WO2012032699A1

WO2012032699A1 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2012032699A1
Application number: PCT/JP2011/003578
Authority: WO
Inventors: 藥丸　雄一; 岡市　敦雄
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2012-03-15
Also published as: CN102523753A; JPWO2012032699A1; US20120167604A1

Abstract

　本発明の冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１、凝縮器（１０２または１０６）、第１の絞り装置（１０３または１０５）、気液分離器１０４、第２の絞り装置（１０５または１０３）、および蒸発器（１０６または１０２）を含む冷媒回路１６０と、気液分離器１０４で分離された気相冷媒を圧縮機１０１に圧縮過程の途中で供給するインジェクション路１７０と、冷媒回路１６０における第１の絞り装置よりも下流側であって第２の絞り装置の上流側またはインジェクション路１７０内に存する冷媒の温度または圧力を検出する検出手段１３０と、起動運転、デフロスト運転または停止運転の際、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧よりも低い所定圧力を超えたことを検出手段１３０によって検知したときに、第１の絞り装置の開度を小さくする制御装置１０８とを備える。

Description

冷凍サイクル装置

　本発明は、圧縮機に圧縮過程の途中で冷媒をインジェクションする冷凍サイクル装置に関する。

　従来から、圧縮機に圧縮過程の途中で冷媒をインジェクションする冷凍サイクル装置が知られている。このような冷凍サイクル装置によれば、加熱能力を向上させることができる。

　例えば特許文献１には、図２２に示すような冷凍サイクル装置８５０が開示されている。この冷凍サイクル装置８５０では、気液分離器８５５で分離された気相冷媒が、インジェクション路８５９を介して圧縮機８５１のインジェクション用シリンダ８５１ａにインジェクションされる。また、インジェクション路８５９には、インジェクション絞り装置８６０が設けられている。そして、インジェクション路８５９を通じたインジェクションが行われると、凝縮器８５２での加熱能力が向上する。

　また、特許文献２には、図２３に示すような特許文献１の冷凍サイクル装置８５０と類似の冷凍サイクル装置９００が開示されている。冷凍サイクル装置９００では、冷媒として二酸化炭素が使用されており、圧縮機９０１にインジェクションするためのインジェクション路９０２には絞り装置が設けられていない。

特開昭６１－１９７９６０号公報特開平１１－１７３６８７号公報

　ところで、気液分離器では気相冷媒と液相冷媒とが完全に分離されることが理想であるが、起動運転時のような過渡期には、気液分離器で気相冷媒と液相冷媒とが完全に分離されず、気相冷媒中に液相冷媒が混入することがある。このような現象は、気液分離器内の圧力が飽和蒸気圧に近いほど顕著に発生する。このため、圧縮機には、インジェクション路を通じて、気相冷媒と共に液相冷媒がインジェクションされるおそれがある。このような圧縮機への液相冷媒のインジェクションが過剰に発生すると、圧縮機での液圧縮が問題となる。

　そこで、起動運転時には、特許文献１に開示されているようにインジェクション路８５９に設けられた絞り装置８６０を閉じることも考えられるが、このようにすると、起動運転時に、インジェクションによる加熱能力の向上という効果が得られない。

　なお、上記のような気相冷媒中に液相冷媒が混入するという現象は、デフロスト運転および停止運転でも同様に発生する。

　特許文献２の冷凍サイクル装置９００では、冷媒として高圧側で超臨界状態となる二酸化炭素が用いられているため、上記のような現象は問題となり難い。すなわち、特許文献２には、インジェクション路を通じて圧縮機に液相冷媒がインジェクションされることを防止しようという技術思想は開示も示唆もされていない。

　本発明は、このような事情に鑑み、高圧側で超臨界状態にならない冷媒を用いる場合であっても、インジェクション路を遮断することなく液圧縮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する。

　上記課題を解決するために、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１の絞り装置、前記第１の絞り装置で膨張した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器、前記気液分離器で分離された液相冷媒を膨張させる第２の絞り装置、および前記第２の絞り装置で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を含む冷媒回路であって、前記圧縮機による圧縮後に超臨界状態とならない冷媒を循環させる冷媒回路と、前記気液分離器で分離された気相冷媒を前記圧縮機に圧縮過程の途中で供給するインジェクション路と、前記冷媒回路における前記第１の絞り装置よりも下流側であって前記第２の絞り装置の上流側または前記インジェクション路内に存する冷媒の温度または圧力を検出する検出手段と、起動運転、デフロスト運転または停止運転の際、前記気液分離器に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧よりも低い所定圧力を超えたことを前記検出手段によって検知したときに、前記第１の絞り装置の開度を小さくする制御装置と、を備える、冷凍サイクル装置、を提供する。

　本発明の冷凍サイクル装置によれば、第１の絞り装置の開度を調整して、気液分離器に流入する冷媒の圧力を飽和蒸気圧よりも低い所定圧力以下にすることにより、圧縮機にインジェクションされる液相冷媒の量を、液圧縮が問題とならない程度にまで抑制できる。これにより、インジェクション路を遮断しなくても、起動運転、デフロスト運転、または停止運転の際に、液圧縮を抑制できる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図本発明の実施の形態１における冷凍サイクルのモリエル線図本発明の実施の形態１における制御方法を示すフローチャート本発明の実施の形態１における制御の効果を説明するためのモリエル線図気液分離器に流入する冷媒の圧力と圧縮機にインジェクションされる気相冷媒の流量との関係を説明するためのグラフ本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の構成図本発明の実施の形態２における制御方法を示すフローチャート本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成図本発明の実施の形態３における制御方法を示すフローチャート本発明の別の実施の形態における制御方法を示すフローチャート本発明の別の実施の形態における制御方法を示すフローチャート第１通常運転を説明するための冷凍サイクル装置の構成図第１通常運転における冷凍サイクルのモリエル線図第１通常運転における制御方法を示すフローチャート第１通常運転における制御の効果を説明するためのモリエル線図第２通常運転を説明するための冷凍サイクル装置の構成図第２通常運転における制御方法を示すフローチャート第３通常運転を説明するための冷凍サイクル装置の構成図第３通常運転における制御方法を示すフローチャート第４通常運転を説明するための冷凍サイクル装置の構成図第４通常運転における制御方法を示すフローチャート従来の冷凍サイクル装置の構成図従来の冷凍サイクル装置の構成図

　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
　本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成について、図１を用いて説明する。本実施の形態では、空調装置として構成された冷凍サイクル装置１００を説明するが、本発明の冷凍サイクル装置は、給湯装置などにも適用可能である。図１は、起動運転の際の液圧縮を抑制するための構成である。図１に示すように、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１６０と、インジェクション路１７０とを備える。

　冷媒回路１６０は、冷媒を循環させるための回路である。冷媒回路１６０は、圧縮機１０１、室内熱交換器１０２、室内側絞り装置１０３、気液分離器１０４、室外側絞り装置１０５、室外熱交換器１０６、および四方弁１２０（請求の範囲中の切替装置に相当）を含む。四方弁１２０は、暖房運転と冷房運転とを切り替えるためのものである。四方弁１２０の第１ポートは、配管によって圧縮機１０１の吐出ポートと接続されており、四方弁１２０の第４ポートは、配管によって圧縮機１０１の吸入ポートと接続されている。四方弁１２０の第２ポートは、配管によって、室内熱交換器１０２、室内側絞り装置１０３、気液分離器１０４、室外側絞り装置１０５、および室外熱交換器１０６を介して第３ポートと接続されている。

　インジェクション路１７０は、気液分離器１０４で分離された気相冷媒を圧縮機１０１に圧縮過程の途中で供給するための通路である。インジェクション路１７０には、インジェクション路１７０を流れる冷媒の温度を検出する温度センサ１３０（請求の範囲中の検出手段に相当）が設けられている。

　本実施の形態では、冷媒として、圧縮機１０１による圧縮後に超臨界状態とならない冷媒が用いられている。このような冷媒としては、例えばフロン系の冷媒が挙げられる。

　さらに、冷凍サイクル装置１００は、制御装置１０８を備える。制御装置１０８は、主に圧縮機１０１の回転数、室内側絞り装置１０３の開度および室外側絞り装置１０５の開度、ならびに四方弁１２０を制御する。本実施の形態では、制御装置１０８が、温度センサ１３０の検出値に基づいて室内側絞り装置１０３の開度および室外側絞り装置１０５の開度を制御することを特徴とする。詳細な制御については後述する。

　次に、冷媒回路１６０における冷媒の流れについて説明する。暖房運転時は、四方弁１２０が図１に示す実線で示す向きに冷媒が流れる状態に切り替えられ、冷房運転時は、四方弁が図１に示す破線で示す向きに冷媒が流れる状態に切り替えられる。

　暖房運転時は、圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、室内熱交換器１０２において凝縮する。室内熱交換器１０２で凝縮した冷媒は、室内側絞り装置１０３において膨張する。室内側絞り装置１０３で膨張した冷媒は、気液分離器１０４において気相冷媒と液相冷媒とに分離される。気液分離器１０４で分離された液相冷媒は、室外側絞り装置１０５において膨張する。室外側絞り装置１０５で膨張した冷媒は、室外熱交換器１０６において蒸発する。室外熱交換器１０６において蒸発した冷媒は、圧縮機１０１に吸入される。この場合は、室内熱交換器１０２は凝縮器として、室外熱交換器１０６は蒸発器として作用する。

　冷房運転時は、圧縮機１０１、室外熱交換器１０６、室外側絞り装置１０５、気液分離器１０４、室内側絞り装置１０３、室内熱交換器１０２の順に冷媒が循環する。この場合は、室内熱交換器１０２は蒸発器として、室外熱交換器１０６は凝縮器として作用する。

　次に、冷媒回路１６０およびインジェクション路１７０を流れる冷媒の状態について、図２のモリエル線図を用いて説明する。以下では、暖房運転時の室内熱交換器１０２または冷房運転時の室外熱交換器１０６を凝縮器、冷房運転時の室内熱交換器１０２または暖房運転時の室外熱交換器１０６を蒸発器として説明する。また、暖房運転時の室内側絞り装置１０３または冷房運転時の室外側絞り装置１０５を（すなわち、気液分離器１０４の上流側の絞り装置を）第１の絞り装置、冷房運転時の室内側絞り装置１０３または暖房運転時の室外側絞り装置１０５を（すなわち、気液分離器１０４の下流側の絞り装置を）第２の絞り装置として説明する。この点は、後述の実施の形態２，３および他の実施の形態でも同様である。

　圧縮機１０１に吸入される低圧冷媒（状態Ａ）は、圧縮されて中間圧（状態Ｂ）となり、インジェクション路１７０から供給される冷媒と合流して（状態Ｃ）、その後さらに圧縮されて、高温高圧となる（状態Ｄ）。圧縮機１０１から吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器に流入し、ここで冷却されて凝縮する（状態Ｅ）。凝縮器を流出した高圧冷媒は、第１の絞り装置によって膨張して中間圧（状態Ｆ）となる。この冷媒は、気液分離器１０４において気相冷媒を主成分とする冷媒（状態Ｉ）と液相冷媒（状態Ｇ）とに分離される。気相冷媒を主成分とする冷媒は、インジェクション路１７０に流入する。液相冷媒は、第２の絞り装置に流入する。第２の絞り装置に流入した液相冷媒は、さらに膨張して低圧冷媒となる（状態Ｈ）。その後、低圧冷媒は蒸発器において蒸発してガス状になった後に（状態Ａ）、四方弁１２０を通過し、再度圧縮機１０１に吸入される。また、気液分離器１０４において分離した気相冷媒を主成分とする冷媒は、インジェクション路１７０を通過して、圧縮機１０１に圧縮過程の途中で吸入される。

　なお、気液分離器１０４において分離されてインジェクション路１７０に流入する冷媒は、理想的には液相成分を含まない（すなわち、図２の状態Ｊとなる）が、気相成分と液相成分とを完全には分離できないこともある。すなわち、図２において、状態Ｉが飽和蒸気線よりも左側に移動することがある。本実施の形態のような起動運転の際には、この問題は顕著に現れる。

　気液分離器１０４での気相冷媒への液相冷媒の混入は、図２の状態Ｆに示される気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧に近いほど顕著に発生する。そこで、気液分離器１０４において分離される気相冷媒を主成分とする冷媒中の液相成分の量を抑制するためには、図２の状態Ｆにおける圧力を飽和蒸気圧（図２の線分ＥＦと飽和液線との交点の圧力）よりも低い所定圧力（例えば、１．２５ＭＰａ（冷媒がＲ４１０Ａのとき））以下に保つことが有効である。このようにすれば、インジェクション路１７０を流れる冷媒（状態Ｉ）の気相成分が増え、液相成分が減る（図２で状態Ｉが右に移動する）。これにより、圧縮機１０１における液圧縮が抑制される。

　本実施の形態では、制御装置１０８は、起動運転の際、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が所定圧力を超えたことを温度センサ１３０によって検知したときに、第１の絞り装置の開度を小さくするとともに第２の絞り装置の開度を大きくする。以下、図３のフローチャートを用いて具体的に説明する。なお、本制御は、圧縮機１０１の出力が一定に保たれながら行われてもよく、圧縮機１０１の出力が変更されながら行われてもよい。また、他の機器の制御と並行して制御が行われてもよい。

　制御装置１０８は、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を所定の開度に設定した後に、運転を開始して起動運転を行う。

　まず、制御装置１０８は、運転開始から経過した時間Ｔと閾値Ｔ１（例えば５分）との大小関係を判定する（ステップＳ２０１）。Ｔ＞Ｔ１の関係が成立すれば（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、ステップＳ２０２に進んで起動運転を終了する。Ｔ＞Ｔ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２０１でＮＯ）、ステップＳ２１１に進んで起動運転を継続する。なお、運転開始から経過した時間Ｔは、制御装置１０８に付属のタイマー１０９によって測定可能である。

　ステップＳ２０２では、移行運転を行い、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を通常運転に適した開度にして、その後ステップＳ２０３に移り通常運転を行う。

　ステップＳ２１１では、温度センサ１３０により、インジェクション路１７０を流れる冷媒の温度Ｔｉを検出する。

　次に、制御装置１０８は、温度Ｔｉと予め定められた閾値Ｔｉ１（例えば１０℃）との大小関係を判定する（ステップＳ２１２）。本実施の形態では、Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立すれば、制御装置１０８は、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧よりも低い所定圧力を超えたと判定する。そして、Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立すれば（ステップＳ２１２でＹＥＳ）、第１の絞り装置の開度をΔＡ１小さくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ２大きくして（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０１に戻る。Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２１２でＮＯ）、ステップＳ２０１に戻る。すなわち、制御装置１０８は、起動運転の間Ｔｉをモニタリングし、ＴｉがＴｉ１よりも大きければＴｉがＴｉ１以下になるまで、第１の絞り装置の開度を徐々に小さくするとともに第２の絞り装置の開度を徐々に大きくする。

　図３のフローチャートに基づく制御によれば、インジェクション路１７０の冷媒の温度に基づいて、第１の絞り装置の開度を小さくするとともに第２の絞り装置の開度を大きくすることができる。これにより、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力を下げることができる。

　図３のフローチャートに基づく制御の効果について、図４のモリエル線図を用いて説明する。起動運転において本制御を行う前は、冷凍サイクル装置１００における冷媒の状態は、図４のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ａの順に変化する。他方、図３のフローチャートに基づく制御後は、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が下がる。すなわち、冷凍サイクル装置１００における冷媒の状態は、Ａ，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，Ｅ，Ｆ’，Ｇ’，Ｈ’，Ａの順に変化する。

　図４に示すように、上記の制御を行った後の気液分離器１０４に流入する冷媒の状態（状態Ｆ’）は、上記の制御を行う前の状態（状態Ｆ）と比べると、圧力が低い。図５に示すように、本実施の形態で想定される状況下では、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が低下すると、圧縮機１０１にインジェクションされる気相冷媒の流量が増加する（動作点が図５の点Ｘから点Ｙに移動する）。すなわち、状態Ｆ’の冷媒が有する液相成分は、状態Ｆの冷媒が有する液相成分よりも少ない。起動運転時のような過渡期には、気液分離器１０４で気相冷媒と液相冷媒とが完全に分離されず、気相冷媒中に液相冷媒が混入しやすくなる現象が発生するが、気液分離器１０４に流入する液相冷媒が少なくなれば、この現象は軽減される。そこで、本実施の形態では、Ｔｉ１に基づいてインジェクションされる冷媒中の液相成分の量を許容可能な程度に抑えるようにしている。これにより、液圧縮は抑制される。

　なお、本実施の形態では、インジェクション路１７０の冷媒の温度Ｔｉに基づいて制御を行っているが、他の値に基づいて制御することもできる。例えば、冷媒回路１６０における第１の絞り装置と気液分離器１０４の間もしくは気液分離器１０４と第２の絞り装置の間または気液分離器１０４内の冷媒の温度に基づいて、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を制御してもよい。

　また、温度センサの代わりに圧力センサを用いて、インジェクション路１７０内または冷媒回路１６０における第１の絞り装置よりも下流側であって第２の絞り装置の上流側に存する冷媒の圧力を検出して、この値に基づいて第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を制御することもできる。

　なお、本実施の形態では、第１の絞り装置の開度と第２の絞り装置の開度の両方を制御している。これにより、冷凍サイクルの高圧側の圧力と低圧側の圧力との間の圧力差の変動を抑制することができる。また、第１の絞り装置の開度と第２の絞り装置の開度の両方を制御すると、蒸発器を経由して圧縮機１０１に流入する冷媒の乾き度を適した値に調整することもできる。このようにすれば、冷凍サイクル装置１００の加熱能力を改善させることができる。ただし、制御装置１０８は、第２の絞り装置の開度を一定にしておいて、第１の絞り装置の開度のみを徐々に小さくしてもよい。このようにしても、液圧縮を抑制することができる。

　また、四方弁（切替装置）１２０を省略してもよい。これにより、構成が簡易となり、メンテナンスの観点およびコストの観点から有利な構成を得ることができる。また、四方弁１２０を省略して、給湯装置などを構成する冷凍サイクル装置のように冷媒の流れ方向を一定とする場合には、第２の絞り装置を固定絞りとしてもよい。これにより、構成がさらに簡易となる。

　また、本実施の形態では、インジェクション路１７０にインジェクション絞り装置が設けられていない。これにより、コストの観点から有利な構成を得ている。ただし、（緊急時などのために）インジェクション絞り装置が設けられている場合であっても、インジェクション絞り装置を開いたままで、上述した制御を行ってもよい。

（実施の形態２）
　図６に本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置２００を示す。本実施の形態の冷凍サイクル装置２００は、暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器１０２内を流れる冷媒の温度を測定可能な温度センサ１３１（請求の範囲中の凝縮器温度センサに相当）が設けられている点で、実施の形態１の冷凍サイクル装置１００とは異なる。上記以外には異なる点はなく、本実施の形態の冷凍サイクル装置２００の動作は、下記で説明する制御を除いて実施の形態１の冷凍サイクル装置１００の動作と同じである。なお、図６に示す冷凍サイクル装置２００では、暖房運転時に室内側絞り装置１０３および室外側絞り装置１０５を下記のように制御しているが、冷凍サイクル装置の冷房運転時に本実施の形態と同様の制御を実施するためには、温度センサ１３１を室外熱交換器１０６に設け、室内側絞り装置１０３の役割と室外側絞り装置１０５の役割を逆転させればよい。

　本実施の形態では、制御装置１０８が、起動運転を終了させるか否かを、凝縮器内を流れる冷媒の温度Ｔｃの時間変化率ΔＴｃに基づいて判定する。

　制御装置１０８が行う室内側絞り装置１０３（第１の絞り装置）および室外側絞り装置１０５（第２の絞り装置）の開度の制御について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　図７に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートのステップＳ２０１を、ステップＳ４０１～ステップＳ４０３に置き換えたものである。

　まず、ステップＳ４０１で、温度センサ１３１によって、凝縮器内を流れる冷媒の温度Ｔｃを検出してステップＳ４０２に進む。なお、Ｔｃはその都度制御装置１０８に格納される。

　ステップＳ４０２では、検出した温度Ｔｃ、制御装置１０８に格納されている１タイムステップ前に検出した温度Ｔｃ’、およびタイムステップΔｔから凝縮器内を流れる冷媒の温度の時間変化率ΔＴｃを算出する。

　ステップＳ４０３では、算出した温度の時間変化率ΔＴｃと閾値ΔＴｃ１との大小関係を判定する。ΔＴｃ＜ΔＴｃ１の関係が成立すれば（ステップＳ４０３でＹＥＳ）、ステップＳ２０２に進む。ΔＴｃ＜ΔＴｃ１の関係が成立しなければ（ステップＳ４０３でＮＯ）、ステップＳ２１１に進む。

　図７のフローチャートに基づく制御によれば、移行運転に進むタイミング（すなわち起動運転を終了するタイミング）を、凝縮器を流れる冷媒の状態に基づいて決定できる。これにより、実施の形態１の制御に比べると、より適切なタイミングで移行運転に進むことができる。

（実施の形態３）
　図８に本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置３００を示す。本実施の形態の冷凍サイクル装置３００は、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器１０６内を流れる冷媒の温度を測定可能な温度センサ１３３（請求の範囲中の蒸発器温度センサに相当）が設けられている点で、実施の形態１の冷凍サイクル装置１００とは異なる。上記以外には異なる点はなく、本実施の形態の冷凍サイクル装置３００の動作は、下記の制御を除いて実施の形態１の冷凍サイクル装置１００の動作と同じである。なお、図８に示す冷凍サイクル装置３００では、暖房運転時に室内側絞り装置１０３および室外側絞り装置１０５を下記のように制御しているが、冷凍サイクル装置の冷房運転時に本実施の形態と同様の制御を実施するためには、温度センサ１３３を室内熱交換器１０２に設け、室内側絞り装置１０３の役割と室外側絞り装置１０５の役割を逆転させればよい。

　本実施の形態では、制御装置１０８が、起動運転を終了させるか否かを、蒸発器内を流れる冷媒の温度Ｔｅの時間変化率ΔＴｅに基づいて判定する。

　制御装置１０８が行う室内側絞り装置１０３（第１の絞り装置）の開度および室外側絞り装置１０５（第２の絞り装置）の開度の制御について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　図９に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートのステップＳ２０１を、ステップＳ５０１～ステップＳ５０３に置き換えたものである。

　まず、ステップＳ５０１で、温度センサ１３３によって、蒸発器内を流れる冷媒の温度Ｔｅを検出してステップＳ５０２に進む。なお、Ｔｅはその都度制御装置１０８に格納される。

　ステップＳ５０２では、検出した温度Ｔｅ、制御装置１０８に格納されている１タイムステップ前に検出した温度Ｔｅ’、およびタイムステップΔｔから凝縮器内を流れる冷媒の温度の時間変化率ΔＴｅを算出する。

　ステップＳ５０３では、算出した温度の時間変化率ΔＴｅと閾値ΔＴｅ１との大小関係を判定する。ΔＴｅ＜ΔＴｅ１の関係が成立すれば（ステップＳ５０３でＹＥＳ）、ステップＳ２０２に進む。ΔＴｅ＜ΔＴｅ１の関係が成立しなければ（ステップＳ５０３でＮＯ）、ステップＳ２１１に進む。

　図９のフローチャートに基づく制御によれば、移行運転に進むタイミング（すなわち起動運転を終了するタイミング）を、蒸発器を流れる冷媒の状態に基づいて決定できる。これにより、実施の形態１の制御に比べると、より適切なタイミングで移行運転に進むことができる。

（他の実施の形態）
　上記の実施の形態で説明した制御は、起動運転の際の液圧縮を防ぐためのものであるが、他の運転の際の液圧縮を防ぐためにも応用することができる。

　例えば、デフロスト運転の際には、圧縮機１０１に液相冷媒がインジェクションされやすくなる。また、停止運転の際にも、圧縮機１０１の吸入温度が低下し、冷媒の液相成分が増え、液圧縮が発生しやすくなる。これらの運転の際にも、図１の冷凍サイクル装置１００と同様の構成で液圧縮を抑制できる。

　デフロスト運転の際に液圧縮を防ぐためのフローチャートを図１０に示す。

　制御装置１０８は、例えば、室外熱交換器１０６の温度が所定の温度（例えば－５℃）以下になったときにデフロスト運転を開始する。

　まず、ステップＳ６０１で、デフロスト運転開始から経過した時間Ｔと閾値Ｔ２（例えば１０分）との大小関係を判定する。Ｔ＞Ｔ２の関係が成立すれば（ステップＳ６０１でＹＥＳ）、ステップＳ６０２に進んでデフロスト運転を終了する。Ｔ＞Ｔ２の関係が成立しなければ（ステップＳ６０１でＮＯ）、ステップＳ６１１に進んでデフロスト運転を継続する。なお、運転開始から経過した時間Ｔは、制御装置１０８に付属のタイマー１０９によって測定可能である。

　ステップＳ６０２では、移行運転を行い、その後ステップＳ６０３に移り通常運転を行う。

　ステップＳ６１１では、温度センサ１３０により、インジェクション路１７０の冷媒の温度Ｔｉを検出する。

　次に、温度Ｔｉと予め定められた閾値Ｔｉ１との大小関係を判定する（ステップＳ６１２）。Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立すれば（ステップＳ６１２でＹＥＳ）、第１の絞り装置の開度をΔＡ１小さくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ２大きくして（ステップＳ６１３）、ステップＳ６０１に戻る。Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立しなければ（ステップＳ６１２でＮＯ）、ステップＳ６０１に戻る。

　図１０のフローチャートに基づく制御によれば、インジェクション路１７０の冷媒の温度に基づいて、第１の絞り装置の開度を小さくするとともに第２の絞り装置の開度を大きくすることができる。これにより、デフロスト運転の際に、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力を下げることができる。すなわち、インジェクション路１７０を通過する冷媒の液相成分を減少させることができるため、液圧縮を抑制することができる。

　なお、図１０のフローチャートでは、デフロスト運転開始から所定の時間Ｔ２の経過後に、デフロスト運転を終了させるように制御しているが、例えば、室外熱交換器１０６の温度がある温度を超えたときにデフロスト運転を終了してもよい。

　次に、停止運転の際に液圧縮を防ぐためのフローチャートを図１１に示す。

　まず、ステップＳ７０１で、停止運転開始から経過した時間Ｔと閾値Ｔ３（例えば３分）との大小関係を判定する。Ｔ＞Ｔ３の関係が成立すれば（ステップＳ７０１でＹＥＳ）、ステップＳ７０２に進み、運転を停止する。Ｔ＞Ｔ３の関係が成立しなければ（ステップＳ７０１でＮＯ）、ステップＳ７１１に進み停止運転を継続する。なお、運転開始から経過した時間Ｔは、制御装置１０８に付属のタイマー１０９によって測定可能である。

　ステップＳ７１１では、温度センサ１３０により、インジェクション路１７０の冷媒の温度Ｔｉを検出する。

　次に、温度Ｔｉと予め定められた閾値Ｔｉ１との大小関係を判定する（ステップＳ７１２）。Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立すれば（ステップＳ７１２でＹＥＳ）、第１の絞り装置の開度をΔＡ１小さくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ２大きくして（ステップＳ７１３）、ステップＳ７０１に戻る。Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立しなければ（ステップＳ７１２でＮＯ）、ステップＳ７０１に戻る。

　図１１のフローチャートに基づく制御によれば、インジェクション路１７０の冷媒の温度に基づいて、第１の絞り装置の開度を小さくするとともに第２の絞り装置の開度を大きくすることができる。これにより、停止運転の際に、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力を下げることができる。すなわち、インジェクション路１７０を通過する冷媒の液相成分を減少させることができるため、液圧縮を抑制することができる。

　また、デフロスト運転および停止運転のいずれの場合においても、インジェクション路１７０の冷媒の温度Ｔｉに基づいて制御を行う代わりに、他の値に基づいて制御することもできる。例えば、冷媒回路１６０における第１の絞り装置と気液分離器１０４の間もしくは気液分離器１０４と第２の絞り装置の間または気液分離器１０４内の冷媒の温度に基づいて、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を制御してもよい。すなわち、冷媒回路１６０における第１の絞り装置よりも下流側であって第２の絞り装置の上流側またはインジェクション路１０７内に存する冷媒の温度に基づいて、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を制御すればよい。

　また、制御装置１０８は、第２の絞り装置の開度を一定にしておいて、第１の絞り装置の開度のみを徐々に小さくしてもよい。また、四方弁（切替装置）１２０を省略してもよく、四方弁１２０を省略するとともに第２の絞り装置を固定絞りとしてもよい。
（通常運転時の制御）

　冷凍サイクル装置を上記のように制御すれば、起動運転時、デフロスト運転時、および停止運転時において、インジェクションの効果を発揮させながらも液圧縮が発生しにくい運転が可能となる。冷凍サイクル装置は、通常運転時においては以下の第１通常運転～第４通常運転で説明するように運転されることが好ましい。これによれば、通常運転時の冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒の圧力の異常上昇を抑制できるとともに、圧縮機への液冷媒のインジェクションを防ぎつつもインジェクションによる加熱能力の向上の効果を得ることができる。

（第１通常運転）
　第１通常運転について、第１通常運転を実施可能な冷凍サイクル装置１５０（図１２）を参照しながら説明する。

　冷凍サイクル装置１５０においても、冷媒としてフロン系の冷媒を使用している。ただし、冷媒として圧縮機１０１による圧縮後に超臨界状態となる二酸化炭素などの冷媒を使用した場合であっても、第１通常運転の効果は発揮される。そのため、以下では、凝縮器という用語の代わりに放熱器という用語を使用する。

　第１通常運転時に冷凍サイクル装置１５０における冷媒回路１６０およびインジェクション路１７０を流れる冷媒の状態について、図１３のモリエル線図を用いて説明する。以下では、暖房運転時の室内熱交換器１０２または冷房運転時の室外熱交換器１０６を放熱器、冷房運転時の室内熱交換器１０２または暖房運転時の室外熱交換器１０６を蒸発器として説明する。また、暖房運転時の室内側絞り装置１０３または冷房運転時の室外側絞り装置１０５を（すなわち、気液分離器１０４の上流側の絞り装置を）第１の絞り装置、冷房運転時の室内側絞り装置１０３または暖房運転時の室外側絞り装置１０５を（すなわち、気液分離器１０４の下流側の絞り装置を）第２の絞り装置として説明する。この点は、後述の第２通常運転～第４通常運転でも同様である。

　圧縮機１０１に吸入される低圧冷媒（状態Ｏ）は、圧縮されて中間圧（状態Ｐ）となり、インジェクション路１７０から供給される冷媒と合流して（状態Ｑ）、その後さらに圧縮されて、高温高圧となる（状態Ｒ）。圧縮機１０１から吐出された高温高圧の冷媒は、放熱器に流入し、ここで冷却されて放熱する（状態Ｓ）。放熱器を流出した高圧冷媒は、第１の絞り装置によって膨張して中間圧（状態Ｔ）となる。この冷媒は、気液分離器１０４において気相冷媒と液相冷媒（状態Ｕ）とに分離される。気相冷媒は、インジェクション路１７０に流入する。液相冷媒は、第２の絞り装置に流入する。第２の絞り装置に流入した液相冷媒は、さらに膨張して低圧冷媒となる（状態Ｖ）。その後、低圧冷媒は蒸発器において蒸発してガス状になった後に（状態Ｏ）、四方弁１２０を通過し、再度圧縮機１０１に吸入される。また、気液分離器１０４において分離した気相冷媒は、インジェクション路１７０を通過して、圧縮機１０１に圧縮過程の途中で吸入される。

　制御装置１０８は、第１通常運転時には、例えばユーザーが要求する負荷に応じて圧縮機１０２の回転数を制御し、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が予め記憶された所定の圧力となるように第１の絞り装置と第２の絞り装置の開度を調整する。

　ところで、第１通常運転時には、定常運転時に、何らかの要因（例えば、外気温度が上昇した場合および放熱器の送風ファンが不具合により停止した場合など）により冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力（図１３の状態Ｒおよび状態Ｓに示される圧力）が高くなり過ぎる場合がある。このような場合には、制御装置１０８は、定常運転から高圧側異常解消運転に移行して、冷凍サイクルの高圧側の圧力が低下するようにしつつも、気液分離器１０４に流入する冷媒（状態Ｔ）の圧力が飽和蒸気圧（図１３の線分ＳＴと飽和液線との交点の圧力）以下に保たれるように、第１の絞り装置と第２の絞り装置の開度を調整する。

　第１通常運転では、制御装置１０８が、暖房運転時に放熱器として機能する室内熱交換器１０２内を流れる冷媒の温度を測定可能な温度センサ１３１（高圧側検出手段）の検出値に基づいて室内側絞り装置１０３の開度および室外側絞り装置１０５の開度を制御する。なお、本制御は、圧縮機１０１の出力が一定に保たれながら行われてもよく、圧縮機１０１の出力が変更されながら行われてもよい。また、他の機器の制御と並行して制御が行われてもよい。なお、図１２に示す冷凍サイクル装置１５０では、暖房運転時に室内側絞り装置１０３および室外側絞り装置１０５を下記のように制御している。冷凍サイクル装置の冷房運転時に第１通常運転と同様の制御を実施するためには、温度センサ１３１を室外熱交換器１０６に設け、室内側絞り装置１０３の役割と室外側絞り装置１０５の役割を逆転させればよい。

　以下、制御装置１０８が行う室内側絞り装置１０３（第１の絞り装置）および室外側絞り装置１０５（第２の絞り装置）の開度の制御について、図１４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　まず、ステップＳ２６１で、温度センサ１３１により、放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈを検出する。

　次に、制御装置１０８は、ステップＳ２６１で検出した温度Ｔｈと予め定められた閾値Ｔｈ１（例えば５５℃）との大小関係を判定する（ステップＳ２６２）。Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係が成立すれば（ステップＳ２６２でＹＥＳ）、ステップＳ２６３に進み、定常運転から高圧側異常解消運転に移行する。Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２６２でＮＯ）、ステップＳ２６１に戻る。すなわち、第１通常運転では、高圧側異常解消運転に移行するか否かをＴｈとＴｈ１との大小比較によって行う。なお、ステップＳ２６１およびステップＳ２６２は、定常運転のフローである。

　ステップＳ２６３（主工程）では、制御装置１０８は、第１の絞り装置の開度をΔＡ３大きくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ４大きくして、ステップＳ２６４に進む。ここで、ΔＡ３とΔＡ４は、ステップＳ２６３を行っても気液分離器１０４内の冷媒の圧力が上昇しないような値に設定される。このようなΔＡ３とΔＡ４は、予め行った実験などにより決定することができる。

　ステップＳ２６４では、再度温度センサ１３１により放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈを検出する。ステップＳ２６５では、ステップＳ２６４で検出した温度Ｔｈと予め定められた閾値Ｔｈ１との大小関係を判定する。Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係が成立すれば（ステップＳ２６５でＹＥＳ）、ステップＳ２６３に戻り、高圧側異常解消運転を継続する。Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２６５でＮＯ）、ステップＳ２６１に戻り（定常運転に復帰し）、高圧側異常解消運転を終了する。すなわち、第１通常運転では、高圧側異常解消運転を終了するか否かをＴｈとＴｈ１との大小比較によって行う。

　以上のように、第１通常運転では、定常運転中に放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈをモニタリングし、Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係が成立すれば高圧側異常解消運転に移行し、その後はＴｈ＞Ｔｈ１の関係が成立しなくなるまで第１の絞り装置の開度を徐々に大きくするとともに第２の絞り装置の開度を徐々に大きくする。

　図１４のフローチャートに基づく制御によれば、放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈに基づいて、第１の絞り装置の開度を大きくするとともに、第２の絞り装置の開度を大きくすることができる。これにより、放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈの過剰な上昇を抑制することができる。

　図１４のフローチャートに基づく制御の効果について、図１５のモリエル線図を用いて説明する。本制御を行う前は、冷凍サイクル装置１５０における冷媒の状態は、図１５のＯ，Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｏの順に変化する。これに対して、本制御を行った後は、冷凍サイクル装置１５０における冷媒の状態は、Ｏ’，Ｐ，Ｑ，Ｒ’，Ｓ’，Ｔ，Ｕ，Ｖ’，Ｏ’の順に変化する。

　冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力が高くなり過ぎる場合に、気液分離器の上流側の絞り装置の開度のみを大きくして対処することも考えられる。このように対処すれば、高圧側の冷媒の圧力を低下させることができる。しかし、このように対処すると、気液分離器内の冷媒の圧力が上昇してしまう。そして、気液分離器内の冷媒の圧力が飽和蒸気圧を超えると、液冷媒が圧縮機にインジェクションされることになる。

　ところで、例えば特開２００９－１８０４２７号公報に記載されているように、インジェクション路１７０に開閉弁が設けられていれば、開閉弁を閉じることによって液冷媒が圧縮機にインジェクションされることを防ぐことができる。しかし、このようにすると、インジェクションによる加熱能力の向上の効果を得ることができない。

　これに対して、本制御によれば、冷凍サイクルの高圧側の圧力が所定値を超えた場合に、冷凍サイクルの高圧側の圧力を下げることができる。さらに、第１通常運転では、第１の絞り装置の開度を大きくするとともに第２の絞り装置の開度を大きくしているため、気液分離器１０４内の冷媒（図１５の状態Ｔ）の圧力の上昇を防ぐことができる。すなわち、第１通常運転で行う制御によれば、放熱器内を流れる高圧冷媒の圧力（換言すると温度）を所定値以下に低下させつつも、気液分離器１０４内の冷媒の圧力を飽和蒸気圧以下に保ち、インジェクションによる加熱能力の向上の効果を得ることができる。

（第２通常運転）
　図１６に、第２通常運転を実施可能な冷凍サイクル装置２５０を示す。冷凍サイクル装置２５０は、温度センサ１３１の代わりに、圧縮機１０１からの吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍを測定可能な温度センサ１３２（高圧側検出手段）が設けられている点で、冷凍サイクル装置１５０とは異なる。上記以外には異なる点はなく、第２通常運転時の冷凍サイクル装置２５０の動作は、下記の制御を除いて第１通常運転時の冷凍サイクル装置１５０の動作と同じである。

　第２通常運転においても、第１通常運転と同様、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力が高くなり過ぎる場合に、冷凍サイクルの高圧側の圧力が低下するようにしつつも、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧以下に保たれるように、高圧側異常解消運転を行う。

　第２通常運転における高圧側異常解消運転では、制御装置１０８が、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を、温度センサ１３２で検出される温度Ｔｃｏｍに基づいて制御する。以下、制御装置１０８が行う室内側絞り装置１０３（第１の絞り装置）および室外側絞り装置１０５（第２の絞り装置）の開度の制御（高圧側異常解消運転）について、図１７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　まず、ステップＳ３６１で、温度センサ１３２により、圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍを検出する。

　次に、制御装置１０８は、ステップＳ３６１で検出した温度Ｔｃｏｍと予め定められた閾値Ｔｃｏｍ１（例えば１２０℃）との大小関係を判定する（ステップＳ３６２）。Ｔｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係が成立すれば（ステップＳ３６２でＹＥＳ）、ステップＳ３６３に進み、定常運転から高圧側異常解消運転に移行する。Ｔｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係が成立しなければ（ステップＳ３６２でＮＯ）、ステップＳ３６１に戻る。すなわち、第２通常運転では、高圧側異常解消運転に移行するか否かをＴｃｏｍとＴｃｏｍ１との大小比較によって行う。

　ステップＳ３６３では、制御装置１０８は、第１の絞り装置の開度をΔＡ３大きくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ４大きくして、ステップＳ３６４に進む。なお、ΔＡ３とΔＡ４については第１通常運転と同様である。ステップＳ３６４では、再度温度センサ１３２により圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍを検出する。ステップＳ３６５では、ステップＳ３６４で検出した温度Ｔｃｏｍと予め定められた閾値Ｔｃｏｍ１との大小関係を判定する。Ｔｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係が成立すれば（ステップＳ３６５でＹＥＳ）、ステップＳ３６３に戻り、高圧側異常解消運転を継続する。Ｔｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係が成立しなければ（ステップＳ３６５でＮＯ）、ステップＳ３６１に戻り（定常運転に復帰し）、高圧側異常解消運転を終了する。すなわち、第２通常運転では、高圧側異常解消運転を終了するか否かをＴｃｏｍとＴｃｏｍ１との大小比較によって行う。

　以上のように、第２通常運転では、定常運転中に圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍをモニタリングし、Ｔｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係が成立すれば高圧側異常解消運転に移行し、その後はＴｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係が成立しなくなるまで第１の絞り装置の開度を徐々に大きくするとともに第２の絞り装置の開度を徐々に大きくする。

　図１７のフローチャートに基づく制御によれば、圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍに基づいて、第１の絞り装置の開度を大きくするとともに、第２の絞り装置の開度を大きくすることができる。これにより、気液分離器１０４内の冷媒の圧力を飽和蒸気圧以下に保ちつつも、圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍを所定値以下に低下させることができる。

　なお、第１通常運転では放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈに基づいて、第２通常運転では圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍに基づいて、それぞれ高圧側異常解消運転に移行するか否かおよび高圧側異常解消運転を終了するか否かの判定を行っているが、他の値に基づいて判定することもできる。例えば、冷媒回路１６０における放熱器と第１の絞り装置の間の冷媒の温度に基づいて判定を行ってもよい。

　また、温度センサの代わりに圧力センサを用いて、冷媒回路１６０における圧縮機１０１よりも下流側であって第１の絞り装置よりも上流側に存する冷媒の圧力を検出して、この値に基づいて判定を行ってもよい。

　また、温度センサ１３１および温度センサ１３２の両方を用いて、放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈおよび圧縮機１０１の吐出冷媒の温度Ｔｃｏｍの両方を参照してもよい。例えば、Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係とＴｃｏｍ＞Ｔｃｏｍ１の関係のいずれかが成立するか否かによって、高圧側異常解消運転に移行するか否かおよび高圧側異常解消運転を終了するか否かの判定を行ってもよい。このようにすれば、第１通常運転および第２通常運転に比べると、より安全性の高い運転が可能となる。

　また、第１通常運転および第２通常運転において、冷凍サイクル装置１５０および冷凍サイクル装置２５０が空調装置以外の用途に用いられる場合は、四方弁（切替装置）１２０を省略してもよい。これにより、構成が簡易となり、メンテナンスの観点およびコストの観点から有利な構成を得ることができる。

（第３通常運転）
　図１８に第３通常運転を実施可能な冷凍サイクル装置３５０を示す。冷凍サイクル装置３５０は、暖房運転時に放熱器として機能する室内熱交換器１０２内を流れる冷媒の温度Ｔｈを測定可能な温度センサ１３１（高圧側検出手段）に加えて、暖房運転時に蒸発器として機能する熱交換器である室外熱交換器１０６内を流れる冷媒の温度Ｔｅを測定可能な温度センサ１３３（低圧側検出手段）が設けられている点で、冷凍サイクル装置１５０とは異なる。上記以外には異なる点はなく、第３通常運転時の冷凍サイクル装置３５０の動作は、下記の制御を除いて第１通常運転時の冷凍サイクル装置１５０の動作と同じである。なお、図１８に示す冷凍サイクル装置３５０では、暖房運転時に室内側絞り装置１０３および室外側絞り装置１０５を下記のように制御している。冷凍サイクル装置の冷房運転時に第３通常運転と同様の制御を実施するためには、温度センサ１３１の役割と温度センサ１３３の役割、および室内側絞り装置１０３の役割と室外側絞り装置１０５の役割をそれぞれ逆転させればよい。

　第３通常運転においても、第１通常運転および第２通常運転と同様、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力が高くなり過ぎる場合に、冷凍サイクルの高圧側の圧力が低下するようにしつつも、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧以下に保たれるように、高圧側異常解消運転を行う。第３通常運転における高圧側異常解消運転では、制御装置１０８が、室内側絞り装置１０３（第１の絞り装置）の開度および室外側絞り装置１０５（第２の絞り装置）の開度を、温度センサ１３１で検出される温度Ｔｈに基づいて制御する。

　ところで、蒸発器内を流れる冷媒の圧力（換言すると温度）が過剰に低下すると、蒸発器への着霜などにより、蒸発器の性能が十分に発揮されなくなるおそれがある。そこで、第３通常運転では、高圧側異常解消運転を行わないと判定した場合であっても、蒸発器内を流れる冷媒の圧力が所定値よりも低いと判定された場合には、蒸発器内を流れる冷媒の圧力を上昇させる低圧側異常解消運転を行う。第３通常運転における低圧側異常解消運転では、制御装置１０８が、第２の絞り装置の開度を、温度センサ１３３で検出される温度Ｔｅに基づいて制御する。

　以下、制御装置１０８が行う高圧側異常解消運転および低圧側異常解消運転について、図１９に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、第３通常運転の高圧側異常解消運転は第１通常運転の高圧側異常解消運転と同じであるため、それを実現するステップには図１４と同一符号を付して、その説明を省略する。

　ステップＳ２６２で、Ｔｈ＞Ｔｈ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２６２でＮＯ）、ステップＳ４７１に進む。

　ステップＳ４７１では、温度センサ１３３により、蒸発器内を流れる冷媒の温度Ｔｅを検出する。

　次に、ステップＳ４７２では、温度Ｔｅと予め定められた閾値Ｔｅ２（例えば５℃）との大小関係を判定する。Ｔｅ＜Ｔｅ２の関係が成立すれば（ステップＳ４７２でＹＥＳ）、ステップＳ４７３に進み、低圧側異常解消運転に移行する。Ｔｅ＜Ｔｅ２の関係が成立しなければ（ステップＳ４７２でＮＯ）、ステップＳ２６１に戻る。このように、第３通常運転では、低圧側異常解消運転に移行するか否かをＴｅとＴｅ２との大小比較によって行う。

　ステップＳ４７３では、制御装置１０８は、第２の絞り装置の開度をΔＡ５大きくして、ステップＳ４７４に進む。ここで、ΔＡ５を任意の値とすることができる。ステップＳ４７４では、再度温度センサ１３３により蒸発器内を流れる冷媒の温度Ｔｅを検出する。ステップＳ４７５では、ステップＳ４７４で検出した温度Ｔｅと予め定められた閾値Ｔｅ２との大小関係を判定する。Ｔｅ＜Ｔｅ２の関係が成立すれば（ステップＳ４７５でＹＥＳ）、ステップＳ４７３に戻り、低圧側異常解消運転を継続する。Ｔｅ＜Ｔｅ２の関係が成立しなければ（ステップＳ４７５でＮＯ）、ステップＳ２６１に戻り（定常運転に復帰し）、低圧側異常解消運転を終了する。すなわち、第３通常運転では、低圧側異常解消運転を終了するか否かをＴｅとＴｅ２との大小比較によって行う。

　図１９のフローチャートに基づく制御によれば、高圧側異常解消運転を行わないと判定した場合であっても、低圧側異常解消運転により、蒸発器内を流れる冷媒の温度Ｔｅの過剰な低下を抑制することができる。

　なお、第３通常運転では、放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈに基づいて高圧側異常解消運転に移行するか否かおよび高圧側異常解消運転を終了するか否かの判定を行っているが、第２通常運転のように圧縮機１０１からの吐出冷媒の温度に基づいて判定を行ってもよい。

　また、第３通常運転では、蒸発器内を流れる冷媒の温度Ｔｅに基づいて低圧側異常解消運転を行うか否かの判定を行っているが、他の値に基づいて判定することもできる。例えば圧縮機１０１に吸入される冷媒の温度を温度センサで測定して、検出された温度と別の閾値とを比較して、これに基づいて判定してもよい。すなわち、冷媒が低圧となる、第２の絞り装置よりも下流側であって圧縮機１０１よりも上流側であれば、どの位置に温度センサを設けてもよい。

　また、温度センサの代わりに圧力センサを用いて、冷媒回路１６０における第２の絞り装置よりも下流側であって圧縮機１０１よりも上流側に存する冷媒の圧力を検出して、この値に基づいて低圧側異常解消運転を行うか否かを判定することもできる。

（第４通常運転）
　図２０に第４通常運転を実施可能な冷凍サイクル装置４５０を示す。冷凍サイクル装置４５０は、暖房運転時に放熱器として機能する室内熱交換器１０２内を流れる冷媒の温度Ｔｈを測定可能な温度センサ１３１に加えて、気液分離器１０４内の冷媒の圧力を測定する圧力センサ１４０（中間圧側圧力センサ）および室内熱交換器１０２から流出する冷媒の温度を検出する温度センサ１３４（放熱器出口温度センサ）が設けられている点で、冷凍サイクル装置１５０とは異なる。上記以外には異なる点はなく、第４通常運転時の冷凍サイクル装置４５０の動作は、下記の制御を除いて第１通常運転時の冷凍サイクル装置１５０の動作と同じである。なお、図２０に示す冷凍サイクル装置４５０では、暖房運転時に室内側絞り装置１０３および室外側絞り装置１０５を下記のように制御している。冷凍サイクル装置の冷房運転時に第４通常運転と同様の制御を実施するためには、温度センサ１３１を室外熱交換器１０６に、温度センサ１３４を室外側絞り装置１０５と室外熱交換器１０６との間にそれぞれ設け、室内側絞り装置１０３の役割と室外側絞り装置１０５の役割を逆転させればよい。

　第４通常運転においても、第１通常運転～第３通常運転と同様、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力が高くなり過ぎる場合に、冷凍サイクルの高圧側の圧力が低下するようにしつつも、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧以下に保たれるように、高圧側異常解消運転を行う。第４通常運転における高圧側異常解消運転では、制御装置１０８が、第１の絞り装置の開度および第２の絞り装置の開度を、温度センサ１３１で検出される温度Ｔｈ、温度センサ１３４で検出される温度Ｔｅｃおよび圧力センサ１４０で検出される圧力Ｐｉに基づいて制御する。

　以下、制御装置１０８が行う室内側絞り装置１０３（第１の絞り装置）および室外側絞り装置１０５（第２の絞り装置）の開度の制御（高圧側異常解消運転）について、図２１に示すフローチャートを参照しながら説明する。

　図２１に示すフローチャートは、図１４に示すフローチャートのステップＳ２６３とステップＳ２６４の間にステップＳ５６４～ステップＳ５６８を追加したものである。以下では、図１４のフローチャートと異なる部分について説明する。

　第４通常運転では、ステップＳ２６３で、第１の絞り装置の開度をΔＡ３大きくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ４大きくして、ステップＳ５６４に進む。第４通常運転では、ΔＡ３、ΔＡ４の値を任意の値とすることができる。

　ステップＳ５６４では、温度センサ１３４によって放熱器から流出する冷媒の温度Ｔｅｃを検出して、ステップＳ５６５に進む。

　ステップＳ５６５では、ステップＳ２６１で検出した温度ＴｈおよびステップＳ５６４で検出した温度Ｔｅｃから飽和蒸気圧Ｐｉ６を決定する。飽和蒸気圧Ｐｉ６を決定する際にはテーブルなどを用いることができる。

　次に、ステップＳ５６６では、圧力センサ１４０により、気液分離器１０４内の冷媒の圧力Ｐｉを検出してステップＳ５６７に進む。

　ステップＳ５６７では、制御装置１０８は、圧力Ｐｉと飽和蒸気圧Ｐｉ６との大小関係を判定する。Ｐｉ＞Ｐｉ６の関係が成立すれば（ステップＳ５６７でＹＥＳ）、ステップＳ５６８に進み、第１の絞り装置の開度をΔＡ６小さくするとともに第２の絞り装置の開度をΔＡ７大きくして、ステップＳ２６４に進む。Ｐｉ＞Ｐｉ６の関係が成立しなければ（ステップＳ５６７でＮＯ）、ステップＳ２６４に進む。なお、ΔＡ６はΔＡ３よりも小さいため、ステップＳ２６３とステップＳ５６８の制御の両方を実施した場合であっても、放熱器内を流れる冷媒の（すなわち高圧側の）圧力は低下する。

　図２１のフローチャートに基づく制御によれば、放熱器内を流れる高圧冷媒の圧力を所定値以下に低下させることができる。

　さらに、本制御によれば、気液分離器１０４内の冷媒の圧力をモニタリングして、必要に応じて下げることができる。これにより、第１通常運転～第３通常運転の冷凍サイクル装置に比べると、第４通常運転では、より確実に気液分離器１０４内の冷媒の圧力を飽和蒸気圧以下にすることができる。

　また、第１通常運転～第３通常運転では、ステップＳ２６３（またはステップＳ３６３）のみによって気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力を確実に飽和蒸気圧以下にしなければならない。したがって、第２の絞り装置の開度の変化量ΔＡ４を、実験などにより決められる変化量ΔＡ４よりもある程度大きくすることが好ましい。すなわち、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が、必要以上に低くなるおそれがある。これに対し、第４通常運転では、ステップＳ５６４～ステップＳ５６８により、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力を確実に飽和蒸気圧以下に保つことができる。したがって、ステップＳ２６３の際の変化量ΔＡ４を第１通常運転～第３通常運転の際よりも小さくすることができる。これにより、気液分離器１０４に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧以下であって飽和蒸気圧に近い値となるように第２の絞り装置の開度を制御することができ、より効率的に運転可能な冷凍サイクル装置を構成することができる。

　また、温度センサ１３１により放熱器内を流れる冷媒の温度Ｔｈを検出する代わりに、冷媒回路１６０における圧縮機１０１よりも下流側であって第１の絞り装置よりも上流側に存する冷媒の圧力を検出して、この値に基づいて高圧側異常解消運転に移行するか否かおよび高圧側異常解消運転を終了するか否かの判定を行ってもよい。このようにすれば、この値および温度Ｔｅｃから飽和蒸気圧を決定することもできる。

　また、第４通常運転では、気液分離器１０４内の冷媒の圧力Ｐｉを、気液分離器１０４内に設けた圧力センサ１４０によって直接的に検出しているが、必ずしも直接的に検出する必要はない。例えば、冷媒回路１６０における第１の絞り装置と気液分離器１０４の間もしくは気液分離器１０４と第２の絞り装置の間またはインジェクション路１７０の冷媒の圧力または温度から間接的に気液分離器１０４内の冷媒の圧力Ｐｉを決定してもよい。

　また、第４通常運転では、検出した温度Ｔｈおよび温度Ｔｅｃから飽和蒸気圧Ｐｉ６を決定しているが、飽和蒸気圧Ｐｉ６として例えば温度センサ１３１の検出値に応じた値を用いてもよい。これにより、制御装置１０８が行う制御が簡易化され、計算機資源の観点から有益な構成を得ることができる。

　上記説明した第１通常運転～第４通常運転をまとめると、以下のように表現することができる。

　すなわち、通常運転を実施可能な冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器、前記放熱器で放熱した冷媒を膨張させる第１の絞り装置、前記第１の絞り装置で膨張した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器、前記気液分離器で分離された液相冷媒を膨張させる第２の絞り装置、および前記第２の絞り装置で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を含む冷媒回路と、前記気液分離器で分離された気相冷媒を前記圧縮機に圧縮過程の途中で供給するインジェクション路と、前記冷媒回路における前記圧縮機よりも下流側であって前記第１の絞り装置よりも上流側に存する冷媒の温度または圧力を検出する高圧側検出手段と、前記高圧側検出手段の検出値が所定値を超えたときに、前記第１の絞り装置の開度を大きくするとともに前記第２の絞り装置の開度を大きくすることにより、前記気液分離器内の冷媒の圧力を飽和蒸気圧以下に保ちつつ冷凍サイクルの高圧を低下させる高圧側異常解消運転を行う制御装置と、を備えることが好ましい。

　この構成によれば、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力が高くなり過ぎる場合に、第１の絞り装置の開度を大きくして、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力を下げることができる。さらに、上記の冷凍サイクル装置によれば、第１の絞り装置の開度を大きくするのみならず、第２の絞り装置の開度も大きくする。第２の絞り装置の開度を大きくすると、気液分離器内の冷媒の圧力が下がる。すなわち、第１の絞り装置の開度を大きくするとともに第２の絞り装置の開度も大きくするすると、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力を下げつつも、気液分離器内の冷媒の圧力の上昇を抑制し、飽和蒸気圧以下に保つことができる。したがって、冷凍サイクルの高圧側の圧力の異常上昇を抑制できるとともに、圧縮機への液冷媒のインジェクションを防ぎつつも圧縮機に冷媒をインジェクションすることができる。

　上記の冷凍サイクル装置は、前記冷媒回路における前記第２の絞り装置よりも下流側であって前記圧縮機よりも上流側に存する冷媒の温度または圧力を検出する低圧側検出手段をさらに備え、前記制御装置は、前記高圧側異常解消運転を行わないときでも、前記低圧側検出手段の検出値が所定値よりも小さいときには、前記第２の絞り装置の開度を徐々に大きくする低圧側異常解消運転を行うことが好ましい。

　また、上記の冷凍サイクル装置では、前記制御装置は、前記高圧側異常解消運転の際に、前記第１の絞り装置の開度を所定量ΔＡ３だけ大きくするとともに前記第２の絞り装置の開度を所定量ΔＡ４だけ大きくする主工程を、前記高圧側検出手段の検出値が前記所定値を下回るまで繰り返すことが好ましい。

　上記の冷凍サイクル装置では、前記高圧側検出手段は、前記放熱器内を流れる冷媒の温度を検出する放熱器温度センサであり、前記気液分離器内の冷媒の圧力を検出する圧力センサと、前記放熱器から流出する冷媒の温度を検出する放熱器出口温度センサと、をさらに備え、前記制御装置は、前記主工程を実行する度に、前記放熱器温度センサおよび前記放熱器出口温度センサの検出値から前記気液分離器に流入する冷媒の飽和蒸気圧を算出するとともに、前記圧力センサで検出される圧力が前記飽和蒸気圧を超えるか否かを判定し、前記圧力センサで検出される圧力が前記飽和蒸気圧を超えるときには、前記第１の絞り装置の開度を前記所定量ΔＡ３よりも小さい範囲内で小さくするとともに、前記第２の絞り装置の開度をさらに大きくすることが好ましい。

　本発明の冷凍サイクル装置は、給湯用や空調用など、様々な用途の冷凍サイクル装置として利用することができる。

Claims

　冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、前記凝縮器で凝縮した冷媒を膨張させる第１の絞り装置、前記第１の絞り装置で膨張した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器、前記気液分離器で分離された液相冷媒を膨張させる第２の絞り装置、および前記第２の絞り装置で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を含む冷媒回路であって、前記圧縮機による圧縮後に超臨界状態とならない冷媒を循環させる冷媒回路と、
　前記気液分離器で分離された気相冷媒を前記圧縮機に圧縮過程の途中で供給するインジェクション路と、
　前記冷媒回路における前記第１の絞り装置よりも下流側であって前記第２の絞り装置の上流側または前記インジェクション路内に存する冷媒の温度または圧力を検出する検出手段と、
　起動運転、デフロスト運転または停止運転の際、前記気液分離器に流入する冷媒の圧力が飽和蒸気圧よりも低い所定圧力を超えたことを前記検出手段によって検知したときに、前記第１の絞り装置の開度を小さくする制御装置と、
　を備える、冷凍サイクル装置。
　前記制御装置は、前記起動運転、前記デフロスト運転または前記停止運転の際、前記気液分離器に流入する冷媒の圧力が前記所定圧力を超えたことを前記検出手段によって検知したときに、前記第１の絞り装置の開度を小さくするとともに前記第２の絞り装置の開度を大きくする、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記検出手段は温度センサであり、
　前記制御装置は、前記起動運転、デフロスト運転または停止運転の際、前記温度センサで検出される温度Ｔｉと閾値Ｔｉ１とを対比し、Ｔｉ＞Ｔｉ１の関係が成立すれば、前記気液分離器に流入する冷媒の圧力が前記所定圧力を超えたと判定する、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
　前記制御装置は、少なくとも前記起動運転の際、前記気液分離器に流入する冷媒の圧力が前記所定圧力を超えたことを前記検出手段によって検知したときに、前記第１の絞り装置の開度を小さくする、または、前記第１の絞り装置の開度を小さくするとともに前記第２の絞り装置の開度を大きくする、請求項１～３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
　前記制御装置は、起動開始から所定の時間経過後に前記起動運転を終了させる、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
　前記凝縮器内を流れる冷媒の温度を検出する凝縮器温度センサをさらに備え、前記制御装置は、前記凝縮器温度センサで検出される温度から算出した時間変化率ΔＴｃと閾値ΔＴｃ１とを対比し、ΔＴｃ＞ΔＴｃ１の関係が成立すれば前記起動運転を終了させる、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
　前記蒸発器内を流れる冷媒の温度を検出する蒸発器温度センサをさらに備え、前記制御装置は、前記蒸発器温度センサで検出される温度から算出した時間変化率ΔＴｅと閾値ΔＴｅ１とを対比し、ΔＴｅ＞ΔＴｅ１の関係が成立すれば前記起動運転を終了させる、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
　暖房運転と冷房運転とを切り替え可能な切替装置をさらに備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。