(57)【要約】  冷凍サイクル装置（１００）は、冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機（１０１）と、圧縮機（１０１）の潤滑油が混入した冷媒を滞留させると共に気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機（１０１）に送出する冷媒滞留容器（１０５）と、冷媒滞留容器（１０５）に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬送する冷媒搬送ポンプ（１０７）と、冷媒搬送ポンプ（１０７）によって冷媒滞留容器（１０５）から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、該気体冷媒を前記潤滑油とともに圧縮機（１０１）に供給する内部熱交換器（１０８）とを有する。冷媒搬送ポンプ（１０７）が、冷媒滞留容器（１０５）に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬送していることから、安定した動作が可能になる。
2013080350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させると共に気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させ、該気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する気化装置と、
を有する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記気化装置に流入する前記冷媒の温度を計測する入口側温度センサと、
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する出口側温度センサと、
前記出口側温度センサが計測した温度と前記入口側温度センサが計測した温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサが計測した圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度センサが計測した温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記搬送装置は、液体を搬送する搬送ポンプから構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒をノズル部から噴射することにより負圧を発生させ、前記負圧を利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している混合流体を吸引するエジェクタから構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒を膨張させるときに生ずる膨張エネルギーを利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している前記混合流体を吸引する膨張機から構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記搬送装置を流れる前記混合流体の流量を調節する流量調整弁をさらに備える、請求項５又は６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記圧縮機より送出された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器より送出された前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁より送出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
をさらに有し、
前記冷媒滞留容器は、前記蒸発器より送出された前記冷媒を、前記気体冷媒と、前記液体冷媒及び前記潤滑油とに分離させる、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記気化装置は、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒との熱交換により、前記搬送装置によって搬送されている前記混合流体の温度を上昇させる熱交換器から構成されている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置を備える設備機器。
【請求項１１】
前記設備機器は、空間の温度を調和する空気調和装置から構成されている請求項１０に記載の設備機器。
【請求項１２】
供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
を有する冷凍サイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置、設備機器、及び冷凍サイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置は、循環する冷媒が、気体から液体、或いは液体から気体に相変化するときの吸熱と放熱を利用して冷風等を生成する。特許文献１は、このような冷凍サイクル装置の一例を開示する。【０００３】
下記特許文献１に記載の冷凍サイクル装置は、冷媒を一時的に蓄えると共に気体冷媒と液体冷媒とを分離し、気体冷媒のみを圧縮機に戻すアキュムレータ（冷媒貯留容器、気液分離器）を備えている。アキュムレータ内には、圧縮機より吐出されて冷媒回路内を還流してきた潤滑油と液体冷媒との混合流体が貯留される。この混合流体を放置すると、圧縮機の潤滑油が不足するおそれがある。この問題を解決するため、下記特許文献１には、その実施例４において、アキュムレータ中の混合流体を気化して、圧縮機に戻す返油回路を備える冷凍サイクル装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−５１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の変油回路を備える冷凍サイクル装置においては、アキュムレータに貯留している混合流体の液面が高いほど、返油回路を流れる混合流体の流量が多くなり、液面が低いほど、返油回路を流れる冷媒の流量が少なくなる。一方、混合流体の液面が、圧縮機よりも低くなった場合には、返油回路を混合流体が流れなくなる。このため、圧縮機に潤滑油が戻らなくなってしまう。この場合、圧縮機内の潤滑油が枯渇し、圧縮機の動作が不安定となり、ひいては冷凍サイクル装置の動作が不安定となるおそれがある。
冷凍サイクル装置のこの不安定性は、その冷凍サイクル装置を使用する空気調和装置、給湯機、冷水機等の設備機器の安定動作をも阻害するおそれがある。【０００６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、安定した動作が可能な冷凍サイクル装置、それを用いた設備機器、及び冷凍サイクル方法を提供することを目的する。
また、本発明は、貯留している混合流体中の潤滑油を圧縮機まで安定して戻すことができる冷凍サイクル装置、設備機器、及び冷凍サイクル方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させると共に気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させ、該気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する気化装置と、
を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の冷凍サイクル装置、設備機器、及び冷凍サイクル方法は、冷媒滞留容器に滞留している液体冷媒と潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置、又は液体冷媒を搬出する搬送工程を有していることから、安定した動作が可能となるとともに、貯留している混合流体中の潤滑油を圧縮機まで安定して戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を示す模式図である。
【図２】実施の形態１に係る空気調和装置の制御ユニットのブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る空気調和装置の動作を説明するためのモリエル線図である。
【図４】実施の形態１に係る空気調和装置の動作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に係る空気調和装置を示す模式図である。
【図６】エジェクタの断面図、及びエジェクタの入口からの距離と圧力との関係を示した図である。
【図７】実施の形態２に係る空気調和装置の動作を説明するためのモリエル線図である。
【図８】実施の形態２に係る空気調和装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】実施の形態３に係る空気調和装置を示す模式図である。
【図１０】冷媒貯留容器の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置１００を備える空気調和装置１０について図１〜図４を用いて説明する。
【００１１】
本実施の形態にかかる空気調和装置１０は、冷風又は温風を供給するものであり、図１に示すように、主回路１００Ａとバイパス回路１００Ｂとを有する冷凍サイクル装置１００と、冷凍サイクル装置１００を制御する制御ユニット１５０とを備えている。
【００１２】
冷凍サイクル装置１００の主回路１００Ａは、冷媒を還流させると共に冷媒の相変化に伴う吸熱及び放熱により冷風及び温風を生成するものであり、圧縮機１０１、凝縮器１０２、膨張弁１０３、蒸発器１０４、冷媒貯留容器（アキュムレータ）１０５、上記各部を接続する管状の流路を備えている。
【００１３】
圧縮機１０１は、例えば、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機から構成され、供給された気体冷媒を圧縮して、送出する。この圧縮により、気体冷媒の温度及び圧力が上昇する。圧縮機１０１は、高温高圧の気体冷媒を、流路を介して、凝縮器１０２に送出する。なお、圧縮機１０１では、可動部の動作を円滑にするため、潤滑油が用いられており、潤滑油の一部は冷媒に混入する。
【００１４】
凝縮器１０２は、流入した高温高圧の気体冷媒を、外気との熱交換によって冷却し、低温の液体冷媒に変化させ、流路を介して、膨張弁１０３に送出する。この凝縮器１０２は、例えば、空気調和装置１０によって空気調和が行われる部屋の外に配置され、空気調和装置１０の室外機の一部として構成される。
【００１５】
膨張弁１０３は、流入した液体冷媒を膨張させる。このとき、液体冷媒は、等エンタルピ膨張を行い、乾き度の小さい低圧冷媒に変化する。生成された低圧冷媒は、流路を介して、蒸発器１０４に送出される。
【００１６】
蒸発器１０４は、膨張弁１０３近傍に配置され、流入した低圧冷媒を、外気との熱交換によって加熱し、乾き度の大きい低圧冷媒に変化させ、流路を介して、冷媒貯留容器１０５に送出する。この蒸発器１０４は、空気調和装置１０によって空気調和が行われる部屋の中に配置され、熱交換後の冷風は、この部屋に搬送される。
【００１７】
冷媒貯留容器１０５は、蒸発器１０４から流入した冷媒を貯留する。冷媒貯留容器１０５に流入した冷媒は、重力により、液相の冷媒（液体冷媒）及びそれに混入している潤滑油と、これより比重の小さい気相の冷媒（気体冷媒）とに分離される。このうち、気体媒体は、流路を介して、圧縮機１０１に供給される。一方、液体冷媒は、潤滑油とともに、冷媒貯留容器１０５の底部に貯留する。冷媒貯留容器１０５の底部近傍は、例えば、湾曲面として構成されている。
【００１８】
一方、冷凍サイクル装置１００のバイパス回路１００Ｂは、冷媒貯留容器１０５の底部に貯留している混合流体のうち、潤滑油を圧縮機１０１に返油するとともに液体冷媒を気化させて圧縮機１０１に供給する回路である。バイパス回路１００Ｂは、冷媒貯留容器１０５の底部に接続されるとともに、圧縮機１０１の上流側に接続される。バイパス回路１００Ｂは、冷媒搬送ポンプ１０７と、内部熱交換器１０８と、一対の温度センサ１０９ａ、１０９ｂとを有している。
【００１９】
冷媒搬送ポンプ１０７は、冷媒貯留容器１０５に滞留された液体冷媒と潤滑油とからなる混合流体を吸引して、内部熱交換器１０８に送出することにより、バイパス回路１００Ｂ内の混合流体を一定の流量で安定して搬送する能動装置である。冷媒搬送ポンプ１０７は、例えば、軸流ポンプ、容積ポンプ等から構成される。冷媒搬送ポンプ１０７は、電源ケーブル等を介して、商用電源に接続されており、商用電源から電力が供給される。冷媒搬送ポンプ１０７が、一定の圧力で、冷媒貯留容器１０５に滞留された混合流体を吸引して、且つ押し出すため、冷媒貯留容器１０５内の混合流体の液面の高さや量、圧縮機１０１が配置された位置等に関わらず、安定して、冷媒を搬送することが可能となる。また、バイパス回路１００Ｂを経由して、冷媒貯留容器１０５に滞留した潤滑油も圧縮機１０１に戻すことができる。
【００２０】
内部熱交換器１０８は、凝縮器１０２から送出された高温の液体冷媒とバイパス回路１００Ｂを流れる混合流体との間で熱交換を行い、混合流体の温度を上昇させる。これにより、液体冷媒は蒸発して、気体冷媒に変化する。この気体冷媒は、内部熱交換器１０８から流路を通って、圧縮機１０１に戻される。
【００２１】
内部熱交換器１０８の入口側近傍及び出口側近傍には、温度センサ１０９ａ、１０９ｂがそれぞれ配置されている。温度センサ１０９ａは、内部熱交換器１０８を通過する前の混合流体の温度Ｔｊを測定する。また、温度センサ１０９ｂは、内部熱交換器１０８を通過した後の混合流体の温度Ｔｋを測定する。
【００２２】
制御ユニット１５０は、冷凍サイクル装置１００を制御するためのものであり、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１、主記憶部１５２、補助記憶部１５３、受信ユニット１５４、送信ユニット１５５、及び上記各部を相互に接続するバス１５６を有している。この制御ユニット１５０は、例えば、空気調和装置１０のリモコン等と一体に構成される。
【００２３】
主記憶部１５２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、ＣＰＵ１５１の作業領域として用いられる。
【００２４】
補助記憶部１５３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリを含んで構成されている。補助記憶部１５３は、ＣＰＵ１５１が実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。
【００２５】
受信ユニット１５４は、ケーブル等によって、温度センサ１０９ａ、１０９ｂに接続されている。受信ユニット１５４は、温度センサ１０９ａ、１０９ｂからの測定温度Ｔｊ、Ｔｋを示す信号を受信し、バス１５６を介して、ＣＰＵ１５１に測定温度Ｔｊ、Ｔｋを通知する。
【００２６】
送信ユニット１５５は、ケーブル等によって、冷媒搬送ポンプ１０７に接続されている。送信ユニット１５５は、ＣＰＵ１５１の指示に基づいて、冷媒搬送ポンプ１０７が搬送する冷媒の流量を調節するための信号を、冷媒搬送ポンプ１０７に送信する。
【００２７】
ＣＰＵ１５１は、補助記憶部１５３に記憶されたプログラムを実行し、上記各部の統括的な制御を行う。
【００２８】
次に、動作中における冷媒の状態の変化について、空気調和装置１０の暖房運転を例に、図３を用いて説明する。図３のモリエル線図における横軸は、冷媒の単位質量当りのエンタルピ（比エンタルピ）を示している。また、縦軸は、冷媒の圧力を示している。また、図３の点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｅ’、Ｓｆ、Ｓｇ、Ｓｈ、Ｓｉ、Ｓｊ、Ｓｋは、図１の点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｅ’、Ｓｆ、Ｓｇ、Ｓｈ、Ｓｉ、Ｓｊ、Ｓｋの位置における冷媒の状態をそれぞれ示している。
【００２９】
先ず、主回路１００Ａを流れる冷媒の状態の変化について説明する。
【００３０】
圧縮機１０１に高温低圧の気体冷媒（状態Ｓｇ）が流入すると、気体冷媒（状態Ｓｇ）は、圧縮機１０１によって圧縮される。そうすると、冷媒は、圧力及び比エンタルピが上昇し、図３に示すように、状態Ｓｇから、高温高圧の状態（状態Ｓａ）に変化する。そして、冷媒は、高温高圧の気体冷媒（状態Ｓａ）として、圧縮機１０１から送出される。このとき、冷媒に混入している微量の潤滑油は液体の状態であり、この場合、冷媒は、ミスト状の潤滑油を含んだ混合流体として送出される。
【００３１】
凝縮器１０２に高温高圧のガスの状態（状態Ｓａ）の混合流体が流入すると、状態Ｓａの混合流体は、外部空気との熱交換によって凝縮する。そうすると、混合流体は、圧力一定のまま、比エンタルピが下降する。これにより、混合流体は、高温のガスの状態（状態Ｓａ）から、低温の液体の状態（状態Ｓｂ）に変化する。そして、混合流体は、低温高圧の状態（状態Ｓｂ）の液体の混合流体として、凝縮器１０２から送出される。
【００３２】
内部熱交換器１０８に、低温高圧の状態（状態Ｓｂ）の液体の混合流体が流入すると、状態Ｓｂの混合流体は、バイパス回路１００Ｂを流れる冷媒との熱交換により、さらに冷却される。そうすると、混合流体は、圧力一定のまま、比エンタルピのみがさらに低下する。これにより、混合流体は、状態Ｓｂから、さらに低温の状態（状態Ｓｃ）に変化する。そして、混合流体は、低温高圧の状態（状態Ｓｃ）の液体の混合流体として、内部熱交換器１０８から送出される。
【００３３】
膨張弁１０３に、低温高圧の状態（状態Ｓｃ）の液体の混合流体が流入すると、混合流体は、膨張弁１０３によって膨張する。すると、混合流体は、比エンタルピ一定のまま、圧力が低下する。これにより、混合流体は、高圧の状態（状態Ｓｃ）から、低圧の状態（状態Ｓｄ）に変化する。このときの混合流体に含まれる冷媒は、気体冷媒と、液体冷媒とを含む２相冷媒である。そして、混合流体は、低温低圧の状態（状態Ｓｄ）の混合流体として、膨張弁１０３から送出される。
【００３４】
蒸発器１０４に、低温低圧の状態（状態Ｓｄ）の混合流体が流入すると、混合流体は、外部空気との熱交換によって蒸発する。そうすると、混合流体の比エンタルピが上昇する。これにより、混合流体に含まれる冷媒は、乾き度の小さい冷媒の状態（状態Ｓｄ）から、乾き度の大きい冷媒の状態（状態Ｓｅ）に変化する。なお、このとき、混合流体の圧力は、若干、低下する。そして、混合流体は、乾き度の大きい冷媒（状態Ｓｅの冷媒）を含んだ混合流体として、蒸発器１０４から送出される。このとき、混合流体は、ガスの混合流体に変化しきれなかった液体も含めて送出される。すなわち、気体冷媒と、液体冷媒との２相冷媒を含んだ混合流体として送出される。
【００３５】
蒸発器１０４から送出された状態Ｓｅの混合流体は、蒸発器１０４と冷媒貯留容器１０５とを接続する冷媒流路の内周面との摩擦により、圧力が若干低下する。これにより、混合流体は、状態Ｓｅから、状態Ｓｅ’に変化する。
【００３６】
冷媒貯留容器１０５に、状態Ｓｅ’の混合流体が流入すると、混合流体は、冷媒貯留容器１０５によって、潤滑油と密度の大きい液体冷媒とからなる状態Ｓｈの混合流体と、密度の小さい気体冷媒（状態Ｓｆ）とに分離される。状態Ｓｈの混合流体は、冷媒貯留容器１０５の底部近傍に滞留する。一方、状態Ｓｆの気体冷媒は、冷媒貯留容器１０５の上部に移動する。そして、この状態Ｓｆの気体冷媒は、再び、圧縮機１０１に戻される。
【００３７】
次に、バイパス回路１００Ｂを流れる冷媒の状態の変化について説明する。
【００３８】
バイパス回路１００Ｂの冷媒搬送ポンプ１０７は、冷媒貯留容器１０５の底部に滞留した状態Ｓｈの液体の混合流体を吸引し、強制的に搬送する。このとき、混合流体は、冷媒搬送ポンプ１０７によって、比エンタルピ一定のまま、圧力が上昇する。これにより、混合流体は、状態Ｓｈから状態Ｓｊに変化する。そして、混合流体は、状態Ｓｊの混合流体として、冷媒搬送ポンプ１０７から、内部熱交換器１０８に送出される。
【００３９】
冷媒搬送ポンプ１０７が、状態Ｓｊの液体の混合流体を、内部熱交換器１０８に供給すると、混合流体は、主回路１００Ａを流れる冷媒との熱交換により、加熱される。すると、混合流体の比エンタルピが上昇する。これにより、混合流体は、状態Ｓｊから、高温のガスの状態（状態Ｓｋ）に変化する。この状態Ｓｋのガスの混合流体には、潤滑油がミスト状となって含まれている。なお、このとき、混合流体の圧力は、若干、低下する。混合流体は、高温低圧のガスの状態（状態Ｓｋ）の混合流体として、内部熱交換器１０８から送出される。
【００４０】
ガスの状態Ｓｋの混合流体は、圧縮機１０１の上流側で、ガスの状態Ｓｆの混合流体と合流する。状態Ｓｋの混合流体と状態Ｓｆの混合流体とが混ざり合うことにより、冷媒は、状態Ｓｇの混合流体となり、圧縮機１０１に送出される。この状態Ｓｇの混合流体には、潤滑油が含まれているため、潤滑油が、主回路１００Ａ及びバイパス回路１００Ｂを循環し、再び、圧縮機１０１に流入する。これにより、圧縮機１０１の内部に所定量の潤滑油が確保される。
【００４１】
次に、冷凍サイクル装置１００における冷媒搬送ポンプ１０７及び制御ユニット１５０の動作について、図４を用いて説明する。図４に示されるフローチャートは、制御ユニット１５０のＣＰＵ１５１が実行する一連の処理を示している。
【００４２】
ＣＰＵ１５１は、先ず、温度センサ１０９ａを用いて、計測する（ステップＳ１０１）。具体的には、ＣＰＵ１５１は、温度センサ１０９ａを用いて、内部熱交換器１０８入口近傍の状態Ｓｊの混合流体の温度Ｔｊを計測する。そして、温度センサ１０９ａを用いて、温度Ｔｊを計測したら、ＣＰＵ１５１は、次のステップＳ１０２へ移行する。
【００４３】
次に、ＣＰＵ１５１は、温度センサ１０９ｂを用いて、計測する（ステップＳ１０２）。具体的には、ＣＰＵ１５１は、温度センサ１０９ｂを用いて、内部熱交換器１０８出口近傍の状態Ｓｋの混合流体の温度Ｔｋを計測する。そして、温度センサ１０９ｂを用いて、温度Ｔｋを計測したら、ＣＰＵ１５１は、次のステップＳ１０３へ移行する。
【００４４】
次に、ＣＰＵ１５１は、ＴｋからＴｊを減じて、温度差ΔＴｐ１（＝Ｔｋ−Ｔｊ）を算出する（ステップＳ１０３）。温度差ΔＴｐ１を算出したら、ＣＰＵ１５１は、次のステップＳ１０４へ移行する。
【００４５】
次に、ＣＰＵ１５１は、算出した温度差ΔＴｐ１と、あらかじめ補助記憶部１５３に記憶されていた設定値ΔＴｓ１と比較し、温度差ΔＴｐ１が、ΔＴｓ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１０４）。温度差ΔＴｐ１が、設定値ΔＴｓ１よりも小さいと判断された場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０５に移行する。
【００４６】
次に、ＣＰＵ１５１は、冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせる（ステップＳ１０５）。例えば、ＣＰＵ１５１は、回転数を、１０％ダウンさせる。これにより、冷媒搬送ポンプ１０７の出力が低下し、バイパス回路１００Ｂを流れる混合流体の流量が減少する。そうすると、内部熱交換器１０８で熱交換される熱量が増加し、混合流体の温度が上昇する。この結果、温度差ΔＴｐ１が上昇する。そして、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０６に移行する。
【００４７】
次に、ＣＰＵ１５１は、冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせてからの経過時間が、所定時間以上と判断された場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０１に移行する。そして、再び、温度センサ１０９ａを用いて計測する。冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせてからの経過時間が、所定時間より小さいと判断された場合には（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０６に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する。
【００４８】
一方、ステップＳ１０４で、温度差ΔＴｐ１が、設定値ΔＴｓ１以上と判断された場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０７に移行する。
【００４９】
次に、ＣＰＵ１５１は、冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をアップさせる（ステップＳ１０７）。例えば、回転数を、１０％アップさせる。これにより、冷媒搬送ポンプ１０７の出力が増加し、バイパス回路１００Ｂを流れる混合流体の流量が増加する。そうすると、内部熱交換器１０８で熱交換される熱量が減少し、混合流体の温度が低下する。この結果、温度差ΔＴｐ１が低下する。そして、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０８に移行する。
【００５０】
次に、ＣＰＵ１５１は、冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をアップさせてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をアップさせてからの時間が、所定時間以上と判断された場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、温度センサ１０９ａを用いて計測する。冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせてからの経過時間が、所定時間より小さいと判断された場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ１０８に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、冷媒搬送ポンプ１０７の回転数をダウンさせてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する。
【００５１】
以上、説明したように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のバイパス回路１００Ｂは、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体冷媒及び潤滑油を吸引して送出する冷媒搬送ポンプ１０７を備えている。これにより、圧縮機１０１と冷媒貯留容器１０５との位置関係に関わらず、安定した動作が可能となるとともに、貯留している混合流体中の潤滑油を圧縮機１０１まで安定して戻すことができる。
【００５２】
例えば、冷媒搬送ポンプを備えない冷凍サイクル装置の場合、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体の混合流体の油面が、圧縮機１０１よりも低い場合には、圧縮機１０１に潤滑油を戻すことができず、圧縮機１０１内に所定量の潤滑油を確保することが困難である。このため、圧縮機１０１の可動部の焼付けが生じてしまい、冷凍サイクル装置の信頼性が低下するおそれがある。
【００５３】
これに対し、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体の混合流体の油面の高さが、圧縮機の高さよりも低い場合においても、圧縮機１０１に潤滑油を戻すことができ、圧縮機１０１内に所定量の潤滑油を確保することが可能になる。ひいては、潤滑油の枯渇に起因する圧縮機１０１の可動部の焼付けを回避でき、冷凍サイクルの信頼性を向上させることができる。また、冷媒貯留容器１０５の配置を圧縮機１０１と同じ高さ若しくは下側に設置することができ、構造設計の自由度を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００のバイパス回路１００Ｂは、温度センサ１０９ａ、１０９ｂを備えている。これにより、内部熱交換器１０８の入口側の冷媒の温度と出口側の冷媒の温度とに基づいて、冷媒搬送ポンプ１０７の混合流体の流量を、適正な流量に調整することが可能になる。
【００５５】
実施の形態２．
前記実施の形態１においては、冷媒貯留容器から液体冷媒と潤滑油の混合流体を搬出する構成として、ポンプを例示したが、混合流体を安定的に搬出できる搬送装置ならば、その構成事態は任意である。以下、搬送装置として、エジェクタを使用する実施の形態２について、図５〜図８を用いて説明する。なお、実施の形態１と同一又は同等の構成については、同一の符号を用いる。本実施形態に係る空気調和装置２０は、冷媒搬送ポンプ１０７に代わるエジェクタ２５０を備えている点で、実施の形態１に係る空気調和装置１０と相違している。
【００５６】
空気調和装置２０は、図５に示すように、主回路２００Ａとバイパス回路２００Ｂとを有する冷凍サイクル装置２００と、冷凍サイクル装置２００を制御する制御ユニット１５０とを備えている。
【００５７】
主回路２００Ａは、実施の形態１で説明した圧縮機１０１、凝縮器１０２、膨張弁１０３、蒸発器１０４、冷媒貯留容器１０５（アキュムレータ）等に加えて、圧縮機１０１に流入する冷媒の圧力を検出する圧力センサ２０１を有している。圧力センサ２０１の出力は、制御ユニット１５０の受信ユニット１５４に供給される。
【００５８】
バイパス回路２００Ｂは、流量制御弁２０２と、温度センサ２０３と、エジェクタ２５０とを有している。
【００５９】
流量制御弁２０２は、冷媒貯留容器１０５から搬送された液体状態の混合流体の流量を制御することによって、エジェクタ２５０に流入する混合流体の流量を調節する。この流量制御弁２０２には、制御ユニット１５０の送信ユニット１５５からの出力が供給される。
【００６０】
温度センサ２０３は、内部熱交換器１０８の出口側近傍に配置されている。温度センサ２０３は、実施の形態１の温度センサ１０９ｂと同様に、内部熱交換器１０８を通過した後の混合流体の温度を計測する。
【００６１】
エジェクタ２５０は、図６に示すように、ノズル部２５１と、混合部２５２と、ディフューザー部２５３と、流入部２５４と、吸引部２５５とを有している。流入部２５４には、主回路２００Ａの凝縮器１０２から搬送された混合流体が流入する。吸引部２５５には、混合流体が流入部２５４から流入したときに生ずる負圧により、冷媒貯留容器１０５に滞留した混合流体が、バイパス回路２００Ｂを介して流入する。
【００６２】
ノズル部２５１は、略管状の部材であり、管の径が徐々に細くなっている減圧部２５１ａと、管の径が最も細い喉部２５１ｂと、管の径が徐々に広がっている末広がり部２５１ｃとで構成されている。ノズル部２５１には、凝縮器１０２から搬送された混合流体が流入する。
【００６３】
次に、エジェクタ２５０に搬送された混合流体の圧力及び速度の変化について、図６を用いて説明する。
【００６４】
先ず、エジェクタ２５０の流入部２５４に、凝縮器１０２から流出した高圧の混合流体（状態Ｓｂの混合流体）が流入する。流入部２５４は、図６の上側の図に示すように、管径が一定のため、混合流体の圧力Ｐｂは、図６の下側の図に示すように、一定である。次に、流入部２５４を通過した混合流体は、ノズル部２５１の減圧部２５１ａにおいて、減圧部２５１ａの管径が小さくなっていくにしたがって、圧力が少しずつ低下する。その後、混合流体が、最も管径が小さい喉部２５１ｂを通過することで、移動速度が音速にまで上昇する。さらに、混合流体が、末広がり部２５１ｃを通過することで、移動速度が超音速にまで。このとき、冷媒の圧力は、吸引部２５５の冷媒の圧力Ｐｉよりも小さい圧力Ｐｚにまで低下する。この結果、冷媒は、ノズル部２５１の先端部から超高速で流出する。
【００６５】
ノズル部２５１において、冷媒が、圧力Ｐｚまで減圧されると、この圧力Ｐｚが、吸引部の圧力Ｐｉよりも小さいため（Ｐｚ＜Ｐｉ）、差圧によって、冷媒貯留容器１０５に滞留した混合流体が、吸引部２５５を介して吸引される。
【００６６】
ノズル部２５１の先端部から流出した冷媒と、吸引部２５５によって吸引された冷媒とは、混合部２５２において混ざり合う。このとき、冷媒同士の運動量交換により、冷媒の圧力が、徐々に回復していく。そして、ディフューザー部２５３において、エジェクタ２５０の管径がさらに大きくなることにより、冷媒は、さらに減速する。そして、減速にともなって、冷媒の圧力が、圧力Ｐｊまで上昇し、エジェクタ２５０から、冷媒が流出する。
【００６７】
次に冷凍サイクル装置２００の冷媒の状態の変化について、図７を用いて説明する。図７のモリエル線図における横軸は、冷媒の単位質量当りのエンタルピ（比エンタルピ）を示している。また、図５の点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｅ’、Ｓｆ、Ｓｇ、Ｓｈ、Ｓｉ、Ｓｊ、Ｓｋ、図６の点Ｓｚ、Ｓｚ’は、図７の点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｅ’、Ｓｆ、Ｓｇ、Ｓｈ、Ｓｉ、Ｓｊ、Ｓｋ、Ｓｚ、Ｓｚ’の位置における冷媒の状態をそれぞれ示している。
【００６８】
凝縮器１０２を通過して、高圧の状態（状態Ｓｂ）となった混合流体の一部は、主回路２００Ａからバイパス回路２００Ｂに流入する。バイパス回路２００Ｂに流れた混合流体は、エジェクタ２５０を通過することで減圧されて、状態Ｓｂから状態Ｓｚに変化する。そして、状態Ｓｚの混合流体は、駆動冷媒として、ノズル部２５１の先端部から超高速で流出する。
【００６９】
ノズル部２５１から駆動冷媒が超高速で流出すると、この駆動冷媒によって、冷媒貯留容器１０５に滞留した状態Ｓｈの混合流体が、エジェクタ２５０に引き込まれる。この状態Ｓｈの混合流体は、流量制御弁２０２によって流量が制御されることにより、圧力が低下して、状態Ｓｈから状態Ｓｉに変化する。
【００７０】
状態Ｓｚの混合流体と、状態Ｓｉの混合流体とは、エジェクタ２５０の混合部２５２で、合流する。状態Ｓｚの混合流体と、状態Ｓｉの混合流体とが混ざり合うことにより、状態Ｓｚ’の混合流体となる。そして、状態Ｓｚ’の混合流体は、圧力が、エジェクタ２５０の混合部２５２とディフューザー部２５３において上昇することにより、状態Ｓｚ’から状態Ｓｊに変化する。これにより、状態Ｓｊの混合流体がエジェクタ２５０から送出される。
【００７１】
内部熱交換器１０８に流入した状態Ｓｊの混合流体は、主回路２００Ａを流れる冷媒との熱交換により、加熱される。すると、混合流体は、比エンタルピが上昇し、混合流体は、状態Ｓｊから、高温のガスの状態（状態Ｓｋ）に変化する。状態Ｓｋの混合流体には、潤滑油がミスト状となって含まれている。なお、このとき、混合流体の圧力は、若干、低下する。この高温のガスの状態（状態Ｓｋ）の混合流体は、内部熱交換器１０８から送出される。
【００７２】
ガスの状態Ｓｋの混合流体は、圧縮機１０１の上流側で、ガスの状態Ｓｆの混合流体と合流する。状態Ｓｋの混合流体と状態Ｓｆの混合流体とが混ざり合うことにより、状態Ｓｇの混合流体となり、この混合流体は、圧縮機１０１に送出される。この状態Ｓｇの混合流体には、潤滑油が含まれているため、潤滑油が圧縮機１０１に流入する。これにより、圧縮機１０１は、内部に所定量の潤滑油を確保する。
【００７３】
次に、冷凍サイクル装置２００における制御ユニット１５０の動作について、図８を用いて説明する。図８に示されるフローチャートは、制御ユニット１５０のＣＰＵ１５１が実行する一連の処理を示している。
【００７４】
ＣＰＵ１５１は、先ず、温度センサ２０３を用いて、計測する（ステップＳ２０１）。具体的には、ＣＰＵ１５１は、温度センサ２０３を用いて、内部熱交換器１０８出口近傍の状態Ｓｋの混合流体の温度Ｔｋを計測する。そして、温度センサ２０３を用いて、温度Ｔｋを計測したら、ＣＰＵ１５１は、次のステップＳ２０２へ移行する。
【００７５】
次に、ＣＰＵ１５１は、圧力センサ２０１を用いて、計測する（ステップＳ２０２）。具体的には、ＣＰＵ１５１は、圧力センサ２０１を用いて、圧縮機１０１の上流側の状態Ｓｇの混合流体の圧力Ｐｇを計測する。そして、圧力センサ２０１を用いて、圧力Ｐｇを計測したら、ＣＰＵ１５１は、次のステップＳ２０３へ移行する。
【００７６】
次に、ＣＰＵ１５１は、圧力センサ２０１が検出した状態Ｓｇの混合流体の圧力Ｐｇから、飽和温度Ｔｇを算出する（ステップＳ２０３）。飽和温度Ｔｇを算出したら、次のステップＳ２０４へ移行する。
【００７７】
次に、ＣＰＵ１５１は、ステップＳ２０３で算出した飽和温度Ｔｇと、温度センサ２０３が検出した温度Ｔｋとに基づいて、温度差ΔＴｐ２（＝Ｔｋ−Ｔｇ）を算出する（ステップＳ２０４）。温度差ΔＴｐ２を算出したら、ＣＰＵ１５１は、次のステップＳ２０５へ移行する。
【００７８】
ＣＰＵ１５１は、算出した温度差ΔＴｐ２と、あらかじめ補助記憶部１５３に記憶されている設定値ΔＴｓ２と比較し、温度差ΔＴｐ２が、設定値ΔＴｓ２よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２０５）。温度差ΔＴｐ２が、設定値ΔＴｓ２よりも小さいと判断された場合には（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６に移行する。
【００７９】
次に、ＣＰＵ１５１は、流量制御弁２０２の開度を小さくする（ステップＳ２０６）。これにより、バイパス回路２００Ｂを流れる流量が小さくなり、温度差ΔＴｐ２が上昇する。そして、ステップＳ２０７に移行する。
【００８０】
次に、ＣＰＵ１５１は、流量制御弁２０２の開度を小さくしてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。流量制御弁２０２の開度を小さくしてから経過した時間が、所定時間以上と判断された場合には（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０１に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、温度センサ２０３を用いて、計測する。一方、流量制御弁２０２の開度を大きくしてから経過した時間が、所定時間より小さいと判断された場合には（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、ステップＳ２０７に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、流量制御弁２０２の開度を大きくしてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する。
【００８１】
一方、ステップＳ２０５で、温度差ΔＴｐ２が、設定値ΔＴｓ２以上と判断された場合には（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、ステップＳ２０８に移行する。
【００８２】
次に、ＣＰＵ１５１は、流量制御弁２０２の開度を大きくする（ステップＳ２０８）。これにより、バイパス回路２００Ｂを流れる流量が大きくなり、温度差ΔＴｐ２が低下する。そして、ステップＳ２０９に移行する。
【００８３】
次に、ＣＰＵ１５１は、流量制御弁２０２の開度を大きくしてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。流量制御弁２０２の開度を大きくしてから経過した時間が、所定時間以上と判断された場合には（ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、温度センサ２０３を用いて、計測する。一方、流量制御弁２０２の開度を大きくしてから経過した時間が、所定時間より小さいと判断された場合には（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、ステップＳ２０９に移行し、ＣＰＵ１５１は、再び、流量制御弁２０２の開度を大きくしてから経過した時間が、所定時間以上であるか否かを判断する。
【００８４】
以上、説明したように、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００のバイパス回路２００Ｂは、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体冷媒及び潤滑油を吸引して送出するエジェクタ２５０を備えている。これにより、圧縮機１０１と冷媒貯留容器１０５との位置関係に関わらず、潤滑油を圧縮機１０１まで良好に戻すことができ、圧縮機１０１内に所定量の潤滑油を確保することが可能になる。ひいては、潤滑油の枯渇に起因する圧縮機１０１の可動部の焼付けを回避でき、冷凍サイクル装置２００の信頼性を向上させることができる。また、冷媒貯留容器１０５の配置を圧縮機１０１と同じ高さ若しくは下側に設置することができ、構造設計の自由度を向上させることができる。
【００８５】
また、本実施の形態２においては、エジェクタ２５０が、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体冷媒及び潤滑油を吸引している。このため、例えば、搬送ポンプ等と異なり、液体冷媒及び潤滑油の吸引に用いる電源を不要とすることができ、冷凍サイクル装置２００の動作に必要なコストを低減させることができる。
【００８６】
また、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の主回路２００Ａは、圧力センサ２０１を備え、バイパス回路２００Ｂは、温度センサ２０３を備えている。これにより、流量制御弁２０２を流れる混合流体の流量が変化した場合においても、圧力センサ２０１及び温度センサ２０３の検出結果に基づいて、適正な流量に調整することが可能になる。したがって、仮に、冷媒貯留容器１０５に滞留した混合流体の粘度が高かった場合においても、流量が著しく低下してしまうことを防ぐことができる。
【００８７】
例えば、冷媒貯留容器１０５に滞留した混合流体中の潤滑油の相対量が、比較的、多い場合、混合流体の粘度が高くなってしまう。そして、この混合流体が、バイパス回路２００Ｂを流れると、管の内周壁との摩擦によって、著しく、混合流体の流量が低下してしまうおそれがある。これに対し、本実施の形態２においては、圧力センサ２０１及び温度センサ２０３の検出結果に基づいて、流量制御弁２０２を流れる混合流体の流量を、適正な流量に調整することができる。これにより、バイパス回路２００Ｂに流れる冷媒の流量の著しい低下を防ぐことができる。
【００８８】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３の空気調和装置３０について、図９を用いて説明する。なお、上記各実施の形態と同一又は同等の構成については、同一の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施形態に係る空気調和装置３０は、冷媒搬送ポンプ１０７等に代わる膨張機３０１を備えている点で、実施の形態１に係る空気調和装置１０と相違している。
【００８９】
空気調和装置３０は、図９に示すように、主回路３００Ａとバイパス回路３００Ｂとを有する冷凍サイクル装置３００と、冷凍サイクル装置３００を制御する制御ユニット１５０とを備えている。
【００９０】
主回路３００Ａは、実施の形態１又は２で説明した圧縮機１０１、凝縮器１０２、膨張弁１０３、蒸発器１０４、冷媒貯留容器１０５（アキュムレータ）、圧力センサ２０１を有している。
【００９１】
バイパス回路３００Ｂは、流量制御弁２０２と、温度センサ２０３と、膨張機３０１とを有している。膨張機３０１は、凝縮器１０２より送出された冷媒を膨張させて、このときに生ずる膨張エネルギーを利用して、滞留した液体冷媒及び潤滑油を吸引する装置である。この膨張機３０１は、実施の形態２におけるエジェクタ２５０と同等の動作をする。
【００９２】
具体的には、膨張機３０１は、凝縮器１０２より送出された状態Ｓｂの混合流体を吸引して、膨張させる。このときに生ずる状態Ｓｂの混合流体の膨張エネルギーによって、冷媒貯留容器１０５の底部に滞留した状態Ｓｈの混合流体を吸引する。状態Ｓｈの混合流体は、流量制御弁２０２を経由することにより、状態Ｓｉに変化してから、膨張機３０１に流入する。膨張機３０１に流入した混合流体は、圧力等が上昇し、状態Ｓｉから状態Ｓｊに変化する。これにより、状態Ｓｊの混合流体が、内部熱交換器１０８に送出される。
【００９３】
以上、説明したように、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置３００のバイパス回路３００Ｂは、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体冷媒及び潤滑油を吸引して送出する膨張機３０１を備えている。これにより、実施の形態１及び２と同様に、圧縮機１０１と冷媒貯留容器１０５との位置関係に関わらず、潤滑油を圧縮機１０１まで良好に戻すことができ、圧縮機１０１内に所定量の潤滑油を確保することが可能になる。ひいては、潤滑油の枯渇に起因する圧縮機１０１の可動部の焼付けを回避でき、冷凍サイクルの信頼性を向上させることができる。また、冷媒貯留容器１０５の配置を圧縮機１０１と同じ高さ若しくは下側に設置することができ、構造設計の自由度を向上させることができる。
【００９４】
また、本実施の形態３においては、膨張機３０１が、冷媒貯留容器１０５に滞留した液体冷媒及び潤滑油を吸引している。このため、例えば、搬送ポンプ等と異なり、液体冷媒及び潤滑油の吸引に用いる電源を不要とすることができ、冷凍サイクル装置３００の動作に必要なコストを低減させることができる。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等によって限定されるものではない。
【００９６】
例えば、本実施の形態１〜３においては、空気調和装置１０、２０、３０は、バイパス回路を搬送される混合流体中の液体冷媒を気化するための構成として内部熱交換器１０８を備えている。しかしながら、液体冷媒を気化する気化装置であれば、内部熱交換器１０８に限らず、外気との間で熱を交換する装置等、他の構成であってもよい。
【００９７】
上記実施の形態で構成、フローチャートなどは適宜変更可能である。
例えば、図４の例では、温度差ΔＴｐ１と設定値ΔＴｓ１との大小関係により冷媒搬送ポンプ１０７の回転数を制御し、図８の例では、温度差ΔＴｐ２と設定値ΔＴｓ２との大小関係により流量制御弁２０２の開度を制御したが、制御の手法自体は任意である。例えば、所謂ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御により、α・ΔＴｐ１＋β・∫Ｔｐ１ｄｔ＋γ・ｄＴｐ１／ｄｔ＋ε、α・（ΔＴｐ１−ΔＴｓ１）＋β・∫（Ｔｐ１ｄｔ−ΔＴｓ１）＋γ・ｄ（Ｔｐ１−ΔＴｓ１）／ｄｔ＋ε、α・ΔＴｐ２＋β・∫Ｔｐ２ｄｔ＋γ・ｄＴｐ２／ｄｔ＋ε、α・（ΔＴｐ２−ΔＴｓ２）＋β・∫（Ｔｐ２ｄｔ−ΔＴｓ２）＋γ・ｄ（Ｔｐ２−ΔＴｓ２）／ｄｔ＋εに基づいて冷媒搬送ポンプ１０７の回転数や流量制御弁２０２の開度を制御してもよい。なお、α、β、γ、εは任意の定数又は変数である。
【００９８】
また、本実施の形態１〜３においては、冷凍サイクル装置１００、２００、３００の冷媒貯留容器１０５の底面は、水平な面として構成されているが、これに限らず、図１０に示すように、冷媒貯留容器１０５の底部を、テーパ状としてもよい。これにより、冷媒貯留容器１０５に貯留されている液体冷媒及びそれに混入している潤滑油が、円錐形状のテーパ面に案内されて、流出しやすくなる。ひいては、冷凍サイクル装置の安定した動作が可能になる。また、冷媒貯留容器１０５の底部を、すり鉢形状としてもよい。
【００９９】
上記の実施形態で用いられるプログラムは、フレキシブルディスク（磁気記録ディスク等）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等の記録媒体（コンピュータで読み取り可能な記録媒体）に格納されて配布可能にされたものであってもよい。この場合、そのプログラムを所定のコンピュータにインストールすることにより、上述の処理を実行することができる。また、上記の実施形態のプログラムは、通信ネットワーク（例えばインターネットやイントラネット等）上に設けられたサーバの記憶装置（ハードディスク等）に格納され、例えば搬送波に重畳されてローカルコンピュータにダウンロードされるものであっても、又は随時サーバから読み出されてローカルコンピュータで起動実行されるものであってもよい。なお、機能の一部をＯＳ（Operating System）が担う場合には、ＯＳが担う機能以外の部分のみを配布又は転送するようにしてもよい。
【０１００】
また、冷凍サイクル装置を空気調和装置に使用する例について説明したが、熱交換を必要とする他の任意の設備機器に利用可能である。例えば、給湯機、冷水機等の設備機器にも適用可能である。
【０１０１】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の冷凍サイクル装置、設備機器、及び冷凍サイクル方法は、温調対象の温調に適している。
【符号の説明】
【０１０３】
１０、２０、３０  空気調和装置
１００、２００、３００  冷凍サイクル装置
１００Ａ、２００Ａ、３００Ａ  主回路
１００Ｂ、２００Ｂ、３００Ｂ  バイパス回路
１０１  圧縮機
１０２  凝縮器
１０３  膨張弁
１０４  蒸発器
１０５  冷媒貯留容器
１０７  冷媒搬送ポンプ（搬送装置）
１０８  内部熱交換器（気化装置）
１０９ａ、１０９ｂ  温度センサ
１５０  制御ユニット（制御部）
１５１  ＣＰＵ
１５２  主記憶部
１５３  補助記憶部
１５４  受信ユニット
１５５  送信ユニット
１５６  バス
２０１  圧力センサ
２０２  流量制御弁
２０３  温度センサ
２５０  エジェクタ
２５１  ノズル部
２５１ａ  減圧部
２５１ｂ  喉部
２５１ｃ  末広がり部
２５２  混合部
２５３  ディフューザー部
２５４  流入部
２５５  吸引部
３０１  膨張機
Ｔｋ、Ｔｊ  温度
Ｔｇ  飽和温度
Ｐｂ、Ｐｇ、Ｐｉ、Ｐｚ  圧力
ΔＴｐ１、ΔＴｐ２  温度差
ΔＴｓ１、ΔＴｓ２  設定値
【図１】
2013080350.tif 000003
【図２】
2013080350.tif 000004
【図３】
2013080350.tif 000005
【図４】
2013080350.tif 000006
【図５】
2013080350.tif 000007
【図６】
2013080350.tif 000008
【図７】
2013080350.tif 000009
【図８】
2013080350.tif 000010
【図９】
2013080350.tif 000011
【図１０】
2013080350.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月28日(2014.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する。
【手続補正２】
【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】
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記気化装置に流入する前記冷媒の温度を計測する入口側温度センサと、
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する出口側温度センサと、
前記出口側温度センサが計測した温度と前記入口側温度センサが計測した温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサが計測した圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度センサが計測した温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記搬送装置は、液体を搬送する搬送ポンプから構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒をノズル部から噴射することにより負圧を発生させ、前記負圧を利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している混合流体を吸引するエジェクタから構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒を膨張させるときに生ずる膨張エネルギーを利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している前記混合流体を吸引する膨張機から構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記搬送装置を流れる前記混合流体の流量を調節する流量調整弁をさらに備える、請求項５又は６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記圧縮機より送出された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器より送出された前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁より送出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
をさらに有し、
前記冷媒滞留容器は、前記蒸発器より送出された前記冷媒を、前記気体冷媒と、前記液体冷媒及び前記潤滑油とに分離させる、
請求項１から７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記気化装置は、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒との熱交換により、前記搬送装置によって搬送されている前記混合流体の温度を上昇させる熱交換器から構成されている、
請求項１から８のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置を備える設備機器。
【請求項１１】
前記設備機器は、空間の温度を調和する空気調和装置から構成されている請求項１０に記載の設備機器。
【請求項１２】
供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
を有する冷凍サイクル方法。
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月10日(2014.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の冷凍サイクル装置は、
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサが計測した圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度センサが計測した温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する。
【手続補正２】
【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】
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
前記気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度センサと、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力センサと、
前記圧力センサが計測した圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度センサが計測した温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送装置が前記冷媒滞留容器から搬出する前記混合流体の流量を制御する制御部と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給する冷凍サイクル装置。
【請求項２】
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給し、
前記搬送装置は、液体を搬送する搬送ポンプから構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒をノズル部から噴射することにより負圧を発生させ、前記負圧を利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している混合流体を吸引するエジェクタから構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
冷凍サイクルを構成し、供給された冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の潤滑油が混入した冷媒を滞留させるとともに気体冷媒と液体冷媒とに分離させ、前記気体冷媒を前記圧縮機に送出する冷媒滞留容器と、
前記冷媒滞留容器に滞留している前記液体冷媒と前記潤滑油とを含む混合流体を搬出する搬送装置と、
前記搬送装置によって前記冷媒滞留容器から搬出された前記混合流体中の液体冷媒を気体冷媒に変化させる気化装置と、
前記冷媒滞留容器と前記圧縮機との間の冷媒配管と、前記気化装置と、をつなぐバイパス回路と、
を有し、
前記バイパス回路を経由して、前記気体冷媒を前記潤滑油とともに前記圧縮機に供給し、
前記搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒を膨張させるときに生ずる膨張エネルギーを利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している前記混合流体を吸引する膨張機から構成されている、冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記搬送装置を流れる前記混合流体の流量を調節する流量調整弁をさらに備える、請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記圧縮機より送出された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器より送出された前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁より送出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
をさらに有し、
前記冷媒滞留容器は、前記蒸発器より送出された前記冷媒を、前記気体冷媒と、前記液体冷媒及び前記潤滑油とに分離させる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記気化装置は、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒との熱交換により、前記搬送装置によって搬送されている前記混合流体の温度を上昇させる熱交換器から構成されている、
請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置を備える設備機器。
【請求項９】
前記設備機器は、空間の温度を調和する空気調和装置から構成されている請求項８に記載の設備機器。
【請求項１０】
供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
前記気化工程で用いられる気化装置から送出された前記冷媒の温度を計測する温度計測工程と、
前記圧縮機に流入する前記冷媒の圧力を計測する圧力計測工程と、
前記圧力計測工程で計測された圧力に基づいて、前記圧縮機に流入する冷媒の飽和温度を求め、前記温度計測工程で計測された温度と求めた飽和温度との差に基づいて、前記搬送工程で冷媒滞留容器から搬出する前記液体冷媒の流量を制御する流量制御工程と、
を有する冷凍サイクル方法。
【請求項１１】
供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
を有し、
前記搬送工程で用いられる搬送装置は、液体を搬送する搬送ポンプから構成されている、冷凍サイクル方法。
【請求項１２】
供給された冷媒を圧縮する圧縮工程と、
前記圧縮工程により圧縮された前記冷媒を凝縮する凝縮工程と、
前記凝縮工程により凝縮された前記冷媒を膨張させる膨張行程と、
前記膨張行程により膨張した前記冷媒を蒸発させる蒸発工程と、
前記蒸発工程により蒸発した前記冷媒を、気体冷媒と、液体冷媒及び潤滑油とに分離させ、前記気体冷媒を圧縮機に送出するとともに、前記液体冷媒を前記潤滑油とともに滞留させる冷媒滞留工程と、
前記冷媒滞留工程により滞留している前記液体冷媒を搬出する搬送工程と、
前記搬送工程によって冷媒滞留容器から搬出された前記液体冷媒を気体冷媒に変化させ、前記圧縮工程による圧縮に供する気化工程と、
を有し、
前記搬送工程で用いられる搬送装置は、前記圧縮機より送出された前記冷媒を膨張させるときに生ずる膨張エネルギーを利用して、前記冷媒滞留容器内に滞留している前記液体冷媒を前記潤滑油とともに吸引する膨張機から構成されている、冷凍サイクル方法。
【国際調査報告】
2013080350.tif 000013
2013080350.tif 000014
2013080350.tif 000015
2013080350.tif 000016