JPWO2019082372A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

冷凍サイクル装置（２００）は、圧縮機（１）と、第１熱交換器（３）と、第１膨張弁（４１）とを含む室外機（１０１）と、第２膨張弁（４２）と、第２熱交換器（６）とを含む室内機（１０２）と、室外機（１０１）と室内機（１０２）との間に接続される第１配管（１１１）および第２配管（１１２）とを備える。圧縮機（１）から吐出された冷媒は、冷房運転において、第１熱交換器（３）、第１膨張弁（４１）、第１配管（１１１）、第２膨張弁（４２）、第２熱交換器（６）、第２配管（１１２）を順に経て圧縮機（１）に戻り、冷房運転において、第１膨張弁（４１）は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて第１配管（１１１）に送る。

Description

この発明は、冷凍サイクル装置に関し、特に、複数の膨張弁を備えた冷凍サイクル装置に関する。

地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）の低い冷媒を使用しつつ効率低下を抑制し、しかも接続配管の配管径も小さくすることのできる冷凍サイクル装置が提案されている（たとえば、特開２０１３−２０００９０号公報参照）

特開２０１３−２０００９０号公報

特開２０１３−２０００９０号公報に示されるように、配管径を小さくすると容積低減により冷媒量削減、銅使用量低減によるコスト低減が可能である反面、配管径は圧力損失への影響が大きく、冷凍サイクル装置の能力悪化や運転範囲を大幅に限定してしまうといった課題が生じる。また、パッケージエアコンなどすでに機器や配管が設置されている場合に、配管径が同等であるときには既設の配管を再利用可能であるが、配管径を小さくするときには新規で配管を入れ替える必要があるため、逆に作業負荷の分コストが増加するといった課題がある。

また、同等の能力を有する冷凍サイクル装置であっても、室内機と室外機を接続する配管長が長くなる場合には、必要な冷媒量の増加量が大きいといった課題がある。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、配管が長い場合にも必要な冷媒量を削減しつつ、最適な運転を実現可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

本開示に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張弁とを含む室外機と、第２膨張弁と、第２熱交換器とを含む室内機と、室外機と室内機との間に接続される第１配管および第２配管とを備える。圧縮機から吐出された冷媒は、冷房運転において、第１熱交換器、第１膨張弁、第１配管、第２膨張弁、第２熱交換器、第２配管を順に経て圧縮機に戻り、冷房運転において、第１膨張弁は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて第１配管に送る。

本発明によれば、室外機と室内機との間に接続される第１配管の冷媒を液相ではなく二相にするため、配管が長い場合に必要とされる冷媒量を削減することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置２００の構成および冷媒の流れを示す図である。 配管の長さと必要な冷媒量の関係を説明するための図である。 実施の形態１における冷房時および暖房時の各膨張弁の制御について示す図である。 パラメータεの設定値の許容範囲を示した図である。 配管が短尺の場合の冷房運転時のＰ−Ｈ線図である。 配管が長尺の場合の冷房運転時のＰ−Ｈ線図である。 配管が短尺の場合の暖房運転時のＰ−Ｈ線図である。 配管が長尺の場合の暖房運転時のＰ−Ｈ線図である。 運転モードを判別する処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の冷房運転時の処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の暖房運転時の処理を示すフローチャートである。 実施の形態２の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 膨張弁の第１例の特性線図である。 膨張弁の第２例の特性線図である。 実施の形態３の冷凍サイクル装置２００Ｂの回路図である。 実施の形態３の変形例である冷凍サイクル装置２００Ｃの回路図である。 実施の形態４の冷凍サイクル装置２００Ｄの回路図である。 実施の形態４における冷房時および暖房時の各膨張弁の制御について示す図である。 実施の形態４の冷房運転時の処理を示すフローチャートである。 実施の形態４の暖房運転時の処理を示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、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置２００の構成および冷媒の流れを併せて示す図である。図１に示されるように、冷凍サイクル装置２００は、室外機１０１と、室内機１０２とを備える。

室外機１０１は、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、レシーバー５と、膨張弁４１，４３と、温度センサ１０ａ，１０ｂ，１０ｆとを含む。制御装置１００は、配置は特に限定されないが、室外機１０１に配置されても良い。室内機１０２は、室内熱交換器６と、膨張弁４２と、温度センサ１０ｃ，１０ｄ，１０ｅとを含む。

室外機１０１と室内機１０２とは、配管１１１，１１２によって接続されている。特に限定されないが、配管１１２（ガス管）の配管径は、配管１１１（液管）の配管径よりも大きい。

圧縮機１は、低圧のガス冷媒を断熱圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。膨張弁４１〜４３の各々は、液冷媒を減圧して流出させることが可能に構成される。膨張弁４１〜４３としては、たとえばリニア電子膨張弁（ＬＥＶ：Linear Expansion Valve）を用いることができる。

レシーバー５は、冷媒を貯留可能に構成されており、負荷の変動などによる冷媒循環量の変化を吸収する。また、レシーバー５は、冷媒配管長が設置場所によって変化することに備えて、その変化分の冷媒量を予め蓄積するのに用いられる。

制御装置１００は、圧縮機１の駆動周波数を制御して圧縮機１が単位時間あたりに吐出する冷媒量を制御する。制御装置１００は、四方弁２を制御して、冷媒の循環方向を切り替える。制御装置１００は、膨張弁４１〜４３の開度を制御する。制御装置１００は、温度センサ１０ａ〜１０ｅから各部の冷媒温度を取得する。温度センサ１０ａ〜１０ｅは、たとえばサーミスタである。

冷房運転において冷媒は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４３、レシーバー５、膨張弁４１、配管１１１、膨張弁４２、室内熱交換器６、配管１１２、四方弁２、レシーバー５の内部流路を経て圧縮機１に戻るように循環する。

流路切替弁の一例である四方弁２は、冷房運転においては圧縮機１の吐出口と室外熱交換器３とを接続するとともに、配管１１２とレシーバー５の内部流路とを接続する。

圧縮機１より四方弁２を経由して冷媒が室外熱交換器３へと流入する。室外熱交換器３は、冷房運転においては凝縮器として機能する。圧縮機１からのガス冷媒は、室外熱交換器３において凝縮熱を放出して凝縮し、液冷媒となる。

室外熱交換器３にて凝縮された冷媒は、膨張弁４３で減圧される。膨張弁４３で減圧された冷媒は、レシーバー５を経由後、膨張弁４１に至る。膨張弁４１で絞られた冷媒は配管１１１、膨張弁４２を経由して室内熱交換器６に至る。

室内熱交換器６は、冷房運転においては蒸発器として機能する。膨張弁４２からの冷媒は、室内熱交換器６において室内空気から気化熱を吸収して気化する。室内熱交換器６で蒸発した冷媒は四方弁２、レシーバー５を経由し圧縮機１へ戻る。

室外熱交換器３からの冷媒は、膨張弁４３を通過した後、レシーバー５において室内熱交換器６からのガス冷媒と熱交換し、冷却される。

一方、暖房運転において冷媒は、圧縮機１、四方弁２、配管１１２、室内熱交換器６、膨張弁４２、配管１１１、膨張弁４１、レシーバー５、膨張弁４３、室外熱交換器３、四方弁２、レシーバー５の内部流路を経て圧縮機１に戻るように循環する。

暖房運転において室外熱交換器３は蒸発器として機能し、室内熱交換器６は凝縮器として機能する。暖房運転において、冷媒は圧縮機１より四方弁２、配管１１２を経由して室内熱交換器６で凝縮される。室内熱交換器６において凝縮された冷媒は、膨張弁４２で減圧される。膨張弁４２で減圧された冷媒は配管１１１、膨張弁４１、レシーバー５を経由後、膨張弁４３でさらに減圧され室外熱交換器３に至る。そして、室外熱交換器３で蒸発した冷媒は四方弁２、レシーバー５を経由し圧縮機１へ戻る。

本実施の形態では、配管１１１には二相状態の冷媒が流れ、配管１１２にはガス状態の冷媒が流れるように、制御装置１００が膨張弁４１〜４３の開度を制御する。冷暖房のいずれの運転状態においても少なくとも２つ以上の膨張弁の入口状態を液状態にすることで制御を容易にするとともに、運転状態に応じて、各膨張弁の制御方法の切替と制御を行なうことで、運転状態の維持、配管１１１の長短の対応、冷媒量低減を行なうことが可能となる。

図２は、配管の長さと必要な冷媒量の関係を説明するための図である。図２には横軸に配管長が示され、縦軸には必要な冷媒量が示される。室外機のみに膨張弁が１つ設けられている構成（図１の膨張弁４２が無い構成）では、冷房時には配管１１１は膨張弁４１通過後の二相冷媒が流れ、暖房時には膨張弁４１通過前の液相冷媒が流れる。線Ｗ１，Ｗ２に示すように、配管１１１を暖房時に流れる冷媒を液相とすると、配管長がＬ１より短い場合は冷房に必要な冷媒量によって冷媒量が決まるが、配管長がＬ１より長い場合は暖房に必要な冷媒量によって冷媒量が決まる。

本実施の形態では、室外機側に膨張弁４１が配置され、室内機側に膨張弁４２が配置されている。このような構成とすれば、線Ｗ３に示すように、暖房時に配管１１１を流れる冷媒を二相状態に制御することも可能となる。線Ｗ３は、配管長の増加にともなう冷媒の増加量（グラフの傾き）が線Ｗ１の場合よりも減少している。その結果、配管長がＬ１より長い場合にも冷房に必要な冷媒量が支配的となり、図２中の矢印に示す部分だけ冷凍サイクル装置に必要とされる冷媒量を削減することができる。

図３は、実施の形態１における冷房時および暖房時の各膨張弁の制御について示す図である。ここで、配管１１１の冷媒を液相状態に制御する方法（図２のＷ１，Ｗ２に相当）を比較例として示し、本実施の形態で実行される制御方法（図２のＷ１，Ｗ３に相当）を新規制御として示す。なお、比較例の冷凍サイクル装置は、図示しないが、図１に示した構成から膨張弁４２を削除した構成である。

冷房運転では、比較例の冷凍サイクル装置の場合、膨張弁４３は、ＳＣ制御によって制御され、膨張弁４２は、吸入ＳＨ制御によって制御される。

ここで、ＳＣ制御は、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａで検出）と室外熱交換器３の出口温度（温度センサ１０ｂで検出）との温度差ΔＴａｂ（＝Ｔ１０ａ−Ｔ１０ｂ）が予め設定された値となるように膨張弁４３の開度を変更する制御をいう。

また、吸入ＳＨ制御は、室内熱交換器６の中間温度（温度センサ１０ｅで検出）と圧縮機１の吸入温度（温度センサ１０ｆで検出）との温度差ΔＴｅｆ（＝Ｔ１０ｆ−Ｔ１０ｅ）が予め設定された値となるように膨張弁４１の開度を変更する制御をいう。

一方、本実施の形態で実行される新規制御は、冷房運転では、膨張弁４３は、ＳＣ制御（ε）によって制御され、膨張弁４２は、吸入ＳＨ制御によって制御され、膨張弁４２は全開とされる。吸入ＳＨ制御は、上記比較例の吸入ＳＨ制御と同じであるが、ＳＣ制御（ε）は新しく導入したパラメータε（イプシロン）［０≦ε≦１］が予め設定された値の範囲内となるよう膨張弁４３の開度を変更する制御である。

ここで、パラメータεは、ε＝ΔＴａｂ／ΔＴａｏで表される。
温度差ΔＴａｂ（＝Ｔ１０ａ−Ｔ１０ｂ）は、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａで検出）と室外熱交換器３の出口温度（温度センサ１０ｂで検出）との差である。また、温度差ΔＴａｏ（＝Ｔ１０ａ−Ｔ１０ａｏｕｔ）は、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａで検出）と、運転前の温度センサ１０ａの検知温度（外気温Ｔｏｕｔ）との差である。

次に、暖房運転では、比較例の冷凍サイクル装置の場合、膨張弁４３は、吸入ＳＨ制御によって制御され、膨張弁４１は、ＳＣ制御によって制御される。

この場合のＳＣ制御は、室内熱交換器６の中間温度（温度センサ１０ｅで検出）と室内熱交換器６の出口温度（温度センサ１０ｄで検出）との温度差ΔＴｅｄ（＝Ｔ１０ｅ−Ｔ１０ｄ）が予め設定された値となるように膨張弁４１の開度を変更する制御をいう。

また、吸入ＳＨ制御は、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａで検出）と圧縮機１の吸入温度（温度センサ１０ｆで検出）との温度差ΔＴａｆ（＝Ｔ１０ｆ−Ｔ１０ａ）が予め設定された値となるように膨張弁４３の開度を変更する制御をいう。

一方、本実施の形態で実行される新規制御は、暖房運転では、膨張弁４３は吸入ＳＨ制御によって制御され、膨張弁４１は全開とされ、膨張弁４２は中圧制御によって制御される。吸入ＳＨ制御は、上記比較例の吸入ＳＨ制御と同じであるが、中圧制御は新しく導入したパラメータζ（ゼータ）［ζ≧１］が予め設定された値の範囲内となるよう膨張弁４２の開度を変更する制御である。

ここで、パラメータζは、ζ＝ΔＴｄｃ／ΔＴｅｄで表される。
温度差ΔＴｄｃ（＝Ｔ１０ｄ−Ｔ１０ｃ）は、室内熱交換器６の出口温度（温度センサ１０ｄで検出）と膨張弁４２の出口温度（温度センサ１０ｃで検出）との差である。また、温度差ΔＴｅｄ（＝Ｔ１０ｅ−Ｔ１０ｄ）は、室内熱交換器６の中間温度（温度センサ１０ｅで検出）と室内熱交換器６の出口温度（温度センサ１０ｄで検出）との差である。

図４は、パラメータεの設定値の許容範囲を示した図である。パラメータεは、外気温Ｔａｏｕｔが高くなるほど低く設定されるが、温度センサの測定誤差を考慮した設定値の許容範囲が実線の設定値の上下に破線で示される。したがって、パラメータεに対して予め設定された値の範囲は、図４に矢印で示す２本の破線の間の領域とすることができる。

またパラメータζに関しても、同様に温度センサの測定誤差を考慮して予め設定された値の範囲を定めても良い。

図５は、配管が短尺の場合の冷房運転時のＰ−Ｈ線図である。図６は、配管が長尺の場合の冷房運転時のＰ−Ｈ線図である。図５、図６において、点Ｍ１〜Ｍ６は、それぞれ図１の点Ｍ１〜Ｍ６に対応している。点Ｍ１から点Ｍ２では、膨張弁４３によって冷媒が減圧され、点Ｍ２から点Ｍ３では、レシーバー５において冷媒が冷却される。さらに点Ｍ３から点Ｍ４では膨張弁４１によって冷媒が減圧される。

ここで、配管１１１が短尺の場合に比べて長尺の場合は、点Ｍ４〜点Ｍ５の圧力損失が大きくなるので、その分膨張弁４１の開度を大きくし、膨張弁４１における減圧を少なくしている。

図７は、配管が短尺の場合の暖房運転時のＰ−Ｈ線図である。図８は、配管が長尺の場合の暖房運転時のＰ−Ｈ線図である。図７、図８において、点Ｍ１〜Ｍ６は、それぞれ図１の点Ｍ１〜Ｍ６に対応している。また冷媒の循環する向きが逆向きであるので、冷房運転時の図５、図６とは点Ｍ１〜Ｍ６の配置が異なっている。点Ｍ６から点Ｍ５では、膨張弁４２によって冷媒が減圧され、点Ｍ５から点Ｍ４では配管１１１の配管長に応じた圧力損失が生じ、点Ｍ３から点Ｍ２では、レシーバー５において冷媒が冷却される。さらに点Ｍ２から点Ｍ１では膨張弁４３によって冷媒が減圧される。

ここで、配管１１１が短尺の場合に比べて長尺の場合は、点Ｍ４〜点Ｍ５の圧力損失が大きくなるので、その分膨張弁４２の開度を大きくし、膨張弁４２における減圧を少なくしている。

制御装置１００が実行する制御フローについて図９〜図１１を基に説明する。図９は、運転モードを判別する処理を示すフローチャートである。図１０は、実施の形態１の冷房運転時の処理を示すフローチャートである。図１１は、実施の形態１の暖房運転時の処理を示すフローチャートである。

図９では、制御装置１００は、ステップＳ１において運転モードを判定する。判定処理においては、制御装置１００は、ユーザー設定を直接読み込んでも良いし、ユーザーの設定により制御される四方弁の状態に応じて判定してもよいし、温度センサ（例えば温度センサ１０ａ，１０ｅ）の温度検知結果を基に判定しても良い。ステップＳ１において、判定結果が冷房の場合にはステップＳ２へ処理が進められ、暖房の場合ステップＳ３へ処理が進められる。ステップＳ２では冷房制御（図１０）が実行され、ステップＳ３では暖房制御（図１１）が実行される。

図１０の冷房制御では、ステップＳ４において、制御装置１００は、まず、室内の温度と外気温度とを確認する。この確認には、温度センサ１０ａ、１０ｅを使用することができる。確認の際は各機器を一切運転させずに確認してもよいし、例えば室内外のファンを適切な時間運転させてから検知した結果を用いてもよい。併せて、制御装置１００は、四方弁２を冷房モードに切換える（図１において四方弁２の実線で示す流路）。また、膨張弁４１，４３を初期設定開度に変更し、膨張弁４２は固定開度（全開）とする。

以降、冷凍サイクル装置の運転状態に基づいて、ステップＳ５，Ｓ６において膨張弁４１について吸入ＳＨ制御が実行され、ステップＳ７，Ｓ８において膨張弁４３についてＳＣ制御（ε）が実行される。

ステップＳ５では、制御装置１００は、温度センサ１０ｆの検出温度Ｔ１０ｆと、温度センサ１０ｅの検出温度Ｔ１０ｅとの温度差が、過熱度ＳＨの設定範囲内であるかを判定する。温度差が設定範囲内であれば（Ｓ５でＹＥＳ）ステップＳ７に処理が進められ、設定範囲外であれば（Ｓ５でＮＯ）ステップＳ６へ処理が進められる。制御装置１００は、ステップＳ６では、過熱度ＳＨが設定範囲の下限以下である場合、液バック状態の可能性があるため、膨張弁４１を絞り、上限以上である場合、冷媒が乾きすぎており吐出温度が高くなるため、膨張弁４１を開く。

膨張弁４１の開度は徐々に変更する方が冷凍サイクルの状態が安定しやすく好ましい。過熱度ＳＨが設定範囲内に到達する時間をさらに短くするため設定範囲との差の大小により開度変更の程度を調整してもよい。例えば、閾値と過熱度ＳＨの差が大きい状態であれば膨張弁の開度を大きくし、閾値と過熱度ＳＨの差が小さい状態であれば、膨張弁の開度を小さくする等の制御を行なっても良い。

ステップＳ７では、制御装置１００は、パラメータεが設定閾値以内かを判定する。パラメータε［０≦ε≦１］は、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａ）と室外熱交換器３の出口温度（温度センサ１０ｂ）との温度差と、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａ）と、運転前の温度センサ１０ａの検知温度との温度差の比より得られる値である。

εが範囲内であれば（Ｓ７でＹＥＳ）ステップＳ９へ処理が進められ、εが範囲外であれば（Ｓ７でＮＯ）ステップＳ８へ処理が進められる。εが設定範囲の下限以下である場合、凝縮器の凝縮温度と、凝縮器出口から膨張弁４３入口までの温度検知結果から得られる過冷却度ＳＣが設定値まで得られていないため、制御装置１００は膨張弁４３を絞る。逆にεが設定範囲の上限以上である場合、制御装置１００は膨張弁４３の開度を増加させる。膨張弁４３の開度の変更後は、適切な時間開度を維持し、再度ステップＳ５にて判定が実施される。

ステップＳ９では、εが設定範囲の下限値であれば制御は終了し、そうでなければステップＳ１０の処理が実行される。ステップＳ１０では、εが設定範囲の下限値でない場合、下限値とするために（高圧側で差圧がつかないようにするために）膨張弁４３を開き、再度ステップＳ５にて判定を実施する。

上記の冷房運転における制御により過冷却度ＳＣ、過熱度ＳＨを目標範囲内で維持しつつ、必要な過冷却度ＳＣを最低限確保し、かつ配管１１１の長短に係わらず配管１１１の入口の乾き度を最大限大きくすることができる。

図１１の暖房制御では、ステップＳ１０４において、制御装置１００は、暖房制御を行なうにあたり、室内の温度と外気温度とを確認する。この確認には、温度センサ１０ａ、１０ｅを使用することができる。確認の際は各機器を一切運転させずに確認してもよいし、例えば室内外のファンを適切な時間運転させてから検知した結果を用いてもよい。併せて、制御装置１００は、四方弁２を暖房モードに切換える（図１において四方弁２の破線で示す流路）。また、膨張弁４２，４３を初期設定開度に変更し、膨張弁４１は固定開度（全開）とする。

以降、冷凍サイクル装置の運転状態に基づいて、ステップＳ１０５，Ｓ１０６において膨張弁４３について吸入ＳＨ制御が実行され、ステップＳ１０７，Ｓ１０８において膨張弁４２について中圧制御が実行される。

ステップＳ１０５では、制御装置１００は、温度センサ１０ｆの検出温度Ｔ１０ｆと温度センサ１０ａの検出温度Ｔ１０ａとの温度差が、過熱度ＳＨの設定範囲内であるかを判定する。温度差が設定範囲内であれば（Ｓ１０５でＹＥＳ）ステップＳ１０７に処理が進められ、設定範囲外であれば（Ｓ１０５でＮＯ）ステップＳ１０６へ処理が進められる。制御装置１００は、ステップＳ１０６では、過熱度ＳＨが設定範囲の下限以下である場合、液バック状態の可能性があるので膨張弁４３を絞り、過熱度ＳＨが設定範囲の上限以上である場合、吐出温度が高くなり過ぎている可能性あるため膨張弁４３を開く。ステップＳ１０６において膨張弁４３の開度の変更後は、制御装置１００は、適切な時間開度を維持し、再度Ｓ１０５にて判定を実施する。

なお、膨張弁４３の開度変更は徐々に変更する方が、冷凍サイクルの状態が安定しやすく好ましい。過熱度ＳＨが設定範囲内に到達する時間をさらに短くするため設定範囲との差の大小により開度変更を調整してもよい。例えば、閾値と過熱度ＳＨの差が大きい状態であれば膨張弁の開度を大きくし、閾値と過熱度ＳＨの差が小さい状態であれば、膨張弁の開度を小さくする等の制御を行なっても良い。

ステップＳ１０７では、制御装置１００は、パラメータζが１以上であるか否かを判断する。ここで、パラメータζは、ζ＝ΔＴｄｃ／ΔＴｅｄで表される。温度差ΔＴｄｃ（＝Ｔ１０ｄ−Ｔ１０ｃ）は、室内熱交換器６の出口温度（温度センサ１０ｄで検出）と、膨張弁４２の出口温度（温度センサ１０ｃで検出）との差である。また、温度差ΔＴｅｄ（＝Ｔ１０ｅ−Ｔ１０ｄ）は、室内熱交換器６の中間温度（温度センサ１０ｅで検出）と、室内熱交換器６の出口温度（温度センサ１０ｄで検出）との差である。すなわち、ζ＝（Ｔ１０ｄ−Ｔ１０ｃ）／（Ｔ１０ｅ−Ｔ１０ｄ）≧１が成立するか否かがステップＳ１０７において判定される。

なお、ζに関してもε同様に温度センサの測定誤差を考慮した設定閾値の範囲内かで判定してもよい。

ζが設定閾値以上（ζ≧１）であれば（Ｓ１０７でＹＥＳ）、ステップＳ１０９へ処理が進められ、ζが設定閾値より小さければ（ζ＜１）であれば（Ｓ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０８へ処理が進められる。

ステップＳ１０８では膨張弁４２出口側の冷媒が液冷媒であるため、制御装置１００は膨張弁４２を絞る。ステップＳ１０８において膨張弁４２の開度を変更した後は、制御装置１００は、適切な時間開度を維持した後、再度Ｓ１０５にて判定を実施する。

ステップＳ１０９では、膨張弁４３の開度が閾値以上であれば制御を完了し、閾値より小さければＳ１１０へ処理が進められる。ステップＳ１１０では、制御装置１００は、膨張弁４２を絞り、再びＳ１０５にて判定を実施する。

上記制御により過冷却度ＳＣ、過熱度ＳＨを目標範囲内に維持しつつ、配管１１１の長短に係わらず入口の乾き度を最大限高くすることができる。

なお、過冷却度ＳＣがほとんど付加されておらず、温度センサ１０ｄと、１０ｃとの検出温度に差がある場合、ζが異常に高くなり、かつ温度センサ１０ｆと、１０ａとの検出温度の差が異常値を示すようになる（吸入ＳＨが大となる）。その場合、封入冷媒量がそもそも少ないかまたは、冷媒が漏洩している可能性がある。例えばζが設定値異常［ex.ζ＞３０］かつ、吸入ＳＨが設定値以上［ex.吸入ＳＨ＞２０］となった場合、リモコンや表示機器等で冷媒量が不足していることをユーザーに示してもよい。

以上説明した実施の形態１に係る冷凍サイクル装置によれば、以下の効果が得られる。
従来、冷暖房を切替可能な機種において膨張弁の設置個所が室内の場合には、冷房時に室外機にて凝縮された高圧液冷媒は配管１１１内を液状態で流れ、室内の膨張弁にて低圧二相冷媒となるが、本実施の形態で示した構成とすることによって、配管１１１内を冷暖房のいずれにおいても二相化することができる。

配管１１１内の冷媒を二相化することによって、配管内の冷媒密度を低減でき封入冷媒量を低減できる。封入冷媒量を低減することによって、ＧＷＰ総量値（冷媒のＧＷＰ×冷媒量）を低減できる。

また、冷媒が膨張弁に二相状態で流入すると単位時間当たりの冷媒の密度変動により膨張弁の制御が困難になったり、能力（暖房能力または冷房能力）が安定しなったりするが、本実施の形態で示した構成とすることによって、制御する膨張弁の入り口側の冷媒状態を液相状態にできる。制御する膨張弁の入り口側の冷媒状態を液状態にすることで運転状態が安定しやすく冷凍サイクル装置の制御を容易にすることができる。

また、運転前の温度検知結果と運転状態から得られる比εと、設定吸入ＳＨとに応じて各膨張弁を制御することによって、冷凍サイクル装置の運転状態を最適な状態で維持することができる。

また、運転状態、温度センサの検知結果および低圧側膨張弁の開度状態に応じて高圧側膨張弁の開度を制御することで、配管１１１の長短に係わらず、配管１１１の入口を最適な湿り状態にすることができる。

なお、外気温度は運転前の温度センサ１０ａの検出温度から推定しても良いが、別途外気温度センサを設けてもよい。

また、凝縮温度と膨張弁入口温度との温度差と、膨張弁入出口の温度差から得られる比ζと、設定吸入ＳＨとに応じて各膨張弁を制御することによって、冷凍サイクル装置の運転状態を最適な状態で維持することができる。

実施の形態２．
図１２は、実施の形態２の冷凍サイクル装置の構成を示す図である。実施の形態２では図１の構成に対して２つの逆止弁を追加している。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００Ａは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４３と、膨張弁４１と、膨張弁４２と、レシーバー５と、室内熱交換器６と、逆止弁７１と、逆止弁７２と、温度センサ１０ａ〜１０ｆと、制御装置１００Ａとを備える。

この冷凍サイクル装置２００Ａでも、冷暖房のいずれの運転状態においても少なくとも２つ以上の膨張弁の入口状態を液状態にすることで、膨張弁の制御を容易にする。また、運転状態に応じて、各膨張弁の制御方法の切替えを行なうことで、運転状態の維持、配管１１１の長短の対応、冷媒量の低減を行なうことが可能である。

図１２に示した逆止弁７１，７２の流量係数は、それぞれ膨張弁４１，４２の開度が全開の場合の流量係数以上であることが好ましい。また、逆止弁７の個数は取付け部の膨張弁の個数以上であることが好ましい。

なお、図１２には、膨張弁と逆止弁とを組み合わせて配置する例を示したが、膨張弁自体の流量係数が特殊な特性を示すように膨張弁を構成しても良い。

図１３は、膨張弁の第１例の特性線図である。図１４は、膨張弁の第２例の特性線図である。

図１３に示す膨張弁では、冷媒の流れ方向によって流量係数の特性が変わっている。すなわち、冷媒の流れ方向ＡとＢとでＢ＞Ａとなる特性を有する。図３において、「全開」と記載された制御を行なう場合にＢ側の特性となるように流路における膨張弁の向きを決定することが好ましい。

また、図１４に記載のように冷媒の流れ方向と関係なくある開度以上の時に流量特性全開に向けて大きく変化する特性を有してもよい。図３において、「全開」と記載された制御を行なう場合に、膨張弁の開度を流量特性が変化する領域の開度とすることが好ましい。

図１２では、膨張弁と逆止弁との組み合わせによって、図１３または図１４の特性を実現している。なお、本発明の実施の形態では逆止弁を追加することによって図１３または図１４の特性を実現したが、逆止弁に代えて開閉弁等で構成してもよい。

実施の形態２の冷凍サイクル装置の基本的動作は実施の形態１と同様である。冷房時には、膨張弁４１にて膨張された二相冷媒は、膨張弁４２と、逆止弁７２に別れて各弁を通過後再度合流して室内熱交換器６へ流入する。

また、暖房時には、膨張弁４２にて膨張された二相冷媒は、膨張弁４１と、逆止弁７１に分かれて各弁を通過後再度合流してレシーバー５へ流入する。

以上説明した実施の形態２に係る冷凍サイクル装置によれば、以下の効果が得られる。
各運転条件において開度が設定されている膨張弁を通過する冷媒の循環流量を逆止弁７１，７２にも流入させることで、膨張弁を流れる冷媒の循環流量を低減することができる。冷媒循環流量を低減することで同等流量係数であっても膨張弁通過時に発生する圧力損失を低減することができる。膨張弁の圧力損失を低減することで、図５等のＰ−Ｈ線図に記載のＭ５〜Ｍ６において発生する圧力損失が小さくなり、同等な低圧を実現する際に膨張弁４１をさらに絞ることができる。

膨張弁４１を絞ることによって、配管１１１の入口の乾き度を大きくすることができる。また、配管１１１の入口乾き度を大きくすることで、配管１１１内の平均冷媒密度を小さくすることができる。また、配管１１１内の平均冷媒密度が小さくなることで、同等運転状態を実現する際に必要となる封入冷媒量をさらに低減することができる。封入冷媒量を低減することで、ＧＷＰ総量値（冷媒のＧＷＰ×冷媒量）を低減できる。

上記の効果に加えて、図１３または図１４に記載の特性を有する膨張弁とすることで要素数を増やすことなく同様の効果を得ることができる。要素数を増やす必要がないため、製造コストを増加させずに冷媒量低減効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、１台の室外機に室内機を複数接続する例を紹介する。この場合、各室内機の負荷は同条件とする。図１５は、実施の形態３の冷凍サイクル装置２００Ｂの回路図である。図１５を参照して、冷凍サイクル装置２００Ｂは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４３と、膨張弁４１と、膨張弁４２−１，４２−２と、レシーバー５と、室内熱交換器６−１，６−２と、温度センサ１０ａ〜１０ｆと、制御装置１００Ｂとを備える。

制御装置１００Ｂは、冷暖房のいずれの運転状態においても少なくとも２つ以上の膨張弁の入口状態を液状態に制御することで冷凍サイクル装置２００Ｂの制御を容易にするとともに、運転状態に応じて、各膨張弁の制御方法の切替えと制御を行なう。これによって、運転状態の維持、配管１１１の長短の対応、冷媒量低減を行なうことが可能となる。

冷凍サイクル装置２００Ｂの基本的構成は、実施の形態１と同様であるが、室外機１台に対し、室内機が２台以上接続されている点が異なる。なお、実施の形態２同様に逆止弁等を設けた構成としてもよい。

図１６は、実施の形態３の変形例である冷凍サイクル装置２００Ｃの回路図である。図１５の冷凍サイクル装置２００Ｂは、室外機１０１Ｂと室内機１０２Ｂとの間は、実施の形態１と同様に配管１１１，１１２の２本で接続されていた。これに対し冷凍サイクル装置２００Ｃは、室外機１０１Ｂと室内機１０２Ｂとの間が２本ずつ計４本の配管１１１−１，１１１−２，１１２−１，１１２−２によって接続されている。

なお、冷凍サイクル装置２００Ｂ，２００Ｃとも、基本的動作は実施の形態１と同様である。

実施の形態３に係る冷凍サイクル装置では、室外機１台に対し、複数台の室内機を接続した場合であっても液管内を二相化できるため、封入冷媒量を低減することができる。

また、室内熱交換器６−１，６−２にそれぞれ対応する膨張弁４２−１，４２−２を設けているため、室外機と室内機を接続する配管の接続本数が１対であっても２対であっても液管内を二相化することができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、室外機１台に複数の室内熱交換器を設けた場合において、複数の室内熱交換器において、室内負荷条件が異なる場合に対応可能な冷凍サイクル装置を説明する。

図１７は、実施の形態４の冷凍サイクル装置２００Ｄの回路図である。図１７に示す冷凍サイクル装置２００Ｄは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４３と、膨張弁４１と、膨張弁４２と、膨張弁４２−１，４２−２と、レシーバー５と、室内熱交換器６−１，６−２と、温度センサ１０ａ〜１０ｊと、制御装置１００Ｄとを備える。

制御装置１００Ｄは、冷暖房のいずれの運転状態においても少なくとも２つ以上の膨張弁の入口状態を液状態にすることで冷凍サイクル装置２００Ｄの制御を容易にするとともに、運転状態に応じて、各膨張弁の制御方法の切替えと制御を行なう。これによって、運転状態の維持、配管１１１の長短の対応、冷媒量低減を行なうことが可能となる。

また、複数台の室内熱交換器を接続する場合、室内側の負荷条件や室内温度状態等が各室内熱交換器で異なる場合が発生する。その場合、実施の形態３では、冷房時に個別の室内熱交換器の出口側の状態が判断できないといった課題や、暖房時に中圧制御を行なう際、制御目標となる膨張弁４２−１，４２−２の出口側は合流しており状態は１つであるのに対し、制御対象となる膨張弁は２つとなり、制御が困難になるといった課題がある。

実施の形態４は、上記課題に対応した形態としている。実施の形態４の冷凍サイクル装置２０２Ｄの基本的構成は、実施の形態３と同様であるが、各室内機の膨張弁４２−１，４２−２に加え、配管１１１近傍に膨張弁４２が追加されている点と、各室内熱交換器出入口に温度センサ１０ｇ１，１０ｇ２が追加されている点が異なる。

図１８は、実施の形態４における冷房時および暖房時の各膨張弁の制御について示す図である。次に、図１７、図１８を参照して、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置２００Ｄの基本動作について説明する。

まず冷房運転では、圧縮機１より四方弁２を経由して室外熱交換器３へと冷媒が流入し冷媒が凝縮する。室外熱交換器３にて凝縮された冷媒は、膨張弁４３で減圧される。制御装置１００Ｄは、膨張弁４３に対してＳＣ制御（ε）を実行する。膨張弁４３で減圧された冷媒は、レシーバー５を経由後、膨張弁４１へ送られる。制御装置１００Ｄは、膨張弁４１に対して吸入ＳＨ制御を実行する。膨張弁４１で減圧された冷媒は配管１１１、膨張弁４２、膨張弁４２−１，４２−２を経由して室内熱交換器６−１と、室内熱交換器６−２へ送られる。制御装置１００Ｄは、膨張弁４２−１，４２−２に対して蒸発ＳＨ制御を実行する。なお、制御装置１００Ｄは、膨張弁４２に対しては開度を全開に固定する。室内熱交換器６−１及び６−２で蒸発した冷媒は四方弁２、レシーバー５を経由し圧縮機１へ戻る。

一方、暖房運転では、圧縮機１より四方弁２、配管１１２（ガス管）を経由して冷媒が室内熱交換器６−１および６−２に至り、凝縮される。室内熱交換器６−１および６−２にて凝縮された冷媒は、膨張弁４２−１，４２−２に送られる。制御装置１００Ｄは、膨張弁４２−１，４２−２に対してＳＣ制御（ε）を実行する。膨張弁４２−１，４２−２で減圧された冷媒は、合流後さらに膨張弁４２にて減圧される。制御装置１００Ｄは、膨張弁４２に対して中圧制御を実行する。膨張弁４２で減圧された冷媒は、配管１１１（液管）、膨張弁４１、レシーバー５を経由後、膨張弁４３で絞られ室外熱交換器３へ送られる。制御装置１００Ｄは、膨張弁４３に対して吸入ＳＨ制御を実行する。なお、制御装置１００Ｄは、膨張弁４１に対しては開度を全開に固定する。室外熱交換器３で蒸発した冷媒は四方弁２、レシーバー５を経由し圧縮機１へ戻る。

制御装置１００Ｄが実行する制御フローについて図９、図１９〜図２０を用いて説明する。なお、図９に示した運転モードを判別する処理は、同様に実施の形態４でも実行される。

図９のステップＳ１にて運転モードが判定される。判定処理においては、制御装置１００Ｄは、ユーザー設定を直接読み込んでも良いし、ユーザーの設定により制御される四方弁の状態に応じて判定してもよいし、温度センサ（例えば温度センサ１０ａ，１０ｅ１（または１０ｅ２））の温度検知結果を基に判定しても良い。

以下動作モードが冷房運転時、暖房運転時の処理について順に説明する。
図１９は、実施の形態４の冷房運転時の処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２０４において、判定結果により冷房制御を行なうにあたり、室内と室外の外気温度Ｔ１０ａ、Ｔ１０ｅを確認する。この確認には、温度センサ１０ａ、１０ｅ１（または１０ｅ２）を使用することができる。確認の際は各機器を一切運転させずに確認してもよいし、例えば室内外のファンを適切な時間運転させてから検知した結果を用いてもよい。併せて、制御装置１００Ｄは、四方弁２を冷房モードに切り替える（図１７において四方弁２の実線で示す流路）。また、膨張弁４１，４２−１，４２−２，４３は初期設定開度に変更し、膨張弁４２を固定開度（全開）とする。

以降、冷凍サイクル装置２００Ｄの運転状態に基づいて、ステップＳ２０５，Ｓ２０６において膨張弁４１について吸入ＳＨ制御が実行され、ステップＳ２０７〜Ｓ２１０において膨張弁４３についてＳＣ制御（ε）が実行され、ステップＳ２１１，Ｓ２１２において膨張弁４２−１，４２−２について蒸発ＳＨ制御が実行される。

ステップＳ２０５では、制御装置１００Ｄは、温度センサ１０ｆの検出温度Ｔ１０ｆと、温度センサ１０ｅ１，１０ｅ２の検出温度Ｔ１０ｅ１，Ｔ１０ｅ２との温度差が、過熱度ＳＨの設定範囲内であるかを判定する。温度差が設定範囲内であれば（Ｓ２０５でＹＥＳ）ステップＳ２０７に処理が進められ、設定範囲外であれば（Ｓ２０５でＮＯ）ステップＳ２０６へ処理が進められる。制御装置１００Ｄは、ステップＳ２０６では、過熱度ＳＨが設定範囲の下限以下である場合、膨張弁４１を絞り、上限以上である場合、膨張弁４１を開く。そして、制御装置１００Ｄは、膨張弁４１の開度の変更後は適切な時間膨張弁４１の開度を維持し、再度ステップＳ２０５にて判定を実施する。

なお、膨張弁４１の開度は徐々に変更する方が冷凍サイクルの状態が安定しやすく好ましい。過熱度ＳＨが設定範囲内に到達する時間をさらに短くするため設定範囲との差の大小により開度変更の程度を調整してもよい。例えば、閾値と過熱度ＳＨの差が大きい状態であれば膨張弁の開度を大きくし、閾値と過熱度ＳＨの差が小さい状態であれば、膨張弁の開度を小さくする等の制御を行なっても良い。

ステップＳ２０７では、制御装置１００Ｄは、パラメータεが設定閾値以内かを判定する。パラメータε［０≦ε≦１］は、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａ）と室外熱交換器３の出口温度（温度センサ１０ｂ）との温度差と、室外熱交換器３の中間温度（温度センサ１０ａ）と、運転前の温度センサ１０ａの検知温度との温度差の比より得られる値である。

パラメータεが範囲内（Ｓ２０７でＹＥＳ）であればステップＳ２０９へ、範囲外（Ｓ２０７でＮＯ）であればステップＳ２０８へ処理が進められる。ステップＳ２０８では、εが設定範囲の下限以下である場合、凝縮器の凝縮温度（温度センサ１０ａ）と、凝縮器出口から膨張弁４３入口までの温度検知結果（温度センサ１０ｂ）から得られる過冷却度ＳＣが設定値まで得られていないため、膨張弁４３を絞り、上限以上である場合、膨張弁４３を開く。膨張弁４３の開度の変更後は、制御装置１００Ｄは適切な時間膨張弁４３の開度を維持し、再度ステップＳ２０５にて判定を実施する。

ステップＳ２０９では、εが設定範囲の下限値であればステップＳ２１１へ、そうでなければステップＳ２１０の処理が実行される。ステップＳ２１０では、εが設定範囲の下限値でない場合、下限値とするために膨張弁４３を開き、再度ステップＳ２０５にて判定を実施する。

上記制御により過冷却度ＳＣ、過熱度ＳＨを目標範囲内に維持しつつ、必要な過冷却度ＳＣを確保し、かつ配管１１１の長短に係わらず配管１１１の入口の乾き度を最大限大きくすることができる。

ステップＳ２１１では、温度センサ１０ｇ１と温度センサ１０ｅ１の温度差、温度センサ１０ｇ２と温度センサ１０ｅ２の温度差がともに閾値以下であれば制御を終了し、そうでなければ室内機に個別に設けている膨張弁４２−１、および膨張弁４２−２の開度を調整する。

図２０は、実施の形態４の暖房運転時の処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０４において、制御装置１００Ｄは、暖房制御を行なうにあたり、室内の温度と外気温度とを確認する。この確認には、温度センサ１０ａ、１０ｅを使用することができる。確認の際は各機器を一切運転させずに確認してもよいし、例えば室内外のファンを適切な時間運転させてから検知した結果を用いてもよい。併せて、制御装置１００Ｄは、四方弁２を暖房モードに切換える（図１７において四方弁２の破線で示す流路）。また、膨張弁４２，４２−１，４２−２，４３を初期設定開度に変更し、膨張弁４１は固定開度（全開）とする。

以降、冷凍サイクル装置の運転状態に基づいて、ステップＳ３０５，Ｓ３０６において膨張弁４３について吸入ＳＨ制御が実行され、ステップＳ３０７，Ｓ３０８において膨張弁４２について中圧制御が実行される。また、ステップＳ３０９，Ｓ３１０において、膨張弁４２−１，４２−２についてＳＣ制御（ε）が実行される。

ステップＳ３０５では、制御装置１００Ｄは、温度センサ１０ｆの検出温度Ｔ１０ｆと温度センサ１０ａの検出温度Ｔ１０ａとの温度差が、過熱度ＳＨの設定範囲内であるかを判定する。温度差が設定範囲内であれば（Ｓ３０５でＹＥＳ）ステップＳ３０７に処理が進められ、設定範囲外であれば（Ｓ３０５でＮＯ）ステップＳ３０６へ処理が進められる。制御装置１００Ｄは、ステップＳ３０６では、過熱度ＳＨが設定範囲の下限以下である場合、膨張弁４３を絞り、過熱度ＳＨが設定範囲の上限以上である場合、膨張弁４３を開く。ステップＳ３０６において膨張弁４３の開度の変更後は、制御装置１００Ｄは、適切な時間開度を維持し、再度ステップＳ３０５にて判定を実施する。

なお、膨張弁４３の開度変更は徐々に変更する方が、冷凍サイクルの状態が安定しやすく好ましい。過熱度ＳＨが設定範囲内に到達する時間をさらに短くするため設定範囲との差の大小により開度変更を調整してもよい。例えば、閾値と過熱度ＳＨの差が大きい状態であれば膨張弁の開度を大きくし、閾値と過熱度ＳＨの差が小さい状態であれば、膨張弁の開度を小さくする等の制御を行なっても良い。

ステップＳ３０７では、制御装置１００Ｄは、パラメータζ１、ζ２が１以上であるか否かを判断する。パラメータζ１は、室内熱交換器６−１の中間温度（温度センサ１０ｅ１）と、室内熱交換器６−１の出口温度（温度センサ１０ｄ１）との温度差と、室内熱交換器６−１の出口温度（温度センサ１０ｄ１）と、膨張弁４２の出口温度（温度センサ１０ｃ）との温度差との比より得られる値である。パラメータζ２は、室内熱交換器６−２の中間温度（温度センサ１０ｅ２）と、室内熱交換器６−２の出口温度（温度センサ１０ｄ２）との温度差と、室内熱交換器６−２の出口温度（温度センサ１０ｄ２）と、膨張弁４２の出口温度（温度センサ１０ｃ）との温度差との比より得られる値である。

すなわち、ζ１＝（Ｔ１０ｄ１−Ｔ１０ｃ）／（Ｔ１０ｅ１−Ｔ１０ｄ１）≧１、またはζ２＝（Ｔ１０ｄ２−Ｔ１０ｃ）／（Ｔ１０ｅ２−Ｔ１０ｄ２）≧１が成立するか否かがステップＳ３０７において判定される。

なお、ζ１，ζ２に関してもε同様に温度センサの測定誤差を考慮した設定範囲内か否かで判定してもよい。

ζ１またはζ２が設定閾値以上であれば（Ｓ３０７でＹＥＳ）、ステップＳ３０９へ処理が進められ、いずれも設定閾値より小（ζ１＜１かつζ２＜１）であれば（Ｓ３０７でＮＯ）、ステップＳ３０８へ処理が進められる。

配管１１１は、２台の室内熱交換器で共用されているので、どちらか１台の室内熱交換器で判定を行なえばよく、ζ１，ζ２の一方のみについて判定を行なっても良い。

少なくともζ１またはζ２のいずれかが設定閾値以下であればＳ３０９へ、設定閾値外（ζ＜１）であればＳ３０８へ処理が進められる。

ステップＳ３０８では膨張弁４２出口側の冷媒が液冷媒であるため、制御装置１００Ｄは膨張弁４２を絞る。ステップＳ３０８において膨張弁４２の開度を変更した後は、制御装置１００Ｄは、適切な時間開度を維持した後、再度Ｓ３０５にて判定を実施する。

ステップＳ３０９では、制御装置１００Ｄは、各室内熱交換器６−１及び６−２の過冷却度（｜Ｔ１０ｅ１−Ｔ１０ｄ１｜及び｜Ｔ１０ｅ２−Ｔ１０ｄ２｜）、またはεがそれぞれ設定された閾値の範囲内かを判定する。ここで各室内熱交換器の過冷却度またはεの設定値は、室内温度と設定温度との温度差から算出される各室内熱交換器に必要な能力を出力し、各室内熱交換器入出口温度及び凝縮温度より得られるエンタルピー差から冷媒循環流量比を算出し設定される。

ステップＳ３０９において、過冷却度またはεが設定閾値の範囲内であればＳ３１１へ処理が進められ、設定閾値範囲外であればＳ３１０へ処理が進められる。ステップＳ３１０においては、下限値以下の場合、膨張弁４２−１または膨張弁４２−２を絞り、上限値以上の場合、膨張弁４２−１または膨張弁４２−２を開く。制御装置１００Ｄは、膨張弁４２−１または膨張弁４２−２を変更した場合、適切な時間変更後の開度を維持した後、再度Ｓ３０５にて判定を実施する。

ステップＳ３１１では、制御装置１００Ｄは、膨張弁４３の開度が閾値以上であれば、制御を完了し、閾値よりも小さければステップＳ３１２の処理を実行する。ステップＳ３１２では、膨張弁４２を絞りステップＳ３０５にて再び判定を実施する。

上記制御により各熱交換器において、過冷却度ＳＣ、過熱度ＳＨを目標範囲内に維持しつつ、配管１１１の長短に係わらず配管１１１の入口の乾き度を最大限高くすることができる。

実施の形態４の冷凍サイクル装置は、実施の形態１〜３の冷凍サイクル装置が奏する効果に加え、以下の効果を奏する。

複数台接続の場合、室内側の負荷条件や室内温度状態等が異なる場合が発生するが、冷房時に室内熱交換器６−１，６−２の出口側に温度センサ１０ｇ１，１０ｇ２を設けたことで、個別の熱交出口側の状態を判断でき、複数台の室内熱交換器の冷媒循環量比を調整することができる。

また、暖房時には、各膨張弁で制御対象と制御目標が１：１となり制御が容易にできる。また、個別の室内機で発生する負荷に対応することができる。さらに、室外機１台に対し、室内機複数台を設置するためコストを低減することができる。また、室外側の設置スペースを低減することができる。

最後に、実施の形態１〜４に係る冷凍サイクル装置を図面を参照しつつ総括する。
図１、図１２、図１５〜図１６に示す冷凍サイクル装置２００，２００Ａ〜２００Ｃは、圧縮機１と、第１熱交換器（室外熱交換器３）と、第１膨張弁４１とを含む室外機１０１と、第２膨張弁４２と、第２熱交換器（室内熱交換器６）とを含む室内機１０２と、室外機１０１と室内機１０２との間に接続される第１配管１１１および第２配管１１２とを備える。圧縮機１から吐出された冷媒は、冷房運転において、第１熱交換器（室外熱交換器３）、第１膨張弁４１、第１配管１１１、第２膨張弁４２、第２熱交換器（室内熱交換器６）、第２配管１１２を順に経て圧縮機１に戻り、冷房運転において、第１膨張弁４１は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて第１配管１１１に送る。

本構成とすることで、第１配管１１１内を冷房時において二相化することができる。二相化することで配管内の密度を低減でき製品出荷時の室外機への封入冷媒量を低減できる。また、封入冷媒量を低減することで、ＧＷＰ総量値（冷媒のＧＷＰ×総冷媒量）を低減できる。

好ましくは、室外機１０１は、冷媒回路において第１熱交換器（室外熱交換器３）と第１膨張弁４１との間に配置される第３膨張弁４３と、冷媒回路において、第１膨張弁４１と第３膨張弁４３との間に配置され、第１膨張弁４１と第３膨張弁４３とを結ぶ流路を流れる冷媒を冷却する冷却部とをさらに含む。冷却部は、たとえばレシーバー５である。

冷媒が膨張弁に二相状態で流入すると単位時間あたりの密度変動により膨張弁の制御が困難になったり、能力（冷房能力）が安定しなかったりするが、上記の構成とすることで、制御する第１膨張弁４１の入口側の冷媒状態を液状態にできる。制御する第１膨張弁４１の入口側の冷媒状態を液状態にすることで運転状態が安定しやすくなり、冷凍サイクル装置全体の制御を容易にすることができる。

より好ましくは、冷凍サイクル装置は、第１熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第１温度センサ１０ａと、第１熱交換器と第３膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第２温度センサ１０ｂと、圧縮機の吸入冷媒温度を検知する第３温度センサ１０ｆと、第２熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第４温度センサ１０ｅと、第１〜第３膨張弁の開度を制御する制御装置１００とをさらに備える。

制御装置は、冷房運転において、第４温度センサ１０ｅの検出温度と第３温度センサ１０ｆの検出温度との差が予め定められた値となるように、第１膨張弁４１の開度を制御し、制御装置は、冷房運転において、第１温度センサ１０ａの検出温度と第２温度センサ１０ｂの検出温度との差と、外気温度と第１温度センサ１０ａの検出温度との差の比より得られる値（ε）が予め定められた設定範囲内になるように、第３膨張弁４３の開度を制御する。

このように、運転前の温度検知結果と運転状態から得られる比εと、設定された吸入ＳＨに応じて各膨張弁を制御することで運転状態を最適な状態で維持することができる。

また、運転状態、温度センサの検知結果および低圧側膨張弁の開度状態に応じて高圧側膨張弁の開度を制御することで、配管１１１の長短に係わらず、配管１１１の入口を最適な湿り状態にすることができる。

なお、外気温度は運転前の温度センサから推定してもよく、あるいは別途排気温度センサを設けてもよい。

より好ましくは、圧縮機１から吐出された冷媒は、暖房運転において、第２配管１１２、第２熱交換器（室内熱交換器６）、第２膨張弁４２、第１配管１１１、第１膨張弁４１、第１熱交換器（室外熱交換器３）を順に経て圧縮機１に戻る。暖房運転において、第２膨張弁４２は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて第１配管１１１に送る。

さらに好ましくは、冷凍サイクル装置２００は、冷房運転と暖房運転とを切替える四方弁２をさらに備える。

膨張弁が１つの冷暖房切替機種において膨張弁を室内機側に設置すると、暖房時には配管１１１を二相状態にすることは可能だが、冷房時には室外機にて凝縮された高圧液冷媒は配管１１１内を液状態で流れ膨張弁にて低圧二相状態となる。一方、膨張弁を室外機側に設置すると、冷房時には配管１１１を二相状態にすることは可能だが、暖房時、室外機にて凝縮された高圧液冷媒は配管１１１内を液状態で流れ膨張弁にて低圧二相冷媒となる。これに対し、冷暖房切替機種において、室外機に膨張弁４１を設け、室内機に膨張弁４２を設けることによって、配管１１１内を冷暖房のいずれにおいても二相化することができる。

第１配管１１１内を二相化することで配管内の密度を低減でき製品出荷時の室外機への封入冷媒量を低減できる。また、封入冷媒量を低減することで、ＧＷＰ総量値（冷媒のＧＷＰ×総冷媒量）を低減できる。

さらに好ましくは、冷凍サイクル装置２００は、第１熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第１温度センサ１０ａと、第１熱交換器と第３膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第２温度センサ１０ｂと、圧縮機の吸入冷媒温度を検知する第３温度センサ１０ｆと、第２熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第４温度センサ１０ｅと、第２熱交換器と第２膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第５温度センサ１０ｄと、第２膨張弁４２の第１配管１１１に接続される側の冷媒温度を検知する第６温度センサ１０ｃと、第１〜第３膨張弁の開度を制御する制御装置１００とをさらに備える。制御装置は、暖房運転において、第１温度センサ１０ａの検出温度と第３温度センサ１０ｆの検出温度との差が予め定められた値となるように、第３膨張弁４３の開度を制御する。制御装置は、暖房運転において、第４温度センサ１０ｅの検出温度と第５温度センサ１０ｄの検出温度との差と、第４温度センサ１０ｅの検出温度と第５温度センサ１０ｃの検出温度との差の比より得られる値が予め定められた値になるように、第２膨張弁４２の開度を制御する。

上記のように、凝縮温度と膨張弁入口温度との温度差と、膨張弁入出口の温度差から得られる比ζと、設定吸入ＳＨ、に応じて各膨張弁の制御をすることで運転状態を最適な状態で維持することができる。

また、運転状態、温度センサの検知結果及び低圧側膨張弁の開度状態に応じて高圧側膨張弁の開度を制御することで、配管１１１の長短に係わらず、配管１１１の入口を最適な湿り状態にすることができる。

さらに好ましくは、第３膨張弁４３は、液相冷媒を二相冷媒に変化させる。
さらに好ましくは、冷却部は、圧縮機１が吸入する冷媒と第１膨張弁４１と第３膨張弁４３とを結ぶ流路を流れる冷媒とを熱交換させるように構成されたレシーバー５を備える。

図１７に示すように、冷凍サイクル装置２００Ｄは、圧縮機１と、第１熱交換器（室外熱交換器３）と、第１膨張弁４１とを含む室外機１０１と、第２膨張弁４２と、第２熱交換器（室内熱交換器６−１）とを含む室内機１０２と、室外機１０１と室内機１０２との間に接続される第１配管１１１および第２配管１１２とを備える。圧縮機１から吐出された冷媒は、冷房運転において、第１熱交換器（室外熱交換器３）、第１膨張弁４１、第１配管１１１、第２膨張弁４２、第２熱交換器（室内熱交換器６−１）、第２配管１１２を順に経て圧縮機１に戻り、冷房運転において、第１膨張弁４１は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて第１配管１１１に送る。好ましくは、室内機１０２Ｄは、第３熱交換器（室内熱交換器６−２）と、第４膨張弁４２−１と、第５膨張弁４２−２とをさらに含む。第２熱交換器（室内熱交換器６−１）と第４膨張弁４２−１とは直列に接続されて第１流路を構成し、第３熱交換器（室内熱交換器６−２）と第５膨張弁４２−２とは直列に接続されて第２流路を構成する。第１流路および第２流路は、第２膨張弁４２と第２配管１１２との間に並列接続される。

上記の構成とすることによって、室内側に複数の熱交換器がありこれらの負荷が異なる場合でも、第１配管１１１の冷媒を二相状態としつつ、室内熱交換器の能力を負荷に合わせることができる。

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、上記した実施の形態の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、５ レシーバー、６ 室内熱交換器、７，７１，７２ 逆止弁、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｄ１，１０ｄ２，１０ｅ，１０ｅ１，１０ｅ２，１０ｆ，１０ｇ１，１０ｇ２，１０ｊ 温度センサ、４１，４２，４３ 膨張弁、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｄ 制御装置、１０１，１０１Ａ〜１０１Ｃ 室外機、１０２，１０２Ａ〜１０２Ｄ 室内機、２００，２００Ａ〜２００Ｄ 冷凍サイクル装置、１１１，１１２ 配管。

冷房運転では、比較例の冷凍サイクル装置の場合、膨張弁４３は、ＳＣ制御によって制御され、膨張弁４１は、吸入ＳＨ制御によって制御される。

一方、本実施の形態で実行される新規制御は、冷房運転では、膨張弁４３は、ＳＣ制御（ε）によって制御され、膨張弁４１は、吸入ＳＨ制御によって制御され、膨張弁４２は全開とされる。吸入ＳＨ制御は、上記比較例の吸入ＳＨ制御と同じであるが、ＳＣ制御（ε）は新しく導入したパラメータε（イプシロン）［０≦ε≦１］が予め設定された値の範囲内となるよう膨張弁４３の開度を変更する制御である。

なお、過冷却度ＳＣがほとんど付加されておらず、温度センサ１０ｄと、１０ｃとの検出温度に差がある場合、ζが異常に高くなり、かつ温度センサ１０ｆと、１０ａとの検出温度の差が異常値を示すようになる（吸入ＳＨが大となる）。その場合、封入冷媒量がそもそも少ないかまたは、冷媒が漏洩している可能性がある。例えばζが設定値以上［ex.ζ＞３０］かつ、吸入ＳＨが設定値以上［ex.吸入ＳＨ＞２０］となった場合、リモコンや表示機器等で冷媒量が不足していることをユーザーに示してもよい。

また、冷媒が膨張弁に二相状態で流入すると単位時間当たりの冷媒の密度変動により膨張弁の制御が困難になったり、能力（暖房能力または冷房能力）が安定しなくなったりするが、本実施の形態で示した構成とすることによって、制御する膨張弁の入り口側の冷媒状態を液相状態にできる。制御する膨張弁の入り口側の冷媒状態を液状態にすることで運転状態が安定しやすく冷凍サイクル装置の制御を容易にすることができる。

図１６は、実施の形態３の変形例である冷凍サイクル装置２００Ｃの回路図である。図１５の冷凍サイクル装置２００Ｂは、室外機１０１Ｂと室内機１０２Ｂとの間は、実施の形態１と同様に配管１１１，１１２の２本で接続されていた。これに対し冷凍サイクル装置２００Ｃは、室外機１０１Ｃと室内機１０２Ｃとの間が２本ずつ計４本の配管１１１−１，１１１−２，１１２−１，１１２−２によって接続されている。

図１７は、実施の形態４の冷凍サイクル装置２００Ｄの回路図である。図１７に示す冷凍サイクル装置２００Ｄは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４３と、膨張弁４１と、膨張弁４２と、膨張弁４２−１，４２−２と、レシーバー５と、室内熱交換器６−１，６−２と、温度センサ１０ａ〜１０ｃ，１０ｄ１，１０ｄ２，１０ｅ１，１０ｅ２，１０ｇ１，１０ｇ２，１０ｆと、制御装置１００Ｄとを備える。

実施の形態４は、上記課題に対応した形態としている。実施の形態４の冷凍サイクル装置２００Ｄの基本的構成は、実施の形態３と同様であるが、各室内機の膨張弁４２−１，４２−２に加え、配管１１１近傍に膨張弁４２が追加されている点と、各室内熱交換器出入口に温度センサ１０ｇ１，１０ｇ２が追加されている点が異なる。

少なくともζ１またはζ２のいずれかが設定閾値以上であればＳ３０９へ、設定閾値外（ζ＜１）であればＳ３０８へ処理が進められる。

制御装置は、冷房運転において、第４温度センサ１０ｅの検出温度と第３温度センサ１０ｆの検出温度との差が予め定められた値となるように、第１膨張弁４１の開度を制御し、制御装置は、冷房運転において、第１温度センサ１０ａの検出温度と第２温度センサ１０ｂの検出温度との差の、第１温度センサ１０ａの検出温度と外気温度との差に対する比の値（ε）が予め定められた設定範囲内になるように、第３膨張弁４３の開度を制御する。

さらに好ましくは、冷凍サイクル装置２００は、第１熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第１温度センサ１０ａと、第１熱交換器と第３膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第２温度センサ１０ｂと、圧縮機の吸入冷媒温度を検知する第３温度センサ１０ｆと、第２熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第４温度センサ１０ｅと、第２熱交換器と第２膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第５温度センサ１０ｄと、第２膨張弁４２の第１配管１１１に接続される側の冷媒温度を検知する第６温度センサ１０ｃと、第１〜第３膨張弁の開度を制御する制御装置１００とをさらに備える。制御装置は、暖房運転において、第１温度センサ１０ａの検出温度と第３温度センサ１０ｆの検出温度との差が予め定められた値となるように、第３膨張弁４３の開度を制御する。制御装置は、暖房運転において、第５温度センサ１０ｄの検出温度と第６温度センサ１０ｃの検出温度との差の、第４温度センサ１０ｅの検出温度と第５温度センサ１０ｄの検出温度との差に対する比の値が予め定められた値になるように、第２膨張弁４２の開度を制御する。

１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、５ レシーバー、６ 室内熱交換器、７，７１，７２ 逆止弁、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｄ１，１０ｄ２，１０ｅ，１０ｅ１，１０ｅ２，１０ｆ，１０ｇ１，１０ｇ２ 温度センサ、４１，４２，４３ 膨張弁、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｄ 制御装置、１０１，１０１Ａ〜１０１Ｃ 室外機、１０２，１０２Ａ〜１０２Ｄ 室内機、２００，２００Ａ〜２００Ｄ 冷凍サイクル装置、１１１，１１２ 配管。

Claims (8)

1. 圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張弁とを含む室外機と、
   第２膨張弁と、第２熱交換器とを含む室内機と、
   前記室外機と前記室内機との間に接続される第１配管および第２配管とを備え、
   前記圧縮機から吐出された冷媒は、冷房運転において、前記第１熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１配管、前記第２膨張弁、前記第２熱交換器、前記第２配管を順に経て前記圧縮機に戻り、
   前記冷房運転において、前記第１膨張弁は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて前記第１配管に送る、冷凍サイクル装置。
2. 前記室外機は、
   冷媒回路において前記第１熱交換器と前記第１膨張弁との間に配置される第３膨張弁と、
   前記冷媒回路において、前記第１膨張弁と前記第３膨張弁との間に配置され、前記第１膨張弁と前記第３膨張弁とを結ぶ流路を流れる冷媒を冷却する冷却部とをさらに含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記第１熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第１温度センサと、
   前記第１熱交換器と前記第３膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第２温度センサと、
   前記圧縮機の吸入冷媒温度を検知する第３温度センサと、
   前記第２熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第４温度センサと、
   前記第１〜第３膨張弁の開度を制御する制御装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記冷房運転において、前記第４温度センサの検出温度と前記第３温度センサの検出温度との差が予め定められた値となるように、前記第１膨張弁の開度を制御し、
   前記制御装置は、前記冷房運転において、前記第１温度センサの検出温度と前記第２温度センサの検出温度との差と、外気温度と前記第１温度センサの検出温度との差の比より得られる値が予め定められた設定範囲内になるように、前記第３膨張弁の開度を制御する、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記圧縮機から吐出された冷媒は、暖房運転において、前記第２配管、前記第２熱交換器、前記第２膨張弁、前記第１配管、前記第１膨張弁、前記第１熱交換器を順に経て前記圧縮機に戻り、
   前記暖房運転において、前記第２膨張弁は、液相冷媒を二相冷媒に変化させて前記第１配管に送る、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記冷房運転と前記暖房運転とを切替える四方弁をさらに備える、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第１熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第１温度センサと、
   前記第１熱交換器と前記第３膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第２温度センサと、
   前記圧縮機の吸入冷媒温度を検知する第３温度センサと、
   前記第２熱交換器中を流れる冷媒温度を検知する第４温度センサと、
   前記第２熱交換器と前記第２膨張弁との間の流路の冷媒温度を検知する第５温度センサと、
   前記第２膨張弁の前記第１配管に接続される側の冷媒温度を検知する第６温度センサと、
   前記第１〜第３膨張弁の開度を制御する制御装置とをさらに備え、
   前記制御装置は、前記暖房運転において、前記第１温度センサの検出温度と前記第３温度センサの検出温度との差が予め定められた値となるように、前記第３膨張弁の開度を制御し、
   前記制御装置は、前記暖房運転において、前記第４温度センサの検出温度と前記第５温度センサの検出温度との差と、前記第４温度センサの検出温度と前記第５温度センサの検出温度との差の比より得られる値が予め定められた値になるように、前記第２膨張弁の開度を制御する、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記冷却部は、前記圧縮機が吸入する冷媒と前記第１膨張弁と前記第３膨張弁とを結ぶ流路を流れる冷媒とを熱交換させるように構成される、請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記室内機は、
   第３熱交換器と、第４膨張弁と、第５膨張弁とをさらに含み、
   前記第２熱交換器と前記第４膨張弁とは直列に接続されて第１流路を構成し、
   前記第３熱交換器と前記第５膨張弁とは直列に接続されて第２流路を構成し、
   前記第１流路および前記第２流路は、前記第２膨張弁と前記第２配管との間に並列接続される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

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