WO2006126396A1

WO2006126396A1 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: WO2006126396A1
Application number: PCT/JP2006/309410
Authority: WO
Inventors: Tomoichiro Tamura; Hiroshi Hasegawa; Masaru Matsui; Atsuo Okaichi; Takeshi Ogata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2006-11-30
Also published as: JPWO2006126396A1; JP4065313B2

Abstract

　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と、油分離器９と圧縮機１の入口側配管１３とを接続する油供給管７とを備えている。油供給管７には、開度を制御可能な弁８と、高圧冷媒と潤滑油とを熱交換させることによって潤滑油を加熱する加熱器６Ａとが設けられている。入口側配管１３と蒸発器５にはそれぞれ、温度センサ１２，１４が設けられている。コントローラ１５は温度センサ１２，１４の検出値に基づいて弁８の開度を制御する。

Description

明細書

冷凍サイクル装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] V、わゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置にお!、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。

[0003] 膨張機を備えた冷凍サイクル装置では、圧縮機だけでなぐ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。

[0004] 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。

発明の開示

[0005] 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、ては圧縮機の信頼性が低下する。

[0006] 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。

[0007] 本発明は、力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。

[0008] 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。

[0009] 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さる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]実施の形態 1に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図

[図 2]実施の形態 2に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図

[図 3]実施の形態 2における弁の制御フローチャート [図 4]実施の形態 3に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図

[図 5]実施の形態 4に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図

[図 6]実施の形態 5に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図

[図 7]油分離器の模式図

発明を実施するための最良の形態

[0011] 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。

[0012] (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!ヽる。

[0013] 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ィ匕炭素 (CO )が充填されている。ただし、

2

冷媒の種類は特に限定されるものではない。

[0014] 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。

[0015] 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。

[0016] 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工ネルギ一に変換する。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。

[0017] 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。

[0018] 放熱器 2及び蒸発器 5の構成も何ら限定されなヽ。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。

[0019] 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相状態の冷媒力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 l ipが接続されている。

[0020] 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、るように、放熱器力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。

[0021] 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、シェルァ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會である。

[0022] 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^^であることが好ましい。

[0023] 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ぐ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ぐ膨張機 3と蒸発器 5の間に設けられていてもよい。

[0024] 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、圧縮機力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ぐ圧縮機 1の制御等も行ってもよいことは勿論である。

[0025] 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との合流点力も見て圧縮機 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。

[0026] 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〖こおいて潤滑油力分離される。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。

[0027] 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

[0028] 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。

[0029] 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ちょい。

[0030] 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。

[0031] 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 performan ce)、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のコンパクトィ匕を図ることも可能である。

[0032] 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。

[0033] 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。

[0034] (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

[0035] 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ぐ圧縮機 1の制御を行うコントローラに兼用されていてもよい。

[0036] 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 Τ3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。

[0037] コントローラ 15は、ステップ S1において、吐出温度 Τ2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。

[0038] S1にお、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 S 2に進み、過熱度 TSHが予め定めた所定値 Ta以上カゝどうかを判断する。過熱度 TS H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。

[0039] 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ヨンや設置条件が拡大する。

[0040] 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。

[0041] 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、いわゆる空気熱交翻カゝらなり、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翻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〖こ、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、てもよ、ことは勿論である。

[0042] 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。

[0043] (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と一体ィ匕されている、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、る。

[0044] 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。

[0045] (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。

[0046] 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 1 3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。

[0047] (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 1 7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!/ヽ。

[0048] 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 2 8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。

[0049] 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に向力う油供給管 7の流路抵抗値が大きくなるため、潤滑油は油供給管 7ではなぐ蒸発器 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。

[0050] 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。

[0051] 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。

[0052] (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 1

3に接続されていた。し力しながら、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ぐ油供給管 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, 2

8や油ポンプ 8aを制御することができる。

[0053] 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の代わりにキヤビラリ一チューブ等の絞り機構を設けるようにしてちよい。

[0054] 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ぐまた、真っ直ぐな管であることが好ましい。

[0055] 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。

[0056] 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。

Claims

請求の範囲

[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、

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を備えている、請求項 1に記載の冷凍サイクル装置。

[3] 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備え

、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、請求項 1に記載の冷凍サイクル装置。

[4] 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、請求項 1に記載の冷凍サイクル装置。

[5] 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、る、請求項 1に記載の冷凍サイクル装置。

[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 1に記載の冷凍サイクル装置。

[9] 前記圧縮機力吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサと、

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コントローラと、

をさらに備えた、請求項 1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力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に記載の冷凍サイクル装置。