JP2018071907A - 冷凍装置、冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の吐出ガスの上昇を抑えつつ、液冷媒がレシーバから圧縮機に送り込まれることを抑える。【解決手段】冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機３１と、圧縮機３１で圧縮された前記冷媒を凝縮させる熱交換器３２と、熱交換器３２で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁３３と、膨張弁３３で凝縮された前記冷媒をガス冷媒ＲＧと液冷媒ＲＬとに気液分離するレシーバ３４と、レシーバ３４で分離されたガス冷媒ＲＧを圧縮機３１に送り込むインジェクション回路３８と、レシーバ３４内に貯留された液冷媒ＲＬの液面レベルが予め定めた基準レベルに到達したことを検出する液面センサ３４２と、液面センサ３４２で前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出した場合に、圧縮機３１の回転数を低下させるよう制御するコントローラ１００と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍装置、冷凍システムに関する。

例えば、店舗等においては、食品や飲料等の商品を冷蔵状態又は冷凍状態で保存又は陳列する冷蔵庫、冷凍庫、及びショーケース等の冷蔵冷凍機器が複数用いられている。これら複数の冷蔵冷凍機器は、別途設けられたコンデンシングユニットから、低温低圧の液冷媒の供給を受ける。冷蔵冷凍機器は、液冷媒を内部の熱交換器に供給することによって商品を冷却する。

コンデンシングユニットは、いわゆる冷凍装置である。コンデンシングユニットは、圧縮機、冷却器（ガスクーラ）、膨張弁、及びレシーバ（気液分離器）を備える。コンデンシングユニットは、外部の冷蔵冷凍機器で温められた冷媒を圧縮機で圧縮する。圧縮された冷媒は、冷却器で冷却された後、膨張弁で膨張し、低圧低温の冷媒とされる。膨張弁を経て気液二相状態となった冷媒は、レシーバで気相（ガス冷媒）と液相（液冷媒）とに分離される。分離された液冷媒は、外部の冷蔵冷凍機器に供給される。一方、分離されたガス冷媒は、圧縮機に送り込まれて再度圧縮される。

コンデンシングユニットから液冷媒が供給される冷蔵冷凍機器では、設定温度に応じて、実際に商品を冷却する冷却温度を調整する制御が個別に行われる。このため、冷蔵冷凍機器は、それぞれの熱交換器に供給する冷媒量を調整する調整弁と、調整弁の開度を制御するコントローラと、を備える。冷蔵冷凍機器は、冷却温度が設定温度に到達することで、コントローラによって調整弁を閉じて熱交換器への冷媒の供給量を減少させている。

冷蔵冷凍機器で冷媒量を調整することで、コンデンシングユニットから冷蔵冷凍機器に供給される冷媒量が変動する。例えば、コンデンシングユニットから冷蔵冷凍機器に供給される冷媒量が減少することで、レシーバ内における液冷媒の液面レベルが上昇する。その結果、レシーバから圧縮機に送り込まれるガス冷媒中に、液冷媒が混入してしまう可能性がある。さらに、液冷媒がガス冷媒中に混入した場合、混入した液冷媒が圧縮機内で潤滑油に混ざり、潤滑性能が低下する可能性がある。したがって、液冷媒が多量に圧縮機に送り込まれると、圧縮機の故障に繋がる可能性もある。このため、液冷媒が圧縮機に送り込まれることを抑える必要がある。

これに対し、例えば、冷蔵冷凍機器における調整弁の開度に応じて、コンデンシングユニット側の運転状態を制御することも考えられる。しかし、上記したようなコンデンシングユニットは、複数の冷蔵冷凍機器とともに一体のシステムと提供されるわけではなく、冷蔵冷凍機器とは別に、コンデンシングユニット単体で顧客に提供される場合が多い。このため、コンデンシングユニットにおいて、冷蔵冷凍機器側と連動した制御を行うことは、コスト上昇に繋がることもあり難しい。

さらに、特許文献１には、液冷媒から分離したガス冷媒を圧縮機に返流させるガスインジェクション用のバイパス配管と、バイパス配管に設けたバイパス弁と、を備える構成が記載されている。この構成では、気液分離機内の液冷媒の液面高さが基準高さを超えたときに、圧縮機と繋がっているバイパス弁を閉じることで、圧縮機に吸い出される液冷媒の量を直接抑えている。

特開平１１−１４２００１号公報

しかしながら、特許文献１に示された構成のようにバイパス弁を閉じてしまうと、コンデンシングユニットの場合には、圧縮機に供給される冷却ガスの供給量も減ってしまう。その結果、圧縮機の吐出ガスの温度が高温となり、圧縮機の信頼性が低下してしまう可能性がある。そのため、圧縮機の吐出ガスの温度の上昇を抑えつつ、液冷媒がレシーバから圧縮機に送り込まれることを抑えることが望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機の吐出ガスの温度の上昇を抑えつつ、液冷媒がレシーバから圧縮機に送り込まれることを抑えることが可能な冷凍装置、冷凍システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る冷凍装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮させる熱交換器と、前記熱交換器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁で凝縮された前記冷媒をガス冷媒と液冷媒とに気液分離するレシーバと、前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を前記圧縮機に送り込むインジェクション回路と、前記レシーバ内に貯留された前記液冷媒の液面レベルが予め定めた基準レベルに到達したことを検出する液面センサと、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出した場合に、前記圧縮機の回転数を低下させるよう制御するコントローラと、を備える。

このような構成とすることで、レシーバ内における液冷媒の液面レベルが基準レベルに到達した場合、圧縮機の回転数を低下させることで、圧縮機から吐出される冷媒量を抑えられる。これによって、レシーバ内の液冷媒の増加を抑えることができる。その結果、ガス冷媒とともに液冷媒がレシーバから圧縮機に送り込まれることを抑えることができる。また、圧縮機の回転数を制御することで、レシーバから圧縮機に送り込まれる冷却ガスにより圧縮機の吐出ガスを冷却し信頼性を確保することができる。

また、本発明の第二態様に係る冷凍装置では、第一態様において、前記コントローラは、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに検出した時点に対して前記圧縮機の回転数を予め定めた割合到達したことを検出した場合に、で低下させるよう制御してもよい。

このような構成とすることで、検出した時点に対して圧縮機の回転数を予め定めた割合で一度に低下させることで、コントローラで複雑な回転数の調整を行うことなく、簡易な制御でレシーバ内の液面レベルを低下させることができる。

また、本発明の第三態様に係る冷凍装置では、第一態様又は第二態様において、前記コントローラは、前記圧縮機の回転数を低下させてから予め定めた設定時間が経過した時点で、前記液面センサにおいて前記液面レベルが前記基準レベルに到達したままの状態であった場合、前記圧縮機の回転数をさらに低下させてもよい。

このような構成とすることで、圧縮機の回転数を低下させても液面レベルが下がっていない場合を的確に判断することができる。これによって、高い精度で液面レベルを下げることができる。

また、本発明の第四態様に係る冷凍装置では、第一態様から第三態様のいずれか一つにおいて、前記コントローラは、前記圧縮機に供給される前記冷媒の圧力が予め設定した圧力目標値以上であって、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出した場合に、前記圧縮機の回転数を低下させてもよい。

このような構成とすることで、圧縮機に供給される冷媒の圧力が高く、レシーバに液冷媒が溜まりやすい場合に、効果的に液面レベルを下げることができる。

また、本発明の第五態様に係る冷凍装置では、第一態様から第四態様のいずれか一つにおいて、前記液面センサの下方に、前記レシーバ内の前記液冷媒の液面レベルを検出する下部液面センサをさらに備え、前記コントローラは、前記下部液面センサで前記液面レベルを検出してから、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出するまでの経過時間に基づき、前記圧縮機の回転数を低下させてもよい。

このような構成とすることで、レシーバ内における液冷媒の液面レベルを高い精度で把握することができる。これにより、レシーバ内の液面レベルの上昇を高い精度で抑えることができる。

また、本発明の第六態様に係る冷凍装置では、第五態様において、前記経過時間が、予め定めた基準時間よりも短いときに、前記圧縮機の回転数の低下させる割合を増加、又は前記圧縮機を停止させてもよい。

このような構成とすることで、レシーバ内における液冷媒の液面レベルが急峻に変化している場合、液面レベルの上昇に対応させて液面レベルを大きく下げることができる。

本発明の第七態様に係る冷凍システムは、第一態様から第九態様のいずれか一つの冷凍装置と、前記冷凍装置に接続され、前記冷凍装置から供給される前記液冷媒と熱交換する負荷側熱交換器を有する負荷器と、を備える。

本発明によれば、冷却能力の低下を抑えつつ、液冷媒がレシーバから圧縮機に送り込まれることを抑えることが可能となる。

本発明の実施形態に係る冷凍装置、冷凍システムの構成を示す模式図である。 上記冷凍装置の回路構成を示す図である。 上記冷凍装置を構成するレシーバを示す断面図である。 上記冷凍装置において、冷媒の圧力変化に応じて圧縮機の回転数を変化させる様子を示す図である。 上記冷凍装置において、レシーバの液面レベルに応じて圧縮機の回転数を制御する流れを示すフローチャートである。 上記実施形態に係る冷凍装置の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による冷凍装置、冷凍システムを実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態の冷凍システム１は、複数（本実施形態では三つ）の負荷器２と、コンデンシングユニット（冷凍装置）３と、を備える。本実施形態において、冷凍システム１は、冷媒としてＣＯ_２（二酸化炭素）を用いる。

負荷器２は、商品を冷却又は冷蔵して保存する冷蔵庫や冷凍庫、及び、商品を冷却又は冷蔵して陳列するショーケース等の冷蔵冷凍機器である。負荷器２は、コンデンシングユニット３から液冷媒の供給を受ける。負荷器２は、熱交換器（負荷側熱交換器）２１と、制御弁（調整弁）２２と、負荷器コントローラ２３と、温度センサ２４とを備える。

熱交換器２１は、コンデンシングユニット３から供給される液冷媒と熱交換することで、商品を冷却する。熱交換器２１は、熱交換後の冷媒を、コンデンシングユニット３に戻す。

制御弁２２は、コンデンシングユニット３から供給される液冷媒の流量を調整することで、商品の冷却温度を調整する。

負荷器コントローラ２３は、外部から設定される設定温度と、温度センサ２４によって検出される実際に商品が冷却されている冷却温度とに基づき、内部の冷却温度が設定温度に近づくよう、制御弁２２の開度を調整する。

図２に示すように、コンデンシングユニット３は、圧縮機３１と、ガスクーラ（熱交換器）３２と、電子膨張弁（膨張弁）３３と、レシーバ３４と、コントローラ１００と、インジェクション回路３８と、オイルセパレータ３９と、圧力センサ４０と、を主に備える。これら圧縮機３１、ガスクーラ３２、電子膨張弁３３、レシーバ３４、及びオイルセパレータ３９は、冷媒配管３００によって連結されている。

圧縮機３１は、負荷器２から吸入管３０２によってアキュムレータ３５を介して供給された冷媒を圧縮する。圧縮機３１は、高圧高温の冷媒を吐出する。本実施形態において、冷媒として、フロン等に比較して圧縮比が大きいＣＯ_２を用いている。圧縮機３１は、１段目の第一圧縮部３１ａと、２段目の第二圧縮部３１ｂと、を有する２段圧縮機である。圧縮機３１は、圧縮機３１の第一圧縮部３１ａにおける冷媒液及び油の温度を検出する温度センサ３７を有している。

ガスクーラ３２には、圧縮機３１から吐出された後に、オイルセパレータ３９を介して高圧高温の冷媒が供給される。ガスクーラ３２は、供給された高圧高温の冷媒と、送風機（図示無し）で送り込む空気とを熱交換し、冷媒を凝縮する。本実施形態において、ガスクーラ３２は、複数（本実施形態では二つ）が並列に設けられている。オイルセパレータ３９は、それぞれ、冷媒中に含まれる潤滑油を回収して、圧縮機３１に戻している。

電子膨張弁３３は、ガスクーラ３２で凝縮された冷媒を膨張させ、低圧低温の冷媒とする。電子膨張弁３３で膨張された冷媒は、気液二相状態となる。

レシーバ３４は、電子膨張弁３３で膨張された気液二相状態の冷媒を、気相の冷媒であるガス冷媒ＲＧと液相の冷媒である液冷媒ＲＬとに気液分離する。本実施形態において、レシーバ３４は、複数（本実施形態では二つ）が並列に設けられている。レシーバ３４は、気液相状態の冷媒を収容するタンク３４１を有している。タンク３４１には、送液管３０１と、インジェクション回路３８とが接続されている。タンク３４１内で分離された液冷媒ＲＬは、送液管３０１を通して、外部の各負荷器２に供給される。

また、レシーバ３４のタンク３４１内で分離されたガス冷媒ＲＧは、インジェクション回路３８を介して圧縮機３１に吸い込まれる。本実施形態において、インジェクション回路３８は、圧縮機３１の第二圧縮部３１ｂに接続されている。インジェクション回路３８は、タンク３４１内のガス冷媒ＲＧを第二圧縮部３１ｂに供給している。

このインジェクション回路３８には、電磁弁３６が設けられている。電磁弁３６は、コントローラ１００の制御により、温度センサ３７で検出する冷媒液及び油の温度に応じて開度が調整される。電磁弁３６が開閉されることで、レシーバ３４から吸入されるガス冷媒ＲＧの流量が調整される。

図３に示すように、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの液面レベルＬは、複数の負荷器２側の運転状況に応じて変動する。すなわち、負荷器２側で個々に設定した設定温度に到達するように冷却温度を下げている状態であれば、負荷器２に使用される液冷媒ＲＬの量は増加する。そのため、制御弁２２の開度が大きくなっており、タンク３４１から負荷器２に送り込まれる液冷媒ＲＬの量が増加する。その結果、タンク３４１内に貯留されている液冷媒ＲＬの量が低下し、液面レベルＬは下降する傾向にある。一方、負荷器２側で冷却温度が設定温度に到達した場合には、負荷器２に使用される液冷媒ＲＬの量は減少する。そのため、制御弁２２が閉じられたり、開度が小さくされたりし、タンク３４１から負荷器２に送り込まれる液冷媒ＲＬの量が減少する。その結果、タンク３４１内に貯留されている液冷媒ＲＬの量が増加し、タンク３４１内の液面レベルＬは上昇する傾向にある。

複数のレシーバ３４のうち、少なくとも一つレシーバ３４は、タンク３４１内に、液面センサ３４２を有している。液面センサ３４２は、タンク３４１内の液冷媒ＲＬが、予め定めた基準レベルＬｓに到達した場合、所定の信号をコントローラ１００に出力する。この液面センサ３４２としては、例えば、光学式レベルスイッチを用いることができる。光学式レベルスイッチは、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの液面に向かって光を発する発光部（図示無し）と、発光部で発した光の液面における反射光を受ける受光部（図示無し）と、を備える。光学式レベルスイッチは、液面が基準レベルＬｓの位置に到達すると、発光部で発した光が受光部に反射しなくなり、出力信号が変化することで、液面が基準レベルＬｓに到達したことを検知する。したがって、本実施形態では、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達していなければ、液面センサ３４２からコントローラ１００への出力信号はＯＦＦである。また。液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したときに液面センサ３４２からコントローラ１００への出力信号がＯＮとなる。

圧力センサ４０は、負荷器２を介して圧縮機３１に供給される冷媒の圧力を測定している。圧力センサ４０は、測定結果をコントローラに出力している。

コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数の制御している。本実施形態のコントローラ１００は、液面センサ３４２で液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出した場合に、圧縮機３１の回転数の制御を実行する。コントローラ１００は、液面センサ３４２からの出力信号に基づき、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの液面レベルＬを判定している。コントローラ１００は、タンク３４１内の液冷媒ＲＬが基準レベルＬｓに到達した場合、圧縮機３１の回転数を低下させる制御を実行する。また、本実施形態のコントローラ１００は、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの液面レベルＬだけでなく、圧力センサ４０から入力される測定結果にも基づいて、圧縮機３１の回転数を低下させる制御を実行する。

次に、コントローラ１００における制御内容について詳述する。コントローラ１００は、コンデンシングユニット３が起動されると、圧縮機３１を起動させる。コントローラ１００は、圧縮機３１を、予め定めた上限回転数と下限回転数との間で作動させる。

また、図４に示すように、コントローラ１００は、圧力センサ４０から入力される冷媒の圧力が、予め定めた圧力目標値Ｐａ以上であるときには、圧縮機３１の回転数を上げていく。これにより、負荷器２から圧縮機３１に供給される冷媒の圧力は低下する。

また、コントローラ１００は、圧縮機３１に供給される冷媒の圧力が、圧力目標値Ｐａに到達した場合、圧縮機３１の回転数の上昇を停止させ、予め定めた定常回転数Ｒｓで回転させる。

コントローラ１００は、圧縮機３１に供給される冷媒の圧力が、予め定めた圧力下限値Ｐｍ以下となった場合には、圧縮機３１の動作を停止させる。圧縮機３１が停止することで、時間の経過とともに、冷媒の圧力が徐々に上昇していく。

次に、レシーバ３４の液面レベルＬに基づく、コントローラ１００における圧縮機３１の回転数制御を詳述する。具体的には、図５に示すように、コントローラ１００は、まず、圧縮機３１が作動しているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。圧縮機３１が作動していないと判定した場合、コントローラ１００は、所定時間が経過する毎にステップＳ１０１の判定を繰り返す。

圧縮機３１が作動していると判定した後に、コントローラ１００は、圧縮機３１に供給される冷媒の圧力が、予め定めた目標圧力値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。供給される冷媒の圧力が目標圧力値以下である場合は、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０２において、圧縮機３１に供給される冷媒の圧力が、予め定めた目標圧力値以上である場合、次いで、コントローラ１００は、液面センサ３４２からの出力信号がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ただし、タンク３４１内で液面レベルＬが揺れていて、一時的に液面センサ３４２からの出力信号がＯＮとなっていることも想定される。したがって、コントローラ１００は、液面センサ３４２からの出力信号がＯＮとなっている状態を、所定時間、例えば１秒から５秒、好ましくは２秒間程度継続していることを確認した場合に、液面センサ３４２からの出力信号がＯＮであると判定することが好ましい。

液面センサ３４２からの出力信号がＯＦＦである場合、レシーバ３４のタンク３４１内の液面レベルＬが、基準レベルＬｓ未満であることを示している。そのため、液面センサ３４２からの出力信号がＯＦＦである場合、このステップＳ１０１に戻る。

液面センサ３４２からの出力信号がＯＮであった場合、レシーバ３４のタンク３４１内の液面レベルＬが、基準レベルＬｓに到達したことになる。コントローラ１００は、ステップＳ１０３において、液面センサ３４２からの出力信号がＯＮであった場合、すなわち、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の条件を全て満たした場合、ステップＳ１０４以下の圧縮機３１の回転制御処理に移行する。

ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４では、コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数を低下させる（ステップＳ１０４）。本実施形態では、ステップＳ１０４においては、圧縮機３１の回転数を、回転数を低下させると判断した時点での回転数に対し、所定の割合だけ一度に低下させる。所定の割合は、例えば１％から１０％、好ましくは３％から８％、特に好ましくは５％である。

圧縮機３１の回転数を低下させた後は、コントローラ１００は、予め設定した所定の設定時間Ｔｓ経過するまで、その回転数で運転を圧縮機３１に継続させる（ステップＳ１０５）。設定時間Ｔｓは、例えば１秒から６０秒、好ましくは１０秒から５０秒、特に好ましくは３０秒程度である。

所定の設定時間Ｔｓが経過したら、コントローラ１００は、液面センサ３４２からの出力信号を再び確認し、出力信号がＯＮのままか否かを判定する（ステップＳ１０６）。液面センサ３４２からの出力信号がＯＦＦに切り替わっていれば、タンク３４１内の液面レベルＬが基準レベルＬｓよりも低下していることになる。この場合、コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数を元に戻させる。

ただし、タンク３４１内で液面レベルＬが揺れていて、一時的に液面センサ３４２からの出力信号がＯＦＦとなっていることも想定される。したがって、液面センサ３４２からの出力信号がＯＦＦとなっている状態を、所定時間、例えば１秒から５秒、好ましくは２秒間程度続している場合に、液面センサ３４２からの出力信号がＯＦＦに切り替わっていると判定することが好ましい。

一方、ステップＳ１０６において、液面センサ３４２からの出力信号がＯＮのままであれば、タンク３４１内の液面レベルＬが基準レベルＬｓ以上のままである。この場合、ステップＳ１０４に戻り、圧縮機３１の回転数をさらに所定の割合だけ低下させる。

なお、ステップＳ１０４で圧縮機３１の回転数を２回目以降に低下させる場合、その時点における圧縮機３１の回転数に対して、１回目と同じ割合（例えば５％）低下させてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、コントローラ１００は、１回目とは異なる割合で低下させてもよい。このような場合、圧縮機３１の回転数を低下させる回数を重ねるにしたがって、回転数を低下させる割合を段階的に増加させてもよいし、減少させてもよい。

この後、ステップＳ１０５の設定時間Ｔｓの経過の待機、ステップＳ１０６の液面センサ３４２がＯＮのままか否かの判定を、液面レベルＬが基準レベルＬｓ未満に低下するまで、コントローラ１００は繰り返す。

コントローラ１００は、上記したようなステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を、圧縮機３１の作動中、予め定めた所定時間毎に繰り返して実行する。

上述したようなコンデンシングユニット３及び冷凍システム１によれば、レシーバ３４内における液冷媒ＲＬの液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達した場合、圧縮機３１の回転数を低下させることで、圧縮機３１から吐出される冷媒量を抑えられる。したがって、レシーバ３４に供給される冷媒の量を抑えられ、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの増加を抑えることができる。これによって、タンク３４１内の液冷媒ＲＬが増加し過ぎてしまうことを抑えることができる。その結果、ガス冷媒ＲＧとともに液冷媒ＲＬがレシーバ３４から圧縮機３１に送り込まれることを抑えることができる。

また、圧縮機３１の回転数を制御することで、レシーバ３４から圧縮機３１へのガス冷媒ＲＧの冷媒供給量を絞った場合のように、圧縮機３１に供給されるガス冷媒ＲＧの量が減るわけではない。したがって、ガス冷媒ＲＧにより圧縮機３１の吐出ガスを冷却し、圧縮機３１の信頼性を確保することができる。

これらより、圧縮機３１の吐出ガスの温度の上昇を抑えつつ、レシーバ３４における液冷媒の液面の過度な上昇を防いで、液冷媒ＲＬがレシーバ３４から圧縮機３１に送り込まれることを抑えることができる。

上記構成は、本実施形態のように、圧力比が大きい二酸化炭素を冷媒として、圧縮機３１で圧縮するコンデンシングユニット３において、特に有効である。

また、コントローラ１００は、液面センサ３４２で液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出した場合に、圧縮機３１の回転数を、所定の割合で一度に低下させている。これにより、コントローラ１００で複雑な回転数の調整を行うことなく、簡易な制御でレシーバ３４内の液面レベルＬを低下させることができる。

また、コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数を低下させてから予め定めた設定時間Ｔｓが経過した時点で、再び液面レベルＬを判定し、圧縮機３１の回転数をさらに低下させている。このような構成とすることで、圧縮機３１の回転数を低下させても液面レベルＬが下がっていない場合を的確に判断することができる。これによって、高い精度で液面レベルＬを下げることができる。

コントローラ１００は、圧縮機３１に負荷器２から供給される冷媒の圧力が予め設定した圧力目標値Ｐａ以上である場合に、ステップＳ１０３及びＳ１０４を実行して圧縮機３１の回転数を低下させている。これによって、圧縮機３１に負荷器２から供給される冷媒の圧力が高く、レシーバ３４に液冷媒ＲＬが溜まりやすい場合に、効果的に液面レベルＬを下げることができる。

コントローラ１００は、圧力センサ４０で測定した冷媒の圧力が予め設定した圧力下限値Ｐｍ以下となった場合に、圧縮機３１を停止させる。これによって、圧縮機３１の動作が不安定となることを抑えることができる。

また、インジェクション回路３８は、圧縮機３１の第二圧縮部３１ｂにガス冷媒ＲＧを送り込むようにした。これにより、第二圧縮部３１ｂには、第一圧縮部３１ａで圧縮された冷媒と、レシーバ３４からインジェクション回路３８を介して送り込まれたガス冷媒ＲＧとが供給される。その結果、第二圧縮部３１ｂから吐出されるガス冷媒ＲＧの圧力を下げることができる。

（実施形態の変形例）
なお、上記実施形態において、レシーバ３４に、液冷媒ＲＬの液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出する液面センサ３４２を備えるようにしたが、複数の液面センサを備えるようにしてもよい。例えば、図６に示すように、液面センサ３４２の下方に、タンク３４１内の液冷媒ＲＬの液面レベルＬを検出する下部液面センサ３４５をさらに備えるようにしてもよい。

このような構成において、コントローラ１００は、下部液面センサ３４５で液冷媒ＲＬの液面レベルＬを検出してから、液面センサ３４２で液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出するまでの経過時間に基づき、圧縮機３１の回転数を低下させるようにしてもよい。

より詳しくは、例えば、下部液面センサ３４５で液冷媒ＲＬの液面レベルＬを検出してから、液面センサ３４２で液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出するまでの経過時間が、予め定めた基準時間よりも短いときには、レシーバ３４内で液冷媒ＲＬの液面レベルＬが急激に上昇していることになる。このような場合、コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数の低下させる割合を増加させるようにしてもよい。例えば、上記実施形態のステップＳ１０４（図５参照）では、圧縮機３１の回転数を、その時点での回転数に対して５％低下させるようにしたが、前記経過時間が基準時間よりも短いときには、コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数を、例えば、二倍の１０％低下させてもよい。

さらに、上記実施形態のステップＳ１０４では、圧縮機３１の回転数を、その時点での回転数に対して、例えば３０秒間に５％低下させ、前記経過時間が基準時間よりも短いときには、コントローラ１００は、圧縮機３１の回転数を、例えば３０秒間に倍の１０％低下させてもよい。

さらに、経過時間が、予め定めた基準時間よりも短いときには、コントローラ１００は、圧縮機３１を停止させるようにしてもよい。

上述したような構成により、液面センサ３４２だけでなく下部液面センサ３４５でも液面レベルＬを検出することで、タンク３４１内の液面レベルＬが二段階で検出される。したがって、タンク３４１内における液冷媒ＲＬの液面レベルＬを高い精度で把握することができる。これにより、タンク３４１内の液面レベルの上昇を高い精度で抑えることができる。

また、経過時間が、予め定めた基準時間よりも短く、タンク３４１内における液冷媒ＲＬの液面レベルＬが急峻に変化している場合、圧縮機３１の回転数の低下の割合を増加、又は圧縮機３１を停止させている。これにより、タンク３４１内における液冷媒ＲＬの液面レベルＬが急峻に変化している場合に、液面レベルＬの上昇に対応させて液面レベルＬを大きく下げることができる。

なお、上記実施形態の変形例では、レシーバ３４に、液面センサ３４２と下部液面センサ３４５とを備えるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、液面センサ３４２及び下部液面センサ３４５に加えて、さらに液面レベルＬを検出する液面センサを備えていてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

例えば、上記実施形態及び各変形例では、コントローラ１００の制御において、圧縮機３１の回転数を変化させる割合や、各種の時間の具体例を示したが、あくまでも一例に過ぎず、適宜変更することができる。

また、コントローラ１００による制御は、上記に例示したものに限らず、その処理順序を変更したり、一部の処理を省略することができる。

また、上記実施形態では、コントローラ１００は、液面センサ３４２で液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出した場合に、圧縮機３１の回転数を、予め定めた割合で低下させるようにしたが、これに限らない。圧縮機３１の回転数を低下させる度合いは、冷媒の状態や外気温等に応じて、より細かく制御してもよい。また、コントローラ１００は、液面センサ３４２で液面レベルＬが基準レベルＬｓに到達したことを検出した場合に、圧縮機３１を停止させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、冷凍システム１を、複数の負荷器２と、コンデンシングユニット３とを備えるようにしたが、負荷器２の台数については何ら限定するものではない。もちろん、複数の負荷器２は、同種のものである必要は無く、複数種の負荷器２を混在して備えていてもよい。

さらに、冷凍システム１を、負荷器２とコンデンシングユニット３とを一体に有したユニットとすることもできる。このようなユニットとしては、例えば飲料等の自動販売機がある。

１ 冷凍システム
２ 負荷器
３ コンデンシングユニット（冷凍装置）
２１ 熱交換器（負荷側熱交換器）
２２ 制御弁（調整弁）
２３ コントローラ
２４ 温度センサ
３１ 圧縮機
３１ａ 第一圧縮部
３１ｂ 第二圧縮部
３２ ガスクーラ（熱交換器）
３３ 電子膨張弁（膨張弁）
３４ レシーバ
３５ アキュムレータ
３６ 電磁弁
３７ 温度センサ
３８ インジェクション回路
３９ オイルセパレータ
１００ コントローラ
３００ 冷媒配管
３０１ 送液管
３０２ 吸入管
３４１ タンク
３４２ 液面センサ
３４５ 下部液面センサ
Ｌ 液面レベル
Ｌｓ 基準レベル
Ｐａ 圧力目標値
Ｐｍ 圧力下限値
ＲＧ ガス冷媒
ＲＬ 液冷媒
Ｒｓ 定常回転数
Ｔｓ 設定時間

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を凝縮させる熱交換器と、
   前記熱交換器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
   前記膨張弁で凝縮された前記冷媒をガス冷媒と液冷媒とに気液分離するレシーバと、
   前記レシーバで分離された前記ガス冷媒を前記圧縮機に送り込むインジェクション回路と、
   前記レシーバ内に貯留された前記液冷媒の液面レベルが予め定めた基準レベルに到達したことを検出する液面センサと、
   前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出した場合に、前記圧縮機の回転数を低下させるよう制御するコントローラと、を備える冷凍装置。
2. 前記コントローラは、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出した場合に、検出した時点に対して前記圧縮機の回転数を予め定めた割合で低下させるよう制御する請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記コントローラは、前記圧縮機の回転数を低下させてから予め定めた設定時間が経過した時点で、前記液面センサにおいて前記液面レベルが前記基準レベルに到達したままの状態であった場合、前記圧縮機の回転数をさらに低下させる請求項１又は２に記載の冷凍装置。
4. 前記コントローラは、前記圧縮機に供給される前記冷媒の圧力が予め設定した圧力目標値以上であって、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出した場合に、前記圧縮機の回転数を低下させる請求項１から３の何れか一項に記載の冷凍装置。
5. 前記液面センサの下方に、前記レシーバ内の前記液冷媒の液面レベルを検出する下部液面センサをさらに備え、
   前記コントローラは、前記下部液面センサで前記液面レベルを検出してから、前記液面センサで前記液面レベルが前記基準レベルに到達したことを検出するまでの経過時間に基づき、前記圧縮機の回転数を低下させる請求項１から４の何れか一項に記載の冷凍装置。
6. 前記経過時間が、予め定めた基準時間よりも短いときに、前記圧縮機の回転数の低下させる割合を増加、又は前記圧縮機を停止させる請求項５に記載の冷凍装置。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の冷凍装置と、
   前記冷凍装置に接続され、前記冷凍装置から供給される液冷媒と熱交換する負荷側熱交換器を有する負荷器と、を備える冷凍システム。

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