(57)【特許請求の範囲】
【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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品であるキャピラリーチューブの残存寿命を、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。
【請求項２】
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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品である電動膨張弁(３)の残存寿命を、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。
【請求項３】
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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品である圧縮機(７)の残存寿命を、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。
【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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品であるキャピラリーチューブの残存寿命を、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、上記油温制御部でもって、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、長寿命化を図れる。なお、ここでは、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。
【０００７】
また、請求項２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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品である電動膨張弁の残存寿命を、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。
【０００８】
この請求項２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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品である電動膨張弁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、例えば上記残存寿命が所定値以上か以下かを判断し、上記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、上記請求項１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。
【００１１】
また、この発明の冷凍装置では、上記寿命算出手段は、アレニウスの反応則を用いて寿命を算出する。
【００１２】
この発明では、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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、一実施形態の冷凍装置では、上記温度測定手段は、圧縮機の吐出温度を測定する。
【００１５】
この一実施形態では、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。
【００１６】
また、一実施形態の冷凍装置では、上記温度測定手段は、熱交換器の温度を測定する。
【００１７】
この一実施形態では、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。
【００１８】
また、一実施形態の冷凍装置では、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。
【００１９】
この一実施形態では、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。
【００２０】
また、一実施形態の冷凍装置では、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。
【００２１】
この一実施形態では、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。
【００２２】
また、一実施形態の冷凍装置では、上記油温抑制手段は、圧縮機である。
【００２３】
この一実施形態では、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。
【００２４】
また、一実施形態の冷凍装置では、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寿命を算出する。
【００２５】
この一実施形態では、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寿命を正確に算出できる。
【００２６】
また、請求項３の発明は、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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品である圧縮機の残存寿命を、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。
【００２７】
この請求項３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。
【００２８】
また、一実施形態の冷凍装置では、上記冷凍機油は合成油を含んでいる。
【００２９】
この一実施形態では、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。
【００３０】
【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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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１１,１２,１３,１４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。
【００３４】
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２１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。
【００３５】
次に、上記構成の空気調和機の動作を説明する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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Ｐ１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＝１４０℃)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２３＝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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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Ｒ４１０Ａ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。
【００４３】
【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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品であるキャピラリーチューブの寿命に応じて、冷凍機油の温度を低下させる油温抑制手段,判断制御手段を備えたから、上記油温抑制手段,判断制御手段でもって、キャピラリーチューブ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、長寿命化を図れる。
【００４４】
また、請求項２の発明の冷凍装置では、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、冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品である電動膨張弁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、例えば上記残存寿命が所定値以上か以下かを判断し、上記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,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。
【００４５】
また、請求項１の発明の冷凍装置では、上記冷凍機油の劣化によって寿命が低下する部品がキャピラリーチューブである。この請求項１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。
【００４６】
また、この発明では、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。
【００４７】
また、一実施形態では、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。
【００４８】
また、一実施形態では、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。
【００４９】
また、一実施形態では、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。
【００５０】
また、一実施形態では、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。
【００５１】
また、一実施形態では、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。
【００５２】
また、一実施形態の冷凍装置では、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寿命を算出する。この一実施形態では、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寿命を正確に算出できる。
【００５３】
また、請求項３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。
【００５４】
また、一実施形態の冷凍装置では、上記冷凍機油は合成油を含んでいる。この一実施形態では、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、１１,１２,１３,１４…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。
【図１】
0004075455.tif 000002
【図２】
0004075455.tif 000003