(57)【要約】【課題】停止している圧縮機を稼働させる等して別の動力を稼働させなくても潤滑油等を搬送することができる流体回路、及び、それを用いることにより特別な均油運転をしなくても各圧縮機間の均油を行うことができる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】圧縮性流体と非圧縮性流体とが混在して流れる流体回路１００において、内部圧力が高圧と低圧とに同期して繰り返し変化する上流側空間４１及び下流側空間４２と、前記上流側空間４１に入り口が接続されるとともに前記下流側空間４２に出口が接続されたポンプ部３とを備え、前記ポンプ部３が、上流側空間４１から下流側空間４２への流体移動を許容する向きに直列させた２つの逆止弁３１を具備し、前記逆止弁３１間に一定容積を有する中間３２部が形成されるように構成した。【選択図】図２
2011117674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮性流体と非圧縮性流体とが混在して流れる流体回路において、
内部圧力が高圧と低圧とに同期して繰り返し変化する上流側空間及び下流側空間と、
前記上流側空間に入り口が接続されるとともに前記下流側空間に出口が接続されたポンプ部とを備え、
前記ポンプ部が、上流側空間から下流側空間への流体移動を許容する向きに直列させた２つの逆止弁を具備し、前記逆止弁間に一定容積を有する中間部が形成されるように構成したものであることを特徴とする流体回路。
【請求項２】
前記中間部の容積Ｖｓが下記の式の範囲で設定される請求項１記載の流体回路。
【数１３】
2011117674.tif 000015
ここで、ρｈは高圧時の圧縮性流体の密度、ρｌは低圧時の圧縮性流体の密度、Ｔｃは高圧と低圧とに変化する一周期、Ｎａは非圧縮性流体の体積流量、ｐは圧力損失、Ｃｌは定数、Ｔｌはポンプ部と下流側空間とが均圧するのにかかる時間である。
【請求項３】
前記中間部の底部に流体導出口が形成されている請求項１又は２記載の流体回路。
【請求項４】
複数の圧縮機と、各圧縮機間の均油を行うための均油機構とを備えた冷凍サイクル装置であって、
前記均油機構が請求項１乃至３いずれかに記載の流体回路を具備することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記均油機構が、各圧縮機の潤滑油が貯留されている潤滑油貯留部同士を接続する均油配管を具備し、前記均油配管に前記流体回路が形成されており、
前記圧縮機の少なくとも１つが、可変容量型の圧縮機であって、当該圧縮機の吐出容量の変化に同期して、前記上流側空間及び前記下流側空間の内部圧力が高圧と低圧とに変化する請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記圧縮機が可変容量低圧シェル型の圧縮機であり、
前記均油機構が、前記圧縮機の前記潤滑油貯留部と、当該圧縮機の冷媒が吸入される吸入ポートに接続される吸入配管とを接続するように設けられた均油配管を具備し、
前記均油配管上に前記流体回路が設けられている請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記圧縮機が可変容量高圧シェル型の圧縮機であり、
前記均油機構が、前記圧縮機の前記潤滑油貯留部と、冷媒が吐出される吐出ポートに接続される吐出配管とを接続するように均油配管が設けられ、
前記均油配管上に前記流体回路が設けられている請求項４記載の冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
圧縮性流体と非圧縮性流体とが混在して流れる流体回路において、圧縮性流体を搬送する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル等に設置される空気調和装置等の冷凍サイクル装置は、複数の圧縮機を具備しており、その中の少なくとも１つは可変容量型の圧縮機であり、その他の固定容量型の圧縮機で構成されている。これらの圧縮機には可動部の焼き付きを防ぐための潤滑油が油貯留部に封入されている。この潤滑油は圧縮機が冷媒を吐出する際に、冷媒に含まれて吐出側の配管に吐出されてしまうため、ある圧縮機から別の圧縮機に潤滑油が偏ることがある。
【０００３】
このような潤滑油の偏りを防ぐために、各圧縮機には均油を行うための均油配管が設けられており、余剰の潤滑油のある圧縮機から不足が生じている圧縮機へと潤滑油を搬送することが行われている。潤滑油を搬送する際には、全圧縮機を稼働させる等の均油運転を行い、潤滑油を流したい方向へ上流から下流へと圧力差を作る必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６―４６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、可変容量型の圧縮機と、固定容量型の圧縮機が並列して設けられている冷凍サイクル装置では、通常の空調用の運転中で低出力、つまり設定温度と周囲温度の差が小さい場合等には固定容量型の圧縮機は停止している。この場合、停止している圧縮機内の潤滑油を搬送するために必要な圧力差を生じさせることができないので、潤滑油を移動させることができない。そのため、均油運転中は、通常運転中とは異なり停止している固定容量型の圧縮機も運転させている。このため、空調用の運転モードとは異なる運転を全圧縮機にさせることになるので、エネルギー効率や冷凍効率の観点からすると非効率な運転となってしまう。
【０００６】
つまり、従来の潤滑油等の非圧縮性流体と、冷媒等の圧縮性流体が混合して流れる冷凍サイクル装置において、潤滑油を流し、均油するための動力を全ての圧縮機を運転させて得ているために、冷凍効率等の冷凍サイクル装置としての性能が損なわれてしまっている。
【０００７】
本発明は上述したような問題点を鑑みてなされたものであり、圧縮性流体と非圧縮性流体が混在して流れる流体回路において、潤滑油等の非圧縮性流体を輸送するための従来とは全く異なる構成により、例えば、停止している圧縮機を稼働させる等して別の動力を稼働させなくても潤滑油等を搬送することができる流体回路、及び、それを用いることにより特別な均油運転をしなくても各圧縮機間の均油を行う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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の流体回路は、圧縮性流体と非圧縮性流体とが混在して流れる流体回路において、内部圧力が高圧と低圧とに同期して繰り返し変化する上流側空間及び下流側空間と、前記上流側空間に入り口が接続されるとともに前記下流側空間に出口が接続されたポンプ部とを備え、前記ポンプ部が、上流側空間から下流側空間への流体移動を許容する向きに直列させた２つの逆止弁を具備し、前記逆止弁間に一定容積を有する中間部が形成されるように構成したものであることを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、上流側空間及び下流側空間において、内部圧力が高圧と低圧と同期して繰り返して変化していることから、２つの逆止弁により形成される空間である前記中間部内の圧力も上昇と低下が繰り返される。その際、前記中間部内にある圧縮性流体は圧力の上昇と低下に合わせて、当該圧縮性流体の体積は収縮と膨張を繰り返すことになる。この中間部における体積変化に注目して非圧縮性流体の動きを説明すると、前記中間部は一定容積のままであるので、圧力が上昇して中間部内の前記圧縮性流体が収縮すると、その空いた体積分だけ前記上流側空間から前記中間部へと非圧縮性流体が流れ込むことになる。次に、前記中間部内の圧力が低下して、圧縮性流体が膨張すると、当該中間部内の非圧縮性流体は押しのけられるため、前記中間部から２つの逆止弁のうち通過することができる下流側を通過して前記下流側空間へと搬送される。
【００１０】
このように、例えば、ある配管において高圧と低圧とに繰り返して変化が生じており、その配管上に２つの逆止弁が設けられて、２つの逆止弁間に一定容積を有する中間部が形成されているだけでポンプ作用が営まれることになり、非常に簡単な構成で特別な動力を用いることなく非圧縮性流体を流す事が可能になる。
言い換えると、圧縮機等により上流側を高圧にし、下流側を低圧に維持し続けるような運転を行わなくても、上流側空間及び下流側空間において高圧と低圧が交互に繰り返して変化していれば非圧縮性流体をポンプ作用により上流側空間から中間部、そして下流側空間へと搬送する事が可能となる。
【００１１】
前記ポンプ部において効率よくポンプ作用を営ませるためには、前記中間部の容積Ｖｓが下記の式の範囲で設定されるものであればよい。
【００１２】
【数１】
2011117674.tif 000003
【００１３】
ここで、ρｈは高圧時の圧縮性流体の密度、ρｌは低圧時の圧縮性流体の密度、Ｔｃは高圧と低圧とに変化する一周期、Ｎａは非圧縮性流体の体積流量、ｐは圧力損失、Ｃｌは定数、Ｔｌはポンプ部と下流側空間とが均圧するのにかかる時間である。
【００１４】
前記中間部において、高圧及び低圧の変化が生じ非圧縮性流体が流れやすくするには、前記中間部の底部に流体導出口が形成されていればよい。
【００１５】
複数の圧縮機と、各圧縮機間の均油を行うための均油機構とを備えた冷凍サイクル装置であって、前記均油機構が前記流体回路を具備したものであれば、圧縮機により流したい方向に高圧と低圧を維持し続けるような均油運転を行わなくても潤滑油を輸送することができ、冷凍サイクルの冷凍効率等の性能を損なうことなく均油することができるようになる。
【００１６】
複数の圧縮機間での均油を行うための具体的な実施態様としては、前記均油機構が、各圧縮機の潤滑油が貯留されている油貯留部同士を接続する均油配管を具備し、前記均油配管に前記流体回路が形成されており、前記圧縮機の少なくとも１つが、可変容量型の圧縮機であって、当該圧縮機の吐出容量の変化に同期して前記上流側空間及び前記下流側空間の内部圧力が高圧と低圧とに変化するものが挙げられる。
【００１７】
既存の可変容量低圧シェル型の圧縮機について、均油運転や圧縮機に特別な構造を持たせることなく、前記流体回路により過剰な潤滑油を冷媒が吐出される吐出配管へと流し、他の圧縮機へ均油が行えるようにするには、前記均油機構が、前記圧縮機の前記潤滑油貯留部と、当該圧縮機の冷媒が吸入される吸入ポートに接続される吸入配管とを接続するように設けられた均油配管を具備し、前記均油配管上に前記流体回路が設けられているものであればよい。
【００１８】
既存の可変容量高圧シェル型の圧縮機について、圧縮機自体の構造を変更することなく、簡単な均油配管を設けることにより、吐出配管へ余剰の潤滑油を搬送し、各圧縮機間で均油できるようにするには、前記均油機構が、前記圧縮機の前記潤滑油貯留部と、冷媒が吐出される吐出ポートに接続される吐出配管とを接続するように均油配管が設けられ、前記均油配管上に前記流体回路が設けられているものであればよい。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明の流体回路及びそれを用いた冷凍サイクルによれば、例えば配管上にポンプ部として２つの逆止弁を直列に設けて、それらの間に一定容積を有する中間部を形成するだけで、その上流側空間及び下流側空間において高圧と低圧が繰り返して変化すれば、ポンプ部がポンプ作用を営み非圧縮性流体である潤滑油を輸送することができる。その結果、特殊な均油運転を冷凍サイクル装置に強いる事が無くなるので、冷凍効率等の低下を招くことがなく、より効率の良いものとすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態における流体回路の構成を示す模式図。
【図３】第１実施形態における流体回路の動作を示す模式図。
【図４】第１実施形態における流体回路の動作を示すタイミングチャート。
【図５】本発明の第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図。
【図６】第２実施形態における流体回路の動作を示すタイミングチャート。
【図７】第２実施形態の変形実施形態における均油機構の構成を示す模式図。
【図８】第２実施形態の変形実施形態における流体回路の動作を示す模式図。
【図９】一般的な空気調和装置の構成を示す模式図。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る冷凍サイクル装置の圧縮機近傍の構成を示す模式図。
【図１１】第３実施形態の変形実施形態における圧縮機近傍の構成を示す模式図。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る冷凍サイクル装置の圧縮機近傍の構成を示す模式図。
【図１３】第４実施形態の流体回路の動作を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２１】
本発明の流体回路１００、及びそれを用いた冷凍サイクル装置２００の第１実施形態について説明する。以下の実施形態では冷凍サイクル装置２００の一種である空気調和装置として説明する。
【００２２】
＜第１実施形態の冷凍サイクル装置２００の構成＞
第１実施形態の冷凍サイクル装置２００の一種である空気調和装置は、図１に示すように複数の並列に設けられた圧縮機１と、各圧縮機１間において均油を行うための均油機構２とを備えたものである。前記複数の圧縮機１の吐出配管１１が合流した後には、凝縮器、膨張弁、蒸発器（それぞれ図示しない）がこの順で設けられており、前記蒸発器を通過した冷媒が吸入配管１２により各圧縮機１に戻り冷凍サイクルをなすように構成してある。また、吐出配管１１の合流点と、前記凝縮器との間には、圧縮機１から吐出された冷媒と潤滑油とを分離する油分離器６１が設けてあり、油分離器６１と吸入配管１２との間には潤滑油を戻すための油戻し配管６２が設けてある。前記油戻し配管６２の下流側は、単一の圧縮機１にのみ潤滑油を戻すように吸入配管１２が分岐したのちの支流路に接続してある。この油戻し配管６２が接続される吸入配管１２は圧縮機１側へ下り勾配となるように設けてあり、接続される圧縮機１が停止中でも潤滑油が油分離器６１から流れてくるように構成してある。
【００２３】
前記複数の圧縮機１のうち、１つはデジタル方式の容量可変低圧シェル型の圧縮機１である。このものは、圧縮機１内において吸入圧縮作用を営ませるロード運転と、作動しながらも空回りさせることにより吸入圧縮作用を営ませないアンロード運転とに切り替えることができ、１周期におけるロード運転とアンロード運転の長さの比によって吐出される冷媒量を様々な値に制御することができるものである。このようなものがデジタル方式の容量可変型圧縮機１である。また、低圧シェル型とは、圧縮機１内の吸入圧縮作用が営まれるシリンダ室内の圧力よりも、潤滑油の貯留される潤滑油貯留部１５内の圧力が低く設定してあるものである。
【００２４】
複数の圧縮機１のうち、その他の圧縮機１は固定容量型の圧縮機１であり、これらの圧縮機１は単一の冷媒量でのみ吐出できるものである。
【００２５】
前記均油機構２は、各圧縮機１の潤滑油が貯留される油貯留部同士を接続する均油配管５を具備しており、図１に示すように前記均油配管５は、各圧縮器を直列につなぐように設けてある。各均油配管５の上流側は前記圧縮機１の標準潤滑油量高さに設けてある潤滑油導出ポート１３に接続してあるとともに、下流側は潤滑油導入ポート１４に接続してあり、ある圧縮機１に余剰の潤滑がある場合には、隣接する圧縮機１へと潤滑油が流れることができるようにしてある。各圧縮機１間に設けられた前記均油配管５には、上流側と下流側が高圧と低圧に繰り返して変動することによりポンプ作用が営まれることにより、余剰の潤滑油を隣の圧縮機１へと搬送する流体回路１００が形成してあり、各流体回路１００は流体を送り出す方向が同じ向きとなるように揃えて設けてある。
【００２６】
このように設けられた均油機構２により潤滑油がどのように搬送されるのかについて説明する。以下の説明では、図１において右端にあり、前記油戻し配管６２の下流側が吸入配管１２に接続されている固定容量の圧縮機１を始点圧縮機１（ａ）、左端にある可変容量型の圧縮機１を終点圧縮機１（ｃ）、始点圧縮機１（ａ）と終点圧縮機１（ｃ）との間にある固定容量型の圧縮機１を中間点圧縮機１（ｂ）として便宜上定義する。
【００２７】
この均油機構２によって、ある圧縮機１において余剰の潤滑油があった場合には、油分離器６１により分離された後に、始点圧縮機１（ａ）、中間点圧縮機１（ｂ）、終点圧縮機１（ｃ）、終点圧縮機１（ｃ）の吐出配管１１から油分離器６１へとこの順で循環的に流されることにより、最終的に各圧縮機１間での均油が達成されることになる。
【００２８】
＜流体回路１００の構成＞
次に、前記流体回路１００について詳述する。前記流体回路１００は、圧縮性流体である冷媒と非圧縮性流体である潤滑油とが混在して流れるものであり、図２に示すように内部圧力が高圧と低圧とに同期して繰り返し変化する上流側空間４１及び下流側空間４２と、前記上流側空間４１に入り口が接続されるとともに前記下流側空間４２に出口が接続されたポンプ部３とを備え、前記ポンプ部３が、上流側空間４１から下流側空間４２への流体移動を許容する向きに直列させた２つの逆止弁３１を具備し、前記逆止弁３１間に一定容積を有する中間部３２が形成されるように構成したものである。前記中間部３２は、底部に流体導出口が形成されており、冷媒の膨張に伴って潤滑油が導出されやすいように構成してある。ここで、上流側空間４１の圧力は例えば、接続されている潤滑油貯留部１５の内圧として捉えることができ、下流側空間４２の圧力は例えば、吸入配管１２等の圧力で代表させることができる。また、前記上流側空間４１及び下流側空間４２の内部圧力は前述した可変容量型圧縮機１の吐出容量の変化に同期して変化するものである。
【００２９】
このような流体回路１００の動作及び設定されるべき前記中間部３２の容積について詳述する。
【００３０】
図３は、前記デジタル方式可変容量型圧縮機１がロード運転とアンロード運転を周期的に繰り返し行い、上流側空間４１と下流側空間４２の内部圧力が高圧と低圧に周期的に変化している場合における前記流体回路１００の動作を示す模式図である。図４は圧縮機１のロード運転とアンロード運転の切り替え、上流側空間４１の圧力、中間部３２の圧力、下流側圧力の変化を示すタイミングチャートである。前記可変容量型圧縮機１が、ロード運転とアンロード運転を繰り返すと、前記上流側空間４１及び前記下流側空間４２には、図４に示すように圧力変動ΔＰｃが同期して表れる。ここで、低圧シェル型の圧縮機がロード運転をすると、前記上流側空間４１及び前記下流側空間４２の内部圧力が低下し、アンロード運転をすると内部圧力が上昇する理由について説明する。ロード運転が行われると、圧縮機１のシリンダ部において吸入作用が発生し、潤滑油貯留部１５内にある潤滑油や気体等の流体がシリンダ部へと吸い込まれるため、前記上流側空間４１及び前記下流側空間４２の内部圧力が低下する。逆にアンロード運転が行われると、空回りのために潤滑油貯留部１５が高圧につながれるため、前記上流側空間４１及び前記下流側空間４２の内部圧力に戻るため高圧となる。このように内部圧力は吐出容量の変化に同期して逆向きに変化することになる。また、このロード運転とアンロード運転を繰り返して継続させていると、前記中間部３２の圧力は前記逆止弁３１の影響により、前記上流側空間４１及び前記下流側空間４２と比較して少し遅れが生じて高圧Ｐｈと低圧Ｐｌの間で周期的に変動することになる。
【００３１】
図３の上部に示すように、前記中間部３２が低圧Ｐｌの場合、中間部３２の内部は冷媒ガスが膨張しているため中間部３２の容積Ｖｓは全て冷媒ガスである。次に、圧縮機１がアンロード運転となると、各圧縮機１の潤滑油貯留部１５の圧力は上昇するため前記潤滑油貯留部１５に接続されている上流側空間４１の圧力も上昇する。図４に示されるように、このとき、前記上流側空間４１の内部圧力と前記中間部３２の圧力とは周期が少しずれているため、前記中間部３２の圧力よりも前記上流側空間４１の圧力の方が高くなり、前記中間部３２へ潤滑油が流入する。そして、図３の中央部に示されるように潤滑油が流入したことにより前記中間部３２内の冷媒ガスが圧縮されて圧力が上昇し、前記上流部空間の圧力と前記中間部３２の圧力が高圧Ｐｈ等しくなるまで潤滑油の中間部３２への流入が続く。その後、前記中央部と前記下流側空間４２は同じ高圧Ｐｈでしばらく保たれているが、前記下流側空間４２の方が先に圧力が低圧Ｐｌに低下するので、図３の下部に示されるように、前記中間部３２から前記下流側空間４２へと潤滑油は流れていく。この時、上流側空間４１も前記中間部３２に対して低圧となっているが、逆止弁３１が設けられているため下流側空間４２へのみ移動が生じることになる。
【００３２】
上述したような変化によって、前記上流側空間４１及び前記下流側空間４２が高圧と低圧を繰り返して周期的に変化していることにより上流側空間４１から中間部３２、そして下流側空間４２へと潤滑油が流れていくことになる。
【００３３】
次に、中間部３２が満たすべき容積について圧力変動が１周期分生じた時の潤滑油の搬送量と、冷媒ガスの体積変化の関係から考察する。
【００３４】
図４の上部及び中央部に示される冷媒ガスの体積について注目して、それぞれの状態において前記中間部３２内の冷媒ガスの質量は等しいと仮定すると以下の式（数２）が成り立つ。
【００３５】
【数２】
2011117674.tif 000004
ここで、Ｖｓは前記中間部３２の容積（冷媒ガスが中間部３２を全て占めている時の体積）、Ｖｓ’は潤滑油が流入し、冷媒ガスが最も圧縮された時の体積、ρｌは低圧Ｐｌ時の冷媒ガスの密度、ρｈは高圧Ｐｈ時の冷媒ガスの密度である。
【００３６】
また、図４に示されるように冷媒ガスの体積変化が圧力変動１周期における潤滑油の流入体積Ｖａ’であることから、圧力変動の１周期Ｔｃにおける潤滑油の体積流量をＮａとすると、以下の式（数３）が成り立つ。
【００３７】
【数３】
2011117674.tif 000005
【００３８】
式（数2）と式（数３）から以下の式（数４）が成り立つ。
【００３９】
【数４】
2011117674.tif 000006
【００４０】
よって、中間部３２の容積Ｖｓは少なくとも冷媒ガスの密度変化（体積変化）をポンプ性能として使用できるようにすることを考慮すると以下の不等式（数５）によって記載される。
【００４１】
【数５】
2011117674.tif 000007
【００４２】
次に配管での圧力損失を考慮して中間部３２の体積Ｖｓについて考えてみる。前記圧縮機１がロード運転とアンロード運転を繰り返して運転を継続していると図４のタイミングチャートから分かるように前記上流側空間４１の圧力が高圧Ｐｈ、前記中間部３２の圧力が低圧Ｐｌの圧力差ΔＰｃから均圧して圧力差がゼロとなるまで潤滑油の移動が生じる。ここで、上流側空間４１と中間部３２とのある時点での圧力差をｐとすると、潤滑油の体積流量Ｎａは以下の式（数６）で表わせる。
【００４３】
【数６】
2011117674.tif 000008
ここで、Ｃは配管長、配管径、管内摩擦係数等から決まる定数である。
【００４４】
従って、圧力差ΔＰｃからゼロになるまでの間に前記上流側空間４１から前記中間部３２に流入する潤滑油の体積Ｖａ’’は式（数7）で表わされる。
【００４５】
【数７】
2011117674.tif 000009
ここで、Ｔｈは圧力変動において圧力が高い時間（圧縮機１がアンロード運転している時間）、Ｃｈは上流側空間４１から中間部３２へと潤滑油が流れる場合の定数。
【００４６】
次に、中間部３２から下流側空間４２への潤滑油の流出量は同様に以下式（数８）のように表わすことができる。
【００４７】
【数８】
2011117674.tif 000010
ここで、Ｔｌは圧力変動において圧力が低い時間（圧縮機１がロード運転している時間）、Ｃｌは中間部３２から下流側空間４２へと潤滑油が流れる場合の定数。
【００４８】
中間部３２に流入する体積と流出する体積が等しいと仮定すると、式（数４）、式（数７）、式（数８）より以下の式（数９）が成り立つ。
【００４９】
【数９】
2011117674.tif 000011
【００５０】
さらに容積Ｖｓに変形すると、式（数１０）となる。
【００５１】
【数１０】
2011117674.tif 000012
【００５２】
ここで、差圧によって決定される潤滑油の体積よりも中間部３２の容積Ｖｓが大きい必要がないことから、容積Ｖｓは式（数５）、式（数１０）から以下の式（数１１）で表わされる。
【００５３】
【数１１】
2011117674.tif 000013
【００５４】
なお、冷媒ガス密度がρｌ、ρｈの時の圧力Ｐｌ、Ｐｈについては関数ｇ（ｘ）を用いて表わすことができ、圧力変動ΔＰｃは以下の式（数１２）で表わすことができる。
【００５５】
【数１２】
2011117674.tif 000014
【００５６】
＜第１実施形態の効果＞
このように構成された第１実施形態の流体回路１００及びそれを用いた冷凍サイクル装置２００によれば、前記冷凍サイクル装置２００は、各圧縮機１の潤滑油貯留部１５同士を直列に均油配管５で接続してあることから、潤滑油を油分離器６１、始点圧縮機１、中間点圧縮機１、終点圧縮機１の順で循環させて各圧縮機１の油面を一定に保つことができる。また、デジタル方式の可変容量型圧縮機１が、ロード運転及びアンロード運転を交互に繰り返すことにより生じる圧力変動によって、前記流体回路１００により潤滑油を搬送することができる。このことから、低圧シェル型の圧縮機１である場合、通常、潤滑油貯留部１５からより高圧の他の配管へ潤滑油を搬送することは難しいが、前記流体回路１００のポンプ作用により能動的に移動させることができる。しかも、ある一つの可変容量型の圧縮機１により圧力変動が生じさせてあれば、停止している圧縮機１中の潤滑油も搬送することができるので、従来のような圧力差を生じさせるような均油運転を行う必要が無い。そのため、通常の空調運転とは別に均油運転を行うことによる冷凍サイクルとしての性能低下を招くことがない。
【００５７】
＜第２実施形態の構成＞
次に、本発明の流体回路１００及びそれを用いた冷凍サイクル装置２００の第２実施形態について説明する。以下の説明では各実施形態において第１実施形態に対応する部材には同じ符号を付すこととする。第２実施形態は、第１実施形態とは前記均油配管５の設け方が異なっており、油分離器６１を介して均油を行う構成を省略し、主に各圧縮機１の潤滑油貯留部１５同士のみで均油を行うように構成してある。
【００５８】
より具体的には、図５に示すように各圧縮機１の潤滑油貯留部１５同士を均油配管５で接続し、各圧縮機１が円環をなすように設けてある。また、各圧縮機１間に設けてある流体回路１００は、始点圧縮機１（ａ）、中間点圧縮機１（ｂ）、終点圧縮機１（ｃ）、始点圧縮機１（ａ）の順で余剰の潤滑油が搬送されるように向きを揃えて設けてある。
【００５９】
このように構成された第２実施形態の冷凍サイクル装置２００でも、第１実施形態と同様に停止している圧縮機１中の潤滑油も、デジタル型の圧縮機１がロード運転とアンロード運転を繰り返すことによる圧力変動があれば搬送することができる。従って、特別な均油運転を行うことなしに各圧縮機１間を均油することができ、均油のためにシステムの冷凍性能等の低下を招くことがない。
【００６０】
＜第１実施形態及び第２実施形態に関するその他の実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、可変容量型の圧縮機１としてデジタル方式のものを使用し、ロード運転とアンロード運転が繰り返されることにより圧力変動が生じ、その圧力変動により潤滑油を搬送し均油を行うように構成していた。可変容量型の圧縮機１としてはデジタル方式のもの以外に、インバーター方式の圧縮機１を用いても構わない。インバーター方式の圧縮機１を用いる場合には、図６のタイミングチャートに示すように、インバーターの周波数を上昇、下降を交互に繰り返させることにより圧力変動を生じさせ、前記流体回路１００により潤滑油を搬送できるようにすればよい。このようにインバーター方式の可変容量型圧縮機１を動作させることにより、デジタル方式の圧縮機１を用いた場合と同様に均油を行うことができる。
【００６１】
また、インバーター方式の可変容量型圧縮機１において圧力変動を生じさせるための構成としては、図７に示すようにインバーター方式の可変容量型圧縮機１の吐出配管１１と吸入配管１２とを接続するバイパス配管７１を設けて、そのバイパス配管７１上に電磁弁７２等の開閉弁を設けたものが挙げられる。このように構成すれば、図８のタイミングチャートに示すように電磁弁７２を開放することで、吐出配管１１から吸入配管１２へ冷媒ガスをバイパスさせて空回りさせることにより疑似的にアンロード運転とすることができ、デジタル方式の可変容量型圧縮機１と同様にロード運転とアンロード運転を繰り返すことができる。つまり、圧力変動を繰り返して生じさせることができるので、流体回路１００によって潤滑油を搬送させて均油を行うことができるようになる。
【００６２】
＜第３実施形態の構成＞
本発明の流体回路１００及びそれを用いた冷凍サイクル装置２００の第３実施形態について説明する。第３実施形態は図９に示すような従来の空気調和装置について、前記流体回路１００を圧縮機１に付加することにより余剰の潤滑油を吐出側へ排出できるようにしたものである。つまり、排出された潤滑油は、室内機を経由して再び室外機に戻し各室外機にある圧縮機１の均油を行うように構成したものである。
【００６３】
より具体的には、図１０に示すように、室外機の中にある従来のデジタル方式の可変容量低圧シェル型の圧縮機１について、前記圧縮機１の標準油量位置に設けてある潤滑油導出ポート１３に前記流体回路１００の上流側を接続し、下流側を前記圧縮機１への吸入配管１２に接続するように均油配管５を設けてある。このように構成することによって、ロード運転とアンロード運転が繰り返されることにより生じる圧力変動があれば、前記流体回路１００によって標準油量よりも多い余剰の潤滑油は、吸入配管１２へと搬送されることになる。そして、吸入配管１２に搬送された潤滑油は冷媒ガスと一緒になって前記圧縮機１内のシリンダへと吸い込まれて、前記圧縮機１の吐出配管１１から吐出されることになる。
【００６４】
つまり、従来圧縮機１から余剰の潤滑油を排出するためには、圧縮機１に特別な機構を形成する必要があったが、第３実施形態のように潤滑油導出ポート１３と吸入配管１２を接続する均油配管５を設けておき、その均油配管５上に吸入配管１２側へのみ流体が流れるように２つの逆止弁３１を直列に設けておくだけで、余剰の潤滑油を吐出配管１１へと排出することができるようになる。吐出配管１１へ排出された潤滑油は室内機を通過して各室外機内の圧縮機１に分配され均油を行うことができるようになる。なお、吸入配管１２が圧縮機１に接続される吸入ポートの位置が圧縮機１内のシリンダに近く設定してある方が、排出される油の割合を多くすることができる。
【００６５】
＜第３実施形態のその他の実施形態＞
第３実施形態では、デジタル方式の可変容量型圧縮機１の場合について説明したが、インバーター方式の可変容量型圧縮機１であっても構わない。この場合、図１１に示すように均油配管５を圧縮機１の潤滑油導出ポート１３と吸入配管１２とを接続するように設け、流体回路１００を吸入配管１２へ潤滑油が流れるように設けるとともに、段落００６０で説明したように吐出配管１１と吸入配管１２とを接続するパイパス配管を設け、バイパス配管７１上に電磁弁７２を設ければよい。このようにしてインバーター方式の圧縮機１でも圧力変動が生じるように構成すれば、流体回路１００により低圧の潤滑油を吐出配管１１へと排出し均油を行うことができる。また、インバーター式の圧縮機１の駆動周波数を上昇、下降を繰り返して変化させることにより圧力変動を生じさせても構わない。
【００６６】
＜第４実施形態の構成＞
本発明の流体回路１００及びそれを用いた冷凍サイクル装置２００の第４実施形態について説明する。
前記第３実施形態では、低圧シェル型の圧縮機１に余剰の潤滑油を排出する機能を付加する構成について説明したが、第４実施形態では高圧シェル型の圧縮機１の場合について説明する。
【００６７】
図１２に示すように、高圧シェル型の圧縮機１の場合には、余剰の潤滑油を導出するための潤滑導出ポートと、吐出配管１１とを接続するように均油配管５を設け、その均油配管５上に吐出配管１１側へと流体が流れるように２つの逆止弁３１を直列に設けて流体回路１００を形成すればよい。このように流体回路１００を設ければ、例えばインバーター方式の高圧シェル型圧縮機１の場合、駆動周波数を上昇、下降を繰り返すことにより圧力変動を生じさせれば、図１３のタイミングチャートに示されるように余剰の圧縮機１を吐出配管１１へと排出することができるようになる。つまり、室内機側へと潤滑油を排出し、各室外機へと潤滑油が配分されることにより均油を行うことができるようになる。なお高圧シェル型の圧縮機１を用いている場合には、上流側空間４１及び下流側空間４２の圧力変動と、圧縮機１により生じる圧力変動との位相が低圧シェル型の圧縮機１の場合と比較して反相となっているが、同様に潤滑油を搬送することができる。
【００６８】
その他の実施形態について説明する。前記流体回路や冷凍サイクル装置は空気調和装置に限られるものではない。例えば、冷蔵庫等の冷凍装置等に適用しても構わない。また、流体回路によって潤滑油の搬送を行うには、圧縮機の構成や動作の方法によって周期的な圧力変動を生じさせるものであればよい。
【００６９】
また、前記流体回路は冷凍サイクル装置への適用のみに限られるものではない。冷凍サイクル装置以外の圧縮性流体と非圧縮性流体が混在して流れる装置において、非圧縮性流体を搬送するのに用いられても構わない。
【００７０】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、各実施形態の組み合わせや、変形を行っても構わない。
【符号の説明】
【００７１】
１００・・・流体回路
２００・・・冷凍サイクル装置
１・・・圧縮機
１１・・・吐出配管
１２・・・吸入配管
２・・・均油機構
３・・・ポンプ部
３１・・・逆止弁
３２・・・中間部
４１・・・上流側空間
４２・・・下流側空間
５・・・均油配管
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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