(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、圧縮機、第１弁、第１空間に設置された第１凝縮器、第２弁、膨張弁、および第２空間に設置された蒸発器の順に循環する冷凍サイクル装置であって、
前記第１空間に設置された第２凝縮器と、
前記冷媒と異なる流体を溜める流体貯留部と、
前記流体貯留部から前記第１凝縮器に前記流体を移動させる液体移動機構と、
前記第１弁、前記第２弁、および前記液体移動機構を制御する制御装置とを備え、
前記第２凝縮器は、直列に接続された前記第１弁、前記第１凝縮器、および前記第２弁に対して並列に接続され、
前記流体貯留部は、前記第１凝縮器に接続され、
前記制御装置は、前記第１空間の温度が基準温度よりも小さい場合、前記第１弁および前記第２弁を閉じた後に、前記流体貯留部から前記第１凝縮器に前記流体を移動させて前記第１凝縮器に前記流体を充填し、前記流体は、前記第１空間の温度が前記基準温度よりも小さい間、前記第１凝縮器に貯留される、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記液体移動機構は、前記流体貯留部に接続された流路切替装置と、前記圧縮機の吐出口と前記流路切替装置との間に接続された第３弁と、前記圧縮機の吸入口と前記流路切替装置との間に接続された第４弁とを含み、
前記流路切替装置は、前記第３弁、前記第４弁、前記流体貯留部、および前記第１凝縮器の間の接続状態を第１接続状態と第２接続状態との間で切り替え、
前記第１接続状態においては、前記第３弁と前記流体貯留部とが接続されるとともに前記第４弁と前記第１凝縮器とが接続され、
前記第２接続状態においては、前記第３弁と前記第１凝縮器とが接続されるとともに前記第４弁と前記流体貯留部とが接続され、
前記制御装置は、前記第１空間の温度が前記基準温度よりも小さい場合、前記第１弁および前記第２弁を閉じるとともに、前記流路切替装置を制御して前記接続状態を前記第１接続状態に切り替え、前記流体貯留部から前記第１凝縮器に基準量の前記流体が移動するのに必要な時間が経過後、前記第３弁および前記第４弁を閉じる、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１空間の温度が前記基準温度よりも大きい場合、前記流路切替装置を制御して前記接続状態を前記第２接続状態に切替えてから前記第３弁および前記第４弁を開けることによって、前記第１凝縮器内の前記流体を前記流体貯留部に回収する、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、かつユーザによって前記冷凍サイクル装置の停止操作が行なわれた場合、前記流路切替装置を制御して前記接続状態を前記第２接続状態に切替えてから前記第３弁および前記第４弁を開けることによって、前記第１凝縮器内の前記流体を前記流体貯留部に回収する、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記第１凝縮器から前記流体貯留部に前記基準量の前記流体が移動するのに必要な時間が経過した後、前記第３弁および前記第４弁を閉じてから前記第１弁および前記第２弁を開ける、請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記流体貯留部は、前記蒸発器と前記圧縮機との間に接続され、前記蒸発器からの前記冷媒および前記流体を気体と液体とに分離し、
前記液体移動機構は、前記流体貯留部と、前記第１凝縮器との間に接続され、前記流体貯留部から前記第１凝縮器へ前記流体を移動させるポンプを含み、
前記制御装置は、前記第１空間の温度が前記基準温度よりも小さい場合、前記第１弁および前記第２弁を閉じた後に、前記ポンプを駆動して前記流体を前記第１凝縮器へ移動させる、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記流体貯留部は、アキュムレータを含む、請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記蒸発器および前記圧縮機を接続する流路と前記流体貯留部との間に接続された膨張機構をさらに備え、
前記流体貯留部は、前記圧縮機と前記第１凝縮器との間および前記圧縮機と前記第２凝縮器との間に接続されて前記圧縮機からの前記流体を貯留するとともに、貯留している前記流体の一部を前記膨張機構を介して前記流路に戻し、
前記液体移動機構は、前記流体貯留部と前記第１凝縮器との間に接続された第３弁を含み、
前記制御装置は、前記第１空間の温度が前記基準温度よりも小さい場合、前記第１弁および前記第２弁を閉じた後に、前記第３弁を開く、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記流体貯留部は、オイルセパレータを含む、請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記第１空間の温度が前記基準温度よりも大きい場合、前記第１弁および前記第２弁を開けることによって、前記第１凝縮器内の前記流体を前記流体貯留部に回収する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記制御装置は、ユーザによって前記冷凍サイクル装置の停止操作が行なわれた場合であって、かつ前記第１凝縮器が前記流体によって充填されている場合、前記第１弁および前記第２弁を開ける、請求項６〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記冷媒と前記流体とは、非相溶性である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記流体は、冷凍機油である、請求項１２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、冷凍サイクル装置に関し、より特定的には低外気冷房運転において行なわれる冷凍サイクル装置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置による冷房運転が、外気温によらず一定の期間継続して行なわれる場合がある。たとえばほぼ年間を通してサーバコンピュータが稼働しているサーバルームの場合、サーバコンピュータからの発熱によるサーバルームの気温上昇を放置しておくと、サーバコンピュータの処理能力が低下し、サーバコンピュータが故障して停止する場合も想定される。このような事態を防ぐために、サーバルームにおいては冷凍サイクル装置による冷房運転が年間を通して行なわれるのが通常である。【０００３】
外気温が基準温度（たとえば０℃）よりも低い場合に行なわれる冷房運転（以下では「低外気冷房運転」ともいう。）においては、凝縮器として機能する室外熱交換器によるガス冷媒の凝縮が過度に行なわれて、室外熱交換器内のガス冷媒が通常の冷房運転よりも減少してしまう場合がある。室外熱交換器内のガス冷媒が減少すると、凝縮圧力が低下するため、圧縮比（＝凝縮圧力／蒸発圧力）が低下する。そのため、低外気冷房運転においては、凝縮圧力の低下を抑制して、効率的な圧縮機の運転に必要な圧縮比を確保する必要がある。【０００４】
たとえば複数の室外熱交換器を備える冷凍サイクル装置の場合、低外気冷房運転時に一部の室外熱交換器へのガス冷媒の流入を止めてガス冷媒の凝縮を抑制することにより、凝縮圧力の低下を抑制することができる。たとえば、実開昭６１−１１６９７５号公報（特許文献１）には、低外気冷房運転時に、逆止弁あるいは電磁弁を用いて一部の室外熱交換器にガス冷媒が流入しないようにすることにより、凝縮圧力の低下を抑制することができる冷凍機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６１−１１６９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
弁の閉止能力は完全ではないため、弁を閉じても冷媒の通過を完全に止められない場合がある。そのため、実開昭６１−１１６９７５号公報（特許文献１）に開示されているような、室外熱交換器へのガス冷媒の流入を止めるために弁を用いる構成においては、弁から徐々にガス冷媒が漏れて室外熱交換器へ流入し、凝縮された液冷媒が室外熱交換器の中に溜まっていく。そのため、低外気冷房運転において冷凍サイクル装置を循環して相変化を繰り返す冷媒量（以下では「循環冷媒量」ともいう。）が減少する。その結果、凝縮圧力および蒸発圧力が適正値よりも低下し、低外気冷房運転の継続が困難になり得る。【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低外気冷房運転を安定的に行なうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置においては、冷媒が、圧縮機、第１弁、第１空間に設置された第１凝縮器、第２弁、膨張弁、および第２空間に設置された蒸発器の順に循環する。冷凍サイクル装置は、第２凝縮器と、流体貯留部と、液体移動機構と、制御装置とを備える。第２凝縮器は、第１空間に設置されている。流体貯留部は、冷媒と異なる流体を溜める。液体移動機構は、流体貯留部から第１凝縮器に流体を移動させる。制御装置は、第１弁、第２弁、および液体移動機構を制御する。第２凝縮器は、直列に接続された第１弁、第１凝縮器、および第２弁に対して並列に接続されている。流体貯留部は、第１凝縮器に接続されている。制御装置は、第１空間の温度が基準温度よりも小さい場合、第１弁および第２弁を閉じた後に、流体貯留部から第１凝縮器に流体を移動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置においては、低外気冷房運転時に第１弁および第２弁が閉じられるとともに、冷媒とは異なる流体を流体貯留部から第１凝縮器に移動させる。第１凝縮器が当該流体によって充填されることにより、第１弁および第２弁から漏れて第１凝縮器に溜まる冷媒量が抑制さるため、循環冷媒量の減少が抑制される。その結果、低外気冷房運転を安定的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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機能ブロック図である。
【図２】図１の冷凍機油移動機構の充填接続状態を説明するための図である。
【図３】図１の冷凍機油移動機構の回収接続状態を説明するための図である。
【図４】冷凍機油を冷凍機油タンクと凝縮器との間で移動させる処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】図４の冷凍機油充填運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】図４の冷凍機油回収運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図７】ユーザによって行なわれる冷凍サイクル装置の停止操作の有無に応じて行なわれる処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】実施の形態１の変形例に係る冷凍サイクル装置の冷房運転における構成を示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態１の変形例に係る冷凍サイクル装置の暖房運転における構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】実施の形態２における冷凍機油充填運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施の形態２における冷凍機油回収運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１３】実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】実施の形態３における冷凍機油充填運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す機能ブロック図である。図１に示されるように、冷凍サイクル装置１００は、室外に設置された室外機５０と、室内に設置された室内機６０とを備える。
【００１３】
室外機５０は、圧縮機１と、凝縮器３ａ，３ｂと、閉止弁６ａ，６ｂと、冷凍機油タンク１０と、冷凍機油移動機構４１と、制御装置１５と、温度センサＴＳ１とを含む。室内機６０は、膨張弁４と、蒸発器５とを含む。冷凍サイクル装置１００は、冷媒が、圧縮機１、凝縮器３ａ，３ｂ、膨張弁４、蒸発器５の順に循環する冷凍サイクルを備えている。冷凍機油タンク１０は、凝縮器３ａにおいて、圧縮機１と接続されている側を凝縮器３ａの上流側とし、膨張弁４と接続されている側を凝縮器３ａの下流側とした場合、圧縮機１の吐出口と凝縮器３ａの下流側および、凝縮器３ａの下流側と圧縮機１の吸入口に接続され、接続の切り替えは冷凍機油移動機構４１によって行われる。制御装置１５は、室内機６０に含まれていてもよいし、あるいは室外機５０および室内機６０の外部に配置されていてもよい。
【００１４】
圧縮機１は、蒸発器５から受けた低圧のガス冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を凝縮器３ａ，３ｂに出力する。
【００１５】
凝縮器３ａと凝縮器３ｂとは並列に接続されており、凝縮器３ａの上流および下流には、閉止弁６ａ，６ｂがそれぞれ接続されている。閉止弁６ａは圧縮機１から凝縮器３ａへ流れる冷媒の流れを閉止する弁であり、閉止弁６ｂは凝縮器３ａから膨張弁４へ流れる冷媒の流れを止める弁である。凝縮器３ａは、閉止弁６ａ，６ｂの間に接続されている。凝縮器３ｂは、直列に接続された閉止弁６ａ、凝縮器３ａ、および閉止弁６ｂに対して並列に接続されている。
【００１６】
圧縮機１からの高温高圧のガス冷媒は、凝縮器３ａ，３ｂにおいて凝縮されて、液冷媒となって膨張弁４に流出する。凝縮器３ａ，３ｂからは、ガス冷媒が凝縮されて液冷媒となるときの熱（凝縮熱）が放出される。
【００１７】
凝縮器３ａ，３ｂからの液冷媒は、膨張弁４において断熱膨張して減圧され、湿り蒸気として蒸発器５へ流出する。膨張弁４としては、たとえば電子制御式膨張弁（ＬＥＶ：Linear  Expansion  Valve）を用いることができる。
【００１８】
膨張弁４からの湿り蒸気は、蒸発器５において蒸発し、ガス冷媒となって圧縮機１に流出する。蒸発器５においては、液冷媒が室内空気から熱（気化熱）を奪って蒸発する。
【００１９】
冷凍機油タンク１０には、凝縮器３ａを充填するための冷凍機油ＲＯが貯留される。本実施の形態では、圧縮機１の潤滑油を冷凍機油ＲＯとして使用する。冷凍機油タンク１０は、凝縮器３ａに接続されている。冷媒の冷凍機油ＲＯに対する溶解度は、２０％よりも小さいことが望ましい。冷媒と冷凍機油ＲＯとは、互いにほとんど混合しない非相溶性（冷媒の冷凍機油ＲＯに対する溶解度が１％未満）であることがさらに望ましい。
【００２０】
冷凍機油移動機構４１は、冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯを移動させる。冷凍機油移動機構４１は、四方弁１１と、閉止弁１２，１３とを有する。四方弁１１は、冷凍機油タンク１０と圧縮機１の吐出口との接続もしくは、冷凍機油タンク１０と圧縮機１の吸入口との接続を切り替える弁である。閉止弁１２は、圧縮機１の吐出口と四方弁１１との間に接続されている。閉止弁１３は、圧縮機１の吸入口と四方弁１１との間に接続されている。
【００２１】
四方弁１１は、圧縮機１、冷凍機油タンク１０、および凝縮器３ａの間の接続状態を充填接続状態と回収接続状態との間で切り替える。充填接続状態においては、圧縮機１の吐出口と冷凍機油タンク１０とが接続されるとともに、圧縮機１の吸入口と凝縮器３ａとが接続されて、冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに充填される。回収接続状態においては、圧縮機１の吐出口と凝縮器３ａとが接続されるとともに圧縮機１の吸入口と冷凍機油タンク１０とが接続されて、冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に回収される。
【００２２】
制御装置１５は、圧縮機１の駆動周波数を制御して圧縮機１が単位時間あたりに吐出する冷媒量を制御する。制御装置１５は、膨張弁４の開度を制御して、蒸発器５から流出するガス冷媒の過熱度を最適値に近づける過熱度制御を行なう。制御装置１５は、外気温Ｔ０を温度センサＴＳ１から取得する。制御装置１５は、外気温Ｔ０が基準温度Ｔ１より小さい場合、冷凍機油移動機構４１を制御して、冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａへ冷凍機油ＲＯを移動させる冷凍機油充填運転を行なう。制御装置１５は、冷凍機油移動機構４１を制御して、凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０へ冷凍機油ＲＯを回収する冷凍機油回収運転を行なう。
【００２３】
制御装置１５は、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）のようなプロセッサを含む。制御装置１５は、たとえばフラッシュメモリのような不揮発性のメモリを含む。当該メモリは、たとえばＣＰＵに読み出されて実行されるＯＳ（Operating  System）、各種アプリケーションのプログラム（たとえば冷凍機油移動機構４１の制御を行なうためのプログラム）、およびそのプログラムによって使用される各種データを保存することができる。
【００２４】
低外気冷房運転においては、凝縮器３ａによるガス冷媒の凝縮が過度に行なわれて、凝縮器３ａ内のガス冷媒が通常の冷房運転よりも減少してしまう場合がある。凝縮器３ａ内のガス冷媒が減少すると、凝縮圧力が低下するため、圧縮比が低下する。低外気冷房運転においては、凝縮圧力の低下を抑制して、効率的な圧縮機の運転に必要な圧縮比を確保する必要がある。そのため、実施の形態１においては、凝縮器３ａによるガス冷媒の凝縮を抑制するため、閉止弁６ａ，６ｂが閉止される。
【００２５】
しかし、閉止弁６ａ，６ｂの閉止能力は完全ではないため、閉止弁６ａ，６ｂを閉止しても、冷媒の通過を完全に止められない場合がある。そのため、閉止弁６ａ，６ｂから徐々にガス冷媒が漏れて凝縮器３ａへ流入し、凝縮された液冷媒が凝縮器３ａの中に溜まっていく。そのため、低外気冷房運転における循環冷媒量が減少する。その結果、凝縮圧力および蒸発圧力が適正値よりも低下し、低外気冷房運転の継続が困難になり得る。
【００２６】
そこで実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００においては、低外気冷房運転時に凝縮器３ａへの冷媒の流入を防止するために閉止弁６ａ，６ｂが閉止されるとともに、冷凍機油移動機構４１によって、冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに移動される。凝縮器３ａの内部が、冷媒が溶解し難い冷凍機油ＲＯによって充填されることにより、閉止弁６ａ，６ｂから漏れて凝縮器３ａに溜まる冷媒量が抑制されて、循環冷媒量の減少が抑制される。その結果、低外気冷房運転を安定的に行なうことができる。
【００２７】
図２は、図１の冷凍機油移動機構４１の充填接続状態を説明するための図である。図２において、閉止弁６ａ，６ｂは閉止されており、閉止弁１２，１３は開放されている。図２に示されるように、圧縮機１の吐出口と冷凍機油タンク１０とが接続されているとともに、圧縮機１の吸入口と凝縮器３ａとが接続されている。圧縮機１から流出したガス冷媒の一部が閉止弁１２を通過して、冷凍機油タンク１０に流入する。冷凍機油タンク１０にガス冷媒が流入するにつれて、冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに充填される。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されるにつれて、凝縮器３ａから圧縮機１の吸入口へ冷媒が戻される。図２に示される冷凍機油移動機構４１の接続状態が一定時間保持された後、冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａへの冷凍機油ＲＯの充填が完了する。
【００２８】
図３は、図１の冷凍機油移動機構４１の回収接続状態を説明するための図である。図３において、閉止弁６ａ，６ｂは閉止されており、閉止弁１２，１３は開放されている。図３に示されるように、圧縮機１の吐出口と凝縮器３ａとが接続されているとともに、圧縮機１の吸入口と冷凍機油タンク１０とが接続されている。圧縮機１から流出したガス冷媒の一部が閉止弁１２を通過して、凝縮器３ａに流入する。凝縮器３ａにガス冷媒が流入するにつれて、冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に回収される。冷凍機油タンク１０に冷凍機油ＲＯが回収されるにつれて、圧縮機１から凝縮器３ａへ冷媒が戻される。図３に示される冷凍機油移動機構４１の接続状態が一定時間保持された後、凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０への冷凍機油ＲＯの回収が完了する。
【００２９】
図４は、冷凍機油ＲＯを冷凍機油タンク１０と凝縮器３ａとの間で移動させる処理の流れを説明するためのフローチャートである。図４に示される処理は、冷凍サイクル運転を制御する不図示のメインルーチン中において一定時間間隔で行なわれる。以下ではステップを単にＳと記載する。
【００３０】
図４に示されるように、制御装置１５は、Ｓ１１において外気温Ｔ０が基準温度Ｔ１よりも小さいか否かを判定する。外気温Ｔ０が基準温度Ｔ１よりも小さい場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、制御装置１５は、処理をＳ１２に進める。制御装置１５は、Ｓ１２において凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されているか否かを判定する。実施の形態１においては、制御装置１５は、閉止弁６ａ，６ｂが閉止されている場合に冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａへの冷凍機油ＲＯの充填が完了し、凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されている（ＹＥＳ）と判定する。また、制御装置１５は、閉止弁６ａ，６ｂが閉止されていない場合に凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０への冷凍機油ＲＯの回収が完了し、凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されていない（ＮＯ）と判定する。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されていない場合（Ｓ１２においてＮＯ）、制御装置１５は、処理をＳ１２０に進める。制御装置１５は、Ｓ１２０において冷凍機油充填運転を行なった後、処理をメインルーチンに返す。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されている場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、制御装置１５は、処理をメインルーチンに返す。
【００３１】
外気温Ｔ０が基準温度Ｔ１以上の場合（Ｓ１１においてＮＯ）、制御装置１５は、Ｓ１３において凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されているか否かを判定する。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されている場合（Ｓ１３においてＹＥＳ）、冷房運転を低外気冷房運転から通常冷房運転に切り替える前に冷凍機油ＲＯを冷凍機油タンク１０に回収するため、制御装置１５は、処理をＳ１３０に進める。制御装置１５は、Ｓ１３０において冷凍機油回収運転を行なった後、処理をメインルーチンに返す。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されていない場合（Ｓ１３においてＮＯ）、制御装置１５は、処理をメインルーチンに返す。
【００３２】
図５は、図４の冷凍機油充填運転（Ｓ１２０）の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図５に示されるように、制御装置１５は、Ｓ１２１において閉止弁６ａおよび閉止弁６ｂを閉止して処理をＳ１２２に進める。制御装置１５は、Ｓ１２２において四方弁１１を切り替えて、冷凍機油移動機構４１の接続状態を充填接続状態として、処理をＳ１２３に進める。制御装置１５は、Ｓ１２３において閉止弁１２および閉止弁１３を開放して処理をＳ１２４に進める。制御装置１５は、Ｓ１２４において、凝縮器３ａに基準量の冷凍機油ＲＯが充填されたか否かを判定する。実施の形態１においては、制御装置１５は、Ｓ１２４において基準量の冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過したか否かを判定する。基準量の冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過した場合（Ｓ１２４においてＹＥＳ）、制御装置１５は、処理をＳ１２５に進める。制御装置１５は、Ｓ１２５において閉止弁１２および閉止弁１３を閉止した後、処理をメインルーチンに返す。基準量の冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間経過していない場合（Ｓ１２４においてＮＯ）、制御装置１５は、処理をＳ１２４に戻す。
【００３３】
実施の形態１において制御装置１５は、基準量の冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに移動したか否かを、図５のＳ１２４において、基準量の冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンク１０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過したか否かで判定しているが、たとえば液量センサによって冷凍機油タンク１０の液量が閾値より小さくなった否かによって判定してもよい。なお、冷凍機油タンク１０の位置は、凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが基準量充填されたときの液面高さよりも、冷凍機油タンク１０内の冷凍機油ＲＯが貯留される空間の底面の位置が高いことが好ましい。
【００３４】
図６は、図４の冷凍機油回収運転（Ｓ１３０）の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図６に示されるように、制御装置１５は、Ｓ１３１において四方弁１１を切り替えて、冷凍機油移動機構４１の接続状態を回収接続状態として、処理をＳ１３２に進める。制御装置１５は、Ｓ１３２において閉止弁１２および閉止弁１３を開放して処理をＳ１３３に進める。制御装置１５は、Ｓ１３３において、冷凍機油タンク１０に基準量の冷凍機油ＲＯが回収されたか否かを判定する。実施の形態１においては、制御装置１５は、Ｓ１３３において基準量の冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に移動するのに必要な時間が経過したか否かを判定する。基準量の冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に移動するのに必要な時間が経過した場合（Ｓ１３３においてＹＥＳ）、制御装置１５は、処理をＳ１３４に進める。制御装置１５は、Ｓ１３４において閉止弁１２および閉止弁１３を閉止した後、処理をＳ１３５に進める。制御装置１５は、Ｓ１３５において閉止弁６ａおよび閉止弁６ｂを開放した後、処理をメインルーチンに返す。基準量の冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に移動するのに必要な時間が経過していない場合（Ｓ１３３においてＮＯ）、制御装置１５は、処理をＳ１３３に戻す。
【００３５】
実施の形態１においては、制御装置１５は、基準量の冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に移動したか否かを、図６のＳ１３３において、基準量の冷凍機油ＲＯが凝縮器３ａから冷凍機油タンク１０に移動するのに必要な時間が経過したか否かで判定しているが、たとえば液量センサによって冷凍機油タンク１０の液量が閾値より大きくなった否かによって判定してもよい。
【００３６】
冷凍サイクル装置１００の運転開始時には凝縮器３ａには冷凍機油ＲＯが充填されていない状態であることが望ましい。そこで、実施の形態１では、ユーザによって冷凍サイクル装置１００の停止操作が行なわれ、凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されている場合にも、図６に示される冷凍機油回収運転が行われる。
【００３７】
図７は、ユーザによって行なわれる冷凍サイクル装置１００の停止操作の有無に応じて行なわれる処理の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示されるように、制御装置１５は、Ｓ２１において、ユーザによって冷凍サイクル装置１００の停止操作が行なわれたか否かを判定する。ユーザによって冷凍サイクル装置１００の停止操作が行なわれた場合（Ｓ２１においてＹＥＳ）、制御装置１５は、処理をＳ２２に進める。制御装置１５は、Ｓ２２において、凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されているか否かを判定する。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されている場合（Ｓ２２においてＹＥＳ）、制御装置１５は、処理をＳ１３０に進め、冷凍機油回収運転を行なう。冷凍機油回収運転が完了した後、制御装置１５は、Ｓ２３において冷凍サイクル装置１００を停止する。凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが充填されていない場合（Ｓ２２においてＮＯ）、制御装置１５は、処理をＳ２３に進めて冷凍サイクル装置を停止する。
【００３８】
以上、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置によれば、低外気冷房運転時に凝縮器への冷媒の流入を防止するために閉止弁が閉止されるとともに、冷凍機油移動機構によって、冷凍機油が冷凍機油タンクから凝縮器に移動される。凝縮器の内部が、冷媒が溶解し難い冷凍機油によって充填されることにより、閉止弁から漏れて凝縮器に溜まる冷媒量が抑制されて、循環冷媒量の減少が抑制される。その結果、低外気冷房運転を安定的に行なうことができる。なお、液体（油）回収時には冷媒も同時に冷凍機油タンク１０へ流入するため、オイルセパレータを冷凍機油タンク１０と圧縮機１の間に接続し、冷媒と冷凍機油とを分離してから回収する形態をとっても良いことは言うまでもない。
【００３９】
実施の形態１の変形例．
図８および図９は、実施の形態１の変形例に係る冷凍サイクル装置１００Ａの構成を示す機能ブロック図である。図８および図９において、図１と同様の番号が付されている構成は、図１と同様の構成であるため、以下では当該構成についての説明を繰り返さない。
【００４０】
冷凍サイクル装置１００Ａは、冷房運転（図８）および暖房運転（図９）の双方が可能である。以下では主に図８を参照しながら冷凍サイクル装置１００Ａの構成について説明し、必要に応じて図９を参照する。
【００４１】
図８に示されるように、冷凍サイクル装置１００Ａは、室外に設置された室外機５０Ａと、室内に設置された室内機６０Ａとを備える。
【００４２】
室外機５０Ａは、圧縮機１と、四方弁２と、熱交換器３１ａ，３１ｂと、ファン１４ａ，１４ｂと、閉止弁６ａ，６ｂと、冷凍機油タンク１０と、冷凍機油移動機構４１と、制御装置１５Ａと、温度センサＴＳ１とを含む。室外機５０Ａには、３台以上の熱交換器が含まれていてもよい。室内機６０Ａは、熱交換器５ａ，５ｂと、膨張弁４ａ，４ｂとを含む。室内機６０Ａには、３台以上の熱交換器が含まれていてもよい。冷凍サイクル装置１００Ａは、冷媒が、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３ａ，３ｂ、膨張弁４ａ，４ｂ、熱交換器５ａ，５ｂの順に循環する冷凍サイクルを備えている。
【００４３】
熱交換器３１ａは、閉止弁６ａ，６ｂの間に接続されている。熱交換器３１ｂは、直列に接続された閉止弁６ａ、熱交換器３１ａ、および閉止弁６ｂに対して並列に接続されている。熱交換器３１ａ，３１ｂは、冷房運転においては凝縮器として機能し、暖房運転においては蒸発器として機能する。
【００４４】
膨張弁４ａおよび熱交換器５ａは、熱交換器３１ａと四方弁２との間で、この順に直列に接続されている。膨張弁４ｂおよび熱交換器５ｂは、熱交換器３１ａと四方弁２との間で、この順に直列に接続されているとともに、直列に接続されている膨張弁４ａおよび熱交換器５ａに対して並列に接続されている。熱交換器５ａ，５ｂは、冷房運転においては蒸発器として機能し、暖房運転においては凝縮器として機能する。
【００４５】
四方弁２は、制御装置１５Ａに制御されて、冷媒の循環方向を冷房運転における循環方向と暖房運転における循環方向との間で切り替える。冷房運転において四方弁２は、図８に示されるように、圧縮機１の吐出口と熱交換器３１ａ，３１ｂとを接続するとともに、圧縮機１の吸入口と熱交換器５ａ，５ｂとを接続する。暖房運転において四方弁２は、図９に示されるように圧縮機１の吐出口と熱交換器５ａ，５ｂとを接続するとともに、圧縮機１の吸入口と熱交換器３１ａ，３１ｂとを接続する。
【００４６】
ファン１４ａ，１４ｂは、制御装置１５Ａに制御されて、熱交換器３１ａ，３１ｂにそれぞれ送風する。ファン１４ａ，１４ｂの単位時間当たりの送風量（回転数）は、制御装置１５Ａによって制御される。
【００４７】
制御装置１５Ａは、膨張弁４ａ，４ｂの開度を制御して、圧縮機１へ吸引されるガス冷媒の過熱度を最適値に近づける過熱度制御を行なう。制御装置１５Ａは、四方弁２を制御して、冷媒の循環方向を冷房運転における循環方向と暖房運転における循環方向との間で切り替える。制御装置１５Ａは、ファン１４ａ，１４ｂの単位時間当たりの送風量を制御する。制御装置１５Ａは、冷房運転において外気温Ｔ０が基準温度Ｔ１より小さくなった場合、冷凍機油移動機構４１を制御して、冷凍機油タンク１０から熱交換器３１ａへ冷凍機油ＲＯを移動させる冷凍機油充填運転を行なう。制御装置１５Ａは、冷凍機油移動機構４１を制御して、熱交換器３１ａから冷凍機油タンク１０へ冷凍機油ＲＯを回収する冷凍機油回収運転の制御を行なう。制御装置１５Ａによって行なわれる冷凍機油充填運転および冷凍機油回収運転は、実施の形態１と同様であるため説明を繰り返さない。
【００４８】
ファン１４ａ，１４ｂの単位時間当たりの送風量が減少すると、熱交換器３１ａ，３１ｂにおける冷媒と空気との間で行なわれる熱交換の効率が低下する。熱交換器３１ａ，３１ｂが凝縮器として機能している冷房運転においては、ファン１４ａ，１４ｂの単位時間当たりの送風量を減少させることにより、熱交換器３１ａ，３１ｂの凝縮能力を減少させることができる。
【００４９】
そこで、実施の形態１の変形例においては、低外気冷房運転時において、まずファン１４ａ，１４ｂの単位時間当たり送風量を基準量まで低下させて、凝縮圧力の低下を抑制してもよい。ファン１４ａ，１４ｂの単位時間当たり送風量を基準量まで低下させても、凝縮圧力が基準圧力より小さい場合に、実施の形態１と同様の冷凍機油充填運転を行なってもよい。
【００５０】
以上、実施の形態１の変形例に係る冷凍サイクル装置によっても実施の形態１と同様に、低外気冷房運転を安定的に行なうことができる。
【００５１】
実施の形態２．
冷凍サイクル装置の中には、圧縮機への液冷媒の流入を抑制するために、液冷媒とガス冷媒とを分離する機能を有するアキュムレータを備えるものがある。実施の形態２においては、アキュムレータを冷凍機油タンクとして使用する構成について説明する。
【００５２】
実施の形態２と実施の形態１との違いは、冷凍機油タンク、冷凍機油移動機構、冷凍機油充填運転、および冷凍機油回収運転である。すなわち、図１、図５、および図６が、図１０〜図１２にそれぞれ置き換わる。それら以外の点については同様であるため、説明を繰り返さない。
【００５３】
図１０は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の構成を示す機能ブロック図である。冷凍サイクル装置２００においては、図１に示される冷凍サイクル装置１００の構成における冷凍機油タンク１０、冷凍機油移動機構４１、および制御装置１５が、アキュムレータ２０、冷凍機油移動機構４２、および制御装置２５にそれぞれ置き換えられている。
【００５４】
図１０に示されるように、アキュムレータ２０は、蒸発器５と圧縮機１との間に接続されている。アキュムレータ２０は、冷媒の圧力に関して低圧側に接続されている。アキュムレータ２０は、蒸発器５からの冷媒および冷凍機油とを気体と液体とに分離する。冷凍サイクル装置２００に適切な量の冷媒が供給されて、冷凍サイクル装置が正常に動作している場合、アキュムレータ２０に貯留される液冷媒はわずかである。冷凍サイクル装置２００が正常に動作している場合にアキュムレータ２０に貯留される液体のほとんどは、冷凍機油ＲＯとなるため、アキュムレータ２０を冷凍機油タンクとして利用することができる。
【００５５】
冷凍機油移動機構４２は、ポンプ３２を含む。ポンプ３２は、アキュムレータ２０と凝縮器３ａとの間に接続されている。ポンプ３２は、アキュムレータ２０から凝縮器３ａへ冷凍機油ＲＯを移動させる。実施の形態２においては、低圧側に接続されているアキュムレータ２０から高圧側に接続されている凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯを移動させる必要があるため、圧力勾配に逆らって冷凍機油ＲＯを移動させることが可能なポンプ３２が必要になる。
【００５６】
冷凍機油充填運転においては、閉止弁６ａ，６ｂが閉止されるとともに、ポンプ３２が稼働されて、アキュムレータ２０から凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが移動される。
【００５７】
冷媒回収運転においては、閉止弁６ａ，６ｂが開放される。凝縮器３ａから流出した冷凍機油ＲＯは、膨張弁４および蒸発器５を経由して、アキュムレータ２０に戻って貯留される。
【００５８】
図１１は、実施の形態２における冷凍機油充填運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１１に示されるように、制御装置２５は、Ｓ１２１において、閉止弁６ａおよび閉止弁６ｂを閉止して処理をＳ２２２に進める。制御装置２５は、Ｓ２２２においてポンプ３２を稼働させて処理をＳ２２３に進める。制御装置２５は、Ｓ２２３において、基準量の冷凍機油ＲＯがアキュムレータ２０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過したか否かを判定する。基準量の冷凍機油ＲＯがアキュムレータ２０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過した場合（Ｓ２２３においてＹＥＳ）、制御装置２５は、処理をＳ２２４に進める。制御装置２５は、Ｓ２２４においてポンプ３２を停止した後、処理をメインルーチンに返す。基準量の冷凍機油ＲＯがアキュムレータ２０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過していない場合（Ｓ２２３においてＮＯ）、制御装置２５は、処理をＳ２２３に戻す。
【００５９】
図１２は、実施の形態２における冷凍機油回収運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１２に示されるように、制御装置２５は、Ｓ１３５において閉止弁６ａおよび閉止弁６ｂを開放した後、処理をメインルーチンに返す。
【００６０】
以上、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置によれば、低外気冷房運転時に凝縮器への冷媒の流入を防止するために閉止弁が閉止されるとともに、冷凍機油移動機構によって、冷凍機油がアキュムレータから凝縮器に移動される。凝縮器の内部が、冷媒が溶解し難い冷凍機油によって充填されることにより、閉止弁から漏れて凝縮器に溜まる冷媒量が抑制されて、循環冷媒量の減少が抑制される。その結果、低外気冷房運転を安定的に行なうことができる。
【００６１】
さらに、実施の形態２においては、アキュムレータを備える既存の冷凍サイクル装置のアキュムレータを冷凍機油タンクとして使用することができる。そのため、実施の形態１よりも実施の形態２の方が、本発明に係る冷凍サイクル装置を実現するための追加コストを抑制することができる。
【００６２】
実施の形態３．
冷凍サイクル装置の中には、圧縮機からの冷媒に混合している冷凍機油を圧縮機に戻すために、冷媒と冷凍機油とを分離する機能を有するオイルセパレータを備えるものがある。実施の形態３においては、オイルセパレータを冷凍機油タンクとして使用する構成について説明する。
【００６３】
実施の形態３と実施の形態１との違いは、冷凍機油タンク、冷凍機油移動機構、冷凍機油充填運転、および冷凍機油回収運転である。具体的には、図１、図５、および図６が、図１３、図１４、および図１２にそれぞれ置き換わる。それら以外の点については同様であるため、説明を繰り返さない。また、冷凍機油回収運転の処理の流れは実施の形態２と同様であるため、説明を繰り返さない。
【００６４】
図１３は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置３００の構成を示す機能ブロック図である。冷凍サイクル装置３００においては、図１に示される冷凍サイクル装置１００の構成における冷凍機油タンク１０、冷凍機油移動機構４１、および制御装置１５が、オイルセパレータ３０、冷凍機油移動機構４３、および制御装置３５にそれぞれ置き換えられている。冷凍サイクル装置３００は、図１に示される冷凍サイクル装置１００の構成に加えて、キャピラリチューブ１７をさらに備える。
【００６５】
図１３に示されるように、オイルセパレータ３０は、圧縮機１と凝縮器３ａとの間および圧縮機１と凝縮器３ｂの間に接続されている。オイルセパレータ３０は、冷媒の圧力に関して高圧側に接続されている。キャピラリチューブ１７は、蒸発器５および圧縮機１を接続する流路とオイルセパレータ３０との間に接続されている。
【００６６】
オイルセパレータ３０は、圧縮機１からの冷媒に混合している冷凍機油ＲＯを分離して貯留する。オイルセパレータ３０は、貯留している冷凍機油ＲＯの一部をキャピラリチューブ１７を介して、蒸発器５および圧縮機１を接続する流路に戻す。
【００６７】
冷凍機油移動機構４３は、閉止弁３３を含む。閉止弁３３は、オイルセパレータ３０と凝縮器３ａとの間に接続されている。実施の形態３においては、オイルセパレータ３０および凝縮器３ａのいずれもが高圧側に接続されているため、閉止弁３３を開放すると、オイルセパレータ３０に流入する冷媒の圧力によってオイルセパレータ３０内の冷凍機油ＲＯが押し出されて、凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが移動する。
【００６８】
冷凍機油充填運転においては、閉止弁６ａ，６ｂが閉止されるとともに、閉止弁３３が開放されて、オイルセパレータ３０から凝縮器３ａに冷凍機油ＲＯが移動する。
【００６９】
冷媒回収運転においては、閉止弁６ａ，６ｂが開放される。凝縮器３ａから流出した冷凍機油ＲＯは、膨張弁４、蒸発器５、および圧縮機１を経由して、オイルセパレータ３０に戻って貯留される。
【００７０】
図１４は、実施の形態３における冷凍機油充填運転の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図１４に示されるように、制御装置３５は、Ｓ１２１において閉止弁６ａおよび閉止弁６ｂを閉止して処理をＳ３２２に進める。制御装置３５は、Ｓ３２２において閉止弁３３を開放して処理をＳ３２３に進める。制御装置３５は、Ｓ３２３において、基準量の冷凍機油ＲＯがオイルセパレータ３０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過したか否かを判定する。基準量の冷凍機油ＲＯがオイルセパレータ３０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間経過した（Ｓ３２３においてＹＥＳ）、処理をＳ３２４に進める。制御装置３５は、Ｓ３２４において閉止弁３３を閉止した後、処理をメインルーチンに返す。基準量の冷凍機油ＲＯがオイルセパレータ３０から凝縮器３ａに移動するのに必要な時間が経過していない場合（Ｓ３２３においてＮＯ）、処理をＳ３２３に戻す。
【００７１】
以上、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置によれば、低外気冷房運転時に凝縮器への冷媒の流入を防止するために閉止弁が閉止されるとともに、冷凍機油移動機構によって、冷凍機油がオイルセパレータから凝縮器に移動される。凝縮器の内部が、冷媒が溶解し難い冷凍機油によって充填されることにより、閉止弁から漏れて凝縮器に溜まる冷媒量が抑制されて、循環冷媒量の減少が抑制される。その結果、低外気冷房運転を安定的に行なうことができる。
【００７２】
さらに、実施の形態３においては、オイルセパレータを備える既存の冷凍サイクル装置のオイルセパレータをそのまま冷凍機油タンクとして使用することができる。そのため、実施の形態１よりも実施の形態３の方が、本発明に係る冷凍サイクル装置を実現するための追加コストを抑制することができる。
【００７３】
なお、実施の形態２，３において、制御装置は、基準量の冷凍機油ＲＯが冷凍機油タンクに移動したか否か、もしくは冷凍機油タンクから移動したか否かを、移動するのに必要な時間経過したことで判定しているが、たとえば液量センサによって検出された冷凍機油タンクの液量の変化によって判定してもよい。
【００７４】
今回開示された各実施の形態は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて実施することも予定されている。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】
【００７５】
１  圧縮機、２，１１  四方弁、３ａ，３ｂ  凝縮器、４，４ａ，４ｂ  膨張弁、５  蒸発器、５ａ，５ｂ，３１ａ，３１ｂ  熱交換器、６ａ，６ｂ，１２，１３，３３  閉止弁、１０  冷凍機油タンク、１４ａ，１４ｂ  ファン、１５，１５Ａ，２５，３５  制御装置、１７  キャピラリチューブ、２０  アキュムレータ、３０  オイルセパレータ、３２  ポンプ、４１，４２，４３  冷凍機油移動機構、５０，５０Ａ  室外機、６０，６０Ａ  室内機、１００，１００Ａ，２００，３００  冷凍サイクル装置、ＲＯ  冷凍機油、ＴＳ１  温度センサ。
【図１】
0006644160.tif 000002
【図２】
0006644160.tif 000003
【図３】
0006644160.tif 000004
【図４】
0006644160.tif 000005
【図５】
0006644160.tif 000006
【図６】
0006644160.tif 000007
【図７】
0006644160.tif 000008
【図８】
0006644160.tif 000009
【図９】
0006644160.tif 000010
【図１０】
0006644160.tif 000011
【図１１】
0006644160.tif 000012
【図１２】
0006644160.tif 000013
【図１３】
0006644160.tif 000014
【図１４】
0006644160.tif 000015