JPH03263566A - 冷凍機の監視装置 - 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】 〔概要〕 冷凍機の性能劣化を監視する装置にｌし、冷凍機に負荷
をかけることなく性能劣化を監視することを目的とし、 複数の冷凍機の夫々についてフレーム温度を別々に検出
する第１の温度検出手段と、環境温度を検出する第２の
温度検出手段と、該複数の冷凍機のうち任意の一台の冷
凍機に電源を供給して所定の装置を冷凍させる選択部と
、該選択部により該電源が供給されている任意の一台の
冷凍機に対して設けられた該第１の温度検出手段と該２
の温度検出手段からの両検出温度に基づき、検出フレー
ム温度が検出環境温度に対して予め設定したフレ−ム温
度以下であることを判別したとき該選択部を１ｌｌｉｌ
て該電源が供給される一台の冷凍機を別の冷凍機に切換
える制御手段とを有するよう構成する。

機の摩耗部品の寿命により冷凍機の性能が劣化すると、
所要の圧縮比がとれず、そのため熱吸収が減少し、冷却
端の温度が上昇することを利用した検知方法である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は冷凍機の監視装置に係り、特に冷凍機の性能劣
化を監視する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、冷凍機の性能を監視する方法として、電流検知法
と温度検知法が知られている。前者の電流検知法は冷凍
機の電源部の電流を検知する方法で、冷凍機が故障する
と電源部の負荷が軽くなり、それにより電源部の電流が
大きく低下することを利用した検知方法である。

また、後者の温度検知法は冷凍機の冷却端の温度を監視
する方法で、冷凍機が正常に動作しているときは冷却用
ガスのバ縮比を所定値以上とれるので、冷却端の温度が
所定値以下であるが、冷凍〔発明が解決しようとする課
題〕 しかるに、上記の電流検知法を用いた監視装置では、冷
凍機が正常か故障かの２値的な状況判断しかできず、性
能が劣化している冷凍機を検知することができない。一
方、上記の温度検知法を用いた監視装置では、冷凍機の
冷却端に温度センサを設置しなければならず、そのため
温度センサのリード線を通して冷凍機内にに熱が侵入す
ることとなり、その熱侵入弁が冷凍機の負荷となり熱効
率を悪化させている。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、冷凍機に負荷
をかけることなく性能劣化を監視することができる冷凍
機の監視装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 第１図は本発明の原理構成図を示す。同図中、複数の冷
凍機１１ｌ〜１１Ｔ＋の夫々についてフレーム温度を検
出するための第１の温度検出手段１２ｌ〜１２ηが設け
られている。１３は第２の温度検出手段で環境温度を検
出する。１４は選択部で、冷凍機１１ｌ〜１１ｎのうち
の任意の一台に電源１５を供給して所定の装置を冷凍さ
せる。

また、１６は制御手段で、電源１５が供給されている一
台の冷凍機に対して設けられた第１の温度検出手段と第
２の温度検出手段１３からの両検出温度に基づき、検出
フレーム湿度が検出環境温度に対して予め設定したフレ
ーム温度以下であることを判別したとき選択部１４を１
１［Ｉして電源１５が供給される一台の冷凍機を別の冷
凍機に切換える。

〔作用〕

冷凍ＩＩ　１１　ｌ〜ｌｌｎの各々の容器の温度、すな
わちフレーム温度は冷凍６１１１　ｌ〜１１．の冷凍性
能が劣化するにつれて低くなり、また環境温度に対応し
て変化する。本発明はこの点に着目し、フレーム温度を
環境温度に対応して測定すると共に冷凍性能劣化を示す
しぎい値を予め制御手段１６内に設定しておく。そして
、動作中の１台の冷凍機（これを例えば１番目の冷凍機
１１＋　とする）に対応して設けられた第１の温度検出
手段１２１により検出された冷凍機１１１のフレーム温
度と、第２の温度検出手段１３で検出された環境温度と
に基づいて、ＩＩＩ御手段１６において検出フレーム温
度がそのときの環境温度下でのしきい値以下となったと
判別された時、動作する冷＊＊が別の冷凍機（例えば１
１２）へ切換えられる。

上記の第１及び第２の温度検出手段１２ｌ〜１２ｎと１
３とはいずれも冷凍機１１ｌ〜１１ηの外部に設Ｇノら
れるものであって、冷却端部に設けられるものではない
から、冷凍機の熱侵入はなく第１及び第２の温度検出手
段１２ｌ〜１２η。

１３は冷１ｍ！ａｌｌｌｌ〜１１Ｔ＋の負荷とはならな
い。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、第
１図と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。第２図に示す実施例では冷凍機１１１と１１２
の２台あり、サーマルスイッチ２１１．２１２を介して
センサ２２に熱的に接続されており、どちらか一方の冷
凍機でセンサ２２を例えば８０に程度で真空中にて冷凍
する。

これにより、センサ２２の出力の熱雑音を減少させ、Ｓ
／Ｎを良くすることができる。

また、２３１及び２３２は冷凍機１１１゜１１２のフレ
ーム温度測定用温度センサで、前記した第１の温度検出
手段１２１．１２２に相当する。また２４は環境温度測
定用温度センサで、前記した第２の温度検出手段１３を
構成している。

２５は制御回路、２６は切換スイッチで、夫々前記した
制御手段１６９選択部１４を構成している。更に、２７
１及び２７２は電流センＶで、切換スイッチ２６を通し
て電ＩＩ！１５から電流が供給されているか否かを検出
することにより、冷凍機１１１．１１２のどちらが動作
中かを判別するために設けられている。

冷凍機１１１及び１１２は夫々同−橘成で、例えば第３
図に示す如く、スターリングサイクル冷凍機の構成とさ
れている。同図中、冷凍機１１はモータのシャフト（図
示せず）に連結されたカム３１の回転が連接棒３２を介
して伝達されて図中、上下方向に往復するピストン３３
と、筺体３４との隅に形成される空間の圧縮部３５に例
えばヘリウム（Ｈｅ　）ガスが封入されている。

ピストン３３の上昇により圧縮部３５内の１−１８ガス
が圧縮されると、そのガスが膨脂部３６に移動しディス
プレーサ３７が押し下げられ、これにより上記圧縮１」
０ガスが彫版して冷却端３８の周囲から熱を奪い、その
後ピストン３３が下死点方向へ下降するのに伴いディス
プレーサ３７が上昇してもとの状態に戻ることを繰り返
す。従って、圧縮部３５の周囲に設けられた放熱フィン
３９のあたりの温度が、フレーム温度の中では最高温度
となる。

圧縮部３５付近の温度が低下することは、Ｈｅガスの圧
縮不足と環境ａ！麿の低下が考えられる。

＋−＋ｅガスの圧縮不足は１−１ｅガスの外部への漏れ
や摩耗部品の摩耗と推定できる。この検知法としてはピ
ストン３３を駆動するモータの電力又は電流値を比較す
ることで明らかになる。一方、環境温度が低下すると外
部からの熱侵入が少なくなるので、冷凍機１１にとって
は負向が軽くなる。そこで、環境温度を変えつつ正常な
冷凍動作を冷凍機に行なわせたときのフレーム温度を予
め測定しておき、第４図に示す如き特性を得て、これを
制御回路２５に記憶しておき、この特性からずれはじめ
たら性能劣化又は故障と判新する。

第４図に示す特性との比較のために、第２図に示す如く
、圧縮部３５＋　、３５２　　（第３図の３５に相当）
付近にフレーム温度測定用の温度センυ２３＋　、２３
２を設け、また環境温度測定用の４度センサ２４を設け
る。

制御回路２５は例えば第５図に示す回路が２系統設けら
れた構成とされている（第５図には１系統しか図示して
いない）。第５図において、５１ｔま比較回路で、温度
センサ２３１　（又は２３２）からのフレーム温度値と
、温度センサ２４からの環境温度と、外部設定値とが入
力される。また、５２は比較回路５１の比較結果と電流
センサ２７１（又は２７２）からの電源オン／オフ信号
とが入力され、切換スイッチ２６をスイッチング１．Ｉ
ＪＩＩＩする信号を出力する。

ここで、時刻１ｏで電源スィッチが投入されると、切換
スイッチ２６を介して電源１５が供給される方の電流セ
ンサ２７１　（又は２７２）の電流は第６図（Ａ）に示
す如く略ステップ的に上背ツるのに対し、同図（Ｂ）に
破線で示す如く環境温度は通常は略一定であり、またフ
レーム温度１．１同図（Ｂ）に実線で示す如く冷凍機の
動作時間粁過と共に所定温度へ上昇していく。従って、
′Ｆｉ源投入後所定時間経過後の定常状態では環ｉｓ度
とフレーム温度との温度差が所定値以下のとき性能劣化
とみなすことができ、前記比較回路５１にはこの所定値
が前記外部設定値として制御回路２５内の他の回路部（
図示せず）から入力される。

第５図に示した判断回路５２は電流センサ２７＋又は２
７２から所定値以上の電流検出信号が入力されている状
態において、比較回路５１カ）らフレーム温度と環境温
度との差が外部設定値以下になったことを示す所定論理
値の信号が入力されると、スイッチング１１ｍ信号を出
力して切換スイッチ２６をそれまで接続していた冷凍Ｉ
１１１　＋（又は１１２）からもう一方の冷凍１１１ｚ
（又は１１１）へ切換接続し、もう一方の冷凍Ｉｆ４１
１２（又は１１１）による冷凍動作を開始させる。

これにより、性能劣化又は故障している冷凍機１１１　
（又は１１２）を冷凍ｆ１１１＋、１１ｚに負荷のかか
らない構成で正常なもう一方の冷凍機１１２　（又は１
１１）へ切換えることができる。

また、本実施例ではフレーム温度と環境温度の両方から
冷凍機の性能劣化を判定しているため、冷却端の温度だ
けを検知する方法のようなサーマルスイッチ２１＋　、
２１２との接続不良により冷却端の温度が１屏した場合
との区別ができないという問題も解決することができる
。

（発明の効果） 上述の如く、本発明によれば、冷凍機が性能劣化又は故
障していることを、冷凍機に負荷のかからない構成で検
知できるため、冷凍機の熱効率の良好な構成で冷凍機の
監視ができ、特に信頼性が要求される衛星搭載センサに
適用して好適である等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の一実施例の構成図、 第３図は冷凍機の一例の構造説明図、 第４図はフレーム温度と環境温度との関係を示す図、 第５図はｔ、ｌ１１１）回路の要部の一実施例の構成図
、第６図は第５図の各部の説明用タイムチャートである
。 図において、 １１ｌ〜１１Ｔ１．１１は冷凍機、 １２ｌ〜１２ＴＩは第１の温度検出手段、１３は第２の
温度検出手段、 １４は選択部 １５は電源、 １６は１１１１手段 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の冷凍機（１１＿ｌ〜１１＿ｎ）の夫々についてフ
   レーム温度を別々に検出する第１の温度検出手段（１２
   ＿ｌ〜１２＿ｎ）と、 環境温度を検出する第２の温度検出手段（１３）と、 該複数の冷凍機（１１＿ｌ〜１１＿ｎ）のうち任意の一
   台の冷凍機に電源（１５）を供給して所定の装置を冷凍
   させる選択部（１４）と、 該選択部（１４）により該電源（１５）が供給されてい
   る任意の一台の冷凍機に対して設けられた該第１の温度
   検出手段と該２の温度検出手段（１３）からの両検出温
   度に基づき、検出フレーム温度が検出環境温度に対して
   予め設定したフレーム温度以下であることを判別したと
   き該選択部（１４）を制御して該電源（１５）が供給さ
   れる一台の冷凍機を別の冷凍機に切換える制御手段（１
   ６）と、 を有することを特徴とする冷凍機の監視装置。