JP6529601B2 - 冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法に関する。

特開平８−１６６１８３号公報（特許文献１）は、除霜運転（デフロスト運転）終了時、低温低圧の冷媒の流入によりアキュムレータ内に発生するフォーミングを防止して、圧縮機トラブルを低減させた空気調和装置を開示する。この空気調和装置は、三方弁と四方弁との間の配管と、四方弁とアキュムレータとの間の配管とを接続するバイパス回路を設けるとともに、バイパス回路に電磁弁を設けている。

この空気調和装置では、圧縮機の起動や除霜運転終了から所定時間が経過するまでの間、電磁弁を開いて、バイパス回路を通じて高温高圧の冷媒をアキュムレータに供給する。これにより、アキュムレータ内に発生するフォーミングが防止される。

特開平８−１６６１８３号公報

圧縮機内には、圧縮機の潤滑性を確保するために潤滑油（以下、単に「油」とも称する。）が存在する。圧縮機の停止中は、圧縮機内の冷媒は凝縮して液冷媒となり、圧縮機内の油の中に液冷媒が溶解する。圧縮機の運転が開始されると、圧縮機からガス冷媒が冷媒回路へ出力される。このガス冷媒の流れとともに、液冷媒と油との混合液が冷媒回路へ持ち出される。そして、混合液として圧縮機から冷媒回路へ持ち出された油は、冷媒とともに冷媒回路を循環して圧縮機へ戻る。

圧縮機の停止中は、上記のように圧縮機内において冷媒が凝縮して液冷媒となるので、圧縮機内の液面（油と液冷媒）が上昇する。液面が上昇している状態で圧縮機の運転が開始されると、油を含む多量の混合液が圧縮機から冷媒回路へ持ち出される。また、圧縮機の停止中は、上記のように圧縮機内の油中に液冷媒が溶解することにより、圧縮機内の混合液中の油濃度が低下している。したがって、圧縮機の運転開始時は、多量の混合液が圧縮機から冷媒回路へ持ち出されるとともに圧縮機内の油量も減少しているので、圧縮機の潤滑不良が発生する可能性がある。

特許文献１に記載の冷凍装置は、圧縮機の起動時から所定時間が経過するまでの間、バイパス回路に設けた電磁弁を開いて、バイパス回路を通じて高温高圧の冷媒をアキュムレータに供給する。

アキュムレータに液冷媒を回収するとともに圧縮機から持ち出される混合液の量が減り、その結果、油中の液冷媒の溶解量を減らす点で有用であるが、特許文献１に記載の冷凍装置は大型のアキュムレータが必要であり、装置の大型化とコストの増加が問題となる。また、圧縮機の運転開始時のように、圧縮機内の油に液冷媒が多量に溶解している場合には、発生し得る上記の潤滑不良を防止することはできないし、除霜運転後の暖房再開時にも同様な問題を生じる。

この発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒とともに潤滑油が循環する冷凍サイクル装置において、圧縮機の潤滑不良を抑制するために圧縮機への返油量を増加させることである。

この発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、第１の熱交換器と第２の熱交換器とを結ぶ冷媒経路の途中に配置された膨張弁と、四方弁と、制御装置とを備える。四方弁は、圧縮機から出力される冷媒が第１の熱交換器に供給されるとともに、第２の熱交換器から冷媒が圧縮機に戻される第１の方向と、圧縮機から出力される冷媒が第２の熱交換器に供給されるとともに、第１の熱交換器から冷媒が圧縮機に戻される第２の方向との間で、冷媒の流れる方向を切替えることが可能に構成される。制御装置は、第２の方向に冷媒が流れる除霜運転から第１の方向に冷媒が流れる暖房運転に切替えるために前記四方弁を制御し、かつ、第２の熱交換器から圧縮機に戻される冷媒の過熱度を上昇させる暖房準備制御を実行した後に、暖房運転を開始する。

この発明に係る冷凍サイクル装置においては、除霜運転が終了した後に暖房運転が開始される際に、第２の熱交換器（蒸発器）から圧縮機へ出力される冷媒の過熱度を上昇させるための制御が実行される。これにより、第２の熱交換器内のガス単相の領域が増加し、第２の熱交換器内の油濃度及び油粘度が上昇する。第２の熱交換器内の油粘度が上昇すると、冷媒回路に持ち出された液冷媒と油との混合液が第２の熱交換器内において流れにくくなり、蒸発器内の油滞留量が増加する。そして、上記の制御が実行されてから暖房運転が本格稼動する。

したがって、この冷凍サイクル装置によれば、除霜運転が終了した後に第２の熱交換器内に滞留させた油が暖房運転再開時に圧縮機へ供給されるので、暖房運転再開時に圧縮機への返油量が増加する。その結果、暖房運転再開時に発生し得る圧縮機内の油枯渇を抑制し、圧縮機の動作信頼性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。 圧縮機１０内の液面高さと、圧縮機１０の運転時に圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出される油量との関係を概略的に示した図である。 圧縮機１０内において潤滑油中への冷媒の溶解度を示した図である。 混合液が混合した冷媒の乾き度と混合液の油濃度との関係を示した図である。 油の濃度と動粘度との関係を示した図である。 暖房運転時の運転停止時と開始時の四方弁、油調整弁、圧縮機の制御状態を示したタイミングチャートである。 図６の時刻ｔ１〜ｔ２に行なわれる処理（圧縮機１０を停止させる場合）の手順を示したフローチャートである。 圧縮機停止時の第１変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。 圧縮機停止時の第２変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。 図６の時刻ｔ３〜ｔ４に行なわれる処理（圧縮機１０が運転開始するとき）の手順を示したフローチャートである。 除霜運転時と暖房再開時の四方弁、油調整弁、圧縮機の制御状態を示したタイミングチャートである。 除霜運転終了後に暖房運転の準備として制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。 除霜運転終了時の第１変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。 除霜運転終了時の第２変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。 実施の形態２に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。 実施の形態２において、除霜運転後の暖房運転再開時に制御装置１００Ｂにより実行される処理の手順を示したフローチャートである。 実施の形態３に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。 実施の形態３において、除霜運転後の暖房運転再開時に制御装置１００Ｃにより実行される処理の手順を示したフローチャートである。 実施の形態４に従う冷凍サイクル装置１Ｄの全体構成図である。

以下、本発明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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
（冷凍サイクル装置の構成）
図１は、この発明の実施の形態１に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。図１を参照して、冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０と、室内側熱交換器２０と、室内機ファン２２と、膨張弁３０と、室外側熱交換器４０と、室外機ファン４２と、管９０，９２，９４，９６と、四方弁９１と、バイパス管６２と、油調整弁６４とを含む。また、冷凍サイクル装置１は、圧力センサ５２と、温度センサ５４と、制御装置１００とをさらに含む。

管９０は、四方弁９１と室内側熱交換器２０とを接続する。管９２は、室内側熱交換器２０と膨張弁３０とを接続する。管９４は、膨張弁３０と室外側熱交換器４０とを接続する。管９６は、室外側熱交換器４０と四方弁９１とを接続する。圧縮機１０の吐出口と吸込口とは、四方弁９１に接続される。

膨張弁３０は、室内側熱交換器２０と室外側熱交換器４０とを結ぶ管９２と管９４からなる冷媒経路の途中に配置される。

圧縮機１０は、制御装置１００から受ける制御信号によって運転周波数を変更可能に構成される。圧縮機１０の運転周波数を変更することにより圧縮機１０の出力が調整される。圧縮機１０には種々のタイプを採用可能であり、たとえば、ロータリータイプ、往復タイプ、スクロールタイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。

四方弁９１は、暖房運転のときは実線で示す矢印Ａに示す向きに冷媒を流すように圧縮機１０の吐出口と管９０とを接続すると共に、圧縮機１０の吸込口と管９６とを接続する。四方弁９１は、冷房運転または除霜運転のときは破線で示す矢印Ｂに示す向きに冷媒を流すように圧縮機１０の吐出口と管９６とを接続すると共に、圧縮機１０の吸込口と管９０とを接続する。

すなわち、四方弁９１は、第１の方向（暖房）と第２の方向（冷房、除霜）との間で冷媒の流れる方向を切替えることが可能に構成される。第１の方向（暖房）は、圧縮機１０から出力される冷媒が室内側熱交換器２０に供給されるとともに、室外側熱交換器４０から冷媒が圧縮機１０に戻される流通方向である。また、第２の方向（冷房、除霜）は、圧縮機１０から出力される冷媒が室外側熱交換器４０に供給されるとともに、室内側熱交換器２０から冷媒が圧縮機１０に戻される流通方向である。

バイパス管６２は、圧縮機１０の吐出側配管に設けられる分岐部６０と、管９４に設けられる合流部６６とを接続する。油調整弁６４は、バイパス管６２に設けられ、制御装置１００から受ける制御信号によって開度を調整可能に構成される。なお、油調整弁６４は、開閉動作を行なうだけの簡易なものであってもよい。

まず、暖房運転の基本的な動作について説明する。暖房運転では、矢印Ａで示す向きに冷媒が流れる。圧縮機１０は、管９６から四方弁９１を経由して吸入される冷媒を圧縮して四方弁９１を経由して管９０へ出力する。

室内側熱交換器２０（凝縮器）は、圧縮機１０から四方弁９１を経由して管９０に出力された冷媒を凝縮して管９２へ出力する。室内側熱交換器２０（凝縮器）は、圧縮機１０から出力された高温高圧の過熱蒸気（冷媒）が室内空気と熱交換（放熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液化する。室内機ファン２２は、室内側熱交換器２０（凝縮器）に併設され、制御装置１００から受ける制御信号によって回転速度を調整可能に構成される。室内機ファン２２の回転速度を変更することにより、室内側熱交換器２０（凝縮器）における冷媒と室内空気との熱交換量を調整することができる。

膨張弁３０は、室内側熱交換器２０（凝縮器）から管９２へ出力された冷媒を減圧して管９４へ出力する。膨張弁３０は、制御装置１００から受ける制御信号によって開度を調整可能に構成される。膨張弁３０の開度を閉方向に変化させると、膨張弁３０出側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。一方、膨張弁３０の開度を開方向に変化させると、膨張弁３０出側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。

室外側熱交換器４０（蒸発器）は、膨張弁３０から管９４へ出力された冷媒を蒸発させて管９６へ出力する。室外側熱交換器４０（蒸発器）は、膨張弁３０により減圧された冷媒が外気と熱交換（吸熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は蒸発して過熱蒸気となる。室外機ファン４２は、室外側熱交換器４０（蒸発器）に併設され、制御装置１００から受ける制御信号によって回転速度を調整可能に構成される。室外機ファン４２の回転速度を変更することにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）における冷媒と外気との熱交換量を調整することができる。

圧力センサ５２は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の冷媒の圧力を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。温度センサ５４は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の冷媒の温度を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。

制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、冷凍サイクル装置１における各機器の制御を行なう。なお、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。

次に冷房運転について説明する。冷房運転では、四方弁９１は破線で示すように経路を形成し、冷媒は矢印Ｂで示す向きに流れる。その結果、室内側熱交換器２０は、蒸発器として働き、室外側熱交換器４０は凝縮器として働くので、室内で室内空気から吸熱が行なわれ室外で外気に放熱が行なわれる。

また、暖房運転時に室外側熱交換器４０に付着した霜を溶かすために除霜運転が行なわれることがあるが、この除霜運転時も四方弁９１の設定と、冷媒の流通方向は、冷房運転時と同様である。

制御装置１００は、冷暖房の設定に基づいて四方弁９１の切替制御と、圧縮機１０の運転指示に応答した圧縮機１０の運転制御と、及び圧縮機１０の停止指示に応答した圧縮機１０の停止制御とを行なう。また、制御装置１００は、冷凍サイクル装置１が所望の性能を発揮するように、圧縮機１０の運転周波数、膨張弁３０の開度、室内機ファン２２の回転速度、及び室外機ファン４２の回転速度を制御する。

（圧縮機の潤滑油不足現象の説明）
上記の構成を有する冷凍サイクル装置１では、暖房運転停止時、暖房運転開始時、除霜運転終了後の暖房運転再開時に圧縮機１０の潤滑油が不足する現象が生じることがある。以下、この内容について詳しく説明する。

圧縮機１０内には、圧縮機１０の潤滑性を確保するために潤滑油が存在する。圧縮機１０の停止中は、圧縮機１０内の冷媒は凝縮して液冷媒となり、圧縮機１０内の油の中に液冷媒が溶解する。圧縮機１０の運転が開始されると、圧縮機１０からガス冷媒が冷媒回路へ出力される流れとともに、液冷媒と油との混合液が冷媒回路へ持ち出される。そして、混合液として圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出された油は、冷媒とともに冷媒回路を循環して圧縮機１０へ戻る。

圧縮機１０の停止中は、圧縮機１０内において冷媒が凝縮して液冷媒となるので、圧縮機１０内の液面（油と液冷媒）が上昇する。液面が上昇している状態で圧縮機１０の運転が開始されると、油を含む多量の混合液が圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出される。

図２は、圧縮機１０内の液面高さと、圧縮機１０の運転時に圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出される油量との関係を概略的に示した図である。図２を参照して、圧縮機１０内の液面が上昇すると、圧縮機１０の運転時に圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出される油量（混合液）は増加する。圧縮機１０のタイプにも依存するが、圧縮機１０内の液面がある高さＨ１を超えると、圧縮機１０から持ち出される油量が急増する変曲点が一般的に存在する。たとえば、圧縮機１０がロータリータイプの場合、液面高さＨ１はモータ部の下端に相当し、圧縮機１０内の混合液の液面がモータ部の下端に達すると、圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出される油量が急増する。

図３は、圧縮機１０内において潤滑油中への冷媒の溶解度を示した図である。図３を参照して、横軸は油中への冷媒の溶解度を示し、縦軸は圧力を示す。３本のグラフのうち一番下のグラフに示すように温度が低いときは、圧力が低くても冷媒が油の中に溶解する。したがって、圧縮機１０の運転中よりも温度が低くなる圧縮機１０の停止中は、圧縮機１０内において油中への冷媒の溶解量が多くなり、その結果、圧縮機１０内の混合液の油濃度は低下する。

このように、圧縮機１０の停止中は、圧縮機１０内において混合液の液面が上昇し、さらに圧縮機１０内の混合液の油濃度も低下する。したがって、圧縮機１０の運転開始時は、多量の混合液が圧縮機１０から冷媒回路へ持ち出されるとともに圧縮機１０内の混合液の油濃度も低下しているので、圧縮機１０の潤滑不良が発生する可能性がある。このような現象は除霜運転終了後の暖房運転再開時にも発生する可能性がある。

そこで、この実施の形態１に従う冷凍サイクル装置１では、潤滑不良が発生する可能性がある場合に、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御が実行される。

具体的には、この実施の形態１では、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御として、圧縮機１０から吐出された潤滑油と液冷媒の混合液をバイパス回路で室外側熱交換器４０（蒸発器）に送ったり、膨張弁３０の開度を閉方向に変化させたりする。

膨張弁３０の開度を閉方向に変化させると、膨張弁３０出側の圧力が低下し、冷媒の乾き度が増加する。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。そして、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させることによって、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量を増加させることができる。以下、この内容についてさらに詳しく説明する。

図４は、混合液が混合した冷媒の乾き度と混合液の油濃度との関係を示した図である。図４を参照して、乾き度が上昇（液単相に対してガス単相の領域が増加）すると、混合液の油濃度は高くなる。図５は、油の濃度と動粘度との関係を示した図である。図５を参照して、混合液の油濃度が高いほどグラフは上に移動し、混合液の粘度は高くなる。したがって、図４，図５から、乾き度を高めると、混合液の粘度は高くなることがわかる。

そこで、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を高めることによって、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の乾き度を高めて室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油濃度及び油粘度を高めることができる。室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油粘度が高まることによって、室外側熱交換器４０（蒸発器）内において混合液が流れにくくなり、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量が増加する。

そして、制御装置１００は、このように室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を高めることで室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量を増加させる。これにより、その後の圧縮機１０の運転時に圧縮機１０への返油量が増加する。その結果、圧縮機１０内の油枯渇が抑制され、圧縮機１０の動作信頼性が向上する。

（暖房における圧縮機の運転停止時の動作説明）
図６は、暖房運転時の運転停止時と開始時の四方弁、油調整弁、圧縮機の制御状態を示したタイミングチャートである。図６には、上から四方弁９１、油調整弁６４、圧縮機１０の制御状態が示されている。図１、図６を参照して、暖房運転中および停止中は、四方弁９１は、矢印Ａで示した方向に冷媒を流すように設定される。

時刻ｔ０からの暖房運転中に、時刻ｔ１においてユーザからの運転停止指示が与えられると、制御装置１００は、時刻ｔ１〜ｔ２において油調整弁６４を開いた状態の運転処理を行なってから時刻ｔ２において圧縮機を停止させる。

時刻ｔ２からの運転停止中に、時刻ｔ３においてユーザから運転開始指示が与えられると、制御装置１００は、時刻ｔ３において圧縮機を運転開始させると共に時刻ｔ３〜ｔ４において油調整弁６４を開いた状態の運転処理所定の処理を行なう。そして制御装置１００は、時刻ｔ４において、油調整弁６４を閉じると共に暖房運転に移行する。

制御装置１００によって、図６の時刻ｔ１〜ｔ２に行なわれる処理と、時刻ｔ３〜ｔ４に行なわれる処理について順に説明する。

図７は、図６の時刻ｔ１〜ｔ２に行なわれる処理（圧縮機１０を停止させる場合）の手順を示したフローチャートである。図１、図７を参照して、制御装置１００は、圧縮機１０の停止指示が有ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。圧縮機１０の停止指示は、冷凍サイクル装置１の利用者による停止操作によって生成されるものであってもよいし、停止条件が成立することによって生成されるものであってもよい。圧縮機１０の停止指示が無いと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置１００は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ７０へ処理を移行する。

ステップＳ１０において圧縮機１０の停止指示が有ったと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、油調整弁６４を開く（ステップＳ１５）。油調整弁６４を開くことによって高温高圧の冷媒の一部が室外側熱交換器４０（蒸発器）の入口部に直接供給されることによって、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。

その後、制御装置１００は、膨張弁３０の開度を絞る（ステップＳ２０）。具体的には、制御装置１００は、膨張弁３０を全閉にするのではなく、膨張弁３０の開度を閉方向に一定量変化させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度がさらに上昇する。

次いで、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口に設けられた温度センサ５４から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の温度の検出値を取得する。また、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口に設けられた圧力センサ５２から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の圧力の検出値を取得する（ステップＳ３０）。そして、制御装置１００は、ステップＳ３０において取得された室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の圧力及び温度の検出値から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を算出する（ステップＳ４０）。上述のように、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度は、圧力検出値から推定される飽和ガス温度を温度検出値から差引くことによって算出される。

次いで、制御装置１００は、ステップＳ４０において算出された室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。この目標値は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させることにより運転開始時に室外側熱交換器４０（蒸発器）から所望の返油量を確保可能な値に設定され、実験等によって予め決定され得る。

ステップＳ５０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値よりも低いと判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ２０へ処理を戻し、膨張弁３０の開度がさらに絞られる。一方、ステップＳ５０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であると判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、圧縮機１０を停止する（ステップＳ６０）。

再び図１を参照して、上記のような制御装置１００の動作による冷媒及び油（混合液）の流れについて以下に説明する。比較のために、通常運転時（停止直前や運転開始直後ではない運転時）の流れについてまず説明する。

通常暖房運転時は、矢印Ａに示すように圧縮機１０から管９０へ、高温高圧のガス冷媒（過熱蒸気）とともに液冷媒と油との混合液が出力される。管９０から室内側熱交換器２０（凝縮器）へ流入したガス冷媒及び混合液は、室内側熱交換器２０（凝縮器）内で室内空気と熱交換（放熱）を行なう。室内側熱交換器２０（凝縮器）において、冷媒の乾き度は低下し、冷媒は凝縮されて液化する。冷媒の液化が進むと混合液の油濃度は低下する。室内側熱交換器２０（凝縮器）から管９２へ出力された冷媒及び混合液は、膨張弁３０により減圧される（等エンタルピ膨張）。

膨張弁３０からは、低温低圧のガス冷媒及び油濃度の低い混合液が出力され、管９４を通じて室外側熱交換器４０（蒸発器）へ流入する。室外側熱交換器４０（蒸発器）へ流入したガス冷媒及び混合液は、室外側熱交換器４０（蒸発器）内で外気と熱交換（吸熱）を行なう。室外側熱交換器４０（蒸発器）において、冷媒の乾き度は上昇し、冷媒は過熱蒸気となる。冷媒の蒸発が進むと混合液の油濃度は上昇する。そして、室外側熱交換器４０（蒸発器）から出力されたガス冷媒及び混合液は、管９６を通じて圧縮機１０へ流入し、油を含む混合液が圧縮機１０に戻る。

制御装置１００は、室外側熱交換器４０出口に設けられた圧力センサ５２及び温度センサ５４の各検出値に基づいて、室外側熱交換器４０出口の過熱度を算出する。具体的には、制御装置１００は、冷媒の飽和圧力と飽和ガス温度との関係を示す圧力温度マップ等を用いて、圧力センサ５２により検出される室外側熱交換器４０出口の圧力から飽和ガス温度Ｔｇを推定する。そして、制御装置１００は、温度センサ５４により検出される室外側熱交換器４０出口の温度Ｔｅｏから飽和ガス温度Ｔｇを差引くことによって、室外側熱交換器４０出口の過熱度を算出する。

次に、圧縮機１０を停止する場合には、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する。

具体的には、圧縮機１０の停止が指示されると、制御装置１００は、圧縮機１０が停止する場合に、油調整弁６４を閉から開に制御する。そうすると、圧縮機１０から出力される高温高圧のガス冷媒及び高油濃度の混合液の一部が、管９０の分岐部６０からバイパス管６２を通じて管９４の合流部６６へ供給され、膨張弁３０から出力される低温低圧のガス冷媒及び低油濃度の混合液と合流し、室外側熱交換器４０（蒸発器）へ供給される。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇するとともに、圧縮機１０から持ち出された高油濃度の混合液の一部が室外側熱交換器４０（蒸発器）へ供給される。

また、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を増加させるために、制御装置１００は、膨張弁３０の開度を絞る。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の乾き度が上昇し、ガス単相の領域が増加する。室外側熱交換器４０（蒸発器）内の混合液の油濃度は上昇し、油粘度が上昇する。室外側熱交換器４０（蒸発器）内の混合液の油粘度が上昇することによって、室外側熱交換器４０（蒸発器）内において混合液は流れにくくなり、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量が増加する。そして、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上となることにより室外側熱交換器４０（蒸発器）内に油が十分に滞留したものと判定されると、圧縮機１０が停止する。

以上のように、圧縮機１０が停止する場合に、油調整弁６４を閉から開に制御すると共に、膨張弁３０の開度を閉方向に変化させて室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量が増加し、その後圧縮機１０が停止する。したがって、図７に示した制御によれば、圧縮機１０の運転開始時に、圧縮機１０への返油量を増加させることができる。その結果、圧縮機の運転開始時に発生し得る圧縮機内の油枯渇を抑制し、圧縮機の動作信頼性を向上させることができる。

（圧縮機停止時の第１変形例）
上記の制御では、圧縮機１０が停止する場合に、膨張弁３０の開度を閉方向に変化させることにより室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるものとしたが、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるために圧縮機１０の運転周波数を高めてもよい。圧縮機１０の運転周波数が高められると、冷媒回路に流れる冷媒流量が増加し、室外側熱交換器４０（蒸発器）及び室内側熱交換器２０（凝縮器）が処理すべき熱量が増加する。このため、室外側熱交換器４０（蒸発器）における冷媒の蒸発温度が低下するとともに、室内側熱交換器２０（凝縮器）における冷媒の凝縮温度が上昇する。

その結果、圧縮機１０の運転周波数が高められる前と比較して、冷媒回路内において冷媒量が室内側熱交換器２０（凝縮器）側へ推移し、室外側熱交換器４０（蒸発器）側で乾き度が上昇することにより室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度は上昇する。

図８は、圧縮機停止時の第１変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。図８を参照して、このフローチャートは、図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ２０に代えてステップＳ２１を含む。

すなわち、ステップＳ１０において圧縮機１０の停止指示が有ったものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、油調整弁６４を開き（ステップＳ１５）、その後圧縮機１０の運転周波数を高める（ステップＳ２１）。具体的には、制御装置１００は、圧縮機１０の運転周波数を高める方向に一定量変化させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。そして、ステップＳ２１の実行後、制御装置１００は、ステップＳ３０へ処理を移行する。なお、ステップＳ２１以外のその他のステップにおける処理は、図７に示したフローチャートと同じである。

（圧縮機停止時の第２変形例）
上記の変形例１では、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるために圧縮機１０の運転周波数を高めるものとしたが、室外機ファン４２の回転速度を高めてもよい。室外機ファン４２の回転速度が高められると、室外側熱交換器４０（蒸発器）において冷媒及び混合液と外気との熱交換（冷媒及び混合液の吸熱）が促進される。その結果、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。

図９は、圧縮機停止時の第２変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。図９を参照して、このフローチャートは、図７に示した実施の形態１のフローチャートにおいて、ステップＳ２０に代えてステップＳ２２を含む。

すなわち、ステップＳ１０において圧縮機１０の停止指示が有ったものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、油調整弁６４を開き（ステップＳ１５）、その後室外機ファン４２の回転速度を高める（ステップＳ２２）。具体的には、制御装置１００は、室外機ファン４２の回転速度を高める方向に一定量変化させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。ステップＳ２２の実行後、制御装置１００は、ステップＳ３０へ処理を移行する。なお、ステップＳ２２以外のその他のステップにおける処理は、図７に示したフローチャートと同じである。

（暖房運転時における圧縮機の運転開始時の動作説明）
図７〜図９では、圧縮機１０が停止する場合に、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行するものとしたが、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御は、圧縮機１０が停止する場合だけでなく圧縮機１０の運転開始時にも実行されることが好ましい。これにより、圧縮機１０の運転開始時における圧縮機１０への液バックが抑制される。なお、液バックとは、液化した冷媒（液冷媒）が圧縮機１０へ流入することである。

すなわち、圧縮機１０の運転開始時に、圧縮機１０への液バックが発生すると圧縮機１０の動作不良が発生し得る。また、圧縮機１０への液バックが発生すると、圧縮機１０内の液面が上昇するとともに圧縮機１０内の油濃度が低下する。また、液バックが発生すると圧縮機１０から送出される混合液の量も増加してしまい、結果として圧縮機１０から持ち出される潤滑油量も増えてしまう。このため、圧縮機１０の運転開始時に液バックが発生すると、実施の形態１において説明した圧縮機１０の潤滑不良が発生する可能はさらに高まる。

冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０が停止する場合（図６のｔ１〜ｔ２）に室外側熱交換器４０出口の過熱度を上昇させるための制御（図７〜図９）を実行することに加えて、圧縮機１０の運転開始時（図６のｔ３〜ｔ４）にも室外側熱交換器４０出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する。これにより、圧縮機１０の運転開始時に、圧縮機１０入口の過熱度が上昇し、圧縮機１０への液バックが抑制される。

図１０は、図６の時刻ｔ３〜ｔ４に行なわれる処理（圧縮機１０が運転開始するとき）の手順を示したフローチャートである。図１、図１０を参照して、制御装置１００は、圧縮機１０の運転が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。圧縮機１０の運転開始でないときは（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置１００は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１７０へ処理を移行する。

ステップＳ１１０において圧縮機１０の運転が開始されたものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、油調整弁６４を開にし（ステップＳ１１５）、その後、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する（ステップＳ１２０）。具体的には、制御装置１００は、膨張弁３０の開度を絞ってもよいし（図７のステップＳ２０）、圧縮機１０の運転周波数を高めてもよいし（図８のステップＳ２１）、室外機ファン４２の回転速度を高めてもよい（図９のステップＳ２２）。

次いで、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口に設けられた温度センサ５４から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の温度の検出値を取得する。また、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口に設けられた圧力センサ５２から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の圧力の検出値を取得する（ステップＳ１３０）。そして、制御装置１００は、ステップＳ１３０において取得された室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の圧力及び温度の検出値から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を算出する（ステップＳ１４０）。さらに、制御装置１００は、ステップＳ１４０において算出された室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。これらのステップＳ１３０〜Ｓ１５０の処理は、それぞれ図７に示したステップＳ３０〜Ｓ５０の処理と同じである。

ステップＳ１５０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値よりも低いと判定されると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１２０へ処理を戻し、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御がさらに実行される。一方、ステップＳ１５０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であると判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を終了させ（ステップＳ１６０）、その後油調整弁６４を閉にする（ステップＳ１６５）。

以上のように、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御が、圧縮機１０が停止する場合だけでなく圧縮機１０の運転開始時にも実行される。したがって、圧縮機１０の運転開始時における圧縮機１０への液バックを抑制することができる。

その後、圧縮機１０の運転が開始されると、油濃度の低い混合液がガス冷媒とともに冷媒回路に持ち出される。これにより、圧縮機１０内の液面は低下し、液面の低下に従って冷媒回路への混合液の持ち出し量も減少する。一方、室外側熱交換器４０（蒸発器）内に滞留していた油濃度の高い混合液が圧縮機１０に流入する（圧縮機１０への返油量の増加）。したがって、混合液の持ち出し量が減少するとともに油濃度の高い混合液が圧縮機１０に流入するので、圧縮機１０内の油濃度は上昇する。これにより、圧縮機１０内の油枯渇が抑制され、圧縮機１０の動作信頼性が向上する。

（除霜運転時と暖房再開時の動作説明）
再び図１を参照して、制御装置１００は、除霜運転から暖房運転に切替えるために四方弁９１を制御し、かつ、室外側熱交換器４０から圧縮機１０へ出力される冷媒の過熱度を上昇させる暖房準備制御を実行した後に、暖房運転を開始する。

冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０から出力される冷媒を四方弁９１へ供給する管９８と、暖房運転において膨張弁３０から出力される冷媒を室外側熱交換器４０へ供給する管９４と、管９８と管９４とを接続するバイパス管６２と、バイパス管６２に設けられる油調整弁６４とをさらに備える。暖房準備制御では、制御装置１００は、油調整弁６４を閉から開にする制御を行なう。

図１１は、除霜運転時と暖房再開時の四方弁、油調整弁、圧縮機の制御状態を示したタイミングチャートである。図１１には、上から四方弁９１、油調整弁６４、圧縮機１０の制御状態が示されている。図１、図１１を参照して、暖房運転中は、四方弁９１は、矢印Ａで示した方向に冷媒を流すように設定される。

時刻ｔ１０からの暖房運転中に、時刻ｔ１１において室外側熱交換器４０に霜が付着し、除霜運転開始条件が成立すると、除霜運転が開始される。

時刻ｔ１１〜ｔ１２における除霜運転では、四方弁９１は、矢印Ｂの向きに冷媒が流れるように切替えられている。また油調整弁６４は、暖房運転中と同じく閉じられている。

時刻ｔ１２において、所定時間の経過や室外側熱交換器の温度上昇などの除霜終了条件が成立したことに応じて、除霜運転が終了する。

時刻ｔ１２〜ｔ１３では、時刻ｔ１３以降の暖房運転の再開に向けて暖房準備運転が行なわれる。時刻ｔ１２において四方弁９１が切替えられ、冷媒が流れる向きが矢印Ｂに示す向きから矢印Ａで示す向きに変更される。同時に閉じていた油調整弁６４が開かれる。

そして、時刻ｔ１２〜ｔ１３における暖房準備運転において潤滑油を室外側熱交換器４０に滞留させた後に、時刻ｔ１３において油調整弁６４を閉じて暖房運転に移行する。

制御装置１００によって、図１１の時刻ｔ１２〜ｔ１３に行なわれる処理について以下に説明する。時刻ｔ１２の除霜運転終了時に、油調整弁６４が開にされることによって、圧縮機１０から持ち出された混合液がバイパス管６２を通じて室外側熱交換器４０（蒸発器）の入口に供給されるので、圧縮機１０の運転開始時における圧縮機１０への返油量は増加する。また、高温高圧冷媒が合流部６６から室外側熱交換器４０（蒸発器）に流入するため、これに伴い室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇すると共に圧縮機１０吸込口の過熱度が上昇し、圧縮機１０への液バックが抑制される。

このように、除霜運転終了後に油調整弁６４が開となることにより、圧縮機１０への液バックが抑制され、かつ、圧縮機１０への返油量も確保される。

図１２は、除霜運転終了後に暖房運転の準備として制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。このフローチャートの処理は、メインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図１、図１２を参照して、ステップＳ１１０において除霜運転から暖房運転に切替える条件が成立しない間は（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ１１０からステップＳ２００に処理を進めて、メインルーチンに処理を戻す。

ステップＳ１１０において除霜運転から暖房運転に切替える条件が成立したと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、冷媒の流れる向きが矢印Ｂの向きから矢印Ａの向きに変わるように四方弁９１を切替える（ステップＳ１２０）。続いて、制御装置１００は、バイパス管６２に設けられた油調整弁６４を閉から開にする（ステップＳ１３０）。油調整弁６４を開くことによって高温高圧の冷媒の一部が室外側熱交換器４０（蒸発器）の入口部に直接供給されることによって、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。

これにより、液冷媒の気化が進み圧縮機１０への液バックが抑制され、かつ、圧縮機１０への返油量も増加する。ステップＳ１３０の実行後、制御装置１００は、膨張弁の開度を絞る（ステップＳ１４２）。具体的には、制御装置１００は、膨張弁３０を全閉にするのではなく、膨張弁３０の開度を閉方向に一定量変化させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度がさらに上昇する。

次いで、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口に設けられた温度センサ５４から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の温度の検出値を取得する。また、制御装置１００は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口に設けられた圧力センサ５２から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の圧力の検出値を取得する（ステップＳ１５０）。そして、制御装置１００は、ステップＳ１５０において取得された室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の圧力及び温度の検出値から、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を算出する（ステップＳ１６０）。先に説明したが、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度は、圧力検出値から推定される飽和ガス温度を温度検出値から差引くことによって算出される。

次いで、制御装置１００は、ステップＳ１５０において算出された室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。この目標値は、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させることにより運転開始時に室外側熱交換器４０（蒸発器）から所望の返油量を確保可能な値に設定され、実験等によって予め決定され得る。

ステップＳ１７０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値よりも低いと判定されると（ステップＳ１７０においてＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ４２へ処理を戻し、膨張弁３０の開度がさらに絞られる。一方、ステップＳ１７０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であると判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、油調整弁６４を閉にしてから（ステップＳ１８０）、暖房運転に移行する（Ｓ１９０）。

以上のような除霜運転終了時にも圧縮機停止時の第１変形例、第２変形例と同様な制御を行なうことができる。これらの変形例について以下に説明する。

（除霜運転終了時の第１変形例）
図１３は、除霜運転終了時の第１変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。図１３を参照して、このフローチャートは、図１２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１４２に代えてステップＳ１４４を含む。

すなわち、ステップＳ１１０において除霜運転から暖房運転に切替える指令が有ったものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、四方弁９１を暖房に切替えた後に油調整弁６４を開き（ステップＳ１２０、Ｓ１３０）、その後圧縮機１０の運転周波数を高める（ステップＳ１４４）。具体的には、制御装置１００は、運転周波数を高める方向に圧縮機１０の運転周波数を一定量変化させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。そして、ステップＳ１４４の実行後、制御装置１００は、ステップＳ１５０へ処理を移行する。なお、ステップＳ１４４以外のその他のステップにおける処理は、図１２に示したフローチャートと同じである。

（除霜運転終了時の第２変形例）
上記の変形例１では、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるために圧縮機１０の運転周波数を高めるものとしたが、室外機ファン４２の回転速度を高めてもよい。室外機ファン４２の回転速度が高められると、室外側熱交換器４０（蒸発器）において冷媒及び混合液と外気との熱交換（冷媒及び混合液の吸熱）が促進される。その結果、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。

図１４は、除霜運転終了時の第２変形例において、制御装置１００により実行される処理の手順を示したフローチャートである。図１４を参照して、このフローチャートは、図１２に示したフローチャートにおいて、ステップＳ１４２に代えてステップＳ１４６を含む。

すなわち、ステップＳ１１０において除霜運転から暖房運転に切替える指令が有ったものと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１００は、四方弁９１を暖房に切替えた後に油調整弁６４を開き（ステップＳ１２０、Ｓ１３０）、その後室外機ファン４２の回転速度を増加させる（ステップＳ１４６）。具体的には、制御装置１００は、室外機ファン４２の回転速度を増加させる方向に一定量変化させる。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。そして、ステップＳ１４６の実行後、制御装置１００は、ステップＳ１５０へ処理を移行する。なお、ステップＳ１４６以外のその他のステップにおける処理は、図１２に示したフローチャートと同じである。

以上説明したように、本実施の形態では、図６のタイミングチャートに示した暖房運転停止時の圧縮機１０を停止する際、暖房運転開始時の圧縮機１０の運転を開始する際、および図１１に示した除霜運転終了後の暖房運転を再開する際に、液バックを防止しつつ、潤滑油を室外側熱交換器４０に集め、暖房運転を開始または再開する際に潤滑油不足が圧縮機に発生しないようにした。

なお、圧縮機１０の停止の際、圧縮機１０の運転開始の際、および除霜運転終了後の暖房運転を再開する際のすべてにおいて各フローチャートの処理を行なわなくても、図７〜図１０の処理の少なくとも１つを行なえば良く、同様な効果はある程度得られる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、矢印Ａで示す方向に冷媒が流れる場合、圧縮機１０から出力される高温高圧のガス冷媒及び混合液と、膨張弁３０から出力される低温低圧のガス冷媒及び混合液との間で熱交換を行なわせることができるように冷凍サイクル装置１が構成される。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）に流入するガス冷媒及び混合液の乾き度が増加し、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。その結果、圧縮機１０の運転停止時および運転開始時や、除霜運転が終了した後の暖房運転を再開時に、室外側熱交換器４０（蒸発器）内に潤滑油を滞留させ、圧縮機１０の運転開始時に圧縮機１０への返油量を増加させることができる。

図１５は、実施の形態２に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。図１５を参照して、この冷凍サイクル装置１Ｂは、図１に示した実施の形態１における冷凍サイクル装置１の構成において、バイパス管６２と、油調整弁６４と、制御装置１００に代えて内部熱交換器７０と、分岐管７６と、油調整弁７８と、制御装置１００Ｂを備える。

内部熱交換器７０は、暖房運転において圧縮機１０から出力される冷媒と膨張弁３０から出力される冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。分岐管７６は、暖房運転において圧縮機１０から室内側熱交換器２０へ供給される冷媒を分岐させて内部熱交換器７０に供給する。油調整弁７８は、分岐管７６に設けられる。制御装置１００Ｂは、暖房準備制御において油調整弁７８を閉から開にする制御を行なう。

内部熱交換器７０は、矢印Ａの向きに冷媒が流れる場合、圧縮機１０から出力される高温高圧のガス冷媒及び混合液と、膨張弁３０から出力される低温低圧のガス冷媒及び混合液との間で熱交換を行なうように構成される。実施の形態２では、一例として、内部熱交換器７０は、管９４に設けられ、管９０から分岐される分岐管７６を通流する高温高圧のガス冷媒及び混合液と、管９４を通流する低温低圧のガス冷媒及び混合液との間で熱交換を行なう。

分岐管７６は、管９０の分岐部７２から分岐し、内部熱交換器７０を経由して管９０の合流部７４（分岐部７２よりも室内側熱交換器２０側に設けられる。）に接続されるように構成される。油調整弁７８は、分岐管７６に設けられ、制御装置１００Ｂから受ける制御信号によって開度を調整可能に構成される。なお、油調整弁７８は、開閉動作を行なうだけの簡易なものであってもよい。

制御装置１００Ｂは、圧縮機１０が運転を停止する場合に、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する。具体的には、制御装置１００Ｂは、圧縮機１０が停止する場合、除霜運転終了後に暖房運転を再開させる場合に、油調整弁７８を閉から開に制御する。そうすると、圧縮機１０から出力される高温高圧のガス冷媒及び混合液の一部が、管９０の分岐部７２から分岐管７６を通じて内部熱交換器７０へ供給され、膨張弁３０から出力される低温低圧のガス冷媒及び混合液と熱交換を行なう。

膨張弁３０から出力される低温低圧のガス冷媒及び混合液は、内部熱交換器７０において吸熱することにより乾き度を増加させて室外側熱交換器４０（蒸発器）に流入する。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇し、室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量が増加する。そして、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値まで上昇すると、制御装置１００Ｂは油調整弁７８を閉じ、圧縮機１０を停止させたり、暖房運転を再開させたりする。

なお、この冷凍サイクル装置１Ｂのその他の構成は、図１に示した実施の形態１における冷凍サイクル装置１と同じである。

図１５に示した構成の冷凍サイクル装置１Ｂには、分岐管７６が設けられ、（１）圧縮機１０の運転停止時、（２）圧縮機１０の運転開始時および、（３）除霜運転後の暖房運転再開時に、油調整弁７８が開にされる。これにより、圧縮機１０への液バックが抑制される。

すなわち、上記（１）〜（３）のいずれの場合にも、油調整弁７８が開にされることで室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇する。これにより、圧縮機１０入口の過熱度が上昇し、圧縮機１０への液バックが抑制される。代表として、上記（３）除霜運転後の暖房運転再開時、の制御について説明する。

図１６は、実施の形態２において、除霜運転後の暖房運転再開時に制御装置１００Ｂにより実行される処理の手順を示したフローチャートである。図１６を参照して、このフローチャートは、図１２〜図１４に示した実施の形態１のフローチャートにおいて、ステップＳ１３０，Ｓ１８０に代えてそれぞれステップＳ１３２，Ｓ１８２を含む。なお、図１６のステップＳ１４８は、図１２〜図１４のステップＳ１４２，Ｓ１４４，Ｓ１４６をまとめてあらわしたものである。

ステップＳ１１０において除霜運転から暖房運転に切替える条件が成立したと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１００Ｂは、冷媒の流れる向きが矢印Ｂの向きから矢印Ａの向きに変わるように四方弁９１を切替える（ステップＳ１２０）。続いて、制御装置１００Ｂは、分岐管７６に設けられた油調整弁７８を閉から開にする（ステップＳ１３２）。これにより、上述のように圧縮機１０への液バックが抑制される。ステップＳ１３２の実行後、制御装置１００Ｂは、ステップＳ１４８へ処理を移行する。ステップＳ１４８では、制御装置１００Ｂは、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する。具体的には、制御装置１００Ｂは、膨張弁３０の開度を絞ってもよいし（図７のステップＳ２０）、圧縮機１０の運転周波数を高めてもよいし（図８のステップＳ２１）、室外機ファン４２の回転速度を増加させてもよい（図９のステップＳ２２）。

また、ステップＳ１７０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であると判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、制御装置１００Ｂは、分岐管７６に設けられた油調整弁７８を閉にする（ステップＳ１８２）。

なお、ステップＳ１３２，Ｓ１８２以外のその他のステップにおける処理は、図１２〜図１４の各々に示したフローチャートと同じである。

なお、管９０における分岐部７２と合流部７４との間にさらに調整弁を設け、分岐管７６に設けられる油調整弁７８が開のときは上記調整弁を閉とし、油調整弁７８が閉のときは上記調整弁を開とするようにしてもよい。これにより、圧縮機１０から出力された高温高圧のガス冷媒及び混合液の全量を内部熱交換器７０に通流させ、内部熱交換器７０における熱交換量を大きくすることができる。

また、上記においては、内部熱交換器７０は管９４に設けられ、管９０に分岐管７６を設けるものとしたが、内部熱交換器７０を管９０に設け、管９４に分岐管を設けてもよい。或いは、管９０，９４に内部熱交換器７０を設けることなく、管９０，９４の各々に内部熱交換器７０と接続される分岐管を設けてもよい。

以上のように、実施の形態２においては、内部熱交換器７０が設けられることにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させることができる。また、内部熱交換器７０により、室内側熱交換器２０（凝縮器）内の油滞留量を低下させ、室外側熱交換器４０（蒸発器）への油流入量を増加させることができる。

実施の形態２の冷凍サイクル装置１Ｂによれば、特に、除霜運転終了後の暖房運転再開時に、圧縮機１０への返油量を増加させるとともに、圧縮機１０への液バックを抑制することができる。その結果、暖房運転再開時に発生し得る圧縮機内の油枯渇を抑制し、圧縮機の動作信頼性を向上させることができる。

［実施の形態３］
実施の形態３では、圧縮機１０から高温高圧のガス冷媒及び高油濃度の混合液が出力される管９０に油分離器が設けられ、圧縮機１０が停止する場合に、油分離器により分離された高温高圧かつ高油濃度の混合液が室外側熱交換器４０（蒸発器）の入側へ供給される。これにより、圧縮機１０の停止前や除霜運転完了後の暖房運転再開時に、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるとともに、油分離器から室外側熱交換器４０（蒸発器）へ高油濃度の混合液が供給される。その結果、圧縮機１０の停止時または除霜運転終了後、室外側熱交換器４０（蒸発器）内に潤滑油を滞留させ、圧縮機１０の運転開始時または暖房運転再開時に圧縮機１０への返油量を十分に確保することができる。

図１７は、実施の形態３に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。図１７を参照して、この冷凍サイクル装置１Ｃは、図１に示した実施の形態１における冷凍サイクル装置１の構成において、バイパス管６２、油調整弁６４および制御装置１００に代えて、油分離器８０と、返油管８２と、油調整弁８４と制御装置１００Ｃとを備える。

管９８は、圧縮機１０から出力される冷媒を四方弁９１へ供給する。油分離器８０は、管９８に設けられる。管９４は、膨張弁３０から出力される冷媒を室外側熱交換器４０へ供給する。返油管８２は、油分離器８０と管９４とを接続し、油分離器８０によって分離された潤滑油を管９４へ出力するために設けられる。油調整弁８４は、返油管８２に設けられる。制御装置１００Ｃは、暖房準備制御において、油調整弁８４を閉から開にする制御を行なう。

管９７は、暖房運転において室外側熱交換器４０から出力される冷媒を圧縮機１０へ供給する。バイパス管８７は、返油管８２における油分離器８０と油調整弁８４との間の部分と、管９７とを接続する。

油分離器８０は、圧縮機１０の出口と四方弁９１とを結ぶ管に設けられ、圧縮機１０から出力される高温高圧のガス冷媒と高油濃度の混合液とを分離する。返油管８２は、油分離器８０と、管９４に設けられる合流部８５とを接続する。油調整弁８４は、返油管８２に設けられ、制御装置１００Ｃから受ける制御信号によって開度を調整可能に構成される。なお、油調整弁８４は、開閉動作を行なうだけの簡易なものであってもよい。

矢印Ａで示す向きに冷媒が流れる場合、油分離器８０によって分離された高温高圧のガス冷媒は、管９０へ出力される。油分離器８０においてガス冷媒と分離された高油濃度の混合液は、油調整弁８４が開のときに返油管８２を通じて管９４の合流部８５へ供給される。

制御装置１００Ｃは、圧縮機１０が停止する場合や除霜運転終了後に暖房運転を再開させる際に、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する。具体的には、制御装置１００Ｃは、圧縮機１０を停止する場合に、油調整弁８４を閉から開に制御する。そうすると、油分離器８０において分離された高温で高油濃度の混合液が、油分離器８０から返油管８２を通じて管９４の合流部８５へ供給され、膨張弁３０から出力される低温低圧のガス冷媒及び低油濃度の混合液と合流する。これにより、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が上昇するとともに、圧縮機１０から持ち出された高油濃度の混合液が室外側熱交換器４０（蒸発器）へ供給される。そして、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値まで上昇すると、制御装置１００Ｃは圧縮機１０を停止する。

なお、この冷凍サイクル装置１Ｃのその他の構成は、図１に示した実施の形態１における冷凍サイクル装置１と同じである。

図１８は、実施の形態３において、除霜運転後の暖房運転再開時に制御装置１００Ｃにより実行される処理の手順を示したフローチャートである。図１８を参照して、このフローチャートは、図１２〜図１４に示した実施の形態１のフローチャートにおいて、ステップＳ１３０，Ｓ１８０に代えてそれぞれステップＳ１３４，Ｓ１８４を含む。なお、図１６のステップＳ１４８は、図１２〜図１４のステップＳ１４２，Ｓ１４４，Ｓ１４６をまとめてあらわしたものである。

ステップＳ１１０において除霜運転から暖房運転に切替える条件が成立したと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１００Ｃは、冷媒の流れる向きが矢印Ｂの向きから矢印Ａの向きに変わるように四方弁９１を切替える（ステップＳ１２０）。そして、制御装置１００Ｃは、返油管８２に設けられた油調整弁８４を閉から開にする（ステップＳ１３４）。これにより、上述のように、圧縮機１０への液バックが抑制され、かつ、圧縮機１０への返油量も増加する。ステップＳ１３４の実行後、制御装置１００Ｃは、ステップＳ１４８へ処理を移行する。ステップＳ１４８では、制御装置１００Ｃは、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を上昇させるための制御を実行する。具体的には、制御装置１００Ｃは、膨張弁３０の開度を絞ってもよいし（図７のステップＳ２０）、圧縮機１０の運転周波数を高めてもよいし（図８のステップＳ２１）、室外機ファン４２の回転速度を高めてもよい（図９のステップＳ２２）。

また、ステップＳ１７０において室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度が目標値以上であると判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、制御装置１００Ｃは、返油管８２に設けられた油調整弁８４を閉にする（ステップＳ１８４）。

なお、ステップＳ１３４，Ｓ１８４以外のその他のステップにおける処理は、図１２〜図１４に示したフローチャートと同じである。

実施の形態３の冷凍サイクル装置１Ｃによれば、特に、除霜運転終了後の暖房運転再開時に、圧縮機１０への返油量を増加させるとともに、圧縮機１０への液バックを抑制することができる。その結果、暖房運転再開時に発生し得る圧縮機内の油枯渇を抑制し、圧縮機の動作信頼性を向上させることができる。

［実施の形態４］
上記の実施の形態３では、油分離器８０において分離された高油濃度の混合液を、返油管８２を通じて室外側熱交換器４０（蒸発器）の入側に供給するものとしたが、実施の形態４では、油分離器８０において分離された高油濃度の混合液が圧縮機１０へ直接戻されるような構成を採用する。これにより、冷媒回路への油の持ち出し量を低減することができ、圧縮機１０の動作信頼性を向上させることができる。

図１９は、実施の形態４に従う冷凍サイクル装置１Ｄの全体構成図である。図１９を参照して、この冷凍サイクル装置１Ｄは、図１７に示した冷凍サイクル装置１Ｃの構成において、分岐部８６と、バイパス管８７と、合流部８８とをさらに備える。

分岐部８６は、返油管８２において油分離器８０と油調整弁８４との間に設けられる。バイパス管８７は、分岐部８６と管９６に設けられる合流部８８とを接続する。このようなバイパス管８７が設けられることによって、油調整弁８４が閉じられた通常運転中は、油分離器８０において分離された混合液が返油管８２、分岐部８６、バイパス管８７及び合流部８８を通じて圧縮機１０へ戻される。また、実施の形態３で説明したように油調整弁８４が開けられる場合においても、油分離器８０によって分離された混合液の一部がバイパス管８７を通じて圧縮機１０へ戻される。

したがって、実施の形態４によれば、冷媒回路への油の持ち出し量を低減し、圧縮機１０の潤滑性を十分確保することによって圧縮機１０の動作信頼性を高めることができる。

なお、上記の各実施の形態及び各変形例については、適宜組合わせて実施することができる。いくつかの実施の形態又は変形例を組合わせることにより、圧縮機１０が停止する場合には、室外側熱交換器４０（蒸発器）出口の過熱度を速やかに高めて室外側熱交換器４０（蒸発器）内の油滞留量を速やかに増加させることができる。また、圧縮機１０の運転開始時には、液バックをより確実に抑制するとともに、圧縮機１０への返油量もさらに増加させることができる。

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。本発明の範囲は、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及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。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 冷凍サイクル装置、１０ 圧縮機、２０ 室内側熱交換器、２２ 室内機ファン、３０ 膨張弁、４０ 室外側熱交換器、４２ 室外機ファン、５２ 圧力センサ、５４ 温度センサ、６０，７２，８６ 分岐部、６２，８７ バイパス管、６４，７８，８４ 油調整弁、６６，７４，８５，８８ 合流部、７０ 内部熱交換器、７６ 分岐管、８０ 油分離器、８２ 返油管、９０，９２，９４，９６ 管、９１ 四方弁、１００，１００Ｂ，１００Ｃ 制御装置。

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、
   第１の熱交換器と、
   第２の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを結ぶ冷媒経路の途中に配置された膨張弁と、
   前記圧縮機から出力される冷媒が前記第１の熱交換器に供給されるとともに、前記第２の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第１の方向と、前記圧縮機から出力される冷媒が前記第２の熱交換器に供給されるとともに、前記第１の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第２の方向との間で、冷媒の流れる方向を切替えることが可能に構成された四方弁と、
   前記第２の方向に冷媒が流れる除霜運転から前記第１の方向に冷媒が流れる暖房運転に切替えるために前記四方弁を制御し、かつ、前記第２の熱交換器から前記圧縮機に戻される冷媒の過熱度を上昇させる暖房準備制御を実行した後に、前記暖房運転を開始する制御装置と、
   前記暖房運転において前記圧縮機から出力される冷媒と前記膨張弁から出力される冷媒との間で熱交換を行なうように構成された内部熱交換器と、
   前記暖房運転において前記圧縮機から前記第１の熱交換器へ供給される冷媒を分岐させて前記内部熱交換器に供給する分岐管と、
   前記分岐管に設けられる調整弁とを備え、
   前記暖房準備制御は、前記調整弁を閉から開にする制御を含む、冷凍サイクル装置。
2. 冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、
   第１の熱交換器と、
   第２の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを結ぶ冷媒経路の途中に配置された膨張弁と、
   前記圧縮機から出力される冷媒が前記第１の熱交換器に供給されるとともに、前記第２の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第１の方向と、前記圧縮機から出力される冷媒が前記第２の熱交換器に供給されるとともに、前記第１の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第２の方向との間で、冷媒の流れる方向を切替えることが可能に構成された四方弁と、
   前記第２の方向に冷媒が流れる除霜運転から前記第１の方向に冷媒が流れる暖房運転に切替えるために前記四方弁を制御し、かつ、前記第２の熱交換器から前記圧縮機に戻される冷媒の過熱度を上昇させる暖房準備制御を実行した後に、前記暖房運転を開始する制御装置と、
   前記圧縮機から出力される冷媒を前記四方弁へ供給する第１の管と、
   前記第１の管に設けられる油分離器と、
   前記膨張弁から出力される冷媒を前記第２の熱交換器へ供給する第２の管と、
   前記油分離器と前記第２の管とを接続し、前記油分離器によって分離された潤滑油を前記第２の管へ出力するための第３の管と、
   前記第３の管に設けられる調整弁とを備え、
   前記暖房準備制御は、前記調整弁を閉から開にする制御を含む、冷凍サイクル装置。
3. 前記暖房運転において前記第２の熱交換器から出力される冷媒を前記圧縮機へ供給する第４の管と、
   前記第３の管における前記油分離器と前記調整弁との間の部分と、前記第４の管とを接続するバイパス管をさらに備える、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記暖房準備制御は、前記膨張弁の開度を閉方向に変化させる制御をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記暖房準備制御は、前記圧縮機の運転周波数を高める方向に変化させる制御をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第２の熱交換器に空気を送風するファンをさらに備え、
   前記暖房準備制御は、前記ファンの回転速度を増加させる方向に変化させる制御をさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 冷凍サイクル装置の制御方法であって、
   前記冷凍サイクル装置は、
   冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、
   第１の熱交換器と、
   第２の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを結ぶ冷媒経路の途中に配置された膨張弁と、
   前記圧縮機から出力される冷媒が前記第１の熱交換器に供給されるとともに、前記第２の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第１の方向と、前記圧縮機から出力される冷媒が前記第２の熱交換器に供給されるとともに、前記第１の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第２の方向との間で、冷媒の流れる方向を切替えることが可能に構成された四方弁と、
   暖房運転において前記圧縮機から出力される冷媒と前記膨張弁から出力される冷媒との間で熱交換を行なうように構成された内部熱交換器と、
   前記暖房運転において前記圧縮機から前記第１の熱交換器へ供給される冷媒を分岐させて前記内部熱交換器に供給する分岐管と、
   前記分岐管に設けられる調整弁とを備え、
   前記制御方法は、
   前記第２の方向に冷媒が流れる除霜運転から前記第１の方向に冷媒が流れる暖房運転に切替えるために前記四方弁を制御するステップと、
   前記四方弁を切替えた後に前記第２の熱交換器から前記圧縮機に戻される冷媒の過熱度を上昇させるために前記調整弁を閉から開にする暖房準備制御を実行するステップと、
   前記暖房準備制御が実行された後に前記暖房運転を開始するステップとを備える、冷凍サイクル装置の制御方法。
8. 冷凍サイクル装置の制御方法であって、
   前記冷凍サイクル装置は、
   冷媒を圧縮するように構成された圧縮機と、
   第１の熱交換器と、
   第２の熱交換器と、
   前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とを結ぶ冷媒経路の途中に配置された膨張弁と、
   前記圧縮機から出力される冷媒が前記第１の熱交換器に供給されるとともに、前記第２の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第１の方向と、前記圧縮機から出力される冷媒が前記第２の熱交換器に供給されるとともに、前記第１の熱交換器から冷媒が前記圧縮機に戻される第２の方向との間で、冷媒の流れる方向を切替えることが可能に構成された四方弁と、
   前記第２の方向に冷媒が流れる除霜運転から前記第１の方向に冷媒が流れる暖房運転に切替えるために前記四方弁を制御し、かつ、前記第２の熱交換器から前記圧縮機に戻される冷媒の過熱度を上昇させる暖房準備制御を実行した後に、前記暖房運転を開始する制御装置と、
   前記圧縮機から出力される冷媒を前記四方弁へ供給する第１の管と、
   前記第１の管に設けられる油分離器と、
   前記膨張弁から出力される冷媒を前記第２の熱交換器へ供給する第２の管と、
   前記油分離器と前記第２の管とを接続し、前記油分離器によって分離された潤滑油を前記第２の管へ出力するための第３の管と、
   前記第３の管に設けられる調整弁とを備え、
   前記制御方法は、
   前記第２の方向に冷媒が流れる除霜運転から前記第１の方向に冷媒が流れる暖房運転に切替えるために前記四方弁を制御するステップと、
   前記四方弁を切替えた後に前記第２の熱交換器から前記圧縮機に戻される冷媒の過熱度を上昇させるために前記調整弁を閉から開にする暖房準備制御を実行するステップと、
   前記暖房準備制御が実行された後に前記暖房運転を開始するステップとを備える、冷凍サイクル装置の制御方法。

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