(57)【要約】【課題】  比較的長い周期で運転停止を繰り返す冷凍装置の圧縮機の潤滑油に溶け込んだ冷媒に起因する不具合を解消する。【解決手段】  冷媒を圧縮する圧縮機１と、この圧縮機１に供給される潤滑油が貯留される油タンク１１と、油タンク１１の潤滑油を加熱するヒータ１３と、このヒータ１３への通電を制御する制御器２７とを備え、計画に基づいて運転又は停止され、制御器２７は、圧縮機１の予定始動時刻Ｔ０よりも設定時間ｔ前にヒータ１３に通電を開始し、圧縮機１の始動時刻に合わせて通電を停止することにより、圧縮機１の起動により潤滑油に溶け込んだ冷媒が気化して泡立つことによる不都合を解消することができ、かつ潤滑油を加熱する電力の無駄を解消することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機に供給される潤滑油が貯留される油溜り部と、該油溜り部内の前記潤滑油を加熱するヒータと、該ヒータへの通電を制御する制御手段とを備え、計画に基づいて運転又は停止される冷凍装置において、
前記制御手段は、前記圧縮機の予定始動時刻よりも設定時間前に前記ヒータに通電を開始し、前記圧縮機の始動時刻に合わせて通電を停止することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記制御手段は、周囲温度に応じて前記設定時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記予定始動時刻を曜日、休日、特異日などの日ごと及び季節ごとに定めたテーブルと、前記設定時間を季節に対応させて定めたテーブルとを備え、その日に対応する前記予定始動時刻及び前記設定時間を読み出して前記ヒータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記油溜り部の前記潤滑油の温度を検出する温度計を備え、前記制御手段は、前記温度計の検出温度が設定温度範囲よりも高い場合は前記ヒータの通電を停止し、前記設定温度範囲よりも低い場合は前記ヒータに通電を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に係り、特に、例えば工場やオフィスに設置された空気調和装置や冷却装置などに適用される冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置は、一般に、冷媒を圧縮する圧縮機の潤滑用の油を冷媒に混入して供給するようにしている。冷媒に同伴して吐出される潤滑油は、圧縮機の吐出側に設けた油分離器によって分離し、圧縮機の吸入側に戻して循環供給される。余剰の潤滑油は、圧縮機の高圧部、油分離器、油タンクなどの油溜り部に貯留しておくようにしている。
【０００３】
ところで、圧縮機の停止中に潤滑油の温度が低くなると、例えばフルオロカーボンを冷媒とした冷凍装置においては、潤滑油に冷媒が溶け込む割合が大きくなる。この状態で圧縮機を起動すると、溶け込んだ冷媒が気化して沸騰したような激しい泡立ちが発生し、圧縮機からの油上がりが多くなるばかりでなく、潤滑油の循環配管でオイルハンマを起こすことがある。
【０００４】
このような冷凍装置におけるオイルフォーミング現象を防止するために、特許文献１に記載の技術では、油溜り部にヒータを設け、圧縮機の停止中にヒータに通電を行って、潤滑油の温度を所定の温度範囲に保持して潤滑油への冷媒の溶け込みを抑制している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６６７６１号公報（第２−３図、第２頁参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例えば、毎日のように運転停止を繰り返すような停止時間が長い冷凍装置に特許文献１に記載の技術を適用すると、電力の無駄が大きいという問題がある。
【０００７】
本発明は、比較的長い周期で運転停止を繰り返す冷凍装置の圧縮機の潤滑油に溶け込んだ冷媒に起因する不具合を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機に供給される潤滑油が貯留される油溜り部と、油溜り部内の潤滑油を加熱するヒータと、このヒータへの通電を制御する制御手段とを備え、計画に基づいて運転又は停止され、制御手段は、圧縮機の予定始動時刻よりも設定時間前にヒータに通電を開始し、圧縮機の始動時刻に合わせて通電を停止することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明は、一定の計画に従って運転又は停止される冷凍装置に好適な発明である。一般の工場やオフィスなどに設けられる空気調和装置や冷却装置などにおいては、就業時間に合わせて運転停止することが多い。このように、冷凍装置の始動時刻が予め定められている場合、その予定始動時刻よりも一定時間前に油溜り部の潤滑油を加熱することで、潤滑油に溶け込んだ冷媒を圧縮機の起動前に気化させることができる。その結果、潤滑油に溶け込んだ冷媒が気化して泡立つことによる不都合を解消することができ、かつ潤滑油を加熱する電力の無駄を解消することができる。
【００１０】
ここで、ヒータ通電開始に係る設定時間は、油溜り部の潤滑油を所定温度に加熱するのに要する通電時間に設定する。この潤滑油を昇温するのに要する時間は、周囲温度の影響を受けるから、周囲温度に応じて可変設定することが好ましい。
【００１１】
また、予定始動時刻は、曜日、休日、特異日などの日ごと及び季節ごとに異なるから、それらに対応して定めることが好ましい。この場合、それらの設定時間と予定始動時刻とをテーブルに格納して設定しておき、また、制御手段に暦のデータを格納しておき、現在の日付と時刻を認識して、テーブルに設定された予定始動時刻と設定時間に従ってヒータの通電を制御するようにする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、比較的長い周期で運転停止を繰り返す冷凍装置の圧縮機の潤滑油に溶け込んだ冷媒に起因する不具合を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明を適用してなる冷凍装置のヒータの通電に係る一実施の形態の制御フローを示した図であり、図２は、本発明を適用してなる冷凍装置の一実施形態を示す構成図である。
【００１４】
本実施形態の冷凍装置は、図２に示すように、圧縮機１、凝縮器５、膨張弁７、及び蒸発器９からなる冷凍サイクルを有して構成されている。圧縮機１から吐出された冷媒ガスは、油分離器３を介して凝縮器５に導かれ、例えば周囲空気と熱交換して凝縮されるようになっている。凝縮器５から排出される液冷媒は、膨張弁７で減圧された後、蒸発器９に導かれ、例えば水や空気などの冷却用流体と熱交換して蒸発し、圧縮機１の吸引側に戻されて循環する構成になっている。なお、冷却対象は、例えば機械や発熱素子などである。
【００１５】
圧縮機１は、可動部を潤滑するために、冷媒に混入するタイプの潤滑油が用いられている。この潤滑油は、圧縮機１の吸引側又は中間圧力の圧縮室に供給され、冷媒ガスとともに圧縮機１から吐出されるようになっている。圧縮機１から吐出された潤滑油は、油分離器３において冷媒から分離されるようになっている。この油分離器３は、例えば気体中に含まれる液体を捕集する網やじゃま板などのデミスタを備えた一般的な気液分離器である。油分離器３の底部には、油タンク１１が連結され、油分離器３で分離された潤滑油が貯留されるようになっている。つまり、圧縮機１の運転中、潤滑油は高温の冷媒ガスとともに循環し、例えば６０〜１００℃の高温となって油タンク１１に貯留する。
【００１６】
油タンク１１は、余剰な冷媒を貯留できる大きさに形成されている。油タンク１１の潤滑油は油冷却器１７に排出され、油冷却器１７は、潤滑油を例えば冷却水と熱交換して４０〜６０℃まで冷却し、圧縮機１の吸引側又は中間圧力の圧縮室などに戻すように構成されている。
【００１７】
ところで、夜間などに圧縮機１が停止すると潤滑油の温度は自然放熱によって低下し、油タンク１１などに貯留されている潤滑油に冷媒が溶け込み、オイルフォーミング現象などの不具合を起こすおそれがある。そこで、油タンク１１にはヒータ１３が設けられ、貯留されている潤滑油を必要時に加熱するようになっている。このヒータ１３は、例えばスペースヒータとして用いられる電熱コイルなどを適用でき、通電によって油タンク１１の潤滑油を加熱できるように、例えば油タンク１１に巻き付けて配置される。また、油タンク１１には、潤滑油の温度を検出する温度センサ１５が設けられている。ヒータ１３は制御器２７によって通電がオン、オフされるようになっている。また、温度センサ１５の検出温度は制御器２７に入力されるようになっている。
【００１８】
次に、本実施形態の特徴である冷凍装置のヒータの制御について、図１の制御フローに沿って説明する。まず、本実施形態は、毎日、運転停止を繰り返す冷凍装置に適用されるもので、冷凍装置の予定始動時刻は、例えば図３に示すように、曜日、休日、特異日などの日ごと及び季節ごとに予め計画されている。図３に示す計画は、制御器２７のメモリにテーブルとして格納しておくことができる。このテーブルには、図３に示すように、工場の１日、１週間、１年間、及び季節ごとにおける設備稼働のスケジュール、並びに季節ごとのヒータの通電開始時刻と通電時間などが設定されている。また、制御器２７には、図示していないが、暦（カレンダー）と時刻を計時する時計が備えられている。
【００１９】
図１において、制御器２７は、定期的に現在の日付を時計から取り込み（Ｓ１）、現在の日付を暦に照らして曜日、休日、イベント日又は記念日などの特異日、季節を判断する（Ｓ２）。この判断に基づいて、図３のテーブルを参照して、現在の日付に対応するヒータの通電開始時刻を取り込む（Ｓ３）。このヒータの通電開始時刻は、冷凍装置の予定始動時刻と季節を考慮して設定したヒータの通電時間に基づいて設定される。したがって、冷凍装置の予定始動時刻をテーブルに設定しておき、季節ごとに設定したヒータの必要な通電時間に基づいて、計算によりヒータの通電開始時刻を求めるようにすることができる。次いで、現在時刻がヒータの通電開始時刻に達したか否かをウォッチし、通電開始時刻に達したときにヒータ１３の通電を開始する（Ｓ４）。これにより、油タンク１１内の潤滑油が加温され、溶け込んでいた冷媒が徐々に気化される。そして、必要な通電時間が経過して圧縮機１の運転が開始されたとき、ヒータ１３の通電が停止される（Ｓ５）。その結果、圧縮機１の運転が開始されても、油タンク１１内の潤滑油に溶け込んでいた冷媒が気化されているので、オイルフォーミング現象を起こすことなく、安定した冷凍装置の運転を開始することができる。
【００２０】
本実施形態によれば、冷凍装置の予定始動時刻よりも一定時間前に油タンク１１の潤滑油を加熱して溶け込んだ冷媒を気化させることができ、圧縮機１の起動により冷媒が気化して沸騰することによる泡立ち等の現象を抑制でき、潤滑油に溶け込んだ冷媒に起因する不具合を解消することができる。また、潤滑油を加熱する際の無駄な電力を省くことができるとともに、加熱による潤滑油の劣化を抑制することもできる。
【００２１】
また、図１には示していないが、制御器２７は、温度センサ１５の検出温度が設定温度（例えば２０℃）を越えたとき、ヒータ１３への通電を停止するようになっている。これによれば、ヒータ１３により無駄な加熱をしないから省電力となるばかりでなく、潤滑油の劣化を抑制することができる。
【００２２】
本実施形態では、工場に設けた冷却装置を例に挙げて説明したが、本発明は、例えば就業スケジュールなどの一定の計画に従って運転又は停止される冷凍装置に好適なものであり、例えばオフィスなどの空気調和装置などの一般の冷凍装置にも適用できる。
（実施形態２）
図４に、制御器２７に関連する具体的な一実施形態の回路図を示す。図に示すように、圧縮機１には、端子台１９と接点２１ａを介して３相の交流電源が供給されるようになっている。制御器２７は、端子台１９のＲ相とＳ相の端子から電源が供給されている。また、ヒータ１３には、端子台１９のＲ相とＳ相の端子から、通常時閉の接点２１ｂと、時限接点２５を介して電源が供給されるようになっている。接点２１ａは圧縮機１の運転停止スイッチであり、接点２１ｂは接点２１ａのｂ接点である。
【００２３】
そして、制御器２７は、図１に示した制御フローに従って、ｃ接点２５を閉じてヒータ１３に通電を開始するようになっている。また、本実施形態によれば、ヒータ１３の通電回路に圧縮機１の運転停止スイッチのｂ接点である接点２１ａを挿入しているから、圧縮機１の運転開始と同時に、ヒータ１３の通電が停止されることになる。
（実施形態３）
図５に、図４の実施形態の変形例を示す。本実施形態が図４と異なる点は、時限接点２５とヒータ１３との間に、温度センサ１５の検出温度が設定温度（例えば２０℃）を越えるときに開く常時閉の接点２９が挿入されていることにある。
【００２４】
本実施形態によれば、油タンク１１内の潤滑油の温度が高ければ接点２９が開き、ヒータ１３への通電が停止されるため、ヒータ１３は無駄な加熱をせず省電力となり、また潤滑油の劣化を抑制することができる。
（実施形態４）
図６に、図５の実施形態の変形例を示す。本実施形態が図５と異なる点は、時限接点２５をｃ接点とし、常時閉の接点側とヒータ１３との間に、切り替えスイッチ３１を設けたことにある。これによれば、時限接点２５が制御器２７によって開路されていても、切り替えスイッチ３１を閉じることで、ヒータ１３に通電を行うことができる。これにより、設定した冷凍装置の運転スケジュールが変更となり、例えば、休日が稼動日になった場合などでも、この切り替えスイッチ３１を手動で閉じることで潤滑油を加熱して起動準備をすることができる。
【００２５】
以上説明した実施形態では、油溜り部として油タンク１１を設けた構成としたが、これに限らず、図７のように油分離器３３の底部に油溜り部を設けた構成にできる。この場合、ヒータ１３と温度センサ１５は油分離器３３の底部に設けることができる。また、図８のように油溜り部を圧縮機４１の高圧側に設けることもできる。この場合、ヒータ１３と温度センサ１５は圧縮機４１の高圧側に設ける。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を適用してなる冷凍装置の特徴部であるヒータの通電に係る一実施形態の制御フローを示す図である。
【図２】本発明を適用してなる冷凍装置の一実施形態の構成図である。
【図３】本発明に係る冷凍装置の運転スケジュール及びヒータの通電制御に係る設定テーブルの一例を示す図である。
【図４】本発明の特徴部に係るヒータ通電制御に係る具体的な制御回路の一実施形態を示す図である。
【図５】図４の変形例の一実施形態の制御回路図である。
【図６】図５の変形例の一実施形態の制御回路図である。
【図７】本発明を適用してなる冷凍装置の他の実施形態の構成図である。
【図８】本発明を適用してなる冷凍装置のさらに他の実施形態の構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  圧縮機
３  油分離器
５  凝縮器
７  膨張弁
９  蒸発器
１１  油タンク
１３  ヒータ
１５  温度センサ
１７  油冷却器
２７  制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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