JPH0452620Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、圧縮式冷凍機器、特に圧縮式熱ポン
プの冷暖房機における冷媒不足を簡単且つ正確に
判定する装置に関する。

〔従来の技術〕

冷媒の凝縮と蒸発によつて熱ポンプを形成する
あらゆる冷凍機器では冷媒不足による能力低下や
故障を防止することが必要である。圧縮式冷凍機
器の場合、圧縮機破損や膨脹弁不良など、故障の
原因は冷媒不足に基づくものが圧倒的に多いから
である。

したがつて、従来より、冷媒不足が生じた場合
には高圧カツト或いは電動機保護サーモ等の保護
回路を設けることによつて機器の強制停止を行
い、圧縮機等の破損を防止するような手段が採ら
れている。

また、圧縮式冷凍機器の冷媒不足の従来の判定
法としては、高圧低圧ゲージによる実測圧の測定
法、稼動中の圧縮機の電流値の測定値から圧縮機
の過負荷状態を知る方法によるのがが最も普通で
ある。

さらに、機器によつては圧縮機からの吐出ガス
温度を検出するようにガス温度検出器を取付けて
おき、このガス温度が一定値（例えば120℃）を
越えた場合に冷媒不足であると判定する方法も知
られている。

また、特開昭55−31215号公報や実開昭55−
85672号公報には冷媒の液管路の気泡を光電的に
検出して冷媒漏れを検出しようとする発明考案が
開示されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

保護回路によつて冷媒不足が生じた場合に機器
を停止する場合には他の原因によつても機器が停
止してしまうという問題がある。例えば凝縮器や
蒸発器の他の原因による熱交換効率の低下、外気
温度や二次側熱媒体の異常高温や低温、二次側負
荷の異常な増大、膨脹弁不良、ストレーナの目詰
まり等の原因によつても保護回路が作動して機器
を強制停止させてしまう。したがつて、停止の原
因が何であつたかをその分野の専門家が調べるこ
とが必要となり、冷媒不足によつて機器が停止し
たか否かも別途判定することが必要となる。

一般に冷媒不足による機器の異常は機器内また
は配管系に保有されている冷媒量の殆どが抜けた
状態にならなければ発生しないので、専門家であ
つても異常停止前に冷媒不足を予測することは実
際上不可能である。このようなことから、使用者
は冷媒不足の状態で運転していても機器が停止す
るまでその異常には気づかず、また、停止したと
してもその原因が判らないので再起動を繰り返
し、この結果、圧縮機モータの焼損を招く事例が
多かつた。

また、従来の冷媒不足判定法のうち、ゲージに
よる圧力測定を行う場合には、機器の異常時に行
うことが必要であり停止後には判定できず再現性
も困難である。また、専門家でないと判定できな
いという問題がある。圧縮機の電流値の測定によ
る場合も同様にその機器の専門家を必要とする。
また、冷媒吐出温度による判定法は圧縮機の過熱
を冷媒温度から検出するものであるから、間接的
な目安にしかならない。

したがつて、従来の判別法では故障を未然に防
ぐための冷媒不足の予測を行うことは実際上でき
なかつた。

特開昭55−31215号公報に提案された発光素子
と受光素子によつて冷媒液中の気泡の発生を検出
する方式は特に冷蔵庫や冷凍機等のように24時間
運転のものに対しては有益なものであると考えら
れるが、空調機のように自動制御によつて発停・
アンロード運転（無負荷運転）を分単位で繰り返
すものに対しては、冷媒不足からではなくスター
ト時、アンロード時の直後に発生する運転状態に
起因した気泡も検出してしまうので、誤報多発の
恐れがあると考えられる。

一方、実開昭55−85672号公報の場合には、カ
ークーラでは冷媒量が適正でも、低速運転では気
泡が発生することもあるので、イグニツシヨンコ
イルの発生パルスが或る値以上となつたときに光
検出器を動作状態とする考案を開示しているが、
これは自動車のクーラでは奏功であつても通常の
空調には適用できない。

本考案はこのような問題の解決を目的とするも
ので、空調中における熱ポンプの冷暖房器の冷媒
不足か否かの状態を正確に監視できる装置を提供
しようとするものである。

〔問題点を解決する手段〕

本考案は、圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮器で凝
縮して液化し、膨脹弁を介して蒸発器でガス化さ
せたあと圧縮機に循環させる熱ポンプ式冷暖房機
において、凝縮器から膨脹弁に至る冷媒管路壁に
光透過性材料からなる覗き窓を設け、この覗き窓
を経て管路内の液冷媒に光が透過するように光電
スイツチを該覗き窓の外側に取付け、空調運転時
における該熱ポンプ装置のスタート直後、アンロ
ード直後およびエンド直後以外の時間帯で該光電
スイツチが前記管路内を通過する液冷媒中の気泡
の存在を検出したときに冷媒不足と判断するよう
にした熱ポンプ式冷暖房機の冷媒不足判定装置で
ある。

すなわち本考案は、凝縮器で凝縮した液冷媒が
膨脹弁に向かつて流れるさいに、冷媒不足が生じ
たときに発生する気泡を検出するのであるが、一
般の空調用熱ポンプ装置では、対象とする空調負
荷に応じて冷媒が凝縮器で完全に液化して（気泡
が同伴しない状態で）膨脹弁に流れる状態に設計
されているけれども、スタート直後、アンロード
直後並びにエンド直後においては、凝縮器の機能
が正常なところまで立ち上がっていないか或いは
凝縮器機能が停止段階にあるところでは凝縮器を
通過したさいに気泡の発生が不可避的に生じるの
で、この時以外の時間帯で該光電スイツチが前記
管路内を通過する液冷媒中の気泡の存在を検出し
たときに冷媒不足と判断するようにしたものであ
る。

この液管路の気泡の同伴は光電スイツチによつ
て判別することができる。例えば一個所に発受光
器をもつ反射型光電スイツチを用いると、発光器
から出た光が気泡によつて散乱してその一部が受
光器に入力するので、気泡の存在を検出すること
ができる。したがつて、機器が運転中に光電スイ
ツチによつてこの気泡の存在を監視し続けた場合
に、前述のスタート直後、アンロード直後並びに
エンド直後以外の時間帯においても気泡の存在を
示す受光信号が継続して入力されれば、冷媒不足
が生じたことになる。

なお、エンド直後とは、熱ポンプ装置自体の運
転が停止した直後、すなわち圧縮機および送風機
の回転が停止した直後を意味している。熱ポンプ
装置の発停と光電スイツチによる検出操作の発停
とを連動させる回路を設けておけば、エンド後ス
タート時まで検出操作を停止させることができる
が、かような連動回路を既設の熱ポンプ装置に別
途設置することが煩雑な場合もあり、また多数の
冷暖房機の集中管理では検出回路は常時オンライ
ンにしておくのが都合のよいときもある。かよう
な場合に、エンド直後の時間帯は、冷媒不足判断
の対象外とする。

本考案装置において使用する光電スイツチは前
記の反射型のほかに透過型やミラー型なども原理
的には適用可能であるが、反射型の方が精度よく
判別できる。また本考案装置は液化と気化を繰り
返す圧縮式の熱ポンプ装置であればその形式を問
わず適用できるものであり、冷媒の種類も通常の
フロン系のものはもとより、液化と気化を行うも
のであればその種類を問わず原理的には適用可能
である。

以下に本考案を図面の実施例に従つて具体的に
説明する。

第１図は本考案の冷媒不足判定装置を図解的に
示したもので、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨
脹弁、４は蒸発器を表しており、圧縮機１を出た
高圧冷媒は凝縮器２で凝縮放熱して液化し、膨脹
弁３を経て蒸発器４でガス化して奪熱し圧縮機１
に循環する通常の空調用圧縮式冷凍機器の冷凍サ
イクルを示している。本考案装置では、この冷凍
サイクルにおける凝縮器２から膨脹弁３に至る液
管路５に覗き窓６を形成する。図示の実施例で
は、透明ガラス７を管壁の一側面に予め嵌め込ん
だパイプ８を液管路５に挿入することによつて、
液管路５に一個の覗き窓６を形成してある。そし
て、この覗き窓６の外側のガラス７の近傍に、反
射型光電スイツチの発受光器９を取付ける。発受
光器９はその内部の発光器からガラス７を経て液
管路５に光を投射し、液管路５内の冷媒液に気泡
が存在する場合にはその気泡に当たつて散乱し、
その散乱光の一部は発受光器９内の受光器に反射
する。したがつて、この反射光を検出することに
よつて気泡の存在を検出することができる。

１０はアンプユニツトを示しており、このアン
プユニツト１０は発受光器９の受光入力を光フア
イバー１１によつて入力し、受光した場合に
ON、受光しない場合にはOFFの電気信号に変え
て出力する。この出力は機器操作部の表示盤また
は中央監視室の表示盤１２に送信され、ここで、
冷媒不足を示す信号が入力された場合に警報もし
くは表示灯に出力する。なお、１３は電源および
スイツチボツクスを表している。

第２図ａおよびｂは、アンプユニツト１０で出
力する信号の代表例をタイムチヤートで表したも
ので、ａでは冷媒不足が生じていないことを、ｂ
では冷媒不足が生じている場合を表している。す
なわち、光電スイツチが液中の気泡を検出すると
図のハツチングで示すようなON信号を出力する
が、ａのように機器が正常運転の場合でも、スタ
ート直後、アンロード直後では数秒もしくは数十
秒、そしてエンド直後では数十秒の間においては
先述のような理由から気泡が同伴するので、ON
信号を出力する。しかし、これ以外の時間帯にお
いては冷媒不足が生じていない場合にOFF信号
となる。一方、ｂの冷媒不足が生じた場合には、
スタート直後、アンロード直後、エンド直後以外
の平常運転時においてもON信号が出力される。
したがつて、ａおよびｂを代表例とするパターン
を判断基準として冷媒不足が生じたか否かを判別
するするもできる。

この判別に際して、パターンを記憶したマイク
ロコンピユーターに前記の出力信号を入力して自
動的に判別することが可能であり、この場合には
多数の機器からこのマイクロコンピユーターに入
力して集中自動管理ができる。また、冷媒不足が
判明した場合には保護回路に出力して機器の自動
停止を行うこともできる。

以上のようにして、本考案によると、圧縮式冷
凍機器における冷媒不足が運転中でも直接的に正
確且つ迅速に行うことができ、機器の故障を未然
に防止することができると共に、冷暖房機のよう
に多数の機器が存在する建物等では各機器の運転
状態の集中管理を行う上でも非常に有益な故障予
知装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に従う冷媒不足判定装置の機器
配置図、第２図ａおよびｂは光電スイツチで検出
される判別信号の代表例を示す経時パターン図で
ある。 １……圧縮機、２……凝縮器、３……膨脹弁、
４……蒸発器、５……凝縮器から膨脹弁に至る冷
媒の液管路、６……覗き窓、７……透明ガラス、
８……覗き窓付きパイプ、９……光電スイツチの
発受光器、１０……アンプユニツト、１１……光
フアイバー、１２……機器操作部の表示盤または
中央監視室の表示盤、１３……電源およびスイツ
チボツクス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮器で凝縮して液化
   し、膨脹弁を介して蒸発器でガス化させたあと圧
   縮機に循環させる熱ポンプ式冷暖房機において、
   凝縮器から膨脹弁に至る冷媒管路壁に光透過性材
   料からなる覗き窓を設け、この覗き窓を経て管路
   内の液冷媒に光が透過するように光電スイツチを
   該覗き窓の外側に取付け、空調運転時における該
   熱ポンプ装置のスタート直後、アンロード直後お
   よびエンド直後以外の時間帯で該光電スイツチが
   前記管路内を通過する液冷媒中の気泡の存在を検
   出したときに冷媒不足と判断するようにした熱ポ
   ンプ式冷暖房機の冷媒不足判定装置。