JP4920717B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、室外機ユニットを複数台組合わせて使用する組合わせマルチ冷凍装置に係り、特に、液戻りによる冷凍機油濃度低下を防止する冷媒回路の構成及び運転制御に関するものである。

従来の複数台の圧縮機に冷凍機油を適切に供給する方法を実施する空気調和装置は、圧縮機、油分離器、室外熱交換器、アキュムレータを搭載した複数の室外機が並列に接続され、さらに膨張弁、室内熱交換器を搭載した室内機を接続してなる冷凍サイクルを形成する。
また、油回路は、油分離器で分離した冷凍機油を圧縮機に返油し、余剰の冷凍機油を全室外機共通の油容器、そして各室外機に搭載される各アキュムレータに貯留する。
各アキュムレータには油戻し穴が設置され、各アキュムレータ内に貯留された冷凍機油はそれぞれ各圧縮機へ返油される。
共通油容器と各アキュムレータ間に室外機台数に応じた絞り装置を設置して、各アキュムレータに適切な給油を行い、各室外機間の圧縮機内油量にばらつきが生じても、自然に均油できるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第３４１３０４４号公報（第１頁、図１）

従来の複数台の圧縮機に冷凍機油を適切に供給する方法を実施する空気調和装置は、除霜運転終了時の温風吹出し防止のため、圧縮機起動より蒸発器ファン起動を遅延させるファン遅延制御を導入している。
このファン遅延制御時に各室外機へ多量の液冷媒が流入するが、特に各室外機へ冷媒を分配する分配器の設置角度にばらつきが生じると、ファン遅延制御時に液戻り量が極端に多い室外機が現れるものであった。
また、油容器を持たず、余剰油を全てアキュムレータに保有する空気調和装置では、油分離器の油分離効率にばらつきが生じると、極端にアキュムレータ内の油保有量が少ない室外機が現れる。
このようにファン遅延制御時に液戻り量が多く油保有量が少ない室外機は、圧縮機内油濃度が圧縮機運転に必要な油濃度以下に低下するため、圧縮機故障の要因となるという問題があった。

本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、室外機へ液戻りが生じた際に、圧縮機内の油濃度低下を回避し、圧縮機故障を防止することで冷凍機運転の信頼性向上を図ることができる冷凍装置を得ることを目的とする。

本発明の冷凍装置は、室外機と室内機とを備え、前記室外機は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器と、
前記油分離器から流出される冷媒を凝縮する凝縮器と、冷媒と冷凍機油とを分離するアキュムレータとを備え、前記油分離器で分離された冷凍機油を前記圧縮機に返油するための返油管を前記圧縮機の吸入配管に接続し、前記室内機は、前記凝縮器から流出される冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍装置において、前記室外機を複数備え、前記蒸発器から流出される冷媒を前記各室外機に分配するための複数の分配器と、前記各圧縮機の油量を検知する油量検知手段と、前記各室外機への返液量を調節する返液量調節手段と、除霜運転終了後における前記圧縮機の起動より前記蒸発器ファンの起動を遅延させるファン遅延制御中で前記蒸発器ファンが起動するまでの間に、前記油量検知手段が検知した前記各圧縮機内の油量に基づいて前記返液量調節手段が各室外機への返液量を調節するよう制御する制御装置とを備えて構成されている。

本発明の冷凍装置においては、制御手段が除霜運転終了後における圧縮機の起動より蒸発器ファンの起動を遅延させるファン遅延制御中で蒸発器ファンが起動するまでの間に、各圧縮機の油量を検知する油量検知手段が検知した各圧縮機内の油量に基づいて各室外機への返液量を調節する返液量調節手段が各室外機への返液量を調節するよう制御し、多くの油量を保有する室外機に返液量を増加させ、所定量以下の油量の室外機への返液量を減少させることにより、ファン遅延制御時間中に全ての室外機で圧縮機を運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持することができ、圧縮機故障を回避し、冷凍機運転の信頼性を向上させることができるという効果がある。

本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷媒回路図。 同冷凍装置のアキュムレータの内部を示す構成図。 同冷凍装置の分配器の構成を示す斜視図。 同冷凍装置の分配器の流出口におけるガスと液の分布を示す説明図。 同冷凍装置の分配器の傾斜角度と液分配比の関係を示すグラフ。 同冷凍装置の液戻り運転における動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態２の冷凍装置の冷媒回路図。 同冷凍装置の液戻り運転における動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷媒回路図。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路、図２は同冷凍装置のアキュムレータの内部を示す構成図、図３は同冷凍装置の分配器の構成を示す斜視図である。
図において、本発明の実施の形態１の冷凍装置１は２つの室外機２ａ、２ｂを有している。
２つの室外機２ａ、２ｂは、圧縮機３ａ、３ｂと、圧縮機３ａ、３ｂのそれぞれの吐出部に配管接続された複数の油分離器４ａ、４ｂと、凝縮器５ａ、５ｂとを有している。２つの室外機２ａ、２ｂの凝縮器５ａ、５ｂには膨張弁６、蒸発器７、分配器８ａ、８ｂ及び２つの室外機２ａ、２ｂのアキュムレータ９ａ、９ｂが順次接続されている。

これらが順次配管で接続されて冷凍サイクルを形成し、冷媒およびそれに含まれる冷凍機油が循環する。
また、アキュムレータ９ａ、９ｂと圧縮機３ａ、３ｂとの間には吸入配管１０ａ、１０ｂが設けられている。これら吸入配管１０ａ、１０ｂに、油分離器４ａ、４ｂから分離された冷凍機油をそれぞれ圧縮機３ａ、３ｂに返油するための返油管１１ａ、１１ｂが接続されている。
１８は制御装置で、冷凍装置１の電源のオン、オフに基づいて冷凍サイクルを駆動させると共に、後述する温度センサの検出信号に基づいて流量調整弁の開閉制御やファン遅延制御等の制御を行う。

次に、実施の形態１における冷凍装置１での冷媒の流れについて説明する。
２つの室外機２ａ、２ｂの圧縮機３ａ、３ｂからそれぞれ吐出された高温高圧のガス冷媒は油分離器４ａ、４ｂを経て、凝縮器５ａ、５ｂで凝縮液化された後、膨張弁６で減圧されて二相冷媒となり、蒸発器７で蒸発ガス化された後、分配器８ａ、８ｂにより各室外機２ａ、２ｂに分配され、アキュムレータ９ａ、９ｂを経て圧縮機３ａ、３ｂに吸入されて循環する冷凍サイクルを形成し、冷媒が循環する。

次に、本実施の形態１における冷凍装置１での冷凍機油の流れについて説明する。
油分離器４ａ、４ｂの油分離効率は９０％程度である。即ち、圧縮機３ａ、３ｂからガス冷媒とともに吐出される冷凍機油のうち９０％程度は油分離器４ａ、４ｂで分離される。分離された冷凍機油は返油管１１ａ、１１ｂから吸入配管１０ａ、１０ｂを介して圧縮機３ａ、３ｂに返油される。

油分離器４ａ、４ｂで返油されなかった油は凝縮器５ａ、５ｂ、膨張弁６、蒸発器７を介して、分配器８ａ、８ｂにより各室外機２ａ、２ｂに分配され、アキュムレータ９ａ、９ｂに流入する。
アキュムレータ９ａ、９ｂでは、冷凍機油とガス冷媒は分離され、分離された油はアキュムレータ９ａ、９ｂ底部に滞留する。
図２に示すように、アキュムレータ９ａ、９ｂ内のある高さに油戻し穴１１が設置されており、アキュムレータ９ａ、９ｂに滞留する冷凍機油は、油面高さが油戻し穴位置に達すると、吸入配管１０ａ、１０ｂに流入し、圧縮機３ａ、３ｂに返油される。

次に本実施の形態１における冷凍装置１での油分離器４ａ、４ｂの油分離効率が与える影響について説明する。
油分離器４ａ、４ｂで分離されなかった油は、冷媒回路内を周遊して室外機２ａ、２ｂに再び流入するが、冷媒回路内を周遊するのに時間がかかるため、油分離器４ａ、４ｂで分離されない油量が多いと室外機２ａ、２ｂ内の油量が減少することになる。
ゆえに、油分離器４ａ、４ｂの油分離効率が高いほど室外機２ａ、２ｂ内の油量が増加する。また、油分離器４ａ、４ｂの油分離効率にばらつきが生じると、室外機２ａ、２ｂから流出する油量がばらつくことになる。
それ故、油分離器４ａ、４ｂの油分離効率のばらつきが小さいほど室外機２ａ、２ｂ内の油量が均等となるが、油分離効率のばらつきは不確定であり、室外機２ａ、２ｂ内の油量の偏りは各々の冷凍装置で異なる。

次に、本実施の形態１における冷凍装置１での初期封入油量が与える影響について説明する。
初期封入油量を増加させれば、冷媒回路内の油量が増加するため、液冷媒が室外機２ａ、２ｂ内に流入する液戻り運転時の油濃度を向上できる。
しかし、初期封入油量を増加させ、圧縮機３ａ、３ｂ内の油量が増加すると、油圧縮により圧縮機３ａ、３ｂへの入力が増加し、冷凍装置の運転効率低下を引き起こす。

次に、本実施の形態１における冷凍装置１での圧縮機３ａ、３ｂ内の油量が与える影響について説明する。
吸入配管１０ａ、１０ｂから圧縮機３ａ、３ｂ内へ流入する冷凍機油とガス冷媒は分離され、分離された油は圧縮機３ａ、３ｂの底部に滞留し、ガス冷媒は圧縮室へ流入して圧縮される。圧縮機３ａ、３ｂの底部に滞留した油は、圧縮機運転に必要な潤滑油として用いられる。
しかし、圧縮機３ａ、３ｂの底部に滞留した油量が、ある所定油量以上となった場合、ガス冷媒とともに圧縮される油量が急増する。このとき、油圧縮により圧縮機３ａ、３ｂへの入力が増加し、入力が増加するにつれて圧縮機３ａ、３ｂを駆動するモータの発熱量が増加し、圧縮機３ａ、３ｂ内に滞留する油温もまた昇温する。
即ち、圧縮機３ａ、３ｂの表面温度もまた昇温する。このとき、圧縮機３ａ、３ｂの入力、又は、油が滞留する底部の表面温度により、圧縮機３ａ、３ｂ内の油量が検知可能である。
所定油量以下の場合、油量が変化しても入力、又は表面温度は変化しないが、油枯渇したときは表面温度が低下し、圧縮機故障を引き起こす。所定油量以下かつ油枯渇しない程度の油量、例えば１Ｌ以上であれば適正油量である。

次に、本実施の形態１における冷凍装置１での液戻り運転における圧縮機内の油濃度を適正に維持する動作について図６のフローチャートに基づいて説明する。
液戻り運転は、主に除霜運転復帰時の蒸発器ファン（図示省略）の起動を遅らせるファン遅延制御時に生じる。冷凍装置１の運転中は蒸発器７に霜が付着し、蒸発器ファンの風量が低下するため、室内の冷却を阻害される。
そのため、所定時間間隔でヒータ加熱により霜を融解させる除霜運転を導入する。除霜運転中は、圧縮機３ａ、３ｂと蒸発器ファンは停止させる。

除霜運転が終了し、通常運転に復帰直後は蒸発器が暖かいため、蒸発器ファンを起動させると室内に温風を吹出してしまう。これを回避するため、除霜運転の終了後にまず圧縮機３ａ、３ｂを起動させる（ステップＳ１）。
その圧縮機３ａ、３ｂの起動より蒸発器ファンの起動タイミングを遅延させるファン遅延制御を導入しており、通常運転に復帰直後から例えば、５分から１０分の所定時間経過後に、蒸発器ファンの駆動を開始させる。
このファン遅延制御時には蒸発器７で冷媒が完全に蒸発しないので、室外機２ａ、２ｂへ液冷媒の返液量が偏って流入するという液戻り運転を生じさせる（ステップＳ２）。
ファン遅延制御は、所定時間内に温風吹出しを防止できるほどに蒸発器７を冷却する必要があるため、蒸発器７へ流入する必要最低限の冷媒流量を維持する。
このファン遅延制御時以外での液戻り運転は、膨張弁６の不良により弁が閉じない場合などが想定される。

液戻り運転時はアキュムレータ９ａ、９ｂに多量の液冷媒が流入し、油濃度が急激に低下する。アキュムレータ９ａ、９ｂ内の液量がオーバーフローしたら圧縮機３ａ、３ｂに流入するため、圧縮機３ａ、３ｂ内の油濃度もまた低下する（ステップＳ３）。
特に、各室外機２ａ、２ｂ内の油量が偏り、例えば少ない油量の室外機２ａに返液した場合、または各室外機２ａ、２ｂ間で液戻り量が偏り、例えば多量の液戻りとなる室外機２ａが存在する場合は、液戻り運転開始直後に圧縮機３ａ内の油濃度は、一時的に圧縮機３ｂ内の油濃度より大きく下回る。
このとき、特に圧縮機３aを運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持できず、圧縮機故障の原因となる。

このような室外機２ａ、２ｂへの返液量の偏りは、主に分配器８ａ、８ｂの傾斜に依る。図４に冷凍装置の分配器の流出口におけるガスと液の分布を示し、図５のグラフは冷凍装置の分配器の傾斜角度と液分配比の関係を示している。
流入口が一つで流出口が二つのＹ字型分配器８ａ、８ｂにおいて、傾斜がある場合、図４に示すように、下側の流出口は密度の大きい液冷媒が占め、上側の流出口は密度の小さいガス冷媒が占める。
均等に分配するならば分配器８ａ、８ｂを水平に設置すべきだが、分配器８ａ、８ｂの設置角度にばらつきが生じ、左右どちらかに傾斜することが想定される。しかし、どちらに傾斜するかは不確定であり、返液量の偏りは各々の冷凍装置で異なる。

液戻り運転時は圧縮機３ａ、３ｂの吐出部においても冷媒が二相状態になる。このとき、油分離器４ａ、４ｂに流入する冷媒も二相状態となるが、冷媒が二相状態の場合、一般的に油分離効率が大きく低下する。油分離効率が低下したら圧縮機３ａ、３ｂへの返油量が低下し、油濃度低下がさらに促進される。

本実施の形態１の冷凍装置１は、各圧縮機３ａ、３ｂ内の油量を検知する油量検知手段、具体的には圧縮機３ａ、３ｂの底部表面の温度を測定する温度センサ１２ａ、１２ｂ、又は圧縮機３ａ、３ｂの電源の電流計（図示省略）或いは電力計（図示省略）を備えている。
前述したように、圧縮機３ａ、３ｂへの油量が所定量以上となれば、圧縮機３ａ、３ｂの電源の電力、又は電流が増加し、それに伴って駆動するモータの発熱量が増加し、圧縮機３ａ、３ｂ内に滞留する油温もまた昇温する。
即ち、圧縮機３ａ、３ｂの表面温度もまた昇温する。ゆえに、圧縮機３ａ、３ｂの電源の電力、又は電流、もしくは圧縮機３ａ、３ｂの底部表面温度を測定すれば、その電力値、又は電流値、または底部表面温度から圧縮機３ａ、３ｂ内の油量が所定量以上であることを検知することができ（ステップＳ４）、さらにそのときの油量を検知することができる。

圧縮機３ａ又は３ｂ内の油量が所定量以上であることを検知した場合は、返液量調節手段により、その室外機へ返液量を集中させる。
なお、所定量以上の多くの油量を保有している室外機は、除霜運転開始前に油量検知手段である温度センサ１２ａ、１２ｂによって予め検知しておく。

ここで、返液量調節手段の具体例としては、分配器８ａ、８ｂと室外機２ａ、２ｂとの間に設置された流量を制御できる流量調節弁１５ａ、１５ｂである。例えば、室外機２ａの流入口に設けられた流量調節弁１５ａの開度を室外機２ｂの流入口に設けられた流量調節弁１５ｂの開度より大きくすれば、その弁開度比率分だけ室外機２ａに返液量が集中する。
ただし、ファン遅延制御は、所定時間内に温風吹出しを防止できるほどに蒸発器７を冷却する必要があるため、蒸発器７へ流入する必要最低限の冷媒流量は維持するように弁開度比率を設定する。
なお、返液量調節手段の別の具体例としては、圧縮機運転容量を制御すること、即ち、圧縮機３ａを圧縮機３ｂより大きい容量で運転すれば、その容量比率分だけ圧縮機３ａに返液量が集中するというものである。

このようにして、多くの油量を保有する室外機２ａ又は２ｂに液を集中、即ち返液量を増大させ（ステップＳ５）、他方の所定量以下の油量の室外機への返液量を減少させることにより（ステップＳ６）、ファン遅延制御時間中に全ての室外機で圧縮機を運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持することができ（ステップＳ７）、圧縮機故障を回避し信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
上記のようにファン遅延制御を開始し、圧縮機３ａ、３ｂの起動から例えば、５分から１０分の所定時間の間に全ての室外機で圧縮機を運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持する制御を行い、所定時間経過後に（ステップＳ８）、蒸発器ファンの駆動を開始させ（ステップＳ９）、通常運転に戻る。

実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２の冷凍装置の冷媒回路図である。
本実施の形態２は、実施の形態１の冷凍装置１における各圧縮機３ａ、３ｂの油量検知手段である温度センサ１２ａ、１２ｂの代わりに、各圧縮機３ａ、３ｂへの吸入配管１０ａ、１０ｂ上の各返油管１１ａ、１１ｂの接続部上流側に温度センサ（第１の温度センサ）１３ａ、１３ｂと、下流側に温度センサ（第２の温度センサ）１４ａ、１４ｂを設置した構成とするものである。
本実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。

本実施の形態２における冷凍装置１での具体的なファン遅延制御は、実施の形態１と同様に、除霜運転終了後に、圧縮機３ａ、３ｂの起動より蒸発器ファンの起動タイミングを遅延させる。このとき、液戻り運転となり、各室外機２ａ、２ｂへ多量の液冷媒が返液するが、分配器８ａ、８ｂの設置角度に傾きが生じたら、返液量が多い室外機と少ない室外機が現れる。例えば、分配器８ａに傾きが生じ、室外機２ａに返液が集中した場合、いち早くアキュムレータ９ａがオーバーフローし、吸入配管１０ａに液が流出する。

このままの状態で、運転し続ければ圧縮機３ａ内の油濃度が薄まり、圧縮機３ａの運転に必要な規定油濃度を維持できない。
そこで、アキュムレータ９ａがオーバーフローしたことを検知するために、吸入配管１０ａ、上の返油管１１ａの接続部上流側に温度センサ１３ａと、下流側に温度センサ１４ａを設置している。

アキュムレータ９ａがオーバーフローしていないときは吸入配管１０ａにガス冷媒が流通している。吸入配管１０ａには油分離器４ａで分離された油が返油管１１ａを流通して流入する。油分離器４ａで分離される油が少量の場合は、返油管１１ａをガス冷媒が流通する場合もある。
圧縮機３ａの吐出部から油分離器４ａを介して流入する油、またはガス冷媒は高温であり、吸入配管１０ａに流入したら、吸入配管１０ａのガス冷媒温度を昇温させる。
ガス冷媒は密度が小さいために温度変化が大きく、アキュムレータ９ａがオーバーフローせず吸入配管１０ａにガス冷媒が流通している場合は常に温度センサ１３ａと温度センサ１４ａの測定する温度に顕著な差が生じる。

しかし、アキュムレータ９ａがオーバーフローすると、吸入配管１０ａに液冷媒が流通する。液冷媒は密度が大きいため油が流入しても温度変化が小さく、温度センサ１３ａと温度センサ１４ａの測定する温度に差が現れない。
このように、温度センサ１３ａと温度センサ１４ａの測定する温度差の有無によってアキュムレータ９ａのオーバーフローを検知することができる。

次に、本実施の形態２における冷凍装置１での液戻り運転における圧縮機内の油濃度を適正に維持する動作について図８のフローチャートに基づいて説明する。
液戻り運転における圧縮機内の油濃度を適正に維持する動作について、本実施の形態２におけるステップＳ１１〜Ｓ１３までは、前記実施の形態１の除霜運転終了後に圧縮機を起動するステップＳ１〜アキュムレータ９ａ、９ｂに流入した液冷媒が圧縮機３ａ、３ｂに流入し、油濃度が変動するステップＳ３までと同様であるので、ステップＳ１１〜Ｓ１３までの説明は省略する。
ステップＳ１３で、アキュムレータ９ａ、９ｂに流入した液冷媒が圧縮機３ａ、３ｂに流入し、油濃度が変動する。
そして、温度センサ１３ａと温度センサ１４ａの測定する温度差が無くなり、アキュムレータ９ａのオーバーフローを検知した場合（ステップＳ１４）、返液量調節手段によって室外機２ａへの返液量を減少させる（ステップＳ１５）。
その返液量調節手段の具体例としては、実施の形態１と同様に、分配器８ａ、８ｂと室外機２ａ、２ｂとの間に設置された流量を制御できる流量調節弁１５ａ、１５ｂである。

室外機２ａの流入口に設けられた流量調節弁１５ａの開度を室外機２ｂの流入口に設けられた流量調節弁１５ｂの開度より小さくすれば、その弁開度比率分だけ室外機２ａの返液量を減少できる。
ただし、ファン遅延制御は、所定時間内に温風吹出しを防止できるほどに蒸発器７を冷却する必要があるため、蒸発器７へ流入する必要最低限の冷媒流量は維持するように弁開度比率を設定する。
なお、返液量調節手段の別の具体例としては、圧縮機運転容量を制御すること、即ち、圧縮機３ａを圧縮機３ｂより小さい容量で運転すれば、その容量比率分だけ圧縮機３ａの返液量を減少できる。

このようにして、アキュムレータ９ａ又は９ｂがオーバーフローした室外機２ａ又は２ｂへの返液量を減少させることができ（ステップＳ１５）、他方のオーバーフローしていない室外機への返液量を増加させることにより（ステップＳ１６）、ファン遅延制御時間中に全ての室外機で圧縮機を運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持することができ（ステップＳ１７）、圧縮機故障を回避し信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。
上記のようにファン遅延制御を開始し、圧縮機３ａ、３ｂの起動から例えば、５分から１０分の所定時間の間に全ての室外機で圧縮機を運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持する制御を行い、所定時間経過後に（ステップＳ１８）、蒸発器ファンの駆動を開始させ（ステップＳ１９）、通常運転に戻る。

実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷媒回路図である。
実施の形態３は、実施の形態２の冷凍装置１における温度センサ（第１の温度センサ）１３ａ、１３ｂと、下流側に温度センサ（第２の温度センサ）１４ａ、１４ｂの代わりに、各アキュムレータ９ａ、９ｂ間で油を流通させる開閉弁１７ａ、１７ｂを有する油流通管１６ａ、１６ｂを設置し、開閉弁１７ａ、１７ｂを開放して油流通管１６ａ、１６ｂを連通させると同時に圧縮機３ａ、３ｂを異なる容量で運転する油調節制御を行うようにしたものである。
本実施の形態３において、実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。

本実施の形態３に係る冷凍装置１の油調節制御について説明する。
各油分離器４ａ、４ｂの油分離効率にばらつきが生じると、各アキュムレータ９ａ、９ｂ内の油量に偏りが生じる。ばらつきが大きいと、油枯渇するアキュムレータも現れるため、油量の偏りを是正する必要がある。
そのため、各アキュムレータ９ａ、９ｂ間で油を流通させる油流通管１６ａ、１６ｂを設置し、多くの油量を保有しているアキュムレータから少ない油量のアキュムレータへ油を移動させる。油流通管１６ａ、１６ｂで油を移動させるにはアキュムレータ間に圧力差を生じさせる必要がある。

本実施の形態３の冷凍装置１の油調節制御では、開閉弁１７ａ、１７ｂを開放して油流通管１６ａ、１６ｂを連通させると同時に圧縮機３ａ、３ｂを異なる容量で運転し、各室外機２ａ、２ｂに流入する冷媒流量の差異で生じる圧力損失差でアキュムレータ間に圧力差を生じさせる。
圧縮機を大容量で運転した場合、圧力損失が大きくなりアキュムレータ内が低圧力となり、圧縮機を小容量で運転した場合、圧力損失が小さくなりアキュムレータ内が高圧力となり、油は小容量運転の室外機から大容量運転の室外機へと移動する。
これにより、油流通管１６ａ、１６ｂ内を油が移動する。各アキュムレータ内の油面高さの差異による油ヘッド差は、冷媒流量の差異で生じる圧力損失差に比べ非常に小さいため、油移動には影響しない。

各油分離器４ａ、４ｂの油分離効率のばらつきは不確定のため、各アキュムレータ９ａ、９ｂ内の油量の偏りもまた不確定である。
そのため、少ない油量のアキュムレータから油流出を防ぐため、例えば、油流通管１６ａ、１６ｂの端部を、アキュムレータ９ａ、９ｂの２Ｌとなる高さに設置して、アキュムレータ内の油量が２Ｌ以下で小容量運転をした場合に油流出を防ぐ。
このような油調節制御は、所定時間間隔で行い、大容量運転の室外機と小容量運転の室外機を交互に入れ替え、多くの油量を保有するアキュムレータから少ない油量のアキュムレータへ油を移動させ、アキュムレータ内の油枯渇を防止する。

次に、本実施の形態３における冷凍装置１での具体的なファン遅延制御について説明する。
ファン遅延制御は、前述したように除霜運転終了後に、圧縮機３ａ、３ｂの起動より蒸発器ファンの起動タイミングを遅延させる。このとき、液戻り運転となるために、返液量調節手段により、少ない油量の室外機への返液量を減少させる。
油調節制御を実施し、終了時に小容量で運転した室外機は油を流出させているため、最も少ない油量の室外機となる。よって、少ない油量の室外機は、ファン遅延制御を開始する直前の油調節制御終了時に小容量で運転した室外機として検知する。なお、小容量で運転した室外機かどうかは、油調節制御において制御装置１８が自身で制御を行っているため、それを知ることができる。

返液量調節手段の別の具体例としては、分配器８ａ、８ｂと室外機２ａ、２ｂとの間に設置された流量を制御できる流量調節弁１５ａ、１５ｂである。
例えば、小容量で運転した室外機は油を流出させているため、最も少ない油量の室外機であり、それが室外機２ａの場合、室外機２ａの流入口に設けられている流量調節弁１５ａの開度を室外機２ｂの流入口に設けられている流量調節弁１５ｂの開度より小さくすれば、その弁開度比率分だけ室外機２ａの返液量を減少させる。
ただし、ファン遅延制御は、所定時間内に温風吹出しを防止できるほどに蒸発器７を冷却する必要があるため、蒸発器７へ流入する必要最低限の冷媒流量は維持するように弁開度比率を設定する。
なお、返液量調節手段の別の具体例としては、圧縮機運転容量を制御すること、即ち、圧縮機３ａを圧縮機３ｂより小さい容量で運転すれば、その容量比率分だけ圧縮機３ａの返液量を減少させることができる。

このようなファン遅延制御により、少ない油量の室外機への返液量を減少させることができ、他方の多油量、または適正油量の室外機への返液量を増加させることができ、ファン遅延制御時間中に全ての室外機で圧縮機を運転する上で必要とされる適正な油濃度を維持することができ、圧縮機故障を回避し信頼性の高い冷凍装置を得ることができる。

上記の実施の形態１から実施の形態３のいずれの運転動作も、冷媒と冷凍機油が相溶である組み合わせであれば同様となる。
従って、冷媒として、ＨＦＣ系冷媒、或いはこれらの混合冷媒やＨＣ系冷媒及びこれらの混合冷媒、或いはＣＯ２、水などの自然冷媒を用い、油としてこれらに相溶である油、例えばＨＦＣ系冷媒の場合エステル油、ＨＣ系冷媒の場合は鉱油、ＣＯ２の場合はＰＡＧ油などを用いた場合においても同様の運転動作となる。

１ 冷凍装置、２ａ、２ｂ 室外機、３ａ、３ｂ 圧縮機、４ａ、４ｂ 油分離器、５ａ、５ｂ 凝縮器、６ 膨張弁、７ 蒸発器、８ａ、８ｂ 分配器、９ａ、９ｂ アキュムレータ、１０ａ、１０ｂ 吸入配管、１１ａ、１１ｂ 返油管、１１ 油戻し穴、１２ａ、１２ｂ 温度センサ、１３ａ、１３ｂ 第１の温度センサ、１４ａ、１４ｂ 第２の温度センサ、１５ａ、１５ｂ 流量調節弁、１６ａ、１６ｂ 油流通管、１７ａ、１７ｂ 開閉弁、１８ 制御装置。

Claims (6)

1. 室外機と室内機とを備え、
   前記室外機は、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出される冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器と、
   前記油分離器から流出される冷媒を凝縮する凝縮器と、
   冷媒と冷凍機油とを分離するアキュムレータとを備え、
   前記油分離器で分離された冷凍機油を前記圧縮機に返油するための返油管を前記圧縮機の吸入配管に接続し、
   前記室内機は、
   前記凝縮器から流出される冷媒を減圧する減圧手段と、
   前記減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍装置において、
   前記室外機を複数備え、
   前記蒸発器から流出される冷媒を前記各室外機に分配するための複数の分配器と、
   前記各圧縮機の油量を検知する油量検知手段と、
   前記各室外機への返液量を調節する返液量調節手段と、
   除霜運転終了後における前記圧縮機の起動より前記蒸発器ファンの起動を遅延させるファン遅延制御中で前記蒸発器ファンが起動するまでの間に、前記油量検知手段が検知した前記各圧縮機内の油量に基づいて前記返液量調節手段が各室外機への返液量を調節するよう制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
2. 前記油量検知手段は、前記圧縮機の表面温度を検知する温度センサ又は前記圧縮機の投入電流或いは投入電力を検知する電流計或いは電力計であることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
3. 室外機と室内機とを備え、
   前記室外機は、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出される冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器と、
   前記油分離器から流出される冷媒を凝縮する凝縮器と、
   冷媒と冷凍機油とを分離するアキュムレータとを備え、
   前記油分離器で分離された冷凍機油を前記圧縮機に返油するための返油管を前記圧縮機と前記アキュムレータとの間の吸入配管に接続し、
   前記室内機は、
   前記凝縮器から流出される冷媒を減圧する減圧手段と、
   前記減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍装置において、
   前記室外機を複数備え、
   前記蒸発器から流出される冷媒を前記室外機に分配するための複数の分配器と、
   前記各吸入配管と前記各返油管との合流部より上流側の前記吸入配管に設けられた第１の温度センサと、
   前記各吸入配管と前記各返油管との合流部より下流側の前記吸入配管に設けられた第２の温度センサと、
   各室外機への返液量を調節する返液量調節手段と、
   除霜運転終了後における前記圧縮機の起動より前記蒸発器ファンの起動を遅延させるファン遅延制御中で前記蒸発器ファンが起動するまでの間に、前記第１の温度センサと前記第２の温度センサで測定された温度の差に応じて前記返液量調節手段が各室外機への返液量を調節するよう制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
4. 室外機と室内機とを備え、
   前記室外機は、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出される冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器と、
   前記油分離器から流出される冷媒を凝縮する凝縮器と、
   冷媒と冷凍機油とを分離するアキュムレータとを備え、
   前記油分離器で分離された冷凍機油を前記圧縮機に返油するための返油管を前記圧縮機の吸入配管に接続し、
   前記室内機は、
   前記凝縮器から流出される冷媒を減圧する減圧手段と、
   前記減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍装置において、
   前記室外機を複数備え、
   前記蒸発器から流出される冷媒を前記各室外機に分配するための複数の分配器と、
   前記各アキュムレータ間で油を流通させ、開閉弁を有する油流通管と、
   各室外機への返液量を調節する返液量調節手段と、
   前記開放弁を開放して前記油流通管を連通させると同時に前記各圧縮機を異なる運転容量で運転する油量調節制御を行い、
   さらに除霜運転終了後における前記圧縮機の起動より前記蒸発器ファンの起動を遅延させるファン遅延制御中で前記蒸発器ファンが起動するまでの間に、前記各圧縮機を異なる運転容量に応じて前記返液量調節手段が各室外機への返液量を調節するよう制御する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする冷凍装置。
5. 前記返液量調節手段は、前記制御装置により制御される前記各分配器と前記アキュムレータとの間に設けられた流量調節弁であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置。
6. 前記返液量調節手段は、前記制御装置による前記圧縮機の運転容量の制御であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置。

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