特許 7595822 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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20241129BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 351S

F25B1/00 351J

F25B1/00 361H

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2024559007

(86)(22)【出願日】2024-05-15

(86)【国際出願番号】 JP2024017973

【審査請求日】2024-10-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 皓亮

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 篤志

(72)【発明者】

【氏名】栗原 誠

(72)【発明者】

【氏名】風村 典秀

(72)【発明者】

【氏名】柴 広有

【審査官】西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－２００１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６３１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－３４１７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４５０１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平５－２６４１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１６０９６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１７９１３７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／００ － １１／８９

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、第１分岐部、室内熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器及び第２分岐部が設けられた第１回路と、
前記第１分岐部で前記第１回路から分岐して前記第２分岐部で前記第１回路と合流するように構成され、第２絞り装置が設けられた第２回路と、
前記圧縮機、前記第１絞り装置及び前記第２絞り装置を制御する制御部と、
を備え、
前記第１分岐部は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記圧縮機よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられており、
前記第２分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記室外熱交換器よりも下流側でかつ前記圧縮機よりも上流側に設けられており、
前記第１絞り装置は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記第２分岐部よりも上流側に設けられており、
前記制御部は、室外空気温度が第１温度よりも低い場合、前記圧縮機を起動してから前記圧縮機の吐出冷媒の温度が第２温度に達するまで、暖機を実行し、
前記制御部は、
前記暖機中には冷媒が前記第１回路よりも前記第２回路に多く流れ、前記暖機終了後には冷媒が前記第２回路よりも前記第１回路に多く流れるように、前記暖機中および前記暖機終了後の前記第１絞り装置の開度および前記第２絞り装置の開度を設定し、
前記制御部は、前記暖房運転の前記暖機中において、前記室内熱交換器の出口冷媒の過冷却度が基準過冷却度以上になった場合、前記第１絞り装置の開度を前記暖機中の前記第１絞り装置の上限開度よりも大きくする、冷凍サイクル装置。

【請求項2】

圧縮機、第１分岐部、室内熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器及び第２分岐部が設けられた第１回路と、
前記第１分岐部で前記第１回路から分岐して前記第２分岐部で前記第１回路と合流するように構成され、第２絞り装置が設けられた第２回路と、
前記圧縮機、前記第１絞り装置及び前記第２絞り装置を制御する制御部と、
を備え、
前記第１分岐部は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記圧縮機よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられており、
前記第２分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記室外熱交換器よりも下流側でかつ前記圧縮機よりも上流側に設けられており、
前記第１絞り装置は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記第２分岐部よりも上流側に設けられており、
前記制御部は、室外空気温度が第１温度よりも低い場合、前記圧縮機を起動してから前記圧縮機の吐出冷媒の温度が第２温度に達するまで、暖機を実行し、
前記制御部は、
前記暖機中には冷媒が前記第１回路よりも前記第２回路に多く流れ、前記暖機終了後には冷媒が前記第２回路よりも前記第１回路に多く流れるように、前記暖機中および前記暖機終了後の前記第１絞り装置の開度および前記第２絞り装置の開度を設定し、
前記第１絞り装置は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられている、冷凍サイクル装置。

【請求項3】

圧縮機、第１分岐部、室内熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器及び第２分岐部が設けられた第１回路と、
前記第１分岐部で前記第１回路から分岐して前記第２分岐部で前記第１回路と合流するように構成され、第２絞り装置が設けられた第２回路と、
前記圧縮機、前記第１絞り装置及び前記第２絞り装置を制御する制御部と、
を備え、
前記第１分岐部は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記圧縮機よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられており、
前記第２分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記室外熱交換器よりも下流側でかつ前記圧縮機よりも上流側に設けられており、
前記第１絞り装置は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記第２分岐部よりも上流側に設けられており、
前記制御部は、室外空気温度が第１温度よりも低い場合、前記圧縮機を起動してから前記圧縮機の吐出冷媒の温度が第２温度に達するまで、暖機を実行し、
前記制御部は、
前記暖機中には冷媒が前記第１回路よりも前記第２回路に多く流れ、前記暖機終了後には冷媒が前記第２回路よりも前記第１回路に多く流れるように、前記暖機中および前記暖機終了後の前記第１絞り装置の開度および前記第２絞り装置の開度を設定し、
第３分岐部で前記第１回路から分岐して第４分岐部で前記第１回路と合流するように構成され、第３絞り装置が設けられた第３回路をさらに備え、
前記第３分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられており、
前記第４分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記室外熱交換器よりも下流側でかつ前記圧縮機よりも上流側に設けられており、
前記制御部は、前記暖機中において、前記圧縮機の吐出冷媒の温度が、前記第２温度よりも低い第３温度以上でかつ前記第２温度以下である場合、前記第３絞り装置を開状態にする、冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記第３温度は、前記圧縮機の吐出圧力の飽和温度に対し±３Ｋ以内となる温度に設定される請求項３に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

圧縮機、第１分岐部、室内熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器及び第２分岐部が設けられた第１回路と、
前記第１分岐部で前記第１回路から分岐して前記第２分岐部で前記第１回路と合流するように構成され、第２絞り装置が設けられた第２回路と、
前記圧縮機、前記第１絞り装置及び前記第２絞り装置を制御する制御部と、
を備え、
前記第１分岐部は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記圧縮機よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられており、
前記第２分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記室外熱交換器よりも下流側でかつ前記圧縮機よりも上流側に設けられており、
前記第１絞り装置は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記第２分岐部よりも上流側に設けられており、
前記制御部は、室外空気温度が第１温度よりも低い場合、前記圧縮機を起動してから前記圧縮機の吐出冷媒の温度が第２温度に達するまで、暖機を実行し、
前記制御部は、
前記暖機中には冷媒が前記第１回路よりも前記第２回路に多く流れ、前記暖機終了後には冷媒が前記第２回路よりも前記第１回路に多く流れるように、前記暖機中および前記暖機終了後の前記第１絞り装置の開度および前記第２絞り装置の開度を設定し、
前記室内熱交換器に空気を供給する室内送風機をさらに備え、
前記暖機中に前記室内送風機と前記圧縮機とが動作し、前記圧縮機の吐出冷媒の温度が前記第２温度に達する前に、動作していた前記室内送風機が停止する場合、前記制御部は、前記圧縮機の吐出冷媒の温度が前記第２温度に達するまでは前記圧縮機を停止させないようにする、冷凍サイクル装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記暖機終了後に、前記第１絞り装置の開度を前記暖機中の前記第１絞り装置の開度より大きくし、前記第２絞り装置の開度を前記暖機中の前記第２絞り装置の開度より小さくする、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記暖機終了後に前記圧縮機の周波数を前記暖機中の前記圧縮機の周波数より大きくする、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記暖機中の前記第１絞り装置の上限開度を、前記暖機終了後の前記第１絞り装置の上限開度よりも小さい開度に設定し、
前記暖機中の前記圧縮機の上限周波数を、前記暖機終了後の前記圧縮機の上限周波数よりも小さい周波数に設定し、
前記暖機中の前記第２絞り装置の開度を、前記暖機終了後の前記第２絞り装置の開度よりも大きい開度に設定する請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記暖機終了後には、前記暖機中の前記圧縮機の上限周波数よりも大きい周波数で前記圧縮機を運転する請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項10】

前記暖房運転の前記暖機中において、前記圧縮機が起動してから前記圧縮機の吐出冷媒の温度が前記第２温度に達するまでの時間の５０％以上の時間の間、前記圧縮機の吐出圧力の飽和温度は、前記室内熱交換器が設けられた空間の温度よりも低くなっている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項11】

前記室外熱交換器に空気を供給する室外送風機をさらに備え、
冷房運転の前記暖機中において、前記室外送風機の回転速度は、前記圧縮機の吐出冷媒の温度が前記第２温度に達するまでの間、起動直後の回転速度から増速されない請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項12】

前記第２温度は、前記圧縮機の吐出圧力の飽和温度に対する過熱度が５Ｋ以上となる温度に設定される請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項13】

前記第１分岐部は油分離器であり、
前記第２絞り装置は、前記油分離器と前記圧縮機の吸入側とを接続する油戻し管と並列に設けられている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項14】

前記制御部は、前記暖機中の前記第１絞り装置の開度を全閉から第１開度までの間で制御し、
前記第１開度は、定格運転の前記第１絞り装置の開度の３０％以下の開度である請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項15】

前記制御部は、前記暖機中の前記圧縮機の周波数を第１周波数以下で制御し、
前記第１周波数は、定格運転の前記圧縮機の周波数の４０％以下の周波数である請求項１～請求項５のいずれか一項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】

本開示は、冷凍サイクル装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、制御装置が開示されている。この制御装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、圧縮機から吐出される冷媒又は冷凍機油を圧縮機へと戻す戻し管と、戻し管に設けられた流量制御弁と、を備える冷媒回路に用いられる。制御装置は、温度情報取得部と、制御部と、を備えている。温度情報取得部は、戻し管を通過する冷媒又は冷凍機油の温度である第１温度と、圧縮機のハウジング下部における第２温度と、を取得する。制御部は、第１温度と第２温度とに基づいて、流量制御弁及び膨張弁の開度を制御する。制御部は、圧縮機の起動時に流量制御弁及び膨張弁を閉状態とし、その後、第１温度が第２温度より高くなると、流量制御弁を開状態とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－２００１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の構成では、凝縮器に冷媒が凝縮液として滞留するため、起動時に圧縮機から冷媒とともに吐出された油が凝縮器に滞留し、圧縮機内の油量が減少する。これにより、圧縮機に故障が生じやすくなるため、圧縮機及び冷凍サイクル装置の品質が低下する。一方、油の減少に備えて封入する油量を増やすと、冷凍サイクル装置の省エネ性が低下する。したがって、品質と省エネ性との両立が困難であるという課題があった。

【0005】

本開示は、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、品質と省エネ性とを両立できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１分岐部、室内熱交換器、第１絞り装置、室外熱交換器及び第２分岐部が設けられた第１回路と、前記第１分岐部で前記第１回路から分岐して前記第２分岐部で前記第１回路と合流するように構成され、第２絞り装置が設けられた第２回路と、前記圧縮機、前記第１絞り装置及び前記第２絞り装置を制御する制御部と、を備え、前記第１分岐部は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記圧縮機よりも下流側でかつ前記室内熱交換器よりも上流側に設けられており、前記第２分岐部は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記室外熱交換器よりも下流側でかつ前記圧縮機よりも上流側に設けられており、前記第１絞り装置は、前記暖房運転時の冷媒の流れにおいて、前記第１分岐部よりも下流側でかつ前記第２分岐部よりも上流側に設けられており、前記制御部は、室外空気温度が第１温度よりも低い場合、前記圧縮機を起動してから前記圧縮機の吐出冷媒の温度が第２温度に達するまで、暖機を実行し、前記制御部は、前記暖機中には冷媒が前記第１回路よりも前記第２回路に多く流れ、前記暖機終了後には冷媒が前記第２回路よりも前記第１回路に多く流れるように、前記暖機中および前記暖機終了後の前記第１絞り装置の開度および前記第２絞り装置の開度を設定し、前記制御部は、前記暖房運転の前記暖機中において、前記室内熱交換器の出口冷媒の過冷却度が基準過冷却度以上になった場合、前記第１絞り装置の開度を前記暖機中の前記第１絞り装置の上限開度よりも大きくする。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、冷凍サイクル装置の品質と省エネ性とを両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の概略構成を示す回路図である。

【図2】外気温度が低温の場合における圧縮機の暖機中の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。

【図3】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の構成を示す回路図である。

【図4】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において制御部により実行される起動時の処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における暖機中の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。

【図6】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において冷房運転の暖機が終了した時点の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。

【図7】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において暖房運転の暖機が終了した時点の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。

【図8】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における吐出冷媒温度の時間変化の例を示すグラフである。

【図9】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置における吐出冷媒温度の時間変化の例を示すグラフである。

【図10】実施の形態３に係る冷凍サイクル装置における室内熱交換器の出口冷媒の過冷却度の時間変化を示すグラフである。

【図11】実施の形態４に係る冷凍サイクル装置における室外送風機の回転速度の時間変化を示すグラフである。

【図12】実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の構成を示す回路図である。

【図13】実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の構成を示す回路図である。

【図14】実施の形態６に係る冷凍サイクル装置において制御部により実行される起動時の処理の流れを示すフローチャートである。

【図15】実施の形態７に係る冷凍サイクル装置における室内送風機の回転速度の時間変化を示すグラフである。

【図16】実施の形態７に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の周波数の時間変化を示すグラフである。

【図17】実施の形態７に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の周波数の時間変化の別の例を示すグラフである。

【図18】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における第１絞り装置の開度と起動時の液流出量との関係を示すグラフである。

【図19】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の周波数と起動時の液流出量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。特に構成要素の組合せは、各実施の形態における組合せのみに限定するものではなく、一の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本開示を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

【0010】

実施の形態１．
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の、冷凍用途又は空調用途に使用される。図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成を示す回路図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置は、冷媒が循環する冷媒回路として、第１回路５１及び第２回路５２を有している。

【0011】

第１回路５１は、圧縮機１０、第１分岐部１１、流路切替装置１２、流量制御弁１３、室内熱交換器２０、第１絞り装置３０、室外熱交換器４０、アキュムレータ１４及び第２分岐部１５が冷媒配管を介して順次環状に接続された構成を有している。第２回路５２は、第１分岐部１１において第１回路５１から分岐し、第２分岐部１５において第１回路５１と合流している。第２回路５２には、第２絞り装置３１が設けられている。

【0012】

冷凍サイクル装置は、室外機７０及び室内機７１を有している。室外機７０には、圧縮機１０、第１分岐部１１、流路切替装置１２、流量制御弁１３、室外熱交換器４０、アキュムレータ１４、及び第２絞り装置３１と、室外熱交換器４０に室外空気を供給する室外送風機４１と、が収容されている。室内機７１には、室内熱交換器２０及び第１絞り装置３０と、室内熱交換器２０に室内空気を供給する室内送風機２１と、が収容されている。

【0013】

圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機１０で圧縮された冷媒は、吐出されて第１分岐部１１に送られる。圧縮機１０は、例えば、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、又は、往復圧縮機等で構成される。圧縮機１０は高圧シェルタイプでも低圧シェルタイプでもよいが、本実施の形態による油の流出抑制効果は、圧縮機１０が高圧シェルタイプの場合に特に大きい。

【0014】

第１分岐部１１は、第１回路５１と第２回路５２とが分岐する部分である。第１分岐部１１は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、圧縮機１０よりも下流側でかつ室内熱交換器２０よりも上流側に設けられている。第１分岐部１１から第１回路５１に流れる冷媒の流量と、第１分岐部１１から第２回路５２に流れる冷媒の流量とは、流量制御弁１３及び第２絞り装置３１のそれぞれの開度によって調整される。第１分岐部１１は、例えば油分離器によって構成されている。油分離器は、圧縮機１０により冷媒と共に吐出された冷凍機油を冷媒から分離するように構成されている。油分離器で分離された冷凍機油は、第２回路５２を通って圧縮機１０に戻される。

【0015】

流路切替装置１２は、例えば四方弁であり、第１回路５１において冷媒の流れる方向を切り替えるものである。流路切替装置１２は、冷凍サイクル装置において、暖房運転時に冷媒が流れる方向と冷房運転時に冷媒が流れる方向とを切り替えるものである。

【0016】

流量制御弁１３は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、第１分岐部１１よりも下流側でかつ室内熱交換器２０よりも上流側に設けられている。流量制御弁１３は、第１回路５１を流れる冷媒の流量を調整する弁である。流量制御弁１３の開度は、後述する制御部１００によって制御される。本実施の形態では、室内機７１に第１絞り装置３０が設けられており、第１回路５１を流れる冷媒の流量は第１絞り装置３０によって調整される。このため、後述する図１２等に示すように、流量制御弁１３は省略することができる。ただし、流量制御弁１３を第１絞り装置として用い、第１回路５１を流れる冷媒の流量を流量制御弁１３によって調整することもできる。

【0017】

室内熱交換器２０は、暖房運転時には凝縮器の働きをし、内部に流入した冷媒と室内空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させる。室内熱交換器２０は、冷房運転時には蒸発器の働きをし、内部に流入した冷媒と室内空気との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。

【0018】

室内送風機２１は、室内熱交換器２０での熱交換効率を高めるために、室内熱交換器２０に室内空気を供給する。室内送風機２１は、室内熱交換器２０と隣接して設けられている。

【0019】

第１絞り装置３０は、減圧弁、あるいは、膨張弁としての機能を有し、冷媒を膨張させて減圧するものである。第１絞り装置３０は、例えば、制御部１００の制御によって開度を調整可能な電子膨張弁で構成される。

【0020】

室外熱交換器４０は、暖房運転時には蒸発器の働きをし、内部に流入した冷媒と室外空気との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させて気化させる。室外熱交換器４０は、冷房運転時には凝縮器の働きをし、内部に流入した冷媒と室外空気との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化させる。

【0021】

室外送風機４１は、室外熱交換器４０での熱交換効率を高めるために、室外熱交換器４０に室外空気を供給する。室外送風機４１は、室外熱交換器４０と隣接して設けられている。

【0022】

アキュムレータ１４は、余剰の冷媒を貯留するとともに、冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する。分離されたガス冷媒は、圧縮機１０に供給される。

【0023】

第２分岐部１５は、圧縮機１０の吸入側に設けられている。第２分岐部１５は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、室外熱交換器４０よりも下流側でかつ圧縮機１０よりも上流側に設けられている。

【0024】

第２絞り装置３１は、第２回路５２を流通する冷媒及び冷凍機油を減圧する弁である。第２絞り装置３１の開度は、制御部１００によって制御される。

【0025】

制御部１００は、圧縮機１０、流路切替装置１２、流量制御弁１３、第１絞り装置３０、第２絞り装置３１、室外送風機４１及び室内送風機２１を含む冷凍サイクル装置の全体を制御するように構成されている。これらの制御は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えたマイクロコンピュータによって実現されてもよいし、専用のハードウェアによって実現されてもよい。制御部１００は、室外機７０に設けられていてもよいし、室内機７１に設けられていてもよい。また、制御部１００は、室外機７０に設けられた室外機制御部と、室内機７１に設けられ室外機制御部と通信可能な室内機制御部と、を有していてもよい。

【0026】

次に、冷凍サイクル装置の全体的な動作について説明する。まず、暖房運転時の定常状態の動作について説明する。暖房運転時には、制御部１００の制御によって流路切替装置１２の流路が切り換えられ、圧縮機１０から吐出された高圧冷媒が室内熱交換器２０に流入するように第１回路５１が構成される。

【0027】

圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１分岐部１１、流路切替装置１２及び流量制御弁１３を経由して室内熱交換器２０に流入する。第１分岐部１１が油分離器である場合、圧縮機１０から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、第１分岐部１１で冷媒から分離され、第２回路５２を通って圧縮機１０の吸入側に戻る。暖房運転時には、室内熱交換器２０は凝縮器として機能する。すなわち、室内熱交換器２０では、内部を流通する冷媒と、室内送風機２１により送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、室内熱交換器２０に流入した冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。また、室内送風機２１により送風される室内空気は、冷媒の放熱作用によって加熱される。

【0028】

室内熱交換器２０から流出した高圧の液冷媒は、第１絞り装置３０で減圧され、低圧の二相冷媒となる。第１絞り装置３０で減圧された低圧の二相冷媒は、室外熱交換器４０に流入する。暖房運転時には、室外熱交換器４０は蒸発器として機能する。すなわち、室外熱交換器４０では、内部を流通する冷媒と、室外送風機４１により送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、室外熱交換器４０に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒又は二相冷媒となる。室外熱交換器４０から流出した低圧のガス冷媒又は二相冷媒は、流路切替装置１２を通ってアキュムレータ１４に流入する。アキュムレータ１４では、ガス冷媒と液冷媒とが分離され、ガス冷媒のみが圧縮機１０に吸入される。暖房運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

【0029】

次に、冷房運転時の定常状態の動作について説明する。冷房運転時には、制御部１００の制御によって流路切替装置１２の流路が切り換えられ、圧縮機１０から吐出された高圧冷媒が室外熱交換器４０に流入するように第１回路５１が構成される。

【0030】

圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１分岐部１１及び流路切替装置１２を経由して室外熱交換器４０に流入する。第１分岐部１１が油分離器である場合、圧縮機１０から冷媒と共に吐出された冷凍機油は、第１分岐部１１で冷媒から分離され、第２回路５２を通って圧縮機１０の吸入側に戻る。冷房運転時には、室外熱交換器４０は凝縮器として機能する。すなわち、室外熱交換器４０では、内部を流通する冷媒と、室外送風機４１により送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室外空気に放熱される。これにより、室外熱交換器４０に流入した冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる。

【0031】

室外熱交換器４０から流出した高圧の液冷媒は、第１絞り装置３０で減圧され、低圧の二相冷媒となる。第１絞り装置３０で減圧された低圧の二相冷媒は、室内熱交換器２０に流入する。冷房運転時には、室内熱交換器２０は蒸発器として機能する。すなわち、室内熱交換器２０では、内部を流通する冷媒と、室内送風機２１により送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室内空気から吸熱される。これにより、室内熱交換器２０に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒又は二相冷媒となる。また、室内送風機２１により送風される室内空気は、冷媒の吸熱作用によって冷却される。室内熱交換器２０から流出した低圧のガス冷媒又は二相冷媒は、流量制御弁１３及び流路切替装置１２を通ってアキュムレータ１４に流入する。アキュムレータ１４では、ガス冷媒と液冷媒とが分離され、ガス冷媒のみが圧縮機１０に吸入される。冷房運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

【0032】

ところで、外気温度が低温の場合、圧縮機１０が起動してから暖機が終了するまで、圧縮機１０の構成部材の温度も低温になっている。図２は、外気温度が低温の場合における圧縮機の暖機中の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。図２では、圧縮行程での冷媒の状態のみを示している。図２中のηは、圧縮機効率を表している。図２に示すように、低圧のガス冷媒（図２の点Ａ）は、圧縮機１０で圧縮されることにより圧力が上昇するものの、圧縮機１０の構成部材によって冷やされて圧縮機１０内で再凝縮し、液冷媒となる（図２の点Ｂ）。

【0033】

圧縮機１０内で冷媒が再凝縮した場合、圧縮機１０内の冷凍機油は、液冷媒によって希釈されて圧縮機１０外部に持ち出される。これにより、圧縮機１０内の冷凍機油が枯渇しやすくなるため、摩擦過多により圧縮機１０の故障及び空調機性能の低下が引き起こされる場合がある。

【0034】

本実施の形態では、圧縮機１０内の冷凍機油の枯渇を防ぐため、圧縮機１０の起動時に暖機が行われる。暖機中には、第２回路５２に多くの冷媒が流れるようにすることにより、圧縮機１０を含む第２回路５２から外部への冷凍機油の流出が抑制される。暖機は、圧縮機１０からの吐出冷媒がガス化した後に終了する。暖機が終了すると、第２回路５２の冷媒流量が絞られ、第１回路５１の冷媒流量が増加する。すなわち、制御部１００は、暖機中には冷媒が第１回路５１よりも第２回路５２に多く流れ、暖機終了後には冷媒が第２回路５２よりも第１回路５１に多く流れるように、暖機中および暖機終了後の第１絞り装置３０の開度および第２絞り装置３１の開度を設定する。

【0035】

図３は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の構成を示す回路図である。図３は、流路切替装置１２の図示が省略されているが、図１に示した回路と同様の回路を示している。図３に示すように、冷凍サイクル装置は、室外温度センサ１０１、吐出冷媒温度センサ１０２及び室内温度センサ１０３を有している。室外温度センサ１０１は、室外空気温度を検出し、検出信号を制御部１００に送信するように構成されている。吐出冷媒温度センサ１０２は、圧縮機１０に設けられている。吐出冷媒温度センサ１０２は、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度を検出し、検出信号を制御部１００に送信するように構成されている。室内温度センサ１０３は、室内空気温度を検出し、検出信号を制御部１００に送信するように構成されている。

【0036】

また、冷凍サイクル装置は、圧縮機１０の吐出冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ１０４と、圧縮機１０の吸入冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ１０５と、を有している。吐出圧力センサ１０４は、圧縮機１０の吐出側から第１絞り装置３０までの間に設けられる。吸入圧力センサ１０５は、第１絞り装置３０から圧縮機１０の吸入側までの間に設けられる。吐出圧力センサ１０４及び吸入圧力センサ１０５のそれぞれは、検出信号を制御部１００に送信するように構成されている。

【0037】

図４は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において制御部により実行される起動時の処理の流れを示すフローチャートである。図４に示す処理は、暖房運転及び冷房運転のいずれにおいても実行される。

【0038】

制御部１００は、外部から起動信号を受信すると、図４に示す処理を開始する。まず、図４のステップＳ１では、制御部１００は、室外空気温度が第１温度よりも低いか否かを判定する。第１温度の値は、あらかじめ制御部１００のＲＯＭに記憶されている。室外空気温度が第１温度よりも低い場合にはステップＳ２の処理に移行し、暖機が実行される。室外空気温度が第１温度以上の場合には、ステップＳ６の処理に移行する。

【0039】

ステップＳ２では、制御部１００は、第１絞り装置３０の開度ｓが０≦ｓ≦第１開度の範囲になるように第１絞り装置３０を制御する。第１開度の値は、あらかじめ制御部１００のＲＯＭに記憶されている。第１開度は、全開開度よりも小さい開度であり、例えば、相対的に小さい開度である微開開度である。第１開度は、暖機中における第１絞り装置３０の開度ｓの上限となる。第１開度は、暖機終了後の冷房運転または暖房運転中に設定される第１絞り装置３０の開度の上限よりも小さな開度である。

【0040】

第１開度は、定格運転の第１絞り装置３０の開度の３０％以下の開度であることが望ましい。図１８は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における第１絞り装置の開度と起動時の液流出量との関係を示すグラフである。横軸は、第１絞り装置３０の開度を定格運転時の開度を１００％として表している。縦軸は、室内機への液流出量を、定格運転時の液流出量を１００％とした液流量比で表している。図１８は、第２絞り装置３１を開いた状態における外気温度が３℃であるときの暖房起動運転の模式図である。

【0041】

図１８に示すように、第１絞り装置３０の開度を小さくすることで、室内機への液流出量を低減できるため、室外機からの油の流出量を削減して品質が改善する。図１８中のハッチング部分は、第１絞り装置３０の仕様による液流出量の分散範囲を表している。絞り装置を流れる流量は絞りの容量係数に依存するが、開度と容量係数の関係は絞り装置の仕様に依存する。第１開度を定格運転の第１絞り装置３０の開度の３０％以下にすることによって、冷凍サイクル装置に採用される絞り装置の仕様範囲において、液流出量を５０％以下にすることができる。

【0042】

ステップＳ３では、制御部１００は、第２絞り装置３１を開状態に設定する。第２絞り装置３１の開度は、暖機終了後の冷房運転または暖房運転中に設定される第２絞り装置３１の開度の上限よりも大きな開度とされる。ステップＳ４では、制御部１００は、圧縮機１０を起動し、圧縮機１０の周波数が０よりも大きく第１周波数以下の範囲になるように、圧縮機１０を制御する。第１周波数の値は、あらかじめ制御部１００のＲＯＭに記憶されている。第１周波数は、最大周波数よりも小さい周波数である。第１周波数は、暖機中における圧縮機１０の周波数の上限となる。第１周波数は、暖機終了後の冷房運転または暖房運転中に設定される圧縮機１０の周波数の上限よりも小さい周波数である。

【0043】

第１周波数は、定格運転の圧縮機１０の周波数の４０％以下の周波数であることが望ましい。図１９は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の周波数と起動時の液流出量との関係を示すグラフである。横軸は、圧縮機１０の周波数を定格運転時の周波数を１００％として表している。縦軸は、室内機への液流出量を、定格運転時の液流出量を１００％とした液流量比で表している。図１９は、第２絞り装置３１を開いた状態における外気温度が３℃であるときの暖房起動運転の模式図である。

【0044】

図１９に示すように、圧縮機１０の周波数を小さくすることで、室内機への液流出量を低減できるため、室外機からの油の流出量を削減して品質が改善する。図１９中のハッチング部分は、熱交換器の仕様による液流出量の分散範囲を表している。圧縮機１０が流す流量は、周波数のほかに吸入冷媒密度が支配的であるが、周波数と冷媒密度の関係は熱交換器（特に蒸発器）の仕様に依存する。第１周波数を定格運転の圧縮機１０の周波数の４０％以下にすることによって、冷凍サイクル装置に採用される熱交換器の仕様範囲において、液流出量を５０％以下にすることができる。

【0045】

ステップＳ５では、制御部１００は、吐出冷媒温度が第２温度よりも高いか否かを判定する。第２温度の値は、あらかじめ制御部１００のＲＯＭに記憶されている。通常、第２温度は、第１温度よりも高い値に設定される。吐出冷媒温度が第２温度よりも高い場合には、暖機を終了し、ステップＳ６の処理に移行する。吐出冷媒温度が第２温度以下の場合には、ステップＳ２の処理に戻る。これにより、吐出冷媒温度が第２温度よりも高くなるまで、暖機が継続される。

【0046】

ステップＳ６では、制御部１００は、第２絞り装置３１を閉状態又は微開状態に設定する。微開状態の第２絞り装置３１の開度は、ステップＳ３で設定される第２絞り装置３１の開度よりも小さくなっている。つまり、暖機終了後の第２絞り装置３１の開度は、暖機中の第２絞り装置３１の開度よりも小さい開度に設定される。なお、暖機中の第２絞り装置３１の開度よりも小さい開度に設定される、という表現には、暖機終了後の一定時間開度を維持してから開度を小さく設定する場合も含まれるものとする。一定時間ｔ１は、温度計測手段の検知誤差を考慮して暖気終了判定を設ける設計値である。一定時間ｔ１は、起動開始から暖気終了判定がなされるまでの時間ｔ０に対して、０≦ｔ１＜２ｔ０となるように設けられる。ｔ１＜０では、暖気終了判定されないため好ましくない。ｔ１≧２ｔ０では、暖房起動が遅延し、エンドユーザーの快適性を損なうため好ましくない。

【0047】

ステップＳ７では、制御部１００は、第１絞り装置３０の開度ｓが０≦ｓ≦全開になるように第１絞り装置３０を制御する。つまり、暖機終了後の第１絞り装置３０の開度ｓの上限は、暖機中の上限である第１開度よりも大きい開度に設定される。なお、暖機中の上限である第１開度よりも大きい開度に設定される、という表現には、暖機終了直後から一定時間は開度を大きくせず、その後に第１開度よりも大きい開度に設定して暖房運転または冷房運転を行わせる場合も含まれるものとする。

【0048】

ステップＳ８では、制御部１００は、圧縮機１０の周波数が０よりも大きく最大周波数よりも小さい範囲になるように、圧縮機１０を制御する。最大周波数は、圧縮機１０の仕様上の運転周波数範囲の最大値である。つまり、暖機終了後の圧縮機１０の周波数の上限は、暖機中の上限周波数である第１周波数よりも大きい周波数に設定される。例えば、制御部１００は、第１周波数よりも大きい周波数で圧縮機１０を運転する。その後、通常の運転が継続される。なお、第１周波数よりも大きい周波数で圧縮機１０を運転する、という表現には、暖機終了直後に一時的に第１周波数より小さい周波数で圧縮機１０を運転した後に第１周波数よりも大きい周波数で圧縮機１０を運転して暖房運転または冷房運転を行わせる場合も含まれるものとする。

【0049】

図５は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における暖機中の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。図５に示すように、暖機が進行するにつれて、冷媒の状態はＲ１、Ｒ２、Ｒ３の順に変化する。

【0050】

図６は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において冷房運転の暖機が終了した時点の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。図７は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において暖房運転の暖機が終了した時点の冷媒の状態を示すＰ－Ｈ線図である。図６及び図７において、圧力Ｐ１は、圧縮機１０の吐出冷媒圧力を表している。温度Ｔｅは、蒸発器が設けられた空間の温度を表している。蒸発器が設けられた空間は、冷房運転では室内であり、暖房運転では室外である。温度Ｔｃは、凝縮器が設けられた空間の温度を表している。凝縮器が設けられた空間は、冷房運転では室外であり、暖房運転では室内である。温度Ｔ１は、上記の第１温度を表している。温度Ｔ２は、上記の第２温度を表している。図６及び図７に示すように、冷房運転と暖房運転とでは、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２が温度Ｔｃよりも高いか低いかの違いはあるものの、冷媒の状態は同じように変化する。

【0051】

ここで、第１温度Ｔ１について説明する。式（１）は、第１温度Ｔ１［℃］の一例を示している。理論吐出エンタルピーは、吸入圧力Ｐｅにおける飽和ガスエントロピーＳｅｓａｔについて、吐出ガスエントロピーＳｃ＝Ｓｅｓａｔを示すエンタルピーである。
Ｔ１＝Ｔｃｓａｔ１－１２０Ｇｒ（Ｈｃ－Ｈｃｓａｔ）／Ｃ ・・・（１）
Ｇｒ：起動時の平均冷媒流量［ｋｇ／ｓｅｃ］、
Ｔｃｓａｔ１：起動時１２０ｓｅｃの平均吐出飽和温度［℃］、
Ｈｃ：起動時１２０ｓｅｃの平均理論吐出エンタルピー［ｋＪ／ｋｇ］、
Ｈｃｓａｔ：起動時１２０ｓｅｃの平均吐出飽和エンタルピー［ｋＪ／ｋｇ］、
Ｃ：圧縮機の熱容量［ｋＪ／Ｋ］

【0052】

上記式（１）を満たす第１温度Ｔ１を基準とすると、第１温度がＴ１よりも高い値に設定された場合、油流出を抑制でき、圧縮機１０及びそれを備えた冷凍サイクル装置の品質を向上できる。第１温度がＴ１よりも低い値に設定された場合、暖房起動時間を短縮でき、投入熱量あたりの暖房能力を改善できるため、冷凍サイクル装置の省エネ性を向上できる。

【0053】

次に、第２温度Ｔ２について説明する。圧縮機１０内の油に溶解した冷媒は、過熱液状態となるため、油の圧力から換算される飽和温度以上になっても一定温度まで液冷媒として貯蔵される。

【0054】

式（２）及び（３）は、第２温度Ｔ２［℃］の一例を示している。
Ｔ２＞Ｔｃｓａｔ２ ・・・（２）
Ｔ２－Ｔｃｓａｔ２＝５ ・・・（３）
Ｔｃｓａｔ２：吐出飽和温度［℃］

【0055】

すなわち、第２温度Ｔ２は、圧縮機１０の吐出圧力の飽和温度よりも高い温度になるように、当該飽和温度に基づき設定される。第２温度Ｔ２は、圧縮機１０の吐出圧力の飽和温度に対する過熱度が５Ｋ以上となる温度に設定される。上記式（２）及び（３）を満たす第２温度Ｔ２を基準とすると、第２温度がＴ２よりも高い値に設定された場合、油流出を抑制でき、圧縮機１０及びそれを備えた冷凍サイクル装置の品質を向上できる。第２温度がＴ２よりも低い値に設定された場合、暖房起動時間を短縮でき、投入熱量あたりの暖房能力を改善できるため、冷凍サイクル装置の省エネ性を向上できる。

【0056】

特に、油に溶解した冷媒が沸騰すると、油を巻き込んで第１回路５１に流出してしまう場合がある。上記のように一定の過熱度まで第１回路５１の冷媒流量を抑制することにより、第１回路５１に流出する油量を抑制可能である。

【0057】

図８は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における吐出冷媒温度の時間変化の例を示すグラフである。横軸は時間を表しており、縦軸は温度を表している。時間ｔａは、圧縮機１０が起動してからの経過時間を表している。図８に示すように、第２温度Ｔ２は、吐出飽和温度Ｔｃｓａｔよりも一定温度だけ高い温度に設定されている。このため、吐出冷媒温度が第２温度Ｔ２に達した時間ｔａには、冷媒が確実に過熱ガス状態になっている。したがって、第１回路５１に流出する油量を抑制できる。

【0058】

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、第１回路５１と、第２回路５２と、制御部１００と、を備えている。第１回路５１には、圧縮機１０、第１分岐部１１、室内熱交換器２０、第１絞り装置３０、室外熱交換器４０及び第２分岐部１５が設けられている。第２回路５２は、第１分岐部１１で第１回路５１から分岐して第２分岐部１５で第１回路５１と合流するように構成されている。第２回路５２には、第２絞り装置３１が設けられている。制御部１００は、圧縮機１０、第１絞り装置３０及び第２絞り装置３１を制御する。

【0059】

第１分岐部１１は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、圧縮機１０よりも下流側でかつ室内熱交換器２０よりも上流側に設けられている。第２分岐部１５は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、室外熱交換器４０よりも下流側でかつ圧縮機１０よりも上流側に設けられている。第１絞り装置３０は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、第１分岐部１１よりも下流側でかつ第２分岐部１５よりも上流側に設けられている。

【0060】

制御部１００は、室外空気温度が第１温度Ｔ１よりも低い場合、圧縮機１０を起動してから圧縮機１０の吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまで、暖機を実行する。制御部１００は、暖機中には冷媒が第１回路５１よりも第２回路５２に多く流れ、暖機終了後には冷媒が第２回路５２よりも第１回路５１に多く流れるように、暖機中および暖機終了後の第１絞り装置３０の開度および第２絞り装置３１の開度を設定する。

【0061】

この構成によれば、暖機終了後の運転、すなわち通常の暖房運転又は冷房運転では、圧縮機１０から吐出された冷媒の多くが第１回路５１に流れるのに対し、暖機中には、圧縮機１０から吐出された冷媒の多くが第１回路５１ではなく第２回路５２に流れる。これにより、暖機中に第１回路５１を流れる冷媒の流量を抑えることができるため、室内熱交換器２０（例えば凝縮器）への油の滞留を抑制できる。また、暖機中に圧縮機１０から持ち出された油は、第２回路５２を通って圧縮機１０に戻すことができる。したがって、圧縮機１０内の油量の減少を抑えることができ、圧縮機１０の故障を防ぐことができるため、圧縮機１０及び冷凍サイクル装置の品質を向上できる。また、圧縮機１０内に封入する油量を増やす必要がないため、冷凍サイクル装置の省エネ性を向上できる。よって、冷凍サイクル装置の品質と省エネ性とを両立することができる。

【0062】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御部１００は、暖機終了後に、第１絞り装置３０の開度を暖機中の第１絞り装置３０の開度より大きくする。制御部１００は、暖機終了後に、第２絞り装置３１の開度を暖機中の第２絞り装置３１の開度より小さくする。この構成によれば、暖機中に第１回路５１に流れる冷媒の量をより少なくすることができるため、室内熱交換器２０への油の滞留を抑制でき、圧縮機１０内の油量の減少を抑えることができる。

【0063】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御部１００は、暖機終了後に圧縮機１０の周波数を暖機中の圧縮機１０の周波数より大きくする。この構成によれば、暖機中に第１回路５１に流れる冷媒の量をより少なくすることができるため、室内熱交換器２０への油の滞留を抑制でき、圧縮機１０内の油量の減少を抑えることができる。

【0064】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御部１００は、暖機中の第１絞り装置３０の上限開度を、暖機終了後の第１絞り装置３０の上限開度よりも小さい開度に設定する。制御部１００は、暖機中の圧縮機１０の上限周波数を、暖機終了後の圧縮機１０の上限周波数よりも小さい周波数に設定する。制御部１００は、暖機中の第２絞り装置３１の開度を、暖機終了後の第２絞り装置３１の開度よりも大きい開度に設定する。この構成によれば、暖機中に第１回路５１に流れる冷媒の量をより少なくすることができるため、室内熱交換器２０への油の滞留を抑制でき、圧縮機１０内の油量の減少を抑えることができる。

【0065】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、制御部１００は、暖機終了後、暖機中の圧縮機１０の上限周波数よりも大きい周波数で圧縮機１０を運転する。この構成によれば、暖機終了後の冷凍サイクル装置の性能を高めることができる。

【0066】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、第２温度Ｔ２は、圧縮機１０の吐出圧力の飽和温度に対する過熱度が５Ｋ以上となる温度に設定される。

【0067】

この構成によれば、吐出冷媒温度が第２温度Ｔ２に達したときの冷媒をより確実に過熱ガス状態にできるため、第１回路５１に流出する油量を抑制できる。

【0068】

本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において、第１絞り装置は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、第１分岐部１１の下流側でかつ室内熱交換器２０の上流側に設けられた流量制御弁１３である。

【0069】

この構成によれば、暖機中に室内熱交換器２０に流入する油量を減少させることができる。

【0070】

実施の形態２．
実施の形態２に係る冷凍サイクル装置について説明する。図９は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における吐出冷媒温度の時間変化の例を示すグラフである。横軸は時間を表しており、縦軸は温度を表している。温度Ｔｃは、凝縮器が設けられた空間の温度を表している。本実施の形態の運転は暖房運転であるため、凝縮器が設けられた空間は室内である。温度Ｔ１は、第１温度を表している。温度Ｔ２は、第２温度を表している。時間ｔａ、ｔｂは、圧縮機１０が起動してからの経過時間を表している（ｔｂ＜ｔａ）。

【0071】

図９に示すように、圧縮機１０の吐出冷媒の温度は、圧縮機１０起動後の時間経過とともに上昇し、時間ｔｂで温度Ｔｃに達し、時間ｔａで第２温度Ｔ２に達している。時間ｔｂは、時間ｔａの半分以上である（ｔｂ≧ｔａ／２）。すなわち、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの時間ｔａの５０％以上の時間の間、吐出圧力の飽和温度は、凝縮器が設けられた空間の温度よりも低くなるように制御されている。

【0072】

以上説明したように、本実施の形態では、暖房運転の起動時に圧縮機１０の吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの時間ｔａの５０％以上の時間の間、圧縮機１０の吐出圧力の飽和温度は、室内熱交換器２０が設けられた空間の温度よりも低くなっている。

【0073】

この構成によれば、暖房運転の暖機中において、吐出圧力の飽和温度を凝縮器の設けられた空間の温度よりも低い温度に維持できるため、凝縮器での冷媒の滞留を抑制できる。したがって、圧縮機１０での油量の減少を抑制でき、圧縮機１０及び冷凍サイクル装置の品質を向上できる。

【0074】

実施の形態３．
実施の形態３に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１０は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における室内熱交換器の出口冷媒の過冷却度の時間変化を示すグラフである。横軸は時間を表しており、縦軸は過冷却度を表している。本実施の形態の運転は暖房運転である。実施の形態１で説明したように、圧縮機１０が起動してから吐出冷媒の温度が第２温度に達するまでの暖機中には、第１絞り装置３０の開度ｓは、０≦ｓ≦第１開度の範囲になるように制御される。

【0075】

図１０に示すように、本実施の形態では、暖房運転の暖機中において、室内熱交換器２０の出口冷媒の過冷却度が基準過冷却度以上になった場合には、第１絞り装置３０の開度ｓが増加し、開度ｓが第１開度よりも大きくなる。基準過冷却度の値は、あらかじめ制御部１００のＲＯＭに記憶されている。基準過冷却度は、品質と省エネ性の両立の観点から、５Ｋ以上２０Ｋ以下であることが望ましい。

【0076】

以上説明したように、本実施の形態では、制御部１００は、暖房運転の暖機中において、室内熱交換器２０の出口冷媒の過冷却度が基準過冷却度以上になった場合、第１絞り装置３０の開度を暖機中の第１絞り装置３０の上限開度よりも大きくする。

【0077】

この構成によれば、凝縮器である室内熱交換器２０に液冷媒が滞留した場合に、液冷媒を室外機７０に戻すことができる。室内熱交換器２０に液冷媒が滞留しているときには、室内熱交換器２０に油も滞留している。このため、液冷媒と共に油も室外機７０に戻すことができる。したがって、圧縮機１０の油量の減少を抑制でき、圧縮機１０及び冷凍サイクル装置の品質を向上できる。また、凝縮飽和温度の上昇を抑制できるため、省エネ性を改善できる。

【0078】

実施の形態４．
実施の形態４に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における室外送風機の回転速度の時間変化を示すグラフである。横軸は時間を表しており、縦軸は室外送風機４１の回転速度を表している。時間ｔａは、圧縮機１０が起動してから、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの経過時間を表している。本実施の形態の運転は、冷房運転である。

【0079】

図１１に示すように、圧縮機１０が起動して暖機が開始されると、室外送風機４１は、制御部１００の制御により、相対的に低い回転速度で起動する。このときの回転速度は、例えば、最大回転速度の５０％未満である。室外送風機４１の回転速度は、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの間、起動直後の回転速度から増速されない。

【0080】

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、室外熱交換器４０に空気を供給する室外送風機４１をさらに備えている。冷房運転の暖機中において、室外送風機４１の回転速度は、圧縮機１０の吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの間、起動直後の回転速度から増速されない。

【0081】

冷房運転の暖機中において室外送風機４１の回転速度が増速されると、凝縮温度が低下し、油に溶解した冷媒の見かけの過冷却度が上昇して冷媒蒸発量が増大する。これにより、油が冷媒に巻き込まれて流出するため、油の流出量が増大する。

【0082】

上記構成によれば、室外送風機４１の回転速度が増速されないため、圧縮機１０の油量の減少を抑制でき、圧縮機１０及び冷凍サイクル装置の品質を向上できる。また、運転能力が小さい暖機中における室外送風機４１の入力が低減され、省エネ性が改善する。

【0083】

実施の形態５．
実施の形態５に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の構成を示す回路図である。本実施の形態では、第１分岐部１１が油分離器である。第１分岐部１１と圧縮機１０の吸入側との間は、油戻し管３２によって接続されている。第２絞り装置３１は、油戻し管３２と並列に設けられている。第２絞り装置３１としては、１段階の流量制御が可能な開閉弁が用いられてもよいし、中間開度を含む２段階の流量制御が可能な固定開度弁が用いられていてもよい。

【0084】

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置では、第１分岐部１１は油分離器である。第２絞り装置３１は、油分離器と圧縮機１０の吸入側とを接続する油戻し管３２と並列に設けられている。

【0085】

この構成によれば、油戻し管３２とは異なる流路に第２絞り装置３１が設けられるため、暖機後の油戻し流量を確保できるとともに、第２絞り装置３１の誤作動又は第２絞り装置３１の個体差による暖機中の流量ばらつきを抑制できる。

【0086】

実施の形態６．
実施の形態６に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１３は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の構成を示す回路図である。図１３に示すように、冷凍サイクル装置は、第３回路５３をさらに有している。第３回路５３は、第３分岐部１６において第１回路５１から分岐し、第４分岐部１７において第１回路５１と合流している。第３分岐部１６は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、第１分岐部１１よりも下流側でかつ室内熱交換器２０よりも上流側に設けられている。第４分岐部１７は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、室外熱交換器４０よりも下流側でかつ圧縮機１０及びアキュムレータ１４よりも上流側に設けられている。第３回路５３には、第３絞り装置３３が設けられている。第３絞り装置３３は、制御部１００によって制御されている。制御部１００は、吐出冷媒の温度が第３温度以上第２温度以下の範囲内であるときは、第３絞り装置３３を開状態にする。制御部１００は、それ以外のときには第３絞り装置３３を閉状態にする。

【0087】

図１４は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において制御部により実行される起動時の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１～Ｓ１４、及びＳ２０～Ｓ２２は、図４の処理と同様である。制御部１００のＲＯＭには、第２温度Ｔ２よりも低い第３温度の値が記憶されている。第３温度は、吐出冷媒の飽和温度に対し±３Ｋ以内となるように設定されている。

【0088】

ステップＳ１５では、制御部１００は、第３絞り装置３３を閉状態にする。ステップＳ１６では、制御部１００は、吐出冷媒温度が第３温度以上であるか否かを判定する。吐出冷媒温度が第３温度以上である場合には、ステップＳ１７の処理に移行する。吐出冷媒温度が第３温度未満である場合には、ステップＳ１２の処理に戻る。

【0089】

ステップＳ１７では、制御部１００は、第３絞り装置３３を開状態にする。ステップＳ１８では、制御部１００は、吐出冷媒温度が第２温度よりも高いか否かを判定する。吐出冷媒温度が第２温度よりも高い場合には、暖機を終了し、ステップＳ１９の処理に移行する。吐出冷媒温度が第２温度以下の場合には、ステップＳ１２の処理に戻る。ステップＳ１９では、第３絞り装置３３を閉状態にする。これにより、第３絞り装置３３は、吐出冷媒の温度が第３温度以上第２温度以下の範囲内である間、開状態になる。

【0090】

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、第３分岐部１６で第１回路５１から分岐して第４分岐部１７で第１回路５１と合流するように構成され、第３絞り装置３３が設けられた第３回路５３をさらに備えている。第３分岐部１６は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、第１分岐部１１よりも下流側でかつ室内熱交換器２０よりも上流側に設けられている。第４分岐部１７は、暖房運転時の冷媒の流れにおいて、室外熱交換器４０よりも下流側でかつ圧縮機１０よりも上流側に設けられている。制御部１００は、暖機中において、圧縮機１０の吐出冷媒の温度が、第３温度以上でかつ第２温度以下である場合、第３絞り装置３３を開状態にする。第３温度は、第２温度よりも低い温度である。

【0091】

暖機中において、圧縮機１０の油に溶け込んだ冷媒は、吐出冷媒の温度が第３温度に到達すると沸騰する。液状態の冷媒がガス状態になると膨張するため、第２回路５２の外部への流れが発生する。これにより、一定量の油が圧縮機１０に戻らず、圧縮機１０の機外に滞留する場合がある。

【0092】

上記構成によれば、沸騰したガス冷媒と共に押し流される低流速の油主体の流れは、第２回路５２を通って圧縮機１０に戻り、高流速のガス冷媒主体の流れは、第２回路５２よりも経路長の長い第３回路５３を通って圧縮機１０に戻る。これにより、圧縮機１０の機外への油の流出を抑制できる。

【0093】

第４分岐部１７と第２分岐部１５との間にアキュムレータ１４等の冷媒容器を設けることにより、上記の冷媒膨張による冷媒と油の流動を抑制してもよい。

【0094】

実施の形態７．
実施の形態７に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１５は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における室内送風機の回転速度の時間変化を示すグラフである。横軸は時間を表しており、縦軸は室内送風機２１の回転速度を最大回転速度に対する比率によって表している。回転速度０％は、室内送風機２１が停止していることを表している。図１６は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の周波数の時間変化を示すグラフである。横軸は時間を表しており、縦軸は圧縮機１０の周波数を最大周波数に対する比率で表している。周波数０％は、圧縮機１０が停止していることを表している。時間ｔａは、圧縮機１０が起動してから、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの経過時間を表している。

【0095】

図１５及び図１６に示すように、暖機中において、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するよりも前の時間ｔｃに室内送風機２１が停止する場合、制御部１００は、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２以上になるまでは圧縮機１０を停止させないようにする。室内送風機２１停止後の暖機中には、第１絞り装置３０の開度は、全閉から第１開度の範囲になるように制御され、第２絞り装置３１は、開状態となるように制御される。

【0096】

図１７は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の周波数の時間変化の別の例を示すグラフである。図１７に示すように、制御部１００は、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２以上になるまでの間に圧縮機１０を停止させなければ、室内送風機２１の停止後に圧縮機１０の周波数を減少させてもよい。

【0097】

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、室内熱交換器２０に空気を供給する室内送風機２１をさらに備えている。暖機中において、圧縮機１０の吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達する前に室内送風機２１が停止する場合、制御部１００は、圧縮機１０の吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでは圧縮機１０を停止させないようにする。

【0098】

暖機中において、圧縮機１０の吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでの間は、圧縮機１０内の油に冷媒が溶解した状態である。このため、室内送風機２１が停止したときに圧縮機１０も同時に停止してしまうと、圧縮機１０は、内部の油に冷媒が溶解した状態で停止することになる。このため、圧縮機１０の次の起動時には、油に溶解した冷媒が沸騰し、圧縮機１０から流出する油量が増大してしまう。

【0099】

上記構成によれば、室内送風機２１が停止した後も、吐出冷媒の温度が第２温度Ｔ２に達するまでは圧縮機１０の運転が継続されるため、圧縮機１０内の油に溶解する冷媒量を減少させることができる。したがって、圧縮機１０の次の起動時において、圧縮機１０から流出する油量を減少させることができる。

【符号の説明】

【0100】

１０ 圧縮機、１１ 第１分岐部、１２ 流路切替装置、１３ 流量制御弁、１４ アキュムレータ、１５ 第２分岐部、１６ 第３分岐部、１７ 第４分岐部、２０ 室内熱交換器、２１ 室内送風機、３０ 第１絞り装置、３１ 第２絞り装置、３２ 油戻し管、３３ 第３絞り装置、４０ 室外熱交換器、４１ 室外送風機、５１ 第１回路、５２ 第２回路、５３ 第３回路、７０ 室外機、７１ 室内機、１００ 制御部、１０１ 室外温度センサ、１０２ 吐出冷媒温度センサ、１０３ 室内温度センサ、１０４ 吐出圧力センサ、１０５ 吸入圧力センサ。

【要約】

冷凍サイクル装置は、圧縮機、室内熱交換器、第１絞り装置及び室外熱交換器が設けられた第１回路と、第１分岐部で第１回路から分岐して第２分岐部で第１回路と合流するように構成され、第２絞り装置が設けられた第２回路と、圧縮機、第１絞り装置及び第２絞り装置を制御する制御部と、を備え、制御部は、室外空気温度が第１温度よりも低い場合、圧縮機を起動してから圧縮機の吐出冷媒の温度が第２温度に達するまで、暖機を実行し、制御部は、暖機中には冷媒が第１回路よりも第２回路に多く流れ、暖機終了後には冷媒が第２回路よりも第１回路に多く流れるように、暖機中および暖機終了後の第１絞り装置の開度および第２絞り装置の開度を設定する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】