JP4065313B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

いわゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、膨張弁の代わりに膨張機を備えた装置が知られている。この種の冷凍サイクル装置では、膨張機を用いることにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを電力又は機械力の形で回収することができ、その回収エネルギーの分だけサイクルの効率を向上させることができる。

膨張機を備えた冷凍サイクル装置では、圧縮機だけでなく、膨張機にも潤滑油が必要となる。この要求に対処するため、冷媒に混ざって冷媒回路を循環する潤滑油の濃度を高くし、膨張機に潤滑油を供給することが考えられる。しかしながら、冷媒中の潤滑油濃度が高くなると、熱交換器での冷媒側の熱伝達率が低下し、冷凍サイクル性能が低下する。そこで、冷媒回路上に油分離器を設ける冷凍サイクル装置が提案されている。例えば、特開２００３−２４０３６６号公報には、膨張機と蒸発器の間に設けられた油分離器と、油分離器と圧縮機の入口側配管とを接続する油送り管とを備えた冷凍空調装置が開示されている。

さらに、上記文献（図６）では、放熱器と膨張機との間の冷媒と潤滑油が熱交換する熱交換器を備え、油分離器内の潤滑油とその潤滑油に溶解している液冷媒との冷凍能力を、放熱器と膨張機との間の冷媒で回収する構成が提案されている。

しかし、特開２００３−２４０３６６号公報に開示された冷凍空調装置では、冷媒と潤滑油の熱交換量、即ち圧縮機に戻る潤滑油の温度を調整できず、高負荷時に圧縮機に吸入される冷媒の温度が上昇し、圧縮機から吐出される冷媒の温度が過昇する可能性がある。圧縮機から吐出される冷媒の温度が過昇すると、圧縮機のシール部材の損傷や潤滑油の劣化が生じ、ひいては圧縮機の信頼性が低下する。

また、放熱器と膨張機との間の冷媒の温度と、膨張機と蒸発器との間に配置された油分離器で分離された潤滑油との温度差は小さい。そのため、放熱器と膨張機との間の冷媒と、油分離器で分離された潤滑油とを熱交換させることによってその潤滑油を加熱するとなると、加熱器の容量が大型化するという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機へ戻す潤滑油の温度を適正に制御して圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇を防止するとともに、圧縮機と放熱器との間の冷媒と潤滑油とを熱交換させることで、冷媒と潤滑油の温度差を大きくし、加熱器を小型化することにある。

すなわち、本発明は、
圧縮機、放熱器、膨張機、油分離器及び蒸発器がこの順に接続されてなる冷媒回路と、
油分離器で分離された潤滑油を圧縮機又は冷媒回路における蒸発器と圧縮機との間に供給する、冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、
を備えた冷凍サイクル装置を提供する。

上記の冷凍サイクル装置によれば、冷媒回路に油分離器を設けたので、蒸発器に流入する潤滑油の量を低減することができる。これにより、蒸発器での冷媒側の伝熱性能を向上させることができ、冷凍サイクルの効率の向上を図ることができる。また、流量調整手段によって、加熱器における潤滑油と冷媒の熱交換量を調整することが可能となっている。これにより、圧縮機に対して適切な量及び温度の潤滑油を供給することができ、圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇が防止され、ひいては圧縮機の信頼性が高まる。また、圧縮機から吐出された冷媒と、油分離器で分離された潤滑油の温度差は大きいので、それら冷媒と潤滑油が熱交換する加熱器を小型化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０Ａは、圧縮機１、放熱器２、膨張機３、油分離器９及び蒸発器５がこの順に接続されてなる冷媒回路１１を備えている。また、冷凍サイクル装置１０Ａは、油分離器９の潤滑油を圧縮機１に供給するための油供給通路として、油供給管７を備えている。油供給管７は、冷媒回路１１の冷媒配管とは別に設けられた配管からなる。油供給管７の一端は油分離器９に接続され、他端は圧縮機１の入口側配管１３（すなわち、蒸発器５と圧縮機１との間の冷媒配管）に接続されている。この油供給管７には、加熱器６Ａ及び弁８が設けられている。弁８は開度を制御可能な弁であり、その開度制御により油供給管７を流通する潤滑油の流量を調整する流量調整手段として構成されている。

冷媒回路１１に充填された冷媒は、運転時に高圧部分（圧縮機１から放熱器２を経て膨張機３に至る部分）において超臨界状態となる冷媒である。本実施の形態１の冷媒回路１１には、そのような冷媒として二酸化炭素（ＣＯ₂）が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではない。

圧縮機１には、例えば、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機等を好適に用いることができる。ただし、圧縮機１の形式等は何ら限定されるものではない。

膨張機３の形式等も何ら限定されない。膨張機３として、例えばロータリー式、スクロール式等の膨張機構を備えた膨張機を好適に用いることができる。

膨張機３には、発電機４が接続されている。発電機４は、膨張機３で回収した冷媒の膨張エネルギーを電気エネルギーに変換する。なお、図１では、発電機４と膨張機３とを別々に図示しているが、発電機４は膨張機３に内蔵されていてもよい。

また、圧縮機１のモータ駆動軸と膨張機３の駆動軸とが接続されていてもよい。すなわち、圧縮機１と膨張機３を同一の密閉容器内に配置し、両者を駆動軸で連結して一体化した構造を持つ膨張機一体型圧縮機を本冷凍サイクル装置１０Ａに採用することができる。このとき、発電機４は必要としない。

放熱器２及び蒸発器５の構成も何ら限定されない。放熱器２又は蒸発器５として、例えば空冷式又は水冷式の熱交換器等を利用してもよい。

油分離器９の構成も特に限定されるものではないが、膨張機３から吐出された冷媒は、気液２相状態にあるので、気液２相状態の冷媒から潤滑油を効率よく分離できることが望まれる。液体状の冷媒よりも潤滑油の比重が大きくなる点に着目し、例えば、図７に示すような構造の油分離器９を好適に採用できる。図７に示す油分離器９は、膨張機３から吐出された冷媒を受け入れて静置する容器１９を備えている。容器１９の底部には油供給管７が接続され、容器１９の側面部には潤滑油２０の上に貯まった液体状の冷媒２１Ｌおよび気体状の冷媒２１Ｇを蒸発器５に送るための二股の冷媒配管１１ｐが接続されている。

加熱器６Ａは、油供給管７の潤滑油と、圧縮機１と放熱器２との間の高圧冷媒とを直接的に熱交換させる。圧縮機１と放熱器２との間の高温高圧の冷媒と油供給管７を流通する潤滑油の温度差は大きい。したがって、特開２００３−２４０３６６号公報に記載されているように、放熱器から吐出された低温高圧の冷媒と油供給管を流通する潤滑油とを熱交換させる場合に比して、加熱器６Ａは小型で済む。

上記加熱器６Ａには、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器等を好適に利用することができる。また、専用の熱交換器を用いずに、例えば、油供給管７と冷媒回路１１の冷媒配管とを平行に並べて接触させる、さらにはその状態で接合する（例えばロウ接する）ことによって、加熱器６Ａを構成することも可能である。

加熱器６Ａとして内側流路と外側流路とを備えた二重管式熱交換器を用いる場合、内側流路に冷媒を流し、外側流路に潤滑油を流すようにしてもよい。このことにより、高圧冷媒の圧力損失の増加を抑えることができる。逆に、内側流路に潤滑油を流し、外側流路に冷媒を流すことも可能である。この場合、潤滑油の圧力損失が低減し、潤滑油の流量を十分に確保することができる。なお、加熱器６Ａは、冷媒と潤滑油とを対向状態で流通させる、いわゆる対向流式の熱交換器であることが好ましい。

冷媒回路１１の冷媒配管の一部である、圧縮機１の入口側配管１３には、圧縮機１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ１２が設けられている。また、蒸発器５には、冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサ１４が設けられている。吸入温度センサ１２と蒸発温度センサ１４は、実質的に冷媒温度を検出するものであればよい。したがって、吸入温度センサ１２と蒸発温度センサ１４は、配管内の冷媒温度を直接検出するものであってもよく、配管の壁面温度を検出すること等により冷媒温度を間接的に検出するものであってもよい。また、蒸発温度センサ１４は、低圧側冷媒の蒸発温度を検出できればよく、膨張機３と蒸発器５の間に設けられていてもよい。

さらに、冷凍サイクル装置１０Ａには、コントローラ１５が設けられている。コントローラ１５は、吸入温度センサ１２と蒸発温度センサ１４の検出信号を受け、各センサ１２，１４による検出値（検出温度）を識別する。そして、その識別した検出値に基づいて、弁８の開度を制御する。これにより、圧縮機１に吸入される冷媒の温度と蒸発器５における冷媒の蒸発温度との差、いわゆる過熱度を適切に制御することができる。過熱度の適切な制御により、圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇を防ぐことができる。なお、コントローラ１５は弁８の制御のために設けられた専用のコントローラである必要はなく、圧縮機１の制御等も行ってもよいことは勿論である。

吸入温度センサ１２は、圧縮機１の入口側配管１３と油供給管７との合流点から見て圧縮機１側に配置されている。このような位置に吸入温度センサ１２を配置すれば、圧縮機１に吸入される直前の冷媒の温度を正確に測定することが可能である。

次に、冷凍サイクル装置１０Ａの運転動作について説明する。冷媒回路１１において、圧縮機１から吐出された冷媒は、加熱器６Ａで潤滑油を加熱すると同時に自らは放熱する。さらに、冷媒は放熱器２で放熱し、膨張機３で膨張した後、油分離器９において潤滑油から分離される。次いで、冷媒は蒸発器５において吸熱した後、圧縮機１に吸入される。

一方、油分離器９で分離された潤滑油は、油供給管７を流通し、加熱器６Ａで冷媒と熱交換することによって加熱される。そして、加熱後の潤滑油は、圧縮機１の入口側配管１３に流れ込み、蒸発器５からの冷媒と合流して圧縮機１に流入する。これにより、圧縮機１に潤滑油が供給される。なお、潤滑油の流量は弁８によって調整される。

コントローラ１５は、圧縮機１の入口における冷媒の温度と蒸発器５における冷媒の蒸発温度とに基づいて弁８の開度を制御する。前述したように、油供給管７の潤滑油は加熱器６Ａで加熱されるため、圧縮機１に流入する冷媒と潤滑油の温度は、加熱器６Ａに流入する潤滑油の量が多いほど高くなる。そこで、本実施の形態１では、コントローラ１５は、圧縮機１の入口における冷媒の温度と蒸発器５における冷媒の蒸発温度との差である過熱度が予め定めた所定値（目標値）に近づくように、弁８の開度を制御する。例えば、コントローラ１５は、過熱度が所定値以上のときには弁８の開度を小さくし、過熱度が所定値未満のときには弁８の開度を大きくする。

あるいは、過熱度が予め定めた所定範囲内（目標範囲内）に収まるように弁８の開度を制御してもよい。過熱度が所定範囲を超える場合には弁８の開度を小さくし、過熱度が所定範囲を下回る場合には弁８の開度を大きくする。このようにすれば、弁８が絶えず開閉することが防止され、弁８の故障の可能性を減ずることができる。なお、過熱度の目標値又は目標範囲は、冷凍サイクル装置１０Ａの運転状況に応じて変化させてもよい。

以上のように、本実施の形態１によれば、油供給管７の潤滑油を圧縮機１と放熱器２との間の高圧冷媒で加熱することとしたので、加熱器６Ａを小型化できる。また、潤滑油及び潤滑油に溶解している液冷媒の冷凍能力を冷媒回路内で回収することができ、サイクル全体の冷凍効率を向上させることができる。さらに、弁８の開度を制御することで、過熱度を常に所定値又は所定範囲内に制御できるので、圧縮機１が液圧縮を行う危険を回避できる。

すなわち、本冷凍サイクル装置１０Ａでは、高圧冷媒を潤滑油で冷却することにより、冷媒回路１１の高圧部分の圧力を低下させることができ、圧縮機１の負荷を低減することができる。したがって、冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数；coefficient of performance）、具体的には、空気や水等の対象物を冷却する場合のＣＯＰを向上させることができる。また、冷媒は加熱器６Ａにおいて冷却されるので、放熱器２における必要放熱量を低減することができる。したがって、放熱器２のコンパクト化を図ることも可能である。

また、本実施の形態１によれば、油供給管７に開度を制御可能な弁８が設けられているので、加熱器６Ａに対する潤滑油の供給量を自由に調整することができる。また、圧縮機１の入口における冷媒の温度と蒸発器５における冷媒の蒸発温度とに基づいて弁８の開度を制御することにより、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度を制御することができる。そのため、圧縮機１が液圧縮を行う危険を回避でき、圧縮機１の信頼性を向上させることができる。それゆえ、冷凍効率と圧縮機１の信頼性の向上を高度に両立させることが可能となる。

さらに、蒸発器５には、油分離器９で潤滑油と分離された後の冷媒が流通する。そのため、蒸発器５に潤滑油が流れ込むことを抑制することができるので、蒸発器５の冷媒側の熱伝達率を高めることができ、蒸発器５の性能を向上させることができる。したがって、冷凍効率を更に向上させることができる。

（実施の形態２）
図２に示すように、本実施の形態２の冷凍サイクル装置１０Ｂは、実施の形態１の冷凍サイクル装置１０Ａに、さらに、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ１６を設けるとともに、加熱器６Ａに代えて加熱器６Ｂを採用したものである。

冷凍サイクル装置１０Ｂには、コントローラ１５が設けられている。コントローラ１５は、吸入温度センサ１２と蒸発温度センサ１４と吐出温度センサ１６の検出信号を受け、弁８の開度を制御する。なお、コントローラ１５は弁８の制御のために設けられた専用のコントローラである必要はなく、圧縮機１の制御を行うコントローラに兼用されていてもよい。

コントローラ１５は、圧縮機１に吸入される冷媒の温度Ｔ１（吸入温度Ｔ１という）と、圧縮機１から吐出される冷媒の温度Ｔ２（吐出温度Ｔ２という）と、蒸発器５における冷媒の蒸発温度Ｔ３とに基づいて弁８の開度を制御する。図３は、コントローラ１５による弁８の制御フローチャートである。このフローチャートで表される制御は、例えば、一定時間毎に繰り返し行われる。

コントローラ１５は、ステップＳ１において、吐出温度Ｔ２が予め定めた所定値Ｔｂ以上であるかどうか判断する。吐出温度Ｔ２が所定値Ｔｂ以上であると判断した場合には、ステップＳ４において、弁８の開度を小さくする。弁８の開度を小さくすると、（Ｔ１−Ｔ３）で表される過熱度ＴＳＨが低下する。過熱度ＴＳＨの低下に伴い、吐出温度Ｔ２が低下するので、該吐出温度Ｔ２が過昇することによる、圧縮機１のシール部材の損傷や潤滑油の劣化を回避できる。

Ｓ１において、吐出温度Ｔ２が所定値Ｔｂ未満であると判断した場合には、ステップＳ２に進み、過熱度ＴＳＨが予め定めた所定値Ｔａ以上かどうかを判断する。過熱度ＴＳＨが所定値Ｔａ以上であると判断した場合には、ステップＳ４において、弁８の開度を小さくする。これにより、過熱度ＴＳＨが低下し、吐出温度Ｔ２が低下するので、該吐出温度Ｔ２が過昇することによる、圧縮機１のシール部材の損傷や潤滑油の劣化を回避できる。他方、ステップＳ２において、過熱度ＴＳＨが所定値Ｔａ未満であると判断した場合には、ステップＳ３において、弁８の開度を大きくする。これにより過熱度ＴＳＨが上昇して所定値Ｔａに近づくので、冷凍サイクルの効率が高まる。

このように、圧縮機１の入口における冷媒の温度Ｔ１と蒸発器５における冷媒の蒸発温度Ｔ３とに基づいて弁８を制御することで、圧縮機１が吸入する冷媒の過熱度ＴＳＨを所定値Ｔａに近づける制御を行うことができる。さらに、本実施の形態２では、圧縮機１の吐出温度Ｔ２を検出し、該吐出温度Ｔ２が所定値Ｔｂ以上になった場合は、弁８の開度を小さくし、過熱度ＴＳＨを低下させる。これにより、圧縮機１から吐出される冷媒の温度Ｔ２が低下し、該吐出温度Ｔ２が過昇することによる、圧縮機１のシール部材の損傷や潤滑油の劣化を回避できる。特に冷凍サイクルの高低圧力差が大きくなる高負荷条件において、効果は顕著となり、本冷凍サイクル装置を適用可能なアプリケーションや設置条件が拡大する。

なお、上記制御は、本実施の形態２に限らず、他の実施の形態にも好適に採用できる。

本実施の形態２に係る加熱器６Ｂも、冷媒回路１１の高圧冷媒を利用して油供給管７の潤滑油を冷却するものであるのだが、実施の形態１とは構成が異なる。本実施の形態２の加熱器６Ｂは、潤滑油と高圧冷媒とを間接的に熱交換させるように構成されている。具体的には、本実施の形態２の放熱器２は、空気と冷媒とを熱交換させる、いわゆる空気熱交換器からなり、加熱器６Ｂは、放熱器２で加熱される前の空気（外気）と潤滑油とを熱交換させる空気熱交換器によって構成されている。加熱器６Ｂをなす空気熱交換器を通過した後の空気は、放熱器２をなす空気熱交換器に流入する。本実施の形態２の冷凍サイクル装置１０Ｂには、さらに、放熱器２及び加熱器６Ｂに共通の送風機１７が設けられている。これにより、熱交換効率が高まる。ただし、放熱器２及び加熱器６Ｂのそれぞれに送風機が設けられていてもよいことは勿論である。

したがって、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図４に示すように、本実施の形態３の冷凍サイクル装置１０Ｃは、実施の形態１の冷凍サイクル装置１０Ａの加熱器６Ａに代えて、加熱器６Ｃを採用したものである。本実施の形態３では、加熱器６Ｃは放熱器２と一体化されている、つまり、加熱器６Ｃが放熱器２に兼用されている。油供給管７は放熱器２を通過しており、放熱器２に流入する冷媒（あるいは、冷媒に加熱される前の空気又は加熱された後の空気）と潤滑油とが熱交換を行う。その他の構成は実施の形態１と同様である。なお、図４では、吸入温度センサ１２及び蒸発温度センサ１４及びコントローラ１５の図示は省略している。

したがって、本実施の形態３においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
前記実施の形態１〜３では、油供給管７に弁８が設けられていた。図５に示すように、本実施の形態５の冷凍サイクル装置１０Ｄは、弁８に代えて（または弁８と共に）油ポンプ８ａが設けられている。コントローラ１５は、圧縮機１の入口における冷媒の温度と蒸発器５における冷媒の蒸発温度に基づいて、油ポンプ８ａを制御する。

油供給管７に油ポンプ８ａを設けることにより、油分離器９と圧縮機１の入口側配管１３との間の圧力差が小さい場合であっても、油供給管７の潤滑油の流量を多くすることができる。そのため、潤滑油の流量を幅広く制御することが可能となる。

（実施の形態５）
図６に示すように、本実施の形態５の冷凍サイクル装置１０Ｅは、油供給管を油分離器９と加熱器６Ａとの間で分岐させたものである。すなわち、油供給通路としての油供給管１７，２７は、加熱器６Ａが配置された主通路としての主供給管１７と、主供給管１７から分岐することにより油分離器９で分離された潤滑油を加熱器６Ａで加熱することなく冷媒回路１１における蒸発器５と圧縮機１との間に供給可能な副通路としての副供給管２７とから構成されている。油分離器９と加熱器６Ａとの間で主供給管１７から分岐させた副供給管２７を、加熱器６Ａの下流側で主供給管１７と再び合流させ、その主供給管１７を圧縮機１の入口側配管１３に接続している。ただし、副供給管２７を主供給管１７と合流させずに入口側配管１３に直接接続してもよい。

また、流量調整手段として、副供給管２７が主供給管１７から分岐している分岐点と加熱器６Ａとの間の主供給管１７上に第１弁１８が配置され、第２弁２８が副供給管２７上に配置されている。第１弁１８及び第２弁２８は、いずれも開度を制御可能な弁であり、その開度制御により主供給管１７を流通する潤滑油の流量及び副供給管２７を流通する潤滑油の流量を調整することができる。コントローラ１５は、第１弁１８と第２弁２８とを連動して開閉する制御により、主供給管１７の潤滑油の流量及び副供給管２７の潤滑油の流量を相互に連動させる形で調整する。

今、副供給管２７を有さない冷凍サイクル装置、すなわち、実施の形態１や実施の形態２の冷凍サイクル装置１０Ａ，１０Ｂを考える。図３のフローチャートで説明したように、過熱度ＴＳＨが所定値Ｔａ以上となる条件（例えば高外気温時）においては、弁８の開度を小さくする。すると、加熱器６Ａに向かう油供給管７の流路抵抗値が大きくなるため、潤滑油は油供給管７ではなく、蒸発器５を流通して圧縮機１に戻る。蒸発器５に潤滑油が入ると、蒸発器５における冷媒側の熱伝達率が低下し、伝熱性能が低下する問題が再び表面化することとなる。

そこで、本実施の形態５のように副供給管２７を設け、主供給管１７に流しきれない潤滑油をその副供給管２７を使って圧縮機１に戻してやれば、蒸発器５における冷媒側の熱伝達率の低下を生じさせることなく、過熱度ＴＳＨを適切に制御することが可能となる。

具体的な制御手順は、次の通りである。まず、第１弁１８の開度は、図３で説明したように、過熱度ＴＳＨに応じて制御する。他方、第２弁２８の開度は、油供給管全体としての流路抵抗値が常に一定となるように制御する。つまり、一方の弁の開度を大きくすることに連動して他方の開度を小さくする制御を行う。ただし、第１弁１８の開度と第２弁２８の開度とを、各々独立に制御することも可能である。

（その他の実施形態）
前記各実施形態では、油供給管７，１７，２７の下流端は、圧縮機１の入口側配管１３に接続されていた。しかしながら、油供給管７，１７，２７は圧縮機１に潤滑油を供給するものであればよく、油供給管７，１７，２７の下流端は圧縮機１自体に接続されていてもよい。この場合は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度に基づいて、弁８，１８，２８や油ポンプ８ａを制御することができる。

なお、油供給管７，１７，２７の潤滑油の流量を制御する必要がない場合には、開度調整自在な弁８，１８，２８の代わりにキャピラリーチューブ等の絞り機構を設けるようにしてもよい。

油供給管７，１７，２７の種類は何ら限定されるものではない。油供給管７，１７，２７は、圧縮機１又は膨張機３の振動によって破損しにくいように、可撓管によって形成されていてもよい。また、油供給管７，１７，２７の長さや形状等も何ら限定される訳ではない。ただし、油供給管７，１７，２７の圧力損失を低減する観点からは、油供給管７，１７，２７の長さは短い方が好ましく、また、真っ直ぐな管であることが好ましい。

冷媒回路に充填される冷媒は、冷媒回路の高圧部分において超臨界状態となる冷媒に限らず、高圧部分で超臨界状態とならない冷媒であってもよい。

以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置について有用である。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図 実施の形態２における弁の制御フローチャート 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図 実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図 実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図 油分離器の模式図

Claims (10)

1. 圧縮機、放熱器、膨張機、油分離器及び蒸発器がこの順に接続されてなる冷媒回路と、
   前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
   前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
   前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、
   前記蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサと、
   前記蒸発温度センサの検出値と前記吸入温度センサの検出値に基づいて前記流量調整手段を制御するコントローラと、
   を備えた冷凍サイクル装置。
2. 前記加熱器が、前記圧縮機と前記放熱器との間の冷媒と前記油供給通路の潤滑油とを熱交換させる熱交換器を備えている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 圧縮機、放熱器、膨張機、油分離器及び蒸発器がこの順に接続されてなる冷媒回路と、
   前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
   前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
   前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
   前記加熱器が、外気と前記油供給通路の潤滑油とを熱交換させる熱交換器を含み、前記熱交換器を通過した後の前記外気が前記放熱器に流入する、冷凍サイクル装置。
4. 圧縮機、放熱器、膨張機、油分離器及び蒸発器がこの順に接続されてなる冷媒回路と、
   前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
   前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
   前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
   前記加熱器が、前記放熱器に兼用されており、前記油供給通路の潤滑油が前記放熱器に流入する冷媒と熱交換を行う、冷凍サイクル装置。
5. 圧縮機、放熱器、膨張機、油分離器及び蒸発器がこの順に接続されてなる冷媒回路と、
   前記油分離器で分離された潤滑油を前記圧縮機又は前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給する、前記冷媒回路とは別に設けられた油供給通路と、
   前記油供給通路の潤滑油を加熱する加熱器と、
   前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整手段と、を備え、
   前記油供給通路は、前記加熱器が配置された主通路と、前記主通路から分岐することにより前記油分離器で分離された潤滑油を前記加熱器で加熱することなく前記冷媒回路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に供給可能な副通路とを含み、
   前記流量調整手段は、前記主通路の潤滑油の流量及び前記副通路の潤滑油の流量を調整可能に構成されている、冷凍サイクル装置。
6. 前記流量調整手段は、前記副通路の分岐点と前記加熱器との間の前記主通路上に配置された第１弁と、前記副通路上に配置された第２弁とを含む、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記第１弁と前記第２弁とを連動して開閉する制御により、前記主通路の潤滑油の流量及び前記副通路の潤滑油の流量を相互に連動させる形で調整するコントローラをさらに備えた、請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記蒸発器における冷媒の蒸発温度を検出する蒸発温度センサと、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサと、
   前記蒸発温度センサの検出値と前記吸入温度センサの検出値に基づいて前記流量調整手段を制御するコントローラと、
   をさらに備えた、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記蒸発温度センサおよび前記吸入温度センサに代えて、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサをさらに備え、
   前記コントローラは、前記吐出温度センサの検出値に基づいて前記流量調整手段を制御する、請求項１または請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記冷媒回路における前記圧縮機から前記放熱器を経て前記膨張機に至る高圧部分の冷媒が超臨界状態となる、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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