冷凍裝置製造方法
2023-09-16 11:03:50 3
冷凍裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供如下一種冷凍裝置：能使回油量變得合適，能防止壓縮機內的油量變少時產生潤滑不良。不僅在回油管(28A)上設置電動閥(30)並根據壓縮機(11、11)的運轉頻率調整該電動閥(30)的開度，而且在壓縮機(11、11)運轉中某一壓縮機(11)的殼體(12)內油位低於下限位的狀態繼續時，使壓縮機(11)停止運轉，油位超過規定油位時使壓縮機(11)再次開始運轉。
【專利說明】冷凍裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有回油管的冷凍裝置，利用該回油管使油分離器捕捉到的油返回壓縮機內。
【背景技術】
[0002]一般，人們公知如下一種冷凍裝置，具有:多級式(例如2級式)壓縮機，其對吸入的製冷劑進行多級壓縮而排出；油分離器，其設在該壓縮機的高壓排出管上；以及回油管，通過其使該油分離器捕捉到的油返回壓縮機(例如參照專利文獻I)。在這種冷凍裝置中，壓縮機殼體內為中間壓力或低壓，且在回油管上設置電磁開閉閥，在殼體內的油量減至下限時，通過開閉該電磁開閉閥，利用排出製冷劑(高壓)和殼體內(中間壓力或低壓)之間的差壓使油返回殼體內。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本發明專利公開公報特開2008-144643號
【發明內容】
[0006]發明要解決的問題
[0007]然而，與製冷劑一同從壓縮機排出的油量根據該壓縮機的運轉頻率發生變動，而返回殼體內的油量根據排出製冷劑(高壓)和殼體內(中間壓力或低壓)之間的差壓大小來決定。
[0008]然而，在將二氧化碳(C02)用作製冷劑的冷凍裝置中，與使用氟利昂(包含替代氟利昂，也稱為碳氟化合物系製冷劑)的冷凍裝置相比，由於製冷劑迴路的高壓側和低壓側(或中間壓力)的壓力差變大，因而壓縮機的排出製冷劑和壓縮機的殼體內(中間壓力或低壓)之間的差壓變大，難以用電磁開閉閥適當調整回油量。因此，有可能產生運轉中的壓縮機的殼體內的油量變少的狀態，因而導致壓縮機潤滑不良。另外，在設置後馬上進行試運轉時，尤其在配管距離較長時，有可能產生壓縮機的殼體內的油量不足因而導致壓縮機潤滑不良。
[0009]本發明鑑於上述問題而做出，其目的是提供如下一種冷凍裝置:能使回油量變得合適，能防止壓縮機內的油量變少時產生潤滑不良。
[0010]解決問題的方法
[0011]為了解決上述問題，本發明所述的冷凍裝置具有將二氧化碳用作製冷劑而進行冷凍循環運轉的製冷劑迴路，該製冷劑迴路具有:壓縮機，其在殼體內積存油，並將該油和製冷劑一起向高壓排出管排出；油分離器，其設在所述高壓排出管上；以及回油管，其使由所述油分離器分離的油返回所述殼體內，所述冷凍裝置的特徵在於，具有:電動閥，其設在所述回油管上；閥開度調整單元，其根據所述壓縮機的運轉頻率來調整所述電動閥的開度；油位檢測單元，其用於檢測所述壓縮機內的油位；以及運轉控制單元，其在所述壓縮機運轉中所述油位低於下限位的狀態繼續時，使所述壓縮機停止運轉，所述油位超過規定油位時使所述壓縮機再次開始運轉。
[0012]採用該結構，不僅在回油管上設置電動閥並根據壓縮機的運轉頻率調整該電動閥的開度，而且在壓縮機運轉中油位低於下限位的狀態繼續時，使壓縮機停止運轉，油位超過規定油位時使壓縮機再次開始運轉，因而能使回油量變得合適，能防止壓縮機內的油量變少時產生潤滑不良。
[0013]在上述結構中，也可以是，所述壓縮機為並列連接的多個壓縮機，因所述油位低於下限位的狀態繼續而使某一壓縮機停止運轉時，所述運轉控制單元增大其他壓縮機的運轉能力，以補償因停止運轉而導致的運轉能力下降。採用該結構，能繼續進行對應於冷凍負荷的運轉。
[0014]另外，在上述結構中，也可以是，所述壓縮機的運轉頻率變大時所述閥開度調整單元增大所述電動閥的閥開度，所述壓縮機的運轉頻率變小時所述閥開度調整單元減小所述電動閥的閥開度。採用該結構，由於能根據油的排出量來控制返回殼體內的油量，所以能進行穩定的回油控制。
[0015]另外，在上述結構中，也可以是，所述冷凍裝置具有閥開度修正單元，該閥開度修正單元在所述油位超過上限位時，進行減小由所述閥開度調整單元調整的所述閥開度的修正，在該油位低於下限位時進行增大由該閥開度調整單元調整的閥開度的修正。採用該結構，由於能根據殼體內的油位修正由閥開度調整單元調整的電動閥的閥開度，因而能迅速消除殼體內的油量過少或過多的狀態。
[0016]發明效果
[0017]採用本發明，能使回油量變得合適，能防止壓縮機內的油量變少時產生潤滑不良。【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本實施方式所述的冷凍裝置的迴路結構圖。
[0019]圖2是表示回油控制動作的流程圖。
[0020]圖3是表示運轉停止控制動作的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的一實施方式。
[0022]圖1是表示本實施方式所述的冷凍裝置的迴路結構圖。
[0023]冷凍裝置I具有冷凍機單元3和多臺(例如2臺)陳列櫃單元5A、5B，這些冷凍機單元3和各陳列櫃單元5A、5B通過液態製冷劑配管7和氣態製冷劑配管9連結而構成進行冷凍循環運轉的製冷劑迴路10。
[0024]該製冷劑迴路10的高壓側使用呈超臨界壓力的二氧化碳(C02)製冷劑。由於二氧化碳製冷劑的臭氧破壞係數為O並且地球變暖係數為1，因而對環境的負擔較小，無毒並且不具有可燃性，安全並且價格低廉。另外，除了二氧化碳製冷劑以外，製冷劑配管中還加入有用於潤滑製冷劑迴路10內的壓縮機11的油。在圖1中，實線箭頭表示製冷劑的流動，虛線箭頭表示油的流動。
[0025]冷凍機單元3具有並列地用配管連接的2臺壓縮機11。這2臺壓縮機11是各自殼體12內呈中間壓力的內部中間壓力型轉動式兩級壓縮機。各壓縮機11的殼體12的內部配置有電動機部(省略圖示)和被該電動機部驅動的低級壓縮要素11A、高級壓縮要素IlB0低級壓縮要素IIA將通過氣態製冷劑配管9吸入壓縮機11的低壓製冷劑升壓至中間壓力並排出，高級壓縮要素IlB將被上述低級壓縮要素IlA壓縮的中間壓力的製冷劑進一步升壓至高壓並排出。另外，壓縮機11是頻率可變型壓縮機，通過改變電動機部的運轉頻率就能調整低級壓縮要素IlA和高級壓縮要素IlB的轉速。
[0026]壓縮機11的殼體12上形成有與低級壓縮要素IlA連通的低級側吸入口 12A和低級側排出口 12B、以及與高級壓縮要素IlB連通的高級側吸入口 12C和高級側排出口 12D。各壓縮機11的各自的低級側吸入口 12A上分別連接有低壓吸入管13，這兩個低壓吸入管13在兩個低級壓縮要素IIA的上遊側匯合，通過單個儲氣筒14與單個氣態製冷劑配管9連接。另外，低壓吸入管13上設有吸入壓力傳感器15和吸入溫度傳感器16，它們分別用於檢測在該低壓吸入管13中流動的製冷劑的吸入壓力和吸入溫度。
[0027]各低級側排出口 12B上分別連接有中間壓力排出管17，該兩個中間壓力排出管17在兩個低級壓縮要素IlA的下遊側匯合併連接在中間冷卻器18的一端。該中間冷卻器18用於冷卻從低級壓縮要素IlA排出的中間壓力的製冷劑，該中間冷卻器18的另一端連接有中間壓力吸入管19，該中間壓力吸入管19分叉為2個後各與高級側吸入口 12C連接。另夕卜，中間壓力吸入管19上設有中間壓力壓力傳感器20，用於檢測在該中間壓力吸入管19中流動的製冷劑的中間壓力。在該結構中，高級側吸入口 12C通過殼體12內空間與高級壓縮要素IlB連通，壓縮機11運轉中，該殼體12內保持中間壓力。
[0028]各高級側排出口 12D上分別連接有高壓排出管21，該兩個高壓排出管21在兩個高級壓縮要素IlB的下遊側匯合而成為單個高壓排出管21A。高壓排出管21A通過單個油分離器22、氣體冷卻器(放熱器)23和過冷卻熱交換器24與液態製冷劑配管7連接。另外，兩個高級側排出口 12D上各自設有排出壓力傳感器25和排出溫度傳感器26，它們分別用於檢測從兩個高級壓縮要素IlB排出的製冷劑的排出壓力和排出溫度。
[0029]油分離器22用於分離從壓縮機11排出的高壓的排出製冷劑中的油和製冷劑並對油進行捕捉，該油分離器22上連接有用於使捕捉到的油返回壓縮機11的回油管28。該回油管28上設有用於冷卻捕捉到的油的油冷卻器27，在該油冷卻器27的下遊側，回油管28分叉為2個系統的回油管(每個壓縮機11的回油管)28A。它們分別通過過濾器29和流量調整閥等電動閥30連接在壓縮機11的殼體12上。如上所述，由於壓縮機11的殼體12內能保持為中間壓力，所以捕捉到的油因油分離器22內的高壓(與高壓排出管21A內的壓力相同)和殼體12內的中間壓力之間的差壓而返回該殼體12內。
[0030]然而，本冷凍裝置I由於使用二氧化碳製冷劑，所以與使用碳氟化合物系製冷劑的情況相比工作壓力較高，出於需要確保耐壓強度的需要，油分離器22的容積受到制約。這會導致油分離器22的油分離效率下降，未能分離的油流向位於冷凍循環的低壓側的蒸發器(殼體熱交換器43A、43B)並滯留在蒸發器內，導致導熱性能下降和壓縮機潤滑不良。另外，不能使分離出的油充分地積存在油分離器22內，製冷劑混入向壓縮機11返回的油中，導致冷凍裝置I的效率明顯下降，或者因返回壓縮機11的油量不足而導致潤滑不良。
[0031]對此，在本實施方式中，設置具有規定容積的用於積存油分離器22分離的油的單個油箱61，通過兩個回油管28A使積存在該油箱61中的油返回兩個壓縮機11的殼體12內。
[0032]該油箱61由高度比油分離器22還低的小型(小容積)耐熱容器形成，具有能承受本冷凍裝置I的較高工作壓力的足夠的耐壓強度，與油分離器22相鄰設置。
[0033]用於連接油分離器22和油箱61的油配管28B的一端在油分離器22內的底部附近開口，通過上述差壓將底部附近的油引入油配管28B內並引入油箱61內。該油箱61上連接有與兩個壓縮機11相連的單個回油管28的一端，油箱61內的油因上述差壓被吸入回油管28內而返回兩個壓縮機11的殼體12內。
[0034]採用該結構，油分離器22分離的油因兩個壓縮機11的殼體12內的負壓而流入並積存在油箱61內，可以相應地降低油分離器22內的油麵。由此，不僅能確保較大的油分離空間(用於從氣態製冷劑和油霧的混合流中分離油的空間)而提高油分離效率，還能確保油箱61內有足夠的油量。
[0035]壓縮機11的殼體12上設有油位傳感器(油位檢測單元)31，用於檢測積存在該殼體12內的油位(油量)。
[0036]油位傳感器31是能檢測出上限位和下限位的2觸點式物位傳感器，雖省略圖示，具有與殼體12連通的傳感器殼體,該傳感器殼體內的油位根據壓縮機11的殼體12內的油位變動。另外，傳感器殼體內配置有:浮子，其對應於油位的變動而上下浮動；以及浮子開關，其具有根據所述浮子的高度位置的變動而開閉的上觸點和下觸點。在該浮子開關中，在浮子上配置磁鐵，配置在不同高度的上觸點和下觸點根據該磁鐵的磁力而開閉。
[0037]具體地講，殼體12內的油位超過上限位時上觸點接通，低於該上限位時上觸點斷開。另外，殼體12內的油位超過下限位時下觸點斷開，低於該下限位時下觸點接通。
[0038]氣體冷卻器23用於冷卻從壓縮機11排出的高壓的排出製冷劑，在本結構中，氣體冷卻器23與上述中間冷卻器18和油冷卻器27並排設置。這些氣體冷卻器23、中間冷卻器18和油冷卻器27上，相鄰設有向該氣體冷卻器23、中間冷卻器18和油冷卻器27送風的冷卻風扇32。
[0039]製冷劑被氣體冷卻器23冷卻，並且從氣體冷卻器23通過高壓排出管21A和液態製冷劑配管7流向陳列櫃單元5A、5B所具有的第一膨脹閥(第一節流單元)42A、42B，過冷卻熱交換器24利用在該氣體冷卻器23的出口側分叉的分叉製冷劑對上述製冷劑進行過冷卻。在氣體冷卻器23的出口側由高壓排出管21分叉而成的分叉配管33通過第二膨脹閥34，連接在上述過冷卻熱交換器24的分叉製冷劑流路入口上，分叉製冷劑流路出口連接在中間冷卻器18的出口側的中間壓力吸入管19上。另外，高壓排出管21上設有入口溫度傳感器35和出口溫度傳感器36，它們分別用於檢測在高壓排出管21中流動的製冷劑溫度且位於過冷卻熱交換器24的入口側和出口側。
[0040]另外，冷凍機單元3具有用於控制冷凍裝置I的整體動作的主控制裝置50。主控制裝置50不僅根據陳列櫃單元5A、5B的冷凍負荷來調整兩個壓縮機11的運轉頻率，還根據由排出溫度傳感器26檢測出的高級壓縮要素IlB的製冷劑排出溫度調整第二膨脹閥34的開度。此外，還可以根據作為過冷卻熱交換器24的中間壓力的分叉製冷劑的出口溫度、過冷卻熱交換器24的製冷劑的出入口溫差等來調整所述第二膨脹閥34的開度。
[0041]另外，主控制裝置50執行從油分離器22向各壓縮機11的回油控制，執行該回油控制時，根據各壓縮機11的運轉頻率來調整各電動閥30的閥開度。此外，執行回油控制時，根據各油位傳感器31檢測出的油位來修正閥開度。在本實施方式中，主控制裝置50不僅起到根據兩個壓縮機11的運轉頻率來調整兩個電動閥30的閥開度的閥開度調整單元的作用，還起到根據油位來修正閥開度的閥開度修正單元的作用。
[0042]另外，陳列櫃單元5A、5B分別設置在店鋪內等，分別並列連接在液態製冷劑配管7和氣態製冷劑配管9上，各陳列櫃單元5A、5B具有用於連接液態製冷劑配管7和氣態製冷劑配管9的殼體製冷劑配管40A、40B，這些殼體製冷劑配管40A、40B上分別設有過濾器41A和41B、第一膨脹閥(第一節流單元)42A和42B以及殼體熱交換器43A和43B。所述殼體熱交換器43A、43B上，相鄰設有向該殼體熱交換器43A、43B送風的殼體風扇44A、44B。
[0043]陳列櫃單元5A、5B具有用於控制該陳列櫃單元5A、5B的各部動作的殼體控制裝置45A、45B，該殼體控制裝置45A、45B能與主控制裝置50進行通信。殼體控制裝置45A、45B根據殼體熱交換器43A、43B的出入口溫差(過熱度)來分別調整第一膨脹閥42A、42B的開度。
[0044]接下來說明上述回油控制動作。圖2是表示回油控制動作的流程圖。此外，由於兩個壓縮機11的所述回油控制相同，所以只說明一方的壓縮機11和相對應的電動閥30。
[0045]冷凍裝置I開始運轉後，主控制裝置50獲取電動閥30的初始開度(步驟SI)。該初始開度是冷凍裝置I(即兩個壓縮機11)運轉起動時設定的閥開度，在本實施方式中，設定為使電動閥30大致呈關閉狀態的閥開度(例如30脈衝)。
[0046]接下來，主控制裝置50分別根據壓縮機11的運轉頻率來調整電動閥30的閥開度(步驟S2)。該閥開度可根據壓縮機11的運轉頻率和根據油位適當變更的修正係數A來求出。具體地講，將利用以運轉頻率為變量X的相關式f(x)而求出的值與修正係數A相乘而求出閥開度，運轉頻率高時增大閥開度，運轉頻率低時減小閥開度。
[0047]冷凍裝置I起動而壓縮機11開始運轉後，主控制裝置50將修正係數A設定為初始值(A = 2.0)(步驟S3)，並利用該值調整閥開度。由此，在冷凍裝置I起動後，可根據壓縮機11的運轉頻率來調整電動閥30的閥開度。因而可根據各壓縮機11的運轉頻率來調整各電動閥30的閥開度，與現有技術中的用電動開閉閥來調整回油量的結構相比，可根據壓縮機11的情況而細微調整回油量。
[0048]在此，修正係數A的初始值設定為用於獲得相當於從壓縮機11排出的油量的回油量的閥開度的值，例如可根據壓縮機11的規格來設定。由此，能提高從各壓縮機11排出的油量和返回各壓縮機11的各殼體12內的油量之間的平衡，能使返回各壓縮機11的回油量變得合適。
[0049]接下來，主控制裝置50重置內置的計時器後(步驟S4)，判別兩個壓縮機11的浮子開關的下觸點是否斷開(步驟S5)。
[0050]在該判別中，如果浮子開關的下觸點不是斷開(步驟S5:否)時，即油位低於下限位時，判別是否經過了預先設定的第一等待時間(本實施方式中為30秒)(步驟S6)，如果沒有經過該等待時間(步驟S6:否)，返回步驟S5的處理。
[0051]通過判斷是否經過了該等待時間，能避免因壓縮機運轉時產生的油麵變動而導致的油位誤檢。另外，已經過等待時間時(步驟S6:是)，即油位繼續低於下限位時，由於判斷為殼體12內的油量過少，所以主控制裝置50將處理移至步驟S12而修正電動閥30的閥開度。[0052]如果浮子開關的下觸點是斷開(步驟S5:是)時，即油位超過下限位時，主控制裝置50重置內置的計時器後(步驟S7)，判別浮子開關的上觸點是否斷開(步驟S8)。
[0053]在步驟S8的判別中，如果浮子開關的上觸點不是斷開(步驟S8:否)時，即油位超過上限位時，判別是否經過了預先設定的第二等待時間(本實施方式中為30秒)(步驟S9)，如果沒有經過該等待時間(步驟S9:否)，返回步驟S8的處理。由此，與上述情況一樣，能避免油位誤檢。已經過等待時間時，即油位繼續超過上限位時，由於判斷為殼體12內的油量過多，所以主控制裝置50將處理移至步驟S15而修正電動閥30的閥開度。
[0054]另外，如果浮子開關的上觸點是斷開(步驟S8:是)時，即油位低於上限位時，主控制裝置50判別兩個壓縮機11是否停止(步驟S10)。在該判別中，如果壓縮機11沒有停止(步驟SlO:否)，將處理移至步驟S4，反覆執行上述步驟S4?SlO所示的油位判定處理。
[0055]另外，如果壓縮機11在停止(步驟SlO:是)，將電動閥30的閥開度設定為初始開度而結束處理(步驟Sll).[0056]如上所述，如果浮子開關的下觸點不是斷開的狀態繼續時(步驟S6:否)，由於判斷為殼體12內的油量過少，所以進行使設在向該殼體12回油的回油管28A上的電動閥30的閥開度變大(擴徑)的修正。具體地講，主控制裝置50將關於壓縮機11的電動閥30的閥開度的修正係數A設定為增加規定量(本實施方式中為10%)(步驟S12)。由此，根據壓縮機11的運轉頻率而調整的電動閥30的閥開度，被修正為根據殼體12內的油量而變大。因而能增大返回殼體12內的油量而能及早消除該殼體12內的油量過少的狀態。
[0057]另外，主控制裝置50判別修正係數A是否大於規定的上限值(本實施方式中為
6.0)(步驟S13)。該上限值是增加修正係數A時的上限值，如果修正係數A小於上限值(步驟S13:否)，使處理返回步驟S4。
[0058]相反，如果修正係數A超過上限值(步驟S13:是)時，將修正係數A設定為上限值(步驟S14)，使處理返回步驟S4。
[0059]如果浮子開關的上觸點不是斷開的狀態繼續時(步驟S9:否)，由於判斷為殼體12內的油量過多，所以進行使電動閥30的閥開度變小(縮徑)的修正。具體地講，主控制裝置50將關於壓縮機11的電動閥30的閥開度的修正係數A設定為減少規定量(本實施方式中為約5% )(步驟S15)。由此，根據壓縮機11的運轉頻率而調整的電動閥30的閥開度，被修正為根據殼體12內的油量而變小。因而能減少返回殼體12內的油量，而能及早消除該殼體12內的油量過多的狀態。
[0060]接下來，主控制裝置50判別修正係數A是否小於規定的下限值(本實施方式中為
0.3)(步驟S16)。該下限值是減少修正係數A時的下限值，如果修正係數A在下限值以上(步驟S16:否)，使處理返回步驟S4。
[0061]相反，如果修正係數A低於下限值(步驟S16:是)時，將修正係數A設定為下限值(步驟S17)，使處理返回步驟S4。
[0062]像這樣，在本實施方式中，由於具有:2級式壓縮機11，其殼體12內成中間壓力；油分離器22，其設在該壓縮機11的高壓排出管21上；回油管28，通過其使該油分離器22捕捉到的油返回殼體12內；電動閥30，其設在回油管28A上；以及作為閥開度調整單元的主控制裝置50，其根據壓縮機11的運轉頻率來調整該電動閥30的閥開度，所以即使是使用二氧化碳製冷劑的結構，也能使從壓縮機11排出的油量與返回該壓縮機11的殼體12內的油量得到平衡，能容易地控制該殼體12內的油量。
[0063]另外，在本實施方式中，由於主控制裝置50在壓縮機11的運轉頻率變大時增大電動閥30的閥開度，在壓縮機11的運轉頻率變小時減小電動閥30的閥開度，所以能根據從該壓縮機11排出的油的排出量控制返回殼體12內的油量，因而能進行穩定的回油控制。
[0064]另外，在本實施方式中，具有用於檢測殼體12內的油位的油位傳感器31，主控制裝置50在由油位傳感器31檢測到的油位超過上限位時，進行根據壓縮機11的運轉頻率得以調整的電動閥30的閥開度減小的修正，在該油位低於下限位時進行增大該閥開度的修正，因而能迅速消除殼體12內的油量過少或過多的狀態，能進行避免該殼體12內的油量不足的控制。
[0065]如上所述，本冷凍裝置I根據壓縮機11的運轉頻率和殼體12內油位，進行調整設在回油管28A上的電動閥30的閥開度的回油控制，因而能使回油量合適，能儘可能地避免壓縮機11內的油量變少的情況。
[0066]然而，即使是該冷凍裝置1，在設置後馬上進行試運轉時，尤其在配管距離較長的試運轉時，直至配管內的油合適地循環，有時花費較多的時間，此時，即使將兩個電動閥30開得較大，油也不會返回兩個壓縮機11的殼體12內，而產生兩個殼體12內的油量變少的情況。此外，在冷凍裝置I內的油總量較少時，產生與兩個電動閥30的開度無關而兩個壓縮機11的各殼體12內的油量變少的情況。
[0067]在上述回油控制中，即使是油量較少時也使壓縮機11繼續運轉，可能產生試運轉時或油總量較少時等使壓縮機11繼續運轉而導致潤滑不良的問題。對此，在本實施方式中，除了進行上述回油控制以外，還進行避免壓縮機11在其內的油量較少的狀態下運轉的運轉停止控制。
[0068]圖3是表示運轉停止控制動作的流程圖。在冷凍裝置I開始冷卻運轉後，按規定的中斷周期進行所述流程，與圖2所示的回油控制並行實施。此外，該運轉停止控制也是兩個壓縮機11 一樣實施。
[0069]首先，主控制裝置50重置內置的另一計時器後(步驟S21)，判別壓縮機11的浮子開關的下觸點是否斷開(步驟S22)。
[0070]在該判別中，如果浮子開關的下觸點不是斷開(步驟S22:否)時，即油位低於下限位時，判別是否經過了等待時間(運轉停止判斷用等待時間)(步驟S23)，通過該等待時間能判斷上述回油控制中油量不增的狀態、即不能避免油不足的狀態。該等待時間比回油控制用的上述第一和第二等待時間(本實施方式中為30秒)還長，設定為不給壓縮機11帶來較大的不良影響的時間內，本實施方式中設定為10分鐘。
[0071]如果沒有經過等待時間(步驟S23:否)，主控制裝置50返回步驟S22的處理。已經過等待時間時(步驟S23:是)，停止油位呈繼續低於下限位的狀態的壓縮機11的運轉，返回步驟S22的處理。由此，能避免壓縮機11在油量較少的狀態下運轉。
[0072]相反，如果浮子開關的下觸點是斷開(步驟S22:是)時，即油位超過下限位時，主控制裝置50判別設有該浮子開關的壓縮機11是否為停止中(步驟S25)，如果不是停止中(步驟S25:否)，返回步驟S21的處理。
[0073]壓縮機11為停止中時(步驟S25:是)，主控制裝置50判別是否有用於指示運轉的運轉信號，即判別運轉指示是否繼續中或有無新的運轉指示(步驟S26)。如果有運轉指示(步驟S26:是)，主控制裝置50使壓縮機11再次運轉(步驟S27)。S卩，壓縮機11運轉停止後，油位超過下限位時，再次使壓縮機11開始運轉。
[0074]相反，如果沒有運轉指示(步驟S26:否)，主控制裝置50結束該處理，使壓縮機11保持停止狀態。由此，繼續避免壓縮機11在油量較少的狀態下運轉。
[0075]在此，通過步驟S24的處理而使壓縮機11停止時，為補償因該壓縮機11的運轉停止而導致的運轉能力下降，主控制裝置50進行增大其他壓縮機11的運轉能力的控制。具體地講，如果其他壓縮機11為停止中，則使其他壓縮機11開始運轉，進行使其以停止的壓縮機11的停止前的能力運轉的控制，如果其他壓縮機11為運轉中，則提高其他壓縮機11的運轉能力，提高量為停止的壓縮機11在停止前的運轉能力。由此，能抑制運轉能力下降，繼續進行對應於外部負荷(冷凍負荷)的冷凍運轉。
[0076]如以上說明那樣，在本實施方式中，在壓縮機11運轉中油位低於下限位的狀態繼續時，主控制裝置50使壓縮機11停止運轉，油位超過下限位時使壓縮機11再次開始運轉，即主控制裝置50起到運轉控制單元的作用，因而能避免壓縮機11在其內的油量較少的狀態下運轉，防止壓縮機11潤滑不良。
[0077]而且。在本實施方式中，由於進行根據壓縮機11的運轉頻率來調整設在回油管28A上的電動閥30的閥開度的控制，因而只要不是試運轉時和油總量較少等特別狀態，都能使回油量合適，避免出現壓縮機11內的油較少的狀態繼續的情況。
[0078]由此，在本實施方式中，在使用二氧化碳製冷劑的結構中，不僅能使回油量合適而使壓縮機11繼續運轉，還能防止因上述特別狀態而壓縮機11內的油變少時壓縮機11的潤滑不良。
[0079]另外，在本實施方式中，具有並列連接的多個壓縮機11，因油位低於下限位的狀態繼續而導致某個壓縮機11運轉停止時，為補償因運轉停止而導致的運轉能力下降而增大其他壓縮機11的運轉能力，因而能抑制運轉能力下降。所以，即便使某個壓縮機11停止運轉，也能繼續進行對應於冷凍負荷的運轉。另外，由於使其他壓縮機11運轉，因而能使油易於返回停止運轉的壓縮機11。
[0080]此外，在本實施方式中，設置具有規定容積的用於積存油分離器22分離的油的油箱61，通過回油管28使積存在該油箱61中的油返回壓縮機11的殼體12內，還設置用於調整回油管28A的開度的電動閥30，根據壓縮機11的運轉頻率來調整電動閥30的開度，因而在油積存在油箱61內時能使油分離器22內的油麵相應地下降。由此，不僅能確保較大的油分離空間而提高油分離效率，還能確保因油箱61而帶來的足夠的油積存量。
[0081]因而能在不增大油分離器22的容積的情況下確保油分離效率和油積存量，由此，即使對於使用二氧化碳製冷劑的結構而言，也能進行穩定的回油控制，能防止製冷劑混入返回壓縮機11的油中，能更切實地防止壓縮機11潤滑不良。
[0082]另外，通過設置上述油箱61，能用油箱61降低油的溫度，不僅能有效地降低返回壓縮機11的油的溫度，還能獲得使油箱61內的油麵不受油分離器22內的氣態製冷劑的影響而使油麵穩定這樣的效果。
[0083]此外，由於油分離器22設在匯合多個壓縮機11的各高壓排出管21而成的單個高壓排出管21A上，因而能使所有壓縮機11共用油分離器22，能減少零件個數。另外，油箱61由高度比油分離器22還低的耐熱容器形成。因而易於確保足夠的耐壓強度，另外冷凍裝置I內的布局也變得容易。
[0084]另外，由於在回油管21A的油箱61的下遊設置油冷卻器27，因而能有效地對油進行冷卻。
[0085]以上說明了本發明的一實施方式。但本發明不被其限定，能進行各種變更實施。例如，在本實施方式中，說明了具有2臺壓縮機11的情況，但不限於此，可以是I臺或3臺以上。另外，不限於殼體12內成中間壓力的2級式壓縮機11，也可適用內部積存油的公知的壓縮機。
[0086]另外，在本實施方式中，說明了本發明適用於由作為熱源側設備的冷凍機單元、和作為利用側設備的陳列櫃單元5A與5B構成的冷凍裝置1，但也可以適用公知的冷凍裝置的結構。
[0087]另外，在本實施方式中，說明了油位傳感器31由能檢測出上限位和下限位的2觸點式物位傳感器構成的情況，但不限於此，也可以由還能檢測出上限位和下限位之間的中間位的物位傳感器構成。
[0088]另外，在本實施方式中，說明了在運轉停止控制中，使壓縮機11停止運轉時和再次開始運轉時的油位處於相同位置(下限位)的情況，但不限於此，即，也可使壓縮機11停止運轉時和再次開始運轉時的油位不同，例如可在油位超過中間位時使壓縮機11再次開始運轉。這時，能在壓縮機11內積存有更多油的狀態下使壓縮機11再次開始運轉，既能切實地避免潤滑不良又能確保該壓縮機11有較長的運轉時間，易於確保試運轉時配管內的油直至合適地循環所需的時間。
[0089]附圖標記說明
[0090]I冷凍裝置
[0091 ] 3冷凍機單元(熱源側設備)
[0092]5A、5B陳列櫃單元(利用側設備)
[0093]10製冷劑迴路
[0094]11壓縮機
[0095]12 殼體
[0096]21高壓排出管
[0097]22油分離器
[0098]23氣體冷卻器
[0099]27油冷卻器
[0100]28、28A、28B 回油管
[0101]30電動閥
[0102]31油位傳感器(油位檢測單元)
[0103]38毛細管(固定節流單元)
[0104]50主控制裝置(閥開度調整單元、閥開度修正單元、運轉控制單元)
[0105]61 油箱
[0106]A修正係數
【權利要求】
1.一種冷凍裝置，具有將二氧化碳用作製冷劑而進行冷凍循環運轉的製冷劑迴路，該製冷劑迴路具有:壓縮機，其在殼體內積存油，並將該油和製冷劑一起向高壓排出管排出；油分離器，其設在所述高壓排出管上；以及回油管，其使由所述油分離器分離的油返回所述殼體內，所述冷凍裝置的特徵在於，具有: 電動閥，其設在所述回油管上； 閥開度調整單元，其根據所述壓縮機的運轉頻率來調整所述電動閥的開度； 油位檢測單元，其用於檢測所述壓縮機內的油位；以及 運轉控制單元，其在所述壓縮機運轉中所述油位低於下限位的狀態繼續時，使所述壓縮機停止運轉，所述油位超過規定油位時使所述壓縮機再次開始運轉。
2.如權利要求1所述的冷凍裝置，其特徵在於， 所述壓縮機為並列連接的多個壓縮機， 因所述油位低於下限位的狀態繼續而使某一壓縮機停止運轉時，所述運轉控制單元增大其他壓縮機的運轉能力，以補償因停止運轉而導致的運轉能力下降。
3.如權利要求1或2所述的冷凍裝置，其特徵在於， 所述壓縮機的運轉頻率變大時所述閥開度調整單元增大所述電動閥的閥開度，所述壓縮機的運轉頻率變小時所述閥開度調整單元減小所述電動閥的閥開度。
4.如權利要求1至3的任一項所述的冷凍裝置，其特徵在於， 所述冷凍裝置具有閥開度修正單元，該閥開度修正單元在所述油位超過上限位時，進行減小由所述閥開度調整單元調整的所述閥開度的修正，在該油位低於下限位時進行增大由該閥開度調整單元調整的閥開度的修正。
【文檔編號】F25B43/02GK103946646SQ201180074876
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2011年12月8日 優先權日:2011年11月18日
【發明者】佐佐木英孝, 川久保賢, 大竹雅久, 長谷川說, 西川弘, 三原一彥, 小山清, 小林隆寬, 只野昌也 申請人:三洋電機株式會社