JP2007139276A

JP2007139276A - 冷却システム

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Publication number: JP2007139276A
Application number: JP2005331897A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 誠小林
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】例えば真夏等の外気温度が高温の場合においても冷却効率を低下させることがなく、しかもランニングコストを低減することができ、更には圧縮機の潤滑不良や故障を防止できる冷却システムを提供する。
【解決手段】冷却システムによれば、圧縮機１０において温度の低下した冷媒を凝縮器１１に流入することができるので、例えば真夏等の外気温度が高温の場合においても、凝縮器１１において確実に冷媒を凝縮させることができ、冷却効率の低下を防止することができる。また、水等を用いることなく冷媒やオイルを冷却することができるのでランニングコストを低減することができる。更に、流量制御弁３３の開度を調節してバイパス流路３０を通るオイルの流量を制御しながら、圧縮機１０の吸入側にオイルを戻すことができるので、圧縮機１０の潤滑不良や故障を確実に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内空調、冷凍・冷蔵庫、冷蔵ショーケース等に用いられる冷却システムに関する。

この種の冷却システムとしては、例えば図８に示す冷却システム５０が知られている。冷却システム５０は、圧縮機５１、凝縮器５２、膨張弁５３及び蒸発器５４からなる冷凍回路を備え、外気を利用して凝縮器５２を冷却する空冷式を採用している。

しかしながら、冷却システム５０は、例えば真夏等の外気温度が高温の場合において、外気によって凝縮器５２が十分冷却されないことがある。これにより、例えば真夏等の外気温度が高温の場合において、圧縮機５１から吐出した後の高温高圧の冷媒を凝縮器５２で完全に凝縮できない場合は、冷却システム５０の冷却効率が低下する。

そこで、このような問題を解決するために、図９に示す冷却システム６０、図１０に示す冷却システム７０、図１１に示す冷却システム８０及び図１２に示す冷却システム８５が知られている。

図９に示す冷却システム６０は、圧縮機６１の周りに水を循環する配管６１ａを具備することにより圧縮機６１本体を冷却し、温度の低下した冷媒を凝縮器５２に供給することによって冷却効率の低下を防止するものである。

また、図１０に示す冷却システム７０は、二重管式熱交換器からなる凝縮器７２を用いるとともに凝縮器７２を水で冷却し、外気温度の影響を受けることなく凝縮機７２内の冷媒温度が低温となることによって冷却効率の低下を防止するものである。

さらに、図１１に示す冷却システム８０は、凝縮器５２において低温となった冷媒を圧縮機５１に戻す液インジェクション回路８１を備えている。これにより、冷却システム８０は、液インジェクション回路８１を通じて低温の冷媒を圧縮機５１に戻すことによって圧縮機５１内の冷媒温度が低下し、この低温の冷媒を凝縮器５２に供給することにより冷却効率の低下を防止する。

また、図１２に示す冷却システム８５は、オイルセパレータ８６によって冷媒とオイルとを分離した後、分離後のオイルをオイルクーラ８７によって冷却し、低温となったオイルを圧縮機５１に戻すオイルインジェクション回路８８を備えている。これにより、冷却システム８５は、オイルインジェクション回路８８を通じて低温のオイルを圧縮機５１に戻すことによって圧縮機５１内の冷媒温度が低下し、この低温の冷媒を凝縮器５２に供給することにより冷却効率の低下を防止する。

さらに、従来、冷却システムにおいて一般的に使用される冷媒はフロンであったが、フロンが地球を取り巻くオゾン層を破壊することが問題となっているため、近年、フロンの代替冷媒としてアンモニア等の自然系冷媒を使用した図１３に示す冷却システム９０が知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷却システム９０は、圧縮機９１と凝縮器９２と膨張弁９３と蒸発器９４とオイルセパレータ９５とを有し、冷媒であるアンモニアと圧縮機９１から流出したオイルとをオイルセパレータ９５によって分離し、分離後のオイルを圧縮機９１に戻すことによってオイルを繰り返し使用するようになっている。
特開２０００−２７４８４５号公報特開平６−２４１５８５号公報

しかしながら、前述のように構成された冷却システム６０及び冷却システム７０では、大量の水を必要とするためランニングコストが高くなる。また、冷却システム８０は、冷媒の一部が圧縮機５１に戻されるため冷却システム８０の冷却効率が低下したり、圧縮機５１に戻された液状の冷媒によって圧縮機５１内のオイルが流し出されることにより圧縮機５１が潤滑不良となるおそれがある。また、冷却システム８５では、圧縮機５１から吐出した直後の冷媒・オイル混合体の圧力やオイルセパレータ８６で分離した直後のオイル温度に基づいて、オイルインジェクション回路８８を流れるオイルの流量が変化し、例えば圧縮機５１に大量のオイルが戻った場合には圧縮機５１が故障するおそれがある。さらに、冷却システム９０では、圧縮機９１から流出した直後の高温のオイルが圧縮機９１に戻されるため、圧縮機９１内の温度の上昇と共に冷媒温度も上昇し、冷却効率が低下するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えば真夏等の外気温度が高温の場合においても冷却効率を低下させることがなく、しかもランニングコストを低減することができ、更には圧縮機の潤滑不良や故障を防止できる冷却システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の冷却システムは、圧縮機、凝縮器、膨張手段及び蒸発器からなる冷凍回路を備えた冷却システムにおいて、圧縮機と凝縮器との間に設けられ、圧縮機から吐出した冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離するオイルセパレータと、オイルセパレータによって分離されたオイルを圧縮機の吸入側に戻すバイパス流路と、バイパス流路を通るオイルを冷却するオイルクーラと、バイパス流路を通るオイルの流量を制御するオイル戻し量制御手段とを備えた構成となっている。

本発明の冷却システムによれば、オイルセパレータにおいて冷媒とオイルとが分離され、分離後のオイルがバイパス流路を通る際にオイルクーラによって冷却される。そして、圧縮機に戻すオイルの流量をオイル戻し量制御手段によって制御しながら、低温のオイルを圧縮機の吸入側に流入させる。低温のオイルが圧縮機に戻ることによって圧縮機内の冷媒温度が低下し、この温度の低下した冷媒が凝縮器に供給される。

本発明の冷却システムによれば、圧縮機において温度の低下した冷媒を凝縮器に流入させることができるので、例えば真夏等の外気温度が高温の場合であっても凝縮器において確実に冷媒を凝縮することができ、冷却システムの冷却効率の低下を防止することができる。その際、水等を用いることなく冷媒を冷却することができるのでランニングコストを低減することができる。また、本発明の冷却システムは、オイルクーラによって冷却したオイルを圧縮機に戻す際に、そのオイルの流量をオイル戻し量制御手段によって制御しながら圧縮機の吸入側に戻すことができるので、圧縮機内のオイルを常に所定量に保つことができ、圧縮機の潤滑不良や故障を確実に防止することができる。

図１乃至図３は本発明の第１実施形態に係る冷却システムを示すもので、図１は冷却システムの概略構成図、図２は冷却システムの制御を示すフローチャート、図３は冷却システムの高圧側圧力とオイル戻し量との関係を示す図である。

図１に示す冷却システムは、圧縮機１０、凝縮器１１、膨張手段としての膨張弁１２及び蒸発器１３からなる冷凍回路と、オイルセパレータ２０と、バイパス流路３０と、オイルクーラ３１とを備えている。また、冷却システムは、圧縮機１０から吐出した直後の冷媒・オイル混合体の圧力Ｐを検出する圧力検出器１５と、オイルセパレータ２０において分離直後のオイル温度Ｔを検出するオイル温度検出器１６とを有する。この冷却システムは、冷媒を圧縮機１０→オイルセパレータ２０→凝縮器１１→膨張弁１２→蒸発器１３→圧縮機１０の順に循環させることができ、且つ、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルを圧縮機１０→オイルセパレータ２０→オイルクーラ３１→圧縮機１０の順に循環させることができる。このとき、冷媒やオイルは、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→凝縮器１１→膨張弁１２を高圧力で循環し（以下、高圧側という）、膨張弁１２→蒸発器１３→圧縮機１０を低圧力で循環している（以下、低圧側という）。また、冷却システムで使用される冷媒は、自然系冷媒（例えば、アンモニア）である。

凝縮器１１は、外気を利用して冷却する空冷式を採用している。

オイルセパレータ２０は圧縮機１０と凝縮器１１との間に設けられ、圧縮機１０から吐出した冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離するためのものである。

バイパス流路３０は、オイルセパレータ２０において分離されたオイルを圧縮機１０の吸入側に戻すためのものであって、オイルセパレータ２０と圧縮機１０とを接続している。また、バイパス流路３０は電磁弁３２と流量制御弁３３とを備えている。

オイルクーラ３１はバイパス流路３０を通るオイルを冷却するためのものであって、オイルセパレータ２０と圧縮機１０との間に設けられている。また、オイルクーラ３１は、外気を利用して冷却する空冷式を採用している。

電磁弁３２はオイルクーラ３１と圧縮機１０との間に配置されている。この電磁弁３２は圧縮機１０の運転時には開いた状態となり、圧縮機１０の運転停止時には閉じた状態となる。つまり、電磁弁３２は、圧縮機１０の運転時には冷却されたオイルを圧縮機１０の吸入側に戻し、圧縮機１０の運転停止時にはオイルが戻ることを停止させるものである。

流量制御弁３３は、オイルクーラ３１と圧縮機１０との間に配置されている。この流量制御弁３３はコントローラ４０と接続し、オイル戻し量制御手段を構成している。また、オイル温度検出器１６で検出したオイル温度Ｔや圧力検出器１５で検出した高圧側圧力Ｐに基づき、コントローラ４０によって流量制御弁３３の開度を調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量が制御される。流量制御弁３３の開度を調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御することにより、圧縮機１０へのオイル戻し量が増減する。この流量制御弁３３としては、例えばステッピングモータ駆動方式の比例制御弁が採用される。

ここで、流量制御弁３３の開度とオイル温度Ｔとの関係について説明する。例えば冬期等の外気温度が低い場合は、オイル温度検出器１６によって検出されるオイル温度Ｔも低いためオイルの粘性が高くなり、圧縮機１０へのオイル戻し量が設定量よりも低下するおそれがある。そこで、圧縮機１０へのオイル戻し量の低下を抑制するために、コントローラ４０によって流量制御弁３３の開度が大きくなるように調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量が増加するように制御する。バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御することにより設定量のオイルが圧縮機１０に戻るので、圧縮機１０へのオイル戻し量の低下が抑制される。一方、例えば夏期等の外気温度が高い場合は、オイル温度検出器１６によって検出されるオイル温度Ｔも高いためオイルの粘性が低くなり、圧縮機１０へのオイル戻し量が設定量よりも上昇するおそれがある。そこで、圧縮機１０へのオイル戻し量の上昇を抑制するために、コントローラ４０によって流量制御弁３３の開度が小さくなるように調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御する。バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御することにより設定量のオイルが圧縮機１０に戻るので、圧縮機１０へのオイル戻し量の上昇が抑制される。

また、流量制御弁３３の開度と高圧側圧力Ｐとの関係について説明する。例えば冬期等の外気温度が低い場合は、圧力検出器１５によって検出される高圧側圧力Ｐが低いので低圧側圧力との差が小さい。これにより、従来の冷却システムでは圧縮機１０へのオイル戻し量が設定量よりも低下するおそれがある。そこで、圧縮機１０へのオイル戻し量の低下を抑制するために、コントローラ４０によって流量制御弁３３の開度が大きくなるように調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量が増加するように制御する。バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御することにより設定量のオイルが圧縮機１０に戻るので、圧縮機１０へのオイル戻し量の低下が抑制される。一方、例えば夏期等の外気温度が高い場合は、圧力検出器１５によって検出される高圧側圧力Ｐが高いので低圧側圧力との差が大きい。これにより、従来の冷却システムでは圧縮機１０へのオイル戻し量が上昇し、設定量を超えるおそれがある（図３の破線参照）。そこで、圧縮機１０へのオイル戻し量の上昇を抑制するために、コントローラ４０によって流量制御弁３３の開度が小さくなるように調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御する。バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御することにより設定量のオイルが圧縮機１０に戻るので、圧縮機１０へのオイル戻し量の上昇が抑制される（図３の実線参照）。

ここで、オイル温度検出器１６によって検出したオイル温度Ｔと圧力検出器１５によって検出した高圧側圧力Ｐに基づいて、流量制御弁３３の開度を調整してバイパス流路３０を通るオイルの流量を制御する一例を説明する。

まず、図１に示す冷却システムの制御系構成を説明する。

コントローラ４０は、マイクロコンピュータ及び各種ドライバ等を含む。コントローラ４０には、流量制御弁３３の開度の制御を行う際の基準となる設定オイル温度Ｔ１と設定高圧側圧力Ｐ１等が記憶されている。また、圧力検出器１５により検出した高圧側圧力Ｐやオイル温度検出器１６により検出したオイル温度Ｔに基づき、流量制御弁３３の開度を調整してバイパス流路３０を通るオイルの流量を制御する。

次に、コントローラ４０の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。

圧縮機１０から吐出した直後の冷媒・オイル混合体の高圧側圧力Ｐを圧力検出器１５により検出し、高圧側圧力Ｐが設定高圧側圧力Ｐ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、高圧側圧力Ｐが設定高圧側圧力Ｐ１以上である場合には外気温度が高いことになるので、オイルセパレータ２０を通過するオイルの粘性が低くなり、圧縮機１０へのオイル戻し量が上昇するおそれがある。そこで、流量制御弁３３の開度が小さくなるように調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御し（ステップＳ２）、圧縮機１０へのオイル戻し量が設定量になるように調節する。

前記ステップＳ１において、高圧側圧力Ｐが設定高圧側圧力Ｐ１以上でない場合には、オイルセパレータ２０を通過した後のオイル温度Ｔをオイル温度検出器１６によって検出し、オイル温度Ｔが設定オイル温度Ｔ１以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、オイル温度Ｔが設定オイル温度Ｔ１以上である場合には、オイルクーラ３１を通過するオイルの粘性が低くなり、圧縮機１０へのオイル戻し量が上昇するおそれがある。そこで、流量制御弁３３の開度が小さくなるように調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御し（ステップＳ４）、圧縮機１０へのオイル戻し量が設定量になるように調節する。

前記ステップＳ３において、オイル温度Ｔが設定オイル温度Ｔ１以上でない場合には、オイル温度Ｔが低いためオイルの粘性が高くなり、圧縮機１０へのオイル戻し量が低下するおそれがある。このため、流量制御弁３３の開度が大きくなるように調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量が増大するように制御し（ステップＳ５）、圧縮機１０へのオイル戻し量が設定量になるように調節する。また、ステップＳ５においてバイパス流路３０を通るオイルの流量が増大するように制御した後は、ステップＳ１に戻る。

以上のように構成された冷却システムの作用を説明する。

冷却システムの冷媒は、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→凝縮器１１→膨張弁１２→蒸発器１３→圧縮機１０の順に循環する（図１の実線矢印参照）。また、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルは、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→オイルクーラ３１→電磁弁３２→流量制御弁３３→圧縮機１０の順に循環する（図１の破線矢印参照）。つまり、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルは、まずオイルセパレータ２０において冷媒と分離される。次に、冷媒から分離したオイルがバイパス流路３０を通る際にオイルクーラ３１によって冷却される。そして、流量制御弁３３の開度を調節して、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御する。これにより、圧縮機１０に戻すオイルの流量を調節しながら、低温のオイルが圧縮機１０の吸入側に流入する。低温のオイルが圧縮機１０に戻ることによって圧縮機１０内の冷媒温度が低下し、この温度の低下した冷媒が凝縮器１１に供給される。

このように、本実施形態の冷却システムによれば、圧縮機１０において温度の低下した冷媒を凝縮器１１に流入することができるので、例えば真夏等の外気温度が高温の場合であっても凝縮器１１において確実に冷媒を凝縮させることができ、冷却システムの冷却効率の低下を防止することができる。

また、本実施形態の冷却システムは、空冷方式の凝縮器１１やオイルクーラ３１を採用し、水等を用いることなく冷媒やオイルを冷却することができるので、ランニングコストを低減することができる。

さらに、本実施形態の冷却システムは、オイルクーラ３１によって冷却したオイルを圧縮機１０に戻す際に、オイル温度検出器１６で検出したオイル温度Ｔや圧力検出器１５で検出した高圧側圧力Ｐに基づいて、流量制御弁３３の開度を調節してバイパス流路３０を通るオイルの流量を制御しながら圧縮機１０の吸入側に戻すことができるので、圧縮機１０内のオイルを常に設定量に保つことができ、圧縮機１０の潤滑不良や故障を確実に防止することができる。

また、本実施形態の冷却システムは、圧縮機１０から吐出する冷媒温度を低下させることができるので、高価な耐熱性の材料を用いなくとも耐熱性の低い安価な材料を圧縮機１０や凝縮器１１等に用いることができ、材料コストを低減させることができる。

さらに、本実施形態の冷却システムは、電磁弁３２を開閉することによって、圧縮機１０の運転停止時には圧縮機１０にオイルが戻ることを停止させることができるので、圧縮機１０におけるオイルの液圧縮を防止することができ、圧縮機１０の潤滑不良や故障を一層確実に防止することができる。

図４及び図５は本発明の第２実施形態に係る冷却システムを示すもので、図４は冷却システムの概略構成図、図５は冷却システムの制御を示すフローチャートである。尚、図１で示した冷却システムと同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

図４に示す冷却システムは、圧縮機１０から吐出した直後のガス状態の冷媒温度Ｔ’を検出する冷媒温度検出器１７を備えた点で図１で示した冷却システムと異なる。

また、図４に示す冷却システムは、流量制御弁３３の開度を冷媒温度検出器１７によって検出した冷媒温度Ｔ’に基づいて制御する点で図１で示した冷却システムと異なる。

ここで、流量制御弁３３の開度と冷媒温度Ｔ’との関係について説明する。冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ２（例えば１００℃）よりも高い場合は、圧縮機１０内の冷媒温度を低下させるために、コントローラ４１によって流量制御弁３３の開度が大きくなるように調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量が増加するように制御する。これにより、オイルクーラ３１において冷却されたオイルが多量に圧縮機１０内に戻るので、圧縮機１０内の冷媒温度が低下する。一方、例えば冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ３（例えば９５℃）よりも低い場合は、コントローラ４１によって流量制御弁３３の開度が小さくなるように調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御する。これにより、圧縮機１０内に戻るオイルの流量が少量なので、圧縮機１０内の冷媒温度の低下を抑制する。

ここで、冷媒温度検出器１７によって検出した冷媒温度Ｔ’に基づいて、流量制御弁３３の開度を調整して圧縮機１０へのオイル戻し量を制御する一例を説明する。

まず、図４に示す冷却システムの制御系構成を説明する。

コントローラ４１は、マイクロコンピュータ及び各種ドライバ等を含む。コントローラ４１には、流量制御弁３３の開度の制御を行う際の基準となる設定冷媒温度Ｔ２，Ｔ３等が記憶されている。また、冷媒温度検出器１７によって検出した冷媒温度Ｔ’に基づき、流量制御弁３３の開度を調整して圧縮機１０へのオイル戻し量を制御する。

次に、コントローラ４１の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。

圧縮機１０から吐出した直後の冷媒温度Ｔ’を冷媒温度検出器１７により検出し、冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ２以上であるか否かを判別する（ステップＳ１）。

ステップＳ１において、冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ２以上である場合には、圧縮機１０内の冷媒温度を低下させるために、流量制御弁３３の開度が大きくなるように調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御し（ステップＳ２）、圧縮機１０に戻るオイルの流量を増加させる。

前記ステップＳ１において、冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ２以上でない場合には、冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ３以下であるか否かを判別する（ステップＳ３）。

ステップＳ３において、冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ３以下である場合には、圧縮機１０内の冷媒温度の低下を抑制するために、流量制御弁３３の開度が小さくなるように調整して、バイパス流路３０を通るオイルの流量が減少するように制御し（ステップＳ４）、圧縮機１０に戻るオイルの流量を減少させる。

ステップＳ３において、冷媒温度Ｔ’が設定冷媒温度Ｔ３以下でない場合には、ステップＳ１に戻る。

以上のように構成された冷却システムの作用は、前記第１実施形態と同様なので、その説明を省略する。

このように、本実施形態の冷却システムによれば、冷媒温度検出器１７によって検出した冷媒温度Ｔ’に基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御することができるので、圧縮機１０から吐出される冷媒温度を一定に保つことができ、冷却システムの冷却効率の低下を防止することができる。なお、その他の作用、効果は前記第１実施形態と同様である。

図６は本発明の第３実施形態に係る冷却システムを示すもので、図６は冷却システムの概略構成図である。尚、図１及び図２で示した冷却システムと同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

図６に示す冷却システムは、デューティ制御方式を採用した電磁弁４５を利用することにより、圧縮機１０へのオイル戻し量を増減させるものである。

また、図６に示す冷却システムは、圧力制御弁４６を電磁弁４５と並列に設置した点で図１で示した冷却システムと異なる。

電磁弁４５は、オイルクーラ３１と圧縮機１０との間に設置されている。この電磁弁４５は圧縮機１０の運転時には開いた状態となり、圧縮機１０の運転停止時には閉じた状態となる。つまり、電磁弁４５は、圧縮機１０の運転時には冷却されたオイルを圧縮機１０の吸入側に戻し、圧縮機１０の運転停止時にはオイルが戻ることを停止するものである。また、電磁弁４５は、電磁弁４５の開閉によって圧縮機１０へのオイル戻し量を増減させるデューティ制御方式が採用される。

圧力制御弁４６はオイルクーラ３１と圧縮機１０との間に設置された周知のリリーフ弁からなり、電磁弁３２と並列に配置されている。この圧力制御弁４６は、バイパス流路３０を流れるオイルの圧力が設定圧力以上になると自動的に開く構造をしている。

以上のように構成された冷却システムの作用を説明する。

冷却システムの冷媒は、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→凝縮器１１→膨張弁１２→蒸発器１３→圧縮機１０の順に循環する（図６の実線矢印参照）。また、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルは、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→オイルクーラ３１→電磁弁３２→圧縮機１０の順に循環する（図６の破線矢印参照）。つまり、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルは、まずオイルセパレータ２０において冷媒と分離される。次に、冷媒から分離したオイルがバイパス流路３０を通る際にオイルクーラ３１によって冷却される。そして、電磁弁３２をデューティ制御することによって、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御する。これにより、圧縮機１０に戻すオイルの流量を調節しながら、低温のオイルが圧縮機１０の吸入側に流入する。低温のオイルが圧縮機１０に戻ることによって圧縮機１０内の冷媒温度が低下し、この温度の低下した冷媒が凝縮器１１に供給される。また、圧縮機１０の運転時又は運転停止時において、電磁弁３２側のバイパス流路３０に異常圧力が生じた場合には、オイルが圧力制御弁４６側のバイパス流路３０に循環する。そして、圧力制御弁４６側の圧力が設定圧力以上になると圧力制御弁４６が自動的に開き、圧力を開放する。

このように、本実施形態の冷却システムによれば、電磁弁３２側のバイパス流路３０に異常圧力が生じた場合において、圧力制御弁４６が自動的に開くことによって圧力が開放されるので、液ハンマによる電磁弁４５の故障やバイパス流路３０の破損を防ぐことができる。なお、その他の作用、効果は前記第１実施形態と同様である。

図７は本発明の第４実施形態に係る冷却システムを示すもので、図７は冷却システムの概略構成図である。尚、図１及び図２で示した冷却システムと同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

図７に示す冷却システムは、電磁弁３２と流量制御弁３３とを備えたバイパス流路３０を２つ以上設け、バイパス流路３０が分岐している点で図１で示した冷却システムと異なる。

以上のように構成された冷却システムの作用を説明する。

冷却システムの冷媒は、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→凝縮器１１→膨張弁１２→蒸発器１３→圧縮機１０の順に循環する（図７の実線矢印参照）。また、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルは、圧縮機１０→オイルセパレータ２０→オイルクーラ３１→電磁弁３２→流量制御弁３３→圧縮機１０の順に循環する（図７の破線矢印参照）。つまり、圧縮機１０から冷媒と共に流出したオイルは、まずオイルセパレータ２０において冷媒と分離される。次に、冷媒から分離したオイルがオイルクーラ３１によって冷却される。そして、分岐したバイパス流路３０にそれぞれ設置された各流量制御弁３３の開度を調節して、各バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御する。これにより、圧縮機１０に戻すオイルの流量を調節しながら、低温のオイルが圧縮機１０の吸入側に流入する。低温のオイルが圧縮機１０に戻ることによって圧縮機１０内の冷媒温度が低下し、この温度の低下した冷媒が凝縮器１１に供給される。

このように、本実施形態の冷却システムによれば、電磁弁３２と流量制御弁３３とを備えたバイパス流路３０が２つ以上設けられていることにより、圧縮機１０へのオイル戻し量を精度良く調整することができる。なお、その他の作用、効果は前記第１実施形態と同様である。

尚、前記第１実施形態乃至第４実施形態の冷却システムの電磁弁３２はオイルクーラ３１と圧縮機１０との間に配置しているが、これに限らない。例えば、オイルセパレータ２０とオイルクーラ３１との間に配置してもよい。

さらに、前記第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の冷却システムは、オイル温度Ｔや高圧側圧力Ｐに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしているが、これに限らない。例えば、オイル温度Ｔのみに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御してもよい。この場合、オイル温度Ｔから高圧側圧力Ｐを算出し、オイル温度Ｔと算出した高圧側圧力Ｐとから流量制御弁３３の開度を調整する。

さらに、前記第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の冷却システムは、オイル温度Ｔや高圧側圧力Ｐに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしているが、これに限らない。例えば、高圧側圧力Ｐのみに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御してもよい。この場合、高圧側圧力Ｐからオイル温度Ｔを算出し、高圧側圧力Ｐと算出したオイル温度Ｔとから流量制御弁３３の開度を調整する。

さらに、前記第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の冷却システムは、オイル温度Ｔや高圧側圧力Ｐに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしているが、これに限らない。例えば、外気温度を外気温度検出手段としての温度センサ（図示しない）によって検出した検出値に基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしてもよい。この場合、外気温度から高圧側圧力Ｐとオイル温度Ｔとを算出し、算出した高圧側圧力Ｐとオイル温度Ｔとから流量制御弁３３の開度を調整する。

また、前記第１実施形態、第３実施形態及び第４実施形態の冷却システムは、オイル温度Ｔや高圧側圧力Ｐに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしているが、これに限らない。例えば、外気温度を外気温度検出手段としての温度センサ（図示しない）によって検出した検出値と、オイル温度Ｔとに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしてもよい。この場合、外気温度から高圧側圧力Ｐを算出し、オイル温度Ｔと算出した高圧側圧力Ｐとから流量制御弁３３の開度を調整する。

さらに、前記第１実施形態乃至第４実施形態の冷却システムは、高圧側圧力Ｐに基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしているが、これに限らない。例えば、低圧側圧力を検出して、高圧側圧力Ｐと低圧側圧力との差を正確に算出し、この値に基づいて流量制御弁３３の開度を調整し、バイパス流路３０を通るオイルの流量を制御するようにしてもよい。これにより、低圧側圧力の変動が激しい冷却システムの場合であっても、冷却システムの冷却効率の低下、圧縮機の潤滑不良や故障を確実に防止することができる。

また、前記第１実施形態及び第２実施形態の冷却システムにおける各検出器１５，１６，１７は併用してもよい。さらに、前記第３実施形態及び第４実施形態の冷却システムにおいて、各検出器１５，１６，１７のうち少なくとも１つから検出した値に基づいて、流量制御弁３３や電磁弁４５の開度を制御するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る冷却システムの概略構成図本発明の第１実施形態に係る冷却システムの制御を示すフローチャート本発明の第１実施形態に係る冷却システムの高圧側圧力とオイル戻し量との関係を示す図本発明の第２実施形態に係る冷却システムの概略構成図本発明の第２実施形態に係る冷却システムの制御を示すフローチャート本発明の第３実施形態に係る冷却システムの概略構成図本発明の第４実施形態に係る冷却システムの概略構成図従来例に係る冷却システムの概略構成図他の従来例に係る冷却システムの概略構成図他の従来例に係る冷却システムの概略構成図他の従来例に係る冷却システムの概略構成図他の従来例に係る冷却システムの概略構成図他の従来例に係る冷却システムの概略構成図

符号の説明

１０…圧縮機、１１…凝縮器、１２…膨張弁、１３…蒸発器、１５…圧力検出器、１６…オイル温度検出器、２０…オイルセパレータ、３０…バイパス流路、３１…オイルクーラ、３２…電磁弁、３３…流量制御弁、４０…コントローラ。

Claims

圧縮機、凝縮器、膨張手段及び蒸発器からなる冷凍回路を備えた冷却システムにおいて、
圧縮機と凝縮器との間に設けられ、圧縮機から吐出した冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離するオイルセパレータと、
オイルセパレータによって分離されたオイルを圧縮機の吸入側に戻すバイパス流路と、
バイパス流路を通るオイルを冷却するオイルクーラと、
バイパス流路を通るオイルの流量を制御するオイル戻し量制御手段とを備えた
ことを特徴とする冷却システム。
前記オイル戻し量制御手段を、オイル温度検出手段で検出した検出温度が低いときはバイパス流路の流量を増加させ、検出温度が高いときはバイパス流路の流量を減少させるように構成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
前記オイル戻し量制御手段を、外気温度検出手段で検出した検出温度が低いときはバイパス流路の流量を増加させ、検出温度が高いときはバイパス流路の流量を減少させるように構成した
ことを特徴とする請求項１又は２記載の冷却システム。
前記オイル戻し量制御手段を、オイル圧力検出手段で検出した検出圧力が低いときはバイパス流路の流量を増加させ、検出圧力が高いときはバイパス流路の流量を減少させるように構成した
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の冷却システム。
前記圧縮機から吐出した冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段を備え、
オイル戻し量制御手段を、冷媒温度検出手段で検出した冷媒温度が低いときはバイパス流路の流量を減少させ、冷媒温度が高いときはバイパス流路の流量を増加させるように構成した
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の冷却システム。
前記オイル戻し量制御手段によって流量が制御されるバイパス流路を複数設けた
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の冷却システム。
前記バイパス流路に、バイパス流路を開閉する電磁弁を設けた
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の冷却システム。
前記バイパス流路に、バイパス流路を流れるオイルの圧力が所定圧力以上になると開く圧力制御弁を設けた
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の冷却システム。
前記冷媒としてアンモニアを用いた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の冷却システム。