JP2014089021A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フロートを用いずに圧縮機内のオイルレベルを判定し、適正に制御することが可能な冷凍装置を提供する。
【解決手段】圧縮機１１内のオイル量を検出するためのオイル量検出装置３１を備え、オイル量検出装置は、圧縮機の所定の位置から引き出されたオイルが通過するキャピラリチューブ５６を有したオイル量検出配管３２と、キャピラリチューブの上流側及び下流側のオイル量検出配管の温度をそれぞれ検出する第１の温度センサ５７及び第２の温度センサ５８と、各温度センサの出力に基づいて圧縮機内のオイル量を判定する制御装置Ｃを備え、制御装置は各温度センサが検出する温度の差が所定の値に拡大した場合、圧縮機内のオイルレベルがオイルの引出位置より低いものと判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機、放熱器、絞り手段、及び、蒸発器から冷媒回路が構成された冷凍装置に関するものである。

従来より圧縮機、放熱器、絞り手段、及び、蒸発器から冷媒回路が構成されるこの種冷凍装置の圧縮機の密閉容器内には、摺動部の潤滑と圧縮機構部のシールを行うためにオイルが所定量封入されている。このオイルは、圧縮機から冷媒と共に冷媒回路中に吐出されるため、オイルを圧縮機の密閉容器内に戻すべく、吐出配管の下流側にオイルセパレータが設けられる。このオイルセパレータにはオイル戻し配管が取り付けられており、その他端は、密閉容器に接続されている。そして、圧縮機からの冷媒と共に吐出されたオイルは、オイルセパレータにて分離され、オイル戻し配管を介して密閉容器内に戻される構成とされていた。

このオイル戻し配管から密閉容器内に戻るオイルの量は、密閉容器内のオイルレベル（密閉容器内にオイルが溜まっている位置の最上位であるオイル面の高さ）を検出するオイルレベルスイッチによって制御されていたが、従来のオイルレベルスイッチは、密閉容器内のオイル面にその浮力によって浮かぶフロートを備え、オイル面（オイルレベル）の変動によって上下動するフロートの動きに基づき、密閉容器内のオイルレベルを検出していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１５８２１８号公報

しかしながら、フロートを用いた場合、オイルのフォーミング現象や冷媒の溶け込みによって正確にオイルレベルを検出できなくなる問題があった。

また、圧縮機の密閉容器内の圧力は極めて高圧となる。特に、二酸化炭素を冷媒として使用し、高圧側が超臨界圧力となる冷媒回路の圧縮機では、密閉容器内の圧力も５ＭＰａ〜８ＭＰａ等の極めて高圧となる。そのため、従来のようにフロートを使用したオイルレベルスイッチでは、フロートが潰れてしまう危険性があるため、前記特許文献１のように高耐圧のフロートを格別に準備する必要が生じる問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、フロートを用いずに圧縮機内のオイルレベルを判定し、適正に制御することが可能な冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明の冷凍装置は、圧縮機と、放熱器と、絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成されたものであって、圧縮機内のオイル量を検出するためのオイル量検出手段を備え、このオイル量検出手段は、圧縮機の所定の位置から引き出されたオイルが通過する絞り機構を有したオイル量検出配管と、絞り機構の上流側及び下流側のオイル量検出配管の温度をそれぞれ検出する第１の温度センサ及び第２の温度センサと、各温度センサの出力に基づいて圧縮機内のオイル量を判定する制御手段とを備え、この制御手段は、各温度センサが検出する温度の差が所定の値に拡大した場合、圧縮機内のオイルレベルがオイルの引出位置より低いものと判定することを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において圧縮機から吐出された冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータと、このオイルセパレータから圧縮機内にオイルを戻すためのオイル戻し配管と、このオイル戻し配管に設けられた弁装置とを備え、オイル量検出手段は、圧縮機の所定の適正オイルレベルの位置に設けられた適正レベル引出配管を備え、制御手段は、適正レベル引出配管から引き出されたオイルをオイル量検出配管に送ると共に、各温度センサの出力に基づき、圧縮機内のオイルレベルが適正オイルレベルより低いものと判定した場合、弁装置を制御してオイル戻し配管によりオイルセパレータからオイルを圧縮機内に戻すことを特徴とする。

請求項３の発明の冷凍装置は、上記発明においてオイル量検出手段は、圧縮機の所定の下限オイルレベルの高さに設けられた下限レベル引出配管を備え、制御手段は、圧縮機内のオイルレベルが適正オイルレベルより低いものと判定した場合、下限レベル引出配管から引き出されたオイルをオイル量検出配管に送ると共に、圧縮機内のオイルレベルが下限オイルレベルより低いものと判定した場合、圧縮機の運転を停止することを特徴とする。

請求項４の発明の冷凍装置は、上記発明においてオイル量検出手段は、制御手段により制御され、適正レベル引出配管と下限レベル引出配管から引き出されるオイルを選択的にオイル量検出配管に送る流路切換手段を備えることを特徴とする。

請求項５の発明の冷凍装置は、上記各発明において圧縮機は複数台設けられて相互に並列に接続されており、オイル量検出手段は各圧縮機にそれぞれ設けられることを特徴とする。

請求項６の発明の冷凍装置は、上記各発明において冷媒回路は冷媒として二酸化炭素を使用し、高圧側が超臨界圧力となることを特徴とする。

圧縮機内のオイルが溜まっている位置より低い位置（本発明におけるオイルレベル以下の位置）からオイルを引き出した場合、引き出されたものは殆どがオイルとなり、僅かに冷媒が混じった状態となる。従って、絞り機構を通過させた場合、蒸発する冷媒は極少量であるので、絞り機構の上流側の温度と下流側の温度の差は小さい（下流側の方が低い）。これはオイルのフォーミングが生じるような状況でも余り影響されず、冷媒の溶け込み量による影響を予め想定することでキャンセル可能である。

一方、オイルが溜まっている位置より高い位置からオイルを引き出した場合、オイルが溶け込んだ冷媒ガスが引き出されるかたちとなる。従って、絞り機構を通過させた場合、多量の冷媒ガスが絞られて蒸発することになるので、絞り機構の下流側の温度と上流側の温度差が大きくなる。そこで、本発明によれば、圧縮機と、放熱器と、絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成された冷凍装置において、圧縮機内のオイル量を検出するためのオイル量検出手段を備え、このオイル量検出手段は、圧縮機の所定の位置から引き出されたオイルが通過する絞り機構を有したオイル量検出配管と、絞り機構の上流側及び下流側のオイル量検出配管の温度をそれぞれ検出する第１の温度センサ及び第２の温度センサと、各温度センサの出力に基づいて圧縮機内のオイル量を判定する制御手段とを備えており、この制御手段が、各温度センサが検出する温度の差が所定の値に拡大した場合、圧縮機内のオイルレベルがオイルの引出位置より低いものと判定するようにしたので、従来のようなフロートを用いること無く、圧縮機内のオイルレベルを検出することが可能となる。

これにより、請求項６の如き二酸化炭素のような冷媒を用い、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置であっても、フロートとして高耐圧のものを準備する等の必要も無くなる。尚、オイルのフォーミング現象や冷媒溶け込み量による影響は、それらを予め考慮した判定閾値とすることで解消可能である。また、オイル量検出手段は配管と絞り機構、二つの温度センサから成るので、構成も簡単なものとなり、コストの削減を図ることもできるものである。

また、請求項２の発明によれば、上記発明に加えて圧縮機から吐出された冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータと、このオイルセパレータから圧縮機内にオイルを戻すためのオイル戻し配管と、このオイル戻し配管に設けられた弁装置とを備え、オイル量検出手段は、圧縮機の所定の適正オイルレベルの位置に設けられた適正レベル引出配管を備え、制御手段は、適正レベル引出配管から引き出されたオイルをオイル量検出配管に送ると共に、各温度センサの出力に基づき、圧縮機内のオイルレベルが適正オイルレベルより低いものと判定した場合、弁装置を制御してオイル戻し配管によりオイルセパレータからオイルを圧縮機内に戻すようにしたので、フロートを用いること無く、圧縮機内のオイルレベルを適正値に維持することができるようになり、圧縮機内のオイル枯渇による焼き付きやシール性の悪化を未然に回避することができるようになる。

また、請求項３の発明によれば、上記発明に加えてオイル量検出手段は、圧縮機の所定の下限オイルレベルの高さに設けられた下限レベル引出配管を備え、制御手段が、圧縮機内のオイルレベルが適正オイルレベルより低いものと判定した場合、下限レベル引出配管から引き出されたオイルをオイル量検出配管に送ると共に、圧縮機内のオイルレベルが下限オイルレベルより低いものと判定した場合、圧縮機の運転を停止するので、オイルセパレータからオイルを戻す制御を行っても圧縮機内のオイルが下限値より低い場合に圧縮機を停止し、保護を図ることが可能となる。

この場合、請求項４の発明の如くオイル量検出手段に、制御手段により制御され、適正レベル引出配管と下限レベル引出配管から引き出されるオイルを選択的にオイル量検出配管に送る流路切換手段を設ければ、オイルレベルの適正値と下限値の判断を円滑に行うことができるようになる。

そして、特に請求項５の発明の如く圧縮機が複数台設けられて相互に並列に接続されている場合に、上記各発明のオイル量検出手段を各圧縮機にそれぞれ設ければ、各圧縮機間におけるオイル量の偏りを回避し、均等なオイルレベルを実現することができるようになるものである。

本発明を適用した一実施例の冷凍装置の冷媒回路図である。 図１の冷凍装置の制御装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態にかかる冷凍装置Ｒの冷媒回路図である。本実施例における冷凍装置Ｒは、冷凍機ユニット３と一台若しくは複数台のショーケース５（実施例では１台のみ示す）とを備え、これら冷凍機ユニット３とショーケース５とが、冷媒配管７及び９により連結されて所定の冷凍サイクルを構成する。

この冷凍サイクルは、高圧側の冷媒圧力（高圧圧力）がその臨界圧力以上（超臨界）となる二酸化炭素を冷媒として用いる。この二酸化炭素冷媒は、地球環境に優しく、可燃性及び毒性等を考慮した自然冷媒である。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等、既存のオイルが使用される。

実施例の冷凍機ユニット３は、並列に配置された２台の圧縮機１１、１１を備える。本実施例において、圧縮機１１は、内部中間圧型多段圧縮式ロータリ圧縮機であり、鋼板から成る円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された駆動要素としての電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸により駆動される第１の回転圧縮要素１８及び第２の回転圧縮要素２０から成る回転圧縮機構部にて構成されている。

第１の回転圧縮要素１８は、冷媒配管９を介して冷媒回路１の低圧側から圧縮機１１に吸い込まれる低圧冷媒を圧縮して中間圧まで昇圧して吐出し、第２の回転圧縮要素２０は、第１の回転圧縮要素２０で圧縮されて吐出された中間圧の冷媒を更に吸い込み、圧縮して高圧まで昇圧し、冷媒回路１の高圧側に吐出する。圧縮機１１は、周波数可変型の圧縮機であり、電動要素１４の運転周波数を変更することで、第１の回転圧縮要素１８及び第２の回転圧縮要素２０の回転数を制御可能とする。

圧縮機１１の密閉容器１２の側面には、第１の回転圧縮要素１８に連通する低段側吸込口２２及び低段側吐出口２４と、第２の回転圧縮要素２０に連通する高段側吸込口２６及び高段側吐出口２８が形成されている。各圧縮機１１、１１の低段側吸込口２２、２２には、それぞれ冷媒導入管３０が接続され、それぞれの上流側で合流し冷媒配管９に接続される。

低段側吸込口２２により第１の回転圧縮要素１８の低圧部に吸い込まれた低圧（ＬＰ：通常運転状態で２．６ＭＰａ程）の冷媒ガスは、当該第１の回転圧縮要素１８により中間圧（ＭＰ：通常運転状態で５．５ＭＰａ程）に昇圧されて密閉容器１２内に吐出される。これにより、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ）となる。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスが吐出される各圧縮機１１、１１の低段側吐出口２４、２４には、それぞれ中間圧吐出配管３６、３６が接続され、それぞれの下流側で合流し、インタークーラ３８の一端に接続される。このインタークーラ３８は、第１の回転圧縮要素１８から吐出された中間圧の冷媒を空冷するものであり、当該インタークーラ３８の他端には、中間圧吸入管４０が接続され、この中間圧吸入管４０は２つに分岐した後に各圧縮機１１、１１の高段側吸込口２６、２６に接続される。

高段側吸込口２６により第２の回転圧縮要素２０の中圧部に吸い込まれた中圧（ＭＰ）の冷媒ガスは、当該第２の回転圧縮要素２０により２段目の圧縮が行われて高温高圧（ＨＰ：通常運転状態で９ＭＰａ程の超臨界圧力）の冷媒ガスとなる。そして、各圧縮機１１、１１の第２の回転圧縮要素２０の高圧室側に設けられた高段側吐出口２８、２８には、それぞれ高圧吐出配管４２、４２が接続され、それぞれの下流側で合流し、オイルセパレータ４４、放熱器としてのガスクーラ４６を介して冷媒配管７に接続される。

ガスクーラ４６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、ガスクーラ４６の近傍には当該ガスクーラ４６を空冷するガスクーラ用送風機４７が配設されている。

一方、ショーケース５は店舗内等に設置され、冷媒配管７及び９に接続されている（複数台の場合には冷媒配管７及び９に並列接続）。ショーケース５は、冷媒配管７と冷媒配管９とを連結するケース側冷媒配管６０を有しており、このケース側冷媒配管６０には、絞り手段としての電動膨張弁６２と、蒸発器６３が順次接続されている。蒸発器６３には、当該蒸発器６３に送風する図示しない冷気循環用送風機が隣接されている。そして、冷媒配管９は前述したように冷媒導入管３０を介して各圧縮機１１、１１の第１の回転圧縮要素１８に連通する低段側吸込口２２に接続されている。これにより、本実施例における冷凍装置Ｒの冷媒回路１が構成される。

他方、前記オイルセパレータ４４は、各圧縮機１１、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４４には、捕捉したオイルを圧縮機１１に戻すオイル戻し配管７３が接続されている。このオイル戻し配管７３は２系統に分岐され、それぞれ弁装置としてのオイル戻し弁（電動弁）７６、７６を介して各圧縮機１１、１１の密閉容器１２に接続される。圧縮機１１の密閉容器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、オイル戻し弁７６が開くことにより、オイルセパレータ４４内の高圧と密閉容器１２内の中間圧との差圧によって当該オイル戻し弁７６が接続された圧縮機１１の密閉容器１２内に戻される。

また、各圧縮機１１、１１の密閉容器１２には、この密閉容器１２内に貯留されるオイルのレベルを検出する本発明のオイル量検出手段としてのオイル量検出装置３１がそれぞれ設けられている。このオイル量検出装置３１は、下流側となる一端が前記中間圧吸入管４０に連通接続されたオイル量検出配管３２と、圧縮機１１の所定の適正オイルレベルの位置の密閉容器１２に取り付けられ、上流側となる一端が密閉容器１２内に連通すると共に、他端がオイル量検出配管３２の他端に接続された適正レベル引出配管３３と、圧縮機１１の所定の下限オイルレベルの位置の密閉容器１２に取り付けられ、上流側となる一端が密閉容器１２内に連通すると共に、他端がオイル量検出配管３２の他端に接続された下限レベル引出配管３４と、各引出配管３３、３４中にそれぞれ介設され、流路切換手段を構成する弁装置としての適正レベル電磁弁５４及び下限レベル電磁弁５５と、各引出配管３３、３４の接続部分よりも下流側におけるオイル量検出配管３２中に介設された絞り機構としてのキャピラリチューブ５６と、このキャピラリチューブ５６の上流側と下流側におけるオイル量検出配管３２の温度をそれぞれ検出する第１の温度センサ５７及び第２の温度センサ５８と、冷凍装置Ｒの制御手段としての制御装置Ｃとから構成される。

前記適正レベル引出配管３３の一端は、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルが所定の適正量貯留されている場合のオイルレベル（適正オイルレベル）の位置（高さ。実際には適正レベル引出配管３３の内面の上縁が適正オイルレベル付近となる位置）に開口して取り付けられている。また、前記下限レベル引出配管３４の一端は、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルの量が所定の下限値となっている場合のオイルレベル（下限オイルレベル）の位置（高さ。実際には下限レベル引出配管３４の内面の下縁が下限オイルレベル付近となる位置）に開口して密閉容器１２に取り付けられているものとする。

この制御装置Ｃは汎用のマイクロコンピュータにより構成されている。制御装置Ｃの入力側には上述したオイル量検出装置３１の各温度センサ５７、５８の出力の他、冷媒回路１の各部の圧力や温度を検出する図示しない圧力センサや温度センサなどの各種センサが接続されている。また、制御装置Ｃの出力側には、前記各圧縮機１１、１１の電動要素１４、ガスクーラ用送風機４７、電動膨張弁６２、オイル戻し弁７６、７６、各電磁弁５４、５５等が接続されている。

尚、ショーケース５側の電動膨張弁６２は実際には制御装置Ｃと集中コントローラ等を介して連携動作する図示しないショーケース側の制御装置によって制御されるが、ここでは説明を簡単にするために制御装置Ｃが代表して行うものとして説明する。

以上の構成で次に動作を説明する。制御装置Ｃにより圧縮機１１、１１が運転されると、前述した如く第１の回転圧縮要素１８の低圧部に吸い込まれた低圧（ＬＰ）の冷媒ガスは、当該第１の回転圧縮要素１８により圧縮され、中間圧（ＭＰ）に昇圧されて密閉容器１２内に吐出される。これにより、密閉容器１２内は中間圧（ＭＰ）となる。この密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスはそれぞれ中間圧吐出配管３６、３６に吐出され、それらの下流側で合流し、インタークーラ３８に流入する。このインタークーラ３８で第１の回転圧縮要素１８から吐出された中間圧の冷媒は空冷された後、中間圧吸入管４０を経て分岐し、各圧縮機１１、１１の第２の回転圧縮要素２０の中間圧部に吸い込まれる。

各圧縮機１１、１１の第２の回転圧縮要素２０に吸い込まれた中間圧（ＭＰ）の冷媒ガスは、当該第２の回転圧縮要素２０により２段目の圧縮が行われて高温高圧（ＨＰ）の冷媒ガスとなり、それぞれ高圧吐出配管４２、４２から吐出された後、それぞれの下流側で合流し、オイルセパレータ４４に流入する。このオイルセパレータ４４にて冷媒中に含まれるオイルが分離され、分離された冷媒ガスはガスクーラ４６に向かう。

そして、冷媒ガスはガスクーラ４６にてガスクーラ用送風機４７により空冷された後、冷媒配管７を経てショーケース５に至る。ショーケース５に至った冷媒は電動膨張弁６２にて絞られることで液化し、蒸発器６３に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で冷却効果が発揮され、冷気循環用送風機で循環される庫内の空気を冷却する。蒸発器６３を出た冷媒は冷媒配管９を経て冷凍機ユニット３に戻り、前述したように冷媒導入管３０を介して各圧縮機１１、１１の第１の回転圧縮要素１８に吸い込まれる循環を繰り返す。

一方、オイルセパレータ４４にて冷媒から分離されたオイルはオイル戻し配管７３を経て圧縮機１１、１１に戻されることになるが、このオイル戻しは制御装置Ｃにより制御されるオイル戻し弁７６により実行される。次に、図２のフローチャートを参照して制御装置Ｃによる圧縮機１１、１１のオイルレベル制御について説明する。尚、制御装置Ｃは各圧縮機１１、１１に対して下記の制御をそれぞれ独立して実行するものとする。

制御装置Ｃは、所定のサンプリング間隔で図２のフローチャートのステップＳ１を実行する。ステップＳ１で制御装置Ｃは、適正レベル電磁弁５４を開き、下限レベル電磁弁５５を閉じる。尚、このとき制御装置Ｃは適正レベル電磁弁５４を所定の短時間だけ開放するものとする。これにより、適正レベル引出配管３３から密閉容器１２内のオイル及び冷媒ガスが少量流出し、オイル量検出配管３２に流入し、キャピラリチューブ５６を経て中間圧吸入管４０でインタークーラ３８からの冷媒ガスに合流して第２の回転圧縮要素２０の中間圧部に吸い込まれることになる。

ここで、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイル量が適正量であるとき、オイルレベルは適正オイルレベルにあるので、適正レベル引出配管３３から引き出されたものは殆どがオイルとなり、僅かに冷媒が混じった状態となる。従って、キャピラリチューブ５６を通過させた場合、蒸発する冷媒は極少量であるので、キャピラリチューブ５６の上流側のオイル量検出配管３２の温度を検出する第１の温度センサ５７が出力する温度Ｔ１と、下流側のオイル量検出配管３２の温度を検出する第２の温度センサ５８が出力する温度Ｔ２の差は小さくなる。この場合、下流側の温度Ｔ２の方がＴ１より低くなる。

一方、密閉容器１２内のオイル量が適正量より少ない場合、オイルレベルは適正オイルレベルより低くなり、適正レベル引出配管３３からは殆ど冷媒ガスが引き出されることになる。従って、キャピラリチューブ５６を通過させた場合、多量の冷媒ガスが絞られて蒸発することになるので、キャピラリチューブ５６の下流側の温度Ｔ２は上流側の温度Ｔ１よりも極めて低い値となり、その差は拡大する。この場合の温度差（Ｔ１ーＴ２）を偏差ｅ１とする。尚、この偏差ｅ１についてはオイルのフォーミング現象や冷媒の溶け込み量による影響を考慮して予め決定し、それらの影響をキャンセルするものとする。

制御装置ＣはステップＳ２でこの温度Ｔ１とＴ２の差（Ｔ１−Ｔ２）が上記偏差ｅ１以上であるか否か判断し、偏差ｅ１未満である場合には、適正オイルレベルにあると判定してステップＳ４に進み、オイル戻し弁７６を閉じる。従って、オイルセパレータ４４から圧縮機１１の密閉容器１２内へのオイル戻しは行われない。

一方、何れか若しくは両方の圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルレベルが低下し、各適正レベル引出配管３３から引き出されたものが殆ど冷媒ガスとなり、温度差（Ｔ１−Ｔ２）が偏差ｅ１以上に拡大した場合、制御装置ＣはステップＳ２からステップＳ３に進み、オイル戻し弁７６を開いて当該圧縮機１１の密閉容器１２内にオイルを戻す。これにより、当該圧縮機１１の密閉容器１２内のオイル量は増大し、オイルレベルは上昇していく。

次に、制御装置ＣはステップＳ５で今度は適正レベル電磁弁５４を閉じ、下限レベル電磁弁５５を開く。尚、このとき制御装置Ｃは下限レベル電磁弁５５を所定の短時間だけ開放するものとする。これにより、下限レベル引出配管３４から密閉容器１２内のオイル及び冷媒ガスが少量流出し、オイル量検出配管３２に流入し、キャピラリチューブ５６を経て中間圧吸入管４０でインタークーラ３８からの冷媒ガスに合流して第２の回転圧縮要素２０の中間圧部に吸い込まれることになる。

次に、制御装置ＣはステップＳ６で同様に温度Ｔ１とＴ２の差（Ｔ１ーＴ２）が上記偏差ｅ１以上であるか否か判断し、偏差ｅ１未満である場合には、前述と同様の理由で密閉容器１２内のオイルレベルは下限オイルレベル以上あると判定してステップＳ１に戻る。

制御装置Ｃは以上を繰り返し、オイル戻し弁７６を開放して当該圧縮機１１の密閉容器１２内にオイルを戻し続ける。そして、前述した適正オイルレベルまで密閉容器１２内のオイルレベルが上昇すると、適正レベル引出配管３３から引き出したものの温度Ｔ１とＴ２の差（Ｔ１−Ｔ２）は偏差ｅ１未満に落ちるので、ステップＳ２からはステップＳ４に進むようになり、オイル戻し弁７６は閉じられてオイルセパレータ４４からのオイル戻しは停止する。これにより、各圧縮機１１内のオイル量は適正オイルレベルに維持されることになる。

ここで、冷媒及びオイルの漏洩やオイルセパレータ４４の機能不良、オイル戻し弁７６の故障等の要因により、オイル戻し弁７６を開いても圧縮機１１の密閉容器１２内にオイルが戻らない場合、密閉容器１２内のオイルレベルは低下し続ける。そして、何れかの圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルレベルが下限オイルレベル以下に低下すると、ステップＳ５で下限レベル引出配管３４から引き出されるものが殆ど冷媒ガスとなり、温度Ｔ１とＴ２の差（Ｔ１ーＴ２）は前述と同様の理由で拡大し、偏差ｅ１以上となる。

制御装置ＣはステップＳ６で温度Ｔ１とＴ２の差（Ｔ１ーＴ２）が偏差ｅ１以上となった場合、ステップＳ７に進んでその状態が所定時間継続しているか判断する。そして、ステップＳ５〜ステップＳ７を繰り返し、オイルレベルが下限オイルレベル以下に低下した状態が所定時間経過すると、ステップＳ７からステップＳ８に進んで双方の圧縮機１１、１１を停止する。そして、使用者には所定の警報（ブザーやランプを設けておき、当該ブザーを鳴動させ、ランプを点灯させる等）を発する。これにより、圧縮機１１を保護する。

以上詳述した如く本発明によれば、圧縮機１１にオイル量検出装置３１を設けており、このオイル量検出装置３１を圧縮機１１の所定の位置から引き出されたオイルが通過するキャピラリチューブ５６を有したオイル量検出配管３２と、キャピラリチューブ５６の上流側及び下流側のオイル量検出配管３２の温度をそれぞれ検出する第１の温度センサ５７及び第２の温度センサ５８と、各温度センサ５７、５８の出力に基づいて圧縮機１１の密閉容器１２内のオイル量を判定する制御装置Ｃとから構成し、この制御装置Ｃにより、各温度センサ５７、５８が検出する温度の差（Ｔ１−Ｔ２）が所定の偏差ｅ１に拡大した場合、圧縮機１１内のオイルレベルがオイルの引出位置より低いものと判定するようにしたので、従来のようなフロートを用いること無く、圧縮機１１内のオイルレベルを検出することが可能となる。

これにより、特に二酸化炭素のような冷媒を用い、高圧側が超臨界圧力となる冷凍装置Ｒであっても、フロートとして高耐圧のものを準備する等の必要も無くなる。尚、オイルのフォーミング現象や冷媒溶け込み量による影響は、それらを予め考慮した判定閾値（ｅ１）とすることで解消可能である。また、オイル量検出装置３１は配管とキャピラリチューブ５６、二つの温度センサ５７、５８から成るので、構成も簡単なものとなり、コストの削減を図ることもできる。

また、圧縮機１１から吐出された冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータ４４と、このオイルセパレータ４４から圧縮機１１の密閉容器１２内にオイルを戻すためのオイル戻し配管７３と、このオイル戻し配管７３に設けられたオイル戻し弁７６が設けられており、オイル量検出装置３１が圧縮機１１の密閉容器１２の所定の適正オイルレベルの位置に設けられた適正レベル引出配管３３を備え、制御装置Ｃが適正レベル引出配管３３から引き出されたオイルをオイル量検出配管３２に送ると共に、各温度センサ５７、５８の出力に基づき、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルレベルが適正オイルレベルより低いものと判定した場合、オイル戻し弁７６を制御してオイル戻し配管７３によりオイルセパレータ４４からオイルを圧縮機１１の密閉容器１２内に戻すので、フロートを用いること無く、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルレベルを適正値に維持することができるようになり、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイル枯渇による焼き付きやシール性の悪化を未然に回避することができるようになる。

また、オイル量検出装置３１は、圧縮機１１の密閉容器１２の所定の下限オイルレベルの高さに設けられた下限レベル引出配管３４を備えており、制御装置Ｃが圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルレベルが適正オイルレベルより低いものと判定した場合、下限レベル引出配管３４から引き出されたオイルをオイル量検出配管３２に送ると共に、圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルレベルが下限オイルレベルより低いものと判定した場合、圧縮機１１の運転を停止するようにしているので、オイルセパレータ４４からオイルを戻す制御を行っても圧縮機１１の密閉容器１２内のオイルが下限値より低い場合に圧縮機１１を停止し、保護を図ることが可能となる。

この場合、オイル量検出装置３１に、制御装置Ｃにより制御され、適正レベル引出配管３３と下限レベル引出配管３４から引き出されるオイルを選択的にオイル量検出配管３２に送る適正レベル電磁弁５４と下限レベル電磁弁５５を設けているので、オイルレベルの適正値と下限値の判断を円滑に行うことができるようになる。

そして、特に実施例のように圧縮機１１が複数台設けられて相互に並列に接続されている場合に、本発明のオイル量検出装置３１を各圧縮機１１、１１にそれぞれ設けることで、各圧縮機１１、１１間におけるオイル量の偏りを回避し、均等なオイルレベルを実現することができるようになる。

尚、実施例では圧縮機１１が２台並列接続された冷凍機ユニット３について説明したが、請求項５以外の発明では単一の圧縮機を設けたものでもよく、逆３台以上の圧縮機が並列に接続された大型冷凍機ユニットにも本発明は有効である。

また、実施例ではオイル戻し弁７６を開閉して圧縮機１１の密閉容器１２内へのオイル戻しを制御したが、オイル戻し弁７６は電動弁であるので、その弁開度は細かく制御可能である。従って、実施例によらず、例えば密閉容器１２内のオイルレベルが適正オイルレベルにあるときは弁開度を小さくして少量ずつ戻し、適正オイルレベルより低くなった場合には、弁開度を拡大して戻し量を増大させ、下限オイルレベルまで低下した場合には、弁開度を最大とする等の制御の方法も考えられる。

Ｒ 冷凍装置
Ｃ 制御装置（制御手段）
１ 冷媒回路
３ 冷凍機ユニット
５ ショーケース
７、９ 冷媒配管
１１ 圧縮機
３１ オイル量検出装置（オイル量検出手段）
３２ オイル量検出配管
３３ 適正レベル引出配管
３４ 下限レベル引出配管
４４ オイルセパレータ
４６ ガスクーラ（放熱器）
５４、５５ 電磁弁（流路切換手段）
５６ キャピラリチューブ（絞り機構）
５７ 第１の温度センサ
５８ 第２の温度センサ
６２ 絞り手段
６４ 蒸発器
７３ オイル戻し回路
７６ オイル戻し弁（弁装置）

Claims (6)

1. 圧縮機と、放熱器と、絞り手段と、蒸発器とから冷媒回路が構成された冷凍装置において、
   前記圧縮機内のオイル量を検出するためのオイル量検出手段を備え、
   該オイル量検出手段は、前記圧縮機の所定の位置から引き出されたオイルが通過する絞り機構を有したオイル量検出配管と、
   前記絞り機構の上流側及び下流側の前記オイル量検出配管の温度をそれぞれ検出する第１の温度センサ及び第２の温度センサと、
   各温度センサの出力に基づいて前記圧縮機内のオイル量を判定する制御手段とを備え、
   該制御手段は、前記各温度センサが検出する温度の差が所定の値に拡大した場合、前記圧縮機内のオイルレベルが前記オイルの引出位置より低いものと判定することを特徴とする冷凍装置。
2. 前記圧縮機から吐出された冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータと、
   該オイルセパレータから前記圧縮機内にオイルを戻すためのオイル戻し配管と、
   該オイル戻し配管に設けられた弁装置とを備え、
   前記オイル量検出手段は、前記圧縮機の所定の適正オイルレベルの位置に設けられた適正レベル引出配管を備え、
   前記制御手段は、前記適正レベル引出配管から引き出されたオイルを前記オイル量検出配管に送ると共に、前記各温度センサの出力に基づき、前記圧縮機内のオイルレベルが前記適正オイルレベルより低いものと判定した場合、前記弁装置を制御して前記オイル戻し配管により前記オイルセパレータからオイルを前記圧縮機内に戻すことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記オイル量検出手段は、前記圧縮機の所定の下限オイルレベルの高さに設けられた下限レベル引出配管を備え、
   前記制御手段は、前記圧縮機内のオイルレベルが前記適正オイルレベルより低いものと判定した場合、前記下限レベル引出配管から引き出されたオイルを前記オイル量検出配管に送ると共に、前記圧縮機内のオイルレベルが前記下限オイルレベルより低いものと判定した場合、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記オイル量検出手段は、前記制御手段により制御され、前記適正レベル引出配管と前記下限レベル引出配管から引き出されるオイルを選択的に前記オイル量検出配管に送る流路切換手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記圧縮機は複数台設けられて相互に並列に接続されており、前記オイル量検出手段は前記各圧縮機にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の冷凍装置。
6. 前記冷媒回路は前記冷媒として二酸化炭素を使用し、高圧側が超臨界圧力となることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。

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