JP2012163299A - 満液式蒸発器の油戻し機構および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液バックを招くことなく、満液式蒸発器内の冷凍機油を圧縮機へ戻すこと。
【解決手段】低圧ガス配管（18）に接続される内管（24）と、内管（24）と二重管構造を構成する両端閉塞の外管（23）と、一端が上記満液式蒸発器（14）内に連通し他端が外管（23）と内管（24）の間に連通し、満液式蒸発器（14）から液冷媒および冷凍機油が流入する液流入管（21）とを備えている。そして、外管（23）の内部における内管（24）の最下部には、液流入管（21）から流入した冷媒および冷凍機油が内管（24）の内部へ流出する流出孔（25）が形成されている。外管（23）の内部における内管（24）の最上部には、内管（24）の内外を均圧する均圧孔（26）が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、満液式蒸発器内に滞留する冷凍機油を圧縮機へ戻すための油戻し機構およびそれを備えた冷凍装置に関するものである。

従来より、蒸発器として満液式蒸発器を用いた冷凍装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１の冷凍装置は、圧縮機と凝縮器と膨張弁と満液式蒸発器が接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えている。満液式蒸発器は、内部に配設された伝熱管の周囲に介在する液冷媒が伝熱管の流体と熱交換して蒸発する。

ところで、冷媒回路では圧縮機から冷媒と共に冷凍機油が流出して流れる。そして、満液式蒸発器では、多量の液冷媒が貯留されるため、その液冷媒に溶け込む冷凍機油の量が多くなる。つまり、圧縮機から冷媒と共に流出した冷凍機油が満液式蒸発器内に滞留しやすくなる。そうすると、圧縮機へ戻る冷凍機油の量が著しく少なくなり、圧縮機において潤滑不足が生じてしまう。そこで、満液式蒸発器において液冷媒の液面を通常よりも上昇させて出口付近の冷媒を湿り状態とすることによって、冷媒と共に冷凍機油を満液式蒸発器から流出させる油戻し動作が行われる。

特開２００８−２２４０５５号公報

ところで、上述したような油戻し動作では、満液式蒸発器において出口冷媒が湿り状態となることから、圧縮機へ液冷媒が吸入される（いわゆる液バックを招く）おそれがあった。このため、圧縮機が損傷して信頼性を損ねるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機への液バックを招くことなく、満液式蒸発器内の冷凍機油を圧縮機へ戻すことができる満液式蒸発器の油戻し機構および冷凍装置を提供することにある。

第１の発明は、圧縮機および満液式蒸発器を有し冷凍サイクルを行う冷媒回路における上記満液式蒸発器の油戻し機構を前提としている。そして、本発明は、上記冷媒回路における上記満液式蒸発器と上記圧縮機の吸入側との間の低圧ガス配管に接続される内管（24）と、上記内管（24）と二重管構造を構成する両端閉塞の外管（23）と、一端が上記満液式蒸発器内に連通し他端が上記外管（23）と内管（24）との間に連通し、上記満液式蒸発器から液冷媒および冷凍機油が流入する液流入管（21）とを備え、上記外管（23）の内部における上記内管（24）の下部には、上記液流入管（21）から流入した冷媒および冷凍機油が上記内管（24）の内部へ流出する流出孔（25）が形成されているものである。

上記の発明では、満液式蒸発器で蒸発したガス冷媒が低圧ガス配管へ流出し、二重管構造の内管（24）を流れて圧縮機へ吸入される。一方、満液式蒸発器内に貯留されている液冷媒および冷凍機油は、液流入管（21）を通じて二重管構造の外管（23）へ流入する。外管（23）に流入した液冷媒および冷凍機油は、流出孔（25）を通じて内管（24）の内部へ流出する。この流出の際、液冷媒は減圧されて蒸発する。これにより、ガス冷媒と冷凍機油が内管（24）へ流出することになる。内管（24）へ流出したガス冷媒および冷凍機油は、満液式蒸発器で蒸発したガス冷媒と共に圧縮機へ吸入される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記外管（23）の内部における上記内管（24）の上部に、上記内管（24）の内外を均圧する均圧孔（26）が形成されているものである。

上記第２の発明では、内管（24）に均圧孔（26）が形成されているので、内管（24）の内部と内管（24）および外管（23）の間が均圧される。これにより、外管（23）に流入した冷媒および冷凍機油が流出孔（25）を通じて内管（24）へ流出しやすくなる。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記内管（24）の均圧孔（26）が、上記満液式蒸発器よりも高い位置に形成されているものである。

上記第３の発明では、常に内管（24）の均圧孔（26）が満液式蒸発器内の液面よりも高い位置にある。満液式蒸発器から二重管構造の外管（23）へ流入した液冷媒および冷凍機油は該外管（23）においてある程度貯留される。この外管（23）における液面は、満液式蒸発器内の液面とほぼ同じ位置となる。つまり、両者の位置ヘッドが同じとなる。ここで、仮に、均圧孔（26）が満液式蒸発器内の液面よりも低い位置に形成されると、均圧孔（26）が液中に埋没してしまう。そうすると、内管（24）の内部と内管（24）および外管（23）の間が均圧されなくなり、外管（23）の冷媒および冷凍機油が流出孔（25）を通じて内管（24）へ流出しにくくなる。ところが、本発明では、常に均圧孔（26）が満液式蒸発器内の液面よりも高い位置にあるため、外管（23）において均圧孔（26）が液中に埋没することはない。

第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１の発明において、上記液流入管（21）が、上記冷媒回路における凝縮器と膨張機構との間の高圧液配管と接触するものである。

上記第４の発明では、液流入管（21）が冷媒回路の高圧液配管と接触していると、液流入管（21）を流れる液冷媒が、高圧液配管を流れる比較的高温の高圧冷媒から吸熱して蒸発する。したがって、液流入管（21）から外管（23）へはガス冷媒と冷凍機油が流入する。

第５の発明は、圧縮機（11）と凝縮器（12）と膨張機構（13）と満液式蒸発器（14）とが接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置を前提とし、第１乃至第４の何れか１の発明の油戻し機構（20）を備えているものである。

上記第５の発明では、圧縮機（11）から吐出された圧縮冷媒が、凝縮器（12）で放熱して液冷媒になり、膨張機構（13）で減圧された後、満液式蒸発器（14）で吸熱して蒸発する。この蒸発したガス冷媒は、低圧ガス配管（18）を通って圧縮機（21）へ戻る。一方、圧縮機（11）からは圧縮冷媒と共に冷凍機油が流出する。この流出した冷凍機油は、冷媒と共に流れて満液式蒸発器（14）へ流入する。満液式蒸発器（14）では、多量の液冷媒が貯留されているため、その液冷媒に溶け込む冷凍機油の量が多くなる。つまり、冷凍機油が満液式蒸発器（14）内に滞留しやすくなる。ところが、本発明では、第１乃至第４の何れか１の発明に係る油戻し機構（20）を備えているため、満液式蒸発器（14）内に滞留している冷凍機油が油戻し機構（20）によって低圧ガス配管（18）へ流出してガス冷媒と共に圧縮機（11）へ吸入される。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記膨張機構が開度可変の膨張弁（13）である一方、上記圧縮機（11）の吸入冷媒の過熱度に応じて、上記膨張弁（13）の開度を調節する制御部（30）を備えているものである。

上記第６の発明では、吸入冷媒の過熱度が比較的小さい場合は膨張弁（13）の開度が絞られ、吸入冷媒の過熱度が比較的大きい場合は膨張弁（13）の開度が大きくなる。これにより、吸入冷媒の過熱度が適切なものとなる。

以上のように、本発明に係る油戻し機構（20）によれば、満液式蒸発器（14）に滞留している冷凍機油を低圧ガス配管（18）へ流出させて圧縮機（11）へ戻すことができる。また、満液式蒸発器（14）から冷凍機油と共に液冷媒も流出するが、その液冷媒をガス化（蒸発）させて圧縮機（11）へ吸入させることができる。以上により、圧縮機（11）へ液冷媒が吸入される現象（いわゆる液バック）を招くことなく、満液式蒸発器（14）内に滞留する冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことが可能な信頼性の高い油戻し機構（20）を提供することができる。その結果、圧縮機（11）において油上がりを抑制することができ、潤滑不良となるのを回避することができる。

また、本発明に係る油戻し機構（20）は、二重管構造の外管（23）および内管（24）を低圧ガス配管（18）に接続すると共に、外管（23）を満液式蒸発器（14）と連通させる液流入管（21）を備えた簡易な構造で、満液式蒸発器（14）内の冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができる。

また、第２の発明では、内管（24）に均圧孔（26）が形成されているため、外管（23）の冷凍機油および冷媒を流出孔（25）を通じて容易に流出させることができる。これにより、確実に冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができる。特に、均圧孔（26）を内管（24）の上部に形成しているため、液流入管（21）から外管（23）へ流入した冷凍機油や冷媒によって均圧孔（26）が塞がるのを確実に防止することができる。これによって、内管（24）の内外を確実に均圧させることができる。

また、第３の発明によれば、内管（24）の均圧孔（26）を満液式蒸発器よりも高い位置に形成するようにしたため、常に均圧孔（26）を満液式蒸発器内の液面よりも高い位置に配置させることができる。そのため、蒸発能力の制御によって満液式蒸発器内の液面高さが変動しても、二重管構造の外管（23）において均圧孔（26）が液中に埋没するのを確実に防止することができる。これにより、常に均圧孔（26）による均圧作用を発揮させることができるので、外管（23）に流入した冷媒および冷凍機油を確実に流出孔（25）から流出させることができる。

また、第４の発明によれば、高圧液配管（16）の冷媒によって液流入管（21）の液冷媒をガス化させることができるので、確実に圧縮機（11）における液バックを回避することができる。信頼性の高い油戻し機構（20）を提供することができる。

また、第５の発明によれば、圧縮機（11）における液バックを招くことなく、満液式蒸発器（14）内の冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができる冷凍装置（1）を提供することができる。

また、従来のように満液式蒸発器の液面を上昇させて冷凍機油を圧縮機へ戻す構成では、圧縮機における液バックを回避するために圧縮機の吸入側に比較的大型で且つ高価なアキュムレータ（気液分離器）を設ける必要がある。ところが、第５の発明によれば、そのようなアキュムレータを設ける必要がないことから、小型で且つ低コストな冷凍装置（1）を構築することができる。

さらに、第６の発明によれば、圧縮機（11）の吸入冷媒の過熱度に応じて膨張弁（13）の開度を制御するため、圧縮機（11）における液バックを一層確実に回避することが可能となる。よって、冷凍装置（1）の信頼性を一層向上させることができる。

図１は、実施形態に係る冷凍装置の構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態に係る油戻し機構の要部を示す配管系統図である。 図３は、実施形態に係る制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

本実施形態の冷凍装置（1）は、比較的大型のものであり、図１に示すように、冷媒回路（10）とコントローラ（30）を備えている。冷媒回路（10）は、冷媒が充填されて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う閉回路を構成している。

冷媒回路（10）は、圧縮機（11）と、凝縮器（12）と、膨張弁（13）と、満液式蒸発器（14）とが順に接続されると共に、本発明に係る油戻し機構（20）を備えている。具体的に、圧縮機（11）の吐出側と凝縮器（12）とは高圧ガス配管（15）を介して接続され、圧縮機（11）の吸入側と満液式蒸発器（14）とは低圧ガス配管（18）を介して接続されている。凝縮器（12）と膨張弁（13）とは高圧液配管（16）を介して接続され、膨張弁（13）と満液式蒸発器（14）とは低圧液配管（17）を介して接続されている。油戻し機構（20）およびコントローラ（30）の詳細については後述する。

圧縮機（11）は、例えばスクリュー型圧縮機であり、潤滑用の冷凍機油（潤滑油）が封入されている。凝縮器（12）は、例えばフィン・アンド・チューブ型熱交換器またはプレート型熱交換器である。膨張弁（13）は、膨張機構を構成しており、例えば開度可変の電子膨張弁である。

満液式蒸発器（14）は、図２にも示すように、内部に熱交換チューブが配設された容器を備え、該容器の底部に低圧液配管（17）が接続され頂部に低圧ガス配管（18）が接続されている。図示しないが、容器は水平方向に延びており、その長手方向に熱交換チューブが蛇行して配設されている。熱交換チューブには、例えば冷水が流通する。満液式蒸発器（14）では、低圧液配管（17）から容器内へ流入した液冷媒が熱交換チューブの冷水から吸熱して蒸発し、冷水が冷却される。蒸発したガス冷媒は低圧ガス配管（18）へ流出し、冷却された冷水は利用側へ供給される。また、満液式蒸発器（14）は、容器内の液冷媒の液面を検出するためのフロート（F）（液面検出装置）が設けられている。

〈油戻し機構〉
図２に示すように、油戻し機構（20）は、圧縮機（11）から流出して満液式蒸発器（14）内に滞留する冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すためのものである。油戻し機構（20）は、液流入管（21）と二重管（22）を備えている。

二重管（22）は、低圧ガス配管（18）の途中に接続されている。二重管（22）は、低圧ガス配管（18）に接続される内管（24）と、該内管（24）の外周に位置する両端閉塞の外管（23）とで構成されている。二重管（22）は、外管（23）および内管（24）が略鉛直方向（略上下方向）に延びる状態で低圧ガス配管（18）に接続されている。液流入管（21）は、流入端である一端が満液式蒸発器（14）に接続され、流出端である他端が二重管（22）の外管（23）に接続されている。具体的に、液流入管（21）の一端は、満液式蒸発器（14）内の液面付近に連通し、満液式蒸発器（14）内の液冷媒および冷凍機油が流入する。なお、ここでいう満液式蒸発器（14）内の液面とは、後述する能力制御モード（液面制御モード）時の液面を意味する。液流入管（21）の他端は、外管（23）と内管（24）との間に連通し、冷媒および冷凍機油が流出する。液流入管（21）の他端は、外管（23）の鉛直方向における略中央に接続されている。そして、液流入管（21）は、一端側よりも他端側が低くなるように勾配をつけて接続されている。これにより、満液式蒸発器（14）の液冷媒および冷凍機油が液流入管（21）を通じて外管（23）へ流入しやすくなる。

そして、二重管（22）の内管（24）には流出孔（25）と均圧孔（26）が形成されている。流出孔（25）は、外管（23）の内部における内管（24）の下部（最下部）に形成されている。流出孔（25）は、液流入管（21）から外管（23）内へ流入した液冷媒および冷凍機油を内管（24）へ流出させるためのものである。具体的に、内管（24）は低圧ガス配管（18）に接続されており低圧ガス配管（18）とほぼ同じ圧力（低圧）となっている。そのため、外管（23）に流入した冷媒および冷凍機油は、流出孔（25）を介して内管（24）内へ吸い込まれる。そして、流出孔（25）の開口面積は、外管（23）と内管（24）の間の流路断面積よりも十分小さくなっている。そのため、冷媒および冷凍機油は流出孔（25）を通過する際に減圧される。この減圧作用によって、冷媒はガス化（蒸発）する。つまり、流出孔（25）は冷媒等が外管（23）の内部から内管（24）の内部へ流れる流路の絞り機構を構成している。均圧孔（26）は、外管（23）の内部における内管（24）の上部（最上部）に形成され、内管（24）の内外を均圧するためのものである。内管（24）の内外を均圧することにより、外管（23）内の冷媒等が流出孔（25）を通じて内管（24）内へ流出しやすくなる。

また、液流入管（21）は、その管軸方向の大部分が高圧液配管（16）と接触するように配設されている。つまり、油戻し機構（20）は、液流入管（21）の液冷媒が高圧液配管（16）の液冷媒と熱交換するように構成されている。高圧液配管（16）の液冷媒は満液式蒸発器（14）の液冷媒よりも温度が高いため、液流入管（21）の液冷媒が高圧液配管（16）の液冷媒から吸熱してガス化（蒸発）する。

本実施形態の油戻し機構（20）では、次のように油戻し動作が行われる。圧縮機（11）から流出して満液式蒸発器（14）内に滞留した冷凍機油は、液冷媒と共に液流入管（21）へ流入する。液流入管（21）の液冷媒は、高圧液配管（16）の液冷媒と熱交換してガス化する。そして、冷凍機油とガス化したガス冷媒は外管（23）へ流入する。外管（23）に流入したガス冷媒および冷凍機油は、流出孔（25）を通じて内管（24）へ流入する。その際、ガス冷媒および冷凍機油は減圧される。ここで、液流入管（21）の液冷媒が高圧液配管（16）の液冷媒によってガス化しきれずに気液二相状態で外管（23）へ流入したとしても、この気液二相冷媒は流出孔（25）による減圧作用によって完全にガス化する。つまり、本実施形態の油戻し機構（20）において、満液式蒸発器（14）から液流入管（21）へ流入した液冷媒は、高圧液配管（16）の液冷媒との熱交換と、流出孔（25）による減圧作用とによって、確実にガス化（蒸発）して内管（24）へ流入する。内管（24）へ流入したガス冷媒と冷凍機油は低圧ガス配管（18）を介して圧縮機（11）へ吸入される。これにより、圧縮機（11）へ液冷媒（湿り冷媒）が吸入されるという液バック現象を招くことなく、満液式蒸発器（14）内で滞留する冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができる。

〈コントローラ〉
本実施形態のコントローラ（30）は、能力制御モード（液面制御モード）と湿り保護制御モードを切り換えて実行する。

能力制御モードは、満液式蒸発器（14）における冷却負荷に応じて満液式蒸発器（14）の液面を調節する制御モードである。具体的に、コントローラ（30）は、冷却負荷が大きい場合は膨張弁（13）の開度を大きくして満液式蒸発器（14）の液面を上昇させる。これにより、満液式蒸発器（14）において液冷媒と熱交換チューブとの接触面積が増大し、冷却能力が上がる。なお、満液式蒸発器（14）の液面はフロート（F）によって把握される。また、コントローラ（30）は、冷却負荷が小さい場合は膨張弁（13）の開度を小さくして満液式蒸発器（14）の液面を降下させる。これにより、満液式蒸発器（14）において液冷媒と熱交換チューブとの接触面積が減少し、冷却能力が低下する。

湿り保護制御モードは、圧縮機（11）へ湿り冷媒が吸入されるという液バック現象を回避するための制御である。具体的に、コントローラ（30）は、圧縮機（11）へ吸入される冷媒（吸入冷媒）の過熱度が所定値（本実施形態では、３℃）以上となるように、膨張弁（13）の開度を調節する。冷媒回路（10）には、圧力センサ（P）および温度センサ（T）が設けられている。圧力センサ（P）は、低圧ガス配管（18）における圧縮機（11）近傍に設けられており、吸入冷媒の圧力を検出する。温度センサ（T）は、液流入管（21）における外管（23）近傍に設けられており、液流入管（21）から流出する冷媒の温度を検出する。コントローラ（30）は、圧力センサ（P）の検出圧力と温度センサ（T）の検出温度から圧縮機（11）の吸入冷媒の過熱度を算出する。つまり、検出圧力に相当する飽和温度を検出温度から引いた値が過熱度となる。

圧力センサ（P）および温度センサ（T）は基本的には上述した箇所以外に設置しても、吸入冷媒の過熱度は算出可能である。例えば、圧力センサ（P）は低圧ガス配管（18）における満液式蒸発器（14）近傍に設置してもよいし、温度センサ（T）は低圧ガス配管（18）における圧縮機（11）近傍に設置してもよい。ただ、温度センサ（T）については上述したように液流入管（21）における外管（23）近傍に設置することが好ましい。満液式蒸発器（14）から低圧ガス配管（18）には蒸発したガス冷媒が流入するのに対し、満液式蒸発器（14）から液流入管（21）には液冷媒が流入するため、その液流入管（21）の液冷媒は高圧液配管（16）の液冷媒から吸熱してもガス化しきれず湿り状態となっている虞がある。したがって、高圧液配管（16）の液冷媒から吸熱した後の液流入管（21）の冷媒の温度を基準にすることにより、吸入冷媒の過熱度を低め（厳しめ）に算出することができる。その結果、より確実に液バック現象を回避することが可能である。

また、コントローラ（30）は、図３に示すように、能力制御モード（液面制御モード）よりも湿り保護制御モードを優先的に実行する。具体的に、コントローラ（30）は、吸入冷媒の過熱度ＳＨが５℃以上か否かを判定する（ステップＳＴ１）。そして、コントローラ（30）は、過熱度ＳＨが５℃以上であれば、能力制御（液面制御）を行う（ステップＳＴ３）。これは、過熱度ＳＨが十分高い値となっているため、冷却負荷に応じて膨張弁（13）の開度を調節しても吸入冷媒は湿り状態にならないとして、能力制御（液面制御）が行われる。コントローラ（30）は、過熱度ＳＨが５℃未満であれば、さらに過熱度ＳＨが３℃未満か否かを判定する（ステップＳＴ２）。そして、コントローラ（30）は、過熱度ＳＨが３℃未満であれば、湿り保護制御を行う（ステップＳＴ４）。具体的に、コントローラ（30）は過熱度ＳＨが３℃以上となるように膨張弁（13）の開度を小さくする。ステップＳＴ２において過熱度ＳＨが３℃以上であると判定されると、コントローラ（30）は膨張弁（13）の開度を維持する（ステップＳＴ５）。つまり、本実施形態では、過熱度ＳＨが５℃以上あれば能力制御（液面制御）が行われ、過熱度ＳＨが５℃未満であれば湿り保護制御が行われる。

なお、上述した過熱度ＳＨの判定基準値（５℃および３℃）は、単なる一例であって本発明はこの値に限定されるものではない。また、本実施形態では、図３のステップＳＴ１における判定基準値が第１基準値を構成し、ステップＳＴ２における判定基準値が第２基準値（第１基準値よりも小さい値）を構成している。

−実施形態の効果−
本実施形態では、満液式蒸発器（14）に滞留する冷凍機油を液流入管（21）および二重管（22）を通じて低圧ガス配管（18）へ流出させることができる。また、満液式蒸発器（14）から冷凍機油と共に液冷媒も流出するが、その液冷媒を内管（24）の流出孔（25）による減圧作用によってガス化（蒸発）させて低圧ガス配管（18）へ流出させることができる。これにより、圧縮機（11）へ液冷媒（湿り冷媒）が吸入されるという液バック現象を招くことなく、満液式蒸発器（14）内に滞留する冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができ、圧縮機（11）における油上がりを抑制することができる。その結果、信頼性の高い油戻し機構（20）ないし冷凍装置（1）を提供することができる。

また、本実施形態に係る油戻し機構（20）は、二重管（22）を低圧ガス配管（18）に接続すると共に、二重管（22）の外管（23）を満液式蒸発器（14）と連通させる液流入管（21）を備えた簡易な構造で、満液式蒸発器（14）内の冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができる。

また、本実施形態によれば、内管（24）に均圧孔（26）を形成しているため、外管（23）の冷凍機油および冷媒を流出孔（25）を通じて容易に流出させることができる。これにより、確実に冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことができる。特に、均圧孔（26）を内管（24）の最上部に形成しているため、液流入管（21）から外管（23）へ流入した冷凍機油や冷媒によって均圧孔（26）が塞がるのを確実に防止することができる。これによって、内管（24）の内外を確実に均圧させることができる。

また、本実施形態によれば、液流入管（21）を高圧液配管（16）と接触させるようにしたため、高圧液配管（16）の冷媒によって液流入管（21）の液冷媒をガス化させることができる。そのため、流出孔（25）による減圧作用と相俟って、満液式蒸発器（14）から取り出した液冷媒をより確実にガス化させて低圧ガス配管（18）へ流出させることが可能となる。よって、確実に液バック現象を回避することができ、油戻し機構（20）および冷凍装置（1）の信頼性を向上させることができる。

また、従来のように満液式蒸発器の液面を上昇させて冷凍機油を圧縮機へ戻す構成では、圧縮機における液バックを回避するために圧縮機の吸入側に比較的大型で且つ高価なアキュムレータ（気液分離器）を設ける必要がある。ところが、本実施形態によれば、そのようなアキュムレータを設ける必要がないことから、小型で且つ低コストな冷凍装置（1）を構築することができる。

さらに、本実施形態によれば、圧縮機（11）の吸入冷媒の過熱度ＳＨが５℃（第１基準値）以上であれば能力制御モードが実行され、吸入冷媒の過熱度ＳＨが５℃（第１基準値）未満であれば湿り保護制御モードが実行されるようにした。したがって、油戻し機構（20）によって満液式蒸発器（14）から冷凍機油と共に液冷媒を流出させるものの、より確実に圧縮機（11）における液バック現象を回避することができる。

−その他の実施形態−
本発明は、上記本実施形態について以下のとおり構成としてもよい。

例えば、図示しないが、上記実施形態の油戻し機構（20）において、内管（24）の均圧孔（26）を満液式蒸発器（14）の頂部（即ち、満液式蒸発器（14）と低圧ガス配管（18）との接続点）よりも高い位置に形成するようにしてもよい。こうすることで、常に均圧孔（26）を満液式蒸発器（14）内の液面よりも高い位置に配置させることができる。

満液式蒸発器（14）から外管（23）へ流入した液冷媒および冷凍機油は該外管（23）においてある程度貯留される。この外管（23）における液面は、満液式蒸発器（14）内の液面とほぼ同じ位置となる。つまり、両者の位置ヘッドが同じとなる。ここで、仮に、均圧孔（26）が満液式蒸発器（14）内の液面よりも低い位置に形成されると、均圧孔（26）が液中に埋没してしまう。そうすると、内管（24）の内部と内管（24）および外管（23）の間が均圧されなくなり、外管（23）の冷媒および冷凍機油が流出孔（25）から流出しにくくなる。その結果、効果的に冷凍機油を圧縮機（11）へ戻すことが困難になるという問題が発生する。また、均圧孔（26）が液中に埋没すると、外管（23）の液冷媒が殆ど減圧されずに内管（24）へ流出して、湿り冷媒が圧縮機（11）へ戻ってしまうという問題も発生する。そこで、上述したように均圧孔（26）を満液式蒸発器（14）の頂部よりも高い位置に形成することで、常に均圧孔（26）を満液式蒸発器（14）内の液面よりも高い位置に配置させることができる。そのため、蒸発能力の制御によって満液式蒸発器（14）内の液面高さが変動しても、外管（23）において均圧孔（26）が液中に埋没するのを確実に防止することができる。これにより、常に均圧孔（26）による均圧作用を発揮させることができるため、上述した問題が発生するのを未然に防止することができる。

また、上記実施形態において、内管（24）の均圧孔（26）を省略してもよいし、液流入管（21）が高圧液配管（16）と接触する構成でなくてもよい。

以上説明したように、本発明は、満液式蒸発器を備えて冷凍サイクルを行う冷凍装置について有用である。

1 冷凍装置
10 冷媒回路
11 圧縮機
13 膨張弁（膨張機構）
14 満液式蒸発器
16 高圧液配管
18 低圧ガス配管
20 油戻し機構
21 液流入管
22 二重管
23 外管
24 内管
25 流出孔
26 均圧孔
30 コントローラ

Claims (6)

1. 圧縮機および満液式蒸発器を有し冷凍サイクルを行う冷媒回路における上記満液式蒸発器の油戻し機構であって、
   上記冷媒回路における上記満液式蒸発器と上記圧縮機の吸入側との間の低圧ガス配管に接続される内管（24）と、
   上記内管（24）と二重管構造を構成する両端閉塞の外管（23）と、
   一端が上記満液式蒸発器内に連通し他端が上記外管（23）と内管（24）との間に連通し、上記満液式蒸発器から液冷媒および冷凍機油が流入する液流入管（21）とを備え、
   上記外管（23）の内部における上記内管（24）の下部には、上記液流入管（21）から流入した冷媒および冷凍機油が上記内管（24）の内部へ流出する流出孔（25）が形成されている
   ことを特徴とする満液式蒸発器の油戻し機構。
2. 請求項１において、
   上記外管（23）の内部における上記内管（24）の上部には、上記内管（24）の内外を均圧する均圧孔（26）が形成されている
   ことを特徴とする満液式蒸発器の油戻し機構。
3. 請求項２において、
   上記内管（24）の均圧孔（26）は、上記満液式蒸発器よりも高い位置に形成されている
   ことを特徴とする満液式蒸発器の油戻し機構。
4. 請求項１乃至３の何れか１項において、
   上記液流入管（21）は、上記冷媒回路における凝縮器と膨張機構との間の高圧液配管と接触するものである
   ことを特徴とする満液式蒸発器の油戻し機構。
5. 圧縮機（11）と凝縮器（12）と膨張機構（13）と満液式蒸発器（14）とが接続され、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置であって、
   請求項１乃至４の何れか１項の油戻し機構（20）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項５において、
   上記膨張機構は、開度可変の膨張弁（13）であり、
   上記圧縮機（11）の吸入冷媒の過熱度に応じて、上記膨張弁（13）の開度を調節する制御部（30）を備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。

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