JP5914806B2 - Refrigeration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、オイルセパレータで捕捉されたオイルを圧縮機内に戻すオイル戻し管を備えた冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including an oil return pipe that returns oil captured by an oil separator into a compressor.
一般に、吸入した冷媒を多段階に圧縮して吐出する多段式(例えば2段式)の圧縮機と、この圧縮機の高圧吐出管に設けられたオイルセパレータと、このオイルセパレータで捕捉されたオイルを圧縮機に戻すオイル戻し管とを備える冷凍装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の冷凍装置では、圧縮機のケース内が中間圧もしくは低圧となるように構成するとともに、オイル戻し管に電磁開閉弁を備え、ケース内のオイル量が下限まで減少した際に、この電磁開閉弁を開閉することにより、吐出冷媒(高圧)とケース内(中間圧もしくは低圧)との差圧を利用してオイルをケース内に戻す構成とするものがある。 In general, a multi-stage (for example, two-stage) compressor that compresses and discharges the sucked refrigerant in multiple stages, an oil separator provided in a high-pressure discharge pipe of the compressor, and oil captured by the oil separator There is known a refrigeration apparatus including an oil return pipe that returns the gas to the compressor (see, for example, Patent Document 1). In this type of refrigeration system, the compressor case is configured to have an intermediate or low pressure, and an electromagnetic return valve is provided in the oil return pipe so that when the amount of oil in the case decreases to the lower limit, this electromagnetic There is a configuration in which oil is returned into the case using a differential pressure between the discharged refrigerant (high pressure) and the inside of the case (intermediate pressure or low pressure) by opening and closing the on-off valve.
ところで、圧縮機から冷媒とともに吐出されるオイル量は、当該圧縮機の運転周波数に応じて変動するのに対し、ケース内に戻るオイル量は、吐出冷媒(高圧)とケース内(中間圧もしくは低圧)との差圧の大きさによって決定される。
しかし、二酸化炭素(CO2)を冷媒として使用する冷凍装置では、フロン(代替フロンを含み、フルオロカーボン系冷媒とも言う)を使用する冷凍装置に比べて、冷媒回路の高圧側と低圧側(または中間圧)の圧力差が大きくなるので、圧縮機の吐出冷媒と圧縮機のケース内(中間圧もしくは低圧)との差圧が大きくなり、電磁開閉弁でオイル戻し量を適切に調整することが困難であった。これに起因して、運転中の圧縮機のケース内のオイル量が少ない状態が生じ、圧縮機の潤滑不良を招くおそれが生じる。また、設置直後の試運転時、特に配管距離が長い場合には圧縮機のケース内のオイル量が不足し、圧縮機の潤滑不良を招くおそれが生じる。
By the way, the amount of oil discharged from the compressor together with the refrigerant fluctuates in accordance with the operating frequency of the compressor, whereas the amount of oil returning into the case depends on the discharged refrigerant (high pressure) and the inside of the case (intermediate pressure or low pressure). ) And the pressure difference.
However, in a refrigeration apparatus that uses carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant, compared to a refrigeration apparatus that uses chlorofluorocarbon (including alternative chlorofluorocarbon refrigerant, also referred to as a fluorocarbon refrigerant), the refrigerant circuit has a high pressure side and a low pressure side (or intermediate). The pressure difference between the refrigerant discharged from the compressor and the inside of the compressor case (intermediate pressure or low pressure) increases, making it difficult to properly adjust the oil return amount with the electromagnetic on-off valve. Met. As a result, there is a state in which the amount of oil in the case of the compressor during operation is small, which may cause poor lubrication of the compressor. Also, during a trial run immediately after installation, especially when the piping distance is long, the amount of oil in the compressor case is insufficient, which may cause poor lubrication of the compressor.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、オイル戻し量の適正化を図りつつ、圧縮機内のオイル量が少ない状態が生じた場合の潤滑不良を防止できる冷凍装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a refrigeration apparatus capable of preventing poor lubrication when a state where the amount of oil in the compressor is low occurs while optimizing the oil return amount. With the goal.
上述した課題を解決するため、本発明は、二酸化炭素を冷媒として冷凍サイクル運転を行う冷媒回路を備え、この冷媒回路は、ケース内にオイルを貯留し、このオイルと共に冷媒を高圧吐出管に吐出する圧縮機と、前記高圧吐出管に設けられたオイルセパレータと、前記オイルセパレータで分離されたオイルを前記ケース内に戻すオイル戻し管とを有する冷凍装置において、前記オイル戻し管に設けられる電動弁と、 前記電動弁の開度を、前記圧縮機の運転周波数を変数xとする相関式f(x)により求められた値と、補正係数とを乗算することにより求めた開度に調整する弁開度調整手段と、前記圧縮機内のオイルレベルを検出するオイルレベル検出手段と、前記圧縮機の運転、停止を制御する運転制御手段とを備え、前記運転制御手段は、前記圧縮機の運転中に、前記オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続した場合、前記補正係数を所定時間ごとに段階的に増加して設定し、前記補正係数が予め定めた上限値を超えると前記補正係数を前記上限値に設定して、前記下限レベルを下回った状態での前記圧縮機の運転を継続するオイル戻し制御と、当該冷凍装置の冷却運転が開始されると、前記オイルレベルが前記下限レベルを下回った状態が、前記オイル戻し制御ではオイル不足を回避不能な状態と判断できる予め設定された待ち時間を経過したか否かを判別し、前記待ち時間を経過した場合に、前記オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続している前記圧縮機の運転を停止する運転停止制御とを行うことを特徴とする。
この構成によれば、オイル戻し管に設けられる電動弁の開度を圧縮機の運転周波数に応じて調整するとともに、圧縮機の運転中にオイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続した場合に圧縮機の運転を停止させ、オイルレベルが所定レベルを上回った場合に圧縮機の運転を再開するので、オイル戻し量の適正化を図りつつ、圧縮機内のオイル量が少ない状態が生じた場合の潤滑不良を防止できる。
In order to solve the above-described problems, the present invention includes a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle operation using carbon dioxide as a refrigerant. The refrigerant circuit stores oil in a case and discharges the refrigerant together with the oil to a high-pressure discharge pipe. In the refrigeration apparatus having a compressor that performs operation, an oil separator provided in the high-pressure discharge pipe, and an oil return pipe that returns the oil separated by the oil separator into the case, the motor-operated valve provided in the oil return pipe And a valve for adjusting the opening of the motor-operated valve to the opening obtained by multiplying the value obtained by the correlation equation f (x) with the operating frequency of the compressor as a variable x and the correction coefficient Opening adjustment means, oil level detection means for detecting the oil level in the compressor, and operation control means for controlling operation and stop of the compressor , the operation control means When the state in which the oil level is below the lower limit level continues during the operation of the compressor, the correction coefficient is set to increase stepwise every predetermined time, and the correction coefficient is set to a predetermined upper limit value. When the correction coefficient is set to the upper limit value, the oil return control for continuing the operation of the compressor in a state below the lower limit level, and the cooling operation of the refrigeration apparatus are started, When the oil level is lower than the lower limit level, it is determined whether or not a predetermined waiting time has elapsed in which it is possible to determine that oil shortage cannot be avoided in the oil return control. And an operation stop control for stopping the operation of the compressor in which the state where the oil level is below the lower limit level is continued .
According to this configuration, the opening degree of the motor-operated valve provided in the oil return pipe is adjusted according to the operating frequency of the compressor, and when the oil level is below the lower limit level during the operation of the compressor continues. When the compressor operation is stopped and the oil level exceeds a predetermined level, the compressor operation is resumed.Therefore, when the oil amount in the compressor is low, the oil return amount is optimized. Lubrication failure can be prevented.
上記構成において、前記圧縮機は、並列に接続される複数の圧縮機を有し、前記運転制御手段は、前記オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続したことによっていずれかの圧縮機を運転停止させた場合に、運転停止による運転能力低下を補うように他の圧縮機の運転能力を増大させるようにしても良い。この構成によれば、冷凍負荷に応じた運転を継続することができる。 In the above configuration, the compressor has a plurality of compressors connected in parallel, and the operation control means operates any one of the compressors when the oil level continues below the lower limit level. When the operation is stopped, the operation capability of another compressor may be increased so as to compensate for the decrease in the operation capability due to the operation stop. According to this configuration, it is possible to continue the operation according to the refrigeration load.
また、上記構成において、前記運転制御手段は、前記オイル戻し制御として、前記圧縮機の運転中に、前記オイルレベルが上限レベルを上回った状態が継続した場合、前記補正係数を所定時間ごとに段階的に減少して設定し、前記補正係数が予め定めた下限値を下回ると前記補正係数を前記下限値に設定して、前記上限レベルを上回った状態での前記圧縮機の運転を継続するようにしても良い。この構成によれば、ケース内のオイル量が過多となった状態をすみやかに解消することができる。 Further, in the above configuration, the operation control means, as the oil return control, sets the correction coefficient every predetermined time when the state in which the oil level exceeds the upper limit level continues during the operation of the compressor. When the correction coefficient falls below a predetermined lower limit value, the correction coefficient is set to the lower limit value so that the operation of the compressor is continued with the upper limit level being exceeded. Anyway. According to this configuration, it is possible to the amount of oil in to case to quickly eliminate the state in which the over many.
本発明によれば、オイル戻し量の適正化を図りつつ、圧縮機内のオイル量が少ない状態が生じた場合の潤滑不良を防止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lubrication failure when the state where the amount of oil in a compressor is small arises can be prevented, optimizing the amount of oil return.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の回路構成図である。
冷凍装置1は、冷凍機ユニット3と複数台(例えば2台)のショーケースユニット5A,5Bとを備え、これら冷凍機ユニット3と各ショーケースユニット5A,5Bとが、液冷媒配管7及びガス冷媒配管9により連結されて冷凍サイクル運転を行う冷媒回路10を構成している。
この冷媒回路10には、高圧側が超臨界圧力となる二酸化炭素(CO2)冷媒が使用されている。二酸化炭素冷媒は、オゾン破壊係数が0で、地球温暖化係数が1であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がなく安全で安価である。また、二酸化炭素冷媒に加えて、冷媒回路10内の圧縮機11を潤滑するためのオイルも冷媒配管に入れられている。図1には、実線矢印で冷媒の流れを示し、破線矢印でオイルの流れを示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention.
The refrigeration apparatus 1 includes a
The
冷凍機ユニット3は、並列に配管接続された2台の圧縮機11,11を備える。これら圧縮機11,11は、ケース12,12内が中間圧となる内部中間圧型のロータリ式二段圧縮機である。各圧縮機11は、ケース12内部に電動機部(図示略)と、この電動機部により駆動される低段圧縮要素11A及び高段圧縮要素11Bとが配置されている。低段圧縮要素11Aは、ガス冷媒配管9を通じて圧縮機11に吸い込まれる低圧の冷媒を中間圧まで昇圧して吐出し、高段圧縮要素11Bは、上記低段圧縮要素11Aで圧縮された中間圧の冷媒を更に高圧まで昇圧して吐出する。また、圧縮機11は、周波数可変型の圧縮機であり、電動機部の運転周波数を変更することにより、低段圧縮要素11A及び高段圧縮要素11Bの回転数が調整可能となっている。
The
圧縮機11のケース12には、低段圧縮要素11Aに連通する低段側吸込口12A及び低段側吐出口12Bと、高段圧縮要素11Bに連通する高段側吸込口12C及び高段側吐出口12Dとが形成されている。各圧縮機11,11の低段側吸込口12A,12Aには、それぞれ低圧吸入管13,13が接続され、これら低圧吸入管13,13は低段圧縮要素11A,11Aの上流側で合流し、単一のアキュームレータ14を介して、単一のガス冷媒配管9に接続される。また、低圧吸入管13には、この低圧吸入管13を流れる冷媒の吸込圧力と吸込温度とをそれぞれ検出する吸込圧力センサー15と吸込温度センサー16とが設けられている。
The
各低段側吐出口12B,12Bには、それぞれ中間圧吐出管17,17が接続され、この中間圧吐出管17,17は低段圧縮要素11A,11Aの下流側で合流して中間冷却器18の一端に接続される。この中間冷却器18は、低段圧縮要素11Aから吐出された中間圧の冷媒を冷却するものであり、当該中間冷却器18の他端には、中間圧吸入管19が接続され、この中間圧吸入管19は2つに分岐した後に高段側吸込口12C,12Cに接続される。また、中間圧吸入管19には、この中間圧吸入管19を流れる冷媒の中間圧力を検出する中間圧力センサー20が設けられている。本構成では、高段側吸込口12Cは、ケース12内空間を介して高段圧縮要素11Bに連通しており、圧縮機11の運転中、当該ケース12内は中間圧に保たれる。
Intermediate
各高段側吐出口12D,12Dには、それぞれ高圧吐出管21,21が接続され、この高圧吐出管21,21は高段圧縮要素11B,11Bの下流側で合流し、単一の高圧吐出管21Aとなる。この高圧吐出管21Aは、単一のオイルセパレータ22、ガスクーラー(放熱器)23及び過冷却熱交換器24を介して、液冷媒配管7に接続される。また、高段側吐出口12D,12Dには、高段圧縮要素11B,11Bから吐出された冷媒の吐出圧力と吐出温度とをそれぞれ検出する吐出圧力センサー25と吐出温度センサー26とが各々設けられている。
High-
オイルセパレータ22は、圧縮機11から吐出された高圧の吐出冷媒中に含まれるオイルを冷媒と分離して捕捉するものであり、このオイルセパレータ22には、捕捉したオイルを圧縮機11に戻すオイル戻し管28が接続されている。このオイル戻し管28には、捕捉したオイルを冷却するオイルクーラー27が設けられ、このオイルクーラー27の下流側で、オイル戻し管28は2系統のオイル戻し管(圧縮機11毎のオイル戻し管)28Aに分岐され、それぞれストレーナ29及び流量調整弁等の電動弁30を介して圧縮機11のケース12に接続される。圧縮機11のケース12内は、上述のように中間圧に保たれるため、捕捉されたオイルは、オイルセパレータ22内の高圧(高圧吐出管21A内の圧力と同等)とケース12内の中間圧との差圧によって当該ケース12内に戻される。
The
ところで、本冷凍装置1は、二酸化炭素冷媒を使用するため、フルオロカーボン系冷媒を使用する場合に比べて作動圧力が高く、耐圧強度を確保する必要性からオイルセパレータ22の容積が制約される。このことは、オイルセパレータ22のオイル分離効率が低下し、分離できなかったオイルが冷凍サイクルの低圧側にある蒸発器(ケース熱交換器43A,43B)へと流れ、蒸発器内に滞留し、伝熱性能の低下や圧縮機の潤滑不良の原因となる。また、分離されたオイルをオイルセパレータ22内に十分に貯留できず、圧縮機11へ戻るオイルに冷媒が混入し、冷凍装置1の効率が著しく低下したり、圧縮機11へ戻るオイル量が不足して潤滑不良を招いたりする原因にもなる。
そこで、本実施形態では、オイルセパレータ22で分離されたオイルを貯留する所定容積を有する単一のオイルタンク61を設け、このオイルタンク61に貯留されたオイルをオイル戻し管28A,28Aを通して圧縮機11,11のケース12内に戻すようにしている。
By the way, since this refrigeration apparatus 1 uses a carbon dioxide refrigerant, the operating pressure is higher than when a fluorocarbon refrigerant is used, and the volume of the
Accordingly, in the present embodiment, a
このオイルタンク61は、オイルセパレータ22よりも高さが低い小型(小容積)の耐熱容器で形成され、本冷凍装置1の高い作動圧力に耐えるのに十分な耐圧強度を有し、オイルセパレータ22に隣接して配置されている。
オイルセパレータ22とオイルタンク61とを接続するオイル配管28Bは、一端がオイルセパレータ22内の底部近傍で開口し、底部近傍のオイルを上記差圧によってオイル配管28B内に引き込み、オイルタンク61内に引き込む。このオイルタンク61には、圧縮機11,11につながる単一のオイル戻し管28の一端が接続され、上記差圧によりオイルタンク61内のオイルがオイル戻し管28に吸い込まれ、圧縮機11,11のケース12内に戻される。
この構成によれば、オイルセパレータ22で分離されたオイルは圧縮機11,11のケース12内の負圧によりオイルタンク61内に流れて溜まり、その分、オイルセパレータ22内のオイル油面を低くすることができる。これにより、オイル分離空間(気相冷媒とオイルミストの混合流からオイルを分離させるための空間)を広く確保してオイル分離効率を高めるとともに、オイルタンク61内に十分なオイル量を確保できる。
The
One end of the
According to this configuration, the oil separated by the
圧縮機11のケース12には、このケース12内に貯留されているオイルのレベル(オイル量)を検出するオイルレベルセンサー(オイルレベル検出手段)31が設けられている。
オイルレベルセンサー31は、上限レベル及び下限レベルを検出できる2接点式のレベルセンサであり、図示は省略するが、ケース12に連通するセンサケースを備え、このセンサケース内のオイルレベルは、圧縮機11のケース12内のオイルレベルに応じて変動する。また、センサケース内には、オイルレベルの変動に応じて上下に浮遊するフロートと、このフロートの高さ位置が変動することによって開閉される上接点及び下接点とを備えるフロートスイッチが配置されている。このフロートスイッチでは、フロートに磁石が配置され、この磁石の磁力によって、異なる高さに配置された上接点及び下接点が開閉される。
具体的には、ケース12内のオイルレベルが上限レベルを上回ると上接点がオンし、この上限レベルを下回ると上接点がオフする。また、ケース12内のオイルレベルが下限レベルを上回ると下接点がオフし、この下限レベルを下回ると下接点がオンする。
The
The
Specifically, the upper contact is turned on when the oil level in the
ガスクーラー23は、圧縮機11から吐出された高圧の吐出冷媒を冷却するものであり、本構成では、ガスクーラー23は、上記した中間冷却器18及びオイルクーラー27に並設されている。これらガスクーラー23、中間冷却器18及びオイルクーラー27には、当該ガスクーラー23、中間冷却器18及びオイルクーラー27に向けて送風する冷却ファン32が隣接して設けられている。
過冷却熱交換器24は、ガスクーラー23で冷却され、ガスクーラー23から高圧吐出管21A及び液冷媒配管7を通じて、ショーケースユニット5A,5Bが備える第一膨張弁(第一絞り手段)42A,42Bへ向かう冷媒を、このガスクーラー23の出口側で分岐された分岐冷媒を用いて過冷却するものである。この過冷却熱交換器24の分岐冷媒流路入口には、ガスクーラー23の出口側で高圧吐出管21から分岐された分岐配管33が、第二膨張弁34を介して接続され、分岐冷媒流路出口は、中間冷却器18の出口側の中間圧吸入管19に接続されている。また、高圧吐出管21には、過冷却熱交換器24の入口側及び出口側に、それぞれ高圧吐出管21を流れる冷媒温度を検出する入口温度センサー35及び出口温度センサー36が設けられている。
The
The supercooling
また、冷凍機ユニット3は、冷凍装置1全体の動作を制御する主制御装置50を備える。この主制御装置50は、ショーケースユニット5A,5Bの冷凍負荷に応じて、圧縮機11,11の運転周波数を調整するとともに、吐出温度センサー26が検出する高段圧縮要素11Bの冷媒吐出温度に基づいて第二膨張弁34の開度を調整する。なお、この第二膨張弁34の開度は、過冷却熱交換器24の中間圧となる分岐冷媒の出口温度、過冷却熱交換器24の冷媒の出入口温度差等に基づいて調整しても良い。
また、主制御装置50は、オイルセパレータ22から各圧縮機11,11へのオイル戻し制御を実行し、このオイル戻し制御時に、各圧縮機11,11の運転周波数に基づいて、各電動弁30,30の弁開度を調整する。さらに、オイル戻し制御をする際に、各オイルレベルセンサー31で検出したオイルレベルに基づいて、弁開度を補正する。この実施形態では、主制御装置50は、圧縮機11,11の運転周波数に応じて、電動弁30,30の弁開度を調整する弁開度調整手段として機能するとともに、オイルレベルに応じて弁開度を補正する弁開度補正手段として機能する。
The
Further, the
一方、ショーケースユニット5A,5Bは、それぞれ店舗内等に設置され、液冷媒配管7及びガス冷媒配管9にそれぞれ並列に接続されている。各ショーケースユニット5A,5Bは、液冷媒配管7とガス冷媒配管9とを連結するケース冷媒配管40A,40Bを備え、これらケース冷媒配管40A,40Bには、それぞれストレーナ41A,41Bと、第一膨張弁(第一絞り手段)42A,42Bとケース熱交換器43A,43Bとが設けられている。このケース熱交換器43A,43Bには、当該ケース熱交換器43A,43Bに送風するケースファン44A,44Bが隣接して設けられている。
また、ショーケースユニット5A,5Bは、これらショーケースユニット5A,5Bの各部の動作を制御するケース制御装置45A,45Bを備え、このケース制御装置45A,45Bは、主制御装置50と通信可能に構成される。ケース制御装置45A,45Bは、ケース熱交換器43A,43Bの出入口温度差(過熱度)に基づいて、第一膨張弁42A,42Bの開度をそれぞれ調整する。
On the other hand, the
The
次に、上記したオイル戻し制御の動作について説明する。図2は、オイル戻し制御の動作を示すフローチャートである。なお、このオイル戻し制御は両圧縮機11,11で同様であるため、以下、一方の圧縮機11及び対応する電動弁30について説明する。
主制御装置50は、冷凍装置1の運転が開始されると、電動弁30の初期開度を取得する(ステップS1)。この初期開度は、冷凍装置1(すなわち圧縮機11,11)の運転起動時に設定される弁開度であり、本実施形態では、電動弁30を略閉じた状態とする弁開度(例えば30パルス)に設定されている。
続いて、主制御装置50は、電動弁30の弁開度を、それぞれ圧縮機11の運転周波数に応じて調整する(ステップS2)。この弁開度は、圧縮機11の運転周波数と、オイルレベルによって適宜変更される補正係数Aとから算出される。具体的には、運転周波数を変数xとする相関式f(x)により求められた値と、補正係数Aとを乗算することにより弁開度を求めており、運転周波数が高いときは弁開度を大きく、低いときは弁開度を小さくする。
Next, the operation of the oil return control described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of oil return control. Since this oil return control is the same for both
When the operation of the refrigeration apparatus 1 is started,
Subsequently,
冷凍装置1が始動して圧縮機11の運転が開始されると、主制御装置50は、補正係数Aを初期値(A=2.0)に設定し(ステップS3)、この値を用いて弁開度を調整する。これにより、冷凍装置1が始動した後には、電動弁30の弁開度が圧縮機11の運転周波数に応じて調整される。このため、各電動弁30の弁開度を、各圧縮機11の運転周波数に応じた弁開度にでき、従来の電動開閉弁でオイル戻し量を調整する構成に比して、オイル戻し量を圧縮機11に合わせて細かく調整できる。
ここで、補正係数Aの初期値は、圧縮機11から吐出されるオイル量に相当するオイル戻し量を得るための弁開度にする値に設定され、例えば、圧縮機11の仕様に基づいて設定される。これにより、各圧縮機11から吐出されるオイル量と、各圧縮機11のケース12,12内に戻されるオイル量とのバランスを向上させることができ、各圧縮機11へのオイル戻し量を適正にすることができる。
When the refrigeration apparatus 1 is started and the operation of the
Here, the initial value of the correction coefficient A is set to a value that provides a valve opening for obtaining an oil return amount corresponding to the oil amount discharged from the
続いて、主制御装置50は、内蔵するタイマーをリセットした後(ステップS4)、両圧縮機11,11のフロートスイッチの下接点がオフであるか否かを判別する(ステップS5)。
この判別において、フロートスイッチの下接点がオフでない場合(ステップS5;No)、すなわちオイルレベルが下限レベルを下回っている場合には、予め定めた第1の待ち時間(本実施形態では30秒)が経過したか否かを判別し(ステップS6)、この待ち時間が経過していなければ(ステップS6;No)、ステップS5の処理へ戻る。
この待ち時間が経過したか否かを判断する処理を行うことにより、圧縮機運転時に生じるオイル面の変動によるオイルレベルの誤検知を回避することができる。そして、待ち時間が経過した場合(ステップS6;Yes)、つまり、オイルレベルが下限レベルを継続して下回っている場合に、ケース12内のオイル量が過少と判断されるため、主制御装置50は、処理をステップS12に移行して電動弁30の弁開度を補正する。
Subsequently, after resetting the built-in timer (step S4),
In this determination, when the lower contact of the float switch is not off (step S5; No), that is, when the oil level is below the lower limit level, a predetermined first waiting time (30 seconds in the present embodiment). Is determined (step S6). If this waiting time has not elapsed (step S6; No), the process returns to step S5.
By performing the process of determining whether or not this waiting time has elapsed, it is possible to avoid erroneous detection of the oil level due to oil level fluctuations that occur during compressor operation. Then, when the waiting time has elapsed (step S6; Yes), that is, when the oil level continues below the lower limit level, the amount of oil in the
フロートスイッチの下接点がオフである場合(ステップS5;Yes)、すなわち、オイルレベルが下限レベルを上回っている場合には、主制御装置50は、内蔵するタイマーをリセットした後(ステップS7)フロートスイッチの上接点がオフであるか否かを判別する(ステップS8)。
ステップS8の判別において、フロートスイッチの上接点がオフでない場合(ステップS8;No)、すなわちオイルレベルが上限レベルを上回っている場合には、予め定めた第2の待ち時間(本実施形態では30秒)が経過したか否かを判別し(ステップS9)、この待ち時間が経過していなければ(ステップS9;No)、ステップS8の処理へ戻る。これにより、上記と同様に、オイルレベルの誤検知を回避することができるとともに、待ち時間が経過した場合、つまり、オイルレベルが上限レベルを継続して上回っている場合に、ケース12内のオイル量が過多と判断されるため、主制御装置50は、処理をステップS15に移行して電動弁30の弁開度を補正する。
When the lower contact of the float switch is off (step S5; Yes), that is, when the oil level exceeds the lower limit level, the
In step S8, if the upper contact of the float switch is not off (step S8; No), that is, if the oil level exceeds the upper limit level, a predetermined second waiting time (30 in this embodiment) is set. It is determined whether or not (second) has elapsed (step S9). If this waiting time has not elapsed (step S9; No), the process returns to step S8. As described above, this makes it possible to avoid erroneous detection of the oil level, and when the waiting time has elapsed, that is, when the oil level continues to exceed the upper limit level, Since it is determined that the amount is excessive,
一方、フロートスイッチの上接点がオフである場合(ステップS8;Yes)すなわち、オイルレベルが上限レベルを下回っている場合には、主制御装置50は、圧縮機11,11が停止しているか否かを判別する(ステップS10)。この判別において、圧縮機11が停止していない場合(ステップS10;No)、処理をステップS4に移行し、上記ステップS4〜S10で示されるオイルレベル判定処理を繰り返し実行する。
また、圧縮機11が停止している場合には(ステップS10;Yes)、電動弁30の弁開度を初期開度に設定して処理を終了する(ステップS11)。
On the other hand, when the upper contact of the float switch is off (step S8; Yes), that is, when the oil level is below the upper limit level, the
Moreover, when the
上述したように、フロートスイッチの下接点がオフでない状態が継続した場合(ステップS6;No)、ケース12内のオイル量が過少と判断されるため、そのケース12へのオイル戻し管28Aに設けられた電動弁30の弁開度を大きく(拡径)するように補正する。具体的には、主制御装置50は、圧縮機11の電動弁30の弁開度に関する補正係数Aを、所定量(本実施形態では10%)増加して設定する(ステップS12)。これにより、圧縮機11の運転周波数に応じて調整された電動弁30の弁開度が、ケース12内のオイル量に基づいて大きくなるように補正される。このため、ケース12内に戻されるオイル量を増大させることができ、当該ケース12内のオイル量が過少である状態を早期に解消できる。
また、主制御装置50は、補正係数Aが所定の上限値(本実施形態では6.0)よりも大きいか否かを判別する(ステップS13)。この上限値は、補正係数Aを増加する際の上限値であり、補正係数Aが上限値より小さい場合(ステップS13;No)には、処理をステップS4に戻す。
一方、補正係数Aが上限値を超える場合(ステップS13;Yes)には、補正係数Aを上限値に設定し(ステップS14)、処理をステップS4に戻す。
As described above, when the state where the lower contact of the float switch is not turned off continues (step S6; No), the amount of oil in the
Further,
On the other hand, when the correction coefficient A exceeds the upper limit value (step S13; Yes), the correction coefficient A is set to the upper limit value (step S14), and the process returns to step S4.
フロートスイッチの上接点がオフでない状態が継続した場合(ステップS9;No)、ケース12内のオイル量が過多と判断されるため、電動弁30の弁開度を小さく(縮径)するように補正する。具体的には、主制御装置50は、圧縮機11の電動弁30の弁開度に関する補正係数Aを、所定量(本実施形態では約5%)減少して設定する(ステップS15)。これにより、圧縮機11の運転周波数に応じて調整された電動弁30の弁開度が、ケース12内のオイル量に基づいて小さくなるように補正される。このため、ケース12内に戻されるオイル量を減少させることができ、当該ケース12内のオイル量が過多である状態を早期に解消できる。
続いて、主制御装置50は、補正係数Aが所定の下限値(本実施形態では0.3)よりも小さいか否かを判別する(ステップS16)。この下限値は、補正係数Aを減少する際の下限値であり、補正係数Aが下限値以上の場合(ステップS16;No)には、処理をステップS4に戻す。
一方、補正係数Aが下限値を下回る場合(ステップS16;Yes)には、補正係数Aを下限値に設定し(ステップS17)、処理をステップS4に戻す。
When the state in which the upper contact of the float switch is not off continues (step S9; No), it is determined that the amount of oil in the
Subsequently,
On the other hand, if the correction coefficient A is below the lower limit value (step S16; Yes), the correction coefficient A is set to the lower limit value (step S17), and the process returns to step S4.
このように本実施形態では、ケース12内が中間圧となる2段式の圧縮機11と、この圧縮機11の高圧吐出管21に設けられたオイルセパレータ22と、このオイルセパレータ22で捕捉したオイルをケース12内に戻すオイル戻し管28と、オイル戻し管28Aに設けられた電動弁30と、この電動弁30の弁開度を圧縮機11の運転周波数に応じて調整する弁開度調整手段としての主制御装置50とを備えるため、二酸化炭素冷媒を使用する構成でも、圧縮機11から吐出されるオイル量と当該圧縮機11のケース12内に戻されるオイル量とのバランスを図ることができ、当該ケース12内のオイル量を容易に制御することができる。
As described above, in the present embodiment, the two-
また、本実施形態では、主制御装置50は、圧縮機11の運転周波数が大きくなった際に電動弁30の弁開度を大きくし、圧縮機11の運転周波数が小さくなった際に電動弁30の弁開度を小さくするため、当該圧縮機11から吐出されるオイルの吐出量に応じて、ケース12内に戻されるオイル量を制御できるため、安定したオイル戻し制御が可能となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ケース12内のオイルレベルを検出するオイルレベルセンサー31を備え、主制御装置50は、オイルレベルセンサー31で検出したオイルレベルが上限レベルを上回った場合には、圧縮機11の運転周波数に応じて調整された電動弁30の弁開度を小さくするように補正し、当該オイルレベルが下限レベルを下回った場合には、当該弁開度を大きくするように補正するため、ケース12内のオイル量が過少または過多となった状態をすみやかに解消することができ、当該ケース12内のオイル量が不足しないように制御できる。
Further, in the present embodiment, the
本冷凍装置1は、上述したように、圧縮機11の運転周波数やケース12内のオイルレベルに応じて、オイル戻し管28Aに設けられた電動弁30の弁開度を調整するオイル戻し制御を行うため、オイル戻し量の適正化を図り圧縮機11内のオイル量が少なくなる事態を可及的に避けることができる。
しかしながら、この冷凍装置1であっても、設置した直後に行われる試運転時、特に配管距離が長い場合の試運転時には、配管内にオイルが適正に循環するまでに時間がかかる場合があり、かかる場合には、電動弁30、30を大きく開けても、圧縮機11,11のケース12,12内にオイルが戻らず、ケース12,12内のオイル量が少なくなる事態が生じる。更に、冷凍装置1内のオイル総量が少ない場合にも、電動弁30、30の開度によらず、圧縮機11,11のケース12,12内のオイル量が少なくなる事態が生じる。
上記オイル戻し制御では、オイル量が少ない場合でも圧縮機11の運転が継続するため、試運転時やオイル総量が少ない場合等に圧縮機11の運転を継続してしまい、潤滑不良を招くおそれが生じる。そこで、本実施形態では、上記のオイル戻し制御に加えて、圧縮機11内のオイル量が少ない状態での圧縮機11の運転を回避する運転停止制御を行うようにしている。
As described above, the refrigeration apparatus 1 performs oil return control for adjusting the valve opening degree of the
However, even in the case of this refrigeration apparatus 1, it may take time for the oil to circulate properly in the pipe during a trial run performed immediately after installation, particularly during a trial run when the pipe distance is long. In other words, even if the motor-operated
In the oil return control, since the operation of the
図3は、運転停止制御の動作を示すフローチャートである。このフローは、冷凍装置1の冷却運転が開始されると、所定の割り込み周期で繰り返し実行され、図2に示すオイル戻し制御と並行して実施される。なお、この運転停止制御についても両圧縮機11,11で同様に実施される。
まず、主制御装置50は、内蔵する別のタイマーをリセットした後(ステップS21)、圧縮機11のフロートスイッチの下接点がオフであるか否かを判別する(ステップS22)。
この判別において、フロートスイッチの下接点がオフでない場合(ステップS22;No)、すなわちオイルレベルが下限レベルを下回っている場合には、上記オイル戻し制御ではオイル量が増えない状態、つまり、オイル不足を回避不能な状態と判断できる待ち時間(運転停止判断用の待ち時間)が経過したか否かを判別する(ステップS23)。この待ち時間は、オイル戻し制御用の上記第1及び第2の待ち時間(本実施形態では30秒)よりも長い時間であって、圧縮機11に大きな悪影響を与えない時間内に設定され、本実施形態では10分に設定される。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the operation stop control. When the cooling operation of the refrigeration apparatus 1 is started, this flow is repeatedly executed at a predetermined interruption cycle, and is performed in parallel with the oil return control shown in FIG. This operation stop control is similarly performed in both
First,
In this determination, when the lower contact of the float switch is not off (step S22; No), that is, when the oil level is below the lower limit level, the oil return control does not increase the oil amount, that is, the oil is insufficient. It is determined whether or not a waiting time (waiting time for operation stop determination) that can be determined as an unavoidable state has elapsed (step S23). This waiting time is set to be longer than the first and second waiting times (30 seconds in the present embodiment) for oil return control and within a time that does not have a significant adverse effect on the
主制御装置50は、待ち時間が経過していなければ(ステップS23;No)、ステップS22の処理へ戻り、待ち時間が経過した場合(ステップS23;Yes)、オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続している圧縮機11の運転を停止し(ステップS24)、ステップS22の処理へ戻る。これにより、オイル量が少ない状態での圧縮機11の運転を回避することができる。
一方、フロートスイッチの下接点がオフである場合(ステップS22;Yes)、すなわち、オイルレベルが下限レベルを上回っている場合には、主制御装置50は、そのフロートスイッチが設けられている圧縮機11が停止中か否かを判別し(ステップS25)、停止中でなければ(ステップS25;No)、ステップS21の処理へ戻る。
If the waiting time has not elapsed (step S23; No), the
On the other hand, when the lower contact of the float switch is off (step S22; Yes), that is, when the oil level is higher than the lower limit level, the
圧縮機11が停止中の場合(ステップS25;Yes)、主制御装置50は、運転を指示する運転信号ありか否か、つまり、運転指示が継続中か、又は、新たな運転指示があったか否かを判別する(ステップS26)。運転指示があれば(ステップS26;Yes)、主制御装置50は、圧縮機11を再び運転させる(ステップS27)。すなわち、圧縮機11の運転停止後、オイルレベルが下限レベルを上回っている場合に圧縮機11の運転を再開する。
一方、運転指示がなければ(ステップS26;No)、主制御装置50は、当該処理を終了し、圧縮機11を停止させたままにする。これにより、オイル量が少ない状態での圧縮機11の運転を継続して回避する。
When the
On the other hand, if there is no operation instruction (step S26; No), the
ここで、主制御装置50は、ステップS24の処理によって圧縮機11の運転を停止した場合、この圧縮機11の運転停止による運転能力低下を補うように他の圧縮機11の運転能力を増大させる制御を行う。具体的には、他の圧縮機11が停止中であれば、他の圧縮機11の運転を開始し、停止した圧縮機11の停止前の能力で運転させる制御を行い、他の圧縮機11が運転中であれば、停止した圧縮機11の停止前の運転能力分だけ、他の圧縮機11の運転能力を上げる。これにより、運転能力の低下が抑えられ、外部負荷(冷凍負荷)に応じた冷凍運転が継続される。
Here, when the operation of the
以上説明したように、本実施の形態では、主制御装置50が、圧縮機11の運転中にオイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続した場合に圧縮機11の運転を停止させ、オイルレベルが下限レベルを上回った場合に圧縮機11の運転を再開する運転制御手段として機能するので、圧縮機11内のオイル量が少ない状態での圧縮機11の運転を回避し、圧縮機11の潤滑不良を防止できる。
しかも、本実施形態では、オイル戻し管28Aに設けられた電動弁30の弁開度を圧縮機11の運転周波数に応じて調整する制御を行うので、試運転時やオイル総量が少ない等の特別な状態でない限りは、オイル戻し量を適正化でき、圧縮機11内のオイルが少ない状態が継続する事態を避けることができる。
このようにして、本実施形態では、二酸化炭素冷媒を使用する構成で、オイル戻し量の適正化を図って圧縮機11の運転を継続可能にしつつ、上記の特別な状態を原因として圧縮機11内のオイルが少なくなった際の圧縮機11の潤滑不良を防止することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the
In addition, in the present embodiment, since the valve opening degree of the motor-operated
In this way, in the present embodiment, with the configuration using carbon dioxide refrigerant, the
また、本実施形態では、並列に接続される複数の圧縮機11,11を有し、オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続したことによっていずれかの圧縮機11を運転停止させた場合に、運転停止による運転能力低下を補うように他の圧縮機11の運転能力を増大させるので、運転能力の低下を抑えることができる。従って、いずれかの圧縮機11を運転停止させても、冷凍負荷に応じた運転を継続することができる。また、他の圧縮機11を運転するので、運転停止した圧縮機11へオイルを戻しやすくすることができる。
Moreover, in this embodiment, when it has the some
さらに、本実施形態では、オイルセパレータ22で分離されたオイルを貯留する所定容積を有するオイルタンク61を設け、このオイルタンク61に貯留されたオイルをオイル戻し管28を通して圧縮機11のケース12内に戻すとともに、オイル戻し管28Aの開度を調整する電動弁30を設け、電動弁30の開度を圧縮機11の運転周波数に応じて調整するようにしたので、オイルタンク61にオイルが溜まる分、オイルセパレータ22内のオイル油面を低くすることができる。これによって、オイル分離空間を広く確保してオイル分離効率を高めるとともに、オイルタンク61によって十分なオイル貯留量を確保できる。
従って、オイルセパレータ22の容積を大きくせずに、オイル分離効率及びオイル貯留量を確保することができ、これによっても、二酸化炭素冷媒を使用する構成で、安定したオイル戻し制御が可能になり、圧縮機11へ戻るオイルに冷媒が混入することも防止することができ、圧縮機11の潤滑不良をより確実に防止することが可能になる。
Further, in the present embodiment, an
Therefore, without increasing the volume of the
また、上記オイルタンク61を設けることによって、オイルタンク61でオイルの温度を下げることができ、圧縮機11に戻るオイルの温度を効率よく低下できるとともに、オイルタンク61内の油面がオイルセパレータ22内の気相冷媒によって乱されず、油面が安定する、といった効果も得られる。
さらに、オイルセパレータ22は、複数の圧縮機11,11の高圧吐出管21,21を合流した単一の高圧吐出管21Aに設けられるので、全圧縮機11,11でオイルセパレータ22を共用でき、部品点数の削減ができる。また、オイルタンク61は、オイルセパレータ22よりも高さが低い耐熱容器で形成されるので、十分な耐圧強度を確保し易く、また、冷凍装置1内へのレイアウトも容易である。
また、オイル戻し管21Aには、オイルタンク61の下流にオイルクーラー27が設けられるので、オイルを効率よく冷却することができる。
Further, by providing the
Furthermore, since the
Further, since the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、本実施形態では、2台の圧縮機11,11を備える場合を説明したが、これに限らず、1台又は3台以上にしても良い。また、ケース12内が中間圧となる2段式の圧縮機11に限らず、内部にオイルを貯留する公知の圧縮機を適用しても良い。
また、本実施形態では、熱源側機器となる冷凍機ユニット3と、利用側機器となるショーケースユニット5A,5Bとからなる冷凍装置1に本発明を適用する場合を説明したが、公知の冷凍装置の構成を適用しても良い。
また、本実施形態では、オイルレベルセンサー31を上限レベル及び下限レベルを検出できる2接点式のレベルセンサで構成する場合を説明したが、これに限らず、例えば、上限レベルと下限レベルとの間の中間レベルも検出できるレベルセンサで構成しても良い。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, A various change implementation is possible. For example, in this embodiment, although the case where the two
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where this invention was applied to the refrigeration apparatus 1 which consists of the
In the present embodiment, the case where the
また、本実施形態では、運転停止制御において、圧縮機11の運転を停止する場合と運転を再開する場合のオイルレベルを同じレベル(下限レベル)とする場合を説明したが、これに限らない。つまり、圧縮機11の運転を停止する場合と運転を再開する場合のオイルレベルを異ならせても良く、例えば、オイルレベルが中間レベルを上回った場合に圧縮機11の運転を再開させても良い。この場合、圧縮機11内にオイルがより溜まった状態で圧縮機11の運転を再開でき、潤滑不良を確実に回避すると共にその圧縮機11の運転時間を長く確保でき、試運転時に配管内のオイルが適正に循環するまでの時間を確保し易くなる。
Further, in the present embodiment, in the operation stop control, the case where the oil level when stopping the operation of the
1 冷凍装置
3 冷凍機ユニット(熱源側機器)
5A,5B ショーケースユニット(利用側機器)
10 冷媒回路
11 圧縮機
12 ケース
21 高圧吐出管
22 オイルセパレータ
23 ガスクーラー
27 オイルクーラー
28,28A,28B オイル戻し管
30 電動弁
31 オイルレベルセンサー(オイルレベル検出手段)
38 キャピラリチューブ(固定絞り)
50 主制御装置(弁開度調整手段、弁開度補正手段、運転制御手段)
61 オイルタンク
A 補正係数
1
5A, 5B showcase unit (use side equipment)
DESCRIPTION OF
38 Capillary tube (fixed throttle)
50 Main controller (valve opening adjusting means, valve opening correcting means, operation control means)
61 Oil tank A Correction factor
Claims (3)
前記オイル戻し管に設けられる電動弁と、
前記電動弁の開度を、前記圧縮機の運転周波数を変数xとする相関式f(x)により求められた値と、補正係数とを乗算することにより求めた開度に調整する弁開度調整手段と、
前記圧縮機内のオイルレベルを検出するオイルレベル検出手段と、
前記圧縮機の運転、停止を制御する運転制御手段とを備え、
前記運転制御手段は、
前記圧縮機の運転中に、前記オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続した場合、前記補正係数を所定時間ごとに段階的に増加して設定し、前記補正係数が予め定めた上限値を超えると前記補正係数を前記上限値に設定して、前記下限レベルを下回った状態での前記圧縮機の運転を継続するオイル戻し制御と、
当該冷凍装置の冷却運転が開始されると、前記オイルレベルが前記下限レベルを下回った状態が、前記オイル戻し制御ではオイル不足を回避不能な状態と判断できる予め設定された待ち時間を経過したか否かを判別し、前記待ち時間を経過した場合に、前記オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続している前記圧縮機の運転を停止する運転停止制御とを行うことを特徴とする冷凍装置、 A refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle operation using carbon dioxide as a refrigerant is provided in the high pressure discharge pipe, and a compressor that stores oil in the case and discharges the refrigerant together with the oil to the high pressure discharge pipe. In the refrigeration apparatus having an oil separator and an oil return pipe for returning the oil separated by the oil separator into the case,
An electric valve provided in the oil return pipe;
A valve opening degree for adjusting the opening degree of the motor-operated valve to the opening degree obtained by multiplying the value obtained by the correlation equation f (x) with the operating frequency of the compressor as a variable x and the correction coefficient. Adjusting means;
Oil level detection means for detecting the oil level in the compressor;
Operation control means for controlling operation and stop of the compressor ,
The operation control means includes
When the state in which the oil level is below the lower limit level continues during the operation of the compressor, the correction coefficient is set to increase stepwise every predetermined time, and the upper limit value set in advance by the correction coefficient is set. Oil return control that sets the correction coefficient to the upper limit when it exceeds, and continues operation of the compressor in a state below the lower limit level;
When the cooling operation of the refrigeration apparatus is started, whether a state in which the oil level falls below the lower limit level has passed a preset waiting time in which it is possible to determine that oil shortage cannot be avoided in the oil return control. And a stop control for stopping the operation of the compressor in which the oil level is below the lower limit level when the waiting time has elapsed. apparatus,
前記運転制御手段は、前記オイルレベルが下限レベルを下回った状態が継続したことによっていずれかの圧縮機を運転停止させた場合に、運転停止による運転能力低下を補うように他の圧縮機の運転能力を増大させることを特徴とする請求項1に記載の冷凍装置。 The compressor has a plurality of compressors connected in parallel,
The operation control means is configured to operate another compressor so as to compensate for a decrease in operation capacity due to the operation stop when one of the compressors is stopped due to the state where the oil level is below the lower limit level. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the capacity is increased.
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