(57)【要約】  冷凍サイクル装置１００は、容積制御圧縮機１０１、容積制御経路１１１、四方弁１１２（流路切替部）、高圧導入経路１１４、低圧導入経路１１６及び逆止弁１２０を備えている。負荷が小さいとき、容積制御経路１１１が低圧導入経路１１６に接続されるように四方弁１１２が制御される。負荷が大きいとき、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４に接続されるように四方弁１１２が制御される。高圧導入経路１１４には、流路１０ａから四方弁１１２への冷媒の流通を許容し、逆方向の流通を禁止する逆止弁１２０が設けられている。
2012160832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成された容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記圧縮機の吐出圧力及び前記圧縮機の吸入圧力のいずれかを制御圧力として前記容積制御経路に供給する流路切替部と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吐出経路に接続された他端部とを有する高圧導入経路と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吸入経路に接続された他端部とを有する低圧導入経路と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路が前記高圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御する制御装置と、
前記高圧導入経路に設けられ、前記吐出経路から前記流路切替部への冷媒の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する逆止弁と、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記圧縮機が、吸入口及び吐出口をさらに有し、
前記負荷が小さい場合には、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の一部が前記吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出され、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の残部が前記圧縮室で圧縮されて前記吐出口を通じて前記圧縮室から吐出される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
リリーフ弁回路をさらに備え、
前記高圧導入経路が、前記逆止弁と前記流路切替部との間の第１部分と、前記逆止弁と前記吐出経路との間の第２部分とを有し、
前記リリーフ弁回路が、前記第１部分に接続された一端と、前記第２部分又は前記吐出経路に接続された他端とを有する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機は、前記圧縮室としての第１圧縮室及び第２圧縮室と、前記第１圧縮室で圧縮された冷媒及び前記第２圧縮室で圧縮された冷媒を保持しうる内部空間を含む密閉容器と、前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出された冷媒を受け入れる中間室と、前記中間室と前記密閉容器の前記内部空間とを連通する第１吐出口と、前記第１吐出口を開閉する第１吐出弁と、をさらに有する密閉型多気筒圧縮機であり、
前記中間室を介して、前記容積制御経路が前記バイパス吐出口に接続されており、
前記負荷が小さい場合には、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が前記吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出され、前記中間室、前記容積制御経路及び前記低圧導入経路を通じて前記吸入経路に戻され、
前記負荷が大きい場合には、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が前記第１圧縮室で前記吐出圧力を超える圧力まで圧縮され、前記バイパス吐出弁及び前記第１吐出弁を押し開き、前記バイパス吐出口、前記中間室及び前記第１吐出口を通じて、前記第１圧縮室から前記密閉容器の前記内部空間へと吐出される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の起動時において、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記流路切替部を制御し、その後、任意の時間が経過したら前記容積制御経路を前記高圧導入経路に接続するように前記流路切替部を制御する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の運転を停止するとき、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記流路切替部を制御する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成された容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記吸入経路に接続された低圧導入経路と、
前記低圧導入経路と前記容積制御経路とを接続するように設けられた開閉弁と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記開閉弁を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路を前記低圧導入経路から切り離すように前記開閉弁を制御する制御装置と、
前記容積制御経路に接続された一端と、前記吐出経路に接続された他端とを有するリリーフ弁回路と、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項８】
第１圧縮室と、第２圧縮室と、前記第１圧縮室で圧縮された冷媒及び前記第２圧縮室で圧縮された冷媒を保持しうる内部空間を含む密閉容器と、前記第１圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁と、前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出された冷媒を受け入れる中間室と、前記中間室と前記密閉容器の前記内部空間とを連通する第１吐出口と、前記第１吐出口を開閉する第１吐出弁とを有する容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記第１圧縮室及び前記第２圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記第１圧縮室及び前記第２圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記中間室を介して前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記吸入経路に接続された低圧導入経路と、
前記低圧導入経路と前記容積制御経路とを接続するように設けられた開閉弁と、
（i）当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されることによって、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出され、前記中間室、前記容積制御経路及び前記低圧導入経路を通じて前記吸入経路に戻されるように前記開閉弁を制御し、（ii）前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路を前記低圧導入経路から切り離すことによって、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が前記第１圧縮室で前記圧縮機の吐出圧力を超える圧力まで圧縮され、前記バイパス吐出弁及び前記第１吐出弁を押し開き、前記バイパス吐出口、前記中間室及び前記第１吐出口を通じて、前記第１圧縮室から前記密閉容器の前記内部空間へと吐出されるように前記開閉弁を制御する制御装置と、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の起動時において、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記開閉弁を制御し、その後、任意の時間が経過したら前記容積制御経路を前記低圧導入経路から切り離すように前記開閉弁を制御する、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の運転を停止するとき、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記開閉弁を制御する、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。本発明は、特に、容積制御圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸入容積（排除容積）を変更できる容積制御圧縮機は従来から知られている。圧縮機の容積制御技術は、インバータが広く普及する以前に活発に検討されていたが、高性能のインバータが安価に入手できるようになってからというもの、容積制御技術の重要性は一時的に低下していた。昨今、更なる省エネルギー化を推進するために、圧縮機の容積制御技術が再び脚光を浴び始めている。図９を参照して、容積制御技術の一例を紹介する。【０００３】
図９は、特許文献１に記載された空気調和装置の構成図である。空気調和装置６００は、容積制御圧縮機６２２、四方弁６２３、室外熱交換器６２４、膨張手段６２５、室内熱交換器６４１、アキュームレータ６２１、バイパス配管６８８、流路切替弁６９０、吸入配管６２８及び吐出配管６３０を備えている。容積制御圧縮機６２２とバイパス配管６８８との接続部には、バイパス吐出弁（図示省略）が設けられている。【０００４】
空調負荷が小さいとき、流路切替弁６９０によってバイパス配管６８８が吸入配管６２８に接続される。これにより、吸入冷媒の一部がバイパス配管６８８を経て吸入配管６２８に戻され、低容積での運転が可能となる。他方、空調負荷が大きいとき、流路切替弁６９０によってバイパス配管６８８が吐出配管６３０に接続される。このとき、バイパス吐出弁は、吐出圧力の冷媒で閉じられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４０６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９を参照して説明した容積制御を適用する場合、圧縮機から多量のオイルが流出するおそれがある。【０００７】
本発明は、このような課題を解決するもので、容積制御圧縮機からのオイルの流出量を減らし、高い機器効率（冷凍サイクルのＣＯＰ（coefficient of performance））を発揮しうる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本開示は、
圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成された容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記圧縮機の吐出圧力及び前記圧縮機の吸入圧力のいずれかを制御圧力として前記容積制御経路に供給する流路切替部と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吐出経路に接続された他端部とを有する高圧導入経路と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吸入経路に接続された他端部とを有する低圧導入経路と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路が前記高圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御する制御装置と、
前記高圧導入経路に設けられ、前記吐出経路から前記流路切替部への冷媒の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する逆止弁と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の冷凍サイクル装置によれば、高圧導入経路に逆止弁が設けられている。そのため、バイパス吐出口に圧縮室の高い内部圧力が作用する場合でも、圧縮室の内部圧力は逆止弁で塞き止められる。圧縮室の内部圧力を有する冷媒で容積制御経路が満たされるので、バイパス吐出弁も閉じられる。これにより、冷媒回路への過剰なオイル吐出を防止できる。その結果、熱交換器での伝熱が改善し、冷媒が配管を通過する際の圧力損失も低減するため、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図２】図１に示す冷凍サイクル装置に使用された容積制御圧縮機の概略横断面図
【図３】図１に示す冷凍サイクル装置の低容積モードでの運転を示す構成図
【図４】変形例１に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図５】変形例２に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図６】図５に示す冷凍サイクル装置に使用された容積制御圧縮機の概略縦断面図
【図７】本発明の実施形態２に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図８】変形例３に係る冷凍サイクル装置の構成図
【図９】従来の空気調和装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
従来の容積制御の問題を詳細に説明する。図９を参照して説明した容積制御を適用する場合、次のような問題が生ずることが予測される。例えば、バイパス吐出弁の位置が圧縮室の吐出口に近い場合、バイパス吐出弁に作用する圧力（圧縮室の内部圧力）が吐出圧力を超える可能性がある。なぜなら、圧縮室から吐出配管への経路で圧力損失が生じるからである。そのため、圧縮室の内部圧力は、圧力損失に相当する分だけ吐出圧力よりも高い。バイパス吐出弁に作用する圧縮室の内部圧力が吐出圧力を超えると、バイパス吐出弁は閉塞状態を維持できない。
【００１２】
バイパス吐出弁が閉塞状態を維持できない場合、バイパス配管を通じて吐出配管に多量のオイルが流れ込み、冷媒回路を循環するオイル量が増加する。圧縮機から流出した多量のオイルは、熱交換器での伝熱を阻害し、冷媒が配管を通過する際の圧力損失を増加させ、冷凍サイクルの効率の低下を招く。この問題点は、以下の開示によって解決されうる。
【００１３】
本開示の第１態様は、
圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成された容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記圧縮機の吐出圧力及び前記圧縮機の吸入圧力のいずれかを制御圧力として前記容積制御経路に供給する流路切替部と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吐出経路に接続された他端部とを有する高圧導入経路と、
前記流路切替部に接続された一端部と、前記吸入経路に接続された他端部とを有する低圧導入経路と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路が前記高圧導入経路に接続されるように前記流路切替部を制御する制御装置と、
前記高圧導入経路に設けられ、前記吐出経路から前記流路切替部への冷媒の流れを許容し、逆方向の流れを禁止する逆止弁と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
【００１４】
第２態様は、第１態様に加え、前記圧縮機が、吸入口及び吐出口をさらに有していてもよい、冷凍サイクル装置を提供する。前記負荷が小さい場合には、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の一部が前記吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出され、前記吸入口から前記圧縮室に吸入された冷媒の残部が前記圧縮室で圧縮されて前記吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されうる。バイパス吐出口を通じて圧縮室から吐出された冷媒は、吸入経路に戻される。従って、圧縮機によって不要な圧縮仕事が行われない。
【００１５】
第３態様は、第１又は第２態様に加え、リリーフ弁回路をさらに備えていてもよい、冷凍サイクル装置を提供する。前記高圧導入経路が、前記逆止弁と前記流路切替部との間の第１部分と、前記逆止弁と前記吐出経路との間の第２部分とを有していてもよい。前記リリーフ弁回路が、前記第１部分に接続された一端と、前記第２部分又は前記吐出経路に接続された他端とを有していてもよい。リリーフ弁回路によれば、圧力を第２部分又は吐出経路に逃がすことによって、容積制御経路、流路切替部及び高圧導入経路の第１部分の圧力の過上昇を防止できる。
【００１６】
第４態様は、第１態様に加え、前記圧縮機は、前記圧縮室としての第１圧縮室及び第２圧縮室と、前記第１圧縮室で圧縮された冷媒及び前記第２圧縮室で圧縮された冷媒を保持しうる内部空間を含む密閉容器と、前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出された冷媒を受け入れる中間室と、前記中間室と前記密閉容器の前記内部空間とを連通する第１吐出口と、前記第１吐出口を開閉する第１吐出弁と、をさらに有する密閉型多気筒圧縮機であってもよい、冷凍サイクル装置を提供する。前記中間室を介して、前記容積制御経路が前記バイパス吐出口に接続されうる。前記負荷が小さい場合には、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が前記吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出され、前記中間室、前記容積制御経路及び前記低圧導入経路を通じて前記吸入経路に戻されうる。前記負荷が大きい場合には、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が前記第１圧縮室で前記吐出圧力を超える圧力まで圧縮され、前記バイパス吐出弁及び前記第１吐出弁を押し開き、前記バイパス吐出口、前記中間室及び前記第１吐出口を通じて、前記第１圧縮室から前記密閉容器の前記内部空間へと吐出されうる。第４態様によれば、いわゆる休筒型の容積制御圧縮機を提供できる。
【００１７】
第５態様は、第１〜第４態様のいずれか１つに加え、前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の起動時において、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記流路切替部を制御し、その後、任意の時間が経過したら前記容積制御経路を前記高圧導入経路に接続するように前記流路切替部を制御しうる、冷凍サイクル装置を提供する。このような制御を実行すれば、容積制御経路に液冷媒が蓄積されたとしても、液冷媒を速やかに吸入経路へと戻すことができる。その結果、容積制御経路に液冷媒が閉じ込められることによる異常圧力の発生、すなわち、起動後に液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路の圧力が過剰に上がることを防止できる。
【００１８】
第６態様は、第１〜第５態様のいずれか１つに加え、前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の運転を停止するとき、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記流路切替部を制御しうる、冷凍サイクル装置を提供する。このようにすれば、容積制御経路に液冷媒が閉じ込められることによる異常圧力の発生、すなわち、起動後に液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路の圧力が過剰に上がることを防止できる。
【００１９】
本開示の第７態様は、
圧縮室と、前記圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁とを有し、前記圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記圧縮室から吐出されることによって吸入容積を変更できるように構成された容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記吸入経路に接続された低圧導入経路と、
前記低圧導入経路と前記容積制御経路とを接続するように設けられた開閉弁と、
当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記開閉弁を制御し、前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路を前記低圧導入経路から切り離すように前記開閉弁を制御する制御装置と、
前記容積制御経路に接続された一端と、前記吐出経路に接続された他端とを有するリリーフ弁回路と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
【００２０】
第７態様によれば、容積制御経路は、開閉弁を介して低圧導入経路に接続されている。そのため、オイルを多量に含んだ冷媒がバイパス吐出口及び容積制御経路を通じて圧縮機の吐出経路に直接流入することを回避できる。さらに、リリーフ弁回路が設けられているので、容積制御経路に一時的に蓄積された液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路の圧力が上昇したとしても、リリーフ弁回路を通じて、圧力を吐出経路に逃がすことができる。
【００２１】
本開示の第８態様は、
第１圧縮室と、第２圧縮室と、前記第１圧縮室で圧縮された冷媒及び前記第２圧縮室で圧縮された冷媒を保持しうる内部空間を含む密閉容器と、前記第１圧縮室に開口しているバイパス吐出口と、前記バイパス吐出口を開閉するバイパス吐出弁と、前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出された冷媒を受け入れる中間室と、前記中間室と前記密閉容器の前記内部空間とを連通する第１吐出口と、前記第１吐出口を開閉する第１吐出弁とを有する容積制御圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、
前記放熱器で冷却された冷媒を膨張させる膨張機構と、
前記膨張機構で膨張した冷媒を加熱する蒸発器と、
圧縮するべき冷媒を前記蒸発器から前記第１圧縮室及び前記第２圧縮室に導く吸入経路と、
圧縮された冷媒を前記第１圧縮室及び前記第２圧縮室から前記放熱器に導く吐出経路と、
前記中間室を介して前記バイパス吐出口に接続された容積制御経路と、
前記吸入経路に接続された低圧導入経路と、
前記低圧導入経路と前記容積制御経路とを接続するように設けられた開閉弁と、
（i）当該冷凍サイクル装置の負荷が小さい場合には、前記容積制御経路が前記低圧導入経路に接続されることによって、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が吸入圧力を維持しつつ前記バイパス吐出口を通じて前記第１圧縮室から吐出され、前記中間室、前記容積制御経路及び前記低圧導入経路を通じて前記吸入経路に戻されるように前記開閉弁を制御し、（ii）前記負荷が大きい場合には、前記容積制御経路を前記低圧導入経路から切り離すことによって、前記第１圧縮室に吸入された冷媒が前記第１圧縮室で前記圧縮機の吐出圧力を超える圧力まで圧縮され、前記バイパス吐出弁及び前記第１吐出弁を押し開き、前記バイパス吐出口、前記中間室及び前記第１吐出口を通じて、前記第１圧縮室から前記密閉容器の前記内部空間へと吐出されるように前記開閉弁を制御する制御装置と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
【００２２】
第８態様によれば、容積制御経路は、開閉弁を介して低圧導入経路に接続されている。そのため、オイルを多量に含んだ冷媒がバイパス吐出口及び容積制御経路を通じて圧縮機の吐出経路に直接流入することを回避できる。さらに、第８態様によれば、冷媒回路に閉じられた空間が形成されることを回避できる。そのため、容積制御経路が液冷媒で満たされ、その後、その液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張したとしても、容積制御経路の圧力は過度に上昇し得ない。なぜなら、容積制御経路の圧力が上昇したら第１吐出弁が開き、密閉容器の内部空間に圧力を逃がすことができるからである。
【００２３】
第９態様は、第７又は第８態様に加え、前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の起動時において、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記開閉弁を制御し、その後、任意の時間が経過したら前記容積制御経路を前記低圧導入経路から切り離すように前記開閉弁を制御する、冷凍サイクル装置を提供する。第９態様によれば、第６態様と同じ効果が得られる。
【００２４】
第１０態様は、第７〜第９態様のいずれか１つに加え、前記制御装置は、当該冷凍サイクル装置の運転を停止するとき、前記容積制御経路を前記低圧導入経路に接続するように前記開閉弁を制御する、冷凍サイクル装置を提供する。このようにすれば、容積制御経路に液冷媒が閉じ込められることによる異常圧力の発生、すなわち、起動後に液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路の圧力が過剰に上がることを防止できる。
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１００は、容積制御圧縮機１０１、第１四方弁１０２、第１熱交換器１０３、膨張機構１０４、第２熱交換器１０５及びアキュームレータ１０６を備えている。これらの構成要素は、冷媒回路を形成するように流路１０ａ〜１０ｆによって互いに接続されている。流路１０ａ〜１０ｆは、それぞれ、冷媒配管で構成されている。
【００２７】
第１熱交換器１０３は、圧縮機１０１で圧縮された冷媒を冷却する放熱器又は膨張機構１０４で膨張した冷媒を加熱する蒸発器である。第２熱交換器１０５は、第１熱交換器１０３が放熱器のときに蒸発器であり、第１熱交換器１０３が蒸発器のときに放熱器である。膨張機構１０４は、放熱器で冷却された冷媒を膨張させる機能を有し、典型的には膨張弁で構成されている。膨張機構１０４は、冷媒の膨張エネルギーを回収できる容積式の膨張機で構成されていてもよい。
【００２８】
圧縮機１０１は、密閉型圧縮機であり、密閉容器１、モータ２及び圧縮機構３を備えている。モータ２及び圧縮機構３は、密閉容器１の中に配置されている。密閉容器１は、圧縮機構３で圧縮された冷媒を保持しうる内部空間２８を有する。すなわち、圧縮機１０１は、いわゆる高圧シェル型の圧縮機である。圧縮機構３は、シャフト４によってモータ２に接続されている。圧縮機構３は、容積式の流体機構であり、冷媒を圧縮するようにモータ２によって動かされる。
【００２９】
図２に示すように、圧縮機構３は、吸入口２７、吐出口２９、圧縮室２５、圧縮室２５に開口しているバイパス吐出口１６及びバイパス吐出口１６を開閉するバイパス吐出弁３５を備えている。高容積モードで圧縮機１０１を運転するとき、吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の全量が圧縮室２５で圧縮され、吐出口２９を通じて密閉容器１の内部空間２８に吐出される。他方、低容積モードで圧縮機１０１を運転するとき、吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の一部がバイパス吐出弁３５を押し開いてバイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出される。高容積モードと低容積モードとを切り替えることによって、圧縮機１０１の吸入容積が変更される。
【００３０】
詳細には、低容積モードで圧縮機１０１を運転するとき、吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の一部が吸入圧力を維持しつつ（実質的に圧縮されることなく）、バイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出される。吸入口２７から圧縮室２５に吸入された冷媒の残部が圧縮室２５で圧縮され、吐出口２９を通じて圧縮室２５から吐出される。バイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出された冷媒は、後述するように、吸入経路としての流路１０ｅに戻される。従って、圧縮機１０１によって不要な圧縮仕事が行われない。
【００３１】
バイパス吐出弁３５は、リード３６及び弁止め３７を含むリード弁で構成されている。リード３６及び弁止め３７は、ネジ、ボルト等の固定部品３８によってシリンダ５に固定されている。バイパス吐出弁３５は、リード３６の表面と裏面との間の圧力差によって開閉する。本明細書で説明するいくつかの吐出弁は、いずれも、リード弁で構成されうる。
【００３２】
また、圧縮機構３は、シリンダ５、ピストン８、ベーン９及びバネ１０を備えている。シリンダ５の上部及び下部には、それぞれ、シリンダ５を閉じるように上軸受及び下軸受が配置されている（図示省略）。シリンダ５の内部に圧縮室２５が形成されるように、シャフト４の偏心部４ａに嵌め合わされたピストン８がシリンダ５の内部に配置されている。シリンダ５には、ベーン溝２４が形成されている。ベーン溝２４には、ピストン８の外周面に接する先端を有するベーン９が収納されている。バネ１０は、ベーン９をピストン８に向かって押すようにベーン溝２４に配置されている。シリンダ５とピストン８との間の圧縮室２５はベーン９によって仕切られ、これにより、吸入室２５ａ及び圧縮−吐出室２５ｂが形成されている。圧縮するべき冷媒は、流路１０ｆ及び吸入口２７を通じて圧縮室２５（吸入室２５ａ）に導かれる。圧縮された冷媒は、吐出口２９を通じて、圧縮室２５（圧縮−吐出室２５ｂ）から密閉容器１の内部空間２８に導かれる。吐出口２９には、図示しない吐出弁が設けられている。なお、ベーン９は、ピストン８に一体化されていてもよい。すなわち、ピストン８及びベーン９がいわゆるスイングピストンで構成されていてもよい。
【００３３】
本実施形態では、低容積モードでの吸入容積が高容積モードでの吸入容積の１／２となるようにバイパス吐出口１６の位置が定められている。ただし、バイパス吐出口１６の位置は限定されず、低容積モードで必要とされる吸入容積に応じて定められる。また、２以上のバイパス吐出口１６が設けられていてもよい。この場合、複数の吸入容積の中から選ばれる１つの吸入容積にて圧縮機１０１を運転できる。
【００３４】
本実施形態では、圧縮機１０１がロータリ圧縮機であるが、吸入容積を変更できる限りにおいて圧縮機１０１の型式は特に限定されない。特許文献１（特開２００８−２４０６９９号公報）に記載されたスクロール圧縮機、レシプロ圧縮機等の他の型式の圧縮機を使用できる。
【００３５】
図１に示すように、流路１０ａは、圧縮機１０１で圧縮された冷媒を圧縮室２５から放熱器（第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５）に導く吐出経路を形成している。流路１０ｅ、アキュームレータ１０６及び流路１０ｆは、圧縮するべき冷媒を蒸発器（第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５）から圧縮室２５に導く吸入経路を形成している。
【００３６】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２、高圧導入経路１１４、低圧導入経路１１６、逆止弁１２０及び制御装置１１７を備えている。
【００３７】
容積制御経路１１１は、圧縮機１０１のバイパス吐出口１６に接続されている。第２四方弁１１２は、圧縮機１０１の吐出圧力及び圧縮機１０１の吸入圧力のいずれかを制御圧力として容積制御経路１１１に供給する流路切替部である。高圧導入経路１１４は、第２四方弁１１２に接続された一端部と、流路１０ａに接続された他端部とを有する。低圧導入経路１１６は、第２四方弁１１２に接続された一端部と、流路１０ｅに接続された他端部とを有する。逆止弁１２０は、流路１０ａから第２四方弁１１２への冷媒の流れを許容し、逆方向の流れを禁止するように、高圧導入経路１１４に設けられている。経路１１１，１１４及び１１６は、それぞれ、冷媒配管で構成されうる。
【００３８】
本実施形態では、１つの接続口が封鎖された第２四方弁１１２を流路切替部として使用している。しかし、圧縮機１０１の吐出圧力及び圧縮機１０１の吸入圧力のいずれかを制御圧力として容積制御経路１１１に供給できる限りにおいて、流路切替部の構造は限定されない。低圧導入経路１１６の他端部は、アキュームレータ１０６に接続されていてもよいし、流路１０ｆに接続されていてもよい。
【００３９】
制御装置１１７は、冷凍サイクル装置１００の負荷に応じて圧縮機１０１の吸入容積が増加又は減少するように第２四方弁１１２を制御する。具体的に、制御装置１１７は、負荷が小さい場合には、容積制御経路１１１が低圧導入経路１１６に接続されるように第２四方弁１１２を制御し、負荷が大きい場合には、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４に接続されるように第２四方弁１１２を制御する。制御装置１１７は、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置等を含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されうる。制御装置１１７は、圧縮機１０１のモータ２を制御する駆動回路を含んでいてもよい。
【００４０】
次に、冷凍サイクル装置１００の運転を説明する。
【００４１】
圧縮機１０１のモータ２を始動すると、圧縮機１０１は、流路１０ｆ（吸入経路）を通じて低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮する。高圧のガス冷媒は、密閉容器１の内部空間２８に吐出され、密閉容器１の内部空間２８、流路１０ａ、第１四方弁１０２及び流路１０ｂを経て、第１熱交換器１０３（放熱器）へと導かれる。第１熱交換器１０３において、冷媒は冷却され、凝縮する。高圧の液冷媒は、第１熱交換器１０３から膨張機構１０４に導かれ、膨張機構１０４の働きによって減圧される。気液二相の冷媒は、膨張機構１０４から第２熱交換器１０５（蒸発器）に導かれ、第２熱交換器１０５で加熱され、蒸発する。ガス冷媒は、アキュームレータ１０６を通じて、圧縮機１０１に再び吸入される。
【００４２】
圧縮機１０１は、吐出圧力及び吸入圧力を利用して吸入容積を変更するように構成されている。第２四方弁１１２が図１に示す状態に維持されているとき、容積制御経路１１１には圧縮機１０１の吐出圧力が供給される。この場合、バイパス吐出弁３５は閉じられるので、圧縮機１０１は相対的に大きい吸入容積で運転される（高容積モード）。
【００４３】
冷凍サイクル装置１００の負荷が減少すると、インバータによって圧縮機１０１のモータ２の回転数が減らされる。これにより、冷凍サイクル装置１００の能力が減少し、効率的な運転が行われる。しかし、負荷がさらに減少すると、モータ２の回転数が下限値に到達し、それ以上の能力追従が困難になる。
【００４４】
より低い能力での運転が必要な場合、制御装置１１７は、第２四方弁１１２を図１に示す状態から図３に示す状態へと切り替える。すると、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４から切り離され、低圧導入経路１１６に接続される。その結果、容積制御経路１１１には圧縮機１０１の吸入圧力が供給される。バイパス吐出弁３５には、圧縮機１０１の吸入圧力が作用する。この場合、圧縮室２５の容積減少時に圧縮室２５内の冷媒がピストン８によって押しのけられることに伴い、バイパス吐出弁３５が開く。バイパス吐出弁３５が開いてバイパス吐出口１６と圧縮室２５とが連通している期間において、圧縮室２５に吸入された冷媒は、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２及び低圧導入経路１１６を通じて、流路１０ｅに戻される。すなわち、圧縮機１０１は相対的に小さい吸入容積で運転される（低容積モード）。
【００４５】
圧縮機１０１の回転数が一定であると仮定すると、低容積モードでの圧縮機１０１からの冷媒吐出量は、高容積モードでの冷媒吐出量よりも少ない。従って、運転モードを高容積モードと低容積モードとの間で切り替えることによって、能力追従可能な範囲、特に下限値が拡大する。
【００４６】
本実施形態では、高圧導入経路１１４に逆止弁１２０が設けられている。図１に示す高容積モードにおいて、圧縮室２５の内部圧力が吐出圧力を超え、高圧の冷媒がバイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出されたとしても、高圧の冷媒は逆止弁１２０で塞き止められる。逆止弁１２０は、容積制御経路１１１から流路１０ａへの流れを許容しないため、逆止弁１２０が高圧導入経路１１４を閉塞する。これにより、オイルを多量に含んだ冷媒が圧縮機１０１から吐出され、多量のオイルが冷媒回路を循環することを防止できる。その結果、熱交換器１０３及び１０５での伝熱が改善し、冷媒が流路１０ａ〜１０ｆを通過する際の圧力損失も低減するため、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が向上する。容積制御経路１１１、第２四方弁１１２及び高圧導入経路１１４の一部は、圧縮室２５で圧縮された冷媒のうち最高圧力の冷媒で満たされるので、バイパス吐出弁３５の閉塞状態も維持されうる。
【００４７】
また、制御装置１１７は、冷凍サイクル装置１００の起動時において、容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６に接続するように第２四方弁１１２を制御し、その後、任意の時間（例えば１〜５分）が経過したら容積制御経路１１１を高圧導入経路１１４に接続するように第２四方弁１１２を制御する。詳細には、モータ２の始動から任意の時間の経過後、冷凍サイクル装置１００に要求される能力の大きさに応じて、低容積モードでの運転を行うべきか、高容積モードでの運転を行うべきかを判断する。高容積モードでの運転を行うべき場合には、容積制御経路１１１を高圧導入経路１１４に接続する。低容積モードでの運転を行うべき場合には、容積制御経路１１１と低圧導入経路１１６との接続を維持する。すなわち、起動時には低容積モードでの予備運転を行う。
【００４８】
雰囲気温度が低い場合、例えば冬期において、容積制御経路１１１に液冷媒が蓄積される可能性がある。上記予備運転を行えば、容積制御経路１１１に液冷媒が蓄積されたとしても、液冷媒を速やかに流路１０ｅへと戻すことができる。その結果、容積制御経路１１１に液冷媒が閉じ込められることによる異常圧力の発生、すなわち、起動後に液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路１１１の圧力が過剰に上がることを防止できる。また、予備運転の観点から、低圧導入経路１１６は、流路１０ｅ又はアキュームレータ１０６に接続されていることが好ましい。これにより、起動時に圧縮機１０１に液冷媒が供給されることを防止できる。
【００４９】
予備運転は、冷凍サイクル装置１００の起動時に行われるが、この「冷凍サイクル装置１００の起動」には、一時停止後の再起動が含まれていてもよい。また、上記予備運転は、本明細書に記載された他の実施形態及び変形例にも適用されうる。
【００５０】
また、制御装置１１７は、冷凍サイクル装置１００の運転を停止するとき、容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６に接続するように第２四方弁１１２を制御してもよい。詳細には、容積制御経路１１１が低圧導入経路１１６に接続された状態で冷凍サイクル装置１００の運転を停止することが望ましい。このようにすれば、容積制御経路１１１に液冷媒が閉じ込められることによる異常圧力の発生、すなわち、起動後に液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路１１１の圧力が過剰に上がることを防止できる。
【００５１】
（変形例１）
図４に示すように、変形例１に係る冷凍サイクル装置２００は、リリーフ弁回路２２１をさらに備えている点で実施形態１の冷凍サイクル装置１００と相違する。以下、先の実施形態又は変形例と後の実施形態又は変形例とで共通する構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５２】
高圧導入経路１１４は、逆止弁１２０と第２四方弁１１２（流路切替部）との間の第１部分１１４ａと、逆止弁１２０と流路１０ａ（吐出経路）との間の第２部分１１４ｂとを有する。リリーフ弁回路２２１は、第１部分１１４ａに接続された一端と、逆止弁１２０をバイパスするように第２部分１１４ｂ又は流路１０ａに接続された他端とを有する。第１部分１１４ａの圧力と第２部分１１４ｂの圧力との差が一定値を超えると、リリーフ弁回路２２１は、第１部分１１４ａから流路１０ａ（又は第２部分１１４ｂ）に冷媒を流出させ、第１部分１１４ａの圧力を下げる。
【００５３】
冷凍サイクル装置２００によれば、実施形態１で説明した予備運転と同じ効果が得られる。すなわち、容積制御経路１１１等に液冷媒が閉じ込められることによる異常圧力の発生を防止できる。雰囲気温度が低い場合、例えば冬期において、容積制御経路１１１、四方弁１１２及び高圧導入経路１１４の第１部分１１４ａに液冷媒が蓄積される可能性がある。容積制御経路１１１等に液冷媒が蓄積される現象は、バイパス吐出弁３５から逆止弁１２０までの経路が冷却されたときに起こると予測される。また、圧縮機１０１の停止中に容積制御経路１１１等に液冷媒が蓄積する可能性もある。容積制御経路１１１等の閉じられた空間に液冷媒が蓄積されていると、その液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって、容積制御経路１１１等の閉じられた空間の圧力が過剰に上がる可能性がある。リリーフ弁回路２２１によれば、圧力を流路１０ａに逃がすことによって、容積制御経路１１１、四方弁１１２及び高圧導入経路１１４の第１部分１１４ａの圧力の過上昇を防止できる。
【００５４】
（変形例２）
図５に示すように、変形例２に係る冷凍サイクル装置３００は、実施形態１における圧縮機１０１と異なる構造を有する圧縮機３０１を備えている点で実施形態１と相違する。
【００５５】
図６に示すように、圧縮機３０１は、密閉容器１、モータ２及び圧縮機構３０を備え、多気筒ロータリ圧縮機（本変形例では２気筒）として構成されている。圧縮機構３０で圧縮された冷媒が密閉容器１の内部空間２８を経て流路１０ａに導かれる。圧縮機構３０は、第１圧縮室４０、第２圧縮室４２、中間室６９、第１吐出口６７、第１吐出弁６３、第２吐出口７１、第２吐出弁７３、バイパス吐出口６５及びバイパス吐出弁６１を有する。
【００５６】
流路１０ａは、圧縮機３０１で圧縮された冷媒を第１圧縮室４０及び第２圧縮室４２から放熱器（第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５）に導く吐出経路を形成している。流路１０ｅ、アキュームレータ１０６及び流路１０ｆは、圧縮するべき冷媒を蒸発器（第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５）から第１圧縮室４０及び第２圧縮室４２に導く吸入経路を形成している。
【００５７】
バイパス吐出口６５は、第１圧縮室４０に開口している。バイパス吐出口６５を開閉するようにバイパス吐出弁６１が設けられている。中間室６９は、バイパス吐出口６５を通じて第１圧縮室４０から吐出された冷媒を受け入れる空間である。第１吐出口６７によって、中間室６９と密閉容器１の内部空間２８とが連通しうる。第１吐出口６７を開閉するように第１吐出弁６３が設けられている。容積制御経路１１１は、中間室６９を介して、バイパス吐出口６５に接続されている。このように、圧縮機３０１には、第１圧縮室４０から密閉容器１の内部空間２８への経路上に２つの吐出弁６１及び６３が設けられている。吐出弁６１と吐出弁６３との間の空間（中間室６９）に容積制御経路１１１が接続されている。
【００５８】
圧縮機構３０は、また、第１シリンダ４１、中板７１、第２シリンダ４３、第１ピストン５１、第２ピストン５３、上軸受４６、下軸受４８、マフラー７７及びマフラー７５を有する。第１ピストン５１は、第１シリンダ４１の内部において、シャフト４の第１偏心部４ａに嵌め合わされている。第１ピストン５１の外周面と第１シリンダ４１の内周面との間に第１圧縮室４０が形成されている。第２シリンダ４３は、第１シリンダ４１に対して同心状に配置されている。第２ピストン５３は、第２シリンダ４３の内部において、シャフト４の第２偏心部４ｂに嵌め合わされている。第２ピストン５３の外周面と第２シリンダ４３の内周面との間に第２圧縮室４２が形成されている。
【００５９】
上軸受４６及び下軸受４８は、それぞれ、第１シリンダ４１の上部及び第２シリンダ４３の下部に配置されている。中板７１は、第１シリンダ４１と第２シリンダ４３との間に配置されている。上軸受４６及び中板７１によって第１シリンダ４１が閉じられ、中板７１と下軸受４８によって第２シリンダ４３が閉じられている。バイパス吐出口６５、中間室６９及び第１吐出口６７によって、シャフト４の軸方向に沿って上軸受４６を貫通する経路が形成されている。上軸受４６の上部にはマフラー７７が配置されている。高容積モードでは、バイパス吐出口６５、中間室６９、第１吐出口６７及びマフラー７７の内部空間を通じて、第１圧縮室４０で圧縮された冷媒が密閉容器１の内部空間２８へと導かれる。第２吐出口７１は、シャフト４の軸方向に沿って下軸受４８を貫通する経路が形成されるように、下軸受４８に形成されている。下軸受４８の下部にはマフラー７５が配置されている。マフラー７５の内部空間は、図示しない垂直経路によって、マフラー７７の内部空間に連通している。第２吐出口７１、マフラー７５の内部空間、垂直経路及びマフラー７７の内部空間を通じて、第２圧縮室４２で圧縮された冷媒が密閉容器１の内部空間２８へと導かれる。
【００６０】
第１圧縮室４０及び第２圧縮室４２は、互いに独立した圧縮室として機能する。高容積モードでは、第１圧縮室４０及び第２圧縮室４２のそれぞれで冷媒が圧縮される。低容積モードでは、第２圧縮室４２で冷媒が圧縮されるが、第１圧縮室４０で冷媒は圧縮されない。低容積モードでは、中間室６９に吸入圧力が供給されるので、第１圧縮室４０に吸入された冷媒は、圧縮されること無くバイパス吐出弁６１を押し開き、バイパス吐出口６５及び中間室６９を通じて容積制御経路１１１に導かれる。このように、圧縮機３０１は、いわゆる休筒型の容積制御圧縮機として構成されている。
【００６１】
次に、冷凍サイクル装置３００の運転を説明する。
【００６２】
モータ２を始動すると、圧縮機３０１は、流路１０ｆ（吸入経路）を通じて低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮する。高圧のガス冷媒は、密閉容器１の内部空間２８に吐出される。具体的に、第１圧縮室４０で圧縮された冷媒は、バイパス吐出口６５、中間室６９、第１吐出口６７及びマフラー７７を通じて密閉容器１の内部空間２８に吐出される。第２圧縮室４２で圧縮された冷媒は、第２吐出口７１及びマフラー７５を通じて密閉容器１の内部空間２８に吐出される。内部空間２８において、第１圧縮室４０で圧縮された冷媒が第２圧縮室４２で圧縮された冷媒に合流する。その後の冷媒の流れは、実施形態１で説明した通りである。
【００６３】
第２四方弁１１２が図５に示す状態に維持されているとき、容積制御経路１１１及び中間室６９には圧縮機３０１の吐出圧力が供給される。この場合、第１圧縮室４０に吸入された冷媒は、吐出圧力を超える圧力まで第１圧縮室４０で圧縮され、バイパス吐出弁６１及び第１吐出弁６３を押し開き、バイパス吐出口６５、中間室６９及び第１吐出口６７を通じて、第１圧縮室４０から密閉容器１の内部空間２８へと吐出される。第１圧縮室４０及び第２圧縮室４２の両方で冷媒の圧縮仕事が行われるので、圧縮機３０１は相対的に大きい吸入容積で運転される（高容積モード）。
【００６４】
冷凍サイクル装置３００の負荷が減少すると、インバータによって圧縮機３０１のモータ２の回転数が減らされる。これにより、冷凍サイクル装置３００の能力が減少し、効率的な運転が行われる。しかし、負荷がさらに減少すると、モータ２の回転数が下限値に到達し、それ以上の能力追従が困難になる。
【００６５】
より低い能力での運転が必要な場合、制御装置１１７は、第２四方弁１１２を図５に示す状態から図３に示す状態へと切り替える。これにより、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４から切り離され、低圧導入経路１１６に接続される。容積制御経路１１１及び中間室６９には圧縮機３０１の吸入圧力が供給される。この場合、圧縮機３０１は相対的に小さい吸入容積で運転される（低容積モード）。
【００６６】
低容積モードでは、中間室６９の圧力が吸入圧力に等しいので、バイパス吐出弁６１は常に開いている。そのため、第１圧縮室４０に吸入された冷媒は、吸入圧力を維持しつつ（実質的に圧縮されることなく）、バイパス吐出口６５を通じて第１圧縮室４０から中間室６９に吐出される。第１吐出弁６３の片面には、密閉容器１の内部空間２８の高圧が加えられているので、第１吐出弁６３は開かない。その結果、中間室６９に吐出された冷媒は、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２及び低圧導入経路１１６を通じて、流路１０ｅ（吸入経路）に戻される。
【００６７】
図５に示すように、高容積モードでは、容積制御経路１１１が高圧導入経路１１４に接続される。これにより、中間室６９の圧力が吐出圧力に等しい圧力となる。しかし、不可避的に生ずる圧力損失の影響により、流路１０ａの圧力は、密閉容器１の内部空間２８の圧力よりも僅かに低い。中間室６９の圧力が密閉容器１の内部空間２８の圧力よりも低い場合、第１吐出弁６３は開かない。中間室６９に吐出された冷媒は、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２及び高圧導入配管１１４の一部を満たし、逆止弁１２０で塞き止められる。逆止弁１２０は、容積制御経路１１１から流路１０ａへの流れを許容しないため、容積制御経路１１１及び中間室６９の圧力が次第に上昇し、密閉容器１の内部空間２８の圧力を超える。その結果、第１吐出弁６３が開く。このようにして、高容積モードにおいて、第２圧縮室４２だけでなく、第１圧縮室４０で圧縮仕事が行われることとなる。併せて、オイルを多量に含んだ冷媒が圧縮機３０１から吐出され、多量のオイルが冷媒回路を循環することを防止できる。
【００６８】
また、本変形例によれば、冷媒回路に閉じられた空間が形成されない。そのため、容積制御経路１１１、第２四方弁１１２及び高圧導入経路１１４の一部が液冷媒で満たされ、その後、液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張したとしても、容積制御経路１１１の圧力は過度に上昇し得ない。容積制御経路１１１の圧力が上昇したら第１吐出弁６３が開き、密閉容器１の内部空間２８に圧力を逃がすことができる。
【００６９】
本変形例によれば、第１圧縮室４０がモータ２から近い側に位置している。そのため、第１圧縮室４０から容積制御経路１１１までのバイパス経路が短くなり、低容積モードでの圧力損失を低減できる。ただし、バイパス吐出口６５が第２圧縮室４２に設けられていてもよい。すなわち、圧縮機３０１は、第１圧縮室４０に代えて、第２圧縮室４２が休止するように構成されていてもよい。
【００７０】
（実施形態２）
図７に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置４００は、制御圧力を切り替える手段としての開閉弁４２０及びリリーフ弁回路２２１を備えている点で実施形態１の冷凍サイクル装置１００と相違する。リリーフ弁回路２２１の機能及び効果については、変形例１で説明した通りである。
【００７１】
開閉弁４２０は、低圧導入経路１１６と容積制御経路１１１とを接続するように設けられている。開閉弁４２０としては、電磁弁を使用することができる。開閉弁４２０は、高容積モードで閉じられ、低容積モードで開かれる。すなわち、冷凍サイクル装置４００の負荷が小さい場合には、容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６に接続するように開閉弁４２０が制御され、負荷が大きい場合には、容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６から切り離すように開閉弁４２０が制御される。
【００７２】
本実施形態によれば、容積制御経路１１１は、開閉弁４２０を介して低圧導入経路１１６に接続されている。そのため、オイルを多量に含んだ冷媒がバイパス吐出口１６及び容積制御経路１１１を通じて圧縮機１０１の吐出経路に直接流入することを回避できる。
【００７３】
また、変形例２で説明した理由により、本実施形態の冷凍サイクル装置４００においても、容積制御経路１１１に液冷媒が蓄積される可能性がある。しかし、液冷媒の温度が上昇して液冷媒が膨張することによって容積制御経路１１１の圧力が上昇したとしても、リリーフ弁回路２２１を通じて、圧力を吐出経路（流路１０ａ）に逃がすことができる。
【００７４】
高容積モードにおいて、圧縮室２５の内部圧力が吐出圧力を超え、高圧の冷媒がバイパス吐出口１６を通じて圧縮室２５から吐出されたとしても、高圧の冷媒は開閉弁４２０で塞き止められる。容積制御経路１１１は、圧縮室２５で圧縮された冷媒のうち最高圧力の冷媒で満たされるので、バイパス吐出弁３５の閉塞状態を維持できる。これにより、オイルを多量に含んだ冷媒が圧縮機１０１から吐出され、多量のオイルが冷媒回路を循環することを防止できる。
【００７５】
（変形例３）
図８に示すように、変形例３の冷凍サイクル装置５００は、制御圧力を切り替える手段としての開閉弁４２０を備えている点で変形例２の冷凍サイクル装置３００と相違する。すなわち、本変形例の冷凍サイクル装置５００は、実施形態２の圧縮機１０１を変形例２の圧縮機３０１に置き換え、リリーフ弁回路２２１を省略したものである。
【００７６】
開閉弁４２０は、高容積モードで閉じられ、低容積モードで開かれる。開閉弁４２０の機能は、実施形態２で説明した通りである。本変形例の冷凍サイクル装置５００によれば、変形例２の利点と実施形態２の利点との両方を得ることができる。
【００７７】
なお、実施形態２及び変形例３においても、実施形態１と同様の予備運転を行ってもよい。すなわち、冷凍サイクル装置４００（又は５００）の起動時において、容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６に接続するように開閉弁４２０を制御し、その後、任意の時間が経過したら容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６から切り離すように開閉弁４２０を制御してもよい。すなわち、起動時に開閉弁４２０を開く。また、冷凍サイクル装置４００（又は５００）の運転を停止するとき、容積制御経路１１１を低圧導入経路１１６に接続するように開閉弁４２０を制御してもよい。すなわち、開閉弁４２０を開き、容積制御経路１１１が低圧導入経路１１６に接続された状態で冷凍サイクル装置４００（又は５００）の運転を停止してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の冷凍サイクル装置は、空調機、冷凍機、暖房機、給湯機等に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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