(57)【要約】【課題】充填するオイルを増量させることなく圧縮機内のオイル量を確保するとともに、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象を抑制できる冷凍機およびそれを備えたチラー装を提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１２と、圧縮機１０と凝縮器１２とを接続する第１冷媒配管Ｐ１と、第１冷媒配管Ｐ１から分岐部４０にて分岐して分岐部４０の下流で再び第１冷媒配管Ｐ１に合流する第２冷媒配管Ｐ２と、第２冷媒配管Ｐ２に設けられるとともに冷媒中のオイルを分離するオイルセパレータ１８と、オイルセパレータ１８によって分離されたオイルを圧縮機１０へ戻す油戻し配管Ｐ６と、油戻し配管Ｐ６に設けられた開閉弁２０と、圧縮機１０の負荷状態に応じて開閉弁２０の開閉を切り換える制御部３０とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する第１冷媒配管と、
該第１冷媒配管から分岐部にて分岐して前記分岐部の下流で再び前記第１冷媒配管に合流する第２冷媒配管と、
該第２冷媒配管に設けられるとともに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によって分離されたオイルを前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、
前記油戻し配管に設けられた開閉弁と、
前記圧縮機の負荷状態に応じて前記開閉弁の開閉を切り換える制御部と、
を備えている冷凍機。
【請求項２】
前記制御部は、前記圧縮機が通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態のときに前記開閉弁を閉状態とさせ、前記圧縮機が通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態のときに前記開閉弁を開状態とさせる請求項１に記載の冷凍機。
【請求項３】
前記第１冷媒配管は、前記第２冷媒配管と同径以上の配管径とされている請求項１または２に記載の冷凍機。
【請求項４】
前記第１冷媒配管の前記分岐部での流れ方向を切り換え可能な切換手段を備え、
前記制御部は、前記開閉弁が閉状態のとき冷媒を前記第２冷媒配管側へ導かないように前記切換手段を制御し、前記開閉弁が開状態のとき冷媒を前記第２冷媒配管側へ導くように前記切換手段を制御する請求項１から３のいずれかに記載の冷凍機。
【請求項５】
前記油戻し配管は、前記開閉弁の上流側と下流側とを接続するバイパス配管を備えている請求項１から４のいずれかに記載の冷凍機。
【請求項６】
前記制御部は、前記圧縮機の回転数が所定回転数以下のとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態であると判断し、前記所定回転数を超えたとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態であると判断する請求項１から５のいずれかに記載の冷凍機。
【請求項７】
前記制御部は、前記圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差が所定圧力以下のとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態であると判断し、前記所定圧力を超えたとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態であると判断する請求項１から５のいずれかに記載の冷凍機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の冷凍機を備えているチラー設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機およびそれを備えたチラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍機の冷媒回路が備える圧縮機の内部には、摺動部分の摩耗を抑制するために潤滑用のオイルが充填される。充填されたオイルの一部は、圧縮機から吐出される冷媒とともに冷媒回路に吐出される。このとき、摺動部分を適切に潤滑させるために、圧縮機内のオイルの量を制御する必要がある。また、圧縮機から吐出される冷媒に多量のオイルが含まれてしまうと、熱交換器での熱交換の効率低下を招いてしまう。この対応として、冷媒回路にオイルセパレータを設けて、冷媒に含まれたオイルを回収した後に圧縮機へ戻すことがある。
【０００３】
オイルを圧縮機へ戻す構成の一例として、特許文献１には、２台の圧縮機を備えた冷媒回路において、その２台の圧縮機に対して設けられた１つのオイルセパレータが記載されている。オイルセパレータに溜まった油は、２本のオイル回収配管を介して各圧縮機へ戻される。また、２本のオイル回収配管のうち一のオイル回収配管には開閉弁が設けられており、この開閉弁を各圧縮機の運転周波数と比較して開閉することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、２台の圧縮機を備えた冷媒回路において、その２台の圧縮機に対して設けられた１つのオイルセパレータが記載されている。オイルセパレータに溜まった油は、２本のオイル回収配管を介して各圧縮機へ戻される。また、２本のオイル回収配管には電動弁が設けられており、各電動弁を各圧縮機の運転周波数に応じて開度調整することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−５８９７０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０８６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えばチラー設備のように冷媒回路の経路長さが短い場合、圧縮機から冷媒とともに吐出されたオイルは比較的早く圧縮機へ戻るため、前述したようなオイルセパレータを省略することができる場合がある。
【０００７】
しかし、オイルセパレータを省略すると冷媒にオイルが含まれてしまう。特に、圧縮機が高速回転しているような過負荷状態においては、圧縮機から吐出する冷媒に含まれるオイルの量が増える傾向にある。冷媒に含まれるオイルが多量になると、熱交換器での熱交換の効率低下を招いてしまう。そのうえ、圧縮機でのオイル不足を補うために充填するオイルを増量させる必要が生じる。
【０００８】
一方、オイルセパレータを設けた場合、オイルセパレータから圧縮機へオイルを戻す際に、そのオイルに一部の冷媒が含まれることがある。その冷媒は冷凍仕事を行わずに圧縮機へ戻されるので、圧縮機の仕事に対して損失となる。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、充填するオイルを増量させることなく圧縮機内のオイル量を確保するとともに、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍機およびそれを備えたチラー装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係る冷凍機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記圧縮機と前記凝縮器とを接続する第１冷媒配管と、該第１冷媒配管から分岐部にて分岐して前記分岐部の下流で再び前記第１冷媒配管に合流する第２冷媒配管と、該第２冷媒配管に設けられるとともに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によって分離されたオイルを前記圧縮機へ戻す油戻し配管と、前記油戻し配管に設けられた開閉弁と、前記圧縮機の負荷状態に応じて前記開閉弁の開閉を切り換える制御部とを備えている。
【００１１】
本態様に係る冷凍機によれば、第１冷媒配管によって冷媒を圧縮機から凝縮器へ導くとともに、第２冷媒配管によって一部の冷媒をオイルセパレータへ導くことができる。また、例えば圧縮機が通常運転時の負荷状態（以下「通常負荷状態」という。）またはそれよりも低負荷状態のときに油戻し配管に設けられた開閉弁を閉状態とし、圧縮機が通常負荷状態よりも過負荷状態のときに開閉弁を開状態とすることができる。このとき、例えば第１冷媒配管の径を第２冷媒配管の径以上とすることで、いずれの負荷状態であっても、大部分の冷媒が第１冷媒配管によって圧縮機から凝縮器へ導かれ、第２冷媒配管によってオイルセパレータへ導かれる冷媒はそれに比べて少量にすることができる。
オイルセパレータで分離されたオイルには、圧縮機によって圧縮された冷媒がわずかに含まれることがある。つまり、そのままオイルを圧縮機へ戻すと、油戻し配管を介してオイルセパレータから圧縮機へ圧縮された冷媒が不可避的に戻されることになる。この不可避的に戻される冷媒は、凝縮器で熱交換をしないため圧縮機の仕事に対して損失となる。しかし、開閉弁によって油戻し配管を遮断した場合、一部の冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象が抑制されるので、圧縮機の仕事に対する損失を抑制できる。このとき、通常負荷状態または低負荷状態では圧縮機から吐出されるオイル（冷媒に含まれて吐出されるオイル）が少量であるため、開閉弁によって油戻し配管を遮断してオイルを圧縮機へ戻さないこととしても圧縮機への影響（例えばオイル不足）は無視できる。一方、通常負荷状態よりも過負荷状態のときには、圧縮機から吐出されるオイルが多量である。このため、開閉弁によって油戻し配管を遮断してしまうと圧縮機ではオイル不足が発生する。しかし、例えば通常負荷状態よりも過負荷状態のときに油戻し配管に設けられた開閉弁を開状態とすることで、オイルセパレータに溜められたオイルを圧縮機へ戻すことができるので圧縮機内のオイル量を確保できる。このため、過負荷状態のときに発生する圧縮機でのオイル不足を補うために、圧縮機に充填するオイルを増量させる必要がなくなる。
また、仮に冷媒の全量がオイルセパレータを経由する場合、短時間でオイルセパレータにオイルが溜まるので、そのオイルを減らすために、オイルをオイルセパレータから圧縮機へ頻繁に戻す必要がある。これに対して、第１冷媒配管を介して大部分の冷媒を圧縮機から凝縮器へ導くこととし、オイルセパレータへ導かれる冷媒をそれに比べて少量とすることで、オイルセパレータにオイルが溜まるまでに要する時間を長くすることができる。つまり、オイルセパレータに溜められたオイルを減らすために、オイルをオイルセパレータから圧縮機へ戻す頻度を低減できる。これによって、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象の頻度を低減できるので、圧縮機の仕事に対する損失を抑制できる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記制御部は、前記圧縮機が通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態のときに前記開閉弁を閉状態とさせ、前記圧縮機が通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態のときに前記開閉弁を開状態とさせる。
【００１３】
本態様に係る冷凍機によれば、圧縮機から吐出されるオイルが少量である通常負荷状態またはそれよりも低負荷状態の場合、油戻し配管に設けられた開閉弁を閉状態とすることができるので、一部の冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象が抑制され圧縮機の仕事に対する損失を抑制できる。一方、圧縮機から吐出されるオイルが多量である通常負荷状態それよりも過負荷状態の場合、開閉弁を開状態とすることができるので、オイルセパレータに溜められたオイルを圧縮機へ戻すことができ、圧縮機内のオイル量を確保できる。
【００１４】
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記第１冷媒配管は、前記第２冷媒配管と同径以上の配管径とされている。
【００１５】
本態様に係る冷凍機によれば、第１冷媒配管に流れる冷媒の量を第２冷媒配管に流れる冷媒の量以上とすることができる。つまり、冷媒流れの主流を第１冷媒配管側とすることができる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記第１冷媒配管の前記分岐部での流れ方向を切り換え可能な切換手段を備え、前記制御部は、前記開閉弁が閉状態のとき冷媒を前記第２冷媒配管側へ導かないように前記切換手段を制御し、前記開閉弁が開状態のとき冷媒を前記第２冷媒配管側へ導くように前記切換手段を制御する。
【００１７】
本態様に係る冷凍機によれば、制御部によって冷媒の全量をオイルセパレータへ導くか、またはバイパスさせるかを切換手段によって切り換えることができ、開閉弁が開状態のとき冷媒を第２冷媒配管側へ導くようにして、開閉弁が閉状態のとき冷媒を第２冷媒配管側へ導かないようにする。これによって、開閉弁が閉状態のとき（すなわち、通常負荷状態以下であって、オイルセパレータから圧縮機へオイルを戻さないとき）は、冷媒の全量がオイルセパレータをバイパスする。このため、オイルセパレータにオイルが溜まらないので、オイルを定期的にオイルセパレータから圧縮機へ戻す必要がなくなり、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象の頻度をより低減できる。
一方、開閉弁が開状態のとき（すなわち、過負荷状態であって、オイルセパレータから圧縮機へオイルを戻すとき）は、冷媒の全量がオイルセパレータへ導かれる。これによって、短時間でオイルセパレータにオイルを溜めることができる。このため、圧縮機内に必要なオイル量を短時間で確保できる。また、圧縮機から吐出されるオイルが多量である過負荷状態であっても、冷媒に含まれるオイルをオイルセパレータによって分離できるので、下流に設置された熱交換器（例えば凝縮器）での熱交換の効率低下を抑制できる。
なお、切換手段としては、例えば第１冷媒配管の分岐部に設けた三方弁や、分岐部と合流部との間の第１冷媒配管、および分岐部とオイルセパレータとの間の第２冷媒配管に設けた２つの開閉弁がある。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る冷凍機において、前記油戻し配管は、前記開閉弁の上流側と下流側とを接続するバイパス配管を備えている。
【００１９】
本態様に係る冷凍機において、油戻し配管は開閉弁の上流側と下流側とを接続するバイパス配管を備えている。これによって、開閉弁をバイパスする回路が形成される。バイパス配管を、例えばオイルのみが流れる程度の配管径とすることで、オイルのみをオイルセパレータから圧縮機へ戻すことができる。このため、オイルを定期的にオイルセパレータから圧縮機へ戻す頻度を低減できる。
【００２０】
また、前記制御部は、前記圧縮機の回転数が所定回転数以下のとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態であると判断し、前記所定回転数を超えたとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態であると判断する。
【００２１】
制御部によって、圧縮機の負荷状態を圧縮機の回転数から取得できる。
【００２２】
また、前記制御部は、前記圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差が所定圧力以下のとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態またはそれよりも低負荷状態であると判断し、前記所定圧力を超えたとき前記圧縮機は通常運転時の負荷状態よりも過負荷状態であると判断する。
【００２３】
制御部によって、圧縮機の負荷状態を圧縮機の吸入側と吐出側の圧力差から取得できる。
【００２４】
また、本発明の一態様に係るチラー設備は、前述の冷凍機を備えている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る冷凍機およびそれを備えたチラー装置によれば、充填するオイルを増量させることなく圧縮機内のオイル量を確保するとともに、冷媒がオイルセパレータから圧縮機へ戻ってしまう現象を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍機の冷媒回路を示した図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る冷凍機の冷媒回路を示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る冷凍機の冷媒回路の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の一実施形態に係る冷凍機について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の冷凍機は、例えば、チラー設備に採用される冷凍機である。
【００２８】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態に係る冷凍機について説明する。
【００２９】
図１には、本実施形態に係る冷凍機の冷媒回路が示されている。冷凍機の冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機１０と、冷媒を凝縮する凝縮器１２と、冷媒を膨張させる膨張弁１４と、冷媒を蒸発させる蒸発器１６と、圧縮機１０から吐出された冷媒に含まれるオイルを分離するオイルセパレータ１８とを備えている。この冷媒回路は、これらの機器が冷媒配管Ｐ１、冷媒配管Ｐ２、冷媒配管Ｐ３、冷媒配管Ｐ４、冷媒配管Ｐ５、油戻し配管Ｐ６によって接続される。また、冷凍機は、各機器と通信可能とされ各機器を制御できる制御部３０を備えている。
【００３０】
圧縮機１０は、蒸発器１６から導かれた冷媒を圧縮する装置である。圧縮機１０には、摺動部の潤滑のために予めオイルが充填されている。圧縮機１０の吐出口は、第１冷媒配管Ｐ１を介して凝縮器１２の冷媒入口に接続されている。
【００３１】
凝縮器１２は、圧縮機１０で圧縮した冷媒を熱交換によって凝縮させる熱交換器である。凝縮器１２の冷媒出口は、冷媒配管Ｐ３を介して膨張弁１４の冷媒入口に接続されている。
【００３２】
膨張弁１４は、凝縮器１２で凝縮した冷媒を膨張させる装置である。膨張弁１４の冷媒出口は、冷媒配管Ｐ４を介して蒸発器１６の冷媒入口に接続されている。
【００３３】
蒸発器１６は、膨張弁１４で膨張した冷媒を熱交換によって蒸発させる熱交換器である。蒸発器１６の冷媒出口は、冷媒配管Ｐ５を介して圧縮機１０の吸入口に接続されている。
【００３４】
第１冷媒配管Ｐ１には、その途中に第２冷媒配管Ｐ２が接続されている。第１冷媒配管Ｐ１と第２冷媒配管Ｐ２との接続部は分岐部４０とされる。分岐部４０で第１冷媒配管Ｐ１から分岐された第２冷媒配管Ｐ２は、分岐部４０よりも下流側の合流部４２にて第１冷媒配管Ｐ１に再び接続される。なお、第１冷媒配管Ｐ１の配管径は、第２冷媒配管Ｐ２の配管径以上とされることが好ましい。
【００３５】
第２冷媒配管Ｐ２には、その途中にオイルセパレータ１８が設けられている。第２冷媒配管Ｐ２は、オイルセパレータ１８の上流側と下流側とで上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａ，下流側第２冷媒配管Ｐ２Ｂとに分けられる。これからの説明において、オイルセパレータ１８の上流側と下流側とで第２冷媒配管Ｐ２の区別が必要な場合は、「上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａ」または「下流側第２冷媒配管Ｐ２Ｂ」という用語を使用する。一方、区別が必要ない場合は、単に「第２冷媒配管Ｐ２」という用語を使用する。
【００３６】
オイルセパレータ１８は、圧縮機１０から吐出された冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離する装置である。オイルセパレータ１８の出口は、油戻し配管Ｐ６を介して圧縮機１０に接続されている。油戻し配管Ｐ６には、開閉弁２０が設けられている。
【００３７】
制御部３０は、上述した各機器と通信可能、かつ、制御を実行できる装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【００３８】
次に、冷媒回路における冷媒の流れについて説明する。
圧縮機１０によって圧縮された冷媒は、第１冷媒配管Ｐ１へ導かれる。分岐部４０に到達した冷媒は、その一部が上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａを流通してオイルセパレータ１８へ導かれる。一方、残りの冷媒は、そのまま第１冷媒配管Ｐ１を流通して凝縮器１２へ導かれる。
【００３９】
このとき、前述のように第１冷媒配管Ｐ１の配管径を第２冷媒配管Ｐ２の配管径以上とすることで、凝縮器１２へ導かれる冷媒の量を、上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａ（すわなちオイルセパレータ１８）へ導かれる冷媒の量よりも多量とすることができる。つまり、冷媒の主流を第２冷媒配管Ｐ２側ではなく第１冷媒配管Ｐ１側にすることができる。
【００４０】
凝縮器１２へ導かれた冷媒は、凝縮器１２によって熱交換されて凝縮する。凝縮器１２で凝縮した冷媒は、第３冷媒配管Ｐ３を流通して膨張弁１４へ導かれる。
【００４１】
膨張弁１４へ導かれた冷媒は、膨張弁１４によって膨張する。膨張弁１４によって膨張した冷媒は、第４冷媒配管Ｐ４を流通して蒸発器１６へ導かれる。
【００４２】
蒸発器１６へ導かれた冷媒は、蒸発器１６によって熱交換されて蒸発する。ここで冷媒と熱交換した熱媒体（例えば水）がチラー水として供給される。蒸発器１６で蒸発した冷媒は、第５冷媒配管Ｐ５を流通して再び圧縮機１０へ導かれる。
【００４３】
上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａを流通してオイルセパレータ１８へ導かれた冷媒は、オイルセパレータ１８によって、含まれているオイルが分離される。分離されたオイルはオイルセパレータ１８の下部に溜まる。なお、一般に、圧縮機１０の負荷状態が通常運転時の負荷状態（以下「通常負荷状態」と言う。）または通常負荷状態よりも低負荷状態では圧縮機１０から吐出されるオイル（冷媒に含まれて吐出されるオイル）は少量とされる。一方、通常負荷状態よりも過負荷状態では圧縮機１０から吐出されるオイルは多量とされる。換言すると、圧縮機１０の負荷が高くなるにつれて圧縮機１０から吐出されるオイルは増量する。
【００４４】
オイルが取り除かれた冷媒は、上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａを流通して合流部４２で第１冷媒配管Ｐ１に合流する。合流した冷媒は、オイルセパレータ１８を経由せずに第１冷媒配管Ｐ１を流通する冷媒とともに凝縮器１２へ導かれる。
【００４５】
一方、オイルセパレータ１８の下部に溜められたオイルは、油戻し配管Ｐ６を介して圧縮機１０へ戻すことができる。このオイルには、圧縮機１０によって圧縮された冷媒が分離されずにわずかに含まれることがある。
【００４６】
次に、油戻し配管Ｐ６に設けられた開閉弁２０の制御について説明する。
【００４７】
開閉弁２０は、圧縮機１０の負荷状態に応じて制御部３０によって制御（例えば、開閉）される。圧縮機１０の負荷状態は、例えば、チラー設備にて設定された水温や外気温等に応じて変化する。
【００４８】
次に、開閉弁２０の制御について詳細に説明する。
圧縮機１０の負荷状態が通常負荷状態または通常負荷状態よりも低負荷状態であるとき開閉弁２０は閉状態とされる。つまり、油戻し配管Ｐ６は遮断された状態となり、オイルは圧縮機１０へ戻されない。反対に、圧縮機１０の負荷状態が通常負荷状態よりも過負荷状態であるとき開閉弁２０は開状態とされる。つまり、油戻し配管Ｐ６は遮断されていない状態となり、オイルを圧縮機１０へ戻すことができる。
【００４９】
ここで、圧縮機１０の負荷状態は以下のように判断される。
制御部３０は、圧縮機１０の回転数が取得可能とされ、例えば、圧縮機１０の回転数は、圧縮機１０を駆動する電動機の回転数を変化させるインバータ（図示せず）から取得される。このとき、圧縮機１０の回転数が所定回転数以下のときに、制御部３０は圧縮機１０が通常負荷状態または低負荷状態であると判断する。また、圧縮機１０の回転数が所定回転数を超えたときに、制御部３０は圧縮機１０が過負荷状態であると判断する。所定回転数とは、例えば、圧縮機１０から吐出される冷媒に含まれるオイル量が全量（冷媒およびオイル）の５％程度となる回転数や、上限回転数の５０％程度の回転数等である。ただし、これらの回転数は圧縮機１０の仕様によって異なる。
【００５０】
また、圧縮機１０の負荷状態は以下のように判断されてもよい。
制御部３０は、圧縮機１０の吐出側の圧力と吸入口側の圧力が取得可能とされ、例えば、吐出側の圧力と吸入口側の圧力は、冷媒配管に設けられた圧力計（図示せず）から取得される。このとき、吐出口側と吸入口側との差圧が所定圧力以下のときに、制御部３０は圧縮機１０が通常負荷状態または低負荷状態であると判断する。また、差圧が所定圧力を超えたときに、制御部３０は圧縮機１０が過負荷状態であると判断する。所定圧力とは、例えば、圧縮機１０の設計圧力比に基づく圧力や、Ｒ４１０冷媒（一例として）での加熱定格条件での差圧（２．０ＭＰａ〜２．２ＭＰａ）に基づく圧力等である。ただし、これらの圧力は圧縮機１０の仕様によって異なる。
【００５１】
なお、圧縮機１０の負荷状態の判断基準は前述の判断基準に限らず、熱交換器の水温や外気温に基づいて判断されてもよい。
【００５２】
本実施形態においては以下の効果を奏する。
オイルセパレータ１８で分離されたオイルには、圧縮機１０によって圧縮された冷媒がわずかに含まれることがある。つまり、そのままオイルを圧縮機１０へ戻すと、油戻し配管Ｐ６を介してオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ圧縮された冷媒が不可避的に戻されることになる。この不可避的に戻される冷媒は、凝縮器１２で熱交換をしないため圧縮機１０の仕事に対して損失となる。しかし、開閉弁２０によって油戻し配管Ｐ６を遮断した場合、一部の冷媒がオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻ってしまう現象が抑制されるので、圧縮機１０の仕事に対する損失を抑制できる。
【００５３】
また、通常負荷状態または低負荷状態では圧縮機１０から吐出されるオイル（冷媒に含まれて吐出されるオイル）が少量であるため、開閉弁２０によって油戻し配管Ｐ６を遮断してオイルを圧縮機１０へ戻さないこととしても圧縮機１０への影響（例えばオイル不足）は無視できる。一方、過負荷状態のときには、圧縮機１０から吐出されるオイルが多量である。このため、開閉弁２０によって油戻し配管Ｐ６を遮断してしまうと圧縮機１０ではオイル不足が発生する可能性がある。しかし、通常負荷状態よりも過負荷状態のときに油戻し配管Ｐ６に設けられた開閉弁２０を開状態とすることで、オイルセパレータ１８に溜められたオイルを圧縮機１０へ戻すことができるので、圧縮機１０内のオイル量を確保できる。このため、過負荷状態のときに発生する圧縮機１０でのオイル不足を補うために、圧縮機１０に充填するオイルを増量させる必要がなくなる。
【００５４】
また、仮に冷媒の全量がオイルセパレータ１８を経由する場合、短時間でオイルセパレータ１８にオイルが溜まるので、そのオイルを減らすためにオイルをオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ頻繁に戻す必要がある。これに対して、第１冷媒配管Ｐ１を介して大部分の冷媒を圧縮機１０から凝縮器１２へ導くこととし、オイルセパレータ１８へ導かれる冷媒をそれに比べて少量とすることで、オイルセパレータ１８にオイルが溜まるまでに要する時間を長くすることができる。つまり、オイルセパレータ１８に溜められたオイルを減らすために、オイルをオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻す頻度を低減できる。これによって、圧縮された冷媒がオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻ってしまう現象の頻度を低減できるので、圧縮機１０の仕事に対する損失を抑制できる。
【００５５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る冷凍機について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、分岐部４０付近の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００５６】
図２には、本発明の第２実施形態に係る冷凍機の冷媒回路が示されている。
第１実施形態と異なり、分岐部４０での流れ方向を切り換え可能な切換手段として、三方弁２２が設けられている。
【００５７】
三方弁２２は、圧縮機１０から導かれた冷媒を、第１冷媒配管Ｐ１および上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａのいずれか一方へ導くように流れ方向を切り換えることができる。換言すると、圧縮機１０から導かれた冷媒を、オイルセパレータ１８（第２冷媒配管Ｐ２）をバイパスさせるか経由させるか切り換えることができる。
【００５８】
なお、切換手段が設けられている場合、第１冷媒配管Ｐ１の配管径が、第２冷媒配管Ｐ２の配管径以上である必要はない。
【００５９】
三方弁２２は以下のように制御される。
制御部３０は、開閉弁２０の開閉状態が取得可能とされる。開閉弁２０が閉状態のとき（すなわち圧縮機１０が通常負荷状態または低負荷状態のとき）、制御部３０は冷媒をオイルセパレータ１８へ導かないように三方弁２２を制御する。反対に、開閉弁２０が開状態のとき（すなわち圧縮機１０が過負荷状態のとき）、制御部３０は冷媒をオイルセパレータ１８へ導くように三方弁２２を制御する。
【００６０】
なお、分岐部４０での流れ方向を切り換え可能な切換手段としては、前述の三方弁２２に限定されるものではなく、例えば図３に示すような２つの開閉弁２４，２６とされてもよい。この場合、一方の開閉弁２４は分岐部４０と合流部４２との間の第１冷媒配管Ｐ１に設けられ、多方の開閉弁２６は上流側第２冷媒配管Ｐ２Ａに設けられる。
【００６１】
本実施形態においては以下の効果を奏する。
開閉弁２０が閉状態のとき（すなわち、圧縮機１０は通常負荷状態以下であって、オイルセパレータ１８から圧縮機１０へオイルを戻さないとき）は、冷媒の全量がオイルセパレータ１８をバイパスする。このため、オイルセパレータ１８にオイルが溜まらないので、オイルを定期的にオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻す必要がなくなり、冷媒がオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻ってしまう現象の頻度をより低減できる。
【００６２】
一方、開閉弁２０が開状態のとき（すなわち、圧縮機１０が過負荷状態であって、オイルセパレータ１８から圧縮機１０へオイルを戻すとき）は、冷媒の全量がオイルセパレータ１８に導かれる。これによって、短時間でオイルセパレータ１８にオイルを溜めることができる。このため、圧縮機１０内に必要なオイル量を短時間で確保できる。また、圧縮機１０から吐出されるオイルが多量である過負荷状態であっても、冷媒に含まれるオイルをオイルセパレータ１８によって分離できるので、下流に設置された凝縮器１２での熱交換の効率低下を抑制できる。
【００６３】
なお、第１実施形態および第２実施形態において、図３に示すように、開閉弁２０の上流側と下流側とを接続するバイパス配管Ｐ７を設けてもよい。バイパス配管Ｐ７はオイルのみが流れる程度の配管径とされ、例えばキャピラリチューブなどが採用される。この場合、オイルのみをオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻すことができる。このため、オイルを定期的にオイルセパレータ１８から圧縮機１０へ戻す頻度を低減できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０  圧縮機
１２  凝縮器
１４  膨張弁
１６  蒸発器
１８  オイルセパレータ
２０  開閉弁
２２  三方弁（切換手段）
２４，２６  開閉弁（切換手段）
３０  制御部
４０  分岐部
４２  合流部
Ｐ１  第１冷媒配管
Ｐ２Ａ（Ｐ２）  上流側第２冷媒配管（第２冷媒配管）
Ｐ２Ｂ（Ｐ２）  下流側第２冷媒配管（第２冷媒配管）
Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  冷媒配管
Ｐ６  油戻し配管
Ｐ７  バイパス配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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