JP3440912B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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Description
媒回路に用いた冷凍装置に関する。
来、冷凍装置としては、圧縮機,凝縮器,キャピラリおよ
び凝縮器を環状に接続した冷媒回路を備えたものがあ
る。この冷凍装置には、一般に冷媒としてHCFC(ハ
イドロクロロフルオロカーボン)系冷媒を用いると共
に、冷凍機油として鉱油(ナフテン系)を用いていたが、
HCFC系冷媒がフロン規制の対象となったことから、
その代替冷媒としてHFC(ハイドロフルオロカーボン)
系冷媒が用いられている。また、冷凍機油としては、H
FC系冷媒との相互溶解性が重要な特性の一つとなるた
め、エーテル油、エステル油、カーボネイト油等の合成
油が用いられている。
中に塩素原子を含んでいないためにその構造上極性が強
く、非極性のスラッジやコンタミ(加工段階で冷媒回路
内に残留した切削油、転造油、拡管油、加工油、組立油
及び洗浄剤など)を溶解させず、凝縮した液冷媒中に析
出させ易い。このため、キャピラリの内部に液冷媒中の
析出物が付着して詰まりを生ずるという問題がある。
いという性質を有している。そして多少の冷凍機油は、
吐出冷媒と共に圧縮機から吐出されるものであるから、
これに従って溶解したコンタミも冷媒回路中を流通する
ことになる。そのため、冷凍機油として合成油を用いた
場合、冷媒が蒸発した後のスラッジ等によりキャピラリ
の内部で詰まりが生じ易くなる。
ており、このキャピラリ70の内部に液冷媒中の析出物
72が付着して形成された付着物71によりキャピラリ
70に詰まりを生ずる。このようなキャピラリ詰まりが
生じた場合、キャピラリが作動不良を起こす結果、冷凍
サイクルにおいて高圧上昇、圧縮機の吐出温度上昇、冷
凍能力不足等の不具合が発生する。そして最終的には保
護装置の作動によって装置の停止に至ることになる。
付着による作動不良を防止して、信頼性を向上できる冷
凍装置を提供することにある。
め、請求項1の冷凍装置は、圧縮機,凝縮器,キャピラリ
および蒸発器を環状に接続した冷媒回路を備えた冷凍装
置において、上記圧縮機の運転周波数を高低に繰り返し
変化させることにより上記キャピラリの詰まりを除去す
る詰まり除去運転を行い、上記詰まり除去運転は、冷凍
サイクルの逆モードである逆サイクルで行うことを特徴
としている。
ャピラリがスラッジ等によって内部が詰まる前に、上記
詰まり除去運転で圧縮機の運転周波数を高低に繰り返し
変化させることによって、上記キャピラリの高圧側と低
圧側との圧力差を脈動させて、内部に付着したスラッジ
等を除去でき、スラッジ等の付着による作動不良を防止
して、信頼性を向上できる。特に、HFC系冷媒を用い
る冷凍装置では、HFC系冷媒と相溶性を有する合成油
を用いた場合に電動膨張弁の詰まり防止に大きな効果が
ある。また、上記詰まり除去運転を行う前の冷凍サイク
ルと逆サイクルで上記詰まり除去運転を行うことによっ
て、冷媒の流れを逆方向にして、その逆方向の冷媒流の
力によって、キャピラリの内部に付着したスラッジ等を
剥がして効果的に除去できる。
冷凍装置において、上記詰まり除去運転を累積運転時間
が所定時間以上になると行うことを特徴としている。
油の劣化は累積運転時間に略比例することから、冷凍機
油の劣化により生じるスラッジに起因するキャピラリ詰
まりも累積運転時間と共に増大するので、累積運転時間
が所定時間(例えばある程度の量のスラッジがキャピラ
リ内部に付着する時間)以上になったときに上記詰まり
除去運転を行うことによって、効率よくキャピラリの詰
まりを除去できる。
冷凍装置において、上記累積運転時間は、上記圧縮機の
吐出温度が所定温度以上であるときの運転時間の累積で
あることを特徴としている。
積運転時間を、圧縮機の吐出温度が所定温度(例えば油
劣化が生じる最低吐出温度)以上であるときの累積運転
時間とすることで、実際に油劣化が生じるときの累積運
転時間を正確に把握でき、詰まり除去運転を行う時期を
的確に判断できるので、より効率的なキャピラリの詰ま
り除去ができる。
至3のいずれか1つの冷凍装置において、HFC系冷媒
を用いたことを特徴としている。
冷媒との相互溶解性を有する冷凍機油として用いられる
エーテル油やエステル油等の合成油では、キャピラリに
スラッジ等による詰まりや初期不良が生じやすいが、上
記詰まり除去運転を行うことによって、不具合が発生す
る前にキャピラリの詰まりを除去できる。
至3のいずれか1つの冷凍装置において、R32冷媒ま
たはR32を少なくとも70重量%以上含む混合冷媒を
用いたことを特徴としている。
冷媒またはR32を少なくとも70重量%以上含む混合
冷媒との相互溶解性を有する冷凍機油として用いられる
エーテル油やエステル油等の合成油では、キャピラリに
スラッジ等による詰まりや初期不良が生じやすいが、上
記詰まり除去運転を行うことによって、不具合が発生す
る前にキャピラリの詰まりを除去できる。
の実施の形態により詳細に説明する。
としてのヒートポンプ式の空気調和機の概略構成を示す
回路図であり、1は圧縮機、2は上記圧縮機1の吐出側
に一端が接続された四路切換弁、3は上記四路切換弁2
の他端に一端が接続された室外熱交換器、4は上記室外
熱交換器3の他端に一端が接続されたキャピラリ、5は
上記キャピラリ4の他端に一端が接続された室内熱交換
器、6は上記室内熱交換器5の他端に四路切換弁2を介
して一端が接続され、他端が圧縮機1の吸入側に接続さ
れたアキュームレータである。上記圧縮機1,室外熱交
換器3,キャピラリ4,室内熱交換器5およびアキュムレ
ータ6で冷媒回路を構成している。
検出する温度センサ11と、室外熱交換器3の冷媒温度
を検出する温度センサ12と、外気温度を検出する温度
センサ13と、室内熱交換器5の冷媒温度を検出する温
度センサ14と、室内温度を検出する温度センサ15
と、上記圧縮機1の吸込側の冷媒温度を検出する温度セ
ンサ16と、上記温度センサ11〜16からの信号を受
けて、圧縮機1を制御する制御装置7とを備えている。
また、上記キャピラリ4と室内熱交換器5との間に閉鎖
弁21を配設すると共に、室内熱交換器5と四路切換弁
2との間に閉鎖弁24を配設している。
3,キャピラリ4,アキュームレータ6,制御装置7,閉鎖
弁21,閉鎖弁24,温度センサ11〜13,温度センサ
16および室外ファン40で室外ユニット10を構成す
ると共に、室内熱交換器5,温度センサ14,温度センサ
15および室内ファン(図示せず)で室内ユニット20を
構成している。
を行う場合、四路切換弁2を実線で示す切り換え位置に
して、圧縮機1を起動すると、圧縮機1から吐出された
高温,高圧の冷媒は、四路切換弁2、室外熱交換器3、
キャピラリ4と流れる。そして、上記キャピラリ4で減
圧された冷媒は、室内熱交換器5、四路切換弁2と流
れ、四路切換弁2からアキュムレータ6に戻る。一方、
暖房運転を行う場合、四路切換弁2を点線で示す切り換
え位置にして、圧縮機1を起動すると、圧縮機1から吐
出された高温,高圧の冷媒は、四路切換弁2、室内熱交
換器5、キャピラリ4と流れる。そして、上記キャピラ
リ4で減圧された冷媒は、室外熱交換器3、四路切換弁
2と流れ、四路切換弁2からアキュムレータ6に戻る。
この冷房運転中または暖房運転中にキャピラリ4内部の
スラッジ等による詰まりを除去する詰まり除去運転を行
う。
運転時の処理を示すフローチャートを示しており、図
2,図3のフローチャートに従って制御装置7の動作を
説明する。
ップS1で室外の外気温度Tout、室内温度Tin、圧縮
機の運転周波数Hz、吐出温度Tdisをそれぞれチェック
する。すなわち、上記温度センサ13により外気温度T
outを検出し、温度センサ15により室内温度Tinを検
出し、温度センサ16により吐出温度Tdisを検出する
と共に、インバータ(図示せず)の制御に用いている現在
の圧縮機1の運転周波数Hzをチェックする。次に、ステ
ップS2に進み、 To1 ≦ Tout ≦ To2 (To1,To2は外気温度の上限値,下限値) Tin1 ≦ Tin ≦ Tin2 (Tin1,Tin2は室内温度の上限値,下限値) f1 ≦ Hz ≦ f2 (f1,f2は運転周波数の上限値,下限値) Td1 ≦ Tdis ≦ Td2 (Td1,Td2は吐出温度の上限値,下限値) の条件をすべて満足しているか否かを判定して、上記条
件をすべて満足していると判定すると、ステップS3に
進む一方、上記条件を満足していないと判定すると、ス
テップS4にスキップするここで、上記条件を判定する
のは、この空気調和機の運転状態が詰まり除去運転を行
ってもよい状態であるかどうかを判定するためである。
そして、ステップS3で、 Td1 ≦ Tdis ≦Td2 のときの累積時間tdisを求める。なお、Td2は、冷媒の
分解温度(約155℃〜175℃)や冷凍機油の分解およ
び材料(樹脂等)が劣化するなどのため、最高使用温度と
して必要になる。次に、ステップS4で累積時間tdis
が所定値tdis1を越えるか否かを判定して、累積時間t
disが所定値tdis1を越えると判定すると、詰まり除去
運転に進む一方、累積時間tdisが所定値tdis1以下で
あると判定すると、ステップS1に戻り、再びステップ
S1〜S4の処理を行う。
図3に示すステップS11で、運転(冷房または暖房)を
停止する。次に、ステップS12に進み、アラーム信号
を電装品(図示せず)のサービス診断機能部に送る。そし
て、ステップS13に進み、再起動で通常運転の逆モー
ド(逆サイクル)の運転をスタートする。例えば、通常運
転が冷房運転のときは暖房運転のサイクルに四路切換弁
2を切り換える一方、通常運転が暖房運転のときは冷房
運転のサイクルに四路切換弁2を切り換える。次に、ス
テップS14に進み、四路切換弁作動保証、油上がりな
どの保護制御を立ち上げ時は通常通りに行う。次に、ス
テップS15に進み、カウンタnをゼロに設定する。そ
して、ステップS16に進み、圧縮機1を低周波数で所
定時間(例えば数十秒)運転する。次に、ステップS17
に進み、電流制御と吐出温度制御により、その状態で圧
縮機1を最大周波数で所定時間(例えば数十秒)運転す
る。すなわち、電流制御と吐出温度制御により許容され
る最大周波数で圧縮機1を運転するのである。次に、ス
テップS18でカウンタnを+1する。そして、ステッ
プS19に進み、カウンタnが所定値n1以上か否かを
判定して、カウンタnが所定値n1以上であると判定す
ると、通常運転に戻る。一方、ステップS19でカウン
タnが所定値n1未満であると判定すると、ステップS
16に戻り、カウンタnが所定値n1になるまでステッ
プS16,S17を繰り返し、運転周波数を高低に繰り
返し変化させる。
運転では、通常運転とは逆サイクルで圧縮機1の運転周
波数の変動(低周波数と最大周波数)をn1回繰り返すこ
とによって、キャピラリ4の高圧側と低圧側との圧力差
を脈動させて、キャピラリ4内部に付着したスラッジ等
を除去でき、スラッジ等の付着による作動不良を防止し
て、信頼性を向上できる。また、上記詰まり除去運転を
行う前の冷凍サイクルと逆サイクルで詰まり除去運転を
行うことによって、図6(B)に示すように、冷媒の流れ
を逆方向にして、その逆方向の冷媒流の力によって、キ
ャピラリ70内部に付着したスラッジ73等を剥がし
て、効果的に付着物71を除去することができる。な
お、上記詰まり除去運転において、通常運転と同じサイ
クルで圧縮機1の運転周波数を高低に繰り返し変化させ
てもよい。
験)により得られた色相および全酸価に基づいた油(冷凍
機油として用いる合成油)劣化の変化を示しており、図
5(A)において、横軸は寿命(年)、縦軸は油劣化の程度
を表している。図5(A)より明らかなように、油劣化は
時間と共に進むことが分かる。
によりキャピラリの詰まり率の変化を示しており、上記
実施形態の詰まり除去運転(詰まり制御)によって、4年
目以降、詰まり除去運転なしに比べキャピラリの詰まり
が大幅に改善されているのが分かる。
転なし)でキャピラリが詰まった後、上記実施形態の詰
まり除去運転を行った場合のキャピラリの詰まり率の変
化を示しており、7年目まで従来制御を行ってキャピラ
リに詰まった場合も、7年目以降9年目まで詰まり除去
運転を行うと、キャピラリの詰まりが改善されているこ
とが分かる。
除去運転時の処理を示すフローチャートを示しており、
図4のフローチャートにしたがって制御装置7の動作を
説明する。なお、図2の処理までは同じとする。
21でカウンタnをゼロに設定する。次に、ステップS
22に進み、通常運転時の凝縮温度Tc、蒸発温度Te、
圧縮機1の吐出温度Tdisをそれぞれチェックする。次
に、ステップS23に進み、 tc1 ≦ Tc ≦ tc2 (tc1,tc2は凝縮温度の上限値,下限値) te1 ≦ Te ≦ te2 (te1,te2は蒸発温度の上限値,下限値) tdis1 ≦Tdis ≦ tdis2 (tdis1,tdis2は吐出温度の上限値,下限値) の条件をすべて満足するか否かを判定して、上記条件を
すべて満足すると判定すると、ステップS24に進む一
方、上記条件を満足しないと判定すると、ステップS2
1に戻る。そして、ステップS24で室外ファン40の
みを微風量でtfan1時間回す。次に、ステップS25に
進み、室外ファン40を通常運転の風量でtfan2時間回
す。次に、ステップS26でカウンタnを+1する。そし
て、ステップS27に進み、カウンタnが所定値n1以上
か否かを判定して、カウンタnが所定値n1以上である
と判定すると、通常運転になる。一方、ステップS27
でカウンタnが所定値n1未満であると判定すると、ス
テップS23に戻る。
は、室外ファン40の風量変動をn1回繰り返すことに
よって、キャピラリ4の高圧側と低圧側との圧力差を脈
動させて、キャピラリ4内部に付着したスラッジ等を除
去でき、スラッジ等の付着による作動不良を防止して、
信頼性を向上できる。なお、室外ファン40のみの風量
を変動させたが、室外ファン40と室内ファン(図示せ
ず)の両方の風量を同時に変動させてもよいし、室内フ
ァンのみの風量を変動させてもよい。
調和機について説明したが、他の冷凍装置にこの発明を
適用してもよい。
してR32冷媒またはR32を少なくとも70重量%以
上含む混合冷媒を用いたが、HFC系冷媒に限らず、H
CFC系冷媒等の他の冷媒を用いた冷凍装置にこの発明
を適用してもよい。なお、R32冷媒またはR32を少
なくとも70重量%以上含む混合冷媒を用いた場合は、
キャピラリにスラッジ等による詰まりや初期不良が生じ
やすいエーテル油やエステル油等の合成油を冷凍機油に
用いても、上記詰まり除去運転を行うことによって、不
具合が発生する前にキャピラリの詰まりを除去すること
できる。
含む混合冷媒としては、R32冷媒とCO2との混合冷
媒(CO2に対してR32冷媒が70重量%以上かつ90
重量%以下)を用いてもよいし、R32冷媒とR22冷
媒との混合冷媒(R22冷媒に対してR32冷媒が70
重量%以上かつ90重量%以下)を用いてもよい。
周波数を制御する冷凍装置としての空気調和機について
説明したが、圧縮機の運転周波数が一定の冷凍装置にこ
の発明を適用してもよい。その場合は、圧縮機の運転周
波数を高低に繰り返し変化させる詰まり除去運転を除い
て、逆サイクル運転、ファンの(室外ファンと室内ファ
ンの少なくとも一方)の風量変化による詰まり除去運転
を行う。
tdisを吐出温度TdisがTd1以上かつTd2以下のときの
累積運転時間としたが、累積運転時間は単にシステムの
運転時間の累積であってもよい。
明の冷凍装置は、圧縮機,凝縮器,キャピラリおよび蒸発
器を環状に接続した冷媒回路を備えた冷凍装置におい
て、上記圧縮機の運転周波数を高低に繰り返し変化させ
ることにより上記キャピラリの詰まりを除去する詰まり
除去運転を行い、上記詰まり除去運転は、冷凍サイクル
の逆モードである逆サイクルで行うものである。
よれば、上記詰まり除去運転で圧縮機の運転周波数を高
低に繰り返し変化させることによって、上記キャピラリ
の高圧側と低圧側との圧力差を脈動させて、内部に付着
したスラッジ等を除去することができる。スラッジ等に
よってキャピラリの内部が詰まりやすいHFC系冷媒と
合成油との組み合わせにおいても、上記詰まり除去運転
を行うことによって、キャピラリ詰まりを除去でき、ス
ラッジ等の付着による作動不良を防止して、信頼性を向
上できる。また、上記詰まり除去運転を行う前の冷凍サ
イクルと逆サイクルで上記詰まり除去運転を行うことに
よって、詰まり除去運転前の運転時とは逆方向の冷媒流
の力によって、キャピラリの内部に付着したスラッジ等
を剥がして効果的に除去することができる。
ば、請求項1の冷凍装置において、累積運転時間が所定
時間(例えばある程度の量のスラッジがキャピラリ内部
に付着する時間)以上になると、上記詰まり除去運転を
行うことによって、効率よくキャピラリの詰まりを除去
することができる。
ば、請求項2の冷凍装置において、上記累積運転時間
を、圧縮機の吐出温度が所定温度(例えば油劣化が生じ
る最低吐出温度)以上であるときの累積運転時間とする
ことで、実際に油劣化が生じるときの累積運転時間を正
確に把握でき、詰まり除去運転を行う時期を的確に判断
できるので、より効率的なキャピラリの詰まり除去を行
うことができる。
ば、請求項1乃至3のいずれか1つの冷凍装置におい
て、オゾン層を破壊しない低GWP(地球温暖化係数)の
HFC系冷媒を用い、そのHFC系冷媒との相互溶解性
を有するエーテル油やエステル油等の合成油を冷凍機油
として用いると、キャピラリがスラッジ等により詰まり
やすいが、上記詰まり除去運転を行うことによって、不
具合が発生する前にキャピラリの詰まりを除去すること
ができる。
ば、請求項1乃至3のいずれか1つの冷凍装置におい
て、オゾン層を破壊しない低GWPのR32冷媒または
R32を少なくとも70重量%以上含む混合冷媒を用
い、そのR32冷媒またはR32を少なくとも70重量
%以上含む混合冷媒との相互溶解性を有するエーテル油
やエステル油等の合成油を冷凍機油として用いると、キ
ャピラリがスラッジ等により詰まりやすいが、上記詰ま
り除去運転を行うことによって、不具合が発生する前に
キャピラリの詰まりを除去することができる。
しての空気調和機の回路図である。
すフローチャートである。
すフローチャートである。
の処理を示すフローチャートである。
あり、図5(B)は詰まり制御の無いときの詰まり率およ
び詰まり制御の有るときの詰まり率を示す図であり、図
5(C)は詰まり制御なしから詰まり制御有りにしたとき
の詰まり率を示す図である。
であり、図6(B)は詰まり除去運転時のキャピラリの概
略図である。
キャピラリ、5…室外熱交換器、6…アキュームレー
タ、7…制御装置、10…室外ユニット、20…室内ユ
ニット、40…室外ファン。
Claims (5)
- 【請求項1】 圧縮機(1),凝縮器(3),キャピラリ(4)
および蒸発器(5)を環状に接続した冷媒回路を備えた冷
凍装置において、上記圧縮機(1)の運転周波数を高低に繰り返し変化させ
ることにより 上記キャピラリ(4)の詰まりを除去する詰
まり除去運転を行い、 上記詰まり除去運転は、冷凍サイクルの逆モードである
逆サイクルで行う ことを特徴とする冷凍装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の冷凍装置において、 上記詰まり除去運転を累積運転時間が所定時間以上にな
ると行うことを特徴とする冷凍装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の冷凍装置において、 上記累積運転時間は、上記圧縮機(1)の吐出温度が所定
温度以上であるときの運転時間の累積であることを特徴
とする冷凍装置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
冷凍装置において、 HFC系冷媒を用いたことを特徴とする冷凍装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至3のいずれか1つに記載の
冷凍装置において、 R32冷媒またはR32を少なくとも70重量%以上含
む混合冷媒を用いたことを特徴とする冷凍装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000039469A JP3440912B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 冷凍装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000039469A JP3440912B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 冷凍装置 |
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---|---|
JP2001227829A JP2001227829A (ja) | 2001-08-24 |
JP3440912B2 true JP3440912B2 (ja) | 2003-08-25 |
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ID=18563027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000039469A Expired - Lifetime JP3440912B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 冷凍装置 |
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2000
- 2000-02-17 JP JP2000039469A patent/JP3440912B2/ja not_active Expired - Lifetime
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