JP7463954B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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える。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い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、油戻し流路に酸捕捉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に起因する潤滑油の滞留を抑えられ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、冷媒と相溶性を有する潤滑油が貯留され、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が圧縮機の吸入側に送られ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、油戻し流路におけるフィルタと油分離器との間に接続され、冷媒回路を流れる液相冷媒をフィルタに送る冷媒供給流路と、を備える。

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、フィルタにおいて潤滑油の流動性が低下することを抑えられる。

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。 図２は、実施例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、実施例の冷凍サイクル装置における開閉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、実施例の冷凍サイクル装置における開閉弁の制御の変形例を説明するためのフローチャートである。 図５は、実施例の冷凍サイクル装置における開閉弁の制御の変形例を説明するためのフローチャートである。

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。油戻し流路２１ｃには、油分離器２２からの冷凍機油９を減圧するための減圧器２３が設けられている。なお、油戻し流路２１ｃには、減圧器２３の代わりにキャピラリーチューブ（図示せず）が設けられてもよい。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気相冷媒（ガス冷媒）と液層冷媒とに分離する。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。酸捕捉器３４は、油戻し流路２１ｃに設けられた減圧器２３の下流側に配置されており、酸捕捉フィルタ３５を通過した潤滑油を吸入管２４に送る。

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、室外機液管２９を流れる液相冷媒を、油戻し流路２１ｃの冷凍機油９の流れ方向に対して油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉器３４の上流側（以下、単に上流側と称する。）に送る冷媒配管である冷媒供給流路３３を備える。冷媒供給流路３３は、一端が室外機液管２９における室外膨張弁１５と閉鎖弁１６との間に接続されており、他端が油戻し流路２１ｃにおける減圧器２３と酸捕捉器３４との間に接続されている。

冷媒供給流路３３は、液相冷媒を酸捕捉器３４に送ることで、酸捕捉フィルタ３５の内部に滞留した冷凍機油９を希釈し、冷凍機油９の粘度を低下させて、酸捕捉フィルタ３５を通過する冷凍機油９が酸捕捉フィルタ３５から受ける流動抵抗を小さくすることができる。このため、酸捕捉フィルタ３５の内部に滞留した冷凍機油９を液相冷媒と共に流すことができる。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に酸が送られることを防ぐと共に、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。

加えて、冷媒供給流路３３から液相冷媒が油戻し流路２１ｃに送られたときに、冷凍機油９と共に液相冷媒が圧縮機１０に送られる。圧縮機１０に吸入される冷媒の乾き度が低下することで、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度が低下するので、圧縮機１０の内部において冷媒が分解して酸が発生することが抑えられる。

油戻し流路２１ｃに設けられた減圧器２３は、例えばキャピラリチューブであって、冷媒供給流路３３の室外機液管２９側である冷媒入口の圧力よりも、酸捕捉器３４の上流側の圧力が低くなるように圧力を調整する。これにより、室外機液管２９から冷媒供給流路３３に液相冷媒が適正に流入し、冷媒供給流路３３を経て、油戻し流路２１ｃに液相冷媒が確実に送られる。

また、冷媒供給流路３３には、冷媒供給流路３３を開閉する開閉弁３８が設けられており、室外機制御回路３０によって開閉弁３８の開閉動作が制御され、酸捕捉器３４に送られる液相冷媒の流量が制御される。以下、実施例の冷凍サイクル装置１が開閉弁３８を備える構造について説明するが、開閉弁３８を備える構造に限定されず、冷媒供給流路３３によって液相冷媒が酸捕捉器３４に常時送られてもよい。このように液相冷媒が酸捕捉器３４に常時送られる場合には、酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９が滞留することが常に抑えられる。

実施例において、通常時、開閉弁３８は閉じられており、室外機液管２９から冷媒供給流路３３を介して酸捕捉器３４に液相冷媒が送られない。したがって、通常時、酸捕捉器３４には、油分離器２２によって分離された冷凍機油９だけが酸捕捉器３４に流入する。室外機制御回路３０は、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とき、冷媒供給流路３３を閉じている開閉弁３８を開くように制御する。

室外機制御回路３０によって酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留しているか否かを判断するために、冷媒回路２には、冷媒の圧力を検出する検出器として、第１圧力センサ４１及び第２圧力センサ４２が設けられている。第１圧力センサ４１及び第２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。

第１圧力センサ４１は、圧縮機１０から冷媒が吐出される吐出流路としての吐出管２１ａに設けられており、吐出管２１ａ内の第１圧力Ｐ１を検出する。第２圧力センサ４２は、油戻し流路２１ｃにおける油分離器２２と減圧器２３との間に設けられており、油戻し流路２１ｃにおける、酸捕捉器３４の酸捕捉フィルタ３５の上流側流路２１ｄ内の第２圧力Ｐ２を検出する。したがって、第２圧力センサ４２は、減圧器２３によって減圧される前の、油戻し流路２１ｃ内の圧力を検出する。

室外機制御回路３０は、第１圧力センサ４１及び第２圧力センサ４２の各検出結果に基づいて開閉弁３８を開くように制御する。具体的には、室外機制御回路３０は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が、予め設定された閾値よりも小さいときに、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、開閉弁３８を開くように制御する。なお、許容量とは、それを超えることで圧縮機１０内部における冷凍機油９の油面が低下し、潤滑性、シール性等の信頼性に影響を与える限界値である。

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、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の上流側と下流側で圧力差が大きくなることで、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の上流側流路２１ｄ内の第２圧力Ｐ２が上昇す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の上流側流路２１ｄ内の第２圧力Ｐ２が上昇することで、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が小さくなる。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。

また、室外機制御回路３０は、タイマー回路としても機能し、開閉弁３８を開いたときから所定時間の経過後、開閉弁３８を閉じるように制御する。所定時間は、予め実験等により定められたものであり、冷凍サイクル装置１が冷媒の循環量が少ない運転条件であっても、冷凍機油９の粘度を低下させるのに十分な量の液相冷媒を酸捕捉フィルタ３５に流入させるのに必要な時間である。つまり、室外機制御回路３０は、冷媒供給流路３３から酸捕捉器３４の酸捕捉フィルタ３５に、例えば数分間、液相冷媒を送った後、開閉弁３８を閉じることで、液相冷媒の供給を停止する。これにより、酸捕捉フィルタ３５での冷凍機油９の滞留が解消した後に、室外機液管２９から冷媒供給流路３３を介して油戻し流路２１ｃに不必要な液相冷媒が送られることを防げる。なお、このような経過時間に基づいて開閉弁３８を閉じる制御の代わりに、室外機制御回路３０は、開閉弁３８を開いた後に、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が所定圧力以上になったときに、開閉弁３８を閉じるように制御してもよい。なお、本実施例では、第２圧力センサ４２は、油戻し流路２１ｃにおける油分離器２２と減圧器２３との間に設けられているが、減圧器２３の下流側、且つ、酸捕捉フィルタ３５の上流側に配置しても良い。この場合、第２圧力センサ４２が油戻し流路２１ｃにおける油分離器２２と減圧器２３との間に設けられた場合と比較して、冷凍機油９が酸捕捉フィルタ３５の内部に滞留したときの検出値の変化が速く、変化量も大きい。

（開閉弁の制御）
上述した室外機制御回路３０による開閉弁３８の制御についてフローチャートに沿って説明する。図３は、実施例の冷凍サイクル装置１における開閉弁３８の制御を説明するためのフローチャートである。

図３に示すように、室外機制御回路３０は、第１圧力センサ４１によって吐出管２１ａ内の第１圧力Ｐ１を検出し（ステップＳ１）、第２圧力センサ４２によって油戻し流路２１ｃ内の第２圧力Ｐ２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、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が閾値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、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が閾値よりも小さいと判断した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、開閉弁３８を開くように制御する（ステップＳ４）。これにより、冷媒供給流路３３を介して液相冷媒が酸捕捉器３４の酸捕捉フィルタ３５に送られることで、酸捕捉フィルタ３５の内部に滞留した冷凍機油９が液相冷媒によって希釈され、液相冷媒と共に冷凍機油９が圧縮機１０に戻される。

ステップＳ３において、室外機制御回路３０は、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差（Ｐ１－Ｐ２）が閾値以上であると判断した場合（ステップＳ３のＮｏ）、ステップＳ１に戻り、第１圧力センサ４１による第１圧力Ｐ１の検出、第２圧力センサ４２による第２圧力Ｐ２の検出を繰り返す。

次に、室外機制御回路３０は、ステップＳ５に示すように、開閉弁３８を開いたときから所定時間が経過したか否かを判断する。ステップＳ５において、室外機制御回路３０は、開閉弁３８を開い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Ｓ５のＹｅｓ）、開閉弁３８を閉じるように制御する（ステップＳ６）。これにより、冷媒供給流路３３から油戻し流路２１ｃに送られる液相冷媒の流れが停止する。室外機制御回路３０は、開閉弁３８を閉じた後、図３に示す制御フローを繰り返す。また、ステップＳ５において、室外機制御回路３０は、開閉弁３８を開い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Ｓ５のＮｏ）、開閉弁３８を開いたときから所定時間が経過したか否かの判断を繰り返す。

このように室外機制御回路３０は、酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９が滞留していると判断したとき、冷媒供給流路３３の開閉弁３８を開いて酸捕捉フィルタ３５に液相冷媒を送ることにより、酸捕捉フィルタ３５に滞留した冷凍機油９の粘度を低下させて、液相冷媒と共に冷凍機油９を圧縮機１０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から酸を酸捕捉フィルタ３５によって除去することで酸によって圧縮機１０内部の金属部品が腐食することを抑制しつつ、酸捕捉フィルタ３５での冷凍機油９の滞留を解消し、油戻し流路２１ｃによって冷凍機油９を圧縮機１０に戻すことを適正に両立することができる。

（開閉弁の制御の変形例）
上述した実施例では、室外機制御回路３０が、冷媒回路２における圧力に基づいて酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９の滞留が生じているか否かの判断を行ったが、圧力に限定されず、例えば、冷媒回路２における温度に基づいて冷凍機油９の滞留の発生を判断してもよい。図４及び図５は、実施例の冷凍サイクル装置１における開閉弁３８の制御の変形例を説明するためのフローチャートである。図４及び図５において、図３に示すステップと同じステップには同一符号を付けて説明を省略する。

例えば、上述した第１圧力センサ４１及び第２圧力センサ４２の代わりに、圧縮機１０から冷媒が吐出される吐出管２１ａの第１温度Ｔ１を検出する第１温度センサ４６と、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の上流側流路２１ｄの第２温度Ｔ２を検出する第２温度センサ４７が用いられてもよい（図１参照）。この場合、室外機制御回路３０は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差（Ｔ１－Ｔ２）が閾値よりも大きくなったときに、開閉弁３８を開くように制御する。

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に滞留した冷凍機油９が外気によって冷やされることで、油戻し流路２１ｃにおける酸捕捉フィルタ３５の上流側流路２１ｄ内の第２温度Ｔ２が低下す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の上流側流路２１ｄ内の第２温度Ｔ２が低下することで、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差（Ｔ１－Ｔ２）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。

図４に示すように、室外機制御回路３０は、第１温度センサ４６によって吐出管２１ａ内の第１温度Ｔ１を検出し（ステップＳ１１）、第２温度センサ４７によって油戻し流路２１ｃ内の第２温度Ｔ２を検出する（ステップＳ１２）。続いて、ステップＳ１３に示すように、室外機制御回路３０は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差（Ｔ１－Ｔ２）が閾値よりも大きいか否かを判断する。

ステップＳ１３において、室外機制御回路３０は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差（Ｔ１－Ｔ２）が閾値よりも大きいと判断した場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、開閉弁３８を開くように制御する（ステップＳ４）。ステップＳ１３において、室外機制御回路３０は、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差（Ｔ１－Ｔ２）が閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１３のＮｏ）、ステップＳ１１に戻り、第１温度センサ４６による第１温度Ｔ１の検出、第２温度センサ４７による第２温度Ｔ２の検出を繰り返す。

また、この変形例においても、開閉弁３８を開いたときからの経過時間に基づいて開閉弁３８を閉じる制御の代わりに、室外機制御回路３０は、開閉弁３８を開いた後に、第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の差（Ｔ１－Ｔ２）が所定温度以下になったときに、開閉弁３８を閉じるように制御してもよい。

また、上述のように第１温度センサ４６及び第２温度センサ４７を用いる代わりに、第２温度センサ４７を用いずに、吐出管２１ａの温度Ｔを検出する第１温度センサ４６だけを用いてよい。この場合、室外機制御回路３０は、第１温度センサ４６が検出した温度Ｔが閾値である所定温度よりも大きくなったときに、開閉弁３８を開くように制御する。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を停止させるための保護停止温度以下である。

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、油戻し流路２１ｃによって圧縮機１０に戻される冷凍機油９が不足することで、圧縮機１０の内部の摺動部分に生じる摩擦熱によって圧縮機１０の温度が急激に上昇し、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度、すなわち吐出管２１ａ内の温度Ｔが急激に上昇する現象に基づいている。このように、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、吐出管２１ａ内の温度Ｔが上昇する。

図５に示すように、室外機制御回路３０は、温度センサ４６によって吐出管２１ａ内の温度Ｔを検出する（ステップＳ２１）。続いて、ステップＳ２２に示すように、室外機制御回路３０は、温度Ｔが所定温度よりも大きいか否かを判断する。

ステップＳ２２において、室外機制御回路３０は、温度Ｔが所定温度よりも大きいと判断した場合（ステップＳ２２のＹｅｓ）、開閉弁３８を開くように制御する（ステップＳ４）。ステップＳ２２において、室外機制御回路３０は、温度Ｔが所定温度以下であると判断した場合（ステップＳ２２のＮｏ）、ステップＳ２１に戻り、温度センサ４６による温度Ｔの検出を繰り返す。

また、この変形例においても、開閉弁３８を開いたときからの経過時間に基づいて開閉弁３８を閉じる制御の代わりに、室外機制御回路３０は、開閉弁３８を開いた後に、温度Ｔが所定温度以下になったときに、開閉弁３８を閉じるように制御してもよい。

また、室外機制御回路３０は、冷媒回路２における圧力や温度の代わりに、圧縮機１０を駆動するモータ８に流れる電流値に基づいて、酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９が滞留していると判断してもよい。この場合、室外機制御回路３０は、モータ８の電流値が閾値よりも大きくなったときに、開閉弁３８を開くように制御する。

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、油戻し流路２１ｃによって圧縮機１０に戻される冷凍機油９が不足することで、圧縮機１０の内部の摺動部分に生じる摩擦熱によって圧縮機１０を駆動するモータ８の電流値が急激に上昇する現象に基づいている。このように、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、圧縮機１０のモータ８の電流値が上昇する。また、室外機制御回路３０は、モータ８の電流値の代わりに、モータ８の巻き線の温度に基づいて開閉弁３８を開くように制御してもよい。

（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３．０ＭＰａ程度、中圧が２．８ＭＰａ程度、低圧が０．９ＭＰａ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。

（実施例の効果）
上述したように実施例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における酸捕捉フィルタ３５と油分離器２２との間に接続され、冷媒回路２を流れる液相冷媒を酸捕捉フィルタ３５に送る冷媒供給流路３３と、を備える。これにより、液相冷媒を酸捕捉フィルタ３５に常時送ることが可能になり、液相冷媒によって冷凍機油９を希釈して冷凍機油９の粘度を低下させ、酸捕捉フィルタ３５において冷凍機油９の流動性が低下することを抑えられる。このため、油戻し流路２１ｃを介して、液相冷媒と共に冷凍機油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、実施例の冷凍サイクル装置１は、冷媒供給流路３３を開閉する開閉弁３８と、開閉弁３８の開閉動作を制御する室外機制御回路３０と、を備えており、室外機制御回路３０が酸捕捉フィルタ３５に冷凍機油９が滞留していると判断したとき、開閉弁３８を開くように制御する。これにより、油戻し流路２１ｃに設けられた酸捕捉フィルタ３５の内部に冷凍機油９が滞留した場合であっても、室外機制御回路３０が開閉弁３８を開くことで、冷媒供給流路３３から油戻し流路２１ｃに液相冷媒を送ることが可能になる。このため、冷凍機油９が滞留した酸捕捉フィルタ３５に液相冷媒が送られることで、液相冷媒によって冷凍機油９を希釈して冷凍機油９の粘度を低下させ、滞留した冷凍機油９を液相冷媒によって除去できる。その結果、酸捕捉フィルタ３５において冷凍機油９の流動性が低下することを抑えられる。酸捕捉フィルタ３５から除去された冷凍機油９は、液相冷媒と共に圧縮機１０に戻されるので、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、実施例の冷凍サイクル装置１の室外機制御回路３０は、開閉弁３８を開いたときから所定時間の経過後に開閉弁３８を閉じるように制御する。これにより、冷媒供給流路３３から酸捕捉フィルタ３５に液相冷媒を送った後、開閉弁３８を閉じて液相冷媒の供給を停止することにより、冷凍機油９の滞留が解消した後に、冷媒供給流路３３を介して油戻し流路２１ｃに不必要な液相冷媒が送られることを防げる。

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
２１ｄ 上流側流路
２２ 油分離器
２３ 減圧器
３０ 室外機制御回路（制御部）
３３ 冷媒供給流路
３４ 酸捕捉器
３５ 酸捕捉フィルタ
３８ 開閉弁
４１ 第１圧力センサ（第１検出器）
４２ 第２圧力センサ（第２検出器）
４６ 第１温度センサ、温度センサ（第１検出器）
４７ 第２温度センサ（第２検出器）
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
Ｔ 温度
Ｔ１ 第１温度
Ｔ２ 第２温度

Claims (9)

1. 冷媒と相溶性を有する潤滑油が貯留され、前記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が前記圧縮機の吸入側に送られ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、
   前記油戻し流路における前記フィルタと前記油分離器との間に接続され、前記冷媒回路を流れる液相冷媒を前記フィルタに送る冷媒供給流路と、
   を備える、冷凍サイクル装置。
2. 前記冷媒供給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、を更に備え、
   前記制御部は、前記フィルタに前記潤滑油が滞留していると判断したとき、前記開閉弁を開くように制御する、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒回路には、前記冷媒回路を流れる前記冷媒の圧力または温度を検出する検出器が設けられ、
   前記制御部は、前記検出器の検出結果に基づいて前記潤滑油の滞留を判断する、
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記検出器は、前記圧縮機から冷媒が吐出される吐出流路内の第１圧力を検出する第１検出器と、前記油戻し流路の前記潤滑油の流れ方向に対して前記油戻し流路における前記フィルタの上流側流路内の第２圧力を検出する第２検出器と、を含み、
   前記制御部は、前記第１圧力と前記第２圧力の差が閾値よりも小さいときに前記開閉弁を開くように制御する、
   請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記検出器は、前記圧縮機から冷媒が吐出される吐出流路の温度を検出し、
   前記制御部は、前記温度が閾値よりも大きくなったときに、前記開閉弁を開くように制御する、
   請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記検出器は、前記圧縮機から冷媒が吐出される吐出流路の第１温度を検出する第１検出器と、前記油戻し流路の前記潤滑油の流れ方向に対して前記油戻し流路における前記フィルタの上流側流路の第２温度を検出する第２検出器と、を含み、
   前記制御部は、前記第１温度と前記第２温度の差が閾値よりも大きくなったときに、前記開閉弁を開くように制御する、
   請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記制御部は、前記圧縮機を駆動するモータに流れる電流値に基づいて、前記フィルタにおける前記潤滑油の滞留を判断する、
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記制御部は、前記開閉弁を開いたときから所定時間の経過後に前記開閉弁を閉じるように制御する、
   請求項２～７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記冷媒は、Ｒ４６６Ａ冷媒である、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

Images