(57)【要約】【課題】大容量冷凍機の構成を、複数台の室外ユニットを並列につないだ形で用いようとする場合、単純に接続しただけでは油の分配にバラツキが生じ、油の分配量が少なくなった室外ユニットでは次第に油が減少し、やがては油が枯渇して当該室外ユニットの圧縮機が破損するという問題が生じる。【解決手段】少なくとも圧縮機３ａ、３ｂ、凝縮器５ａ、５ｂ、アキュムレータ６ａ、６ｂを備える室外機２ａ、２ｂを複数台、減圧手段２１および蒸発器２２を備える室内機２０と並列に配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、アキュムレータ６ａ、６ｂ内に貯留された冷凍機油を圧縮機３ａ、３ｂに返油する返油管９ａ、９ｂと、各返油管９ａ、９ｂを接続する均油管１１とを備える。【選択図】図１
2010071568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、凝縮器、アキュムレータを備える室外機を複数台、減圧手段および蒸発器を備える室内機と並列に配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、
前記アキュムレータ内に貯留された冷凍機油を前記圧縮機に返油する返油管と、
各返油管を接続する均油管と、
を備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記アキュムレータと前記圧縮機との間に前記圧縮機に供給される油量を調節するオイルレギュレータを備え、
前記返油管は、前記アキュムレータと前記オイルレギュレータとを接続することを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記均油管の配管径は前記返油管の配管径より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記アキュムレータは、前記圧縮機より上部に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記返油管と前記均油管との接続部から前記圧縮機又は前記オイルレギュレータまでの間の返油管部分に設けられた電磁弁と、
前記電磁弁の開閉を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置により、ある特定の室外機の前記電磁弁を遮断することで、前記アキュムレータ内に貯留された冷凍機油を前記均油管を経て、その他の室外機に流出可能にすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項６】
少なくとも圧縮機、凝縮器、アキュムレータを備える室外機を複数台、減圧手段および蒸発器を備える室内機と並列に配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、
前記アキュムレータと前記圧縮機との間に前記圧縮機に供給される油量を調節するオイルレギュレータと、
前記アキュムレータ内に貯留された冷凍機油を前記オイルレギュレータに返油する返油管と、
前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、ある特定の圧縮機をその他の圧縮機より大容量で運転させ、所定時間で大容量運転を行う圧縮機を交代させ、全圧縮機を少なくとも一度は大容量運転させる運転制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
少なくとも圧縮機、凝縮器、アキュムレータを備える室外機を複数台、減圧手段および蒸発器を備える室内機と並列に配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、
前記アキュムレータと前記圧縮機との間に前記圧縮機に供給される油量を調節するオイルレギュレータと、
前記アキュムレータ内に貯留された冷凍機油を前記オイルレギュレータに返油する返油管と、
前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、ある特定の圧縮機をその他の圧縮機より小容量運転又は停止させ、所定時間で小容量運転又は停止を行う圧縮機を交代させ、全圧縮機を少なくとも一度は小容量運転又は停止させる運転制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】
少なくとも圧縮機、凝縮器、アキュムレータを備える室外機を複数台、減圧手段および蒸発器を備える室内機と並列に配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、
前記アキュムレータ内に貯留された冷凍機油を前記圧縮機に返油する返油管と、
各返油管を接続する均油管と、
前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、
前記返油管の前記圧縮機に接続される一端が、前記圧縮機の油貯蓄量が所定の油面高さとなる位置に接続され、
前記制御装置は、ある特定の圧縮機を停止させ、所定時間で停止させる圧縮機を交代させ、全圧縮機を少なくとも一度は停止させる運転制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】
前記返油管は、流量調整手段を備えることを特徴とする請求項８記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記アキュムレータは、前記圧縮機より下部に設置されていることを特徴とする請求項８又は９記載の冷凍装置。
【請求項１１】
前記アキュムレータから前記返油管と前記均油管との接続部までの間の返油管部分に設けられた電磁弁と、
前記電磁弁の開閉と、前記圧縮機の運転を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、全電磁弁を開放しつつ、ある特定の圧縮機を停止させ、所定時間で停止させる圧縮機を交代させ、全圧縮機を少なくとも一度は停止させる運転制御を行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室外機ユニットを複数台組み合わせて使用するマルチ室外機を備えた冷凍装置に関し、特に、マルチ室外機を構成する各室外機ユニット間における冷凍機油の偏りを防止する油回路の構成及び運転制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数台の圧縮機に油（冷凍機油）を適切に供給する方法としては、例えば特許第３９３７８８４号公報（特許文献１）に記載された冷凍装置がある。この冷凍装置は、並列に接続された複数の圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、アキュムレータを順次接続した冷凍サイクルからなり、圧縮機内の余剰の冷凍機油をアキュムレータに回収する油回収回路を設け、アキュムレータに冷凍サイクルを循環する冷凍機油を保持するとともに、圧縮機内の冷凍機油をアキュムレータに回収する油回収運転を行う際に、対象となる圧縮機の運転を停止する運転制御装置を設けたものであり、またはアキュムレータ内の冷凍機油を圧縮機に供給する油戻し回路を設けたものである。
【０００３】
一方、冷凍機においては冷凍容量の大容量化が求められており、簡単かつ安価に大容量化を実現するために従来からある冷凍機を複数台組合せることで大容量化を図ることが考えられている。
【０００４】
上記の要請に対応する手段として、例えば特許第３９３０６５４号公報（特許文献２）に示されるような１台の室外ユニットに１台もしくは複数台の圧縮機を備えるマルチ冷凍機を、室内ユニットから延びるユニット間の配管に複数台の室外ユニットを並列につないだ形で用いようとすることが考えられる。さらに、圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒から油分離器で分離された油を貯留するオイルタンクを、各室外機ごと連通させ均油を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３９３７８８４号公報（図１）
【特許文献２】特許第３９３０６５４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大容量冷凍機の構成を、複数台の室外ユニットを並列につないだ形で用いようとする場合、単純に接続しただけでは油の分配にバラツキが生じ、油の分配量が少なくなった室外ユニットでは次第に油が減少し、やがては油が枯渇して当該室外ユニットの圧縮機が破損するという問題が生じる。この問題に対し、特許文献１に示されるように複数の圧縮機に唯一の油貯留部となるアキュムレータを接続し、各室外機のアキュムレータを一体化させた場合、単独で用いられる従来の室外機と共通化が図れなくなる。また、各室外機の高圧側に設置される油貯留部を連通させる方法も特許文献２に開示されているが、低圧側に油貯留部が設置される場合は油を流動させる駆動力が小さくなるため均油が難しいという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、低圧側に油貯留部を設けた大容量冷凍機を構築する際に、特定の室外ユニットの油枯渇を回避し、全ての圧縮機に油を均油供給させて運転することで、冷凍機運転の信頼性を高めると同時に、従来ある冷凍機を組み合わせることにより安価に実現する冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の冷凍装置は、少なくとも圧縮機、凝縮器、アキュムレータを備える室外機を複数台、減圧手段および蒸発器を備える室内機と並列に配管接続して冷凍サイクルを形成する冷凍装置であって、
前記アキュムレータ内に貯留された冷凍機油を前記圧縮機に返油する返油管と、
各返油管を接続する均油管と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、上記のようにアキュムレータ内に貯留された冷凍機油を圧縮機に返油する返油管と、各返油管を接続する均油管とを備えているので、全ての室外機の圧縮機に冷凍機油を均油供給することができ、圧縮機の油枯渇を防止することができる。また、従来ある冷凍機を組み合わせることにより冷凍装置を安価に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る冷凍装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
本実施の形態１の冷凍装置１は、複数台（本例では２台）の室外機（室外ユニットともいう）２ａ、２ｂを備え、室外機２ａ、２ｂは、減圧手段である膨張弁２１および蒸発器２２を有する通常複数台の室内機（室内ユニットともいう）２０に液配管２３およびガス配管２４を介して互いに並列に接続されている。各室外機２ａ、２ｂは、それぞれ、圧縮機３ａ 、３ｂ、油分離器４ａ、４ｂ、凝縮器５ａ 、５ｂ、アキュムレータ６ａ 、６ｂ、オイルレギュレータ８ａ、８ｂを備え、凝縮器５ａ 、５ｂを膨張弁２１に通じる液配管２３に、アキュムレータ６ａ 、６ｂを蒸発器２２からのガス配管２４に接続することで、冷凍サイクルを形成して冷媒および冷媒に含まれる冷凍機油が循環する。そして、アキュムレータ６ａ 、６ｂ内に貯留した冷凍機油を圧縮機３ａ、３ｂに戻すための返油管９ａ、９ｂがその一端部をアキュムレータ６ａ 、６ｂの底部に貫通接続され、他端部はオイルレギュレータ８ａ、８ｂに接続されている。オイルレギュレータ８ａ、８ｂと圧縮機３ａ、３ｂとは冷凍機油の吸入管１２ａ、１２ｂと均圧管１３ａ、１３ｂとで接続されている。オイルレギュレータ８ａ、８ｂの内部には図示しない浮き子と連動するフロート弁が設けられている。油面が規定高さ以下の場合は、フロート弁が開放し、油が供給される。油面が規定高さとなった場合は、フロート弁が遮断し、油の供給が停止するようになっている。また、アキュムレータ６ａ 、６ｂ内のガス冷媒（分離しきれなかった冷凍機油を含む）はガス吸入管１０ａ、１０ｂを経て圧縮機３ａ、３ｂに吸入されるようになっている。そしてさらに、それぞれの返油管９ａ、９ｂを接続し、室外機２ａ 、２ｂ間の油量を均等にするための均油管１１が設けられている。なお、油分離器４ａ、４ｂにて分離され貯留された冷凍機油はキャピラリチューブ７ａ、７ｂを介してガス吸入管１０ａ、１０ｂに返油されるようになっている。１４は圧縮機３ａ、３ｂの運転を制御する制御装置である。
【００１２】
圧縮機３ａ、３ｂはスクロール等のシェル内部が低圧となる低圧シェルタイプの圧縮機であり、圧縮機シェル内に冷凍機油が保持される構造となっている。またこの冷凍装置１において、必要となる油量は圧縮機３ａ、３ｂ内に適量となる油量および冷凍装置１の各部に存在する油量を合算した量となるが、充填される油量はこの油量よりも余分に油量を充填しておく。余分な油はアキュムレータ６ａ、６ｂに貯留する。圧縮機３ａ、３ｂ内の貯留された油において、油面高さ以上で圧縮機の油持ち出し量が急増し、圧縮負荷が増加する。そのため、圧縮機３ａ、３ｂ内の適切な油量は、油持ち出し量が急増せず油枯渇しない十分な油量を持つ油面高さとなる。また冷媒と冷凍機油は相溶なものが用いられる。例えば冷媒がＲ２２の場合は冷凍機油として鉱油が、また冷媒がＲ４０４Ａの場合は冷凍機油としてエステル油が用いられる。
【００１３】
次に、実施の形態１における冷凍装置１での冷媒の流れについて説明する。冷媒の流れは、図１において、実線の矢印で示されている。図２以下に示す実施の形態２以降においても同様である。
圧縮機３ａ、３ｂから吐出された高温高圧のガス冷媒は、油分離器４ａ、４ｂを経て凝縮器５ａ、５ｂで凝縮液化された後、液配管２３を経て室内機２０の膨張弁２１で減圧され二相冷媒となり、蒸発器２２で蒸発ガス化された後、ガス配管２４を経て各室外機２ａ、２ｂのアキュムレータ６ａ、６ｂに入り、さらに蒸発ガス化された冷媒はガス吸入管１０ａ、１０ｂを経て圧縮機３ａ、３ｂに吸入されて、循環する冷凍サイクルを形成し、冷媒と冷凍機油が循環する。
【００１４】
次に、本実施の形態１における冷凍装置１での冷凍機油の流れについて説明する。冷凍機油の流れは、図１において、破線の矢印で示されている。図２以下に示す実施の形態２以降においても同様である。
圧縮機３ａ、３ｂからガス冷媒とともに吐出される冷凍機油のうち９０％程度は油分離器４ａ、４ｂで分離される。分離された冷凍機油は、キャピラリチューブ７ａ、７ｂからガス吸入管１０ａ、１０ｂを介して圧縮機３ａ、３ｂに返油される。油分離器４ａ、４ｂで分離されなかった油は、凝縮器５ａ、５ｂ、液配管２３、膨張弁２１、蒸発器２２、ガス配管２４を介して、アキュムレータ６ａ、６ｂに流入する。アキュムレータ６ａ、６ｂでは冷凍機油とガス冷媒は分離され、分離された油はアキュムレータ６ａ、６ｂの底部に滞留する。アキュムレータ６ａ、６ｂに滞留する冷凍機油は、返油管９ａ 、９ｂからオイルレギュレータ８ａ、８ｂを介して圧縮機３ａ、３ｂに供給される。オイルレギュレータ８ａ、８ｂと圧縮機３ａ、３ｂの油面高さを等しくするため、ガスを通流させる均圧管１３ａ、１３ｂが接続されている。冷凍装置内の余剰油は、低圧部のアキュムレータ６ａ、６ｂで貯留される。
【００１５】
アキュムレータ６ａ、６ｂから圧縮機３ａ、３ｂまでの冷媒の流れには、配管内の摩擦損失による圧力損失が生じる。この圧力損失分の差圧がアキュムレータ６ａ、６ｂから圧縮機３ａ、３ｂまで油が流れる駆動力となる。また、アキュムレータ６ａ、６ｂ内の油面と圧縮機３ａ、３ｂ内の油面の高低差から生じる油面ヘッド差も、油流れに影響を与える。アキュムレータ６ａ、６ｂが圧縮機３ａ、３ｂより上部に油面があれば油供給が促進され、下部にあれば油供給は阻害される。
【００１６】
油分離器４ａ、４ｂで分離されなかった油は、冷媒回路内を周遊し室外機２ａ、２ｂに再び流入する。しかし、一般的に室外機が複数ある場合は油が均等に分配されず、返油される量は各室外機で異なる。本実施の形態の冷凍装置１を長時間運転し続けた場合、アキュムレータ６ａ、６ｂの余剰油の貯留量は異なり、油が枯渇するアキュムレータが出現する。例えばアキュムレータ６ａ内の油が枯渇した場合は、圧縮機３ａの油もまた枯渇し、圧縮機破損の原因となる。
【００１７】
各室外機間の偏油による圧縮機破損を回避するための均油方法について説明する。均油管１１は返油管９ａ、９ｂを接続する。オイルレギュレータ８ａ、８ｂのフロート弁が開放されている場合は、圧縮機３ａ、３ｂに油が吸引されるため均油管１１に油は流れない。次に、あるオイルレギュレータのフロート弁が遮断した場合を想定する。例えば、室外機２ａに油が偏り、オイルレギュレータ８ａの油面が規定高さとなってフロート弁が遮断した場合は、アキュムレータ６ａ内の油が均油管１１を通流し、返油管９ｂとオイルレギュレータ８ｂを介し、圧縮機３ｂへ供給される。この作用により、十分な油量が存在する室外機２ａから、油を必要としている室外機２ｂへ油が移動し、各室外機間で均油される。
【００１８】
以上のように、オイルレギュレータのフロート弁が遮断した室外機の冷凍機油は、均油管を通流してその他の室外機へ供給することとなる。圧縮機の冷凍機油の油量が減少しても、均油管を設けることにより油量が適正油量に調整され、圧縮機内の油量が不足しないため、油枯渇に至ることで生じる圧縮機の破損を回避できる。これにより、単独で用いられる従来の室外機と共通化が可能となり、信頼性の高い冷凍装置１の運転を実施することができる。
【００１９】
また、均油管１１は室外機２ａ、２ｂをまたぐため、返油管９ａ 、９ｂより長くなる。このため、均油管１１の配管径を返油管９ａ、９ｂより大きなものとし、均油管１１の油流れにおける摩擦損失を低減する。この作用により均油管１１を流れる油流量が増大し、円滑な均油が実施可能となる。
【００２０】
また、アキュムレータ６ａ、６ｂを圧縮機３ａ、３ｂより上部に設置する。アキュムレータ６ａ、６ｂが圧縮機３ａ、３ｂより上部に油面があれば均油管１１を流れる油流量が増大するため、均油効果を促進することが可能である。さらに、必要となる油流路の配管径が細管化できるため、冷凍装置に充填する必要油量を削減できる。
【００２１】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る冷凍装置１の冷媒回路図である。
本実施の形態２は、均油管１１と返油管９ａ、９ｂとの接続部１５ａ、１５ｂからオイルレギュレータ８ａ、８ｂまでの間の返油管９ａ、９ｂ部分に電磁弁１６ａ、１６ｂを設置した点が実施の形態１と相違する。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、同一部分には同一符号を付すものとする。また、本実施の形態２の制御装置１４は、電磁弁１６ａ、１６ｂの開閉と、圧縮機３ａ、３ｂの運転を制御する。冷媒の流れおよび冷凍機油の流れは実施の形態１と同様である。
【００２２】
制御装置１４により、電磁弁１６ａまたは１６ｂを遮断することにより、オイルレギュレータ８ａ、８ｂのフロート弁が閉じなくても、均油管１１に油を通流し、均油動作を実施できる。
【００２３】
例えば、アキュムレータ６ｂに油が偏り、アキュムレータ６ａ内の油が枯渇し、オイルレギュレータ８ａへの油供給が停止し、さらにオイルレギュレータ８ｂのフロート弁が開いている場合が継続すると、オイルレギュレータ８ａと圧縮機３ａの油が枯渇し、圧縮機３ａが破損する。これを回避するため、制御装置１４により電磁弁１５ｂを遮断し、アキュムレータ６ｂ内の油を圧縮機３ａへ供給する。電磁弁１６ａ、１６ｂの開閉は所定時間で入れ替え、通常運転中、常に開閉を繰り返すことでアキュムレータ内の油が枯渇した場合であっても、油が枯渇しようとする圧縮機への油供給を確保できる。
【００２４】
以上のように、ある特定のアキュムレータの冷凍機油の油量が枯渇しても、均油管を設け、電磁弁の開閉を通常運転中に繰り返すことにより、圧縮機の油量が適正油量に調整される。また、オイルレギュレータのフロート弁が開いている時であっても均油作用が得られ、圧縮機内の油量を確実に確保できる。これにより、油枯渇に至ることで生じる圧縮機の破損を回避でき、信頼性の高い冷凍装置１の運転を実施することができる。
【００２５】
また、以上の実施の形態１および実施の形態２で説明した冷凍装置１の運転は、冷媒と冷凍機油が相溶である組み合わせであれば同じ効果を得ることができる。従って冷媒として、ＨＦＣ系冷媒、あるいはこれらの混合冷媒やＨＣ系冷媒およびこれらの混合冷媒、あるいはＣＯ2、水などの自然冷媒を用い、油としてこれらに相溶である油、例えばＨＦＣ系冷媒の場合はエステル油、ＨＣ系冷媒の場合は鉱油、ＣＯ2の場合はＰＡＧ油などを用いた場合においても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
なお、以上の実施の形態１および実施の形態２では、圧縮機３ａ、３ｂそれぞれに油分離器４ａ、４ｂを設けているが、油分離器４ａ、４ｂを設けなくても同様の運転を行えば、同じ効果を得ることができる。また油分離器４ａ、４ｂからの返油配管（キャピラリチューブ７ａ、７ｂ）を流れる油が圧縮機３ａ、３ｂの吸入配管（ガス吸入管１０ａ、１０ｂ）に戻されるような回路構成となっているが、アキュムレータ６ａ、６ｂに油を戻すような回路構成をとっても同じ効果を得ることができる。油分離器４ａ、４ｂを設けない方がコスト面では望ましいが、冷凍装置１運転の信頼性を考慮すると、図１、図２のように油分離器４ａ、４ｂを用いる回路構成とするか、あるいは油分離器４ａ、４ｂからの返油配管を流れる油がアキュムレータ６ａ、６ｂに戻るような回路構成とすることが望ましい。図１、図２のような回路構成とすると、油分離器を設けない場合に比べ、圧縮機３ａ、３ｂから流出された油の多くが油分離器４ａ、４ｂで分離され、再び圧縮機３ａ、３ｂに戻ってくることから圧縮機３ａ、３ｂの油量変動が小さくなり、通常運転をより長時間実施でき、冷凍装置１の運転を安定して実施できるとともに、通常運転中に油枯渇あるいは、油量過多による油圧縮が生じる可能性が低くなり、より信頼性の高い冷凍装置１とすることができる。また、油分離器４ａ、４ｂからの返油配管を流れる油がアキュムレータ６ａ、６ｂに戻るような回路構成とすると、冷凍装置１に充填された油のうち余剰分が冷凍装置１の冷凍サイクル部分を循環しにくくなり、アキュムレータ６ａ、６ｂに保持されやすくなる。これにより連続的な液バックが発生しても圧縮機３ａ、３ｂ内の油濃度の低下を抑制しやすくなり、より信頼性の高い冷凍装置１とすることができる。
【００２７】
実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路図である。
本実施の形態３は、実施の形態１の均油管１１を省略したものである。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、同一部分には同一符号を付すものとする。また、冷媒の流れおよび冷凍機油の流れは実施の形態１と同様である。
【００２８】
本実施の形態３で示す冷凍装置１は、実施の形態１と同様に余剰油をアキュムレータ６ａ、６ｂに貯留する。本冷凍装置１を長時間連続運転させた場合、各室外機へ戻る油の偏りのため、各アキュムレータ内の油貯留量が異なり、油が枯渇する場合もある。例えばアキュムレータ６ａ内の油が枯渇した場合は、圧縮機３ａの油もまた枯渇し、圧縮機の破損の原因となる。
【００２９】
そこで、アキュムレータの油枯渇を回避するため、制御装置１４により油回収運転を行うものとする。すなわち、ある所定時間の間隔で油回収運転を開始する。圧縮機容量が可変式の場合、ある特定の圧縮機、例えば圧縮機３ａをその他の圧縮機３ｂより大きな容量で運転させ、所定時間で大容量運転を行う圧縮機３ａを圧縮機３ｂに交代させる。これを繰り返し、全圧縮機で少なくとも一度は大容量運転をさせる。また、圧縮機が一定速の場合、ある特定の圧縮機、例えば圧縮機３ａを停止させ、所定時間で停止させる圧縮機３ａを圧縮機３ｂに交代させる。これを繰り返し、全圧縮機を少なくとも一度は停止させる。
【００３０】
圧縮機の容量がその他の圧縮機の容量より大きいことで、油を回収しアキュムレータに油を貯留することが可能となる。そのため、ある特定の圧縮機の容量を小さくし、その他の圧縮機に油を回収させることも考えられる。すなわち、ある特定の圧縮機を小容量運転することで、その他の圧縮機に油を回収することもできる。
【００３１】
以上のように、アキュムレータの油枯渇を回避するために油回収運転を導入することで、圧縮機内の油量を確実に確保できる。油枯渇に至ることで生じる圧縮機の破損を回避できる。これにより、単独で用いられる従来の室外機と共通化が可能となり、信頼性の高い冷凍装置１の運転を実施することができる。
【００３２】
実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４に係る冷凍装置の冷媒回路図であり、図５は実施の形態４の冷凍装置１の運転動作を示す図である。
本実施形態４は、オイルレギュレータ８ａ、８ｂがなく、オイルレギュレータ８ａ、８ｂと圧縮機３ａ、３ｂとを返油管９ａ、９ｂで接続するとともに、各返油管９ａ、９ｂを接続する均油管１１を設け、さらにオイルレギュレータ８ａ、８ｂから返油管９ａ、９ｂと均油管１１との接続部１５ａ、１５ｂまでの間の返油管９ａ、９ｂ部分に電磁弁１７ａ、１７ｂを設けたものである。また、返油管９ａ、９ｂの圧縮機３ａ、３ｂに接続される一端は、圧縮機３ａ、３ｂの油貯蓄量が適切となる油面高さの位置に接続される。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、同一部分には同一符号を付すものとする。また、本実施の形態４の制御装置１４は、電磁弁１７ａ、１７ｂの開閉と、圧縮機３ａ、３ｂの運転を制御する。冷媒の流れおよび冷凍機油の流れは実施の形態１と同様である。
【００３３】
実施の形態４の冷凍装置１の運転動作について図５を参照して説明する。
最初に油量の制御を行わない通常運転が実施される。このとき、返油管９ａ、９ｂに設けた電磁弁１７ａ、１７ｂは閉に制御される。電磁弁１７ａ、１７ｂが設置されない場合は、圧縮機３ａ、３ｂが油量過多となる可能性があるため、返油管９ａ、９ｂの配管径を小さく、または返油管９ａ、９ｂにキャピラリチューブなどの流量調整手段（図示せず）を設ける。圧縮機３ａ、３ｂにおける冷凍機油の流出・流入状況を見ると、流出分は吐出される冷媒ガスとともに吐出される油量、そして流入分は、電磁弁１７ａ、１７ｂがない場合は返油管９ａ、９ｂから供給される油、および油分離器４ａ、４ｂから供給される油となる。圧縮機３ａ、３ｂに流入する油量、流出する油量が釣り合っていれば、圧縮機３ａ、３ｂにおける油量の変化は無いが、圧縮機の固体差によって流出される油量は変化するので、圧縮機３ａ、３ｂの油持ち出し量が多く、流出油量＞流入油量であれば圧縮機３ａ、３ｂの油量は次第に減少し、逆に圧縮機３ａ、３ｂの油持ち出し量が少なく流入油量＞流出油量であれば圧縮機３ａ、３ｂの油量は次第に増加していく。返油管９ａ、９ｂに設けた電磁弁１７ａ、１７ｂが閉に制御されている場合、流入分は油分離器４ａ、４ｂから供給される油のみなので流入油量＞流出油量となることはない。このまま放置すると、油量減少時は圧縮機内油枯渇、油量増加時は油量過多により、油圧縮が発生し、圧縮機３ａ、３ｂに悪影響を及ぼす。
【００３４】
そこで、通常運転で一定時間運転した後で油量調整運転を実施する。なお、通常運転を実施する時間は、予め圧縮機３ａ、３ｂの油持ち出し量、油分離器４ａ、４ｂでの油分離効率の各変動幅を想定することで、圧縮機３ａ、３ｂ内の油量変動幅を求めておき、油量変動幅が許容値以上となる可能性がある時間となるまで実施すると良い。
【００３５】
油量調整運転は以下のように実施する。油量調整運転は各圧縮機で一斉に実施され、以下圧縮機３ａの油量調整運転について説明する。まず、アキュムレータ６ａ、６ｂからの返油管９ａ、９ｂに設けた電磁弁１７ａ、１７ｂを開き、圧縮機３ａに供給される油量を増加させる油量増加運転を実施する。この運転中は圧縮機３ａにおいて、想定される流出油量の最大値よりも流入油量の方が確実に多くなるように返油管９ａの口径が予め設定され、圧縮機３ａに保持される油量は次第に増加する。油量増加運転を一定時間実施し、圧縮機３ａ内の油量が適正油量より多くなったタイミングで、油量増加運転を終了し、油回収運転に移行する。なお、油量増加運転を実施する時間は、通常運転時の圧縮機内油量変化、および油量増加運転中の油量の変化を、圧縮機３ａの油持ち出し量、油分離器４ａでの油分離効率、返油管９ａの油流量および電磁弁１７ａを介しての油流量などの各変動幅を予め想定し、通常運転時の油量減少が最も大きくなる場合においても油量増加運転終了時の圧縮機３ａ内の油量が適正油量よりも多くなるように設定すると良い。
【００３６】
油回収運転に移行すると、圧縮機３ａは停止され、返油管９ａに設けた電磁弁１７ａは引き続き開に制御される。このとき、その他の圧縮機３ｂは油量増加運転を継続させる。圧縮機３ａが停止すると冷媒流量が０となり圧力損失がなくなるため、圧縮機３ａシェル内の圧力はその他の圧縮機３ｂシェル内の圧力よりも高くなる。また、圧縮機３ａに内蔵される圧縮部を駆動するモータなどの熱容量により、圧縮機３ａのシェル内にある冷媒ガスは加熱される。冷媒ガスは加熱すると、一般に圧力は上昇するため、圧縮機３ａのシェル内圧力はその他の圧縮機３ｂの圧力よりも高くなる。このため、均油管１１において圧縮機３ａからその他の圧縮機３ｂへ油流れが生じる。ここで、圧縮機３ａとアキュムレータ６ａ、６ｂの位置関係が、圧縮機３ａが上部にあるように設置されると、ヘッド差により圧縮機３ａからアキュムレータ６ａ、６ｂへもまた油流れが生じる。油量増加運転終了時には、圧縮機３ａの油量は適正油量よりも多くなっているので、適正油量よりも多い分の油が、一部は返油管９ａ、９ｂと均油管１１を介して圧縮機３ａからアキュムレータ６ａ、６ｂに回収され、他の油はその他の圧縮機３ｂに回収され、圧縮機３ａ内の油量は適正油量となる。返油管９ａの圧縮機３ａ側の接続部は圧縮機３ａの適正油量となる油面高さ位置に設けられており、圧縮機３ａ内の油量が適正量より多い場合は油が、そうでない場合は冷媒が流出する構造となっている。油回収運転を一定時間実施し、適正油量よりも多い分の油が回収されると油回収運転を終了し油量増加運転に戻る。このとき、その他の圧縮機３ｂが油回収運転を開始する。全ての圧縮機で油回収運転を行った後、通常運転に戻る。この一連の油量調整運転により各室外機の均油が実施される。なお、油回収運転が必要以上の時間実施されても、圧縮機３ａ内の油量が適正油量となると、返油管９ａには圧縮機３ａ内のガス冷媒だけが流れ、油が流れなくなるので、圧縮機３ａ内の油量が適正油量以下に減少することはない。
【００３７】
また、油回収運転の駆動源としてヘッド差があると説明したが、圧縮機３ａとアキュムレータ６ａ、６ｂの位置関係が水平設置される場合のようにヘッド差が取れない場合でも油回収は実施される。圧縮機３ａが停止されたとき、前述のように圧縮機３ａに内蔵される圧縮部を駆動するモータなどの熱容量により、圧縮機３ａのシェル内にある冷媒ガスは加熱される。冷媒ガスは加熱されると、一般に圧力は上昇するため、圧縮機３ａのシェル内圧力はアキュムレータ６ａ、６ｂの圧力よりも高くなる。従って、圧縮機３ａのシェル内圧力とアキュムレータ６ａの圧力差により、油が圧縮機３ａからアキュムレータ６ａ、６ｂへ流れ油回収が実施される。
【００３８】
なお、通常運転中に圧縮機３ａの運転状態によらず、圧縮機３ａの油量が増加する場合には、油量増加運転は不要となる。この場合には通常運転から油量調整運転に移行した段階で、ただちに油回収運転が実施され、圧縮機３ａの油量を適正量に調整する。
【００３９】
以上のように、通常運転中に圧縮機の固体差によって、各圧縮機の冷凍機油の油量が増減しても、油量調整運転を行うことにより油量が適正油量に調整され、圧縮機内の油量が過不足ないようになるため、油量不足から油枯渇に至ることに生じる圧縮機の破損や油量過多により生じる油圧縮による圧縮機の破損を回避できる。これにより、単独で用いられる従来の室外機と共通化が可能となり、信頼性の高い冷凍装置１の運転を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】本発明の実施の形態４の冷凍装置の運転動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  冷凍装置、２ａ、２ｂ  室外機、３ａ、３ｂ  圧縮機、４ａ、４ｂ  油分離器、５ａ、５ｂ  凝縮器、６ａ、６ｂ  アキュムレータ、７ａ、７ｂ  キャピラリチューブ、８ａ、８ｂ  オイルレギュレータ、９ａ、９ｂ  返油管、１０ａ、１０ｂ  ガス吸入管、１１  均油管、１４  制御装置、１５ａ、１５ｂ  返油管と均油管との接続部、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ  電磁弁、２０  室外機、２１  膨張弁、２２  蒸発器、２３  液配管、２４  ガス配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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