特開 2024-136433 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136433

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/10 20060101AFI20240927BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

F25B1/10 E

F25B1/00 396D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047549

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】日本キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大原 悠希

(57)【要約】

【課題】信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】冷凍装置システムは、放熱器と、第１膨張弁と、気液分離器と、第３膨張弁と、吸熱器と、低段圧縮部と、インタークーラーと、高段圧縮部と、を備える。放熱器は、流れ込む冷媒を放熱する。第１膨張弁は、放熱器が放熱した冷媒を膨張させる。第３膨張弁は、気液分離器から流出される液相の冷媒を膨張させる。吸熱器は、第３膨張弁による膨張後の冷媒を吸熱する。低段圧縮部は、吸熱器による吸熱後の冷媒を圧縮する、二段圧縮機。インタークーラーは、低段圧縮部の吐出した冷媒を冷却する。高段圧縮部は、インタークーラーによる冷却後の冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を放熱器に吐出する、二段圧縮機。前記気液分離器が気相の冷媒を吐出する吐出口と前記高段圧縮部が冷媒を吸込む吸込口とは、第２膨張弁を備える第１インジェクション回路と第１の冷媒配管とによって接続される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流れ込む冷媒を放熱する放熱器と、
前記放熱器が放熱した冷媒を膨張させる第１膨張弁と、
前記第１膨張弁により膨張され液相と気相との混合の状態にある冷媒を、液相と気相とに分離し、それぞれ異なる流出先に流出する気液分離器と、
前記気液分離器から流出される液相の冷媒を膨張させる第３膨張弁と、
前記第３膨張弁による膨張後の冷媒を吸熱する吸熱器と、
前記吸熱器による吸熱後の冷媒を圧縮する、二段圧縮機の低段圧縮部と、
前記低段圧縮部の吐出した冷媒を冷却するインタークーラーと、
前記インタークーラーによる冷却後の冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を前記放熱器に吐出する、二段圧縮機の高段圧縮部と、
を備える冷凍サイクル装置であって、
前記気液分離器が気相の冷媒を吐出する吐出口と前記高段圧縮部が冷媒を吸込む吸込口とは、第２膨張弁を備える第１インジェクション回路と第１の冷媒配管とによって接続される、
冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記冷凍サイクル装置は、前記インタークーラーが冷却後の冷媒を吐出する吐出口と、前記第１の冷媒配管と、を、第１の接続部によって接続する第２の冷媒配管を有する、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記気液分離器が液相の冷媒を吐出する吐出口と、前記第１インジェクション回路の一部であって前記第２膨張弁による膨張後の冷媒が通過する部位とを、冷媒を膨張させる第４膨張弁を介して接続する、第２インジェクション回路をさらに備える、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記気液分離器が液相の冷媒を吐出する吐出口と、前記第１の冷媒配管の一部とを、冷媒を膨張させる第４膨張弁を介して接続する第２インジェクション回路をさらに備える、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記第２膨張弁の開度を制御する制御部と、
前記インタークーラーによって冷却された冷媒と前記第２膨張弁による膨張後の冷媒とが混合された冷媒の圧力である中間圧力を測定する中間圧力測定器と、
外気温度を測定する外気温度測定器と、
をさらに備え、
前記制御部は、冷媒が過熱度を得ることができるように、前記第２膨張弁の開度を制御する、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項6】

前記制御部は、さらに、前記中間圧力が冷媒の蒸発圧力よりも高いように、前記第２膨張弁の開度を制御する、
請求項５に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項7】

前記冷媒は、二酸化炭素である、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、低段圧縮と高段圧縮との二段圧縮サイクルを用いた冷凍サイクル装置の開発が行われている。このような冷凍サイクル装置はインタークーラーを備え、インタークーラーにて冷媒を冷却することで成績係数（Coefficient of Performance：ＣＯＰ）を向上させることが期待されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－２４２５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、これまで提案された技術では、外気温度が低くなるとインタークーラーにおいて冷媒が凝縮してしまい、高段圧縮において過熱度を得られなくなり、液バックが発生する虞があった。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の冷凍装置は、放熱器と、第１膨張弁と、気液分離器と、第３膨張弁と、吸熱器と、低段圧縮部と、インタークーラーと、高段圧縮部と、を備える。放熱器は、流れ込む冷媒を放熱する。第１膨張弁は、前記放熱器が放熱した冷媒を膨張させる。気液分離器は、前記第１膨張弁により膨張され液相と気相との混合の状態にある冷媒を、液相と気相とに分離し、それぞれ異なる流出先に流出する。第３膨張弁は、前記気液分離器から流出される液相の冷媒を膨張させる。吸熱器は、前記第３膨張弁による膨張後の冷媒を吸熱する。低段圧縮部は、前記吸熱器による吸熱後の冷媒を圧縮する、二段圧縮機。インタークーラーは、前記低段圧縮部の吐出した冷媒を冷却する。高段圧縮部は、前記インタークーラーによる冷却後の冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を前記放熱器に吐出する、二段圧縮機。前記気液分離器が気相の冷媒を吐出する吐出口と前記高段圧縮部が冷媒を吸込む吸込口とは、第２膨張弁を備える第１インジェクション回路および、と第１の冷媒配管とによって接続される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態の冷凍サイクル装置の概要を説明する第１の説明図。

【図2】第１の実施形態の冷凍サイクル装置を説明する第２の説明図。

【図3】第１の実施形態における適切な中間圧力を説明する第１の説明図。

【図4】第１の実施形態における適切な中間圧力を説明する第２の説明図。

【図5】第１の実施形態における適切な中間圧力を説明する第３の説明図。

【図6】第１の実施形態における適切な中間圧力を説明する第４の説明図。

【図7】第１の実施形態における決定条件が満たされる状況の一例を示す図。

【図8】第１の実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図。

【図9】第１の実施形態における冷凍サイクル装置が実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図10】第２の実施形態の冷凍サイクル装置の概要を説明する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態の冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の冷凍サイクル装置１０の概要を説明する第１の説明図である。図２は、第１の実施形態の冷凍サイクル装置１０の概要を説明する第２の説明図である。より具体的には、図２は、実施形態の冷凍サイクル装置１０で生じる冷媒の変化の様子を示すＰ－ｈ線図である。Ｐは冷媒の圧力を示し、ｈは冷媒の比エンタルピーを示す。図２において直線Ｌ０は、冷媒の飽和蒸気線および飽和液線を示す。

【0010】

冷凍サイクル装置１０は、放熱器（凝縮器）１と、第１膨張弁２と、気液分離器３と、第２膨張弁４と、第３膨張弁５と、吸熱器（蒸発器）６と、低段圧縮部７１と高段圧縮部７２とからなる二段圧縮機７と、インタークーラー８と、これらに冷媒を流通させる冷媒配管１００と、を備える。冷凍サイクル装置１０に流れる冷媒は、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２もしくは二酸化炭素（ＣＯ２）等の冷媒を含む。冷媒は、相変化しながら冷凍サイクル装置１０内を循環する。本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、例えば冷却運転のみが行われる冷凍機に使用される。すなわち、凝縮器（放熱器）１は室外熱交換器であり、蒸発器（吸熱器）６は室内熱交換器である。冷凍サイクル装置１０は、二段圧縮サイクルによって冷凍を行う。

【0011】

放熱器１は、流入する冷媒を凝縮する。放熱器１による凝縮とは、具体的には、等圧冷却である。このように放熱器１は、冷媒を放熱し、放熱後の冷媒配管に流出する。放熱器１による放熱前の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ１である。放熱器１による放熱後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ２である。なお、図２のＰ－ｈ線図の横軸は冷媒の比エンタルピーを示し、縦軸は冷媒の圧力を示す。

【0012】

第１膨張弁２は、放熱器１で放熱された冷媒を膨張させる。第１膨張弁２による膨張は、具体的には、等エンタルピー膨張である。第１膨張弁２による膨張後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ３である。第１膨張弁２により、冷媒は、液相の冷媒と気相の冷媒との混合の状態になる。

【0013】

気液分離器３は、第１膨張弁２により膨張され液相と気相との混合の状態にある冷媒を、液相と気相とに分離し、それぞれ異なる流出先に流出する。気液分離器３は、気相の冷媒を第２膨張弁４へ流出する。図２において、気液分離器３の第２膨張弁４へ流出する気相の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ９である。気液分離器３は、液相の冷媒を第３膨張弁５へ流出する。気液分離器３から第３膨張弁５へ流出する液相の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ４である。

【0014】

第２膨張弁４は、開度を変更が可能な膨張弁であって、気液分離器３から流出する気相の冷媒を膨張させる膨張弁である。第２膨張弁４による膨張とは、具体的には、等エンタルピー膨張である。第２膨張弁４による膨張後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ１０である。

【0015】

第３膨張弁５は、気液分離器３によって吐出された液相の冷媒を膨張させる。第３膨張弁５による膨張とは、具体的には、等エンタルピー膨張である。第３膨張弁５による膨張後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ５である。

【0016】

吸熱器６は、第３膨張弁５による膨張後の冷媒を吸熱する。吸熱器６による吸熱とは、具体的には、等圧加熱である。吸熱器６による吸熱後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ６である。

【0017】

二段圧縮機７の低段圧縮部７１は、吸込んだ冷媒を圧縮する。低段圧縮部７１による圧縮前の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ６である。したがって、低段圧縮部７１による圧縮対象の冷媒は、例えば吸熱器６による吸熱後の冷媒である。低段圧縮部７１による圧縮後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ７である。低段圧縮部７１は、圧縮後の冷媒を吐出する。

【0018】

インタークーラー８は、低段圧縮部７１の吐出した冷媒を例えば外気温度まで冷却する。冷却目標温度は、外気温度に応じて適宜変更可能である。インタークーラー８によって冷やされた冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ７と状態Ｊ８との線上のいずれかの点、すなわち状態Ｊ１１である。なお、以下の説明では、インタークーラー８によって冷やされた冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図において状態Ｊ１１とするが、この限りではなく、上述したように、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ７と状態Ｊ８との線上のいずれかの点であればよい。インタークーラー８によって冷やされた冷媒は、第２膨張弁４による膨張後の冷媒と混合され、高段圧縮部７２に吸込まれる。高段圧縮部７２による圧縮前の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ８である。

【0019】

高段圧縮部７２は、後述する中間状態の冷媒を吸込み圧縮する。詳しくは、高段圧縮部７２には、インタークーラー８から流出する冷媒が供給される。高段圧縮部７２による圧縮後の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図における状態Ｊ１である。高段圧縮部７２は、圧縮後の冷媒を放熱器１に吐出する。上述したように、放熱器１には、二段圧縮機７の高段圧縮部７２から吐出された冷媒が流入し、放熱器１の内部に取り込まれ、再び上記の冷凍サイクル動作が繰り返される。なお、ＣＯ２を冷媒に使用した場合は、高温・高圧では臨界状態となるため、完全な気体冷媒とはならない。

【0020】

ところで、インタークーラーを備える二段圧縮サイクルにおいては、低段吐出からインタークーラー、高段吸込までの圧力は、中間圧力と呼称される。したがって、冷凍サイクル装置１０においては、低段圧縮部７１が冷媒を吐出する部位である吐出口７１０から、インタークーラー８を経由して、高段圧縮部７２が冷媒を吸込む部位である吸込口７２０までの冷媒の圧力を中間圧力とする。図１において、吐出口７１０は、低段圧縮部７１が冷媒を吐出する吐出口の一例である。また、図１において、吸込口７２０は、高段圧縮部７２が冷媒を吸込む吸込口の一例である。

【0021】

冷凍サイクル装置１０においては、気液分離器３が気相の冷媒を吐出する部位である吐出口３１と、高段圧縮部７２が冷媒を吸込む吸込口７２０とは、後述する第１インジェクション回路１２１および第２膨張弁４を介して、第１の冷媒配管１１１で接続されている。また、インタークーラー８が冷媒を流出する部位である流出口８１は、第２の冷媒配管１１２によって、第１の冷媒配管１１１と接続されている。

【0022】

図１において符号１２１を付した太線が、第１インジェクション回路の一例である。すなわち、冷凍サイクル装置１０は、気液分離器３が気相の冷媒を吐出する部位である吐出口３１と、第１の冷媒配管１１１と第２の冷媒配管１１２とが接続される第１の接続部１１３とを、第２膨張弁４を介して接続する第１インジェクション回路１２１を備える。

【0023】

したがって気液分離器３の吐出口３１から流出した気相の冷媒は、第１インジェクション回路１２１内を通り、第２膨張弁４によって膨張される。続けて、その膨張後の冷媒と、低段圧縮部７１が吐出しインタークーラー８によって冷却された冷却後の冷媒と、が、第１の接続部１１３にて混合する。そして、その混合した冷媒は、第１の冷媒配管１１１を通り、高段圧縮部７２の吸込口７２０に吸い込まれる。すなわち、第１インジェクション回路１２１および第１の冷媒配管１１１内の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図において、状態Ｊ９、状態Ｊ１０、状態Ｊ８の状態を含む。その中で第１インジェクション回路１２１内の冷媒の状態は、図２のＰ－ｈ線図において、状態Ｊ９、状態Ｊ１０の状態を含む。

【0024】

図２のＰ－ｈ線図における冷媒の状態は、気液分離器３の吐出口３１から流出する状態Ｊ９の冷媒が、第２膨張弁４によって膨張され、状態Ｊ１０となる。また、インタークーラー８で冷却された状態Ｊ１１冷媒と、第２膨張弁４によって膨張された状態Ｊ１０の冷媒とが混合し、加重平均の状態（以下「中間状態」という）にある、状態Ｊ８となる。したがって、高段圧縮部７２が吸込む冷媒は、中間状態の冷媒である。なお、上述した中間圧力は、中間状態にある冷媒の圧力である。

【0025】

このように、冷凍サイクル装置１０の第１の冷媒配管１１１では、図２のＰ－ｈ線図上で状態Ｊ８となる中間状態は、インタークーラー８によって冷却された後の冷媒と第２膨張弁４による膨張後の冷媒とが混合された状態で存在している。したがって、中間圧力は、第２膨張弁４の開閉の度合（すなわち開度）に左右される。第２膨張弁４の弁が閉じる方向（すなわち開度が小さくなる方向）に動作する場合、中間圧力が下がる。

【0026】

第２膨張弁４の弁が開く方向（すなわち開度が大きくなる方向）に動作する場合、中間圧力が上昇する。なぜなら、第２膨張弁４の弁の開度が小さくなれば、第２膨張弁４の膨張後に第１インジェクション回路１２１を流通する冷媒の量が低下し、第２膨張弁４の弁の開度が大きくなれば、第２膨張弁４の膨張後に第１インジェクション回路１２１に流通する冷媒の量が増加するから、である。

【0027】

そして、中間圧力が適切であれば、図２のＰ－ｈ線図が示すような過熱度が得られる。したがって、第２膨張弁４の開度が適切であれば、過熱度が得られる。なお、過熱度は、図２の状態Ｊ８の比エンタルピーと、基準エンタルピーとの差である。基準エンタルピーは、飽和蒸気線および飽和液線Ｌ０が示す比エンタルピーであって状態Ｊ８の圧力における比エンタルピーのうち、状態Ｊ８の比エンタルピーとの差が最も小さい比エンタルピー、である。

【0028】

ここで、上述した適切な中間圧力について図３～図６を用いて説明する。図３は、実施形態における適切な中間圧力を説明する第１の説明図である。図４は、実施形態における適切な中間圧力を説明する第２の説明図である。図５は、実施形態における適切な中間圧力を説明する第３の説明図である。図６は、実施形態における適切な中間圧力を説明する第４の説明図である。

【0029】

図３は、図４～図６にて詳細に説明するＰ－ｈ線図上の領域Ｒ１０１を示す。図３は、外気温度等高線上で圧力が外気温度飽和圧力である位置を示す。外気温度飽和圧力は、温度が外気温度である際の冷媒の飽和圧力、である。線Ｌ２は、外気温度等高線を示す。外気温度等高線とは、冷媒の温度が外気温度であるときの冷媒の圧力Ｐと比エンタルピーｈとの関係を示すグラフである。冷媒がインタークーラー８によって外気温度まで冷却された場合、すなわちインタークーラー出口温度と、外気温度が同じである場合、第２膨張弁４の開度を変化させれば、冷媒の状態は外気温度等高線に沿って変化する。図３の横軸は比エンタルピーｈであり、縦軸は圧力Ｐである。

【0030】

図４は、領域Ｒ１０１の拡大図の一例を示す。図４は、凝縮液が生じてしまう場合の外気温度飽和圧力と中間圧力との関係を示す。図４は、外気温度飽和圧力が中間圧力よりも低いことを示す。このような場合、凝縮液が生じる。

【0031】

図５は、領域Ｒ１０１の拡大図の他の一例を示す。図５は、飽和液が生じる場合の外気温度飽和圧力と中間圧力との関係を示す。図５は、外気温度飽和圧力と中間圧力と一致することを示す。このような場合、飽和液が生じる。

【0032】

図６は、領域Ｒ１０１の拡大図のさらに他の一例を示す。図６は、過熱度を得られる場合の外気温度飽和圧力と中間圧力との関係を示す。図６は、外気温度飽和圧力が中間圧力よりも高いことを示す。すなわち、図６は、中間圧力が外気温度飽和圧力よりも低いことを示す。このような場合、過熱度を得られる。

【0033】

このように、冷媒が外気温度まで冷却された場合、図４から図６において適切な中間圧力とは図６の場合であり、外気温度飽和圧力よりも低いという条件を満たす圧力である。

【0034】

また、この限りではなく、冷媒が外気温度まで冷却されない場合、インタークーラー出口温度と、外気温度が同じであるとは限らない。例えば外気温度よりもインタークーラー出口温度が高くなる場合でも、中間圧力が外気温度飽和圧力より高くとも過熱度が得られる場合がある。詳しくは、中間圧力における飽和温度がインタークーラー出口温度より低い状態にあればよい。すなわち、ガスクーラー出口温度が、飽和蒸気線よりも冷媒の比エンタルピーが大きい場合、過熱度が得られる。

【0035】

したがって冷凍サイクル装置１０では、冷媒が外気温度まで冷却された場合、中間圧力が外気温度飽和圧力よりも低くあるように第２膨張弁４の開度が制御されることで、高段圧縮部７２の吸込口７２０において過熱度が得られて液バックの発生が抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１０では、故障の虞を低減することができ、また、ＣＯＰの低下も抑制できる。

【0036】

また、冷凍サイクル装置１０では、冷媒が外気温度まで冷却されない場合、中間圧力における飽和温度がインタークーラー出口温度より低くなるように第２膨張弁４の開度が制御されることで、高段圧縮部７２の吸込口７２０において過熱度が得られて液バックの発生が抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１０では、故障の虞を低減することができ、また、ＣＯＰの低下も抑制できる。

【0037】

このように、冷凍サイクル装置１０は、開度の変更可能な第２膨張弁４を備えるため、ＣＯＰの低下を抑制することが可能である。また、冷凍サイクル装置１０は、高段圧縮部７２の吸込口７２０において過熱度を得られるように第２膨張弁４を制御するため、故障の虞を低減することができ、ＣＯＰの低下を抑制することが可能である。

【0038】

ところで、このような制御は、装置によって自動的に実行されてもよいし、手動で行われてもよい。すなわち、第２膨張弁４の開度の変更は、装置によって行われてもよいし、手動で行われてもよい。以下、上述した冷凍サイクル装置１０における第２膨張弁４の制御方法について、図１に戻って説明する。

【0039】

図１の説明に戻る。冷凍サイクル装置１０は、さらに、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３と、制御装置１１と、を備える。中間圧力測定器１０２は、中間圧力を測定する。外気温度測定器１０３は、外気温度を測定する。

【0040】

制御装置１１は、後述するようにバスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ９０１とメモリ９０２とを備える制御部１２を備え、プログラムを実行する。制御装置１１は、プログラムの実行により、放熱器１と、第１膨張弁２と、気液分離器３と、第２膨張弁４と、第３膨張弁５と、吸熱器６と、低段圧縮部７１と、インタークーラー８と、高段圧縮部７２と、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３との各動作を制御する。より具体的には、制御部１２が、プログラムの実行により、放熱器１と、第１膨張弁２と、気液分離器３と、第２膨張弁４と、第３膨張弁５と、吸熱器６と、低段圧縮部７１と、インタークーラー８と、高段圧縮部７２と、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３との各動作を制御する。

【0041】

制御部１２は、開度決定処理を実行する。開度決定処理は、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３との各測定結果に基づいて、第２膨張弁４の開度を決定する処理である。制御部１２は、第２膨張弁４の開度が、開度決定処理で決定された開度であるように、第２膨張弁４の動作を制御する。

【0042】

開度決定処理では、例えば以下の決定条件を満たすように、予め定められた所定の規則にしたがって、開度が決定される。決定条件は、例えば、高段圧縮部７２の吸込口７２０において過熱度を得られる、という条件である。より詳しくは、冷媒が外気温度まで冷却される場合、中間圧力が外気温度飽和圧力よりも低い、という条件である。また、冷媒が外気温度まで冷却されない場合、中間圧力が外気温度飽和圧力より高い、という条件である。

【0043】

決定条件は、例えば、中間圧力が冷媒の蒸発圧力よりも高い、という条件であってもよい。すなわち、決定条件は、冷媒が外気温度まで冷却される場合、中間圧力が外気温度飽和圧力よりも低い、という条件だけでなく、さらに、中間圧力が冷媒の蒸発圧力よりも高い、という条件を含んでもよい。また、冷媒が外気温度まで冷却されない場合、中間圧力が外気温度飽和圧力より高い、という条件だけでなく、さらに、中間圧力が冷媒の蒸発圧力よりも高い、という条件を含んでもよい。

【0044】

なお、開度決定処理において、外気温度飽和圧力の算出が必要な場合、外気温度飽和圧力の算出も開度決定処理において実行される。したがって、開度決定処理において、外気温度飽和圧力の算出が必要な場合、制御部１２は、外気温度飽和圧力の算出を行う。なお、外気温度飽和圧力は、外気温度測定器１０３の測定結果に基づいて得られてもよいし、インタークーラー８の流出口８１に設置された温度センサ（図示しない）に基づいて得られてもよい。

【0045】

図７は、第１の実施形態における決定条件が満たされる状況の一例を示す図である。図７は、横軸が外気温度を示し、縦軸が圧力を示す。図７は、決定条件の満たされる状況は、冷媒が外気温度まで冷却される場合、中間圧力が外気温度飽和圧力より低く冷媒の蒸発圧力よりも高い状況であることを示す。図７が示すように、外気温度飽和圧力は、外気温度に依存する。

【0046】

＜制御装置１１のハードウェア構成の一例＞
図８は、第１の実施形態における制御装置１１のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置１１は、上述したように、バスで接続されたＣＰＵ等のプロセッサ９０１とメモリ９０２とを備える制御部１２を備え、プログラムを実行する。制御装置１１は、プログラムの実行によって制御部１２、入力部１３、通信部１４、記憶部１５及び出力部１６を備える装置として機能する。

【0047】

より具体的には、プロセッサ９０１が記憶部１５に記憶されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムをメモリ９０２に記憶させる。プロセッサ９０１が、メモリ９０２に記憶させたプログラムを実行することによって、制御装置１１は、制御部１２、入力部１３、通信部１４、記憶部１５及び出力部１６を備える装置として機能する。

【0048】

制御部１２は、制御装置１１が備える各種機能部の動作を制御する。また、制御部１２は、例えば、放熱器１と、第１膨張弁２と、気液分離器３と、第２膨張弁４と、第３膨張弁５と、吸熱器６と、低段圧縮部７１と、インタークーラー８と、高段圧縮部７２と、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３との各動作を制御する。制御部１２は、上述したように例えば、開度決定処理を実行する。

【0049】

入力部１３は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を含んで構成される。入力部１３は、これらの入力装置を制御装置１１に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部１３は、制御装置１１に対する各種情報の入力を受け付ける。

【0050】

通信部１４は、制御装置１１を外部装置に接続するための通信インタフェースを含んで構成される。通信部１４は、有線又は無線を介して制御部１２による制御先と通信を行う。制御部１２による制御先は、例えば、放熱器１と、第１膨張弁２と、気液分離器３と、第２膨張弁４と、第３膨張弁５と、吸熱器６と、低段圧縮部７１と、インタークーラー８と、高段圧縮部７２と、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３と、である。

【0051】

通信部１４は、例えば中間圧力測定器１０２との通信によって、中間圧力測定器１０２の測定結果を取得する。通信部１４は、例えば外気温度測定器１０３との通信によって、外気温度測定器１０３の測定結果を取得する。制御部１２は、通信部１４の取得した情報を取得する。通信部１４は、例えば第２膨張弁４との通信によって、制御部１２の指示を第２膨張弁４に送信する。このようにして、制御部１２は、通信部１４を介して、第２膨張弁４の動作を制御する。

【0052】

記憶部１５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体装置（non-transitory computer-readable recording medium）を用いて構成される。記憶部１５は制御装置１１に関する各種情報を記憶する。記憶部１５は、例えば入力部１３又は通信部１４を介して入力された情報を記憶する。記憶部１５は、例えば第２膨張弁４の制御の履歴を記憶する。記憶部１５は、例えば開度決定処理で生じた各種情報を記憶する。

【0053】

出力部１６は、各種情報を出力する。出力部１６は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を含んで構成される。出力部１６は、これらの表示装置を制御装置１１に接続するインタフェースとして構成されてもよい。出力部１６は、例えば入力部１３又は通信部１４に入力された情報を出力する。

【0054】

図９は、第１の実施形態における冷凍サイクル装置１０が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。制御部１２が、通信部１４を介して、中間圧力測定器１０２と、外気温度測定器１０３との各測定結果を取得する（ステップＳ１０１）。すなわち、制御部１２が、中間圧力と外気温度との各測定結果を取得する。次に制御部１２が開度決定処理を実行する（ステップＳ１０２）。開度決定処理の実行により、ステップＳ１０１で得られた中間圧力と外気温度とに基づいて、第２膨張弁４の開度が決定される。次に、制御部１２は、通信部１４を介して、開度がステップＳ１０２で決定された開度であるように第２膨張弁４の動作を制御する（ステップＳ１０３）。

【0055】

このように構成された第１の実施形態の冷凍サイクル装置１０は、開度の変更が可能な第２膨張弁４を備える。したがって冷凍サイクル装置１０は、高段圧縮部７２の吸込口７２０において過熱度を得ることができ、液バックの発生を抑制することができる。そのため冷凍サイクル装置１０は、故障の虞を低減することができ、また、ＣＯＰの低下を抑制することができる。

【0056】

（第２の実施例）
図１０は、第２の実施形態の冷凍サイクル装置１０ａの概要を説明する説明図である。以下説明の簡単の冷凍サイクル装置１０と同様の機能を備えるものについては図１及び図８と同じ符号を付すことで説明を省略する。

【0057】

冷凍サイクル装置１０ａは、気液分離器３に代えて気液分離器３ａを備える点と、さらに第４膨張弁４１を備える第２インジェクション回路１２２を備える点と、で冷凍サイクル装置１０と異なる。

【0058】

気液分離器３ａは、第１膨張弁２により膨張され液相と気相との混合の状態にある冷媒を液相と気相とに分離しそれぞれ異なる流出先に流出する点と、気相の冷媒を第２膨張弁４へ流出する点とで気液分離器３と同じである。気液分離器３ａは、液相の冷媒を第３膨張弁５だけでなく、第４膨張弁４１へ流出する点で、気液分離器３と異なる。すなわち、気液分離器３aは、液相の冷媒を吐出する吐出口と第３膨張弁５とをつなぐ冷媒配管と、液相の冷媒を吐出する吐出口と第４膨張弁４１とをつなぐ冷媒配管と、を備える。本実施形態では、液相の冷媒を吐出する吐出口と第３膨張弁５とをつなぐ冷媒配管の途中で、第４膨張弁４１につながる冷媒配管、すなわち第２インジェクション回路１２２が分岐するように設けられているがこの限りではなく、吐出口と第３膨張弁５をつなぐ冷媒配管と、吐出口と第４膨張弁４１をつなぐ冷媒配管と、が、気液分離器３aから別々に設けられていてもよい。

【0059】

図１０において符号１２２を付した太線が、第２インジェクション回路の一例である。すなわち、冷凍サイクル装置１０ａは、気液分離器３ａが液相の冷媒を吐出する部位である吐出口とつながる冷媒配管と、第２の接続部１１４とを、第４膨張弁４１を介して接続する第２インジェクション回路１２２を備える。第２の接続部１１４は、第１インジェクション回路１２１の一部であって第２膨張弁４による膨張後の冷媒が通過する部位へと接続する。

【0060】

第４膨張弁４１は、流入してきた冷媒を膨張させる。したがって、第４膨張弁４１は、気液分離器３によって吐出された液相の冷媒を膨張させる。また、第４膨張弁４１は、開度が変更可能である。

【0061】

冷凍サイクル装置１０の場合、気液分離器３の気相の冷媒を吐出する部位である吐出口３１から流出する冷媒とインタークーラー８が冷媒を流出する部位である流出口８１から流出する冷媒との混合冷媒は運転条件によって過熱度が過大となる場合がある。

【0062】

第２実施形態の冷凍サイクル装置１０ａであれば、気液分離器３aの液相の冷媒を、開度が変更可能な第４膨張弁４１が備わる２インジェクション回路１２２によって第１インジェクション回路１２１にインジェクションすることで、過熱度が過大になることを抑制することができる。

【0063】

すなわち第２インジェクション回路１２２に開度が変更可能な第４膨張弁４１が備わることで、より適切な過熱度を取ることができ、液バックの発生が抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１０aにおいても、故障の虞を低減することができ、また、ＣＯＰの低下も抑制できる。

【0064】

本実施形態では、第２インジェクション回路１２２の第２の接続部１１４は、第２膨張弁４と、第１の接続部１１３と、の間の位置に配置したがこの限りではなく、第２膨張弁４の膨張後であれば、第１インジェクション回路１２１に限らず、第１の冷媒配管１１１に第２の接続部１１４が設けられてもよい。

【0065】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、開度の変更が可能な第２膨張弁４を備えることにより、冷凍サイクル装置１０では、故障の虞を低減することができる。また、ＣＯＰの低下を抑制することができる。

【0066】

（変形例）
上記各実施形態では、制御部１２はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。

【0067】

制御装置１１は、ネットワークを介して通信可能に接続された複数台の情報処理装置を用いて実装されてもよい。この場合、制御部１２は、複数の情報処理装置に分散して実装されてもよい。

【0068】

制御装置１１の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0069】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0070】

１０…冷凍サイクル装置、１…凝縮器、２…第１膨張弁、３…気液分離器、４…第２膨張弁、５…第３膨張弁、６…蒸発器、７…二段圧縮機、７１…低段圧縮部、７２…高段圧縮部、８…インタークーラー、４１…第４膨張弁、３１…吐出口、７１０…吐出口、７２０…吸込口、９１…吸込口、１２１…第１インジェクション回路、１２２…第２インジェクション回路、１０２…中間圧力測定器、１０３…外気温度測定器、１１…制御装置、１２…制御部、１３…入力部、１４…通信部、１５…記憶部、１６…出力部、９０１…プロセッサ、９０２…メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】