以下、本発明の実施形態を図面に基づい� ��詳細に説明する。

 《発明の実施形態1》
 本発明に係る冷凍装置は、室内の冷房や暖� ��が可能な空気調和装置(10)を構成するもので ある。図1に示すように、空気調和装置(10)は� ��1台の室外ユニット(20)と3台の室内ユニット( 50a,50b,50c)とを備えている。なお、室内ユニッ ト(50a,50b,50c)の台数は単なる一例であり、こ� �に限るものではない。

 空気調和装置(10)は、冷媒回路(11)を備えて� �る。この冷媒回路(11)は、二酸化炭素(CO ₂ )が冷媒として充填された閉回路である。冷� �回路(11)は、1つの室外回路(12)と、3つの室内� ��路(15a,15b,15c)とを備えている。これらの室内 回路(15a,15b,15c)は、第1連絡管(16)及び第2連絡� �(17)によって室外回路(12)に並列に接続されて いる。具体的に、第1連絡管(16)は、一端が室� ��回路(12)の第1閉鎖弁(18)に接続され、他端が3 方に分岐して各室内回路(15a,15b,15c)の液側端� �接続されている。第2連絡管(17)は、一端が室 外回路(12)の第2閉鎖弁(19)に接続され、他端が 3方に分岐して各室内回路(15a,15b,15c)のガス側� ��に接続されている。

 各室内回路(15a,15b,15c)は、各室内ユニット (50a,50b,50c)に1つずつ収容されている。各室内� ��路(15a,15b,15c)には、そのガス側端から液側端 へ向かって順に、室内熱交換器(51a,51b,51c)と� �室内膨張弁(52a,52b,52c)とが設けられている。� ��室内ユニット(50a,50b,50c)には、各室内熱交換 器(51a,51b,51c)に室内空気を送るための室内フ� �ンが設けられている(図示省略)。

 各室内熱交換器(51a,51b,51c)は、クロスフィ ン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器を 構成している。各室内熱交換器(51a,51b,51c)へ� �、室内ファンによって室内空気が供給され� �。各室内熱交換器(51a,51b,51c)では、室内空気� ��冷媒との間で熱交換が行われる。また、各� ��内膨張弁(52a,52b,52c)は、開度可変の電子膨張 弁によって構成されている。

 室外回路(12)は、室外ユニット(20)に収容� �れている。室外回路(12)には、圧縮・膨張ユ� ��ット(30)、室外熱交換器(21)、油分離器(22)、� ��外膨張弁(23)、内部熱交換器(24)、ブリッジ� �路(25)、及び四路切換弁(26)が設けられている 。室外ユニット(20)には、室外熱交換器(21)に� ��外空気を送るための室外ファンが設けられ� ��いる(図示省略)。

 圧縮・膨張ユニット(30)は、縦長で円筒形の 密閉容器であるケーシング(31)を備えている� �ケーシング(31)内には、圧縮機(32)と膨張機(33 )と電動機(34)とが収容されている。ケーシン� ��(31)内では、圧縮機(32)と電動機(34)と膨張機( 33)とが下から上へ向かって順に配置され、1� �の駆動軸(35)によって互いに連結されている
 圧縮機(32)及び膨張機(33)は、何れも容積型� �流体機械(揺動ピストン型のロータリ流体機� ��、ローリングピストン型のロータリ流体機� ��、スクロール流体機械等)によって構成され ている。圧縮機(32)は、吸入した冷媒(CO ₂ )をその臨界圧力以上にまで圧縮する。膨張� �(33)は、流入した冷媒(CO ₂ )を膨張させて動力(膨張動力)を回収する。圧 縮機(32)は、膨張機(33)で回収された動力と、� ��電状態の電動機(34)で発生する動力との両方 によって回転駆動される。電動機(34)には、� �外のインバータから所定周波数の交流電力� �供給される。圧縮機(32)は、電動機(34)へ供給 される電力の周波数を変更することで、その 容量が可変に構成されている。圧縮機(32)と� �張機(33)とは、常に同じ回転速度で回転する� ��

 ケーシング(31)の底部には、圧縮機(32)や� �張機(33)の各摺動部を潤滑するための油(冷凍 機油)が溜まり込んでいる。本実施形態では� �この油としてポリアルキレングリコールが� �いられている。しかしながら、この冷凍機� �は、少なくとも-20℃以上の温度域で冷媒と� �離可能で、且つその温度域で冷媒よりも密� �が大きくなるものであれば他のものであっ� �も良い。具体的に、この油としては、ポリ� �ニルエーテル、ポリオールエステル、ポリ� �ーボネート、アルキルベンゼン等が挙げら� �る。

 駆動軸(35)の下端には、ケーシング(31)の� �部に溜まった油を汲み上げるための油ポン� �(36)が設けられている。油ポンプ(36)は、駆動 軸(35)と共に回転し、遠心力によって油を汲� �上げる遠心式のポンプを構成している。油� �ンプ(36)によって汲み上げられた油は、駆動� ��(35)の油通路(図示省略)を経由して、圧縮機( 32)や膨張機(33)へ供給される。圧縮機(32)や膨� ��機(33)へ供給された各油は、各摺動部の潤滑 に利用され、その後に冷媒と共に冷媒回路(11 )へ流出する。

 室外熱交換器(21)は、クロスフィン型のフ ィン・アンド・チューブ熱交換器として構成 されている。室外熱交換器(21)へは、室外フ� �ンによって室外空気が供給される。室外熱� �換器(21)では、室外空気と冷媒との間で熱交� ��が行われる。室外熱交換器(21)は、一端が四 路切換弁(26)の第3のポートに接続され、他端� ��室外膨張弁(23)を介してブリッジ回路(25)に� �続されている。室外膨張弁(23)は、開度可変� ��電子膨張弁で構成されている。

 油分離器(22)は、膨張機(33)から流出した� �液二相冷媒から油を分離するためのもので� �る。油分離器(22)は、縦長で円筒状の密閉容� ��である。具体的に、油分離器(22)は、筒状の 周壁部(22a)と、周壁部(22a)の下端を閉塞する� �壁部(22b)と、周壁部(22a)の上端を閉塞する頂� ��部(22c)とが一体に形成されて構成されてい� �。

 油分離器(22)の周壁部(22a)には、流入管(41) が接続されている。流入管(41)は、一端が周� �部(22a)を接線方向に貫通して油分離器(22)の� �部に開口している。流入管(41)の一端の開口� ��、水平方向を向いている。また、流入管(41) の一端の開口高さは、油分離器(22)のやや頂� �部(22c)側寄りに位置している。流入管(41)の� �端は、膨張機(33)の流出口と繋がっている。

 油分離器(22)の底壁部(22b)には、流出管(42) が接続されている。流出管(42)は、一端が底� �部(22b)を鉛直方向に貫通して油分離器(22)の� �部に開口している。流出管(42)の一端の開口� ��、鉛直上方を向いている。また、流出管(42) の一端の開口高さは、流入管(41)の一端より� �下側に位置している。流出管(42)の他端は、� ��部熱交換器(24)を介してブリッジ回路(25)と� �がっている。

 油分離器(22)の底壁部(22b)には、油送り通� ��としての油送り管(43)も接続されている。油 送り管(43)は、一端が底壁部(22b)に開口し、油 分離器(22)の内部に臨んでいる。油送り管(43)� ��一端の開口高さは、流出管(42)の一端よりも 下側に位置し、底壁部(22b)の内面(底面)と略� �致している。油送り管(43)の他端は、圧縮機( 32)の吸入側と繋がっている。

 油分離器(22)の頂壁部(22c)には、ガスイン� ��ェクション通路としてのガスインジェクシ� ��ン管(44)が接続されている。ガスインジェク ション管(44)は、一端が頂壁部(22c)に開口し、 油分離器(22)の内部に臨んでいる。ガスイン� �ェクション管(44)の一端の開口高さは、流入� ��(41)の一端よりも上側に位置し、頂壁部(22c)� ��内面(天面)と略一致している。ガスインジ� �クション管(44)の他端は、内部熱交換器(24)を 介して圧縮機(32)の吸入側と繋がっている。� �た、ガスインジェクション管(44)には、ガス� ��量調節機構としてのガスインジェクション� ��(44a)が、内部熱交換器(24)の流入側に設けら� ��ている。ガスインジェクション弁(44a)は、� �度が可変の電子膨張弁によって構成されて� �る。

 油分離器(22)は、膨張機(33)を流出した気� �二相冷媒から油を分離すると同時に、気液� �相冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するよ� �に構成されている。つまり、油分離器(22)へ� ��入した気液二相冷媒中には、密度が大きい� ��のから順に、油(冷凍機油)、液冷媒、ガス� �媒が混在している。このため、油分離器(22)� ��は、最も密度が大きい油が底部に溜まり込� ��で油溜まり(40b)を形成し、最も密度が小さ� �ガス冷媒が頂部に溜まり込んでガス溜まり(4 0c)を形成する。更に、油分離器(22)では、油� �まり(40b)とガス溜まり(40c)の間に、液冷媒が� ��まり込んで液溜まり(40a)を形成する。油分� �器(22)では、原則として、流出管(42)が液溜ま り(40a)に臨み、油送り管(43)が油溜まり(40b)に� ��み、流入管(41)及びガスインジェクション管 (44)がガス溜まり(40c)に臨んでいる。

 内部熱交換器(24)は、流出管(42)とガスイ� �ジェクション管(44)とに跨るように設けられ� ��いる。内部熱交換器(24)は、流出管(42)の途� �に形成される放熱部(24a)と、ガスインジェク ション管(44)の途中に形成される吸熱部(24b)と を有している。内部熱交換器(24)は、放熱部(2 4a)を流通する液冷媒と、吸熱部(24b)を流通す� ��ガス冷媒とを熱交換させる。

 ブリッジ回路(25)は、4つの逆止弁(CV-1~CV-4) をブリッジ状に接続したものである。このブ リッジ回路(25)における第1逆止弁(CV-1)及び第4 逆止弁(CV-4)の流入側には、流出管(42)が接続� �れている。第2逆止弁(CV-2)及び第3逆止弁(CV-3) の流出側は、膨張機(33)の流入側に接続され� �いる。第1逆止弁(CV-1)の流出側及び第2逆止弁 (CV-2)の流入側は、第1閉鎖弁(18)に接続されて� ��る。第3逆止弁(CV-3)の流入側及び第4逆止弁(C V-4)の流出側は、室外膨張弁(23)に接続されて� ��る。各逆止弁(CV-1,CV-2,CV-3,CV-4)は、図1に矢印 で示す方向への冷媒の流通のみを許容し、こ れとは逆の方向への冷媒の流通を禁止してい る。

 四路切換弁(26)の第1のポートは、圧縮機(3 2)の吸入側に接続されている。第2のポートは 、第2閉鎖弁(19)に接続されている。第3のポー トは、室外熱交換器(44)に接続されている。� �4のポートは、圧縮機(32)の吐出側に接続され ている。四路切換弁(26)は、第1のポートと第2 のポートとを連通させると同時に第3のポー� �と第4のポートとを連通させる状態(図1に実� �で示す第1状態)と、第1のポートと第3のポー� ��とが連通させると同時に第2のポートと第4� �ポートとを連通させる状態(図1に破線で示す 第2状態)とが切り換え可能に構成されている� ��

 図2に示すように、本実施形態の空気調和 装置(10)は、開閉弁(70)と、2つのフロートスイ ッチ(71,72)と、制御部(80)とを備えている。開� ��弁(70)は、油送り管(43)に設けられている。� �閉弁(70)は、油送り管(43)の開度を調節するた めの開度調節機構を構成している。具体的に 、開閉弁(70)は、開閉自在な電磁弁で構成さ� �ている。つまり、開閉弁(70)は、油送り管(43) を開放する状態と、閉鎖する状態とに切換可 能となっている。また、開放状態の開閉弁(70 )は、油送り管(43)よりも流路面積が小さくな� ��ており、通過する流体を絞り込んで抵抗を� ��与するように構成されている。つまり、開� ��弁(70)は、油送り管(43)を流れる流体を減圧� �る減圧機構を兼ねている。

 2つのフロートスイッチ(71,72)は、油分離� �(22)の内部に設けられている。各フロートス� ��ッチ(71,72)は、油分離器(22)内の油面高さを� �知する油面検知手段であって、ひいては油� �離器(22)内の油量を検出する油量検出手段を� ��成している。具体的には、油分離器(22)には 、底壁部(22b)寄りに下限フロートスイッチ(71) が設けられ、下限フロートスイッチ(71)の上� �に上限フロートスイッチ(72)が設けられてい� ��。各フロートスイッチ(71,72)は、縦長の筒状 のガイド部(71a,72a)と、各ガイド部(71a,72a)の内 部に保持される球状のフロート部(71b,72b)とを 有している。各ガイド部(71a,72a)内には、フロ ート部(71b,72b)が鉛直方向に変位自在に保持さ れている。また、各フロート部(71b,72b)は、油 分離器(22)内の油よりも密度が小さく、且つ� �冷媒よりも密度が大きくなるように構成さ� �ている。つまり、各フロート部(71b,72b)は、� �分離器(22)内において、油中では浮遊するが� ��冷媒中では浮遊しない。

 下限フロートスイッチ(71)は、油分離器(22 )内の油面高さが下限レベルLよりも低くなっ� ��いるか否かを検知するものである。下限レ� ��ルLは、油分離器(22)の底面より僅かに高い� �置に設定されている。上限フロートスイッ� �(72)は、油分離器(22)の油面高さが上限レベル Hより高くなっているか否かを検知するもの� �ある。上限レベルHは、下限レベルLよりも高 く、且つ流出管(42)の開口高さ以下の位置に� �定されている。本実施形態では、下限レベ� �Lと、流出管(42)の開口高さとがほぼ一致して いる。

 制御部(80)は、下限フロートスイッチ(71)� �び上限フロートスイッチ(72)の検知信号を入� ��し、この検知信号に応じて開閉弁(70)の開閉 制御を行うものである。開閉弁(70)と下限フ� �ートスイッチ(71)と制御部(80)とは、油分離器 (22)内の液冷媒が油送り管(43)を通じて圧縮機( 32)へ吸入されるのを防ぐために、油送り管(43 )を流通する流体の流量を制限する冷媒流通� �限手段を構成している。また、開閉弁(70)と� ��限フロートスイッチ(72)と制御部(80)とは、� �分離器(22)内の油が、流出管(42)を流通するの を制限する油流通制限手段を構成している。 このような制御部(80)による油送り管(43)の開� ��制御動作の詳細は後述する。

  -運転動作-
 空気調和装置(10)の運転動作について説明す る。空気調和装置(10)は、室内を冷房する冷� �運転と、室内を暖房する暖房運転とが可能� �なっている。

 《暖房運転》
 暖房運転時には、四路切換弁(26)が図1の破� �で示す状態に設定される。暖房運転では、� �室内膨張弁(52a,52b,52c)の開度が個別に調節さ� ��、室外膨張弁(23)の開度も適宜調節される。 また、油送り管(43)の開閉弁(70)は原則として� ��放状態となり、ガスインジェクション弁(44a )の開度が適宜調節される。このような状態� �電動機(34)が通電されると、圧縮機(32)が駆動 され、冷媒回路(11)で冷媒が循環する。その� �果、暖房運転では、各室内熱交換器(51a,51b,51 c)が放熱器として機能し、室外熱交換器(21)が 蒸発器として機能する冷凍サイクルが行われ る。

 具体的に、圧縮機(32)からは、臨界圧力よ りも高圧となった冷媒が吐出される。この高 圧の冷媒は、第2連絡管(17)を経て各室内回路( 15a,15b,15c)へ分流する。各室内回路(15a,15b,15c)� �流入した冷媒は、各室内熱交換器(51a,51b,51c)� ��それぞれ流れる。各室内熱交換器(51a,51b,51c) では、冷媒が室内空気へ放熱し、これにより 室内の暖房が行われる。なお、各室内回路(15 a,15b,15c)では、各室内膨張弁(52a,52b,52c)の開度� ��応じて、各室内熱交換器(51a,51b,51c)の暖房能 力が個別に調節される。各室内熱交換器(51a,5 1b,51c)で放熱した冷媒は、第1連絡管(16)で合流 して室外回路(12)へ流入する。

 室外回路(12)へ流入した冷媒は、膨張機(33 )で中間圧まで減圧される。この際、膨張機(3 3)の膨張動力が駆動軸(35)の回転動力として回 収される。膨張機(33)で減圧された冷媒は、� �液二相状態で流入管(41)を流れ、油分離器(22) 内へ流入する。この際、油分離器(22)へは、� �張機(33)の各摺動部の潤滑に利用された油も� ��入する。

 油分離器(22)では、油を含む気液二相冷媒 が周壁部(22a)の内周面に沿うように旋回する� ��その結果、冷媒中から油が分離されると共� ��、気液二相冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分� ��される。その結果、油が油溜まり(40b)に、� �冷媒が液溜まり(40a)に、ガス冷媒がガス溜ま り(40c)にそれぞれ貯留される。

 油分離器(22)の液溜まり(40a)の液冷媒は、� ��出管(42)へ流出して内部熱交換器(24)を流れ� �。一方、油分離器(22)のガス溜まり(40c)のガ� �冷媒は、ガスインジェクション管(44)へ流出� ��る。このガス冷媒は、ガスインジェクショ� ��弁(44a)を通過する際に減圧され、内部熱交� �器(24)を流れる。内部熱交換器(24)では、放熱 部(24a)を流れる液冷媒と、吸熱部(24b)を流れ� �ガス冷媒との間で熱交換が行われる。その� �果、放熱部(24a)の液冷媒は、吸熱部(24b)のガ� ��冷媒へ熱を付与して過冷却される。過冷却� ��れた液冷媒は、室外膨張弁(23)を通過する際 に低圧まで減圧されてから、室外熱交換器(21 )へ流入する。室外熱交換器(21)では、冷媒が� ��外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換� ��(21)で蒸発した冷媒は、ガスインジェクショ ン管(44)を流出したガス冷媒と混合されて、� �縮機(32)へ吸入される。

 一方、油分離器(22)の油溜まり(40b)に溜ま� ��た油は、油送り管(43)へ流入する。この油は 、開放状態の開閉弁(70)を通過する際に低圧� �で減圧されてから圧縮機(32)へ吸入される。� ��縮機(32)へ吸入された油は、圧縮機(32)や膨� �機(33)の各摺動部の潤滑に利用される。

 《冷房運転》
 冷房運転時には、四路切換弁(26)が図1の実� �で示す状態に設定される。冷房運転では、� �室内膨張弁(52a,52b,52c)の開度が個別に調節さ� ��、室外膨張弁(23)が全開状態となる。また、 油送り管(43)の開閉弁(70)は原則として開放状� ��となり、ガスインジェクション弁(44a)の開� �が適宜調節される。このような状態で電動� �(34)が通電されると、圧縮機(32)が駆動され、 冷媒回路(11)で冷媒が循環する。その結果、� �房運転では、各室内熱交換器(51a,51b,51c)が蒸� ��器として機能し、室外熱交換器(21)が放熱器 として機能する冷凍サイクルが行われる。

 具体的に、圧縮機(32)からは、臨界圧力よ りも高圧となった冷媒が吐出される。この高 圧の冷媒は、室外熱交換器(21)で放熱し、膨� �機(33)で中間圧まで減圧された後、油分離器( 22)へ流入する。油分離器(22)では、油を含む� �液二相冷媒が、油と液冷媒とガス冷媒とに� �離される。

 油分離器(22)から流出管(42)へ流出した冷� �は、内部熱交換器(24)の放熱部(24a)を流れる� �一方、油分離器(22)からガスインジェクショ� ��管(44)へ流出した冷媒は、ガスインジェクシ ョン弁(44a)で減圧された後、内部熱交換器(24) の吸熱部(24b)を流れる。内部熱交換器(24)では 、放熱部(24a)の液冷媒が吸熱部(24b)のガス冷� �へ放熱して過冷却される。過冷却後の液冷� �は、第1連絡管(16)を経て各室内回路(15a,15b,15c )へ分流する。

 ここで、このように内部熱交換器(24)で液 冷媒を過冷却すると、第1連絡管(16)から各室� ��膨張弁(52a,52b,52c)までの冷媒経路において、 液冷媒が気液二相状態に変化してしまうのを 抑制できる。即ち、このような冷媒経路の圧 力損失が比較的大きい場合には、液冷媒が減 圧されて気液二相状態となり易いが、充分に 過冷却された液冷媒であれば、減圧されても 気液二相状態となりにくい。その結果、例え ば液冷媒が気液二相状態に変化してしまう場 合には、各室内ユニット(50a,50b,50c)へ供給さ� �る液冷媒が偏流してしまうことがあるが、� �実施形態の各室内ユニット(50a,50b,50c)へは、� ��冷媒が均等に供給されることになる。

 各室内回路(15a,15b,15c)へ供給された液冷媒 は、各室内膨張弁(52a,52b,52c)を通過する際に� �圧される。この際、各室内膨張弁(52a,52b,52c)� ��通過する冷媒は液単相状態であるので、気� ��二相状態である場合と比較して、各室内膨� ��弁(52a,52b,52c)での冷媒の通過音が小さくなる 。各室内膨張弁(52a,52b,52c)で低圧まで減圧さ� �た冷媒は、各室内熱交換器(51a,51b,51c)を流れ� ��。各室内熱交換器(51a,51b,51c)では、冷媒が室 内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室 内空気が冷却されて室内の冷房が行われる。 各室内熱交換器(51a,51b,51c)で蒸発した冷媒は� �ガスインジェクション管(44)を流出したガス� ��媒と混合されて、圧縮機(32)へ吸入される。

 一方、油分離器(22)の油溜まり(40b)に溜ま� ��た油は、油送り管(43)へ流入する。この油は 、開放状態の開閉弁(70)を通過する際に低圧� �で減圧されてから圧縮機(32)へ吸入される。� ��縮機(32)へ吸入された油は、圧縮機(32)や膨� �機(33)の各摺動部の潤滑に利用される。

  -油送り管の開度制御動作-
 上述のように、空気調和装置(10)の暖房運転 や冷房運転では、油分離器(22)の底部に溜ま� �た油を圧縮機(32)の吸入側へ送るようにして� ��る。ところが、油分離器(22)に溜まり込む油 の量は、圧縮・膨張ユニット(30)の出力周波� �等の各種の運転条件に応じて変動する。こ� �ような油分離器(22)内の油量の変動に伴い、� ��面高さが低くなり過ぎると、油分離器(22)内 の液冷媒が油送り管(43)を通じて圧縮機(32)の� ��入側へ送られることがある。その結果、例� ��ば冷房運転時において、蒸発器となる各室� ��熱交換器(51a,51b,51c)へ供給される液冷媒の量 が減少してしまい、各室内ユニット(50a,50b,50c )の冷房能力が低下してしまう虞がある。ま� �、圧縮機(32)に液冷媒が吸入されることで、� ��わゆる液圧縮(液バック)現象が生じ、圧縮� �(32)が損傷してしまう虞もある。

 一方、油分離器(22)内の油面高さが高くな り過ぎると、油分離器(22)内の油が流出管(42)� ��流入してしまうこともある。その結果、例� ��ば冷房運転時において、蒸発器となる各室� ��熱交換器(51a,51b,51c)の伝熱管に油が付着し、 各室内熱交換器(51a,51b,51c)の伝熱性能が低下� �てしまうこともある。従って、このような� �合にも各室内ユニット(50a,50b,50c)の冷房能力� ��低下してしまう虞がある。そこで、本実施� ��態の空気調和装置(10)では、このような不具 合を解消すべく、以下のような油送り管(43)� �開度制御動作を行うようにしている。

 例えば冷房運転において、図3(A)に示すよ うに、油分離器(22)内の油面高さが下限レベ� �Lを下回るとする。この場合、下限フロート� ��イッチ(71)のフロート部(71b)が、油面ととも� ��下限レベルLの下側に変位する。その結果、 下限フロートスイッチ(71)からは、制御部(80)� ��検知信号が出力される。制御部(80)に検知信 号が入力されると、制御部(80)は開閉弁(70)を� ��鎖状態とする。その結果、油分離器(22)内の 油面高さが低すぎる状態であっても、液冷媒 が油送り管(43)を通じて圧縮機(32)へ送られて� ��まうことが、閉鎖状態の開閉弁(70)によって 阻止される。

 この状態で冷房運転が継続して行われる� ��、油分離器(22)内の油面高さが徐々に上がっ ていく。ここで、開閉弁(70)が閉鎖されてか� �油面高さが下限レベルLより高くなっても、� ��閉弁(70)の閉鎖状態は保持される。この状態 から更に油面高さが高くなり、図3(B)に示す� �うに、油面高さが上限レベルHを越えるとす� ��。この場合、上限フロートスイッチ(72)のフ ロート部(72b)が、油面とともに上限レベルHの 上側に変位する。その結果、上限フロートス イッチ(72)からは、制御部(80)へ検知信号が出� ��される。制御部(80)に検知信号が入力される と、制御部(80)は開閉弁(70)を開放状態とする� ��その結果、油分離器(22)内の油は、油送り管 (43)を通じて圧縮機(32)へ送られ、油面高さが� ��び低下していく。このため、流出管(42)へ油 が流入してしまうことが未然に回避されるの で、各室内熱交換器(51aw,51b,51c)へは液冷媒だ� ��が供給されることになる。

  -実施形態1の効果-
 上記実施形態1では、油分離器(22)内の液冷� �が油送り通路(43)を流通するのを冷媒流通制� ��手段によって制限するようにしている。具� ��的には、上記実施形態1では、油分離器(22)� �の油面高さが所定の下限レベルLより低くな� ��と、開閉弁(70)を開放状態としている。その 結果、上記実施形態1によれば、油分離器(22)� ��の油面高さが低くなり液冷媒が油送り管(43) に流入し易い条件下において、液冷媒が油送 り管(43)を流通するのを速やかに回避するこ� �ができる。従って、液冷媒が油送り管(43)を� ��じて圧縮機(32)に吸入されてしまうことを未 然に回避できる。このようにすると、油分離 器(22)からは、例えば冷房運転時の室内熱交� �器(51a,51b,51c)へ充分な量の液冷媒を供給する� ��とができる。その結果、室内熱交換器(51a,51 b,51c)の冷房能力を充分確保することができる 。また、圧縮機(32)へ液冷媒が吸入されてし� �うことを回避することで、いわゆる液圧縮� �象(液バック現象)による圧縮機(32)の損傷を� �止することができる。

 また、上記実施形態1では、油分離器(22)� �の油面高さが所定の上限レベルHより高くな� ��と、開閉弁(70)を開放状態としている。つま り、上記実施形態1では、油分離器(22)内の油� ��高さが高くなり分離後の油が流出管(42)へ流 入し易い条件下において、油送り管(43)にお� �る油の流通を許容するようにしている。従� �て、上記実施形態1によれば、このような状� ��から速やかに油分離器(22)内の油面高さを低 くできるので、分離後の油が流出管(42)に流� �してしまうのを未然に回避できる。その結� �、分離後の油が、例えば冷房運転時の室内� �交換器(51a,51b,51c)の伝熱管に付着することを� ��止でき、このような油の付着に起因して室� ��熱交換器(51a,51b,51c)の伝熱性能が低下してし まうのも防止できる。

 更に、上記実施形態1では、油分離器(22)� �で気液二相冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分� �し、分離後の液単相冷媒を冷房運転時の室� �熱交換器(51a,51b,51c)へ供給するようにしてい� ��。このため、室内熱交換器(51a,51b,51c)の冷房 能力の向上を図ることができる。

 ここで、分離後のガス冷媒は、ガスイン� ��ェクション管(44)を通じて圧縮機(32)の吸入� �に送られるので、油分離器(22)内にガス冷媒� ��溜まりすぎることがない。その結果、油分� ��器(22)内での気液分離能力を充分確保できる 。また、油分離器(22)にガスインジェクショ� �管(44)を繋ぐと、油分離器(22)内の圧力を低下 させることができる。その結果、膨張機(33)� �流入側の圧力と、流出側の圧力(油分離器の� ��圧)との間の差圧が大きくなるので、膨張機 (33)で回収できる動力を増大できる。また、� �スインジェクション管(44)にガスインジェク� ��ョン弁(44a)を設けるようにしたので、この� �スインジェクション弁(44a)の開度に応じて圧 縮機(32)へ吸入されるガス冷媒の量を調節で� �る。

 更に、ガスインジェクション管(44)でガス インジェクション弁(44a)を通過したガス冷媒� ��、流出管(42)を流れる液冷媒とを内部熱交換 器(24)で熱交換させている。このため、冷房� �転時の室内熱交換器(51a,51b,51c)へ送られる冷� ��を過冷却でき、室内熱交換器(51a,51b,51c)の冷 房能力を更に向上できる。

  〈実施形態1の変形例〉
 上記実施形態1について、以下のような構成 としても良い。

 上記実施形態1では、油分離器(22)内の液� �高さをフロートスイッチ(71,72)で検知するよ� ��にしている。しかしながら、上述の上限レ� ��ルHや下限レベルLを他の油面高さ検知手段� �検知するようにしても良い。この油面高さ� �知手段としては、高周波パルス式、超音波� �、マイクロ波式等が挙げられる。

 また、油分離器(22)内の油量を直接的、あ るいは間接的に検出し、検出した油量に応じ て開閉弁(70)の開閉制御を行うようにしても� �い。具体的には、例えば圧縮・膨張ユニッ� �(30)の出力周波数(即ち、駆動軸の回転数)に� �づいて圧縮・膨張ユニット(30)のケーシング( 31)内における油上がり量を推定し、この油上 がり量(即ち、膨張機(33)から流出する油の量) を積算していくことで、油分離器(22)内の油� �を求めることができる。また、例えば油分� �器(22)の重量を測定することで、油分離器(22) 内の油量を求めることもできる。

  《発明の実施形態2》
 実施形態2に係る空気調和装置(10)は、上記� �施形態1と冷媒流通制限手段の構成が異なる� ��のである。具体的には、図4に示すように、 冷媒流通制限手段は、開閉制御手段として開 閉弁(70)と、温度センサ(73)と、制御部(80)とを 備えている。また、実施形態2の油分離器(22)� ��には、実施形態1の上限フロートスイッチ(72 )が設けられている一方、実施形態1の下限フ� ��ートスイッチ(71)は設けられていない。

 開閉弁(70)は、上記実施形態1と同様に、� �放状態において通過する流体に対して所定� �抵抗を付与するように構成されている。つ� �り、開閉弁(70)は、通過する流体を減圧する� ��圧機構を兼ねている。温度センサ(73)は、油 送り管(43)における開閉弁(70)の下流側に設け� ��れている。温度センサ(73)は、開閉弁(70)の� �流側の温度を検知する。温度センサ(73)で検� ��した温度は、制御部(80)へ出力される。

 制御部(80)は、温度センサ(73)の検知温度� �ついて、所定時間内(例えば5秒)における減� �変化量を算出する。そして、この検知温度� �減少変化量δTが規定量より大きくなると、� �送り管(43)内に冷媒が侵入していると判定す� ��。以上のようにして、開閉弁(70)、温度セン サ(73)、及び制御部(80)は、油分離器(22)から油 送り管(43)への冷媒の侵入を検出する冷媒検� �手段を構成している。

  -油送り管の開度制御動作-
 実施形態2の空気調和装置(10)の運転開始時� �は、油送り管(43)の開閉弁(70)が開放状態とな る。このため、油分離器(22)内の油は、油送� �管(43)に流入して開閉弁(70)を通過する。この 際、油は開閉弁(70)によって減圧される。こ� �で、油が開閉弁(70)によって減圧されても、� ��の温度はほとんど低下しない。このため温� ��センサ(73)で検出される流体の温度は比較的 高温のままである。

 このような状態から油分離器(22)内の油量 が減少すると、液冷媒が油送り管(43)へ侵入� �る。この液冷媒が開閉弁(70)を通過する際に� ��圧されると、液冷媒の温度が急激に低下す� ��。このため、温度センサ(73)で検出される流 体の温度も急激に低下する。その結果、油送 り管(43)に油が流れていた状態から液冷媒が� �れる状態に遷移する際には、制御部(80)へ出� ��される検知温度が大きく減少変化すること� ��なる。このようにして、制御部(80)において 、検知温度の減少変化量が規定量よりも大き くなると、油分離器(22)から油送り管(43)へ液� ��媒が侵入していると判定される。すると、� ��御部(80)は、開閉弁(70)を閉鎖状態とする。� �の結果、油送り管(43)での液冷媒の流通が開� ��弁(70)によって阻止される。

 この状態で運転が継続して行われると、� ��分離器(22)内の油面高さが徐々に上がってい く。そして、油面高さが上限レベルHを越え� �と、上記実施形態1と同様、上限フロートス� ��ッチ(72)が作動して、開閉弁(70)が開放状態� �なる。その結果、油分離器(22)内の油は、油� ��り管(43)を通じて圧縮機(32)へ送られ、油面� �さが再び低下していく。このため、流出管(4 2)へ油が流入してしまうことが未然に回避さ� ��るので、各室内熱交換器(51aw,51b,51c)へは液� �媒だけが供給されることになる。 

  -実施形態2の効果-
 実施形態2では、油送り管(43)において減圧� �の流体の温度を検出し、この温度の減少変� �量に基づいて油送り管(43)への液冷媒の侵入� ��検出している。そして、油送り管(43)へ液冷 媒が侵入していると判定すると、速やかに開 閉弁(70)を閉鎖状態とするようにしている。� �って、本実施形態においても、冷房運転時� �室内熱交換器(51a,51b,51c)へ液冷媒を充分に供� ��することができ、この室内熱交換器(51a,51b,5 1c)の冷房能力を確保できることができる。

 また、実施形態2では、油送り管(43)に温� �センサ(73)を設けているので、例えば油分離� ��(22)内にセンサを設ける場合と比較して、セ ンサの交換やメンテナンスが容易となる。ま た、開放状態の開閉弁(70)は、通過する流体� �対して所定の抵抗を付与するように構成さ� �ているので、油分離器(22)内に液冷媒が油送� ��管(43)に流入したとしても、この液冷媒が圧 縮機(32)の吸入側へ多量に送り込まれてしま� �ことがない。また、開閉弁(70)は、流体を減� ��するための減圧機構も兼ねているため、別� ��膨張弁等の減圧手段を設ける必要がない。� ��って、部品点数の削減を図ることができる� ��

  〈実施形態2の変形例〉
 上記実施形態2について、以下のような構成 としても良い。

 上記実施形態2では、開閉弁(70)の下流側� �検出した流体の温度の減少変化量に基づい� �油送り管(43)への油の侵入を検出するように� ��ている。しかしながら、開閉弁(70)の上流側 と下流側との双方の流体の温度を温度センサ 等でそれぞれ検出し、これらの温度差によっ て油送り管(43)への油の侵入を検出するよう� �しても良い。具体的には、例えば油送り管(4 3)に油が流通している場合、開閉弁(70)の上流 側と下流側とでは、その油の温度はほとんど 変化しない。一方、油送り管(43)に液冷媒が� �入すると、開閉弁(70)の下流側の液冷媒の温� ��は、開閉弁(70)の上流側と比較して低温とな る。従って、このような開閉弁(70)の流入前� �び流出後の液冷媒の温度をそれぞれ検出し� �これらの温度差が規定量より大きくなると� �液冷媒が油送り管(43)へ侵入していると判断� ��て開閉弁(70)を閉鎖状態とする。これにより 、油送り管(43)における液冷媒の流通を速や� �に阻止することができる。なお、開閉弁(70)� ��上流側の流体の温度を検出する場合、開閉� ��(70)の上流側に温度センサを設けても良いし 、この温度を他の方法で検出するようにして も良い。具体的には、膨張機(33)の流出側な� �に圧力センサを設け、この圧力センサで検� �した圧力の相当飽和温度を開閉弁(70)の上流� ��の流体の温度として用いるようにしても良� ��。

  《発明の実施形態3》
 実施形態3に係る空気調和装置(10)は、上記� �施形態2の油送り管(43)に加熱手段としての加 熱用熱交換器(74)を付与したものである。こ� �例の加熱用熱交換器(74)は、油送り管(43)と、 膨張機(33)の流入側の配管とに跨るように配� �されている。加熱用熱交換器(74)では、油送� ��管(43)を流れる流体と、膨張機(33)の流入側� �冷媒とが熱交換する。また、油送り管(43)で� ��、加熱用熱交換器(74)の上流側に開閉弁(70)� �設けられ、開閉弁(70)の下流側に温度センサ( 73)が設けられている。以上のようにして、開 閉弁(70)、温度センサ(73)、加熱用熱交換器(74) 、及び制御部(80)は、油分離器(22)から油送り� ��(43)への冷媒の侵入を検出する冷媒検出手段 を構成している。

  -油送り管の開度制御動作-
 実施形態3の空気調和装置(10)の運転開始時� �は、油送り管(43)の開閉弁(70)が開放状態とな る。このため、油分離器(22)内の油は、油送� �管(43)に流入して開閉弁(70)を通過する。この 際、油は開閉弁(70)によって減圧される。こ� �で、油が開閉弁(70)によって減圧されても、� ��の温度はほとんど低下しない。その後、油� ��、加熱用熱交換器(74)を流れる。加熱用熱交 換器(74)では、膨張機(33)の流入側を流れる冷� ��が、油送り管(43)を流れる油に放熱する。そ の結果、油送り管(43)を流れる油が加熱され� �。その結果、温度センサ(73)で検出される流� ��の温度は比較的高温となる。

 このような状態から油分離器(22)内の油量 が減少すると、液冷媒が油送り管(43)へ侵入� �る。この液冷媒が開閉弁(70)を通過する際に� ��圧されると、液冷媒の温度が急激に低下す� ��。その後、液冷媒は、加熱用熱交換器(74)を 流れる。加熱用熱交換器(74)では、膨張機(33)� ��流入側を流れる冷媒によって、油送り管(43) を流れる液冷媒が加熱される。その結果、加 熱用熱交換器(74)では、液冷媒が潜熱を奪っ� �蒸発するが、その温度は上昇しない。従っ� �、温度センサ(73)で検出される流体の温度は� ��較的低温となる。以上のように、上述の如� ��油送り管(43)を油が流通する場合には、油が 加熱用熱交換器(74)で昇温され易いのに対し� �液冷媒が油送り管(43)を流通する場合には、� ��冷媒は加熱用熱交換器(74)で昇温されにくい 。更に、液冷媒は開閉弁(70)で減圧されてい� �ので、この冷媒が加熱用熱交換器(74)で過熱� ��味となることがなく、一層昇温されにくく� ��る。従って、実施形態3では、油送り管(43)� �油が流通する場合と液冷媒が流通する場合� �で比較すると、加熱用熱交換器(74)の下流側� ��流体の温度(温度センサの検知温度)の差が� �層顕著となる。

 以上のような理由により、油送り管(43)に 油が流れていた状態から液冷媒が流れる状態 に遷移する際には、制御部(80)へ出力される� �知温度が大きく減少変化することになる。� �のようにして、制御部(80)において、検知温� ��の減少変化量が規定量よりも大きくなると� ��油分離器(22)から油送り管(43)へ液冷媒が侵� �していると判定される。すると、制御部(80)� ��、開閉弁(70)を閉鎖状態とする。その結果、 油送り管(43)での液冷媒の流通が開閉弁(70)に� ��って阻止される。

 この状態で運転が継続して行われると、� ��分離器(22)内の油面高さが徐々に上がってい く。そして、油面高さが上限レベルHを越え� �と、上記実施形態1と同様、上限フロートス� ��ッチ(72)が作動して、開閉弁(70)が開放状態� �なる。その結果、油分離器(22)内の油は、油� ��り管(43)を通じて圧縮機(32)へ送られ、油面� �さが再び低下していく。このため、流出管(4 2)へ油が流入してしまうことが未然に回避さ� ��るので、各室内熱交換器(51aw,51b,51c)へは液� �媒だけが供給されることになる。

  -実施形態3の効果-
 上記実施形態3では、油送り通路(43)におい� �加熱用熱交換器(74)で加熱した後の流体の温� ��を検出し、この温度の減少変化量に基づい� ��油送り管(43)への液冷媒の侵入を検出してい る。そして、油送り管(43)へ液冷媒が侵入し� �いると判定すると、速やかに開閉弁(70)を閉� ��状態とするようにしている。従って、本実� ��形態においても、冷房運転時の室内熱交換� ��(51a,51b,51c)へ液冷媒を充分に供給することが でき、この室内熱交換器(51a,51b,51c)の冷房能� �を確保できることができる。

 また、このように加熱用熱交換器(74)を設 けると、仮に油送り管(43)へ液冷媒が侵入し� �としても、この液冷媒を加熱用熱交換器(74)� ��蒸発させることができる。従って、圧縮機( 32)での液圧縮現象を一層確実に防止すること ができる。

 更に、加熱用熱交換器(74)では、冷房運転 時の放熱器(21)から流出した冷媒が冷却され� �ことになるので、この冷媒を過冷却するこ� �ができる。従って、室内熱交換器(51a,51b,51c)� ��冷房能力を更に向上できる。

  〈実施形態3の変形例〉
 上記実施形態3の加熱用熱交換器(74)を以下� �ように配置しても良い。

 図6に示す例では、加熱用熱交換器(74)が� �油送り管(43)と圧縮機(32)の吐出配管とに跨る ように配置されている。つまり、加熱用熱交 換器(74)では、油送り管(43)を流れる流体と、� ��縮機(32)の吐出冷媒とが熱交換する。この例 において、その他の構成及び油送り管(43)の� �度制御は、上記実施形態3と同様となってい� ��。

 この例の加熱用熱交換器(74)では、油送り 管(43)を流れる流体が、圧縮機(32)の吐出側の� ��温冷媒によって加熱されるため、上記実施� ��態3と比較して流体の加熱量が増す。このた め、油送り管(43)を油が流通している場合と� �液冷媒が流通している場合とで、温度セン� �(73)で検出される温度の差がより顕著となる� ��従って、この例では、油送り管(43)への液冷 媒の侵入を一層確実に検出することができる 。

 また、図7に示す例の冷媒回路(11)には、� �縮機(32)の吐出側に高圧側油分離器(27)が設け られている。高圧側油分離器(27)は、圧縮機(3 2)の吐出冷媒から油を分離するものである。� ��た、この例の冷媒回路(11)には、一端が高圧 側油分離器(27)の底部に接続し、他端が圧縮� �(32)の吸入側に繋がる油戻し管(45)が設けられ ている。油戻し管(45)は、高圧側油分離器(27)� ��分離した油を圧縮機(32)の吸入側へ戻すため の油戻し通路を構成している。そして、加熱 用熱交換器(74)は、油送り管(43)と油戻し管(45) に跨るように配置されている。つまり、加熱 用熱交換器(74)では、油送り管(43)を流れる流� ��と、油戻し管(45)を流れる油とが熱交換する 。この例において、その他の構成及び油送り 管(43)の開度制御は、上記実施形態3と同様と� ��っている。

 この例の加熱用熱交換器(74)では、油送り 管(43)を流れる流体が、油戻し管(45)を流れる� ��温の油によって加熱されるため、上記実施� ��態3と比較して流体の加熱量が増す。このた め、油送り管(43)を油が流通している場合と� �液冷媒が流通している場合とで、温度セン� �(73)で検出される温度の差がより顕著となる� ��従って、この例では、油送り管(43)への液冷 媒の侵入を一層確実に検出することができる 。

 また、上記実施形態3の加熱用熱交換器(74 )に代わってヒータ等の他の加熱手段を用い� �、油送り管(43)を流れる流体を加熱しても良� ��。

  《発明の実施形態4》
 実施形態4に係る空気調和装置(10)は、油送� �管(43)において、上記各実施形態の開閉弁(70) に代わって冷媒流通制御手段としてのキャピ ラリーチューブ(75)を設けるようにしたもの� �ある。従って、実施形態4では、開閉弁(70)を 制御するための制御部(80)も設けられていな� �。実施形態4のキャピラリーチューブ(75)は、 油送り管(43)を流通する流体に対して所定の� �抗を付与する。このため、油分離器(22)内の� ��量が減少して油送り管(43)内に液冷媒が侵入 しても、油送り管(43)での液冷媒の流通がキ� �ピラリーチューブ(75)によって制限される。� ��って、実施形態4では、比較的単純な構造に より、油分離器(22)内の液冷媒が圧縮機(32)の� ��入側へ送られてしまうのを抑制することが� ��きる。

  《発明の実施形態5》
 実施形態5に係る空気調和装置(10)は、上記� �施形態1の各フロートスイッチ(71,72)を省略し ながらも、油分離器(22)内の油を圧縮機(32)へ� ��宜戻すように開閉弁(70)を制御するものであ る。

 具体的には、図9に示す実施形態5の空気� �和装置(10)では、上記実施形態1と同様の冷媒 回路(11)を有し、油分離器(22)の油溜まり(40b)� �、圧縮機(32)の吸入側の配管(吸入管(32a))とが 、油送り管(43)を介して互いに接続されてい� �。油送り管(43)には、開閉自在な開閉弁(70)が 設けられている。開閉弁(70)は、開放状態に� �いて油送り管(43)よりも流路面積が小さくな� ��ており、その内部の流路を通過する流体を� ��り込んで抵抗を付与するように構成されて� ��る。つまり、開閉弁(70)は、油送り管(43)を� �れる流体を減圧する減圧機構を兼ねている� �

 実施形態5の冷媒回路(11)には、圧縮機(32)� ��吸入側の冷媒過熱度を検出するための過熱� ��検出手段(90)が設けられている。具体的に、 過熱度検出手段(90)は、圧縮機(32)の吸入管(32a )を流れる冷媒の温度を検出する吸入冷媒温� �センサ(91)と、圧縮機(32)の吸入側(低圧側)の� ��媒の圧力を検出する低圧圧力センサ(92)とを 有している。即ち、過熱度検出手段(90)では� �低圧圧力センサ(92)で検出した低圧の圧力に� ��当する飽和温度と、上記吸入冷媒温度セン� ��(91)で検出した吸入冷媒温度との差から、圧 縮機(32)の吸入側の冷媒過熱度Tshが導出され� �。

 実施形態5の制御部(80)は、開閉弁(70)の開� ��制御を行う弁制御手段を構成している。こ� ��で、本実施形態では、上記過熱度検出手段( 90)が、開閉弁(70)の開放時における油分離器(2 2)から油送り管(43)への侵入を検出する冷媒検 出手段を構成している。即ち、本実施形態の 制御部(80)では、開閉弁(70)が開放された後に� ��圧縮機(32)の吸入側の冷媒過熱度Tshに基づい て開閉弁(70)を閉鎖すべきか否かの判定が行� �れる。より詳細には、制御部(80)には、所定� ��間における所定の温度変化量δTstdが設定さ� ��ており、開閉弁(70)の開放時において、所定 時間における冷媒過熱度の変化量δTshがδTstd� ��越える場合に、開閉弁(70)が閉鎖される。こ の点について、図10を参照しながら詳細に説� ��する。

 開閉弁(70)が時点tonより開放状態となると 、油分離器(22)内の油が油送り管(43)へ流出す� ��。ここで、油が開閉弁(70)を通過すると、油 が減圧することで油送り管(43)における開閉� �(70)の下流側の流体温度T'が若干低くなる。� �れに対し、油分離器(22)内の油が油送り管(43) を通じて吸入管(32a)へ流出しても、過熱度検� ��手段(90)で検出される冷媒過熱度Tshはほとん ど変化しない。つまり、冷媒回路(11)の冷媒� �熱度Tshは、減圧後の油の影響をほとんど受� �ずに若干小さくなるだけである。

 一方、油分離器(22)内の油が無くなって液 冷媒が油送り管(43)へ流出すると、液冷媒は� �閉弁(70)で減圧されることで、油よりも低温� ��まで冷やされる。すると、冷媒回路(11)の冷 媒過熱度Tshは、油送り管(43)を通じて吸入管(3 2a)へ流出する液冷媒の影響を受けて急激に低 下する。そして、所定時間における冷媒過熱 度の変化量δTshが、基準となる変化量δTstdを� ��えると、制御部(80)は、液冷媒が油送り管(43 )へ侵入していると判断して、開閉弁(70)を閉� ��する(時点toff)。その結果、油分離器(22)から の液冷媒が圧縮機(32)へ多量に吸入されるこ� �が未然に回避され、その後には油分離器(22)� ��に徐々に油が溜まっていくことになる。

 以上のように、本実施形態では、圧縮機( 32)の吸入側の冷媒過熱度の温度変化に基づい て、油分離器(22)から油送り管(43)への液冷媒� ��侵入を検出しているので、液冷媒の侵入を� ��層確実に検出でき、且つ冷媒過熱度を把握� ��るためのセンサ以外に別途センサを設ける� ��要もない。即ち、本実施形態では、センサ� ��の部品点数を増加することなく、油分離器( 22)から油送り管(43)への液冷媒の侵入を容易� �つ確実に検出することができる。

 加えて、本実施形態の制御部(80)には、閉 鎖時間タイマ(81)と、開放時間カウンタ(82)と� ��油流量推定部(83)とが設けられている。閉鎖 時間タイマ(81)には、開閉弁(70)を閉鎖してか� ��開放させるまでの時間(閉鎖時間tc)が設定さ れている。即ち、制御部(80)は、予め設定さ� �た閉鎖時間tcが経過する毎に開閉弁(70)を一� �的に開放させるように構成されている。な� �、この閉鎖時間tcの初期値としては、圧縮機 (32)の通常運転時における油上がり量等に基� �いて予め実験的に求めた時間が設定されて� �る。

 開放時間カウンタ(82)は、開閉弁(70)が開� �されてから閉鎖されるまでの時間を随時計� �するように構成されている。つまり、開放� �間カウンタ(82)は、図10に示すように、時刻to n時に開閉弁(70)が開放されてから、冷媒過熱� ��の変化量δTshがδTstdを越えて時刻toff時に開� ��弁(70)が閉鎖されるまでの間の時間(δto)を適 宜計測して記憶するように構成されている。

 また、上述の油流量推定部(83)は、開閉弁(70 )の開放時において、油分離器(22)から油送り� ��(43)へ排出される理論上の油の流量(排出流� �W)を推定/算出するように構成されている。� �こで、上記排出流量W[m ³ /s]は、油の体積流量であり、例えば以下の式 により算出される。

 ここで、上記(1)式のCvは、流量係数であり� �例えば油の温度Toとの関係式(Cv=f(To))で得る� �とができる。上記(1)式のAoは、開閉弁(70)の� �路断面積[m ² ]である。上記(1)式のδPは、冷媒回路(11)の中� ��圧力Pmと低圧圧力Plとの差圧である。ここで 、Pmは、油分離器(22)内に作用する圧力であり 、換言すると冷媒回路(11)の中間圧力[Pa]であ� ��。従って、冷媒回路(11)で中間圧が作用する ライン(例えば油分離器(22)の流入管(41)等)に� �力センサを設けることで、この中間圧力Pmを 検出することができる。また、上記Plは、冷� ��回路(11)の低圧圧力[Pa]であり、例えば上述� �た低圧圧力センサ(92)で検出することができ� ��。上記(1)式のρは、油の密度[kg/m ³ ]である。

 上記(1)式により、油流量推定部(83)は、冷 媒回路(11)の中間圧力Pmや低圧圧力Plの変化に� ��応するようにして、開閉弁(70)の開放時にお ける油分離器(22)の排出流量Wを算出するよう� ��構成されている。なお、上記(1)式を簡略化� ��て、以下の(2)式を用いて排出流量Wを算出し ても良い。

 更に、上記の(1)(2)式以外の理論式や実験� ��を用いて排出流量Wを算出しても良いし、他 のパラメータ(例えば油の粘度等)を考慮して� ��出流量Wを求めるようにしても良い。

 実施形態5の制御部(80)は、上記開放時間カ� �ンタ(82)で計測した開放時間δto
と、この開放時間δtoの期間中における排出� �量Wとに応じて、開閉弁(70)の閉鎖時間tcを補� ��するように構成されており、これにより、� ��閉弁(70)の閉鎖時において、油分離器(22)内� �溜まり込む油量が、最適な量(即ち、基準と� ��る油貯留量Vmax)に近づくように制御される� �

 具体的には、制御部(80)には、図9に示す� �うに、油分離器(22)の上限位置Hと下限位置L� �の間に貯留される油の体積量(上述の基準の� ��貯留量Vmax)が設定されている。そして、制� �部(80)は、このVmaxを排出流量Wで除すること� �、理論開放時間δtoiを算出する。更に、制御 部(80)は、この理論開放時間δtoiと、対応する 期間における開放時間δtoとを比較し、開放� �間δtoが理論開放時間δtoiよりも短い場合に� �閉鎖時間δtcを長くする補正を行い、開放時� ��δtoが理論開放時間δtoiよりも長い場合に、� ��鎖時間δtcを短くする補正を行う。このよう な閉鎖時間tcの補正動作について、図11を参� �しながら更に詳細に説明する。

 上述のように、本実施形態の制御部(80)で は、閉鎖時間タイマ(81)を用いて開閉弁(70)の� ��放動作を制御している。これにより、例え� ��上記実施形態1のように、上限フロートスイ ッチ(72)を用いることなく、油分離器(22)内の� ��を定期的に排出することができ、装置構造� ��簡素化を図ることができる。一方、油分離� ��(22)内に溜まり込む油の流量は、圧縮機(32)� �油上がり量等に応じて変化するため、上記� �閉鎖時間タイマ(81)によるタイマ制御だけで� ��、油分離器(22)内に適切な量(即ち、上記Vmax) の油を溜めることができない。従って、油分 離器(22)内に溜まる油量がVmaxに至っていない� ��も拘わらず、開閉弁(70)が開放されてしまい 開閉動作の頻度が多くなる虞が生ずる。また 、油分離器(22)内に溜まる油量がVmaxよりも過� ��となってしまい、油分離器(22)内の油が流出 管(44)へ流出してしまう虞も生ずる。そこで� �本実施形態では、このような不具合を回避� �べく、油上がり量の変化に対応するように� �鎖時間δtcを補正することで、油分離器(22)内 に溜まる油量をVmaxに近づけるようにしてい� �。

 具体的には、まず制御部(80)が、時点toff1� ��開閉弁(70)を閉鎖状態にすると、油分離器(22 )からの油の排出動作が完了し、油分離器(22)� ��に徐々に油が溜まっていく。このような開� ��弁(70)の閉鎖状態は、予め設定された閉鎖時 間δtc(δtck)が完了するまで継続される。ここ� ��、例えば図11(A)に示すように、圧縮機(32)の� ��上がり量が標準的な油上がり量である場合� ��は、開閉弁(70)の開放直前(時点ton1)に、油分 離器(22)の油面高さがちょうど上限位置と一� �することになる。つまり、この場合には、� �鎖時間δtckの経過時に油分離器(22)内にVmaxが� ��まり込むことになる。

 図11(A)に示すような場合には、次に開閉� �(70)を時点toff2時に閉鎖してから時点ton2時に� ��放させるまでの閉鎖時間δtck+1を前回の閉鎖 時間δtckと同じ時間としても、油分離器(22)内 に基準の油貯留量Vmaxの油を溜めることがで� �るので、次の閉鎖時間δtck+1の補正は行われ� ��い。

 具体的には、時点ton1で開閉弁(70)が開放� �れた後には、図10に示すようにして、冷媒過 熱度の変化量δTshが基準変化量δTstdを越える� ��点(時点toff2)まで開閉弁(70)が閉鎖されず、� �の間に要した時間が開放時間δtoとして開放� ��間カウンタ(82)に計測/記憶される。同時に� �油流量推定部(83)は、この間(δtoの期間中)に� ��いて、冷媒回路(11)の差圧δP等に基づいて、 上述の式により上記排出流量Wを算出する。� �に、制御部(80)は、基準油貯留量Vmaxを排出流 量Wで除することで、油分離器(22)内にVmaxの油 が溜まっていた場合に、このVmaxの油を全量� �出するのに要する開閉弁(70)の開放時間(即ち 、理論開放時間δtoi)を算出する。そして、制 御部(80)は、次に開閉弁(70)が閉鎖された後の� ��鎖時間δtck+1を以下のような式により補正す る。

 δtck+1=δtck×(δtoi/δto)・・・(3)
 即ち、制御部(80)は、前回の閉鎖時間δtckに� ��して、理論開放時間δtoiを実際の計測した� �放時間δtoで除した値を補正係数として乗ず� ��ことで、次の閉鎖時間δtck+1を補正するよう にしている。

 ここで、図11(A)に示すように、当初の閉� �時間δtckの経過時において油分離器(22)内にVm axの油が溜まっていたとすると、理論開放時� ��δtoiと、実際の開放時間δtoとは略一致する� ��従って、この場合には、補正係数(δtoi/δto)= 1となり、次の閉鎖時間δtck+1が補正されない� ��その結果、次の閉鎖時間δtck+1の期間内につ いても、油上がり量が急激に変化しない限り 、油分離器(22)内に基準の油貯留量Vmaxの油を� ��めることができる。

 次に、例えば図11(B)に示すように、圧縮� �(32)の油上がり量が標準的な油上がり量より� ��少ない場合には、開閉弁(70)の開放直前(時� �ton1)に、油分離器(22)の油面高さが上限高さ� �りも低い位置となる。つまり、この場合に� �、閉鎖時間δtcの経過時における油分離器(22) 内の油の貯留量がVmaxよりも不足しているこ� �になる。

 図11(B)に示すような場合には、次に開閉� �(70)を閉鎖した際の閉鎖時間δtck+1を前回の閉 鎖時間δtckと同じ時間にしても、油分離器(22) 内に基準の油貯留量Vmaxの油を溜めることが� �きない。そこで、制御部(80)は、次の閉鎖時� ��δtck+1を前回の閉鎖時間δtckよりも長くする� ��うに補正を行う。

 具体的には、時点ton1で開閉弁(70)が開放� �れた後には、上記と同様にして、開閉弁(70)� ��実際の開放時間δtoが計測/記憶される。同� �に、油流量推定部(83)は、この間(δtoの期間� �)において、冷媒回路(11)の差圧δP等に基づい て、上述の式により上記排出流量Wを算出す� �。次に、制御部(80)は、基準油貯留量Vmaxを排 出流量Wで除することで、油分離器(22)内にVmax の油が溜まっていた場合に、このVmaxの油を� �量排出するのに要する開閉弁(70)の開放時間( 即ち、理論開放時間δtoi)を算出する。そして 、制御部(80)は、次に開閉弁(70)が閉鎖された� ��の閉鎖時間δtck+1を上記(3)式(δtck+1=δtck×(δto i/δto))により算出する。

 ここで、図11(B)に示すように、当初の閉� �時間δtckの経過時において油分離器(22)内の� �量がVmaxよりも少ない場合には、実際の開放� ��間δtoが理論開放時間δtoiより短くなる。従� ��て、この場合には、補正係数(δtoi/δto)>1� �なり、次の閉鎖時間δtck+1が長期化されるよ� ��に補正がなされる。その結果、次の閉鎖時� ��δtck+1の期間内では、油分離器(22)内に溜ま� �込む油量がVmaxに近づくように増大変化する� ��

 次に、例えば図11(C)に示すように、圧縮� �(32)の油上がり量が標準的な油上がり量より� ��多い場合には、開閉弁(70)の開放直前(時点to n1)に、油分離器(22)の油面高さが上限高さよ� �も高い位置となる。つまり、この場合には� �閉鎖時間δtcの経過時における油分離器(22)内 の油の貯留量がVmaxより多くなっている。

 図11(C)に示すような場合には、次に開閉� �(70)を閉鎖した際の閉鎖時間δtck+1を前回の閉 鎖時間δtckと同じ時間にすると、油分離器(22) 内の油量が基準の油貯留量Vmaxを越えてしま� �。そこで、制御部(80)は、次の閉鎖時間δtck+1 を前回の閉鎖時間δtckよりも短くするように� ��正を行う。

 具体的には、時点ton1で開閉弁(70)が開放� �れた後には、上記と同様にして、開閉弁(70)� ��実際の開放時間δtoが計測/記憶される。同� �に、油流量推定部(83)は、この間(δtoの期間� �)において、冷媒回路(11)の差圧δP等に基づい て、上述の式により上記排出流量Wを算出す� �。次に、制御部(80)は、基準油貯留量Vmaxを排 出流量Wで除することで、油分離器(22)内にVmax の油が溜まっていた場合に、このVmaxの油を� �量排出するのに要する開閉弁(70)の開放時間( 即ち、理論開放時間δtoi)を算出する。そして 、制御部(80)は、次に開閉弁(70)が閉鎖された� ��の閉鎖時間δtck+1を上記(3)式(δtck+1=δtck×(δto i/δto))により算出する。

 ここで、図11(C)に示すように、当初の閉� �時間δtckの経過時において油分離器(22)内の� �量がVmaxよりも多い場合には、実際の開放時� ��δtoが理論開放時間δtoiより長くなる。従っ� ��、この場合には、補正係数(δtoi/δto)<1と� �り、次の閉鎖時間δtck+1が短期化されるよう� ��補正がなされる。その結果、次の閉鎖時間� �tck+1の期間内では、油分離器(22)内に溜まり� �む油量がVmaxに近づくように減少変化する。

 以上のように、本実施形態では、閉鎖時� ��タイマ(81)を用いて開閉弁(70)の開放動作を� �御すると同時に、開放時間δtoや排出流量Wに 基づいて、閉鎖時間δtcを適宜補正するよう� �している。これにより、本実施形態では、� �上がり量等が変動したとしても、開閉弁(70)� ��閉鎖時において油の貯留量を基準となる油� ��留量Vmaxに近づけることができる。従って、 油の貯留量がVmaxに至っていないに拘わらず� �開閉弁(70)が開放されることを防止でき、開� ��弁(70)の開閉動作が無駄に多くなって開閉弁 (70)の機械的な寿命が短くなってしまうのを� �避できる。また、油の貯留量がVmaxを越えて� ��まうことで、油分離器(22)の油分離効率が低 下してしまうことを防止でき、油が流出管(44 )へ流出してしまうことも回避できる。その� �果、この空気調和装置(10)の信頼性の向上を� ��ることができる。

 なお、本実施形態では、圧縮機(32)の吸入 過熱度に基づいて、油分離器(22)から油送り� �(43)への液冷媒の侵入を検出するようにして� ��るが、これに代わって他の実施形態で述べ� ��他の冷媒検出手段で、これを検出しても良� ��。この場合にも、図11に示すような閉鎖時� �δtcの補正を同様に行うことができる。

 《その他の実施形態》
 上記各実施形態については、以下のような� ��成としてもよい。

 図12に示すように、複数の圧縮機(32a,32b)� �備え、二段圧縮式の冷凍サイクルを行う冷� �装置(10)に本発明を適用するようにしても良� ��。図9の例では、駆動軸(35)の下端側寄りに� �段側圧縮機(32a)が設けられ、低段側圧縮機(32 a)の上側に高段側圧縮機(32b)が設けられてい� �。また、この空気調和装置(10)では、低圧の� ��媒が低段側圧縮機(32a)に吸入されて中間圧� �で圧縮された後、この冷媒が更に高段側圧� �機(32b)で圧縮されて高圧となる。ガスインジ ェクション管(44)の流出端は、低段側圧縮機(3 2a)と吐出側と高段側圧縮機(32b)の間の中間圧� ��管に接続されている。更に、油送り管(43)は 、油分離器(22)の底部と低段側圧縮機(32a)の吸 入側とを繋いでいる。この例においても、油 送り管(43)の開閉弁(70)を実施形態1と同様にし て制御することで、液冷媒が低段側圧縮機(32 a)の吸入側へ送られてしまうことを回避でき� ��。なお、このような二段圧縮式冷凍サイク� ��を行う空気調和装置(10)に上記実施形態2~4の 冷媒流通制限手段を適用しても良いのは勿論 のことである。

 また、上記各実施形態では、油送り管(43) の開度を調節するための開度調節機構として 、電磁弁から成る開閉弁(70)を用いている。� �かしながら、この開度調節機構として開度� �微調節が可能な流量調整弁(膨張弁)を用いる ようにしても良い。この場合には、油分離器 (22)内の油量が減少する、あるいは液面高さ� �低くなると、流量調整弁の開度を小さくす� �、あるいは全閉とするように制御する。ま� �、油分離器(22)内の油量が増大する、あるい� ��液面高さが高くなると、流量調整弁の開度� ��大きくする、あるいは全開とするように制� ��する。

 また、上記各実施形態では、複数の室内� ��ニット(50a,50b,50c)を備えた、マルチ式の冷凍 装置に本発明を適用しているが、1台の室内� �ニットと1台の室外ユニットとから成る、い� ��ゆるペア式の冷凍装置に本発明を適用して� ��良い。また、冷媒回路(11)に充填される冷媒 として、二酸化炭素以外の他の冷媒を用いる ようにしても良い。

 なお、以上の実施形態は、本質的に好ま� ��い例示であって、本発明、その適用物、あ� ��いはその用途の範囲を制限することを意図� ��るものではない。