JP6160725B1 - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デフロスト運転の長時間化を抑制する冷凍装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１０は、四段圧縮機２０、第４熱交換器４４、第１熱交換器４１、バイパス弁２８、および制御部を備える。第１サイクル時に、第４熱交換器４４は、四段圧縮機２０の最上段の第４圧縮部２４から吐出された冷媒を冷却し、第１熱交換器４１は、最下段の第１圧縮部２１から吐出された冷媒を冷却する。第１サイクルとは冷媒の流れが反対の第２サイクル時に、第４熱交換器４４および第１熱交換器４１は、蒸発器として機能する。バイパス弁２８は、第４圧縮部２４から吐出された冷媒が流れる第１流路から、第１圧縮部２１に吸入される冷媒が流れる第２流路へ、第４圧縮部２４から吐出された冷媒をバイパスさせるバイパス流路を開閉する。制御部は、第２サイクルを第１サイクルに切り替えて行うデフロスト運転中に、バイパス弁２８を制御してバイパス流路を開放させる。【選択図】図２

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

直列に接続された第１圧縮部、第２圧縮部、第３圧縮部、および第４圧縮部を密閉容器内に収容している四段圧縮機と、第１熱交換器、第２熱交換器、第３熱交換器および第４熱交換器からなる室外熱交換器とを備える冷凍装置が知られている（特許文献１（特開２０１３−２１０１５９号公報）参照）。

この種の冷凍装置がデフロスト運転を行う場合には、冷媒回路において、各熱交換器を直列に接続する必要がある。例えば、特許文献１の冷凍装置では、第１熱交換器、第２熱交換器、第３熱交換器および第４熱交換器を直列に接続する必要がある。この場合に、冷媒は、第１圧縮部で圧縮された後に、第１熱交換器を通過して、第２圧縮部に吸い込まれる。第２圧縮部に吸い込まれた冷媒は、第２圧縮部で圧縮された後に、第２熱交換器を通過して、第３圧縮部に吸い込まれる。第３圧縮部に吸い込まれた冷媒は、第３圧縮部で圧縮された後に、第３熱交換器を通過して、第４圧縮部に吸い込まれる。第４圧縮部に吸い込まれた冷媒は、第４圧縮部で圧縮された後に、第４熱交換器を通過する。

以上のように、第４熱交換器には、高圧高温の冷媒が供給される一方で、第１熱交換器には、第４熱交換器に供給される冷媒よりも低圧低温の冷媒が提供される。したがって、第１熱交換器の温度は、第４熱交換器の温度よりも上昇し難い。その結果、デフロスト運転が長引く。

本発明の課題は、デフロスト運転の長時間化を抑制する冷凍装置を提供することである。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、圧縮機構と、高段対応熱交換器と、低段対応熱交換器と、バイパス弁と、制御部とを備える。圧縮機構は、１つの高段圧縮部と、１つ以上の中段圧縮部と、１つの低段圧縮部とが直列に接続されて構成されている。高段対応熱交換器は、第１サイクル時に、高段圧縮部から吐出された冷媒を冷却するガスクーラとして機能し、第１サイクルとは冷媒の流れが反対の第２サイクル時に、蒸発器として機能する。低段対応熱交換器は、第１サイクル時に、低段圧縮部から吐出された冷媒を冷却するインタークーラとして機能し、第２サイクル時に、蒸発器として機能する。バイパス弁は、高段圧縮部から吐出された冷媒が流れる第１流路から、低段圧縮部に吸入される冷媒が流れる第２流路へ、高段圧縮部から吐出された冷媒をバイパスさせるバイパス流路を開閉する。制御部は、第２サイクルを第１サイクルに切り替えて行うデフロスト運転中に、バイパス弁を制御してバイパス流路を開放させる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、制御部は、デフロスト運転中に、バイパス弁を制御してバイパス流路を開放させる。すなわち、高段圧縮部から吐出された冷媒を第１流路から第２流路へバイパスさせる。そうすると、第２流路を流れる冷媒の温度が上昇するので、より短時間で低段対応熱交換器を暖めることができる。結果として、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置においては、制御部は、デフロスト運転の初期段階に、バイパス流路が閉じた状態をバイパス弁に維持させ、初期段階の後に、バイパス流路を開放させる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、制御部は、デフロスト運転の初期段階に、バイパス流路が閉じた状態をバイパス弁に維持させる。そうすると、高段圧縮部から吐出された冷媒はバイパス流路にバイパスされずに、高段対応熱交換器に供給される。したがって、高段対応熱交換器を集中的に暖めることができる。その後、制御部は、バイパス弁にバイパス流路を開放させるので、高段対応熱交換器に続いて、低段対応熱交換器を暖めることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置においては、第１サイクルおよび第２サイクルの一方から他方へ切り替わる場合に、圧縮機構、高段対応熱交換器、および低段対応熱交換器が接続されて構成される冷媒回路を均圧にするべく、制御部は、バイパス弁にバイパス流路を一時的に開放させる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、第１サイクルおよび第２サイクルの一方から他方へ切り替わる場合に、冷媒回路を均圧にするべく、制御部は、バイパス弁にバイパス流路を開放させる。すなわち、制御部は、バイパス弁を均圧弁としても利用する。バイパス弁が均圧弁を兼ねるので、均圧弁を別途設けなくてもよい。

本発明の第４観点に係る冷凍装置においては、バイパス弁は、電磁弁である。制御部は、バイパス弁に弁の開閉を繰り返させることにより、高段圧縮部から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、第１流路と第２流路を結ぶ流路に電磁弁を設けるという簡易な構成により、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置においては、バイパス弁は、電動弁である。制御部は、バイパス弁の弁開度を調整することにより、高段圧縮部から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、第１流路と第２流路を結ぶ流路に電動弁を設けるという簡易な構成により、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。また、高段圧縮部から吐出された冷媒が調整された弁開度でバイパスされるので、バイパスされる冷媒量を安定させることができる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、高段対応熱交換器を集中的に暖めた後に低段対応熱交換器を暖めることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、均圧弁を別途設けなくてもよい。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、第１流路と第２流路を結ぶ流路に電磁弁を設けるという簡易な構成により、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、第１流路と第２流路を結ぶ流路に電動弁を設けるという簡易な構成により、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 空気調和装置のデフロスト運転時の概略構成図である。 空気調和装置の機能ブロックを説明する図である。 デフロスト運転に関する処理のフローチャートの一例を示す図である。 暖房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 デフロスト運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 デフロスト運転に関する処理のフローチャートの他の例を示す図である。

本発明の実施形態を以下に示す。なお、以下の実施形態は、具体例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。

（１）空気調和装置の構成
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置の一例としての空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、超臨界状態の二酸化炭素冷媒を使用して四段圧縮冷凍サイクルを行う。空気調和装置１０は、熱源ユニットである室外ユニット１１と、利用ユニットである複数の室内ユニット１２とを含む。室外ユニット１１と複数の室内ユニット１２とは、連絡冷媒配管１３，１４によって互いに結ばれている。

空気調和装置１０は、第１サイクルと第２サイクルとが切り替わる冷媒回路を有する。第２サイクルの冷媒の流れは、第１サイクルの冷媒の流れとは反対である。本実施形態においては、第１サイクルは冷房運転サイクルまたはデフロスト運転サイクルであり、第２サイクルは、暖房運転サイクルである。

図１は、暖房運転時に冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図２は、デフロスト運転時に冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図１および図２において、冷媒回路の冷媒配管に沿って示す矢印が、冷媒の流れを表している。また、図１および図２において、ＳＥＮＰＬは、後述の吸入圧力センサ２６を示し、ＳＥＮＰＨは、後述の吐出圧力センサ２７を示す（図３参照）。

空気調和装置１０の冷媒回路は、主として、圧縮機構としての四段圧縮機２０、複合弁２５、室外熱交換器４０、第１および第２室外電動弁５１，５２、ブリッジ回路５５、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０、室内熱交換器１２ａ、室内電動弁１２ｂ、および、各機器や弁を結ぶ冷媒配管群から成る。また、詳しくは後述するが、室外熱交換器４０は、低段対応熱交換器としての第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３、および高段対応熱交換器としての第４熱交換器４４から成る。

以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。

（１−１）四段圧縮機
四段圧縮機２０は、低段圧縮部としての第１圧縮部２１、中段圧縮部としての第２圧縮部２２および第３圧縮部２３、高段圧縮部としての第４圧縮部２４、並びに圧縮機駆動モータ（図示せず）が密閉容器内に収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、４つの圧縮部２１〜２４を駆動する。すなわち、四段圧縮機２０は、４つの圧縮部２１〜２４が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機２０では、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３および第４圧縮部２４が、この順番で直列に配管接続されている。

第１圧縮部２１は、第１吸入管２１ａから冷媒を吸い込み、第１吐出管２１ｂへと冷媒を吐出する。第１吸入管２１ａには、流れる冷媒の吸入圧力を検出するための吸入圧力センサ（ＳＥＮＰＬ）２６が設けられている。第２圧縮部２２は、第２吸入管２２ａから冷媒を吸い込み、第２吐出管２２ｂへと冷媒を吐出する。第３圧縮部２３は、第３吸入管２３ａから冷媒を吸い込み、第３吐出管２３ｂへと冷媒を吐出する。第４圧縮部２４は、第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。第４吐出管２４ｂには、流れる冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ（ＳＥＮＰＨ）２７が設けられている。

第１圧縮部２１は、最下段の圧縮部であり、冷媒回路を流れる最も低圧の冷媒を圧縮する。第２圧縮部２２は、第１圧縮部２１によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第３圧縮部２３は、第２圧縮部２２によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４は、最上段の圧縮部であり、第３圧縮部２３によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４によって圧縮され第４吐出管２４ｂへと吐出された冷媒は、冷媒回路を流れる最も高圧の冷媒である。

なお、本実施形態において、各圧縮部２１〜２４は、ロータリー式やスクロール式などの容積式の圧縮部である。また、圧縮機駆動モータは、後述の制御部１５（図３参照）によってインバータ制御される。

第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂおよび第４吐出管２４ｂのそれぞれには、油分離器が設けられている。各油分離器は、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。図１および図２では図示を省略しているが、各油分離器の下部から各吸入管２１ａ〜２４ａに向かって、キャピラリーチューブを含む油戻し管が延びており、冷媒から分離した油を四段圧縮機２０へと戻す。

また、第２吸入管２２ａには、第１切換機構３１に向かう冷媒の流れを止める逆止弁が、第３吸入管２３ａには、第２切換機構３２に向かう冷媒の流れを止める逆止弁が、第４吸入管２４ａには、第３切換機構３３に向かう冷媒の流れを止める逆止弁が、それぞれ設けられている。

（１−２）複合弁
複合弁２５は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、第１サイクルと第２サイクルとを切り換える。複合弁２５は、第１切換機構３１、第２切換機構３２、第３切換機構３３および第４切換機構３４によって構成されている。第１切換機構３１、第２切換機構３２、第３切換機構３３および第４切換機構３４は、それぞれ四路切換弁である。

第１切換機構３１の４つのポートは、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１熱交換器４１の高温側配管４１ｈおよび低圧冷媒配管１９の枝管１９ａと接続されている。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、内部熱交換器６２を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。枝管１９ａは、第１切換機構３１と低圧冷媒配管１９とを結ぶ配管である。

第２切換機構３２の４つのポートは、第２吐出管２２ｂ、第３吸入管２３ａ、第２熱交換器４２の高温側配管４２ｈおよび直列接続用第１配管４１ｂと接続されている。直列接続用第１配管４１ｂは、第２切換機構３２と、第１熱交換器４１の低温側配管４１ｉとを結ぶ配管である。

第３切換機構３３の４つのポートは、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第３熱交換器４３の高温側配管４３ｈおよび直列接続用第２配管４２ｂと接続されている。直列接続用第２配管４２ｂは、第３切換機構３３と、第２熱交換器４２の低温側配管４２ｉとを結ぶ配管である。

第４切換機構３４の４つのポートは、第４吐出管２４ｂ、連絡冷媒配管１４、第４熱交換器４４の高温側配管４４ｈおよび低圧冷媒配管１９と接続されている。

切換機構３１〜３４は、第１サイクル運転（冷房運転またはデフロスト運転）時において、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器として熱交換器４１〜４４を機能させ、かつ、膨張機構７０および室内電動弁１２ｂを通過して膨張した冷媒の蒸発器（加熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させる。また、切換機構３１〜３４は、第２サイクル運転（暖房運転）時において、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器（放熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させ、かつ、膨張機構７０および室外電動弁５１，５２を通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器４０を機能させる。

すなわち、冷媒回路の構成要素として四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０および室内熱交換器１２ａのみに着目すると、切換機構３１〜３４は、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒を循環させる第１サイクルと、四段圧縮機２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒を循環させる第２サイクルとを切り換える役割を果たす。

（１−３）室外熱交換器
室外熱交換器４０は、上述のように、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４から成る。冷房運転時またはデフロスト運転時には、第１〜第３熱交換器４１〜４３が、それぞれ、圧縮途中の冷媒（中間圧冷媒）を冷やすインタークーラとして機能し、第４熱交換器４４が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。第４熱交換器４４は、第１〜第３熱交換器４１〜４３よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第１〜第４熱交換器４１〜４４の全てが、低圧の冷媒の蒸発器（加熱器）として機能する。

また、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２および第３熱交換器４３の低温側配管４１ｉ，４２ｉ，４３ｉからは、第２吸入管２２ａ、第３吸入管２３ａおよび第４吸入管２４ａに向かって、分岐管である第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａがそれぞれ延びている。第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａには、図１および図２に示すように、それぞれ逆止弁が設けられている。

第４熱交換器４４の低温側配管４４ｉには、通過する冷媒温度を検知するための第１温度センサ４４ｔが設けられている。第１熱交換器４１の低温側配管４１ｉには、通過する冷媒温度を検知するための第２温度センサ４１ｔが設けられている。さらに、室外熱交換器４０には、室外の気温を検知する外気温度センサ４６が設けられている。

（１−４）第１および第２室外電動弁
第１および第２室外電動弁５１，５２は、室外熱交換器４０とブリッジ回路５５との間に配備されている。具体的には、第１室外電動弁５１は、第４熱交換器４４とブリッジ回路５５との間に、第２室外電動弁５２は、第３熱交換器４３とブリッジ回路５５との間に、配備されている。暖房運転時にブリッジ回路５５から室外熱交換器４０へと流れてくる冷媒は、２つに分流される。一方は、第１室外電動弁５１で膨張し、第４熱交換器４４へと流れ込む。他方は、第２室外電動弁５２で膨張し、第３熱交換器４３へ流れ込む。

冷房運転時またはデフロスト運転時には、第２室外電動弁５２は閉じられ、第１室外電動弁５１は全開状態にされる。暖房運転時には、第１および第２室外電動弁５１，５２は、第４熱交換器４４および第３熱交換器４３へと流れ込む冷媒の量が適正になるように、すなわち、偏流しないように、開度調整が為され、それぞれ膨張機構としての役割も果たす。

なお、上述の第３インタークーラ管４３ａは、第３熱交換器４３と第２室外電動弁５２との間から分岐している。

（１−５）ブリッジ回路
ブリッジ回路５５は、室外熱交換器４０と室内熱交換器１２ａとの間に設けられている。ブリッジ回路５５は、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２および膨張機構７０を介してレシーバ８０の入口管８１に接続されるとともに、過冷却熱交換器９０を介してレシーバ８０の出口管８２に接続されている。

ブリッジ回路５５は、４つの逆止弁５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄを有している。入口逆止弁５５ａは、室外熱交換器４０からレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。入口逆止弁５５ｂは、室内熱交換器１２ａからレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｃは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室内熱交換器１２ａへ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁５５ａ，５５ｂは、室外熱交換器４０および室内熱交換器１２ａの一方からレシーバ８０の入口管８１に冷媒を流す機能を果たし、出口逆止弁５５ｃ、５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０および室内熱交換器１２ａの他方に冷媒を流す機能を果たす。

（１−６）エコノマイザ熱交換器
エコノマイザ熱交換器６１は、ブリッジ回路５５から膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう高圧の冷媒と、その高圧の冷媒の一部を分岐させ膨張させた中間圧の冷媒との間で熱交換を行わせる。ブリッジ回路５５から膨張機構７０へ冷媒を流す主冷媒配管から分岐した配管（インジェクション配管６１ａ）には、第５室外電動弁６１ｂが配備されている。この第５室外電動弁６１ｂを通って膨張し、エコノマイザ熱交換器６１で蒸発した冷媒は、第２インタークーラ管４２ａに向かって延びるインジェクション配管６１ａを通って、第２インタークーラ管４２ａの逆止弁よりも第３吸入管２３ａに近い部分に流れ込み、第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒を冷やす。

（１−７）内部熱交換器
内部熱交換器６２は、ブリッジ回路５５から膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう高圧の冷媒と、膨張機構７０等を通過し室内熱交換器１２ａあるいは室外熱交換器４０で蒸発して低圧冷媒配管１９を流れる低圧のガス冷媒との間で熱交換を行わせる。内部熱交換器６２は、液ガス熱交換器と呼ばれることもある。ブリッジ回路５５を出た高圧の冷媒は、まずエコノマイザ熱交換器６１を通過し、次に内部熱交換器６２を通過して、膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう。

（１−８）膨張機構
膨張機構７０は、ブリッジ回路５５から流れてきた高圧の冷媒を減圧・膨張させ、気液二相状態の中間圧の冷媒をレシーバ８０へと流す。すなわち、膨張機構７０は、冷房運転時には、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室外の第４熱交換器４４から、低圧冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器１２ａに送られる冷媒を減圧する。暖房運転時には、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室内熱交換器１２ａから、低圧冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器４０に送られる冷媒を減圧する。膨張機構７０は、膨張機７１および第６室外電動弁７２から構成される。膨張機７１は、冷媒の減圧過程の絞り損失を有効な仕事（エネルギー）として回収する役割を果たす。

（１−９）レシーバ
レシーバ８０は、膨張機構７０を出て入口管８１から内部空間に入ってきた気液二相状態の中間圧の冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離する。分離されたガス冷媒は、低圧戻し配管９１ａに設けられた第７室外電動弁９１を通過して低圧のガスリッチな冷媒となり、過冷却熱交換器９０に送られる。分離された液冷媒は、出口管８２によって過冷却熱交換器９０に送られる。

（１−１０）過冷却熱交換器
過冷却熱交換器９０は、低圧のガス冷媒と、レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒との間で熱交換を行わせる。レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒の一部は、冷房運転時には、レシーバ８０と過冷却熱交換器９０との間から分岐する分岐管９２ａを流れ、第８室外電動弁９２を通過して、気液二相状態の低圧の冷媒となる。冷房運転時に第８室外電動弁９２で減圧された低圧冷媒は、第７室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒と合流し、過冷却熱交換器９０において、レシーバ８０の出口管８２からブリッジ回路５５に向かう中間圧の液冷媒と熱交換され、過熱がついた状態で過冷却熱交換器９０から低圧戻し配管９１ａを通って低圧冷媒配管１９へと流れていく。一方、レシーバ８０の出口管８２からブリッジ回路５５に向かう中間圧の液冷媒は、過冷却熱交換器９０において熱を奪われ、過冷却がついた状態でブリッジ回路５５へ流れていく。

なお、暖房運転時には、第８室外電動弁９２が閉まり、分岐管９２ａには冷媒が流れないが、レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒と、第７室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒とが、過冷却熱交換器９０において熱交換を行うことになる。

（１−１１）室内熱交換器
室内熱交換器１２ａは、複数の室内ユニット１２のそれぞれに設けられており、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の冷却器として機能する。これらの室内熱交換器１２ａには、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷房対象あるいは暖房対象として、水や空気が流される。ここでは、室内熱交換器１２ａに、図示しない室内送風ファンからの室内空気が流れ、冷却あるいは加熱された空調空気が室内へと供給される。

室内熱交換器１２ａの一端は室内電動弁１２ｂに、室内熱交換器１２ａの他端は連絡冷媒配管１４に接続されている。

（１−１２）室内電動弁
室内電動弁１２ｂは、複数の室内ユニット１２のそれぞれに設けられており、室内熱交換器１２ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。室内電動弁１２ｂは、連絡冷媒配管１３と室内熱交換器１２ａとの間に配置されている。

（１−１３）バイパス弁
バイパス弁２８は、第４圧縮部２４から吐出された冷媒が流れる第１流路と、第１圧縮部２１に吸入される冷媒が流れる第２流路とを結ぶ流路に設けられている。すなわち、バイパス弁２８は、第４吐出管２４ｂと第１吸入管２１ａの間に設けられている。第４吐出管２４ｂと第１吸入管２１ａは、バイパス管２８ａによって接続されており、バイパス弁２８は、バイパス管２８ａに設けられている。バイパス弁２８は、第１流路から第２流路へ、第４圧縮部２４から吐出された冷媒をバイパスさせるバイパス流路を開閉する。本実施形態においては、バイパス弁２８は、電磁弁である。

（２）空気調和装置の機能ブロック
図３は、空気調和装置１０の機能ブロックを説明する図である。空気調和装置１０は、制御部１５を備える。制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成されたコンピュータである。制御部１５は、第１温度センサ４４ｔ、第２温度センサ４１ｔ、複合弁２５、バイパス弁２８、膨張機構７０、外気温度センサ４６、四段圧縮機２０、吸入圧力センサ２６、および吐出圧力センサ２７に接続されている。また、各電動弁１２ｂ，５１，５２，６１ｂ，７２，９１，９２に接続されている。

制御部１５は、外部から入力された室内設定温度などの情報に基づいて、四段圧縮機２０の圧縮機駆動モータの回転数制御や暖房運転サイクルとデフロスト運転サイクルとの切り換え、電動弁開度の調節などを行う。特に、本実施形態においては、詳しくは後述するが、制御部１５は、デフロスト運転中に、バイパス弁２８を制御してバイパス流路を開放させる。

（３）フローチャート
図４は、デフロスト運転に関する処理のフローチャートの一例を示す図である。本フローチャートは、暖房運転時において、デフロスト運転の開始条件が満たされた場合に、開始される。デフロスト運転の開始条件として、室外温度が０度以下になり、かつ、暖房運転の期間が起動時または直前のデフロスト運転終了時から予め設定されている期間経過した場合を挙げることができる。本フローチャートにおいて、変数Ｔｆは第１温度センサ４４ｔにより測定された温度を示し、変数Ｔｓは第２温度センサ４１ｔにより測定された温度を示す。また、定数ＴＨｆは、予め設定されている第１閾値を示し、定数ＴＨｓは、予め設定されている第２閾値を示す。第１閾値は、第４熱交換器４４の温度に関し、より詳細には、第４熱交換器４４に付着した霜を取り除くための、十分に高い温度である。第２閾値は、第１熱交換器４１の温度に関し、より詳細には、第１熱交換器４１に付着した霜を取り除くための、十分に高い温度である。第１閾値および第２閾値は、シミュレーション、実験等を通じて予め決定されている。

デフロスト運転の開始条件が満たされると、制御部１５は、暖房運転を終了する。すなわち、四段圧縮機２０をオフにする（ステップＳ１０１）。制御部１５は、冷媒回路を均圧にするべく、バイパス弁２８にバイパス流路を一時的に開放させる（ステップ１０２）。

制御部１５は、複合弁２５を切り替える（ステップＳ１０３）。より詳細には、複合弁２５の接続状態を図１に示した状態から図２に示した状態に切り替える。

その後、制御部１５は、デフロスト運転を開始する。すなわち、四段圧縮機２０をオンにする（ステップＳ１０４）。

制御部１５は、変数Ｔｆが定数ＴＨｆよりも大きいかを判定する（ステップＳ１０５）。制御部１５は、変数Ｔｆが定数ＴＨｆ以下であると判定した場合に（ステップＳ１０５でＮＯ）、そのまま待機する。この場合には、第４熱交換器４４は、第４熱交換器４４に付着した霜を取り除くための、十分に高い温度まで暖められていない。したがって、制御部１５は、バイパス弁２８にバイパス流路を開放させずに、そのまま待機する。換言すると、制御部１５は、デフロスト運転の初期段階に、バイパス流路が閉じた状態をバイパス弁２８に維持させる。

制御部１５は、変数Ｔｆが定数ＴＨｆよりも大きいと判定した場合、すなわち、第４熱交換器４４が十分に暖まったと判定した場合に（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、バイパス弁２８の開閉を制御する（ステップＳ１０６）。このように、制御部１５は、デフロスト運転の初期段階の後に、バイパス弁２８にバイパス流路を開放させる。本実施形態においては、制御部１５は、バイパス弁２８に弁の開閉を繰り返させることにより、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる。例えば、制御部１５は、バイパス弁２８に弁をステップ状に開閉させる。なお、制御部１５は、バイパス弁２８に弁の開閉を繰り返させるのではなく、弁の開閉を一度だけさせてもよい。

本実施形態においては、制御部１５は、吸入圧力センサ２６および吐出圧力センサ２７のそれぞれからの出力値に基づいて、バイパス弁２８を制御する。より詳細には、制御部１５は、吸入圧力センサ２６および吐出圧力センサ２７のそれぞれから出力値を受け取り、高低差圧が２ＭＰａ以上を満たすように、バイパス弁２８の開閉を制御する。

制御部１５は、変数Ｔｓが定数ＴＨｓよりも大きいかを判定する（ステップＳ１０７）。制御部１５は、変数Ｔｓが定数ＴＨｓ以下であると判定した場合に（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０６に移行する。この場合には、第１熱交換器４１は、第１熱交換器４１に付着した霜を取り除くための、十分に高い温度まで暖められていない。したがって、制御部１５は、バイパス弁２８の開閉制御を維持する。

制御部１５は、変数Ｔｓが定数ＴＨｓよりも大きいと判定した場合、すなわち、第１熱交換器４１が十分に暖まったと判定した場合に（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、バイパス弁２８に弁を閉じさせ、デフロスト運転を終了する。すなわち、四段圧縮機２０をオフにする（ステップＳ１０８）。制御部１５は、冷媒回路を均圧にするべく、バイパス弁２８にバイパス流路を一時的に開放させる（ステップ１０９）。

制御部１５は、複合弁２５を切り替える（ステップＳ１１０）。より詳細には、複合弁２５の接続状態を図２に示した状態から図１に示した状態に切り替える。

その後、制御部１５は、暖房運転を開始する。すなわち、四段圧縮機２０をオンにする（ステップＳ１１１）。

以上により、制御部１５は、デフロスト運転に関する一連の処理を終了する。

（４）空気調和装置の動作
図５は、暖房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。図６は、デフロスト運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。より詳細には、図６は、デフロスト運転中の初期段階における圧力−エンタルピ線図である。図５および図６において、上に凸の一点鎖線で示す曲線は、冷媒の飽和液線および乾き飽和蒸気線である。図５および図６において、冷凍サイクル上の英文字が付された点は、それぞれ、図１および図２において同じ英文字で表される点における冷媒の圧力およびエンタルピを表している。例えば、図１の点Ｂにおける冷媒は、図５の点Ｂにおける圧力およびエンタルピの状態になっている。空気調和装置１０の暖房運転時およびデフロスト運転時における各運転制御は、制御部１５によって行われる。なお、冷房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図の説明は省略する。

（４−１）暖房運転時の動作
暖房運転時には、冷媒は、図１に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、四段圧縮機２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置１０の動作について、図１および図５を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂに吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、第２吸入管２２ａを流れる（点Ｃ）。

第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２切換機構３２を通過し、第３吸入管２３ａを流れる。なお、第３吸入管２３ａには、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）も流れ込んでくるため、冷媒の温度が下がる（点Ｆ）。

第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３切換機構３３を通過し、第４吸入管２４ａを流れる（点Ｈ）。

第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第４切換機構３４を通過し、連絡冷媒配管１４を介して室内ユニット１２に流入する（点Ｚ）。

連絡冷媒配管１４から室内ユニット１２に入った高圧冷媒は、冷媒の冷却器として機能する室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱し、室内空気を暖める。室内熱交換器１２ａでの熱交換によって温度が下がった高圧冷媒（点Ｖ）は、室内電動弁１２ｂを通過する際にわずかに減圧され、連絡冷媒配管１３を通って室外ユニット１１のブリッジ回路５５へと流れ、入口逆止弁５５ｂからエコノマイザ熱交換器６１へ向かう（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５を出た高圧冷媒（点Ｊ）は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第５室外電動弁６１ｂへと流れる。第５室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となってインジェクション配管６１ａから第２インタークーラ管４２ａへと流れ込む。

第５室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換し、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、低圧冷媒配管１９から四段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がった点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第６室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第６室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第７室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、第８室外電動弁９２が閉められているため分岐管９２ａには流れず、全量が過冷却熱交換器９０に流れ込む。過冷却熱交換器９０では、レシーバ８０の出口管８２から流れてくる中間圧冷媒（点Ｒ）と、第７室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒（点Ｗ，Ｘ）との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、レシーバ８０からブリッジ回路５５に向かう中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０を出てブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通過した中間圧冷媒は、２路に分流し、第１および第２室外電動弁５１，５２でそれぞれ減圧・膨張され気液二相の低圧冷媒となる（点ＡＣ）。このとき、第１および第２室外電動弁５１，５２の開度は、直列に接続される第１〜第３熱交換器４１〜４３の圧力損失量と、第４熱交換器４４の圧力損失量とに応じて調節されており、いずれかの一方の流路に冷媒が偏流してしまうことが抑制されている。

室外熱交換器４０の第４熱交換器４４に流入した低圧冷媒は、外気から熱を奪って蒸発し、第４熱交換器４４の高温側配管４４ｈから第４切換機構３４を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。一方、室外熱交換器４０の第３熱交換器４３に流入した低圧冷媒は、第２熱交換器４２、第１熱交換器４１を順に流れ、枝管１９ａを介して低圧冷媒配管１９へ流れ、第４熱交換器４４を出た冷媒と合流する。具体的には、第３熱交換器４３を出た冷媒は、第３熱交換器４３の高温側配管４３ｈ、第３切換機構３３、直列接続用第２配管４２ｂ、第２熱交換器４２の低温側配管４２ｉ、第２熱交換器４２、第２熱交換器４２の高温側配管４２ｈ、第２切換機構３２、直列接続用第１配管４１ｂ、第１熱交換器４１の低温側配管４１ｉ、第１熱交換器４１、第１熱交換器４１の高温側配管４１ｈ、第１切換機構３１を順に流れ、第３熱交換器４３だけではなく順に第２熱交換器４２、第１熱交換器４１で外気から熱を奪って蒸発し、枝管１９ａから低圧冷媒配管１９へと流れる。

第４熱交換器４４および直列に接続された第１〜第３熱交換器４１〜４３で蒸発して過熱もついた低圧のガス冷媒は、図１に示すように室外熱交換器４０の下流側の低圧冷媒配管１９で合流し（点ＡＤ）、更に過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）と合流して（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、四段圧縮機２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０は暖房運転サイクルを行う。

（４−２）デフロスト運転時の動作
デフロスト運転時は、図２に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒回路内を循環する。以下、デフロスト運転時における空気調和装置１０の動作について、図２および図６を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂへと吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、インタークーラとして機能する第１熱交換器４１で冷却される。換言すると、第１室外熱交換器４１に付着した霜を解凍させる。その後、第１インタークーラ管４１ａを介して第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｃ）。

第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２切換機構３２を通過し、インタークーラとして機能する第２熱交換器４２で冷却される。換言すると、第２室外熱交換器４２に付着した霜を解凍させる。その後、第２インタークーラ管４２ａに流れる（点Ｅ）。デフロスト運転時には、第５室外電動弁６１ｂは全閉状態である。すなわち、冷媒は、インジェクション配管６１ａに流れない。したがって、第２インタークーラ管４２ａを流れる冷媒は、そのまま第３吸入管２３ａに流れ込む（点Ｆ）。

第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３切換機構３３を通過し、インタークーラとして機能する第３熱交換器４３で冷却される。換言すると、第３室外熱交換器４３に付着した霜を解凍させる。その後、第３インタークーラ管４３ａを介して第４吸入管２４ａに流れ込む（点Ｈ）。

第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。デフロスト運転の初期段階では、バイパス流路はバイパス弁２８により閉鎖されている。したがって、吐出された高圧の冷媒は、第１吸入管２１ａに流れることなく、第４切換機構３４を通過し、ガスクーラとして機能する第４熱交換器４４で冷却される。換言すると、第４室外熱交換器４４に付着した霜を解凍させる。その後、全開状態の第１室外電動弁５１およびブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。一方で、デフロスト運転の初期段階の後の、バイパス弁２８の開閉制御が行われている段階では、バイパス流路は一時的に開放されている。したがって、吐出された高圧の冷媒の一部は、第１吸入管２１ａに流れる（点Ａ）。すなわち、図６中の矢印で示されるように、点Ｉでの高圧の冷媒の一部を第１吸入管２１ａに導くことができる。第１吸入管２１ａに導かれる高圧の冷媒は、第４吐出管２４ｂに吐出された直後の冷媒、すなわち、第４切換機構３４を通過してない冷媒である。したがって、第１吸入管２１ａを流れる冷媒の温度を効率良く高めることができる。

ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通過した高圧冷媒は、上述のように、第５室外電動弁６１ｂが全閉状態であるので、インジェクション配管６１ａへ分岐することなく、そのままエコノマイザ熱交換器６１に流れ込む。エコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、低圧冷媒配管１９から四段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第６室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第６室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第７室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、過冷却熱交換器９０の手前で分岐し、一方が過冷却熱交換器９０を通ってブリッジ回路５５に向かい、他方が分岐管９２ａの第８室外電動弁９２へと流れる。第８室外電動弁９２を通過して減圧された気液二相状態の低圧冷媒（点Ｓ）は、第７室外電動弁９１を通過した低圧冷媒（点Ｗ）と合流し（点Ｘ）、過冷却熱交換器９０を経て低圧冷媒配管１９へと流れる。過冷却熱交換器９０での熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、ブリッジ回路５５に向かって流れる中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０で過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）は、ブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通って、連絡冷媒配管１３へと流れていく。連絡冷媒配管１３から室内ユニット１２に入った冷媒は、室内電動弁１２ｂを通過するときに膨張し、気液二相の低圧冷媒（点Ｖ）となって室内熱交換器１２ａに流れ込む。この低圧冷媒は、室内熱交換器１２ａで室内空気から熱を奪い、過熱のついた低圧のガス冷媒（点Ｚ）になる。室内ユニット１２を出た低圧冷媒は、連絡冷媒配管１４および第４切換機構３４を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。

室内ユニット１２から戻ってきた低圧冷媒（点Ｚ）と、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）とは、低圧冷媒配管１９で合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、四段圧縮機２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０はデフロスト運転サイクルを行う。

（５）空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置１０においては、第２サイクルを第１サイクルに切り替えて行うデフロスト運転中に、制御部１５は、バイパス弁２８を制御してバイパス流路を開放させる。すなわち、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を、第４圧縮部２４から吐出された冷媒が流れる第１流路から、第１圧縮部２１に吸入される冷媒が流れる第２流路へバイパスさせる。そうすると、第２流路を流れる冷媒の温度が上昇するので、より短時間で第１熱交換器４１を暖めることができる。結果として、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

本実施形態の空気調和装置１０においては、制御部１５は、デフロスト運転の初期段階に、バイパス流路が閉じた状態をバイパス弁２８に維持させる。そうすると、第４圧縮部２４から吐出された冷媒はバイパス流路にバイパスされずに、第４熱交換器４４に供給される。したがって、第４熱交換器４４を集中的に暖めることができる。制御部１５は、初期段階の後に、バイパス流路を開放させる。したがって、第４熱交換器４４に続いて、第１熱交換器４１を暖めることができる。

本実施形態の空気調和装置１０においては、第１サイクルおよび第２サイクルの一方から他方へ切り替わる場合に、制御部１５は、冷媒回路を均圧にするべく、バイパス弁２８にバイパス流路を一時的に開放させる。すなわち、制御部１５は、バイパス弁２８を均圧弁としても利用する。バイパス弁２８が均圧弁を兼ねるので、均圧弁を別途設けなくてもよい。

本実施形態の空気調和装置１０においては、バイパス弁２８は、電磁弁である。制御部１５は、バイパス弁２８に弁の開閉を繰り返させることにより、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる。第１流路と第２流路を結ぶ流路に電磁弁を設けるという簡易な構成により、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。

＜変形例＞
本発明の実施形態に適用可能な変形例を説明する。

（１）変形例Ａ
以上の説明では、制御部１５は、変数Ｔｆが定数ＴＨｆよりも大きいと判定した場合に（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、バイパス弁２８の開閉を制御したが（ステップＳ１０６）、これらのステップの間に、膨張機構７０を調整することにより、高圧を上昇させるステップを設けてもよい。制御部１５は、第６室外電動弁７２を閉めることにより、高圧が極端に上昇しない程度、例えば、高低差圧が１２ＭＰａを超えない範囲で、高圧を上昇させてもよい。このとき、制御部１５は、デフロスト運転の初期段階での第６室外電動弁７２の開度よりも、変数Ｔｆが定数ＴＨｆよりも大きいと判定した後の第６室外電動弁７２の開度を狭くしてもよい。

（２）変形例Ｂ
以上の説明では、制御部１５は、変数Ｔｓが定数ＴＨｓ以下であると判定した場合に（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップ１０６に移行したが、ステップＳ１０８に移行してもよい。すなわち、制御部１５は、第２温度センサ４１ｔにより測定された温度に関わらず、ステップＳ１０６の処理を一度実行するだけでもよい。その後、変数Ｔｓが定数ＴＨｓよりも大きいと判定した場合に、デフロスト運転を終了してもよい。

（３）変形例Ｃ
以上の説明では、バイパス弁２８として電磁弁を例に挙げたが、バイパス弁２８はこれに限らない。バイパス弁２８は、電動弁でもよい。

図７は、デフロスト運転に関する処理のフローチャートの他の例を示す図である。本フローチャートは、暖房運転時において、デフロスト運転の開始条件が満たされた場合に、開始される。デフロスト運転の開始条件の例は、既に説明し通りである。また、本フローチャートにおける、変数Ｔｆ、変数Ｔｓ、定数ＴＨｆ、および定数ＴＨｓも、既に説明した通りである。

図７のステップＳ２０１からステップＳ２０５までの処理は、図４のステップＳ１０１からステップＳ１０５までの処理と同一である。制御部１５は、ステップＳ２０５において変数Ｔｆが定数ＴＨｆよりも大きいと判定した場合に（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、バイパス弁２８の弁開度を調整する（ステップＳ２０６）。制御部１５は、調整開始の時点では、バイパス弁２８を予め設定されている弁開度に調整してもよい。その後、吸入圧力センサ２６および吐出圧力センサ２７のそれぞれからの出力値に基づいて、バイパス弁２８の弁開度を調整してもよい。より詳細には、制御部１５は、吸入圧力センサ２６および吐出圧力センサ２７のそれぞれから出力値を受け取り、高低差圧が２ＭＰａ以上を満たすように、バイパス弁２８の弁開度を調整してもよい。

以上のように、制御部１５は、デフロスト運転の初期段階の後に、バイパス弁２８にバイパス流路を開放させる。本変形例においては、制御部１５は、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる。制御部１５は、ステップＳ２０６においては、均圧にならないように、バイパス弁２８の弁開度を制御する。具体的には、制御部１５は、ステップＳ２０２での弁開度よりも、ステップＳ２０６での弁開度を狭くするとよい。なお、バイパス弁２８にバイパス流路を開放させる処理は、暖房運転終了後で、かつ、デフロスト運転中のどこかの段階で行われればよい。

図７のステップＳ２０７およびステップＳ２０８の処理は、図４のステップＳ１０７およびステップＳ１０８の処理と同一である。それらの後、制御部１５は、バイパス弁２８にバイパス流路を閉鎖させる（ステップＳ２０９）。なお、バイパス弁２８にバイパス流路を閉鎖させる処理は、デフロスト運転終了の前後のどこかで行われればよい。

図７のステップＳ２１０からステップＳ２１２までの処理は、図４のステップＳ１０９からステップＳ１１１までの処理と同一である。

以上により、制御部１５は、デフロスト運転に関する一連の処理を終了する。

以上のように、本変形例の空気調和装置１０においては、バイパス弁２８は、電動弁である。制御部１５は、バイパス弁２８の弁開度を調整することにより、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる。第１流路と第２流路を結ぶ流路に電動弁を設けるという簡易な構成により、デフロスト運転の長時間化を抑制することができる。また、第４圧縮部２４から吐出された冷媒が調整された弁開度でバイパスされるので、バイパスされる冷媒量を安定させることができる。

（４）変形例Ｄ
以上の説明では、制御部１５は、吸入圧力センサ２６および吐出圧力センサ２７のそれぞれからの出力値に基づいて、バイパス弁２８を制御したが、予め設定されているバイパス弁２８の開閉の時間および回数の少なくとも一方に基づいて、バイパス弁２８を制御してもよい。この場合には、空気調和装置１０は、吸入圧力センサ２６および吐出圧力センサ２７を備えなくてもよい。なお、開閉の時間および回数の少なくとも一方は、高低差圧が例えば２ＭＰａ以上を満たすように、シミュレーション、実験等を通じて予め決定されている。

同様に、制御部１５は、予め設定されている弁開度および弁開度の時間に応じて、バイパス弁２８を調整してもよい。この場合に、弁開度および弁開度の時間は、高低差圧が例えば２ＭＰａ以上を満たすように、シミュレーション、実験等を通じて予め決定されている。

（５）変形例Ｅ
以上の説明では、中段圧縮部は、第２圧縮部２２および第３圧縮部２３の二段であったが、どちらか一方のみの一段でもよい。すなわち、空気調和装置１０は、四段圧縮機２０の代わりに、三段圧縮機を備える構成でもよい。中段圧縮部は三段以上でもよい。また、以上の説明では、バイパス弁２８は均圧弁を兼ねたが、均圧弁を別途設けてもよい。

（６）変形例Ｆ
以上の説明では、第４圧縮部２４から吐出された冷媒が流れる第１流路から、第１圧縮部２１に吸入される冷媒が流れる第２流路へ、第４圧縮部２４から吐出された冷媒をバイパスさせたが、必ずしも吐出直後と吸入直前を結ぶ必要はない。吸入直前の冷媒の温度がバイパスによって上昇するのであれば、他の流路同士を結んでもよい。

（７）変形例Ｇ
以上の説明では、制御部１５は、第４熱交換器４４が十分に暖まった場合に、バイパス弁２８の開閉を制御したが、第４熱交換器４４が十分に暖まる前に、バイパス弁２８の開閉を制御してもよい。この場合に、制御部１５は、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を第４熱交換器４４側へある程度導くべく、バイパス弁２８の開閉を制御してもよい。例えば、バイパス弁２８が電磁弁であれば、第４熱交換器４４が十分に暖まる前にバイパス弁２８の開閉を制御する場合には、第４熱交換器４４が十分に暖まった後にバイパス弁２８の開閉を制御する場合に比べて、開閉の回数を減らしてもよいし、開の時間を短くしてもよい。また、バイパス弁２８が電動弁であれば、第４熱交換器４４が十分に暖まる前にバイパス弁２８の開閉を制御する場合には、第４熱交換器４４が十分に暖まった後にバイパス弁２８の開閉を制御する場合に比べて、弁開度を狭くしてもよい。

以上のように、本発明は実施形態を用いて説明されたが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に記載の範囲に限定されない。多様な変更または改良を上記の実施形態に加えることが可能であることは、当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中に示した装置、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 空気調和装置
１５ 制御部
２０ 四段圧縮機
２１ 第１圧縮部
２２ 第２圧縮部
２３ 第３圧縮部
２４ 第４圧縮部
２８ バイパス弁
４１ 第１熱交換器
４４ 第４熱交換器

特開２０１３−２１０１５９号公報

Claims (5)

1. １つの高段圧縮部（２４）と、１つ以上の中段圧縮部（２２，２３）と、１つの低段圧縮部（２１）とが直列に接続された圧縮機構（２０）と、
   第１サイクル時に、前記高段圧縮部から吐出された冷媒を冷却するガスクーラとして機能し、前記第１サイクルとは冷媒の流れが反対の第２サイクル時に、蒸発器として機能する高段対応熱交換器（４４）と、
   前記第１サイクル時に、前記低段圧縮部から吐出された冷媒を冷却するインタークーラとして機能し、前記第２サイクル時に、蒸発器として機能する低段対応熱交換器（４１）と、
   前記高段圧縮部から吐出された冷媒が流れる第１流路から、前記低段圧縮部に吸入される冷媒が流れる第２流路へ、前記高段圧縮部から吐出された冷媒をバイパスさせるバイパス流路を開閉するバイパス弁（２８）と、
   前記第２サイクルを前記第１サイクルに切り替えて行うデフロスト運転中に、前記バイパス弁を制御して前記バイパス流路を開放させる制御部（１５）と、
   を備える冷凍装置（１０）。
2. 前記制御部は、前記デフロスト運転の初期段階に、前記バイパス流路が閉じた状態を前記バイパス弁に維持させ、前記初期段階の後に、前記バイパス流路を開放させる、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記第１サイクルおよび前記第２サイクルの一方から他方へ切り替わる場合に、前記圧縮機構、前記高段対応熱交換器、および前記低段対応熱交換器が接続されて構成される冷媒回路を均圧にするべく、前記制御部は、前記バイパス弁に前記バイパス流路を一時的に開放させる、
   請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記バイパス弁は、電磁弁であり、
   前記制御部は、前記バイパス弁に弁の開閉を繰り返させることにより、前記高段圧縮部から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
5. 前記バイパス弁は、電動弁であり、
   前記制御部は、前記バイパス弁の弁開度を調整することにより、前記高段圧縮部から吐出された冷媒を一時的にバイパスさせる、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷凍装置。

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