JP6970363B1 - 圧縮装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】冷媒回路で直列に接続される複数の圧縮機の内部の油量の均一化をより汎用性の高い態様で実現可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係る圧縮装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１において、直列に接続される圧縮機１０，２０と、圧縮機１０，２０のうちの圧縮機１０の吐出経路５０に設けられ、上流に隣接する圧縮機１０から吐出される冷媒から油を分離し、油を分離後の冷媒を下流（吸入経路８０）に流出させる油分離器３０と、油分離器３０により分離された油を上流に隣接する圧縮機１０に戻す油戻し経路７０と、圧縮機１０に設けられる油排出口１０Ａと、圧縮機１０の油排出口１０Ａと油分離器３０の入口との間を接続する油排出経路６０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、冷媒回路に設けられる圧縮装置に関する。
例えば、冷媒回路で直列に接続される複数の圧縮機に関する均油技術が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１では、２つの圧縮機が直列に接続され、高段側圧縮機の吐出側には、油分離器（オイルセパレータ）が設けられる。そして、低段側圧縮機の側面から油を排出する油抜き経路が高段側圧縮機の吸入管に接続され、高段側圧縮機の側面から油を排出する油抜き経路が油分離器の吸入側に接続され、油分離器で分離された油が油戻し経路で低段側圧縮機の吸入側に戻される。これにより、２つの圧縮機の油抜き経路、油分離器、及び油戻し経路の作用により、直列接続される２つの圧縮機の油面を一定に維持することができる。
特開２００８−２６１２２７号公報
しかしながら、上記の技術では、全ての圧縮機に余剰の油を排出する油排出口が設けられる必要がある。そのため、例えば、直列接続される複数の圧縮機の中に油排出口が設けられない圧縮機が含まれる場合、上記の技術を採用することができない。
本開示は、冷媒回路で直列に接続される複数の圧縮機の内部の油量の均一化をより汎用性の高い態様で実現可能な技術を提供することを目的とする。
本開示に係る一実施形態では、
冷媒を循環させる冷媒回路（１）において、直列に接続される複数の圧縮機（１０，２０）と、
前記複数の圧縮機（１０，２０）のうちの一の圧縮機（１０）の吐出経路に設けられ、前記一の圧縮機（１０）から吐出される冷媒から油を分離し、油を分離後の冷媒を下流に流出させる油分離器（３０）と、
前記一の圧縮機（１０）に設けられ、前記油分離器（３０）により分離された油を前記一の圧縮機（１０）の吸入経路（４０）に戻す油戻し経路（７０）と、
前記一の圧縮機（１０）に設けられる油排出口（１０Ａ）と、
前記油排出口（１０Ａ）と、前記油分離器（３０）の入口との間を接続する油排出経路（６０）と、を備える、
圧縮装置が提供される。
本実施形態によれば、圧縮装置は、油分離器（３０）が併設される一の圧縮機（１０）から吐出される冷媒に含まれる油を、油分離器（３０）により分離し、油戻し経路（７０）を通じて一の圧縮機（１０）に戻すことができる。そのため、例えば、一の圧縮機（１０）に吸入される油の流量より一の圧縮機（１０）から吐出される油の流量の方が多い運転状況において、圧縮装置は、一の圧縮機（１０）の内部の油量の減少を抑制することができる。また、圧縮装置は、油分離器（３０）により少なくとも一部の油を分離し冷媒と共に排出する油の流量を減少させることで、他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量の増加を抑制することができる。そのため、例えば、一の圧縮機（１０）に吸入される油の流量より一の圧縮機（１０）から吐出される油の流量の方が多い運転状況において、他の圧縮機（２０）の内部の油量の増加を抑制することができる。また、圧縮装置は、一の圧縮機（１０）の内部の油面が油排出口よりも高くなると、油排出経路（６０）を通じて、一の圧縮機（１０）の内部の油を油分離器（３０）の入口に排出させることができる。そのため、例えば、一の圧縮機（１０）から吐出される油の流量より一の圧縮機（１０）に吸入される油の流量の方が多い運転状況において、一の圧縮機（１０）の内部の油量の増加を抑制することができる。また、圧縮装置は、油排出経路（６０）を通じて一の圧縮機（１０）の内部の油が排出され、油分離器（３０）に流入する油の流量が相対的に多くなると、油分離器（３０）の油を分離する効率を低下させ油分離器（３０）の下流に流出する油の流量を増加させることができる。油戻し経路（７０）の流量が制限されうるからである。そのため、例えば、一の圧縮機（１０）」から吐出される油の流量より一の圧縮機（１０）に吸入される油の流量の方が多い運転状況において、他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量の減少を抑制し、結果として、他の圧縮機（２０）の内部の油量の減少を抑制することができる。よって、圧縮装置は、一の圧縮機以外の他の圧縮機（２０）に油排出口がなくても、複数の圧縮機の油量の均一化を実現することができる。
また、上述の実施形態において、
前記複数の圧縮機（１０，２０）のうちの前記一の圧縮機（１０）と異なる他の圧縮機（２０）には、油排出口が設けられなくてよい。
また、上述の実施形態において、
前記油分離器（３０）は、内部に油が溜まっていない場合の下流に排出する油の流量が、前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量を下回るように構成されてよい。
また、上述の実施形態において、
前記油排出経路（６０）は、前記一の圧縮機（１０）において前記油排出口（１０Ａ）が配置される高さ以上に油が溜まらないように構成されてよい。
また、上述の実施形態において、
前記油戻し経路（７０）は、前記油分離器（３０）が単位時間に分離可能な油の量よりも少なくなるように、油の流量を制限してよい。
また、上述の実施形態において、
前記油分離器（３０）から前記油戻し経路（７０）を通じて前記一の圧縮機（１０）に分離された油が戻されることにより、前記一の圧縮機（１０）から前記油排出経路（６０）を通じて排出される油の流量が増加してよい。
また、上述の実施形態において、
前記油分離器（３０）は、前記一の圧縮機（１０）から前記吐出経路（５０）及び前記油排出経路（６０）を通じて流入する油の流量が増加することで、単位時間での油の分離量が増加すると共に、前記油戻し経路（７０）による油の戻し流量よりも前記分離量が多くなり、その内部に油が溜まることで、油を分離する効率が低下し、下流への油の排出流量が増加してよい。
また、上述の実施形態において、
前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量に変化がない場合、前記油分離器（３０）の内部に油が溜まることで、前記油分離器の内部に油が溜まっていない状態よりも前記油分離器（３０）から排出され前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加し、前記油分離器の内部に油が溜まっていない状態よりも前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加することで、前記他の圧縮機（２０）の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合ってよい。
また、上述の実施形態において、
前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量が増加する場合、前記他の圧縮機（２０）から吐出され前記一の圧縮機（１０）により吸入される油の流量が増加することで、前記一の圧縮機（１０）から前記油排出経路（６０）を通じて前記油分離器（３０）に流入する油の流量が増加し、前記油分離器（３０）に流入する油の流量が増加することで、前記油分離器（３０）の内部の油がオーバーフローし、前記油分離器（３０）の内部の油がオーバーフローすることで、前記油分離器（３０）から排出され前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加し、前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加することで、前記他の圧縮機（２０）の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合ってよい。
また、上述の実施形態において、
前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量が減少する場合、前記他の圧縮機（２０）から吐出され前記一の圧縮機（１０）により吸入される油の流量が減少することで、前記一の圧縮機（１０）から前記油排出経路（６０）を通じて前記油分離器（３０）に流入する油の流量が減少し、前記油分離器（３０）に流入する油の流量が減少することで、前記油分離器（３０）の前記分離量が減少して前記分離量より前記油戻し経路（７０）による油の戻し流量の方が多くなり、前記分離量より前記油戻し経路（７０）による油の戻し流量の方が多くなることで、前記油分離器（３０）の内部の油が減少して前記油分離器（３０）の油を分離する効率が上昇し、前記油分離器（３０）の油を分離する効率が上昇することで、前記油分離器（３０）から排出され前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が減少し、前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が減少することで、前記他の圧縮機（２０）の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合ってよい。
上述の実施形態によれば、冷媒回路で直列に接続される複数の圧縮機の内部の油量の均一化をより汎用性の高い態様で実現することができる。
圧縮装置の構成の一例を示す図である。 第１比較例に係る圧縮装置の動作の一例を説明する図である。 第１比較例に係る圧縮装置の動作の他の例を説明する図である。 第１比較例に係る圧縮装置の動作の他の例を説明する図である。 第１比較例に係る圧縮装置の動作の更に他の例を説明する図である。 第１比較例に係る圧縮装置の動作の更に他の例を説明する図である。 第２比較例に係る圧縮装置の動作の一例を説明する図である。 第２比較例に係る圧縮装置の動作の他の例を説明する図である。 第２比較例に係る圧縮装置の動作の他の例を説明する図である。 第２比較例に係る圧縮装置の動作の更に他の例を説明する図である。 第２比較例に係る圧縮装置の動作の更に他の例を説明する図である。 実施形態に係る圧縮装置の動作の一例を説明する図である。 実施形態に係る圧縮装置の動作の一例を説明する図である。 実施形態に係る圧縮装置の動作の他の例を説明する図である。 実施形態に係る圧縮装置の動作の更に他の例を説明する図である。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。
［圧縮装置の構成］
最初に、図１を参照して、圧縮装置１００の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る圧縮装置１００の構成の一例を示す図である。
圧縮装置１００は、空調システムや給湯システム等の熱交換システムにおける所定の冷媒（以下、単に「冷媒」）を循環させる冷媒回路１に設けられ、冷媒を高圧で圧縮する。冷媒は、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ：Hydrofluorocarbon）類である。
圧縮装置１００は、圧縮機１０，２０と、油分離器３０と、吸入経路４０と、吐出経路５０と、油排出経路６０と、油戻し経路７０と、吸入経路８０と、吐出経路９０とを含む。
圧縮機１０，２０は、冷媒回路１において、直列に接続される。圧縮機１０，２０は、例えば、ドーム型のスクロール圧縮機である。
圧縮機１０，２０のうち、圧縮機１０には、筐体（ケーシング）の側面の所定の高さ位置に油排出口１０Ａが設けられる。
油分離器３０は、冷媒回路１において、低段側の圧縮機１０の吐出側に設けられ、流入する冷媒からその中に含まれる油を分離し、油が分離された冷媒を出力する。
吸入経路４０は、例えば、管路として構成され、圧縮機１０の吸入口に接続される。圧縮機１０は、吸入経路４０を通じて、冷媒回路１の冷媒を内部に吸入する。
吐出経路５０は、例えば、管路として構成され、圧縮機１０の吐出口と油分離器３０の入口との間を接続する。圧縮機１０は、圧縮した冷媒を吐出経路５０に吐出し、油分離器３０は、圧縮機１０から吐出された冷媒に含まれる油を分離する。
油排出経路６０は、例えば、管路として構成され、圧縮機１０の油排出口１０Ａと、吐出経路５０との間を接続する。油排出経路６０は、例えば、圧縮機１０の内部の油面が油排出口１０Ａに到達すると、それ以上に溜まろうとする油を外部に排出するように、断面積（内径）、長さ、形状、吐出経路５０と合流位置等が構成される。これにより、圧縮機１０は、油排出口１０Ａの高い位置以上に溜まろうとする余剰な油を、油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて吐出経路５０に排出することができる。そのため、吐出経路５０に排出された圧縮機１０の内部の油は、吐出経路５０を通じて、油分離器３０に導入される。
尚、油排出経路６０の一端は、吐出経路５０に接続される代わりに、油分離器３０の入口に直接接続されてもよい。
油戻し経路７０は、例えば、管路として構成され、油分離器３０の油排出口と、吸入経路４０との間を接続する。油戻し経路７０には、キャピラリ７２が設けられる。これにより、油分離器３０で分離された油は、油戻し経路７０を通じて、吸入経路４０に導入され、吸入経路４０から冷媒と共に、圧縮機１０の内部に吸入される。
吸入経路８０は、例えば、管路として構成され、油分離器３０の出口と圧縮機２０の吸入口との間を接続する。圧縮機１０は、吸入経路８０を通じて、油分離器３０から出力される、油を分離後の冷媒を吸入する。
吐出経路９０は、例えば、管路として構成され、圧縮機２０の吐出口に接続される。圧縮機２０は、圧縮した冷媒を吐出経路９０に吐出する。
また、圧縮機１０、油分離器３０、吸入経路４０、吐出経路５０、油排出経路６０、油戻し経路７０等を含む構成部分は、一つの圧縮機ユニット２００として一体に構成されてもよい。
また、吸入経路４０における油戻し経路７０の合流点より上流側には、液冷媒を分離するアキュムレータが配置されてよい。同様に、吸入経路８０には、アキュムレータが配置されてよい。
［比較例に係る圧縮機の動作］
次に、図２〜図１１を参照して、比較例（第１比較例及び第２比較例）に係る圧縮装置１００ｃ，１００ｃｃの動作について説明する。以下、本実施形態に係る圧縮装置１００と同様の構成には、同じ符号を付して、第１比較例及び第２比較例に係る圧縮装置１００ｃ，１００ｃｃに関する説明を行う。
＜第１比較例に係る圧縮機の動作＞
図２は、第１比較例に係る圧縮装置１００ｃの動作の一例を説明する図である。図３、図４は、第１比較例に係る圧縮装置１００ｃの動作の他の例を説明する図である。図５、図６は、第１比較例に係る圧縮装置１００ｃの動作の更に他の例を説明する図である。図中の梨地の矢印は、油の流れを表し、矢印の太さは、油の流量を表している。
図２〜図６に示すように、第１比較例に係る圧縮装置１００ｃは、冷媒回路１ｃに設けられ、圧縮機１０ｃと、圧縮機２０と、吸入経路４０ｃと、吐出経路５０ｃと、吸入経路８０ｃと、吐出経路９０とを含む。第１比較例に係る圧縮装置１００ｃは、圧縮機１０ｃに油排出口１０Ａが無い点、油排出経路６０が設けられない点、及び吐出経路５０ｃに油排出経路６０との合流部が無い点で本実施形態に係る圧縮装置１００と異なる。また、第１比較例に係る圧縮装置１００ｃは、油分離器３０及び油戻し経路７０が無い点、吐出経路５０ｃと吸入経路８０ｃとが直接接続される点、及び吸入経路４０ｃに油戻し経路７０との合流部が無い点で、本実施形態に係る圧縮装置１００と異なる。以下、圧縮機１０ｃ，２０の回転数等の運転状態に対する油上がり特性（冷媒と共に吐出される油の流量の特性）は略同じである前提で説明を行う。
例えば、圧縮機１０ｃ，２０の運転状態が略同じである場合を考える。
この場合、図２に示すように、圧縮機１０ｃ，２０のそれぞれから吐出される油の流量は、略同じになる。そのため、圧縮機１０ｃ，２０のそれぞれの内部の油量は、略同じになる。
これに対して、図２の運転状態から圧縮機１０ｃ，２０のうちの圧縮機２０の回転数が増加する場合を考える。
この場合、図３に示すように、圧縮機２０の回転数の増加に伴い、圧縮機２０の油上がり量が増加し、その結果、冷媒回路１ｃを循環して圧縮機１０ｃに吸入される油の流量が増加する。一方、圧縮機１０ｃの油上がり量は、維持され、その結果、圧縮機２０に吸入される油の流量も維持される。そのため、図４に示すように、圧縮機１０ｃの内部の油量が増加することで油面が上昇すると共に、圧縮機２０の内部の油量が減少することで油面が低下する。
また、同様の現象は、例えば、圧縮機１０ｃの回転数が減少し、圧縮機１０ｃの油上がり量が減少する場合等にも生じうる。
また、図２の運転状態から圧縮機１０，２０のうちの圧縮機２０の回転数が減少する場合を考える。
この場合、図５に示すように、圧縮機２０の回転数の減少に伴い、圧縮機２０の油上がり量が減少し、その結果、圧縮機１０ｃに吸入される油の流量が減少する。一方、圧縮機１０ｃの油上がり量は、維持され、その結果、圧縮機２０に吸入される油の流量も維持される。そのため、図６に示すように、圧縮機１０ｃの内部の油量が減少することで油面が低下すると共に、圧縮機２０の内部の油量が増加することで油面が上昇する。
また、同様の現象は、例えば、圧縮機１０ｃの回転数が増加し、圧縮機１０ｃの油上がり量が増加する場合等にも生じうる。
このように、第１比較例に係る圧縮装置１００ｃでは、圧縮機１０ｃ，２０の双方に内部の余剰な油を排出可能な油排出口が設けられず且つ油排出経路等が併設されないことから、圧縮機１０ｃ，２０の内部の油量の均一化が図れない可能性がある。
＜第２比較例に係る圧縮機の動作＞
図７は、第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃの動作の一例を説明する図である。図８、図９は、第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃの動作の他の例を説明する図である。図１０、図１１は、第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃの動作の更に他の例を説明する図である。図中の梨地の矢印は、油の流れを表し、矢印の太さは、油の流量を表している。
図７〜図１１に示すように、第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃは、冷媒回路１ｃｃに設けられ、圧縮機１０，２０と、吸入経路４０ｃと、吐出経路５０ｃと、油排出経路６０と、吸入経路８０ｃと、吐出経路９０とを含む。第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃは、油分離器３０及び油戻し経路７０が無い点、吸入経路４０ｃに油戻し経路７０との合流部がない点、及び吐出経路５０ｃ及び吸入経路８０ｃが直接接続される点で、本実施形態に係る圧縮装置１００と異なる。以下、圧縮機１０，２０の回転数等の運転状態に対する油上がり特性は略同じである前提で説明を行う。
例えば、圧縮機１０，２０の運転状態が略同じである場合を考える。
この場合、図７に示すように、圧縮機１０，２０のそれぞれから吐出される油の流量（油上がり量）は、略同じになる。そのため、圧縮機１０，２０のそれぞれの内部の油量は、略同じになる。
また、図７の運転状態から圧縮機１０，２０のうちの圧縮機２０の回転数が増加する場合を考える。
この場合、図８に示すように、圧縮機２０の回転数の増加に伴い、圧縮機２０の油上がり量が増加し、その結果、冷媒回路１ｃｃを循環して圧縮機１０に吸入される油の流量が増加する。また、圧縮機１０の油上がり量は、維持される一方、圧縮機１０に吸入される油の流量が増加することから、圧縮機１０の内部の油面の上昇に応じて、余剰な油が油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて、吐出経路５０ｃに排出される。そのため、図９に示すように、圧縮機２０の内部の油量は略一定の状態で維持される。また、吐出経路５０ｃには、圧縮機２０から冷媒と共に直接吐出される油と、油排出経路６０を経由して流入する油とが合流することから、吐出経路５０ｃ及び吸入経路８０ｃを通じて、圧縮機２０に吸入される油の流量も増加する。そのため、図９に示すように、圧縮機２０の油上がり量の増加に合わせて、圧縮機２０に吸入される油の流量も増加し、圧縮機２０の内部の油量も略一定に維持される。よって、圧縮機１０，２０のそれぞれの内部の油量は略同じになる。
また、同様の現象は、例えば、圧縮機１０の回転数が減少し、圧縮機１０の油上がり量が減少する場合にも生じうる。
これに対して、図７の運転状態から圧縮機１０，２０のうちの圧縮機２０の回転数が減少する場合を考える。
この場合、図１０に示すように、圧縮機２０の回転数の減少に伴い、圧縮機２０の油上がり量が減少し、その結果、圧縮機１０に吸入される油の流量が減少する。一方、圧縮機１０の油上がり量は、維持され、その結果、圧縮機２０に吸入される油の流量も維持される。そのため、図１１に示すように、圧縮機１０の内部の油量が減少することで油面が低下すると共に、圧縮機２０の内部の油量が増加することで油面が上昇する。
また、同様の現象は、例えば、圧縮機１０の回転数が増加し、圧縮機１０の油上がり量が減少する場合等にも生じうる。
このように、第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃでは、圧縮機１０，２０のうちの圧縮機１０に油排出口１０Ａが設けられ且つ油排出経路６０が併設されることから、圧縮機１０の内部の油量が増加する状況には適切に対応することができる。一方、第２比較例に係る圧縮装置１００ｃｃでは、圧縮機２０に油排出口が設けられず且つ油排出経路が併設されないことから、圧縮機２０の内部の油量が増加する状況に対応できず、圧縮機１０，２０の内部の油量の均一化が図れない可能性がある。
［実施形態に係る圧縮機の動作］
次に、図１２〜図１５を参照して、本実施形態に係る圧縮装置１００の動作について説明する。
図１２、図１３は、本実施形態に係る圧縮装置１００の動作の一例を説明する図である。図１４は、本実施形態に係る圧縮装置１００の動作の他の例を説明する図である。図１５は、本実施形態に係る圧縮装置１００の動作の更に他の例を説明する図である。図中の梨地の矢印は、油の流れを表し、矢印の太さは、油の流量を表している。
例えば、圧縮機１０，２０の運転状態が略同じである場合を考える。
この場合、図１２に示すように、圧縮機１０，２０のそれぞれから吐出される油の流量は、略同じになる。
図１２に示すように、油分離器３０は、内部に油が溜まっていない状態において、吸入経路８０に排出する冷媒に含まれる油の流量（油上がり量）が圧縮機２０の油上がり量よりも少なくなるように構成される。これにより、油分離器３０の内部に油が溜まっていない状態において、圧縮機２０は、吐出経路９０に吐出する油の流量（油上がり量）よりも吸入経路８０から吸入する油の流量の方が少なくなる。一方、圧縮機１０の吸入経路４０には、油分離器３０で分離される油が油戻し経路７０を経由して戻される。これにより、圧縮機１０は、吐出経路５０に吐出する油の流量（油上がり量）よりも吸入経路４０から吸入する油の流量の方が多くなる。そのため、図１３に示すように、圧縮機１０の内部の油量の増加に伴い、油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて、圧縮機１０の内部の油が吐出経路５０に排出されるようになる。よって、圧縮機１０において、吸入経路４０から吸入される油の流量と、吐出経路５０に直接吐出される油の流量、及び油排出経路６０に排出される油の流量の合計とが釣り合うようになり、圧縮機１０の内部の油量（油面の高さ）が略一定に維持される。
また、油排出経路６０を経由して吐出経路５０に排出される圧縮機１０の内部の油は、圧縮機１０から吐出経路５０に直接吐出される油と合流して油分離器３０に流入する。そのため、油分離器３０に流入する油の流量が増加することで、油分離器３０の冷媒から油を分離する効率（以下、「分離効率」）が低下し、油分離器３０の内部に油が溜まるようになる。キャピラリ７２の作用を含め油戻し経路７０に流すことが可能な油の流量には上限があるからである。そして、油分離器３０の分離効率の低下に合わせて、油分離器３０から吸入経路８０に排出される油の流量（油上がり量）が増加する。よって、圧縮機２０において、吸入経路８０から吸入される油の流量と、吐出経路９０に吐出される油の流量（油上がり量）とが釣り合うようになり、圧縮機２０の内部の油量（油面の高さ）が略一定に維持される。
このように、圧縮機１０，２０の運転状態が略同じである場合、本実施形態に係る圧縮装置１００は、油分離器３０の分離効率が相対的に低下し、内部に油が溜まっている状態で、圧縮機１０，２０の内部の油量の均一化を図ることができる。
また、図１３の運転状態から圧縮機１０，２０のうちの圧縮機２０の回転数が増加する場合を考える。
この場合、図１４に示すように、圧縮機２０の回転数の増加に伴い、圧縮機２０の油上がり量が増加し、その結果、圧縮機１０に吸入される油の流量が増加する。一方、圧縮機１０の油上がり量は、維持される。これにより、図１４に示すように、油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて圧縮機１０から吐出経路５０に排出される油の流量が増加する。そのため、圧縮機１０において、吸入経路４０から吸入される油の流量と、吐出経路５０に直接吐出される油の流量、及び油排出経路６０に排出される油の流量の合計とが釣り合い、圧縮機１０の内部の油量（油面の高さ）が略一定に維持される。
また、圧縮機１０から油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて吐出経路５０に排出される油の流量が増加することで、吐出経路５０を通じて油分離器３０に流入する油の流量が増加する。これにより、油分離器３０の分離効率が更に低下し、油分離器３０の内部に更に油が溜まる。その結果、油分離器３０がオーバーフローする態様で、油分離器３０から吸入経路８０に排出される油の流量（油上がり量）が増加する。そのため、圧縮機２０において、吸入経路８０から吸入される油の流量と、吐出経路９０に吐出される油の流量（油上がり量）とが釣り合い、圧縮機１０の内部の油量（油面の高さ）が略一定に維持される。
このように、本実施形態に係る圧縮装置１００は、圧縮機２０の油上がり量が増加する場合、油分離器３０の分離効率が更に低下することで、圧縮機１０，２０の内部の油量の均一化を図ることができる。
また、図１３の運転状態から圧縮機１０，２０のうちの圧縮機２０の回転数が減少する場合を考える。
この場合、図１５に示すように、圧縮機２０の回転数の減少に伴い、圧縮機２０の油上がり量が減少し、その結果、圧縮機１０に吸入される油の流量が減少する。一方、圧縮機１０の油上がり量は、維持される。これにより、図１５に示すように、油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて圧縮機１０から吐出経路５０に排出される油の流量が減少し、場合によっては、油の排出が停止される。そのため、圧縮機１０において、吸入経路４０から吸入される油の流量と、吐出経路５０に直接吐出される油の流量、及び油排出経路６０に排出される油の流量の合計とが釣り合い、圧縮機１０の内部の油量（油面の高さ）が維持される。
また、圧縮機１０から油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて排出される油の流量が減少することで、吐出経路５０を通じて油分離器３０に流入する油の流量が減少する。これにより、油分離器３０の分離効率が上昇（改善）し、油分離器３０の内部に溜まる油の量が減少する。その結果、油分離器３０から吸入経路８０に排出される油の流量（油上がり量）が減少する。そのため、圧縮機２０において、吸入経路８０から吸入される油の流量と、吐出経路９０に吐出される油の流量（油上がり量）とが釣り合い、圧縮機１０の内部の油量（油面の高さ）が維持される。
このように、本実施形態に係る圧縮装置１００は、圧縮機２０の油上がり量が減少する場合、油分離器３０の分離効率が上昇（改善）することで、圧縮機１０，２０の内部の油量の均一化を図ることができる。
また、図１３の運転状態から圧縮機１０の回転数が増加する等して、圧縮機１０の油上がり量が増加すると、逆に、圧縮機１０の内部の油量が減少し、結果として、油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて吐出経路５０に排出される油の流量が減少する。同様に、図１３の運転状態から圧縮機１０の回転数が減少する等して、圧縮機１０の油上がり量が減少すると、逆に、圧縮機１０の内部の油量が増加し、結果として、油排出口１０Ａ及び油排出経路６０を通じて吐出経路５０に排出される油の流量が増加する。そのため、図１３の運転状態から圧縮機１０の油上がり量が増減しても、吐出経路５０から油分離器３０に流入する油の流量がほとんど変化せず、図１３の状態が維持される。よって、本実施形態に係る圧縮装置１００は、圧縮機１０の油上がり量の増減に合わせて、圧縮機１０，２０の内部の油量の均一化を図ることができる。
［他の実施形態］
次に、他の実施形態について説明する。
上述の実施形態には、適宜変形や変更が加えられてもよい。
例えば、低段側（低圧側）の圧縮機１０に対応する油排出口１０Ａ、油排出経路６０、油分離器３０、及び油戻し経路７０が省略され、高段側（高圧側）の圧縮機２０に油排出口が設けられ、且つ、油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設されてもよい。
例えば、圧縮装置１００は、冷媒回路１で直列接続される圧縮機を３以上含んでもよい。この場合、上述の実施形態と同様、３以上の圧縮機のうちの一部の圧縮機だけに油排出口が設けられ且つ油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設され、残りの圧縮機には、油排出口が設けられず且つ油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設されない。具体的には、３つの圧縮機が直列接続される場合、そのうちの２つの圧縮機だけに油排出口が設けられ且つ油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設される態様であってよい。これにより、一部の圧縮機に併設される油排出経路、油分離器、及び油戻し経路等の作用で、油排出口が設けられない残りの圧縮機を含む３以上の圧縮機全体の内部の油量の均一化を図ることができる。
また、例えば、圧縮装置１００は、冷媒回路１で直列接続される２以上の圧縮機に加えて、直列接続される一の圧縮機に対して並列接続される他の圧縮機を含んでもよい。この場合、一の圧縮機に油排出口が設けられ且つ油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設されるのであれば、他の圧縮機にも油排出口が設けられ且つ油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設される態様であってよい。
［作用］
次に、本実施形態に係る圧縮装置１００の作用について説明する。
本実施形態では、複数の圧縮機（例えば、圧縮機１０，２０）は、冷媒を循環させる冷媒回路１において、直列に接続される。また、油分離器（例えば、油分離器３０）は、複数の圧縮機のうちの一の圧縮機（例えば、圧縮機１０）の吐出経路（例えば、吐出経路５０）に設けられ、一の圧縮機から吐出される冷媒から油を分離し、油を分離後の冷媒を下流に流出させる。また、油排出口（例えば、油排出口１０Ａ）は、上述の一の圧縮機に設けられる。また、油排出経路（例えば、油排出経路６０）は、上述の一の圧縮機に設けられ、一の圧縮機の油排出口と油分離器の入口との間を接続する。そして、油戻し経路（例えば、油戻し経路７０）は、上述の一の圧縮機に設けられ、油分離器により分離された油を一の圧縮機の吸入経路（例えば、吸入経路４０）に戻す。
これにより、圧縮装置１００は、油分離器が併設される一の圧縮機から吐出される冷媒に含まれる油を、油分離器により分離し、油戻し経路を通じて一の圧縮機に戻すことができる。そのため、例えば、一の圧縮機に吸入される油の流量より一の圧縮機から吐出される油の流量の方が多い運転状況において、圧縮装置１００は、一の圧縮機の内部の油量の減少を抑制することができる。また、圧縮装置１００は、油分離器により少なくとも一部の油を分離し冷媒と共に排出する油の流量を減少させることで、他の圧縮機に吸入される油の流量の増加を抑制することができる。そのため、例えば、一の圧縮機に吸入される油の流量より一の圧縮機から吐出される油の流量の方が多い運転状況において、他の圧縮機の内部の油量の増加を抑制することができる。また、圧縮装置１００は、一の圧縮機の内部の油面が油排出口以上に高くなると、油排出経路を通じて、一の圧縮機の内部の油を油分離器の入口に排出させることができる。そのため、例えば、一の圧縮機から吐出される油の流量より一の圧縮機に吸入される油の流量の方が多い運転状況において、一の圧縮機の内部の油量の増加を抑制することができる。また、圧縮装置１００は、油排出経路を通じて一の圧縮機の内部の油が排出され、油分離器に流入する油の流量が相対的に多くなると、油分離器の油を分離する効率を低下させ油分離器の下流に流出する油の流量を増加させることができる。油戻し経路の流量が制限されうるからである。そのため、例えば、一の圧縮機から吐出される油の流量より一の圧縮機に吸入される油の流量の方が多い運転状況において、他の圧縮機に吸入される油の流量の減少を抑制し、結果として、他の圧縮機の内部の油量の減少を抑制することができる。よって、圧縮装置１００は、一の圧縮機以外の他の圧縮機に油排出口がなくても、複数の圧縮機の油量の均一化を実現することができる。
また、本実施形態では、複数の圧縮機のうちの上述の一の圧縮機と異なる他の圧縮機には、油排出口が設けられなくてよい。
これにより、油排出口が設けられ、且つ、油排出経路、油分離器、及び油戻し経路が併設される一の圧縮機と異なる他の圧縮機として、油排出口が設けられない汎用の圧縮機を採用することができる。
また、本実施形態では、油分離器は、内部に油が溜まっていない場合の排出する油の流量が、複数の圧縮機のうちの油分離器が併設される一の圧縮機と異なる他の圧縮機から冷媒と共に吐出される油の流量を下回るように構成されてよい。
これにより、圧縮装置１００は、油分離器の内部にある程度油が溜まり、冷媒から油を分離する効率が相対的に低下した状態において、油分離器から排出され他の圧縮機に吸入される油の流量と、他の圧縮機から吐出される油の流量とを釣り合わせることができる。その結果、圧縮装置１００は、油分離器の内部にある程度油が溜まった状態において、一の圧縮機及び他の圧縮機の内部の油量を略同じ状態に維持することができる。そのため、例えば、他の圧縮機の油上がり量が一の圧縮機の油上がり量より少なくなると、圧縮装置１００は、油分離器から排出される油の流量を減少させ、他の圧縮機の油上がり量に合わせる態様で他の圧縮機に吸入される油の流量を相対的に少なくすることができる。一の圧縮機から油排出経路を通じて油分離器に排出される油の流量が減少するからである。また、例えば、他の圧縮機の油上がり量が一の圧縮機の油上がり量より多くなると、圧縮装置１００は、油分離器から排出される油の流量を増加させ、他の圧縮機の油上がり量に合わせる態様で他の圧縮機に吸入される油量を相対的に多くすることができる。一の圧縮機から油排出経路を通じて油分離器に排出される油の流量が増加し且つ油戻し経路の流量の制限に伴い油分離器の油を分離する効率が低下するからである。よって、圧縮装置１００は、具体的に、複数の圧縮機の内部の油量の均一化を実現することができる。
また、本実施形態では、油排出経路は、上述の一の圧縮機において油排出口が配置される高さ以上に油が溜まらないように、その長さ、断面積（内径）、形状等が構成されてよい。
これにより、圧縮装置１００は、油排出口が設けられる一の圧縮機において、具体的に、余剰な油を油分離器に排出させることができる。
また、本実施形態では、油戻し経路は、油分離器が単位時間に分離可能な油の量よりも少なくなるように、油の流量を制限してよい。
これにより、圧縮装置１００は、油分離器に流入する油の流量が相対的に多い場合に、油分離器の内部に油が溜まるようにすることができる。
また、本実施形態では、油分離器から上述の一の圧縮機に分離された油が戻されることにより、一の圧縮機から油排出口及び油排出経路を通じて排出される油の流量が増加してよい。
これにより、圧縮装置１００は、油分離器に流入する油の流量を相対的に多く確保し、油分離器に油が溜まりやすくすることができる。
また、本実施形態では、油分離器は、上述の一の圧縮機から吐出経路及び油排出経路を通じて流入する油の流量が増加することで、単位時間での油の分離量が増加する。そして、油分離器は、油戻し経路による油の戻し流量よりも単位時間での油の分離量が多くなり、その内部に油が溜まることで、油を分離する効率が低下し、下流への油の排出流量が増加してよい。
これにより、油分離器は、上述の一の圧縮機から吐出される油の流量より一の圧縮機に吸入される油の流量の方が多い運転状況において、具体的に、他の圧縮機に吸入される油の流量の減少を抑制することができる。そのため、圧縮装置１００は、一の圧縮機から吐出される油の流量より一の圧縮機に吸入される油の流量の方が多い運転状況において、具体的に、他の圧縮機の内部の油量の減少を抑制し、複数の圧縮機の内部の油量の均一化を実現することができる。
また、本実施形態では、上述の他の圧縮機から吐出される油の流量に変化がない場合（図１３参照）、油分離器の内部に油が溜まることで、油分離器の内部に油が溜まっていない状態よりも油分離器から排出され他の圧縮機に吸入される油の流量が増加する。そして、油分離器の内部に油が溜まっていない状態よりも他の圧縮機に吸入される油の流量が増加することで、他の圧縮機の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合ってよい。
これにより、圧縮装置１００は、他の圧縮機から吐出される油の流量に変化がない場合に、具体的に、油排出口が設けられない他の圧縮機の内部の油量（油面）を一定に維持させ、複数の圧縮機の内部の油量の均一化を図ることができる。
また、本実施形態では、上述の他の圧縮機から吐出される油の流量が増加する場合、他の圧縮機から吐出され上述の一の圧縮機により吸入される油の流量が増加することで、一の圧縮機から油排出経路を通じて油分離器に流入する油の流量が増加する。また、油分離器に流入する油の流量が増加することで、油分離器の内部の油がオーバーフローし、油分離器の内部の油がオーバーフローすることで、油分離器から排出され他の圧縮機に吸入される油の流量が増加する。そして、他の圧縮機に吸入される油の流量が増加することで、他の圧縮機の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合ってよい。
これにより、圧縮装置１００は、他の圧縮機から吐出される油の流量が増加する場合に、具体的に、油排出口が設けられない他の圧縮機の内部の油量（油面）を一定に維持させ、複数の圧縮機の内部の油量の均一化を図ることができる。
また、本実施形態では、上述の他の圧縮機から吐出される油の流量が減少する場合、他の圧縮機から吐出され上述の一の圧縮機により吸入される油の流量が減少することで、一の圧縮機から油排出経路を通じて油分離器に流入する油の流量が減少する。また、油分離器に流入する油の流量が減少することで、油分離器の単位時間での油の分離量が減少して当該分離量より油戻し経路による油の戻し流量の方が多くなる。また、油分離器の単位時間での油の分離量より油戻し経路による油の戻し流量の方が多くなることで、油分離器の内部の油が減少して油分離器の油を分離する効率が上昇する。また、油分離器の油を分離する効率が上昇することで、油分離器から排出され他の圧縮機に吸入される油の流量が減少する。そして、他の圧縮機に吸入される油の流量が減少することで、他の圧縮機の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合ってよい。
これにより、圧縮装置１００は、他の圧縮機から吐出される油の流量が減少する場合に、具体的に、油排出口が設けられない他の圧縮機の内部の油量（油面）を一定に維持させ、複数の圧縮機の内部の油量の均一化を図ることができる。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
１ 冷媒回路
１０，２０ 圧縮機
３０ 油分離器
４０ 吸入経路
５０ 吐出経路
６０ 油排出経路
７０ 油戻し経路
８０ 吸入経路
９０ 吐出経路
１００ 圧縮装置
２００ 圧縮機ユニット

Claims (10)

  1. 冷媒を循環させる冷媒回路（１）において、直列に接続される複数の圧縮機（１０，２０）と、
    前記複数の圧縮機（１０，２０）のうちの一の圧縮機（１０）の吐出経路に設けられ、前記一の圧縮機（１０）から吐出される冷媒から油を分離し、油を分離後の冷媒を下流に流出させる油分離器（３０）と、
    前記一の圧縮機（１０）に設けられ、前記油分離器（３０）により分離された油を前記一の圧縮機（１０）の吸入経路（４０）に戻す油戻し経路（７０）と、
    前記一の圧縮機（１０）に設けられる油排出口（１０Ａ）と、
    前記油排出口（１０Ａ）と、前記油分離器（３０）の入口との間を接続する油排出経路（６０）と、を備える、
    圧縮装置。
  2. 前記複数の圧縮機（１０，２０）のうちの前記一の圧縮機（１０）と異なる他の圧縮機（２０）には、油排出口が設けられない、
    請求項１に記載の圧縮装置。
  3. 前記油分離器（３０）は、内部に油が溜まっていない場合の下流に排出する油の流量が、前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量を下回るように構成される、
    請求項２に記載の圧縮装置。
  4. 前記油排出経路（６０）は、前記一の圧縮機（１０）において前記油排出口（１０Ａ）が配置される高さ以上に油が溜まらないように構成される、
    請求項３に記載の圧縮装置。
  5. 前記油戻し経路（７０）は、前記油分離器（３０）が単位時間に分離可能な油の量よりも少なくなるように、油の流量を制限する、
    請求項３又は４に記載の圧縮装置。
  6. 前記油分離器（３０）から前記油戻し経路（７０）を通じて前記一の圧縮機（１０）に分離された油が戻されることにより、前記一の圧縮機（１０）から前記油排出経路（６０）を通じて排出される油の流量が増加する、
    請求項３乃至５の何れか一項に記載の圧縮装置。
  7. 前記油分離器（３０）は、前記一の圧縮機（１０）から前記吐出経路（５０）及び前記油排出経路（６０）を通じて流入する油の流量が増加することで、単位時間での油の分離量が増加すると共に、前記油戻し経路（７０）による油の戻し流量よりも前記分離量が多くなり、その内部に油が溜まることで、油を分離する効率が低下し、下流への油の排出流量が増加する、
    請求項６に記載の圧縮装置。
  8. 前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量に変化がない場合、前記油分離器（３０）の内部に油が溜まることで、前記油分離器の内部に油が溜まっていない状態よりも前記油分離器（３０）から排出され前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加し、前記油分離器の内部に油が溜まっていない状態よりも前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加することで、前記他の圧縮機（２０）の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合う、
    請求項７に記載の圧縮装置。
  9. 前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量が増加する場合、前記他の圧縮機（２０）から吐出され前記一の圧縮機（１０）により吸入される油の流量が増加することで、前記一の圧縮機（１０）から前記油排出経路（６０）を通じて前記油分離器（３０）に流入する油の流量が増加し、前記油分離器（３０）に流入する油の流量が増加することで、前記油分離器（３０）の内部の油がオーバーフローし、前記油分離器（３０）の内部の油がオーバーフローすることで、前記油分離器（３０）から排出され前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加し、前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が増加することで、前記他の圧縮機（２０）の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合う、
    請求項７又は８に記載の圧縮装置。
  10. 前記他の圧縮機（２０）から吐出される油の流量が減少する場合、前記他の圧縮機（２０）から吐出され前記一の圧縮機（１０）により吸入される油の流量が減少することで、前記一の圧縮機（１０）から前記油排出経路（６０）を通じて前記油分離器（３０）に流入する油の流量が減少し、前記油分離器（３０）に流入する油の流量が減少することで、前記油分離器（３０）の前記分離量が減少して前記分離量より前記油戻し経路（７０）による油の戻し流量の方が多くなり、前記分離量より前記油戻し経路（７０）による油の戻し流量の方が多くなることで、前記油分離器（３０）の内部の油が減少して前記油分離器（３０）の油を分離する効率が上昇し、前記油分離器（３０）の油を分離する効率が上昇することで、前記油分離器（３０）から排出され前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が減少し、前記他の圧縮機（２０）に吸入される油の流量が減少することで、前記他の圧縮機（２０）の油の吸入流量と吐出流量とが釣り合う、
    請求項７乃至９の何れか一項に記載の圧縮装置。
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