WO2018116407A1

WO2018116407A1 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2018116407A1
Application number: PCT/JP2016/088114
Authority: WO
Inventors: 正紘伊藤
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-28
Also published as: JP6745909B2; CN110088540B; JPWO2018116407A1; EP3913299A1; EP3561410A1; US20190301778A1; CN110088540A; EP3561410A4

Abstract

冷凍サイクル装置（１）は、圧縮機群（３）、四方弁（５）、第１熱交換器（７）、膨張弁（９）、第２熱交換器（１１）、アキュームレータ（１３）および油貯め（１５）を備えている。油貯め（１５）と圧縮機群（３）の吐出側とが、第１電磁弁（１９）を設けた吐出ガスバイパス配管（１７）によって接続されている。油貯め（１５）とアキュームレータ（１３）とが、第２電磁弁（２３）を設けた第１油バイパス配管（２１）によって接続されている。油貯め（１５）と圧縮機群（３）とは、第３電磁弁（２７）を設けた第２油バイパス配管（２５）によって接続されている。

Description

冷凍サイクル装置

　本発明は冷凍サイクル装置に関し、特に、複数の圧縮機が並列に接続された圧縮機群を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

　冷凍サイクル装置には、複数の圧縮機を用いて冷媒を循環させる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置がある。このような冷凍サイクル装置では、冷媒回路に冷媒を循環させている間に、一の圧縮機の油の量と他の圧縮機の油の量とが不均一になることがある。たとえば、一の圧縮機の油の量が不足するような場合には、その一の圧縮機が焼き付くことが想定される。

　このような不具合を事前に回避するために、一の圧縮機の油面の高さと他の圧縮機の油面の高さとの差を利用して、油が多い圧縮機から油が少ない圧縮機へ油を供給することによって、各圧縮機の油の量を均一にする手法が知られている。この種の冷凍サイクル装置を開示した文献として、特許文献１がある。

特開２００７－１３９２１５号公報（特許第４１３０６７６号公報）

　冷凍サイクル装置では、たとえば、冷凍機の起動時、デフロスト後の再起動時等の過渡運転において、冷媒が十分にガス化されずに液体の冷媒（液冷媒）を含んだ冷媒が圧縮機に吸入される現象が起きることが知られている。このような現象は、液バックと呼ばれている。

　ここで、液バックが一の圧縮機において発生したとする。そうすると、一の圧縮機には、油とともに液冷媒を含む冷媒が送り込まれてしまい、一の圧縮機の油の実質的な量が少なくなり、油の濃度が低下することになる。このとき、一の圧縮機の油面の高さと他の圧縮機の油面の高さとがほぼ同じである場合には、その一の圧縮機では、油の濃度が低いにもかかわらず、他の圧縮機から一の圧縮機へ油が供給されず、一の圧縮機が焼き付いてしまうことが想定される。

　本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、液バックが発生したとしても、圧縮機が焼き付くのを防止することができる冷凍サイクル装置を提供することである。

　本発明に係る冷凍サイクル装置は、第１圧縮機および第２圧縮機を含む並列に接続された複数の圧縮機からなる圧縮機群、四方弁、凝縮器、膨張弁、蒸発器、アキュームレータが、冷媒配管によって接続された冷媒回路を有する冷凍サイクル装置であって油貯めを備えている。油貯めは、圧縮機群の吐出側とは第１開閉弁を介して接続され、アキュームレータとは第２開閉弁を介して接続され、圧縮機群の吸入側とは、第３開閉弁を介して接続されている。

　本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、液バックが発生した際に、油貯めの油が圧縮機群へ送り込まれる。これにより、圧縮機群が焼き付くのを防ぐことができる。

実施の形態に係る、圧縮機群を備えた冷凍サイクル装置の冷媒回路を含む構成を示す図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置における、アキュームレータ、油貯めおよび圧縮機群の配置関係を説明するための図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置を冷房運転させる場合の冷媒の流れを説明するための図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置を暖房運転させる場合の冷媒の流れを説明するための図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置の通常運転のフローチャートを示す図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置に液バックが発生した場合の動作のフローチャートを示す図である。比較例に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。比較例に係る冷凍サイクル装置の動作を説明するための第１の図である。比較例に係る冷凍サイクル装置の動作を説明するための第２の図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置に液バックが発生した場合の動作を説明するための第１の図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置に液バックが発生した場合の動作を説明するための第２の図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置の油貯めの油を満油にする動作を説明するための第１の図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置の油貯めの油を満油にする動作を説明するための第２の図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置の圧縮機群の油の量を同じ量にする均油動作を説明するための第１の図である。実施の形態において、冷凍サイクル装置の圧縮機群の油の量を同じ量にする均油動作を説明するための第２の図である。実施の形態において、変形例に係る冷凍サイクル装置の構成の部分を示す図である。

　実施の形態に係る冷凍サイクル装置について説明する。はじめに、冷凍サイクル装置の全体の基本構成について説明する。図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、基本構成として、圧縮機群３、四方弁５、第１熱交換器７、膨張弁９、第２熱交換器１１、アキュームレータ１３を備えている。この冷凍サイクル装置１では、第２熱交換器１１として、水熱交換器が適用されている。

　圧縮機群３、四方弁５、第１熱交換器７、膨張弁９、第２熱交換器１１およびアキュームレータ１３は、この順に冷媒配管５０によって接続されて、冷媒回路が構成される。圧縮機群３と四方弁５とが、冷媒配管５１（５０）によって接続されている。四方弁５と第１熱交換器７とが、冷媒配管５２（５０）によって接続されている。第１熱交換器７と膨張弁９とが、冷媒配管５３（５０）によって接続されている。

　膨張弁９と第２熱交換器１１とが、冷媒配管５４（５０）によって接続されている。第２熱交換器１１と四方弁５とが、冷媒配管５５（５０）によって接続されている。四方弁５とアキュームレータ１３とが、冷媒配管５６（５０）によって接続されている。アキュームレータ１３と圧縮機群３とが、冷媒配管５７（５０）によって接続されている。

　圧縮機群３は、第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂとを含む。第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂとは、並列に接続されている。第１圧縮機３ａの吐出側と冷媒配管５１とが、冷媒配管５１ａによって接続されている。第２圧縮機３ｂの吐出側と冷媒配管５１とが、冷媒配管５１ｂによって接続されている。第１圧縮機３ａの吸入側と冷媒配管５７とが、冷媒配管５７ａによって接続されている。第２圧縮機３ｂの吸入側と冷媒配管５７とが、冷媒配管５７ｂによって接続されている。

　実施の形態に係る冷凍サイクル装置１は、さらに、圧縮機群３（第１圧縮機３ａ、第２圧縮機３ｂ）に貯まった油を供給する油貯め１５を備えている。油貯め１５と圧縮機群３の吐出側とが、吐出ガスバイパス配管１７（第１配管）によって接続されている。吐出ガスバイパス配管１７の一端側は、冷媒配管５１から分岐する態様で冷媒配管５１に接続されている。吐出ガスバイパス配管１７の他端側は、油貯め１５の上部に接続されている。吐出ガスバイパス配管１７には、第１電磁弁１９（第１開閉弁）が設けられている。

　油貯め１５とアキュームレータ１３とが、第１油バイパス配管２１（第２配管）によって接続されている。第１油バイパス配管２１の一端側は、アキュームレータ１３の底面近傍の側部に接続されている。第１油バイパス配管２１の他端側は、油貯め１５の上部に接続されている。第１油バイパス配管２１には、第２電磁弁２３（第２開閉弁）が設けられている。

　油貯め１５と圧縮機群３（第１圧縮機３ａ、第２圧縮機３ｂ）とは、第２油バイパス配管２５（第３配管）によって接続されている。第２油バイパス配管２５は、本管２５ａと、本管２５ａから分岐した第１分岐管２５ｂおよび第２分岐管２５ｃとを含む。

　油貯め１５と第１圧縮機３ａとが、本管２５ａおよび第１分岐管２５ｂによって接続されている。第１分岐管２５ｂは、第１圧縮機３ａの下部に接続されている。油貯め１５と第２圧縮機３ｂとが、本管２５ａおよび第２分岐管２５ｃによって接続されている。第２分岐管２５ｃは、第２圧縮機３ｂの下部に接続されている。本管２５ａには、第３電磁弁２７が設けられている。

　さらに、アキュームレータ１３と圧縮機群３とは、第１油配管３１ａ（第４配管）と第２油配管３１ｂ（第４配管）とによって接続されている。第１油配管３１ａおよび第２油配管３１ｂの一端側は、共通の油配管３１の一端側として、アキュームレータ１３の下部に接続されている。第１油配管３１ａの他端側は、第１圧縮機３ａの下部に接続されている。第２油配管３１ｂの他端側は、第２圧縮機３ｂの下部に接続されている。

　次に、油貯め１５、アキュームレータ１３および圧縮機群３の上下方向（重力方向）の位置関係について説明する。図２に示すように、油貯め１５は、圧縮機群３に対して、油貯め１５に貯留される油の底、すなわち、油貯め１５において油が貯留される空間の底面が、圧縮機群３内の油の底、すなわち、圧縮機群３において油が貯留される空間の底面から高さＨ１に位置するように配置され、油貯め１５内に最大に貯留された油の油面が、圧縮機群３内の油の底から高さＨ３の位置に位置するように配置されている。また、アキュームレータ１３は、圧縮機群３に対して、アキュームレータ１３に貯留される油の底、すなわち、アキュームレータ１３において油が貯留される空間の底面が、圧縮機群３内の油の底から高さＨ２の位置に位置するように配置されており、高さＨ２は、油貯め１５内に最大に貯留された油の油面よりも高い位置である。

　この油貯め１５、アキュームレータ１３および圧縮機群３の配置関係は、圧縮機群３の均油動作、液バック発生時の圧縮機群３への返油動作、液バック発生時の油貯め１３への満油動作を行い易い配置になっている。これらの動作については、後述する。

　次に、上述した冷凍サイクル装置の通常の動作として、冷房運転について、図３に基づいて説明する。図３では、冷媒回路における冷媒の流れを矢印で示す。第１圧縮機３ａから吐出した高温高圧のガス状の冷媒は、冷媒配管５１ａを流れる。第２圧縮機３ｂから吐出した高温高圧のガス状態の冷媒は、冷媒配管５１ｂを流れる。冷媒配管５１ａを流れる冷媒と冷媒配管５１ｂを流れる冷媒とは合流して、冷媒配管５１を流れる。冷媒配管５１を流れる冷媒は、四方弁５、冷媒配管５２を流れて、凝縮器としての第１熱交換器７へ送られる。

　第１熱交換器７では、冷媒と外気との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、ガス状態の冷媒が凝縮して液化し、高圧の液冷媒になる。第１熱交換器７から送り出された高圧の液冷媒は、冷媒配管５３を流れ、膨張弁９によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、冷媒配管５４を流れて、蒸発器としての第２熱交換器１１へ送られる。

　第２熱交換器１１は水熱交換器である。第２熱交換器１１では、冷媒と水との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、水が冷却される。また、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒になる。第２熱交換器１１から送り出された低圧のガス冷媒は、冷媒配管５５、四方弁５および冷媒配管５６を流れて、アキュームレータ１３へ送られる。アキュームレータ１３では、冷媒に含まれる油が分離される。分離された油は、アキュームレータ１３内に貯留される。

　油と分離された冷媒は、冷媒配管５７を流れた後、冷媒配管５７から分岐する冷媒配管５７ａと冷媒配管５７ｂとをそれぞれ流れる。冷媒配管５７ａを流れる冷媒は、第１圧縮機３ａに流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び第１圧縮機３ａから吐出する。冷媒配管５７ｂを流れる冷媒は、第２圧縮機３ｂに流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び第２圧縮機３ｂから吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

　次に、冷凍サイクル装置の通常の動作として、暖房運転について、図４に基づいて説明する。図４では、冷媒の流れを矢印で示す。第１圧縮機３ａから吐出した高温高圧のガス状の冷媒は、冷媒配管５１ａを流れるとともに、第２圧縮機３ｂから吐出した高温高圧のガス状態の冷媒は、冷媒配管５１ｂを流れて、両冷媒は合流し、冷媒配管５１を流れる。冷媒配管５１を流れる冷媒は、四方弁５、冷媒配管５５を流れて、凝縮器としての第２熱交換器１１（水熱交換器）へ送られる。

　第２熱交換器１１では、冷媒と水との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、水が温められる。また、高温高圧のガス状態の冷媒は凝縮して液化し、高圧の液冷媒になる。第２熱交換器１１から送り出された高圧の液冷媒は、冷媒配管５４を流れ、膨張弁９によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、冷媒配管５３を流れて、蒸発器としての第１熱交換器７へ送られる。

　第１熱交換器７では、冷媒と外気との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒になる。第１熱交換器７から送り出された低圧のガス冷媒は、冷媒配管５２、四方弁５および冷媒配管５６を流れて、アキュームレータ１３へ送られる。

　アキュームレータ１３において油と分離された冷媒は、冷媒配管５７および冷媒配管５７ａを流れて第１圧縮機３ａに流れ込むとともに、冷媒配管５７および冷媒配管５７ｂを流れて第２圧縮機３ｂに流れ込む。第１圧縮機３ａおよび第２圧縮機３ｂにそれぞれ流れ込んだ冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び第１圧縮機３ａおよび第２圧縮機３ｂのそれぞれから吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

　実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、上述した通常の動作を行っている間に、液バックに備えて、油貯め１５の油が満油の状態であるか否かが、随時判断される。その動作のフローチャートについて、図５に基づいて説明する。

　まず、ステップＳ１では、圧縮機群３が起動される。ステップＳ２では、第１電磁弁１９、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７が閉じられる。ステップＳ３では、油貯め１５の油が、満油の状態であるか否かが判断される。ステップＳ３において、満油の状態であると判断された場合には、ステップＳ４において、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７を閉じた状態が維持される。

　一方、ステップＳ３において、満油の状態でないと判断された場合には、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７が開けられて、油貯め１５が満油の状態になるまで、アキュームレータ１３に貯留されている油が油貯め１５に供給される。油貯め１３が満油の状態になると、ステップＳ４において、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７が閉じられる。

　ステップＳ５では、圧縮機群３を停止する指令が出されたか否かが判断される。ステップＳ５において、圧縮機群３を停止する指令が出されたと判断された場合には、ステップＳ６において、圧縮機群３が停止される。一方、ステップＳ５において、圧縮機群３を停止する指令が出されていないと判断された場合には、ステップＳ３に戻って、ステップＳ３～Ｓ５の処理が繰り返されることになる。

　実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、この一連の動作を行っている間に、圧縮機群３の油の濃度を検知する動作が繰り返して行われる。その動作のフローチャートについて、図６に基づいて説明する。ステップＬＢ１において、動作がスタートする。ステップＬＢ２では、第２電磁弁２３が閉じられた状態が維持され、第２電磁弁２３が開いた状態の場合、第２電磁弁２３が閉じられる。ステップＬＢ３では、圧縮機群の油の濃度が、基準値（第１の値）以上であるか否かが判断される。ステップＬＢ３において、圧縮機群３の油の濃度が、基準値（第１の値）以上であると判断された場合には、ステップＬＢ４において、第１電磁弁１９および第３電磁弁２７を閉じた状態が維持される。

　一方、液バックが発生した場合には、液冷媒を含んだ冷媒が圧縮機群３に流れ込むため、圧縮機群３の油の濃度が下がることになる。圧縮機群３の油の濃度が、基準値（第１の値）よりも低いと判断された場合には、ステップＬＢ６において、第１電磁弁１９および第３電磁弁２７が開けられる。第２電磁弁２３を閉じた状態（ステップＬＢ２）で、第１電磁弁１９および第３電磁弁２７が開けられることで、圧縮機群３の吐出圧力によって、油貯め１５に貯留されている油が、第２油バイパス配管２５を流れて、圧縮機群３へ送り込まれる。

　油貯め１５の油は、圧縮機群３の油の濃度が基準値（第１の値）以上になるまで、圧縮機群３へ送り込まれる。圧縮機群３の油の濃度が、基準値（第１の値）以上になった場合には、ステップＬＢ４において、第１電磁弁１９および第３電磁弁２７が閉じられる。以下、ステップＬＢ１～ＬＢ５の一連の動作が繰り返されることになる。

　上述した冷凍サイクル装置１では、圧縮機群３の油を貯留する油貯め１５を設け、液バックが発生した際に、その油貯め１５の油を圧縮機群３へ送り込むことで、圧縮機群３の焼き付きを未然に防ぐことができる。このことについて、比較例に係る冷凍サイクル装置と比べて説明する。

　図７に示すように、比較例に係る冷凍サイクル装置１０１は、第１圧縮機１０３ａおよび第２圧縮機１０３ｂを含む圧縮機群１０３、四方弁１０５、室外熱交換器１０７、室外側減圧装置１０９ａ、室内側減圧装置１０９ｂ、室内熱交換器１１１、アキュームレータ１１３を備えている。この圧縮機群１０３等は、冷媒配管１５０によって接続されて、冷媒回路が構成される。

　さらに、比較例に係る冷凍サイクル装置１０１では、圧縮機群１０３の油を均一にする均油装置１５１が設けられている。均油装置１５１は、接続配管１４１、気液分離手段１４３、油配管１４５、１４７を有する。接続配管１４１は、圧縮機群１０３と気液分離手段１４３との間に接続されている。油配管１４５は、気液分離手段１４３と冷媒回路の冷媒配管１５０との間に接続されている。油配管１４７は、気液分離手段１４３とアキュームレータ１１３との間に接続されている。

　次に、比較例に係る冷凍サイクル装置１０１の動作について簡単に説明する。冷房運転時には、圧縮機群１０３から吐出した冷媒は、四方弁１０５、室外熱交換器１０７、室外側減圧装置１０９ａ、室内側減圧装置１０９ｂ、室内熱交換器１１１、四方弁１０５、アキュームレータ１１３を順次流れて、圧縮機群１０３に戻る。以下、このサイクルが繰り返される。

　暖房運転時には、圧縮機群１０３から吐出した冷媒は、四方弁１０５、室内熱交換器１１１、室内側減圧装置１０９ｂ、室外側減圧装置１０９ａ、室外熱交換器１０７、四方弁１０５、アキュームレータ１１３を順次流れて、圧縮機群１０３に戻る。以下、このサイクルが繰り返される。

　ここで、図８に示すように、この通常の動作において、圧縮機群１０３における第１圧縮機１０３ａの油７１が過多になり、第１圧縮機１０３ａの油７１の油面の位置が、接続配管１４１が第１圧縮機１０３ａに接続されている位置を超えた場合を想定する。

　この場合には、第１圧縮機１０３ａの油７１が接続配管１４１を流れて気液分離手段１４３に流れ込み、気液分離手段１４３が油７１で満たされる。気液分離手段１４３の油の一部が、油配管１４７を流れて、第１圧縮機１０３ａに戻される。気液分離手段１４３の残りの油７１は、油配管１４５を流れて、冷媒配管１５０に流れ込む。冷媒配管１５０に流れ込んだ油７１は、冷媒とともに最終的に圧縮機群１０３に送り込まれることになる。

　この動作によって、油が過多の第１圧縮機１０３ａの油７１を徐々に減少させることができる。また、油が少ない圧縮機（図示せず）に対しては、油を徐々に増加させることができる。比較例に係る冷凍サイクル装置１０１では、上記のようにして、圧縮機群１０３の油７１の量を均一にする均油動作が行われる。

　次に、比較例に係る冷凍サイクル装置１０１において、液バックが発生した場合を想定する。この場合には、液冷媒を含んだ冷媒と油とが圧縮機に送り込まれるため、第１圧縮機１０３内には濃度の低い油７３の量が多くなる（図９参照）。

　ここで、図９に示すように、第１圧縮機１０３ａ内の油７１、７３の油面の位置が、接続配管１４１が圧縮機１０３ａに接続されている位置よりも高くなった場合を想定する。この場合には、油７３の濃度が低くなっているのにもかかわらず、油面の高さとしては、油７１が過多な状態と同じ高さになるため、濃度の低い油７３が気液分離手段１４３に流れ込む。

　気液分離手段１４３に流れ込んだ、濃度の低い油７３は、油配管１４５、１４７等を流れて第１圧縮機１０３ａを含む圧縮機群１０３へ送り込まれることになる。このため、濃度の低い油７３が送り込まれた第１圧縮機１０３ａへ油７１を十分に供給することができず、第１圧縮機１０３ａが焼き付いてしまうことが想定される。

　比較例に係る冷凍サイクル装置１０１に対して実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、液バックが発生した際には、油貯め１５の油が、圧縮機群１０３へ供給されることになる。これについて、詳しく説明する。

　まず、前述したように、ステップＳ１～ステップＳ６の一連の動作（図５参照）を行っている間に、圧縮機群３の油の濃度を検知する処理が繰り返して行われる（図６参照）。図１０に示すように、過渡運転等により、液バックが発生すると、アキュームレータ１３に液冷媒を含んだ冷媒が、油とともに送り込まれる。このため、アキュームレータ１３には、濃度の低い油７３の量が増加することになる。

　圧縮機群３へは、液冷媒を含む冷媒が、その油７３とともに送り込まれることになり、圧縮機群３では、濃度の低い油７３が増加する。なお、液バックが発生した時点では、第１電磁弁１９、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７は、閉じられた状態にある。

　圧縮機群３の油７１、７３の濃度が基準値よりも低くなったのを検知（ステップＬＢ３）した時点で、図１１に示すように、第２電磁弁２３を閉じた状態で、第１電磁弁１９および第３電磁弁２７が開けられる（ステップＬＢ６）。これにより、圧縮機群３から吐出した冷媒が、冷媒配管５１から分岐した吐出ガスバイパス配管１７（第１電磁弁１９）を流れる。

　油貯め１５には、その冷媒の吐出圧力が作用することで、油貯め１５に貯留されている油７１が、圧縮機群３へ送り込まれることになる。第１圧縮機３ａへは、油７１は、第２油バイパス配管２５の本管２５ａ（第３電磁弁２７）と第１分岐管２５ｂを流れて送り込まれる。また、第２圧縮機３ｂへは、油７１は、本管２５ａと第２分岐管２５ｃとを流れて送り込まれる。

　この動作は、圧縮機群３の油７１、７３の濃度が基準値に達するまで行われる（ステップＬＢ３）。圧縮機群３の油７１の濃度が基準値（基準値以上）に達したことを検知（ステップＬＢ３）した時点で、第１電磁弁１９および第３電磁弁２７が閉じられる（ステップＬＢ４）。その後は、液バックが発生したか否かを随時検知しながら、通常の動作（図５参照）が行われることになる。

　こうして、実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、あらかじめ油貯め１５に貯留されている油７１が、液バックが発生した際に、圧縮機群３へ送り込まれることで、圧縮機群３が焼き付いてしまうのを未然に防ぐことができる。

　ここで、圧縮機群３の油７１、７３の濃度を検知する手法の例について説明する。たとえば、圧縮機群３の吐出側または吸入側の過熱度（スーパーヒート）を検知する手法がある。過熱度とは、過熱蒸気と乾燥飽和蒸気との温度差をいう。液バックが発生すると、圧縮機群３へは液冷媒が送り込まれるため、圧縮機群３から吐出する冷媒の温度が下がり、それに対応して過熱度が下がることになる。そこで、過熱度の基準値をあらかじめ設定しておき、過熱度がその基準値よりも低くなれば、液バックが発生したと判断することができる。

　また、圧縮機群３の圧縮機そのものの表面温度を検知する手法がある。液バックによって、圧縮機群３へ液冷媒が送り込まれると、圧縮機そのものの温度も下がることが考えられる。そこで、表面温度の基準値をあらかじめ設定しておき、表面温度がその基準値よりも低くなれば、液バックが発生したと判断することができる。さらに、圧縮機群３に油センサを設けて、油の濃度を直接検知するようにしてもよい。検知される油の濃度が、あらかじめ設定された油の濃度の基準値よりも低くなれば、液バックが発生したと判断することができる。

　実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、液バックが発生した際に、油貯め１５に貯留されている油７１が、圧縮機群３へ送り込まれることになる。このため、油貯め１５では、油７１が減って、満油の状態ではなくなる。冷凍サイクル装置１では、液バックに備えて、油貯め１５の油７１を満油の状態にしておく必要がある。そこで、次に、油貯め１５の油７１が減った場合に、油貯め１５の油７１を満油の状態にする動作について説明する。

　まず、図１２に示すように、液バックが発生して、油貯め１５に貯留されていた油７１が圧縮機群３へ送り込まれた後の油貯め１５では、油７１が満油の状態ではなくなっている。なお、圧縮機群３へ油７１を送り込む動作が完了した時点で、第１電磁弁１９、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７は閉じられた状態にある（ステップＬＢ４）。

　次に、図１３に示すように、アキュームレータ１３内に貯留されている油７１を油貯め１５に送り込む動作が行われる。第１電磁弁１９を閉じた状態で、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７が開けられる。これにより、アキュームレータ１３内の油７１が第１油バイパス配管２１（第１電磁弁２３）を流れて、油貯め１５に供給される。油貯め１５の油７１が満油になった時点で、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７が閉じられる。こうして、油貯め１５の油７１を満油にする動作が完了し、液バックに備えることができる。

　ここで、油貯め１５の油７１が満油の状態になったことを検知する手法の例について説明する。まず、油貯め１５に油面センサを設ける手法がある。アキュームレータ１３から油貯め１５に送り込まれる油の油面の位置を油面センサによって検知することで、満油になったことを判断することができる。

　また、第２電磁弁２３および第３電磁弁２７を、あらかじめ設定した時間だけ開けるようにしてもよい。アキュームレータ１３と油貯め１５との高さ関係ならびに第１油バイパス配管２１の長さおよび内径等の配置構造等によって、アキュームレータ１３から油貯め１５までの圧力損失が見積もられる。その圧力損失に基づいて、油貯め１５が空の状態から満油の状態になるまで油を送り込むのに要する時間を算出することができる。その時間を設定しておくことで、油貯め１５の油を満油の状態にすることができる。

　次に、実施の形態に係る冷凍サイクル装置１において、通常の動作を行っている間に行われている均油動作について説明する。冷凍サイクル装置１の圧縮機群３では、第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂとが設けられている。第１圧縮機３ａおよび第２圧縮機３ｂのそれぞれの誘導電動機は、運転環境に応じた所望の周波数（回転数）をもって駆動される。圧縮機群３から吐出した冷媒は、油とともに冷媒配管５０を流れる。

　運転環境が変化した場合には、周波数もその変化に応じて変えられることになる。このとき、図１４に示すように、たとえば、周波数が急に下げられるような状況になった場合には、第１圧縮機３ａの油７１の量に対して、第２圧縮機３ｂの油７１の量が少なくなることがある。また、周波数の変化がない場合であっても、冷媒回路を構成する冷媒配管５０の配置関係、冷媒配管５０の接続関係によっては、第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂとにおいて、油７１の量に偏りが生じることがある。

　油７１の量に偏りが生じた場合には、油７１の油面の高さの差を利用して、第１圧縮機３ａの油７１の量と第２圧縮機３ｂの油７１の量とをほぼ同じ量にする均油動作が行われる。

　まず、アキュームレータ１３に貯留されている油７１の油面の高さＰ３と、第２圧縮機３ｂ内の油７１の油面の高さＰ２との差によって、アキュームレータ１３内の油７１が、油配管３１および第２油配管３１ｂを流れて第２圧縮機３ｂに送り込まれる（矢印参照）。また、第１圧縮機３ａ内の油７１の油面の高さＰ１と第２圧縮機３ｂ内の油７１の油面の高さＰ２との差によって、第１圧縮機３ａ内の油７１が、第１油配管３１ａおよび第２油配管３１ｂを流れて第２圧縮機３ｂに送り込まれる（矢印参照）。

　図１５に示すように、この均油動作によって、第１圧縮機３ａの油７１の量と第２圧縮機３ｂの油の量とがほぼ同じ量にされる。この均油動作は、冷凍サイクル装置１が動作している間は、常に行われることになる。

　このように、上述した冷凍サイクル装置１では、冷凍サイクル装置として動作を行っている間では、圧縮機群３の第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂとの油７１の量を同じ量にする均油動作が行われている。液バックが発生した際には、濃度が低い油７３が送り込まれた第１圧縮機３ａまたは第２圧縮機３ｂに対して、油貯め１５から油７１を送り込み、第１圧縮機３ａまたは第２圧縮機３ｂが焼き付いてしまうのを未然に防ぐことができる。さらに、液バック後に、アキュームレータ１３から油貯め１５に油７１を送り込み、油貯め１５の油７１を満油の状態にすることで、さらなる液バックに備えることができる。

　（変形例）
　図１６に示すように、変形例に係る冷凍サイクル装置では、特に、第２油バイパス配管２５の第１分岐管２５ｂに第３電磁弁２７ａが設けられ、第２分岐管２５ｃに第３電磁弁２７ｂが設けられている。なお、これ以外の構成については、図１に示す冷凍サイクル装置１と同様である。

　変形例に係る冷凍サイクル装置によれば、第１圧縮機３ａに対して第３電磁弁２７ａを設け、第２圧縮機３ｂに対して第３電磁弁２７ｂを設けることで、油７１、７３の濃度が低下した特定の第１圧縮機３ａおよび／または第２圧縮機３ｂに対して、油貯め１５の油７１を選択的に送り込むことができる。

　なお、上述した冷凍サイクル装置１では、圧縮機群３として、第１圧縮機３ａと第２圧縮機３ｂとの２台の圧縮機が並列接続させた態様の圧縮機群を例に挙げて説明した。圧縮機群３の圧縮機の台数としては２台に限られず、３台以上であっても適用することが可能である。

　また、実施の形態において説明した冷凍サイクル装置の構成については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。

　今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

　本発明は、複数の圧縮機が並列に接続された圧縮機群を備えた冷凍サイクル装置に有効に利用される。

　１　冷凍サイクル装置、３　圧縮機群、３ａ　第１圧縮機、３ｂ　第２圧縮機、５　四方弁、７　凝縮器（第１熱交換器）、９　膨張弁、１１　蒸発器（第２熱交換器）、１３　アキュームレータ、１５　油貯め、１７　吐出ガスバイパス配管、１９　第１電磁弁、２１　第１油バイパス配管、２３　第２電磁弁、２５　第２油バイパス配管、２５ａ　本管、２５ｂ　第１分岐管、２５ｃ　第２分岐管、２７、２７ａ、２７ｂ　第３電磁弁、３１　油配管、３１ａ　第１油配管、３１ｂ　第２油配管、５０、５１ａ、５１ｂ、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５７ａ、５７ｂ　冷媒配管、７１、７３　油。

Claims

　第１圧縮機および第２圧縮機を含む並列に接続された複数の圧縮機からなる圧縮機群、四方弁、凝縮器、膨張弁、蒸発器、アキュームレータが、冷媒配管によって接続された冷媒回路を有する冷凍サイクル装置であって、
　前記圧縮機群の吐出側とは第１開閉弁を介して接続され、前記アキュームレータとは第２開閉弁を介して接続され、前記圧縮機群の吸入側とは、第３開閉弁を介して接続された油貯めを備えた、冷凍サイクル装置。
　前記アキュームレータにおいて油が貯留される空間の底面は、前記油貯めにおいて油が貯留される空間の底面よりも高い位置に配置され、前記油貯めにおいて油が貯留される空間の底面は、前記圧縮機において油が貯留される空間の底面よりも高い位置に配置された、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
　前記第１圧縮機内の油の濃度が第１の値よりも低い場合、前記油貯めに貯留された油が前記第１圧縮機内に供給される、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
　冷媒とともに前記冷媒回路を循環する油のうち、前記圧縮機群内の前記油の濃度が第１の値よりも低い場合には、前記第２開閉弁が閉じられた状態で、前記第１開閉弁および前記第３開閉弁が開けられて、前記圧縮機群の前記吐出側の圧力によって、前記油貯めの前記油が前記圧縮機群へ送り込まれる、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
　冷媒とともに前記冷媒回路を循環する油のうち、前記油貯めの前記油が満油でない場合には、前記第１開閉弁が閉じられた状態で、前記第２開閉弁および前記第３開閉弁が開けられて、前記油貯めの前記油が満油の状態になるまで、前記アキュームレータ内の前記油が供給される、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
　前記圧縮機群の前記吐出側と前記油貯めとを接続し、前記第１開閉弁が設けられた第１配管と、
　前記アキュームレータと前記油貯めとを接続し、前記第２開閉弁が設けられた第２配管と、
　前記油貯めと前記圧縮機群とを接続し、前記第３開閉弁が設けられた第３配管と
を備え、
　前記第１配管および前記第２配管は、前記油貯めの上部に接続され、
　前記第３配管は、前記油貯めの下部に接続された、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
　前記第３配管は、
　前記油貯めに接続された本管と、
　前記本管から分岐し、前記第１圧縮機に接続された第１分岐配管と、
　前記本管から分岐し、前記第２圧縮機に接続された第２分岐配管と
を含み、
　前記第３開閉弁は前記本管に設けられた、請求項６記載の冷凍サイクル装置。
　前記第３配管は、
　前記油貯めに接続された本管と、
　前記本管から分岐し、前記第１圧縮機に接続された第１分岐配管と、
　前記本管から分岐し、前記第２圧縮機に接続された第２分岐配管と
を含み、
　前記第３開閉弁は、前記第１分岐配管と前記第２分岐配管とのそれぞれに設けられた、請求項６記載の冷凍サイクル装置。
　冷媒とともに前記冷媒回路を循環する油のうち、前記第１圧縮機内の前記油の第１油面の高さが、前記第２圧縮機内の前記油の第２油面の高さよりも高い場合には、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁および前記第３開閉弁が閉じられた状態で、前記第１油面の高さと前記第２油面の高さとが同じ高さになるように、前記アキュームレータ内の前記油および前記第１圧縮機内の前記油が前記第２圧縮機に供給される、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
　前記アキュームレータと前記圧縮機群とを接続するとともに、前記第１圧縮機と前記第２圧縮機とを接続する第４配管を備え、
　前記アキュームレータ内の前記油は、前記第４配管を流れることによって前記第２圧縮機に供給され、
　前記第１圧縮機内の前記油は、前記第４配管を流れることによって前記第２圧縮機に供給される、請求項９記載の冷凍サイクル装置。