JP6758485B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の冷媒回路を含む冷凍サイクル装置に関するものである。

従来から、圧縮機、カスケード熱交換器、受液部、絞り装置、及び蒸発器を含む低元回路と、圧縮機、凝縮器、絞り装置、熱交換部及びカスケード熱交換器を含む高元回路とを備えた冷凍サイクル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。低元回路の蒸発器が空調対象空間の冷却等に用いられる。また、カスケード熱交換器は、高元回路の冷媒が低元回路の冷媒を冷却する。更に、受液部には熱交換部が設けられている。このため、低元回路の冷媒は受液部の冷媒によって冷却される。

低元回路の圧縮機が例えば停電等により停止する場合がある。低元回路の圧縮機が停止すると、低元回路の冷媒が循環しなくなる。そうすると、低元回路のガス冷媒が低元回路の蒸発器で冷却されなくなり、その一方で、低元回路のガス冷媒は外気によって加熱される場合がある。その結果、低元回路のガス冷媒の圧力が上昇することがある。ガス冷媒の圧力の上昇は、例えば二酸化炭素冷媒のような高圧冷媒を採用するほど、顕著である。また、ガス冷媒の圧力の上昇は、例えば夏期のように外気温度が高いほど、顕著である。このような、ガス冷媒の圧力の上昇に備える手段としては、例えばガス冷媒が流れる配管の耐圧を向上させる手段がある。しかし、配管の耐圧を向上させる手段では、配管コストが増大してしまう。

特許文献１に記載の冷凍サイクル装置は、低元回路の圧縮機が停止した場合には、高元回路の圧縮機の運転を開始する。これにより、カスケードコンデンサ及び受液部では、高元回路の冷媒が低元回路の冷媒を冷却する。このように、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、低元回路の冷媒を冷却し、低元回路の圧力の上昇を抑制している。

特許第５５７５１９１号公報

特許文献１の冷凍サイクル装置では、低元回路の圧縮機が停止した場合であっても、低元回路の冷媒が自然循環し、低元回路の冷媒が高元回路の冷媒により冷却される。ここで、低元回路の圧縮機が停止している状態では、冷媒が低元回路の圧縮機を通過しにくい場合がある。圧縮機が例えばスクロール圧縮機であれば、圧縮機の冷媒の吸入管に至った冷媒は、固定スクロールと揺動スクロールとの間を抜けなければ、圧縮機の吐出管に到達できない。低元回路の圧縮機を冷媒が通過しにくいと、冷媒を自然循環させるときの冷媒の流量が低下してしまう。この流量が低下してしまうと、高元回路の圧縮機の回転数を大幅に増大させないと、低元回路の冷媒の冷却が不十分になり、低元回路の圧力の上昇を抑制できなくなる可能性がある。つまり、特許文献１の冷凍サイクル装置では、低元回路の圧力の上昇を抑制するために、高元回路での消費電力が増大してしまう、という課題がある。

本発明は、従来技術における上記課題を解決するためになされたものであり、消費電力を抑制しながら、第１の冷媒回路（低元回路）の冷媒の圧力の上昇を抑制することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、第１の圧縮機、油分離器、凝縮器として機能する第１の熱交換器、第２の熱交換器の第１の冷媒流路、第１の絞り装置、及び蒸発器として機能する第３の熱交換器を含み、第１の冷媒が流れる第１の冷媒回路と、第２の圧縮機、凝縮器として機能する第４の熱交換器、第２の絞り装置、及び前記第２の熱交換器の第２の冷媒流路を含み、第２の冷媒が流れる第２の冷媒回路と、第１の開閉装置を含み、前記油分離器と前記第１の圧縮機とを接続し、前記油分離器に貯留されている冷凍機油を前記第１の圧縮機に戻す油戻し回路と、前記第１の圧縮機、前記第２の圧縮機、及び前記第１の開閉装置を制御する制御装置と、を備え、前記第１の冷媒回路は低元回路であり、前記第２の冷媒回路は高元回路であり、前記制御装置は、前記第１の圧縮機及び前記第２の圧縮機が停止しており、且つ、前記第１の冷媒回路の低圧部の圧力が基準値以上になった場合には、前記第２の圧縮機の運転を開始し、前記第１の開閉装置を開く第１の制御を実施するものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記構成を備えているので、消費電力を抑制しながら、第１の冷媒回路（低元回路）の冷媒の圧力の上昇を抑制することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成等を示している。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００が備える第１の圧縮機１の模式図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の設置例を示している。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の制御装置Ｃｎｔの機能ブロック図である。 第２の熱交換器４と受液器６との位置関係の説明図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の効果の説明図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の変形例である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の構成説明図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の制御装置Ｃｎｔの機能ブロック図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の変形例１である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の変形例２である。

本発明に係る冷凍サイクル装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面の形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正がなされうる。

実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成等を示している。
図１Ｂは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００が備える第１の圧縮機１の模式図である。
図１Ｃは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の設置例を示している。

［全体構成説明］
冷凍サイクル装置１００は、室内ユニット１０１と、室外ユニット１０２とを備えている。室内ユニット１０１は、図１Ｃに示すように、建物Ｂｄに設けられている。室外ユニット１０２は、建物Ｂｄの外側に設けられている。室内ユニット１０１と室外ユニット１０２とは、冷媒配管７Ｃ及び冷媒配管１１を介して接続されている。冷媒配管７Ｃは気液二相の冷媒が流れる。冷媒配管１１はガス冷媒が流れる。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、冷凍サイクル装置１００は、第１の冷媒回路Ｃ１と、第２の冷媒回路Ｃ２とを備えている。つまり、冷凍サイクル装置１００は、２元冷凍サイクルを有している。第１の冷媒回路Ｃ１が、第１の冷凍サイクル（低元側冷凍サイクル）に対応し、第２の冷媒回路Ｃ２が、第２の冷凍サイクル（高元側冷凍サイクル）に対応する。第２の冷媒回路Ｃ２の冷却能力は第１の冷媒回路Ｃ１の冷却能力よりも低い。第１の冷媒回路Ｃ１と第２の冷媒回路Ｃ２とは、独立した冷媒回路になっている。第１の冷媒回路Ｃ１を循環する第１の冷媒と、第２の冷媒回路Ｃ２を循環する第２の冷媒とは、同じ種類のものでもよいし、別の種類のものでもよい。実施の形態１では、第１の冷媒は二酸化炭素冷媒である。二酸化炭素冷媒は、地球温暖化係数が低く、環境負荷が小さい冷媒である。一方、二酸化炭素冷媒は、動作圧力が高い。第２の冷媒にも二酸化炭素冷媒を採用することができる。冷凍サイクル装置１００は、例えば、貯蔵品等を貯蔵する冷凍装置、及び、空調対象空間を冷却する空気調和装置等が該当する。実施の形態１では、冷凍サイクル装置１００が冷凍装置であるものとして説明する。

冷凍サイクル装置１００は、制御装置Ｃｎｔを備えている。また、冷凍サイクル装置１００は、第１の送風機３Ａと、第２の送風機１０Ａと、送風機１５Ａとを備えている。また、冷凍サイクル装置１００は、凝縮器温度センサーＳＥ１と、蒸発器温度センサーＳＥ２と、圧力センサーＳＥ３とを備えている。

第１の冷媒回路Ｃ１は、第１の圧縮機１と、油分離器２と、第１の熱交換器３と、第２の熱交換器４の第１の冷媒流路と、第１の絞り装置５と、受液器６と、弁８と、絞り装置９と、第３の熱交換器１０と、アキュムレータ１２とを含む。また、第１の冷媒回路Ｃ１は、油戻し回路Ｃ３を含んでいる。油戻し回路Ｃ３は、油分離器２と第１の圧縮機１とを接続する配管Ｒｐ１と、この配管Ｒｐ１に設けられている開閉装置１３とを備えている。更に、第１の冷媒回路Ｃ１は、冷媒配管７Ａと、冷媒配管７Ｂと、冷媒配管７Ｃと、冷媒配管１１とを含む。第１の冷媒回路Ｃ１には、第１の冷媒が流れる。第１の冷媒回路Ｃ１は、第１の圧縮機１、油分離器２、第１の熱交換器３、第２の熱交換器４の第１の冷媒流路、第１の絞り装置５、受液器６、弁８、絞り装置９、第３の熱交換器１０、及びアキュムレータ１２の順番に第１の冷媒が流れるように構成されている。冷媒配管７Ａは第２の熱交換器４と第１の絞り装置５とを接続する。冷媒配管７Ｂは第１の絞り装置５と受液器６とを接続する。冷媒配管７Ｃは受液器６と弁８とを接続している。冷媒配管１１は第３の熱交換器１０とアキュムレータ１２とを接続している。冷媒配管７Ｃ及び冷媒配管１１は室内ユニット１０１と室外ユニット１０２とを接続する配管である。第１の冷媒回路Ｃ１は、冷凍サイクル装置１００の冷却対象を冷却する機能を有する。実施の形態１では、室内ユニット１０１は、室内ユニット１０１が設けられている空間ＳＰに冷気を供給する。これにより、空間ＳＰに設けられている貯蔵品等が冷却される。ここで、空間ＳＰは、貯蔵品を冷凍保存する例えば建物Ｂｄ内の空間である。

第２の冷媒回路Ｃ２は、第２の圧縮機１４と、第４の熱交換器１５と、第２の絞り装置１６と、第２の熱交換器４の第２の冷媒流路とを含む。第２の冷媒回路Ｃ２には、第２の冷媒が流れる。第２の冷媒回路Ｃ２は、第２の圧縮機１４、第４の熱交換器１５、第２の絞り装置１６及び第２の熱交換器４の第２の冷媒流路の順番に第２の冷媒が流れるように構成されている。第２の冷媒回路Ｃ２は、第１の冷媒回路Ｃ１の過冷却をつける機能、及び、第１の圧縮機１が停止してしまったときに第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒を冷却する機能を有する。

第１の圧縮機１は、第１の冷媒を圧縮し、高温及び高圧にする。第１の圧縮機１がスクロール圧縮機である場合を一例に説明する。第１の圧縮機１は密閉容器１Ａと、圧縮機構部１Ｂと、ステーター１Ｃと、ローター１Ｄと、シャフト１Ｅと、吸入管１Ｆと、吐出管１Ｇとを備えている。圧縮機構部１Ｂは、固定スクロール及び揺動スクロールを含む。固定スクロールと揺動スクロールとの間には、第１の冷媒を圧縮する圧縮室が形成されている。ステーター１Ｃは密閉容器１Ａ内に固定されている。密閉容器１Ａの底部には、冷凍機油が貯留されている。密閉容器１Ａの冷凍機油は、シャフト１Ｅが回転することで、シャフト１Ｅ内の流路（図示省略）に引き込まれる。シャフト１Ｅ内の流路に引き込まれた冷凍機油は、圧縮機構部１Ｂに供給される。密閉容器１Ａには、吸入管１Ｆと、吐出管１Ｇと、油戻し回路Ｃ３の配管Ｒｐ１とが接続されている。第１の圧縮機１の吸入部は、吸入管１Ｆ又は吸入管１Ｆに接続されている冷媒配管に対応する。第１の圧縮機１の吐出部は、吐出管１Ｇ又は吐出管１Ｇに接続されている冷媒配管に対応する。油分離器２に貯留されている冷凍機油は、配管Ｒｐ１から密閉容器１Ａ内に戻される。第２の圧縮機１４は、第２の冷媒を圧縮し、高温及び高圧にする。油分離器２は、第１の圧縮機１から冷媒とともに吐出された冷凍機油を貯留する。油分離器２に貯留されている冷凍機油は、油戻し回路Ｃ３を介して、第１の圧縮機１に戻される。油戻し回路Ｃ３は、一端が油分離器２に接続され、他端が第１の圧縮機１に接続されている。油戻し回路Ｃ３は油分離器２と第１の圧縮機１とを接続し、油分離器２に貯留されている冷凍機油を第１の圧縮機１に戻す。

第１の熱交換器３は、一方が冷媒配管を介して油分離器２に接続され、他方が冷媒配管を介して第２の熱交換器４に接続されている。第１の熱交換器３には第１の送風機３Ａが付設されている。第１の熱交換器３では、空気と第１の冷媒とが熱交換する。

第２の熱交換器４は、第１の冷媒流路及び第２の冷媒流路を含む。第２の熱交換器４はカスケード熱交換器である。第２の熱交換器４は、第１の冷媒流路を流れる第１の冷媒と、第２の冷媒流路を流れる第２の冷媒とが熱交換できるように構成されている。第２の熱交換器４の第１の冷媒流路は、一方が冷媒配管を介して第１の熱交換器３に接続され、他方が冷媒配管７Ａを介して第１の絞り装置５に接続されている。第２の熱交換器４の第２の冷媒流路は、一方が冷媒配管を介して第２の絞り装置１６に接続され、他方が冷媒配管を介して第２の圧縮機１４の冷媒の吸入部に接続されている。

第１の絞り装置５及び絞り装置９は、開度を制御できる電磁弁で構成することができる。また、第１の絞り装置５及び絞り装置９には、毛細管を採用することもできる。受液器６は、液冷媒を貯留する機能を有している。受液器６は、凝縮器よりも下流側に設けられている。つまり、受液器６は、凝縮器として機能する第２の熱交換器の第１の冷媒流路よりも下流側に設けられている。弁８は、例えば開閉を制御することができる電磁弁で構成することができる。弁８は、室内ユニット１０１に設けられている。

第３の熱交換器１０は、一方が冷媒配管を介して絞り装置９に接続され、他方が冷媒配管を介してアキュムレータ１２に接続されている。第３の熱交換器１０には第２の送風機１０Ａが付設されている。第３の熱交換器１０では、空気と第１の冷媒とが熱交換する。第３の熱交換器１０で冷却された空気は、空調対象空間に供給される。

第４の熱交換器１５は、一方が冷媒配管を介して第２の圧縮機１４に接続され、他方が冷媒配管を介して第２の絞り装置１６に接続されている。第４の熱交換器１５には送風機１５Ａが付設されている。第４の熱交換器１５では、空気と第２の冷媒とが熱交換する。第２の絞り装置１６は、開度を制御できる電磁弁で構成することができる。また、第２の絞り装置１６には、毛細管を採用することもできる。

なお、第１の熱交換器３及び第４の熱交換器１５は、冷媒（第１の冷媒及び第２の冷媒）と空気とが熱交換する態様を一例として説明したが、それに限定されるものではない。第１の熱交換器３及び第４の熱交換器１５は、冷媒と空気以外の熱媒体とが熱交換する態様であってもよい。つまり、第１の熱交換器３及び第４の熱交換器１５には、第１の冷媒回路Ｃ１及び第２の冷媒回路Ｃ２とは独立した熱媒体回路が接続されていてもよい。熱媒体には、例えば、水、ブライン、冷媒等を採用することができる。なお、熱媒体が水及びブラインである場合には、空気を供給する第１の送風機３Ａ及び送風機１５Ａの代わりに、水及びブラインを搬送するポンプを採用することができる。また、熱媒体が冷媒である場合には、空気を供給する第１の送風機３Ａ及び送風機１５Ａの代わりに、冷媒を圧縮する圧縮機を採用することができる。

［制御装置Ｃｎｔの説明］
図１Ｄは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の制御装置Ｃｎｔの機能ブロック図である。図１Ｄを参照して、冷凍サイクル装置１００が実施する第１の制御、及び、制御装置Ｃｎｔの構成等について説明する。

制御装置Ｃｎｔは、凝縮器温度センサーＳＥ１の検出温度の情報と、蒸発器温度センサーＳＥ２の検出温度の情報と、圧力センサーＳＥ３の検出圧力の情報とを取得する。凝縮器温度センサーＳＥ１が本発明の第１の温度センサーに対応し、蒸発器温度センサーＳＥ２が本発明の第２の温度センサーに対応している。

制御装置Ｃｎｔは、第１の圧縮機１及び第２の圧縮機１４が停止しており、且つ、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が基準値以上になった場合には、第２の圧縮機１４の運転を開始し、開閉装置１３を開く第１の制御を実施する機能を有している。第１の圧縮機１及び第２の圧縮機１４が停止する場合には、例えばユーザーが冷凍サイクル装置１００の電源をＯＦＦした場合がある。夏期等のように外気温度が高い季節では、ガス状態になっている第１の冷媒が封入されている冷媒配管１１の温度が上昇しやすい。その結果、冷媒配管１１の第１の冷媒の圧力が基準値以上に上昇し、冷媒配管１１が破損等してしまう可能性が高まる。また、このような破損等を防止するために、冷媒配管１１の耐圧を向上させたとしても、配管コストが増大してしまう。そこで、冷凍サイクル装置１００は、第１の圧縮機１及び第２の圧縮機１４が停止し、且つ、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が基準値以上になった場合には、電源がＯＦＦになっていても、第２の圧縮機１４の運転を自動的に開始する。なお、制御装置Ｃｎｔは、送風機１５Ａも運転し、第２の絞り装置１６は予め定められた開度とする。これにより、第２の熱交換器では、第２の冷媒回路Ｃ２の第２の冷媒が第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒を冷却し、第１の冷媒の圧力の上昇が抑制される。第２の冷媒回路Ｃ２の第２の冷媒が第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒を冷却しているとき、第１の冷媒は第１の冷媒回路Ｃ１を自然循環している。つまり、このときの第１の冷媒の搬送能力は、第１の圧縮機１が運転しているときの第１の冷媒の搬送能力と比較すると、小さい。このため、第１の圧縮機１を第１の冷媒が通過しにくい場合には、第１の冷媒の流量が低下してしまう。第１の冷媒の流量が低下してしまうと、第２の冷媒回路Ｃ２の第２の圧縮機１４の回転数を上げて、冷却能力を増大させなければ、第１の冷媒回路Ｃ１の圧力の上昇を抑制できなくなる可能性がある。そこで、冷凍サイクル装置１００では、第２の圧縮機１４の運転の開始に同期して、開閉装置１３を開く。これにより、第１の冷媒が第１の圧縮機１を通過しやすくなり、第１の冷媒が自然循環しているときであっても、第１の冷媒の流量が低下してしまうことを抑制することができる。

また、第１の制御は、実施の条件と、構成とが次のような内容であってもよい。
制御装置Ｃｎｔは、第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度以上である場合には、第１の送風機３Ａ及び第２の送風機１０Ａを停止させた状態で、第１の制御を実施する。第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度以上であるという条件は、第１の送風機３Ａを運転した状態で第１の熱交換器３に第１の冷媒を通過させても、第１の冷媒を液化させることができる見込みが低い条件である。例えば夏期のように外気温度が高いと、室外ユニット１０２に設けられている第１の熱交換器３の温度も高くなる。したがって、第１の送風機３Ａを運転して第１の熱交換器３に空気を供給しても、第１の冷媒が液化しない。そこで、冷凍サイクル装置１００は、消費電力を抑制するために、第１の送風機３Ａを停止する。また、第２の送風機１０Ａも停止させた状態とする。第２の送風機１０Ａを運転してしまうと、第１の冷媒のガス化が促され、第１の冷媒の圧力が上昇してしまうためである。

更に、第１の制御は、実施の条件と、構成とが次のような内容であってもよい。
制御装置Ｃｎｔは、第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度よりも低い場合には、第１の制御を実施せず、第２の圧縮機１４を停止させた状態で第１の送風機３Ａ及び第２の送風機を運転する第２の制御を実施する。第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度よりも低いという条件は、第１の送風機３Ａを運転した状態で第１の熱交換器３に第１の冷媒を通過させることで、第１の冷媒を液化させることができる見込みがある条件である。例えば冬期及び夜間のように外気温度が低いと、室外ユニット１０２に設けられている第１の熱交換器３の温度も低くなる。したがって、第１の送風機３Ａを運転して第１の熱交換器３に空気を供給すれば、第１の冷媒が液化され、第１の冷媒の圧力の上昇を抑制することができる。なお、第２の送風機１０Ａは停止させた状態とする。第２の送風機１０Ａを運転してしまうと、第１の冷媒のガス化が促され、第１の冷媒の圧力が上昇してしまうためである。

なお、第１の圧縮機１及び第２の圧縮機１４が停止する場合には、停電の場合も想定される。停電の場合には、冷凍サイクル装置１００は、別系統から電力の供給を受け、各種の動作をする。

制御装置Ｃｎｔは、判定部９０Ａと、動作制御部９０Ｂと、記憶部９０Ｃとを備えている。
判定部９０Ａは、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が基準値以上になった否かを判定する機能を有する。第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部とは、例えば絞り装置９の下流側であって第１の圧縮機１の吸入部の上流側を指す。つまり、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部は、絞り装置で減圧された冷媒が流れる部分を指す。判定部９０Ａは、圧力センサーＳＥ３の検出圧力に基づいて、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が基準値以上になったか否かを判定する。なお、この判定では、圧力センサーＳＥ３を用いるのではなく、外気温度等を用いてもよい。外気温度と第１の冷媒回路Ｃ１との間には相関があるためである。また、判定部９０Ａは、第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度以上であるか否かを判定する機能を有する。更に、判定部９０Ａは、第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度よりも低いか否かを判定する機能を有する。
動作制御部９０Ｂは、第１の圧縮機１の回転数及び第２の圧縮機１４の回転数を制御する。また、動作制御部９０Ｂは、第１の絞り装置５、絞り装置９及び第２の絞り装置１６が電磁弁である場合には、第１の絞り装置５の開度、絞り装置９の開度及び第２の絞り装置１６の開度を制御する。また、動作制御部９０Ｂは、第１の送風機３Ａのファン回転数、第２の送風機１０Ａのファン回転数及び送風機１５Ａのファン回転数を制御する。また、動作制御部９０Ｂは、弁８の開閉、及び開閉装置１３の開閉を制御する。判定部９０Ａが第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が基準値以上になったと判定した場合には、動作制御部９０Ｂは第１の制御を実行する。判定部９０Ａが第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度以上であると判定した場合には、動作制御部９０Ｂは、第１の送風機３Ａ及び第２の送風機１０Ａを停止させた状態で、第１の制御を実施する。判定部９０Ａが第１の熱交換器３の検出温度が第３の熱交換器１０の検出温度よりも低いと判定した場合には、動作制御部９０Ｂは、第１の制御を実施せず、第２の制御を実施する。

記憶部９０Ｃには各種データが格納される。

制御装置Ｃｎｔに含まれる各機能部は、専用のハードウェア、又は、メモリに格納されるプログラムを実行するＭＰＵ（Micro Processing Unit）で構成される。制御装置Ｃｎｔが専用のハードウェアである場合、制御装置Ｃｎｔは、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置Ｃｎｔが実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。制御装置ＣｎｔがＭＰＵの場合、制御装置Ｃｎｔが実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＭＰＵは、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置Ｃｎｔの各機能を実現する。メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。

［第２の熱交換器４と受液器６の位置関係］
図１Ｅは、第２の熱交換器４と受液器６との位置関係の説明図である。図１Ｅ中のＺ方向は、重力方向である。受液器６は、第２の熱交換器４よりも下側に配置されている。これにより、第２の熱交換器４で液化された第１の冷媒は、受液器６に速やかに流れ込む。第１の制御を実施している場合には、第１の冷媒は自然循環をしている。このため、第１の冷媒の搬送能力は、第１の圧縮機１が運転しているときの第１の冷媒の搬送能力と比較すると、小さい。このため、冷凍サイクル装置１００では、液化した第１の冷媒が受液器６に速やかに流入するように、受液器６は、第２の熱交換器４よりも下側に配置されている。また、冷媒配管７Ａ及び冷媒配管７Ｂは第２の熱交換器４で液化された第１の冷媒が受液器６に流れ込みやすいように構成されている。つまり、冷媒配管７Ａ及び冷媒配管７Ｂの構成は、第２の熱交換器４から受液器６へ第１の冷媒が流れるときに第１の冷媒が例えば下側から上側に流れるような構成ではない。

［実施の形態１の動作説明（通常運転）］
第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒は、第１の圧縮機１から吐出されると第１の熱交換器３に流入する。第１の熱交換器３に流入した第１の冷媒は、第１の送風機３Ａから供給される空気に放熱する。第１の熱交換器３から流出した第１の冷媒は、第２の熱交換器４に流入する。第２の熱交換器４の第１の冷媒は、第２の冷媒に冷却される。第２の熱交換器４から流出した第１の冷媒は、第１の絞り装置５で減圧され、温度及び圧力が低下する。第１の絞り装置５から流出した第１の冷媒は、第３の熱交換器１０に流入する。第３の熱交換器１０に流入した第１の冷媒は、第２の送風機１０Ａから供給される空気から吸熱して、空気を冷却する。第３の熱交換器１０から流出した第１の冷媒は、アキュムレータ１２に流入する。アキュムレータ１２から流出した第１の冷媒は、第１の圧縮機１に吸入される。

第２の冷媒回路Ｃ２の第２の冷媒は、第２の圧縮機１４から吐出されると第４の熱交換器１５に流入する。第４の熱交換器１５に流入した第２の冷媒は、送風機１５Ａから供給される空気に放熱する。第４の熱交換器１５から流出した第２の冷媒は、第２の絞り装置１６で減圧され、温度及び圧力が低下する。第１の絞り装置５から流出した第２の冷媒は、第２の熱交換器４に流入して、第１の冷媒を冷却する。これにより、第１の冷媒に過冷却度をつけることができる。また、第１の圧縮機１が停止してしまった場合には、第１の冷媒の圧力の上昇を抑制することができる。第２の熱交換器４から流出した冷媒は、第２の圧縮機１４に吸入される。

［実施の形態１の動作説明（第１の制御）］
第１の圧縮機１及び第２の圧縮機１４が停止しており、且つ、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が基準値以上になった場合には、制御装置Ｃｎｔは、第２の圧縮機１４の運転を開始する。また、制御装置Ｃｎｔは開閉装置１３を開く。第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の第１の冷媒は、圧力が上昇しているため、第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒は、自然循環する。第１の冷媒は第１の圧縮機１の吸入部から密閉容器１Ａ内に流入する。そして、密閉容器１Ａに流入した第１の冷媒は、配管Ｒｐ１及び開閉装置１３を介して油分離器２に流入する。そして、油分離器２に流入した第１の冷媒は、第１の熱交換器３を介して、第２の熱交換器４に流入する。第２の熱交換器４に流入した第１の冷媒は、第２の冷媒回路の第２の冷媒に冷却されて、気液二相状態になる。気液二相状態になった第１の冷媒は、冷媒配管７Ａ及び第１の絞り装置５を介して、受液器６に流入する。第１の冷媒のうちの液冷媒は受液器６に貯留され、第１の冷媒のうちのガス冷媒は冷媒配管７Ｃ、弁８及び絞り装置９を介して第３の熱交換器１０に流入する。第１の冷媒が第１の冷媒回路Ｃ１を循環することで、第１の冷媒は第２の熱交換器４の第２の冷媒に冷却され、受液器６に貯留される液冷媒が増加していく。このようにして、第１の冷媒回路の第１の冷媒の圧力が上昇することが抑制される。

［実施の形態１の効果］
図１Ｆは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の効果の説明図である。
図１Ｆに示すグラフの横軸は冷凍サイクル装置の冷却能力を示し、縦軸は第１の冷媒回路の圧力を示している。図１Ｆに示すグラフの曲線Ｌ１は、従来の冷凍サイクル装置の冷却能力を示している。図１Ｆに示すグラフの曲線Ｌ２は、冷凍サイクル装置１００の冷却能力を示している。図１Ｆに示すグラフの曲線Ｌ３は、上述した圧力の基準値を示している。
図１Ｆに示すように、従来の冷凍サイクル装置では、冷却能力を向上させる、つまり第２の冷媒回路の第２の圧縮機の回転数を大きくしていっても、第１の冷媒回路の圧力は、低圧部の基準値よりも下回らない。しかし、冷凍サイクル装置１００では、第１の制御を実施すると、開閉装置１３が開くので、第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒の循環量（流量）が増加する。したがって、効率的に第１の冷媒を第２の冷媒で冷却することができ、第２の圧縮機１４の回転数を増大させることを抑制することができる。つまり、冷凍サイクル装置１００は消費電力を抑制しながら、第１の冷媒回路（低元回路）の冷媒の圧力の上昇を抑制することができる。

［実施の形態１の変形例］
図１Ｇは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の変形例である。実施の形態１では停電が起こった場合には、冷凍サイクル装置１００が別系統から電力の供給を受ける態様を一例に説明した。変形例は、別系統からではなく、蓄電部Ｂｔから、冷凍サイクル装置１００に用いる電力の供給を受ける。蓄電部Ｂｔは電池である。

停電が起こると、冷凍サイクル装置１００の運転ができなくなってしまう。例えば夏期において冷凍サイクル装置１００の停止期間が長時間にわたると、その分、第１の冷媒回路Ｃ１の低圧部の圧力が上昇してしまう可能性が高まる。そこで、実施の形態１の変形例は蓄電部Ｂｔから電力の供給を受けることができるように構成されている。つまり、実施の形態１の変形例は、第２の圧縮機１４に電力を供給する蓄電部Ｂｔを備えている。蓄電部Ｂｔは、室外ユニット１０２、室内ユニット１０１及び制御装置Ｃｎｔに電力を供給する。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について図を参照して説明するが、上記の実施の形態１と共通する部分については説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

図２Ａは、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の構成説明図である。
図２Ｂは、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の制御装置Ｃｎｔの機能ブロック図である。

実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００は、油戻し回路Ｃ３に加えて、バイパス回路Ｃ４を備えている。バイパス回路Ｃ４は、第１の圧縮機１の第１の冷媒の吐出部及び第１の圧縮機１の第１の冷媒の吸入部を接続する配管Ｒｐ２と、この配管Ｒｐ２に設けられている開閉装置１３Ｂとを備えている。バイパス回路Ｃ４の配管Ｒｐ２は、第１の圧縮機１をバイパスしている。バイパス回路Ｃ４の配管Ｒｐ２は、第１の圧縮機１の第１の冷媒の吸入部に接続されている一端と、第１の圧縮機１の第１の冷媒の吐出部に接続されている他端とを含む。制御装置Ｃｎｔは、開閉装置１３Ｂの開閉を制御する。制御装置Ｃｎｔは、第１の制御を実行すると、開閉装置１３に加えて開閉装置１３Ｂも開とする。なお、制御装置Ｃｎｔは、第１の制御を実行すると、開閉装置１３を開とせず、開閉装置１３Ｂを開としてもよい。開閉装置１３が本発明の第１の開閉装置に対応し、開閉装置１３Ｂが本発明の第２の開閉装置に対応する。

［実施の形態２の効果］
実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。
バイパス回路Ｃ４は、第１の圧縮機１をバイパスしている。このため、第１の冷媒は、バイパス回路Ｃ４の流路の方が、第１の圧縮機１の吸入部から油戻し回路Ｃ３の入口へ至る流路よりも、通過しやすい。つまり、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００はバイパス回路Ｃ４を備えているので、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の第１の冷媒回路Ｃ１を第１の冷媒が自然循環しやすい。
実施の形態２では、油戻し回路Ｃ３に加えて、バイパス回路Ｃ４を更に備えている。制御装置Ｃｎｔは、第１の制御を実行すると、開閉装置１３に加えて開閉装置１３Ｂも開とする。これにより、第１の冷媒回路Ｃ１の第１の冷媒の循環量（流量）をより増加させることができる。したがって、より効率的に第１の冷媒を第２の冷媒で冷却することができ、第２の圧縮機１４の回転数を増大させることをより抑制することができる。つまり、冷凍サイクル装置２００は消費電力をより抑制しながら、第１の冷媒回路（低元回路）の冷媒の圧力の上昇を抑制することができる。

［実施の形態２の変形例１］
図２Ｃは、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の変形例１である。
バイパス回路Ｃ４は、第１の圧縮機１の第１の冷媒の吸入部に接続されている一端と、油分離器２と第１の熱交換器３との間に接続されている他端とを含む態様であってもよい。変形例１の冷凍サイクル装置２００であっても、実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

［実施の形態２の変形例２］
図２Ｄは、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００の変形例２である。
更に、バイパス回路Ｃ４は、第１の圧縮機１の第１の冷媒の吸入部に接続されている一端と、第１の熱交換器３と第２の熱交換器４の第１の冷媒流路との間に接続されている他端とを含む態様であってもよい。変形例２の冷凍サイクル装置２００であっても、実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

実施の形態１の変形例は、実施の形態２、実施の形態２の変形例１及び実施の形態２の変形例２に適用することができる。

１ 第１の圧縮機、１Ａ 密閉容器、１Ｂ 圧縮機構部、１Ｃ ステーター、１Ｄ ローター、１Ｅ シャフト、１Ｆ 吸入管、１Ｇ 吐出管、２ 油分離器、３ 第１の熱交換器、３Ａ 第１の送風機、４ 第２の熱交換器、５ 第１の絞り装置、６ 受液器、７Ａ 冷媒配管、７Ｂ 冷媒配管、７Ｃ 冷媒配管、８ 弁、９ 絞り装置、１０ 第３の熱交換器、１０Ａ 第２の送風機、１１ 冷媒配管、１２ アキュムレータ、１３ 開閉装置、１３Ｂ 開閉装置、１４ 第２の圧縮機、１５ 第４の熱交換器、１５Ａ 送風機、１６ 第２の絞り装置、９０Ａ 判定部、９０Ｂ 動作制御部、９０Ｃ 記憶部、１００ 冷凍サイクル装置、１０１ 室内ユニット、１０２ 室外ユニット、２００ 冷凍サイクル装置、Ｂｄ 建物、Ｂｔ 蓄電部、Ｃ 第１の冷媒回路、Ｃ１ 第１の冷媒回路、Ｃ２ 第２の冷媒回路、Ｃ３ 油戻し回路、Ｃ４ バイパス回路、Ｃｎｔ 制御装置、ＳＥ１ 凝縮器温度センサー、ＳＥ２ 蒸発器温度センサー、ＳＥ３ 圧力センサー、ＳＰ 空間、Ｒｐ１ 配管、Ｒｐ２ 配管。

Claims (12)

1. 第１の圧縮機、油分離器、凝縮器として機能する第１の熱交換器、第２の熱交換器の第１の冷媒流路、第１の絞り装置、及び蒸発器として機能する第３の熱交換器を含み、第１の冷媒が流れる第１の冷媒回路と、
   第２の圧縮機、凝縮器として機能する第４の熱交換器、第２の絞り装置、及び前記第２の熱交換器の第２の冷媒流路を含み、第２の冷媒が流れる第２の冷媒回路と、
   第１の開閉装置を含み、前記油分離器と前記第１の圧縮機とを接続し、前記油分離器に貯留されている冷凍機油を前記第１の圧縮機に戻す油戻し回路と、
   前記第１の圧縮機、前記第２の圧縮機、及び前記第１の開閉装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記第１の冷媒回路は低元回路であり、前記第２の冷媒回路は高元回路であり、
   前記制御装置は、前記第１の圧縮機及び前記第２の圧縮機が停止しており、且つ、前記第１の冷媒回路の低圧部の圧力が基準値以上になった場合には、前記第２の圧縮機の運転を開始し、前記第１の開閉装置を開く第１の制御を実施する
   冷凍サイクル装置。
2. 前記第１の熱交換器に空気を供給する第１の送風機と、
   前記第１の熱交換器に設けられている第１の温度センサーと、
   前記第３の熱交換器に空気を供給する第２の送風機と、
   前記第３の熱交換器に設けられている第２の温度センサーとを更に備え、
   前記制御装置は、前記第１の熱交換器の検出温度が前記第３の熱交換器の検出温度以上である場合には、前記第１の送風機及び前記第２の送風機を停止させた状態で、前記第１の制御を実施する
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記制御装置は、前記第１の熱交換器の検出温度が前記第３の熱交換器の検出温度よりも低い場合には、前記第１の制御を実施せず、前記第２の圧縮機及び前記第２の送風機を停止させた状態で前記第１の送風機を運転する第２の制御を実施する
   請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記第１の冷媒回路は、前記第２の熱交換器の第１の冷媒流路よりも前記第１の冷媒の流れ方向の下流側であり、前記第３の熱交換器よりも前記第１の冷媒の流れ方向の上流側に設けられている受液器を更に含み、
   前記受液器は、前記第２の熱交換器よりも重力方向における下側に配置されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 第２の開閉装置を含み、前記第１の圧縮機をバイパスするバイパス回路を更に備え、
   前記第１の制御では、前記第２の開閉装置も開く
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第２の圧縮機に電力を供給する蓄電部を更に備えている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記第１の冷媒回路の前記低圧部の圧力を検出する圧力センサーを更に備え、
   前記制御装置は、前記第１の圧縮機及び前記第２の圧縮機が停止しており、且つ、前記第１の冷媒回路の前記低圧部の検出圧力が基準値以上になった場合には、前記第１の制御を実施する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記第１の冷媒流路の前記第１の冷媒は、前記第２の冷媒流路に前記第２の冷媒が流れているときに、前記第２の冷媒に冷却される
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
9. 第１の圧縮機、油分離器、凝縮器として機能する第１の熱交換器、第２の熱交換器の第１の冷媒流路、第１の絞り装置、及び蒸発器として機能する第３の熱交換器を含み、第１の冷媒が流れる第１の冷媒回路と、
   第２の圧縮機、凝縮器として機能する第４の熱交換器、第２の絞り装置、及び前記第２の熱交換器の第２の冷媒流路を含み、第２の冷媒が流れる第２の冷媒回路と、
   開閉装置を含み、前記第１の圧縮機をバイパスするバイパス回路と、
   前記第１の圧縮機、前記第２の圧縮機、及び前記開閉装置を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記第１の冷媒回路は低元回路であり、前記第２の冷媒回路は高元回路であり、
   前記制御装置は、前記第１の圧縮機及び前記第２の圧縮機が停止しており、且つ、前記第１の冷媒回路の低圧部の圧力が基準値以上になった場合には、前記第２の圧縮機の運転を開始し、前記開閉装置を開く第１の制御を実施する
   冷凍サイクル装置。
10. 前記バイパス回路は、前記第１の圧縮機の前記第１の冷媒の吸入部に接続されている一端と、前記第１の圧縮機の前記第１の冷媒の吐出部に接続されている他端とを含む
    請求項９に記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記バイパス回路は、前記第１の圧縮機の前記第１の冷媒の吸入部に接続されている一端と、前記油分離器と前記第１の熱交換器との間に接続されている他端とを含む
    請求項９に記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記第１の冷媒回路は、前記第２の熱交換器の第１の冷媒流路よりも前記第１の冷媒の流れ方向の下流側であり、前記第３の熱交換器よりも前記第１の冷媒の流れ方向の上流側に設けられている受液器を更に含み、
    前記受液器は、前記第２の熱交換器よりも重力方向における下側に配置されている
    請求項９〜１１のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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