(57)【要約】【課題】比例制御弁の摺動部分の潤滑性の低下を防止できる冷凍装置を提供する。【解決手段】冷媒及び潤滑用の油を圧縮送給するコンプレッサ１１と、コンプレッサ１１からの油を当該コンプレッサ１１に戻すオイルセパレータ１２と、オイルセパレータ１２からの冷媒を冷却するコンデンサ１３と、コンデンサ１３からの冷媒を圧力低下させる膨張弁１６と、圧力低下した冷媒により冷気を発生させるエバポレータ１７と、エバポレータ１７からコンプレッサ１１へ戻す冷媒の流通量を調整する比例制御弁１８と、エバポレータ１７の近傍に設けられた温度センサ２１及び電気ヒータ２３と、温度センサ２１での温度が所定温度と略等しい場合には、冷媒を滞留させることなく流通させる程度に比例制御弁１８をわずかに開放し、温度センサ１８での温度が所定温度よりも低い場合には、さらに、電気ヒータ２３を作動させる制御装置２０とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒及び潤滑用の油を圧縮送給する圧縮送給手段と、
前記圧縮送給手段から送出された前記油を当該圧縮送給手段に戻す油分離手段と、
前記油分離手段から送出された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、
前記冷媒冷却手段からの前記冷媒の圧力を低下させる圧力低下手段と、
前記圧力低下手段で圧力を低下させられた前記冷媒を流通させることにより冷気を発生させる冷気発生手段と、
前記冷気発生手段と前記圧縮送給手段との間に設けられて当該冷気発生手段から前記圧縮送給手段へ戻す前記冷媒の流通量を調整する比例制御弁と、
前記冷気発生手段の近傍に設けられた温度計測手段と、
前記冷気発生手段の近傍に設けられた加熱手段と、
前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度よりも高い場合には、前記比例制御弁の開度を広げるように当該比例制御弁を制御し、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度と略等しい場合には、前記冷媒を滞留させることなく流通させる程度に前記比例制御弁をわずかに開放するように当該比例制御弁を制御し、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度よりも低い場合には、前記冷媒を滞留させることなく流通させる程度に前記比例制御弁をわずかに開放するように当該比例制御弁を制御すると共に、前記加熱手段を作動させるように当該加熱手段を制御する制御手段と
を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記比例制御弁と前記圧縮送給手段との間の圧力を計測する圧力計測手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記圧力計測手段で計測した圧力が所定の圧力よりも低くなると、当該圧力計測手段で計測する圧力が所定の圧力以上となるように、前記比例制御弁の開度を制御する
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記油分離手段が、前記比例制御弁を介して前記油を前記圧縮送給手段に戻す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】
本発明は、冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍車や冷凍貨物列車等の従来の冷凍装置の一例の概略構成を図２に示す。
【０００３】
図２に示すように、冷媒及び潤滑用の油を内部に入れられたコンプレッサ１１１の送出口は、オイルセパレータ１１２の受入口に連結している。オイルセパレータ１１２の気体送出口は、図示しない送風手段を備えたコンデンサ１１３の受入側に電磁弁１１３ａを介して連結している。コンデンサ１１３の送出側は、レシーバ１１４の受入口に連結している。レシーバ１１４の送出口は、ドライヤ１１４ａ，サイトグラス１１４ｂを介してヒートアキュームレータ１１５の高温側受入口に連結している。
【０００４】
ヒートアキュームレータ１１５の高温側送出口は、図示しない送風手段を備えたエバポレータ１１７の受入口にディストリビュータ１１６ａを介して連結している。ヒートアキュームレータ１１５とエバポレータ１１７との間には、膨張弁１１６が配設されている。エバポレータ１１７の送出口は、上記ヒートアキュームレータ１１５の低温側受入口に連結している。このヒートアキュームレータ１１５の低温側送出口は、前記コンプレッサ１１１の受入口に連結している。
【０００５】
ヒートアキュームレータ１１５とコンプレッサ１１１との間には、比例制御弁１１８が設けられている。比例制御弁１１８とコンプレッサ１１１との間には、前記オイルセパレータ１１２の油送出口が連結されている。また、前記レシーバ１１４と前記ドライヤ１１４ａとの間は、上記比例制御弁１１８と上記コンプレッサ１１１の受入口との間に電磁弁１１９ｂを介して連結している。膨張弁１１６とディストリビュータ１１６ａとの間と、前記オイルセパレータ１１２の気体送出口と前記電磁弁１１３ａとの間とは、電磁弁１１９ａを介して連結している。
【０００６】
前記エバポレータ１１７の近傍には、温度センサ１２１が配設されている。温度センサ１２１は、制御装置１２０の入力部に電気的に接続されている。制御装置１２０の出力部には、前記比例制御弁１１８が電気的に接続されており、当該制御装置１２０は、温度センサ１２１からの信号に基づいて、比例制御弁１１８の開度を調整するようになっている。
【０００７】
このような従来の冷凍装置１１０の作用を次に説明する。
【０００８】
コンプレッサ１１１を作動すると、コンプレッサ１１１内の冷媒（気体）及び油が圧縮されながらオイルセパレータ１１２内に送給される。オイルセパレータ１１２内に送給された油は、そのほとんどが油送出口から送出されて、コンプレッサ１１１の受入口を介して当該コンプレッサ１１１内に戻される。オイルセパレータ１１２内に送給された冷媒（気体）は、油のほとんどが分離されながらも油の一部と共にコンデンサ１１３に送給され、冷却されることにより液化する。
【０００９】
液化された冷媒は、レシーバ１１４、ドライヤ１１４ａ、サイトグラス１１４ｂを介してヒートアキュームレータ１１５に送給され、低温側の冷媒でさらに冷却された後、膨張弁１１６を介することにより圧力低下を生じて気化する。冷媒は、気化の際の潜熱により、エバポレータ１１７内を冷却（吸熱）しながら流通する。このため、前記送風手段でエバポレータ１１７に送風することにより、冷凍室内に冷気を送出することができる。
【００１０】
エバポレータ１１７内を流通した冷媒（気体）は、前記ヒートアキュームレータ１１５により、先に説明した高温側の冷媒を冷却した後、比例制御弁１１８を介してコンプレッサ１１１内に戻され、上述したように再び循環される。
【００１１】
他方、前記オイルセパレータ１１２内から上記冷媒と共に送出された前記油の一部は、当該冷媒と共に上記ラインを流通することにより、上記ライン内における機械的な摺動部分（特に、比例制御弁１１８）を潤滑するようになっている。
【００１２】
このように冷凍室内を冷却していくにあたって、制御装置１２０は、温度センサ１２１からの信号に基づき、冷凍室内の温度を入力された所定の温度にするように比例制御弁１１８の開度を調整する。すなわち、制御装置１２０は、温度センサ１２１で計測した温度が所定の温度よりも高いと、比例制御弁１１８の開度を広げて、前記エバポレータ１１７等を流通する冷媒の量を多くすることにより、冷却能力を高くし、温度センサ１２１で計測した温度が所定の温度に近づくにしたがって、比例制御弁１１８の開度を狭くして、前記エバポレータ１１７等を流通する冷媒の量を少なくすることにより、冷却能力を弱め、温度センサ１２１で計測した温度が所定の温度と略等しくなると、比例制御弁１１８を全閉して、前記エバポレータ１１７等への冷媒の流通を停止させるようになっているのである。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１０−２３２０７６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したような従来の冷凍装置１１０においては、所定の温度（設定温度）と計測温度（冷凍室内温度）とが略等しくなる状態が比較的長い時間にわたって続き、比例制御弁１１８が比較的長い時間にわたって継続して全閉状態となってしまうと、当該比例制御弁１１８の上流側部分で滞留する前記冷媒が次第に液化して、当該比例制御弁１１８の摺動部分の油分を洗浄除去してしまい、当該比例制御弁１１８の摺動部分の潤滑性を低下させてしまうおそれがあった。
【００１５】
このようなことから、本発明は、設定温度と計測温度とが略等しくなる状態が比較的長い時間にわたって続いても、比例制御弁の摺動部分の潤滑性の低下を防止することができる冷凍装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、本発明に係る冷凍装置は、冷媒及び潤滑用の油を圧縮送給する圧縮送給手段と、前記圧縮送給手段から送出された前記油を当該圧縮送給手段に戻す油分離手段と、前記油分離手段から送出された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、前記冷媒冷却手段からの前記冷媒の圧力を低下させる圧力低下手段と、前記圧力低下手段で圧力を低下させられた前記冷媒を流通させることにより冷気を発生させる冷気発生手段と、前記冷気発生手段と前記圧縮送給手段との間に設けられて当該冷気発生手段から前記圧縮送給手段へ戻す前記冷媒の流通量を調整する比例制御弁と、前記冷気発生手段の近傍に設けられた温度計測手段と、前記冷気発生手段の近傍に設けられた加熱手段と、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度よりも高い場合には、前記比例制御弁の開度を広げるように当該比例制御弁を制御し、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度と略等しい場合には、前記冷媒を滞留させることなく流通させる程度に前記比例制御弁をわずかに開放するように当該比例制御弁を制御し、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度よりも低い場合には、前記冷媒を滞留させることなく流通させる程度に前記比例制御弁をわずかに開放するように当該比例制御弁を制御すると共に、前記加熱手段を作動させるように当該加熱手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る冷凍装置は、上述した冷凍装置において、前記比例制御弁と前記圧縮送給手段との間の圧力を計測する圧力計測手段をさらに備え、前記制御手段が、前記圧力計測手段で計測した圧力が所定の圧力よりも低くなると、当該圧力計測手段で計測する圧力が所定の圧力以上となるように、前記比例制御弁の開度を制御することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る冷凍装置は、上述した冷凍装置において、前記油分離手段が、前記比例制御弁を介して前記油を前記圧縮送給手段に戻すことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る冷凍装置の実施の形態を図１を用いて以下に説明する。図１は、冷凍装置の概略構成図である。
【００２０】
図１に示すように、冷媒及び潤滑用の油を内部に入れられた圧縮送給手段であるコンプレッサ１１の送出口は、油分離手段であるオイルセパレータ１２の受入口に連結している。オイルセパレータ１２の気体送出口は、図示しない送風手段を備えた冷媒冷却手段であるコンデンサ１３の受入側に電磁弁１３ａを介して連結している。コンデンサ１３の送出側は、レシーバ１４の受入口に連結している。レシーバ１４の送出口は、ドライヤ１４ａ，サイトグラス１４ｂを介してヒートアキュームレータ１５の高温側受入口に連結している。
【００２１】
ヒートアキュームレータ１５の高温側送出口は、図示しない送風手段を備えた冷気発生手段であるエバポレータ１７の受入口にディストリビュータ１６ａを介して連結している。ヒートアキュームレータ１５とエバポレータ１７との間には、圧力低下手段である膨張弁１６が配設されている。エバポレータ１７の送出口は、上記ヒートアキュームレータ１５の低温側受入口に連結している。このヒートアキュームレータ１５の低温側送出口は、前記コンプレッサ１１の受入口に連結している。
【００２２】
ヒートアキュームレータ１５とコンプレッサ１１との間には、比例制御弁１８が設けられている。比例制御弁１８とヒートアキュームレータ１５との間には、前記オイルセパレータ１２の液体送出口が連結されている。また、前記レシーバ１４と前記ドライヤ１４ａとの間は、上記比例制御弁１８と上記コンプレッサ１１との間に電磁弁１９ａを介して連結している。膨張弁１６とディストリビュータ１６ａとの間と、前記オイルセパレータ１２の気体送出口と前記電磁弁１３ａとの間とは、電磁弁１９ｂを介して連結している。
【００２３】
前記エバポレータ１７の近傍には、温度計測手段である温度センサ２１及び加熱手段である電気ヒータ２３が配設されている。膨張弁１６とコンプレッサ１１の受入口との間には、圧力計測手段である圧力センサ２２が設けられている。温度センサ２１及び圧力センサ２２は、制御手段である制御装置２０の入力部に電気的に接続されている。制御装置２０の出力部には、前記比例制御弁１８及び電気ヒータ２３が電気的に接続されており、当該制御装置２０は、温度センサ２１及び圧力センサ２２からの信号に基づいて、比例制御弁１８の開度及び電気ヒータ２３の加熱量を調整するようになっている。
【００２４】
このような本実施の形態に係る冷凍装置１０の作用を次に説明する。
【００２５】
コンプレッサ１１を作動すると、コンプレッサ１１内の冷媒（気体）及び油が圧縮されながらオイルセパレータ１２内に送給される。オイルセパレータ１２内に送給された油は、そのほとんどが油送出口から比例制御弁１８の上流側に分離送出され、比例制御弁１８の摺動部分を潤滑した後に、コンプレッサ１１の受入口を介して当該コンプレッサ１１内に戻される。オイルセパレータ１２内に送給された冷媒（気体）は、油のほとんどが分離されながらも油の一部と共にコンデンサ１３に送給され、冷却されることにより液化する。
【００２６】
液化された冷媒は、レシーバ１４、ドライヤ１４ａ、サイトグラス１４ｂを介してヒートアキュームレータ１５に送給され、低温側の冷媒でさらに冷却された後、膨張弁１６を介することにより圧力低下を生じて気化する。冷媒は、気化の際の潜熱により、エバポレータ１７内を冷却（吸熱）しながら流通する。このため、前記送風手段でエバポレータ１７に送風することにより、冷凍室内に冷気を送出することができる。
【００２７】
エバポレータ１７内を流通した冷媒（気体）は、前記ヒートアキュームレータ１５により、先に説明した高温側の冷媒を冷却した後、比例制御弁１８を介してコンプレッサ１１内に戻され、上述したように再び循環される。
【００２８】
他方、前記オイルセパレータ１２内から上記冷媒と共に送出された前記油の一部は、当該冷媒と共に上記ラインを流通することにより、上記ライン内における機械的な摺動部分（特に、比例制御弁１８）を潤滑するようになっている。
【００２９】
このように冷凍室内を冷却していくにあたって、制御装置２０は、温度センサ２１及び圧力センサ２２からの信号に基づき、冷凍室内の温度を入力された所定の温度にすると共に、膨張弁１６とコンプレッサ１１との間の圧力を所定の圧力以上にするように、比例制御弁１８の開度を調整する。
【００３０】
すなわち、制御装置２０は、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度よりも高いと、比例制御弁１８の開度を広げて、前記エバポレータ１７等を流通する冷媒の量を多くすることにより、冷却能力を高くし、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度に近づくにしたがって、比例制御弁１８の開度を狭くして、前記エバポレータ１７等を流通する冷媒の量を少なくすることにより、冷却能力を弱める。
【００３１】
そして、制御装置２０は、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度と略等しくなると共に、圧力センサ２１で計測した圧力が所定の圧力よりも低くなると、比例制御弁１８を全閉することなくわずかに開放させた状態のまま維持することにより、当該比例制御弁１８の上流側部分に冷媒を滞留させることなく流通させ、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度よりも低くなると、さらに、電気ヒータ２３を作動させて、温風も送風することにより、冷凍室内の過冷却を防止する。
【００３２】
つまり、制御装置２０は、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度よりも高い場合には、比例制御弁１８の開度を広げるように当該比例制御弁１８を制御し、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度と略等しい場合には、冷媒を滞留させることなく流通させる程度に比例制御弁１８をわずかに開放するように当該比例制御弁１８を制御し、温度センサ２１で計測した温度が所定の温度よりも低い場合には、冷媒を滞留させることなく流通させる程度に比例制御弁１８をわずかに開放するように当該比例制御弁１８を制御すると共に、電気ヒータ２３を作動させるように当該電気ヒータ２３を制御し、さらに、圧力センサ２２で計測した圧力が所定の圧力よりも低くなると、当該圧力センサ２２で計測する圧力が所定の圧力以上となるように、比例制御弁１８の開度を制御するのである。
【００３３】
このため、所定の温度（設定温度）と計測温度（冷凍室内温度）とが略等しくなる状態が比較的長い時間にわたって続いても、比例制御弁１８の上流側部分に冷媒を滞留させることなく常に流通させることができるので、当該比例制御弁１８の上流側部分での冷媒の液化を防止することができ、液化した冷媒による比例制御弁１８の摺動部分の油分の洗浄除去を防止することができる。
【００３４】
したがって、本実施の形態の冷凍装置１０によれば、設定温度と計測温度とが略等しくなる状態が比較的長い時間にわたって続いても、比例制御弁１８の摺動部分の潤滑性の低下を防止することができる。
【００３５】
また、オイルセパレータ１２の液体送出口からの油をコンプレッサ１１に戻すに際して比例制御弁１８を介するようにしたので、比例制御弁１８の摺動部分を十分に潤滑することができ、比例制御弁１８の摺動部分の潤滑性の低下をさらに確実に防止することができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、温度センサ２１及び圧力センサ２２からの信号に基づいて比例制御弁１８を制御するようにしたが、他の実施の形態として、例えば、圧力センサ２２を省略し、温度センサ２１のみからの信号に基づいて比例制御弁１８を制御するようにすることも可能である。
【００３７】
また、本実施の形態では、加熱手段として電気ヒータ２３を適用するようにしたが、これに限らず、例えば、温水ヒータ等を適用することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係る冷凍装置は、冷媒及び潤滑用の油を圧縮送給する圧縮送給手段と、前記圧縮送給手段から送出された前記油を当該圧縮送給手段に戻す油分離手段と、前記油分離手段から送出された前記冷媒を冷却する冷媒冷却手段と、前記冷媒冷却手段からの前記冷媒の圧力を低下させる圧力低下手段と、前記圧力低下手段で圧力を低下させられた前記冷媒を流通させることにより冷気を発生させる冷気発生手段と、前記冷気発生手段と前記圧縮送給手段との間に設けられて当該冷気発生手段から前記圧縮送給手段へ戻す前記冷媒の流通量を調整する比例制御弁と、前記冷気発生手段の近傍に設けられた温度計測手段と、前記冷気発生手段の近傍に設けられた加熱手段と、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度よりも高い場合には、前記比例制御弁の開度を広げるように当該比例制御弁を制御し、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度と略等しい場合には、前記冷媒を滞留させることなく流通させる程度に前記比例制御弁をわずかに開放するように当該比例制御弁を制御し、前記温度計測手段で計測した温度が所定の温度よりも低い場合には、前記冷媒を滞留させることなく流通させる程度に前記比例制御弁をわずかに開放するように当該比例制御弁を制御すると共に、前記加熱手段を作動させるように当該加熱手段を制御する制御手段とを備えていることから、所定の温度と計測温度とが略等しくなる状態が比較的長い時間にわたって続いても、比例制御弁の上流側部分に冷媒を滞留させることなく常に流通させることができるので、比例制御弁の上流側部分での冷媒の液化を防止することができ、液化した冷媒による比例制御弁の摺動部分の油分の洗浄除去を防止して、比例制御弁の摺動部分の潤滑性の低下を防止することができる。
【００３９】
また、本発明に係る冷凍装置は、上述した冷凍装置において、前記比例制御弁と前記圧縮送給手段との間の圧力を計測する圧力計測手段をさらに備え、前記制御手段が、前記圧力計測手段で計測した圧力が所定の圧力よりも低くなると、当該圧力計測手段で計測する圧力が所定の圧力以上となるように、前記比例制御弁の開度を制御することから、比例制御弁の上流側部分に冷媒を滞留させることなく常に流通させることがさらに確実にできるので、比例制御弁の上流側部分での冷媒の液化をさらに確実に防止することができ、液化した冷媒による比例制御弁の摺動部分の油分の洗浄除去をさらに確実に防止して、比例制御弁の摺動部分の潤滑性の低下をさらに確実に防止することができる。
【００４０】
また、本発明に係る冷凍装置は、上述した冷凍装置において、前記油分離手段が、前記比例制御弁を介して前記油を前記圧縮送給手段に戻すことから、比例制御弁の摺動部分を十分に潤滑することができ、比例制御弁の摺動部分の潤滑性の低下をさらに確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷凍装置の実施の形態の概略構成図である。
【図２】従来の冷凍装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  冷凍装置
１１  コンプレッサ
１２  オイルセパレータ
１３  コンデンサ
１３ａ  電磁弁
１４  レシーバ
１４ａ  ドライヤ
１４ｂ  サイトグラス
１５  ヒートアキュームレータ
１６  膨張弁
１６ａ  ディストリビュータ
１７  エバポレータ
１８  比例制御弁
１９ａ，１９ｂ  電磁弁
２０  制御装置
２１  温度センサ
２２  圧力センサ
２３  電気ヒータ
【図１】
2005042968.tif 000003
【図２】
2005042968.tif 000004