JPH07151432A - 冷凍機における冷媒不足検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍機に発生した冷媒漏洩による冷媒不足を
精度良く、且つ、早期に検知することができる装置を提
供する。 【構成】 圧縮機３、凝縮器４、受液器６、膨張弁７及
び冷却器８を順次環状に配管接続して冷媒回路９を構成
する。受液器６の出口側に冷媒回路９内を流れる冷媒の
流量を計測する流量計２を介設する。マイクロコンピュ
ータは、流量計２が出力する流量が所定の高い値となっ
た場合に、冷媒回路９内の冷媒不足と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、受液
器、減圧装置及び冷却器を順次環状に配管接続して成る
冷凍機における冷媒不足検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より低温ショーケースや冷蔵庫等の
冷凍機は、圧縮機、凝縮器、受液器、減圧装置及び冷却
器を順次環状に配管接続して冷媒回路を構成すると共
に、この冷媒回路内には所定量の冷媒（例えばＲ−２２
冷媒）を封入している。そして、圧縮機により圧縮さ
れ、高温となって吐出される冷媒ガスを凝縮器にて凝縮
液化させた後、受液器に一旦貯留し、受液器の下部から
液冷媒のみを取り出して減圧装置で減圧した後、冷却器
に流入させて蒸発させることにより周囲より熱を吸収し
て冷却作用を発揮するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、係る冷凍機
の冷媒回路内より冷媒（ガス）が漏洩すると、冷媒不足
が発生し、受液器に貯留される液冷媒が枯渇し始める。
そのため、受液器からはガス冷媒が流出してフラッシュ
ガスが発生するようになる。係るフラッシュガスが発生
する状況となると、冷却器に十分な量の減圧冷媒を供給
できなくなり、冷凍機の冷却能力は急速に低下して行
く。

【０００４】従来では、受液器の出口側の配管にサイト
グラスを介設し、目視にて係るフラッシュガスの発生を
検知していたが、いちいち管理者がサイトグラスを覗い
て監視しなければならず、極めて煩雑であり、また、見
過ごしてしまう危険性が多かった。また、冷媒不足によ
り冷却能力が低下すると、被冷却空間の温度低下率が緩
慢となるが、係る温度低下率の変化によって自動的に冷
媒不足を検知しようとしても、負荷が大きい状態におけ
る低下率の変化（緩慢化）と区別することができないた
め、検知精度が極めて低くなってしまう問題があった。

【０００５】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、冷凍機に発生した冷媒漏
洩による冷媒不足を精度良く、且つ、早期に検知するこ
とができる装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の冷媒不足検知装
置は、圧縮機、凝縮器、受液器、減圧装置及び冷却器を
順次環状に配管接続して冷媒回路を構成して成る冷凍機
に適用されるものであり、受液器の出口側に介設され、
冷媒回路内を流れる冷媒の流量を計測する冷媒流量計測
手段と、この冷媒流量計測手段の出力を入力する制御手
段とから成り、この制御手段は、冷媒流量計側手段が出
力する流量が所定の高い値となった場合に、冷媒回路内
の冷媒不足と判断するものである。

【０００７】また、請求項２の発明の冷媒不足検知装置
は上記に加えて、被冷却空間の温度、若しくは被冷却空
間に供給される冷気の温度を検出する温度検出手段を設
け、制御手段は、冷媒流量計側手段が出力する流量が所
定の高い値となり、且つ、前記温度の低下率が緩慢であ
る場合に冷媒回路内の冷媒不足と判断することを特徴と
する。

【０００８】更に、請求項３の発明の冷媒不足検知装置
は請求項１の発明に加えて、制御手段は、冷却器の除霜
後の一定期間、冷媒不足判断を禁止するものである。

【０００９】

【作用】冷媒回路内に所定量の冷媒が封入されている場
合、受液器から流出する液冷媒の流量ＧＲは、図４上段
に示す如く冷却器の除霜後のプルダウン時に一時上昇
（例えば１．５リットル／分）するものの、通常のサー
モサイクル運転時には略一定量（例えば１リットル／
分）となる。尚、図中の温度Ｔは例えば低温ショーケー
スへの吐出冷気温度である。しかしながら、冷媒回路か
ら冷媒が漏洩して受液器内の液冷媒が枯渇し、受液器か
ら流出する冷媒中にフラッシュガスが発生すると、受液
器からの冷媒流量は図中最下段に示す如く見かけ上、通
常値（１〜１．５リットル／分）よりも異常に高い値
（例えば２．０リットル以上／分）に上昇する。

【００１０】本発明の冷媒不足検知装置によれば、冷凍
機の冷媒回路の受液器の出口側に冷媒流量計測手段を介
設し、制御手段は、冷媒流量計側手段が出力する流量が
所定の高い値となった場合に、冷媒回路内の冷媒不足と
判断するので、受液器の出口側におけるフラッシュガス
の発生を迅速に検知して冷媒不足と判断することができ
る。従って、冷却不良の発生を早期に発見し、予知警報
等を発することが可能となる。特に、冷媒流量を直接検
知して判断するものであり、温度変化の状態のみによっ
て判断するものではないので、冷媒不足検知精度を向上
させることができる。

【００１１】尚、受液器の出口側でフラッシュガスが発
生した場合でも、特に冬場等は低温ショーケースの庫内
（被冷却空間）は冷えている場合もある。係る場合は異
常予知とはなるものの、実用上の問題は生じていないの
であるから、警報等を発しても実質的な意味はなくな
る。請求項２の発明の冷媒不足検知装置では請求項１の
発明に加えて、被冷却空間の温度、若しくは被冷却空間
に供給される冷気の温度を検出する温度検出手段を設
け、制御手段は、冷媒流量計側手段が出力する流量が所
定の高い値となり、且つ、前記温度の低下率が緩慢であ
る場合に冷媒回路内の冷媒不足と判断するものであるか
ら、係る冬場等にフラッシュガスの発生に係わらず、実
際には被冷却空間（低温ショーケースの庫内）が冷えて
いる場合は異常と判断しない。従って、実質的に無用な
警報の発生等を防止することができる。

【００１２】また、冷媒回路内に冷媒漏洩が発生してい
ない場合でも、冷却器の除霜後のプルダウン時には受液
器の出口側にフラッシュガスが発生し易いが、請求項３
の発明の冷媒不足検知装置は請求項１の発明に加えて、
制御手段が冷却器の除霜後の一定期間、冷媒不足判断を
禁止するから、係る除霜後のプルダウン時に発生する一
時的なフラッシュガスによる無用な警報の発生等を防止
することができる。

【００１３】

【実施例】次に、図面に基づき本発明の実施例を詳述す
る。図１は本発明の冷媒不足検知装置１の電気回路のブ
ロック図、図２は冷凍機の実施例としての低温ショーケ
ースＳ、Ｓ及び冷蔵庫Ｒの冷媒回路図、図３は冷媒流量
計測手段としての流量計２の縦断側面図である。図２に
おいて、圧縮機３、凝縮器４、受液器６、減圧装置とし
ての膨張弁７、７、７及び冷却器８、８、８は順次冷媒
配管にて環状に接続されて冷媒回路９を構成している。

【００１４】この内、各膨張弁７及び冷却器８は液電磁
弁１１、１１、１１と直列に接続され、それらの組がそ
れぞれ並列に接続されており、各冷却器８、８、８は例
えばスーパーマーケット等の店舗に設置された低温ショ
ーケースＳ、Ｓ及び冷蔵庫Ｒの庫内にそれぞれ設置され
ている。受液器６の冷媒出口側の冷媒配管には、サイト
グラス１３及び流量計２が順次開設されている。

【００１５】この冷媒回路９内には所定量、例えば１３
ｋｇのＲ−２２冷媒が封入されている。そして、圧縮機
３が運転されると、該圧縮機３により圧縮され、高温と
なって吐出されたガス冷媒は凝縮器４にて凝縮液化され
た後、受液器６に一旦貯留される。受液器６内では液冷
媒とガス冷媒が分離され、受液器６の下部からは液冷媒
のみが流出する。そして、サイトグラス１３及び流量計
２内を流れた後に分流され、液電磁弁１１・・を経て膨
張弁７・・で減圧された後、冷却器８・・に流入する。
減圧冷媒は各冷却器８・・内で蒸発し、周囲より熱を吸
収して冷却作用を発揮する。これによって、低温ショー
ケースＳ或いは冷蔵庫Ｒは所定の冷凍或いは冷蔵温度に
冷却されるものである。

【００１６】前記流量計２は、図３に示す如く本体１４
の前後に冷媒配管に接続される冷媒入口１６と冷媒出口
１７とを備えており、それらの間に位置して本体１４内
にはマグネットを備えたロータ（翼）１８が内蔵されて
いる。更に、本体１４内にはロータ１８に近接して磁気
センサ１９が取り付けられている。前述の如く流量計２
内を冷媒が流れると、流量計２の冷媒入口１６から冷媒
出口１７に向って冷媒が流れ、ロータ１８は冷媒の流速
に略比例した角速度で回転する。一方、磁気センサ１９
はロータ１８中のマグネットの回転により起こる磁界の
変化を検出し、これを電圧信号に変換・増幅してパルス
信号を出力する。従って、この出力により流量計２内を
流れる冷媒の体積流量を検知することができるものであ
る。

【００１７】次に、図１において冷媒不足検知装置１は
汎用マイクロコンピュータ２２により構成されており、
このマイクロコンピュータ２２には前記流量計２の出力
が入力されている。マイクロコンピュータ２２の入力端
子２２Ａには、更に低温ショーケースＳ或いは冷蔵庫Ｒ
の庫内温度、或いは庫内に吐出される冷気の温度を検出
する図示しない温度センサーが出力する温度Ｔが入力さ
れ、また、入力端子２２Ｂには図示しない温度制御用の
マイクロコンピュータからの除霜信号が入力されてい
る。更に、マイクロコンピュータ２２の出力端子２２Ｃ
には例えばブザーや表示器等の警報装置が接続されるこ
とになる。

【００１８】以上の構成で次に本発明の冷媒不足検知装
置１の動作を説明する。図４はマイクロコンピュータ２
２の入力端子２２Ａに入力される例えば前記低温ショー
ケースＳの庫内の温度Ｔ、流量計２が出力する受液器６
の出口側の冷媒流量ＧＲ及び入力端子２２Ｂに入力され
る除霜信号を示している。冷媒回路９に冷媒漏れが生じ
ておらず、所定量の冷媒が封入されている状態において
は、圧縮機３は前記温度制御用のマイクロコンピュータ
によって例えば−３℃と−５℃の間の温度Ｔでサーモサ
イクル（ＯＮ−ＯＦＦ）運転されている。圧縮機３が運
転されている間に流量計２が出力する受液器６の出口側
の流量ＧＲは約１リットル／分程で安定している。そし
て、冷却器８の除霜が開始されると（このとき除霜信号
がマイクロコンピュータ２２に入力される）、圧縮機３
が停止されるため流量ＧＲは０となる。一方、図示しな
いヒータが発熱されて冷却器８が加熱されるため、温度
Ｔも上昇して行き、例えば＋１０℃となった時点で除霜
は終了される（同時に除霜信号も停止する）。

【００１９】除霜が終了すると再び圧縮機３が起動され
るため、冷媒回路９には再び冷媒が流れ始めるが、除霜
後のプルダウン開始時には大量の冷媒が冷却器８にて消
費されるため、流量ＧＲは１．５リットル／分と比較的
多くなる。その後、温度Ｔの低下に伴って流量ＧＲも徐
々に低下して行き、サーモサイクル時の１リットル／分
に安定する。

【００２０】冷媒回路９内に所定量の冷媒が封入されて
いるときには、受液器６の出口側の流量ＧＲは通常上記
のような変化を示すものであるが、冷媒回路９から冷媒
漏洩が生じて受液器６内の液冷媒が枯渇し、受液器６か
ら流出する冷媒中にフラッシュガスが発生すると、受液
器６からの冷媒の流量ＧＲは図４中最下段に示す如く見
かけ上、通常値（１〜１．５リットル／分）よりも異常
に高い値２．０リットル以上／分に上昇する。同時に冷
却器８において所定の冷却能力が得られなくなるため、
温度Ｔも極めて高い値となって庫内は冷えなくなる。

【００２１】係る場合、マイクロコンピュータ２２は流
量計２が出力する流量ＧＲが係る２リットル／分に上昇
した場合、冷媒回路９内の冷媒不足と判断して出力端子
２２Ｃに出力を発生する。そして、前述ブザー或いは表
示器等によって冷媒回路９に冷媒漏れが生じていること
を使用者に警告する。このように本発明の冷媒不足検知
装置１によれば、受液器６の出口側に介設された流量計
２の出力をマイクロコンピュータ２２に入力し、流量が
所定の高い値となった場合に冷媒不足と判断するように
したので、受液器６の出口側におけるフラッシュガスの
発生を迅速に検知して冷媒不足と判断することができ
る。従って、冷却器８における冷却不良の発生を早期に
発見し、予知情報として警報を発することが可能とな
る。特に、冷媒流量ＧＲを直接検知して判断するもので
あり、温度Ｔの変化の状態のみによって判断するもので
はないので、冷媒不足検知精度が向上する。

【００２２】尚、受液器６の出口側でフラッシュガスが
発生した場合でも、冬場等は低温ショーケースＳの庫内
は冷えている場合もある。係る場合は異常予知とはなる
ものの、実用上の問題は生じていないから、実質上警報
を発する必要はない。一方、本発明の冷媒不足検知装置
１のマイクロコンピュータ２２は、入力端子２２Ａに入
力される温度センサーからの温度Ｔに基づき、当該温度
Ｔの低下率を検出している。そして、前述の如く流量Ｇ
Ｒが２リットル／分に上昇し、且つ、温度Ｔの低下率が
緩慢である場合に冷媒回路９内の冷媒不足と判断して、
出力端子２２Ｃに出力を発生する。

【００２３】即ち、フラッシュガスが発生して流量ＧＲ
が２リットル／分に上昇した場合にも、温度Ｔの低下率
が緩慢でなく、庫内が冷えている場合には異常と判断し
ないので、実質的に無用な警報の発生等を防止すること
ができる。また、冷媒回路９内に冷媒漏洩が発生してい
ない場合でも、冷却器８の除霜後の前記プルダウン時に
は場合によっては受液器６の出口側にフラッシュガスが
発生し易い。

【００２４】一方、マイクロコンピュータ２２は入力端
子２２Ｂからの除霜信号に基づき、冷却器８の除霜後の
一定期間、前記冷媒不足判断を禁止する。従って、係る
除霜後のプルダウン時に発生する一時的なフラッシュガ
スによる無用な警報の発生等を防止することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、冷凍
機の冷媒回路の受液器の出口側に冷媒流量計測手段を介
設し、制御手段は、冷媒流量計側手段が出力する流量が
所定の高い値となった場合に、冷媒回路内の冷媒不足と
判断するので、受液器の出口側におけるフラッシュガス
の発生を迅速に検知して冷媒不足と判断することができ
る。従って、冷却不良の発生を早期に発見し、予知警報
等を発することが可能となる。特に、冷媒流量を直接検
知して判断するものであり、温度変化の状態のみによっ
て判断するものではないので、冷媒不足検知精度を向上
させることができるものである。

【００２６】また、請求項２の発明では請求項１の発明
に加えて、被冷却空間の温度、若しくは被冷却空間に供
給される冷気の温度を検出する温度検出手段を設け、制
御手段は、冷媒流量計側手段が出力する流量が所定の高
い値となり、且つ、前記温度の低下率が緩慢である場合
に冷媒回路内の冷媒不足と判断するものであるから、冬
場等にフラッシュガスの発生に係わらず、実際には被冷
却空間（例えば、低温ショーケースの庫内）が冷えてい
る場合は異常と判断しない。従って、実質的に無用な警
報の発生等を防止することができるものである。

【００２７】更に、請求項３の発明によれば、請求項１
の発明に加えて制御手段が冷却器の除霜後の一定期間、
冷媒不足判断を禁止するから、除霜後のプルダウン時に
発生する一時的なフラッシュガスによる無用な警報の発
生等を防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷媒不足検知装置の電気回路のブロッ
ク図である。

【図２】本発明を適用する冷凍機の実施例としての低温
ショーケース及び冷蔵庫の冷媒回路図である。

【図３】本発明の冷媒流量計測手段としての流量計の縦
断側面図である。

【図４】被冷却空間（庫内）の温度と流量計が出力する
受液器出口側の冷媒流量の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 冷媒不足検知装置 ２ 流量計 ３ 圧縮機 ４ 凝縮器 ６ 受液器 ７ 膨張弁 ８ 冷却器 ９ 冷媒回路 ２２ マイクロコンピュータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、受液器、減圧装置及び
   冷却器を順次環状に配管接続して冷媒回路を構成して成
   る冷凍機において、前記受液器の出口側に介設され、冷
   媒回路内を流れる冷媒の流量を計測する冷媒流量計測手
   段と、該冷媒流量計測手段の出力を入力する制御手段と
   から成り、該制御手段は、前記冷媒流量計側手段が出力
   する流量が所定の高い値となった場合に、前記冷媒回路
   内の冷媒不足と判断することを特徴とする冷凍機におけ
   る冷媒不足検知装置。
2. 【請求項２】 被冷却空間の温度、若しくは被冷却空間
   に供給される冷気の温度を検出する温度検出手段を設
   け、制御手段は、冷媒流量計側手段が出力する流量が所
   定の高い値となり、且つ、前記温度の低下率が緩慢であ
   る場合に冷媒回路内の冷媒不足と判断することを特徴と
   する請求項１の冷凍機における冷媒不足検知装置。
3. 【請求項３】 制御手段は、冷却器の除霜後の一定期
   間、冷媒不足判断を禁止することを特徴とする請求項１
   の冷凍機における冷媒不足検知装置。