WO2023073872A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2023073872A1
WO2023073872A1 PCT/JP2021/039845 JP2021039845W WO2023073872A1 WO 2023073872 A1 WO2023073872 A1 WO 2023073872A1 JP 2021039845 W JP2021039845 W JP 2021039845W WO 2023073872 A1 WO2023073872 A1 WO 2023073872A1
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refrigerant
heat exchanger
compressor
expansion valve
flow path
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PCT/JP2021/039845
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駿哉 行徳
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三菱電機株式会社
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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
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with 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
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • 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
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • 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
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device.
  • Patent Document 1 part of the refrigerant that is directed from the heat exchanger, which serves as a radiator, to the expansion mechanism in the heat source side heat exchanger and the user side heat exchanger is used as a compressor.
  • An injection circuit is disclosed that feeds the suction side.
  • Patent Document 1 the liquid before passing through the expansion mechanism is injected from the refrigerant outlet portion of the heat exchanger, which serves as a radiator, in any of the heating, cooling, and defrosting operations. It is configured to introduce a portion of the refrigerant into the injection circuit. For this reason, the injection circuit can be expected to improve performance in any of the heating, cooling, and defrosting operations.
  • the present disclosure has been made to describe an embodiment for solving the above problems, and its purpose is to improve the efficiency of the heat exchanger while improving the performance of the injection circuit. It is to provide a refrigerating cycle device that is efficient.
  • a refrigeration cycle device includes a compressor, a first heat exchanger, a second heat exchanger, a third heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a flow switching device.
  • the compressor, the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the first expansion valve constitute a refrigerant circuit that circulates the refrigerant.
  • the second expansion valve constitutes part of an injection flow path that decompresses the refrigerant before passing through the first expansion valve in the refrigerant circuit and returns it to the compressor.
  • the third heat exchanger includes a first flow path through which the refrigerant flows, and a second flow path through which the refrigerant flows.
  • the third heat exchanger is configured to cause heat exchange between the refrigerant passing through the first flow path and the refrigerant passing through the second flow path.
  • the first flow path is arranged to flow the refrigerant towards the first expansion valve in the refrigerant circuit.
  • a second flow path is arranged to return refrigerant that has passed through the second expansion valve back to the compressor.
  • the flow switching device connects the discharge port of the compressor to the refrigerant inlet of the first heat exchanger, connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger to the refrigerant inlet of the first flow path, and
  • the refrigerant outlet of the first expansion valve is configured to connect to the refrigerant inlet of the second heat exchanger and the refrigerant outlet of the second heat exchanger is configured to connect to the suction port of the compressor.
  • the flow switching device connects the discharge port of the compressor to the refrigerant inlet of the second heat exchanger, connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger to the refrigerant inlet of the first flow path, and
  • a refrigerant outlet of the first expansion valve is configured to connect to a refrigerant inlet of the first heat exchanger and a refrigerant outlet of the first heat exchanger is configured to connect to a suction port of the compressor.
  • the flow direction of the refrigerant does not change, and the branched portion of the injection flow path is on the inlet side of the first expansion valve. In any case, the performance of the refrigeration cycle device is improved.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. 10 is a diagram showing the arrangement of various sensors when using a refrigerant with no temperature gradient;
  • FIG. 4 is a ph diagram showing changes in refrigerant state when a refrigerant without a temperature gradient is used;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a process of deriving the inlet pressure of the first expansion valve 30;
  • FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of various sensors when using a non-azeotropic refrigerant;
  • FIG. 4 is a ph diagram showing changes in refrigerant state when a non-azeotropic refrigerant is used;
  • 4 is a flowchart for explaining control of the second expansion valve 72 when using a non-azeotropic refrigerant.
  • FIG. 10 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 11 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3;
  • FIG. 11 is a diagram showing a refrigerant circuit and a flow of refrigerant during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 4;
  • FIG. 11 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 4;
  • FIG. 12 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a diagram showing the state of an eight-way valve 50B during cooling operation and the flow of refrigerant in Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 5;
  • FIG. 11 is a diagram showing the state of an eight-way valve 50B during heating operation and the flow of refrigerant in Embodiment 5;
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 shows the refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation. The defrosting operation performed during the heating operation is also the same as in FIG.
  • the refrigeration cycle device 1 includes a compressor 10, a first heat exchanger 20, a second heat exchanger 40, a third heat exchanger 80, a first expansion valve 30, a second expansion valve 72, a flow and a path switching device 50 .
  • the compressor 10, the first heat exchanger 20, the second heat exchanger 40, the first expansion valve 30, and the pipes 91 to 99 constitute a refrigerant circuit 90 for circulating the refrigerant.
  • the first heat exchanger 20 is configured to exchange heat between the outside air blown by the fan 23 and the refrigerant.
  • the second heat exchanger 40 is configured to perform heat exchange between the heat medium and the refrigerant circulating in the utilization side circuit.
  • the second heat exchanger 40 is, for example, a plate heat exchanger.
  • the usage-side circuit includes a pump WP, a usage-side heat exchanger 123, and pipes 121, 122, and 124.
  • the heat medium circulating in the utilization side circuit is, for example, water or brine.
  • the user-side heat exchanger 123 is, for example, a water heater, an air conditioner, or the like.
  • the second heat exchanger 40 has a channel 41 and a channel 42 .
  • the second heat exchanger 40 is configured to exchange heat between the refrigerant flowing through the flow path 41 and the heat medium flowing through the flow path 42 .
  • the injection flow path 70 includes pipes 71 and 73 and a second expansion valve 72 .
  • the injection passage 70 reduces the pressure of the refrigerant before passing through the first expansion valve 30 in the refrigerant circuit 90 and returns it to the compressor 10 .
  • the third heat exchanger 80 includes a first flow path 81 and a second flow path 82, each through which the refrigerant flows. Third heat exchanger 80 is configured to cause heat exchange between the refrigerant passing through first flow path 81 and the refrigerant passing through second flow path 82 .
  • the first flow path 81 is arranged to flow the refrigerant toward the first expansion valve 30 in the refrigerant circuit 90
  • the second flow path 82 is arranged to flow the refrigerant that has passed through the second expansion valve 72 back to the compressor 10 . placed in
  • the flow switching device 50 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20 in the first operation mode (cooling) shown in FIG.
  • the outlet is connected to the refrigerant inlet of the first flow path 81
  • the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40
  • the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 is connected to the compressor 10. configured to connect to an inhalation port;
  • the first operation mode may be a defrosting operation during heating as well as cooling.
  • Embodiment 1 an example in which the flow path switching device 50 includes a first four-way valve 51 and a second four-way valve 52 is shown.
  • the first four-way valve 51 has ports PA, PB, PC, and PD.
  • the second four-way valve 52 has ports PE, PF, PG and PH.
  • a pipe 91 connects the discharge port of the compressor 10 and the port PA.
  • a pipe 92 connects the port PB and the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20 .
  • a pipe 93 connects the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 and the port PF.
  • a pipe 94 connects the port PE and the refrigerant inlet of the first flow path 81 .
  • a pipe 95 connects the refrigerant outlet of the first flow path 81 and the refrigerant inlet of the first expansion valve 30 .
  • a pipe 96 connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 and the port PC.
  • a pipe 97 connects the port PD and the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40 .
  • a pipe 98 connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 and the port PH.
  • a pipe 99 connects the port PG and the suction port of the compressor 10 .
  • the pipe 71 branches off from the pipe 95 and connects the pipe 95 and the refrigerant inlet of the second flow path 82 .
  • a second expansion valve 72 is arranged in the middle of the pipe 71 .
  • a pipe 73 connects the refrigerant outlet of the second flow path 82 and the intermediate pressure port of the compressor 10 .
  • the refrigeration cycle device 1 further includes a control device 100 that controls the channel switching device 50 .
  • the control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a memory 102 (ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory)), an input/output buffer (not shown), and the like.
  • the CPU 101 develops a program stored in the ROM into a RAM or the like and executes it.
  • the program stored in the ROM is a program in which processing procedures of the control device 100 are described.
  • the control device 100 controls each device in the refrigeration cycle apparatus 1 according to these programs. This control is not limited to processing by software, and processing by dedicated hardware (electronic circuit) is also possible.
  • the first four-way valve 51 In the first operation mode (cooling), as indicated by the solid line in FIG. 1, the first four-way valve 51 is set so that the port PA and the port PB are in communication, and the port PC and the port PD are in communication. .
  • the port PA and the port PD of the first four-way valve 51 are out of communication, and the port PB and the port PC are out of communication. That is, in the first operation mode (cooling), the first four-way valve 51 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second It is configured to connect to the refrigerant inlet of the heat exchanger 40 .
  • the second four-way valve 52 In the first operation mode (cooling), as indicated by the solid line in FIG. 1, the second four-way valve 52 is set so that the port PE and the port PF are in communication, and the port PG and the port PH are in communication. .
  • the port PE and the port PH of the second four-way valve 52 are out of communication, and the port PF and the port PG are out of communication. That is, the second four-way valve 52 connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 in the first operation mode (cooling). It is configured to connect to the suction port of the compressor 10 .
  • FIG. 2 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment.
  • the flow switching device 50 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the first flow path.
  • the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20, and the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 is connected to the suction port of the compressor 10.
  • the second operation mode may be a heating operation in which cold water is heated by the hot water supply device as well as the heating operation.
  • the first four-way valve 51 is set so that the port PA and the port PD communicate, and the port PC and the port PB communicate.
  • the first four-way valve 51 is out of communication between the port PA and the port PB, and out of communication between the port PC and the port PD. That is, in the second operation mode (heating), the first four-way valve 51 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the first heat exchanger. It is configured to connect to the refrigerant inlet of the exchanger 20 .
  • the second four-way valve 52 In the second operation mode (heating), the second four-way valve 52 is set so that the port PE and the port PH communicate, and the port PG and the port PF communicate.
  • the port PE and the port PF of the second four-way valve 52 are out of communication, and the port PG and the port PH are out of communication. That is, the second four-way valve 52 connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 in the second operation mode (heating). It is configured to connect to the suction port of the compressor 10 .
  • heat exchangers have a higher heat exchange efficiency when the heat medium that exchanges heat is in a counterflow relationship than in a parallel flow relationship.
  • a heat exchanger in which the direction of refrigerant flow is reversed between cooling and heating if a counterflow relationship is established during cooling, a parallel flow relationship is established during heating. tends to get worse.
  • the direction of refrigerant flow can be the same in both the first operation mode (cooling) and the second operation mode (heating).
  • each heat exchanger can realize a counterflow relationship, so it is possible to improve the heat exchange efficiency in the two operation modes.
  • the pipe 95 is on the refrigerant inlet side of the first expansion valve 30 and the second expansion valve 72, the dryness of the refrigerant in the pipe 95 is controlled to be kept close to the liquid phase. By doing so, the pressure regulating performance of the first expansion valve 30 and the second expansion valve 72 can be satisfactorily exhibited.
  • the control device 100 calculates the dryness of the refrigerant in the pipe 95, which is the inlet side of the first expansion valve 30 and the second expansion valve 72, and controls the second expansion valve 72 so that the dryness reaches the target value. If the dryness of the refrigerant in the pipe 95 rises too much, vapor-phase refrigerant will be mixed into the inlets of the first expansion valve 30 and the second expansion valve 72, degrading the pressure regulation performance of the expansion valves. Therefore, when the dryness rises too much, the control device 100 controls the degree of opening of the second expansion valve 72 so that the dryness drops.
  • FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of various sensors when using a refrigerant with no Temperature Gradient.
  • the control device 100 controls the degree of opening of the second expansion valve 72 based on the outputs of various sensors shown in FIG.
  • the refrigeration cycle device 1 includes pressure sensors 110 and 116 , temperature sensors 111 , 112 , 114 , 115 and 117 and a flow rate sensor 113 .
  • the pressure sensor 110 detects the discharge pressure Pd [MPa] of the compressor 10 .
  • a pressure sensor 116 detects the suction pressure P s [MPa] of the compressor 10 .
  • the temperature sensor 112 detects the refrigerant inlet temperature T e,in [° C.] of the second heat exchanger 40 .
  • a temperature sensor 117 detects the refrigerant suction temperature T s [° C.] of the compressor 10 .
  • a temperature sensor 115 detects the inlet water temperature T w,in [° C.] of the second heat exchanger 40 .
  • a temperature sensor 114 detects the outlet water temperature T w,out [° C.] of the second heat exchanger 40 .
  • the flow rate sensor 113 detects the water flow rate V w [L/min] of the second heat exchanger 40 .
  • FIG. 4 is a ph diagram showing changes in the refrigerant state when using a refrigerant with no temperature gradient.
  • Refrigerant discharged from the compressor 10 advances through the refrigerant circuit 90 and changes state in order of states A, B, C, D, and E.
  • the refrigerant branched from the outlet of the first flow path 81 of the refrigerant circuit 90 advances through the injection flow path 70 and changes state in the order of states C, F, and G.
  • FIG. Locations in FIG. 3 corresponding to states AG, respectively, are labeled with the same reference numerals AE.
  • Refrigerant in state K is further compressed by compressor 10 to state A.
  • the target dryness X tgt is set so that the state C does not deviate too much from the liquidus line, and the controller 100 controls the second expansion valve 72 so as to achieve the target dryness X tgt . to control the opening of the
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the control of the second expansion valve 72 when using a refrigerant with no temperature gradient.
  • Cv main [mm 2 ] indicates the Cv value of the expansion valve 30 .
  • C p,w [kJ/(kg ⁇ K)] indicates the specific heat of water.
  • F comp [Hz] indicates the operating frequency of the compressor 10 .
  • Gr s [kg/h] indicates the amount of refrigerant circulating through the suction port of the compressor 10 .
  • P d [MPa] indicates the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 10 .
  • P s [MPa] indicates the pressure of the refrigerant drawn into the compressor 10 .
  • T e,in [°C] indicates the refrigerant temperature at the inlet of the evaporator.
  • T s [° C.] indicates the temperature of the refrigerant drawn into the compressor 10 .
  • T w,in [° C.] indicates the inlet water temperature of the heat exchanger 40 .
  • T w,out [° C.] indicates the outlet water temperature of the heat exchanger 40 .
  • V w [L/min] indicates the water flow rate of the heat exchanger 40 .
  • V st [cc] indicates the stroke volume of the compressor 10 .
  • ⁇ v [ ⁇ ] indicates the volumetric efficiency of the compressor 10 .
  • ⁇ LEV,in [kg/m 3 ] indicates the refrigerant density at the inlet of the expansion valve 30 .
  • ⁇ s [kg/m 3 ] represents the refrigerant suction density of the compressor 10 .
  • hs denotes the enthalpy at the suction port of the compressor 10;
  • fx(A, B) indicates a function that takes A and B as inputs and outputs x, and this function is mapped in advance.
  • step S1 the control device 100 calculates the cooling capacity Qe by the following formula (1).
  • Qe Vw ⁇ Cp ,w (Tw ,in -Tw ,out ) (1)
  • step S2 the control device 100 calculates the refrigerant circulation amount Grs on the low pressure side by the following equation (2).
  • Grs Fcomp.Vst.f ⁇ s ( Ps , Ts ) . ⁇ v (2 )
  • step S3 the control device 100 calculates the evaporator inlet enthalpy he,in and the evaporator inlet pressure Pe, in by the following equations (3) and (4).
  • step S4 the control device 100 calculates the pressure P LEV,in of the refrigerant at the inlet of the expansion valve 30 by the following equations (5) and (6). Calculate the dryness X LEV,in .
  • step S5 the control device 100 calculates the target dryness Xtgt of the refrigerant at the inlet portion of the expansion valve 30 by the following equation (7).
  • Xtgt fXtgt ( Pd , Ps , Fcomp) (7)
  • step S6 the control device 100 compares the target dryness X tgt with the calculated current dryness X LEV,in . If the dryness X LEV,in is equal to or lower than the target dryness X tgt (YES in S6), in step S7, control device 100 reduces the opening of second expansion valve 72 arranged in injection passage 70.
  • control device 100 adjusts the opening of second expansion valve 72 arranged in injection passage 70 to increase.
  • the controller 100 prevents the dryness X LEV,in of the refrigerant flowing from the first flow path 81 of the third heat exchanger 80 into the first expansion valve 30 from increasing beyond the target dryness X tgt .
  • the opening degree of the second expansion valve 72 is controlled as follows.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining symbols of various parameters of the first expansion valve 30.
  • the first expansion valve 30 comprises a pulse motor stator coil 31 and rotor 32 , a screw 33 and a needle 34 . Needle 34 is inserted into orifice 35 by screw 33 to a varying extent as rotor 32 rotates. Thereby, the expansion valve 30 can change the degree of opening.
  • P LEV,in , h LEV,in , and ⁇ LEV,in indicate the refrigerant pressure, enthalpy, and refrigerant density at the inlet of the first expansion valve 30, respectively.
  • Cv main [mm 2 ] indicates the Cv value of the expansion valve 30
  • Gr s [kg/h] indicates the refrigerant circulation amount of the suction port of the compressor 10
  • h LEV,in [kJ/kg] is The enthalpy of the refrigerant at the inlet of the expansion valve 30 is indicated
  • P e,in [MPa] indicates the pressure of the refrigerant at the inlet of the expansion valve 30 .
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the process of deriving the inlet pressure of the first expansion valve 30.
  • the control device 100 sets an assumed value P LEV,in1 of the inlet pressure of the first expansion valve 30 .
  • the control device 100 calculates the refrigerant density ⁇ LEV,in at the inlet portion of the expansion valve 30 by applying the assumed value P LEV,in1 to the following equation (8).
  • ⁇ LEV,in f(P LEV,in ,h LEV,in )
  • the control device 100 calculates the refrigerant pressure PLEV,in2 at the inlet portion of the expansion valve 30 by the following equation (9).
  • step S14 the control device 100 compares the assumed value P LEV,in1 and the calculated refrigerant pressure P LEV,in2 to determine whether they are equal.
  • step S11 If the convergence condition is not satisfied (NO in S14), return to step S11 and reset the assumed value.
  • Newton's method, bisection method, and the like which are generally used for convergence calculation, may be used to reset the hypothetical values.
  • FIG. 8 is a diagram showing the arrangement of various sensors when using a non-azeotropic refrigerant. Comparing FIG. 3 and FIG. 8, the refrigerating cycle apparatus 1 is common in that it includes pressure sensors 110 and 116 . 8, the temperature sensor 111 and the pressure sensor 118 are added, but the temperature sensors 112, 114, 115, 117 and the flow rate sensor 113 are not provided.
  • FIG. 9 is a ph diagram showing changes in refrigerant state when a non-azeotropic refrigerant is used. Comparing FIG. 4 and FIG. 9, temperature variations are seen in the condensation steps AC, since in the case of FIG. 9 the isotherm TL is not parallel to the horizontal axis in the two-phase region. When the dryness X increases, the point C shifts toward the point A, so the temperature T_LEV ,in also increases. Therefore, when using a non-azeotropic refrigerant that exhibits a temperature gradient in the two-phase region, it is possible to calculate the dryness X LEV,in from the pressure P LEV,in and the temperature T LEV,in even in the two-phase region. It is understood that
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining control of the second expansion valve 72 when using a non-azeotropic refrigerant.
  • step S21 the control device 100 calculates the dryness XLEV,in of the refrigerant at the inlet portion of the expansion valve 30 by the following equation (10).
  • XLEV,in fXLEV,in ( PLEV,in , TLEV,in ) (10)
  • step S22 the control device 100 calculates the target dryness X tgt of the refrigerant at the inlet portion of the expansion valve 30 by the following equation (11).
  • Xtgt fXtgt ( Pd , Ps , Fcomp ) (11)
  • control device 100 changes the degree of opening of second expansion valve 72 so that X LEV,in becomes equal to X tgt .
  • step S23 the control device 100 compares the target dryness X tgt with the calculated current dryness X LEV,in . If the dryness X LEV,in is equal to or less than the target dryness X tgt (YES in S23), in step S24, control device 100 reduces the opening of second expansion valve 72 arranged in injection passage 70. Let On the other hand, if the dryness X LEV,in is not equal to or lower than the target dryness X tgt (NO in S23), in step S25, control device 100 adjusts the opening of second expansion valve 72 arranged in injection passage 70 to increase.
  • the degree of opening of the second expansion valve 72 is controlled so that the dryness X LEV,in matches the target dryness X tgt .
  • the refrigeration cycle device of the present embodiment is suitably used for heat pump machines mainly for heating, such as water heaters and circulation heaters.
  • Heat pump machines such as water heaters and circulating heaters, which are mainly used for heating, generally contain the amount of refrigerant required for heating operation, and the refrigerant amount tends to be insufficient during cooling operation. This is because during cooling operation, the air heat exchanger, which has a larger volume than the load side heat exchanger, becomes the condenser (high pressure), and the amount of refrigerant required to fill the condenser outlet with liquid refrigerant increases. be.
  • the refrigerant at the inlet of the expansion valve becomes two-phase, and the refrigerant density decreases, causing a decrease in the low-pressure side pressure due to insufficient opening of the expansion valve.
  • the low pressure drops, freezing occurs in the load-side heat exchanger, and if the load-side heat exchanger is damaged, it may burst and leak refrigerant.
  • the refrigerant and heat medium air, water, refrigerant, etc.
  • the refrigerant and heat medium are arranged in counterflow in the heat exchanger during heating operation. be done. Therefore, during the cooling operation and the defrosting operation, the direction of refrigerant flow in the heat exchanger is reversed, resulting in a parallel flow, which degrades the performance.
  • the refrigerant inflow direction of the three heat exchangers can be unified in the counterflow direction, so compared to the conventional refrigeration cycle equipment in which parallel flows coexist. performance improvement can be expected.
  • the internal heat exchange using the third heat exchanger 80 and the second expansion valve 72 arranged in the injection flow path 70 are used as the refrigerant at the outlet of the condenser. Since it can be used, it can be expected to improve the performance of the refrigeration cycle device by injecting the refrigerant.
  • the dryness XLEV,in of the refrigerant on the inlet side of the first expansion valve 30 can be lowered, the refrigerant density at the inlet of the first expansion valve 30 increases and the pressure drop of the refrigerant sucked into the compressor 10 is suppressed. can.
  • FIG. 11 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to the second embodiment.
  • a flow path switching device 50 of a refrigeration cycle device 201 shown in FIG. 11 includes a six-way valve 51A and a four-way valve 52 .
  • the hexagonal valve 51A has a port PB2 and a port PC2 in addition to the ports PA to PD. Ports PA to PD are connected to respective pipes of the refrigerant circuit in the same manner as in FIG. The port PB2 and the port PC2 are connected by piping outside the hexagonal valve 51A.
  • 6-way valve 51A can be used for switching connections in the same way as the 4-way valve 51 shown in FIG.
  • 6-way valves have also been produced, and if 6-way valves can be used instead of 4-way valves, there are cases where it is convenient in terms of stock adjustment of raw materials.
  • the refrigeration cycle device 201 shown in FIG. 11 has the same configuration as the refrigeration cycle device 1 shown in FIG. 1, so description thereof will not be repeated here.
  • the hexagonal valve 51A connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchanger 40 in the first operation mode (cooling). is configured to connect to the refrigerant inlet of the At this time, inside the hexagonal valve 51A, flow paths are formed so that the port PA and the port PB communicate, the port PC and the port PD communicate, and the port PB2 and the port PC2 communicate.
  • the four-way valve 52 connects the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the compressor 10 in the first operation mode (cooling). configured to connect to the inhalation port of the
  • FIG. 12 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to the second embodiment.
  • the hexagonal valve 51A connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the first heat exchanger 20 in the second operation mode (heating). It is configured to connect to the coolant inlet 21 .
  • flow passages are formed inside the hexagonal valve 51A such that the port PA and the port PD are in communication, the port PB and the port PB2 are in communication, and the port PC2 and the port PC are in communication.
  • the port PB and the port PC come to communicate with each other through the external piping.
  • the four-way valve 52 connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 to the compressor 10 in the second operation mode (heating). configured to connect to the inhalation port of the
  • Embodiment 2 With the refrigeration cycle apparatus 201 of Embodiment 2 configured as described above, the same effects as those of Embodiment 1 can be obtained.
  • FIG. 13 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to the third embodiment.
  • a flow path switching device 50 of a refrigeration cycle device 202 shown in FIG. 13 includes a four-way valve 51 and a six-way valve 52A.
  • the hexagonal valve 52A has a port PG2 and a port PH2 in addition to the ports PE to PH. Ports PE to PH are connected to respective pipes of the refrigerant circuit in the same manner as in FIG. The port PG2 and the port PH2 are connected by piping outside the hexagonal valve 52A.
  • the 6-way valve 52A can be used for switching connections in the same manner as the 4-way valve 52 shown in FIG.
  • the four-way valve connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchanger 40 in the first operation mode (cooling). configured to connect to a refrigerant inlet;
  • the hexagonal valve 52A connects the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the compressor 10 in the first operation mode (cooling). configured to connect to the inhalation port of the At this time, flow passages are formed inside the hexagonal valve 52A such that the port PE and the port PF are in communication, the port PG and the port PG2 are in communication, and the port PH2 and the port PH are in communication. As a result, the port PG and the port PH are communicated through the external pipe.
  • FIG. 14 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to the third embodiment.
  • the four-way valve 51 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the first heat exchanger 20 in the second operation mode (heating). It is configured to connect to the coolant inlet 21 .
  • the hexagonal valve 52A connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 to the compressor 10 in the second operation mode (heating). configured to connect to the inhalation port of the At this time, flow passages are formed inside the hexagonal valve 52A so that the port PG and the port PF communicate, the port PE and the port PH communicate, and the port PG2 and the port PH2 communicate.
  • FIG. 15 is a diagram showing a refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to the fourth embodiment.
  • a flow switching device 50 of a refrigeration cycle device 203 shown in FIG. 15 includes a first hexagonal valve 51A and a second hexagonal valve 52A.
  • the connection of the first hexagonal valve 51A is the same as in the second embodiment, and the connection of the second hexagonal valve 52A is the same as in the third embodiment, so the description will not be repeated here.
  • the first hexagonal valve 51A connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet 21 of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchange mode in the first operation mode (cooling). configured to connect to the coolant inlet of vessel 40 .
  • the second hexagonal valve 52A connects the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and compresses the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 in the first operation mode (cooling). configured to connect to the intake port of aircraft 10;
  • FIG. 16 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to the fourth embodiment.
  • the first hexagonal valve 51A connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40, and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the first heat exchanger. It is configured to connect to the coolant inlet 21 of 20 .
  • the second hexagonal valve 52A connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and compresses the refrigerant outlet 22 of the first heat exchanger 20 in the second operation mode (heating). configured to connect to the intake port of aircraft 10;
  • the flow path switching device 50 of the refrigeration cycle device 204 of Embodiment 5 includes an eight-way valve 50B.
  • FIG. 17 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing the state of the eight-way valve 50B during cooling operation and the flow of the refrigerant according to the fifth embodiment.
  • the eight-way valve 50B includes a tubular valve body 308. Ports PA and PE are formed on one side of the valve body 308 in the circumferential direction, and ports PB, PC, PD, PF, PG and PH are formed on the other side.
  • connection destinations of ports PA to PH are the same as in FIG. 1, so the description will not be repeated.
  • a piston 312 in which three sliding pressure receiving bodies 310A, 310B, and 310C are connected to a connecting rod 311 is provided in the valve body 308 of the eight-way valve 50B.
  • Slide valve bodies 313 A and 313 B are fixed to the connecting rod 311 .
  • the slide valve body 313A slides on the valve seat provided with the ports PB, PC and PD, and the slide valve body 313B slides on the valve seat provided with the ports PF, PG and PH. do.
  • the piston 312 partitions the first chamber R1, the second chamber R2, the third chamber R3 and the fourth chamber R4.
  • the eight-way valve 50B further includes a pilot solenoid valve 514 for switching the slide valve body. Pilot solenoid valve 514 includes valve body 516 coupled to plunger 515 , solenoid coil 517 and coil spring 518 .
  • the slide valve body 313A is formed with two communication lumens for communicating two adjacent ports at the ports PB, PC, and PD. In the state shown in FIG. , PD, and the port PA communicates with the port PB via the second chamber R2.
  • the slide valve body 313B is formed with two communicating lumens for communicating two adjacent ports at the ports PF, PG, and PH.
  • PH In the state shown in FIG. , PH, and the port PE communicates with the port PF via the third chamber R3.
  • the eight-way valve 50B is in the cooling operation position where the refrigerant circulates along the solid line path in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing the refrigerant circuit and refrigerant flow during heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing the state of the eight-way valve 50B during heating operation and the flow of the refrigerant according to the fifth embodiment.
  • valve body 516 biased by the coil spring 518 connects the low-pressure communication pipe 519 to the conduit 520 for the first chamber R1 and connects the high-pressure introduction pipe 521 to the conduit 522 for the fourth chamber R4. Therefore, a high pressure is introduced into the fourth chamber R4 to move the piston 312 and the slide valve bodies 313A and 313B toward the first chamber R1.
  • the communicating lumen of the slide valve body 313A communicates with the ports PB and PC, and the port PA communicates with the port PD via the second chamber R2.
  • the communication lumen of the slide valve body 313B communicates the ports PF and PG, and the port PE communicates with the port PH via the third chamber R3.
  • the eight-way valve 50B is in the heating operation position where the refrigerant circulates along the path indicated by the solid line in FIG.
  • the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 5 can achieve effects similar to those of Embodiments 1 to 4, and can reduce the number of parts and the number of board ports used.
  • the refrigeration cycle device 1 shown in FIG. 1 includes a compressor 10, a first heat exchanger 20, a second heat exchanger 40, a third heat exchanger 80, a first expansion valve 30, and a second expansion valve. 72 and a channel switching device 50 .
  • the compressor 10, the first heat exchanger 20, the second heat exchanger 40, and the first expansion valve 30 constitute a refrigerant circuit 90 that circulates the refrigerant.
  • the second expansion valve 72 constitutes a part of the injection flow path 70 that reduces the pressure of the refrigerant before passing through the first expansion valve 30 in the refrigerant circuit 90 and returns it to the compressor 10 .
  • the third heat exchanger 80 includes a first flow path 81 through which the refrigerant flows, and a second flow path 82 through which the refrigerant flows. Third heat exchanger 80 is configured to cause heat exchange between the refrigerant passing through first flow path 81 and the refrigerant passing through second flow path 82 .
  • the first flow path 81 is arranged to flow the refrigerant toward the first expansion valve 30 in the refrigerant circuit 90 .
  • the second flow path 82 is arranged to return refrigerant that has passed through the second expansion valve 72 back to the compressor 10 .
  • the flow switching device 50 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the first heat exchanger 20, and connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 to the first flow path.
  • the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40, and the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 is connected to the suction port of the compressor 10. configured to
  • the flow switching device 50 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the first flow path.
  • the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the refrigerant inlet of the first heat exchanger 20
  • the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 is connected to the suction port of the compressor 10. configured to
  • the first heat exchanger 20, the second heat exchanger 40, the third heat exchanger 80, the first expansion valve 30, and the second expansion valve 72 are used in any of the first operation mode and the second operation mode.
  • the direction in which the refrigerant flows in each of the is the same.
  • the heat medium exchanging heat is in a countercurrent relationship. configured to exchange heat.
  • the heat medium that exchanges heat with the refrigerant is air in the first heat exchanger 20 , water or brine in the second heat exchanger 40 , and refrigerant in the third heat exchanger 80 .
  • the channel switching device 50 includes a first four-way valve 51 and a second four-way valve 52, as shown in FIGS.
  • the first four-way valve 51 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchanger in the first operation mode (cooling). 40, and in the second operation mode (heating), the discharge port of the compressor 10 is connected to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40, and the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the first heat exchange configured to connect to the coolant inlet of vessel 20 .
  • the second four-way valve 52 connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the compressor in the first operation mode (cooling). 10, and in the second operation mode (heating), the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 is connected to the refrigerant inlet of the first flow path 81, and the first heat exchanger 20 It is configured to connect the refrigerant outlet to the suction port of the compressor 10 .
  • the channel switching device 50 includes a six-way valve 51A and a four-way valve 52, as shown in FIGS.
  • the hexagonal valve 51A connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchanger 40 in the first operation mode (cooling).
  • the discharge port of the compressor 10 is connected to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40, and the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the first heat exchanger 20.
  • the four-way valve 52 connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the compressor 10 in the first operation mode (cooling). configured to connect to the suction port, and in the second mode of operation (heating), connect the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20; to the suction port of the compressor 10 .
  • the channel switching device 50 includes a four-way valve 51 and a six-way valve 52A.
  • the four-way valve 51 connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the first heat exchanger 20 and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchanger 40 in the first operation mode (cooling).
  • the discharge port of the compressor 10 is connected to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40, and the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the first heat exchanger 20.
  • the hexagonal valve 52A connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the compressor 10 in the first operation mode (cooling). configured to connect to the suction port, and in the second mode of operation (heating), connect the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the refrigerant inlet of the first flow path 81 and the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20; to the suction port of the compressor 10 .
  • the channel switching device includes a first 6-way valve 51A and a second 6-way valve 52A.
  • the first hexagonal valve 51A connects the discharge port of the compressor 10 to the refrigerant inlet of the first heat exchanger 20, and connects the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 to the second heat exchanger.
  • the discharge port of the compressor 10 is connected to the refrigerant inlet of the second heat exchanger 40, and the refrigerant outlet of the first expansion valve 30 is connected to the first heat exchange configured to connect to the coolant inlet of vessel 20 .
  • the second hexagonal valve 52A connects the refrigerant outlet of the first heat exchanger 20 to the refrigerant inlet of the first flow path 81, and connects the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 to the compressor.
  • the refrigerant outlet of the second heat exchanger 40 is connected to the refrigerant inlet of the first flow path 81, and the first heat exchanger 20 It is configured to connect the refrigerant outlet to the suction port of the compressor 10 .
  • the channel switching device 50 includes an eight-way valve 50B.
  • the refrigeration cycle device further includes a control device 100 that controls the first expansion valve 30 and the second expansion valve 72.
  • the control device 100 controls the opening degree of the second expansion valve 72 so that the dryness of the refrigerant flowing into the first expansion valve 30 from the first flow path 81 of the third heat exchanger 80 does not exceed the target dryness. do.

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Abstract

冷凍サイクル装置の流路切替装置（５０）は、第１運転モード（冷房）において、圧縮機（１０）の吐出ポートを第１熱交換器（２０）の冷媒入口に接続し、第１熱交換器（２０）の冷媒出口を第１流路（８１）の冷媒入口に接続し、第１膨張弁（３０）の冷媒出口を第２熱交換器（４０）の冷媒入口に接続し、第２熱交換器（４０）の冷媒出口を圧縮機（１０）の吸入ポートに接続する。流路切替装置（５０）は、第２運転モード（暖房）において、圧縮機（１０）の吐出ポートを第２熱交換器（４０）の冷媒入口に接続し、第２熱交換器（４０）の冷媒出口を第１流路（８１）の冷媒入口に接続し、第１膨張弁（３０）の冷媒出口を第１熱交換器（２０）の冷媒入口に接続し、第１熱交換器（２０）の冷媒出口を圧縮機（１０）の吸入ポートに接続する。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、冷凍サイクル装置に関する。
　従来、冷凍サイクル装置の運転効率（ＣＯＰ）を向上させるために、インジェクション回路を用いることが知られている。
　たとえば、特開２０２０－１８６９０９号公報（特許文献１）には、熱源側熱交換器および利用側熱交換器のうち放熱器となる熱交換器から膨張機構へ向かう冷媒の一部を圧縮機の吸入側に供給するインジェクション回路が開示されている。
特開２０２０－１８６９０９号公報
　特開２０２０－１８６９０９号公報（特許文献１）に開示されたインジェクション回路は、暖房、冷房および除霜運転のいずれの場合も放熱器となる熱交換器の冷媒出口部分から膨張機構通過前の液冷媒の一部をインジェクション回路に導入するように構成されている。このため、暖房、冷房および除霜運転のいずれの場合もインジェクション回路による性能向上が見込める。
　しかし、熱源側熱交換器および利用側熱交換器に流れる冷媒流れが暖房と冷房および除霜とで反転するため、熱交換器の効率向上の点で改善の余地がある。
　本開示は、上記のような課題を解決する実施の形態を説明するためになされたものであり、その目的は、インジェクション回路による性能向上を図りつつ、熱交換器の効率を向上させることが可能な冷凍サイクル装置を提供することである。
　本開示は、冷凍サイクル装置に関する。冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、第３熱交換器と、第１膨張弁と、第２膨張弁と、流路切替装置とを備える。圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、第１膨張弁とは、冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。第２膨張弁は、冷媒回路における第１膨張弁を通過する前の冷媒を減圧して圧縮機に戻すインジェクション流路の一部を構成する。第３熱交換器は、冷媒を流通させる第１流路と、冷媒を流通させる第２流路とを備える。第３熱交換器は、第１流路を通過する冷媒と第２流路を通過する冷媒との間で熱交換を行なわせるように構成される。第１流路は、冷媒回路において第１膨張弁に向けて冷媒を流すように配置される。第２流路は、第２膨張弁を通過した冷媒を圧縮機に戻すように配置される。流路切替装置は、第１運転モードにおいて、圧縮機の吐出ポートを第１熱交換器の冷媒入口に接続し、第１熱交換器の冷媒出口を第１流路の冷媒入口に接続し、第１膨張弁の冷媒出口を第２熱交換器の冷媒入口に接続し、第２熱交換器の冷媒出口を圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される。流路切替装置は、第２運転モードにおいて、圧縮機の吐出ポートを第２熱交換器の冷媒入口に接続し、第２熱交換器の冷媒出口を第１流路の冷媒入口に接続し、第１膨張弁の冷媒出口を第１熱交換器の冷媒入口に接続し、第１熱交換器の冷媒出口を圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される。
　本開示の冷凍サイクル装置によれば、各々の熱交換器において、冷媒の流通方向が変化せず、かつインジェクション流路の分岐部が第１膨張弁の入り口側になるので、複数の運転モードのいずれにおいても、冷凍サイクル装置の性能が改善される。
実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 実施の形態１における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 温度勾配のない冷媒を用いる場合の各種センサの配置を示した図である。 温度勾配のない冷媒を用いる場合の冷媒状態の変化を示すｐ－ｈ線図である。 温度勾配のない冷媒を用いる場合の第２膨張弁７２の制御を説明するためのフローチャートである。 第１膨張弁３０の各種パラメータの記号を説明するための図である。 第１膨張弁３０の入口部圧力を導出する処理を説明するための図である。 非共沸冷媒を用いる場合の各種センサの配置を示した図である。 非共沸冷媒を用いる場合の冷媒状態の変化を示すｐ－ｈ線図である。 非共沸冷媒を用いる場合の第２膨張弁７２の制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態２における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態３における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態３における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態４における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態４における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態５における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態５における八方弁５０Ｂの冷房運転時の状態と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態５における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。 実施の形態５における八方弁５０Ｂの暖房運転時の状態と冷媒の流れを示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　＜冷凍サイクル装置１の構成＞
　図１は、実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。図１には、冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れが示される。なお、暖房運転時に実行される除霜運転の場合も図１と同様である。冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０と、第１熱交換器２０と、第２熱交換器４０と、第３熱交換器８０と、第１膨張弁３０と、第２膨張弁７２と、流路切替装置５０とを備える。
　圧縮機１０と、第１熱交換器２０と、第２熱交換器４０と、第１膨張弁３０と、配管９１～９９とは、冷媒を循環させる冷媒回路９０を構成する。
　第１熱交換器２０は、ファン２３によって送風される外気と冷媒との間で熱交換を行なわせるように構成される。第２熱交換器４０は、利用側回路を循環する熱媒体と冷媒との間で熱交換を行なわせるように構成される。第２熱交換器４０は、たとえば、プレート型熱交換器である。
　利用側回路は、ポンプＷＰと利用側熱交換器１２３と配管１２１，１２２，１２４とを備える。利用側回路を循環する熱媒体は、たとえば、水またはブラインなどである。利用側熱交換器１２３は、たとえば給湯器、冷暖房装置などである。第２熱交換器４０は、流路４１と流路４２とを有する。第２熱交換器４０は、流路４１を流れる冷媒と流路４２を流れる熱媒体との間で熱交換を行なうように構成される。
　インジェクション流路７０は、配管７１，７３と、第２膨張弁７２とを含む。インジェクション流路７０は、冷媒回路９０における第１膨張弁３０を通過する前の冷媒を減圧して圧縮機１０に戻す。
　第３熱交換器８０は、各々が冷媒を流通させる第１流路８１および第２流路８２を備える。第３熱交換器８０は、第１流路８１を通過する冷媒と第２流路８２を通過する冷媒との間で熱交換を行なわせるように構成される。
　第１流路８１は、冷媒回路９０において第１膨張弁３０に向けて冷媒を流すように配置され、第２流路８２は、第２膨張弁７２を通過した冷媒を圧縮機１０に戻すように配置される。
　流路切替装置５０は、図１に示した第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。なお、第１運転モードは、冷房だけでなく、暖房時の除霜運転であっても良い。
　流路切替装置５０は、さまざまな構成が考えられるが、実施の形態１では、流路切替装置５０が第１四方弁５１と第２四方弁５２とを含む例が示される。
　第１四方弁５１は、ポートＰＡ，ＰＢ，ＰＣ，ＰＤを有する。第２四方弁５２は、ポートＰＥ，ＰＦ，ＰＧ，ＰＨを有する。
　まず冷媒回路９０の配管の接続について説明する。配管９１は、圧縮機１０の吐出ポートとポートＰＡとを接続する。配管９２は、ポートＰＢと第１熱交換器２０の冷媒入口２１とを接続する。配管９３は、第１熱交換器２０の冷媒出口２２とポートＰＦとを接続する。
　配管９４は、ポートＰＥと第１流路８１の冷媒入口とを接続する。配管９５は、第１流路８１の冷媒出口と第１膨張弁３０の冷媒入口とを接続する。配管９６は、第１膨張弁３０の冷媒出口とポートＰＣとを接続する。配管９７は、ポートＰＤと第２熱交換器４０の冷媒入口とを接続する。配管９８は、第２熱交換器４０の冷媒出口とポートＰＨとを接続する。配管９９はポートＰＧと圧縮機１０の吸入ポートとを接続する。
　次にインジェクション流路７０の配管の接続について説明する。配管７１は、配管９５から分岐し、配管９５と第２流路８２の冷媒入口とを接続する。配管７１の途中には第２膨張弁７２が配置される。配管７３は、第２流路８２の冷媒出口と圧縮機１０の中間圧ポートとを接続する。
　冷凍サイクル装置１は、流路切替装置５０を制御する制御装置１００をさらに備える。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１０１と、メモリ１０２（ＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびＲＡＭ（Random　Access　Memory））と、入出力バッファ（図示せず）等を含んで構成される。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭに格納されているプログラムをＲＡＭ等に展開して実行する。ＲＯＭに格納されるプログラムは、制御装置１００の処理手順が記されたプログラムである。制御装置１００は、これらのプログラムに従って、冷凍サイクル装置１における各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。
　＜流路切替装置５０の切替制御＞
　以下、制御装置１００が運転モードの切替えに応じて実行する流路切替装置５０の制御について説明する。
　第１運転モード（冷房）では、図１の実線で示されるように、第１四方弁５１は、ポートＰＡとポートＰＢとが連通し，ポートＰＣとポートＰＤとが連通するように設定される。一方、図１の破線で示されるように、第１四方弁５１は、ポートＰＡとポートＰＤとが非連通となり，ポートＰＢとポートＰＣとが非連通となる。すなわち、第１四方弁５１は、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続するように構成される。
　第１運転モード（冷房）では、図１の実線で示されるように、第２四方弁５２は、ポートＰＥとポートＰＦとが連通し，ポートＰＧとポートＰＨとが連通するように設定される。一方、図１の破線で示されるように、第２四方弁５２は、ポートＰＥとポートＰＨとが非連通となり，ポートＰＦとポートＰＧとが非連通となる。すなわち、第２四方弁５２は、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　図２は、実施の形態１における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。
　流路切替装置５０は、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。なお、第２運転モードは、暖房だけでなく、給湯装置で冷水を加熱する加温運転であっても良い。
　第２運転モード（暖房）では、第１四方弁５１は、ポートＰＡとポートＰＤとが連通し，ポートＰＣとポートＰＢとが連通するように設定される。一方、図２の破線で示されるように、第１四方弁５１は、ポートＰＡとポートＰＢとが非連通となり，ポートＰＣとポートＰＤとが非連通となる。すなわち、第１四方弁５１は、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口に接続するように構成される。
　第２運転モード（暖房）では、第２四方弁５２は、ポートＰＥとポートＰＨとが連通し，ポートＰＧとポートＰＦとが連通するように設定される。一方、図２の破線で示されるように、第２四方弁５２は、ポートＰＥとポートＰＦとが非連通となり，ポートＰＧとポートＰＨとが非連通となる。すなわち、第２四方弁５２は、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　一般に、熱交換器は、熱交換する熱媒体が対向流の関係であるほうが並行流の関係であるよりも熱交換効率が高い。冷房と暖房で冷媒の流通方向が逆転するような熱交換器では、冷房時に対向流の関係とすると、暖房時には並行流の関係となるので、２つの運転モードのうち何れか一方の熱交換効率が悪くなる傾向になる。
　これに対して、図１、図２に示されるように、実施の形態１の冷凍サイクル装置１では、流路切替装置５０を制御することによって、第１熱交換器２０、第２熱交換器４０、および第３熱交換器８０の各々において、第１運転モード（冷房）、第２運転モード（暖房）のいずれにおいても冷媒が流れる向きを同じ向きにすることができる。
　したがって、暖房運転、冷房運転にかかわらず、各熱交換器において対向流の関係を実現することができるため、２つの運転モードにおいて熱交換効率を良くすることが可能である。
　また、暖房運転、冷房運転にかかわらず、配管９５が第１膨張弁３０および第２膨張弁７２の冷媒入口側となるので、配管９５の冷媒の乾き度を液相近い状態に保つように制御すれば、第１膨張弁３０および第２膨張弁７２の圧力調整性能を良好に発揮させることができる。
　＜インジェクション流路７０の膨張弁制御＞
　制御装置１００は、第１膨張弁３０および第２膨張弁７２の入口側である配管９５における冷媒の乾き度を演算し、乾き度が目標値となるように第２膨張弁７２を制御する。配管９５における冷媒の乾き度が上昇しすぎると、第１膨張弁３０および第２膨張弁７２の入口に気相冷媒が混入するようになり、膨張弁の圧力調整性能が低下する。したがって、乾き度が上昇しすぎた場合には、乾き度が低下するように、制御装置１００は第２膨張弁７２の開度を制御する。
　（ａ）　温度勾配のない冷媒の場合
　図３は、温度勾配のない冷媒を用いる場合の各種センサの配置を示した図である。制御装置１００は、図３に示される各種センサの出力に基づいて第２膨張弁７２の開度を制御する。冷凍サイクル装置１は、圧力センサ１１０，１１６と、温度センサ１１１，１１２，１１４，１１５，１１７と、流量センサ１１３とを備える。
　圧力センサ１１０は、圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄ[MPa]を検出する。圧力センサ１１６は、圧縮機１０の吸入圧力Ｐｓ[MPa]を検出する。温度センサ１１２は、第２熱交換器４０の冷媒入口温度Ｔｅ，ｉｎ[℃]を検出する。温度センサ１１７は、圧縮機１０の冷媒吸入温度Ｔｓ[℃]を検出する。温度センサ１１５は、第２熱交換器４０の入口水温Ｔｗ，ｉｎ[℃]を検出する。温度センサ１１４は、第２熱交換器４０の出口水温Ｔｗ，ｏｕｔ[℃]を検出する。流量センサ１１３は、第２熱交換器４０の水の流量Ｖｗ[L/min]を検出する。
　図４は、温度勾配のない冷媒を用いる場合の冷媒状態の変化を示すｐ－ｈ線図である。圧縮機１０から吐出された冷媒は、冷媒回路９０中を進み、状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの順に状態が変化する。また、冷媒回路９０の第１流路８１の出口部から分岐した冷媒は、インジェクション流路７０を進み、状態Ｃ，Ｆ，Ｇの順に状態が変化する。状態Ａ～Ｇにそれぞれ対応する図３中の場所には同じ符号Ａ～Ｅが付されている。
　圧縮機１０によって中間圧まで圧縮された状態Ｊの冷媒と、インジェクション流路７０により供給された状態Ｇの冷媒とが合流し、状態Ｋの冷媒となる。状態Ｋの冷媒は、さらに圧縮機１０によって圧縮され、状態Ａとなる。
　このようなｐ－ｈ線図において、状態Ｃが液相線からあまり離れないように目標乾き度Ｘｔｇｔを設定し、制御装置１００は目標乾き度Ｘｔｇｔを実現するように第２膨張弁７２の開度を制御する。
　図５は、温度勾配のない冷媒を用いる場合の第２膨張弁７２の制御を説明するためのフローチャートである。
　以下のフローチャートにおいては、各記号は以下の内容を示している。Ｃｖmain[mm2]は、膨張弁３０のＣｖ値を示す。Ｃｐ，ｗ[kJ/(kg・K)]は、水の比熱を示す。Ｆcomp[Hz]は、圧縮機１０の運転周波数を示す。Ｇｒs[kg/h]は、圧縮機１０の吸入ポートの冷媒循環量を示す。Ｐｄ[MPa]は、圧縮機１０の吐出冷媒の圧力を示す。Ｐｓ[MPa]は、圧縮機１０の吸入冷媒の圧力を示す。Ｔｅ，ｉｎ[℃]は、蒸発器の入口の冷媒温度を示す。Ｔｓ[℃]は、圧縮機１０の吸入冷媒の温度を示す。
　Ｔｗ，ｉｎ[℃]は、熱交換器４０の入口水温を示す。Ｔｗ，ｏｕｔ[℃]は、熱交換器４０の出口水温を示す。Ｖｗ[L/min]は、熱交換器４０の水流量を示す。
　Ｖｓｔ[cc]は、圧縮機１０のストロークボリュームを示す。ηｖ[-]は、圧縮機１０の体積効率を示す。ρＬＥＶ，ｉｎ[kg/m3]は、膨張弁３０の入口の冷媒密度を示す。ρｓ[kg/m3]は、圧縮機１０の吸入冷媒密度を示す。ｈｓは、圧縮機１０の吸入ポートのエンタルピーを示す。
　また、ｆｘ（Ａ，Ｂ）は、Ａ，Ｂを入力とし、ｘを出力する関数を示し、この関数は、予めマップ化されている。
　まず、ステップＳ１において、制御装置１００は、下式（１）によって冷却能力Ｑｅを算出する。
Ｑｅ＝Ｖｗ・Ｃｐ，ｗ（Ｔｗ，ｉｎ－Ｔｗ，ｏｕｔ）　　…（１）
　続いて、ステップＳ２において、制御装置１００は、下式（２）によって低圧側の冷媒循環量Ｇｒｓを算出する。
Ｇｒｓ＝Ｆｃｏｍｐ・Ｖｓｔ・ｆρｓ（Ｐｓ，Ｔｓ）・ηｖ　　…（２）
　そしてステップＳ３において、制御装置１００は、下式（３）（４）によって蒸発器入口エンタルピーｈｅ，ｉｎおよび蒸発器入口圧力Ｐｅ，ｉｎを算出する。
ｈｅ，ｉｎ＝ｆｈｓ（Ｐｓ，Ｔｓ）－Ｑｅ／Ｇｒｓ　　…（３）
Ｐｅ，ｉｎ＝ｆＰｅ，ｉｎ（ｈｅ，ｉｎ，Ｔｅ，ｉｎ）　　…（４）
　次に、膨張弁３０による変化を等エンタルピー変化と仮定して、ステップＳ４において、制御装置１００は、下式（５）（６）によって膨張弁３０の入口部分の冷媒の圧力ＰＬＥＶ，ｉｎと乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎとを算出する。
ＰＬＥＶ，ｉｎ＝ｆPLEV,in（Ｇｒｓ，Ｐｅ，ｉｎ，Ｃｖmain，ｆρLEV,in（ＰLEV,in,ｈe,in））…（５）
ＸＬＥＶ，ｉｎ＝ｆＸＬＥＶ，ｉｎ（ＰLEV,in,ｈe,in）　　…（６）
　なお、乾き度Ｘは、０＜Ｘ＜１で二相冷媒、Ｘ≦０で液冷媒（過冷却液）と定義し、過冷却液の場合はＸがマイナスであるとした。
　続いて、ステップＳ５において、制御装置１００は、下式（７）によって膨張弁３０の入口部分の冷媒の目標乾き度Ｘｔｇｔを算出する。
Ｘｔｇｔ＝ｆＸｔｇｔ（Ｐｄ，Ｐｓ，Ｆｃｏｍｐ）　　…（７）
　そしてステップＳ６において、制御装置１００は、目標乾き度Ｘｔｇｔと算出した現在の乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎとを比較する。乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎが目標乾き度Ｘｔｇｔ以下である場合には（Ｓ６でＹＥＳ）、ステップＳ７において、制御装置１００はインジェクション流路７０に配置された第２膨張弁７２の開度を減少させる。一方、乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎが目標乾き度Ｘｔｇｔ以下でない場合には（Ｓ６でＮＯ）、ステップＳ８において、制御装置１００はインジェクション流路７０に配置された第２膨張弁７２の開度を増加させる。
　このような処理によって、制御装置１００は、第３熱交換器８０の第１流路８１から第１膨張弁３０に流入する冷媒の乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎが目標乾き度Ｘｔｇｔよりも増加しないように前記第２膨張弁７２の開度を制御する。
　ここで、図５のステップＳ４における第１膨張弁３０の入口部圧力ＰＬＥＶ，ｉｎの算出には収束計算を行なう必要があるため、少し説明をしておく。
　図６は、第１膨張弁３０の各種パラメータの記号を説明するための図である。第１膨張弁３０は、パルスモータのステータコイル３１およびロータ３２と、ねじ３３と、ニードル３４とを備える。ニードル３４は、ロータ３２が回転すると、ねじ３３によってオリフィス３５に挿入される量が変化する。これにより、膨張弁３０は開度を変化させることが可能である。
　図６に示されるように、ＰＬＥＶ，ｉｎ，ｈＬＥＶ，ｉｎ，ρＬＥＶ，ｉｎは、それぞれ第１膨張弁３０の入口部の冷媒圧力、エンタルピー、冷媒密度を示す。また、Ｃｖmain[mm2]は膨張弁３０のＣｖ値を示し、Ｇｒｓ[kg/h]は圧縮機１０の吸入ポートの冷媒循環量を示し、ｈＬＥＶ，ｉｎ[kJ/kg]は、膨張弁３０の入口の冷媒のエンタルピーを示し、Ｐｅ，ｉｎ[MPa]は膨張弁３０の入口の冷媒の圧力を示す。
　図７は、第１膨張弁３０の入口部圧力を導出する処理を説明するための図である。
　まず、ステップＳ１１において、制御装置１００は、第１膨張弁３０の入口部圧力の仮定値ＰＬＥＶ，ｉｎ１を設定する。そして、ステップＳ１２において、制御装置１００は、下式（８）に仮定値ＰＬＥＶ，ｉｎ１を適用することによって膨張弁３０の入口部分の冷媒密度ρＬＥＶ，ｉｎを算出する。
ρＬＥＶ，ｉｎ＝ｆ（ＰＬＥＶ，ｉｎ，ｈＬＥＶ，ｉｎ）　　…（８）
　さらに、ステップＳ１３において、制御装置１００は、下式（９）によって膨張弁３０の入口部分の冷媒圧力ＰＬＥＶ，ｉｎ２を算出する。
ＰＬＥＶ，ｉｎ２＝ｆ（Ｇｒｓ，Ｐｅ，ｉｎ，Ｃｖmain，ρＬＥＶ，ｉｎ）　　…（９）
　続いて、ステップＳ１４において、制御装置１００は、仮定値ＰＬＥＶ，ｉｎ１と算出した冷媒圧力ＰＬＥＶ，ｉｎ２とを比較し、これらが等しいか否かを判断する。なお、ステップＳ１４ではＰＬＥＶ，ｉｎ１＝ＰＬＥＶ，ｉｎ２と表現しているが、収束条件を満たすか否かを意味しており、収束条件は比較する２つの値の誤差が一定値以内となったことを含む。
　収束条件が満たされなかった場合（Ｓ１４でＮＯ）は、ステップＳ１１に戻り、仮定値を再設定する。仮定値の再設定は、収束計算に一般的に用いられるニュートン法、二分法などを用いれば良い。
　（ｂ）　温度勾配のある非共沸冷媒の場合
　以上は、温度勾配のない冷媒を使用する場合について説明したが、温度勾配のある非共沸冷媒の場合には、センサ数を少なくし、冷媒の乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎの算出を簡単な処理にすることが可能である。
　図８は、非共沸冷媒を用いる場合の各種センサの配置を示した図である。図３と図８とを比較すると、冷凍サイクル装置１は、圧力センサ１１０，１１６とを備える点は共通である。そして、図８の場合には、温度センサ１１１および圧力センサ１１８が追加されているが、温度センサ１１２，１１４，１１５，１１７と、流量センサ１１３とは設けられていない。
　図９は、非共沸冷媒を用いる場合の冷媒状態の変化を示すｐ－ｈ線図である。図４と図９とを比較すると、図９の場合には等温線ＴＬが二相領域において横軸と平行ではないため、凝縮工程Ａ－Ｃにおいて温度の変化が見られる。乾き度Ｘが大きくなると、点Ｃが点Ａに近づく方向にずれるため温度ＴＬＥＶ，ｉｎも上昇する。したがって、二相領域において温度勾配を示す非共沸冷媒を使用する場合には、二相領域においても圧力ＰＬＥＶ，ｉｎと温度ＴＬＥＶ，ｉｎから乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎを算出することが可能であることが理解される。
　図１０は、非共沸冷媒を用いる場合の第２膨張弁７２の制御を説明するためのフローチャートである。
　まず、ステップＳ２１において、制御装置１００は、下式（１０）によって膨張弁３０の入口部分の冷媒の乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎを算出する。
ＸＬＥＶ，ｉｎ＝ｆＸＬＥＶ，ｉｎ（ＰLEV,in,ＴLEV,in）　　…（１０）
　続いて、ステップＳ２２において、制御装置１００は、下式（１１）によって膨張弁３０の入口部分の冷媒の目標乾き度Ｘｔｇｔを算出する。
Ｘｔｇｔ＝ｆＸｔｇｔ（Ｐｄ，Ｐｓ，Ｆｃｏｍｐ）　　…（１１）
　そして、制御装置１００は、ＸＬＥＶ，ｉｎがＸｔｇｔに等しくなるように第２膨張弁７２の開度を変更する。具体的には、ステップＳ２３において、制御装置１００は、目標乾き度Ｘｔｇｔと算出した現在の乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎとを比較する。乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎが目標乾き度Ｘｔｇｔ以下である場合には（Ｓ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４において、制御装置１００はインジェクション流路７０に配置された第２膨張弁７２の開度を減少させる。一方、乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎが目標乾き度Ｘｔｇｔ以下でない場合には（Ｓ２３でＮＯ）、ステップＳ２５において、制御装置１００はインジェクション流路７０に配置された第２膨張弁７２の開度を増加させる。
　図１０の処理が繰返し実行されることによって、乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎが目標乾き度Ｘｔｇｔと一致するように第２膨張弁７２の開度が制御される。
　＜検討例との比較＞
　以下に、暖房主体に設計された冷凍サイクル装置を検討例として実施の形態１の冷凍サイクル装置と比較検討を行なう。
　特に、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、給湯機や循環加温機といった暖房を主体とするヒートポンプ機に好適に用いられる。
　給湯機や循環加温機といった暖房を主体とするヒートポンプ機では、一般に、暖房運転時に必要とされる冷媒量が封入されており、冷房運転時は冷媒量不足気味となる。これは、冷房運転時は、負荷側熱交換器に対して容積の大きい空気熱交換器が凝縮器（高圧）となり、凝縮器出口を液冷媒で満たすために必要な冷媒量が増加するからである。
　近年では、冷媒規制により低ＧＷＰ冷媒の使用が増えているが、従来の冷媒（R410A、R32等）と比較して、このような冷媒は流通量が少なく単価が高い。そのため、冷媒量が多いと機器の原価が増加する懸念がある。したがって、ヒートポンプ機に封入される冷媒量も削減される方向にある。また、冷媒規制によりプロパン（R290）などの自然冷媒が使用されているが、可燃性冷媒であり、安全性の観点から最大封入冷媒量が制限される場合がある。
　このとき、冷房運転時または除霜運転時に冷媒不足となると膨張弁の入口の冷媒が二相となり、冷媒密度が低下するため、膨張弁の開度不足による低圧側圧力の低下を引き起こす。低圧低下すると負荷側熱交換器で凍結が発生し、負荷側熱交換器が損傷した場合には、破裂による冷媒漏洩が発生する可能性がある。
　また、暖房運転主体に設計された場合、暖房運転時の性能確保を目的として、暖房運転時の熱交換器において冷媒と熱媒体（空気、水、冷媒など）とが対向流となるように配置される。このため、冷房運転時および除霜運転時には、熱交換器の冷媒流通方向が反転し、並行流となるため性能が低下する。
　これに対して、以上説明した実施の形態１の冷凍サイクル装置によれば、以下の効果が得られる。
　暖房運転、冷房運転、除霜運転のいずれの場合であっても、３つの熱交換器の冷媒流入方向を対向流化する方向に統一できるため、並行流が混在する従来の冷凍サイクル装置と比較して性能向上が見込める。
　暖房運転、冷房運転、除霜運転のいずれの場合であっても第３熱交換器８０を用いた内部熱交換およびインジェクション流路７０に配置した第２膨張弁７２を凝縮器出口部分の冷媒に使用することができるため、冷媒のインジェクションによる冷凍サイクル装置の性能向上が見込める。
　また、第１膨張弁３０の入口側の冷媒の乾き度ＸＬＥＶ，ｉｎを下げることができるため、第１膨張弁３０の入口の冷媒密度が増加し、圧縮機１０吸入冷媒の圧力低下を抑制できる。
　また、低圧部の圧力低下抑制によって負荷側熱交換器の凍結回避が可能となる。
　＜流路切替装置の各種変形例＞
　以下実施の形態２～５では流路切替装置の各種変形例について説明する。
　実施の形態２．
　図１１は、実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。図１１に示す冷凍サイクル装置２０１の流路切替装置５０は、六方弁５１Ａおよび四方弁５２を備える。
　六方弁５１ＡはポートＰＡ～ＰＤに加えて、ポートＰＢ２とポートＰＣ２とを備える。ポートＰＡ～ＰＤについては、図１と同様に冷媒回路の各配管に接続される。ポートＰＢ２とポートＰＣ２とは、六方弁５１Ａの外部で配管によって接続される。
　このように接続することによって、六方弁５１Ａを図１に示した四方弁５１と同様に接続の切替えに使用することができる。近年、六方弁も生産されるようになってきており、六方弁を四方弁の代わりに用いることができれば原材料の在庫調整などの関係で都合が良い場合もある。
　なお、四方弁５２および他の接続部分については、図１１に示した冷凍サイクル装置２０１は図１に示した冷凍サイクル装置１と同様な構成であるので、ここでは説明は繰り返さない。
　六方弁５１Ａは、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続するように構成される。このとき、六方弁５１Ａの内部では、ポートＰＡとポートＰＢとが連通し、ポートＰＣとポートＰＤとが連通し、ポートＰＢ２とポートＰＣ２とが連通するように、流路が形成される。
　四方弁５２は、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　図１２は、実施の形態２における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。
　六方弁５１Ａは、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続するように構成される。このとき、六方弁５１Ａの内部では、ポートＰＡとポートＰＤとが連通し、ポートＰＢとポートＰＢ２とが連通し、ポートＰＣ２とポートＰＣとが連通するように、流路が形成される。その結果、ポートＰＢとポートＰＣとは、外部配管を経由することにより連通するようになる。
　四方弁５２は、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　以上のように構成された実施の形態２の冷凍サイクル装置２０１によっても、実施の形態１と同様な効果を得ることができる。
　実施の形態３．
　図１３は、実施の形態３における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。図１３に示す冷凍サイクル装置２０２の流路切替装置５０は、四方弁５１および六方弁５２Ａを備える。
　六方弁５２ＡはポートＰＥ～ＰＨに加えて、ポートＰＧ２とポートＰＨ２とを備える。ポートＰＥ～ＰＨについては、図１と同様に冷媒回路の各配管に接続される。ポートＰＧ２とポートＰＨ２とは、六方弁５２Ａの外部で配管によって接続される。
　このように接続することによって、六方弁５２Ａを図１に示した四方弁５２と同様に接続の切替えに使用することができる。
　四方弁は、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続するように構成される。
　六方弁５２Ａは、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。このとき、六方弁５２Ａの内部では、ポートＰＥとポートＰＦとが連通し、ポートＰＧとポートＰＧ２とが連通し、ポートＰＨ２とポートＰＨとが連通するように、流路が形成される。その結果、ポートＰＧとポートＰＨとは、外部配管を経由することにより連通するようになる。
　図１４は、実施の形態３における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。
　四方弁５１は、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続するように構成される。
　六方弁５２Ａは、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。このとき、六方弁５２Ａの内部では、ポートＰＧとポートＰＦとが連通し、ポートＰＥとポートＰＨとが連通し、ポートＰＧ２とポートＰＨ２とが連通するように、流路が形成される。
　以上のように構成された実施の形態３の冷凍サイクル装置２０２によっても、実施の形態１および２と同様な効果を得ることができる。
　実施の形態４．
　図１５は、実施の形態４における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。図１５に示す冷凍サイクル装置２０３の流路切替装置５０は、第１六方弁５１Ａおよび第２六方弁５２Ａを備える。第１六方弁５１Ａの接続については、実施の形態２と同様であり、第２六方弁５２Ａの接続については、実施の形態３と同様であるので、ここでは説明は繰り返さない。
　第１六方弁５１Ａは、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続するように構成される。
　第２六方弁５２Ａは、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　図１６は、実施の形態４における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。
　第１六方弁５１Ａは、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口２１に接続するように構成される。
　第２六方弁５２Ａは、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口２２を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　以上のように構成された実施の形態４の冷凍サイクル装置２０２によっても、実施の形態１～３と同様な効果を得ることができる。
　実施の形態５．
　実施の形態５の冷凍サイクル装置２０４の流路切替装置５０は、八方弁５０Ｂを備える。
　図１７は、実施の形態５における冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。図１８は、実施の形態５における八方弁５０Ｂの冷房運転時の状態と冷媒の流れを示す図である。
　図１８に示されるように、八方弁５０Ｂは、筒状の弁本体３０８を備える。弁本体３０８の周方向の一方側にはポートＰＡとポートＰＥとが形成され、他方側にはポートＰＢ，ＰＣ，ＰＤ，ＰＦ，ＰＧ，ＰＨが形成される。
　ポートＰＡ～ＰＨの接続先については、図１と同様であるので説明は繰り返さない。八方弁５０Ｂの弁本体３０８内には３個の摺動受圧体３１０Ａ，３１０Ｂ、３１０Ｃを連結棒３１１に結合したピストン３１２が設けられる。連結棒３１１にスライド弁体３１３Ａ，３１３Ｂが固定されている。
　ピストン３１２の移動により、スライド弁体３１３ＡはポートＰＢ，ＰＣ，ＰＤが設けられた弁座上を摺動し、スライド弁体３１３ＢはポートＰＦ，ＰＧ，ＰＨが設けられた弁座上を摺動する。
　ピストン３１２は、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２と第３室Ｒ３と第４室Ｒ４とを区画する。八方弁５０Ｂは、スライド弁体切換用のパイロット電磁弁５１４をさらに備える。パイロット電磁弁５１４は、プランジャー５１５に結合された弁体５１６と、ソレノイドコイル５１７とコイルバネ５１８とを備える。
　パイロット電磁弁５１４のソレノイドコイル５１７に通電しつつ、冷凍サイクル装置を起動すると、プランジャー５１５が吸引されることにより弁体５１６が移動して圧縮機１０の吸込管に達する低圧連通管５１９を第４室Ｒ４に対する導管５２２に連通させると共に高圧導入管５２１を第１室Ｒ１に対する導管５２０に連通させている。この状態で圧縮機１０を起動すると第１室Ｒ１に高圧が導入されてピストン３１２およびスライド弁体３１３Ａ，３１３Ｂは、図１８に示すように第４室Ｒ４側に移動して固定される。
　スライド弁体３１３Ａには、ポートＰＢ，ＰＣ，ＰＤにおいて相隣接する２個のポートを連通させる２個の連通用内腔が形成されており、図１８の状態においては連通用内腔がポートＰＣ，ＰＤを連通させると共に、ポートＰＡは第２室Ｒ２を介してポートＰＢと連通する。
　スライド弁体３１３Ｂには、ポートＰＦ，ＰＧ，ＰＨにおいて相隣接する２個のポートを連通させる２個の連通用内腔が形成されており、図１８の状態においては連通用内腔がポートＰＧ，ＰＨを連通させると共に、ポートＰＥは第３室Ｒ３を介してポートＰＦと連通する。
　このようにして八方弁５０Ｂは、冷媒が図１７の実線の経路で循環する冷房運転位置となる。
　図１９は、実施の形態５における冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒回路と冷媒の流れを示す図である。図２０は、実施の形態５における八方弁５０Ｂの暖房運転時の状態と冷媒の流れを示す図である。
　ソレノイドコイル５１７の非通電時においてコイルバネ５１８により付勢された弁体５１６は低圧連通管５１９を第１室Ｒ１に対する導管５２０に連通させると共に高圧導入管５２１を第４室Ｒ４に対する導管５２２に連通させるので、第４室Ｒ４に高圧が導入されてピストン３１２およびスライド弁体３１３Ａ，３１３Ｂは第１室Ｒ１の方向に移動する。
　図２０の状態においてはスライド弁体３１３Ａの連通用内腔がポートＰＢ，ＰＣを連通させると共に、ポートＰＡは第２室Ｒ２を介してポートＰＤと連通する。
　同様に、図２０の状態においてはスライド弁体３１３Ｂの連通用内腔がポートＰＦ，ＰＧを連通させると共に、ポートＰＥは第３室Ｒ３を介してポートＰＨと連通する。
　このようにして八方弁５０Ｂは、冷媒が図１９の実線の経路で循環する暖房運転位置となる。
　このような八方弁を用いることによって、実施の形態５における冷凍サイクル装置は、実施の形態１～４と同様な効果を奏するとともに、部品点数および基板のポート使用数を減らすことができる。
　（まとめ）
　以下において、再び図面を参照して実施の形態１～５について、総括する。
　図１に示す冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０と、第１熱交換器２０と、第２熱交換器４０と、第３熱交換器８０と、第１膨張弁３０と、第２膨張弁７２と、流路切替装置５０とを備える。
　圧縮機１０と、第１熱交換器２０と、第２熱交換器４０と、第１膨張弁３０とは、冷媒を循環させる冷媒回路９０を構成する。第２膨張弁７２は、冷媒回路９０における第１膨張弁３０を通過する前の冷媒を減圧して圧縮機１０に戻すインジェクション流路７０の一部を構成する。
　第３熱交換器８０は、冷媒を流通させる第１流路８１と、冷媒を流通させる第２流路８２とを備える。第３熱交換器８０は、第１流路８１を通過する冷媒と第２流路８２を通過する冷媒との間で熱交換を行なわせるように構成される。第１流路８１は、冷媒回路９０において第１膨張弁３０に向けて冷媒を流すように配置される。第２流路８２は、第２膨張弁７２を通過した冷媒を圧縮機１０に戻すように配置される。
　流路切替装置５０は、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　流路切替装置５０は、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　好ましくは、第１運転モード、第２運転モードのいずれにおいても、第１熱交換器２０、第２熱交換器４０、第３熱交換器８０、第１膨張弁３０、および第２膨張弁７２の各々において冷媒が流れる方向は同じである。
　好ましくは、第１熱交換器２０、第２熱交換器４０、第３熱交換器８０は、第１運転モード、第２運転モードのいずれにおいても、熱交換する熱媒体が対向流の関係で熱交換を行なうように構成される。この場合、冷媒と熱交換する熱媒体は、第１熱交換器２０では空気、第２熱交換器４０では水またはブライン、第３熱交換器８０では冷媒である。
　好ましくは、図１および図２に示すように、流路切替装置５０は、第１四方弁５１および第２四方弁５２を備える。第１四方弁５１は、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口に接続するように構成される。第２四方弁５２は、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成され、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　好ましくは、図１１および図１２に示すように、流路切替装置５０は、六方弁５１Ａおよび四方弁５２を備える。六方弁５１Ａは、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口に接続するように構成される。四方弁５２は、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成され、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　好ましくは、図１３および図１４に示すように、流路切替装置５０は、四方弁５１および六方弁５２Ａを備える。四方弁５１は、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口に接続するように構成される。六方弁５２Ａは、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成され、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　好ましくは、図１５および図１６に示すように、流路切替装置は、第１六方弁５１Ａおよび第２六方弁５２Ａを備える。第１六方弁５１Ａは、第１運転モード（冷房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第１熱交換器２０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第２運転モード（暖房）において、圧縮機１０の吐出ポートを第２熱交換器４０の冷媒入口に接続し、第１膨張弁３０の冷媒出口を第１熱交換器２０の冷媒入口に接続するように構成される。第２六方弁５２Ａは、第１運転モード（冷房）において、第１熱交換器２０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第２熱交換器４０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成され、第２運転モード（暖房）において、第２熱交換器４０の冷媒出口を第１流路８１の冷媒入口に接続し、第１熱交換器２０の冷媒出口を圧縮機１０の吸入ポートに接続するように構成される。
　好ましくは、図１７～図２０に示すように、流路切替装置５０は、八方弁５０Ｂを備える。
　好ましくは、図５および図７に示すように、冷凍サイクル装置は、第１膨張弁３０および第２膨張弁７２を制御する制御装置１００をさらに備える。制御装置１００は、第３熱交換器８０の第１流路８１から第１膨張弁３０に流入する冷媒の乾き度が目標乾き度よりも増加しないように第２膨張弁７２の開度を制御する。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１，２０１～２０４　冷凍サイクル装置、１０　圧縮機、２０，４０，８０，１２３　熱交換器、２３　ファン、３０，７２　第２膨張弁、３１　ステータコイル、３２　ロータ、３３　ねじ、３４　ニードル、３５　オリフィス、４１，４２，７０　流路、５０　流路切替装置、５０Ｂ　八方弁、５１，５２　四方弁、５１Ａ，５２Ａ　六方弁、７１，７３，９１～９９，１２１，１２２，１２４　配管、８１　第１流路、８２　第２流路、９０　冷媒回路、１００　制御装置、１０１　CPU、１０２　メモリ、１１０，１１６，１１８　圧力センサ、１１１，１１２，１１４，１１５，１１７　温度センサ、１１３　流量センサ、３０８　弁本体、３１０Ａ，３１０Ｂ　摺動受圧体、３１１　連結棒、３１２　ピストン、３１３Ａ，３１３Ｂ　スライド弁体、５１４　パイロット電磁弁、５１５　プランジャー、５１６　弁体、５１７　ソレノイドコイル、５１８　コイルバネ、５１９　低圧連通管、５２０，５２２　導管、５２１　高圧導入管、Ｒ１　第１室、Ｒ２　第２室、Ｒ３　第３室、Ｒ４　第４室、ＷＰ　ポンプ。

Claims (9)

  1. 　圧縮機と、第１熱交換器と、第２熱交換器と、第３熱交換器と、第１膨張弁と、第２膨張弁と、流路切替装置とを備え、
    　前記圧縮機と、前記第１熱交換器と、前記第２熱交換器と、前記第１膨張弁とは、冷媒を循環させる冷媒回路を構成し、
    　前記第２膨張弁は、前記冷媒回路における前記第１膨張弁を通過する前の冷媒を減圧して前記圧縮機に戻すインジェクション流路の一部を構成し、
    　前記第３熱交換器は、冷媒を流通させる第１流路と、冷媒を流通させる第２流路とを備え、前記第３熱交換器は、前記第１流路を通過する冷媒と前記第２流路を通過する冷媒との間で熱交換を行なわせるように構成され、
    　前記第１流路は、前記冷媒回路において前記第１膨張弁に向けて冷媒を流すように配置され、
    　前記第２流路は、前記第２膨張弁を通過した冷媒を前記圧縮機に戻すように配置され、
    　前記流路切替装置は、
    　第１運転モードにおいて、
    　　前記圧縮機の吐出ポートを前記第１熱交換器の冷媒入口に接続し、
    　　前記第１熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、
    　　前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、
    　　前記第２熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成され、
    　前記流路切替装置は、
    　第２運転モードにおいて、
    　　前記圧縮機の吐出ポートを前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、
    　　前記第２熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、
    　　前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第１熱交換器の冷媒入口に接続し、
    　　前記第１熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される、冷凍サイクル装置。
  2. 　前記第１運転モード、前記第２運転モードのいずれにおいても、前記第１熱交換器、前記第２熱交換器、前記第３熱交換器、前記第１膨張弁、および前記第２膨張弁の各々において冷媒が流れる方向は同じである、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記第１熱交換器、前記第２熱交換器、前記第３熱交換器は、熱交換する熱媒体が対向流の関係で熱交換を行なうように構成される、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記流路切替装置は、第１四方弁および第２四方弁を備え、
    　前記第１四方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第１熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第２運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第１熱交換器の冷媒入口に接続するように構成され、
    　前記第２四方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成され、前記第２運転モードにおいて、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記流路切替装置は、六方弁および四方弁を備え、
    　前記六方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第１熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第２運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第１熱交換器の冷媒入口に接続するように構成され、
    　前記四方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成され、前記第２運転モードにおいて、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記流路切替装置は、六方弁および四方弁を備え、
    　前記四方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第１熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第２運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第１熱交換器の冷媒入口に接続するように構成され、
    　前記六方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成され、前記第２運転モードにおいて、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記流路切替装置は、第１六方弁および第２六方弁を備え、
    　前記第１六方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第１熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第２運転モードにおいて、前記圧縮機の吐出ポートを前記第２熱交換器の冷媒入口に接続し、前記第１膨張弁の冷媒出口を前記第１熱交換器の冷媒入口に接続するように構成され、
    　前記第２六方弁は、前記第１運転モードにおいて、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成され、前記第２運転モードにおいて、前記第２熱交換器の冷媒出口を前記第１流路の冷媒入口に接続し、前記第１熱交換器の冷媒出口を前記圧縮機の吸入ポートに接続するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記流路切替装置は、八方弁を備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 　前記第１膨張弁および前記第２膨張弁を制御する制御装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記第３熱交換器の前記第１流路から前記第１膨張弁に流入する冷媒の乾き度が目標乾き度よりも増加しないように前記第２膨張弁の開度を制御する、請求項１～８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
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