JP6157182B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は冷凍装置に関するものである。特に圧縮機への過給油を防止する構成などに関するものである。

例えば、複数の室外機を並列に配管接続した冷凍装置において、各室外機が有する圧縮機の適正油量を確保できる位置に相互に連通する均油管を設け、各圧縮機の吐出側に個別に油分離器を設けて冷媒ガスと冷凍機油とを分離している装置がある。油分離器で分離された冷凍機油は、油戻し管及びキャピラリーチューブを通して、各圧縮機の吸入側の配管（吸入管）へ流入するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特公平７−１２２５２２号公報

特許文献１に記載されているような圧縮機を備えている従来の冷凍装置は、圧縮機容器内の圧力が吸入圧力となる場合には、各圧縮機の間を均油管によって油を移動させることによって、必要油量を確保することができる。このため、運転容量の大きい圧縮機と小さい圧縮機とを相互に連通する場合、運転容量の大きい圧縮機ほど油上がりが大きくなって多くの油を使用するが、容器内圧力も低下する。したがって、運転容量の小さい圧縮機から油が移動し、圧縮機内の冷凍機油量のばらつきが解消されて必要油量を確保することができる。

しかし、この構造を、圧縮機容器内の圧力が吐出圧力となる圧縮機を有する冷凍装置に適用すると、運転容量の大きい圧縮機内圧力が運転容量の小さい圧縮機内圧力より高くなるために運転容量の小さい圧縮機の方向へ冷凍機油が移動する。運転容量の小さい圧縮機では冷凍機油が減少して必要油量を確保できなくなる。したがって、運転容量の大きい圧縮機では冷凍機油が過給油状態となり吸入管温度上昇につながることになる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷凍機油を過剰に圧縮機に戻さないようにする冷凍装置を得ることを目的とするものである。

本発明に係る冷凍装置は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮に係る冷媒を減圧させるための減圧装置と、減圧に係る冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、圧縮機の吸入側と接続され、余剰冷媒を貯留するアキュムレーターとを配管接続して冷媒回路を構成し、圧縮機と凝縮器との間にあって、圧縮機から吐出した油を分離する油分離器と、油分離器が分離した油を圧縮機の吸入側配管に送る戻り配管と、戻り配管とアキュムレーターの冷媒流入側配管とを接続し、戻り配管を通る油をアキュムレーターに送る返油バイパス管と、返油バイパス管における油の通過を制御する開閉装置と、開閉装置の開閉制御を行う制御装置と、アキュムレーターと圧縮機とを配管接続して、アキュムレーター内の油を圧縮機に送る返油管と、返油管の温度である返油管温度を検知する返油管温度検出装置とを備え、制御装置は、返油管温度が所定温度以上であると判断すると、返油バイパス管に油を通過させるように制御するものである。

本発明に係る冷凍装置によれば、戻り配管とアキュムレーターの流入側とを接続する返油バイパス管を設け、戻り配管を流れる油がアキュムレーターにも流れるようにしたので、油分離器から圧縮機２に直接流れる油の量を少なくし、圧縮機２への過給油を防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の構成の一例を概略化して示す構成図である。 過給油になった圧縮機を想定した圧縮機内部の油量と圧縮機からの吐出油量との関係を示した図である。 本発明の実施の形態１に係る制御系の構成を示すブロック図である。 吸入管温度センサ４１が検知した吸入管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス電磁弁２６の開閉制御を説明する図である。 シェル下温度センサ４２が検知したシェル下温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス電磁弁２６の開閉制御を説明する図である。 返油管温度センサ４３が検知した返油管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス電磁弁２６の開閉制御を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍装置２００の構成の一例を概略化して示す構成図である。 本発明の実施の形態２に係る制御系の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍装置３００の構成の一例を概略化して示す構成図である。 本発明の実施の形態３に係る制御系の構成を示すブロック図である。 吸入管温度センサ４１が検知した吸入管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス調整弁２８の開度制御を説明する図である。 シェル下温度センサ４２が検知したシェル下温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス調整弁２８の開度制御を説明する図である。 返油管温度センサ４３が検知した返油管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス調整弁２８の開度制御を説明する図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍装置４００の構成の一例を概略化して示す構成図である。 本発明の実施の形態４に係る制御系の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ここで、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。さらに、以下の説明では、特に区別する必要がない場合には、符号に付したａ、ｂなどの添字を省略している場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の構成の一例を概略化して示す構成図である。図１に基づいて、本発明の実施の形態１に係る冷凍装置１００の構成及び動作について説明する。冷凍装置１００は、例えばスーパーマーケット、コンビニエンスストアのショーケース、冷蔵庫、冷凍庫などに用いられるものである。そして、本実施の形態における冷凍装置１００は、圧縮機２の過給油を低減して、圧縮機２の品質の向上をはかるようにしたものである。

図１に示すように、本実施の形態の冷凍装置１００は、複数台（図１では２台）の室外機１ａ、１ｂを備えている。室外機１ａ、１ｂは、減圧装置である膨張弁２１及び蒸発器２２を有する室内機２０に液配管２３及びガス配管２４を介して互いに並列に接続されている。ここで、図１では、室外機１（圧縮機２）を２台並列接続している場合を例に示しているが、３台以上であってもよい。また、効果は少ないが、室外機１（圧縮機２）が１台であっても適用可能である。そして、図１では、室内機２０が１台である場合を例に示しているが、通常、室内機２０は複数台接続されている。

室外機１ａ、１ｂは、それぞれ、圧縮機２ａ、２ｂ、油分離器３ａ、３ｂ、凝縮器４ａ、４ｂ、アキュムレーター５ａ、５ｂ、オイルレギュレーター６ａ、６ｂを備えている。そして、冷凍装置１００では、凝縮器４ａ、４ｂを膨張弁２１に通じる液配管２３に、アキュムレーター５ａ、５ｂを蒸発器２２に通じるガス配管２４に分配器２５ａを介して接続する。このように各要素機器を配管接続することで、冷媒回路を形成する。そして、冷媒及び冷媒に含まれる冷凍機油（以下、油という）が冷媒回路内を循環する。

圧縮機２ａ、２ｂは、冷媒を圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する。圧縮機２ａ、２ｂはスクロールなどのシェル内部が低圧となる低圧シェルタイプで、容量可変のインバータ圧縮機であり、圧縮機シェル内に油が保持される構造となっている。油分離器３ａ、３ｂは、圧縮機２ａ、２ｂの吐出側に設けられ、圧縮機２ａ、２ｂから冷媒とともに吐出された油を冷媒から分離するものである。凝縮器４ａ、４ｂは、圧縮機２ａ、２ｂから吐出された冷媒と例えば図示省略の送風機から供給される空気との間で熱交換を行って冷媒を凝縮させるものである。アキュムレーター５ａ、５ｂは、圧縮機２ａ、２ｂの吸入側に設置され、冷凍サイクルを循環する冷媒のうち余剰冷媒を貯留するためのものである。オイルレギュレーター６ａ、６ｂは、圧縮機２ａ、２ｂへの液戻り量を制御し、圧縮機２ａ、２ｂ内の油量を規定量に保つためのものである。

膨張弁２１は、冷媒回路を循環する冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張弁２１として、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁などで構成するとよい。蒸発器２２は、膨張弁２１で減圧された冷媒と例えば図示省略の送風機から供給される空気との間で熱交換を行って冷媒を蒸発させるものである。

分配器２５ａは、ガス配管２４を流れて来た冷媒及び油をアキュムレーター５ａ、５ｂに分配するものである。

アキュムレーター５ａ、５ｂは、各アキュムレーター５内に貯留される油量の偏りを是正するために、均油管１０で相互に接続されている。均油管１０には油の流通を開閉する電磁弁１２ａが設けられている。ここで、均油管１０の先端部１０ａ、１０ｂは各アキュムレーター５ａ、５ｂの底部を貫通して挿入されており、均油管１０の端部流入口はアキュムレーター５ａ、５ｂの底面より所定の高さ（同じ高さ）に設置されている。これにより、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に常時確保できる最小限度の油量を設定することができる。アキュムレーターの内の一つに常時確保できる最小限度の油量は通常、１〜２Ｌ程度である。

また、アキュムレーター５ａ、５ｂ内のガス冷媒（分離しきれなかった油を含む）はガス吸入管７ａ、７ｂを経て圧縮機２ａ、２ｂに吸入される。ガス吸入管７ａ、７ｂは、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に挿入される一端部がＵ字状に形成されており、そのＵ字管部分にそれぞれ油戻し穴８ａ、８ｂを有する。ただし、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に挿入されるＵ字管部分は、直管状であってもよく、また直管部には油戻し穴８ａ、８ｂを備えなくてもよい。さらに、アキュムレーター５ａ、５ｂ内に貯留した油を圧縮機２ａ、２ｂに戻すための返油管１３ａ、１３ｂがその一端部をアキュムレーター５ａ、５ｂの底部に貫通接続され、他端部はオイルレギュレーター６ａ、６ｂに接続されている。

オイルレギュレーター６ａ、６ｂと圧縮機２ａ、２ｂとは吸入管１４ａ、１４ｂと均圧管１５ａ、１５ｂで接続されている。オイルレギュレーター６ａ、６ｂの内部には浮き子と連動するフロート弁（図示せず）が設けられている。油面が規定高さ以下の場合は、フロート弁が開放し、油が圧縮機２ａ、２ｂへ供給される。油面が規定高さとなった場合は、フロート弁が遮断し、圧縮機２ａ、２ｂへの油の供給が停止するようになっている。ここで、油分離器３ａ、３ｂにて分離され貯留された油は、キャピラリーチューブ（図示せず）を介して、又はキャピラリーチューブを介さず、直接、戻り配管２９ａ、２９ｂを通って、ガス吸入管７ａ、７ｂを経由して圧縮機２ａ、２ｂに返油されるようになっている。

本実施の形態の冷凍装置１００において、必要となる油の量は圧縮機２ａ、２ｂ内に適量として確保する油量と、圧縮機２を出て冷媒回路の配管、機器などに存在する油量との合算量となる。実際に冷媒回路内に充填する油の量は合計量よりも余分に充填することとなる。余分な油はアキュムレーター５ａ、５ｂに貯留される。

次に、本実施の形態における冷凍装置１００での冷媒の流れについて説明する。冷媒の流れは、図１において、実線の矢印で示している。圧縮機２ａ、２ｂから吐出された高温高圧のガス冷媒は、油分離器３ａ、３ｂを経て凝縮器４ａ、４ｂで凝縮液化される。液化された冷媒は、その後、液配管２３を経て室内機２０の膨張弁２１で減圧され二相冷媒となり、蒸発器２２で蒸発ガス化される。ガス化された冷媒は、その後、ガス配管２４及び分配器２５ａを経て各室外機１ａ、１ｂのアキュムレーター５ａ、５ｂに入る。アキュムレーター５ａ、５ｂに入りさらに蒸発ガス化された冷媒はガス吸入管７ａ、７ｂを経て圧縮機２ａ、２ｂに吸入される。このようにして、冷媒が冷媒回路を循環する。

次に、本実施の形態における冷凍装置１００での油の流れについて説明する。油の流れは、図１において、破線の矢印で示している。圧縮機２ａ、２ｂからガス冷媒とともに吐出される油のうち、９０％程度は油分離器３ａ、３ｂで冷媒と分離される。分離された油は、戻り配管２９ａ、２９ｂを通ってガス吸入管７ａ、７ｂに流入して、圧縮機２ａ、２ｂに返油される。油分離器３ａ、３ｂで分離されなかった油は、冷媒とともに凝縮器４ａ、４ｂ、液配管２３、膨張弁２１、蒸発器２２、ガス配管２４、分配器２５ａを順次経由して、室外機１ａ、１ｂに再び流入し、アキュムレーター５ａ、５ｂに流入する。

アキュムレーター５ａ、５ｂでは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ー５ａ、５ｂの底部に滞留する。アキュムレーター５ａ、５ｂに滞留する油は、返油管１３ａ、１３ｂからオイルレギュレーター６ａ、６ｂを介して圧縮機２ａ、２ｂに供給される。オイルレギュレーター６ａ、６ｂと圧縮機２ａ、２ｂとの油面高さを等しくするため、ガスを通流させる均圧管１５ａ、１５ｂが接続されている。そして、冷凍装置１００内の余剰油は、低圧部のアキュムレーター５ａ、５ｂ内に貯留される。

アキュムレーター５ａ、５ｂから圧縮機２ａ、２ｂまでの冷媒の流れには、配管内の摩擦損失による圧力損失が生じる。この圧力損失分の差圧がアキュムレーター５ａ、５ｂから圧縮機２ａ、２ｂまで油が流れる駆動力となる。また、アキュムレーター５ａ、５ｂ内の油面と圧縮機２ａ、２ｂ内の油面の高低差から生じる油面ヘッド差も、油の流れに影響を与える。アキュムレーター５ａ、５ｂの油面が圧縮機２ａ、２ｂ内の油面よりも上部にあれば、アキュムレーター５ａ、５ｂから圧縮機２ａ、２ｂに油の供給が促進される。逆に下部にあれば油の供給は阻害される。

実際の運転では、圧縮機２から吐出される高圧ガス冷媒に含まれる油量のバラツキ、分配器２５ａの組み立ての際に発生する取り付け角度のバラツキなどにより、室外機１ａ内と室外機１ｂ内とにおける油が均等ではない。また、冷凍装置１００は、一般的に、室内機２０の庫内温度が＋１５〜−５５℃、蒸発器２２の蒸発温度が＋１０〜−６５℃程度の環境下で使用される。低温域で使用される蒸発器２２の熱交換器部のフィンには霜が付き、着霜量が多くなると蒸発器２２の熱交換能力が低下し、庫内温度が上昇、庫内にある商品の品質が悪化してしまう。

よって、低温域で冷凍装置１００を使用する場合、蒸発器２２の霜を１日に数回（庫内の商品や温度設定により、任意で回数を決めることができる）溶かす霜取り運転を行っている。１回の霜取り運転の詳細については、まず、冷凍装置１００の運転を停止（約２０〜３０分）させる。その間に、例えば蒸発器２２のファンを停止させた状態で、熱交換器フィン内部にあるヒーターに通電して、加熱して付着した霜を溶かす。霜を溶かす方法としては、ヒーター以外にも、高温高圧の冷媒ガスを流して蒸発器内部から熱を供給する方法、蒸発器２２のファンを停止させるのみの方法などがある。

霜を溶かした直後の蒸発器２２の内部は高温になっている。この状態でファンを回転させると、高温の空気が冷却対象空間内に流れ、空間の温度を上昇させてしまう可能性がある。また、高温の空気が空間内の冷たい空気に冷やされて、商品に再着霜して商品の品質に影響を与える可能性がある。そこで、霜を溶かした直後の約３〜２０分は、蒸発器２２に空気を通過させるファンを停止させた状態にして冷凍装置１００を運転する。約３〜２０分の間に蒸発器２２内部の温度が冷却される。その後、蒸発器２２のファンを運転することにより、庫内温度の上昇を最小限度に防いでいる。

ただし、蒸発器２２のファンを運転していない間も、冷凍装置１００は運転している状態である。この間における蒸発器２２側での熱交換が十分ではない。このため、冷凍装置１００では、蒸発器２２側で冷媒は蒸発ガス化されず、二相冷媒のままとなる。この二相冷媒の内、特に液冷媒が、油分離器３で分離できなかった１０％程度の油（ガス配管２４に滞留している油）を、室外機１側に全て戻す（液バック運転）ことになる。この滞留している油は、上記のバラツキの影響や霜を溶かす時間内で上昇した分の庫内温度を再冷却する過渡的な運転にて、複数台の室外機１に均等に分配できないことが考えられる。

例えば、複数の圧縮機２のうち、１台だけ起動させた場合、起動した圧縮機２の室外機１には、すべての圧縮機２が吐出した油と液冷媒とが一度に戻ることになる。そして、戻った油と液冷媒とが１台のアキュムレーター５に貯留されることになる。戻った油は、すべての圧縮機２から吐き出された油量である。アキュムレーター５は、油量が多いこと、及び、液バック運転により、オーバーフローする時間が早くなる。そして、圧縮機２に流入する油も過給油になってしまう。

図２は、過給油になった圧縮機を想定した圧縮機内部の油量と圧縮機からの吐出油量（油循環量）との関係を示した図である。図２では、横軸が圧縮機内部の油量（Ｌ）を、縦軸が圧縮機からの吐出油量（油循環量％）を、それぞれ示している。

図２に示した通り、過給油になるほど（圧縮機内部の油量が多くなるほど）、圧縮機からの吐出油量は多くなる。また、インバータ圧縮機においては、運転周波数が高速になるほど、冷媒循環量が増加するとともに吐出油量も多くなる。

吐出された油は、高温の冷媒ガスに混じり、油分離器３にて分離され、圧縮機２のガス吸入管７側に返油される。よって、油量が多いほど、ガス吸入管７を通る低温の冷媒ガスで油を冷却することができず、圧縮機２が吸入する油と冷媒ガスとが高温になってしまう。高温の冷媒ガスを吸入することにより、圧縮機２は、モータ温度の過上昇、圧縮機２内の部品の劣化などが生じて、圧縮機２の品質が低下する可能性がある。

そこで、複数台の室外機１を備えている冷凍装置１００においては、室外機１ａ、１ｂにそれぞれ返油バイパス管２７ａ、２７ｂを設ける。そして、油分離器３ａ、３ｂで分離された油が、ガス吸入管７ａ、７ｂに流入する流路と返油バイパス管２７ａ、２７ｂを通過してアキュムレーター５ａ、５ｂに流入する流路とに分ける。また、返油バイパス管２７ａ、２７ｂの間には、開閉装置となるバイパス電磁弁２６ａ、２６ｂを設ける。

返油バイパス管２７ａ、２７ｂ及びバイパス電磁弁２６ａ、２６ｂを設けることで、圧縮機２に返油される油の量を調整することができるため、圧縮機２が吸入する冷媒の温度上昇を抑制することができる。また、圧縮機２への過給油による品質低下を抑制することができる。ここで、本実施の形態においては、油分離器３とアキュムレーター５の流入側配管とを、直接戻り配管２９によって配管接続するようにしていない。これは、油分離効率がよい油分離器３の方が、オイルレギュレーター６よりも圧縮機２への油戻り量が多いためである。もし、油分離器３とアキュムレーター５の流入側配管とを直接配管接続した場合、圧縮機２への油戻り量が少なくなってしまう。このため、圧縮機負荷の高い条件での運転時において、圧縮機２内の油枯渇が問題となり、圧縮機２が故障となる可能性がある。そこで、本実施の形態では、圧縮機２のガス吸入管７側に返油する戻り配管２９とアキュムレーター５の流入側配管に返油する返油バイパス管２７とに分けるようにしている。

＜制御系＞
図３は本発明の実施の形態１に係る制御系の構成を示すブロック図である。制御装置３０は冷凍装置１００（特に室外機１ａ、１ｂ）の制御を行う。本実施の形態の制御装置３０は、特に、圧縮機２に戻す油を調整するために各機器の制御を行う。制御装置３０は、操作部５００、記憶部５０１及び制御部５０２とを備えている。

操作部５００は、例えば操作者が冷凍装置１００の運転に係る設定、指示などを入力するための入力手段などで構成する。記憶部５０１は、制御部５０２が処理を行うために一時的又は長期的に用いるデータを記憶する。例えば操作部５００を介して入力された設定に関するデータなどを記憶する。制御部５０２は、例えばＣＰＵなどを有するマイクロコンピュータなどで構成する。本実施の形態では、例えばバイパス電磁弁２６ａ、２６ｂの開閉を適宜制御して、吸入管温度を調整するための処理を行う。

また、図１及び図３に示すように、本実施の形態では、吸入管温度センサ４１ａ及び４１ｂ、シェル下温度センサ４２ａ及び４２ｂ並びに返油管温度センサ４３ａ及び４３ｂを有している。これらの温度センサは、制御装置３０がバイパス電磁弁２６ａ、２６ｂの開閉制御において、判断の材料とする温度を検知するセンサである。

吸入管温度センサ４１ａ、４１ｂは、吸入側配管であるガス吸入管７ａ、７ｂの温度（ガス吸入管７ａ、７ｂを流れるガス冷媒温度）を検知する温度センサ（吸入側温度検出装置）である。また、シェル下温度センサ４２ａ、４２ｂは、圧縮機２（シェル）下部の温度を検知する温度センサである。そして、返油管温度センサ４３ａ、４３ｂは、返油管１３ａ、１３ｂを流れる油の温度を検知する温度センサである。各温度センサは、検知に係る温度のデータを信号に含めて制御装置３０に送る。

＜動作：バイパス電磁弁２６が開のとき＞
次に制御装置３０によるバイパス電磁弁２６の開閉制御について説明する。例えば、室外機１の運転中にバイパス電磁弁２６を開くことにより、油分離器３で分離された油の一部は返油バイパス管２７を通過し、アキュムレーター５に流入する。アキュムレーター５がバッファの役割を果たすことになり、すべての油がガス吸入管７に流入して圧縮機２に返油されることはなくなる。また、アキュムレーター５内は低温・低圧の状態であるため、アキュムレーター５に流入した油は温度が下がる。この状態で冷媒とともにガス吸入管７に流入して圧縮機２に返油されることになる。以上より、油は過給油とならず、圧縮機２に流入する冷媒の温度を抑制することができる。

＜バイパス電磁弁２６ａ、２６ｂの制御方法１＞
図４は吸入管温度センサ４１が検知した吸入管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス電磁弁２６の開閉制御を説明する図である。

例えば、操作部５００を操作して、トリガーとなる吸入管温度を３０℃、温度ディファレンシャルを２℃と設定する。温度ディファレンシャルは、バイパス電磁弁２６の開閉に伴うハンチングを防止するために設ける。冷凍装置１００の配管形状、長さなどが装置によって異なること、センサの測定誤差などを考慮し、操作部５００にて、温度ディファレンシャルの数値変更、トリガーとなる吸入管温度を設定できるようにしている。

そして、吸入管温度センサ４１が一定時間毎に検知を行い、吸入管温度が３２℃以上であると判断すると、バイパス電磁弁２６を開にして、返油バイパス管２７へも油を流すようにして吸入される冷媒の温度が高くならないようにする。

さらに、バイパス電磁弁２６を開にした後、一定時間毎に検知した吸入管温度に基づいて、吸入管温度センサ４１が検知した吸入管温度が、温度ディファレンシャルを考慮して２８℃以下であると判断すると、バイパス電磁弁２６を閉にして、油が返油バイパス管２７を通過しないようにする。以上のようにして開閉制御を繰り返し、圧縮機２への過給油を防ぎ、ガス吸入管７の温度が上昇しすぎないようにする。

＜バイパス電磁弁２６ａ、２６ｂの制御方法２＞
図５はシェル下温度センサ４２が検知したシェル下温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス電磁弁２６の開閉制御を説明する図である。

例えば、操作部５００を操作して、トリガーとなるシェル下温度を３５℃、温度ディファレンシャルを２℃と設定する。吸入管温度の場合と同様に、冷凍装置１００の配管形状、長さなどが装置によって異なることを考慮し、操作部５００にて温度ディファレンシャルの数値変更、トリガーとなるシェル下温度を設定できるようにしている。

そして、シェル下温度センサ４２が一定時間毎に検知を行い、シェル下温度が３７℃以上であると判断すると、バイパス電磁弁２６を開にして、返油バイパス管２７へも油を流すようにして吸入される冷媒の温度が高くならないようにする。

さらに、バイパス電磁弁２６を開にした後、一定時間毎に検知したシェル下温度に基づいて、シェル下温度センサ４２が検知したシェル下温度が３３℃以下であると判断すると、バイパス電磁弁２６を閉にして、油が返油バイパス管２７を通過しないようにする。

＜バイパス電磁弁２６ａ、２６ｂの制御方法３＞
図６は返油管温度センサ４３が検知した返油管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス電磁弁２６の開閉制御を説明する図である。

例えば、操作部５００を操作して、トリガーとなる返油管温度を３５℃、温度ディファレンシャルを２℃と設定する。吸入管温度の場合と同様に、冷凍装置１００の配管形状、長さなどが装置によって異なることを考慮し、操作部５００にて温度ディファレンシャルの数値変更、トリガーとなる返油管温度を設定できるようにしている。

そして、返油管温度センサ４３が一定時間毎に検知を行い、返油管温度が３７℃以上であると判断すると、バイパス電磁弁２６を開にして、返油バイパス管２７へも油を流すようにして吸入される冷媒の温度が高くならないようにする。

さらに、バイパス電磁弁２６を開にした後、一定時間毎に検知した返油管温度に基づいて、返油管温度センサ４３が検知した返油管温度が３３℃以下であると判断すると、バイパス電磁弁２６を閉にして、油が返油バイパス管２７を通過しないようにする。

ここで、特に限定はしないが、例えば吸入管温度センサ４１、シェル下温度センサ４２及び返油管温度センサ４３をすべて用いて開閉制御を行う必要はない。例えば、コストダウンをはかるために設けられていないセンサがあるなどの場合には、他のセンサの検知に基づいて開閉制御を行うようにしてもよい。また、例えば冷凍装置１００の種類、設置場所などによって配管構造が異なるなどの場合、位置によってセンサの検知精度が異なることがあるため、検知精度が高いセンサを選択して開閉制御を行えるようにしてもよい。このとき、用いるセンサを操作部５００により選択設定できるようにすればよい。逆に、吸入管温度センサ４１、シェル下温度センサ４２及び返油管温度センサ４３が検知する温度に基づいて開閉制御（いずれかの検知に係る温度が開く条件を満たせば弁を開き、閉じる条件を満たせば弁を閉じるなど）を行ってもよい。

以上のように、実施の形態１の冷凍装置１００によれば、戻り配管２９とアキュムレーター５の流入側とを接続する返油バイパス管２７を設け、戻り配管２９を流れる油がアキュムレーター５にも流れるようにしたので、油分離器３から吸入管１４に流れる油の量を少なくし、圧縮機２への過給油を防ぐことができる。このとき、制御装置３０が、バイパス電磁弁２６を開閉制御して、アキュムレーター５に通ずる返油バイパス管２７への油の通過を制御するようにしたので、油分離器３で分離した油がすべて圧縮機２に戻すことがなく、圧縮機２に冷凍器油を過給油しないようにすることができる。また、圧縮機２が吸入する冷媒の温度を低くすることができるので、圧縮機２の損傷を防止することができる。このとき、圧縮機の種類に関係なく、適用することができる。

また、制御装置３０がバイパス電磁弁２６を開閉制御する際、吸入管温度センサ４１が検知する吸入管温度を用いるようにしたので、圧縮機２が吸入する冷媒の温度から直接的にバイパス電磁弁２６を開閉制御することができる。

また、制御装置３０がバイパス電磁弁２６を開閉制御する際、シェル下温度センサ４２が検知するシェル下温度を用いるようにしたので、圧縮機２が吸入した油（冷媒）の温度からバイパス電磁弁２６を開閉制御することができる。

また、制御装置３０がバイパス電磁弁２６を開閉制御する際、返油管温度センサ４３が検知する返油管温度を用いるようにしたので、圧縮機２に戻される油の温度からバイパス電磁弁２６を開閉制御することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍装置２００の構成の一例を概略化して示す構成図である。本実施の形態の冷凍装置２００は室外機１ａ、１ｂ、１ｃを３台並列に接続した場合について説明する。図３において、室外機１ｃの構成要素については各室外機１ａ、１ｂの構成要素と同じであるので、各構成要素を表す数字に符号ｃを順番に付けて表している。また、ガス配管２４を通過する冷媒を３つに分岐するため、分配器２５ａ及び２５ｂを有している。分配器２５ａにおいて、室外機１ａ側と室外機１ｂ、１ｃ側とに冷媒を分配し、分配器２５ｂにおいて、室外機１ｂ側と室外機１ｃ側とに冷媒を分配する。冷凍装置２００の動作及び冷凍装置２００の動作に伴う室外機１ｃの動作については、実施の形態１で説明した室外機１ａ、１ｂにおける動作と同様である。

図８は本発明の実施の形態２に係る制御系の構成を示すブロック図である。図８において、図３と同じ符号を付しているものについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作などを行う。図８に示すように、本実施の形態では、吸入管温度センサ４１ｃ、シェル下温度センサ４２ｃ、返油管温度センサ４３ｃからも、各温度センサが検知した温度に係る信号が送られる。そして、制御装置３０は、バイパス電磁弁２６ｃの開閉制御を行う。開閉制御の方法については、実施の形態１で説明したことと同様である。以上のようにして、３台以上の室外機１を有する冷凍装置２００においても、返油バイパス管２７を設け、バイパス電磁弁２６を開閉制御することで、圧縮機２へ過給油を防ぐなどすることができる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る冷凍装置３００の構成の一例を概略化して示す構成図である。図９において、図１と同じ符号を付している機器などについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作などを行う。

図９において、冷凍装置３００は、実施の形態１で説明したバイパス電磁弁２６ａ、２６ｂの代わりにバイパス調整弁２８ａ、２８ｂを設置したものである。バイパス調整弁２８ａ、２８ｂは、制御装置３０からの指示に基づいて開度を変化させることができる、例えば電子膨張弁などで構成する。このため、返油バイパス管２７ａ、２７ｂを通過する冷媒量を細かく調整することができる。

＜制御系＞
図１０は本発明の実施の形態３に係る制御系の構成を示すブロック図である。図１０において、図３と同じ符号を付しているものについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作などを行う。図１０に示すように、本実施の形態では、制御装置３０は、吸入管温度センサ４１、シェル下温度センサ４２、返油管温度センサ４３から送られる信号に基づいて、バイパス調整弁２８の開度制御を行う。

＜動作：バイパス調整弁２８が開のとき＞
次に制御装置３０によるバイパス調整弁２８の開度制御について説明する。実施の形態１のバイパス電磁弁２６と同様に、例えば、室外機１の運転中にバイパス調整弁２８を開くことにより、油分離器３で分離された油は返油バイパス管２７を通過してアキュムレーター５にも流入する。このため、過給油とならず、圧縮機２に流入する冷媒の温度を抑制することができる。

＜バイパス調整弁２８ａ、２８ｂの制御方法１＞
図１１は吸入管温度センサ４１が検知した吸入管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス調整弁２８の開度制御を説明する図である。

例えば、操作部５００を操作して、トリガーとなる吸入管温度を３０℃、温度ディファレンシャルを２℃と設定する。温度ディファレンシャルは、バイパス調整弁２８の開度変化に伴うハンチングを防止するために設ける。冷凍装置３００の配管形状、長さなどが装置によって異なること、センサの測定誤差などを考慮し、操作部５００にて、温度ディファレンシャルの数値変更、トリガーとなる吸入管温度を設定できるようにしている。

そして、吸入管温度センサ４１が一定時間毎に検知を行い、吸入管温度が３２℃以上であると判断すると、バイパス調整弁２８の開度を開方向にして、返油バイパス管２７へも油を流すようにして吸入される冷媒の温度が高くならないようにする。

さらに、バイパス調整弁２８の開度を開いた後、一定時間毎に検知した吸入管温度に基づいて、吸入管温度センサ４１が検知した吸入管温度が、温度ディファレンシャルを考慮して２８℃以下であると判断すると、バイパス調整弁２８の開度を閉方向にして、油が返油バイパス管２７を通過しないようにする。以上のようにして開度制御を繰り返し、圧縮機２への過給油を防ぎ、ガス吸入管７の温度が上昇しすぎないようにする。

＜バイパス調整弁２８ａ、２８ｂの制御方法２＞
図１２はシェル下温度センサ４２が検知したシェル下温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス調整弁２８の開度制御を説明する図である。

例えば、操作部５００を操作して、トリガーとなるシェル下温度を３５℃、温度ディファレンシャルを２℃と設定する。吸入管温度の場合と同様に、冷凍装置３００の配管形状、長さなどが装置によって異なることを考慮し、操作部５００にて温度ディファレンシャルの数値変更、トリガーとなるシェル下温度を設定できるようにしている。

そして、シェル下温度センサ４２が一定時間毎に検知を行い、シェル下温度が３７℃以上であると判断すると、バイパス調整弁２８の開度を開方向にして、返油バイパス管２７へも油を流すようにして吸入される冷媒の温度が高くならないようにする。

さらに、バイパス調整弁２８の開度を開いた後、一定時間毎に検知したシェル下温度に基づいて、シェル下温度センサ４２が検知したシェル下温度が、温度ディファレンシャルを考慮して３３℃以下であると判断すると、バイパス調整弁２８の開度を閉方向にして、油が返油バイパス管２７を通過しないようにする。以上のようにして開度制御を繰り返し、圧縮機２への過給油を防ぎ、ガス吸入管７の温度が上昇しすぎないようにする。

＜バイパス調整弁２８ａ、２８ｂの制御方法３＞
図１３は返油管温度センサ４３が検知した返油管温度に基づいて制御装置３０が行うバイパス調整弁２８の開度制御を説明する図である。

例えば、操作部５００を操作して、トリガーとなる返油管温度を３５℃、温度ディファレンシャルを２℃と設定する。吸入管温度の場合と同様に、冷凍装置３００の配管形状、長さなどが装置によって異なることを考慮し、操作部５００にて温度ディファレンシャルの数値変更、トリガーとなる返油管温度を設定できるようにしている。

そして、返油管温度センサ４３が検知する返油管温度が３７℃以上であると判断すると、バイパス調整弁２８の開度を開方向にして、返油バイパス管２７へも油を流すようにして吸入される冷媒の温度が高くならないようにする。

さらに、バイパス調整弁２８を開にした後、一定時間毎に検知した返油管温度に基づいて、返油管温度センサ４３が検知した返油管温度が、温度ディファレンシャルを考慮して３３℃以下であると判断すると、バイパス調整弁２８の開度を閉方向にして、油が返油バイパス管２７を通過しないようにする。以上のようにして開度制御を繰り返し、圧縮機２への過給油を防ぎ、ガス吸入管７の温度が上昇しすぎないようにする。

ここで、実施の形態１と同様に、例えば吸入管温度センサ４１、シェル下温度センサ４２及び返油管温度センサ４３のうちいずれか又はすべてのセンサを用いて開度制御を行うことができる。

以上のように、返油バイパス管２７を設け、制御装置３０が、バイパス調整弁２８を開度制御して、アキュムレーター５に通ずる返油バイパス管２７への油通過を制御するようにしたので、油分離器３で分離した油がすべて圧縮機２に戻すことがなく、圧縮機２に冷凍器油を過給油しないようにすることができる。また、圧縮機２が吸入する冷媒の温度を低くすることができるので、圧縮機２の損傷を防止することができる。このとき、圧縮機の種類に関係なく、適用することができる。

また、制御装置３０がバイパス調整弁２８を開度制御する際に、吸入管温度センサ４１が検知する吸入管温度を用いるようにしたので、圧縮機２が吸入する冷媒の温度から直接的にバイパス調整弁２８を開度制御することができる。

また、制御装置３０がバイパス調整弁２８を開度制御する際に、シェル下温度センサ４２が検知するシェル下温度を用いるようにしたので、圧縮機２が吸入した油（冷媒）の温度からバイパス調整弁２８を開度制御することができる。

また、制御装置３０がバイパス調整弁２８を開度制御する際に、返油管温度センサ４３が検知する返油管温度を用いるようにしたので、圧縮機２に戻される油の温度からバイパス調整弁２８を開度制御することができる。

実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る冷凍装置４００の構成の一例を概略化して示す構成図である。本実施の形態の冷凍装置４００は室外機１ａ、１ｂ、１ｃを３台並列に接続した場合について説明する。図１４において、室外機１ｃの構成要素については各室外機１ａ、１ｂの構成要素と同じであるので、各構成要素を表す数字に符号ｃを順番に付けて表している。また、ガス配管２４を通過する冷媒を３つに分岐するため、分配器２５ａ及び２５ｂを有している。分配器２５ａにおいて、室外機１ａ側と室外機１ｂ、１ｃ側とに冷媒を分配し、分配器２５ｂにおいて、室外機１ｂ側と室外機１ｃ側とに冷媒を分配する。冷凍装置４００の動作及び冷凍装置４００の動作に伴う室外機１ｃの動作については、実施の形態１、３で説明した室外機１ａ、１ｂにおける動作と同様である。

図１５は本発明の実施の形態４に係る制御系の構成を示すブロック図である。図１５において、図１０と同じ符号を付しているものについては、実施の形態３で説明したことと同様の動作などを行う。図１５に示すように、本実施の形態では、吸入管温度センサ４１ｃ、シェル下温度センサ４２ｃ、返油管温度センサ４３ｃからも、各温度センサが検知した温度に係る信号が送られる。そして、制御装置３０は、バイパス調整弁２８ｃの開閉制御を行う。開閉制御の方法については、実施の形態３で説明したことと同様である。以上のようにして、３台以上の室外機１を有する冷凍装置４００においても、返油バイパス管２７を設け、バイパス調整弁２８の開度を制御することで、圧縮機２へ過給油を防ぐなどすることができる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 室外機、２，２ａ，２ｂ，２ｃ 圧縮機、３，３ａ，３ｂ，３ｃ 油分離器、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 凝縮器、５，５ａ，５ｂ，５ｃ アキュムレーター、６，６ａ，６ｂ，６ｃ オイルレギュレーター、７，７ａ，７ｂ，７ｃ ガス吸入管、８，８ａ，８ｂ，８ｃ 油戻し穴、１０ 均油管、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 先端部、１２，１２ａ，１２ｂ 電磁弁、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 返油管、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 吸入管、１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 均圧管、２０ 室内機、２１ 膨張弁（減圧手段）、２２ 蒸発器、２３ 液配管、２４ ガス配管、２５，２５ａ，２５ｂ 分配器、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ バイパス電磁弁、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 返油バイパス管、２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ バイパス調整弁、２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ 戻り配管、３０ 制御装置、４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 吸入管温度センサ、４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ シェル下温度センサ、４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 返油管温度センサ、１００，２００，３００，４００ 冷凍装置、５００ 操作部、５０１ 記憶部、５０２ 制御部。

Claims (5)

1. 吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
   凝縮に係る冷媒を減圧させるための減圧装置と、
   減圧に係る冷媒と空気とを熱交換して前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   前記圧縮機の吸入側配管と接続され、余剰冷媒を貯留するアキュムレーターと
   を配管接続して冷媒回路を構成し、
   前記圧縮機と前記凝縮器との間にあって、前記圧縮機から吐出した油を分離する油分離器と、
   前記油分離器が分離した油を前記圧縮機の吸入側配管に送る戻り配管と、
   該戻り配管と前記アキュムレーターの冷媒流入側配管とを接続し、戻り配管を通る油を前記アキュムレーターに送る返油バイパス管と、
   前記返油バイパス管における前記油の通過を制御する開閉装置と、
   該開閉装置の開閉制御を行う制御装置と、
   前記アキュムレーターと前記圧縮機とを配管接続して、前記アキュムレーター内の前記油を前記圧縮機に送る返油管と、
   該返油管の温度である返油管温度を検知する返油管温度検出装置とを備え、
   前記制御装置は、前記返油管温度が所定温度以上であると判断すると、前記返油バイパス管に前記油を通過させるように制御することを特徴とする冷凍装置。
2. 前記返油バイパス管を通過する前記油の量を制御する流量制御装置と、
   該流量制御装置の流量制御を行う制御装置と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記吸入側配管の温度である吸入管温度を検知する吸入側温度検出装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記吸入管温度が所定温度以上であると判断すると、前記返油バイパス管に前記油を通過させるように制御することを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記圧縮機下部の温度であるシェル下温度を検知するシェル下温度検出装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記シェル下温度が所定温度以上であると判断すると、前記返油バイパス管に前記油を通過させるように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の冷凍装置。
5. 複数台の前記圧縮機を並列に配管接続することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷凍装置。

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