(57)【要約】【課題】    膨張機と圧縮機とが回転軸を介して連結されて構成される流体機械を備えた冷凍装置において、非定常運転時の冷媒回路の圧力上昇を回避する。【解決手段】冷凍装置の冷媒回路（10）には、一端が放熱器（21,22）と膨張機（32）との間の配管に接続され、他端が膨張機（32）と蒸発器（22,21）との間に接続されるバイパス管（41）と、該バイパス管（41）の開度を調節するバイパス弁（42）とが設けられる。冷凍装置の起動時には、コントローラ（60）によってバイパス弁（42）が開放される。その結果、起動時における高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差が減少する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（31）と膨張機（32）とが連結して構成される流体機械（30）と、該流体機械（30）を有するとともに冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）とを備えた冷凍装置であって、
冷媒回路（10）には、圧縮機（31）の吐出側から膨張機（32）の流入側までの高圧側回路と、膨張機（32）の流出側から圧縮機（31）の吸入側までの低圧側回路とを連通させるためのバイパス管（41）と、該バイパス管（41）に接続されるとともに開度可変な調整弁（42）とが設けられていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１において、
起動時に上記調整弁（42）を開放する制御手段（60）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記冷媒回路（10）には、放熱器（21,22）と蒸発器（22,21）とが設けられ、
上記バイパス管（41）は、一端が放熱器（21,22）と膨張機（32）との間の配管に接続され、他端が膨張機（32）と蒸発器（22,21）との間の配管に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１において、
停止時に上記調整弁（42）を開放する制御手段（60）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項５】
請求項１において、
上記冷媒回路（10）には、放熱器（21）と蒸発器（22）とが設けられ、
高圧冷媒を蒸発器（22）に導入して該蒸発器（22）の除霜を行うデフロスト運転時に、上記調整弁（42）を開放する制御手段（60）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項１又は５において、
上記バイパス管（41）は、一端が上記圧縮機（31）と放熱器（21）との間の配管に接続され、他端が膨張機（32）と蒸発器（22）との間の配管に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つにおいて、
上記冷媒回路（10）の冷媒は、ＣＯ2であることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機と膨張機とを連結して構成する流体機械を備えた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置が知られており、空調機などに広く利用されている。
【０００３】
例えば特許文献１の冷凍装置は、冷媒回路に容積型の流体機械が接続されている。この流体機械は、圧縮機と膨張機とが回転軸を介して機械的に連結されている。また、冷媒回路には、室内熱交換器と室外熱交換器とが接続されている。
【０００４】
この冷凍装置では、冷媒回路の冷媒が循環して冷凍サイクルを行うことで室内の冷房や暖房が行われる。具体的に、例えば暖房運転では、上記流体機械の圧縮機で圧縮された冷媒が、放熱器となる室内熱交換器を流れる。室内熱交換器では、冷媒が室内空気へ放熱する。その結果、室内の暖房が行われる。室内熱交換器で放熱した冷媒は、流体機械の膨張機へ流入する。この膨張機で冷媒が膨張すると、冷媒が膨張する際に生じる内部エネルギーが回転軸を介して圧縮機の回転動力に変換される。膨張機で膨張した冷媒は、その後に蒸発器となる室外熱交換器を流れる。室外熱交換器では、冷媒が室外空気から蒸発熱を奪って蒸発する。
【０００５】
以上のように、特許文献１の冷凍装置では、膨張機で冷媒が膨張する際に生じる内部エネルギーを圧縮機の駆動動力として利用している。そして、この冷凍装置は、圧縮機の動力負荷を低減し、エネルギー効率の高い冷凍サイクル、すなわち高ＣＯＰでの冷凍サイクルを実現するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１０７８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されている冷凍装置では、冷媒回路の高圧側回路（圧縮機の吐出側から膨張機の流入側までの回路）の高圧冷媒が、低圧側回路（膨張機の流出側から圧縮機の吸入側までの回路）へ流れるために必ず膨張機を通過する必要がある。したがって、この冷凍装置を例えば空調機に適用する場合、この空調機の非定常運転時（起動時、停止時、デフロスト運転時等）において以下の問題が生じる。
【０００７】
まず、この冷凍装置が適用される空調機の例えば暖房運転の起動時を見てみると、この空調機の起動前には室内熱交換器内の冷媒の圧力が定常運転時の冷媒圧力よりも低い状態となるため、高圧側回路の冷媒密度も低下し易くなる。ところが、一般的な膨張機は、この冷媒密度よりも高い冷媒密度を基準としてシリンダ容積が設計される。このため、このような状態から空調機が起動すると、圧縮機を通過する冷媒流量に対して膨張機を通過する冷媒流量が不足してしまい、高圧側回路の圧力が急激に上昇してしまう恐れがある。したがって、冷媒回路の各要素部品の設計耐圧を高くする必要があり、この冷凍装置のコストが上昇してしまう。
【０００８】
また、この空調機の停止時を見てみると、定常運転を行っていた圧縮機の停止に伴い該圧縮機と連結する膨張機も停止することになる。このため、冷媒回路では、定常運転時の高低差圧が付いたまま、高圧側回路と低圧側回路とが膨張機で縁切りされてしまう。したがって、この空調機の停止時にも各要素部品に高圧が作用し続けるため、各要素部品の設計耐圧を高くする必要が生じる。
【０００９】
さらに、例えば冬季について室外熱交換器の除霜を行うデフロスト運転時を見てみても、圧縮機の吐出冷媒を上記室外熱交換器へ導いて除霜を行う際、圧縮機を通過する冷媒流量に対して膨張機を通過する冷媒流量が不足してしまう可能性がある。したがって、高圧側回路の圧力が上昇してしまう恐れがあり、やはり各要素部品の設計耐圧を高くする必要が生じる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、膨張機と圧縮機とを連結して構成する流体機械を備えた冷凍装置において、この冷凍装置の非定常運転時における冷媒回路の圧力上昇を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の発明は、圧縮機（31）と膨張機（32）とが連結して構成される流体機械（30）と、該流体機械（30）を有するとともに冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）とを備えた冷凍装置を前提としている。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、圧縮機（31）の吐出側から膨張機（32）の流入側までの高圧側回路と、膨張機（32）の流出側から圧縮機（31）の吸入側までの低圧側回路とを連通させるためのバイパス管（41）と、該バイパス管（41）に接続されるとともに開度可変な調整弁（42）とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
第１の発明では、冷媒回路（10）にバイパス管（41）及び調整弁（42）が設けられる。上記調整弁（42）を閉じた状態で流体機械（30）を運転すると、冷媒回路（10）で冷凍サイクルが行われ、この冷凍装置で定常運転が行われる。つまり、圧縮機（31）で圧縮された冷媒は、例えば放熱器で放熱した後、膨張機（32）へ流入する。膨張機（32）では、冷媒が膨張する際に生じる内部エネルギーが圧縮機（31）の回転動力に変換される。膨張機（32）を流出した冷媒は、例えば蒸発器で蒸発した後、圧縮機（31）に吸入される。
【００１３】
一方、調整弁（42）を開放すると、上記膨張機（32）を介さずとも高圧側回路と低圧側回路とがバイパス管（41）を介して連通する。つまり、この冷凍装置における起動時、停止時、あるいはデフロスト運転時などの非定常運転時に上記調整弁（42）を開放することで、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させることができる。
【００１４】
また、このようにして冷媒回路（10）の高低差圧が次第に低下していく際、これに併せて調整弁（42）の開度を次第に縮小させ、最終的に調整弁（42）を全閉状態とすると、上述した定常運転に移行することができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、起動時に上記調整弁（42）を開放する制御手段（60）を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明では、この冷凍装置が停止状態から定常運転状態に至るまでの起動時に、制御手段（60）が調整弁（42）を開放する。その結果、起動時についての高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させることができる。
【００１７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記冷媒回路（10）には、放熱器（21,22）と蒸発器（22,21）とが設けられ、上記バイパス管（41）は、一端が放熱器（21,22）と膨張機（32）との間の配管に接続され、他端が膨張機（32）と蒸発器（22,21）との間の配管に接続されていることを特徴とするものである。
【００１８】
第３の発明では、調整弁（42）が開放されると、高圧側回路となる放熱器（21,22）の流出側から膨張機（32）の流入側までの間の配管と、低圧側回路となる膨張機（32）の流出側から蒸発器（22,21）の流入側までの間の配管とが、バイパス管（41）を介して連通する。したがって、この冷凍装置の非定常運転時において、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させることができる。
【００１９】
ここで、起動時に調整弁（42）が開放されると、圧縮機（31）で圧縮された冷媒は、放熱器（21,22）を流れた後、バイパス管（41）を経由して低圧側回路に導入される。つまり、冷凍装置の起動時において、圧縮機（31）の吐出冷媒は常に放熱器（21,22）を流通するため、起動時において放熱器（21,22）を迅速に加熱することができる。
【００２０】
第４の発明は、第１の発明において、停止時に上記調整弁（42）を開放する制御手段（60）を備えていることを特徴とするものである。
【００２１】
第４の発明では、この冷凍装置の停止時に制御手段（60）が調整弁（42）を開放する。このため、この冷凍装置が定常運転後に停止状態となった際、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力を均圧化できる。このため、冷媒回路（10）において、定常運転時の高低差圧が停止時にそのまま維持されてしまうことを回避できる。
【００２２】
第５の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（10）には、放熱器（21）と蒸発器（22）とが設けられ、高圧冷媒を蒸発器（22）に導入して該蒸発器（22）の除霜を行うデフロスト運転時に、上記調整弁（42）を開放する制御手段（60）を備えていることを特徴とするものである。
【００２３】
第５の発明では、蒸発器（22）の表面に霜が付着すると、この蒸発器（22）の除霜を行うためにデフロスト運転が行われる。このデフロスト運転時には、制御手段（60）が調整弁（42）を開放する。その結果、圧縮機（31）で圧縮された高圧冷媒は、バイパス管（41）を介して蒸発器（22）に導入される。この冷媒が蒸発器（22）を内部から加熱することで、蒸発器（22）の表面の霜が融かされる。
【００２４】
ここで、このようなデフロスト運転の運転条件によっても、高圧側回路の圧力が上昇してしまう可能性があるが、調整弁（42）を開放することで高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させることができる。
【００２５】
第６の発明は、第１又は第５の発明において、上記バイパス管（41）の一端が上記圧縮機（31）と放熱器（21）との間の配管に接続され、バイパス管（41）の他端は膨張機（32）と蒸発器（22）との間の配管に接続されていることを特徴とするものである。
【００２６】
第６の発明では、調整弁（42）が開放されると、圧縮機（31）の吐出側から放熱器（21）の流入側までの間の高圧側回路と、膨張機（32）の流出側から蒸発器（22）の流入側までの間の低圧側回路とが、バイパス管（41）を介して連通する。したがって、この冷凍装置の非定常運転時において、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させることができる。
【００２７】
ここで、蒸発器（22）の除霜を行うデフロスト運転時に、調整弁（42）が開放されると、圧縮機（31）の吐出冷媒は、その多くの冷媒がバイパス管（41）を経由して蒸発器（22）へ直接的に流れ込む。したがって、デフロスト運転時に蒸発器（22）に導入される冷媒のエンタルピを増大できる。
【００２８】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、上記冷媒回路（10）の冷媒が、ＣＯ2であることを特徴とするものである。
【００２９】
第７の発明では、冷媒回路（10）において、ＣＯ2冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。つまり、冷媒回路（10）では、冷媒の高低差圧が大きい、いわゆる超臨界サイクルが行われる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、非定常運転時に調整弁（42）を開放することで、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させ、高圧側回路の圧力上昇を回避できるようにしている。このため、冷媒回路（10）の各要素部品の設計耐圧を低減させることができ、この冷凍装置のコストダウンを図ることができる。
【００３１】
第２の発明では、この冷凍装置の起動時に調整弁（42）を開放するようにしている。このため、冷凍装置の停止時に冷媒回路（10）内の冷媒密度が変化してしまった状態から、この冷凍装置を起動しても、高圧側回路の圧力が上昇してしまうことを確実に回避できる。
【００３２】
特に、第３の発明では、バイパス管（41）の一端を放熱器（21,22）と膨張機（31）との間の配管に接続し、他端を膨張機（32）と蒸発器（22,21）との間に接続している。このため、起動時に調整弁（42）を開放すると、圧縮機（31）の吐出冷媒は放熱器（21,22）を流れた後、バイパス管（41）を経由して低圧側回路に導入される。したがって、冷凍装置の起動時において、放熱器（21,22）を迅速に加熱することができ、この冷凍装置の立ち上がり時間を短縮化できる。
【００３３】
第４の発明では、この冷凍装置の停止時に調整弁（42）を開放するようにしている。このため、冷媒回路（10）において、定常運転時の高低差圧が停止時にそのまま維持されてしまうことを確実に回避でき、不要な圧力が各要素部品に作用してしまうことを未然に防止できる。
【００３４】
第５の発明によれば、蒸発器（22）の除霜を行うデフロスト運転時に調整弁（42）を開放することで、圧縮機（31）の吐出冷媒をバイパス管（41）を介して蒸発器（22）へ導入させることができる。この際、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差が減少されるため、高圧側回路の圧力上昇も確実に回避できる。
【００３５】
特に、第６の発明によれば、バイパス管（41）の一端を圧縮機（31）と放熱器（21,22）との間に接続し、他端を膨張機（32）と蒸発器（22,21）との間の配管に接続しているため、デフロスト運転時に調整弁（42）を開放すると、圧縮機（31）の吐出冷媒を直接的に蒸発器（22）へ送ることができる。したがって、蒸発器（22）を流れる冷媒のエンタルピを増大させて、この蒸発器（22）の除霜を迅速に行うことができる。
【００３６】
第７の発明によれば、冷媒としてＣＯ2を利用することで、冷媒回路（10）において、いわゆる超臨界サイクルを行うことができる。このようにすると、冷媒の高低差圧を増大させることができる。したがって、膨張機（32）で膨張する冷媒の膨張差圧を増大でき、この流体機械（30）の回収動力を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
本発明の実施形態に係る冷凍装置について説明する。本実施形態の冷凍装置は、空調機（1）に適用されるものである。この空調機（1）は、室内の冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うように構成されている。
【００３９】
図１に示すように、空調機（1）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えている。この冷媒回路（10）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填されている。また、空調機（1）は、室内に配置される室内ユニット（11）と、室外に配置される室外ユニット（12）とを備えている。そして、上記室内ユニット（11）と室外ユニット（12）とが２本の連絡配管を介して互いに連結されることで、上記冷媒回路（10）が構成されている。
【００４０】
冷媒回路（10）には、室内熱交換器（21）、膨張圧縮機（30）、室外熱交換器（22）、四路切換弁（23）、及びブリッジ回路（24）等が接続されている。
【００４１】
上記室内熱交換器（21）及び室外熱交換器（22）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成されている。上記室内熱交換器（21）は、上記室内ユニット（11）に設けられている。この室内熱交換器（21）へは、図示しないファンによって室内空気が送風される。そして、室内熱交換器（21）では、室内空気と冷媒との間での熱交換が行われる。上記室外熱交換器（22）は、上記室外ユニット（12）に設けられている。この室外熱交換器（22）へは、図示しないファンによって室外空気が送風される。そして、室外熱交換器（22）では、室外空気と冷媒との間での熱交換が行われる。
【００４２】
上記膨張圧縮機（30）は、圧縮機（31）、膨張機（32）、及び回転軸（33）を備える可変容量式の流体機械を構成している。圧縮機（31）及び膨張機（32）は、それぞれ固有のシリンダ容積を有する容積型の流体機械で構成されている。これら圧縮機（31）及び膨張機（32）は、例えばロータリ式の流体機械やスクロール式の流体機械で構成される。圧縮機（31）と膨張機（32）とは、回転軸（33）によって互いに機械的に連結されている。回転軸（33）の外周には、該回転軸（33）を回転駆動させるためのモータ（34）が配置されている。
【００４３】
上記四路切換弁（23）は、第１から第４までのポートを備えている。四路切換弁（23）の第１ポートは、上記圧縮機（31）の吐出管（35）と接続している。四路切換弁（23）の第２ポートは、上記圧縮機（31）の吸入管（36）と接続している。四路切換弁（23）の第３ポートは、上記室外熱交換器（22）の一端と接続している。四路切換弁（23）の第４ポートは、上記連絡配管を介して上記室内熱交換器（21）の一端と接続している。この四路切換弁（23）は、第１のポートと第３のポートとが連通すると同時に、第２のポートと第４のポートとが連通する状態（図１の実線で示す状態）と、第１のポートと第４のポートとが連通すると同時に、第２のポートと第３のポートとが連通する状態（図１の破線で示す状態）とに切換可能となっている。
【００４４】
上記ブリッジ回路（24）は、ブリッジ状に接続される第１から第４までの配管（24a,24b,24c,24d）を備えている。第１配管（24a）は、その流入側が室外熱交換器（22）の他端と接続し、その流出側は膨張機（32）の流入管（37）と接続している。第２配管（24b）は、その流入側が膨張機（32）の流出管（38）と接続し、その流出側は上記第１配管（24a）の流入側と接続している。第３配管（24c）は、その流入側が上記第２配管（24b）の流入側と接続し、その流出側は室内熱交換器（21）の他端と接続している。第４配管（24d）は、その流入側が上記第３配管（24c）の流出側と接続し、その流出側は上記第１配管（24a）の流出側と接続している。
【００４５】
また、ブリッジ回路（24）は、４本の配管（24a,24b,24c,24d）に対応する第１から第４までの逆止弁（CV-1,CV-2,CV-3,CV-4）を備えている。各逆止弁（CV-1,CV-2,CV-3,CV-4）は、それぞれの配管（24a,24b,24c,24d）について流入側から流出側への方向（図１の矢印に示す方向）のみの冷媒の流れを許容する。
【００４６】
本発明の特徴として、この空調機（1）の冷媒回路（10）には、バイパス管（41）が設けられている。上記バイパス管（41）は、一端が膨張機（32）の流入側と第１，第４配管（24a,24d）の流出側との間の配管に接続され、他端が膨張機（32）の流出側と第２，第３配管（24b,24c）の流入側との間の配管に接続されている。つまり、バイパス管（41）は、圧縮機（31）の吐出側から膨張機（32）の流入側までの高圧側回路と、膨張機（32  の流出側から圧縮機（31）の吸入側までの低圧側回路とを連通させるバイパス手段を構成している。また、バイパス管（41）には、バイパス弁（42）が設けられている。このバイパス弁（42）は、バイパス管（41）の開度を調節するとともに、上記高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差を減少させるための調整弁を構成している。このバイパス弁（42）は例えば電子膨張弁で構成されている。
【００４７】
また、空調機（1）には制御手段としてのコントローラ（60）が設けられている。このコントローラ（60）は、上記四路切換弁（23）の切換動作や、上記膨張圧縮機（30）の運転／停止動作を制御する。また、冷媒回路（10）には、高圧や低圧の冷媒温度を測定する温度センサ、あるいは高圧や低圧の冷媒圧力を測定する圧力センサが設けられている（これらのセンサの図示は省略する）。コントローラ（60）は、各センサの検出値に基づいて上記膨張圧縮機（30）の容量制御を行う。さらに、コントローラ（60）は、詳細は後述する空調機（1）の非定常運転時（起動時、停止時、デフロスト運転時）において、高圧側の冷媒の温度や圧力に応じて上記バイパス弁（42）の開度を調節する。
【００４８】
−運転動作−
次に、本実施形態の空調機（1）の定常時の運転動作について説明する。
【００４９】
<冷房運転>
この空調機（1）の冷房運転では、四路切換弁（23）が図２に示す状態に切り換えられる。また、膨張圧縮機（30）が定常運転状態となると、冷媒回路（10）では冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その結果、室内熱交換器（21）が蒸発器として機能し、室外熱交換器（22）が放熱器として機能する。
【００５０】
膨張圧縮機（30）では、圧縮機（31）において冷媒が臨界圧力以上まで圧縮される。圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通って室外熱交換器（22）へ流入する。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気へ放熱する。
【００５１】
室外熱交換器（22）で放熱した冷媒は、第１配管（24a）を通過した後、膨張機（32）へ流入する。膨張機（32）では、冷媒が膨張し、冷媒の内部エネルギーが圧縮機（31）の回転動力に変換される。そして、膨張機（32）では、高圧の冷媒が減圧されて気液二相状態の冷媒に変化する。
【００５２】
膨張機（32）で減圧された冷媒は、第３配管（24c）を通過した後、室内熱交換器（21）へ流入する。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。この際、冷媒で冷却された室内空気が室内に供給され、室内の冷房が行われる。室内熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（23）を通過した後、圧縮機（31）に吸入される。
【００５３】
<暖房運転>
この空調機（1）の暖房運転では、四路切換弁（23）が図３に示す状態に切り換えられる。また、膨張圧縮機（30）が定常運転状態となると、冷媒回路（10）では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その結果、室内熱交換器（21）が放熱器として機能し、室外熱交換器（22）が蒸発器として機能する。
【００５４】
膨張圧縮機（30）では、圧縮機（31）において冷媒が臨界圧力以上まで圧縮される。圧縮された冷媒は、四路切換弁（23）を通って室内熱交換器（21）へ流入する。室内熱交換器（21）では、冷媒が室内空気へ放熱する。この際、冷媒で加熱された室内空気が室内へ供給され、室内の暖房が行われる。
【００５５】
室内熱交換器（21）で放熱した冷媒は、第４配管（24d）を通過した後、膨張機（32）へ流入する。膨張機（32）では、冷媒が膨張し、冷媒の内部エネルギーが圧縮機（31）の回転動力に変換される。そして、膨張機（32）では、高圧の冷媒が減圧されて気液二相状態の冷媒に変化する。
【００５６】
膨張機（32）で減圧された冷媒は、第２配管（24b）を通過し、室外熱交換器（22）へ流入する。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（23）を通過した後、圧縮機（31）に吸入される。
【００５７】
<起動時のバイパス弁の制御動作>
ところで、空調機が運転開始前に停止状態である場合には、室内熱交換器内の冷媒圧力が低下し、この冷媒の密度も低下してしまうことがある。この状態から空調機が起動すると、圧縮機を通過する冷媒流量に対して膨張機を通過する冷媒流量が不足し、高圧側回路の圧力が急激に上昇してしまう恐れがある。
【００５８】
このため、本実施形態の空調機（1）では、起動時における高圧側回路の圧力上昇を抑えるため、上記コントローラ（60）がバイパス弁（42）の開度を調節するようにしている。このバイパス弁（42）の制御動作について、ここでは空調機（1）の暖房運転の起動時を代表例として図４及び図５を参照しながら説明する。
【００５９】
図５のフローチャートに示すように、暖房運転時に空調機（1）が起動し、圧縮機（31）の容量が徐々に増加していくと、バイパス弁（42）が所期開度Ｅ0パルスで開放される（ステップＳ１）。その結果、図４に示すように、膨張機（32）の流入側の冷媒はバイパス管（41）を介して膨張機（32）の流出側に流れる。その後、ステップＳ２が実行されて所定時間（Ｔ1秒）が経過すると、ステップＳ３が実行される。
【００６０】
ステップＳ３では、圧力センサで検出された高圧側の冷媒圧力（以下、高圧と略称する）と、コントローラ（60）に設定された目標高圧Ｐｏとが比較される。なお、この目標高圧Ｐｏは、定常運転時の設計高圧よりも若干低めに設定されており、予め試験などで求められた値である。ステップＳ３において、検出された高圧が目標高圧Ｐｏより小さい場合、バイパス弁（42）の開度がｄＥ1パルス縮小される（ステップＳ４）。その結果、高圧側回路の圧力も若干増加する。一方、ステップＳ３において、検出された高圧が目標高圧Ｐｏより大きい場合、ステップＳ５が実行される。
【００６１】
ステップＳ５では、検出された高圧と、コントローラ（60）に設定された規定高圧Ｐｍとが比較される。なお、この規定高圧Ｐｍは、冷媒回路（10）の要素部品を保護するために規定された圧力であり、上記目標高圧Ｐｏよりも高めに設定されている。ステップＳ５において、検出された高圧が規定高圧Ｐｍより大きい場合、バイパス弁（42）の開度がｄＥ2パルス拡大される（ステップＳ６）。その結果、高圧側回路の圧力が若干減少する。その状態から所定時間（Ｔ2秒）が経過すると（ステップＳ７）、再びステップＳ３が実行される。一方、ステップＳ５において、検出された高圧が規定高圧Ｐｍより小さい場合、ステップＳ７が実行され、所定時間（Ｔ2秒）が経過すると、再びステップＳ３が実行される。
【００６２】
ステップＳ３からステップＳ８までの各ステップが順次実行され、バイパス弁（42）の開度が次第に縮小され、ステップＳ８でバイパス弁（42）が全閉状態となると、空調機（1）の起動時におけるバイパス弁（42）の制御動作が完了する。その後、空調機（1）は上述した定常暖房運転を行う（図３参照）。
【００６３】
<停止時のバイパス制御動作>
また、空調機が定常運転を行った後に停止すると、圧縮機及び膨張機が停止状態となる。その結果、冷媒回路では、定常運転時に生じた高低差圧が維持されたままで高圧側回路と低圧側回路とが膨張機で縁切りされてしまい、冷媒回路の要素部品に不要な圧力が作用してしまう。
【００６４】
このため、本実施形態の空調機（1）では、空調機（1）の運転が終了し、空調機（1）が停止状態となると、上記バイパス弁（42）を所定開度で開放する。その結果、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力が均圧化され、冷媒回路（10）の各要素部品に不要な圧力が作用することが回避される。また、このような空調機（1）の停止時にバイパス弁（42）を開放すると、室内温度や室外温度の変化に伴い、高圧側回路と低圧側回路との間で冷媒差圧が生じることも回避される。
【００６５】
<デフロスト運転時のバイパス制御動作>
上述のような暖房運転を継続すると、蒸発器となる室外熱交換器（22）の表面に霜が着くことがある。このため、本実施形態の空調機（1）では、室外熱交換器（22）の除霜を行うためのデフロスト運転を行う。
【００６６】
このデフロスト運転時には、上述した空調機（1）の暖房起動時と同様、図４に示すようにバイパス弁（42）が所定開度で開放される。この状態で膨張圧縮機（30）が運転されると、圧縮機（31）の吐出冷媒は、室内熱交換器（21）を通過した後、バイパス管（41）を流れる。バイパス管（41）を流出した冷媒は、暖房運転時に蒸発器となっていた室外熱交換器（22）を流通する。この際、室外熱交換器（22）は、その内部から冷媒で加熱され、その表面の霜が融かされる。以上のようにして室外熱交換器（22）の除霜に利用された冷媒は、圧縮機（31）に吸入される。
【００６７】
−実施形態の効果−
上記実施形態では、空調機（1）の起動時にバイパス弁（42）を開放するようにしている。このため、冷凍装置の停止時に冷媒回路（10）内の冷媒密度が変化してしまった状態から、この冷凍装置を起動しても、高圧側回路の圧力が上昇してしまうことを確実に回避できる。したがって、冷媒回路（10）の各要素部品の設計耐圧を低減し、この冷凍装置のコストダウンを図ることができる。
【００６８】
ここで、例えば暖房運転の起動時においては、圧縮機（31）の吐出冷媒が放熱器となる室内熱交換器（21）を通過した後にバイパス管（41）へ送られる。したがって、起動時において室内熱交換器（21）を迅速に加熱することができ、この空調機（1）の立ち上がり時間を短縮できる。
【００６９】
また、上記実施形態では、空調機（1）の停止時にもバイパス弁（42）を開放するようにしている。このため、冷媒回路（10）において、定常運転時の高低差圧が停止時にそのまま維持されてしまうことを回避でき、不要な圧力が各要素部品に作用してしまうことを防止できる。
【００７０】
さらに、上記実施形態では、室外熱交換器（22）の除霜を行うデフロスト運転時にバイパス弁（42）を開放するようにしている。このため、圧縮機（31）の吐出冷媒をバイパス管（41）を介して室外熱交換器（22）へ導入させることができる。この際、高圧側回路と低圧側回路との冷媒圧力差が減少されるため、高圧側回路の圧力上昇も確実に回避できる。
【００７１】
<実施形態の変形例>
次に、上記実施形態の変形例について図を参照しながら説明する。この変形例の空調機（1）は、上記実施形態とバイパス管（41）の配置が異なるものである。具体的には図６に示すように、この変形例のバイパス管（41）は、一端が圧縮機（31）の吐出側と四路切換弁（23）の第１ポートとの間の配管に接続され、他端は、実施形態と同様、膨張機（32）の流出側と第２，第３配管（24b,24c）の流入側との間の配管に接続されている。また、このバイパス管（41）には、実施形態と同様のバイパス弁（42）が設けられている。
【００７２】
この変形例の空調機（1）についても上記実施形態と同様、起動時や停止時にバイパス弁（42）が開放される。したがって、高圧側回路の圧力上昇を回避することができ、この空調機（1）の信頼性の向上、低コスト化を図ることができる。
【００７３】
また、この変形例の空調機（1）おいて、室外熱交換器（22）の除霜を行うデフロスト運転時には、図７に示すように、圧縮機（31）の吐出冷媒の多くは、室内熱交換器（21）を流れず直接バイパス管（41）へ流入する。このため、室外熱交換器（22）を流れる冷媒のエンタルピを増大でき、室外熱交換器（22）の除霜を迅速に行うことができる。
【００７４】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００７５】
上記実施形態では、冷房運転と暖房運転とを切換可能な空調機（1）について、バイパス管（41）及びバイパス弁（42）を適用している。しかしながら、例えば暖房運転のみを行う空調機、室内熱交換器を複数有するマルチ型の空調機、放熱器となる水熱交換器で加熱した水を利用する給湯機、庫内の冷凍や冷蔵を行う冷蔵庫などにバイパス管（41）及びバイパス弁（42）を適用してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態の空調機（1）では、冷媒回路（10）に四路切換弁（23）とブリッジ回路（24）とを設けることで、冷房運転と暖房運転とを切り換えるようにしているが、冷媒回路（10）に２つの四路切換弁を設けることで、冷房運転と暖房運転とを切り換えるようにしてもよい。
【００７７】
さらに、上記実施形態では、冷媒回路（10）に１台の膨張圧縮機（30）を設けるようにしている。しかしながら、冷媒回路（10）に複数の膨張圧縮機を並列に設けるようにしてもよい。この場合には、これらの膨張圧縮機のうち１台の膨張圧縮機について、その膨張機の流入側と流出側とを接続するバイパス管（41）と、このバイパス管（41）の開度を調節するバイパス弁（42）を設けることで、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００７８】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明は、膨張機と圧縮機とが連結されて構成される流体機械を備えた冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施形態に係る空調機の概略回路図である。
【図２】冷房運転時の冷媒の流れを示す概略回路図である。
【図３】暖房運転時の冷媒の流れを示す概略回路図である。
【図４】起動時及びデフロスト運転時の冷媒の流れを示す概略回路図である。
【図５】起動時のバイパス弁の制御動作を説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態の変形例に係る空調機の概略構成図である。
【図７】起動時及びデフロスト運転時の冷媒の流れを示す概略回路図である。
【符号の説明】
【００８１】
1   空調機
10  冷媒回路
21  室内熱交換器（放熱器,蒸発器）
22  室外熱交換器（蒸発器,放熱器）
30  膨張圧縮機（流体機械）
31  膨張機
32  圧縮機
41  バイパス管
42  バイパス弁（調整弁）
60  コントローラ（制御手段）
【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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