JP5783783B2

JP5783783B2 - 熱源側ユニット及び冷凍サイクル装置

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Publication number: JP5783783B2
Application number: JP2011096376A
Authority: JP
Inventors: 佐多　裕士; 裕士佐多
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: JP2012225630A

Description

この発明は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、および蒸発器を配管接続して冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置が有する冷凍機等の熱源側ユニット等に係るものである。特に圧縮機を起動する際の負荷低減等に関するものである。

例えば、従来、冷凍機を有し、冷媒回路を構成する冷凍システムにおいて、冷媒回路の高圧側の圧力が、ある圧力値以上のときに圧縮機を起動させようとした場合、圧縮機起動時の負荷が大きくなり、過電流が流れ、圧縮機が起動できず、起動不良となる場合がある。そこで、圧縮機を起動させる際の負荷低減を目的として、圧縮機の吐出側に設けた吐出逆止弁の上流部分の配管（高圧側）と圧縮機の吸入側に設けたアキュムレータ下流配管部分の配管（低圧側）との間を配管で圧縮機と並列に接続し、バイパス管路を形成するものがあった（例えば、特許文献１参照）。そして、バイパス管路には電磁弁を配置し、圧縮機を起動させる前の所定時間のみ、この電磁弁を開として高圧側と低圧側とを連通させた後に圧縮機を起動することで圧縮機起動時の負荷を低減させ、圧縮機の起動不良を防ぐようにしていた。

特開平８−３１３０６７号公報

圧縮機起動前にバイパス電磁弁を開いてから起動させる場合、圧縮機の吐出側と吐出逆止弁との間の圧力は大きく低下する。吐出逆止弁を設置した場合、低圧側に流れるのは、圧縮機の吐出側から吐出逆止弁までの範囲の容積（以下、吐出側容積という）内にある冷媒である。吐出側容積は蒸発器などを含む低圧側容積と比較するとかなり小さな容積であるため、吐出側容積における圧力の低下は低圧側（吸入側）の圧力の上昇よりも大きく、低圧側の圧力に近づき、圧力差がなくなるからである。

ここで、圧力差は冷媒回路を循環する冷媒によって異なり、例えばＲ４１０Ａ冷媒の場合、例えば吐出側圧力３．７３３ＭＰａ（飽和温度６０℃）と吸入側圧力０．０３７ＭＰａ（飽和温度−４５℃）との差は約３．７ＭＰａとなる。従来、冷媒として採用していたＲ４０４Ａ冷媒の吐出側圧力２．７７０ＭＰａ（飽和温度６０℃）と吸入側圧力０．００４ＭＰａ（飽和温度−４５℃）との差が約２．７ＭＰａであることと比較すると、Ｒ４１０Ａ冷媒の場合の変化幅が大きくなっている。したがって、Ｒ４１０Ａ冷媒においては、起動前にバイパス電磁弁を開いた場合に圧力が低下した状態と起動後に圧縮機の運転を開始して圧力が上昇した状態との圧力変化は、Ｒ２２冷媒やＲ４０４Ａ冷媒よりも大きくなる。

また、通常、圧縮機の吐出側から吐出逆止弁までの間には、冷媒と共に圧縮機を出た冷凍機油（潤滑油）を分離して圧縮機に戻すオイルセパレータ（油分離器）を設置している。例えば、フロート式オイルセパレータの場合はオイルセパレータ内にフロート弁等が設置されている。例えばフロート弁の場合には、オイルセパレータ内に冷凍機油がたまっていくと、フロートが浮力により浮いていき、弁が開くことにより、油分離器内の冷凍機油が圧力差により圧縮機吸入側流路へ移動する。このとき、フロート周囲の圧力変動幅が大きく、繰り返し回数が大きいほどフロートが破損しやすくなる。

上述したように、従来採用していたＲ２２冷媒やＲ４０４Ａ冷媒では圧縮機運転中、停止中での圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力の圧力変化幅は２．０ＭＰａ以上となることはほとんどなかった。しかし、Ｒ４１０Ａ冷媒を採用すると、圧縮機の起動前にバイパス電磁弁を開いた後に起動させる場合の圧縮機の吐出側圧力と吸入側圧力との圧力変化幅が２．０ＭＰａ以上となる場合が多くなるのでフロートが破損する可能性が高くなる。

フロートが破損するとオイルセパレータ内に冷凍機油がたまってもフロートの浮力が発生しなくなる。よってフロート弁を開くことができず、冷凍機油が返油されなくなる可能性がある。最悪の場合、圧縮機内の冷凍機油が枯渇して圧縮機の破損が発生する。以上のように、フロートの周囲の圧力変動の変動幅が大きいほど、また、繰り返し回数が多いほどフロートの破損、圧縮機の油枯渇が発生する可能性が高くなる。

また、起動前にバイパス電磁弁を開いて吐出側から冷媒が流入すると、圧縮機の吸入側圧力は運転中の圧力よりも上昇する。このため、圧縮機を運転開始した後に、停止前の圧力まで圧縮機の吸入側圧力を下げる必要がある。起動前の吸入側圧力が高いほど、停止前までに運転していた圧力まで圧力を下げる動力（消費電力）がかかる。

また、起動前にバイパス電磁弁を開いて吐出側の圧力を下げる動作を常に一定時間実施する。そして、最も厳しい条件でも、必要な圧力まで低下させるための十分な時間が必要となる。この間、冷凍機を運転していないため庫内温度（冷却対象空間内の温度）が上昇し、空間内の冷却物を傷める可能性が高くなる。また庫内温度が上昇すると、再度、庫内を冷却するための余分な電力を消費する。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、圧縮機の起動時における負荷低減、起動不良の防止をはかり、また、オイルセパレータが有するフロート弁等の破損を防ぎ、返油不良の防止する等により冷媒回路の信頼性をはかることができる熱源側ユニット等を得ることを目的とする。

この発明に係る熱源側ユニットは、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、内部にフロートを有し、圧縮機と凝縮器との間に設けられ、圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離して溜めておき、油面に基づいて変位するフロートの位置に基づいて溜まった冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻すオイルセパレータと、オイルセパレータと凝縮器との間に設けられ、冷媒の逆流を防止する逆止弁と、圧縮機の吐出側と逆止弁との間の配管と、圧縮機の吸入側の配管とを接続するバイパス配管と、バイパス配管に冷媒を通過させるか否かを制御する開閉装置とを備え、検知手段の検知に係る圧縮機を起動する前の吐出側における圧力が、第１の所定の圧力より高い場合に開閉装置を開き、第１の所定の圧力以下で、フロートの破損を防ぐために設定した第２の所定圧力以上となると開閉装置を閉じて圧縮機を起動させるものである。

この発明によれば、上記のような構成を有することで、圧縮機の起動時における負荷低減、起動不良等を防ぐことができる。そして、圧縮機の吐出側に設置されたオイルセパレータが有するフロートの破損を防ぎ、返油不良を防ぐことができる。また、起動前の圧縮機吸入側回路の不要な圧力上昇を防ぎ、圧縮機の吸入側における圧力を必要な圧力まで下げるための運転、消費電力を少なくすることができる。そして、起動前にバイパス電磁弁を開く時間を短くすることができ、例えば不要な庫内温度の上昇を防ぎ、庫内温度を安定させることができ不要な冷やしこみを少なくすることができる。

この発明の実施の形態１における冷凍システムの構成を示す図である。オイルセパレータ２のフロート弁の概略を示す図である。フロートが破損する圧力変動幅と繰り返し回数の関係を示す図である。実施の形態１に係る吐出側圧力と吸入側圧力の変化の状況を示す図である。運転中、停止中での圧縮機吐出側圧力と吸入側圧力の変化を示す図である。この発明の実施の形態２における冷凍システムの構成を示す図である。実施の形態２に係る吐出側圧力と吸入側圧力の変化の状況を示す図である。この発明の実施の形態３における冷凍システムの構成を示す図である。実施の形態３に係るオイルセパレータ２の構成を表す図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置となる冷凍システムの構成を表す図である。図１に示すように、本実施の形態における冷凍システムは、熱源側ユニットとなる冷凍機１６と利用側ユニットとなるユニットクーラ１７とを配管接続して構成している。ここで、以下で説明する温度、圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、装置等における状態、動作等において相対的に定まる関係に基づいて表記しているものとする。

本実施の形態の冷凍機１６は、圧縮機１、オイルセパレータ２、凝縮器３、バイパス配管６、バイパス電磁弁７、凝縮器用ファン９、冷凍機用コントローラ１０、低圧センサ１１、高圧センサ１２、逆止弁１４及び受液器１５を有している。圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。特に限定するものではないが、例えば、圧縮機１としては、インバータ装置等を備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機１の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を細かく変化させることができるものであることが望ましい。ここでは、圧縮機１はインバータ装置を備えるものとする。

図２はオイルセパレータ２のフロート弁の構成の概略を表す図である。オイルセパレータ（油分離器）２は、圧縮機１が吐出した冷媒に混入した冷凍機油（潤滑油）を冷媒と分離し、冷凍機油が所定量溜まると、油戻し配管を介して圧縮機１の吸入側の配管に送る。特に本実施の形態では、オイルセパレータ２はフロート弁を有するフロート式オイルセパレータであるものとして説明する。図２において、フロート４１は、オイルセパレータ２内に溜まった冷凍機油の油面の位置に基づいて浮力により変位する。弁４２はフロート４１の位置によって開閉する。例えばオイルセパレータ２内の冷凍機油が多くなり、油面が上がると開いて、オイルセパレータ２内と油戻し配管とが連通するようにし、冷凍機油が油戻し配管に流れるようにする。そして、オイルセパレータ２内の冷凍機油が流れて少なくなり、油面が下がると閉じてオイルセパレータ２内と油戻し配管との間を遮断する。

図３にフロート４１の変位繰り返し回数とフロート４１が破損する圧力変動幅との関係の一例を示す。図３に示すように、圧力変動幅が約２ＭＰａ以下の場合は、繰り返し回数が多くなってもフロートの破損は生じないが、約２ＭＰａより圧力変動幅が大きくなると、繰り返しが続くことによりフロートが破損する場合がある（圧力変動によるフロート破損を防ぐためフロート４１を厚くするとフロートが重くなるので、浮力によって弁４２を開くことができなくなる）。例えばＲ４１０冷媒の場合に、運転中起こりうる最高圧力が４．１５ＭＰａ（設計圧力）であると考えると、４．１５ＭＰａ−２ＭＰａ＝２．１５ＭＰａ以上で起動させれば、必ず圧力変動幅は２ＭＰａ以下となる。

低圧側に冷媒が漏れると圧縮機１の発停が多くなり、圧縮機１の信頼性を損ねることとなる。逆止弁１４は、圧縮機１の停止時に冷媒が逆流し、圧縮機１の吐出弁漏れにより低圧側に漏れる冷媒を最小限とするために設けている。ここで、オイルセパレータ２はマフラーも兼ねており、圧縮機１の吐出脈動を低減している。このため、オイルセパレータ２の下流側に逆止弁１４を配置することで、吐出脈動による逆止弁１４から発せられる騒音（チャタリング音）を低減できる。凝縮器３は、圧縮機１において圧縮された冷媒と例えば屋外の空気（外気）との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。また、凝縮器用ファン９は、凝縮器３に外気を送り込み、凝縮器３を流れる冷媒との熱交換を促す。受液器１５は余剰冷媒を溜めておくものである。

バイパス配管６は、圧縮機１の吐出側と接続する配管（吐出側配管）と吸入側と接続する配管（吸入側配管）とを配管接続し、バイパス管路を形成する。開閉装置となるバイパス電磁弁７は、バイパス配管６による冷媒流路上に設けられ、開閉によりバイパス配管６の冷媒通過を制御する。

高圧センサ１２は、圧縮機１の吐出側圧力（高圧側圧力）を検知し、検知に係る信号を送信する検知手段である。また、低圧センサ１１は、圧縮機１の吸入側圧力（低圧側圧力）を検知し、検知に係る信号を送信する検知手段である。冷凍機用コントローラ１０は、冷凍機１６内の各機器、手段等を制御するための制御手段（制御装置）である。特に本実施の形態においては、低圧センサ１１及び高圧センサ１２の検知に係る信号に基づいて吐出側圧力及び低圧側圧力の値を判断し、バイパス電磁弁７を開閉させる制御を行う。そして、圧縮機１の起動制御を行う。

また、本実施の形態のユニットクーラ１７は、絞り弁４、蒸発器５、蒸発器用ファン８及び蒸発器用電磁弁１３を有している。絞り装置となる絞り弁（膨張弁）４は、開度を変化させて通過する冷媒の流量等を調整し、蒸発器５における冷媒の圧力を調整する。また、蒸発器（冷却器）５は、絞り弁４によって低圧状態になった冷媒と空気との熱交換を行う。蒸発器５内の冷媒は空気の熱を奪い、蒸発して気化し、空気を冷却する。さらに、蒸発器用ファン８は、例えば蒸発器５を通過させて空調対象空間に送り出す空気の流れを形成する。そして、蒸発器用電磁弁１３は、システムが運転を停止したときに、蒸発器５に冷媒を流入させず、冷媒が冷媒回路を循環しないように流路を閉止するための弁である。場合によっては、蒸発器用電磁弁１３を有していない場合もある。

次に冷凍システムの動作について説明する。圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、逆止弁１４、オイルセパレータ２を介して凝縮器３に流入する。凝縮器３において凝縮器用ファン９によって送られた外気との熱交換により放熱して凝縮する。凝縮した高圧液冷媒は、例えば一部が受液器１５に貯留され、冷凍機１６から流出し、配管を介してユニットクーラ１７に流入する。

そして、ユニットクーラ１７に流入した液冷媒は、蒸発器用電磁弁１３を通過し、絞り弁４により減圧されて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、蒸発器５において冷却対象となる空気等の負荷から吸熱して低圧ガス冷媒となってユニットクーラ１７から流出する。ユニットクーラ１７から流出した低圧ガス冷媒は配管を通って冷凍機１６に流入し、再び圧縮機１に吸入される。このような一連の動作により、負荷から吸熱し、外気に放熱する冷凍サイクルが形成されることになる。

図４は圧縮機１の吐出側圧力と吸入側圧力の圧力変化の状況の一例を示す図である。次に停止している圧縮機１を起動させる際の動作について説明する。通常、冷凍機は運転中にユニットクーラ１７の蒸発器用電磁弁１３を閉じることで冷媒を受液器１５に回収し、低圧がある値以下に低下したことを低圧センサ１１で検知した時点で停止させる。冷凍機１６が停止している間は、停止したときの圧力状態がほぼ維持される。例えばＲ４１０Ａを冷媒とするシステムの場合、停止時における冷媒回路内の圧力は、一般的に最高で３．７０ＭＰａ程度となる。また、低圧側の圧力は−４５℃で運転した場合、０．０３７ＭＰａ程度となる。

そして、低圧センサ１１の検知に係る値から０．０５ＭＰａ程度吸入側が上昇し、また、一定時間（数十秒から数分）経過したものと判断すると、圧縮機１を起動可能とする。ただし、圧縮機１の吐出側圧力が高い場合には、圧縮機１の起動時における負荷が大きくなるため、圧縮機１を正常に起動できない（起動不良となる）場合がある。このため、圧縮機１を起動可能とするには、吐出側圧力が所定の圧力（例えば２．４ＭＰａ。圧力は圧縮機によって異なる）未満にする必要がある。そこで、冷凍機用コントローラ１０は、圧縮機１の起動不良を防ぐため、起動前において、吐出側圧力が２．４ＭＰａ以上と判断すると、バイパス電磁弁７を開く制御を行う。

図５は実施の形態１に係る圧縮機１の運転中、停止中での圧縮機吐出側圧力と吸入側圧力の圧力変化の状況の一例を示す図である。この例では飽和温度を同じ値とし、図５（ａ）に示すＲ４１０Ａ冷媒の場合と図５（ｂ）に示すＲ４０４Ａ冷媒の場合とで比較している。圧力変化幅は１．５５ＭＰａ（Ｒ４０４Ａ冷媒）から２．２０ＭＰａ（Ｒ４１０Ａ冷媒）に増加している。図５のように、バイパス電磁弁７を開くと、吐出側容積における冷媒が圧縮機１吸入側に流れ、圧縮機１の吐出側圧力が低下し、圧縮機１の吸入側圧力が上昇する。

そして、高圧センサ１２の検知に基づいて、冷凍機用コントローラ１０は、吐出側圧力が起動不良の発生しない圧力である２．４ＭＰａ未満であり、オイルセパレータ２の破損を防ぐための圧力変動幅となる２．１５ＭＰａ以上の圧力となったかどうかを判断する。吐出側圧力が２．４ＭＰａ未満、２．１５ＭＰａ以上であると判断すると、バイパス電磁弁７を閉じる制御を行う（図４）。これにより、圧縮機１の吐出側圧力の必要以上の圧力低下を防ぎ、また吸入側圧力の必要以上の圧力上昇を防ぐことができる。

次に、冷凍システムにおける油回収運転について説明する。圧縮機１から冷媒と共に吐出し、オイルセパレータ２で採取しきれなかった冷凍機油は、冷媒と同様に、冷凍機１６から流出し、ユニットクーラ１７を通過して、再度冷凍機１６に戻る。冷凍機１６に戻った冷凍機油は圧縮機１に吸入される。

例えば本実施の形態のように、インバータ装置を有する圧縮機１の場合、冬場など負荷が小さい場合は、運転周波数が低い状態で運転を継続して行う場合がある。例えば運転周波数がある値以下の場合、冷媒流速が小さいため、冷凍機油が圧縮機１に戻らず、蒸発器５や配管内に滞留する場合がある。そこで、一定時間運転周波数が小さい運転を継続した場合、一旦圧縮機１を停止させた後、運転周波数を増速させて冷媒の流速を上げ、冷凍機１６外に流出した冷凍機油を回収する油回収運転を行う場合がある。

この油回収運転を行う場合には、起動前における圧縮機１の吐出側圧力が２．４ＭＰａ以下であっても、冷凍機用コントローラ１０は、例えば所定の時間、バイパス電磁弁７を開くように制御し、圧縮機１の吸入側圧力が高くなるようにする。ここで、所定の時間については、オイルセパレータ２の破損を防ぐための圧力変動幅が２．００Ｍｐａより低くならないようにする。また、ここでは、時間に基づく制御を行っているが、高圧センサ１２、低圧センサ１１の検知に係る圧力に基づくようにしてもよい。これにより、油回収運転時の圧縮機１の吸入側圧力が高くなり、吸入側圧力を必要な圧力まで下げるために、バイパス電磁弁７を開かない場合よりも吸入側圧力を目標まで下げるための能力が必要となり、運転周波数が上がるため、冷媒流量を多くすることができ、蒸発器５、配管内に滞留した冷凍機油をより確実に圧縮機１に戻すことができる。

以上のように、実施の形態１における冷凍システムでは、冷凍機１６において、停止している圧縮機１を起動する際、吐出側圧力が起動不良を起こす可能性がある所定の圧力以上である場合に、バイパス電磁弁７を開いて、バイパス配管６を介して吐出側容積における冷媒を圧縮機１の吸入側に流して、吐出側圧力を下げるようにしたので、圧縮機１の起動時の負荷低減、起動不良を防ぐことができる。このとき、オイルセパレータ２が有するフロート４１が壊れないように起動前後の吐出側圧力の変化幅を極力小さくし、必要以上に吐出側圧力を下げないようにしたので、圧縮機１の吐出側に設置されたオイルセパレータ２の破損を防ぐこと、返油不良を防ぐことができる。

また、起動前において、吸入側圧力を不要に圧力上昇させないようにしたので、圧縮機１の吸入側圧力を必要な圧力まで下げるための運転動力（消費電力）を少なくすることができる。

さらに、起動前にバイパス電磁弁７を開く時間を短くできるため、例えば圧縮機１を起動させるまでの時間を短くすることで、冷却対象の不要な温度上昇を防ぎ、温度を安定させることができる。不要な冷やしこみを少なくすることができる冷凍機を得るものである。

また、油回収運転を行う際には、吐出側圧力にかかわらずバイパス電磁弁７を開くようにしたので、圧縮機１の起動時における運転周波数を多くすることで、冷媒回路を循環する冷媒の流速を速くし、蒸発器５や配管等に滞留した冷凍機油を冷媒によって押し流すことで、より確実に圧縮機１に戻すことができる。

実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における冷凍システムの構成を表す図である。次に、実施の形態２の冷凍システムについて説明する。実施の形態２のシステムでは、実施の形態１の構成に対して、冷凍機１６とユニットクーラ１７との間とを連携して動作させることができるように、ユニットクーラ用コントローラ１８をユニットクーラ１７に設置し、冷凍機用コントローラ１０と通信可能に接続する。

ユニットクーラ用コントローラ１８は、ユニットクーラ１７内の各機器、手段等を制御するための制御手段である。本実施の形態においては、冷凍機用コントローラ１０からの指示に基づいて、圧縮機１の起動前に蒸発器用電磁弁１３の開閉、絞り弁４の開度を制御する。これにより、圧縮機１の吐出側の圧力を低減させて負荷を低減し、起動不良を防ぐ。また、本実施の形態では、蒸発器用電磁弁１３を開き、絞り弁４の開度を拡げることで、圧縮機１吐出側の冷媒を吸入側に流すようにして吐出側圧力を下げるようにすることで、実施の形態１において冷凍機１６が有していたバイパス配管６、バイパス電磁弁７は設置不要である。ここで、本実施の形態ではユニットクーラ用コントローラ１８を設けて蒸発器用電磁弁１３の開閉、絞り弁４の開度を制御するようにしたが、例えば冷凍機用コントローラ１０が行うようにしてもよい。

図７は実施の形態２に係る圧縮機１の運転中、停止中での圧縮機吐出側圧力と吸入側圧力の圧力変化の状況の一例を示す図である。次に動作について説明する。実施の形態２の冷凍システムにおいては、冷凍機用コントローラ１０が、例えば冷凍機１６が運転可能な状態となったかどうかを判断する。運転可能な状態であると判断すると、さらに高圧センサ１２の検知に係る圧縮機１の吐出側圧力が、例えば圧縮機１を起動させると起動不良が発生する可能性がある２．４ＭＰａより高いかどうかを判断する。２．４ＭＰａより高いと判断すると、冷凍機用コントローラ１０はユニットクーラ用コントローラ１８に信号を送る。

この信号を受けたユニットクーラ用コントローラ１８は、蒸発器用電磁弁１３及び膨張弁４を開く。これにより、冷媒回路において、冷媒が高圧側から低圧側に流れ、圧力差が縮まり、圧縮機１の吐出側圧力が低下し、吸入側圧力が上昇する。

そして、冷凍機用コントローラ１０は、高圧センサ１２の検知に係る圧縮機１の吐出側圧力が、例えば圧縮機１を起動させても起動不良が発生しない圧力である２．４ＭＰａ以下、フロート４１の破損が生じない２．１５ＭＰａ以上となったものと判断すると、圧縮機１を起動させる。これにより、圧縮機１の吐出側圧力が必要以上に低下するのを防ぎ、また圧縮機１の吸入側圧力が必要以上に上昇するのを防ぐ。

以上のように、実施の形態２における冷凍システムでは、冷凍機１６において、停止している圧縮機１を起動する際、吐出側圧力が起動不良を起こす可能性がある所定の圧力以上である場合に、蒸発器用電磁弁１３を開き、絞り弁４の開度を拡げることで、圧縮機１吐出側の冷媒を吸入側に流すようにして吐出側圧力を下げるようにすることで圧縮機１の起動時の負荷低減、起動不良を防ぐことができる。このとき、実施の形態１のように、バイパス配管６及びバイパス電磁弁７を設ける必要がないので、安価に構成することができる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３における冷凍システムの構成を表す図である。次に実施の形態３の冷凍システムについて説明する。図８において、図１等と同じ符号を付している手段等については、基本的に同様の動作を行う。ここで、本実施の形態のバイパス配管６は、オイルセパレータ２（例えば、底面）と圧縮機１の吸入側配管とを配管接続しており、冷凍機油を圧縮機１に戻す（返油する）ための戻り配管としての役割も果たしている。

図９は、実施の形態３に係るオイルセパレータ２の構成を表す図である。図９に示すように、本実施の形態のオイルセパレータ２は、フロート５２の位置に基づいて油面が上限位置であるか否かを検知するための上側検知器５１、下限位置であるか否かを検知するための下側検知器５３を有している。このため、フロート５２は、オイルセパレータ２に溜まった冷凍機油の量に基づいて上側検知器５１と下側検知器５３との間を変位する。そして、上側検知器５１、下側検知器５３は、フロート５２と接触すると、冷凍機用コントローラ１０にそれぞれ信号を送る。

次に動作等について説明する。通常の動作においては、フロート５２が上側検知器５１に接触して送られた信号に基づいて、冷凍機用コントローラ１０はバイパス電磁弁７を開く。これにより、冷凍機油はバイパス配管６を通過して圧縮機１の吸入側に流れ、圧縮機１に吸入されて戻る。オイルセパレータ２内の冷凍機油が少なくなっていって油面が低くなり、フロート５２が下側検知器５３と接触する。フロート５２が下側検知器５３に接触して送られた信号に基づいて、冷凍機用コントローラ１０はバイパス電磁弁７を閉じる。

また、実施の形態２と同様に、圧縮機１の起動前において、冷凍機用コントローラ１０は高圧センサ１２の検知に係る圧縮機１の吐出側圧力が２．４ＭＰａより高いかどうかを判断する。２．４ＭＰａより高いと判断すると、バイパス電磁弁７を開く。

例えばオイルセパレータ２内に冷凍機油が溜まっていれば、オイルセパレータ２内から冷凍機油が無くなった後、圧縮機１吐出側の冷媒がバイパス配管６を流れて圧縮機１吸入側に移動して圧縮機１の吐出側と吸入側との圧力差が縮まる。そして、冷凍機用コントローラ１０は、高圧センサ１２の検知に係る圧縮機１の吐出側圧力が、例えば圧縮機１を起動させても起動不良が発生しない圧力である２．４ＭＰａ以下、フロート４１の破損が生じない２．１５ＭＰａ以上となったものと判断すると、バイパス電磁弁７を閉じて圧縮機１を起動させる。これにより、圧縮機１の吐出側圧力が必要以上に低下するのを防ぐ。

以上のように、実施の形態３の冷凍システムによれば、バイパス配管６を、オイルセパレータ２と圧縮機１の吸入側配管とを配管接続するようにし、冷凍機油を戻す際、吐出側圧力を下げる際にバイパス電磁弁７を開くようにしたので、冷凍機油を圧縮機１に戻す戻り配管としての役割とを兼用することができ、安価に構成することができる。

上述した実施の形態では、冷凍システムへの適用について説明した。本発明は、これらの装置に限定することなく、例えば空気調和装置、給湯機等のヒートポンプ装置等、冷媒回路を構成する他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。

１圧縮機、２オイルセパレータ、３凝縮器、４絞り弁、５蒸発器、６バイパス配管、７バイパス電磁弁、８蒸発器用ファン、９凝縮器用ファン、１０冷凍機用コントローラ、１１低圧センサ、１２高圧センサ、１３蒸発器用電磁弁、１４逆止弁、１５受液器、１６冷凍機、１７ユニットクーラ、１８ユニットクーラ用コントローラ、４１フロート、４２弁、５１上側検知器、５２フロート、５３下側検知器。

Claims

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、
内部にフロートを有し、前記圧縮機と凝縮器との間に設けられ、前記圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離して溜めておき、油面に基づいて変位するフロートの位置に基づいて溜まった冷凍機油を前記圧縮機の吸入側に戻すオイルセパレータと、
該オイルセパレータと前記凝縮器との間に設けられ、前記冷媒の逆流を防止する逆止弁と、
前記圧縮機の吐出側と前記逆止弁との間の配管と、前記圧縮機の吸入側の配管とを接続するバイパス配管と、
前記バイパス配管に前記冷媒を通過させるか否かを制御する開閉装置と
を備え、
検知手段の検知に係る前記圧縮機を起動する前の吐出側における圧力が、第１の所定の圧力より高い場合に前記開閉装置を開き、前記第１の所定の圧力以下で、前記フロートの破損を防ぐために設定した第２の所定圧力以上となると前記開閉装置を閉じて前記圧縮機を起動させることを特徴とする熱源側ユニット。
前記バイパス配管と前記オイルセパレータから冷凍機油を戻すための配管とを兼用することを特徴とする請求項１記載の熱源側ユニット。
請求項１又は２に係る熱源側ユニットの圧縮機、凝縮器及びオイルセパレータと、
前記凝縮器の凝縮に係る冷媒を減圧させるための絞り装置と、
熱交換により減圧に係る冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
前記冷媒回路内の前記冷凍機油を回収するための油回収運転を行う場合に、前記開閉装置を開いて前記圧縮機を起動させることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
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絞り装置と、
熱交換により減圧に係る冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成し、
内部にフロートを有し、前記圧縮機と凝縮器との間に設けられ、前記圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離して溜めておき、油面に基づいて変位するフロートの位置に基づいて溜まった冷凍機油を前記圧縮機の吸入側に戻すオイルセパレータを備え、
前記冷媒回路において、検知手段の検知に係る前記圧縮機を起動する前の吐出側における圧力が、第１の所定の圧力より高い場合に前記絞り装置の開度を広げ、前記第１の所定の圧力以下で、前記フロートの破損を防ぐために設定した第２の所定圧力以上となると、前記圧縮機を起動させることを特徴とする冷凍サイクル装置。