JPH0682130A - 冷却装置の凝縮器異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 凝縮器の凝縮圧力の上昇を安価な構成で検知
し、所定の制御出力を発生して必要な処置を施すことが
できる冷却装置の凝縮器異常検出装置を提供する。 【構成】 冷却装置の凝縮器の冷媒入口と出口の間の温
度を検出する凝縮器温度センサ２１を設ける。制御装置
１３は凝縮器内の冷媒の凝縮温度と凝縮圧力との対応デ
ータを保持する。制御装置１３は対応データと凝縮器温
度センサ２１の出力する凝縮器内の冷媒の凝縮温度とに
基づいて凝縮器内の凝縮圧力を算出する。制御装置１３
は異常高圧力にて制御出力を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍・冷蔵ショーケー
ス、冷蔵庫、或いは空気調和機等の冷却装置を構成する
凝縮器の異常を検出して警報等の所定の制御出力を発生
する冷却装置の凝縮器異常検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種冷却装置においては、例えば
実開平４−２０９７２号公報（Ｆ２５Ｂ４９／０２）に
示されるように凝縮器の温度とそれを冷却する外気の温
度を検出し、これらの差が一定値以上となった場合に
は、塵埃等によってフィルタの目詰まりが発生したもの
と判断し、機器を停止させたり警報を発するよう構成し
ている。即ち、塵埃等の堆積によって凝縮器に流通され
る空気の流れが阻害されると凝縮器の放熱性能が悪くな
り、所定の凝縮能力を発揮できなくなるからである。

【０００３】しかしながら、凝縮器の異常は塵埃による
目詰まりのみに止まらず、凝縮器冷却用の送風機の故障
や設置環境が悪いことに基づいても発生する。これらの
異常により凝縮器の放熱が不良となると凝縮器内の冷媒
の凝縮圧力が上昇し、それによって冷媒回路の高圧側の
冷媒圧力が上昇する。この圧力上昇は夏季等に外気温度
が高い場合、前記公報の場合の如く外気温度と凝縮器の
温度との差が一定値以上とならなくとも発生し、係る圧
力上昇によって冷却能力は低下し、更には圧縮機に高圧
冷媒が流入してその電動機が故障する等、冷却装置に損
傷が生ずる危険性が出て来る。

【０００４】そこで、従来では図９に示すような高圧ス
イッチ１００を用いて冷媒回路内の圧力上昇を直接検知
することにより係る不都合を解消していた。即ち、図９
は従来の冷却装置の電気回路図を示しており、図中ＣＭ
は図示しない圧縮機の電動機であり、オーバーロードリ
レー２の検知部２Ａ、及びマグネットスイッチ３を介し
て三相交流電源ＡＣに接続されている。電源ＡＣには電
源スイッチ４が接続され、この電源スイッチ４に対して
マグネットスイッチ３のコイル３Ｃ、オーバーロードリ
レー２、圧縮機保護サーモスタット５、低圧スイッチ１
０、前記高圧スイッチ１００及び除霜タイマ６の常開接
点６Ａの直列回路が接続される。冷却装置の運転表示ラ
ンプ７は常開接点６Ａ及び運転スイッチ４と直列に接続
され、除霜タイマ６は運転スイッチ４に直列に接続され
る。また、図示しない除霜ヒータのマグネットスイッチ
８及び除霜表示ランプ９の並列回路は、除霜タイマ６の
常開接点６Ｂ及び運転スイッチ４に直列に接続される。

【０００５】電源スイッチ４が閉じられると、オーバー
ロードリレー２、圧縮機保護サーモスタット５、低圧ス
イッチ１０、高圧スイッチ１００及び除霜タイマ６の常
開接点６Ａの各接点が閉じていることを条件にマグネッ
トスイッチ３のコイル３Ｃに通電され、マグネットスイ
ッチ３が閉じて電動機ＣＭに通電され、冷却装置は冷却
運転を開始する。高圧スイッチ１００は冷却装置の圧縮
機から凝縮器に至る冷媒回路の高圧側の冷媒圧力（通常
は圧縮機の吐出側圧力）を検知し、前記凝縮器のフィル
タの目詰まり等による凝縮圧力の上昇により、冷媒回路
の高圧側の冷媒圧力が例えば２３ＡＴＧに上昇すると接
点を開く。これによって、コイル３Ｃの通電を絶ち、マ
グネットスイッチ３を開いて電動機ＣＭを停止すること
により、高圧冷媒の流入等による電動機ＣＭの損傷の発
生を回避するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、係る高
圧スイッチ１００はコスト的に高くその精度にも限界が
ある。また、冷凍装置は膨張弁出口でのフラッシュガス
の発生を防ぐために、冷媒は通常５℃程の過冷却度で凝
縮されるように設計されるが、高圧スイッチ１００や前
記公報の如き凝縮温度のみによる制御では、この過冷却
度に関する情報が得られず、凝縮器冷却用の送風機の故
障や凝縮器の設置条件等によっては、設計された過冷却
度が得られない場合もあり、係る場合は膨張弁を出て直
ぐにフラッシュガスが発生してしまい、所要の冷却能力
が得られなくなる問題があった。

【０００７】本発明は係る従来の技術的課題を解決する
ために成されたものであり、凝縮器の凝縮圧力の上昇を
安価な構成で検知し、所定の制御出力を発生して必要な
処置を施すことができる冷却装置の凝縮器異常検出装置
を提供することを目的とする。

【０００８】本発明のもう一つの目的は、凝縮器におけ
る冷媒の過冷却度を得て、この過冷却度が異常な値にな
った場合に、所定の制御出力を発生して必要な処置を施
すことができる冷却装置の凝縮器異常検出装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の冷却装
置Ｒの凝縮器異常検出装置１２は、冷却装置Ｒの凝縮器
１１の冷媒入口と出口の間の温度を検出する凝縮器温度
センサ２１と、この凝縮器温度センサ２１の出力に基づ
いて制御出力を発生する制御装置１３とを具備してお
り、この制御装置１３は凝縮器１１内の冷媒の凝縮温度
と凝縮圧力との対応データを保持し、この対応データと
凝縮器温度センサ２１の出力する凝縮器１１内の冷媒の
凝縮温度とに基づいて凝縮器１１内の凝縮圧力を算出
し、所定の異常高圧力にて所定の制御出力を発生するこ
とを特徴とする。

【００１０】また、請求項２の発明の冷却装置Ｒの凝縮
器異常検出装置１２は、冷却装置Ｒの凝縮器１１の冷媒
入口と出口の間の温度を検出する凝縮器温度センサ２１
と、凝縮器１１の冷媒出口の温度を検出する凝縮器出口
温度センサ２２と、両センサ２１、２２の出力に基づい
て制御出力を発生する制御装置１３とを具備しており、
この制御装置１３は凝縮器温度センサ２１の出力する凝
縮器１１内の冷媒の凝縮温度と凝縮器出口温度センサ２
２の出力する凝縮器１１の冷媒出口温度との差より凝縮
器１１における冷媒の過冷却度を算出し、所定の異常過
冷却度にて所定の制御出力を発生することを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】冷媒の凝縮温度と凝縮圧力の関係は、冷媒の種
類により一義的に定まる。請求項１の発明の冷却装置Ｒ
の凝縮器異常検出装置１２によれば、制御装置１３がこ
の冷媒の凝縮温度と凝縮圧力との対応データを保持して
おり、凝縮器温度センサ２１の出力する凝縮温度に基づ
いて凝縮圧力を算出し、所定の異常高圧力にて所定の制
御出力を発生する。従って、従来の如き圧力センサを用
いずに、温度センサによって凝縮器１１内の凝縮圧力の
上昇を検出し、必要な処置を施すことができるようにな
る。

【００１２】請求項２の発明の冷却装置Ｒの凝縮器異常
検出装置１２によれば、制御装置１３が凝縮器温度セン
サ２１の出力する冷媒の凝縮温度と、凝縮器出口温度セ
ンサ２２の出力する凝縮器１１の冷媒出口温度との差に
より、凝縮器１１における冷媒の過冷却度を算出して所
定の異常過冷却度にて所定の制御出力を発生するので、
フラッシュガスの発生による冷却能力の低下を防止でき
る。

【００１３】

【実施例】次に、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の冷却装置Ｒの凝縮器１１の異常検出
装置１２の制御装置１３のブロック図、図２は冷却装置
Ｒの冷媒回路図、図３は凝縮器１１の斜視図をそれぞれ
示している。また、図８は冷却装置Ｒの電気回路図であ
り、図８中において図９と同一符号のものは同一とす
る。

【００１４】図２及び図３において、冷却装置Ｒは圧縮
機１５、凝縮器１１、膨張弁１６及び蒸発器１７を順次
環状に配管接続することにより構成されており、冷媒回
路内には例えば所定量の冷媒Ｒ−２２が封入されてい
る。前記凝縮器１１は所謂プレートフィンタイプの熱交
換器であり、その風下側には吸引型の凝縮器冷却用の送
風機１８が設けられている。この送風機１８は運転され
て図３中矢印の如く外気を凝縮器１１に流通させ、凝縮
器１１を空冷する。

【００１５】圧縮機１５が運転されると、圧縮機１５か
ら吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器１１に流入
し、送風機１８によりそこに流通されている空気によっ
て冷やされ、凝縮液化して膨張弁１６に至り、膨張弁１
６にて絞られて減圧された後、蒸発器１７に流入し、そ
こで蒸発して周囲から熱を奪い、冷却効果を発揮する。
蒸発器１７にて蒸発した冷媒は圧縮機１５に帰還し、再
び圧縮されて吐出される。

【００１６】ここで、図５は冷却装置Ｒの冷媒回路内の
冷媒の状態を示すモリエル線図、図６は凝縮器１１の冷
媒入口から出口に至るまでの冷媒の状態を示し、図７は
同様に凝縮器１１の冷媒入口から出口に至る冷媒の温度
変化を示している。圧縮機１５から吐出され、凝縮器１
１に流入した直後の冷媒は全体がガス状態であり、図５
及び図７においてＰ１で示す点に位置し、温度は＋５８
℃程で、圧力は約１２ＡＴＧである。この状態から凝縮
器１１内を進むに従って送風機１８による空気流により
圧力一定で冷却されて放熱し、Ｐ２で示す点より液化が
始まり温度は＋３２℃の凝縮温度ＣＴで一定となる。更
にＰ３で示す点へと進むに従って液化は進行して行き、
徐々に液が多くなってＰ４で示す点では略全体が液冷媒
となる。その後、冷媒は圧力一定で更に冷却されて温度
が低下し、過冷却されながらＰ５で示す点を通過し、凝
縮器１１の出口（図中Ｄで示す）では凝縮温度ＣＴの＋
３２℃より５℃低い＋２７℃の冷媒出口温度ＲＧまで過
冷却されて膨張弁１６に至る。

【００１７】このように、凝縮器１１において冷媒を過
冷却する理由は、例えば冷媒が完全に液化するＰ４で示
す点にて膨張弁１６に流入させると、膨張弁１６を出て
直ぐにフラッシュガスが発生してしまい、蒸発器１７に
おいて十分な冷却能力を発揮できなくなるからである。
この過冷却の指標は過冷却度ＳＣと称され、通常は前記
５℃程確保される。従って、冷却装置Ｒは冷媒出口温度
ＲＧが凝縮温度ＣＴよりも５℃程低くなるように設計さ
れる。

【００１８】次に、図１において制御装置１３は汎用の
マイクロコンピュータにて構成されており、その入力に
はいずれもサーミスタ、或いはトランジスタセンサから
構成される凝縮器温度センサ２１、凝縮器出口温度セン
サ２２及び外気温度センサ２３の出力が接続されてい
る。凝縮器温度センサ２１は図２及び図３に示すように
凝縮器１１の冷媒入口と出口の間に設けられ、前記冷媒
の凝縮温度ＣＴを検出して制御装置１３に出力する。ま
た、凝縮器出口温度センサ２２は凝縮器１１の冷媒出口
に設けられ、前記冷媒出口温度ＲＧを検出して制御装置
１３に出力する。更に、外気温度センサ２３は凝縮器１
１に流入する空気の風上側に配置され、凝縮器１１周囲
の外気温度を検出して制御装置１３に出力する。

【００１９】また、制御装置１３はその記憶手段２４内
に図４に示すＲ−２２冷媒の凝縮温度ＣＴと凝縮圧力Ｐ
ｄとの対応に関するデータテーブル２５を保持してい
る。更に、制御装置１３の出力には凝縮温度データ出力
端子２６、凝縮圧力データ出力端子２７、制御接点出力
端子２８、送風機制御出力端子２９、警告出力端子３０
及び警報出力端子３１がそれぞれ設けられている。

【００２０】次に、図８に示す冷却装置Ｒの電気回路で
はマグネットスイッチ３の後段側に直流電源ＤＣが接続
され、直流電源ＤＣにはインバータ３２を介して前記送
風機１８の電動機１８Ｍが接続される。このインバータ
３２は前記制御装置１３の送風機制御出力端子２９から
の信号によって制御される。ＣＭは図９同様に圧縮機１
５の電動機である。また、本発明の場合高圧スイッチ１
００は削除され、電源スイッチ４に対してはマグネット
スイッチ３のコイル３Ｃ、オーバーロードリレー２、圧
縮機保護サーモスタット５、低圧スイッチ１０、制御接
点３３及び除霜タイマ６の常開接点６Ａの直列回路が接
続される。制御接点３３は前記制御装置１３の制御接点
出力端子２８の出力によって開閉制御される。

【００２１】以上の如き構成で次に異常検出装置１２の
動作を説明する。図８の電源スイッチ４が閉じられる
と、オーバーロードリレー２、圧縮機保護サーモスタッ
ト５、低圧スイッチ１０、制御接点３３及び除霜タイマ
６の常開接点６Ａの各接点が閉じていることを条件にマ
グネットスイッチ３のコイル３Ｃに通電され、マグネッ
トスイッチ３が閉じて電動機ＣＭに通電され、圧縮機１
５が運転されて冷却装置Ｒは冷却運転を開始する。ま
た、直流電源ＤＣにも給電され、インバータ３２により
電動機１８Ｍは所定の回転数で運転され、送風機１８に
より凝縮器１１は空冷される。

【００２２】制御装置１３は凝縮器温度センサ２１の出
力する凝縮器１１内の冷媒の凝縮温度ＣＴに基づき、記
憶手段２４に保持された図４のデータテーブル２５をル
ックアップテーブル方式にて参照し、凝縮器１１内の冷
媒の凝縮圧力Ｐｄを算出する。例えば、前述の如く凝縮
温度ＣＴが＋３２℃の場合には凝縮圧力Ｐｄは１２ＡＴ
Ｇ程と判断し、このときの凝縮温度ＣＴ及び算出した凝
縮圧力Ｐｄを記憶手段２４に記憶すると共に、凝縮温度
データ出力端子２６及び凝縮圧力データ出力端子２７よ
りそれぞれ出力して図示しないディスプレイ等に表示す
る。

【００２３】また、制御装置１３は凝縮器出口温度セン
サ２２の出力する凝縮器１１の冷媒出口温度ＲＧに基づ
き、前記凝縮温度ＣＴより冷媒出口温度ＲＧを減算する
ことによりそのときの冷媒の過冷却度ＳＣを算出する。
例えば、前述の如く凝縮温度ＣＴが＋３２℃で冷媒出口
温度ＲＧが＋２７℃の場合には過冷却度ＳＣは５℃とな
り、それを記憶手段２４に保持する。

【００２４】ここで、冷却装置Ｒの凝縮器１１のフィル
タに塵埃等が付着して目詰まり状態となり、或いは夏季
等に外気温度が上昇し、若しくは送風機１８の電動機１
８Ｍが故障する等の要因により凝縮器１１が放熱不良と
なり、凝縮器１１内の冷媒の凝縮温度ＣＴが上昇して＋
５５℃に近づくと、図４より算出される凝縮圧力Ｐｄは
２０ＡＴＧ以上の高圧力となる。その場合、制御装置１
３は警告出力端子３０より出力を発生し、図示しないラ
ンプ等の警告手段により使用者に凝縮圧力Ｐｄが高くな
りつつあることを注意すると共に、送風機制御出力端子
２９より出力を発生してインバータ３２により電動機１
８Ｍの回転数を上昇させる。これによって凝縮器１１の
冷却性能は向上するので、凝縮圧力Ｐｄの上昇を抑える
ことができ、従って、外気温度が高いために凝縮圧力Ｐ
ｄが上昇しただけの場合には従来の如く圧縮機１５を停
止させずに済む。一方、使用者は前記警告に基づき、凝
縮器１１の目詰まりが発生している場合にはそれを掃除
し、送風機１８が故障している場合にはそれを修理す
る。

【００２５】ここで、制御装置１３により電動機１８Ｍ
の回転数を上昇させても、凝縮温度ＣＴの上昇と凝縮圧
力Ｐｄの上昇が抑えられず、尚も上昇して凝縮温度ＣＴ
が＋６０℃以上となり、図４より凝縮圧力Ｐｄが２３Ａ
ＴＧ以上となると、制御装置１３は今度は警報出力端子
３１より出力を発生し、図示しないランプやブザー等の
警報手段により使用者に凝縮圧力Ｐｄが異常に高くなっ
ていることを告知すると共に、制御接点出力端子２８よ
り出力を発生して制御接点３３を開放し、マグネットス
イッチ３のコイル３Ｃの通電を絶って電動機ＣＭを停止
させる。これによって高圧冷媒の流入による電動機ＣＭ
の損傷の発生を防止すると共に、使用者に異常を警報し
て凝縮器１１の目詰まりの解消、或いは送風機１８の修
理を促す。

【００２６】ここで、周囲の空気流通性が悪い等、凝縮
器１１の設置条件に問題があり、凝縮器１１の放熱効率
が低いために冷媒の過冷却度ＳＣが確保できず、算出し
た過冷却度ＳＣが例えば４℃より低くなり、その状態が
例えば１５分間継続されると、制御装置１３は凝縮圧力
Ｐｄが正常な場合（前記２０ＡＴＧ未満）であっても、
警告出力端子３０より出力を発生し、同様にランプ等の
警告手段により使用者に過冷却度ＳＣが十分に確保でき
なくなっていることを注意すると共に、送風機制御出力
端子２９より出力を発生してインバータ３２により電動
機１８Ｍの回転数を上昇させる。これによって凝縮器１
１の冷却性能は向上するので、過冷却度ＳＣの縮小を抑
えることができる。一方、使用者は前記警告に基づき、
凝縮器１１の設置条件を改善する等の処置を施す。

【００２７】尚、制御装置１３は外気温度センサ２３の
出力する外気温度ＯＡと、凝縮器出口温度センサ２２の
出力する冷媒出口温度ＲＧとの差の絶対値ΔＴを算出し
ており、例えば差ΔＴが例えば２１℃より高くなると警
告出力端子３０より出力を発生し、同様にランプ等の警
告手段により使用者に注意する。外気温度ＯＡと冷媒出
口温度ＲＧとの差ΔＴが拡大すると云うことは、外気温
度ＯＡが低いにも係わらず凝縮器１１における冷媒の放
熱が行われていないと云うことであり、その原因として
凝縮器１１の目詰まりや送風機１８の故障が考えられ
る。使用者は係る注意に基づいて凝縮器１１を掃除した
り送風機１８の点検をする。

【００２８】また、差ΔＴが３０℃より大きくなると、
制御装置１３は今度は警報出力端子３１より出力を発生
して同様にブザーやランプによって警報を発する。差Δ
Ｔがこのように拡大すると云うことは送風機１８の故障
による停止が考えられ、使用者は係る警報によって送風
機１８の故障と判断し、迅速に修理に取りかかることが
できるようになる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば制御装置が冷媒の凝縮温度と凝縮圧力との対応デー
タを保持しており、凝縮器温度センサの出力する凝縮温
度に基づいて凝縮圧力を算出し、所定の異常高圧力にて
所定の制御出力を発生するので、従来の如き圧力センサ
を用いずに、温度センサによって凝縮器内の凝縮圧力の
上昇を検出し、自ら若しくは使用者に対して適切な処置
を施すように促して冷却装置の圧縮機の保護を達成する
ことができる。従って、コストの低減を図り、更に精度
の向上を達成することが可能となる。

【００３０】また、請求項２の発明によれば、制御装置
が凝縮器温度センサの出力する冷媒の凝縮温度と、凝縮
器出口温度センサの出力する凝縮器の冷媒出口温度との
差により、凝縮器における冷媒の過冷却度を算出して所
定の異常過冷却度にて所定の制御出力を発生し、自ら若
しくは使用者に適切な処置を施すように促すことができ
るので、凝縮器の放熱が悪化して十分な過冷却度が確保
できない場合のフラッシュガスの発生による冷却装置の
冷却能力の低下を防止することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の凝縮器異常検出装置の制御装置のブロ
ック図である。

【図２】冷却装置の冷媒回路図である。

【図３】凝縮器の斜視図である。

【図４】制御装置のデータテーブルを示す図である。

【図５】冷却装置の冷媒回路内の冷媒の状態を示すモリ
エル線図である。

【図６】凝縮器の冷媒入口から出口に至るまでの冷媒の
状態を示す図である。

【図７】凝縮器の冷媒入口から出口に至る冷媒の温度変
化を示す図である。

【図８】冷却装置の電気回路図である。

【図９】従来の冷却装置の電気回路図である。

【符号の説明】

１１ 凝縮器 １２ 異常検出装置 １３ 制御装置 １５ 圧縮機 １８ 送風機 ２１ 凝縮器温度センサ ２２ 凝縮器出口温度センサ ２４ 記憶手段 ２５ データテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬下 隆男 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却装置の凝縮器の冷媒入口と出口の間
   の温度を検出する凝縮器温度センサと、該凝縮器温度セ
   ンサの出力に基づいて制御出力を発生する制御装置とを
   具備し、該制御装置は前記凝縮器内の冷媒の凝縮温度と
   凝縮圧力との対応データを保持し、該対応データと前記
   凝縮器温度センサの出力する前記凝縮器内の冷媒の凝縮
   温度とに基づいて前記凝縮器内の凝縮圧力を算出し、所
   定の異常高圧力にて所定の制御出力を発生することを特
   徴とする冷却装置の凝縮器異常検出装置。
2. 【請求項２】 冷却装置の凝縮器の冷媒入口と出口の間
   の温度を検出する凝縮器温度センサと、前記凝縮器の冷
   媒出口の温度を検出する凝縮器出口温度センサと、両セ
   ンサの出力に基づいて制御出力を発生する制御装置とを
   具備し、該制御装置は前記凝縮器温度センサの出力する
   前記凝縮器内の冷媒の凝縮温度と前記凝縮器出口温度セ
   ンサの出力する凝縮器の冷媒出口温度との差より凝縮器
   における冷媒の過冷却度を算出し、所定の異常過冷却度
   にて所定の制御出力を発生することを特徴とする冷却装
   置の凝縮器異常検出装置。