(57)【要約】【課題】本発明は、温度によって変化する冷凍機油の粘度を考慮して適切な量の冷凍機油を圧縮機に戻すことができ、信頼性を向上させることができる冷凍装置を提供することを目的とする。【解決手段】圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、圧縮機から吐出された流体を冷媒及び冷凍機油に分離する油分離器とを有し、圧縮機及び凝縮器と、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構と、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とで冷凍サイクルを構成する冷凍装置であって、油分離器で分離された冷凍機油を圧縮機へ戻す油戻し経路を有し、油戻し経路には、該油戻し経路を流れる流体の温度を検知する油戻し経路温度センサと、油分離器から圧縮機へ戻す油の油戻し量を調整する油戻し量調整機構とが設けられ、油戻し量調整機構は、油戻し経路温度センサで検知された温度に応じて油戻し量を調整する。【選択図】  図１
2013024538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記圧縮機から吐出された流体を冷媒及び冷凍機油に分離する油分離器とを有し、
前記圧縮機及び前記凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構と、前記減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とで冷凍サイクルを構成する冷凍装置であって、
前記油分離器で分離された冷凍機油を前記圧縮機へ戻す油戻し経路を有し、
前記油戻し経路には、該油戻し経路を流れる流体の温度を検知する油戻し経路温度センサと、前記油分離器から前記圧縮機へ戻す油の油戻し量を調整する油戻し量調整機構とが設けられ、
前記油戻し量調整機構は、前記油戻し経路温度センサで検知された温度に応じて油戻し量を調整することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記油戻し量調整機構は、前記油戻し経路温度センサで検知される温度が所定の流体温度以下の場合には該所定の流体温度よりも高い場合に比べて油戻し量を増すように制御され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】
外気温度を検知する外気温度センサを備え、
前記油戻し量調整機構は、前記油戻し経路温度センサで検知される温度が所定の流体温度以下であり、且つ、外気温度が所定の外気温度以下の場合には、前記油戻し経路温度センサで検知される温度が所定の温度よりも高い場合、又は、外気温度が所定の外気温度よりも高い場合に比べて油戻し量を増すように制御されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記油戻し経路は、油戻し量の異なる二つの油戻し流路によって構成され、
前記油戻し量調整機構は、各油戻し流路にそれぞれ配置される電磁弁によって構成され、
前記各電磁弁の開閉状態を切り替えることにより、油戻し量を４段階に変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記凝縮器と前記減圧機構との間の冷媒を前記圧縮機の中間圧力部に導入する液インジェクション経路を有することを特徴とする請求項１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関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置において圧縮機の潤滑作用は冷凍機油が使用されており、圧縮機での圧縮工程においては冷媒だけでなく冷凍機油も高圧側に吐出されるため油上がりが生じる。
【０００３】
特許文献１に示す冷凍装置では油分離器で分離した高温の冷凍機油が圧縮機の吸入部に戻す。冷媒の戻し回路には電磁弁と絞り機構を有している。
【０００４】
また特許文献２においては冷凍能力の低下を抑えるべく、油分離器で分離した高温の冷凍機油を油戻し経路内に設けた絞り機構を通し圧縮機の中間圧室と圧縮機の吸入部に戻す回路を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０３／０８３３８０号
【特許文献２】特開２０１０−７１６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来の技術では、冷凍機油の油戻し量を運転状態に応じて調整することに関しては考慮されていない。また、冷凍機油の温度が変化すると粘度が変化するのに伴って油戻し量も変化するものであるが、冷凍機油の温度変化が油戻し量に与える影響に関しても考慮されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、温度によって変化する冷凍機油の粘度を考慮して適切な量の冷凍機油を圧縮機に戻すことができ、信頼性を向上させることができる冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、圧縮機から吐出された流体を冷媒及び冷凍機油に分離する油分離器とを有し、圧縮機及び凝縮器と、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧機構と、減圧機構で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とで冷凍サイクルを構成する冷凍装置であって、油分離器で分離された冷凍機油を圧縮機へ戻す油戻し経路を有し、油戻し経路には、該油戻し経路を流れる流体の温度を検知する油戻し経路温度センサと、油分離器から圧縮機へ戻す油の油戻し量を調整する油戻し量調整機構とが設けられ、油戻し量調整機構は、油戻し経路温度センサで検知された温度に応じて油戻し量を調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、油戻し経路に設けられた油戻し経路温度センサの検知温度に応じて油戻し量を調整するため、温度によって変化する冷凍機油の粘度を考慮して適切な量の冷凍機油を圧縮機に戻すことができ、冷凍装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施例のサイクル構成を示す。
【図２】圧縮機運転時における油戻し用電磁弁制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る冷凍装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は冷凍サイクル部の構成を示す系統図である。
【００１３】
図１において、IIはサイクル部品で構成する機械室であり、IIIは送風部品で構成する凝縮部である。冷凍装置はIIとIIIが分かれた空冷セパレートタイプと、IIとIIIを一体構造とした空冷一体構造Ｉがあり、IVは低圧機器である。これらは配管接続部２１、２２にて接続され冷凍サイクルを構成している。
【００１４】
２Ａ、２Ｂは圧縮機であり、具体的には、スクロール圧縮機である。圧縮機には、商用電源にて駆動する、定速方式あるいはインバータによる可変駆動式のものがある。３は油分離器であり、冷媒と冷凍機油を分離する。１９は油戻し経路であり、分離された油は油分離器３に設けられた接続口より油戻し経路１９を経由し、圧縮機２Ａ、２Ｂの吸い込み側へ戻される。
【００１５】
油戻し経路１９には、該油戻し経路１９を流れる流体の温度を検知する油戻し経路温度センサ３１と、油分離器３から圧縮機吸い込み側へ戻す油の油戻し量を調整する油戻し量調整機構とが設けられ、油戻し量調整機構は、油戻し経路温度センサ３１で検知された温度（油温度に相当する）に応じて油戻し量を調整する。具体的には、油戻し経路には、前記油戻し量調整機構として、油の戻し量を制御するための電磁弁１６Ａ、１６Ｂやキャピラリチューブ１７Ａ、１７Ｂが設けられている。即ち、油戻し経路は、二系統に分岐する油戻し流路によって構成されている。ただし、油戻し経路は、二系統より多く分岐する油戻し流路によって構成されるものであってもよく、油戻し経路を分岐させることなく一つの油戻し流路によって構成し、この油戻し流路に流量調整弁を設けて流量を調整するものであってもよい。
【００１６】
また、凝縮器４の下流側に設けられている過冷却器６は前記凝縮器４と一体構造となっている。
【００１７】
圧縮機２Ａ、２Ｂから吐出される冷媒ガスは、前記凝縮器４および送風機１３により冷却、凝縮され凝縮した液冷媒は受液器５に蓄えられその後、液冷媒のみが過冷却器６に導かれる構成となっている。過冷却された液冷媒は、ドライヤ７、サイトグラス８を通過し、電磁弁９、膨張弁等の減圧機構１０、蒸発器１１からなる低圧機器IVで蒸発し、再びガス冷媒となって気液分離器１を通り前記圧縮機２Ａ、２Ｂへ吸入される。
【００１８】
受液器５内または過冷却器６より下流側の液冷媒配管と圧縮機２Ａ、２Ｂの中間圧力室とは液インジェクション配管２０で接続されている。この液インジェクション配管２０には、液インジェクション量を制御するための電子膨張弁あるいはキャピラリチューブといった減圧装置１５が設けられている。なお、液インジェクション配管は、凝縮器と減圧機構との間から分岐されるものであってもよい。
【００１９】
電磁弁９、減圧機構１０、蒸発器１１が配置されている低圧機器IV内には、低圧機器IVの庫内温度が所定の温度以下になった時に作動する庫内温度サーモスタット２５と、その庫内温度サーモスタット２５の作動に応じて開閉する電磁弁９を有している。ここで電磁弁９は冷凍サイクルにおける減圧機構１０の上流側に配置されている。
【００２０】
吸入圧力センサ３３は、冷凍サイクルＩの負荷（低圧機器IVにおける負荷）を検出するために設けられたものであり、圧縮機２Ａ、２Ｂの吸入側の圧力を検出し、制御基板３０に入力するように構成されている。
【００２１】
図２にて油戻し経路と制御について説明する。
【００２２】
図２は圧縮機運転時における油戻し用電磁弁の基本フローチャートを示す。油戻し経路は絞り機構を二系統としそれぞれの絞り機構は運転状態において使い分け冷凍機油の戻し過ぎを防止することで最適な運転状態とする。
【００２３】
油戻し経路は、油戻し量の異なる二つの油戻し流路によって構成されている。具体的には、二つの絞り機構（具体的には、キャピラリチューブ１７Ａ、１７Ｂ）は異なる抵抗値に設定されており、運転状態により油の戻し量を変更することができる。より具体的には、キャピラリチューブ１７Ａは、キャピラリチューブ１７Ｂよりも抵抗値が大きく設定されている。圧縮機２Ａ、２Ｂに同期し運転時には制御基板３０より電磁弁１６Ａに信号を送って開とし、キャピラリチューブ１７Ａを通し圧縮機２Ａ、２Ｂ内の油を安定して確保することが可能である。
【００２４】
次に低圧機器IV側の庫内温度サーモスタット２５により電磁弁９が閉となって冷凍機サイクルＩが停止した場合は、再起動時に圧縮機２Ａ、２Ｂの冷凍機油量が低下する可能性があるため、再起動時には制御基板３０より信号を送り電磁弁１６Ｂを開としキャピラリチューブ１７Ｂを通し油量確保する。また電磁弁１６Ｂには時間制限Ａを設け油の戻し過ぎにより冷凍能力の低下を抑えることが可能である。
【００２５】
図２は各種温度センサによる油戻し用電磁弁の基本フローチャートを示す。
【００２６】
圧縮機２Ａ、２Ｂの運転中は外気温度センサ３２とまた油戻し経路温度センサ３１の温度を制御基板３０に送り「外気温度＜Ｂ」かつ「油温度＜Ｃ」の場合は電磁弁１６Ｂを開とし時間制限Ｄの間欠運転を実施する。また「外気温度＞Ｂ′」または「油温度＞Ｃ′」となった場合は本制御を終了する。これにより低外気時または油の温度が低い場合は油の粘度が上昇し流れにくくなるため各温度センサで確認することは有効な手段である。従って、圧縮機２Ａ、２Ｂに安定した油を供給することで信頼性低下を防止しさらに圧縮機の信頼性も確保することが可能である。
【００２７】
電源投入後初めて圧縮機２Ａ、２Ｂが運転する場合には制御基板３０より信号を送り電磁弁１６Ｂを開としキャピラリチューブ１７Ｂを通し圧縮機２Ａ、２Ｂに油を戻す。解除条件として圧縮機運転周波数と運転積算時間Fを設け条件を満たしたら電磁弁１６Ａへ切り替える。これにより初運転時においても圧縮機２Ａ、２Ｂに安定した油を供給することができ、また油の流し過ぎによる能力低下を抑えることが可能である。
【００２８】
油戻し経路に設けた電磁弁１６Ａと電磁弁１６Ｂの基本ステップについて説明をする。各電磁弁は油戻し経路温度センサ３１の温度を制御基板３０に送り、運転条件により開閉制御される。即ち、各電磁弁の開閉状態を切り替えることにより、油戻し量は４段階に変更可能である。各段階では、電磁弁１６Ａ、電磁弁１６Ｂが双方開の状態、電磁弁１６Ａが開で電磁弁１６Ｂが閉の状態、電磁弁１６Ａが閉で電磁弁１６Ｂが開の状態、電磁弁１６Ａ、電磁弁１６Ｂが双方閉の状態を取る。
【００２９】
通常は、電磁弁１６Ａ、電磁弁１６Ｂが双方閉の状態以外の３段階で制御することにより油の戻し過ぎによる能力低下の防止し信頼性を確保することができる。これら各段階間の移行は、外気温度センサ３２や油戻し経路温度センサ３１の検知温度及び時間制限Ｇを条件として設け行う。
【００３０】
一方、応急的に油を戻すことが必要な場合などの過渡的な場合（例えば、試運転時）においては、制御基板３０を例えば手動で操作するなどして、電磁弁１６Ａと電磁弁１６Ｂの両方を開とする。ただし、電磁弁１６Ａと電磁弁１６Ｂの両方を開とする操作は、圧縮機２Ａ、２Ｂの運転中に限り可能となっている。
【００３１】
上記構成からなる冷凍装置によれば、油戻し経路に設けられた油戻し経路温度センサ３１の検知温度に応じて油戻し量を調整するため、温度によって変化する冷凍機油の粘度を考慮して適切な量の冷凍機油を圧縮機に戻すことができ、信頼性を向上させることができる。
【００３２】
また、油戻し経路温度センサ３１と外気温度センサ３２をＡＮＤ制御とすることで、外気温度センサ３２により検知した外気温度が高いのに、油戻し経路１９に設置した油戻し経路温度センサ３１の温度が低い場合は、油戻し経路１９の不具合（例えば、キャピラリチューブ１７Ａ、１７Ｂの詰まりや電磁弁１６Ａ、１６Ｂの故障等）を検出することもできる。従って、例えば、油不足によって圧縮機に影響が及ぶのを良好に防ぐことができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態においては、油戻し経路温度センサで検知される温度だけでなく、外気温度をも用いて油戻し量調整機構を制御するものであったが、これに限定されるものではなく、油戻し経路温度センサで検知される温度のみに基づいて油戻し量調整機構を制御するものであってもよい。
【００３５】
また、上記実施形態においては、冷凍装置は、冷凍サイクルの構成要素のうち圧縮機及び凝縮器を有し、減圧機構及び蒸発器を有する低圧機器は冷凍装置とは別に設けられる例について説明したが、冷凍装置が前記圧縮機及び凝縮器だけでなく、減圧機構及び蒸発器を有するものであってもよい。
【００３６】
また、上記実施形態においては、冷凍機油は圧縮機の吸い込み部へ戻されるものであったが、圧縮機の中間部に戻されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  気液分離器
２Ａ、２Ｂ  圧縮機
３  油分離器
４  凝縮器
５  受液器
６  過冷却器
７  ドライヤ
８  サイトグラス
９、１４、１６Ａ、１６Ｂ  電磁弁
１０  減圧機構
１１  蒸発器
１２  吸入ストレーナ
１３  送風機
１５  減圧装置
１７Ａ、１７Ｂ  キャピラリチューブ
１８  起動バイパス配管
１９  油戻し経路
２０  液インジェクション配管
２１、２２  配管接続部
２５  庫内温度サーモスタット
３０  制御基板
３１  油戻し経路温度センサ
３２  外気温度センサ
３３  吸入圧力センサ
【図１】
2013024538.tif 000003
【図２】
2013024538.tif 000004