(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、第１絞り装置と、蒸発器と、アキュムレータと、が環状に接続された冷媒循環回路と、
途中部に第２絞り装置が接続され、前記冷媒循環回路の前記凝縮器と前記第１絞り装置との間の部分を流れる冷媒を前記圧縮機にバイパスするバイパス流路と、
前記冷媒循環回路の前記凝縮器と前記第１絞り装置との間の部分を流れる冷媒と、前記バイパス流路の前記第２絞り装置を通過した冷媒と、を熱交換させる内部熱交換器と、
前記冷媒循環回路内に封入されている冷媒量から前記凝縮器の冷媒量と前記蒸発器の冷媒量とを引くことによって前記アキュムレータ内の冷媒量を推定し、前記アキュムレータ内の推定された冷媒量に応じて前記第２絞り装置の開度を制御し、前記バイパス流路を介して前記圧縮機に流入する液冷媒の量を変化させる制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アキュムレータ内の冷媒量が多い場合に、前記アキュムレータ内の冷媒量が少ない場合と比較して、前記圧縮機の周波数を低くする、
冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記アキュムレータ内の冷媒量が多い場合に、前記アキュムレータ内の冷媒量が少ない場合と比較して、前記第２絞り装置の開度を狭くする、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記アキュムレータ内の冷媒量に応じて、前記アキュムレータに流入する液冷媒の量を変化させる、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御手段は、少なくとも前記凝縮器及び前記蒸発器の冷媒量の推定結果に基づいて、前記アキュムレータ内の冷媒量を推定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記凝縮器は、前記冷媒循環回路の冷媒を水と熱交換させ、
前記制御手段は、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度と、前記凝縮器に流入する水の温度及び前記凝縮器から流出する水の温度と、に基づいて、前記凝縮器の冷媒量を推定する、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記バイパス流路の下流側は、前記冷媒循環回路の前記アキュムレータと前記圧縮機との間の部分に接続された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記バイパス流路の下流側は、前記圧縮機の圧縮部に接続された、請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
冷媒として、ＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅが用いられた、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置である、空気調和装置。
【請求項１０】
圧縮機と、凝縮器と、第１絞り装置と、蒸発器と、アキュムレータと、が環状に接続された冷媒循環回路と、途中部に第２絞り装置が接続され、前記冷媒循環回路の前記凝縮器と前記第１絞り装置との間の部分を流れる冷媒を前記圧縮機にバイパスするバイパス流路と、前記冷媒循環回路の前記凝縮器と前記第１絞り装置との間の部分を流れる冷媒と、前記バイパス流路の前記第２絞り装置を通過した冷媒と、を熱交換させる内部熱交換器と、を備えた冷凍サイクル装置の制御方法であって、
前記冷媒循環回路内に封入されている冷媒量から前記凝縮器の冷媒量と前記蒸発器の冷媒量とを引くことによって前記アキュムレータ内の冷媒量を推定し、前記アキュムレータ内の推定された冷媒量が多い場合に、前記アキュムレータ内の冷媒量が少ない場合と比較して、前記圧縮機の周波数を低くし、前記アキュムレータ内の冷媒量に応じて前記第２絞り装置の開度を制御し、前記バイパス流路を介して前記圧縮機に流入する液冷媒の量を変化させる、冷凍サイクル装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、冷凍サイクル装置と、空気調和装置と、冷凍サイクル装置の制御方法と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の冷凍サイクル装置として、例えば、圧縮機と、凝縮器と、絞り装置と、蒸発器と、アキュムレータと、が環状に接続された冷媒循環回路を備え、アキュムレータの出口管に、互いに異なる高さに位置する複数の小穴が形成されたものがある。アキュムレータには、冷媒循環回路の余剰な冷媒が貯留される。アキュムレータに溜まった冷媒に含まれる液冷媒は、複数の小穴から出口管に流入して、冷媒とともに圧縮機に吸入される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１２４８００号公報（段落［００２７］〜段落［００５０］、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の冷凍サイクル装置では、小穴の内径、小穴が形成される高さ等に依存して、圧縮機に吸入される液冷媒の量が変化する。そのため、小穴の設計ミスが生じた場合、冷凍サイクル装置が設計時に想定されていない運転状態になった場合等に、過度の液冷媒が圧縮機に戻ってしまい、圧縮機の故障の頻度が増加して信頼性が低下するという問題点があった。また、機種毎にアキュムレータを専用設計する必要があり、汎用性が低いという問題点があった。【０００５】  本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、信頼性と汎用性とが向上された冷凍サイクル装置を得るものである。また、そのような空気調和装置を得るものである。また、そのような冷凍サイクル装置の制御方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、第１絞り装置と、蒸発器と、アキュムレータと、が環状に接続された冷媒循環回路と、途中部に第２絞り装置が接続され、前記冷媒循環回路の前記凝縮器と前記第１絞り装置との間の部分を流れる冷媒を前記圧縮機にバイパスするバイパス流路と、前記冷媒循環回路の前記凝縮器と前記第１絞り装置との間の部分を流れる冷媒と、前記バイパス流路の前記第２絞り装置を通過した冷媒と、を熱交換させる内部熱交換器と、前記冷媒循環回路内に封入されている冷媒量から前記凝縮器の冷媒量と前記蒸発器の冷媒量とを引くことによって前記アキュムレータ内の冷媒量を推定し、前記アキュムレータ内の推定された冷媒量に応じて前記第２絞り装置の開度を制御し、前記バイパス流路を介して前記圧縮機に流入する液冷媒の量を変化させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記アキュムレータ内の冷媒量が多い場合に、前記アキュムレータ内の冷媒量が少ない場合と比較して、前記圧縮機の周波数を低くするものである。
【発明の効果】
【０００７】  本発明に係る冷凍サイクル装置では、制御手段が、アキュムレータ内の冷媒量に応じて、バイパス流路を介して圧縮機に流入する液冷媒の量を変化させる。そのため、圧縮機に流入する液冷媒の量を制御して、過度の液冷媒が圧縮機に流入することを抑制することが可能となって、信頼性が向上される。また、圧縮機に流入する液冷媒の量を制御することが可能であるため、アキュムレータを複数機種に流用することが可能となって、汎用性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る空気調和装置の、高効率運転モードにおける冷凍サイクルのモリエル線図である。
【図３】実施の形態１に係る空気調和装置の、高圧抑制運転モードにおける冷凍サイクルのモリエル線図である。
【図４】冷媒の流速と液膜の厚さとの関係を説明するための図である。
【図５】実施の形態２に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。
【図６】実施の形態３に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。
【図７】冷媒がＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅである場合のモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明に係る冷凍サイクル装置について、図面を用いて説明する。  なお、以下では、本発明に係る冷凍サイクル装置が、空気調和装置である場合について説明しているが、そのような場合に限定されず、本発明に係る冷凍サイクル装置が、空気調和装置以外の他の冷凍サイクル装置であってもよい。また、以下では、本発明に係る冷凍サイクル装置が、暖房のみを行う空気調和装置である場合について説明しているが、そのような場合に限定されず、本発明に係る冷凍サイクル装置が、暖房と冷房とを切り換える空気調和装置であってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る冷凍サイクル装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、構成、動作等の細かい説明については、適宜簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１０】実施の形態１．  以下に、実施の形態１に係る空気調和装置について説明する。＜空気調和装置の構成＞  図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。  図１に示されるように、空気調和装置１００は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、第１絞り装置１３と、蒸発器１４と、アキュムレータ１５と、が環状に接続された冷媒循環回路１０と、途中部に第２絞り装置２１が接続され、冷媒循環回路１０の凝縮器１２と第１絞り装置１３との間の部分を流れる冷媒を圧縮機１１にバイパスするバイパス流路２０と、冷媒循環回路１０の凝縮器１２と第１絞り装置１３との間の部分を流れる冷媒と、バイパス流路２０の第２絞り装置２１を通過した冷媒と、を熱交換させる内部熱交換器３０と、を含む、冷凍サイクル１を備える。バイパス流路２０の下流側は、冷媒循環回路１０のアキュムレータ１５と圧縮機１１との間の部分に接続される。
【００１１】  凝縮器１２は、例えば、冷媒循環回路１０の冷媒と水回路４０の水とを熱交換させる。水回路４０は、ポンプ４１を駆動源として、室内機の熱交換器等に温水を供給するものである。
【００１２】  空気調和装置１００は、制御部５０を備える。制御部５０は、空気調和装置１００の動作を司る。制御部５０には、圧縮機１１、第１絞り装置１３、第２絞り装置２１、ポンプ４１、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力を検知する吐出圧力センサー５１、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力を検知する吸入圧力センサー５２、内部熱交換器３０の出口側の冷媒の温度を検知する内部熱交換器出口温度センサー５３、外気温度を検知する外気温度センサー５４等が接続される。制御部５０の全て又は一部は、マイコン、マイクロプロセッサユニット等で構成されてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されてもよく、また、ＣＰＵ等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。制御部５０は、本発明における「制御手段」に相当する。
【００１３】  なお、空気調和装置１００が、暖房と冷房とを切り換えるものである場合には、例えば、冷媒循環回路１０の圧縮機１１の吐出側に、四方弁等の流路切換装置が接続され、制御部５０によって流路切換装置の流路が切り換えられることで、冷媒循環回路１０の冷媒の循環方向が反転される。
【００１４】＜空気調和装置の動作＞  制御部５０は、高効率運転モードと、高圧抑制運転モードと、液戻り抑制運転モードと、を切り換える。
【００１５】［高効率運転モード］  図２は、実施の形態１に係る空気調和装置の、高効率運転モードにおける冷凍サイクルのモリエル線図である。  高効率運転モードにおける冷凍サイクル１では、図２に示されるように、圧縮機１１から吐出された冷媒は、高圧のガス状態となって（図中Ａ点）、凝縮器１２に流入する。凝縮器１２を通過した冷媒は、過冷却された液状態となって（図中Ｂ点）、内部熱交換器３０に流入する。内部熱交換器３０を通過した冷媒は、更に過冷却された液状態となって（図中Ｃ点）、第１絞り装置１３に流入する。第１絞り装置１３で減圧された冷媒は、低圧の気液二相状態となって（図中Ｄ点）、蒸発器１４に流入する。蒸発器１４を通過した冷媒は、過熱されたガス状態となって（図中Ｅ点）、アキュムレータ１５を通過した後に圧縮機１１に吸入される。また、凝縮器１２を通過してバイパス流路２０に流入した冷媒は、第２絞り装置２１に流入する。第２絞り装置２１で減圧された冷媒は、低圧の気液二相状態となって（図中Ｆ点）、内部熱交換器３０に流入する。内部熱交換器３０を通過した冷媒は、気液二相状態のまま（図中Ｇ点）、圧縮機１１に吸入される。
【００１６】  つまり、制御部５０は、第１絞り装置１３の開度を、凝縮器１２における過冷却度が大きくなって、ＣＯＰ（成績係数）が最大となる開度に調節する。また、制御部５０は、第２絞り装置２１の開度を、圧縮機１１に過度の液冷媒が戻らない開度に調節する。冷凍サイクル１に封入される冷媒量は、ＣＯＰ（成績係数）が最大となる条件において、アキュムレータ１５に液冷媒が溜まらない量であるとよい。圧縮機１１の吐出側の冷媒の温度が過度に上昇する場合に、制御部５０が、第２絞り装置２１の開度を、その温度が所定範囲に収まる開度に調節してもよい。
【００１７】［高圧抑制運転モード］  図３は、実施の形態１に係る空気調和装置の、高圧抑制運転モードにおける冷凍サイクルのモリエル線図である。  高圧抑制運転モードにおける冷凍サイクル１では、図３に示されるように、圧縮機１１から吐出された冷媒は、高圧のガス状態となって（図中Ａ点）、凝縮器１２に流入する。凝縮器１２を通過した冷媒は、気液二相状態となって（図中Ｂ点）、内部熱交換器３０に流入する。内部熱交換器３０を通過した冷媒は、過冷却された液状態となって（図中Ｃ点）、第１絞り装置１３に流入する。第１絞り装置１３で減圧された冷媒は、低圧の気液二相状態となって（図中Ｄ点）、蒸発器１４に流入する。蒸発器１４を通過した冷媒は、過熱されたガス状態となって（図中Ｅ点）、アキュムレータ１５を通過した後に圧縮機１１に吸入される。また、凝縮器１２を通過してバイパス流路２０に流入した冷媒は、第２絞り装置２１に流入する。第２絞り装置２１で減圧された冷媒は、低圧の気液二相状態となって（図中Ｆ点）、内部熱交換器３０に流入する。内部熱交換器３０を通過した冷媒は、気液二相状態のまま（図中Ｇ点）、圧縮機１１に吸入される。
【００１８】  つまり、制御部５０は、第１絞り装置１３の開度を、凝縮器１２における過冷却度が付かない開度、つまり、凝縮器１２の出口において冷媒が気液二相状態となる開度に調節して、冷凍サイクル１の高圧側圧力が、所定の圧力以下となるように調節する。また、第１絞り装置１３に気液二相状態の冷媒が流入して制御性が悪化することを抑制するために、制御部５０は、第２絞り装置２１の開度を、内部熱交換器３０においてバイパス流路２０の第２絞り装置２１を通過した冷媒によって冷却されて第１絞り装置１３に流入する冷媒が、液冷媒となる開度に調節する。凝縮器１２の出口において冷媒が気液二相状態となると、冷凍サイクル１のアキュムレータ１５以外を流れる冷媒量が減少することとなって、アキュムレータ１５内に余剰な冷媒が溜まる。
【００１９】［液戻り抑制運転モード］  高圧抑制運転モードにおいて、アキュムレータ１５内に冷媒が溜まりすぎると、アキュムレータ１５に溜まっている冷凍機油が、冷媒で希釈されて低濃度となり、また、アキュムレータ１５から流出する液冷媒の量が増加するため、圧縮機１１の信頼性が低下する。冷凍機油は、圧縮機１１の各部の潤滑、圧縮機１１の圧縮部のシール等の機能を有する。そのため、制御部５０は、アキュムレータ１５内の冷媒量を推定し、アキュムレータ１５内の冷媒量が多くなりすぎる前に、液戻り抑制運転モードに移行する。アキュムレータ１５内の冷媒量の推定方法は、後述される。
【００２０】  制御部５０は、液戻り抑制運転モードに移行して、第２絞り装置２１の開度を、内部熱交換器３０の出口において冷媒がガス状態（過熱されたガス状態）となる開度に調節する。つまり、制御部５０は、アキュムレータ１５内の冷媒量が多い場合に、アキュムレータ１５内の冷媒量が少ない場合と比較して、第２絞り装置２１の開度を狭くして、バイパス流路２０を介して圧縮機１１に流入する液冷媒の量を減少させる。
【００２１】  図４は、冷媒の流速と液膜の厚さとの関係を説明するための図である。  また、制御部５０は、それでもなお、アキュムレータ１５内の冷媒量が多すぎると判断される場合に、圧縮機１１の周波数を低下させ、第１絞り装置１３の開度を、蒸発器１４の出口において冷媒が過熱ガス状態とならない程度の開度に調節する。つまり、制御部５０は、アキュムレータ１５内の冷媒量が多い場合に、アキュムレータ１５内の冷媒量が少ない場合と比較して、圧縮機１１の周波数を低下させて、アキュムレータ１５に流入する液冷媒の量を減少させる。図４に示されるように、圧縮機１１の周波数が低くなると、冷媒の流速が低下して、冷媒が気液二相状態となる箇所に生じるせん断力が低減されることとなるため、冷媒が形成する液膜の厚さが厚くなる。そのため、蒸発器１４に貯留される冷媒量が増加して、アキュムレータ１５に流入する液冷媒の量が減少することとなる。
【００２２】（アキュムレータ内の冷媒量の推定方法）  まず、制御部５０は、内部熱交換器出口温度センサー５３の検知結果から内部熱交換器３０の出口における冷媒の温度を取得する。
【００２３】  次に、制御部５０は、吐出圧力センサー５１の検知結果から内部熱交換器３０の出口における冷媒の圧力を取得する。吐出圧力センサー５１の検知結果に換えて、凝縮器１２の冷媒が二相状態となる箇所の冷媒の温度を検知する温度センサーの検知結果が用いられ、その温度センサーの検知結果から求まる飽和圧力が取得されてもよい。また、凝縮器１２が冷媒循環回路１０の冷媒と水回路４０の水とを熱交換させるものである場合には、冷凍サイクル１の凝縮温度と凝縮器１２から流出する水の温度とがほぼ等しい値になるため、吐出圧力センサー５１の検知結果に換えて、凝縮器１２から流出する水の温度を検知する温度センサーの検知結果が用いられ、その温度センサーの検知結果から求まる飽和圧力が取得されてもよい。
【００２４】  次に、制御部５０は、吸入圧力センサー５２の検知結果から圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力を取得する。吸入圧力センサー５２の検知結果に換えて、蒸発器１４の冷媒が二相状態となる箇所の冷媒の温度を検知する温度センサーの検知結果が用いられ、その温度センサーの検知結果から求まる飽和圧力が取得されてもよい。また、アキュムレータ１５内に冷媒が常に存在する場合には、アキュムレータ１５の出口における冷媒が気液二相状態となるため、吸入圧力センサー５２の検知結果に換えて、アキュムレータ１５の出口における冷媒の温度を検知する温度センサーの検知結果が用いられ、その温度センサーの検知結果から求まる飽和圧力が取得されてもよい。
【００２５】  次に、制御部５０は、内部熱交換器３０における交換熱量Ｑａを推定する。熱交換器の交換熱量Ｑは、一般に、伝熱面積をＡ、熱伝達率をＫ、温度差をΔＴ、とすると、以下の式（１）によって表される。伝熱面積Ａは、内部熱交換器３０の仕様から定まる。温度差ΔＴは、内部熱交換器３０の出口における冷媒の温度と、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力から求まる飽和温度と、から定まる。
【００２６】  ［数１］  Ｑ＝Ａ×Ｋ×ΔＴ                                    ・・・（１）
【００２７】  また、熱伝達率Ｋは、レイノルズ数Ｒｅに比例する。レイノルズ数Ｒｅは、一般に、流速をｕ、代表直径をｄ、動粘性係数をν、とすると、以下の式（２）によって表される。内部熱交換器３０では、冷媒循環回路１０の凝縮器１２を通過した冷媒と、バイパス流路２０の第２絞り装置２１を通過した冷媒と、が熱交換するため、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、バイパス流路２０の冷媒循環量Ｇｒｂと、予め取得されたレイノルズ数Ｒｅと内部熱交換器３０の特性との関係と、を用いて熱伝達率Ｋを推定することができる。冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａは、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、圧縮機１１の周波数ｆと、から推定でき、冷媒の密度をρｓ、圧縮機１１のストロークボリュームをＶ、圧縮機１１の体積効率をηｖ、とすると、以下の式（３）によって表される。また、バイパス流路２０の冷媒循環量Ｇｒｂは、第２絞り装置２１の開度から求まる第２絞り装置２１のＣｖ値と、冷媒の第２絞り装置２１を通過する前後の差圧ΔＰと、から推定でき、冷媒の比重をＧ、係数をＣ、とすると、以下の式（４）によって表される。
【００２８】  ［数２］  Ｒｅ＝ｕ×ｄ／ν                                    ・・・（２）
【００２９】  ［数３］  Ｇｒａ＝ρｓ×Ｖ×ｆ×ηｖ                          ・・・（３）
【００３０】  ［数４］  Ｇｒｂ＝Ｃ×Ｃｖ×（ΔＰ／Ｇ）０．５                  ・・・（４）
【００３１】  次に、制御部５０は、凝縮器１２の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）を推定する。クオリティ（乾き度）は、内部熱交換器３０の出口における冷媒の圧力と、凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピと、から推定することができる。凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピｈ２は、内部熱交換器３０の出口における冷媒のエンタルピｈ１と、内部熱交換器３０の交換熱量Ｑａと、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、から推定でき、以下の式（５）によって表される。内部熱交換器３０の出口における冷媒のエンタルピｈ１は、内部熱交換器３０の出口における冷媒の圧力及び温度から求まる。
【００３２】  ［数５］  ｈ２＝ｈ１＋Ｑａ／Ｇｒａ                            ・・・（５）
【００３３】  次に、制御部５０は、凝縮器１２の冷媒量を推定する。凝縮器１２の冷媒量は、凝縮器１２における液冷媒量とガス冷媒量との比率から推定することができる。凝縮器１２における液冷媒量とガス冷媒量との比率は、内部熱交換器３０の出口における冷媒の圧力と、凝縮器１２の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、から推定することができる。内部熱交換器３０の出口における冷媒の圧力と、凝縮器１２の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、凝縮器１２の冷媒量と、の関係が予め取得され、凝縮器１２の冷媒量が、その関係を用いて推定されるとよい。
【００３４】  次に、制御部５０は、蒸発器１４における交換熱量Ｑｂを推定する。式（１）において、伝熱面積Ａは、蒸発器１４の仕様から定まる。温度差ΔＴは、吸入圧力センサー５２の検知結果から求まる飽和温度と、外気温度センサー５４の検知結果から取得される外気温度と、から定まる。また、蒸発器１４の熱交換性能は、空気側（フィン側）の性能に大きく依存するため、熱伝達率Ｋは、フィンの熱交換性能から推定されるとよい。フィンの熱交換性能は、ファンからの送風量に比例するため、ファンからの送風量と、伝熱特性と、の関係が予め取得され、熱伝達率Ｋが、その関係を用いて推定されるとよい。ファンからの送風量は、ファンの回転数から換算できる。
【００３５】  次に、制御部５０は、蒸発器１４の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）を推定する。クオリティ（乾き度）は、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、蒸発器１４の出口における冷媒のエンタルピと、から推定することができる。蒸発器１４の出口における冷媒のエンタルピｈ３は、内部熱交換器３０の出口における冷媒のエンタルピｈ１と、蒸発器１４の交換熱量Ｑｂと、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、から推定でき、以下の式（６）によって表される。
【００３６】  ［数６］  ｈ３＝ｈ１＋Ｑｂ／Ｇｒａ                            ・・・（６）
【００３７】  次に、制御部５０は、蒸発器１４の冷媒量を推定する。蒸発器１４の冷媒量は、蒸発器１４における液冷媒量とガス冷媒量との比率から推定することができる。蒸発器１４における液冷媒量とガス冷媒量との比率は、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、蒸発器１４の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、から推定することができる。圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、蒸発器１４の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、蒸発器１４の冷媒量と、の関係が予め取得され、蒸発器１４の冷媒量が、その関係を用いて推定されるとよい。
【００３８】  次に、制御部５０は、アキュムレータ１５内の冷媒量を推定する。アキュムレータ１５内の冷媒量は、冷凍サイクル１に封入される冷媒量から、凝縮器１２の冷媒量と、蒸発器１４の冷媒量と、を引くことによって推定することができる。つまり、アキュムレータ１５内の冷媒量は、冷凍サイクル１における冷媒量分布に基づいて、推定することができる。
【００３９】＜空気調和装置の作用＞  空気調和装置１００では、制御部５０が、アキュムレータ１５内に冷媒が溜まりすぎると、液戻り抑制運転モードに移行して、第２絞り装置２１の開度を、内部熱交換器３０の出口において冷媒がガス状態（過熱されたガス状態）となる開度に調節する。そのため、圧縮機１１に吸入される前に、アキュムレータ１５から流出する液冷媒と、内部熱交換器３０を通過したガス状態（過熱されたガス状態）の冷媒と、を混合して、圧縮機１１に戻る液冷媒の量を低減することが可能であるため、圧縮機１１の信頼性が向上される。
【００４０】  また、空気調和装置１００では、制御部５０が、それでもなお、アキュムレータ１５内の冷媒量が多すぎると判断される場合に、圧縮機１１の周波数を低下させる。そのため、蒸発器１４に貯留される冷媒量を増加させて、圧縮機１１に戻る液冷媒の量を低減することが可能であるため、圧縮機１１の信頼性が向上される。
【００４１】実施の形態２．  以下に、実施の形態２に係る空気調和装置について説明する。  なお、以下では、実施の形態１と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。＜空気調和装置の構成＞  図５は、実施の形態２に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。  図５に示されるように、凝縮器１２は、冷媒循環回路１０の冷媒と水回路４０の水とを熱交換させる。水回路４０は、ポンプ４１を駆動源として、室内機の熱交換器等に温水を供給するものである。
【００４２】  制御部５０には、圧縮機１１、第１絞り装置１３、第２絞り装置２１、ポンプ４１、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力を検知する吐出圧力センサー５１、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力を検知する吸入圧力センサー５２、内部熱交換器３０の出口側の冷媒の温度を検知する内部熱交換器出口温度センサー５３、外気温度を検知する外気温度センサー５４、圧縮機１１の吐出側の冷媒の温度を検知する吐出温度センサー５５、凝縮器１２に流入する水の温度を検知する入水温度センサー５６、凝縮器１２から流出する水の温度を検知する出湯温度センサー５７等が接続される。
【００４３】＜空気調和装置の動作＞（アキュムレータ内の冷媒量の推定方法）  まず、制御部５０は、吐出圧力センサー５１の検知結果及び吐出温度センサー５５の検知結果から圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力及び温度を取得する。また、制御部５０は、入水温度センサー５６の検知結果及び出湯温度センサー５７の検知結果から凝縮器１２に流入する水の温度Ｔｗｉｎ及び凝縮器１２から流出する水の温度Ｔｗｏｕｔを取得する。
【００４４】  次に、制御部５０は、凝縮器１２における交換熱量Ｑｃを推定する。凝縮器１２における交換熱量Ｑｃは、凝縮器１２に流入する水の温度Ｔｗｉｎと凝縮器１２から流出する水の温度Ｔｗｏｕｔとの差と、水流量Ｇｗから推定でき、水の比熱をＣｐｗ、水の密度をρｗ、とすると、以下の式（７）によって表される。水流量Ｇｗは、ポンプ４１の回転数から求まる。また、水の比熱Ｃｐｗ及び水の密度ρｗは、水の温度から求まる。
【００４５】  ［数７］  Ｑｃ＝（Ｔｗｉｎ−Ｔｗｏｕｔ）×Ｇｗ×Ｃｐｗ×ρｗ    ・・・（７）
【００４６】  次に、制御部５０は、凝縮器１２の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）を推定する。クオリティ（乾き度）は、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力と、凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピと、から推定することができる。凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピｈ２は、圧縮機１１の吐出側における冷媒のエンタルピｈ０と、凝縮器１２の交換熱量Ｑｃと、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、から推定でき、以下の式（８）によって表される。圧縮機１１の吐出側における冷媒のエンタルピｈ０は、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力及び温度から求まる。
【００４７】  ［数８］  ｈ２＝ｈ０―Ｑｃ／Ｇｒａ                  ・・・（８）
【００４８】  次に、制御部５０は、凝縮器１２の冷媒量を推定する。凝縮器１２の冷媒量は、凝縮器１２における液冷媒量とガス冷媒量との比率から推定することができる。凝縮器１２における液冷媒量とガス冷媒量との比率は、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力と、凝縮器１２の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、から推定することができる。圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力と、凝縮器１２の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、凝縮器１２の冷媒量と、の関係が予め取得され、凝縮器１２の冷媒量が、その関係を用いて推定されるとよい。
【００４９】  次に、制御部５０は、蒸発器１４における交換熱量Ｑｂを推定する。式（１）において、伝熱面積Ａは、蒸発器１４の仕様から定まる。温度差ΔＴは、吸入圧力センサー５２の検知結果から求まる飽和温度と、外気温度センサー５４の検知結果から取得される外気温度と、から定まる。また、蒸発器１４の熱交換性能は、空気側（フィン側）の性能に大きく依存するため、熱伝達率Ｋは、フィンの熱交換性能から推定されるとよい。フィンの熱交換性能は、ファンからの送風量に比例するため、ファンからの送風量と、伝熱特性と、の関係が予め取得され、熱伝達率Ｋが、その関係を用いて推定されるとよい。ファンからの送風量は、ファンの回転数から換算できる。
【００５０】  次に、制御部５０は、蒸発器１４の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）を推定する。クオリティ（乾き度）は、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、蒸発器１４の出口における冷媒のエンタルピと、から推定することができる。蒸発器１４の出口における冷媒のエンタルピｈ３は、内部熱交換器３０の出口における冷媒のエンタルピｈ１と、蒸発器１４の交換熱量Ｑｂと、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、から推定でき、以下の式（９）によって表される。
【００５１】  ［数９］  ｈ３＝ｈ１＋Ｑｂ／Ｇｒａ                  ・・・（９）
【００５２】  次に、制御部５０は、蒸発器１４の冷媒量を推定する。蒸発器１４の冷媒量は、蒸発器１４における液冷媒量とガス冷媒量との比率から推定することができる。蒸発器１４における液冷媒量とガス冷媒量との比率は、圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、蒸発器１４の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、から推定することができる。圧縮機１１の吸入側の冷媒の圧力と、蒸発器１４の出口における冷媒のクオリティ（乾き度）と、蒸発器１４の冷媒量と、の関係が予め取得され、蒸発器１４の冷媒量が、その関係を用いて推定されるとよい。
【００５３】  次に、制御部５０は、アキュムレータ１５内の冷媒量を推定する。アキュムレータ１５内の冷媒量は、冷凍サイクル１に封入される冷媒量から、凝縮器１２の冷媒量と、蒸発器１４の冷媒量と、を引くことによって推定することができる。つまり、アキュムレータ１５内の冷媒量は、冷凍サイクル１における冷媒量分布に基づいて、推定することができる。
【００５４】＜空気調和装置の作用＞  空気調和装置１００では、制御部５０が、凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピｈ２を、圧縮機１１の吐出側における冷媒のエンタルピｈ０と、凝縮器１２の交換熱量Ｑｃと、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、から推定する。そのため、制御部５０が、凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピｈ２を、内部熱交換器３０の出口における冷媒のエンタルピｈ１と、内部熱交換器３０の交換熱量Ｑａと、冷媒循環回路１０の冷媒循環量Ｇｒａと、から推定する場合と比較して、凝縮器１２の冷媒量の推定が高精度化されることとなって、圧縮機１１に戻る液冷媒の量を低減することの確実性が更に向上されて、圧縮機１１の信頼性が更に向上される。
【００５５】実施の形態３．  以下に、実施の形態３に係る空気調和装置について説明する。  なお、以下では、実施の形態１及び実施の形態２と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。また、以下では、実施の形態３に係る空気調和装置が、実施の形態１に係る空気調和装置と同様のものである場合を説明しているが、実施の形態２に係る空気調和装置と同様のものであってもよい。＜空気調和装置の構成＞  図６は、実施の形態３に係る空気調和装置の、構成を説明するための図である。  図６に示されるように、バイパス流路２０の下流側は、圧縮機１１の、冷媒を圧縮する圧縮部に接続される。
【００５６】＜空気調和装置の作用＞  空気調和装置１００では、バイパス流路２０の下流側が、圧縮機１１の圧縮部に接続されて、バイパス流路２０の冷媒が、圧縮機１１の圧縮部に直接流入するため、バイパス流路２０の下流側が、冷媒循環回路１０のアキュムレータ１５と圧縮機１１との間の部分に接続されて、バイパス流路２０の冷媒が、圧縮機１１の吸入ポートから圧縮機１１に流入する場合と比較して、圧縮機１１のシェル底に溜まる液冷媒の量が低減される。そのため、圧縮機１１のシェル底に溜まっている潤滑油が液冷媒によって希釈されることが抑制されて、圧縮機１１の信頼性が更に向上される。また、バイパス流路２０の冷媒のクオリティ（乾き度）を低くすることが可能となる。
【００５７】実施の形態４．  以下に、実施の形態４に係る空気調和装置について説明する。  なお、以下では、実施の形態１〜実施の形態３と重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。＜空気調和装置の構成＞  空気調和装置１００の構成は、実施の形態１〜実施の形態３に示される空気調和装置１００の構成と同様である。冷凍サイクル１の冷媒として、ＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅが用いられる。
【００５８】＜空気調和装置の作用＞  図７は、冷媒がＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅである場合のモリエル線図である。  図７に示されるように、冷媒がＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅである場合には、冷媒がＲ４１０Ａ等である場合と比較して、圧縮機１１の吐出側における冷媒の温度が低くなり、圧縮機１１に過度の液冷媒が戻ると、圧縮機１１の吸入側の冷媒に加えて圧縮機１１の吐出側の冷媒が気液二相状態となって（つまり、圧縮行程の全域で気液二相状態となって）、圧縮機１１に過度の負荷が掛かりやすくなる。そのため、冷媒がＲ４１０Ａ等である場合と比較して、空気調和装置１００が、実施の形態１〜実施の形態３に示される動作を行うことの重要度が高くなって、圧縮機１１の信頼性が向上されるとの効果が顕著となる。
【００５９】  以上、実施の形態１〜実施の形態４について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全て又は一部を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】  １  冷凍サイクル、１０  冷媒循環回路、１１  圧縮機、１２  凝縮器、１３  第１絞り装置、１４  蒸発器、１５  アキュムレータ、２０  バイパス流路、２１  第２絞り装置、３０  内部熱交換器、４０  水回路、４１  ポンプ、５０  制御部、５１  吐出圧力センサー、５２  吸入圧力センサー、５３  内部熱交換器出口温度センサー、５４  外気温度センサー、５５  吐出温度センサー、５６  入水温度センサー、５７  出湯温度センサー、１００  空気調和装置。
【要約】  信頼性と汎用性とが向上された冷凍サイクル装置を得る。  冷凍サイクル装置は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、第１絞り装置１３と、蒸発器１４と、アキュムレータ１５と、が環状に接続された冷媒循環回路１０と、途中部に第２絞り装置２１が接続され、冷媒循環回路１０の凝縮器１２と第１絞り装置１３との間の部分を流れる冷媒を圧縮機１１にバイパスするバイパス流路２０と、冷媒循環回路１０の凝縮器１２と第１絞り装置１３との間の部分を流れる冷媒と、バイパス流路２０の第２絞り装置２１を通過した冷媒と、を熱交換させる内部熱交換器３０と、アキュムレータ１５内の冷媒量に応じて、バイパス流路２０を介して圧縮機１１に流入する液冷媒の量を変化させる制御手段と、を備えたものである。【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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