CN111197872B

CN111197872B - 冷冻装置

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Publication number: CN111197872B
Application number: CN201811372023.XA
Authority: CN
Inventors: 松元勇树; 大须贺延王; 菊地努; 寺岛巌
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: CN111197872A

Abstract

实施方式的冷冻装置包括：一次冷媒回路，冷媒进行循环，设置有包含压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器的冷冻循环构成机器；二次冷媒回路，被冷却介质进行循环，设置在所述蒸发器及被冷却负载上；所述冷冻装置包括：闪蒸罐，将进行了过冷却的冷媒液供给至所述蒸发器中并将已蒸发的冷媒气体供给至所述压缩机中；旁通通路，在所述闪蒸罐的上游侧从所述一次冷媒回路分支，在所述闪蒸罐的下游侧与所述一次冷媒回路连接；第1阀，在所述闪蒸罐的上游侧设置在所述一次冷媒回路中；第2阀，设置在所述旁通通路中；第1水位传感器，检测已被储存在所述闪蒸罐内部的冷媒液的液位；控制部，根据所述第1水位传感器的检测值来控制所述第1阀及所述第2阀的开闭。

Description

冷冻装置

技术领域

本揭示涉及一种冷冻装置。

背景技术

就防止破坏臭氧层或防止暖化等的观点而言，作为室内的空调或用于食品等的冷冻的冷冻装置的冷媒，正在重新研究NH₃或CO₂等自然冷媒。因此，将冷却性能高但具有毒性的NH₃作为一次冷媒，将无臭味和毒性的CO₂作为二次冷媒，并使CO₂冷媒在冷冻库等冷却单元中循环的NH₃/CO₂冷冻装置作为热效率良好且无害的冷冻装置而得到广泛使用。在专利文献1中揭示有具有所述结构的冷冻装置。另外，也使用虽然不是自然冷媒，但对于臭氧层的影响少，对于全球变暖的影响少的工作介质。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2012-72981号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

近年来，冷冻装置被要求更低的温度区域的冷却温度，并且被要求进一步的节能及低成本化。作为达成节能及低成本化的方法，可考虑限制冷媒量的方法。由此，可认为可使配管或机器类低成本化，且可减少运行成本。NH₃冷媒具有毒性，因此就此观点而言，限制朝冷冻装置中的填充量也有效。另外，即便是对于臭氧层的影响少，对于全球变暖的影响少的工作介质，就减少环境负荷的观点而言，限制朝冷冻装置中的填充量也有效。

在限制了填充量的冷冻装置的情况下，必须确保设置在一次冷媒回路中的冷凝器或蒸发器等的工作所需的冷媒量，并确实地进行调整压缩机入口的冷媒的过热度或防止回液等。

一实施方式的目的在于当在冷冻装置中进行冷媒量的限制填充时，确保设置在一次冷媒回路中的冷凝器、中间冷却器、蒸发器等的工作所需的冷媒量，并确实地进行控制压缩机入口的冷媒的过热度或防止来自中间冷却器的回液等，而可实现稳定运转。

[解决问题的技术手段]

(1)一实施方式的冷冻装置包括：

一次冷媒回路，冷媒进行循环，设置有包含压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器的冷冻循环构成机器；以及

二次冷媒回路，被冷却介质进行循环，设置在所述蒸发器及被冷却负载上；且所述冷冻装置包括：

闪蒸罐，在所述膨胀阀与所述蒸发器之间设置于所述一次冷媒回路中，将进行了过冷却的冷媒液供给至所述蒸发器中，并将已蒸发的冷媒气体供给至所述压缩机中；

旁通通路，在所述闪蒸罐的上游侧从所述一次冷媒回路进行分支，在所述闪蒸罐的下游侧与所述一次冷媒回路连接；

第1阀，在所述闪蒸罐的上游侧设置在所述一次冷媒回路中；

第2阀，设置在所述旁通通路中；

第1水位传感器，检测已被储存在所述闪蒸罐的内部的冷媒液的液位；以及

控制部，根据所述第1水位传感器的检测值来控制所述第1阀及所述第2阀的开闭。

根据所述(1)的结构，利用所述控制部进行所述第1阀及所述第2阀的开闭控制，并控制闪蒸罐内的冷媒的液位，由此当从闪蒸罐朝压缩机中供给冷却用冷媒气体时，可确实地防止朝压缩机中的回液。另外，当已关闭第1阀时，打开第2阀并经由旁通通路而将冷媒输送至蒸发器中，由此可继续蒸发器的运转。另外，通过膨胀阀的开度控制来控制压缩机入口的过热度。通过此种控制，即便在限制了冷媒填充量的情况下，也可以实现稳定运转，并且因限制冷媒填充量而不需要收集器(receiver)，可实现节能及精简化。另外，在闪蒸罐中，通过被朝压缩机中输送的冷媒气体与对此冷媒气体进行过冷却的冷媒液的直接接触，而对此冷媒进行过冷却，因此可增加冷冻能力，并且降低压缩机的喷出气体温度，因此可提升冷冻装置的性能系数(Coefficient Of Performance，COP)。

(2)在一实施方式中，在所述(1)的结构中，

当所述闪蒸罐内的所述液位已到达上限值时，所述控制部关闭所述第1阀，并打开所述第2阀。

根据所述(2)的结构，当闪蒸罐内的液位已到达上限值时，关闭第1阀，由此可将此液位保持成上限值以下，而可确实地防止朝压缩机中的回液。

(3)在一实施方式中，在所述(1)或(2)的结构中，

包括检测已被储存在所述冷凝器的内部的冷媒液的液位的第2水位传感器，且

所述控制部以如下方式构成：以所述冷凝器内的所述液位变成设定范围的方式控制所述膨胀阀的开度。

根据所述(3)的结构，可将冷凝器内的冷媒的液位控制在设定范围内，因此即便在冷媒填充量已受到限制的情况下，也可以确保冷凝器的工作所需的冷媒量。另外，通过控制冷凝器内的液位，可将蒸发器内的液位控制成设定值，因此可确实地管理冷媒量，可将一次冷媒回路的冷媒量减少至冷冻循环构成机器的工作所需的最低限度的量为止。

(4)在一实施方式中，在所述(3)的结构中，

包括设置在所述冷凝器的下部且剖面面积比所述冷凝器的剖面面积小的储液壶，且

所述控制部以在所述第2水位传感器所检测到的所述储液壶中的所述液位已到达下限值时，关闭所述第1阀及所述第2阀的方式进行控制。

根据所述(4)的结构，当储液壶的液位已到达下限值时，关闭第1阀及第2阀，因此可防止此液位下降比下限值低，因此可维持冷凝器的运转。另外，由于在剖面面积小且液位的变动变大的储液壶中检测液位，因此可通过第2水位传感器而高精度地检测已被储存在冷凝器内的NH₃冷媒液量。

(5)在一实施方式中，在所述(1)～(4)的任一者的结构中，

所述压缩机包含串联地设置在所述一次冷媒回路中的低段压缩机与高段压缩机，且

从所述闪蒸罐中供给的所述冷媒气体被供给至设置在所述低段压缩机及所述高段压缩机间的中间冷媒通路中。

根据所述(5)的结构，从闪蒸罐朝所述中间冷媒通路中供给已被供于闪蒸罐中所储存的冷媒液的过冷却的冷媒气体，由此增加冷冻能力，并且降低从压缩机中喷出的冷媒气体的温度，由此可提升冷冻装置的COP。

(6)在一实施方式中，在所述(1)～(5)的任一者的结构中，

所述蒸发器为板壳式(shell and plate type)热交换器，以壳侧被导入冷媒，板侧被导入被冷却介质的方式构成。

根据所述(6)的结构，使用板壳式热交换器作为蒸发器，由此热交换效率提升，因此可减小冷媒的蒸发温度与被冷却介质的温度的温度差。由此，可提高冷媒的蒸发温度来进行运转，因此可获得高的COP(性能系数)。另外，板壳式热交换器由于冷媒的气液分离性能优异，因此可防止朝压缩机中的回液。

(7)在一实施方式中，在所述(1)～(6)的任一者的结构中包括：

储油壶，设置在所述蒸发器的下部且剖面面积比所述蒸发器的剖面面积小；以及

回油通路，与所述储油壶及所述压缩机的吸入侧连接。

在所述(7)的结构的蒸发器中，混入冷媒中的冷冻机油与冷媒分离后流入储油壶中。已流入储油壶中的冷冻机油经由所述回油通路而返回至压缩机的冷媒吸入通路中。如此，可将冷冻机油从冷媒中分离，因此可抑制由冷冻机油的混入所引起的蒸发器的性能下降。

(8)在一实施方式中，在所述(7)的结构中包括：

油回收器，设置在所述回油通路中；以及

高压冷媒导入通路，与比所述油回收器更上游侧的所述回油通路及所述压缩机的喷出侧的所述一次冷媒回路连接，将冷媒气体供给至所述油回收器中；且

以将从所述压缩机中喷出的冷媒气体供给至所述油回收器中并使所述油回收器内的冷冻机油返回至所述压缩机中的方式构成。

根据所述(8)的结构，从蒸发器经由回油通路而积存在所述油回收器中的冷冻机油可通过从所述高压冷媒导入通路朝所述油回收器中输送的高压的冷媒气体而高效率地返回至压缩机中。

(9)在一实施方式中，在所述(1)～(8)的任一者的结构中，

所述压缩机包含油冷式螺杆压缩机。

根据所述(9)的结构，使用油冷式螺杆压缩机作为压缩机，因此可提高压缩率，在低温区域中的冷却中可提升COP，并且通过冷冻机油所具有的润滑性及冷却效果等而可在冷媒填充量的限制下实现稳定运转。

(10)在一实施方式中，在所述(1)～(9)的任一者的结构中，

所述冷媒包含NH₃冷媒。

根据所述(10)的结构，冷媒包含自然冷媒的NH₃冷媒，因此对于臭氧层的影响少，对于全球变暖的影响少，可减少对于环境负荷的影响。另外，NH₃冷媒具有如下的优点：可对应于大范围的温度带，且每单位动力的冷却能力高。

(11)在一实施方式中，在所述(1)～(10)的任一者的结构中，

所述被冷却介质包含CO₂冷媒。

根据所述(11)的结构，作为自然冷媒的CO₂冷媒具有如下的优点：可与NH₃冷媒同样地减少对于环境负荷的影响，且无毒性及可燃性，安全且冷却能力高。

[发明的效果]

根据若干实施方式，即便在限制了冷媒填充量的情况下，也可以确保设置在一次冷媒回路中的冷凝器、闪蒸罐、蒸发器等的工作所需的冷媒量，由此可实现节能与精简化。另外，可确实地进行控制压缩机入口的冷媒的过热度或防止来自中间冷却器的回液等，而可实现稳定运转。

附图说明

图1是表示一实施方式的NH₃/CO₂冷冻装置的整体结构的系统图。

图2是NH₃/CO₂冷冻装置中所使用的一实施方式的板壳式热交换器的纵剖面图。

[符号的说明]

10：NH₃/CO₂冷冻装置

12：一次冷媒回路

12a：中间冷媒通路

12b：冷媒吸入通路

14：二次冷媒回路

16：压缩机

16a：低段压缩机

16b：高段压缩机

18：冷凝器

18a：盖子

18b：传热管

19：冷却水通路

20、31：膨胀阀

22：CO₂液化器

24：CO₂收集器

26：液泵

28：被冷却负载

30：闪蒸罐

32：流路

34：旁通通路

35：供液控制阀类

36：阀(第1阀)

37：流量调整阀

38：阀(第2阀)

40：控制部

42：水位传感器(第1水位传感器)

44：水位传感器(第2水位传感器)

46：储液壶

48：马达

50：逆变器

60：板壳式热交换器

62：中空容器

63：板聚合物

63a：板

64：NH₃供给通路

66：NH₃排出管

68：CO₂供给管

70：CO₂排出管

72、74：贯穿通路

76：入口管

78：喷嘴管

80：喷嘴口

82：储油壶

84：回油通路

85：水位传感器

86：油回收器

88：高压冷媒导入通路

90：油分离器

91：冷冻机油循环通路

92：油冷却器

94：油过滤器

96：油泵

100、102：单元

104、106：台座

110、112、114、116、118：接头部

具体实施方式

以下，参照随附附图对本发明的若干实施方式进行说明。但是，作为实施方式所记载或附图中所示的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并非将本发明的范围限定于此的意思，只不过是说明例。

例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对的或绝对的配置的表达严格来说不仅表示此种配置，而且也表示以公差、或可获得相同功能的程度的角度或距离相对地位移的状态。

例如，“同一”、“同等”及“均质”等表示事物为同等的状态的表达严格来说不仅表示同等的状态，而且也表示存在公差、或可获得相同功能的程度的差的状态。

例如，表示四边形或圆筒形等形状的表达不仅表示在几何学上严格的含义中的四边形或圆筒形等形状，而且也表示在可获得相同效果的范围内，包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“包括”、“包含”、“具备”、“含有”、或“具有”一个构成元件这一表达并非将其他构成元件的存在除外的排他性的表达。

以下，对作为一实施方式的冷冻装置的NH₃/CO₂冷冻装置进行说明，所述NH₃/CO₂冷冻装置包括：NH₃冷媒进行循环来构成冷冻循环的一次冷媒回路、及作为被冷却介质的CO₂冷媒在CO₂液化器(从一次冷媒回路侧来看为蒸发器)中进行循环的二次冷媒回路。

图1是一实施方式的NH₃/CO₂冷冻装置的整体结构图。NH₃/CO₂冷冻装置10包括NH₃冷媒进行循环的一次冷媒回路12及CO₂冷媒进行循环的二次冷媒回路14，一次冷媒回路12为其中设置有压缩机16、冷凝器18、膨胀阀20及CO₂液化器22等的冷冻循环构成机器。在压缩机16中已变成高压的NH₃冷媒气体在冷凝器18中由冷却介质冷却而液化，经由可调整流量的膨胀阀20而得到减压，其后，在CO₂液化器22中与CO₂冷媒进行热交换而气化，并被吸入压缩机16中而再次得到加压。CO₂冷媒在二次冷媒回路14中进行循环，在CO₂液化器22中与NH₃冷媒进行热交换而得到冷却并液化。已液化的CO₂冷媒暂时被储存在CO₂收集器24中后，通过液泵26并经由二次冷媒回路14的去路14(14a)而被输送至被冷却负载28(例如冷冻库、冷藏库等冷却单元等)中。在被冷却负载28中被供于冷却后的CO₂冷媒气体(气液二相流)经由二次冷媒回路14的归路14(14b)而暂时返回至CO₂收集器24中后，通过CO₂液化器22来液化，然后返回至CO₂收集器24中。

在膨胀阀20与CO₂液化器22之间的一次冷媒回路12中设置有闪蒸罐30。由冷凝器18冷却并已液化的NH₃冷媒被输送至膨胀阀20中，经由膨胀阀20而得到减压后被暂时储存在闪蒸罐30中。由于闪蒸罐30的内部已得到减压，因此所储存的NH₃冷媒的一部分气化。当一部分NH₃冷媒已气化时，从NH₃冷媒液中夺去气化热而变成过冷却液，并且已气化的NH₃冷媒气体经由流路32而被供给至压缩机16中，使压缩机16的喷出气体温度下降，由此可提升COP。

旁通通路34在闪蒸罐30的上游侧从一次冷媒回路12进行分支，并在闪蒸罐30的下游侧与一次冷媒回路12或CO₂液化器22合流。阀36(第1阀)在闪蒸罐30的上游侧设置在一次冷媒回路12中，阀38(第2阀)设置在旁通通路34中。在闪蒸罐30上设置用于检测储存在闪蒸罐30内的NH₃冷媒的液位的水位传感器42(第1水位传感器)。控制部40根据水位传感器42的检测值来控制阀36及阀38的开闭，并控制已被储存在闪蒸罐30中的NH₃冷媒的液位。

在一实施方式中，水位传感器42包含当液位已到达所设定的上限值时，将信号发送至控制部40中的水位开关。

例如，若闪蒸罐30内的液位到达上限值，则关闭阀36并打开阀38，将NH₃冷媒经由旁通通路34而输送至CO₂液化器22中，由此可继续CO₂液化器22的运转。若此液位变成下限值，则打开阀36并关闭阀38。由此，NH₃冷媒流入闪蒸罐30中，闪蒸罐30内的液位上升。如此，可将闪蒸罐30内的液位保持在设定范围内。

根据所述结构，利用控制部40进行阀36及阀38的开闭控制，并控制闪蒸罐30内的NH₃冷媒的液位，由此当从闪蒸罐30朝压缩机16中供给冷却用NH₃冷媒气体时，可确实地防止朝压缩机16中的回液。另外，当已关闭阀36时，打开阀38并经由旁通通路34而将NH₃冷媒输送至CO₂液化器22中，因此可继续CO₂液化器22的运转。通过所述控制，即便减少冷冻装置10的NH₃冷媒填充量，也可以实现稳定运转，并且因减少NH₃冷媒填充量而可实现冷冻装置10的节能及精简化，且安全性提升。

在一实施方式中，闪蒸罐30内的NH₃冷媒液经由膨胀阀31而得到减压后被输送至CO₂液化器22中。另外，在旁通通路34中设置手动的流量调整阀37，当NH₃冷媒穿过旁通通路34时，流量调整阀37发挥膨胀阀的作用，因此可将被输送至CO₂液化器22中的NH₃冷媒减压成适宜压力。另外，阀36及阀38可以是仅进行开闭的开闭阀、或者也可以是可调整流量的阀。将阀36及阀38设为流量调整阀，通过控制部40来调整阀36及阀38的开度，由此可将闪蒸罐30内的液位调整成设定范围，且可将NH₃冷媒输送至CO₂液化器22中而继续CO₂液化器22的工作。

在一实施方式中，已被从压缩机16中喷出的NH₃冷媒通过油分离器90来分离冷冻机油。通过油分离器90而已从NH₃冷媒中分离的冷冻机油由设置在冷冻机油循环通路91中的油冷却器92进行冷却后，穿过油过滤器94，并通过油泵96而返回至压缩机16中。在油冷却器92中，冷冻机油由冷却水w进行冷却。

作为冷冻机油，可使用作为相对于NH₃冷媒而言润滑性能良好的不溶油的比重大于NH₃冷媒的冷冻机油(例如烷基苯等)。相对于NH₃冷媒为不溶性的冷冻机油与NH₃冷媒的分离性良好，且可保持高的润滑性能。

在一实施方式中，冷凝器18包含管壳式(shell and tube type)热交换器。在设置于轴方向两端的盖子18a的一侧连接有冷却水通路19。在内部架设有已被从冷却水通路19导入的冷却水w在两盖子18a间进行循环的多个传热管18b。

在一实施方式中，包括检测已被储存在冷凝器18的内部的NH₃冷媒液的液位的水位传感器44(第2水位传感器)。控制部40以如下方式构成：以冷凝器18内的NH₃冷媒的液位变成设定范围的方式控制膨胀阀20的开度。由此，即便在NH₃冷媒的填充量已受到限制的情况下，也可以确保冷凝器18的工作所需的冷媒量。另外，通过控制冷凝器18内的液位，可将CO₂液化器22内的液位控制成设定值，因此可确实地管理NH₃冷媒，可将一次冷媒回路12的NH₃冷媒填充量减少至冷冻循环构成机器的工作所需的最低限度的量为止。

在一实施方式中，如图1所示，在冷凝器18的下部包括剖面面积比冷凝器18的剖面面积小的储液壶46。控制部40以在水位传感器44所检测到的储液壶46中的液位已到达下限值时，关闭阀36及阀38的方式进行控制。由此，可防止液位下降比下限值低。另外，由于在剖面面积小且液位的变动变大的储液壶46中检测液位，因此可高精度地检测已被储存的NH₃冷媒液量。

在一实施方式中，如图1所示，水位传感器44以将冷凝器18的容器本体内的液位作为上限值来检测，将储液壶46内的液位作为下限值来检测的方式构成。具体而言，在冷凝器本体设置检测NH₃冷媒的上限液位的上限水位传感器，在储液壶46中设置检测NH₃冷媒的下限液位的下限水位传感器，并将这些水位传感器的检测值发送至控制部40中。控制部40以利用液位的上限值及下限值这二值来将膨胀阀20开闭的方式构成。例如，当已积存在储液壶46中的NH₃冷媒的液位已到达下限水位传感器的位置时，下限水位传感器将膨胀阀20的关闭信号发送至控制部40中。当NH₃冷媒的液位已到达上限水位传感器的位置时，上限水位传感器将膨胀阀20的开启信号发送至控制部40中。由此，可不使用如比例-积分-微分(Proportional-Integral-Differential，PID)控制那样的高性能的控制，而设为根据上限值与下限值的二值开闭的膨胀阀20的简易的开闭控制。

另外，作为检测储液壶46内的液位的传感器，例如可使用：差压变送器(包含浮式等)、水位开关、其他水位传感器。

在一实施方式中，如图1所示，压缩机16包含串联地设置在一次冷媒回路12中的低段压缩机16(16a)与高段压缩机16(16b)。流路32与将已被从低段压缩机16(16a)中喷出的NH₃冷媒输送至高段压缩机16(16b)中的中间冷媒通路12(12a)连接，从闪蒸罐30中供给的冷却用NH₃冷媒气体被供给至中间冷媒通路12(12a)中。

在一实施方式中，包括对压缩机16进行旋转驱动的马达48及控制马达48的转速的逆变器50。针对被冷却负载28的变动，可通过利用逆变器50控制马达48的转速来应对，且可实现节能。

在一实施方式中，CO₂液化器22包含板壳式热交换器。图2表示CO₂液化器22中所使用的板壳式热交换器的结构例。此板壳式热交换器60的壳侧被导入NH₃冷媒，板侧被导入CO₂冷媒。在中空容器62的内部收容板聚合物63，在中空容器62上连接NH₃供给通路64，且在中空容器62上设置将与CO₂冷媒进行热交换后已气化的NH₃冷媒排出的NH₃排出管66。在中空容器62上设置供给CO₂冷媒气体的CO₂供给管68以及将与NH₃冷媒进行热交换后已液化的CO₂冷媒排出的CO₂排出管70。通过形成在构成板聚合物63的多个板63a每一个中的贯穿孔，沿着板聚合物63的聚合方向而形成贯穿通路72及贯穿通路74。CO₂冷媒穿过贯穿通路72而流入各板63a的一侧的面中。

NH₃供给通路64经由入口管76而与设置在中空容器62的内部的喷嘴管78连接。喷嘴管78配置在板聚合物63的聚合方向上，在轴方向上形成多个喷嘴口80，NH₃冷媒被从喷嘴口80散布至板聚合物63中。NH₃冷媒的流路形成在各板63a的另一侧的面上，在各板63a中经由板块而进行NH₃冷媒与CO₂冷媒的热交换。在中空容器62的底部设置用于取出已积存的油成分的取出口(未图示)。

根据所述结构，使用板壳式热交换器作为CO₂液化器22，由此热交换效率提升，因此可减小NH₃冷媒的蒸发温度与CO₂液化温度的温度差。由此，可提高NH₃冷媒的蒸发温度来进行运转，因此可获得高的COP(性能系数)。另外，由于NH₃冷媒的气液分离性能优异，因此在被从NH₃排出管66中排出并被导入至压缩机16中的NH₃冷媒气体中不会混入液体成分。因此，可抑制朝压缩机16中的回液。

在一实施方式中，如图1所示，在CO₂液化器22的下部包括剖面面积比CO₂液化器22的容器本体的剖面面积小的储油壶82，回油通路84与储油壶82及在压缩机16的吸入侧作为一次冷媒回路12的一部分的冷媒吸入通路12(12b)连接。混入NH₃冷媒中的冷冻机油与NH₃冷媒分离后流入储油壶82中。CO₂液化器22为板壳式热交换器，当朝壳侧供给NH₃冷媒时，混入NH₃冷媒中的冷冻机油与NH₃冷媒分离后容易流入储油壶82中。已流入储油壶82中的冷冻机油经由回油通路84而返回至冷媒吸入通路12(12b)中。

如此，可将冷冻机油从NH₃冷媒中分离，因此可抑制由冷冻机油的混入所引起的CO₂液化器22的性能下降。

在一实施方式中，在回油通路84中设置油回收器86。油回收器86在内部具有可积存冷冻机油的储存空间。另外，高压冷媒导入通路88与比油回收器86更上游侧的回油通路84及压缩机16的喷出侧的一次冷媒回路12(12c)连接。可将从压缩机16中喷出的NH₃冷媒气体经由高压冷媒导入通路88而供给至油回收器86中，并通过高压的NH₃冷媒气体的压力来使油回收器86内的冷冻机油返回至压缩机16中。由此，可使油回收器86内的冷冻机油高效率地返回至压缩机16中。

在一实施方式中，在油回收器86上设置有可检测已积存在油回收器86内的冷媒流路的油面水位的水位传感器85，且在比油回收器86更上游侧的回油通路84中设置有阀84a，在高压冷媒导入通路88中设置有阀88a。高压冷媒导入通路88连接在阀84a与油回收器86之间的回油通路84上。冷冻机油被从储油壶82回收至油回收器86中，若储油壶82内的油面水位到达设定水位，则水位传感器85进行动作。由此，阀84a关闭，且阀88a打开。继而，设置在油回收器86与冷媒吸入通路12(12b)之间的回油通路84中的阀84b打开。若阀88a打开，则从高压冷媒导入通路88朝油回收器86中导入高压的NH₃冷媒气体。由此，油回收器86内的冷冻机油通过高压的NH₃冷媒气体而穿过回油通路84后被导入至冷媒吸入通路12(12b)中，进而，与NH₃冷媒一同被导入至压缩机16的吸入侧。

如此，油回收器86内的冷冻机油可高效率地返回至压缩机16的吸入侧。

在一实施方式中，水位传感器85包含当液位已到达所设定的上限值时，将信号发送至控制部40中的水位开关，控制部40接收来自此水位开关的信号，关闭阀84a并打开阀88a。

在一实施方式中，压缩机16的低段压缩机16(16a)及高段压缩机16(16b)均包含油冷式螺杆压缩机。由于使用油冷式螺杆压缩机作为压缩机，因此可提高压缩比，在低温区域中的冷却中可提升COP，并且通过冷冻机油所具有的润滑性及冷却效果等而可在NH₃冷媒量的限制下实现稳定运转。另外，由于包括板壳式热交换器作为闪蒸罐30与CO₂液化器22，因此可在低温区域的冷却中达成高的COP，且可实现节能及精简化。

在一实施方式中，如图1所示，压缩机16、冷凝器18及设置在冷冻机油循环通路91中的机器类作为一个单元100来形成，被载置并固定在台座104上。另外，CO₂液化器22、CO₂收集器24、闪蒸罐30及包含膨胀阀20、阀36、阀38等的供液控制阀类35作为另一个单元102来形成，被载置并固定在台座106上。单元100中所包含的机器类的配管与单元102中所包含的机器类的配管通过接头部110、接头部112、接头部114、接头部116及接头部118来连接。例如，如图1所示，接头部110～接头部118包含将两单元侧配管连接的接头配管或凸缘等接头构件。

由于单元102中所包含的机器类变成高压及低温，因此必须进行隔热施工，但单元100及架设在两单元间的接头部112、接头部118以及接头部112、接头部118的两侧的配管不必进行隔热施工，因此可精简化。另外，在组装工厂中将单元100及单元102分开组装，并分开运输，由此可装载在拖车等上来进行陆上运输。

进而，可对应于被冷却负载28，针对一个单元102组合一个或多个单元100来进行运转。如此，通过控制压缩机的转速及适宜调节单元100与单元102的组合数，可对应于被冷却负载而容易地调整冷冻能力。

另外，在一次冷媒回路中进行循环的冷媒除NH₃以外，可使用氟利昂替代品等其他冷媒。另外，在二次冷媒回路中进行循环的被冷却介质除CO₂以外，可使用不冻液(氯化钙、乙二醇、丙二醇、醇系等)、其他浓盐水。

[产业上的可利用性]

根据若干实施方式，当在冷冻装置中进行冷媒量的限制填充时，也可以确保设置在一次冷媒回路中的冷凝器、中间冷却器、蒸发器等的工作所需的冷媒量，并确实地进行控制压缩机入口的冷媒的过热度或防止来自中间冷却器的回液等，而可实现稳定运转。

Claims

1.一种冷冻装置，包括：

二次冷媒回路，被冷却介质进行循环，设置在所述蒸发器及被冷却负载上；

所述冷冻装置的特征在于，包括：

第1阀，在所述闪蒸罐的上游侧设置在所述一次冷媒回路中；

第2阀，设置在所述旁通通路中；

控制部，根据所述第1水位传感器的检测值来控制所述第1阀及所述第2阀的开闭，

2.根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，

包括检测已被储存在所述冷凝器的内部的冷媒液的液面水位的第2水位传感器，且

3.根据权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于，

4.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

5.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述蒸发器为板壳式热交换器，以壳侧被导入冷媒，板侧被导入被冷却介质的方式构成。

6.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，包括：

回油通路，与所述储油壶及所述压缩机的吸入侧连接。

7.根据权利要求6所述的冷冻装置，其特征在于，包括：

油回收器，设置在所述回油通路中；以及

8.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述压缩机包含油冷式螺杆压缩机。

9.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述冷媒包含NH₃冷媒。

10.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其特征在于，

所述被冷却介质包含CO₂冷媒。