JP3387395B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機や冷
凍機を含む冷凍装置に関し、特に、長寿命化を図れる冷
凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍装置は、その運転温度が異常
な高温になったときに、稼動を停止して製品を保護する
保護装置を備えていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
運転温度の異常上昇がしばしば起こると、冷凍機油の劣
化が促進されて、スラッジなどが発生する。このような
状況になると、キャピラリの詰まりや電動膨張弁の作動
不良を招き、短寿命を招く。さらには、最悪の場合に
は、圧縮機の摺動部分が潤滑不足となり、圧縮機焼け等
をおこしてしまう。

【０００４】そこで、この発明の目的は、構成部品の機
能に障害をもたらすような温度上昇を回避して、長寿命
化を図れる冷凍装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の冷凍装置は、所定の部分の温度を
測定する温度測定手段と、 上記温度測定手段が測定した
温度に基づいて、冷凍機油の温度を求める油温導出手段
と、 上記油温導出手段が導出した油温に基づいて、冷媒
回路を構成する部品の残存寿命を算出する寿命算出手段
と、 上記冷凍機油の温度を下げる油温抑制手段と、 上記
寿命算出手段が算出した残存寿命に応じて、上記油温抑
制手段を駆動し制御して冷凍機油の温度を低下させる判
断制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００６】この請求項１の発明では、上記温度測定手
段が所定部分の温度を測定し、上記寿命算出手段は、上
記油温導出手段が導出した油温に基づいて、冷媒回路を
構成する部品の残存寿命を算出する。そして、上記判断
制御手段は、上記寿命算出手段が算出した残存寿命に応
じて、上記油温抑制手段を駆動し制御して冷凍機油の温
度を低下させる。したがって、この発明によれば、上記
温度測定手段,油温導出手段,寿命算出手段,油温抑制手
段,判断制御手段でもって、構成部品の残存寿 命に応じ
て、油温の上昇を回避して、長寿命化を図れる。

【０００７】また、請求項２の発明の冷凍装置は、請求
項１に記載の冷凍装置において、上記判断制御手段は、
上記寿命算出手段が算出した残存寿命が、所定値以上か
否かを判断し、上記残存寿命が上記所定値以上でないと
判断したときに、上記油温抑制手段を駆動し制御して冷
凍機油の温度を低下させることを特徴としている。

【０００８】この請求項２の発明では、上記判断制御手
段は、上記寿命算出手段が算出した残存寿命が、所定値
以上か以下かを判断し、上記残存寿命が上記所定値以下
であると判断したときに、上記油温抑制手段を駆動し制
御して冷凍機油の温度を低下させる。

【０００９】したがって、この発明によれば、上記温度
測定手段,油温導出手段,寿命算出手段,油温抑制手段,判
断制御手段でもって、構成部品の残存寿命が所定値以下
になるような油温の上昇を回避して、長寿命化を図れ
る。

【００１０】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記冷凍回路を構成する部品がキ
ャピラリーチューブであることを特徴としている。

【００１１】この請求項３の発明では、特に冷凍機油の
劣化で詰まりが生じ易いキャピラリーチューブの劣化進
行を抑制して寿命の延長を図れる。

【００１２】また、請求項４の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記寿命算出手段は、アレニウス
の反応則を用いて残存寿命を算出することを特徴として
いる。

【００１３】この請求項４の発明では、上記寿命算出手
段は、１０℃の温度上昇で化学反応速度が２倍になると
いうアレニウスの反応則を用いて、簡単,正確に部品寿
命を算出できる。

【００１４】なお、このアレニウスの反応則を適用でき
る身近な例としては、冷凍食品の保存期間がある。たと
えば、冷凍食品を５℃で保存したときには、３日間の保
存が可能であるときに、−５℃で保存したときには、６
日間の保存が可能になる。また、−１５℃で保存したと
きには、１２日間の保存が可能になる。このように、食
品を低温で保存することによって腐敗という化学反応速
度を遅くできるのである。

【００１５】また、請求項５の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記温度測定手段は、圧縮機の吐
出温度を測定することを特徴としている。

【００１６】この請求項５の発明では、温度測定手段が
測定した圧縮機の吐出温度に基づいて、油温導出手段で
油温を導出できる。

【００１７】また、請求項６の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記温度測定手段は、熱交換器の
温度を測定することを特徴としている。

【００１８】この請求項６発明では、温度測定手段が測
定した熱交換器の温度に基づいて、油温導出手段で油温
を導出できる。

【００１９】また、請求項７の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記油温抑制手段は、上記熱交換
器の熱交換量を調整するファンであることを特徴として
いる。

【００２０】この請求項７の発明では、上記ファンを駆
動,制御することによって、冷凍機油の温度を低下させ
て、寿命延長を図れる。

【００２１】また、請求項８の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記油温抑制手段は、室外熱交換
器と室内熱交換器との間に設けられた減圧器であること
を特徴としている。

【００２２】この請求項８の発明では、上記減圧器の減
圧量を増加させることによって、冷凍機油の温度を低下
させて、寿命延長を図れる。

【００２３】また、請求項９の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記油温抑制手段は、圧縮機であ
ることを特徴としている。

【００２４】この請求項９の発明では、上記圧縮機の出
力を低下させることによって、冷凍機油の温度を低下さ
せて、寿命延長を図れる。

【００２５】また、請求項１０の発明は、請求項２に記
載の冷凍装置において、上記寿命算出手段は、上記油温
導出手段が導出した油温を積算し、この積算した油温の
時間平均値から冷媒回路を構成する部品の残存寿命を算
出することを特徴としている。

【００２６】この請求項１０の発明では、積算した油温
の時間平均でもって、冷媒回路を構成する部品の残存寿
命を正確に算出できる。

【００２７】また、請求項１１の発明は、請求項２に記
載の冷凍装置において、上記冷媒回路を構成する部品
は、圧縮機であることを特徴としている。

【００２８】この請求項１１の発明では、圧縮機の潤滑
不足を回避して、圧縮機の長寿命化を図れる。

【００２９】また、請求項１２の発明は、請求項１乃至
１１のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷
凍機油は合成油を含んでいることを特徴としている。

【００３０】この請求項１２の発明では、冷凍機油が合
成油を含んでいて比較的劣化しやすくなっている場合に
おいて、冷凍機油の劣化を抑制でき寿命延長を図れる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。

【００３２】図１に、この発明の冷凍装置の実施の形態
としての空気調和機の冷媒回路を示す。この空気調和機
は、室外熱交換器１と、室外ファン２と、減圧器３と、
室内熱交換器５と、室内ファン６と、圧縮機７と、アキ
ュムレータ８と、四路切換弁１０を備えている。上記減
圧器３はキャピラリや電動膨張弁で構成すればよい。

【００３３】そして、上記室外熱交換器１の熱交換管に
は温度センサ１１が取り付けられている。また、上記室
内熱交換器５の熱交換管には温度センサ１２が取り付け
られている。また、圧縮機７の吐出配管７Ａには温度セ
ンサ１３が取り付けられている。また、圧縮機７のヘッ
ドには温度センサ１４が取り付けられている。

【００３４】さらに、この空気調和機は、判断制御手段
としてのマイクロコンピュータ３１を備えている。この
マイクロコンピュータ３１は、上記温度センサ１１,１
２,１３,１４に接続されており、温度センサ１１,１２,
１３,１４からの温度信号が入力されるようになってい
る。そして、このマイクロコンピュータ３１は、上記温
度センサ１１,１２,１３,１４からの温度信号に基づい
て、上記室外ファン２および室内ファン６の風量,減圧
器３の減圧量,圧縮機７の出力を制御するようになって
いる。

【００３５】このマイクロコンピュータ３１は、上記温
度センサ１１〜１４からの温度信号に基づいて冷凍機油
の温度を算出する油温導出部２１と、この油温導出部２
１が導出した油温に基づいて、冷媒回路を構成する部品
としての圧縮機７や減圧器３の寿命を算出する寿命算出
部２２と、この寿命算出部２２が算出した寿命が所定値
以上か否かを判断する寿命判断部２３を備える。さら
に、マイクロコンピュータ３１は、上記寿命判断部２３
が上記算出寿命が所定値以上でないと判断したときに、
室外ファン２,室内ファン６の風量,減圧器３の減圧量,
圧縮機７の出力を制御して冷凍機油の温度を低下させる
油温制御部２５を備える。

【００３６】次に、上記構成の空気調和機の動作を説明
する。

【００３７】四路切換弁１０が、図１に実線で示すよう
に冷房位置にあると、圧縮機７が吐出した冷媒は、凝縮
器として働く室外熱交換器１に圧送され、室外に熱を放
出してから、減圧器３で減圧されて蒸発器として働く室
内熱交換器５に至る。この室内熱交換器５では、冷媒は
蒸発して室内から熱を吸収してから、アキュムレータ８
を経て圧縮機７に戻る。

【００３８】ここで、上記マイクロコンピュータ３１の
油温導出部２１は、温度センサ１１,１２,１３,１４か
らの温度信号を受けて、室外熱交換器１,室内熱交換器
５,吐出配管７Ａ,圧縮機ヘッドでの冷凍機油の温度を算
出する。そして、マイクロコンピュータ３１の寿命算出
部２２は、上記油温導出部２１が算出した油温に基づい
て、圧縮機７,減圧器３の寿命を算出する。より詳しく
は、上記寿命算出部２２は、上記油温導出部２１が導出
した油温を積算し、この積算した油温の時間平均値が基
準値よりも１０℃上昇する毎に基準寿命に比べて寿命が
２分の１に短縮されるものとして寿命を算出する。ここ
で、寿命とは、現時点から寿命が尽きるまでの期間（つ
まり残存寿命）のことである。

【００３９】具体例として、図２に、キャピラリで構成
した減圧器３の流量低下率(％)の経時変化を示す。図２
の特性Ｐ１は、油温＝１１０℃で使用を継続した場合の
流量低下率の増加を示し、特性Ｐ２は、油温＝１４０℃
で使用した場合の流量低下率の増加を示す。この特性Ｐ
１とＰ２とを比較すればわかるように、運転時間がＸ年
における流量低下率は、特性Ｐ１(油温＝１１０℃)で
は、約１．５％であるのに対し、特性Ｐ２(油温＝１４
０℃)では、その８倍の約１２％に達している。つま
り、油温が３×１０℃だけ上昇することで流量低下率増
加速度が２^３＝８倍になるのである。この特性は、温度
が１０℃上昇することによって、寿命が２分の１になる
というアレニウスの反応則にしたがっている。言い換え
れば、キャピラリの詰まりは、詰まり物の生成速度に左
右され、この詰まり物の生成はアレニウスの反応則にし
たがう化学劣化により発生するから、油温(例えば吐出
温度で代表することができる)が所定の値よりも上昇し
ないように運転状態を制御することによって、キャピラ
リの寿命を延ばすことができ、長寿命化を図れる。

【００４０】次に、上記マイクロコンピュータ３１の判
断部２３は、上記寿命算出部２２が算出した残存寿命が
所定値以上か否かを判断する。この残存寿命の所定値
は、たとえば、Ｘ年に設定する。また、寿命終了の判定
基準としては、たとえば、図２に示すキャピラリ流量低
下率が１０％になったときに寿命が尽きたと判定すれば
よい。

【００４１】そして、制御部２５は、上記判断部２３が
上記算出寿命が所定値以上でないと判断したときに、室
外ファン２の風量を増やし、室内ファン６の風量を減ら
して、油温を低下させる。また、制御部２５は、判断部
２３が上記算出寿命が所定値以上でないと判断したとき
に、減圧器３の減圧量を増やして、油温を低下させる。
また、制御部２５は、判断部２３が上記算出寿命が所定
値以上でないと判断したときに、圧縮機７の出力を低下
させて、油温を低下させる。

【００４２】このように、この実施形態によれば、温度
センサ１１〜１４およびマイクロコンピュータ３１の油
温導出部２１,寿命算出部２２,寿命判断部２３,油温制
御部２５によって、構成部品の寿命が所定値以下になる
ような油温の上昇を回避して、長寿命化を図ることがで
きる。

【００４３】尚、上記実施の形態では、本発明を空気調
和機に適用したが、本発明は冷凍機にも適用できる。ま
た、この発明は、プロパンなどのＨＣ系自然冷媒やＲ４
１０ＡやＲ４０７ＣなどのＨＦＣ系の冷媒であって、冷
凍機油に合成油を含む油を用いるものに特に有用である
が、冷媒がＲ２２で冷凍機油が鉱物油である場合など、
いかなる冷媒と冷凍機油との組み合わせであっても適用
可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の冷凍装置は、温度測定手段が所定部分の温度を測定
し、寿命算出手段は、油温導出手段が導出した油温に基
づいて、冷媒回路を構成する部品の残存寿命を算出す
る。そして、判断制御手段は、寿命算出手段が算出した
残存寿命に応じて、油温抑制手段を駆動し制御して冷凍
機油の温度を低下させる。したがって、この発明によれ
ば、温度測定手段,油温導出手段,寿命算出手段,油温抑
制手段,判断制御手段でもって、構成部品の残存寿命に
応じて、油温の上昇を回避して、長寿命化を図れる。

【００４５】また、請求項２の発明の冷凍装置は、判断
制御手段は、寿命算出手段が算出した残存寿命が、所定
値以上か以下かを判断し、上記残存寿命が上記所定値以
下であると判断したときに、油温抑制手段を駆動し制御
して冷凍機油の温度を低下させる。したがって、この発
明によれば、温度測定手段,油温導出手段,油温抑制手
段,寿命算出手段,判断制御手段でもって、構成部品の残
存寿命が所定値以下になるような油温の上昇を回避し
て、長寿命化を図れる。

【００４６】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
の冷凍装置において、上記冷凍回路を構成する部品がキ
ャピラリーチューブである。この請求項３の発明では、
特に冷凍機油の劣化で詰まりが生じ易いキャピラリーチ
ューブの劣化進行を抑制して寿命の延長を図れる。

【００４７】また、請求項４の発明では、寿命算出手段
は、１０℃の温度上昇で化学反応速度が２倍になるとい
うアレニウスの反応則を用いて、簡単,正確に部品寿命
を算出できる。

【００４８】また、請求項５の発明では、温度測定手段
が測定した圧縮機の吐出温度に基づいて、油温導出手段
で油温を導出できる。

【００４９】また、請求項６の発明では、温度測定手段
が測定した熱交換器の温度に基づいて、油温導出手段で
油温を導出できる。

【００５０】また、請求項７の発明では、熱交換器の熱
交換量を調整するファンを駆動,制御することによっ
て、冷凍機油の温度を低下させて、寿命延長を図れる。

【００５１】また、請求項８の発明では、減圧器の減圧
量を増加させることによって、冷凍機油の温度を低下さ
せて、寿命延長を図れる。

【００５２】また、請求項９の発明では、上記圧縮機の
出力を低下させることによって、冷凍機油の温度を低下
させて、寿命延長を図れる。

【００５３】また、請求項１０の発明は、請求項２に記
載の冷凍装置において、上記寿命算出手段は、上記油温
導出手段が導出した油温を積算し、この積算した油温の
時間平均値から冷媒回路を構成する部品の残存寿命を算
出する。この請求項８の発明では、積算した油温の時間
平均でもって、冷媒回路を構成する部品の残存寿命を正
確に算出できる。

【００５４】また、請求項１１の発明では、圧縮機の潤
滑不足を回避して、圧縮機の長寿命化を図れる。

【００５５】また、請求項１２の発明は、請求項１乃至
１１のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷
凍機油は合成油を含んでいる。この請求項１２の発明で
は、冷凍機油が合成油を含んでいて比較的劣化しやすく
なっている場合において、冷凍機油の劣化を抑制でき寿
命延長を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の冷凍装置の実施の形態としての空
気調和機の冷媒回路図である。

【図２】 上記実施の形態の減圧器を構成するキャピラ
リの詰まり進行特性を示す図である。

【符号の説明】

１…室外熱交換器、２…室外ファン、３…減圧器、５…
室内熱交換器、６…室内ファン、７…圧縮機、７Ａ…吐
出配管、８…アキュムレータ、１０…四路切換弁、１
１,１２,１３,１４…温度センサ、２１…油温導出部、
２２…寿命算出部、２３…寿命算出部、２５…油温制御
部、３１…マイクロコンピュータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−306239（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−19680（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−270003（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−43026（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−233553（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−140074（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−198367（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−139857（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 49/02

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の部分の温度を測定する温度測定手
   段(１１,１２,１３,１４)と、 上記温度測定手段(１１,１２,１３,１４)が測定した温
   度に基づいて、冷凍機油の温度を求める油温導出手段
   (２１)と、 上記油温導出手段(２１)が導出した油温に基づいて、冷
   媒回路を構成する部品(３,７)の残存寿命を算出する寿
   命算出手段(２２)と、 上記冷凍機油の温度を下げる油温抑制手段(２,６,３,
   ７)と、 上記寿命算出手段(２２)が算出した残存 寿命に応じて、
   上記油温抑制手段(２,６,３,７)を駆動し制御して冷凍
   機油の温度を低下させる判断制御手段(２３,２５)とを
   備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の冷凍装置において、上記判断制御手段(２３,２５)は、 上記寿命算出手段(２２)が算出した残存寿命が、所定値
   以上か否かを判断し、上記残存寿命が上記所定値以上で
   ないと判断したときに、上記油温抑制手段(２,６,３,
   ７)を駆動し制御して冷凍機油の温度を低下させること
   を特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記冷凍回路を構成する部品がキャピラリーチューブで
   あることを特徴とする冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記寿命算出手段(２２)は、 アレニウスの反応則を用いて残存寿命を算出することを
   特徴とする冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記温度測定手段(１３)は、圧縮機(７)の吐出温度を測
   定することを特徴とする冷凍装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記温度測定手段(１１,１２)は、熱交換器(１,５)の温
   度を測定することを特徴とする冷凍装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記油温抑制手段は、上記熱交換器(１,５)の熱交換量
   を調整するファン(２,６)であることを特徴とする冷凍
   装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記油温抑制手段は、室外熱交換器(１)と室内熱交換器
   (５)との間に設けられた減圧器(３)であることを特徴と
   する冷凍装置。
9. 【請求項９】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記油温抑制手段は、圧縮機(７)であることを特徴とす
   る冷凍装置。
10. 【請求項１０】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記寿命算出手段(２２)は、 上記油温導出手段(２１)が導出した油温を積算し、この
    積算した油温の時間平均値から冷媒回路を構成する部品
    (３,７)の残存寿命を算出することを特徴とする冷凍装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項２に記載の冷凍装置において、 上記冷媒回路を構成する部品は、圧縮機(７)であること
    を特徴とする冷凍装置。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか１つに記
    載の冷凍装置において、 上記冷凍機油は合成油を含んでいることを特徴とする冷
    凍装置。