JPS61197970A - 冷凍機の圧縮機保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷凍機の冷媒不足時において圧縮機の焼損を
防止すべくこれを強制的に停止させるようにした圧縮機
保護装置の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、冷２Ｉ１機の冷媒回路において冷媒漏れ等によ
り冷媒不足が生じた場合には、蒸発圧力の低下やこれに
伴う吐出ガス温度の上昇を来たして冷凍効果が低下する
とともに、冷媒不足が進行すると、吐出ガス温度の異常
上昇に伴って圧縮機が過熱されたり潤滑油が炭化したり
して、圧縮機の焼損を招き易くなる。このため、冷媒不
足時には圧縮機を強制停止させてこれを保護することが
必要である。

このため、従来、例えば特公昭５９−３２６７５号公報
に開示されるものでは、蒸発圧力に応動する低圧圧力開
閉器を設け、蒸発圧力が予め定めた設定値以下に低下し
た時点ぐ該低圧圧力開閉器の開作動に基づき圧縮機を強
制停止させるようになされている。また、特開昭５９１
９１８５８号公報に開示されるものでは、吐出ガス温度
を検出する温度検出手段を設け、吐出ガス湿度が設定値
以上になると圧縮機を強制停止させるようになされてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記各従来例のものでは、圧縮機の強制
停止の基準となる蒸発圧力や吐出ガス温度の各設定値が
、誤動作防止のために圧縮機の焼損直前に相当する値に
設定される関係上、圧縮機が強制停止するまでの過程で
圧縮機の過熱および潤滑油の炭化がかなり進行している
という問題がある。

そこで、上記問題を軽減すべく、圧縮機の強制停止に先
立って、冷媒不足が初期の段階において警告を発し得る
よう圧縮機保護を２段階に構成して、冷媒不足に対する
メンテナンスを早期に行い得るようにすることが考えら
れる。

しかるに、その場合、上記２段階の圧縮機保護を２個の
低圧圧力Ｈ閉器を用いて構成するときには、 ■コスト高を招く ■蒸発圧力の変動が通常運転時でも比較的大きい関係上
、誤って警告を発し易い ■負荷変動によっても蒸発圧力の変動を招き、警告が過
負荷、冷媒不足の何れに起因するか判別し難い ■低圧圧力開閉器のデファレンシャルを考慮する必要か
ら、両段定値の設定に制限が加わる等の不都合がある。

一方、２個の吐出ガス温度検出手段を用いて構成すると
きには、上記■と同様に負荷変動によっても吐出ガスｉ
ｔの変動を招くため、警告の意味内容が判別し難いとい
う不都合がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、冷媒不
足に応じて変動する因子として上記蒸発温度や吐出ガス
温度の他に冷媒の過熱度があり、この過熱度の特性が負
荷変動に対して比較的変動の少ない特性であることに着
目し、その目的は、上記２段階の圧縮機保護を、過熱度
に基づく警告と、蒸発温度、吐出ガス温度および過熱度
の少なくとも１つに基づく圧縮機の強制停止とで構成す
るようにすることにより、圧縮機の強制停止に至る前の
段階で且つ冷媒不足時においてのみ警告を発して、その
早期メンテナンスを低コストで可能とし、このことによ
り圧縮機の焼損原因となる圧縮機の過熱や潤滑油の炭化
の進行を早期に解消して、圧縮機の信頼性の向上を図る
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１図
に示すように、冷媒不足時に圧縮機（１）を強制停止さ
せるようにした冷凍機の圧縮機保護装置において、冷媒
の過熱度を検出する第１検出手段（１２）と、該第１検
出手段（１２）の出力を受け、過熱度が初期冷媒不足時
に相当する警告側設定値以上のとき冷媒の補充を喚起す
る警告信号を出力する警告信号出力手段（１５）とを備
える。また、冷媒の蒸発温度、吐出ガス温度および過熱
度の少なくとも１つを検出する第２検出手段（１３）と
、該第２検出手段（１３）の出力を受け、該出力値が圧
縮機（１）の焼損直前に相当する強制停止側設定値上の
とき圧ｗＪＩＩｌ＜１）を強制停止させる停止信号を出
力する停止信号出力手段（１６）とを備える構成とした
ものである。

（作用） 以上により、本発明では、過熱度が警告側設定値以上に
達する初期冷媒不足時には、警告信号出力手段（１５）
から警告信号が出力されて冷媒の補充が喚起されるので
、冷媒不足に対する早期メンテナンスが低コストで可能
になって、圧縮機（１）の過熱や１ｌｌＩｌ滑油の炭化
の進行を早期に解消することができる。しかも、上記初
期冷媒不足時の検出は、負荷変動に対して比較的変動の
少ない過熱度に基づいて行われるので、負荷変動にょる
ＷＡｖＪ作が少なく、その検出精度が向上するのである
。

また、圧縮１ｊＪ（１）の焼損直前となる冷媒不足進行
時には、冷媒の蒸発温度、吐出ガス温陵および過熱度の
少なくとも１つが強制停止ｌ１ｌｌ股定値に達して、停
止信号出力手段（１６）から圧縮機（１）の停止信号が
出力されるので、圧縮機（１）が強制停止して、その焼
損が確実に防止されるのぐある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に暴づいて説
明する。

（第１実施例） 第２図は冷凍機の全体構成を示し、（１）は圧縮機、（
２）は屋外に配設される凝縮器、（３）は膨張機構、く
４）は蒸発器であって、該各機器（１）〜（４）はそれ
ぞれ冷媒配管（５）・・・により冷媒循環可能に接続さ
れて閉回路（６）が形成されており、圧縮Ｉａ（１）か
ら吐出された冷媒を図中矢印の如く循環させることによ
り、冷媒が有する熱量を凝縮器（２）で屋外に放出した
のち、蒸発器（４）で室内あるいは庫内空気から熱量を
吸収することを繰返して、室内冷房あるいは庫内貯蔵物
の冷凍、冷蔵をするようになされている。

尚、図中〈７）はアキュムレータである。

また、（８）は上記圧ｌｌｌＩ機（１）を作動制御す　
　　　□る圧縮機制御回路、くっ）は蒸発器く４）に設
けられ、冷媒の蒸発温度Ｔｅを検出するサーミスタ等よ
りなる蒸発温度センサ、（１０）はアキュムレータ（７
）上流の冷媒配管（５）に設けられ、圧縮機（１）への
冷媒の吸入ガス湿度Ｔ１を検出する吸入ガス温度センサ
、（１１）は同様に圧縮機（１）直下流の冷媒配管（５
）に設けられ圧縮機（１）からの吐出ガス温度Ｔ２を検
出する吐出ガス温度センサであって、上記蒸発温度セン
サ（９）および吸入ガス温度センサ（１ｏ）により、そ
の温度差（Ｔ＋　−Ｔｅ　）つまり過熱ｒＩ３ＳＨを検
出するための第１検出手段（１２）を構成しているとと
もに、蒸発温度センサ（９）および吐出がス温戊センサ
（１１）により、冷媒の蒸発温度（Ｔｅ）と吐出ガス温
度（Ｔ２）とを検出するようにした第２検出手段（１３
）を構成している。

そして、上記３個の温度センサ（９）〜（１１）はそれ
ぞれ冷媒不足検出回路（１４）に信号の授受可能に接続
されており、該冷媒不足検出回路（１４）により上記圧
縮機制御回路（８）に対して圧縮機（１）の停止信号を
出力して、冷媒不足時に圧縮機（１）を強制停止させる
ようにしている。

上記冷媒不足検出回路（１４）の内部には、第３図に示
すように初期冷媒不足時に警告信号を出力する警告信号
出力手段としての警告信号出力回路（１５）と、圧縮機
（１）の焼損直前に相当する冷媒不足の進行時に圧縮１
１１（１）の強制停止信号を出力する停止信号出力手段
としての停止信号出力回路（１６）との２つの回路が備
えられている。

先ず、警告信号出力回路（１５）について説明するに、
（２０）は上記蒸発温度センサ（９）および吸入ガス温
度センサ〈１０）の出力を受け、蒸発温度Ｔｅと吸入ガ
ス湯位Ｔ＋　との差（Ｔ１−Ｔｅ）つまり過熱ｒ！ＩＳ
ＨをＰＩ４棹算出する演算回路である。ここに、過熱度
ＳＨは、第５図に示すように、冷媒量の減少つまり冷媒
不足の進行に応じて漸次大きくなる特性を有するととも
に、負荷変動に対して比較的変動の少ない特性（図示せ
ず）をも有するものである。また、同図から判るように
、冷媒の蒸発ｍ　ａ　Ｔ　ｅは冷媒不足の進行に応じて
漸次低くなる特性を有し、吐出ガス渇泣Ｔ　ｚは漸次高
くなる特性を有する。また、（２１）は、第５図に示す
ように冷媒量が７０％の初期冷媒不足時に相当する過熱
度ＳＨｓを警告側設定値として予め設定記憶する第１基
準値設定器、（２２）は上記演算回路（２０）からの過
熱度ＳＨと第１基準値設定器（２１〉の警告側設定値Ｓ
Ｈｓとをサンプリングタイマ（２３）のサンプリング時
間Ｔの経過毎に入力し、大小比較して、過熱度ＳＨが警
告側設定値ＳＨｓ以上のとき冷媒不足検出信号を出力す
る第１比較器である。さらに、（２４）は上記第１比較
器（２２）からの冷媒不足検出信号を受ける毎に１つイ
ンクリメントし、カウント数が所定回数Ｎに達したとき
冷媒不足検出信号の通過を許容する第１カウンタ、（２
５）は内部に警告側リレー（ＲＹＥ）と強制停止側リレ
ー〈ＲＹ２　）とを有するリレー回路であって、上記第
１カウンタ（２４）からの冷媒不足検出信号を受けたと
き警告側リレー（ＲＹ＋　）の切換接点（ＲＹｌ−１）
がＯＦＦ側からＯＮ側に切換って警告信号を出力する機
能を有するものであり、この警告信号により例えば警告
ブザー（図示せず）を吹鳴させ、あるいは警告ランプを
点灯させて冷媒の補充を喚起するようになされている。

また、停止信号出力回路（１６）において、（２６）は
第５図に示すように、冷媒量が５０〜６０％に至った圧
縮機（１）の焼損直前の蒸発温度ＴｅＳを第１強制停止
側設定値として予め設定記憶する第２基準値設定器、（
２７）は上記警告信号出力回路（１５）の第１比較器（
２２）と同様の第２比較器であって、該第２比較器（２
７）は蒸発温度センサ（９）からの蒸発温度Ｔｅ信号と
上記第２基準値設定器（２６）の第１強制停止側設定値
　Ｔｅｓとをサンプリングタイマ（２３）のサンプリン
グ時１ｆｆｌＴの経過毎に入力し、大小比較して、蒸発
温度Ｔｅが第１強制停止ｍ設定！１１Ｔ８８以上のとき
冷媒不足検出信号を出力するものである。

さらに、（２８）は、上記第２基準値設定器（２６）と
同様に冷媒量が５０〜６０％の圧縮機（１）の焼損直前
の吐出ガス部位ＴｚＳ（第５図参照）を第２強制停止側
設定値として予め設定記憶する第３１１準値設定器、（
２９）は、吐出ガス温度センサ（１１）からの吐出ガス
温度Ｔ２信号と上記第３！１準値設定器（２８）の第２
強制停止側設定（＊Ｔ２Ｓとを上記第２比較器（２７）
と同様にサンプリングタイマ（２３）のサンプリング時
間Ｔの経過毎に入力し、大小比較して、吐出ガス温度Ｔ
２が第１強制停止側設定値Ｔ２Ｓ以上のとき冷媒不足検
出信号を出力する第３比較器である。そして、上記第２
．第３比較器（２７）、（２９）の各冷媒不足検出信号
はそれぞれ上記第１カウンタ（２４）と同様の第２カウ
ンタ（３０）および第３カウンタ（３１）を介してリレ
ー回路（２５）に入力されているとともに、該リレー回
路（２５）は、上記一方又は双方の冷媒不足検出信号を
受けたとぎ強制停止側リレー（ＲＹ２　）の切換接点（
ＲＹｚ　−＋　）　がＯＦＦ側からＯＮｌｌｍに切換ッ
テ圧縮ｌ１Ｎ（１）の停止信号を上記圧縮機制御回路〈
８）に出力するように設けられている。

したがって、上記実施例においては、運転時、冷媒漏れ
等に起因して閉回路〈６）に冷媒不足が生じると、過熱
吹ＳＨが第５図に示す如く漸次大きくなり、冷ｔｉｉが
７０％の初期冷媒不足時に至ると過熱度ＳＨが警告側設
定値ＳＨ８に達して、警告信号出力回路（１５）から警
告信号が出力されることになる。このことにより、例え
ば警告ブザー等が吹鳴し、あるいは警告ランプが点灯し
て冷媒の補充が喚起されるので、圧縮１ｍ（１）の焼損
に至るかなり前の段階で冷媒不足に対する早期メンテナ
ンスが、可能になって、圧縮Ｉｍ（１）の焼損原因とな
る圧縮１！（１）の過熱やｒａＷ４油の炭化の進行を早
期に解消することができる。しかも、その際には、負荷
変動に対して比較的変動の少ない過熱度特性から、冷媒
不足時においてのみ警告信号を出力することができるの
で、負荷変動による誤動作が少なく、冷媒不足に対する
検出精度の向上を図ることができる。さらに、過熱度（
ＳＨ）の検出は蒸発温度センサ（９）と吸入ガスｇ度セ
　　　　　・ンサ（１０）とで構成されているので、低
コスト化を図ることができる。

また、上記警告後における運転続行の際には、冷媒の蒸
発温度Ｔｅや吐出ガス濃度Ｔ２が負荷変動に伴って変動
しながら冷媒不足の進行に応じて変化し、冷媒量が５０
〜６０％になる圧縮機（１）の焼損直前に至ると、その
蒸発湿度Ｔｅ又は吐出ガス温度Ｔ２が対応す、る強制停
止側設定値ＴＯ３又はＴｚＳｋ：達して、停止信号出力
回路（１６）から圧縮機（１）の停止信号が圧縮機制御
回路（８）に出力される。その結果、圧縮１１ｉ（１）
が強１１Ｊ停止して、その冷媒不足に起因する焼損が確
実に防止されることになる。

また、上記実施例では電子回路を用いて冷媒不足検出回
路（１４）を構成したが、これに代えて、ＣＰＵなどを
内蔵するマイクロコンビ１−夕を用いて構成してもよく
、この場合の制御内容を示すフローチャート図を第４図
に示す。すなわち、同図（イ）の初期冷媒不足検出フロ
ーにおいて、ステップＳ】で吸入ガス温度センサ（１０
）からの吸入ガス温度Ｔ１信号を読込むとともに、ステ
ップＳ２で蒸発温度センサ（９）からの蒸発温度Ｔｅ信
号を読込んで、ステップＳ３で冷媒の過熱度ＳＨ（＝Ｔ
＋　−Ｔｅ　）を演算する。しかる後、ステップＳ４で
過熱度ＳＨを警告側設定（＊ＳＨ８と大小比較し、Ｓ　
Ｈ≧ＳＨｓのＹＥＳの冷媒不足時にはステップＳ５で冷
媒不足検出回数に＋に°°１゛を加算し、これをステッ
プＳ６で所定回数Ｎと大小比較する。そして、未だＫＩ
ＮのＮＯの場合には上記ステップＳ４でＳＨ＜ＳＨｓの
非冷媒不足時の場合と共にステップＳ７でサンプリング
時間Ｔの経過を持ってステップＳ１に戻り、以上の動作
を繰返す一方、Ｋ＋　−Ｎに達したＹＥＳの場合にはス
テップＳ８で警告信号を出力して、冷媒の補充を喚起す
る。

また、同図（ロ）および（ハ）の第１および第２強制停
止フローにおいて、それぞれステップ＄１　、３．　Ｉ
Ｉで蒸発温度センサ（１９）からの蒸発温度Ｔｅ信号お
よび吐出ガス瀧喰センサ（１１）からの吐出ガス温度下
２信号を読込み、ステップ３２　’　＋　Ｓ２“でこれ
らをそれぞれ第１．第２強制停止側設定値７ｅｓ、　Ｔ
ｚ　Ｓと大小比較する。そして、７ｅ≦Ｔｅｓ、Ｔｚ≧
Ｔ２ＳのＹＥＳの冷媒不足時にはステップＳ３’、８３
″で冷媒不足検出回数に２　、Ｋｓに″“１°゛を加算
し、これをステップ８４　’　＋　８４″で所定回数Ｎ
と大小比較し、未だに２　＜Ｎ、Ｋａ　＜ＮのＮＯの場
合には上記ステップＳ２ｒ　、Ｓ２／／で丁ｅ〉丁ａｓ
、　Ｔ２　＜Ｔ２Ｓの非冷媒不足時の場合と共にステッ
プ８５′。

Ｓ５”でサンプリング時間Ｔの経過を持って以上の動作
を繰返す一方、Ｋ２−Ｎ、に３　＝Ｎに達したＹＥＳの
場合にはステップＳ、Ｊ、Ｓ、１′で圧縮機（１）の停
止信号を出力して圧縮１１１（１）を強制停止し、その
焼損・を防止する。よって、上記実施例と同様に、同図
（イ）の初期冷媒不足検出フローにより圧縮ｆｉ（１）
の強制停止のかなり前の段階での早期メンテナンスを可
能にして、圧縮機（１）の焼損原因となる圧縮機（１）
の過熱やＷＪ滑油の炭化の進行を早期にかつ確実に解消
することができる。

（第２実施例） さらに、第６図は本発明の第２実施例を示し、上記第１
大施例では圧縮機（１）の強制停止を蒸発温度Ｔｅおよ
び吐出ガス温度Ｔ２に基づいて行うようにしたのに代え
、過熱度ＳＨｋ：ｍづいて行うようにしたものである。

すなわち、同図において、第２検出手段（１３’）を蒸
発温度センサ（９）と吸入ガス潤度センサ（１０）（つ
まり第１検出手段（１２））で兼用するとともに、冷媒
不足検出回路（１４’）の停止信号出力回路（１６′）
において第２基準値設定器（２６’　）の強制停止側設
定値を、第５図に示すように冷媒量が５０〜６０％の冷
媒不足時に相当する圧縮機（１）の焼損直前の過熱１３
ｉＳＨ３ｚに設定するとともに、第２比較器（２７’　
）で演算回路（２０）からの過熱度Ｓ）！信号を上記基
準値設定器（２６’　）の強制停止側設定値５Ｈ３ｚと
大小比較し、ＳＨ≧５ＨＳ２に至った時、第２比較器（
２７’）からの冷媒不足検出信号に基づき第２カウンタ
（３０′　）を介してリレー回路（２５）の強制停止側
リレー（ＲＹ２）の切換接点（ＲＹ２−＋　）をＯＦＦ
側からＯＮ側に切換えて圧縮機（１）の停止信号を出力
するようにしたものである。その他の構成は上記第１実
施例と同様である。よって、第１大施例と同様に、初期
冷媒不足時における過熱１立ＳＨに基づく警告と、圧４
１ｉＩ機（１）の焼損直前におけるその強制停止との２
段階の圧縮機保護を確実に行うことができる。

尚、上記第１実施例では圧縮１１１（１）の強制停止を
蒸発温ｒｌｉＴｅおよび吐出ガス温度Ｔ２の双方に基づ
いて行い、第２実施例では過熱ｌ５）−１に訪づいて行
うようにしたが、その他、蒸発温度Ｔｅや吐出ガス温度
Ｔ２の１つの澗吹信号のみに雄づいて行ったり、これら
と過熱度Ｓ　Ｈとの組合せに基づいて行ったりしてもよ
く、要は圧縮機（１）の強制停止を蒸発温度７ｅ、吐出
ガス温度Ｔ２および過熱度Ｓ　ｌ−１の少なくとも１つ
に基づいて行えばよい。

また、上記実施例における膨張機構【３）として、電気
式の過熱喰膨張弁を用い、上記蒸発温度センサ（９）お
よび吸入ガス！＋１センサ（１０）により検出した蒸発
温度Ｔｅ信号および吸入ガス温度下１信号を弁制御入力
として利用すれば、冷凍機とじての装置コストはさらに
低減され得る利点がある。

さらに、上記実施例においては、冷房、冷凍。

あるいは冷蔵のみを行う冷媒回路例を示したが、本発明
はこれに限られるものではなく、四路切換弁を用いたヒ
ートポンプ式冷凍機などにあっても適用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、初期冷媒不足時
には冷媒の過熱度に基づいて警告信号を出力するととも
に、圧縮機の焼損直前の冷媒不足進行時には冷媒の蒸発
温度、吐出ガス温度および過熱度の少なくとも１つに基
づいて圧縮機を強制停止させて、圧縮機保護を２段階に
構成したので、冷媒不足に起因する圧縮機の焼損防止を
確保しつつ、初期冷媒不足時のみを精度良くかつ低コス
トで検出して圧縮機の焼損のかなり前の段階でのその焼
損原因となる圧縮機の過熱や潤滑油の炭化の進行を早期
に解消することができ、信頼性の向上を図ることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図ないし第５図は本発明の第１実施例を示し、第２
図は冷凍機の全体概略構成図、第３図は冷媒不足検出回
路の内部構成を示す電子回路図、第４図は冷媒不足検出
回路の変形例を示すフローチャート図、第５図は冷媒量
に対する過熱度、蒸発温度および吐出ガス温度の各変化
特性を示す図、第６図は本発明の第２実施例を示す冷媒
不足検出回路の電子回路図である。 （１）・・・圧縮機、（６）・・・閉回路、（９）・・
・蒸発温度センサ、（１０）・・・吸入ガス温度センサ
、〈１１）・・・吐出ガス温度センサ、（１２）・・・
第１検出手段、（１３）、（１３’　）・・・第２検出
手段、（１４）、（１４′）・・・冷媒不足検出回路、
（１５）・・・警告信号出力回路、（１６）、＜１６′
＞・・・停止信号出力回路、（２１）・・・第１基準値
設定器、（２６）、（２６’　）・・・第２基準値設定
器、（２８）・・・第３基準値設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　冷媒不足時に圧縮機（１）を強制停止させるよ
   うにした冷凍機の圧縮機保護装置であつて、冷媒の過熱
   度（ＳＨ）を検出する第１検出手段（１２）と、該第１
   検出手段（１２）の出力を受け、過熱度（ＳＨ）が初期
   冷媒不足時に相当する警告側設定値（ＳＨ＿ｓ）以上の
   とき冷媒の補充を喚起する警告信号を出力する警告信号
   出力手段（１５）とを備えるとともに、冷媒の蒸発温度
   （Ｔｅ）、吐出ガス温度（Ｔ＿２）および過熱度（ＳＨ
   ）の少なくとも１つを検出する第２検出手段（１３）と
   、該第２検出手段（１３）の出力を受け、該出力値が圧
   縮機（１）の焼損直前に相当する強制停止側設定値（Ｔ
   ｅｓ）、（Ｔ＿２ｓ）、（ＳＨｓ＿２）以上のとき圧縮
   機（１）を強制停止させる停止信号を出力する停止信号
   出力手段（１６）とを備えたことを特徴とする冷凍機の
   圧縮機保護装置。