WO2022168238A1

WO2022168238A1 - 冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2022168238A1
Application number: PCT/JP2021/004128
Authority: WO
Inventors: 真大郎小山; 裕士佐多; 俊介菊地; 久登森田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-08-11
Also published as: JP7361959B2; JPWO2022168238A1

Abstract

制御装置（５０）は、吸入管圧力センサ（７）の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度とＡＣＣ入口温度サーミスタ（１１）の検出温度とに基づいて算出される気液分離器（６）の入口部分の冷媒の過熱度であるＡＣＣ入口ＳＨが閾値以下の場合に、圧縮機（１）への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

Description

冷熱源ユニットおよび冷凍サイクル装置

　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。

　冷凍装置および空気調和装置などを含む冷凍サイクル装置では、冷却、冷房または暖房運転を行なうために冷媒を循環させる。冷凍サイクル装置内の冷媒は、蒸発器において空気、水またはブラインなどと熱交換することによってガス化する。

　冷凍サイクル装置では、膨張弁の不良、目詰まりまたは蒸発器への着霜などの状態変化によっては冷媒を完全にガス化させることができず、圧縮機に吸入される冷媒が液状態または液冷媒混じりの状態で流れ込む液戻り現象（以下、「液バック」という）が発生することがある。液バックの継続または断続的な液バックが頻発すると、圧縮機にて冷媒を液圧縮することになる。液圧縮は、圧縮機の故障、圧縮機の異常振動による異常音、または配管亀裂などさまざまな不具合につながるため、液バック状態を正確に検知し、異常な液バック運転から装置を保護する必要がある。

　特開平１０－２８８４２８号公報（特許文献１）には、圧縮機への液バックを防止して圧縮機を保護するため、吸入スーパーヒート（以下、「吸入ＳＨ」と記載する）および吐出スーパーヒート（以下、「吐出ＳＨ」と記載する）の検知を行なう空気調和装置が開示されている。吸入ＳＨは、圧縮機が吸入する冷媒の温度（以下、「吸入温度」と記載する）と圧縮機が吸入する冷媒の圧力（以下、「吸入圧力」と記載する）に対応する飽和ガス温度（以下、「飽和温度」と記載する）との温度差で表される冷媒ガスの過熱度である。吐出ＳＨは、圧縮機が吐出する冷媒の温度（以下、「吐出温度」と記載する）と圧縮機が吐出する冷媒の圧力（以下、「吐出圧力」と記載する）に対応する飽和ガス温度との温度差で表される冷媒ガスの過熱度である。

特開平１０－２８８４２８号公報

　冷凍サイクル装置では、通常、液バック状態となると低温の液冷媒によって圧縮機が吸入する冷媒の吸入温度が低下する。冷凍サイクル装置では、吸入温度が低下すると、冷媒の吸入ＳＨが小さくなる。冷凍サイクル装置では、吸入温度が低下すると、吐出温度も低下するため圧縮機が吐出する冷媒の吐出ＳＨも小さくなる。

　従来の冷凍サイクル装置では、吸入ＳＨまたは吐出ＳＨが判定値よりも小さくなった場合に、液バックが発生していると検知していた。しかし、何らかの理由で吸入温度が上昇すると、吸入ＳＨおよび吐出ＳＨは大きく算出されてしまうため、液バックが検知されない。

　本開示の目的は、液バックを適切に検知することのでき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である。

　本開示の冷熱源ユニットは、負荷装置に接続され冷凍サイクル装置を構成する冷熱源ユニットである。冷熱源ユニットは、圧縮機と、凝縮器と、圧縮機から凝縮器に吐出される冷媒と冷凍機油の混合物から冷凍機油を分離する油分離器と、油分離器によって分離された冷凍機油を圧縮機の吸入管に送る返油管と、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器と、気液分離器の入口温度を検出する第１温度センサと、吸入管から圧縮機に送られる冷媒の圧力を検出する第１圧力センサと、圧縮機への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する制御装置と、を備える。制御装置は、第１圧力センサの検出圧力に対応する冷媒の飽和温度と第１温度センサの検出温度とに基づいて算出される冷媒の第１過熱度が閾値以下の場合に、圧縮機への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　本開示の冷熱源ユニットによれば、液バックの検出精度が向上するので、圧縮機における液圧縮の発生を防ぐことができる。

実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒回路を示す図である。液バックによって吸入・吐出・シェル油温度が上昇する原理を説明するためのフローチャートである。実施の形態１における液バック判定のフローチャートである。実施の形態２における液バック判定のフローチャートである。実施の形態３における液バック判定のフローチャートである。

　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。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されている。

　実施の形態１．
　［冷媒回路の構成］
　図１は、実施の形態１における冷凍サイクル装置２００の冷媒回路を示す図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置２００は、冷熱源ユニット１００と、負荷装置１０１とを備える。なお、「冷熱源ユニット」は、「熱源ユニット」と呼ばれることもある。

　負荷装置１０１は、膨張弁４と、第１熱交換器（以下、蒸発器５という）とを含む。冷熱源ユニット１００は、負荷装置１０１に接続され冷凍サイクル装置２００を構成する。冷熱源ユニット１００は、圧縮機１と、油分離器（オイルセパレータ）２と、第２熱交換器（以下、凝縮器３という）と、気液分離器（アキュムレータ）６と、圧縮機１および膨張弁４を制御する制御装置５０と、報知装置５５とを備える。

　制御装置５０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）５１と、メモリ５２（ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory））と、各種信号を入力するための図示しない入出力装置等を含んで構成される。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等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５０の処理手順が記されたプログラムである。制御装置５０は、これらのプログラムに従って、冷熱源ユニット１００および負荷装置１０１における各機器の制御を実行する。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。

　圧縮機１において加圧された冷媒および圧縮機１から吐出された冷凍機油の混合物が、油分離器２により高圧ガス冷媒と冷凍機油に分離される。高圧ガス冷媒は、さらに凝縮器３を通過する。凝縮器３では、冷媒から熱が放出され、高圧のガス冷媒は凝縮し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、膨張弁４を通過する。高圧の液冷媒は、膨張弁４において減圧され、低圧の液冷媒となる。低圧の液冷媒は、蒸発器５において蒸発する。このとき、周囲の熱を奪う冷却作用が行なわれる。蒸発器５において蒸発したガス冷媒は、気液分離器６を経由して圧縮機１に戻る。冷媒が循環する冷媒回路が、以上の経路で成立する。

　気液分離器６は、オイルタンクの役割も果たしている。気液分離器６の内部のＵ字状の配管の下部には、オイル戻し用の小穴が設けられており、通常は、適量の冷凍機油がガス冷媒とともに圧縮機１に吸入される。気液分離器６の入口部分の配管１６には、気液分離器６の入口温度を検出するＡＣＣ入口温度サーミスタ１１が配置されている。

　油分離器２より分離された油は、返油管９を通り吸入管１０に返されている。吸入管１０には、圧縮機１に送られる冷媒の吸入圧力を検出する吸入管圧力センサ７と圧縮機１が吸入する冷媒の吸入温度を検出する吸入温度サーミスタ８とが配置されている。

　圧縮機１から吐出された冷媒が通過する吐出管１５には、圧縮機１が吐出する冷媒の吐出圧力を検出する吐出管圧力センサ１２と圧縮機１が吐出する冷媒の吐出温度を検出する吐出温度サーミスタ１３とが配置されている。圧縮機１の外郭を構成するシェルの下部には、圧縮機１のシェル温度（以下、圧縮機シェル温度という）を検出することにより圧縮機１が吸入する冷媒の圧縮機１内の温度を検出するシェル温度サーミスタ１４が配置されている。

　［液バックの検出方法］
　通常は、液バック状態になると低温の液冷媒により圧縮機１の吸入温度は低下するため、吸入ＳＨおよび吐出ＳＨも小さくなる。

　したがって、圧縮機１において液バックが発生していることは、吸入ＳＨの低下、または吐出ＳＨの低下を監視することによって、検知することができる。

　しかし、図１に示す冷媒回路のように油分離器２からの返油管９が吸入温度サーミスタ８の上流に接続される回路では、油分離器２から返される高温の冷媒油の温度を吸入温度サーミスタ８が検知してしまう。その結果、制御装置５０は、吸入温度の上昇を検知する場合がある。

　特に、吸入側の気液分離器６をオイルタンクとして有している場合では、気液分離器６が液冷媒によってオーバーフローしたときに、圧縮機１内に多量の油と液冷媒が流れ込む。このため圧縮機１内部の液面（油面）が上昇し圧縮機１からの油の吐出し量が増大する。

　油の吐出し量が増大すると、油分離器２により分離された高温の冷媒油が返油管９を経由して吸入管１０へ多量に戻されることとなり、吸入温度サーミスタ８の検出温度は上昇してしまう。このため、液バックが発生しているにもかかわらず液バックを検知できないことがある。

　すなわち、吸入ＳＨの低下により液バックを検知している場合には、吸入温度が上昇すると吸入ＳＨは大きく算出されるので、液バックが検知されない。

　また、吸入温度が上昇すると吸入冷媒が断熱圧縮された吐出冷媒の吐出温度も高くなる。このため、吐出ＳＨの低下により液バックを検知している場合も、吐出ＳＨは大きく算出されるので、液バックが検知されない。

　図２は、液バックによって吸入・吐出・シェル油温度が上昇する原理を説明するためのフローチャートである。第１段階Ｓ１において、液バックにより液冷媒が気液分離器６に流入する。第２段階Ｓ２では、液面が上昇し気液分離器６がオーバーフローするため、気液の分離ができず液冷媒が流出する。第３段階Ｓ３では、流出した液冷媒により吸入温度、吐出温度、圧縮機シェル温度の各温度が低下する。第４段階Ｓ４では、気液分離器６においてガス冷媒と液冷媒とが分離できなくなるため、液冷媒が圧縮機１へ吸入され、圧縮機１内の液面と共に油面が上昇する。

　第５段階Ｓ５では、液面付近にある多量の油が圧縮機から吐出されるので、圧縮機１からの油の吐き出し量が増加する。第６段階Ｓ６では、圧縮機１から吐出された多量の油は、吐出側の油分離器２から吸入管１０に戻される。ここで、吸入管１０に戻された油は圧縮機１の吐出側すなわち高圧側から返されるため高温の油である。第７段階Ｓ７では、この油により吸入温度サーミスタ８の検出する吸入温度、吐出温度サーミスタ１３の検出する吐出温度、シェル温度サーミスタ１４の検出する圧縮機シェル温度の各温度が上昇する。本実施の形態では、第８段階Ｓ８において、吸入温度、吐出温度、圧縮機シェル温度の上昇時に液バックが発生したことを制御装置５０が検出する。

　図３は、実施の形態１における液バック判定のフローチャートである。液バック判定は、制御装置５０が実行する処理である。図３に示すように、制御装置５０は、ステップＳ１１において、吸入ＳＨが予め定められたある閾値以下であるか否かを判定する。ここで、吸入ＳＨは、吸入温度サーミスタ８によって検出される吸入温度と吸入管圧力センサ７によって検出される検出圧力に対応する冷媒の飽和温度との温度差で表される冷媒ガスの過熱度である。

　制御装置５０は、吸入ＳＨがある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１６の処理へ進む。制御装置５０は、吸入ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２へ処理を進める。制御装置５０は、ステップＳ１２において、吐出ＳＨが予め定められたある閾値以下であるか否かを判定する。ここで、吐出ＳＨは、吐出温度サーミスタ１３によって検出される吐出温度と吐出管圧力センサ１２によって検出される検出圧力に対応する冷媒の飽和温度との温度差で表される冷媒ガスの過熱度である。

　制御装置５０は、吐出ＳＨがある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ１６の処理へ進む。制御装置５０は、吐出ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３へ処理を進める。制御装置５０は、ステップＳ１３において、圧縮機シェルＳＨが予め定められたある閾値以下もしくは、圧縮機シェル温度がある閾値以下であるか否かを判定する。ここで、圧縮機シェルＳＨは、シェル温度サーミスタ１４によって検出される圧縮機シェル温度と吸入管圧力センサ７によって検出される検出圧力に対応する冷媒の飽和温度との温度差で表される冷媒ガスの過熱度である。

　制御装置５０は、圧縮機シェルＳＨがある閾値以下でないと判定した場合、もしくは圧縮機シェル温度がある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１６の処理へ進む。制御装置５０は、圧縮機シェルＳＨが予め定められたある閾値以下もしくは、圧縮機シェル温度がある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４の処理へ進む。制御装置５０は、ステップＳ１４において重度な液バックが発生していると判定する。制御装置５０は、ステップＳ１４の処理の後、ステップＳ１５において、警告ランプなどの報知装置５５による異常警報に加えて、圧縮機１の停止、または膨張弁４の開度調整などの、冷凍サイクル装置の保護動作を実行し、処理を終了する。制御装置５０は、軽度な液バックである場合は問題無いので圧縮機１の停止等は行なわないが、重度な液バックである場合はステップＳ１５に示すように圧縮機１の停止等の処理を実行する。

　一方、制御装置５０は、ステップＳ１６において、ＡＣＣ入口ＳＨが予め定められたある閾値以下であるか否かを判定する。ここで、ＡＣＣ入口ＳＨは、ＡＣＣ入口温度サーミスタ１１によって検出される気液分離器６の入口温度と吸入管圧力センサ７によって検出される検出圧力に対応する冷媒の飽和温度との温度差で表される冷媒ガスの過熱度である。

　制御装置５０は、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１６でＮＯ）、通常の運転を継続する。制御装置５０は、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、重度な液バックが発生していると判定する（ステップＳ１４）。制御装置５０は、ステップＳ１４の処理の後ステップＳ１５において、警告ランプなどの報知装置５５による異常警報に加えて、圧縮機１の停止、または膨張弁４の開度調整などの、冷凍サイクル装置の保護動作を実行し、処理を終了する。

　ここで、圧縮機１からの油の吐出し量が増加すると吸入温度サーミスタ８の検出する吸入温度、吐出温度サーミスタ１３の検出する吐出温度、シェル温度サーミスタ１４の検出する圧縮機シェル温度の各温度が上昇する場合がある。これにより、吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度がある閾値以下の場合に液バックと判定する従来の方法では、吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度がある閾値を超えてしまい液バック検知条件から外れてしまう。

　実施の形態１において、制御装置５０は、吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度がある閾値を超えた場合（ステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３でＮＯとなった場合）、ステップＳ１６において、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下であるか否かを判定する処理を実行する。制御装置５０は、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、重度な液バックが発生していると判定する（ステップＳ１４）。これにより、実施の形態１の冷熱源ユニット１００は、返油により圧縮機１からの油の吐出し量が増大した場合でも、液バックを適切に検知することができる。

　なお、上記したフローチャートで示したある閾値、ある一定時間は、実験等で適宜予め定められた値とすればよい。制御装置５０は、吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値を超えた期間が一定時間経過したことにより、重度な液バックが発生していると判定してもよい。

　制御装置５０は、ステップＳ１１～Ｓ１３のいずれかと、ステップＳ１６との組合せの処理により、重度な液バックと判定してもよい。具体的には、制御装置５０は、吸入ＳＨがある閾値以下となるとともに、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下となった場合に、重度な液バックと判定してもよい。制御装置５０は、吐出ＳＨがある閾値以下となるとともに、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下となった場合に、重度な液バックと判定してもよい。制御装置５０は、圧縮機シェルＳＨがある閾値以下となるとともに、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下となった場合に、重度な液バックと判定してもよい。

　実施の形態２．
　図４は、実施の形態２における液バック判定のフローチャートである。図４に示すように、制御装置５０は、ステップＳ２１において、吸入ＳＨが予め定められたある閾値以下であるか否かを判定する。制御装置５０は、吸入ＳＨがある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ２１でＮＯ）、通常の運転を継続する。制御装置５０は、吸入ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２へ処理を進める。

　制御装置５０は、ステップＳ２２において、吐出ＳＨが予め定められたある閾値以下であるか否かを判定する。制御装置５０は、吐出ＳＨがある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２８において軽度な液バックが発生していると判定する。制御装置５０は、ステップＳ２８の処理の後、ステップＳ２９において必要に応じて警告ランプなどの報知装置５５によるお知らせ警報を行ないつつも処理を進め、通常の運転が継続される。

　制御装置５０は、吐出ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３へ処理を進める。制御装置５０は、ステップＳ２３において、圧縮機シェルＳＨが予め定められたある閾値以下もしくは、圧縮機シェル温度がある閾値以下であるか否かを判定する。

　制御装置５０は、圧縮機シェルＳＨがある閾値以下でないと判定した場合、もしくは圧縮機シェル温度がある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２８において軽度な液バックが発生していると判定する。制御装置５０は、ステップＳ２８の処理の後ステップＳ２９において、必要に応じて警告ランプなどの報知装置５５によるお知らせ警報を行ないつつも処理を進め、通常の運転が継続される。

　制御装置５０は、圧縮機シェルＳＨが予め定められたある閾値以下もしくは、圧縮機シェル温度がある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４において予め定められたある一定時間以上経過したか否かを判定する。制御装置５０は、例えば、メモリ５２に記憶した圧縮機積算運転時間２時間以内の判定閾値以下の状態が１時間以上経過したか否かのデータにより、ある一定の圧縮機運転積算時間内の吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度がある閾値以下となったか否かを判定する。

　制御装置５０は、圧縮機１の運転開始から判定閾値以下の状態がある一定時間以上経過していると判定した場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、重度な液バックが発生していると判定する（ステップＳ２５）。制御装置５０は、ステップＳ２５の処理の後、ステップＳ２６において、警告ランプなどの報知装置５５による異常警報に加えて、圧縮機１の停止、または膨張弁４の開度調整などの、冷凍サイクル装置の保護動作を実行し、処理を終了する。

　制御装置５０は、ある一定時間以上経過していないと判定した場合（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２７へ処理を進める。制御装置５０は、ステップＳ２７において、ＡＣＣ入口ＳＨが予め定められたある閾値以下であるか否かを判定する。制御装置５０は、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ２７でＮＯ）、通常の運転を継続する。

　制御装置５０は、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２７でＹＥＳ）、重度な液バックが発生していると判定する（ステップＳ２５）。制御装置５０は、ステップＳ２５の処理の後ステップＳ２６において、警告ランプなどの報知装置５５による異常警報に加えて、圧縮機１の停止、または膨張弁４の開度調整などの、冷凍サイクル装置の保護動作を実行し、処理を終了する。

　実施の形態２における制御装置５０は、ステップＳ２４において、吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度がある閾値以下の状態がある一定時間以上経過していると判定した場合に、重度な液バックと判定する。これにより、実施の形態２の冷熱源ユニット１００は、連続的な液バック運転を検知することができる。

　実施の形態２では、インバータ冷凍機のように圧縮機１の運転周波数の変動または起動／停止の過多などにより液バックが断続的に発生している場合に装置を保護することができる。制御装置５０は、ステップＳ２４に示したように、ある一定の圧縮機運転積算時間内（例えば、２時間以内）の吸入ＳＨ、吐出ＳＨ、圧縮機シェルＳＨ、圧縮機シェル温度がある閾値以下となった積算時間（例えば、１時間）を検出し、制御装置５０のメモリ５２に記憶する。

　制御装置５０は、ステップＳ２７に示したように、ある一定の圧縮機運転積算時間を検知中にＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下であると判定した場合に、液バックと判定する。これにより、実施の形態２の冷熱源ユニット１００は、圧縮機１の運転周波数の変動または起動／停止の過多などにより液バックが断続的に発生している場合でも、液バックを適切に検知することができる。

　制御装置５０は、ステップＳ２１～Ｓ２３のいずれかと、ステップＳ２７との組合せの処理により、重度な液バックと判定してもよい。具体的には、制御装置５０は、吸入ＳＨがある閾値以下となるとともに、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下となった場合に、重度な液バックと判定してもよい。制御装置５０は、吐出ＳＨがある閾値以下となるとともに、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下となった場合に、重度な液バックと判定してもよい。制御装置５０は、圧縮機シェルＳＨがある閾値以下となるとともに、ＡＣＣ入口ＳＨがある閾値以下となった場合に、重度な液バックと判定してもよい。

　実施の形態３．
　図５は、実施の形態３における液バック判定のフローチャートである。図５に示すように、制御装置５０は、ステップＳ３１において、ある一定期間において、吸入温度、吐出温度、圧縮機シェル温度、ＡＣＣ入口温度の各温度のうちいずれかの温度の低下幅が閾値以上であるか否かを判定する。

　制御装置５０は、例えば、ステップＳ３１において、１分毎に各部の温度を監視し、メモリ５２に記憶する。制御装置５０は、１５分の中で各部温度の最大値と最小値とにより演算された温度差が予め定められた閾値以上の場合に、各温度のうちいずれかの温度の低下幅が閾値以上であると判定する。

　制御装置５０は、各温度のうちいずれかの温度の低下幅が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ３１でＮＯ）、通常の運転を継続する。制御装置５０は、各温度のうちいずれかの温度の低下幅が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、ステップＳ３２においてカウントを１増加させ、ステップＳ３３へ処理を進める。制御装置５０は、ステップＳ３３においてカウント数がある閾値以上であるか否かを判定する。

　制御装置５０は、ステップＳ３３においてカウント数がある閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ３３でＮＯ）、通常の運転を継続する。制御装置５０は、ステップＳ３３においてカウント数がある閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ステップＳ３４において運転開始からある一定時間以上経過しているか否かを判定する。制御装置５０は、例えば、運転開始から１２時間以上経過しているか否かを判定する。

　制御装置５０は、ステップＳ３４において運転開始からある一定時間以上経過していないと判定した場合（ステップＳ３４でＮＯ）、通常の運転を継続する。制御装置５０は、ステップＳ３４において運転開始からある一定時間以上経過していると判定した場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ステップＳ３５において、重度な液バック運転であると判定する。制御装置５０は、ステップＳ３５の処理の後、ステップＳ３６において、警告ランプなどの報知装置５５による異常警報に加えて、圧縮機１の停止、または膨張弁４の開度調整などの、冷凍サイクル装置の保護動作を実行し、処理を終了する。

　実施の形態３においては、圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を用いて蒸発器に発生した霜を取り除くデフロスト運転後のように、圧縮機起動時の一時的かつ急激な液バックが定期的に発生する運転が継続する場合にも、重度な液バック運転であると判定し、液バックを適切に検知することができる。

　圧縮機の運転、停止を短時間に繰返すハンチングにより液バックの発生頻度が非常に多く検知されてしまう場合もある。実施の形態３においては、ステップＳ３２においてカウント数を増加させた場合は、ある期間次のカウントは行なわないようにし、一定期間経過後に再び液バックと判定した場合にカウントしても良い。この場合は、液バックの頻度を検出するがハンチングのような運転に対してマスクをかけることができる。これにより、定期的に発生しない一時的な液バックを検出しないようにすることができる。

　なお、前述の液バック判定カウントまたは累積時間は、前回の液バック判定より長時間次の液バック判定がない場合はリセットすればよい。例えば、前回のカウント数の増加から４８時間液バックを検知しなかった場合は、カウント数をリセットすればよい。

　＜まとめ＞
　本開示は、負荷装置１０１に接続され冷凍サイクル装置２００を構成する冷熱源ユニット１００に関する。冷熱源ユニット１００は、圧縮機１と、凝縮器３と、圧縮機１から凝縮器３に吐出される冷媒と冷凍機油の混合物から冷凍機油を分離する油分離器２と、油分離器２によって分離された冷凍機油を圧縮機１の吸入管１０に送る返油管９と、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器６と、気液分離器６の入口温度を検出するＡＣＣ入口温度サーミスタ１１と、吸入管１０から圧縮機１に送られる冷媒の圧力を検出する吸入管圧力センサ７と、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する制御装置５０と、を備える。制御装置５０は、図３、図４に示すように、吸入管圧力センサ７の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度とＡＣＣ入口温度サーミスタ１１の検出温度とに基づいて算出される気液分離器６の入口部分の冷媒の過熱度（ＡＣＣ入口ＳＨ）が閾値以下の場合に、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　このような構成を備えることによって、返油により圧縮機１からの油の吐出し量が増大した場合でも、液バックを適切に検知することができる。

　好ましくは、冷熱源ユニット１００は、圧縮機１が吸入する冷媒の温度を検出する吸入温度サーミスタ８をさらに備える。制御装置５０は、吸入管圧力センサ７の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度と吸入温度サーミスタ８の検出温度とに基づいて算出される圧縮機が吸入する冷媒の過熱度（吸入ＳＨ）が、に設定された閾値を一定期間下回った場合に、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　このような構成を備えることによって、液バックが断続的に発生している場合でも、液バックを適切に検知することができる。

　好ましくは、冷熱源ユニット１００は、圧縮機１が吸入する冷媒の圧縮機１中の温度を検出するシェル温度サーミスタ１４をさらに備える。制御装置５０は、吸入管圧力センサ７の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度とシェル温度サーミスタ１４の検出温度とに基づいて算出される圧縮機１中の冷媒の過熱度（圧縮機シェルＳＨ）が、設定された閾値を一定期間下回った場合に、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　好ましくは、冷熱源ユニット１００は、圧縮機１が吐出する冷媒の温度を検出する吐出温度サーミスタ１３と、圧縮機１の吐出管１５から油分離器２に送られる冷媒の圧力を検出する吐出管圧力センサ１２と、をさらに備える。制御装置５０は、吐出管圧力センサ１２の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度と吐出温度サーミスタ１３の検出温度とに基づいて算出される圧縮機１が吐出する冷媒の過熱度（吐出ＳＨ）が、設定された閾値を一定期間下回った場合に、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　好ましくは、冷熱源ユニット１００は、圧縮機１が吸入する冷媒の温度を検出する吸入温度サーミスタ８と、圧縮機１が吸入する冷媒の圧縮機１中の温度を検出するシェル温度サーミスタ１４と、圧縮機１が吐出する冷媒の温度を検出する吐出温度サーミスタ１３と、圧縮機１の吐出管１５から油分離器２に送られる冷媒の圧力を検出する吐出管圧力センサ１２と、をさらに備える。制御装置５０は、図４に示すように、吸入管圧力センサ７の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度と吸入温度サーミスタ８の検出温度とに基づいて算出される圧縮機が吸入する冷媒の過熱度（吸入ＳＨ）、吸入管圧力センサ７の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度とシェル温度サーミスタ１４の検出温度とに基づいて算出される圧縮機１中の冷媒の過熱度（圧縮機シェルＳＨ）、吐出管圧力センサ１２の検出圧力に対応する冷媒の飽和温度と吐出温度サーミスタ１３の検出温度とに基づいて算出される圧縮機１が吐出する冷媒の過熱度（吐出ＳＨ）が、各々に設定された閾値を一定期間下回った場合に、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　本開示は、負荷装置１０１に接続され冷凍サイクル装置２００を構成する冷熱源ユニット１００に関する。冷熱源ユニット１００は、圧縮機１と、凝縮器３と、圧縮機１から凝縮器３に吐出される冷媒と冷凍機油の混合物から冷凍機油を分離する油分離器２と、油分離器２によって分離された冷凍機油を圧縮機の吸入管１０に送る返油管９と、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器６と、気液分離器６の入口温度を検出するＡＣＣ入口温度サーミスタ１１ンサと、圧縮機１が吸入する冷媒の温度を検出する吸入温度サーミスタ８と、圧縮機１が吸入する冷媒の圧縮機１中の温度を検出するシェル温度サーミスタ１４のと、圧縮機１が吐出する冷媒の温度を検出する吐出温度サーミスタ１３と、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する制御装置５０と、を備える。制御装置５０は、図５に示すように、一定期間においてＡＣＣ入口温度サーミスタ１１ンサの温度、吸入温度サーミスタ８の温度、シェル温度サーミスタ１４の温度、吐出温度サーミスタ１３の温度のうちいずれかの温度の低下幅が、閾値以上となった回数が予め定められた上限値を超えた場合に、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定する。

　このような構成を備えることによって、一時的かつ急激な液バックが定期的に発生する運転が継続する場合にも、異常な液バック運転であると判定し、液バックを適切に検知することができる。

　好ましくは、制御装置５０は、圧縮機１への液冷媒の戻り量が過剰であると判定した場合に、凝縮器３から負荷装置１０１中の蒸発器５に流れる冷媒量を決める膨張弁４または圧縮機１を制御して、圧縮機１における液圧縮を軽減させるように構成される。

　このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置２００の保護動作により、異常な液バック運転から冷凍サイクル装置２００を保護することができる。

　本開示は、上記いずれかの冷熱源ユニット１００を備えた、冷凍サイクル装置２００に関する。このような構成を備えることによって、冷凍サイクル装置２００において発生する液バックを適切に検知することができる。

　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　圧縮機、２　油分離器、３　凝縮器、４　膨張弁、５　蒸発器、６　気液分離器、７　吸入管圧力センサ、８　吸入温度サーミスタ、９　返油管、１０　吸入管、１１　入口温度サーミスタ、１２　吐出管圧力センサ、１３　吐出温度サーミスタ、１４　シェル温度サーミスタ、１５　吐出管、１６　配管、５０　制御装置、５１　ＣＰＵ、５２　メモリ、５５　報知装置、１００　冷熱源ユニット、１０１　負荷装置、２００　冷凍サイクル装置。

Claims

　負荷装置に接続され冷凍サイクル装置を構成する冷熱源ユニットであって、
　圧縮機と、
　凝縮器と、
　前記圧縮機から前記凝縮器に吐出される冷媒と冷凍機油の混合物から冷凍機油を分離する油分離器と、
　前記油分離器によって分離された前記冷凍機油を前記圧縮機の吸入管に送る返油管と、
　前記冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器と、
　前記気液分離器の入口温度を検出する第１温度センサと、
　前記吸入管から前記圧縮機に送られる前記冷媒の圧力を検出する第１圧力センサと、
　前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する制御装置と、を備え、
　前記制御装置は、前記第１圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第１温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第１過熱度が閾値以下の場合に、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する、冷熱源ユニット。
　前記圧縮機が吸入する前記冷媒の温度を検出する第２温度センサをさらに備え、
　前記制御装置は、前記第１圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第２温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第２過熱度が、設定された閾値を一定期間下回った場合に、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
　前記圧縮機が吸入する前記冷媒の前記圧縮機中の温度を検出する第３温度センサをさらに備え、
　前記制御装置は、前記第１圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第３温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第３過熱度が、設定された閾値を一定期間下回った場合に、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
　前記圧縮機が吐出する前記冷媒の温度を検出する第４温度センサと、
　前記圧縮機の吐出管から前記油分離器に送られる前記冷媒の圧力を検出する第２圧力センサと、をさらに備え、
　前記制御装置は、前記第２圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第４温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第４過熱度が、設定された閾値を一定期間下回った場合に、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
　前記圧縮機が吸入する前記冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
　前記圧縮機が吸入する前記冷媒の前記圧縮機中の温度を検出する第３温度センサと、
　前記圧縮機が吐出する前記冷媒の温度を検出する第４温度センサと、
　前記圧縮機の吐出管から前記油分離器に送られる前記冷媒の圧力を検出する第２圧力センサと、をさらに備え、
　前記制御装置は、前記第１圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第２温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第２過熱度、前記第１圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第３温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第３過熱度、前記第２圧力センサの検出圧力に対応する前記冷媒の飽和温度と前記第４温度センサの検出温度とに基づいて算出される前記冷媒の第４過熱度が、各々に設定された閾値を一定期間下回った場合に、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する、請求項１に記載の冷熱源ユニット。
　負荷装置に接続され冷凍サイクル装置を構成する冷熱源ユニットであって、
　圧縮機と、
　凝縮器と、
　前記圧縮機から前記凝縮器に吐出される冷媒と冷凍機油の混合物から冷凍機油を分離する油分離器と、
　前記油分離器によって分離された前記冷凍機油を前記圧縮機の吸入管に送る返油管と、
　前記冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離器と、
　前記気液分離器の入口温度を検出する第１温度センサと、
　前記圧縮機が吸入する前記冷媒の温度を検出する第２温度センサと、
　前記圧縮機が吸入する前記冷媒の前記圧縮機中の温度を検出する第３温度センサと、
　前記圧縮機が吐出する前記冷媒の温度を検出する第４温度センサと、
　前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する制御装置と、を備え、
　前記制御装置は、一定期間において前記第１温度センサの温度、前記第２温度センサの温度、前記第３温度センサの温度、前記第４温度センサの温度のうちいずれかの温度の低下幅が、閾値以上となった回数が予め定められた上限値を超えた場合に、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定する、冷熱源ユニット。
　前記制御装置は、前記圧縮機への前記液冷媒の戻り量が過剰であると判定した場合に、前記凝縮器から前記負荷装置中の蒸発器に流れる冷媒量を決める膨張弁または前記圧縮機を制御して、前記圧縮機における液圧縮を軽減させるように構成される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の冷熱源ユニット。
　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の前記冷熱源ユニットを備えた、冷凍サイクル装置。