WO2023042289A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2023042289A1
WO2023042289A1 PCT/JP2021/033853 JP2021033853W WO2023042289A1 WO 2023042289 A1 WO2023042289 A1 WO 2023042289A1 JP 2021033853 W JP2021033853 W JP 2021033853W WO 2023042289 A1 WO2023042289 A1 WO 2023042289A1
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WO
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refrigerant
bypass
heat exchanger
header
circuit
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PCT/JP2021/033853
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English (en)
French (fr)
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悟 梁池
直樹 茨田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • 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
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • 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
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device having a refrigerant circuit.
  • a heat exchanger As an example of a conventional heat exchanger, a heat exchanger has been proposed that has a gas-liquid separation mechanism that separates the refrigerant into a gas refrigerant and a liquid refrigerant before the refrigerant flows into the heat exchanger (see, for example, Patent Document 1).
  • the heat exchanger disclosed in Patent Document 1 has a plurality of heat transfer tubes, a first header, a second header, a gas-liquid separation mechanism, a first outlet pipe, and a second outlet pipe.
  • the first header and the second header have internal spaces extending in a specific horizontal direction.
  • the second header is arranged above the first header.
  • the gas-liquid separation mechanism is arranged above the second header.
  • a first inlet at one of the ends of the first header in a specific direction is connected to the gas-liquid separation mechanism via a first outlet pipe, and a second inlet at the other end is a second outlet pipe. It is connected to the gas-liquid separation mechanism via.
  • the gas refrigerant flows into the first header through the first outlet pipe from the gas-liquid separation mechanism, and the liquid refrigerant flows into the first header through the second outlet pipe. It is configured to flow in from the separation mechanism.
  • the flow rate of each of the gas refrigerant and the liquid refrigerant flowing into the first header depends on the state of separation of the gas-liquid two phases in the gas-liquid separation mechanism. Therefore, for example, if the liquid refrigerant flows unevenly in some of the plurality of heat transfer tubes, the refrigerant cannot be distributed appropriately to the plurality of heat transfer tubes. In this case, the heat exchange efficiency becomes low.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and provides a refrigeration cycle device that improves heat exchange efficiency according to the amount of refrigerant circulation.
  • a refrigeration cycle device includes a compressor that compresses and discharges a refrigerant, a first heat exchanger into which the refrigerant discharged from the compressor flows, and a refrigerant that flows in from the first heat exchanger.
  • a second heat exchanger having an expansion valve for expanding the refrigerant, a plurality of heat transfer tubes, and a header for distributing the refrigerant flowing from the expansion valve to the plurality of heat transfer tubes; the expansion valve and the header.
  • a second refrigerant pipe connecting the second heat exchanger and a refrigerant inlet of the compressor; and a bypass inlet connecting the refrigerant inlet to the header.
  • bypass circuit having a bypass outlet connected to the second refrigerant pipe; It has a bypass valve for lowering the pressure, and a refrigerant circuit auxiliary device for circulating a vapor-phase refrigerant from the bypass circuit to the bypass outlet.
  • the bypass circuit applies a suction force in a direction different from the refrigerant inlet to the liquid-phase refrigerant flowing into the header from the refrigerant inlet. . Therefore, the liquid-phase refrigerant flowing into the header is easily distributed evenly from the header to the plurality of heat transfer tubes. As a result, the heat exchange efficiency of the second heat exchanger is improved.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing one configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic side view for explaining the configuration of a second heat exchanger shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a state diagram of a refrigeration cycle by the refrigeration cycle device shown in FIG. 1;
  • 2 is a block diagram showing an example of a control board that controls devices provided in the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 1;
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a bypass valve shown in FIG. 1;
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Modification 6;
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing a configuration example of a controller shown in FIG.
  • FIG. 6; 8 is a hardware configuration diagram showing one configuration example of the controller shown in FIG. 7;
  • FIG. 8 is a hardware configuration diagram showing another configuration example of the controller shown in FIG. 7;
  • FIG. 3 is a schematic side view showing another installation example of the second heat exchanger shown in FIG. 2.
  • FIG. FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 12 is a schematic side view enlarging a part of the refrigerant circuit auxiliary device and the second heat exchanger that are configured integrally in the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 11 ;
  • FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Modification 8;
  • FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3; 15 is a state diagram of a refrigeration cycle by the refrigeration cycle device shown in FIG. 14; FIG. FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 4; 17 is a functional block diagram showing a configuration example of a controller shown in FIG. 16; FIG. 18 is a flow chart showing the procedure of a control method executed by the controller shown in FIG. 17; FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 5; FIG. 20 is a state diagram of a refrigeration cycle by the refrigeration cycle device shown in FIG. 19;
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • the refrigeration cycle device 1 has a compressor 2 , a first heat exchanger 3 , an expansion valve 5 , a second heat exchanger 6 and a bypass circuit 7 .
  • Compressor 2, first heat exchanger 3, expansion valve 5, and second heat exchanger 6 are connected via refrigerant pipe 16 to form refrigerant circuit 10 in which refrigerant circulates.
  • the expansion valve 5 is connected to the second heat exchanger 6 via a first refrigerant pipe 16a.
  • the second heat exchanger 6 is connected to a refrigerant suction port 18 of the compressor 2 via a second refrigerant pipe 16b.
  • Refrigerant piping 16 includes first refrigerant piping 16a and second refrigerant piping 16b.
  • FIG. 2 is a schematic side view for explaining the configuration of the second heat exchanger shown in FIG.
  • arrows of three axes (X-axis, Y-axis and Z-axis) defining directions are displayed for convenience of explanation. Let the direction opposite to the Z-axis arrow be the direction of gravity.
  • the second heat exchanger 6 has a plurality of heat transfer tubes 11, a first header 12 and a second header 13.
  • a plurality of heat transfer tubes 11 extend parallel to the Y-axis.
  • Each of the first header 12 and the second header 13 is a cylindrical or rectangular parallelepiped hollow configuration extending linearly parallel to the Z-axis.
  • the second heat exchanger 6 is provided with a plurality of radiation fins 17 between the first header 12 and the second header 13 .
  • Each radiation fin 17 is arranged at equal intervals in the direction parallel to the Y-axis with the adjacent radiation fins 17 .
  • Each radiation fin 17 has a plate-like configuration parallel to the XZ plane.
  • a plurality of heat transfer tubes 11 pass through a plurality of radiation fins 17 .
  • illustration of the radiation fins 17 shown in FIG. 2 is omitted.
  • the first header 12 serves as a distributor that distributes the refrigerant flowing from the expansion valve 5 through the first refrigerant piping 16a to the plurality of heat transfer tubes 11 .
  • the first refrigerant pipe 16 a is connected to a refrigerant inlet 19 provided in the first header 12 .
  • the second header 13 serves as a combiner that joins the refrigerant flowing through the plurality of heat transfer tubes 11 and flows the joined refrigerant to the compressor 2 via the second refrigerant pipe 16b.
  • the second refrigerant pipe 16 b is connected to the refrigerant outlet 22 of the second header 13 .
  • Each of the first header 12 and the second header 13 has a hollow structure that stores the refrigerant branched to the heat transfer tubes 11 or the refrigerant flowing from the heat transfer tubes 11 .
  • Each of the heat transfer tubes 11 is connected to the first header 12 at different heights with respect to the direction of gravity.
  • the first heat exchanger 3 has the same configuration as the second heat exchanger 6, and detailed description thereof will be omitted.
  • the bypass circuit 7 is connected to the first header 12 at a position higher than the refrigerant inlet 19 in the first header 12 at the bypass inlet 21 at one end, and at the other end.
  • a bypass outlet 20 is connected to the second refrigerant line 16b. 1 and 2, the refrigerant is blown out from the inlet 19 into the first header 12 in the direction of the Z-axis arrow. is connected to the first header 12 on the downstream side of the .
  • a bypass valve 14 and a refrigerant circuit auxiliary device 15 are provided in the bypass circuit 7 .
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 is arranged downstream of the bypass valve 14 with reference to the flow direction of the refrigerant in the bypass circuit 7 .
  • the bypass valve 14 is a pressure regulating valve that makes the pressure of the refrigerant in the bypass circuit 7 lower than the pressure of the refrigerant in the first header 12 .
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 is a device that causes the gas-phase refrigerant to flow out from the bypass circuit 7 to the bypass outlet 20 .
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 is a sub heat exchanger that functions as a heat exchanger that heats the refrigerant flowing out of the bypass valve 14 in the bypass circuit 7 to convert the liquid-phase refrigerant into a vapor phase. be.
  • the compressor 2 compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the compressor 2 is an inverter type compressor whose capacity can be changed by adjusting the operating frequency.
  • Compressor 2 is, for example, a reciprocating compressor and a rotary compressor.
  • the expansion valve 5 is an expansion device that decompresses and expands the refrigerant.
  • the expansion valve 5 is, for example, a thermal expansion valve.
  • Thermostatic expansion valves are of two types: external pressure equalizing expansion valves and internal pressure equalizing expansion valves.
  • the expansion valve 5 When the expansion valve 5 is an external pressure inhibiting type expansion valve, a temperature sensing tube (not shown) provided in the refrigerant pipe 16 between the first heat exchanger 3 and the compressor 2 and A pressure equalizing pipe (not shown) connected to the refrigerant pipe 16 on the compressor 2 side is connected to the expansion valve 5 .
  • the expansion valve 5 detects the pressure difference between the pressure of a substance (a substance with the same characteristics as the refrigerant) enclosed in a temperature sensing cylinder (not shown) and the pressure of the refrigerant input through a pressure equalizing pipe (not shown). Automatically adjusts the opening according to
  • FIG. 3 is a state diagram of a refrigerating cycle by the refrigerating cycle apparatus shown in FIG.
  • the horizontal axis is the specific enthalpy h [kJ/kg] and the vertical axis is the pressure P [MPa].
  • thick solid lines represent the saturated liquid line and saturated vapor line of the refrigerant.
  • P1 to P8 shown in FIG. 3 indicate states of the refrigerant at positions p1 to p8 in the refrigerant circuit 10 shown in FIG.
  • the compressor 2 sucks in gaseous refrigerant, compresses the sucked gaseous refrigerant, and discharges it (see position p1 in FIG. 3).
  • the vapor-phase refrigerant discharged from the compressor 2 is condensed by exchanging heat with the air in the first heat exchanger 3, becomes liquid-phase refrigerant, and flows out of the first heat exchanger 3 (see FIG. 3). See position p2).
  • the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the first heat exchanger 3 is decompressed by the expansion valve 5 and becomes a gas-liquid two-phase refrigerant (see position p3 in FIG. 3).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the first header 12 through the first refrigerant piping 16a.
  • the flow rate of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the bypass circuit 7 is adjusted by the bypass valve 14, and the pressure is reduced (see positions p4 and p5 in FIG. 3).
  • the refrigerant that has flowed out of the bypass valve 14 flows into the refrigerant circuit auxiliary device 15 .
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant circuit auxiliary device 15 is heated by the refrigerant circuit auxiliary device 15 that functions as an auxiliary heat exchanger.
  • the remainder of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first header 12 is divided into the plurality of heat transfer tubes 11 .
  • the refrigerant vaporized in the plurality of heat transfer tubes 11 merges in the second header 13 and then flows out to the second refrigerant pipe 16b (see position p7 in FIG. 3).
  • the vapor-phase refrigerant flowing through the second refrigerant pipe 16 b flows into the compressor 2 from the refrigerant suction port 18 of the compressor 2 .
  • the refrigerant When the flow rate of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the first header 12 through the first refrigerant pipe 16a is small, the refrigerant is caused to flow upward from the first header 12 (Z-axis in FIG. 2) due to gravity. It tends to accumulate below the first header 12 (in the direction opposite to the Z-axis arrow in FIG. 2) than in the direction of the arrow). Therefore, it becomes difficult for the refrigerant to flow through the upper heat transfer tubes 11 among the plurality of heat transfer tubes 11 , and the amount of refrigerant flowing through the upper heat transfer tubes 11 is relatively smaller than that of the lower heat transfer tubes 11 .
  • the bypass valve 14 makes the pressure of the refrigerant on the side of the bypass circuit 7 lower than the pressure of the refrigerant in the first header 12 (see positions p4 and p5 in FIG. 3). . Therefore, the refrigerant in the first header 12 is sucked up in the direction of the Z-axis arrow in FIG. This makes it easier for the refrigerant to flow through the upper heat transfer tubes 11 among the plurality of heat transfer tubes 11 .
  • FIG. 1 shows a configuration in which the bypass inlet 21 is connected to the upper portion of the first header 12 and the refrigerant inlet 19 is connected to the lower portion of the first header 12.
  • the positions of the bypass inlet 21 and the refrigerant inlet 19 are not limited to those shown in FIG.
  • the bypass inlet 21 may be positioned away from the refrigerant inlet 19 in the Z-axis arrow direction.
  • the bypass circuit 7 is arranged to extend the gas-liquid two-phase refrigerant from the position where the first refrigerant pipe 16 a is connected to the first header 12 with reference to the flow direction of the gas-liquid two-phase refrigerant in the first header 12 .
  • the direction of circulation of the coolant in the first header 12 is the direction of the Z-axis arrow. Therefore, the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the first header 12 is sucked up in the Z-axis arrow direction shown in FIG.
  • Embodiment 1 When the flow rate of the refrigerant flowing into the first header 12 is high, the liquid-phase refrigerant easily reaches the top of the first header 12, but when the flow rate of the refrigerant is low, the liquid-phase refrigerant reaches the top of the first header 12. becomes difficult to reach. In contrast, in Embodiment 1, the liquid-phase refrigerant is pulled up by the bypass circuit 7 provided above the first header 12 that functions as a distributor. Therefore, even when the refrigerant circulation amount of the refrigerant circuit 10 is small, the distribution ratio to the plurality of heat transfer tubes 11 is improved.
  • the refrigeration cycle apparatus 1 of Embodiment 1 includes a compressor 2, a first heat exchanger 3, an expansion valve 5, a second heat exchanger 6, a bypass valve 14, and a refrigerant circuit auxiliary device 15. and a bypass circuit 7 provided.
  • the second heat exchanger 6 has a plurality of heat transfer tubes 11 and a first header 12 that distributes the refrigerant flowing from the expansion valve 5 to the plurality of heat transfer tubes 11 .
  • the expansion valve 5 and the refrigerant inlet 19 of the first header 12 are connected through a first refrigerant pipe 16a.
  • the second heat exchanger 6 and the refrigerant suction port 18 of the compressor 2 are connected via a second refrigerant pipe 16b.
  • the bypass circuit 7 has a bypass inlet 21 connected to a position different from the refrigerant inlet 19 in the first header 12, and a bypass outlet 20 connected to the second refrigerant pipe 16b.
  • a bypass valve is provided in the bypass circuit 7 .
  • the bypass valve 14 makes the pressure of the refrigerant in the bypass circuit 7 lower than the pressure of the refrigerant in the first header 12 .
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 circulates the vapor-phase refrigerant from the bypass circuit 7 to the bypass outlet 20 .
  • the bypass circuit 7 allows the liquid-phase refrigerant to flow into the first header 12 from the refrigerant inlet 19.
  • a force that draws the refrigerant in a direction different from that of the refrigerant inlet 19 acts.
  • the liquid-phase refrigerant flowing into the first header 12 from the refrigerant inlet 19 receives a force that draws it in the direction of the Z-axis arrow. Therefore, the liquid-phase refrigerant flowing into the first header 12 is easily distributed evenly from the first header 12 to the plurality of heat transfer tubes 11 . As a result, the heat exchange efficiency of the second heat exchanger 6 is improved.
  • the flow rate of the refrigerant flowing into the second heat exchanger 6 is small, the effect of sucking up the refrigerant by the bypass circuit 7 improves the distribution ratio of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11. 2, the heat exchange performance of the heat exchanger 6 can be improved. Further, even if the liquid-phase refrigerant flows through the bypass circuit 7, the refrigerant circuit auxiliary device 15 evaporates the liquid-phase refrigerant, thereby suppressing a decrease in the COP (coefficient of performance).
  • Modification 1 is configured such that the amount of heat exchanged by the auxiliary refrigerant circuit 15 is less than the amount of heat exchanged by the second heat exchanger 6 when heat is exchanged under the same conditions.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 when the refrigeration cycle device 1 is installed, can be of an appropriate heat exchanger size, so that the space for installing the refrigerant circuit auxiliary device 15 is large. can be prevented from becoming
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 may exchange heat with a substrate that generates heat.
  • Modification 2 is configured such that the refrigerant circuit auxiliary device 15 is in contact with a substrate that generates heat.
  • a substrate that generates heat is, for example, a control substrate that controls devices provided in the refrigeration cycle apparatus 1 .
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a control board that controls devices provided in the refrigeration cycle apparatus shown in FIG.
  • the refrigeration cycle device 1 has a control board that controls equipment including the compressor 2 .
  • the control board 70 is a control board that controls the compressor 2 . If a fan (not shown) for supplying air to the second heat exchanger 6 is provided, a control board (not shown) for controlling the motor of the fan may be provided.
  • the control board 70 has a noise filter 72 connected to an AC power supply, a diode bridge 73, a capacitor 74, an inverter 75 connected to the motor 71 of the compressor 2, and a control circuit 76 that controls the inverter 75. .
  • the control board 70 generates heat when a current flows through an electric circuit mounted thereon.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 is in contact with the control board 70 and thus is heated by the heat generated by the control board 70 .
  • the heat generated in the control board 70 is absorbed by the refrigerant circuit auxiliary device 15, so that the cooling efficiency is improved more than the natural heat dissipation, and overheating can be prevented. As a result, the control board 70 can suppress failures due to overheating.
  • Modification 2 it is possible to improve the distribution ratio of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11 and prevent overheating of the control board. Therefore, since it is not necessary to separately provide a heat source for heating the refrigerant circuit auxiliary device 15, the installation space can be reduced, and the reliability can be improved by suppressing failure of the electrical system.
  • the bypass valve 14 of Modification 3 is, for example, a mechanical constant differential pressure valve that keeps the pressure difference between the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the bypass valve 14 within a certain range.
  • a specific configuration example of the bypass valve 14 of Modification 3 is a valve that operates on the same principle as a thermal expansion valve.
  • the bypass valve 14 has a regulating valve (not shown) such as a diaphragm that detects the refrigerant pressure difference between the refrigerant inlet and outlet, and adjusts the degree of opening according to the operation of the regulating valve.
  • a regulating valve such as a diaphragm that detects the refrigerant pressure difference between the refrigerant inlet and outlet, and adjusts the degree of opening according to the operation of the regulating valve.
  • a controller for controlling the degree of opening of the bypass valve 14 .
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing one configuration example of the bypass valve shown in FIG.
  • the bypass valve 14 is connected to the bypass inlet 21 via the bypass circuit 7 on the refrigerant inlet 51 side, and is connected to the refrigerant circuit auxiliary device 15 via the bypass circuit 7 on the refrigerant outlet 52 side.
  • the bypass valve 14 includes a diaphragm chamber 53, a pressure chamber 55 provided with a spring 54, an orifice plate provided with an orifice 56 for circulating the refrigerant from the refrigerant inlet 51 to the refrigerant outlet 52, and the opening degree of the orifice 56. and a needle 57 for adjusting the
  • the diaphragm chamber 53 is connected to the bypass circuit 7 on the refrigerant inlet 51 side via the first pressure equalizing pipe 61 .
  • the pressure chamber 55 is connected to the bypass circuit 7 on the refrigerant outlet 52 side via a second pressure equalizing pipe 62 .
  • the diaphragm chamber 53 has a diaphragm 53a on the boundary surface with the pressure chamber 55, and a shaft 58 is attached to the diaphragm 53a.
  • a needle 57 is attached to the end of the shaft 58 opposite to the diaphragm 53a.
  • the diaphragm 53 a moves along the axial direction of the shaft 58 due to the refrigerant pressure difference ⁇ Pd between the refrigerant inlet 51 and the refrigerant outlet 52 and the elastic force of the spring 54 .
  • the opening of the orifice 56 is adjusted by moving the needle 57 as the diaphragm 53 a moves in the axial direction of the shaft 58 .
  • the flow rate of the refrigerant flowing through the orifice 56 is adjusted, and the refrigerant pressure difference ⁇ Pd is kept constant.
  • the bypass valve 14 can reduce the flow resistance as the flow rate of the refrigerant flowing into the first header 12 decreases. Refrigerant is sucked up. Therefore, the bypass valve 14 does not require electrical control, the distribution ratio of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11 can be improved, and the heat exchange performance of the second heat exchanger is improved.
  • Modification 4 In this modification 4, when the same flow rate of refrigerant is passed through the bypass circuit 7 and the second heat exchanger 6, the pressure loss of the bypass circuit 7 with the bypass valve 14 fully opened is the second heat exchange. It is smaller than the pressure loss of the vessel 6.
  • the suction force on the side of the bypass circuit 7 for the refrigerant flowing into the first header 12 is increased. Therefore, when the refrigerant flow rate is small, the distribution ratio of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11 is improved, and the heat exchange performance of the second heat exchanger 6 is improved.
  • Modification 5 (Modification 5)
  • the bypass outlet 20 of the bypass circuit 7 is located at an intermediate position between the refrigerant outlet 22 of the second heat exchanger 6 and the refrigerant suction port 18 of the compressor 2 in the second refrigerant pipe 16b. 2 side is connected. Modification 5 will be described in detail.
  • Modification 5 utilizes another method. Modification 5 is configured such that the bypass outlet 20 is connected to the compressor 2 side from an intermediate position between the refrigerant outlet 22 and the refrigerant suction port 18 in the second refrigerant pipe 16b.
  • the refrigerant pressure at the bypass outlet 20 of the bypass circuit 7 is brought close to the refrigerant pressure at the refrigerant suction port 18 of the compressor 2, which has the lowest pressure in the refrigerant circuit 10, so that the refrigerant in the bypass circuit 7 and the first The pressure difference with the refrigerant in one header 12 can be increased.
  • the suction force on the side of the bypass circuit 7 for the refrigerant flowing into the first header 12 is increased. Therefore, even when the refrigerant flow rate is small, the distribution ratio of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11 is improved, and the heat exchange performance of the second heat exchanger 6 is improved.
  • Modification 6 adjusts the degree of opening of the bypass valve 14 according to changes in the operating frequency of the compressor 2 . Specifically, in Modification 6, the opening degree of the bypass valve 14 is increased before the operating frequency of the compressor 2 decreases, and the opening degree of the bypass valve 14 is increased before the operating frequency of the compressor 2 increases. to make it smaller.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Modification 6.
  • a refrigeration cycle apparatus 1a shown in FIG. 6 has a configuration in which a room temperature sensor 45 and a controller 40 are added to the configuration shown in FIG.
  • a room temperature sensor 45 detects a room temperature Tr, which is the temperature of the air in the room in which the air is conditioned by the second heat exchanger 6 .
  • Room temperature sensor 45 is, for example, a thermistor.
  • Room temperature sensor 45, bypass valve 14 and compressor 2 are each connected to controller 40 via a signal line (not shown).
  • the bypass valve 14 of Modification 6 is, for example, an electromagnetic valve.
  • FIG. 7 is a functional block diagram showing one configuration example of the controller shown in FIG. Controller 40 is, for example, a microcomputer.
  • the controller 40 has compressor control means 41 that controls the operating frequency fc of the compressor 2 and valve control means 44 that controls the degree of opening of the bypass valve 14 .
  • the compressor control means 41 controls the operating frequency fc of the compressor 2 so that the room temperature Tr detected by the room temperature sensor 45 falls within a predetermined allowable range Rg based on the set temperature Ts. For example, when the room temperature Tr detected by the room temperature sensor 45 is higher than the allowable range Rg, the compressor control means 41 makes the operating frequency fc of the compressor 2 higher than the current frequency. When the room temperature Tr detected by the room temperature sensor 45 is lower than the allowable range Rg, the compressor control means 41 makes the operating frequency fc of the compressor 2 smaller than the current frequency. On the other hand, when the room temperature Tr detected by the room temperature sensor 45 is within the allowable range Rg, the compressor control means 41 maintains the operating frequency fc of the compressor 2 at the current frequency. When changing the operating frequency fc of the compressor 2, the compressor control means 41 transmits change information to the valve control means 44 before changing the operating frequency fc. The change information is information indicating whether the operating frequency fc will be higher or lower than the current frequency.
  • the valve control means 44 Upon receiving the change information from the compressor control means 41, the valve control means 44 adjusts the opening degree of the bypass valve 14 according to the change information. For example, if the change information indicates that the operating frequency fc of the compressor 2 will be lower than the current frequency, the valve control means 44 opens the bypass valve 14 before the operating frequency fc of the compressor 2 is changed. degree greater than the current degree of opening. When the change information indicates that the operating frequency fc of the compressor 2 will be higher than the current frequency, the valve control means 44 adjusts the opening degree of the bypass valve 14 before the operating frequency fc of the compressor 2 is changed. make it smaller
  • the liquid-phase refrigerant in the first header 12 is less likely to rise to the upper side of the first header 12 than before the operating frequency fc of the compressor 2 decreases. Become.
  • the liquid-phase refrigerant in the first header 12 moves to the upper side of the first header 12 more than before the operating frequency fc of the compressor 2 increases. becomes easier to rise to If the liquid-phase refrigerant in the distributor does not rise or, conversely, rises suddenly in response to the operation of the compressor 2, the distribution ratio of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11 deteriorates.
  • the controller 40 adjusts the opening degree of the bypass valve 14 in accordance with the increase or decrease in the operating frequency fc of the compressor 2, thereby preventing deterioration in distribution of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11. can be suppressed.
  • Modification 6 it is possible to prevent deterioration in efficiency of distribution of the refrigerant to the plurality of heat transfer tubes 11 due to the operation of the compressor 2 .
  • FIG. 8 is a hardware configuration diagram showing one configuration example of the controller shown in FIG.
  • the controller 40 shown in FIG. 7 is configured with a processing circuit 80 as shown in FIG.
  • Each function of the compressor control means 41 and the valve control means 44 shown in FIG. 7 is implemented by the processing circuit 80 .
  • the processing circuit 80 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate). Array), or a combination thereof.
  • Each of the functions of the compressor control means 41 and the valve control means 44 may be realized by the processing circuit 80 . Also, the functions of the compressor control means 41 and the valve control means 44 may be realized by one processing circuit 80 .
  • FIG. 9 is a hardware configuration diagram showing another configuration example of the controller shown in FIG.
  • the controller 40 shown in FIG. 7 is composed of a processor 81 such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory 82, as shown in FIG.
  • a processor 81 such as a CPU (Central Processing Unit)
  • a memory 82 as shown in FIG.
  • Each function of the compressor control means 41 and the valve control means 44 is implemented by the processor 81 and the memory 82 .
  • FIG. 9 shows that processor 81 and memory 82 are connected via bus 83 .
  • each function of the compressor control means 41 and the valve control means 44 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • Software and firmware are written as programs and stored in memory 82 .
  • the processor 81 implements the functions of each means by reading and executing the programs stored in the memory 82 .
  • non-volatile semiconductor memories such as ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable and Programmable ROM) and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM) are used.
  • ROM Read Only Memory
  • EPROM Erasable and Programmable ROM
  • EEPROM Electrical Erasable and Programmable ROM
  • a volatile semiconductor memory of RAM Random Access Memory
  • removable recording media such as magnetic disks, flexible disks, optical disks, CDs (Compact Discs), MDs (Mini Discs) and DVDs (Digital Versatile Discs) may be used.
  • FIG. 7 shows the case where the first header 12 and the second header 13 of the second heat exchanger 6 are vertical headers parallel to the direction of gravity. good too.
  • the first header 12 and the second header 13 shown in FIG. 1 may be arranged so as to extend parallel to the Y-axis shown in FIG.
  • FIG. 10 is a schematic side view showing another installation example of the second heat exchanger shown in FIG. In FIG. 10, as in FIG. 2, arrows with three axes defining directions are displayed.
  • FIG. 10 shows a configuration in which the second heat exchanger 6 is installed such that the direction in which the first header 12 extends is parallel to the plane perpendicular to the direction of gravity.
  • the heat transfer tube closest to the direction of the Y-axis arrow from the refrigerant inlet 19 is referred to as a first heat transfer tube 25, and the heat transfer tube closest to the Y-axis arrow direction. is called a second heat transfer tube 26 .
  • the gas-liquid two-phase medium flows through the first header 12 via the first refrigerant pipe 16a.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flows through the first header 12 in the direction indicated by the dashed arrow.
  • the amount of refrigerant flowing into the first header 12 is small, it becomes difficult for the gas-liquid two-phase refrigerant to reach the first heat transfer tube 25, and the first heat transfer tube 26 side is relatively smaller than the second heat transfer tube 26 side. It becomes difficult for the refrigerant to flow through the heat transfer tubes 25 .
  • the gas-liquid two-phase refrigerant in the first header 12 is sucked up to the bypass circuit 7 side by the bypass valve 14 .
  • the gas-liquid two-phase refrigerant easily flows to the first heat transfer tube 25 side as well.
  • the extending direction of the first header 12 may be parallel to the ground.
  • the second heat exchanger 6 may be inclined with respect to the ground.
  • Embodiment 2 The refrigerating cycle apparatus of Embodiment 2 is constructed by integrating the second heat exchanger 6 described in Embodiment 1 and a sub-heat exchanger.
  • the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 1b of Embodiment 2 compared with the configuration shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic side view showing an enlarged part of the refrigerant circuit auxiliary unit and the second heat exchanger integrally constructed in the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. Also in FIG. 12, as in FIG. 2, arrows of three axes defining directions are displayed. In FIG. 12, the first refrigerant pipe 16a, the refrigerant inlet 19, and the like shown in FIG. 11 are omitted.
  • the refrigerant circuit accessory 15 a has a first sub-header 34 , a second sub-header 35 and a plurality of heat transfer tubes 11 .
  • the number of heat transfer tubes 11 in the auxiliary refrigerant circuit 15a is two, and the number of heat transfer tubes 11 in the second heat exchanger 6 is eight.
  • the first sub-header 34 and the first header 12 are integrally constructed, a partition wall 36 is provided between the first sub-header 34 and the first header 12 .
  • the second sub-header 35 and the second header 13 are integrally constructed, a partition wall 36 is provided between the second sub-header 35 and the second header 13 .
  • the first sub-header 34 and the second sub-header 35 are also hollow structures, like the first header 12 and the second header 13 .
  • the auxiliary refrigerant circuit 15a is integrated with the second heat exchanger 6, but a partition wall 36 is provided between the first header 12 and the first sub-header 34, and the second header 13 and A partition wall 36 is provided between the second sub-header 35 and the second sub-header 35 . Therefore, the refrigerant is separated from the auxiliary refrigerant circuit 15a and the second heat exchanger 6 without mutually circulating.
  • the liquid-phase refrigerant in the first header 12 is pulled upwards. Also, the liquid-phase refrigerant flowing out of the bypass valve 14 flows out to the bypass outlet 20 after being vaporized in the refrigerant circuit auxiliary device 15a.
  • FIG. 12 shows a case where the number of heat transfer tubes 11 in the auxiliary refrigerant circuit 15a is two, the number of heat transfer tubes 11 is not limited to two. Since the operation of the refrigeration cycle by the refrigeration cycle device 1a of the second embodiment is the same as the operation described with reference to FIG. 3 in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigeration cycle apparatus 1b of Embodiment 2 may include a fan that blows air to the second heat exchanger 6 and the refrigerant circuit auxiliary device 15a.
  • the auxiliary refrigerant circuit 15a is arranged at a position where the wind speed of the fan to the auxiliary refrigerant circuit 15a is smaller than the wind speed of the fan to the second heat exchanger 6. configuration.
  • FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Modification 8.
  • the refrigeration cycle device 1b may have a fan 30 that blows air to the second heat exchanger 6 and the refrigerant circuit auxiliary device 15a.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 a is arranged at a position where the wind speed of the fan 30 to the refrigerant circuit auxiliary device 15 a is smaller than the wind speed of the fan 30 to the second heat exchanger 6 .
  • the flow rate of refrigerant it is desirable that the flow rate of refrigerant in the second heat exchanger 6 > the flow rate of refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit 15a. Therefore, regarding the heat exchange performance, it is sufficient that the relationship is the heat exchange performance of the second heat exchanger 6>the heat exchange performance of the refrigerant circuit auxiliary device 15a. In the case of a heat exchanger that exchanges heat with air, the lower the wind speed by the fan, the lower the heat exchange performance.
  • the second heat exchanger 6 with a large amount of heat exchange can improve the heat exchange performance of
  • the auxiliary refrigerant circuit 15a when the auxiliary refrigerant circuit 15a is integrated with the second heat exchanger 6, the auxiliary refrigerant circuit 15a can be made to have an appropriate heat exchanger size.
  • Modification 9 In Modification 9, the auxiliary refrigerant circuit 15 a has a smaller heat transfer area than the second heat exchanger 6 .
  • the number of heat transfer tubes 11 in the auxiliary refrigerant circuit 15a is two, and the number of heat transfer tubes 11 in the second heat exchanger 6 is eight.
  • the number of stages of the heat transfer tubes 11 of the auxiliary refrigerant circuit 15 a is smaller than the number of stages of the heat transfer tubes 11 of the second heat exchanger 6 .
  • the heat transfer area of the refrigerant circuit auxiliary device 15 a is smaller than the heat transfer area of the second heat exchanger 6 .
  • the flow rate of refrigerant it is desirable that the flow rate of refrigerant in the second heat exchanger 6>the flow rate of refrigerant in the auxiliary refrigerant circuit 15a. Therefore, regarding the heat exchange performance, it is sufficient that the relationship is the heat exchange performance of the second heat exchanger 6>the heat exchange performance of the refrigerant circuit auxiliary device 15a.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15a when the refrigerant circuit auxiliary device 15a is integrated with the second heat exchanger 6, the refrigerant circuit auxiliary device 15a can be made to have an appropriate heat exchanger size.
  • Embodiment 3 The refrigeration cycle apparatus of Embodiment 3 has a configuration in which the bypass circuit 7 described in Embodiment 1 is provided with a gas-liquid separator instead of the auxiliary heat exchanger.
  • the same components as those described in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 14 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3.
  • the refrigerant circuit auxiliary unit 15b is connected by a refrigerant return port 37 provided in the first refrigerant pipe 16a and a liquid pipe 38.
  • the refrigerant circuit auxiliary unit 15b separates the gas-liquid two-phase refrigerant flowing from the first header 12 through the bypass circuit 7 into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 b flows out the gas-phase refrigerant to the bypass valve 14 via the bypass circuit 7 .
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 b causes the liquid-phase refrigerant to flow out to the refrigerant return port 37 through the liquid pipe 38 .
  • the gas-liquid separator separates the gas-liquid two-phase refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, returns the liquid-phase refrigerant to the refrigerant inlet 19 side of the second heat exchanger 6,
  • the vapor-phase refrigerant is merged with the refrigerant flowing out of the second heat exchanger 6 on the refrigerant outlet 22 side of the second heat exchanger 6 . Therefore, the auxiliary heat exchanger described in Embodiment 1 becomes unnecessary.
  • FIG. 15 is a state diagram of the refrigerating cycle by the refrigerating cycle device shown in FIG.
  • the horizontal axis is the specific enthalpy h [kJ/kg] and the vertical axis is the pressure P [MPa].
  • thick solid lines represent the saturated liquid line and saturated vapor line of the refrigerant.
  • P1 to P8 shown in FIG. 15 indicate states of the refrigerant at positions p1 to p8 in the refrigerant circuit 10 shown in FIG.
  • the compressor 2 sucks in gaseous refrigerant, compresses the sucked gaseous refrigerant, and discharges it (see position p1 in FIG. 15).
  • the vapor-phase refrigerant discharged from the compressor 2 is condensed by exchanging heat with the air in the first heat exchanger 3, becomes a liquid-phase refrigerant, and flows out of the first heat exchanger 3 (see FIG. 15). See position p2).
  • the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the first heat exchanger 3 is decompressed by the expansion valve 5 and becomes a gas-liquid two-phase refrigerant (see position p3 in FIG. 15).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the first header 12 through the first refrigerant piping 16a.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the bypass circuit 7 flows into the refrigerant circuit auxiliary device 15b.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant circuit auxiliary device 15b is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant in the refrigerant circuit auxiliary device 15b.
  • the liquid-phase refrigerant flows from the refrigerant circuit auxiliary device 15b to the refrigerant return port 37 via the liquid pipe 38 (see position p10 in FIG. 15).
  • the gas-phase refrigerant flows into the bypass valve 14 when it flows out from the refrigerant circuit auxiliary device 15b (see position p6 in FIG. 15).
  • the flow rate of the vapor-phase refrigerant that has flowed into the bypass valve 14 is adjusted by the bypass valve 14 (see position p7 in FIG. 15). After that, the vapor-phase refrigerant flows through the bypass circuit 7 from the bypass outlet 20 into the second refrigerant pipe 16b.
  • the remainder of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first header 12 is divided into the plurality of heat transfer tubes 11 .
  • the refrigerant vaporized in the plurality of heat transfer tubes 11 merges in the second header 13 and then flows out to the second refrigerant pipe 16b (see position p8 in FIG. 15).
  • the vapor-phase refrigerant flowing through the second refrigerant pipe 16 b flows into the compressor 2 from the refrigerant suction port 18 of the compressor 2 .
  • the refrigeration cycle device 1c of the third embodiment separates the gas-liquid two-phase refrigerant flowing through the bypass circuit 7 into a liquid-phase refrigerant and a gas-phase refrigerant with a gas-liquid separator, and the liquid-phase refrigerant is subjected to a second heat exchange. Evaporate in vessel 6.
  • the auxiliary heat exchanger is unnecessary, and the heat source for evaporating the liquid-phase refrigerant flowing through the bypass circuit 7 is also unnecessary.
  • Embodiment 4 The refrigeration cycle apparatus of Embodiment 4 controls the degree of opening of the bypass valve according to the temperature of the refrigerant flowing through the heat transfer tubes of the second heat exchanger.
  • the same reference numerals are assigned to the same configurations as those described in the first to third embodiments, and detailed description thereof will be omitted. Further, although the fourth embodiment will be described based on the refrigerating cycle apparatus of the first embodiment, the fourth embodiment may be applied to the second or third refrigerating cycle apparatus.
  • FIG. 16 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. A refrigerating cycle device 1d shown in FIG. 16 has a configuration in which a temperature sensor 31 for detecting the temperature of refrigerant and a controller 40a are added to the configuration shown in FIG.
  • the temperature sensor 31 is, for example, a thermistor.
  • Each of the temperature sensor 31 and the bypass valve 14 is connected to the controller 40a via a signal line (not shown).
  • the bypass valve 14 in Embodiment 4 is, for example, an electromagnetic valve.
  • the temperature sensor 31 is located at the highest position among the plurality of heat transfer tubes 11 of the second heat exchanger 6 with respect to the height based on the direction of gravity (opposite to the Z-axis arrow) shown in FIG. It is provided in the first heat transfer tube 25 in the .
  • the position of the temperature sensor 31 in the height direction is not limited to that shown in FIG.
  • the temperature sensor 31 may be provided at a position higher than the middle position of the second heat exchanger 6 with respect to the height based on the direction of gravity shown in FIG. Further, the temperature sensor 31 is provided near the outlet of the heat transfer tube 11 corresponding to the downstream side of the heat transfer tube 11 in the coolant flow direction.
  • FIG. 17 is a functional block diagram showing one configuration example of the controller shown in FIG.
  • the controller 40a is, for example, a microcomputer.
  • the controller 40 a has determination means 42 and valve control means 43 .
  • the determination means 42 determines whether or not the refrigerant temperature Te, which is the value detected by the temperature sensor 31 , is higher than a predetermined threshold value Tth, and transmits information on the determination result to the valve control means 43 .
  • valve control means 43 When the refrigerant temperature Te is higher than the threshold value Tth, the valve control means 43 increases the degree of opening of the bypass valve 14 in order to reduce the flow path resistance of the bypass valve 14 . When the refrigerant temperature Te is lower than the threshold value Tth, the valve control means 43 reduces the degree of opening of the bypass valve 14 in order to increase the flow path resistance of the bypass valve 14 .
  • the liquid-phase refrigerant is less likely to rise upward (in the direction of the Z-axis arrow) in the first header 12 shown in FIG. 2 due to the effect of gravity. . Therefore, the gas-phase refrigerant flows more easily in the heat transfer tubes 11 located higher than the intermediate position of the second heat exchanger 6, and heat exchange between the gas-phase refrigerant and the air is efficiently performed. As a result, the refrigerant temperature in the heat transfer tubes 11 higher than the intermediate position of the second heat exchanger 6 rises above the refrigerant temperature in the heat transfer tubes 11 lower than the intermediate position of the second heat exchanger 6. It's easy to do.
  • the determination means 42 determines that the higher the temperature of the refrigerant flowing through the heat transfer tubes 11 above the intermediate position of the second heat exchanger 6, the higher the temperature It is determined that the liquid-phase refrigerant is insufficient in the upper heat transfer tube 11 . Therefore, the determining means 42 reduces the flow resistance of the bypass valve 14 in order to raise the liquid-phase refrigerant to the upper portion of the first header 12 . Since the flow path resistance of the bypass valve 14 is reduced, the liquid-phase refrigerant can easily rise to the upper part of the first header 12 .
  • FIG. 18 is a flow chart showing a procedure of a control method executed by the controller shown in FIG. 17; FIG. Here, a case where the second heat exchanger 6 functions as an evaporator will be described.
  • the controller 40a operates according to the flow shown in FIG. 17 at regular intervals.
  • the determination means 42 acquires the detected value from the temperature sensor 31 (step S101).
  • the determination means 42 determines whether or not the coolant temperature Te detected by the temperature sensor 31 is higher than the threshold value Tth (step S102). If the result of determination in step S102 is that the refrigerant temperature Te is higher than the threshold value Tth, the determination means 42 transmits information on the determination result to the valve control means 43 .
  • the valve control unit 43 receives information indicating that the refrigerant temperature Te is higher than the threshold value Tth as a determination result from the determination unit 42, the valve control unit 43 increases the opening degree of the bypass valve 14 (step S103). This makes it easier for the liquid-phase refrigerant to rise upward in the first header 12 .
  • step S104 determines whether or not the coolant temperature Te is lower than the threshold Tth (step S104).
  • the determination means 42 transmits information on the determination result of step S104 to the valve control means 43 .
  • the valve control means 43 reduces the opening degree of the bypass valve 14 (step S105). This makes it difficult for the liquid-phase refrigerant to rise upward in the first header 12 .
  • the valve control means 43 maintains the opening degree of the bypass valve 14 (step S106).
  • Embodiment 4 The operation of the refrigeration cycle by the refrigeration cycle device 1d of Embodiment 4 is the same as the operation described with reference to FIG. 3 in Embodiment 1, so detailed description thereof will be omitted.
  • the refrigerating cycle apparatus 1d of the fourth embodiment determines that the higher the refrigerant temperature above the intermediate position of the second heat exchanger 6 is, the more the liquid phase refrigerant is insufficient.
  • the flow path resistance of the bypass valve 14 is reduced in order to raise the liquid-phase refrigerant to . Since the flow path resistance of the bypass valve 14 is lowered, the liquid-phase refrigerant can easily rise to the upper part of the first header 12 .
  • the fourth embodiment by adjusting the flow rate of the refrigerant flowing through the bypass circuit 7, insufficient rise of the liquid-phase refrigerant in the first header 12 is suppressed, and the heat exchange performance of the second heat exchanger 6 is improved. can be improved.
  • Embodiment 4 Modifications 1 to 7 described in Embodiment 1 may be applied to Embodiment 4.
  • the hardware configuration of the controller 40a is the same as the configuration example described with reference to FIGS. 8 and 9, so detailed description thereof will be omitted.
  • Embodiment 5 The refrigeration cycle apparatus of Embodiment 5 has a gas-liquid separator that heats the refrigerant flowing through the bypass circuit instead of the auxiliary heat exchanger.
  • the same reference numerals are assigned to the same configurations as those described in the first to fourth embodiments, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 19 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration example of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 5.
  • FIG. The refrigeration cycle device 1e has a configuration in which a refrigerant circuit auxiliary device 15b is provided in a first refrigerant pipe 16a.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15b is a gas-liquid separator that separates the refrigerant flowing from the expansion valve 5 into the first header 12 into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant.
  • the bypass circuit 7 is arranged via the refrigerant circuit auxiliary device 15b in order to exchange heat between the refrigerant flowing out of the bypass valve 14 and the liquid-phase refrigerant stored in the refrigerant circuit auxiliary device 15b.
  • the refrigerant circuit auxiliary device 15 b causes heat exchange between the refrigerant flowing through the bypass circuit 7 and the refrigerant flowing into the first header 12 from the expansion valve 5 .
  • FIG. 20 is a state diagram of the refrigeration cycle by the refrigeration cycle device shown in FIG.
  • the horizontal axis is the specific enthalpy h [kJ/kg] and the vertical axis is the pressure P [MPa].
  • thick solid lines represent the saturated liquid line and saturated vapor line of the refrigerant.
  • P1 to P9 shown in FIG. 20 indicate states of the refrigerant at positions p1 to p9 in the refrigerant circuit 10 shown in FIG.
  • the compressor 2 sucks in gaseous refrigerant, compresses the sucked gaseous refrigerant, and discharges it (see position p1 in FIG. 20).
  • the vapor-phase refrigerant discharged from the compressor 2 is condensed by exchanging heat with the air in the first heat exchanger 3, becomes liquid-phase refrigerant, and flows out of the first heat exchanger 3 (see FIG. 20). See position p2).
  • the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the first heat exchanger 3 is decompressed by the expansion valve 5 and becomes a gas-liquid two-phase refrigerant (see position p3 in FIG. 20).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the expansion valve 5 flows into the refrigerant circuit auxiliary device 15b that functions as a gas-liquid separator.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant circuit auxiliary device 15b is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant in the refrigerant circuit auxiliary device 15b.
  • the liquid-phase refrigerant flows out from the refrigerant circuit auxiliary device 15b (see position p4 in FIG. 20).
  • Liquid-phase refrigerant flows into the first header 12 from the refrigerant inlet 19 via the first refrigerant pipe 16a. In the first header 12, the liquid refrigerant is sucked up toward the bypass inlet 21 and part of the liquid refrigerant is vaporized.
  • the flow rate of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the bypass circuit 7 is adjusted by the bypass valve 14, and the pressure is reduced (see position p6 in FIG. 20).
  • the refrigerant that has flowed out of the bypass valve 14 flows into the refrigerant circuit accessory 15b.
  • the refrigerant that has flowed into the refrigerant circuit auxiliary device 15b heats and evaporates by exchanging heat with the liquid-phase refrigerant stored inside the refrigerant circuit auxiliary device 15b.
  • the liquid-phase refrigerant flowing out of the bypass valve 14 contains the liquid-phase refrigerant, the liquid-phase refrigerant is completely vaporized by exchanging heat with the liquid-phase refrigerant inside the refrigerant circuit auxiliary device 15b (see FIG. 20). See position p7).
  • the vapor-phase refrigerant flows from the bypass outlet 20 into the second refrigerant pipe 16b.
  • the remainder of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the first header 12 is divided into the plurality of heat transfer tubes 11 .
  • the refrigerant vaporized in the plurality of heat transfer tubes 11 merges in the second header 13 and then flows out to the second refrigerant pipe 16b (see position p8 in FIG. 20).
  • the vapor-phase refrigerant flowing through the second refrigerant pipe 16 b flows into the compressor 2 from the refrigerant suction port 18 of the compressor 2 .
  • a refrigerant circuit auxiliary device 15b functioning as a gas-liquid separator is provided in the first refrigerant pipe 16a.
  • the bypass circuit 7 is arranged to pass through the refrigerant circuit auxiliary device 15b in order to exchange heat between the refrigerant flowing out of the bypass valve 14 and the liquid-phase refrigerant stored in the refrigerant circuit auxiliary device 15b.
  • heat is exchanged between the refrigerants inside the refrigerant circuit auxiliary device 15b, so that an external heat source for evaporating the liquid-phase refrigerant flowing through the bypass circuit 7 becomes unnecessary. Therefore, the liquid-phase refrigerant flowing through the bypass circuit 7 can be evaporated into a gas phase without providing a heat source. Similarly to Embodiments 1 to 4, COP reduction can be suppressed.
  • the refrigerant circuit 10 is configured to flow in one direction. may flow in both one direction and the opposite direction.
  • the refrigerating cycle apparatus may have a structure in which the evaporator corresponds to the second heat exchanger 6 described in the first to fifth embodiments.

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Abstract

冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出される冷媒が流入する第１の熱交換器と、第１の熱交換器から流入する冷媒を膨張させる膨張弁と、複数の伝熱管と複数の伝熱管に冷媒を分配するヘッダとを有する第２の熱交換器と、膨張弁とヘッダの冷媒入口とを接続する第１の冷媒配管と、第２の熱交換器と圧縮機の冷媒吸入口とを接続する第２の冷媒配管と、バイパス入口がヘッダにおいて冷媒入口とは異なる位置に接続され、バイパス出口が第２の冷媒配管と接続されるバイパス回路と、バイパス回路に設けられ、ヘッダ内の冷媒の圧力よりもバイパス回路の冷媒の圧力を低くするバイパス弁と、バイパス回路からバイパス出口に気相冷媒を流通させる冷媒回路補器と、を有する。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、冷媒回路を有する冷凍サイクル装置に関する。
　従来の熱交換器の一例として、冷媒が熱交換器に流入する前に、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する気液分離機構を有する熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に開示された熱交換器は、複数の伝熱管と、第１ヘッダと、第２ヘッダと、気液分離機構と、第１出口管と、第２出口管とを有する。第１ヘッダおよび第２ヘッダは水平な特定方向に延びる内部空間を有する。第２ヘッダは第１ヘッダよりも上方に配置されている。気液分離機構は第２ヘッダよりも上方に配置されている。第１ヘッダの特定方向の両端のうち、一方の端部にある第１入口が第１出口管を介して気液分離機構と接続され、他方の端部にある第２入口が第２出口配管を介して気液分離機構と接続されている。
　特許文献１に開示された熱交換器は、ガス冷媒が第１ヘッダに第１出口管を介して気液分離機構から流入し、液冷媒が第１ヘッダに第２出口管を介して気液分離機構から流入する構成である。
特開２０１７－２２３３８６号公報
　特許文献１に開示された熱交換器においては、第１ヘッダに流入するガス冷媒および液冷媒のそれぞれの流量は、気液分離機構における気液二相の分離状況に左右される。そのため、例えば、液冷媒が複数の伝熱管のうち、一部の伝熱管に偏って流れると、複数の伝熱管に冷媒を適切に分配することができなくなる。この場合、熱交換効率が低くなってしまう。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒循環量に応じて熱交換効率を向上させる冷凍サイクル装置を提供するものである。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流入する第１の熱交換器と、前記第１の熱交換器から流入する前記冷媒を膨張させる膨張弁と、複数の伝熱管と、前記膨張弁から流入する前記冷媒を前記複数の伝熱管に分配するヘッダとを有する第２の熱交換器と、前記膨張弁と前記ヘッダの冷媒入口とを接続する第１の冷媒配管と、前記第２の熱交換器と前記圧縮機の冷媒吸入口とを接続する第２の冷媒配管と、バイパス入口が前記ヘッダにおいて前記冷媒入口とは異なる位置に接続され、バイパス出口が前記第２の冷媒配管と接続されるバイパス回路と、前記バイパス回路に設けられ、前記ヘッダ内の前記冷媒の圧力よりも前記バイパス回路の前記冷媒の圧力を低くするバイパス弁と、前記バイパス回路から前記バイパス出口に気相冷媒を流通させる冷媒回路補器と、を有するものである。
　本開示によれば、第２の熱交換器の分配器として機能するヘッダにおいて、バイパス回路によって、冷媒入口からヘッダ内に流入する液相冷媒に、冷媒入口とは異なる方向に吸い込まれる力が働く。そのため、ヘッダに流入する液相冷媒がヘッダから複数の伝熱管により均等に分配されやすくなる。その結果、第２の熱交換器の熱交換効率が向上する。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１に示した第２の熱交換器の構成を説明するための側面模式図である。 図１に示した冷凍サイクル装置による冷凍サイクルの状態線図である。 図１に示した冷凍サイクル装置に設けられる機器を制御する制御基板の一例を示すブロック図である。 図１に示したバイパス弁の一構成例を示す模式図である。 変形例６に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す図である。 図６に示したコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。 図７に示したコントローラの一構成例を示すハードウェア構成図である。 図７に示したコントローラの別の構成例を示すハードウェア構成図である。 図２に示した第２の熱交換器の別の設置例を示す側面模式図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１１に示した冷凍サイクル装置において、一体に構成された冷媒回路補器および第２の熱交換器の部分を拡大した側面模式図である。 変形例８に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１４に示した冷凍サイクル装置による冷凍サイクルの状態線図である。 実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１６に示したコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。 図１７に示したコントローラが実行する制御方法の手順を示すフローチャートである。 実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。 図１９に示した冷凍サイクル装置による冷凍サイクルの状態線図である。
実施の形態１．
　本実施の形態１の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、第１の熱交換器３と、膨張弁５と、第２の熱交換器６と、バイパス回路７とを有する。圧縮機２、第１の熱交換器３、膨張弁５および第２の熱交換器６は冷媒配管１６を介して接続され、冷媒が循環する冷媒回路１０が構成される。膨張弁５は、第２の熱交換器６と第１の冷媒配管１６ａを介して接続されている。第２の熱交換器６は、圧縮機２の冷媒吸入口１８と第２の冷媒配管１６ｂを介して接続されている。冷媒配管１６は第１の冷媒配管１６ａおよび第２の冷媒配管１６ｂを含む。
　図２は、図１に示した第２の熱交換器の構成を説明するための側面模式図である。図２において、説明の便宜上、方向を定義する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）の矢印を表示している。Ｚ軸矢印の反対方向を重力方向とする。
　第２の熱交換器６は、複数の伝熱管１１と、第１のヘッダ１２と、第２のヘッダ１３とを有する。複数の伝熱管１１はＹ軸に平行に延びている。第１のヘッダ１２および第２のヘッダ１３のそれぞれは、Ｚ軸に平行に直線状に延びる円柱形状または直方体形状の中空構成である。図２に示すように、第２の熱交換器６には複数の放熱フィン１７が第１のヘッダ１２と第２のヘッダ１３との間に設けられている。各放熱フィン１７は、隣り合う放熱フィン１７とＹ軸に平行な方向に等間隔に配置されている。各放熱フィン１７は、ＸＺ平面に平行な板状の構成である。複数の伝熱管１１が複数の放熱フィン１７を貫通している。図１に示す第２の熱交換器６においては、図２に示す放熱フィン１７を図に示すことを省略している。
　第１のヘッダ１２は、第１の冷媒配管１６ａを介して膨張弁５から流入する冷媒を複数の伝熱管１１に分配する分配器の役目を果たす。第１の冷媒配管１６ａは、第１のヘッダ１２に設けられた冷媒入口１９と接続されている。第２のヘッダ１３は、複数の伝熱管１１を流通する冷媒を合流させ、合流した冷媒を第２の冷媒配管１６ｂを介して圧縮機２に流出する合流器の役目を果たす。第２の冷媒配管１６ｂは、第２のヘッダ１３の冷媒出口２２と接続されている。
　第１のヘッダ１２および第２のヘッダ１３のそれぞれは、複数の伝熱管１１に分流する冷媒または複数の伝熱管１１から流入する冷媒を溜める中空構造を有する。複数の伝熱管１１のそれぞれは、第１のヘッダ１２に対して、重力方向を基準とした高さの異なる位置に接続されている。第１の熱交換器３は、第２の熱交換器６と同様な構成であり、その詳細な説明を省略する。
　なお、図２を参照して、第２の熱交換器６が放熱フィン１７を有する構成の場合について説明したが、第２の熱交換器６は放熱フィン１７を有していない熱交換器であってもよい。
　図１に示す構成において、バイパス回路７は、一方の端部であるバイパス入口２１が第１のヘッダ１２において冷媒入口１９よりも高い位置で第１のヘッダ１２と接続され、他方の端部であるバイパス出口２０が第２の冷媒配管１６ｂと接続されている。つまり、図１および図２に示す構成例においては、第１のヘッダ１２内に冷媒入口１９からＺ軸矢印方向に吹き出されるので、バイパス回路７は、第１のヘッダ１２における冷媒の流通方向の下流側で第１のヘッダ１２と接続されている。
　バイパス回路７には、バイパス弁１４および冷媒回路補器１５が設けられている。本実施の形態１においては、バイパス回路７における冷媒の流通方向を基準にして、冷媒回路補器１５はバイパス弁１４の下流側に配置されている。バイパス弁１４は、第１のヘッダ１２内の冷媒の圧力よりもバイパス回路７の冷媒の圧力を低くする圧力調整弁である。冷媒回路補器１５は、バイパス回路７からバイパス出口２０に気相冷媒を流出させる機器である。本実施の形態１においては、冷媒回路補器１５は、バイパス回路７において、バイパス弁１４から流出する冷媒を加熱して液相冷媒を気相化する熱交換器として機能する副熱交換器である。
　圧縮機２は、吸入する冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２は、運転周波数を調節することで容量を変えることができるインバータ式圧縮機である。圧縮機２は、例えば、往復式圧縮機および回転式圧縮機である。膨張弁５は、冷媒を減圧して膨張させる膨張装置である。膨張弁５は、例えば、温度式膨張弁である。温度式膨張弁は、外部均圧型膨張弁および内部均圧型膨張弁の２つのタイプがある。膨張弁５が外部禁圧型膨張弁である場合、第１の熱交換器３と圧縮機２との間の冷媒配管１６に設けられた感温筒（図示せず）と、感温筒よりも圧縮機２側の冷媒配管１６に接続された均圧管（図示せず）とが膨張弁５に接続される。膨張弁５は、感温筒（図示せず）に封入された物質（冷媒と同じ特性の物質）の圧力と、均圧管（図示せず）を介して入力される冷媒圧力との圧量差に応じて、開度を自動的に調節する。
　次に、図１に示す冷凍サイクル装置１の冷凍サイクルの動作を説明する。第２の熱交換器６が蒸発器として機能する場合を説明する。図３は、図１に示した冷凍サイクル装置による冷凍サイクルの状態線図である。図３に示す状態線図において、横軸は比エンタルピーｈ［ｋＪ／ｋｇ］であり、縦軸は圧力Ｐ［ＭＰａ］である。図３に示す状態線図において、太い実線は冷媒の飽和液線および飽和蒸気線を表している。図３に示すＰ１～Ｐ８は、図１に示した冷媒回路１０における位置ｐ１～ｐ８の冷媒の状態を示す。
　圧縮機２は、気相冷媒を吸入し、吸入した気相冷媒を圧縮して吐出する（図３の位置ｐ１参照）。圧縮機２から吐出された気相冷媒は、第１の熱交換器３において空気と熱交換することで凝縮され、液相冷媒となって第１の熱交換器３から流出する（図３の位置ｐ２参照）。第１の熱交換器３を流出した液相冷媒は、膨張弁５によって減圧され、気液二相冷媒になる（図３の位置ｐ３参照）。気液二相冷媒は、第１の冷媒配管１６ａを介して第１のヘッダ１２に流入する。
　第１のヘッダ１２に流入した気液二相冷媒の一部は、バイパス回路７に流入する。バイパス回路７に流入した気液二相冷媒は、バイパス弁１４によって流量が調整され、減圧される（図３の位置ｐ４およびｐ５参照）。バイパス弁１４を流出した冷媒は、冷媒回路補器１５に流入する。冷媒回路補器１５に流入した冷媒は、副熱交換器として機能する冷媒回路補器１５によって加熱される。バイパス弁１４を流出した冷媒に液相冷媒が含まれていても、液相冷媒が冷媒回路補器１５によって完全に気相化される（図３の位置ｐ６参照）。気相冷媒はバイパス出口２０から第２の冷媒配管１６ｂに流入する。
　一方、第１のヘッダ１２に流入した気液二相冷媒の残りは、複数の伝熱管１１に分流する。複数の伝熱管１１において気相化した冷媒は、第２のヘッダ１３において合流した後、第２の冷媒配管１６ｂに流出する（図３の位置ｐ７参照）。バイパス回路７から流出する気相冷媒と第２のヘッダ１３から流出する気相冷媒とがバイパス出口２０で合流した後、第２の冷媒配管１６ｂを流通する（図３の位置ｐ８参照）。第２の冷媒配管１６ｂを流通する気相冷媒は、圧縮機２の冷媒吸入口１８から圧縮機２に流入する。
　第１の冷媒配管１６ａを介して第１のヘッダ１２に流入する気液二相冷媒の流量が少ない場合、冷媒は、重力の影響により、第１のヘッダ１２の上方側（図２のＺ軸矢印方向）よりも第１のヘッダ１２の下方側（図２のＺ軸矢印の反対方向）に溜まりやすくなる。そのため、複数の伝熱管１１のうち、上方側の伝熱管１１に冷媒が流れにくくなり、相対的に下方側よりも上方側の伝熱管１１に流れる冷媒が減少する。これに対して、本実施の形態１においては、バイパス弁１４によって第１のヘッダ１２内の冷媒の圧力よりもバイパス回路７側の冷媒の圧力が低くなる（図３の位置ｐ４およびｐ５参照）。そのため、第１のヘッダ１２内の冷媒が図２のＺ軸矢印方向に吸い上げられる。これにより、複数の伝熱管１１のうち、上方側の伝熱管１１にも冷媒が流れやすくなる。
　なお、本実施の形態１において、図１は、バイパス入口２１が第１のヘッダ１２の上部に接続され、冷媒入口１９が第１のヘッダ１２の下部に接続された構成を示しているが、バイパス入口２１および冷媒入口１９の位置は図１に示す場合に限らない。図２に示した第１のヘッダ１２において、バイパス入口２１が冷媒入口１９よりもＺ軸矢印方向に離れた位置にあればよい。つまり、バイパス回路７は、第１のヘッダ１２内における気液二相冷媒の流通方向を基準として、第１の冷媒配管１６ａが第１のヘッダ１２に接続される位置よりも気液二相冷媒の流通方向の下流側に接続されていればよい。図２を参照して説明すると、第１のヘッダ１２内に流通する冷媒の流通方向はＺ軸矢印方向となる。そのため、第１のヘッダ１２内に流入する気液二相冷媒は、第１のヘッダ１２内における気液二相冷媒の流通方向の下流側から図２に示すＺ軸矢印方向に吸い上げられる。
　第１のヘッダ１２に流入する冷媒の流量が多い場合、第１のヘッダ１２の上部まで液相冷媒が到達しやすいが、冷媒の流量が少ない場合、第１のヘッダ１２の上部まで液相冷媒が到達しにくくなる。これに対して、本実施の形態１は、分配器として機能する第１のヘッダ１２の上部に設けられたバイパス回路７によって液相冷媒が引き上げられる。そのため、冷媒回路１０の冷媒循環量が少ない場合にも複数の伝熱管１１への分配率が改善する。バイパス回路７に液相冷媒が混入することが想定されるが、液相冷媒は副熱交換器として機能する冷媒回路補器１５によって蒸発し、気相化する。冷媒循環量が少ないほど、バイパス弁１４の流路抵抗を下げるとよい。
　本実施の形態１の冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、第１の熱交換器３と、膨張弁５と、第２の熱交換器６と、バイパス弁１４および冷媒回路補器１５が設けられたバイパス回路７とを有する。第２の熱交換器６は、複数の伝熱管１１と、膨張弁５から流入する冷媒を複数の伝熱管１１に分配する第１のヘッダ１２とを有する。膨張弁５と第１のヘッダ１２の冷媒入口１９とが第１の冷媒配管１６ａを介して接続されている。第２の熱交換器６と圧縮機２の冷媒吸入口１８とが第２の冷媒配管１６ｂを介して接続されている。バイパス回路７は、バイパス入口２１が第１のヘッダ１２において冷媒入口１９と異なる位置に接続され、バイパス出口２０が第２の冷媒配管１６ｂと接続されている。バイパス回路７にバイパス弁が設けられている。バイパス弁１４は、第１のヘッダ１２内の冷媒の圧力よりもバイパス回路７の冷媒の圧力を低くする。冷媒回路補器１５は、バイパス回路７からバイパス出口２０に気相冷媒を流通させる。
　本実施の形態１によれば、第２の熱交換器６の分配器として機能する第１のヘッダ１２において、バイパス回路７によって、冷媒入口１９から第１のヘッダ１２内に流入する液相冷媒に、冷媒入口１９と異なる方向に吸い込まれる力が働く。例えば、図２に示した構成例においては、冷媒入口１９から第１のヘッダ１２内に流入する液相冷媒はＺ軸矢印方向に吸い込まれる力を受ける。そのため、第１のヘッダ１２に流入する液相冷媒が第１のヘッダ１２から複数の伝熱管１１により均等に分配されやすくなる。その結果、第２の熱交換器６の熱交換効率が向上する。
　第２の熱交換器６に流入する冷媒の流量が少なくても、冷媒に対するバイパス回路７による吸い上げ効果によって、複数の伝熱管１１への冷媒の分配率が改善され、冷媒循環量に応じて第２の熱交換器６の熱交換性能を向上させることができる。また、バイパス回路７に液相冷媒が流れても冷媒回路補器１５が液相冷媒を蒸発させることで、ＣＯＰ（成績係数）が低下することを抑制できる。
（変形例１）
　本変形例１は、第２の熱交換器６および冷媒回路補器１５に同一条件で熱交換させた場合、冷媒回路補器１５は、冷媒回路補器１５の熱交換量が第２の熱交換器６の熱交換量よりも少ない構成である。
　冷媒流量について、第２の熱交換器６の冷媒流量＞冷媒回路補器１５の冷媒流量の関係にあることが望ましい。そのため、熱交換性能について、第２の熱交換器６の熱交換性能＞冷媒回路補器１５の熱交換性能の関係であればよい。本変形例１は、同一条件で熱交換させた場合、冷媒回路補器１５は、冷媒回路補器１５の熱交換量が第２の熱交換器６の熱交換量よりも少ない構成である。
　本変形例１によれば、冷凍サイクル装置１を設置する場合、冷媒回路補器１５を適切な熱交換器のサイズにすることができるので、冷媒回路補器１５を設置するためのスペースが大きくなることを抑制できる。
（変形例２）
　本実施の形態１において、冷媒回路補器１５は熱を発生する基板と熱交換してもよい。本変形例２は、冷媒回路補器１５が熱を発生する基板と接触する構成である。熱を発生する基板は、例えば、冷凍サイクル装置１に設けられた機器を制御する制御基板である。
　図４は、図１に示した冷凍サイクル装置に設けられる機器を制御する制御基板の一例を示すブロック図である。冷凍サイクル装置１は、圧縮機２を含む機器を制御する制御基板を有する。制御基板７０は、圧縮機２を制御する制御基板である。第２の熱交換器６に空気を供給するファン（図示せず）が設けられている場合、ファンのモータを制御する制御基板（図示せず）が設けられていてもよい。
　制御基板７０は、交流電源と接続されるノイズフィルタ７２と、ダイオードブリッジ７３と、コンデンサ７４と、圧縮機２のモータ７１と接続されるインバータ７５と、インバータ７５を制御する制御回路７６とを有する。制御基板７０は、搭載される電気回路に電流が流れることで熱を発生する。本変形例２においては、冷媒回路補器１５は、制御基板７０と接触しているので、制御基板７０が発生する熱によって加熱される。また、制御基板７０は、発生する熱が冷媒回路補器１５に吸収されることで、自然放熱よりも冷却効率が向上し、過熱防止を図ることができる。その結果、制御基板７０は、過熱によって故障が発生することを抑制できる。
　本変形例２によれば、複数の伝熱管１１への冷媒の分配率を改善するとともに、制御基板の過熱防止を図ることができる。そのため、冷媒回路補器１５を加熱する熱源を別途、設ける必要がないので設置スペースを削減でき、電気系の故障を抑制することで信頼性を向上させることができる。
（変形例３）
　本変形例３のバイパス弁１４は、例えば、バイパス弁１４の冷媒流入口および冷媒流出口の圧力差を一定範囲に保つ機械式の一定差圧弁である。
　本変形例３のバイパス弁１４の具体的な構成例は、温度式膨張弁と同様な原理で動作する弁である。バイパス弁１４は、冷媒の流入口および流出口の冷媒圧力差を検出するダイヤフラム等の調整弁（図示せず）を有し、調整弁の動作に応じて開度を調整する。この場合、バイパス弁１４の開度を制御するコントローラ等の特別な構成を設ける必要がない。
　本変形例３のバイパス弁１４の構成の一例を説明する。図５は、図１に示したバイパス弁の一構成例を示す模式図である。バイパス弁１４は、冷媒流入口５１側がバイパス回路７を介してバイパス入口２１と接続され、冷媒流出口５２側がバイパス回路７を介して冷媒回路補器１５と接続されている。バイパス弁１４は、ダイヤフラム室５３と、バネ５４が設けられた圧力室５５と、冷媒流入口５１から冷媒流出口５２に冷媒を流通させるオリフィス５６が設けられたオリフィス板と、オリフィス５６の開度を調整するニードル５７とを有する。
　ダイヤフラム室５３は、第１の均圧管６１を介して冷媒流入口５１側のバイパス回路７と接続されている。圧力室５５は、第２の均圧管６２を介して冷媒流出口５２側のバイパス回路７と接続されている。ダイヤフラム室５３は圧力室５５との境界面にダイヤフラム５３ａを有し、ダイヤフラム５３ａにはシャフト５８が取り付けられている。シャフト５８は、ダイヤフラム５３ａとは反対側の端部にニードル５７が取り付けられている。ダイヤフラム５３ａは、冷媒流入口５１と冷媒流出口５２との冷媒圧力差ΔＰｄと、バネ５４の弾性力とによって、シャフト５８の軸方向に沿って移動する。ダイヤフラム５３ａがシャフト５８の軸方向の移動に伴ってニードル５７が移動することで、オリフィス５６の開度が調整される。その結果、オリフィス５６を流通する冷媒の流量が調整され、冷媒圧力差ΔＰｄが一定に保たれる。
　第１のヘッダ１２に流入する冷媒の流量が少ないほど、第１のヘッダ１２内において、液相冷媒が上昇しにくくなり、第２の熱交換器６の熱交換性能が低下してしまうため、バイパス弁１４の流路抵抗を下げる必要がある。冷媒流量が少ないほど、バイパス弁１４の冷媒流入口５１と冷媒流出口５２の冷媒圧力差である圧力損失が小さくなる。そのため、本変形例３は、機械式の一定差圧弁をバイパス弁１４に使用することで、バイパス弁１４は、冷媒の流量を増やして冷媒圧力差を大きくするために自動的に流路抵抗を下げる。
　本変形例３によれば、バイパス弁１４は、第１のヘッダ１２に流入する冷媒流量が少なくても、冷媒流量が少ないほど流路抵抗を下げることができるので、バイパス弁１４側に液相冷媒が吸い上げられる。そのため、バイパス弁１４に電気的な制御を必要とせず、複数の伝熱管１１への冷媒の分配率を改善することができ、第２の熱交換器の熱交換性能が向上する。
（変形例４）
　本変形例４は、バイパス回路７および第２の熱交換器６に同じ流量の冷媒を流した場合に、バイパス弁１４の開度を全開にしたバイパス回路７の圧力損失が第２の熱交換器６の圧力損失より小さいものである。
　熱交換器において伝熱管１１の折り返し数であるパス数が多いほど、圧力損失が大きくなる。また、熱交換器において伝熱管１１の断面積が小さいほど、圧力損失が大きくなる。本変形例４は、バイパス弁１４の開度を全開にした状態において、単位冷媒流量に対する冷媒回路補器１５のパス数が単位冷媒流量に対する第２の熱交換器６のパス数よりも少ない。そのため、バイパス弁１４の開度を全開にしたバイパス回路７の圧力損失が第２の熱交換器６の圧力損失より小さい。第２の熱交換器６の圧力損失よりもバイパス回路７の圧力損失が小さい方が、よりバイパス回路７を流通する冷媒の流量が大きくなる。そのため、本変形例４のバイパス回路７は、冷媒の流量が少ない場合にも第１のヘッダ１２の液相冷媒の上昇をアシストしやすくなる。
　本変形例４によれば、第１のヘッダ１２に流入する冷媒に対するバイパス回路７側の吸引力が大きくなる。そのため、冷媒流量が少ない場合、複数の伝熱管１１への冷媒の分配率が改善し、第２の熱交換器６の熱交換性能が向上する。
（変形例５）
　本変形例５は、バイパス回路７のバイパス出口２０が、第２の冷媒配管１６ｂにおいて、第２の熱交換器６の冷媒出口２２と圧縮機２の冷媒吸入口１８との中間位置より圧縮機２側に接続される構成である。本変形例５について、詳しく説明する。
　第１のヘッダ１２に流入する冷媒の流量が少ない場合でも液相冷媒を第１のヘッダ１２の上部まで上昇させるには、バイパス回路７への冷媒の流量を多くすることが望ましい。バイパス回路７への冷媒の流量を多くする方法の１つとして、バイパス回路７の流路抵抗を小さくする方法がある。別の方法として、バイパス回路７の冷媒と第１のヘッダ１２の冷媒との圧力差を大きくする方法がある。本変形例５は別の方法を利用するものである。本変形例５は、第２の冷媒配管１６ｂにおいて、バイパス出口２０が冷媒出口２２と冷媒吸入口１８との中間位置より圧縮機２側に接続される構成である。本変形例５によれば、バイパス回路７のバイパス出口２０の冷媒圧力を冷媒回路１０において最も低圧となる圧縮機２の冷媒吸入口１８の冷媒圧力に近づけることで、バイパス回路７の冷媒と第１のヘッダ１２の冷媒との圧力差を大きくすることができる。
　本変形例５によれば、第１のヘッダ１２に流入する冷媒に対するバイパス回路７側の吸引力が大きくなる。そのため、冷媒流量が少ない場合であっても、複数の伝熱管１１への冷媒の分配率が改善し、第２の熱交換器６の熱交換性能が向上する。
（変形例６）
　本変形例６は、バイパス弁１４の開度を圧縮機２の運転周波数の変化に対応して調整するものである。具体的には、本変形例６は、圧縮機２の運転周波数が小さくなる前にバイパス弁１４の開度を大きくし、圧縮機２の運転周波数が大きくなる前にバイパス弁１４の開度を小さくするものである。
　本変形例６の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図６は、変形例６に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す図である。図６に示す冷凍サイクル装置１ａは、図１に示した構成に、室温センサ４５と、コントローラ４０とが追加された構成である。室温センサ４５は、第２の熱交換器６によって空気が調和される部屋の空気の温度である室温Ｔｒを検出する。室温センサ４５は、例えば、サーミスタである。室温センサ４５、バイパス弁１４および圧縮機２のそれぞれは、コントローラ４０と信号線（図示せず）を介して接続されている。本変形例６のバイパス弁１４は、例えば、電磁弁である。
　図７は、図６に示したコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。コントローラ４０は、例えば、マイクロコンピュータである。コントローラ４０は、圧縮機２の運転周波数ｆｃを制御する圧縮機制御手段４１と、バイパス弁１４の開度を制御する弁制御手段４４とを有する。
　圧縮機制御手段４１は、室温センサ４５によって検出される室温Ｔｒが設定温度Ｔｓを基準として予め決められた許容範囲Ｒｇに入るように、圧縮機２の運転周波数ｆｃを制御する。例えば、室温センサ４５によって検出される室温Ｔｒが許容範囲Ｒｇより高い場合、圧縮機制御手段４１は、圧縮機２の運転周波数ｆｃを現在の周波数よりも大きくする。室温センサ４５によって検出される室温Ｔｒが許容範囲Ｒｇより低い場合、圧縮機制御手段４１は、圧縮機２の運転周波数ｆｃを現在の周波数よりも小さくする。一方、室温センサ４５によって検出される室温Ｔｒが許容範囲Ｒｇにある場合、圧縮機制御手段４１は、圧縮機２の運転周波数ｆｃを現在の周波数に維持する。圧縮機制御手段４１は、圧縮機２の運転周波数ｆｃを変更する際、運転周波数ｆｃを変更する前に変更情報を弁制御手段４４に送信する。変更情報とは、運転周波数ｆｃが現在の周波数よりも大きくなるか、小さくなるかを示す情報である。
　弁制御手段４４は、圧縮機制御手段４１から変更情報を受信すると、変更情報にしたがってバイパス弁１４の開度を調節する。例えば、弁制御手段４４は、変更情報が圧縮機２の運転周波数ｆｃが現在の周波数よりも小さくなることを示す場合、圧縮機２の運転周波数ｆｃが変更される前に、バイパス弁１４の開度を現在の開度より大きくする。弁制御手段４４は、変更情報が圧縮機２の運転周波数ｆｃが現在の周波数よりも大きくなることを示す場合、圧縮機２の運転周波数ｆｃが変更される前に、バイパス弁１４の開度を小さいくする。
　圧縮機２の運転周波数ｆｃが小さくなる場合、第１のヘッダ１２内の液相冷媒は、圧縮機２の運転周波数ｆｃが小さくなる前よりも、第１のヘッダ１２の上部側に上昇しにくくなる。一方、圧縮機２の運転周波数ｆｃが大きくなる場合、第１のヘッダ１２内の液相冷媒は、圧縮機２の運転周波数ｆｃが大きくなる前よりも、第１のヘッダ１２の上部側に過度に上昇しやすくなる。圧縮機２の運転動作に対応して、分配器内の液相冷媒が上昇しなかったり、その反対に急に上昇したりすると、複数の伝熱管１１への冷媒の分配率が悪化し、第２の熱交換器６の熱交換性能が低下する。そのため、本変形例６は、コントローラ４０が圧縮機２の運転周波数ｆｃの増減に合わせてバイパス弁１４の開度を調整することで、複数の伝熱管１１への冷媒の分配が悪化することを抑制できる。
　本変形例６によれば、圧縮機２の運転動作に起因して複数の伝熱管１１への冷媒の分配効率が悪化してしまうことを抑制できる。
　ここで、図７に示したコントローラ４０のハードウェア構成の一例を説明する。図８は、図７に示したコントローラの一構成例を示すハードウェア構成図である。コントローラ４０の各種機能が専用のハードウェアで実行される場合、図７に示したコントローラ４０は、図８に示すように、処理回路８０で構成される。図７に示した圧縮機制御手段４１および弁制御手段４４の各機能は、処理回路８０により実現される。
　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路８０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものに該当する。圧縮機制御手段４１および弁制御手段４４の各手段の機能のそれぞれを処理回路８０で実現してもよい。また、圧縮機制御手段４１および弁制御手段４４の各手段の機能を１つの処理回路８０で実現してもよい。
　また、図７に示したコントローラ４０の別のハードウェア構成の一例を説明する。図９は、図７に示したコントローラの別の構成例を示すハードウェア構成図である。コントローラ４０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図７に示したコントローラ４０は、図９に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ８１、およびメモリ８２で構成される。圧縮機制御手段４１および弁制御手段４４の各機能は、プロセッサ８１およびメモリ８２により実現される。図９は、プロセッサ８１およびメモリ８２がバス８３を介して接続されることを示す。
　各機能がソフトウェアで実行される場合、圧縮機制御手段４１および弁制御手段４４の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ８２に格納される。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各手段の機能を実現する。
　メモリ８２として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性の半導体メモリが用いられる。また、メモリ８２として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）の揮発性の半導体メモリが用いられてもよい。さらに、メモリ８２として、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱可能な記録媒体が用いられてもよい。
（変形例７）
　本変形例７は、第２の熱交換器６の変形例である。図１は、第２の熱交換器６の第１のヘッダ１２および第２のヘッダ１３が重力方向に平行な縦型ヘッダの場合を示しているが、重力方向と直交する横型ヘッダであってもよい。例えば、本実施の形態１において、図１に示した第１のヘッダ１２および第２のヘッダ１３は、図２に示すＹ軸に平行に延びるように配置されてもよい。
　図１０は、図２に示した第２の熱交換器の別の設置例を示す側面模式図である。図１０において、図２と同様に、方向を定義する３つの軸の矢印を表示している。図１０は、第２の熱交換器６が、第１のヘッダ１２の延びる方向が重力方向に直交する面と平行になるように設置される場合の構成を示す。図１０に示す設置例において、複数の伝熱管１１のうち、冷媒入口１９より最もＹ軸矢印の反対方向にある伝熱管を第１の伝熱管２５と称し、最もＹ軸矢印方向にある伝熱管を第２の伝熱管２６と称する。
　図１０に示す設置例の場合、気液二相媒は、第１の冷媒配管１６ａを介して第１のヘッダ１２内を流通するが、第１のヘッダ１２に流入するときの慣性力によって、気液二相冷媒は第１のヘッダ１２内を、破線矢印が示す方向に流れる。しかし、第１のヘッダ１２に流入する冷媒量が少ない場合、第１の伝熱管２５まで気液二相冷媒が到達しにくくなり、第２の伝熱管２６側と比べて相対的に第１の伝熱管２５に冷媒が流れにくくなる。これに対して、本実施の形態１においては、バイパス弁１４によってバイパス回路７側に、第１のヘッダ１２内の気液二相冷媒が吸い上げられる。その結果、気液二相冷媒が第１の伝熱管２５側にも流通しやすくなる。このようにして、第１のヘッダ１２の延びる方向が地面に平行な方向であってもよい。また、図１０に示す設置例において、第２の熱交換器６が地面に対して傾いていてもよい。
実施の形態２．
　本実施の形態２の冷凍サイクル装置は、実施の形態１で説明した第２の熱交換器６と副熱交換器とが一体に構成されたものである。本実施の形態２においては、実施の形態１で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　本実施の形態２の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１１は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。本実施の形態２の冷凍サイクル装置１ｂは、図１に示した構成と比較すると、副熱交換器として機能する冷媒回路補器１５ａが第２の熱交換器６と一体に構成されている。
　図１２は、図１１に示した冷凍サイクル装置において、一体に構成された冷媒回路補器および第２の熱交換器の部分を拡大した側面模式図である。図１２においても、図２と同様に、方向を定義する３つの軸の矢印を表示している。図１２では、図１１に示した第１の冷媒配管１６ａおよび冷媒入口１９等の表示を省略している。
　冷媒回路補器１５ａは、第１の副ヘッダ３４と、第２の副ヘッダ３５と、複数の伝熱管１１とを有する。冷媒回路補器１５ａの伝熱管１１の本数が２本であり、第２の熱交換器６の伝熱管１１の本数は８本である。第１の副ヘッダ３４および第１のヘッダ１２は一体に構成されているが、第１の副ヘッダ３４と第１のヘッダ１２との間には隔壁３６が設けられている。第２の副ヘッダ３５および第２のヘッダ１３は一体に構成されているが、第２の副ヘッダ３５と第２のヘッダ１３との間には隔壁３６が設けられている。第１の副ヘッダ３４および第２の副ヘッダ３５も、第１のヘッダ１２および第２のヘッダ１３と同様に、中空構造である。
　冷媒回路補器１５ａが第２の熱交換器６と一体に構成されているが、第１のヘッダ１２と第１の副ヘッダ３４との間に隔壁３６が設けられ、第２のヘッダ１３と第２の副ヘッダ３５との間に隔壁３６が設けられている。そのため、冷媒回路補器１５ａと第２の熱交換器６との間で冷媒が相互に流通することなく、分離される。
　本実施の形態２のように、副熱交換器として機能する冷媒回路補器１５ａと第２の熱交換器６とが一体化された構成であっても、第１のヘッダ１２において液相冷媒が上部に引き上げられる。また、バイパス弁１４を流出する液相冷媒が、冷媒回路補器１５ａにおいて気相化された後、バイパス出口２０に流出する。
　なお、図１２は、冷媒回路補器１５ａの伝熱管１１の本数が２本の場合を示しているが、伝熱管１１の本数は２本に限らない。本実施の形態２の冷凍サイクル装置１ａによる冷凍サイクルの動作は、実施の形態１において、図３を参照して説明した動作と同様になるため、その詳細な説明を省略する。
　本実施の形態２によれば、副熱交換器として機能する冷媒回路補器１５ａを第２の熱交換器６と別部品にする必要がなく、第２の熱交換器６が設置される空間において、省スペース化を図ることができる。
（変形例８）
　本実施の形態２の冷凍サイクル装置１ｂは、第２の熱交換器６および冷媒回路補器１５ａに送風するファンを備えていてもよい。本変形例８は、ファンに風速分布がある場合、冷媒回路補器１５ａは、第２の熱交換器６に対するファンによる風速よりも冷媒回路補器１５ａに対するファンによる風速が小さくなる位置に配置されている構成である。
　図１３は、変形例８に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。図１３に示すように、冷凍サイクル装置１ｂは、第２の熱交換器６および冷媒回路補器１５ａに送風するファン３０を有していてもよい。冷媒回路補器１５ａは、第２の熱交換器６に対するファン３０による風速よりも、冷媒回路補器１５ａに対するファン３０による風速が小さくなる位置に配置されている。
　冷媒流量について、第２の熱交換器６の冷媒流量＞冷媒回路補器１５ａの冷媒流量の関係であることが望ましい。そのため、熱交換性能について、第２の熱交換器６の熱交換性能＞冷媒回路補器１５ａの熱交換性能の関係になっていればよい。空気と熱交換を行う熱交換器の場合、ファンによる風速が遅いほど熱交換性能が低くなる。そのため、必要な熱交換量が第２の熱交換器６と比べて相対的に小さい冷媒回路補器１５ａを風速が低い部分に配置することで、熱交換量の大きい第２の熱交換器６の熱交換性能を高めることができる。
　本変形例８によれば、第２の熱交換器６に冷媒回路補器１５ａを一体化する場合、冷媒回路補器１５ａを適切な熱交換器のサイズにすることができる。
（変形例９）
　本変形例９は、冷媒回路補器１５ａは、冷媒回路補器１５ａの伝熱面積が第２の熱交換器６の伝熱面積よりも小さい構成である。
　図１２に示す構成例において、冷媒回路補器１５ａの伝熱管１１の本数が２本であり、第２の熱交換器６の伝熱管１１の本数は８本である。冷媒回路補器１５ａの伝熱管１１の段数の方が第２の熱交換器６の伝熱管１１の段数よりも少ない。冷媒回路補器１５ａの伝熱面積が第２の熱交換器６の伝熱面積よりも小さい。冷媒流量について、第２の熱交換器６の冷媒流量＞冷媒回路補器１５ａの冷媒流量の関係であることが望ましい。そのため、熱交換性能について、第２の熱交換器６の熱交換性能＞冷媒回路補器１５ａの熱交換性能の関係になっていればよい。
　本変形例９によれば、第２の熱交換器６に冷媒回路補器１５ａを一体化する場合、冷媒回路補器１５ａを適切な熱交換器のサイズにすることができる。
　なお、本実施の形態２において、適用できる変形例として変形例８および９を説明したが、実施の形態１で説明した変形例３～７を適用してもよい。
実施の形態３．
　本実施の形態３の冷凍サイクル装置は、実施の形態１で説明したバイパス回路７において、副熱交換器の代わりに気液分離器が設けられた構成である。本実施の形態３においては、実施の形態１で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　本実施の形態３の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１４は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。本実施の形態３の冷凍サイクル装置１ｃは、図１に示した構成と比較すると、バイパス回路７において、副熱交換器の代わりに、気液分離器として機能する冷媒回路補器１５ｂが設けられている。
　冷媒回路補器１５ｂは、第１の冷媒配管１６ａに設けられた冷媒戻り口３７と液配管３８で接続されている。冷媒回路補器１５ｂは、第１のヘッダ１２からバイパス回路７を介して流入する気液二相冷媒を、気相冷媒と液相冷媒とに分離する。冷媒回路補器１５ｂは、バイパス回路７を介して気相冷媒をバイパス弁１４に流出する。冷媒回路補器１５ｂは、液配管３８を介して液相冷媒を冷媒戻り口３７に流出する。
　本実施の形態３においては、気液分離器が気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、液相冷媒を第２の熱交換器６の冷媒入口１９側に戻し、気相冷媒を第２の熱交換器６の冷媒出口２２側で第２の熱交換器６から流出する冷媒と合流させる。そのため、実施の形態１で説明した副熱交換器が不要となる。
　次に、図１４に示す冷凍サイクル装置１ｃの冷凍サイクルの動作を説明する。第２の熱交換器６が蒸発器として機能する場合を説明する。図１５は、図１４に示した冷凍サイクル装置による冷凍サイクルの状態線図である。図１５に示す状態線図において、横軸は比エンタルピーｈ［ｋＪ／ｋｇ］であり、縦軸は圧力Ｐ［ＭＰａ］である。図１５に示す状態線図において、太い実線は冷媒の飽和液線および飽和蒸気線を表している。図１５に示すＰ１～Ｐ８は、図１４に示した冷媒回路１０における位置ｐ１～ｐ８の冷媒の状態を示す。
　圧縮機２は、気相冷媒を吸入し、吸入した気相冷媒を圧縮して吐出する（図１５の位置ｐ１参照）。圧縮機２から吐出された気相冷媒は、第１の熱交換器３において空気と熱交換することで凝縮され、液相冷媒となって第１の熱交換器３から流出する（図１５の位置ｐ２参照）。第１の熱交換器３を流出した液相冷媒は、膨張弁５によって減圧され、気液二相冷媒になる（図１５の位置ｐ３参照）。気液二相冷媒は、第１の冷媒配管１６ａを介して第１のヘッダ１２に流入する。
　第１のヘッダ１２に流入した気液二相冷媒の一部は、バイパス回路７に流入する。バイパス回路７に流入した気液二相冷媒は、冷媒回路補器１５ｂに流入する。冷媒回路補器１５ｂに流入した気液二相冷媒は、冷媒回路補器１５ｂにおいて、気相冷媒と液相冷媒とに分離される。液相冷媒は、冷媒回路補器１５ｂから液配管３８を経由して冷媒戻り口３７に流通する（図１５の位置ｐ１０参照）。液配管３８から第１の冷媒配管１６ａに流入する液相冷媒と、膨張弁５から第１の冷媒配管１６ａを流通する気液二相冷媒とが冷媒戻り口３７で合流し、第１のヘッダ１２に流通する（図１５の位置ｐ４参照）。
　気相冷媒は、冷媒回路補器１５ｂから流出すると（図１５の位置ｐ６参照）、バイパス弁１４に流入する。バイパス弁１４に流入した気相冷媒は、バイパス弁１４によって流量が調整される（図１５の位置ｐ７参照）。その後、気相冷媒は、バイパス回路７を介してバイパス出口２０から第２の冷媒配管１６ｂに流入する。
　一方、第１のヘッダ１２に流入した気液二相冷媒の残りは、複数の伝熱管１１に分流する。複数の伝熱管１１において気相化した冷媒は、第２のヘッダ１３において合流した後、第２の冷媒配管１６ｂに流出する（図１５の位置ｐ８参照）。バイパス回路７から流出する気相冷媒と第２のヘッダ１３から流出する気相冷媒とがバイパス出口２０で合流した後、第２の冷媒配管１６ｂを流通する（図１５の位置ｐ９参照）。第２の冷媒配管１６ｂを流通する気相冷媒は、圧縮機２の冷媒吸入口１８から圧縮機２に流入する。
　本実施の形態３の冷凍サイクル装置１ｃは、バイパス回路７を流通する気液二相冷媒を気液分離器で液相冷媒と気相冷媒とに分離し、液相冷媒を第２の熱交換器６で蒸発させる。本実施の形態３によれば、副熱交換器が不要であり、バイパス回路７を流通する液相冷媒を蒸発させる熱源も不要になる。
　なお、本実施の形態３において、実施の形態１で説明した変形例３～７を適用してもよい。
実施の形態４．
　本実施の形態４の冷凍サイクル装置は、第２の熱交換器の伝熱管を流通する冷媒の温度に対応して、バイパス弁の開度を制御するものである。本実施の形態４においては、実施の形態１～３で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、本実施の形態４では、実施の形態１の冷凍サイクル装置をベースにして説明するが、本実施の形態４を実施の形態２または３の冷凍サイクル装置に適用してもよい。
　本実施の形態４の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１６は、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。図１６に示す冷凍サイクル装置１ｄは、図１に示した構成に、冷媒の温度を検出する温度センサ３１と、コントローラ４０ａとが追加された構成である。温度センサ３１は、例えば、サーミスタである。温度センサ３１およびバイパス弁１４のそれぞれは、コントローラ４０ａと信号線（図示せず）を介して接続されている。本実施の形態４におけるバイパス弁１４は、例えば、電磁弁である。
　図１６においては、温度センサ３１は、図２に示した重力方向（Ｚ軸矢印の反対）を基準とする高さについて、第２の熱交換器６の複数の伝熱管１１のうち最も高い位置にある第１の伝熱管２５に設けられている。温度センサ３１の高さ方向の位置は、図１６に示す場合に限らない。温度センサ３１は、図２に示した重力方向を基準とする高さについて、第２の熱交換器６の中間位置よりも高い位置に設けられていればよい。また、温度センサ３１は、伝熱管１１の冷媒流通方向の下流側に相当する伝熱管１１の出口近くに設けられている。
　図１７は、図１６に示したコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。コントローラ４０ａは、例えば、マイクロコンピュータである。コントローラ４０ａは、判定手段４２と、弁制御手段４３とを有する。判定手段４２は、温度センサ３１の検出値である冷媒温度Ｔｅが予め決められた閾値Ｔｔｈより高いか否かを判定し、判定結果の情報を弁制御手段４３に送信する。
　弁制御手段４３は、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより高い場合、バイパス弁１４の流路抵抗を小さくするために、バイパス弁１４の開度を大きくする。弁制御手段４３は、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより低い場合、バイパス弁１４の流路抵抗を大きくするために、バイパス弁１４の開度を小さくする。
　第１のヘッダ１２に流入する気液二相冷媒のうち、液相冷媒は重力の影響により、図２に示した第１のヘッダ１２において、上方向（Ｚ軸矢印方向）に上昇しにくくなる。そのため、第２の熱交換器６の中間位置よりも高い位置にある伝熱管１１ほど、気相冷媒が流れやすくなり、気相冷媒と空気との熱交換が効率よく行われる。その結果、第２の熱交換器６の中間位置よりも高い方の伝熱管１１の冷媒温度が、第２の熱交換器６の中間位置よりも低い方の伝熱管１１の冷媒温度よりも上昇しやすい。
　この現象に対して、本実施の形態４においては、判定手段４２は、第２の熱交換器６の中間位置よりも上方向の伝熱管１１を流通する冷媒温度が高いほど、中間位置よりも上側の伝熱管１１に液相冷媒が不足していると判定する。そのため、判定手段４２は、第１のヘッダ１２の上部まで液相冷媒を上昇させるために、バイパス弁１４の流路抵抗を小さくする。バイパス弁１４の流路抵抗が小さくなることで、第１のヘッダ１２において、より上部まで液相冷媒が上昇しやすくなる。
　次に、本実施の形態４の冷凍サイクル装置１ｄの動作を説明する。図１８は、図１７に示したコントローラが実行する制御方法の手順を示すフローチャートである。ここでは、第２の熱交換器６が蒸発器として機能する場合について説明する。コントローラ４０ａは、一定の周期で図１７に示すフローにしたがって動作する。
　判定手段４２は、温度センサ３１から検出値を取得する（ステップＳ１０１）。判定手段４２は、温度センサ３１によって検出された冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより高いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の判定の結果、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより高い場合、判定手段４２は、判定結果の情報を弁制御手段４３に送信する。弁制御手段４３は、判定結果として、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより高い旨の情報を判定手段４２から受信すると、バイパス弁１４の開度を大きくする（ステップＳ１０３）。これにより、液相冷媒が第１のヘッダ１２の上方向に上昇しやすくなる。
　一方、ステップＳ１０２の判定の結果、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈ以下である場合、判定手段４２は、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより低いか否かを判定する（ステップＳ１０４）。判定手段４２は、ステップＳ１０４の判定結果の情報を弁制御手段４３に送信する。弁制御手段４３は、ステップＳ１０４の判定結果として、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈより低い旨の情報を判定手段４２から受信すると、バイパス弁１４の開度を小さくする（ステップＳ１０５）。これにより、液相冷媒が第１のヘッダ１２の上方向に上昇しにくくなる。また、弁制御手段４３は、ステップＳ１０４の判定結果として、冷媒温度Ｔｅが閾値Ｔｔｈと同等である旨の情報を判定手段４２から受信すると、バイパス弁１４の開度を維持する（ステップＳ１０６）。
　本実施の形態４の冷凍サイクル装置１ｄによる冷凍サイクルの動作は、実施の形態１において、図３を参照して説明した動作と同様になるため、その詳細な説明を省略する。
　本実施の形態４の冷凍サイクル装置１ｄは、第２の熱交換器６の中間位置よりも上側の冷媒温度が高いほど液相冷媒が不足していると判定し、第１のヘッダ１２の上部まで液相冷媒を上昇させるためにバイパス弁１４の流路抵抗を小さくする。バイパス弁１４の流路抵抗が下がることで、第１のヘッダ１２のより上部まで液相冷媒が上昇しやすくなる。本実施の形態４によれば、バイパス回路７を流通する冷媒流量を調整することで第１のヘッダ１２における液相冷媒の上昇不足を抑制し、第２の熱交換器６の熱交換性能を向上させることができる。
　なお、本実施の形態４において、実施の形態１で説明した変形例１～７を適用してもよい。コントローラ４０ａのハードウェア構成は、図８および図９を参照して説明した構成例と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
実施の形態５．
　本実施の形態５の冷凍サイクル装置は、副熱交換器の代わりに、バイパス回路を流通する冷媒を加熱する気液分離器を有するものである。本実施の形態５においては、実施の形態１～４で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　本実施の形態５の冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１９は、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１ｅは、冷媒回路補器１５ｂが第１の冷媒配管１６ａに設けられた構成である。冷媒回路補器１５ｂは、膨張弁５から第１のヘッダ１２に流入する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器である。バイパス回路７は、バイパス弁１４から流出する冷媒を冷媒回路補器１５ｂに貯留する液相冷媒と熱交換させるために、冷媒回路補器１５ｂを経由して配置されている。冷媒回路補器１５ｂは、バイパス回路７に流通する冷媒を、膨張弁５から第１のヘッダ１２に流入する冷媒と熱交させる。
　次に、図１９に示す冷凍サイクル装置１ｅの冷凍サイクルの動作を説明する。第２の熱交換器６が蒸発器として機能する場合を説明する。図２０は、図１９に示した冷凍サイクル装置による冷凍サイクルの状態線図である。図２０に示す状態線図において、横軸は比エンタルピーｈ［ｋＪ／ｋｇ］であり、縦軸は圧力Ｐ［ＭＰａ］である。図２０に示す状態線図において、太い実線は冷媒の飽和液線および飽和蒸気線を表している。図２０に示すＰ１～Ｐ９は、図１９に示した冷媒回路１０における位置ｐ１～ｐ９の冷媒の状態を示す。
　圧縮機２は、気相冷媒を吸入し、吸入した気相冷媒を圧縮して吐出する（図２０の位置ｐ１参照）。圧縮機２から吐出された気相冷媒は、第１の熱交換器３において空気と熱交換することで凝縮され、液相冷媒となって第１の熱交換器３から流出する（図２０の位置ｐ２参照）。第１の熱交換器３を流出した液相冷媒は、膨張弁５によって減圧され、気液二相冷媒になる（図２０の位置ｐ３参照）。膨張弁５から流出した気液二相冷媒は、気液分離器として機能する冷媒回路補器１５ｂに流入する。
　冷媒回路補器１５ｂに流入した気液二相冷媒は、冷媒回路補器１５ｂにおいて、気相冷媒と液相冷媒とに分離される。液相冷媒は冷媒回路補器１５ｂから流出する（図２０の位置ｐ４参照）。液相冷媒は、第１の冷媒配管１６ａを介して冷媒入口１９から第１のヘッダ１２に流入する。第１のヘッダ１２内において、液相冷媒はバイパス入口２１の方に吸い上げられるとともに、液相冷媒の一部が気相化する。
　第１のヘッダ１２内の気液二相冷媒の一部は、バイパス回路７に流入する（図２０の位置ｐ５参照）。バイパス回路７に流入した気液二相冷媒は、バイパス弁１４によって流量が調整され、減圧される（図２０の位置ｐ６参照）。バイパス弁１４を流出した冷媒は、冷媒回路補器１５ｂに流入する。冷媒回路補器１５ｂに流入した冷媒は、冷媒回路補器１５ｂの内部に貯留する液相冷媒と熱交換を行うことで加熱され、蒸発する。バイパス弁１４を流出した冷媒に液相冷媒が含まれていても、液相冷媒が冷媒回路補器１５ｂの内部の液相冷媒と熱交換することで完全に気相化される（図２０の位置ｐ７参照）。気相冷媒はバイパス出口２０から第２の冷媒配管１６ｂに流入する。
　一方、第１のヘッダ１２に流入した気液二相冷媒の残りは、複数の伝熱管１１に分流する。複数の伝熱管１１において気相化した冷媒は、第２のヘッダ１３において合流した後、第２の冷媒配管１６ｂに流出する（図２０の位置ｐ８参照）。バイパス回路７から流出する気相冷媒と第２のヘッダ１３から流出する気相冷媒とがバイパス出口２０で合流した後、第２の冷媒配管１６ｂを流通する（図２０の位置ｐ９参照）。第２の冷媒配管１６ｂを流通する気相冷媒は、圧縮機２の冷媒吸入口１８から圧縮機２に流入する。
　本実施の形態５の冷凍サイクル装置１ｅは、気液分離器として機能する冷媒回路補器１５ｂが第１の冷媒配管１６ａに設けられている。バイパス回路７は、バイパス弁１４から流出する冷媒を冷媒回路補器１５ｂに貯留する液相冷媒と熱交換させるために、冷媒回路補器１５ｂを経由するように配置されている。
　本実施の形態５によれば、冷媒回路補器１５ｂの内部で冷媒同士に熱交換をさせることで、バイパス回路７を流通する液相冷媒を蒸発させる外部熱源が不要となる。そのため、加熱源を設けなくても、バイパス回路７を流通する液相冷媒を蒸発して気相化できる。実施の形態１～４と同様に、ＣＯＰが低下することを抑制できる。
　なお、本実施の形態５において、実施の形態１で説明した変形例３～７を適用してもよい。
　上述の実施の形態１～５において、冷媒回路１０を冷媒が一方向に流れる構成の場合で説明したが、冷媒回路１０に四方弁等の流路切替装置（図示せず）が設けられ、冷媒が一方向およびその反対方向のいずれの方向にも流れる構成であってもよい。この場合、冷凍サイクル装置は、蒸発器が実施の形態１～５で説明した第２の熱交換器６に相当する構成であればよい。
　１、１ａ～１ｅ　冷凍サイクル装置、２　圧縮機、３　第１の熱交換器、５　膨張弁、６　第２の熱交換器、７　バイパス回路、１０　冷媒回路、１１　伝熱管、１２　第１のヘッダ、１３　第２のヘッダ、１４　バイパス弁、１５、１５ａ、１５ｂ　冷媒回路補器、１６　冷媒配管、１６ａ　第１の冷媒配管、１６ｂ　第２の冷媒配管、１７　放熱フィン、１８　冷媒吸入口、１９　冷媒入口、２０　バイパス出口、２１　バイパス入口、２２　冷媒出口、２５　第１の伝熱管、２６　第２の伝熱管、３０　ファン、３１　温度センサ、３４　第１の副ヘッダ、３５　第２の副ヘッダ、３６　隔壁、３７　冷媒戻り口、３８　液配管、４０、４０ａ　コントローラ、４１　圧縮機制御手段、４２　判定手段、４３、４４　弁制御手段、４５　室温センサ、５１　冷媒流入口、５２　冷媒流出口、５３　ダイヤフラム室、５３ａ　ダイヤフラム、５４　バネ、５５　圧力室、５６　オリフィス、５７　ニードル、５８　シャフト、６１　第１の均圧管、６２　第２の均圧管、７０　制御基板、７１　モータ、７２　ノイズフィルタ、７３　ダイオードブリッジ、７４　コンデンサ、７５　インバータ、７６　制御回路、８０　処理回路、８１　プロセッサ、８２　メモリ、８３　バス。

Claims (16)

  1. 　冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    　前記圧縮機から吐出される前記冷媒が流入する第１の熱交換器と、
    　前記第１の熱交換器から流入する前記冷媒を膨張させる膨張弁と、
    　複数の伝熱管と、前記膨張弁から流入する前記冷媒を前記複数の伝熱管に分配するヘッダとを有する第２の熱交換器と、
    　前記膨張弁と前記ヘッダの冷媒入口とを接続する第１の冷媒配管と、
    　前記第２の熱交換器と前記圧縮機の冷媒吸入口とを接続する第２の冷媒配管と、
    　バイパス入口が前記ヘッダにおいて前記冷媒入口とは異なる位置に接続され、バイパス出口が前記第２の冷媒配管と接続されるバイパス回路と、
    　前記バイパス回路に設けられ、前記ヘッダ内の前記冷媒の圧力よりも前記バイパス回路の前記冷媒の圧力を低くするバイパス弁と、
    　前記バイパス回路から前記バイパス出口に気相冷媒を流通させる冷媒回路補器と、
    　を有する冷凍サイクル装置。
  2. 　前記冷媒回路補器は、
    　前記バイパス回路において前記バイパス弁と前記バイパス出口との間に設けられ、前記バイパス弁から流出する前記冷媒を加熱する副熱交換器である、
    　請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記圧縮機を含む機器を制御する制御基板を有し、
    　前記冷媒回路補器は、前記制御基板と接触している構成である、
    　請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記冷媒回路補器は、前記第２の熱交換器と一体に構成される、
    　請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記第２の熱交換器および前記副熱交換器に送風するファンを有し、
    　前記冷媒回路補器は、
    　前記第２の熱交換器に対する前記ファンによる風速よりも前記冷媒回路補器に対する前記ファンによる風速が小さくなる位置に配置されている、
    　請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記冷媒回路補器は、前記冷媒回路補器の伝熱面積が前記第２の熱交換器の伝熱面積よりも小さい構成である、
    　請求項４または５に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記冷媒回路補器は、前記冷媒回路補器の熱交換量が前記第２の熱交換器の熱交換量よりも少ない構成である、
    　請求項２～６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記バイパス弁は、
    　前記バイパス弁の開度が全開である場合の前記バイパス弁の圧力損失が前記第２の熱交換器の圧力損失より小さい構成である、
    　請求項２～７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 　前記第２の熱交換器において、前記複数の伝熱管は重力方向を基準として互いに異なる高さに配置され、
    　前記複数の伝熱管のうち、前記第２の熱交換器における前記高さの中間位置よりも上方の伝熱管に設けられ、前記伝熱管を流通する冷媒の温度を検出する温度センサと、
    　前記温度センサの検出値に基づいて前記バイパス弁の開度を制御するコントローラと、を有し、
    　前記コントローラは、
    　前記検出値が予め決められた閾値より高い場合、前記バイパス弁の開度を大きくし、前記検出値が前記閾値より低い場合、前記バイパス弁の開度を小さくする、
    　請求項２～８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  10. 　前記第１の冷媒配管に設けられた冷媒戻り口と前記冷媒回路補器とを接続する液配管を有し、
    　前記冷媒回路補器は、
    　前記バイパス回路において前記ヘッダと前記バイパス弁との間に設けられ、前記ヘッダから流入する前記冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器であり、
    　前記冷媒回路補器は、
    　前記バイパス回路を介して前記気相冷媒を前記バイパス弁に流出し、前記液配管を介して前記液相冷媒を前記冷媒戻り口に流出する、
    　請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  11. 　前記冷媒回路補器は、
    　前記第１の冷媒配管に設けられ、前記膨張弁から前記ヘッダに流入する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器であり、
    　前記バイパス回路は、
    　前記バイパス弁から流出する前記冷媒を前記冷媒回路補器に貯留する前記液相冷媒と熱交換させるために、前記冷媒回路補器を経由するように配置されている、
    　請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  12. 　前記バイパス弁は、
    　前記バイパス弁の冷媒流入口および冷媒流出口の前記冷媒の圧力差を一定範囲に保つ機械式の一定差圧弁である、
    　請求項１～１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  13. 　前記バイパス出口は、前記第２の冷媒配管において、前記第２の熱交換器の冷媒出口と前記圧縮機の冷媒吸入口との中間位置よりも前記圧縮機側に接続されている、
    　請求項１～１２のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  14. 　前記圧縮機の運転周波数および前記バイパス弁の開度を制御するコントローラを有し、
    　前記コントローラは、
    　前記圧縮機の前記運転周波数を現在の周波数よりも小さくする場合、前記運転周波数を変更する前に前記バイパス弁の開度を現在の開度よりも大きくし、前記圧縮機の前記運転周波数を前記現在の周波数よりも大きくする場合、前記運転周波数を変更する前に前記バイパス弁の開度を前記現在の開度よりも小さくする、
    　請求項１～１３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  15. 　前記ヘッダは、重力方向と平行に直線状に延びる構成であり、
    　前記バイパス入口は、前記冷媒入口よりも前記重力方向の反対方向に前記冷媒入口から離れた位置で前記ヘッダと接続されている、
    　請求項１～１４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  16. 　前記ヘッダは、重力方向に対して直交する面に平行に直線状に延びる構成であり、
    　前記バイパス入口は、前記冷媒入口よりも前記ヘッダ内における前記冷媒の流通方向の下流側で前記ヘッダと接続されている、
    　請求項１～１４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
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