JPH04222370A - 冷凍装置の圧縮機保護装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置の圧縮機保護装
置に係り、特に吐出管温度の過上昇時に圧縮機を停止さ
せるようにしたものの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷凍装置の圧縮機保護装置と
して、例えば特開昭６３―７５４４８号公報に開示され
る如く、圧縮機、凝縮器、電動膨張弁及び蒸発器を順次
接続してなる冷媒回路を備え、冷媒回路の圧縮機の吐出
管に吐出管温度を検出する吐出管センサを配置し、この
吐出管センサで検出される吐出管温度が設定値以上にな
ると圧縮機を異常停止させることにより、冷媒の不足や
電動膨張弁の開作動不良等による吐出管の過熱を解消し
、圧縮機の焼き付き等の故障を防止するようにしたもの
は公知の技術である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示す
ように、通常吐出管温度の変化は図中の曲線ｂに示すご
とく圧縮機の自動発停の設定温度Ｔ０　を越えると、や
がて低下して設定温度Ｔ０　以下になるため、圧縮機を
異常停止させることなく、サ―モオン，サ―モオフの切
換えにより吐出管温度が適正範囲に維持される。一方、
特に圧縮機の起動時についてみると、圧縮機の起動時に
は電動膨張弁の開度を絞った状態から順次開いていくの
で、圧縮機の起動当初は冷媒が過熱気味であり、吐出管
温度は当初急激に上昇してから定常状態まで低下する傾
向がある。すなわち、図中の曲線ａのように、吐出管温
度の上昇にはある程度オ―バ―シュ―トがあるために、
設定温度Ｔｓ　をしばしば越えることがあるが直ぐに低
下して安全領域になる。したがって、吐出管温度が設定
値Ｔｓを越えるとただちに圧縮機を停止させると異常停
止が頻繁に生じる不具合があるので、実際には、吐出管
温度が設定温度Ｔｓ　以上となる状態が一定時間ｔｓ　
以上継続したときに初めて異常停止させることにより、
不必要な圧縮機の異常停止を回避するようになされてい
る。

【０００４】しかるに、冷媒の不足や電動膨張弁の作動
不良が甚だしいときには、図中の破線曲線ｃのように、
吐出管温度が急上昇して相当な高温まで達することもあ
る。したがって、上記従来のもののように吐出管温度が
設定温度Ｔｓ　を越えてから一定時間ｔｓ　が経過する
まで圧縮機の停止を待機させていると、その間に吐出管
温度が過上昇して圧縮機の焼付き等の故障を生じる虞れ
があった。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上記のような吐出管温度の異常過熱
による上昇はその上昇率が急激である点に着目し、急激
な上昇と通常の起動時等のオ―バ―シュ―トによる上昇
とを区別し、異常過熱時のみ圧縮機を異常停止させるこ
とにより、圧縮機の不必要な異常停止を回避しながら、
圧縮機を有効に保護することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項１の発明の講じた手段は、第１図に示すように
、圧縮機（１）、凝縮器（３又は６）、電動膨張弁（５
）及び蒸発器（６又は３）を順次接続してなる冷媒回路
（９）を備えた冷凍装置を前提とする。

【０００７】そして、冷凍装置の圧縮機保護装置として
、上記冷媒回路（９）における吐出管温度を検出する吐
出管温度検出手段（Ｔｈ２）と、該吐出管温度検出手段
（Ｔｈ２）で検出される吐出管温度が一定時間以上連続
して設定温度よりも高いときに上記圧縮機（１）を異常
停止させる第１異常停止手段（５１）と、上記吐出温度
管検出手段（Ｔｈ２）の出力を受け、吐出管温度の上昇
率が所定値よりも大きく、かつ吐出管温度が上記設定温
度以上の上限値に達したときに、上記圧縮機（１）を異
常停止させるよう制御する第２異常停止手段（５２）と
を設ける構成としたものである。

【０００８】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の発明において、第２異常停止手段（５２）を、２
箇所の領域における吐出管温度の上昇率がそれぞれ異な
る判定値よりも大きいときに圧縮機を異常停止させるよ
うにしたものである。

【０００９】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、冷凍
装置の運転中、吐出管温度検出手段（Ｔｈ２）で検出さ
れる吐出管温度が設定温度よりも高い状態が一定時間以
上継続すると、第１異常停止手段（５１）により、圧縮
機（１）が異常停止するように制御され、通常の圧縮機
（１）の起動時における吐出管温度一時的な過上昇によ
る圧縮機（１）の異常停止が回避される。

【００１０】ここで、例えば冷媒の充填量の不足や電動
膨張弁（５）の作動不良で電動膨張弁（５）がほとんど
開かないために吐出管温度が急上昇したときには、吐出
管温度が設定温度を越えてから一定時間が経過して上記
第１異常停止手段（５１）により圧縮機（１）が異常停
止する前に、吐出管温度が過上昇して圧縮機（１）の焼
付き等の事故が生じる虞れがあるが、本発明では、第２
異常停止手段（５２）により、吐出管温度の上昇率が判
定値よりも大きくかつ吐出管温度が上限値を越えたとき
には圧縮機（１）が異常停止するように制御されるので
、冷媒循環量の不足や電動膨張弁（５）の作動不良等に
起因する吐出管温度の異常過熱による圧縮機（１）の焼
付き等の事故が防止されることになる。

【００１１】請求項２の発明では、上記請求項１の発明
の作用において、第２異常停止手段（５２）により、２
箇所の領域における吐出管温度の上昇率がそれぞれ異な
る判定値よりも高いときに圧縮機（１）が異常停止する
よう制御されるので、異常過熱による吐出管温度の上昇
と通常の吐出管温度の一時的な過上昇とがより正確に区
別され、制御精度が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図２以下の
図面に基づき説明する。

【００１３】図２は本発明を適用した空気調和装置の冷
媒配管系統を示し、（１）は固定容量形圧縮機、（２）
は冷房運転時には図中実線のごとく、暖房運転時には図
中破線のごとく切換わる四路切換弁、（３）は冷房運転
時には凝縮器として、暖房運転時には蒸発器として機能
する熱源側熱交換器である室外熱交換器、（４）は液冷
媒を貯留するためのレシ―バ、（５）は冷媒の減圧機能
と冷媒流量の調節機能とを有する電動膨張弁、（６）は
室内に設置され、冷房運転時には蒸発器として、暖房運
転時には凝縮器として機能する利用側熱交換器である室
内熱交換器、（７）は圧縮機（１）の吸入管に介設され
、吸入冷媒中の液冷媒を除去するためのアキュムレ―タ
である。

【００１４】上記各機器（１）〜（７）は冷媒配管（８
）により順次接続され、冷媒の循環により熱移動を生ぜ
しめるようにした冷媒回路（９）が構成されている。な
お、（１３）は室外熱交換器（３）の液管側に介設され
た過冷却用キャピラリチュ―ブである。

【００１５】ここで、上記冷媒回路（９）の圧縮機（１
）吐出側には、吐出冷媒中の油を回収するための油回収
器（１０）が介設されていて、該油回収器（１０）から
圧縮機（１）−アキュムレ―タ（７）間の吸入管まで、
油回収器（１０）の油を圧縮機（１）の吸入側に戻すた
めの油戻し通路（１１）が流量調節弁（１２）を介して
設けられている。

【００１６】また、冷媒回路（９）の液管において、上
記レシ―バ（４）と電動膨張弁（５）とは、電動膨張弁
（５）がレシ―バ（４）の下部つまり液部に連通するよ
う共通路（８ａ）に直列に配置されており、共通路（８
ａ）のレシ―バ（４）上部側の端部である点（Ｐ）と室
外熱交換器（３）との間は、室外熱交換器（３）からレ
シ―バ（４）への冷媒の流通のみを許容する第１逆止弁
（Ｄ１）を介して第１流入路（８ｂ）により、上記共通
路（８ａ）の点（Ｐ）と室内熱交換器（６）との間は室
内熱交換器（６）からレシ―バ（４）への冷媒の流通の
みを許容する第２逆止弁（Ｄ２）を介して第２流入路（
８ｃ）によりそれぞれ接続されている一方、共通路（８
ａ）の上記電動膨張弁（５）他端側の端部である点（Ｑ
）と上記第１逆止弁（Ｄ１）−室外熱交換器（３）間の
点（Ｓ）との間は電動膨張弁（５）から室外熱交換器（
３）への冷媒の流通のみを許容する第３逆止弁（Ｄ３）
を介して第１流出路（８ｄ）により、共通路（８ａ）の
上記点（Ｑ）と上記第２逆止弁（Ｄ２）−室内熱交換器
（６）間の点（Ｒ）との間は電動膨張弁（５）から室内
熱交換器（６）への冷媒の流通のみを許容する第４逆止
弁（Ｄ４）を介して第２流出路（８ｅ）によりそれぞれ
接続されている。また、上記共通路（８ａ）のレシ―バ
上流側の１点（Ｗ）と第２流出路（８ｅ）の第４逆止弁
（Ｄ４）上流側の点（Ｕ）との間には、キャピラリチュ
―ブ（Ｃ）を介設してなる液封防止バイパス路（８ｆ）
が設けられており、圧縮機（１）の停止時における液封
を防止するようになされている。

【００１７】また、空気調和装置には、センサ類が配置
されていて、（Ｔｈｄ）は圧縮機（１）の吐出管に配置
され、吐出管温度Ｔを検出する吐出管センサ、（Ｔｈｃ
）は室外熱交換器（３）の液管に配置され、冷房運転時
には冷媒の凝縮温度、暖房運転時には冷媒の蒸発温度を
検出する外熱交センサ、（Ｔｈａ）は室外熱交換器（３
）の空気吸込口に配置され、外気温度を検出する外気温
センサ、（Ｔｈｅ）は室内熱交換器（６）の液管に配置
され、冷房運転時には蒸発温度、暖房運転時には凝縮温
度を検出する内熱交センサ、（Ｔｈｒ）は室内熱交換器
（６）の空気吸込口に配置され、吸込空気温度Ｔｒ　を
検出する室温センサ、（ＨＰＳ）は高圧側圧力が上限に
達すると作動して異常停止させる高圧作動圧力スイッチ
、（ＬＰＳ）は低圧側圧力が下限に達すると作動して異
常停止させる低圧作動圧力スイッチであって、上記各セ
ンサ類は、空気調和装置の運転を制御するためのコント
ロ―ラ（図示せず）に信号の入力可能に接続されており
、該コントロ―ラにより、センサの信号に応じて各機器
の運転を制御するようになされている。

【００１８】上記冷媒回路（９）において、冷房運転時
には、室外熱交換器（３）で凝縮液化された液冷媒が第
１流通路（８ｂ）から共通路（８ａ）に流れてレシ―バ
（４）に貯溜され、電動膨張弁（５）で減圧された後、
第２流出路（８ｅ）を経て室内熱交換器（６）で蒸発し
て圧縮機（１）に戻る循環となる。また、暖房運転時に
は、室内熱交換器（６）で凝縮液化された液冷媒が第２
流通路（８ｃ）から共通路（８ａ）に流れてレシ―バ（
４）に貯溜され、電動膨張弁（５）で減圧された後、第
１流出路（８ｄ）を経て室外熱交換器（３）で蒸発して
圧縮機（１）に戻る循環となる。

【００１９】ここで、上記コントロ―ラによる吐出管温
度制御の内容について、図３に基づき説明する。まず、
ステップＳＴ１で、上記吐出管センサ（Ｔｈ２）で検出
される吐出管温度Ｔが圧縮機（１）の自動発停の判断を
行う第１設定温度Ｔ１以上か否かを判別し、第１設定温
度Ｔ１　よりも低いときには、ステップＳＴ２でタイマ
―１（図示せず）をリセットし、Ｔ≧Ｔ１　であれば、
さらにステップＳＴ３で吐出管温度Ｔが圧縮機（１）の
自動発停の第２設定温度Ｔ２　（Ｔ２　＞Ｔ１　）以上
か否かを判別して、Ｔ≧Ｔ２　のときのみステップＳＴ
４でタイマ―１のカウントを行ってステップＳＴ５に進
む。そして、ステップＳＴ５の判別で、タイマ―１がカ
ウントアップすると、ステップＳＴ６でサ―モオフつま
り圧縮機（１）を停止させ、タイマ―１がカウントアッ
プするまでは下記の手順により吐出管保護制御を実行す
る。

【００２０】すなわち、ステップＳＴ７で、現在の吐出
管温度Ｔと、２０秒前の吐出管温度Ｔ（２０）との温度
差（Ｔ−Ｔ（２０））が第１判定値２（℃）を越えたか
否かを判別して、Ｔ−Ｔ（２０）＞２になるまではステ
ップＳＴ８で吐出管温度Ｔが圧縮機（１）の異常停止を
行うための第３設定温度Ｔ３　（Ｔ３　＞Ｔ２　で、例
えば１３５（℃）程度の温度）を越えたか否かを判別す
る。そして、Ｔ≦Ｔ３　であればステップＳＴ９でタイ
マ―２（図示しないが、１．５分間程度に設定されてい
る）をリセットし、Ｔ＞Ｔ３　になると、ステップＳＴ
１０に移行して、タイマ―２がカウントアップするまで
ステップＳＴ１１でタイマ―２をカントした後、タイマ
―２がカウントアップすると、吐出管温度Ｔが過上昇し
ていると判断してステップＳＴ１４に移行し、圧縮機（
１）を異常停止させる。

【００２１】一方、上記ステップＳＴ７の判別で、Ｔ−
Ｔ（２０）＞２（℃）のときには、ステップＳＴ１２に
移行して、さらに現在から１０秒前の吐出管温度Ｔ（１
０）と３０秒前の吐出管温度Ｔ（３０）との温度差（Ｔ
（１０）−Ｔ（３０））が第２判定値３（℃）を越えて
いるか否かを判別し、Ｔ（１０）−Ｔ（３０）＞３（℃
）でなければ上記ステップＳＴ８に戻るが、Ｔ（１０）
−Ｔ（３０）＞３（℃）であれば、ステップＳＴ１３に
進んで、吐出管温度Ｔが第４設定温度（上限値Ｔ４　）
（Ｔ４　＞Ｔ３　で、例えば１５０（℃）程度の温度）
以上か否かを判別し、Ｔ＞Ｔ４　になると、上記ステッ
プＳＴ１４に移行して圧縮機（１）を異常停止させる。

【００２２】つまり、上記ステップＳＴ７で、吐出管温
度Ｔが過去２０秒間における吐出管温度上昇率（Ｔ−Ｔ
（２０））が第１判定値２（℃）を越えているか否かを
判別し、さらにステップＳＴ１２で、現在よりも３０秒
前から１０秒前までの２０秒間における吐出管温度上昇
率（Ｔ（１０）−Ｔ（３０））が上記第１判定値２（℃
）よりも高い第２判定値３（℃）を越えていたか否かを
判断することで、吐出管温度Ｔが第３設定温度Ｔ３　を
越えたということが単に起動時等における吐出管温度Ｔ
上昇のオ―バ―シュ―トによるものか、異常過熱による
ものかをある程度判断し、過熱によるものと思われる場
合には、吐出管温度Ｔが第４設定温度Ｔ４　を越えると
異常過熱と判断して、ただちに圧縮機（１）を停止させ
て保護するようにしている。ここで、上記第１，第２判
定値２，３（℃）は、図４に示す吐出管温度Ｔが第３設
定温度Ｔ３　を越えてから１．５分間のうちに第４設定
温度Ｔ４　に達するときの上昇パタ―ンに略一致する値
似設定されている。

【００２３】上記フロ―において、ステップＳＴ１０か
らステップＳＴ１４に移行する制御により、吐出管温度
Ｔが継続して一定時間（上記実施例では１．５分間）以
上設定温度（上記実施例では第３設定温度Ｔ３　）のと
きに圧縮機（１）を停止させる第１異常停止手段（５１
）が構成され、ステップＳＴ７，ＳＴ１２，ＳＴ１３か
らステップＳＴ１４に移行する制御により、吐出管温度
Ｔが第３設定温度Ｔ３　を越えてから一定時間が経過す
る前に、吐出管温度Ｔの上昇率が所定値（３（℃））よ
りも大きく、かつ吐出管温度Ｔが第３設定温度Ｔ３　以
上の第４設定温度Ｔ４　（上限値）に達したときには上
記圧縮機（１）を異常停止させるよう制御する異常停止
手段（５２）が構成されている。

【００２４】したがって、上記実施例では、冷凍装置の
運転中に吐出管センサ（吐出管温度検出手段）（Ｔｈ２
）で検出される吐出管温度Ｔが過上昇すると、圧縮機（
１）が過熱している虞れがある。その場合、図４に示す
ように、自動発停の停止のための設定温度（上記実施例
における第２設定温度）Ｔ２　を越えても、通常は曲線
Ｂのように低下するが、圧縮機（１）の起動時等で電動
膨張弁（５）の開度が絞り気味に制御されているときに
は、起動後に順次電動膨張弁（５）が開かれても多少の
オ―バ―シュ―トにより図中曲線Ａのように異常停止の
設定温度（上記実施例における第３設定温度）Ｔ３　を
越えることがあるので、設定温度Ｔ２　を越えたときに
ただちに圧縮機（１）を停止させるのではなく、第１異
常停止手段（５１）により、一定時間（上記実施例では
タイマ―２のセット時間１．５分間）の間待機した後、
Ｔ＞Ｔ３　の状態が一定時間以上継続したときに圧縮機
（１）が異常停止するように制御される。

【００２５】しかるに、例えば冷媒の充填量が不足して
いたり、電動膨張弁（５）が作動不良で電動膨張弁（５
）がほとんど開かないことがあり、斯かる場合には図中
曲線Ｃのごとく吐出管温度Ｔが急上昇し、上記第１異常
停止手段（５１）により圧縮機（１）が異常停止する前
に吐出管温度Ｔが過上昇して圧縮機（１）の焼付き等の
事故が生じる虞れがある。ここで、本発明では、第２異
常停止手段（５２）により、第１異常停止手段（５１）
による圧縮機（１）の異常停止が行われるまでに、吐出
管温度Ｔの上昇率が所定の判定値（上記実施例における
第１，第２判定値２，３（℃））よりも大きく、かつ吐
出管温度Ｔが上限値（上記実施例における第４設定温度
）Ｔ４　を越えると、圧縮機（１）が異常停止するよう
に制御されるので、上記のような冷媒循環量の不足や電
動膨張弁（５）の作動不良による吐出管温度の過熱が解
消される。よって、通常の起動時等における吐出管温度
の一時的な過上昇で圧縮機（１）を異常停止させること
なく、真の異常過熱時のみ圧縮機（１）を確実に異常停
止させることができ、圧縮機（１）の焼付き等の事故を
有効に防止することができる。

【００２６】特に、上記実施例のように、ステップＳＴ
７とステップＳＴ１２とで、２箇所の領域における吐出
管温度Ｔの上昇率をそれぞれ異なる判定値２，３（℃）
と比較して異常過熱か通常の一時的な吐出管温度Ｔの過
上昇かを判定するようにした場合、吐出管温度Ｔが第３
設定温度Ｔ３　に達してから一定時間（１．５分間）が
経過したときにちょうど吐出管温度Ｔが第４設定温度Ｔ
４　に達するような上昇パタ―ンに一致する判定値を基
準として、異常過熱か否かを区別することができ制御精
度の向上を図ることができる。

【００２７】なお、上記実施例は冷房運転時及び暖房運
転時のいずれについても適用しうるものである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、冷凍装置の圧縮機保護装置として、吐出管温度
が連続して一定時間以上設定温度よりも高いときに圧縮
機を異常停止させるとともに、その異常停止の前に、吐
出管温度の上昇率が所定値よりも大きくかつ設定温度よ
りも高い上限値を越えたときには、圧縮機をただちに停
止させるようにしたので、圧縮機の通常の起動時等にお
ける吐出管温度のオ―バ―シュ―ト過熱で停止させるこ
となく、冷媒の循環量不足や電動膨張弁の作動不良等に
よる吐出管温度の過熱を解消することができ、よって、
圧縮機の不必要な異常停止を招くことなく焼付き等の事
故を有効に防止することができる。

【００２９】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、吐出管温度の過上昇が２箇所の領域で設
定された異なる判定値よりもそれぞれ大きいときに圧縮
機を異常停止させるようにしたので、制御精度の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例に係る空気調和装置の冷媒配管
系統図である。

【図３】吐出管温度制御の内容を示すフロ―チャ―ト図
である。

【図４】吐出管温度の変化と吐出管保護のための各設定
温度との関係を示す特性図である。

【図５】従来の吐出管保護による吐出管温度の変化を示
す特性図である。

【符号の説明】

１　　　　圧縮機 ３　　　　室外熱交換器（凝縮器又は蒸発器）５　　　
　電動膨張弁 ６　　　　室内熱交換器（蒸発器又は凝縮器）９　　　
　冷媒回路 ５１　　第１異常停止手段 ５２　　第２異常停止手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　圧縮機（１）、凝縮器（３又は６）、
   電動膨張弁（５）及び蒸発器（６又は３）を順次接続し
   てなる冷媒回路（９）を備えた冷凍装置において、上記
   冷媒回路（９）における吐出管温度を検出する吐出管温
   度検出手段（Ｔｈ２）と、該吐出管温度検出手段（Ｔｈ
   ２）で検出される吐出管温度が一定時間以上連続して設
   定温度よりも高いときに上記圧縮機（１）を異常停止さ
   せる第１異常停止手段（５１）と、上記吐出温度管検出
   手段（Ｔｈ２）の出力を受け、吐出管温度の上昇率が所
   定の判定値よりも大きく、かつ吐出管温度が上記設定温
   度以上の上限値に達したときに、上記圧縮機（１）を異
   常停止させるよう制御する第２異常停止手段（５２）と
   を備えたことを特徴とする冷凍装置の圧縮機保護装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の冷凍装置の圧縮機保護
   装置において、第２異常停止手段（５２）は、２箇所の
   領域における吐出管温度の上昇率がそれぞれ異なる判定
   値よりも大きいときに圧縮機を異常停止させることを特
   徴とする冷凍装置の圧縮機保護装置。