(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱交換器、膨張装置及びカスケード熱交換器が順に配設され、冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路と、少なくとも第２熱交換器が配設され、液状の熱媒体が前記カスケード熱交換器を介して前記冷媒と熱交換を行いつつ循環する熱媒体回路とからなる冷熱システムにおいて、
前記冷媒循環回路に前記圧縮機と前記熱交換器との間に位置して設けられ、前記圧縮機から吐出した冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離するオイルセパレータと、
該オイルセパレータによって分離されたオイルを前記圧縮機の吸入側に戻すオイル返戻流路とを備え、
該オイル返戻流路には、空気によりオイルを冷却する空冷式オイルクーラと、前記熱媒体によりオイルを冷却する液冷式オイルクーラとが介装されてなることを特徴とする冷熱システム。
【請求項２】
前記空冷式オイルクーラにて発揮されるオイル冷却能力と前記液冷式オイルクーラにて発揮されるオイル冷却能力の負担割合を制御するオイル冷却制御手段を備えたことを特徴とする、請求項１記載の冷熱システム。
【請求項３】
前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとは直列に配設され、
前記オイル冷却制御手段は、前記空冷式オイルクーラ及び前記液冷式オイルクーラによるオイルの冷却順序を切り換える冷却順序切換手段であることを特徴とする、請求項２記載の冷熱システム。
【請求項４】
前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとは並列に配設され、
前記オイル冷却制御手段は、前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとを流通するオイルの流量配分を制御する流量配分手段であることを特徴とする、請求項２記載の冷熱システム。
【請求項５】
前記オイル返戻流路は、前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとを迂回する二つのバイパス流路を備え、該バイパス流路は、互いに他のバイパス流路の端部一つを迂回して配設され、
前記冷却順序切換手段は、前記バイパス流路へのオイルの流れを切り換える流路切換手段であることを特徴とする、請求項３記載の冷熱システム。
【請求項６】
前記空冷式オイルクーラは前記液冷式オイルクーラを挟んで第１空冷式オイルクーラと第２空冷式オイルクーラの一対からなり、
前記オイル返戻流路は、前記第１空冷式オイルクーラを迂回する第１空冷式オイルクーラバイパス流路を備え、
前記冷却順序切換手段は、前記第１空冷式オイルクーラバイパス流路へのオイルの流れを切り換える流路切換手段であることを特徴とする、請求項３記載の冷熱システム。
【請求項７】
前記冷媒循環回路は冷却モードと加熱モードとに切り換えて冷却と加熱とを実施可能であり、
前記冷却順序切換手段は、前記冷媒循環回路が前記加熱モードにあるときには、オイルを先に前記液冷式オイルクーラで冷却するようにオイルの冷却順序を切り換えることを特徴とする、請求項３、５、６のいずれか記載の冷熱システム。
【請求項８】
前記冷媒循環回路は冷却モードと加熱モードとに切り換えて冷却と加熱とを実施可能であり、
前記流量配分手段は、前記冷媒循環回路が前記加熱モードにあるときには、前記液冷式オイルクーラに流通するオイルの流量を増大させるようにオイルの流量配分を制御することを特徴とする、請求項４記載の冷熱システム。
【請求項９】
前記第２熱交換器は、前記熱媒体の流れ方向で視て前記液冷式オイルクーラの上流側に位置して前記熱媒体回路に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか記載の冷熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷熱システムに係り、詳しくは空調装置、冷熱機器等に用いられる冷熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空調装置等に使用される冷熱システムは、圧縮機、熱交換器、膨張弁及び熱交換器からなる冷媒循環回路を備え、外気を利用して上記熱交換器を冷却するよう構成されている。
しかしながら、このような冷熱システムでは、例えば真夏等の外気温度が高温の場合において、外気によって熱交換器が十分冷却されないことがあり、冷熱システムの冷却効率が低下するという問題がある。
【０００３】
また、近年では、フロンの代替冷媒としてアンモニアや二酸化炭素等の二種の冷媒による冷媒循環回路を使用し、例えばアンモニア回路を室外機側に二酸化炭素回路を室内機側に用いて互いに熱交換を行い、冷却効率の向上を図った二元冷熱システムが知られ、また最近では、アンモニアや二酸化炭素の室内への漏洩が懸念されることから、アンモニア回路と二酸化炭素回路との間にブライン（例えば塩化カルシウム溶液）や水を熱媒体とした熱媒体回路（ブライン回路）を設けた安全性の向上を図った冷熱システムが開発されており、上記問題は冷媒としてこのようなアンモニアや二酸化炭素等を用いた場合において顕著である。
【０００４】
そこで、圧縮しても温度が殆ど上昇しないオイルを冷媒に混入させ、例えばオイルセパレータにより冷媒とオイルとを分離し、分離後のオイルをオイルクーラによって冷却して圧縮機に戻すオイルインジェクション回路を冷媒循環回路内に備え、圧縮機の潤滑も兼ねながら、冷媒の熱をオイルで吸収しながら冷媒温度を低下させて冷却効率の向上を図る構成の冷熱システムが開発されている（特許文献１等参照）。
【特許文献１】特開２００７−１３９２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に開示の冷熱システムでは、オイルクーラは空冷式であって、オイルを外気との熱交換によって冷却するようにしている。
しかしながら、このような空冷式のオイルクーラでは、オイルの保有熱を大気に捨てていることになり、エネルギ効率が悪いという問題がある。
一方、空冷式のオイルクーラでは、上記のように例えば真夏等の外気温度が高温の場合には、オイルについてもやはり十分冷却することができず、冷媒温度を低下させることが難しいという問題がある。かかる問題は特に空調装置の冷房時や冷熱機器の冷凍・冷蔵時において発生する。
【０００６】
これより、オイルインジェクション回路において如何にオイルを冷却して冷媒温度を低下させ、省エネルギ化を図りながら如何に効果的に冷熱システムの熱効率の向上を図るかが課題となっている。
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、冷媒循環回路内にオイルインジェクション回路を備え、省エネルギ化を図りつつ熱効率の向上を図ることの可能な冷熱システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１の冷熱システムは、圧縮機、熱交換器、膨張装置及びカスケード熱交換器が順に配設され、冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路と、少なくとも第２熱交換器が配設され、液状の熱媒体が前記カスケード熱交換器を介して前記冷媒と熱交換を行いつつ循環する熱媒体回路とからなる冷熱システムにおいて、前記冷媒循環回路に前記圧縮機と前記熱交換器との間に位置して設けられ、前記圧縮機から吐出した冷媒に含まれるオイルを冷媒から分離するオイルセパレータと、該オイルセパレータによって分離されたオイルを前記圧縮機の吸入側に戻すオイル返戻流路とを備え、該オイル返戻流路には、空気によりオイルを冷却する空冷式オイルクーラと、前記熱媒体によりオイルを冷却する液冷式オイルクーラとが介装されてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の冷熱システムでは、請求項１において、前記空冷式オイルクーラにて発揮されるオイル冷却能力と前記液冷式オイルクーラにて発揮されるオイル冷却能力の負担割合を制御するオイル冷却制御手段を備えたことを特徴とする、請求項１記載の冷熱システム。
請求項３の冷熱システムでは、請求項２において、前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとは直列に配設され、前記オイル冷却制御手段は、前記空冷式オイルクーラ及び前記液冷式オイルクーラによるオイルの冷却順序を切り換える冷却順序切換手段であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の冷熱システムでは、請求項２において、前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとは並列に配設され、前記オイル冷却制御手段は、前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとを流通するオイルの流量配分を制御する流量配分手段であることを特徴とする。
請求項５の冷熱システムでは、請求項３において、前記オイル返戻流路は、前記空冷式オイルクーラと前記液冷式オイルクーラとを迂回する二つのバイパス流路を備え、該バイパス流路は、互いに他のバイパス流路の端部一つを迂回して配設され、前記冷却順序切換手段は、前記バイパス流路へのオイルの流れを切り換える流路切換手段であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の冷熱システムでは、請求項３において、前記空冷式オイルクーラは前記液冷式オイルクーラを挟んで第１空冷式オイルクーラと第２空冷式オイルクーラの一対からなり、前記オイル返戻流路は、前記第１空冷式オイルクーラを迂回する第１空冷式オイルクーラバイパス流路を備え、前記冷却順序切換手段は、前記第１空冷式オイルクーラバイパス流路へのオイルの流れを切り換える流路切換手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の冷熱システムでは、請求項３、５、６のいずれかにおいて、前記冷媒循環回路は冷却モードと加熱モードとに切り換えて冷却と加熱とを実施可能であり、前記冷却順序切換手段は、前記冷媒循環回路が前記加熱モードにあるときには、オイルを先に前記液冷式オイルクーラで冷却するようにオイルの冷却順序を切り換えることを特徴とする。
請求項８の冷熱システムでは、請求項４において、前記冷媒循環回路は冷却モードと加熱モードとに切り換えて冷却と加熱とを実施可能であり、前記流量配分手段は、前記冷媒循環回路が前記加熱モードにあるときには、前記液冷式オイルクーラに流通するオイルの流量を増大させるようにオイルの流量配分を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項９の冷熱システムでは、請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記第２熱交換器は、前記熱媒体の流れ方向で視て前記液冷式オイルクーラの上流側に位置して前記熱媒体回路に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の冷熱システムによれば、冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路と、少なくとも第２熱交換器が配設されて液状の熱媒体がカスケード熱交換器を介して冷媒循環回路の冷媒と熱交換を行いつつ循環する熱媒体回路とからなる冷熱システムにおいて、冷媒循環回路にオイルセパレータとオイル返戻流路からなるオイルインジェクション回路を備え、オイル返戻流路には空冷式オイルクーラと上記熱媒体回路の熱媒体によりオイルを冷却する液冷式オイルクーラとを配設するようにしたので、液冷式オイルクーラによってオイルの保有熱を熱媒体回路の熱媒体で良好に回収して第２熱交換器で利用でき、或いは、空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラによってオイルを冷却して冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００１４】
これにより、冷熱システムにおいて、省エネルギ化を図りながら熱効率の向上を図ることができる。
請求項２の冷熱システムによれば、オイル冷却制御手段により空冷式オイルクーラにて発揮されるオイル冷却能力と液冷式オイルクーラにて発揮されるオイル冷却能力の負担割合を制御するので、例えばオイルの保有熱を積極的に利用したい場合には液冷式オイルクーラにおけるオイル冷却能力の負担割合を増やして優先的にオイルを冷却してオイルの保有熱を熱媒体で十分に回収して第２熱交換器で利用でき、一方、例えば冷媒循環回路の冷媒を積極的に冷却したい場合には空冷式オイルクーラにおけるオイル冷却能力の負担割合を調整して空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとでオイルを冷却して冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００１５】
請求項３の冷熱システムによれば、空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとは直列に配設され、冷却順序切換手段により空冷式オイルクーラ及び液冷式オイルクーラによるオイルの冷却順序を切り換えるので、冷却順序切換手段により冷却順序を切り換えるという簡単な構成にして、例えばオイルの保有熱を積極的に利用したい場合には液冷式オイルクーラにより優先的にオイルを冷却してオイルの保有熱を熱媒体で十分に回収して第２熱交換器で利用でき、一方、例えば冷媒循環回路の冷媒を積極的に冷却したい場合には空冷式オイルクーラを優先しつつ空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとでオイルを冷却して冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００１６】
請求項４の冷熱システムによれば、空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとは並列に配設され、流量配分手段により空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとを流通するオイルの流量配分を制御するので、流量配分手段によりオイルの流量配分を制御することで、例えばオイルの保有熱を積極的に利用したい場合には液冷式オイルクーラへのオイルの流量配分を増量し優先的にオイルを冷却してオイルの保有熱を熱媒体で十分に回収して第２熱交換器で利用でき、一方、例えば冷媒循環回路の冷媒を積極的に冷却したい場合には空冷式オイルクーラへのオイルの流量配分を調整して空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとでオイルを冷却して冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００１７】
請求項５の冷熱システムによれば、流路切換手段によりバイパス流路へのオイルの流れを切り換えるという簡単な構成にして直列をなす空冷式オイルクーラ及び液冷式オイルクーラによるオイルの冷却順序を容易に切り換えることができる。
請求項６の冷熱システムによれば、流路切換手段により第１空冷式オイルクーラバイパス流路へのオイルの流れを切り換えるという簡単な構成にして直列をなす空冷式オイルクーラ及び液冷式オイルクーラによるオイルの冷却順序を容易に切り換えることができる。
【００１８】
請求項７の冷熱システムによれば、冷却順序切換手段により冷媒循環回路が加熱モードにあるときにはオイルを先に液冷式オイルクーラで冷却するようにオイルの冷却順序を切り換えるので、簡単な構成にして、冷媒循環回路が加熱モードにあるときには液冷式オイルクーラにより優先的にオイルを冷却してオイルの保有熱を熱媒体で十分に回収して第２熱交換器で利用でき、一方、冷媒循環回路が冷却モードにあるときには空冷式オイルクーラを優先しつつ空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとでオイルを冷却して冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００１９】
請求項８の冷熱システムによれば、流量配分手段により冷媒循環回路が加熱モードにあるときには液冷式オイルクーラに流通するオイルの流量を増大させるようにオイルの流量配分を制御するので、冷媒循環回路が加熱モードにあるときには液冷式オイルクーラへのオイルの流量配分を増量し優先的にオイルを冷却してオイルの保有熱を熱媒体で十分に回収して第２熱交換器で利用でき、一方、冷媒循環回路が冷却モードにあるときには空冷式オイルクーラへのオイルの流量配分を調整して空冷式オイルクーラと液冷式オイルクーラとでオイルを冷却して冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００２０】
請求項９の冷熱システムによれば、熱媒体回路において第２熱交換器は液冷式オイルクーラの上流側に位置しているので、第２熱交換器での熱交換に影響を与えることなく、液冷式オイルクーラによってオイルを良好に冷却して冷媒循環回路の冷媒を冷却するようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
先ず、第１実施例を説明する。
図１を参照すると、本発明の第１実施例に係る冷熱システムの概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。
同図に示すように、本発明に係る冷熱システムは、例えば空調装置に適用され、大きくは室外機側の冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路１０及び室内機側の熱媒体回路３０の二つの回路を有して構成されている。
【００２２】
冷媒循環回路１０は、圧縮機１１、熱交換器１２、膨張装置としての膨張弁１３、カスケード熱交換器１４及び四方弁１５からなり、四方弁１５を切り換えることにより、空調装置を冷房に使用する場合には（冷却モード）、圧縮機１１→熱交換器１２→膨張弁１３→カスケード熱交換器１４→圧縮機１１の順に冷媒を相変化させながら循環させることが可能に、空調装置を暖房に使用する場合には（加熱モード）、圧縮機１１→カスケード熱交換器１４→膨張弁１３→熱交換器１２→圧縮機１１の順に逆方向に冷媒を相変化させながら循環させることが可能に構成されている。ここに、当該冷媒循環回路１０で使用される冷媒は、自然系冷媒（例えば、アンモニア（ＮＨ３））である。
【００２３】
そして、冷媒循環回路１０には、主として冷媒の冷却及び第１圧縮機１１の潤滑を目的としてオイルが混合されており、当該冷媒循環回路１０には、図１に示すように、冷媒とオイルとを分離するためのオイルセパレータ１６と、当該オイルセパレータ１６で分離されたオイルを圧縮機１１の吸入側に戻すためのオイル返戻流路２０とが設けられ、これらオイルセパレータ１６とオイル返戻流路２０とからオイルインジェクション回路が構成されている。
【００２４】
オイル返戻流路２０は、オイルを外気である空気により冷却する空冷式オイルクーラ１７、液体により冷却する液冷式オイルクーラ１８を直列に配設してなるとともに、オイル流量調整弁１９を有して構成されている。
詳しくは、オイル返戻流路２０には、空冷式オイルクーラ１７及び液冷式オイルクーラ１８を挟んで第１開閉弁２１及び第２開閉弁２２が介装されており、オイル返戻流路２０は、空冷式オイルクーラ１７、液冷式オイルクーラ１８及び第１開閉弁２１を纏めて迂回する第１バイパス流路２３と、空冷式オイルクーラ１７、液冷式オイルクーラ１８及び第２開閉弁２２を纏めて迂回する第２バイパス流路２４とを備えている。即ち、第１バイパス流路２３と第２バイパス流路２４とは、互いに他方の流路の端部一つを迂回するように配設されている。そして、第１バイパス流路２３には第３開閉弁２５が、第２バイパス流路２４には第４開閉弁２６が介装されて構成されている（流路切換手段、冷却順序切換手段、オイル冷却制御手段）。
【００２５】
これにより、当該オイルインジェクション回路では、オイル返戻流路２０により、オイル流量調整弁１９でオイル流量を調整しつつ、第３開閉弁２５と第４開閉弁２６とを閉弁し第１開閉弁２１及び第２開閉弁２２を開弁することで、オイルを空冷式オイルクーラ１７→液冷式オイルクーラ１８の順で順方向（実線矢印）に流すことが可能である一方、第１開閉弁２１と第２開閉弁２２とを閉弁し第３開閉弁２５及び第４開閉弁２６を開弁することで、オイルを第１バイパス流路２３→液冷式オイルクーラ１８→空冷式オイルクーラ１７→第２バイパス流路２４の順で逆方向（破線矢印）に流すことが可能である。
【００２６】
熱媒体回路３０は、上記カスケード熱交換器１４、循環用ポンプ３１及び第２熱交換器３２からなり、カスケード熱交換器１４→循環用ポンプ３１→第２熱交換器３２→カスケード熱交換器１４の順（実線矢印）に熱媒体を循環させることで第２熱交換器３２を介して室内の空調が可能に構成されている。即ち、カスケード熱交換器１４は冷媒循環回路１０と熱媒体回路３０とで共有され、冷媒と熱媒体との間で熱交換が可能である。ここに、熱媒体回路３０で使用される熱媒体は、熱の授受に好適で且つ安全性の高いブライン（例えば、塩化カルシウム溶液）や水等である。
【００２７】
そして、本発明に係る冷熱システムでは、図１に示すように、熱媒体回路３０は、熱媒体の流れ方向で視て第２熱交換器３２の下流側で分岐して上記オイルインジェクション回路の液冷式オイルクーラ１８に熱媒体を循環可能に構成されている。即ち、液冷式オイルクーラ１８は第２熱交換器３２の下流側に位置して熱媒体回路３０を循環する熱媒体によってオイルを冷却可能に構成されている。
【００２８】
なお、図中には示していないが、冷媒循環回路１０、オイルインジェクション回路及び熱媒体回路３０を制御するための制御装置が設けられており、これにより、空調装置の使用状況に応じて冷媒循環回路１０、オイルインジェクション回路及び熱媒体回路３０の各作動要素を制御可能である。
以下、このように構成された本発明の第１実施例に係る冷熱システムの作用効果について説明する。
【００２９】
上述したように、空調装置を暖房に使用する場合には（加熱モード）、冷媒循環回路１０では、四方弁１５を切り換えることにより、冷媒は圧縮機１１→カスケード熱交換器１４→膨張弁１３→熱交換器１２→圧縮機１１の順に循環する（破線矢印）。
そして、空調装置を暖房に使用する場合、オイルインジェクション回路においては、第１開閉弁２１及び第２開閉弁２２を閉弁する一方、第３開閉弁２５と第４開閉弁２６とを開弁し、オイルを第１バイパス流路２３→液冷式オイルクーラ１８→空冷式オイルクーラ１７→第２バイパス流路２４の順で逆方向（破線矢印）に流すようにする。
【００３０】
このようにオイルを液冷式オイルクーラ１８から空冷式オイルクーラ１７の順に流すようにすると、冷媒の熱を吸収して高温となったオイルが液冷式オイルクーラ１８で優先的に冷却され、オイルの保有熱が熱媒体回路３０を循環する熱媒体に良好に伝達される。即ち、オイルの保有熱が熱媒体回路３０の熱媒体によって十分に回収されることとなる。
これにより、空調装置を暖房に使用する場合には、カスケード熱交換器１４で熱媒体回路３０の熱媒体を昇温させることができるとともに、さらに液冷式オイルクーラ１８を介してオイルの保有熱で当該熱媒体を昇温させることができ、オイルの保有熱を第２熱交換器３２で有効に利用することができる。
【００３１】
また、この場合、液冷式オイルクーラ１８だけでオイルを十分に冷却できないとしても、さらに空冷式オイルクーラ１７によって冷却することができる。
一方、空調装置を冷房に使用する場合には（冷却モード）、冷媒循環回路１０では、四方弁１５を切り換えることにより、冷媒は圧縮機１１→熱交換器１２→膨張弁１３→カスケード熱交換器１４→圧縮機１１の順に循環する（実線矢印）。
【００３２】
そして、空調装置を冷房に使用する場合、オイルインジェクション回路においては、第３開閉弁２５及び第４開閉弁２６を閉弁する一方、第１開閉弁２１と第２開閉弁２２とを開弁し、オイルを第１バイパス流路２３や第２バイパス流路２４に流すことなく空冷式オイルクーラ１７→液冷式オイルクーラ１８の順で順方向（実線矢印）に流すようにする。
このようにオイルを空冷式オイルクーラ１７から液冷式オイルクーラ１８の順に流すようにすると、冷媒の熱を吸収して高温となったオイルが空冷式オイルクーラ１７で優先的に空冷された後に液冷式オイルクーラ１８において冷却され、オイルの保有熱が熱媒体回路３０を循環する熱媒体に殆ど伝達されることなくオイルが冷却される。
【００３３】
これにより、空調装置を冷房に使用する場合には、空冷式オイルクーラ１７を優先しつつ空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とでオイルを良好に冷却することができ、冷媒循環回路１０の冷媒を十分に冷却するようにできる。
なお、ここでは液冷式オイルクーラ１８は第２熱交換器３２の下流側に配設されており、換言すれば第２熱交換器３２は液冷式オイルクーラ１８の上流側に配設されているので、第２熱交換器３２での熱交換に影響を与えることなく、即ち空調装置の冷房能力に影響を与えることなくオイルを良好に冷却して冷媒循環回路１０の冷媒を冷却するようにできる。
【００３４】
このように、本発明に係る冷熱システムによれば、空調装置を暖房に使用する場合（加熱モード）の如く冷媒循環回路の冷媒に混入されたオイルの保有熱を積極的に利用したい場合には、当該オイルの保有熱を熱媒体回路３０を循環する熱媒体で十分に回収して有効に利用でき、エネルギ効率の悪化を防止することができ、一方、空調装置を冷房に使用する場合（冷却モード）の如く冷媒循環回路の冷媒を積極的に冷却したい場合には、冷媒に混入されたオイルの冷却効果を高めて冷媒循環回路の冷媒を十分に冷却できる。
【００３５】
これにより、冷熱システムにおいて、省エネルギ化を図りながら熱効率の向上を図ることができる。
特に、冷媒がアンモニア（ＮＨ３）である場合には、アンモニアは比熱比がフロン等よりも大きいところ（γ＝Ｃp／Cv≒１．３）、オイルを空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とで冷却することで冷媒循環回路１０のアンモニアを十分に冷却でき、冷熱システムにおける熱効率を効果的に向上させることができる。
【００３６】
また、本発明の第１実施例に係る冷熱システムによれば、第１及び第２バイパス流路２３、２４と第１開閉弁２１、第２開閉弁２２、第３開閉弁２５、第４開閉弁２６の四つの開閉弁を用いており、バイパス流路と開閉弁を組み合わせた簡単且つ安価な構成にして、空調装置を暖房に使用する（加熱モード）か冷房に使用する（冷却モード）かに応じ、オイル返戻流路２０におけるオイルの流れを容易に切り換えることができる。
【００３７】
また、熱媒体回路３０が熱媒体の循環する熱媒体回路であることにより、熱媒体は熱の授受に好適であることから、液冷式オイルクーラ１８によりオイルの保有熱を熱媒体で良好に回収でき、或いはオイルを熱媒体で十分に冷却することが可能である。この場合、熱媒体がブラインや水等であることで、安全性を高めつつ、オイルの保有熱を良好に回収でき、或いはオイルを十分に冷却することが可能である。
【００３８】
また、オイル返戻流路２０におけるオイル流量をオイル流量調整弁１９によって調整しながらオイルを圧縮機１１の吸入側に戻すことにより、圧縮機１１内のオイルを適量に保つようにでき、圧縮機１１の潤滑不良等をも防止することが可能である。
図２を参照すると、本発明の第１実施例の変形例に係る冷熱システムの概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図１との共通部分については説明を省略する。
【００３９】
当該変形例では、冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路１１０にオイル返戻流路１２０を有しており、オイル返戻流路１２０において、上記オイル流量調整弁１９を排除する一方、上記第１開閉弁２１、第２開閉弁２２、第３開閉弁２５、第４開閉弁２６の四つの開閉弁のうち、第１開閉弁２１と第３開閉弁２５とをオイル流量調整弁１２１とオイル流量調整弁１２５とに置き換えるようにしている。
【００４０】
このようにオイル流量調整弁１２１とオイル流量調整弁１２５とを設けるようにすると、別途オイル流量調整弁を設けることなく開閉弁をオイル流量調整弁で兼用しつつ、オイル返戻流路１２０におけるオイル流量を各々オイル流量調整弁１２１、１２５によって調整しながらオイルを圧縮機１１の吸入側に戻すようにでき、上記同様、圧縮機１１の潤滑不良等を防止することができる。
【００４１】
次に、第２実施例を説明する。
図３を参照すると、本発明の第２実施例に係る冷熱システムの概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図１との共通部分については説明を省略する。
同図に示すように、本発明の第２実施例に係る冷熱システムは、上記同様に例えば空調装置に適用され、大きくは室外機側の冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路１０’及び室内機側の熱媒体回路３０の二つの回路を有して構成されている。
【００４２】
冷媒循環回路１０’には、図３に示すように、冷媒とオイルとを分離するためのオイルセパレータ１６と、当該オイルセパレータ１６で分離されたオイルを圧縮機１１の吸入側に戻すためのオイル返戻流路２０’とが設けられ、これらオイルセパレータ１６とオイル返戻流路２０’とからオイルインジェクション回路が構成されている。
オイル返戻流路２０’は、オイルを外気である空気により冷却する一対の空冷式オイルクーラである第１空冷式オイルクーラ１７ａと第２空冷式オイルクーラ１７ｂ、液体により冷却する液冷式オイルクーラ１８を直列に配設してなるとともに、オイル流量調整弁１９を有して構成されている。
【００４３】
詳しくは、第１空冷式オイルクーラ１７ａと第２空冷式オイルクーラ１７ｂと液冷式オイルクーラ１８とは、第１空冷式オイルクーラ１７ａと第２空冷式オイルクーラ１７ｂとで液冷式オイルクーラ１８を挟むように直列に配設され、オイル返戻流路２０’には、第５開閉弁２７が介装されており、オイル返戻流路２０’は、第１空冷式オイルクーラ１７ａ及び第５開閉弁２７を纏めて迂回する第１空冷式オイルクーラバイパス流路２８を備え、第１空冷式オイルクーラバイパス流路２８には第６開閉弁２９が介装されて構成されている（流路切換手段、冷却順序切換手段、オイル冷却制御手段）。
【００４４】
これにより、当該オイルインジェクション回路では、オイル返戻流路２０’により、オイル流量調整弁１９でオイル流量を調整しつつ、第６開閉弁２９を閉弁し第５開閉弁２７を開弁することで、オイルを第１空冷式オイルクーラ１７ａ→液冷式オイルクーラ１８の順で流すことが可能である一方、第５開閉弁２７を閉弁し第６開閉弁２９を開弁することで、オイルを液冷式オイルクーラ１８→第２空冷式オイルクーラ１７ｂの順で流すことが可能である。
【００４５】
従って、本発明の第２実施例に係る冷熱システムによれば、上記第１実施例と同様の効果を得ることができ、また、第１空冷式オイルクーラ１７ａ及び第２空冷式オイルクーラ１７ｂの二つの空冷式オイルクーラを用いるとともに、第１空冷式オイルクーラバイパス流路と第５開閉弁２７及び第６開閉弁２９の二つの開閉弁を用いていることで、二つの空冷式オイルクーラとバイパス流路と開閉弁を組み合わせた簡単且つ安価な構成にして、空調装置を暖房に使用する（加熱モード）か冷房に使用する（冷却モード）かに応じ、オイル返戻流路２０’におけるオイルの流れを容易に切り換えることができる。
【００４６】
なお、図示しないが、当該第２実施例においても、第２実施例の変形例として、上記オイル流量調整弁１９を排除する一方、上記第５開閉弁２７と第６開閉弁２９とをそれぞれオイル流量調整弁に置き換えるようにしてもよく、これにより、上記同様、別途オイル流量調整弁を設けることなく開閉弁をオイル流量調整弁で兼用しつつ、圧縮機１１の潤滑不良等を防止することができる。
【００４７】
次に、第３実施例を説明する。
図４を参照すると、本発明の第３実施例に係る冷熱システムの概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図１との共通部分については説明を省略する。
同図に示すように、本発明の第３実施例に係る冷熱システムは、上記同様に例えば空調装置に適用され、大きくは室外機側の冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路１０”及び室内機側の熱媒体回路３０の二つの回路を有して構成されている。
【００４８】
冷媒循環回路１０”には、図３に示すように、冷媒とオイルとを分離するためのオイルセパレータ１６と、当該オイルセパレータ１６で分離されたオイルを圧縮機１１の吸入側に戻すためのオイル返戻流路２０”とが設けられ、これらオイルセパレータ１６とオイル返戻流路２０”とからオイルインジェクション回路が構成されている。
オイル返戻流路２０”は、オイルを外気である空気により冷却する一対の第１空冷式オイルクーラ１７ａと第２空冷式オイルクーラ１７ｂをそれぞれ直列に配設してなるとともに、液体により冷却する液冷式オイルクーラ４０及びオイル流量調整弁１９を有して構成されている。
【００４９】
詳しくは、液冷式オイルクーラ４０は液体室４０ａを挟んで第１オイル室４０ｂと第２オイル室４０ｃとを備えており、オイル返戻流路２０”は、分岐合流するようにして第１空冷式オイルクーラ１７ａ及び第１オイル室４０ｂを通る第１分岐流路４１と第２オイル室４０ｃ及び第２空冷式オイルクーラ１７ｂを通る第２分岐流路４２とを備え、第１分岐流路４１には第７開閉弁４３が、第２分岐流路４２には第８開閉弁４４が介装されて構成されている（冷却順序切換手段、オイル冷却制御手段）。
【００５０】
これにより、当該オイルインジェクション回路では、オイル返戻流路２０”により、オイル流量調整弁１９でオイル流量を調整しつつ、第８開閉弁４４を閉弁し第７開閉弁４３を開弁することで、オイルを第１空冷式オイルクーラ１７ａ→液冷式オイルクーラ１８の第１オイル室４０ｂの順で流すことが可能である一方、第７開閉弁４３を閉弁し第８開閉弁４４を開弁することで、オイルを液冷式オイルクーラ１８の第２オイル室４０ｃ→第２空冷式オイルクーラ１７ｂの順で流すことが可能である。
【００５１】
従って、本発明の第３実施例に係る冷熱システムによれば、上記第１、２実施例と同様の効果を得ることができ、また、第１オイル室４０ｂ及び第２オイル室４０ｃの二つのオイル室を有する液冷式オイルクーラ４０、第１空冷式オイルクーラ１７ａ及び第２空冷式オイルクーラ１７ｂの二つの空冷式オイルクーラを用いるとともに、第７開閉弁４３及び第８開閉弁４４の二つの開閉弁を用いていることで、二つのオイル室を有する液冷式オイルクーラと二つの空冷式オイルクーラと開閉弁を組み合わせた簡単且つ安価な構成にして、空調装置を暖房に使用する（加熱モード）か冷房に使用する（冷却モード）かに応じ、オイル返戻流路２０’におけるオイルの流れを容易に切り換えることができる。
【００５２】
なお、図示しないが、当該第３実施例においても、第３実施例の変形例として、上記オイル流量調整弁１９を排除する一方、上記第７開閉弁４３と第８開閉弁４４とをそれぞれオイル流量調整弁に置き換えるようにしてもよく、これにより、上記同様、別途オイル流量調整弁を設けることなく開閉弁をオイル流量調整弁で兼用しつつ、圧縮機１１の潤滑不良等を防止することができる。
【００５３】
次に、第４実施例を説明する。
図５を参照すると、本発明の第４実施例に係る冷熱システムの概略構成図が示されており、以下同図に基づき説明する。なお、図１との共通部分については説明を省略する。
同図に示すように、本発明の第４実施例に係る冷熱システムは、上記同様に例えば空調装置に適用され、大きくは室外機側の冷媒が相変化しつつ循環する冷媒循環回路２１０及び室内機側の熱媒体回路３０の二つの回路を有して構成されている。
【００５４】
冷媒循環回路２１０には、図５に示すように、冷媒とオイルとを分離するためのオイルセパレータ１６と、当該オイルセパレータ１６で分離されたオイルを圧縮機１１の吸入側に戻すためのオイル返戻流路２２０とが設けられ、これらオイルセパレータ１６とオイル返戻流路２２０とからオイルインジェクション回路が構成されている。
オイル返戻流路２２０は、オイルを外気である空気により冷却する空冷式オイルクーラ１７、液体により冷却する液冷式オイルクーラ１８を並列に配設してなるとともに、オイル流量調整弁１９を有して構成されている。そして、空冷式オイルクーラ１７の流路側には第１流量調節弁２２１が介装されており、液冷式オイルクーラ１８の流路側には第２流量調節弁２２２が介装されている（流量配分手段、オイル冷却制御手段）。
【００５５】
従って、当該オイルインジェクション回路では、オイル返戻流路２２０により、オイル流量調整弁１９でオイル流量を調整しつつ、第１流量調節弁２２１と第２流量調節弁２２２の開度を調節することで、オイルを空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とに流量配分を調整して流すことが可能である。
そして、空調装置を暖房に使用する場合には（加熱モード）、第１流量調節弁２２１の開度を小さくして空冷式オイルクーラ１７へのオイルの流量を低下させる一方、第２流量調節弁２２２の開度を増大して液冷式オイルクーラ１８へのオイルの流量を増加させる。
【００５６】
このように第２流量調節弁２２２の開度を増大させると、冷媒の熱を吸収して高温となったオイルが液冷式オイルクーラ１８で優先的に冷却され、オイルの保有熱が熱媒体回路３０を循環する熱媒体に良好に伝達される。即ち、オイルの保有熱が熱媒体回路３０の熱媒体によって十分に回収されることとなる。
これにより、空調装置を暖房に使用する場合には、上記空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とを直列とする場合と同様、空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とを並列にする場合においても、液冷式オイルクーラ１８を介してオイルの保有熱で当該熱媒体を昇温させることができ、オイルの保有熱を第２熱交換器３２で有効に利用することができる。
【００５７】
一方、空調装置を冷房に使用する場合には（冷却モード）、例えば第１流量調節弁２２１の開度を増大して空冷式オイルクーラ１７へのオイルの流量を増加させる一方、第２流量調節弁２２２の開度を小さくして液冷式オイルクーラ１８へのオイルの流量を低下させる。
このようにすると、冷媒の熱を吸収して高温となったオイルが空冷式オイルクーラ１７で優先的に空冷されることになり、オイルの保有熱が熱媒体回路３０を循環する熱媒体に殆ど伝達されることなくオイルが冷却される。
【００５８】
これにより、空調装置を冷房に使用する場合には、上記空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とを直列とする場合と同様、空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とを並列にする場合においても、空冷式オイルクーラ１７を優先しつつ空冷式オイルクーラ１７と液冷式オイルクーラ１８とでオイルを良好に冷却することができ、冷媒循環回路１０の冷媒を十分に冷却するようにできる。
【００５９】
なお、図示しないが、当該第４実施例においても、第４実施例の変形例として、上記オイル流量調整弁１９を排除する一方、上記第１流量調節弁２２１と第２流量調節弁２２２とをそれぞれオイル流量調整弁の代わりに使用するようにしてもよい。
以上で本発明に係る冷熱システムの実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００６０】
例えば、上記実施形態では、冷熱システムが空調装置である場合を例に説明したが、冷熱システムは空調装置に限られず、本発明は他の冷熱機器に対しても好適に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施例に係る冷熱システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の変形例に係る冷熱システムの概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る冷熱システムの概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る冷熱システムの概略構成図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る冷熱システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１０’、１０”、１１０、２１０  冷媒循環回路
１４  カスケード熱交換器
１６  オイルセパレータ
１７  空冷式オイルクーラ
１７ａ  第１空冷式オイルクーラ
１７ｂ  第２空冷式オイルクーラ
１８  液冷式オイルクーラ
１９  オイル流量調整弁
２０、２０’、２０”、１２０、２２０  オイル返戻流路
２１  第１開閉弁
２２  第２開閉弁
２３  第１バイパス流路
２４  第２バイパス流路
２５  第３開閉弁
２６  第４開閉弁
２７  第５開閉弁
２８  第１空冷式オイルクーラバイパス流路
２９  第６開閉弁
３０  熱媒体回路
４０  液冷式オイルクーラ
４１  第１分岐流路
４２  第２分岐流路
４３  第７開閉弁
４４  第８開閉弁
２２１  第１流量調節弁
２２２  第２流量調節弁
【図１】
0004944828.tif 000002
【図２】
0004944828.tif 000003
【図３】
0004944828.tif 000004
【図４】
0004944828.tif 000005
【図５】
0004944828.tif 000006