(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が低圧の冷媒で満たされた圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器、冷媒と油が溜まる容器が接続されて冷凍サイクルを形成し、
前記容器と前記圧縮機を接続し、前記容器から前記圧縮機に流体が流れる配管部と、
前記流体の温度Ｔｂｅを検出する手段と、
前記流体との間で熱移動を生じる手段と、
熱移動が生じた前記流体の温度Ｔａｆを検出する手段と、
前記熱移動を生じる手段を通過した前記流体が冷媒か油か否かを前記温度Ｔｂｅと前記温度Ｔａｆに基づいて判別する制御部と、を備え、
前記配管部は、
前記容器の下部に接続された第１配管と、
前記第１配管に設けられた第１開閉弁と、
前記配管部は前記第１配管よりも高い位置で前記容器に接続された第２配管と、
前記第２配管に設けられた第２開閉弁と、
前記第１配管と前記第２配管とが接続された主回収配管と、
一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の上部に接続した吸入配管と、
一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の下部に接続した接続配管と、
を有し、
前記熱移動を生じる手段及び前記温度Ｔａｆを検出する手段は前記主回収配管に設けられ、
前記制御部は前記第１開閉弁又は前記第２開閉弁のいずれかを開く
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記配管部は前記制御部が前記第１配管を流れる流体を油と判断すると前記吸入配管に前記油を流し、前記制御部が前記第２配管を流れる流体を油と判断すると前記接続配管に前記油を流す開閉手段を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御部は前記温度Ｔｂｅと前記温度Ｔａｆの差が予め定められた第１所定値より大きい場合に前記流体を油と判断することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記第１所定値は前記冷媒の潜熱変化と前記油の顕熱変化から求められた値であることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記配管部は、
前記第２配管よりも高い位置で前記容器に接続され、前記主回収配管と接続された第３配管と、
前記第３配管に設けられた第３開閉弁と、をさらに有し、
前記制御部は前記第３配管を流れてきた流体の前記温度Ｔｂｅと前記温度Ｔａｆの差が前記第１所定値より大きい第２所定値未満の場合は前記第３開閉弁を開くことを特徴とする請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御部は前記第３配管を流れてきた流体の前記温度Ｔｂｅと前記温度ａｆの差が前記第２所定値より大きい場合は前記第１開閉弁、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁を閉じることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記第２所定値は前記冷媒の顕熱変化と前記油の顕熱変化から求められた値であることを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記熱移動を生じる手段は前記圧縮機と前記減圧装置の間に設けられた内部熱交換器であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
冷媒が二酸化炭素であり、油がＰＡＧ油、鉱油、アルキルベンゼン油のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
内部が低圧の冷媒で満たされた圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器、冷媒と油が溜まる容器が接続されて冷凍サイクルを形成し、
前記容器の下部に溜まった流体の温度Ｔｂｏｔを検出する手段と、
前記容器内の冷媒の飽和ガス温度Ｔｓｇを検出する手段と、
前記容器内下部の前記流体が二相状態の冷媒、加熱状態の冷媒若しくは油か否かを前記温度Ｔｂｏｔと前記飽和ガス温度Ｔｓｇに基づいて判別する制御部と、を備え、
前記配管部は、
前記容器の下部に接続された第１配管と、
前記第１配管に設けられた第１開閉弁と、
前記配管部は前記第１配管よりも高い位置で前記容器に接続された第２配管と、
前記第２配管に設けられた第２開閉弁と、
前記第１配管と前記第２配管とが接続された主回収配管と、
一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の上部に接続した吸入配管と、
一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の下部に接続した接続配管と、
を有し、
前記制御部は、前記容器内下部の前記流体が過熱状態の冷媒若しくは油であると判別した場合は前記第１開閉弁を開いて前記第２開閉弁を閉じて前記吸入配管から油を前記圧縮機に戻し、前記流体が２相状態であると判別した場合は前記第１開閉弁を閉じて前記第２開閉弁を開く
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アキュームレータを備える冷凍サイクル装置に関するものであり、アキュームレータに滞留した冷凍機油を判別して圧縮機へ戻し、圧縮機の潤滑部へ供給する冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、液冷媒の密度は冷凍機油の密度よりも低い。したがって、アキュームレータ内では、底部に冷凍機油が溜まり、冷凍機油の上に液冷媒が浮く状態となる。そのため、アキュームレータの底部に返油配管を接続して、アキュームレータの底部に溜まった冷凍機油を圧縮機へ戻している。しかし、運転条件により、液冷媒の密度が冷凍機油の密度よりも高くなる場合がある。この場合、アキュームレータ内では、底部に液冷媒が溜まり、液冷媒の上に冷凍機油が浮く状態となる。特に冷媒として二酸化炭素を用い冷凍機油としてＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）系の油を用いた場合、冷媒と冷凍機油との相溶性は低いので、このような現象が生じやすい。
【０００３】
そこで、液冷媒の密度が冷凍機油の密度より低くなる場合には、冷凍機油をアキュームレータの下部に設けられた返油配管から戻し、液冷媒の密度が冷凍機油の密度より高くなる場合には、冷凍機油をアキュームレータの上部に設けられた返油配管から戻す冷凍空調装置についての記載がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６２４１８（００４６欄、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、アキュームレータに溜まった液冷媒の量は冷凍サイクル装置の運転条件によって異なるため、液冷媒の上に冷凍機油が浮いた状態となった場合、冷凍機油の存在する高さ位置はアキュームレータに溜まった液冷媒の量に応じて変化する。したがって、アキュームレータから圧縮機に流れる流体が冷媒か冷凍機油なのか判別できなくなる問題があり、液冷媒を圧縮機に戻ると液圧縮や軸焼付き等の不具合が生じる可能性があるという課題がある。
【０００６】
この発明は、アキュームレータ内で液冷媒の上に冷凍機油が浮いた状態となった場合でも、圧縮機への液冷媒の戻りを抑制した信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、内部が低圧の冷媒で満たされた圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器、冷媒と油が溜まる容器が接続されて冷凍サイクルを形成し、前記容器と前記圧縮機を接続し、前記容器から前記圧縮機に流体が流れる配管部と、前記流体の温度Ｔｂｅを検出する手段と、前記流体との間で熱移動を生じる手段と、熱移動が生じた前記流体の温度Ｔａｆを検出する手段と、前記熱移動を生じる手段を通過した前記流体が冷媒か油か否かを前記温度Ｔｂｅと前記温度Ｔａｆに基づいて判別する制御部と、を備え、前記配管部は、前記容器の下部に接続された第１配管と、前記第１配管に設けられた第１開閉弁と、前記配管部は前記第１配管よりも高い位置で前記容器に接続された第２配管と、前記第２配管に設けられた第２開閉弁と、前記第１配管と前記第２配管とが接続された主回収配管と、一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の上部に接続した吸入配管と、一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の下部に接続した接続配管と、を有し、前記熱移動を生じる手段及び前記温度Ｔａｆを検出する手段は前記主回収配管に設けられ、前記制御部は前記第１開閉弁又は前記第２開閉弁のいずれかを開くことを特徴とする。
【０００８】
また、内部が低圧の冷媒で満たされた圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器、冷媒と油が溜まる容器が接続されて冷凍サイクルを形成し、前記容器の下部に溜まった流体の温度Ｔｂｏｔを検出する手段と、前記容器内の冷媒の飽和ガス温度Ｔｓｇを検出する手段と、前記容器内下部の前記流体が二相状態の冷媒、加熱状態の冷媒若しくは油か否かを前記温度Ｔｂｏｔと前記飽和ガス温度Ｔｓｇに基づいて判別する制御部と、を備え、前記配管部は、前記容器の下部に接続された第１配管と、前記第１配管に設けられた第１開閉弁と、前記配管部は前記第１配管よりも高い位置で前記容器に接続された第２配管と、前記第２配管に設けられた第２開閉弁と、前記第１配管と前記第２配管とが接続された主回収配管と、一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の上部に接続した吸入配管と、一端が前記主回収配管と接続され、他端が前記圧縮機の下部に接続した接続配管と、を有し、前記制御部は、前記容器内下部の前記流体が過熱状態の冷媒若しくは油であると判別した場合は前記第１開閉弁を開いて前記第２開閉弁を閉じて前記吸入配管から油を前記圧縮機に戻し、前記流体が２相状態であると判別した場合は前記第１開閉弁を閉じて前記第２開閉弁を開くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る冷凍サイクルでは、冷媒と冷凍機油が溜まる容器の中で液冷媒の上に冷凍機油が浮いた状態となった場合でも圧縮機への液冷媒の戻りを抑制し、圧縮機の信頼性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成図。
【図２】二酸化炭素とＰＡＧ油との温度に対する密度の変化を示す図。
【図３】実施の形態１の制御部の制御の流れを示すフローチャート図。
【図４】実施の形態１の流量調整弁１３の開度と圧縮機の印加電圧周波数の関係図。
【図５】実施の形態１の制御部の制御の流れを示す別のフローチャート図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成図である。冷凍サイクル装置１００は、内部が低圧の冷媒で満たされた低圧シェル型の圧縮機１と、冷媒の熱を外部空気に放熱する放熱器２と、冷媒の圧力を下げる減圧装置である膨張弁３と、冷媒が外部空気から熱を吸熱する蒸発器４と、アキュームレータ５とが順次配管により接続され、冷媒が循環する冷凍サイクルを形成する。冷媒回路において放熱器２と膨張弁３との間には内部熱交換器６が設けられている。尚、本実施の形態１では冷媒として二酸化炭素を用い、冷凍機油としてＰＡＧ系の油（以下、ＰＡＧ油）を用いるものとする。
圧縮機１から吐出される冷媒は直接吐出配管７を流れて放熱器２に流入する。冷媒は放熱器２で放熱し、内部熱交換器６と膨張弁３を介して蒸発器４を接続する配管８を流れる。放熱器２から配管８に流れる低温高圧冷媒は内部熱交換器６で後述する配管部を流れる流体と熱交換して配管８を流れる冷媒から流体に熱を与えた後、膨張弁３で減圧されて蒸発器４に流入する。蒸発器４に流入した冷媒は周囲から熱を受け取り高温低圧の冷媒となって、蒸発器４とアキュームレータ５を接続する流入配管９に流れる。流入配管９はアキュームレータ５の上部に接続されている。さらにアキュームレータ５の上部には流出配管１０が接続されており、流出配管１０の第１分岐点１１から分岐した吸入配管１２が圧縮機１の上部であって、下部に溜まった冷凍機油の液面より上方で圧縮機１に接続している。アキュームレータ５に溜まったガス冷媒は流出配管１０と吸入配管１２を介して圧縮機１に流入する。流出配管１０にはアキュームレータ５から第１分岐点１１の間に圧縮機１に戻るガス冷媒の量を調整するための流量調整弁１３が設けられている。
【００１３】
圧縮機１で圧縮された高温・高圧の超臨界状態の二酸化炭素冷媒は、吐出配管７から吐出され、放熱器２で放熱して温度が低下し、さらに内部熱交換器６で冷却され、中温・高圧の冷媒となる。中温・高圧の冷媒は、膨張弁３で減圧されて低温・低圧の二相冷媒となる。低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器４で蒸発して流入配管９からアキュームレータ５に流入する。
【００１４】
次にアキュームレータ５に溜まる冷媒または冷凍機油の流体を回収する構成について説明する。アキュームレータ５には圧縮機１と接続された配管部１６が設けられており、以下詳細にその構成について説明する。
尚、図１にはアキュームレータ５内にはＰＡＧ油と二酸化炭素冷媒とは相溶性が低いため、冷凍機油１４と液冷媒１５が２層に分離し、冷凍機油１４が液冷媒１５の上にある状態を示している。
【００１５】
配管部１６を構成する要素として第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９がアキュームレータ５の異なる高さに下から順に接続されている。第１回収配管１７はアキュームレータ５の底部に接続されており、第２回収配管１８は第１回収配管１７よりも高い位置でアキュームレータ５に接続しており、第３回収配管１９は第２回収配管１８よりも高い位置でアキュームレータ５に接続している。そして、第１回収配管１７には第１開閉弁２０が、第２回収配管１８には第２開閉弁２１、第３回収配管１９には第３開閉弁２２がそれぞれ設けられている。これらの回収配管にそれぞれ設けられた３つの開閉弁の開閉をそれぞれ制御することにより、アキュームレータ５内の異なる高さの冷凍機油１４又は液冷媒１５の流体を配管部１６を介して回収することができる。その制御については後述する。第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９のアキュームレータ５とは反対側の端部は、それぞれ第１合流点２３、第２合流点２４、第３合流点２５で主回収配管２６に接続されている。尚、本実施の形態１の開閉弁は開閉を選択できる電磁弁や開度を調整可能な電動弁とする。
【００１６】
主回収配管２６は内部熱交換器６を通っており、アキュームレータ５から回収されて主回収配管２６を流れる流体は配管８を流れる高圧冷媒と熱交換して熱を受け取る。主回収配管２６は第１分岐点１１で流出配管１０及び吸入配管１２と接続しており、内部熱交換器６と第１分岐点１１の間に設けられた第２分岐点２７にシェル接続配管２８が接続されている。シェル接続配管２８は一端が主回収配管２６に接続され、他端が圧縮機１の下部に接続されている。主回収配管２６には第１分岐点１１と第２分岐点２７に間に第４開閉弁２９が設けられており、シェル接続配管２８には第５開閉弁３０が設けられている。
【００１７】
以上のように、アキュームレータ５から圧縮機１に冷凍機油を戻すための配管部１６は、第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９、主回収配管２６、シェル接続配管２８、吸入配管１２及びこれらの配管に設けられた開閉弁とから構成されている。尚、吸入配管１２は基本的には流出配管１０から流出したガス冷媒を流すための配管であるが、本実施の形態１では主回収配管２６を流れた油が第１分岐点１１を経由して流れることもあるため、配管部１６に含ませている。
【００１８】
次に圧縮機１の構成と吸入配管１２、シェル接続配管２８と圧縮機１の接続箇所について説明する。
圧縮機１は、シェル３１が圧縮機１の外郭を形成しており、その内部の空間であるシェル内空間３２と、そのシェル内空間３２の下方には少なくとも冷凍機油あるいは液冷媒からなるシェル内液体３３がある。さらにシェル３１の内部にはロータとステータからなるモータを有する駆動部３４と、駆動部３４のロータの回転軸上に設けられたクランクシャフトからなる動力伝達部３５と、動力伝達部３５の端部に設けられたシリンダで冷媒を圧縮する圧縮部３６が設けられている。さらに駆動部３４には下方に突出してその端部がシェル内液体３３に浸かっている給油ポンプ３７が設けられており、給油ポンプ３７の下端部に吸入口３８を有している。給油ポンプ３７は吸入口３８からシェル内液体３３を吸入して駆動部３４や圧縮部３６にシェル内液体３３を供給する構成となっている。
吸入配管１２はシェル３１に接続され、シェル内空間３２に開口している。吐出配管７はシェル内空間３２には開口せず、圧縮部３６と直接接続される。シェル接続配管２８はシェル３１の下部に接続され、シェル接続配管２８とシェル３１の接続箇所は吸入口３８の近傍下方にある。
【００１９】
圧縮機１に流入した冷媒と冷凍機油は、ガス冷媒と冷凍機油に分離される。ガス冷媒と分離し切れなかった冷凍機油は、圧縮部３６の図示しない吸入ポートより内部に吸入される。駆動部３４で発生させた回転エネルギーを、動力伝達部３５により圧縮部３６へ伝達し、圧縮部３６で冷媒を圧縮させる。
分離されたガス冷媒を除く冷凍機油は、シェル内空間３２の下方へ落下し、シェル内液体３３として存在する。駆動部３４で発生させた回転エネルギーは給油ポンプ３７へも伝達され、吸入口３８から冷凍機油を吸い込み、図示しないそれぞれの摺動部へ給油する。給油された冷凍機油は大半がシェル内液体３３へ戻り循環するが、一部は圧縮部３６の過熱ガス冷媒と共に吐出配管７より吐出される。
【００２０】
二相状態の冷媒が圧縮機１に吸入される場合、圧縮機１の流入した液冷媒と冷凍機油は、シェル内下方へ落下してシェル内液体３３として存在する。アキュームレータ５内部と同様にシェル内液体３３は液冷媒と冷凍機油の二層に分離しており、運転条件や外気温度によって冷凍機油と液冷媒の上下関係が変化する。ただし、圧縮機１内に存在する液冷媒は、駆動部３４や圧縮部３６の発熱により蒸発し、圧縮部３６へ吸入される。そのため、過渡挙動を除くと圧縮機１での液冷媒の流入と流出のバランスがとれるため、液冷媒は増加し続けることなく安定して存在する。
尚、“分離”は完全に１００％分離されるものではなく、表記上“分離”としているに過ぎない。以降の記載についても同様である。
【００２１】
また、冷凍サイクル装置１００は複数の温度検出手段を備えており、それらの配置場所について説明する。尚、本温度検出手段は、例えばサーミスタ等である。
まず、蒸発器４の出口付近、或いはアキュームレータ５の上端近傍に設けられてアキュームレータ５に溜まる冷媒の飽和ガス温度Ｔｓｇを検出する飽和ガス温度検出手段３９と、アキュームレータ５の下部に滞留する流体の温度Ｔｂｏｔを検出する流体温度検出手段４０がアキュームレータ５の底部に設けられている。
【００２２】
尚、飽和ガス温度検出手段３９は蒸発器４の出口付近に設けられた圧力検出手段であってもよく、圧力損失が小さければ、その配置場所は流出配管１０や吸入配管１２であってもよい。また、飽和ガス温度検出手段３９は温度検出手段あってもよく、その配置場所は膨張弁３と蒸発器４の間の配管８や蒸発器４の中間部配管とし、その温度検出手段が検出した温度をＴｓｇとしてもよい。
また、流体温度検出手段４０は第１回収配管１７に設けられてアキュームレータ５から第１開閉弁２０の間に第１回収配管１７を流れる流体の温度を検出するものとしてもよい。
【００２３】
次に、主回収配管２６における内部熱交換器６の入口側には加熱前温度検出手段４１と出口側には加熱後温度検出手段４２が設けられており、加熱前温度検出手段４１は内部熱交換器６を通る前の主回収配管２６を流れる流体の温度Ｔｂｅｆｏｒｅ（以下、温度Ｔｂｅ）を検出し、加熱後温度検出手段４２は内部熱交換器６を通った後の主回収配管２６を流れる流体の温度Ｔａｆｔｅｒ（以下、温度Ｔａｆ）を検出する。
【００２４】
本実施の形態１では、飽和ガス温度検出手段３９、流体温度検出手段４０、加熱前温度検出手段４１、加熱後温度検出手段４２の検出値からそれぞれの回収配管を流れる流体が冷凍機油か冷媒か否かを判断することができる。
【００２５】
また、冷凍サイクル装置１００は制御部４３を備える。制御部４３は図示しない配線で流量調整弁１３、第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９、第５開閉弁３０、飽和ガス温度検出手段３９、流体温度検出手段４０、加熱前温度検出手段４１、加熱後温度検出手段４２と電気的に接続されており、それぞれの温度検出手段は検出する値を制御部４３に出力する。そして、制御部４３は入力された値に基づいて流量調整弁１３、第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９、第５開閉弁３０の開閉を制御する。尚、この制御部４３が行う制御については図３のフローチャートを用いて詳細に後述する。
【００２６】
ここで、液冷媒と冷凍機油の密度の関係について図２を用いて説明する。図２は、二酸化炭素とＰＡＧ油との温度に対する密度の変化を示す図である。液冷媒と冷凍機油はアキュームレータ５内の下部に存在するが、二酸化炭素とＰＡＧ油とは相溶性が低いため、液冷媒と冷凍機油とに分離して２層になって存在する。液冷媒と冷凍機油とは分離して２層になったとき、液冷媒の密度と冷凍機油の密度との大小関係により、液冷媒と冷凍機油との上下位置関係が決まる。つまり、密度の大きい方が下になり、密度の小さい方が上になる。そして、図２に示すように冷媒と冷凍機油の密度は、温度に応じてその大小関係が逆転する。
【００２７】
具体的には、ＰＡＧ油は−３５度〜２５度の範囲で、温度による密度変化は５０ｋｇ／ｍ３と非常に小さいのに対して、二酸化炭素は４００ｋｇ／ｍ３と大きく変化する。そして、二酸化炭素冷媒の場合−１５℃以上では冷媒の液密度が冷凍機油であるＰＡＧ油の密度より低く、−１５℃未満では冷媒である二酸化炭素の液密度が冷凍機油であるＰＡＧ油の密度より高くなる。そのため、アキュームレータ５内の温度が−１５℃以上の場合、冷凍機油が下となり、液冷媒が冷凍機油の上に浮く状態になる。一方、アキュームレータ５内の温度が−１５℃未満の場合、液冷媒が下となり、冷凍機油が液冷媒の上に浮く状態となる。
【００２８】
上述したように、冷媒と冷凍機油の密度の大小関係によって、アキュームレータ５内で冷媒と冷凍機油の上下の位置関係が変化する。そこで、その位置関係を次の３つの場合に基づいて説明する。
（１）（アキュームレータ内の冷媒が過熱状態の場合）この場合は冷媒が過熱ガス冷媒となっているのでアキュームレータ５の下部に冷凍機油が溜まり、その上に気体の過熱ガス冷媒が溜まっている。アキュームレータ５内には液冷媒は存在しない。
（２）（アキュームレータ内の冷媒が二相状態の場合）かつ（液冷媒の密度が冷凍機油の密度より小さい場合）この場合は冷凍機油の密度が冷媒の密度より大きくなっている状態であり、アキュームレータ５の下部に冷凍機油が溜まり、その冷凍機油の上に液冷媒が溜まっている。そして、その液冷媒の上に気体のガス冷媒が溜まっている。
（３）（アキュームレータ内の冷媒が二相状態の場合）かつ（液冷媒の密度が冷凍機油の密度より大きい場合）この場合は冷凍機油の密度が冷媒の密度より小さくなっている状態であり、アキュームレータ５の下部に液冷媒が溜まり、その液冷媒の上に冷凍機油が溜まっている。そして、その冷凍機油の上に気体のガス冷媒が溜まっている。
【００２９】
図３は制御部４３の制御の流れを示すフローチャートであり、図３を用いて制御部４３が各アクチュエータを制御してアキュームレータ５から冷凍機油を圧縮機１に戻す方法について説明する。
【００３０】
まず、始めにアキュームレータ５へ流入した冷媒が上述の（１）の状態であるか否か、すなわち冷媒が飽和状態であるか、過熱状態であるかを判定する。（ステップ１）（以下ステップはＳと省略する）では流体温度検出手段４０が流体温度Ｔｂｏｔｔｏｍ（以下、温度Ｔｂｏｔ）を、飽和ガス温度検出手段がアキュームレータ５内の冷媒の飽和ガス温度Ｔｓｇを検出して制御部４３に出力して（Ｓ２）に移行する。
（Ｓ２）では、制御部４３は、（Ｓ１）で出力された冷媒の飽和ガス温度Ｔｓｇと流体温度Ｔｂｏｔとの温度差（Ｔｂｏｔ−Ｔｓｇ）が、予め設定された温度（例えば、二酸化炭素冷媒とＰＡＧ油の場合は５℃）未満か否かを判定する。制御部４３は、温度差（Ｔｂｏｔ−Ｔｓｇ）が５℃未満の場合、アキュームレータ５内の冷媒が二相状態（（２）、（３）の場合）であると判断する。一方、制御部４３は、温度差（Ｔｂｏｔ−Ｔｓｇ）が５℃以上の場合、アキュームレータ５内の冷媒が過熱状態であると判断する。そして、制御部４３は、アキュームレータ５内の冷媒が二相状態であると判断した場合（Ｓ１でＹｅｓ）、（Ｓ３）へ処理を進める。一方、アキュームレータ５内の冷媒が上述の（１）の状態、つまり過熱状態であると判断した場合（Ｓ１でＮｏ）、（Ｓ４）へ処理を進める。
【００３１】
（Ｓ３）では、制御部４３は、アキュームレータ５内の冷媒が二相状態であり、アキュームレータ５内に液冷媒と冷凍機油とが存在しているため、液冷媒と冷凍機油との上下位置関係を判定する。
具体的には、制御部４３は、流体温度検出手段４０が検出した温度Ｔｂｏｔが−１５℃未満であるか否かを判定する。ここで、−１５℃とは、図２で示すように二酸化炭素液冷媒とＰＡＧ油との密度の高低関係が逆転する温度である。制御部４３は、温度Ｔｂｏｔが−１５℃未満の場合、液冷媒が下となり、冷凍機油が液冷媒の上に浮く状態であると判断する。一方、制御部４３は、温度Ｔｂｏｔが−１５℃以上の場合、冷凍機油が下となり、液冷媒が冷凍機油の上に浮く状態であると判断する。そして、制御部４３は、冷凍機油が下となり、液冷媒が冷凍機油の上に浮く状態であると判断した場合（Ｓ３でＮｏ）、（Ｓ４）へ処理を進める。一方、制御部４３は、液冷媒が下となり、冷凍機油が液冷媒の上に浮く状態であると判断した場合（Ｓ３でＹｅｓ）、（Ｓ５）へ処理を進める。
【００３２】
このように（Ｓ２）や（Ｓ３）で飽和ガス温度検出手段３９や流体温度検出手段４０の検出値に基づいてアキュームレータ５の底部に滞留している流体が冷媒であるか冷凍機油であるかを判別しているので、第１回収配管１７から内部熱交換器６まで流体を流さずとも流体が冷媒か冷凍機油かを判断することができ、開閉弁２０を開閉させる必要がなく制御部４３の制御を簡易にすることができる。
【００３３】
（Ｓ４）では、上述の（２）の（アキュームレータ５内の冷媒が過熱状態の場合）、及び、（アキュームレータ内の冷媒が二相状態の場合）かつ（液冷媒の密度が冷凍機油の密度より小さい場合）、つまり、アキュームレータ５内に液冷媒が存在しない場合、及び、冷凍機油が下となり、液冷媒が冷凍機油の上に浮く状態である場合、アキュームレータ５の底部には冷凍機油が存在していることがわかる。そこで、（Ｓ４）では、制御部４３は、アキュームレータ５の底部に接続された第１回収配管１７から吸入配管１２を経由して、冷凍機油を圧縮機１へ戻す。また、気体のガス冷媒は流出配管１０から流出し、冷凍機油は第１回収配管１７から主回収配管２６に至り、内部熱交換器６を通って流出配管１０を流れるガス冷媒と第１分岐点１１で合流する。そして、ガス冷媒と冷凍機油は圧縮機１へ吸入される。
具体的には、制御部４３は、第１開閉弁２０、第４開閉弁２９を開き、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第５開閉弁３０を閉じる。つまり、制御部４３は、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２を閉塞して、第２回収配管１８、第３回収配管１９を流体が流れないように制御し、同じく第５開閉弁３０を閉塞して、シェル接続配管２８を流体が流れないように制御する。そして、（Ｓ４）から（Ｓ１８）へ処理を進める。
【００３４】
（Ｓ３でＹｅｓ）と判断されると、冷凍機油が液冷媒の上に浮いた状態であるので、冷凍機油がアキュームレータ５内でどの高さにあるか特定する必要がある。そこで、（Ｓ５）と（Ｓ７）では、一旦、制御部４３は第２開閉弁２１の開度を所定の開度より大きくして、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置に、冷媒が存在するか冷凍機油が存在するかを判断する。
【００３５】
まず、（Ｓ５）では、制御部４３は、第２開閉弁２１、第４開閉弁２９を開き、第１開閉弁２０、第３開閉弁２２、第５開閉弁３０を閉じて第２回収配管１８に流体を流す。その後（Ｓ６）に移行する。
【００３６】
（Ｓ６）及び（Ｓ７）で制御部４３は、冷凍機油の比熱と液冷媒の潜熱の関係を利用して、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置に、液冷媒が存在するか冷凍機油が存在するかを判断する。
具体的には、まず（Ｓ６）で第２回収配管１８から主回収配管２６を流れる流体を内部熱交換器６で加熱して、その前後での温度、すなわち加熱前温度検出手段４１が加熱前温度Ｔｂｅを、加熱後温度検出手段４２が加熱後温度Ｔａｆをそれぞれ検出して制御部４３に出力する。次いで（Ｓ７）で制御部４３は、加熱後温度検出手段４２が計測した加熱後温度Ｔａｆと、加熱前温度検出手段４１が計測した加熱前温度Ｔｂｅとの温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１以下であるか否かを判定する。
【００３７】
液冷媒か油かを判定するための判定温度ΔＴ１は以下のように定めることができる。
（液冷媒の熱交換量）＝（液冷媒の潜熱変化）×（液冷媒流量）…式１
（油の熱交換量）＝（油の顕熱変化）×（油流量）…式２
（油の顕熱変化）＝（油の比熱）×（油温度差）…式３
（液冷媒の熱交換量）と（油の熱交換量）が同じであるとすると、油温度差は内部熱交換器６を通過する前後での油の温度の差であり、
（油温度差）＝｛（冷媒の潜熱変化）／（油の比熱）｝×｛（液冷媒流量）／（油流量）｝…式４
となる。ここで、飽和温度−１５℃での冷媒と油の物性に関して、冷媒は−１５℃で潜熱が２７０（ｋＪ／ｋｇ）となる。そして、潜熱変化を潜熱の１／２０とすると、油温度差は、
（油温度差）＝｛（２７０［ｋＪ／ｋｇ］／２０）／（２［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］）｝×１．５≒１０［℃］…式５
となる。潜熱変化が潜熱の１／２０の場合、液冷媒時の温度差は０であるので判定温度ΔＴ１としては０と１０℃の間の５℃とすれば良い。尚、（液冷媒流量）／（油流量）＝１．５は円管の圧損の式、ブラシウスの式で同一圧損として求めている。
【００３８】
ここで、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１以下の場合、主回収配管２６を流れているのは主として冷媒であって、冷媒の潜熱変化（＝冷媒の質量流量×潜熱）が主体となる温度変化であると推定される。潜熱変化であるため、内部熱交換器６で熱交換されても温度が大きく変化していないと考えられるためである。そこで、制御部４３は、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１以下の場合、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置には、液冷媒が存在すると判断する。
一方、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１より大きい場合、主回収配管２６を流れているのは主として冷凍機油であって、冷凍機油の顕熱変化（＝冷凍機油の質量流量×比熱×温度上昇幅）が主体となる温度変化であると推定される。顕熱変化であるため、内部熱交換器６で熱交換されることで温度が大きく変化したと考えられるためである。そこで、制御部４３は、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１より大きい場合、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置には、冷凍機油が存在すると判断する。
そして、制御部４３は、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置に冷凍機油が存在すると判断した場合（Ｓ７でＮｏ）、処理を（Ｓ８）へ進める。一方、制御部４３は、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置に液冷媒が存在すると判断した場合（Ｓ７でＹｅｓ）、処理を（Ｓ９）へ進める。
【００３９】
（Ｓ８）では、制御部４３は、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置には、冷凍機油が存在するため、第２回収配管１８からシェル接続配管２８を経由して、冷凍機油を吸入口３８へ戻す。また、第２回収配管１８のアキュームレータ５との接続位置よりも上に液冷媒が存在することはないが、冷凍機油も存在しない場合、吸入口３８にガス冷媒が多量に混入する可能性があり、圧縮機信頼性が損なわれる。そのため、制御部４３は、第３回収配管１９ではなく、第２回収配管１８から主回収配管２６とシェル接続配管２８を経由して冷凍機油を圧縮機１へ戻すことで圧縮機信頼性が確保される。
具体的には、制御部４３は第２開閉弁２１、第５開閉弁３０を開き、第１開閉弁２０、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９を閉じる。
【００４０】
また、（Ｓ８）では、給油された冷凍機油は大半がシェル内液体３３へ戻るが、冷凍機油は液冷媒の上に存在するので吸入口３８に吸い込まれることが困難であり、冷凍機油層が増大する。しかし、冷凍機油層がある程度増加して駆動部３４下端までに至ると、駆動部３４が回転しているために攪拌され、吸入口３８へ吸い込まれる。そのため、過渡挙動を除くと圧縮機での冷凍機油の流入と流出のバランスがとれるため、冷凍機油は増加し続けることなく安定して存在する。また、圧縮機１内に存在する液冷媒は、駆動部３４や圧縮部３６の発熱により蒸発し、圧縮部３６へ吸入される。そのため、過渡挙動を除くと圧縮機での液冷媒の流入と流出のバランスがとれるため、液冷媒は増加し続けることなく安定して存在する。
【００４１】
このように（Ｓ４）と（Ｓ８）で異なる高さに設けたそれぞれの回収配管から冷凍機油を回収することができるので、冷凍機油が液冷媒の上に浮いた場合であっても、効率よく冷凍機油を圧縮機１に戻すことができる。
【００４２】
しかしながら、アキュームレータ５の形状や大きさ、冷凍サイクル装置の運転負荷によっては、冷凍機油が第２回収配管１８とアキュームレータ５との接続位置とは異なる位置に存在する場合も想定される。そこで、本実施の形態１では、さらに第３回収配管１９を第２回収配管１８とアキュームレータ５との接続位置よりも高い位置でアキュームレータ５と接続した構成としている。
【００４３】
（Ｓ９）乃至（Ｓ１２）では、制御部４３は、一旦、第２開閉弁２１の開度を所定の開度より小さく、第３開閉弁２２の開度を所定の開度より大きくして、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置に、液冷媒、冷凍機油、ガス冷媒のどれが存在するかを判断する。
【００４４】
まず、（Ｓ９）では、制御部４３は、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９を開き、第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第５開閉弁３０を閉じる。
【００４５】
次に（Ｓ１０）で第３回収配管１９から主回収配管２６を流れる流体を内部熱交換器６で加熱して、その前後での温度、すなわち加熱前温度検出手段４１が加熱前温度Ｔｂｅを、加熱後温度検出手段４２が加熱後温度Ｔａｆをそれぞれ検出して制御部４３に出力する。ただし、主回収配管２６には第２回収配管１８を流れてきた流体が残っている可能性があるので、（Ｓ９）で第３開閉弁２２を開けてから第３回収配管１９から内部熱交換器６まで流体が流れる所定時間後に（Ｓ１０）で温度を計測するものとする。（Ｓ１０）に次いで処理を（Ｓ１１）に移行する。
【００４６】
（Ｓ１１）では、制御部４３は、冷凍機油の比熱と液冷媒の潜熱の関係を利用して、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置に、液冷媒が存在するか冷凍機油が存在するかを判断する。
具体的には、制御部４３は、加熱後温度検出手段４２が計測した加熱後温度Ｔａｆと、加熱前温度検出手段４１が計測した加熱前温度Ｔｂｅとの温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１以下であるか否かを判定する。
ここで、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１以下の場合、冷媒の潜熱変化（＝冷媒の質量流量×潜熱）が主体となる温度変化であると推定される。潜熱変化であるため、内部熱交換器６で熱交換されても温度が大きく変化していないと考えられるためである。そこで、制御部４３は、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１以下の場合、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置には、液冷媒が存在すると判断する。
一方、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１より大きい場合、冷凍機油あるいはガス冷媒の顕熱変化（＝冷凍機油の質量流量×比熱×温度上昇幅）が主体となる温度変化であると推定される。顕熱変化であるため、内部熱交換器６で熱交換されることで温度が大きく変化したと考えられるためである。そこで、制御部４３は、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ１より大きい場合、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置には、冷凍機油あるいはガス冷媒が存在すると判断する。
そして、制御部４３は、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置に冷凍機油あるいはガス冷媒が存在すると判断した場合（Ｓ１１でＮｏ）、処理を（Ｓ１２）へ進める。一方、制御部４３は、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置に液冷媒が存在すると判断した場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、処理を（Ｓ１３）へ進める。
【００４７】
次に（Ｓ１２）では、制御部４３は、冷凍機油の比熱とガス冷媒の比熱の関係を利用して、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置に、冷凍機油が存在するかガス冷媒が存在するかを判断する。
具体的には、制御部４３は、加熱後温度検出手段４２が計測した温度Ｔａｆと、加熱前温度検出手段４１が計測した温度Ｔｂｅとの温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ２以下であるか否かを判定する。ただし、ΔＴ２＞ΔＴ１とする。
ここで、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ２以下の場合、冷凍機油の顕熱変化（＝冷凍機油の質量流量×比熱×温度上昇幅）が主体となる温度変化であると推定される。冷凍機油の比熱はガス冷媒の比熱と比較して大きいため、内部熱交換器６で熱交換されても温度が大きく変化していないと考えられるためである。そこで、制御部４３は、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ２以下の場合、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置には、冷凍機油が存在すると判断する。一方、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ２より大きい場合、ガス冷媒の顕熱変化（＝ガス冷媒の質量流量×比熱×温度上昇幅）が主体となる温度変化であると推定される。ガス冷媒の比熱は冷凍機油の比熱と比較して小さいため、内部熱交換器６で熱交換されることで温度が大きく変化したと考えられるためである。そこで、制御部４３は、温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が、予め設定された判定温度ΔＴ２より大きい場合、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置には、ガス冷媒が存在すると判断する。
そして、制御部４３は、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置にガス冷媒が存在すると判断した場合（Ｓ１２でＮｏ）、処理を（Ｓ１５）へ進める。一方、制御部４３は、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置に冷凍機油が存在すると判断した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、処理を（Ｓ１４）へ進める。
【００４８】
油かガス冷媒かを判断するための判定温度ΔＴ２については、以下のように定める。
（油の熱交換量）＝（油の比熱）×（油温度差）×（油流量）…式６
（ガス冷媒の熱交換量）＝（ガス冷媒の比熱）×（ガス冷媒の温度差）×（ガス冷媒の流量）…式７
となる。熱交換量が同じであると、ガス冷媒と油の温度差の比は、
（冷媒ガスの温度差）／（油の温度差）＝｛（油の比熱）／（ガス冷媒の比熱）｝×｛（油流量）／（ガス冷媒流量）｝…式７
となる。ここで、飽和温度−１５℃での冷媒と油の物性により、
（冷媒ガスの温度差）／（油の温度差）＝｛（２［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］／１．４［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］）｝×３≒４…式８
となり、判定温度ΔＴ２としては温度差の比の中間をとり、１０℃×２＝２０℃とすればよい。尚、（油流量）／（ガス冷媒流量）＝３は円管の圧損の式、ブラシウスの式で同一圧損として求めている。
【００４９】
（Ｓ１３）では、制御部４３は、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置には、液冷媒が存在すると判定した。この場合には、圧縮機１へ液戻りが発生してしまう。第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９、第５開閉弁３０を閉めて、第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９のいずれからもアキュームレータ５内の液体を圧縮機１に戻さないように制御し、（Ｓ１６）へ進める。しかしこの場合、流出配管１０からガス冷媒とともに流出した冷凍機油だけが圧縮機１へ戻り、他からは冷凍機油が圧縮機１へ戻らなくなり、圧縮機１で潤滑油が不足してしまう虞がある。しかしこれは第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置が低いという誤設定であるか、あるいは想定外の運転条件・設置条件である可能性がある。
（Ｓ１６）では、制御部４３が図示しない保護制御装置に、異常であることを送信する。一定時間あるいは一定回数にわたり異常送信が続けば、図３のフローチャートを抜けて、保護制御に移行する。そうでない場合は、（Ｓ１８）へ進む。
【００５０】
（Ｓ１４）では、制御部４３は、第３回収配管のアキュームレータ５との接続位置には、冷凍機油が存在するため、第３回収配管１９からシェル接続配管２８を経由して、冷凍機油を吸入口３８へ戻すことで圧縮機信頼性が確保される。
具体的には、制御部４３は、第３開閉弁２２、第５開閉弁３０を開き、第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第４開閉弁２９を閉じる。
【００５１】
このように（Ｓ１４）で第３回収配管１９から冷凍機油を回収することによって、冷凍機油が第２回収配管１８とアキュームレータ５の接続位置よりも高い位置に存在する場合であっても、圧縮機１に返油することができる。
【００５２】
（Ｓ１５）では、制御部４３は、第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置には、ガス冷媒が存在すると判定した。第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９、第５開閉弁３０を閉めて、第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９のいずれからもアキュームレータ５内の液体を圧縮機１に戻さないように制御し、（Ｓ１７）へ進める。しかしこの場合、流出配管１０からガス冷媒とともに流出した冷凍機油だけが圧縮機１へ戻り、他からは冷凍機油が圧縮機１へ戻らなくなり、圧縮機１で潤滑油が不足してしまう虞がある。しかしこれは第３回収配管１９のアキュームレータ５との接続位置が高いという誤設定であるか、あるいは想定外の運転条件・設置条件である可能性がある。
（Ｓ１７）では、制御部４３が図示しない保護制御装置に、異常であることを送信する。一定時間あるいは一定回数にわたり異常送信が続けば、図３のフローチャートを抜けて、保護制御に移行する。そうでない場合は、（Ｓ１６）へ進む。
【００５３】
（Ｓ１８）では、図４に図示するように制御部４３は流量調整弁１３の開度を調整する。冷凍サイクル装置の負荷を、圧縮機１に印加する交流電圧の周波数Ｈｚや飽和ガス温度Ｔｓｇ、外気温度、室内温度、などの情報より推定する。冷凍サイクル装置の負荷がある一定値以上（図４では周波数ｋＨｚ）であると、流量調整弁１３の開度は全開とし、その一定値以下では負荷に比例して流量調整弁１３の開度を調整する。尚、圧縮機１は印加される交流電圧の電圧値、周波数が上がるにつれてその回転数を増し、それに伴い圧縮機１の負荷も増大するものとする。
圧縮機の負荷が一定値以下の低負荷の場合に、流出配管１０から圧縮機までの圧力損失を維持できるため、第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第４開閉弁２９、第５開閉弁３０の開度調整で、回収配管に一定の流量が確保でき、（Ｓ２）、（Ｓ３）、（Ｓ７）、（Ｓ１１）、（Ｓ１２）での温度検知精度が高く、任意の負荷に応じ制御信頼性が確保される。ΔＴ１とΔＴ２のデーブルのデータ数も低減可能である。
【００５４】
尚、図３に図示するフローチャートでは（Ｓ２）、（Ｓ３）で第１回収配管のアキュームレータ５との接続位置に、冷凍機油があるか液冷媒があるか否かを飽和ガス温度検出手段３９と流体温度検出手段４０を用いて判断していたが、図５を用いて説明するように加熱前温度検出手段４１と加熱後温度検出手段４２を使用して判断することができる。
【００５５】
図５に図示するフローチャートでは（Ｓ１）乃至（Ｓ３）に代えて、まず運転開始後に（Ｓ１９）で制御部４３は、第１開閉弁２０、第４開閉弁２９を開き、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第５開閉弁３０を閉じる。次に（Ｓ２０）で第１回収配管１７から主回収配管２６を流れる流体を内部熱交換器６で加熱して、その前後での温度、すなわち加熱前温度検出手段４１が加熱前温度Ｔｂｅを、加熱後温度検出手段４２が加熱後温度Ｔａｆをそれぞれ検出して制御部４３に出力する。そして、（Ｓ２１）で第１回収配管１７のアキュームレータ５との接続位置に、冷凍機油があるか液冷媒があるか否かを判断する。（Ｓ２１）では、制御部４３は、（Ｓ２０）で検出した温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が予め設定された判定温度ΔＴ１以下の場合、第１回収配管１７のアキュームレータ５との接続位置には液冷媒が存在すると判断して（Ｓ４）に移行する。温度差（Ｔａｆ−Ｔｂｅ）が予め設定された判定温度ΔＴ１より大きい場合、第１回収配管１７のアキュームレータ５との接続位置には液冷媒が存在すると判断して（Ｓ５）に移行する。（Ｓ４）と（Ｓ５）以降の制御については図３に示したフローチャートと同様であり説明は省略する。
【００５６】
このように図５に図示する制御方法では上述した（Ｓ７）や（Ｓ１１）と同様に加熱前温度検出手段４１と加熱後温度検出手段４２の検出値に差分にのみ基づいて判断するので、飽和ガス温度検出手段３９と流体温度検出手段４０が不要となる。
【００５７】
以上のように、冷凍サイクル装置１００は、アキュームレータ５内における液冷媒と冷凍機油との上下位置が逆転した場合であっても、アキュームレータ５内における冷凍機油が存在する高さ位置を検出できる。そのため、冷凍サイクル装置１００は、アキュームレータ５内の冷凍機油を確実に圧縮機１へ返油できるとともに、圧縮機１への液戻りを抑制することができる。
【００５８】
また、第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９から圧縮機１へ液戻りする場合であっても、液冷媒が内部熱交換器６を通り加熱されることにより、圧縮機１への液戻りを抑制することができる。さらに、内部熱交換器６により液冷媒が加熱されて圧縮機１へ吸入されるため、冷凍サイクル装置１００の性能も高くなる。
【００５９】
また、第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９のいずれかから圧縮機１へ返油する場合に、第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２の開度を制御することで、返油量を制御することもできる。
【００６０】
また、アキュームレータ内の冷媒と冷凍機油の上下位置関係を検知することで、圧縮機１内の冷媒と冷凍機油の上下位置関係を把握することができ、圧縮機内部の給油経路を冷凍サイクル装置１００側で制御でき信頼性が確保される。
仮に、圧縮機内単体で、冷凍機油と液冷媒の密度変化による給油不良を解決するために内部攪拌機構を設けると、冷媒が二相状態でないと攪拌ロスが生じ、また冷凍機油も攪拌するため、圧縮機信頼性が損なわれる。冷媒が二相状態の場合のみ内部攪拌機構を制御仕様とすると、圧縮機自体がコスト高になってしまうため、アキュームレータの制御と共通化することでコスト面が改善される。
【００６１】
尚、本実施の形態１では第３回収配管１９は第２回収配管１８とアキュームレータ５との接続位置よりも高い位置でアキュームレータ５と接続する構成としているが、第１回収配管１７と第２回収配管１８の間でアキュームレータ５と接続する構成としてもよい。
【００６２】
また、本実施の形態１ではアキュームレータ５から圧縮機１に油を戻す形態について説明したが、油の回収元としてアキュームレータ５のみに限定するものではなく、冷媒が循環する回路の中で、冷媒と油が分離する場所であればよい。
【００６３】
また、第１回収配管１７、第２回収配管１８、第３回収配管１９のアキュームレータ５と接続位置を、アキュームレータ５の側面とした。しかし、アキュームレータ５との接続位置は、これに限るものではなく、アキュームレータ５の上部あるいは下部からの配管を挿入した方式としてもよい。また、上記説明では、回収配管を３本設けたが、回収配管は４本以上であってもよい。回収配管は３本以上が望ましいが、２本であってもよい。
【００６４】
また、各回収配管がアキュームレータ５と接続された位置の高さの差は、冷媒と冷凍機油の境界位置の検知精度を考慮すると２１ｍｍ以上が望ましい。しかし、過剰に大きいと過度の液戻りが生じ易くなるため、１００ｍｍ以下が望ましい。
【００６５】
また、本実施の形態１では内部熱交換器６は、冷媒回路における放熱器２と膨張弁３との間に接続されているとした。しかし、内部熱交換器６は、冷媒回路における圧縮機１と放熱器２との間に接続されていてもよい。
また、本実施の形態１では、主回収配管２６を流れる流体を加熱する加熱器の一例として内部熱交換器６を用いた。しかし、加熱器は、電気ヒータや圧縮機を駆動するためのインバータの排熱などの別熱源であってもよいし、加熱器に限らず冷却器でもよい。つまり、主回収配管２６を流れる流体と熱移動を生じる手段、或いは主回収配管２６を流れる流体の温度を変化させる手段であればよい。本発明は冷凍機油の比熱比や冷媒の顕熱、潜熱に基づいて、その流体の温度変化から冷媒か冷凍機油かを判別することが可能となる。
【００６６】
また、圧縮機１は、低圧シェル方式であるが、シェル内空間の一部が高圧であっても構わない。
【００６７】
また、図３の（Ｓ３）で用いた−１５℃はあくまでも目安である。アキュームレータ内は流動しており液冷媒と冷凍機油は静止状態ではなく、絶えず乱れている。乱れの程度はアキュームレータの内部構造にも依存する。液冷媒と冷凍機油の密度差が小さいと分離するのに時間を要するため、可視化実験を行うと−１５℃でも分離しない可能性がある。微小だが冷凍機油に冷媒が溶解することが分離を遅らす要因でもある。−１５℃ではなく、それ以下の温度に設定しても差し支えない。
【００６８】
また、（Ｓ７）、（Ｓ１１）（Ｓ１２）で用いた判定温度ΔＴ１や判定温度ΔＴ２は、外気温度、室内温度、負荷（あるいは圧縮機１の運転周波数）などの運転条件によって変化する。そのため、予め運転条件に対する判定温度ΔＴ１、判定温度ΔＴ２をテーブル等として制御部４３に記憶しておくとしてもよい。
【００６９】
（Ｓ４）、（Ｓ５）、（Ｓ８）、（Ｓ９）、（Ｓ１４）、（Ｓ１９）では制御部４３が第１開閉弁２０、第２開閉弁２１、第３開閉弁２２、第４開閉弁、第５開閉弁３０の開閉を制御したが、これら開閉弁に代えて開度の制御可能な流量調整手段とし、制御部４３が開閉弁を閉じる場合は流量調整手段を制御して通過する流体量を所定量より少なくし、制御部４３が開閉弁を開く場合は流量調整手段を制御して通過する流体量を所定量より多くするものとしてもよい。つまり、本実施の形態１でいう開閉弁を閉じるとは完全に弁を閉じて流体の流れを止めるものではなく、閉じている開閉弁を流れる流体量に対して開いている開閉弁を流れる流体量が十分に大きければよい。
【００７０】
また、本実施の形態１では冷媒として二酸化炭素を用い、冷凍機油としてＰＡＧ油を用いるとした。しかし、冷媒や冷凍機油はこれに限らず、相溶性が低く、運転条件によって液冷媒の密度と冷凍機油の密度とが逆転するものであればよい。例えば、冷媒として二酸化炭素を用いた場合に、冷凍機油として鉱油やアルキルベンゼン油を用いてもよい。また、冷媒として、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒等を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒が循環するヒートポンプサイクルを原理とする空気調和装置や給湯器に利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  圧縮機、  ２  放熱器、  ３  膨張弁、  ４  蒸発器、  ５  アキュームレータ、  ６  内部熱交換器、  ７  吐出配管、  ８  配管、  ９  流入配管、  １０  流出配管、  １１  第１分岐点、  １２  吸入配管、  １３  流量調整弁、  １４  冷凍機油、  １５  液冷媒、  １６  配管部、  １７  第１回収配管、  １８  第２回収配管、  １９  第３回収配管、  ２０  第１開閉弁、  ２１  第２開閉弁、  ２２  第３開閉弁、  ２３  第１合流点、  ２４  第２合流点、  ２５  第３合流点、  ２６  主回収配管、  ２７  第２分岐点、  ２８  シェル接続配管、  ２９  第４開閉弁、  ３０  第５開閉弁、  ３１  シェル、  ３２  シェル内空間、  ３３  シェル内液体、  ３４  駆動部、  ３５  動力伝達部、  ３６  圧縮部、  ３７  給油ポンプ、  ３８  吸入口、  ３９  飽和ガス温度検出手段、  ４０  流体温度検出手段、  ４１  加熱前温度検出手段、  ４２  加熱後温度検出手段、  ４３  制御部、  １００  冷凍サイクル装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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