(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路を備えた冷凍装置において、膨張機用給油管を通じて圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定できるようにする。【解決手段】圧縮機と膨張機との間には、圧縮機の圧縮機油溜まり部）から冷凍機油を膨張機の膨張機構に供給するための膨張機用給油管と、膨張機の膨張機油溜まり部から冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻すための膨張機用油戻し管とが接続されている。膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る冷凍機油の温度である膨張機油戻り温度と、冷媒回路における冷媒の蒸発温度とに基づいて、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを判定する。【選択図】図７
2014119124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２１、１２１）と放熱器（２３、６２ａ、６２ｂ）と膨張機（３８）と蒸発器（６２ａ、６２ｂ、２３）とが接続されることによって構成される冷媒回路（１０、１１０）を備えた冷凍装置において、
前記圧縮機は、冷凍機油を貯留する圧縮機油溜まり部（７０ａ）が形成された圧縮機ケーシング（７０）と、前記圧縮機ケーシングに収容されるとともに吸入した冷媒を圧縮して前記圧縮機ケーシング内に吐出する圧縮機構（２１ｂ、１２１ａ）とを有しており、
前記膨張機は、冷凍機油を貯留する膨張機油溜まり部（８０ａ）が形成された膨張機ケーシング（８０）と、前記膨張機ケーシングに収容されるとともに流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構（３８ａ）とを有しており、
前記圧縮機と前記膨張機との間には、前記圧縮機油溜まり部から冷凍機油を前記膨張機構に供給するための膨張機用給油管（８７）と、前記膨張機油溜まり部から冷凍機油を前記圧縮機の吸入側に戻すための膨張機用油戻し管（８８）とが接続されており、
前記膨張機油溜まり部から前記圧縮機の吸入側に戻る冷凍機油の温度である膨張機油戻り温度と、前記冷媒回路における冷媒の蒸発温度とに基づいて、前記圧縮機油溜まり部から前記膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを判定する、
冷凍装置（１、１０１）。
【請求項２】
前記膨張機油戻り温度と前記蒸発温度との温度差が所定の閾温度差以下の場合に、前記圧縮機油溜まり部（７０ａ）から前記膨張機構（３８ａ）に冷凍機油が供給されていないものと判定する、
請求項１に記載の冷凍装置（１、１０１）。
【請求項３】
前記膨張機油戻り温度を、前記膨張機用油戻し管（８７）又は前記膨張機油溜まり部（８０ａ）に設けられた膨張機油戻温度センサ（８９）によって検出する、
請求項１又は２に記載の冷凍装置（１、１０１）。
【請求項４】
前記圧縮機油溜まり部（７０ａ）から前記膨張機構（３８ａ）に冷凍機油が供給されていないものと判定された場合には、前記膨張機（３８）を停止させる膨張機停止制御を行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍装置（１、１０１）。
【請求項５】
前記冷媒回路（１０、１１０）は、前記膨張機（３８）をバイパスする膨張弁（２８）を有しており、
前記膨張機停止制御を行うとともに、前記膨張弁を開けて前記冷媒回路に分散した冷凍機油を前記圧縮機（２１、１２１）に戻す油戻し制御を行う、
請求項４に記載の冷凍装置（１、１０１）。
【請求項６】
前記油戻し制御後に、前記膨張機（３８）を再起動する膨張機再起動制御を行う、
請求項５に記載の冷凍装置（１、１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、特に、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路を備えた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開２０１１−２１４７７８号公報）に示すような、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路を備えた冷凍装置がある。ここで、圧縮機は、冷凍機油を貯留する圧縮機油溜まり部が形成された圧縮機ケーシングと、圧縮機ケーシングに収容されるとともに吸入した冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング内に吐出する圧縮機構とを有している。また、膨張機は、冷凍機油を貯留する膨張機油溜まり部が形成された膨張機ケーシングと、膨張機ケーシングに収容されるとともに流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構とを有している。そして、圧縮機と膨張機との間には、圧縮機油溜まり部から冷凍機油を膨張機構に供給するための膨張機用給油管と、膨張機油溜まり部から冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻すための膨張機用油戻し管とが接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の冷凍装置では、過渡運転や過負荷運転によって、冷媒とともに冷凍機油が圧縮機から冷媒回路内に大量に吐出されると、圧縮機油溜まり部に貯留された冷凍機油の量が非常に少なくなる。そうすると、圧縮機油溜まり部から膨張機用給油管を通じて膨張機構に冷凍機油を供給することができなくなるため、無給油状態で膨張機の運転が行われることになり、膨張機構の摺動部分の異常摩耗等の不具合が発生するおそれがある。また、このような不具合が発生すると、膨張機構の異常摩耗によって発生するゴミが膨張機用油戻し管を通じて圧縮機に侵入してしまい、圧縮機を損傷させるおそれもある。
【０００４】
このため、このような不具合の発生を抑えるために、膨張機用給油管を通じて圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定できるようにする必要がある。
【０００５】
本発明の課題は、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路を備えた冷凍装置において、膨張機用給油管を通じて圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点にかかる冷凍装置は、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路を有している。圧縮機は、冷凍機油を貯留する圧縮機油溜まり部が形成された圧縮機ケーシングと、圧縮機ケーシングに収容されるとともに吸入した冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング内に吐出する圧縮機構とを有している。膨張機は、冷凍機油を貯留する膨張機油溜まり部が形成された膨張機ケーシングと、膨張機ケーシングに収容されるとともに流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構とを有している。圧縮機と膨張機との間には、圧縮機油溜まり部から冷凍機油を膨張機構に供給するための膨張機用給油管と、膨張機油溜まり部から冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻すための膨張機用油戻し管とが接続されている。そして、この冷凍装置では、膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る冷凍機油の温度である膨張機油戻り温度と、冷媒回路における冷媒の蒸発温度とに基づいて、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを判定する。
【０００７】
上記のような膨張機の潤滑のための構成（すなわち、膨張機用給油管及び膨張機用油戻し管を有する構成）では、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われている場合には、圧縮機油溜まり部から膨張機に供給された高温高圧の冷凍機油が膨張機構の摺動部分を通じて圧縮機の吸入側の圧力付近まで減圧されて膨張機油溜まり部に溜まり、その後、膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る。しかし、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われていない場合には、圧縮機油溜まり部から膨張機に冷凍機油が供給されなくなるため、膨張機油溜まり部に冷凍機油が溜まらなくなり、膨張機構の摺動部分を通じて膨張機油溜まり部に漏れる冷媒が、圧縮機の吸入側の圧力付近まで減圧されて、膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻ることになる。
【０００８】
ここで、本願発明者らは、上記のような膨張機への冷凍機油供給が正常に行われている場合と正常に行われていない場合における膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る流体（ここでは、冷凍機油や冷媒）の温度の違いに着目した。すなわち、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われている場合には、膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る流体（ここでは、冷凍機油）の温度は、圧縮機の吸入側を流れる冷媒の飽和温度（すなわち、冷媒回路における冷媒の蒸発温度）よりも高い温度になる。一方で、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われていない場合には、膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る流体（ここでは、冷媒）は、蒸発器を流れる冷媒とほぼ同じ圧力まで低下しているため、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われている場合の冷凍機油の温度に比べて低く、冷媒回路における冷媒の蒸発温度に近い温度になる。
【０００９】
このような知見を利用して、本願発明者らは、膨張機油溜まり部から圧縮機の吸入側に戻る冷凍機油の温度である膨張機油戻り温度と、冷媒回路における冷媒の蒸発温度とに基づいて、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを判定することを発明したのである。
【００１０】
これにより、ここでは、膨張機用給油管を通じて圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定することができる。また、この判定によって、圧縮機内の冷凍機油の貯留量が低下していることも検知することができる。
【００１１】
第２の観点にかかる冷凍装置は、第１の観点にかかる冷凍装置において、膨張機油戻り温度と蒸発温度との温度差が所定の閾温度差以下の場合に、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されていないものと判定する。
【００１２】
ここでは、膨張機油戻り温度と蒸発温度との温度差が、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われている場合に比べて、膨張機への冷凍機油供給が正常に行われていない場合のほうが小さくなることを利用して、膨張機油戻り温度と蒸発温度との温度差と閾温度差との比較を行うことによって、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを判定することができる。
【００１３】
第３の観点にかかる冷凍装置は、第１又は第２の観点にかかる冷凍装置において、膨張機油戻り温度を、膨張機用油戻し管又は膨張機油溜まり部に設けられた膨張機油戻温度センサによって検出する。
【００１４】
ここでは、膨張機油戻温度センサを膨張機用油戻し管又は膨張機油溜まり部に設けることによって、膨張機油戻り温度を正確に検出することができる。
【００１５】
第４の観点にかかる冷凍装置は、第１〜第３の観点のいずれかにかかる冷凍装置において、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されていないものと判定された場合には、膨張機を停止させる膨張機停止制御を行う。
【００１６】
ここでは、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されていないものと判定された場合に、膨張機を停止させることによって、無給油状態で膨張機の運転が行われる時間を極力短くして、膨張機構の摺動部分の異常摩耗等の不具合が発生することを防ぐことができる。また、膨張機構の異常摩耗によって発生するゴミが膨張機用油戻し管を通じて圧縮機に侵入して圧縮機を損傷させることも防ぐことができる。
【００１７】
第５の観点にかかる冷凍装置は、第４の観点にかかる冷凍装置において、冷媒回路が、膨張機をバイパスする膨張弁を有しており、膨張機停止制御を行うとともに、膨張弁を開けて冷媒回路に分散した冷凍機油を圧縮機に戻す油戻し制御を行う。
【００１８】
ここでは、膨張機停止制御を行うだけでなく、膨張機をバイパスする膨張弁を開けて油戻し制御を行うことによって、圧縮機から冷媒とともに冷媒回路内に大量に吐出されて冷媒回路内に分散した冷凍機油を圧縮機に戻し、膨張機構への冷凍機油の供給を行うことができる状態を回復することができる。
【００１９】
第６の観点にかかる冷凍装置は、第５の観点にかかる冷凍装置において、油戻し制御後に、膨張機を再起動する膨張機再起動制御を行う。
【００２０】
ここでは、油戻し制御後に膨張機再起動制御を行うことによって、膨張機構への冷凍機油供給を正常に行いながら膨張機の運転を再開することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２２】
第１の観点にかかる冷凍装置では、膨張機油戻り温度と冷媒回路における冷媒の蒸発温度とに基づいて、膨張機用給油管を通じて圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定することができる。
【００２３】
第２の観点にかかる冷凍装置では、膨張機油戻り温度と蒸発温度との温度差と閾温度差との比較を行うことによって、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されているかどうかを判定することができる。
【００２４】
第３の観点にかかる冷凍装置では、膨張機油戻温度センサを膨張機用油戻し管又は膨張機油溜まり部に設けることによって、膨張機油戻り温度を正確に検出することができる。
【００２５】
第４の観点にかかる冷凍装置では、圧縮機油溜まり部から膨張機構に冷凍機油が供給されていないものと判定された場合に、膨張機を停止させることによって、無給油状態で膨張機の運転が行われる時間を極力短くして、膨張機構の摺動部分の異常摩耗等の不具合が発生することを防ぐことができる。
【００２６】
第５の観点にかかる冷凍装置では、膨張機停止制御を行うだけでなく、膨張機をバイパスする膨張弁を開けて油戻し制御を行うことによって、圧縮機から冷媒とともに冷媒回路内に大量に吐出されて冷媒回路内に分散した冷凍機油を圧縮機に戻し、膨張機構への冷凍機油の供給を行うことができる状態を回復することができる。
【００２７】
第６の観点にかかる冷凍装置では、油戻し制御後に膨張機再起動制御を行うことによって、膨張機構への冷凍機油供給を正常に行いながら膨張機の運転を再開することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成図である。
【図２】圧縮機の概略縦断面図である。
【図３】圧縮機構の要部の拡大図である。
【図４】膨張機の概略縦断面図である。
【図５】膨張機構の要部の拡大図である。
【図６】空気調和装置の制御構成を示すブロック図である。
【図７】膨張機への冷凍機油の供給判定、膨張機停止制御、油戻し制御、及び、膨張機の再起動のフローチャートである。
【図８】本発明にかかる冷凍装置の変形例としての空気調和装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる冷凍装置の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００３０】
（１）空気調和装置の構成
＜全体＞
図１は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、複数（ここでは、２台）の室内ユニット６ａ、６ｂとが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット２と室内ユニット６ａ、６ｂとは、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して接続されている。すなわち、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット６ａ、６ｂとが冷媒連絡管７、８を介して接続されることによって構成されている。また、冷媒回路１０は、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用した多段（ここでは、二段）圧縮式冷凍サイクルによって、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うことができるように構成されている。
【００３１】
＜室内ユニット＞
室内ユニット６ａ、６ｂは、建物等の室内に設置されている。室内ユニット６ａ、６ｂは、冷媒連絡管７、８を介して、互いが並列に接続されるとともに室外ユニット２に接続されており、室外ユニット２との間で冷媒回路１０を構成している。尚、ここでは、室内ユニット６ａ、６ｂが２台だけであるが、１台だけであってもよいし、また、３台以上の室内ユニットが並列に接続されていてもよい。
【００３２】
次に、室内ユニット６ａ、６ｂの構成について説明する。尚、室内ユニット６ａと室内ユニット６ｂとは同様の構成であるため、ここでは、室内ユニット６ａの構成だけを説明し、室内ユニット６ｂの構成については、室内ユニット６ａの各部を示す添字「ａ」を「ｂ」に読み替えるものとして、説明を省略する。
【００３３】
室内ユニット６ａ、は、主として、室内膨張弁６１ａと、室内熱交換器６２ａとを有している。
【００３４】
−室内膨張弁−
室内膨張弁６１ａは、冷房運転時には液冷媒連絡管７を介して室外ユニット２から送られた冷媒を冷凍サイクルの低圧になるまで減圧し、暖房運転時には室内熱交換器６２ａを通過した冷凍サイクルの高圧の冷媒の循環量を調節する膨張弁である。ここでは、室内膨張弁６１ａとして、電動膨張弁が使用されている。室内膨張弁６１ａは、室内熱交換器６２ａの液側の端部に接続された室内ユニット液冷媒管６３ａに設けられている。室内ユニット６ａは、室内ユニット液冷媒管６３ａの室内膨張弁６１ａの液側の端部に近い側の端部が、液冷媒連絡管７に接続されている。
【００３５】
−室内熱交換器−
室内熱交換器６２ａは、冷房運転時には室内膨張弁６１ａによって減圧された冷凍サイクルの低圧の冷媒を蒸発させ、暖房運転時には圧縮機２１によって圧縮された冷凍サイクルの高圧の冷媒を放熱させる熱交換器である。室内熱交換器６２ａは、室内膨張弁６１ａのガス側の端部に接続されている。室内熱交換器６２ａは、ここでは、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、室内空気を加熱源又は冷却源として、冷凍サイクルの低圧の冷媒の蒸発又は冷凍サイクルの高圧の冷媒の放熱を行うようになっている。室内熱交換器６２ａの液側の端部は、室内ユニット液冷媒管６３ａに接続されており、室内熱交換器６２ｂのガス側の端部は、室内ユニットガス冷媒管６４ａに接続されている。室内ユニット６ａは、室内ユニットガス冷媒管６４ａの室内熱交換器６２ａのガス側の端部から遠い側の端部が、ガス冷媒連絡管８に接続されている。尚、ここでは、室内熱交換器６２ａとして、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器を採用しているが、他の型式の熱交換器であってもよい。
【００３６】
そして、室内熱交換器６２ａの加熱源又は冷却源としての室内空気は、室内ファン６５ａによって供給されるようになっている。室内ファン６５ａは、ここでは、室内ファン用電動機６６ａによって回転駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。
【００３７】
このように、室内熱交換器６２ａ、６２ｂは、ここでは、冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する熱交換器を構成している。
【００３８】
−室内側制御部等−
また、室内ユニット６ａには、各種のセンサが設けられている。具体的には、室内熱交換器６２ａには、室内熱交換器６２ａを流れる冷媒の温度である室内熱交温度Ｔｒｈｘを検出する室内熱交温度センサ５４ａが設けられている。ここで、室内熱交温度Ｔｒｈｘは、冷房運転時には、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当する。また、室内ユニット６ａには、室内空気の温度である室内温度Ｔｒａを検出する室内温度センサ５５ａが設けられている。
【００３９】
また、室内ユニット６ａは、室内ユニット６ａを構成する各部の動作を制御する室内側制御部６７ａを有している。そして、室内側制御部６７ａは、室内ユニット６ａの制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。これにより、室内側制御部６７ａは、室内ユニット６ａを個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、他の室内ユニット６ｂ及び室外ユニット２との間で伝送線９１を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
【００４０】
＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、建物等の室外に設置されている。室外ユニット２は、液冷媒連絡管７及びガス冷媒連絡管８を介して、室内ユニット６ａ、６ｂに接続されており、室内ユニット６ａ、６ｂとの間で冷媒回路１０を構成している。尚、ここでは、室外ユニット２が１台だけであるが、２台以上の室外ユニットが並列に接続されていてもよい。
【００４１】
室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、第１切換機構２２と、室外熱交換器２３と、第２室外膨張弁２５を含むブリッジ回路２４と、エコノマイザ熱交換器２６と、インジェクション管２７と、膨張機３８と、第１室外膨張弁２８と、レシーバ２９と、熱回収熱交換器３０と、吸入戻し管３１と、中間熱交換器３２と、第２切換機構３３とを有している。
【００４２】
−圧縮機−
圧縮機２１は、ここでは、２つの圧縮機構で冷媒を二段圧縮する圧縮機から構成されている。圧縮機２１は、図２に示すように、圧縮機ケーシング７０内に、低段圧縮機構２１ａと、高段圧縮機構２１ｂと、圧縮機用電動機２１ｃと、駆動軸２１ｄとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機用電動機２１ｃは、駆動軸２１ｄに連結されている。そして、駆動軸２１ｄは、２つの圧縮機構２１ａ、２１ｂに連結されている。すなわち、圧縮機２１は、低段圧縮機構２１ａ及び高段圧縮機構２１ｂが単一の駆動軸２１ｄに連結されており、２つの圧縮機構２１ａ、２１ｂがともに圧縮機用電動機２１ｃによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。ここでは、圧縮機構２１ａ、２１ｂとして、図３に示すように、ロータリ式の容積式の圧縮機構が採用されている。尚、圧縮機構２１ａ、２１ｂとしては、ロータリ式の圧縮機構に限定されるものではなく、スクロール式の圧縮機構等のように、種々の型式の圧縮機構を採用することが可能である。
【００４３】
そして、圧縮機２１は、吸入冷媒管４１から冷凍サイクルの低圧の冷媒を吸入し、この吸入された低圧の冷媒を低段圧縮機構２１ａによって冷凍サイクルの中間圧になるまで圧縮して、中間冷媒管４２に吐出するように構成されている。そして、圧縮機２１は、中間冷媒管４２から冷凍サイクルの中間圧の冷媒を再度吸入し、この吸入された中間圧の冷媒を高段圧縮機構２１ｂによって冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮して、圧縮機ケーシング７０内に吐出し、この圧縮機ケーシング７０内に吐出された高圧の冷媒を吐出冷媒管４３に送るように構成されている。すなわち、ここでは、圧縮機２１は、圧縮機ケーシング７０内が高圧の冷媒で満たされる、いわゆる高圧ドーム式に構成されている。ここで、吸入冷媒管４１は、冷凍サイクルの低圧の冷媒を、低段圧縮機構２１ａに吸入させるための冷媒管である。中間冷媒管４２は、低段圧縮機構２１ａから吐出された冷凍サイクルの中間圧の冷媒を、高段圧縮機構２１ｂに吸入させるための冷媒管である。また、吐出冷媒管４３は、圧縮機２１（ここでは、高段圧縮機構２１ｂ）から吐出された冷媒を第１切換機構２２に送るための冷媒管である。
【００４４】
また、冷媒回路１０には、圧縮機２１の圧縮機構２１ａ、２１ｂ等の摺動部分を潤滑するための冷凍機油が冷媒とともに封入されている。この冷凍機油の大部分は、圧縮機ケーシング７０に形成された圧縮機油溜まり部７０ａに貯留されている。ここで、圧縮機油溜まり部７０ａは、縦長円筒形状の圧縮機ケーシング７０の底部に形成されている。圧縮機油溜まり部７０ａに貯留された冷凍機油は、駆動軸２１ｃの下端部に設けられた油ポンプ７９によって吸い上げられて、駆動軸２１ｃの内部に形成された給油路（図示せず）を通じて、圧縮機構２１ａ、２１ｂ等に送られて、圧縮機構２１ａ、２１ｂ等の潤滑に使用される。また、冷凍機油の一部は、圧縮機２１の低段圧縮機構２１ａから冷媒に同伴して中間冷媒管４２に吐出されたり、高段圧縮機構２１ｂから冷媒に同伴して吐出冷媒管４３に吐出されることで、圧縮機２１外に持ち出されることがある。これに対して、中間冷媒管４２には、中間圧側油分離機構４４が設けられている。中間圧側油分離機構４４は、低段圧縮機構２１ａから吐出される中間圧の冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機２１へ戻す機構であり、主として、中間圧側油分離器４４ａと、中間圧側油戻し管４４ｂとを有している。中間圧側油分離器４４ａは、低段圧縮機構２１ａから吐出される中間圧の冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器である。中間圧側油戻し管４４ｂは、中間圧側油分離器４４ｂに接続されており、中間圧の冷媒から分離された冷凍機油を高段圧縮機構２１ｂの吸入側に送る冷媒管である。中間圧側油戻し管４４ｂには、中間圧側油戻し管４４ｂを流れる冷凍機油を減圧するキャピラリチューブ等からなる中間圧側減圧機構４４ｃが設けられている。また、吐出冷媒管４３には、高圧側油分離機構４５が設けられている。高圧側油分離機構４５は、高段圧縮機構２１ｂから吐出される高圧の冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機２１へ戻す機構であり、主として、高圧側油分離器４５ａと、高圧側油戻し管４５ｂとを有している。高圧側油分離器４５ａは、高段圧縮機構２１ｂから吐出される高圧の冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器である。高圧側油戻し管４５ｂは、高圧側油分離器４５ｂに接続されており、高圧の冷媒から分離された冷凍機油を高段圧縮機構２１ｂの吸入側に送る冷媒管である。高圧側油戻し管４５ｂには、高圧側油戻し管４５ｂを流れる冷凍機油を減圧するキャピラリチューブ等からなる高圧側減圧機構４５ｃが設けられている。
【００４５】
このように、圧縮機２１は、冷凍機油を貯留する圧縮機油溜まり部７０ａが形成された圧縮機ケーシング７０と、圧縮機ケーシング７０に収容されるとともに吸入した冷媒を圧縮する圧縮機構２１ａ、２１ｂとを有している。ここで、高段圧縮機構２１ｂは、吸入した冷媒を圧縮して圧縮機ケーシング７０内に吐出するようになっている。また、ここでは、低段圧縮機構２１ａ及び高段圧縮機構２１ｂは、単一の駆動軸２１ｄに連結されており、これにより、圧縮機２１は、低圧の冷媒を低段圧縮機構２１ａによって中間圧になるまで圧縮し、中間圧まで圧縮された冷媒を高段圧縮機構２１ｂによって高圧になるまで圧縮する二段圧縮を行う一軸二段圧縮構造を構成している。
【００４６】
−第１切換機構−
第１切換機構２２は、冷媒回路１０内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。第１切換機構２２は、冷房運転時には、室外熱交換器２３を圧縮機２１によって圧縮された高圧の冷媒の放熱器として、かつ、室内熱交換器６２ａ、６２ｂを室外熱交換器２３において放熱した低圧の冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転状態への切り換えを行うことができる。すなわち、第１切換機構２２は、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側の端部とを接続するとともに、圧縮機２１の吸入側と室内熱交換器６２ａ、６２ｂのガス側の端部とを接続することができる（図１の第１切換機構２２の実線を参照）。また、第１切換機構２２は、暖房運転時には、室内熱交換器６２ａ、６２ｂを圧縮機２１によって圧縮された高圧の冷媒の放熱器として、かつ、室外熱交換器２３を室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて放熱した低圧の冷媒の蒸発器として機能させる暖房運転状態への切り換えを行うことができる。すなわち、第１切換機構２２は、圧縮機２１の吐出側と室内熱交換器６２ａ、６２ｂのガス側の端部とを接続するとともに、圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側の端部とを接続することができる（図１の第１切換機構２２の破線を参照）。第１切換機構２２は、ここでは、四路切換弁からなり、圧縮機２１の吸入側（ここでは、吸入冷媒管４１）、圧縮機２１の吐出側（ここでは、吐出冷媒管４３）、室外熱交換器２３のガス側の端部（ここでは、室外ユニット第１ガス冷媒管４６）、及び、室内熱交換器６２ａ、６２ｂのガス側の端部（ここでは、室外ユニット第２ガス冷媒管４７）に接続された四路切換弁である。ここで、室外ユニット第１ガス冷媒管４６は、第１切換機構２２と室外熱交換器２３のガス側の端部とを接続する冷媒管である。室外ユニット第２ガス冷媒管４７は、ガス冷媒連絡管８及び室内ユニットガス冷媒管６４ａ、６４ｂを介して、第１切換機構２２と室内熱交換器６２ａ、６２ｂのガス側の端部とを接続する冷媒管である。尚、第１切換機構２２は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上記と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。
【００４７】
このように、第１切換機構２２は、ここでは、圧縮機２１、室外熱交換器２３、室内熱交換器６２ａ、６２ｂの順に冷媒を循環させる冷房運転状態と、圧縮機２１、室内熱交換器６２ａ、６２ｂ、室外熱交換器２３の順に冷媒を循環させる暖房運転状態と、を切り換える機構を構成している。
【００４８】
−室外熱交換器−
室外熱交換器２３は、冷房運転時には圧縮機２１によって圧縮された冷凍サイクルの高圧の冷媒を放熱させ、暖房運転時には第２室外膨張弁２５によって減圧された冷凍サイクルの低圧の冷媒を蒸発させる熱交換器である。室外熱交換器２３のガス側の端部は、室外ユニット第１ガス冷媒管４６を介して、第１切換機構２２に接続されており、室外熱交換器２３の液側の端部は、室外ユニット液冷媒管４８に接続されている。ここで、室外ユニット液冷媒管４８は、液冷媒連絡管７、及び、室内膨張弁６１ａ、６２を含む室内ユニット液冷媒管６３ａ、６３ｂを介して、室外熱交換器２３の液側の端部と室内熱交換器６２ａ、６２ｂの液側の端部とを接続する冷媒管である。室外熱交換器２３は、ここでは、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、室外空気を冷却源又は加熱源として、冷凍サイクルの高圧の冷媒の放熱又は冷凍サイクルの低圧の冷媒の蒸発を行うようになっている。尚、ここでは、室外熱交換器２３として、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器を採用しているが、他の型式の熱交換器であってもよい。
【００４９】
そして、室外熱交換器２３の冷却源又は加熱源としての室外空気は、室外ファン３５によって供給されるようになっている。室外ファン３５は、ここでは、室外ファン用電動機３６によって回転駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。
【００５０】
このように、室外熱交換器２３は、ここでは、室外空気を熱源として、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器を構成している。
【００５１】
−ブリッジ回路−
ブリッジ回路２４は、室外ユニット液冷媒管４８に設けられており、レシーバ２９の入口に接続されたレシーバ入口管４９、及び、レシーバ２９の出口に接続されたレシーバ出口管５０に接続されている。ブリッジ回路２４は、ここでは、３つの逆止弁２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、第２室外膨張弁２５とを有している。そして、入口逆止弁２４ａは、室外熱交換器２３からレシーバ入口管４９への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止弁２４ｂは、室内熱交換器６２ａ、６２ｂからレシーバ入口管４９への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁２４ａ、２４ｂは、室外熱交換器２３及び室内熱交換器６２ａ、６２ｂの一方からレシーバ入口管４９に冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁２４ｃは、レシーバ出口管５０から室内熱交換器６２ａ、６２ｂへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。第２室外膨張弁２５は、冷房運転時には全閉され、暖房運転時にはレシーバ出口管５０から室外熱交換器２３へ冷媒を流通させる際に冷媒を冷凍サイクルの低圧になるまで減圧する膨張弁である。ここでは、第２室外膨張弁２５として、電動膨張弁が使用されている。すなわち、出口逆止弁２４ｃ及び第２室外膨張弁２５は、レシーバ出口管５０から室外熱交換器２３及び室内熱交換器６２ａ、６２ｂの他方にレシーバ入口管４９に冷媒を流通させる機能を有している。ここで、レシーバ入口管４９は、ブリッジ回路２４の入口逆止弁２４ａ、２４ｂの出口側の端部とレシーバ２９の入口との間を接続している。また、レシーバ出口管５０は、ブリッジ回路２４の出口逆止弁２４ｃ及び第２室外膨張弁２５の入口側の端部とレシーバ２９の出口との間を接続している。
【００５２】
−膨張機−
膨張機３８は、ここでは、膨張機構で冷媒を膨張する膨張機から構成されており、レシーバ入口管４９に設けられている。膨張機３８は、その一端がブリッジ回路２４を介して室外熱交換器２３に接続され、その他端がレシーバ２９の入口に接続されている。膨張機３８は、図４に示すように、膨張機ケーシング８０内に、膨張機構３８ａと、膨張機用発電機３８ｂと、出力軸３８ｃとが収容された密閉式構造となっている。膨張機用発電機３８ｂは、出力軸３８ｃに連結されている。そして、出力軸３８ｃは、膨張機構３８ａに連結されている。ここでは、膨張機構３８ａとして、図５に示すように、ロータリ式の容積式の圧縮機構が採用されている。尚、膨張機構３８ａとしては、ロータリ式の膨張機構に限定されるものではなく、スクロール式の膨張機構等のように、種々の型式の膨張機構を採用することが可能である。そして、膨張機３８は、レシーバ入口管４９の上流部分から冷凍サイクルの高圧の冷媒を流入させ、この流入した高圧の冷媒を膨張機構３８ａによって膨張させて、レシーバ入口管４９の下流部分に流出させるように構成されている。ここで、膨張機構３８ａにおける冷媒の膨張は、等エントロピ的な膨張であるため、膨張機構３８ａにおいて動力が発生することになる。そして、この膨張機構３８ａにおいて発生した動力によって、膨張機用発電機３８ｂが回転駆動されて発電が行われる。
【００５３】
このように、膨張機３８は、膨張機ケーシング８０と、膨張機ケーシング８０に収容されるとともに流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構３８ａとを有している。また、膨張機３８と圧縮機２１との間には、冷凍機油をやりとりするための膨張機用給油管８７及び膨張機用油戻し管８８が接続されており、これにより、膨張機３８の膨張機構３８ａ等の潤滑を行うようになっているが、この膨張機３８の潤滑のための構成については、膨張機３８の詳細構造とともに後述する。
【００５４】
−第１室外膨張弁−
第１室外膨張弁２８は、膨張機３８をバイパスするようにレシーバ入口管４９に設けられた冷媒を減圧する膨張弁である。ここでは、第１室外膨張弁２８として、電動膨張弁が使用されている。第１室外膨張弁２８は、その一端がブリッジ回路２４を介して、室外熱交換器２３に接続され、その他端がレシーバ２９の入口に接続されている。そして、第１室外膨張弁２８は、膨張機３８を使用しない運転において使用される。すなわち、第１室外膨張弁２８は、膨張機３８を使用しない冷房運転時には、室外熱交換器２３において放熱した冷媒をレシーバ２９に送る前に減圧する。また、第１室外膨張弁２８は、膨張機３８を使用しない暖房運転時には、室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて放熱した冷媒をレシーバ２９に送る前に減圧する。
【００５５】
−レシーバ−
レシーバ２９は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路１０における冷媒量が異なることが原因となって発生する余剰冷媒を溜めることができるように、膨張機３８及び第１室外膨張弁２８の下流側、すなわち、膨張機３８又は第１室外膨張弁２８によって減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器である。レシーバ２９の入口は、レシーバ入口管４９に接続されており、レシーバ２９の出口は、レシーバ２９の下部から冷媒を導出するレシーバ出口管５０に接続されている。
【００５６】
−エコノマイザ熱交換器、インジェクション管−
エコノマイザ熱交換器２６は、レシーバ入口管４９に設けられており、室外熱交換器２３又は室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて放熱した冷媒をさらに放熱させる熱交換器である。エコノマイザ熱交換器２６は、ここでは、二重管型熱交換器やプレート型熱交換器からなり、放熱側流路２６ａを流れる冷媒と蒸発側流路２６ｂを流れる冷媒とが熱交換するようになっている。放熱側流路２６ａには、レシーバ入口管４９を流れる冷媒が流れるようになっている。蒸発側流路２６ｂには、レシーバ入口管４９から分岐されたインジェクション管２７を流れる冷媒が流れるようになっている。すなわち、エコノマイザ熱交換器２６は、インジェクション管２７を流れる冷媒によってレシーバ入口管４９を流れる冷媒の放熱を行わせる熱交換器となっている。
【００５７】
インジェクション管２７は、ここでは、レシーバ入口管４９のブリッジ回路２４側の端部とエコノマイザ熱交換器２６の放熱側流路２６ａとの間の部分から分岐している。尚、インジェクション管２７は、エコノマイザ熱交換器２６の放熱側流路２６ａと膨張機３８（又は第１室外膨張弁２８）との間の部分から分岐していてもよい。また、インジェクション管２７は、中間冷媒管４２の中間熱交換器３２と高段圧縮機構２１ｂとの間の部分に合流している。これにより、インジェクション管２７は、室外熱交換器２３又は室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて放熱した冷媒の一部を分岐して、高段圧縮機構２１ｂに送ることができるようになっている。そして、インジェクション管２７には、エコノマイザ熱交換器２６の蒸発側流路２６ｂの入口寄りの部分に、インジェクション弁２７ａが設けられている。インジェクション弁２７ａは、インジェクション管２７に分岐された冷媒を冷凍サイクルの中間圧になるまで減圧する開度制御が可能な膨張弁である。ここでは、インジェクション弁２７ａとして、電動膨張弁が使用されている。
【００５８】
−熱回収熱交換器、吸入戻し管−
熱回収熱交換器３０は、レシーバ出口管５０に設けられており、冷房運転や暖房運転時にレシーバ２９において気液分離された液冷媒をさらに放熱させる熱交換器である。熱回収熱交換器３０は、ここでは、二重管型熱交換器やプレート型熱交換器からなり、放熱側流路３０ａを流れる冷媒と蒸発側流路３０ｂを流れる冷媒とが熱交換するようになっている。放熱側流路３０ａには、レシーバ出口管５０を流れる冷媒が流れるようになっている。蒸発側流路３０ｂには、ここでは、レシーバ２９の上部から冷媒を導出するようにレシーバ２９に接続された吸入戻し管３１を流れる冷媒が流れるようになっている。すなわち、熱回収熱交換器３０は、吸入戻し管３１を流れる冷媒によってレシーバ出口管５０を流れる冷媒の放熱を行わせる熱交換器となっている。
【００５９】
吸入戻し管３１は、ここでは、第１吸入戻し管３１ａと、第２吸入戻し管３１ｂと、両吸入戻し管３１ａ、３１ｂを流れる冷媒を合流させる合流吸入戻し管３１ｃとを有している。第１吸入戻し管３１ａは、レシーバ２９の上部から冷媒を抜き出す冷媒管である。また、合流吸入戻し管３１ｃは、吸入冷媒管４１に合流している。そして、第１吸入戻し管３１ａには、熱回収熱交換器３０の蒸発側流路３０ｂの入口寄りの部分に、第１吸入戻し弁３１ｄが設けられている。第１吸入戻し弁３１ｄは、吸入戻し管３１ａを流れる冷媒を冷凍サイクルの低圧になるまで減圧する開度制御が可能な膨張弁である。ここでは、第１吸入戻し弁３１ｄとして、電動膨張弁が使用されている。第２吸入戻し管３１ｂは、レシーバ２９の出口管５０のレシーバ２９の出口と熱回収熱交換器３０の放熱側流路３０ａとの間の部分からレシーバ出口管５０を流れる冷媒を分岐する冷媒管である。尚、第２吸入戻し管３１ｂは、レシーバ２９の出口管５０の熱回収熱交換器３０の放熱側流路３０ａとブリッジ回路２４側の端部との間の部分から分岐していてもよい。そして、第２吸入戻し管３１ｂには、熱回収熱交換器３０の蒸発側流路３０ｂの入口寄りの部分に、第２吸入戻し弁３１ｅが設けられている。第２吸入戻し弁３１ｅは、第１吸入戻し管３１ｂを流れる冷媒を冷凍サイクルの低圧になるまで減圧する開度制御が可能な膨張弁である。ここでは、第２吸入戻し弁３１ｅとして、電動膨張弁が使用されている。
【００６０】
−中間熱交換器、第２切換機構−
中間熱交換器３２は、中間冷媒管４２に設けられており、低段圧縮機構２１ａから吐出されて高段圧縮機構２１ｂに吸入される冷凍サイクルの中間圧の冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。中間熱交換器３２は、ここでは、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、室外空気を冷却源として、冷凍サイクルの中間圧の冷媒の放熱を行うようになっている。また、中間熱交換器３２は、室外熱交換器２３と一体化されている。より具体的には、中間熱交換器３２は、室外熱交換器２３と伝熱フィンを共有することによって一体化されている。また、冷却源としての室外空気は、室外熱交換器２３に室外空気を供給する室外ファン３５によって供給されるようになっている。すなわち、室外ファン３５は、室外熱交換器２３及び中間熱交換器３２の両方に室外空気を供給するようになっている。
【００６１】
また、中間冷媒管４２には、中間熱交換器３２をバイパスするように、中間熱交換器バイパス管５１が接続されている。中間熱交換器バイパス管５１は、中間熱交換器３２を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間冷媒管４２及び中間熱交換器バイパス管５１には、第２切換機構３３が設けられている。第２切換機構３３は、低段圧縮機構２１ａから吐出された中間圧の冷媒を中間熱交換器３２を通過させた後に高段圧縮機構２１ｂに送るか、又は低段圧縮機構２１ａから吐出された中間圧の冷媒を中間熱交換器３２を通過させずに高段圧縮機構２１ｂに送るかを切り換える機構である。ここでは、第２切換機構３３として、四路切換弁が使用されている。中間熱交換器バイパス管５１には、バイパス逆止弁５１ａが設けられている。バイパス逆止弁５１ａは、第２切換機構３３から高段圧縮機構２１ｂへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。また、中間冷媒管４２には、中間熱交換器３２の高段圧縮機構２１ｂ側の端部と中間熱交換器バイパス管５１の高段圧縮機構２１ｂ側の端部との接続部分との間に、中間冷媒管逆止弁４２ａが設けられている。中間冷媒管逆止弁４２ａは、中間熱交換器３２の高段圧縮機構２１ｂ側の端部から高段圧縮機構２１ｂへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。また、インジェクション管２７は、中間冷媒管４２の中間冷媒管逆止弁４２ａと高段圧縮機構２１ｂとの間の部分に合流している。
【００６２】
また、中間冷媒管４２の中間熱交換器３２の低段圧縮機構２１ａ側の部分には、第２切換機構３３を介して、第１中間熱交換器戻し管５２が接続されている。また、中間冷媒管４２の中間熱交換器３２の高段圧縮機構２１ｂ側の端部と中間冷媒管逆止弁４２ａとの間の部分には、第２中間熱交換器戻し管５３が接続されている。第１中間熱交換器戻し管５２は、中間熱交換器３２を通じて低段圧縮機構２１ａから吐出された中間圧の冷媒を高段圧縮機構２１ｂに吸入させる中間熱交放熱状態（図１の第２切換機構３３の実線を参照）に第２切換機構３３を切り換えている際に、圧縮機１２１の吸入側（ここでは、吸入冷媒管４１）と中間熱交換器３２の低段圧縮機構２１ａ側の端部との接続を遮断し、中間熱交換器バイパス管５１を通じて低段圧縮機構２１ａから吐出された中間圧の冷媒を高段圧縮機構２１ｂに吸入させる中間熱交蒸発状態（図１の第２切換機構３３の破線を参照）に第２切換機構３３を切り換えている際に、圧縮機２１の吸入側（ここでは、吸入冷媒管４１）と中間熱交換器３２の低段圧縮機構２１ａ側の端部とを接続する冷媒管である。また、第２中間熱交換器戻し管５３は、第２切換機構３３を中間熱交蒸発状態に切り換え、かつ、第１切換機構２２を暖房運転状態に切り換えている際に、室内熱交換器６２ａ、６２ｂと室外熱交換器２３との間（ここでは、レシーバ出口管５０のブリッジ回路２４との接続部分）と中間熱交換器３２の高段圧縮機構２１ｂ側の端部とを接続する冷媒管である。第２中間熱交換器戻し管５３には、電動膨張弁からなる中間熱交戻し弁５３ａが設けられており、第２切換機構３３を中間熱交蒸発状態に切り換えている際に開けられる。これにより、レシーバ２９から室外熱交換器２３に送られる冷媒の一部は、中間熱交換器戻し管５３に分岐され、中間熱交戻し弁５３ａによって冷凍サイクルの低圧まで減圧された後に、中間熱交換器３２において蒸発し、室外熱交換器２２において蒸発した冷媒と吸入冷媒管４１で合流する。これにより、中間熱交換器３２は、第１切換機構２２を冷房運転状態に切り換えている際に、第２切換機構３３を中間熱交放熱状態に切り換えるとともに中間熱交戻し弁５３ａを全閉することによって、低段圧縮機構２１ａから吐出されて高段圧縮機構２１ｂに吸入される冷凍サイクルの中間圧の冷媒の放熱器として機能するようになっている。また、中間熱交換器３２は、第１切換機構２２を暖房運転状態に切り換えている際に、第２切換機構３３を中間熱交蒸発状態に切り換えるとともに中間熱交戻し弁５３ａを開けることによって、室外空気を加熱源として、室外熱交換器２３と並列の冷媒の蒸発器として機能するようになっている。
【００６３】
このように、中間熱交換器３２は、ここでは、室外空気を熱源として、低段圧縮機構２１ａの吐出側と高段圧縮機構２１ｂの吸入側との間に接続されており、低段圧縮機構２１ａによって中間圧まで圧縮された冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。また、中間熱交換器３２は、ここでは、冷媒回路１０に中間熱交換器バイパス管５１、第２切換機構３３及び中間熱交換器戻し管５２、５３を設けることによって、第１切換機構２２を冷房運転状態に切り換えている際に、低段圧縮機構２１ａによって中間圧まで圧縮された冷媒の放熱器として機能し、第１切換機構２２を暖房運転状態に切り換えている際に、室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて放熱した冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。
【００６４】
−膨張機の詳細構造を含む膨張機の潤滑のための構成−
次に、膨張機３８の詳細構造を含む膨張機３８の潤滑のための構成について説明する。
【００６５】
ここでは、まず、図４及び図５に示すように、出力軸３８ｃの上部に２つの偏心部８１ａ、８１ｂが形成されている。２つの偏心部８１ａ、８１ｂは、出力軸３８ｃの主軸部８１ｃよりも大径に形成されている。２つの偏心部８１ａ、８１ｂのうち下側の偏心部が第１偏心部８１ａであり、上側の偏心部が第２偏心部８１ｂである。２つの偏心部８１ａ、８１ｂは、いずれも同じ方向に偏心している。第２偏心部８１ｂの外径は、第１偏心部８１ａの外径よりも大きくなっている。主軸部８１ｃの軸心に対する偏心量は、第２偏心部８１ｂの方が第１偏心部８１ａよりも大きくなっている。
【００６６】
出力軸３８ｃには、給油路８１ｄが形成されている。給油路８１ｄは、出力軸３８ｃの軸心に沿って延びている。給油路８１ｄの一端は、出力軸３８ｃの上端面に開口している。給油路８１ｄの他端は、外周側に向かって屈曲して出力軸３８ｃの径方向へ延びており、出力軸３８ｃのうち第１偏心部８１ａよりも下側の部分の外周面に開口している。給油路８１ｄには、出力軸３８ｃの径方向へ延びる分岐油路８１ｅ、８１ｆが２つ形成されている。第１分岐油路８１ｅは、第１偏心部８１ａの外周面に開口している。第２分岐油路８１ｆは、第２偏心部８１ｂの外周面に開口している。
【００６７】
膨張機構３８ａは、ここでは、ロータリ式の膨張機構の一種である揺動ピストン型のロータリ式の膨張機構が採用されている。膨張機構３８ａには、ここでは、対になったシリンダ８２ａ、８３ａ及びピストン８２ｂ、８３ｂが二組設けられている。そして、第１シリンダ８２ａ及び第１ピストン８２ｂによって、第１膨張機構８２が構成され、第２シリンダ８３ａ及び第２ピストン８３ｂによって、第２膨張機構８３が構成されており、流入した冷媒を第１膨張機構８２、第２膨張機構８３の順に２段膨張させるようになっている。また、膨張機構３８ａには、フロントヘッド８４ａと、中間プレート８４ｂと、リアヘッド８４ｃと、上部プレート８４ｄとが設けられている。
【００６８】
膨張機構３８ａでは、下から上へ向かって順に、フロントヘッド８４ａ、第１シリンダ８２ａ、中間プレート８４ｂ、第２シリンダ８３ａ、リアヘッド８４ｃ、上部プレート８４ｄが積層された状態となっている。この状態において、第１シリンダ８２ａは、その下側端面がフロントヘッド８４ａにより閉塞され、その上側端面が中間プレート８４ｂにより閉塞されている。一方、第２シリンダ８３ａは、その下側端面が中間プレート８４ｂにより閉塞され、その上側端面がリアヘッド８４ｃにより閉塞されている。また、ここでは、第２シリンダ８３ａの内径は、第１シリンダ８２ａの内径よりも大きくなっている。
【００６９】
出力軸３８ｃは、積層された状態のフロントヘッド８４ａ、第１シリンダ８２ａ、中間プレート８４ｂ、第２シリンダ８３ａを貫通している。また、出力軸３８ｃは、その第１偏心部８１ａが第１シリンダ８２ａ内に位置し、その第２偏心部８１ｂが第２シリンダ８３ａ内に位置している。
【００７０】
第１シリンダ８２ａ内には第１ピストン８２ｂが、第２シリンダ８３ａ内には第２ピストン８３ｂがそれぞれ設けられている。第１及び第２ピストン８２ｂ、８３ｂは、何れも円環状あるいは円筒状に形成されている。第１ピストン８２ｂの外径と第２ピストン８３ｂの外径とは、互いに等しくなっている。第１ピストン８２ｂの内径は第１偏心部８１ａの外径と、第２ピストン８３ｂの内径は第２偏心部８１ｂの外径とそれぞれ概ね等しくなっている。そして、第１ピストン８２ｂには第１偏心部８１ａが、第２ピストン８３ｂには第２偏心部８１ｂがそれぞれ貫通している。
【００７１】
第１ピストン８２ｂは、その外周面が第１シリンダ８２ａの内周面に、一方の端面がフロントヘッド８４ａに、他方の端面が中間プレート８４ｂにそれぞれ摺接している。第１シリンダ８２ａ内には、その内周面と第１ピストン８２ｂの外周面との間に第１流体室８２ｃが形成される。一方、第２ピストン８３ｂは、その外周面が第２シリンダ８３ａの内周面に、一方の端面がリアヘッド８４ｃに、他方の端面が中間プレート８４ｂにそれぞれ摺接している。第２シリンダ８３ａ内には、その内周面と第２ピストン８３ｂの外周面との間に第２流体室８３ｃが形成される。
【００７２】
第１及び第２ピストン８２ｂ、８３ｂのそれぞれには、ブレード８２ｄ、８３ｄが１つずつ一体に設けられている。ブレード８２ｄ、８３ｄは、ピストン８２ｂ、８３ｂの径方向へ延びる板状に形成されており、ピストン８２ｂ、８３ｂの外周面から外側へ突出している。第１ピストン８２ｂのブレード８２ｄは第１シリンダ８２ａのブッシュ孔８２ｅに、第２ピストン８３ｂのブレード８３ｄは第２シリンダ８３ａのブッシュ孔８３ｅにそれぞれ挿入されている。各シリンダ８２ａ、８３ａのブッシュ孔８２ｅ、８３ｅは、シリンダ８２ａ、８３ａを厚み方向へ貫通するとともに、シリンダ８２ａ、８３ａの内周面に開口している。
【００７３】
各シリンダ８２ａ、８３ａには、一対のブッシュ８２ｆ、８３ｆが一組ずつ設けられている。各ブッシュ８２ｆ、８３ｆは、内側面が平面となって外側面が円弧面となるように形成された小片である。各シリンダ８２ａ、８３ａにおいて、一対のブッシュ８２ｆ、８３ｆは、ブッシュ孔８２ｅ、８３ｅに挿入されてブレード８２ｄ、８３ｄを挟み込んだ状態となる。各ブッシュ８２ｆ、８３ｆは、その内側面がブレード８２ｄ、８３ｄと摺接し、その外側面がシリンダ８２ａ、８３ａと摺動する。そして、ピストン８２ｂ、８３ｂと一体のブレード８２ｄ、８３ｄは、ブッシュ８２ｆ、８３ｆを介してシリンダ８２ａ、８３ａに支持され、シリンダ８２ａ、８３ａに対して回動自在でかつ進退自在となっている。
【００７４】
第１シリンダ８２ａ内の第１流体室８２ｃは、第１ピストン８２ｂと一体の第１ブレード８２ｄによって仕切られており、図５における第１ブレード８２ｄの左側が高圧側の第１高圧室８２ｇとなり、その右側が低圧側の第１低圧室８２ｈとなっている。第２シリンダ８３ａ内の第２流体室８３ｃは、第２ピストン８３ｂと一体の第２ブレード８３ｄによって仕切られており、図５における第２ブレード８３ｄの左側が高圧側の第２高圧室８３ｇとなり、その右側が低圧側の第２低圧室８３ｈとなっている。
【００７５】
第１シリンダ８２ａには、流入ポート８２ｉが形成されている。流入ポート８２ｉは、第１シリンダ８２ａの内周面のうち、図５におけるブッシュ８２ｆのやや左側の箇所に開口している。流入ポート８２ｉは、第１高圧室８２ｇと連通可能となっている。流入ポート８２ｉには、レシーバ入口管４９の上流部分（エコノマイザ熱交換器２６寄りの部分）が接続されている。尚、説明の便宜上、図４に示すように、流入ポート８２ｉが図示されていない断面にレシーバ入口管４９の上流部分を図示しているが、実際のレシーバ入口管４９の上流部分は、流入ポート８２ｉに連通する位置に配置されている。
【００７６】
第２シリンダ８３ａには、流出ポート８３ｉが形成されている。流出ポート８３ｉは、第２シリンダ８３ａの内周面のうち、図５におけるブッシュ８３ｆのやや右側の箇所に開口している。流出ポート８３ｉは、第２低圧室８３ｈと連通可能となっている。流出ポート８３ｉには、レシーバ入口管４９の下流部分（レシーバ２９寄りの部分）が接続されている。尚、説明の便宜上、図４に示すように、流出ポート８３ｉが図示されていない断面にレシーバ入口管４９の下流部分を図示しているが、実際のレシーバ入口管４９の下流部分は、流出ポート８３ｉに連通する位置に配置されている。
【００７７】
中間プレート８４ｂには、連通油路８４ｅが形成されている。この連通油路８４ｅは、中間プレート８４ｂを厚み方向へ貫通している。中間プレート８４ｂにおける第１シリンダ８２ａ側の面では、第１ブレード８２ｄの右側の箇所に連通油路８４ｅの一端が開口している。中間プレート８４ｂにおける第２シリンダ８３ａ側の面では、第２ブレード８３ｄの左側の箇所に連通油路８４ｅの他端が開口している。そして、連通油路８４ｅは、中間プレート８４ｂの厚み方向に対して斜めに延びており、第１低圧室８２ｈと第２高圧室８３ｇとを互いに連通させている。
【００７８】
フロントヘッド８４ａは、その中央部が下方へ突出した形状となっている。また、フロントヘッド８４ａの中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に出力軸３８ｃが挿通されている。フロントヘッド８４ａは、出力軸３８ｃにおける第１偏心部８１ａの下側の部分を支持する滑り軸受を構成している。フロントヘッド８４ａでは、出力軸３８ｃの主軸部８１ｃが挿通される貫通孔の下部に、円周溝が形成されている。この円周溝は、出力軸３８ｃの外周面に開口する給油路８１ｄの端部と対向する位置に形成されており、下側油溜め室８４ｆを構成している。
【００７９】
リアヘッド８４ｃの中央部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に出力軸３８ｃの主軸部８１ｃが挿通されている。リアヘッド８４ｃは、出力軸３８ｃにおける第２偏心部８１ｂの上側の部分を支持する滑り軸受を構成している。
【００８０】
上部プレート８４ｄは、やや厚肉の円板状に形成されており、リアヘッド８４ｃの上に載置されている。上部プレート８４ｄでは、その下面の中央部に円形の凹陥部が形成されている。上部プレート８４ｄは、その凹陥部が出力軸３８ｃの上端面と対面する位置に設けられる。上部プレート８４ｄには、膨張機用給油管８７の終端が接続されている。ここで、膨張機用給油管８７は、圧縮機２１の圧縮機油溜まり部７０ａから冷凍機油を膨張機構３８ａに供給するための給油管である。膨張機用給油管８７の始端は、図２に示すように、圧縮機油溜まり部７０ａに接続されている。膨張機用給油管８７の始端は、油ポンプ７９の吸い上げ位置よりも上側の位置から圧縮機油溜まり部７０ａに貯留された冷凍機油を流出させるように接続されている。膨張機用給油管８７の終端は、上部プレート８４ｄを上方から下方へ向かって貫通して凹陥部に開口している。上部プレート８４ｄの凹陥部は、膨張機用給油管８７から供給された冷凍機油を溜めるための上側油溜め室８４ｇを構成している。また、上部プレート８４ｄでは、その下面に凹溝８４ｈが形成されている。凹溝８４ｈは、上側油溜め室８４ｇの周縁から上部プレート８４ｄの外周方向へ延びている。また、上側油溜め室８４ｇの下端は、給油路８１ｄに連通している。
【００８１】
膨張機構３８ａでは、リアヘッド８４ｃに第１油路８４ｉが形成され、中間プレート８４ｂに第２油路８４ｊが形成され、フロントヘッド８４ａに第３油路８４ｋが形成されている。第１油路８４ｉは、リアヘッド８４ｃを厚み方向へ貫通し、凹溝８４ｈの終端を第２シリンダ８３ａのブッシュ孔８３ｅと連通させている。第２油路８４ｊは、中間プレート８４ｂを厚み方向へ貫通し、第２シリンダ８３ａのブッシュ孔８３ｅを第１シリンダ８２ａのブッシュ孔８２ｅと連通させている。フロントヘッド８４ａにおいて、第３油路８４ｋの一端は、フロントヘッド８４ａの上面のうち第１シリンダ８２ａのブッシュ孔８２ｅに臨む部分に開口している。また、フロントヘッド８４ａにおいて、第３油路８４ｋの他端は、出力軸３８ｃが挿通される貫通孔の内周面に開口している。これにより、膨張機用給油管８７を通じて圧縮機油溜まり部７０ａ（図２参照）から供給された冷凍機油は、上側油溜め室８４ｇから凹溝８４ｈ、第１油路８４ｉ、第２シリンダ８３ａのブッシュ孔８３ｅ、第２油路８４ｊ、第１シリンダ８２ａのブッシュ孔８２ｅ、第３油路８４ｋの順に、又は、上側油溜め室８４ｇから給油路８１ｄ、分岐油路８１ｅ、８１ｆ、シリンダ８２ａ、８２ｂの順に、膨張機構３８ａの各摺動部分に供給され、その後、下側油溜め室８４ｆを通じて膨張機構３８ａの下方に漏れ出し、膨張機ケーシング８０に形成された膨張機油溜まり部８０ａに貯留される。ここで、膨張機油溜まり部８０ａは、縦長円筒形状の膨張機ケーシング８０の底部に形成されている。膨張機油溜まり部８０ａには、膨張機用油戻し管８８の始端が接続されている。ここで、膨張機用油戻し管８８は、膨張機油溜まり部８０ａから冷凍機油を圧縮機２１の吸入側に戻すための油戻し管である。膨張機用油戻し管８８の始端は、膨張機油溜まり部８０ａの最底部近傍の位置から膨張機油溜まり部８０ａに貯留された冷凍機油を流出させるように接続されている。膨張機用油戻し管８８の終端は、図１に示すように、吸入冷媒管４１に接続されている。
【００８２】
また、膨張機構３８ａの下方には、膨張機用発電機３８ｂが配置されている。膨張機用発電機３８ｂは、ロータ８５とステータ８６とを有している。ロータ８５は、出力軸３８ｃの下部に連結されている。ステータ８６は、膨張機ケーシング８０に固定されており、ロータ８５の外周面に対向するように配置されている。
【００８３】
このように、膨張機３８は、冷凍機油を貯留する膨張機油溜まり部８０ａが形成された膨張機ケーシング８０と、膨張機ケーシング８０に収容されるとともに流入した冷媒を膨張させて動力を発生させる膨張機構３８ａとを有している。圧縮機２１と膨張機３８との間には、膨張機３８の潤滑のための構成として、圧縮機油溜まり部７０ａから冷凍機油を膨張機構３８ａに供給するための膨張機用給油管８７と、膨張機油溜まり部８０ａから冷凍機油を圧縮機２１の吸入側に戻すための膨張機用油戻し管８８とが接続されている。すなわち、圧縮機油溜まり部７０ａに貯留されている冷凍機油は、膨張機用給油管８７を通じて圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機３８の膨張機構３８ａに供給され、膨張機構３８ａの摺動部分を通じて膨張機油溜まり部８０ａに貯留される。その後、膨張機油溜まり部８０ａに貯留された冷凍機油は、膨張機用油戻し管８８を通じて膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻るようになっている。
【００８４】
−室外側制御部等−
また、室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外熱交換器２３には、室外熱交換器２３を流れる冷媒の温度である室外熱交温度Ｔｏｈｘを検出する室外熱交温度センサ５６が設けられている。ここで、室外熱交温度Ｔｏｈｘは、暖房運転時には、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当する。また、室外ユニット２には、室外空気の温度である室外温度Ｔｏａを検出する室外温度センサ５７が設けられている。また、吸入冷媒管４１には、圧縮機２１（ここでは、低段圧縮機構２１ａ）の吸入側における低圧の冷媒の圧力Ｐｓを検出する吸入圧力センサ５８が設けられている。ここで、低圧の冷媒の圧力Ｐｓを冷媒の飽和温度に換算した温度値は、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度Ｔｅに相当する。また、中間冷媒管４２には、圧縮機２１（ここでは、低段圧縮機構２１ａから吐出されて高段圧縮機構２１ｂに吸入される前）の中間圧の冷媒の圧力Ｐｍを検出する中間圧力センサ５９が設けられている。また、吐出冷媒管４３には、圧縮機２１（ここでは、高段圧縮機構２１ｂ）の吐出側における高圧の冷媒の圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ６０が設けられている。さらに、膨張機用油戻し管８８には、膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻る冷凍機油の温度である膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒを検出する膨張機油戻温度センサ８９が設けられている。
【００８５】
また、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部３７を有している。そして、室外側制御部３７は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。これにより、室外側制御部３７は、室内側制御部６７ａ、６７ｂとの間で伝送線９１を介して制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
【００８６】
＜冷媒連絡管＞
冷媒連絡管７、８は、空気調和装置１を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
【００８７】
以上のように、室外ユニット２と、室内ユニット６ａ、６ｂと、冷媒連絡管７、８とが接続されることによって、空気調和装置１の冷媒回路１０が構成されている。空気調和装置１は、上記のように、主として、圧縮機２１、放熱器又は蒸発器としての室外熱交換器２３、膨張機３８、蒸発器又は放熱器としての室内熱交換器６２ａ、６２ｂとが接続されることによって構成される冷媒回路１０を有している。尚、ここでは、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うことが可能な冷媒回路１０を例として挙げているが、これに限定されるものではなく、冷房運転のみや暖房運転のみを行うことが可能な冷媒回路であってもよい。
【００８８】
＜制御部＞
空気調和装置１は、室内側制御部６７ａ、６７ｂと室外側制御部３７とから構成される制御部９によって、室外ユニット２及び室内ユニット６ａ、６ｂの各機器の制御を行うことができるようになっている。すなわち、室内側制御部６７ａ、６７ｂと室外側制御部３７との間を接続する伝送線９１とによって、冷房運転や暖房運転を含む空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部９が構成されている。
【００８９】
制御部９は、図６に示すように、各種センサ５４ａ、５４ｂ、５５ａ、５５ｂ、５６〜６０、８９等の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁２１、２２、２５、２７ａ、２８、３１ｄ、３１ｅ、３３、３５、３８、５３ａ、６１ａ、６１ｂ、６５ａ、６５ｂ等を制御することができるように接続されている。
【００９０】
（２）空気調和装置の動作及び制御
次に、空気調和装置１の動作及び制御について、図１〜図７を用いて説明する。ここで、図７は、膨張機３８への冷凍機油の供給判定、膨張機停止制御、油戻し制御、及び、膨張機３８の再起動のフローチャートである。尚、以下に説明する空気調和装置１の動作及び制御は、制御部９によって行われる。
【００９１】
＜冷房運転＞
冷房運転時は、第１切換機構２２が図１の実線で示される冷房運転状態に切り換えられ、第２切換機構３３が図１の実線で示される中間熱交放熱状態に切り換えられる。また、インジェクション弁２７ａ、第１及び第２吸入戻し弁３１ｄ、３１ｅ、及び、室内膨張弁６１ａ、６１ｂは、開度調節される。また、第１切換機構２２が冷房運転状態に切り換えられるため、第２室外膨張弁２５及び中間熱交換器戻し弁５３ａが全閉される。さらに、膨張機３８を使用するため、第１室外膨張弁２８が全閉される。
【００９２】
この冷媒回路１０の状態において、冷凍サイクルの低圧の冷媒は、吸入冷媒管４１から圧縮機２１に吸入され、まず、低段圧縮機構２１ａによって冷凍サイクルの中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管４２に吐出される。そして、この低段圧縮機構２１ａから吐出された中間圧の冷媒は、中間圧側油分離器４４ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、中間圧側油分離器４４ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間圧側油戻し管４４ｂに流入し、中間圧側油戻し管４４ｂに設けられた中間圧側減圧機構４４ｃで減圧された後に、高段圧縮機構２１ｂの吸入側に送られる。次に、中間圧側油分離器４４ａにおいて冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、第２切換機構３３を通じて、冷媒の放熱器として機能する中間熱交換器３２に送られる。
【００９３】
この中間熱交換器３２に送られた中間圧の冷媒は、中間熱交換器３２において、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行うことで放熱する。
【００９４】
この中間熱交換器３２において放熱した中間圧の冷媒は、中間冷媒管逆止弁４２ａを通過した後に、インジェクション管２７から高段圧縮機構２１ｂに送られる中間圧の冷媒と合流することでさらに冷却される。このインジェクション管２７から冷媒のインジェクションがなされた中間圧の冷媒は、高段圧縮機構２１ｂに送られる。
【００９５】
この高段圧縮機構２１ｂに送られた中間圧の冷媒は、高段圧縮機構２１ｂに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機２１から吐出冷媒管４３に吐出される。ここで、圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構２１ａ、２１ｂによる二段圧縮動作によって、この冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。そして、この高段圧縮機構２１ｂから吐出された高圧の冷媒は、高圧側油分離器４５ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、高圧側油分離器４５ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、高圧側油戻し管４５ｂに流入し、高圧側油戻し管４５ｂに設けられた高圧側減圧機構４５ｃで減圧された後に、高段圧縮要素２１ｂの吸入側（すなわち、中間冷媒管４２）に送られる。次に、高圧側油分離器４５ａにおいて冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、第１切換機構２２を通じて、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器２３に送られる。
【００９６】
この室外熱交換器２３に送られた高圧の冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行うことで放熱する。
【００９７】
この室外熱交換器２３において放熱した高圧の冷媒は、ブリッジ回路２４の入口逆止弁２４ａを通じてレシーバ入口管４９に流入し、その一部がインジェクション管２７に分岐される。そして、インジェクション管２７を流れる高圧の冷媒は、インジェクション弁２７ａによって中間圧まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２６の蒸発側流路２６ｂに送られる。また、インジェクション管２７に分岐された後のレシーバ入口管４９を流れる高圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２６の放熱側流路２６ａに流入し、インジェクション管２７を流れる中間圧の冷媒と熱交換を行って放熱する。一方、インジェクション管２７を流れる中間圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２６の放熱側流路２６ａを流れる高圧の冷媒と熱交換を行って蒸発して、上記のように、中間冷媒管４２を流れる中間圧の冷媒に合流することになる。
【００９８】
このエコノマイザ熱交換器２６において放熱した高圧の冷媒は、膨張機３８に流入する。この膨張機３８に流入した高圧の冷媒は、膨張機構３８ａによって膨張した後に、膨張機３８から流出する。そして、膨張機構３８ａにおける冷媒の膨張によって発生した動力によって、膨張機用発電機３８ｂが回転駆動されて発電が行われる。すなわち、膨張機用発電機３８ｂは、発電機として駆動される回生駆動がなされる。そして、膨張機用発電機３８ｂにおいて発電された電力は、電源回路（図示せず）を介して、圧縮機２１の圧縮機用電動機２１ｃに供給される。これにより、商用電源から圧縮機用電動機２１ｃに供給される駆動電力を削減することができる。
【００９９】
膨張機３８において膨張した冷媒は、レシーバ２９に流入して、ガス冷媒と液冷媒とに気液分離される。そして、レシーバ２９において気液分離されたガス冷媒は、吸入戻し管３１の第１吸入戻し管３１ａに送られ、レシーバ２９において気液分離された液冷媒は、レシーバ出口管５０に送られる。
【０１００】
このレシーバ出口管５０に送られた液冷媒は、その一部が第２吸入戻し管３１ｂに分岐される。そして、第１及び第２吸入戻し管３１ａ、３１ｂに送られたガス冷媒及び液冷媒は、第１及び第２吸入戻し弁３１ｄ、３１ｅによって低圧まで減圧された後に、合流吸入戻し管３１ｃで合流して、熱回収熱交換器３０の蒸発側流路３０ｂに送られる。また、第２吸入戻し管３１ｂに分岐された後のレシーバ出口管５０を流れる液冷媒は、レシーバ出口管５０を流れる液冷媒は、熱回収熱交換器３０の放熱側流路３０ａに流入し、合流吸入戻し管３１ｃを流れる低圧の冷媒と熱交換を行って放熱する。一方、合流吸入戻し管３１ｃを流れる低圧の冷媒は、過冷却熱交換器３０の放熱側流路３０ａを流れる液冷媒と熱交換を行って蒸発して、吸入冷媒管４１を流れる低圧の冷媒に合流することになる。
【０１０１】
この熱回収熱交換器３０において放熱した液冷媒は、ブリッジ回路２４の出口逆止弁２４ｃ及び液冷媒連絡管７を通じて、室内膨張弁６１ａ、６１ｂに送られて、室内膨張弁６１ａ、６１ｂによって減圧されて低圧の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器６２ａ、６２ｂに送られる。
【０１０２】
この室内熱交換器６２ａ、６２ｂに送られた低圧の冷媒は、室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて、室内ファン６５ａ、６５ｂによって供給される室内空気と熱交換を行うことで蒸発する。
【０１０３】
この室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡管８及び第１切換機構２２を通じて、吸入冷媒管４１に送られ、吸入戻し管３１から送られる低圧の冷媒と合流した後に、再び、圧縮機２１に吸入される。
【０１０４】
＜暖房運転＞
暖房運転時は、第１切換機構２２が図１の破線で示される暖房運転状態に切り換えられ、第２切換機構３３が図１の破線で示される中間熱交蒸発状態に切り換えられる。また、インジェクション弁２７ａ、第１吸入戻し弁３１ｄ、及び、室内膨張弁６１ａ、６１ｂは、開度調節される。また、第１切換機構２２が暖房運転状態に切り換えられるため、第２吸入戻し弁３１ｅが全閉され、第２室外膨張弁２５及び中間熱交換器戻し弁５３ａが開度調節される。さらに、膨張機３８を使用するため、第１室外膨張弁２８が全閉される。
【０１０５】
この冷媒回路１０の状態において、冷凍サイクルの低圧の冷媒は、吸入冷媒管４１から圧縮機２１に吸入され、まず、低段圧縮機構２１ａによって冷凍サイクルの中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管４２に吐出される。そして、この低段圧縮機構２１ａから吐出された中間圧の冷媒は、中間圧側油分離器４４ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、中間圧側油分離器４４ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間圧側油戻し管４４ｂに流入し、中間圧側油戻し管４４ｂに設けられた中間圧側減圧機構４４ｃで減圧された後に、高段圧縮機構２１ｂの吸入側に送られる。次に、中間圧側油分離器４４ａにおいて冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、冷房運転時とは異なり、第２切換機構３３及び中間熱交換器バイパス管５１を通じて、中間熱交換器３２において放熱することなく、中間冷媒管４２の中間冷媒管逆止弁４２ａと高段圧縮要素２１ｂとの間の部分に送られる。
【０１０６】
この中間熱交換器３２をバイパスした中間圧の冷媒は、インジェクション管２７から高段圧縮機構２１ｂに送られる中間圧の冷媒と合流することで冷却される。このインジェクション管２７から冷媒のインジェクションがなされた中間圧の冷媒は、高段圧縮機構２１ｂに送られる。
【０１０７】
この高段圧縮機構２１ｂに送られた中間圧の冷媒は、高段圧縮機構２１ｂに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機２１から吐出冷媒管４３に吐出される。ここで、圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構２１ａ、２１ｂによる二段圧縮動作によって、この冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。そして、この高段圧縮機構２１ｂから吐出された高圧の冷媒は、高圧側油分離器４５ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、高圧側油分離器４５ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、高圧側油戻し管４５ｂに流入し、高圧側油戻し管４５ｂに設けられた高圧側減圧機構４５ｃで減圧された後に、高段圧縮要素２１ｂの吸入側（すなわち、中間冷媒管４２）に送られる。次に、高圧側油分離器４５ａにおいて冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、第１切換機構２２及びガス冷媒連絡管８を通じて、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器６２ａ、６２ｂに送られる。
【０１０８】
この室内熱交換器６２ａ、６２ｂに送られた高圧の冷媒は、室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて、室内ファン６５ａ、６５ｂによって供給される室内空気と熱交換を行うことで放熱する。
【０１０９】
この室内熱交換器６２ａ、６２ｂにおいて放熱した高圧の冷媒は、室内膨張弁６１ａ、６１ｂを通過した後に、液冷媒連絡管７及びブリッジ回路２４の入口逆止弁２４ｂを通じてレシーバ入口管４９に流入し、その一部がインジェクション管２７に分岐される。そして、インジェクション管２７を流れる高圧の冷媒は、インジェクション弁２７ａによって中間圧まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２６の蒸発側流路２６ｂに送られる。また、インジェクション管２７に分岐された後のレシーバ入口管４９を流れる高圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２６の放熱側流路２６ａに流入し、インジェクション管２７を流れる中間圧の冷媒と熱交換を行って放熱する。一方、インジェクション管２７を流れる中間圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２６の放熱側流路２６ａを流れる高圧の冷媒と熱交換を行って蒸発して、上記のように、中間冷媒管４２を流れる中間圧の冷媒に合流することになる。
【０１１０】
このエコノマイザ熱交換器２６において放熱した高圧の冷媒は、膨張機３８に流入する。この膨張機３８に流入した高圧の冷媒は、膨張機構３８ａによって膨張した後に、膨張機３８から流出する。そして、膨張機構３８ａにおける冷媒の膨張によって発生した動力によって、膨張機用発電機３８ｂが回転駆動されて発電が行われる。すなわち、膨張機用発電機３８ｂは、発電機として駆動される回生駆動がなされる。そして、膨張機用発電機３８ｂにおいて発電された電力は、電源回路（図示せず）を介して、圧縮機２１の圧縮機用電動機２１ｃに供給される。これにより、商用電源から圧縮機用電動機２１ｃに供給される駆動電力を削減することができる。
【０１１１】
膨張機３８において膨張した冷媒は、レシーバ２９に流入して、ガス冷媒と液冷媒とに気液分離される。そして、レシーバ２９において気液分離されたガス冷媒は、吸入戻し管３１の第１吸入戻し管３１ａに送られ、レシーバ２９において気液分離された液冷媒は、レシーバ出口管５０に送られる。
【０１１２】
第１吸入戻し管３１ａに送られたガス冷媒及び液冷媒は、第１吸入戻し弁３１ｄによって低圧まで減圧された後に、合流吸入戻し管３１ｃを通じて、熱回収熱交換器３０の蒸発側流路３０ｂに送られる。また、レシーバ出口管５０を流れる液冷媒は、レシーバ出口管５０を流れる液冷媒は、熱回収熱交換器３０の放熱側流路３０ａに流入し、合流吸入戻し管３１ｃを流れる低圧の冷媒と熱交換を行って放熱する。一方、合流吸入戻し管３１ｃを流れる低圧の冷媒は、過冷却熱交換器３０の放熱側流路３０ａを流れる液冷媒と熱交換を行って蒸発して、吸入冷媒管４１を流れる低圧の冷媒に合流することになる。
【０１１３】
この熱回収熱交換器３０において放熱した液冷媒は、ブリッジ回路２４の第２室外膨張弁２５に送られるとともに、その一部が第２中間熱交換器戻し管５３に送られる。そして、第２中間熱交換器戻し管５３を流れる冷媒は、中間熱交換器戻し弁５３ａによって低圧まで減圧された後に、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器３２に送られる。また、第２室外膨張弁２５に送られた冷媒は、第２室外膨張弁２５によって低圧まで減圧された後に、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器２３に送られる。
【０１１４】
この中間熱交換器３２に送られた低圧の冷媒は、中間熱交換器３２において、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行うことで蒸発する。また、この室外熱交換器２３に送られた低圧の冷媒も、室外熱交換器２３において、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行うことで蒸発する。そして、そして、この室外熱交換器２３において蒸発した低圧の冷媒は、第１切換機構２２を通じて、吸入冷媒管４１に送られて、中間熱交換器３２において蒸発した低圧の冷媒と合流した後に、再び、圧縮機２１に吸入される。
【０１１５】
＜膨張機への冷凍機油の供給＞
上記の冷房運転や暖房運転時には、膨張機３８と圧縮機２１との間に接続された膨張機用給油管８７及び膨張機用油戻し管８８によって、膨張機３８への冷凍機油の供給がなされており、これにより、膨張機構３８ａ等の潤滑が行われている。すなわち、圧縮機油溜まり部７０ａに貯留されている冷凍機油は、膨張機用給油管８７を通じて圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機３８の膨張機構３８ａに供給され、膨張機構３８ａの摺動部分を通じて膨張機油溜まり部８０ａに貯留される。その後、膨張機油溜まり部８０ａに貯留された冷凍機油は、膨張機用油戻し管８８を通じて膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻るようになっている。
【０１１６】
しかし、過渡運転や過負荷運転によって、冷媒とともに冷凍機油が圧縮機２１から冷媒回路１０内に大量に吐出されると、圧縮機油溜まり部７０ａに貯留された冷凍機油の量が非常に少なくなる。そうすると、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機用給油管８７を通じて膨張機構３８ａに冷凍機油を供給することができなくなるため、無給油状態で膨張機３８の運転が行われることになり、膨張機構３８ａの摺動部分の異常摩耗等の不具合が発生するおそれがある。また、このような不具合が発生すると、膨張機構３８ａの異常摩耗によって発生するゴミが膨張機用油戻し管８８を通じて圧縮機２１に侵入してしまい、圧縮機２１を損傷させるおそれもある。
【０１１７】
このため、このような不具合の発生を抑えるために、膨張機用給油管８７を通じて圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定できるようにする必要がある。
【０１１８】
そこで、ここでは、膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻る冷凍機油の温度である膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒと、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度Ｔｅとに基づいて、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されているかどうかを判定するようにしている。以下、膨張機３８への冷凍機油の供給判定について、これに続いて行う膨張機停止制御、油戻し制御、及び、膨張機３８の再起動も含めて、図７を用いて詳細に説明する。
【０１１９】
−温度検出−
上記の冷房運転時や暖房運転時において、まず、制御部９は、ステップＳＴ１において、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒ及び蒸発温度Ｔｅを検出する。ここで、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒは、膨張機用油戻し管８８に設けられた膨張機油戻温度センサ８９によって検出される。蒸発温度Ｔｅは、冷房運転時において、室内熱交温度Ｔｒｈｘを検出する室内熱交温度センサ５４ａ、５４ｂによって検出され、暖房運転時において、室外熱交温度Ｔｏｈｘを検出する室外熱交温度センサ５６によって検出される。また、蒸発温度Ｔｅは、吸入圧力センサ５８によって検出される低圧の冷媒の圧力Ｐｓを冷媒の飽和温度に換算した温度値が使用される（この場合には、冷房運転時及び暖房運転時の両方に使用可能）。
【０１２０】
そして、ステップＳＴ１において、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒ及び蒸発温度Ｔｅを検出したら、以下のステップＳＴ２の処理に移行する。
【０１２１】
−膨張機への冷凍機油の供給不足判定−
次に、制御部９は、ステップＳＴ２において、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒと蒸発温度Ｔｅとに基づいて、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されているかどうかを判定する。
【０１２２】
ここで、膨張機３８の潤滑のための構成（すなわち、膨張機用給油管８７及び膨張機用油戻し管８８を有する構成）では、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われている場合には、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機３８に供給された冷凍機油が膨張機構３８ａの摺動部分を通じて膨張機油溜まり部８０ａに溜まり、その後、膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻る。しかし、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われていない場合には、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機３８に冷凍機油が供給されなくなるため、膨張機油溜まり部８０ａに冷凍機油が溜まらなくなり、膨張機構３８ａの摺動部分を通じて膨張機油溜まり部８０ａに漏れる冷媒が、膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻ることになる。
【０１２３】
そして、本願発明者らは、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われている場合と正常に行われていない場合における膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻る流体（ここでは、冷凍機油や冷媒）の温度（ここでは、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒ）の違いに着目した。すなわち、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われている場合には、膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻る流体（ここでは、冷凍機油）の温度（膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒ）は、圧縮機２１の吸入側を流れる冷媒の飽和温度（すなわち、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度）よりも高い温度になる。一方で、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われていない場合には、膨張機油溜まり部８０ａから圧縮機２１の吸入側に戻る流体（ここでは、冷媒）は、圧縮機２１の吸入側を流れる冷媒とほぼ同じ圧力まで低下しているため、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われている場合の冷凍機油の温度に比べて低く、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度Ｔｅに近い温度になる。
【０１２４】
このように、ステップＳＴ２における圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されているかどうかの判定は、上記のような知見を利用したものである。
【０１２５】
そして、ここでは、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒと蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴが所定の閾温度差ΔＴｓ以下の場合に、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されていないものと判定するようにしている。すなわち、ここでは、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒと蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴが、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われている場合に比べて、膨張機３８への冷凍機油供給が正常に行われていない場合のほうが小さくなることを利用して、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒと蒸発温度Ｔｅとの温度差ΔＴと閾温度差ΔＴｓとの比較を行うことによって、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されているかどうかを判定するようにしている。
【０１２６】
これにより、ここでは、膨張機用給油管８７を通じて圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されているかどうかを適切に判定することができる。また、この判定によって、圧縮機２１内の冷凍機油の貯留量が低下していることも検知することができる。また、ここでは、上記のように、膨張機油戻温度センサ８９を膨張機用油戻し管８８に設けているため、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒを正確に検出することができる。
【０１２７】
そして、ステップＳＴ２において、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されていないものと判定された場合には、以下のステップＳＴ３の処理に移行する。
【０１２８】
−膨張機停止制御−
次に、制御部９は、ステップＳＴ３において、膨張機３８を停止させる膨張機停止制御を行う。すなわち、ここでは、ステップＳＴ２において、圧縮機油溜まり部７０ａから膨張機構３８ａに冷凍機油が供給されていないものと判定された場合に、膨張機３８を停止させるようにしている。
【０１２９】
これにより、無給油状態で膨張機３８の運転が行われる時間を極力短くして、膨張機構３８ａの摺動部分の異常摩耗等の不具合が発生することを防ぐことができる。また、膨張機構３８ａの異常摩耗によって発生するゴミが膨張機用油戻し管８８を通じて圧縮機２１に侵入して圧縮機２１を損傷させることも防ぐことができる。
【０１３０】
そして、ステップＳＴ３において、膨張機３８を停止させる場合には、以下のステップＳＴ４の処理も行う。
【０１３１】
−油戻し制御−
次に、制御部９は、ステップＳＴ４において、膨張機３８をバイパスする膨張弁である第１室外膨張弁２８を開けて冷媒回路１０に分散した冷凍機油を圧縮機２１に戻す油戻し制御を行う。すなわち、ここでは、ステップＳＴ３の膨張機停止制御を行うだけでなく、膨張機３８をバイパスする第１室外膨張弁２８を開けて油戻し制御を行うことによって、圧縮機２１から冷媒とともに冷媒回路１０内に大量に吐出されて冷媒回路１０内に分散した冷凍機油を圧縮機２１に戻すようにしている。具体的には、冷媒回路１０内の冷媒の循環流量を一時的に増加させるために、膨張機３８を停止した状態で第１室外膨張弁２８を全開に近い開度に設定するとともに、圧縮機２１の回転数を最大回転数に近い回転数まで大きくする運転を所定時間だけ行う。
【０１３２】
これにより、圧縮機２１内の冷凍機油の貯留量（すなわち、圧縮機油溜まり部７０ａに貯留される冷凍機油の量）が多くなり、膨張機構３８ａへの冷凍機油の供給を行うことができる状態を回復することができる。
【０１３３】
そして、ステップＳＴ４において、油戻し制御を行った後は、以下のステップＳＴ５の処理に移行する。
【０１３４】
−膨張機の再起動−
次に、制御部９は、ステップＳＴ５において、膨張機３８を再起動する膨張機再起動制御を行う。すなわち、ここでは、ステップＳＴ４の油戻し制御後に膨張機再起動制御を行う。具体的には、膨張機３８を起動し、膨張機３８をバイパスする第１室外膨張弁２８を全閉する制御を行う。
【０１３５】
これにより、膨張機構３８ａへの冷凍機油供給を正常に行いながら膨張機３８の運転を再開することができる。
【０１３６】
（３）変形例１
上記実施形態（図１参照）においては、膨張機油戻り温度Ｔｅｐｒを検出する膨張機油戻温度センサ８９を膨張機用油戻し管８８に設けるようにしているが、これに限定されるものではない。
【０１３７】
例えば、図４に二点鎖線で図示しているように、膨張機油戻温度センサ８９を膨張機ケーシング８０の底部に設けるようにしてもよい。
【０１３８】
この場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３９】
（４）変形例２
上記実施形態及び変形例１（図１参照）においては、二段圧縮型の圧縮機２１によって二段圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１０を有する空気調和装置１に対して本発明を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。
【０１４０】
例えば、図８に示すように、単段圧縮型の圧縮機１２１によって単段圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１１０を有する空気調和装置１０１に対して本発明を適用してもよい。ここでは、低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する圧縮機構１２１ａを有する圧縮機１２１が、上記実施形態と同様に、圧縮機油溜まり部７０ａが形成された圧縮機ケーシング７０に収容された構成が採用されている。また、ここでは、圧縮機として単段圧縮型の圧縮機１２１が採用されるため、室外ユニット１０２においては、中間熱交換器等の二段圧縮式冷凍サイクルに特有の機器や配管が省略される。
【０１４１】
この場合であっても、上記実施形態及び変形例１と同様の作用効果を得ることができる。
【０１４２】
（５）変形例３
上記実施形態及び変形例１、２（図４、５参照）においては、膨張機３８として、二段膨張型の膨張機構３８ａを有する構成を採用しているが、これに限定されるものではない。
【０１４３】
例えば、ここでは図示しないが、膨張機３８として、単段膨張型の膨張機構を有する構成を採用してもよい。
【０１４４】
この場合であっても、上記実施形態及び変形例１、２と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが接続されることによって構成される冷媒回路を備えた冷凍装置に対して、広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１、１０１      空気調和装置（冷凍装置）
１０、１１０    冷媒回路
２１、１２１    圧縮機
２３            室外熱交換器（放熱器、蒸発器）
２８            第１室外膨張弁（膨張弁）
３８            膨張機
３８ａ          膨張機構
６２ａ、６２ｂ  室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
７０            圧縮機ケーシング
７０ａ          圧縮機油溜まり部
８０            膨張機ケーシング
８０ａ          膨張機油溜まり部
８７            膨張機用給油管
８８            膨張機用油戻し管
８９            膨張機油戻温度センサ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４７】
【特許文献１】特開２０１１−２１４７７８号公報
【図１】
2014119124.tif 000003
【図２】
2014119124.tif 000004
【図３】
2014119124.tif 000005
【図４】
2014119124.tif 000006
【図５】
2014119124.tif 000007
【図６】
2014119124.tif 000008
【図７】
2014119124.tif 000009
【図８】
2014119124.tif 000010