特許 5988828 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5988828

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20160825BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 101J

   F25B1/00 396A

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-237410(P2012-237410)

(22)【出願日】2012年10月29日

(65)【公開番号】特開2014-85104(P2014-85104A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】515294031

【氏名又は名称】ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー（ホンコン）リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】幸野 雄

(72)【発明者】

【氏名】大島 健一

(72)【発明者】

【氏名】村上 晃啓

【審査官】 河内 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−１９５０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２４４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０８３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−００８４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４１５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００９７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３１７６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０４７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−０３２０６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１７０５０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００，１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、油分離器、第１の開閉弁、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、
前記第１の開閉弁の出口と接続され、前記冷媒が循環する方向を切り替える四方弁と、
前記油分離器と前記圧縮機とを配管で接続する第１のバイパス流路と、
前記第１のバイパス流路に設けられた冷却器と、
前記圧縮機と、前記四方弁と前記第１の開閉弁の間と、を配管で接続する第２のバイパス流路と、
前記第２のバイパス流路に設けられた第２の開閉弁と、
前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段と、を備え、
冷房運転の時は、前記第１の開閉弁を閉じ、且つ、前記第２の開閉弁を開き、
暖房運転の時は、前記第１の開閉弁を開き、且つ、前記第２の開閉弁を閉じる
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記圧縮機は、圧縮機構部と、電動機と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒が流入する第１の空間と、前記電動機が位置する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間とを区画するカバーと、を有し、
前記サイクル流路は前記第１の空間に接続され、
前記第１のバイパス流路及び前記第２のバイパス流路は前記第２の空間に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記圧縮機は、前記第２の空間を内側空間と、前記内側空間の外側に位置する外側空間と、に区画する環状壁と、を有し、
前記第１のバイパス流路は前記内側空間に接続され、
前記第２のバイパス流路は前記外側空間に接続される
ことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記圧縮機は、底部に油溜りを有し、
前記第１のバイパス流路は前記電動機と前記油溜りの間に接続され、前記第２のバイパス流路は前記電動機と前記圧縮機構部の間に接続される
ことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

圧縮機、油分離器、第１の開閉弁、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、
前記第１の開閉弁の出口と接続され、前記冷媒が循環する方向を切り替える四方弁と、
前記油分離器と前記圧縮機とを配管で接続する第１のバイパス流路と、
前記第１のバイパス流路に設けられた冷却器と、
前記圧縮機と、前記四方弁と前記第１の開閉弁の間と、を配管で接続する第２のバイパス流路と、
前記第２のバイパス流路に設けられた第２の開閉弁と、
前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段と、を備え、
前記圧縮機は、圧縮機構部と、電動機と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒が流入する第１の空間と、前記電動機が位置する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間とを区画するカバーと、を有し、
前記サイクル流路は前記第１の空間に接続され、
前記第１のバイパス流路及び前記第２のバイパス流路は前記第２の空間に接続され、
前記圧縮機は、前記第２の空間を内側空間と、前記内側空間の外側に位置する外側空間と、に区画する環状壁と、を有し、
前記第１のバイパス流路は前記内側空間に接続され、
前記第２のバイパス流路は前記外側空間に接続される
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

【請求項6】

圧縮機、油分離器、第１の開閉弁、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、
前記第１の開閉弁の出口と接続され、前記冷媒が循環する方向を切り替える四方弁と、
前記油分離器と前記圧縮機とを配管で接続する第１のバイパス流路と、
前記第１のバイパス流路に設けられた冷却器と、
前記圧縮機と、前記四方弁と前記第１の開閉弁の間と、を配管で接続する第２のバイパス流路と、
前記第２のバイパス流路に設けられた第２の開閉弁と、
前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段と、を備え、
前記圧縮機は、圧縮機構部と、電動機と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒が流入する第１の空間と、前記電動機が位置する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間とを区画するカバーと、を有し、
前記サイクル流路は前記第１の空間に接続され、
前記第１のバイパス流路及び前記第２のバイパス流路は前記第２の空間に接続され、
前記圧縮機は、底部に油溜りを有し、
前記第１のバイパス流路は前記電動機と前記油溜りの間に接続され、前記第２のバイパス流路は前記電動機と前記圧縮機構部の間に接続される
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

【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する。

【背景技術】

【0002】

ジフルオロメタン（以下「Ｒ３２」という。）のオゾン破壊係数はゼロであり、Ｒ３２の地球温暖化係数はＲ４１０Ａの約１／３程度である。そのため、現在、冷凍サイクル装置に広く使われているＲ４１０Ａに代えて、Ｒ３２を使用することで、環境負荷の低減に寄与することができる。

【0003】

例えば、特許文献１には、Ｒ３２を使用する冷媒圧縮機が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−１１５９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、Ｒ３２を使用する冷媒圧縮機は、Ｒ４１０Ａ等を使用するものと比べて吐出ガス温度が高い。

【0006】

そのため、Ｒ３２を使用する冷媒圧縮機は、Ｒ４１０Ａ等を使用するものよりも、樹脂製部品や機油が劣化し易く、長期信頼性を確保できない問題がある。

【0007】

また、吐出ガス温度が上昇すると、機油に対するＲ３２の溶解量（冷媒溶解量）が減少するので、Ｒ３２を使用する冷媒圧縮機は、背圧室の圧力が低下する問題もある。

【0008】

一方で、吐出ガス温度が高いというＲ３２特有の性質は、凝縮器の能力が向上する（空気調和機では、暖房運転で部屋の加熱能力が向上する）といった利点にもなり得る。

【0009】

そこで、本発明は、Ｒ３２を使用する冷凍サイクル装置において、長期信頼性の確保及び背圧室の圧力の維持を図りつつ、凝縮器の能力を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、油分離器、第１の開閉弁、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、第１の開閉弁の出口と接続され、冷媒が循環する方向を切り替える四方弁と、油分離器と圧縮機とを配管で接続する第１のバイパス流路と、第１のバイパス流路に設けられた冷却器と、圧縮機と、四方弁と第１の開閉弁の間と、を配管で接続する第２のバイパス流路と、第２のバイパス流路に設けられた第２の開閉弁と、第１の開閉弁と第２の開閉弁のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段と、を備え、冷房運転の時は、第１の開閉弁を閉じ、且つ、第２の開閉弁を開き、暖房運転の時は、第１の開閉弁を開き、且つ、第２の開閉弁を閉じることを特徴とする。
また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、油分離器、第１の開閉弁、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、前記第１の開閉弁の出口と接続され、前記冷媒が循環する方向を切り替える四方弁と、前記油分離器と前記圧縮機とを配管で接続する第１のバイパス流路と、前記第１のバイパス流路に設けられた冷却器と、前記圧縮機と、前記四方弁と前記第１の開閉弁の間と、を配管で接続する第２のバイパス流路と、前記第２のバイパス流路に設けられた第２の開閉弁と、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段と、を備え、前記圧縮機は、圧縮機構部と、電動機と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒が流入する第１の空間と、前記電動機が位置する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間とを区画するカバーと、を有し、前記サイクル流路は前記第１の空間に接続され、前記第１のバイパス流路及び前記第２のバイパス流路は前記第２の空間に接続され、前記圧縮機は、前記第２の空間を内側空間と、前記内側空間の外側に位置する外側空間と、に区画する環状壁と、を有し、前記第１のバイパス流路は前記内側空間に接続され、前記第２のバイパス流路は前記外側空間に接続されることを特徴とする。
また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、油分離器、第１の開閉弁、凝縮器、減圧装置及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、前記第１の開閉弁の出口と接続され、前記冷媒が循環する方向を切り替える四方弁と、前記油分離器と前記圧縮機とを配管で接続する第１のバイパス流路と、前記第１のバイパス流路に設けられた冷却器と、前記圧縮機と、前記四方弁と前記第１の開閉弁の間と、を配管で接続する第２のバイパス流路と、前記第２のバイパス流路に設けられた第２の開閉弁と、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段と、を備え、前記圧縮機は、圧縮機構部と、電動機と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒が流入する第１の空間と、前記電動機が位置する第２の空間と、前記第１の空間と前記第２の空間とを区画するカバーと、を有し、前記サイクル流路は前記第１の空間に接続され、前記第１のバイパス流路及び前記第２のバイパス流路は前記第２の空間に接続され、前記圧縮機は、底部に油溜りを有し、前記第１のバイパス流路は前記電動機と前記油溜りの間に接続され、前記第２のバイパス流路は前記電動機と前記圧縮機構部の間に接続されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、Ｒ３２を使用する冷凍サイクル装置において、長期信頼性の確保及び背圧室の圧力の維持を図りつつ、凝縮器の能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成説明図である。

【図2】冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の縦断面図である。

【図3】圧縮機における圧縮機構部の拡大断面図である。

【図4】Ｒ３２及びＲ４１０Ａの圧力比に対する理論吐出ガス温度の関係を示すグラフである。

【図5】ポリオールエステル系機油に対するＲ３２の冷媒溶解量比と吐出ガス温度との関係を示すグラフである。

【図6】圧縮機の温度に対する電動機効率の関係を示すグラフである。

【図7】圧縮機において圧縮機構部に吐出室を設けた時の構成説明図である。

【図8】圧縮機において密閉容器に環状壁を設けた時の第１の構成である。

【図9】圧縮機において密閉容器に環状壁を設けた時の第２の構成である。

【図10】本実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本実施形態の冷凍サイクル装置は、吐出されたガスと機油、又は、機油のみを冷却器で冷やして圧縮機に戻し、圧縮機の温度を低下させることを主な特徴とする。本実施形態の冷凍サイクル装置は、冷蔵庫、冷凍機、ヒートポンプ式給湯機、空気調和機等に適用することができる。以下では、この冷凍サイクル装置を空気調和機に適用することを想定して本実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成説明図である。図１に示すように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置Ａ１は、圧縮機１、油分離器２５、第１の開閉弁２１、室外熱交換器１８、減圧装置１９（膨張弁）及び室内熱交換器２０が順次に接続されて冷媒のサイクル流路を構成している。

【0015】

さらに、冷凍サイクル装置Ａ１は、油分離器２５と圧縮機１とを接続する第１のバイパス流路３５と、圧縮機１と凝縮器とを接続する第２のバイパス流路３６を備える。なお、図１に示すとおり、第２のバイパス流路３６は四方弁４０を介して圧縮機１と凝縮器とを接続している。

【0016】

本実施形態では、冷媒としてＲ３２を使用することを想定し、機油（潤滑油）としてＲ３２に対して良好な相溶性を示すポリオールエステル系油を使用することを想定している。

【0017】

冷房運転時は、冷凍サイクル装置Ａ１が、リモコンにより冷房運転の指令を受けると、制御手段２６により第２の開閉弁２２を開けて、第１の開閉弁２１を閉じ、油分離器２５から直接冷媒が室外熱交換器１８（凝縮器）に流入する流路を遮断し、冷媒を油分離器２５から圧縮機１に戻るようにする。

【0018】

圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒（ホットガス）と機油は、圧縮機１の第１の吐出管２ｅを介して油分離器２５に流入する。ここで、第１の開閉弁２１が閉じているので、油分離器２５では冷媒と機油は分離せず、両方とも冷却器１５に流れる。冷却器１５で冷媒と機油は冷やされ、第１のバイパス流路３５を通って圧縮機１に戻る。

【0019】

圧縮機１に戻った冷媒と機油は圧縮機１の内部で分離し、冷媒は第２の吐出管２ｆから吐出し、機油は圧縮機１の下部に溜まる。吐出管２ｆから吐出した冷媒は第２の開閉弁２２を通って室外熱交換器１８（凝縮器）に流入し、空気との熱交換により放熱して凝縮する。その後、冷媒は、減圧装置１９に供給され、減圧装置１９を通過する際に等エンタルピ膨張し、低温低圧でガス冷媒と液冷媒とが混在した気液二相流となる。この気液二相流となった冷媒は、室内熱交換器２０（蒸発器）へ流入する。

【0020】

室内熱交換器２０（蒸発器）での液冷媒は、図示しない冷媒管及びこれらに取り付けられたフィンを通じて空気からの吸熱作用によりガス冷媒に気化する。つまり、液冷媒が気化する際に室内熱交換器２０（蒸発器）が周囲の空気を冷却することで冷凍サイクル装置Ａ１は、冷房機能を発揮する。次いで、室内熱交換器２０（蒸発器）を出た冷媒は、四方弁４０を介して圧縮機１の吸込管２ｄに吸入される。そして、冷媒は、圧縮機１で高温高圧に圧縮されると共に、再び圧縮機１の第１の吐出管２ｅから吐出されてサイクル流路を循環する。

【0021】

暖房運転時は、冷凍サイクルＡ１がリモコンにより暖房運転の指令を受けると、制御手段２６により第２の開閉弁２２を閉じて、第１の開閉弁２１を開き、油分離器２５で機油と分離した冷媒を室内熱交換器２０（凝縮器）に流入するようにする。

【0022】

圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒（ホットガス）は、圧縮機１の第１の吐出管２ｅから油分離器２５に流入する。ここで、油分離器２５で冷媒と機油とが分離し、機油は冷却器１５に流れる。冷却器１５で冷やされた機油は第１のバイパス流路３５を介して圧縮機１に戻される。一方、冷媒は室内熱交換器２０（凝縮器）に流入し、空気との熱交換により放熱して凝縮する。その後、冷媒は、減圧装置１９に供給され、減圧装置１９を通過する際に等エンタルピ膨張し、低温低圧でガス冷媒と液冷媒とが混在した気液二相流となる。この気液二相流となった冷媒は、室外熱交換器１８（蒸発器）へ流入する。室外熱交換器１８（蒸発器）の後は、冷房運転で説明した通りである。

【0023】

次に、圧縮機１について説明する。図２は、冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の縦断面図である。図３は、図２の圧縮機における圧縮機構部の拡大断面図である。図２に示すように、本実施形態での圧縮機１は、高圧チャンバ方式の密閉型スクロール圧縮機で構成され、広範囲にわたる運転条件の下で使用される。

【0024】

圧縮機１は、旋回スクロール６及び固定スクロール５からなる圧縮機構部３と、圧縮機構部３を駆動する電動機４と、圧縮機構部３と電動機４を収納する密閉容器２を備えている。密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が、下部には電動機４が配置されている。そして、密閉容器２の底部には機油が貯留されている。

【0025】

密閉容器２は、円筒状のケース２ａに蓋チャンバ２ｂと底チャンバ２ｃが上下に溶接されて構成されている。蓋チャンバ２ｂには吸込管２ｄと第１の吐出管２ｅが設けられている。第１の吐出管２ｅは固定スクロール５の吐出口５ｅに接続されている。第１の吐出管２ｅは固定スクロール５に固定されており、吐出口５ｅから流出した冷媒は密閉容器２内を循環せずに、第１の吐出管２ｅを通って圧縮機１の外部に流出する。

【0026】

ケース２ａの側面には第２の吐出管２ｆと戻り管２ｇが設けられている。圧縮機構部３は、固定スクロール５と、旋回スクロール６と、固定スクロール５にボルト等の締結具で締結されて旋回スクロール６を支持するフレーム９と、を備えて構成されている。

【0027】

固定スクロール５には、相対向して旋回スクロール６が旋回自在に配置されており、両者によって、吸込室１０と圧縮室１１が形成されている。

【0028】

フレーム９は、その外周側が溶接によって密閉容器２の内壁面に固定されており、クランク軸７を回転自在に支持する主軸受９ａを備えている。旋回スクロール６の下面側に、クランク軸７の偏心部７ｂが連結されている。

【0029】

旋回スクロール６の下面側とフレーム９の間には、オルダムリング１２が配置されており、オルダムリング１２は旋回スクロール６の下面側に形成された溝とフレーム９に形成された溝に装着されている。オルダムリング１２は、旋回スクロール６を自転することなく、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて公転運動をさせる働きをする。

【0030】

電動機４は、ステータ４ａ及びロータ４ｂを備えている。ステータ４ａは密閉容器２に圧入、溶接等により固定されている。ロータ４ｂはステータ４ａ内に回転可能に配置されている。ロータ４ｂにはクランク軸７が固定されている。

【0031】

クランク軸７は、主軸７ａと偏心部７ｂとを備えて構成されており、フレーム９に設けた主軸受９ａと下軸受１７とで支持されている。偏心部７ｂはクランク軸７の主軸７ａに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール６の背面に設けた旋回軸受６ａに嵌合されている。クランク軸７は電動機４によって駆動され、偏心部７ｂは主軸７ａに対して偏心回転運動し、旋回スクロール６を旋回運動させるようになっている。また、クランク軸７は、主軸受９ａ、下軸受１７及び旋回軸受６ａへ機油を導く給油通路７ｃが設けられ、電動機４側の軸端に機油を吸い上げて給油通路７ｃに導く給油管７ｄが装着されている。

【0032】

ガス冷媒は、電動機４で駆動されるクランク軸７を介して旋回スクロール６が旋回運動すると、吸込管２ｄから旋回スクロール６及び固定スクロール５により形成される圧縮室１１に導かれる。そして、ガス冷媒は、旋回スクロール６と固定スクロール５との間で中心方向に移動するに従って容積を縮小して圧縮される。圧縮されたガス冷媒は固定スクロール５の略中央に設けられた吐出口５ｅから吐出管２ｅを通って、外部へと流出していく。

【0033】

次に、本実施形態に係る冷凍サイクル装置Ａ１の作用効果について説明する。冷凍サイクル装置Ａ１に冷媒として使用されるＲ３２の断熱指数は、空気調和機の冷媒として広く使用されているＲ４１０Ａの断熱指数よりも大きい。

【0034】

図４は、Ｒ３２及びＲ４１０Ａの圧力比に対する理論吐出ガス温度の関係を示すグラフである。図４に示すように、吸込圧力と吐出圧力との圧力比が高くなるほど吐出ガス温度は上昇する。そして、Ｒ３２の吐出ガス温度は、Ｒ４１０Ａよりも高い。よって、Ｒ３２を冷媒として使用する冷凍サイクル装置Ａ１は、Ｒ４１０Ａを冷媒として使用するものよりも、圧縮機１の吐出ガス温度が高くなる。したがって、密閉容器内が吐出ガスで充満する高圧チャンバ方式で、Ｒ３２を冷媒として使用すると、圧縮機１の電動機４における樹脂部品等の劣化が進行し易い。これに対して、本実施形態に係る冷凍サイクル装置Ａ１では、吐出された冷媒および機油を冷却して圧縮機１に戻して圧縮機１の温度を低下させる構成となっている。

【0035】

更に詳しく説明すると、冷房運転では、図１に示す圧縮機１の第１の吐出管２ｅから吐出される高温高圧の冷媒は、油分離器２５に流入し、冷媒とともに吐出された機油と冷却器１５を通過し圧縮機１に戻される。この際、圧縮機１に戻された冷媒と機油は冷却器１５によって冷やされており、この冷媒と機油が流入するので、圧縮機１の温度が低下する。

【0036】

暖房運転では、図１に示す圧縮機１の第１の吐出管２ｅから吐出される高温高圧の冷媒は、油分離器２５に流入し、ここで、冷媒は、ともに吐出された機油と分離され、機油は冷却器１５を通過し圧縮機１に戻される。圧縮機１に戻される機油の量は冷媒流量の約１重量％と少なく、圧縮機１の冷却効果は小さいが、暖房運転時の圧縮機１の周囲温度は冬期の外気温度であり、圧縮機１は外気によって冷却され温度が低下する。一方、油分離器２５で機油と分離された冷媒は直接室内熱交換器２０（凝縮器）へ流入するので、高温の冷媒ガスを室内熱交換器２０（凝縮器）に供給でき暖房能力が低下することがない。特に、Ｒ３２のような吐出ガス温度が高くなる性質を持つ冷媒では、現在広く使用されているＲ４１０Ａよりも暖房能力が向上する。

【0037】

次に、背圧室１４の圧力調整機構である背圧制御弁１６について説明する。図３に示すように、固定スクロール５には、ばね収納穴５ｆが形成されている。また、ばね収納穴５ｆの背圧室１４側に貫通穴５ｇが形成されている。また、ばね収納穴５ｆと圧縮室１１とは連通穴５ｂを介して連通している。ばね収納穴５ｆには貫通穴５ｇを塞ぐように弁体１６ｃが、ばね１６ｄによって押付けられている。ばね１６ｄはシール部材１６ｅに取り付けられている。そして、シール部材１６ｅは、ばね収納穴５ｆと密閉容器２内を区画するように固定スクロール５に圧入されている。

【0038】

次に、背圧制御弁１６の動作について説明する。図２に示すように、密閉容器２の底部に位置する油溜り１３に溜められた機油は密閉容器２と背圧室１４の圧力差により給油管７ｄと給油通路７ｃを通って各軸受部に給油される。主軸受９ａと旋回軸受６ａに給油された機油は背圧室１４に入り、ここで機油に溶け込んでいた冷媒が発泡し、背圧室１４の圧力を上昇させる。

【0039】

図３に示すように、背圧室１４とばね収納穴５ｆの圧力差がばね１６ｄの押付力より勝ると弁体１６ｃが開く。これにより、背圧室１４内の機油は連通穴５ｂから溝５ａを通って圧縮室１１に供給され、冷媒とともに吐出口５ｅから吐き出される。背圧室１４の圧力は、おおよそ吸込圧力に所定の値（ばね１６ｄのばね力によって決まる一定値）を加えた程度の値となる。

【0040】

一般に、機油に溶け込む冷媒溶解量は、吐出ガス温度が上昇すると減少する。図５は、ポリオールエステル系機油に対するＲ３２の冷媒溶解量比と吐出ガス温度との関係を示すグラフである。なお、図５中、縦軸の冷媒溶解量比は、吐出ガス温度８６℃における冷媒溶解量を「１」とした比率を表している。

【0041】

図５に示すように、吐出ガス温度が上昇すると、ポリオールエステル系の機油に対するＲ３２の溶解量（冷媒溶解量比）が減少する。機油に溶け込む冷媒の量が不足すると、機油に溶け込んでいた冷媒の発泡によって圧力を維持する背圧室１４の圧力は低下する傾向にある。

【0042】

これに対して、本実施形態では、冷却器１５によって機油の温度が低下するので、背圧室１４の圧力の低下を抑制することができる。つまり、本実施形態に係る冷凍サイクル装置Ａ１によれば、圧縮機１の吸込圧と背圧とのバランスを良好にし、固定スクロール５に対する旋回スクロール６の押圧力を適度に維持することができる。

【0043】

次に、圧縮機１に用いられる電動機の効率について説明する。図６は、圧縮機の温度に対する電動機効率の関係を示すグラフである。図６に示すように、圧縮機１の温度が低下すると、電動機効率が向上する。したがって、本実施形態に係る冷凍サイクル装置Ａ１によれば、圧縮機１の温度が低下するので、電動機効率を向上させることができる。また、吸気加熱損失が低減するので、圧縮機１への入力を低減することができる。

【0044】

図７は、図２の圧縮機においてリリース弁を設けた時の圧縮機構部の構成を示した図である。スクロール圧縮機は吸込圧力と吐出圧力の圧力比（吐出圧力／吸込圧力）が低い時に、吐出口５ｅから吐き出される前に冷媒をリリース弁２３から吐出することが多い。図７では、固定スクロール５の上部にカバー３７を設けられ、カバー３７は密閉容器２を第１の空間３８と第２の空間３９に区画している。第１の空間３８は、第１の吐出管２ｅ、リリース弁２３と連通しており、リリース弁２３から吐き出された冷媒が密閉容器２内に流入することなく、第１の吐出管２ｅから吐出できるようになっている。

【0045】

なお、第２の空間３９には電動機４が配置されていればよく、カバー３７の代わりに固定スクロール５によって、密閉容器２を第１の空間３８と第２の空間３９に区画してもよい。

【0046】

図８は、図２の圧縮機において密閉容器に環状壁を設けた時の第１の構成である。フレーム９の下部に円筒形状の環状壁２４を設けており、第２の空間３９を内側空間２４ａと、内側空間２４ａの外側に位置する外側空間２４ｂと、に区画している。

【0047】

第１のバイパス流路３５に接続される戻り管２ｇは環状壁２４の内側空間２４ａに開口しており、第２のバイパス流路３６に接続される第２の吐出管２ｆは環状壁２４の外側空間２４ｂに開口している。

【0048】

戻り管２ｇから流入した冷媒と機油は、ステータ４ａとロータ４ｂの隙間を通って圧縮機１の下部に導かれ、機油は返油され、密度の低い冷媒のみ図示しないステータ４ａの外周溝から環状壁２４の外側空間２４ｂに流入し、第２の吐出管２ｆから吐き出される。また、環状壁２４によって、ロータ４ｂの回転によって飛散した機油が直接第２の吐出管２ｆから流出することがない。従って、密閉容器２での油分離性能を向上させることができる。

【0049】

図９は、図２の圧縮機において密閉容器に環状壁を設けた時の第２の構成である。第１のバイパス流路３５に接続される戻り管２ｇを電動機４と油溜り１３との間に設け、戻り管２ｇから流入した機油が油溜り１３に返油される。一方、第２のバイパス流路３６に接続される第２の吐出管２ｆは圧縮機１と電動機４の間に接続される。そのため、密度の低い冷媒のみ電動機４の隙間を通って、第２のバイパス流路３６に接続される第２の吐出管２ｆから吐き出されるので、密閉容器での油分離性能を向上させることができる。

【0050】

次に、本実施形態をロータリ圧縮機に適用する場合について説明する。図１０は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成説明図である。

【0051】

図１０の冷凍サイクル装置Ａ２にはロータリ圧縮機を搭載している。ロータリ圧縮機の密閉容器２にも第１の吐出管２ｅ、第２の吐出管２ｆおよび戻り管２ｇを設けることができ、スクロール圧縮機以外の圧縮機でも実現可能である。

【0052】

以上説明した通り、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機１、油分離器２５、第１の開閉弁２１、凝縮器、減圧装置１９及び蒸発器を順次配管で接続し、冷媒としてＲ３２が循環するサイクル流路と、油分離器２５と圧縮機１とを配管で接続する第１のバイパス流路３５と、第１のバイパス流路３５に設けられた冷却器１５と、圧縮機１と凝縮器とを配管で接続する第２のバイパス流路３６と、第２のバイパス流路３６に設けられた第２の開閉弁２２と、第１の開閉弁２１と第２の開閉弁２２のいずれか一方を開き、他方を閉じる制御手段２６と、を備える。

【0053】

また、本発明の冷凍サイクル装置は、冷房運転の時は、第１の開閉弁２１を閉じ、且つ、第２の開閉弁２２を開き、暖房運転の時は、第１の開閉弁２１を開き、且つ、第２の開閉弁２２を閉じる。

【0054】

また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機１は、圧縮機構部３と、電動機４と、圧縮機構部３から吐出された冷媒が流入する第１の空間３８と、電動機４が位置する第２の空間３９と、第１の空間３８と第２の空間３９とを区画するカバー３７と、を有し、サイクル流路は第１の空間３８に接続され、第１のバイパス流路３５及び第２のバイパス流路３６は第２の空間３９に接続される。

【0055】

また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機１は、第２の空間３９を内側空間２４ａと、内側空間２４ａの外側に位置する外側空間２４ｂと、に区画する環状壁２４と、を有し、第１のバイパス流路３５は内側空間２４ａに接続され、第２のバイパス流路３６は外側空間２４ｂに接続される。

【0056】

また、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機１は、底部に油溜り１３を有し、第１のバイパス流路３５は電動機４と油溜り１３の間に接続され、第２のバイパス流路３６は電動機４と圧縮機構部３の間に接続される。

【符号の説明】

【0057】

１ 圧縮機
２ 密閉容器
２ｄ 吸込管
２ｅ 第１の吐出管
２ｆ 第２の吐出管
２ｇ 戻り管
３ 圧縮機構部
４ 電動機
５ 固定スクロール
６ 旋回スクロール
６ａ 旋回軸受
７ クランク軸
７ｃ 給油通路
９ フレーム
９ａ 主軸受
１２ オルダムリング
１４ 背圧室
１５ 冷却器
１８ 室内熱交換器
１９ 減圧装置
２０ 室外熱交換器
２１ 第１の開閉弁
２２ 第２の開閉弁
２３ リリース弁
２４ 環状壁
２４ａ 内側空間
２４ｂ 外側空間
２５ 油分離器
２６ 制御手段
３５ 第１のバイパス流路
３６ 第２のバイパス流路
３７ カバー
３８ 第１の空間
３９ 第２の空間
Ａ１ 冷凍サイクル装置
Ａ２ 冷凍サイクル装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】