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WO2007123085A1 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置 Download PDF

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Publication number
WO2007123085A1
WO2007123085A1 PCT/JP2007/058281 JP2007058281W WO2007123085A1 WO 2007123085 A1 WO2007123085 A1 WO 2007123085A1 JP 2007058281 W JP2007058281 W JP 2007058281W WO 2007123085 A1 WO2007123085 A1 WO 2007123085A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
oil
compressor
casing
expander
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/058281
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Katsumi Sakitani
Tetsuya Okamoto
Masakazu Okamoto
Eiji Kumakura
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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 Daikin Industries, Ltd. filed Critical Daikin Industries, Ltd.
Priority to AU2007241898A priority Critical patent/AU2007241898B2/en
Priority to EP07741717.8A priority patent/EP2012075B1/en
Priority to CN2007800139065A priority patent/CN101427084B/zh
Priority to US12/226,435 priority patent/US7918096B2/en
Publication of WO2007123085A1 publication Critical patent/WO2007123085A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F25B31/004—Lubrication oil recirculating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2313/02742—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using two four-way valves
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus, and particularly relates to measures for supplying lubricating oil to a compressor and an expander.
  • Patent Document 1 discloses a refrigeration apparatus including a compressor that compresses a refrigerant and a power recovery expander that expands the refrigerant.
  • the expander is connected to the compressor by a single shaft, and the power obtained by the expander is used to drive the compressor.
  • an electric motor is connected to the compressor, and a generator is connected to the expander. In this refrigeration system, the compressor is driven by the electric motor to compress the refrigerant, while the generator is driven from the expander to generate power!
  • Patent Document 2 A fluid machine in which an expander and a compressor are connected by a single shaft is disclosed in Patent Document 2, for example.
  • a compression mechanism as a compressor, an expansion mechanism as an expander, and a shaft connecting both are accommodated in one casing.
  • an oil supply passage is formed inside the shaft, and lubricating oil accumulated in the bottom of the casing is supplied to the compression mechanism and the expansion mechanism through the oil supply passage.
  • Patent Document 3 discloses a so-called hermetic compressor.
  • the compression mechanism and the electric motor are housed in one casing.
  • an oil supply passage is formed in the drive shaft of the compression mechanism, and lubricating oil accumulated at the bottom of the casing is supplied to the compression mechanism through the oil supply passage.
  • this type of hermetic compressor can be used.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-241033
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-299632
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-002832 Disclosure of the invention
  • a compressor having a structure in which a compression mechanism is accommodated in a casing and lubricating oil stored in the casing is supplied to the compression mechanism is known. Further, it is conceivable for the expander to have a structure in which the expansion mechanism is accommodated in the casing and the lubricating oil stored in the casing is supplied to the expansion mechanism.
  • a compressor and an expander each having a casing are individually provided in the refrigerant circuit, and the compressor includes lubricating oil in the casing. It is conceivable that the compression mechanism is lubricated by using the oil, and the expansion mechanism is lubricated by using the lubricating oil in the casing in the expander. However, in the refrigeration apparatus having such a configuration, there is a risk that the lubricating oil is biased to one of the compressor and the expander, causing troubles such as seizure.
  • the compression can be performed.
  • the amount of lubricating oil in the casing is secured in both the compressor and expander.
  • the present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus in which a compressor and an expander each having an individual casing are provided in a refrigerant circuit. Therefore, it is to ensure the reliability by preventing the uneven distribution of lubricating oil.
  • a first invention includes a refrigerant circuit (11) of a vapor compression refrigeration cycle having a compressor (20) and an expander (30), and the compressor (20) includes a compressor casing. (24) and a compression mechanism provided in the compressor casing (24), and compresses the refrigerant drawn directly from the external force of the compressor casing (24) and discharges the refrigerant into the compressor casing (24).
  • the expander (30) includes an expander casing ( 34) and the refrigerant that is provided in the expander casing (34) and flows directly from the outside of the expander casing (34) is expanded to directly flow out of the expander casing (34).
  • An refrigeration system comprising an expansion mechanism (31) and an oil reservoir (37) for lubricating oil supplied to the expansion mechanism (31) in the expander casing (34)! ing.
  • the present invention provides an oil distribution pipe connected between the oil sump (27) in the compressor casing (24) and the oil sump (37) in the expander casing (34) to move the lubricating oil. (41). Further, the expander casing (34) is connected in the middle of the discharge side piping of the compressor (20) so that the discharge refrigerant of the compressor (20) flows therethrough.
  • the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (11) while sequentially repeating the compression, condensation, expansion, and evaporation processes.
  • the compressor (20) the refrigerant flowing from the outside is directly sucked into the compression mechanism (21) and compressed, and then discharged into the compressor casing (24).
  • the refrigerant in the compressor casing (24) flows out of the compressor (20) through a discharge side pipe (discharge pipe). That is, the compressor (20) according to the present invention is a so-called high-pressure dome type in which the compressor casing (24) has a high pressure.
  • the oil sump (27) force is also supplied to the compression mechanism (21), and a part of the supplied lubricant is compressed by the compression mechanism (21). At the same time, it is discharged into the compressor casing (24). Part of the discharged lubricating oil flows out of the compressor (20) together with the refrigerant, and the rest is separated from the refrigerant and stored in the oil sump (27) in the compressor casing (24). It is.
  • the expander (30) power is generated by the expansion of the refrigerant by the expansion mechanism (31).
  • the oil sump (37) is also supplied with lubricating oil to the expansion mechanism (31), and a part of the supplied lubricating oil is used together with the refrigerant expanded by the expansion mechanism (31).
  • Expander (30) Lubricating oil spilled from the compressor (20) and expander (30) circulates in the refrigerant circuit (11) together with the refrigerant, and the compressor (20) is returned to the expander (30).
  • the refrigerant and the lubricating oil that have flowed out of the compressor casing (24) into the discharge pipe flow into the expander casing (34).
  • the refrigerant flowing into the expander casing (34) flows out to the discharge pipe after the lubricating oil is separated. That is, in the present invention, the refrigerant discharged from the compression mechanism (21) passes through the expander casing (34). Thereby, even during operation of the compressor (20) and the expander (30), the internal pressure of the compressor casing (24) and the internal pressure of the expander casing (34) become substantially equal. That is, the pressure in the casings (24, 34) is equalized.
  • the lubricating oil that has flowed out of the expansion mechanism (31) force of the expander (30) flows through the refrigerant circuit (11) together with the refrigerant, and is sucked into the compression mechanism (21) of the compressor (20), and is compressed into the compressor casing ( 24) It is discharged into the inside.
  • the oil sump (27) in the compressor casing (24) and the oil sump (37) in the expander casing (34) communicate with each other via an oil distribution pipe (41).
  • an oil distribution pipe (41) As a result, for example, when the return amount of the lubricant is biased toward the compressor (20) and the amount of lubricant stored in the compressor casing (24) becomes excessive, the excess in the compressor casing (24) The lubricating oil flows into the expander casing (34) through the oil distribution pipe (41).
  • the oil sump (27, 37) force with excess lubricating oil Oil sump with insufficient lubricating oil ( 27,37) Lubricant moves.
  • the refrigerant circuit (11) is provided upstream of the expander casing (34) in the discharge side piping of the compressor (20).
  • An oil separator (60) for separating the lubricating oil and an oil return pipe (61) for supplying the lubricating oil from the oil separator (60) into the expander casing (34) is there.
  • the lubricating oil that flows out together with the refrigerant into the compressor casing (24) force discharge pipe is separated from the refrigerant in the oil separator (60).
  • the oil separated by this oil separator (60) Lubricating oil is fed into the expander casing (34) through the oil return pipe (61).
  • the lubricating oil that cannot be separated from the refrigerant in the oil separator (60) flows out of the oil separator (60) together with the refrigerant, flows into the expander casing (34), and is separated from the refrigerant. . That is, the lubricating oil flowing out from the compressor (20) is reliably returned into the expander casing (34).
  • a third invention is the above-mentioned first invention, wherein the refrigerant circuit (11) is provided upstream of the expander casing (34) in the discharge-side piping of the compressor (20).
  • An oil separator (60) for separating the lubricating oil and an oil return pipe (62) for supplying the lubricating oil from the oil separator (60) into the compressor casing (24) is there.
  • the lubricating oil flowing out together with the refrigerant to the compressor casing (24) force discharge pipe is separated from the refrigerant in the oil separator (60).
  • the lubricating oil separated by the oil separator (60) is sent into the compressor casing (24) through the oil return pipe (62).
  • the lubricating oil that cannot be separated from the refrigerant in the oil separator (60) flows out of the oil separator (60) together with the refrigerant, flows into the expander casing (34), and is separated from the refrigerant. . That is, most of the lubricating oil flowing out from the compressor (20) is returned to the compressor casing (24).
  • the refrigerant circuit (11) is provided downstream of the expander casing (34) in the piping on the discharge side of the compressor (20).
  • An oil separator (70) for separating the lubricating oil and an oil return pipe (71) for supplying the lubricating oil from the oil separator (70) into the expander casing (34) is there.
  • the lubricating oil that flows out together with the refrigerant into the compressor casing (24) force discharge pipe flows into the expander casing (34) and is separated from the refrigerant.
  • the lubricating oil that cannot be separated from the refrigerant flows out of the expander casing (34) with the refrigerant, and is separated from the refrigerant in the oil separator (70).
  • the lubricating oil separated by the oil separator (70) is sent into the expander casing (34) through the oil return pipe (71). That is, the lubricating oil that has flowed out of the compressor (20) is reliably returned into the expander casing (34).
  • the oil sump (37) of the expander (30) the lubricating oil is insufficient from one side through the oil circulation pipe (41) and moves to the other side.
  • the refrigerant circuit (11) is provided downstream of the expander casing (34) in the discharge side piping of the compressor (20), and An oil separator (70) for separating the lubricating oil and an oil return pipe (72) for supplying the lubricating oil from the oil separator (70) into the compressor casing (24) is there.
  • the lubricating oil that flows out together with the refrigerant into the compressor casing (24) force discharge pipe flows into the expander casing (34) and is separated from the refrigerant.
  • the lubricating oil that cannot be separated from the refrigerant flows out of the expander casing (34) with the refrigerant, and is separated from the refrigerant in the oil separator (70).
  • the lubricating oil separated by the oil separator (70) is sent into the compressor casing (24) through the oil return pipe (72). That is, most of the lubricating oil that has flowed out of the compressor (20) is returned to the expander casing (34).
  • the lubricating oil is passed through the oil circulation pipe (41) from one side where the lubricating oil is excessive. In short, move to the other.
  • a sixth invention is the oil separator according to the first invention, wherein the refrigerant circuit (11) is provided in a pipe on the outflow side of the expander (30) to separate the refrigerant and the lubricating oil. 75) and an oil return pipe (76) for supplying lubricating oil from the oil separator (75) to the pipe on the suction side of the compressor (20).
  • the lubricating oil flowing out together with the refrigerant from the expansion mechanism (31) is separated from the refrigerant in the oil separator (75).
  • the lubricating oil separated by the oil separator (75) flows through the oil return pipe (76) to the suction pipe of the compressor (20), and is sucked into the compression mechanism (21) together with the refrigerant.
  • the lubricating oil sucked into the compression mechanism (21) is discharged into the compressor casing (24) together with the compressed refrigerant, and part of the lubricating oil is separated from the refrigerant and stored in the oil sump (27).
  • a seventh invention is the above-mentioned first invention, comprising adjusting means (50) for adjusting the flow condition of the lubricating oil in the oil circulation pipe (41).
  • the flow condition of the lubricating oil flowing through the oil flow pipe (41) is adjusted by the adjusting means (50). That is, the flow condition of the lubricating oil moving between the compressor casing (24) and the expander casing (34) through the oil flow pipe (41) is adjusted by the adjusting means (50).
  • the adjusting means (50) includes an oil sump (27) in the compressor casing (24) or an expander casing (34).
  • An oil level detector (51) for detecting the position of the oil level in the oil sump (37), and an opening based on an output signal of the oil level detector (51) and provided in the oil distribution pipe (41).
  • a control valve (52) to be controlled.
  • the adjusting means (50) includes the oil level detector (51) and the control valve (52).
  • the amount of lubricating oil stored in the compressor casing (24) correlates with the oil level in the oil reservoir (27) in the compressor casing (24).
  • the amount of lubricating oil stored in the expander casing (34) correlates with the oil level in the oil reservoir (37) in the expander casing (34). If information on the position of the oil level in either the oil sump (27) in the compressor casing (24) or the oil sump (37) in the expander casing (34) is obtained, the information is based on that information. Therefore, it is possible to determine whether the compressor (20) and the expander (30) have excessive or insufficient lubricating oil!
  • the position of the oil level in either the oil sump (27) in the compressor casing (24) or the oil sump (37) in the expander casing (34) is determined by the oil level detector (51).
  • the flow rate of the lubricating oil in the oil circulation pipe (41) is controlled by controlling the opening of the control valve (52) according to the output signal of the oil level detector (51).
  • the expander casing (34) is provided in the middle of the discharge pipe of the compressor (20) so that the refrigerant discharged from the compressor (20) passes through the expander casing (34). did.
  • the lubricating oil that has flowed out of the compressor (20) can be separated from the refrigerant in the expander casing (34) and collected, and can be collected in the compressor casing (24) and in the expander casing (34).
  • the compressor casing (24) An oil distribution pipe (41) that connects the oil sump (27) and the oil sump (37) of the expander casing (34) is provided.
  • the lubricant discharged from the compressor (20) is separated by the expander casing (34). That is, lubricating oil is collected on the discharge side of the compressor (20). Accordingly, the amount of lubricating oil flowing into the heat exchanger for heat dissipation disposed between the discharge side of the compressor (20) and the inflow side of the expander (30) can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the heat dissipation of the refrigerant in the heat exchanger for heat dissipation being inhibited by the lubricating oil, and the performance of this heat exchanger can be fully exhibited.
  • the oil separator (60) Since the oil separator (60) is installed in the discharge pipe between (34), the lubricating oil flowing out from the compressor (20) is surely connected between the oil separator (60) and the expander casing (34). To be collected. Therefore, the amount of lubricating oil flowing into the heat exchanger for heat dissipation can be greatly reduced. The heat dissipation of the refrigerant in the heat exchanger for heat dissipation can be greatly suppressed from being obstructed by the lubricating oil, and the performance of this heat exchange can be fully exhibited.
  • the oil separator (70) is provided downstream of the expander casing (34) in the discharge pipe of the compressor (20), the compressor Lubricating oil flowing out of (20) is reliably collected by the oil separator (60) and the expander casing (34). Therefore, the amount of lubricating oil flowing into the heat exchanger for heat dissipation can be greatly reduced. The heat dissipation of the refrigerant in the heat exchanger for heat dissipation can be greatly suppressed from being obstructed by the lubricating oil, and the performance of this heat exchange can be fully exhibited.
  • the lubricating oil is collected by the oil separator (75) provided on the outflow side of the expander (30), the oil separator (75) and the compressor ( The amount of lubricating oil flowing into the heat exchanger for heat absorption placed between the suction side of 20) can be reduced. Therefore, for endothermic In this heat exchanger, the heat absorption of the refrigerant can be prevented from being inhibited by the lubricating oil, and the heat exchange performance can be sufficiently exhibited.
  • the oil circulation pipe (41) is provided with the adjusting means (50) for adjusting the flow condition of the lubricating oil, the compressor casing (24 ) And expander casing (34), the amount of lubricating oil stored can be controlled more accurately. As a result, the reliability of the refrigeration apparatus (10) can be further improved.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing the configuration of a refrigerant circuit in Embodiment 1 and the flow of refrigerant during cooling operation.
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram showing the configuration of the refrigerant circuit in Embodiment 1 and the flow of refrigerant during heating operation.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the refrigerant circuit in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in the second embodiment.
  • FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in a modification of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in the third embodiment.
  • FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in a modification of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in a first modification of the other embodiment.
  • FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in a second modification of the other embodiment.
  • FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in a third modification of the other embodiment.
  • FIG. 12 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigerant circuit in a fourth modification of the other embodiment.
  • Oil level sensor oil level detector
  • the first embodiment is an air conditioner (10) configured by a refrigeration apparatus according to the present invention.
  • the air conditioner (10) of the present embodiment includes a refrigerant circuit (11).
  • the refrigerant circuit (11) includes a compressor (20), an expander (30), and outdoor heat exchange (14). And an indoor heat exchanger (15), a first four-way switching valve (12), and a second four-way switching valve (13).
  • the refrigerant circuit (11) is filled with carbon dioxide (CO 2) as a refrigerant.
  • CO 2 carbon dioxide
  • the discharge pipe (26) is connected to the first port of the first four-way switching valve (12), and the suction pipe (25) is connected to the second port of the first four-way switching valve (12). It is connected.
  • the expander (30) has an outflow pipe (36) connected to the first port of the second four-way switching valve (13) and an inflow pipe (35) connected to the second port of the second four-way switching valve (13). It is connected.
  • One end of the outdoor heat exchanger (14) is connected to the third port of the first four-way switching valve (12), and the other end is connected to the fourth port of the second four-way switching valve (13).
  • the indoor heat exchanger (15) has one end connected to the third port of the second four-way switching valve (13) and the other end connected to the fourth port of the first four-way switching valve (12).
  • the suction pipe (25) and discharge pipe (26) of the compressor (20) and the inflow pipe (35) and outflow pipe (36) of the expander (30) will be described in detail later. To do.
  • the outdoor heat exchange (14) is an air heat exchange for exchanging heat between the refrigerant and the outdoor air.
  • Indoor heat exchange (15) is air heat exchange for exchanging heat between the refrigerant and room air.
  • the first port and the third port communicate with each other, and the second port and the fourth port communicate with each other (FIG. 1).
  • the state indicated by the solid line in FIG. 2 and the state in which the first port and the fourth port communicate with each other and the second port and the third port communicate with each other has been.
  • the compressor (20) is a so-called high pressure dome type hermetic compressor.
  • the compressor (20) includes a compressor casing (24) formed in a vertically long cylindrical shape.
  • a compressor mechanism (21), an electric motor (23), and a drive shaft (22) are accommodated in the compressor casing (24).
  • the compression mechanism (21) constitutes a so-called rotary positive displacement fluid machine.
  • the electric motor (23) is disposed above the compression mechanism (21).
  • the drive shaft (22) extends in the vertical direction and connects the compression mechanism (21) and the electric motor (23).
  • Refrigerating machine oil as lubricating oil is stored at the bottom of the compressor casing (24). That is, an oil sump (27) is formed in the compressor casing (24).
  • the drive shaft (22) constitutes an oil supply mechanism for supplying refrigeration oil from the oil reservoir (27) to the compression mechanism (21).
  • an oil supply passage extending in the axial direction is formed inside the drive shaft (22).
  • the oil supply passage opens at the lower end of the drive shaft (22) and constitutes a so-called centrifugal pump.
  • the lower end of the drive shaft (22) is immersed in the oil sump (27).
  • the expander (30) includes an expander casing (34) formed in a vertically long cylindrical shape.
  • An expansion mechanism (31), a generator (33), and an output shaft (32) are housed inside the expander casing (34).
  • the expansion mechanism (31) constitutes a so-called rotary positive displacement fluid machine.
  • a generator (33) is disposed below the expansion mechanism (31).
  • the output shaft (32) extends in the vertical direction and connects the expansion mechanism (31) and the generator (33).
  • Refrigerating machine oil as lubricating oil is stored at the bottom of the expander casing (34). That is, an oil sump (37) is formed in the expander casing (34).
  • the output shaft (32) constitutes an oil supply mechanism for supplying refrigeration oil to the oil sump (37) force expansion mechanism (31).
  • an oil supply passage extending in the axial direction is formed inside the output shaft (32).
  • the oil supply passage opens at the lower end of the output shaft (32) and constitutes a so-called centrifugal pump.
  • the lower end of the output shaft (32) is immersed in the oil sump (37).
  • the oil in the oil sump (37) is also sucked into the oil supply passage by the centrifugal pump action.
  • the refrigerating machine oil sucked into the oil supply passage is supplied to the expansion mechanism (31) and used for lubrication of the expansion mechanism (31).
  • the expander casing (34) is provided with the inflow pipe (35) and the outflow pipe (36) described above. Both the inflow pipe (35) and the outflow pipe (36) penetrate the vicinity of the upper end of the trunk of the expander casing (34). The end of the inflow pipe (35) is directly connected to the expansion mechanism (31). The outflow pipe (36) has a start end directly connected to the expansion mechanism (31). The expansion mechanism (31) expands the refrigerant that has flowed through the inflow pipe (35), and sends the expanded refrigerant directly out of the expander casing (34) through the outflow pipe (36). That is, in the expander (30), the inflow pipe ( The refrigerant flowing through 35) does not flow into the internal space of the expander casing (34) but passes only through the expander mechanism (31).
  • the compressor casing (24) is provided with the above-described suction pipe (25) and discharge pipe (26).
  • the suction pipe (25) passes through the vicinity of the lower end of the body of the compressor casing (24), and the end is directly connected to the compression mechanism (21).
  • the discharge pipe (26) of the present embodiment is composed of a first high pressure pipe (28) and a second high pressure pipe (29).
  • the first high-pressure pipe (28) is connected between the compressor casing (24) and the expander casing (34). Specifically, one end of the first high-pressure pipe (28) passes through the vicinity of the upper end of the body of the compressor casing (24), and the start end is a space above the electric motor (23) in the compressor casing (24). Is open. The other end of the first high-pressure pipe (28) opens into a space between the expansion mechanism (31) and the generator (33) in the internal space of the expander casing (34).
  • first four-way selector valve (12) Connected between the first four-way selector valve (12) and the expander casing (34).
  • one end of the second high-pressure pipe (29) penetrates the body of the expander casing (34), and the start end is the expansion mechanism (31) and the generator (33) in the expander casing (34). Open in the space between.
  • the other end of the second high-pressure pipe (29) is connected to the first port of the first four-way switching valve (12). That is, the expander casing (34) is connected in the middle of the discharge side pipe (that is, the discharge pipe (26)) of the compressor (20).
  • the compressor (20) the refrigerant whose suction pipe (25) force is directly sucked into the compression mechanism (21) is compressed and then discharged into the compressor casing (24). That is, the compressor casing (24) is configured as a high-pressure space.
  • the discharged refrigerant in the compressor casing (24) passes through the first high-pressure pipe (28), the expander casing (34), and the second high-pressure pipe (29) in this order, and the outdoor heat exchanger (14) or It flows to the indoor heat exchanger (15).
  • the refrigerant circuit (11) of the present embodiment has a heat exchange functioning as a radiator after all of the refrigerant discharged from the compressor (20) has circulated through the internal space of the expander casing (34). It is configured to flow to (14, 15).
  • the compressor casing (24) and the expander casing (34) are filled with the high-pressure refrigerant and the internal pressures are substantially equal. That is, in the present embodiment, the first high pressure pipe (28) and the second high pressure pipe (29) are the refrigerant of the compressor (20).
  • a pressure equalizing passage for equalizing the inside of the compressor casing (24) and the expander casing (34) with a high pressure is formed.
  • An oil circulation pipe (41) is provided between the compressor casing (24) and the expander casing (34).
  • the oil circulation pipe (41) constitutes an oil flow passage.
  • One end of the oil circulation pipe (41) is connected to the lower part of the side surface of the compressor casing (24).
  • One end of the oil flow pipe (41) is higher than the lower end of the drive shaft (22) by a predetermined value, and is open to the internal space of the compressor casing (24) at a position.
  • the oil level of the oil sump (27) in the compressor casing (24) is located above one end of the oil circulation pipe (41).
  • the other end of the oil circulation pipe (41) is connected to the lower part of the side surface of the expander casing (34).
  • the other end of the oil circulation pipe (41) opens into the internal space of the expander casing (34) at a position higher than the lower end of the output shaft (32) by a predetermined value. Under normal operating conditions, the oil level of the oil sump (37) in the expander casing (34) is located above the other end of the oil circulation pipe (41).
  • the oil distribution pipe (41) is provided with an oil amount adjustment valve (52).
  • This oil amount adjusting valve (52) is an electromagnetic valve that opens and closes in response to a signal from an external force.
  • An oil level sensor (51) is housed inside the expander casing (34).
  • the oil level sensor (51) detects the oil level of the oil sump (37) in the expander casing (34) and constitutes an oil level detector.
  • the air conditioner (10) is provided with a controller (53).
  • the controller (53) constitutes a control means for controlling the oil amount adjusting valve (52) based on the output signal of the oil level sensor (51).
  • the adjusting means (50) for adjusting the circulation state of the refrigeration oil in the oil distribution pipe (41) includes the oil amount adjusting valve (52), the oil level sensor (51), and the controller (53 ).
  • the oil amount adjustment valve (52) constitutes a control valve that is operated according to the output of the oil level sensor (51).
  • the first four-way switching valve (12) and the second four-way switching valve (13) are set to the state shown by the solid line in FIG. 1, and the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit (11) to perform the vapor compression refrigeration cycle. Is called.
  • the high pressure is set to a value higher than the critical pressure of the carbon dioxide as a refrigerant.
  • the compression mechanism (21) is rotationally driven by the electric motor (23).
  • the compression mechanism (21) compresses the refrigerant sucked from the suction pipe (25) and discharges it into the compressor casing (24).
  • the high-pressure refrigerant in the compressor casing (24) flows out to the first high-pressure pipe (28).
  • the refrigerant that has flowed into the first high-pressure pipe (28) flows into the expander casing (34), and then flows out into the second high-pressure pipe (29). That is, the refrigerant discharged from the compressor (20) passes through the expander casing (34).
  • the internal pressure of the expander casing (34) becomes substantially equal to the internal pressure of the compressor casing (24), and the inside of both casings (24, 34) is in a pressure equalized state.
  • the refrigerant that has flowed out into the second high-pressure pipe (29) is sent to the outdoor heat exchanger (14) to radiate heat to the outdoor air.
  • the high-pressure refrigerant that has radiated heat from the outdoor heat exchanger (14) flows into the expander (30).
  • the expander (30) the high-pressure refrigerant that has flowed into the expansion mechanism (31) through the inflow pipe (35) expands, and thereby the generator (33) is rotationally driven.
  • the electric power generated by the generator (33) is supplied to the electric motor (23) of the compressor (20).
  • the refrigerant expanded by the expansion mechanism (31) is sent out from the expander (30) through the outflow pipe (36).
  • the refrigerant sent out from the expander (30) is sent to the indoor heat exchanger (15).
  • the indoor heat exchange (15) the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the room air and evaporates, thereby cooling the room air.
  • the low-pressure refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger (15) flows to the suction pipe (25) of the compressor (20) and is compressed again by the compression mechanism (21).
  • the first four-way selector valve (12) and the second four-way selector valve (13) are set to the state shown by the solid line in FIG. 2, and the refrigerant is circulated in the refrigerant circuit (11) to perform the vapor compression refrigeration cycle. Is called.
  • the high pressure is set to a value higher than the critical pressure of carbon dioxide as a refrigerant.
  • the compression mechanism (21) is rotationally driven by the electric motor (23).
  • the compression mechanism (21) compresses the refrigerant sucked from the suction pipe (25) to compress the compressor casing (24). Discharge inside.
  • the high-pressure refrigerant in the compressor casing (24) flows out to the first high-pressure pipe (28).
  • the refrigerant that has flowed into the first high-pressure pipe (28) flows into the expander casing (34), and then flows out into the second high-pressure pipe (29). That is, the refrigerant discharged from the compressor (20) passes through the expander casing (34).
  • the internal pressure of the expander casing (34) becomes substantially equal to the internal pressure of the compressor casing (24), and the inside of both casings (24, 34) is in a pressure equalized state.
  • the refrigerant flowing out to the second high pressure pipe (29) is sent to the indoor heat exchanger (15).
  • the indoor heat exchanger (15) the refrigerant that has flowed in dissipates heat to the room air, and the room air is heated.
  • the high-pressure refrigerant that has radiated heat from the indoor heat exchanger (15) flows into the expander (30).
  • the high-pressure refrigerant that has flowed into the expansion mechanism (31) through the inflow pipe (35) expands, and thereby the generator (33) is rotationally driven.
  • the electric power generated by the generator (33) is supplied to the electric motor (23) of the compressor (20).
  • the refrigerant expanded by the expansion mechanism (31) is sent out from the expander (30) through the outflow pipe (36).
  • the refrigerant sent out from the expander (30) is sent to the outdoor heat exchanger (14).
  • the outdoor heat exchange (14) the refrigerant that flows in absorbs heat from the outdoor air and evaporates.
  • the low-pressure refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (14) flows into the suction pipe (25) of the compressor (20) and is compressed again by the compression mechanism (21).
  • refrigeration oil is supplied from the oil reservoir (27) in the compressor casing (24) to the compression mechanism (21).
  • the refrigerating machine oil supplied to the compression mechanism (21) is used for lubrication of the compression mechanism (21), but a part of it is discharged together with the compressed refrigerant into the internal space of the compressor casing (24).
  • Compressor mechanism (21) force Refrigerating machine oil discharged together with the refrigerant is a gap formed between the rotor and stator of the electric motor (23) or a gap formed between the stator and compressor casing (24). A part of it is separated from the refrigerant while passing through.
  • the refrigerating machine oil separated from the refrigerant in the compressor casing (24) flows down to the oil sump (27).
  • the refrigeration oil that has not been separated from the refrigerant flows into the first high-pressure pipe (28) together with the refrigerant.
  • refrigerating machine oil is supplied from the oil reservoir (37) in the expander casing (34) to the expansion mechanism (31).
  • the refrigerating machine oil supplied to the expansion mechanism (31) is used for lubrication of the expansion mechanism (31), but a part of it is used together with the refrigerant after expansion in the outlet pipe (36) And flows out of the expander (30).
  • the refrigeration oil flows out of the compressor (20) and the expander (30).
  • the refrigeration oil that has flowed out of the compressor (20) and the expander (30) circulates in the refrigerant circuit (11) together with the refrigerant, and returns to the compressor (20) and the expander (30) again.
  • the refrigeration oil flowing in the refrigerant circuit (11) is sucked into the compression mechanism (21) together with the refrigerant through the suction pipe (25).
  • the refrigerating machine oil sucked into the compression mechanism (21) from the suction pipe (25) is discharged into the internal space of the compressor casing (24) together with the compressed refrigerant.
  • a part of the refrigerating machine oil discharged together with the compression mechanism (21) force refrigerant is separated from the refrigerant while flowing through the internal space of the compressor casing (24) and returns to the oil reservoir (27).
  • the refrigerating machine oil flowing in the refrigerant circuit (11) flows into the expansion mechanism (31) through the inflow pipe (35) together with the refrigerant.
  • the refrigerant expanded by the expansion mechanism (31) is directly sent out of the expander casing (34) through the outflow pipe (36), the refrigeration oil is also sent out of the expander casing (34) as it is. It will be. That is, in the expander (30), the refrigerating machine oil flowing in the refrigerant circuit (11) flows into the expansion mechanism (31), but this refrigerating machine oil returns to the oil reservoir (37) in the expander casing (34).
  • the expander (30) force is also sent out without any change. Therefore, in this state, the amount of refrigerating machine oil stored in the expander casing (34) gradually decreases.
  • the refrigerating machine oil flowing into the expander casing (34) is separated from the refrigerant while passing near the expansion mechanism (31) and the generator (33), and flows down toward the oil reservoir (37).
  • the refrigerant from which the refrigeration oil has been separated flows out through the second high-pressure pipe (29). That is, in the expander (30), the refrigerating machine oil flows out from the outflow pipe (36), and at the same time, the first high-pressure pipe (28) force refrigerating machine oil is returned to the oil reservoir (37) in the expander casing (34). .
  • the compressor (20) force of the refrigeration oil that has flowed out is generally the expansion machine.
  • the refrigerating machine oil that has flowed out of the expander (30) is returned to the compressor (20).
  • the controller (53) operates the oil amount adjustment valve (52) based on the output signal of the oil level sensor (51).
  • the controller (53) determines that the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) is below a predetermined lower limit value based on the output signal of the oil level sensor (51). Then, the oil amount adjustment valve (52) is opened.
  • the controller (53) determines that the oil level position of the oil sump (37) has risen to a predetermined reference value based on the output signal of the oil level sensor (51), the oil level control valve (52 ) Is closed. Thereby, the storage amount of the refrigerating machine oil is secured in both the compressor (20) and the expander (30).
  • the controller (53) determines that the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) has become equal to or greater than a predetermined upper limit value based on the output signal of the oil level sensor (51). Open the oil level control valve (52).
  • the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) is higher than the oil level height of the oil sump (27) in the compressor casing (24). Accordingly, since the internal pressures of the compressor casing (24) and the expander casing (34) are approximately equal, the refrigerating machine oil is fed from the oil reservoir (37) in the expander casing (34) to the oil distribution pipe (41). ) To the oil sump (27) in the compressor casing (24).
  • the controller (53) determines that the oil level position of the oil sump (37) has decreased to a predetermined reference value based on the output signal of the oil level sensor (51), the oil level control valve (52 ) Is closed. As a result, the refrigerating machine oil storage amount is secured in both the compressor (20) and the expander (30).
  • the expander casing (34) is connected in the middle of the discharge pipe (26) of the compressor (20), and the oil sump (27) of the compressor casing (24) and the expander casing (
  • An oil circulation pipe (41) is provided to communicate with the oil reservoir (34) of 34).
  • the refrigeration oil in the refrigerant circuit (11) that has flowed out can be returned to both the compressor (20) and the expander (30), and the compressor casing (24) and the expander casing (34)
  • the pressure inside can be equalized. Therefore, even if the refrigeration oil is unevenly distributed in one of the compressor (20) and the expander (30) and becomes excessive, the oil circulation pipe (41) is passed to the other where the refrigeration oil is insufficient. Refrigerator oil can be supplied at the same time.
  • the compressor (20) and the expander (30) can have sufficient storage capacity for refrigeration oil, so damage due to poor lubrication of the compression mechanism (21) and expansion mechanism (31). And the reliability of the air conditioner (10) can be ensured.
  • the compressor oil discharged together with the compressor (20) force refrigerant is collected by the expander casing (34). That is, the refrigerant circuit (11) of the present embodiment is configured such that the expander (30) also serves as an oil separator.
  • the refrigerant flowing out from the expander casing (34) to the second high-pressure pipe (29) flows to the outdoor heat exchanger (14) during the cooling operation, and flows to the indoor heat exchanger (15) during the heating operation. Therefore, it is possible to reduce the amount of refrigerating machine oil flowing into the outdoor heat exchanger (14) and the indoor heat exchanger (15) that function as a gas cooler.
  • the air conditioner (10) of the second embodiment is obtained by adding an oil separator (60) and an oil return pipe (61) to the refrigerant circuit (11) of the first embodiment.
  • an oil separator (60) and an oil return pipe (61) to the refrigerant circuit (11) of the first embodiment.
  • differences from the first embodiment will be described.
  • the oil separator (60) is provided in the middle of the first high-pressure pipe (28), which is the discharge side of the compressor (20).
  • the oil separator (60) is provided upstream of the expander casing (34) in the discharge side piping of the compressor (20).
  • the oil separator (60) is for separating the refrigerant sucked into the compressor (20) and the refrigerating machine oil.
  • the oil separator (60) includes a main body member (65) formed in a vertically long cylindrical closed container shape.
  • the main body member (65) is provided with an inlet pipe (66) and an outlet pipe (67).
  • the inlet pipe (66) protrudes in the lateral direction of the main body member (65) and penetrates the upper portion of the side wall portion of the main body member (65).
  • the outlet pipe (67) protrudes upward from the main body member (65) and penetrates the top of the main body member (65).
  • the oil separator (60) has an inlet pipe (66) connected to a first high pressure pipe (28) extending from the compressor casing (24) and an outlet pipe (67) extending from the expander casing (34). 1 Connected to high pressure pipe (28).
  • the oil return pipe (61) is connected between the oil separator (60) and the expander casing (34). One end of the oil return pipe (61) is connected to the bottom of the main body member (65) of the oil separator (60). The other end of the oil return pipe (61) is connected to the bottom of the expander casing (34). That is, the internal space of the main body member (65) of the oil separator (60) communicates with the oil reservoir (37) in the expander casing (34) via the oil return pipe (61).
  • This oil return pipe (61) constitutes an oil return path for guiding the refrigeration oil to the oil reservoir (37) in the main body (65) force expander casing (34) of the oil separator (60). Yes.
  • the operations during the cooling operation and the heating operation in the air conditioner (10) of the present embodiment are the same as the operations performed in the air conditioner (10) of the first embodiment.
  • the oil amount adjusting operation performed by the air conditioner (10) of the present embodiment will be described.
  • not all of the refrigeration oil is always separated from the refrigerant in the oil separator (60), and the refrigeration oil that has not been separated flows into the expander casing (34) together with the refrigerant, It is separated from the refrigerant and stored in the oil sump (37).
  • the refrigeration oil accumulated in the main body member (65) of the oil separator (60) is supplied to the oil sump (37) in the expander casing (34) through the oil return pipe (61). That is, in this embodiment, all or most of the refrigeration oil flowing out from the compressor (20) is returned to the expander casing (34) through the oil separator (60) and separated by the oil separator (60). The refrigerating machine oil that has been exhausted is returned directly into the expander casing (34). Also in this embodiment, since the refrigerant discharged from the compressor (20) passes through the expander casing (34) via the oil separator (60), the compressor casing (24) and the expander casing ( 34) The inside is equalized.
  • the refrigeration oil that has flowed out together with the refrigerant from the expansion mechanism (31) of the expander (30) flows through the refrigerant circuit (11), and is compressed by the compressor (20). Inhaled into mechanism (21).
  • the refrigerating machine oil sucked into the compression mechanism (21) is discharged into the internal space of the compressor casing (24) together with the compressed refrigerant, and a part of the refrigerating machine oil goes to the oil reservoir (27) in the compressor casing (24). 0 stored
  • the controller (53) operates the oil amount adjustment valve (52) based on the output signal of the oil level sensor (51). That is, when the controller (53) determines that the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) has exceeded the predetermined upper limit value, it opens the oil amount adjustment valve (52) and then expands If it is determined that the oil level position of the oil sump (37) in the machine casing (34) has dropped to the predetermined reference value, the oil amount adjustment valve (52) is closed. When the controller (53) determines that the oil level of the oil sump (37) in the expander casing (34) has fallen below the predetermined lower limit value, the controller (53) opens the oil amount adjustment valve (52), and then expands.
  • the oil amount adjustment valve (52) When it is determined that the oil level of the oil sump (37) in the machine casing (34) has risen to the predetermined reference value, the oil amount adjustment valve (52) is closed. As described above, the controller (53) operates the oil amount adjusting valve (52), so that the storage amount of the refrigerating machine oil is ensured in each of the compressor (20) and the expander (30).
  • the refrigeration oil in the expander casing (34) is collected. Inflow decreases. Then, in the expander casing (34), the refrigeration oil separated from the refrigerant partially adheres to the generator (33) while falling into the oil sump (37), but the amount of adhesion can be reduced. it can. Therefore, in the generator (33), the windage loss caused by the attached oil droplets can be reduced. As a result, the recovery power by the generator (33) can be increased.
  • the oil separator (60) is connected not to the expander casing (34) but to the compressor casing (24).
  • the main body member (65) of the oil separator (60) and the compressor casing (24) are connected by an oil return pipe (62).
  • the oil return pipe (62) has one end connected to the bottom of the main body member (65) of the oil separator (60) and the other end connected to the bottom of the compressor casing (24). That is, the internal space of the main body member (65) of the oil separator (60) communicates with the oil reservoir (27) in the compressor casing (24) via the oil return pipe (62).
  • the oil return pipe (62) constitutes an oil return passage for guiding the refrigeration oil from the main body member (65) of the oil separator (60) to the oil reservoir (37) in the compressor casing (24),
  • the compressor oil discharged together with the compressor (20) force refrigerant flows into the main body member (65) of the oil separator (60) and is separated from the refrigerant. Accumulate at the bottom.
  • the refrigeration oil accumulated in the main body member (65) is supplied to the oil sump (27) in the compressor casing (24) through the oil return pipe (62).
  • both the refrigerating machine oil that has flowed out of the compressor (20) and the refrigerating machine oil that has flowed out of the expander (30) are stored in the oil reservoir (27 ). Therefore, in the expander (30), the return amount of the refrigerating machine oil is smaller than the outflow amount thereof, so that the refrigerating machine oil storage amount in the expander casing (34) gradually decreases and becomes insufficient. Therefore, the controller (53) operates the oil amount adjustment valve (52) based on the output signal of the oil level sensor (51).
  • the controller (53) determines that the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) has become equal to or lower than a predetermined lower limit value
  • the controller (53) controls the oil amount adjustment valve (52).
  • the oil amount adjustment valve (52) After opening, if it is determined that the oil level of the oil sump (37) in the expander casing (34) has risen to a predetermined reference value, the oil amount adjustment valve (52) is closed.
  • surplus refrigeration oil is supplied to the compressor (20) and the power expander (30).
  • the controller (53) operates the oil amount adjusting valve (52), so that the refrigerating machine oil once collected in the oil sump (27) in the compressor casing (24) is expanded to the expander casing (34). Is distributed to the oil sump (37).
  • an oil separator (70) and an oil return pipe (71) are added to the refrigerant circuit (11) of the first embodiment.
  • the air conditioner (10) of the present embodiment differences from the first embodiment will be described.
  • the oil separator (70) is provided in the middle of the second high-pressure pipe (29). That is, the oil separator (70) is provided downstream of the expander casing (34) in the discharge side piping of the compressor (20).
  • the oil separator (70) itself is configured similarly to the oil separator (60) of the second embodiment. That is, the oil separator (70) includes a main body member (65), an inlet pipe (66), and an outlet pipe (67).
  • the oil separator (70) has an inlet pipe (66) connected to a second high pressure pipe (29) extending from the expander casing (34) and an outlet pipe (67) extending from the first four-way switching valve (12). 2 Connected to the high pressure pipe (29)!
  • the oil return pipe (71) is connected between the oil separator (70) and the expander casing (34). One end of the oil return pipe (71) is connected to the bottom of the body member (65) of the oil separator (70). The The other end of the oil return pipe (71) is connected to the bottom of the expander casing (34). That is, similar to the second embodiment, the oil return pipe (71) guides the refrigeration oil to the oil reservoir (37) in the main body member (65) of the oil expander casing (34) of the oil separator (70). An oil return passage for this purpose is constructed.
  • the operations during the cooling operation and the heating operation in the air conditioner (10) of the present embodiment are the same as the operations performed in the air conditioner (10) of the first embodiment.
  • the oil amount adjusting operation performed by the air conditioner (10) of the present embodiment will be described.
  • not all of the refrigerating machine oil is always separated from the refrigerant in the expander casing (34), and the refrigerating machine oil that has not been separated should be separated from the main body member of the oil separator (70) together with the refrigerant.
  • the refrigerating machine oil accumulated in the main body member (65) is supplied to the oil sump (37) in the expander casing (34) through the oil return pipe (71).
  • the refrigerant from which the refrigeration oil is separated by the oil separator (70) flows out into the second high pressure pipe (29) with the outlet pipe (67). That is, in this embodiment, the refrigeration oil that has flowed out of the compressor (20) is reliably returned to the expander casing (34).
  • the pressure in the compressor casing (24) and the expander casing (34) are equalized.
  • the refrigerating machine oil sucked into the compression mechanism (21) is discharged into the internal space of the compressor casing (24) together with the compressed refrigerant, and a part of the refrigerating machine oil goes to the oil reservoir (27) in the compressor casing (24). 0 stored
  • the controller (53) determines that the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) has exceeded a predetermined upper limit value
  • the controller (53) opens the oil amount adjustment valve (52).
  • the oil amount adjustment valve (52) is closed.
  • the controller (53) determines that the oil level in the oil sump (37) in the expander casing (34) has fallen below the predetermined lower limit value
  • the controller (53) opens the oil amount adjustment valve (52) and then expands. If it is determined that the oil level of the oil sump (37) in the machine casing (34) has risen to a predetermined reference value, the oil amount adjustment valve (52) is closed.
  • the oil separator (70) is arranged in the second high-pressure pipe (29) on the discharge side of the compressor (20), the compressor oil (20) expands the refrigeration oil that has also flowed out of the force.
  • the machine casing (34) and the oil separator (70) can reliably collect. Therefore, it is possible to reliably reduce the amount of refrigeration oil flowing into the outdoor heat exchanger (14) or the indoor heat exchanger (15) that functions as a gas cooler.
  • the heat exchange (14,15) functioning as a gas cooler it is possible to reliably prevent the heat exchange between the refrigerant and the air from being disturbed by the refrigerating machine oil, and the performance of this heat exchange (14,15) is sufficient. Can be demonstrated.
  • the oil separator (70) is connected to the compressor casing (24) instead of the expander casing (34).
  • the main body member (65) of the oil separator (70) and the compressor casing (24) are connected by an oil return pipe (72). Te!
  • the oil return pipe (72) has one end connected to the bottom of the main body member (65) of the oil separator (70) and the other end connected to the bottom of the compressor casing (24).
  • the oil return pipe (72) constitutes an oil return passage for communicating the body member (65) of the oil separator (70) with the oil sump (27) in the compressor casing (24).
  • the compressor oil discharged together with the compressor (20) force refrigerant flows into the expander casing (34), is separated from the refrigerant, and is stored in the oil reservoir (37). To be stored.
  • the refrigerating machine oil that has been separated by the expander casing (34) flows into the main body member (65) of the oil separator (70), is separated from the refrigerant, and accumulates at the bottom.
  • the refrigerating machine oil accumulated in the main body member (65) is supplied to the oil sump (27) in the compressor casing (24) through the oil return pipe (72). That is, in this modification, most of the refrigeration oil that has flowed out of the compressor (20) force is expanded ( 30), but part is returned to the compressor (20).
  • an oil separator (75) and an oil return pipe (76) are added to the refrigerant circuit (11) of the first embodiment.
  • an oil separator (75) and an oil return pipe (76) are added to the refrigerant circuit (11) of the first embodiment.
  • the oil separator (75) is arranged on the outflow side of the expander (30).
  • the oil separator (75) itself is configured similarly to the oil separator (60) of the second embodiment. That is, the oil separator (75) includes a main body member (65), an inlet pipe (66), and an outlet pipe (67).
  • the oil separator (75) has an inlet pipe (66) connected to the outflow pipe (36) of the expander (30) and an outlet pipe (67) connected to the first port of the second four-way selector valve (13). It has been.
  • One end of the oil return pipe (76) is connected to the bottom of the main body member (65) of the oil separator (75).
  • the other end of the oil return pipe (76) is connected in the middle of the suction pipe (25) of the compressor (20). That is, the oil return pipe (76) constitutes an oil return passage for supplying refrigeration oil from the main body member (65) of the oil separator (75) to the pipe on the suction side of the compressor (20).
  • the operations during the cooling operation and the heating operation in the air conditioner (10) of the present embodiment are the same as the operations performed in the air conditioner (10) of the first embodiment.
  • the oil amount adjusting operation performed by the air conditioner (10) of the present embodiment will be described.
  • the refrigerant from which the refrigeration oil has been separated flows out of the second high-pressure pipe (29), flows through the refrigerant circuit (11), and flows into the expansion mechanism (31) from the inflow pipe (35).
  • the refrigerating machine oil that has flowed into the expansion mechanism (31) flows through the outflow pipe (36) together with the refrigerating machine oil supplied to the expansion mechanism (31) through the oil reservoir (37) in the expander casing (34). (30) Power flows out.
  • the expander (30) force The refrigeration oil that has flowed out, together with the refrigerant in the gas-liquid two-phase state after expansion It flows into the body member (65) of the oil separator (75).
  • the main body member (65) a mixture of liquid refrigerant and refrigeration oil is accumulated in the lower part, and gas refrigerant is accumulated in the upper part.
  • the specific gravity of the refrigeration oil is greater than the specific gravity of the liquid refrigerant. For this reason, in the liquid pool in the main body member (65), the ratio of the refrigerating machine oil increases in the bottom layer, and the ratio of the liquid refrigerant increases in the upper layer.
  • the outlet pipe (67) of the oil separator (75) is in a state where the lower end portion is immersed in the liquid reservoir in the main body member (65).
  • the liquid refrigerant present in the upper layer of the liquid pool flows out through the outlet pipe (67) and flows into the main body member (65), to the indoor heat exchanger (15) during the cooling operation, and to the outdoor heat exchanger (15) during the heating operation. Each flows to 14).
  • the refrigeration oil accumulated in the main body member (65) of the oil separator (75) flows through the oil return pipe (76) to the suction pipe (25) of the compressor (20), and is compressed together with the refrigerant. Inhaled to (21).
  • the refrigerating machine oil sucked into the compression mechanism (21) is discharged into the internal space of the compressor casing (24) together with the compressed refrigerant, and a part of the oil is stored in the oil reservoir (27 in the compressor casing (24)).
  • the refrigerating machine oil flowing out from the compressor (20) and the expander (30) is returned to the compressor casing (24) and the expander casing (34).
  • the pressure in the compressor casing (24) and the expander casing (34) are equalized. .
  • the controller (53) operates the oil amount adjustment valve (52) based on the output signal of the oil level sensor (51). That is, when the controller (53) determines that the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34) has exceeded the predetermined upper limit value, it opens the oil amount adjustment valve (52) and then expands If it is determined that the oil level position of the oil sump (37) in the machine casing (34) has dropped to the predetermined reference value, the oil amount adjustment valve (52) is closed. When the controller (53) determines that the oil level of the oil sump (37) in the expander casing (34) has fallen below the predetermined lower limit value, the controller (53) opens the oil amount adjustment valve (52), and then expands. When it is determined that the oil level of the oil sump (37) in the machine casing (34) has risen to the predetermined reference value, the oil amount adjustment valve (52) is closed.
  • lubricating oil is captured by an oil separator (75) arranged on the outflow side of the expander (30). Have gathered.
  • the refrigerant immediately after the expander (30) force is also sent and passed through the oil separator (75) flows to the indoor heat exchanger (15) during the cooling operation, and to the outdoor heat exchanger (14) during the heating operation. To flow. Therefore, it is possible to reduce the amount of refrigerating machine oil flowing into the outdoor heat exchanger (14) and the indoor heat exchanger (15) that function as an evaporator.
  • the heat exchanger (14, 15) functioning as an evaporator the heat exchange between the refrigerant and the air can be suppressed from being inhibited by the refrigeration oil, and this heat exchange (14, 15 ) Can be fully exerted.
  • a capillary tube (54) as an adjusting means may be provided in the middle of the oil circulation pipe (41). Note that the refrigerant circuit (11) shown in FIG. 9 is obtained by applying the present modification to the first embodiment.
  • the adjustment means may be omitted as shown in FIG.
  • the refrigerant circuit (11) shown in FIG. 10 is obtained by applying the present modification to the first embodiment.
  • the oil sump (27) in the compressor casing (24) and the oil sump (37) in the expander casing (34) are always in communication with each other through the oil circulation pipe (41). Become. In the oil distribution pipe (41), of the oil sump (27) in the compressor casing (24) and the oil sump (37) in the expander casing (34), the one with the higher oil surface position is refrigerated. Machine oil circulates. Then, the oil level of the oil sump (27) in the compressor casing (24) and the oil sump (37) in the expander casing (34) is increased. When the lengths are the same, the flow of refrigeration oil in the oil distribution pipe (41) stops.
  • the oil level sensor (51) may be provided not in the expander casing (34) but in the compressor casing (24).
  • a refrigerant circuit (11) shown in FIG. 11 is obtained by applying the present modification to the first embodiment.
  • the controller (53) of the present modification determines that the oil level height of the oil sump (27) in the compressor casing (24) has become equal to or lower than a predetermined lower limit value
  • the oil amount adjusting valve (52) open.
  • the oil level height of the oil sump (27) in the compressor casing (24) is lower than the oil level height of the oil sump (37) in the expander casing (34). Therefore, the refrigerating machine oil in the expander casing (34) flows into the compressor casing (24) through the oil distribution pipe (41).
  • the controller (53) determines that the oil level of the oil sump (27) in the compressor casing (24) has risen to a predetermined reference value
  • the controller (53) closes the oil amount adjustment valve (52).
  • the controller (53) determines that the oil level in the oil sump (27) in the compressor casing (24) has exceeded a predetermined upper limit, the controller (53) open. In this state, the oil level of the oil sump (27) in the compressor casing (24) is higher than the oil level of the oil sump (37) in the expander casing (34). Therefore, the refrigeration oil in the compressor casing (24) flows into the expander casing (34) through the oil circulation pipe (41).
  • the controller (53) determines that the oil level of the oil sump (27) in the compressor casing (24) has decreased to a predetermined reference value, the controller (53) closes the oil amount adjustment valve (52).
  • the expansion mechanism (31) in the expander casing (34) may be surrounded by a heat insulating material (38).
  • the first high pressure pipe (28) and the second high pressure pipe (29) are omitted.
  • the compressor (20) since the compressor (20) is a high-pressure dome type, its discharge The atmosphere temperature in the expander casing (34) through which the refrigerant passes increases. Then, heat enters the refrigerant passing through the expansion mechanism (31) of the expander (30) from the outside, and the heat absorption amount of the refrigerant in the heat exchanger that functions as an evaporator is reduced by the amount of the intruded heat. . Therefore, if the expansion mechanism (31) is surrounded by the heat insulating material (38) as in the present modification, the amount of heat entering the refrigerant passing through the expansion mechanism (31) can be reduced. As a result, the enthalpy of the refrigerant after expansion can be reduced, so that the performance of the heat exchanger functioning as an evaporator can be sufficiently exerted.
  • each of the compression mechanism (21) and the expansion mechanism (31) is constituted by a rotary fluid machine, but the fluid machine constituting the compression mechanism (21) and the expansion mechanism (31).
  • the format is not limited to this.
  • each of the compression mechanism (21) and the expansion mechanism (31) may be constituted by a scroll type fluid machine.
  • the compression mechanism (21) and the expansion mechanism (31) may be configured by different types of fluid machines.
  • the force drive shaft (22) constituting the centrifugal pump by the oil supply passage formed in the drive shaft (22) of the compressor (20) and the output shaft (32) of the expander (30).
  • a mechanical pump for example, a gear pump or a trochoid pump
  • the mechanical pump is driven by the drive shaft (22) or the output shaft (32).
  • the expansion mechanism (31) is connected to the lower end of the output shaft (32), and the mechanical pump is driven by the drive shaft (22) or the output shaft (32).
  • the present invention is useful for a refrigeration apparatus in which a compressor and an expander each having individual casings are provided in a refrigerant circuit.

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Abstract

　　冷媒回路（11）は、圧縮機（20）と膨張機（30）を個別に有している。膨張機ケーシング（34）は、圧縮機（20）の吐出管（26）に接続され、内部を高圧冷媒が通過する。よって、圧縮機ケーシング（24）内と膨張機ケーシング（34）内が均圧される。圧縮機（20）および膨張機（30）の油溜り（27,37）を繋ぐ油流通管（41）には、油量調節弁（52）が設けられる。油量調節弁（52）は、油面センサ（51）の出力信号に基づいて操作される。油量調節弁（52）を開くと、圧縮機ケーシング（24）内の油溜り（27）と膨張機ケーシング（34）内の油溜り（37）とが互いに連通し、油流通管（41）を通って冷凍機油が移動する。

Description

明 細 書
冷凍装置
技術分野
[0001] 本発明は、冷凍装置に関し、特に、圧縮機や膨張機への潤滑油の供給対策に係 るものである。
背景技術
[0002] 従来より、冷媒回路で冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られて おり、空調機等の用途に広く利用されている。例えば特許文献 1には、冷媒を圧縮す る圧縮機と、冷媒を膨張させる動力回収用の膨張機とを備えた冷凍装置が開示され ている。具体的に、特許文献 1の図 1に記載された冷凍装置では、膨張機が圧縮機と 1本の軸で連結され、膨張機で得られた動力が圧縮機の駆動に利用される。また、特 許文献 1の図 6に記載された冷凍装置では、圧縮機には電動機が、膨張機には発電 機がそれぞれ連結されている。この冷凍装置は、圧縮機が電動機により駆動されて 冷媒を圧縮する一方、発電機が膨張機より駆動されて発電を行って!/ヽる。
[0003] 膨張機と圧縮機を 1本の軸で連結した流体機械は、例えば特許文献 2に開示され ている。この特許文献に開示された流体機械では、圧縮機としての圧縮機構と、膨張 機としての膨張機構と、両者を連結する軸とが 1つのケーシング内に収容されている 。また、この流体機械では、軸の内部に給油通路が形成されており、ケーシングの底 部に溜まった潤滑油が給油通路を通じて圧縮機構や膨張機構へ供給される。
[0004] また、特許文献 3には、いわゆる密閉型圧縮機が開示されている。この密閉型圧 縮機では、圧縮機構と電動機が 1つのケーシング内に収容されている。また、この密 閉型圧縮機では、圧縮機構の駆動軸に給油通路が形成されており、ケーシングの底 部に溜まった潤滑油が給油通路を通じて圧縮機構へ供給される。特許文献 1の図 6 に記載された冷凍装置では、この種の密閉型圧縮機を用いることも可能である。 特許文献 1：特開 2000— 241033号公報
特許文献 2：特開 2005 - 299632号公報
特許文献 3 :特開 2005— 002832号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上述したように、冷媒回路に設けられる圧縮機としては、圧縮機構をケーシング内 に収容してケーシング内に貯留された潤滑油を圧縮機構へ供給する構造のものが 知られている。また、膨張機についても、膨張機構をケーシング内に収容してケーシ ング内に貯留された潤滑油を膨張機構へ供給する構造とすることが考えられる。
[0006] そして、特許文献 1の図 6に記載されているような冷凍装置では、それぞれが個別 にケーシングを備える圧縮機と膨張機を冷媒回路に設け、圧縮機ではそのケーシン グ内の潤滑油を利用して圧縮機構を潤滑し、膨張機ではそのケーシング内の潤滑油 を利用して膨張機構を潤滑することが考えられる。ところが、このような構成の冷凍装 置では、圧縮機と膨張機の一方に潤滑油が偏ってしまって焼き付き等のトラブルを招 くおそれがある。
[0007] この問題点について説明する。圧縮機の運転中には、圧縮機構へ供給された潤 滑油の一部が冷媒と共に圧縮機から吐出される。また、膨張機の運転中には、膨張 機構へ供給された潤滑油の一部が冷媒と共に膨張機力 流出してゆく。つまり、圧縮 機と膨張機の両方を備える冷凍装置の冷媒回路では、圧縮機のケーシンダカ 流出 した潤滑油と、膨張機のケーシンダカ 流出した潤滑油とが冷媒と共に循環する。そ して、圧縮機力 の流出量に見合った分の潤滑油を圧縮機のケーシングへ送り返し 、膨張機力 の流出量に見合った分の潤滑油を膨張機のケーシングへ送り返すこと ができれば、圧縮機と膨張機の両方においてケーシング内の潤滑油の量が確保され る。
[0008] しかしながら、冷媒回路内を循環する潤滑油のうち圧縮機へ戻るものと膨張機へ 戻るものの割合を正確に設定するのは、極めて困難である。つまり、圧縮機からの流 出量に見合った分の潤滑油を圧縮機へ戻し、膨張機力 の流出量に見合った分の 潤滑油を膨張機へ戻すのは、実際問題として不可能である。このため、冷凍装置を 運転している間に圧縮機と膨張機の一方に潤滑油が偏在してしまい、両者のうちケ 一シング内の潤滑油の量が少なくなつた方で潤滑不良による焼き付き等のトラブルを 招くおそれがある。 [0009] 本発明は、斯カ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、それ ぞれ個別のケーシングを備える圧縮機と膨張機が冷媒回路に設けられている冷凍装 置にお 、て、潤滑油の偏在を防止して信頼性を確保することである。
課題を解決するための手段
[0010] 第 1の発明は、圧縮機 (20)と膨張機 (30)とを有した蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷 媒回路（11)を備え、上記圧縮機 (20)は、圧縮機ケーシング (24)と、該圧縮機ケーシ ング (24)内に設けられ、該圧縮機ケーシング (24)の外部力 直接吸入した冷媒を圧 縮して該圧縮機ケーシング (24)内へ吐出する圧縮機構 (21)と、上記圧縮機ケーシ ング (24)内に上記圧縮機構 (21)へ供給される潤滑油の油溜り (27)とを備える一方、 上記膨張機 (30)は、膨張機ケーシング (34)と、該膨張機ケーシング (34)内に設けら れ、該膨張機ケーシング (34)の外部から直接流入した冷媒を膨張させて該膨張機ケ 一シング (34)の外部へ直接流出させる膨張機構 (31)と、上記膨張機ケーシング (34 )内に上記膨張機構 (31)へ供給される潤滑油の油溜り (37)とを備えて!/、る冷凍装置 を前提としている。そして、本発明は、上記圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と 上記膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)との間に接続されて潤滑油を移動させる 油流通管 (41)を備えている。さらに、上記膨張機ケーシング (34)は、内部を上記圧 縮機 (20)の吐出冷媒が流通するように該圧縮機 (20)の吐出側の配管の途中に接続 されているものである。
[0011] 上記の発明では、冷媒回路（11)において、冷媒が圧縮、凝縮、膨張、蒸発の各 過程を順に繰り返しながら循環する。具体的に、圧縮機 (20)では、外部から流れてき た冷媒が圧縮機構 (21)へ直接吸入されて圧縮され、その後圧縮機ケーシング (24) 内へ吐出される。この圧縮機ケーシング (24)内の冷媒は、吐出側の配管（吐出管）を 通じて圧縮機 (20)の外部へ流出する。つまり、本発明に係る圧縮機 (20)は、圧縮機 ケーシング (24)内が高圧圧力となる、いわゆる高圧ドーム型のものである。また、圧 縮機 (20)においては、油溜り (27)力も圧縮機構 (21)へ潤滑油が供給され、その供 給された潤滑油の一部が圧縮機構 (21)で圧縮された冷媒と共に圧縮機ケーシング（ 24)内へ吐出される。この吐出された潤滑油の一部は冷媒と共に圧縮機 (20)の外部 へ流出し、残りは冷媒と分離されて圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ貯留さ れる。一方、膨張機 (30)においては、膨張機構 (31)で冷媒が膨張することによって 動力が発生する。また、膨張機 (30)においては、油溜り（37)力も膨張機構 (31)へ潤 滑油が供給され、その供給された潤滑油の一部が膨張機構 (31)で膨張した冷媒と 共に膨張機 (30)カゝら流出する。圧縮機 (20)や膨張機 (30)カゝら流出した潤滑油は、 冷媒回路（11)内を冷媒と共に循環し、圧縮機 (20)ある 、は膨張機 (30)へ戻ってくる
[0012] ところで、圧縮機ケーシング (24)内から吐出管へ流出した冷媒および潤滑油は、 膨張機ケーシング (34)内へ流入する。膨張機ケーシング (34)内へ流入した冷媒は、 潤滑油が分離された後、吐出管へ流出する。つまり、本発明において、圧縮機構 (21 )の吐出冷媒は、膨張機ケーシング (34)内を通過する。これにより、圧縮機 (20)およ び膨張機 (30)の運転中であっても、圧縮機ケーシング (24)の内圧と膨張機ケーシン グ（34)の内圧が概ね等しくなる。即ち、両ケーシング (24,34)内が均圧される。一方、 膨張機 (30)の膨張機構 (31)力 流出した潤滑油は、冷媒と共に冷媒回路 (11)内を 流れて圧縮機 (20)の圧縮機構 (21)へ吸入され、圧縮機ケーシング (24)内へ吐出さ れる。
[0013] さらに、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と膨張機ケーシング (34)内の油溜 り（37)とが油流通管 (41)を介して連通している。これにより、例えば、潤滑油の戻り量 が圧縮機 (20)の方へ偏って圧縮機ケーシング (24)における潤滑油の貯留量が過剰 になった場合、圧縮機ケーシング (24)内の余剰の潤滑油は油流通管 (41)を通って 膨張機ケーシング (34)内へ流入することになる。つまり、圧縮機ケーシング (24)内と 膨張機ケーシング (34)内とは均圧状態なので、潤滑油が過剰となっている油溜り（27 ,37)力 潤滑油が不足している油溜り（27,37)へ潤滑油が移動する。
[0014] 第 2の発明は、上記第 1の発明において、上記冷媒回路（11)が、上記圧縮機 (20 )の吐出側の配管における膨張機ケーシング (34)より上流に設けられて冷媒と潤滑 油を分離する油分離器 (60)と、該油分離器 (60)から上記膨張機ケーシング (34)内 へ潤滑油を供給する返油管（61)とを備えて!/ヽるものである。
[0015] 上記の発明では、圧縮機ケーシング (24)力 吐出管へ冷媒と共に流出した潤滑 油は、油分離器 (60)において冷媒と分離される。この油分離器 (60)で分離された潤 滑油は、返油管 (61)を通って膨張機ケーシング (34)内へ送られる。ここで、油分離 器 (60)で冷媒と分離しきれな力つた潤滑油は、冷媒と共に油分離器 (60)から流出し 、膨張機ケーシング (34)内へ流入して冷媒と分離される。つまり、圧縮機 (20)から流 出した潤滑油は、確実に膨張機ケーシング (34)内へ戻される。そして、圧縮機 (20) の油溜り（27)および膨張機 (30)の油溜り（37)のうち、潤滑油が過剰となって 、る一 方から潤滑油が油流通管 (41)を通って不足して 、る他方へ移動する。
[0016] 第 3の発明は、上記第 1の発明において、上記冷媒回路（11)が、上記圧縮機 (20 )の吐出側の配管における膨張機ケーシング (34)より上流に設けられて冷媒と潤滑 油を分離する油分離器 (60)と、該油分離器 (60)から上記圧縮機ケーシング (24)内 へ潤滑油を供給する返油管（62)とを備えて!/ヽるものである。
[0017] 上記の発明では、圧縮機ケーシング (24)力 吐出管へ冷媒と共に流出した潤滑 油は、油分離器 (60)において冷媒と分離される。この油分離器 (60)で分離された潤 滑油は、返油管 (62)を通って圧縮機ケーシング (24)内へ送られる。ここで、油分離 器 (60)で冷媒と分離しきれな力つた潤滑油は、冷媒と共に油分離器 (60)から流出し 、膨張機ケーシング (34)内へ流入して冷媒と分離される。つまり、圧縮機 (20)から流 出した潤滑油は、殆どが圧縮機ケーシング (24)内へ戻される。そして、圧縮機 (20) の油溜り（27)および膨張機 (30)の油溜り（37)のうち、潤滑油が過剰となって 、る一 方から潤滑油が油流通管 (41)を通って不足して 、る他方へ移動する。
[0018] 第 4の発明は、上記第 1の発明において、上記冷媒回路（11)が、上記圧縮機 (20 )の吐出側の配管における膨張機ケーシング (34)より下流に設けられて冷媒と潤滑 油を分離する油分離器 (70)と、該油分離器 (70)から上記膨張機ケーシング (34)内 へ潤滑油を供給する返油管（71)とを備えて!/ヽるものである。
[0019] 上記の発明では、圧縮機ケーシング (24)力 吐出管へ冷媒と共に流出した潤滑 油は、膨張機ケーシング (34)内へ流入し、冷媒と分離される。ここで、冷媒と分離しき れな力つた潤滑油は、冷媒と共に膨張機ケーシング (34)力 流出し、油分離器 (70) において冷媒と分離される。この油分離器 (70)で分離された潤滑油は、返油管 (71) を通って膨張機ケーシング (34)内へ送られる。つまり、圧縮機 (20)から流出した潤滑 油は、確実に膨張機ケーシング (34)内へ戻される。そして、圧縮機 (20)の油溜り (27 )および膨張機 (30)の油溜り（37)のうち、潤滑油が過剰となっている一方から潤滑油 が油流通管 (41)を通って不足して 、る他方へ移動する。
[0020] 第 5の発明は、上記第 1の発明において、上記冷媒回路（11)が、上記圧縮機 (20 )の吐出側の配管における膨張機ケーシング (34)より下流に設けられて冷媒と潤滑 油を分離する油分離器 (70)と、該油分離器 (70)から上記圧縮機ケーシング (24)内 へ潤滑油を供給する返油管（72)とを備えて!/ヽるものである。
[0021] 上記の発明では、圧縮機ケーシング (24)力 吐出管へ冷媒と共に流出した潤滑 油は、膨張機ケーシング (34)内へ流入し、冷媒と分離される。ここで、冷媒と分離しき れな力つた潤滑油は、冷媒と共に膨張機ケーシング (34)力 流出し、油分離器 (70) において冷媒と分離される。この油分離器 (70)で分離された潤滑油は、返油管 (72) を通って圧縮機ケーシング (24)内へ送られる。つまり、圧縮機 (20)から流出した潤滑 油は、殆どが膨張機ケーシング (34)内へ戻される。そして、圧縮機 (20)の油溜り (27 )および膨張機 (30)の油溜り（37)のうち、潤滑油が過剰となっている一方から潤滑油 が油流通管 (41)を通って不足して 、る他方へ移動する。
[0022] 第 6の発明は、上記第 1の発明において、上記冷媒回路（11)が、上記膨張機 (30 )の流出側の配管に設けられて冷媒と潤滑油を分離する油分離器 (75)と、該油分離 器 (75)から上記圧縮機 (20)の吸入側の配管へ潤滑油を供給する返油管 (76)とを備 えているものである。
[0023] 上記の発明では、膨張機構 (31)から冷媒と共に流出した潤滑油が油分離器 (75) において冷媒と分離される。この油分離器 (75)で分離された潤滑油は、返油管 (76) を通って圧縮機 (20)の吸入管へ流れ、冷媒と共に圧縮機構 (21)へ吸入される。圧 縮機構 (21)へ吸入された潤滑油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング (24)内 へ吐出され、一部が冷媒と分離されて油溜り（27)へ貯留される。つまり、冷媒回路（1 1)において、概ね、圧縮機 (20)力も流出した潤滑油は膨張機ケーシング (34)内へ 戻され、膨張機 (30)から流出した潤滑油は圧縮機ケーシング (24)内へ戻される。そ して、圧縮機 (20)の油溜り（27)および膨張機 (30)の油溜り（37)のうち、潤滑油が過 剰となって!/、る一方から潤滑油が油流通管 (41)を通って不足して 、る他方へ移動す る。 [0024] 第 7の発明は、上記第 1の発明において、上記油流通管 (41)における潤滑油の 流通状態を調節するための調節手段 (50)を備えているものである。
[0025] 上記の発明では、油流通管 (41)を流れる潤滑油の流通状態が調節手段 (50)に よって調節される。つまり、油流通管 (41)を通って圧縮機ケーシング (24)と膨張機ケ 一シング (34)の間を移動する潤滑油の流通状態は、調節手段 (50)によって調節さ れる。
[0026] 第 8の発明は、上記第 7の発明において、上記調節手段 (50)が、上記圧縮機ケ 一シング (24)内の油溜り（27)または上記膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の 油面の位置を検出する油面検出器 (51)と、上記油流通管 (41)に設けられると共に 上記油面検出器 (51)の出力信号に基づいて開度が制御される制御弁 (52)とを備え ているものである。
[0027] 上記の発明では、調節手段 (50)は、油面検出器 (51)と制御弁 (52)とを備えてい る。圧縮機ケーシング (24)における潤滑油の貯留量は、圧縮機ケーシング (24)内の 油溜り（27)における油面の高さに相関する。また、膨張機ケーシング (34)における 潤滑油の貯留量は、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)における油面の高さに 相関する。そして、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と膨張機ケーシング (34) 内の油溜り（37)の何れか一方における油面の位置に関する情報が得られれば、そ の情報に基づ 、て圧縮機 (20)と膨張機 (30)にお 、て潤滑油の過不足が生じて!/、る 力どうかを判断できる。そこで、この発明では、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27 )と膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の何れか一方における油面の位置を油面 検出器 (51)によって検出し、油面検出器 (51)の出力信号に応じて制御弁 (52)の開 度を制御することで油流通管 (41)における潤滑油の流量を制御している。
発明の効果
[0028] 本発明によれば、膨張機ケーシング (34)を圧縮機 (20)の吐出管途中に設けて圧 縮機 (20)の吐出冷媒を膨張機ケーシング (34)内を通過させるようにした。これにより 、圧縮機 (20)から流出した潤滑油を膨張機ケーシング (34)内で冷媒と分離させて捕 集することができると共に、圧縮機ケーシング (24)内および膨張機ケーシング (34)内 を高圧冷媒で充満させて均圧させることができる。さらに、圧縮機ケーシング (24)の 油溜り（27)と膨張機ケーシング (34)の油溜り（37)とを繋ぐ油流通管 (41)を設けるよう にした。したがって、圧縮機 (20)および膨張機 (30)の一方に潤滑油が偏在して過剰 な状態となっても、その一方力 潤滑油が不足している他方へ油流通管 (41)を通じ て潤滑油を供給することができる。その結果、圧縮機 (20)および膨張機 (30)の双方 において潤滑油の貯留量を確保することができ、圧縮機構 (21)や膨張機構 (31)の 潤滑不良による損傷を防止できる。よって、冷凍装置 (10)の信頼性を確保することが できる。
[0029] また、本発明によれば、圧縮機 (20)の吐出冷媒は、膨張機ケーシング (34)で潤 滑油が分離される。つまり、圧縮機 (20)の吐出側で潤滑油が捕集される。したがって 、圧縮機 (20)の吐出側と膨張機 (30)の流入側との間に配置される放熱用の熱交換 器への潤滑油の流入量を削減することができる。したがって、放熱用の熱交^^に おける冷媒の放熱が潤滑油によって阻害されるのを抑制でき、この熱交換器の性能 を充分に発揮させることができる。
[0030] また、第 2または第 3の発明によれば、圧縮機ケーシング (24)と膨張機ケーシング
(34)の間の吐出管に油分離器 (60)を設けるようにしたので、圧縮機 (20)から流出し た潤滑油が油分離器 (60)と膨張機ケーシング (34)とで確実に捕集される。したがつ て、放熱用の熱交^^への潤滑油の流入量を大幅に削減することができる。放熱用 の熱交換器における冷媒の放熱が潤滑油によって阻害されるのを大幅に抑制でき、 この熱交^^の性能を充分に発揮させることができる。
[0031] また、第 4または第 5の発明によれば、圧縮機 (20)の吐出管における膨張機ケー シング (34)の下流に油分離器 (70)を設けるようにしたので、圧縮機 (20)から流出し た潤滑油が油分離器 (60)と膨張機ケーシング (34)とで確実に捕集される。したがつ て、放熱用の熱交^^への潤滑油の流入量を大幅に削減することができる。放熱用 の熱交換器における冷媒の放熱が潤滑油によって阻害されるのを大幅に抑制でき、 この熱交^^の性能を充分に発揮させることができる。
[0032] また、第 6の発明によれば、膨張機 (30)の流出側に設けた油分離器 (75)で潤滑 油を捕集することから、油分離器 (75)と圧縮機 (20)の吸入側との間に配置される吸 熱用の熱交^^への潤滑油の流入量を削減することができる。したがって、吸熱用 の熱交換器における冷媒の吸熱が潤滑油によって阻害されるのを抑制でき、この熱 交 の性能を充分に発揮させることができる。
[0033] また、第 7または第 8の発明によれば、油流通管 (41)に潤滑油の流通状態を調節 するための調節手段 (50)を設けるようにしたので、圧縮機ケーシング (24)と膨張機ケ 一シング (34)のそれぞれにおける潤滑油の貯留量を一層正確に制御することができ る。その結果、冷凍装置（10)の信頼性を更に向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]図 1は、実施形態 1における冷媒回路の構成と冷房運転中の冷媒の流れを示 す冷媒回路図である。
[図 2]図 2は、実施形態 1における冷媒回路の構成と暖房運転中の冷媒の流れを示 す冷媒回路図である。
[図 3]図 3は、実施形態 1における冷媒回路の要部拡大図である。
[図 4]図 4は、実施形態 2における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。
[図 5]図 5は、実施形態 2の変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図であ る。
[図 6]図 6は、実施形態 3における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。
[図 7]図 7は、実施形態 3の変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図であ る。
[図 8]図 8は、実施形態 4における冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。
[図 9]図 9は、その他の実施形態の第 1変形例における冷媒回路の構成を示す冷媒 回路図である。
[図 10]図 10は、その他の実施形態の第 2変形例における冷媒回路の構成を示す冷 媒回路図である。
[図 11]図 11は、その他の実施形態の第 3変形例における冷媒回路の構成を示す冷 媒回路図である。
[図 12]図 12は、その他の実施形態の第 4変形例における冷媒回路の構成を示す冷 媒回路図である。
符号の説明 10 空調機 (冷凍装置）
11 冷媒回路
20 圧縮機
21 圧縮機構
24 圧縮機ケーシング
27 油溜り
28 第 1高圧管 (吐出管）
29 第 2高圧管 (吐出管）
30 膨張機
31 膨張機構
34 膨張機ケーシング
37 油溜り
41 油流通管
50 調節手段
51 油面センサ（油面検出器)
52 油量調節弁 (制御弁）
60 油分離器
61,62 返油管
70 油分離器
71,72 返油管
75 油分離器
76 返油管
発明を実施するための最良の形態
[0036] 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。
[0037] 《発明の実施形態 1》
本実施形態 1は、本発明に係る冷凍装置によって構成された空調機（10)である。
[0038] 図 1および図 2に示すように、本実施形態の空調機（10)は、冷媒回路（11)を備え ている。この冷媒回路 (11)には、圧縮機 (20)と、膨張機 (30)と、室外熱交翻 (14) と、室内熱交 (15)と、第 1四方切換弁（12)と、第 2四方切換弁（13)とが接続され ている。冷媒回路（11)には、冷媒として二酸ィ匕炭素 (CO )が充填されている。また、
2
圧縮機 (20)と膨張機 (30)は、概ね同じ高さに配置されて!、る。
[0039] 上記冷媒回路（11)の構成について説明する。圧縮機 (20)は、吐出管 (26)が第 1 四方切換弁（12)の第 1のポートに接続され、吸入管 (25)が第 1四方切換弁（12)の第 2のポートに接続されている。膨張機 (30)は、流出管 (36)が第 2四方切換弁（13)の 第 1のポートに接続され、流入管 (35)が第 2四方切換弁（13)の第 2のポートに接続さ れている。室外熱交換器（14)は、一端が第 1四方切換弁（12)の第 3のポートに接続 され、他端が第 2四方切換弁（13)の第 4のポートに接続されている。室内熱交 ( 15)は、一端が第 2四方切換弁（13)の第 3のポートに接続され、他端が第 1四方切換 弁（12)の第 4のポートに接続されている。なお、圧縮機 (20)の吸入管（25)および吐 出管 (26)と、膨張機 (30)の流入管 (35)および流出管 (36)につ 、ては、後で詳細に 説明する。
[0040] 上記室外熱交 (14)は、冷媒を室外空気と熱交換させるための空気熱交
である。室内熱交 (15)は、冷媒を室内空気と熱交換させるための空気熱交 である。第 1四方切換弁（12)と第 2四方切換弁（13)は、それぞれ、第 1のポートと第 3 のポートが連通し且つ第 2のポートと第 4のポートが連通する状態（図 1に実線で示す 状態）と、第 1のポートと第 4のポートが連通し且つ第 2のポートと第 3のポートが連通 する状態（図 2に実線で示す状態）とに切り換わるように構成されている。
[0041] 図 3にも示すように、圧縮機 (20)は、いわゆる高圧ドームタイプの全密閉型圧縮機 である。この圧縮機 (20)は、縦長の円筒形に形成された圧縮機ケーシング (24)を備 えている。圧縮機ケーシング (24)の内部には、圧縮機構 (21)と電動機 (23)と駆動軸 (22)とが収容されている。圧縮機構 (21)は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を 構成している。圧縮機ケーシング (24)内では、圧縮機構 (21)の上方に電動機 (23) が配置されている。駆動軸 (22)は、上下方向へ延びて、圧縮機構 (21)と電動機 (23) を連結している。
[0042] 上記圧縮機ケーシング (24)の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されて いる。つまり、圧縮機ケーシング (24)内には、油溜り（27)が形成されている。 [0043] 上記駆動軸 (22)は、油溜り（27)から圧縮機構 (21)へ冷凍機油を供給する給油機 構を構成している。駆動軸 (22)の内部には、図示しないが、軸方向へ延びる給油通 路が形成されている。この給油通路は、駆動軸 (22)の下端に開口すると共に、いわ ゆる遠心ポンプを構成している。駆動軸 (22)の下端は、油溜り（27)に浸力つた状態 となっている。駆動軸 (22)が回転すると、遠心ポンプ作用によって油溜り（27)から給 油通路へ冷凍機油が吸い込まれる。給油通路へ吸い込まれた冷凍機油は、圧縮機 構 (21)へ供給されて圧縮機構 (21)の潤滑に利用される。
[0044] 上記膨張機 (30)は、縦長の円筒形に形成された膨張機ケーシング (34)を備えて いる。膨張機ケーシング (34)の内部には、膨張機構 (31)と発電機 (33)と出力軸 (32) とが収容されている。膨張機構 (31)は、いわゆるロータリ式の容積型流体機械を構成 している。膨張機ケーシング (34)内では、膨張機構 (31)の下方に発電機 (33)が配 置されている。出力軸 (32)は、上下方向へ延びて、膨張機構 (31)と発電機 (33)を連 結している。
[0045] 上記膨張機ケーシング (34)の底部には、潤滑油としての冷凍機油が貯留されて いる。つまり、膨張機ケーシング (34)内には、油溜り（37)が形成されている。
[0046] 上記出力軸 (32)は、油溜り（37)力 膨張機構 (31)へ冷凍機油を供給する給油機 構を構成している。出力軸 (32)の内部には、図示しないが、軸方向へ延びる給油通 路が形成されている。この給油通路は、出力軸 (32)の下端に開口すると共に、いわ ゆる遠心ポンプを構成している。出力軸 (32)の下端は、油溜り（37)に浸力つた状態 となっている。出力軸 (32)が回転すると、遠心ポンプ作用によって油溜り（37)力も給 油通路へ冷凍機油が吸い込まれる。給油通路へ吸い込まれた冷凍機油は、膨張機 構 (31)へ供給されて膨張機構 (31)の潤滑に利用される。
[0047] 上記膨張機ケーシング (34)には、上述した流入管 (35)と流出管 (36)が設けられ ている。流入管 (35)および流出管 (36)は、いずれも膨張機ケーシング (34)の胴部の 上端付近を貫通している。流入管 (35)は、終端が膨張機構 (31)へ直に接続されて いる。流出管 (36)は、始端が膨張機構 (31)へ直に接続されている。膨張機構 (31)は 、流入管 (35)を通って流入した冷媒を膨張させ、膨張後の冷媒を流出管 (36)を通じ て膨張機ケーシング (34)外へ直接送り出す。つまり、膨張機 (30)において、流入管（ 35)を流れる冷媒は、膨張機ケーシング (34)の内部空間へは流れ込まずに膨張機 構 (31)だけを通過する。
[0048] 上記圧縮機ケーシング (24)には、上述した吸入管 (25)と吐出管 (26)が設けられ ている。吸入管 (25)は、圧縮機ケーシング (24)の胴部の下端付近を貫通しており、 終端が圧縮機構 (21)へ直に接続されている。一方、本実施形態の吐出管 (26)は、 第 1高圧管 (28)と第 2高圧管 (29)により構成されて 、る。
[0049] 上記第 1高圧管 (28)は、圧縮機ケーシング (24)と膨張機ケーシング (34)の間に 接続されている。具体的に、第 1高圧管 (28)の一端は、圧縮機ケーシング (24)の胴 部の上端付近を貫通し、始端が圧縮機ケーシング (24)内における電動機 (23)の上 側の空間に開口している。第 1高圧管 (28)の他端は、膨張機ケーシング (34)の内部 空間における膨張機構 (31)と発電機 (33)の間の空間に開口して 、る。第 2高圧管 (2 9)は、
第 1四方切換弁（12)と膨張機ケーシング (34)の間に接続されている。具体的に、第 2高圧管 (29)の一端は、膨張機ケーシング (34)の胴部を貫通し、始端が膨張機ケー シング (34)内における膨張機構 (31)と発電機 (33)の間の空間に開口して 、る。第 2 高圧管 (29)の他端は、第 1四方切換弁（12)の第 1のポートに接続されている。つまり 、膨張機ケーシング (34)は、圧縮機 (20)の吐出側の配管 (即ち、吐出管 (26) )の途 中に接続されている。
[0050] 上記圧縮機 (20)において、吸入管 (25)力も圧縮機構 (21)へ直接吸い込まれた 冷媒は、圧縮された後、圧縮機ケーシング (24)内へ吐出される。つまり、圧縮機ケー シング (24)内は、高圧空間に構成されている。そして、圧縮機ケーシング (24)内の 吐出冷媒は、第 1高圧管 (28)、膨張機ケーシング (34)内および第 2高圧管 (29)を順 に通って室外熱交換器（14)または室内熱交換器（15)へ流れる。
[0051] このように、本実施形態の冷媒回路（11)は、圧縮機 (20)の吐出冷媒の全部が膨 張機ケーシング (34)の内部空間を流通した後に放熱器として機能する熱交 (14, 15)へ流れるように構成されている。これにより、圧縮機ケーシング (24)および膨張機 ケーシング (34)は、内部が高圧冷媒で満たされ、内圧が概ね等しくなる。つまり、本 実施形態において、第 1高圧管 (28)および第 2高圧管 (29)は、圧縮機 (20)の冷媒 吐出通路を構成すると共に、圧縮機ケーシング (24)内と膨張機ケーシング (34)内を 高圧圧力で均圧させる均圧通路を構成して 、る。
[0052] 上記圧縮機ケーシング (24)と膨張機ケーシング (34)の間には、油流通管 (41)が 設けられている。この油流通管 (41)は、油流通路を構成している。油流通管 (41)の 一端は、圧縮機ケーシング (24)の側面の下部に接続されている。そして、この油流 通管 (41)の一端は、駆動軸 (22)の下端よりも所定値だけ高!、位置で圧縮機ケーシ ング (24)の内部空間に開口している。通常の運転状態において、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面は、油流通管 (41)の一端よりも上に位置している。一方 、油流通管 (41)の他端は、膨張機ケーシング (34)の側面の下部に接続されている。 そして、この油流通管 (41)の他端は、出力軸 (32)の下端よりも所定値だけ高い位置 で膨張機ケーシング (34)の内部空間に開口している。通常の運転状態において、膨 張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面は、油流通管 (41)の他端よりも上に位置 している。
[0053] 上記油流通管 (41)には、油量調節弁 (52)が設けられて 、る。この油量調節弁 (5 2)は、外部力もの信号に応じて開閉する電磁弁である。膨張機ケーシング (34)の内 部には、油面センサ（51)が収容されている。この油面センサ (51)は、膨張機ケーシ ング (34)内の油溜り（37)の油面高さを検出するものであって、油面検出器を構成し ている。空調機（10)には、コントローラ（53)が設けられている。このコントローラ（53) は、油面センサ (51)の出力信号に基づ!/、て油量調節弁 (52)を制御する制御手段を 構成している。
[0054] 本実施形態では、油流通管 (41)における冷凍機油の流通状態を調節するための 調節手段 (50)が、油量調節弁 (52)と油面センサ (51)とコントローラ (53)とによって構 成されている。また、油量調節弁 (52)は、油面センサ（51)の出力に応じて操作される 制御弁を構成している。
[0055] 運転動作
次に、上記空調機（10)の動作について、図 1および図 2を参照しながら説明する 。ここでは、空調機（10)の冷房運転時および暖房運転時の動作について説明し、続 V、て圧縮機 (20)と膨張機 (30)の油量を調節する動作につ!、て説明する。 [0056] 〈冷房運転〉
冷房運転時には、第 1四方切換弁（12)および第 2四方切換弁（13)が図 1に実線 で示す状態に設定され、冷媒回路（11)で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが 行われる。この冷媒回路（11)で行われる冷凍サイクルは、その高圧が冷媒である二 酸ィ匕炭素の臨界圧力よりも高 、値に設定されて 、る。
[0057] 上記圧縮機 (20)では、電動機 (23)によって圧縮機構 (21)が回転駆動される。圧 縮機構 (21)は、吸入管 (25)から吸 、込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング (24) 内へ吐出する。この圧縮機ケーシング (24)内の高圧冷媒は、第 1高圧管 (28)へ流出 する。第 1高圧管 (28)へ流出した冷媒は、膨張機ケーシング (34)内へ流入して、そ の後第 2高圧管 (29)へ流出する。つまり、圧縮機 (20)の吐出冷媒が膨張機ケーシン グ (34)内を通過する。これにより、膨張機ケーシング (34)の内圧が圧縮機ケーシング (24)の内圧とほぼ等しくなり、両ケーシング (24,34)内が均圧状態となる。第 2高圧管 (29)へ流出した冷媒は、室外熱交 (14)へ送られて室外空気へ放熱する。室外 熱交換器 (14)で放熱した高圧冷媒は、膨張機 (30)へ流入する。
[0058] 上記膨張機 (30)では、流入管 (35)を通って膨張機構 (31)へ流入した高圧冷媒 が膨張し、それによつて発電機 (33)が回転駆動される。発電機 (33)で発生した電力 は、圧縮機 (20)の電動機 (23)へ供給される。膨張機構 (31)で膨張した冷媒は、流 出管 (36)を通って膨張機 (30)から送り出される。膨張機 (30)から送り出された冷媒 は、室内熱交 (15)へ送られる。室内熱交 (15)では、流入した冷媒が室内 空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却される。室内熱交換器（15)で蒸発した低 圧冷媒は、圧縮機 (20)の吸入管 (25)へ流れ、再び圧縮機構 (21)で圧縮される。
[0059] 〈暖房運転〉
暖房運転時には、第 1四方切換弁（12)および第 2四方切換弁（13)が図 2に実線 で示す状態に設定され、冷媒回路（11)で冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが 行われる。冷房運転時と同様に、この冷媒回路（11)で行われる冷凍サイクルは、そ の高圧が冷媒である二酸ィ匕炭素の臨界圧力よりも高い値に設定されている。
[0060] 上記圧縮機 (20)では、電動機 (23)によって圧縮機構 (21)が回転駆動される。圧 縮機構 (21)は、吸入管 (25)から吸 、込んだ冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング (24) 内へ吐出する。この圧縮機ケーシング (24)内の高圧冷媒は、第 1高圧管 (28)へ流出 する。第 1高圧管 (28)へ流出した冷媒は、膨張機ケーシング (34)内へ流入して、そ の後第 2高圧管 (29)へ流出する。つまり、圧縮機 (20)の吐出冷媒が膨張機ケーシン グ (34)内を通過する。これにより、膨張機ケーシング (34)の内圧が圧縮機ケーシング (24)の内圧とほぼ等しくなり、両ケーシング (24,34)内が均圧状態となる。第 2高圧管 (29)へ流出した冷媒は、室内熱交換器（15)へ送られる。室内熱交換器（15)では、 流入した冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が加熱される。室内熱交換器（15)で 放熱した高圧冷媒は、膨張機 (30)へ流入する。
[0061] 上記膨張機 (30)では、流入管 (35)を通って膨張機構 (31)へ流入した高圧冷媒 が膨張し、それによつて発電機 (33)が回転駆動される。発電機 (33)で発生した電力 は、圧縮機 (20)の電動機 (23)へ供給される。膨張機構 (31)で膨張した冷媒は、流 出管 (36)を通って膨張機 (30)から送り出される。膨張機 (30)から送り出された冷媒 は、室外熱交 (14)へ送られる。室外熱交 (14)では、流入した冷媒が室外 空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器 (14)で蒸発した低圧冷媒は、圧縮機 (20 )の吸入管 (25)へ流れ、再び圧縮機構 (21)で圧縮される。
[0062] 〈油量調節動作〉
先ず、上記圧縮機 (20)の運転中には、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)か ら圧縮機構 (21)へ冷凍機油が供給される。圧縮機構 (21)へ供給された冷凍機油は 圧縮機構 (21)の潤滑に利用されるが、その一部は圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケー シング (24)の内部空間へ吐出される。圧縮機構 (21)力 冷媒と共に吐出された冷凍 機油は、電動機 (23)の回転子と固定子の間に形成された隙間や、固定子と圧縮機 ケーシング (24)の間に形成された隙間などを通過する間にその一部が冷媒と分離さ れる。圧縮機ケーシング (24)内で冷媒と分離された冷凍機油は、油溜り（27)へ流れ 落ちる。一方、冷媒と分離されなかった冷凍機油は、冷媒と共に、第 1高圧管 (28)へ 流出する。
[0063] また、上記膨張機 (30)の運転中には、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)か ら膨張機構 (31)へ冷凍機油が供給される。膨張機構 (31)へ供給された冷凍機油は 膨張機構 (31)の潤滑に利用されるが、その一部は膨張後の冷媒と共に流出管 (36) を通って膨張機 (30)の外部へ流出する。
[0064] このように、空調機（10)の運転中には、圧縮機 (20)や膨張機 (30)から冷凍機油 が流出してゆく。圧縮機 (20)や膨張機 (30)から流出した冷凍機油は、冷媒と共に冷 媒回路 (11)内を循環し、再び圧縮機 (20)や膨張機 (30)へ戻ってくる。
[0065] 上記圧縮機 (20)では、冷媒回路（11)内を流れる冷凍機油が冷媒と共に吸入管（ 25)を通って圧縮機構 (21)へ吸入される。吸入管 (25)から圧縮機構 (21)へ吸 、込ま れた冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング (24)の内部空間へ吐出さ れる。上述したように、圧縮機構 (21)力 冷媒と共に吐出された冷凍機油の一部は、 圧縮機ケーシング (24)の内部空間を流れる間に冷媒と分離されて油溜り（27)へ戻る 。つまり、圧縮機 (20)の運転中には、圧縮機ケーシング (24)内の冷凍機油が吐出管 (26)力 流出してゆくと同時に、吸入管 (25)から圧縮機構 (21)へ吸入された冷凍機 油が圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ戻ってくる。
[0066] 一方、上記膨張機 (30)でも、冷媒回路（11)内を流れる冷凍機油が冷媒と共に流 入管 (35)を通って膨張機構 (31)へ流入する。ところが、膨張機構 (31)で膨張した冷 媒は、流出管 (36)を通って膨張機ケーシング (34)の外部へ直接送り出されるため、 冷凍機油もそのまま膨張機ケーシング (34)の外部へ送り出されてしまう。つまり、膨 張機 (30)では、冷媒回路（11)内を流れる冷凍機油が膨張機構 (31)へ流入するが、 この冷凍機油は膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)へ戻ることなくそのまま膨張 機 (30)力も送り出される。したがって、この状態では、膨張機ケーシング (34)内にお ける冷凍機油の貯留量が次第に減少してゆくことになる。
[0067] ところが、本実施形態では、圧縮機ケーシング (24)内から第 1高圧管 (28)へ冷媒 と共に流出した冷凍機油が一旦膨張機ケーシング (34)内へ流入する。膨張機ケー シング (34)内へ流入した冷凍機油は、膨張機構 (31)や発電機 (33)の近傍を通過す る間に冷媒と分離され、油溜り (37)へ向かって流れ落ちる。冷凍機油が分離された 冷媒は、第 2高圧管 (29)力 流出する。つまり、膨張機 (30)では、冷凍機油が流出 管 (36)から流出すると同時に、第 1高圧管 (28)力 冷凍機油が膨張機ケーシング (3 4)内の油溜り（37)に戻される。
[0068] このように、本実施形態では、概ね、圧縮機 (20)力 流出した冷凍機油が膨張機 (30)へ戻される一方、膨張機 (30)カゝら流出した冷凍機油が圧縮機 (20)へ戻される。 しかしながら、圧縮機 (20)および膨張機 (30)において、冷凍機油の流出量と戻り量 とが常に均衡するとは限らない。そこで、コントローラ (53)が油面センサ（51)の出力 信号に基づ ヽて油量調節弁 (52)を操作する。
[0069] 具体的に、上記膨張機 (30)において、冷凍機油の戻り量がその流出量に比べて 少ないと、膨張機ケーシング (34)内における冷凍機油の貯留量が次第に減少し、油 溜り（37)の油面が低下する。即ち、この場合、圧縮機 (20)に冷凍機油が偏在してい ることになる。そして、コントローラ (53)は、油面センサ (51)の出力信号に基づいて膨 張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高さが所定の下限値以下になったと判 断すると、油量調節弁 (52)を開く。油量調節弁 (52)が開くと、圧縮機ケーシング (24) 内の油溜り（27)と膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)が互いに連通する。この状 態において、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高さは、圧縮機ケーシン グ (24)内の油溜り（27)の油面高さよりも低くなつている。そうすると、圧縮機ケーシン グ (24)および膨張機ケーシング (34)の内圧がほぼ等しくなつて ヽるため、圧縮機ケ 一シング (24)内の油溜り（27)から冷凍機油が油流通管 (41)を通って膨張機ケーシ ング (34)内の油溜り（37)へ流れる。そして、コントローラ（53)は、油面センサ（51)の 出力信号に基づ 、て油溜り（37)の油面位置が所定の基準値にまで上昇したと判断 すると、油量調節弁 (52)を閉じる。これにより、圧縮機 (20)および膨張機 (30)の双方 において、冷凍機油の貯留量が確保される。
[0070] また、上記膨張機 (30)において、冷凍機油の戻り量がその流出量に比べて多い と、膨張機ケーシング (34)内における冷凍機油の貯留量が次第に増大し、油溜り（3 7)の油面が上昇する。即ち、この場合、膨張機 (30)に冷凍機油が偏在していること になる。そして、コントローラ (53)は、油面センサ (51)の出力信号に基づいて膨張機 ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高さが所定の上限値以上になったと判断する と、油量調節弁 (52)を開く。この状態において、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（3 7)の油面高さは、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面高さよりも高くなつて いる。したがって、圧縮機ケーシング (24)および膨張機ケーシング (34)の内圧がほ ぼ等しいため、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)から冷凍機油が油流通管 (41 )を通って圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ流れる。そして、コントローラ (53) は、油面センサ (51)の出力信号に基づ 、て油溜り（37)の油面位置が所定の基準値 にまで低下したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。これにより、圧縮機 (20)およ び膨張機 (30)の双方にお ヽて、冷凍機油の貯留量が確保される。
[0071] このように、コントローラ（53)が油量調節弁 (52)を操作することで、冷凍機油が過 剰となって!/、る一方の油溜り (27,37)力 冷凍機油が不足して 、る他方の油溜り (27, 37)へ冷凍機油が供給される。
[0072] 一実施形態 1の効果
本実施形態によれば、膨張機ケーシング (34)を圧縮機 (20)の吐出管 (26)の途 中に接続すると共に、圧縮機ケーシング (24)の油溜り（27)と膨張機ケーシング (34) の油溜り（37)とを連通させる油流通管 (41)を設けるようにした。このため、流出した冷 媒回路（11)内の冷凍機油を圧縮機 (20)および膨張機 (30)の両方へ戻すことができ ると共に、圧縮機ケーシング (24)内と膨張機ケーシング (34)内を均圧させることがで きる。したがって、圧縮機 (20)および膨張機 (30)の一方に冷凍機油が偏在して過剰 な状態となっても、その一方力 冷凍機油が不足している他方へ油流通管 (41)を通 じて冷凍機油を供給することができる。その結果、圧縮機 (20)および膨張機 (30)に お!、て冷凍機油の貯留量を充分に確保することができるので、圧縮機構 (21)や膨張 機構 (31)の潤滑不良による損傷を防止し、空調機 (10)の信頼性を確保することがで きる。
[0073] また、本実施形態によれば、圧縮機 (20)力 冷媒と共に吐出された冷凍機油が 膨張機ケーシング (34)で捕集される。つまり、本実施形態の冷媒回路（11)は、膨張 機 (30)が油分離器を兼ねる構成となっている。ここで、膨張機ケーシング (34)から第 2高圧管 (29)へ流出した冷媒は、冷房運転時には室外熱交換器 (14)へ流れ、暖房 運転時には室内熱交換器（15)へ流れる。したがって、室外熱交換器（14)および室 内熱交 （15)のうちガスクーラとして機能する方へ流入する冷凍機油の量を削減 することができる。その結果、本実施形態によれば、ガスクーラとして機能する熱交換 器（14,15)において、冷媒と空気の熱交換が冷凍機油によって阻害されるのを抑制 でき、この熱交翻（14,15)の性能を充分に発揮させることができる。 [0074] 《発明の実施形態 2》
本実施形態 2の空調機（10)は、上記実施形態 1の冷媒回路（11)において油分離 器 (60)および返油管（61)を追加するようにしたものである。ここでは、本実施形態の 空調機（10)について、上記実施形態 1と異なる点を説明する。
[0075] 図 4に示すように、上記油分離器 (60)は、圧縮機 (20)の吐出側である、第 1高圧 管 (28)の途中に設けられている。即ち、この油分離器 (60)は、圧縮機 (20)の吐出側 の配管における膨張機ケーシング (34)よりも上流に設けられている。この油分離器 (6 0)は、圧縮機 (20)へ吸入される冷媒と冷凍機油を分離するためのものである。具体 的に、油分離器 (60)は、縦長円筒形の密閉容器状に形成された本体部材 (65)を備 えて 、る。この本体部材 (65)には、入口管（66)と出口管（67)とが設けられて 、る。入 口管 (66)は、本体部材 (65)力 横方向へ突出しており、本体部材 (65)の側壁部の 上部を貫通している。出口管（67)は、本体部材 (65)から上方向へ突出しており、本 体部材 (65)の頂部を貫通して!/、る。油分離器 (60)は、入口管 (66)が圧縮機ケーシ ング (24)から延びる第 1高圧管 (28)に接続され、出口管 (67)が膨張機ケーシング (3 4)から延びる第 1高圧管 (28)に接続されている。
[0076] 上記返油管 (61)は、油分離器 (60)と膨張機ケーシング (34)との間に接続されて いる。返油管（61)の一端は、油分離器 (60)の本体部材 (65)の底部に接続されてい る。返油管 (61)の他端は、膨張機ケーシング (34)の底部に接続されている。つまり、 油分離器 (60)の本体部材 (65)の内部空間は、返油管 (61)を介して膨張機ケーシン グ (34)内の油溜り（37)と連通して 、る。この返油管（61)は、油分離器 (60)の本体部 材 (65)力 膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)へ冷凍機油を導くための返油通 路を構成している。
[0077] 運転動作
本実施形態の空調機（10)における冷房運転中および暖房運転中の動作は、上 記実施形態 1の空調機（10)で行われる動作と同じである。ここでは、本実施形態の 空調機 (10)で行われる油量調節動作にっ 、て説明する。
[0078] 上記圧縮機ケーシング (24)から第 1高圧管 (28)へ冷媒と共に吐出された冷凍機 油は、油分離器 (60)の本体部材 (65)へ流入し、冷媒と分離されて底部に溜まる。油 分離器 (60)で冷凍機油が分離された冷媒は、出口管 (67)から第 1高圧管 (28)へ流 出し、膨張機ケーシング (34)内へ流入する。ここで、油分離器 (60)において常に冷 凍機油の全部が冷媒と分離されるとは限らず、万一分離されなかった冷凍機油は冷 媒と共に膨張機ケーシング (34)内へ流入し、冷媒と分離されて油溜り (37)へ貯留さ れる。
[0079] 上記油分離器 (60)の本体部材 (65)に溜まった冷凍機油は、返油管（61)を通つ て膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)へ供給される。つまり、本実施形態におい て、圧縮機 (20)から流出した冷凍機油は、全部または殆どが油分離器 (60)を通じて 膨張機ケーシング (34)内へ戻され、油分離器 (60)で分離しきれな力つた冷凍機油 は膨張機ケーシング (34)内へ直接戻される。なお、本実施形態においても、圧縮機 (20)の吐出冷媒が油分離器 (60)を介して膨張機ケーシング (34)内を通過するため 、圧縮機ケーシング (24)内と膨張機ケーシング (34)内が均圧される。
[0080] 一方、上記実施形態 1と同様に、膨張機 (30)の膨張機構 (31)から冷媒と共に流 出した冷凍機油は、冷媒回路（11)内を流れ、圧縮機 (20)の圧縮機構 (21)へ吸入さ れる。この圧縮機構 (21)へ吸入された冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケー シング (24)の内部空間へ吐出され、一部が圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27) へ貯留される 0
[0081] 本実施形態においても、コントローラ (53)が油面センサ（51)の出力信号に基づい て油量調節弁 (52)を操作する。つまり、コントローラ (53)は、膨張機ケーシング (34) 内の油溜り（37)の油面高さが所定の上限値以上になったと判断すると、油量調節弁 (52)を開き、その後膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面位置が所定の基 準値にまで低下したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。また、コントローラ (53) は、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高さが所定の下限値以下になつ たと判断すると、油量調節弁 (52)を開き、その後膨張機ケーシング (34)内の油溜り（ 37)の油面位置が所定の基準値にまで上昇したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉 じる。このように、コントローラ (53)が油量調節弁 (52)を操作することで、圧縮機 (20) および膨張機 (30)のそれぞれにお 、て冷凍機油の貯留量が確保される。
[0082] 一実施形態 2の効果 本実施形態によれば、圧縮機 (20)の吐出側の第 1高圧管 (28)に油分離器 (60) を配置するようにしたので、圧縮機 (20)から流出した冷凍機油を油分離器 (60)と膨 張機ケーシング (34)とで確実に捕集することができる。したがって、ガスクーラとして 機能する室外熱交換器 (14)または室内熱交換器 (15)へ流入する冷凍機油の量を 確実に削減することができる。その結果、ガスクーラとして機能する熱交 (14,15) において、冷媒と空気の熱交換が冷凍機油によって阻害されるのを確実に抑制でき 、この熱交 (14,15)の性能を充分に発揮させることができる。
[0083] また、本実施形態によれば、圧縮機 (20)力 流出した冷凍機油の殆どが油分離 器 (60)で捕集されるので、膨張機ケーシング (34)内への冷凍機油の流入量が減少 する。そうすると、膨張機ケーシング (34)内において、冷媒と分離された冷凍機油は 油溜り（37)へ落ちる間にその一部が発電機 (33)へ付着するが、その付着量を減少 させることができる。したがって、発電機 (33)において、付着した油滴により生じる風 損を低減することができる。その結果、発電機 (33)による回収動力を増大させること ができる。
[0084] 一実施形態 2の変形例
本変形例は、上記実施形態 2の冷媒回路（11)において、油分離器 (60)を膨張機 ケーシング (34)ではなく圧縮機ケーシング (24)に接続するようにしたものである。
[0085] 図 5に示すように、本変形例の冷媒回路（11)では、油分離器 (60)の本体部材 (65 )と圧縮機ケーシング (24)とが返油管 (62)によって接続されて!、る。この返油管 (62) は、一端が油分離器 (60)の本体部材 (65)の底部に接続され、他端が圧縮機ケーシ ング (24)の底部に接続されている。つまり、油分離器 (60)の本体部材 (65)の内部空 間は、返油管（62)を介して圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と連通している。こ の返油管（62)は、油分離器 (60)の本体部材 (65)から圧縮機ケーシング (24)内の油 溜り（37)へ冷凍機油を導くための返油通路を構成して 、る。
[0086] 本変形例の冷媒回路（11)において、圧縮機 (20)力 冷媒と共に吐出された冷凍 機油は、油分離器 (60)の本体部材 (65)へ流入し、冷媒と分離されて底部に溜まる。 この本体部材 (65)に溜まった冷凍機油は、返油管 (62)を通って圧縮機ケーシング（ 24)内の油溜り（27)へ供給される。油分離器 (60)で分離しきれな力つた冷凍機油は 、膨張機ケーシング (34)内に戻される。つまり、本変形例では、圧縮機 (20)から流出 した冷凍機油の全部または殆どが圧縮機 (20)へ戻される。
[0087] このように、本変形例では、概ね、圧縮機 (20)力 流出した冷凍機油と膨張機 (30 )から流出した冷凍機油の両方が圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ一旦戻さ れる。したがって、膨張機 (30)において、冷凍機油の戻り量がその流出量に比べて 少なくなるため、膨張機ケーシング (34)内における冷凍機油の貯留量が次第に減少 して不足する。そこで、コントローラ (53)が油面センサ（51)の出力信号に基づいて油 量調節弁 (52)を操作する。
[0088] つまり、上記コントローラ (53)は、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高 さが所定の下限値以下になったと判断すると、油量調節弁 (52)を開き、その後膨張 機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面位置が所定の基準値にまで上昇したと判 断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。これにより、圧縮機 (20)力 膨張機 (30)へ余剰 の冷凍機油が供給される。このように、コントローラ (53)が油量調節弁 (52)を操作す ることで、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ一旦集められた冷凍機油が膨張 機ケーシング (34)内の油溜り（37)へ分配される。
[0089] 《発明の実施形態 3》
本実施形態 3の空調機（10)は、上記実施形態 1の冷媒回路（11)に油分離器 (70 )および返油管（71)を追加するようにしたものである。ここでは、本実施形態の空調 機（10)について、上記実施形態 1と異なる点を説明する。
[0090] 図 6に示すように、上記油分離器 (70)は、第 2高圧管 (29)の途中に設けられてい る。即ち、この油分離器 (70)は、圧縮機 (20)の吐出側の配管における膨張機ケーシ ング (34)よりも下流に設けられている。この油分離器 (70)自体は、上記実施形態 2の 油分離器 (60)と同様に構成されている。つまり、この油分離器 (70)は、本体部材 (65 )と入口管 (66)と出口管 (67)とを備えて!/、る。油分離器 (70)は、入口管 (66)が膨張 機ケーシング (34)から延びる第 2高圧管 (29)に接続され、出口管 (67)が第 1四方切 換弁（12)から延びる第 2高圧管 (29)に接続されて!ヽる。
[0091] 上記返油管 (71)は、油分離器 (70)と膨張機ケーシング (34)との間に接続されて いる。返油管（71)の一端は、油分離器 (70)の本体部材 (65)の底部に接続されてい る。返油管（71)の他端は、膨張機ケーシング (34)の底部に接続されている。つまり、 上記実施形態 2と同様に、この返油管（71)は、油分離器 (70)の本体部材 (65)力 膨 張機ケーシング (34)内の油溜り（37)へ冷凍機油を導くための返油通路を構成してい る。
[0092] 運転動作
本実施形態の空調機（10)における冷房運転中および暖房運転中の動作は、上 記実施形態 1の空調機（10)で行われる動作と同じである。ここでは、本実施形態の 空調機 (10)で行われる油量調節動作にっ 、て説明する。
[0093] 上記圧縮機ケーシング (24)から第 1高圧管 (28)へ冷媒と共に吐出された冷凍機 油は、膨張機ケーシング (34)内へ流入し、冷媒と分離されて油溜り（37)へ貯留され る。膨張機ケーシング (34)内で冷凍機油が分離された冷媒は、第 2高圧管 (29)を通 じて油分離器 (70)の本体部材 (65)へ流入する。ここで、膨張機ケーシング (34)内に おいて常に冷凍機油の全部が冷媒と分離されるとは限らず、万一分離されなかった 冷凍機油は冷媒と共に油分離器 (70)の本体部材 (65)へ流入し、冷媒と分離されて 底部に溜まる。この本体部材 (65)に溜まった冷凍機油は、返油管（71)を通って膨張 機ケーシング (34)内の油溜り（37)へ供給される。油分離器 (70)で冷凍機油が分離さ れた冷媒は、出口管 (67)力 第 2高圧管 (29)へ流出する。つまり、本実施形態では 、圧縮機 (20)力 流出した冷凍機油が確実に膨張機ケーシング (34)内へ戻される。 なお、本実施形態においても、圧縮機 (20)の吐出冷媒が膨張機ケーシング (34)内 を通過するため、圧縮機ケーシング (24)内と膨張機ケーシング (34)内が均圧される
[0094] 一方、上記実施形態 1と同様に、膨張機 (30)の膨張機構 (31)力 冷媒と共に流 出した冷凍機油は、冷媒回路（11)内を流れ、圧縮機 (20)の圧縮機構 (21)へ吸入さ れる。この圧縮機構 (21)へ吸入された冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケー シング (24)の内部空間へ吐出され、一部が圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27) へ貯留される 0
[0095] 上記コントローラ (53)は、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高さが所 定の上限値以上になったと判断すると、油量調節弁 (52)を開き、その後膨張機ケー シング (34)内の油溜り（37)の油面位置が所定の基準値にまで低下したと判断すると 、油量調節弁 (52)を閉じる。また、コントローラ (53)は、膨張機ケーシング (34)内の 油溜り（37)の油面高さが所定の下限値以下になったと判断すると、油量調節弁 (52) を開き、その後膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面位置が所定の基準値 にまで上昇したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。
[0096] 一実施形態 3の効果
本実施形態によれば、圧縮機 (20)の吐出側の第 2高圧管 (29)に油分離器 (70) を配置するようにしたので、圧縮機 (20)力も流出した冷凍機油を膨張機ケーシング（ 34)と油分離器 (70)とで確実に捕集することができる。したがって、ガスクーラとして機 能する室外熱交換器 (14)または室内熱交換器 (15)へ流入する冷凍機油の量を確 実に削減することができる。その結果、ガスクーラとして機能する熱交 (14,15)に おいて、冷媒と空気の熱交換が冷凍機油によって阻害されるのを確実に抑制でき、 この熱交 (14,15)の性能を充分に発揮させることができる。
[0097] 実施形態 3の変形例
本変形例は、上記実施形態 3の冷媒回路（11)において、油分離器 (70)を膨張機 ケーシング (34)ではなく圧縮機ケーシング (24)に接続するようにしたものである。
[0098] 図 7に示すように、本変形例の冷媒回路（11)では、油分離器 (70)の本体部材 (65 )と圧縮機ケーシング (24)とが返油管（72)によって接続されて!、る。この返油管（72) は、一端が油分離器 (70)の本体部材 (65)の底部に接続され、他端が圧縮機ケーシ ング (24)の底部に接続されている。この返油管（72)は、油分離器 (70)の本体部材（ 65)と圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)とを連通させる返油通路を構成している
[0099] 本変形例の冷媒回路（11)において、圧縮機 (20)力 冷媒と共に吐出された冷凍 機油は、膨張機ケーシング (34)内へ流入し、冷媒と分離されて油溜り (37)へ貯留さ れる。膨張機ケーシング (34)で分離しきれな力つた冷凍機油は、油分離器 (70)の本 体部材 (65)へ流入し、冷媒と分離されて底部に溜まる。この本体部材 (65)に溜まつ た冷凍機油は、返油管（72)を通って圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ供給 される。つまり、本変形例では、圧縮機 (20)力 流出した冷凍機油の殆どが膨張機（ 30)へ戻されるが、一部が圧縮機 (20)へ戻される。
[0100] 本変形例においても、圧縮機 (20)および膨張機 (30)において冷凍機油の流出 量と戻り量とが均衡するとは限らないため、上記実施形態 3と同様に、コントローラ (53 )によって油量調節弁 (52)が操作される。
[0101] 《発明の実施形態 4》
本実施形態 4の空調機（10)は、上記実施形態 1の冷媒回路（11)に油分離器 (75 )と返油管（76)とを追加するようにしたものである。ここでは、本実施形態の空調機（1 0)について、上記実施形態 1と異なる点を説明する。
[0102] 図 8に示すように、油分離器 (75)は、膨張機 (30)の流出側に配置されている。こ の油分離器 (75)自体は、上記実施形態 2の油分離器 (60)と同様に構成されている。 つまり、この油分離器 (75)は、本体部材 (65)と入口管 (66)と出口管 (67)とを備えて V、る。油分離器 (75)は、入口管 (66)が膨張機 (30)の流出管 (36)に接続され、出口 管 (67)が第 2四方切換弁（13)の第 1のポートに接続されて 、る。
[0103] 上記返油管（76)の一端は、油分離器 (75)の本体部材 (65)の底部に接続されて いる。返油管（76)の他端は、圧縮機 (20)の吸入管 (25)の途中に接続されている。つ まり、返油管 (76)は、油分離器 (75)の本体部材 (65)から圧縮機 (20)の吸入側の配 管へ冷凍機油を供給する返油通路を構成して ヽる。
[0104] 運転動作
本実施形態の空調機（10)における冷房運転中および暖房運転中の動作は、上 記実施形態 1の空調機（10)で行われる動作と同じである。ここでは、本実施形態の 空調機 (10)で行われる油量調節動作にっ 、て説明する。
[0105] 上記圧縮機ケーシング (24)から第 1高圧管 (28)へ冷媒と共に吐出された冷凍機 油は、膨張機ケーシング (34)内へ流入し、冷媒と分離されて油溜り（37)へ貯留され る。冷凍機油が分離された冷媒は、第 2高圧管 (29)力 流出し、冷媒回路（11)を流 れて流入管 (35)から膨張機構 (31)へ流入する。膨張機構 (31)へ流入した冷凍機油 は、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)力 膨張機構 (31)へ供給された冷凍機 油と共に、流出管 (36)を通って膨張機 (30)力 流出する。
[0106] 上記膨張機 (30)力 流出した冷凍機油は、膨張後の気液二相状態の冷媒と共に 油分離器 (75)の本体部材 (65)内へ流入する。この本体部材 (65)の内部では、下部 に液冷媒と冷凍機油の混合物が溜まり、上部にガス冷媒が溜まる。また、本実施形 態では、冷凍機油の比重が液冷媒の比重よりも大きくなつている。このため、本体部 材 (65)内の液溜まりでは、その底層ほど冷凍機油の割合が多くなり、その上層ほど 液冷媒の割合が多くなる。
[0107] 上記油分離器 (75)の出口管 (67)は、下端部が本体部材 (65)内の液溜まりに浸 力つた状態となっている。この液溜まりの上層に存在する液冷媒は、出口管（67)を通 つて本体部材 (65)力 流出し、冷房運転時には室内熱交 (15)へ、暖房運転時 には室外熱交換器（14)へそれぞれ流れる。
[0108] 上記油分離器 (75)の本体部材 (65)内に溜まった冷凍機油は、返油管（76)を通 つて圧縮機 (20)の吸入管 (25)へ流れ、冷媒と共に圧縮機構 (21)へ吸入される。圧 縮機構 (21)へ吸 ヽ込まれた冷凍機油は、圧縮後の冷媒と共に圧縮機ケーシング (24 )の内部空間へ吐出され、その一部は圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)へ貯留 される。つまり、本実施形態においても、圧縮機 (20)および膨張機 (30)カゝら流出した 冷凍機油は、圧縮機ケーシング (24)内と膨張機ケーシング (34)内へ戻される。なお 、本実施形態においても、圧縮機 (20)の吐出冷媒が膨張機ケーシング (34)内を通 過するため、圧縮機ケーシング (24)内と膨張機ケーシング (34)内が均圧される。
[0109] 本実施形態においても、コントローラ (53)が油面センサ（51)の出力信号に基づい て油量調節弁 (52)を操作する。つまり、コントローラ (53)は、膨張機ケーシング (34) 内の油溜り（37)の油面高さが所定の上限値以上になったと判断すると、油量調節弁 (52)を開き、その後膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面位置が所定の基 準値にまで低下したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。また、コントローラ (53) は、膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高さが所定の下限値以下になつ たと判断すると、油量調節弁 (52)を開き、その後膨張機ケーシング (34)内の油溜り（ 37)の油面位置が所定の基準値にまで上昇したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉 じる。
[0110] 一実施形態 4の効果
本実施形態では、膨張機 (30)の流出側に配置した油分離器 (75)で潤滑油を捕 集している。ここで、膨張機 (30)力も送り出されて油分離器 (75)を通過した直後の冷 媒は、冷房運転時には室内熱交換器（15)へ流れ、暖房運転時には室外熱交換器（ 14)へ流れる。したがって、室外熱交換器（14)および室内熱交換器（15)のうち蒸発 器として機能する方へ流入する冷凍機油の量を削減することができる。その結果、本 実施形態によれば、蒸発器として機能する熱交換器（14,15)において、冷媒と空気 の熱交換が冷凍機油によって阻害されるのを抑制でき、この熱交 (14,15)の性 能を充分に発揮させることができる。
[0111] 《その他の実施形態》
上記実施形態にっ ヽては、以下のような構成としてもょ ヽ。
[0112] 第 1変形例
上記の各実施形態では、図 9に示すように、油流通管 (41)の途中に調整手段とし てのキヤビラリチューブ (54)を設けるようにしてもよい。なお、図 9に示す冷媒回路（11 )は、上記実施形態 1において本変形例を適用したものである。
[0113] 上記油流通管 (41)にキヤビラリチューブ (54)を設けると、油流通管 (41)を流れる 冷凍機油の流速がある程度以下に抑えられる。このため、圧縮機ケーシング (24)の 内圧と膨張機ケーシング (34)の内圧とが過渡的に相違してしまった状態においても 、圧縮機 (20)および膨張機 (30)の一方から他方へ冷凍機油が油流通管 (41)を通つ て移動してしまうのを防ぐことができ、圧縮機 (20)と膨張機 (30)の両方にぉ 、て冷凍 機油の貯留量を確保することができる。
[0114] 第 2変形例
上記の各実施形態では、図 10に示すように、調整手段を省略するようにしてもよ い。なお、図 10に示す冷媒回路（11)は、上記実施形態 1において本変形例を適用 したものである。
[0115] 本変形例において、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と膨張機ケーシング（ 34)内の油溜り（37)とは、油流通管 (41)によって常に連通した状態となる。油流通管 (41)では、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と膨張機ケーシング (34)内の油溜 り（37)のうち、油面位置の高い方力も低い方へ冷凍機油が流通する。そして、圧縮 機ケーシング (24)内の油溜り（27)と膨張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面高 さが同じになると、油流通管 (41)での冷凍機油の流動が停止する。
[0116] このように、本変形例では、何ら制御を行うことなぐ圧縮機ケーシング (24)と膨張 機ケーシング (34)における冷凍機油の貯留量を平均化することができる。したがって 、本変形例によれば、圧縮機 (20)や膨張機 (30)の信頼性を確保しつつ、冷媒回路（ 11)の複雑ィ匕を最小限に抑えることができる。
[0117] 第 3変形例
上記の各実施形態では、図 11に示すように、油面センサ (51)を膨張機ケーシン グ (34)内ではなく圧縮機ケーシング (24)内に設けるようにしてもよい。なお、図 11に 示す冷媒回路（11)は、上記実施形態 1に本変形例を適用したものである。
[0118] 本変形例のコントローラ (53)は、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面高 さが所定の下限値以下になったと判断すると、油量調節弁 (52)を開く。この状態にお いて、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面高さは、膨張機ケーシング (34) 内の油溜り（37)の油面高さよりも低くなつている。したがって、膨張機ケーシング (34) 内の冷凍機油は、油流通管 (41)を通って圧縮機ケーシング (24)内へ流入する。そし て、コントローラ（53)は、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面位置が所定の 基準値にまで上昇したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。
[0119] また、コントローラ (53)は、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面高さが所 定の上限値以上になったと判断すると、油量調節弁 (52)を開く。この状態において、 圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面高さは、膨張機ケーシング (34)内の油 溜り（37)の油面高さよりも高くなつて 、る。したがって、圧縮機ケーシング (24)内の冷 凍機油は、油流通管 (41)を通って膨張機ケーシング (34)内へ流入する。そして、コ ントローラ (53)は、圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)の油面位置が所定の基準 値にまで低下したと判断すると、油量調節弁 (52)を閉じる。
[0120] 第 4変形例
上記の各実施形態では、図 12に示すように、膨張機ケーシング (34)内の膨張機 構 (31)を断熱材 (38)で囲ってもよい。なお、図 12において、第 1高圧管（28)および 第 2高圧管 (29)は省略する。
[0121] 上記各実施形態において、圧縮機 (20)が高圧ドームタイプであるため、その吐出 冷媒が通過する膨張機ケーシング (34)内は雰囲気温度が高くなる。そうすると、膨張 機 (30)の膨張機構 (31)を通過する冷媒に外部から熱が侵入し、その侵入した熱量 分だけ蒸発器として機能する熱交換器での冷媒の吸熱量が減少してしまう。そこで、 本変形例のように膨張機構 (31)を断熱材 (38)で囲えば、膨張機構 (31)を通過する 冷媒へ侵入する熱量を削減することができる。これにより、膨張後の冷媒のェンタル ピを低下させることができるので、蒸発器として機能する熱交^^の性能を十分に発 揮させることができる。
[0122] 第 5変形例
上記の各実施形態では、圧縮機構 (21)と膨張機構 (31)のそれぞれがロータリ式 の流体機械によって構成されているが、圧縮機構 (21)と膨張機構 (31)を構成する流 体機械の形式は、これに限定されるものではない。例えば、圧縮機構 (21)と膨張機 構 (31)のそれぞれがスクロール式の流体機械によって構成されて 、てもよ 、。また、 圧縮機構 (21)と膨張機構 (31)は、互いに異なる形式の流体機械によって構成され ていてもよい。
[0123] 第 6変形例
上記の各実施形態では、圧縮機 (20)の駆動軸 (22)や膨張機 (30)の出力軸 (32) に形成された給油通路によって遠心ポンプを構成している力 駆動軸 (22)や出力軸 (32)の下端に機械式ポンプ (例えばギア式ポンプやトロコイド式ポンプ)を連結し、駆 動軸 (22)や出力軸 (32)で機械式ポンプを駆動して圧縮機構 (21)や膨張機構 (31) への給油を行うようにしてもょ 、。
[0124] なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物 、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
産業上の利用可能性
[0125] 以上説明したように、本発明は、それぞれ個別のケーシングを備える圧縮機と膨 張機が冷媒回路に設けられている冷凍装置について有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機 (20)と膨張機 (30)とを有した蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路 (11)を 備え、
上記圧縮機 (20)は、圧縮機ケーシング (24)と、該圧縮機ケーシング (24)内に設 けられ、該圧縮機ケーシング (24)の外部から直接吸入した冷媒を圧縮して該圧縮機 ケーシング (24)内へ吐出する圧縮機構 (21)と、上記圧縮機ケーシング (24)内に上 記圧縮機構 (21)へ供給される潤滑油の油溜り (27)とを備える一方、
上記膨張機 (30)は、膨張機ケーシング (34)と、該膨張機ケーシング (34)内に設 けられ、該膨張機ケーシング (34)の外部から直接流入した冷媒を膨張させて該膨張 機ケーシング (34)の外部へ直接流出させる膨張機構 (31)と、上記膨張機ケーシング (34)内に上記膨張機構 (31)へ供給される潤滑油の油溜り (37)とを備えて!/、る冷凍 装置であって、
上記圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)と上記膨張機ケーシング (34)内の油 溜り (37)との間に接続されて潤滑油を移動させる油流通管 (41)を備え、
上記膨張機ケーシング (34)は、内部を上記圧縮機 (20)の吐出冷媒が流通するよ うに該圧縮機 (20)の吐出側の配管の途中に接続されて!、る
ことを特徴とする冷凍装置。
[2] 請求項 1において、
上記冷媒回路（11)は、上記圧縮機 (20)の吐出側の配管における膨張機ケーシ ング (34)より上流に設けられて冷媒と潤滑油を分離する油分離器 (60)と、該油分離 器 (60)から上記膨張機ケーシング (34)内へ潤滑油を供給する返油管 (61)とを備え ている
ことを特徴とする冷凍装置。
[3] 請求項 1において、
上記冷媒回路（11)は、上記圧縮機 (20)の吐出側の配管における膨張機ケーシ ング (34)より上流に設けられて冷媒と潤滑油を分離する油分離器 (60)と、該油分離 器 (60)から上記圧縮機ケーシング (24)内へ潤滑油を供給する返油管 (62)とを備え ている ことを特徴とする冷凍装置。
[4] 請求項 1において、
上記冷媒回路（11)は、上記圧縮機 (20)の吐出側の配管における膨張機ケーシ ング (34)より下流に設けられて冷媒と潤滑油を分離する油分離器 (70)と、該油分離 器 (70)から上記膨張機ケーシング (34)内へ潤滑油を供給する返油管 (71)とを備え ている
ことを特徴とする冷凍装置。
[5] 請求項 1において、
上記冷媒回路（11)は、上記圧縮機 (20)の吐出側の配管における膨張機ケーシ ング (34)より下流に設けられて冷媒と潤滑油を分離する油分離器 (70)と、該油分離 器 (70)から上記圧縮機ケーシング (24)内へ潤滑油を供給する返油管 (72)とを備え ている
ことを特徴とする冷凍装置。
[6] 請求項 1において、
上記冷媒回路 (11)は、上記膨張機 (30)の流出側の配管に設けられて冷媒と潤 滑油を分離する油分離器 (75)と、該油分離器 (75)から上記圧縮機 (20)の吸入側の 配管へ潤滑油を供給する返油管 (76)とを備えて!/、る
ことを特徴とする冷凍装置。
[7] 請求項 1において、
上記油流通管 (41)における潤滑油の流通状態を調節するための調節手段 (50) を備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
[8] 請求項 7において、
上記調節手段 (50)は、上記圧縮機ケーシング (24)内の油溜り（27)または上記膨 張機ケーシング (34)内の油溜り（37)の油面の位置を検出する油面検出器 (51)と、 上記油流通管 (41)に設けられると共に上記油面検出器 (51)の出力信号に基づ！/、て 開度が制御される制御弁 (52)とを備えて!/、る
ことを特徴とする冷凍装置。
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