JPWO2018037466A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

四方弁（２）が第１の状態では、室内熱交換器（５）から出力された冷媒が圧縮機（１）に流入し、圧縮機（１）から出力された冷媒が室外熱交換器（３）に流入する。四方弁（２）が第２の状態では、室外熱交換器（３）から出力された冷媒が圧縮機（１）に流入し、圧縮機（１）から出力された冷媒が室内熱交換器（５）に流入する。冷媒回路（７０）の冷房運転時には圧縮機（１）が動作するとともに、四方弁（２）が第１の状態となり、かつ室外熱交換器（３）から出力された冷媒が冷媒膨張機構（４）を経て室内熱交換器（５）へ流入する。外気温度が閾値以下のときに、冷媒回路（７０）は、冷房運転の前に、冷房準備運転を実行する。冷房準備運転時には、圧縮機（１）が動作するとともに、四方弁（２）が第２の状態となる。

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

一般に、冷凍サイクル装置が運転を停止している場合、冷媒回路内の冷媒圧力は均一である。この状態では、冷媒は、より低温の箇所に凝縮して溜まりこむ。この為、室温よりも外気温度が低いときは、室外熱交換器の内部に液冷媒が凝縮して滞留する。

外気が室温よりも低いときに、冷凍サイクル装置を冷房起動させると、外気温度と同等まで過冷却されて室外熱交換器に溜まりこんだ液冷媒が、膨張弁を経て室内機に流入する。外気温度が０℃以下の場合、室内熱交換器が過冷却液によって冷却されて０℃以下になる。その結果、室内熱交換器の表面において空気中の水分が結露して凍り、その氷が発達成長することによって、室内熱交換器の配管が圧縮され破損し、または冷媒が室内に漏洩してしまうことがある。

一方、室外熱交換器と室内熱交換器の間にある膨張弁の開度を低下させて、冷凍サイクル装置を冷房起動させると、室内熱交換器への過冷却液冷媒の流入は防止できるが、室内熱交換器の内部の冷媒圧力が低下する。冷媒配管内の圧力が大気圧未満の状態では、配管内に空気や水分が浸入し、冷凍サイクルが制御不良となったり、水分による錆や冷凍機油の変性による圧縮機が焼付いたり、または膨張弁のつまり等が生じることがある。

この為、低い外気温度における冷凍サイクル装置の冷房起動時には、室内熱交換器の圧力および温度を制御しながら圧縮機を起動する必要がある。例えば低圧の圧力がＰ１以下になったら圧縮機を停止し、停止後、低圧の圧力がＰ２以上に回復したら圧縮機を再起動する、という低外気冷房起動方法が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２００７−２７８６６５号公報（第８頁、第１図）

しかしながら、低圧の圧力を監視しながら圧縮機を発停させる方法では、圧縮機をなかなか増速できず、適正な冷房能力到達に至るまでに時間がかかるという問題がある。

それゆえに、本発明の目的は、低圧の圧力を監視しながら圧縮機を発停させることなく、低い外気温度における冷凍サイクル装置の冷房運転を起動す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。

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷媒膨張機構、室内熱交換器を含む冷媒回路を備える。四方弁が第１の状態では、室内熱交換器から出力された冷媒が圧縮機に流入し、圧縮機から出力された冷媒が室外熱交換器に流入する。四方弁が第２の状態では、室外熱交換器から出力された冷媒が圧縮機に流入し、圧縮機から出力された冷媒が室内熱交換器に流入する。冷媒回路の冷房運転時には圧縮機が動作するとともに、四方弁が第１の状態となり、かつ室外熱交換器から出力された冷媒が冷媒膨張機構を経て室内熱交換器へ流入する。本発明の冷凍サイクル装置は、外気温度を検出するセンサをさらに備える。外気温度が閾値以下のときに、冷媒回路は、冷房運転の前に、冷房準備運転を実行し、冷房準備運転時には、圧縮機が動作するとともに、四方弁が第２の状態となる。

本発明によれば、外気温度が閾値以下でも、室内機の凍結防止制御または冷媒媒回路の低圧保護制御による圧縮機の起動の遅延および圧縮機の起動の失敗を経ずに、冷房運転を確実に起動することができる。

本発明の実施の形態における冷凍サイクル装置を表わす図である。 制御装置と、制御装置と接続される対象を表わす図である。 冷房運転時の冷媒回路内の冷媒の流れを表わす図である。 暖房運転時の冷媒回路内の冷媒の流れを表わす図である。 実施の形態１における冷房準備運転時の冷媒回路内の冷媒の流れを表わす図である。 実施の形態１における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態２における冷房準備運転時の冷媒回路７０内の冷媒の流れを表わす図である。 実施の形態２における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態３における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態４における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態５における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態６における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態７における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。 実施の形態８における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態における冷凍サイクル装置を表わす図である。

図１に示すように、冷凍サイクル装置は、室外機５０と、室内機５１とを備える。
室外機５０は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、冷媒膨張機構４と、室外送風機６と、外気温度センサ１１と、吐出温度センサ２３と、吐出圧力センサ２４と、吸入圧力センサ２２と、吸入温度センサ２１と、制御装置６０とを備える。

圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。
室外熱交換器３は、冷房運転時には、凝縮器として機能する。室外熱交換器３は、暖房運転時には、蒸発器として機能する。

冷媒膨張機構４は、冷媒を膨張させる。
室外送風機６は、室外熱交換器３に室外空気（外気）を送る。

外気温度センサ１１は、室外熱交換器３の外気吸込側に室外機５０の筐体から数ｃｍ離して設置される。外気温度センサ１１は、外気温度を計測する。吐出温度センサ２３は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度（以下、圧縮機１の吐出温度という）を検出する。吐出圧力センサ２４は、圧縮機１から吐出される冷媒の圧力（以下、圧縮機１の吐出圧力という）を検出する。この圧力は、冷媒回路７０における冷媒の最大圧力である。吸入圧力センサ２２は、圧縮機１に吸入される冷媒の圧力（以下、圧縮機１の吸入圧力という）を検出する。この圧力は、冷媒回路７０における冷媒の最小圧力である。吸入温度センサ２１は、圧縮機１に吸入される冷媒の温度（以下、圧縮機１の吸入温度という）を検出する。室外熱交換器用温度センサ２５は、室外熱交換器３の温度を検出する。

室内機５１は、室内熱交換器５と、室内送風機７とを備える。
室内熱交換器５は、冷房運転時には、蒸発器として機能する。室内熱交換器５は、暖房運転時には、凝縮器として機能する。

室内送風機７は、室内熱交換器５に室内空気を送る。
冷媒回路７０は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、冷媒膨張機構４、および室内熱交換器５を含む。

四方弁２は、ポートａ、ｂ、ｃ、ｄを有する四方弁である。
ポートａと圧縮機１の吐出側とが配管Ｐ１で接続される。ポートｂと室外熱交換器３とが配管Ｐ２で接続される。ポートｃと圧縮機１の吸入側が配管Ｐ３で接続される。ポートｄと室内熱交換器５とが配管Ｐ４で接続される。室内熱交換器５と冷媒膨張機構４とが配管Ｐ５で接続される。冷媒膨張機構４と室外熱交換器３とが配管Ｐ６で接続される。

四方弁２は、第１の状態では、ポートａとポートｂとが連通し、ポートｃとポートｄとが連通する。これにより、四方弁２が第１の状態のときには、室内熱交換器５から出力された冷媒が圧縮機１に流入し、圧縮機１から出力された冷媒が室外熱交換器３に流入する。

四方弁２は、第２の状態では、ポートａとポートｄとが連通し、ポートｂとポートｃとが連通する。これにより、四方弁２が第２の状態のときには、室外熱交換器３から出力された冷媒が圧縮機１に流入し、圧縮機１から出力された冷媒が室内熱交換器５に流入する。

冷媒膨張機構４は、電子膨張弁であって、開度（開口面積）をゼロ（全閉）から全開まで数段階で変化させることができる。

図２は、制御装置６０と、制御装置６０と接続される対象を表わす図である。
制御装置６０は、外気温度センサ１１から外気温度を表わす信号を受ける。制御装置６０は、吐出温度センサ２３から検出された吐出温度を表わす信号を受ける。制御装置６０は、吐出圧力センサ２４から検出された吐出圧力を表わす信号を受ける。制御装置６０は、吸入圧力センサ２２から検出された吸入圧力を表わす信号を受ける。制御装置６０は、吸入温度センサ２１から検出された吸入温度を表わす信号を受ける。制御装置６０は、室外熱交換器用温度センサ２５から検出された室外熱交換器の温度を表わす信号を受ける。

制御装置６０は、四方弁２に切替を指示する信号を送る。制御装置６０は、圧縮機１に起動または停止を指示する信号を送る。制御装置６０は、室外送風機６に起動または停止を指示する信号を送る。制御装置６０は、室内送風機７に起動または停止を指示する信号を送る。制御装置６０は、冷媒膨張機構４の開度を制御する信号を送る。

まず、冷媒回路７０の冷房運転時の動作について説明する。
図３は、冷房運転時の冷媒回路７０内の冷媒の流れを表わす図である。

制御装置６０は、冷媒回路７０の冷房運転時には、四方弁２を第１の状態とし、圧縮機１の周波数と冷媒膨張機構４の開度を冷房運転に適した値に設定し、圧縮機１を起動する。これによって、冷媒回路７０は以下のように動作する。

圧縮機１において高温高圧にされた蒸気冷媒は、四方弁２を通過し、室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３は、冷房運転時には、凝縮器として機能する。室外送風機６によって室外熱交換器３に送られた室外空気に対して、高温高圧の蒸気冷媒は、放熱することによって凝縮し、高圧の液冷媒となる。

その後、この高圧の液冷媒は、冷媒膨張機構４を通過することによって、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５は、冷房運転時には、蒸発器として機能する。室内送風機７によって室内熱交換器５に送られた室内空気から、低温低圧の気液二相冷媒が吸熱することによって蒸発し、低圧の蒸気冷媒となる。その後、低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を経由して、圧縮機１に吸入される。

以降、同様の過程で、冷媒が冷媒回路７０内を圧縮機１、室外熱交換器３、冷媒膨張機構４、室内熱交換器５の順に循環する。

次に、冷媒回路７０の暖房運転時の動作について説明する。
図４は、暖房運転時の冷媒回路７０内の冷媒の流れを表わす図である。

制御装置６０は、冷媒回路７０の暖房運転時には、四方弁２を第２の状態とし、圧縮機１の周波数と冷媒膨張機構４の開度を暖房運転に適した値に設定し、圧縮機１を起動する。これによって、冷媒回路７０は以下のように動作する。

圧縮機１において高温高圧にされた蒸気冷媒は、四方弁２を通過し、室内熱交換器５に流入する。室内熱交換器５は、暖房運転時には、凝縮器として機能する。室内送風機７によって室内熱交換器５に送られた室内空気に対して、高温高圧の蒸気冷媒は、放熱することによって凝縮し、高圧の液冷媒となる。

その後、この高圧の液冷媒は、冷媒膨張機構４を通過することによって、膨張して低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器３に流入する。室外熱交換器３は、暖房運転時には、蒸発器として機能する。室外送風機６によって室外熱交換器３に送られた室外空気から、低温低圧の気液二相冷媒が吸熱することによって蒸発し、低圧の蒸気冷媒となる。その後、低圧の蒸気冷媒は、四方弁２を経由して、圧縮機１に吸入される。

以降、同様の過程で、冷媒が冷媒回路７０内を圧縮機１、室内熱交換器５、冷媒膨張機構４、室外熱交換器３の順に循環する。

次に、冷凍サイクル装置において低い外気温度時の冷房運転時の起動制御について説明する。

一般に、冷凍サイクル装置が運転を停止している場合、冷媒回路７０内の冷媒の圧力は均一である。冷媒の圧力が均一のときには、冷媒は、より低温の箇所に凝縮して溜まりこむ。このため、室温よりも外気の温度が低いときは、室外熱交換器３の内部に液冷媒が凝縮して滞留する。さらに、冷凍サイクル装置が長時間運転を停止している場合、室外熱交換器３の自然放熱によって、液冷媒は、外気温度とほぼ同じ温度にまで過冷却される。

この状態で、冷媒回路７０を冷房運転に切り替える。すなわち、四方弁２を第１の状態に切替え、冷媒膨張機構４の開度と圧縮機１の周波数を冷房運転に適した値に設定し、圧縮機１を起動する。そうすると、室外熱交換器３内に滞留した過冷却液冷媒が、冷媒膨張機構４を経由し、室内熱交換器５に流入する。特に、外気温度が０℃以下の場合は、０℃以下の過冷却液冷媒が、室内熱交換器５内に流入するので、室内熱交換器５の表面で室内空気が冷却されて結露水が凍る。結露水が連続的に発生し、室内熱交換器５の表面にて氷が成長し膨張すると、室内熱交換器５の冷媒配管を圧縮し、破壊する恐れがある。

室内熱交換器５の凍結を防止するために、室内熱交換器５には、一般に温度検出機構が備えられている。室内熱交換器５の温度が凍結防止判定値以下（例えば１℃以下）となったことを温度検出機構が検出した場合に、制御装置６０は、圧縮機１を減速または停止させる。その結果、外気が０℃以下での低外気冷房運転では継続的で安定的な冷凍サイクルを起動することができない。

また、室内熱交換器５の温度が凍結防止判定値以上になるように圧縮機１を低速運転させることも可能だが、これでは冷凍サイクル装置が所定の冷房能力を発揮するまでに時間がかかってしまう。

そこで、本実施の形態では、外気温度が０℃以下において、冷房運転時に継続的で安定的な冷凍サイクルを起動するために、制御装置６０は、冷媒回路７０を冷房運転する前に、冷媒回路７０を冷房準備運転するとともに、室外送風機６を高速で動作させ、室内送風機７を停止させる。

本実施の形態では、冷房準備運転として暖房運転が実行される。すなわち、制御装置６０は、四方弁２を第２の状態とし、圧縮機１の周波数と冷媒膨張機構４の開度を暖房運転に適した値に設定し、圧縮機１を起動する。

室外送風機６を高速で動作させることによって、室外熱交換器３の内部の冷媒の蒸発潜熱分の外気からの吸熱を促進することができる。なぜなら、外気からの吸熱が不足すると、冷媒の蒸発圧力が低下し、圧縮機１の吸入密度が低下することで圧縮機１の運転効率が低下したり、圧縮機１の吐出温度が過昇してしまうからである。

室内送風機７を停止させることによって、冷房準備運転によって、室内熱交換器５が温まるため、室内を暖めないようにするためである。

制御装置６０は、冷房準備運転中に所定の条件が満たされた後に、冷媒回路７０を冷房運転する。実施の形態１では、所定の条件は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度（以下では、圧縮機１の吐出温度ともいう）が閾値以上となることである。

冷房運転時には、室内熱交換器５が蒸発器、室外熱交換器３が凝縮器として機能する。低外気温の冷房運転時は、室内送風機７は、蒸発温度を上げるとともに室内熱交換器５の凍結防止制御を回避するために、または除湿量を抑え顕熱処理能力を高めるために、騒音の許す限り全速運転する。一方、室外送風機６は、凝縮圧力を上昇し低外気温環境でも圧縮機１の動作保証に最低限必要な高低圧差を確保するために、低回転数で運転する。

このような制御によって、室内熱交換器５に過冷却液を流入させることなく、冷媒回路７０内の冷媒を加熱することができる。また、冷媒回路７０内の冷媒の温度または圧力が適正な値に達するための所定の条件が成立してから冷房運転に移行するため、低い外気温度の冷房運転時でも、圧縮機１の断続運転や起動失敗を経ずに安定的に冷房運転を起動することができる。

図５は、実施の形態１における冷房準備運転時の冷媒回路７０内の冷媒の流れを表わす図である。図６は、実施の形態１における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図５および図６を参照して、本実施の形態における外気温度０℃以下での冷房起動方法を説明する。

ステップＳ１０１において、冷房運転の指示があった場合に、処理がステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２において、外気温度センサ１１によって検出された外気温度が０℃以下の場合は、処理がステップＳ１０３に進み、外気温度センサ１１によって検出された外気温度が０℃を超える場合は、処理がステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０３において、制御装置６０は、冷媒回路７０を冷房運転させる前に、冷房準備運転させる。本実施の形態では、制御装置６０は、冷房準備運転として、冷媒回路７０に暖房運転をさせる。制御装置６０は、四方弁２を第２の状態とし、圧縮機１の周波数と冷媒膨張機構４の開度を暖房運転に適した値に設定し、圧縮機１を起動する。これによって、室外熱交換器３は、蒸発器として機能し、室外熱交換器３の内部に滞留した過冷却液冷媒は蒸発し、蒸気冷媒となって四方弁２を経由して圧縮機１に吸入される。圧縮機１によって圧縮され、吸入状態よりも高温高圧となった蒸気冷媒は、四方弁２を通過し、室内熱交換器５に流入する。

このような運転を継続すると、室外熱交換器３の内部に滞留した冷媒を、外気からの吸熱量Ｑと圧縮機１から得た圧縮仕事の熱量Ｗの合計Ｑ＋Ｗだけ、内部エネルギーが増大した状態で室内熱交換器５に供給できる。

また、制御装置６０は、室外送風機６を通常の暖房運転および冷房運転時よりも高い回転数で運転させるとともに、室内送風機７を停止させる。

また、冷媒膨張機構４が開いているので、室内熱交換器５から流出した冷媒は、冷媒膨張機構４を経由して室外熱交換器３に戻り、冷媒が冷媒回路７０内を循環する。

ステップＳ１０４において、圧縮機１の吐出温度が閾値ＴＨ１以上になったときには、処理がステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５において、制御装置６０は、冷媒回路７０に冷房準備運転としての暖房運転を終了させ、冷房運転に移行させる。冷凍サイクル装置の高圧の圧力が上昇し、圧縮機１の吐出温度が上昇すると、圧縮機１内に封入された圧縮機１の潤滑油が変性するおそれがある。よって、圧縮機１の吐出温度が閾値ＴＨ１（例えば１１０℃）に至った場合、圧縮機１を減速、または停止する必要がある。冷房運転の方が、暖房運転よりも圧縮機１の回転数が低いため、制御装置６０は、冷媒回路７０の運転を冷房運転に切替える。すなわち、制御装置６０は、四方弁２を第１の状態とし、圧縮機１の周波数と冷媒膨張機構４の開度を冷房運転に適した値に設定する。

以上のように、本実施の形態によれば、外気温度０℃以下の場合に、冷房起動前に四方弁２を第２の状態に切替えることにより、室外熱交換器３の内部に滞留した過冷却冷媒を、凍結防止制御や低圧保護制御による圧縮機１の停止を経ずに、効率的に加熱させ、温度と圧力を上昇させることができる。冷媒の温度と圧力が運転前よりも上昇するので、室外が低温状態においても適正な温度と圧力にて安定的な冷房起動に移行できる。

また、本実施の形態によれば、制御の一部動作のみの変更で、配管、弁、および圧力容器の増設や変更の必要が無く、低外気冷房運転の起動を安価にかつ容易に実現できる。

なお、室内熱交換器５の凍結に対する強度が十分な場合、室内熱交換器５または配管の熱容量が大きい場合、室外熱交換器３が小さい場合、または冷媒充填量が少ない場合などで、低外気冷房運転時の通常冷房起動に支障がない場合は、時間と電力の損失となるので、本実施の形態の、冷房起動前の冷房準備運転は、必ず実施しなければならないものではない。また、外気温度０℃という判定値は、実際の制御では、０℃の液冷媒が室内機に流入しても、直ちに室内熱交換器の破壊に至るまでの凍結に至る訳ではないので、冷凍サイクル装置の上記裕度の観点から、判定値は、より低い外気温度（例えば外気−１５℃）であってもよい。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２における冷房準備運転時の冷媒回路７０内の冷媒の流れを表わす図である。

図８は、実施の形態２における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。

図８のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ２０３である。

ステップＳ２０３において、制御装置６０は、冷媒回路７０を冷房運転させる前に、冷房準備運転させる。実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、冷房準備運転では、室外熱交換器３は、蒸発器として機能し、室外熱交換器３の内部に滞留した過冷却液冷媒は蒸発し、蒸気冷媒となって四方弁２を経由して圧縮機１に吸入される。圧縮機１によって圧縮され、吸入状態よりも高温高圧となった蒸気冷媒は、四方弁２を通過し、室内熱交換器５に流入する。本実施の形態の冷房準備運転が、実施の形態１の冷房準備運転と相違する点は、制御装置６０は、冷媒膨張機構４を閉じることである。したがって、室内熱交換器５が出力された冷媒は、冷媒膨張機構４を通過せずに、室内熱交換器５内または配管Ｐ５内に留まる。

実施の形態３．
図９は、実施の形態３における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図９のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ３０４である。

ステップＳ３０４において、圧縮機１の吸入温度が閾値ＴＨ２以下となったときには、処理がステップＳ１０５に進む。圧縮機１の吸入温度が閾値ＴＨ２以下となると、圧縮機１の吸入圧力（低圧圧力）が低下する。低圧圧力が大気圧以下に低下すると、大気中の空気や水分が冷凍サイクルに混入し、異物による故障の原因となり、圧縮機１を減速、または停止する必要がある。冷房運転の方が、暖房運転よりも圧縮機１の回転数が低いため、制御装置６０は、圧縮機１の吸入温度が閾値ＴＨ２以下（たとえば、圧縮機１の吸入圧力が大気圧以下に対応する圧縮機１の吸入温度）に至った場合は、冷媒回路７０の運転を冷房運転に切替える。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図１０のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ４０４である。

ステップＳ４０４において、圧縮機１の吸入圧力（低圧圧力）が閾値ＴＨ３以下となった場合、処理がステップＳ１０５に進む。

圧縮機１を運転させた状態で蒸発器の冷媒が減少すると、圧縮機１の吸入圧力（低圧圧力）が低下する。低圧圧力が大気圧以下に低下すると、大気中の空気や水分が冷凍サイクルに混入し、異物による故障の原因となり、圧縮機１を減速、または停止する必要がある。冷房運転の方が、暖房運転よりも圧縮機１の回転数が低いため、制御装置６０は、低圧圧力が閾値ＴＨ３以下（大気圧以下、あるいは安全をみて０．２ＭＰａ以下など）に至った場合は、冷媒回路７０の運転を冷房運転に切替える。

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図１１のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ５０４である。

ステップＳ５０４において、圧縮機１の吐出圧力（高圧圧力）が閾値ＴＨ４以上となった場合、処理がステップＳ１０５に進む。圧縮機１を運転させた状態で凝縮器への液冷媒滞留量が増大すると、高圧圧力が上昇し、高圧圧力が配管容器の閾値ＴＨ４以上（例えば４．２ＭＰａ以上）に至った場合、破裂防止の為、圧縮機１を減速、または停止する必要がある。冷房運転の方が、暖房運転よりも圧縮機１の回転数が低いため、制御装置６０は、冷媒回路７０の運転を冷房運転に切替える。

実施の形態６．
図１２は、実施の形態６における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図１２のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ６０４である。

ステップＳ６０４において、圧縮機１の吸入圧力（低圧圧力ＰＬ）に対する圧縮機１の吐出圧力（高圧圧力ＰＨ）の比（高低圧力比ＰＨ／ＰＬ）が閾値ＴＨ５以下となった場合、処理がステップＳ１０５に進む。

高低圧力比ＰＨ／ＰＬが小さい場合、圧縮機１の種類によっては（例えばスクロール式圧縮機では）、圧縮機１を形成する上下のフレームを保持する力（圧力差）が小さくなる為、フレームがずれて圧縮機１が故障するおそれがある。そのため、閾値ＴＨ５（例えば１．４）が確保できない場合、圧縮機１を減速、または停止する必要がある。冷房運転の方が、暖房運転よりも圧縮機１の回転数が低いため、制御装置６０は、冷媒回路７０の運転を冷房運転に切替える。

実施の形態７．
図１３は、実施の形態７における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図１３のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ７０４である。

ステップＳ７０４において、室外熱交換器の温度が閾値ＴＨ６以下となった場合、処理がステップＳ１０５に進む。

室外熱交換器３の温度が閾値ＴＨ６以下となった場合、室外熱交換器３内の冷媒が充分に排出された結果、低圧圧力が低下したと判断できる。低圧圧力が大気圧以下に低下すると、大気中の空気や水分が冷凍サイクルに混入し、異物による故障の原因となり、圧縮機１を減速、または停止する必要がある。冷房運転の方が、暖房運転よりも圧縮機１の回転数が低いため、制御装置６０は、室外熱交換器の温度が閾値ＴＨ６以下（たとえば、圧縮機１の吸入圧力が大気圧以下に対応する室外熱交換器３の温度）に至った場合は、冷媒回路７０の運転を冷房運転に切替える。

実施の形態８．
図１４は、実施の形態８における冷房運転起動時の動作手順を表すフローチャートである。図１４のフローチャートが、実施の形態１の図６のフローチャートと相違する点はステップＳ８０４である。

ステップＳ８０４において、冷房準備運転の開始からの経過時間が閾値ＴＨ７以上となった場合、処理がステップＳ１０５に進む。冷房準備運転の開始から一定時間経過すると、室外熱交換器３の内部に滞留した過冷却冷媒が十分に加熱されるので、冷房準備運転を続行する必要がなくなるためである。

（変形例）
（１）室内熱交換器と室外熱交換器の個数
上記実施形態では、室内熱交換器と室外熱交換器が１台ずつの接続のシングル型の空気調和機を例に説明したが、必ずしもシングル型である必要はなく、室内熱交換器が複数台、かつ室外熱交換器が複数台接続したマルチ型の空気調和機であってもよい。また冷凍サイクル装置内に、他の締切弁や膨張機構を有していたり、アキュムレーターやレシーバーのような圧力容器を有していたり、各種バイパス配管や内部熱交換器を有していてもよい。

（２）室内送風機
圧縮機１の吐出温度または吐出圧力に制限がある場合等には、冷房準備運転中に室内送風機７を低い回転数で運転させてもよい。または、制御装置６０は、室内送風機７の送風吹出口（フラップ）を閉じてもよい。これによって、空気が吹出さない状態で室内送風機７を運転し、短時間的に室内空気への放熱を回避することもできる。

（３）その他の冷媒加熱手段との併用
冷凍サイクル装置が、室外熱交換器３または室内熱交換器５のデフロストヒータ、圧縮機１の保温のための拘束通電機能またはヒータなどの加熱機能を有する場合、それらを冷房運転起動前の冷媒加熱手段として併用しても良い。但し、エネルギー効率の観点では、外気からの吸熱が可能な暖房運転（ヒートポンプ運転）の方が適している。

（４）冷媒膨張機構
上記の実施形態では、冷媒膨張機構は、電子膨張弁で構成されるものとしたが、これに限定するものはなく、開度を制御しない場合には、冷媒膨張機構は、キャピラリーチューブであってもよい。または開度を制御する場合でも、冷媒膨張機構は、キャピラリーチューブと、キャピラリーチューブと直列に接続された電磁弁（電動締切弁）とによって構成されるものとしてもよい。

（５）２台の空調装置を備えるシステム
低い外気温度での冷房運転を必要とするサーバールームでは、不具合時のバックアップの重要性から別系統の冷媒回路にて２台以上の空調装置が設置され、日毎にローテーション運転を実施する場合が一般的である。そのような場合には、運転中の空調装置Ａから別の空調装置Ｂに切り替えるときに、別の空調装置Ｂの冷房準備運転が終了するまでの間、運転中の空調装置Ａを運転し続けることによって、他の空調装置Ｂの冷房準備運転によって室内の空気が暖めたとしても、運転中の空調装置Ａで室内の空気を冷やすことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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が含まれることが意図される。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 冷媒膨張機構、５ 室内熱交換器、６ 室外送風機、７ 室内送風機、１１ 外気温度センサ、２１ 吸入温度センサ、２２ 吸入圧力センサ、２３ 吐出温度センサ、２４ 吐出圧力センサ、２５ 室外熱交換器用温度センサ、５０ 室外機、５１ 室内機、６０ 制御装置、７０ 冷媒回路、ａ，ｂ，ｃ，ｄ ポート、Ｐ１〜Ｐ６ 冷媒配管。

Claims (16)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器、冷媒膨張機構、および室内熱交換器を含む冷媒回路を備え、
   前記四方弁が第１の状態では、前記室内熱交換器から出力された前記冷媒が前記圧縮機に流入し、前記圧縮機から出力された前記冷媒が前記室外熱交換器に流入し、
   前記四方弁が第２の状態では、前記室外熱交換器から出力された前記冷媒が前記圧縮機に流入し、前記圧縮機から出力された前記冷媒が前記室内熱交換器に流入し、
   前記冷媒回路の冷房運転時には前記圧縮機が動作するとともに、前記四方弁が前記第１の状態となり、かつ前記室外熱交換器から出力された前記冷媒が前記冷媒膨張機構を経て前記室内熱交換器へ流入し、
   外気温度を検出するセンサをさらに備え、
   前記外気温度が閾値以下のときに、前記冷媒回路は、前記冷房運転の前に、冷房準備運転を実行し、前記冷房準備運転時には、前記圧縮機が動作するとともに、前記四方弁が前記第２の状態となる、冷凍サイクル装置。
2. 前記冷房準備運転中に所定の条件が満たされた後、前記冷媒回路は、前記冷房運転を実行する、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒回路の暖房運転時には前記圧縮機が動作するとともに、前記四方弁が前記第２の状態となり、かつ前記室内熱交換器から出力された前記冷媒が前記冷媒膨張機構を経て前記室外熱交換器へ流入する、請求項１または２記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記室外熱交換器に室外空気を送る室外送風機を備え、
   前記冷房準備運転時に、前記室外送風機が動作する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記室内熱交換器に室内空気を送る室内送風機を備え、
   前記冷房準備運転時に、前記室内送風機が停止する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記冷房準備運転時に、前記冷媒膨張機構が開く、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. 前記冷房準備運転転時に、前記冷媒膨張機構が閉じる、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. 前記冷媒膨張機構は、電子膨張弁である、請求項６または７に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記閾値は、０℃である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサを備え、
    前記所定の条件は、前記吐出温度センサによって検出される温度が閾値以上になることである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記圧縮機に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサを備え、
    前記所定の条件は、前記吸入温度センサによって検出される温度が閾値以下になることである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出するための吸入圧力センサを備え、
    前記所定の条件は、前記吸入圧力センサによって検出される圧力が閾値以下となることである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記圧縮機に吐出される冷媒の圧力を検出するための吐出圧力センサを備え、
    前記所定の条件は、前記吐出圧力センサによって検出される圧力が閾値以上となることである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
14. 前記圧縮機から吐出される冷媒の圧力を検出するための吐出圧力センサと、
    前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出するための吸入圧力センサとを備え、
    前記所定の条件は、前記吸入圧力センサによって検出される圧力に対する前記吐出圧力センサによって検出される圧力の比が閾値以下になることである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
15. 前記室外熱交換器の温度を検出する温度センサを備え、
    前記所定の条件は、前記温度センサによって検出される温度が閾値以下となることである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
16. 前記所定の条件は、前記冷房準備運転の開始からの経過時間が閾値に達することである、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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