JP4969287B2

JP4969287B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP4969287B2
Application number: JP2007084738A
Authority: JP
Inventors: 拓也伊藤; 史武畝崎; 一憲村端; 靖大越
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008241192A

Description

この発明は冷凍サイクル装置に関し、特に冷凍サイクルの効率の向上に関するものである。

従来の冷凍サイクル装置としては、例えば「第２圧縮機(12)から吐出された冷媒は、四路切換弁(13)を通過して熱源側熱交換器(14)に流入し、熱媒体と対向流の状態で熱交換を行って凝縮し、高圧圧力の液冷媒（図２の点５）となる。熱源側熱交換器(14)を流出した高圧圧力の液冷媒は、第１膨張弁(15)で減圧され、中間圧力の二相冷媒（図２の点４’）となって気液分離器(16)に流入する。中間圧力の二相冷媒は、気液分離器(16)においてガス冷媒（図２の点３’）と液冷媒（図２の点５’）とに分離され、ガス冷媒はガス配管(19)を通じて第２圧縮機(12)に吸入される。一方、液冷媒は第２膨張弁(17)で減圧され、低圧圧力の二相冷媒（図２の点６）となる。上記低圧冷媒は、利用側熱交換器(18)において、所定の熱媒体と対向流の状態で熱交換を行って蒸発し、低圧圧力のガス冷媒となる（図２の点１）。」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。

特開２０００−１６１８０５号公報（段落番号００２９〜００３１、図１，２）

近年、冷凍サイクルの効率の向上を目的とした冷媒回路が用いられるようになった。特に、環境問題に鑑み、非共沸冷媒の特性を積極的に活用した冷媒回路も多く用いられている。非共沸冷媒を用いた冷凍サイクルの効率を向上させる方法として、蒸発器の熱交換効率を向上させる方法がある（例えば特許文献１参照）。
蒸発器の熱交換効率を向上させるためには、蒸発器入り口の低温低圧二相状態の冷媒をできるだけ液状に近づける必要がある。このためには、膨張弁で減圧される前の高圧液冷媒の温度をできるだけ低下させる必要がある。従来の方法は、膨張弁前の高圧液冷媒を、中間圧に減圧した低温二相冷媒で冷却していた。したがって、膨張弁前の高圧液冷媒を、中間圧に減圧した低温二相冷媒の温度以下に冷却できないという問題があった。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、膨張弁前の高圧液冷媒を、中間圧に減圧した低温二相冷媒の温度以下に冷却できる冷凍サイクル装置を得ることである。

この発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、第１の減圧装置及び蒸発器が順次接続した冷凍サイクル装置において、前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒を一部バイパスして、前記凝縮器と前記圧縮機内の圧縮室との間の冷媒に合流させる第１の副冷媒回路と、該第１の副冷媒回路に設けられた第２の減圧装置と、該第２の減圧装置で減圧された冷媒と、前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒とを熱交換する第１のサブクーラと、該第１のサブクーラと前記第１の減圧装置との間の冷媒を一部バイパスして、前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒に合流させる第２の副冷媒回路と、該第２の副冷媒回路に設けられた第３の減圧装置と、該第３の減圧装置で減圧された冷媒と、前記第１のサブクーラと前記第１の減圧装置との間の冷媒とを熱交換する第２のサブクーラとを備え、前記第３の減圧装置の開度は、前記蒸発器を出た冷媒の温度に応じて制御されるものである。

この発明においては、凝縮器と第１の減圧装置との間に、第１のサブクーラと第２のサブクーラを備えたので、第１のサブクーラにおいて中間圧に減圧した低温二相冷媒によって冷却された第１の減圧装置前の高圧液冷媒を、さらに第２のサブクーラにおいて低圧に減圧した低温二相冷媒で冷却することができる。したがって、第１の減圧装置前の高圧液冷媒を、中間圧に減圧した低温二相冷媒の温度以下に冷却することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒回路である。冷凍サイクル装置は、本発明の圧縮機に相当するインジェクション圧縮機１１、本発明の凝縮器に相当する空気側熱交換器１２、第１のサブクーラ１３、本発明の第２の減圧装置に相当する第２の膨張弁１４、本発明の第１の副冷媒回路に相当するインジェクション回路１００、第２のサブクーラ１５、本発明の第３の減圧装置に相当する第３の膨張弁１６、電磁弁１７、第２の副冷媒回路１０１、本発明の第１の減圧装置に相当する第１の膨張弁１８、及び本発明の蒸発器に相当する水側熱交換器１９で構成されている。インジェクション圧縮機１１は例えばスクロール形式であり、インジェクションポート１１ａを介して圧縮室内にインジェクション回路１００から供給される冷媒をインジェクションすることが可能な構造となっている。第２の膨張弁１４及び第１の膨張弁１８は例えば開度を可変に制御することができる電子膨張弁である。第３の膨張弁１６は例えば温度式膨張弁であり、水側熱交換器１９を出た低圧ガス冷媒の温度を感温部１６ａで検出し、この検出温度に応じて弁の開度が制御される。空気側熱交換器１２は、送風機等で送風される外気と熱交換する例えばフィンチューブ型熱交換器である。水側熱交換器は、所定の冷房領域（例えば、室内や列車の車両内等）の冷房に用いられる熱冷媒（例えば水等）と対向流の状態で熱交換する例えば二重管式の熱交換器である。この冷凍サイクル装置の冷媒としては、例えばＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒が用いられている。なお、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、又はＲ２２等の単一冷媒等を用いることもできる。

また、冷凍サイクル装置には、制御装置４０１、圧縮機容量検知手段４０２、及び温度センサ４０３が設けられている。温度センサ４０３は、冷凍サイクル装置の周囲の外気温度Ｔを計測する。圧縮機容量検知手段４０２は、インジェクション圧縮機１１の容量Ｑを計測する。制御装置４０１は、温度センサ４０３が計測した外気温度Ｔ、圧縮機容量検知手段４０２が計測したインジェクション圧縮機１１の容量Ｑ、設定温度Ｔ０及びインジェクション圧縮機１１の設定容量Ｑ０等の情報を格納する格納手段を有している。また、格納手段に格納されている情報等に基づき、インジェクション圧縮機１１の回転数、第２の膨張弁１４及び第１の膨張弁１８の開度、及び電磁弁１７の開閉等を制御する制御手段を有している。なお、この格納手段は制御装置４０１の外部に設けられてもよい。

始めに、本実施形態１の冷凍サイクル装置における冷凍サイクル動作について説明する。
図２は、本実施形態１の冷凍サイクル装置における冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図の一例である。横軸は比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］、縦軸は冷媒圧力［ＭＰａ］となっている。図１及びこの図２を用いて冷凍サイクル動作について以下説明する。

インジェクション圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒（状態１）は、空気側熱交換器１２へ流入する。その後、空気側熱交換器１２において外気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒（状態２）となる。空気側熱交換器１２を出た高圧液冷媒は第１のサブクーラ１３へ流入する。高圧液冷媒（状態２）は第１のサブクーラ１３で、インジェクション回路１００に分岐され第２の膨張弁１４で中間圧に減圧され低温となった冷媒と熱交換し、冷却される（状態３）。第１のサブクーラ１３を出た高圧液冷媒は、その一部がインジェクション回路１００に分岐され、主流は第２のサブクーラ１５へ流入する。高圧液冷媒（状態３）は第２のサブクーラ１５で、第２の副冷媒回路１０１に分岐され第３の膨張弁１６で低圧に減圧され低温となった冷媒と熱交換し、冷却される（状態４）。第２のサブクーラ１５を出た高圧液冷媒は、その一部が第２の副冷媒回路１０１に分岐され、主流は第１の膨張弁１８へ流入する。高圧液冷媒（状態４）は、第１の膨張弁１８で減圧され、低圧二相状態となり（状態５）、水側熱交換器１９へ流入する。水側熱交換器１９では、水側熱交換器１９の二重管の一方を冷媒流れ方向と対向して流れる熱冷媒（例えば水等）から吸熱し、蒸発して低圧ガス冷媒となる（状態６）。その後、第２の副冷媒回路１０１の低圧ガス冷媒（状態１１）と合流し（状態１２）、インジェクション圧縮機１１に吸入される。

一方、インジェクション回路１００に分岐された冷媒（状態３）は、第２の膨張弁１４で中間圧まで減圧されて低温の二相冷媒となり（状態７）、第１のサブクーラ１３へ流入して主流の高圧液冷媒に加熱されて比エンタルピを増大させる（状態８）。その後、インジェクションポート１１ａを介してインジェクション圧縮機１１にインジェクションされる。インジェクション圧縮機１１では、低圧ガス冷媒（状態１２）を吸入し、昇圧する過程で、インジェクション回路１００よりインジェクションされる冷媒（状態８）を吸引し、それぞれを合流させる（状態９）。その後、高圧まで昇圧され吐出される（状態１）。

また、第２の副冷媒回路１０１に分岐された冷媒（状態４）は、第３の膨張弁１６で低圧まで減圧されて低温の二相冷媒となり（状態１０）、第２のサブクーラ１５へ流入して主流の高圧液冷媒に加熱されて比エンタルピを増大させる（状態１１）。その後、第２の副冷媒回路１０１を介して水側熱交換器１９を出た低圧ガス冷媒（状態６）と合流し（状態１２）、インジェクション圧縮機１１に吸入される。

なお、本実施形態１では、第３の膨張弁１６で減圧された冷媒の圧力（状態１０）は第１の膨張弁１８で減圧された冷媒の圧力（状態５）よりも小さくなっているが、これはあくまでも一例である。これら圧力の大小関係は、インジェクション圧縮機１１の容量、第３の膨張弁１６の開度設定、冷凍サイクル装置の周囲の外気温度、冷房領域（例えば、室内や列車の車両内等）の温度、又はユーザーが希望する冷房領域の希望温度等の条件に応じて変化する。

冷凍サイクル装置の運転条件によって、空気側熱交換器１２と第１の膨張弁１８との間を流れる冷媒量が変化する。例えば、冷房領域（例えば、室内や列車の車両内等）の温度が低い場合や冷房領域の希望温度が高い場合、熱媒体（例えば水等）と冷房領域の空気との熱交換は少ない。そのため、冷媒と熱交換するために水側熱交換器１９内に流入する熱媒体の温度は低いままである。このとき、水側熱交換器１９内での冷媒と熱媒体の熱交換は少ないので、インジェクション圧縮機１１の容量は小さくなる。したがって、空気側熱交換器１２と第１の膨張弁１８との間を流れる冷媒量は少なくなる。また、例えば、冷凍サイクル装置の周囲の外気温度Ｔが低い場合、空気側熱交換器１２で外気と熱交換する冷媒の過冷却度は大きくなる。そのため、冷媒の冷凍能力が大きくなるので、インジェクション圧縮機１１の容量は小さくなる。したがって、空気側熱交換器１２と第１の膨張弁１８との間を流れる冷媒量は少なくなる。

空気側熱交換器１２と第１の膨張弁１８との間を流れる冷媒量が少なくなると、第２の副冷媒回路１０１を流れる冷媒量も少なくなり、第３の膨張弁１６を作動するために必要な冷媒量が得られなくなる。また、水側熱交換器１９に流れる冷媒量も少なくなり、冷凍サイクル装置の運転が不安定となる可能性がある。第３の膨張弁１６を作動するために必要な冷媒量が得られなくなった場合、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断し、すべての冷媒を水側熱交換器１９に流すことにより、冷凍サイクル装置の運転の安定化を図ることができる。

図３は、本実施形態１における電磁弁１７の制御フローチャートである。制御装置４０１の格納手段には、あらかじめ設定温度Ｔ０及びインジェクション圧縮機１１の設定容量Ｑ０が格納されている。圧縮機容量検知手段４０２で計測されたインジェクション圧縮機１１の容量Ｑが設定容量Ｑ０以下、又は温度センサ４０３で計測された外気温度Ｔが設定温度Ｔ０以下になった場合、第３の膨張弁１６を作動するために必要な冷媒量が第２の副冷媒回路１０１に流れないと判断して、制御装置４０１は電磁弁１７の開閉を制御する。

ステップＳ２０１では、インジェクション圧縮機１１の容量Ｑと設定容量Ｑ０とを比較する。インジェクション圧縮機１１の容量Ｑが設定容量Ｑ０よりも大きいときは、ステップＳ２０２へ進む。インジェクション圧縮機１１の容量Ｑが設定容量Ｑ０よりも小さいときは、ステップＳ２０４へ進み、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断する。その後、ステップＳ２０１に戻る。ステップＳ２０２では、外気温度Ｔと設定温度Ｔ０とを比較する。外気温度Ｔが設定温度Ｔ０よりも高いときは、ステップＳ２０３へ進み、電磁弁１７を開く。その後、ステップＳ２０１に戻る。外気温度Ｔが設定温度Ｔ０よりも低いときは、ステップＳ２０４へ進み、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断する。その後、ステップＳ２０１に戻る。

このように構成された冷凍サイクル装置においては、第１のサブクーラ１３において中間圧に減圧した低温二相冷媒によって冷却された高圧液冷媒を、さらに第２のサブクーラ１５において低圧に減圧した低温二相冷媒で冷却することができる。このため、第１の膨張弁１８で減圧された水側熱交換器１９入り口の低圧二相冷媒はより液状に近づくので、水側熱交換器１９内でのエンタルピ差（状態５−６間）をより大きくできる。したがって、水側熱交換器１９の熱交換効率、つまり冷凍サイクル装置の効率をより向上できる。

また、空気側熱交換器１２と第１の膨張弁１８との間を流れる冷媒量が少ないときは、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断し、すべての冷媒を水側熱交換器１９に流すので、冷凍サイクル装置の運転の安定化を図ることができる。

なお、本実施形態１では水側熱交換器１９が蒸発器となる冷房運転時について説明してきたが、空気側熱交換器１２と水側熱交換器１９の配置を入れ替えた暖房運転時においても同様の効果が得られる。つまり、第１のサブクーラ１３において中間圧に減圧した低温二相冷媒によって冷却された高圧液冷媒を、さらに第２のサブクーラ１５において低圧に減圧した低温二相冷媒で冷却することができるので、第１の膨張弁１８で減圧された空気側熱交換器１２入り口の低圧二相冷媒はより液状に近づき、空気側熱交換器１２内でのエンタルピ差を大きくすることができる。このため、空気側熱交換器１２の吸熱能力が向上し、冷凍サイクル装置の効率を向上できる。

また、水側熱交換器１９と第１の膨張弁１８との間を流れる冷媒量が少ないときは、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断し、すべての冷媒を空気側熱交換器１２に流すので、冷凍サイクル装置の運転の安定化を図ることができる。

実施の形態２．
実施形態１では、冷房運転（又は暖房運転）を行う冷凍サイクル装置について説明してきたが、実施形態１の冷媒回路に四方弁及び逆止弁を設けることにより、本発明の効果を生かした冷暖房運転可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。なお、本実施形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。

図４は、この発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷媒回路である。実施形態１の冷媒回路に対し、四方弁２０、逆止弁ユニット２１、及び逆止弁ユニット２２が設けられている。四方弁２０は、インジェクション圧縮機１１の冷媒吐出側に設けられている。逆止弁ユニット２１は、空気側熱交換器１２から第１のサブクーラ１３への冷媒流れを許容する逆止弁２１ａ及び水側熱交換器１９から第１のサブクーラ１３への冷媒流れを許容する逆止弁２１ｂから構成されている。また、逆止弁ユニット２２は、第１の膨張弁１８から水側熱交換器１９への冷媒流れを許容する逆止弁２２ａ及び第１の膨張弁１８から空気側熱交換器１２への冷媒流れを許容する逆止弁２２ｂから構成されている。

始めに、図４及び図２を用いて、本実施形態２の冷凍サイクル装置における冷房運転時の冷凍サイクル動作について説明する。冷房運転時には、四方弁２０の冷媒流路は図４の実線方向となる。インジェクション圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒（状態１）は、四方弁２０を経て空気側熱交換器１２へ流入する。その後、空気側熱交換器１２において外気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒（状態２）となる。空気側熱交換器１２を出た高圧液冷媒は、逆止弁２１ａを経て第１のサブクーラ１３へ流入する。高圧液冷媒（状態２）は第１のサブクーラ１３で、インジェクション回路１００に分岐され第２の膨張弁１４で中間圧に減圧され低温となった冷媒と熱交換し、冷却される（状態３）。第１のサブクーラ１３を出た高圧液冷媒は、その一部がインジェクション回路１００に分岐され、主流は第２のサブクーラ１５へ流入する。高圧液冷媒（状態３）は第２のサブクーラ１５で、第２の副冷媒回路１０１に分岐され第３の膨張弁１６で低圧に減圧され低温となった冷媒と熱交換し、冷却される（状態４）。第２のサブクーラ１５を出た高圧液冷媒は、その一部が第２の副冷媒回路１０１に分岐され、主流は第１の膨張弁１８へ流入する。高圧液冷媒（状態４）は、第１の膨張弁１８で減圧され、低圧二相状態となり（状態５）、逆止弁２２ａを経て水側熱交換器１９へ流入する。水側熱交換器１９では、水側熱交換器１９内の二重管の一方を冷媒流れ方向と対向して流れる熱冷媒（例えば水等）から吸熱し、蒸発して低圧ガス冷媒となる（状態６）。その後、第２の副冷媒回路１０１の低圧ガス冷媒（状態１１）と合流し（状態１２）、インジェクション圧縮機１１に吸入される。

続いて、図４及び図２を用いて、本実施形態２の冷凍サイクル装置における暖房運転時の冷凍サイクル動作について説明する。厳密には、冷房運転時のＰ−ｈ線図と暖房運転時のＰ−ｈ線図では、各状態（状態１〜１２）での冷媒圧力［ＭＰａ］や比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］の値は異なる。しかし、冷房運転時及び暖房運転時のＰ−ｈ線図はほぼ同一形状となるため、図２を参照して以下暖房運転時の冷凍サイクル動作について説明する。暖房運転時には、四方弁２０の冷媒流路は図４の破線方向となる。インジェクション圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒（状態１）は、四方弁２０を経て水側熱交換器１９へ流入する。水側熱交換器１９では、水側熱交換器１９内の二重管の一方を冷媒流れ方向と対向して流れる熱冷媒（例えば水等）に放熱し、凝縮液化し、高圧液冷媒（状態２）となる。水側熱交換器１９を出た高圧液冷媒は、逆止弁２１ｂを経て第１のサブクーラ１３へ流入する。高圧液冷媒（状態２）は第１のサブクーラ１３で、インジェクション回路１００に分岐され第２の膨張弁１４で中間圧に減圧され低温となった冷媒と熱交換し、冷却される（状態３）。第１のサブクーラ１３を出た高圧液冷媒は、その一部がインジェクション回路１００に分岐され、主流は第２のサブクーラ１５へ流入する。高圧液冷媒（状態３）は第２のサブクーラ１５で、第２の副冷媒回路１０１に分岐され第３の膨張弁１６で低圧に減圧され低温となった冷媒と熱交換し、冷却される（状態４）。第２のサブクーラ１５を出た高圧液冷媒は、その一部が第２の副冷媒回路１０１に分岐され、主流は第１の膨張弁１８へ流入する。高圧液冷媒（状態４）は、第１の膨張弁１８で減圧され、低圧二相状態となり（状態５）、逆止弁２２ｂを経て空気側熱交換器１２へ流入する。空気側熱交換器１２では、低圧二相状態の冷媒は外気から吸熱しながら蒸発して低圧ガス冷媒となる（状態６）。その後、第２の副冷媒回路１０１の低圧ガス冷媒（状態１１）と合流し（状態１２）、インジェクション圧縮機１１に吸入される。

また、第２の副冷媒回路１０１に分岐された冷媒（状態４）は、第３の膨張弁１６で低圧まで減圧されて低温の二相冷媒となり（状態１０）、第２のサブクーラ１５へ流入して主流の高圧液冷媒に加熱されて比エンタルピを増大させる（状態１１）。その後、第２の副冷媒回路１０１を介して空気側熱交換器１２を出た低圧ガス冷媒（状態６）と合流し（状態１２）、インジェクション圧縮機１１に吸入される。

図５は、本実施形態２における電磁弁１７の制御フローチャートである。冷房運転時と暖房運転時では設定温度及びインジェクション圧縮機１１の設定容量が異なる。このため、制御装置４０１の格納手段には、あらかじめ冷房運転時の設定温度Ｔ０及び設定容量Ｑ０、暖房運転時の設定温度Ｔ１及び設定容量Ｑ１がそれぞれ格納されている。冷房運転時においては、圧縮機容量検知手段４０２で計測されたインジェクション圧縮機１１の容量Ｑが設定容量Ｑ０以下、又は温度センサ４０３で計測された外気温度Ｔが設定温度Ｔ０以下になった場合、第３の膨張弁１６を作動するために必要な冷媒量が第２の副冷媒回路１０１に流れないと判断して、制御装置４０１は電磁弁１７の開閉を制御する。また、暖房運転時においては、圧縮機容量検知手段４０２で計測されたインジェクション圧縮機１１の容量Ｑが設定容量Ｑ１以下、又は温度センサ４０３で計測された外気温度Ｔが設定温度Ｔ１以下になった場合、第３の膨張弁１６を作動するために必要な冷媒量が第２の副冷媒回路１０１に流れないと判断して、制御装置４０１は電磁弁１７の開閉を制御する。

ステップＳ５０１では、冷房運転か暖房運転かを判定する。冷房運転ならばステップＳ５０２へ進み、暖房運転ならばステップＳ５０６へ進む。冷房運転時、ステップＳ５０２では、インジェクション圧縮機１１の容量Ｑと冷房運転時の設定容量Ｑ０とを比較する。インジェクション圧縮機１１の容量Ｑが冷房運転時の設定容量Ｑ０よりも大きいときは、ステップＳ５０３へ進む。インジェクション圧縮機１１の容量Ｑが冷房運転時の設定容量Ｑ０よりも小さいときは、ステップＳ５０５へ進み、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断する。その後、ステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５０３では、外気温度Ｔと冷房運転時の設定温度Ｔ０とを比較する。外気温度Ｔが冷房運転時の設定温度Ｔ０よりも高いときは、ステップＳ５０４へ進み、電磁弁１７を開く。その後、ステップＳ５０１に戻る。外気温度Ｔが冷房運転時の設定温度Ｔ０よりも低いときは、ステップＳ５０５へ進み、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断する。その後、ステップＳ５０１に戻る。

暖房運転時、ステップＳ５０６では、インジェクション圧縮機１１の容量Ｑと暖房運転時の設定容量Ｑ１とを比較する。インジェクション圧縮機１１の容量Ｑが暖房運転時の設定容量Ｑ１よりも大きいときは、ステップＳ５０７へ進む。インジェクション圧縮機１１の容量Ｑが暖房運転時の設定容量Ｑ１よりも小さいときは、ステップＳ５０９へ進み、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断する。その後、ステップＳ５０１に戻る。ステップＳ５０３では、外気温度Ｔと暖房運転時の設定温度Ｔ１とを比較する。外気温度Ｔが暖房運転時の設定温度Ｔ０よりも高いときは、ステップＳ５０８へ進み、電磁弁１７を開く。その後、ステップＳ５０１に戻る。外気温度Ｔが暖房運転時の設定温度Ｔ１よりも低いときは、ステップＳ５０９へ進み、電磁弁１７を閉じて第２の副冷媒回路１０１への冷媒の流入を遮断する。その後、ステップＳ５０１に戻る。

このように構成された冷凍サイクル装置においては、四方弁２０を切り替えることにより、冷房運転時は、第１のサブクーラ１３において中間圧に減圧した低温二相冷媒によって冷却された高圧液冷媒を、さらに第２のサブクーラ１５において低圧に減圧した低温二相冷媒で冷却することができる。このため、第１の膨張弁１８で減圧された水側熱交換器１９入り口の低圧二相冷媒はより液状に近づくので、水側熱交換器１９内でのエンタルピ差（状態５−６間）をより大きくできる。したがって、水側熱交換器１９の熱交換効率、つまり冷凍サイクル装置の効率をより向上できる。

暖房運転時においては、第１のサブクーラ１３において中間圧に減圧した低温二相冷媒によって冷却された高圧液冷媒を、さらに第２のサブクーラ１５において低圧に減圧した低温二相冷媒で冷却することができるので、第１の膨張弁１８で減圧された空気側熱交換器１２入り口の低圧二相冷媒はより液状に近づき、空気側熱交換器１２内でのエンタルピ差を大きくすることができる。このため、空気側熱交換器１２の吸熱能力が向上し、冷凍サイクル装置の効率を向上できる。

この発明の実施の形態１を示す冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。この発明の実施の形態１を示す冷凍サイクル装置の冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図の一例である。この発明の実施の形態１を示す電磁弁１７の制御フローチャートである。この発明の実施の形態２を示す冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。この発明の実施の形態２を示す冷凍サイクル装置の冷凍サイクル動作を示すＰ−ｈ線図の一例である。

符号の説明

１１インジェクション圧縮機、１１ａインジェクションポート、１２空気側熱交換器、１３第１のサブクーラ、１４第２の膨張弁、１５第２のサブクーラ、１６第３の膨張弁、１６ａ感温部、１７電磁弁、１８第１の膨張弁、１９水側熱交換器、２０四方弁、２１逆止弁ユニット、２１ａ，２１ｂ逆止弁、２２逆止弁ユニット、２２ａ，２２ｂ逆止弁、１００インジェクション回路、１０１第２の副冷媒回路、４０１制御装置、４０２圧縮機容量検知手段、４０３温度センサ、Ｑ容量、Ｑ０設定容量（冷房運転時）、Ｑ１設定容量（暖房運転時）、Ｔ外気温度、Ｔ０設定温度（冷房運転時）、Ｔ１設定温度（暖房運転時）。

Claims

圧縮機、凝縮器、第１の減圧装置及び蒸発器が順次接続された冷凍サイクル装置において、
前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒を一部バイパスして、前記蒸発器と前記圧縮機内の圧縮室との間の冷媒に合流させる第１の副冷媒回路と、
該第１の副冷媒回路に設けられた第２の減圧装置と、
該第２の減圧装置で減圧された冷媒と、前記凝縮器と前記第１の減圧装置との間の冷媒とを熱交換する第１のサブクーラと、
該第１のサブクーラと前記第１の減圧装置との間の冷媒を一部バイパスして、前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒に合流させる第２の副冷媒回路と、
該第２の副冷媒回路に設けられた第３の減圧装置と、
該第３の減圧装置で減圧された冷媒と、前記第１のサブクーラと前記第１の減圧装置との間の冷媒とを熱交換する第２のサブクーラと、
を備え、
前記第３の減圧装置の開度は、前記蒸発器を出た冷媒の温度に応じて制御されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
前記第３の減圧装置で減圧された冷媒は、
前記第２の減圧装置で減圧された冷媒と比較して低圧であることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記第２の副冷媒回路において、前記第３の減圧装置の冷媒流れ上流側に電磁弁を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。