JP2013040696A - 熱源ユニット及びこれを備えた冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧縮機のうちの一部の圧縮機のみを作動させる場合に、停止中の圧縮機に吸入配管から冷媒の一部が流れ込むのを抑制しつつ、エネルギー消費を抑制できる熱源ユニット及びこれを備えた冷凍装置を提供する。
【解決手段】熱源ユニット13は、第１圧縮機21と、冷凍回路において第１圧縮機21と並列に接続され、冷凍機油を貯留する油溜まり部23を有する第２圧縮機22と、第１圧縮機21及び第２圧縮機22よりも上流側において分岐して第１圧縮機21及び第２圧縮機22に接続される吸入配管31と、第１圧縮機21から冷媒が吐出される吐出配管32と、を備えている。熱源ユニットは、吐出配管32と第２圧縮機22との間で熱交換させて油溜まり部23に貯留された冷凍機油に熱を加える熱交換構造41を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の圧縮機を備えている熱源ユニット及びこれを備えた冷凍装置に関する。

従来、冷媒回路において互いに並列に接続された複数の圧縮機を備えた冷凍装置が知られている。このような冷凍装置において、一部の圧縮機のみが作動し、残りの圧縮機が停止する運転が行われる場合に、圧縮機の周囲の雰囲気温度が、圧縮機に接続された吸入配管を流れる冷媒の吸入圧力相当飽和温度（吸入温度）よりも低くなると、停止中の圧縮機においていわゆる冷媒の寝込みが生じやすくなる。すなわち、圧縮機が停止すると、圧縮機の温度は周囲の雰囲気温度の影響により降下するので、その圧縮機の内部の圧力も低下する。これにより、停止中の圧縮機には吸入配管から冷媒の一部が必要以上に流れ込んで冷媒の寝込みが生じやすい。

このような冷媒の寝込みが生じた圧縮機においては、冷媒によって冷凍機油（潤滑油）が希釈されて潤滑機能が低下する。潤滑機能の低下を防ぐためには、雰囲気温度よりも低い蒸発温度での運転をする必要がある。

例えば特許文献１には、上記のような冷媒の寝込みを抑制することを目的とした空気調和機が開示されている。この空気調和機は、停止しうる圧縮機にメインクランクケースヒータとサブクランクケースヒータとからなる圧縮機加熱手段と、これを作動させる制御手段とを備えている。そして、特許文献１には、停止しうる圧縮機のみの運転停止の時には制御手段によってメインクランクケースヒータとサブクランクケースヒータとに通電することにより停止中の圧縮機における寝込みをしにくくする、と記載されている。

特許第３６５３３４８号公報

しかしながら、特許文献１の空気調和機では、停止中の圧縮機を加熱するためのヒータに供給する電力が必要となるので、省エネルギーの観点で好ましくない。

そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の圧縮機のうちの一部の圧縮機のみを作動させる場合に、停止中の圧縮機に吸入配管から冷媒の一部が流れ込むのを抑制しつつ、エネルギー消費を抑制できる熱源ユニット及びこれを備えた冷凍装置を提供することにある。

（１）本発明の熱源ユニットは、第１圧縮機(21)と、冷凍回路において前記第１圧縮機(21)と並列に接続され、冷凍機油を貯留する油溜まり部(23)を有する第２圧縮機(22)と、前記第１圧縮機(21)及び前記第２圧縮機(22)よりも上流側において分岐して前記第１圧縮機(21)及び前記第２圧縮機(22)に接続される吸入配管(31)と、前記第１圧縮機(21)から冷媒が吐出される吐出配管(32)と、を備えている。前記熱源ユニットは、前記吐出配管(32)と前記第２圧縮機(22)との間で熱交換させて前記油溜まり部(23)に貯留された冷凍機油に熱を加える熱交換構造(41)を備えている。

この構成では、吐出配管(32)と第２圧縮機(22)との間で熱交換させて油溜まり部(23)に貯留された冷凍機油に熱を加える熱交換構造(41)を備えているので、作動中の第１圧縮機(21)から吐出された高温の吐出ガスが有するエネルギーの一部を停止中の第２圧縮機(22)における油溜まり部(23)に貯留された冷凍機油に与えることができる。これにより、停止中の圧縮機に吸入配管(31)から冷媒の一部が流れ込むのを抑制することができ、かつエネルギー消費を抑制することができる。

（２）前記熱源ユニットにおいて、前記吐出配管(32)は、前記第１圧縮機(21)に接続されている主管(33)と、前記主管(33)から分岐する分岐管(34)とを含み、前記分岐管(34)と前記第２圧縮機(22)との間で熱交換されるのが好ましい。

この構成では、第２圧縮機(22)との熱交換に用いる分岐管(34)を主管(33)とは別に設けているので、例えば主管(33)と分岐管(34)の内径を調整することによって主管(33)と分岐管(34)に流れる冷媒の比率を調節することも可能になる。

（３）前記熱源ユニットにおいて、前記分岐管(34)には開閉弁(51)が設けられている場合には、第２圧縮機(22)における油溜まり部(23)に貯留された冷凍機油に熱を与える必要があるときにのみ分岐管(34)に冷媒を流すことができる。

（４）前記熱源ユニットにおいて、前記第１圧縮機(21)が作動し、かつ前記第２圧縮機(22)が停止する場合に、前記開閉弁(51)を開けて前記分岐管(34)と前記第２圧縮機(22)との間で熱交換させる熱交換運転モードを実行する制御部(53)をさらに備えているのが好ましい。この構成では、制御部(53)によって必要なときに熱交換運転モードが自動で実行される。

（５）前記熱源ユニットにおいて、前記制御部(53)は、前記吸入配管(31)から前記第１圧縮機(21)に流れ込む冷媒の吸入圧力相当飽和温度(Te)が周囲の雰囲気温度(Ta)よりも高い場合に前記熱交換運転モードを実行するのが好ましい。この構成では、寝込みが生じやすい場合、すなわち圧縮機の周囲の雰囲気温度(Ta)よりも吸入圧力相当飽和温度(Te)が高い場合に選択的に熱交換運転モードを実行することができる。

（６）前記熱源ユニットにおいて、前記制御部(53)は、前記吐出配管(32)に吐出される冷媒の吐出温度(Td)が予め定められた基準値(Ts)よりも高い場合に前記熱交換運転モードを終了するのが好ましい。この構成では、吐出温度(Td)が基準値(Ts)よりも高い場合に前記熱交換運転モードを終了するので、油溜まり部(23)の温度が過度に高くなるのを防止できる。

（７）開閉弁(51)を設けることは、特に前記第２圧縮機(22)が低圧ドーム型の圧縮機である場合に有効である。低圧ドーム型の圧縮機では、ケース内の油溜まり部(23)は比較的低温低圧であり、その状態をある程度維持する必要がある。仮に、低圧ドーム型の圧縮機において油溜まり部(23)の温度が過度に高くなると、例えば圧縮機のモータの信頼性が低下したり、圧縮機に吸入された冷媒の過熱度が高くなりすぎたりする場合がある。本構成では、開閉弁(51)が設けられているので、低圧ドーム型の第２圧縮機(22)が作動中の場合には開閉弁(51)を閉状態にすることが可能になる。これにより、低圧ドーム型の第２圧縮機(22)において油溜まり部(23)の温度が過度に高くなるのを防止できる。

（８）前記熱源ユニットにおいて、前記吐出配管(32)が前記第２圧縮機(22)の外面に接している形態が例示できる。

（９）前記熱源ユニット(13)において、前記吐出配管(32)が前記第２圧縮機(22)における前記油溜まり部(23)に対応する位置の外面に接している場合には、効率よく油溜まり部(23)に熱を与えることができる。

（１０）前記熱源ユニット(13)において、前記第２圧縮機(22)が筒状の胴体部(24a)を有し、前記吐出配管(32)が前記胴体部(24a)の外周面に巻かれている形態が例示できる。

（１１）前記熱源ユニット(13)において、前記吐出配管(32)は、前記第２圧縮機(22)を前記吐出配管(32)に対して着脱可能なように前記胴体部(24a)の外周面に円弧状に巻かれているのが好ましい。この構成では、第２圧縮機(22)のメンテナンス時などに第２圧縮機(22)を吐出配管(32)から取り外すのが容易であり、また、メンテナンス終了後には第２圧縮機(22)を吐出配管(32)に簡単に装着できる。

（１２）前記熱源ユニット(13)において、前記吐出配管(32)は、可撓性を有する伝熱部材(55)によって前記第２圧縮機(22)の外面に取り付けられていてもよい。吐出配管(32)を第２圧縮機(22)に例えば溶接などの接合手段によって直接接合すると、両者の温度差に起因して接合部分に歪みが生じる場合があるが、可撓性を有する伝熱部材(55)を用いる本構成ではそのような歪みが生じるのを防止できるので、信頼性をさらに向上させることができる。

（１３）前記熱源ユニット(13)において、前記吐出配管(32)の一部が扁平形状を有しており、この扁平形状の部位における面積の大きな内面が前記第２圧縮機(22)の外面と面接触している場合には、両者の接触面積を増大させることができるので、熱交換の効率を高めることができる。

（１４）本発明の冷凍装置は、前記熱源ユニット(13)と、利用側熱交換器(57)を有し、前記熱源ユニットと共に冷媒回路を形成する利用ユニット(15)と、を備えている。

本発明によれば、複数の圧縮機のうちの一部の圧縮機のみを作動させる場合に、停止中の圧縮機に吸入配管から冷媒の一部が流れ込むのを抑制しつつ、エネルギー消費を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る熱源ユニット及びこれを備えた冷凍装置を示す概略図である。 （Ａ）は、前記熱源ユニットにおける熱交換構造の具体例を示す側面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 前記熱源ユニットの制御例１を示すフローチャートである。 前記熱源ユニットの制御例２を示すフローチャートである。 （Ａ）は、前記熱交換構造の変形例１を示す側面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）は、前記熱交換構造の変形例２を示す側面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）は、前記熱交換構造の変形例３を示す側面図であり、（Ｂ）はその平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る熱源ユニット13及びこれを備えた冷凍装置11について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る冷凍装置11は、熱源ユニット13と、利用ユニット15と、これらを接続する液冷媒配管35及びガス冷媒配管36とを備えている。

利用ユニット15は、第１利用ユニット15aと第２利用ユニット15bとを含む。利用ユニット15a,15bは、減圧機構としての膨張弁58と、利用側熱交換器57とをそれぞれ備えている。利用ユニット15a,15bとしては、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどに設置される空調用室内機、ショーケース、冷蔵庫、冷凍庫などが例示できるが、これらに限定されず、例えばビルの空調用室内機、家庭用の空調用室内機などであってもよい。

熱源ユニット13は、圧縮機構20と、熱源側熱交換器56と、制御部53とを備えている。圧縮機構20、熱源側熱交換器56、膨張弁58,58、利用側熱交換器57,57、及びこれらを接続する冷媒配管により冷媒回路70が構成されている。冷媒回路70は、熱源ユニット13のユニット回路71と、利用ユニット15a,15bのユニット回路72,72とを含む。

液冷媒配管35の一端は、ユニット回路71における熱源側熱交換器56側の冷媒配管37に接続されている。液冷媒配管35の他端側は２つに分岐しており、これらの端部は、ユニット回路72,72における膨張弁58,58側の冷媒配管38,38にそれぞれ接続されている。ガス冷媒配管36の一端は、ユニット回路71の吸入配管31に接続されている。ガス冷媒配管36の他端側は２つに分岐しており、これらの端部は、ユニット回路72,72における利用側熱交換器57,57側の冷媒配管39,39にそれぞれ接続されている。

圧縮機構20は、第１圧縮機21と第２圧縮機22とを含む。これらの圧縮機21,22は、例えばスクロール型、ロータリー型などの圧縮機により構成されており、ユニット回路71において互いに並列に接続されている。本実施形態における圧縮機21,22は、低圧ドーム型の圧縮機である。

第１圧縮機21は、図略のインバータの出力周波数を変化させて電動機の回転数を変化させることによって容量が可変な容量可変圧縮機である。第２圧縮機22は、電動機が常時一定の所定回転数で運転され、容量が固定された一定速圧縮機である。

吸入配管31は、圧縮機構20よりも上流側において分岐した吸入配管31a,31bを含む。第１圧縮機21の吸入ポートには吸入配管31aが接続されており、第２圧縮機22の吸入ポートには吸入配管31bが接続されている。吸入配管31を通じて圧縮機構20に流入した冷媒は、圧縮機21,22において圧縮された後、各圧縮機の吐出ポートから吐出配管32に吐出され、熱源側熱交換器56に送られる。

吐出配管32は、第１圧縮機21の吐出ポートに接続された第１主管33と、第２圧縮機22の吐出ポートに接続された第２主管37と、第１主管33から分岐する分岐管34とを含む。第２主管37の下流側の端部は第１主管33に接続されている。すなわち、第２主管37は第１主管33に合流している。

分岐管34は、第２主管37が第１主管33に接続された接続箇所よりも上流側において第１主管33から分岐し、前記接続箇所よりも下流側において第１主管33に合流している。分岐管34には開閉弁51が設けられている。開閉弁51は、第１圧縮機21から吐出された冷媒の一部が第１主管33から分流して分岐管34を流通可能な開状態と、第１圧縮機21から吐出された冷媒が分岐管34を流通するのを阻止できる閉状態とを切り換えることができる。開閉弁51は、例えば開閉自在な電磁弁で構成されている。

分岐管34の内径は、第１主管33の内径、第２主管37の内径及び吸入配管31の内径よりも小さい。分岐管34の内径を第１主管33の内径よりも小さくすることにより、分岐管34に分流する冷媒量を調節している。また、分岐管34の内径を小さくすることにより、小型の開閉弁51を採用できる。

圧縮機構20の圧縮機21,22は、例えばスクロール型の場合、ケース24と、図略のスクロール圧縮部と、図略のモータと、油溜まり部23とを有している。前記スクロール圧縮部は、ケース24に対して相対移動しない固定スクロールと、前記モータによって固定スクロールに対して相対的に回動する可動スクロールとを含む。油溜まり部23は、ケース24内の下部に設けられており、冷凍機油が貯留されている。

吸入配管31を通じて圧縮機21,22内にそれぞれ吸入された冷媒は、油溜まり部23に貯留された冷凍機油とともにスクロール圧縮部に流入し、可動スクロールの回動によって圧縮される。圧縮されて高圧となった冷媒と冷凍機油は、吐出配管32に吐出される。吐出された冷媒と冷凍機油のうち、冷凍機油は、図略の油分離器によって冷媒から分離され、各圧縮機の油溜まり部23に戻される。

熱源ユニット13は、吐出配管32と第２圧縮機22との間で熱交換させて油溜まり部23に貯留された冷凍機油に熱を加える熱交換構造41を備えている。熱交換構造41は、吐出配管32を流れる高温の冷媒が有するエネルギーの一部を油溜まり部23に貯留された冷凍機油に与えることができる構造であればよく、その構造は特に限定されない。

熱交換構造41としては、後述する図２，図５〜図７に示すように吐出配管32を第２圧縮機22のケース24に接触させる構造を例示することができる。また、熱交換構造41としては、吐出配管32と第２圧縮機22のケース24との間に図略の伝熱部材を介在させる構造を例示することもできる。この伝熱部材は、吐出配管32よりも熱伝導しやすい材料により形成されているのが好ましい。また、熱交換構造41は、吐出配管32が第２圧縮機22のケース24を貫通するような構造であってもよい。この場合、吐出配管32を流れる冷媒とケース24内の冷凍機油とが混ざらない構造にする。

熱源側熱交換器56及び利用側熱交換器57,57は、例えば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。各熱交換器の近傍には、図略の送風機が配置されている。膨張弁58,58は、例えば開度調整可能な電子膨張弁により構成されている。

冷凍装置11は、各種センサを備えている。具体的に、熱源ユニット13は、吸入配管31に設けられた吸入温度センサ61、吐出配管32の第１主管33に設けられた吐出温度センサ62、第２主管37に設けられた吐出温度センサ63、及び圧縮機構20の周囲の雰囲気温度を測定するための雰囲気温度センサ64を備えている。また、熱源ユニット13の前記送風機の近傍には、外気温度を測定するための図略の外気温度センサが設けられている。また、吸入配管31には、低圧側の冷媒の圧力（吸入圧力）を測定するための吸入圧力センサ65が設けられており、吐出配管32には、高圧側の冷媒の圧力を測定するための図略の圧力センサが設けられている。

制御部53は、各種センサによる測定値などに基づいて圧縮機構20、膨張弁58,58、開閉弁51、前記送風機などを制御する。制御部53は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリとを備えている。

図２（Ａ）は、熱源ユニット13における熱交換構造41の具体例を示す側面図であり、図２（Ｂ）はその平面図である。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、この熱交換構造41では、吐出配管32の分岐管34と第２圧縮機22のケース24との間で熱交換がなされる。熱交換構造41は、分岐管34の一部であってケース24の外面に接触する接触部34aを含む。第２圧縮機22のケース24は、筒状の胴体部24aと、胴体部24aの上部を塞ぐ頂部24bと、胴体部24aの下部を塞ぐ底部24cとを含む。

分岐管34の接触部34aは、ケース24の高さの中央より下方に配置されている。接触部34aは、ケース24の外面のうちの油溜まり部23に対応する部位に接している。図２（Ｂ）に示すように、分岐管34は、第２圧縮機22を吐出配管32に対して着脱可能なように胴体部24aの外周面に約半周にわたって円弧状に巻かれており、接触部34aは、胴体部24aの外周面に接している。

制御部53は、分岐管34に設けられた開閉弁51の開閉動作を制御して熱交換運転モードと通常運転モードとを切り換える。開閉弁51が開状態にされると、第１圧縮機21から吐出された冷媒の一部が第１主管33から分流して分岐管34を流通する（熱交換運転モード）。一方、開閉弁51が閉状態にされると、第１圧縮機21から吐出された冷媒の分岐管34への流通が阻止される（通常運転モード）。

図３は、熱源ユニット13の制御例１を示すフローチャートである。この制御例１では、図３に示すように制御部53は、ステップS1において開閉弁51を閉状態とする通常運転モードを実行し、ステップS2に進む。

次に、ステップS2において、制御部53は、第１圧縮機21が作動し、第２圧縮機22が停止するという条件が満たされるか否かを判断する。制御部53は、この条件が満たされる場合にはステップS3に進む。一方、制御部53は、この条件が満たされない場合にはステップS１に戻り、通常運転モードを実行する。

次に、ステップS3において、制御部53は、吸入配管31から第１圧縮機21に流れ込む冷媒の吸入圧力相当飽和温度Teが周囲の雰囲気温度Taよりも高いか否かを判断する。吸入圧力相当飽和温度Teは、吸入圧力センサ65により検知される吸入圧力から得られる。なお、この吸入圧力相当飽和温度Teに代えて、温度センサ61により検知される吸入温度の実測値を用いてもよい。雰囲気温度Taは、温度センサ64により検知される。制御部53は、この条件が満たされる場合（例えば、吸入圧力相当飽和温度Teが１０℃であり、周囲の雰囲気温度Taが−２０℃である場合）にはステップS4に進む。一方、制御部53は、この条件が満たされない場合にはステップS1に戻り、通常運転モードを実行する。

次に、ステップS4において、制御部53は、開閉弁51を開状態とする熱交換運転モードを実行し、ステップS2に戻り、上記した判断を繰り返す。

熱交換運転モードが実行されることにより、作動中の第１圧縮機21から吐出された高温の吐出ガスが有するエネルギーの一部を停止中の第２圧縮機22に与えることができる。これにより、停止中の第２圧縮機22の温度低下が抑制されるので、第２圧縮機22のケース24内の圧力低下も抑制される。よって、停止中の第２圧縮機22に吸入配管31bを通じて冷媒の一部が必要以上に流れ込むのが抑制される。

また、第２圧縮機22に与えられたエネルギーは、ケース24を介してケース24内の油溜まり部23に貯留された冷凍機油に伝わり、冷凍機油の温度及びその周囲の雰囲気温度の低下を抑制する。したがって、仮に、停止中の第２圧縮機22に吸入配管31bを通じて多少の冷媒が流入した場合であっても、冷凍機油の温度及びその周囲の雰囲気温度の低下が抑制されているので、雰囲気温度が低い場合に比べて冷媒が凝縮しにくくなり、冷凍機油中に冷媒が溶け込みにくくなる。

図４は、熱源ユニット13の制御例２を示すフローチャートである。この制御例２は、ステップS5を備えている点が制御例１と異なっている。

具体的に、ステップS4において開閉弁51が開状態とされて熱交換運転モードが実行された後、ステップS5において、制御部53は、冷媒の吐出温度Tdが基準値Tsよりも高いか否かを判断する。吐出温度Tdは、例えば吐出温度センサ62により検知されるが、第１圧縮機21の温度を直接検知してもよい。基準値Tsは、予め設定され、制御部53のメモリに記憶されている（例えば、基準値Ts＝６０℃）。

制御部53は、ステップS5の条件が満たされる場合にはステップS1に戻って開閉弁51を閉状態として通常運転モードを実行する。このように吐出温度Tdが基準値Tsよりも高い場合に前記熱交換運転モードを終了するので、油溜まり部23の温度が過度に高くなるのを防止できる。一方、制御部53は、ステップS5の条件が満たされない場合にはステップS2に戻り、上記判断を繰り返す。

（変形例１）
図５（Ａ）は、熱源ユニット13における熱交換構造41の変形例１を示す側面図であり、図５（Ｂ）はその平面図である。この変形例１における熱交換構造41は、伝熱部材55をさらに含む点で図２（Ａ），（Ｂ）に示す熱交換構造41と異なっている。

この変形例１では、伝熱部材55は、分岐管34を第２圧縮機22の外面に取り付ける接続機能と、分岐管34の接触部34aと第２圧縮機22のケース24との間の熱交換の効率を高める伝熱機能とを併せ持っている。

伝熱部材55は、熱伝導性に優れた材料により形成されているのが好ましい。伝熱部材55は、ケース24よりも熱伝導しやすい材料により形成されているのが好ましい。伝熱部材55を形成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などが挙げられる。

伝熱部材55は、その内面に例えば粘着剤層が形成されており、可撓性を有するテープ状の部材であるのが好ましい。この場合、伝熱部材55によって分岐管34の接触部34aを覆うとともに、伝熱部材55の幅方向の両サイドをケース24に貼り付けることにより分岐管34を第２圧縮機22に取り付けることができる。

（変形例２）
図６（Ａ）は、熱源ユニット13における熱交換構造41の変形例２を示す側面図であり、図６（Ｂ）はその平面図である。この変形例２における熱交換構造41は、分岐管34の接触部34aが扁平な形状を有している点で図２（Ａ），（Ｂ）に示す熱交換構造41と異なっている。

この変形例２では、円弧状の接触部34aは、その半径方向の厚みが幅（上下方向の寸法）よりも小さい。この接触部34aにおける面積の大きな内面は、第２圧縮機22のケース24の外面と面接触している。

（変形例３）
図７（Ａ）は、熱源ユニット13における熱交換構造41の変形例３を示す側面図であり、図７（Ｂ）はその平面図である。この変形例３における熱交換構造41は、分岐管34が第２圧縮機22のケース24における胴体部24aの外周面に円環状に巻き付けられている点で図２（Ａ），（Ｂ）に示す熱交換構造41と異なっている。

この変形例３では、分岐管34が胴体部24aの外周面に複数周にわたって螺旋状に巻き付けられている。これにより、図２（Ａ），（Ｂ）に示す熱交換構造41に比べて分岐管34の接触部34aとケース24との接触面積を大きくすることができる。

本実施形態をまとめると以下のようになる。

本実施形態では、吐出配管32と第２圧縮機22との間で熱交換させて油溜まり部23に貯留された冷凍機油に熱を加える熱交換構造41を備えているので、作動中の第１圧縮機21から吐出された高温の吐出ガスが有するエネルギーの一部を停止中の第２圧縮機22における油溜まり部23に貯留された冷凍機油に与えることができる。これにより、停止中の圧縮機に吸入配管31から冷媒の一部が流れ込むのを抑制することができ、かつエネルギー消費を抑制することができる。また、第１圧縮機21において圧縮された高温高圧の冷媒の一部が熱源側熱交換器56に流入する前に熱交換構造41において予め冷却されるので、熱源側熱交換器56において冷媒をより凝縮させやすくなる。

また、本実施形態では、吐出配管32は、第１圧縮機21に接続されている主管33と、主管33から分岐する分岐管34とを含み、分岐管34と第２圧縮機22との間で熱交換される。このように第２圧縮機22との熱交換に用いる分岐管34を主管33とは別に設けているので、例えば分岐管34の内径を主管33よりも小さくするなど、分岐管34の設計の自由度を高めることができる。具体的には、例えば主管33と分岐管34の内径を調整することにより、主管33と分岐管34に流れる冷媒の比率を調節することができる。

また、本実施形態では、分岐管34には開閉弁51が設けられている。したがって、第２圧縮機22における油溜まり部23に貯留された冷凍機油に熱を与える必要があるときにのみ分岐管34に冷媒を流すことができる。

また、本実施形態では、第２圧縮機22が低圧ドーム型の圧縮機である。したがって、低圧ドーム型の第２圧縮機22が作動中の場合には、開閉弁51を閉状態にすることにより、油溜まり部23の温度が過度に高くなるのを防止できる。

また、制御例１，２では、第１圧縮機21が作動し、かつ第２圧縮機22が停止する場合に、開閉弁51を開けて分岐管34と第２圧縮機22との間で熱交換させる熱交換運転モードを実行する制御部53をさらに備えている。したがって、熱交換が必要なときに制御部53によって熱交換運転モードが自動で実行される。

また、制御例１，２では、制御部53は、吸入配管31から第１圧縮機21に流れ込む冷媒の吸入圧力相当飽和温度Teが周囲の雰囲気温度Taよりも高い場合に熱交換運転モードを実行する。したがって、寝込みが生じやすい場合、すなわち圧縮機の周囲の雰囲気温度Taよりも吸入圧力相当飽和温度Teが高い場合に選択的に熱交換運転モードを実行することができる。

また、制御例２では、制御部53は、吐出配管32に吐出される冷媒の吐出温度Tdが予め定められた基準値Tsよりも高い場合に熱交換運転モードを終了するので、油溜まり部23の温度が過度に高くなるのを防止できる。

また、本実施形態では、吐出配管32が第２圧縮機22における油溜まり部23に対応する位置の外面に接しているので、効率よく油溜まり部23に熱を与えることができる。

また、本実施形態では、吐出配管32は、第２圧縮機22を吐出配管32に対して着脱可能なように胴体部24aの外周面に円弧状に巻かれている。したがって、第２圧縮機22のメンテナンス時などに第２圧縮機22を吐出配管32から取り外すのが容易であり、また、メンテナンス終了後には第２圧縮機22を吐出配管32に簡単に装着できる。

変形例１では、吐出配管32が可撓性を有する伝熱部材55によって第２圧縮機22の外面に取り付けられている。したがって、例えば吐出配管32を第２圧縮機22に直接接合する場合に両者の温度差に起因してこの接合部分に生じることのある歪みの発生を防止できる。

変形例２では、吐出配管32の一部が扁平形状を有しており、この扁平形状の部位における面積の大きな内面が第２圧縮機22の外面と面接触している。この場合には、両者の接触面積を増大させることができるので、熱交換の効率を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

例えば、前記実施形態では、吐出配管32が第１圧縮機21に接続されている第１主管33とこの第１主管33の途中から分岐する分岐管34とを含み、分岐管34と第２圧縮機22との間で熱交換される場合を例示したが、これに限定されない。分岐管34は必須のものではなく省略可能である。この場合、例えば第１主管33を第２圧縮機22のケース24に接触させるなどの構成を採用することにより第１主管33と第２圧縮機22との間で熱交換させることができる。

前記実施形態では、図３に示すフローチャートのようにステップS2の条件が満たされ、かつステップS3の条件が満たされる場合に熱交換運転モードを実行する制御例１、及び図４に示すフローチャートのようにステップS2の条件が満たされ、ステップS3の条件が満たされ、かつステップS5の条件が満たされる場合に熱交換運転モードを実行する制御例２を示したが、これらに限定されない。例えば、図３におけるステップS2の条件が満たされる場合に熱交換運転モードを実行するように制御してもよく、他の条件に基づいて熱交換運転モードと通常運転モードとの切り換えが行われてもよい。

前記実施形態では、低圧ドーム型の圧縮機を用い、分岐管34には開閉弁51が設けられている場合を例示したが、高圧ドーム型の圧縮機を用いる場合には、開閉弁51を省略することもできる。ただし、高圧ドーム型の圧縮機を用いる場合にも分岐管34に開閉弁51を設けてもよい。

前記実施形態では、圧縮機構20が２つの圧縮機21,22により構成される場合を例示したが、３つ以上の圧縮機を備えていてもよい。そして、停止する可能性のある圧縮機が複数ある場合には、これらの圧縮機に熱交換構造41をそれぞれ設ける。

11 冷凍装置
13 熱源ユニット
15(15a,15b) 利用ユニット
21 第１圧縮機
22 第２圧縮機
23 油溜まり部
24a 胴体部
31 吸入配管
32 吐出配管
33 第１主管
34 分岐管
35 液冷媒配管
36 ガス冷媒配管
41 熱交換構造
51 開閉弁
53 制御部
55 伝熱部材
56 熱源側熱交換器
57 利用側熱交換器
58 減圧機構

Claims (14)

1. 第１圧縮機(21)と、
   冷凍回路において前記第１圧縮機(21)と並列に接続され、冷凍機油を貯留する油溜まり部(23)を有する第２圧縮機(22)と、
   前記第１圧縮機(21)及び前記第２圧縮機(22)よりも上流側において分岐して前記第１圧縮機(21)及び前記第２圧縮機(22)に接続される吸入配管(31)と、
   前記第１圧縮機(21)から冷媒が吐出される吐出配管(32)と、を備えた熱源ユニットであって、
   前記吐出配管(32)と前記第２圧縮機(22)との間で熱交換させて前記油溜まり部(23)に貯留された冷凍機油に熱を加える熱交換構造(41)を備えている熱源ユニット。
2. 前記吐出配管(32)は、前記第１圧縮機(21)に接続されている主管(33)と、前記主管(33)から分岐する分岐管(34)とを含み、
   前記分岐管(34)と前記第２圧縮機(22)との間で熱交換される、請求項１に記載の熱源ユニット。
3. 前記分岐管(34)には開閉弁(51)が設けられている、請求項２に記載の熱源ユニット。
4. 前記第１圧縮機(21)が作動し、かつ前記第２圧縮機(22)が停止する場合に、前記開閉弁(51)を開けて前記分岐管(34)と前記第２圧縮機(22)との間で熱交換させる熱交換運転モードを実行する制御部(53)をさらに備えている、請求項３に記載の熱源ユニット。
5. 前記制御部(53)は、前記吸入配管(31)から前記第１圧縮機(21)に流れ込む冷媒の吸入圧力相当飽和温度(Te)が周囲の雰囲気温度(Ta)よりも高い場合に前記熱交換運転モードを実行する、請求項４に記載の熱源ユニット。
6. 前記制御部(53)は、前記吐出配管(32)に吐出される冷媒の吐出温度(Td)が予め定められた基準値(Ts)よりも高い場合に前記熱交換運転モードを終了する、請求項４又は５に記載の熱源ユニット。
7. 前記第２圧縮機(22)が低圧ドーム型の圧縮機である、請求項３〜６のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
8. 前記吐出配管(32)は、前記第２圧縮機(22)の外面に接している、請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
9. 前記吐出配管(32)は、前記第２圧縮機(22)における前記油溜まり部(23)に対応する位置の外面に接している、請求項８に記載の熱源ユニット。
10. 前記第２圧縮機(22)は、筒状の胴体部(24a)を有し、
    前記吐出配管(32)は、前記胴体部(24a)の外周面に巻かれている、請求項８又は９に記載の熱源ユニット。
11. 前記吐出配管(32)は、前記第２圧縮機(22)を前記吐出配管(32)に対して着脱可能なように前記胴体部(24a)の外周面に円弧状に巻かれている、請求項１０に記載の熱源ユニット。
12. 前記吐出配管(32)は、可撓性を有する伝熱部材(55)によって前記第２圧縮機(22)の外面に取り付けられている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
13. 前記吐出配管(32)の一部は扁平形状を有しており、この扁平形状の部位における面積の大きな内面が前記第２圧縮機(22)の外面と面接触している、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の熱源ユニット。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱源ユニット(13)と、
    利用側熱交換器(57)を有し、前記熱源ユニットと共に冷媒回路を形成する利用ユニット(15)と、を備える冷凍装置。

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