WO2024201658A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

冷凍サイクル装置（１００）は、圧縮機（１）、凝縮器（３１，３２）、第１膨張弁（４１）、および蒸発器（３１，３２）と、バイパス経路（９２）と、第２膨張弁（４２）と、第１熱交換器（５１）と、第２熱交換器（５２）とを備える。バイパス経路（９２）は、圧縮機（１）の吐出口側に接続されている。第２膨張弁（４２）は、圧縮機（１）から吐出された冷媒の一部をバイパス経路（９２）に導く。第１熱交換器（５１）は、蒸発器（３１，３２）から導出された冷媒を、凝縮器（３１，３２）から導出された冷媒により加熱する。第２熱交換器（５２）は、蒸発器（３１，３２）から導出された冷媒を、バイパス経路（９２）の冷媒により加熱する。第１熱交換器（５１）および第２熱交換器（５２）により加熱された冷媒は、圧縮機（１）に吸入される。

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。

　特許文献１においては、暖房運転および冷房運転を実行する空調機が開示される。この空調機の暖房運転時において、圧縮機の回転数が最低回転数に到達しておりかつ室内機の負荷が少ない場合がある。この場合には、特許文献１記載の空調機は、暖房運転の能力を低下させる。この特許文献１において、暖房運転の運転能力の低下の手法として、冷媒の一部をバイパス経路に流通させることにより、室内機に流通される冷媒の量を減少させることが開示されている。

特開２０１０－２３０２８８号公報

　以下では、運転能力を低下させる運転は、「低能力運転」とも称される。上述の空調機においては、低能力運転の実行中における空調機の消費電力について鑑みられていなかった。したがって、上述の空調機においては、低能力運転の実行中における消費電力が増大するという問題が生じ得る。

　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、低能力運転の実行中における消費電力を抑制することである。

　本開示の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、第１膨張弁、および蒸発器と、バイパス経路と、第２膨張弁と、第１熱交換器と、第２熱交換器とを備える。バイパス経路は、圧縮機の吐出口側に接続されている。第２膨張弁は、圧縮機から吐出された冷媒の一部をバイパス経路に導く。第１熱交換器は、蒸発器から導出された冷媒を、凝縮器から導出された冷媒により加熱する。第２熱交換器は、蒸発器から導出された冷媒を、バイパス経路の冷媒により加熱する。第１熱交換器および第２熱交換器により加熱された冷媒は、圧縮機に吸入される。

　本開示によれば、低能力運転の実行中における消費電力を抑制することができる。

実施の形態１の冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。 実施の形態１の第２膨張弁が開放している場合のｐ－ｈ線図である。 実施形態の２の冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。 実施の形態２の第２膨張弁が開放している場合のｐ－ｈ線図である。

　以下、本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。なお、図中の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．
　［冷凍サイクル装置の構成例］
　図１は、実施の形態１の冷凍サイクル装置１００の構成例を示す図である。冷凍サイクル装置１００は、たとえば、空気調和装置として機能する。図１を参照して、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。まず、後述の第２膨張弁４２が開放されていない状態（後述のバイパス経路９２に冷媒が流通していない状態）である場合を説明する。

　冷凍サイクル装置１００は、冷房運転および暖房運転を実行可能である。冷凍サイクル装置１００は、ユーザによる設定装置（たとえば、リモートコントローラ）への操作などに基づいて、冷房運転または暖房運転を実行する。図１の実線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。図１の破線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。

　図１に示されるように、冷凍サイクル装置１００は、室外機１０１と、室内機１０２とを備えている。室外機１０１と室内機１０２とは、配管２１と配管２２とにより接続されている。なお、後述のメイン経路９１が、配管２１および配管２２を含むように構成されている。

　室外機１０１は、メイン経路９１、圧縮機１、第１四方弁８１、第２四方弁８２、室外熱交換器３１、第１膨張弁４１、および制御装置８を含む。室内機１０２は、室内熱交換器３２を含む。

　圧縮機１、第１四方弁８１、室外熱交換器３１、第１膨張弁４１、および室内熱交換器３２は、メイン経路９１によって接続されている。メイン経路９１、および後述のバイパス経路９２は、冷媒を循環させるように構成されている。

　冷媒は、室外機１０１と、室内機１０２との間の熱を輸送する冷凍サイクルに用いられる。冷媒は、たとえば、非共沸混合冷媒である。非共沸混合冷媒は、２種類以上の沸点が異なる冷媒が混在された冷媒である。非共沸混合冷媒は、たとえば、Ｒ４５４Ｃである。非共沸混合冷媒は、他の冷媒であってもよい。また、非共沸混合冷媒は、３種類以上の混合冷媒であってもよい。

　冷房運転中において、圧縮機１、第１四方弁８１、室外熱交換器３１、第２四方弁８２、第１熱交換器５１、第１膨張弁４１、第２四方弁８２、室内熱交換器３２、第１四方弁８１、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２、圧縮機１の順に冷媒が循環するように構成されている。

　また、暖房運転中において、圧縮機１、第１四方弁８１、室内熱交換器３２、第２四方弁８２、第１熱交換器５１、第１膨張弁４１、第２四方弁８２、室外熱交換器３１、第１四方弁８１、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２、圧縮機１の順に冷媒が循環するように構成されている。

　圧縮機１は、冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。つまり、圧縮機１は、熱交換器（室外熱交換器３１または室内熱交換器３２）に流入する冷媒を圧縮する。

　第１四方弁８１は、圧縮機１により圧縮された冷媒を室外熱交換器３１または室内熱交換器３２に流すように冷媒の流れを切替えるように構成されている。第１四方弁８１は、第１ポートＰ１～第４ポートＰ４を有している。第１ポートＰ１は、圧縮機１の吐出口側に接続されている。第２ポートＰ２は、圧縮機１の吸入口側に接続されている。第３ポートＰ３は、室外熱交換器３１に接続されている。第４ポートＰ４は、室内熱交換器３２に接続されている。

　第１四方弁８１は、第１ポートＰ１、第２ポートＰ２、第３ポートＰ３、および第４ポートＰ４を有する。第１ポートＰ１は、圧縮機１の吐出口側に配置され、第２ポートＰ２は、後述の第１熱交換器５１側に配置される。また、第３ポートＰ３は、室外熱交換器３１側に配置され、第４ポートＰ４は、室内熱交換器３２側に配置される。

　冷房運転中には、第１四方弁８１において第１ポートＰ１に第３ポートＰ３が接続されているとともに第２ポートＰ２に第４ポートＰ４が接続されている。したがって、冷房運転中には、第１四方弁８１は、圧縮機１から吐出された冷媒を室外熱交換器３１に流す。また、第１四方弁８１は、室内熱交換器３２から導出された冷媒を室外熱交換器３１に流す。

　また、暖房運転中には、第１四方弁８１において第１ポートＰ１に第４ポートＰ４が接続されているとともに第２ポートＰ２に第３ポートＰ３が接続されている。したがって、第１四方弁８１は、暖房運転中には圧縮機１から吐出された冷媒を室内熱交換器３２に流す。また、第１四方弁８１は、室外熱交換器３１から導出された冷媒を第１熱交換器５１に流す。

　また、第２四方弁８２は、第５ポートＰ５、第６ポートＰ６、第７ポートＰ７、および第８ポートＰ８を有する。第５ポートＰ５は、室外熱交換器３１側に配置され、第６ポートＰ６は、第１膨張弁４１側に配置される。また、第７ポートＰ７は、第１熱交換器５１側に配置され、第８ポートＰ８は、室内熱交換器３２側に配置される。

　冷房運転中には、第２四方弁８２において第５ポートＰ５に第７ポートＰ７が接続されているとともに第６ポートＰ６に第８ポートＰ８が接続されている。したがって、冷房運転中には、第２四方弁８２は、室外熱交換器３１からの冷媒を第１熱交換器５１に流すとともに、第１膨張弁４１からの冷媒を室内熱交換器３２に流す。

　また、暖房運転中には、第２四方弁８２において第５ポートＰ５に第６ポートＰ６が接続されているとともに第７ポートＰ７に第８ポートＰ８が接続されている。したがって、暖房運転中には、第２四方弁８２は、室内熱交換器３２からの冷媒を第１熱交換器５１に流すとともに、第１膨張弁４１からの冷媒を室外熱交換器３１に流す。

　室外熱交換器３１は、室外機１０１が設置されている室外空間の空気と冷媒との熱交換を行う。具体的には、室外熱交換器３１は、室外熱交換器３１の内部を流れる冷媒と室外熱交換器３１の外部の空気との間で熱交換を行うように構成されている。室外熱交換器３１は、冷房運転中には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、暖房運転中には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能するように構成されている。

　室内熱交換器３２は、室内機１０２が設置されている室内空間の空気と冷媒との熱交換を行う。室内熱交換器３２は、室内熱交換器３２の内部を流れる冷媒と室内熱交換器３２の外部の空気との間で熱交換を行うように構成されている。室内熱交換器３２は、冷房運転中には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、暖房運転中には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能するように構成されている。

　第１膨張弁４１は、凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させることにより減圧させるように構成されている。第１膨張弁４１は、冷房運転中には室外熱交換器３１により凝縮された冷媒を減圧させ、暖房運転中には室内熱交換器３２により凝縮された冷媒を減圧させるように構成されている。第１膨張弁４１は、たとえば、電磁膨張弁である。

　制御装置８は、冷凍サイクル装置１００の各機器等を制御するように構成されている。制御装置８は、圧縮機１、第１四方弁８１、第１膨張弁４１、および後述の第２膨張弁４２などに電気的に接続されており、これらの動作を制御するように構成されている。

　制御装置８は、設定温度と、室内温度とに基づいて、圧縮機１などを制御する。設定温度は、たとえば、ユーザにより設定される。また、室内温度は、室内機１０２が設置されている空間（室内）の温度である。制御装置８は、たとえば、室内温度が設定温度に近づくように圧縮機１などを制御する。具体的には、制御装置８は、熱負荷（空調負荷）に応じて、圧縮機１のモータの運転パラメータを制御する。運転パラメータは、たとえば、モータの運転周波数またはモータの回転速度である。本実施の形態においては、運転パラメータは、モータの運転周波数であるとする。たとえば、制御装置８は、室内温度を設定温度とするために（室内温度を冷却または加熱するために）必要な熱負荷に応じて運転周波数を制御する。制御装置８は、熱負荷が小さいほど運転周波数を低下させる。

　運転周波数には、該運転周波数の最小値（最低周波数）が規定されている。制御装置８が、運転周波数を低下させて、該運転周波数が最小値に到達した場合において熱負荷が小さい場合には、後述の低能力運転を実行する。

　制御装置８は、主たる構成要素として、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）８６と、メモリ８８とを有する。ＣＰＵ８６は、様々な処理および演算を実行する。各構成要素はデータバスによって相互に接続されている。メモリ８８は、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、およびＲＡＭ（Random　Access　Memory）などを含む。ＣＰＵ８６は、「プロセッサ」または「制御回路」とも称される。

　ＲＯＭは、ＣＰＵ８６にて実行されるプログラムを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵ８６におけるプログラムの実行により生成されるデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭは、作業領域として利用される一時的なデータメモリとして機能できる。制御装置８は、運転モードを示すモードフラグをＲＡＭに記憶する。制御装置８は、冷房運転を実行する場合には、該冷房運転を示す冷房運転フラグ（モードフラグ）をＲＡＭに格納する。また、制御装置８は、暖房運転を実行する場合には、該暖房運転を示す暖房運転フラグ（モードフラグ）をＲＡＭに格納する。

　冷凍サイクル装置１００は、さらに、室内温度センサ６１と、周波数センサ６３とを備える。室内温度センサ６１は、室内機１０２が設置されている室内に設置されている。室内温度センサ６１は、上述の室内温度を検出する。周波数センサ６３は、圧縮機１に設置されている。周波数センサ６３は、圧縮機モータの周波数（圧縮機１の運転周波数）を検出する。室内温度センサ６１、および周波数センサ６３で検出された検出値は、制御装置８に入力される。

　次に、冷凍サイクル装置１００による低能力運転を説明する。冷凍サイクル装置１００では、圧縮機１の周波数を変化させることにより、冷房能力および暖房能力を変化させる。具体的には、室内温度を設定温度に維持するための空調負荷が高ければ、制御装置８は、圧縮機１の運転周波数を増加させる。一方、制御装置８は、この空調負荷が小さければ圧縮機１の運転周波数を低下させる。

　空調負荷が低い場合、制御装置８は、圧縮機１の運転周波数を徐々に低下させ、該運転周波数が、最小値に到達する場合がある。冷房運転において、圧縮機１の運転周波数が最小値である場合の冷房能力が空調負荷より大きい場合には、過剰に空気を冷却するため、室内温度が徐々に低下する。冷房能力が空調負荷より大きい場合とは、たとえば、室内温度センサ６１により検出された室内温度が、設定温度よりもかなり低い場合である。換言すれば、この場合とは、室内温度が設定温度よりも低く、かつ、室内温度と設定温度との差分値が所定値以上である場合である。

　同様に暖房運転では、圧縮機１の運転周波数が最小値で運転した場合の暖房能力が空調負荷より大きい場合には、過剰に空気を加熱するため、室内温度が徐々に上昇する。暖房能力が空調負荷より大きい場合とは、たとえば、室内温度センサ６１により検出された室内温度が、設定温度よりもかなり高い場合である。換言すれば、この場合とは、室内温度が設定温度よりも高く、かつ、室内温度と設定温度との差分値が所定値以上である場合である。

　たとえば、圧縮機の運転周波数が最小値であり、かつ設定温度と室内温度との差分が所定値Ｍとなった場合には、空気調和装置の過剰な運転を防止するため、圧縮機を停止させる構成（以下、「第１比較例の構成」とも称される。）が考えられる。

　上記の第１比較例の構成の空気調和装置は、冷房運転中では、設定温度－Ｍに室内温度が到達した場合に圧縮機を停止させる。圧縮機が停止すると、室内温度が増加し、設定温度＋所定値Ｎに室内温度が到達した場合に圧縮機の運転を再開する。

　また、上記の第１比較例の構成の空気調和装置は、暖房運転中では、設定温度＋Ｍに室内温度が到達した場合に圧縮機を停止させる。圧縮機が停止すると、室内温度が減少し、設定温度－Ｎに室内温度が到達した場合に圧縮機の運転を再開する。

　このように、第１比較例の構成の空気調和装置においては、空調負荷が小さい場合には、圧縮機の運転および停止を繰り返す断続運転が実行されることになる。この断続運転では圧縮機の停止の度に冷凍サイクル内の冷媒が均圧してしまう。したがって、第１比較例の構成の空気調和装置においては、冷房能力および暖房能力が再び安定するまで時間がかかり、運転ロスが発生し、消費電力量が増加する問題などが発生する。そこで、冷凍サイクル装置１００は、断続運転を抑制しつつ低能力運転を実行する。以下、低能力運転の制御の手法を説明する。

　冷凍サイクル装置１００は、低能力運転の実行のために、バイパス経路９２と、第１熱交換器５１と、第２熱交換器５２と、第２膨張弁４２とを備える。蒸発器から導出された冷媒の経路において、第１熱交換器５１は、第２熱交換器５２よりも上流側に配置される。

　バイパス経路９２は、圧縮機１、室外熱交換器３１、第１膨張弁４１、および室内熱交換器３２を接続しない配管である。バイパス経路９２の一端は、圧縮機１の冷媒の吐出口側に接続されている。該接続されている箇所は、分岐部６５とも称される。また、バイパス経路９２の他端は、第１熱交換器５１と第２熱交換器５２との間に接続される。該接続されている箇所は、合流部６６とも称される。

　第２膨張弁４２は、たとえば、電磁膨張弁である。制御装置８は、第２膨張弁４２の開放の有無を制御できる。第２膨張弁４２が開放されたときに、圧縮機１から吐出された冷媒は、分岐部６５で第１冷媒Ａ１と、第２冷媒Ａ２とに分岐される。第１冷媒Ａ１は、バイパス経路９２に流入する。このように、第２膨張弁４２は、圧縮機１から吐出された冷媒の一部を第１冷媒Ａ１として、バイパス経路９２に引込む。バイパス経路９２に引込まれた第１冷媒Ａ１は、第２熱交換器５２に流入する。

　したがって、制御装置８は第２膨張弁４２を開放することにより、メイン経路９１を循環する冷媒の量が減少させる。メイン経路９１を循環する冷媒の量が減少すると運転能力が低下する。したがって、制御装置８は第２膨張弁４２を開放することにより低能力運転を実行することができる。

　第２冷媒Ａ２のメイン経路９１の流通の向きは、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、第２膨張弁４２が開放されていない場合のメイン経路９１での冷媒の流通の向きと同様である。つまり、第２冷媒Ａ２は、冷房運転中においては実線矢印の向きに移動する。また、第２冷媒Ａ２は、暖房運転中においては、実線矢印と同一の向きの破線矢印の向きに移動する。

　蒸発器から導出された第２冷媒Ａ２は、第１熱交換器５１に冷媒Ａｘとして流入する。冷媒Ａｘは加熱対象の冷媒である。また、凝縮器から導出された第２冷媒Ａ２は、第１熱交換器５１に流入する。第１熱交換器５１においては、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、凝縮器から導出された冷媒の熱は、蒸発器から導出された冷媒Ａｘに供給される。換言すると、第１熱交換器５１は、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、蒸発器から導出された冷媒Ａｘを、凝縮器から導出された冷媒により加熱する（第１熱交換器５１の矢印参照）。

　第１熱交換器５１で加熱された冷媒Ａｘは、第１冷媒Ａ１と合流部６６で合流する。該合流された冷媒は、「合流後冷媒」とも称される。合流後冷媒は、第２熱交換器５２に流入する。第２熱交換器５２は、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、第１冷媒Ａ１の熱を、蒸発器から導出された冷媒Ａｘ（合流後冷媒）に供給する。換言すると、第２熱交換器５２は、冷房運転中および暖房運転中のいずれにおいても、第１冷媒Ａ１の熱で、蒸発器から導出された冷媒Ａｘ（合流後冷媒）を加熱する（第２熱交換器５２の矢印参照）。第１熱交換器５１および第２熱交換器５２による加熱された冷媒Ａｘ（合流後冷媒）は、圧縮機１に吸入される。

　図１においては、箇所Ｓ１～Ｓ１０が示されている。箇所Ｓ１～Ｓ１０は、後述の図２でも用いられる。箇所Ｓ１は、冷房運転時および暖房運転時における圧縮機１の吐出口側の箇所である。箇所Ｓ２は、冷房運転時における室外熱交換器３１の導出側の箇所である。箇所Ｓ３は、冷房運転時および暖房運転時における第１熱交換器５１の導出側の箇所である。箇所Ｓ４は、冷房運転時における第１膨張弁４１の導出側の箇所である。箇所Ｓ５は、冷房運転時における室内熱交換器３２の導出側の箇所である。

　箇所Ｓ６は、冷房運転時および暖房運転時における第１熱交換器５１の導出側の箇所である。箇所Ｓ７は、冷房運転時および暖房運転時における合流後冷媒の経路において、合流部６６と第２熱交換器５２との間の箇所である。箇所Ｓ８は、冷房運転時および暖房運転時における合流後冷媒の経路において、第２熱交換器５２と圧縮機１との間の箇所である。箇所Ｓ９は、冷房運転時および暖房運転時における第１冷媒Ａ１の経路において、第２熱交換器５２と第２膨張弁４２との間の箇所である。箇所Ｓ１０は、冷房運転時および暖房運転時における第１冷媒Ａ１の経路において、第２膨張弁４２と合流部６６との間の箇所である。

　［第２膨張弁が開放している場合のｐ－ｈ線図］
　図２は、実施の形態１の第２膨張弁４２が開放している場合のｐ－ｈ線図である。図２を参照して、冷凍サイクル装置１００による冷房運転中の冷媒（第１冷媒Ａ１、第２冷媒Ａ２、および合流後冷媒）の状態を説明する。図２の縦軸は、冷媒の圧力を示し、横軸は、冷媒の比エンタルピを示す。図２の説明においては、図１で示されている箇所Ｓ１～箇所Ｓ１０が用いられる。なお、図２の黒丸・破線は、第１冷媒Ａ１の流れを示し、白丸・実線は、合流後冷媒または第２冷媒Ａ２の流れを示す。

　図２の箇所Ｓ１に対応する冷媒は、圧縮機１から吐出された高圧ガス冷媒である。高圧ガス冷媒は、上述したように、分岐部６５において、第１冷媒Ａ１と、第２冷媒Ａ２とに分岐される。

　次に、第２冷媒Ａ２の流れを説明する。分岐部６５で分岐された第２冷媒Ａ２は、第１四方弁８１を経由して、室外熱交換器３１に流入する。室外熱交換器３１で第２冷媒Ａ２は室外の空気と熱交換する。このように、第２冷媒Ａ２は、室外の空気へ放熱することで液冷媒に変化する(箇所Ｓ２)。

　室外熱交換器３１から導出された第２冷媒Ａ２（液冷媒）は、第２四方弁８２を経て第１熱交換器５１に流入する。第１熱交換器５１においては、室外熱交換器３１からの第２冷媒Ａ２の熱が、室内熱交換器３２からの第２冷媒Ａ２（冷媒Ａｘ）に対して供給される（第１熱交換器５１の矢印参照）。第１熱交換器５１による熱交換により、室外熱交換器３１からの第２冷媒Ａ２の比エンタルピは低下する（箇所Ｓ３）。

　第１熱交換器５１からの第２冷媒Ａ２は、第１膨張弁４１に流入する。この第２冷媒Ａ２は、第１膨張弁４１で膨張されることにより、圧力が低下して、気液２相となる（箇所Ｓ４）。第１膨張弁４１からの第２冷媒Ａ２（気液２相の冷媒）は、第２四方弁８２を経て室内熱交換器３２に流入する。室内熱交換器３２で第２冷媒Ａ２は室内の空気と熱交換する。この熱交換により、室内の空気は冷却される。また、この熱交換により第２冷媒Ａ２は、気液２相の状態において比エンタルピが増加した状態の冷媒となる（箇所Ｓ５）。

　室内熱交換器３２からの第２冷媒Ａ２は、第１熱交換器５１に流入する。上述のように、第１熱交換器５１において、室内熱交換器３２からの第２冷媒Ａ２（冷媒Ａｘ）は、室外熱交換器３１からの第２冷媒Ａ２により加熱される。この加熱により、冷媒Ａｘは、比エンタルピが増加した状態の冷媒となる（箇所Ｓ６）。

　第１熱交換器５１から導出された第２冷媒Ａ２は、第２熱交換器５２を経た第１冷媒Ａ１と合流部６６で合流する。第１熱交換器５１から導出された第２冷媒Ａ２は、この合流により、比エンタルピが増加した状態の冷媒（合流後冷媒）となる（箇所Ｓ７）。

　合流部６６からの合流後冷媒は、第２熱交換器５２に流入する。合流後冷媒（冷媒Ａｘ）は、第２熱交換器５２において、第１冷媒Ａ１により加熱される。したがって、合流後冷媒は、ガス冷媒となる（箇所Ｓ８）。該ガス冷媒は、圧縮機１に吸入される。

　次に、第１冷媒Ａ１の流れについて説明する。上述のように、第２膨張弁４２が開放されることにより、第１冷媒Ａ１は、バイパス経路９２に引込まれる。該第１冷媒Ａ１の状態は、図２においては、箇所Ｓ１の状態となる。そして、第１冷媒Ａ１は、第２熱交換器５２に流入する。上述のように、第２熱交換器５２においては、第１冷媒Ａ１は、合流後冷媒（冷媒Ａｘ）を加熱する。このように第１冷媒Ａ１の熱は合流後冷媒に対して供給されることから、第１冷媒Ａ１は、比エンタルピが減少した状態の冷媒となる（箇所Ｓ９）。

　第２熱交換器５２から導出された第１冷媒Ａ１は、第２膨張弁４２に流入する。第１冷媒Ａ１は、第２膨張弁４２において膨張されることから、減圧された冷媒となる（箇所Ｓ１０）。減圧された第１冷媒Ａ１は、第１熱交換器５１からの第２冷媒Ａ２と合流部６６で合流する。

　［本実施形態の冷凍サイクル装置の作用および効果］
　本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１が吐出した冷媒の一部を第１冷媒Ａ１としてバイパス経路９２に流通させる。これにより、メイン経路９１に流通させる冷媒を、減少させることができることから、冷凍サイクル装置１００は、低能力運転を実行することができる。

　また、冷凍サイクル装置１００は、第１熱交換器５１および第２熱交換器５２を備える。第１熱交換器５１は、蒸発器（冷房運転中では、室内熱交換器３２）から導出された冷媒Ａｘを、凝縮器（冷房運転中では、室外熱交換器３１）から導出された冷媒により加熱する。さらに、第２熱交換器５２は、蒸発器（冷房運転中では、室内熱交換器３２）から導出された冷媒Ａｘを、第１冷媒Ａ１により加熱する。そして、第１熱交換器５１および第２熱交換器５２により加熱された冷媒Ａｘは、圧縮機１に吸入される。

　ここで、冷凍サイクル装置１００の性能を担保するために、圧縮機１が増大させる比エンタルピは予め定められている（図２の箇所Ｓ１参照）。仮に、圧縮機１に吸入させる冷媒を加熱する手段がない構成（以下、「第２比較例の構成」とも称される。）では、圧縮機１による比エンタルピを増大させる負担が増大し、結果として、圧縮機１の消費電力が増大するという問題が生じ得る。

　これに対し、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１に吸入させる冷媒を第１熱交換器５１および第２熱交換器５２により加熱する。したがって、第２比較例の構成と比較して、圧縮機１による比エンタルピを増大させる負担を軽減できる。その結果、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１の消費電力を抑制できる。

　また、本実施の形態においては、蒸発器から導出された冷媒Ａｘの経路において、第１熱交換器５１は、第２熱交換器５２よりも上流側に配置される。つまり、第２熱交換器５２は、第１熱交換器５１により加熱された、蒸発器から導出された冷媒Ａｘを、第１冷媒Ａ１によりさらに加熱する。蒸発器から導出された冷媒Ａｘを加熱するために、第２熱交換器５２で用いられる冷媒（第１冷媒Ａ１）の温度（図２の箇所Ｓ１）は、第１熱交換器５１で用いられる冷媒の温度（図２の箇所Ｓ２）よりも高い。したがって、冷凍サイクル装置１００は、冷媒Ａｘを、まず、温度が低い冷媒（箇所Ｓ２での冷媒）で第１熱交換器５１により加熱し、その後、温度が高い冷媒（箇所Ｓ１での冷媒）で第２熱交換器５２により加熱することができる。したがって、冷凍サイクル装置１００は、効率よく冷媒Ａｘを加熱できる。

　また、バイパス経路９２の一端は、圧縮機１の吐出口側（たとえば、箇所Ｓ１）に接続されている。したがって、第２熱交換器５２は、冷媒Ａｘを、高温の第１冷媒Ａ１で加熱することができる。このように、本実施の形態においては、第１冷媒Ａ１は、低能力運転のためにメイン経路９１で流通する冷媒量を減少するという機能と、圧縮機１に吸入させる冷媒を加熱するという機能とを有する。

　また、制御装置８が、第１四方弁８１および第２四方弁８２を制御することにより、冷房運転および暖房運転のいずれであっても、第１熱交換器５１に流入する２つの冷媒の流れ方向を互いに対向流とすることができる。第１熱交換器５１に流入する２つの冷媒とは、上述のように冷媒Ａｘ、および凝縮器から導出された冷媒である。したがって、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、第１熱交換器５１に流入する２つの冷媒の流れ方向が互いに並行流である構成と比較して、効率よく熱交換を行うことができる。

　また、制御装置８が、第１四方弁８１および第２四方弁８２を制御することにより、冷房運転および暖房運転のいずれであっても、第２熱交換器５２に流入する２つの冷媒の流れ方向を互いに対向流とすることができる。第２熱交換器５２に流入する２つの冷媒とは、上述のように、冷媒Ａｘおよび第１冷媒Ａ１である。したがって、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、第２熱交換器５２に流入する２つの冷媒の流れ方向が互いに並行流である構成と比較して、効率よく熱交換を行うことができる。

　また、蒸発器の出口（たとえば、冷房運転時においては箇所Ｓ５）の冷媒は、気液２相の冷媒である（図２の箇所Ｓ５も参照）。したがって、蒸発器の出口の冷媒がガス冷媒である構成と比較して、蒸発器による熱交換を効率よく行うことができる。

　また、冷凍サイクル装置１００で流通する冷媒は、非共沸混合冷媒である。したがって、蒸発器の出口の冷媒を、気液２相の冷媒とすることができ、結果として、蒸発器による熱交換を効率よく行うことができる。

　実施の形態２．
　図３は、実施形態の２の冷凍サイクル装置１００Ａの構成例を示す図である。図１の冷凍サイクル装置１００においては、バイパス経路９２の他端（合流部６６）は、第１熱交換器５１と第２熱交換器５２との間に接続される構成が説明された。図３の冷凍サイクル装置１００Ａにおいては、バイパス経路９２の他端（合流部６６）は、蒸発器から導出された冷媒の第１熱交換器５１の入口側に接続されている。

　このような構成によれば、第１熱交換器５１に流入する冷媒は、合流後冷媒となる。したがって、実施の形態１と比較して、第１熱交換器５１に流入する冷媒の量は増加する。よって、第１熱交換器５１における冷媒Ａｘ１の加熱量を増加させることができる。したがって、冷凍サイクル装置１００Ａは、冷凍サイクル装置１００と比較して、圧縮機１による比エンタルピを増大させる負担をさらに軽減できる。また、第１熱交換器５１における交換熱量が増加すると、蒸発器の出口の渇き度を実施の形態１よりも低くすることができ、より効率的に熱交換を行うことができる。

　図４は、実施の形態２の第２膨張弁４２が開放している場合のｐ－ｈ線図である。以下では、図２と異なる点を主に説明する。第２熱交換器５２を経た第１冷媒Ａ１は、箇所Ｓ９の状態となる。そして、該第１冷媒Ａ１は、第２膨張弁４２により減圧される（箇所Ｓ１０）。そして、箇所Ｓ１０の状態の第１冷媒Ａ１と、箇所Ｓ５の状態の冷媒とが合流部６６で合流する。この合流による合流後冷媒は、非エンタルピが増加して箇所Ｓ６の状態の冷媒となる。また、箇所Ｓ６の状態の冷媒が加熱対象の冷媒Ａｘとなる。該冷媒Ａｘは、第１熱交換器５１により加熱される（箇所Ｓ７）。第１熱交換器５１により加熱された冷媒（冷媒Ａｘ）は、さらに、第２熱交換器５２により加熱される(箇所Ｓ８)。第２熱交換器５２から導出された冷媒は、圧縮機１により吸入される。

　次に第１冷媒Ａ１の流れについて説明する。第１冷媒Ａ１（箇所Ｓ１）は、第２熱交換器５２において、冷媒Ａｘを加熱する。この加熱により、第１冷媒Ａ１は、液冷媒となる（箇所Ｓ９）。そして、第２膨張弁４２により減圧される（箇所Ｓ１０）。

　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　圧縮機、８　制御装置、１０　冷媒回路、２１，２２　配管、３１　室外熱交換器、３２　室内熱交換器、４１　第１膨張弁、４２　第２膨張弁、５１　第１熱交換器、５２　第２熱交換器、６１　室内温度センサ、６３　周波数センサ、６５　分岐部、６６　合流部、８１　第１四方弁、８２　第２四方弁、８８　メモリ、９１　メイン経路、９２　バイパス経路、１００，１００Ａ　冷凍サイクル装置、１０１　室外機、１０２　室内機。

Claims (7)

1. 　圧縮機、凝縮器、第１膨張弁、および蒸発器と、
   　前記圧縮機の吐出口側に接続されているバイパス経路と、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒の一部を前記バイパス経路に導く第２膨張弁と、
   　前記蒸発器から導出された冷媒を、前記凝縮器から導出された冷媒により加熱する第１熱交換器と、
   　前記蒸発器から導出された冷媒を、前記バイパス経路の冷媒により加熱する第２熱交換器とを備え、
   　前記第１熱交換器および前記第２熱交換器により加熱された冷媒は、前記圧縮機に吸入される、冷凍サイクル装置。
2. 　前記蒸発器から導出された冷媒の経路において、前記第１熱交換器は、前記第２熱交換器よりも上流側に配置される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 　前記バイパス経路の一端は、前記圧縮機の吐出口側に接続されており、
   　前記バイパス経路の他端は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に接続される、請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 　前記バイパス経路の一端は、前記圧縮機の吐出口側に接続されており、
   　前記バイパス経路の他端は、前記蒸発器から導出された冷媒の前記第１熱交換器の入口側に接続されている、請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 　前記冷凍サイクル装置は、さらに四方弁を有し、
   　前記冷凍サイクル装置は、冷房運転および暖房運転を実行し、
   　前記冷凍サイクル装置は、前記四方弁を制御することにより、前記冷房運転および前記暖房運転のいずれを実行している場合であっても、前記第１熱交換器において、前記蒸発器から導出された冷媒の流れ方向と、前記凝縮器から導出された冷媒の流れ方向とを対向流とするとともに、前記第２熱交換器において、前記蒸発器から導出された冷媒の流れ方向と、前記バイパス経路の冷媒の流れ方向とを対向流とする、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 　前記蒸発器の出口の冷媒は、気液２相の冷媒である、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 　前記冷凍サイクル装置で流通する冷媒は、非共沸混合冷媒である、請求項６に記載の冷凍サイクル装置。

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