JPH0735928B2

JPH0735928B2 - 冷凍装置の運転保護装置

Info

Publication number: JPH0735928B2
Application number: JP63041538A
Authority: JP
Inventors: 健青木; 広隆中野; 弘行栗原; 清大清水
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-02-24
Filing date: 1988-02-24
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH01217159A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は冷媒流量制御弁を有した冷凍装置の保護装置に
関する。

従来の技術冷媒流量を制御する膨張弁として蒸発器出口部の温度に
応じたガス圧によって弁開度が調節される機械式膨張弁
や、電気ヒータとバイメタルを組み合わせた弁駆動部を
有しバイメタルの変形によって弁開度が調節される電気
信号による熱動式膨張弁や、電気信号を受け開度を変化
させる弁駆動部（可逆モータや比例電磁コイル等）を有
する電気式膨張弁が従来より知られており、その応答性
や制御性（精度）の良好な電気式膨張弁が近年頻繁に利
用されるようになってきた。そしてこの電気式膨張弁を
制御する制御装置として電気信号を発生すべく、半導体
素子を使った電子式の制御回路が広く採用されている。
また、何らかの原因で冷凍サイクルが異常状態になった
とき、それを検出回路で検出し、前記制御回路の出力を
強制的に所定の出力となす保護装置を設けたものが特公
昭60−42858号公報に開示されている。

発明が解決しようとする課題前記公報における保護装置は、制御回路の動作中におい
て冷凍装置を最適化できない状態（これがいわゆる異常
状態）であることを検出し、そのとき異常信号を出力す
る検出回路と、検出回路の出力に応じて制御回路の出力
を制御する出力制御回路を備えたものである。この保護
装置の実現にあたっては、やはり半導体素子を含む電子
機器部品をその構成に欠くことができない。特に蒸発器
の入口側または中間部に設ける温度センサ及び出口側に
設ける温度センサとしては検知温度を電気信号に変換す
る素子すなわちサーミスタ等の半導体素子が利用される
ことがほとんどであり、制御回路にはこのセンサが不可
欠であり、検出回路自体もこのセンサの出力を受けてい
る。したがって、何らかの原因で冷凍サイクルが異常状
態となり、制御回路例えばサーミスタ等の半導体素子自
体が影響を受けて正常に動作しなくなった場合には、検
出回路（いわゆる保護装置）も適切な動作が行なえず異
常状態のままでの運転となってしまう危険性があった。
特に氷温温度帯での温度制御を行なう冷凍装置にあって
は、温度制御に精密さが要求されるものであり、異常状
態時における保護装置の不動作は即時温度異常につなが
り、それがもとで冷却商品例えば食品の鮮度低下をまね
いてしまう。

そこで本発明は、正常範囲と認められるときには制御回
路の動作を優先させた運転を行ない、異常範囲にあるこ
とを検出したときは、制御回路の動作いかんにかかわら
ず冷凍サイクルの保護的な運転を行なう保護回路を備え
た冷凍装置の運転保護装置を提供することをその課題と
する。

〔発明の構成〕

課題を解決するための手段本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等を環状に
配管した冷凍装置の運転保護装置を提供するもので、冷
凍装置にて冷却される室内の温度と設定温度との関係に
基づく電気信号を出力する温度制御装置と、電気信号に
よりその開度が制御される蒸発器の出口側に設けられた
冷媒流量制御弁と、その開放により冷媒流量制御弁を強
制的に全開状態となす強制全開スイッチと、その開放に
より圧縮機の運転を強制的に停止する強制停止スイッチ
と、室内の温度を検知し異常高温を検知したときに電気
信号に優先して強制全開スイッチを開放する過熱防止用
サーモスタットと、室内の温度を検知し異常低温を検知
したときに強制停止スイッチを開放する過冷却防止用サ
ーモスタットとを備えたものである。

作用冷凍装置を構成する諸々の部品の劣化や寿命にて冷凍装
置が正常に動作しない等何らかの原因で冷却している室
内の温度が異常温度すなわち異常に高温及び低温になっ
てしまった場合には、冷媒流量を制御すべく動作してい
る温度制御装置としての弁開度調整部それ自身が異常温
度によって正常な動作を行なえないことがあるため、サ
ーモスタットを含む運転保護装置を設けて、異常高温時
弁開度調整部の出力信号のいかんにかかわらず冷媒流量
制御弁を強制的に全開状態にする一方、異常低温時圧縮
機の運転を強制的に停止させて、いち早く設定温度に復
帰させるようにしている。

実施例以下本発明の実施例を第１図〜第３図を参照して説明す
る。

（１）は主冷媒流路（Ａ）及び補助冷媒流路（Ｂ）を有
する冷凍装置である。

主冷媒流路（Ａ）は、圧縮機（２）、四方弁（３）、室
外側熱交換器（冷却運転時において凝縮器として作用す
るため、以下凝縮器と称す）（４）、減圧装置としての
キャピラリーチューブ（５）及び膨張弁（６）、室内側
熱交換器（以下蒸発器と称す）（７）、アキュムレータ
（８）等を環状に配管接続している。尚、四方弁（３）
は冷却運転時において実線矢印の方向に冷媒流路を形成
し、除霜運転時において破線矢印の方向に冷媒流路を形
成するように制御される。また、キャピラリーチューブ
（５）及び膨張弁（６）にはそれぞれ逆止弁（12）（1
3）を並列接続しておく。

（９）は冷却運転時蒸発器（７）に空気を送って貯蔵室
（図示せず）室内空気を循環させる室内側送風機、（1
0）（11）は貯蔵室内の温度を検知すべく冷却運転時に
おける蒸発器（７）の空気吸込側、吹出側にそれぞれ配
設される室内温度センサ（前者を吸込温度センサ、後者
を吹出温度センサとする）であり、室内温度を制御する
ための温度制御装置としての弁開度調整部（15）に検知
温度に基づいて電気信号をそれぞれ送出する。

（14）は弁開度調整部（15）からの電気信号に基づきそ
の開度が制御される冷媒流量制御弁であり、冷凍装置
（詳しくは主冷媒流量（Ａ））（１）の低圧側（本例で
は第２図に示す如く蒸発器（７）の出口側）に接続され
る。

補助冷媒流路（Ｂ）は蒸発器（７）、膨張弁（６）及び
冷媒流量制御弁（14）を冷媒がバイパスするための流路
であって、電気信号によりその開閉が制御される電動弁
（本例では電磁弁を使用しており、以下電磁弁と称す）
（16）、膨張弁（17）及び補助エバボレータ（以下補助
エバと称す）（18）を直列接続し、冷却時における凝縮
器（４）の出口側（ここではキャピラリーチューブの出
口側）と蒸発器（７）の出口側（ここではアキュムレー
タ（８）の入口側）との間に接続される。また、補助エ
バ（18）を凝縮器（４）の風下側に配設している。

一方、電磁弁（16）は、圧縮機（２）の吸込側（ここで
はアキュムレータ（８）の出口側）に配設された低圧ス
イッチ（19）によりその開閉が制御される。本例では、
圧縮機（２）の吸込側圧力が所定圧力P₁以下になったと
き、低圧スイッチ（19）が閉じ電磁コイル（図示せず）
に通電され電磁弁（16）が開放状態となり、吸込側圧力
が一定圧力P₂以上になったとき、低圧スイッチ（19）が
開き電磁コイルへの通電が停止して電磁弁（16）が閉塞
状態となるようにしている。また、冷媒流量制御弁（1
4）は、直流電圧にて制御するものであり、所定電圧
（本例では12V）を印加したとき全閉、零電圧を印加し
たとき全開、零電圧と所定電圧との間の電圧を印加した
とき印加電圧が小さければ小さいほど弁の開放度が大き
くなる。

次に本発明の主体となる運転保護装置（20）について以
下説明する。弁開度調整弁（15）の出力は冷媒流量制御
弁（14）に接続されたスイッチング素子例えばスイッチ
ングトランジスタ（21）に入力される。冷媒流量制制御
弁（14）は弁の開度を強制的に全開となす強制全開スイ
ッチ（22）を介して直流電源に接続されている。強制全
開スイッチ（22）は貯蔵室内温度の異常上昇を防止する
ためのサーモスタット（以下過熱防止用サーモスタット
と称す）（23）と直列接続された補助リレー（22a）と
強制弁（14）に接続された常閉接点（22b）とからな
り、常閉接点（22b）は補助リレー（22a）の通電時開放
され、非通電時閉塞される。過熱防止用サーモスタット
（23）は弁開度調整部（15）にて設定された弁を全開と
なすための上限温度よりも高い温度（これを異常高温）
において開閉動作するものである。

一方、圧縮機（２）は、強制停止スイッチ（24）を介し
て三相交流電源（25）に接続されている。強制停止スイ
ッチ（24）は、圧縮機（２）に直列接続された常開接点
（24b）と、貯蔵室内温度の異常下降を防止するための
サーモスタット（以下過冷却防止用サーモスタットと称
す）（26）に直列接続された補助リレー（24b）とから
成り、常開接点（24b）は、補助リレー（24a）の通電時
閉塞され、非通電時開放される。過冷却防止用サーモス
タット（26）は、弁開度調整部（15）にて予め設定され
た弁を全閉となすための下限温度よりも低い温度（これ
を異常低温という）において開閉動作するものである。

以上の構成による冷凍装置の冷却運転時の動作を説明す
る｛四方弁（３）による冷媒流路は実線矢印の方向であ
る｝が、貯蔵室内には貯蔵物が適度に収容されており、
室内温度が設定温度を上回っているものとする。

室内温度センサ（10）（11）からの信号により弁開度調
整部（15）が弁の開度を決定して信号を送出し冷媒流量
制御弁（14）の開度を変化させる。このとき圧縮機
（２）から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器（４）で
凝縮されて液化し、膨張弁（６）で減圧膨張され、蒸発
器（７）内を通過する際に室内空気と熱交換を行ない、
冷媒流量制御弁（14）で流量制御され、アキュムレータ
（８）を経て低圧ガス冷媒となって圧縮機（２）へ戻
る。この主冷媒流路（Ａ）を循環することで、室内空気
を冷却し、設定温度まで低下させる。この途中におい
て、弁開度調整部（15）は室内温度センサ（10）（11）
による検知温度に基づき随時、弁（14）の開度を調整す
る（室内温度が低下の傾向であれば開度を徐々に小さく
する）。

次に運転保護装置（20）の動作を説明する。

まず、冷凍装置（１）の運転開始時すなわちブルダウン
運転時において（第３図Ａ点参照）、過熱防止用サーモ
スタット（23）が閉状態となり、強制全開スイッチ（2
2）の補助リレー（22a）へ通電され常閉接点（22b）が
開放される。このため冷媒流量制御弁（14）は、弁開度
調整部（15）の出力いかんにかかわらず通電されず全開
状態に維持され蒸発器（７）を最大流量の冷媒が流れる
こととなり、蒸発器（７）の最大能力での冷却が行なわ
れる。このとき、過冷却防止用サーモスタット（26）は
閉状態であり、強制停止スイッチ（24）の補助リレー
（24a）に通電され常開接点（24b）は閉塞して圧縮機
（２）の運転が行なわれている。そして、蒸発器（７）
の最大能力による冷却が行なわれることで、貯蔵室内温
度は次第に低下し、過熱防止用サーモスタット（23）が
開状態になると（第３図Ｂ点参照）、強制全開スイッチ
（22）の常閉接点（22b）が閉塞し、冷媒流量制御弁（1
4）は弁開度調整部（15）の出力に応じた開度となり、
その開度に応じた冷媒流量での冷却が行なわれ、室内温
度を設定温度Ｔ_ｓまで低下させる。この後、弁開度調整
部（15）は、室内温度を設定温度に維持させるように制
御弁（14）の開度を変更しつつ冷却運転を継続させる。

一方、何らかの原因により、貯蔵室内温度が所望の設定
温度Ｔ_ｓを大きくはずれて異常高温Ｔ_Ｈの領域まで上昇
する状態が起こったと仮定すると（第３図Ｃ点参照）、
過熱防止用サーモスタット（23）が閉状態となり、強制
全開スイッチ（22）の補助リレー（22a）へ通電が為さ
れ常閉接点（22b）が開放される。これにより、冷媒流
量制御弁（14）は、弁開調整部（15）の出力いかんにか
わらず全開に維持され、主冷媒流路（Ａ）なかでも蒸発
器（７）を最大流量の冷媒が流れることとなり、蒸発器
（７）の最大能力での冷却が行なわれる。ただし、この
状態において、過冷却防止用サーモスタット（26）は閉
状態を維持しているため、強制停止スイッチ（24）の常
開接点（24b）は閉じたままで変化なく、圧縮機（２）
は運転状態を保持している。そして、蒸発器（７）によ
る最大能力での冷却が行なわれる中で、貯蔵室内温度は
次第に低下し、過熱防止用サーモスタット（23）が開状
態になると（第３図Ｄ点参照）、強制全開スイッチ（2
2）の常閉接点（22b）閉塞する。このとき冷媒流量制御
弁（14）は弁開度調整部（15）の出力に応じた開度に変
更され、開度に応じた冷媒流量での冷却が行なわれる。
以後、弁開度調整部（15）の出力に応じた弁開度すなわ
ち冷媒流量での冷却を行ない、室内温度を設定温度Ｔ_ｓ
まで低下させて維持させる。

他方、何らかの理由により、室内温度が設定温度Ｔ_ｓを
大きくはずれて異常低温Ｔ_Ｌの領域まで下降する状態が
起こったと仮定すると（第３図Ｅ点参照）、過冷却防止
用サーモスタット（26）が開状態となり、強制停止スイ
ッチ（24）の補助リレー（24a）への通電が断たれ、そ
れまで閉塞していた常開接点（24b）を開放する。この
ため圧縮機（２）への通電が断たれ、圧縮機（２）が停
止し、冷媒の流れが止まることとなる。したがって蒸発
器（７）へ流れ込む冷媒がなくなり、冷却運転が中断さ
れて、室内温度の低下を抑制防止する。そして、冷却運
転の中断により、室内温度は次第に上昇することとな
り、過冷却防止用サーモスタット（26）を閉状態にする
温度まで上昇すると（第３図Ｆ点参照）、強制停止スイ
ッチ（24）の補助リレー（24a）へ通電され、常開接点
（24b）は閉塞する。このため、圧縮機（２）の運転が
再開され、冷却運転を再開する。このとき、弁開度調整
部（15）の出力に応じた弁開度での冷媒流通を行ない室
内温度を設定温度Ｔ_ｓに近づけ略Ｔ_ｓで安定させる。

以上のように何らかの原因・理由で室内温度が異常高温
となったときには、冷媒流量制御弁（14）を強制的に全
開状態にして最大能力での冷却運転を実行し、室内温度
をいち早く低下させるようにして、異常高温による商品
へのダメージを少なくしている。また異常低温となった
ときには、圧縮機（２）を強制停止し、室内温度の低下
を抑制することで、商品及び弁開度調整部（15）の凍結
を防止している。そして、いずれの場合でも弁開度調整
部（15）の出力いかんにかかわらず冷媒の流れを制御す
るため、異常状態にて弁開度調整部（15）がダメージを
受けていても、室内の温度管理を行なうことができるた
め、商品を安全かつ確実に保存・冷却することができ
る。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、運転保護装置の設
置により、異常高温時温度制御装置の出力する電気信号
に優先して冷媒流量制御弁を強制全開させ最大能力での
冷却運転を行ない、一方異低温時圧縮機を強制的に停止
させ冷却運転を中断するため、室内温度を早急に設定温
度へ復帰させることができ、異常事態となったときの室
内温度管理を確実に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明の一実施例を示し、第１図は運転保護装置
の概略電気回路図、第２図は冷凍装置の冷媒回路図、第
３図は運転保護装置の動作を説明するための温度時間関
係図である。（１）……冷凍装置、（２）……圧縮機、（７）……蒸
発器、（10）（11）……温度センサ、（14）……冷媒流
量制御弁、（15）……弁開度調整部、（20）……運転保
護装置、（22）……強制全開スイッチ、（23）……過熱
防止用サーモスタット、（24）……強制停止スイッチ、
（26）……過冷却防止用サーモスタット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大清水清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 (56)参考文献

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等を環状
に配管した冷凍装置において、前記冷凍装置にて冷却さ
れる室内の温度と設定温度との関係に基づく電気信号を
出力する温度制御装置と、前記電気信号によりその開度
が制御される蒸発器の出口側に設けられた冷媒流量制御
弁と、その開放により前記冷媒流量制御弁を強制的に全
開状態となす強制全開スイッチと、その開放により前記
圧縮機の運転を強制的に停止する強制停止スイッチと、
前記室内の温度を検知し異常高温を検知したときは前記
電気信号に優先して前記強制全開スイッチを開放する過
熱防止用サーモスタットと、前記室内の温度を検知し異
常低温を検知したときに前記強制停止スイッチを開放す
る過冷却防止用サーモスタットとを備えたことを特徴と
する冷凍装置の運転保護装置。