JP3861913B1

JP3861913B1 - 冷凍装置

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Publication number: JP3861913B1
Application number: JP2005254657A
Authority: JP
Inventors: 覚阪江; 丈統目▲崎▼; 雅章竹上; 和秀野村; 東近藤; 吉成小田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2025-09-02
Also published as: JP2007093017A

Abstract

【課題】低段圧縮機（55）と高段圧縮機（11,12）とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置において、最少の冷凍機油で各圧縮機（11,12,55）を潤滑して故障が発生しないようにする。
【解決手段】高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）のドーム内よりも低圧にするための圧力調整弁（71）を低段圧縮機（55）の吐出側に接続し、返油通路（72）の一端を低段圧縮機（55）のドームに接続すると共に、他端を圧力調整弁（71）をバイパスして高段圧縮機（11,12）の吸入側に接続する。このことで、低段圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油を高段圧縮機（11,12）に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、低段圧縮機と高段圧縮機とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関し、特にその冷凍機油を圧縮機に戻す機構に関するものである。

従来より、冷凍装置としては冷媒回路で冷媒を循環させて蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うものが一般的である。また、従来より、この種の冷凍装置として、冷媒の圧縮を二段に分けて行う二段圧縮冷凍サイクルを行うものが知られている。

上記二段圧縮式の冷凍装置には、低段側の圧縮機と高段側の圧縮機とが設けられている。蒸発器からの低圧のガス冷媒は、低段圧縮機に吸入されて中間圧まで圧縮される。低段圧縮機の吐出冷媒は、高段圧縮機へ送られて更に圧縮される。そして、高段圧縮機の吐出冷媒を凝縮器へ送って冷凍サイクルを行う。

そのような冷凍装置に用いられる冷媒は、圧縮機を潤滑するための冷凍機油を熔解し易いので、凝縮器における凝縮液には、圧縮機の吐出ガス中に含まれている冷凍機油が熔解している。この冷媒液が蒸発器に流れ、冷媒が蒸発すると油が分離されるが、この油が圧縮機に戻り易いような配管上の工夫を加えないと、冷媒回路の低圧部に貯まったままになり、圧縮機内が十分に潤滑されず、焼損することになる。

そこで、例えば、特許文献１では、高段圧縮機から吐出された冷媒中の冷凍機油を分離する油分離器を設け、この油分離器から高段圧縮機及び低段圧縮機にそれぞれ冷凍機油を返す返油通路を設けるものが開示されている。

一方、例えば、特許文献２では、低段圧縮機から吐出された冷媒中の冷凍機油を分離する気液分離器を設け、この気液分離器から低段圧縮機に冷凍機油を戻す返油通路を設けるものが示されている。
特開平７−２６０２６３号公報国際公開第０２／４６６６３号パンフレット

しかしながら、特許文献１及び２の冷凍装置では、いずれも低段圧縮機内に貯まった冷凍機油を高段圧縮機に戻すことができないので、高段圧縮機内の冷凍機油の欠乏による高段圧縮機の焼損を防ぐために、新たに冷凍機油を充填する必要がある。したがって、冷凍機油を充填する手間がかかるとともに、コスト面でも不利である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で、冷凍機油が低段圧縮機及び高段圧縮機側に適切に行き渡るようにすることにより、最少の冷凍機油で各圧縮機を潤滑して故障が発生しないようにすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、冷凍機油を低段圧縮機（55）から高段圧縮機（11,12）側に戻すようにした。

第１の発明では、低段圧縮機（55）と高段圧縮機（11,12）とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置（1）を対象とする。そして、上記高段圧縮機（11,12）が収容される第１のユニット（2）と、上記低段圧縮機（55）が収容される第２のユニット（5）とを備え、上記第１のユニット（2）と上記第２のユニット（5）は、上記低段圧縮機（55）の吐出側を上記高段圧縮機（11,12）の吸入側と連通させるための冷媒配管（38,60）によって接続される一方、上記第２のユニット（5）には、冷凍機油を上記低段圧縮機（55）から上記高段圧縮機（11,12）に戻す返油手段（70）が設けられており、上記返油手段（70）は、上記低段圧縮機（55）に一端が、該低段圧縮機（55）の吐出配管に他端がそれぞれ接続された返油通路（72）を備える構成とする。

すなわち、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置（1）では、圧縮機（11,12,55）内を潤滑する冷凍機油は、圧力の低い低段圧縮機（55）側に貯まる傾向にあるが、上記の構成によると低段圧縮機（55）に貯まる冷凍機油が返油手段（70）により低段圧縮機（55）から高段圧縮機（11,12）に戻される。

第２の発明では、上記第１の発明において、上記低段圧縮機（55）は、その高圧部に冷凍機油が貯まるように構成される一方、上記返油手段（70）は、その返油通路（72）の一端が上記低段圧縮機（55）の高圧部に接続され、該返油通路（72）を通じて上記低段圧縮機（55）の高圧部に貯まった冷凍機油を上記高段圧縮機（11,12）に戻す構成とする。

上記の構成によると、冷凍機油は、返油手段（70）により、冷凍機油が貯まる低段圧縮機（55）の高圧部から高段圧縮機（11,12）に戻される。

第３の発明では、上記第２の発明において、上記返油手段（70）は、高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）の高圧部よりも低圧にするために上記低段圧縮機（55）の吐出側に設けられた減圧手段（71）を備える一方、上記返油通路（72）の他端は、上記低段圧縮機（55）の吐出配管における上記減圧手段（71）の下流側に接続される構成とする。

上記の構成によると、減圧手段（71）により、高段圧縮機（11,12）の吸入側は低段圧縮機（55）の高圧部よりも低圧になるので、低段圧縮機（55）の高圧部に貯まった冷凍機油は、減圧手段（71）をバイパスして返油通路（72）を通って高段圧縮機（11,12）の吸入側に押し出される。

第４の発明では、上記第１の発明において、上記低段圧縮機（55）は、高圧空間となるドーム内に冷凍機油が貯まるように構成される一方、上記返油手段（70）は、上記返油通路（72）を通じて上記低段圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油を上記高段圧縮機（11,12）に戻す構成とする。

上記の構成によると、冷凍機油は、返油手段（70）により、冷凍機油が貯まる低段圧縮機（55）のドーム内から高段圧縮機（11,12）に戻される。

第５の発明では、上記第４の発明において、上記返油手段（70）は、高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）のドーム内よりも低圧にするために上記低段圧縮機（55）の吐出側に設けられた減圧手段（71）を備える一方、上記返油通路（72）の他端は、上記低段圧縮機（55）の吐出配管における上記減圧手段（71）の下流側に接続される構成とする。

上記の構成によると、減圧手段（71）により、高段圧縮機（11,12）の吸入側は低段圧縮機（55）のドーム内よりも低圧になるので、低段圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油は、減圧手段（71）をバイパスして返油通路（72）を通って高段圧縮機（11,12）の吸入側に押し出される。

第６の発明では、上記第２，第３，第４又は第５の発明において、上記低段圧縮機（55a,55b,55c）が複数設けられ、該複数の低段圧縮機（55a,55b,55c）が互いに並列に接続されており、上記返油手段（70）は、上記複数の低段圧縮機（55a,55b,55c）のうちの１台である返油対象の低段圧縮機（55a）から上記高段圧縮機（11,12）へ冷凍機油を戻すように構成される一方、上記返油対象の低段圧縮機（55a）以外の低段圧縮機（55b,55c）から該返油対象の低段圧縮機（55a）へ冷凍機油を送るための送油通路（67a,67b）を備える構成とする。

上記の構成によると、返油対象の低段圧縮機（55a）以外の低段圧縮機（55b,55c）に溜まった冷凍機油は、送油通路（67a,67b）を通って返油対象の低段圧縮機（55a）へ送られる。そして、高段圧縮機（11,12）へは、返油対象の低段圧縮機（55a）だけから冷凍機油が送り返される。つまり、この第６の発明では、返油対象の低段圧縮機（55a）に冷凍機油が集められ、返油対象の低段圧縮機（55a）に集められた冷凍機油が高段圧縮機（11,12）へ送られる。

第７の発明では、低段圧縮機（55）と高段圧縮機（11,12）とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置を対象とする。そして、冷凍機油を上記低段圧縮機（55）から上記高段圧縮機（11,12）に戻す返油手段（70）を備え、上記低段圧縮機（55）の吐出側には、低段圧縮機（55）から吐出された冷凍機油を捕集する油分離器（64）が設けられる一方、上記高段圧縮機（11,12）の吸入側を上記油分離器（64）内よりも低圧にするために油分離器（64）よりも高段圧縮機（11,12）側に設けられる減圧手段（71）と、一端が油分離器（64）に接続されると共に、他端が減圧手段（71）をバイパスして高段圧縮機（11,12）の吸入側に接続される返油通路（72）とを備える構成とする。

上記の構成によると、減圧手段（71）により、高段圧縮機（11,12）の吸入側は油分離器（64）内よりも低圧になるので、油分離器（64）が捕集した冷凍機油は、減圧手段（71）をバイパスして返油通路（72）を通って高段圧縮機（11,12）の吸入側に押し出される。これにより、冷凍機油が低段圧縮機（55）から高段圧縮機（11,12）へ戻される。

以上説明したように、本発明によれば、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置（1）において、返油手段（70）により、圧力の低い低段圧縮機（55）側に貯まる傾向にある冷凍機油を低段圧縮機（55）から高段圧縮機（11,12）に戻すようにしている。このため、高段圧縮機（11,12）内の冷凍機油が欠乏することはないので、新たに冷凍機油を充填する必要がない。よって、冷凍機油を充填する手間がかからない。また、低段圧縮機（55）に冷凍機油が貯まっていくことを防止することができるので、低段圧縮機（55）内で冷凍機油による回転抵抗が減り、運転効率が良くなる。

上記第３の発明によれば、低段圧縮機（55）の吐出側に減圧手段（71）を設け、高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）の高圧部よりも低圧にするとともに、返油通路（72）の一端を低段圧縮機（55）の高圧部に接続し、他端を減圧手段（71）をバイパスして高段圧縮機（11,12）の吸入側に接続することにより、低段圧縮機（55）の高圧部に貯まった冷凍機油を高段圧縮機（11,12）に戻すようにしている。このため、簡単な構成により、冷凍機油を充填する手間がかからず、最少の冷凍機油で効率よく運転が行われる冷凍装置（1）が得られる。

上記第５の発明によれば、低段圧縮機（55）の吐出側に減圧手段（71）を設け、高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）のドーム内よりも低圧にするとともに、返油通路（72）の一端を低段圧縮機（55）のドームに接続し、他端を減圧手段（71）をバイパスして高段圧縮機（11,12）の吸入側に接続することにより、低段圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油を高段圧縮機（11,12）に戻すようにしている。このため、簡単な構成により、冷凍機油を充填する手間がかからず、最少の冷凍機油で効率よく運転が行われる冷凍装置（1）が得られる。

上記第６の発明によれば、複数台の低段圧縮機（55a,55b,55c）が設けられている場合であっても、返油手段（70）は、そのうちの１台である返油対象の低段圧縮機（55a）だけから冷凍機油を高段圧縮機（11,12）へ戻せばよいことになる。従って、この発明によれば、それぞれの低段圧縮機（55a,55b,55c）から個別に冷凍機油を高段圧縮機（11,12）へ戻す必要が無くなり、返油手段（70）の構成を簡素化することができる。

上記第７の発明によれば、低段圧縮機（55）の吐出側に設けられた油分離器（64）よりも高段圧縮機（11,12）側に減圧手段（71）を設け、高段圧縮機（11,12）の吸入側を油分離器（64）内よりも低圧にするとともに、返油通路（72）の一端を油分離器（64）に接続し、他端を減圧手段（71）をバイパスして高段圧縮機（11,12）の吸入側に接続することにより、油分離器（64）が捕集した冷凍機油を高段圧縮機（11,12）に戻すようにしている。このため、簡単な構成により、冷凍機油を充填する手間がかからず、最少の冷凍機油で効率よく運転が行われる冷凍装置（1）が得られる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

−冷凍装置の構成−
図１に示すように、実施形態にかかる冷凍装置（1）は、室内の空調と飲食物の冷蔵及び冷凍を行う冷凍装置であって、例えば、コンビニエンスストアに設置されている。冷凍装置（1）は、室外ユニット（2）と、室内ユニット（3）と、冷蔵ユニット（4）と、冷凍ユニット（5）とが接続されてなる冷媒回路（6）を備えている。

室外ユニット（2）には、互いに並列に接続された高段圧縮機としての第１及び第２圧縮機（11,12）と、室外熱交換器（13）と、レシーバ（14）とが設けられている。第１圧縮機（11）は容量可変型の圧縮機であり、インバータ圧縮機によって構成されている。第２圧縮機（12）は、容量固定型の圧縮機であり、非インバータ圧縮機によって構成されている。圧縮機（11,12）の吐出側には、四路切換弁（15）が設けられている。圧縮機（11,12）の吐出配管は、四路切換弁（15）の第１ポートに接続されている。圧縮機（11,12）と四路切換弁（15）との間には、油分離器（16）と温度センサ（81）と圧力センサ（82）とが設けられている。第１圧縮機（11）の吐出配管には、高圧圧力スイッチ（40）が設けられている。圧縮機（11,12）の吸入配管（17）には、圧力センサ（83）が設けられている。油戻し管（18）は油分離器（16）と吸入配管（17）とを接続している。油戻し管（18）には、電磁弁（19）が設けられている。圧縮機（11,12）の均油管（20）の一端は、第２圧縮機（12）の側部に接続され、均油管（20）の他端は第１圧縮機（11）の吸入配管（22）に接続されている。均油管（20）には、電磁弁（21）が設けられている。

四路切換弁（15）の第２ポートは、冷媒配管（30）を介して室外熱交換器（13）の一端に接続されている。室外熱交換器（13）の他端は、冷媒配管（24）を介してレシーバ（14）に接続されている。レシーバ（14）の液側配管（25）と冷媒配管（24）とは、バイパス管（26）を介して接続されている。バイパス管（26）には、電子膨張弁（27）が設けられている。

レシーバ（14）の液側配管（25）は冷媒配管（35）に接続され、この冷媒配管（35）は室外ユニット（2）の外部に延びている。冷媒配管（35）と冷媒配管（24）のレシーバ（14）寄りの部分とは、冷媒配管（41）を介して接続されている。冷媒配管（41）には、レシーバ（14）からの冷媒の流れを阻止する逆止弁（CV）が設けられている。なお、冷媒配管（24）にも、レシーバ（14）からの冷媒の流れを阻止する逆止弁（CV）が設けられている。

圧縮機（11,12）の吸入配管（17）は、四路切換弁（15）の第３ポートに接続している。吸入配管（17）には、温度センサ（37）が設けられている。吸入配管（17）における四路切換弁（15）と温度センサ（37）との間には、室外ユニット（2）の外部に延びる冷媒配管（38）が接続されている。

四路切換弁（15）の第４ポートは、室外ユニット（2）の外部に延びる冷媒配管（39）に接続されている。なお、四路切換弁（15）は、下記の第１状態または第２状態に切り替え自在に設定されるものであり、第１状態は、第１ポートと第２ポートとを連通すると共に第３ポートと第４ポートとを連通する状態であり、第２状態は、第１ポートと第４ポートとを連通すると共に第２ポートと第３ポートとを連通する状態である。

上記室外ユニット（2）には、室外熱交換器（13）に空気を供給する室外ファン（23）と、室外空気温度を検出する温度センサ（50）とが設けられている。

室内ユニット（3）は、室内の空気調和を実行するものであり、室内熱交換器（42）と室内電子膨張弁（43）と室内ファン（44）とを備えている。室内熱交換器（42）の一端は、冷媒配管（39）に接続されている。室内熱交換器（42）の他端は、冷媒配管（35）に接続されている。室内電子膨張弁（43）は、冷媒配管（35）に設けられている。室内熱交換器（42）には温度センサ（45）が設けられ、冷媒配管（39）には温度センサ（46）が設けられている。なお、（51）は室内空気温度を検出する温度センサである。

冷蔵ユニット（4）は、飲食物を冷蔵するものであり、冷蔵用冷却器（47）と冷蔵用電子膨張弁（48）と冷蔵用ファン（49）とを備えている。冷蔵用冷却器（47）の一端は、冷媒配管（36）に接続されている。冷媒配管（36）は、上記冷媒配管（35）に合流している。冷蔵用冷却器（47）の他端は、冷媒配管（38）に接続されている。冷蔵用電子膨張弁（48）は、冷媒配管（36）に設けられている。冷蔵用冷却器（47）には温度センサ（53）が設けられ、冷媒配管（38）には温度センサ（54）が設けられている。また、冷蔵ユニット（4）には、庫内温度を検出する温度センサ（52）が設けられている。

冷凍ユニット（5）は、飲食物を冷凍するものであり、低段圧縮機としての冷凍用圧縮機（55）と、冷凍用冷却器（56）と、冷凍用電子膨張弁（57）と、冷凍用ファン（58）とを備えている。冷凍ユニット（5）は、冷媒配管（36）から分岐している冷媒配管（59）と、冷媒配管（38）から分岐している冷媒配管（60）とに接続されている。冷凍用電子膨張弁（57）、冷凍用冷却器（56）及び冷凍用圧縮機（55）はこの順に接続されており、冷凍用電子膨張弁（57）は冷媒配管（59）に接続され、冷凍用圧縮機（55）の吐出側は冷媒配管（60）に接続されている。冷凍用冷却器（56）には温度センサ（61）が設けられ、冷凍用冷却器（56）の出口側配管（つまり、冷凍用冷却器（56）と冷凍用圧縮機（55）との間の配管）には、温度センサ（62）が設けられている。また、冷凍ユニット（5）には、庫内温度を検出する温度センサ（63）が設けられている。

冷凍用圧縮機（55）は、容量可変型の高圧ドーム型圧縮機であり、インバータ圧縮機により構成されている。冷凍用圧縮機（55）の吐出配管には、油分離器（64）が設けられている。油分離器（64）の油戻し管（65）は、冷凍用圧縮機（55）の吸入配管（68）に接続されている。油戻し管（65）には、減圧機構としてキャピラリーチューブ（69）が設けられている。吸入配管（68）から冷凍用圧縮機（55）のドーム内に吸入された冷媒は、そのドーム内の圧縮機構（図示は省略）で圧縮されてドーム内の空間に吐出される。冷凍用圧縮機（55）のドーム内は、高圧の冷媒が吐出される高圧部になる。この冷凍用圧縮機（55）は、高圧部であるドーム内の底部に冷凍機油が貯まるように構成されている。

そして、本発明の特徴として、図２に拡大して示すように、冷凍用圧縮機（55）の吐出配管における油分離器（64）の下流側には、減圧手段としての圧力調整弁（71）が設けられている。冷凍用圧縮機（55）から吐出された冷媒は、この圧力調整弁（71）を通過する際にその圧力が低下する。このため、第１及び第２圧縮機（11,12）の吸入側の圧力は、冷凍用圧縮機（55）のドーム内の圧力よりも低くなる。なお、減圧手段は、冷媒が流通する際に抵抗になるものであればよく、圧力調整弁（71）の他にキャピラリーチューブ、油分離器、フィルタ、マフラー、逆止弁、長い配管などを適用することができる。

また、冷凍用圧縮機（55）のドームには、返油通路（72）の一端が接続されている。この接続位置は、ドーム内の冷凍機油が所定の高さＨとなる位置に設定されている。返油通路（72）の他端は、圧力調整弁（71）をバイパスして冷媒配管（60）に接続されている。返油通路（72）には、電磁弁（73）が接続されている。なお、上記圧力調整弁（71）と返油通路（72）は、本発明に係る返油手段（70）を構成している。

なお、図１の（CV）は逆止弁、（F）はフィルターである。

−冷凍装置の運転動作−
冷房運転のときには、四路切換弁（15）は第１ポートと第２ポートとが連通するとともに第３ポートと第４ポートとが連通する状態（第１状態）に設定される。室外ユニット（2）の電子膨張弁（27）は、全閉状態に設定される。そして、冷媒回路（6）の冷媒は、図１に矢印で示すように循環する。なお、暖房運転については、省略する。

具体的には、圧縮機（11,12）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（13）において凝縮し、レシーバ（14）に流入する。レシーバ（14）内の冷媒は、室外ユニット（2）を流出した後、室内ユニット（3）と冷蔵ユニット（4）と冷凍ユニット（5）とに分流する。室内ユニット（3）に流入した冷媒は、室内電子膨張弁（43）によって減圧された後、室内熱交換器（42）において蒸発し、室内空気を冷却する。冷蔵ユニット（4）に流入した冷媒は、冷蔵用電子膨張弁（48）によって第１所定圧力ＰＬ１にまで減圧された後（図３参照）、冷蔵用冷却器（47）において蒸発し、庫内空気を冷却する。

一方、冷凍ユニット（5）に流入した冷媒は、冷凍用電子膨張弁（57）によって、上記第１所定圧力ＰＬ１よりも低い第２所定圧力ＰＬ２にまで減圧される。減圧された冷媒は、冷凍用冷却器（56）において蒸発し、庫内空気を冷却する。冷凍用冷却器（56）を流出した冷媒は、冷凍用圧縮機（55）によって第１所定圧力ＰＬ１にまで昇圧され、冷蔵用冷却器（47）を流出した冷媒と合流し、室外ユニット（2）に流入する。室外ユニット（2）に流入した冷媒は、室内ユニット（3）から室外ユニット（2）に戻ってきた冷媒と合流し、圧縮機（11,12）に吸入される。

圧縮機（11,12）に吸入された冷媒は、当該圧縮機（11,12）によって圧縮され、再び上記の循環動作を繰り返す。以上の運転によって、冷媒回路（6）においては、図３に示すような２段圧縮式冷凍サイクルが形成される。

冷凍ユニット（5）において、油分離器（64）が捕集した冷凍機油は、油戻し管（65）を通じて吸入配管（68）に戻り、冷凍用圧縮機（55）に回収される。

そして、圧力調整弁（71）により、高段圧縮機（11,12）の吸入側は低段圧縮機（55）のドーム内よりも低圧になっている。このため、電磁弁（73）を開くと、ドーム内に所定高さＨよりも高い位置まで貯まった冷凍機油は、圧力調整弁（71）をバイパスする返油通路（72）を通って第１及び第２圧縮機（11,12）の吸入側に押し出される。したがって、冷凍用圧縮機（55）のドーム内の冷凍機油の液面の高さが所定高さＨよりも高くならないように維持されると共に、第１及び第２圧縮機（11,12）内の冷凍機油が欠乏することが防止される。

−実施形態の効果−
したがって、本実施形態によると、返油手段（70）により、冷凍用圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油を第１及び第２圧縮機（11,12）に戻すようにしている。このため、第１及び第２圧縮機（11,12）内の冷凍機油が欠乏することはないので、新たに冷凍機油を充填する必要がない。よって、冷凍機油を充填する手間がかからない。また、冷凍用圧縮機（55）に冷凍機油が所定高さＨ以上に貯まってしまうことを防止できるので、冷凍用圧縮機（55）内で冷凍機油による回転抵抗が減り、運転効率が良くなる。

また、圧力調整弁（71）を冷凍用圧縮機（55）の吐出側に設け、第１及び第２圧縮機（11,12）の吸入側を冷凍用圧縮機（55）のドーム内よりも低圧にするとともに、返油通路（72）の一端を冷凍用圧縮機（55）のドームに接続し、他端を圧力調整弁（71）をバイパスして第１及び第２圧縮機（11,12）の吸入側に接続することにより、冷凍用圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油を第１及び第２圧縮機（11,12）に戻すようにしている。このため、簡単な構成により、冷凍機油を充填する手間がかからず、最少の冷凍機油で効率よく運転が行われる冷凍装置が得られる。

−実施形態の変形例１−
実施形態の変形例１について説明する。この変形例１の冷凍装置（1）の冷媒回路図を図４に示す。この変形例１の冷凍装置（1）は、返油通路（72）の接続位置が上記実施形態とは異なっている。

具体的に、返油通路（72）は、一端が油分離器（64）に接続された油戻し管（65）に接続され、他端が圧力調整弁（71）をバイパスして冷媒配管（60）に接続されている。返油通路（72）には、上記実施形態と同様に、電磁弁（73）が設けられている。また、油戻し管（65）には、上記実施形態とは異なり、電磁弁（66）が設けられている。

この変形例１では、油分離器（64）が捕集した冷凍機油を冷凍用圧縮機（55）か第１及び第２圧縮機（11,12）のどちらかに戻すように、油戻し管（65）の電磁弁（66）と返油通路（72）の電磁弁（73）とが制御される。具体的に、油分離器（64）の冷凍機油を冷凍用圧縮機（55）へ戻す際は、油戻し管（65）の電磁弁（66）を開口し、返油通路（72）の電磁弁（73）を閉鎖する。油分離器（64）の冷凍機油を第１及び第２圧縮機（11,12）へ戻す際は、油戻し管（65）の電磁弁（66）を閉鎖し、返油通路（72）の電磁弁（73）を開口する。

−実施形態の変形例２−
実施形態の変形例２について説明する。この変形例２の冷凍装置（1）の冷媒回路図を図５に示す。この変形例２の冷凍装置（1）は、返油手段（70）が第１返油通路（72a）と第２返油通路（72b）とを備えている。第１返油通路（72a）の接続位置は上記実施形態と同じであり、第２返油通路（72b）の接続位置は上記変形例１と同じである。

この変形例２では、返油手段（70）により冷凍機油を冷凍用圧縮機（55）から第１及び第２圧縮機（11,12）へ戻すにあたって、通常は第１返油通路（72a）を使用する。つまり、第１返油通路（72a）の電磁弁（73a）を開口して、第２返油通路（72b）の電磁弁（73b）は閉鎖する。第２返油通路（72b）は、第１返油通路（72a）の電磁弁（73a）が故障した場合などに使用する。

−実施形態の変形例３−
実施形態の変形例３について説明する。この変形例３の冷凍装置（1）の冷媒回路図を図６に示す。この変形例３の冷凍装置（1）は、上記実施形態とは異なり、冷凍ユニット（5）の低段圧縮機が複数台の冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）で構成されている。なお、この変形例３では冷媒回路（6）に３台の冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）を設けているが、この冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）の台数は単なる例示であり、２台あるいは４台以上の冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）を冷媒回路（6）に設けてもよい。

具体的に、冷凍ユニット（5）には、第１冷凍用圧縮機（55a）と第２冷凍用圧縮機（55b）と第３冷凍用圧縮機（55c）とが、冷凍用冷却器（56）と油分離器（64）との間に互いに並列に接続されている。各冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）の吐出側の冷媒配管は、合流して油分離器（64）に接続されている。各冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）の吸入側には、一端が冷凍用冷却器（56）に接続された吸入配管（68）から分岐した冷媒配管が接続されている。

図６における左側の第１冷凍用圧縮機（55a）の吸入側の冷媒配管と中央の第２冷凍用圧縮機（55b）のドームとは、第１均油管（67a）で接続され、第２冷凍用圧縮機（55b）の吸入側の冷媒配管と右側の第３冷凍用圧縮機（55c）のドームとは、第２均油管（67b）で接続されている。これら均油管（67a,67b）は、第２，第３冷凍用圧縮機（55b,55c）から第１冷凍用圧縮機（55a）へ冷凍機油を戻すための返油通路を構成している。第２冷凍用圧縮機（55b）及び第３冷凍用圧縮機（55c）のドームにおける均油管（67a,67b）の接続位置は、ドーム内の冷凍機油が所定の高さＨとなる位置に設定されている。各均油管（67a,67b）には、電磁弁（74a,74b）がそれぞれ設けられている。

返油通路（72）は、第１冷凍用圧縮機（55a）のドームに接続されている。この第１冷凍用圧縮機（55a）は、返油対象の低段側圧縮機を構成している。第１冷凍用圧縮機（55a）における返油通路（72）の接続位置は、上記実施形態と同様に、ドーム内の冷凍機油が所定の高さＨとなる位置に設定されている。返油通路（72）の他端は、圧力調整弁（71）をバイパスして冷媒配管（60）に接続されている。

油戻し管（65）は、第３冷凍用圧縮機（55c）の吸入側の冷媒配管に接続されている。油分離器（64）で冷媒から分離された冷凍機油は、この油戻し管（65）を通って第３冷凍用圧縮機（55c）の吸入側の冷媒配管へ送り込まれ、冷媒と共に第３冷凍用圧縮機（55c）へ吸入される。

この変形例３では、各冷凍用圧縮機（55a,55b,55c）内の冷凍機油の量を均一化する際に、電磁弁（74a,74b）が使用される。第２均油管（67b）の電磁弁（74b）が開くと、第３冷凍用圧縮機（55c）のドーム内において所定高さＨよりも高い位置まで貯まった冷凍機油は、第２均油管（67b）を通って第２冷凍用圧縮機（55b）の吸入側の冷媒配管へ流入し、冷媒と共に第２冷凍用圧縮機（55b）へ吸入される。一方、第１均油管（67a）の電磁弁（74a）が開くと、第２冷凍用圧縮機（55b）のドーム内において所定高さＨよりも高い位置まで貯まった冷凍機油は、第１均油管（67a）を通って第１冷凍用圧縮機（55a）の吸入側の冷媒配管へ流入し、冷媒と共に第１冷凍用圧縮機（55a）へ吸入される。

また、この変形例３では、上記実施形態と同様に、第１冷凍用圧縮機（55a）から第１及び第２圧縮機（11,12）へ冷凍機油を戻す際に、返油通路（72）の電磁弁（73）を使用する。電磁弁（73）が開くと、第１冷凍用圧縮機（55a）のドーム内において所定高さＨよりも高い位置まで貯まった冷凍機油は、圧力調整弁（71）をバイパスする返油通路（72）を通って第１及び第２圧縮機（11,12）の吸入側に送り出される。

このように、この変形例３では、第２冷凍用圧縮機（55b）や第３冷凍用圧縮機（55c）のドーム内に溜まった冷凍機油が第１冷凍用圧縮機（55a）へ一旦集められ、この第１冷凍用圧縮機（55a）に集まった冷凍機油が高段側の第１，第２圧縮機（11,12）へ送り返される。

なお、本変形例では、図７に示すように、油戻し管（65）を第２冷凍用圧縮機（55b）の吸入側の冷媒配管に接続してもよい。同図に示す冷媒回路（6）において、第２冷凍用圧縮機（55b）及び第３冷凍用圧縮機（55c）は、何れも容量が固定の定速圧縮機である。また、この冷媒回路（6）において、第２均油管（67b）の出口側の端部は、第１均油管（67a）における電磁弁（74a）の下流側に接続されている。この冷媒回路（6）では、第１均油管（67a）の電磁弁（74a）が開くと、第２冷凍用圧縮機（55b）のドーム内の冷凍機油が第１冷凍用圧縮機（55a）の吸入側へ送られる。また、第２均油管（67b）の電磁弁（74b）が開くと、第３冷凍用圧縮機（55c）のドーム内の冷凍機油が第１冷凍用圧縮機（55a）の吸入側へ送られる。また、油分離器（64）で冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管（65）を通って第２冷凍用圧縮機（55b）の吸入側の冷媒配管へ送り込まれ、冷媒と共に第２冷凍用圧縮機（55b）へ吸入される。

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

すなわち、本実施形態では、冷凍装置（1）は、室外ユニット（2）と、室内ユニット（3）と、冷蔵ユニット（4）と、冷凍ユニット（5）とが接続されてなる冷媒回路（6）を備えるものとしたが、低段圧縮機（55）と高段圧縮機（11,12）とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置であれば本発明は適用できる。

以上説明したように、本発明は、コンビニエンスストアやスーパーマーケット等に配置され、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置について有用である。

本発明の実施形態にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。返油手段の拡大図である。実施形態にかかる冷凍サイクルのモリエル線図である。本発明の実施形態の変形例１にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。本発明の実施形態の変形例２にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。本発明の実施形態の変形例３にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。本発明の実施形態の変形例３にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。

符号の説明

6 冷媒回路
11 第１圧縮機（高段圧縮機）
12 第２圧縮機（高段圧縮機）
55 冷凍用圧縮機（低段圧縮機）
55a 第１冷凍用圧縮機（低段圧縮機）
55b 第２冷凍用圧縮機（低段圧縮機）
55c 第３冷凍用圧縮機（低段圧縮機）
64 油分離器
67a 第１均油管（送油通路）
67b 第２均油管（送油通路）
70 返油手段
71 圧力調整弁（減圧手段）
72 返油通路

Claims

低段圧縮機（55）と高段圧縮機（11,12）とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置であって、
上記高段圧縮機（11,12）が収容される第１のユニット（2）と、上記低段圧縮機（55）が収容される第２のユニット（5）とを備え、
上記第１のユニット（2）と上記第２のユニット（5）は、上記低段圧縮機（55）の吐出側を上記高段圧縮機（11,12）の吸入側と連通させるための冷媒配管（38,60）によって接続される一方、
上記第２のユニット（5）には、冷凍機油を上記低段圧縮機（55）から上記高段圧縮機（11,12）に戻す返油手段（70）が設けられており、
上記返油手段（70）は、上記低段圧縮機（55）に一端が、該低段圧縮機（55）の吐出配管に他端がそれぞれ接続された返油通路（72）を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１に記載の冷凍装置において、
上記低段圧縮機（55）は、その高圧部に冷凍機油が貯まるように構成される一方、
上記返油手段（70）は、その返油通路（72）の一端が上記低段圧縮機（55）の高圧部に接続され、該返油通路（72）を通じて上記低段圧縮機（55）の高圧部に貯まった冷凍機油を上記高段圧縮機（11,12）に戻す
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項２に記載の冷凍装置において、
上記返油手段（70）は、高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）の高圧部よりも低圧にするために上記低段圧縮機（55）の吐出側に設けられた減圧手段（71）を備える一方、
上記返油通路（72）の他端は、上記低段圧縮機（55）の吐出配管における上記減圧手段（71）の下流側に接続されている
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項１に記載の冷凍装置において、
上記低段圧縮機（55）は、高圧空間となるドーム内に冷凍機油が貯まるように構成される一方、
上記返油手段（70）は、上記返油通路（72）を通じて上記低段圧縮機（55）のドーム内に貯まった冷凍機油を上記高段圧縮機（11,12）に戻す
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項４に記載の冷凍装置において、
上記返油手段（70）は、高段圧縮機（11,12）の吸入側を低段圧縮機（55）のドーム内よりも低圧にするために上記低段圧縮機（55）の吐出側に設けられた減圧手段（71）を備える一方、
上記返油通路（72）の他端は、上記低段圧縮機（55）の吐出配管における上記減圧手段（71）の下流側に接続されている
ことを特徴とする冷凍装置。
請求項２，３，４又は５に記載の冷凍装置において、
上記低段圧縮機（55a,55b,55c）が複数設けられ、該複数の低段圧縮機（55a,55b,55c）が互いに並列に接続されており、
上記返油手段（70）は、上記複数の低段圧縮機（55a,55b,55c）のうちの１台である返油対象の低段圧縮機（55a）から上記高段圧縮機（11,12）へ冷凍機油を戻すように構成される一方、
上記返油対象の低段圧縮機（55a）以外の低段圧縮機（55b,55c）から該返油対象の低段圧縮機（55a）へ冷凍機油を送るための送油通路（67a,67b）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
低段圧縮機（55）と高段圧縮機（11,12）とが直列に接続されて二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（6）を備えた冷凍装置であって、
冷凍機油を上記低段圧縮機（55）から上記高段圧縮機（11,12）に戻す返油手段（70）を備え、
上記低段圧縮機（55）の吐出側には、低段圧縮機（55）から吐出された冷凍機油を捕集する油分離器（64）が設けられる一方、
上記返油手段（70）は、上記高段圧縮機（11,12）の吸入側を上記油分離器（64）内よりも低圧にするために油分離器（64）よりも高段圧縮機（11,12）側に設けられる減圧手段（71）と、一端が油分離器（64）に接続されると共に、他端が減圧手段（71）をバイパスして高段圧縮機（11,12）の吸入側に接続される返油通路（72）とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。