JPH063324B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、吸入管によりドーム内に吸入された冷媒ガス
を圧縮して吐出管により吐出させる複数基の可変容量型
圧縮機を１系統の冷媒回路に並列に接続してなる冷凍装
置に関し、特に圧縮機間の均油を図る対策に関する。

（従来の技術） 一般に、このような冷凍装置では、各圧縮機から吐出さ
れた冷媒ガスは互いに集合されて油分離器に送出され、
ここで冷媒ガス中に分散している潤滑油が分離された
後、凝縮器へ供給され、一方、上記油分離器で分離され
た潤滑油は油戻し管を介して各圧縮機にほぼ均等に返油
されるようになされている。

ところで、各圧縮機の稼動時間が異なる場合には、稼動
時間の長い圧縮機側では稼動中に冷媒ガス中に分散され
る潤滑油の量が稼動時間の短い圧縮機側よりも多くな
る。しかし、この冷媒ガス中に分散された潤滑油は上述
の如く各圧縮機にほぼ均等に分配して返油されることか
ら、稼動時間の長い圧縮機内の潤滑油の量が漸減する一
方、稼動時間の短い圧縮機内の潤滑油の量が漸増して、
各圧縮機内に油量のアンバランスが生ずることとなる。
そして、圧縮機内の油量が漸減して油面が運転油面レベ
ル以下に下がると、潤滑油の潤滑部への供給が絶たれて
圧縮機が損傷するおそれがあった。

そこで、従来、上記各圧縮機内における油量のアンバラ
ンスを解消するために、各圧縮機を均油管でもって連通
させ、油量の多い方から少ない方へと潤滑油を移動させ
ることにより、各圧縮機内の油量の均一化を図るように
したものが、例えば特公昭４０−２５０３８号公報や実
公昭５３−３６６００号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の従来のものでは、各圧縮機の運転容量
が異なる場合には、運転容量の大きい側の圧縮機に対す
る吸入管の圧力損失が大きくなるため、圧縮機のドーム
内圧は逆に運転容量の小さい側の圧縮機の方が高くな
り、その結果、冷媒ガスは運転容量の小さい圧縮機から
大きい圧縮機へ均油管を通じて移動するとともに、機内
の潤滑油も同方向に移動する。そて、上記運転容量の小
さい圧縮機内における油の戻り量が吐出量よりも多いと
きには、均油管レベル以上の潤滑油は均油管を介して運
転容量の大きい圧縮機内に移動し、各圧縮機内の油面レ
ベルは均油管位置で等しくなるが、逆に、油の戻り量が
吐出量よりも少ないときには、運転容量の小さい圧縮機
内の油面レベルが時間の経過と共に低下し（このとき、
運転容量の大きい圧縮機内の潤滑油は、各圧縮機のドー
ム内圧の差により運転容量の小さい圧縮機への移動が阻
止されている）、遂には油面レベルの運転油面レベル以
下への低下により潤滑油の潤滑部への供給が絶たれて圧
縮機の損傷を招くことになる。

そこで、この問題点を解決すべく、各圧縮機内を連通す
る均油管を大径のものとすることにより、上述の如き油
戻り量が吐出量よりも少ないときであっても、潤滑油
を、ドーム内圧の差により運転容量の小さい圧縮機から
大きい圧縮機へと流れる冷媒ガスの流動方向とは逆方向
すなわち運転容量の大きい圧縮機から小さい圧縮機へ移
動できるようにすることが考えられる。

ところが、この大径の均油管を用いる場合には、一方の
圧縮機に発生する振動が均油管を介して他方の圧縮機に
伝わり易く、振動モードが複雑になるとともに、均油管
内におけるトラップの発生を防止するために複数な管形
状を採用することができず、均油管の強度を十分に確保
することが困難になるという問題が生じる。

また、均油管で連結した各圧縮機内の油量を均一にする
他の解決手段として、油分離器から各圧縮機内に戻る潤
滑油の油量を、例えばフロート式レギュレータを使用し
て調整する方法や、各圧縮機内の油面を検知する油面セ
ンサからの信号により電磁弁を開閉して制御する方法な
どが考えられるが、その分、制御部品が増加することか
ら、装置のコストアップ化を招くとともに、制御面にお
いても信頼性に欠けるきらいがある。

本発明はかかる諸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、上記した均油管を備えた冷凍装置
において、油分離器で分離された潤滑油の各圧縮機に対
する返油量を該各圧縮機の運転容量に対応させて制御す
る手段を講じることにより、大径の均油管を用いること
による圧縮機への振動増大や均油管の強度低下を防止
し、しかも制御部品の増加によるコストアップ化や信頼
性の低下を防止しつつ、各圧縮機内における油量の均一
化を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、吸入管（８）によりドーム（４）内に
吸入された冷媒ガスを圧縮して吐出管（９）により吐出
させる複数基の可変容量型圧縮機（１），（２），
（３）を１系統の冷媒回路に並列に接続してなる冷凍装
置に対し、上記各圧縮機（１），（２），（３）のドー
ム（４）内を潤滑油（Ａ）の運転油面レベル位置にて互
いに連通する均油管（１０），（１０）と、上記吐出管
（９）により各圧縮機（１），（２），（３）のドーム
（４）外に吐出されて集合された冷媒ガスから潤滑油
（Ａ）を分離する油分離器（１１）と、この油分離器
（１１）で分離された潤滑油（Ａ）を上記各圧縮機
（１），（２），（３）のドーム（４）内にそれぞれ戻
す油戻し管（１２），（１３），（１４）と、この各油
戻し管（１２），（１３），（１４）を開閉する電磁弁
（１５），（１６），（１７）とを設ける。さらに、該
各電磁弁（１５），（１６），（１７）を所定時間毎に
開くように開閉制御するコントローラ（１８）を設け、
上記各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量が増大
するほど該各圧縮機（１），（２），（３）に対応する
電磁弁（１５），（１６），（１７）の所定時間毎の開
時間が長くなるよう、各電磁弁（１５），（１６），
（１７）を各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量
に従って上記コントローラ（１８）で開閉制御する構成
とする。

（作用） 上記の構成により、本発明では、１系統の冷媒回路に並
列に接続された複数基の可変容量型圧縮機（１），
（２），（３）の各ドーム（４）内に吸入管（８）によ
り吸入された冷媒ガスは、各圧縮機（１），（２），
（３）により圧縮された後、吐出管（９）を介して吐出
されて油分離器（１１）で潤滑油（Ａ）が分離され、こ
の油分離器（１１）で分離された潤滑油（Ａ）は油戻し
管（１２），（１３），（１４）を経て上記各圧縮機
（１），（２），（３）のドーム（４）内にそれぞれ戻
される。

その際、上記油戻し管（１２），（１３），（１４）を
開閉する電磁弁（１５），（１６），（１７）は上記各
圧縮機（１），（２），（３）の運転容量の入力信号と
するコントローラ（１８）により所定時間毎に開くよう
に開閉制御され、運転容量の大きい圧縮機（１），
（２），（３）に対応する電磁弁（１５），（１６），
（１７）が運転容量の小さい圧縮機（１），（２），
（３）に対応する電磁弁（１５），（１６），（１７）
よりも長時間開かれて、運転容量の大きい圧縮機
（１），（２），（３）に対する返油量が増大せしめら
れる。このため、油吐出量が多い大運転容量の圧縮機
（１），（２），（３）の油量が減少しても、この減少
した油量が上記長時間だけ開かれた電磁弁（１５），
（１６），（１７）を通しての返油によって補われ、各
圧縮機（１），（２），（３）内の油面の均一化が量ら
れることとなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る冷凍装置の概略構成を示
し、（１），（２），（３）は１系統の冷媒回路に互い
に並列に接続された可変容量型の第１、第２および第３
圧縮機であって、該各圧縮機（１），（２），（３）は
密閉ドーム（４）内に電動モータ（５）および電動モー
タ（５）の駆動軸（６）に連結された圧縮機本体（７）
を備えてなり、各ドーム（４）内底部には圧縮機本体
（７）の潤滑部に供給される潤滑油（Ａ）が貯留されて
いる。なお、可変容量型圧縮機としては、気筒をアンロ
ードするもの、インバータ駆動のもの、極数変換モータ
を使用するものなどいずれでもよい。

また、上記第１、第２圧縮機（１），（２）のドーム
（４），（４）間および第２、第３圧縮機（２），
（３）のドーム（４），（４）間はそれぞれの内部を潤
滑油（Ａ）の運転油面レベル位置にて連通するよう均油
管（１０），（１０）で連結されており、潤滑油（Ａ）
が均油管（１０），（１０）を介して各圧縮機（１），
（２），（３）間を移動可能になようになされている。

さらに、（８）は上記各圧縮機（１），（２）（３）の
ドーム（４）内部に冷媒ガスを吸入するための吸入管で
あって、該吸入管（８）は、メイン配管部（８ａ）と、
該メイン配管部（８ａ）に分岐接続された３本のサブ配
管部（８ｂ），（８ｂ），（８ｂ）とからなり、各サブ
配管部（８ｂ）の下流端はそれぞれ圧縮機（１），
（２），（３）のドーム（４）内上部に開口されてい
る。また、（９）は上記各圧縮機（１），（２），
（３）の圧縮機本体（７）で圧縮された冷媒ガスを各ド
ーム（４）外に吐出するための吐出管であって、該吐出
管（９）は、各圧縮機（１），（２），（３）の圧縮機
本体（７）に接続されたサブ配管部（９ｂ），（９
ｂ），（９ｂ）と、該サブ配管部（９ｂ），（９ｂ），
（９ｂ）の下流端に接続されたメイン配管部（９ａ）と
からなる。よって、各圧縮機（１），（２），（３）で
は吸入管（８）によりドーム（４）内に吸入された冷媒
ガスを圧縮機本体（７）で圧縮した後、吐出管（９）を
介してドーム（４）外に吐出するように構成されてい
る。

また、上記吐出管（９）には、吐出管（９）により各圧
縮機（１），（２），（３）のドーム（４）外に吐出さ
れて集合された冷媒ガスから潤滑油（Ａ）を分離する油
分離器（１１）が介設され、該油分離器（１１）は上記
第１圧縮機（１）のドーム（４）に至る吸入管（８）の
サブ配管部（８ｂ）に第１油戻し管（１２）を介して接
続されているとともに、該第１油戻し管（１２）の途中
には第２油および第３油戻し管（１３），（１４）の各
一端がそれぞれ分岐接続され、該第２油戻し管（１３）
の他端は上記第２圧縮機（２）のドーム（４）に至る吸
入管（８）のサブ配管部（８ｂ）に、第３油戻し管（１
４）の他端は上記第３圧縮機（３）のドーム（４）に至
る吸入管（８）のサブ配管部（８ｂ）にそれぞれ接続さ
れており、油分離器（１１）で分離された潤滑油（Ａ）
を第１，第２および第３油戻し管（１２），（１３），
（１４）を介して上記各圧縮機（１），（２），（３）
へそれぞれ戻すようになされている。

さらに、上記第１油戻し管（１２）の第２油戻し管（１
３）との接続部よりも下流側には第１油戻し管（１２）
を開閉する第１電磁弁（１５）が、また上記第２油戻し
管（１３）には第２油戻し管（１３）を開閉する第２電
磁弁（１６）が、さらに上記第３油戻し管（１４）には
第３油戻し管（１４）を開閉する第３電磁弁（１７）が
それぞれ介設されており、これらの電磁弁（１５），
（１６），（１７）を開閉することにより、油分離器
（１１）から第１、第２および第３圧縮機（１），
（２），（３）への返油またはその停止が行われる。

これら第１、第２および第３電磁弁（１５），（１
６），（１７）は所定時間毎に開くようにコントローラ
（１８）により開閉制御されるようになされている。該
コントローラ（１８）には、上記第１圧縮機（１）の運
転容量を検出する第１運転容量センサ（１９）と、上記
第２圧縮機（２）の運転容量を検出する第２運転容量セ
ンサ（２０）と、上記第３圧縮機（３）の運転容量を検
出する第３運転容量センサ（２１）との夫々の検出信号
が入力されており、このコントローラ（１８）により、
各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量に従って該
各圧縮機（１），（２），（３）に対応する上記各電磁
弁（１５），（１６），（１７）を開閉制御し、運転容
量の大きい圧縮機（１），（２），（３）に対応する電
磁弁（１５），（１６），（１７）の所定時間毎の開時
間を運転容量の小さい圧縮機（１），（２），（３）に
対応する電磁弁（１５），（１６），（１７）の所定時
間毎の開時間よりも長くするように開閉制御される。

上記各電磁弁（１５），（１６），（１７）の開閉モー
ドを第２図に例示する。図では、第１圧縮機（１）の運
転容量を１００％に、第２、第３圧縮機（２），（３）
の運転容量を共に５０％にそれぞれ設定した場合を示
し、第１圧縮機（１）に対応する第１電磁弁（１５）の
開時間がｔ時間（例えば１分）であるとすると、第２，
３圧縮機（２），（３）に対応する第２，３電磁弁（１
６），（１７）の開時間は上記運転容量の比に応じてそ
の半分のｔ／２（例えば３０秒）になるように、かつ各
電磁弁（１５），（１６），（１７）がＴ時間（例えば
５分）毎に開くように設定されている。

したがって、上記実施例においては、冷凍装置の作動
時、その圧縮機（１），（２），（３）の運転容量がそ
れぞれ第１、第２及び第３運転容量センサ（１９），
（２０），（２１）によって検出され、この検出信号を
受けたコントローラ（１８）により運転容量に応じて各
電磁弁（１５），（１６），（１７）に制御信号が出力
される。そして、上述の如く、第１圧縮機（１）の運転
容量が１００％で、第２，３圧縮機（２），（３）の運
転容量が共に５０％であると想定して説明すると、大運
転容量の第１圧縮機（１）では小運転容量の第２、第３
圧縮機（２），（３）よりも油吐出量が多いことから、
稼動時間が経過するに従ってそのドーム（４）内の潤滑
油（Ａ）の量は他の圧縮機（２），（３）のドーム
（４），（４）内よりも少なくなる。しかし、本実施例
の場合、第２図の開閉モードに示す如く、上記第１圧縮
機（１）と第２，第３圧縮機（２），（３）との運転容
量の大小に応じて、第１圧縮機（１）に対応する第１電
磁弁（１５）の所定時間毎の開時間ｔは他の第２，３圧
縮機（２），（３）に対応する第２，３電磁弁（１
６），（１７）の開時間ｔ／２の２倍に設定されている
ので、第１圧縮機（１）のドーム（４）内への返油量が
他の第２，３圧縮機（２），（３）のドーム（４），
（４）内への返油量よりも多くなり、これにより、第１
圧縮機（１）内の潤滑油（Ａ）の減少分が補われて各圧
縮機（１），（２），（３）内の油面の均一化を図るこ
とができる。

また、上述の如くして各圧縮機（１），（２），（３）
内の油面の均一化を図っても、各圧縮機（１），
（２），（３）における油吐出量、油戻り量あるいは吸
入圧損の量には微妙な差が生じるものと考えられる。し
たがって、この状態が長時間続くと、運転条件によって
は各圧縮機（１），（２），（３）の油面レベルの差が
増加し、各圧縮機（１），（２），（３）のドーム
（４）内に油量のアンバランスが生ずることとなる。こ
のことを防止するために、上記各圧縮機（１），
（２），（３）をその運転容量がコントローラ（１８）
により予め設定された運転モード基づいて所定時間毎に
順次変化するように作動制御するようにしてもよい。す
なわち、これによれば、各圧縮機（１），（２），
（３）のドーム（４）内に油量のアンバランスが生じて
も、各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量の変化
に基づくドーム内圧の差により各圧縮機（１），
（２），（３）のドーム（４）内に潤滑油（Ａ）が均油
管（１０），（１０）を介して移動せしめられ、各圧縮
機（１），（２），（３）内における油面の均一化を確
実に図ることができる。

さらに、上記各油戻し管（１２），（１３），（１４）
に電磁弁（１５），（１６），（１７）をバイパスする
キャピラリを設けることにより、各電磁弁（１５），
（１６），（１７）が故障しても各圧縮機（１），
（２），（３）に返油可能として各圧縮機（１），
（２），（３）の損傷を防止するようになすことも採用
可能である。なお、この場合においては、各電磁弁（１
５），（１６），（１７）が閉じているときでも各圧縮
機（１），（２），（３）には常時返油されることとな
るが、キャピラリのサイズを大運転容量側の圧縮機
（１），（２），（３）への油戻り量が小運転容量側よ
り僅かに上回るように設定すれば問題はない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、複数基の可変容
量型圧縮機（１），（２），（３）を１系統の冷媒回路
に並列に接続してなる冷凍装置において、油分離器（１
１）で分離された圧縮機用潤滑油（Ａ）を油戻し管（１
２），（１３），（１４）を介して圧縮機（１），
（２），（３）へ戻す際に、各油戻し管（１２），（１
３），（１４）の電磁弁（１５），（１６），（１７）
を対応する各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量
に従って運転容量が増大するほど所定時間毎の開時間が
長くなるように開閉制御したので、油吐出量が多い大運
転容量の圧縮機（１），（２），（３）への返油量を小
運転容量の圧縮機（１），（２），（３）よりも多くす
ることができ、よって圧縮機（１），（２），（３）内
における油量を確実に均一にすることができる。

また、このように各圧縮機（１），（２），（３）間の
均油を確実に行い得ることから、小径の均油管（１０）
を用いることが可能で、大径の均油管を用いることによ
る両圧縮機への振動増大や均油管の強度低下の防止を図
ることができる。さらに、フロート式レギュレータや油
面センサ等の制御部品を要することなく各圧縮機
（１），（２），（３）の均油を行い得ることから、コ
ストの低減化および制御面における信頼性の向上をも図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る冷凍装置の概略構成図、
第２図は各圧縮機の運転容量変化に伴う各電磁弁の開閉
モードを示す図である。 （１）…第１圧縮機、（２）…第２圧縮機、（３）…第
３圧縮機、（４）…ドーム、（８）…吸入管、（９）…
吐出管、（１０）…均油管、（１１）…油分離器、（１
２）…第１油戻し管、（１３）…第２油戻し管、（１
４）…第３油戻し管、（１５）…第１電磁弁、（１６）
…第２電磁弁、（１７）…第３電磁弁、（１８）…コン
トローラ、（Ａ）……潤滑油。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入管（８）によりドーム（４）内に吸入
   された冷媒ガスを圧縮して吐出管（９）により吐出させ
   る複数基の可変容量型圧縮機（１），（２），（３）を
   １系統の冷媒回路に並列に接続してなる冷凍装置におい
   て、上記各圧縮機（１），（２），（３）のドーム
   （４）内を潤滑油（Ａ）の運転油面レベル位置にて互い
   に連通する均油管（１０），（１０）と、上記吐出管
   （９）により各圧縮機（１），（２），（３）のドーム
   （４）外に吐出されて集合された冷媒ガスから潤滑油
   （Ａ）を分離する油分離器（１１）と、この油分離器
   （１１）で分離された潤滑油（Ａ）を上記各圧縮機
   （１），（２），（３）のドーム（４）内にそれぞれ戻
   す油戻し管（１２），（１３），（１４）と、この各油
   戻し管（１２），（１３），（１４）を開閉する電磁弁
   （１５），（１６），（１７）と、該各電磁弁（１
   ５），（１６），（１７）を所定時間毎に開くように、
   かつ該各電磁弁（１５），（１６），（１７）を対応す
   る各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量に従って
   各圧縮機（１），（２），（３）の運転容量が増大する
   ほど所定時間毎の開時間が長くなるように開閉制御する
   コントローラ（１８）とを備えたことを特徴とする冷凍
   装置。