JP2007212021A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍装置（1）に設置された油戻し回路（5）において、油分離器（7）に必要な油面高さを確保できるように開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開閉動作を行いながら、圧縮機（14a，14b，14c）へ油を戻すことにより、その油戻し制御の信頼性を高める。
【解決手段】開閉機構（SV1，SV2，SV3）を順に開閉し、各圧縮機（14a，14b，14c）の油戻し量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに全開閉機構（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の圧縮機を備えた冷凍装置に関し、特に、油戻し機構に関するものである。

従来より、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路を有する冷凍装置が知られている。この冷凍装置は、圧縮機と凝縮器と膨張機構と蒸発器とが冷媒配管により接続されている。この冷凍装置の冷媒回路において、圧縮機に吸入された低圧圧力のガス冷媒は所定の高圧圧力に圧縮され、該圧縮機から吐出された後、凝縮器において熱を放出し、凝縮して高圧液冷媒となる。この高圧液冷媒は、膨張機構で所定の圧力まで減圧された後に蒸発器で熱を吸収し、蒸発して低圧ガス冷媒となり、圧縮機に吸入される。上記冷媒が以上のように冷媒回路を循環して、圧縮行程、凝縮行程、膨張行程、蒸発行程を繰り返し、冷凍サイクル動作が行なわれる。

上記圧縮機は、その運転中において圧縮機内に保有する油のうち所定の量を冷媒ガスとともに吐出している。この吐出された冷媒に含まれる油が圧縮機へ戻らなければ、圧縮機内の油量は徐々に減少する。そして、この油量の減少は、該圧縮機の摺動部への供給油量の不足を引き起こし、該摺動部の潤滑に支障をきたす。そして、場合によっては、圧縮機が損傷してしまう。そこで、この吐出された油を圧縮機に戻すために冷媒回路に油戻し回路を設置する装置が提案されている。

この油戻し回路は、油分離器と油戻し配管とで構成されている。具体的には、該油分離器は、圧縮機の吐出側に設置され、該油戻し配管は、該油分離器と圧縮機の吸入側の配管とを接続している。そして、圧縮機より吐出された油滴を含む冷媒が油分離器に流入し、該油分離器で冷媒と油とに分離される。ここで、油が分離された冷媒は油分離器を流出する。一方、分離された油は、油分離器に接続された油戻し配管を通って圧縮機の吸入配管に流れ込み、吸入冷媒とともに圧縮機に吸入される。この動作が繰り返されることで、圧縮機の油保有量は、概ね一定に保たれる。

ここで、複数の圧縮機を備えた冷媒回路に対してこの油戻し回路が設置される例として特許文献１が挙げられる。この特許文献１における冷凍装置は、複数の圧縮機と、油分離器と、油戻し回路とを備えている。この油戻し回路は、油戻し合流管と、該油戻し合流管から複数に分岐した各油戻し管と、各油戻し管に設置された絞り機構とで構成されている。そして、油分離器の上側には吐出合流管が接続されており、該吐出合流管から複数に分岐した各吐出管が、各圧縮機の吐出側にそれぞれ接続されている。一方、油分離器の下側には油戻し合流管が接続されており、該油戻し合流管から複数に分岐した各油戻し管が各圧縮機の吸入管にそれぞれ接続されている。つまり、特許文献１における油戻し回路は、複数の圧縮機が１つの油分離器を共有する構成となっている。そして、この油分離器から各圧縮機に戻される油戻し量は、各圧縮機の油上がり量に応じて絞り機構によって均一に調整される。
特開２００３−２４０３６７号公報

ところで、特許文献１の油戻し回路において、各圧縮機に油戻しを行う際に、全ての絞り機構が全開になると、該油分離器内の油が短時間の間に多量に流出し、該油分離器に必要な油面高さを確保できずに油がなくなってしまう場合がある。その場合、該油分離器の下方に接続されている油戻し配管の液シール状態が保たれなくなり、該油分離器内の吐出冷媒ガスが、該油戻し配管を通過して圧縮機の吸入側へ逆流する。この吐出冷媒ガスの逆流により吸入冷媒ガス温度が上昇し、いわゆるホットガスバイパスの状態となり冷凍装置の能力低下を引き起こす。この冷凍装置の能力低下は、冷凍装置に対する油戻し制御の信頼性を著しく低下させる。又、１台の油分離器で複数の圧縮機の油戻しを行うために、油分離器に多量の油が貯留される可能性もあり、油分離器の大型化も懸念される。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍装置に設置された油戻し回路において、その回路内に設置された油分離器に必要な油面高さを確保しながら圧縮機へ油を戻すことにより、冷凍装置に対する油戻し制御の信頼性を高めることである。

第１の発明は、互いに並列に接続された複数の圧縮機（14a，14b，14c）を備えて冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）を有し、各圧縮機（14a，14b，14c）の吐出側の吐出合流管（21）に接続された油分離器（7）と、該油分離器（7）と各圧縮機（14a，14b，14c）の吸入側配管（22a，22b，22c）とを接続する複数の油戻し管（34a，34b，34c）と、各油戻し管（34a，34b，34c）に設けられた開閉機構（SV1，SV2，SV3）と、上記油分離器（7）内に貯留される油を圧縮機へ返油する制御を行う制御手段（50）とを備えた冷凍装置を前提としている。

そして、上記冷凍装置（1）は、制御手段（50）が、複数の上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）を順に開閉し、各圧縮機（14a，14b，14c）の油戻し量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに全開閉機構（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御を行うことを特徴としている。

この第１の発明では、上記制御手段（50）によって、全開閉機構（SV1，SV2，SV3）に対して順番に開設定が行われるとともに、圧縮機（14a，14b，14c）の油戻し量に応じて開閉機構（SV1，SV2，SV3）に開設定保持時間と開設定インターバルとを設定することができるので、この開設定保持時間と開設定インターバルとに従って、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開閉動作を行うことが可能となる。そして、この開閉動作により圧縮機（14a，14b，14c）から吐出された油は、油分離器（7）を経由して圧縮機（14a，14b，14c）へ分配される。さらに、上記制御手段（50）は、全ての開閉機構（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御も行うので、油分離器（7）に貯留された油が多量に流出することを防ぐこともできる。

第２の発明は、第１の発明において、上記制御手段（50）が、各圧縮機（14a，14b，14c）の油上がり量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに選択的に決定される１つの開閉機構（SV1，SV2，SV3）のみを開設定とする制御を行うことを特徴としている。

この第２の発明では、選択的に決定される１つの開閉機構（SV1，SV2，SV3）のみを開設定とすることができるので、全圧縮機（14a，14b，14c）から吐出された油を、その開閉機構（SV1，SV2，SV3）に対応する圧縮機（14a，14b，14c）に戻すことができる。また、１つのみを開設定とするので、複数の圧縮機（14a，14b，14c）に油が戻ることがなく、且つ油分離器（7）に貯留された油が多量に流出することを防ぐこともできる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、開閉機構（SV1，SV2，SV3）が流量調整手段を備えたことを特徴としている。

この第３の発明では、上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）が流量調整手段を備えたことにより、この開閉機構（SV1，SV2，SV3）を通過する油量を絞ることができるので、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開動作時における油分離器（7）の油面低下速度を緩やかにすることができる。

第４の発明は、第１または第２の発明において、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の下流側の上記油戻し管（34a，34b，34c）に絞り機構を備えたことを特徴としている。

この第４の発明でも、第２の発明と同様に、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開動作時における油分離器（7）の油面低下速度を緩やかにすることができる。

第５の発明は、第１から第４の発明の何れか１つにおいて、圧縮機（14a，14b，14c）の吸入圧力と吐出圧力との差圧を検出する差圧検出手段（36，43）を備え、上記制御手段（50）は、上記差圧検出手段（36，43）により検知された差圧が大きいほど、上記開設定保持時間を短くする制御を行うことを特徴としている。

この第５の発明では、上記制御手段（50）が、差圧検出手段（36，43）により検出された差圧を利用して、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開設定保持時間を設定することができる。ここで、検出された差圧が大きい場合には、開設定保持時間を短くすることで、圧縮機（14a，14b，14c）に必要以上の油が戻らないようにすることができる。圧縮機（14a，14b，14c）に必要以上の油が戻らなければ、該圧縮機（14a，14b，14c）と油のやりとりを行う油分離器（7）において、圧縮機（14a，14b，14c）への余分な油の流出を防ぐことになる。つまり、上記制御手段（50）が、検出された差圧を利用して、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開設定保持時間を短くすることで、該油分離器（7）の過度な油面低下を緩和することができる。

第６の発明は、第１から第５の発明の何れか１つにおいて、圧縮機（14a）が、電動機の周波数制御により容量可変に構成された圧縮機（14a）であり、制御手段（50）が、上記圧縮機（14a，14b，14c）の周波数を測定する周波数測定手段を備え、上記周波数測定手段により測定される周波数が高いほど、上記開設定保持時間を長くする制御を行うことを特徴としている。

この第６の発明では、上記制御手段（50）が、周波数測定手段により測定された周波数を利用して、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開設定保持時間を設定することができる。ここで、測定された周波数が高い場合には、圧縮機（14a，14b，14c）からより多くの油が吐出されるので、上記制御手段（50）は、開設定保持時間を長くすることで、油分離器（7）から、より多くの油を戻して圧縮機（14a，14b，14c）が油量不足にならないようにすることができる。圧縮機（14a，14b，14c）が油量不足にならなければ、該圧縮機（14a，14b，14c）と油のやりとりを行う油分離器（7）において、圧縮機（14a，14b，14c）から多くの油が吐出されることにより増加していく貯留量を減少させることになる。つまり、上記制御手段（50）が、測定された周波数を利用して、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開設定保持時間を長くすることで、該油分離器（7）の過度な油面上昇を緩和することができる。

第７の発明は、第６の発明において、制御手段（50）が、上記周波数測定手段により測定される周波数が低いほど、上記開設定インターバルを長くする制御を行うことを特徴としている。

この第７の発明では、上記制御手段（50）が、周波数測定手段により測定された周波数を利用して、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開設定インターバルを設定することができる。ここで、測定された周波数が低い場合には、圧縮機（14a，14b，14c）から吐出される油量が少ないので、上記制御手段（50）は、開設定インターバルを長くすることで、該圧縮機（14a，14b，14c）にあまり多くの油を戻さずに、その油を油分離器（7）に貯留させる。このとき、開設定保持時間は短くするとよい。このようにすることで、該油分離器（7）の過度な油面低下を緩和することができる。

第８の発明は、第１から第７の発明の何れか１つにおいて、開閉機構（SV1，SV2，SV3）が、電磁弁（SV1，SV2，SV3）で構成されていることを特徴とする冷凍装置。

この第８の発明では、開閉機構（SV1，SV2，SV3）を電磁弁（SV1，SV2，SV3）にすることにより、瞬時に油戻し管（34a，34b，34c）を開放或いは閉鎖することができる。

本発明によれば、上記制御手段（50）は、複数の上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）を順に開閉し、各圧縮機（14a，14b，14c）の油戻し量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに全開閉機構（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御を行うことができる。つまり、上記制御手段（50）は、各圧縮機（14a，14b，14c）の油上がり量に応じて、上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）を開閉動作させることが可能となるので、各圧縮機（14a，14b，14c）から吐出された油量とほぼ同量の油量を、油分離器（7）を経由して、各圧縮機（14a，14b，14c）に戻すことができる。圧縮機（14a，14b，14c）に流出入する油量の収支が釣り合うということは、該圧縮機（14a，14b，14c）との間で油のやりとりを行う油分離器（7）に流出入する油量の収支もつりあうことになる。これにより、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開閉動作の過程において、該油分離器（7）の油面変動を小さく抑えながら油面高さを確保することができる。油面が確保されれば、その油分離器（7）の下方に位置する油戻し分岐管（34a，34b，34c）の液シール状態が保たれるので、油分離器（7）内の吐出冷媒ガスが油戻し分岐管（34a，34b，34c）を通過して圧縮機（14a，14b，14c）に吸入されることがなくなり、冷凍装置（1）の冷却能力が低下することもない。これにより、油戻し回路（5）の信頼性が向上することになる。さらに、上記制御手段（50）は、全ての開閉機構（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御も行うので、油分離器（7）に貯留された油の多量な流出による該油分離器（7）の大幅な油面低下を緩和することもでき、さらに、油分離器（7）の油面を確保しやすくすることができる。また、本発明により、油分離器（7）の油面はその油面変動を小さく抑えながら、ほぼ一定の油面高さを確保できるので、その油面高さに応じて油分離器（7）をコンパクトに設計することも可能となる。

また、上記第２の発明によれば、上記制御手段（50）は、各圧縮機（14a，14b，14c）の油上がり量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに選択的に決定される１つの開閉機構（SV1，SV2，SV3）に対応する圧縮機（14a，14b，14c）に油を戻すことができる。仮に、同時に複数の圧縮機（14a，14b，14c）に油を戻した場合、偏流を起こして、それぞれの圧縮機（14a，14b，14c）に均等に油を戻すことができない場合があるが、第２の発明では、１台の圧縮機（14a，14b，14c）にのみ油を戻すので、偏流を起こす可能性もない。また、複数の圧縮機（14a，14b，14c）に油を戻さないので、油分離器（7）に貯留された油を多量に流出させることもないので、該油分離器（7）の大幅な油面低下を緩和することもでき、油分離器（7）の油面を確保しやすくすることができる。

また、上記第３、第４の発明によれば、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開動作時における油分離器（7）の油面低下速度を緩やかにすることができるので、容易に該油分離器（7）の油面変動を小さく抑えながら油面高さを確保することができる。これにより、油戻し回路（5）による制御の信頼性を向上させながら、圧縮機（14a，14b，14c）に油を戻すことができる。

また、上記第５の発明によれば、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開動作時における油分離器（7）の過度な油面低下を緩和することができるので、容易に該油分離器（7）の油面変動を小さく抑えながら油面高さを確保することができる。これにより、油戻し回路（5）による制御の信頼性がさらに向上することになる。

また、上記第６の発明によれば、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の開動作時における油分離器（7）の過度な油面上昇を緩和することができるので、容易に該油分離器（7）の油面変動を小さく抑えながら油面高さを確保することができる。これにより、油戻し回路（5）による制御の信頼性がさらに向上することになる。

また、上記第７の発明によれば、開閉機構（SV1，SV2，SV3）の閉動作時における油分離器（7）の過度な油面低下を緩和することができるので、容易に該油分離器（7）の油面変動を小さく抑えながら油面高さを確保することができる。これにより、油戻し回路（5）による制御の信頼性がさらに向上することになる。

また、上記第８の発明によれば、開閉機構（SV1，SV2，SV3）を電磁弁（SV1，SV2，SV3）で構成することにより、瞬時に油戻し管（34a，34b，34c）を開放或いは閉鎖することができるので、制御手段（50）が油戻し回路 （5）を制御する際の応答性が向上する。

図１は、この実施形態に係る冷凍装置（1）の冷媒回路図である。この冷凍装置（1）は、１台の庫外ユニット（10）と２台並列設置の庫内ユニット（6）とが液側連絡配管（2）とガス側連絡配管（3）で接続された冷凍装置であり、庫外ユニット（10）には庫外回路（11）が、各庫内ユニット（6）には庫内回路（61）がそれぞれ設けられている。この冷凍装置（1）では、庫外回路（11）に対して庫内回路（61）を配管（2，3）で並列に接続することによって、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）が構成されている。

《庫外ユニット》
上記庫外回路（11）には、３台の圧縮機（14a，14b，14c）、油戻し回路（5）、庫外熱交換器（15）、レシーバ（16）、庫外膨張弁（19）、及び四路切換弁（20）が設けられている。上記圧縮機（14a，14b，14c）は、可変容量圧縮機（14a）、第１固定容量圧縮機（14b）、及び第２固定容量圧縮機（14c）からなり、それぞれが並列に接続されている。そして、上記可変容量圧縮機（14a）の吐出側には第１吐出分岐管（21a）が、第１固定容量圧縮機（14b）の吐出側には第２吐出分岐管（21b）が、第２固定容量圧縮機（14c）の吐出側には第３吐出分岐管（21c）がそれぞれ接続されている。第１吐出分岐管（21a）には吐出管温度センサー（38）と高圧圧力スイッチ（37）と逆止弁（CV1）とが、第２吐出分岐管（21b）には吐出管温度センサー（40）と高圧圧力スイッチ（39）と逆止弁（CV2）とが、第３吐出分岐管（21c）には吐出管温度センサー（42）と高圧圧力スイッチ（41）と逆止弁（CV3）とがそれぞれ設けられている。これらの吐出分岐管（21a，21b，21c）の他端は、吐出合流管（21）を介して油分離器（7）に接続されている。ここで、該逆止弁（CV1，CV2，CV3）は、圧縮機（14a，14b，14c）から吐出合流管（21）へ向かう冷媒の流れを許容する一方で、逆方向への冷媒の流れを禁止するように設けられている。

一方、可変容量圧縮機（14a）の吸入側には第１吸入分岐管（22a）の一端が、第１固定容量圧縮機（14b）の吸入側には第２吸入分岐管（22b）の一端が、第２固定容量圧縮機（14c）の吸入側には第３吸入分岐管（22c）の一端がそれぞれ接続されている。これらの吸入分岐管（22a，22b，22c）の他端は、吸入合流管（22）に接続されている。そして該吸入合流管（22）には、吸入温度センサ（35）が取付けられている。

上記油戻し回路（5）は、油分離器（7）、電磁弁（SV1，SV2，SV3）（開閉機構）、及び油戻し合流管（34）と第１、第２及び第３油戻し分岐管（34a，34b，34c）とで構成されている。

第１油戻し分岐管（34a）の一端は第１吸入分岐管（22a）に、第２油戻し分岐管（34b）の一端は第２吸入分岐管（22b）に、第３油戻し分岐管（34c）の一端は第３吸入分岐管（22c）にそれぞれ接続されており、この３本の油戻し分岐管（34a，34b，34c）の他端は全て油戻し合流管（34）に接続されている。そして、油戻し合流管（34）は、油分離器（7）に接続されている。そして、各々の油戻し分岐管（34a，34b，34c）にはそれぞれ第１、第２及び第３電磁弁（SV1，SV2，SV3）が設けられている。

上記庫外熱交換器（15）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されており、庫外熱交換器（15）の一端は四路切換弁（20）に接続されている。一方、庫外熱交換器（15）の他端は、第１液管（24）を介してレシーバ（16）の頂部に接続されている。また、上記庫外熱交換器（15）の近傍には、庫外ファン（28）が設けられている。

上記レシーバ（16）は、上記第２液管（25）を介して第１閉鎖弁（12）に接続されている。そして、第２液管（25）には、上記レシーバ（16）と第１閉鎖弁（12）との間に第１分岐管（28）の一端が接続されている。この第１分岐管（28）の他端は、上記第１液管（24）における庫外熱交換器（15）とレシーバ（16）との間に接続されている。上記レシーバ（16）の頂部と吐出合流管（21）との間には、ガス抜き管（30）が接続されており、該ガス抜き管（30）にはレシーバ（16）から吐出合流管（21）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV7）が設けられている。

第１液管（24）と第２液管（25）との間には、レシーバ（16）をバイパスする第２分岐管（29）が接続されている。この第２分岐管（29）には、上記庫外膨張弁（19）が設けられている。この庫外膨張弁（19）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、熱源側膨張弁を構成している。

上記第１液管（24）における第２分岐管（29）の接続部と第１分岐管（28）の接続部との間には、レシーバ（16）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV4）が設けられている。また、上記第２液管（25）には、液側連絡配管（2）へ向かう方向への冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV5）が設けられ、上記第１分岐管（28）には、レシーバ（16）へ向かう方向への冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV6）が設けられている。

上記四路切換弁（20）は、第１ポート（P1）が油分離器（7）に、第２ポート（P2）が吸入合流管（22）に、第３ポート（P3）が庫外熱交換器（15）に、第４ポート（P4）が第２閉鎖弁（13）にそれぞれ接続されている。この四路切換弁（20）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が互いに連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が互いに連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。

庫外回路（11）の上記吸入合流管（22）には吸入圧力センサ（差圧検出手段）（36）が設けられ、吐出合流管（21）には吐出圧力センサ（差圧検出手段）（43）が設けられている。また、上記庫外熱交換器（15）の庫外ファン（23）の近傍には、外気温度センサ（44）が設けられている。

上記の各センサ（35，36，38，40，42，44）やスイッチ（37，39，41）は、この冷凍装置（1）の動作を制御するコントローラ（50）（制御手段）に接続されている。このコントローラ（50）は、各センサ（35，36，38，40，42，44）やスイッチ（37，39，41）の出力に応じて、圧縮機（14a，14b，14c）、四路切換弁（20）、電子膨張弁（19）、及び電磁弁（SV1〜SV3）などの制御を行う。特に、この実施形態では上記コントローラ（50）は、各圧縮機（14a，14b，14c）の発停、可変容量圧縮機（14a）の周波数の検知及び圧力センサ（36，43）による差圧の検知を行い、電磁弁（SV1〜SV3）の開設定インターバルと開設定保持時間及とを決定し、それらの時間に応じて開閉制御を行うように構成されている。

《庫内ユニット》
２つの庫内ユニット（6）は互いに同様に構成されている。各庫内ユニット（6）の庫内回路（61）は、庫内膨張弁（63）と庫内熱交換器（64）とが設けられている。

上記庫内膨張弁（63）は、開度が調節可能な電子膨張弁であって、利用側膨張弁を構成している。また、上記庫内熱交換器（64）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。この庫内熱交換器（64）の近傍には、庫内ファン（65）が設けられている。図示していないが、庫内熱交換器（64）は、伝熱管が複数パスに配列されており、冷媒配管が分岐して各パスの伝熱管に接続されている。そして、この庫内熱交換器（64）では、上記庫内ファン（65）が送風する庫内空気と、伝熱管の内側を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。

−運転動作−
次に、本実施形態の冷凍装置（1）の運転動作について説明する。

<冷却運転>
この冷凍装置（1）の冷却運転では、各庫内ユニット（6）により庫内の冷却が行われる。

冷却運転時、庫外回路（11）では、四路切換弁（20）の第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通し、第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が連通する状態に設定され、庫外膨張弁（19）が全閉状態となる。庫内回路（61）では、庫内膨張弁（63）の開度が適宜調節される。冷却運転では、冷却負荷に応じて圧縮機の台数制御が行われる。まず、コントローラ（50）は、１台目として設定した可変容量圧縮機（14a）を最低周波数にて起動させ、冷却負荷に応じて可変容量圧縮機（14a）の周波数を変化させる。そして、可変容量圧縮機（14a）だけでは冷却能力が足りない場合は第１固定容量圧縮機（14b）を起動させる。その際、該可変容量圧縮機（14a）の周波数は、一旦、最低周波数に設定された後、再び冷却負荷に応じて周波数を変化させる。それでも、冷却能力が足りない場合は、さらに、第２固定容量圧縮機（14c）を起動させるとともに可変容量圧縮機（14a）の周波数は、一旦、最低周波数に設定された後、再び冷却負荷に応じて周波数を変化させる。このようにして、各圧縮機（14a，14b，14c）は運転される。そして、冷媒回路（4）では、庫外熱交換器（15）が凝縮器となり、各庫内熱交換器（64）が蒸発器となって、実線の矢印で示す流れの冷凍サイクルが行われる。

各圧縮機（14a，14b，14c）に吸入された低圧圧力のガス冷媒は、それぞれ所定の高圧圧力に圧縮されて高圧ガス冷媒となり、各々の吐出分岐管（21a，21b，21c）の逆止弁（CV1，CV2，CV3）を通る。これらの逆止弁（CV1，CV2，CV3）は、例えばある冷凍負荷に対して停止した圧縮機（14a，14b，14c）の吐出分岐管（21a，21b，21c）に運転中の圧縮機からのガス冷媒が逆流しないように機能している。そして、高圧ガス冷媒は他の圧縮機へ逆流することなく吐出合流管（21）で合流し、油分離器（7）へ送られて冷媒中の油が分離された後、該油分離器（7）を流出し、四路切換弁（20）を通って庫外熱交換器（15）に流入する。

庫外熱交換器（15）では、この高圧ガス冷媒が庫外空気に放熱して凝縮する。庫外熱交換器（15）で凝縮した高圧液冷媒は、第１液管（24）を通ってレシーバ（16）に流入する。この高圧液冷媒は、運転状態或いは冷凍負荷状態の変化により庫外熱交換器（15）と庫内熱交換器（64）との保有冷媒量が増減した場合、その冷媒の増減を吸収するために一時的に該レシーバ（16）に貯留されながら該レシーバ（16）を流出する。レシーバ（16）から流出した冷媒は液側連絡配管（2）を通過して各庫内回路（61）に分配される。庫内回路（61）へ流入した冷媒は、庫内膨張弁（63）を通過して減圧されてから、庫内熱交換器（64）を流通する。

庫内熱交換器（64）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発することで該庫内空気を冷却する。各庫内熱交換器（64）で蒸発した各々の冷媒はガス側連絡配管（3）で合流する。ガス側連絡配管（3）で合流した冷媒は、四路切換弁（20）を通過して吸入合流管（22）へ流入し、第１可変容量圧縮機（14a）及び第１，第２固定容量圧縮機（14b，14c）に吸入される。

以上の冷媒循環を繰り返し、この冷凍装置（1）では、冷凍倉庫の庫内空気が冷却される。

<デフロスト運転>
上記冷凍装置（1）では、冷凍運転中に庫内熱交換器（64）が着霜した場合に、霜を除去するためにデフロスト運転を行なう。デフロスト運転時は、各庫内熱交換器（64）の除霜が同時に行われる。

このデフロスト運転時の庫外回路（11）では、四路切換弁（20）が第２状態に設定される。また、庫外膨張弁（19）の開度は適宜調節される。庫内回路（61）では、庫内膨張弁（63）が全開状態となる。デフロスト運転時は、各圧縮機（14a，14b，14c）の少なくとも１台が運転される。そして、冷媒回路（4）では、庫外熱交換器（15）が蒸発器となり、各庫内熱交換器（64）が凝縮器となって、破線の矢印で示す流れの冷凍サイクルが行われる。そして、このサイクルを繰り返し庫内ユニット（6）の庫内熱交換器（64）に着いた霜が溶かされて除去される。

<油戻し制御>
圧縮機（14a，14b，14c）の起動前は、該圧縮機（14a，14b，14c）に対応する電磁弁（SV1，SV2，SV3）は閉設定である。各圧縮機（14a，14b，14c）が起動するとともに、各圧縮機（14a，14b，14c）の起動の有無と、可変容量圧縮機（14a）が起動していれば、該可変容量圧縮機（14a）の運転周波数がコントローラ（50）によって測定される。ここで、第１固定容量圧縮機（14b）と第２固定容量圧縮機（14c）とは容量が固定されているので、周波数は測定されず、供給電源の電源周波数が運転周波数とされる。そして、その運転周波数に応じて、開設定インターバルと開設定保持時間とが上記コントローラ（50）によって、電磁弁（SV1，SV2，SV3）に設定されるとともに、この開設定インターバルに従って、上記電磁弁（SV1，SV2，SV3）は起動時からの閉動作を継続する。この間、圧縮機（14a，14b，14c）の運転によって冷媒とともに吐出される油は油分離器（7）に貯留されていく。次に、この開設定インターバルが終了した最初の電磁弁（SV1，SV2，SV3）は、開設定保持時間に従って開動作を行うが、コントローラ（50）は、当該電磁弁（SV1，SV2，SV3）に開動作を行わせる前に、まず他の電磁弁（SV1，SV2，SV3）の開閉状態を確認する。そして、他の電磁弁（SV1，SV2，SV3）の何れかが閉設定であることを確認した後に、当該電磁弁（SV1，SV2，SV3）に開動作を行わせる。仮に、他の電磁弁（SV1，SV2，SV3）の全てが開設定であった場合は、該開設定開始指令は一旦、保留され、他の電磁弁（SV1，SV2，SV3）の何れか１つの開設定が終了した後にその指定された電磁弁（SV1，SV2，SV3）に開動作を行わせる。そして、開設定保持時間が終了すると同時に開設定インターバルが開始され、以下、同様の開閉動作を別の電磁弁について順に繰り返しながら、可変容量圧縮機（14a）と第１固定容量圧縮機（14b）と第２固定容量圧縮機（14c）とに対して油戻しが行われる。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、コントローラ（50）によって、各圧縮機（14a，14b，14c）の油上がり量に応じて、電磁弁（SV1，SV2，SV3）に開閉動作させることができる。つまり、圧縮機（14a，14b，14c）に対して、油戻しを行うことにより、圧縮機（14a，14b，14c）に流出入する油量の収支が概ね釣り合うので、該圧縮機（14a，14b，14c）との間で油のやりとりを行う油分離器（7）に流出入する油量の収支も概ねつりあうことになる。これにより、電磁弁（SV1，SV2，SV3）の開閉動作の過程において、該油分離器（7）の油面変動を小さく抑えながら油面高さを確保することができる。油面が確保されれば、その油分離器（7）の下方に位置する油戻し分岐管（34a，34b，34c）の液シール状態が保たれるので、油分離器（7）内の吐出冷媒ガスが油戻し分岐管（34a，34b，34c）を通過して圧縮機（14a，14b，14c）に吸入されなくなる。従って、冷凍装置（1）の冷却能力が低下することもない。これにより、油戻し回路（5）の信頼性が向上することになる。さらに、上記コントローラ（50）は、全ての電磁弁（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御も行うので、油分離器（7）に貯留された油の多量な流出による該油分離器（7）の大幅な油面低下を緩和することもでき、さらに、油分離器（7）の油面を確保しやすくすることができる。また、必要以上に油面を上げなくてよいので、油分離器（7）をコンパクトにできる。

−実施形態の変形例−
本変形例では図示していないが、油戻し分岐管（34a，34b，34c）に設置されている電磁弁（SV1，SV2，SV3）の代わりに流量調整弁（EV1，EV2，EV3）を用いる。つまり、本実施形態において、全ての電磁弁（SV1，SV2，SV3）が閉設定となると、起動している圧縮機（14a，14b，14c）から吐出された油が全て油分離器（7）に貯留されていくので、油分離器（7）の油面は次第に上昇していく。この上昇していく油面を抑えてほぼ一定に保つためには、全ての電磁弁（SV1，SV2，SV3）が閉設定とはならずに、常に油分離器（7）から油を流出させておく必要がある。しかし、実施形態において、電磁弁（SV1，SV2，SV3）を常に開設定にした場合、大量の油が圧縮機（14a，14b，14c）に戻ってしまい、逆に、油分離器（7）の油面が低下してしまい、場合によっては油戻し分岐管（34a，34b，34c）の液シール状態が保たれなくなる。そこで、本変形例では、電磁弁（SV1，SV2，SV3）に代えて流量調整弁（EV1，EV2，EV3）を用いて、油戻し分岐管（34a，34b，34c）を通過する油量を該流量調整弁（EV1，EV2，EV3）で絞ることにより、開設定保持時間を長く設定することができ、油分離器（7）の油面をほぼ一定に保つことが容易にできる。また、電磁弁の代わりに電磁弁とキャピラリチューブの組み合わせてもよい。

《その他の実施形態》
上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

本実施形態において、コントローラ（50）は、圧縮機（14a，14b，14c）の周波数を測定し、その測定値を用いて該圧縮機（14a，14b，14c）内の油量の増減を判定した後で、開設定保持時間と開設定インターバルとを電磁弁（SV1，SV2，SV3）に設定している。ここで、該コントローラ（50）が、該圧縮機（14a，14b，14c）内の油量の増減を判定する手段として、該圧縮機（14a，14b，14c）に設置された温度センサやフロートスイッチを用いてもよい。また、圧縮機の設置台数も４台以上であってもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、複数の圧縮機を備えた冷凍装置に設置される油戻し回路について有用である。

本発明に係る冷凍装置の冷媒回路図である。

符号の説明

1 冷凍装置
4 冷媒回路
7 油分離器
10 庫外ユニット
14a 可変容量圧縮機
14b 第１固定容量圧縮機
14c 第２固定容量圧縮機
21 吐出合流管
22a 第１吸入側配管
22b 第２吸入側配管
22c 第３吸入側配管
34 油戻し合流管
34a 第１油戻し分岐管
34b 第２油戻し分岐管
34c 第３油戻し分岐管
36 吸入圧力センサ（差圧検出手段）
43 吐出圧力センサ（差圧検出手段）
50 コントローラ（制御手段）
60 庫内ユニット
SV1 第１電磁弁（開閉機構）
SV2 第２電磁弁（開閉機構）
SV3 第３電磁弁（開閉機構）

Claims (8)

1. 互いに並列に接続された複数の圧縮機（14a，14b，14c）を備えて冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）を有し、
   各圧縮機（14a，14b，14c）の吐出側の吐出合流管（21）に接続された油分離器（7）と、該油分離器（7）と各圧縮機（14a，14b，14c）の吸入側配管（22a，22b，22c）とを接続する複数の油戻し管（34a，34b，34c）と、各油戻し管（34a，34b，34c）に設けられた開閉機構（SV1，SV2，SV3）と、上記油分離器（7）内に貯留される油を圧縮機（14a，14b，14c）へ返油する制御を行う制御手段（50）とを備えた冷凍装置であって、
   上記制御手段（50）は、複数の上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）を順に開閉し、各圧縮機（14a，14b，14c）の油上がり量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに全開閉機構（SV1，SV2，SV3）が同時に開設定となることを禁止する制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記制御手段（50）は、各圧縮機（14a，14b，14c）の油上がり量に応じた開設定保持時間と開設定インターバルとを設定するとともに、開閉機構（SV1，SV2，SV3）を順に開閉する際に、選択的に決定される１つの開閉機構（SV1，SV2，SV3）のみを開設定とする制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１または２において、
   上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）が、流量調整手段を備えたことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１または２において、
   上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）の下流側の上記油戻し管（34a，34b，34c）に絞り機構を備えたことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１から４の何れか１つにおいて、
   圧縮機（14a，14b，14c）の吸入圧力と吐出圧力との差圧を検出する差圧検出手段（36，43）を備え、
   上記制御手段（50）は、上記差圧検出手段（36，43）により検知された差圧が大きいほど、上記開設定保持時間を短くする制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１から５の何れか１つにおいて、
   圧縮機（14a）が、電動機の周波数制御により容量可変に構成された圧縮機（14a）であり、
   上記制御手段（50）は、上記圧縮機（14a）の周波数を測定する周波数測定手段を備え、上記周波数測定手段により測定される周波数が高いほど、上記開設定保持時間を長くする制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項６において、
   上記制御手段（50）は、上記周波数測定手段により測定される周波数が低いほど、上記開設定インターバルを長くする制御を行うことを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項１から７の何れか１つにおいて、
   上記開閉機構（SV1，SV2，SV3）は、電磁弁（SV1，SV2，SV3）で構成されていることを特徴とする冷凍装置。
   
   

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