JP2022094084A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油戻し流路にフィルタが設けられた場合であっても、フィルタにおいて潤滑油の流動性が低下することを抑える。【解決手段】冷凍サイクル装置は、潤滑油が貯留され、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒が流れる冷媒回路と、冷媒回路に設けられ、冷媒に含まれる潤滑油を冷媒から分離する油分離器と、油分離器によって分離された潤滑油を圧縮機の吸入側に送る油戻し流路に設けられ、油戻し流路を流れる潤滑油に含まれる酸を捕捉するフィルタと、油戻し流路の潤滑油の流れ方向に対するフィルタの上流側に一端が接続され、潤滑油の流れ方向に対するフィルタの下流側に他端が接続された迂回流路と、迂回流路を開閉する開閉弁と、開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、圧縮機において冷媒の分解に伴う酸が発生していると判断したとき、開閉弁を閉じるように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置では、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が低い冷媒として、Ｒ４６６Ａ冷媒を用いることが提案されている（特許文献１）。Ｒ４６６Ａ冷媒は、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の３種混合冷媒であり、圧縮機の内部における高温環境下で分解して酸が発生するため、酸によって冷媒回路を構成する配管等の金属部品が腐食して冷凍サイクル装置が損傷するおそれがある。また、高温環境下で分解するトリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒は、酸素や水分によって分解し、ヨウ化水素、フッ酸、フッ化カルボニルの分解物を発生し、特に、ヨウ化水素及びフッ酸が、圧縮機の潤滑油として用いられるポリビニルエーテル油や有機材料を劣化させるおそれがある。このため、関連技術としては、Ｒ４６６Ａ冷媒により発生する酸を捕捉する酸捕捉フィルタが冷媒回路に設けられるものがある（特許文献２）。

特開２０２０－３４２６１号公報 特開２０１８－９６５７１号公報

圧縮機の摺動部分を潤滑する潤滑油が圧縮機の内部に貯留されており、冷凍サイクル装置としては、圧縮機から吐出された冷媒に含まれる潤滑油を分離する油分離器と、油分離器によって冷媒から分離された潤滑油を圧縮機に戻すための油戻し流路と、を備えるものがある。上述した冷媒の分解物は、圧縮機の内部で発生するので、圧縮機近傍の下流側に配置された油分離器から潤滑油が圧縮機に戻される油戻し流路に酸捕捉フィルタを配置することが考えられる。これにより、酸によって劣化する構成部材を備える圧縮機に送られる酸を効果的に捕捉することが可能になる。

しかし、油戻し流路に酸捕捉フィルタが配置された場合には、油戻し流路において流動抵抗が大きくなる酸捕捉フィルタの内部に潤滑油が滞留して、圧縮機に戻される潤滑油が減ることで、圧縮機の内部の潤滑油が不足するおそれがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、油戻し流路にフィルタが設けられた場合であっても、フィルタでの潤滑油の滞留を抑えることができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本願の開示する冷凍サイクル装置の一態様は、潤滑油が貯留され、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒が流れる冷媒回路と、冷媒回路に設けられ、冷媒に含まれる潤滑油を前記冷媒から分離する油分離器と、油分離器によって分離された潤滑油を圧縮機の吸入側に送る油戻し流路に設けられ、油戻し流路を流れる潤滑油に含まれる酸を捕捉するフィルタと、油戻し流路の潤滑油の流れ方向に対するフィルタの上流側に一端が接続され、潤滑油の流れ方向に対するフィルタの下流側に他端が接続された迂回流路と、迂回流路を開閉する開閉弁と、開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、圧縮機において冷媒の分解に伴う酸が発生していると判断したとき、開閉弁を閉じるように制御する。

本願の開示する冷凍サイクル装置の一態様によれば、油戻し流路にフィルタが設けられた場合であっても、フィルタでの潤滑油の滞留を抑えることができる。

図１は、実施例１の冷凍サイクル装置全体を示す模式図である。 図２は、実施例１の冷凍サイクル装置における酸捕捉器を示す模式図である。 図３は、実施例１の冷凍サイクル装置におけるバイパス弁及びフィルタ弁の制御を説明するためのフローチャートである。 図４は、実施例２の冷凍サイクル装置の要部を示す模式図である。 図５は、実施例３の冷凍サイクル装置の要部を示す模式図である。

以下に、本願の開示する冷凍サイクル装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する冷凍サイクル装置が限定されるものではない。

実施例の冷凍サイクル装置としては、空気調和装置を一例として、１台の室外機に１台の室内機が接続され、室内機が冷房運転または暖房運転を行うことが可能に構成されたものを説明する。図１は、実施例の冷凍サイクル装置全体を示す模式図である。

（冷媒）
まず、実施例の冷凍サイクル装置１で使用される冷媒について説明する。実施例の冷凍サイクル装置１では、冷媒として、Ｒ４６６Ａ冷媒が用いられる。Ｒ４６６Ａ冷媒は、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の３成分混合冷媒である。Ｒ４６６Ａ冷媒は、圧縮機の圧縮部で圧縮された後、高温環境下で分解されて酸を発生することがあり、酸によって冷媒回路が腐食して冷凍サイクル装置が損傷するおそれがある。このため、実施例の冷凍サイクル装置１では、後述する酸捕捉器３４の酸捕捉フィルタ３５によって冷媒に含まれる酸を捕捉し、冷媒から酸を除去することで、冷凍サイクル装置１の損傷、特に圧縮機１０の損傷を抑えている。

なお、冷媒としては、Ｒ４６６Ａ冷媒に限定されず、酸を発生するおそれがある冷媒であれば、他の冷媒が用いられてもよい。例えば、ＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）を含む冷媒では、冷媒の蒸気圧［ｋＰａ］が低く、冷媒回路において運転中に大気圧よりも負圧になる領域が発生し易いため、高圧の冷媒が減圧される区間で冷媒回路内に外気を吸い込んで冷媒に酸素が入り込みやすい傾向があるので、冷媒が酸化分解されて酸を発生しやすい。このような冷媒を用いる場合にも、本実施例が適用されてもよく、本実施例と同様に後述する効果が得られる。

（冷凍サイクル装置の構成）
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、冷媒が循環する冷媒回路２と、冷媒回路２に設けられた室外機３及び室内機４と、を備える。図１には、室内機４を冷房運転する際の冷媒の流れを矢印で示す。冷媒回路２は、室外機３と室内機４とを接続する液管６及びガス管７を有する。液管６は、一端が室外機３の閉鎖弁（液二方弁）１６に接続され、他端が室内機４に接続されている。ガス管７は、一端が室外機３の閉鎖弁（ガス三方弁）１７に接続され、他端が室内機４に接続されている。

（室外機の構成）
まず、室外機３について説明する。室外機３は、圧縮機１０及び圧縮機用アキュムレータ１１と、四方弁１２と、室外熱交換器１３と、室外ファン１４と、室外膨張弁１５と、液管６の一端が接続された閉鎖弁１６と、ガス管７の一端が接続された閉鎖弁１７と、冷媒貯留器であるアキュムレータ１８と、を備える。

圧縮機１０は、インバータにより回転数が制御されるモータ８によって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型のロータリ圧縮機である。圧縮機１０の内部には、摺動部分（図示せず）を潤滑する潤滑油としての冷凍機油９が貯留されている。圧縮機１０の冷媒吐出側は、圧縮機１０から吐出された冷媒に含まれる冷凍機油９を冷媒から分離する油分離器２２と吐出管２１ａを介して接続されている。また、油分離器２２は、後述する四方弁１２のポートａと冷媒配管２１ｂを介して接続されており、冷凍機油９から分離された冷媒が四方弁１２へ送られる。さらに、油分離器２２は、アキュムレータ１８の冷媒流入側と接続された冷媒配管である油戻し流路２１ｃに接続されており、油分離器２２によって冷媒から分離された冷凍機油９が、アキュムレータ１８から送られるガス冷媒と共に圧縮機用アキュムレータ１１へ送られる。圧縮機１０の冷媒吸入側は、アキュムレータ１８の冷媒流出側及び油戻し流路２１ｃと吸入管２４を介して接続されている。このように圧縮機１０は、冷媒が充填された冷媒回路２に接続されている。

冷凍機油９としては、例えば、ポリオールエステル（ＰＯＥ）及びポリビニルエーテル（ＰＶＥ）のうち、いずれかを主成分とするものである。圧縮機１０に充填された冷凍機油９の一部は、冷媒と共に冷媒回路２内を循環する。ＰＯＥ及びＰＶＥは、いずれも、分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に対して溶解しやすい相溶性を有する冷凍機油９である。この冷凍機油９とＲ４６６Ａ冷媒を混合したときに、Ｒ４６６Ａ冷媒が冷凍機油９に、ある程度溶解する。なお、冷凍機油９は、冷媒と相溶性を示すものであればよく、上述に限定されずに他の冷凍機油が用いられてもよい。

四方弁１２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための切換弁であり、４つのポートａ、ｂ、ｃ、ｄを有している。ポートａは、上述したように冷媒配管２１ｂで接続された油分離器２２を介して、圧縮機１０の冷媒吐出側に吐出管２１ａで接続されている。ポートｂは、室外熱交換器１３の一方の冷媒出入口に冷媒配管２６で接続されている。室外熱交換器１３の他方の冷媒出入口は、液管６と室外機液管２９で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ１８の冷媒流入側に冷媒配管２７を介して接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁１７に室外機ガス管２８によって接続されている。

室外熱交換器１３は、室外ファン１４によって室外機３の内部に取り込まれた外気と、冷媒とを熱交換する。室外熱交換器１３の一方の冷媒出入口は、上述のように四方弁１２のポートｂに冷媒配管２６で接続されており、他方の冷媒出入口が室外機液管２９を介して閉鎖弁１６に接続されている。

室外膨張弁１５は、室外機液管２９に設けられている。室外膨張弁１５は、電子膨張弁であり、その開度が調整されることにより、室外熱交換器１３に流入する冷媒量、または、室外熱交換器１３から流出する冷媒量を調整する。室外膨張弁１５の開度は、冷凍サイクル装置１が冷房運転を行っている場合に全開とされる。また、冷凍サイクル装置１が暖房運転を行っている場合は、圧縮機１０からの冷媒の吐出温度に応じて、室外膨張弁１５の開度を制御することにより、冷媒の吐出温度が、圧縮機１０の使用上の上限値を超えないように調整される。

アキュムレータ１８の冷媒流入側は四方弁１２のポートｃに冷媒配管２７を介して接続されると共に、アキュムレータ１８の冷媒流出側が圧縮機１０の冷媒吸入側に吸入管２４を介して接続されている。このようにアキュムレータ１８は、冷媒回路２と圧縮機１０とに接続されている。アキュムレータ１８は、冷媒配管２７からアキュムレータ１８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。分離されたガス冷媒は圧縮機用アキュムレータ１１を介して圧縮機１０に吸入される。

また、室外機３は、制御部としての室外機制御回路３０を備える。室外機制御回路３０は、図示しないが、室外機３の電装品箱（図示せず）に格納された制御基板に搭載されている。室外機制御回路３０は、室外機３の各種センサが検出した検出結果及び制御信号に基づいて、圧縮機１０及び室外ファン１４の駆動を制御する。また、室外機制御回路３０は、室外機３の各種センサが検出した検出結果及び制御信号に基づいて、四方弁１２の切り換え制御を行うと共に、室外膨張弁１５の開度を調整する。

（実施例の要部）
そして、図１に示すように、冷媒回路２には、油分離器２２によって冷媒から分離された冷凍機油９が圧縮機１０に送られる油戻し流路２１ｃに、油戻し流路２１ｃを流れる冷凍機油９に含まれる酸を捕捉する酸捕捉フィルタ３５（請求項に記載のフィルタ）を有する酸捕捉器３４が設けられている。酸捕捉フィルタ３５を通過した潤滑油は酸捕捉器３４から吸入管２４に送られる。

図２は、実施例の冷凍サイクル装置１における酸捕捉器３４を示す模式図である。図２に示すように、酸捕捉器３４は、冷媒が一方向に流れる容器３６を有しており、容器３６内に酸捕捉フィルタ３５が設けられている。酸捕捉フィルタ３５は、例えば、活性アルミナ粒子を成形した多孔質体であり、多孔質体の吸着作用によって酸を捕捉する。これにより、冷凍サイクル装置１は、冷媒が高温環境下で分解して発生する酸による損傷を受けにくくなり、特に圧縮機１０の損傷が抑えられる。

酸捕捉器３４の酸捕捉フィルタ３５は、流動抵抗が大きいので、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留することがある。酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留した場合、圧縮機１０に戻される冷凍機油９が減少し、圧縮機１０の内部の冷凍機油９が不足するおそれがある。

そこで、冷媒回路２は、図１に示すように、油戻し流路２１ｃを流れる冷凍機油９を、酸捕捉フィルタ３５を有する酸捕捉器３４を迂回して吸入管２４に送る迂回流路としてのバイパス流路３３を備える。バイパス流路３３は、油戻し流路２１ｃの冷凍機油９の流れ方向に対する酸捕捉フィルタ３５の上流側に一端３３ａが接続されており、冷凍機油９の流れ方向に対する酸捕捉フィルタ３５の下流側に他端３３ｂが接続されている。バイパス流路３３の他端３３ｂは、油戻し流路２１ｃに接続されたが、吸入管２４に接続されてもよい。

油分離器２２から油戻し流路２１ｃに送られた冷凍機油９は、酸捕捉フィルタ３５を通過して吸入管２４に送られると共に、バイパス流路３３を通って酸捕捉フィルタ３５を迂回して吸入管２４に送られることにより、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留することを抑制できる。また、油分離器２２から油戻し流路２１ｃに送られる冷凍機油９が増えた場合にも、バイパス流路３３を通って冷凍機油９が流れるので、酸捕捉フィルタ３５へ流れる冷凍機油９の流量が急激に増えることが抑えられると共に、バイパス流路３３を通して冷凍機油９を圧縮機１０にスムーズに戻すことができる。したがって、冷凍サイクル装置１では、油戻し流路２１ｃを流れる冷凍機油９に含まれる酸を酸捕捉フィルタ３５によって捕捉して圧縮機１０に送られる酸の量を低減すると共に、圧縮機１０内で冷凍機油９の不足が生じることを抑えられる。

また、バイパス流路３３には、バイパス流路３３を開閉する開閉弁としてのバイパス弁３８が設けられており、室外機制御回路３０によってバイパス弁３８の開閉動作が制御される。室外機制御回路３０は、圧縮機１０において冷媒の分解に伴う酸が発生していると判断したときに、バイパス弁３８を閉じてバイパス流路３３による冷凍機油９の流れを止め、冷凍機油９が酸捕捉フィルタ３５のみに流れるように制御する。これにより、圧縮機１０において酸が発生しているときに、冷凍機油９に含まれる酸が酸捕捉フィルタ３５によって捕捉されることにより、冷凍機油９から酸が除去される。詳細について後述するが、室外機制御回路３０は、圧縮機１０における酸の発生を判断する際、圧縮機１０から吐出された冷媒の吐出温度Ｔによって判断しており、吐出温度Ｔに基づいてバイパス弁３８の開閉動作を制御する。

また、油戻し流路２１ｃには、バイパス流路３３の一端３３ａと酸捕捉フィルタ３５との間に、油戻し流路２１ｃを開閉する他の開閉弁としてのフィルタ弁３９が設けられており、室外機制御回路３０によってフィルタ弁３９の開閉動作が制御される。室外機制御回路３０は、圧縮機１０から吐出される冷媒に含まれる冷凍機油９の量（以下、吐油量と称する。）に基づいて、バイパス弁３８及びフィルタ弁３９の開閉動作を制御する。詳細について後述するが、室外機制御回路３０は、圧縮機１０からの吐油量を判断する際、圧縮機１０から吐出された冷媒の吐出温度Ｔ、吐出圧力Ｐ１から算出される吐出過熱度ＳＨによって判断しており、吐出過熱度ＳＨに基づいてバイパス弁３８及びフィルタ弁３９の開閉動作を制御する。

室外機制御回路３０は、圧縮機１０から吐出される吐油量が多いと判断したときに、バイパス弁３８及びフィルタ弁３９を開いて、冷凍機油９がバイパス流路３３と酸捕捉フィルタ３５にそれぞれ流れるように制御する。これにより、吐油量が多いときに冷凍機油９がバイパス流路３３にも流れることで、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９の滞留が生じることを防ぐと共に、バイパス流路３３を通して冷凍機油９を圧縮機１０にスムーズに戻すことによって圧縮機１０の内部で冷凍機油９が不足することを抑えられる。

冷凍サイクル装置１では、室外機制御回路３０が圧縮機１０において酸が発生しておらず、圧縮機１０からの吐油量が少ないと判断したとき、すなわち通常時、バイパス弁３８を閉じると共に、フィルタ弁３９を開くことで、酸捕捉フィルタ３５を通過した冷凍機油９が圧縮機１０に戻される。

そして、冷凍サイクル装置１は、室外機制御回路３０が圧縮機１０において酸が発生していると判断したときに、バイパス弁３８を閉じると共に、フィルタ弁３９を開くことで、冷凍機油９をバイパス流路３３に送らずに酸捕捉フィルタ３５のみに送り、酸捕捉フィルタ３５によって冷凍機油９から酸を除去する。

また、冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０からの吐油量が多いと判断したときに、バイパス弁３８を開くと共に、フィルタ弁３９が開くことで、バイパス流路３３を流れる冷凍機油９と、酸捕捉フィルタ３５を通過した冷凍機油９が圧縮機１０に戻される。なお、実施例１における室外機制御回路３０は、吐出温度Ｔや圧縮機１０からの吐油量に応じてフィルタ弁３９の開閉動作を制御するが、フィルタ弁３９が常に開くように制御してもよい。

（酸の発生の判断）
室外機制御回路３０が圧縮機１０において酸が発生しているか否かを判断するために、冷媒回路２の吐出管２１ａには、図１に示すように、圧縮機１０から吐出された冷媒の吐出温度Ｔを検出する吐出温度検出器としての吐出温度センサ４１が設けられている。吐出温度センサ４１は、室外機制御回路３０と電気的に接続されており、検出信号を室外機制御回路３０に送る。

室外機制御回路３０は、吐出温度センサ４１の検出結果に基づいてバイパス弁３８を閉じるように制御する。具体的には、室外機制御回路３０は、吐出温度センサ４１が検出した吐出温度Ｔが閾値である所定温度以上になったとき、圧縮機１０において酸が発生していると判断し、バイパス弁３８を閉じてフィルタ弁３９を開くように制御する。これにより、油分離器２２から送られる冷凍機油９に含まれる酸が酸捕捉フィルタ３５によって捕捉され、酸捕捉フィルタ３５を通過した冷凍機油９が圧縮機１０に戻される。上述の所定温度は、例えば、１００［℃］程度に設定されている。この所定温度は、圧縮機１０を保護するために圧縮機１０を停止させるための保護停止温度未満である。

なお、室外機制御回路３０は、吐出温度センサ４１が検出した吐出温度Ｔが所定温度以上になったとき圧縮機１０において酸が発生していると判断してバイパス弁３８を閉じるが、バイパス弁３８を閉じたときから所定時間が経過したときに、再度、吐出温度Ｔを検出し吐出温度Ｔが所定温度以上であるとき、依然として圧縮機１０において酸が発生していると判断してもよい。これにより、発生した酸をフィルタに流入させることができる。

また、室外機制御回路３０は、タイマー回路としても機能し、バイパス弁３８を閉じたときから所定時間が経過したときにバイパス弁３８を開くように制御する。つまり、室外機制御回路３０は、圧縮機１０において酸が発生したと判断した場合、所定時間が経過するまでは酸捕捉器３４の酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９を送られるようにバイパス弁３８を閉じている状態を維持する。所定時間は、圧縮機１０で発生した酸が酸捕捉フィルタ３５に流入するまでに必要な時間が予め実験等により定められている。これにより、発生した酸を酸捕捉フィルタ３５に確実に流入させることができる。

（冷凍機油の滞留の判断）
また、冷凍サイクル装置１では、圧縮機１０において酸が発生しているときにバイパス弁３８を閉じることで、冷凍機油９を酸捕捉フィルタ３５に送った場合、酸捕捉フィルタ３５の内部で冷凍機油９の滞留が生じているか否かを判断する。室外機制御回路３０が冷凍機油９の滞留を判断するために、図１に示すように、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の下流側流路２１ｅには、この下流側流路２１ｅ内の下流側圧力Ｐ２を検出する下流側圧力検出器としての下流側圧力センサ４３が設けられている。下流側圧力センサ４３は、室外機制御回路３０と電気的に接続されており、検出信号を室外機制御回路３０に送る。

室外機制御回路３０は、吐出圧力センサ４２と下流側圧力センサ４３の各検出結果に基づいて、圧縮機１０のモータ８の回転数を制御する。具体的には、室外機制御回路３０は、吐出圧力センサ４２が検出した吐出圧力Ｐ１と、下流側圧力センサ４３が検出した下流側圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が、予め設定された閾値よりも大きいときに、酸捕捉フィルタ３５に滞留した冷凍機油９の量が許容量を超えたと判断し、モータ８の回転数を下げるように制御する。

この制御は、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留した場合に、酸捕捉フィルタ３５の流動抵抗が大きくなって冷凍機油９が流れにくくなり、酸捕捉フィルタ３５によって圧力損失が生じることで、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の下流側流路２１ｅ内の下流側圧力Ｐ２が小さくなる現象に基づいている。このため、酸捕捉フィルタ３５の内部で冷凍機油９の滞留が生じた場合には、酸捕捉フィルタ３５の下流側流路２１ｅ内の下流側圧力Ｐ２が低下することで、吐出圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が大きくなる。閾値は、酸捕捉フィルタ３５の内部に滞留する冷凍機油９が許容できる量の最大値となった場合の差を予め実験により検証した値である。

上述のように室外機制御回路３０が酸捕捉フィルタ３５の内部で冷凍機油９の滞留が生じていると判断したとき、圧縮機１０のモータ８の回転数を下げることで、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度Ｔを低下させて、圧縮機１０において発生している酸の生成を抑制することができる。

なお、室外機制御回路３０は、モータ８の回転数を下げる代わりに、例えば、圧縮機１０の圧縮室での冷媒の圧縮中に圧縮室内へ冷媒を噴射する、いわゆるインジェクションを行うように制御してもよい。この場合、室外機液管２９を流れる液相冷媒を圧縮機１０に送るインジェクション配管により圧縮室１０内へ冷媒を噴射する。この場合には、インジェクションによって圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度Ｔを下げることで、圧縮機１０で発生している酸の生成が抑制される。

（吐油量の判断）
室外機制御回路３０が圧縮機１０からの吐油量が多いか否かを判断するために、冷媒回路２の吐出管２１ａには、図１に示すように、圧縮機１０から吐出された冷媒の吐出圧力Ｐ１を検出する吐出圧力検出器としての吐出圧力センサ４２が設けられている。吐出圧力センサ４２は、室外機制御回路３０と電気的に接続されており、検出信号を室外機制御回路３０に送る。

室外機制御回路３０は、吐出温度センサ４１と吐出圧力センサ４２の各検出結果に基づいてバイパス弁３８及びフィルタ弁３９をそれぞれ開くように制御する。具体的には、室外機制御回路３０は、吐出圧力センサ４２が検出した吐出圧力Ｐ１における冷媒の飽和温度（高圧飽和温度と称する。）を求め、吐出温度センサ４１が検出した吐出温度Ｔから高圧飽和温度Ｕを減算し（Ｔ－Ｕ）、吐出過熱度ＳＨを算出する。そして、室外機制御回路３０は、吐出温度Ｔが所定温度、例えば１００［℃］よりも小さく、且つ、吐出過熱度ＳＨが閾値よりも小さいとき、酸が発生している可能性が低く、且つ、圧縮機１０からの吐油量が多いと判断し、バイパス弁３８を開くと共にフィルタ弁３９を開くように制御する。

これにより、圧縮機１０からの吐油量が多いことに伴い、油分離器２２から送られる冷凍機油９が多いときに、冷凍機油９をバイパス流路３３に流しながら酸捕捉フィルタ３５に送ることで、酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９が滞留することを防げる。上述の閾値としては、例えば、１０［℃］程度に設定されている。

この制御は、吐出過熱度ＳＨが１０［℃］よりも小さい場合に、圧縮機１０において冷凍機油９に冷媒が溶け込みやすくなるので、圧縮機１０からの吐油量が増える現象に基づいている。吐出過熱度ＳＨが１０［℃］以上になった場合には、冷凍機油９と冷媒が分離しやすくなる傾向があるので、圧縮機１０からの吐油量が減る。

（バイパス弁及びフィルタ弁の制御）
図３は、実施例１の冷凍サイクル装置１におけるバイパス弁３８及びフィルタ弁３９の制御を説明するためのフローチャートである。なお、制御開始時点において、バイパス弁３８及びフィルタ弁３９は開いている。

図３に示すように、室外機制御回路３０は、吐出温度センサ４１によって吐出管２１ａ内の吐出温度Ｔを検出し（ステップＳ１）、吐出圧力センサ４２によって油戻し流路２１ｃ内の吐出圧力Ｐ１を検出する（ステップＳ２）。続いて、ステップＳ３に示すように、室外機制御回路３０は、吐出温度Ｔが所定温度よりも小さいか否かを判断する。

ステップＳ３において、室外機制御回路３０は、吐出温度Ｔが所定温度よりも小さいとき（ステップＳ３のＮｏ）、圧縮機１０において酸が発生していると判断して油戻し流路２１ｃのフィルタ弁３９を開き（ステップＳ５）、バイパス流路３３のバイパス弁３８を閉じる（ステップＳ６）。これにより、油分離器２２から送られる冷凍機油９は、バイパス流路３３に流れずに、酸捕捉フィルタ３５に送られ、冷凍機油９に含まれる酸が酸捕捉フィルタ３５によって捕捉される。酸捕捉フィルタ３５を通過した冷凍機油９は、吸入管２４を通って圧縮機１０に戻される。

また、室外機制御回路３０は、圧縮機１０で酸が発生していると判断し（ステップＳ３のＮｏ）、冷凍機油９を酸捕捉フィルタ３５に送った場合、下流側圧力センサ４３によって酸捕捉フィルタ３５の下流側の下流側圧力Ｐ２を検出する（ステップＳ７）。次に、室外機制御回路３０は、ステップＳ８に示すように、ステップＳ２で検出した吐出圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）を算出し、この差が閾値よりも大きいか否かを判断する。

ステップＳ８において、室外機制御回路３０は、吐出圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が閾値よりも大きいことに基づいて、酸捕捉フィルタ３５での圧力損失が生じており、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留していると判断した場合（ステップＳ８のＹｅｓ）、圧縮機１０のモータ８の回転数を下げる（ステップＳ９）。これにより、圧縮機１０から吐出される吐出温度Ｔが下げられるので、圧縮機１０での酸の発生が抑えられる。

また、ステップＳ８において、室外機制御回路３０は、吐出圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２の差分（Ｐ１－Ｐ２）が閾値以下である判断した場合（ステップＳ８のＮｏ）、室外機制御回路３０は、ステップＳ９の処理に続いて、ステップＳ１４に示すようにバイパス弁３８が閉じた状態、且つ、バイパス弁３８を閉じたときから所定時間が経過したか否かを判断する。

一方、上述したステップＳ３において、室外機制御回路３０は、吐出温度Ｔが所定温度以上である場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、圧縮機１０において酸が発生していないと判断し、室外機制御回路３０は、吐出温度Ｔと吐出圧力Ｐ１によって吐出過熱度ＳＨを算出し、当該吐出過熱度ＳＨが閾値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、室外機制御回路３０は、吐出過熱度ＳＨが閾値よりも小さいことに基づいて圧縮機１０からの吐油量が多いと判断した場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、フィルタ弁３９を開く（ステップＳ１０）。このとき、バイパス弁３８は開いている。これにより、油分離器２２から送られる冷凍機油９は、酸捕捉フィルタ３５に送られると共に、バイパス流路３３に送られて、圧縮機１０へ戻される。

ステップＳ４において、室外機制御回路３０は、吐出過熱度ＳＨが閾値以上である場合（ステップＳ４のＮｏ）、圧縮機１０からの吐油量が少ないと判断して、ステップＳ１１に示すように、バイパス弁３８が開いているか否かを判断する。ステップＳ１１において、室外機制御回路３０は、バイパス弁３８が開いている場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、フィルタ弁３９を閉じる（ステップＳ１２）。ステップＳ１１において、室外機制御回路３０は、バイパス弁３８が開いていない（バイパス弁３８が閉じている）場合（ステップＳ１１のＮｏ）、フィルタ弁３９を開く（ステップＳ１３）。

ステップＳ１４において、室外機制御回路３０は、バイパス弁３８を閉じたときから所定時間が経過したと判断した場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、圧縮機１０で発生した酸を含む冷凍機油９が酸捕捉フィルタ３５を所定時間通過し、酸捕捉フィルタ３５によって冷凍機油９に含まれる酸が除去されたので、バイパス弁３８を開き（ステップＳ１５）、バイパス流路３３に冷凍機油９を流す。また、ステップＳ１４において、室外機制御回路３０は、バイパス弁３８が閉じられていない場合や、バイパス弁３８を閉じたときから所定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ１４のＮｏ）、制御フローを終了する。所定時間は、予め実験等により定められたものであり、圧縮機１０から吐出される吐出温度Ｔが下げられるので、圧縮機１０での酸の発生が抑えられると共に、既に圧縮機１０で発生した酸を酸捕捉フィルタ３５に到達させるのに必要な時間である。

（室内機の構成）
次に、室内機４について説明する。室内機４は、室内熱交換器５１と、室内膨張弁５２と、室内ファン５３と、を備える。室内機４は、室内熱交換器５１の一方の冷媒出入口と液管６とが室内機液管５４で接続されており、室内熱交換器５１の他方の冷媒出入口とガス管７とが室内機ガス管５５で接続されている。

室内熱交換器５１は、室内ファン５３によって吸込口（図示せず）から室内機４の内部に取り込まれた室内空気と冷媒とを熱交換する。室内熱交換器５１は、冷凍サイクル装置１が冷房運転を行う場合に蒸発器として機能し、室内機４が暖房運転を行う場合に凝縮器として機能する。

室内膨張弁５２は、室内機液管５４に設けられている。室内膨張弁５２は、電子膨張弁であり、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合、すなわち室内機４が冷房運転を行う場合、室内熱交換器５１の冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度とは、室内機４で十分な冷房能力が発揮されるための冷媒過熱度である。また、室内膨張弁５２は、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合、すなわち室内機４が暖房運転を行う場合、室内熱交換器５１の冷媒出口での冷媒過の冷却度が予め定められた目標値となるように調整される。

また、室内機４は、室内機制御回路６０を備える。室内機制御回路６０は、室内機４の電装品箱（図示せず）に格納された制御基板に搭載されている。室内機制御回路６０は、室内機４の各種センサ（図示せず）が検出した検出結果やリモートコントローラ（不図示）及び室外機３から送信された信号に基づいて、室内膨張弁５２の開度調整や室内ファン５３の駆動を制御する。なお、冷凍サイクル装置１の制御回路は、上述した室外機制御回路３０と室内機制御回路６０によって構成される。

（冷凍サイクル装置の動作）
次に、本実施形態における冷凍サイクル装置１の空調運転時の冷媒回路２における冷媒の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。以下、室内機４が冷房／除湿運転を行う場合について説明し、暖房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。図１における冷媒の流れ方向Ｆ１に沿う矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。また、図１における冷媒の流れ方向Ｆ２に沿う矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。

図１に示すように、室内機４が冷房運転を行う場合、室外機制御回路３０は、四方弁１２を図１中に実線で示す状態、すなわち、四方弁１２のポートａとポートｂを連通させ、ポートｃとポートｄを連通させるように切り換える。これにより、冷媒回路２が、室外熱交換器１３が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器５１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

圧縮機１０から吐出された高圧の冷媒は、吐出管２１ａ、冷媒配管２１ｂを流れて四方弁１２に流入し、四方弁１２から冷媒配管２６、室外熱交換器１３、室外膨張弁１５、閉鎖弁１６、液管６の順に流れて室内機４に流入する。室内機４に流入した冷媒は、室内機液管５４を流れて室内熱交換器５１に流入し、室内ファン５３の回転によって室内機４の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、室内熱交換器５１が蒸発器として機能し、室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気が吹出口（図示せず）から室内に吹き出されることによって、室内機４が設置された室内の冷房が行われる。

室内熱交換器５１から流出した冷媒は室内機ガス管５５を流れ、ガス管７に流入する。ガス管７を流れる冷媒は、閉鎖弁１７を介して室外機３に流入する。室外機３に流入した冷媒は、室外機ガス管２８、四方弁１２、冷媒配管２７、アキュムレータ１８、吸入管２４、圧縮機用アキュムレータ１１の順に流れ、圧縮機１０に吸入されて再び圧縮される。

なお、室内機４が暖房を行う場合、四方弁１２を図１中に破線で示す状態、すなわち、四方弁１２のポートａとポートｄとを連結させ、ポートｂとポートｄとを連結させるように切り換える。これにより、冷媒回路２は、室外熱交換器１３が蒸発器として機能すると共に室内熱交換器５１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

（膨張弁の制御）
ここで、実施例の冷凍サイクル装置１における室外膨張弁１５及び室内膨張弁５２の制御について説明する。以下、冷媒の温度に関して、例えば、高温が９０［℃］程度、中温が４０［℃］程度、低温が１０［℃］程度である。冷媒の圧力に関して、例えば、高圧が３．０［ＭＰａ］程度、中圧が２．８［ＭＰａ］程度、低圧が０．９［ＭＰａ］程度である。

冷房運転時、室外膨張弁１５の入口に中温、高圧の冷媒が流入し、室外膨張弁１５の出口から中温、高圧の冷媒が流出する。このとき、室内膨張弁５２の入口まで過冷却状態を確保しながら冷媒を送るために、冷凍サイクル装置１の室外機制御回路３０は、室外膨張弁１５の開度が全開となるように制御する。即ち、室外膨張弁１５は冷房運転時に冷媒の減圧を行わない。

また、冷房運転時、室内膨張弁５２の入口に中温、中圧の冷媒が流入し、室内膨張弁５２の出口から低温、低圧の冷媒が流出する。このとき、冷凍サイクル装置１の室内機制御回路６０は、室内熱交換器５１で適正な蒸発能力が得られる蒸発温度まで冷媒を減圧し、冷媒の流量を制御する。また、室内機制御回路６０は、室内熱交換器５１の出口における冷媒過熱度（室内熱交換器５１（蒸発器）の出口における冷媒の温度から、室内熱交換器５１の入口における冷媒の温度を減算した値）を所定の目標値に保つように制御する。

暖房運転時、室内膨張弁５２の入口に中温、高圧の冷媒が流入し、室内膨張弁５２の出口から中温、高圧の冷媒が流出し、閉鎖弁１６から冷媒の流れ方向Ｆ２に沿って流れる。また、室内機制御回路６０は、冷媒過冷却度（高圧飽和温度から、室内熱交換器５１（凝縮器）の出口における冷媒の温度を減算した値）を所定の目標値に保つように制御する。

また、暖房運転時、室外膨張弁１５の入口に中温、中圧の冷媒が流入し、室外膨張弁１５の出口から低温、低圧の冷媒が流出する。このとき、冷凍サイクル装置１の室外機制御回路３０は、室外膨張弁１５の開度を調節することによって室外熱交換器１３で適正な蒸発能力が得られる蒸発温度まで冷媒を減圧し、冷媒の流量を制御する。

（実施例１の効果）
上述したように実施例１の冷凍サイクル装置１は、油戻し流路２１ｃを流れる冷凍機油９に含まれる酸を捕捉する酸捕捉フィルタ３５と、油戻し流路２１ｃの冷凍機油９の流れ方向に対する酸捕捉フィルタ３５の上流側に一端３３ａが接続され、酸捕捉フィルタ３５の下流側に他端３３ｂが接続されたバイパス流路３３と、バイパス流路３３を開閉するバイパス弁３８と、バイパス弁３８の開閉動作を制御する室外機制御回路３０と、を備える。室外機制御回路３０は、圧縮機１０において酸が発生していると判断したとき、バイパス弁３８を閉じるように制御する。これにより、圧縮機１０で酸が発生したときに冷凍機油９に含まれる酸を除去し、油戻し流路２１ｃに酸捕捉フィルタ３５が設けられた場合であっても、油分離器２２から送られる冷凍機油９をバイパス流路３３によって圧縮機１０に戻すことが可能になる。このため、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留することが抑えられる。したがって、バイパス流路３３を用いて冷凍機油９を圧縮機１０にスムーズに戻すことが可能になり、圧縮機１０の内部の冷凍機油９が不足することが防げる。

また、実施例１の冷凍サイクル装置１の室外機制御回路３０は、バイパス弁３８を閉じたときから所定時間の経過後にバイパス弁３８を開くように制御する。これにより、酸捕捉フィルタ３５によって、圧縮機１０で発生した酸が冷凍機油９から除去されるのに要する所定時間が経過した後、冷凍機油９をバイパス流路３３に送ることが可能になり、酸捕捉フィルタ３５で冷凍機油９の滞留が生じることが抑えられる。

また、実施例１の冷凍サイクル装置１は、油戻し流路２１ｃにおける、バイパス流路３３の一端３３ａと酸捕捉フィルタ３５との間に設けられ、油戻し流路２１ｃを開閉するフィルタ弁３９を備えており、室外機制御回路３０が、圧縮機１０から吐出される冷媒に含まれる冷凍機油９の吐油量に基づいて、バイパス弁３８とフィルタ弁３９の各開閉動作を制御する。これにより、圧縮機１０からの吐油量が多いときに、油分離器２２から送られる冷凍機油９を、バイパス弁３８を開いてバイパス流路３３に送ると共に、フィルタ弁３９を開いて酸捕捉フィルタ３５に送ることが可能になる。このため、吐油量が多いときに酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９が滞留することを抑えられる。

また、実施例１の冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０から吐出された冷媒の吐出圧力Ｐ１を検出する吐出圧力センサ４２と、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の下流側流路２１ｅ内の下流側圧力Ｐ２を検出する下流側圧力センサ４３を備えており、室外機制御回路３０が、吐出圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２の差分（Ｐ１－Ｐ２）が閾値よりも大きいときに、圧縮機１０のモータ８の回転数を下げる。このように圧縮機１０のモータ８の回転数を下げることで、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度Ｔを低下させて、圧縮機１０で発生している酸の生成を抑制することができる。また、モータ８の回転数を下げることで、油戻し流路２１ｃにおける冷凍機油９の流速が小さくなるので、酸捕捉フィルタ３５での冷凍機油９の滞留を改善できる。

以下、実施例２、３について図面を参照して説明する。実施例２、３において、実施例１と同一の構成部材には、実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。実施例２、３は、上述したバイパス弁３８とフィルタ弁３９を用いる代わりに、１つの開閉弁を用いる点が、実施例１と異なる。

図４は、実施例２の冷凍サイクル装置の要部を示す模式図である。図４に示すように、実施例２では、実施例１で用いられた二方弁であるバイパス弁３８、フィルタ弁３９の代わりに、三方弁４０を備える。本願の開示において、バイパス流路３３に設けられる開閉弁には、バイパス流路３３の一端３３ａと油戻し流路２１ｃとの接続部に設けられる三方弁４０が含まれる。

三方弁４０は、バイパス流路３３の一端３３ａと油戻し流路２１ｃとの接続部に設けられており、室外機制御回路３０によって開閉動作が制御されることで、冷凍機油９を酸捕捉フィルタ３５に送る状態と、冷凍機油９をバイパス流路３３に送る状態とに切り替えられる。

図示しないが、実施例２における三方弁４０の制御フローは、図３におけるステップＳ５、Ｓ１０～Ｓ１３を削除したフローチャートに相当する。実施例２では、図３におけるステップＳ６で酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９を送るように三方弁４０を制御し、ステップＳ１４で酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９を送ってから所定時間が経過したかを判断し、ステップＳ１５でバイパス流路３３に冷凍機油９が流れるように三方弁４０を制御する。

（実施例２の効果）
実施例２の冷凍サイクル装置は、実施例１におけるバイパス弁３８とフィルタ弁３９を兼ねる１つの三方弁４０を用いることにより、冷媒回路２の構造を簡素化し、製造コストの低減を図れる。また、実施例２においても、実施例１と同様に、冷凍機油９をバイパス流路３３によって圧縮機１０に戻すことが可能になるので、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留することが抑えられる。したがって、バイパス流路３３を用いて冷凍機油９を圧縮機１０にスムーズに戻すことが可能になり、圧縮機１０の内部の冷凍機油９が不足することが防げる。

図５は、実施例３の冷凍サイクル装置の要部を示す模式図である。図５に示すように、実施例３では、実施例１で用いられたバイパス弁３８、フィルタ弁３９の代わりに、バイパス弁３８のみを備える。実施例３は、フィルタ弁３９を備えていない点を除いて、実施例１と同様である。

図示しないが、実施例３におけるバイパス弁３８の制御フローは、図３におけるステップＳ５、Ｓ１０～Ｓ１３を削除したフローチャートに相当する。

（実施例３の効果）
実施例３の冷凍サイクル装置は、フィルタ弁３９を用いずに１つのバイパス弁３８を用いることにより、冷媒回路２の構造を簡素化し、製造コストの低減を図れる。また、実施例３においても、実施例１と同様に、冷凍機油９をバイパス流路３３によって圧縮機１０に戻すことが可能になるので、酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留することが抑えられる。したがって、バイパス流路３３を用いて冷凍機油９を圧縮機１０にスムーズに戻すことが可能になり、圧縮機１０の内部の冷凍機油９が不足することが防げる。

１ 冷凍サイクル装置
２ 冷媒回路
８ モータ
９ 冷凍機油（潤滑油）
１０ 圧縮機
２１ａ 吐出管（吐出流路）
２１ｃ 油戻し流路
２１ｅ 下流側流路
２２ 油分離器
３０ 室外機制御回路（制御部）
３３ バイパス流路（迂回流路）
３３ａ 一端
３３ｂ 他端
３４ 酸捕捉器
３５ 酸捕捉フィルタ（フィルタ）
３８ バイパス弁（開閉弁）
３９ フィルタ弁（他の開閉弁）
４０ 三方弁（開閉弁）
４１ 吐出温度センサ（吐出温度検出器）
４２ 吐出圧力センサ
４３ 下流側圧力センサ
Ｔ 吐出温度
Ｕ 高圧飽和温度
ＳＨ 吐出過熱度
Ｐ１ 吐出圧力
Ｐ２ 下流側圧力

Claims (7)

1. 潤滑油が貯留され、冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒が流れる冷媒回路と、
   前記冷媒回路に設けられ、前記冷媒に含まれる前記潤滑油を前記冷媒から分離する油分離器と、
   前記油分離器によって分離された前記潤滑油を前記圧縮機の吸入側に送る油戻し流路に設けられ、前記油戻し流路を流れる前記潤滑油に含まれる酸を捕捉するフィルタと、
   前記油戻し流路の前記潤滑油の流れ方向に対する前記フィルタの上流側に一端が接続され、前記流れ方向に対する前記フィルタの下流側に他端が接続された迂回流路と、
   前記迂回流路を開閉する開閉弁と、
   前記開閉弁の開閉動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記圧縮機において前記冷媒の分解に伴い酸が発生していると判断したとき、前記開閉弁を閉じるように制御する、冷凍サイクル装置。
2. 前記圧縮機から吐出された前記冷媒の吐出温度を検出する吐出温度検出器を更に備え、
   前記制御部は、前記吐出温度に基づいて前記酸が発生していると判断する、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記制御部は、前記開閉弁を閉じたときから所定時間の経過後に前記開閉弁を開くように制御する、
   請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記油戻し流路における、前記迂回流路の前記一端と前記フィルタとの間に設けられ、前記油戻し流路を開閉する他の開閉弁を更に備え、
   前記制御部は、前記圧縮機から吐出される冷媒に含まれる前記潤滑油の量に基づいて前記開閉弁と前記他の開閉弁の開閉動作を制御する、
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記圧縮機から吐出された前記冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器を更に備え、
   前記制御部は、前記吐出温度が所定温度よりも小さく、且つ、前記吐出圧力における前記冷媒の高圧飽和温度を、前記吐出温度から減算した吐出過熱度が閾値よりも小さいとき、前記開閉弁と前記他の開閉弁を開くように制御する、
   請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記圧縮機から吐出された冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器と、
   前記油戻し流路における前記フィルタの下流側流路内の下流側圧力を検出する下流側圧力検出器を更に備え、
   前記制御部は、前記吐出圧力と前記下流側圧力の差が閾値よりも大きいときに、前記圧縮機のモータの回転数を下げる、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記冷媒は、Ｒ４６６Ａ冷媒である、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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