JPH08121888A

JPH08121888A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH08121888A
Application number: JP25497894A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Yagi; 浩作八木; Takeshi Endo; 剛遠藤; Hirokiyo Terada; 浩清寺田; Hiroaki Matsushima; 弘章松嶋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JP3480076B2

Abstract

(57)【要約】【目的】冷凍装置に使用する冷媒を地球環境に害を及ぼ
さない代替冷媒に将来変更しても容易に最適な運転がで
きる冷凍装置を提供する。【構成】制御切換装置２３とあらかじめ何種類かの冷媒
の制御内容を記憶した室外制御部２２，制御切換装置２
３で切換えた冷媒の種類を表示できる表示装置２６を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地球環境に害を及ぼし
将来の製造が、削減，禁止される計画がある冷媒を動作
流体としている空気調和機器等の冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機に適用されている冷凍サイク
ルの制御は特開平2−230055 号公報に記載されているよ
うに、冷凍サイクルの温度を検出装置により検出し、そ
の検出値をもとに制御装置により所定の温度となるよう
に膨張開度を制御する方法が知られている。またその他
のサイクル中の温度，圧力を検出装置により検出し、制
御装置により圧縮機運転周波数，送風機風量，バイパス
電磁弁オン／オフ，バイパス膨張弁等を制御する方法が
知られている。特開平2−230054 号公報に記載されてい
るように冷凍サイクルの温度を検出装置により検出しそ
の検出値をもとに制御装置により異常を判断し圧縮機を
停止させる制御をする方法が知られている。また、冷凍
サイクル中の各温度，圧力，電流値を検出装置により検
出することにより、制御装置によりサイクルの異常を判
断する方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、オゾンを破壊す
る塩素を含む弗化炭化水素系冷媒は、環境保護の見地か
らいわゆるモントリオール議定書締約国会合等によりそ
の製造を制限，禁止する計画が、国際的に取り決められ
ている。今後、塩素を含む弗化炭化水素系冷媒の製造の
削減，禁止が実施されていった場合、入手性悪化，価格
の上昇が予想される。今後、当面の間は製造される塩素
を含む弗化炭化水素冷媒を使用している冷凍装置がメン
テナンス，故障等による部品の交換のために、冷凍サイ
クルを開放する必要が生じた場合、作業後、オゾン層を
破壊する恐れがない塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒
に入れ換えて運転したいというニーズがでてくることが
予想される。しかし、たんなる冷媒および冷凍機油の入
れ換えでは、冷媒の熱力学的物性や輸送特性が違うため
冷媒入れ換え前と同じ制御では適合できない部分が出て
くる問題がある。

【０００４】また、冷凍装置の冷媒を、たとえば、Ｒ２
２より、たとえばＲ１３４ａに交換する機器の変更なし
では、冷媒の密度，潜熱，比熱の関係により能力が著し
く変わってしまうものがある。この時、交換前の冷媒と
同等の能力を出すために、制御内容の切換えだけではな
く、圧縮機の循環量も変更する必要がある。また、交換
後の冷媒および冷凍機油によっては、圧縮機に使用して
いるポリエステル系絶縁材料，エナメル，ワニス等の有
機材料との適合性が悪く、有機材料、および冷凍機油の
変質，劣化をまねき圧縮機の信頼性を低下させる問題が
ある。

【０００５】また、冷媒を変更したあと、使用している
冷媒を確認する手段がないと冷凍装置の使用冷媒が分か
らなくなり、サービス時に冷媒を誤封入するなどの問題
がある。

【０００６】本発明の目的は、冷凍装置に使用する冷媒
を変更しても正常な運転をする冷凍装置を提供すること
にある。さらに本発明の別の目的は、冷凍装置に使用す
る冷媒を変更しても、容易に使用している冷媒の種類を
確認できる冷凍装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、代替候補である少なくとも一つの新冷
媒に適合する制御方法をあらかじめ制御装置に設け、冷
凍装置の冷媒を塩素を含む弗化炭化水素冷媒から塩素を
含まない弗化炭化水素冷媒に入れ換えて使用する場合
は、切換え手段により塩素を含まない弗化炭化水素冷媒
に適する制御方法に変更する手段を採用する。

【０００８】また、上記目的を達成するために、制御内
容の切換えとともに冷媒圧縮装置も新冷媒に適合した物
に変更する手段を採用する。

【０００９】さらに、上記目的を達成するために、切換
え手段と連動して冷媒の種類を確認可能とする表示手段
を設ける。

【００１０】

【作用】本発明を用いれば、塩素を含む弗化炭化水素系
冷媒を動作流体とする冷凍装置において、メンテナン
ス，故障等により冷媒を放出し再封入を行う場合が生じ
たとき、封入する冷媒として塩素を含まない弗化炭化水
素系冷媒に変更した場合でも、上記手段を用いることに
より、変更後の冷媒に適合した制御に変更することによ
り冷凍サイクルを正常に運転することが可能になる。

【００１１】また、圧縮機を新冷媒に適合したものに変
更することにより、循環量を変更でき、さらに圧縮機に
使用されている有機材料、および冷凍機油の変質，劣化
を防ぐことができる。

【００１２】また、切換え手段と連動して動作流体とし
て使用している冷媒の種類を表示することにより、冷凍
装置に封入されている冷媒の種類を容易に確認できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の一実施例の空気調和機の冷凍サイクルを示してお
り、一台の室外機に一台の室内機を組み合わせ、冷房お
よび暖房運転が可能な空気調和機の例を示している。は
じめに、実施例の構成について説明する。まず室外機側
は圧縮機１，四方弁２，室外送風機４，室外膨張弁５，
バイパス電磁弁１１，１２，液バイパス膨張弁１３，圧
縮機吐出側に設けられた温度センサ１４，吐出圧力セン
サ１５，圧縮機吸入側に設けられた吸入圧力センサ１
６，室外吸込側に設けられた外気温度センサ１７が室外
制御装置２２と信号線で接続されている。また、室外制
御基板２７は制御切換装置２３，表示装置２６，室外制
御装置２２で構成され、制御切換装置２３および表示装
置２６は室外制御装置２２と接続されている。また、ア
キュームレータ１０，レシーバ６，室外熱交換器３が設
置されている。室内機側は室内送風機９，室内膨張弁
７，室内液管温度センサ１８，室内ガス管温度センサ１
９，室内吹出温度センサ２０，室内吸込温度センサ２１
が室内制御装置２４と信号線で接続されている。また、
室内熱交換器８が設置されている。室内機が設置されて
いる室内の空気温度等の空気条件を設定できるリモート
コントローラ２５と室内制御装置２４とが伝送線で接続
され、そして、室内制御装置２４と室外制御装置２２と
が信号線で接続されている。

【００１４】ところで、室外制御装置２２には、本空気
調和機に冷媒を代替冷媒に入れ換える必要性が生じたと
き代替冷媒の候補として何種類かある冷媒に適合した制
御内容が記憶されている。冷媒を入れ換えた場合には、
制御切換装置２３によって室外制御装置２２の制御内容
の切換えを行う。

【００１５】本図において、冷媒の流れは、冷房運転時
は実線方向，暖房運転時は点線方向である。

【００１６】つぎに、本実施例の空気調和機の動作につ
いて説明する。例として冷房運転時の圧縮機１，液バイ
パス膨張弁１３，室内膨張弁８の動作について説明す
る。

【００１７】圧縮機１は、吸入圧力センサ１６により検
出された値より室外制御装置２２で演算される制御目標
吸入圧力になるよう圧縮機１の運転周波数が制御され
る。例えば、室内が低温となり室内熱交換器８の蒸発能
力が低下する場合、吸入圧力が低下する。吸入圧力が目
標値よりも低下すると、圧縮機運転周波数を低下させる
制御が行われ、循環量が減少することにより吸入圧力が
上昇し目標吸入圧力に安定する。ここで、動作流体の冷
媒を変更した場合、飽和圧力の違いより、圧縮機１は、
制御切換装置２３によって室外制御装置２２の制御内容
を、変更後の冷媒の飽和圧力の違いを考慮した、目標吸
入圧力，圧縮機１の運転周波数の増減変化速度，増減変
化量等の圧縮機運転仕様に変更した制御で駆動すること
により、冷凍装置は正常な運転が可能となる。

【００１８】液バイパス膨張弁１３は、吐出温度センサ
１４により検出された値より室外制御装置２２で演算さ
れる制御目標吐出温度になるよう液バイパス膨張弁１３
の開度が制御される。例えば、吐出温度センサ１４で検
出された値が上昇すると、液バイパス膨張弁１３の開度
が大きくなり液冷媒がアキュームレータ１０に流入する
量が増え、圧縮機１に吸入される冷媒のエンタルピが低
下することにより、吐出温度は低下し目標吐出温度に安
定する。ここで、動作流体の冷媒を変更した場合、冷媒
の熱力学特性や輸送特性の違いや、変更した冷媒の成分
が２種類以上の場合、アキュームレータ内の冷媒の組成
比が変化する等の現象による冷媒の熱力学特性や輸送特
性の変化が生じる。そのため、液バイパス膨張弁１３
は、制御切換装置２３によって室外制御装置２２の制御
内容を、変更後の冷媒の上記特性を考慮した、目標吐出
温度，液バイパス膨張弁１３の開度の増減変化速度，増
減変化量等の開度仕様に変更した制御で駆動することに
より正常な運転が可能となる。

【００１９】室内膨張弁７は、室内液管温度センサ１８
と室内ガス管温度センサ１９より検出された室内熱交入
口温度と室内熱交出口温度との差が目標温度差になるよ
う開度が制御され室内熱交換器８に流入する冷媒量を調
整する。ここで、動作流体の冷媒を非共沸混合冷媒に変
更した場合、冷媒の組成が１種類の場合には、室内熱交
入口温度と室内熱交出口温度の差は、室内熱交換器８の
入口，出口間の冷媒の圧力損失による温度降下と、過熱
度を足し合わした温度になる。ところで、等圧の状態で
の蒸発過程において冷媒の組成が１種類では、冷媒の温
度は上昇しないが、非共沸混合冷媒では温度勾配がある
ため、冷媒の温度が上昇する。すなわち、非共沸混合冷
媒では、室内熱交入口温度と室内熱交出口温度との差
は、蒸発過程における温度勾配と室内熱交換器８入口，
出口間での圧力損失による温度降下と、過熱度を足し合
わした温度になる。したがって、室内熱交入口温度と室
内熱交出口温度との目標温度差は、非共沸混合冷媒に変
更した場合、温度勾配を考慮した値にしなければならな
い。そこで、室内膨張弁７は、制御切換装置２３によっ
て室外制御装置２２の制御内容を変更後の冷媒の特性を
考慮した室内熱交入口温度と室内熱交出口温度との目標
温度差，室内膨張弁７の開度の増減変化速度，増減変化
量等の開度仕様に変更した制御で駆動することにより、
冷凍装置は正常な運転が可能となる。

【００２０】つぎに、図１の制御切換装置２３により切
換えられる制御内容の冷媒の種類を表示する装置の実施
例について説明する。制御切換装置２３で所定の冷媒の
制御になるよう設定すると、室外制御装置２２でその冷
媒の種類を識別し、表示装置２６に冷媒の種類を表示す
る。表示装置２６に冷媒の種類を表示させることによ
り、冷凍装置の使用冷媒がはっきりわかり冷媒交換後に
再び故障による部品の交換等により冷媒の入れ換え作業
が生じた場合、作業が円滑に行える。また、制御切換装
置２３と，表示装置２６とが連結されていることによ
り、冷凍装置に動作流体として使用する冷媒と、制御切
換装置２３の設定とが合っているか確認できる。また、
リモートコントローラ２５に表示機能を備えたもので冷
媒種類を表示するもの、室外機制御基板２７にＬＥＤ，
７セグメントを設けることにより冷媒の種類を表示する
方法，外部より故障を診断する故障診断システムあるい
は複数の室外機，室内機を集中的に制御する集中管理シ
ステムに冷媒の種類を表示する方法でも良い。

【００２１】つぎに室外制御基板２７に設ける制御切換
装置の実施例として、図２，図３，図４，図５に示す。
図２は、オン／オフを設定できるスイッチである。この
オン／オフを設定できるスイッチを数個設けることでオ
ン／オフの組み合わせにより制御内容を数種類切換える
ことが可能である。また、オン／オフの設定，オン／オ
フの組み合わせは図３に示すように複数の配線におい
て、切断するしないの組み合わせでも良い。図４はダイ
ヤル式のスイッチを回し、ダイヤルを所定の位置に設定
することにより制御内容を数種類切換えることが可能で
ある。また、図５に示すようなスライド式のスイッチを
所定の位置に設定することにより切換え可能である。

【００２２】表１に、本発明の一実施例に適合する冷媒
の例を示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】オゾン層を破壊するとして製造の削減，禁
止が計画されている冷媒として、表中に示すＨＣＦＣ２
２が挙げられる。ＨＣＦＣ２２の代替冷媒には塩素を含
まない弗化炭化水素系冷媒を単独もしくは混合で使用す
るものが有力であり機器のハード的な変更を伴わずに同
等の能力を達成できるものもある。また、Ｒ５０２の代
替冷媒として開発されている冷媒であっても場合によっ
ては使用可能であり、表１に示すような少なくとも一つ
の、塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒代替冷媒に適合
した制御内容をあらかじめ制御装置に設定しておくこと
により、スイッチ等による切換え手段により制御内容を
適宜、選択使用できるようにするものである。なお表中
に表す冷媒番号はＡＳＨＲＡＥにより付与されており、
これらの冷媒が実用化に向けて検討されている。

【００２５】ところで、冷凍装置の冷媒をＲ２２よりた
とえばＲ１３４ａに交換した場合、冷媒の密度，潜熱，
比熱の関係により能力が著しく変化するものがある。こ
の時交換前の冷媒と同等の能力をだす場合、制御内容の
切換えだけでなく圧縮機の循環量も変更する必要があ
る。また、非塩素系冷媒およびその冷媒に適合した冷凍
機油冷媒によっては、圧縮機に使用されているポリエス
テル系絶縁材料，エナメル，ワニス等の有機材料と化学
反応をおこし有機材料、および冷凍機油を変質，劣化さ
せる恐れがある。そうした場合、本実施例で示した制御
の切換えと同じに圧縮機も、交換した冷媒に適応したも
のに換える方法をとれば、一層交換した冷媒に適した冷
凍装置にできる上、圧縮機に使用されている有機材料、
および冷凍機油の変質，劣化が抑えられ信頼性も向上す
ることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、冷凍装置に使用する冷
媒の種類を変更しても冷凍サイクルの正常な運転が、切
換え装置によって制御内容を使用する冷媒に適した制御
に切換えることにより可能になることから、塩素を含む
弗化炭化水素系冷媒を動作流体とする冷凍装置に代替冷
媒の塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒に変更しても、
容易に代替冷媒に対応した冷凍装置に変更でき正常な運
転が可能になる。

【００２７】また、上記のような制御上の変更だけで
は、冷媒の循環量が減少し能力が低下する場合、圧縮機
の循環量を増やした圧縮機に交換することにより、容易
に能力を向上させることができる。

【００２８】また、制御上の変更だけでなく、圧縮機も
交換後の冷媒に適応したものに変更することにより、圧
縮機に使用されている有機材料、および冷凍機油の変
質，劣化が抑えられ信頼性も向上することができる。

【００２９】また、切換え手段と連動して動作流体とし
て使用している冷媒の種類を表示することにより、冷凍
装置に封入されている冷媒の種類を容易に確認できるた
め、冷媒変更の作業に確実性がでる。また、変更後の冷
媒の種類も表示できるので、冷媒の種類の確認作業が容
易になる。以上のことより、メンテナンス作業性を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の空気調和機の冷凍サイクルの
ブロック図。

【図２】制御切換装置の一実施例の説明図。

【図３】制御切換装置の第二実施例の説明図。

【図４】制御切換装置の第三実施例の説明図。

【図５】制御切換装置の第四実施例の説明図。

【符号の説明】

１…圧縮機、３…室外熱交換器、５…室外膨張弁、７…
室内膨張弁、８…室内熱交換器、１０…アキュームレー
タ、１１，１２…バイパス電磁弁、１３…バイパス膨張
弁、１５，１６…圧力センサ、１４，１７〜２１…温度
センサ、２２…室外制御装置、２３…制御切換装置、２
６…表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松嶋弘章茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも冷媒圧縮装置，凝縮熱交換装
置，膨張装置，蒸発熱交換装置を順次連結して蒸気圧縮
冷凍サイクルを構成し、制御装置により制御され、か
つ、地球環境に害をおよぼすため、将来の製造が禁止さ
れる計画のある従来冷媒を動作流体として用いる冷凍装
置において、前記冷媒の代替候補である少なくとも一つの新冷媒に適
合する制御方法をあらかじめ前記制御装置に備え、前記
冷媒を前記新冷媒に入れ換えて使用する場合は、切換え
手段により前記制御方法を変更することにより、前記新
冷媒に適した冷凍サイクル制御を行えることを特徴とす
る冷凍装置。