JPH09196479A

JPH09196479A - 冷却装置の圧縮機保護機構及び圧縮機保護回路

Info

Publication number: JPH09196479A
Application number: JP414796A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Sasaki; 信雄佐々木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】冷凍機の圧縮機が運転を停止しても、過負荷
を与えることなく、即座に再起動できるようにする。【解決手段】冷媒ガスを容易に液化できる圧力まで高
める圧縮機１の吐出口１２に接続された配管６１と、上
記圧縮機１の吸入口１１に接続された配管６５との間を
圧縮機保護用の電磁弁７２で接続すると共に、圧縮機１
の動作時は、上記電磁弁７２を閉の状態にして通常の冷
凍サイクルを行わせる一方、圧縮機１の停止と同時に電
磁弁７２を開放する制御回路が備えられている。圧縮機
１が運転を停止すれば、電磁弁７２が開き、吐出側の配
管６１と吸入側の配管６５との間が短時間で同圧にな
る。それゆえ、運転停止後、すぐに再起動しても、再起
動時の瞬間的圧力上昇（過負荷）を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷却装置の圧縮
機保護機構及び圧縮機保護回路に係り、詳しくは、再起
動時の瞬間的圧力上昇（過負荷）を防止して、冷却装置
の圧縮機を保護するための圧縮機保護機構及び圧縮機保
護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍機は、例えば、蒸気圧縮式において
は、液化冷媒を低温で蒸発させることによって物質から
熱を奪って冷凍の目的を果たし、熱を吸収して蒸気とな
った冷媒を液化に必要な圧力まで圧縮し、これを冷却水
と熱交換させ、低温部から汲み上げた熱を高温部に排出
する循環作用によって、環境温度を低温にしたり、物質
を冷却したりする。そして、この結果、室内の空気調
和、食料品の貯蔵、機器の冷却等に役立てられる。この
種の冷凍機では、所定の温度（下限設定値）以下で運転
を停止し、所定の温度（上限設定値）以上で再起動する
が、運転停止直後では、吐出側（凝縮器側）に高圧が残
存しているため、すぐに再起動すれば、圧縮機の高圧側
に瞬間的圧力上昇が発生し、圧縮機にとって大変な過負
荷となる。従来、このような過負荷から圧縮機を保護す
るために、吐出側（蒸発器側）と吸入側（蒸発器側）と
の間の圧力差が同圧となるに充分な停止時間に設定され
たタイマ（例えば、特開昭５７−８８０７号公報参照）
を用いて再起動することしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報記
載の冷凍機の運転方法において、上記タイマの動作又は
突発的な障害等によって運転が停止した後、例えば、室
温を所定の温度に保つために、即座に再起動したい場合
がある。しかしながら、上記冷凍機において、蒸気とな
った冷媒を圧縮するための圧縮機の運転を一旦停止し、
短時間で再起動しようとする場合は、上記圧縮機の吐出
側（高圧側）で異常に圧力が上昇することがあり、過負
荷防止のための保護機能が作動して上記圧縮機を起動で
きないという不都合があった。また、無理に動作させる
と、上記圧縮機を損傷させたり、耐用年数を縮めてしま
うという問題が生じる。さらに、吸込側（低圧側）と吐
出側（高圧側）との圧力が略等しくなるまで停止させて
おくとすると、その間に室温が上昇し、許容温度を越え
てしまって、例えば、冷却が不可欠の機器類が誤動作し
てしまう危険もある。

【０００４】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、圧縮機が運転を停止した後、即座に再起動して
も、過負荷を与えること内冷却装置の圧縮機保護機構及
び圧縮機保護回路を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、冷凍サイクルを構成する冷
却装置の圧縮機保護機構に係り、冷媒ガスを容易に液化
できる圧力にまで高める圧縮機の吐出口に接続された吐
出側配管と、上記圧縮機の吸入口に接続された吸入側配
管との間を圧縮機保護用の電磁弁で接続したことを特徴
としている。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、冷凍サイク
ルを構成する冷却装置の圧縮機保護回路に係り、冷凍サ
イクルを構成する冷却装置において、冷媒ガスを容易に
液化できる圧力まで高める圧縮機の吐出口に接続された
吐出側配管と、上記圧縮機の吸入口に接続された吸入側
配管との間を圧縮機保護用の電磁弁で接続すると共に、
上記圧縮機の動作信号に連通して上記電磁弁を制御する
制御部を備えてなることを特徴としている。

【０００７】さらにまた、請求項３記載の発明は、請求
項２記載の冷却装置の圧縮機保護回路であって、上記制
御部が、上記圧縮機の動作時は、上記電磁弁を閉の状態
にして通常の冷凍サイクルを行わせる一方、上記圧縮機
の停止と同時に上記電磁弁を開放する構成とされている
ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】この発明の構成によれば、冷媒ガスを容易に液
化できる圧力まで高める圧縮機の吐出口に接続された吐
出側配管と、上記圧縮機の吸入口に接続された吸入側配
管との間を圧縮機保護用の電磁弁で接続すると共に、上
記圧縮機の動作時は、上記電磁弁を閉の状態にして通常
の冷凍サイクルを行わせる一方、上記圧縮機の停止と同
時に上記電磁弁を開放する制御部が備えられているの
で、圧縮機が運転を停止すれば、電磁弁が開き、吐出側
配管と吸入側配管との間の圧力差が短時間で同圧にな
る。それゆえ、運転停止後、すぐに再起動しても、再起
動時の瞬間的圧力上昇（過負荷）を防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例である圧
縮機保護機構及び圧縮機保護回路が適用された冷房装置
における冷媒の流れを示す系統図、図２は、同冷房装置
による冷房の原理を説明するための原理説明図、図３
は、同冷房装置における冷凍サイクルを説明するため
の、冷媒が所定の状態で有している総エネルギ量である
エンタルピＨと冷媒の圧力Ｐとの関係を示す特性図、ま
た、図４は、同圧縮機保護回路の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【００１０】図１及び図２に示すように、この冷房装置
Ａは、例えば、電子機器等が高密度に配置され、密閉さ
れた機器室内の冷房を行って、発熱量の特に多い電子機
器等の安定動作を維持するための装置であり、例えば、
モノクロルジフルオルメタン（ＣＨＣｌＦ₂）等の冷媒
を低圧ガスの状態で吸い込み、シリンダ内で圧縮して高
温高圧のガスとして吐き出す圧縮機１と、圧縮機１から
送られてきた高温高圧の冷媒を周囲の空気によって冷却
して凝縮させ液体とする凝縮器２と、凝縮器２から送ら
れてきた冷媒に混入している水分を除去するためのドラ
イヤ３と、ドライヤ３を経てきた冷媒を絞り作用によっ
て膨張させて低温低圧の液体とする膨張弁４と、膨張弁
４を経てきた冷媒を蒸発させることで周囲から気化熱を
吸収して冷凍作用を行う蒸発器５と、圧縮機１と凝縮器
２、凝縮器２とドライヤ３、ドライヤ３と膨張弁４、膨
張弁４と蒸発器５、蒸発器５と圧縮機１とをそれぞれ接
続して冷媒を導く配管６１，６２，６３，６４，６５
と、圧縮機１を保護するためのバイパス部７と、配管６
１において所定の値以上の圧力を示した時及び配管６５
において所定の値以下の圧力を示した時に圧縮機１を強
制的に停止させる安全装置８と、装置各部を制御する図
示せぬ制御回路７４とを備えてなっている。なお、配管
６３の途中には冷媒の流れを確認するための点検窓９が
設けられている。また、この冷房装置では、圧縮機１を
所定の温度（下限設定値）以下で運転を停止させ、所定
の温度（上限設定値）以上で再起動させるために、図示
せぬ温度センサが設けられている。

【００１１】圧縮機１は、圧縮機本体に圧縮機駆動回路
１３によって駆動される駆動用電動機が接続されてな
り、蒸発器５から送られてきた低圧の冷媒を吸い込むた
めの吸込口１１と圧縮され高圧となった冷媒を凝縮器２
側へ送るための吐出口１２とを有し、圧縮はシリンダ内
でピストンが往復運動することにより冷媒の体積を縮小
して行われる。凝縮器２は、鋼管内に冷媒を通し、冷却
ファンにより外面に空気を強制的に吹き付けて冷却して
凝縮させるもので、外面には、冷却空気側の伝熱面積を
大きくするためにフィンが取り付けられている。ドライ
ヤ３は、配管内の水分を除去するために、冷媒と乾燥材
とを接触させることにより除湿する。乾燥材としては、
例えば、シリカゲルやアルミナゲル等が用いられる。膨
張弁４は、高圧の冷媒液を絞り作用によって低圧まで膨
張させ、かつ、蒸発器５の負荷に応じて冷媒流量を調整
する。蒸発器５は、鋼管をコイル状又はヘアピン状にし
て、一方の端から低温低圧の冷媒液を取り込み、周囲か
ら蒸発熱を奪って冷却した後、他端から冷媒ガスを圧縮
機１側へ送り出す。コイル表面には、円形又は板状のア
ルミニウム製のフィンが取り付けられている。なお、冷
却された周囲の空気は、送風機により強制的に対流させ
られ、室内の冷房に用いられる。

【００１２】バイパス部７は、圧縮機１の吸込口１１側
に設けられた低圧の冷媒を導く配管６５と、吐出口１２
側に設けられた高圧の冷媒を導く配管６１との間に取り
付けられ、配管６５と配管６１とを連通するバイパス管
７１と、バイパス管７１の中央部に取り付けられ、制御
回路７４側からの通電の有無によって、バイパス管７１
内の冷媒の流通を可能にしたり、遮断するため電磁弁７
２とを有してなっている。電磁弁７２は、電磁弁駆動回
路７３によって駆動される直動式であり、圧縮機１の運
転時は制御回路７４からの通電がなく、ニードル弁によ
って閉弁されてバイパス管７１内の冷媒の流通は遮断さ
れ、圧縮機１が停止した直後には、制御回路７４側から
通電されてプランジャが引き上げられてニードル弁を一
緒に持ち上げて開弁し、バイパス管７１内を冷媒が流通
するようにして、配管６５及び配管６１内の冷媒の圧力
を瞬時に同一とする。安全装置８は、配管６５内におい
て、所定の圧力（例えば、略大気圧）より低い圧力のと
きに圧縮機１を停止させる低圧圧力スイッチと、配管６
１内において、所定の圧力（例えば、大気圧より略２６
ｋｇｆ／ｃｍ²だけ高い圧力）より高い圧力のときに圧
縮機１を停止させる高圧圧力スイッチとを有してなって
いる。

【００１３】次に、図２及び図３を参照して、この例の
バイパス部７を用いた冷房装置Ａの動作について説明す
る。配管６１内の冷媒が、圧縮機１によって加圧されて
いない状態から冷房運転を行わせる場合は、まず最初
に、制御回路７４側から電磁弁７２への通電はなく、バ
イパス管７１内は閉弁されてバイパス管７１内の冷媒の
流通は遮断された状態で、制御回路７４は、圧縮機１の
駆動用電動機を起動させ、圧縮機１を運転させる。この
際、もし、配管６５内において、所定の圧力より低い圧
力のときは、安全装置８の上記低圧圧力スイッチが作動
して圧縮機１を停止させ、圧縮機１を保護する。圧縮機
１が運転を始めると、吸込口１１側から配管６１内の低
圧の冷媒ガスを吸入し、シリンダ内で圧縮し、容易に液
化できるように高温高圧のガスとして、吐出口１２から
凝縮器２側へ送り出す（図２及び図３中、冷媒が蒸発器
５・圧縮機１間の状態Ｂ₁から圧縮機１・凝縮器２間の
状態Ｂ₂へ至る断熱圧縮の過程）。圧縮機１で高温高圧
になった冷媒ガスは、凝縮器２において、冷媒より温度
の低い空気に熱を放出することによって、凝縮・液化
し、再び冷凍の機能を持った冷媒液となる（同図中、冷
媒が圧縮機１・凝縮器２間の状態Ｂ₂から凝縮器２・膨
張弁４間の状態Ｂ₃へ至る等圧圧縮の過程）。凝縮器２
で冷却され液化した高圧の冷媒は、膨張弁４の絞り作用
によって膨張し、蒸発に必要な低温低圧の冷媒液となる
（同図中、冷媒が凝縮器２・膨張弁４間の状態Ｂ₃から
膨張弁４・蒸発器５間の状態Ｂ₄へ至る断熱膨張の過
程）。そして、膨張弁４で低温低圧になった冷媒液は、
蒸発器５において蒸発し、この際、周囲の空気から蒸発
熱を奪って冷却し、この冷却された空気は、送風機によ
って室内に供給される（同図中、冷媒が膨張弁４・蒸発
器５間の状態Ｂ₄から蒸発器５・圧縮機１間の状態Ｂ₁へ
至る等圧膨張の過程）。この後、蒸発器５で冷凍作用を
行った低圧の冷媒ガスは、圧縮機１に再び吸入される。
上述した、圧縮機１→凝縮器２→膨張弁４→蒸発器５→
圧縮機１の閉じた経路（冷凍サイクル）を冷媒が繰り返
し循環することにより、冷房運転がなされる。冷房装置
Ａが冷房運転を行っている最中に、図示せぬ温度センサ
が所定の温度（下限設定値）以下になったことを感知す
ると、制御回路７４が圧縮機１の運転を止める。圧縮機
１が運転を停止したときは、即座に、制御回路７４側か
らバイパス部７の電磁弁７２へ通電されてプランジャが
引き上げられてニードル弁を一緒に持ち上げて開弁し、
バイパス管７１内を冷媒が流通するようにして、配管６
５及び配管６１内の冷媒の圧力を瞬時に同一とする。同
圧となった後は、再び、制御回路７４側から電磁弁７２
への通電は停止されてプランジャは自重で下がり閉弁さ
れて、バイパス管７１内の冷媒の流通は遮断される。こ
の後、図示せぬ温度センサが所定の温度（上限設定値）
以上に昇温したことを感知すると、制御回路７４が圧縮
機１の運転を再開させる。例え、停止後短時間で再起動
しても、安全装置８の高圧圧力スイッチが動作して圧縮
機１がすぐに停止となるようなことはない。

【００１４】上記構成によれば、バイパス部７は、圧縮
機１の吸込口１１側に設けられた配管６５と吐出口１２
側に設けられた配管６１との間に、配管６５と配管６１
とを連通するバイパス管７１とバイパス管７１内の冷媒
の流通を可能にし又は遮断するための電磁弁７２とを有
しているので、バイパス部７を用いて、圧縮機１が運転
しているときは、電磁弁７２によりバイパス管７１内の
冷媒の流通を遮断して、比較的低圧の冷媒を吸込口１１
から吸い込んで比較的高圧の冷媒を生成して吐出口１２
から吐き出し、一方、圧縮機１が停止したときは、電磁
弁７２によりバイパス管７１内の冷媒の流通を可能とし
て配管６５内の圧力と配管６１内の圧力とを同一とする
ことができる。それ故、圧縮機１に過負荷を負わせてダ
メージを与えることなく、圧縮機１が停止した直後に、
再び起動させることができる。また、冷房装置Ａが停止
中に室内温度が上昇して、例えば、室内の機器類に悪影
響を及ぼすこともない。また、電磁弁７２に制御回路７
４から通電することによって、迅速、確実かつ簡単にバ
イパス管７１の開閉を行うことができる。また、電磁弁
７２は圧縮機１の運転と連動して動作するので、人手を
介することなく自動的に、かつ、無駄のないタイミング
でバイパス管７１の開閉を行い、圧縮機１の保護をしな
がら確実に冷房運転ができる。さらにまた、冷房装置Ａ
は、蒸発器５において冷却された空気を送風するための
送風装置を有しているので、例えば、室内に確実かつ効
率的に冷風を送って、冷房を行うことができる。

【００１５】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、冷媒とし
て、モノクロルジフルオルメタンを用いたが、これに限
らず、ジクロルジフルオルメタン等の炭化水素をベース
とするハロゲン系冷媒であってもよいし、アンモニアで
あってもよい。また、電磁弁は、直動式に限らず、パイ
ロット式であってもよい。また、室内を冷却させる冷房
装置に限らず、広く、冷却装置に適用できる。、また、
圧縮機は、往復式によったが、ロータリ式でもよいし、
ターボ式であってもよい。また、上述した例では、圧縮
機を単数用いたが、複数の圧縮機を用いて多段式とした
構成であってもよい。また、凝縮器の冷却方式は、空冷
式に限らず、水冷式であってもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、冷媒ガスを容易に液化できる圧力まで高める圧
縮機の吐出口に接続された吐出側配管と、上記圧縮機の
吸入口に接続された吸入側配管との間を圧縮機保護用の
電磁弁で接続すると共に、上記圧縮機の動作時は、上記
電磁弁を閉の状態にして通常の冷凍サイクルを行わせる
一方、上記圧縮機の停止と同時に上記電磁弁を開放する
制御部が備えられているので、圧縮機が運転を停止すれ
ば、電磁弁が開き、吐出側配管と吸入側配管との間の圧
力差が短時間で同圧になる。それゆえ、運転停止後、す
ぐに再起動しても、再起動時の瞬間的圧力上昇（過負
荷）を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である圧縮機保護機構及び
圧縮機保護回路が適用された冷房装置における冷媒の流
れを示す系統図である。

【図２】同冷房装置による冷房原理を説明するための原
理説明図である。

【図３】同冷房装置における冷凍サイクルを説明するた
めの、冷媒が所定の状態で有している総エネルギ量であ
るエンタルピＨと冷媒の圧力Ｐとの関係を示す特性図で
ある。

【図４】同圧縮機保護回路の電気的構成を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１圧縮機１１吸込口１２吐出口２凝縮器４膨張弁５蒸発器６１配管（吐出側配管）６５配管（吸入側配管）７バイパス部（圧縮機保護機構）７１バイパス管７２電磁弁Ａ冷房装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクルを構成する冷却装置におい
て、冷媒ガスを容易に液化できる圧力にまで高める圧縮
機の吐出口に接続された吐出側配管と、前記圧縮機の吸
入口に接続された吸入側配管との間を圧縮機保護用の電
磁弁で接続したことを特徴とする冷却装置の圧縮機保護
機構。
【請求項２】冷凍サイクルを構成する冷却装置におい
て、冷媒ガスを容易に液化できる圧力まで高める圧縮機
の吐出口に接続された吐出側配管と、前記圧縮機の吸入
口に接続された吸入側配管との間を圧縮機保護用の電磁
弁で接続すると共に、前記圧縮機の動作信号に連通して
前記電磁弁を制御する制御部を備えてなることを特徴と
する冷却装置の圧縮機保護回路。
【請求項３】前記制御部は、前記圧縮機の動作時に
は、前記電磁弁を閉の状態にして通常の冷凍サイクルを
行わせる一方、前記圧縮機の停止と同時に前記電磁弁を
開放する構成とされていることを特徴とする請求項２記
載の冷却装置の圧縮機保護回路。