WO2022224304A1 - 熱源ユニット - Google Patents

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WO2022224304A1
WO2022224304A1 PCT/JP2021/015864 JP2021015864W WO2022224304A1 WO 2022224304 A1 WO2022224304 A1 WO 2022224304A1 JP 2021015864 W JP2021015864 W JP 2021015864W WO 2022224304 A1 WO2022224304 A1 WO 2022224304A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oil
flow path
compressor
oil return
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/015864
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊介 菊地
達也 ▲雑▼賀
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2021/015864 priority Critical patent/WO2022224304A1/ja
Priority to JP2023515890A priority patent/JP7412639B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present disclosure relates to heat source units.
  • the heat source unit sends out the refrigerant compressed by the compressor to the refrigerant circuit.
  • Refrigerating machine oil is injected into the compressor for smooth driving of mechanical parts such as a motor and a shaft.
  • a part of the refrigerating machine oil in the compressor is discharged from the compressor together with the refrigerant.
  • refrigerant is mixed with refrigerating machine oil and discharged from the oil outlet of the oil separator. Therefore, when the refrigerating machine oil is returned from the oil outlet of the oil separator to the suction port of the compressor, part of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor toward the load unit flows into the load unit. back to the low pressure side of As a result, the refrigerating capacity of the heat source unit is lowered. By returning the refrigerating machine oil from the oil separator to the compressor through the intermediate pressure port, it is possible to prevent such a decrease in refrigerating capacity.
  • the present disclosure is intended to solve such problems, and aims to solve the shortage of refrigerating machine oil in the compressor while preventing the performance of the heat source unit from deteriorating as much as possible.
  • the present disclosure relates to a heat source unit of a refrigeration system configured to be connected to a load unit including an expansion valve and a first heat exchanger.
  • the heat source unit is arranged in the first flow path forming a circulation flow path in which the refrigerant circulates by being connected to the load unit, and sucks the refrigerant from the suction port and the intermediate pressure port and discharges the refrigerant.
  • a compressor configured to discharge refrigerant from a port; an oil separator positioned downstream of the compressor in the first flow path and having a refrigerant inlet, a refrigerant outlet and an oil outlet; and an oil separator in the first flow path.
  • the refrigerating machine oil returns from the intermediate pressure port to the compressor through the second flow path.
  • the refrigerating machine oil returns from the suction port to the compressor.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a refrigeration system according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining control of a control device according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an overall configuration diagram of a refrigerating apparatus according to Embodiment 2;
  • 9 is a flowchart for explaining control of a control device according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is an overall configuration diagram of a refrigerating apparatus according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining control of a control device according to Embodiment 3;
  • FIG. FIG. 11 is an overall configuration diagram of a refrigeration system according to Embodiment 4;
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining control of a control device according to Embodiment 4;
  • FIG. FIG. 11 is an overall configuration diagram of a refrigeration system according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining control of a control device according to Embodiment 5
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a refrigeration system 301 according to Embodiment 1.
  • the refrigerator 301 has a heat source unit 101 and a load unit 201 . Since the heat source unit 101 is usually arranged outdoors, it is sometimes called an outdoor unit. In this embodiment, the heat source unit 101 operates as a cold heat source that discharges heat to the outside. The heat source unit 101 is connected with the load unit 201 .
  • the heat source unit 101 includes a compressor 1, an oil separator 2, a second heat exchanger 3, a third heat exchanger 4, an injection expansion valve 5, an accumulator 8, and a controller 50.
  • the load unit 201 has an expansion valve 6 and a first heat exchanger 7 .
  • the compressor 1, the oil separator 2, the second heat exchanger 3, and the third heat exchanger 4 are connected by pipes 11-13.
  • the accumulator 8 and the compressor 1 are connected by a pipe 16 .
  • a pipe 14 connected to the third heat exchanger 4 is connected to the expansion valve 6 of the load unit 201 .
  • a pipe 15 connected to the accumulator 8 is connected to the first heat exchanger 7 of the load unit 201 .
  • the pipes 11 to 16 are connected to the load unit 201 to form a first flow path forming a circulation flow path in which the refrigerant circulates.
  • the circulation flow path is sometimes called the main circuit of the refrigeration cycle.
  • the compressor 1 includes a discharge port G1, a suction port G2, and an intermediate pressure port G3.
  • the compressor 1 includes mechanical parts such as a motor and a shaft. Refrigerant oil is injected into the compressor 1 . Refrigerant oil maintains the lubricity of mechanical parts.
  • the compressor 1 is configured to adjust the rotation speed according to a control signal from the control device 50. By adjusting the rotation speed of the compressor 1, the circulation amount of the refrigerant changes. Thereby, the refrigerating capacity of the refrigerating device 301 can be adjusted.
  • a high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant is discharged from the discharge port G1 of the compressor 1. At this time, part of the refrigerating machine oil in the compressor 1 is discharged together with the refrigerant. The refrigerant and refrigerating machine oil discharged from the discharge port G1 go to the oil separator 2 .
  • the oil separator 2 includes a refrigerant inlet P1, a refrigerant outlet P2, and an oil outlet P3.
  • the refrigerant and refrigerating machine oil discharged from the discharge port G1 flow into the oil separator 2 from the refrigerant inlet P1.
  • the oil separator 2 separates refrigerant and refrigerating machine oil. After being discharged from the refrigerant outlet P2, the refrigerant is directed to the second heat exchanger 3 functioning as a condenser.
  • the second heat exchanger 3 is arranged downstream of the oil separator 2 .
  • the refrigerant is condensed by exchanging heat with the outside air.
  • the condensed refrigerant flows into the third heat exchanger 4 before going to the load unit 201 .
  • heat exchange is performed between the refrigerant flowing from the second heat exchanger 3 through the pipe 13 and the refrigerant flowing from the branch point a of the pipe 14 through the injection pipes 21 and 22 .
  • An injection expansion valve 5 is arranged between the injection pipe 21 and the injection pipe 22 .
  • the injection expansion valve 5 expands the refrigerant flowing in from the branch point a, and then allows the refrigerant to flow into the third heat exchanger 4 .
  • the refrigerant discharged from the second heat exchanger 3 is cooled in the third heat exchanger 4 before going to the load unit 201 through the branch point a.
  • the third heat exchanger 4 functions as a supercooler.
  • the refrigerant that has flowed into the third heat exchanger 4 from the injection pipe 22 returns to the compressor 1 through the injection pipe 23 and the intermediate pressure port G3.
  • the injection pipes 21 to 23 constitute an injection flow path (second flow path) different from the first flow path that constitutes the main circuit.
  • the injection flow path branches from the branch point a of the pipe 14 toward the load unit 201, and is configured to return the refrigerant that has passed through the second heat exchanger 3 to the compressor 1 through the intermediate pressure port G3.
  • the injection expansion valve 5 is an electronic expansion valve whose opening is changed according to a signal given from the outside.
  • the discharge temperature of the compressor 1 can be controlled by adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the injection passage with the injection expansion valve 5 . Therefore, it is possible to operate efficiently in a situation where the discharge temperature of the compressor 1 rises excessively.
  • the flow path of the refrigerant discharged from the third heat exchanger 4 branches at the branch point a into a flow path that goes through the pipe 14 and goes to the load unit 201 and a flow path that goes to the injection pipe 21 .
  • the refrigerant directed to the load unit 201 is expanded by the expansion valve 6 and then flows into the first heat exchanger 7 .
  • the refrigerant that has flowed into the first heat exchanger 7 evaporates by absorbing heat from the air inside the chamber, thereby cooling the room.
  • the refrigerant discharged from the first heat exchanger 7 returns to the heat source unit 101 through the pipe 15 .
  • the refrigerant that has returned to the heat source unit 101 flows into the accumulator 8 .
  • the accumulator 8 is installed on the suction port G2 side of the compressor 1 . In other words, the accumulator 8 is arranged upstream of the compressor 1 .
  • the accumulator 8 separates the gaseous and liquid refrigerants. The gaseous refrigerant separated by the accumulator 8 is sucked into the compressor 1 through the suction port G2 through the pipe 16 .
  • An oil outlet P3 of the oil separator 2 is connected to an oil return pipe 31 .
  • the oil return pipe 31 is connected to the oil return pipes 32 and 33 by a three-way valve 40 .
  • the oil return pipe 32 is connected to the injection pipe 23 .
  • the oil return pipe 33 is connected to the suction side pipe 16 of the compressor 1 .
  • the three-way valve 40 switches the flow path of the refrigerating machine oil discharged from the oil outlet P3 between the first oil return flow path and the second oil return flow path.
  • the first oil return flow path is a flow path through which the refrigerating machine oil returns to the compressor 1 from the intermediate pressure port G3 through the oil return pipes 31 and 32 and the injection pipe 23 .
  • the second oil return flow path is a flow path through which the refrigerating machine oil returns to the compressor 1 from the suction port G2 through the oil return pipes 31, 33 and the pipe 16.
  • a mechanism combining two valves may be used to switch the oil return channel between the first oil return channel and the second oil return channel.
  • the refrigerating machine oil discharged from the oil outlet P3 of the oil separator 2 also contains refrigerant. Therefore, when the refrigerant oil is returned from the suction port G2 to the compressor 1 through the second oil return passage, the amount of refrigerant flowing to the load unit 201 side is reduced by the amount of refrigerant mixed in the refrigerant oil. As a result, the capacity of the refrigerating device 301 is lowered.
  • the refrigerating machine oil is returned to the intermediate portion inside the shell of the compressor 1. Therefore, when a compression section exists in an intermediate portion within the shell of the compressor 1, it is possible to sufficiently supply oil to the compression section.
  • the refrigerating machine oil supplied to the compression section is discharged from the compressor 1 together with the refrigerant in a gaseous state before it reaches the mechanical parts such as the motor shaft and bearings, the lubricity of the mechanical parts becomes insufficient. there is a possibility. This possibility is greater for low-pressure shell compressors, where the motor is located below the compression section.
  • compressors are classified into low-pressure shells and high-pressure shells.
  • the motor In the low-pressure shell, as described above, the motor is arranged below the compression section in the shell, which is a closed container. In the high pressure shell, the motor is positioned within the shell above the compression section.
  • the compressor 1 When the compressor 1 is configured with a high-pressure shell, since the compressed gaseous refrigerant passes through the shell, the refrigerating machine oil returned to the compressor 1 from the intermediate pressure port G3 spreads throughout the shell together with the gaseous refrigerant. . Therefore, when the compressor 1 is configured with a high-pressure shell, the supply of refrigerating machine oil to the mechanical parts largely depends on the refrigerating machine oil returning to the compressor 1 from the intermediate pressure port G3.
  • the compressor 1 when the compressor 1 is configured with a low-pressure shell, the compressed gaseous refrigerant is discharged from the compressor 1 without passing through the motor. Therefore, the refrigerating machine oil returned to the compressor 1 from the intermediate pressure port G3 may also be discharged from the compressor 1 together with the gaseous refrigerant without lubricating the motor. Therefore, when the compressor 1 is configured with a low-pressure shell, refrigerating machine oil is supplied to the mechanical parts from the oil tank provided at the bottom of the compressor 1 in addition to the refrigerating machine oil returning to the compressor 1 from the suction port G2. much depends on.
  • the compressor 1 Regardless of whether the compressor 1 is composed of a low-pressure shell or a high-pressure shell, when a liquid state refrigerant returns to the suction port G2 of the compressor 1, a so-called liquid backflow occurs.
  • the refrigerating machine oil returning from the suction port G2 side and the refrigerating machine oil in the oil tank are diluted with the liquid state refrigerant.
  • the concentration of the refrigerating machine oil in the compressor 1 is lowered.
  • mechanical components such as motors, shafts associated with motors, and bearings are poorly lubricated.
  • the heat source unit 101 returns the refrigerating machine oil from the intermediate pressure port G3 to the compressor 1 through the first oil return passage including part of the injection passage when no liquid back is generated.
  • the heat source unit 101 switches the oil return flow path from the first oil return flow path to the second oil return flow path when liquid backflow occurs due to load fluctuation during operation or frost formation on the evaporator. .
  • the refrigerating machine oil is returned to the compressor 1 from the suction port G2 through the second oil return flow path.
  • the heat source unit 101 returns the oil return channel from the second oil return channel to the first oil return channel when the liquid back is eliminated.
  • the three-way valve 40 is controlled by the control device 50.
  • the control device 50 switches the oil return flow path from the first oil return flow path to the second oil return flow path when liquid back is detected.
  • Control device 50 identifies the occurrence of liquid backflow by, for example, detecting that the degree of superheat (suction superheat) of the refrigerant sucked by compressor 1 has decreased.
  • Temperature sensor 71 and a first pressure sensor 72 are provided in the pipe 16 on the suction side of the compressor 1 .
  • Temperature sensor 71 is composed of, for example, an intake temperature thermistor.
  • a temperature sensor 71 detects the temperature of the refrigerant sucked by the compressor 1 .
  • the first pressure sensor 72 detects the pressure of refrigerant sucked by the compressor 1 .
  • the control device 50 calculates the intake superheat from the temperature difference between the saturation temperature corresponding to the pressure detected by the first pressure sensor 72 and the temperature detected by the temperature sensor 71, for example. Note that the control device 50 may detect liquid backflow based on a decrease in the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor 1 .
  • the control device 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 51, a memory 52, an input/output buffer (not shown) for inputting/outputting various signals, and the like.
  • the memory 52 includes ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
  • the CPU 51 develops a program stored in the ROM into the RAM or the like and executes it.
  • the program stored in the ROM is a program in which processing procedures of the control device 50 are described.
  • the controller 50 controls each device in the heat source unit 101 according to these programs.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the control of the control device 50 according to the first embodiment.
  • the control device 50 switches the oil return flow path between the first oil return flow path and the second oil return flow path by executing the processing of the flowchart described below.
  • the control device 50 determines whether liquid back is detected (step S11). Specifically, in step S11, the control device 50 determines that liquid back is present when the suction superheat is less than the first threshold.
  • the first threshold is, for example, 10K (Kelvin).
  • the control device 50 determines that liquid back has not occurred (YES in step S11)
  • the control device 50 controls the three-way valve 40 to change the oil return flow path from the second oil return flow path to the first oil return flow path. road (step S12).
  • the refrigerating machine oil and refrigerant discharged from the oil outlet P3 of the oil separator 2 return to the compressor 1 through the intermediate pressure port G3 through the oil return pipes 31 and 32 and the injection pipe 23 . Therefore, the refrigerant does not flow out to the low pressure (suction) side. As a result, it is possible to prevent the refrigerating capacity of the refrigerating device 301 from decreasing.
  • step S11 the control device 50 maintains the setting of the first oil return flow path.
  • the control device 50 determines that liquid back is occurring (NO in step S11)
  • the control device 50 controls the three-way valve 40 to change the oil return flow path from the first oil return flow path to the second oil return flow path. road (step S13).
  • the refrigerating machine oil and the refrigerant discharged from the oil outlet P3 of the oil separator 2 return to the compressor 1 through the suction port G2 through the oil return pipes 31, 33 and the pipe 16. Therefore, it is possible to prevent the concentration of the refrigerating machine oil from lowering due to liquid backflow. Further, heat exchange is performed between the liquid refrigerant and the high-temperature refrigerating machine oil, thereby promoting the evaporation of the liquid refrigerant and eliminating the liquid backflow state.
  • control device 50 maintains the setting of the second oil return flow path.
  • step S12 or step S13 the control device 50 ends the processing based on this flowchart.
  • control device 50 By controlling the three-way valve 40 in this manner, the control device 50 normally performs an operation that emphasizes the capacity and performance of the refrigerating device 301, and an operation that prioritizes the reliability of the compressor 1 when liquid backflow occurs. can be switched to
  • FIG. 3 is an overall configuration diagram of a refrigeration system 302 according to the second embodiment.
  • a refrigerating device 302 according to the second embodiment differs from the refrigerating device 301 according to the first embodiment in that a first flow control valve 61 is added to the oil return pipe 31 .
  • a refrigerating device 302 according to the second embodiment is the same as the refrigerating device 301 according to the first embodiment in terms of other configuration.
  • the first flow control valve 61 is, for example, an electronic expansion valve.
  • the heat source unit 102 according to the second embodiment includes a control device 50 like the heat source unit 101 according to the first embodiment.
  • the control device 50 controls the first flow control valve 61 in addition to the three-way valve 40 .
  • the control device 50 adjusts the amount of refrigerating machine oil returned from the oil separator 2 to the compressor 1 by controlling the degree of opening of the first flow control valve 61 according to the degree of liquid backflow. The details of control by the control device 50 will be described based on a flowchart.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the control of the control device 50 according to the second embodiment.
  • the control device 50 determines whether liquid back is detected (step S21). When the control device 50 determines that liquid back has not occurred (YES in step S21), the control device 50 controls the three-way valve 40 to change the oil return flow path from the second oil return flow path to the first oil return flow path. road (step S22).
  • the control device 50 determines that there is no liquid back when the suction superheat is 10K or more, and determines that there is liquid back when the suction superheat is 10K or more. Further, by executing the process of step S22, the refrigerating machine oil and the refrigerant discharged from the oil outlet P3 of the oil separator 2 pass through the oil return pipes 31 and 32 and the injection pipe 23 and are compressed from the intermediate pressure port G3. Return to Aircraft 1.
  • the degree of opening of the first flow control valve 61 can be set to a constant size. For example, the degree of opening of the first flow control valve 61 may be the maximum degree of opening.
  • step S21 When the controller 50 determines that liquid back is occurring (NO in step S21), the control device 50 controls the three-way valve 40 to change the oil return flow path from the first oil return flow path to the second oil return flow path. road (step S23). As a result, the refrigerating machine oil and the refrigerant discharged from the oil outlet P3 of the oil separator 2 return to the compressor 1 through the suction port G2 through the oil return pipes 31, 33 and the pipe 16.
  • control device 50 maintains the setting of the second oil return flow path.
  • the control device 50 determines whether or not the degree of liquid backflow is light (step S24).
  • the degree of liquid backflow can be determined, for example, based on the magnitude of suction superheat. For example, if the magnitude of inhalation superheat is greater than or equal to the first threshold, it is determined that there is no liquid bagging, and if the magnitude of inhalation superheat is greater than or equal to the second threshold and less than the first threshold, it is determined that there is slight liquid bagging. If the magnitude of the inhalation superheat is less than the second threshold, it may be determined that there is severe liquid bagging.
  • the first threshold may be 10K and the second threshold may be 5K.
  • step S24 When the control device 50 determines that the degree of liquid backflow is light (YES in step S24), it reduces the opening of the first flow rate control valve 61 (step S25). On the other hand, when the controller 50 determines that the degree of liquid backflow is severe (NO in step S24), it increases the degree of opening of the first flow control valve 61 (step S26).
  • the control device 50 controls the opening degree of the first flow control valve 61 so that "first degree of opening>second degree of opening>third degree of opening" is satisfied.
  • the first degree of opening is the degree of opening of the first flow control valve 61 when liquid back is not occurring.
  • the second degree of opening is the degree of opening of the first flow control valve 61 when severe liquid backflow occurs.
  • the third degree of opening is the degree of opening of the first flow control valve 61 when a slight liquid backflow occurs.
  • the first to third opening degrees may be fixed values.
  • the first degree of opening may be a size that fully opens the first flow control valve 61 .
  • the opening degree set in steps S25 and S26 may be varied depending on the situation. For example, the control device 50 determines in step S24 that severe liquid backflow is occurring, and sets the opening degree of the first flow rate control valve 61 in step S26. After that, the control device 50 executes the processing based on the flowchart again. At this time, if it is determined in step S24 that a severe liquid backflow has occurred, the control device 50 increases the degree of opening of the first flow control valve 61 in step S26 even if the degree of opening is set above. good.
  • step S22 After step S22, step S25, or step S26, the control device 50 ends the processing based on this flowchart.
  • refrigerating machine oil returns to the compressor 1 from the suction port G2 when liquid backflow occurs.
  • the degree of opening of the first flow control valve 61 is adjusted according to the degree of liquid backflow. Specifically, when the degree of liquid backflow is large, the opening degree of the first flow rate control valve 61 increases, and when the degree of liquid backflow is small, the opening degree of the first flow rate control valve 61 decreases. As a result, when the degree of liquid backflow is large, more refrigerating machine oil returns to the compressor 1 from the suction port G2.
  • the degree of opening of the first flow rate adjustment valve 61 is adjusted according to the degree of liquid backflow, so the problem of the liquid backflow and the decrease in the concentration of the refrigerating machine oil can be solved.
  • An appropriate amount of refrigerating machine oil necessary for the operation can be returned to the suction port G2.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram of a refrigerating device 303 according to the third embodiment.
  • a refrigerating device 303 according to the third embodiment differs from the refrigerating device 302 according to the second embodiment in that a third oil return flow path is configured.
  • a refrigerating device 303 according to the third embodiment is the same as the refrigerating device 302 according to the second embodiment in terms of other configuration.
  • a refrigerating device 303 related to Embodiment 3 is provided with an oil return pipe 41 that connects the branch point b of the oil return pipe 33 and the pipe 15 that guides the refrigerant flowing from the load unit 201 to the accumulator 8 .
  • the third oil return flow path branches off from the branch point b of the oil return pipe 33 and is configured such that the refrigerating machine oil discharged from the oil separator 2 flows through the pipe 15 to the accumulator 8 .
  • a second flow control valve 62 is provided in the oil return pipe 41 .
  • the second flow control valve 62 is, for example, an electromagnetic valve.
  • the heat source unit 103 according to the third embodiment includes a control device 50, like the heat source unit 101 according to the first embodiment.
  • the control device 50 controls the second flow control valve 62 in addition to the three-way valve 40 and the first flow control valve 61 .
  • the control device 50 normally closes the second flow control valve 62 .
  • the control device 50 adjusts the amount of refrigerating machine oil returned from the oil separator 2 to the compressor 1 by controlling the degree of opening of the first flow control valve 61 according to the degree of liquid backflow.
  • the control device 50 opens the second flow control valve 62 when the opening degree of the first flow control valve 61 becomes equal to or greater than the reference opening degree. The details of control by the control device 50 will be described based on a flowchart.
  • FIG. 6 is a flow chart for explaining the control of the control device 50 according to the third embodiment.
  • the processing of steps S31 to S35 shown in FIG. 6 is the same as the processing of steps S21 to S25 of FIG. 4 described as the second embodiment. Therefore, their description will not be repeated here.
  • the control device 50 determines NO in step S34 when severe liquid backflow occurs. In this case, the controller 50 determines whether or not the degree of opening of the first flow control valve 61 is greater than or equal to the reference degree of opening (step S36). If the degree of opening of the first flow control valve 61 is less than the reference degree of opening (NO in step S36), the degree of opening of the first flow control valve 61 is increased (step S37).
  • step S37 the control device 50 returns to step S31 and repeats the process.
  • the control device 50 proceeds to step S34 again and determines that a severe liquid backflow has occurred, unless the opening degree of the first flow control valve 61 is equal to or greater than the reference opening degree, in step S37 the first The degree of opening of the flow control valve 61 is further increased.
  • the return amount of the refrigerating machine oil continues to increase, and eventually the opening of the first flow rate control valve 61 becomes equal to or larger than the preset reference opening.
  • the control device 50 opens the second flow regulating valve 62 (step S38).
  • a part of the refrigerating machine oil flowing through the oil return pipe 33 flows from the branch point b of the oil return pipe 33 through the oil return pipe 41 to the accumulator 8 when the control device 50 opens the second flow rate adjustment valve 62 .
  • the amount of refrigerating machine oil flowing from the oil return pipe 33 to the suction port G2 is reduced.
  • the refrigerating machine oil that has flowed into the accumulator 8 from the pipe 15 is held in the accumulator 8 . Therefore, the accumulator 8 also serves as an oil tank.
  • the high temperature refrigerating machine oil flowing from the oil return pipe 41 to the accumulator 8 exchanges heat with the refrigerant flowing through the main circuit including the pipe 15 .
  • the evaporation of the liquid refrigerant toward the suction port G2 is promoted.
  • liquid backflow can be eliminated. By eliminating liquid backflow, it is possible to prevent the concentration of the refrigerating machine oil from becoming too low on the suction side of the compressor 1 .
  • step S31 After opening the second flow control valve 62 in step S38, the control device 50 executes the process of step S31 again. If the degree of liquid backflow continues to be severe, NO is determined in step S34, and YES is determined in step S36. As a result, the open state of the second flow control valve 62 is maintained. Eventually, when the degree of liquid backing becomes mild, the control device 50 closes the second flow control valve 62 after executing the processes of steps S33 to S35 (step S39a). Further, when the liquid back is eliminated (YES in step S31), the control device 50 closes the second flow control valve 62 after executing the process of step S32 (step S39b). After step S39a or step S39b, the control device 50 ends the processing based on this flowchart.
  • the heat source unit 103 according to the third embodiment similarly to the heat source unit 102 according to the second embodiment, the degree of opening of the first flow control valve 61 is adjusted according to the degree of liquid backflow. Therefore, the heat source unit 103 according to the third embodiment can exhibit the same effect as the heat source unit 102 according to the second embodiment.
  • the heat source unit 103 when a severe liquid backflow occurs and the degree of opening of the first flow rate control valve 61 becomes equal to or greater than the reference degree of opening, the second flow rate control valve 62 A portion of the refrigerating machine oil is guided to the accumulator 8 by opening. As a result, it is possible to prevent more refrigerating machine oil from returning into the compressor 1 than necessary. Furthermore, by flowing high-temperature refrigerating machine oil through the circulation flow path including the accumulator 8, evaporation of the refrigerant in a liquid state is promoted, and liquid backflow can be eliminated.
  • Embodiment 3 a valve that can adjust the degree of opening in the same manner as the first flow rate adjustment valve 61 may be employed as the second flow rate adjustment valve 62 .
  • the control device 50 controls the opening of the second flow control valve 62 to the first opening until the opening of the first flow control valve 61 becomes equal to or greater than the reference opening.
  • the first degree of opening is zero. That is, the first flow control valve 61 is closed (fully closed).
  • the first degree of opening may be more than zero, but preferably close to the closed state.
  • the control device 50 changes the degree of opening of the second flow rate regulating valve 62 from the first degree of opening to a second degree of opening larger than the first degree of opening. degree control.
  • the second degree of opening is, for example, the degree of opening that fully opens the second flow control valve 62 .
  • the control device 50 does not immediately fully open the degree of opening of the second flow rate regulating valve 62, and adjusts the second flow rate step by step. You may control so that the opening degree of the valve 62 may be raised.
  • Embodiment 3 as shown in FIG. 5, the oil return pipe 41 and the pipe 15 are connected.
  • the oil return pipe 41 may be directly connected to the accumulator 8 . Even in this case, the temperature in the accumulator 8 rises due to the high-temperature refrigerating machine oil, thereby promoting the evaporation of the liquid refrigerant flowing through the main circuit.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of a refrigerating device 304 according to the fourth embodiment.
  • a refrigerating device 304 according to the fourth embodiment differs from the refrigerating device 301 according to the first embodiment in that the compressor 1 is provided with an oil level sensor 74 .
  • a refrigerating device 304 according to the fourth embodiment is the same as the refrigerating device 301 according to the first embodiment in terms of other configuration.
  • the oil level sensor 74 detects the oil level height of the refrigerating machine oil in the compressor 1 .
  • Embodiment 4 is particularly useful when a low-pressure shell compressor is adopted as the compressor 1 .
  • a low-pressure shell compressor contains refrigerating machine oil in the shell.
  • the compressor of the low-pressure shell draws up the refrigerating machine oil due to the differential pressure and rotation of the shaft, and supplies the refrigerating machine oil to a drive section such as a motor and a compression section.
  • a drive section such as a motor and a compression section.
  • the heat source unit 104 according to the fourth embodiment includes a control device 50 like the heat source unit 101 according to the first embodiment.
  • a detection value of the oil level sensor 74 is input to the control device 50 . The details of control by the control device 50 will be described based on a flowchart.
  • FIG. 8 is a flow chart for explaining the control of the control device 50 according to the fourth embodiment.
  • the control device 50 determines whether or not the oil level in the compressor 1 is equal to or higher than a preset reference level (step S41).
  • Control device 50 specifies the height of the oil level in compressor 1 based on the detection value of oil level sensor 74 .
  • the reference height is a reference value for determining whether or not the inside of the compressor 1 is filled with refrigerating machine oil to a height at which a sufficient amount of refrigerating machine oil can be supplied to the compression section and the like.
  • a value for the reference height is set according to the size and type of the compressor 1 .
  • the memory 52 of the control device 50 stores the value of the reference height in advance.
  • step S41 When the control device 50 determines that the oil level in the compressor 1 is equal to or higher than the reference height (YES in step S41). By controlling the three-way valve 40, the oil return flow path is switched from the second oil return flow path to the first oil return flow path (step S42).
  • step S42 The processing of step S42 is the same as the processing of step S12 described using FIG. 2, so description thereof will not be repeated here.
  • control device 50 switches the oil return flow path to the first oil return flow path in order to operate the refrigeration cycle with high efficiency.
  • Refrigerant oil is returned to the compressor 1 from the intermediate pressure port G3 through the passage.
  • the control device 50 indirectly identifies with the oil level sensor 74 that the amount of oil in the shell has fallen below a certain amount.
  • the control device 50 determines that the oil level in the compressor 1 is not equal to or higher than the reference height (NO in step S41)
  • the control device 50 controls the three-way valve 40 to set the oil return flow path to the first return flow path.
  • the oil flow path is switched to the second oil return flow path (step S43).
  • step S43 the refrigerating machine oil returns to the compressor 1 through the suction port G2.
  • the amount of refrigerating machine oil returned into the shell increases.
  • the process of step S43 is the same as the process of step S13 described with reference to FIG. 2, so description thereof will not be repeated here.
  • the control device 50 ends the processing based on this flowchart.
  • the operation is normally performed with an emphasis on the capacity and performance of the refrigerating device 304, but when the amount of refrigerating machine oil is insufficient, It is possible to switch to an operation that prioritizes the reliability of the compressor 1 .
  • FIG. 9 is an overall configuration diagram of a refrigerating device 305 according to the fifth embodiment.
  • the refrigerating device 305 according to the fifth embodiment is implemented in that the pipe 11 connected to the discharge port G1 of the compressor 1 is provided with the second pressure sensor 73 and the oil level sensor 74 is not provided. It is different from the refrigerating device 304 related to form 4 of .
  • a refrigerating device 305 according to the fifth embodiment is the same as the refrigerating device 304 according to the fourth embodiment in terms of other configuration. Therefore, like the fourth embodiment, the fifth embodiment is particularly useful when applied to a low-pressure shell compressor.
  • the heat source unit 104 related to Embodiment 4 determines whether or not the amount of refrigerating machine oil in the compressor 1 is appropriate based on the detection value of the oil level sensor 74 .
  • the heat source unit 105 according to the fifth embodiment determines whether or not the amount of refrigerating machine oil in the compressor 1 is appropriate based on the magnitude of the input to the compressor 1 .
  • the magnitude of the input to the compressor 1 is, for example, the power consumption of the compressor 1.
  • the motor of the compressor 1 When the motor of the compressor 1 is driven while being immersed in the refrigerating machine oil, the rotational power of the motor increases due to the viscous resistance of the refrigerating machine oil. Therefore, as the amount of refrigerating machine oil filling the inside of the compressor 1 increases, the power consumption of the compressor 1 increases. Conversely, as the amount of refrigerating machine oil in the compressor 1 decreases, the viscous resistance of the refrigerating machine oil to the motor becomes weaker, so the power consumption of the compressor 1 becomes smaller. When the amount of refrigerating machine oil that fills the compressor 1 is insufficient and the height of the oil level is lower than the reference height, the power consumption of the compressor 1 becomes smaller than the power consumption corresponding to the reference height. .
  • the heat source unit 105 related to Embodiment 5 determines whether or not the amount of refrigerating machine oil in the compressor 1 is appropriate based on the power consumption of the compressor 1 .
  • the power consumption of the compressor 1 depends on the pressure on the suction side (low pressure side) of the compressor 1, the pressure on the discharge side (high pressure side) of the compressor 1, the temperature of the refrigerant sucked by the compressor 1, and the It can be calculated from the rotation speed or the like.
  • the first pressure sensor 72 detects pressure on the suction side of the compressor 1 .
  • a second pressure sensor 73 detects the pressure on the discharge side of the compressor 1 .
  • a temperature sensor 71 detects the temperature of the refrigerant sucked by the compressor 1 .
  • the control device 50 calculates the power consumption of the compressor 1 based on the detection values of these sensors and the rotation speed of the compressor 1 .
  • the power consumption of the compressor 1 when the appropriate amount of refrigerating machine oil is present in the compressor 1 is stored in advance as a reference power value. The details of control by the control device 50 will be described based on a flowchart.
  • FIG. 10 is a flow chart for explaining the control of the control device 50 according to the fifth embodiment.
  • the control device 50 determines whether or not the power consumption of the compressor 1 is greater than or equal to the reference power value stored in the memory 52 (step S51). When the power consumption of the compressor 1 is equal to or greater than the reference power value, it can be determined that a sufficient amount of refrigerating machine oil is present in the compressor 1 .
  • step S51 when the control device 50 determines that the power consumption of the compressor 1 is equal to or greater than the reference power value (YES in step S51).
  • the oil return flow path is switched from the second oil return flow path to the first oil return flow path (step S52).
  • the processing of step S52 is the same as the processing of step S12 described using FIG. 2, so description thereof will not be repeated here.
  • step S51 When the control device 50 determines that the power consumption of the compressor 1 is not equal to or greater than the reference power value (NO in step S51), the controller 50 controls the three-way valve 40 to divert the oil return flow path from the first oil return flow path. Switch to the second oil return flow path (step S53). This increases the amount of refrigerating machine oil returned into the shell. As a result, the lack of refrigerating machine oil in the compressor 1 is resolved.
  • step S53 The details of the processing of step S53 are the same as those of step S13 described with reference to FIG. 2, and thus the description thereof will not be repeated here.
  • step S52 or step S53 the control device 50 ends the processing based on this flowchart.
  • three-way valve 40 is controlled to normally operate with emphasis placed on the capacity and performance of refrigerating device 305, while when the amount of refrigerating machine oil is insufficient, It is possible to switch to an operation that prioritizes the reliability of the compressor 1 .
  • a refrigerating device 303 according to the third embodiment includes a first flow control valve 61 and a second flow control valve 62, as shown in FIG.
  • the refrigeration system 303 may be configured so as not to include the first flow rate control valve 61 and the second flow rate control valve 62 .
  • the refrigerating device 303 may be configured to include the first flow control valve 61 and not to include the second flow control valve 62 .
  • the refrigeration system 303 may be configured to include the second flow rate adjustment valve 62 without the first flow rate adjustment valve 61 .
  • the controller 50 controls the three-way valve 40 to switch the oil return flow path of the refrigerating machine oil between two flow paths.
  • One of the oil return flow paths is the first oil return flow path described in each embodiment.
  • the other oil return flow path is the second oil return flow path described in the third embodiment and the third oil return flow path branched from the second oil return flow path.
  • the first flow control valve 61 when the first flow control valve 61 is provided, the amount of refrigerating machine oil discharged from the oil separator 2 can be adjusted.
  • the control device 50 operates the second flow rate adjustment valve 62 according to the degree of liquid backing. It may be configured to determine whether or not to open. For example, the control device 50 closes the second flow control valve 62 if the degree of liquid backflow is mild. The control device 50 opens the second flow control valve 62 if the degree of liquid backflow is severe. At this time, the controller 50 may adjust the degree of opening of the second flow control valve 62 according to the degree of liquid backing.
  • the present disclosure is a heat source unit (101- 105).
  • the heat source unit is connected to the load unit to form a first flow path (11 to 16) through which the refrigerant circulates; a compressor (1) configured to draw refrigerant through a port (G3) and discharge refrigerant through a discharge port (G1); and a refrigerant inlet (P1) located downstream of the compressor in the first flow path , an oil separator (2) having a refrigerant outlet (P2) and an oil outlet (P3); a second heat exchanger (3) arranged downstream of the oil separator in the first flow path; A second flow path (21 to 23) branched from the first flow path downstream of the device and configured to return the refrigerant that has passed through the second heat exchanger from the intermediate pressure port to the compressor, and an oil separator A switching mechanism ( 40).
  • the refrigerating machine oil returns from the intermediate pressure port to the compressor through the second flow path.
  • the refrigerating machine oil returns
  • the switching mechanism switches the oil return flow path from the first oil return flow path to the second oil return flow path when liquid state refrigerant returns (liquid back) to the suction port (steps S13, S23 , S33).
  • the heat source unit further includes a first flow control valve (61) that adjusts the amount of refrigerating machine oil discharged from the oil outlet.
  • the heat source unit further comprises a control device (50) that controls the first flow control valve.
  • the control device adjusts the degree of opening of the first flow control valve according to the amount of liquid refrigerant returned (steps S24 to S26, steps S34 to S36).
  • control device determines the amount of liquid refrigerant returned (steps S24 and S34).
  • the heat source unit consists of an accumulator (8) arranged upstream of the compressor in the first flow path, and an accumulator (8) that branches off from the first oil return flow path so that the refrigerating machine oil discharged from the oil separator flows to the accumulator.
  • a third oil return flow path (41, 15) is further provided.
  • the heat source unit includes a first flow control valve (61) that adjusts the amount of refrigerating machine oil discharged from the oil outlet, and a second flow control valve that adjusts the flow rate of refrigerating machine oil to the third oil return flow path. and a valve (62).
  • the heat source unit further comprises a control device (50) that controls the first flow control valve and the second flow control valve, and the control device controls the opening of the first flow control valve to be equal to or greater than the reference opening. If so, the degree of opening of the second flow control valve is changed from the first degree of opening (eg, fully closed) to a second degree of opening larger than the first degree of opening (eg, fully open) (step S38).
  • the heat source unit is further equipped with an oil level sensor (74) that detects the level of the refrigerating machine oil inside the compressor, and the switching mechanism detects the level of the refrigerating machine oil as the reference level. When it becomes less than the value, the oil return flow path is switched from the first oil return flow path to the second oil return flow path (step S43).
  • the switching mechanism switches the oil return flow path from the first oil return flow path to the second oil return flow path when the power consumption of the compressor becomes less than the reference power value (step S53).

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Abstract

熱源ユニット（１０１）は、負荷ユニット（２０１）に接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路（１１～１６）と、圧縮機（１）と、油分離器（２）と、第２熱交換器（３）と、第２熱交換器よりも下流の第１流路から分岐し、第２熱交換器を通過した冷媒を中間圧ポートから圧縮機に戻すように構成された第２流路（２１～２３）と、油分離器の油出口から排出される冷凍機油の返油流路を第１返油流路（３１，３２，１６）と第２返油流路（３１，３３，２３）との間で切り替える切替機構（４０）とを備える。第１返油流路において、冷凍機油は第２流路を通じて中間圧ポートから圧縮機に戻る。第２返油流路において、冷凍機油は吸入ポートから圧縮機に戻る。

Description

熱源ユニット
　本開示は、熱源ユニットに関する。
　熱源ユニットは、圧縮機で圧縮した冷媒を冷媒回路に送り出す。圧縮機には、モータや軸などの機械部品の駆動を円滑にするための冷凍機油が注入されている。圧縮機内の冷凍機油の一部は、冷媒とともに圧縮機から吐出される。冷媒回路に油分離器を設けることにより、冷媒とともに吐出された冷凍機油を冷媒から分離することができる。
　国際公開第２０１９／０２６２７０号は、圧縮機の中間圧ポートに冷媒を注入するインジェクション流路に、油分離器で分離された冷凍機油を合流させる技術を開示する。
国際公開第２０１９／０２６２７０号
　一般に、油分離器の油出口からは冷凍機油に冷媒が混ざって排出される。このため、油分離器の油出口から圧縮機の吸入ポートに冷凍機油を戻した場合、圧縮機から負荷ユニットに向けて吐出された高圧の冷媒の一部が負荷ユニットに流入する前に圧縮機の低圧側に戻る。その結果、熱源ユニットの冷凍能力が低下する。油分離器からの冷凍機油を中間圧ポートから圧縮機に戻すことにより、このような冷凍能力の低下が生じることを防止できる。
　しかし、油分離器からの冷凍機油を中間圧ポートから圧縮機に流入させた場合、液冷媒の戻り時（いわゆる液バック時）に圧縮機の吸入ポート側の油が希釈されることによって、圧縮機内の機械部品の潤滑性が低下するおそれがある。
　本開示は、このような課題を解決するものであり、熱源ユニットの性能が低下することを極力防止しつつ、圧縮機の冷凍機油不足を解消することを目的とする。
　本開示は、膨張弁および第１熱交換器を含む負荷ユニットに接続されるように構成された冷凍装置の熱源ユニットに関する。熱源ユニットは、負荷ユニットに接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路と、第１流路に配置され、吸入ポートおよび中間圧ポートから冷媒を吸入し、吐出ポートから冷媒を吐出するように構成された圧縮機と、第１流路において圧縮機の下流に配置され、冷媒入口、冷媒出口および油出口を有する油分離器と、第１流路において油分離器の下流に配置される第２熱交換器と、第２熱交換器よりも下流の第１流路から分岐し、第２熱交換器を通過した冷媒を中間圧ポートから圧縮機に戻すように構成された第２流路と、油分離器の油出口から排出される冷凍機油の返油流路を第１返油流路と第２返油流路との間で切り替える切替機構とを備える。第１返油流路において、冷凍機油は第２流路を通じて中間圧ポートから圧縮機に戻る。第２返油流路において、冷凍機油は吸入ポートから圧縮機に戻る。
　本開示によれば、熱源ユニットの性能が低下することを極力防止しつつ、圧縮機の冷凍機油不足を解消することができる。
実施の形態１に関わる冷凍装置の全体構成図である。 実施の形態１に関わる制御装置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に関わる冷凍装置の全体構成図である。 実施の形態２に関わる制御装置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３に関わる冷凍装置の全体構成図である。 実施の形態３に関わる制御装置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４に関わる冷凍装置の全体構成図である。 実施の形態４に関わる制御装置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５に関わる冷凍装置の全体構成図である。 実施の形態５に関わる制御装置の制御を説明するため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に関わる冷凍装置３０１の全体構成図である。冷凍装置３０１は、熱源ユニット１０１と負荷ユニット２０１とを備える。熱源ユニット１０１は、通常、室外に配置されるので、室外ユニットと呼ばれることがある。熱源ユニット１０１は、本実施の形態では、熱を室外に排出する冷熱源として動作する。熱源ユニット１０１は負荷ユニット２０１と接続されている。
　熱源ユニット１０１は、圧縮機１と、油分離器２と、第２熱交換器３と、第３熱交換器４と、インジェクション膨張弁５と、アキュムレータ８と、制御装置５０とを備える。負荷ユニット２０１は、膨張弁６および第１熱交換器７を備える。
　圧縮機１と、油分離器２と、第２熱交換器３と、第３熱交換器４とは、配管１１～１３により接続されている。アキュムレータ８と圧縮機１とは、配管１６により接続されている。第３熱交換器４と接続される配管１４は、負荷ユニット２０１の膨張弁６に接続されている。アキュムレータ８と接続される配管１５は、負荷ユニット２０１の第１熱交換器７に接続されている。配管１１～１６は、負荷ユニット２０１に接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路を構成する。循環流路は、冷凍サイクルのメイン回路と呼ばれることがある。
　圧縮機１は、吐出ポートＧ１と、吸入ポートＧ２と、中間圧ポートＧ３とを備える。圧縮機１は、モータや軸などの機械部品を備える。圧縮機１には冷凍機油が注入されている。冷凍機油は機械部品の潤滑性を維持する。
　圧縮機１は、制御装置５０からの制御信号に従って回転速度を調整するように構成される。圧縮機１の回転速度が調整されることによって冷媒の循環量が変化する。これにより、冷凍装置３０１の冷凍能力を調整することができる。
　圧縮機１の吐出ポートＧ１からは高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。このとき、圧縮機１内の冷凍機油の一部が冷媒とともに吐出される。吐出ポートＧ１から吐出された冷媒および冷凍機油は油分離器２に向かう。
　油分離器２は、冷媒入口Ｐ１と、冷媒出口Ｐ２と、油出口Ｐ３とを備える。吐出ポートＧ１から吐出された冷媒および冷凍機油は、冷媒入口Ｐ１から油分離器２に流入する。油分離器２は、冷媒と冷凍機油とを分離する。冷媒は、冷媒出口Ｐ２から排出された後、凝縮器として機能する第２熱交換器３に向かう。
　第２熱交換器３は、油分離器２の下流に配置される。第２熱交換器３では、冷媒が外気と熱交換をすることによって凝縮する。凝縮した冷媒は負荷ユニット２０１に向かう前に第３熱交換器４に流入する。第３熱交換器４では、第２熱交換器３から配管１３を通じて流入する冷媒と、配管１４の分岐点ａからインジェクション配管２１，２２を通じて流入する冷媒との間で熱交換が行われる。
　インジェクション配管２１とインジェクション配管２２との間にはインジェクション膨張弁５が配置される。インジェクション膨張弁５は分岐点ａから流入する冷媒を膨張させてから第３熱交換器４に流入させる。その結果、第２熱交換器３から排出された冷媒が、分岐点ａを通って負荷ユニット２０１に向かう前に第３熱交換器４で冷却される。このように、第３熱交換器４は過冷却器として機能する。インジェクション配管２２から第３熱交換器４に流入した冷媒は、インジェクション配管２３を通って中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻る。
　インジェクション配管２１～２３は、メイン回路を構成する第１流路とは別のインジェクション流路（第２流路）を構成する。インジェクション流路は、負荷ユニット２０１に向かう配管１４の分岐点ａから分岐し、第２熱交換器３を通過した冷媒を中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻すように構成されている。
　インジェクション流路を設けることにより、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を下げることができる。インジェクション膨張弁５は、外部から与えられる信号に応じて開度が変更される電子膨張弁である。インジェクション膨張弁５でインジェクション流路を流れる冷媒の流量を調整することによって、圧縮機１の吐出温度を制御することができる。このため、圧縮機１の吐出温度が過剰に上昇する状況において効率的な運転をすることが可能になる。
　第３熱交換器４から排出された冷媒の流路は、分岐点ａにおいて、配管１４を通って負荷ユニット２０１に向かう流路と、インジェクション配管２１に向かう流路とに分岐する。負荷ユニット２０１に向かった冷媒は、膨張弁６によって膨張した後、第１熱交換器７に流入する。第１熱交換器７に流入した冷媒は、庫内の空気から熱を吸収することで蒸発し、室内を冷却する。第１熱交換器７から排出された冷媒は、配管１５を通って熱源ユニット１０１に戻る。熱源ユニット１０１に戻った冷媒は、アキュムレータ８に流入する。
　アキュムレータ８は、圧縮機１の吸入ポートＧ２側に設置される。換言すると、アキュムレータ８は、圧縮機１の上流に配置される。アキュムレータ８はガス状態の冷媒と液状態の冷媒とを分離する。アキュムレータ８で分離されたガス状態の冷媒は、配管１６を通って吸入ポートＧ２から圧縮機１に吸入される。
　油分離器２で分離された冷凍機油の返油流路について説明する。油分離器２の油出口Ｐ３は、返油配管３１と接続されている。返油配管３１は、三方弁４０によって返油配管３２および返油配管３３と接続されている。返油配管３２はインジェクション配管２３と接続されている。返油配管３３は圧縮機１の吸入側の配管１６と接続されている。
　三方弁４０は、油出口Ｐ３から排出された冷凍機油の流路を第１返油流路と第２返油流路との間で切り替える。第１返油流路は、冷凍機油が、返油配管３１，３２、およびインジェクション配管２３を通じて中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻る流路である。第２返油流路は、冷凍機油が、返油配管３１，３３、および配管１６を通って吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻る流路である。三方弁４０に変えて、２つの弁を組み合わせた機構によって、返油流路を第１返油流路と第２返油流路との間で切り替えるように構成してもよい。
　油分離器２の油出口Ｐ３から排出される冷凍機油には冷媒も混ざっている。このため、第２返油流路を通じて吸入ポートＧ２から圧縮機１に冷凍機油を戻した場合、冷凍機油に混ざった冷媒の量だけ負荷ユニット２０１側に流れる冷媒量が少なくなる。その結果、冷凍装置３０１の能力が低下する。
　冷凍能力の低下を改善するためには、インジェクション流路の一部を含む第１返油流路を通じて中間圧ポートＧ３から圧縮機１に冷凍機油を戻すことが有効である。第１返油流路を用いることにより、低圧(吸入)側へ冷媒が流れることがない。その結果、冷凍装置３０１の冷凍能力が低下することを防止できる。このように、インジェクション流路を利用して冷凍機油を戻す方式はインジェクション返油方式と呼ばれることがある。
　インジェクション返油方式では、圧縮機１のシェル内の中間部分に冷凍機油を返す。このため、圧縮機１のシェル内の中間部分に圧縮部が存在する場合、圧縮部には十分に油を供給することができる。しかし、圧縮部に供給された冷凍機油がモータの軸や軸受部等の機械部品に行き渡る前にガス状態の冷媒とともに圧縮機１から吐出されてしまうと、機械部品の潤滑性が不十分となる可能性がある。この可能性は、圧縮部よりも下方にモータが配置されている低圧シェルの圧縮機の場合に大きくなる。
　一般に、圧縮機は、低圧シェルと高圧シェルとに分類される。低圧シェルでは、上述のとおり、密閉容器であるシェル内において圧縮部よりも下方にモータが配置されている。高圧シェルでは、シェル内において圧縮部よりも上方にモータが配置される。
　圧縮機１を高圧シェルで構成した場合、圧縮されたガス状態の冷媒がシェル内を通過するため、中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻された冷凍機油はガス状態の冷媒とともにシェル内に行き渡る。ゆえに、圧縮機１を高圧シェルで構成した場合、機械部品に対する冷凍機油の供給は、中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻る冷凍機油に依存するところが大きい。
　これに対して、圧縮機１を低圧シェルで構成した場合、圧縮されたガス状態の冷媒は、モータを通ることなく圧縮機１から吐出される。このため、中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻された冷凍機油もモータを潤すことなく、ガス状態の冷媒とともに圧縮機１から吐出されるおそれがある。ゆえに、圧縮機１を低圧シェルで構成した場合、機械部品に対する冷凍機油の供給は、吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻る冷凍機油に加えて、圧縮機１の底部に設けたオイルタンクからの給油に依存するところが大きい。
　圧縮機１を低圧シェルおよび高圧シェルのいずれで構成したとしても、圧縮機１の吸入ポートＧ２に液状態の冷媒の戻りが発生するような、いわゆる液バックが発生したときは、圧縮機１の吸入ポートＧ２側から戻る冷凍機油およびオイルタンク内の冷凍機油が液状態の冷媒により希釈される。これにより圧縮機１内の冷凍機油の濃度が低下してしまう。その結果、モータ、モータに関連する軸、および軸受部などの機械部品の潤滑が不十分となる。
　このように液バックによって冷凍機油の濃度が低下する状況では、第２返油流路を通じて吸入ポートＧ２から圧縮機１に冷凍機油を戻すことが有効である。吸入ポートＧ２から圧縮機１に冷凍機油を戻すことによって、冷凍機油の濃度を維持することができる。ただし、第２返油流路を通じて吸入ポートＧ２から圧縮機１に冷凍機油を戻した場合、冷凍能力が低下してしまう。しかし、液バックが解消した時点で再び冷凍機油を中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻すように返油流路を切り替えることにより、冷凍能力が低下する期間を最小限に抑えることができる。
　そこで、熱源ユニット１０１は、液バックが生じていない場合には、インジェクション流路の一部を含む第１返油流路を通じて中間圧ポートＧ３から圧縮機１に冷凍機油を戻す。一方、熱源ユニット１０１は、運転中の負荷変動や蒸発器への着霜などにより液バックが生じた場合には、返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える。これにより、第２返油流路を通じて吸入ポートＧ２から圧縮機１に冷凍機油が戻る。
　返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替えることにより、吸入ポートＧ２への返油量が増加する。その結果、液バックが発生したときに、冷凍機油の濃度が低下することを防止できる。
　また、油分離器２から戻る高温の冷凍機油を圧縮機１の吸入ポートＧ２側の配管１６に案内することにより、液状態の冷媒と高温の冷凍機油との間で熱交換が行われる。その結果、液状態の冷媒の蒸発が促進される。これにより、液バック状態を解消することができる。
　熱源ユニット１０１は、液バックが解消すれば、返油流路を第２返油流路から第１返油流路に戻す。
　三方弁４０は、制御装置５０により制御される。制御装置５０は、液バックを検知した場合に、返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える。制御装置５０は、たとえば、圧縮機１が吸入する冷媒の過熱度（吸入スーパーヒート）が低下したことを検出することによって液バックの発生を特定する。
　圧縮機１の吸入側の配管１６には、温度センサ７１と第１圧力センサ７２とが設けられる。温度センサ７１は、たとえば、吸入温度サーミスタにより構成されている。温度センサ７１は、圧縮機１により吸入される冷媒の温度を検出する。第１圧力センサ７２は、圧縮機１により吸入される冷媒の圧力を検出する。
　制御装置５０は、たとえば、第１圧力センサ７２が検出した圧力に対応する飽和温度と、温度センサ７１の検出温度との温度差から吸入スーパーヒートを算出する。なお、制御装置５０は、圧縮機１が吐出する冷媒の過熱度が低下したことに基づいて液バックを検出してもよい。
　制御装置５０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）５１と、メモリ５２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）等を含んで構成される。メモリ５２は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory）を含む。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、熱源ユニット１０１における各機器の制御を実行する。
　図２は、実施の形態１に関わる制御装置５０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５０は、以下に説明するフローチャートの処理を実行することによって、返油流路を第１返油流路と第２返油流路との間で切り替える。
　はじめに、制御装置５０は、液バックが検出されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、制御装置５０は、ステップＳ１１において、吸入スーパーヒートが第１閾値未満の場合に液バック有と判定する。第１閾値は、たとえば、１０Ｋ（ケルビン）である。
　制御装置５０は、液バックが発生していないと判定した場合（ステップＳ１１にてＹＥＳ）、三方弁４０を制御することによって、返油流路を第２返油流路から第１返油流路に切り替える（ステップＳ１２）。これにより、油分離器２の油出口Ｐ３から排出された冷凍機油および冷媒は、返油配管３１，３２およびインジェクション配管２３を通って中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻る。このため、低圧（吸入）側へ冷媒が流出することがない。その結果、冷凍装置３０１の冷凍能力が低下することを防止できる。
　なお、ステップＳ１１においてＹＥＳと判定した時点において、既に返油流路が第１返油流路に設定されている場合、制御装置５０は、第１返油流路の設定を維持する。
　制御装置５０は、液バックが発生していると判定した場合（ステップＳ１１にてＮＯ）、三方弁４０を制御することによって、返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ１３）。これにより、油分離器２の油出口Ｐ３から排出された冷凍機油および冷媒は、返油配管３１，３３および配管１６を通って吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻る。このため、液バックによって冷凍機油の濃度が低下することを防止できる。また、液状態の冷媒と高温の冷凍機油との間で熱交換が行われることにより、液状態の冷媒の蒸発を促進させ、液バック状態を解消することができる。
　なお、ステップＳ１１においてＮＯと判定した時点において、既に返油流路が第２返油流路に設定されている場合、制御装置５０は、第２返油流路の設定を維持する。
　制御装置５０は、ステップＳ１２またはステップＳ１３の後、本フローチャートに基づく処理を終える。
　制御装置５０は、このように、三方弁４０を制御することによって、通常は冷凍装置３０１の能力および性能を重視した運転が行なう一方で、液バック発生時には圧縮機１の信頼性を優先する運転に切り替えることができる。
　実施の形態２．
　図３は、実施の形態２に関わる冷凍装置３０２の全体構成図である。実施の形態２に関わる冷凍装置３０２は、返油配管３１に第１流量調整弁６１が追加されている点で実施の形態１に関わる冷凍装置３０１と異なる。実施の形態２に関わる冷凍装置３０２は、その他の構成の点では、実施の形態１に関わる冷凍装置３０１と同じである。第１流量調整弁６１は、たとえば、電子膨張弁である。実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２は、実施の形態１に関わる熱源ユニット１０１と同様に制御装置５０を備える。
　熱源ユニット１０２において、制御装置５０は、三方弁４０に加えて、第１流量調整弁６１を制御する。制御装置５０は、液バックの度合いに応じて第１流量調整弁６１の開度を制御することにより、油分離器２から圧縮機１に戻す冷凍機油の量を調整する。制御装置５０の制御の詳細をフローチャートに基づいて説明する。
　図４は、実施の形態２に関わる制御装置５０の制御を説明するためのフローチャートである。はじめに、制御装置５０は、液バックが検出されているか否かを判定する（ステップＳ２１）。制御装置５０は、液バックが発生していないと判定した場合（ステップＳ２１にてＹＥＳ）、三方弁４０を制御することによって、返油流路を第２返油流路から第１返油流路に切り替える（ステップＳ２２）。
　ステップＳ２１およびステップＳ２２の処理の内容は、図２を用いて説明したステップＳ１１およびステップＳ１２の処理の内容と同じである。したがって、制御装置５０は、吸入スーパーヒートが１０Ｋ以上の場合に液バック無しと判定し、吸入スーパーヒートが１０Ｋ以上の場合に液バック有と判定する。また、ステップＳ２２の処理が実行されることにより、油分離器２の油出口Ｐ３から排出された冷凍機油および冷媒は、返油配管３１，３２およびインジェクション配管２３を通って中間圧ポートＧ３から圧縮機１に戻る。このときの第１流量調整弁６１の開度は一定の大きさとすることができる。たとえば、第１流量調整弁６１の開度を最大の開度としてもよい。
　制御装置５０は、液バックが発生していると判定した場合（ステップＳ２１にてＮＯ）、三方弁４０を制御することによって、返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ２３）。これにより、油分離器２の油出口Ｐ３から排出された冷凍機油および冷媒は、返油配管３１，３３および配管１６を通って吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻る。
　なお、ステップＳ２１においてＮＯと判定した時点において、既に返油流路が第２返油流路に設定されている場合、制御装置５０は、第２返油流路の設定を維持する。
　次に、制御装置５０は、液バックの度合いが軽度か否か判定する（ステップＳ２４）。液バックの度合いは、たとえば、吸入スーパーヒートの大きさに基づいて判定することができる。たとえば、吸入スーパーヒートの大きさが第１閾値以上であれば液バックなしと判定し、吸入スーパーヒートの大きさが第２閾値以上で第１閾値未満であれば、軽度な液バックと判定し、吸入スーパーヒートの大きさが第２閾値未満であれば重度の液バックと判定することが考えられる。たとえば、第１閾値を１０Ｋとし、第２閾値を５Ｋとしてもよい。
　制御装置５０は、液バックの度合いが軽度であると判定した場合（ステップＳ２４にてＹＥＳ）、第１流量調整弁６１の開度を小さくする（ステップＳ２５）。一方、制御装置５０は、液バックの度合いが重度であると判定した場合（ステップＳ２４にてＮＯ）、第１流量調整弁６１の開度を大きくする（ステップＳ２６）。
　たとえば、制御装置５０は、「第１開度＞第２開度＞第３開度」が成立するように、第１流量調整弁６１の開度を制御する。ここで、第１開度は、液バックが発生していないときの第１流量調整弁６１の開度である。第２開度は、重度の液バックが発生しているときの第１流量調整弁６１の開度である。第３開度は、軽度の液バックが発生しているときの第１流量調整弁６１の開度である。
　これら第１開度～第３開度は、固定値であってもよい。第１開度は、第１流量調整弁６１を全開にする大きさであってもよい。また、制御装置５０は、一定時間ごとに図４に示すフローチャートの処理を繰り返し実行した場合、状況に応じてステップＳ２５およびステップＳ２６で設定する開度を変動させてもよい。たとえば、制御装置５０は、ステップＳ２４において重度の液バックが発生していると判定し、ステップＳ２６において第１流量調整弁６１の開度を設定する。その後、制御装置５０は、再び、フローチャートに基づく処理を実行する。このとき、ステップＳ２４において重度の液バックが発生していると判定した場合、制御装置５０は、ステップＳ２６において第１流量調整弁６１の開度を先に設定した開度よりも大きくしてもよい。
　制御装置５０は、ステップＳ２２、ステップＳ２５、またはステップＳ２６の後、本フローチャートに基づく処理を終える。
　実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２によれば、実施の形態１に関わる熱源ユニット１０１と同様に、液バックが発生した場合、吸入ポートＧ２から圧縮機１に冷凍機油が戻る。その結果、液バックによって冷凍機油の濃度が低下することを防止できるとともに液状態の冷媒の蒸発を促進することができる。
　しかも、実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２によれば、液バックの度合いに応じて第１流量調整弁６１の開度が調整される。具体的には、液バックの度合いが大きいと第１流量調整弁６１の開度が大きくなり、液バックの度合いが小さいと第１流量調整弁６１の開度が小さくなる。その結果、液バックの度合いが大きいと、より多くの冷凍機油が吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻る。
　既に説明したとおり、油分離器２の油出口Ｐ３からは冷凍機油のみならず、冷媒も排出される。このため、圧縮機１に戻す冷凍機油の量が増えるに連れて、負荷ユニット２０１に流れることなく圧縮機１に戻る冷媒の量も増える。
　しかし、実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２によれば、液バックの度合いに応じて第１流量調整弁６１の開度が調整されるため、液バックおよび冷凍機油の濃度の低下という問題を解消するために必要な適切な量の冷凍機油を吸入ポートＧ２へ戻すことができる。換言すると、実施の形態２によれば、冷凍機油とともに吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻ってしまう冷媒の量を削減しつつ、液バックなどを解消することができる。したがって、実施の形態２によれば、液バックの度合いに応じて圧縮機１に戻す冷凍機油の量を調整することにより、冷凍機油の濃度の適正化と液状態の冷媒の蒸発促進とを両立させつつ、冷凍サイクル能力が極力低下しないようにすることができる。
　さらに、実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２によれば、液バックが発生したときに、圧縮機１へ過度に冷凍機油が戻ることを抑制できるため、圧縮機１の故障の原因となる油圧縮が圧縮機１内で発生することを防止できる。
　実施の形態３．
　図５は、実施の形態３に関わる冷凍装置３０３の全体構成図である。実施の形態３に関わる冷凍装置３０３は、第３返油流路が構成されている点で実施の形態２に関わる冷凍装置３０２と異なる。実施の形態３に関わる冷凍装置３０３は、その他の構成の点では、実施の形態２に関わる冷凍装置３０２と同じである。
　実施の形態３に関わる冷凍装置３０３には、返油配管３３の分岐点ｂと、負荷ユニット２０１から流れる冷媒をアキュムレータ８に案内する配管１５とを接続する返油配管４１が設けられる。第３返油流路は、返油配管３３の分岐点ｂから分岐し、油分離器２から排出される冷凍機油が配管１５を通ってアキュムレータ８に流れるように構成されている。
　返油配管４１には、第２流量調整弁６２が設けられている。第２流量調整弁６２は、たとえば、電磁弁である。実施の形態３に関わる熱源ユニット１０３は、実施の形態１に関わる熱源ユニット１０１と同様に制御装置５０を備える。
　熱源ユニット１０３において、制御装置５０は、三方弁４０および第１流量調整弁６１に加えて、第２流量調整弁６２を制御する。制御装置５０は、通常時において第２流量調整弁６２を閉じている。制御装置５０は、液バックの度合いに応じて第１流量調整弁６１の開度を制御することにより、油分離器２から圧縮機１に戻す冷凍機油の量を調整する。さらに、制御装置５０は、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上になると、第２流量調整弁６２を開く。制御装置５０の制御の詳細をフローチャートに基づいて説明する。
　図６は、実施の形態３に関わる制御装置５０の制御を説明するためのフローチャートである。図６に示されるステップＳ３１～ステップＳ３５の処理は、実施の形態２として説明した図４のステップＳ２１～ステップＳ２５の処理と同じである。したがって、ここではそれらの説明を繰り返さない。
　制御装置５０は、重度の液バックが発生している場合、ステップＳ３４においてＮＯと判定する。この場合、制御装置５０は、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上か否かを判定する（ステップＳ３６）。第１流量調整弁の６１の開度が基準開度以上でない場合（ステップＳ３６にてＮＯ）、第１流量調整弁６１の開度を大きくする（ステップＳ３７）。
　制御装置５０は、ステップＳ３７の後、ステップＳ３１に戻って、処理を繰り返す。制御装置５０は、再びステップＳ３４に進んだときに、重度の液バックが発生していると判定すると、第１流量調整弁の６１の開度が基準開度以上でない限り、ステップＳ３７において第１流量調整弁６１の開度をさらに大きくする。このような処理が繰り返されることにより、冷凍機油の戻り量が増加し続けるとともに、やがて、第１流量調整弁６１の開度が予め設定しておいた基準開度以上となる。
　重度の液バックが解消しないからといって、第１流量調整弁６１の開度を制限なく大きくし続けると、圧縮機１に戻る冷凍機油の量が多くなり過ぎる。この場合、圧縮機１の故障の原因となる油圧縮が圧縮機１内で発生するおそれがある。
　そこで、制御装置５０は、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上となった場合（ステップＳ３６にてＹＥＳ）、第２流量調整弁６２を開く（ステップＳ３８）。
　制御装置５０が第２流量調整弁６２を開くことにより、返油配管３３を流れる冷凍機油の一部が返油配管３３の分岐点ｂから返油配管４１を通ってアキュムレータ８に流れる。これにより返油配管３３から吸入ポートＧ２に向かう冷凍機油の量が減る。その結果、圧縮機１に戻る冷凍機油の量が過多になることを防止できる。図５に示されるように、配管１５からアキュムレータ８に流入した冷凍機油はアキュムレータ８内に保持される。ゆえに、アキュムレータ８はオイルタンクの役割を兼ねる。
　返油配管４１からアキュムレータ８に向かう高温の冷凍機油は、配管１５を含むメイン回路を流れる冷媒と熱交換する。このため、吸入ポートＧ２に向かう液状態の冷媒の蒸発が促進される。その結果、液バックを解消することができる。液バックを解消することで、圧縮機１の吸入側で冷凍機油の濃度が低くなり過ぎてしまうことも防止できる。
　このように、第２流量調整弁６２を開くことによって返油配管３３から吸入ポートＧ２に向かう高温の冷凍機油の量が減ったとしても、吸入ポートＧ２よりも上流に配置されたアキュムレータ８付近で液状態の冷媒の蒸発を促進することができる。その結果、高温の冷凍機油により液バックを解消する効果を維持できる。
　制御装置５０は、ステップＳ３８にて第２流量調整弁６２を開いた後、再び、ステップＳ３１の処理を実行する。液バックの度合いが重度の状態が継続している場合には、ステップＳ３４でＮＯと判断され、さらに、ステップＳ３６にてＹＥＳと判断される。その結果、第２流量調整弁６２が開いた状態が維持される。やがて、液バックの度合いが軽度になると、制御装置５０は、ステップＳ３３～Ｓ３５の処理を実行した後、第２流量調整弁６２を閉じる（ステップＳ３９ａ）。また、液バックが解消すると（ステップＳ３１にてＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ３２の処理を実行した後、第２流量調整弁６２を閉じる（ステップＳ３９ｂ）。ステップＳ３９ａまたはステップＳ３９ｂの後、制御装置５０は、本フローチャートに基づく処理を終える。
　実施の形態３に関わる熱源ユニット１０３によれば、実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２と同様に、液バックの度合いに応じて第１流量調整弁６１の開度が調整される。このため、実施の形態３に関わる熱源ユニット１０３は、実施の形態２に関わる熱源ユニット１０２によって奏される効果と同様の効果を発揮することができる。
　さらに、実施の形態３に関わる熱源ユニット１０３によれば、重度の液バックが発生し、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上となったときに、第２流量調整弁６２が開くことによって冷凍機油の一部がアキュムレータ８へ案内される。その結果、圧縮機１内に必要以上の冷凍機油が戻ることを防止できる。さらには、アキュムレータ８を含む循環流路に高温の冷凍機油を流すことで液状態の冷媒の蒸発を促し、液バックを解消することができる。
　なお、実施の形態３において、第２流量調整弁６２としては、第１流量調整弁６１と同様に開度を調整できる弁を採用してもよい。
　この場合、制御装置５０は、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上になるまでは、第２流量調整弁６２の開度を第１開度に制御する。たとえば、第１開度はゼロである。つまり、第１流量調整弁６１が閉じた状態（全閉）である。あるいは第１開度は、ゼロを超える開度であってもよいが、閉じた状態に近いことが望ましい。
　制御装置５０は、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上となった場合に、第２流量調整弁６２の開度を第１開度から第１開度よりも大きい第２開度に制御する。第２開度は、たとえば、第２流量調整弁６２を全開させる開度である。しかし、制御装置５０は、第１流量調整弁６１の開度が基準開度以上となった場合に、第２流量調整弁６２の開度を直ちに全開にせずに、段階的に第２流量調整弁６２の開度を上げるように制御してもよい。
　実施の形態３においては、図５に示されるように、返油配管４１と配管１５とが接続されている。しかしながら、返油配管４１を直接、アキュムレータ８に接続してもよい。この場合でも、高温の冷凍機油によってアキュムレータ８内の温度が上昇することによって、メイン回路を流れる液状態の冷媒の蒸発を促進することができる。
　実施の形態４．
　図７は、実施の形態４に関わる冷凍装置３０４の全体構成図である。実施の形態４に関わる冷凍装置３０４は、圧縮機１に油面センサ７４が設けられている点で実施の形態１に関わる冷凍装置３０１と異なる。実施の形態４に関わる冷凍装置３０４は、その他の構成の点では、実施の形態１に関わる冷凍装置３０１と同じである。油面センサ７４は、圧縮機１内の冷凍機油の油面高さを検出する。
　実施の形態４は、圧縮機１として低圧シェルの圧縮機を採用した場合に、特に、有用である。低圧シェルの圧縮機は、シェル内に冷凍機油を保有している。低圧シェルの圧縮機は、差圧や軸の回転により冷凍機油を吸い上げ、モータ等の駆動部および圧縮部に冷凍機油を供給する。油面センサ７４を圧縮機１の適切な位置に設けることにより、圧縮部などに冷凍機油を供給できる高さまで圧縮機１の内部が冷凍機油で満たされているか否かを検出できる。実施の形態４に関わる熱源ユニット１０４は、実施の形態１に関わる熱源ユニット１０１と同様に制御装置５０を備える。油面センサ７４の検出値は、制御装置５０に入力される。制御装置５０の制御の詳細をフローチャートに基づいて説明する。
　図８は、実施の形態４に関わる制御装置５０の制御を説明するためのフローチャートである。はじめに、制御装置５０は、圧縮機１内の油面の高さが予め設定した基準高さ以上か否かを判定する（ステップＳ４１）。制御装置５０は、圧縮機１内の油面の高さを油面センサ７４の検出値に基づいて特定する。基準高さは、圧縮部などに十分な量の冷凍機油を供給できる高さまで圧縮機１の内部が冷凍機油で満たされているか否かを判定するための基準値である。基準高さの値は、圧縮機１のサイズおよび種類に応じて設定する。制御装置５０のメモリ５２には、基準高さの値が予め格納されている。
　制御装置５０は、圧縮機１内の油面の高さが基準高さ以上であると判定した場合（ステップＳ４１にてＹＥＳ）。三方弁４０を制御することによって、返油流路を第２返油流路から第１返油流路に切り替える（ステップＳ４２）。ステップＳ４２の処理は、図２を用いて説明したステップＳ１２の処理と同様であるので、ここではその説明を繰り返さない。
　このように、制御装置５０は、圧縮機１内に冷凍機油が十分にある場合、高効率で冷凍サイクルを運転するため、返油流路を第１返油流路に切り替えることにより、インジェクション流路を通じて中間圧ポートＧ３から圧縮機１に冷凍機油を戻す。
　しかし、このように中間圧ポートＧ３から圧縮機１に冷凍機油を戻すことを継続すると、特に圧縮機１が低圧シェルである場合に問題が生じる。すなわち、中間圧ポートＧ３から低圧シェルの圧縮機１に戻った冷凍機油は、圧縮部に供給される。圧縮部に供給された冷凍機油は、圧縮されたガス状態の冷媒とともに圧縮機１から吐出されてしまう。また、圧縮機１内に存在している冷凍機油も圧縮機１の運転により巻き上げられて圧縮機１から吐出される。その結果、シェル内の油量は減少していく。
　そこで、制御装置５０は、シェル内の油量が一定量以下になったことを油面センサ７４で間接的に特定する。制御装置５０は、圧縮機１内の油面の高さが基準高さ以上でないと判定した場合（ステップＳ４１にてＮＯ）、三方弁４０を制御することによって、返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ４３）。これにより、冷凍機油は、吸入ポートＧ２から圧縮機１に戻る。その結果、シェル内への冷凍機油の戻り量が増加する。なお、ステップＳ４３の処理は、図２を用いて説明したステップＳ１３の処理と同様であるので、ここではその説明を繰り返さない。制御装置５０は、ステップＳ４２またはステップＳ４３の後、本フローチャートに基づく処理を終える。
　実施の形態４に関わる熱源ユニット１０４によれば、三方弁４０を制御することによって、通常は冷凍装置３０４の能力および性能を重視した運転が行なう一方で、冷凍機油の量が不足しているときには圧縮機１の信頼性を優先する運転に切り替えることができる。
　実施の形態５．
　図９は、実施の形態５に関わる冷凍装置３０５の全体構成図である。実施の形態５に関わる冷凍装置３０５は、圧縮機１の吐出ポートＧ１に接続される配管１１に第２圧力センサ７３が設けられている点、および油面センサ７４が設けられていない点で実施の形態４に関わる冷凍装置３０４と異なる。実施の形態５に関わる冷凍装置３０５は、その他の構成の点では、実施の形態４に関わる冷凍装置３０４と同じである。したがって、実施の形態５は、実施の形態４と同様、特に、低圧シェルの圧縮機に適用した場合に有用である。
　実施の形態４に関わる熱源ユニット１０４は、圧縮機１内の冷凍機油の量が適正量であるか否かを油面センサ７４の検出値で判定する。これに対して、実施の形態５に関わる熱源ユニット１０５は、圧縮機１内の冷凍機油の量が適正量であるか否かを圧縮機１の入力の大きさに基づいて判定する。
　ここで、圧縮機１の入力の大きさは、たとえば、圧縮機１の消費電力量である。圧縮機１のモータが冷凍機油に浸った状態でモータを駆動すると、冷凍機油の粘性抵抗によりモータの回転動力が増加する。このため、圧縮機１内を満たす冷凍機油の量が多くなるにつれて、圧縮機１の消費電力が大きくなる。逆に、圧縮機１内の冷凍機油の量が少なくなるにつれてモータに対する冷凍機油の粘性抵抗が弱くなるため、圧縮機１の消費電力が小さくなる。圧縮機１を満たす冷凍機油の量が不十分で油面の高さが基準高さよりも低くなる場合には、圧縮機１の消費電力がその基準高さに応じた消費電力量よりも小さくなる。
　そこで、実施の形態５に関わる熱源ユニット１０５は、圧縮機１内の冷凍機油の量が適正量であるか否かを圧縮機１の消費電力に基づいて判定する。圧縮機１の消費電力は、圧縮機１の吸入側（低圧側）の圧力、圧縮機１の吐出側（高圧側）の圧力、圧縮機１により吸入される冷媒の温度、および圧縮機１の回転数などから算出することができる。
　第１圧力センサ７２は、圧縮機１の吸入側の圧力を検出する。第２圧力センサ７３は、圧縮機１の吐出側の圧力を検出する。温度センサ７１は、圧縮機１により吸入される冷媒の温度を検出する。制御装置５０は、これら各センサの検出値および圧縮機１の回転数に基づいて、圧縮機１の消費電力を算出する。制御装置５０のメモリ５２には、圧縮機１に適正量の冷凍機油が存在するときの圧縮機１の消費電力が基準電力値として予め格納されている。制御装置５０の制御の詳細をフローチャートに基づいて説明する。
　図１０は、実施の形態５に関わる制御装置５０の制御を説明するためのフローチャートである。はじめに、制御装置５０は、圧縮機１の消費電力がメモリ５２に格納されている基準電力値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１）。圧縮機１の消費電力が基準電力値以上である場合には、圧縮機１に十分な量の冷凍機油が存在すると判断できる。
　そこで、制御装置５０は、圧縮機１の消費電力が基準電力値以上であると判定した場合（ステップＳ５１にてＹＥＳ）。三方弁４０を制御することによって、返油流路を第２返油流路から第１返油流路に切り替える（ステップＳ５２）。ステップＳ５２の処理は、図２を用いて説明したステップＳ１２の処理と同様であるので、ここではその説明を繰り返さない。
　制御装置５０は、圧縮機１の消費電力が基準電力値以上でないと判定した場合（ステップＳ５１にてＮＯ）、三方弁４０を制御することによって、返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ５３）。これにより、シェル内への冷凍機油の戻り量が増加する。その結果、圧縮機１内の冷凍機油の不足が解消される。なお、ステップＳ５３の処理の詳細は、図２を用いて説明したステップＳ１３の処理と同様であるので、ここではその説明を繰り返さない。制御装置５０は、ステップＳ５２またはステップＳ５３の後、本フローチャートに基づく処理を終える。
　実施の形態５に関わる熱源ユニット１０５によれば、三方弁４０を制御することによって、通常は冷凍装置３０５の能力および性能を重視した運転が行なう一方で、冷凍機油の量が不足しているときには圧縮機１の信頼性を優先する運転に切り替えることができる。
　［変形例］
　実施の形態３に関する変形例を説明する。実施の形態３に関わる冷凍装置３０３は、図５に示されるように、第１流量調整弁６１および第２流量調整弁６２を備える。しかし、第１流量調整弁６１および第２流量調整弁６２を具備しないように冷凍装置３０３を構成してもよい。また、第１流量調整弁６１を具備し、第２流量調整弁６２を具備しないように冷凍装置３０３を構成してもよい。また、第１流量調整弁６１を具備せず、第２流量調整弁６２を具備するように冷凍装置３０３を構成してもよい。
　たとえば、第１流量調整弁６１および第２流量調整弁６２を具備しないように冷凍装置３０３を構成した場合を考える。この場合、制御装置５０が三方弁４０を制御することによって、冷凍機油の返油流路は２つの流路の間で切り替えられる。一方の返油流路は、各実施の形態において説明した第１返油流路である。他方の返油流路は、実施の形態３において説明した第２返油流路および第２返油流路から分岐した第３返油流路である。このような構成に加えて、第１流量調整弁６１を設けた場合には、油分離器２から排出される冷凍機油の量を調整することができるようになる。
　また、第１流量調整弁６１を具備せず、第２流量調整弁６２を具備するように冷凍装置３０３を構成した場合、制御装置５０が液バックの度合いに応じて第２流量調整弁６２を開くか否かを判定するように構成してもよい。たとえば、制御装置５０は、液バックの度合いが軽度であれば第２流量調整弁６２を閉じる。制御装置５０は、液バックの度合いが重度であれば第２流量調整弁６２を開く。このとき、制御装置５０は、液バックの程度に応じて、第２流量調整弁６２の開度を調整してもよい。
　（まとめ）
　以上説明した実施の形態の特徴について説明する。
　（１）　本開示は、膨張弁（６）および第１熱交換器（７）を含む負荷ユニット（２０１）に接続されるように構成された冷凍装置（３０１～３０５）の熱源ユニット（１０１～１０５）に関する。熱源ユニットは、負荷ユニットに接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路（１１～１６）と、第１流路に配置され、吸入ポート（Ｇ２）および中間圧ポート（Ｇ３）から冷媒を吸入し、吐出ポート（Ｇ１）から冷媒を吐出するように構成された圧縮機（１）と、第１流路において圧縮機の下流に配置され、冷媒入口（Ｐ１）、冷媒出口（Ｐ２）および油出口（Ｐ３）を有する油分離器（２）と、第１流路において油分離器の下流に配置される第２熱交換器（３）と、第２熱交換器よりも下流の第１流路から分岐し、第２熱交換器を通過した冷媒を中間圧ポートから圧縮機に戻すように構成された第２流路（２１～２３）と、油分離器の油出口から排出される冷凍機油の返油流路を第１返油流路（３１，３２，２３）と第２返油流路（３１，３３，１６）との間で切り替える切替機構（４０）とを備える。第１返油流路において、冷凍機油は第２流路を通じて中間圧ポートから圧縮機に戻る。第２返油流路において、冷凍機油は吸入ポートから圧縮機に戻る。
　（２）　切替機構は、吸入ポートに対する液状態の冷媒の戻り（液バック）が発生した場合に返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ１３，Ｓ２３，Ｓ３３）。
　（３）　熱源ユニットは、油出口から排出される冷凍機油の量を調整する第１流量調整弁（６１）をさらに備える。
　（４）　熱源ユニットは、第１流量調整弁を制御する制御装置（５０）をさらに備える。制御装置は、液状態の冷媒の戻りの量に応じて第１流量調整弁の開度を調整する（ステップＳ２４～ステップＳ２６、ステップＳ３４～ステップＳ３６）。
　（５）　制御装置は、圧縮機の吸入スーパーヒートに基づいて、液状態の冷媒の戻りの量を判定する（ステップＳ２４，ステップＳ３４）。
　（６）　熱源ユニットは、第１流路において圧縮機の上流に配置されるアキュムレータ（８）と、第１返油流路から分岐し、油分離器から排出される冷凍機油がアキュムレータに流れるように構成された第３返油流路（４１，１５）とをさらに備える。
　（７）　熱源ユニットは、油出口から排出される冷凍機油の量を調整する第１流量調整弁（６１）と、第３返油流路への冷凍機油の流通量を調整する第２流量調整弁（６２）とをさらに備える。
　（８）　熱源ユニットは、第１流量調整弁と第２流量調整弁とを制御する制御装置（５０）をさらに備え、制御装置は、第１流量調整弁の開度が基準開度以上となった場合に第２流量調整弁の開度を第１開度（たとえば、全閉）から第１開度よりも大きい第２開度（たとえば、全開）に変更する（ステップＳ３８）。
　（９）　熱源ユニットは、圧縮機の内部に存在する冷凍機油の油面の高さを検知する油面センサ（７４）をさらに備え、切替機構は、冷凍機油の油面の高さが基準高さ未満となった場合に返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ４３）。
　（１０）　切替機構は、圧縮機の消費電力が基準電力値未満となった場合に返油流路を第１返油流路から第２返油流路に切り替える（ステップＳ５３）。
　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　第２熱交換器、４　第３熱交換器、５　インジェクション膨張弁、６　膨張弁、７　第１熱交換器、８　アキュムレータ、１１～１６　配管、２１～２３　インジェクション配管、３１～３３，４１　返油配管、４０　三方弁、５０　制御装置、５１　ＣＰＵ、５２　メモリ、６１　第１流量調整弁、６２　第２流量調整弁、７１　温度センサ、７２　第１圧力センサ、７３　第２圧力センサ、７４　油面センサ、２０１　負荷ユニット、３０１～３０５　冷凍装置、１０１～１０５　熱源ユニット、Ｇ１　吐出ポート、Ｇ２　吸入ポート、Ｇ３　中間圧ポート、Ｐ１　冷媒入口、Ｐ２　冷媒出口、Ｐ３　油出口、ａ，ｂ　分岐点。

Claims (10)

  1. 　膨張弁および第１熱交換器を含む負荷ユニットに接続されるように構成された冷凍装置の熱源ユニットであって、
    　前記負荷ユニットに接続されることによって、冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路と、
    　前記第１流路に配置され、吸入ポートおよび中間圧ポートから前記冷媒を吸入し、吐出ポートから前記冷媒を吐出するように構成された圧縮機と、
    　前記第１流路において前記圧縮機の下流に配置され、冷媒入口、冷媒出口および油出口を有する油分離器と、
    　前記第１流路において前記油分離器の下流に配置される第２熱交換器と、
    　前記第２熱交換器よりも下流の前記第１流路から分岐し、前記第２熱交換器を通過した前記冷媒を前記中間圧ポートから前記圧縮機に戻すように構成された第２流路と、
    　前記油分離器の前記油出口から排出される冷凍機油の返油流路を第１返油流路と第２返油流路との間で切り替える切替機構とを備え、
    　前記第１返油流路において、前記冷凍機油は前記第２流路を通じて前記中間圧ポートから前記圧縮機に戻り、
    　前記第２返油流路において、前記冷凍機油は前記吸入ポートから前記圧縮機に戻る、熱源ユニット。
  2. 　前記切替機構は、前記吸入ポートに対する液状態の前記冷媒の戻りが発生した場合に前記返油流路を前記第１返油流路から前記第２返油流路に切り替える、請求項１に記載の熱源ユニット。
  3. 　前記油出口から排出される前記冷凍機油の量を調整する第１流量調整弁をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の熱源ユニット。
  4. 　前記第１流量調整弁を制御する制御装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、液状態の前記冷媒の戻りの量に応じて前記第１流量調整弁の開度を調整する、請求項３に記載の熱源ユニット。
  5. 　前記制御装置は、前記圧縮機の吸入スーパーヒートに基づいて、液状態の前記冷媒の戻りの量を判定する、請求項４に記載の熱源ユニット。
  6. 　前記第１流路において前記圧縮機の上流に配置されるアキュムレータと、
    　前記第１返油流路から分岐し、前記油分離器から排出される前記冷凍機油が前記アキュムレータに流れるように構成された第３返油流路とをさらに備える、請求項１に記載の熱源ユニット。
  7. 　前記油出口から排出される前記冷凍機油の量を調整する第１流量調整弁と、
    　前記第３返油流路への前記冷凍機油の流通量を調整する第２流量調整弁とをさらに備える、請求項６に記載の熱源ユニット。
  8. 　前記第１流量調整弁と前記第２流量調整弁とを制御する制御装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記第１流量調整弁の開度が基準開度以上となった場合に前記第２流量調整弁の開度を第１開度から前記第１開度よりも大きい第２開度に変更する、請求項７に記載の熱源ユニット。
  9. 　前記圧縮機の内部に存在する前記冷凍機油の油面の高さを検知する油面センサをさらに備え、
    　前記切替機構は、前記冷凍機油の前記油面の高さが基準高さ未満となった場合に前記返油流路を前記第１返油流路から前記第２返油流路に切り替える、請求項１に記載の熱源ユニット。
  10. 　前記切替機構は、前記圧縮機の消費電力が基準電力値未満となった場合に前記返油流路を前記第１返油流路から前記第２返油流路に切り替える、請求項１に記載の熱源ユニット。
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