JP2014001881A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容積制御圧縮機からのオイル吐出量を減らし、高い機器効率を発揮しうる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル装置１００は、（ｉ）圧縮室２５を有するロータリ圧縮機構３と、（ｉｉ）ロータリ圧縮機構３より上方に配置され、ロータリ圧縮機構３を駆動するモータ２と、（ｉｉｉ）内部空間２８を有し、ロータリ圧縮機構３及びモータ２を収容している密閉容器１と、を有する容積制御圧縮機１０１、容積制御経路１１１、四方弁１１２（流路切替部）、高圧導入経路１１４、低圧導入経路１１６を備えている。負荷が小さいとき、容積制御経路１１１が低圧導入経路１１６に接続されるように四方弁１１２が制御される。負荷が大きいとき、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４に接続されるように四方弁１１２が制御される。高圧導入経路１１４の他端部１１４ｂは、モータ２の下方で内部空間２８に開口している。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。本発明は、特に、容積制御圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。

吸入容積（排除容積）を変更できる容積制御圧縮機は従来から知られている。圧縮機の容積制御技術は、インバータが広く普及する以前に活発に検討されていたが、高性能のインバータが安価に入手できるようになってからというもの、容積制御技術の重要性は一時的に低下していた。昨今、更なる省エネルギー化を推進するために、圧縮機の容積制御技術が再び脚光を浴び始めている。図６を参照して、容積制御技術の一例を紹介する。

図６は、特許文献１に記載された空気調和装置の構成図である。空気調和装置６００は、容積制御圧縮機６２２、四方弁６２３、室外熱交換器６２４、膨張手段６２５、室内熱交換器６４１、アキュームレータ６２１、バイパス配管６８８、流路切替弁６９０、吸入配管６２８及び吐出配管６３０を備えている。容積制御圧縮機６２２とバイパス配管６８８との接続部には、バイパス吐出弁（図示省略）が設けられている。

空調負荷が小さいとき、流路切替弁６９０によってバイパス配管６８８が吸入配管６２８に接続される。これにより、吸入冷媒の一部がバイパス配管６８８を経て吸入配管６２８に戻され、低容積での運転が可能となる。他方、空調負荷が大きいとき、流路切替弁６９０によってバイパス配管６８８が吐出配管６３０に接続される。このとき、バイパス吐出弁は、吐出圧力の冷媒で閉じられる。

特開２００８−２４０６９９号公報 特開２００４−３０１１１４号公報

ところで、特許文献１に記載の容積制御を適用した場合でも、冷凍サイクル装置はさらなる性能改善の余地を残している。本開示は、かかる事情に鑑み、冷凍サイクル装置を性能向上させることを目的とする。

すなわち、本開示は、
（ｉ）圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成されたロータリ圧縮機構と、（ｉｉ）前記ロータリ圧縮機構より上方に配置され、前記ロータリ圧縮機構を駆動するモータと、（ｉｉｉ）オイルを保持するとともに圧縮された冷媒が吐出される内部空間を有し、前記ロータリ圧縮機構及び前記モータを収容している密閉容器と、を有する容積制御圧縮機と、
前記容積制御圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記内部空間の圧力及び前記容積制御圧縮機の吸入圧力のいずれかを制御圧力として前記容積制御経路に供給する流路切替部と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吸入経路に接続された他端部とを有する低圧導入経路と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記内部空間に接続された他端部とを有する高圧導入経路と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路が前記高圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御する制御装置と、を備え、
前記高圧導入経路の前記他端部が前記モータより下方で前記内部空間に開口している、冷凍サイクル装置を提供する。

冷凍サイクル装置の負荷が大きい場合、冷凍サイクル装置は容積制御経路を高圧導入経路に接続した高容積モードで運転される。この場合に、バイパス吐出口からオイルを含んだ冷媒が吐出されてしまうことがある。本開示によれば、高圧導入経路の他端部がモータより下方で内部空間に開口している。そのため、バイパス吐出口から吐出された冷媒にオイルが混ざっていたとしても、モータの回転に起因する旋回流を利用して冷媒とオイルとを分離することができる。また、分離されたオイルは、重力によって下方に落下し内部空間に保持される。これにより、冷媒回路への過剰なオイル吐出を抑制できる。その結果、熱交換器での伝熱が改善し、冷媒が配管を通過する際の圧力損失も低減するため、冷凍サイクル装置の成績係数（ＣＯＰ）が向上する。

本開示の実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図 図１に示す冷凍サイクル装置に使用された圧縮機構の概略横断面図 図１に示す冷凍サイクル装置の低容積モードでの運転を示す構成図 参考例に係る冷凍サイクル装置の構成図 本開示の実施形態２に係る冷凍サイクル装置の構成図 従来の空気調和装置の構成図

図６を参照して説明した容積制御を適用する場合、次のような問題が生ずることが予測される。例えば、バイパス吐出弁の位置が圧縮室の吐出口に近い場合、バイパス吐出弁に作用する圧力（圧縮室の内部圧力）が吐出圧力を超える可能性がある。なぜなら、圧縮室から吐出配管への経路で圧力損失が生じるからである。そのため、圧縮室の内部圧力は、圧力損失に相当する分だけ吐出圧力よりも高い。バイパス吐出弁に作用する圧縮室の内部圧力が吐出圧力を超えると、バイパス吐出弁は閉塞状態を維持できない。

バイパス吐出弁が閉塞状態を維持できない場合、バイパス配管を通じて吐出配管に多量のオイルが流れ込み、冷媒回路を循環するオイル量が増加する。圧縮機から流出した多量のオイルは、熱交換器での伝熱を阻害し、冷媒が配管を通過する際の圧力損失を増加させ、冷凍サイクルの効率の低下を招く。

本開示の第１態様は、
（ｉ）圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成されたロータリ圧縮機構と、（ｉｉ）前記ロータリ圧縮機構より上方に配置され、前記ロータリ圧縮機構を駆動するモータと、（ｉｉｉ）オイルを保持するとともに圧縮された冷媒が吐出される内部空間を有し、前記ロータリ圧縮機構及び前記モータを収容している密閉容器と、を有する容積制御圧縮機と、
前記容積制御圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記内部空間の圧力及び前記容積制御圧縮機の吸入圧力のいずれかを制御圧力として前記容積制御経路に供給する流路切替部と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吸入経路に接続された他端部とを有する低圧導入経路と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記内部空間に接続された他端部とを有する高圧導入経路と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路が前記高圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御する制御装置と、を備え、
前記高圧導入経路の前記他端部が前記モータより下方で前記内部空間に開口している、冷凍サイクル装置を提供する。

本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記ロータリ圧縮機構が、吸入口及び吐出口をさらに有し、
前記負荷が小さい場合には、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の一部が前記吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出され、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の残部が前記圧縮室で圧縮されて前記吐出口を通じて前記圧縮室から吐出される、冷凍サイクル装置を提供する。

第２態様によれば、第１態様が奏する効果に加えて、不要な圧縮仕事が行われない。

本開示の第３態様は、第１又は第２態様に加え、
前記容積制御圧縮機が、前記ロータリ圧縮機構と前記モータとを接続するシャフトをさらに備え、
前記ロータリ圧縮機構は、前記ロータリ圧縮機構を前記密閉容器に固定し、前記シャフトを支持する軸受部材をさらに有し、
前記内部空間は、前記軸受部材より上方に位置し圧縮された冷媒が吐出される冷媒空間と、前記軸受部材より下方に位置し前記オイルを保持するオイル空間と、を含み、
前記高圧導入経路の前記他端部が前記モータよりも下方で前記冷媒空間に開口している、冷凍サイクル装置を提供する。

第３態様によれば、バイパス吐出口から吐出されたオイルを含む冷媒がオイル空間に導かれることはないので、オイル空間に保持されたオイルに、オイルを含む冷媒が導かれることによってオイル空間に保持されたオイルが泡立つことが防止される。

本開示の第４態様は、第１又は第２態様に加え、
前記容積制御圧縮機が、前記ロータリ圧縮機構と前記モータとを接続するシャフトをさらに備え、
前記ロータリ圧縮機構は、前記ロータリ圧縮機構を前記密閉容器に固定し、前記シャフトを支持する軸受部材をさらに有し、
前記内部空間は、前記軸受部材より上方に位置し圧縮された冷媒が吐出される冷媒空間と、前記軸受部材より下方に位置し前記オイルを保持するオイル空間と、を含み、
前記高圧導入経路の前記他端部が前記オイル空間に開口している、冷凍サイクル装置を提供する。

第４態様によれば、バイパス吐出口から吐出されオイル空間に流入したオイルを含む冷媒をモータの回転に起因する旋回流を利用して冷媒とオイルとを分離することができる。また、オイル空間の温度は冷媒空間の温度より低い。これにより、容積制御経路が低圧導入経路に接続されている場合に、バイパス吐出口から吐出された吸入圧力の冷媒が流路切替部で冷媒空間の冷媒から伝わる熱によって加熱される吸入加熱現象が発生しない。その結果、吸入加熱現象によって生じる冷凍サイクル装置の性能低下を防止できる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照ながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、容積制御圧縮機１０１、第１四方弁１０２、第１熱交換器１０３、膨張機構１０４、第２熱交換器１０５及びアキュームレータ１０６を備えている。これらの構成要素は、冷媒回路を形成するように流路１０ａ〜１０ｆによって互いに接続されている。流路１０ａ〜１０ｆは、それぞれ、冷媒配管で構成されている。

第１熱交換器１０３は、圧縮機１０１で圧縮された冷媒を冷却する放熱器又は膨張機構１０４で膨張した冷媒を加熱する蒸発器である。第２熱交換器１０５は、第１熱交換器１０３が放熱器のときに蒸発器であり、第１熱交換器１０３が蒸発器のときに放熱器である。膨張機構１０４は、放熱器で冷却された冷媒を膨張させる機能を有し、典型的には膨張弁で構成されている。膨張機構１０４は、冷媒の膨張エネルギーを回収できる容積式の膨張機で構成されていてもよい。

圧縮機１０１は、密閉型圧縮機であり、密閉容器１、モータ２、ロータリ圧縮機構３及びシャフト４を備えている。モータ２及びロータリ圧縮機構３は、密閉容器１の中に配置されている。ロータリ圧縮機構３は、シャフト４によってモータ２に接続されている。圧縮機１０１は、シャフト４が鉛直方向に延びた、いわゆる縦置きタイプの圧縮機である。密閉容器１は、オイルを保持するとともに、圧縮された冷媒が吐出される内部空間２８を形成している。すなわち、圧縮機１０１は、いわゆる高圧シェル型の圧縮機である。ロータリ圧縮機構３は、シャフト４の軸受となる上軸受部材６を含む。ロータリ圧縮機構３の上軸受部材６によって密閉容器１に固定されている。内部空間２８は、上軸受部材６より上方に位置し、圧縮された冷媒が吐出される冷媒空間２８ａを含んでいる。また、内部空間２８は、上軸受部材６より下方に位置し、オイルをオイル溜りとして保持するためのオイル空間２８ｂを含む。ロータリ圧縮機構３の少なくとも一部は、オイル空間に形成されたオイル溜りに浸されている。これにより、ロータリ圧縮機構３の潤滑が行われる。冷媒空間２８ａ及びオイル空間２８ｂは、上軸受部材６に設けられた貫通孔（図示省略）によって互いに連通している。モータ２は、ロータ２ａとステータ２ｂとを有する。また、モータ２は、ロータリ圧縮機構３の上方に配置されており、オイル空間２８ｂに形成されたオイル溜りの液面より上方に位置している。ロータリ圧縮機構３は、容積式の流体機構であり、冷媒を圧縮するようにモータ２によって動かされる。

図２に示すように、ロータリ圧縮機構３は、吸入口２７、吐出口２９、圧縮室２５、圧縮室２５に開口しているバイパス吐出口１６及びバイパス吐出口１６を開閉するバイパス吐出弁３５を備えている。高容積モードで圧縮機１０１を運転するとき、吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の全量が圧縮室２５で圧縮され、吐出口２９を通じて密閉容器１の内部空間２８に吐出される。他方、低容積モードで圧縮機１０１を運転するとき、吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の一部がバイパス吐出弁３５を押し開いてバイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出される。高容積モードと低容積モードとを切り替えることによって、圧縮機１０１の吸入容積が変更される。

詳細には、低容積モードで圧縮機１０１を運転するとき、吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の一部が吸入圧力を維持しつつ（実質的に圧縮されることなく）、バイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出される。吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の残部が圧縮室２５で圧縮され、吐出口２９を通じて圧縮室２５から吐出される。バイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出された冷媒は、後述するように、吸入経路としての流路１０ｅに戻される。従って、圧縮機１０１によって不要な圧縮仕事が行われない。

バイパス吐出弁３５は、リード３６及び弁止め３７を含むリード弁で構成されている。リード３６及び弁止め３７は、ネジ、ボルト等の固定部品３８によってシリンダ５に固定されている。バイパス吐出弁３５は、リード３６の表面と裏面との間の圧力差によって開閉する。本明細書で説明するいくつかの吐出弁は、いずれも、リード弁で構成されうる。

また、ロータリ圧縮機構３は、シリンダ５、ピストン８、ベーン９及びバネ１０を備えている。シリンダ５の上部にはシリンダ５を閉じるように上軸受部材６が配置されている。また、シリンダ５の下部にはシリンダ５を閉じるように下軸受部材（図示省略）が配置されている。シャフト４の偏心部４ａに嵌め合わされたピストン８がシリンダ５の内部に配置されていることにより、シリンダ５とピストン８との間に圧縮室２５が形成されている。モータ２は、ロータ２ａがステータ２ｂとの相互作用により回転することによって、シャフト４を介してピストン８を駆動する。シリンダ５には、ベーン溝２４が形成されている。ベーン溝２４には、ピストン８の外周面に接する先端を有するベーン９が収納されている。バネ１０は、ベーン９をピストン８に向かって押すようにベーン溝２４に配置されている。シリンダ５とピストン８との間の圧縮室２５はベーン９によって仕切られ、これにより、吸入室２５ａ及び圧縮−吐出室２５ｂが形成されている。圧縮するべき冷媒は、流路１０ｆ及び吸入口２７を通じて圧縮室２５（吸入室２５ａ）に導かれる。圧縮された冷媒は、吐出口２９を通じて、圧縮室２５（圧縮−吐出室２５ｂ）から密閉容器１の内部空間２８に導かれる。吐出口２９には、図示しない吐出弁が設けられている。なお、ベーン９は、ピストン８に一体化されていてもよい。すなわち、ピストン８及びベーン９がいわゆるスイングピストンで構成されていてもよい。

本実施形態では、低容積モードでの吸入容積が高容積モードでの吸入容積の１／２となるようにバイパス吐出口１６の位置が定められている。ただし、バイパス吐出口１６の位置は限定されず、低容積モードで必要とされる吸入容積に応じて定められる。また、２以上のバイパス吐出口１６が設けられていてもよい。この場合、複数の吸入容積の中から選ばれる１つの吸入容積にて圧縮機１０１を運転できる。

図１に示すように、流路１０ａは、圧縮機１０１で圧縮された冷媒を圧縮機１０１から放熱器（第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５）に導く吐出経路を形成している。流路１０ｅ、アキュームレータ１０６及び流路１０ｆは、圧縮するべき冷媒を蒸発器（第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５）から圧縮室２５に導く吸入経路を形成している。

冷凍サイクル装置１００は、さらに、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２、高圧導入経路１１４、低圧導入経路１１６、逆止弁１２０及び制御装置１１７を備えている。

容積制御経路１１１は、圧縮機１０１のバイパス吐出口１６に接続されている。第２四方弁１１２は、内部空間２８の圧力及び圧縮機１０１の吸入圧力のいずれかを制御圧力として容積制御経路１１１に供給する流路切替部である。高圧導入経路１１４は、第２四方弁１１２に接続された一端部１１４ａと、内部空間２８に接続された他端部１１４ｂを有する。高圧導入経路１１４の他端部１１４ｂは、モータ２より下方で冷媒空間２８ａに開口している。低圧導入経路１１６は、第２四方弁１１２に接続された一端部１１６ａと、流路１０ｅに接続された他端部１１６ｂとを有する。

本実施形態では、１つの接続口が封鎖された第２四方弁１１２を流路切替部として使用している。しかし、内部空間２８の圧力及び圧縮機１０１の吸入圧力のいずれかを制御圧力として容積制御経路１１１に供給できる限りにおいて、流路切替部の構造は限定されない。低圧導入経路１１６の他端部は、アキュームレータ１０６に接続されていてもよいし、流路１０ｆに接続されていてもよい。

制御装置１１７は、冷凍サイクル装置１００の負荷に応じて圧縮機１０１の吸入容積が増加又は減少するように第２四方弁１１２を制御する。具体的に、制御装置１１７は、負荷が小さい場合には、容積制御経路１１１が低圧導入経路１１６に接続されるように第２四方弁１１２を制御し、負荷が大きい場合には、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４に接続されるように第２四方弁１１２を制御する。制御装置１１７は、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置等を含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されうる。制御装置１１７は、圧縮機１０１のモータ２を制御する駆動回路を含んでいてもよい。

次に、冷凍サイクル装置１００の運転を説明する。

圧縮機１０１のモータ２を始動すると、圧縮機１０１は、流路１０ｆ（吸入経路）を通じて低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮する。高圧のガス冷媒は、密閉容器１の内部空間２８に吐出され、密閉容器１の内部空間２８、流路１０ａ、第１四方弁１０２及び流路１０ｂを経て、第１熱交換器１０３（放熱器）へと導かれる。第１熱交換器１０３において、冷媒は冷却され、凝縮する。高圧の液冷媒は、第１熱交換器１０３から膨張機構１０４に導かれ、膨張機構１０４の働きによって減圧される。気液二相の冷媒は、膨張機構１０４から第２熱交換器１０５（蒸発器）に導かれ、第２熱交換器１０５で加熱され、蒸発する。ガス冷媒は、アキュームレータ１０６を通じて、圧縮機１０１に再び吸入される。

圧縮機１０１は、内部空間２８の圧力及び吸入圧力を利用して吸入容積を変更するように構成されている。第２四方弁１１２が図１に示す状態に維持されているとき、容積制御経路１１１には内部空間２８の圧力が供給される。この場合、バイパス吐出弁３５は閉じられるので、圧縮機１０１は相対的に大きい吸入容積で運転される（高容積モード）。

冷凍サイクル装置１００の負荷が減少すると、インバータによって圧縮機１０１のモータ２の回転数が減らされる。これにより、冷凍サイクル装置１００の能力が減少し、効率的な運転が行われる。しかし、負荷がさらに減少すると、モータ２の回転数が下限値に到達し、それ以上の能力追従が困難になる。

より低い能力での運転が必要な場合、制御装置１１７は、第２四方弁１１２を図１に示す状態から図３に示す状態へと切り替える。すると、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４から切り離され、低圧導入経路１１６に接続される。その結果、容積制御経路１１１には圧縮機１０１の吸入圧力が供給される。バイパス吐出弁３５には、圧縮機１０１の吸入圧力が作用する。この場合、圧縮室２５の容積減少時に圧縮室２５内の冷媒がピストン８によって押しのけられることに伴い、バイパス吐出弁３５が開く。バイパス吐出弁３５が開いてバイパス吐出口１６と圧縮室２５とが連通している期間において、圧縮室２５に吸入された冷媒は、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２及び低圧導入経路１１６を通じて、流路１０ｅに戻される。すなわち、圧縮機１０１は相対的に小さい吸入容積で運転される（低容積モード）。

圧縮機１０１の回転数が一定であると仮定すると、低容積モードでの圧縮機１０１からの冷媒吐出量は、高容積モードでの冷媒吐出量よりも少ない。従って、運転モードを高容積モードと低容積モードとの間で切り替えることによって、能力追従可能な範囲、特に下限値が拡大する。

次に、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１００を図４に示した冷凍サイクル装置４００と対比しつつ、本実施形態の冷凍サイクル装置１００の作用及び効果について説明する。

冷凍サイクル装置４００は、高圧導入経路１１４の他端１１４ｂが流路１０ａ（吐出経路）に接続されている構成を除いて、冷凍サイクル装置１００と同様に構成されている。図４は、高容積モードであるときの冷凍サイクル装置４００を示している。

図１又は図４に示す高容積モードにおいて、圧縮機１０１からの冷媒の吐出圧力と圧縮機１０１への冷媒の吸入圧力の差が小さい場合を考える。この場合、圧縮室２５の冷媒圧縮過程において、ピストン８がバイパス吐出口１６を通過する前に圧縮室２５の内部圧力が内部空間２８の圧力、又は、圧縮機１０１の吐出圧力に達する可能性がある。さらに、過圧縮現象によって圧縮室２５の内部圧力がこれらの圧力を超えると、バイパス吐出弁３５が開いて、オイルを含んだ冷媒がバイパス吐出口１６から容積制御回路１１１に流出する。

冷凍サイクル装置４００においては、容積制御回路１１１に流出したオイルを含んだ冷媒が、高圧導入経路１１４を介して流路１０ａ（吐出流路）に導かれる。そのため、冷媒回路を循環するオイル量が増加する。オイルを含んだ冷媒は冷凍サイクル装置４００の熱交換器にも流入する。冷媒に含まれるオイルは、熱交換器の伝熱特性を低下させる。

これに対し、冷凍サイクル装置１００の高圧導入経路１１４の他端部１１４ｂはモータ２の下方で冷媒空間２８ａに開口している。そのため、バイパス吐出口１６より流出したオイルを含む冷媒は、密閉容器１の内部空間２８に戻る。本実施形態においては、バイパス吐出口１６より流出したオイルを含む冷媒は、内部空間２８のうち冷媒空間２８ａに流入する。冷媒空間２８ａでは、シャフト４に固定されたモータ２の回転運動により冷媒の旋回流が形成されている。これにより、高圧導入経路１１４から内部空間２８に戻ったオイルを含む冷媒は旋回運動を行う。この際に、冷媒とオイルには重力及び旋回運動に起因する遠心力が働く。気体状態である冷媒よりも密度の大きい液体状態のオイルは、旋回流の回転軸（シャフト４の回転軸）から離れる方向及び重力方向に、気体状態である冷媒に対する運動量を有する。これにより、オイルと気体状態の冷媒とが分離される。そのため、圧縮機１０１から吐出経路１０ａに吐出された冷媒に含まれるオイルを減少させることができる。このように、冷凍サイクル装置１００は、高容積モードにおいて、冷媒回路への過剰なオイル吐出を抑制し、冷凍サイクル装置１００の効率を低下させることがなく、高い機器効率を実現できる。

（変形例）
図５に示すように、実施形態２に係る冷凍サイクル装置３００は、高圧導入経路１１４の他端１１４ｂが、オイル空間２８ｂに開口している点で実施形態１と相違する。実施形態２の実施形態１と共通する部分には実施形態１と同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

図５は、高容積モードで運転される場合の冷凍サイクル装置３００を示している。冷凍サイクル装置３００も、冷凍サイクル装置１００と同様の理由で、オイルを含んだ冷媒がバイパス吐出口１６から容積制御回路１１１に流出する可能性がある。冷凍サイクル装置３００においては、容積制御回路１１１に流出したオイルを含んだ冷媒は、オイル空間２８ｂに流入する。オイル空間２８ｂは冷媒空間２８ａと連通している。オイル空間２８ｂに流入したオイルを含んだ冷媒は気体状態であるので、オイル空間２８ｂに流入したオイルを含んだ冷媒は、オイル空間２８ｂを上昇し、冷媒空間２８ａへ流入する。冷媒空間２８ａに流入したオイルを含んだ冷媒は、実施形態１と同様に旋回運動に起因する遠心力及び重力の作用を受けて、液体状態のオイルと気体状態の冷媒に分離される。

そのため、圧縮機１０１から吐出経路１０ａに吐出された冷媒に含まれるオイルを減少させることができる。これにより、高容積モードにおいて、冷凍サイクル装置３００は、冷媒回路への過剰なオイル吐出を抑制し、冷凍サイクル装置３００の効率を低下させることがなく、高い機器効率を実現できる。

本発明の冷凍サイクル装置は、空調機、冷凍機、暖房機、給湯機等に有用である。

１ 密閉容器
２ モータ
３ ロータリ圧縮機構
４ シャフト
５ シリンダ
６ 上軸受部材
８ ピストン
１０ａ〜１０ｆ 流路（吸入経路、吐出経路）
１６ バイパス吐出口
２５ 圧縮室
２７ 吸入口
２８ 内部空間
２８ａ 冷媒空間
２８ｂ オイル空間
２９ 吐出口
３５ バイパス吐出弁
１００，３００，４００，６００ 冷凍サイクル装置
１０１ 圧縮機
１０３ 第１熱交換器
１０４ 膨張機構
１０５ 第２熱交換器
１１２ 第２四方弁（流路切替部）
１０１ 容積制御圧縮機
１１１ 容積制御経路
１１４ 高圧導入経路
１１４ａ 高圧導入経路の一端部
１１４ｂ 高圧導入経路の他端部
１１６ 低圧導入経路
１１６ａ 低圧導入経路の一端部
１１６ｂ 低圧導入経路の他端部
１１７ 制御装置

Claims (4)

1. （ｉ）圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成されたロータリ圧縮機構と、（ｉｉ）前記ロータリ圧縮機構より上方に配置され、前記ロータリ圧縮機構を駆動するモータと、（ｉｉｉ）オイルを保持するとともに圧縮された冷媒が吐出される内部空間を有し、前記ロータリ圧縮機構及び前記モータを収容している密閉容器と、を有する容積制御圧縮機と、
   前記容積制御圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
   前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
   前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
   圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
   前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
   前記内部空間の圧力及び前記容積制御圧縮機の吸入圧力のいずれかを制御圧力として前記容積制御経路に供給する流路切替部と、
   前記流路切替部に接続された一端部と、前記吸入経路に接続された他端部とを有する低圧導入経路と、
   前記流路切替部に接続された一端部と、前記内部空間に接続された他端部とを有する高圧導入経路と、
   当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路が前記高圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御する制御装置と、を備え、
   前記高圧導入経路の前記他端部が前記モータより下方で前記内部空間に開口している、冷凍サイクル装置。
2. 前記ロータリ圧縮機構が、吸入口及び吐出口をさらに有し、
   前記負荷が小さい場合には、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の一部が前記吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出され、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の残部が前記圧縮室で圧縮されて前記吐出口を通じて前記圧縮室から吐出される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記容積制御圧縮機が、前記ロータリ圧縮機構と前記モータとを接続するシャフトをさらに備え、
   前記ロータリ圧縮機構は、前記ロータリ圧縮機構を前記密閉容器に固定し、前記シャフトを支持する軸受部材をさらに有し、
   前記内部空間は、前記軸受部材より上方に位置し圧縮された冷媒が吐出される冷媒空間と、前記軸受部材より下方に位置し前記オイルを保持するオイル空間と、を含み、
   前記高圧導入経路の前記他端部が前記モータよりも下方で前記冷媒空間に開口している、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記容積制御圧縮機が、前記ロータリ圧縮機構と前記モータとを接続するシャフトをさらに備え、
   前記ロータリ圧縮機構は、前記ロータリ圧縮機構を前記密閉容器に固定し、前記シャフトを支持する軸受部材をさらに有し、
   前記内部空間は、前記軸受部材より上方に位置し圧縮された冷媒が吐出される冷媒空間と、前記軸受部材より下方に位置し前記オイルを保持するオイル空間と、を含み、
   前記高圧導入経路の前記他端部が前記オイル空間に開口している、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。

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