JPH1038423A - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍システムにおいて、故障原因が低圧ガス
リークによるものかどうか正しく判定することができる
冷凍システムを提供することを目的とする。 【解決手段】 圧縮機１と、凝縮器２と、膨張機構３
と、蒸発器４と、冷媒配管５とからなる冷凍システムに
おいて、低圧ガスリーク検知手段６を設けた冷凍システ
ムとしたものであり、冷凍システム内の高圧側の温度あ
るいは圧力を検知することにより、低圧側配管からのガ
スリークによって冷凍システム内への空気の混入の有無
を確認でき、故障原因が低圧ガスリークによるものかど
うか正しく判定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫、エアコン
等の冷凍システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍システムとしては、特開平５
−１５７３９号公報に示されているものがある。

【０００３】以下、図面を参照しながら上記従来の冷凍
システムを説明する。図８は、従来の冷凍システムの冷
凍サイクル図である。図８において、１は圧縮機であ
り、２は凝縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発
器である。５は冷媒配管であり一般的な冷凍システムと
なっている。

【０００４】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その動作を説明する。まず、圧縮機１で冷媒
は圧縮され、高温高圧のガス状態で冷媒配管５を通って
凝縮器２へ送られる。凝縮器２で放熱された冷媒は液化
し冷媒配管５を通って膨張機構３へ送られる。液化した
冷媒は膨張機構３で減圧され冷媒配管５を通って蒸発器
４へ送られる。蒸発器４で冷媒は気化することにより冷
却を行った後、冷媒配管５を通って再び圧縮機１に戻っ
てくる。以上のように冷媒は循環している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】冷凍システムにおい
て、膨張機構の直後から圧縮機の手前までの低圧側の冷
媒配管内の圧力は、圧縮機の運転中に、負荷の変動によ
って蒸発器の温度が下がると負圧となる。

【０００６】したがって、溶接不良等によって低圧側の
冷媒配管からガスリークが生じた場合、冷媒が放出され
るとともに空気が混入する。混入した空気によって潤滑
油が酸化劣化し、生成した有機酸が冷媒配管等を腐食し
て有機酸金属塩を生成する。そして、この有機酸金属塩
が冷媒配管に付着し、膨張機構等が閉塞し不冷症状に至
る。

【０００７】有機酸金属塩は溶剤等で除去することがで
きず、低圧ガスリーク不良の修理時には、圧縮機の交換
とともに冷媒配管の交換を必要としている。一方、モー
タロック等の圧縮機不良の修理時には、有機酸金属塩は
生成しないため冷媒配管の交換は必要とせず、圧縮機の
交換のみを行う。

【０００８】以上のように、冷凍システムは不良原因に
よって修理方法が異なる。しかしながら、上記従来の構
成では、低圧側の冷媒配管等からガスリーク不良が生じ
た場合、冷凍システム内に空気が混入しているのか確認
できず、冷凍システムの故障原因がガスリークであると
診断することが難しい。そのため低圧ガスリークによる
不良品を圧縮機の交換のみで修理してしまう可能性があ
り、このとき冷凍システム内に残存する有機酸金属塩の
影響で再不良を起こしてしまうという欠点があった。

【０００９】本発明は従来の課題を解決するもので、低
圧側配管からのガスリークによって冷凍システム内に空
気が混入しているのか確認でき、冷凍システムの故障原
因が低圧ガスリークによるものかどうか正しく判定する
ことができる冷凍システムを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の冷凍システムは、圧縮機と、凝縮器と、膨張機
構と、蒸発器と、冷媒配管と、低圧ガスリーク検知手段
とから構成されている。

【００１１】この本発明によれば、低圧側配管からのガ
スリークによって冷凍システム内に空気が混入している
のか確認でき、故障原因が低圧ガスリークによるものか
どうか正しく判定することができる冷凍システムが得ら
れる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器と、冷媒
配管とからなる冷凍システムにおいて、低圧ガスリーク
検知手段を設けた冷凍システムとしたものであり、冷凍
システムへの空気混入の有無を検知するという作用を有
する。

【００１３】請求項２に記載の発明は、潤滑油を保持す
る透過セルと、前記透過セルの外部より波数１６１０〜
１５５０ｃｍ^−１の赤外光を放射する光源と、前記透過
セルの外部に位置し、潤滑油を透過した赤外光を受光す
る受光部とを備えた低圧ガスリーク検知手段を圧縮機に
設けたことを特徴とする請求項１記載の冷凍システムと
したものであり、空気混入によって潤滑油が酸化劣化し
て生成した有機酸金属塩に起因する赤外線の吸光度を測
定し、冷凍システムへの空気混入の有無を検知するとと
もに、有機酸金属塩の有無を直接判定することで、劣化
の程度が確認でき劣化の程度に合わせた修理方法が選択
できるという作用を有する。

【００１４】請求項３に記載の発明は、低圧ガスリーク
検知手段の検知出力により作動する異常警告器を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍システムとしたも
のであり、冷凍システムへの空気混入の有無を検知する
とともに、使用者に低圧側の冷媒配管からのガスリーク
異常であることを警告することで早期に修理対応でき、
低圧ガスリーク時の冷却性能の低下を防ぐという作用を
有する。

【００１５】請求項４に記載の発明は、低圧ガスリーク
検知手段の検知データを記憶する記憶装置を備えたこと
を特徴とする請求項１記載の冷凍システムとしたもので
あり、冷凍システムへの空気混入の有無を検知するとと
もに、低圧側の冷媒配管からのガスリーク不良に至るま
での低圧ガスリーク検知手段の検知データを記憶し低圧
ガスリーク不良に至るまでのリーク速度が確認できるこ
とで、劣化の程度が容易に推定でき劣化の程度に合わせ
た修理方法が選択できるという作用を有する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、膨張機構と並列
に接続された補助膨張機構と、前記膨張機構と前記補助
膨張機構の接続部に流路切換装置とを備え、前記流路切
換装置は低圧ガスリーク検知手段の検知出力により作動
することを特徴とする請求項１記載の冷凍システムとし
たものであり、冷凍システムへの空気混入の有無を検知
するとともに、空気混入によって潤滑油が酸化劣化して
生成した有機酸金属塩が付着し閉塞状態に至りつつある
膨張機構等を補助膨張機構に切り換えて運転すること
で、低圧ガスリーク時の冷却性能の低下を防ぐという作
用を有する。

【００１７】請求項６に記載の発明は、膨張機構の入口
部に冷媒配管と並列に接続されたバイパス冷媒配管と、
前記バイパス冷媒配管に備えられた気孔径が２０μｍ以
下のフィルターと、前記バイパス冷媒配管と前記冷媒配
管の接続部に流路切換装置とを備え、前記流路切換装置
は低圧ガスリーク検知手段の検知出力により作動するこ
とを特徴とする請求項１記載の冷凍システムとしたもの
であり、冷凍システムへの空気混入の有無を検知すると
ともに、空気混入によって潤滑油が酸化劣化して生成し
た有機酸金属塩を自動的に除去することで、低圧ガスリ
ーク時の冷却性能の低下を防ぐという作用を有する。

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図７を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１による
冷凍システムの冷凍サイクル図である。

【００１９】図１において、１は圧縮機であり、２は凝
縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発器であり、
５は冷媒配管である。６は温度センサーからなる低圧ガ
スリーク検知手段である。

【００２０】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その作用を説明する。まず、圧縮機１で冷媒
は圧縮され、高温高圧のガス状態で冷媒配管５を通って
凝縮器２へ送られる。凝縮器２で放熱された冷媒は液化
し冷媒配管５を通って膨張機構３へ送られる。液化した
冷媒は膨張機構３で減圧され冷媒配管５を通って蒸発器
４へ送られる。蒸発器４で冷媒は気化することにより冷
却を行った後、冷媒配管５を通って再び圧縮機１に戻っ
てくる。

【００２１】低圧ガスリーク検知手段である温度センサ
ー６は冷媒配管５の高圧側に配設されており、冷凍シス
テムの運転中の高圧側の冷媒配管５の配管表面温度を測
定している。

【００２２】溶接不良等によって、低圧側の冷媒配管５
からガスリークが起こった場合、圧縮機１の停止中は、
冷凍システム内の圧力が正圧でバランスするためリーク
箇所から冷媒が放出される。冷媒量や負荷の変動によっ
て蒸発器４の温度が下がると、圧縮機１の運転中に膨張
機構３の直後から圧縮機１の手前までの低圧側の冷媒配
管５内の圧力が負圧となるためリーク箇所から空気が混
入する。このように圧縮機１の運転ｏｎ・ｏｆｆの繰り
返しによって、冷凍システム外へ冷媒が放出されるとと
もに冷凍システム内に空気が混入する。

【００２３】このとき、空気は冷媒よりも比熱費が大き
いことから、圧縮機１の吐出温度が上昇し温度センサー
６の測定温度は上昇する。

【００２４】このように冷凍システム内に多量の空気が
混入した場合、温度センサー６で測定する温度は、冷凍
システムの通常の使用環境条件で示す温度を大幅に越え
ることになる。

【００２５】したがって、温度センサー６の測定温度が
通常の使用環境条件で示す温度よりも大幅に大きくなっ
た場合、多量の空気が混入したことが確認できる。

【００２６】よって、モータロック等の圧縮機不良と誤
診することなく、低圧ガスリーク不良と正しく判定する
ことができる。

【００２７】なお、本実施の形態では、低圧ガスリーク
検知手段として温度センサーを用いたが、多量の空気が
混入した場合は吐出圧力も大幅に上昇することから、圧
力センサーを用いて高圧側の圧力を測定することによっ
ても同様の効果が得られる。

【００２８】（実施の形態２）図２は、実施の形態２に
よる冷凍システムの冷凍サイクル図である。

【００２９】図２において、１は圧縮機であり、２は凝
縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発器であり、
５は冷媒配管である。６は低圧ガスリーク検知手段であ
り、圧縮機１の側面に設けられている。

【００３０】図３は、実施の形態２による低圧ガスリー
ク検知手段の断面図である。図３において、６は低圧ガ
スリーク検知手段であり、圧縮機１の側面に備えられて
いる。低圧ガスリーク検知手段６において、７は透過セ
ルであり圧縮機１内の潤滑油を保持している。８は透過
セル７の外部より波数１６１０〜１５５０ｃｍ^−１赤外
光を放射する光源であり、透過セル７の外部に位置して
いる。９は潤滑油を透過した赤外光を受光する受光部で
ある。

【００３１】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その作用を説明する。溶接不良等によって、
低圧側の冷媒配管５からガスリークが起こった場合、リ
ーク箇所から空気が混入する。

【００３２】混入した空気中の酸素は、冷凍システム内
の潤滑油と酸化反応し、ぎ酸、酢酸等のカルボン酸を主
体とする有機酸を生成する。この有機酸は冷媒配管５等
を腐食し有機酸金属塩を生成し、生成した有機酸金属塩
は圧縮機１の潤滑油中に溶解する一方、一部が冷媒配管
５等に析出し付着する。すなわち、混入した空気による
酸化劣化が進行するにしたがって、圧縮機１の潤滑油中
の有機酸金属塩の溶解量に比例して、冷媒配管５等にお
ける有機酸金属塩の付着量が増加する。

【００３３】このとき、圧縮機１の側面に設けられた低
圧ガスリーク検知手段６において、潤滑油は透過セル７
内に保持されている。透過セル７の外部に位置した光源
８から透過セル７に保持されている潤滑油に赤外光を放
射する。このとき、潤滑油に溶解した有機酸金属塩に含
まれるカルボン酸イオンに起因する１６１０〜１５５０
ｃｍ^−１の赤外光が吸収される。そして、潤滑油を透過
した赤外光は、透過セル７の外部に位置した受光部９で
受光され、１６１０〜１５５０ｃｍ^−１の吸光度が測定
される。この吸収波数はカルボン酸イオン特有のもので
あり、潤滑油や冷媒に関係なく、有機酸金属塩の溶解量
と吸光度が比例するため有機酸金属塩の溶解量を感度良
く検出することができる。

【００３４】したがって、この吸光度の測定値により潤
滑油中の有機酸金属塩の溶解量が確認でき、冷媒配管５
等における有機酸金属塩付着の有無を直接判定すること
ができる。

【００３５】よって、冷凍システムへの空気混入の有無
を検知し、低圧ガスリーク不良と正しく判定することが
できるとともに、劣化の程度が確認でき劣化の程度に合
わせた修理方法を選択できる。

【００３６】（実施の形態３）図４は、実施の形態３に
よる冷凍システムの冷凍サイクル図である。

【００３７】図４において、１は圧縮機であり、２は凝
縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発器であり、
５は冷媒配管である。６は温度センサーからなる低圧ガ
スリーク検知手段である。１０は異常ランプからなる異
常警告器であり、低圧ガスリーク検知手段６の検知出力
を入力する機能を有している。

【００３８】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その作用を説明する。溶接不良等によって、
低圧側の冷媒配管５からガスリークが起こった場合、空
気の混入により冷凍システム内の高圧側の温度が上昇し
温度センサー６の測定温度は上昇する。このときの温度
センサー６の測定温度が通常の使用環境条件で示す温度
よりも大幅に大きくなった場合、温度センサー６の検知
出力が規定値を越え異常ランプ１０が点灯する。

【００３９】したがって、冷凍システムが低圧ガスリー
クによる異常であることを使用者に警告することができ
る。

【００４０】よって、冷凍システムへの空気混入の有無
を検知するとともに、早期に低圧ガスリークによる異常
を伝え、修理対応することができるため低圧ガスリーク
時の冷却性能の低下を防ぐことができる。

【００４１】なお、本実施の形態では、異常警告器１０
は異常ランプとしたが、その他異常警報器を用いて警報
により使用者に異常を警告しても同様の効果が得られ
る。

【００４２】また、本実施の形態では、低圧ガスリーク
検知手段として温度センサーを用いたが、多量の空気が
混入した場合は吐出圧力も大幅に上昇することから、圧
力センサーを用いて高圧側の圧力を測定することによっ
ても同様の効果が得られる。

【００４３】（実施の形態４）図５は、実施の形態４に
よる冷凍システムの冷凍サイクル図である。

【００４４】図５において、１は圧縮機であり、２は凝
縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発器であり、
５は冷媒配管である。６は温度センサーからなる低圧ガ
スリーク検知手段である。１１はマイコンとＲＡＭから
なる記憶装置であり、低圧ガスリーク検知手段６の検知
出力を入力し、検知データを記憶する機能を有してい
る。

【００４５】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その作用を説明する。溶接不良等によって、
低圧側の冷媒配管５からガスリークが起こった場合、空
気の混入により冷凍システム内の高圧側の温度が上昇し
温度センサー６の測定温度は上昇する。

【００４６】記憶装置１１は、温度センサー６の検知出
力を入力し、冷凍システムの運転中の検知データを記憶
しており、冷凍システムの不良により修理対応する時、
検知データを取り出すことができる。したがって、冷凍
システムが不良に至るまでの温度センサー６で測定され
た温度変化を確認することができる。低圧側の冷媒配管
５からガスリークが起こった場合、この温度変化は空気
の混入速度と比例しているため、冷凍システムがガスリ
ーク状態で運転された期間、及び混入した空気量を推測
することができ、冷凍システムの劣化の程度を容易に推
定することができる。

【００４７】よって、冷凍システムへの空気混入の有無
を検知し、低圧ガスリーク不良と正しく判定することが
できるとともに、劣化の程度が容易に推定でき劣化の程
度に合わせた修理方法が選択することができる。

【００４８】なお、本実施の形態では、低圧ガスリーク
検知手段として温度センサーを用いたが、多量の空気が
混入した場合は吐出圧力も大幅に上昇することから、圧
力センサーを用いて高圧側の圧力を測定することによっ
ても同様の効果が得られる。

【００４９】（実施の形態５）図６は、実施の形態５に
よる冷凍システムの冷凍サイクル図である。

【００５０】図６において、１は圧縮機であり、２は凝
縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発器であり、
５は冷媒配管である。６は温度センサーからなる低圧ガ
スリーク検知手段である。１２は補助膨張機構であり、
膨張機構３と並列に接続されている。１３は電磁弁から
なる流路切換装置であり、膨張機構５と補助膨張機構１
２の接続部に設けられており、低圧ガスリーク検知手段
６の検知出力を入力し、冷媒の流路を切り換える機能を
有している。

【００５１】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その作用を説明する。溶接不良等によって、
低圧側の冷媒配管５からガスリークが起こった場合、空
気の混入により冷凍システム内の高圧側の温度が上昇し
温度センサー６の測定温度は上昇する。このときの温度
センサー６の測定温度が通常の使用環境条件で示す温度
よりも大幅に大きくなった場合、温度センサー６の検知
出力が流路切換装置１３に入力され、冷媒の流路が膨張
機構３と並列に接続された補助膨張機構１２の方に切り
換わり、冷媒は補助膨張機構１２を通って蒸発器４へ送
られる。

【００５２】したがって、冷凍システム内に混入した空
気により潤滑油が酸化劣化して生成した有機酸金属塩が
膨張機構３内に付着し閉塞状態に至りつつある場合で
も、補助膨張機構１２に冷媒流路が切り換わることで膨
張機構の閉塞は解消できる。

【００５３】よって、冷凍システムへの空気混入の有無
を検知するとともに、低圧ガスリーク時の膨張機構等の
閉塞による冷却性能の低下を防ぐことができる。

【００５４】なお、本実施の形態では、低圧ガスリーク
検知手段として温度センサーを用いたが、多量の空気が
混入した場合は吐出圧力も大幅に上昇することから、圧
力センサーを用いて高圧側の圧力を測定することによっ
ても同様の効果が得られる。

【００５５】（実施の形態６）図７は、実施の形態６に
よる冷凍システムの冷凍サイクル図である。

【００５６】図７において、１は圧縮機であり、２は凝
縮器であり、３は膨張機構であり、４は蒸発器であり、
５は冷媒配管である。６は温度センサーからなる低圧リ
ーク検知手段である。１３は電磁弁からなる流路切換装
置であり冷媒配管５とバイパス冷媒配管１４の接続部に
設けられており、低圧ガスリーク検知手段６の検知出力
を入力し、冷媒の流路を切り換える機能を有している。
１４はバイパス冷媒配管であり、膨張機構５の入口部で
冷媒配管５と並列に接続されている。１５は気孔径が２
０μｍのポリテトラフルオロエチレン膜で構成されたフ
ィルターであり、バイパス冷媒配管１４に設けられてい
る。

【００５７】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その作用を説明する。溶接不良等によって、
低圧側の冷媒配管５からガスリークが起こった場合、空
気の混入により冷凍システム内の高圧側の温度が上昇し
温度センサー６の測定温度は上昇する。このときの温度
センサー６の測定温度が通常の使用環境条件で示す温度
よりも大幅に大きくなった場合、温度センサー６の検知
出力が流路切換装置１４に入力され、冷媒の流路が冷媒
配管５と並列に接続されたバイパス冷媒配管１２の方に
切り換わり、冷媒はフィルター１３を通過し膨張機構３
に送られる。フィルター１３は、気孔径が２０μｍのポ
リテトラフルオロエチレン膜で構成され、冷凍システム
内に混入した空気により潤滑油が酸化劣化して生成した
有機酸金属塩の付着物質を捕られ潤滑油中より除去す
る。

【００５８】したがって、この付着物質が膨張機構３等
に閉塞するのを防ぐことができる。よって、冷凍システ
ムへの空気混入の有無を検知するとともに、低圧ガスリ
ーク時の空気混入によって生成した有機酸金属塩を自動
的に除去することで、冷却性能の低下を防ぐことができ
る。

【００５９】なお、本実施の形態では、フィルター１３
はポリテトラフルオロエチレン膜で構成したが、ポリテ
トラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエ
ーテルの共重合体であるＰＦＡ等の耐熱性、耐薬品性に
優れた他の高分子化合物で構成しても同様の効果が得ら
れる。また、気孔径は潤滑油中の析出成分を物理的に捕
らえるためには２０μｍ以下が望ましい。

【００６０】また、本実施の形態では、低圧ガスリーク
検知手段として温度センサーを用いたが、多量の空気が
混入した場合は吐出圧力も大幅に上昇することから、圧
力センサーを用いて高圧側の圧力を測定することによっ
ても同様の効果が得られる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧縮機
と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器と、冷媒配管とから
なる冷凍システムにおいて、低圧ガスリーク検知手段を
設けたので、冷凍システムへの空気混入の有無を検知す
ることができ、故障原因が低圧ガスリークによるものか
どうか正しく判定することができるという有利な効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による冷凍システムの冷
凍サイクル図

【図２】本発明の実施の形態２による冷凍システムの冷
凍サイクル図

【図３】本発明の実施の形態２による低圧ガスリークの
検知手段の断面図

【図４】本発明の実施の形態３による冷凍システムの冷
凍サイクル図

【図５】本発明の実施の形態４による冷凍システムの冷
凍サイクル図

【図６】本発明の実施の形態５による冷凍システムの冷
凍サイクル図

【図７】本発明の実施の形態６による冷凍システムの冷
凍サイクル図

【図８】従来の冷凍システムの冷凍サイクル図

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 膨張機構 ４ 蒸発器 ５ 冷媒配管 ６ 低圧ガスリーク検知手段 ７ 透過セル ８ 光源 ９ 受光部 １０ 異常警告器 １１ 記憶装置 １２ 補助膨張機構 １３ 流路切換装置 １４ バイパス冷媒配管 １５ フィルター

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発
   器と、冷媒配管とからなる冷凍システムにおいて、低圧
   ガスリーク検知手段を設けた冷凍システム。
2. 【請求項２】 潤滑油を保持する透過セルと、前記透過
   セルの外部より波数１６１０〜１５５０ｃｍ^−１の赤外
   光を放射する光源と、前記透過セルの外部に位置し、潤
   滑油を透過した赤外光を受光する受光部とを備えた低圧
   ガスリーク検知手段を圧縮機に設けたことを特徴とする
   請求項１記載の冷凍システム。
3. 【請求項３】 低圧ガスリーク検知手段の検知出力によ
   り作動する異常警告器を備えたことを特徴とする請求項
   １記載の冷凍システム。
4. 【請求項４】 低圧ガスリーク検知手段の検知データを
   記憶する記憶装置を備えたことを特徴とする請求項１記
   載の冷凍システム。
5. 【請求項５】 膨張機構と並列に接続された補助膨張機
   構と、前記膨張機構と前記補助膨張機構の接続部に流路
   切換装置とを備え、前記流路切換装置は低圧ガスリーク
   検知手段の検知出力により作動することを特徴とする請
   求項１記載の冷凍システム。
6. 【請求項６】 膨張機構の入口部に冷媒配管と並列に接
   続されたバイパス冷媒配管と、前記バイパス冷媒配管に
   備えられた気孔径が２０μｍ以下のフィルターと、前記
   バイパス冷媒配管と前記冷媒配管の接続部に流路切換装
   置とを備え、前記流路切換装置は低圧ガスリーク検知手
   段の検知出力により作動することを特徴とする請求項１
   記載の冷凍システム。