JP2009216354A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに並列に接続された複数の圧縮機を有する圧縮機構が設けられた冷凍装置において、特定の圧縮機に冷凍機油が偏る偏油を抑制して、冷凍機油が不足する他の圧縮機において潤滑不良が生じることを抑制する。
【解決手段】第１圧縮機（14a）の吐出管（56a）及び第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）にそれぞれ油分離器（37a,37b）を設ける。油分離器（37a,37b）から冷凍機油を圧縮機構（40）へ戻すための油戻し通路（32）は、各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油が合流して、合流した冷凍機油が第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）へ分配されるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の圧縮機により構成された圧縮機構が冷媒回路に設けられた冷凍装置に関するものである。

従来より、冷媒回路において圧縮機構が複数の圧縮機により構成されている冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の冷却機を始め、室内を冷暖房する空調機などに広く利用されている。

特許文献１には、圧縮機構に対して油分離器が設けられた冷凍装置が開示されている。油分離器は、各圧縮機の吐出管が接続する吐出合流管に設けられている。油分離器から延びる油戻し通路の出口側は、各圧縮機に対して分岐して、各圧縮機の中間圧の圧縮室に連通している。
特開２００７−１７８０５２号公報

ところで、従来の冷凍装置では、１つの油分離器を複数の圧縮機で共用しているが、各圧縮機の吐出管にそれぞれ油分離器を設けることが考えられる。この場合、各油分離器と各圧縮機の間を個別の油戻し配管で接続する構成が簡素な構成となる。各圧縮機の吐出管の油分離器で分離された冷凍機油は、吐出された圧縮機に戻る。

しかし、このようにすると、特定の圧縮機に冷凍機油が偏る偏油が生じても、その特定の圧縮機の吐出管の油分離器で分離された冷凍機油の全てが、その特定の圧縮機に戻る。その特定の圧縮機から吐出された冷凍機油の多くは、その圧縮機と、その圧縮機の吐出管の油分離器との間で、循環する状態になる。このため、他の圧縮機には、偏油によって冷凍機油が不足しているにも拘わらず、冷凍機油がゆき亘りにくく、その冷凍機油が不足する圧縮機において潤滑不良が生じるおそれがある。

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、互いに並列に接続された複数の圧縮機を有する圧縮機構が設けられた冷凍装置において、特定の圧縮機に冷凍機油が偏る偏油を抑制して、冷凍機油が不足する他の圧縮機において潤滑不良が生じることを抑制することにある。

第１の発明は、互いに並列に接続された第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）を有する圧縮機構（40）が設けられて、冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置は、上記第１圧縮機（14a）の吐出管（56a）及び上記第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）にそれぞれ設けられた油分離器（37a,37b）と、上記各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油を合流させた後に上記第１圧縮機（14a）及び上記第２圧縮機（14b）へ分配するための油戻し通路（32）とを備えている。

第１の発明では、第１圧縮機（14a）の吐出管（56a）の油分離器（37a）で分離された冷凍機油と、第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）の油分離器（37b）で分離された冷凍機油とが、油戻し通路（32）で合流した後に、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）に分配される。ここで、圧縮機（14）は、油溜まりの油面の高さが高くなるほど、油上がり率が高くなり、単位流量当たりの吐出冷媒に含まれる冷凍機油の量が増加する。このため、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）の運転容量が一定であると仮定すれば、例えば第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）のうち第１圧縮機（14a）に冷凍機油が偏り始めると、油面が上昇する第１圧縮機（14a）から吐出される冷凍機油の流量が増加する一方で、油面が低下する第２圧縮機（14b）から吐出される冷凍機油の流量が減少する。他方、第１圧縮機（14a）や第２圧縮機（14b）に戻ってくる冷凍機油の流量は、第１圧縮機（14a）から吐出された冷凍機油と第２圧縮機（14b）から吐出された冷凍機油の合計流量に応じて変化する。このため、第１圧縮機（14a）から吐出される冷凍機油の流量が増えても、第１圧縮機（14a）へ戻ってくる冷凍機油の流量はそれに応じて増える訳ではなく、第２圧縮機（14b）から吐出される冷凍機油の流量が減っても、第２圧縮機（14b）へ戻ってくる冷凍機油の流量はそれに応じて減る訳ではない。従って、第１圧縮機（14a）に冷凍機油が偏り始めると、第１圧縮機（14a）内の冷凍機油の量が減少する一方で、第２圧縮機（14b）内の冷凍機油の量が増加する。このように、第１の発明では、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）のうち一方の圧縮機（14）に冷凍機油が偏る偏油が生じ始めると、偏油が進行することが自動的に抑制される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１圧縮機（14a）及び上記第２圧縮機（14b）に冷媒を注入するためのインジェクション通路（30）を備える一方、上記油戻し通路（32）は、上記各油分離器（37a,37b）から合流した冷凍機油が流通する合流通路（48）を備え、上記合流通路（48）は、上記インジェクション通路（30）における上記第１圧縮機（14a）と上記第２圧縮機（14b）に対する分岐箇所の上流に接続されている。

第２の発明では、油戻し通路（32）の合流通路（48）が、インジェクション通路（30）における第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）に対する分岐箇所の上流に接続されている。油戻し通路（32）は、インジェクション通路（30）の分岐箇所の上流に合流通路（48）が接続されることによって、各油分離器（37a,37b）から合流した冷凍機油が第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）へ分配されるように構成されている。合流通路（48）を流れる冷凍機油は、インジェクション通路（30）の冷媒と合流し、インジェクション通路（30）の分岐箇所で第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）とに分配される。この第２の発明では、油戻し通路（32）で合流した冷凍機油が、インジェクション通路（30）の分岐箇所で各圧縮機（14）へ分配される。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記圧縮機構（40）が、上記第１圧縮機（14a）の運転を常に行い、且つ、上記第２圧縮機（14b）の運転と停止を切り換えることによって該圧縮機構（40）の運転容量を調節するように構成され、上記インジェクション通路（30）では、上記第１圧縮機（14a）に対して分岐した第１分岐注入通路（42a）と、上記第２圧縮機（14b）に対して分岐した第２分岐注入通路（42b）のうち第２分岐注入通路（42b）のみに、該分岐注入通路（42）が接続する圧縮機（14）の停止中に該圧縮機（14）へ冷凍機油が戻ることを阻止する開閉自在の油戻り阻止弁（SV1）が設けられている。

第３の発明では、第１圧縮機（14a）の運転中に第２圧縮機（14b）が停止する場合がある。このような場合に、第２分岐注入通路（42b）の油戻り阻止弁（SV1）が閉じられる。このため、合流通路（48）を流れる冷凍機油は、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）のうち第１圧縮機（14a）だけに戻ってくる。

第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記圧縮機構（40）が、上記第１圧縮機（14a）の運転を常に行い、且つ、上記第２圧縮機（14b）の運転と停止を切り換えることによって該圧縮機構（40）の運転容量を調節するように構成され、上記油戻し通路（32）では、上記第１圧縮機（14a）の吐出管（56a）の油分離器（37a）に接続する第１合流前通路（47a）と、上記第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）の油分離器（37b）に接続する第２合流前通路（47b）のうち第２合流前通路（47b）のみに、該油分離器（37b）へ冷凍機油が戻ることを禁止する逆止弁（CV4）が設けられている。

第４の発明では、第１圧縮機（14a）の運転中に第２圧縮機（14b）が停止する場合がある。このような場合に、第２合流前通路（47b）の逆止弁（CV4）がなければ、停止後に第２圧縮機（14b）内の圧力が低下すると、油戻し通路（32）の冷凍機油が第２圧縮機（14b）側へ逆流し、第２圧縮機（14b）内に冷凍機油が溜まり込むおそれがある。この第４の発明では、第２合流前通路（47b）に逆止弁（CV4）を設けることで、停止中の第２圧縮機（14b）内に吐出側から冷凍機油が流入することが阻止される。

第５の発明は、上記第１乃至第４の何れか１つの発明において、上記第２圧縮機（14b）では、圧縮室（73）で流体を圧縮する流体機械（82）を収容するケーシング（70）内に該流体機械（82）で圧縮された冷媒で満たされる吐出空間（100）が形成される一方、上記第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）における油分離器（37b）の下流に配置されて、停止中の第２圧縮機（14b）へ冷媒が流入することを阻止する冷媒流入阻止弁（CV2）を備え、上記第１圧縮機（14a）の運転中に上記第２圧縮機（14b）が停止する場合に、該第１圧縮機（14a）が該第２圧縮機（14b）内の上記吐出空間（100）の冷媒を上記油戻し通路（32）を通じて吸入する。

第５の発明では、第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）における油分離器（37b）の下流に、停止中の第２圧縮機（14b）へ冷媒が流入することを阻止する冷媒流入阻止弁（CV2）が設けられている。このため、第１圧縮機（14a）の運転中に第２圧縮機（14b）が停止する場合に、第１圧縮機（14a）が吐出した高圧冷媒が第２圧縮機（14b）へ吐出側から流入することが阻止される。また、第２圧縮機（14b）の吐出側が油戻し通路（32）を通じて第１圧縮機（14a）側と連通している。従って、停止直後から第２圧縮機（14b）内の吐出空間（100）の冷媒が運転中の第１圧縮機（14a）によって吸入されるので、第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）の圧力が徐々に低下してゆく。

第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１つの発明において、上記油戻し通路（32）は、その出口側が上記各圧縮機の中間圧の圧縮室（73）に連通している。

第６の発明では、油戻し通路（32）の出口側を各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に連通させている。このため、各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油は、各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に戻される。

第７の発明は、上記第１の発明において、上記第１圧縮機（14a）及び上記第２圧縮機（14b）のうち少なくとも一方は、運転容量が可変の圧縮機により構成されている。

第７の発明では、運転容量が可変の圧縮機（14）からは、運転容量が大きくなるほど多くの冷凍機油が吐出される。ここで、各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油が合流した後に第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）へ分配されるように油戻し通路（32）が構成されているので、第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）では、運転容量が大きい方の圧縮機（14）へ多くの冷凍機油が分配される。第１圧縮機（14a）と第２圧縮機（14b）とに分配される冷凍機油の流量比率は、第１圧縮機（14a）の運転容量と第２圧縮機（14b）の運転容量の比率に応じて変化する。このため、運転容量が可変の圧縮機（14）の運転容量が大きくなると、もう一方の圧縮機（14）の運転容量が一定であれば、その運転容量が可変の圧縮機（14）へ分配される冷凍機油の流量が増加する。この第７の発明では、運転容量が可変の圧縮機（14）から吐出される冷凍機油が多くなるほど、その運転容量が可変の圧縮機（14）へ多くの冷凍機油が戻ってくる。

本発明では、各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油が合流した後に第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）へ分配されるように油戻し通路（32）を構成することで、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）のうち一方の圧縮機（14）に冷凍機油が偏る偏油が生じ始めても、偏油が進行することが自動的に抑制されるようにしている。このため、特定に圧縮機（14）に冷凍機油が大きく偏ることが生じにくく、冷凍機油が不足する圧縮機（14）が出てくることが生じにくい。従って、何れかの圧縮機（14）で冷凍機油の不足による潤滑不良が生じることを抑制することができる。

また、上記第２の発明では、油戻し通路（32）で合流した冷凍機油が、インジェクション通路（30）の分岐箇所で各圧縮機（14）へ分配されるようにしている。つまり、合流させた冷凍機油を各圧縮機（14）に分配するために、分岐箇所を油戻し通路（32）に設けずに、インジェクション通路（30）の分岐箇所が利用されている。このため、各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油を合流させて各圧縮機（14）へ分配する構成を比較的簡素な構成で実現することができる。

また、上記第３の発明では、第１圧縮機（14a）が運転中で第２圧縮機（14b）の停止中に、合流通路（48）を流れる冷凍機油が、第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）のうち第１圧縮機（14a）だけに戻ってくるようにしている。このため、冷凍機油が停止中の第２圧縮機（14b）に溜まりこむことを阻止することができる。従って、油戻り阻止弁（SV1）がない場合に比べて、冷凍機油が必要となる運転中の第１圧縮機（14a）に多くの冷凍機油を戻すことができるので、第１圧縮機（14a）において冷凍機油が不足することを抑制することができる。

また、上記第４の発明では、第２合流前通路（47b）に逆止弁（CV4）を設けることで、停止中の第２圧縮機（14b）内に、吐出側から冷凍機油が流入することが阻止されるようにしている。従って、第２合流前通路（47b）に逆止弁（CV4）がない場合に比べて、冷凍機油が必要となる運転中の第１圧縮機（14a）に多くの冷凍機油を戻すことができるので、第１圧縮機（14a）において冷凍機油が不足することを抑制することができる。

また、上記第５の発明によれば、第１圧縮機（14a）の運転中に第２圧縮機（14b）が停止する場合に、冷媒流入阻止弁（CV2）によって第２圧縮機（14b）への高圧冷媒の流入を阻止した上で、その第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）の冷媒が第１圧縮機（14a）によって吸入されるので、第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）が強制的に減圧される。ここで、例えば高圧ドーム型の圧縮機など、流体機械（82）によって圧縮された冷媒で満たされる吐出空間（100）がケーシング（70）内に形成されるタイプの圧縮機では、運転が停止すると、流体機械（82）に吐出空間（100）の冷媒が流入し、流体機械（82）内の圧力が吐出空間（100）と概ね等しくなる。このため、停止中の第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）の圧力を強制的に減圧することができない場合には、第２圧縮機（14b）の再起動時に、流体機械（82）が高圧冷媒を圧縮することになって流体機械（82）の吐出側の圧力が過大になる場合があり、流体機械（82）が損傷するおそれがあった。これに対して、この第５の発明では、第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）が強制的に減圧されるので、第２圧縮機（14b）の流体機械（82）内も吐出空間（100）の圧力の低下に伴って減圧される。このため、再起動する際に第２圧縮機（14b）の流体機械（82）が高圧冷媒を圧縮することを回避できるので、再起動する際の第２圧縮機（14b）の損傷を防止することができる。

また、上記第６の発明では、各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油が各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に戻される。ここで、油分離器（37）で分離された冷凍機油を各圧縮機（14）の吸入側へ戻す場合には、戻ってくる冷凍機油の分だけ各圧縮機（14）が吸入する低圧冷媒の流量が減少する。このため、冷媒回路（4）における冷媒の循環量が減少して、冷凍装置の運転能力が減少してしまう。これに対して、この第６の発明では、戻ってくる冷凍機油によって各圧縮機（14）が吸入する低圧冷媒の流量が変化しない。従って、冷凍装置の運転能力を低下させることなく各圧縮機（14）へ冷凍機油を戻すことができる。

また、上記第７の発明では、運転容量が可変の圧縮機（14）から吐出される冷凍機油が多くなるほど、その運転容量が可変の圧縮機（14）へ多くの冷凍機油が戻ってくる。つまり、運転容量が可変の圧縮機（14）の運転容量が変化して冷凍機油の吐出流量が変化しても、その運転容量が可変の圧縮機（14）内の冷凍機油の量が大きく変動することがない。従って、運転容量の変化に伴って冷凍機油の吐出流量が変化する運転容量が可変の圧縮機（14）を用いる場合でも、圧縮機構（40）における偏油を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態１は、本発明に係る冷凍装置（1）である。この冷凍装置（1）は、１台の庫外ユニット（10）に対して２台の庫内ユニット（60）が接続された、いわゆるセパレートタイプの冷凍装置（1）であり、冷蔵倉庫の庫内を冷却するように構成されている。

庫外ユニット（10）には庫外回路（11）が、各庫内ユニット（60）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）に対して各庫内回路（61）を液側連絡配管（2）及びガス側連絡配管（3）で並列に接続することによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）が構成されている。

庫外回路（11）の端部には第１閉鎖弁（12）及び第２閉鎖弁（13）がそれぞれ設けられている。第１閉鎖弁（12）には、液側連絡配管（2）の一端が接続されている。この液側連絡配管（2）の他端は２つに分岐しており、それぞれが庫内回路（61）の液側端に接続されている。第２閉鎖弁（13）には、ガス側連絡配管（3）の一端が接続されている。このガス側連絡配管（3）の他端は２つに分岐しており、それぞれが庫内回路（61）のガス側端に接続されている。

《庫外ユニット》
庫外ユニット（10）の庫外回路（11）には、圧縮機構（40）、庫外熱交換器（15）、レシーバ（16）、冷却熱交換器（17）、第１庫外膨張弁（18）、第２庫外膨張弁（19）、及び四路切換弁（20）が設けられている。

圧縮機構（40）は、運転容量が可変の第１圧縮機（14a）と、運転容量が固定の第２圧縮機（14b）と、運転容量が固定の第３圧縮機（14c）とから構成されている。これらの圧縮機（14a,14b,14c）は、互いに並列に接続されている。

第１圧縮機（14a）、第２圧縮機（14b）、及び第３圧縮機（14c）は何れも、例えば全密閉の高圧ドーム型のスクロール圧縮機として構成されている。第１圧縮機（14a）には、インバータを介して電力が供給される。第１圧縮機（14a）は、インバータの出力周波数を変化させることによって、その運転容量を段階的に調節することができるように構成されている。一方、第２圧縮機（14b）及び第３圧縮機（14c）は、電動機が常に一定の回転速度で運転されるものであって、その運転容量が変更不能となっている。なお、圧縮機（14）の構成の詳細については後述する。

圧縮機構（40）では、圧縮機構（40）の起動の際（運転の開始の際）に第１圧縮機（14a）だけが起動される。そして、起動後の圧縮機構（40）では、必要となる運転容量が増加するに連れて、第２圧縮機（14b）、第３圧縮機（14c）が順次起動される。また、必要となる運転容量が減少すると、第３圧縮機（14c）、第２圧縮機（14b）が順次停止される。圧縮機構（40）では、圧縮機構（40）の起動から停止まで、第１圧縮機（14a）の運転が連続して行わる。その間に、第２圧縮機（14b）及び第３圧縮機（14c）は、必要となる運転容量に応じてオン／オフされる。

第１圧縮機（14a）の第１吐出管（56a）、第２圧縮機（14b）の第２吐出管（56b）及び第３圧縮機（14c）の第３吐出管（56c）は、１本の吐出合流管（21）に接続されている。各吐出管（56）には、圧縮機（14）側から順に、油分離器（37）、高圧圧力スイッチ（39）、逆止弁（CV1,CV2,CV3）が設けられている。

各逆止弁（CV1,CV2,CV3）は、圧縮機（14）へ向かう冷媒の流れを禁止するように構成されている。また、各高圧圧力スイッチ（39）は、異常高圧時に圧縮機（14）を緊急停止させるように構成されている。また、各油分離器（37）は、密閉容器状に構成され、圧縮機（14）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離するように構成されている。これらの油分離器（37）は、圧縮機構（40）の吐出冷媒から冷凍機油を分離する油分離機構（38）を構成している。本実施形態１では、各吐出管（56）に油分離器（37）を設けることで、吐出合流管（21）に１つの油分離器を設ける場合に比べて、各油分離器（37）の小型化が図られている。

本実施形態１では、各油分離器（37）で分離された冷凍機油を各圧縮機（14）へ戻すために、油戻し通路（32）が設けられている。各油戻し通路（32）は、油分離器（37）の底部（具体的には、油分離器（37）の底面）に接続されている。油戻し通路（32）は、各油分離器（37）で分離された冷凍機油を一旦合流させてから各圧縮機（14）に分配するように構成されている。具体的に、油戻し通路（32）は、３本の合流前配管（47）と、１本の合流配管（48）とを備えている。３本の合流前配管（47）は、第１合流前配管（47a）と第２合流前配管（47b）と第３合流前配管（47c）から構成されている。各合流前配管（47）は合流前通路（47a）を構成している。また、合流配管（48）は合流通路を構成している。

第１合流前配管（47a）の一端は、第１吐出管（56a）の第１油分離器（37a）に接続されている。第２合流前配管（47b）の一端は、第２吐出管（56b）の第２油分離器（37b）に接続されている。第３合流前配管（47c）の一端は、第３吐出管（56c）の第３油分離器（37c）に接続されている。第１合流前配管（47a）の他端、及び第２合流前配管（47b）の他端は、合流配管（48）の一端で合流している。第３合流前配管（47c）の他端は、第２合流前配管（47b）に接続されている。

合流配管（48）は、その他端が後述するインジェクション通路（30）の接続注入管（33）に接続されている。本実施形態の油戻し通路（32）は、インジェクション通路（30）における各圧縮機（14）に対する分岐箇所の上流に合流配管（48）が接続されることによって、各油分離器（37）から合流した冷凍機油が各圧縮機（14）へ分配されるように構成されている。また、合流配管（48）は、インジェクション通路（30）を介して、各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に連通している。

第１合流前配管（47a）には、高圧冷媒を中間圧に減圧するキャピラリーチューブ（41a）が設けられている。また、第２合流前配管（47b）及び第３合流前配管（47c）には、油分離器（37）側から順に、油分離器（37b,37c）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV4,CV5）と、高圧冷媒を中間圧に減圧するキャピラリーチューブ（41b,41c）とが設けられている。

本実施形態では、圧縮機構（40）の起動から停止まで間にオン／オフされる第２圧縮機（14b）及び第３圧縮機（14c）に対する合流前配管（47b,47c）だけに、逆止弁（CV4,CV5）が設けられている。逆止弁（CV4）は、第１圧縮機（14a）が運転中で第２圧縮機（14b）が停止中に、第２圧縮機（14b）の内圧が低下した場合に、第２油分離器（37b）を介して第２圧縮機（14b）に吐出側から冷凍機油が流入することを阻止している。逆止弁（CV5）は、第１圧縮機（14a）が運転中で第３圧縮機（14c）が停止中に、第３圧縮機（14c）の内圧が低下した場合に、第３油分離器（37c）を介して第３圧縮機（14c）に吐出側から冷凍機油が流入することを阻止している。

第１圧縮機（14a）の吸入側には第１吸入管（57a）が、第２圧縮機（14b）の吸入側には第２吸入管（57b）が、第３圧縮機（14c）の吸入側には第３吸入管（57c）がそれぞれ接続されている。これらの吸入管（57a,57b,57c）の入口端は、吸入合流管（22）を介して四路切換弁（20）に接続されている。

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により構成されている。庫外熱交換器（15）の近傍には、庫外熱交換器（15）に庫外空気を送る庫外ファン（23）が設けられている。庫外熱交換器（15）では、冷媒と庫外空気との間で熱交換が行われる。

庫外熱交換器（15）のガス側は、四路切換弁（20）に接続されている。庫外熱交換器（15）の液側は、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。第１液管（24）には、庫外熱交換器（15）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV8）が設けられている。第１液管（24）では、逆止弁（CV8）に並列にキャピラリーチューブ（51）が設けられている。

冷却熱交換器（17）は、高圧側流路（17a）と低圧側流路（17b）とを備え、各流路（17a,17b）を流れる冷媒同士を熱交換させるものである。冷却熱交換器（17）は、例えばプレート熱交換器により構成されている。なお、冷却熱交換器（17）は、二重管式の熱交換器など他の構成の熱交換器であってもよい。

高圧側流路（17a）の流入端は、冷媒配管を介してレシーバ（16）の底部に接続されている。また、高圧側流路（17a）の流出端は、第２液管（25）を介して第１閉鎖弁（12）に接続されている。第２液管（25）には、高圧側流路（17a）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV9）が設けられている。

一方、低圧側流路（17b）の流入端には、第２液管（25）における冷却熱交換器（17）逆止弁（CV9）の間から分岐した第１分岐管（26）が接続されている。第１分岐管（26）には、第２庫外膨張弁（19）が設けられている。第２庫外膨張弁（19）は、開度を調節可能な電子膨張弁により構成されている。また、低圧側流路（17b）の流出端には、接続注入管（33）の一端が接続されている。

接続注入管（33）は、その他端が、第１分岐注入通路である第１分岐注入管（42a）と、第２分岐注入通路である第２分岐注入管（42b）と、第３分岐注入通路である第３分岐注入管（42c）とに分岐している。第１分岐注入管（42a）は第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）に、第２分岐注入管（42b）は第２圧縮機（14b）の中間圧の圧縮室（73）に、第３分岐注入管（42c）は第３圧縮機（14c）の中間圧の圧縮室（73）に接続されている。接続注入管（33）には、合流配管（48）の出口端が接続されている。接続注入管（33）と第１分岐注入管（42a）と第２分岐注入管（42b）と第３分岐注入管（42c）とは、各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）へ冷媒を注入するためのインジェクション通路（30）を構成している。

第２分岐注入管（42b）及び第３分岐注入管（42c）には、接続注入管（33）側から順に、開閉自在の電磁弁（SV1,SV2）と、冷却熱交換器（17）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV6,CV7）とが設けられている。本実施形態では、圧縮機構（40）の起動から停止まで間にオン／オフされる第２圧縮機（14b）及び第３圧縮機（14c）に対する分岐配管（42b,42c）だけに、電磁弁（SV1,SV2）と逆止弁（CV6,CV7）とが設けられている。

電磁弁（SV1）は、第２圧縮機（14b）の運転中には開状態に設定され、第２圧縮機（14b）の停止中には閉状態に設定される。電磁弁（SV2）も同様に、第３圧縮機（14c）の運転中には開状態に設定され、第３圧縮機（14c）の停止中には閉状態に設定される。このため、油戻し通路（32）の冷凍機油は、停止中の圧縮機（14）には戻らず、運転中の圧縮機（14）だけに戻る。各電磁弁（SV1,SV2）は、油戻り阻止弁を構成している。

なお、各電磁弁（SV1,SV2）は、パイロット式の電磁弁により構成されている。このため、電磁弁（SV1,SV2）は、閉状態に設定しても圧縮機（14b,14c）側からの冷媒が漏れてしまう。本実施形態１では、このような冷媒漏れを阻止するために、電磁弁（SV1,SV2）と共に逆止弁（CV6,CV7）が設けられている。

レシーバ（16）は、庫外熱交換器（15）と冷却熱交換器（17）との間に配置され、庫外熱交換器（15）で凝縮した高圧冷媒を一時的に貯留できるようになっている。レシーバ（16）の頂部には、接続注入管（33）に繋がるガス抜き管（44）が接続されている。ガス抜き管（44）には、開閉自在の電磁弁（SV3）が設けられている。

第２液管（25）における逆止弁（CV9）と第１閉鎖弁（12）との間からは、第２分岐管（28）が分岐している。第２分岐管（28）は、第２液管（25）に接続されている方とは逆端が第１液管（24）における逆止弁（CV8）とレシーバ（16）との間に接続されている。第２分岐管（28）には、レシーバ（16）側からの冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV10）が設けられている。

また、第２液管（25）におけるは冷却熱交換器（17）と逆止弁（CV9）との間からは、第３分岐管（29）が分岐している。第３分岐管（29）は、第２液管（25）に接続されている方とは逆端が第１液管（24）における庫外熱交換器（15）と逆止弁（CV8）との間に接続されている。第３分岐管（29）を流通する冷媒は、レシーバ（16）及び冷却熱交換器（17）をバイパスする。第３分岐管（29）には、開度が調節可能な電子膨張弁により構成された第１庫外膨張弁（18）が設けられている。

四路切換弁（20）は、第１ポート（P1）が吐出合流管（21）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）との間で切換自在に構成されている。

庫外ユニット（10）には、各種のセンサが設けられている。具体的に、吐出合流管（21）には、吐出圧力センサ（43）が設けられている。各吐出管（56）には、吐出温度センサ（34a,34b,34c）が設けられている。第１吸入管（57a）には吸入圧力センサ（36）が設けられている。吸入合流管（22）には吸入温度センサ（58）が設けられている。第２液管（25）には液温度センサ（45）が設けられている。また、庫外ファン（23）の近傍には、庫外温度センサ（46）が設けられている。

《庫内ユニット》
２つの庫内ユニット（60）は同じ構成である。各庫内ユニット（60）の庫内回路（61）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、ドレンパン加熱用配管（62）、庫内膨張弁（63）、及び庫内熱交換器（64）が設けられている。

庫内膨張弁（63）は、開度が調節可能な電子膨張弁により構成している。また、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により構成されている。庫内熱交換器（64）の近傍には、庫内熱交換器（64）へ庫内空気を送る庫内ファン（65）が設けられている。庫内熱交換器（64）では、庫内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。

また、庫内熱交換器（64）の下方には、ドレンパン加熱用配管（62）が配設されたドレンパン（66）が設けられている。ドレンパン（66）は、庫内熱交換器（64）の表面から落下する霜や結露水を回収するものである。ドレンパン（66）では、回収した霜や結露水が凍結して生成される氷塊をドレンパン加熱用配管（62）を流通する冷媒の熱を利用して融解する。

また、庫内ユニット（60）には、３つの温度センサが設けられている。具体的に、庫内熱交換器（64）の伝熱管には、蒸発温度センサ（67）が設けられている。庫内回路（61）におけるガス側端の近傍には、ガス温度センサ（68）が設けられている。庫内ファン（65）の近傍には、庫内温度センサ（69）が設けられている。

〈圧縮機の構成〉
各圧縮機（14a,14b,14c）の構成を図２及び図３に従って説明する。なお、各圧縮機（14a,14b,14c）は同様の構成であるため、ここでは第１圧縮機（14a）の構成について説明する。

第１圧縮機（14a）は、縦長で密閉容器状のケーシング（70）を備えている。ケーシング（70）の内部には、下から上へ向かって、電動機（85）と流体機械（82）とが配置されている。電動機（85）は、ケーシング（70）の胴部に固定されたステータ（83）と、ステータ（83）の内側に配置されたロータ（84）とを備えている。ロータ（84）には、クランク軸（90）が連結されている。

流体機械（82）は、可動スクロール（76）と固定スクロール（75）とを備えている。可動スクロール（76）は、略円板状の可動側鏡板（76b）と、渦巻き状の可動側ラップ（76a）とを備えている。可動側鏡板（76b）の背面（下面）には、クランク軸（90）の偏心部が挿入された円筒状の突出部（76c）が立設されている。可動スクロール（76）は、オルダムリング（79）を介して、可動スクロール（76）の下側のハウジング（77）に支持されている。一方、固定スクロール（75）は、略円板状の固定側鏡板（75b）と、渦巻き状の固定側ラップ（75a）とを備えている。流体機械（82）では、固定側ラップ（75a）と可動側ラップ（76a）とが互いに噛み合うことによって、両ラップ（75a,76a）の接触部の間に複数の圧縮室（73）が形成されている。

なお、本実施形態１の各圧縮機（14）では、いわゆる非対称渦巻き構造が採用されており、固定側ラップ（75a）と可動側ラップ（76a）とで巻き数（渦巻きの長さ）が相違している。上記複数の圧縮室（73）は、固定側ラップ（75a）の内周面と可動側ラップ（76a）の外周面との間に構成される第１圧縮室（73a）と、固定側ラップ（75a）の外周面と可動側ラップ（76a）の内周面との間に構成される第２圧縮室（73b）とから構成されている。

流体機械（82）では、固定スクロール（75）の外縁部に吸入ポート（98）が形成されている。吸入ポート（98）には第１吸入管（57a）が接続されている。吸入ポート（98）は、可動スクロール（76）の公転運動に伴って、第１圧縮室（73a）と第２圧縮室（73b）のそれぞれに間欠的に連通する。また、吸入ポート（98）には、圧縮室（73）から第１吸入管（57a）へ戻る冷媒の流れを禁止する吸入逆止弁が設けられている（図示省略）。

また、流体機械（82）では、固定側鏡板（75b）の中央部に吐出ポート（93）が形成されている。吐出ポート（93）は、可動スクロール（76）の公転運動に伴って、第１圧縮室（73a）と第２圧縮室（73b）のそれぞれに間欠的に連通する。吐出ポート（93）は、固定スクロール（75）の上側のマフラー空間（96）に開口している。

また、流体機械（82）の固定側鏡板（75b）には、第１分岐注入管（42a）が接続された中間圧ポート（99）が形成されている。中間圧ポート（99）は、固定側鏡板（75b）の中心と外周との間付近の位置において、固定側ラップ（75a）を跨ぐように形成されている。中間圧ポート（99）は、中間圧の第１圧縮室（73a）及び中間圧の第２圧縮室（73b）の両方に連通する。

ケーシング（70）内は、円盤状のハウジング（77）によって、上側の吸入空間（101）と下側の吐出空間（100）とに区画されている。吸入空間（101）は、図示しない連通ポートを通じて吸入ポート（98）に連通している。吐出空間（100）は、連絡通路（103）を通じてマフラー空間（96）に連通している。運転中の吐出空間（100）は、吐出ポート（93）からの吐出冷媒がマフラー空間（96）を通じて流入するので、流体機械（82）で圧縮された冷媒で満たされる高圧空間になる。吐出空間（100）には、第１吐出管（56a）が開口している。

また、ケーシング（70）の底部には、冷凍機油が貯留される油溜まりが形成されている。また、クランク軸（90）の内部には、油溜まりに開口する第１給油通路（104）が形成されている。また、可動側鏡板（76b）には、第１給油通路（104）に接続する第２給油通路（105）が形成されている。この圧縮機（14）では、油溜まりの冷凍機油が第１給油通路（104）及び第２給油通路（105）を通じて低圧側の圧縮室（73）に供給される。

−運転動作−
以下に、本実施形態１の冷凍装置（1）の運転動作について説明する。冷凍装置（1）の冷却運転では、３台の圧縮機（14a,14b,14c）のうち少なくとも第１圧縮機（14a）が運転されて、各庫内ユニット（60）で庫内の冷却が行われる。

<冷却運転>
冷却運転では、四路切換弁（20）が第１状態に設定される。第１庫外膨張弁（18）は全閉状態に設定される。そして、この状態で圧縮機構（40）の運転を行うと、冷媒回路（4）では庫外熱交換器（15）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷媒回路（4）では、図１に示す実線の矢印の方向に冷媒が流れる。

また、冷却運転中は、ガス温度センサ（68）の検出値と蒸発温度センサ（67）の検出値との差が一定値になるように、各庫内膨張弁（63）の開度を調節する過熱度制御が行われる。また、第２庫外膨張弁（19）の開度は、液温度センサ（45）の検出値が一定値になるように制御される。

具体的に、圧縮機構（40）の運転が開始されると、圧縮機構（40）の吐出冷媒は、油分離器（37）で冷凍機油が分離された後に、庫外熱交換器（15）へ流入する。庫外熱交換器（15）では、冷媒が庫外空気と熱交換して凝縮する。庫外熱交換器（15）で凝縮した冷媒は、レシーバ（16）を経て冷却熱交換器（17）の高圧側流路（17a）を流通し、第２液管（25）へ流入する。第２液管（25）では、冷媒の一部が第１分岐管（26）へ流入する。残りの冷媒は、液側連絡配管（2）へ流入する。

第１分岐管（26）に流入した冷媒は、第２庫外膨張弁（19）で減圧されてから冷却熱交換器（17）の低圧側流路（17b）を流通する。冷却熱交換器（17）では、低圧側流路（17b）の中間圧冷媒が高圧側流路（17a）の高圧冷媒によって加熱される。一方、高圧側流路（17a）の冷媒は、低圧側流路（17b）の中間圧冷媒によって冷却されて過冷却状態になる。低圧側流路（17b）で加熱された冷媒は、油戻し通路（32）の冷凍機油と合流してから、各分岐注入管（42）に分岐して各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）へ注入される。本実施形態１では、圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に流入する冷媒に油滴が混じることで、冷媒が流入する際の音を低減させることができる。

一方、液側連絡配管（2）へ流入した冷媒は、各庫内回路（61）へ分配され、各庫内膨張弁（63）で減圧されてから各庫内熱交換器（64）へ流入する。各庫内熱交換器（64）では、冷媒が庫内空気と熱交換して蒸発する。庫内空気は冷媒によって冷却される。各庫内熱交換器（64）で蒸発した冷媒は、ガス側連絡配管（3）で合流してから、各圧縮機（14）の吸入側に吸入される。

<デフロスト運転>
この冷凍装置（1）では、冷却運転中に庫内熱交換器（64）の着霜量が多くなった場合に、霜を除去するためにデフロスト運転が行われる。デフロスト運転では、各庫内熱交換器（64）の除霜が同時に行われる。

デフロスト運転では、四路切換弁（20）が第２状態に設定される。各庫内膨張弁（63）は全開状態に設定される。そして、この状態で圧縮機構（40）の運転を行うと、冷媒回路（4）では庫外熱交換器（15）が蒸発器となって各庫内熱交換器（64）が凝縮器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。冷媒回路（4）では、図１に示す破線の矢印の方向に冷媒が流れる。なお、デフロスト運転中は、第１庫外膨張弁（18）及び第２庫外膨張弁（19）の開度は適宜調節される。

具体的に、圧縮機構（40）の運転が開始されると、圧縮機構（40）の吐出冷媒は、油分離器（37）で冷凍機油が分離された後に、各庫内熱交換器（64）へ分配される。各庫内熱交換器（64）では、付着した霜が高圧冷媒によって融解される一方、冷媒が霜によって冷却されて凝縮する。各庫内熱交換器（64）で凝縮した冷媒は、液側連絡配管（2）で合流した後にレシーバ（16）を通過し、冷却熱交換器（17）の高圧側流路（17a）を経て第３分岐管（29）へ流入する。第３分岐管（29）に流入した冷媒は、第１庫外膨張弁（18）で減圧されてから庫外熱交換器（15）へ流入する。庫外熱交換器（15）では、冷媒が庫外空気と熱交換して蒸発する。庫外熱交換器（15）で蒸発した冷媒は、各圧縮機（14）の吸入側に吸入される。

本実施形態１では、冷却運転及びデフロスト運転の際に、各圧縮機（14）から冷媒と共に吐出された冷凍機油が、各油分離器（37）に流入し、そこで冷媒から分離される。各油分離器（37）で分離された冷凍機油は、各合流前配管（47）を通じて合流配管（48）に流入し、他の油分離器（37）で分離された冷凍機油と合流する。合流配管（48）で合流した冷凍機油は、インジェクション通路（30）の冷媒と合流し、インジェクション通路（30）の分岐箇所で各圧縮機（14）に対して分配される。各圧縮機（14）に対して分配された冷凍機油は、各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に流入する。

本実施形態１では、各油分離器（37）で分離された冷凍機油が油戻し通路（32）で合流した後に各圧縮機（14）に分配される。ここで、圧縮機（14）は、油溜まりの油面の高さが高くなるほど、油上がり率が高くなり、単位流量当たりの吐出冷媒に含まれる冷凍機油の量が増加する。このため、例えば第１圧縮機（14a）に冷凍機油が偏り始めると、第１圧縮機（14a）から吐出される冷凍機油の流量が増加する一方で、油面が低下する第２及び第３圧縮機（14b,14c）から吐出される冷凍機油の流量が減少する。他方、各圧縮機（14）に戻ってくる冷凍機油の流量は、各圧縮機（14）から吐出された冷凍機油の合計流量に応じて変化する。このため、第１圧縮機（14a）から吐出される冷凍機油の流量が増えても、第１圧縮機（14a）へ戻ってくる冷凍機油の流量はそれに応じて増える訳ではなく、第２及び第３圧縮機（14b,14c）から吐出される冷凍機油の流量が減っても、第２及び第３圧縮機（14b,14c）へ戻ってくる冷凍機油の流量はそれに応じて減る訳ではない。従って、第１圧縮機（14a）に冷凍機油が偏り始めると、第１圧縮機（14a）内の冷凍機油の量が減少する一方で、第２及び第３圧縮機（14b,14c）内の冷凍機油の量が増加する。このように、本実施形態では、圧縮機構（40）において偏油が生じ始めると、偏油が進行することが自動的に抑制される。

また、本実施形態１では、第１圧縮機（14a）の運転容量が大きくなるほど第１圧縮機（14a）からは多くの冷凍機油が吐出される。一方、第１圧縮機（14a）の運転容量が大きくなるほど第１圧縮機（14a）へ分配される冷凍機油の流量が増加する。このため、第１圧縮機（14a）では、運転容量が変化して冷凍機油の吐出流量が変化しても、油溜まりの冷凍機油の量が大きく変動しない。従って、第２及び第３圧縮機（14b,14c）も、油溜まりの冷凍機油の量が大きく変動しない。

また、本実施形態１では、第１圧縮機（14a）の運転中に第２圧縮機（14b）が運転状態から停止状態に切り換わる場合がある。ここで、第２圧縮機（14b）が停止すると、第２圧縮機（14b）では、運転中は固定スクロール（75）側へ押し付けられていた可動スクロール（76）が落下し、吐出空間（100）の冷媒が吸入逆止弁の位置まで流入して、流体機械（82）内が高圧になる。仮に第２圧縮機（14b）は、流体機械（82）内が高圧の状態で再起動すると、流体機械（82）が高圧冷媒を圧縮することになるので、流体機械（82）の吐出圧力が過大になり、流体機械（82）が損傷するおそれがある。本実施形態１では、このような再起動する際の第２圧縮機（14b）の損傷を防止するために、冷媒流入阻止弁を構成する逆止弁（CV2）が設けられると共に、第２圧縮機（14b）の吐出側が、第２合流前配管（47b）、合流配管（48）、第１分岐注入管（42a）を通じて、第１圧縮機（14a）の中間圧の圧縮室（73）に連通している。このため、停止中の第２圧縮機（14b）に第１圧縮機（14a）の吐出冷媒が流入することを阻止した上で、その第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）の冷媒が、第１圧縮機（14a）によって吸入されるので、第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）の圧力及び流体機械（82）内の圧力は、第２圧縮機（14b）の停止直後から徐々に低下してゆく。なお、第３圧縮機（14c）が停止した場合も同様に、第３圧縮機（14c）の吐出空間（100）の圧力及び流体機械（82）内の圧力は徐々に低下してゆく。

−実施形態１の効果−
本実施形態１では、各油分離器（37）で分離された冷凍機油が合流した後に各圧縮機（14）へ分配されるように油戻し通路（32）を構成することで、圧縮機構（40）において特定の圧縮機（14）に冷凍機油が偏る偏油が生じ始めても、偏油が進行することが自動的に抑制されるようにしている。このため、特定に圧縮機（14）に冷凍機油が大きく偏ることが生じにくく、冷凍機油が不足する圧縮機（14）が出てくることが生じにくい。従って、何れかの圧縮機（14）で冷凍機油の不足による潤滑不良が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態１では、油戻し通路（32）で合流した冷凍機油が、インジェクション通路（30）の分岐箇所で各圧縮機（14）へ分配されるようにしている。つまり、合流させた冷凍機油を各圧縮機（14）に分配するために、分岐箇所を油戻し通路（32）に設けずに、インジェクション通路（30）の分岐箇所が利用されている。このため、各油分離器（37）で分離された冷凍機油を合流させて各圧縮機（14）へ分配する構成を比較的簡素な構成で実現することができる。

また、本実施形態１では、油戻し通路（32）の冷凍機油が、停止中の圧縮機（14）には戻らず、運転中の圧縮機（14）だけに戻るようにしている。このため、冷凍機油が停止中の圧縮機（14）に溜まりこむことを阻止することができる。従って、油戻り阻止弁（SV1）がない場合に比べて、冷凍機油が必要となる運転中の圧縮機（14）に多くの冷凍機油を戻すことができるので、運転中の圧縮機（14）において冷凍機油が不足することを抑制することができる。

また、本実施形態１では、第２合流前配管（47b）に逆止弁（CV4）を設けることで、停止中の第２圧縮機（14b）内に吐出側から冷凍機油が流入することが阻止されるようにしている。従って、第２合流前配管（47b）に逆止弁（CV4）がない場合に比べて、冷凍機油が必要となる運転中の第１圧縮機（14a）に多くの冷凍機油を戻すことができるので、第１圧縮機（14a）において冷凍機油が不足することを抑制することができる。なお、第３合流前配管（47c）に逆止弁（CV5）を設けたことによる効果も同様である。

また、本実施形態１によれば、第１圧縮機（14a）の運転中に第２圧縮機（14b）が停止する場合に、逆止弁（CV2）によって第２圧縮機（14b）への高圧冷媒の流入を阻止した上で、その第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）の冷媒が第１圧縮機（14a）によって吸入されるので、第２圧縮機（14b）の吐出空間（100）が強制的に減圧される。このため、第２圧縮機（14b）の流体機械（82）内も吐出空間（100）の圧力の低下に伴って減圧される。従って、再起動する際に第２圧縮機（14b）の流体機械（82）が高圧冷媒を圧縮することを回避できるので、再起動する際の第２圧縮機（14b）の損傷を防止することができる。なお、第３吐出管（56c）に逆止弁（CV3）を設けたことによる効果も同様である。

また、本実施形態１では、各油分離器（37）で分離された冷凍機油が各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に戻される。このため、戻ってくる冷凍機油によって各圧縮機（14）が吸入する低圧冷媒の流量が変化しない。従って、冷凍装置の運転能力を低下させることなく各圧縮機（14）へ冷凍機油を戻すことができる。

また、本実施形態１では、運転容量が可変の第１圧縮機（14a）から吐出される冷凍機油が多くなるほど、第１圧縮機（14a）へ多くの冷凍機油が戻ってくる。つまり、第１圧縮機（14a）の運転容量が変化して冷凍機油の吐出流量が変化しても、第１圧縮機（14a）内の冷凍機油の量が大きく変動することがない。従って、運転容量の変化に伴って冷凍機油の吐出流量が変化する運転容量が可変の圧縮機（14）を用いる場合でも、圧縮機構（40）における偏油を抑制することができる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。なお、以下では上記実施形態１と異なる点について説明する。

本実施形態２の冷凍装置（1）では、図４に示すように、室内空間を空調する空調ユニット（50）が設けられると共に、庫内ユニット（60）が冷蔵ユニット（60a）と冷凍ユニット（60b）とから構成されている。冷媒回路（4）は、空調ユニット（50）が設けられた空調系統（71）と、冷蔵ユニット（60a）と冷凍ユニット（60b）が設けられた冷設系統（72）から構成されている。空調系統（71）と冷設系統（72）とでは液側連絡配管（2）が共通化されている。また、冷設系統（72）では、冷凍ユニット（60b）に対して直列にブースタユニット（80）が接続されている。

《庫外ユニット》
圧縮機構（40）の吐出側には、第２四路切換弁（111）が設けられている。第２四路切換弁（111）は、第１ポート（P1）が吐出合流管（21）から分岐した吐出分岐管（97）に、第２ポート（P2）が第３吸入管（57c）に、第４ポート（P4）が第１四路切換弁（20）の第２ポート（P2）にそれぞれ接続されている。第２四路切換弁（111）の第３ポート（P3）は閉塞された閉鎖ポートに構成されている。

一方、圧縮機構（40）の吸入側には、第３四路切換弁（112）が設けられている。第３四路切換弁（112）は、第１ポート（P1）が後述する第２高圧管（121）に、第２ポート（P2）が第２吸入管（57b）に、第３ポート（P3）が第３吸入管（57c）から分岐した第２吸入分岐管（31b）に、第４ポート（P4）が第１吸入管（57a）から分岐した第１吸入分岐管（31a）にそれぞれ接続されている。第１吸入分岐管（31a）及び第２吸入分岐管（31b）には、第３四路切換弁（112）へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁（CV11,CV12）がそれぞれ設けられている。また、第１吸入管（57a）は、第３閉鎖弁（113）に接続されている。

第１乃至第３の各四路切換弁（20,111,112）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）との間で切換自在に構成されている。

第１合流前配管（47a）のキャピラリーチューブ（41a）の上流側には、第１油分離器（37a）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV13）が設けられている。第１分岐注入管（42a）には、接続注入管（33）側から順に、開閉自在の電磁弁（SV4）と、接続注入管（33）へ向かう冷媒の流れを禁止する逆止弁（CV14）とが設けられている。

ここで、電磁弁（SV4）は、電磁弁（SV1,SV2）と同様に、第１圧縮機（14a）の運転中には開状態に設定され第１圧縮機（14a）の停止中には閉状態に設定される。電磁弁（SV4）は、パイロット式の電磁弁であり、閉状態に設定しても第１圧縮機（14a）側からの冷媒が漏れてしまう。従って、第１分岐注入管（42a）における冷媒の逆流を防止するために逆止弁（CV14）が設けられている。

第２分岐管（28）は、第１分岐管（26）から分岐している。第２分岐管（28）には、開度が調節可能な電子膨張弁により構成された第３庫外膨張弁（110）が設けられている。また、第２分岐管（28）では、第３庫外膨張弁（110）と並列に開閉自在の電磁弁（SV5）が設けられている。また、第２分岐管（28）からは、吐出合流管（21）に接続する第１高圧管（120）が分岐している。第１高圧管（120）には、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（CV15）が設けられている。また、第１高圧管（120）からは、第３四路切換弁（112）に接続する第２高圧管（121）が分岐している。また、第２高圧管（121）からは、第１液管（24）に接続する第３高圧管（122）が分岐している。第３高圧管（122）には、開閉自在の電磁弁（SV6）が設けられている。

《空調ユニット》
空調ユニット（50）には、空調系統（71）の一部を構成する空調回路（52）が収容されている。空調回路（52）のガス側には、第３ガス側連絡配管（3c）が接続されている。空調回路（52）の液側には、液側連絡配管（2）から分岐した第３液側連絡配管（2c）が接続されている。

空調回路（52）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、開度が調節可能な電子膨張弁により構成された室内膨張弁（53）と、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成された室内熱交換器（54）とが設けられている。また、室内熱交換器（54）の近傍には、室内熱交換器（54）に室内空気を送る室内ファン（55）が設けられている。

《冷蔵ユニット、冷凍ユニット》
冷蔵ユニット（60a）及び冷凍ユニット（60b）には、冷設系統（72）の一部を構成する庫内回路（61a,61b）がそれぞれ収容されている。冷蔵ユニット（60a）の第１庫内回路（61a）のガス側には、第１ガス側連絡配管（3a）が接続されている。第１庫内回路（61a）の液側には、液側連絡配管（2）から分岐した第１液側連絡配管（2a）が接続されている。一方、冷凍ユニット（60b）の第２庫内回路（61b）のガス側には、第２ガス側連絡配管（3b）が接続されている。第２庫内回路（61b）の液側には、液側連絡配管（2）から分岐した第２液側連絡配管（2b）が接続されている。

各庫内回路（61a,61b）では、その液側端からガス側端へ向かって順に、開度が調節可能な電子膨張弁により構成された庫内膨張弁（63a,63b）と、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成された庫内熱交換器（64a,64b）とが設けられている。また、庫内熱交換器（64a,64b）の近傍には、庫内熱交換器（64a,64b）に庫内空気を送る庫内ファン（65a,65b）が設けられている。

《ブースタユニット》
ブースタユニット（80）には、冷設系統（72）の一部を構成するブースタ回路（81）が収容されている。ブースタ回路（81）には、ブースタ圧縮機（86）が設けられている。ブースタ圧縮機（86）の吐出管（78）には、ブースタ圧縮機（86）側から順に、油分離器（87）、高圧圧力スイッチ（88）、逆止弁（CV16）が設けられている。油分離器（87）には、キャピラリーチューブ（91）が設けられた油戻し管（92）が接続されている。また、ブースタ回路（81）には、ブースタ圧縮機（86）をバイパスするバイパス管（95）が設けられている。バイパス管（95）には、逆止弁（CV17）が設けられている。

−運転動作−
次に、冷凍装置（1）が行う運転動作について各運転毎に説明する。この冷凍装置（1）は、８種類の運転モードを設定可能に構成されている。具体的には、<i>空調ユニット（50）の冷房のみを行う冷房運転、<ii>空調ユニット（50）の暖房のみを行う暖房運転、<iii>冷蔵ユニット（60a）と冷凍ユニット（60b）での庫内の冷却のみを行う冷却運転、<iv>冷蔵ユニット（60a）及び冷凍ユニット（60b）での庫内の冷却と共に空調ユニット（50）での冷房を行う第１冷房冷却運転、<v>第１冷房冷却運転時の空調ユニット（50）の冷房能力が不足した場合の第２冷房冷却運転、<vi>庫外熱交換器（15）を用いずに、冷蔵ユニット（60a）及び冷凍ユニット（60b）での庫内の冷却と空調ユニット（50）での暖房とを行う第１暖房冷却運転、<vii>第１暖房冷却運転で空調ユニット（50）の暖房能力が余るときに行う第２暖房冷却運転、そして<viii>第１暖房冷却運転で空調ユニット（50）の暖房能力が不足するときに行う第３暖房冷却運転が選択可能に構成されている。なお、この冷凍装置（1）では、第２庫外膨張弁（19）の開度が適宜調節されることによって、各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）へ注入する冷媒流量が調節される。

〈冷房運転〉
冷房運転では、第１四路切換弁（20）及び第２四路切換弁（111）が共に第１状態に設定された状態で、第３圧縮機（14c）の運転が行われる。室内膨張弁（53）の開度は適宜調節される。第１庫外膨張弁（18）及び各庫内膨張弁（63）は閉状態に設定される。冷房運転では、冷房能力が不足する場合に、第２圧縮機（14b）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（112）は第２状態に設定される。第１圧縮機（14a）は常に停止している。冷房運転では、庫外熱交換器（15）が凝縮器となって室内熱交換器（54）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

〈暖房運転〉
暖房運転では、第１四路切換弁（20）が第２状態に設定されて第２四路切換弁（111）が第１状態に設定された状態で、第３圧縮機（14c）の運転が行われる。室内膨張弁（53）及び第１庫外膨張弁（18）の開度は適宜調節される。各庫内膨張弁（63）は閉状態に設定される。暖房運転では、暖房能力が不足する場合には、第２圧縮機（14b）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（112）は第２状態に設定される。第１圧縮機（14a）は常に停止している。暖房運転では、室内熱交換器（54）が凝縮器となって庫外熱交換器（15）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

〈冷却運転〉
冷却運転では、第１四路切換弁（20）が第１状態に設定された状態で、第１圧縮機（14a）の運転が行われる。各庫内膨張弁（63）の開度は適宜調節される。第１庫外膨張弁（18）及び室内膨張弁（53）は閉状態に設定される。冷却運転では、庫内の冷却能力が不足する場合には、第２圧縮機（14b）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（112）は第１状態に設定される。第３圧縮機（14c）は常に停止している。冷却運転では、庫外熱交換器（15）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

〈第１冷房冷却運転〉
第１冷房冷却運転では、第１四路切換弁（20）及び第２四路切換弁（111）が共に第１状態に設定された状態で、第１圧縮機（14a）及び第３圧縮機（14c）の運転が行われる。各庫内膨張弁（63）及び室内膨張弁（53）の開度は適宜調節される。第１庫外膨張弁（18）は閉状態に設定される。第１冷房冷却運転では、庫内の冷却能力が不足する場合には、第２圧縮機（14b）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（112）は第１状態に設定される。第１冷房冷却運転では、庫外熱交換器（15）が凝縮器となって室内熱交換器（54）及び各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

〈第２冷房冷却運転〉
第２冷房冷却運転は、第１冷房冷却運転で冷房能力が不足する場合に、第３四路切換弁（112）を第２状態に切り換えることによって行われる。第２冷房冷却運転では、第２圧縮機（14b）が空調系統（71）に切り換えられる。第２冷房冷却運転時の設定は、第３四路切換弁（112）以外は、基本的に第１冷房冷却運転と同じである。

〈第１暖房冷却運転〉
第１暖房冷却運転は、庫外熱交換器（15）を用いず、冷蔵ユニット（60a）及び冷凍ユニット（60b）での庫内の冷却と空調ユニット（50）での暖房とを行う１００％熱回収運転である。第１暖房冷却運転では、第１四路切換弁（20）が第２状態に設定されて第２四路切換弁（111）が第１状態に設定された状態で、第１圧縮機（14a）の運転が行われる。各庫内膨張弁（63）及び室内膨張弁（53）の開度は適宜調節される。第１庫外膨張弁（18）、第２庫外膨張弁（19）、及び第３庫外膨張弁（110）は閉状態に設定される。第１暖房冷却運転では、庫内の冷却能力が不足する場合には、第２圧縮機（14b）の運転も行われる。その際、第３四路切換弁（112）は第１状態に設定される。第１暖房冷却運転では、室内熱交換器（54）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

〈第２暖房冷却運転〉
第２暖房冷却運転は、第１暖房冷却運転の際に暖房能力が余っている場合に、第２四路切換弁（111）を第２状態に切り換えることによって行われる。第２暖房冷却運転では、庫外熱交換器（15）が凝縮器として機能する。第２暖房冷却運転時の設定は、第２四路切換弁（111）以外は、基本的に第１暖房冷却運転と同じである。

〈第３暖房冷却運転〉
第３暖房冷却運転は、第１暖房冷却運転の際に暖房能力が不足する場合に、第２四路切換弁（111）を第１状態に設定すると共に、第１庫外膨張弁（18）を開状態に設定した状態で、第３圧縮機（14c）の運転を行うことによって行われる。第３暖房冷却運転では、室内熱交換器（54）が凝縮器となって各庫内熱交換器（64）及び庫外熱交換器（15）が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態について、油戻し通路（32）が各吸入管（57）に冷凍機油を戻すように構成されていてもよい。

また、上記実施形態について、圧縮機（14）が対称渦巻き構造の圧縮機であってもよいし、圧縮機（14）がスクロール圧縮機以外の圧縮機であってもよい。

また、上記実施形態について、第２圧縮機（14b）や第３圧縮機（14c）が運転容量が可変の圧縮機であってもよい。

また、上記実施形態について、冷凍装置（1）が、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも高い値に設定される超臨界サイクルを行うように構成されていてもよい。この場合、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも低い値に設定される通常の冷凍サイクルでは凝縮器となる熱交換器が、ガスクーラとして動作する。

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、複数の圧縮機により構成された圧縮機構が冷媒回路に設けられた冷凍装置について有用である。

本発明の実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路図である。 実施形態１の圧縮機の縦断面図である。 実施形態１の圧縮機の固定スクロールの横断面図である。 本発明の実施形態２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
14a 第１圧縮機
14b 第２圧縮機
30 インジェクション通路
32 油戻し通路
37 油分離器
40 圧縮機構
42 分岐注入管（分岐注入通路）
47 合流前配管（合流前通路）
48 合流配管（合流通路）
56 吐出管

Claims (7)

1. 互いに並列に接続された第１圧縮機（14a）及び第２圧縮機（14b）を有する圧縮機構（40）が設けられて、冷凍サイクルを行う冷媒回路（4）を備える冷凍装置であって、
   上記第１圧縮機（14a）の吐出管（56a）及び上記第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）にそれぞれ設けられた油分離器（37a,37b）と、
   上記各油分離器（37a,37b）で分離された冷凍機油を合流させた後に上記第１圧縮機（14a）及び上記第２圧縮機（14b）へ分配するための油戻し通路（32）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記第１圧縮機（14a）及び上記第２圧縮機（14b）に冷媒を注入するためのインジェクション通路（30）を備える一方、
   上記油戻し通路（32）は、上記各油分離器（37a,37b）から合流した冷凍機油が流通する合流通路（48）を備え、
   上記合流通路（48）は、上記インジェクション通路（30）における上記第１圧縮機（14a）と上記第２圧縮機（14b）に対する分岐箇所の上流に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記圧縮機構（40）は、上記第１圧縮機（14a）の運転を常に行い、且つ、上記第２圧縮機（14b）の運転と停止を切り換えることによって該圧縮機構（40）の運転容量を調節するように構成され、
   上記インジェクション通路（30）では、上記第１圧縮機（14a）に対して分岐した第１分岐注入通路（42a）と、上記第２圧縮機（14b）に対して分岐した第２分岐注入通路（42b）のうち第２分岐注入通路（42b）のみに、該分岐注入通路（42）が接続する圧縮機（14）の停止中に該圧縮機（14）へ冷凍機油が戻ることを阻止する開閉自在の油戻り阻止弁（SV1）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１又は２において、
   上記圧縮機構（40）は、上記第１圧縮機（14a）の運転を常に行い、且つ、上記第２圧縮機（14b）の運転と停止を切り換えることによって該圧縮機構（40）の運転容量を調節するように構成され、
   上記油戻し通路（32）では、上記第１圧縮機（14a）の吐出管（56a）の油分離器（37a）に接続する第１合流前通路（47a）と、上記第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）の油分離器（37b）に接続する第２合流前通路（47b）のうち第２合流前通路（47b）のみに、該油分離器（37b）へ冷凍機油が戻ることを禁止する逆止弁（CV4）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つにおいて、
   上記第２圧縮機（14b）では、圧縮室（73）で流体を圧縮する流体機械（82）を収容するケーシング（70）内に該流体機械（82）で圧縮された冷媒で満たされる吐出空間（100）が形成される一方、
   上記第２圧縮機（14b）の吐出管（56b）における油分離器（37b）の下流に配置されて、停止中の第２圧縮機（14b）へ冷媒が流入することを阻止する冷媒流入阻止弁（CV2）を備え、
   上記第１圧縮機（14a）の運転中に上記第２圧縮機（14b）が停止する場合に、該第１圧縮機（14a）が該第２圧縮機（14b）内の上記吐出空間（100）の冷媒を上記油戻し通路（32）を通じて吸入することを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つにおいて、
   上記油戻し通路（32）は、その出口側が上記各圧縮機（14）の中間圧の圧縮室（73）に連通していることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項１において、
   上記第１圧縮機（14a）及び上記第２圧縮機（14b）のうち少なくとも一方は、運転容量が可変の圧縮機により構成されていることを特徴とする冷凍装置。

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