(57)【要約】  冷凍サイクル装置（２００）は、冷媒が、圧縮機（１）、油分離器（２）、第１熱交換器（３）、減圧装置（４）、第２熱交換器（５）、の順に循環し圧縮機（１）に戻る冷媒回路（３０）を備える。冷凍サイクル装置（２００）は、さらに、冷凍機油を貯留する油溜め部（６）と、油分離器（２）と油溜め部（６）とを接続し、油分離器（２）で分離された冷凍機油を油溜め部（６）に送る第１配管（２１）と、油溜め部（６）と圧縮機（１）の吸入側とを接続する第２配管（２２）と、第２配管（２２）が油溜め部（６）に接続される位置より低い位置において、油溜め部（６）と圧縮機（１）の吸入側とを接続する第３配管（２３）と、油分離器（２）で分離された冷凍機油を加熱するヒーター（１０）とを備える。
2019111341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、圧縮機、油分離器、第１熱交換器、減圧装置、第２熱交換器、の順に循環し前記圧縮機に戻る冷媒回路と、
冷凍機油を貯留する油溜め部と、
前記油分離器と前記油溜め部とを接続し、前記油分離器で分離された冷凍機油を前記油溜め部に送る第１配管と、
前記油溜め部と前記圧縮機の吸入側とを接続する第２配管と、
前記第２配管が前記油溜め部に接続される位置より低い位置において、前記油溜め部と前記圧縮機の吸入側とを接続する第３配管と、
前記油分離器で分離された冷凍機油を加熱するヒーターとを備える、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記油溜め部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度が規定温度より低い場合に前記冷凍機油を加熱するように前記ヒーターを制御する制御装置とをさらに備える、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記油溜め部に貯留された液体の油濃度を検出する油濃度センサと、
前記油濃度センサの検出油濃度に応じて前記冷凍機油を加熱するように前記ヒーターを制御する制御装置とをさらに備える、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記第２配管は、前記油溜め部の上底面と前記圧縮機の吸入側配管とを接続し、
前記第３配管は、前記油溜め部の下底面と前記圧縮機の吸入側配管とを接続し、
前記ヒーターは、前記油溜め部において前記油溜め部の高さ方向中心よりも前記第３配管の取付位置寄りに設置される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記ヒーターは、前記第１配管に設置される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記第３配管に設けられる流量調整弁をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍サイクル装置に関し、特に、圧縮機からの冷媒ガスから冷凍機油を分離する油分離器を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置には、圧縮機において冷凍機油の枯渇が懸念される運転を回避するために、圧縮機が吐出する冷媒ガスから冷凍機油を分離する油分離器が設置されている機種がある。しかし、定常運転時に圧縮機に多量の油を返すと、圧縮機内で油が過充填となり、性能低下が生じる課題がある。そこで特開２００８−１３９００１号公報（特許文献１）に開示された冷凍サイクル装置では、油溜め容器を設け、定常運転等では余剰油を滞留させ、油枯渇運転時では、油溜め容器に貯めた余剰油を圧縮機へ流入させる。【０００３】
この冷凍サイクル装置は、圧縮機の吐出側に接続された油分離器と、油分離器に連通し、油分離器で分離された冷凍機油を貯留させるための油溜め容器と、油溜め容器と圧縮機の吸入側とに接続され且つ開閉弁を有して油溜め容器の冷凍機油を圧縮機の吸入側に戻す接続管とを有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行なう冷媒回路を備える。【０００４】
油溜め容器は、密閉された容器を構成し、油流入管によって油分離器に接続されている。油溜め容器は、油分離器の下方に配置されている。そして、油溜め容器は、油分離器で分離された冷凍機油がその自重で油流入管を通って流入するように構成されている。つまり、余剰油回収機構は、圧縮機から流出して油分離器で分離された冷凍機油の全てを油溜め容器に回収するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３９００１号公報（請求項１および段落００４４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
油溜め容器を設けると、低温外気時には油に冷媒が溶け込んでしまい、油濃度が薄くなって圧縮機で油枯渇が生じる。圧縮機停止中は特にこの現象が顕著であり、油溜めがあっても油枯渇を完全に防ぐことはできない。【０００７】
上記特開２００８−１３９００１号公報に開示された冷凍サイクル装置は、停止中に油分離器および油溜め容器内の冷凍機油に溶け込む冷媒を抑制できず、油溜め容器内の液体の油濃度が低下するという問題がある。また、圧縮機起動時等には、運転中に圧縮機から吐出された油濃度の低い混合液が油溜め容器に流入し、油溜め容器内の液体の油濃度が低下するという問題がある。油溜め部から油濃度の低い混合液が圧縮機に流入すると、圧縮機中で油が枯渇状態となり、圧縮機の信頼性が低下する恐れがある。【０００８】
また、油溜め容器に冷凍機油が貯留されているとき、冷凍機油に冷媒が溶けこむことで冷媒回路中の冷媒量が低下する。そのために冷媒回路中の冷媒量が適正冷媒量以下となり冷凍サイクルの性能が低下する。冷媒回路中の冷媒量を適正冷媒量に保とうとすると、冷媒回路に封入する冷媒量が増加してしまうという問題もある。【０００９】
また、油溜め容器内の冷凍機油に冷媒が溶け込むと、体積が増加し、油溜め容器でオーバーフローが生じるおそれがある。油溜め容器でオーバーフローが生じると、油分離器において油分離率低下が生じ、冷凍サイクルの性能及び圧縮機の信頼性が低下してしまう。【００１０】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、油溜め容器内の冷凍機油の濃度を保ち、圧縮機における油枯渇を防ぐことが可能な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】
【００１１】
本開示は、冷凍サイクル装置に関する。冷凍サイクル装置は、冷媒が、圧縮機、油分離器、第１熱交換器、減圧装置、第２熱交換器、の順に循環し圧縮機に戻る冷媒回路と、冷凍機油を貯留する油溜め部と、油分離器と油溜め部とを接続し、油分離器で分離された冷凍機油を油溜め部に送る第１配管と、油溜め部と圧縮機の吸入側とを接続する第２配管と、第２配管が油溜め部に接続される位置より低い位置において、油溜め部と圧縮機の吸入側とを接続する第３配管と、油分離器で分離された冷凍機油を加熱するヒーターとを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、油分離器で分離された冷凍機油を加熱するヒーターによって、油溜めに貯留される液の油濃度が低下するのを防ぐことができるため、圧縮機に油枯渇が生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【図２】油分離器２および油溜め部６の間の接続を詳細に示した部分拡大図である。
【図３】ヒーター１０の設置位置の変形例を示す図である。
【図４】制御装置１００が実行する弁とヒーターの制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【図６】制御装置１０１が実行する弁とヒーターの制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】規定油濃度について説明するための図である。
【図８】混合液中の油濃度と圧力および温度との関係を示す図である。
【図９】実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
（冷凍サイクル装置の構成）
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図１に示す冷凍サイクル装置２００は、冷媒が、圧縮機１、油分離器２、第１熱交換器３（高圧側）、減圧装置４、第２熱交換器５（低圧側）、の順に循環し圧縮機１に戻る冷媒回路３０を備える。冷媒回路３０の各要素は、配管３１〜３５によって接続される。
【００１６】
冷凍サイクル装置２００は、さらに、冷凍機油を貯留する油溜め部６と、第１配管２１、第２配管２２、第３配管２３と、油分離器２で分離された冷凍機油を加熱するヒーター１０とを備える。
【００１７】
第１配管２１は、油分離器２と油溜め部６とを接続し、油分離器２で分離された冷凍機油を油溜め部６に送る。第２配管２２は、油溜め部６と圧縮機１の吸入側の低圧配管３５とを接続する。第３配管２３は、第２配管２２が油溜め部６に接続される位置より低い位置において、油溜め部６と低圧配管３５とを接続する。
【００１８】
冷凍サイクル装置２００は、さらに、油溜め部６の温度を検出する温度センサ５０と、温度センサ５０の検出温度が規定温度より低い場合に冷凍機油を加熱するようにヒーター１０を制御する制御装置１００とを備える。
【００１９】
冷凍サイクル装置２００は、さらに、第３配管２３に設けられる返油量調整弁１３を備える。返油量調整弁１３は、油溜め部６から圧縮機１に返される冷凍機油の流量を調整する弁である。
【００２０】
返油管である第１配管２１を経由して油分離器２から油溜め部６に混合液が流入し、油溜め部６からは返油管である第３配管２３および返油量調整弁１３を経由して圧縮機１に冷凍機油が戻され、また油溜め部６からはガス抜き配管である第２配管２２を経由して圧縮機１に冷媒ガスが戻される。実施の形態１では、油溜め部６にはヒーター１０が設けられ、冷凍機油に溶け込んだ冷媒をガス化させる。
【００２１】
図２は、油分離器２および油溜め部６の間の接続を詳細に示した部分拡大図である。図１、図２を参照して、油分離器２は、圧縮機１と高圧側の第１熱交換器３との間に配管３１，３２で接続される。油溜め部６の上底面６Ｕは、油分離器２と第１配管２１によって接続される。油溜め部６の上底面６Ｕはまた、圧縮機１と低圧側の第２熱交換器５との間の低圧配管３５に、第２配管２２によって接続される。油溜め部６の下底面６Ｌは、油抜き配管である第３配管２３によって、圧縮機１と低圧側の第２熱交換器５の間の低圧配管３５に接続される。
【００２２】
油溜め部６は、油分離器２よりも下方に設置される。これにより、油分離器２中の液体は重力によって第１配管２１を経由して油溜め部６に流入する。
【００２３】
第１配管２１の一端は、油溜め部６の上底面６Ｕに接続される。第１配管２１の他方端は、地面に対し、Ｙ≦Ｈ≦Ｙ＋（Ｘ−Ｙ）／２の高さＨの位置に接続される。Ｘは地面（室外機底面）と油分離器２の上端との距離を示す。Ｙは地面（室外機底面）と油分離器２の下端との距離を示す。
【００２４】
また、加熱用のヒーター１０は、油溜め部６の筐体に接続されたガス抜き用の第２配管２２の接続位置よりも油抜き用の第３配管２３の接続位置に近い位置に設置されている。
【００２５】
第２配管２２は、油溜め部６の上底面６Ｕと低圧配管３５とを接続する。第３配管２３は、油溜め部６の下底面６Ｌと低圧配管３５とを接続する。ヒーター１０は、油溜め部６において油溜め部６の高さ方向中心よりも第３配管２３の取付位置寄りに設置される。すなわち、油溜め部６の筐体の高さＫ０に対し、２分の１の高さＫ１よりもヒーター１０の設置位置は低い。
【００２６】
図３は、ヒーター１０の設置位置の変形例を示す図である。図２に示したように油溜め部６の側面に設置する代わりに、図３に示すようにヒーター１０を第１配管２１に設置しても良い。ヒーター１０によって第１配管２１を通過する混合液が加熱されると、溶け込んでいた冷媒がガスとなり、第２配管２２から放出される。
【００２７】
（用語の定義）
冷凍サイクル装置２００の動作の説明の前に、本明細書において用いられるいくつかの用語について説明する。
【００２８】
「混合液」は、冷凍機油中に冷媒が寝込んだ（溶け込んだ）状態の液体である。
「余剰油」は、圧縮機１における適正油量に対して余剰となった冷凍機油である。冷凍サイクル装置内に封入された冷凍機油は、運転状態に応じて、圧縮機１が必要とする油量（適正油量）が変化する。特に、過渡時（過渡的にアクチュエータの変化が生じる運転：例、起動時や除霜運転時）と安定時とを比較すると、安定時のほうが適正油量が少ない。このため、過渡時を考慮して冷凍機油が封入されていた場合、安定時には適正油量に対して冷凍機油が余る。この余った冷凍機油を余剰油と言う。
【００２９】
「オーバーフロー」は、配管２１から油溜め部６に流入した混合液の流量が、配管２３へ流出する流量よりも多い場合に油溜め部６から混合液があふれ、油分離器２の液面が上昇することを言う。オーバーフロー時には、極端に油分離器２の油と冷媒の分離効率が低下する。
【００３０】
「油回収運転」は、油枯渇が懸念されない場合、例えば圧縮機１に十分冷凍機油がある場合に、冷凍機油を油溜め部６に貯留させる運転である。
【００３１】
「返油運転」は、油枯渇が懸念される場合、例えば起動時やデフロスト運転時などの圧縮機１の運転周波数が急激に変化する場合に、油溜め部６に貯留された油を圧縮機１に返す運転である。
【００３２】
（冷凍サイクル装置の動作説明）
図４は、制御装置１００が実行する弁とヒーターの制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、冷凍サイクル装置２００の全体の制御を行なうメインルーチンから、一定時間ごとまたは起動条件が成立するごとに呼び出されて実行される。
【００３３】
図１、図４を参照して、制御装置１００は、動作を開始するとステップＳ１において、温度センサ５０を用いて油溜め部６の温度を検出する。
【００３４】
続いて、ステップＳ２において、制御装置１００は、規定温度と油溜め部６の温度とを比較する。規定温度＜油溜め部の温度の場合（Ｓ２でＮＯ）、ステップＳ４において制御装置１００は、ヒーター１０をＯＦＦとし、制御はメインルーチンに戻る。
【００３５】
規定温度≧油溜め部の温度の場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ステップＳ３において制御装置１００は、ヒーター１０をＯＮにし、ステップＳ５において冷凍サイクル装置２００の運転条件を検知する。この運転条件には、圧縮機１の運転周波数も含まれている。
【００３６】
ステップＳ５に続いて、ステップＳ６では、制御装置１００は、圧縮機１の運転周波数の増加量と規定変化量とを比較する。圧縮機１の運転周波数が規定変化量以上増加した場合（Ｓ６でＹＥＳ）、圧縮機１において多くの冷凍機油が必要とされるため、ステップＳ７において制御装置１００は、運転モードを返油運転モードに設定し、返油量調整弁１３の開度を大とする。
【００３７】
返油運転モードでは、図１の圧縮機１から吐出されたガス冷媒と混合液は油分離器２に流入する。ガス冷媒と混合液は、油分離器２内で分離され、ガス冷媒は高圧側の第１熱交換器３へ流出し、混合液は油溜め部６に流入する。油溜め部６内に流入した混合液は、油溜め部６の温度が規定温度以下の場合、油溜め部６内で、ヒーター１０により加熱される。すると、混合液内の冷媒がガス化し、混合液の油濃度が上昇する。ガス冷媒は、油溜め部６から第２配管２２を経て、圧縮機１と低圧側の第２熱交換器５の間の低圧配管３５に排出される。油濃度の高い混合液は、油溜め部６から油抜き配管である第３配管２３および返油量調整弁１３を経て、圧縮機１と低圧側の第２熱交換器５の間の低圧配管３５を通り、圧縮機１に供給される。
【００３８】
一方、図４のステップＳ６において圧縮機１の運転周波数の増加量が規定変化量より少ない場合（Ｓ６でＮＯ）、制御装置１００は、ステップＳ８において圧縮機１の周波数を検知する。ここで、周波数がゼロではなく、かつ圧縮機１の運転周波数の増加量が規定変化量未満の場合（Ｓ８でＮＯ）、圧縮機１での冷凍機油の必要量は通常量でよいので、ステップＳ９において制御装置１００は、運転モードを油回収運転モードに設定し、返油量調整弁１３の開度を小とする。この場合の開度は、ステップＳ７における返油量調整弁１３の開度よりも小さい。
【００３９】
油回収運転モードでは、図１の油分離器２で分離された混合液は、油溜め部６に流入する。油溜め部６に流入した混合液は、油溜め部６の温度が規定温度以下の場合、油溜め部６内でヒーター１０により加熱され、混合液内の冷媒がガス化し、混合液の油濃度（混合液内の冷媒量を減らす）が上昇する。混合液から排出されたガス冷媒は、第２配管２２を経由して圧縮機１と低圧側の第２熱交換器５の間の低圧配管３５に流入する。返油量調整弁１３が閉じているので、混合液は油溜め部６内の液面を上昇させる。油溜め部６内の上部に設置している第２配管２２まで液面が上昇すると、油溜め部６から第２配管２２を経由して混合液が排出される。混合液は、低圧配管３５を経て圧縮機１に流入する。
【００４０】
一方、図４のステップＳ８において圧縮機１の運転周波数がゼロである場合（Ｓ８でＹＥＳ）、ステップＳ１０において制御装置１００は返油量調整弁１３の開度を全閉とする。
【００４１】
圧縮機１が停止中であっても、油溜め部６の温度が規定温度以下の場合、油溜め部６内ではヒーター１０によって混合液が加熱される。すると、混合液内の冷媒がガス化し、混合液の油濃度が上昇する。ガス化した冷媒は、第２配管２２を通じて油溜め部６から排出され、低圧配管３５に流入する。
【００４２】
ステップＳ７，Ｓ９，Ｓ１０のいずれかにおいて返油量調整弁１３の開度が決定されたら、制御はメインルーチンに戻される。
【００４３】
以上説明したように、実施の形態１の冷凍サイクル装置によれば、以下の効果が得られる。
【００４４】
余剰油を油溜め部６に貯留させることで、圧縮機１の性能を向上させることができる。
停止中の油溜め部６における油濃度低下をヒーター１０によって抑制させるため、油濃度の高い混合液を圧縮機１に流入させることにより、圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
返油運転モード時に圧縮機１から吐出された油濃度の低い混合液が油溜め部内に流入しても、加熱することによって油濃度を上昇させてから圧縮機１に流入させることで圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
【００４６】
油溜め部６内に貯留された混合液の油濃度を上昇させ、溶け込んだ分の冷媒がガス抜き配管２２を通り、冷媒回路３０側へ戻されるため、冷媒回路３０への封入冷媒量を削減することができる。また冷媒量が少ない場合でも、最適冷媒量に近くなり、冷凍サイクル装置の性能が向上する。
【００４７】
油溜め部６内へ多量に混合液が貯留したとしても、混合液中の冷媒が気化し、ガス抜き配管から流出されるため、油溜め部６のオーバーフローを抑制させ、油分離器２の液面上昇を防ぐことができる。これにより、油分離器２の分離効率低下や油分離器２に過剰に貯留することによる圧縮機１における油枯渇を抑制することができる。
【００４８】
油回収運転モード時にガス抜き配管からガスを抜きながら油を回収することで、油回収時間を短縮することができる。
【００４９】
また、冷凍サイクル装置の性能がピーク値となる最適な冷媒量が存在するが、油溜め部６の油に溶けた冷媒量分、冷媒量が最適量からずれてしまう。そこで、溶けた冷媒量分を追加する必要があるが、油溜め部６を加熱することで、油に溶けた冷媒を追出すため、追加量を減らすことができ、封入冷媒量を削減することができる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態２では、温度センサに代えて油濃度センサを設置し、油溜め部の混合液の油濃度を油濃度センサによって検出する。
【００５１】
図５は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図５に示す冷凍サイクル装置２０１は、冷媒が、圧縮機１、油分離器２、第１熱交換器３、減圧装置４、第２熱交換器５、の順に循環し圧縮機１に戻る冷媒回路３０と、油溜め部６と、第１配管２１、第２配管２２、第３配管２３と、ヒーター１０と、返油量調整弁１３とを備える。これらについては、実施の形態１の冷凍サイクル装置２００と同様であるので説明は繰り返さない。
【００５２】
冷凍サイクル装置２００は、さらに、油溜め部６に貯留された液体の油濃度を検出する油濃度センサ５１と、油濃度センサ５１の検出油濃度に応じて冷凍機油を加熱するようにヒーター１０を制御する制御装置１０１とを備える。制御装置１０１は、油濃度センサ５１の検出した油濃度が規定油濃度より低い場合に冷凍機油を加熱するようにヒーター１０を制御する。制御装置１０１は、油溜め部６中の混合液の油濃度が規定油濃度となるように、ヒーター１０の加熱量を制御する。
【００５３】
油濃度センサ５１は、冷凍機油と液冷媒の混合液中の冷凍機油の濃度を検出するものであるが、混合液中の冷媒濃度を検出するものであっても良い。油濃度センサ５１としては、例えば、静電容量センサ、音速センサ、光学式センサなど、種々の方式によって濃度を検出するセンサを使用することができる。
【００５４】
図６は、制御装置１０１が実行する弁とヒーターの制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、冷凍サイクル装置２０１の全体の制御を行なうメインルーチンから、一定時間ごとまたは起動条件が成立するごとに呼び出されて実行される。
【００５５】
図５、図６を参照して、制御装置１００は、動作を開始するとステップＳ１Ａにおいて、油濃度センサ５１を用いて油溜め部６内の油濃度を検出する。
【００５６】
続いて、ステップＳ２Ａにおいて、制御装置１０１は、規定油濃度と油溜め部６の油濃度とを比較する。
【００５７】
図７は、規定油濃度について説明するための図である。図７に示すように、冷凍サイクル装置が冷房を行なう場合、暖房を行なう場合のいずれにおいても性能が極大となる油濃度Ｄ１，Ｄ２が存在する。例えば冷凍サイクルの冷媒回路３０への冷媒封入量が図７に示すように適正量からずれていた場合には、冷凍機油の温度を変化させることによって、適正な油濃度に調整できる場合がある。
【００５８】
図８は、混合液中の油濃度と圧力および温度との関係を示す図である。図８に示すように、同じ温度では、油濃度が高くなるほど圧力は低くなる。一方、同じ圧力では、温度が高いほど油濃度は高くなる。したがって、制御装置１０１は、油濃度を検出して、必要に応じてヒーター１０によって混合液の油濃度を調整する。
【００５９】
図６のステップＳ２Ａにおいて規定油濃度＜油溜め部の油濃度の場合（Ｓ２ＡでＮＯ）、ステップＳ４において制御装置１０１は、ヒーター１０をＯＦＦとし、制御はメインルーチンに戻る。
【００６０】
規定油濃度≧油溜め部の油濃度の場合（Ｓ２ＡでＹＥＳ）、ステップＳ３において制御装置１０１は、ヒーター１０をＯＮにし、ステップＳ５において冷凍サイクル装置２００の運転条件を検知する。この運転条件には、圧縮機１の運転周波数も含まれている。
【００６１】
ステップＳ５に続いて、ステップＳ６では、制御装置１００は、圧縮機１の運転周波数の増加量と規定変化量とを比較する。圧縮機１の運転周波数が規定変化量以上増加した場合（Ｓ６でＹＥＳ）、圧縮機１において多くの冷凍機油が必要とされるため、ステップＳ７において制御装置１００は、運転モードを返油運転モードに設定し、返油量調整弁１３の開度を大とする。
【００６２】
一方、圧縮機１の運転周波数の増加量が規定変化量より少ない場合（Ｓ６でＮＯ）、ステップＳ８において、制御装置１００は、圧縮機１の周波数を検知する。ここで、周波数がゼロではなく、かつ圧縮機１の運転周波数の増加量が規定変化量未満の場合（Ｓ８でＮＯ）、圧縮機１での冷凍機油の必要量は通常量でよいので、ステップＳ９において制御装置１００は、運転モードを油回収運転モードに設定し、返油量調整弁１３の開度を小とする。このときの開度は、ステップＳ７で設定される開度よりも小さい。
【００６３】
一方、圧縮機１の運転周波数がゼロである場合（Ｓ８でＹＥＳ）、ステップＳ１０において制御装置１００は返油量調整弁１３の開度を全閉とする。
【００６４】
ステップＳ７，Ｓ９，Ｓ１０のいずれかにおいて返油量調整弁１３の開度が決定されたら、制御はメインルーチンに戻される。
【００６５】
なお、ステップＳ７における返油運転モード、ステップＳ９における油回収運転モード、およびステップＳ１０における停止モードの冷媒と油の流れの詳細については、実施の形態１の場合と同様であるので、説明は繰り返さない。
【００６６】
なお、油濃度に基づいた加熱制御に加えて、外気温が低い時に加熱することを組み合わせても良い。
【００６７】
図９は、実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図９に示した冷凍サイクル装置２０１Ａは、図５に示した冷凍サイクル装置２０１に四方弁６０を追加したものである。
【００６８】
実施の形態２の変形例に係る冷凍サイクル装置２０１Ａでは、冷凍サイクル装置の運転状態に応じて規定油濃度を変化させる。
【００６９】
図７では、冷房と暖房では、性能が極大となる適正な使用冷媒量が異なることが示されている。このときの油溜め６中の油濃度の最適値も冷房と暖房では異なる。冷房と暖房を切替え可能な冷凍サイクル装置では、冷媒回路３０への冷媒封入量は、図７に示すように冷房と暖房の各適正量の中間に設定されることが多い。
【００７０】
すなわち、図７中の封入量は、出荷時に室外機に封入されている規定量の冷媒量である。暖房時の適正使用冷媒量は封入量よりも多く、冷房時の適正使用冷媒量は封入量よりも少ない。このとき、油濃度センサ５１で濃度を監視し、加熱量を調整すれば、冷房時適正量、暖房時適正量に冷媒使用量を調節することができる。
【００７１】
したがって、冷凍サイクル装置２０１Ａが冷房と暖房を切替えるような運転をした場合には、図６のステップＳ２Ａにおける規定油濃度を冷房運転と暖房運転との場合で切り替える。
【００７２】
内容積が高圧側熱交換器＜低圧側熱交換器となる運転を行なう場合の規定油濃度を濃度Ｄ１とし、高圧側熱交換器＞低圧側熱交換器となる運転を行なう場合の規定油濃度を濃度Ｄ２としたとき、規定油濃度Ｄ１＜規定油濃度Ｄ２となるように規定油濃度を設定する。
【００７３】
以上説明したように、実施の形態２および変形例の冷凍サイクル装置によれば、以下の効果が得られる。
【００７４】
温度から油濃度を推定するのではなく、油濃度を検知するため、圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
【００７５】
規定の濃度まで上昇させるために油濃度に基づいて適正な加熱量で加熱するため、加熱の消費電力を抑制することができる。
【００７６】
運転状態に応じて適正冷媒量は異なる。運転状態に応じて規定油濃度を変化させることによって、混合液中の冷媒の溶け込み量を調整し、冷媒回路３０中に冷媒を放出させることによって、運転状態に応じて性能を向上させることができる。
【００７７】
封入した冷媒量に対し、油濃度を適正値に管理できるため、油に溶け込む分の余分な量の冷媒を封入する必要がなくなり、冷媒量を削減することができる。
【００７８】
［他の変形例］
ヒーター１０の位置は、図３に示した変形例の他にも以下のような変形が考えられる。
【００７９】
たとえば、ヒーター１０の設置位置を油溜め部６の油抜き配管である第３配管２３の近くとすることができる（油が少ない場合でも確実に加熱できるように下側に設ける）。第３配管２３近くにヒーター１０を設置しているため、油溜め部６内の液面が低下しても混合液を加熱し、油濃度を向上させることができる。
【００８０】
この変形例では、油溜め部６内に十分に油を貯留できなかった場合でも、混合液が存在する箇所を加熱するため、加熱する効率が上昇し、消費電力の抑制をすることができる。また、油溜め部６に滞留する量が少ない場合でも、混合液を加熱し、油に寝込んでいる冷媒を排出できるようにすることで、油濃度を向上させ、圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
【００８１】
他の変形例として、油溜め部６のヒーター１０を圧縮機１の吐出配管に設置しても良い。圧縮機１から油溜め部６に至る途中で混合液中の冷媒を加熱してガスにすれば油は薄まらない。圧縮機１の吐出配管にヒーター１０を設置しても、吐出された油濃度の低い混合液を油溜め部６へ流入させる前に、混合液の油濃度を上昇させることができる。圧縮機１から吐出された濃度の低い混合液を油溜め部に流入させる前に、油濃度上昇させることで、圧縮機１の信頼性を向上させることができる。
【００８２】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８３】
１  圧縮機、２  油分離器、３  第１熱交換器、４  減圧装置、５  第２熱交換器、６  油溜め部、６Ｌ  下底面、６Ｕ  上底面、１０  ヒーター、１３  返油量調整弁、２１  第１配管、２２  第２配管、２３  第３配管、３０  冷媒回路、３１，３２  配管、３５  低圧配管、５０  温度センサ、５１  油濃度センサ、６０  四方弁、１００，１０１  制御装置、２００，２０１，２０１Ａ  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月29日(2020.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、圧縮機、油分離器、第１熱交換器、減圧装置、第２熱交換器、の順に循環し前記圧縮機に戻る冷媒回路と、
冷凍機油を貯留する油溜め部と、
前記油分離器と前記油溜め部とを接続し、前記油分離器で分離された冷凍機油を前記油溜め部に送る第１配管と、
前記油溜め部と前記圧縮機の吸入側とを接続する第２配管と、
前記第２配管が前記油溜め部に接続される位置より低い位置において、前記油溜め部と前記圧縮機の吸入側とを接続する第３配管と、
前記油分離器で分離された冷凍機油を加熱するヒーターとを備え、
前記油溜め部の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度が規定温度より低い場合に前記冷凍機油を加熱するように前記ヒーターを制御する制御装置とをさらに備える、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第２配管は、前記油溜め部の上底面と前記圧縮機の吸入側配管とを接続し、
前記第３配管は、前記油溜め部の下底面と前記圧縮機の吸入側配管とを接続し、
前記ヒーターは、前記油溜め部において前記油溜め部の高さ方向中心よりも前記第３配管の取付位置寄りに設置される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記ヒーターは、前記第１配管に設置される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記第３配管に設けられる流量調整弁をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
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