特開 2024-177890 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】P2024177890

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/20 20210101AFI20241217BHJP

   F25B 13/00 20060101ALI20241217BHJP

   F25B 41/26 20210101ALI20241217BHJP

   F25B 1/00 20060101ALN20241217BHJP

【ＦＩ】

F25B41/20 Z

F25B13/00 311

F25B41/26 A

F25B1/00 396G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096279

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001081

【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小石原 一貴

【テーマコード（参考）】

3L092

【Ｆターム（参考）】

3L092AA01

3L092BA02

3L092BA26

3L092DA01

3L092DA03

(57)【要約】

【課題】本開示は、エコノマイザの両側に設けられた各膨張弁について、アクチュエータを用いない簡易な構成により、膨張弁を経由する流路と膨張弁を経由しない流路とを切り替えて、暖房運転と冷房運転の両方でインジェクションの効果を高める。
【解決手段】本開示における冷凍サイクル装置は、エコノマイザと利用側熱交換器との間に設けられて、冷房対応循環状態であるときは第１膨張弁を経由して冷媒を流通させる状態となり、暖房対応循環状態であるときには第１膨張弁をバイパスして冷媒を流通させる状態となる第１流路切替回路と、熱源側熱交換器とエコノマイザの間に設けられて、暖房対応循環状態であるときは第２膨張弁を経由して冷媒を流通させ、冷房対応循環状態であるときには第２膨張弁をバイバイして冷媒を流通させる状態となる第２流路切替回路と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮室に連通するインジェクションポートを有する圧縮機と、利用側熱交換器と、エコノマイザと、熱源側熱交換器とが、冷媒配管により順に接続されて、冷媒が流通する主冷媒回路と、
前記圧縮機と前記利用側熱交換器および前記熱源側熱交換器との間に設けられて、前記圧縮機から前記利用側熱交換器に冷媒を吐出することにより、前記主冷媒回路において前記圧縮機から前記利用側熱交換器への方向で冷媒を循環させる暖房対応循環状態と、前記圧縮機から前記熱源側熱交換器に冷媒を吐出することにより、前記主冷媒回路において前記圧縮機から前記熱源側熱交換器への方向で冷媒を循環させる冷房対応循環状態とを切り替える四方弁と、
前記エコノマイザと前記利用側熱交換器との間の前記主冷媒回路に設けられて、第１膨張弁を経由して前記主冷媒回路に冷媒を流通させる第１流路と、前記第１膨張弁を経由せずに前記主冷媒回路に冷媒を流通させる第２流路とを有し、前記主冷媒回路における冷媒の流通方向に応じて印加方向が切り替わる冷媒の圧力によって、前記冷房対応循環状態であるときは前記第２流路による冷媒の流通を阻止して前記第１流路により冷媒を流通させる状態となり、前記暖房対応循環状態であるときには前記第１流路による冷媒の流通を阻止して前記第２流路により冷媒を循環させる状態となる第１流路切替回路と、
前記エコノマイザと前記熱源側熱交換器との間の前記主冷媒回路に設けられて、第２膨張弁を経由して前記主冷媒回路に冷媒を流通させる第３流路と、前記第２膨張弁を経由せずに前記主冷媒回路に冷媒を流通させる第４流路とを有し、前記主冷媒回路における冷媒の流通方向に応じて印加方向が切り替わる冷媒の圧力によって、前記冷房対応循環状態であるときは前記第３流路による冷媒の流通を阻止して前記第４流路により冷媒を流通させる状態となり、前記暖房対応循環状態であるときには前記第４流路による冷媒の流通を阻止して前記第３流路により冷媒を流通させる状態となる第２流路切替回路と、
前記第１流路切替回路と前記第２流路切替回路との間の前記冷媒配管から分岐し、第３膨張弁を介して前記圧縮機のインジェクションポートに連通するバイパス冷媒回路と、
前記四方弁の作動を制御して、前記冷房対応循環状態と前記暖房対応循環状態とを切り替えるコントローラと、
を備える冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記第１流路切替回路と前記第２流路切替回路は、背圧によって閉弁する弁体により逆方向の冷媒の流通を阻止する逆止弁を用いて、構成されている
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記第１流路切替回路は、前記利用側熱交換器の側の第１接続口と、前記エコノマイザの側の第２接続口とにより前記冷媒配管に接続されて、前記第１流路と前記第２流路は前記第１接続口と前記第２接続口とを連通し、前記第１流路は、第１逆止弁及び第２逆止弁を前記第２接続口から前記第１接続口への方向を順方向として前記第１膨張弁と直列に接続して構成され、前記第２流路は、第３逆止弁と第４逆止弁を前記第１接続口から前記第２接続口への方向を順方向として直列に接続して構成され、前記第１流路の前記第１逆止弁と前記第２逆止弁の間の箇所と前記第２流路の前記第３逆止弁と前記第４逆止弁の間の箇所とが連通され、
前記第２流路切替回路は、前記熱源側熱交換器の側の第３接続口と、前記エコノマイザの側の第４接続口とにより前記冷媒配管に接続されて、前記第３流路と前記第４流路は前記第３接続口と前記第４接続口とを連通し、前記第３流路は、第５逆止弁及び第６逆止弁を前記第４接続口から前記第３接続口への方向を順方向として前記第２膨張弁と直列に接続して構成され、前記第４流路は、第７逆止弁と第８逆止弁を前記第３接続口から前記第４接続口への方向を順方向として直列に接続して構成され、前記第３流路の前記第５逆止弁と前記第６逆止弁との間の箇所と前記第４流路の前記第７逆止弁と前記第８逆止弁の間の箇所とが連通されている
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記冷媒は強燃性冷媒である
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記第１膨張弁と前記第２膨張弁は開弁状態と閉弁状態との切り替えが可能な開閉弁であり、
前記コントローラは、前記四方弁により前記冷房対応循環状態とするときは、前記第２膨張弁を閉弁状態とし、前記四方弁により前記暖房対応循環状態とするときには、前記第１膨張弁を閉弁状態とする
請求項１から請求項３のうちいずれか１項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】

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、冷媒回路及びインジェクション回路の途中に接続されたエコノマイザの両側に膨張弁を設けることによって、暖房運転時と冷房運転時のいずれにおいても、圧縮機への冷媒のインジェクションを可能とした空気調和器を開示する。この空気調和機は、二つの膨張弁の間に配置された中間レシーバ内に液冷媒が貯まっていると判定したときに、インジェクション回路に設けられたインジェクション弁を開いてインジェクションを行う構成を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７０１７０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、エコノマイザの両側に設けられた各膨張弁について、アクチュエータを用いない簡易な構成により、膨張弁を経由する流路と膨張弁を経由しない流路とを切り替えて、暖房運転と冷房運転の両方でインジェクションの効果を高めることができる冷凍サイクル装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示における冷凍サイクル装置は、圧縮室に連通するインジェクションポートを有する圧縮機と、利用側熱交換器と、エコノマイザと、熱源側熱交換器とが、冷媒配管により順に接続されて、冷媒が流通する主冷媒回路と、圧縮機と利用側熱交換器および熱源側熱交換器との間に設けられて、圧縮機から利用側熱交換器に冷媒を吐出することにより、主冷媒回路において圧縮機から利用側熱交換器への方向で冷媒を循環させる暖房対応循環状態と、圧縮機から熱源側熱交換器に冷媒を吐出することにより、主冷媒回路において圧縮機から熱源側熱交換器への方向で冷媒を循環させる冷房対応循環状態と、を切り替える四方弁と、エコノマイザと利用側熱交換器との間の主冷媒回路に設けられて、第１膨張弁を経由して主冷媒回路に冷媒を流通させる第１流路と、第１膨張弁を経由せずに主冷媒回路に冷媒を流通させる第２流路とを有し、主冷媒回路における冷媒の流通方向に応じて印加方向が切り替わる冷媒の圧力によって、冷房対応循環状態であるときは第２流路による冷媒の流通を阻止して第１流路により冷媒を流通させる状態となり、暖房対応循環状態であるときには第１流路による冷媒の流通を阻止して第２流路により冷媒を循環させる状態となる第１流路切替回路と、エコノマイザと熱源側熱交換器との間の主冷媒回路に設けられて、第２膨張弁を経由して主冷媒回路に冷媒を流通させる第３流路と、第２膨張弁を経由せずに主冷媒回路に冷媒を流通させる第４流路とを有し、主冷媒回路における冷媒の流通方向に応じて印加方向が切り替わる冷媒の圧力によって、冷房対応循環状態であるときは第３流路による冷媒の流通を阻止して第４流路により冷媒を流通させる状態となり、暖房対応循環状態であるときには第４流路による冷媒の流通を阻止して第３流路により冷媒を流通させる状態となる第２流路切替回路と、第１流路切替回路と第２流路切替回路との間の冷媒配管から分岐し、第３膨張弁を介して圧縮機のインジェクションポートに連通するバイパス冷媒回路と、四方弁の作動を制御して、冷房対応循環状態と暖房対応循環状態とを切り替えるコントローラと、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示の冷凍サイクル装置は、エコノマイザの両側に設けられた各膨張弁について、アクチュエータを用いない簡易な構成により、膨張弁を経由する流路と膨張弁を経由しない流路とを切り替えて、暖房運転と冷房運転の両方でインジェクションの効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施の形態における冷凍サイクル装置の暖房運転時の状態を示す構成図

【図2】実施の形態における冷凍サイクル装置の冷房運転時の状態を示す構成図

【図3】実施の形態における冷凍サイクル装置の制御ブロック図

【図4】実施の形態における冷凍サイクル装置の冷房運転時における圧力－エンタルピー線図（Ｐ－ｈ線図）

【図5】実施の形態における冷凍サイクル装置の暖房運転及び冷房運転の開始時の制御処理のフローチャート

【図6】実施の形態における冷凍サイクル装置の流路切替回路の別の構成図

【発明を実施するための形態】

【0008】

（本開示の基礎となった知見等）

【0009】

本発明者らが本開示に想到するに至った当時、冷凍サイクル装置において、エコノマイザと利用側熱交換器との間の冷媒配管と、エコノマイザと熱源側熱交換器との間の冷媒配管との両方に、膨張弁を設けることにより、暖房運転時と冷房運転時の両方でインジェクション運転を行えるようにする技術があった。
しかしながら、エコノマイザの両側に膨張弁を設けた場合、冷房運転時と暖房運転時の双方において、冷媒が膨張弁で減圧された後に主冷媒回路とインジェクション用のバイパス冷媒回路に分岐する。そして、エコノマイザにおいて、主冷媒回路を流通する冷媒とバイパス回路で膨張弁によりさらに減圧された冷媒との間で熱交換が行われる。そのため、エコノマイザの上流で膨張弁による減圧を行わない場合に比べて、エコノマイザで熱交換を行う主冷媒回路の冷媒とバイパス回路の冷媒との温度差が小さくなって、エコノマイザでの熱交換量が減少し、インジェクション運転を行うことによる省エネルギーの効果が不十分になるという課題を、発明者らは発見した。

【0010】

上記課題を解決する手段として、エコノマイザの両側に設けられた各膨張弁に対して、膨張弁を経由して冷媒を流通させる流路と膨張弁をバイパスして冷媒を流通させる流路とを、三方弁等のアクチュエータにより切り替える構成を備えて、冷房運転又は暖房運転に応じて、エコノマイザの上流側となる膨張弁をバイパスさせる制御を行うことが考えられる。しかしながら、この場合は、アクチュエータの作動を制御して膨張弁をバイパスさせるための複雑な制御を行う必要があるという課題を、発明者らは発見した。さらに、例えばＲ２９０冷媒のような強燃性冷媒を封入する場合には、万が一の冷媒回路からの冷媒の漏洩に備えてアクチュエータの接点部が露出しないようなモールド構成とする必要があることから、アクチュエータの部品構成が複雑となるという課題を、発明者らは発見した。
発明者らは、上記課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。そこで、本開示は、エコノマイザの両側に設けられた各膨張弁について、アクチュエータを用いない簡易な構成により、膨張弁を経由する流路と膨張弁を経由しない流路とを切り替えて、暖房運転と冷房運転の両方でインジェクションの効果を高めることができる冷凍サイクル装置を提供する。

【0011】

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

【0012】

（実施の形態）
以下、図１～図６を用いて、実施の形態を説明する。
［１．構成］
図１、図２は、本実施の形態による冷凍サイクル装置１の構成図である。冷凍サイクル装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル装置であり、主冷媒回路１０とバイパス冷媒回路２０、及びコントローラ１００を備えている。冷凍サイクル装置１は、暖房運転と冷房運転に対応し、図１は暖房運転時の冷媒の流通方向を矢印で示し、図２は冷房運転時の冷媒の流通方向を矢印で示している。

【0013】

主冷媒回路１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１１、凝縮器(暖房運転時）又は蒸発器（冷房運転時）として機能する利用側熱交換器１２、エコノマイザ１３、及び凝縮器（冷房運転時又は蒸発器（暖房運転時）として機能する熱源側熱交換器１４を、冷媒配管１６により順に接続して構成されている。利用側熱交換器１２とエコノマイザ１３との間の主冷媒回路１０には、第１流路切替回路５０が設けられ、熱源側熱交換器１４とエコノマイザ１３との間の主冷媒回路１０には、第２流路切替回路６０が設けられている。

【0014】

圧縮機１１と、利用側熱交換器１２及び熱源側熱交換器１４との間の主冷媒回路１０には、四方弁１５が設けられている。四方弁１５は、圧縮機１１から吐出される冷媒が主冷媒回路１０を流通する方向を切り替える。すなわち、四方弁１５は、圧縮機１１から吐出される冷媒が主冷媒回路１０を流通する方向を、図１に矢印で示した暖房対応循環状態と、図２に矢印で示した冷房対応循環状態とに切り替える。

【0015】

図１に示したように、暖房対応循環状態では、主冷媒回路１０において、圧縮機１１→四方弁１５→利用側熱交換器１２→第１流路切替回路５０→エコノマイザ１３→第２流路切替回路６０→熱源側熱交換器１４→四方弁１５→圧縮機１１の順に冷媒が流通する。また、図２に示したように、冷房対応循環状態では、主冷媒回路１０において、圧縮機１１→四方弁１５→熱源側熱交換器１４→第２流路切替回路６０→エコノマイザ１３→第１流路切替回路５０→利用側熱交換器１２→四方弁１５→圧縮機１１の順に冷媒が流通する。

【0016】

第１流路切替回路５０は、利用側熱交換器１２の側の第１接続口５０ａと、エコノマイザ１３の側の第２接続口５０ｂとの間に、第１流路５１と第２流路５５とを並列に接続して構成されている。第１流路５１においては、第１逆止弁５２及び第２逆止弁５３と第１膨張弁５４が、第１逆止弁５２及び第２逆止弁５３を第２接続口５０ｂから第１接続口５０ａへの方向を順方向として、直列に接続されている。第２流路５５においては、第３逆止弁５６と第４逆止弁５７が、第１接続口５０ａから第２接続口５０ｂへの方向を順方向として直列に接続されている。さらに、第１流路５１の第１逆止弁５２及び第２逆止弁５３の間の箇所と、第２流路５５の第３逆止弁５６及び第４逆止弁５７の間の箇所とが、第１連通路５８により連通されている。

【0017】

第１逆止弁５２、第２逆止弁５３、第３逆止弁５６、及び第４逆止弁５７は、逆方向の冷媒の圧力（背圧）により閉弁状態となって冷媒の流通を阻止する弁体を有している。暖房対応循環状態では、第１逆止弁５２と第２逆止弁５３が閉弁状態となるため、第１流路５１による第１膨張弁５４を経由する冷媒の流通が阻止されると共に、第３逆止弁５６と第４逆止弁５７が開弁状態に維持されて、第２流路５５により第１膨張弁５４をバイパスして冷媒が流通する。一方、冷房対応循環状態では、第３逆止弁５６と第４逆止弁５７が閉弁状態となるため、第２流路５５による冷媒の流通が阻止されると共に、第１逆止弁５２と第２逆止弁５３が開弁状態に維持されて、第１流路５１により第１膨張弁５４を経由して冷媒が流通する。

【0018】

第２流路切替回路６０は、熱源側熱交換器１４の側の第３接続口６０ａと、エコノマイザ１３の側の第４接続口５０ｂとの間に、第３流路６１と第４流路６５とを並列に接続して構成されている。第３流路６１においては、第５逆止弁６２及び第６逆止弁６３と第２膨張弁６４とが、第５逆止弁６２及び第６逆止弁６３を第４接続口６０ｂから第３接続口６０ａへの方向を順方向として、直列に接続されている。第４流路６５においては、第７逆止弁６６と第８逆止弁６７が、第３接続口６０ａから第４接続口６０ｂへの方向を順方向として直列に接続されている。さらに、第３流路６１の第５逆止弁６２及び第６逆止弁６３の間の箇所と、第４流路６５の第７逆止弁６６及び第８逆止弁６７の間の箇所とが、第２連通路６８により連通されている。

【0019】

第５逆止弁６２、第６逆止弁６３、第７逆止弁６６、及び第８逆止弁６７も、逆方向の冷媒の圧力（背圧）により閉弁状態となって冷媒の流通を阻止する弁体を有している。暖房対応循環状態では、第７逆止弁６６と第８逆止弁６７が閉弁状態となるため、第４流路６５による冷媒の流通が阻止されると共に、第５逆止弁６２と第６逆止弁６３が開弁状態に維持されて、第３流路６１により第２膨張弁６４を経由して冷媒が流通する。一方、冷房対応循環状態では、第５逆止弁６２と第６逆止弁６３が閉弁状態となるため、第３流路６１による第２膨張弁６４を経由した冷媒の流通が阻止されると共に、第７逆止弁６６と第８逆止弁６７が開弁状態に維持されて、第４流路６５により第２膨張弁６４をバイパスして冷媒が流通する。

【0020】

バイパス冷媒回路２０は、エコノマイザ１３と第１流路切替回路５０との間の冷媒配管１６から分岐して、圧縮機１１の圧縮室に設けられたインジェクションポート１１ａに連通している。バイパス冷媒回路２０には、上流から順に第３膨張弁２１とエコノマイザ１３が接続されている。第３膨張弁２１は、開度の変更が可能な開度調節弁である。

【0021】

暖房運転時には、利用側熱交換器１２を通過した高圧冷媒の一部がバイパス冷媒回路２０に流入し、また、冷房運転時には、熱源側熱交換器１４を通過した高圧冷媒の一部がバイパス冷媒回路２０に流入する。そして、バイパス冷媒回路２０に流入した冷媒は、第３膨張弁２１により減圧されて中間圧冷媒となり、中間圧冷媒は、エコノマイザ１３で主冷媒回路１０を流れる高圧冷媒との間で熱交換を行った後に、圧縮機１１にインジェクションされる。圧縮機１１にインジェクションされた冷媒は、圧縮機１１の圧縮室で圧縮途中にある冷媒と合流する。圧縮機１１は、インジェクションされた冷媒と圧縮途中にある冷媒とを合流させて再圧縮を行う。

【0022】

熱媒体回路３０は、利用側熱交換器１２、搬送ポンプ３１、及び空調端末３３を熱媒体配管３２により接続して構成されている。熱媒体回路３０を流通させる熱媒体としては、水や不凍液を用いることができる。利用側熱交換器１２において、主冷媒回路１０を流れる冷媒と熱媒体回路３０を流れる熱媒体との間で熱交換が行われる。そして、暖房運転時は、熱媒体回路３０を流れる熱媒体が利用側熱交換器１２で加熱されて、空調端末３３が暖房端末として機能し、冷房運転時には、熱媒体回路３０を流れる熱媒体が利用側熱交換器１２で冷却されて、空調端末３３が冷房端末として機能する。

【0023】

圧縮機１１の吐出側の冷媒配管１６には、圧縮機１１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ４１が設けられている。圧縮機１１の吸入側の冷媒配管１６には、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ４２が設けられている。利用側熱交換器１２の入口側の熱媒体配管３２には、利用側熱交換器１２の入口付近の熱媒体の温度を検出する加熱前温度センサ４３が設けられている。熱源側熱交換器１４の付近には、外気温度を検出する外気温度センサ４４が設けられている。

【0024】

冷凍サイクル装置１は、圧縮機１１、四方弁１５、第３膨張弁２１、搬送ポンプ３１等の作動を制御して、冷房運転と暖房運転を実行するコントローラ１００と、暖房運転及び冷房運転の開始と停止、運転条件の設定等の操作を行うためのリモコン１１０を備えている。図３は、冷凍サイクル装置１の制御ブロック図である。図３を参照して、コントローラ１００は、吐出圧力センサ４１、吸入圧力センサ４２、加熱前温度センサ４３、及び外気温度センサ４４と接続され、これらのセンサによる検出信号がコントローラ１００に入力される。

【0025】

また、コントローラ１００は、圧縮機１１、四方弁１５、第３膨張弁２１、搬送ポンプ３１と接続され、コントローラ１００から出力される制御信号によって、これらのアクチュエータの作動が制御される。さらに、コントローラ１００はリモコン１１０と接続されている。リモコン１１０はスイッチと表示部を有し、スイッチの操作信号がコントローラ１００に入力されると共に、コントローラ１００から出力される表示信号に応じて、冷凍サイクル装置１の作動状態がリモコン１１０の表示部に表示される。

【0026】

コントローラ１００は、プロセッサ１０１、メモリ１０２には、冷凍サイクル装置１の制御用のプログラム１０３と、暖房運転及び冷房運転における圧縮機１１や第３膨張弁２１の制御条件を決定するための制御用データ１０４が保存されている。プロセッサ１０１は、プログラム１０３を読み込んで実行することにより、冷凍サイクル装置１の作動を制御する。

【0027】

図２及び図４を参照して、冷房運転を行う場合の冷凍サイクル装置１の作動について説明する。図４は、圧縮機１１への冷媒のインジェクションを行う場合の圧力－エンタルピー線図（Ｐ－ｈ線図）である。図４の（ａ）～（ｈ）点は、図２の（ａ）～（ｈ）の箇所にそれぞれ対応する。

【0028】

先ず、圧縮機１１から吐出される高圧冷媒（ａ）は、熱源側熱交換器１４で放熱した後に、第２流路切替回路６０の第４流路６５とエコノマイザ１３を経由して主冷媒回路１０を流通し、（ｃ）で高圧冷媒の一部がバイパス冷媒回路２０側に分岐する。バイパス冷媒回路２０側に流入した高圧冷媒は、第３膨張弁２１により中間圧まで減圧されて中間圧冷媒（ｇ）となり、中間圧冷媒は、エコノマイザ１３において、主冷媒回路１０を流れる高圧冷媒との間で熱交換を行う。

【0029】

このように、主冷媒回路１０において、熱源側熱交換器１４で放熱し、エコノマイザ１３で冷却されてエンタルピーが低減された高圧冷媒は、第１流路切替回路５０の第１流路５１側を流通し、第１膨張弁５４により減圧された状態（ｂ）となる。第１膨張弁５４により減圧された冷媒（ｂ）は、利用側熱交換器１２での冷媒渇き度（全冷媒に対して気相成分が占める重量比率）が低下して冷媒の液成分が増大し、利用側熱交換器１２において蒸発して、圧縮機１１の吸入側（ｆ）に戻る。一方、バイパス冷媒回路２０の第３膨張弁２１により中間圧まで減圧された中間圧冷媒（ｇ）は、エコノマイザ１３において主冷媒回路１０を流れる高圧冷媒によって加熱され、エンタルピーが高まった状態で、圧縮機１１のインジェクションポート１１ａから圧縮機１１の圧縮途中の冷媒に（ｈ）で合流する。

【0030】

なお、暖房運転時には、図１に示したように、主冷媒回路１０における冷媒の流通方向が冷房運転時と逆になり、第１流路切替回路５０では、冷媒が第２流路５５を減圧されることなく冷媒が流通し、第２流路切替回路６０では、冷媒が第３流路６１を第２膨張弁６４により減圧されて流通する。

【0031】

図２に示したように、冷房運転時には、第２流路切替回路６０の流路が第４流路６５に切り替えられるため、主冷媒回路１０を流れる高圧冷媒が、第３流路６１の第２膨張弁６４により減圧されることが回避される。そのため、減圧によって高圧冷媒の温度が低下し、エコノマイザ１３における主冷媒回路１０側の冷媒とバイパス冷媒回路２０側の冷媒との温度差が小さくなって、エコノマイザ１３による熱交換量が減少することを抑制することができる。同様に、暖房運転時にも、エコノマイザ１３の上流側で高圧冷媒が第１膨張弁５４により減圧されることを回避して、エコノマイザ１３による熱交換量が減少することを抑制することができる。

【0032】

［２．制御処理］
図５に示したフローチャートに従って、リモコン１１０により暖房運転又は冷房運転の開始操作がなされたときに、コントローラ１００により実行される制御処理について説明する。

【0033】

図５のステップＳ１とステップＳ１０のループ処理により、コントローラ１００は、ステップＳ１で、リモコン１１０による暖房運転の開始操作の有無を判断し、ステップＳ１０で、リモコン１１０による冷房運転の開始操作の有無を判断する。コントローラ１００は、リモコン１１０による暖房運転の開始操作を認識したときにステップＳ１からステップＳ２に処理を進め、リモコン１１０による冷房運転の開始操作を認識したときにステップＳ１０からステップＳ１１に処理を進める。

【0034】

ステップＳ２、Ｓ３は暖房運転に対応した処理である。コントローラ１００は、ステップＳ２で、四方弁１５を、図１に示したように、圧縮機１１から吐出される冷媒が、圧縮機１１から利用側熱交換器１２への方向に流通する暖房対応循環状態に制御する。これにより、図１に示したように、利用側熱交換器１２が凝縮器として機能し、熱源側熱交換器１４が蒸発器として機能する状態となる。

【0035】

続くステップＳ３で、コントローラ１００は、圧縮機１１を起動して暖房運転を開始する。コントローラ１００は、制御用データ１０４に保存された暖房運転の制御マップに基づいて、吐出圧力センサ４１、吸入圧力センサ４２、加熱前温度センサ４３、及び外気温度センサ４４による検出信号と、リモコン１１０により設定された暖房温度等に応じて、圧縮機１１の運転周波数、第３膨張弁２１の開度、搬送ポンプ３１の運転周波数を制御する。

【0036】

ステップＳ１１、Ｓ１２は冷房運転に対応した処理である。コントローラ１００は、ステップＳ１１で、四方弁１５を、図２に示したように、圧縮機１１から吐出される冷媒が、圧縮機１１から熱源側熱交換器１４への方向に流通する冷房対応循環状態に制御する。これにより、図２に示したように、熱源側熱交換器１４が凝縮器として機能し、利用側熱交換器１２が蒸発器として機能する状態となる。

【0037】

続くステップＳ１２で、コントローラ１００は、圧縮機１１を起動して冷房運転を開始する。コントローラ１００は、制御用データ１０４に保存された冷房運転の制御マップに基づいて、吐出圧力センサ４１、吸入圧力センサ４２、加熱前温度センサ４３、及び外気温度センサ４４による検出信号と、リモコン１１０により設定された暖房温度等に応じて、圧縮機１１の運転周波数、第３膨張弁２１の開度、搬送ポンプ３１の運転周波数を制御する。

【0038】

図４に示したフローチャートによる処理により、四方弁１５によって暖房対応循環状態と冷房対応循環状態とを切り替えるという簡易な制御により、主冷媒回路１０における冷媒の流通方向によって印加方向が切り替わる冷媒の圧力により、第１流路切替回路５０と第２流路切替回路６０における冷媒の流路が切り替わる。そのため、エコノマイザ１３の上流側となる第１膨張弁５４（暖房運転時）又は第２膨張弁６４（冷房運転時）をバイパスするための三方弁等のアクチュエータを設けることなく、エコノマイザ１３の上流側で冷媒が減圧されてエコノマイザ１３における熱交換量が減少することを抑制することができる。

【0039】

また、三方弁等のアクチュエータを用いて膨張弁をバイパスさせる構成では、主冷媒回路１０とバイパス冷媒回路２０に封入する冷媒として、Ｒ２９０冷媒のような強燃性冷媒を封入する場合に、万が一の主冷媒回路１０又はバイパス冷媒回路２０からの冷媒の漏洩に備えてアクチュエータの接点部が露出しないようなモールド構成とする必要があるが、このような対応を不要とすることができる。

【0040】

［３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、冷凍サイクル装置１は、主冷媒回路１０における冷媒の流通方向を暖房対応循環状態と冷房対応循環状態とに切り替える四方弁１５と、冷媒の流通圧の向きに応じて、暖房循環状態ではエコノマイザ１３の上流側となる第１膨張弁５４をバイパスして冷媒を流通させ、冷房対応循環状態ではエコノマイザ１３の下流側となる第１膨張弁５４を経由して冷媒を流通させる第１流路切替回路５０と、冷媒の流通圧の向きに応じて、冷房循環状態ではエコノマイザ１３の上流側となる第２膨張弁６４をバイパスして冷媒を流通させ、暖房対応循環状態ではエコノマイザ１３の下流側となる第２膨張弁６４を経由して冷媒を流通させる第２流路切替回路６０と、バイパス冷媒回路２０と、コントローラ１００と、を備える。コントローラ１００は、四方弁１５の作動を制御して、暖房対応循環状態と冷房対応循環状態とを切り替える。
冷凍サイクル装置１においては、エコノマイザ１３の両側に設けられた第１膨張弁５４及び第２膨張弁６４について、アクチュエータを用いない簡易な構成により、第１膨張弁５４を経由する流路と第１膨張弁５４をバイパスする流路とを切り替えると共に、第２膨張弁６４を経由する流路と第２膨張弁６４をバイパスする流路とを切り替えて、暖房運転と冷房運転の両方でインジェクションの効果を高めることができる。

【0041】

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術はこれに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。

【0042】

上記実施の形態においては、図１、図２に示したように、第１流路切替回路５０と第２流路切替回路６０を、四つの逆止弁を用いたブリッジ回路により構成したが、他の構成により、冷媒の流通圧の向きに応じて流路を切り替えてもよい。例えば、図６に示したように、２つの逆止弁２１１と逆止弁２２１を、順方向を逆向きにして並列に接続した流路切替回路２００を用いることができる。

【0043】

流路切替回路２００は、第１接続口２００ａと第２接続口２００ｂの間に、逆止弁２１１と膨張弁２１２を、第１接続口２００ａから第２接続口２００ｂへの方向を逆止弁２１１の順方向として直列に接続した流路２１０と、第２接続口２００ｂから第１接続口２００ａへの方向を順方向として逆止弁２２１を接続した流路２２０とを、並列に接続した構成となっている。

【0044】

流路切替回路２００は、Ｓ１で示したように、第１接続口２００ａから第２接続口２００ｂへの方向に冷媒が流通している場合は、流路２２０側への冷媒の流通が逆止弁２２１により阻止され、流路２１０により膨張弁２１２を経由して冷媒が流通する。また、Ｓ２で示したように、第２接続口２００ｂから第１接続口２００ａへの方向に冷媒が流通している場合は、流路２１０側への冷媒の流通が逆止弁２１１により阻止され、流路２２０により膨張弁２１２をバイパスして冷媒が流通する。また、逆止弁以外の形式の圧力応動弁等を用いて、本開示の第１流路切替回路又は第２流路切替回路を構成してもよい。

【0045】

上記実施形態においては、第１膨張弁５４と第２膨張弁６４は常時開弁状態であるが、第１膨張弁５４及び第２膨張弁６４として、開閉の切り替えが可能な開閉弁を用いてもよい。この場合は、図１、図２に示したように、コントローラ１００により第１膨張弁５４と第２膨張弁６４の開閉が制御される。そして、図１に示した暖房運転時においては、第１膨張弁５４を閉弁状態（全閉状態）に制御することにより、冷媒の流通圧が低いために第１逆止弁５２及び第２逆止弁５３による冷媒の流通の阻止が不十分になるおそれがある場合であっても、第１膨張弁５４に冷媒が流れて冷媒が減圧されることを確実に防止することができる。また、図２に示した冷房運転時においては、第２膨張弁６４を閉弁状態（全閉状態）に制御することにより、冷媒の流通圧が低いために第５逆止弁６２及び第６逆止弁６３による冷媒の流通の阻止が不十分になるおそれがある場合であっても、第２膨張弁６４に冷媒が流れて冷媒が減圧されることを確実に防止することができる。

【0046】

本開示におけるコントローラは、本開示における装置を制御できるものであればよい。発明の主題を表現する際に、本開示の装置を制御するものとして、コントローラの他にも制御手段または制御部またはそれらに類似する文言で表記する場合がある。コントローラは様々な態様で実現可能である。例えば、コントローラとしてプロセッサを用いてもよい。コントローラとしてプロセッサを用いれば、プログラムを格納している記憶媒体からプログラムをプロセッサに読み込ませ、プロセッサによりプログラムを実行することで、各種処理を実行することが可能となる。このため、記憶媒体に格納されたプログラムを変更することで処理内容を変更できるので、制御内容の変更の自由度を高めることができる。プロセッサとしては、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及び、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などがある。記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、及び、光ディスクなどがある。また、コントローラとしてプログラムの書き換えが不可能なワイヤードロジックを用いてもよい。コントローラとしてワイヤードロジックを用いれば、処理速度の向上に有効である。ワイヤードロジックとしては、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などがある。また、コントローラとして、プロセッサとワイヤードロジックとを組み合わせて実現してもよい。コントローラを、プロセッサとワイヤードロジックとを組み合わせて実現すれば、ソフトウェア設計の自由度を高めつつ、処理速度を向上することができる。また、コントローラと、コントローラと別の機能を有する回路とを、１つの半導体素子で構成してもよい。別の機能を有する回路としては、例えば、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換回路などがある。また、コントローラは、１つの半導体素子で構成してもよいし、複数の半導体素子で構成してもよい。複数の半導体素子で構成する場合、特許請求の範囲に記載の各制御を、互いに異なる半導体素子で実現してもよい。さらに、半導体素子と抵抗またはコンデンサなどの受動部品とを含む構成によってコントローラを構成してもよい。

【0047】

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本開示は、圧縮機への冷媒のインジェクションを行う冷凍サイクル装置について、エコノマイザの両側に設けられた各膨張弁について、アクチュエータを用いない簡易な構成により、膨張弁を経由する流路と膨張弁を経由しない流路とを切り替えて、暖房運転と冷房運転の両方でインジェクションの効果を高める用途に適用可能である。

【符号の説明】

【0049】

１ 冷凍サイクル装置
１０ 主冷媒回路
１１ 圧縮機
１２ 利用側熱交換器
１３ エコノマイザ
１４ 熱源側熱呼応換気
１５ 四方弁
１６ 冷媒配管
２０ バイパス冷媒回路
２１ 第３膨張弁
３０ 熱媒体回路
３１ 搬送ポンプ
３２ 熱媒体配管
３３ 空調端末
４１ 吐出圧力センサ
４２ 吸入圧力センサ
４３ 加熱前温度センサ
４４ 外気温度センサ
５０ 第１流路切替回路
５１ 第１流路
５２ 第１逆止弁
５３ 第２逆止弁
５４ 第１膨張弁
５５ 第２流路
５６ 第３逆止弁
５７ 第４逆止弁
５８ 第１連通路
６０ 第２流路切替回路
６１ 第３流路
６２ 第５逆止弁
６３ 第６逆止弁
６４ 第２膨張弁
６５ 第４流路
６６ 第７逆止弁
６７ 第８逆止弁
６８ 第２連通路
１００ コントローラ
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ プログラム
１０４ 制御用データ
１１０ リモコン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】