WO2021048900A1 - 室外ユニットおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2021048900A1
WO2021048900A1 PCT/JP2019/035372 JP2019035372W WO2021048900A1 WO 2021048900 A1 WO2021048900 A1 WO 2021048900A1 JP 2019035372 W JP2019035372 W JP 2019035372W WO 2021048900 A1 WO2021048900 A1 WO 2021048900A1
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flow path
refrigerant
pressure
outdoor unit
compressor
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PCT/JP2019/035372
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智隆 石川
悠介 有井
素 早坂
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三菱電機株式会社
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    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Definitions

  • the present invention relates to an outdoor unit and a refrigeration cycle device.
  • Patent Document 1 discloses a refrigerating apparatus having an intermediate injection flow path and a suction injection flow path.
  • a part of the refrigerant flowing from the condenser to the evaporator can be merged with the intermediate pressure refrigerant of the compressor using the intermediate injection flow path, or the suction flow path can be used by using the suction injection flow path. It is also possible to join the low-pressure refrigerant sucked into the compressor in. Therefore, when the operation efficiency is deteriorated by using the intermediate injection flow path, the discharge temperature of the compressor can be lowered by using the suction injection flow path.
  • Patent Document 1 the flow of the refrigerant is cut off on the indoor unit side and the pump down operation is executed on the load apparatus side due to the operation of the load apparatus being stopped.
  • the pressure in the liquid pipe of the outdoor unit rises.
  • the discharge pressure of the compressor is high, so that the pressure of a part of the liquid pipe may exceed the design pressure.
  • An object of the present invention is to provide an improved outdoor unit and refrigeration cycle device so that a pressure exceeding the design pressure is not applied to the piping.
  • the present disclosure relates to an outdoor unit of a refrigeration cycle device configured to be connected to a load device including a first inflator and an evaporator.
  • the outdoor unit is a first flow path from the refrigerant inlet port and the refrigerant inlet port for connecting to the load device and the refrigerant inlet port to the refrigerant outlet port, and forms a circulation flow path in which the refrigerant circulates together with the load device. Branches from the flow path, the compressor, the condenser and the second expansion device arranged in the first flow path, and the portion between the condenser and the second expansion device of the first flow path, and passes through the condenser.
  • a second flow path configured to return the generated refrigerant to the compressor, and a third expansion device and a liquid receiver arranged in the second flow path in order from the branch point of the second flow path from the first flow path.
  • a portion between the second expansion device and the refrigerant outlet port in the first flow path, a third flow path connecting the refrigerant inlet of the receiver, and an on-off valve arranged in the third flow path are provided. ..
  • the outdoor unit of the present disclosure and the refrigeration cycle device including the outdoor unit, it is possible to prevent the pressure of the piping from exceeding the design pressure even when the pressure suddenly rises due to the flow of the refrigerant being cut off on the load device side. ..
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a refrigeration cycle device according to the present embodiment. Note that FIG. 1 functionally shows the connection relationship and the arrangement configuration of each device in the refrigeration cycle apparatus, and does not necessarily show the arrangement in the physical space.
  • the refrigeration cycle device 1 includes an outdoor unit 2, a load device 3, and pipes 84 and 88.
  • the outdoor unit 2 has a refrigerant outlet port PO2 and a refrigerant inlet port PI2 for connecting to the load device 3.
  • the load device 3 has a refrigerant outlet port PO3 and a refrigerant inlet port PI3 for connecting to the outdoor unit 2.
  • the pipe 84 connects the refrigerant outlet port PO2 of the outdoor unit 2 and the refrigerant inlet port PI3 of the load device 3.
  • the pipe 88 connects the refrigerant outlet port PO3 of the load device 3 and the refrigerant inlet port PI2 of the outdoor unit 2.
  • the outdoor unit 2 of the refrigeration cycle device 1 is configured to be connected to the load device 3.
  • the outdoor unit 2 includes a compressor 10 having a suction port G1, a discharge port G2, and an intermediate pressure port G3, a condenser 20, a fan 22, a heat exchanger 30, a second expansion valve 40, and pipes 80 to 83. , 89 and.
  • the heat exchanger 30 has a first passage H1 and a second passage H2, and is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2.
  • the load device 3 includes a first expansion valve 50, an evaporator 60, pipes 85, 86, 87, and an on-off valve 28.
  • the evaporator 60 is configured to exchange heat between air and a refrigerant. In the refrigeration cycle device 1, the evaporator 60 evaporates the refrigerant by endothermic heat from the air in the cooling target space.
  • the first expansion valve 50 is, for example, a temperature expansion valve that is controlled independently of the outdoor unit 2.
  • the first expansion valve 50 may be an electronic expansion valve capable of reducing the pressure of the refrigerant.
  • the on-off valve 28 is closed when the load device 3 is stopped to shut off the refrigerant.
  • the compressor 10 compresses the refrigerant sucked from the pipe 89 and discharges it to the pipe 80.
  • the drive frequency of the compressor 10 can be arbitrarily changed by inverter control.
  • the compressor 10 is provided with an intermediate pressure port G3, so that the refrigerant from the intermediate pressure port G3 can flow into a portion in the middle of the compression process.
  • the compressor 10 is configured to adjust the rotation speed according to a control signal from the control device 100. By adjusting the rotation speed of the compressor 10, the circulation amount of the refrigerant is adjusted, and the capacity of the refrigeration cycle device 1 can be adjusted.
  • Various types of compressors 10 can be adopted, and for example, scroll type, rotary type, screw type and the like can be adopted.
  • the condenser 20 is configured such that a high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 exchanges heat (heat dissipation) with the outside air. By this heat exchange, the refrigerant is condensed and changed to a liquid phase.
  • the refrigerant discharged from the compressor 10 to the pipe 80 is condensed and liquefied in the condenser 20 and flows out to the pipe 81.
  • a fan 22 for sending outside air is attached to the condenser 20 in order to improve the efficiency of heat exchange. The fan 22 supplies the condenser 20 with outside air through which the refrigerant exchanges heat in the condenser 20.
  • the second expansion valve 40 is an electronic expansion valve capable of reducing the pressure of the refrigerant that has passed through the first passage H1 of the condenser 20 and the heat exchanger 30.
  • the refrigerant used in the refrigerant circuit of the refrigeration cycle device 1 is CO 2 , but if a state in which it is difficult to secure the degree of supercooling occurs, another refrigerant may be used.
  • the case of cooling a refrigerant such as CO 2 in a supercritical state is also referred to as a condenser 20.
  • the amount of decrease of the refrigerant in the supercritical state from the reference temperature is also referred to as the degree of supercooling.
  • the first flow path F1 from the refrigerant inlet port PI2 to the refrigerant outlet port PO2 via the compressor 10, the condenser 20, the first passage H1 of the heat exchanger 30, and the second expansion valve 40 is the first of the load device 3.
  • a circulation flow path through which the refrigerant circulates is formed together with a flow path in which the expansion valve 50 and the evaporator 60 are arranged.
  • this circulation flow path is also referred to as a "main refrigerant circuit" of the refrigeration cycle.
  • the outdoor unit 2 includes pipes 91, 92, 94 and a second passage H2 for flowing a refrigerant from a portion between the outlet of the first passage H1 and the second expansion valve 40 of the circulation flow path to the inlet of the second passage H2.
  • the second flow path F2 that branches from the main refrigerant circuit and sends the refrigerant to the compressor 10 via the second passage H2 is also referred to as an “injection flow path”.
  • the outdoor unit 2 is further arranged in the second flow path F2 and includes a receiver (receiver) 73 for storing the refrigerant.
  • the third expansion valve 71 is located between the pipe 91 branched from the portion between the outlet of the first passage H1 of the circulation flow path and the second expansion valve 40 and the pipe 92 connected to the inlet of the receiver 73. Be placed.
  • the outdoor unit 2 further includes a gas vent pipe 93 that connects the gas discharge port of the receiver 73 and the second passage H2 and discharges the refrigerant gas in the receiver 73, and the gas vent pipe 93 and the second passage H2.
  • a throttle device 70 arranged between the pipe 94 and the pipe 94 leading to the above, and a flow rate adjusting valve 72 for adjusting the refrigerant flow rate of the pipe 94 connected to the liquid refrigerant discharge port of the receiver 73 are provided.
  • the pipe 91 is a pipe that branches from the main refrigerant circuit and allows the refrigerant to flow into the liquid receiver 73.
  • the third expansion valve 71 is an electronic expansion valve capable of reducing the refrigerant in the high pressure portion of the main refrigerant circuit to an intermediate pressure.
  • the liquid receiver 73 is a container capable of separating the gas phase and the liquid phase of the refrigerant which has been decompressed into two phases in the container, storing the refrigerant, and adjusting the circulation amount of the refrigerant in the main refrigerant circuit.
  • the degassing pipe 93 connected to the upper part of the receiver 73 and the pipe 94 connected to the lower part of the receiver 73 are in a state where the refrigerant separated into the gas refrigerant and the liquid refrigerant is separated in the receiver 73. It is a pipe for taking out.
  • the flow rate adjusting valve 72 can adjust the amount of refrigerant in the liquid receiver 73 by adjusting the amount of circulating liquid refrigerant discharged from the pipe 94.
  • the liquid receiver 73 By providing the liquid receiver 73 in the injection flow path in this way, it becomes easy to secure the degree of supercooling in the pipes 82 and 83 which are the liquid pipes. This is because, in general, since the gas refrigerant is present in the receiver 73, the refrigerant temperature becomes the saturation temperature, and therefore, if the receiver 73 is arranged in the pipe 82, the degree of supercooling cannot be secured.
  • the intermediate pressure liquid refrigerant can be stored inside the receiver 73 even when the pressure in the high pressure portion of the main refrigerant circuit is high and the refrigerant is in a supercritical state. It will be possible. Therefore, the design pressure of the container of the receiver 73 can be made lower than that of the high-pressure portion, and the cost can be reduced by thinning the container.
  • the outdoor unit 2 further controls pressure sensors 110 to 112, temperature sensors 120 to 122, a compressor 10, a second expansion valve 40, a third expansion valve 71, a flow rate adjusting valve 72, and a flow path switching unit 74.
  • the control device 100 is provided.
  • the pressure sensor 110 detects the pressure PL of the suction port portion of the compressor 10 and outputs the detected value to the control device 100.
  • the pressure sensor 111 detects the discharge pressure PH of the compressor 10 and outputs the detected value to the control device 100.
  • the pressure sensor 112 detects the pressure P1 of the pipe 83 at the outlet of the second expansion valve 40, and outputs the detected value to the control device 100.
  • the outdoor unit 2 can reduce the refrigerant pressure to or less than the design pressure (for example, 4 MPa) of the load device 3 and then deliver the refrigerant to the load device 3.
  • the design pressure for example, 4 MPa
  • a general-purpose product having the same design pressure as the conventional one can be used as the load device 3.
  • the temperature sensor 120 detects the discharge temperature TH of the compressor 10 and outputs the detected value to the control device 100.
  • the temperature sensor 121 detects the refrigerant temperature T1 of the pipe 81 at the outlet of the condenser 20, and outputs the detected value to the control device 100.
  • the temperature sensor 122 detects the refrigerant temperature T2 at the outlet of the first passage H1 on the cooled side of the heat exchanger 30 and outputs the detected value to the control device 100.
  • the flow path switching unit 74 includes pipes 97 and 98 in which the pipe 96 is branched into two, a pressure reducing device 77 arranged between the pipes 97 and 98, and on-off valves 75 and 76 arranged in the pipes 97 and 98, respectively. Including.
  • the pipe 97 is connected between the pipe 96 and the intermediate pressure port G3, and the on-off valve 75 is provided in the pipe 97.
  • the pressure reducing device 77 and the on-off valve 76 are arranged in series between the outlet of the second passage H2 and the suction port G1.
  • the on-off valve 75 and the on-off valve 76 can switch whether the destination of the refrigerant in the second flow path F2 is the intermediate pressure port G3 of the compressor 10 or the suction port G1.
  • the second flow path F2 controls the discharge temperature TH of the compressor 10 by inflowing the refrigerant which has become two phases by depressurizing into the compressor 10.
  • the amount of refrigerant in the main refrigerant circuit can be adjusted by the receiver 73 installed on the second flow path F2.
  • the second flow path F2 is also responsible for ensuring supercooling of the refrigerant in the main refrigerant circuit by heat exchange by the heat exchanger 30.
  • the control device 100 switches the destination of the refrigerant by the on-off valve 75 and the on-off valve 76 so that each object can be carried out under each operating condition.
  • the outdoor unit 2 further includes a third flow path F3 that connects the pipe 83 and the pipe 92, and an on-off valve 78 provided in the third flow path F3.
  • the on-off valve 78 is provided in order to avoid a sudden rise in the pressure P1 of the pipe 83 at the start of the pump-down operation described later.
  • the control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 102, a memory 104 (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), an input / output buffer (not shown) for inputting / outputting various signals, and the like. Consists of including.
  • the CPU 102 expands the program stored in the ROM into a RAM or the like and executes the program.
  • the program stored in the ROM is a program in which the processing procedure of the control device 100 is described.
  • the control device 100 executes control of each device in the outdoor unit 2 according to these programs. This control is not limited to software processing, but can also be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
  • the control device 100 feedback-controls the third expansion valve 71 so that the discharge temperature TH of the compressor 10 matches the target temperature.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining the control of the third expansion valve 71.
  • the control device 100 increases the opening degree of the third expansion valve 71 (S22). As a result, the amount of refrigerant flowing into the intermediate pressure port G3 or the suction port G1 via the liquid receiver 73 increases, so that the discharge temperature TH decreases.
  • the control device 100 reduces the opening degree of the third expansion valve 71 (S24). As a result, the amount of refrigerant flowing into the intermediate pressure port G3 or the suction port G1 via the liquid receiver 73 is reduced, so that the discharge temperature TH rises.
  • the control device 100 maintains the opening degree of the third expansion valve 71 in the current state.
  • control device 100 controls the opening degree of the third expansion valve 71 so that the discharge temperature TH of the compressor 10 approaches the target temperature.
  • control device 100 feedback-controls the flow rate adjusting valve 72 so that the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 matches the target temperature in order to secure the supercooling degree SC of the refrigerant at the outlet of the condenser 20.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the control of the flow rate adjusting valve 72.
  • the control device 100 determines the flow rate adjusting valve 72. (S32).
  • the amount of liquid refrigerant discharged from the receiver 73 decreases and the amount of liquid refrigerant in the receiver 73 increases, so that the amount of refrigerant circulating in the main refrigerant circuit decreases and the refrigerant temperature T1 rises. Therefore, the degree of supercooling SC is reduced.
  • the control device 100 when the supercooling degree SC determined by the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 and the pressure of the condenser 20 (approximate by PH) is smaller than the target value (NO in S31 and YES in S33), the control device 100 , The opening degree of the flow rate adjusting valve 72 is increased (S34). As a result, the amount of liquid refrigerant discharged from the receiver 73 increases and the amount of liquid refrigerant stored in the receiver 73 decreases, so that the amount of refrigerant circulating in the main refrigerant circuit increases and the refrigerant temperature T1 rises. As it decreases, the degree of supercooling SC increases.
  • control device 100 maintains the opening degree of the flow rate adjusting valve 72 in the current state.
  • control device 100 controls the opening degree of the flow rate adjusting valve 72 so that the refrigerant temperature T1 at the outlet of the condenser 20 approaches the target temperature.
  • the control device 100 controls the compressor 10 and the second expansion valve 40 so as to use the supercritical region of the refrigerant. For example, when the outside air temperature is higher than the supercritical temperature of the refrigerant such as in summer, the control device 100 increases the rotation speed of the compressor 10 as compared with that in spring or autumn to increase the pressure in the high pressure portion of the main refrigerant circuit. By reducing the pressure at the second expansion valve 40, the load device 3 can be shared with the device normally used as a refrigerant. At this time, the second expansion valve 40 is controlled as follows.
  • the control device 100 feedback-controls the second expansion valve 40 so that the pressure P1 matches the target pressure.
  • This target pressure is set to be about the same as the pressure when a normal refrigerant such as R410 is used.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the control of the second expansion valve 40.
  • the control device 100 reduces the opening degree of the second expansion valve 40 (S42). As a result, the amount of decompression by the second expansion valve 40 increases, so that the pressure P1 decreases.
  • the control device 100 increases the opening degree of the second expansion valve 40 (S44). As a result, the amount of decompression by the second expansion valve 40 is reduced, so that the pressure P1 rises.
  • the control device 100 maintains the opening degree of the second expansion valve 40 in the current state.
  • the pressure in the load device 3 can be set to be equal to or lower than the design pressure of the device normally used as the refrigerant, and is shared with the load device of the conventional machine using a refrigerant such as R410A. Can be used.
  • the control device 100 opens the on-off valve 75 and closes the on-off valve 76 to increase the injection amount to the compressor 10 and discharge the compressor 10. Prevent further temperature rise.
  • the control device 100 monitors the refrigerant temperature T2 with the temperature sensor 122 while the on-off valve 75 is open, and closes the on-off valve 75 when it detects that the degree of supercooling of the refrigerant cannot be secured. , Open the on-off valve 76.
  • the refrigerant on the low pressure side and the refrigerant in the second flow path F2 can be merged, the intermediate pressure PM can be lowered, and the temperature difference in the heat exchanger 30 can be secured.
  • each device such as the receiver 73 arranged in the second flow path F2 is depressurized by the third expansion valve 71 with respect to the main refrigerant circuit, the design pressure can be lowered, so that the manufacturing cost can be reduced. .. Even when the design pressure is lowered, when the pressure sensor 113 detects an increase in the intermediate pressure PM during operation due to overfilling of the refrigerant or an increase in the outside air temperature, it is safe to release the pressure to the low pressure side by opening the on-off valve 76. Measures can be taken.
  • a signal instructing the start of the pump-down operation is not transmitted from the load device 3 side to the outdoor unit 2, and the outdoor unit 2 executes the pump-down operation by continuing the normal operation. ..
  • the control device 100 stops the compressor 10 to stop the pump down. ing. Since the compressor 10 is configured so that the refrigerant does not pass through in the stopped state, the refrigerant does not flow back to the load device 3.
  • the pressure P1 of the pipes 83, 84, and 85 rises sharply. If the pressure P1 exceeds the design pressures of the pipes 83, 84, 85 and the load device 3, problems such as refrigerant leakage may occur, and it is necessary to control the pressure P1 within a range that does not exceed the design pressure.
  • control device 100 temporarily opens the on-off valve 78 to prevent the pressure P1 from suddenly rising.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the control of the on-off valve 78.
  • the control device 100 determines in step S51 whether or not the pressure P1 exceeds the design pressure.
  • the design pressure here is a pressure that can be withstood for a short time, and may be set slightly lower than the actual design pressure.
  • step S51 if the pressure P1 does not exceed the design pressure (NO in S51), it is not necessary to reduce the pressure P1, so that the control device 100 closes the on-off valve 78 in step S56 and proceeds to step S57. Proceed with processing.
  • step S51 when it is detected in step S51 that the pressure P1 exceeds the design pressure (YES in S51), the control device 100 executes the processes of steps S52 to S55 to prevent the pressure P1 from suddenly rising.
  • step S52 the control device 100 determines whether or not the pressure P1 of the pipe 83 is higher than the pressure P2 of the pipe 92 of the injection flow path.
  • step S53 the control device 100 opens the on-off valve 76 and closes the on-off valve 75. , The pressure of the second flow path F2 is lowered. Then, the process proceeds to step S54.
  • step S52 If P1> P2 (YES in S52), the pressure P1 of the pipe 83 can be reduced by opening the on-off valve 78, so that the process of step S53 is not executed and the process proceeds to step S54.
  • the pipe 96 and the intermediate pressure port G3 may be directly connected without the flow path switching portion 74, but in this case, the processes of steps S52 and S53 are not executed, and YES is determined in step S51. If so, the process is promptly advanced to step S54.
  • step S54 the control device 100 introduces the intermediate pressure of the second flow path F2 into the pipe 83 by opening the on-off valve 78 and closing the flow rate adjusting valve 72, and lowers the pressure P1. As a result, it is possible to prevent the pressure P1 from exceeding the design pressures of the pipes 83 and 84 and the load device 3.
  • control device 100 further reduces the rotational speed of the compressor 10 in step S55, and suppresses the pressure P1 of the pipe 83 from further increasing. If the process of step S55 is executed when the pressure P1 rises temporarily, and then the pressure P1 drops, the pump down operation time is shortened following the process of step S56. Therefore, a process of restoring the rotation speed of the compressor 10 may be performed.
  • step S57 the process is once returned to the main routine, and then the process of the flowchart of FIG. 5 is repeatedly executed.
  • the present disclosure is an outdoor unit of a refrigeration cycle device 1 configured to be connected to a load device 3 including a first expansion valve 50 and an evaporator 60 corresponding to a "first expansion device".
  • the outdoor unit 2 corresponds to the refrigerant outlet port PO2 and the refrigerant inlet port PI2 for connecting to the load device 3, the first flow path F1, the compressor 10, the condenser 20, and the "second expansion device”.
  • It includes a second expansion valve 40, a second flow path F2, a third expansion valve 71 corresponding to a "third expansion device", a liquid receiver 73, a third flow path F3, and an on-off valve 78.
  • the first flow path F1 is a flow path from the refrigerant inlet port PI2 to the refrigerant outlet port PO2, and forms a circulation flow path in which the refrigerant circulates together with the load device 3.
  • the compressor 10, the condenser 20, and the second expansion valve 40 are arranged in the first flow path F1.
  • the second flow path F2 is configured to branch from the portion between the condenser 20 and the second expansion valve 40 of the first flow path F1 and return the refrigerant that has passed through the condenser 20 to the compressor 10.
  • the third expansion valve 71 and the liquid receiver 73 are arranged in the second flow path F2 in order from the branch point of the second flow path F2 from the first flow path F1.
  • the third flow path F3 connects a portion of the first flow path F1 between the second expansion valve 40 and the refrigerant outlet port PO2 and the refrigerant inlet of the receiver 73.
  • the on-off valve 78 is arranged in the third flow path F3.
  • the third flow path F3 and the on-off valve 78 are provided in this way, it is possible to quickly reduce the pressure P1 even if the pressure P1 suddenly rises at the start of the pump down operation. This makes it possible to use the piping and the load device 3 having a low design pressure even when a refrigerant such as CO 2 that uses a supercritical region is used in the high pressure portion.
  • the receiver 73 in the second flow path F2 , even a refrigerant such as CO 2 using a supercritical region can be stored in the receiver 73 in a liquid refrigerant state.
  • supercooling of the piping portion through which the liquid refrigerant flows can be ensured, and the performance of the refrigeration cycle device is improved.
  • the outdoor unit 2 is further provided with a flow rate adjusting valve 72 arranged in the second flow path F2 and configured to adjust the discharge flow rate of the liquid refrigerant from the receiver 73.
  • the outdoor unit 2 has a first passage H1 and a second passage H2, and is a heat exchanger 30 configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the first passage H1 and the refrigerant flowing through the second passage H2. Further prepare.
  • the first passage H1 of the heat exchanger 30 is arranged between the condenser 20 of the first flow path F1 and the branch point where the pipe 91 branches from the pipe 82, and the second passage H2 of the heat exchanger 30 is the first. It is arranged between the flow rate adjusting valve 72 of the two flow paths F2 and the compressor 10.
  • the compressor 10 has a discharge port G2, a suction port G1, and an intermediate pressure port G3.
  • the outdoor unit 2 further includes a flow path switching unit 74 configured so that the destination of the refrigerant that has passed through the second flow path F2 can be switched to either the intermediate pressure port G3 or the suction port G1.
  • a flow path switching unit 74 configured so that the destination of the refrigerant that has passed through the second flow path F2 can be switched to either the intermediate pressure port G3 or the suction port G1.
  • the suction port G1 is configured to be selected as the destination.
  • the outdoor unit 2 further includes a pressure sensor 112 that detects a pressure P1 in a portion downstream of the second expansion valve 40 in the first flow path F1, and a control device 100 that controls the compressor 10 and the on-off valve 78.
  • a pressure sensor 112 that detects a pressure P1 in a portion downstream of the second expansion valve 40 in the first flow path F1
  • a control device 100 that controls the compressor 10 and the on-off valve 78.
  • the control device 100 opens the on-off valve 78 (S54).
  • the rotation speed of the compressor 10 is reduced (S55).
  • the refrigeration cycle device 1 may be used as an air conditioner or the like.
  • 1 refrigeration cycle device 2 outdoor unit, 3 load device, 10 compressor, 20 condenser, 22 fan, 28, 75, 76, 78 on-off valve, 30 heat exchanger, 40 second expansion valve, 50 first expansion valve , 60 Evaporator, 70 Squeezing device, 71 3rd expansion valve, 72 Flow control valve, 73 Liquid receiver, 74 Flow path switching unit, 77 Pressure reducing device, 80-85, 88, 89, 91, 92, 94, 96 ⁇ 98 piping, 93 degassing piping, 100 control device, 104 memory, 110 ⁇ 113 pressure sensor, 120 ⁇ 122 temperature sensor, F1 first flow path, F2 second flow path, F3 third flow path, G1 suction port, G2 discharge port, G3 intermediate pressure port, H1 first passage, H2 second passage, PI2, PI3 refrigerant inlet port, PO2, PO3 refrigerant outlet port.

Abstract

室外ユニット（２）は、第１流路（Ｆ１）と、第２流路（Ｆ２）と、第３流路（Ｆ３）と、開閉弁（７８）とを備える。第１流路（Ｆ１）は、冷媒入口ポート（ＰＩ２）から冷媒出口ポート（ＰＯ２）に至る流路であって、負荷装置（３）とともに冷媒が循環する循環流路を形成する。圧縮機（１０）、凝縮器（２０）および第２膨張装置（４０）は、第１流路（Ｆ１）に配置される。第２流路（Ｆ２）は、第１流路（Ｆ１）から分岐し、凝縮器（２０）を通過した冷媒を圧縮機（１０）に戻すように構成される。第３膨張装置（７１）および受液器（７３）は、第２流路（Ｆ２）の第１流路（Ｆ１）からの分岐点から順に第２流路（Ｆ２）に配置される。第３流路（Ｆ３）は、第１流路（Ｆ１）における第２膨張装置（４０）と冷媒出口ポート（ＰＯ２）との間の部分と、受液器（７３）の冷媒入口とを接続する。開閉弁（７８）は、第３流路（Ｆ３）に配置される。

Description

室外ユニットおよび冷凍サイクル装置
　この発明は、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置に関する。
　特開２０１４－０１９１７号公報（特許文献１）には、中間インジェクション流路と吸入インジェクション流路とを有する冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、凝縮器から蒸発器に向かって流れる冷媒の一部を、中間インジェクション流路を使って圧縮機の中間圧の冷媒に合流させることも、吸入インジェクション流路を使って吸入流路において圧縮機に吸入される低圧の冷媒に合流させることも可能である。このため、中間インジェクション流路を使うと運転効率が悪化する場合において、吸入インジェクション流路を使って圧縮機の吐出温度を低下させることができる。
特開２０１４－０１９１７号公報
　特開２０１４－０１９１７号公報（特許文献１）に記載された冷凍装置では、負荷装置が運転停止されるなどして、室内ユニット側で冷媒の流通が遮断され負荷装置側でポンプダウン運転が実行開始すると、室外ユニットの液管の圧力が上昇する。例えば、超臨界を使用するＣＯ２冷媒などでは、圧縮機の吐出圧力が高いため、液管の一部の圧力が設計圧力を超える可能性がある。
　この発明の目的は、設計圧力を超える圧力が配管にかからないように改善された室外ユニットおよび冷凍サイクル装置を提供することである。
　本開示は、第１膨張装置および蒸発器を含む負荷装置に接続されるように構成された冷凍サイクル装置の室外ユニットに関する。室外ユニットは、負荷装置と接続するための冷媒出口ポートおよび冷媒入口ポートと、冷媒入口ポートから冷媒出口ポートに至る流路であって、負荷装置とともに冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路と、第１流路に配置される、圧縮機、凝縮器および第２膨張装置と、第１流路の凝縮器と第２膨張装置との間の部分から分岐し、凝縮器を通過した冷媒を圧縮機に戻すように構成された第２流路と、第２流路の第１流路からの分岐点から順に第２流路に配置される第３膨張装置および受液器と、第１流路における第２膨張装置と冷媒出口ポートとの間の部分と、受液器の冷媒入口とを接続する第３流路と、第３流路に配置される開閉弁とを備える。
　本開示の室外ユニットおよびそれを備える冷凍サイクル装置によれば、負荷装置側で冷媒の流れが遮断されるなどによって圧力が急上昇した場合でも、配管の圧力が設計圧力を超えることを防ぐことができる。
本実施の形態に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第３膨張弁７１の制御を説明するためのフローチャートである。 流量調整弁７２の制御を説明するためのフローチャートである。 第２膨張弁４０の制御を説明するためのフローチャートである。 開閉弁７８の制御を説明するための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。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。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繰返さない。
　図１は、本実施の形態に従う冷凍サイクル装置の全体構成図である。なお、図１では、冷凍サイクル装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。
　図１を参照して、冷凍サイクル装置１は、室外ユニット２と、負荷装置３と、配管８４，８８とを備える。室外ユニット２は、負荷装置３と接続するための冷媒出口ポートＰＯ２および冷媒入口ポートＰＩ２を有する。負荷装置３は、室外ユニット２と接続するための冷媒出口ポートＰＯ３および冷媒入口ポートＰＩ３を有する。配管８４は、室外ユニット２の冷媒出口ポートＰＯ２と負荷装置３の冷媒入口ポートＰＩ３とを接続する。配管８８は、負荷装置３の冷媒出口ポートＰＯ３と室外ユニット２の冷媒入口ポートＰＩ２とを接続する。
　冷凍サイクル装置１の室外ユニット２は、負荷装置３に接続されるように構成される。室外ユニット２は、吸入ポートＧ１、吐出ポートＧ２、中間圧ポートＧ３を有する圧縮機１０と、凝縮器２０と、ファン２２と、熱交換器３０と、第２膨張弁４０と、配管８０～８３、８９とを備える。熱交換器３０は、第１通路Ｈ１および第２通路Ｈ２を有し、第１通路Ｈ１を流れる冷媒と第２通路Ｈ２を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。
　負荷装置３は、第１膨張弁５０と、蒸発器６０と、配管８５、８６，８７と、開閉弁２８とを含む。蒸発器６０は空気と冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。冷凍サイクル装置１では、蒸発器６０は、冷却対象空間の空気からの吸熱によって冷媒を蒸発させる。第１膨張弁５０は、例えば、室外ユニット２と独立して制御される温度膨張弁である。なお、第１膨張弁５０は冷媒を減圧することができる電子膨張弁であってもよい。開閉弁２８は、負荷装置３が運転停止するときに閉止され、冷媒を遮断する。
　圧縮機１０は、配管８９から吸入される冷媒を圧縮して配管８０へ吐出する。圧縮機１０は、インバータ制御により駆動周波数を任意に変更することができる。また、圧縮機１０には中間圧ポートＧ３が設けられており中間圧ポートＧ３からの冷媒を圧縮工程の途中部分に流入させることができる。圧縮機１０は、制御装置１００からの制御信号に従って回転速度を調整するように構成される。圧縮機１０の回転速度を調整することで冷媒の循環量が調整され、冷凍サイクル装置１の能力を調整することができる。圧縮機１０には種々のタイプのものを採用可能であり、例えば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。
　凝縮器２０は、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒が外気と熱交換（放熱）を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液相に変化する。圧縮機１０から配管８０に吐出された冷媒は、凝縮器２０において凝縮および液化され配管８１へ流出する。熱交換の効率を上げるため外気を送るファン２２が凝縮器２０に取り付けられている。ファン２２は、凝縮器２０において冷媒が熱交換を行なう外気を凝縮器２０に供給する。ファン２２の回転数を調整することにより、圧縮機１０の吐出側の冷媒圧力（高圧側圧力）を調整することができる。第２膨張弁４０は凝縮器２０および熱交換器３０の第１通路Ｈ１を通過した冷媒を減圧することができる電子膨張弁である。
　ここで、冷凍サイクル装置１の冷媒回路に使用する冷媒はＣＯ２とするが、過冷却度が確保しにくい状態が生じる場合は、他の冷媒を使用しても良い。
　なお、本明細書では、説明の容易のため、超臨界状態のＣＯ２のような冷媒を冷却する場合も凝縮器２０と呼ぶこととする。また、本明細書では、説明の容易のため、超臨界状態の冷媒の基準温度からの低下量も過冷却度と呼ぶこととする。
　冷媒入口ポートＰＩ２から圧縮機１０、凝縮器２０、熱交換器３０の第１通路Ｈ１、第２膨張弁４０を経由して冷媒出口ポートＰＯ２に至る第１流路Ｆ１は、負荷装置３の第１膨張弁５０および蒸発器６０が配置される流路とともに、冷媒が循環する循環流路を形成する。以下、この循環流路を冷凍サイクルの「主冷媒回路」とも言う。
　室外ユニット２は、循環流路の第１通路Ｈ１の出口と第２膨張弁４０との間の部分から、第２通路Ｈ２の入口に冷媒を流す配管９１，９２，９４と、第２通路Ｈ２の出口から圧縮機１０の吸入ポートＧ１または中間圧ポートＧ３に冷媒を流す配管９６～９８と、第２通路Ｈ２の出口から流出する冷媒の行き先として吸入ポートＧ１および中間圧ポートＧ３のいずれか一方を選択可能な流路切替部７４とをさらに備える。以下において、主冷媒回路から分岐して第２通路Ｈ２を経由して圧縮機１０に冷媒を送る第２流路Ｆ２を、「インジェクション流路」とも言う。
　室外ユニット２は、さらに、第２流路Ｆ２に配置され、冷媒を貯留する受液器（レシーバ）７３を備える。第３膨張弁７１は、循環流路の第１通路Ｈ１の出口と第２膨張弁４０との間の部分から分岐した配管９１と受液器７３の入口に接続された配管９２との間に配置される。室外ユニット２は、さらに、受液器７３のガス排出口と第２通路Ｈ２とを接続し受液器７３内の冷媒ガスを排出するガス抜き配管９３と、ガス抜き配管９３と第２通路Ｈ２に通じる配管９４との間に配置された絞り装置７０と、受液器７３の液冷媒排出口に接続された配管９４の冷媒流量を調整する流量調整弁７２とを備える。
　配管９１は、主冷媒回路から分岐し受液器７３へ冷媒を流入させる配管である。第３膨張弁７１は主冷媒回路の高圧部の冷媒を中間圧力まで低下させることができる電子膨張弁である。受液器７３は、減圧され二相となった冷媒の気相と液相の分離を容器内で行ない、冷媒を貯蔵し主冷媒回路の冷媒の循環量を調整することができる容器である。受液器７３の上部に接続されるガス抜き配管９３と受液器７３の下部に接続される配管９４は、受液器７３の中でガス冷媒と液冷媒に分離した冷媒を分離した状態で取り出すための配管である。流量調整弁７２は、配管９４から排出される液冷媒の循環量を調整することで受液器７３の冷媒量を調整することができる。
　このようにインジェクション流路に受液器７３を設けることにより、液管である配管８２，８３における過冷却度を確保することが容易となる。一般に受液器７３にはガス冷媒が存在するため、冷媒温度は飽和温度となるので、配管８２に受液器７３を配置すると過冷却度を確保できないからである。
　また、中間圧部分に受液器７３を設けると、主冷媒回路の高圧部の圧力が高く冷媒が超臨界状態である場合でも受液器７３の内部に中間圧の液冷媒を貯留することが可能となる。このため、受液器７３の容器の設計圧を高圧部よりも低くすることができ、容器の薄肉化によるコスト低減も図れる。
　室外ユニット２は、さらに、圧力センサ１１０～１１２と、温度センサ１２０～１２２と、圧縮機１０、第２膨張弁４０，第３膨張弁７１、流量調整弁７２、および流路切替部７４を制御する制御装置１００とを備える。
　圧力センサ１１０は、圧縮機１０の吸入ポート部分の圧力ＰＬを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。圧力センサ１１１は、圧縮機１０の吐出圧力ＰＨを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。圧力センサ１１２は、第２膨張弁４０の出口の配管８３の圧力Ｐ１を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。
　室外ユニット２は、第２膨張弁４０を液管に備えることによって、負荷装置３の設計圧（例えば、４ＭＰａ）以下に冷媒圧力を減圧してから負荷装置３に送出することができる。これによりＣＯ２などの超臨界を利用する冷媒を使用しても、負荷装置３として従来と同じ設計圧の汎用製品を使用することができる。
　温度センサ１２０は、圧縮機１０の吐出温度ＴＨを検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。温度センサ１２１は、凝縮器２０の出口の配管８１の冷媒温度Ｔ１を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。温度センサ１２２は、熱交換器３０の被冷却側の第１通路Ｈ１の出口の冷媒温度Ｔ２を検出し、その検出値を制御装置１００へ出力する。
　流路切替部７４は、配管９６が２分岐した配管９７，９８と、配管９７，９８の間に配置された減圧装置７７と、配管９７，９８にそれぞれ配置される開閉弁７５，７６とを含む。
　配管９７は配管９６と中間圧ポートＧ３との間に接続され、開閉弁７５は、配管９７に設けられる。減圧装置７７および開閉弁７６は、第２通路Ｈ２の出口と吸入ポートＧ１との間に直列に配置される。
　開閉弁７５と開閉弁７６により第２流路Ｆ２の冷媒の行き先を圧縮機１０の中間圧ポートＧ３とするか、吸入ポートＧ１とするかを切り替えることができる。
　本実施の形態では第２流路Ｆ２は、減圧して二相となった冷媒を圧縮機１０へ流入させることによって圧縮機１０の吐出温度ＴＨを制御するものである。加えて第２流路Ｆ２上に設置した受液器７３によって主冷媒回路の冷媒量を調整することができる。さらに、第２流路Ｆ２は、熱交換器３０による熱交換による主冷媒回路の冷媒の過冷却の確保も担っている。制御装置１００は、各目的を各運転条件で実施できるように、開閉弁７５および開閉弁７６による冷媒の行き先の切り替えを実施する。
　室外ユニット２は、配管８３と配管９２を接続する第３流路Ｆ３と、第３流路Ｆ３に設けられる開閉弁７８とをさらに備える。開閉弁７８は、後に説明するポンプダウン動作の開始時における配管８３の圧力Ｐ１の急上昇を避けるために設けられる。
　制御装置１００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１０２と、メモリ１０４（ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory））と、各種信号を入出力するための入出力バッファ（図示せず）等を含んで構成される。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置１００の処理手順が記されたプログラムである。制御装置１００は、これらのプログラムに従って、室外ユニット２における各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
　（冷凍サイクル装置の通常運転時の制御）
　制御装置１００は、第３膨張弁７１を、圧縮機１０の吐出温度ＴＨが目標温度に一致するようにフィードバック制御する。
　図２は、第３膨張弁７１の制御を説明するためのフローチャートである。制御装置１００は、圧縮機１０の吐出温度ＴＨが目標温度より高い場合には（Ｓ２１でＹＥＳ）、第３膨張弁７１の開度を増加させる（Ｓ２２）。これによって、受液器７３を経由して中間圧ポートＧ３または吸入ポートＧ１に流入する冷媒が増えるため、吐出温度ＴＨが低下する。
　一方、圧縮機１０の吐出温度ＴＨが目標温度より低い場合には（Ｓ２１でＮＯかつＳ２３でＹＥＳ）、制御装置１００は、第３膨張弁７１の開度を減少させる（Ｓ２４）。これによって、受液器７３を経由して中間圧ポートＧ３または吸入ポートＧ１に流入する冷媒が減るため、吐出温度ＴＨが上昇する。
　吐出温度ＴＨ＝目標温度であれば（Ｓ２１でＮＯかつＳ２３でＮＯ）、制御装置１００は、第３膨張弁７１の開度を現在の状態に維持する。
　このように、制御装置１００は、圧縮機１０の吐出温度ＴＨが目標温度に近づくように第３膨張弁７１の開度を制御する。
　また、制御装置１００は、凝縮器２０の出口の冷媒の過冷却度ＳＣを確保するため、凝縮器２０の出口の冷媒温度Ｔ１が目標温度に一致するように流量調整弁７２をフィードバック制御する。
　図３は、流量調整弁７２の制御を説明するためのフローチャートである。凝縮器２０の出口の冷媒温度Ｔ１と凝縮器２０の圧力（ＰＨで近似）とによって定まる過冷却度ＳＣが目標値より大きい場合には（Ｓ３１でＹＥＳ）、制御装置１００は、流量調整弁７２の開度を減少させる（Ｓ３２）。これによって、受液器７３から排出される液冷媒の量が減少し、受液器７３内の液冷媒量が増加するため、主冷媒回路を循環する冷媒量が減少し、冷媒温度Ｔ１が上昇するので過冷却度ＳＣが減少する。
　一方、凝縮器２０の出口の冷媒温度Ｔ１と凝縮器２０の圧力（ＰＨで近似）によって定まる過冷却度ＳＣが目標値より小さい場合には（Ｓ３１でＮＯかつＳ３３でＹＥＳ）、制御装置１００は、流量調整弁７２の開度を増加させる（Ｓ３４）。これによって、受液器７３から排出される液冷媒の量が増加し、受液器７３に貯留される液冷媒量が減るため、主冷媒回路を循環する冷媒量が増加し、冷媒温度Ｔ１が低下するので過冷却度ＳＣが増加する。
　過冷却度ＳＣ＝目標値であれば（Ｓ３１でＮＯかつＳ３３でＮＯ）、制御装置１００は、流量調整弁７２の開度を現在の状態に維持する。
　このように、制御装置１００は、凝縮器２０の出口の冷媒温度Ｔ１が目標温度に近づくように流量調整弁７２の開度を制御する。
　また、制御装置１００は、冷媒としてＣＯ２を使用する場合には、冷媒の超臨界領域を使用するように、圧縮機１０および第２膨張弁４０の制御を行なう。例えば、夏季など外気温度が冷媒の超臨界温度よりも高い場合、制御装置１００は圧縮機１０の回転速度を春季または秋季よりも高めて主冷媒回路の高圧部の圧力を上昇させる。第２膨張弁４０で減圧が行なわれることによって、負荷装置３を通常冷媒で使用される装置と共用可能とすることができる。このとき第２膨張弁４０は以下のように制御される。
　制御装置１００は、第２膨張弁４０を、圧力Ｐ１が目標圧力に一致するようにフィードバック制御する。この目標圧力は、Ｒ４１０などの通常冷媒を使用する場合の圧力と同程度に設定されている。
　図４は、第２膨張弁４０の制御を説明するためのフローチャートである。圧力Ｐ１が目標圧力より高い場合には（Ｓ４１でＹＥＳ）、制御装置１００は、第２膨張弁４０の開度を減少させる（Ｓ４２）。これによって、第２膨張弁４０による減圧量が増えるので、圧力Ｐ１は低下する。
　一方、圧力Ｐ１が目標圧力より低い場合には（Ｓ４１でＮＯかつＳ４３でＮＯ）、制御装置１００は、第２膨張弁４０の開度を増加させる（Ｓ４４）。これによって、第２膨張弁４０による減圧量が減るので、圧力Ｐ１は上昇する。
　圧力Ｐ１＝目標圧力であれば（Ｓ４１でＮＯかつＳ４３でＮＯ）、制御装置１００は、第２膨張弁４０の開度を現在の状態に維持する。
　このように圧力Ｐ１が制御されるため、負荷装置３内の圧力を通常冷媒で使用される装置の設計圧力以下にすることができ、Ｒ４１０Ａなどの冷媒を使用する従来機の負荷装置との共用化が可能となる。
　（インジェクション流路の切替制御）
　制御装置１００は、温度センサ１２０が圧縮機１０の吐出温度ＴＨの過剰な上昇を検知した場合、開閉弁７５を開いて、開閉弁７６を閉じることによって、圧縮機１０へのインジェクション量を増やし吐出温度のさらなる上昇を防ぐ。
　このとき開閉弁７５が開いている状態で、蒸発温度の上昇などに伴い中間圧力ＰＭが上昇すると、冷媒の飽和温度が上昇するため、熱交換器３０の第２通路Ｈ２を通過する冷媒温度も上昇し、熱交換器３０における冷却が不十分となるので、第２膨張弁４０における冷媒の過冷却度が確保できなくなる場合がある。
　そこで、制御装置１００は、開閉弁７５が開いている状態で、温度センサ１２２で冷媒温度Ｔ２を監視し、冷媒の過冷却度が確保できないことを検知した場合には、開閉弁７５を閉じて、開閉弁７６を開く。これにより、低圧側の冷媒と第２流路Ｆ２の冷媒とを合流させ、中間圧ＰＭを低下させて熱交換器３０での温度差を確保することができる。
　第２流路Ｆ２に配置された受液器７３などの各機器は、主冷媒回路に対して第３膨張弁７１によって減圧しているため設計圧力を低くできるので、製造コストを下げることができる。設計圧力を低くした場合でも、冷媒の過充填または外気温度の上昇などで圧力センサ１１３が中間圧力ＰＭの上昇を運転中に検知したときには、開閉弁７６を開くことによって低圧側へ圧力を逃がす安全対策を行なうことができる。
　（ポンプダウン運転時の制御）
　次にポンプダウン運転時の制御について説明する。主冷媒回路において液冷媒が流れる配管８５に開閉弁２８などを設置して、配管８５を遮断した状態で圧縮機１０を運転することによって冷媒を負荷装置３から室外ユニット２へ移動させ、貯蔵することをポンプダウン運転という。ポンプダウン運転は、例えば、運転停止前に第２膨張弁４０を閉じたり、開閉弁２８を閉じたりした後に圧縮機１０を運転することなどによって行なわれる。
　一般に、ポンプダウン運転の開始を指示する信号は、特に負荷装置３側から室外ユニット２には送信されておらず、室外ユニット２では通常の運転が継続されることによってポンプダウン運転が実行される。
　ポンプダウン運転では、開閉弁２８が閉止され圧力センサ１１０によって検出された低圧部の圧力ＰＬが設定値まで低下すると、制御装置１００は、圧縮機１０を停止してポンプダウンを停止する仕組みとなっている。圧縮機１０は、停止状態では冷媒が通過しないように構成されているので、冷媒は負荷装置３には逆流しない。
　しかし、通常運転中に第１膨張弁５０を閉じたり、開閉弁２８を閉じたりすると、配管８３、８４，８５の圧力Ｐ１が急上昇する。圧力Ｐ１が配管８３、８４，８５および負荷装置３の設計圧力を超えると、冷媒の漏洩などの問題が生じる可能性があり、圧力Ｐ１を設計圧力を超えない範囲に制御する必要がある。
　そこで、制御装置１００は、開閉弁７８を一時的に開くことによって、圧力Ｐ１の急激な上昇を防ぐ。
　以下に、ポンプダウン時に実行される開閉弁７８の制御について説明する。図５は、開閉弁７８の制御を説明するためのフローチャートである。
　制御装置１００は、ステップＳ５１において、圧力Ｐ１が設計圧力を超えたか否かを判断する。ここでの設計圧力は、短時間であれば耐えることが可能な圧力であり、実際の設計圧力よりも多少低く設定されていても良い。
　ステップＳ５１において、圧力Ｐ１が設計圧力を超えていない場合には（Ｓ５１でＮＯ）、圧力Ｐ１を低下させる必要はないので、制御装置１００は、ステップＳ５６において開閉弁７８を閉じて、ステップＳ５７に処理を進める。
　一方、ステップＳ５１において圧力Ｐ１が設計圧力を超えたことを検出した場合には（Ｓ５１でＹＥＳ）、制御装置１００は、ステップＳ５２～Ｓ５５の処理を実行し、圧力Ｐ１の急上昇を防ぐ。
　ステップＳ５２では、制御装置１００は、配管８３の圧力Ｐ１が、インジェクション流路の配管９２の圧力Ｐ２よりも高いか否かを判断する。
　Ｐ１＞Ｐ２でなければ（Ｓ５２でＮＯ）、開閉弁７８を開いても配管８３の圧力Ｐ１は低下しないので、ステップＳ５３において、制御装置１００は、開閉弁７６を開き開閉弁７５を閉じることによって、第２流路Ｆ２の圧力を下げる。そして、ステップＳ５４に処理が進められる。
　Ｐ１＞Ｐ２であれば（Ｓ５２でＹＥＳ）、開閉弁７８を開くと配管８３の圧力Ｐ１を低下させることができるので、ステップＳ５３の処理は実行されずにステップＳ５４に処理が進められる。
　なお、流路切替部７４がなく、配管９６と中間圧ポートＧ３が直結されていてもよいが、この場合には、ステップＳ５２，Ｓ５３の処理は実行されず、ステップＳ５１でＹＥＳと判定された場合速やかにステップＳ５４に処理が進められる。
　ステップＳ５４では、制御装置１００は、開閉弁７８を開き流量調整弁７２を閉じることによって、第２流路Ｆ２の中間圧を配管８３に導入して圧力Ｐ１を低下させる。これにより、圧力Ｐ１が配管８３，８４および負荷装置３の設計圧力を超えることを防ぐことができる。
　必ずしも行なわなくても良いが、好ましくは、制御装置１００は、さらにステップＳ５５において圧縮機１０の回転速度を低下させ、配管８３の圧力Ｐ１がさらに上昇することを抑制する。なお、一時的に圧力Ｐ１が急上昇した場合に、ステップＳ５５の処理が実行された場合、その後、圧力Ｐ１が低下した場合には、ステップＳ５６の処理に続いて、ポンプダウン運転の時間を短縮するために圧縮機１０の回転速度をもとに戻す処理を行なっても良い。
　そして、ステップＳ５７において、一旦メインルーチンに処理が戻され、その後繰返して図５のフローチャートの処理が実行される。
　最後に、本実施の形態について再び図面を参照して総括する。図１に示すように、本開示は、「第１膨張装置」に相当する第１膨張弁５０および蒸発器６０を含む負荷装置３に接続されるように構成された冷凍サイクル装置１の室外ユニット２に関する。室外ユニット２は、負荷装置３と接続するための冷媒出口ポートＰＯ２および冷媒入口ポートＰＩ２と、第１流路Ｆ１と、圧縮機１０と、凝縮器２０と、「第２膨張装置」に相当する第２膨張弁４０と、第２流路Ｆ２と、「第３膨張装置」に相当する第３膨張弁７１と、受液器７３と、第３流路Ｆ３と、開閉弁７８とを備える。第１流路Ｆ１は、冷媒入口ポートＰＩ２から冷媒出口ポートＰＯ２に至る流路であって、負荷装置３とともに冷媒が循環する循環流路を形成する。圧縮機１０、凝縮器２０および第２膨張弁４０は、第１流路Ｆ１に配置される。第２流路Ｆ２は、第１流路Ｆ１の凝縮器２０と第２膨張弁４０との間の部分から分岐し、凝縮器２０を通過した冷媒を圧縮機１０に戻すように構成される。第３膨張弁７１および受液器７３は、第２流路Ｆ２の第１流路Ｆ１からの分岐点から順に第２流路Ｆ２に配置される。第３流路Ｆ３は、第１流路Ｆ１における第２膨張弁４０と冷媒出口ポートＰＯ２との間の部分と、受液器７３の冷媒入口とを接続する。開閉弁７８は、第３流路Ｆ３に配置される。
　図５に示すように、開閉弁７８は、第１流路Ｆ１における第２膨張弁４０と冷媒出口ポートＰＯ２との間の部分の圧力Ｐ１が設計圧力に対応するしきい値を超えると（Ｓ５１でＹＥＳ）開くように構成される。
　このように、第３流路Ｆ３および開閉弁７８を設けたので、ポンプダウン運転開始時に圧力Ｐ１が急上昇しても速やかに圧力Ｐ１を低下させることが可能となる。これにより、高圧部において超臨界領域を使用するＣＯ２などの冷媒を使用する場合でも、設計圧力が低い配管および負荷装置３を使用することが可能となる。
　また、第２流路Ｆ２に受液器７３を配置することによって、超臨界領域を使用するＣＯ２などの冷媒でも液冷媒状態で受液器７３に貯留することが可能となる。また、液冷媒を流す配管部の過冷却も確保でき、冷凍サイクル装置の性能が向上する。
　室外ユニット２は、第２流路Ｆ２に配置され、受液器７３からの液冷媒の排出流量を調整するように構成された流量調整弁７２をさらに備える。
　室外ユニット２は、第１通路Ｈ１および第２通路Ｈ２を有し、第１通路Ｈ１を流れる冷媒と第２通路Ｈ２を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成された熱交換器３０をさらに備える。熱交換器３０の第１通路Ｈ１は、第１流路Ｆ１の凝縮器２０と配管８２から配管９１が分岐する分岐点との間に配置され、熱交換器３０の第２通路Ｈ２は、第２流路Ｆ２の流量調整弁７２と圧縮機１０との間に配置される。
　圧縮機１０は、吐出ポートＧ２と、吸入ポートＧ１と、中間圧ポートＧ３とを有する。室外ユニット２は、第２流路Ｆ２を通過した冷媒の行き先を中間圧ポートＧ３および吸入ポートＧ１のいずれか一方に切り替え可能に構成された流路切替部７４をさらに備える。図５に示すように、流路切替部７４は、第１流路Ｆ１における第２膨張弁４０よりも下流の部分の圧力Ｐ１が受液器７３の圧力Ｐ２よりも低下すると（Ｓ５２でＮＯ）、行き先として吸入ポートＧ１を選択するように構成される。
　このような構成とすることによって、受液器７３の圧力が上昇した場合に受液器７３の圧力を下げられるので、受液器７３の圧力が高くなる運転状況を許容でき、運転範囲を拡大できる。
　室外ユニット２は、第１流路Ｆ１における第２膨張弁４０よりも下流の部分の圧力Ｐ１を検出する圧力センサ１１２と、圧縮機１０および開閉弁７８を制御する制御装置１００とをさらに備える。図５に示すように、制御装置１００は、圧力センサ１１２の検出した圧力Ｐ１がしきい値よりも低い状態から高い状態に変化した場合には（Ｓ５１でＹＥＳ）、開閉弁７８を開く（Ｓ５４）とともに、圧縮機１０の回転速度を低下させる（Ｓ５５）ように構成される。
　このように、開閉弁７８と圧縮機１０を連動させることにより、圧力Ｐ１が急上昇しても速やかに圧力Ｐ１を低下させることが可能となる。
　以上、冷凍サイクル装置１を備える冷凍機を例示して本実施の形態を説明したが、冷凍サイクル装置１は、空気調和機などに利用されても良い。
　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　冷凍サイクル装置、２　室外ユニット、３　負荷装置、１０　圧縮機、２０　凝縮器、２２　ファン、２８，７５，７６，７８　開閉弁、３０　熱交換器、４０　第２膨張弁、５０　第１膨張弁、６０　蒸発器、７０　絞り装置、７１　第３膨張弁、７２　流量調整弁、７３　受液器、７４　流路切替部、７７　減圧装置、８０～８５，８８，８９，９１，９２，９４，９６～９８　配管、９３　ガス抜き配管、１００　制御装置、１０４　メモリ、１１０～１１３　圧力センサ、１２０～１２２　温度センサ、Ｆ１　第１流路、Ｆ２　第２流路、Ｆ３　第３流路、Ｇ１　吸入ポート、Ｇ２　吐出ポート、Ｇ３　中間圧ポート、Ｈ１　第１通路、Ｈ２　第２通路、ＰＩ２，ＰＩ３　冷媒入口ポート、ＰＯ２，ＰＯ３　冷媒出口ポート。

Claims (7)

  1. 　第１膨張装置および蒸発器を含む負荷装置に接続されるように構成された冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
    　前記負荷装置と接続するための冷媒出口ポートおよび冷媒入口ポートと、
    　前記冷媒入口ポートから前記冷媒出口ポートに至る流路であって、前記負荷装置とともに冷媒が循環する循環流路を形成する第１流路と、
    　前記第１流路に配置される、圧縮機、凝縮器および第２膨張装置と、
    　前記第１流路の前記凝縮器と前記第２膨張装置との間の部分から分岐し、前記凝縮器を通過した冷媒を前記圧縮機に戻すように構成された第２流路と、
    　前記第２流路の前記第１流路からの分岐点から順に前記第２流路に配置される第３膨張装置および受液器と、
    　前記第１流路における前記第２膨張装置と前記冷媒出口ポートとの間の部分と、前記受液器の冷媒入口とを接続する第３流路と、
    　前記第３流路に配置される開閉弁とを備える、室外ユニット。
  2. 　前記開閉弁は、前記第１流路における前記第２膨張装置と前記冷媒出口ポートとの間の部分の圧力がしきい値を超えると開くように構成される、請求項１に記載の室外ユニット。
  3. 　前記第２流路に配置され、前記受液器からの液冷媒の排出流量を調整するように構成された流量調整弁をさらに備える、請求項１に記載の室外ユニット。
  4. 　第１通路および第２通路を有し、前記第１通路を流れる冷媒と前記第２通路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成された熱交換器をさらに備え、
    　前記熱交換器の前記第１通路は、前記第１流路の前記凝縮器と前記分岐点との間に配置され、
    　前記熱交換器の前記第２通路は、前記第２流路の前記流量調整弁と前記圧縮機との間に配置される、請求項３に記載の室外ユニット。
  5. 　前記圧縮機は、
    　吐出ポートと、
    　吸入ポートと、
    　中間圧ポートとを有し、
    　前記室外ユニットは、
    　前記第２流路を通過した冷媒の行き先を前記中間圧ポートおよび前記吸入ポートのいずれか一方に切り替え可能に構成された流路切替部をさらに備え、
    　前記流路切替部は、前記第１流路における前記第２膨張装置よりも下流の部分の圧力が前記受液器の圧力よりも低下すると、前記行き先として前記吸入ポートを選択するように構成される、請求項１に記載の室外ユニット。
  6. 　前記第１流路における前記第２膨張装置よりも下流の部分の圧力を検出する圧力センサと、
    　前記圧縮機および前記開閉弁を制御する制御装置とをさらに備え、
    　前記制御装置は、前記圧力センサの検出値がしきい値よりも低い状態から高い状態に変化した場合には、前記開閉弁を開くとともに、前記圧縮機の回転速度を低下させるように構成される、請求項１に記載の室外ユニット。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の室外ユニットと、前記負荷装置とを備える冷凍サイクル装置。
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