(57)【要約】      （修正有）【課題】  圧縮機及び膨張機を備えた冷凍サイクル装置において、膨張機に対して十分な量の潤滑油を供給するとともに、装置の小型化又は軽量化を図る。【解決手段】  冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１と放熱器２と膨張機３と蒸発器５とが順に接続されてなる冷媒回路１１と、圧縮機１の油溜まりと膨張機３の油溜まりとを連通する油供給管７とを備えている。油供給管７には、潤滑油を冷却する冷却器６と、潤滑油の流量を調整する弁８とが設けられている。膨張機３の入口側配管５７には、温度センサ８１が設けられている。コントローラ８０は、膨張機３の入口冷媒温度に基づいて弁８の開度を制御する。これにより膨張機を備えた冷凍サイクル装置において、膨張機に対して十分な量の潤滑油を供給するとともに、装置の小型化又は軽量化を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路と、
前記圧縮機と前記膨張機とを連通し、前記圧縮機内の潤滑油を前記膨張機に供給する油供給通路と、
前記油供給通路の潤滑油を冷却する冷却装置と、
を備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記圧縮機及び前記膨張機は、それぞれ潤滑油を貯留する貯留部を備え、
前記油供給通路は、前記圧縮機の貯留部と前記膨張機の貯留部とを連通している、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を覆い且つ前記圧縮機構によって圧縮された冷媒が吐出される圧縮機シェルとを備え、
前記膨張機は、冷媒を膨張させる膨張機構と、前記膨張機構を覆い且つ前記膨張機構によって減圧される前の冷媒が貯留される膨張機シェルとを備え、
前記圧縮機及び前記膨張機の貯留部は、それぞれ前記圧縮機シェル及び前記膨張機シェルの内部に設けられ、
前記油供給通路は、一端が前記圧縮機シェルに接続され且つ他端が前記膨張機シェルに接続された配管からなる、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記冷媒回路における前記膨張機から前記蒸発器を経て前記圧縮機に至る低圧部分の一部の冷媒と前記油供給通路の潤滑油とを直接又は間接的に熱交換させる熱交換装置を有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記油供給通路の潤滑油を搬送する搬送装置を備えた、請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えた、請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記膨張機の入口側の冷媒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に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、
を備えた請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記膨張機は、運転容量の調整が自在な膨張機からなり、
前記膨張機の運転容量を検出する運転容量検出装置と、
前記膨張機の運転容量に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、
を備えた請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記冷媒回路における前記圧縮機から前記放熱器を経て前記膨張機に至る高圧部分の冷媒が超臨界状態となる、請求項１〜８のいずれか一つ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】
本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、膨張弁の代わりに膨張機を備えた装置が知られている。この種の冷凍サイクル装置では、膨張機を用いることにより、冷媒が膨張する過程の膨張エネルギーを電力又は動力の形で回収することができ、その回収エネルギーの分だけサイクルの効率を向上させることができる。
【０００３】
膨張機を備えた冷凍サイクル装置では、圧縮機だけでなく、膨張機にも潤滑油が必要となる。そこで、冷媒回路内に油分離器を設け、当該油分離器で分離した潤滑油を膨張機に供給する冷凍サイクル装置が提案されている。例えば、下記特許文献１には、圧縮機と放熱器との間に設けられた油分離器と、油分離器と膨張機の入口側配管とを接続する油送り管とを備えた冷凍空調機が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１４１３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示された冷凍空調機では、油分離器を設けた分、装置の部品点数が増加していた。また、油分離器を別途新たに設けるために、新たな設置スペースが必要となり、装置の大型化や重量化を招くこととなった。特に、冷媒を超臨界状態で使用する場合、油分離器には十分な耐圧性が要求されるため、装置の重量化が避けられなかった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張機を備えた冷凍サイクル装置において、膨張機に対して十分な量の潤滑油を供給するとともに、装置の小型化又は軽量化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と放熱器と膨張機と蒸発器とが順に接続されてなる冷媒回路と、前記圧縮機と前記膨張機とを連通し、前記圧縮機内の潤滑油を前記膨張機に供給する油供給通路と、前記油供給通路の潤滑油を冷却する冷却装置と、を備えたものである。
【０００７】
上記冷凍サイクル装置によれば、圧縮機の内部に貯留された潤滑油は、油供給通路を通じて膨張機に供給される。そのため、油分離器は不要となる。圧縮機からの高温の潤滑油は、油供給通路を流通する際に冷却装置によって冷却される。そのため、高温の潤滑油がそのままの温度状態で膨張機に流入することはなく、膨張前の冷媒の温度が過度に上昇することはない。したがって、ＣＯＰの低下を招くことなく、圧縮機から膨張機に潤滑油を供給することができる。その結果、膨張機に対して潤滑油を十分に供給するとともに装置の小型化又は軽量化を図ることが可能となる。
【０００８】
前記圧縮機及び前記膨張機は、それぞれ潤滑油を貯留する貯留部を備え、前記油供給通路は、前記圧縮機の貯留部と前記膨張機の貯留部とを連通していることが好ましい。
【０００９】
このことにより、簡易な構成により、圧縮機から膨張機に潤滑油を供給することができる。
【００１０】
前記圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を覆い且つ前記圧縮機構によって圧縮された冷媒が吐出される圧縮機シェルとを備え、前記膨張機は、冷媒を膨張させる膨張機構と、前記膨張機構を覆い且つ前記膨張機構によって減圧される前の冷媒が貯留される膨張機シェルとを備え、前記圧縮機及び前記膨張機の貯留部は、それぞれ前記圧縮機シェル及び前記膨張機シェルの内部に設けられ、前記油供給通路は、一端が前記圧縮機シェルに接続され且つ他端が前記膨張機シェルに接続された配管からなっていることが好ましい。
【００１１】
上記冷凍サイクル装置では、圧縮機内及び膨張機内の潤滑油は、圧縮機構及び膨張機構よりも高圧となる。したがって、潤滑油貯留部から圧縮機構及び膨張機構の摺動部への潤滑油供給が良好に行われる。
【００１２】
前記冷却装置は、前記冷媒回路における前記膨張機から前記蒸発器を経て前記圧縮機に至る低圧部分の一部の冷媒と前記油供給通路の潤滑油とを直接又は間接的に熱交換させる熱交換装置を有することが好ましい。
【００１３】
このことにより、潤滑油からの放熱を冷媒回路の冷媒によって回収することができ、加熱効率の向上や蒸発器のコンパクト化等を図ることができる。
【００１４】
前記冷凍サイクル装置は、前記油供給通路の潤滑油を搬送する搬送装置を備えていてもよい。
【００１５】
このことにより、搬送装置によって潤滑油を強制的に搬送することができるので、油供給通路の圧縮機側と膨張機側との間の圧力差が小さい場合であっても、膨張機に対して十分な量の潤滑油を供給することができる。
【００１６】
前記冷凍サイクル装置は、前記油供給通路の潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えていることが好ましい。
【００１７】
このことにより、膨張機に対して常に適切な量の潤滑油を供給することができる。
【００１８】
前記冷凍サイクル装置は、前記膨張機の入口側の冷媒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に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、を備えていることが好ましい。
【００１９】
このことにより、膨張機の入口側の冷媒温度に基づいて潤滑油の供給量を調整することができ、冷凍サイクルの効率向上と膨張機に対する潤滑油の十分な供給とを高度に両立させることができる。
【００２０】
前記膨張機は運転容量の調整が自在な膨張機からなり、前記冷凍サイクル装置は、前記膨張機の運転容量を検出する運転容量検出装置と、前記膨張機の運転容量に基づいて前記流量調整装置を制御するコントローラと、を備えていることが好ましい。
【００２１】
このことにより、膨張機の運転容量に基づいて潤滑油の供給量を調整することができ、冷凍サイクルの効率向上と膨張機に対する潤滑油の十分な供給とを高度に両立させることができる。
【００２２】
前記冷凍サイクル装置は、前記冷媒回路における前記圧縮機から前記放熱器を経て前記膨張機に至る高圧部分の冷媒が超臨界状態となるものであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、膨張機に対して潤滑油を十分に供給するとともに、冷凍サイクル装置の小型化又は軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１と放熱器２と膨張機３と蒸発器５とが順に接続されてなる冷媒回路１１を備えている。また、冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１と膨張機３とを連通する油供給管７を備えている。油供給管７には、冷却器６及び弁８が設けられている。なお、弁８は開度調整が自在な弁である。
【００２６】
本冷媒回路１１に充填された冷媒は、運転時に高圧部分（圧縮機１から放熱器２を経て膨張機３に至る部分）において超臨界状態となる冷媒である。本実施形態の冷媒回路１１には、そのような冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではない。
【００２７】
図２に示すように、本実施形態に係る圧縮機１は、ロータリー圧縮機である。ただし、圧縮機１はロータリー式に限らず、他の形式の圧縮機（例えばスクロール圧縮機等）であってもよい。この圧縮機１は、圧縮機シェルを構成する密閉容器２１と、密閉容器２１内に収容された電動機２４及び圧縮機構２５とを備えている。
【００２８】
圧縮機１はいわゆる高圧ドーム型の圧縮機であり、密閉容器２１の内部には、冷媒回路１１の高圧側の冷媒（以下、単に高圧冷媒という）が貯留される。本実施形態では、密閉容器２１は、鉛直方向長さが水平方向長さよりも長いいわゆる縦長の容器である。ただし、密閉容器２１の形状や寸法等は、特に限定される訳ではない。密閉容器２１の上壁には、電源ケーブル等が接続される端子４３が固定されている。また、密閉容器２１の上壁には、吐出管３１が接続されている。密閉容器２１の側壁には吸入管３２が接続され、密閉容器２１の側壁の底部には、油供給管７が接続されている。
【００２９】
電動機２４は、密閉容器２１の内壁に固定された固定子２２と、固定子２２の内側に配置された回転子２３とから構成されている。固定子２２の外周側には、冷媒の流路となる複数の切り欠き４１が形成されている。固定子２２と回転子２３との間には、隙間４２が設けられている。
【００３０】
回転子２３の中心部には、シャフト２６が固定されている。シャフト２６は回転子２３の下方に延びている。シャフト２６の下部には、シャフト２６の軸心Ｌから偏倚した偏心部２６ａが設けられている。シャフト２６の偏心部２６ａよりも上側部分は、上軸受部材２７によって支持され、偏心部２６ａよりも下側部分は、下軸受部材２８によって支持されている。
【００３１】
上軸受部材２７と下軸受部材２８との間には、シリンダ３０が配置されている。シリンダ３０の内部には円環状のローラ２９が収容され、ローラ２９の内部には偏心部２６ａが収容されている。また、シリンダ３０内には、ローラ２９に当接するベーン３３と、ベーン３３をローラ２９側に付勢するばね３４とが設けられている。
【００３２】
上軸受部材２７には、吸入管３２からシリンダ３０内に吸入冷媒を案内する吸入孔３５と、シリンダ３０内で圧縮された冷媒を密閉容器２１の内部空間に吐出する吐出孔３６とが形成されている。
【００３３】
密閉容器２１の底部は、潤滑油を貯留する油溜まり３７を形成している。油供給管７は、この油溜まり３７に向かって開口している。図示は省略するが、シャフト２６の下端には、油溜まり３７の潤滑油を汲み上げる油ポンプ３８が設けられている。また、シャフト２６の内部には、上記油ポンプ３８で汲み上げられた潤滑油を摺動部分に供給する給油孔（図示せず）が形成されている。
【００３４】
図３に示すように、本実施形態に係る膨張機３は、冷媒を２段階に膨張させる２段ロータリー膨張機である。ただし、膨張機３の種類は何ら限定されない。膨張機３は、単段のロータリー膨張機であってもよく、他の形式の膨張機（例えばスクロール式の膨張機等）であってもよい。
【００３５】
膨張機３は、膨張機シェルを構成する密閉容器５１と、密閉容器５１内に収容された発電機５２及び膨張機構５５とを備えている。すなわち、本実施形態に係る膨張機３は、発電機５２を内蔵した膨張機である。また、膨張機３はいわゆる高圧ドーム型の膨張機であり、密閉容器５１の内部には高圧冷媒が貯留される。密閉容器５１は、圧縮機１の密閉容器２１と同様に、縦長の容器である。ただし、密閉容器５１の形状や寸法等は、何ら限定される訳ではない。密閉容器５１の上壁には、図示しない電気ケーブル等が接続される端子５６が固定されている。また、密閉容器５１の上壁には、入口側配管５７が接続されている。密閉容器５１の側壁には出口側配管５７が接続され、密閉容器５１の側壁の底部には、油供給管７が接続されている。
【００３６】
発電機５２は、密閉容器５１の内壁に固定された固定子５３と、固定子５３の内側に配置された回転子５４とから構成されている。回転子５４の中心部には、シャフト５９が固定されている。シャフト５９は、回転子５４から上方及び下方にそれぞれ延びている。
【００３７】
シャフト５９の上側には、シャフト５９の軸心から偏倚した第１偏心部６１及び第２偏心部６２が設けられている。シャフト５９の第１偏心部６１の下側部分は、軸受６３を介して下軸受部材６５に支持されている。下軸受部材６５の上には第１シリンダ６６が設けられている。第１シリンダ６６の内部には第１ローラ７１が収容され、第１ローラ７１の内部には第１偏心部６１が配置されている。第１シリンダ６６の上方には中間プレート６７が設けられ、中間プレート６７の上には第２シリンダ６８が配置されている。第２シリンダ６８の内部には第２ローラ７２が収容され、第２ローラ７２の内部には第２偏心部６２が配置されている。第２ローラ７２の上には上軸受部材６９が設けられている。シャフト５９の上端部は、軸受６４を介して上軸受部材６９に支持されている。上軸受部材６９の上には、ブロック７０が設けられている。
【００３８】
下軸受部材６５には、密閉容器５１の内部空間と第１シリンダ６６内とを連通する吸入孔７３が形成されている。中間プレート６７には、第１シリンダ６６内と第２シリンダ６８内とを連通する連通孔７４が形成されている。上軸受部材６９には、第２シリンダ６８内につながる吐出孔７５が形成されている。ブロック７０には、吐出孔７５と出口側配管５８とを連通する吐出孔７６が形成されている。
【００３９】
密閉容器５１の底部は、潤滑油を貯留する油溜まり７７を形成している。油供給管７は、油溜まり７７に向かって開口している。圧縮機１のシャフト２６と同様に、膨張機３のシャフト５９の下端にも、潤滑油を汲み上げる油ポンプ７８が設けられている。また、シャフト５９の内部には、油ポンプ７８で汲み上げられた潤滑油を摺動部分に供給する給油孔（図示せず）が形成されている。
【００４０】
冷媒回路１１（図１参照）において、放熱器２及び蒸発器５の構成は何ら限定されない。放熱器２又は蒸発器５として、例えば空冷式又は水冷式の熱交換器等を用いてもよい。
【００４１】
本実施形態では、冷却器６は、外部の冷却源によって潤滑油を冷却するものである。ただし、冷却源は何ら限定されるものではない。冷却器６は、例えば空冷式の冷却器であってもよく、水冷式の冷却器であってもよい。
【００４２】
図１に示すように、膨張機３の入口側配管５７には、冷媒温度を検出する温度センサ８１が設けられている。なお、温度センサ８１は、実質的に冷媒温度を検出するものであればよい。したがって、温度センサ８１は、入口側配管５７内の冷媒温度を直接検出するものであってもよく、入口側配管５７の壁面温度を検出すること等により冷媒温度を間接的に検出するものであってもよい。また、温度センサ８１は膨張機３の入口冷媒温度を検出するものであればよく、膨張機３自体に設けられていてもよい。
【００４３】
冷凍サイクル装置１０には、コントローラ８０が設けられている。コントローラ８０は、温度センサ８１の検出信号を受け、弁８の開度を制御する。なお、コントローラ８０は弁８の制御のために設けられた専用のコントローラである必要はなく、圧縮機１の制御等も行ってもよいことは勿論である。
【００４４】
次に、冷凍サイクル装置１０の運転動作について説明する。冷媒回路１１においては、圧縮機１から吐出された冷媒は、放熱器２で放熱し、膨張機３で膨張し、蒸発器５で蒸発した後、圧縮機１に吸入される。
【００４５】
圧縮機１（図２参照）では、電動機２４が駆動され、シャフト２６の回転に伴ってローラ２９がシリンダ３０内で回転する。その結果、吸入管３２から圧縮機構２５のシリンダ３０内に冷媒が吸い込まれ、この冷媒はシリンダ３０内で圧縮される。圧縮された高圧冷媒は、吐出孔３６を通じて密閉容器２１内の空間に放出され、その後、吐出管３１から吐出される。
【００４６】
膨張機（図３参照）では、入口側配管５７を通じて密閉容器５１内に高圧冷媒が吸入される。この高圧冷媒は、吸入孔７３を通じて第１シリンダ６６内に流入し、第１シリンダ６６内において膨張する。この際、冷媒の膨張力によって第１ローラ７１が回転する。第１シリンダ６６内で膨張した冷媒は、連通孔７４を通じて第２シリンダ６８内に流れ込み、第２シリンダ６８内で更に膨張する。この際、冷媒の膨張力によって第２ローラ７２が回転する。そして、第２シリンダ６８内で膨張した低圧冷媒は、吐出孔７５及び吐出孔７６を経て、出口側配管５８から吐出される。
【００４７】
上述のように第１ローラ７１及び第２ローラ７２が回転すると、第１ローラ７１内及び第２ローラ７２内の第１偏心部６１及び第２偏心部６２が回転し、それに従ってシャフト５９も回転する。その結果、発電機５２の回転子５４が回転し、発電が行われる。すなわち、冷媒の膨張エネルギーが電力として回収される。
【００４８】
冷凍サイクル装置１０の運転中は、圧縮機１の密閉容器２１の内部圧力は、膨張機３の密閉容器５１の内部圧力よりも高くなる。そのため、圧縮機１と膨張機３との間の内部圧力差によって、圧縮機１の油溜まり３７の潤滑油は、油供給管７を通じて膨張機３の油溜まり７７に流入する。この際、油供給管７を流れる潤滑油は、冷却器６において冷却される。なお、油供給管７の弁８の開度を調整することにより、油供給管７の流量、すなわち膨張機３に流入する潤滑油の量を調整することができる。
【００４９】
コントローラ８０は、膨張機３の入口冷媒温度に基づいて弁８の開度を制御する。例えば、コントローラ８０は、膨張機３の内部温度が上昇しすぎないように、あるいは低下しすぎないように、潤滑油の流入量を調整することとしてもよい。本実施形態では、コントローラ８０は、入口冷媒温度が所定値になるように弁８の開度を制御する。例えば、コントローラ８０は、膨張機３の入口冷媒温度が所定値以上のときには弁８の開度を小さくし、入口冷媒温度が所定値未満のときには弁８の開度を大きくする。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、圧縮機１と膨張機３とを連通する油供給管７を備え、油供給管７を通じて圧縮機１内の潤滑油を膨張機３に供給するので、冷媒回路１１に油分離器を別途設ける必要はない。そのため、油分離器が不要な分だけ部品点数の削減及び低コスト化を図ることができる。また、油供給管７には冷却器６が設けられているので、圧縮機１内の高温の潤滑油がそのまま膨張機３に流れ込むことを防止することができる。そのため、膨張前の冷媒の温度が過度に上昇することを回避することができ、蒸発器能力の低下を抑制することができる。したがって、圧縮機１の負荷の増大を抑えることができ、ＣＯＰの低下を抑制することができる。その結果、膨張機３に対して潤滑油を十分に供給するとともに冷凍サイクル装置１０の小型化又は軽量化を図ることができる。
【００５１】
圧縮機１に油溜まり３７を設け、膨張機３に油溜まり７７を設け、油供給管７を介してそれら油溜まり３７，７７同士を連通することとしたので、簡易な構成により、圧縮機１から膨張機３に潤滑油を供給することができる。
【００５２】
本実施形態によれば、圧縮機１及び膨張機３はいずれも高圧ドーム型であり、圧縮機１内及び膨張機３内の潤滑油は、圧縮機構２５及び膨張機構５５の摺動部よりも高圧となる。したがって、各油溜まり３７，７７から圧縮機構２５及び膨張機構５５の各摺動部への潤滑油供給が良好に行われる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、油供給管７に開度調整自在な弁８が設けられているので、膨張機３に対する潤滑油の供給量を自由に調整することができる。また、膨張機３の入口冷媒温度に基づいて弁８の開度を調整することにより、膨張前の冷媒温度を制御することができる。そのため、蒸発器能力の低下を抑制することができ、圧縮機１の負荷の増大を抑えることができる。したがって、運転状態の変動に拘わらず、冷凍サイクル装置１０のＣＯＰを向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、弁８の開度を適宜調整することにより、圧縮機１の内部圧力と膨張機３の内部圧力とのバランスをとることができる。例えば、弁８の開度を調整することにより、圧縮機１の内部圧力と膨張機３の内部圧力との差を所定値に保つことができる。そのため、圧縮機１と膨張機３とを連通させる冷媒配管（均圧ライン）は特に必要ではない。
【００５５】
（変形例）
上記実施形態では、コントローラ８０は、膨張機３の入口冷媒温度に基づいて弁８の開度を制御していた。しかしながら、コントローラ８０の実行する制御は上記制御に限定される訳ではない。例えば、図４に示すように、膨張機３の回転数を検出する回転数検出センサ８２を設け、膨張機３の回転数に基づいて弁８の開度を制御するようにしてもよい。例えば、コントローラ８０は、膨張機３の回転数が所定値以上のときには弁８の開度を大きくし、回転数が所定値未満のときには弁８の開度を小さくする。これにより、回転数に応じて常に十分な量の潤滑油を供給することができ、また、サイクル効率の向上を図ることができる。
【００５６】
なお、膨張機３の回転数を制御することは、膨張機３の運転容量を制御することを意味する。ここで、膨張機３の運転容量を制御する方法は、回転数を制御する方法に限定される訳ではない。例えば、膨張機３が互いに並列な複数の膨張機構を備えている場合、それら複数の膨張機構の運転台数を調整することによって、膨張機３の全体の運転容量を制御することも可能である。また、膨張機３は、互いに並列に接続された複数台の膨張機からなっていてもよい。この場合にも、膨張機の運転台数を調整することによって、膨張機３の全体の運転容量を制御することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態は、第１実施形態の冷凍サイクル装置１０において、油供給管７の冷却器６に変更を加えたものである。本実施形態に係る冷却器６は、油供給管７の潤滑油を冷媒回路１１の低圧冷媒で冷却するものである。
【００５８】
詳しくは、本実施形態の冷却器６は、膨張機３と蒸発器５との間に設けられている。冷却器６は、潤滑油と低圧冷媒とを直接的に熱交換させるいわゆる液―液熱交換器によって構成されている。冷却器６の具体的形態は何ら限定されないが、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器等を好適に利用することができる。また、専用の熱交換器を用いずに、油供給管７と冷媒配管とを接合することによって冷却器６を構成することも可能である。
【００５９】
その他の構成は第１実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。なお、図５では、温度センサ８１やコントローラ８０の図示は省略している。
【００６０】
本実施形態によれば、油供給管７の潤滑油の冷却に関して、外部の冷却源が不要となる。そのため、冷凍サイクル装置１０の全体として、部品点数の削減及び省エネルギー化を図ることができる。
【００６１】
また、膨張機３から吐出された冷媒は、蒸発器５の手前で予備的に加熱されることになる。そのため、蒸発器５で必要とされる熱交換量を低減することができ、蒸発器５のコンパクト化を図ることができる。また、冷媒サイクルの低圧側圧力を上昇させることができ、圧縮機１の負荷を軽減することが可能となる。したがって、ＣＯＰを向上させることが可能となる。
【００６２】
（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態も、第１実施形態の冷凍サイクル装置１０において、油供給管７の冷却器６に変更を加えたものである。本実施形態に係る冷却器６も、冷媒回路１１の低圧冷媒を利用して油供給管７の潤滑油を冷却するものである。
【００６３】
一方、本実施形態は第２実施形態と異なり、冷却器６は、潤滑油と低圧冷媒とを間接的に熱交換させるように構成されている。具体的には、本実施形態の蒸発器５は、空気と冷媒とを熱交換させるいわゆる空気熱交換器からなり、冷却器６は、蒸発器５で冷却される前又は冷却された後の空気と潤滑油とを熱交換させる空気熱交換器によって構成されている。本実施形態の冷凍サイクル装置１０には、蒸発器５及び冷却器６に共通の送風機９が設けられている。ただし、蒸発器５及び冷却器６のそれぞれに送風機が設けられていてもよいことは勿論である。
【００６４】
その他の構成は第１実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。なお、図６においても、温度センサ８１やコントローラ８０の図示は省略している。
【００６５】
本実施形態においても、第１実施形態の効果及び第２実施形態の効果を得ることができる。
【００６６】
（第４実施形態）
前記第１〜第３実施形態では、油供給管７に弁８が設けられていた。しかしながら、図７に示すように、油供給管７には、弁８の代わりに（または弁８と共に）油ポンプ８ａが設けられていてもよい。また、コントローラ８０は、膨張機３の入口冷媒温度又は運転容量に基づいて、油ポンプ８ａを制御するようにしてもよい。
【００６７】
油供給管７に油ポンプ８ａを設けることにより、圧縮機１と膨張機３との圧力差が小さい場合であっても、油供給管７の潤滑油の流量を多くすることができる。そのため、膨張機３に対して常に十分な量の潤滑油を供給することができる。また、潤滑油の流量を幅広く制御することが可能となる。
【００６８】
（その他の実施形態）
なお、油供給管７の潤滑油の流量を制御する必要がない場合には、開度調整自在な弁８の代わりにキャピラリーチューブ等の絞り機構を設けるようにしてもよい。また、油供給管７における圧力損失が適当な範囲（膨張機３に適正量の潤滑油を供給できる範囲）であれば、弁８を省略することも可能である。
【００６９】
油供給管７の種類は何ら限定されるものではない。油供給管７は、圧縮機１又は膨張機３の振動によって破損しにくいように、可撓管によって形成されていてもよい。また、油供給管７の長さや形状等も何ら限定される訳ではない。ただし、油供給管７の圧力損失を低減する観点からは、油供給管７の長さは短い方が好ましく、また、真っ直ぐな管であることが好ましい。
【００７０】
前記実施形態では、圧縮機１及び膨張機３は高圧ドーム型であった。しかしながら、潤滑油の性能劣化を招かない限り、圧縮機１及び膨張機３は、内部に低圧冷媒が貯留されるいわゆる低圧ドーム型であってもよい。
【００７１】
冷媒回路１１に充填される冷媒は、冷媒回路１１の高圧部分において超臨界状態となる冷媒に限らず、高圧部分で超臨界状態とならない冷媒であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明は、圧縮機と膨張機とを備えた冷凍サイクル装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図２】圧縮機の縦断面図
【図３】膨張機の縦断面図
【図４】第１実施形態の変形例に係る冷媒回路図
【図５】第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図６】第３実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【図７】第４実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図
【符号の説明】
【００７４】
１          圧縮機
２          放熱器
３          膨張機
５          蒸発器
６          冷却器（冷却装置，熱交換装置）
７          油供給管（油供給通路）
８          弁（流量調整装置）
８ａ        油ポンプ（搬送装置）
１０        冷凍サイクル装置
１１        冷媒回路
２１        密閉容器（圧縮機シェル）
２５        圧縮機構
３７，７７  油溜まり（貯留部）
５１        密閉容器（膨張機シェル）
５５        膨張機構
８０        コントローラ
８１        温度センサ
８２        回転数検出センサ（運転容量検出装置）
【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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