WO2018131089A1

WO2018131089A1 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2018131089A1
Application number: PCT/JP2017/000616
Authority: WO
Inventors: 雅章上川; 下地　美保子; 英彰永田; 克也前田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2017-01-11
Filing date: 2017-01-11
Publication date: 2018-07-19
Also published as: EP3569950A4; EP3569950A1; EP3569950B1

Abstract

本発明に係る冷凍サイクル装置は、スクリュー圧縮機と、スクリュー圧縮機から吐出された冷凍機油を回収する油貯留部と、油貯留部からスクリュー圧縮機の圧縮室に流れる冷凍機油の流路となる油インジェクション通路と、油インジェクション通路において冷凍機油の流れを調整する油調整装置と、油調整装置を制御する制御装置とを備え、制御装置は、スクリュー圧縮機の運転を停止させる際、油インジェクション通路の冷凍機油がスクリュー圧縮機の圧縮室に流れないように、油調整装置を制御するものである。

Description

冷凍サイクル装置

　本発明は、流体を圧縮して吐出するスクリュー圧縮機を有する冷凍サイクル装置に関するものである。特に、スクリュー圧縮機の駆動を停止させる際、ゲートロータの摩耗、変形などを抑制することに関するものである。

　従来より、冷凍用、空気調和用などの圧縮機として、スクリュー圧縮機が知られている。たとえば、シングルスクリュー圧縮機は、外周面に複数の螺旋状のスクリュー溝が形成されたスクリューロータと、円板状の形状をしており、外周面には周方向に沿って複数の歯が形成されているゲートロータとを備えている。ゲートロータの歯は、スクリュー溝に噛み合わされている。そして、ゲートロータの歯、スクリュー溝などによって囲まれた空間が圧縮室となる。圧縮室は、スクリューロータの径方向中心に対して、点対称となる位置に複数形成される。

　シングルスクリュー圧縮機は、ゲートロータの歯が圧縮室を構成するスクリュー溝内を相対的に移動する。このとき、スクリューロータの回転にしたがって、圧縮室の容積が縮小していく。引き続き、スクリューロータが回転すると、圧縮室が吐出口を介して、外部と連通する。これにより、圧縮室内で圧縮された高圧の冷媒ガスが、吐出口から外部へ吐出される。このように、圧縮室内では、吸込行程、圧縮行程および吐出行程が順次行われる。吸込行程、圧縮行程および吐出行程を１つのサイクルとして、サイクルが繰り返される。

　前述したように、シングルスクリュー圧縮機は、低圧側と高圧側とがスクリューロータおよびゲートロータで構成される圧縮室を介して繋がっている。このため、シングルスクリュー圧縮機が停止する際に、高低圧の差圧によって、スクリューロータが逆転してしまう。スクリューロータが逆回転すると、圧縮室（スクリュー溝）内が膨張空間となり、回転にしたがって圧縮室内の圧力が低下していく。そして、圧縮室内の圧力が吸入側の空間（低圧室）よりも低くなると、ゲートロータ背面側に設けられているゲートロータサポートから圧縮室側に向かって、浮き上がるように反って変形し、ゲートロータなどの部品の摩耗、破損などが生じるおそれがある。

　そこで、ケーシング内部の高圧側の空間と低圧側の空間とを連通させる連通路を流れる流体量を調整する弁機構および回転方向検知器を有するスクリュー圧縮機が提案されている。回転方向検知器は、スクリューロータの回転軸またはゲートロータの従動軸に取り付けられ、その回転数によって回転方向を検知する。そして、回転方向検知器により、スクリューロータまたはゲートロータが所定の回転数以下で逆回転したことを検知すると、弁機構を開く。そして、ケーシング内部の高圧側の空間と低圧側の空間とを均圧させ、ケーシング内部の圧力差を小さくするようにしている（たとえば、特許文献１参照）。

　また、圧縮途中の圧縮室内に冷媒回路から中間圧冷媒を導入するエコノマイザポートを有するスクリュー圧縮機が提案されている。そして、圧縮機が運転を停止しているときに、圧縮機内部のスクリューロータのスクリュー溝へ冷媒ガスを導入する。冷媒ガスを導入することで、圧縮室内の圧力と圧縮機の停止時に、スクリュー溝の中の圧力がケーシングの低圧側の圧力よりも低くなっていた場合でも、その圧力差が小さくなる（たとえば、特許文献２参照）。

特許第４９４７２０５号公報特開２０１３－１３６９５７号公報

　しかしながら、特許文献１のような構成は、回転方向検知器の検知結果に基づいて弁機構を制御する制御システムが必要となる。このため、装置が高価になるとともに、制御が複雑となるという課題があった。

　また、特許文献２のような構成は、圧縮機内部のスクリューロータの圧縮室へ中間圧の冷媒ガスを導入するエコノマイザポートを有することが前提となる。このため、エコノマイザポートを有しない圧縮機には適用することができないという課題があった。

　本発明は、上記のような課題を解決するため、スクリュー圧縮機の部品の摩耗、破損などを抑えることができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

　本発明によれば、スクリュー圧縮機の運転を停止させる際に、油調整装置を制御して冷凍機油が圧縮室に流れないようにしたので、圧縮室のシール機能がなくなって、圧縮室を介して高圧側と低圧側とが連通することで、差圧が小さくなり、逆回転に対するエネルギーを小さくすることができる。そして、圧縮室の圧力低下を抑制し、圧縮室を構成するゲートロータなど変形を抑え、安価および簡単な構成で摩耗、破損などを防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２を備えた冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２の断面の概略を示す図である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２のＡ－Ａ断面の概略を示す図である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２の圧縮原理を示す図である。本発明の実施の形態１に係る通常運転時の圧縮動作中における圧縮動作について説明するための図である。運転停止（スクリューロータ逆転）状態後の圧縮室５の状態について説明する図である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２の停止時に係る手順を示すフローチャートを示す図である。本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１０２の停止時に係る手順を示すフローチャートを示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。ここで、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適宜、適用することができる。そして、圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２を備えた冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。以下において、スクリュー圧縮機１０２は、冷媒回路を構成する機器である。このため、実施の形態１などのスクリュー圧縮機１０２が吸込、圧縮および吐出する流体は、冷媒であるものとして説明する。

　冷凍サイクル装置１００は、スクリュー圧縮機１０２と、油貯留部１０２ａと、凝縮器１０３と、減圧装置である主流液用膨張弁１０４と、蒸発器１０５とが順に冷媒配管で接続されて、主となる冷媒回路を有している。冷媒回路においては、冷媒が循環する。

　スクリュー圧縮機１０２は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して、高温かつ高圧の状態にして吐出する。油貯留部１０２ａは、たとえば、油分離器を有するなどして、スクリュー圧縮機１０２から冷媒ガスと一緒に吐出された冷凍機油を、冷媒ガスと分離して、分離された冷凍機油を回収し、貯留する。ここで、冷凍機油は、スクリュー圧縮機１０２内の軸受の潤滑剤として用いられる。また、後述する圧縮室５において圧縮が行われる際、圧縮室５内の冷媒漏れを防ぐシールとしての機能を有している。凝縮器１０３は、スクリュー圧縮機１０２から吐出され、油貯留部１０２ａを通過したガス状の冷媒である冷媒ガスを冷却し、凝縮させる。主流液用膨張弁１０４は、凝縮器１０３から流出した主流冷媒を減圧させ、膨張させる。さらに、蒸発器１０５は、主流液用膨張弁１０４を通過した冷媒を蒸発させる。ここで、油貯留部１０２ａは、図１のとおり、圧縮機と配管で接続される別置きタイプであってもよいし、配管接続を要せず、スクリュー圧縮機と一体となっているタイプであってもよい。

　冷凍サイクル装置１００は、さらに、凝縮器１０３と主流液用膨張弁１０４との間において主流冷媒が流れる配管から分岐してスクリュー圧縮機１０２の液インジェクション流路に接続される液インジェクション配管１０６を備えている。液インジェクション配管１０６には、液インジェクション量を調整する液インジェクション用膨張弁１０７などが設けられている。

　また、油貯留部１０２ａで冷媒ガスと分離され、貯留された冷凍機油は、軸受の潤滑、後述する圧縮室５のシール機能のために、油インジェクション用配管１０８を介して、スクリュー圧縮機１０２に戻される。油貯留部１０２ａには油インジェクション用配管１０８の一端が接続される。もう一方の端は、後述するように、スクリュー圧縮機１０２が有するケーシング１の油インジェクション流路１ｂに接続されている。ここで、油インジェクション用配管１０８または油インジェクション流路１ｂのように、油貯留部１０２ａと圧縮室５との間で冷凍機油を通過させる通路を、油インジェクション通路とする。さらに、油インジェクション用配管１０８には、油インジェクションの流れを制御する油調整装置となる油インジェクション用電磁弁１０９が設けられている。油インジェクション用電磁弁１０９は、弁を開放または閉止して、油貯留部１０２ａからスクリュー圧縮機１０２の圧縮室５に冷凍機油を流すか否かの制御を行う。特に限定するものではないが、油インジェクション用電磁弁１０９は、流す冷凍機油の量を細かく調整できる装置であってもよい。

　ここで、油貯留部１０２ａがスクリュー圧縮機１０２と一体になっている場合は、油貯留部１０２ａが別置きタイプとなっている場合と同様に、油貯留部１０２ａに油インジェクション用配管１０８を接続するようにしてもよい。そして、油貯留部１０２ａで分離され、貯留された冷凍機油を、後述する圧縮室５に注入するために、もう一方の端をケーシング１の油インジェクション流路１ｂに接続する。さらに、油インジェクション用配管１０８に、油インジェクションの流れを制御する油インジェクション用電磁弁１０９を設けるようにしてもよい。また、油インジェクション用配管１０８を設けないようにしてもよい。この場合には、油貯留部１０２ａ、ケーシング１のどちらか、もしくはその両方の内部に油インジェクション流路１ｂを設けることで、後述する圧縮室５に冷凍機油を戻して注入するようにする。その際には、油インジェクション用の流路を開閉するための油インジェクション用電磁弁１０９が、油貯留部１０２ａまたはケーシング１に装備されている。

　冷凍サイクル装置１００は、さらに、制御装置１０１およびインバータ１１０を備えている。制御装置１０１は、主流液用膨張弁１０４、液インジェクション用膨張弁１０７、油インジェクション用電磁弁１０９などを制御する。制御装置１０１は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することができる。また、マイコン、ＣＰＵなどを有する演算装置とソフトウェアとで構成することができる。演算装置がソフトウェアを実行処理することで、制御を実現する。

　また、インバータ１１０は、たとえば、制御装置１０１からの指示に基づく駆動周波数で、後述するスクリュー圧縮機１０２の電動機２を駆動させ、スクリュー圧縮機１０２を制御する装置である。たとえば、運転容量変更時、始動時、停止時、保護制御時などの場合に、電動機２の駆動周波数を変更し、電動機２の回転数を変更制御する。

（スクリュー圧縮機１０２）
　図２は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２の断面の概略を示す図である。また、図３は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２のＡ－Ａ断面の概略を示す図である。以下、実施の形態１におけるスクリュー圧縮機１０２について、図２および図３を用いて説明する。

　図２に示すように、スクリュー圧縮機１０２は、ケーシング１、スクリューロータ３、ゲートロータ６、スクリューロータ３を回転駆動させる電動機２およびスライドバルブ８などを備えている。筒状のケーシング１は、スクリューロータ３、ゲートロータ６、電動機２、スライドバルブ８などを筒の内側に収容する。

　電動機２は、ケーシング１に内接固定されたステータ２ａと、ステータ２ａの内側に配置されたモータロータ２ｂとを備えている。電動機２は、インバータ１１０によって回転数が変更される。これにより、スクリュー圧縮機１０２の容量を調整することができる。

　スクリューロータ３とモータロータ２ｂとは、互いに、回転軸となるスクリュー軸４の周りに配置されて、スクリュー軸４に固定されている。スクリューロータ３には、外周面に複数の螺旋状のスクリュー溝５ａが形成されている。スクリューロータ３は、スクリュー軸４に固定されたモータロータ２ｂの回転に伴って回転する。

　また、実施の形態１のスクリュー圧縮機１０２は、２つのゲートロータ６を有している。２つのゲートロータ６は、スクリュー軸４に対して点対称となる位置であって、スクリューロータ３の両側にそれぞれ配置されている。ゲートロータ６は、円板状の形状をしており、外周面には周方向に沿って複数の歯６ａが設けられている。ゲートロータ６の歯６ａは、スクリュー溝５ａに噛み合わされている。そして、ゲートロータ６の歯６ａ、スクリュー溝５ａおよびケーシング１の筒内面側によって囲まれた空間が圧縮室５となる。圧縮室５は、スクリューロータ３の径方向中心に対して、点対称となる位置に複数形成される。ここで、一つのスクリューロータ３に対してゲートロータ６が一つかみ合わされて圧縮室５が形成されるタイプであってもよい。ゲートロータ６は、圧縮室５の圧力に耐えるために、圧縮室５に対して背面側を金属製のゲートロータサポートで支えられている。

　次に、スクリュー圧縮機１０２内は、隔壁（図示せず）により冷媒の吸込側となる低圧側と冷媒の吐出側となる高圧側とに区画される。低圧側の空間は、吸込圧力雰囲気となる低圧室となる。また、高圧側の空間は、吐出圧力雰囲気となる高圧室となる。ケーシング１において、圧縮室５の高圧側となる位置には、高圧室と圧縮室５とを連通させる吐出口７（後述する図４を参照）が設けられている。

　さらに、ケーシング１の内側には、スクリューロータ３のスクリュー軸４方向に延びるスライド溝１ａが形成されている。そして、スライド溝１ａ内には、スライドバルブ８が、スライド溝１ａに沿ってスライド移動自在に収容されている。スライドバルブ８は、ケーシング１と一体となって、ケーシング１とともに圧縮室５を形成している。

　スライドバルブ８は、スクリュー軸方向の移動により、圧縮室５からの吐出のタイミングを調整して、内部容積比を可変とする内部容積比可変機構を構成する。ここで、内部容積比とは、吸込完了（圧縮開始）時の圧縮室５の容積と吐出寸前の圧縮室５の容積との比を示すものである。

　スライドバルブ８は、連結棒９を介して、たとえば、ピストンなどのバイパス駆動装置１０に接続されている。バイパス駆動装置１０を駆動させることにより、スライドバルブ８は、スライド溝１ａ内を、スクリューロータ３のスクリュー軸方向に移動する。

　ここで、スライドバルブ８を駆動するバイパス駆動装置１０は、ガス圧で駆動するもの、油圧で駆動するもの、ピストンとは別にモータなどにより駆動するものなど、駆動の動力源を限定しない。

　また、ケーシング１は、図３に示すように貫通孔で形成された油インジェクション流路１ｂを有している。油インジェクション流路１ｂのスクリューロータ３側の開口である油インジェクションポート１ｃが圧縮室５に連通する。そして、油インジェクション流路１ｂのスクリューロータ３と反対側の開口である接続口１ｄに、油インジェクション用配管１０８が接続される。このような構成により、油貯留部１０２ａから油インジェクション用配管１０８、油インジェクション用電磁弁１０９を通過した後、ケーシング１内の油インジェクション流路１ｂを経由して圧縮室５に冷凍機油が圧力差により注入される。ここで、圧縮室５に注入される油インジェクションは、図３に示すとおり、スライドバルブ８を経由せずに、ケーシング１に設けられた油インジェクション流路１ｂより直接注入してもよい。また、ケーシング１からスライドバルブ８内を経由して、スライドバルブ８に設けられた油インジェクションポート１ｃより注入してもよい。

（冷媒回路の動作説明）
　次に、実施の形態１の冷凍サイクル装置１００の動作について、図１～図３を参照して説明する。

　スクリュー圧縮機１０２は、ガス状の冷媒である冷媒ガスを吸込んで圧縮した後、吐出する。スクリュー圧縮機１０２から吐出された吐出ガスは、凝縮器１０３で冷却される。凝縮器１０３で冷却された冷媒は、凝縮器１０３を通過後に分岐され、そのうちの主流冷媒は、主流液用膨張弁１０４で減圧されて膨張する。そして、主流液用膨張弁１０４から流出した冷媒は、蒸発器１０５で加熱され、冷媒ガスとなる。蒸発器１０５から流出した冷媒ガスはスクリュー圧縮機１０２に吸い込まれる。

　一方、凝縮器１０３を通過後に分岐された残りの冷媒液は、液インジェクション配管１０６を経由して圧縮室５にインジェクションされる。インジェクションされた冷媒液は、圧縮途中の冷媒ガスと混合し、スクリュー圧縮機１０２から吐出される。

　また、油貯留部１０２ａで冷媒ガスと冷凍機油に分離され、貯留された冷凍機油は、油貯留部１０２ａと圧縮室５との間の圧力差で油インジェクション用配管１０８および油インジェクション用電磁弁１０９、油インジェクション流路１ｂを経由して移動し、圧縮室５に注入される。

（スクリュー圧縮機１０２の圧縮原理、動作説明）
　図４は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２の圧縮原理を示す図である。次に、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の動作について説明する。たとえば、スクリューロータ３が、図２に示す電動機２により、スクリュー軸４を介して回転させられると、図４に示すように、ゲートロータ６の歯６ａが圧縮室５を構成するスクリュー溝５ａ内を相対的に移動する。このとき、圧縮室５内では、吸込行程、圧縮行程および吐出行程が順次行われる。吸込行程、圧縮行程および吐出行程を１つのサイクルとして、サイクルが繰り返される。ここでは、図４においてドット状のハッチングで示した圧縮室５に着目して、各行程について説明する。

　図４（ａ）は、吸込行程における圧縮室５の状態を示している。スクリューロータ３が電動機２により駆動して、実線矢印の方向に回転する。スクリューロータ３が回転すると、図４（ｂ）に示すように圧縮室５の容積が縮小していく。

　引き続き、スクリューロータ３が回転すると、図４（ｃ）に示すように、圧縮室５が吐出口７を介して、外部と連通する。これにより、圧縮室５内で圧縮された高圧の冷媒ガスが、吐出口７から外部へ吐出される。そして、再び、スクリューロータ３の背面で同様の圧縮が行われる。

　図４では、液インジェクション流路、油インジェクション流路１ｂ、スライドバルブ８およびスライド溝１ａについては図示を省略している。ここで、圧縮行程において、冷媒液および冷凍機油が圧縮室５に流入する。そして、圧縮室５に流入した冷媒液および冷凍機油は、冷媒ガスと一緒に吐出行程において外部に吐出される。

　図５は、本発明の実施の形態１に係る通常運転時の圧縮動作中における圧縮動作について説明するための図である。次に、実施の形態１における通常運転状態時の圧縮室５の周辺における圧力および構成部品の状態について説明する。

　通常、スクリュー圧縮機１０２では、軸受の潤滑、圧縮室５のシール機能のために圧縮室５に冷凍機油を注入している。実施の形態１においても、通常運転時には、油貯留部１０２ａとケーシング１とを接続する油インジェクション用配管１０８により、ケーシング１およびスライドバルブ８に設けられた油インジェクション流路１ｂを経由して、圧縮室５に冷凍機油が注入される。その際、油インジェクション用配管１０８に備えられている油インジェクション用電磁弁１０９は、油インジェクション用配管１０８に冷凍機油が流れるように、弁を開放する操作が行われている。

　通常運転時、吸込側より冷媒ガスを吸込み、スクリューロータ３およびゲートロータ６の回転により圧縮室５の容積が小さくなる。このため、図５に示す歯溝側の圧力は、吸込側空間の圧力である低圧よりも、回転に合わせて高くなる。このため、ゲートロータ６は圧縮室５と吸込側空間との差圧により、図５に示すとおり、ゲートロータサポートに押し付けられている状態になっている。

　図６は、運転停止（スクリューロータ逆転）状態後の圧縮室５の状態について説明する図である。
　次に、実施の形態１における運転停止（スクリューロータ逆転）状態後における圧縮室５周辺の圧力および構成部品の状態を示す。図６は運転停止（スクリューロータ逆転）状態後の一般的な圧縮動作中の要部について示したものである。

　一般的な運転停止後は、高圧側である吐出室の冷媒ガスが、圧縮室５を介して低圧側である吸込室へ流れていく。このため、このため、通常運転時には圧縮空間として構成されている圧縮室５が、スクリューロータ３およびゲートロータ６が逆回転する。逆回転するにしたがって、容積が大きくなって膨張空間となる。このとき、膨張空間となる圧縮室５の圧力であるスクリュー歯の歯溝内圧が低下し、歯溝内圧が吸込側の空間である低圧室よりも下がってしまうことがある。

　このとき、図６に示されるとおり、圧縮室５内の圧力がスクリュー圧縮機１０２の吸入側の空間である低圧室よりも圧力が低くなり、その差圧によってゲートロータ６が圧縮室５側に浮き上がったり、反るように変形したりすることで摩耗や破損が発生するおそれがある。

　そこで、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２では、停止制御が発令された際に油貯留部１０２ａに貯留されている冷凍機油を圧縮室５に注入するために油貯留部１０２ａとケーシング１に接続されている油インジェクション用配管１０８に設けられた油インジェクション用電磁弁１０９を閉止して、冷凍機油が圧縮室５に注入されないようにする。

　図７は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１０２の停止時に係る手順を示すフローチャートを示す図である。図７に基づいて、スクリュー圧縮機１０２の停止時における制御について説明する。図７に示す制御処理は、制御装置１０１が行うものとして説明する。インバータ１１０が制御するスクリュー圧縮機１０２における駆動周波数は、制御装置１０１の指示に基づくものである。

　制御装置１０１は、インバータ１１０に対し、スクリュー圧縮機１０２の停止に係る指示である圧縮機停止指令を行う（ステップＳ１）。そして、油インジェクション用電磁弁１０９を閉止させ、圧縮室５への冷凍機油の注入を停止させる（ステップＳ２）。さらに、スクリュー圧縮機１０２の駆動周波数を低下させる（ステップＳ３）。制御装置１０１は、スクリュー圧縮機１０２の駆動周波数が、停止時設定周波数に到達したかどうかを判断する（ステップＳ４）。実施の形態１においては、停止時設定周波数は、通常運転時における最低駆動周波数であるものとする。

　制御装置１０１は、ステップＳ４において、停止時設定周波数に到達したと判断すると、所定時間Ｔが経過したかどうかを判断する（ステップＳ５）。所定時間Ｔが経過したと判断すると、スクリュー圧縮機１０２を停止させる（ステップＳ６）。

　通常運転では、冷凍機油により圧縮室５をシールし、圧縮室５から低圧側への冷媒漏れを抑制している。実施の形態１のスクリュー圧縮機１０２においては、ステップＳ２において、油インジェクション用電磁弁１０９を閉止させ、圧縮室５に冷凍機油が注入されないようにする。冷凍機油によるシール機能がなくなることで、圧縮室５と吸込側の空間である低圧室との間を冷媒が通過できるようにする。冷媒が通過できることで、圧縮室５内と吸込側の空間である低圧室との差圧が小さくなる。したがって、スクリューロータ３およびゲートロータ６が逆転しても、圧縮室５における冷媒膨張および圧縮室５内の圧力低下が抑制される。

　また、冷凍機油によるシール機能がなくなることで、圧縮性能が低下し、吐出圧力である高圧が低下し、吸込圧力である低圧が上昇する。このため、吐出圧力と吸込圧力との差圧が小さくなり、停止時の逆回転に対するエネルギーが小さくなる。したがって、スクリューロータ３の逆回転が抑制され、圧縮室５内の圧力低下を抑制し、吸込側の空間である低圧室との差圧が小さくなる。

　そして、ステップＳ３において、インバータ１１０に、通常運転時における最低駆動周波数である停止時設定周波数になるまで電動機２の駆動周波数を低下させて、スクリュー圧縮機１０２の運転容量を少なくする。運転容量が少なくなることで、吐出圧力である高圧が低下し、吸込圧力である低圧が上昇する。これにより、吐出側と吸込側との差圧が小さくなり、停止時の逆回転に対するエネルギーが小さくなる。したがって、スクリューロータ３の逆回転が抑制され、圧縮室５内の圧力低下を抑制し、吸込側の空間である低圧室との差圧が小さくなる。以上のようにして、ゲートロータ６の圧縮室５側への浮き上がり、反るなどの変形を低減し、摩耗、破損などを抑制する。

　ここで、図７に示すスクリュー圧縮機１０２の停止に係る制御手順において、ステップＳ２における油インジェクション用電磁弁１０９の閉止処理とステップＳ３におけるスクリュー圧縮機１０２の駆動周波数低下に係る処理との順序を入れ替えるようにしてもよい。

　以上、説明したように、実施の形態１のスクリュー圧縮機１０２によれば、油貯留部１０２ａと圧縮室５の間に、油インジェクション用配管１０８または油インジェクション流路１ｂに、冷凍機油の注入または停止を制御することができる油インジェクション用電磁弁１０９を設け、通常運転時には、油インジェクション用電磁弁１０９を開放して、冷凍機油を圧縮室５に注入することで、圧縮室５のシール機能などを確保する。一方、スクリュー圧縮機１０２の駆動を停止させる際には、油インジェクション用電磁弁１０９を閉止して、冷凍機油の注入を停止することで、冷凍機油による圧縮室５のシール機能をなくし、高圧側と低圧側との間を、圧縮室５を介して冷媒が通過することができるようにする。このため、吐出圧力である高圧が低下し、吸込圧力である低圧が上昇して差圧を小さくすることができるため、停止時の逆回転に対するエネルギーを小さくすることができ、スクリューロータ３の逆回転を抑制することができる。さらに、スクリューロータ３およびゲートロータ６の逆回転時においても、圧縮室５のシール機能がなくなっているため、圧縮室５内と吸込側の空間である低圧室との差圧が小さく、圧縮室５における冷媒膨張および圧縮室５内の圧力低下を抑制することができる。以上より、安価で、かつ、容易な制御で、通常運転時の性能を確保しつつ、逆転時のゲートロータ６の圧縮室５側への浮き上がりや圧縮室側へ反るような変形を低減し、ゲートロータ６の摩耗、破損などを抑制することができる。

　また、実施の形態１において、通常、スクリュー圧縮機１０２の停止逆転時には、高圧側である吐出室の冷媒ガスが圧縮室５を介して低圧側である吸込室へ逆流する。ここで、高圧側の冷媒ガスは高温である。このため、逆流時に、高圧側の冷媒ガスが、低温および低圧の冷媒ガスで冷やされていたスクリューロータ３を加熱する。加熱されたスクリューロータ３は膨張する。さらに、注入された冷凍機油も高温である。高温の冷媒が、スクリューロータ３の吸込側となる圧縮室５へ注入されるため、スクリューロータ３がさらに膨張する可能性がある。ケーシング１の内径より、スクリューロータ３が膨張してしまうと、スクリューロータ３とケーシング１とが接触する可能性がある。

　実施の形態１においては、スクリュー圧縮機１０２の駆動を停止させる際、油インジェクション用電磁弁１０９を閉止して、冷凍機油の注入を停止することで、高温の冷凍機油が注入されなくなる。このため、スクリューロータ３の膨張を促進させることがなく、スクリューロータ３とケーシング１の接触を防止することができ、より高い信頼性を確保することができる。

　前述したように、冷凍機油の供給を停止するだけでもよいが、実施の形態１では、スクリュー圧縮機１０２の電動機２における駆動周波数を停止時設定周波数まで低下させ、高圧側と低圧側との差圧を小さくしてからスクリュー圧縮機１０２の駆動を停止するようにしたので、さらに、圧縮室５における冷媒膨張および圧縮室５内の圧力低下を抑制することができる。

実施の形態２．
　次に、本発明における実施の形態２について説明する。実施の形態２のスクリュー圧縮機１０２は、実施の形態１のスクリュー圧縮機１０２と機器の構成は同じである。実施の形態２においては、制御装置１０１が、スクリュー圧縮機１０２を停止させる際の制御が実施の形態１と異なる。具体的には、運転停止時における駆動周波数の制御が異なる。

　前述した実施の形態１において、制御装置１０１は、油インジェクションを停止させ、スクリュー圧縮機１０２を停止時設定周波数に低下させてから、停止させるように制御した。ここで、実施の形態１においては、停止時設定周波数は、通常運転時における最低周波数に設定していた。実施の形態２では、停止時設定周波数として、通常運転時に設定されている最低周波数とは別の停止時設定周波数とする。そして、停止時設定周波数は、通常運転時に設定されている最低周波数よりも低い駆動周波数とする。

　以上のように、実施の形態２のスクリュー圧縮機１０２およびスクリュー圧縮機１０２を備えた冷凍サイクル装置１００によれば、通常運転時の最低駆動周波数よりも低く停止時設定周波数を設定するようにしたので、実施の形態１と同様の効果をより効果的に得ることができる。通常運転時の性能や信頼性を確保した状態で、スクリュー圧縮機１０２の運転停止、逆転時のゲートロータ６の圧縮室５側への浮き上がり、圧縮室５側へ反るなどの変形をさらに低減することができ、ゲートロータ６の摩耗、破損などを効果的に抑制することができる。

実施の形態３．
　次に、本発明における実施の形態３について説明する。実施の形態３のスクリュー圧縮機１０２における機器の構成および油インジェクション用電磁弁１０９の開閉制御、停止時設定周波数については、実施の形態１および実施の形態２と同じである。実施の形態３においては、スクリュー圧縮機１０２を停止する際の、電動機２の制御内容が異なるものである。

　上述した実施の形態１および実施の形態２では、制御装置１０１は、油インジェクション用電磁弁１０９を閉止し、停止時設定周波数に対応する回転数まで下げた後に、スクリュー圧縮機１０２を停止させた。ここで、電動機２は、スクリュー圧縮機１０２停止により電力供給を止めても、慣性力で回転を継続することがある。このため、高圧側である吐出室の冷媒ガスが、圧縮室５を介して低圧側である吸込室へ流れていくときに、スクリューロータ３およびゲートロータ６が逆回転すると、慣性力で逆回転がさらに継続する。このため、スクリューロータ３およびゲートロータ６の逆回転により、圧縮室５における冷媒圧力の圧力であるスクリュー歯溝内圧が低下し、吸込側の空間である低圧室よりも下がってしまうこととなる。そこで、実施の形態３においては、停止させたスクリュー圧縮機１０２の電動機２に対し、直流制動による制御を行うようにしたものである。

　図８は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１０２の停止時に係る手順を示すフローチャートを示す図である。図８に示す制御処理についても、実施の形態１と同様に、制御装置１０１が行うものとして説明する。図８において、図７とおなじステップ番号を付した手順については、実施の形態１において説明したことと同様の処理を行う。制御装置１０１は、ステップＳ６において、スクリュー圧縮機１０２を停止させると、インバータ１１０に、変換動作せずに、電動機２に直流電圧を印加させる指示を行う（ステップＳ６Ａ）。

　ここで、直流制動とは、電動機２に直流電圧を印加して、回転を止めるものである。通常、スクリュー圧縮機１０２を運転停止させた場合、慣性力などで電動機２が継続して回転し、その後、高圧側である吐出室の冷媒ガスが圧縮室５を介して低圧側である吸込室へ流れていくため、その慣性力でスクリューロータ３およびゲートロータ６が逆方向に回転する。実施の形態３では、直流制動にて電動機２の回転を止める。このため、逆転させないようにする時間をなくす、または、逆転時間を短縮することができる。

　また、通常、スクリュー圧縮機１０２を停止させ、スクリューロータ３の逆回転を抑制すると、高圧である油貯留部１０２ａから、圧縮室５であるスクリュー歯溝、低圧である吸込側の空間に、油インジェクション流路１ｂを経由して冷凍機油が移行してしまう。そして、次に、スクリュー圧縮機１０２を起動すると、吸込側から急激に冷凍機油が吸入されてしまい、部品破損などが発生するおそれがある。実施の形態３のスクリュー圧縮機１０２では、実施の形態１および実施の形態２と同様に、スクリュー圧縮機の停止制御時に油インジェクション用電磁弁１０９を閉止して、冷凍機油が圧縮室５側に流れないようにするため、油貯留部１０２ａから冷凍機油が移行することを防止することができる。

　以上、説明したように、実施の形態３のスクリュー圧縮機１０２およびスクリュー圧縮機１０２を備えた冷凍サイクル装置１００によれば、スクリュー圧縮機１０２の駆動を停止すると、電動機２の停止制御を直流制動とし、また、油インジェクション用電磁弁１０９を閉として、冷凍機油が圧縮室５側に流れないようにしたので、油貯留部１０２ａに貯留されている冷凍機油を移行させずにスクリューロータ３の逆転時間をなくす、もしくは逆転時間を短縮することができるので、より安価に逆転時のゲートロータ６の圧縮室５側への浮き上がりや圧縮室側へ反るような変形を低減することができる。このため、ゲートロータ６の摩耗や破損を抑制することができる。

実施の形態４．
　上述した実施の形態１～実施の形態３の冷凍サイクル装置１００においては、ステップＳ１において、制御装置１０１が、インバータ１１０に停止指令を行い、ステップＳ３において、インバータ１１０により、スクリュー圧縮機１０２の駆動周波数を低下させるようにした。その際、ステップＳ２において、油インジェクション用電磁弁１０９に圧縮室５への冷凍機油の注入を停止させるようにし、冷凍機油によるシール機能がなくなるようにした。しかしながら、このような手順に限定するものでなく、ステップＳ２を省略し、スクリュー圧縮機１０２の駆動周波数制御だけを行うようにしてもよい。

　１　ケーシング、１ａ　スライド溝、１ｂ　油インジェクション流路、１ｃ　油インジェクションポート、１ｄ　接続口、２　電動機、２ａ　ステータ、２ｂ　モータロータ、３　スクリューロータ、４　スクリュー軸、５　圧縮室、５ａ　スクリュー溝、６　ゲートロータ、６ａ　歯、７　吐出口、８　スライドバルブ、９　連結棒、１０　バイパス駆動装置、１００　冷凍サイクル装置、１０１　制御装置、１０２　スクリュー圧縮機、１０２ａ　油貯留部、１０３　凝縮器、１０４　主流液用膨張弁、１０５　蒸発器、１０６　液インジェクション配管、１０７　液インジェクション用膨張弁、１０８　油インジェクション用配管、１０９　油インジェクション用電磁弁、１１０　インバータ。

Claims

　スクリュー圧縮機と、
　前記スクリュー圧縮機から吐出された冷凍機油を回収する油貯留部と、
　該油貯留部から前記スクリュー圧縮機の圧縮室に流れる前記冷凍機油の流路となる油インジェクション通路と、
　該油インジェクション通路において前記冷凍機油の流れを調整する油調整装置と、
　前記油調整装置を制御する制御装置とを備え、
　該制御装置は、前記スクリュー圧縮機の運転を停止させる際、前記油インジェクション通路の前記冷凍機油が前記スクリュー圧縮機の圧縮室に流れないように、前記油調整装置を制御する冷凍サイクル装置。
　前記スクリュー圧縮機の駆動周波数を制御するインバータ装置をさらに備える請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記インバータ装置は、運転を停止させる際、あらかじめ定められた停止時設定周波数に、前記駆動周波数を低下させた後に、前記スクリュー圧縮機を停止させる請求項２記載の冷凍サイクル装置。
　前記停止時設定周波数は、通常運転時における最低の駆動周波数よりも低い駆動周波数である請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
　前記インバータ装置は、直流制動制御を行って、前記スクリュー圧縮機を停止させる請求項２～請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
　スクリュー圧縮機と、
　前記スクリュー圧縮機の駆動周波数を制御するインバータ装置とを備え、
　前記インバータ装置は、前記スクリュー圧縮機の運転を停止させる際、あらかじめ定められた停止時設定周波数に、前記駆動周波数を低下させた後に、前記スクリュー圧縮機を停止させる冷凍サイクル装置。
　前記停止時設定周波数は、通常運転時における最低の駆動周波数よりも低い駆動周波数である請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
　凝縮器、減圧装置、蒸発器および請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機が配管接続され、冷媒の循環が行われる冷媒回路を有する冷凍サイクル装置。