JPH0894191A - 冷凍機保護方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍機を液バック運転に対して保護する冷凍
機保護装置を得る。 【構成】 圧縮機（１）に並列な関係で吐出配管（６）
および吸入配管（７）に接続されて、吐出配管（６）か
ら吸入配管（７）に冷媒を還流させる還流配管（１１）
と、還流配管（１１）に設けられた電磁弁（１２）と、
吸入配管（７）と吐出配管（６）の少なくともどちらか
一方に設けられて配管内の冷媒の温度を検出し、温度に
応じて電磁弁を開閉させる温度検出装置（１３，１４）
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は冷暖房装置、冷凍装
置、冷蔵装置等の冷凍機を液バック運転から保護する冷
凍機保護方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の冷凍機の説明図である。圧
縮機１、凝縮器２、蒸発器５の各装置は各々配管６、７
等の配管でつながれて冷媒が循環するようにしてある。
さらに凝縮器２と蒸発器５との間の配管には受液器３と
膨張弁４が配置されており全体で閉じた空間を形成して
いる。この閉じた空間の中には冷媒が封じ込まれてお
り、冷媒は各装置を循環する。詳しくは冷媒は圧縮機１
で圧縮された後、凝縮器２で液化され受液器３に一旦溜
められ、膨張弁４を通り蒸発器５で外部から熱を吸収し
てより完全に気体となり、その後再び圧縮機１に戻り圧
縮されるという循環サイクルを形成している。

【０００３】冷凍機運転時に蒸発器５と冷却対象物（例
えば室内空気や水等）との接触が不十分となると冷媒液
に十分熱が伝わらない状態となり、その為冷媒液が１０
０％蒸発せず冷媒液の一部が液体のままの状態で圧縮機
１内シリンダーに吸い込まれるいわゆる液バック運転が
起こる。

【０００４】液バック運転になると、冷媒液が冷凍機の
潤滑油である冷凍機油に溶け込み冷凍機油が潤滑不良に
なる。その為圧縮機１の軸受と軸との間にある冷凍機油
膜が不良となり、軸受と軸が直接金属接触して摩擦抵抗
が大きくなり圧縮機１が停止したり、最悪の場合には圧
縮機１が破損することになる。

【０００５】従来、液バック運転を防止する対策として
アキュムレータ８を利用する方法があった。図８は圧縮
機１につながる吸入配管７にアキュムレータ８を設けた
例である。アキュムレータ８は図９の事例に示すように
密閉された容器２３に蒸発器５から来る（矢印Ａ）配管
が接続され、また圧縮機１方向に行く（矢印Ｂ）吸入配
管７は容器２３内でＵ字形にまがり、管口７ａが密閉容
器２３内の上方に位置するように配置されている。

【０００６】このように構成された冷凍機に於いては、
蒸発器５から来た冷媒ガス２２と冷媒液２１との混合体
は容器２３のなかで、冷媒液２１が容器２３の下部に溜
まり冷媒ガス２２だけが圧縮機１方向に行き液バック運
転が解消される。ただし、この方法では容器２３の下部
に溜まった冷媒液２１が管口７ａの高さを越えると、冷
媒液２１が直接圧縮機１に行き液バック運転となって圧
縮機１に損傷を与えることになる。

【０００７】しかしながら、アキュムレータ８は比較的
大きな機器なので広いスペースを必要とし、また最近は
環境破壊につながる冷媒液は最小量にする努力がなされ
ており、アキュムレータ８を設けるとその分冷媒液は多
く必要となる傾向があるので、最近はアキュムレータ８
を設けないものが一般的となってきている。このような
ことから、従来は液バック運転の防止方法として効果的
なものがなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな課題を解決するためになされたもので、液バック運
転を防止し、圧縮機の保護をする冷凍機保護方法および
装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の冷凍機保護方
法に於いては、冷凍機を液バック運転から保護するため
に、吸入配管と吐出配管の少なくともどちらか一方の配
管内の冷媒温度を検出する工程と、冷媒温度が所定範囲
を越えたとき液バック運転と判断する工程と、液バック
運転と判断されたとき吐出配管と吸入配管とを連通させ
て、冷媒を吐出配管から吸入配管に還流させる工程とを
備えている。

【００１０】請求項２の冷凍機保護装置に於いては、冷
凍機を液バック運転から保護するために、圧縮機に並列
に吐出配管および吸入配管に接続されて、吐出配管から
吸入配管に冷媒を還流させる還流配管と、還流配管に設
けられた電磁弁と、吸入配管と吐出配管の少なくともど
ちらか一方に設けられて配管内の冷媒の温度を検出し、
冷媒温度に応じて電磁弁を開閉させる温度検出装置とを
備えている。

【００１１】請求項３の冷凍機保護装置に於いては、吸
入配管にアキュムレータが設けられている。

【００１２】

【作用】請求項１の冷凍機保護方法に於いては、液バッ
ク運転と判断されたときに吐出配管内の高温冷媒ガスを
吸入配管内に還流させて吸入配管内の液体冷媒を蒸発さ
せる。

【００１３】請求項２の冷凍機保護装置に於いては、冷
媒温度を監視して液バック運転か否かを判定して、液バ
ック運転と判断したとき圧縮機から吐出する高温高圧の
吐出ガスの一部を、圧縮機が吸入するべき吸入ガスに還
流させる。

【００１４】請求項３の冷凍機保護装置に於いては、吸
入配管に設けたアキュムレータが液体冷媒の分離を促進
する。

【００１５】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の冷凍機保護装置の一実施例
を示す冷媒の高圧吐出ガスを圧縮機１への吸入配管７に
還流させる冷凍機保護装置の図である。図において１〜
３は従来技術と同様なので説明を省略する。この発明の
冷凍機保護装置を適用すべき冷凍機は、冷媒を圧縮する
圧縮機１と、冷媒を凝縮させる凝縮器２と、凝縮された
冷媒を蒸発させる蒸発器５とを備え、これらの機器は圧
縮機１から凝縮器２へ延びる吐出配管６及び蒸発器５か
ら圧縮機１へ来る吸入配管７を含む配管により接続され
ている。

【００１６】この発明に於いては、冷媒温度の監視によ
り液バック運転の発生を判断して、吐出配管内の高温の
冷媒ガスを吸入配管に還流させて吸入配管内の冷媒の温
度を上げることにより液体冷媒を蒸発させ、液バック運
転を防ぐものである。このために、吸入配管７と吐出配
管６の少なくともどちらか一方の配管内の冷媒温度を検
出し、冷媒温度が所定範囲を越えたとき液バック運転と
判断して吐出配管６と吸入配管７とを連通させて、高温
の冷媒を吐出配管６から吸入配管７に還流させる。

【００１７】従って、この発明の冷凍機保護装置に於い
ては、圧縮機１に並列な関係で、一端が吐出配管６の圧
縮機１に近い側に、他端が吸入配管７の圧縮機１に近い
側にそれぞれ接続されて、吐出配管６から吸入配管７に
冷媒を還流させる還流配管１１と、還流配管１１の途中
に設けられた電磁弁１２と、吸入配管７と吐出配管６の
両方に設けられて配管内の冷媒の温度を検出する温度検
出装置１３である温度センサと、検出した冷媒温度に応
じて電磁弁１２を開閉させる制御回路１４とを備えてい
る。還流配管１１の太さは圧縮機１の単位時間における
圧縮押しのけ容量に対応して決まる。

【００１８】吐出配管６と吸入配管７の側面には温度検
出装置である温度センサ１３がインシュロック３１ある
いはホースバンド３２等で取付られている（図３ないし
図６参照）。これらの温度センサ１３は圧縮機１とそれ
ぞれの配管６および７との間に位置している。また温度
センサ１３は、温度センサ１３の検出する温度により電
磁弁１２を開閉させる制御回路１４を介して電磁弁１２
に電気的に接続され、制御回路１４は、吐出配管６側あ
るいは吸入配管７側のいずれかの冷媒温度が所定の温度
範囲を越えたときに電磁弁１２を開いて吐出配管６と吸
入配管７とを連通させる。

【００１９】この実施例に於いては、温度センサ１３が
配管の外表面に取り付けられていて、冷媒温度を直接測
定せずに、それぞれの配管６あるいは７の外表面の温度
を測定しているに過ぎないことも考慮して、次の２つの
条件の少なくともいずれか一つが満足されたか否かを判
断する。 吸入配管７の温度 ≦ 冷媒の蒸発温度＋α℃、α＝
５〜４０ 吐出配管６の温度 ≦ β℃、β＝４０〜５０℃ （においてα°Ｃの値は、たとえば空調用冷房機に於
いては約５℃、低温用冷凍機に於いては１０°Ｃ以上と
なって用途により異なった値となり、またにおけるβ
°Ｃの値は、通常４０〜５０°Ｃとなることが多く、
共、実用上の温度条件である。）

【００２０】上述の液バック運転の判断のための基準冷
媒温度の設定は次に述べるように行う。即ち、上の条件
に於いて、一般に吸入配管７から圧縮機１に戻される
冷媒の温度がその蒸発温度よりも高い場合には、液バッ
ク運転は起こらない。しかしながら、この条件は冷凍機
の用途に応じて変化し、また、配管表面温度は、実際の
冷媒ガス温度を正確に追随しにくい傾向にあるため、こ
の実施例に於いては、吸入配管７の温度 ≦ 冷媒の蒸
発温度＋α℃、ただしα＝５〜４０となったとき、液バ
ック運転状態であると判断する。

【００２１】上の条件に於いては、一般に、吐出配管
６内の冷媒温度が例えば４５℃以上で残りの液体冷媒の
量が少ない場合、例えば冷媒の９８％以上が気体とな
り、液体として圧縮機１に戻される冷媒が２％よりも少
ないような場合には、圧縮機の種類によっては、圧縮機
１の運転に支障が無いためそのまま運転を継続できる。
しかしながら、吐出配管６内の冷媒温度が例えば４５℃
よりも低い場合には圧縮機１に戻される冷媒のうち２％
以上が液体となるような場合には、圧縮機１の運転を続
けると損傷を起こす危険のあるいわゆる液バック運転と
なる。従って、液バック運転の発生を判断するための基
準の吐出配管６内の冷媒温度は、圧縮機１に戻される液
体冷媒の量が２％以上となるような温度とすると良く、
この温度は配管表面で一般には４５℃位であるが、個々
の冷凍機の構造や寸法の違い、使用目的、冷媒充填量お
よび周囲温度等の違いを考慮にいれて４０℃乃至５０℃
の範囲となり得る。

【００２２】この実施例に於いては、温度センサ１３が
吐出配管６にも吸入配管７にも設けられていて、液バッ
ク運転発生の判断のための冷媒温度として上述の吐出配
管６内の冷媒温度と共に吸入配管７内の冷媒温度をも用
いている。吸入配管７側で液バック運転の発生を判断す
るためには、吸入配管７内の冷媒温度が冷媒の蒸発温度
＋α℃よりも低いか否かを判断すれば良い。

【００２３】上述のどちらかの条件にて液バック運転の
発生が判断されると、制御回路１４により電磁弁１２を
開き、吐出配管６の高温高圧の吐出ガスの一部が還流配
管１１を経由して吸入配管７の低圧ガス側に戻される。
戻された高温吐出ガスは、冷媒ガスと冷媒液の混合流体
である吸入ガスと混合され、吸入ガス温度を上昇させ、
吸入ガス中の気化されていない一部の冷媒液を気化させ
るので、液バック運転が解消あるいは予防できる。この
ようにして吸入配管７内の冷媒温度が上昇して冷媒の蒸
発温度＋α℃を越えると、上述の条件のいずれもが
満足されなくなり、制御回路１４により電磁弁１２が閉
じられ通常の運転に戻る。

【００２４】実施例２．図２はこの発明の冷凍機の他の
実施例を示す冷媒の高圧吐出ガスをアキュムレータ８に
還流させる場合の図である。図において１〜７は実施例
１と同様なので説明を省略する。

【００２５】蒸発器５から圧縮機１へ来る吸入配管７の
途中にアキュムレータ８が設けられている。本実施例
は、実施例１において吐出配管６から吸入配管７との間
で両配管に接続するように設けられた還流配管１１が、
吐出配管６からアキュムレータ８との間で両方に接続す
る還流配管１１として設けられている。還流配管１１の
太さは実施例１と同様圧縮機１の単位時間における圧縮
押しのけ容量に対応して決まる。また、電磁弁１２、温
度センサ１３、制御回路１４は実施例１と同じように設
置されている。

【００２６】このように構成された冷凍機に於いては、
実施例１と同じ条件で液バック運転が判定されると電磁
弁１２が開かれ、還流配管１１を経由して吐出配管６の
高温吐出ガスの一部がアキュムレータ８の低圧ガス側に
戻される。戻された高圧吐出ガスが、冷媒ガスと冷媒液
の混合体である吸入ガスと混合され、吸入ガス中の気化
されていない一部の冷媒液を気化し、吸入ガス温度の上
昇を図り、液バック運転が解消できる。その後、状態が
上述ののどちらでもなくなると、電磁弁１２は閉じ
られ通常の運転に戻る。

【００２７】還流配管１１の吸入配管７側の接続端は図
２に示す如くアキュムレータ８に直接接続することもで
きるが、アキュムレータ８の上流側あるいは下流側で吸
入配管７に接続しても略々同様の効果が得られる。

【００２８】上述の実施例に於いては、温度センサ１３
が吐出配管６および吸入配管７の表面に取付けられてい
て、冷媒温度を表す値として配管表面温度を測定してい
るが、温度センサを配管内に設けて冷媒温度を直接測定
することもできる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１の冷凍機保護方法および請求項
２の冷凍機保護装置に於いては、吸入ガス中の一部の蒸
発していない冷媒液を高温吐出ガスで蒸発させることが
でき、冷凍機を液バック運転に対して保護することがで
きる。

【００３０】請求項３の冷凍機保護装置に於いては、ア
キュムレータが設けられているので、液バック運転に対
する保護がより確実に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の冷凍機保護装置の一実施例を示す
説明図である。

【図２】 この発明の冷凍機保護装置の他の実施例を示
す説明図である。

【図３】 配管に温度センサを取り付けた様子を示す側
面図である。

【図４】 配管に温度センサを取り付けた様子を示す断
面図である。

【図５】 配管に温度センサを取り付けた他の例を示す
側面図である。

【図６】 配管に温度センサを取り付けた他の例を示す
断面図である。

【図７】 従来の冷凍機の説明図である。

【図８】 従来の冷凍機の他の例を示す説明図である。

【図９】 従来の冷凍機のアキュムレータの動作を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、５ 蒸発器、６ 吐出配管、７ 吸入配
管、８ アキュムレータ、１１ 還流配管、１２ 電磁
弁、１３ 温度センサ（温度検出装置）、１４制御回路
（温度検出装置）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を蒸発さ
   せる蒸発器と、上記圧縮機および上記蒸発器に接続され
   て冷媒を循環させる吸入配管および吐出配管とを備えた
   冷凍機を液バック運転から保護する冷凍機保護方法であ
   って、上記吸入配管と上記吐出配管の少なくともどちら
   か一方の配管内の冷媒温度を検出する工程と、上記冷媒
   温度が所定範囲を越えたとき液バック運転と判断する工
   程と、液バック運転と判断されたとき上記吐出配管と上
   記吸入配管とを連通させて、上記冷媒を上記吐出配管か
   ら上記吸入配管に還流させる工程とを備えた冷凍機保護
   方法。
2. 【請求項２】 冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を蒸発さ
   せる蒸発器と、上記圧縮機および上記蒸発器に接続され
   て冷媒を循環させる吸入配管および吐出配管とを備えた
   冷凍機を液バック運転から保護する冷凍機保護装置であ
   って、上記圧縮機に並列な関係で上記吐出配管および上
   記吸入配管に接続されて、上記吐出配管から上記吸入配
   管に冷媒を還流させる還流配管と、上記還流配管に設け
   られた電磁弁と、上記吸入配管と上記吐出配管の少なく
   ともどちらか一方に設けられて配管内の冷媒の温度を検
   出し、上記温度に応じて上記電磁弁を開閉させる温度検
   出装置とを備えた冷凍機保護装置。
3. 【請求項３】 上記吸入配管にアキュムレータが設けら
   れた請求項２記載の冷凍機保護装置。