(57)【要約】      （修正有）【課題】油戻し運転時に冷媒回路の能力が過剰となることを防ぐ制御装置を提供する。【解決手段】制御装置３０は、冷媒回路が備える圧縮機１１、１２の回転数を上昇させることによって、圧縮機１１、１２から冷媒とともに吐出された冷凍機油を圧縮機１１、１２に戻す油戻し運転において、圧縮機１１、１２の回転数の上昇による冷媒回路の能力の変化に応じて、吐出された冷媒の一部を冷媒回路へ循環させることなく圧縮機１１，１２へ戻すよう制御する。さらに油戻し運転において、回転数を上昇させた圧縮機１１、１２の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスに設けられた弁ＳＶＨＧ１，２を開に制御する。【選択図】図２
2019128061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路が備える圧縮機の回転数を上昇させることによって、前記圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を前記圧縮機に戻す油戻し運転において、当該圧縮機の回転数の上昇による前記冷媒回路の能力の変化に応じて、前記吐出された冷媒の一部を前記冷媒回路へ循環させずに前記圧縮機へ戻す制御を行う、
制御装置。
【請求項２】
前記油戻し運転において、回転数を上昇させた前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスに設けられた弁を開に制御する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記油戻し運転において、前記圧縮機の吸入側の圧力が所定の閾値以下となると、前記ホットガスバイパスに設けられた弁を開に制御する、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記油戻し運転において、前記圧縮機の吸入側の圧力が所定の範囲の圧力となるよう前記ホットガスバイパスに設けられた弁の開閉を制御する、
請求項２または請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスと、
前記ホットガスバイパスを流れる前記冷媒の流量を制御する弁と、
請求項２から請求項４の何れか１項に記載の制御装置と、
を備えるコンデンシングユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のコンデンシングユニットと、
利用側熱交換器を有するショーケースと、
を備える冷凍装置。
【請求項７】
冷媒回路が備える圧縮機の回転数を上昇させることによって、前記圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を前記圧縮機に戻す油戻し運転において、当該圧縮機の回転数の上昇による前記冷媒回路の能力の変化に応じて、前記吐出された冷媒の一部を前記冷媒回路へ循環させずに前記圧縮機へ戻す制御を行う、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、コンデンシングユニット、冷凍装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンシングユニットの圧縮機には、潤滑のため冷凍機油が封入されている。この冷凍機油は、冷媒とともに圧縮機から吐出され、オイルセパレータによって捕捉されると、冷媒と分離され圧縮機へ回収される。圧縮機へ回収される冷凍機油の量が足りなくなると、圧縮機に焼き付き等の不具合が生じるため適切な量の冷凍機油が回収されるよう冷凍機油の戻し運転を行う必要がある。油戻し運転は、例えば、圧縮機の回転数を上げることによって行われる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、油戻し運転で、圧縮機の回転数を上昇させると、それだけ多くの冷媒が循環することになり、例えば、コンデンシングユニットにおいては冷却能力が過多となることがある。すると、冷媒回路で計測される温度や圧力などの値が、運転上の許容範囲閾値を超えてしまい、運転停止に至るなどの不都合が生じる可能性がある。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、コンデンシングユニット、冷凍装置、及び制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、冷媒回路が備える圧縮機の回転数を上昇させることによって、前記圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を前記圧縮機に戻す油戻し運転において、当該圧縮機の回転数の上昇による前記冷媒回路の能力の変化に応じて、前記吐出された冷媒の一部を前記冷媒回路を循環させずに前記圧縮機へ戻す制御を行う制御装置である。
【０００７】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記油戻し運転において、回転数を上昇させた前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスに設けられた弁を開に制御する。
【０００８】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記油戻し運転において、前記圧縮機の吸入側の圧力が所定の閾値以下となると、前記ホットガスバイパスに設けられた弁を開に制御する。
【０００９】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記油戻し運転において、前記圧縮機の吸入側の圧力が所定の範囲の圧力となるよう前記ホットガスバイパスに設けられた弁の開閉を制御する。
【００１０】
本発明の一態様は、圧縮機の吐出側と吸入側とを接続するホットガスバイパスと、前記ホットガスバイパスを流れる前記冷媒の流量を制御する弁と、上記の何れかに記載の制御装置と、を備えるコンデンシングユニットである。
【００１１】
本発明の一態様は、上記のコンデンシングユニットと、利用側熱交換器を有するショーケースと、を備える冷凍装置である。
【００１２】
本発明の一態様は、冷媒回路が備える圧縮機の回転数を上昇させることによって、前記圧縮機から冷媒とともに吐出された冷凍機油を前記圧縮機に戻す油戻し運転において、当該圧縮機の回転数の上昇による前記熱源機の能力の変化に応じて、前記吐出された冷媒の一部を、前記冷媒回路を循環させずに前記圧縮機へ戻す制御を行う制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、油戻し運転中の冷媒循環量の過度な増加を抑え、冷媒回路を安定した運転状態に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における冷媒回路の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における油戻し運転時の制御について説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における油戻し運転時の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態における油戻し運転について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における冷媒回路の一例を示す図である。
図１にコンデンシングユニット１とショーケース２を含む冷凍装置１００を示す。コンデンシングユニット１は、圧縮機１１，１２と、アキュムレータ３と、オイルセパレータ６１，６２と、ガスクーラ５１，５２と、オイルポット７１，７２と、中圧レシーバ９と、過冷却コイル１０と、制御装置３０とを主に備えている。ショーケース２は、膨張弁８１、利用側熱交換器（蒸発器）８０を備えている。本実施形態の冷媒回路は、圧縮機１１，１２、ガスクーラ５１，５２、膨張弁８１、利用側熱交換器８０、それらを接続する配管などを含んで構成される。
【００１６】
圧縮機１１，１２は、冷媒を圧縮し、圧縮した高圧冷媒を冷媒回路に供給する。圧縮機１１は、１段目の第一段圧縮部１１ａと、２段目の第二段圧縮部１１ｂと、を有する２段圧縮機である。圧縮機１２は、１段目の第一段圧縮部１２ａと、２段目の第二段圧縮部１２ｂと、を有する２段圧縮機である。コンデンシングユニット１において、圧縮機１１と圧縮機１２は、並列に設けられている。また、後述するように圧縮機１１と圧縮機１２は、オイルポット７１、オイルポット７２、均油管７３を介して冷凍機油が移動可能なように互いに接続されている。本実施形態の冷媒には、例えば、ＣＯ２が用いられる。ＣＯ２冷媒は、高圧と低圧の圧力差が大きく、圧縮機効率の向上のため二段圧縮構造が採用されている。また、性能・効率向上のため、圧縮機１１，１２の第二段圧縮部１１ｂ，１２ｂに、中間圧力（中圧）の冷媒を供給するガスインジェクション機構（後述）が採用されている。圧縮機１１の吐出側には、温度センサＴｈｏ−Ｄ１が設けられ、圧縮機１２の吐出側には、温度センサＴｈｏ−Ｄ２が設けられる。
【００１７】
圧縮機１１の吐出側の吐出管ＭＰ０１には、ホットガスバイパス管ＢＰ１１が接続される。ホットガスバイパス管ＢＰ１１には、ストレーナ１３１、電磁弁ＳＶＨＧ１、キャピラリチューブ１４１が設けられ、負荷側から戻った冷媒の流路である戻り配管ＭＰ１３に接続される。これらホットガスバイパス管ＢＰ１１、ストレーナ１３１、電磁弁ＳＶＨＧ１、キャピラリチューブ１４１を含む流路をホットガスバイパスと呼ぶ。ホットガスバイパスにおける冷媒の流れは、電磁弁ＳＶＨＧ１の開閉により制御される。つまり、制御装置３０が電磁弁ＳＶＨＧ１を開くと、圧縮機１１の吐出側と吸入側が連通し、冷媒がホットガスバイパスを流れる。同様に圧縮機１２の吐出側の吐出管ＭＰ０２には、ホットガスバイパス管ＢＰ１２が接続される。ホットガスバイパス管ＢＰ１２には、ストレーナ１３２、電磁弁ＳＶＨＧ２、キャピラリチューブ１４２が設けられホットガスバイパスを構成し、戻り配管ＭＰ１３に接続される。圧縮機１２側のホットガスバイパスにおける冷媒の流れも圧縮機１１側と同様に、電磁弁ＳＶＨＧ２の開閉により制御される。電磁弁ＳＶＨＧ１，ＳＶＨＧ２は、例えば、圧縮機１１，１２の起動前にそれらの吸入側と吐出側を均圧にするために開とされ、起動後には閉とされることが多い。従ってコンデンシングユニット１の運転中は、圧縮機１１，１２が吐出した冷媒は、ホットガスバイパスを流れずに吐出管ＭＰ０１，ＭＰ０２を流れる。
【００１８】
吐出管ＭＰ０１を流れる冷媒は、オイルセパレータ６１へ供給される。オイルセパレータ６１では、冷媒と冷媒に溶け込んだ冷凍機油とが分離され、冷媒は、逆止弁ＣＶ１を経由してガス管ＭＰ１０へと流れる。また、オイルセパレータ６１の底部とオイルポット７１の側面は、油戻し管ＲＰ１１で連通している。オイルセパレータ６１で分離された冷凍機油は、油戻し管ＲＰ１１を通ってオイルポット７１へ戻される。油戻し管ＲＰ１１にはストレーナ１２１が設けられ、ストレーナ１２１の下流側で油戻し管ＲＰ１１は２つの流路に分かれる。一方の流路の配管には、キャピラリチューブ１５１と電磁弁ＳＶ−ＯＩＬ１が設けられ、他方の流路の配管には、キャピラリチューブ１６１が設けられる。オイルポット７１へ戻される冷凍機油の量は、電磁弁ＳＶ−ＯＩＬ１の開閉により調整される。
【００１９】
また、オイルポット７１の上部と圧縮機１１の第一段圧縮部１１ａの吐出側とは配管により連通されている。油戻し管ＲＰ１１から流入する冷凍機油とは別に、圧縮機１１の動作中、冷凍機油は、第一段圧縮部１１ａの吐出側の連通管からもオイルポット７１に流入する。また、オイルポット７１の底部は、配管により圧縮機１１の底部と連通している。オイルポット７１の下方に溜った冷凍機油は、底部の配管を通じて圧縮機１１に戻される。
【００２０】
また、オイルポット７１には、レベルスイッチ７１ａが設けられる。レベルスイッチ７１ａは、オイルポット７１内の油面の高さを検出する。レベルスイッチ７１ａは、油面が所定の高さまで低下すると、油面の低下を示す信号を制御装置３０に出力する。
【００２１】
圧縮機１２側の構成も同様である。圧縮機１２が吐出した冷媒は、吐出管ＭＰ０２を通ってオイルセパレータ６２へ至り、オイルセパレータ６２で分離された冷媒は、逆止弁ＣＶ２を経由してガス管ＭＰ１０へと流れる。分離された冷凍機油は、油戻し管ＲＰ１２に設けられたストレーナ１２２、キャピラリチューブ１５２、キャピラリチューブ１６２、弁ＳＶ−ＯＩＬ２を通過してオイルポット７２に戻される。また、冷凍機油は、圧縮機１２の第二段圧縮部１２ｂの吐出側からオイルポット７２に流入する。オイルポット７２に供給された冷凍機油は、底部の配管を通じて圧縮機１２に戻される。また、オイルポット７２に設けられたレベルスイッチ７２ａは、オイルポット７２における油面の低下を検出すると、油面の低下を制御装置３０に通知する。
【００２２】
また、オイルポット７１とオイルポット７２は、均油管７３を介して接続されている。均油管７３は、各オイルポット７１，７２に貯留される油量の偏りをなくすために設けられる。均油管７３の一方の端は、オイルポット７１の側面のレベルスイッチ７１ａが設けられた高さ（油面の低下を検出する高さ）より高く、油戻し管ＲＰ１１の接続位置より低い位置に接続され、他の端は、オイルポット７２の側面のレベルスイッチ７２ａが設けられた高さより高く、油戻し管ＲＰ２１の接続位置より低い位置に接続されている。
【００２３】
圧縮機１１，１２によって吐出された高温高圧の冷媒は、ガス管ＭＰ１０を通って、並列に設けられたガスクーラ５１，５２に供給される。ガスクーラ５１，５２に供給された冷媒は、ファン４１，４２によって送り込まれる空気との熱交換により凝縮される。ＣＯ２冷媒の場合は冷却される。ガス管ＭＰ１０におけるガスクーラ５１，５２の上流側には、温度センサＴｈｏ−Ｇ１と高圧計測用の圧力センサＰＳＨが設けられる。
【００２４】
ガスクーラ５１，５２で冷却あるいは凝縮された冷媒は、気液２相管ＭＰ１１に設けられたストレーナ１１１を通過して、中圧レシーバ９の入口側に設けられた膨張弁ＥＥＶＧによって、ＣＯ２冷媒の場合は、例えば６Ｍｐａ程度の中圧に降圧されて中圧レシーバ９へ供給される。気液２相管ＭＰ１１におけるガスクーラ５１，５２の下流側には温度センサＴｈｏ−Ｇ２が設けられ、中圧レシーバ９の入口側には温度センサＴｈｏ−Ｍが設けられる。
【００２５】
また、気液２相管ＭＰ１１における膨張弁ＥＥＶＧの上流側では、冷却後あるいは凝縮後の冷媒を、圧縮機１１，１２へ戻す液バイパス管ＢＰ２１，２２が接続されている。液バイパス管ＢＰ２１には、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１の開度を制御することにより、液バイパス管ＢＰ２１へ流入する冷媒量を調整する。同様に液バイパス管ＢＰ２２には、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２の開度を制御することにより、液バイパス管ＢＰ２２へ流入する冷媒量を調整する。液バイパス管ＢＰ２１は、後述するインジェクション管ＩＰ１１と接続し、液バイパス管ＢＰ２２はインジェクション管ＩＰ１２と接続する。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１は、圧縮機１１の吐出側の温度が所定の温度以上となったときに制御装置３０により開とされる。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１が開くことにより、ガスクーラ５１，５２で熱交換を行って圧縮機１１の吐出側よりも低温となった冷媒が、液バイパス管ＢＰ２１およびインジェクション管ＩＰ１１を通して圧縮機１１の中圧部（第二段圧縮部１１ｂの吸入側）へと供給され、圧縮機１１の吐出側における過度な温度上昇を抑制する。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２、液バイパス管ＢＰ２２についても同様である。
【００２６】
中圧レシーバ９は、膨張弁ＥＥＶＧで膨張された気液二相状態の冷媒を、気相の冷媒であるガス冷媒と液相の冷媒である液冷媒とに分離する。中圧レシーバ９には、液冷媒の液面が上限に達したかどうかを検出する中圧レシーバレベルスイッチ９ａが設けられている。中圧レシーバ９の上部にはインジェクション管ＩＰ１０が接続され、ガス冷媒を送出する。インジェクション管ＩＰ１０には圧力センサＰＳＭ１が設けられる。インジェクション管ＩＰ１０によって送出されたガス冷媒は、２つの流路（インジェクション管ＩＰ１１，１２）に分岐される。インジェクション管ＩＰ１１には、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ１が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ１の開度を制御することにより、インジェクション管ＩＰ１１へ流入する冷媒の圧力を制御する。膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ１の圧縮機１１側には逆止弁ＣＶ３が設けられ、インジェクション管ＩＰ１１へ流入した中圧のガス冷媒は、圧縮機１１の中圧部に供給される。インジェクション管ＩＰ１１から供給された中圧のガス冷媒は、第二段圧縮部１１ｂによって再圧縮される。これにより、冷凍サイクルのＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を向上させることができる（ガスインジェクション機構）。インジェクション管ＩＰ１１における圧縮機１１との接続部の手前側には、温度センサＴｈｏ−ＩＮＪ１、圧力センサＰＳＭ２１が設けられる。
【００２７】
インジェクション管ＩＰ１２には、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ２、逆止弁ＣＶ４が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ２の開度を制御することにより、インジェクション管ＩＰ１２へ流入する冷媒の圧力を制御する。インジェクション管ＩＰ１２へ流入した中圧のガス冷媒は、圧縮機１２の中圧部に供給されて再圧縮される。インジェクション管ＩＰ１２における圧縮機１２との接続部の手前側には、温度センサＴｈｏ−ＩＮＪ２、圧力センサＰＳＭ２２が設けられる。
【００２８】
一方、中圧レシーバ９内で分離された液冷媒は、液管ＭＰ１２を流れ、ストレーナ１４を通過して、過冷却コイル１０で冷却される。過冷却コイル１０の上流側では、液管ＭＰ１２に過冷却管ＭＰ１２Ａが接続され、中圧レシーバ９から流出した液冷媒の一部は、過冷却管ＭＰ１２Ａに分岐する。分岐した液冷媒は、過冷却コイル用の膨張弁ＥＥＶＳＣにより減圧されて低温となり、過冷却コイル１０において、液管ＭＰ１２を流れる液冷媒（負荷側へ供給される冷媒）を冷却する。過冷却管ＭＰ１２Ａに分岐した冷媒は、過冷却コイル１０を通過するとアキュムレータ３へと流れる。過冷却管ＭＰ１２Ａには、温度センサＴｈｏ−ＳＣが設けられる。
【００２９】
液管ＭＰ１２を流れる冷媒は、過冷却コイル１０で冷却された後、コンデンシングユニット１から流れ出て、接続配管８２を通じて外部の負荷（ショーケース２）に供給される。ショーケース２は、膨張弁８１、利用側熱交換器８０を備える。コンデンシングユニット１から供給された冷媒は、膨張弁８１で減圧され、利用側熱交換器８０において熱交換を行い、対象物を冷却する。熱交換後の冷媒は、接続配管８３を通じてコンデンシングユニット１へ戻る。コンデンシングユニット１では、負荷側から戻った冷媒は、戻り配管ＭＰ１３を通じてアキュムレータ３へと流れる。戻り配管ＭＰ１３におけるアキュムレータ３の手前側には、温度センサＴｈｏ−Ｓ、低圧計測用の圧力センサＰＳＬが設けられている。
【００３０】
アキュムレータ３は、圧縮機１１，１２に供給される冷媒の気液分離を行う。アキュムレータ３で分離されたガス冷媒の一部は、吸入管ＭＰ１４を通過して、圧縮機１１に付設されたアキュムレータ２１へ供給される。アキュムレータ２１でさらに気相だけが抽出されたガス冷媒は、圧縮機１１の第一段圧縮部１１ａの吸入側に供給される。同様にアキュムレータ３で分離されたガス冷媒の残りは、吸入管ＭＰ１５を通過して、圧縮機１２に付設されたアキュムレータ２２へ供給され、圧縮機１２の第一段圧縮部１２ａの吸入側に供給される。
また、コンデンシングユニット１には、外部の温度を計測する温度センサＴｈｏ−Ａが設けられる。
【００３１】
制御装置３０は、圧力センサＰＳＬ、温度センサＴｈｏ−Ｒ等の各センサ、電磁弁ＥＥＶＧなどの各種弁、圧縮機１１，１２等の機器と接続されており、各センサによる計測値を取得し、圧縮機１１，１２の回転数や膨張弁ＥＥＶＧ等の開閉を調整し、コンデンシングユニット１を運転する。例えば、制御装置３０は、圧力センサＰＳＬの計測する圧力を監視しながら、圧縮機１１，１２から冷媒とともに吐出された冷凍機油を回収するために油戻し運転を行う。次に制御装置３０が備える油戻し運転の機能について図２を用いて説明する。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態における制御装置のブロック図である。
制御装置３０は、例えばマイコン等のコンピュータ装置である。図示するように制御装置３０は、センサ情報取得部３１と、タイマ３２と、記憶部３３と、油戻し運転制御部３４と、を備えている。なお、制御装置３０は、コンデンシングユニット１に関して種々の制御を行うが、本明細書では油戻し運転以外の制御に関する機能の説明を省略する。
【００３３】
センサ情報取得部３１は、各センサから計測値を取得する。例えば、センサ情報取得部３１は、低圧計測用の圧力センサＰＳＬから、圧縮機１１，１２の吸入側における冷媒圧力の計測値を取得する。圧力センサＰＳＬが計測する圧力は、冷媒回路において、冷媒が低圧になったときの圧力である。
タイマ３２は、時刻を計測する。
記憶部３３は、センサ情報取得部３１が取得した圧力の計測値や油戻し運転に必要なパラメータの値など種々の情報を記憶する。また、記憶部３３は、制御装置３０の機能を実現する各種プログラムを記憶する。
【００３４】
油戻し運転制御部３４は、油戻し運転を実行する。例えば、油戻し運転制御部３４は、タイマ３２が計測する時刻に基づいて、圧縮機１１，１２の運転時間が所定時間に到達すると油戻し運転を開始する。あるいは、油戻し運転制御部３４は、圧縮機１１，１２から吐出された冷凍機油の量を計算し、計算した油量が所定の閾値以上となると油戻し運転を開始する。また、油戻し運転制御部３４は、油戻し運転を開始して所定の時間が経過すると、油戻し運転を終了する。油戻し運転制御部３４は、圧縮機制御部３４１と、低圧監視部３４２と、弁制御部３４３とを備えている。
【００３５】
圧縮機制御部３４１は、油戻し運転中の圧縮機１１，１２の回転数を制御する。具体的には、例えば、圧縮機１１について油戻し運転を行う場合であれば、圧縮機制御部３４１は、圧縮機１１の回転数を上昇させ、冷媒の流速がフラッディング速度となるよう高速化する。冷媒の流速がフラッディング速度以上となると、冷媒回路の各配管に付着、滞留している冷凍機油を圧縮機１１，１２に戻すことができる。
低圧監視部３４２は、圧力センサＰＳＬが計測した圧力（以下、低圧と記載）が、所定の目標値とどの程度乖離しているか、あるいは、低圧が所定の下限値に到達するかどうかを監視する。
【００３６】
弁制御部３４３は、油戻し運転中に、低圧監視部３４２が監視する低圧が所定の下限値に到達しそうになると、電磁弁ＳＶＨＧ１，ＳＶＨＧ２のうち少なくとも一方を開き、一部の冷媒をホットガスバイパス管ＢＰ１１，１２へ導き、冷媒回路を循環する冷媒量を抑制する。より具体的には、弁制御部３４３は、圧縮機１１が油戻し運転中（回転数が上昇中）であれば、電磁弁ＳＶＨＧ１を開に制御する。あるいは、圧縮機１２が油戻し運転中であれば、弁制御部３４３は、電磁弁ＳＶＨＧ２を開に制御する。なお、油戻し運転制御部３４は、制御装置３０が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部３３からプログラムを読み出して実行することで実現される機能である。
【００３７】
次に図３を用いて圧縮機１１を例として本実施形態の油戻し運転について説明する。
図３は、本発明の一実施形態における油戻し運転時の制御について説明する図である。
図３（ａ）に圧縮機１１の回転数の変化を、図３（ｂ）に電磁弁ＳＶＨＧ１の開閉の変化を、図３（ｃ）に低圧の変化をそれぞれ示す。図３（ａ）の縦軸は回転数、図３（ｂ）の縦軸は開度、図３（ｃ）の縦軸は圧力を示す。また、図３（ａ）〜図３（ｃ）の各グラフの横軸は時間を示し、各グラフの同じ位置は同じ時刻を示している。
【００３８】
（時刻ｔ０〜ｔ１）
油戻し運転を行っていないとき、制御装置３０は、負荷に応じた回転数Ｘ１（例えば、５０ｒｐｓ）で圧縮機１１を駆動する（図３（ａ））。上述のとおり、コンデンシングユニット１の運転中、電磁弁ＳＶＨＧ１は閉じられている（図３（ｂ））。このとき、制御装置３０は、低圧が負荷に応じた所定の目標値となるよう圧縮機１１の回転数等を制御する（図３（ｃ））。ここで、ショーケース２の冷却対象が冷蔵（例えば、冷媒の温度が−１０℃程度）の場合、低圧の目標値は相対的に高く、冷却対象が冷凍（例えば、冷媒の温度が−４５℃程度）の場合、低圧の目標値は相対的に低く設定される。
【００３９】
（時刻ｔ１〜ｔ３）
次に時刻ｔ１に油戻し運転を開始する条件が成立すると、油戻し運転制御部３４は、油戻し運転を開始する。具体的には、圧縮機制御部３４１が、圧縮機１１の回転数をＸ２に上昇させる。圧縮機制御部３４１は、回転数の上昇から時間Ｌ１が経過するまでの間、圧縮機１１を回転数Ｘ２で駆動する。圧縮機制御部３４１が、圧縮機１１の回転数をＸ２に上昇させると、それだけ多くの冷媒が冷媒回路を循環し、冷却能力が増大する。すると、低圧監視部３４２が監視する低圧が、回転数をＸ２に上昇させた時刻ｔ１以降、徐々に低下する。そして、低圧は、所定の下限値（異常検知値）に近づいていく。ここで、所定の下限値とは、ＣＯ２冷媒の場合、三重点となる圧力（約−５６℃、約０．５２ＭＰａ）である。特にショーケース２の対象が冷凍の場合、蒸発温度が低く、低圧の目標値が異常検知値と大きく乖離していない為、低圧は、異常検知値に到達し易くなる。制御装置３０は、低圧が、異常検知値に達すると、コンデンシングユニット１の運転を停止するよう設計されている。
【００４０】
そこで、本実施形態では、低圧が異常検知値に近づいていることを検知するための閾値を設定し、低圧監視部３４２は、低圧がこの閾値に到達すると（時刻ｔ２）、低圧が異常検知値に近づいていることを示す警告信号を出力する。警告信号が出力されると、弁制御部３４３は、電磁弁ＳＶＨＧ１を閉から開へ制御する（図３（ｂ）、時刻ｔ２）。時刻ｔ２で電磁弁ＳＶＨＧ１が開となると、圧縮機１１が吐出した冷媒のうちの一部が、バイパス管ＢＰ１１へと分岐し、アキュムレータ３、アキュムレータ２１を通じて圧縮機１１へと戻される。冷媒の一部が、冷媒回路を循環することなく圧縮機１１へと戻されることで、過多となった冷却能力が調整され、それに伴い圧力センサＰＳＬが計測する低圧の低下が抑制される。これにより、油戻し運転のために圧縮機１１の回転数を上昇させて、冷却能力が増大した場合でも、低圧が異常検知値に達することなく（運転停止に至ることなく）、安定してコンデンシングユニット１を運転することができる。
【００４１】
（時刻ｔ３〜）
油戻し運転を開始して所定時間Ｌ１が経過すると（時刻ｔ３）、油戻し運転制御部３４は、油戻し運転を終了する。つまり、圧縮機制御部３４１は、圧縮機１１の回転数を低下させ、元の回転数Ｘ１に戻す（図３（ａ））。また、弁制御部３４３は、電磁弁ＳＶＨＧ１を開から閉へ制御する（図３（ｂ））。制御装置３０は、低圧が負荷に応じた所定の目標値となるよう圧縮機１１の回転数等を制御する。
【００４２】
一般的に油戻し運転では、冷媒の流速が所定の流速以上となるように、圧縮機１１等の回転数を上昇させて運転する。すると、冷却能力が増大し、低圧の目標値（冷凍の場合）や様々な運転条件次第では、圧縮機１１の吸入側の圧力（低圧）が過度に低下し、例えば、運転停止に至る可能性がある。これに対し、本実施形態の油戻し運転によれば、能力過多となる場合にはホットガスバイパスを利用して、冷却能力を調整し、低圧に代表される冷媒回路の運転状態を許容範囲内に維持することができる。これにより、負荷が冷蔵か冷凍かに関わらず、コンデンシングユニット１の安定した運転が可能になる。また、電磁弁ＳＶＨＧ１の開閉制御は、低圧の値に応じて行うので、不必要に電磁弁ＳＶＨＧ１を開いて冷却能力を低下させることがない。なお、図３の説明では、油戻し運転が終了するまで、電磁弁ＳＶＨＧ１を開き続けることとしたが、例えば、電磁弁ＳＶＨＧ１を開くことによって、低圧が、目標値付近まで回復する等したならば、油戻し運転の終了前に電磁弁ＳＶＨＧ１を閉としてもよい。あるいは、低圧が、目標値を基準とする所定の範囲の圧力となるように電磁弁ＳＶＨＧ１の開閉を制御してもよい。または、単純に開閉を行うだけではなく、ホットガスバイパス管ＢＰ１１に流量調節弁を設け、ホットガスバイパスへ分岐する冷媒の流量を調整するようにしてもよい。
【００４３】
図４は、本発明の一実施形態における油戻し運転時の制御の一例を示すフローチャートである。
図４を用いて、図１、図２の構成を例に油戻し運転の流れについて説明する。図３では、圧縮機１１の回転数を上昇させる場合を例に説明を行ったが、以下の説明では、油戻し運転中、圧縮機１１および圧縮機１２の回転数を上昇させる制御を行うものとする。また、センサ情報取得部３１は、圧力センサＰＳＬの計測値を所定の時間間隔で取得し、低圧監視部３４２に出力する。また、電磁弁ＳＶＨＧ１および電磁弁ＳＶＨＧ２は閉であるとする。また、図３で例示した回転数Ｘ２、油戻し運転を行う時間Ｌ１、低圧に対して設定された閾値等の値は記憶部３３に記録されているものとする。
【００４４】
まず、油戻し運転制御部３４が、油戻し運転の開始条件の成立を判定する（ステップＳ１１）。例えば、油戻し運転制御部３４は、タイマ３２を用いて、圧縮機１１，１２の運転時間（前回の油戻し運転終了から現在までの運転時間の累積）を演算する。また、油戻し運転制御部３４は、前回の油戻し運転終了後の各運転におけるオイルセパレータ６１，６２下流の冷凍機油の吐出量を演算する。そして、演算した運転時間が所定以上で、且つ、演算した冷凍機油の吐出量が所定以上であれば、油戻し運転制御部３４は、油戻し運転の開始条件が成立したと判定する。油戻し運転の開始条件が成立していない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、ステップＳ１１の判定を繰り返す。
【００４５】
油戻し運転の開始条件が成立した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、油戻し運転制御部３４は、油戻し運転を開始する。まず、圧縮機制御部３４１が、圧縮機１１，圧縮機１２の回転数をＸ１からＸ２に上昇させる（ステップＳ１２）。２台の圧縮機１１，１２の回転数を共に上昇させることで、より迅速に冷凍機油を回収することができる。また、低圧監視部３４２が、圧力センサＰＳＬによる最新の計測値と低圧に対して設定された閾値とを比較し、低圧が閾値以下かどうかを判定する（ステップＳ１３）。低圧が閾値よりも大きい場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、圧縮機１１，１２を回転数Ｘ２で駆動しつつ、ステップＳ１５の判定を行う。低圧が閾値以下の場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、弁制御部３４３は、回転数を上昇させた圧縮機１１、１２のホットガスバイパスに設けられた電磁弁ＳＶＨＧ１および電磁弁ＳＶＨＧ２を開く（ステップＳ１４）。
【００４６】
次に油戻し運転制御部３４が、油戻し運転の終了条件の成立を判定する（ステップＳ１５）。例えば、油戻し運転制御部３４は、タイマ３２を用いて、油戻し運転の開始から所定時間（図３のＬ１）が経過すると、油戻し運転の終了条件が成立したと判定する。油戻し運転の終了条件が成立していない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、油戻し運転制御部３４は、油戻し運転を継続しつつ、ステップＳ１３からの処理を繰り返す。油戻し運転の終了条件が成立した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、弁制御部３４３は、ホットガスバイパス用の電磁弁ＳＶＨＧ１および電磁弁ＳＶＨＧ２を閉じる。圧縮機制御部３４１は、圧縮機１１，圧縮機１２の回転数を元の回転数Ｘ１に戻す（ステップＳ１６）。制御装置３０は、次回以降も、同様の手順で油戻し運転を行う。
【００４７】
このように油戻し運転中の低圧の状態に応じてホットガスバイパスを開閉することにより、ショーケース２側へ供給する冷媒量を調整し、冷却能力を制御することができる。これにより、油戻し運転中の低圧の低下による運転停止のリスクを低減することができる。
【００４８】
なお、油戻し運転における圧縮機回転数の上昇は、圧縮機１１，１２を同時に行っても良いし、１台ずつ順に行っても良いし、１台のみ行っても良い。何れの場合も低圧が閾値以下となると、弁制御部３４３が、回転数を上昇させた圧縮機側のホットガスバイパスに冷媒を流すよう制御する。また、図１では、圧縮機を２台備える冷媒回路を示したが、本実施形態の油戻し運転は、圧縮機を１台のみ備える冷媒回路や３台以上の圧縮機を備える冷媒回路に適用してもよい。また、圧縮機を複数備える冷媒回路の場合、圧縮機は直列（２台の場合、高段と低段など）に設けられていてもよい。また、図１に示す冷媒回路では、圧縮機１１，１２は２段圧縮機であるが、これに限定されず、１段であってもよい。
【００４９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、実施形態では、コンデンシングユニット１により、冷却する場合について説明したが、一般的な空気調和機について、冷房時、暖房時を問わず、本実施形態の油戻し運転を適用してもよい。また、実施形態では、低圧の値に基づいて、ホットガスバイパスの開閉を制御する場合について説明したが、圧力の他にも、例えば、所定の位置での冷媒の温度に基づいて、ホットガスバイパスの開閉を制御してもよい。あるいは、低圧の値に関わらず油戻し運転時はホットガスバイパスを開とするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００・・・冷凍装置
１・・・コンデンシングユニット
２・・・ショーケース
３・・・アキュムレータ
９・・・中圧レシーバ
９ａ・・・中圧レシーバレベルスイッチ
１０・・・過冷却コイル
１１，１２・・・圧縮機
１１ａ,１２ａ・・・第一段圧縮部
１１ｂ,１２ｂ・・・第二段圧縮部
２１、２２・・・アキュムレータ
３０・・・制御装置
３１・・・センサ情報取得部
３２・・・タイマ
３３・・・記憶部
３４・・・油戻し運転制御部
３４１・・・圧縮機制御部
３４２・・・低圧監視部
３４３・・・弁制御部
４１、４２・・・ファン
５１，５２・・・ガスクーラ
６１，６２・・・オイルセパレータ
７１，７２・・・オイルポット
７１ａ、７２ａ・・・レベルスイッチ
７３・・・均油管
８０・・・利用側熱交換器
８１・・・膨張弁
８２、８３・・・接続配管
ＭＰ０１、ＭＰ０２・・・吐出管
ＭＰ１０・・・ガス管
ＭＰ１１・・・気液２層管
ＭＰ１２・・・液管
ＭＰ１２Ａ・・・過冷却管
ＭＰ１３・・・戻り配管
ＭＰ１４、ＭＰ１５・・・吸入管
Ｔｈｏ−Ｄ１、Ｔｈｏ−Ｄ２、Ｔｈｏ−ＳＣ、Ｔｈｏ−Ｓ、Ｔｈｏ−Ｇ１、
Ｔｈｏ−Ｇ２、Ｔｈｏ−Ｍ、Ｔｈｏ−ＩＮＪ１、Ｔｈｏ−ＩＮＪ２・・・温度センサ
ＨＳＬ、ＰＳＬ、ＰＳＨ、ＰＳＭ１、ＰＳＭ２１、ＰＳＭ２２・・・圧力センサ
ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３、ＣＶ４・・・逆止弁
ＢＰ１１，ＢＰ１２・・・ホットガスバイパス管
ＳＶＨＧ１，ＳＶＨＧ２・・・電磁弁
１１１、１２１、１２２、１３１、１３２、１３３、１４・・・ストレーナ
１４１、１４２、１５１、１５２、１６１、１６２・・・キャピラリチューブ
ＲＰ１１、ＲＰ１２・・・油戻し管
ＢＰ２１、２２・・・液バイパス管
ＩＰ１０、ＩＰ１１、ＩＰ１２・・・インジェクション管
ＳＶ−ＯＩＬ１、ＳＶ−ＯＩＬ２・・・電磁弁
ＥＥＶＧ、ＥＥＶ−ＬＢ１、ＥＥＶ−ＬＢ２、ＥＥＶ−ＩＮＪ１、
ＥＥＶ−ＩＮＪ２、ＥＥＶＳＣ・・・膨張弁
【図１】
2019128061.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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