JP7337278B2 - 冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本開示は、冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置に関する。

従来、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路を構成する冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置においては、冷媒を圧縮するための圧縮機として、高圧シェルタイプの圧縮機を冷媒回路に用いることが知られている。高圧シェルタイプの圧縮機は、密閉容器内に冷媒を流入させるための流入管が圧縮部に接続されるように構成されている。高圧シェルタイプの圧縮機においては、流入管を通って流入した冷媒が圧縮部で圧縮されて密閉容器内に吐出される。そして、密閉容器内に充満する圧縮後の高温高圧のガス冷媒が密閉容器から吐出される。このような高圧シェルタイプの圧縮機においては、潤滑作用、密封作用、および防錆作用などの役割を果たす冷凍機油を、密閉容器内で分離することが可能である。

特開２００３－２７９１７６号公報（特許文献１）には、高圧シェルタイプの圧縮機を備える空気調和装置が開示されている。

特開２００３－２７９１７６号公報

特開２００３－２７９１７６号公報に開示された空気調和装置のように、高圧シェルタイプの圧縮機を冷媒回路に用いれば、冷媒回路内へと持ち出される冷凍機油の量を極力減らすことができる。しかし、圧縮機の吸入ポート側の圧力が大気圧（たとえば、１０１３．２５ｈＰａ）よりも低くなる負圧状態において圧縮機の運転（以下、単に「負圧運転」とも称する。）が行われた場合、冷媒回路に漏れ箇所があると、外部からの空気が冷媒回路に混入する虞がある。そうすると、冷媒回路に混入した空気が高圧シェルタイプの圧縮機内に溜まる冷凍機油に触れ、さらに圧縮機内で高温高圧状態となることで、圧縮機ひいては冷媒回路に不具合が生じる虞がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、圧縮機の運転状態が負圧運転となった場合であっても、圧縮機ひいては冷媒回路に不具合が生じることを回避する、冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本開示に係る冷熱源ユニットは、膨張弁および蒸発器を備える負荷装置に接続可能であり、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路を構成する。冷熱源ユニットは、少なくとも１つの圧縮機と、凝縮器と、冷媒回路を制御する制御装置とを備える。少なくとも１つの圧縮機は、高圧シェルタイプの第１圧縮機を備える。制御装置は、第１圧縮機が運転中であり、かつ第１圧縮機の吸入ポート側の圧力が負圧であるときに、第１圧縮機を停止させる。

本開示によれば、圧縮機の運転状態が負圧運転となった場合であっても、圧縮機ひいては冷媒回路に不具合が生じることを回避することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 高圧シェルタイプの圧縮機の構成を示す図である。 低圧シェルタイプの圧縮機の構成を示す図である。 冷媒回路に空気が混入していないときの冷凍サイクルと冷媒回路に空気が混入しているときの冷凍サイクルとを比較するためのｐ－ｈ線図である。 制御装置による冷媒回路の制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の構成を示す図である。なお、図１では、冷凍サイクル装置１における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。

図１を参照して、冷凍サイクル装置１は、冷媒回路４と、制御装置６と、警報装置７とを備える。冷熱源ユニット５は、冷媒回路４と、制御装置６と、警報装置７とを含んで構成されている。冷媒回路４は、冷熱源装置２と負荷装置３とが、延長配管８３および延長配管８７の各々によって接続されるように構成されている。

冷熱源装置２は、冷熱源装置２への冷媒の入り口である冷媒入口ポート２０１と、冷熱源装置２からの冷媒の出口である冷媒出口ポート２０２とを有する。負荷装置３は、負荷装置３への冷媒の入り口である冷媒入口ポート３０１と、負荷装置３からの冷媒の出口である冷媒出口ポート３０２とを有する。

延長配管８３は、冷熱源装置２の冷媒出口ポート２０２と負荷装置３の冷媒入口ポート３０１とを接続する。延長配管８７は、負荷装置３の冷媒出口ポート３０２と冷熱源装置２の冷媒入口ポート２０１とを接続する。このように、冷熱源ユニット５は、延長配管８３および延長配管８７を介して、負荷装置３に接続可能に構成されている。

負荷装置３は、膨張弁５０と、蒸発器６０と、配管８４と、配管８５と、配管８６とを備える。配管８４は、冷媒入口ポート３０１と、膨張弁５０とを接続する。配管８５は、膨張弁５０と、蒸発器６０とを接続する。配管８６は、蒸発器６０と、冷媒出口ポート３０２とを接続する。

膨張弁５０は、配管８４から流入した高温高圧の液冷媒の圧力を下げ、配管８５を介して、低温低圧の液冷媒を蒸発器６０へと流出させる。膨張弁５０は、たとえば、冷熱源ユニット５と独立して制御される温度膨張弁である。なお、膨張弁５０は冷媒を減圧することができる電子膨張弁であってもよい。

蒸発器６０は、膨張弁５０から流入した低温低圧の液冷媒と空気との間で熱交換を行うように構成されている。蒸発器６０は、冷却対象空間の空気からの吸熱によって低温低圧の液冷媒を蒸発させる。この熱交換により、低温低圧の液冷媒は凝縮されて低温低圧のガス冷媒に変化する。蒸発器６０によって得られた低温低圧のガス冷媒は、配管８６に流出する。

冷熱源ユニット５は、特に限定されないが、一般的には室外または屋外に配置される場合が多いので、室外ユニットまたは屋外ユニットとも称される。冷熱源ユニット５の冷熱源装置２は、複数の圧縮機１１，１２と、凝縮器２０と、配管８２と、配管８８と、配管９３とを備える。

凝縮器２０は、凝縮器２０への冷媒の入り口である冷媒入口ポート２２１と、凝縮器２０からの冷媒の出口である冷媒出口ポート２２２とを有する。圧縮機１１は、冷媒を吸入するための吸入ポート１１１と、冷媒を吐出するための吐出ポート１１２とを有する。圧縮機１２は、冷媒を吸入するための吸入ポート１２１と、冷媒を吐出するための吐出ポート１２２とを有する。

配管８２は、凝縮器２０の冷媒出口ポート２２２と冷熱源装置２の冷媒出口ポート２０２とを接続する。

配管８８は、圧縮機１１に冷媒を流入させるための流入管８９と、圧縮機１２に冷媒を流入させるための流入管９０とに分岐する。流入管８９は、圧縮機１１の吸入ポート１１１に接続されている。流入管９０は、圧縮機１２の吸入ポート１２１に接続されている。配管８８および流入管８９は、冷熱源装置２の冷媒入口ポート２０１と圧縮機１１の吸入ポート１１１とを接続する。配管８８および流入管９０は、冷熱源装置２の冷媒入口ポート２０１と圧縮機１２の吸入ポート１２１とを接続する。

配管９３は、圧縮機１１から冷媒が流出する流出管９１と、圧縮機１２から冷媒が流出する流出管９２とに分岐する。流出管９１は、圧縮機１１の吐出ポート１１２に接続されている。流出管９２は、圧縮機１２の吐出ポート１２２に接続されている。配管９３および流出管９１は、圧縮機１１の吐出ポート１１２と凝縮器２０の冷媒入口ポート２２１とを接続する。配管９３および流出管９２は、圧縮機１２の吐出ポート１２２と凝縮器２０の冷媒入口ポート２２１とを接続する。

このように、冷熱源ユニット５では、配管８８および配管９３に対して、圧縮機１１と圧縮機１２とが並列接続されている。制御装置６は、圧縮機１１および圧縮機１２を選択的に運転または停止することで、冷媒が通るルートを制御することができる。具体的には、制御装置６は、圧縮機１１のみを運転した場合は、冷媒入口ポート２０１から流入した冷媒を、配管８８および流入管８９を介して圧縮機１１に流入させ、圧縮機１１によって冷媒を圧縮させることができる。制御装置６は、圧縮機１２のみを運転した場合は、冷媒入口ポート２０１から流入した冷媒を、配管８８および流入管９０を介して圧縮機１２に流入させ、圧縮機１２によって冷媒を圧縮させることができる。さらに、制御装置６は、圧縮機１１および圧縮機１２の両方を運転した場合は、冷媒入口ポート２０１から流入した冷媒を、配管８８および流入管８９を介して圧縮機１１に流入させ、圧縮機１１によって冷媒を圧縮させる一方で、配管８８および流入管９０を介して圧縮機１２に流入させ、圧縮機１２によって冷媒を圧縮させることができる。

圧縮機１１は、高圧シェルタイプの圧縮機である。図２は、高圧シェルタイプの圧縮機１１の構成を示す図である。図２を参照して、圧縮機１１は、密閉容器１５１と、密閉容器１５１内に設けられた圧縮部１５４とを有する。圧縮部１５４は、流入管８９に直接的に接続されている。圧縮部１５４は、流入管８９を通って流入した低温低圧のガス冷媒を圧縮し、圧縮によって得られた高温高圧のガス冷媒を吐出ポート１５５から密閉容器１５１内に吐出する。密閉容器１５１内に充満する高温高圧のガス冷媒は、流出管９１を介して、凝縮器２０に接続された配管９３へと流出する。このように、圧縮機１１においては、密閉容器１５１内が高温高圧のガス冷媒によって満たされている。

圧縮機１１は、制御装置６からの制御信号に従って、運転および停止、さらには運転時の回転速度を調整するように構成されている。制御装置６は、圧縮機１１の回転速度を調整することによって、冷媒の循環量を調整し、その結果、冷凍サイクル装置１の冷凍能力を調整することができる。圧縮機１１には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプなどのものを採用し得る。

圧縮機１２は、低圧シェルタイプの圧縮機である。図３は、低圧シェルタイプの圧縮機１２の構成を示す図である。図３を参照して、圧縮機１２は、密閉容器１６１と、密閉容器１６１内に設けられた圧縮部１６４とを有する。圧縮部１６４は、流出管９２に直接的に接続されている。流入管９０を通って流入した低温低圧のガス冷媒は、密閉容器１６１内に充満する。密閉容器１６１内に充満する低温低圧のガス冷媒は、吸入ポート１６５を介して圧縮部１６４に吸入される。圧縮部１６４は、吸入ポート１６５を介して吸入した冷媒を圧縮し、圧縮によって得られた高温高圧のガス冷媒を、流出管９２を介して、凝縮器２０に接続された配管９３へと流出する。このように、圧縮機１２においては、密閉容器１６１内が低温低圧のガス冷媒によって満たされている。

圧縮機１２は、制御装置６からの制御信号に従って、運転および停止、さらには運転時の回転速度を調整するように構成されている。制御装置６は、圧縮機１２の回転速度を調整することによって、冷媒の循環量を調整し、その結果、冷凍サイクル装置１の冷凍能力を調整することができる。圧縮機１２には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプなどのものを採用し得る。

運転中において、高圧シェルタイプの圧縮機１１は、ガス冷媒と冷凍機油とを分離することが可能であり、ガス冷媒は流出管９１を介して配管９３に流出する一方で、冷凍機油は密閉容器１５１の底部に溜まる。これにより、高圧シェルタイプの圧縮機１１を用いて冷凍サイクルを行えば、冷媒回路２内へと持ち出される冷凍機油の量を極力減らすことができる。

一方、運転中において、低圧シェルタイプの圧縮機１２は、高圧シェルタイプの圧縮機１１よりも、ガス冷媒と冷凍機油とを分離することが困難であることが知られている。このため、圧縮機１２を用いて冷凍サイクルを行った場合は、圧縮機１１を用いて冷凍サイクルを行った場合よりも、冷媒回路２内へと持ち出される冷凍機油の量が増え、その分、圧縮機１２内に溜まる冷凍機油の量が減ってしまう。圧縮機１２内に溜まる冷凍機油の量が減ると、圧縮機１２の潤滑不良が発生する虞がある。このため、どちらかというと、冷凍サイクル装置１としては高圧シェルタイプの圧縮機１１を運転させる方が好ましい。

再び図１を参照して、凝縮器２０は、圧縮機１１および圧縮機１２の少なくともいずれか一方から吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮して配管８２へと流出させる。凝縮器２０は、吐出された高温高圧のガス冷媒と外気との間で熱交換を行うように構成されている。この熱交換により放熱した高温高圧のガス冷媒は凝縮されて高温高圧の液冷媒に変化する。凝縮器２０には、熱交換の効率を上げるために外気を送るファン２２が取り付けられている。ファン２２は、凝縮器２０において冷媒が熱交換を行うための外気を凝縮器２０に供給する。

冷熱源ユニット５は、さらに、圧力センサ２１１と、温度センサ３１１と、温度センサ３１２とを備える。

圧力センサ２１１は、圧縮機１１の吸入ポート１１１側（圧縮機１２の吸入ポート１２１側）に設けられている。圧力センサ２１１は、圧縮機１１の吸入ポート１１１側（圧縮機１２の吸入ポート１２１側）の圧力ＰＬを測定し、その測定値を制御装置６に出力する。

温度センサ３１１は、凝縮器２０の冷媒出口ポート２２２側に設けられている。温度センサ３１１は、凝縮器２０から流出した冷媒の温度Ｔ１を測定し、その測定値を制御装置６に出力する。温度センサ３１２は、冷熱源装置２の周囲（たとえば、凝縮器２０の周囲）に設けられている。温度センサ３１２は、冷熱源装置２の周囲の外気の温度Ｔ２を測定し、その測定値を制御装置６に出力する。

制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１と、記憶媒体であるメモリ６２（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））と、各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）などを含んで構成されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭなどに展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置６の処理手順が記された制御プログラムを含む。制御装置６は、これらの制御プログラムに従って、冷媒回路４における各部の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

警報装置７は、制御装置６からの制御信号に従って警報を発することで、冷媒回路４に不具合が生じる虞がある旨を外部に知らせる。警報装置７による警報は、図示しないディスプレイに警報画像を表示することで行われてもよいし、図示しないスピーカから警報音を出力することで行われてもよいし、図示しない警報ランプを点灯または点滅することで行われてもよい。

上述したような構成を備える冷凍サイクル装置１においては、高圧シェルタイプの圧縮機１１を用いて冷凍サイクル装置１を運転することで、冷媒回路２内へと持ち出される冷凍機油の量を極力減らすことができる。しかし、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の冷媒圧力が大気圧（たとえば、１０１３．２５ｈＰａ）よりも低くなる負圧状態で圧縮機の運転（負圧運転）が行われた場合、冷媒回路４に漏れ箇所があると、外部からの空気が冷媒回路４に混入する虞がある。そうすると、冷媒回路４に混入した空気が圧縮機１１の密閉容器１５１内に溜まる冷凍機油に触れ、さらに密閉容器１５１内で高温高圧状態となることで、圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じる虞がある。

そこで、制御装置６は、圧縮機１１が運転中であり、かつ圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であるときに、圧縮機１１を停止させるように構成されている。

図４を参照して、冷媒回路４に空気が混入していないときの冷凍サイクルと冷媒回路４に空気が混入しているときの冷凍サイクルとを比較する。図４は、冷媒回路４に空気が混入していないときの冷凍サイクルと冷媒回路４に空気が混入しているときの冷凍サイクルとを比較するためのｐ－ｈ線図である。

図４では、縦軸に絶対圧力ｐ、横軸に比エンタルピーｈをとり、冷媒回路４に空気が混入していないときの冷凍サイクルが符号Ｃ１で表され、冷媒回路４に空気が混入しているときの冷凍サイクルが符号Ｃ２で表されている。さらに、外気温度に相当する温度の冷媒の等温線はＴで表されている。なお、図４においては、説明を簡単にするために、圧縮機１１のみが運転している場合のｐ－ｈ線図を示す。

冷凍サイクルＣ１について、点Ａ１から点Ａ２に至るまでのグラフの変化は、圧縮機１１における冷媒の状態の変化を示す。点Ａ２から点Ａ３に至るまでのグラフの変化は、凝縮器２０における冷媒の状態の変化を示す。点Ａ３から点Ａ４に至るまでのグラフの変化は、膨張弁５０における冷媒の状態の変化を示す。点Ａ４から点Ａ１に至るまでのグラフの変化は、蒸発器６０における冷媒の状態の変化を示す。

冷凍サイクルＣ２について、点Ｂ１から点Ｂ２に至るまでのグラフの変化は、圧縮機１１における冷媒の状態の変化を示す。点Ｂ２から点Ｂ３に至るまでのグラフの変化は、凝縮器２０における冷媒の状態の変化を示す。点Ｂ３から点Ｂ４に至るまでのグラフの変化は、膨張弁５０における冷媒の状態の変化を示す。点Ｂ４から点Ｂ１に至るまでのグラフの変化は、蒸発器６０における冷媒の状態の変化を示す。

冷凍サイクルＣ１と冷凍サイクルＣ２とを比較すると、以下のような結果が得られる。冷凍サイクルＣ２における冷媒の圧縮後の圧力（Ｂ２－Ｂ３間の圧力）は、冷凍サイクルＣ１における冷媒の圧縮後の圧力（Ａ２－Ａ３間の圧力）よりも高くなる。また、冷凍サイクルＣ２における凝縮中の冷媒温度と外気温度との差α２は、冷凍サイクルＣ１における凝縮中の冷媒温度と外気温度との差α１よりも大きくなる。これらは、冷媒回路４に空気が混入することで、凝縮器２０内における伝熱が阻害されて凝縮温度が上昇すること、および、凝縮温度の上昇分に相当する凝縮圧力に対して、混入した空気の分圧が加えられることによると考えられる。

また、凝縮温度および凝縮圧力の上昇に起因して、冷凍サイクルＣ２における凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒の過冷却度β２は、冷凍サイクルＣ１における凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒の過冷却度β１よりも大きくなる。また、冷凍サイクルＣ２における凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒温度と外気温度との差γ２は、冷凍サイクルＣ１における凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒温度と外気温度との差γ１よりも小さくなる。

このように、冷媒回路４に空気が混入していないときの冷凍サイクルＣ１と、冷媒回路４に空気が混入しているときの冷凍サイクルＣ２とを比較すると、空気が混入しているときは、空気が混入していないときよりも、凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒温度と外気温度との差が小さくなることが分かる。

そこで、制御装置６は、凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒温度と外気温度との差に基づき、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判断するように構成されている。

具体的には、制御装置６は、温度センサ３１１の測定値に基づき凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒の温度Ｔ１を特定する。制御装置６は、温度センサ３１２の測定値に基づき外気の温度Ｔ２を特定する。制御装置６は、冷媒温度Ｔ１と外気温度Ｔ２との差が第１値以下（たとえば、２Ｋ以下）であるときに、冷媒回路４に空気が混入していると判断する。

図５は、制御装置６による冷媒回路４の制御を説明するためのフローチャートである。制御装置６は、メモリ６２に格納された制御プログラムを実行することで、図５に示すフローチャートの処理を実行する。このフローチャートの処理は、一定時間ごとに冷凍サイクル装置１の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。なお、図５においては、高圧シェルタイプの圧縮機１１が第１圧縮機で示され、低圧シェルタイプの圧縮機１２が第２圧縮機で示されている。図中において、「Ｓ」は「ＳＴＥＰ」の略称として用いられる。

制御装置６は、圧縮機１１が運転中であるか否かを判定する（Ｓ１）。制御装置６は、圧縮機１１が運転中である場合（Ｓ１でＹＥＳ）、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であるか否かを判定する（Ｓ２）。

制御装置６は、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧である場合（Ｓ２でＹＥＳ）、圧縮機１１に制御信号を出力することで、圧縮機１１を停止させる（Ｓ３）。このとき、制御装置６は、低圧シェルタイプの圧縮機１２が運転中である場合、圧縮機１２の運転を継続する。一方、制御装置６は、圧縮機１２が運転中でない場合、圧縮機１２に制御信号を出力することで、圧縮機１２を運転させる。

制御装置６は、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧でない場合（Ｓ２でＮＯ）、または、Ｓ３の処理の後、主制御ルーチンに制御を戻す。

制御装置６は、圧縮機１１が運転中でない場合（Ｓ１でＮＯ）、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であるか否かを判定する（Ｓ４）。制御装置６は、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧である場合（Ｓ４でＹＥＳ）、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判定する（Ｓ５）。具体的には、制御装置６は、温度センサ３１１の測定値に基づき特定した冷媒温度Ｔ１と、温度センサ３１２の測定値に基づき特定した外気温度Ｔ２との差が第１値以下（たとえば、２Ｋ以下）であるか否かを判定する。

制御装置６は、冷媒温度Ｔ１と外気温度Ｔ２との差が第１値以下（たとえば、２Ｋ以下）である場合、冷媒回路４に空気が混入していると判断し（Ｓ５でＹＥＳ）、警報装置７に制御信号を出力することで、警報装置７から警報を発生させる（Ｓ７）。

一方、制御装置６は、冷媒温度Ｔ１と外気温度Ｔ２との差が第１値未満（たとえば、２Ｋ未満）である場合、冷媒回路４に空気が混入していないと判断し（Ｓ５でＮＯ）、圧縮機１１に制御信号を出力することで、圧縮機１１を運転させる（Ｓ６）。

制御装置６は、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧でない場合（Ｓ４でＮＯ）、または、Ｓ６、Ｓ７の処理の後、主制御ルーチンに制御を戻す。

なお、制御装置６は、Ｓ６において圧縮機１１を運転させた場合、一定時間ごとに実行する図５に示すフローチャートのＳ３の処理において再び圧縮機１１を停止しないように、Ｓ６の処理では予め定められた期間（たとえば、１時間）に亘って圧縮機１１の運転を継続するものであってもよい。

以上のように、制御装置６は、高圧シェルタイプの圧縮機１１が運転中であり、かつ圧縮機１１の運転状態が負圧運転であるときに、圧縮機１１を停止させることで、冷媒回路４に混入した空気が圧縮機１１内で高温高圧状態となることによって圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じることを回避することができる。

制御装置６は、高圧シェルタイプの圧縮機１１が運転中でなく、圧縮機１１の運転状態が負圧運転であり、かつ冷媒回路４に空気が混入しているときに、警報を発する制御を行うことで、冷媒回路４に空気が混入していることによって冷媒回路４に不具合が生じる虞がある旨を外部に知らせることができる。

制御装置６は、高圧シェルタイプの圧縮機１１が運転中でなく、圧縮機１１の運転状態が負圧運転であり、かつ冷媒回路に空気が混入していないときに、圧縮機１１を再び運転させることで、冷媒回路４に空気が混入していないことを確認した上で圧縮機１１を再び運転させることができ、その結果、圧縮機１１を用いた冷凍サイクルを再び行うことができる。

制御装置６は、高圧シェルタイプの圧縮機１１および低圧シェルタイプの圧縮機１２が運転中であり、かつ圧縮機１１の運転状態が負圧運転であるときに、圧縮機１１を停止させる一方で圧縮機１２の運転を継続させることで、圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じることを回避する一方で、圧縮機１２を用いた冷凍サイクルを継続させて冷却対象である冷却物の溶解を防止することができる。

制御装置６は、高圧シェルタイプの圧縮機１１が運転中である一方で低圧シェルタイプの圧縮機１２が運転中でなく、かつ圧縮機１１の運転状態が負圧運転であるときに、圧縮機１１を停止させる一方で圧縮機１２を運転させることで、圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じることを回避する一方で、圧縮機１１の代わりに圧縮機１２を用いた冷凍サイクルを実行させて冷却物の溶解を防止することができる。

制御装置６は、温度センサ３１１の測定値に基づき特定した凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒温度Ｔ１と、温度センサ３１２の測定値に基づき特定した外気温度Ｔ２との差に基づいて、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判断することができる。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す図である。なお、図６では、冷凍サイクル装置１００における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。

図６を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００において、冷熱源ユニット５００の冷熱源装置２００は、受液器（レシーバ）３０と、配管８１と、圧力センサ２１２とをさらに備える。冷熱源ユニット５００が備えるその他の構成については、図１に示す冷熱源ユニット５が備える構成と同じであるので、説明は繰り返さない。

受液器３０は、凝縮器２０の冷媒出口ポート２２２側に設けられ、凝縮器２０の冷媒出口ポート２２２から流出された液冷媒を貯留する。受液器３０は、配管８１を介して凝縮器２０の冷媒出口ポート２２２に接続され、配管８２を介して冷熱源装置２００の冷媒出口ポート２０２に接続されている。

圧力センサ２１２は、圧縮機１１の吐出側および圧縮機１２の吐出側に共通に設けられている。圧力センサ２１２は、圧縮機１１の吐出側および圧縮機１２の吐出側の圧力ＰＨを測定し、その測定値を制御装置６に出力する。

冷媒回路４００に空気が混入していない場合、受液器３０内には凝縮器２０から流出した液冷媒とガス冷媒とが共存しているため、過冷却度はほぼ０度である。一方、冷媒回路４００に空気が混入した場合、ガス冷媒に代わって受液器３０内に空気が溜まるため、受液器３０が冷やされたとしても凝縮が起こらず、過冷却が生じる。つまり、冷媒回路４００に空気が混入していないときと、冷媒回路４００に空気が混入しているときとを比較すると、空気が混入しているときは、空気が混入していないときよりも、過冷却度が大きくなることが分かる。

そこで、実施の形態２に係る制御装置６は、図５に示すフローチャートのＳ５の処理において、凝縮器２０の冷媒出口ポート２２２側に設けられた温度センサ３１１の測定値（冷媒の温度Ｔ１）と、圧力センサ２１２の測定値（圧力ＰＨ）とに基づき、冷媒の過冷却度を算出し、算出した過冷却度に基づき、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判断するように構成されている。

具体的には、制御装置６は、温度センサ３１１の測定値に基づき凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒の温度Ｔ１を特定する。制御装置６は、圧力センサ２１２の測定値に基づき圧縮機１１の吐出側の圧力ＰＨを特定し、特定した圧力ＰＨに対応する冷媒の飽和温度を算出する。制御装置６は、算出した冷媒の飽和温度から、凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒の温度Ｔ１を減算することで、過冷却度を算出する。制御装置６は、算出した過冷却度が第２値以上（たとえば、２Ｋ以上）であるときに、冷媒回路４に空気が混入していると判断する。

このように、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００において、制御装置６は、温度センサ３１１の測定値に基づき特定した凝縮器２０の冷媒出口部分の冷媒温度Ｔ１と、圧力センサ２１２の測定値に基づき特定した圧縮機１１の吐出側の圧力ＰＨとに基づき、過冷却度を算出し、算出した過冷却度に基づいて、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判断することができる。

上述した実施の形態１に係る冷熱源ユニット５および実施の形態２に係る冷熱源ユニット５００は、いずれも、高圧シェルタイプの圧縮機１１および低圧シェルタイプの圧縮機１２を１つずつ備えるものであったが、圧縮機１１および圧縮機１２の数はこれに限らない。冷熱源ユニット５および冷熱源ユニット５００の各々は、少なくとも１つの圧縮機１１を備えるものであればよく、２つ以上の圧縮機１１を備えるものであってもよい。

冷熱源ユニット５および冷熱源ユニット５００の各々は、必ずしも圧縮機１２を備える必要はないが、少なくとも１つの圧縮機１２を備える場合、圧縮機１２と同数以上の圧縮機１１を備えることが好ましい。このような構成によれば、冷凍サイクル装置は、冷媒回路内へと持ち出される冷凍機油の量を極力減らすことなく、冷凍サイクルを行うことができる。

なお、圧縮機１１が複数設けられる場合、制御装置６は、図５に示すフローチャートのＳ３の処理において、複数の圧縮機１１の全部または一部の運転を停止させてもよい。

（まとめ）
本開示は、膨張弁５０および蒸発器６０を備える負荷装置３に接続可能であり、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路４を構成する冷熱源ユニット５に関する。冷熱源ユニット５は、少なくとも１つの圧縮機１１，１２と、凝縮器２０と、冷媒回路４を制御する制御装置６とを備える。少なくとも１つの圧縮機１１，１２は、高圧シェルタイプの圧縮機１１を備える。制御装置６は、圧縮機１１が運転中であり、かつ圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であるときに、圧縮機１１を停止させる。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、冷媒回路４に混入した空気が圧縮機１１内で高温高圧状態となることによって圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じることを回避することができる。

好ましくは、制御装置６は、圧縮機１１が運転中でなく、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であり、かつ冷媒回路４に空気が混入しているときに、警報を発する制御を行う。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、冷媒回路４に空気が混入していることによって冷媒回路４に不具合が生じる虞がある旨を外部に知らせることができる。

好ましくは、制御装置６は、圧縮機１１が運転中でなく、圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であり、かつ冷媒回路４に空気が混入していないときに、圧縮機１１を運転させる。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、冷媒回路４に空気が混入していないことを確認した上で圧縮機１１を再び運転させることができ、その結果、圧縮機１１を用いた冷凍サイクルを再び行うことができる。

好ましくは、図１に示す冷熱源ユニット５は、凝縮器２０の冷媒出口部分における冷媒の温度を測定する温度センサ３１１と、凝縮器２０に供給される外気の温度を測定する温度センサ３１２とをさらに備える。制御装置６は、温度センサ３１１の測定値と温度センサ３１２の測定値との差が第１値以下（たとえば、２Ｋ以下）であるときに、冷媒回路４に空気が混入していると判断する。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、凝縮器２０の冷媒出口部分に設けられた温度センサ３１１と、外気の温度を測定する温度センサ３１２とを用いて、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判断することができる。

好ましくは、図６に示す冷熱源ユニット５００は、凝縮器２０の冷媒出口部分に設けられ、冷媒を貯留する受液器３０と、凝縮器２０の冷媒出口部分における冷媒の温度を測定する温度センサ３１１と、凝縮器２０の冷媒入口部分における冷媒の圧力を測定する圧力センサ２１２とをさらに備える。制御装置６は、温度センサ３１１の測定値と圧力センサ２１２の測定値とに基づき算出される冷媒の過冷却度が第２値以上（たとえば、２Ｋ以上）であるときに、冷媒回路４に空気が混入していると判断する。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５００は、過冷却度に基づき、冷媒回路４に空気が混入しているか否かを判断することができる。

好ましくは、少なくとも１つの圧縮機１１，１２は、圧縮機１１と並列接続された低圧シェルタイプの圧縮機１２をさらに備える。制御装置６は、圧縮機１１および圧縮機１２が運転中であり、かつ圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であるときに、圧縮機１１を停止させる一方で圧縮機１２の運転を継続させる。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じることを回避する一方で、圧縮機１２を用いた冷凍サイクルを継続させることができ、冷却物の溶解を防止することができる。

好ましくは、少なくとも１つの圧縮機１１，１２は、圧縮機１１と並列接続された低圧シェルタイプの圧縮機１２をさらに備える。制御装置６は、圧縮機１１が運転中である一方で圧縮機１２が運転中でなく、かつ圧縮機１１の吸入ポート１１１側の圧力が負圧であるときに、圧縮機１１を停止させる一方で圧縮機１２を運転させる。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、圧縮機１１ひいては冷媒回路４に不具合が生じることを回避する一方で、圧縮機１１の代わりに圧縮機１２を用いた冷凍サイクルを実行させることができ、冷却物の溶解を防止することができる。

好ましくは、少なくとも１つの圧縮機１１，１２は、圧縮機１２と同数以上の圧縮機１１を備える。

このような構成を備えることによって、冷熱源ユニット５は、冷媒回路４内へと持ち出される冷凍機油の量を極力減らすことなく、冷凍サイクルを行うことができる。

本開示は、他の局面では、冷熱源ユニット５と負荷装置３とを備える冷凍サイクル装置１、および、冷熱源ユニット５００と負荷装置３とを備える冷凍サイクル装置１００に関する。

以上、冷凍サイクル装置１，１００を備える冷凍機を例示して本実施の形態を説明したが、冷凍サイクル装置１，１００は、空気調和機などに利用されても良い。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１００ 冷凍サイクル装置、２，２００ 冷熱源装置、３ 負荷装置、４，４００ 冷媒回路、５，５００ 冷熱源ユニット、６ 制御装置、７ 警報装置、１１，１２ 圧縮機、２０ 凝縮器、２２ ファン、３０ 受液器、５０ 膨張弁、６０ 蒸発器、６２ メモリ、８１，８２，８４，８５，８６，８８，９３ 配管、８３，８７ 延長配管、８９，９０ 流入管、９１，９２ 流出管、１１１，１２１，１６５ 吸入ポート、１１２，１２２，１５５ 吐出ポート、１５１，１６１ 密閉容器、１５４，１６４ 圧縮部、２０１，２２１，３０１ 冷媒入口ポート、２０２，２２２，３０２ 冷媒出口ポート、２１１，２１２ 圧力センサ、３１１，３１２ 温度センサ。

Claims (9)

1. 膨張弁および蒸発器を備える負荷装置に接続可能であり、冷媒を循環させるように構成された冷媒回路を構成する冷熱源ユニットであって、
   少なくとも１つの圧縮機と、
   凝縮器と、
   前記冷媒回路を制御する制御装置とを備え、
   前記少なくとも１つの圧縮機は、高圧シェルタイプの第１圧縮機と、前記第１圧縮機と並列接続された低圧シェルタイプの第２圧縮機とを備え、
   前記制御装置は、前記第１圧縮機が運転中であり、かつ前記第１圧縮機の吸入ポート側の圧力が負圧であるときに、前記第１圧縮機を停止させる一方で前記第２圧縮機を運転させる、冷熱源ユニット。
2. 前記制御装置は、前記第１圧縮機が運転中でなく、前記第１圧縮機の前記吸入ポート側の圧力が負圧であり、かつ前記冷媒回路に空気が混入しているときに、警報を発する制御を行う、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
3. 前記制御装置は、前記第１圧縮機が運転中でなく、前記第１圧縮機の前記吸入ポート側の圧力が負圧であり、かつ前記冷媒回路に空気が混入していないときに、前記第１圧縮機を運転させる、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
4. 前記凝縮器の冷媒出口部分における冷媒の温度を測定する第１温度センサと、
   前記凝縮器に供給される外気の温度を測定する第２温度センサとをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１温度センサの測定値と前記第２温度センサの測定値との差が第１値以下であるときに、前記冷媒回路に空気が混入していると判断する、請求項２または請求項３に記載の冷熱源ユニット。
5. 前記凝縮器の冷媒出口部分に設けられ、冷媒を貯留する受液器と、
   前記凝縮器の前記冷媒出口部分における冷媒の温度を測定する第１温度センサと、
   前記凝縮器の冷媒入口部分における冷媒の圧力を測定する圧力センサとをさらに備え、
   前記制御装置は、前記第１温度センサの測定値と前記圧力センサの測定値とに基づき算出される冷媒の過冷却度が第２値以上であるときに、前記冷媒回路に空気が混入していると判断する、請求項２または請求項３に記載の冷熱源ユニット。
6. 前記制御装置は、前記第１圧縮機および前記第２圧縮機が運転中であり、かつ前記第１圧縮機の前記吸入ポート側の圧力が負圧であるときに、前記第１圧縮機を停止させる一方で前記第２圧縮機の運転を継続させる、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
7. 前記制御装置は、前記第１圧縮機が運転中である一方で前記第２圧縮機が運転中でなく、かつ前記第１圧縮機の前記吸入ポート側の圧力が負圧であるときに、前記第１圧縮機を停止させる一方で前記第２圧縮機を運転させる、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
8. 前記少なくとも１つの圧縮機は、前記第２圧縮機と同数以上の前記第１圧縮機を備える、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の前記冷熱源ユニットと、前記負荷装置とを備える冷凍サイクル装置。

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