JP7033899B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を備える冷凍サイクル装置に封入される冷媒量は、一般的に凝縮器の出口における冷媒の過冷却度が所定の値となるように決められる。

例えば、内容積が異なる室外熱交換器と室内熱交換器とを備え、冷房運転と暖房運転とを切替可能に設けられている空気調和機では、一般的に、内容積が大きい熱交換器が凝縮器として作用するときの該凝縮器の出口における冷媒の過冷却度が必要とされる値以上となるように、決められる。このようにすれば、内容積が小さい熱交換器が凝縮器として作用するときの該凝縮器の出口における冷媒の過冷却度も必要とされる値以上とすることができる。

一方で、このような空気調和機では、内容積が小さい熱交換器が凝縮器として作用するときに、空気調和機が必要な能力を発揮するために必要とされる冷媒量よりも冷媒循環量が多くなり、冷媒が過充填された状態となるため、運転効率が低下するという問題がある。

特開２００１－１７４０９１号公報には、室内熱交換器と室外熱交換器との間に接続されて循環中に発生した余剰冷媒を貯留するレシーバと、室外熱交換器とレシーバとを結ぶ配管に取り付けられた第１の絞り装置と、室内熱交換器とレシーバとを結ぶ配管に取り付けられた第２の絞り装置とを備えた冷凍サイクル装置が開示されている。この冷凍サイクル装置によれば、余剰冷媒をレシーバ内に溜めて冷媒循環量を調整することができるため、消費電力を抑えた高効率な運転が可能となる。

特開２００１－１７４０９１号公報

本発明の主たる目的は、上記冷凍サイクル装置よりもさらに高効率な運転を可能とする冷凍サイクル装置を提供することにある。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、室外熱交換器、膨張装置、および室内熱交換器を含む冷媒回路を備える。膨張装置は、冷媒の一部が貯留される貯留部と、貯留部の内部に引き回された冷媒管路と、冷媒回路において貯留部と室外熱交換器との間に配置されている第１絞り部と、冷媒回路において貯留部と室内熱交換器との間に配置されている第２絞り部とを有している。冷媒回路は、冷媒を、圧縮機、室外熱交換器、第１絞り部、貯留部、第２絞り部、室内熱交換器、冷媒管路を順に経て圧縮機に戻る順方向、または圧縮機、室内熱交換器、第２絞り部、貯留部、第１絞り部、室外熱交換器、冷媒管路を順に経て圧縮機に戻る逆方向に循環させる。第１絞り部の開度および第２絞り部の開度は、それらの一方が増加するとそれらの他方が減少する。

本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、第１絞り部の開度および第２絞り部の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、上記冷凍サイクル装置よりもさらに高効率な運転を可能とする冷凍サイクル装置を提供することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す図である。 図１に示される膨張装置の冷房運転時の状態例を示す部分断面図である。 図１に示される膨張装置について、第１絞り部の開度と、第１絞り部、第２位絞り部および膨張装置全体の各流量係数との関係を示すグラフである。 冷房運転時において第１絞り部の開度を第２絞り部の開度よりも小さくした運転状態でのモリエル線図である。 冷房運転時において第１絞り部の開度を第２絞り部の開度よりも大きくした運転状態でのモリエル線図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の膨張装置の冷房運転時の状態例を示す部分断面図である。 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の膨張装置を示す部分断面図である。 実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の膨張装置を示す部分断面図である。 （Ａ）図８に示される膨張装置の弁座を示す平面図である。（Ｂ）図８に示される膨張装置の第３弁体を示す平面図である。 図８に示される膨張装置が第１絞り部の開度が第２絞り部の開度よりも大きい状態を示す図である。 図１０に示される膨張装置から、弁体が弁座に対して回転された状態を示す図である。 実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の膨張装置について、第１絞り部の開度と、第１絞り部、第２位絞り部および膨張装置全体の各流量係数との関係を示すグラフである。 実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の膨張装置の冷房運転時の状態例を示す部分断面図である。 実施の形態６に係る冷凍サイクル装置において第１絞り部の開度と第２絞り部の開度が決定される方法を示すフローである。 実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の膨張装置の冷房運転時の状態例を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

実施の形態１．
＜冷凍サイクル装置の構成＞
図１に示されるように、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、空気調和機であって、圧縮機１、室外熱交換器２、室内熱交換器３、膨張装置４および四方弁９を含む冷媒回路を備えている。膨張装置４は、第１絞り部５、第２絞り部６、貯留部７、および冷媒管路８を有している。上記冷媒回路は、冷媒を、圧縮機１、室外熱交換器２、第１絞り部５、貯留部７、第２絞り部６、室内熱交換器３、冷媒管路８を順に経て圧縮機１に戻る順方向Ｙ１、または圧縮機１、室内熱交換器３、第２絞り部６、貯留部７、第１絞り部５、室外熱交換器２、冷媒管路８を順に経て圧縮機１に戻る逆方向Ｙ２に循環させる。冷媒の循環方向の変更は、四方弁９が切替えられることにより、実施される。

図１に示されるように、圧縮機１、室外熱交換器２、膨張装置４、四方弁９および室外ファン１４は例えば室外機１０１内に収容され、室内熱交換器３および室内ファン１５は例えば室内機１０２に収容されている。上記冷媒回路は、室外機１０１と室内機１０２とを接続している延長配管１６，１７をさらに含む。延長配管１６は、上記冷媒回路において第２絞り部６と室内熱交換器３との間に配置されている。延長配管１７は、上記冷媒回路において四方弁９と第２絞り部６と室内熱交換器３との間に配置されている。

四方弁９は、第１ポート、第２ポート、第３ポートおよび第４ポートを有し、第１ポートと第２ポートとを接続する流路および第４ポートと第３ポートとを接続する流路が構成された状態と、第１ポートと第３ポートとを接続する流路および第４ポートと第２ポートとを接続する流路が構成された状態と、を切り替え可能に設けられている。図１に示されるように、四方弁９の第１ポートは圧縮機１の吐出口と接続されている。四方弁９の第２ポートは室外熱交換器２と接続されている。四方弁９の第３ポートは室内熱交換器３と接続されている。四方弁９の第４ポートは、膨張装置４の冷媒管路８を介して圧縮機１の吸入口と接続されている。

室外熱交換器２および室内熱交換器３の各々は、例えば上記冷媒回路の一部としての図示しない伝熱管と、該伝熱管と接続されている図示しないフィンとを有している。室外熱交換器２の上記伝熱管の一端は四方弁９の第２ポートと接続されており、その他端は膨張装置４の第１絞り部５と接続されている。室内熱交換器３の上記伝熱管の一端は四方弁９の第３ポートと接続されており、その他端は膨張装置４の第２絞り部６と接続されている。

室外熱交換器２は、該伝熱管を流れる冷媒と室外ファン１４により伝熱管およびフィンに供給される室外の空気との間で熱交換可能に設けられている。室内熱交換器３は、該伝熱管を流れる冷媒と室内ファン１５により伝熱管およびフィンに供給される室内の空気との間で熱交換可能に設けられている。上記冷媒回路において室外熱交換器２内にある部分の容積、すなわち室外熱交換器２の内容積と、上記冷媒回路において室内熱交換器３内にある部分の容積、すなわち室内熱交換器３の内容積との大小関係は、制限されるものではない。室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積とは、等しくてもよいし、一方が他方よりも大きくてもよい。例えば室外熱交換器２の内容積は室内熱交換器３の内容積超えである。

＜膨張装置の構成＞
図１に示されるように、第１絞り部５は、上記冷媒回路において貯留部７と室外熱交換器２との間に配置されている。第１絞り部５は、配管１０を介して室外熱交換器２と接続されている。第２絞り部６は、上記冷媒回路において前記貯留部と前記室内熱交換器との間に配置されている。第２絞り部６は、配管１１を介して室内熱交換器３と接続されている。冷房運転時には、第１絞り部５が上流絞り部として第２絞り部６が下流絞り部として作用する。暖房運転時には、第２絞り部６が上流絞り部として第１絞り部５が下流絞り部として作用する。第１絞り部５および第２絞り部６の各開度は、変更可能である。

図１に示されるように、貯留部７は、上記冷媒回路において第１絞り部５と第２絞り部との間に配置されている。貯留部７は、上記冷媒回路において室外熱交換器２と室内熱交換器３との間に配置されている。貯留部７は、冷凍サイクル装置１００に封入された冷媒の一部を貯留可能に設けられている。

図１に示されるように、冷媒管路８は、貯留部７の内部に引き回されている。冷媒管路８の一端は四方弁９の第４ポートと接続されており、その他端は圧縮機１の吸入口と接続されている。冷媒管路８は、その内部を冷媒が流通可能に設けられている。

膨張装置４は、貯留部７内の冷媒と冷媒管路８内の冷媒とが熱交換するように、設けられている。異なる観点から言えば、膨張装置４は、内部熱交換器を有している。

図２に示されるように、貯留部７は、圧力容器４０の内部に配置されている。圧力容器４０の上方には、上記冷媒回路において圧力容器４０の内部と外部とを接続している第１出入口５Ａおよび第２出入口６Ａが配置されている。第１出入口５Ａは、上記冷媒回路において貯留部７と配管１０との間、すなわち上記冷媒回路において貯留部７と室外熱交換器２との間に配置されている。第２出入口６Ａは、上記冷媒回路において貯留部７と配管１１との間、すなわち上記冷媒回路において貯留部７と室内熱交換器３との間に配置されている。第１出入口５Ａおよび第２出入口６Ａの各平面形状は、任意の形状であればよいが、例えば円形状である。第１出入口５Ａおよび第２出入口６Ａの各中心軸が延びる方向は、例えば第１方向は重力方向Ｇと交差する方向である。

図２に示されるように、第１絞り部５は、第１出入口５Ａと、第１出入口５Ａの開口面積を変化させる第１弁体５０とを有している。第２絞り部は、第２出入口６Ａと、第２出入口６Ａの開口面積を変化させる第２弁体６０とを有している。

図２に示されるように、第１弁体５０および第２弁体６０は、例えばニードル弁である。第１弁体５０は、外形が円錘面を有している錘状部５０Ａと、錘状部５０Ａの底面と接続されている柱状部５０Ｂとを有している。柱状部５０Ｂの外径は、第１出入口５Ａの内径以上である。錘状部５０Ａの中心軸は、上記第１出入口５Ａの中心軸と重なるように配置されている。第１弁体５０は、錘状部５０Ａの中心軸に沿った方向Ａ，Ｂに移動可能に設けられている。これにより、第１弁体５０の錘状部５０Ａの少なくとも一部は第１出入口５Ａに挿通可能である。第１出入口５Ａ内に挿通されている錘状部５０Ａの第１出入口５Ａの開口面上の断面積は方向Ａ，Ｂにおける錘状部５０Ａの移動量に応じて変化する。第１出入口５Ａの開口面積は方向Ａ，Ｂにおける錘状部５０Ａの移動量に応じて変化する。

第１出入口５Ａの開口面積とは、第１出入口５Ａ内を流れる冷媒の流路面積であり、第１出入口５Ａ内に第１弁体５０が挿通されている状態においては、第１出入口５Ａの外縁部と第１弁体５０との間に形成される隙間の、第１出入口５Ａの開口面上での面積である。第１絞り部５の開度は、第１出入口５Ａの開口面積であってもよいし、またはそれに比例するパラメータであってもよい。第１絞り部５の開度は、例えば第１出入口５Ａ内に第１弁体５０が挿通されていない全開時の第１出入口５Ａの開口面積に対する面積比としてもよいし、第１弁体５０がステッピングモータにより駆動される場合には駆動パルス数またはその比率としてもよい。

第２弁体６０は、外形が円錘面を有している錘状部６０Ａと、錘状部６０Ａの底面と接続されている柱状部６０Ｂとを有している。柱状部６０Ｂの外径は、第２出入口６Ａの内径以上である。錘状部６０Ａの中心軸は、上記第２出入口６Ａの中心軸と重なるように配置されている。第２弁体６０は、錘状部６０Ａの中心軸に沿った方向Ａ，Ｂに移動可能に設けられている。これにより、第２弁体６０の錘状部６０Ａの少なくとも一部は第２出入口６Ａに挿通可能である。第２出入口６Ａ内に挿通されている錘状部６０Ａの第２出入口６Ａの開口面上の断面積は方向Ａ，Ｂにおける錘状部６０Ａの移動量に応じて変化する。第２出入口６Ａの開口面積は方向Ａ，Ｂにおける錘状部６０Ａの移動量に応じて変化する。

第２出入口６Ａの開口面積とは、第２出入口６Ａ内を流れる冷媒の流路面積であり、第２出入口６Ａ内に第２弁体６０が挿通されている状態においては、第２出入口６Ａの外縁部と第１弁体５０との間に形成される隙間の、第２出入口６Ａの開口面上での面積である。第２絞り部６の開度は、第２出入口６Ａの開口面積であってもよいし、またはそれに比例するパラメータであってもよい。第２絞り部６の開度は、例えば第１出入口５Ａ内に第１弁体５０が挿通されていない全開時の第１出入口５Ａの開口面積に対する面積比としてもよいし、第２弁体６０がステッピングモータにより駆動される場合には駆動パルス数またはその比率としてもよい。

方向Ａは、第１弁体５０を第１出入口５Ａから引き出す方向であって、第２弁体６０を第２出入口６Ａに押し入れる方向である。方向Ｂは、方向Ａの逆方向であって、第１弁体５０を第１出入口５Ａに押し入れる方向であって、第２弁体６０を第２出入口６Ａから引き出す方向である。第１弁体５０および第２弁体６０は、後述する制御部４５により、同じ方向に移動される。第１弁体５０が方向Ａに向けて移動されるときには、第２弁体６０も方向Ａに向けて移動される。第１弁体５０が方向Ｂに向けて移動されるときには、第２弁体６０も方向Ｂに向けて移動される。

図２に示されるように、圧力容器４０の内部には、上記冷媒回路において第１出入口５Ａと貯留部７との間に配置された第１冷媒流路４１を構成するための壁部４２、および上記冷媒回路において第２出入口６Ａと貯留部７との間に配置された第２冷媒流路４３を構成するための壁部４４が設けられている。壁部４２，４４は、圧力容器４０の頂部と接続されている。壁部４２，４４と圧力容器４０の頂部との間には、冷媒が出入可能な隙間が設けられていない。壁部４２，４４と圧力容器４０の底部との間には、冷媒が出入可能な隙間が設けられている。壁部４２，４４と圧力容器４０の底部との間に設けられている当該隙間は、例えば後述する第１状態および第２状態において貯留部７に貯留される冷媒に浸漬されるように設けられている。貯留部７は、壁部４２，４４よりも内側に配置されている。

図２に示されるように、圧力容器４０の内部において壁部４２および壁部４４よりも内側には、冷媒管路８が引き回されている。冷媒管路８の一端は、配管１２に接続されており、他端は配管１３に接続されている。冷媒管路８は、圧力容器４０の頂部に設けられた２つの貫通孔を通されている。冷媒管路８は、例えば圧力容器４０の内部において折り曲げられており、その屈曲部分は、圧力容器４０の頂部よりも底部に近い位置に配置されている。冷媒管路８の屈曲部分の頂部は、例えば壁部４２，４４よりも圧力容器４０の底部に近い位置に配置されている。冷媒管路８の屈曲部分の数は、１以上の任意の数であればよい。

図２に示されるように、膨張装置４は、例えば第１弁体５０および第２弁体６０の移動を制御する制御部４５をさらに含む。制御部４５は、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように、第１絞り部５および第２絞り部６を制御する。つまり、第１絞り部５および第２絞り部６は、制御部４５により、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように、制御される。制御部４５は、例えばステッピングモータなどの図示しない回転部と、該回転部の回転運動を直線運動に変換する変換部とを有している。上述のように、制御部４５は、第１弁体５０および第２弁体６０を同じ方向に移動させる。制御部４５は、第１弁体５０および第２弁体６０を方向Ａに移動させ、または第１弁体５０および第２弁体６０を方向Ｂに移動させる。第１弁体５０の方向Ａ，Ｂの移動量は、例えば第２弁体６０の方向Ａ，Ｂの移動量と等しくされる。

図３は、上記膨張装置４の合成流量特性を示すグラフである。図３の横軸は上流絞り部の開度（単位：ｐｕｌｓｅ）を示し、図３の縦軸は膨張装置４の全体、第１絞り部５および第２絞り部６の各流量係数Ｃｖを示す。上流絞り部とは、第１絞り部５および第２絞り部６のうち上記冷媒回路の上流側に配置されている一方を指し、冷房運転時には第１絞り部５であり、暖房運転時には第２絞り部６である。つまり、図３に示す膨張装置４の合成容量特性は、冷凍サイクル装置１００の冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても実現されるものである。また、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖは、第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との合成値であり、以下の式１で示される。

１／Ｃｖ²＝（１／Ｃｖ₁ ²）＋（１／Ｃｖ₂ ²）・・・（式１）
図３中の線分Ｌ１は膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖを示す。図３中の線分Ｌ２は、冷房運転時には第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁を示し、暖房運転時には第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂を示す。図３中の線分Ｌ３は、冷房運転時には第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂を示し、暖房運転時には第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁を示す。

以下では冷房運転時を例に説明する。図３の線分Ｌ２に示されるように、第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁は、第１絞り部５の開度の増加に伴い増加する。図３の線分Ｌ３に示されるように、第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂は、第１絞り部５の開度の減少、すなわち第２絞り部６の開度の増加に伴い増加する。

図３の線分Ｌ２，Ｌ３に示されるように、第１絞り部５の開度と第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁との関係と、第１絞り部５の開度と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との関係とは、例えば第１絞り部５の開度の最小値と最大値との間の中央値を対称軸として線対称とされる。言い換えると、第１絞り部５の開度と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との関係と、第２絞り部６の開度と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との関係とは、例えば等しくされる。

図３の線分Ｌ１に示されるように、このような膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値と第１絞り部５の開度との関係は、ピーク形状を示す。該ピーク形状は、第１絞り部５の開度の最小値と最大値との間の中央値を対称軸として線対称とされる。言い換えると、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値の最大値は、第１絞り部５の開度が最小値と最大値との間の中央値とされ、かつ第２絞り部６の開度が最小値と最大値との間の中央値とされたときに実現される。一方、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値が最大値未満とされるときには、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値は、第１絞り部５および第２絞り部６のうち上流に配置された上流絞り部の開度が中央値よりも小さくかつ下流に配置された下流絞り部の開度が中央値よりも大きくされた第１状態、または第１絞り部５および第２絞り部６のうち上流に配置された上流絞り部の開度が中央値よりも大きくかつ下流に配置された下流絞り部の開度が中央値よりも小さくされた第２状態の、２つの状態で実現される。

なお、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖは、膨張装置４を単位時間に流れる冷媒流量、膨張装置４の両ポートの圧力差、および冷媒の比重から求められる。例えば、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖの測定は、一定の温度の液体（例えば清水）を一定の流量Ｑ_ｌで流したときの膨張装置４の両ポートの圧力差ΔＰを測定し、流量Ｑ_ｌ、圧力差ΔＰ、液体の比重Ｇ_ｌから以下の式２により求められる。なお、液体が清水の場合、Ｇ_ｌは１となる。

Ｃｖ＝０．３６６×Ｑ_ｌ×（Ｇ_ｌ／ΔＰ）^1/2・・・（式２）
図４は、冷房運転、暖房運転および除霜運転時などの定常運転時において、上記上流絞り部の開度が、第１絞り部５および第２絞り部６のうち上記冷媒回路の下流側に配置されている下流絞り部の開度よりも小さくされたときの、冷凍サイクル装置１００のモリエル線図である。図５は、定常運転時において、上記上流絞り部の開度が、上記下流絞り部の開度よりも大きくされたときの、冷凍サイクル装置１００のモリエル線図である。図４および図５の横軸は比エンタルピー（単位：ｋＪ／ｋｇ）であり、図４および図５の縦軸は圧力（単位：ＭＰａ）である。なお、図４および図５中の線分Ｌ４は、冷媒の飽和液線および飽和蒸気線を示し、線分Ｌ５，Ｌ６は冷凍サイクル装置１００の上記冷媒回路を循環する冷媒の状態変化を示す。図４および図５中の他の複数の線分は冷媒の等温線を示し、図４および図５中の上方に横軸に沿って記載された各数値は各等温線の温度（単位：℃）を示す。

図４および図５に示されるように、上記第１状態において上記上流絞り部を経て貯留部７に流入する中圧の気液２相冷媒は、上記第２状態において上記上流絞り部を経て貯留部７に流入する中圧の気液２相冷媒よりも低圧となる。上記第１状態において貯留部７に貯留される中圧の気液２相冷媒の密度は、上記第２状態において上記上流絞り部を経て貯留部７に流入する中圧の気液２相冷媒の密度よりも低くなる。そのため、上記第１状態において貯留部７に貯留される中圧の気液２相冷媒の量は、上記第２状態において上記上流絞り部を経て貯留部７に流入する中圧の気液２相冷媒の量よりも少なくなる。これにより、上記第１状態において冷凍サイクル装置１００の上記冷媒回路を循環する冷媒の量（冷媒循環量）は、上記第２状態において冷凍サイクル装置１００の上記冷媒回路を循環する冷媒の量（冷媒循環量）よりも多くなる。

なお、上記上流絞り部を経て貯留部７に流入した中圧の気液２相冷媒は、冷媒管路８を流れる低温低圧の気液２相冷媒と熱交換することにより、飽和液状態とされる。貯留部７に貯留された飽和液状態の冷媒は、上記下流絞り部でさらに減圧されて低圧の気液２相冷媒とされる。冷媒管路８を流れる低温低圧の気液２相冷媒または気相冷媒は、貯留部７に貯留された中圧の気液２相冷媒と熱交換することによって液相を含まない状態（飽和蒸気状態または過熱ガス状態）とされた後、圧縮機１に吸入される。

図２に示されるように、例えば冷凍サイクル装置１００の冷房運転時には、第１絞り部５は、凝縮器としての室外熱交換器２から流出した過冷却状態の液相冷媒ＲＥ１を減圧して気液２相冷媒ＲＥ２とする。気液２相冷媒ＲＥ２は、例えば冷媒管路８を流れる低温低圧の気液２相冷媒ＲＥ５と熱交換することにより、飽和液状態とされる。第２絞り部６は、貯留部７に貯留された飽和液状態の冷媒ＲＥ３を減圧して気液２相冷媒ＲＥ４とする。冷媒管路８を流れる低温低圧の気液２相冷媒ＲＥ５は、飽和液状態の冷媒と熱交換することにより、液相を含まない気相冷媒ＲＥ６とされる。

＜膨張装置の第１絞り部および第２絞り部の各開度の決定方法＞
膨張装置４の第１絞り部５および第２絞り部６の各開度は、上記冷媒回路に適正量の冷媒を循環させて冷凍サイクル装置１００が適正な冷房能力または暖房能力を発揮することができるように、例えば図３に示されるグラフに基づいて決定される。

具体的には、圧縮機１の回転数を一定としながら膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖを変化させた場合、冷凍サイクル装置の運転効率（成績係数ＣＯＰ）は膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖに応じて変化する。そのため、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖには、高効率な運転を実現する観点から好適な値が存在し、その値が予め設定値とされている。さらに、図３に示されるような膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖと第１絞り部５および第２絞り部６の各開度との関係が、第１絞り部５および第２絞り部６の各構造に基づいて予め設定されている。第１絞り部５および第２絞り部６の各開度は、例えば、図３に示されるグラフから、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖを上記設定値とすることができるように予め設定されている。

なお、第１絞り部５および第２絞り部６の各開度は、冷凍サイクル装置１００の運転中に各構成部材から取得され得る情報に基づいて、決定されてもよい。膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖは、圧縮機１から吐出された気相冷媒の温度（あるいは圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度ＳＨ）と相関する。そのため、図３に示されるような膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖと第１絞り部５および第２絞り部６の各開度との関係に加え、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖと圧縮機１に吸入される気相冷媒の過熱度または圧縮機１から吐出される気相冷媒の温度等との関係が予め設定されていてもよい。この場合、各運転状態において圧縮機１に吸入される気相冷媒の過熱度または圧縮機１から吐出される気相冷媒の温度等が図示しない温度計により測定され、上記測定値および予め設定された上記関係から、高効率な運転を実現し得るように膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖが決定されてもよい。

上述のように、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖの設定値がその最大値未満である場合、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖは第１状態にあるときにも実現され得るし、第２状態にあるときにも実現され得る。膨張装置４を第１状態として膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖを上記設定値とするか、または膨張装置４を第２状態として膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖを上記設定値とするかは、上記冷媒回路の冷媒循環量がより適正化されるように、決定されればよい。

冷凍サイクル装置１００の上記冷媒回路の適正な冷媒循環量は、冷房運転時と暖房運転時とで異なる場合がある。上記冷媒回路において室外熱交換器２と室内熱交換器３との間に配置されている部分に流れる冷媒の状態は、冷媒運転時と暖房運転時とで異なる。上記冷媒回路において室外熱交換器２と室内熱交換器３との間に配置されている部分において、室内熱交換器３と膨張装置４との間に配置されている部分は、延長配管１６を含むため、室外熱交換器２と膨張装置４との間に配置されている部分と比べて、内容積が大きい。そして、室内熱交換器３と膨張装置４との間に配置されている部分には、冷房運転時には気液２相冷媒が、暖房運転時には気液２相冷媒の密度より高密度である液相冷媒が、循環する。そのため、延長配管１６を含む冷凍サイクル装置１００では、高い冷房能力を実現するために必要とされる冷媒循環量、すなわち冷房運転時における適正な冷媒循環量は、高い暖房能力を実現するために必要とされる冷媒循環量、すなわち暖房運転時における適正な冷媒循環量と比べて、多くなる。

また、冷凍サイクル装置１００の上記冷媒回路の適正な冷媒循環量は、室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係に応じて異なる。例えば室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積超えである場合、暖房運転時には内容積の小さな室内熱交換器３が凝縮器となるのに対し、冷房運転時には内容積の大きな室外熱交換器２が凝縮器となる。そのため、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積超えである場合、冷房運転時における適正な冷媒循環量は、暖房運転時における適正な冷媒循環量と比べて、多くなる。一方、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積未満である場合、暖房運転時には内容積の大きな室内熱交換器３が凝縮器となるのに対し、冷房運転時には内容積の小さな室外熱交換器２が凝縮器となる。そのため、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積未満である場合、冷房運転時における適正な冷媒循環量は、暖房運転時における適正な冷媒循環量と比べて、少なくなる。また、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積と等しく、膨張装置４が室外機１０１内に配置されている場合、暖房運転時には室内機１０２から室外機１０１に至る延長配管に高密度の液冷媒が溜まって冷媒不足になりやすい。このような場合には、暖房運転時に冷媒不足を防止して高い暖房能力を実現するために必要とされる適正な冷媒循環量は、冷房運転時における適正な冷媒循環量と比べて多くなる。

冷凍サイクル装置１００の上記冷媒回路に封入される冷媒量は、凝縮器出口の過冷却度を十分に確保することができるように、決定される。その上で、膨張装置４が、室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係および運転状態に応じて、第１状態または第２状態とされる。これにより、冷凍サイクル装置１００では、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、適正な冷媒量を循環させることができる。

なお、室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係は、冷凍サイクル装置１００の設計時に、その使用態様等に応じて任意に設定され得る。室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積超えである場合、上記冷媒回路に封入される冷媒量は冷房運転時にＣＯＰが最大となるように決定されるのが好ましい。この場合、冷凍サイクル装置１００が冷房運転または除霜運転されているときには膨張装置４は第１状態とされ、暖房運転されているときには暖房運転時の上記適正な冷媒循環量を実現するために膨張装置４は第２状態とされる。室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積以下である場合、上記冷媒回路に封入される冷媒量は暖房運転時にＣＯＰが最大となるように決定されるのが好ましい。この場合、冷凍サイクル装置１００が冷房運転または除霜運転されているときには冷房運転または除霜運転時における適正な冷媒循環量を実現するために膨張装置４は第２状態とされ、冷凍サイクル装置１００が暖房運転されているときには膨張装置４は第１状態とされる。制御部４５は、例えば四方弁９の状態または室外熱交換器２または室内熱交換器３の温度等から冷凍サイクル装置１００の運転状態を判別し、その結果に基づいて上記のように第１状態と第２状態とを切り替えてもよい。

＜作用効果＞
冷凍サイクル装置によれば、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、第１絞り部５のＣｖ値と第２絞り部６のＣｖ値の一方が増加すると他方が減少する。第１絞り部５のＣｖ値と第２絞り部６のＣｖ値との合成値である膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値は、第１絞り部５の開度または第２絞り部６の開度との関係において、ピーク形状を示す。

その結果、冷凍サイクル装置１００の高効率な運転を可能とするように設定される膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値は、そのピーク値よりも小さい場合に、上記第１状態および上記第２状態において、実現される。

さらに、第１状態と第２状態とでは、貯留部７内の圧力が異なるため、冷媒回路内を循環する冷媒量が異なる。冷凍サイクル装置１００では、運転状態に応じて、第１状態または第２状態を選択可能に設けられている。

つまり、冷凍サイクル装置１００は、高効率な運転を可能とする膨張装置の全体の流量係数Ｃｖ値が実現されるとともに、冷凍サイクル装置１００の運転状態に応じて適正な量の冷媒を循環させることができる。そのため、冷凍サイクル装置１００は、第１絞り部および第２絞り部の一方の開度のみが変化される冷凍サイクル装置、および両絞り部の開度が変化されるが一方が増加すると他方が減少するようには変化されない冷凍サイクル装置と比べて、あらゆる運転状態において高効率な運転が可能である。

また、冷凍サイクル装置１００は、製造時に上記冷媒回路に封入される冷媒量がその設定値に対してばらつきを有している場合、該バラつきに起因した運転効率のバラつきを緩和することができる。封入冷媒量のばらつきが冷凍サイクル装置１００の性能に及ぼす影響は、封入冷媒量が少ない低容量機種であるほど大きくなる。そのため、冷凍サイクル装置１００は、封入冷媒量が少ない低容量機種に好適である。

また、上述のように上記冷媒回路の適正な冷媒循環量が冷房運転時と暖房運転時とで異なる場合、一般的な従来の冷凍サイクル装置では密度の大きい液冷媒を貯める液貯め部が膨張弁よりも上流側に設けられている。これに対し、冷凍サイクル装置１００では、そのような液貯め部が不要であるため、そのような液貯め部を備える従来の冷凍サイクル装置と比べて製造コストが抑制されている。

また、冷凍サイクル装置１００では、下流絞り部としての第１絞り部５または第２絞り部６に流入する冷媒を確実に液相冷媒とすることができる。そのため、冷凍サイクル装置１００の下流絞り部では、冷媒音の発生が抑制されている。さらに、冷凍サイクル装置１００では、圧縮機１に吸入される冷媒を確実に気相冷媒とすることができる。そのため、圧縮機１は、気液２相冷媒を圧縮することに伴う寿命低下が抑制されている。

上記冷凍サイクル装置１００において、膨張装置４は、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値と第１絞り部５の開度との関係がピーク形状を示し、かつ該ピーク形状が第１絞り部５の開度の最小値と最大値との間の中央値を対称軸として線対称となるように、設けられている。言い換えると、上記膨張装置４では、第１絞り部５の開度に対する第１絞り部５の流量係数Ｃｖの変化率（図３中の線分Ｌ２の傾き）が第２絞り部６の開度に対する第２絞り部６の流量係数Ｃｖの変化率（図３中の線分Ｌ３の傾き）と等しくされている。

このような膨張装置４では、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度が比較的容易に制御することができる。具体的には、上記膨張装置４では、第１弁体５０および第２弁体６０の方向Ａ，Ｂへの移動距離が等しくされることで、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少する。第１弁体５０および第２弁体６０を方向Ａ，Ｂへ等距離移動させることは、制御部４５により容易に実現される。

上記冷凍サイクル装置１００では、第１絞り部５は、冷媒回路において貯留部７と室外熱交換器２との間に配置されている第１出入口５Ａと、第１出入口５Ａの開口面積を変化させる第１弁体５０とを有している。第２絞り部６は、冷媒回路において貯留部７と室内熱交換器３との間に配置されている第２出入口６Ａと、第２出入口６Ａの開口面積を変化させる第２弁体６０とを有している。第１弁体５０の一部および第２弁体６０の一部の各外形は錐面を有している。第１弁体５０の一部は第１出入口５Ａに挿通可能に設けられている。第２弁体６０の一部は第２出入口６Ａに挿通可能に設けられている。

このような膨張装置４によれば、第１弁体５０および第２弁体６０の上記方向Ａ，Ｂの移動量に応じて、第１絞り部５および第２絞り部６の開度を変更することができる。第１弁体５０および第２弁体６０の上記方向Ａ，Ｂの移動量は、例えばステッピングモータなどの図示しない回転部と該回転部の回転運動を直線運動に変換する変換部とを有している制御部４５により容易に制御され得る。そのため、第１絞り部５および第２絞り部６の開度は、制御部４５により容易に制御され得る。

上記冷凍サイクル装置１００では、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積よりも大きくてもよい。この場合、第１絞り部５および第２絞り部６は、室内熱交換器３が凝縮器として作用している暖房運転時に第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも大きくされ、室内熱交換器３が蒸発器として作用している冷房運転時に第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも小さくされる。

上述のように、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積超えである場合、冷房運転時における適正な冷媒循環量は、暖房運転時における適正な冷媒循環量と比べて、多くなる。一方で、上述のように、膨張装置４が第１状態にあるときの上記冷媒回路の冷媒循環量は、膨張装置４が第２状態にあるときの上記冷媒回路の冷媒循環量よりも多くなる。そのため、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積超えである場合、冷房運転時には膨張装置４を第１状態とすることで冷媒循環量を冷房運転時における適正な冷媒循環量とすることができ、また暖房運転時には膨張装置４を第２状態とすることで冷媒循環量を暖房運転時における適正な冷媒循環量とすることができる。

上記冷凍サイクル装置１００では、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積よりも小さくてもよい。この場合、第１絞り部５および第２絞り部６は、室内熱交換器３が凝縮器として作用している状態にあるときに、第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも小さくされ、室内熱交換器３が蒸発器として作用している状態にあるときに、第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも大きくされる。

上述のように、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積以下である場合、暖房運転時における適正な冷媒循環量は、冷房運転時における適正な冷媒循環量と比べて、多くなる。一方で、上述のように、膨張装置４が第１状態にあるときの上記冷媒回路の冷媒循環量は、膨張装置４が第２状態にあるときの上記冷媒回路の冷媒循環量よりも多くなる。そのため、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積以下である場合、暖房運転時には膨張装置４を第１状態とすることで冷媒循環量を暖房運転時における適正な冷媒循環量とすることができ、また冷房運転時には膨張装置４を第２状態とすることで冷媒循環量を冷房運転時における適正な冷媒循環量とすることができる。

上記冷凍サイクル装置１００では、膨張装置４の内部に壁部４２，４４が設けられている。壁部４２，４４と圧力容器４０の頂部との間には、冷媒が出入可能な隙間が設けられていない。壁部４２，４４と圧力容器４０の底部との間には、冷媒が出入可能な隙間が設けられている。壁部４２，４４と圧力容器４０の底部との間に設けられている当該隙間は、例えば第１状態および第２状態において貯留部７に貯留される冷媒に浸漬されるように設けられている。

膨張装置４の内部に壁部４２，４４が設けられていない場合、下流絞り部には貯留部７の上部に存在する中圧の気液２相冷媒も流入するため、下流絞り部が気液２相冷媒を絞ることになる。その結果、冷凍サイクル装置の動作は不安定となり、また大きな冷媒音が発生するという問題がある。これに対し、膨張装置４の内部に壁部４２，４４が設けられていれば、冷房運転時に第１絞り部５から貯留部７に流入する気液２相冷媒および暖房運転時に第２絞り部６から貯留部７に流入する気液２相冷媒は、壁部４２，４４によって、貯留部７に貯留されており、かつ冷媒管路８内を流通する低温低圧な気液２相冷媒または気相冷媒と熱交換されることにより飽和液状態とされている冷媒と混合される。そのため、膨張装置４から第１絞り部５または第２絞り部６を経て外部へ流出する冷媒の状態は、気液２相ではなく液相とされる。その結果、上記冷凍サイクル装置１００は、下流絞り部が気液２相冷媒を絞ることによる上記問題の発生を抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、図２に示される膨張装置４に替えて、図７に示される膨張装置４Ａを備えている点で異なる。図７に示されるように膨張装置４Ａの第１絞り部５、第２絞り部６および貯留部７の各構成は、図２に示されるこれらの構成を上下反転させた構成とされている。

図７に示されるように、第１絞り部５の第１出入口５Ａおよび第２絞り６の第２出入口６Ａは、圧力容器４０の底部に設けられている。冷媒管路８は、圧力容器４０の底部に設けられた２つの貫通孔を通されている。冷媒管路８の屈曲部分の頂部は、例えば圧力容器４０の底部よりも圧力容器４０の頂部に近い位置に配置されている。

実施の形態２に係る冷凍サイクル装置は、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、冷凍サイクル装置１００と同様の効果を奏することができる。

さらに、図７に示されるように、実施の形態２に係る膨張装置４Ａでは、図２に示される壁部４２，４４が不要とされる。つまり、膨張装置４Ａでは、図２に示される壁部４２，４４を備えていなくても、第１出入口５Ａおよび第２出入口６Ａが貯留部７に貯留されている飽和液状態の冷媒に浸漬された状態とされ得る。そのため、膨張装置４Ａの貯留部７に流入する気液２相冷媒は、貯留部７に貯留されている飽和液状態の冷媒と混合される。

実施の形態３．
実施の形態３に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、図２に示される膨張装置４に替えて、図７に示される膨張装置４Ｂを備えている点で異なる。

図７に示されるように、膨張装置４Ｂは、冷房運転時および暖房運転時において上流絞り部として作用する第３絞り部１８と、冷房運転時および暖房運転時において下流絞り部として作用する第４絞り部１９とを含む。

図７に示されるように、第３絞り部１８は、貯留部７に対して上方に配置されている。第４絞り部１９は、貯留部７に対して下方に配置されている。

第３絞り部１８の第１弁体７０、第１出入口７Ａは、第４絞り部１９の第２弁体８０、第２出入口８Ａよりも上方に配置されている。第１弁体７０および第２弁体８０は、重力方向Ｇに沿って下降または上昇可能に設けられている。第１弁体７０の錘状部７０Ａは、先端を下方に向けて配置されている。第２弁体８０の錘状部８０Ａは、先端を上方に向けて配置されている。第１出入口７Ａおよび第２出入口８Ａは、重力方向Ｇに向いて開口している。

冷媒管路８は、例えば螺旋状に設けられており、その中心軸が重力方向Ｇに沿うように配置されている。

制御部４５は、第１弁体７０および第２弁体８０を同時に下降または上昇させる。第１弁体７０および第２弁体８０は、第３絞り部１８の開度が中央値よりも大きくかつ第４絞り部１９の開度が中央値よりも小さくされた第１状態では、第３絞り部１８の開度が中央値とされている状態のそれらよりも下方に配置されている。第１弁体７０および第２弁体８０は、第３絞り部１８の開度が中央値よりも小さくかつ第４絞り部１９の開度が中央値よりも大きくされた第２状態では、第３絞り部１８の開度が中央値とされている状態のそれらよりも上方に配置されている。

第３絞り部１８は、冷凍サイクル装置の運転モードに関わらず、上記冷媒回路において第４絞り部１９よりも上流側に配置される。上記冷媒回路は、例えば図示しない第１切替弁および図示しない第２切替弁とをさらに含む。第１切替弁は、室外熱交換器２と第３絞り部１８とを接続する冷媒流路と、室内熱交換器３と第３絞り部１８とを接続する冷媒流路とを切替可能に設けられている。第２切替弁は、第４絞り部１９と室内熱交換器３とを接続する冷媒流路と、第４絞り部１９と室外熱交換器２とを接続する冷媒流路とを切替可能に設けられている。

冷房運転時には、第１切替弁は室外熱交換器２と第３絞り部１８とを接続し、第２切替弁は第４絞り部１９と室内熱交換器３とを接続する。暖房運転時には、第１切替弁は室内熱交換器３と第３絞り部１８とを接続し、第２切替弁は第４絞り部１９と室外熱交換器２とを接続する。これにより、冷媒は、冷房運転時には凝縮器としての室外熱交換器２、第３絞り部１８、貯留部７、第４絞り部１９、蒸発器としての室内熱交換器３を順に流れ、暖房運転時には凝縮器としての室内熱交換器３、第３絞り部１８、貯留部７、第４絞り部１９、蒸発器としての室外熱交換器２を順に流れる。

実施の形態３に係る冷凍サイクル装置は、第３絞り部１８の開度および第４絞り部１９の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、冷凍サイクル装置１００と同様の効果を奏することができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、図２に示される膨張装置４に替えて、図８～図１１に示される膨張装置４Ｃを備えている点で異なる。

図８～図１１に示されるように、膨張装置４Ｃは、貯留部７に加えて、第３出入口２０Ａおよび第４出入口２０Ｂを有する弁座２０と、第３出入口２０Ａよりも開口面積が大きい第５出入口２１Ａおよび第４出入口２０Ｂよりも開口面積が大きい第６出入口２１Ｂが設けられている弁体２１とを含む。弁体２１は、第１軸Ｏを中心とする周方向に回転可能に設けられている。

図８に示されるように、第３出入口２０Ａおよび第５出入口２１Ａは、上記冷媒回路において貯留部７と室外熱交換器２との間に連なるように配置されている。第４出入口２０Ｂおよび第６出入口２１Ｂは、上記冷媒回路において貯留部７と室内熱交換器３との間に連なるように配置されている。

図９（Ａ）に示されるように、第１軸Ｏの延在方向から視て、第３出入口２０Ａおよび第４出入口２０Ｂの平面形状は、例えば円形状である。図９（Ｂ）に示されるように、第１軸Ｏの延在方向から視て、第１軸Ｏに向かう径方向における第５出入口２１Ａの幅は、上記周方向における第５出入口２１Ａの一端から他端に向かうにつれて徐々に小さくされている。上記径方向における第６出入口２１Ｂの幅は、上記周方向における第６出入口２１Ｂの一端から他端に向かうにつれて徐々に大きくされている。

図９（Ｂ）に示されるように、第５出入口２１Ａの一端２１Ｃ、第５出入口２１Ａの他端２１Ｄ、第６出入口２１Ｂの一端２１Ｅ、および第６出入口２１Ｂの他端２１Ｆは、周方向において順に並んで配置されている。第５出入口２１Ａの他端２１Ｄと第６出入口２１Ｂの一端２１Ｅとは、上記周方向に間隔を隔てて配置されている。第５出入口２１Ａの一端２１Ｃと第６出入口２１Ｂの他端２１Ｆとは、上記周方向に間隔を隔てて配置されている。各間隔は、例えば図９（Ａ）に示される第３出入口２０Ａおよび第４出入口２０Ｂの内径以上である。

図９（Ｂ）に示されるように、第５出入口２１Ａおよび第６出入口２１Ｂは、第１軸Ｏの延在方向から視て第１軸Ｏを通る仮想直線Ｐを対称軸として線対称となるように、設けられている。

膨張装置４Ｃでは、第３出入口２０Ａおよび第５出入口２１Ａが第１絞り部５を構成し、第４出入口２０Ｂおよび第６出入口２１Ｂが第１絞り部６を構成している。

図９（Ａ），図９（Ｂ）、図１０および図１１に示されるように、第１軸Ｏの延在方向から視て、第５出入口２１Ａにおいて第３出入口２０Ａと重なる領域の面積および第６出入口２１Ｂにおいて第４出入口２０Ｂと重なる領域の面積は、弁体２１が弁座２０に対して周方向に回転されることにより、それらの一方が増加するとともに他方が減少する。膨張装置４Ｃでは、上記周方向への弁体２１の回転量として、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度が制御される。

実施の形態４に係る冷凍サイクル装置は、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、冷凍サイクル装置１００と同様の効果を奏することができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、第１絞り部５の開度と第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁との関係と、第１絞り部５の開度と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との関係とが、第１絞り部５の開度の中央値を対称軸として線対称とされていない点で異なる。実施の形態５における膨張装置４では、第１絞り部５の開度と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との関係と、第２絞り部６の開度と第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂との関係とが異なっている。

図１２は、実施の形態５に係る膨張装置４の合成流量特性を示すグラフである。図１２の横軸は上流絞り部の開度（単位：ｐｕｌｓｅ）を示し、図１２の縦軸は膨張装置４の全体、第１絞り部５および第２絞り部６の各流量係数を示す。図１２中の線分Ｌ１は、実施の形態４に係る膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖを示す。図１２中の線分Ｌ２は、冷房運転時には第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁を示し、暖房運転時には第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂を示す。図１２中の線分Ｌ３は、冷房運転時には第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂を示し、暖房運転時には第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁を示す。

図１２に示されるように、第１絞り部５の開度の増加に伴う第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁の増加率は、例えば第１絞り部５の開度の減少、すなわち第２絞り部６の開度の増加に伴う第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂の増加率よりも小さい。この場合、膨張装置４の全体の流量係数Ｃｖ値の最大値は、第１絞り部５の開度がその中央値よりも大きくされ、かつ第２絞り部６の開度がその中央値よりも小さくされたときに実現される。

ここで、全体の流量係数Ｃｖ値が互いに等しい値とされた、図１２に示される流量特性を有する膨張装置４（以下、前者）と、図３に示される流量特性を有する膨張装置４（以下、後者）とを比較する。第１絞り部５が上流絞り部とされる冷房運転時において、前者の貯留部７に貯留される冷媒量は、後者の貯留部７に貯留される冷媒量よりも少なくなる。また、第２絞り部６が上流絞り部とされる暖房運転時において、前者の貯留部７に貯留される冷媒量は、後者の貯留部７に貯留される冷媒量よりも、多くなる。そのため、冷房運転時と暖房運転時とで全体の流量係数ＣＶ値が一定とされる場合、前者の貯留部７に冷房運転時に貯留される冷媒量と暖房運転時に貯留される冷媒量との差は、後者の貯留部７に冷房運転時に貯留される冷媒量と暖房運転時に貯留される冷媒量との差よりも、大きくなる。そのため、前者は、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積と比べて特に大きい冷凍サイクル装置１００に、好適である。

図１２に示される膨張装置４の合成流量特性は、第１絞り部５の構成と第２絞り部６の構成とを異なるものとすることにより、実現される。例えば、図１３に示されるように、第１出入口５Ａと第２出入口６Ａとは同等の構成とされている一方で、第１弁体５０の錘状部５０Ａの錘面がその中心軸に対して成す角度は第２弁体６０の錘状部６０Ａの錘面がその中心軸に対して成す角度超えとされている。この場合、第１弁体５０および第２弁体６０が方向Ａまたは方向Ｂに同じ距離移動されると、第１出入口５Ａの開口面積の増加率または減少率は第２出入口６Ａの開口面積の増加率または減少率よりも小さくなる。

実施の形態５に係る冷凍サイクル装置は、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、冷凍サイクル装置１００と同様の効果を奏することができる。

なお、第１絞り部５の開度の増加に伴う第１絞り部５の流量係数Ｃｖ₁の増加率は、例えば第２絞り部６の開度の増加に伴う第２絞り部６の流量係数Ｃｖ₂の増加率よりも大きくてもよい。このような膨張装置４は、室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積と比べて特に小さい冷凍サイクル装置１００に、好適である。

実施の形態６．
実施の形態６に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係が設定値としてではなく任意のタイミングで判別され、該判別結果と冷凍サイクル装置１００の運転状態の判別結果とに基づいて、膨張装置４が第１状態または第２状態とされる点で異なる。

室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係は、例えば第１状態と第２状態との切替時等の任意のタイミングで判別される。室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係は、例えば凝縮器出口の過冷却度（ＳＣ）に基づいて判別することができる。

図１４に示されるように、例えば、まず室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積とを取得する（工程（Ｓ１０））。次に、取得された各内容積の大小関係が判別される（工程（Ｓ２０））。

工程（Ｓ２０）において室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積を超えていると判断された場合、冷凍サイクル装置１００の運転状態が判別される（工程（Ｓ３１））。工程（Ｓ３１）において冷房運転と判断された場合、第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも小さくされる（工程（Ｓ４０））。工程（Ｓ３１）において暖房運転と判断された場合、第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも大きくされる（工程（Ｓ４１））。

工程（Ｓ２０）において室外熱交換器２の内容積が室内熱交換器３の内容積を超えていない判断された場合、冷凍サイクル装置１００の運転状態が判別される（工程（Ｓ３２））。工程（Ｓ３２）において冷房運転と判断された場合、第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも大きくされる（工程（Ｓ４１））。工程（Ｓ３２）において暖房運転と判断された場合、第１絞り部５の開度が第２絞り部６の開度よりも小さくされる（工程（Ｓ４２））。

なお、冷凍サイクル装置１００の運転状態が判別された後に、室外熱交換器２の内容積と室内熱交換器３の内容積との大小関係が判別されてもよい。

実施の形態６に係る冷凍サイクル装置は、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、冷凍サイクル装置１００と同様の効果を奏することができる。

実施の形態７．
実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と基本的に同様の構成を備えるが、図２に示される膨張装置４に替えて、図１５に示される膨張装置４Ｅを備えている点で異なる。

膨張装置４Ｅでは、第１弁体および第２弁体が一体に設けられている。具体的には、膨張装置４Ｅは、図２に示される第１弁体５０および第２弁体６０に替えて、第１出入口５Ａおよび第２出入口６Ａに挿通されている弁体２３を有している。弁体２３は、例えば第１弁体５０の錘状部５０Ａと第２弁体６０の錘状部６０Ａとが連結部２３Ｃによって連結された構造を有している。

弁体２３は、第１錘状部２３Ａ、第２錘状部２３Ｂ、連結部２３Ｃ、柱状部２３Ｄ、柱状部２３Ｅを有している。第１錘状部２３Ａの中心軸は、第１出入口５Ａの中心軸と重なるように配置されている。第２錘状部２３Ｂの中心軸は、第２出入口６Ａの中心軸と重なるように配置されている。第１錘状部２３Ａの先端部は、第２錘状部２３Ｂの先端部と対向するように設けられている。連結部２３Ｃは、第１錘状部２３Ａの先端部と、第２錘状部２３Ｂの先端部とを接続している。柱状部２３Ｄは、連結部２３Ｃと反対側において第１錘状部２３Ａと接続されている。柱状部２３Ｅは、連結部２３Ｃと反対側において第２錘状部２３Ｂと接続されている。上記中心軸に垂直な方向における連結部２３Ｃの幅は、第１出入口５Ａおよび第２出入口６Ａの各内径未満である。制御部４５は、弁体２３の柱状部２３Ｄおよび柱状部２３Ｅの少なくとも一方を方向Ａ，Ｂに沿って移動可能に設けられていればよい。

実施の形態７に係る冷凍サイクル装置は、第１絞り部５の開度および第２絞り部６の開度の一方が増加するとそれらの他方が減少するように設けられているため、冷凍サイクル装置１００と同様の効果を奏することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１ 圧縮機、２ 室外熱交換器、３ 室内熱交換器、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｅ 膨張装置、５ 第１絞り部、６ 第２絞り部、１８ 第３絞り部、１９ 第４絞り部、５Ａ，７Ａ 第１出入口、６Ａ，８Ａ 第２出入口、７ 貯留部、８ 冷媒管路、９ 四方弁、１０，１１，１２，１３ 配管、１４ 室外ファン、１５ 室内ファン、１６，１７ 延長配管、２０ 弁座、２０Ａ 第３出入口、２０Ｂ 第４出入口、２１，２３ 弁体、２１Ａ 第５出入口、２１Ｂ 第６出入口、２３Ａ 第１錘状部、２３Ｂ 第２錘状部、２３Ｃ 連結部、２３Ｄ，２３Ｅ，５０Ｂ，６０Ｂ 柱状部、４０ 圧力容器、４１ 第１冷媒流路、４２，４４ 壁部、４３ 第２冷媒流路、４５ 制御部、５０，７０ 第１弁体、５０Ａ，６０Ａ，７０Ａ，８０Ａ 錘状部、６０，８０ 第２弁体、１００ 冷凍サイクル装置、１０１ 室外機、１０２ 室内機。

Claims (8)

1. 圧縮機、切替弁、室外熱交換器、膨張装置、および室内熱交換器を含む冷媒回路を備え、
   前記切替弁は、前記冷媒回路内の冷媒の循環方向を切り替え可能に設けられており、
   前記循環方向が切り替えられることにより、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器の一方が凝縮器、他方が蒸発器とされ、
   前記膨張装置は、冷媒の一部が貯留される貯留部と、前記貯留部の内部に引き回されており、前記冷媒回路において前記蒸発器と前記圧縮機との間に配置されている冷媒管路と、前記冷媒回路において前記貯留部と前記凝縮器との間に配置されている上流絞り部と、前記冷媒回路において前記貯留部と前記蒸発器との間に配置されている下流絞り部とを有し、
   冷房運転、除霜運転、又は暖房運転時において、前記上流絞り部の開度および前記下流絞り部の開度は、それらの一方が増加すると同時にそれらの他方が減少する、冷凍サイクル装置。
2. 前記膨張装置は、前記膨張装置の全体の流量係数Ｃｖ値と前記上流絞り部の開度との関係がピーク形状を示し、かつ前記ピーク形状が前記上流絞り部の開度の最小値と最大値との間の中央値を対称軸として線対称となるように、設けられている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記上流絞り部は、前記冷媒回路において前記貯留部と前記凝縮器との間に配置されている第１出入口と、前記第１出入口の開口面積を変化させる第１弁体とを有し、
   前記下流絞り部は、前記冷媒回路において前記貯留部と前記蒸発器との間に配置されている第２出入口と、前記第２出入口の開口面積を変化させる第２弁体とを有し、
   前記第１弁体の一部および前記第２弁体の一部の各外形は錐面を有しており、前記第１弁体の前記一部は前記第１出入口に挿通可能に設けられており、前記第２弁体の前記一部は前記第２出入口に挿通可能に設けられている、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記膨張装置は、第３出入口および第４出入口を有する弁座と、前記第３出入口よりも開口面積が大きい第５出入口および前記第４出入口よりも開口面積が大きい第６出入口が設けられている第３弁体とを有し、
   前記第３出入口および前記第５出入口は、前記冷媒回路において前記貯留部と前記室外熱交換器との間に連なるように配置されており、
   前記第４出入口および前記第６出入口は、前記冷媒回路において前記貯留部と前記室内熱交換器との間にと連なるように配置されており、
   前記第３弁体は、第１軸を中心とする周方向に回転可能に設けられており、
   前記第１軸の延在方向から視て、前記第５出入口において前記第３出入口と重なる領域の面積および前記第６出入口において前記第４出入口と重なる領域の面積は、前記第３弁体が前記弁座に対して前記周方向に回転されることにより、それらの一方が増加するとともに他方が減少する、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第１軸の延在方向から視て、前記第１軸に向かう径方向における前記第５出入口の幅は、前記周方向における前記第５出入口の一端から他端に向かうにつれて徐々に小さくされており、前記径方向における前記第６出入口の幅は、前記周方向における前記第６出入口の一端から他端に向かうにつれて徐々に大きくされており、
   前記第５出入口の前記一端、前記第５出入口の前記他端、前記第６出入口の前記一端、および前記第６出入口の前記他端は、前記周方向において順に並んで配置されている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記室外熱交換器の内容積が前記室内熱交換器の内容積超えであり、
   前記室内熱交換器が前記凝縮器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも大きくされ、前記室内熱交換器が前記蒸発器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも小さくされる、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記室外熱交換器の内容積が前記室内熱交換器の内容積以下であり、
   前記室内熱交換器が前記凝縮器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも小さくされ、前記室内熱交換器が前記蒸発器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも大きくされる、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記室外熱交換器の内容積が前記室内熱交換器の内容積よりも大きい場合に、前記室内熱交換器が前記凝縮器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも大きくされ、前記室内熱交換器が前記蒸発器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも小さくされ、
   前記室外熱交換器の内容積が前記室内熱交換器の内容積よりも小さい場合に、前記室内熱交換器が前記凝縮器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも小さくされ、前記室内熱交換器が前記蒸発器として作用している状態にあるときに、前記上流絞り部の開度が前記下流絞り部の開度よりも大きくされる、請求項１～５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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