JP2015152270A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転および暖房運転の各々において過冷却度および過熱度を適切に制御しつつ成績係数を向上させることができる冷凍サイクル装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の冷凍サイクル装置は、循環流路において第１流通方向に順次接続された圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張装置と、受液器と、第２膨張装置と、第２熱交換器と、切替部とを持つ。切替部は、第１熱交換器および第２熱交換器の各々の動作および圧縮機に対する接続関係を切り替える。切替部は、循環流路において第２流通方向に順次、圧縮機、第２熱交換器、第２膨張装置、受液器、第１膨張装置、および第１熱交換器を接続する。第２膨張装置は、並列に接続された２つの能力が異なる第１膨張部および第２膨張部を備え、第１膨張部および第２膨張部の各々における冷媒の減圧量を切替部による接続関係の切り替えに応じて変更する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、冷凍サイクル装置に関する。

従来、冷房運転および暖房運転を切り替え可能に構成され、空気熱交換器と水熱交換器との間に２つの第１および第２膨張弁が前後に配置された受液器を備える冷凍サイクル装置が知られている。この冷凍サイクル装置では、冷房運転時の過冷却度を調整するために第１膨張弁が絞り量の小さい大型の膨張弁とされ、過熱度を調整するために第２膨張弁が絞り量の大きい小型の膨張弁とされている。しかしながら暖房運転時には、絞り量の大きい第２膨張弁によって過冷却度が過大となり、凝縮圧力の上昇によって成績係数が低下するという問題が生じる。また、絞り量の小さい第１膨張弁によって過熱度の制御性が低下する虞がある。そのため冷凍サイクル装置において、冷房運転および暖房運転の各々において過冷却度および過熱度を適切に制御しつつ成績係数を向上させることが望まれている。

特開２００６−１１２７５３号公報

本発明が解決しようとする課題は、冷房（冷却）運転および暖房（加熱）運転の各々において過冷却度および過熱度を適切に制御しつつ成績係数を向上させることができる冷凍サイクル装置を提供することである。

実施形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張装置と、受液器と、第２膨張装置と、第２熱交換器と、切替部とを持つ。圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張装置と、受液器と、第２膨張装置２と、第２熱交換器とは、冷媒の循環流路において第１流通方向に順次接続されている。切替部は、第１熱交換器および第２熱交換器の各々の動作および圧縮機に対する接続関係を切り替える。切替部は、循環流路において冷媒の第２流通方向に順次、圧縮機、第２熱交換器、第２膨張装置、受液器、第１膨張装置、および第１熱交換器を接続する。第２膨張装置は、並列に接続された２つの能力が異なる第１膨張部および第２膨張部を備え、第１膨張部および第２膨張部の各々における冷媒の減圧量を切替部による接続関係の切り替えに応じて変更する。

実施形態の冷凍サイクル装置の構成を示す図。 実施形態の冷凍サイクル装置の冷凍サイクルの冷却運転時および加熱運転時のモリエリ線図。 実施形態の第１変形例の冷凍サイクル装置の構成を示す図。 実施形態の第２変形例の冷凍サイクル装置の構成を示す図。 実施形態の第２変形例の冷凍サイクル装置の冷凍サイクルの冷却運転時および加熱運転時のモリエリ線図。 実施形態の第３変形例の冷凍サイクル装置の構成を示す図。 実施形態の第３変形例の冷凍サイクル装置の冷凍サイクルの冷却運転時および加熱運転時のモリエリ線図。 実施形態の第４変形例の冷凍サイクル装置の構成を示す図。

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。

実施形態の冷凍サイクル装置１０は、図１に示すように、冷媒の循環流路を成す配管１０ａによって順次接続された、複数の圧縮機１１、複数の空気熱交換器１２、複数の第１膨張装置１３、受液器１４、第２膨張装置１５、水熱交換器１６、アキュムレータ１７、四方弁１８、および制御装置１９を備えている。
複数の圧縮機１１は、冷媒の循環流路に対して並列に接続されている。各圧縮機１１は、回転数を制御するインバータ（図示略）などを備えている。各圧縮機１１は、気相の冷媒を圧縮して高温高圧の気相の冷媒を吐出する。

複数の空気熱交換器１２は、冷媒の循環流路に対して並列に接続されている。各空気熱交換器１２は、空気熱交換器１２に対向配置されたファン（図示略）を備えている。各空気熱交換器１２は、ファンによって送風される空気と循環流路の冷媒とを熱交換する。各空気熱交換器１２は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において圧縮機１１から吐出された気相の冷媒を凝縮する。各空気熱交換器１２は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において各第１膨張装置１３によって膨張した気液二相の冷媒を蒸発させる。

複数の第１膨張装置１３の各々は、複数の空気熱交換器１２の各々に接続されている。各第１膨張装置１３は、例えば電子膨張弁であって、弁開度に対応する開度ステップ数の増大に伴い、流量が増大傾向に変化する流量特性を有している。各第１膨張装置１３は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時に各空気熱交換器１２により凝縮した冷媒を膨張させる。冷凍サイクル装置１０の冷却運転時に、各第１膨張装置１３の弁開度は、制御装置１９が各空気熱交換器１２の過冷却度を制御するために、制御装置１９によって制御される。各第１膨張装置１３は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時に受液器１４から排出された冷媒を膨張させる。冷凍サイクル装置１０の加熱運転時に、各第１膨張装置１３の弁開度は、制御装置１９が各空気熱交換器１２の過熱度を制御するために、制御装置１９によって制御される。

受液器１４は、各第１膨張装置１３と第２膨張装置１５との間に配置されている。受液器１４は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時において、循環流路で余剰となる液相の冷媒を貯留する。例えば、受液器１４は、外気温が低い状態での冷却運転などの低圧縮での運転時を想定して冷媒の量を設定している場合に、外気温が高い状態での冷却運転時に余剰となる冷媒を貯留する。例えば、受液器１４は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、複数の空気熱交換器１２に比べて相対的に容量が小さい水熱交換器１６で溜め込むことができない液相の冷媒を貯留する。

第２膨張装置１５は、冷媒の循環流路に対して並列に接続されて能力（例えば、最大流量、大きさに応じた絞り量または減圧量など）が異なる２つの第１膨張部１５ａおよび第２膨張部１５ｂを備えている。第１膨張部１５ａおよび第２膨張部１５ｂは、例えば電子膨張弁であって、弁開度に対応する開度ステップ数の増大に伴い、流量が増大傾向に変化する流量特性を有している。第１膨張部１５ａは、第２膨張部１５ｂの能力よりも小さい能力を有している。なお、各第１膨張装置１３の能力（最大流量）は、第１膨張部１５ａの能力（最大流量）よりも大きく、第２膨張部１５ｂの能力（最大流量）よりも小さい。
第１膨張部１５ａおよび第２膨張部１５ｂは、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時に受液器１４から排出された冷媒を膨張させる。冷凍サイクル装置１０の冷却運転時に、第１膨張部１５ａおよび第２膨張部１５ｂの弁開度は、各空気熱交換器１２の過熱度を制御するために、制御装置１９によって制御される。第１膨張部１５ａおよび第２膨張部１５ｂは、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時に水熱交換器１６により凝縮した冷媒を膨張させる。冷凍サイクル装置１０の加熱運転時に、第１膨張部１５ａおよび第２膨張部１５ｂの弁開度は、制御装置１９が水熱交換器１６の過冷却度を制御するために、制御装置１９によって制御される。

水熱交換器１６は、水の循環流路を成す水配管１６ａおよび水配管１６ａに配置された循環ポンプ（図示略）を備え、水配管１６ａの水と循環流路の冷媒とを熱交換する。水熱交換器１６は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において第２膨張装置１５によって膨張した気液二相の冷媒を蒸発させる。これにより水熱交換器１６は、水配管１６ａ内の水を冷却する。水熱交換器１６は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において各圧縮機１１から吐出された気相の冷媒を凝縮する。これにより水熱交換器１６は、水配管１６ａ内の水を加熱する。

アキュムレータ１７は、四方弁１８を介して各圧縮機１１に流入する冷媒の気液分離を行ない、液相の冷媒を貯留して、気相の冷媒を各圧縮機１１に排出する。
四方弁１８は、各圧縮機１１の吐出側接続部と、各空気熱交換器１２および水熱交換器１６の各々の圧縮機１１側の接続部と、アキュムレータ１７の入口側接続部とに接続されている。四方弁１８は、各空気熱交換器１２および水熱交換器１６の各々の動作および圧縮機１１に対する接続関係を切り替える。

四方弁１８は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時には、各圧縮機１１の吐出側接続部と各空気熱交換器１２の各圧縮機１１側の接続部とを配管１０ａによって接続する。さらに、水熱交換器１６の各圧縮機１１側の接続部とアキュムレータ１７の入口側接続部とを配管１０ａによって接続する。これにより四方弁１８は、冷媒の循環流路において第１流通方向に順次、各圧縮機１１、各空気熱交換器１２、各第１膨張装置１３、受液器１４、第２膨張装置１５、水熱交換器１６、およびアキュムレータ１７を接続する。
四方弁１８は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時には、各圧縮機１１の吐出側接続部と水熱交換器１６の圧縮機１１側の接続部とを配管１０ａによって接続する。さらに、各空気熱交換器１２の圧縮機１１側の接続部とアキュムレータ１７の入口側接続部とを配管１０ａによって接続する。これにより四方弁１８は、冷媒の循環流路において第２流通方向に順次、各圧縮機１１、水熱交換器１６、第２膨張装置１５、受液器１４、各第１膨張装置１３、各空気熱交換器１２、およびアキュムレータ１７を接続する。

制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０を統括して制御する。
冷凍サイクル装置１０は、配管１０ａに設けられた複数の第１および第２温度センサ２１，２２、第３および第４温度センサ２３，２４、第５温度センサ２７、並びに第１および第２圧力センサ２５，２６を備えている。

複数の第１温度センサ２１の各々は、複数の空気熱交換器１２の各々と四方弁１８との間に設けられている。各第１温度センサ２１は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において各空気熱交換器１２から流出する冷媒の温度（蒸発器出口温度）を検出し、冷却運転時において各空気熱交換器１２に流入する冷媒の温度（凝縮器入口温度）を検出する。
複数の第２温度センサ２２の各々は、複数の空気熱交換器１２の各々と複数の第１膨張装置１３の各々との間に設けられている。各第２温度センサ２２は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において各空気熱交換器１２から流出する冷媒の温度（凝縮器出口温度）を検出し、加熱運転時において各空気熱交換器１２に流入する冷媒の温度（蒸発器入口温度）を検出する。

第３温度センサ２３は、第２膨張装置１５と水熱交換器１６との間に設けられている。第３温度センサ２３は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において水熱交換器１６から流出する冷媒の温度（凝縮器出口温度）を検出し、冷却運転時において水熱交換器１６に流入する冷媒の温度（蒸発器入口温度）を検出する。
第４温度センサ２４は、四方弁１８とアキュムレータ１７との間に配置されている。第４温度センサ２４は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において水熱交換器１６から流出して各圧縮機１１に吸い込まれる冷媒の温度（吸込温度）を検出する。第４温度センサ２４は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において各空気熱交換器１２から流出して各圧縮機１１に吸い込まれる冷媒の温度（吸込温度）を検出する。
第５温度センサ２７は、例えば圧縮機１１と四方弁１８との間に配置されている。第５温度センサ２７は、各圧縮機１１から吐出された冷媒の温度（吐出温度）を検出する。

第１圧力センサ２５は、例えば各圧縮機１１と四方弁１８との間に配置されている。第１圧力センサ２５は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時の各々において、各圧縮機１１の下流側と第１および第２膨張装置１３，１５の上流側との間における冷媒の吐出圧力（高圧Ｐ_１）を検出する。第２圧力センサ２６は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時の各々において、各圧縮機１１の上流側と第１および第２膨張装置１３，１５の下流側との間における冷媒の吸込圧力（低圧Ｐ_２）を検出する。

制御装置１９は、各センサ２１〜２６によって検出される温度および圧力を用いて、各第１膨張装置１３および第２膨張装置１５を制御することによって、過冷却度および過熱度を制御する。
制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において、各第２温度センサ２２によって検出された凝縮器出口温度と、第１圧力センサ２５によって検出された吐出圧力を飽和温度に換算して得られる凝縮温度との差である過冷却度を、各第１膨張装置１３によって制御する。制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において、第４温度センサ２４によって検出された吸込温度と、第２圧力センサ２６によって検出された吸込圧力を飽和温度に換算して得られる温度との差である過熱度を、第２膨張装置１５によって制御する。制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において、第２膨張装置１５の第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂのうち、第１膨張部１５ａよりも能力が大きい第２膨張部１５ｂを閉とし、第２膨張部１５ｂよりも能力が小さい第１膨張部１５ａによって過熱度を制御する。

制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、第３温度センサ２３によって検出された凝縮器出口温度と、第１圧力センサ２５によって検出された吐出圧力を飽和温度に換算して得られる凝縮温度との差である過冷却度を、第２膨張装置１５によって制御する。制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、第２膨張装置１５の第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂのうち、第２膨張部１５ｂよりも能力が小さい第１膨張部１５ａを閉とし、第１膨張部１５ａよりも能力が大きい第２膨張部１５ｂによって過冷却度を制御する。制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、第４温度センサ２４によって検出された吸込温度と、第２圧力センサ２６によって検出された吸込圧力を飽和温度に換算して得られる温度との差である過熱度を、各第１膨張装置１３によって制御する。

以上説明した実施形態によれば、各空気熱交換器１２の各々に第１膨張装置１３を接続し、第２膨張装置１５として、循環流路に並列に接続された２つの能力が異なる第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂを持つことにより、冷却運転および加熱運転で成績係数を最大にするように過冷却度を制御することができる。さらに、図２に示すように、加熱運転時に最も能力（最大流量）の大きい第２膨張部１５ｂによって過冷却度を制御するので、過剰に絞られて圧力が過剰に小さくなることを防ぎ、空気熱交換器１２の各々で過熱度を適正に制御することができる。
さらに、第１膨張装置１３および第２膨張装置１５によって循環流路の両側から挟み込まれた受液器１４を持つことにより、運転状態に応じて余剰となる冷媒を貯留することができるとともに、運転状態に応じた冷媒の不足を防止することができる。
また、複数の空気熱交換器１２および第１膨張装置１３を持つので、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時に複数の空気熱交換器１２の各々で過熱度を制御することができ、着霜を均一にするように制御することができる。

以下、実施形態の第１の変形例について説明する。
第１の変形例の冷凍サイクル装置１０は、図３に示すように、上述した図１に示す実施形態の冷凍サイクル装置１０の構成に加えて、受液器１４に設けられた流入側逆止弁３１および流出側逆止弁３２を備えている。
第１の変形例の冷凍サイクル装置１０は、各第１膨張装置１３と受液器１４との間において、配管１０ａが２つに分岐されるようにして設けられた流入側配管１０ｂおよび流出側配管１０ｃを備えている。流入側配管１０ｂは、受液器１４の入口部１４ａに接続され、冷媒の流入側流路を形成している。流出側配管１０ｃは、受液器１４の出口部１４ｂに接続され、冷媒の流出側流路を形成している。流入側逆止弁３１は、流入側配管１０ｂに設けられ、受液器１４の入口部１４ａへの冷媒の流入に対する逆流（つまり、入口部１４ａからの流出）を禁止している。流出側逆止弁３２は、流出側配管１０ｃに設けられ、受液器１４の出口部１４ｂからの冷媒の流出に対する逆流（つまり、出口部１４ｂへの流入）を禁止している。
第２膨張装置１５の第１膨張部１５ａよりも能力が大きい第２膨張部１５ｂは、流入側逆止弁３１と入口部１４ａとの間で流入側配管１０ｂに接続されている。第２膨張装置１５の第２膨張部１５ｂよりも能力が小さい第１膨張部１５ａは、流出側逆止弁３２と出口部１４ｂとの間で流出側配管１０ｃに接続されている。

この第１の変形例の冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において、各第１膨張装置１３によって膨張した冷媒は、配管１０ａから流入側配管１０ｂに流入し、流入側逆止弁３１を通流し、入口部１４ａから受液器１４に流入する。このとき、第２膨張部１５ｂは閉じられている。さらに、冷媒は、受液器１４の出口部１４ｂから流出側配管１０ｃに流出し、流出側配管１０ｃから第１膨張部１５ａに流入し、第１膨張部１５ａによって膨張する。
この第１の変形例の冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、水熱交換器１６によって凝縮した冷媒は、第２膨張部１５ｂに流入し、第２膨張部１５ｂによって膨張する。さらに、冷媒は、流入側配管１０ｂに流入し、流入側配管１０ｂを通流し、入口部１４ａから受液器１４に流入する。このとき、第１膨張弁１５ａは閉じられている。さらに、冷媒は、受液器１４の出口部１４ｂから流出側配管１０ｃに流出し、流出側逆止弁３２を通流し、流出側配管１０ｃから配管１０ａに流入する。

以上説明した第１の変形例によれば、流入側配管１０ｂおよび流出側配管１０ｃに設けられた流入側逆止弁３１および流出側逆止弁３２を持つので、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時において、受液器１４での冷媒の流れ方向を同一にすることができる。これにより、例えば冷却運転と加熱運転との切り替えに応じて受液器１４の入口部１４ａおよび出口部１４ｂに対する冷媒の流れ方向が反転する場合に比べて、入口部１４ａおよび出口部１４ｂの構成を簡略化することができ、受液器１４の設計が容易となる。

以下、実施形態の第２の変形例について説明する。
第２の変形例の冷凍サイクル装置１０は、図４に示すように、上述した図３に示す実施形態の第１の変形例の冷凍サイクル装置１０の構成に加えて、液ガス熱交換器３３、バイパス配管１０ｄ、および開閉弁３４を備えている。
液ガス熱交換器３３は、流入側配管１０ｂにおいて、第１膨張部１５ａが接続された位置と入口部１４ａとの間に設けられている。液ガス熱交換器３３は、流入側配管１０ｂを通流して受液器１４に流入する冷媒と、四方弁１８からアキュムレータ１７に向かい通流して各圧縮機１１に吸入される冷媒とを熱交換させる。
バイパス配管１０ｄは、第１膨張部１５ａが接続された位置と入口部１４ａとの間において液ガス熱交換器３３を迂回して流入側配管１０ｂに接続され、冷媒のバイパス流路を形成している。開閉弁３４は、バイパス配管１０ｄに設けられている。開閉弁３４は、例えば電子制御により開閉を切り替える電磁弁であり、制御装置１９の制御によってバイパス配管１０ｄの開閉を行なう。

制御装置１９は、受液器１４に流入する冷媒が気液二相の状態であることに起因して、下流側の膨張装置（つまり、冷却運転時の第１膨張部１５ａおよび加熱運転時の各第１膨張装置１３）の制御性が悪化する虞がある場合に、開閉弁３４によってバイパス配管１０ｄを閉とする。
さらに、制御装置１９は、例えば外気温が低い状態での冷却運転などの低圧縮での運転時などにおいて、各圧縮機１１に吸入される冷媒の温度が受液器１４に流入する冷媒の温度よりも高い場合に、開閉弁３４によってバイパス配管１０ｄを開とする。

以上説明した第２の変形例によれば、受液器１４の入口部１４ａの上流側に設けられた液ガス熱交換器３３を持つので、図５に示すように、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時において、受液器１４での冷媒の流れ方向を同一にすることができ、受液器１４に液相の冷媒を流入させることができる。これにより、例えば受液器１４に流入する冷媒が気液二相である場合に比べて、下流側の膨張装置（つまり、冷却運転時の第１膨張部１５ａおよび加熱運転時の各第１膨張装置１３）の制御性が悪化することを防止することができる。
また、各圧縮機１１に吸入される冷媒の温度が受液器１４に流入する冷媒の温度よりも高い場合にバイパス配管１０ｄを開とする開閉弁３４を持つので、受液器１４に流入する冷媒が液ガス熱交換器３３によって加熱されることを防止することができる。

以下、実施形態の第３の変形例について説明する。
第３の変形例の冷凍サイクル装置１０は、図６に示すように、上述した図３に示す実施形態の第１の変形例の冷凍サイクル装置１０の構成に加えて、過冷却熱交換器３５、分岐配管１０ｅ、および第３膨張装置３６を備えている。
過冷却熱交換器３５は、流入側配管１０ｂにおいて、第２膨張部１５ｂが接続された位置と入口部１４ａとの間に設けられている。分岐配管１０ｅは、流入側配管１０ｂにおいて、第２膨張部１５ｂが接続された位置と過冷却熱交換器３５との間から分岐して、四方弁１８とアキュムレータ１７との間において配管１０ａに接続されている。第３膨張装置３６は、分岐配管１０ｅに設けられ、流入側配管１０ｂから分岐した位置と過冷却熱交換器３５との間に配置されている。第３膨張装置３６は、例えば電子膨張弁であって、弁開度に対応する開度ステップ数の増大に伴い、流量が増大傾向に変化する流量特性を有している。過冷却熱交換器３５は、第３膨張装置３６が開の状態において、流入側配管１０ｂを通流して受液器１４に流入する冷媒と、分岐配管１０ｅを通流して第３膨張装置３６によって膨張した冷媒とを熱交換させる。

制御装置１９は、受液器１４に流入する冷媒が気液二相の状態であることに起因して、下流側の膨張装置（つまり、冷却運転時の第１膨張部１５ａおよび加熱運転時の各第１膨張装置１３）の制御性が悪化する虞がある場合に、第３膨張装置３６を開とする。
さらに、制御装置１９は、例えば外気温が低い状態での冷却運転などの低圧縮での運転時などにおいて、各圧縮機１１に吸入される冷媒の温度が受液器１４に流入する冷媒の温度よりも高い場合に、第３膨張装置３６を閉とする。

以上説明した第３の変形例によれば、受液器１４の入口部１４ａの上流側に設けられた過冷却熱交換器３５を持つので、図７の実線で示すように、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時において、受液器１４での冷媒の流れ方向を同一にすることができ、受液器１４に液相の冷媒を流入させることができる。これにより、例えば受液器１４に流入する冷媒が気液二相である場合に比べて、下流側の膨張装置（つまり、冷却運転時の第１膨張部１５ａおよび加熱運転時の各第１膨張装置１３）の制御性が悪化することを防止することができる。
また、各圧縮機１１に吸入される冷媒の温度が受液器１４に流入する冷媒の温度よりも高い場合に閉とする第３膨張装置３６を持つので、受液器１４に流入する冷媒が過冷却熱交換器３５によって加熱されることを防止することができる。この場合には、図７の破線で示すように、過冷却熱交換器３５において冷媒の熱交換は行われない。

以下、実施形態の第４の変形例について説明する。
上述した図４に示す実施形態の第２の変形例の冷凍サイクル装置１０および上述した図６に示す実施形態の第３の変形例の冷凍サイクル装置１０は、流入側配管１０ｂに設けられた冷却部３７を備えてもよい。冷却部３７は、流入側配管１０ｂにおいて、第１膨張部１５ａが接続された位置と、バイパス配管１０ｄまたは分岐配管１０ｅが接続された位置との間に設けられている。
例えば図８に示す第４の変形例の冷凍サイクル装置１０は、上述した図４に示す実施形態の第２の変形例の冷凍サイクル装置１０の構成に加えて、流入側配管１０ｂにおいて液ガス熱交換器３３の上流側に配置された液ガス熱交換器３３を備えている。

以上説明した第４の変形例によれば、液ガス熱交換器３３または過冷却熱交換器３５の上流側に設けられた冷却部３７を持つので、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時および加熱運転時において、受液器１４での冷媒の流れ方向を同一にすることができ、受液器１４に液相の冷媒を流入させることができる。これにより、例えば受液器１４に流入する冷媒が気液二相である場合に比べて、下流側の膨張装置（つまり、冷却運転時の第１膨張部１５ａおよび加熱運転時の各第１膨張装置１３）の制御性が悪化することを防止することができる。
さらに、冷却部３７を各種の電装品の冷却に用いることによって、電装品の結露を抑制し、電装品から効率良く吸熱することができる。冷却部３７は、各種の電装品に直接的に取り付けられてもよいし、ヒートパイプなどを介して間接的に冷却を行なってもよい。

以下、実施形態の第５の変形例について説明する。
上述した図４に示す実施形態の第２の変形例の冷凍サイクル装置１０および上述した図８に示す実施形態の第４の変形例の冷凍サイクル装置１０においては、受液器１４および液ガス熱交換器３３は一体的に形成されてもよい。
この第５の変形例の冷凍サイクル装置１０において、受液器１４および液ガス熱交換器３３は、例えば液ガス熱交換器３３が受液器１４の内部に収容されることによって、一体的に形成されている。

以下、実施形態の他の変形例について説明する。
上述した実施形態では、制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において、第１膨張部１５ａよりも能力が大きい第２膨張部１５ｂを閉にするとしたが、これに限定されない。制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の冷却運転時において、第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂを開として、第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂの各々の減圧量を調整することによって過熱度を制御してもよい。
上述した実施形態では、制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、第２膨張部１５ｂよりも能力が小さい第１膨張部１５ａを閉にするとしたが、これに限定されない。制御装置１９は、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時において、第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂを開として、第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂの各々の減圧量を調整することによって過冷却度を制御してもよい。
上述した実施形態において、各空気熱交換器１２および水熱交換器１６を備えるとしたが、これに限定されず、冷媒を凝縮させる凝縮器および冷媒を蒸発させる蒸発器を備えていればよい。
上述した実施形態において、アキュムレータ１７を備えるとしたが、これに限定されず、アキュムレータ１７は省略されてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第２膨張装置１５として循環流路に並列に接続された能力が異なる第１および第２膨張部１５ａ，１５ｂを持つことにより、冷凍サイクル装置１０の冷却運転および加熱運転で成績係数を最大にするように過冷却度を制御することができる。さらに、冷却運転時の各第１膨張装置１３の圧縮比および加熱運転時の第２膨張装置１５の圧縮比が過剰に小さくなることを防ぎ、過熱度を適正に制御することができる。
さらに、第１膨張装置１３および第２膨張装置１５によって循環流路の両側から挟み込まれた受液器１４を持つことにより、運転状態に応じて余剰となる冷媒を貯留することができるとともに、運転状態に応じた冷媒の不足を防止することができる。
また、複数の空気熱交換器１２および第１膨張装置１３を持つので、冷凍サイクル装置１０の加熱運転時に複数の空気熱交換器１２の各々で過熱度を制御することができ、着霜を均一にするように制御することができる。

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。

１０…冷凍サイクル装置、１１…圧縮機、１２…空気熱交換器、１３…第１膨張装置、１４…受液器、１５…第２膨張装置、１５ａ…第１膨張部、１５ｂ…第２膨張部、１６…水熱交換器、１７…アキュムレータ、３１…流入側逆止弁、３２…流出側逆止弁、３３…液ガス熱交換器、３４…開閉弁、３５…過冷却熱交換器、３６…第３膨張装置、３７…冷却部

Claims (6)

1. 冷媒の循環流路と、
   前記循環流路において前記冷媒の第１流通方向に順次接続された、圧縮機、第１熱交換器、第１膨張装置、受液器、第２膨張装置、および第２熱交換器と、
   前記循環流路に設けられ、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の各々の動作および前記圧縮機に対する接続関係を切り替えることによって、前記循環流路において前記冷媒の第２流通方向に順次、前記圧縮機、前記第２熱交換器、前記第２膨張装置、前記受液器、前記第１膨張装置、および前記第１熱交換器を接続する切替部と、
   を備え、
   前記第２膨張装置は、並列に接続された２つの能力が異なる第１膨張部および第２膨張部を備え、前記第１膨張部および前記第２膨張部の各々における前記冷媒の減圧量を前記切替部による前記接続関係の切り替えに応じて変更する、
   冷凍サイクル装置。
2. 前記第１膨張装置と前記受液器との間において前記循環流路は、前記受液器の入口部に接続された流入側流路および前記受液器の出口部に接続された流出側流路に分岐し、
   前記流入側流路は、前記受液器の入口部に対する前記冷媒の逆流を禁止する流入側逆流禁止部を備え、
   前記流出側流路は、前記受液器の出口部に対する前記冷媒の逆流を禁止する流出側逆流禁止部を備え、
   前記第２膨張装置において、前記第２膨張部よりも能力が小さい前記第１膨張部は、前記出口部と前記流出側逆流禁止部との間で前記流出側流路に接続され、前記第１膨張部よりも能力が大きい前記第２膨張部は、前記入口部と前記流入側逆流禁止部との間で前記流入側流路に接続されており、
   前記流入側流路に設けられ、前記受液器に流入する前記冷媒と前記圧縮機に吸入される前記冷媒とを熱交換させる第３熱交換器を備える、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記第１膨張装置と前記受液器との間において前記循環流路は、前記受液器の入口部に接続された流入側流路および前記受液器の出口部に接続された流出側流路に分岐し、
   前記流入側流路は、前記受液器の入口部に対する前記冷媒の逆流を禁止する流入側逆流禁止部を備え、
   前記流出側流路は、前記受液器の出口部に対する前記冷媒の逆流を禁止する流出側逆流禁止部を備え、
   前記第２膨張装置において、前記第２膨張部よりも能力が小さい前記第１膨張部は、前記出口部と前記流出側逆流禁止部との間で前記流出側流路に接続され、前記第１膨張部よりも能力が大きい前記第２膨張部は、前記入口部と前記流入側逆流禁止部との間で前記流入側流路に接続されており、
   前記受液器の上流側で前記流入側流路から分岐して前記圧縮機の下流側で前記循環流路に接続された分岐流路と、
   前記分岐流路に設けられた第３膨張装置と、
   前記流入側流路から前記受液器に流入する前記冷媒と前記分岐流路で前記第３膨張装置によって膨張した前記冷媒とを熱交換させる第４熱交換器と、
   を備える、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記受液器の上流側で前記第３熱交換器を迂回して前記循環流路に接続されたバイパス流路と、
   前記バイパス流路を開閉する開閉器と、
   を備える、
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記受液器および前記第３熱交換器は一体的に形成されている、
   請求項２または請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記切替部による前記接続関係の切り替えと、前記第１膨張装置、前記第１膨張部、および前記第２膨張部の各々における前記冷媒の減圧量の変更と、を制御する制御部と、
   前記圧縮機から吐出する前記冷媒の圧力および前記圧縮機に吸い込まれる前記冷媒の圧力の各々を検出する第１圧力センサおよび第２圧力センサと、
   前記第１流通方向での前記第１熱交換器の下流側と前記第１膨張装置の上流側との間における前記冷媒の温度および前記第２熱交換器の下流側と前記圧縮機の上流側との間における前記冷媒の温度の各々を検出する第１温度センサおよび第２温度センサと、
   前記第２流通方向での前記第２熱交換器の下流側と前記第２膨張装置の上流側との間における前記冷媒の温度および前記第１熱交換器の下流側と前記圧縮機の上流側との間における前記冷媒の温度の各々を検出する第３温度センサおよび第４温度センサと、
   を備え、
   前記循環流路において前記冷媒を前記第１流通方向に流通させる場合に、
   前記第１圧力センサによって検出された前記冷媒の圧力を飽和温度に換算して得られる温度と前記第１温度センサによって検出された前記冷媒の温度との差である過冷却度を前記第１膨張装置により制御し、
   前記第２圧力センサによって検出された前記冷媒の圧力を飽和温度に換算して得られる温度と前記第２温度センサによって検出された前記冷媒の温度との差である過熱度を前記第２膨張装置の前記第１膨張部により制御し、
   前記循環流路において前記冷媒を前記第２流通方向に流通させる場合に、
   前記第１圧力センサによって検出された前記冷媒の圧力を飽和温度に換算して得られる温度と前記第３温度センサによって検出された前記冷媒の温度との差である過冷却度を前記第２膨張装置の前記第２膨張部により制御し、
   前記第２圧力センサによって検出された前記冷媒の圧力を飽和温度に換算して得られる温度と前記第４温度センサによって検出された前記冷媒の温度との差である過熱度を前記第１膨張装置により制御する、
   請求項１から請求項５の何れか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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