JP2014070828A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器の蒸発圧力を所定の目標圧力に維持しながら、停止中の圧縮機での冷媒の寝込みを防止できる冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍装置の冷媒回路（10）には、複数の圧縮機（60,70）のうち少なくとも１台を運転しながら少なくとも１台を停止し且つ蒸発器の蒸発圧力を目標圧力に維持する冷凍サイクル中に、運転中の圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒の一部を停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部を通じて運転中の圧縮機（60）に送る循環回路（80）が設けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の圧縮機が並列に接続された冷媒回路を有する冷凍装置に関し、特に停止中の圧縮機での冷媒の寝込み対策に係るものである。

従来より、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置は、例えば食品等を貯蔵する冷蔵庫の庫内を冷凍する冷凍機や、室内の空調を行う空調機等に広く利用されている。

特許文献１には、複数の圧縮機が並列に接続された冷媒回路を備え、蒸発器で庫内を冷却する冷凍装置が記載されている。具体的に、特許文献１の冷媒回路では、３台の圧縮機、及び庫外熱交換器（放熱器）とを有する庫外回路（熱源側回路）と、庫内熱交換器（蒸発器）、及び庫内膨張弁とを有する庫内回路（利用側回路）とが連絡配管を介して互いに接続される。各圧縮機でそれぞれ圧縮された冷媒は、庫外熱交換器で放熱（凝縮）した後、室内膨張弁で減圧され、庫内熱交換器を流れる。庫内熱交換器では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。この結果、庫内空気が所定の目標温度まで冷却される。庫内熱交換器で蒸発した冷媒は、各圧縮機に吸入されて再び圧縮される。

ところで、特許文献１の冷凍装置では、複数の圧縮機のうち、少なくとも１台を運転しながら少なくとも１台を停止させる冷凍サイクルにおいて、停止中の圧縮機の内部に冷媒が寝込まないように、庫内熱交換器の蒸発圧力を調節している。

具体的に、上記冷凍サイクル中において、停止中の圧縮機の周囲の温度が比較的低温である場合、停止中の圧縮機の内部も周囲温度と同等の温度まで低下する。すると、圧縮機の内部の圧力も、低下した温度に相当する飽和圧力まで低下する。ここで、この冷凍サイクル中において、停止中の圧縮機の内圧が庫内熱交換器の低圧圧力（即ち、蒸発圧力）よりも低くなると、低圧側の冷媒が停止中の圧縮機の内部に吸い込まれてしまい、圧縮機内に液冷媒として溜まり込んでいく。このようにして、停止中の圧縮機内で冷媒の寝込みが生じると、圧縮機内の冷凍機油が冷媒によって希釈される。このため、その後、停止中の圧縮機を再起動すると、冷凍機油による各摺動部の潤滑が損なわれてしまい、冷凍装置の信頼性が損なわれてしまう、という問題があった。

そこで、特許文献１の冷凍装置では、このような条件下では、庫内熱交換器の蒸発圧力が、停止中の圧縮機の内圧よりも低くなるように、該蒸発圧力を低下させる制御を行っている。この制御により、停止中の圧縮機の内圧が蒸発圧力よりも高い状態で冷凍サイクルが行われるため、停止中の圧縮機での冷媒の寝込みを防止することができる。

特開２０１１−２５２６２３号公報

特許文献１の制御では、停止中の圧縮機での冷媒の寝込みを防止できる一方で、蒸発器（庫内熱交換器）の蒸発圧力を圧縮機内圧よりも低くする必要がある。このため、外気条件によっては、庫内の温度が目標温度を下回ってしまい、庫内空気の過剰な冷却により貯蔵物の品質が損なわれるという問題があった。

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、蒸発器の蒸発圧力を所定の目標圧力に維持しながら、停止中の圧縮機での冷媒の寝込みを防止できる冷凍装置を提供することである。

第１の発明は、並列に接続される複数の圧縮機（60,70）と、放熱器（21）と、蒸発器（51）とを備え、冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置を対象とし、上記冷媒回路（10）には、上記複数の圧縮機（60,70）のうち少なくとも１台を運転しながら少なくとも１台を停止し且つ蒸発器（51）の蒸発圧力を目標圧力に維持する冷凍サイクル中に、運転中の圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒の一部を停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部を通じて該運転中の圧縮機（60）に送る循環回路（80）が設けられていることを特徴とする。

第１の発明の冷媒回路（10）では、複数の圧縮機のうち少なくとも１台を運転しながら少なくとも１台を停止する冷凍サイクルが行われる。即ち、冷媒回路（10）では、運転中の圧縮機（60）により冷媒が圧縮された後、放熱器（21）で放熱し、蒸発器（51）で蒸発する。この冷凍サイクルでは、蒸発器（51）の蒸発圧力が目標圧力に維持される。この結果、蒸発器（51）によって空気を所望の温度に冷却できる。蒸発器（51）で蒸発した冷媒は、運転中の圧縮機（60）に吸入されて再び圧縮される。

一方、このような冷凍サイクル中には、運転中の圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒が、循環回路（80）を循環する。具体的に、この高圧冷媒は、停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）の内部へ送られ、該ケーシング（71）の内部を加熱する。この結果、停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）の内圧が上昇するため、この内圧が蒸発器（51）の蒸発圧力よりも低下することが防止される。停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）を通過した高圧冷媒は、運転中の圧縮機（60）に吸入されて再び圧縮される。

第２の発明は、第１の発明において、上記循環回路（80）は、上記停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部を、上記運転中の圧縮機（60）の圧縮途中に連通させる中間側連通路（32）を備えることを特徴とする。

第２の発明では、停止中の圧縮機（70）を通過した高圧冷媒が、中間側連通路（32）を介して運転中の圧縮機（60）の圧縮途中に吸い込まれる。仮に、上記高圧冷媒を圧縮機の吸入側（低圧側）に吸い込ませて高圧まで圧縮するようにすると、該圧縮機の仕事量が大きくなってしまう。また、冷媒回路（10）では、低圧側（蒸発器（51））側を流れる冷媒の循環量が少なくなり、蒸発器（51）の冷却能力が低下してしまう。これに対し、本発明では、停止中の圧縮機（70）を通過した冷媒が、運転中の圧縮機（60）の中間圧部に戻るため、低圧部に戻す場合と比較して、圧縮機（60）の仕事量が小さくなり、且つ蒸発器（51）を流れる低圧冷媒の循環量も多くなる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記循環回路（80）は、上記運転中の圧縮機（60）のケーシング（61）内の高圧冷媒空間（S1）を、上記停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部に連通させるケース側連通路（81）を備えることを特徴とする。

第３の発明では、運転中の圧縮機（60）のケーシング（61）の内部に高圧冷媒空間（S1）が形成される。高圧冷媒空間（S1）の高圧冷媒は、ケース側連通路（81）を通じて、停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部へ送られる。運転中の圧縮機（60）の高圧冷媒空間（S1）の高圧冷媒は、比較的高温であるため、停止中の圧縮機（70）の加熱、及び昇圧効果が向上する。

第４の発明は、第１又は第２の発明において、上記循環回路（80）は、上記運転中の圧縮機（60）の吐出管（65）を、上記停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部に連通させる吐出側連通路（82）を備えることを特徴とする。

第４の発明では、運転中の圧縮機（60）で圧縮されて吐出管（65）に吐出された高圧冷媒が、吐出側連通路（82）を通じて、停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部へ送られる。吐出管（65）に流出した高圧冷媒には、比較的少量の冷凍機油しか含まれていない。このため、高圧冷媒を循環回路（80）へ送ることに起因して、運転中の圧縮機（60）内の冷凍機油が減少してしまうことを防止できる。

本発明によれば、運転中の圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒が、循環回路（80）を経由して停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）の内部を流れるので、該ケーシング（71）の内圧を蒸発圧力よりも高くできる。従って、蒸発器（51）の蒸発圧力を目標圧力に維持しながら、冷媒回路（10）の低圧冷媒が停止中の圧縮機（70）の内部へ吸い込まれてしまうことを防止できる。この結果、蒸発器（51）で空気が過剰に冷却されることを回避しつつ、停止中の圧縮機（70）での冷媒の寝込みも防止でき、冷凍装置の信頼性を確保できる。

第２の発明によれば、停止中の圧縮機（70）を通過した冷媒を中間側連通路（32）を介して運転中の圧縮機（60）の圧縮途中へ戻しているので、運転中の圧縮機（60）の仕事量を低減するとともに蒸発器（51）の冷却能力を増大できる。この結果、冷凍装置（1）の消費電力を低減できる。

第３の発明によれば、運転中の圧縮機（60）の高圧冷媒空間（S1）の高圧冷媒をケース側連通路（81）を介して停止中の圧縮機（70）へ送るので、該停止中の圧縮機（70）の加熱及び昇圧効果を向上できる。この結果、停止中の圧縮機（70）の内圧が蒸発圧力よりも低くなることを確実に防止でき、該停止中の圧縮機（70）での冷媒の寝込みを確実に防止できる。

第４の発明によれば、運転中の圧縮機（60）から吐出管（65）へ吐出された高圧冷媒を吐出側連通路（82）を介して停止中の圧縮機（70）へ送るので、運転中の圧縮機（60）での油上がりを防止できる。この結果、運転中の圧縮機（60）の摺動部を冷凍機油によって確実に潤滑でき、冷凍装置の信頼性を確保できる。

図１は、実施形態１に係る冷凍装置の全体構成を示す配管系統図である。 図２は、実施形態１に係る冷凍装置の第１圧縮機、第２圧縮機、及び循環回路の配管の接続関係を示す概略構成図である。 図３は、実施形態１に係る冷凍装置の全体構成を示す配管系統図であり、第１冷却動作時の冷媒の流れを付したものである。 図４は、実施形態１に係る冷凍装置の全体構成を示す配管系統図であり、第２冷却動作時（高圧冷媒循環動作なし）の冷媒の流れを付したものである。 図５は、実施形態１に係る冷凍装置の第１圧縮機、第２圧縮機、及び循環回路の配管の接続関係を示す概略構成図であり、高圧冷媒循環動作時の冷媒の流れを付したものである。 図６は、実施形態１の冷却運転中の開閉弁（SV1）の開閉の制御フローチャートである。 図７は、実施形態２に係る冷凍装置の全体構成を示す配管系統図であり、第２冷却動作時（高圧冷媒循環動作あり）の冷媒の流れを付したものである。

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。なお、下記の実施形態は、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。

《発明の実施形態１》
図１に示すように、本発明は、庫内を冷却する冷凍装置（1）である。冷凍装置（1）は、室外に設置される庫外ユニット（2）と、庫内に設置される複数の庫内ユニット（5）とを有する。庫外ユニット（2）には庫外回路（20）が設けられ、各庫内ユニット（5）にはそれぞれ庫内回路（50）が設けられる。冷凍装置（1）では、庫外回路（20）と複数の庫内回路（50）とが連絡配管（ガス側連絡配管（11）及び液側連絡配管管（12））を介して接続され、冷媒回路（10）が構成される。冷媒回路（10）では、充填された冷媒が循環することで、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

〈庫外ユニット〉
庫外ユニット（2）の庫外回路（20）（熱源側回路）には、並列に接続される２台の圧縮機（60,70）と、庫外熱交換器（21）（熱源側熱交換器）と、レシーバ（22）と、過冷却熱交換器（23）が設けられている。

２台の圧縮機（60,70）は、可変容量式の第１圧縮機（60）と、固定容量式の第２圧縮機（70）とで構成される。つまり、第１圧縮機（60）の電動機（62）には、インバータ装置を介して電源が接続される。これにより、第１圧縮機（60）では、電動機（62）の回転数、ひいては圧縮機構（63）の容量が調節可能となっている。また、第２圧縮機（70）の電動機（72）には、インバータが接続されておらず、電動機（72）の回転数は一定となっている。圧縮機（60,70）の詳細は後述する。

第１圧縮機（60）の吐出管（65）には、第１逆止弁（CV1）が設けられ、第２圧縮機（70）の吐出管（75）には、第２逆止弁（CV2）が設けられる。各逆止弁（CV1,CV2）は、吐出管（75）から庫外熱交換器（21）への冷媒の流れを許容し、その逆の冷媒の流れを禁止する。

庫外熱交換器（21）は、室外に設置され、例えばフィンアンドチューブ式に構成される。庫外熱交換器（21）の近傍には、庫外ファン（24）が設置される。庫外熱交換器（21）では、庫外ファン（24）が送風する庫外空気と冷媒とが熱交換する。

レシーバ（22）は、頂部に庫外熱交換器（21）と連通する流入管（22a）が接続し、底部に高圧液ライン（13）と連通する流出管（22b）が接続する。

過冷却熱交換器（23）は、第１流路（23a）と第２流路（23b）とを有し、両者の流路（23a,23b）を流れる冷媒を熱交換させる。第１流路（23a）は、インジェクション回路（30）に繋がり、第２流路（23b）は高圧液ライン（13）に繋がっている。

庫外回路（20）には、インジェクション回路（30）と、２つの油分離回路（40,45）とが設けられる。

インジェクション回路（30）は、高圧液ライン（13）から分岐する主配管（31）と、該主配管（31）の流出側に並列に接続する第１と第２の中間配管（32,33）とで構成される。主配管（31）には、過冷却熱交換器（23）の第１流路（23a）の上流側に中間膨張弁（34）が設けられる。第１中間配管（32）の流出端は、第１圧縮機（60）の圧縮機構（63）の圧縮途中に接続している。第２中間配管（33）の流出端は、第２圧縮機（70）の圧縮機構（73）の圧縮途中に接続している。第１中間配管（32）には、吸入膨張弁（35）が接続される。第２中間配管（33）には、中間開閉弁（36）が設けられる。

２つの油分離回路（40,45）は、第１圧縮機（60）に対応する第１油分離回路（40）と、第２圧縮機（70）に対応する第２油分離回路（45）とで構成される。第１油分離回路（40）は、第１圧縮機（60）の吐出管（65）に設けられる第１油分離器（41）と、該第１油分離器（41）で分離した油を第１圧縮機（60）の吸入側に戻す第１油戻し管（42）とを有している。第１油戻し管（42）の流出端は、インジェクション回路（30）の主配管（31）に接続している。第２油分離回路（45）は、第２圧縮機（70）の吐出管（75）に設けられる第２油分離器（46）と、該第２油分離器（46）で分離した油を第２圧縮機（70）の吸入側へ戻す第２油戻し管（47）とを有している。第２油戻し管（47）の流出端は、インジェクション回路（30）の主配管（31）に接続している。第１油戻し管（42）には、絞り機構としての第１キャピラリーチューブ（43）が接続され、第２油戻し管（47）には、絞り機構としての第２キャピラリーチューブ（48）が接続される。更に、第２油戻し管（47）には、第２キャピラリーチューブ（48）の上流側に逆止弁（CV3）が接続される。逆止弁（CV3）は、第２油戻し管（47）からインジェクション回路（30）への冷媒の流れを許容し、その逆の冷媒の流れを禁止する。

〈庫内ユニット〉
本実施形態の冷凍装置（1）には、２台の庫内ユニット（5）が設けられる。各庫内ユニット（5）の各庫内回路（50）には、ガス側端から液側端に向かって順に、庫内熱交換器（51）、庫内膨張弁（52）、庫内開閉弁（53）がそれぞれ設けられる。

庫内熱交換器（51）は、庫内に設置され、例えばフィンアンドチューブ式に構成される。庫内熱交換器（51）の近傍には、庫内ファン（54）が設置される。庫内熱交換器（51）では、庫内ファン（54）が送風する庫内空気と冷媒とが熱交換する。庫内膨張弁（52）は、開度が調節可能な電子膨張弁である。

〈圧縮機の詳細構造〉
上述した圧縮機（60,70）の構造について、図２を参照しながら更に詳細に説明する。なお、第１圧縮機（60）と第２圧縮機（70）とは、基本的には同じ構造となっている。

圧縮機（60,70）は、縦長の密閉容器状のケーシング（61,71）と、該ケーシング（61,71）に収容される電動機（62,72）と、該電動機（62,72）によって回転駆動される圧縮機構（63,73）とを備えている。

ケーシング（61,71）の内部空間（S1,S2）は、圧縮機（60,70）の高圧冷媒で満たされる高圧冷媒空間を構成している。つまり、各圧縮機（60,70）は、高圧ドーム式に構成される。また、ケーシング（61,71）の底部には、各摺動部を潤滑するための油（冷凍機油）が貯留される油溜部（64,74）が形成される。ケーシング（61,71）の胴部には、内部空間（S）の高圧冷媒（吐出ガス）を吐出させる吐出管（65,75）が接続される。

圧縮機構（63,73）は、スクロール式に構成される。つまり、圧縮機構（63,73）では、固定スクロールと可動スクロールとが互いに歯合し、両スクロールの間に圧縮室が形成される。圧縮機構（63,73）には、外周寄りに吸入管（66,76）が接続され、中心寄りに中間配管（31,32）が接続される。吸入管（66,76）の流出端は、圧縮室の低圧側に連通し、中間配管（31,32）の流出端は、低圧と高圧の間の中間圧部である、圧縮室の圧縮途中に連通している。

吸入管（66,76）から吸入された冷媒は、圧縮機構（63,73）で高圧冷媒まで圧縮された後、吐出ポート及び吐出通路（図示省略）を通じて、内部空間（S1,S2）へ流出する。この高圧冷媒は、電動機（62,72）の冷却に利用され、且つ油分離版（図示省略）によって油が分離された後、吐出管（65,75）よりケーシング（61,71）の外部へ流出する。

〈循環回路〉
冷媒回路（10）では、第１圧縮機（60）を運転しながら第２圧縮機（70）を停止する冷凍サイクル中（詳細は後述する第２冷却動作）において、第１圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒の一部を第２圧縮機（70）を通じて循環させる循環回路（80）が形成される。

図２に示すように、循環回路（80）は、第１圧縮機（60）の内部空間（S1）、ケース側連通路（81）、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）、第２圧縮機（70）の吐出管（75）、第２油分離器（46）、第２油戻し管（47）、主配管（31）、第１中間配管（32）が順に接続されて構成される。第１中間配管（32）は、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）を第１圧縮機（60）の圧縮途中に連通させる中間側連通路を構成する。

ケース側連通路（81）は、第１圧縮機（60）の内部空間（S1）と第２圧縮機（70）の内部空間（S2）とを連通させる。ケース側連通路（81）の流入側は、第１圧縮機（60）の下部胴部を貫通し、ケース側連通路（81）の流出側は、第２圧縮機（70）の下部胴部を貫通している。ケース側連通路（81）の流入端は、Ｕ字配管部（81a）の下端に形成され、第１圧縮機（60）の油溜部（64）を向くように開口している。同様に、ケース側連通路（81）の流出端は、Ｕ字配管部（81b）の下端に形成され、第２圧縮機（70）の油溜部（74）を向くように開口している。

ケース側連通路（81）には、流入側から流出側に向かって順に、開閉弁（SV1）と逆止弁（CV5）が設けられる。逆止弁（CV5）は、第１圧縮機（60）の内部空間（S1）から第２圧縮機（70）の内部空間（S2）への高圧ガスの流れを許容し、その逆の流れを禁止する。

〈センサ〉
図１に示すように、冷凍装置（1）には、各種のセンサ（101〜110）が設けられる。具体的に、冷凍装置（1）には、第１高圧温度センサ（101）及び第２高圧温度センサ（102）が設けられる。第１高圧温度センサ（101）は、第１圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒の温度を検出し、第２高圧温度センサ（102）は、第２圧縮機（70）で圧縮された高圧冷媒の温度を検出する。より詳細に、図２に示すように、第１高圧温度センサ（101）は、第１圧縮機（60）の内部空間（S1）において、電動機（62）の上部に配置される。つまり、第１高圧温度センサ（101）は、ケーシング（61）内の内部空間（S1）の冷媒の温度を検出する。第２高圧温度センサ（102）は、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）において、電動機（72）の上部に配置される。つまり、第２高圧温度センサ（102）は、ケーシング（71）内の内部空間（S2）の冷媒の温度を検出する。

また、図１に示すように、冷凍装置（1）には、高圧圧力センサ（103）、低圧温度センサ（104）、及び低圧圧力センサ（105）が設けられる。高圧圧力センサ（103）は、各圧縮機（60,70）で圧縮された高圧冷媒の圧力を検出する。低圧温度センサ（104）は、各圧縮機（60,70）に吸入される低圧冷媒の温度を検出する。低圧圧力センサ（105）は、各圧縮機（60,70）に吸入される低圧冷媒の圧力を検出する。

また、冷凍装置（1）には、外気温度センサ（106）、第１冷媒温度センサ（107）、第２冷媒温度センサ（108）、第３冷媒温度センサ（109）、及び２つの庫内温度センサ（110）が設けられる。外気温度センサ（106）は、庫外の外気（室外空気）の温度を検出する。第１冷媒温度センサ（107）は、過冷却熱交換器（23）を通過した高圧液冷媒の温度を検出する。第２冷媒温度センサ（108）は、インジェクション回路（30）において過冷却熱交換器（23）の上流側の中間圧冷媒の温度を検出する。第３冷媒温度センサ（109）は、インジェクション回路（30）において過冷却熱交換器（23）の下流側の中間圧冷媒の温度を検出する。各庫内温度センサ（110）は、対応する庫内ユニット（5）の庫内の空気の温度をそれぞれ検出する。

〈コントローラ〉
冷凍装置（1）は、各構成機器を制御するためのコントローラ（100）を備えている。コントローラ（100）は、運転条件やセンサ（101〜110）に応じて、圧縮機（60,70）の発停や、膨張弁（34,36,52）の開度や、開閉弁（36,53,SV1）の開閉の制御を行う。

−運転動作−
次に、実施形態１に係る冷凍装置（1）の運転動作について説明する。この冷凍装置（1）では、庫内熱交換器（51）を蒸発器として庫内を冷却する冷却運転が行われる。具体的に、この冷却運転では、第１圧縮機（60）と第２圧縮機（70）を運転する第１冷却動作と、第１圧縮機（60）を運転し且つ第２圧縮機（70）を停止する第２冷却動作とが切り換えて行われる。

〈第１冷却動作〉
第１冷却動作について図３を参照しながら説明する。第１冷却動作では、第１圧縮機（60）、第２圧縮機（70）、庫外ファン（24）、及び各庫内ファン（54）が運転状態となる。また、中間開閉弁（36）及び各庫内開閉弁（53）が開状態に、開閉弁（SV1）が閉状態になる。また、中間膨張弁（34）、吸入膨張弁（35）、及び庫内膨張弁（52）が所定開度に調節される。

第１冷却動作では、第１圧縮機（60）及び第２圧縮機（70）で圧縮された高圧冷媒が、庫外熱交換器（21）で庫外空気へ放熱して凝縮する。庫外熱交換器（21）で凝縮した高圧液冷媒は、高圧液ライン（13）を流れ、一部がインジェクション回路（30）へ分流する。インジェクション回路（30）に分流した冷媒は、中間膨張弁（34）で中間圧にまで減圧された後、過冷却熱交換器（23）を流れる。

過冷却熱交換器（23）では、第１流路（23a）を流れる中間圧の冷媒と、第２流路（23b）を流れる高圧の液冷媒とが熱交換し、該高圧の液冷媒が冷却される。第１流路（23a）で蒸発した冷媒は、第１中間配管（32）と第２中間配管（33）とに分流し、各圧縮機（60,70）の圧縮途中に吸入される。

過冷却熱交換器（23）の第２流路（23b）で冷却された冷媒は、各庫内回路（50）へ分流し、各庫内膨張弁（52）で減圧された後、各庫内熱交換器（51）を流れる。各庫内熱交換器（51）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。各庫内熱交換器（51）で蒸発した冷媒は、庫外回路（20）で合流した後、各圧縮機（60,70）に吸入されて再び圧縮される。

この第１冷却動作では、コントローラ（100）により、各庫内ユニット（5）の庫内空気の温度（各庫内温度センサ（110）の検出温度Ｔｒ）が、目標温度（設定温度Ｔｓ）に近づくように、庫内膨張弁（52）の開度が調節される。つまり、第１冷却動作では、各庫内熱交換器（51）の蒸発圧力を、目標圧力に維持する冷凍サイクルが行われる。

〈第２冷却動作〉
第２冷却動作について図４を参照しながら説明する。第２冷却動作では、第１圧縮機（60）、庫外ファン（24）、及び各庫内ファン（54）が運転状態となる一方、第２圧縮機（70）が停止状態となる。また、各庫内開閉弁（53）が開状態に、中間開閉弁（36）が閉状態になる。また、開閉弁（SV1）は、詳細は後述する判定に基づき、コントローラ（100）によって開閉制御される。

第２冷却動作では、第１圧縮機（60）のみで圧縮された高圧冷媒が、庫外熱交換器（21）で庫外空気へ放熱して凝縮する。庫外熱交換器（21）で凝縮した高圧液冷媒は、高圧液ライン（13）を流れ、一部がインジェクション回路（30）へ分流する。インジェクション回路（30）に分流した冷媒は、中間膨張弁（34）で中間圧にまで減圧された後、過冷却熱交換器（23）を流れる。

過冷却熱交換器（23）では、第１流路（23a）を流れる中間圧の冷媒と、第２流路（23b）を流れる高圧の液冷媒とが熱交換し、該高圧の液冷媒が冷却される。第１流路（23a）で蒸発した冷媒は、第１中間配管（32）と第２中間配管（33）とに分流し、各圧縮機（60,70）の圧縮途中に吸入される。

過冷却熱交換器（23）の第２流路（23b）で冷却された冷媒は、各庫内回路（50）へ分流し、各庫内膨張弁（52）で減圧された後、各庫内熱交換器（51）を流れる。各庫内熱交換器（51）では、冷媒が庫内空気から吸熱して蒸発する。この結果、庫内空気が冷却される。各庫内熱交換器（51）で蒸発した冷媒は、庫外回路（20）で合流した後、第１圧縮機（60）に吸入されて再び圧縮される。

この第２冷却動作においても、コントローラ（100）により、各庫内ユニット（5）の庫内空気の温度（各庫内温度センサ（110）の検出温度Ｔｒ）が、目標温度（設定温度Ｔｓ）に近づくように、庫内膨張弁（52）の開度が調節される。つまり、第２冷却動作においても、各庫内熱交換器（51）の蒸発圧力を、目標圧力に維持する冷凍サイクルが行われる。

〈高圧冷媒循環動作〉
上述のように、第２冷却動作では、第１圧縮機（60）を運転しながら第２圧縮機（70）を停止する冷凍サイクルが行われる。この第２冷却動作を継続すると、第２圧縮機（70）では、その周囲の外気の影響により、内部空間（S2）の温度が徐々に低下していく。特に、寒冷地のように外気が極めて低い温度（例えば−２０℃）条件になると、内部空間（S2）の冷媒も低い温度（例えば−１０℃）となり、該内部空間（S2）の圧力も低下してしまう。このようにして、停止中の第２圧縮機（70）の内部空間（S2）の圧力が、庫内熱交換器（51）の蒸発圧力よりも低くなると、低圧冷媒が吸入管（76）を通じて第２圧縮機（70）の内部空間（S2）へ流れてしまい、この冷媒が内部空間（S2）に溜まり込んでしまう。以上のようにして、停止中の第２圧縮機（70）で冷媒の寝込みが生じると、内部空間（S2）の油溜部（74）の冷凍機油が冷媒によって希釈されてしまう。そうすると、その後に、第１冷却動作が実行されて第２圧縮機（70）を再起動する際、各摺動部の潤滑不良を招く虞がある。

そこで、本実施形態では、冷却運転において、次のような判定を行い、高圧冷媒循環動作を行うようにしている。この点について、図５及び図６を参照しながら説明する。

上述した冷却運転においては、図６のフローチャートで示すように、開閉弁（SV1）の開閉制御の判定が行われる。

まず、ステップＳｔ１において、第１圧縮機（60）が運転中であるか否かの判定が行われ、第１圧縮機（60）が運転中である場合、ステップＳｔ２へ移行する。ステップＳｔ２では、第２圧縮機（70）が運転中であるか否かの判定が行われ、第２圧縮機（70）が停止中である場合、ステップＳｔ４へ移行する。つまり、冷凍装置（1）では、第１圧縮機（60）が運転中で且つ第２圧縮機（70）が停止中である（即ち、第２冷却動作が実行されている）場合、ステップＳｔ４へ移行する。

ステップＳｔ４において、第２圧縮機（70）の停止時間が所定時間（例えば２０分）以上であり、且つ第２高圧温度センサ（102）で検出された内部空間（S2）の冷媒温度（Ｔｄ）が所定温度（例えば１５℃）より低いか、あるいは外気温度センサ（106）で検出された外気温度（Ｔａ）が所定温度（例えば１０℃）より低い条件が成立すると、ステップＳｔ５へ移行し、開閉弁（SV1）が開放される。

開閉弁（SV1）が開放されると、第２冷却動作において、次のような高圧冷媒循環動作が行われる。具体的に、図５に示すように、第１圧縮機（60）の圧縮機構（63）で圧縮された高圧冷媒の一部は、内部空間（S1）を通じてケース側連通路（81）へ流入する。この高圧冷媒は、開閉弁（SV1）、逆止弁（CV5）を順に通過し、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）に流入する。これにより、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）が、高圧冷媒によって加熱及び昇圧される。この高圧冷媒は、吐出管（75）より第２圧縮機（70）のケーシング（71）の外部へ流出し、第２油分離回路（45）へ送られる。

第２油分離回路（45）では、高圧冷媒が第２油分離器（46）を通じて第２油戻し管（47）に流入する。この高圧冷媒は、逆止弁（CV3）、第２キャピラリーチューブ（48）を順に通過する。第２キャピラリーチューブ（48）では、高圧冷媒が中間圧にまで減圧される。減圧された冷媒は、主配管（31）、及び第１中間配管（32）を順に通過し、第１圧縮機（60）の圧縮機構（63）の圧縮途中（中間圧部）に吸入される。この冷媒は、圧縮機構（63）で圧縮され、再び内部空間（S1）へ流出し、循環回路（80）を循環する。

一方、この高圧冷媒循環動作中においても、庫内熱交換器（51）の蒸発圧力は目標圧力に維持される。しかし、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）は、高圧冷媒循環動作により昇圧されるため、第２圧縮機（70）の内圧が庫内熱交換器（51）の蒸発圧力（即ち、冷媒回路（10）の低圧）より低くならない。この結果、低圧冷媒が、吸入管（66）を通じて第２圧縮機（70）に吸入されることを回避でき、第２圧縮機（70）での冷媒の寝込みを防止できる。

このような高圧冷媒循環動作において、第２高圧温度センサ（102）で検出された内部空間（S2）の冷媒温度（Ｔｄ）が所定温度（例えば４０℃）より高くなるか、あるいは外気温度センサ（106）で検出された外気温度（Ｔａ）が所定温度（例えば１５℃）より高くなると（ステップＳｔ６）、ステップＳｔ７へ移行し、開閉弁（SV1）が閉鎖される。この結果、高圧冷媒循環動作が終了し、通常の第２冷却動作が行われる。

−実施形態１の効果−
上記実施形態１では、高圧冷媒循環動作において、第１圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒が、停止中の第２圧縮機（70）の内部空間（S2）を流れるので、該第２圧縮機（70）の内部空間（S2）の内圧を蒸発圧力よりも高くできる。従って、庫内熱交換器（51）の蒸発圧力を目標圧力に維持しながら第２圧縮機（70）へ冷媒が吸入されることを防止できる。この結果、庫内ユニット（5）の庫内空気が過剰に冷却されることを回避しつつ、第２圧縮機（70）での冷媒の寝込みも防止でき、冷凍装置（1）の信頼性を向上できる。

また、上記実施形態１では、停止中の圧縮機（70）を通過した冷媒を第１圧縮機（60）の圧縮途中へ戻している。このため、この冷媒を第１圧縮機（60）の吸入側へ戻す場合と比して、第１圧縮機（60）の仕事量を削減できるとともに、蒸発器（51）を流れる冷媒の循環量が多くなり蒸発器（51）の冷却能力を増大できる。

また、上記実施形態１では、第１圧縮機（60）の内部空間（S1）の高圧冷媒を、ケース側連通路（81）を介して第２圧縮機（70）へ送るので、高圧冷媒の放熱ロスが少なくなり、第２圧縮機（70）の加熱及び昇圧効果を向上できる。

《発明の実施形態２》
図７に示す実施形態２に係る冷凍装置（1）は、上記実施形態１と循環回路（80）の構成が異なるものである。具体的に、実施形態２の循環回路（80）には、実施形態１のケース側連通路（81）に替わって、吐出側連通路（82）が設けられる。吐出側連通路（82）の始端は、第１圧縮機（60）の吐出管（65）に接続され、吐出側連通路（82）の終端は第２圧縮機（70）の内部空間（S2）に接続している。つまり、吐出側連通路（82）は、第１圧縮機（60）の吐出管（65）を、第２圧縮機（70）の内部空間（S2）と連通させている。

実施形態２の高圧冷媒循環動作では、第１圧縮機（60）で圧縮されて吐出管（65）に流出した高圧冷媒が、吐出側連通路（82）を通じて第２圧縮機（70）の内部空間（S2）へ供給される。第１圧縮機（60）の吐出管（65）に吐出された高圧冷媒が含む冷凍機油の量は、内部空間（S1）の高圧冷媒が含む冷凍機油と比べると少量である。このため、実施形態２では、高圧冷媒循環動作において、第１圧縮機（60）の油溜部（64）の油量が減ってしまう（いわゆる油上がりが生じる）ことを防止できる。

実施形態２における、それ以外の作用及び効果は上記実施形態１と同様である。

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

上記各実施形態では、２台の圧縮機（60,70）の一方を運転し、他方を停止する冷凍サイクル中において、高圧冷媒循環動作を行うようにしている。しかし、３台以上の圧縮機を有する冷凍装置において、少なくとも１台を運転し、少なくとも１台を停止する冷凍サイクル中において、運転中の圧縮機の高圧冷媒を停止中の圧縮機の内部へ送る高圧冷媒循環動作を行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態の高圧冷媒循環動作では、停止中の圧縮機（70）の内部を通過した冷媒を運転中の圧縮機（60）の圧縮途中へ戻すようにしている。しかし、高圧冷媒循環動作において、停止中の圧縮機（70）の内部を通過した冷媒を運転中の圧縮機（60）の吸入側（低圧側）へ戻すようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、複数の圧縮機が並列に接続された冷媒回路を有する冷凍装置について有用である。

1 冷凍装置
10 冷媒回路
21 庫外熱交換器（放熱器）
51 庫内熱交換器（蒸発器）
32 第１中間配管（中間側連通路）
60 第１圧縮機
65 吐出管
70 第２圧縮機
80 循環回路
81 ケース側連通路
82 吐出側連通路
S1 内部空間（高圧冷媒空間）

Claims (4)

1. 並列に接続される複数の圧縮機（60,70）と、放熱器（21）と、蒸発器（51）とを備え、冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（10）には、上記複数の圧縮機（60,70）のうち少なくとも１台を運転しながら少なくとも１台を停止し且つ蒸発器（51）の蒸発圧力を目標圧力に維持する冷凍サイクル中に、運転中の圧縮機（60）で圧縮された高圧冷媒の一部を停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部を通じて該運転中の圧縮機（60）に送る循環回路（80）が設けられている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記循環回路（80）は、
   上記停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部を、上記運転中の圧縮機（60）の圧縮途中に連通させる中間側連通路（32）を備える
   ことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記循環回路（80）は、
   上記運転中の圧縮機（60）のケーシング（71）内の高圧冷媒空間（S1）を、上記停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部に連通させるケース側連通路（81）を備える
   ことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１又は２において、
   上記循環回路（80）は、
   上記運転中の圧縮機（60）の吐出管（65）を、上記停止中の圧縮機（70）のケーシング（71）内部に連通させる吐出側連通路（82）を備える
   ことを特徴とする冷凍装置。

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