特許 6144513 空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6144513

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】空調装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20170529BHJP

【ＦＩ】

   F25B1/00 321Z

   F25B1/00 101E

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-64152(P2013-64152)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-190565(P2014-190565A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2015年12月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】593063161

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴファシリティーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】宇田川 陽介

(72)【発明者】

【氏名】関口 圭輔

(72)【発明者】

【氏名】木幡 悠士

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１０８７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−０２９６６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２５５９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１６８５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２９５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０５７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３２８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ２９／００

Ｆ２４Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気圧縮式冷凍機を用いた空調装置において、
冷媒を冷却する高圧熱交換器と、
前記高圧熱交換器にて冷却された高圧の冷媒を減圧する減圧装置と、
前記減圧装置にて減圧された低圧の冷媒を蒸発させる低圧熱交換器と、
冷媒を圧縮して前記高圧熱交換器側に吐出する圧縮装置と、
前記低圧熱交換器にて冷却された空気と前記減圧装置の減圧途中から抽出した冷媒と熱交換する加熱器と、
前記加熱器から流出した気相冷媒を、圧縮過程の前記圧縮装置に注入する第１注入部と
を備えることを特徴とする空調装置。

【請求項2】

前記減圧装置の減圧途中から抽出した気相冷媒を前記加熱器を迂回させて圧縮過程の前記圧縮装置に注入する第２注入部と、
前記第１注入部及び前記第２注入部のうちいずれか一方を選択的に作動させる注入制御装置と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。

【請求項3】

室内に吹き出される空気の相対湿度を検出する吹出空気相対湿度検出器を備え、
前記注入制御装置は、前記吹出空気相対湿度検出器により検出された検出相対湿度が予め設定された相対湿度以上の場合には、前記第１注入部を作動させ、前記検出相対湿度が前記相対湿度未満の場合には、前記第２注入部を作動させることを特徴とする請求項２に記載の空調装置。

【請求項4】

室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出空気温度検出器を備え、
前記減圧装置は、第１減圧装置及び第２減圧装置を有し、
前記第１減圧装置にて減圧された冷媒の一部が前記第１注入部に導かれ、
前記第１注入部の作動時においては、前記吹出空気温度検出器にて検出された空気の温度が予め設定された所定温度となるように前記第１減圧装置の絞り開度が制御されることを特徴とする請求項３に記載の空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気圧縮式冷凍機を用いた空調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気圧縮式冷凍機を用いた空調装置は、例えば、特許文献１に記載されているように、圧縮機、室外熱交換器、キャピラリーチューブ等の減圧器、及び室内熱交換器を備えている。そして、減圧器にて減圧された冷媒を室内熱交換器にて室内に吹き出す空気と熱交換し、当該空気を冷却する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−３０２７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、コンピュータ等の電気発熱体を冷却するための空調装置においては、冷却された空気の相対湿度（以下、単に湿度という。）が高いと、好ましくない。そこで、通常、室内熱交換器にて室内空気を露点まで冷却し、空気中の水分を凝縮させて絶対湿度を低下させた後、その空気を適正温度まで加熱して湿度を低下させている。

【0005】

ところで、冷却した空気を加熱する加熱源として、例えばシーズヒータ等の電気ヒータを用いると、空気を冷却・除湿するためのエネルギーに加え、当該空気を加熱するためのエネルギーも必要とするで、空調装置の消費エネルギーが大きくなる。

【0006】

本発明は、上記点に鑑み、消費エネルギーの増加を抑制しつつ、冷却された空気の湿度を低下させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記目的を達成するために、蒸気圧縮式冷凍機を用いた空調装置において、冷媒を冷却する高圧熱交換器（３）と、高圧熱交換器（３）にて冷却された高圧の冷媒を減圧する減圧装置（５）と、減圧装置（５）にて減圧された低圧の冷媒を蒸発させる低圧熱交換器（７）と、冷媒を圧縮して高圧熱交換器（３）側に吐出する圧縮装置（９）と、低圧熱交換器（７）にて冷却された空気と減圧装置（５）の減圧途中から抽出した冷媒と熱交換する加熱器（１１）とを備えることを特徴とする。

【0008】

これにより、本発明では、低圧熱交換器（７）にて冷却された空気と減圧装置（５）の減圧途中から抽出した冷媒とを熱交換するので、当該冷媒が冷却される際に放出される熱により、低圧熱交換器（７）にて冷却・除湿された空気を加熱できる。

【0009】

したがって、空気の冷却に寄与しない冷媒を用いて空気を加熱できるので、消費エネルギーの増加を抑制しつつ、冷却された空気の湿度を低下させることができる。
因みに、上記各手段等の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段等との対応関係を示す一例であり、本発明は上記各手段等の括弧内の符号に示された具体的手段等に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御系ブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御フローチャートである。

【図4】本発明の第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に説明する「発明の実施形態」は実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではない。

【0012】

本実施形態は、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力より低い圧力にて運転される蒸気圧縮式冷凍機を利用した空調装置である。そして、蒸気圧縮式冷凍機は、室内空気を冷却することにより、コンピュータ等の電気発熱体を間接的に冷却する。

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「複数」や「２つ以上」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。

【0014】

（第１実施形態）
１．蒸気圧縮式冷凍機の構成等
本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１は、図１に示すように、高圧熱交換器３、減圧装置５、低圧熱交換器７、圧縮装置９及び加熱器１１等を備えている。高圧熱交換器３は、圧縮装置９から吐出された高圧の冷媒（以下、吐出冷媒ともいう。）を冷却する。

【0015】

つまり、高圧熱交換器３は、室外空気と吐出冷媒とを熱交換して、吐出冷媒を冷却する。なお、本実施形態では、吐出冷媒の圧力は、冷媒の臨界圧力より小さい。このため、気相状態の吐出冷媒は、高圧熱交換器３にて冷却されて凝縮（液化）する。

【0016】

減圧装置５は、高圧熱交換器３にて冷却された高圧の冷媒を減圧する。減圧装置５は、第１減圧装置５Ａ及び第２減圧装置５Ｂを有している。第１減圧装置５Ａと第２減圧装置５Ｂとは、第１気液分離器１３Ａを介して直列接続されている。つまり、減圧装置５は、高圧熱交換器３から流出した冷媒を２段階で減圧する。

【0017】

高圧熱交換器３から流出する冷媒の過冷却度は、０（ゼロ）又は小さい。このため、第１減圧装置５Ａにて減圧された冷媒は、気液二相状態となっている。第１減圧装置５Ａから流出した気液二相状態の冷媒は、第１気液分離器１３Ａにて気相冷媒と気相冷媒とに分離される。

【0018】

第１気液分離器１３Ａにて分離抽出された液相冷媒は、第２減圧装置５Ｂにて更に減圧される。そして、低圧熱交換器７は、第２減圧装置５Ｂにて減圧された低圧の液相冷媒を蒸発させる。つまり、低圧熱交換器７では、室内に供給される空気と減圧装置５にて減圧された冷媒とを熱交換することにより、主に液相冷媒を蒸発（気化）させて当該空気を冷却する。

【0019】

第１気液分離器１３Ａにて分離抽出された気相冷媒は、加熱器１１に導入される。加熱器１１は、当該気相冷媒、つまり第１減圧装置５Ａにて減圧された冷媒と低圧熱交換器７にて冷却された空気（以下、冷却空気という。）とを熱交換する。

【0020】

このため、加熱器１１に流入した冷媒は冷却空気により冷却されて凝縮又は温度が低下する。冷却空気は、当該冷媒から放熱される凝縮熱又は顕熱により加熱される。つまり、加熱器１１は、低圧熱交換器７にて冷却された空気と減圧装置５の減圧途中の冷媒と熱交換する。

【0021】

加熱器１１の冷媒流出側には、第２気液分離器１３Ｂが設けられている。第２気液分離器１３Ｂでは、加熱器１１から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を蓄える。

【0022】

なお、第２気液分離器１３Ｂの液相側と第１気液分離器１３Ａの気相側とは、冷媒通路１３Ｃを介して連通している。冷媒通路１３Ｃには、逆止弁１３Ｄが設けられている。逆止弁１３Ｄは、第２気液分離器１３Ｂから第１気液分離器１３Ａに冷媒が流通することを許容し、第１気液分離器１３Ａから第２気液分離器１３Ｂに冷媒が流通する阻止する。

【0023】

圧縮装置９は、減圧装置５にて減圧された冷媒を圧縮して高圧熱交換器３側に吐出する。当該圧縮装置９は、第１圧縮装置９Ａ及び第２圧縮装置９Ｂを有する。第１圧縮装置９Ａは、低圧熱交換器７から流出する冷媒を吸引して圧縮する。

【0024】

第２圧縮装置９Ｂは、第１減圧装置５Ａにて減圧された冷媒を吸入して圧縮する。すなわち、第１注入部１５Ａは、加熱器１１にて凝縮することなく流出した冷媒、つまり第２気液分離器１３Ｂから流出する気相冷媒を圧縮過程の圧縮装置９に注入させる。

【0025】

第２注入部１５Ｂは、第１減圧装置５Ａにより減圧された冷媒のうち気相冷媒を加熱器１１を迂回させて圧縮過程の圧縮装置９に注入する。そして、高圧熱交換器３には、第１圧縮装置９Ａから吐出された冷媒と第２圧縮装置９Ｂから吐出された冷媒とが合流して流入する。

【0026】

なお、第１注入部１５Ａには逆止弁１５Ｃが設けられている。第２注入部１５Ｂには逆止弁１５Ｄが設けられている。両逆止弁１５Ｃ、１５Ｄは、第２圧縮装置９Ｂの吸入側から第１減圧装置５Ａ側に冷媒が逆流することを阻止する。

【0027】

第１減圧装置５Ａの出口から第１注入部１５Ａに至る冷媒通路には、当該冷媒通路を開閉する第１バルブ１７Ａが設けられている。第１減圧装置５Ａの出口から第２注入部１５Ｂに至る冷媒通路には、当該冷媒通路を開閉する第２バルブ１７Ｂが設けられている。

【0028】

第１バルブ１７Ａ及び第２バルブ１７Ｂは、注入制御装置１７Ｃにより開閉制御される。注入制御装置１７Ｃは、第１バルブ１７Ａ及び第２バルブ１７Ｂのうちいずれか一方のバルブを開くときは他方のバルブを閉じ、かつ、一方のバルブを閉じるときは他方のバルブを開く。

【0029】

注入制御装置１７Ｃは、冷却空気を加熱する必要があるか否かを判定した後、加熱する必要があると判定したときには、第１バルブ１７Ａを開き、かつ、第２バルブ１７Ｂを閉じる再加熱モードとする。これにより、冷却空気が加熱器１１により加熱される。

【0030】

注入制御装置１７Ｃは、加熱する必要がないと判定したときには、第１バルブ１７Ａを閉じ、かつ、第２バルブ１７Ｂを開く。これにより、冷却空気は加熱器１１により加熱されることなく、そのまま室内に吹き出される。

【0031】

したがって、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１では、第１注入部１５Ａ及び第２注入部１５Ｂのいずれの注入部が作動する場合であっても、気相冷媒が圧縮過程の圧縮装置９に注入されることになる。つまり、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１は、いずれの注入部が作動する場合であっても、いわゆる「ガスインジェクション冷凍機」として稼働する。

【0032】

なお、第１気液分離器１３Ａに貯留している液相冷媒、及び第２気液分離器１３Ｂに貯留している液相冷媒は、冷房負荷が大きくなったときに、蒸発して蒸気圧縮式冷凍機１内を循環する。このため、循環する冷媒量が増大して冷凍能力が大きくなる。

【0033】

２．減圧装置について
第１減圧装置５Ａは、可変絞り装置（図示せず。）及び第１減圧装置用制御部５Ｄ等を有している。可変絞り装置は、絞り開度を変更調節する電気式のアクチュエータ（図示せず。）を有する。第１減圧装置用制御部５Ｄは、上記アクチュエータの作動を制御して第１減圧装置５Ａの絞り開度を変更する。

【0034】

第２減圧装置５Ｂは、可変絞り装置（図示せず。）、温度検出器５Ｅ、及び第２減圧装置用制御部５Ｆ等を有している。可変絞り装置は、絞り開度を変更調節する電気式のアクチュエータ（図示せず。）を有する。

【0035】

温度検出器５Ｅは、低圧熱交換器７から流出する冷媒の温度を検出する。第２減圧装置用制御部５Ｆは、温度検出器５Ｅにより検出された温度に基づいて、低圧熱交換器７から流出する冷媒の加熱度が、０以上の値であって予め設定された所定の値となるように第２減圧装置５Ｂの絞り開度を制御する。

【0036】

３．蒸気圧縮式冷凍機の制御例
３．１ 制御装置の概要
注入制御装置１７Ｃ、第１減圧装置用制御部５Ｄ及び第２減圧装置用制御部５Ｆ、並びに第１圧縮装置９Ａ及び第２圧縮装置９Ｂの作動を制御する制御部は、図２に示すように、１つの制御装置２１に統合されている。

【0037】

制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。そして、制御装置２１は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って制御を実行する。

【0038】

制御装置２１には、温度検出器５Ｅ、吹出空気温度検出器２３Ａ、及び吹出空気相対湿度検出器２３Ｂから出力される検出信号が入力されている。制御装置２１は、それら検出器５Ｅ、２３Ａ、２３Ｂから出力される検出信号を利用して上記プログラムに従って、第１圧縮装置９Ａ、第２圧縮装置９Ｂ、第１減圧装置５Ａ、第２減圧装置５Ｂ、第１バルブ１７Ａ及び第２バルブ１７Ｂの作動を制御する。

【0039】

吹出空気温度検出器２３Ａは、加熱器１１を通過した空気、つまり室内に吹き出される空気の温度を検出する。吹出空気相対湿度検出器２３Ｂは、室内に吹き出される空気の相対湿度を検出する。

【0040】

なお、以下、吹出空気温度検出器２３Ａにより検出された空気の温度を「吹出空気温度」という。吹出空気相対湿度検出器２３Ｂにより検出された空気の温度を「吹出空気湿度」という。

【0041】

３．２ 制御装置により制御例
図３に示す制御フローは、蒸気圧縮式冷凍機１の起動スイッチ（図示せず。）が投入されたときに起動し、起動スイッチが遮断されると停止する。起動スイッチが投入されると、上記制御フローを実行するためのプログラムが読み込まれ、制御装置２１（ＣＰＵ）にて実行される。

【0042】

上記制御フローが起動されると、先ず、蒸気圧縮式冷凍機１が現在、再加熱モードにて稼働しているか否か、つまり第１バルブ１７Ａが開き、かつ、第２バルブ１７Ｂが閉じた状態で圧縮装置９が稼働しているか否かが判定される（Ｓ１）。

【0043】

再熱加熱モードにて稼働していないと判定された場合には（Ｓ１：ＮＯ）、吹出空気温度が予め設定された所定温度以下か否かが判定される（Ｓ３）。「所定温度」とは、厳格に特定温度のみを意味するものではなく、当該特定温度に対して幅を持った範囲も含む意味である。なお、本実施形態では、例えば所定温度を１８℃とし、その範囲を約±０．５℃としている。以下、上記の所定温度を目標吹出空気温度という。

【0044】

吹出空気温度が目標吹出空気温度より大きいと判定された場合には（Ｓ３：ＮＯ）、第１圧縮装置９Ａの回転数が、現在の回転数よりも所定回転数だけ上昇する（Ｓ５）。吹出空気温度が目標吹出空気温度以下であると判定された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、第１圧縮装置９Ａの回転数が、現在の回転数よりも所定回転数だけ減少する（Ｓ１３）。

【0045】

Ｓ５又はＳ１３が終了すると、吹出空気湿度が予め設定された所定の相対湿度範囲の上限値以上であるか否かが判定される（Ｓ７）。なお、「所定の相対湿度範囲」は、吹出空気温度毎に予め設定された値であって、マップ又は関数値等の形式でＲＯＭに記憶されている。以下、「所定の相対湿度範囲の上限値」を目標上限湿度という。「所定の相対湿度範囲の下限値」を目標下限湿度という。

【0046】

吹出空気湿度が目標上限湿度より小さいと判定された場合には（Ｓ７：ＮＯ）、再び、Ｓ１が実行される。吹出空気湿度が目標上限湿度以上であると判定された場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、第１バルブ１７Ａが開かれ、かつ、第２バルブ１７Ｂが閉じられるとともに、低圧熱交換器７を通過した空気の温度が目標とする露点（以下、目標露点という。）となるように第１圧縮装置９Ａの回転数が制御される（Ｓ９）。

【0047】

目標露点は、吹出空気温度及び吹出空気湿度に基づいて決定された温度である。つまり、ＲＯＭには、吹出空気温度及び吹出空気湿度と露点との関係を示すマップ又は関数が予め記憶されている。なお、低圧熱交換器７を通過した空気の温度が現実に目標露点となっているか否かは、吹出空気温度及び吹出空気湿度から推定した露点と目標露点とを比較することにより行われる。

【0048】

次に、吹出空気温度が目標吹出空気温度となるように、第１減圧装置５Ａの絞り開度が制御された後（Ｓ１１）、再び、Ｓ１が実行される。再熱加熱モードにて稼働していると判定された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、吹出空気温度が目標吹出空気温度以下であるか否かが判定される（Ｓ１５）。

【0049】

吹出空気温度が目標吹出空気温度より大きいと判定された場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、第１減圧装置５Ａの絞り開度が、現在の絞り開度より小さくなる（Ｓ１７）。これにより、加熱器１１に流入する冷媒の温度が低下するため、再加熱能力が、現在より低下する。

【0050】

次に、吹出空気湿度が目標上限湿度以上であるか否かが判定される（Ｓ１９）。吹出空気湿度が目標上限湿度より小さいと判定された場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、再び、Ｓ１が実行される。吹出空気湿度が目標上限湿度以上であると判定された場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、Ｓ９と同様な手法により、低圧熱交換器７を通過した空気の温度が露点となるように第１圧縮装置９Ａの回転数が制御される（Ｓ２１）。

【0051】

その後、吹出空気温度が目標吹出空気温度となるように、第１減圧装置５Ａの絞り開度が制御された後（Ｓ２３）、再び、Ｓ１が実行される。Ｓ１５にて、吹出空気温度が目標吹出空気温度以下であると判定された場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、第１減圧装置５Ａの絞り開度が、現在の絞り開度より大きくなる（Ｓ２５）。これにより、加熱器１１に流入する冷媒の温度が上昇するため、再加熱能力が、現在より上昇する。

【0052】

次に、吹出空気湿度が目標下限湿度以下であるか否かが判定される（Ｓ２７）。吹出空気湿度が目標下限湿度より大きいと判定された場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、再び、Ｓ１が実行される。

【0053】

吹出空気湿度が目標下限湿度以下であると判定された場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、第１バルブ１７Ａが閉じられ、第２バルブ１７Ｂが開かれた状態で、第１圧縮装置９Ａの回転数が現状より小さくなった後（Ｓ２９）、再び、Ｓ１が実行される。

【0054】

これにより、冷媒は、加熱器１１を迂回して圧縮装置９の圧縮過程に注入される。なお、第２圧縮装置９Ｂは、第２圧縮装置９Ｂの吐出圧と第１圧縮装置９Ａの吐出圧とが同一圧力となるように制御される。

【0055】

４．本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴
本実施形態では、低圧熱交換器７にて冷却された空気と減圧装置５の減圧過程で発生した気相冷媒と熱交換する加熱器１１を備えることを特徴としている。

【0056】

これにより、本実施形態では、低圧熱交換器７にて冷却された空気と減圧装置５の減圧過程で発生した気相冷媒と熱交換するので、当該気相冷媒が冷却される際に放出される熱により、低圧熱交換器７にて冷却除湿された空気を加熱できる。

【0057】

したがって、空気の冷却に寄与しない冷媒を用いて冷却除湿された空気を加熱できるので、消費エネルギーの増加を抑制しつつ、冷却された空気の湿度を低下させることができる。

【0058】

本実施形態では、加熱器１１にて蒸発した冷媒を、圧縮過程の圧縮装置９に注入する第１注入部１５Ａを備えることを特徴としている。
これにより、本実施形態では、気相冷媒が圧縮過程に注入される、いわゆる「インジェクション冷凍機」として機能させることが可能となる。したがって、インジェクション冷凍機と同様に蒸気圧縮式冷凍機の効率を向上させることが可能となる。

【0059】

本実施形態では、減圧装置５の減圧途中から抽出した気相冷媒を加熱器１１を迂回して圧縮過程の圧縮装置９に注入する第２注入部１５Ｂと、第１注入部１５Ａ及び第２注入部１５Ｂのうちいずれか一方を選択的に作動させることを特徴としている。

【0060】

これにより、本実施形態では、加熱器１１にて蒸発した冷媒によるインジェクション冷凍機と、通常のインジェクション冷凍機とが選択的に切替運転させる。したがって、加熱を必要とする場合と必要としない場合とを適宜選択して効率よく空調装置を運転させることが可能となる。

【0061】

（第２実施形態）
本実施形態は、第２圧縮装置９Ｂの圧力比が、予め設定された所定の圧力比（例えば、１．２）を下回るとなると推定される場合には、第２圧縮装置９Ｂを停止させるとともに、高圧熱交換器３から流出した冷媒を第１減圧装置５Ａ及び第１気液分離器１３Ａを迂回させて第２減圧装置５Ｂに導くものである。

【0062】

なお、「圧力比」とは、圧縮機の吐出圧と吸入圧との比をいう。前記所定の圧力比（以下、限界最低圧力比という。）とは、各圧縮装置の仕様により決まる圧力比であって、当該圧力比より小さい圧力比にて圧縮装置を運転することができない圧力比をいう。

【0063】

図４に示すように、本実施形態では、バイパス回路Ｌ１、第３バルブ２３Ａ及び逆止弁２３Ｃが設けられている。バイパス回路Ｌ１は、を高圧熱交換器３から流出した冷媒を第１減圧装置５Ａ及び第１気液分離器１３Ａを迂回させて第２減圧装置５Ｂに導く冷媒路である。

【0064】

逆止弁３２Ｃは、第２圧縮装置９Ｂの吐出側から冷媒が第２圧縮装置９Ｂに逆流することを阻止する。第３バルブ２３Ａは、バイパス回路Ｌ１を開閉する。そして、第３バルブ２３Ａの開閉を制御するバルブ制御部２３Ｂは、制御装置２１に統合されている。

【0065】

すなわち、制御装置２１は第２圧縮装置９Ｂの吐出圧と第１圧縮装置９Ａの吐出圧とが同一圧力となるように第２圧縮装置９Ｂの回転数（以下、この回転数を指令回転数という。）を制御する。

【0066】

そして、制御装置２１が、指令回転数では第２圧縮装置９Ｂの圧力比が限界最低圧力比を下回ると判定した場合には、制御装置２１は、第２圧縮装置９Ｂを停止させるとともに、第１バルブ１７Ａ及び第２バルブ１７Ｂを閉じると同時に第３バルブ２３Ａを開く。

【0067】

なお、第２圧縮装置９Ｂの圧力比が限界最低圧力比以上であると、制御装置２１が判定した場合には、制御装置２１は、第３バルブ２３Ａを閉じた状態で、第２圧縮装置９Ｂ、第１バルブ１７Ａ及び第２バルブ１７Ｂを第１実施形態と同様に制御する。

【0068】

なお、上記の説明では、第２圧縮装置９Ｂの圧力比を回転数等から推定したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、その他の手法により第２圧縮装置９Ｂの圧力比を推定又は検出してもよい。

【0069】

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第１圧縮装置９Ａと第２圧縮装置９Ｂとは、冷媒流れに対して並列に配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１圧縮装置９Ａと第２圧縮装置９Ｂとは、冷媒流れに対して直列に配置してもよい。

【0070】

そして、第１圧縮装置９Ａと第２圧縮装置９Ｂとは、冷媒流れに対して直列に配置した場合には、第１圧縮装置９Ａと第２圧縮装置９Ｂとを１台の圧縮装置にて構成してもよい。

【0071】

上述の実施形態では、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力より低くかったが、本発明はこれに限定されるものではなく、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍機にも適用できる。なお、超臨界冷凍機においては、高圧熱交換器３にて冷媒は凝縮しない。

【0072】

上述の実施形態では、第１気液分離器１３Ａ及び第２気液分離器１３Ｂを設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。つまり、第１気液分離器１３Ａを廃止して気液二相状態の冷媒を加熱器１１に導入してもよい。第２気液分離器１３Ｂを廃止するとともに、加熱器１１から流出する冷媒の加熱度が０以上となるように第１バルブ１７Ａの開度を制御してもよい。

【0073】

上述の実施形態では、複数の圧縮機にて圧縮装置９を構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インジェクションポートを備える１台の圧縮機等にて圧縮装置９を構成してもよい。なお、圧縮装置９の形式は、不問である。つまり、レシプロ方式、ロータリ方式、ベーン方式及びスクロール方式等のいずれの方式であってもよい。

【0074】

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0075】

１… 蒸気圧縮式冷凍機 ３… 高圧熱交換器 ５… 減圧装置
５Ａ… 第１減圧装置 ５Ｂ… 第２減圧装置 ５Ｄ… 第１減圧装置用制御部
５Ｅ… 温度検出器 ５Ｆ… 第２減圧装置用制御部
７… 低圧熱交換器 ９… 圧縮装置 ９Ａ… 第１圧縮装置
９Ｂ… 第２圧縮装置 １１… 加熱器 １３Ａ… 第１気液分離器
１３Ｂ… 第２気液分離器 １３Ｃ… 冷媒通路 １３Ｄ… 逆止弁
１３… 第２減圧装置 １５Ａ… 第１注入部 １５Ｂ… 第２注入部
１５Ｃ… 逆止弁 １５Ｄ… 逆止弁 １７Ａ… 第１バルブ
１７Ｂ… 第２バルブ １７Ｃ… 注入制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】