JPH0481094B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、冷凍装置に係り、更に詳細には冷凍
装置内の圧縮機を有害な条件より保護する方法及
び制御装置に係る。

従来の冷凍装置に於ては、冷凍装置の低温側よ
り熱を除去し冷凍装置の高温側に於て熱を放出す
るために再循環冷媒が使用されている。冷凍装置
を運転するに必要な仕事入力はガス状の低圧冷媒
を受けてそれを高圧に圧縮するモータ駆動式の圧
縮機により与えられる。ガス状の高圧の冷媒はコ
ンデンサへ供給され、該コンデンサ内に於てガス
状の冷媒より熱が除去され、これにより冷媒が液
体に凝縮する。かくして生成した液体冷媒は膨張
弁を経てエバポレータへ供給され、エバポレータ
内に於て熱輸送流体より液体冷媒へ熱が伝達さ
れ、これにより液体冷媒が蒸発する。熱輸送流体
はかくして冷却され、しかる後建物内を冷房する
等の如く負荷を冷却するために使用される。かく
して蒸発した冷媒はエバポレータより圧縮機へ戻
され、これにより冷凍装置内を再循環せしめられ
る。

エバポレータ内の液体冷媒により吸収される熱
量には、液体冷媒の蒸発熱、即ち液体冷媒を或る
温度に於てその温度のガスに転換するために液体
により吸収されなければならない熱量が含まれて
いる。更にエバポレータ内のガス状冷媒はその温
度を蒸発温度以上の温度に上昇させる追加の熱を
吸収する。かかるガス状冷媒は過熱された状態に
あるといわれ、ガス状冷媒の温度が蒸発温度以上
に上昇される量は過熱度として表現される。

膨張弁及びその制御装置は冷凍装置全体の効率
及び過熱度の制御に関し重要な役割を演ずる。冷
凍装置の多くの用途に於ては、ガス状冷媒のかな
り程度の過熱を阻止し、或いは冷媒の過熱を或る
予め定められた量に制御することが望ましい。ま
た用途によつては、理想的な運転条件を創成する
ためには、膨張弁はエバポレータ内にて蒸発され
ごく僅かに過熱され得る量の冷媒を受入れるもの
でなければならない。即ち冷凍装置の運転効率を
最大限にする熱輸送条件を創成するためには、エ
バポレータは実質的にその全長に亘り液体冷媒に
て濡れた状態になければならない。

一般に特定の用途に拘らず膨張弁及びその制御
装置は冷凍装置のエバポレータより圧縮機へ液体
冷媒が流れることを阻止するように作用する。ま
た一般に膨張弁は冷凍装置内に或る種の作動不良
が検出されたことに応答してその閉弁位置へ移動
するよう構成されている。このことは圧縮機が液
体冷媒にて溢れた状態になり、これにより圧縮機
に損傷が及ぼされることより冷凍装置を保護する
ため行われる。しかし膨張弁が開弁位置に固着す
る等の如き或る種の故障の結果として、圧縮機が
液体冷媒にて溢れる虞れがある。また冷媒チヤー
ジが失われたり、膨張弁が開弁位置に固着した
り、コンデンサより膨張弁へ液体冷媒が流れる際
に通過するフイルタードライヤが栓塞されたりす
る等の如き冷凍装置内の他の故障の結果として、
エバポレータより圧縮機へ冷媒がほとんど流れな
くなり、これにより圧縮機内へ流入するガス状冷
媒の温度が危険な程高いレベルに到達し、そのた
め圧縮機が損傷されたり冷凍装置に有害な他の結
果が生じることがある。

発明の概要 従つて本発明の目的は、圧縮機が液体冷媒にて
溢れたり圧縮機内へ流入するガス状冷媒の温度が
危険な程高くなる等の如き有害な運転条件より冷
凍装置の圧縮機を保護するための方法及び制御装
置を提供することである。

本発明のかかる目的及び他の目的は、冷凍装置
の圧縮機内へ流入するガス状冷媒の過熱度を求
め、異常な過熱条件に応答して冷凍装置の運転を
停止するよう構成された冷凍装置の運転方法及び
制御装置によつて達成される。本発明によれば、
エバポレータ内の冷媒の飽和温度が検出され、か
くして検出された温度を示す信号がマイクロコン
ピユータシステムの如き処理手段へ入力される。
また圧縮機へ流入するガス状冷媒の温度が検出さ
れ、かくして検出された温度を示す信号も処理手
段へ入力される。処理手段はこれらの信号を比較
し、エバポレータより圧縮機へ流れる冷媒の過熱
度を求める。過熱度が第一の所定時間に亘り連続
して或る所定の上限値以上であり且エバポレータ
内の冷媒の飽和温度がある所定の基準値以下であ
る場合、若しくは過熱度が第二の所定時間に亘り
連続して或る所定の下限値以下である場合には、
処理手段は警報信号を発生する。処理手段により
警報信号が発生されると、異常且有害な運転条件
より冷凍装置の圧縮機を保護すべく冷凍装置の運
転が停止される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

好ましい実施例の説明 添付の図は本発明の原理に従つて冷凍装置を運
転するための制御装置を備えた冷凍装置の解図で
ある。図示の如く、冷凍装置はエバポレータ１１
と圧縮機１２と空冷式のコンデンサ１３とフイル
タードライヤ４と膨張弁１４とを含んでおり、こ
れらは通常の要領にて互に接続されている。また
図示の如く制御装置はマイクロコンピユータシス
テム２１と、システムインターフエースボード２
２と、主電源２３と、二次電源２４とを含んでい
る。

更に図示の如く、エバポレータ１１内の冷媒の
飽和温度を検出する温度センサ３５が設けられて
おり、かくして検出された温度を示す信号が導線
２６を経てマイクロコンピユータシステム２１へ
入力されるようになつている。更に図示の如く、
圧縮機１２のピストンへ流入するガス状冷媒の温
度を検出する他の一つの温度センサ３７が設けら
れており、かくして検出された温度を示す信号が
導線２８を経てマイクロコンピユータシステム２
１へ入力されるようになつている。温度センサ３
５及び３７は、1983年12月19日付にて出願され本
願出願人と同一の譲受人に譲渡された米国特許出
願第562913号に開示された要領にて冷凍装置内に
配置され且使用されることが好ましい。しかしも
し必要ならば、温度センサ３７はエバポレータ１
１より圧縮機１２へ通ずる冷媒導管内の如き通常
の位置に配置されてもよく、温度センサ３５及び
３７は圧縮機１２内へ流入する冷媒の過熱度を求
めるべく通常の要領にて使用されてもよい。

温度センサ３５及び３７はサーミスタの如く温
度に応答する抵抗装置であることが好ましい。し
かし本発明が属する技術分野の当業者には容易に
理解され得る如く、温度センサ３５及び３７とし
て他の多くの種類のセンサが使用されてよい。一
般的に言えは、検出された温度を示す信号をマイ
クロコンピユータシステム２１へ出力し得るもの
であれば任意の温度センサが使用されてよい。

マイクロコンピユータシステム２１は入力信号
を受信し、入力信号を予めプログラム化された手
続に従つて処理し、処理された入力信号に応答し
て制御信号を発生するに適した任意の装置又は任
意の組合せ装置であつてよい。マイクロコンピユ
ータシステム２１により発生される制御信号は、
マイクロコンピユータシステム２１より入力され
た制御信号に応答して冷凍装置の運転を制御する
制御装置へ入力される。例えばマイクロコンピユ
ータシステム２１はアメリカ合衆国カリフオルニ
ア州、サンタ・クララ、バウワーズ・アベニユー
3065所在のIntel Corporationより市販されて
いるモデル2764メモリ装置を備えたモデル8031マ
イクロプロセツサであつてよい。

図示の如く、二次電源２４はマイクロコンピユ
ータシステム２１が膨張弁１４を開閉するモータ
３０へ二次電源２４より導線３１を経て供給され
る電流を制御し得るようマイクロコンピユータシ
ステム２１に接続されている。膨張弁１４は、
1983年12月22日付にて出願され本願出願人と同一
の譲受人に譲渡された米国特許出願第564543号に
開示されている如き増分調節可能な電子式膨張弁
であることが好ましい。また膨張弁１４は1983年
12月22日付にて出願され本願出願人と同一の譲受
人に譲渡された米国特許出願第564542号に開示さ
れた要領にて制御されることが好ましい。

更に図示の如く、システムインターフエースボ
ード２２はリボンケーブル３２によりマイクロコ
ンピユータシステム２１に接続されている。シス
テムインターフエースボード２２は主電源２３よ
り圧縮機１２を駆動するための圧縮機モータ及び
コンデンサフアンユニツト３を駆動して冷却空気
をコンデンザ１３を通して循環させるモータ１５
へ供給される電流を制御するためのスイツチ装置
を含んでいる。このスイツチ装置はリボンケーブ
ル３２を経てシステムインターフエースボード２
２上の電子構成要素へ供給されるマイクロコンピ
ユータシステム２１よりの制御信号に応答して制
御されるリレーの如き電子構成要素であることが
好ましい。

本発明によれば、冷凍装置が運転されている場
合には、温度センサ３５はエバポレータ１１内の
冷媒の飽和温度を検出し、かくして検出された温
度を示す電気信号を導線２６を経てマイクロコン
ピユータシステム２１へ出力する。また温度セン
サ３７は圧縮機１２のピストンへ流入するガス状
冷媒の温度（又は前述の如くエバポレータ１１を
圧縮機１２に接続する冷媒導管内の如く、他の従
来の位置に於てエバポレータ１１より圧縮機１２
へ流れるガス状冷媒の温度）を検出し、かくして
検出された温度を示す電気信号を導線２８を経て
マイクロコンピユータシステム２１の出力する。
マイクロコンピユータシステム２１は温度センサ
３５及び３７より入力された電気信号を予めプロ
グラム化された手続に従つて処理し、これにより
エバポレータ１１内の冷媒の飽和温度と圧縮機に
流入するガス状冷媒の温度との間の温度差を算出
する。この温度差は圧縮機１２内へ流入するガス
状冷媒の過熱度である。

通常の運転条件下に於ては、圧縮機１２内へ流
入するガス状冷媒の過熱度は或る正常な過熱度の
範囲内にある。かかる正常な過熱度の範囲の上限
を越える過熱度は一般に冷凍装置内に作動不良が
生じていることを示している。例えば膨張弁１４
が閉弁位置に固着され、或いはフイルタードライ
ヤ４が栓塞されると、エバポレータ１１へ至る冷
媒の流れが異常に制限される。このことによりエ
バポレータ１１内の冷媒が過熱される。何故なら
ば正常な量以下の冷媒しかエバポレータ１１内に
存在しないからである。エバポレータ１１内の冷
媒が過熱されると、過熱度はその正常な範囲の上
限値以上に増大する。また過熱度が過熱度の正常
な範囲の下限値以下である場合にも、そのことは
一般に冷凍装置内に作動不良が生じていることを
示している。例えば膨張弁１４が開弁位置に固着
されると、正常な量以上の冷媒がエバポレータ内
へ流入し、冷媒の過熱はほとんどエバポレータ１
１内に於て発生しない。かかる条件がチエツクさ
れないままであると、圧縮機１２が液状冷媒にて
溢れ、これにより圧縮機１２に損傷が及ぶことが
ある。

従つて本発明によれば、マイクロコンピユータ
システム２１は圧縮機１２内へ流入するガス状冷
媒の検出された過熱度を、それ以上の場合に冷凍
装置を運転することが望ましくないと思われる上
限値と周期的に比較する。マイクロコンピユータ
システム２１は過熱度がかかる所定の上限値以上
であることを検出した場合には、冷凍装置の運転
を停止すべく警報信号を発生する。警報信号はマ
イクロコンピユータシステム２１よりシステムイ
ンターフエースボード２２上の適宜なスイツチ装
置へ供給される複数個の制御信号を含んでおり、
これにより主電源２３よりコンデンサフアン・ユ
ニツト３のモータ１５及び圧縮機１２を駆動する
モータへ供給される電流が遮断されるようになつ
ていることが好ましい。また制御信号は電流が二
次電流２４より導線３１を経てモータ３０へ供給
され、これにより膨張弁１４がその全閉位置へ駆
動されるよう、マイクロコンピユータシステム２
１により発生されることが好ましい。

またマイクロコンピユータシステム２１は圧縮
機１２内へ流入するガス状冷媒の検出された過熱
度を、それ以下の場合に冷凍装置を運転すること
が望ましくない下限値と周期的に比較する。マイ
クロコンピユータシステム２１は過熱度がかかる
所定の下限値以下であることを検出した場合に
は、警報信号を発生し、前述の如く冷凍装置の運
転を停止する。

検出された過熱度がその正常な範囲より害の無
い一時的な変動をした場合にそのことに応答して
冷凍装置の運転が不必要に停止されることを回避
すべく、マイクロコンピユータシステム２１は検
出された過熱度が所定の上限値以上であり又は所
定の下限値以下である時間を求めるようプログラ
ム化される。検出された異常な過熱度が例えば５
分間の如く所定の時間に亘り連続して存在しない
場合には警報信号は発生されない。かくして温度
センサ３５及び３７よりマイクロコンピユータシ
ステム２１へ入力される電気信号の一時的な変動
を発生させる電気的ノイズにより冷凍装置の不必
要な運転停止が惹起こされることが阻止される。

更にマイクロコンピユータシステム２１は、検
出された過熱度が所定の上限値以上である場合に
も、それと同時にエバポレータ１１内の冷媒の飽
和温度がもう一つ別の所定の値以下ではなく、従
つて検出された高い過熱度が冷凍装置の異常な条
件によるのではなく有害ではない始動条件による
ものである場合には警報信号が発生されないよう
プログラム化される。例えばエバポレータ１１内
の冷媒が比較的高い温度にある状態にて冷凍装置
が始動されると、膨張弁１４が作動を開始する前
にエバポレータ１１内の圧力が急速に低下するこ
とにより、エバポレータ１１内の飽和温度が圧縮
機１２のピストン内へ流入するガス状冷媒の比較
的高い温度に比してからに急激に低下し、これに
より過熱度が所定の上限値以上になることがあ
る。しかしかかる現象は上述の如き特定の高温始
動条件下に於ける冷凍装置の始動時に生じる正常
な現象であり、このことは冷凍装置内に作動不良
が生じたことを示すものではない。従つてかかる
状況下に於て冷凍装置の運転を停止することは望
ましくない。しかしエバポレータ１１内の冷媒の
飽和温度が正常な運転時の値以下に低下し且検出
された過熱度がその正常な範囲内にはない場合に
は、そのことは何らかの作動不良が生じているこ
とを示しており、従つてそれに応答して冷凍装置
の運転が停止されることが望ましい。検出された
過熱度がその正常な範囲の所定の上限値以上であ
り且エバポレータ内の冷媒の飽和温度が所定の正
常な運転時の値以下であるという条件でない限り
何らの警報信号をも発生しないようマイクロコン
ピユータシステム２１をプログラム化することに
より、上述の如き運転条件は所望の態様にて適宜
に且効果的に且効率的に応答される。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について
詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の
修正並びに他の種々の実施例が可能であることは
当業者にとつて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

添付の図は本発明による冷凍装置を運転するた
めの制御装置を備えた冷凍装置を示す解図であ
る。 １……入口導管、２……出口導管、３……コン
デンサフアンユニツト、４……フイルタードライ
ヤ、１１……エバポレータ、１２……圧縮機、１
３……コンデンサ、１４……膨張弁、２１……マ
イクロコンピユータシステム、２２……システム
インターフエースボード、２３……主電源、２４
……二次電源、２６……導線、２８……導線、３
０……モータ、３１……導線、３２……リボンケ
ーブル、３５，３７……温度センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エバポレータより圧縮機へ供給されるガス状
   冷媒を圧縮すること圧縮機を含む冷凍装置の運転
   方法にして、 前記エバポレータより前記圧縮機へ供給される
   ガス状冷媒の温度の検出すると、 前記エバポレータ内の冷媒の飽和温度を検出す
   ることと、 前記検出された二つの温度を比較して前記エバ
   ポレータより前記圧縮機へ流れるガス状冷媒の過
   熱度を求めることと、 前記過熱度が第一の予め定められた時間に亘り
   連続して或る予め定められた上限値以上であり同
   時に前記検出されたエバポレータ内の冷媒の飽和
   温度か予め定められた基準値以下である場合に前
   記冷凍装置の運転を停止することと、 前記過熱度が第二の予め定められた時間に亘り
   連続して或る予め定められた下限値以下である場
   合に前記冷凍装置の運転を停止することと、 を含む方法。 ２ エバポレータより圧縮機へ供給されるガス状
   冷媒を圧縮する圧縮機を含む冷凍装置を運転する
   ための制御装置にして、 前記圧縮機へ供給される前記ガス状冷媒の温度
   を検出しかくして検出された温度を示す第一の信
   号を発生する第一の検出手段と、 前記エバポレータ内の冷媒の飽和温度を検出し
   かくして検出された温度を示す第二の信号を発生
   する第二の検出手段と、 前記第一の検出手段により発生された前記第一
   の信号及び前記第二の検出手段により発生された
   前記第二の信号を受信し、予めプログラムされた
   手続に従つて前記受信した第一の信号及び第二の
   信号を処理して前記エバポレータより前記圧縮機
   へ流れる前記ガス状冷媒の過熱度を求め、前記過
   熱度が第一の予め定められた時間に亘り連続して
   或る予め定められた上限値以上であり同時に前記
   検出されたエバポレータ内の冷媒の飽和温度が予
   め定められた基準値以下である場合若しくは前記
   過熱度が第二の予め定められた時間に亘り連続し
   て或る予め定められた下限値以下である場合に警
   報信号を発生する処理手段と、 前記処理手段により警報信号が発生されたこと
   に応答して前記冷凍装置の運転を停止する手段
   と、を含む制御装置。