JPS6050367A - 冷凍用圧縮機の能力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、簡単に、かつ種々の条件で冷凍用圧縮機の能
力を測定できるようにした冷凍用圧縮機の能力測定装置
に関する。

〔発明の背景技術とその問題点〕

冷凍サイクルに組込まれる圧縮機を製作する場合、一応
、設計基準に基いて製作しているが、このようにして製
作されたものについても最終的にその能力を確記する必
要がある。すなわち、冷凍用圧！ａ機の能力は、使用す
る冷媒の種類や運転条件、つまシ、吸込圧２吐出圧およ
び温度等によっても変化する。したがって、これらの条
件を前提にして実際に運転し、その能力を確認しなけれ
ばならない。

ところで、このように冷凍用圧縮機の能力を測定する手
段としては、従来、日本工業規格ＪＩＳＳ　Ｂ１２Ｏ３
で幾つかの方法が定められている。この中で最も一般的
には二次冷媒熱量計法が採用されている。第１図は、二
次冷媒熱量計法を実施する装置を概略的に示すものであ
る。

すなわち、この装置は、被測定圧縮機１の吐出口２と吸
込口３との間に、凝縮器４．膨張弁５および熱量計６か
らなる冷媒循環用の直列流路Ａを接続じて冷凍サイクル
を構成している。上記熱量計６は、容器８内に蒸発器９
と、二次冷媒ＪＯと、ヒータ１ノとを収容している。そ
して、この装置は、第２図のモリエル線図に示すように
、膨張弁５へ流入する冷媒ｆの温度、圧力と、被測定圧
縮機１の吸込口３へ流入する冷媒ｇの温度、圧力とを特
定し、この条件で蒸発器９での冷凍能力をヒータ１１の
入力とバランスさせ、このヒータ入力から冷凍能力、つ
まシ圧縮機能力をめるようにしている。

しかしながら、上記のように構成された装置にあっては
、比較的精度よく測定できる反面、次のような問題があ
った。すなわち、二次冷媒を必要とするので装置が複雑
で大型化すること、凝縮液を作る大型の凝縮器と、この
液を蒸発させる大型の蒸発器とを必要とするので装置が
一層大型化すること、冷凍能力とバランスさせるための
ヒータ入力を必をとするため…り定に際しての消費電力
量が大きいこと、熱量計からの熱リーク量を完全に防止
することができないので実際の冷凍サイクルに組込まれ
る圧縮機、たとえば冷蔵庫や空気調和機に組込−まれる
圧縮機は運転停止を繰シ返す状態で使用されるが、従来
の測定装置では連続運転状態下でしか測定することがで
きず、このため真の能力測定ができない等の問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、大型の要素や消費電力量の大き
い要素を用いる１ことなしに、種々の条件で、かつ簡単
に圧縮機の能力を測定できる冷凍用圧縮機の能力測定装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者等は、上記の目的を構成するために次の点に着
目した。すなわち、冷凍サイクルにおいて、圧縮機の能
力は、理論的に、圧縮機に流れる冷媒の流量Ｇで表わさ
れる。したがって、圧縮機の能°力を知るには、その条
件における冷媒の流量Ｇが判ればよいことになる。上記
流量Ｇは、冷凍サイクルに流量計を介挿させることによ
って容易に知ることができる。すなわち、本発明装置は
、簡単な冷凍サイクルを構成し、このサイクル内の冷媒
流ｉＧを測定することによって圧縮機能力を測定できる
ようにしたことを第１の特徴としている。

ここで、圧縮機の能力は、前述のように同じ冷媒を用い
た場合でも、上述した各圧力、各温度によって変化する
。したがって、各圧力、各温度を所望値に設定する必要
がある。この場合、温度については、簡単な慈父換器等
によって容易に設定できる。しかし、各圧力については
、冷凍サイクルが１つの閉ループ構成である関係上、一
方の圧力を変えると他方の圧力も大幅に変化し易く、こ
のため、一般には同圧力をそれぞれ所望値に設定するこ
とが困難である。そこで、本発明装置は、いわゆる膨張
弁を、高圧調整弁と、適度なバッファ機能を有した流路
と、低圧調整弁とを直列接続した３俄素で構成し、この
要素で各圧力を所望値に合わせることができるようにし
たことを第２の特徴としている。

また、各圧力条件を設定する場合、手動操作で圧力設定
を行なうことは測定の迅速性に欠けたものとなる。そこ
で、本発明装置では、被測定圧縮機の吐出口側圧力を検
出する第１の圧力センサと吸込口側圧力を検出する第２
の圧力センサとを設けるとともに少なくとも上記第１の
圧力センサの出力を導入して前記高圧調整弁を制御し、
上記吐出口側圧力を設定値に自動設定し、壕だ上記第２
の圧力センサの出力を導入して前記低圧調整弁を制御し
、上記吸込口側圧力を設定値に自動設定する制御装置を
設けている。

これを第３の特徴としている。上記制御装置には、計算
機を内蔵し、予め記憶されている通りに圧縮機を退転停
止する機能および予め記憶されている圧力変化設定値通
シに各圧力を設定する機能を備えたものも含まれる。

〔発明の効果〕

上記のように、冷媒流量Ｇの測定で圧縮機の能力測定が
行なえるようにしている。上記冷媒流量の測定に当って
は、いわゆる冷凍サイクル線がモリエル線図における湿
シ蒸気範囲まで入シ込む必要性は全くなく、過熱蒸気範
囲だけの冷凍サイクルでも何ら支障がない。このことは
簡単な熱交換器等の使用で温度を設定できることになシ
、従来装置に較べて全体を大幅に小型化できる。また、
消費電力量の大きいＶ累を必要とせずに圧縮機能力を測
定することができる。

さらに、高圧調整弁と低圧調整弁との使用によって圧力
調整を細かく設定でき、しかも画調整弁間に設けられた
バッファ機能を有する流路の存在によりて高圧設定と低
圧設定とが互いに干渉して圧力設定が困難となるのを防
止できるので、短時間に設定圧力に合わせることができ
る。

これに加え、前述の如く、流ｉＧで能力を測定する方式
を採用しているので、従来装置のように複雑な補正を行
なう必要がなく、したがって、測定に要する時間の短縮
化を図ることができる。

さらに、制御装置を用いて吐出口側圧力と吸込口側圧力
とを設定値に一致させるように尚圧調整弁および低圧調
整弁の絞９度を自動制御するようにしているので、測定
に要する時間をさらに短縮化できるばか夛が圧縮機の実
際の運転条件に近い条件で測定することができ、圧縮機
の能力の正しい評価に寄与できる利点もある◇〔発明の
実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第３図は、本発明の一実施例に係る能力測定装置を模式
的に示すものである。　゛ 同図において、２１は被測定圧縮機であり、この圧縮機
２Ｊの吐出口２２は、配管２３、高圧側熱交換器２４、
配管２５、リバーシブルモータ２６で絞ル度が制御され
る高圧調整弁２７、バッファ機能を有した流路２Ｂ、リ
バーシブルモータ２９で絞多度が制御さ゛れる低圧調整
弁３０、配管３１、低圧側熱交換器３２、配管３３、サ
ージタンク３４、オリフィス３５および配管３６゛なる
要素を直列に介して上記圧縮機２１の吸込口３７に接続
されている。そして、上記閉ループ内には品名の判明し
、ている冷媒が封入される。

高圧側熱交換器２４は、たとえば二次側を流れる冷媒の
温度、流量等の制御によって旨圧調整弁２７へ流入する
冷媒の温度を自由に設定できるように構成されている。

また、流路２８には補助容器３８が接続されておシ、こ
の補助容器３８の存在によってバッファ機能を発揮して
いる。また、低圧側熱又換器３２は、たとえば、二次側
を流れる冷媒の温度、流量等の制御によって圧縮機２１
の吸込口３７へ流入する冷媒の温度を自由に設定できる
ように構成されている。

この温度制御は測定室内の温度を制御することによって
も可である。

一方、サージタンク３４とオリフィス３５とは流量測定
装置４０の検知部の一部を構成している。すなわち、流
量測定装置４０は、オリフィス３５を境にした両側に圧
力センサ４１ａ。

４１ｂを設け、これら圧力センサ４１ａ、４１ｂの出力
を差圧変換器４２に導入し、この差圧変換器４２の出力
を流量表示部４３の入力信号として導入している。なお
、流量表示部４３は、単位時間当シの流量値の表示と、
積算流量値の表示とを行なうように構成されている。そ
して前記サージタンク３４は、オリフィス３５を通流す
る冷媒の流れが脈動するのを防止するために設けられて
いる。また、前記圧縮機２ノのモータ入力端と電源との
間には電力１１４４とスイッチ４５とが介挿されている
。そして、電力計４４の出力は表示器４６に導入されて
いる。この表示器４６は、単位時間当りの電力量値の表
示と、積算電力量値の表示とを行なうように構成されて
いる。さらに、圧縮機２ノの吐出口側に位置する配管２
３と吸込口側に位置する配管３６とには、それぞれ内圧
を検出する圧力センサ４７，４Ｂが接続されている。

しかして、前記圧力センサ４７，４＆の出力は制御装置
［に導入され、また、高圧調整弁２７および°低圧調製
弁３０の絞シを制御するリバーシブルモータ２６．２９
は制御装置しから正・逆転制御信号が与えられ、さらに
スイッチ４５は制御装置犯からの制御信号によってオン
、オフ制御される。

制御装置５１は、大きく分けて、制御用の計算機５２と
、この計算機５２の指示にしたがって圧力センサ４７，
４Ｂの出力をｎ１算機５２に取り込んだシ、割算機５２
の指示にしたがってスイッチ４５のオン、オフ制御およ
びリバーシブルモータ２６，２９の正転、逆転制御をな
すインターフェース回路５３とで構成されている。

そして実際には、第４図に示すようにインターフェース
回路５３と圧力センザ４７，４Ｂとの間にアナログ・デ
ジタル・コンバータ（ＡＤＣ）５４が介挿されておシ、
また、インターフェース回路５Ｂとリバーシブルモータ
２６．２９との間にそれぞれプリセッタブルタイマ５５
゜５６が介挿されており、さらにインターフェ−ス回路
５３とスイッチ４５との間に駆動回路５７が介挿されて
いる。計算機５２は、記憶装置を持ち、オペレータの操
作で上記記憶装置に運転期間と停止期間を表わす時系列
信号を記憶するとともに各運転期間中、圧縮機２ノの吐
出口側圧力と吸込口側圧力とをどのように変化させるか
と云う圧力変化設定値を記憶する。そして、スタート指
令が与えられると、上記記憶内容を順次読み出し、運転
期間信号が読み出されているときには駆動回路５７を介
してスイッチ４５をオンに制御し、また停止期間信号が
読み出されているときにはスイッチ４５をオフに制御す
る。同時に運転期間信号が読み出されているときには、
１秒間隔にＡＤＣ５４を動作させて現在の圧力値を読み
取り、この圧力値と記憶装置から読み出された圧力変化
設定値とを演算し、実際の圧力を設定圧力に一致させる
ようにリバーシブルモータ２６，２９の回転方向および
回転期間を制御する信号をプリセッタブルタイマ５５．
５６にセットするようにしている。なお、第３図中６１
は温度計を示している。

次に上記のように構成された装置を用いて圧縮機２１の
能力を測定する手順を説明する・まず、計算機５２に、
運転期間および停止期間を表わす時系列信号を記憶させ
るとともに各運転期間における圧力変化設定値を記憶さ
せる。

これは、その圧縮機２１を実際に使おうとしている冷凍
サイクルの設計基準によって決定される。

次に、冷凍サイクル内に冷媒を封入する。この冷媒の品
名および特性は判明しているものとする。続いて、高圧
側熱交換器２４および低圧側熱交換器３２の二次側に熱
交換流体を通流させる。

このような準備が終了した後、制御装ｆｆ１ｓｒにスタ
ート指令を与える。このスタート指令が与えられると計
算機５２が動作を開始し、まず、運転期間信号が読み出
されるとともにそのときの圧力変化設定値が読み出され
る。

運転期間信号が読み出されると、スイッチ４５がオン制
御され、圧縮機２ノが動作を開始する。

圧縮機２１が動作すると、冷媒は第３図中実線矢印で示
すように循環して冷凍サイクルを構成するが、このとき
、ある時点における各部の冷媒圧力とエンタルピとの関
係は第６図のようになる。すなわち、圧縮機２１０）＄
を送口３７に流入したガス状の冷媒ａは、圧縮機２ノに
よって圧縮されて高温、高圧のガス状の冷媒すとなり、
高圧側熟女換器２４内を通？Ｉｆｉ　シて冷却されたガ
ス状の冷媒Ｃに変換される。ぞして、この冷媒Ｃは、高
圧１１整弁２７によって減圧されて中圧のガス状の冷媒
ｄとなり、次に低圧調整弁３０によってさらに減圧され
たがス状の冷媒ｅとなる。そして、この冷媒ｅは低圧側
熱交換器３２によってさらに冷却されをガス状の冷媒ａ
となｐ１再び吸込口３７へと６１シ入する。

このような冷凍サイクルが形成されるのであるが、この
装置では、制御装置５ノで、圧縮機２ノの吐出口側圧力
Ｐｄと吸込口調圧力Ｐ、とがそれぞれ設定値となるよう
にリバーシブルモータ２６，２’９０回転方向１回転ル
」間を制御して茜圧調整弁２７および低圧調整弁３０の
絞シ度を変化させるようにしている。し九がって、ｐ、
１　、　Ｐ、が設定値どうりに変化しながら運転開始さ
れることになる。なお、この制御は次のようにして行な
っている。すなわち、運転期間に入った時点から１秒間
隔でＡＤＣ５４を動作させて、その時点の圧力値Ｐｄ　
、　Ｐ、を読み込むようＫしている。そして、この時点
における吐出口側圧力設定値をＰｄ′、吸込口側圧力設
定値をｐ　、／、ｌサンプル前の吐出口側圧力測定値を
ｐａ−＋、ｌ？ノンゾル前吸込口側圧力測定ｆｉＭをＰ
ｓ−ｊ、同じくｌサンプル前の吐出口側圧力設定値を　
Ｐｄ’−＋　、ｌサンプル前の吸込口側圧力設定値をＰ
ｌ＋’−１、計算結果をＰｄｍ　ｌ　ｐｓｍとしたとき
、ｐｄｍ＝ｐｄ’−Ｐａ＋Ｋ　（Ｐｄ’−Ｐｄ−（Ｐａ
’−＋’　−Ｐａ−ｔ　）　）ｐ、ｍ＝：ｐ、’−Ｐ、
十Ｋ　（Ｐ、’−ＰＩＩ−（Ｐｓ’−、−Ｐ、−１）　
）としてＰｄｍ　ｌ　ｐａｍを算出している。なお、Ｋ
は定数を示している。このような５ｔｘ−ｉ果、Ｐｄｍ
ｐＰｓｍによシゾリセ、タプルタイマ５５．５６のセッ
ト値を決定している。なお、実際の制御は、Ｐａｎ＞　
Ｏのときには高圧調整弁２７が閉じるようにリバーシブ
ルモータ２６を回転すぜてＰｄを増大させ、Ｐｄｍ＜Ｏ
のときＫは上記とは逆にし、ＰｄｍキＯのときには動作
させないようにしている。同様に２８ｍ＞ｏのときには
低圧調整弁３０が開くようにリバーシブルモータ２９を
回転させてＰ８を増大させ、Ｐｓｍ＜ｏのときには上記
とは逆にし、Ｐｓｍキ０のときには動作させないように
している。このような動作のタイミングは第６図に示す
関係で行なわれる。

上記説明から判るようにＰｄ　ｌ　Ｐ、ｌの変化を設定
値に合わせるようにしている。第７図は、この関係の一
例を示すものでＯ印が設定値を、実線が測定値を示して
いる。そして、期間ＴＩ′。

Ｔ２が設定された運転期間、Ｔ、が停止期間を示してい
る。Ｐｄ　ｒ　Ｐ＠　＋　Ｔ１　＋　Ｔ２　ｒ　’ｒ３
共に設定通りに運転しているのである。

一方、上記のように冷凍サイクルが運転されると、この
冷凍サイクル内を通流する冷媒流量は、流量測定装置り
によって測定される。なお、この流量測定装置４ｏは、
オＩｊフィス３５の差圧をΔＰ１オリフィス３６に−お
ける冷媒ガスの密度をγ、定数をＣとして、流量Ｇを、
Ｇ＝　Ｃｒ下５ としてめている。この流ｉＧの単位時間当シの値および
積算値は、流量表示部４３に表示される。圧縮機２１の
その条件における能力Ｑは、Ｑ＝Ｇ で表わされることからして、その条件における能力Ｑを
直ちに測定できることになる。そして、このときの圧縮
機２ノの入力は表示器４６の指示値によって測定される
。

第９図（＆〕は測定時における圧縮機入力を示すもので
、同図（ｂ）は、実際にその圧縮機を冷蔵庫に組込み圧
力条件を等しく設定したときの圧縮機入力を示している
。この図から判るように実系統に組込んだ場合とはは等
しい結果が得られる。

このように、冷媒の流３１Ｇの測定によって圧縮機２１
の能力を測定するようにしている。したがって、冷凍サ
イクル内の冷媒をガス状態のまま流動させることができ
る。このため、大型の凝縮器や蒸発器を必要とせずに、
簡単な熱交換器等を組合わせて冷凍サイクルを構成する
だけで圧縮機の能力を測定でき、装置全体の小型化を図
ることができる。また、電力消費量の大きい要素を必要
とせずに能力を測定できる。また、高圧調整弁と、低圧
調整弁と、これら両弁間に設けられたバッファ機能を有
する流路とを組合わせて圧力設定するようにしているの
で、圧力設定を非常に容易化でき、流量測定装置を採用
したことと相俟って測定に要する時１”ｄ４を大幅に短
縮化できる。さらに、制御装置５１を付加しているので
、圧力条件、運転停止条件を実際の運転条件に合わせた
状態、つ′まシ、動的状態下での能力測定を行なうこと
がでさ、よシ正しい評価をし易いｍｌすだが行なえ、結
局、両速した効果が得られる。

なお、本発明は、上述した測定例に限られるものではな
く高圧側熱交換器および低圧側熱ダ換器の能力によって
第５図に２点鎖線で示すように湿シ蒸気範囲に一部が入
シ込む８′〜ｂ′〜Ｃ′〜ｄ′〜ｅ′〜ａ′からなる冷
凍サイクルとなった場合でも測定することができる。ま
た、バッファ機能を有する流路としては、補助容器を備
えたものに限らず、たとえば内径が若干太い配管を用い
ることもできる。さらに、流量測定装置も差圧式のもの
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の代表的な能力測定装置の模式的構成図、
第２図は同装置の冷凍サイクルを説明するだめのモリエ
ル線図、第３図は本発明の一実施例に係る能力測定装置
の模式的構成図、第４図は同装置の局部的構成図、第５
図は同装置の冷凍サイクルを説明するだめのモリエル線
図、第６図は同装置の制御タイミングを説明するための
図、第７図は同装置の圧力制御例を説明するだめの図、
第８図（ａ）は測定時における圧縮機入力の一例を示す
図、同図（ｂ）は実系統に組込んだ場合における圧縮機
入力を示す図である。 ２１・・・被測定圧縮機、２４・・・高圧側熱交換器、
２６．２９・・・リバーシブルモータ、２７・・・高圧
調整弁、２８・・・パ、ファ機能を有しだ流路、３０・
・・低圧調整弁、３２・・・低圧側熱交換器、４０・・
・流量測定装置、４４・・・電力計、４５・・・スイッ
チ、４７．４８・・・圧力センサ、と・・・制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定圧縮機の吐出口と吸込口との間に直列に接
   続されて冷媒循環路を形成する高圧調敲弁、適度のバッ
   ファ機能を４１しだ流路および低圧調整弁からなる直列
   流路と、この直列流路の前記吐出口と前記高圧調整弁と
   の間に設けられ上記高圧調整弁に流入する冷媒温度を制
   御する第１の温度制御手段と、前記直列流路の前記低圧
   調整弁と前記吸込口との間に設けられ上記吸込口に流入
   する冷媒温度を制御する第２の温度制御手段と、前記直
   列流路内を通流する冷媒の流量を測定する手段と、前記
   被測定圧縮機の吐出口側圧力を検出する第１の圧力セン
   サおよび吸込口側圧力を検出する第２の圧−力センサと
   少なくとも前記第１の圧力センサの出力を導入して前記
   高圧調整弁を制御し、前記吐出口側圧力を設定値に自動
   設定するとともに前記第２の圧力センサの出力を導入し
   て前記低圧調整弁を制御し、前記吸込口側圧力を設定値
   に自動設定する制御装置と、前記被測定圧縮機の電気入
   力を測定する手段とを具備してなることを特徴とする冷
   凍用圧縮様の能力測定装置。
2. （２）　前記制御装置は、予め記憶されたザイクルに前
   記被測定圧縮機を運転、停止制御するとともに運転制御
   時に予め記憶された圧力変化設定値に一致させるように
   前記高圧調整弁および低圧調整弁を制御するものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷凍用圧
   縮機の能力測定装置。