(57)【要約】      （修正有）【課題】均油運転時に冷媒回路の能力が過剰となることを防ぐ制御装置を提供する。【解決手段】制御装置３０は、互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機１１，１２を備える冷媒回路において、均油管を通じて冷凍機油を移動させる均油運転において、一部の圧縮機１１，１２に相対的に高圧の冷媒を供給し、当該冷媒を供給した圧縮機１１，１２から他の圧縮機１１，１２へ冷凍機油を移動させる制御を行う。さらに、均油運転において、冷凍機油の移動先となる圧縮機１１，１２の回転数を上昇させることなく、一部の圧縮機１１，１２に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う。【選択図】図２
2019128062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機を備える冷媒回路において、前記均油管を通じて冷凍機油を移動させる均油運転を行う場合に、一部の前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給し、当該冷媒を供給した前記圧縮機から他の前記圧縮機へ冷凍機油を移動させる制御を行う、制御装置。
【請求項２】
前記均油運転において、冷凍機油の移動先となる前記圧縮機の回転数を上昇させることなく、一部の前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記均油運転において、複数の前記圧縮機の吐出側の温度が所定の温度以上の場合に前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記均油運転において、外気温が所定の温度以上の場合に前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
さらに、負荷が所定以上の場合に前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記冷媒回路は、複数の前記圧縮機が吐出した冷媒を凝縮する熱交換器の下流側と複数の前記圧縮機の各々とを接続する複数の液バイパス管と、前記液バイパス管に設けられた弁とを備え、前記均油運転において、複数の前記液バイパス管のうち一部に設けられた前記弁を開くことにより、当該液バイパス管に接続された前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機と、
複数の前記圧縮機が吐出した冷媒を凝縮する熱交換器の下流側と複数の前記圧縮機の各々とを接続する複数の液バイパス管と、
前記液バイパス管に設けられた弁と、
請求項６に記載の制御装置と、
を備えるコンデンシングユニット。
【請求項８】
請求項７に記載のコンデンシングユニットと、
利用側熱交換器を有するショーケースと、
を備える冷凍装置。
【請求項９】
互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機を備える冷媒回路において、前記均油管を通じて冷凍機油を移動させる均油運転を行う場合に、一部の前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給し、当該冷媒を供給した前記圧縮機から他の前記圧縮機へ冷凍機油を移動させる制御を行う、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、コンデンシングユニット、冷凍装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の圧縮機が備えられたコンデンシングユニットでは、各圧縮機の低圧部分を均油管で接続し、冷凍機油が多い圧縮機から冷凍機油が少ない圧縮機へと、この均油管を通じて冷凍機油を移動させることによって圧縮機間の冷凍機油の不均衡を解消する均油運転が行われることがある。例えば、２台の圧縮機が並列に接続されている場合、一方の圧縮機の回転速度を上昇させることでその圧縮機内の圧力を低下させ、他の圧縮機との間に圧力差を生じさせ、回転速度を上昇させた圧縮機へと均油管を通じて冷凍機油を移動させる。なお、特許文献１には、均油管が設けられた空気調和機について記載がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０５６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、均油制御で、圧縮機の回転速度を上昇させると、それだけ多くの冷媒が循環することになり、例えば、コンデンシングユニットにおいては冷却能力が過多となる。すると、冷媒回路で計測される温度や圧力などの値が、運転上の許容範囲閾値を超えてしまい、運転停止に至るなどの不都合が生じる可能性がある。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、コンデンシングユニット、冷凍装置、及び制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機を備える冷媒回路において、前記均油管を通じて冷凍機油を移動させる均油運転を行う場合に、一部の前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給し、当該冷媒を供給した前記圧縮機から他の前記圧縮機へ冷凍機油を移動させる制御を行う制御装置である。
【０００７】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記均油運転において、冷凍機油の移動先となる前記圧縮機の回転数を上昇させることなく、一部の前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う。
【０００８】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記均油運転において、複数の前記圧縮機の吐出側の温度が所定の温度以上の場合に前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う。
【０００９】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記均油運転において、外気温が所定の温度以上の場合に前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う。
【００１０】
本発明の一態様における前記制御装置は、前記均油運転において、さらに、負荷が所定以上の場合に前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う。
【００１１】
本発明の一態様における前記冷媒回路は、複数の前記圧縮機が吐出した冷媒を凝縮する熱交換器の下流側と複数の前記圧縮機の各々とを接続する複数の液バイパス管と、前記液バイパス管に設けられた弁とを備え、前記制御装置は、前記均油運転において、複数の前記液バイパス管のうち一部に設けられた前記弁を開くことにより、当該液バイパス管に接続された前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給する制御を行う。
【００１２】
本発明の一態様は、互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機と、複数の前記圧縮機が吐出した冷媒を凝縮する熱交換器の下流側と複数の前記圧縮機の各々とを接続する複数の液バイパス管と、前記液バイパス管に設けられた弁と、上記の制御装置と、を備えるコンデンシングユニットである。
【００１３】
本発明の一態様は、上記のコンデンシングユニットと、利用側熱交換器を有するショーケースと、を備える冷凍装置である。
【００１４】
本発明の一態様は、互いに均油管を介して接続され、並列に設けられた複数の圧縮機を備える冷媒回路において、前記均油管を通じて冷凍機油を移動させる均油運転を行う場合に、一部の前記圧縮機に相対的に高圧な冷媒を供給し、当該冷媒を供給した前記圧縮機から他の前記圧縮機へ冷凍機油を移動させる制御を行う、制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、均油運転中の冷媒循環量の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態における冷媒回路の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における均油運転の実行条件について説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における均油運転時の制御について説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態における均油運転時の制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態における均油運転について、図１〜図５を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における冷媒回路の一例を示す図である。
図１にコンデンシングユニット１とショーケース２を含む冷凍装置１００を示す。コンデンシングユニット１は、圧縮機１１，１２と、アキュムレータ３と、オイルセパレータ６１，６２と、ガスクーラ５１，５２と、オイルポット７１，７２と、中圧レシーバ９と、過冷却コイル１０と、制御装置３０とを主に備えている。ショーケース２は、膨張弁８１、利用側熱交換器（蒸発器）８０を備えている。本実施形態の冷媒回路は、圧縮機１１，１２、ガスクーラ５１，５２、膨張弁８１、利用側熱交換器８０、それらを接続する配管などを含んで構成される。
【００１８】
圧縮機１１，１２は、冷媒を圧縮し、圧縮した高圧冷媒を冷媒回路に供給する。圧縮機１１は、１段目の第一段圧縮部１１ａと、２段目の第二段圧縮部１１ｂと、を有する２段圧縮機である。圧縮機１２は、１段目の第一段圧縮部１２ａと、２段目の第二段圧縮部１２ｂと、を有する２段圧縮機である。コンデンシングユニット１において、圧縮機１１と圧縮機１２は、並列に設けられている。また、後述するように圧縮機１１と圧縮機１２は、オイルポット７１、オイルポット７２、均油管７３を介して冷凍機油が移動可能なように互いに接続されている。本実施形態の冷媒には、例えば、ＣＯ２が用いられる。ＣＯ２冷媒は、高圧と低圧の圧力差が大きく、圧縮機効率の向上のため二段圧縮構造が採用されている。また、性能・効率向上のため、圧縮機１１，１２の第二段圧縮部１１ｂ，１２ｂに中間圧力（中圧）の冷媒を供給するガスインジェクション機構（後述）が採用されている。圧縮機１１の吐出側には、温度センサＴｈｏ−Ｄ１が設けられ、圧縮機１２の吐出側には、温度センサＴｈｏ−Ｄ２が設けられる。
【００１９】
圧縮機１１の吐出側の吐出管ＭＰ０１には、ホットガスバイパス管ＢＰ１１が接続される。ホットガスバイパス管ＢＰ１１には、ストレーナ１３１、電磁弁ＳＶＨＧ１、キャピラリチューブ１４１が設けられ、負荷側から戻った冷媒の流路である戻り配管ＭＰ１３に接続される。これらホットガスバイパス管ＢＰ１１、ストレーナ１３１、電磁弁ＳＶＨＧ１、キャピラリチューブ１４１を含む流路をホットガスバイパスと呼ぶ。ホットガスバイパスにおける冷媒の流れは、電磁弁ＳＶＨＧ１の開閉により制御される。つまり、制御装置３０が電磁弁ＳＶＨＧ１を開くと、圧縮機１１の吐出側と吸入側が連通し、冷媒がホットガスバイパスを流れる。同様に圧縮機１２の吐出側の吐出管ＭＰ０２には、ホットガスバイパス管ＢＰ１２が接続される。ホットガスバイパス管ＢＰ１２には、ストレーナ１３２、電磁弁ＳＶＨＧ２、キャピラリチューブ１４２が設けられホットガスバイパスを構成し、戻り配管ＭＰ１３に接続される。圧縮機１２側のホットガスバイパスにおける冷媒の流れも圧縮機１１側と同様に、電磁弁ＳＶＨＧ２の開閉により制御される。電磁弁ＳＶＨＧ１，ＳＶＨＧ２は、例えば、圧縮機１１，１２の起動前にそれらの吸入側と吐出側を均圧にするために開とされ、起動後には閉とされることが多い。従ってコンデンシングユニット１の運転中は、圧縮機１１，１２が吐出した冷媒は、ホットガスバイパスを流れずに吐出管ＭＰ０１，ＭＰ０２を流れる。
【００２０】
吐出管ＭＰ０１を流れる冷媒は、オイルセパレータ６１へ供給される。オイルセパレータ６１では、冷媒と冷媒に溶け込んだ冷凍機油とが分離され、冷媒は、逆止弁ＣＶ１を経由してガス管ＭＰ１０へと流れる。また、オイルセパレータ６１の底部とオイルポット７１の側面は、油戻し管ＲＰ１１で連通している。オイルセパレータ６１で分離された冷凍機油は、油戻し管ＲＰ１１を通ってオイルポット７１へ戻される。油戻し管ＲＰ１１にはストレーナ１２１が設けられ、ストレーナ１２１の下流側で油戻し管ＲＰ１１は２つの流路に分かれる。一方の流路の配管には、キャピラリチューブ１５１と電磁弁ＳＶ−ＯＩＬ１が設けられ、他方の流路の配管には、キャピラリチューブ１６１が設けられる。オイルポット７１へ戻される冷凍機油の量は、電磁弁ＳＶ−ＯＩＬ１の開閉により調整される。
【００２１】
また、オイルポット７１の上部と圧縮機１１の第一段圧縮部１１ａの吐出側とは配管により連通されている。油戻し管ＲＰ１１から流入する冷凍機油とは別に、圧縮機１１の動作中、冷凍機油は、第一段圧縮部１１ａの吐出側の連通管からもオイルポット７１に流入する。また、オイルポット７１の底部は、配管により圧縮機１１の底部と連通している。オイルポット７１の下方に溜った冷凍機油は、底部の配管を通じて圧縮機１１に戻される。
【００２２】
また、オイルポット７１には、レベルスイッチ７１ａが設けられる。レベルスイッチ７１ａは、オイルポット７１内の油面の高さを検出する。レベルスイッチ７１ａは、油面が所定の高さまで低下すると、油面の低下を示す信号を制御装置３０に出力する。
【００２３】
圧縮機１２側の構成も同様である。圧縮機１２が吐出した冷媒は、吐出管ＭＰ０２を通ってオイルセパレータ６２へ至り、オイルセパレータ６２で分離された冷媒は、逆止弁ＣＶ２を経由してガス管ＭＰ１０へと流れる。分離された冷凍機油は、油戻し管ＲＰ１２に設けられたストレーナ１２２、キャピラリチューブ１５２、キャピラリチューブ１６２、弁ＳＶ−ＯＩＬ２を通過してオイルポット７２に戻される。また、冷凍機油は、圧縮機１２の第二段圧縮部１２ｂの吐出側からオイルポット７２に流入する。オイルポット７２に供給された冷凍機油は、底部の配管を通じて圧縮機１２に戻される。また、オイルポット７２に設けられたレベルスイッチ７２ａは、オイルポット７２における油面の低下を検出すると、油面の低下を制御装置３０に通知する。
【００２４】
また、オイルポット７１とオイルポット７２は、均油管７３を介して接続されている。均油管７３は、各オイルポット７１，７２に貯留される油量の偏りをなくすために設けられる。均油管７３の一方の端は、オイルポット７１の側面のレベルスイッチ７１ａが設けられた高さ（油面の低下を検出する高さ）より高く、油戻し管ＲＰ１１の接続位置より低い位置に接続され、他の端は、オイルポット７２の側面のレベルスイッチ７２ａが設けられた高さより高く、油戻し管ＲＰ１２の接続位置より低い位置に接続されている。
【００２５】
圧縮機１１，１２によって吐出された高温高圧の冷媒は、ガス管ＭＰ１０を通って、並列に設けられたガスクーラ５１，５２に供給される。ガスクーラ５１，５２に供給された冷媒は、ファン４１，４２によって送り込まれる空気との熱交換により凝縮される。ＣＯ２冷媒の場合は冷却される。ガス管ＭＰ１０におけるガスクーラ５１，５２の上流側には、温度センサＴｈｏ−Ｇ１と高圧計測用の圧力センサＰＳＨが設けられる。
【００２６】
ガスクーラ５１，５２で冷却あるいは凝縮された冷媒は、気液２相管ＭＰ１１に設けられたストレーナ１１１を通過して、中圧レシーバ９の入口側に設けられた膨張弁ＥＥＶＧによって、ＣＯ２冷媒の場合は、例えば６Ｍｐａ程度の中圧に降圧されて中圧レシーバ９へ供給される。気液２相管ＭＰ１１におけるガスクーラ５１，５２の下流側には温度センサＴｈｏ−Ｇ２が設けられ、中圧レシーバ９の入口側には温度センサＴｈｏ−Ｍが設けられる。
【００２７】
また、気液２相管ＭＰ１１における膨張弁ＥＥＶＧの上流側では、冷却後あるいは凝縮後の冷媒を、圧縮機１１，１２へ戻す液バイパス管ＢＰ２１，２２が接続されている。液バイパス管ＢＰ２１には、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１の開度を制御することにより、液バイパス管ＢＰ２１へ流入する冷媒量を調整する。同様に液バイパス管ＢＰ２２には、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２の開度を制御することにより、液バイパス管ＢＰ２２へ流入する冷媒量を調整する。液バイパス管ＢＰ２１は、後述するインジェクション管ＩＰ１１と接続し、液バイパス管ＢＰ２２はインジェクション管ＩＰ１２と接続する。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１は、圧縮機１１の吐出側の温度が所定の温度以上となったときに制御装置３０により開とされる。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１が開くことにより、ガスクーラ５１，５２で熱交換を行って圧縮機１１の吐出側よりも低温となった冷媒が、液バイパス管ＢＰ２１およびインジェクション管ＩＰ１１を通して圧縮機１１の中圧部（第二段圧縮部１１ｂの吸入側）へと供給され、圧縮機１１の吐出側における過度な温度上昇を抑制する。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２、液バイパス管ＢＰ２２についても同様である。
【００２８】
中圧レシーバ９は、膨張弁ＥＥＶＧ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と液相の冷媒である液冷媒とに分離する。中圧レシーバ９には、液冷媒の液面が上限に達したかどうかを検出する中圧レシーバレベルスイッチ９ａが設けられている。中圧レシーバ９の上部にはインジェクション管ＩＰ１０が接続され、ガス冷媒を送出する。インジェクション管ＩＰ１０には圧力センサＰＳＭ１が設けられる。インジェクション管ＩＰ１０によって送出されたガス冷媒は、２つの流路（インジェクション管ＩＰ１１，１２）に分岐される。インジェクション管ＩＰ１１には、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ１が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ１の開度を制御することにより、インジェクション管ＩＰ１１へ流入する冷媒の圧力を制御する。膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ１の圧縮機１１側には逆止弁ＣＶ３が設けられ、インジェクション管ＩＰ１１へ流入した中圧のガス冷媒は、圧縮機１１の中圧部に供給される。インジェクション管ＩＰ１１から供給された中圧のガス冷媒は、第二段圧縮部１１ｂによって再圧縮される。これにより、冷凍サイクルのＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を向上させることができる（ガスインジェクション機構）。インジェクション管ＩＰ１１における圧縮機１１との接続部の手前側には、温度センサＴｈｏ−ＩＮＪ１、圧力センサＰＳＭ２１が設けられる。
【００２９】
インジェクション管ＩＰ１２には、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ２、逆止弁ＣＶ４が設けられ、制御装置３０は、膨張弁ＥＥＶ−ＩＮＪ２の開度を制御することにより、インジェクション管ＩＰ１２へ流入する冷媒の圧力を制御する。インジェクション管ＩＰ１２へ流入した中圧のガス冷媒は、圧縮機１２の中圧部に供給されて再圧縮される。インジェクション管ＩＰ１２における圧縮機１２との接続部の手前側には、温度センサＴｈｏ−ＩＮＪ２、圧力センサＰＳＭ２２が設けられる。
【００３０】
一方、中圧レシーバ９内で分離された液冷媒は、液管ＭＰ１２を流れ、ストレーナ１４を通過して、過冷却コイル１０で冷却される。過冷却コイル１０の上流側では、液管ＭＰ１２に過冷却管ＭＰ１２Ａが接続され、中圧レシーバ９から流出した液冷媒の一部は、過冷却管ＭＰ１２Ａに分岐する。分岐した液冷媒は、過冷却コイル用の膨張弁ＥＥＶＳＣにより減圧されて低温となり、過冷却コイル１０において、液管ＭＰ１２を流れる液冷媒（負荷側へ供給される冷媒）を冷却する。過冷却管ＭＰ１２Ａに分岐した冷媒は、過冷却コイル１０を通過するとアキュムレータ３へと流れる。過冷却管ＭＰ１２Ａには、温度センサＴｈｏ−ＳＣが設けられる。
【００３１】
液管ＭＰ１２を流れる冷媒は、過冷却コイル１０で冷却された後、コンデンシングユニット１から流れ出て、接続配管８２を通じて外部の負荷（ショーケース２）に供給される。ショーケース２は、膨張弁８１、利用側熱交換器８０を備える。コンデンシングユニット１から供給された冷媒は、膨張弁８１で減圧され、利用側熱交換器８０において熱交換を行い、対象物を冷却する。熱交換後の冷媒は、接続配管８３を通じてコンデンシングユニット１へ戻る。コンデンシングユニット１では、負荷側から戻った冷媒は、戻り配管ＭＰ１３を通じてアキュムレータ３へと流れる。戻り配管ＭＰ１３におけるアキュムレータ３の手前側には、温度センサＴｈｏ−Ｓ、低圧計測用の圧力センサＰＳＬが設けられている。
【００３２】
アキュムレータ３は、圧縮機１１，１２に供給される冷媒の気液分離を行う。アキュムレータ３で分離されたガス冷媒の一部は、吸入管ＭＰ１４を通過して、圧縮機１１に付設されたアキュムレータ２１へ供給される。アキュムレータ２１でさらに気相だけが抽出されたガス冷媒は、圧縮機１１の第一段圧縮部１１ａの吸入側に供給される。同様にアキュムレータ３で分離されたガス冷媒の残りは、吸入管ＭＰ１５を通過して、圧縮機１２に付設されたアキュムレータ２２へ供給され、圧縮機１２の第一段圧縮部１２ａの吸入側に供給される。
また、コンデンシングユニット１には、外部の温度を計測する温度センサＴｈｏ−Ａが設けられる。
【００３３】
制御装置３０は、温度センサＴｈｏ−Ｒ等の各センサ、電磁弁ＥＥＶＧなどの各種弁、圧縮機１１，１２等の機器と接続されており、各センサによる計測値を取得し、圧縮機１１，１２の回転数や膨張弁ＥＥＶＧ等の開閉を調整し、コンデンシングユニット１を運転する。例えば、制御装置３０は、温度センサＴｈｏ−Ａが計測する温度等に基づいて、圧縮機１１，１２に存在する冷凍機油の偏りを是正する均油運転を行う。次に制御装置３０が備える均油運転の機能について図２を用いて説明する。
【００３４】
図２は、本発明の一実施形態における制御装置のブロック図である。
制御装置３０は、例えばマイコン等のコンピュータ装置である。図示するように制御装置３０は、センサ情報取得部３１と、タイマ３２と、記憶部３３と、均油運転制御部３４と、を備えている。なお、制御装置３０は、コンデンシングユニット１に関して種々の制御を行うが、本明細書では均油運転以外の制御に関する機能の説明を省略する。
【００３５】
センサ情報取得部３１は、各センサから計測値を取得する。例えば、センサ情報取得部３１は、温度センサＴｈｏ−Ａから外気温の計測値、温度センサＴｈｏ−Ｄ１から圧縮機１１の吐出側における冷媒の温度の計測値、温度センサＴｈｏ−Ｄ２から圧縮機１２の吐出側における冷媒の温度の計測値を取得する。
タイマ３２は、時刻を計測する。
記憶部３３は、センサ情報取得部３１が取得した温度の計測値や均油運転に必要なパラメータの値など種々の情報を記憶する。また、記憶部３３は、制御装置３０の機能を実現する各種プログラムを記憶する。
【００３６】
均油運転制御部３４は、均油運転を実行する。例えば、均油運転制御部３４は、レベルスイッチ７１ａ又はレベルスイッチ７２ａが油面の低下を示す信号を出力すると、所定の設定時間だけ油面の低下が検知された側の圧縮機へ冷凍機油を移動させる均油運転を開始する。また、均油運転制御部３４は、均油運転を開始して所定の時間が経過すると、均油運転を終了する。均油運転制御部３４は、圧縮機制御部３４１と、弁制御部３４２とを備えている。
【００３７】
圧縮機制御部３４１は、均油運転中の圧縮機１１または圧縮機１２の回転数を上昇させることにより均油運転を実行する。例えば、オイルポット７２において油面の低下が検出された場合、オイルポット７２と底部で連通した圧縮機１２の冷凍機油量も低下していると考えられる。圧縮機制御部３４１は、圧縮機１２の回転数を所定の速度に上昇させ、圧縮機１２内の圧力を低下させる。すると、圧縮機１２の圧力低下に伴い、オイルポット７２内の圧力も低下する。これにより、相対的に高圧のオイルポット７１からオイルポット７２へと、均油管７３を通じて冷凍機油が移動し、オイルポット７２から圧縮機１２へと冷凍機油が供給される。これにより、圧縮機１２の冷凍機油が増加し、圧縮機１１，１２間の冷凍機油の不均衡が解消に向かう。
【００３８】
一般的な均油運転では、圧縮機制御部３４１が行うように、一方の圧縮機の回転数を上昇させる。これにより、冷媒の循環量が増加し、冷却能力が過剰となることがある。例えば、図１に例示するコンデンシングユニット１の場合、制御装置３０は、圧力センサＰＳＬの計測値（圧縮機１１，１２の吸入側の圧力）が所定の目標値となるように圧縮機１１，１２の回転数を制御する。この制御において、圧縮機１１等の回転数を上昇させることにより冷却能力が向上すると、圧縮機１１等の吸入側の圧力（圧力センサＰＳＬの計測値）は低下していく。特にショーケース２が冷凍（高負荷）の場合、上記した制御の目標値は、冷蔵の場合と比べ低い値に設定される。このように相対的に低い目標値に合わせるように圧縮機１１の吸入側圧力を制御する運転が行われている状況で、均油運転のために圧縮機１１等の回転数を上昇させると、圧力センサＰＳＬが計測する吸入側圧力の低下が進み、ＣＯ２冷媒の三重点に至る可能性がある。すると、コンデンシングユニット１は運転停止を余儀なくされる。従って、特に高負荷の運転条件下では、均油運転のために圧縮機１１等の回転数を上昇させることにはリスクが伴う。そこで、本実施形態では、運転条件に応じて、圧縮機１１等の回転数を上昇させることなく、均油運転を行う方法を提供する。
【００３９】
弁制御部３４２は、例えば、圧縮機１１の冷凍機油が少ない状況において、所定の条件を満たす場合に、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１を開いて液バイパス管ＢＰ２１を介して、相対的に高圧な冷媒を冷凍機油が多い圧縮機１２へと供給する。すると、高圧な冷媒が供給された圧縮機１２内の圧力が高くなり、圧縮機１２側から圧縮機１１側へと冷媒が移動し、冷凍機油の偏りが是正される。この方法であれば、圧縮機１１の回転数を上昇させることがないので、冷媒の循環量の増加により、圧縮機１１吸入側の圧力が過度に低下するおそれが無い。本実施形態では、コンデンシングユニット１の運転状態に応じて、圧縮機制御部３４１による均油運転（以下、回転数制御と記載する場合がある）と、弁制御部３４２による均油運転（以下、液バイパス制御と記載する場合がある）を切り替えて実行する。
なお、均油運転制御部３４は、制御装置３０が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）が、記憶部３３からプログラムを読み出して実行することで実現される機能である。
【００４０】
次に図３、図４を用いて、本実施形態の均油運転についてさらに詳しく説明する。
図３は、本発明の一実施形態における均油運転の実行条件について説明する図である。
上記のとおり、弁制御部３４２による均油運転では、ガスクーラ５１，５２下流の凝縮された冷媒を、一方の膨張弁、例えば、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２により減圧して、液バイパス管ＢＰ２２、インジェクション管ＩＰ１２を通して圧縮機１２へ供給する。その為、圧縮機１２へ供給される冷媒は、湿り冷媒となり、圧縮機１２の吐出側の温度が低い運転状態では、液バックが生じる可能性がある。従って、圧縮機１２の吐出側の温度が上昇しやすい運転状態の場合に、液バイパス管ＢＰ２２を利用した液バイパス制御を行うことが好ましい。例えば、ショーケース２側の蒸発温度設定が高すぎず、且つ外気温が高ければ液バックが生じる可能性が低い。具体的には図３に示すように温度センサＴｈｏ−Ａが計測した外気温とショーケース２の利用側熱交換器８０における冷媒の蒸発温度の設定値との関係が、コンデンシングユニット１の使用範囲として定められた外気温の上下限値と蒸発温度設定値の上下限値とで規定される範囲のうち、所定の領域（斜線部分）に含まれる場合は液バイパス制御を行い、斜線部分以下の場合は圧縮機１１の回転数を上昇させることによる均油運転（回転数制御）を行ってもよい。あるいは、上記の外気温の条件に加え、ショーケース２の負荷が高負荷（冷凍）の場合には液バイパス制御を行い、それ以外の運転状態では、回転数制御を行うよう切り分けてもよい。また、例えば、温度センサＴｈｏ−Ｄ１の計測値、または、温度センサＴｈｏ−Ｄ２の計測値が所定の温度以上の場合に液バイパス制御を行うようにしてもよい。あるいは、温度センサＴｈｏ−Ｄ１等の計測値が所定の温度以上で且つ負荷が冷凍の場合に液バイパス制御を行うようにしてもよい。
このように本実施形態では、圧縮機１１，１２の吐出側温度が高くなりがちな運転状態の場合に液バイパス制御による均油運転を行い、それ以外の運転状態の場合に一般的な回転数制御による均油運転を行う。
【００４１】
図４は、本発明の一実施形態における均油運転時の制御について説明する図である。
図４（ａ）に圧縮機１２の吐出側温度の変化を、図４（ｂ）に膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２の開閉の変化を、図４（ｃ）に圧縮機１１，１２の圧力変化を、図４（ｄ）に圧縮機１２から圧縮機１１への冷凍機油の移動量の変化をそれぞれ示す。図４（ａ）の縦軸は温度、図４（ｂ）の縦軸は開度、図４（ｃ）の縦軸は圧力、図４（ｄ）の縦軸は冷凍機油の移動量を示す。また、図４（ａ）〜図４（ｄ）の各グラフの横軸は時間を示し、各グラフの同じ位置は同じ時刻を示している。図４（ａ）〜図４（ｄ）は、圧縮機１１，１２の吐出側温度が高くなる運転状態であって、圧縮機１１の冷凍機油が少なく、圧縮機１２から圧縮機１１へ冷凍機油を移動する均油制御を行う場合のグラフである。
【００４２】
（時刻ｔ０〜ｔ１）
均油運転を行っていないとき、圧縮機１２の吐出側温度は、高めの温度となっている（図４（ａ））。また、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２（および膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１）は閉状態であり、液バイパス管ＢＰ２１，ＢＰ２２には冷媒が流れていない（図４（ｂ））。また、圧縮機１１，１２内の圧力は、ある値に制御されている（図４（ｃ））。また、圧縮機１１，１２の内の圧力（オイルポット７１，７２の圧力）は均等なので、圧縮機１１，１２の間の冷凍機油の移動は無い。
【００４３】
（時刻ｔ１〜ｔ２）
次に時刻ｔ１にレベルスイッチ７１ａがオイルポット７１における油面の低下を検出し、制御装置３０へ油面低下を通知する信号を出力する。すると、均油運転制御部３４は、均油運転を開始する。具体的には、均油運転制御部３４は、図３で例示した条件、例えば温度センサＴｈｏ−Ｄ１，温度センサＴｈｏ−Ｄ２の計測した温度が所定の閾値以上であること、あるいは、温度センサＴｈｏ−Ａが計測した温度が例えば３５℃以上であること等に基づいて、液バイパス制御を行うことを決定する。すると、弁制御部３４２が、冷凍機油が相対的に多い圧縮機１２側の液バイパス管ＢＰ２２に高圧冷媒を流すよう膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を開く。弁制御部３４２は、均油運転の間（期間Ｌ１）、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を開にしておく（図４（ｂ））。ここで、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２の開度をどの程度にするか、どれぐらいの期間開いておくかについては、予め実験、計算等により定められており、記憶部３３に記録されている。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を開くと高圧の冷媒が圧縮機１２へ供給される為、圧縮機１２内の圧力（図４（ｃ）のグラフＰ１２）は、圧縮機１１内の圧力（グラフＰ１１）よりも高くなる。すると、冷凍機油は、圧縮機１２側から圧縮機１１側へと移動する。より詳細には、圧縮機１２内の圧力の上昇に伴ってオイルポット７２内の圧力も上昇し、均油管７３を通じて冷凍機油がオイルポット７２からオイルポット７１へ移動する。さらにオイルポット７１から圧縮機１１へ冷凍機油が移動し（図４（ｄ））、圧縮機１１の冷凍機油量が徐々に増加していく。
また、上述のとおり、液バイパス管ＢＰ２１，２２は、それぞれ、圧縮機１１，１２の吐出側温度が上昇した場合に、それらを冷却するために設けられている。従って、均油運転中、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を開くと、圧縮機１２の吐出側温度が低下していく（図４（ａ））。これにより、圧縮機１２の吐出側温度の上昇を抑制しつつ、圧縮機１１，１２間の冷凍機油の偏りを是正することができ、安定してコンデンシングユニット１を運転することができる。
【００４４】
（時刻ｔ２〜）
均油運転を開始して所定時間Ｌ１が経過すると（時刻ｔ２）、均油運転制御部３４は、均油運転を終了する。つまり、弁制御部３４２は、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を閉とする（図４（ｂ））。膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を閉じると、圧縮機１２内の圧力（グラフＰ１２）は低下し、やがて圧縮機１１内の圧力（グラフＰ１１）と等しくなる（図４（ｃ））。それに伴い、圧縮機１２側から圧縮機１１側への冷凍機油の移動量も減少し、やがて、移動が無くなる（図４（ｄ））。
なお、制御装置３０は、圧縮機１１，１２の回転数を負荷に応じて制御するが、図４の液バイパス制御の場合、液バイパス制御の開始前、実行中、終了後を通じて圧縮機１１，１２の回転数は変化しない。
【００４５】
一般的に均油運転では、冷凍機油が少ない側の圧縮機の回転数を上昇させて運転する。すると、冷却能力が増大し、低圧の目標値（冷凍の場合）や様々な運転条件次第では、圧縮機１１の吸入側の圧力（低圧）が過度に低下し、例えば、運転停止に至る可能性がある。これに対し、本実施形態の液バイパス制御による均油運転によれば、冷媒循環量が増加しない為、上記のような影響が生じない。これにより、負荷が冷蔵か冷凍かに関わらず、コンデンシングユニット１の安定した運転が可能になる。
また、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１等の開閉制御は、圧縮機１１等の吐出側温度が上昇する運転状態の場合のみ行うので、液バイパス管ＢＰ２１等を通じて圧縮機１１等に湿り冷媒を供給しても液バックとなるおそれが無い。また、圧縮機１１等の吐出側温度が上昇する運転状態ではない場合は、圧縮機１１等の回転数を上昇させる一般的な均油運転を行うが、吐出側温度が上昇する運転状態ではない場合（負荷が比較的低い場合）は、冷媒循環量が増加しても、コンデンシングユニット１は、運転停止に至るほどの状態になることはないと考えられ、上記の課題は生じない。
【００４６】
なお、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２の開度や開にする時間については、負荷の大きさや運転条件に応じて様々に変更することが可能である。あるいは、圧縮機１２を高圧にする場合であっても、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２だけを開にするのではなく、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１、ＥＥＶ−ＬＢ２の両方を開とし、さらに膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１については開度を小さくし、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２については開度を大きくすることにより圧縮機１１，１２の間に圧力差を生じさせてもよい。両側を開とすることで、圧縮機１１，１２の吐出側の温度を共に冷却することができる。
また、回転数制御と液バイパス制御を完全に切り分けるのではなく、冷凍機油が少ない一方の圧縮機１１の回転数を上昇させつつ、他方の圧縮機１２には液バイパス管ＢＰ２２を通じて（液バックが生じない範囲で）高圧な冷媒を送り込むような均油運転を行ってもよい。
【００４７】
図５は、本発明の一実施形態における均油運転時の制御の一例を示すフローチャートである。
図５を用いて、図１、図２の構成を前提とし、圧縮機１１の冷凍機油が不足する場合を例に均油運転の流れについて説明する。センサ情報取得部３１は、温度センサＴｈｏ−Ａ等の計測した温度を所定の時間間隔で取得し、均油運転制御部３４に出力する。また、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ１および膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２は閉であるとする。また、図４で例示した均油運転を行う時間Ｌ１、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２の開度等の値は記憶部３３に記録されているものとする。
【００４８】
まず、均油運転制御部３４が、均油運転を開始するかどうかを判定する（ステップＳ１１）。例えば、均油運転制御部３４は、センサ情報取得部３１がレベルスイッチ７１ａから油面の低下を示す信号を取得すると均油運転を開始すると判定する。均油運転を開始すると判定しない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、制御装置３０は、レベルスイッチ７１ａ等からの信号を待機しつつ、通常の運転を継続する。
【００４９】
均油運転を開始すると判定した場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、均油運転制御部３４は、均油運転の方式を決定して、その方式で均油運転を行う。まず、均油運転制御部３４は、圧縮機１１，１２の吐出側の温度が高くなる運転状態かどうかを判定する（ステップＳ１２）。例えば、均油運転制御部３４は、温度センサＴｈｏ−Ａによる計測値が所定の温度（例えば３５℃）であって、ショーケース２が冷凍（高負荷）であれば、圧縮機１１，１２の吐出側の温度が高くなる運転状態であると判定する。吐出側温度が高くなる運転状態である場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、均油運転制御部３４は、液バイパス制御を行うと決定し、液バイパス制御による均油制御を実行する。具体的には、弁制御部３４２が、冷凍機油が多い側の液バイパス管ＢＰ２２に設けられた膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を開く（ステップＳ１４）。
【００５０】
一方、外気温が所定の温度より低く、ショーケース２が冷蔵（低負荷）のように圧縮機１１，１２の吐出側温度が高くなる運転状態ではない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、均油運転制御部３４は、回転数制御を行うと決定し、回転数制御による均油運転を実行する。具体的には、圧縮機制御部３４１が、冷凍機油が少ない側の圧縮機１１の回転数を上昇させる（ステップＳ１３）。
【００５１】
次に均油運転制御部３４が、均油運転を終了するかどうかを判定する（ステップＳ１５）。例えば、均油運転制御部３４は、タイマ３２を用いて、均油運転の開始から所定時間（図４のＬ１）が経過すると、均油運転を終了すると判定する。均油運転を終了しない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）、均油運転制御部３４は、均油運転を継続しつつ、ステップＳ１５の判定を繰り返す。均油運転を終了する場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、均油運転制御部３４は、均油運転の終了処理を行う（ステップＳ１６）。具体的には、液バイパス制御による均油運転を行っている場合は、弁制御部３４２は、膨張弁ＥＥＶ−ＬＢ２を閉じる。回転数制御による均油運転を行っている場合は、圧縮機制御部３４１は、圧縮機１１の回転数を低下させ、元の回転数に戻す。
【００５２】
本実施形態によれば、圧縮機１１，１２の吐出側温度に応じて、吐出側温度が高い場合は、圧縮機１１等の回転数を上昇させることなく均油運転を行うことができる。これにより、均油運転中の圧縮機１１，１２の吸入側圧力の過度な低下等による運転停止のリスクを低減することができる。
【００５３】
なお、図１では、圧縮機を２台備える冷媒回路を示したが、本実施形態の均油運転は、３台以上の圧縮機を並列に備える冷媒回路に適用してもよい。また、図１に示す冷媒回路では、圧縮機１１，１２は２段圧縮機であるが、これに限定されず１段であってもよい。
【００５４】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、実施形態では、コンデンシングユニット１により、冷却する場合について説明したが、一般的な空気調和機について、冷房時、暖房時を問わず、本実施形態の均油運転を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００・・・冷凍装置
１・・・コンデンシングユニット
２・・・ショーケース
３・・・アキュムレータ
９・・・中圧レシーバ
９ａ・・・中圧レシーバレベルスイッチ
１０・・・過冷却コイル
１１，１２・・・圧縮機
１１ａ,１２ａ・・・第一段圧縮部
１１ｂ,１２ｂ・・・第二段圧縮部
２１、２２・・・アキュムレータ
３０・・・制御装置
３１・・・センサ情報取得部
３２・・・タイマ
３３・・・記憶部
３４・・・均油運転制御部
３４１・・・圧縮機制御部
３４２・・・弁制御部
４１、４２・・・ファン
５１，５２・・・ガスクーラ
６１，６２・・・オイルセパレータ
７１，７２・・・オイルポット
７１ａ、７２ａ・・・レベルスイッチ
７３・・・均油管
８０・・・利用側熱交換器
８１・・・膨張弁
８２、８３・・・接続配管
ＭＰ０１、ＭＰ０２・・・吐出管
ＭＰ１０・・・ガス管
ＭＰ１１・・・気液２相管
ＭＰ１２・・・液管
ＭＰ１２Ａ・・・過冷却管
ＭＰ１３・・・戻り配管
ＭＰ１４、ＭＰ１５・・・吸入管
Ｔｈｏ−Ｄ１、Ｔｈｏ−Ｄ２、Ｔｈｏ−ＳＣ、Ｔｈｏ−Ｓ、Ｔｈｏ−Ｇ１、
Ｔｈｏ−Ｇ２、Ｔｈｏ−Ｍ、Ｔｈｏ−ＩＮＪ１、Ｔｈｏ−ＩＮＪ２・・・温度センサ
ＨＳＬ、ＰＳＬ、ＰＳＨ、ＰＳＭ１、ＰＳＭ２１、ＰＳＭ２２・・・圧力センサ
ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３、ＣＶ４・・・逆止弁
ＢＰ１１，ＢＰ１２・・・ホットガスバイパス管
ＳＶＨＧ１，ＳＶＨＧ２・・・電磁弁
１１１、１２１、１２２、１３１、１３２、１３３、１４・・・ストレーナ
１４１、１４２、１５１、１５２、１６１、１６２・・・キャピラリチューブ
ＲＰ１１、ＲＰ１２・・・油戻し管
ＢＰ２１、２２・・・液バイパス管
ＩＰ１０、ＩＰ１１、ＩＰ１２・・・インジェクション管
ＳＶ−ＯＩＬ１、ＳＶ−ＯＩＬ２・・・電磁弁
ＥＥＶＧ、ＥＥＶ−ＬＢ１、ＥＥＶ−ＬＢ２、ＥＥＶ−ＩＮＪ１、
ＥＥＶ−ＩＮＪ２、ＥＥＶＳＣ・・・膨張弁
【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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