(57)【要約】【課題】  吐出量の大きい圧縮機からのオイルが吐出量の少ない圧縮機の内部に偏って溜まることを解消可能な冷凍システムを提供すること。【解決手段】  第１の圧縮機３７と、この第１の圧縮機３７に直列或いは並列に接続されると共に、当該第１の圧縮機３７に比べて冷媒の吐出量の少ない第２の圧縮機５４と、この第２の圧縮機５４の内部に高圧状態で貯留されたオイルを当該第２の圧縮機５４の吐出側に排出するオイル排出経路１０３とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧縮機と、この第１の圧縮機に直列或いは並列に接続されると共に、当該第１の圧縮機に比べて冷媒の吐出量の少ない第２の圧縮機と、この第２の圧縮機の内部に高圧状態で貯留されたオイルを当該第２の圧縮機の吐出側に排出するオイル排出経路とを備えたことを特徴とする冷凍システム。
【請求項２】
前記オイル排出経路が第２の圧縮機の内部に貯留されるオイルの貯留上限位置に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍システム。
【請求項３】
前記第２の圧縮機が密閉容器内部にモータ及び圧縮要素を収納したロータリーコンプレッサであり、前記オイル排出経路がモータと圧縮要素との間に接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍システム。
【請求項４】
冷凍ケース及び冷蔵ケースを含む冷却貯蔵設備のケース内冷却を行う冷却系統部を備え、この冷却系統部に第１の圧縮機、第２の圧縮機、並びにオイル排出経路を備えた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システム。
【請求項５】
前記冷却系統部が冷凍ケース及び冷蔵ケース以外に室外ユニットとブースタユニットとを含み、室外ユニットに第１の圧縮機を設け、ブースタユニットに第２の圧縮機及びオイル排出経路を設けたことを特徴とする請求項４に記載の冷凍システム。
【請求項６】
前記第１の圧縮機は、冷媒循環を主たる役割とする冷却用圧縮機であり、前記第２の圧縮機は、冷凍ケースを経た冷媒の圧力を、冷蔵ケースを経た冷媒圧力まで昇圧させるための昇圧用圧縮機であることを特徴とする請求項４又は５に記載の冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の吐出量の異なる複数の圧縮機を備える冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンビニエンスストア等の店舗の室内空調を行う空調系統部と、店舗内に設けられた冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース及び冷凍ケース等の冷却を行う冷却系統部とを備える冷凍システムが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
冷凍ケースでの冷媒の蒸発圧力は、冷蔵ケースでの冷媒の蒸発圧力に比べて低いため、一の冷媒回路によって冷蔵ケースと冷凍ケースを冷却する場合には、冷凍ケース後の冷媒圧力を冷蔵ケース後の冷媒圧力まで昇圧させて、冷蔵ケース後の冷媒と合流させる必要がある。そのため、冷却系統部には、冷媒循環を主たる役割とする冷却用圧縮機（第１の圧縮機）と、冷凍ケース後の冷媒圧力を昇圧させるための昇圧用圧縮機（第２の圧縮機）とを設けることが考えられる。
【特許文献１】特開２００２−１７４４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、昇圧用圧縮機は冷却用圧縮機に比べて出力が小さく、冷媒の吐出量が少ないため、この冷媒に混じって機外に流出するオイル量も少ない。従って、冷凍システムの運転を継続するにつれて、出力の大きい冷却用圧縮機から流出するオイルが、偏って、出力の小さい昇圧用圧縮機の内部に溜まるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、吐出量の大きい圧縮機からのオイルが吐出量の少ない圧縮機の内部に偏って溜まることを解消可能な冷凍システム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】
上述課題を解決するため、本発明は、第１の圧縮機と、この第１の圧縮機に直列或いは並列に接続されると共に、当該第１の圧縮機に比べて冷媒の吐出量の少ない第２の圧縮機と、この第２の圧縮機の内部に高圧状態で貯留されたオイルを当該第２の圧縮機の吐出側に排出するオイル排出経路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、前記オイル排出経路が第２の圧縮機の内部に貯留されるオイルの貯留上限位置に接続されている構成としても良い。
【０００８】
さらに、前記第２の圧縮機が密閉容器内部にモータ及び圧縮要素を収納したロータリーコンプレッサであり、前記オイル排出経路がモータと圧縮要素との間に接続されている構成としても良い。
【０００９】
さらに、冷凍ケース及び冷蔵ケースを含む冷却貯蔵設備のケース内冷却を行う冷却系統部を備え、この冷却系統部に第１の圧縮機、第２の圧縮機、並びにオイル排出経路を備えた構成としても良い。
【００１０】
また、この場合において、前記冷却系統部が冷凍ケース及び冷蔵ケース以外に室外ユニットとブースタユニットとを含み、室外ユニットに第１の圧縮機を設け、ブースタユニットに第２の圧縮機及びオイル排出経路を設けた構成としても良い。
【００１１】
さらに、前記第１の圧縮機は、冷媒循環を主たる役割とする冷却用圧縮機であり、前記第２の圧縮機は、冷凍ケースを経た冷媒の圧力を、冷蔵ケースを経た冷媒圧力まで昇圧させるための昇圧用圧縮機である構成としても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、吐出量の大きい圧縮機からのオイルが吐出量の少ない圧縮機の内部に偏って溜まることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の冷凍システム１のシステム構成を示す図である。この冷凍システム１は、例えばコンビニエンスストアの店舗内２（室内）の室内空調と、そこに設置されている冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３や冷凍ケース４のケース内冷却とを実現するものである。なお、冷蔵ケース３は、ケース内が冷蔵温度（＋３℃〜＋１０℃）に冷却され、飲料や冷蔵食品が陳列され、冷凍ケース４は、ケース内が冷凍温度（−１０℃〜−２０℃）に冷却され、冷凍食品や冷菓などが陳列されるものである。
【００１５】
冷凍システム１は、店舗内２の空調を行う空調系統部６と、冷蔵ケース３や冷凍ケース４のケース内冷却を行う冷却系統部８とを備えている。この空調系統部６は、店舗内２の天井などに設置された室内ユニット１１と、店舗外に設置された室外ユニット１２とを備えている。この室内ユニット１１と室外ユニット１２との間には空調用冷媒回路７が配管構成されている。この空調用冷媒回路７は、室内ユニット１１内に設置された利用側熱交換器２７と、室外ユニット１２内に設置された熱源側熱交換器１６と、空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂとにより冷暖房サイクルを行うものである。
【００１６】
空調用圧縮機１３Ａはインバータ制御用の圧縮機であり、空調用圧縮機１３Ｂは、定速運転用の圧縮機である。これら空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂは、並列接続されて各空調用圧縮機１３Ａ及び１３Ｂの吐出側が逆止弁５Ａ、５Ｂを介して合流され、オイルセパレータ１０を介して四方弁１４の一方の入口に接続される。また、四方弁１４の一方の出口は熱源側熱交換器１６の入口に接続されている。この熱源側熱交換器１６は、多数の並列配管から成る流路抵抗の比較的小さい入口側１６Ａとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側１６Ｂとで構成されている。そして、この熱源側熱交換器１６の出口側１６Ｂの出口は、並列接続された逆止弁５Ｃと膨張弁１７とを介して膨張弁１８の入口に接続され、膨張弁１８の出口は室内ユニット１１に渡り、利用側熱交換器２７の入口に接続されている。
【００１７】
利用側熱交換器２７の出口は、室外ユニット１２に渡り、四方弁１４の他方の入口に接続され、四方弁１４の他方の出口は逆止弁５Ｄを介してアキュムレータ２３に接続されている。そして、このアキュムレータ２３の出口が空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に接続されている。なお、逆止弁５Ｄはアキュムレータ２３側が順方向とされている。また、膨張弁１７と１８の間の配管は膨張弁１９の入口に接続され、膨張弁１９の出口はカスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａの入口に接続されている。このカスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａの出口はアキュムレータ２３を介して空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に接続されている。
【００１８】
室外側空調コントローラ２６は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、外気温や冷媒圧力に基づいて室外ユニット１２側の空調系統部６の機器を制御するものである。また、室内側空調コントローラ２８は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、リモートコントローラ（不図示）から送信されて受信部（不図示）を介して入力したユーザ指示に基づいて室内ユニット１１側の機器を制御したり、室外側空調コントローラ２６にユーザ指示に応じた情報などをデータ通信したりするものである。また、送風機２４は、熱源側熱交換器１６に外気を送風する送風機であり、送風機１５は、利用側熱交換器２７に室内空気を送る送風機である。
【００１９】
一方、冷却系統部８は、冷却貯蔵設備としての冷蔵ケース３や冷凍ケース４と、室外ユニット１２との間に渡って設けられた冷却用冷媒回路９とを備えている。この冷却用冷媒回路９は、冷蔵ケース３に設けられた冷蔵用蒸発器４３、冷凍ケース４に設けられた冷凍用蒸発器４９、室外ユニット１２内に設置された凝縮器（熱交換器）３８及び冷却用圧縮機３７（第１の圧縮機）及び昇圧用圧縮機５４（第２の圧縮機）により冷凍サイクルを行うものである。
【００２０】
冷却用圧縮機３７は、冷媒循環を主たる役割とするものであり、この冷却用圧縮機３７の吐出側は、オイルセパレータ３１を介して四方弁３９の一方の入口に接続され、この四方弁３９の一方の出口が凝縮器３８の入口に接続されている。この凝縮器３８は多数の並列配管から成る流路抵抗の比較的小さい入口側３８Ａとこれらが少数の並列配管若しくは単数の配管に集約される出口側３８Ｂとで構成されている。そして、この凝縮器３８の出口側３８Ｂの出口はレシーバータンク３６の入口に接続され、このレシーバータンク３６の出口が四方弁４１の一方の入口に接続されている。すなわち、レシーバータンク３６は凝縮器３８の冷媒下流側に接続されている。
【００２１】
また、四方弁４１の一方の出口はカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口に接続されている。尚、カスケード熱交換器２１は、内部に構成された空調側通路２１Ａとケース側通路２１Ｂをそれぞれ通過する冷媒を相互に熱交換させるものであり、これによって空調用冷媒回路７の低圧側と冷却用冷媒回路９の高圧側とは熱的に連結される。
【００２２】
カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの出口は、四方弁３９の他方の入口に接続されており、この四方弁３９の他方の出口は四方弁４１の他方の入口に接続されている。そして、この四方弁４１の他方の出口は室外ユニット１２から出て室内２（店内）に入り分岐する。分岐した一方の配管は電磁弁４６及び膨張弁４４を介して冷蔵用蒸発器４３の入口に接続されている。他方は電磁弁５２及び膨張弁５１を介して冷凍用蒸発器４９の入口に接続されている。
【００２３】
冷凍用蒸発器４９の出口は、逆止弁３０を介して昇圧用圧縮機５４の吸込側に接続されている（逆止弁３０は昇圧用圧縮機５４側が順方向）。この昇圧用圧縮機５４は、冷凍ケース４を経た冷媒の圧力を、冷蔵ケース３を経た冷媒圧力まで昇圧させるためのものであり、冷却用圧縮機３７よりも出力の小さく、冷媒の吐出量が少ない圧縮機である。そのため、この冷媒に混じって機外に流出するオイル量も少ない。この昇圧用圧縮機５４の吐出側は、オイルセパレータ４５を介して四方弁４２の一方の入口に接続され、四方弁４２の一方の出口は冷蔵用蒸発器４３の出口側に接続された後、冷却用圧縮機３７の吸込側に接続されている。すなわち、昇圧用圧縮機５４と冷却用圧縮機３７とは、冷媒回路上、直列に接続される。また、四方弁４２の他方の入口は、昇圧用圧縮機５４の入口側の管路に接続され、四方弁４２の他方の出口は逆止弁６１を介してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口側の管路に合流されている。なお、逆止弁６１はカスケード熱交換器２１側が順方向とされている。
【００２４】
上記構成では、冷却系統部８の各構成部品のうち、昇圧用圧縮機５４、逆止弁３０、オイルセパレータ４５及び四方弁４２が、冷却用圧縮機３７を収納する室外ユニット１２とは別ユニットのブースタユニット２２に収納されている。このブースタユニット２２は、コンビニエンスストアの外壁や地面等の任意の位置に配置されている。また、ブースタユニット２２に収納された四方弁４２は、それを切り換えることにより、冷蔵用蒸発器４３及び冷凍用蒸発器４９から出た冷媒（冷却用冷媒）を、冷却系統部８の各圧縮機（冷却用圧縮機３７或いは昇圧用圧縮機５４）を経由せずに、カスケード熱交換器２１の入口に導くバイパス経路を形成可能に構成されている。これによれば、冷却用圧縮機３７及び昇圧用圧縮機５４の一方が故障した場合、四方弁４２を切り換えることにより、冷蔵用蒸発器４３及び冷凍用蒸発器４９から流出した冷媒は、故障していない圧縮機を経由してカスケード熱交換器２１の入口に導くことができる。
【００２５】
室外側冷却コントローラ３２は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、外気温や冷媒圧力に基づいて室外ユニット１２側の冷却系統部８の機器を制御するものである。また、冷蔵ケースコントローラ５０は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、冷蔵用貯蔵設備（冷蔵ケース３）のケース内温度に基づいて冷却系統部８の機器を制御するものである。また、冷凍ケースコントローラ５５は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、冷凍用貯蔵設備（冷凍ケース４）のケース内温度に基づいて冷却系統部８の機器を制御するものである。また、送風機３５は、凝縮器３８に外気を送風する送風機であり、送風機２０は、凝縮器３８に冷蔵ケース３のケース内空気を送る送風機であり、送風機２５は、冷凍用蒸発器４９に冷凍ケース４のケース内空気を送る送風機である。
【００２６】
この冷凍システム１は、主コントローラ５６を有している。主コントローラ５６は、汎用のマイクロコンピュータで構成され、室外側空調コントローラ２６、室内側空調コントローラ２８、室外側冷却コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０及び冷凍ケースコントローラ５５とデータ通信することにより、冷凍システム１全体の制御を行うものである。なお、この冷凍システム１においては、空調用冷媒回路７と冷却用冷媒回路９とでは異なる冷媒が用いられ、例えば、空調用冷媒回路７にはＲ４１０Ａが用いられ、冷却用冷媒回路９にはＲ４１０Ａより沸点が高いＲ４０４Ａが用いられる。このように、この冷凍システム１は、各冷媒回路に最適な冷媒をそれぞれ用いることができるので、回路設計の自由度を高くすることができる。
【００２７】
次に、この冷凍システム１が、例えば、室内２の冷房及び冷蔵ケース３、冷凍ケース４の冷却を行う場合における冷凍システム１の動作について説明する。
【００２８】
まず、主コントローラ５６は上記運転をする場合、最適運転パターンに関するデータを室外側空調コントローラ-２６、室内側空調コントローラ-２８、室外側冷却コントローラ３２、冷蔵ケースコントローラ５０、及び、冷凍ケースコントローラ５５に送信する。
【００２９】
この主コントローラ５６からの送信データに基づき、室外側空調コントローラ-２６は、図１に示すように、四方弁１４の前記一方の入口を一方の出口に、他方の入口を他方の出口に連通させる。また、膨張弁１７は全開とする。そして、空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂを運転する。尚、室外側空調コントローラ-２６は空調用圧縮機１３Ａの運転周波数を調整して能力制御するものとする。
【００３０】
空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂが運転されると、これら空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吐出側から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁１４を経て熱源側熱交換器１６の入口側１６Ａに入る。この熱源側熱交換器１６には送風機２４により外気が通風されており、冷媒はここで放熱し、凝縮液化する。すなわち、この場合、熱源側熱交換器１６は凝縮器として機能する。この液冷媒は熱源側熱交換器１６の入口側１６Ａから出口側１６Ｂを経て当該出口側１６Ｂから出る。そして、膨張弁１７を通過した後、分岐する。分岐した一方は膨張弁１８に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、利用側熱交換器２７に流入し、そこで蒸発する。
【００３１】
この利用側熱交換器２７には送風機１５により室内２（店内）の空気が通風されており、冷媒の蒸発による吸熱作用で室内２の空気は冷却される。これにより、室内２（店内）の冷房が行われる。利用側熱交換器２７を出た低温のガス冷媒は、四方弁１４、逆止弁５Ｄ、アキュムレータ２３を順次経て空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００３２】
室内側空調コントローラ-２８は利用側熱交換器２７の温度やこれら利用側熱交換器２７に吸い込まれる空気温度に基づき、室内２（店内）の温度を予め設定された設定温度とするよう利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。室内側空調コントローラ-２８からの情報は主コントローラ５６に送信されており、室外側空調コントローラ-２６はこの情報に基づいて空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの運転を制御する。
【００３３】
逆止弁５Ｃを通過して分岐した冷媒の他方は膨張弁１９に至り、そこで絞られて低圧とされた後（減圧）、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａに流入し、そこで蒸発する。係る空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発による吸熱作用でカスケード熱交換器２１は冷却され、低温となる。カスケード熱交換器２１を出た低温のガス冷媒はアキュムレータ２３を経て空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂの吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００３４】
室外側空調コントローラ-２６は、室内２（店内）の温度が遠隔操作装置（リモコン）を用いて使用者により設定された設定温度となるように、室温、利用側熱交換器２７の出入口の冷媒温度、或いは、利用側熱交換器２７の温度に基づいて空調用圧縮機１３Ａの運転周波数や膨張弁１８の開度を調整する。また、室外側空調コントローラ-２６は、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂの入口温度ＴＣ１と出口温度ＴＣ２の差が予め設定された設定温度差（例えば２０℃）となるように、膨張弁１９の弁開度を調整して過冷却制御を行う。
【００３５】
また、室内側空調コントローラ-２８は、利用側熱交換器２７の温度や利用側熱交換器２７に吸い込まれる空気温度に基づき、室内２（店内）の温度を予め設定された設定温度とするよう利用側熱交換器２７に通風する送風機１５を制御する。
【００３６】
一方、室外側冷却コントローラ３２は、冷却系統部８の冷却用冷媒回路９の四方弁３９の前記一方の入口を一方の出口に連通させ、他方の入口を他方の出口に連通させる。また、四方弁４１の前記一方の入口を一方の出口に連通させ、他方の入口を他方の出口に連通させる。そして、冷却用圧縮機３７及び昇圧用圧縮機５４を運転する。冷却用圧縮機３７から吐出された高温高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ３１にてオイルを分離された後、四方弁３９を経て凝縮器３８の入口側３８Ａに入る。この凝縮器３８にも送風機３５により外気が通風されており、凝縮器３８に流入した冷媒はそこで放熱し、凝縮していく。なお、電磁弁４７は全開とされる。
【００３７】
この凝縮器３８の入口側３８Ａを通過した冷媒は出口側３８Ｂに至り、そこから出ていく。凝縮器３８から出た冷媒はレシーバータンク３６の入口側から当該レシーバータンク３６内に入り、そこに一旦貯留されて気／液が分離される。分離された液冷媒はレシーバータンク３６の出口から出て四方弁４１を通過した後、カスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに入る。このケース側通路２１Ｂに入った冷却用冷媒回路９の冷媒は、前述の如き空調用冷媒回路７の冷媒の蒸発によって低温となっているカスケード熱交換器２１によって冷却され、さらに過冷却状態が増す。より具体的には、上記したように室外側空調コントローラ-２６により予め定めた設定温度差（例えば２０℃）だけ冷却される。なお、凝縮器３８の直後にレシーバータンク３６を配置しているので、過冷却時の熱損失を無くすことができるようになると共に、冷媒量の調整も行うことができる。
【００３８】
このカスケード熱交換器２１にて過冷却された冷媒は四方弁３９、四方弁４１を順次通過した後に分岐し、一方は電磁弁４６を通過して膨張弁４４に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷蔵用蒸発器４３に流入し、そこで蒸発する。冷蔵用蒸発器４３には送風機２０により冷蔵ケース３のケース内空気がそれぞれ通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用でケース内空気は冷却される。これにより、冷蔵ケース３のケース内冷却が行われる。冷蔵用蒸発器４３を出た低温のガス冷媒は、昇圧用圧縮機５４のオイルセパレータ４５の出口側に至る。
【００３９】
カスケード熱交換器２１を出て分岐した冷媒の他方は電磁弁５２を通過して膨張弁５１に至り、そこで絞られた後（減圧）、冷凍用蒸発器４９に流入し、そこで蒸発する。この冷凍用蒸発器４９にも送風機２５により冷凍ケース４のケース内空気が通風・循環されており、冷媒の蒸発による吸熱作用でケース内空気は冷却され、冷凍ケース４のケース内冷却が行われる。
【００４０】
冷凍用蒸発器４９を出た低温のガス冷媒は、分岐され、一方は逆止弁３０を経て昇圧用圧縮機５４に至り、そこで、圧縮されて冷蔵用蒸発器４３の出口側の圧力まで昇圧された後、昇圧用圧縮機５４から吐出され、オイルセパレータ４５でオイルを分離された後、四方弁４２を介して冷蔵用蒸発器４３からの冷媒と合流する。この合流した冷媒は圧縮機３７の吸込側に吸い込まれる循環を繰り返す。また他方は、四方弁４２、逆止弁６１を介してカスケード熱交換器２１に流入する。
【００４１】
冷蔵ケースコントローラ５０は、冷蔵ケース３のケース内温度若しくは冷蔵用蒸発器４３を経た吐出冷気温度或いは冷蔵用蒸発器４３への吸込冷気温度と、冷蔵用蒸発器４３の出口側の冷媒温度、或いは、冷蔵用蒸発器４３の温度とに基づいて各膨張弁４４の弁開度をそれぞれ制御する。これにより、冷蔵ケース３のケース内を前述した冷蔵温度に冷却維持しながら、適正な過熱度（過熱度一定）とする。
【００４２】
また、冷凍ケースコントローラ５５は、冷凍ケース４のケース内温度若しくは冷凍用蒸発器４９を経た吐出冷気温度或いは冷凍用蒸発器４９への吸込冷気温度と、冷凍用蒸発器４９の出口側の冷媒温度、或いは、冷凍用蒸発器４９の温度とに基づいて膨張弁５１の弁開度を制御する。これにより、冷凍ケース４のケース内を前述した冷凍温度に冷却維持しながら、適正な過熱度（過熱度一定）とする。
【００４３】
冷却用圧縮機３７の運転周波数は吸込側の圧力（冷却用冷媒回路９の低圧圧力）に基づいて制御される。そして、各膨張弁４４、５１の全てが全閉となった場合には停止されると共に、何れかが開放されているときは運転される。
【００４４】
このように、カスケード熱交換器２１の空調側通路２１Ａを流れる空調用冷媒回路７の低圧側冷媒によって冷却用冷媒回路９の高圧側冷媒を過冷却することができるので、冷蔵ケース３や冷凍ケース４の蒸発器４３、４９における冷却能力と冷却用冷媒回路９の運転効率が改善される。なお、この場合、冷却用冷媒回路９の高圧側の冷媒は、凝縮器３８を介してカスケード熱交換器２１のケース側通路２１Ｂに流すので、空調用冷媒回路７の過熱度も適正範囲に維持できる。
【００４５】
また、冷却用冷媒回路９の冷凍用蒸発器４９から出た冷媒の圧力は、その蒸発温度が低くなることから冷蔵用蒸発器４３を出た冷媒より低くなるが、冷蔵用蒸発器４３から出た冷媒と合流させる以前に昇圧用圧縮機５４により圧縮されて昇圧されるので、冷蔵ケース３と冷凍ケース４のケース内を各蒸発器４３、４９によりそれぞれ円滑に冷却しながら、冷却用冷媒回路９の冷却用圧縮機３７に吸い込まれる冷媒の圧力を調整して支障無く運転を行うことができるようになる。
【００４６】
図２は室外ユニット１２の外観を示す斜視図であり、図３は室外ユニット１２の上面パネル１２Ａを取り外した状態での上面図である。室外ユニット１２は、空調系統部６のうち、室内ユニット１１に設置される部品以外の空調系統側構成部品（空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂ、アキュムレータ２３、オイルセパレータ１０、熱源側熱交換器１６、送風機２４、室外側空調コントローラ-２６等）と、冷却系統部８のうち、冷蔵ケース３、冷凍ケース４及びブースタユニット２２に配置される部品以外の冷却系統側構成部品（圧縮機３７、オイルセパレータ３１、レシーバータンク３６、凝縮器３８、送風機３５、室外側冷却コントローラ３２等）とが配置されている。
【００４７】
より具体的には、室外ユニット１２では、図３に示すように、正面側から見て左側に送風機２４が配置され、この送風機２４の周囲に送風機２４以外の空調系統側構成部品が配置されると共に、正面側から見て右側に送風機３５が配置され、この送風機３５の周囲に送風機３５以外の冷却系統側構成部品が配置されている。ここで、送風機２４と送風機３５との間の正面側の空間には、下方略左側に空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂが配置され、下方右側に圧縮機３７が設置されると共に、上方左側に室外側空調コントローラ-２６、上方右側に室外側冷却コントローラ３２が配置されている。すなわち、室外ユニット１２には、空調系統側構成部品と冷却系統側構成部品とが左右に振り分けて配置され、このように各系統側構成部品を左右に振り分けて配置することによって、空調系統側と冷却系統側の組み立てやメンテナンスを容易に行うことができ、また、空調系統側の配管長と冷却系統側の配管長を短くすることが可能となる。
【００４８】
ところで、上述のように、昇圧用圧縮機５４は、冷却用圧縮機３７に比べて出力が小さいため、冷媒の吐出量が少なく、従って、冷媒に混じって機外に流出するオイル量が少ない。そのため、冷凍システム１において、冷却系統部８の運転を継続するにつれて、吐出量の大きい冷却用圧縮機３７から吐出されたオイルは、吐出量の小さい昇圧用圧縮機５４の内部に溜まってしまう傾向にある。上記構成では、昇圧用圧縮機５４は、その内部に貯留されたオイルを排出可能な構成とされている。
【００４９】
次に、昇圧用圧縮機５４の内部に貯留されたオイルを排出する構成について説明する。
【００５０】
図４は、昇圧用圧縮機５４と、この昇圧用圧縮機５４に接続される周辺機器の構成を示した概略図である。昇圧用圧縮機５４は、この昇圧用圧縮機５４内部にオイルを高圧状態で貯留するものであり、本実施形態ではロータリーコンプレッサである。この図において、昇圧用圧縮機５４は、密閉容器８１を備え、この密閉容器８１内部の上側にモータ８２、下側にこのモータ８２で回転駆動される圧縮要素８３が収納されている。密閉容器８１は、予め２分割されたものにモータ８２と、圧縮要素８３とを収納した後に、高周波溶着などによって密閉される。
【００５１】
モータ８２は、密閉容器８１の内壁に固定された固定子８４と、この固定子８４の内側に回転軸８６を中心にして回転自在に支持されたロータ８５とを備える。そして、固定子８４には、ロータ８５に回転磁界を与える固定子巻線８７が設けられている。
【００５２】
圧縮要素８３は、中間仕切板８８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ８９及び第２のロータリー用シリンダ９０を備えている。各シリンダ８９、９０には回転軸８６で回転駆動される偏心部９１、９２が取り付けられており、これら偏心部９１、９２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【００５３】
第１のロータリー用シリンダ８９及び第２のロータリー用シリンダ９０は、これらの各シリンダ８９、９０内を回転する第１のローラ９３、第２のローラ９４を備える。これらの各ローラ９３、９４は、それぞれ偏心部９１、９２の回転でシリンダ８９、９０内を回転する。
【００５４】
符号９５、９６は、それぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体９５は、中間仕切板８８との間にシリンダ８９の閉じた圧縮空間を形成し、第２の枠体９６は、同様に中間仕切板８８との間にシリンダ９０の閉じた圧縮空間を形成している。これら第１の枠体９５、第２の枠体９６は、それぞれ回転軸８６の下部を回転自在に軸支する軸受部９７、９８を備えている。また、第１の枠体９５、第２の枠体９６には、これらの第１の枠体９５、第２の枠体９６を覆うように、吐出マフラー９９、１００が取り付けられている。この吐出マフラー９９は、第１の枠体９５に設けられた吐出孔（図示せず）を通じて、シリンダ８９と連通されており、同様に、吐出マフラー１００も第２の枠体９６に設けられた吐出孔（図示せず）を通じて、シリンダ９０と連通されている。符号１０１は、密閉容器８１の外部に設けられたバイパス管であり、吐出マフラー１００の内部に連通している。
【００５５】
また、密閉容器８１の上部には、各シリンダ８９、９０にて圧縮した冷媒を吐出するための吐出管１０２が設けられており、この吐出管１０２は、オイルセパレータ４５に接続されている。また、密閉容器８１の側面には、この密閉容器８１（昇圧用圧縮機５４）の内部に貯留されたオイルを、昇圧用圧縮機５４の吐出側に排出するためのオイル排出管１０３（オイル排出経路）が接続されている。このオイル排出管１０３は、昇圧用圧縮機５４の内部に貯留されるオイルの貯留上限位置に接続されており、この貯留上限位置とは、昇圧用圧縮機５４内のオイルが、当該貯留上限位置を超えて貯留された場合には、昇圧用圧縮機５４の運転に支障をきたすことが想定される位置をいう。本実施形態では、オイル排出管１０３は、モータ８２と圧縮要素８３との間に設けられ、密閉容器８１内に貯留されたオイルのレベルがモータ８２に達することを防止している。また、このオイル排出管１０３は、昇圧用圧縮機５４とオイルセパレータ４５との間で、吐出管１０２に接続されている。そのため、密閉容器８１内に貯留されたオイルレベルが、オイルの貯留上限位置まで上昇すると、オイル排出管１０３を通じて吐出管１０２に排出される。
【００５６】
また、密閉容器８１の側面下方には、冷凍用蒸発器４９にて蒸発した低圧の冷媒を吸入するための吸入管１０４、１０５が設けられており、この吸入管１０４、１０５は、それぞれシリンダ８９、９０へ接続されている。また、この吸入管１０４、１０５には、オイルセパレータ４５の内部に貯留されたオイルを昇圧用圧縮機５４に供給するための細管（キャピラリチューブ）１０６が設けられている。また、密閉容器８１の上部には、この密閉容器８１の外部から固定子８４の固定子巻線８７へ電力を供給するための密閉ターミナル１０７が設けられている。なお、この密閉ターミナル１０７と固定子巻線８７とを繋ぐリード線については、図示を省略する。
【００５７】
次に、昇圧用圧縮機５４の内部に貯留されたオイルの排出動作について説明する。
【００５８】
冷凍用蒸発器４９にて蒸発された冷媒は、昇圧用圧縮機５４の吸入管１０４、１０５を通じて、第１のロータリー用シリンダ８９及び第２のロータリー用シリンダ９０内に導かれ、このシリンダ８９、９０内を第１のローラ９３、第２のローラ９４が回転することによって圧縮される。この圧縮された冷媒は、吐出マフラー９９、１００及びバイパス管１０１を通じて密閉容器８１の内部に放出され、この密閉容器８１内は高圧状態となる。
【００５９】
密閉容器８１の内部に放出された冷媒は、密閉容器８１内に設けられた固定子巻線８７の隙間を通じて、吐出管１０２まで至り、この吐出管１０２を通じてオイルセパレータ４５に流入する。この場合、固定子巻線８７は、吐出される冷媒が固定子巻線８７の隙間を通過することによって冷却されている。
【００６０】
この場合、昇圧用圧縮機５４に流入したオイルの一部は、吐出管１０２を通じて流出するが、昇圧用圧縮機５４の冷媒の吐出量は、冷却用圧縮機３７の吐出量に比べて少ないため、冷媒に混じって昇圧用圧縮機５４外に流出するオイル量も少ない。そのため、昇圧用圧縮機５４に流入したオイルは、この昇圧用圧縮機５４の内部に貯留されていく。
【００６１】
密閉容器８１内のオイルレベルが、オイル排出管１０３の位置に達していない場合には、密閉容器８１内に放出された冷媒は、吐出管１０２及びオイル排出管１０３を通じてオイルセパレータ４５へと流出する。この場合、固定子巻線８７を通過する冷媒量が不足すると、固定子巻線８７が冷却不良となるため、吐出管１０２及びオイル排出管１０３の径は、固定子巻線８７を十分に冷却できるように調整されている。
【００６２】
また、密閉容器８１内のオイルレベルが、オイル排出管１０３の位置まで達した場合には、オイルが冷媒とともにオイル排出管１０３を通じて密閉容器８１から排出され、吐出管１０２に合流してオイルセパレータ４５へと送られる。この場合、吐出管１０２を流れる冷媒の圧力は、冷媒が固定子巻線８７の隙間を通過する際の圧力損失によって、わずかに低下している。そのため、密閉容器８１内の圧力の方が、この圧力損出分だけ高く、密閉容器８１内の冷媒圧力と、吐出管１０２を流れる冷媒圧力との圧力差を利用することによって、密閉容器８１内に貯留されたオイルを、昇圧用圧縮機５４の吐出側に位置するオイルセパレータ４５へ排出することが可能となる。
【００６３】
なお、オイルセパレータ４５内に貯留されたオイルは、キャピラリチューブ１０６を通じて昇圧用圧縮機５４の吸入管１０４、１０５に戻される。
【００６４】
一般に、冷媒の吐出量が多い圧縮機は、少ない圧縮機に比べて機外へ排出されるオイル量が多いため、本実施形態では、冷媒の吐出量の少ない昇圧用圧縮機５４にオイル排出管１０３を設ける構成としているが、冷媒の吐出量の少ない圧縮機の方がオイルの排出量が多い場合には、オイルの排出量の少ない圧縮機にオイル排出管は設けられる。
【００６５】
本実施形態によれば、冷却用圧縮機３７と、冷却用圧縮機３７に比べて冷媒吐出量の少ない昇圧用圧縮機５４とを直列に接続し、この昇圧用圧縮機５４にオイル排出管１０３を設けたことにより、このオイル排出管１０３を通じて昇圧用圧縮機５４の内部に高圧状態で貯留されたオイルを排出することができ、冷媒の吐出量の大きい冷却用圧縮機３７からのオイルが吐出量の少ない昇圧用圧縮機５４の内部に偏って溜まることを防止できる。
【００６６】
また、このオイル排出管１０３は、昇圧用圧縮機５４のオイルの貯蔵上限位置に設けられるために、この貯蔵上限位置を超えて昇圧用圧縮機５４内にオイルが溜まることが防止される。更に、このオイル排出管１０３は、モータ８２と圧縮要素８３との間に接続されているため、このモータ８２がオイルと接触することによって、昇圧用圧縮機５４の運転に支障をきたすことを防止できる。
【００６７】
また、室外ユニット１２に冷却用圧縮機３７を設け、ブースタユニット２２に昇圧用圧縮機５４及びオイル排出管１０３を設けた構成とすることにより、従来のように、これらの各圧縮機３７、５４を均油管で接続することなく、冷媒吐出量の少ない昇圧用圧縮機５４の内部に偏ってオイルが溜まること防止できる。
【００６８】
以上、本発明を一実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば。本実施形態では、コンビニエンスストア等の店舗に適用される冷凍システムに本発明を適用する場合について述べたが、空調と、冷蔵ケース３や冷凍ケース４以外の被冷却設備の冷却とを行う冷凍システムに広く適用することができる。更に、上記実施形態で示した配管構成などは、それに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００６９】
また、本実施形態では、第１の圧縮機と第２の圧縮機とを直列に接続した構成について説明したが、これに限らず、第１の圧縮機と第２の圧縮機とを並列に接続した場合についても適用が可能である。例えば、空調系統部６において、並列に接続される空調用圧縮機１３Ａ、１３Ｂのうち、冷媒の吐出量の少ない圧縮機にオイル排出管を設けることにより、冷媒の吐出量の大きい圧縮機からのオイルが吐出量の少ない圧縮機の内部に偏って溜まることを防止できる。
【００７０】
また、本実施形態では、吐出管１０２及びオイル排出管１０３の径は、昇圧用圧縮機５４のモータ８２を十分に冷却できるように調整されているが、オイル排出管１０３に電動弁などを設けて、昇圧用圧縮機５４内のオイルが所定量以上となった場合に、この電動弁を開放して、オイルを排出する構成としても良い。
【００７１】
また、本実施形態では、冷却用圧縮機３７に比べて冷媒の吐出量の少ない昇圧用圧縮機５４にオイル排出管１０３を備える構成しているが、冷媒の吐出量が等しい場合には、両圧縮機にオイル排出管を備える構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態にかかる冷凍システムの冷媒回路を含むシステム構成を示す図である。
【図２】室外ユニットの外観を示す斜視図である。
【図３】室外ユニットの上面パネルを取り外した状態での上面図である。
【図４】昇圧用圧縮機と、この昇圧用圧縮機に接続される周辺機器の構成を示した概略図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  冷凍システム
３  冷蔵ケース
４  冷凍ケース
６  空調系統部
８  冷却系統部
１１  室内ユニット
１２  室外ユニット
１３Ａ、１３Ｂ  空調用圧縮機
２１  カスケード熱交換器
２２  ブースタユニット
３７  冷却用圧縮機（第１の圧縮機）
５４  昇圧用圧縮機（第２の圧縮機）
８１  密閉容器
８２  モータ
８３  圧縮要素
１０３  オイル排出管（オイル排出経路）
【図１】
2005214492.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005214492.tif 000005
【図４】
2005214492.tif 000006