WO2022249289A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2022249289A1
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refrigerant
pressure
inj
compressor
stage compressor
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PCT/JP2021/019830
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智隆 石川
悠介 有井
耕平 上田
素 早坂
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三菱電機株式会社
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    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2509—Economiser valves

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device having an intermediate pressure receiver.
  • a multi-stage compression refrigeration cycle apparatus In order not to excessively lower the pressure in the outdoor heat exchanger even when the outside air temperature is low, conventionally, a multi-stage compression refrigeration cycle apparatus has been provided with a low-stage compressor and a high-stage compressor to perform two-stage compression. known (see, for example, Patent Document 1).
  • a low-stage compressor, a high-stage compressor, a user-side heat exchanger, a user-side expansion valve, a receiver, a subcooling heat exchanger, an expansion valve, and an outdoor heat exchanger are connected by refrigerant piping.
  • the low-stage compressor compresses the sucked refrigerant from low pressure to intermediate pressure. Also, the high-stage compressor compresses the intermediate-pressure refrigerant discharged from the low-stage compressor to high pressure. Refrigerant discharged from the high stage compressor flows into the utilization side heat exchanger. The refrigerant condensed and liquefied in the utilization side heat exchanger flows into the receiver after passing through the utilization side expansion valve and being decompressed.
  • the gas-liquid refrigerant is separated.
  • the liquid refrigerant (hereinafter referred to as first refrigerant) separated by the receiver is guided via the branch point to a subcooling heat exchanger arranged downstream of the branch point.
  • the remaining liquid refrigerant (hereinafter referred to as the second refrigerant) branched at the branch point is expanded by the supercooling expansion valve and then guided to the supercooling heat exchanger.
  • the second refrigerant cools the first refrigerant to provide subcooling.
  • the second refrigerant that has been subcooled and gasified is guided to the discharge side of the low-stage compressor and the suction side of the high-stage compressor through the intermediate pressure injection line.
  • the supercooled first refrigerant is guided to the expansion valve.
  • the first refrigerant which has been expanded by the expansion valve and has a low pressure, flows into the outdoor heat exchanger.
  • heat is exchanged between the first refrigerant and the outside air, and the first refrigerant evaporates.
  • the first refrigerant vaporized and gasified in the outdoor heat exchanger is sucked into the low-stage compressor.
  • Refrigerants include refrigerants with a single composition and mixed refrigerants in which multiple refrigerants are mixed.
  • a mixed refrigerant when multiple refrigerants are mixed at a certain ratio, they have a certain boiling point and the composition of the gas phase and the liquid phase becomes the same. There are things that show change.
  • Such a refrigerant mixture is called an "azeotropic refrigerant mixture”.
  • a “non-azeotropic mixed refrigerant” is a refrigerant that has only the properties of a simple mixture in which the dew point and the boiling point are separated over the entire composition range.
  • the composition always fluctuates, and in particular, when there is refrigerant leakage, the composition changes from the initial mixture ratio.
  • Non-azeotropic refrigerant mixtures include R404A, R407C, and R463A.
  • R463A is a CO 2 mixed refrigerant mixed with CO 2 (carbon dioxide).
  • the CO2 refrigerant mixture has a particularly large change in composition.
  • Patent Document 1 describes the use of R134a or R1234yf as the refrigerant, and does not intend to use a non-azeotropic mixed refrigerant.
  • liquid refrigerant circulates in the refrigerant circuit, which changes the composition of the circulating refrigerant and causes fluctuations in the capacity of the refrigeration cycle device.
  • the evaporator in the refrigeration cycle apparatus may suffer from insufficient cooling.
  • An object of the present invention is to obtain a refrigeration cycle device capable of
  • a refrigeration cycle device includes a control unit, a compressor that compresses a refrigerant from a first pressure to a second pressure higher than the first pressure, and heat exchange between the refrigerant discharged from the compressor and air.
  • an INJ branch for branching the refrigerant flowing out of the condenser into a first refrigerant and a second refrigerant; and an INJ branch for expanding the first refrigerant branched at the INJ branch to expand the first refrigerant.
  • an expansion valve for reducing the pressure to a pressure; and an evaporator for exchanging heat between the first refrigerant flowing out of the expansion valve and air to flow the first refrigerant at the first pressure toward the compressor.
  • an injection circuit connected between the INJ branching portion and the compressor for causing the second refrigerant branched at the INJ branching portion to flow out toward the compressor; 2 an INJ expansion valve that expands the refrigerant and reduces the pressure to an intermediate pressure that is higher than the first pressure and lower than the second pressure; a receiver for flowing out the intermediate-pressure second refrigerant toward the compressor, and the control unit controls at least one of the rotation speed of the compressor and the opening of the INJ expansion valve to control the
  • the intermediate pressure which is the internal pressure of the receiver, is controlled to be equal to or less than a first threshold value, or is controlled to be constant within a first range.
  • the refrigeration cycle device According to the refrigeration cycle device according to the present disclosure, it is possible to suppress fluctuations in the intermediate pressure inside the receiver, suppress fluctuations in the composition of the circulating refrigerant, and prevent insufficient cooling in the refrigeration cycle device.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing the configuration of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of an internal heat exchanger (HIC) 30 provided in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a ph diagram showing a refrigerating cycle of the refrigerating cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a flow chart showing a flow of processing in a control method (M1);
  • FIG. 10 is a flow chart showing the flow of processing in the control method (M2);
  • FIG. 6 is a flow chart showing the flow of processing when processing (a1) and (a2) are performed as the first processing and the second processing in the flow of FIG. 5, respectively;
  • FIG. 6 is a flow chart showing the flow of processing when processing (b1) and (b2) are performed as the first processing and the second processing in the flow of FIG. 5, respectively;
  • FIG. FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a modification of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a low-stage compressor 12 and a high-stage compressor 11 of FIG. 1; 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an injection compressor 13 of FIG. 8.
  • FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a modification of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a low-stage compressor 12 and a high-stage compressor 11 of FIG. 1;
  • 9 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of an injection compressor 13 of FIG. 8.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing the configuration of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • the refrigeration cycle apparatus includes a main circuit including a compressor 10, a condenser 20, an internal heat exchanger (HIC (Heat Inter Changer)) 30, an expansion valve 40, and an evaporator 50. It has a refrigerant circuit connected by a pipe 60 .
  • the compressor 10 has a high stage compressor 11 and a low stage compressor 12 .
  • the refrigerating cycle device is used as, for example, a refrigerator, but is not limited to that.
  • the refrigeration cycle device also has an injection circuit 70 as shown in FIG.
  • the injection circuit 70 is an intermediate-pressure refrigerant bypass circuit for flowing intermediate-pressure PM refrigerant, which will be described later.
  • an INJ branch 61 is provided between the internal heat exchanger (HIC) 30 and the expansion valve 40 .
  • An INJ junction 62 is provided between the discharge side of the low-stage compressor 12 and the suction side of the high-stage compressor 11 .
  • One end of the injection circuit 70 is connected to the INJ branch portion 61 and the other end of the injection circuit 70 is connected to the INJ junction portion 62 .
  • the injection circuit 70 is configured by connecting an INJ expansion valve 71 , a receiver 72 , and a flow control valve 73 with an injection pipe 76 . Further, the injection circuit 70 may be provided with a gas vent pipe 74 . A gas vent pipe 74 is a bypass pipe connected to the receiver 72 and the injection pipe 76 . An on-off valve 75 may be provided in the gas vent pipe 74 .
  • low-stage compressor 12 In the main circuit, low-stage compressor 12, INJ junction 62, high-stage compressor 11, condenser 20, internal heat exchanger (HIC) 30, INJ branch 61, expansion valve 40, and evaporator 50
  • the coolant flows through the coolant pipe 60 in order.
  • the refrigerant flows through the injection pipe 76 in the order of the INJ branch portion 61, the INJ expansion valve 71, the receiver 72, the flow control valve 73, the internal heat exchanger (HIC) 30, and the INJ junction portion 62. flows.
  • the low-stage compressor 12 compresses the sucked refrigerant from the low pressure PL to the intermediate pressure PM and discharges it.
  • the low-stage compressor 12 is, for example, an inverter compressor.
  • a driving circuit such as an inverter circuit may be used to arbitrarily change the number of rotations to change the capacity of the low-stage compressor 12 to send out refrigerant per unit time.
  • the drive circuit is controlled by the controller 90 .
  • the low pressure PL is a preset first pressure.
  • the high stage compressor 11 compresses the intermediate pressure PM refrigerant discharged from the low stage compressor 12 and the intermediate pressure PM flowing in from the injection circuit 70 to a high pressure PH .
  • Refrigerant discharged from the high-stage compressor 11 flows into the condenser 20 .
  • the high-stage compressor 11 is, for example, an inverter compressor.
  • a drive circuit such as an inverter circuit may be used to arbitrarily change the number of rotations to change the refrigerant delivery capacity of the high-stage compressor 11 per unit time. In that case, the drive circuit is controlled by the controller 90 .
  • the high pressure PH is a preset second pressure. The second pressure is greater than the first pressure.
  • the intermediate pressure PM is greater than the first pressure and less than the second pressure.
  • the condenser 20 is arranged outdoors, for example.
  • the condenser 20 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing inside and the air.
  • the condenser 20 is, for example, a fin-and-tube heat exchanger.
  • a refrigerant condensed and liquefied in the condenser 20 flows into an internal heat exchanger (HIC) 30 .
  • HIC internal heat exchanger
  • the internal heat exchanger (HIC) 30 performs heat exchange between refrigerants, and one refrigerant is cooled by the other refrigerant.
  • the internal heat exchanger (HIC) 30, as shown in FIG. 2 is composed of, for example, double tubes.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example configuration of an internal heat exchanger (HIC) 30 provided in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 for the sake of explanation, part of the configuration is transparently shown by dashed lines.
  • an internal heat exchanger (HIC) 30 is composed of an outer tube 31 placed outside and an inner tube 32 placed inside the outer tube 31 .
  • the refrigerant flowing out of the condenser 20 flows through the outer tube 31 in the direction of arrow P1 in FIG. 2, and the refrigerant flowing through the injection tube 76 flows through the inner tube 32 in the direction of arrow P2 in FIG.
  • the direction of refrigerant flowing through the outer tube 31 (direction of arrow P1) is opposite to the direction of refrigerant flowing through the inner tube 32 (direction of arrow P2). flow is countercurrent.
  • the internal heat exchanger (HIC) 30 is not limited to the example in FIG.
  • the refrigerant flowing through the injection pipe 76 may flow through the outer pipe 31 and the refrigerant flowing out of the condenser 20 may flow through the inner pipe 32 .
  • the configuration of the internal heat exchanger (HIC) 30 may be another configuration.
  • the refrigerant (second refrigerant described later) flowing out of the receiver 72 and flowing through the injection pipe 76 cools the refrigerant flowing out of the condenser 20 to provide subcooling.
  • the supercooled and gasified refrigerant (second refrigerant) continues to flow through the injection pipe 76 and is led to the INJ junction 62 .
  • the INJ junction 62 is arranged on the discharge side of the low-stage compressor 12 and on the suction side of the high-stage compressor 11, as described above.
  • the refrigerant subcooled by the internal heat exchanger (HIC) 30 is branched into the first refrigerant and the second refrigerant by the INJ branch portion 61 .
  • the first refrigerant branched at the INJ branch portion 61 flows through the refrigerant pipe 60 and is led to the expansion valve 40 .
  • the expansion valve 40 expands and decompresses the first refrigerant.
  • the first refrigerant expanded to the low pressure PL flows into the evaporator 50 .
  • the expansion valve 40 is, for example, an electronic expansion valve. When the expansion valve 40 is an electronic expansion valve, the opening degree is adjusted under the control of the controller 90 .
  • the evaporator 50 is arranged, for example, in an indoor space.
  • the evaporator 50 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing inside and the air.
  • the evaporator 50 is, for example, a fin-and-tube heat exchanger.
  • heat is exchanged between the first refrigerant and air to evaporate the first refrigerant.
  • the first refrigerant vaporized and gasified by the evaporator 50 is sucked into the low stage compressor 12 .
  • the low-stage compressor 12 sucks the low-pressure PL refrigerant discharged from the evaporator 50, compresses the refrigerant to an intermediate pressure PM , and discharges the refrigerant.
  • the second refrigerant branched at the INJ branching portion 61 flows through the injection pipe 76 and first flows into the INJ expansion valve 71 .
  • the INJ expansion valve 71 expands and decompresses the second refrigerant.
  • the second refrigerant that has been expanded to the intermediate pressure PM flows into the receiver 72 .
  • the INJ expansion valve 71 is, for example, an electronic expansion valve.
  • the opening degree is adjusted under the control of the controller 90 .
  • the receiver 72 stores the second refrigerant expanded by the INJ expansion valve 71 to the intermediate pressure PM .
  • the second refrigerant is separated into liquid refrigerant and gas refrigerant.
  • the liquid refrigerant separated by the receiver 72 flows into the inner pipe 32 of the internal heat exchanger (HIC) 30 via the injection pipe 76 .
  • the second refrigerant flowing through the inner pipe 32 exchanges heat with the refrigerant flowing through the outer pipe 31 and is then guided to the INJ junction 62 .
  • the second refrigerant cools the refrigerant flowing through the outer tube 31 in the internal heat exchanger (HIC) 30 to provide supercooling.
  • a flow control valve 73 is provided in the injection pipe 76 between the receiver 72 and the internal heat exchanger (HIC) 30 .
  • the flow rate of the second refrigerant flowing out from the receiver 72 is adjusted by the degree of opening of the flow control valve 73 .
  • the flow control valve 73 is, for example, an electronic control valve. In that case, the opening degree of the flow control valve 73 is controlled by the controller 90 .
  • the flow control valve 73 does not necessarily have to be provided, and may be provided only when necessary.
  • the internal heat exchanger (HIC) 30 is not necessarily provided, and may be provided only when necessary.
  • the intermediate pressure PM second refrigerant flowing through the injection pipe 76 and the intermediate pressure PM first refrigerant discharged from the low-stage compressor 12 are merged.
  • the refrigerant merged at the INJ junction 62 is sucked into the high-stage compressor 11 .
  • the high-stage compressor 11 compresses the sucked intermediate pressure PM refrigerant to a high pressure PH and discharges it.
  • the gas vent pipe 74 is a bypass pipe connected between the receiver 72 and the injection pipe 76. One end of the gas vent pipe 74 is connected to the upper portion of the receiver 72 , and the other end of the gas vent pipe 74 is connected between the flow control valve 73 and the internal heat exchanger (HIC) 30 .
  • the gas vent pipe 74 causes the gas refrigerant in the receiver 72 to flow out to the injection pipe 76 when the on-off valve 75 is in the open state, and stops the outflow of the gas refrigerant in the receiver 72 when the on-off valve 75 is in the closed state. .
  • the composition of the refrigerant flowing through the injection circuit 70 that is, the gas density in the refrigerant can be finely adjusted.
  • the gas vent pipe 74 does not necessarily have to be provided, and may be provided only when necessary.
  • the control unit 90 is composed of a processing circuit.
  • the processing circuitry consists of dedicated hardware or a processor.
  • Dedicated hardware is, for example, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • the processor executes programs stored in memory.
  • a storage unit (not shown) provided in the control unit 90 is composed of a memory.
  • Memory is non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), or disk such as magnetic disk, flexible disk, or optical disk. be.
  • a pressure sensor 81 is installed between the INJ expansion valve 71 and the receiver 72 to measure the intermediate pressure PM .
  • Intermediate pressure PM detected by pressure sensor 81 is transmitted to control unit 90 .
  • the intermediate pressure PM is the pressure inside the receiver 72 .
  • FIG. 3 is a ph diagram showing the refrigeration cycle of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 the horizontal axis indicates the specific enthalpy, and the vertical axis indicates the refrigerant pressure.
  • Points A to J in FIG. 3 correspond to the points shown on the refrigerant circuit diagram in FIG. Also, although the point C and the point C1 are actually the same, they are shown slightly shifted for the sake of explanation.
  • the high-stage compressor 11 sucks the refrigerant at intermediate pressure PM (state of point J) and compresses it to high pressure PH (state of point A).
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant releases heat to the air, is condensed and liquefied, and becomes a high-pressure PH liquid refrigerant (state of point B).
  • the high-pressure liquid refrigerant passes through the internal heat exchanger (HIC) 30 in the direction of arrow P1 in FIG.
  • the remaining refrigerant (state of point C) that has passed through the internal heat exchanger (HIC) 30 flows into the expansion valve 40 .
  • the high-pressure PH liquid refrigerant is decompressed to the low-pressure PL , and becomes gas-liquid two-phase refrigerant (state of point D).
  • the low-pressure P L two-phase refrigerant (state of point D) flows into the evaporator 50 .
  • the low-pressure PL two-phase refrigerant absorbs heat from the air and evaporates to become a low-pressure PL gas refrigerant (state of point E). This low-pressure P L gas refrigerant flows into the low-stage compressor 12 .
  • the low-stage compressor 12 sucks the refrigerant at the low pressure PL and compresses it to the intermediate pressure PM (state of point F).
  • the intermediate pressure PM gas refrigerant (state of point F) discharged from the low-stage compressor 12 is the intermediate pressure PM two-phase refrigerant ( It merges with the state of point I) and becomes a dry refrigerant before and after the saturated gas (state of point J). This dry refrigerant is sucked into the high stage compressor 11 and repeats the same cycle again.
  • a non-azeotropic refrigerant is used as the refrigerant.
  • a CO 2 mixed refrigerant such as R463A
  • the composition of R463A is 36 mass% R32, 30 mass% R125, 14 mass% R134a, 14 mass% R1234yf, and 6 mass% R744 (CO 2 ).
  • the gas density within the receiver 72 fluctuates according to the intermediate pressure PM .
  • the composition of the refrigerant flowing through the injection circuit 70 changes, and as a result, the composition of the circulating refrigerant circulating through the refrigerant pipe 60 changes.
  • the ratio of the composition change of the circulating refrigerant is large.
  • CO 2 carbon dioxide
  • R463A contains only 6% of CO 2
  • the CO 2 ratio deviates even slightly from 6%
  • the refrigerating capacity of the refrigeration cycle apparatus is greatly affected.
  • the CO 2 percentage is originally high, even a small change in the CO 2 percentage will not have a significant effect.
  • a non-azeotropic refrigerant containing a small amount of CO 2 such as R463A
  • even a small amount of CO 2 escapes from the circulating refrigerant has a large effect.
  • the intermediate pressure PM which is the internal pressure of the receiver 72, is controlled to stabilize the composition of the circulating refrigerant circulating in the refrigerant pipe 60, thereby avoiding insufficient cooling. do.
  • the intermediate pressure PM is controlled using the following control method (M1) or (M2).
  • Control method (M1) Control is performed so that the intermediate pressure PM is equal to or lower than the first threshold. By suppressing the increase in the intermediate pressure PM , fluctuations in the gas density in the receiver 72 can be suppressed, so that the composition of the circulating refrigerant can be stabilized.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the flow of processing in the control method (M1).
  • the intermediate pressure PM is controlled to be equal to or lower than the first threshold.
  • step S1 the control unit 90 acquires the detected value of the intermediate pressure PM from the pressure sensor 81. As shown in FIG. 4, in step S1, the control unit 90 acquires the detected value of the intermediate pressure PM from the pressure sensor 81. As shown in FIG. 4, in step S1, the control unit 90 acquires the detected value of the intermediate pressure PM from the pressure sensor 81. As shown in FIG. 4, in step S1, the control unit 90 acquires the detected value of the intermediate pressure PM from the pressure sensor 81.
  • step S2 the controller 90 compares the intermediate pressure PM with the first threshold. As a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is greater than the first threshold value, the process proceeds to step S3. On the other hand, as a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is equal to or less than the first threshold value, the process of the flow in FIG. 4 is terminated.
  • step S3 the control unit 90 performs a preset first process on the intermediate pressure PM so that the intermediate pressure PM becomes equal to or less than the first threshold value. This reduces the intermediate pressure PM .
  • the first threshold is, for example, the geometric mean value of the low pressure PL and the high pressure PH .
  • the first threshold is calculated by the following formula (1).
  • the first threshold value for the intermediate pressure PM which is the discharge pressure of the low-stage compressor 12
  • the low pressure PL which is the pressure of the suction refrigerant of the low-stage compressor 12
  • the discharge refrigerant of the high-stage compressor 11 is used.
  • Examples of the first process include the following processes (a1) and (b1).
  • the control unit 90 performs at least one of the processes (a1) and (b1) as the "first process”.
  • Displacement of low-stage compressor Volume of low-stage compressor x
  • Rotational speed of low-stage compressor Volume of high-stage compressor x Rotational speed of high-stage compressor (2)
  • the control unit 90 may increase the displacement ratio by a predetermined constant amount, or may increase the displacement ratio by an amount corresponding to the value of the intermediate pressure PM .
  • a data table is stored in advance in the storage unit of the control unit 90, in which the value of the intermediate pressure PM and the amount of increase in the displacement ratio are stored in association with each other.
  • the control unit 90 since the ratio of the volume of the low-stage compressor 12 and the volume of the high-stage compressor 11 is constant, the control unit 90 actually controls the rotational speed ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12. to increase Therefore, specifically, at least one of the rotation speed of the low-stage compressor 12 and the rotation speed of the high-stage compressor 11 is controlled.
  • the control unit 90 may reduce the opening of the INJ expansion valve 71 by a preset constant amount, but the control unit 90 reduces the opening of the INJ expansion valve 71 by an amount corresponding to the value of the intermediate pressure PM. good too.
  • a data table in which the value of the intermediate pressure PM and the reduction amount of the opening of the INJ expansion valve 71 are stored in advance in the storage section of the control section 90 .
  • step S3 the control unit 90 performs the preset first process. This reduces the intermediate pressure PM .
  • the control unit 90 repeats the process of the flow of FIG. 4 at regular intervals. Thereby, the intermediate pressure PM can be controlled so that the intermediate pressure PM becomes equal to or lower than the first threshold value. In this way, by always controlling the intermediate pressure PM to be equal to or lower than the first threshold value, the refrigerant composition of the circulating refrigerant is stabilized, and insufficient cooling can be avoided.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the flow of processing in the control method (M2).
  • the control unit 90 controls the intermediate pressure PM to be constant (that is, a constant value).
  • the intermediate pressure PM is expected to slightly fluctuate around the constant value, so here, a certain amount of latitude is provided for the constant value. That is, a case will be described in which the intermediate pressure PM is controlled to fall within a first range including a constant value.
  • the definition of "constant" is to be constant within a preset first range, or to be substantially constant while slightly fluctuating.
  • the first range will be described as a range that is larger than a preset second threshold and equal to or smaller than the first threshold.
  • steps S4 and S5 are added to the flow of FIG.
  • step S 1 the control unit 90 acquires the detected value of the intermediate pressure PM from the pressure sensor 81 .
  • step S2 the controller 90 compares the intermediate pressure PM with the first threshold. As a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is greater than the first threshold value, the process proceeds to step S3. On the other hand, as a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is equal to or less than the first threshold value, the process proceeds to step S4.
  • step S3 the control unit 90 performs a preset first process on the intermediate pressure PM so that the intermediate pressure PM becomes equal to or less than the first threshold value. This reduces the intermediate pressure PM . Since the first process has been described above, its description is omitted here.
  • step S4 the controller 90 compares the intermediate pressure PM with the second threshold. As a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is greater than the second threshold value, the process of the flow in FIG. 5 is terminated. On the other hand, as a result of the comparison, if the intermediate pressure PM is equal to or less than the second threshold value, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the control unit 90 performs a preset second process on the intermediate pressure PM so that the intermediate pressure PM becomes greater than the second threshold value. This increases the intermediate pressure PM .
  • the second threshold is, for example, a value obtained by adding a negative tolerance ⁇ to the first threshold. That is, the second threshold is smaller than the first threshold by ⁇ .
  • ⁇ is a preset positive real number.
  • the second threshold is calculated by the following formula (3). Note that the smaller the value of ⁇ , the smaller the fluctuation range of the intermediate pressure PM . Therefore, ⁇ is appropriately determined based on the allowable fluctuation range of the intermediate pressure PM to be controlled so as to be constant.
  • Second threshold First threshold - ⁇ (3)
  • Examples of the second process include the following processes (a2) and (b2).
  • the control unit 90 performs at least one of the second processing in the case of (a2) and the second processing in the case of (b2) as the “second processing”.
  • control unit 90 reduces the displacement ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 . That is, the control unit 90 reduces the ratio of the displacement of the high-stage compressor 11 to the displacement of the low-stage compressor 12 .
  • the displacement amounts of the low-stage compressor 12 and the high-stage compressor 11 are calculated by the above equation (2).
  • the control unit 90 may decrease the displacement ratio by a predetermined constant amount, or may decrease the displacement ratio by an amount corresponding to the value of the intermediate pressure PM .
  • a data table in which the value of the intermediate pressure PM and the decrease amount of the displacement ratio are stored in advance is stored in the storage unit of the control unit 90 .
  • the rotational speed ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 is decreased. Specifically, at least one of the rotation speed of the low-stage compressor 12 and the rotation speed of the high-stage compressor 11 is controlled.
  • the control unit 90 may increase the opening of the INJ expansion valve 71 by a predetermined constant amount. good too.
  • a data table in which the value of the intermediate pressure PM and the increased amount of the opening of the INJ expansion valve 71 are stored in advance in the memory of the controller 90 .
  • step S5 the control unit 90 performs the preset second process.
  • This increases the intermediate pressure PM .
  • the control unit 90 repeats the processing of the flow of FIG. 5 at regular intervals.
  • the intermediate pressure PM can be controlled to be constant or substantially constant within the first range. That is, the intermediate pressure P M can be controlled so as to always satisfy the relationship of first threshold ⁇ intermediate pressure P M >second threshold.
  • FIG. 6 is a flow chart showing the flow of processing when the processes (a1) and (a2) are performed as the first process and the second process in the flow of FIG. 5, respectively.
  • the control unit 90 controls the intermediate pressure PM based on the displacement ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 .
  • step S13 is performed as step S3 of FIG.
  • step S ⁇ b>13 the controller 90 increases the displacement ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 . This reduces the intermediate pressure PM .
  • step S15 is performed as step S5 of FIG.
  • step S ⁇ b>15 the control unit 90 reduces the displacement ratio of the high-stage compressor 11 with respect to the low-stage compressor 12 . This increases the intermediate pressure PM .
  • FIG. 7 is a flow chart showing the flow of processing when the processing (b1) and (b2) are performed as the first processing and the second processing in the flow of FIG. 5, respectively.
  • the control unit 90 controls the intermediate pressure PM according to the opening degree of the INJ expansion valve 71 .
  • step S23 the process of step S23 is performed as step S3 of FIG.
  • the controller 90 reduces the opening of the INJ expansion valve 71. As shown in FIG. This reduces the intermediate pressure PM .
  • step S25 is performed as step S5 of FIG.
  • the control unit 90 increases the opening of the INJ expansion valve 71 . This increases the intermediate pressure PM .
  • FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a modification of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 The difference between FIG. 1 and FIG. 8 is that the compressor 10 is composed of an injection compressor 13 in FIG.
  • the compressor 10 may consist of an injection compressor 13, which is a single stage compressor with an intermediate pressure INJ port.
  • the intermediate pressure PM is controlled by the opening of the INJ expansion valve 71 by the above control method (M2). Since other configurations and operations are the same as those in FIG. 1, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted here.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram that schematically shows the configuration of the low-stage compressor 12 and the high-stage compressor 11 in FIG.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of the injection compressor 13 of FIG. 8.
  • FIG. 9 shows the configuration of a typical rotary compressor.
  • the high stage compressor 11 and the low stage compressor 12 in FIG. 1 have the configuration shown in FIG.
  • the compressor has a suction port 10a through which refrigerant is sucked and a discharge port 10b through which refrigerant is discharged.
  • a compression mechanism 10c for compressing the refrigerant and a drive mechanism 10d for driving the compression mechanism 10c are provided inside the compressor.
  • the compression mechanism 10c has a compression chamber 10c-1 that compresses the refrigerant.
  • 10 d of drive mechanisms are comprised from the drive motor which drives the compression mechanism 10c, for example.
  • an accumulator 10e may be further provided on the suction port 10a side.
  • FIG. 10 shows the configuration of an injection rotary compressor that constitutes the injection compressor 13 .
  • an intermediate pressure INJ port 10f which is an injection refrigerant suction port, is added to the configuration of FIG.
  • the intermediate pressure PM refrigerant flowing through the injection circuit 70 is sucked into the intermediate pressure INJ port 10f.
  • the refrigerant flows into a compression chamber 10c-1 provided in the compression mechanism 10c.
  • Refrigerant at low pressure PL is sucked from the evaporator 50 into the suction port 10 a of the injection compressor 13 .
  • the refrigerant flowing out from the evaporator 50 and the refrigerant flowing in from the injection circuit 70 are mixed and compressed to a high pressure PH .
  • an injection muffler 10g may be provided on the injection pipe 10h connected to the intermediate pressure INJ port 10f.
  • the injection muffler 10g prevents the reverse flow of refrigerant from the compression chamber 10c-1 toward the intermediate pressure INJ port 10f.
  • a mesh inside the injection muffler 10g it becomes possible to trap foreign matter with the mesh, and reliability can be further improved.
  • the rotary compressor was described as an example, but it is not limited to that case.
  • the low-stage compressor 12 and the high-stage compressor 11 may be composed of scroll compressors or screw compressors.
  • the injection compressor 13 may be composed of a scroll compressor or a screw compressor having an intermediate pressure INJ port 10f.
  • the compressor 10 may be composed of a high-stage compressor 11 and a low-stage compressor 12 as shown in FIG. machine 13. In either case, equivalent effects can be obtained.
  • the refrigeration cycle apparatus includes injection circuit 70 having INJ expansion valve 71 and receiver 72 .
  • the control unit 90 controls at least one of the operation of the compressor 10 and the opening degree of the INJ expansion valve 71 so that the intermediate pressure PM , which is the internal pressure of the receiver 72, is equal to or lower than the first threshold value. Control.
  • the controller 90 controls the intermediate pressure PM to be within the first range. This reduces the gas density of the refrigerant residing in the receiver 72 and reduces the change in composition of the circulating refrigerant relative to the pure composition. As a result, the composition of the circulating refrigerant is stabilized, minimizing changes from the pure composition. By stabilizing the composition of the circulating refrigerant, fluctuations in the refrigerating capacity of the refrigerating cycle device can be suppressed, and insufficient cooling of the indoor space in the evaporator 50 can be prevented.
  • Embodiment 1 when the intermediate pressure PM is controlled by the operation of the compressor, it is controlled by the displacement ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 . If the rotation speed ratio of the high-stage compressor 11 to the low-stage compressor 12 is used instead of the displacement amount, the volume ratio between the low-stage compressor 12 and the high-stage compressor 11 is not considered. On the other hand, in Embodiment 1, since control is performed using the displacement ratio, the rotational speed ratio is controlled in consideration of the volume ratio between the low-stage compressor 12 and the high-stage compressor 11. It will be. Therefore, in Embodiment 1, the intermediate pressure PM can be controlled with high precision.
  • the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 is particularly effective when using the CO 2 mixed refrigerant.
  • the internal heat exchanger (HIC) 30 is provided in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1, supercooling can be expanded, so that the performance of the refrigeration cycle apparatus can be further improved.

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Abstract

冷凍サイクル装置は、制御部と、冷媒を第１圧力から第１圧力より高い第２圧力まで圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒と空気とを熱交換させる凝縮器と、凝縮器から流出された冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分岐するＩＮＪ分岐部と、ＩＮＪ分岐部で分岐された第１冷媒を膨張させて第１圧力まで減圧する、膨張弁と、膨張弁から流出された第１冷媒と空気とを熱交換させて、第１圧力の第１冷媒を圧縮機に向かって流出する蒸発器と、ＩＮＪ分岐部と圧縮機との間に接続され、ＩＮＪ分岐部で分岐された第２冷媒を圧縮機に向かって流出するインジェクション回路とを備え、インジェクション回路は、第２冷媒を膨張させて、第１圧力より大きく、且つ、第２圧力より小さい中間圧まで減圧する、ＩＮＪ膨張弁と、ＩＮＪ膨張弁から流出された第２冷媒を貯留し、中間圧の第２冷媒を圧縮機に向かって流出するレシーバとを備え、制御部は、圧縮機の回転数およびＩＮＪ膨張弁の開度の少なくとも一方を制御することで、レシーバの内部圧力である中間圧を、第１閾値以下になるように制御、または、第１範囲内で一定になるように制御する。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、中間圧レシーバを有する冷凍サイクル装置に関する。
　外気温が低いときにおいても、室外熱交換器における圧力を過剰に低下させないために、従来より、低段圧縮機と高段圧縮機とを備えて、２段圧縮を行う多段圧縮冷凍サイクル装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の冷凍サイクル装置においては、低段圧縮機、高段圧縮機、利用側熱交換器、利用側膨張弁、レシーバ、過冷却熱交換器、膨張弁、および、室外熱交換器が、冷媒配管によって接続されている。
　低段圧縮機は、吸入した冷媒を低圧から中間圧まで圧縮する。また、高段圧縮機が、低段圧縮機から吐出された中間圧の冷媒を、高圧まで圧縮する。高段圧縮機から吐出された冷媒は、利用側熱交換器に流入される。利用側熱交換器で凝縮されて液化した冷媒は、利用側膨張弁を通過して減圧された後に、レシーバに流入される。
　レシーバでは、冷媒の気液が分離される。レシーバで分離された液冷媒（以下、第１冷媒とする）は、分岐点を介して、分岐点の下流側に配置された過冷却熱交換器に導かれる。一方、分岐点で分岐された残りの液冷媒（以下、第２冷媒とする）は、過冷却用膨張弁で膨張された後に、過冷却熱交換器に導かれる。過冷却熱交換器では、第２冷媒が第１冷媒を冷却して過冷却を与える。過冷却を与えてガス化した第２冷媒は、中間圧インジェクションラインを介して、低段圧縮機の吐出側で、且つ、高段圧縮機の吸入側に導かれる。
　一方、過冷却を与えられた第１冷媒は、膨張弁に導かれる。膨張弁で膨張させられて低圧となった第１冷媒は、室外熱交換器に流入される。室外熱交換器では、第１冷媒と外気との間で熱交換が行われ、第１冷媒が蒸発する。室外熱交換器で蒸発してガス化した第１冷媒は、低段圧縮機に吸入される。
特開２０１８－２１７３２号公報
　冷媒には、単一の組成の冷媒と複数の冷媒を混合させた混合冷媒とがある。混合冷媒の中には、複数成分の冷媒を或る一定の比率で混合すると、一定の沸点を持ち、気相および液相での組成が同一になり、あたかも一成分であるかのような相変化を示すものがある。このような混合冷媒を「共沸混合冷媒」という。
　これに対して、全組成範囲に亘って、露点と沸点とが分離した単なる混合物としての性質しか有しない冷媒を「非共沸混合冷媒」という。非共沸混合冷媒を冷凍サイクル装置に使用した場合、常に組成が変動し、特に冷媒漏洩があった場合には当初の混合比率とは組成が変化してしまう。非共沸混合冷媒には、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４６３Ａなどがある。Ｒ４６３Ａは、ＣＯ２（二酸化炭素）が混合されたＣＯ２混合冷媒である。非共沸混合冷媒の中で、ＣＯ２混合冷媒は、特に、組成変化が大きい。
　特許文献１では、冷媒として、Ｒ１３４ａまたはＲ１２３４ｙｆを用いることが記載されており、非共沸混合冷媒を使用することについては意図されていない。
　しかしながら、特許文献１のように、中間圧インジェクションラインに接続されたレシーバを有する冷凍サイクル装置において、非共沸冷媒を使用した場合、中間圧に応じてレシーバ内のガス密度が変動する。すなわち、レシーバ内の圧力は中間圧であるため、中間圧が高くなると、レシーバ内のガス密度が高くなり、ガス冷媒の質量が増加する。一方、中間圧が低くなると、レシーバ内のガス密度が低くなり、ガス冷媒の質量が減少する。このとき、レシーバの体積が一定であるとすると、液冷媒の質量が、ガス冷媒の質量に応じて変動し、冷媒回路を循環する循環冷媒の組成が変動する。
　レシーバ内でこのようなガス密度の変動が発生すると、冷媒回路には液冷媒が循環するため、循環冷媒の組成が変化して、冷凍サイクル装置の能力の変動も発生する。その結果、場合によっては、冷凍サイクル装置において蒸発器での冷却不足が生じる可能性があった。
　本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、レシーバ内の中間圧の変動を抑制し、循環冷媒の組成の変動を抑え、冷凍サイクル装置において冷却不足が発生することを防止することが可能な、冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、制御部と、冷媒を第１圧力から前記第１圧力より高い第２圧力まで圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された前記冷媒と空気とを熱交換させる凝縮器と、前記凝縮器から流出された前記冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分岐するＩＮＪ分岐部と、前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第１冷媒を膨張させて前記第１圧力まで減圧する、膨張弁と、前記膨張弁から流出された前記第１冷媒と空気とを熱交換させて、前記第１圧力の前記第１冷媒を前記圧縮機に向かって流出する蒸発器と、前記ＩＮＪ分岐部と前記圧縮機との間に接続され、前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第２冷媒を前記圧縮機に向かって流出するインジェクション回路とを備え、前記インジェクション回路は、前記第２冷媒を膨張させて、前記第１圧力より大きく、且つ、前記第２圧力より小さい中間圧まで減圧する、ＩＮＪ膨張弁と、前記ＩＮＪ膨張弁から流出された前記第２冷媒を貯留し、前記中間圧の前記第２冷媒を前記圧縮機に向かって流出するレシーバとを備え、前記制御部は、前記圧縮機の回転数および前記ＩＮＪ膨張弁の開度の少なくとも一方を制御することで、前記レシーバの内部圧力である前記中間圧を、第１閾値以下になるように制御、または、第１範囲内で一定になるように制御するものである。
　本開示に係る冷凍サイクル装置によれば、レシーバ内の中間圧の変動を抑制し、循環冷媒の組成の変動を抑え、冷凍サイクル装置において冷却不足が発生することを防止することができる。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置に設けられた内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の構成の一例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクルを示したｐ－ｈ線図である。 制御方法（Ｍ１）における処理の流れを示すフローチャートである。 制御方法（Ｍ２）における処理の流れを示すフローチャートである。 図５のフローにおいて、第１処理および第２処理として、（ａ１）および（ａ２）の処理をそれぞれ行った場合の処理の流れを示すフローチャートである。 図５のフローにおいて、第１処理および第２処理として、（ｂ１）および（ｂ２）の処理をそれぞれ行った場合の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の変形例の構成を示す冷媒回路図である。 図１の低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の構成を模式的に示す説明図である。 図８のインジェクション圧縮機１３の構成を模式的に示す説明図である。
　以下、本開示に係る冷凍サイクル装置の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態およびその変形例に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。
　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の構成を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置は、図１に示すように、メイン回路として、圧縮機１０、凝縮器２０、内部熱交換器（ＨＩＣ（Heat Inter Changer））３０、膨張弁４０、および、蒸発器５０が、冷媒配管６０によって接続された冷媒回路を有している。圧縮機１０は、高段圧縮機１１と低段圧縮機１２とを有している。冷凍サイクル装置は、例えば冷凍機として用いられるが、その場合に限定されない。
　また、冷凍サイクル装置は、図１に示すように、インジェクション回路７０を有している。インジェクション回路７０は、後述する中間圧ＰＭの冷媒を流すための中間圧冷媒バイパス回路である。また、図１に示すように、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０と膨張弁４０との間に、ＩＮＪ分岐部６１が設けられている。また、低段圧縮機１２の吐出側と高段圧縮機１１の吸入側との間に、ＩＮＪ合流部６２が設けられている。インジェクション回路７０の一端はＩＮＪ分岐部６１に接続され、インジェクション回路７０の他端はＩＮＪ合流部６２に接続されている。
　インジェクション回路７０は、ＩＮＪ膨張弁７１、レシーバ７２、および、流量調整弁７３が、インジェクション管７６で接続されて構成されている。また、インジェクション回路７０には、ガス抜き管７４が設けられていてもよい。ガス抜き管７４は、レシーバ７２とインジェクション管７６とに接続されたバイパス配管である。ガス抜き管７４には、開閉弁７５を設けるようにしてもよい。
　メイン回路においては、低段圧縮機１２、ＩＮＪ合流部６２、高段圧縮機１１、凝縮器２０、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０、ＩＮＪ分岐部６１、膨張弁４０、および、蒸発器５０の順に、冷媒配管６０内を冷媒が流れる。
　また、インジェクション回路７０においては、ＩＮＪ分岐部６１、ＩＮＪ膨張弁７１、レシーバ７２、流量調整弁７３、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０、および、ＩＮＪ合流部６２の順に、インジェクション管７６内を冷媒が流れる。
　以下、図１に示す冷凍サイクル装置を構成する各機器の構成について説明する。
　低段圧縮機１２は、吸入した冷媒を低圧ＰＬから中間圧ＰＭまで圧縮して吐出する。低段圧縮機１２は、例えば、インバータ圧縮機である。低段圧縮機１２がインバータ圧縮機の場合、インバータ回路など駆動回路により、回転数を任意に変化させ、低段圧縮機１２の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させてもよい。その場合、駆動回路は、制御部９０によって制御される。なお、低圧ＰＬは、予め設定された第１圧力である。
　高段圧縮機１１は、低段圧縮機１２から吐出された中間圧ＰＭの冷媒およびインジェクション回路７０から流入される中間圧ＰＭを、高圧ＰＨまで圧縮する。高段圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器２０に流入される。高段圧縮機１１は、例えば、インバータ圧縮機である。高段圧縮機１１がインバータ圧縮機の場合、インバータ回路など駆動回路により、回転数を任意に変化させ、高段圧縮機１１の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させてもよい。その場合、駆動回路は、制御部９０によって制御される。なお、高圧ＰＨは、予め設定された第２圧力である。第２圧力は、第１圧力より大きい。また、中間圧ＰＭは、第１圧力より大きく、且つ、第２圧力より小さい。
　凝縮器２０は、例えば、室外に配置される。凝縮器２０は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。凝縮器２０は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。凝縮器２０で凝縮されて液化した冷媒は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０に流入される。
　内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、冷媒間の熱交換を行い、一方の冷媒を他方の冷媒が冷却する。内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、図２に示すように、例えば２重管から構成される。図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置に設けられた内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の構成の一例を示す斜視図である。図２では、説明のため、一部の構成を透過させ破線で示している。図２の例においては、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、外側に配置された外管３１と、外管３１の内部に配置された内管３２とから構成されている。外管３１には、図２の矢印Ｐ１の向きに凝縮器２０から流出した冷媒が流れ、内管３２には、図２の矢印Ｐ２の向きにインジェクション管７６を流れる冷媒が流れる。図２の矢印で示すように、外管３１を流れる冷媒の流れる方向（矢印Ｐ１の向き）と内管３２を流れる冷媒の流れる方向（矢印Ｐ２の向き）とは逆方向であり、それらの冷媒の流れは対向流となっている。なお、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０は、図２の例に限定されない。例えば、外管３１に、インジェクション管７６を流れる冷媒が流れて、内管３２に、凝縮器２０から流出した冷媒が流れるようにしてもよい。また、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の構成についても、他の構成であってもよい。
　内部熱交換器（ＨＩＣ）３０では、レシーバ７２から流出してインジェクション管７６を流れる冷媒（後述する第２冷媒）が、凝縮器２０から流出した冷媒を冷却して過冷却を与える。過冷却を与えてガス化した冷媒（第２冷媒）は、その後もインジェクション管７６を流れて、ＩＮＪ合流部６２に導かれる。ＩＮＪ合流部６２は、上述したように、低段圧縮機１２の吐出側で、且つ、高段圧縮機１１の吸入側に配置されている。
　一方、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０で過冷却が与えられた冷媒は、ＩＮＪ分岐部６１で第１冷媒と第２冷媒とに分岐される。ＩＮＪ分岐部６１で分岐された第１冷媒は、冷媒配管６０を流れて、膨張弁４０に導かれる。膨張弁４０は、第１冷媒を膨張させて減圧する。膨張させられて低圧ＰＬとなった第１冷媒は、蒸発器５０に流入される。膨張弁４０は、例えば、電子膨張弁である。膨張弁４０が電子膨張弁で構成されている場合には、制御部９０の制御により開度の調整が行われる。
　蒸発器５０は、例えば、室内空間に配置される。蒸発器５０は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。蒸発器５０は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。蒸発器５０では、第１冷媒と空気との間で熱交換が行われ、第１冷媒が蒸発する。蒸発器５０で蒸発してガス化した第１冷媒は、低段圧縮機１２に吸入される。低段圧縮機１２は、蒸発器５０から流出された低圧ＰＬの冷媒を吸入し、当該冷媒を中間圧ＰＭまで圧縮して吐出する。
　一方、ＩＮＪ分岐部６１で分岐された第２冷媒は、インジェクション管７６を流れて、まず、ＩＮＪ膨張弁７１に流入される。
　ＩＮＪ膨張弁７１は、第２冷媒を膨張させて減圧する。膨張させられて中間圧ＰＭとなった第２冷媒は、レシーバ７２に流入される。ＩＮＪ膨張弁７１は、例えば、電子膨張弁である。ＩＮＪ膨張弁７１が電子膨張弁で構成されている場合には、制御部９０の制御により開度の調整が行われる。
　レシーバ７２は、ＩＮＪ膨張弁７１で膨張させられて中間圧ＰＭとなった第２冷媒を貯留する。レシーバ７２では、第２冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。レシーバ７２で分離された液冷媒は、インジェクション管７６を介して、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０の内管３２に流入される。内管３２を流れる第２冷媒は、外管３１を流れる冷媒と熱交換をした後、ＩＮＪ合流部６２に導かれる。このとき、第２冷媒は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０において、外管３１を流れる冷媒を冷却して、過冷却を与える。
　レシーバ７２と内部熱交換器（ＨＩＣ）３０との間のインジェクション管７６には、流量調整弁７３が設けられている。流量調整弁７３の開度により、レシーバ７２から流出される第２冷媒の流量が調整される。流量調整弁７３は、例えば、電子調整弁である。その場合、流量調整弁７３の開度は、制御部９０によって制御される。ただし、流量調整弁７３は、必ずしも設ける必要はなく、必要な場合にのみ設けるようにしてもよい。また、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０も、必ずしも設ける必要はなく、必要な場合にのみ設けるようにしてもよい。
　ＩＮＪ合流部６２では、インジェクション管７６を流れる中間圧ＰＭの第２冷媒と、低段圧縮機１２が吐出した中間圧ＰＭの第１冷媒とが合流される。ＩＮＪ合流部６２で合流された冷媒は、高段圧縮機１１に吸入される。高段圧縮機１１は、吸入した中間圧ＰＭの冷媒を高圧ＰＨまで圧縮して吐出する。
　ガス抜き管７４は、レシーバ７２とインジェクション管７６との間に接続されたバイパス配管である。ガス抜き管７４の一端はレシーバ７２の上部に接続され、ガス抜き管７４の他端は、流量調整弁７３と内部熱交換器（ＨＩＣ）３０との間に接続されている。ガス抜き管７４は、開閉弁７５が開状態のときに、レシーバ７２内のガス冷媒をインジェクション管７６に流出させ、開閉弁７５が閉状態のときには、レシーバ７２内のガス冷媒の流出を停止する。これにより、インジェクション回路７０を流れる冷媒の組成、すなわち、当該冷媒におけるガス密度を微調整することができる。ただし、ガス抜き管７４は、必ずしも設ける必要はなく、必要な場合にのみ設けるようにしてもよい。
　制御部９０は、処理回路から構成される。処理回路は、専用のハードウェア、または、プロセッサから構成される。専用のハードウェアは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などである。プロセッサは、メモリに記憶されるプログラムを実行する。制御部９０に設けられた図示しない記憶部は、メモリから構成される。メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、もしくは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスクなどのディスクである。
　また、図１に示すように、実施の形態１では、ＩＮＪ膨張弁７１とレシーバ７２との間に、中間圧ＰＭを測定するための圧力センサ８１が設置されている。圧力センサ８１で検出された中間圧ＰＭは、制御部９０に送信される。中間圧ＰＭは、レシーバ７２の内部の圧力である。
　図３は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍サイクルを示したｐ－ｈ線図である。図３において、横軸は比エンタルピを示し、縦軸は冷媒の圧力を示す。なお、図３におけるＡ点～Ｊ点は、図１の冷媒回路図上に示した点に対応するものである。また、点Ｃと点Ｃ１とは実際には同じであるが、説明のため、若干ずらして記載している。
　まず、高段圧縮機１１は、中間圧ＰＭの冷媒を吸入し（点Ｊの状態）、高圧ＰＨになるまで圧縮する（点Ａの状態）。高段圧縮機１１から吐出される高温高圧のガス冷媒（Ａ点の状態）は、凝縮器２０に流入される。そして、凝縮器２０において、高温高圧のガス冷媒は空気に放熱して凝縮されて液化し、高圧ＰＨの液冷媒（Ｂ点の状態）となる。高圧の液冷媒は、図１の矢印Ｐ１の向きに、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を通り、さらに過冷却度を増した状態（点Ｃおよび点Ｃ１の状態）となる。内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を通った冷媒の一部分（点Ｃ１の状態）は、ＩＮＪ分岐部６１を経由して、ＩＮＪ膨張弁７１に流入される。ＩＮＪ膨張弁７１において、高圧ＰＨの液冷媒は中間圧ＰＭまで減圧され、レシーバ７２に流入されて、気液二相の冷媒（点Ｈの状態）となる。その後、レシーバ７２から流出した液冷媒は、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を、先ほどの矢印Ｐ１とは逆向きの矢印Ｐ２の向きに通過する。これにより、温度が上昇した中間圧ＰＭの二相冷媒（点Ｉの状態）となる。
　一方、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を通った残りの冷媒（点Ｃの状態）は、膨張弁４０に流入される。膨張弁４０において、高圧ＰＨの液冷媒は低圧ＰＬまで減圧され、気液二相の冷媒（点Ｄの状態）となる。そして、低圧ＰＬの二相冷媒（点Ｄの状態）は、蒸発器５０に流入される。蒸発器５０において、低圧ＰＬの二相冷媒は空気から吸熱して蒸発し、低圧ＰＬのガス冷媒（点Ｅの状態）となる。この低圧ＰＬのガス冷媒は、低段圧縮機１２に流入される。低段圧縮機１２は、低圧ＰＬの冷媒を吸入し、中間圧ＰＭになるまで圧縮する（点Ｆの状態）。低段圧縮機１２から吐出される中間圧ＰＭのガス冷媒（点Ｆの状態）は、矢印Ｐ２の向きに内部熱交換器（ＨＩＣ）３０から流出された中間圧ＰＭの二相冷媒（点Ｉの状態）と合流し、飽和ガス前後の乾き冷媒（点Ｊの状態）となる。この乾き冷媒は、高段圧縮機１１に吸入され、再度同じサイクルを繰り返す。
　実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、冷媒として、例えば、非共沸冷媒を使用する。また、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、非共沸冷媒のうち、特に、Ｒ４６３ＡなどのＣＯ２混合冷媒を使用することも可能である。Ｒ４６３Ａの組成は、Ｒ３２が３６ｍａｓｓ％、Ｒ１２５が３０ｍａｓｓ％、Ｒ１３４ａが１４ｍａｓｓ％、Ｒ１２３４ｙｆが１４ｍａｓｓ％、Ｒ７４４（ＣＯ２）が６ｍａｓｓ％となっている。
　上述したように、インジェクション回路７０に配置されたレシーバ７２を有する冷凍サイクル装置において、非共沸冷媒を使用した場合、中間圧ＰＭに応じてレシーバ７２内のガス密度が変動する。それにより、インジェクション回路７０を流れる冷媒組成が変化し、その結果、冷媒配管６０を循環する循環冷媒の組成変化が起きる。特に、非共沸冷媒のうち、ＣＯ２混合冷媒を使用した場合、循環冷媒の組成変化の割合が大きい。すなわち、ＣＯ２（二酸化炭素）は、他の冷媒に対して極端に沸点が異なるため、他の冷媒と比較して高圧の冷媒になりやすい。Ｒ４６３Ａには、ＣＯ２が全体の６％だけ含まれているため、ＣＯ２の割合が少しでも６％からずれると、冷凍サイクル装置の冷凍能力に大きな影響が出る。逆に、ＣＯ２の割合が元々高い場合には、ＣＯ２の割合が多少変動しても、それほど大きな影響は出ない。Ｒ４６３Ａのように少量のＣＯ２が含まれている非共沸冷媒を使用した場合には、循環冷媒から若干でもＣＯ２が抜けた場合の影響が大きい。そのため、ＣＯ２が少量抜けたことによる循環冷媒の組成の変動が、冷凍サイクル装置の冷凍能力に大きな影響を及ぼすことになる。その結果、冷凍サイクル装置において、蒸発器５０における冷凍能力不足が生じて、良好な冷却運転が行えない可能性がある。
　そこで、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、レシーバ７２の内部圧力である中間圧ＰＭを制御して、冷媒配管６０を循環する循環冷媒の組成を安定させることで、冷却不足を回避する。具体的には、以下の制御方法（Ｍ１）または（Ｍ２）を用いて、中間圧ＰＭを制御する。
　制御方法（Ｍ１）：中間圧ＰＭが、第１閾値以下になるように制御する。中間圧ＰＭが高くなることを抑制すれば、レシーバ７２内のガス密度の変動が抑えられるため、循環冷媒の組成を安定させることができる。
　制御方法（Ｍ２）：中間圧ＰＭが、一定になるように制御する。中間圧ＰＭが一定で安定していれば、レシーバ７２内のガス密度の変動が抑えられるため、循環冷媒の組成を安定させることができる。
　［制御方法（Ｍ１）について］
　まず、制御方法（Ｍ１）について説明する。図４は、制御方法（Ｍ１）における処理の流れを示すフローチャートである。図４においては、中間圧ＰＭが第１閾値以下になるように制御する。
　図４に示すように、ステップＳ１で、制御部９０は、圧力センサ８１から、中間圧ＰＭの検出値を取得する。
　次に、ステップＳ２で、制御部９０は、中間圧ＰＭと第１閾値とを比較する。比較の結果、中間圧ＰＭが第１閾値より大きい場合には、ステップＳ３に進む。一方、比較の結果、中間圧ＰＭが第１閾値以下の場合は、そのまま、図４のフローの処理を終了する。
　ステップＳ３では、制御部９０は、中間圧ＰＭが第１閾値以下になるように、中間圧ＰＭに対して、予め設定された第１処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが低下する。
　第１閾値は、例えば、低圧ＰＬと高圧ＰＨの相乗平均値である。その場合、第１閾値は、下記の式（１）で算出される。
　第１閾値＝（ＰＬ×ＰＨ）１／２　　　　　　　（１）
　低段圧縮機１２と高段圧縮機１１とを有する冷凍サイクル装置においては、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１の圧力比を同等にする等圧力比制御を行う場合が、性能上、最も望ましい。従って、ここでは、低段圧縮機１２の吐出圧力である中間圧ＰＭに対する第１閾値を、低段圧縮機１２の吸入冷媒の圧力である低圧ＰＬと高段圧縮機１１の吐出冷媒の圧力である高圧ＰＨとの相乗平均値にしている。
　第１処理の例としては、例えば、以下の（ａ１）および（ｂ１）の処理がある。制御部９０は、（ａ１）および（ｂ１）のうち、少なくともいずれか一方の処理を「第１処理」として行う。
　［（ａ１）：押しのけ量による制御］
　（ａ１）の場合の第１処理について説明する。（ａ１）の場合の第１処理においては、制御部９０は、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量比を増加させる。すなわち、制御部９０は、低段圧縮機１２の押しのけ量に対する、高段圧縮機１１の押しのけ量の比を増加させる。ここで、低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の押しのけ量は、下記の式（２）で算出される。すなわち、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１との回転数の比だけでなく、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１との容積の比も考慮に入れている。
　低段圧縮機の押しのけ量＝低段圧縮機の容積×低段圧縮機の回転数
　高段圧縮機の押しのけ量＝高段圧縮機の容積×高段圧縮機の回転数
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
　制御部９０は、予め設定された一定量だけ押しのけ量比を増加させてもよいが、中間圧ＰＭの値に応じた量だけ押しのけ量比を増加させてもよい。その場合、制御部９０の記憶部に、中間圧ＰＭの値と押しのけ量比の増加量とを対応させて記憶したデータテーブルを予め格納しておく。また、低段圧縮機１２の容積と高段圧縮機１１の容積との比は一定であるため、実際には、制御部９０は、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の回転数比を増加させる。従って、具体的には、低段圧縮機１２の回転数および高段圧縮機１１の回転数のうち、少なくとも一方の回転数を制御する。
　［（ｂ１）：ＩＮＪ膨張弁７１の開度による制御］
　（ｂ１）の場合の第１処理について説明する。（ｂ１）の場合の第１処理においては、制御部９０は、ＩＮＪ膨張弁７１の開度を減少させる。
　制御部９０は、予め設定された一定量だけＩＮＪ膨張弁７１の開度を減少させてもよいが、中間圧ＰＭの値に応じた量だけ、ＩＮＪ膨張弁７１の開度を減少させてもよい。その場合、制御部９０の記憶部に、中間圧ＰＭの値とＩＮＪ膨張弁７１の開度の減少量とを対応させて記憶したデータテーブルを予め格納しておく。
　このように、ステップＳ３で、制御部９０は、予め設定された第１処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが低下する。制御部９０は、図４のフローの処理を一定周期で繰り返し行う。これにより、中間圧ＰＭが第１閾値以下になるように、中間圧ＰＭを制御することができる。このようにして、中間圧ＰＭを常に第１閾値以下に制御することで、循環冷媒の冷媒組成が安定し、冷却不足を回避することができる。
　［制御方法（Ｍ２）について］
　次に、上記の制御方法（Ｍ２）について説明する。図５は、制御方法（Ｍ２）における処理の流れを示すフローチャートである。図５では、制御部９０は、中間圧ＰＭが一定（すなわち、一定値）になるように制御する。ただし、実際には、中間圧ＰＭは、一定値の前後で微動することが見込まれることから、ここでは、一定値に対して或る程度の幅を持たせる。すなわち、中間圧ＰＭが、一定値を含む第１範囲内になるように制御する場合について説明する。このように、ここでは、「一定」の定義を、予め設定された第１範囲内で、一定、または、微動しながら略一定となることとする。なお、第１範囲は、予め設定された第２閾値より大きく、且つ、第１閾値以下の範囲として説明する。
　図５では、図４のフローに対して、ステップＳ４およびステップＳ５の処理が追加されている。
　ステップＳ１で、制御部９０は、圧力センサ８１から、中間圧ＰＭの検出値を取得する。
　次に、ステップＳ２で、制御部９０は、中間圧ＰＭと第１閾値とを比較する。比較の結果、中間圧ＰＭが第１閾値より大きい場合には、ステップＳ３に進む。一方、比較の結果、中間圧ＰＭが第１閾値以下の場合は、ステップＳ４に進む。
　ステップＳ３では、制御部９０は、中間圧ＰＭが第１閾値以下になるように、中間圧ＰＭに対して、予め設定された第１処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが低下する。第１処理については上述したため、ここでは、その説明を省略する。
　ステップＳ４では、制御部９０は、中間圧ＰＭと第２閾値とを比較する。比較の結果、中間圧ＰＭが第２閾値より大きい場合には、そのまま、図５のフローの処理を終了する。一方、比較の結果、中間圧ＰＭが第２閾値以下の場合は、ステップＳ５に進む。
　ステップＳ５では、制御部９０は、中間圧ＰＭが第２閾値より大きくなるように、中間圧ＰＭに対して、予め設定された第２処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが上昇する。
　第２閾値は、例えば、第１閾値に対して負側の公差αを持たせた値である。すなわち、第２閾値は、第１閾値よりαだけ小さい。ここで、αは、予め設定された正の実数である。この場合、第２閾値は、下記の式（３）で算出される。なお、αの値を小さくするほど、中間圧ＰＭの変動幅が小さくなる。そのため、αは、一定になるように制御する中間圧ＰＭの許容変動幅に基づいて、適宜決定される。
　第２閾値＝第１閾値－α　　　　　　　（３）
　第２処理の例としては、例えば、以下の（ａ２）および（ｂ２）の処理がある。制御部９０は、（ａ２）の場合の第２処理、および、（ｂ２）の場合の第２処理のうち、少なくともいずれか一方の処理を「第２処理」として行う。
　［（ａ２）：押しのけ量による制御］
　（ａ２）の場合の第２処理について説明する。（ａ２）の場合の第２処理においては、制御部９０は、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量比を減少させる。すなわち、制御部９０は、低段圧縮機１２の押しのけ量に対する、高段圧縮機１１の押しのけ量の比を減少させる。ここで、低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の押しのけ量は、上記の式（２）で算出される。
　制御部９０は、予め設定された一定量だけ押しのけ量比を減少させてもよいが、中間圧ＰＭの値に応じた量だけ押しのけ量比を減少させてもよい。その場合、制御部９０の記憶部に、中間圧ＰＭの値と押しのけ量比の減少量とを対応させて記憶したデータテーブルを予め格納しておく。また、低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の容積を一定と考えた場合、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の回転数比を減少させる。具体的には、低段圧縮機１２の回転数および高段圧縮機１１の回転数のうち、少なくとも一方の回転数を制御する。
　［（ｂ２）：ＩＮＪ膨張弁７１の開度による制御］
　（ｂ２）の場合の第２処理について説明する。（ｂ２）の場合の第２処理においては、制御部９０は、ＩＮＪ膨張弁７１の開度を増加させる。
　制御部９０は、予め設定された一定量だけＩＮＪ膨張弁７１の開度を増加させてもよいが、中間圧ＰＭの値に応じた量だけ、ＩＮＪ膨張弁７１の開度を増加させてもよい。その場合、制御部９０の記憶部に、中間圧ＰＭの値とＩＮＪ膨張弁７１の開度の増加量とを対応させて記憶したデータテーブルを予め格納しておく。
　このように、ステップＳ５で、制御部９０は、予め設定された第２処理を行う。これにより、中間圧ＰＭが上昇する。制御部９０は、図５のフローの処理を一定周期で繰り返し行う。これにより、中間圧ＰＭが、第１範囲内で、一定または略一定になるように制御することができる。すなわち、中間圧ＰＭが、常に、第１閾値≧中間圧ＰＭ＞第２閾値の関係を満たすように制御することができる。このようにして、中間圧ＰＭを、常に、第１範囲内で一定になるように制御することで、レシーバ７２内のガス密度が安定し、循環冷媒の冷媒組成が安定し、冷却不足を回避することができる。
　図６は、図５のフローにおいて、第１処理および第２処理として、（ａ１）および（ａ２）の処理をそれぞれ行った場合の処理の流れを示すフローチャートである。図６においては、制御部９０が、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量比により、中間圧ＰＭを制御している。
　図６においては、図５のステップＳ３として、ステップＳ１３の処理を行っている。ステップＳ１３では、制御部９０が、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量比を増加させる。これにより、中間圧ＰＭが低下する。
　また、図６においては、図５のステップＳ５として、ステップＳ１５の処理を行っている。ステップＳ１５では、制御部９０が、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量比を減少させる。これにより、中間圧ＰＭが上昇する。
　図６における他のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４は、図５と同じであるため、ここでは説明を省略する。
　図７は、図５のフローにおいて、第１処理および第２処理として、（ｂ１）および（ｂ２）の処理をそれぞれ行った場合の処理の流れを示すフローチャートである。図７においては、制御部９０が、ＩＮＪ膨張弁７１の開度により中間圧ＰＭを制御している。
　図７においては、図５のステップＳ３として、ステップＳ２３の処理を行っている。ステップＳ２３では、制御部９０が、ＩＮＪ膨張弁７１の開度を減少させる。これにより、中間圧ＰＭが低下する。
　また、図７においては、図５のステップＳ５として、ステップＳ２５の処理を行っている。ステップＳ２５では、制御部９０が、ＩＮＪ膨張弁７１の開度を増加させる。これにより、中間圧ＰＭが上昇する。
　図７における他のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４は、図５と同じであるため、ここでは説明を省略する。
　図８は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の変形例の構成を示す冷媒回路図である。図１と図８の違いは、図８においては、圧縮機１０がインジェクション圧縮機１３から構成されている点である。図８に示すように、圧縮機１０は、中間圧ＩＮＪポート付きの単段圧縮機であるインジェクション圧縮機１３から構成されていてもよい。この場合、中間圧ＰＭは、上記の制御方法（Ｍ２）により、ＩＮＪ膨張弁７１の開度によって制御される。他の構成および動作について、図１と同じであるため、同一符号を付して示し、ここでは、その説明を省略する。
　図９は、図１の低段圧縮機１２および高段圧縮機１１の構成を模式的に示す説明図である。図１０は、図８のインジェクション圧縮機１３の構成を模式的に示す説明図である。図９は、一般的なロータリー圧縮機の構成を示す。図１の高段圧縮機１１および低段圧縮機１２は、図９に示す構成を有している。図９では、圧縮機が、冷媒が吸入される吸入口１０ａと、冷媒を吐出する吐出口１０ｂとを有している。また、圧縮機の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構１０ｃと、圧縮機構１０ｃを駆動する駆動機構１０ｄとが設けられている。圧縮機構１０ｃは、冷媒を圧縮する圧縮室１０ｃ－１を有している。駆動機構１０ｄは、例えば、圧縮機構１０ｃを駆動する駆動用モータから構成される。また、吸入口１０ａ側に、アキュムレータ１０ｅをさらに設けていてもよい。
　図１０は、インジェクション圧縮機１３を構成するインジェクションロータリー圧縮機の構成を示す。図１０に示すように、インジェクション圧縮機１３においては、図９の構成に対して、インジェクション冷媒吸入口である中間圧ＩＮＪポート１０ｆが追加されている。中間圧ＩＮＪポート１０ｆには、インジェクション回路７０を流れる中間圧ＰＭの冷媒が吸入される。当該冷媒は、圧縮機構１０ｃに設けられた圧縮室１０ｃ－１に流入される。また、インジェクション圧縮機１３の吸入口１０ａには、蒸発器５０から、低圧ＰＬの冷媒が吸入される。インジェクション圧縮機１３の圧縮室１０ｃ－１内では、蒸発器５０から流出された冷媒とインジェクション回路７０から流入された冷媒とが混合されて高圧ＰＨまで圧縮される。
　また、中間圧ＩＮＪポート１０ｆに接続されているインジェクション配管１０ｈに、インジェクションマフラ１０ｇを設けるようにしてもよい。インジェクションマフラ１０ｇは、圧縮室１０ｃ－１から中間圧ＩＮＪポート１０ｆに向かって冷媒が逆流する現象を防ぐ。また、インジェクションマフラ１０ｇの内部にメッシュを設置することで、当該メッシュにより異物を捕捉することが可能となり、信頼性をさらに向上させることができる。
　図９および図１０では、ロータリー圧縮機を例に挙げて説明したが、その場合に限定されない。低段圧縮機１２および高段圧縮機１１は、スクロール圧縮機、または、スクリュー圧縮機から構成されていてもよい。また、インジェクション圧縮機１３は、中間圧ＩＮＪポート１０ｆを有する、スクロール圧縮機、または、スクリュー圧縮機から構成されていてもよい。
　図８の場合の冷凍サイクル装置の動作は、基本的に、図１の冷凍サイクル装置と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。
　このように、実施の形態１では、圧縮機１０を、図１に示すように高段圧縮機１１と低段圧縮機１２とから構成してもよく、あるいは、図８に示すようにインジェクション圧縮機１３から構成してもよい。いずれの場合においても、同等の効果を得ることができる。
　以上のように、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、ＩＮＪ膨張弁７１およびレシーバ７２を有するインジェクション回路７０を備えている。また、制御部９０が、圧縮機１０の動作およびＩＮＪ膨張弁７１の開度の少なくとも一方を制御することで、レシーバ７２の内部圧力である中間圧ＰＭを、第１閾値以下になるように制御する。あるいは、制御部９０は、中間圧ＰＭを、第１範囲内になるように制御する。これにより、レシーバ７２内に滞留する冷媒のガス密度を低下させて、純組成に対する循環冷媒の組成の変化を低減させる。その結果、循環冷媒の組成が安定するため、純組成からの変化を最小化できる。循環冷媒の組成が安定することで、冷凍サイクル装置の冷凍能力の変動が抑えられ、蒸発器５０での室内空間の冷却不足の発生を防止することができる。
　また、実施の形態１では、中間圧ＰＭを圧縮機の動作で制御する場合、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の押しのけ量の比で制御している。押しのけ量ではなく、低段圧縮機１２に対する高段圧縮機１１の回転数の比で制御すると、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１との容積の比が考慮されないことになる。一方、実施の形態１では、押しのけ量の比を用いて制御しているため、低段圧縮機１２と高段圧縮機１１との容積の比を考慮した上で、回転数の比を制御することになる。そのため、実施の形態１では、精度良く、中間圧ＰＭを制御することができる。
　また、ＣＯ２混合冷媒は組成変化が特に大きいため、ＣＯ２混合冷媒を使用した場合に、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は特に有効である。
　また、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置においては、内部熱交換器（ＨＩＣ）３０を設けたため、過冷却を拡大できるため、冷凍サイクル装置の性能をさらに向上させることができる。
　１０　圧縮機、１０ａ　吸入口、１０ｂ　吐出口、１０ｃ　圧縮機構、１０ｃ－１　圧縮室、１０ｄ　駆動機構、１０ｅ　アキュムレータ、１０ｆ　中間圧ＩＮＪポート、１０ｇ　インジェクションマフラ、１１　高段圧縮機、１２　低段圧縮機、１３　インジェクション圧縮機、２０　凝縮器、３１　外管、３２　内管、４０　膨張弁、５０　蒸発器、６０　冷媒配管、６１　ＩＮＪ分岐部、６２　ＩＮＪ合流部、７０　インジェクション回路、７１　ＩＮＪ膨張弁、７２　レシーバ、７３　流量調整弁、７４　ガス抜き管、７５　開閉弁、７６　インジェクション管、８１　圧力センサ、９０　制御部、Ｐ１　矢印、Ｐ２　矢印、ＰＨ　高圧（第２圧力）、ＰＬ　低圧（第１圧力）、ＰＭ　中間圧。

Claims (12)

  1. 　制御部と、
    　冷媒を第１圧力から前記第１圧力より高い第２圧力まで圧縮する圧縮機と、
    　前記圧縮機から吐出された前記冷媒と空気とを熱交換させる凝縮器と、
    　前記凝縮器から流出された前記冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分岐するＩＮＪ分岐部と、
    　前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第１冷媒を膨張させて前記第１圧力まで減圧する、膨張弁と、
    　前記膨張弁から流出された前記第１冷媒と空気とを熱交換させて、前記第１圧力の前記第１冷媒を前記圧縮機に向かって流出する蒸発器と、
    　前記ＩＮＪ分岐部と前記圧縮機との間に接続され、前記ＩＮＪ分岐部で分岐された前記第２冷媒を前記圧縮機に向かって流出するインジェクション回路と
    　を備え、
    　前記インジェクション回路は、
    　前記第２冷媒を膨張させて、前記第１圧力より大きく、且つ、前記第２圧力より小さい中間圧まで減圧する、ＩＮＪ膨張弁と、
    　前記ＩＮＪ膨張弁から流出された前記第２冷媒を貯留し、前記中間圧の前記第２冷媒を前記圧縮機に向かって流出するレシーバと
    　を備え、
    　前記制御部は、前記圧縮機の回転数および前記ＩＮＪ膨張弁の開度の少なくとも一方を制御することで、前記レシーバの内部圧力である前記中間圧を、第１閾値以下になるように制御、または、第１範囲内で一定になるように制御する、
    　冷凍サイクル装置。
  2. 　前記ＩＮＪ膨張弁と前記レシーバとの間に配置され、前記レシーバの内部圧力である前記中間圧を検出する圧力センサを備え、
    　前記制御部は、前記圧力センサが検出した前記中間圧に基づいて、前記レシーバの内部圧力である前記中間圧を、前記第１閾値以下、または、前記第１範囲内で一定になるように制御する、
    　請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記制御部は、
    　前記レシーバの内部圧力である前記中間圧が前記第１閾値より大きい場合に、
    　前記ＩＮＪ膨張弁の開度を減少させることで、前記中間圧を低下させる、
    　請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記制御部は、
    　前記レシーバの内部圧力である前記中間圧が、前記第１閾値より小さい第２閾値以下の場合に、
    　前記ＩＮＪ膨張弁の開度を増加させることで、前記中間圧を上昇させる、
    　請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記圧縮機は、中間圧ＩＮＪポートを有する単段圧縮機から構成され、
    　前記インジェクション回路の一端は前記ＩＮＪ分岐部に接続され、前記インジェクション回路の他端は前記圧縮機の前記中間圧ＩＮＪポートに接続されている、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記圧縮機は、
    　前記蒸発器とＩＮＪ合流部との間に配置され、前記蒸発器から流出された前記第１圧力の前記第１冷媒を前記第１圧力から前記中間圧まで圧縮する低段圧縮機と、
    　前記ＩＮＪ合流部と前記凝縮器との間に配置され、前記ＩＮＪ合流部で合流された冷媒を吸入し、吸入した前記冷媒を前記第２圧力まで圧縮する高段圧縮機と
    　から構成され、
    　前記ＩＮＪ合流部は、前記低段圧縮機の吐出側と前記高段圧縮機の吸入側との間に設けられ、前記低段圧縮機から吐出された前記第１冷媒と、前記インジェクション回路から流出された前記第２冷媒とを合流させるものであって、
    　前記インジェクション回路の一端は前記ＩＮＪ分岐部に接続され、前記インジェクション回路の他端は前記ＩＮＪ合流部に接続されている、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記制御部は、前記低段圧縮機の押しのけ量に対する前記高段圧縮機の押しのけ量の比を制御することで、前記レシーバの内部圧力である前記中間圧を、前記第１閾値以下、または、前記第１範囲内で一定になるように制御し、
    　前記低段圧縮機の前記押しのけ量は、前記低段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値であり、
    　前記高段圧縮機の前記押しのけ量は、前記高段圧縮機の容積と回転数とを乗算した値である、
    　請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記制御部は、
    　前記レシーバの内部圧力である前記中間圧が前記第１閾値より大きい場合に、
    　前記低段圧縮機の前記押しのけ量に対する前記高段圧縮機の前記押しのけ量の比を増加させることで、前記中間圧を低下させる、
    　請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 　前記制御部は、
    　前記レシーバの内部圧力である前記中間圧が、前記第１閾値より小さい第２閾値以下の場合に、
    　前記低段圧縮機の前記押しのけ量に対する前記高段圧縮機の前記押しのけ量の比を減少させることで、前記中間圧を上昇させる、
    　請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
  10. 　前記第１閾値は、前記第１圧力と前記第２圧力との相乗平均値である、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  11. 　前記第１範囲は、前記第１閾値以下で、且つ、第２閾値より大きい範囲で、
    　前記第２閾値は前記第１閾値より小さい、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  12. 　前記凝縮器と前記ＩＮＪ分岐部との間に配置され、前記凝縮器から流出された前記冷媒に過冷却を与える内部熱交換器を備え、
    　前記ＩＮＪ分岐部は、前記内部熱交換器から流出された前記冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに分岐し、
    　前記レシーバは、貯留した前記中間圧の前記第２冷媒を前記内部熱交換器を介して前記圧縮機に向かって流出する、
    　請求項１～１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
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