(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮するための技術を提供する。【解決手段】本開示の冷凍サイクル装置（１００）は、蒸発器（２１）、圧縮機構（３１）、凝縮器（５１）、中間冷却器（４１）及びヒータ（４２）を備えている。圧縮機構（３１）は、第１圧縮機（３２）及び第２圧縮機（３３）を含む。中間冷却器（４１）は、第１圧縮機（３２）から第２圧縮機（３３）への冷媒蒸気の流路を含み、冷媒液を貯留しており、第１圧縮機（３２）で圧縮された冷媒蒸気と冷媒液とを直接的に接触させることによって第１圧縮機（３２）で圧縮された冷媒蒸気を冷却する。ヒータ（４２）は、中間冷却器（４１）に貯留された冷媒液を加熱する加熱手段の一例である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で生成された冷媒蒸気を圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気をさらに圧縮する第２圧縮機とを含む圧縮機構と、
前記圧縮機構で圧縮された前記冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記第１圧縮機から前記第２圧縮機への前記冷媒蒸気の流路を含み、冷媒液を貯留しており、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と前記冷媒液とを直接的に接触させることによって前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気を冷却する中間冷却器と、
前記中間冷却器に貯留された前記冷媒液を加熱する加熱手段と、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で生成された冷媒蒸気を圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気をさらに圧縮する第２圧縮機とを含む圧縮機構と、
前記圧縮機構で圧縮された前記冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記第１圧縮機から前記第２圧縮機への前記冷媒蒸気の流路を含み、冷媒液を貯留しており、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と前記冷媒液とを直接的に接触させることによって前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気を冷却する中間冷却器と、
（i）前記中間冷却器の内部又は周囲に配置されたヒータと、（ii）前記圧縮機構の冷却構造と前記中間冷却器との間で前記冷媒液又は前記冷媒液と熱交換するべき液相の熱媒体を循環させる循環経路と、からなる群より選ばれる少なくとも１つと、
を備えた、冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記ヒータが電気ヒータを含む、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記凝縮器の液出口に接続された一端と前記蒸発器の液入口に接続された他端とを有する戻し経路をさらに備え、
前記中間冷却器は、前記戻し経路に配置されており、
前記戻し経路は、前記中間冷却器の液出口から前記蒸発器の前記液入口まで延びている下流部分を含み、
前記循環経路が所定の分岐位置において前記下流部分から分岐している、請求項２又は３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記中間冷却器の前記液出口と前記所定の分岐位置との間において、前記戻し経路の前記下流部分に配置されたポンプをさらに備えた、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記循環経路から分岐し、前記中間冷却器の蒸気空間まで延びている冷却流路をさらに備えた、請求項２〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記循環経路に配置された弁をさらに備えた、請求項２〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記凝縮器の液出口に接続された一端と前記蒸発器の液入口に接続された他端とを有する戻し経路をさらに備え、
前記中間冷却器は、前記戻し経路に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記戻し経路は、前記凝縮器の前記液出口から前記中間冷却器の液入口まで延びている上流部分と、前記中間冷却器の液出口から前記蒸発器の前記液入口まで延びている下流部分とを含む、請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記蒸発器の蒸気出口に接続された一端と前記凝縮器の蒸気入口に接続された他端とを有する蒸気経路をさらに備え、
前記第１圧縮機及び前記第２圧縮機は、前記蒸気経路に配置されており、
前記蒸気経路は、中間圧部分を含み、
前記中間圧部分は、前記第１圧縮機の吐出口から前記中間冷却器の蒸気入口まで延びている第１部分と、前記中間冷却器の蒸気出口と前記第２圧縮機の吸入口まで延びている第２部分とを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記加熱手段は、前記中間冷却器の内部又は周囲に配置されたヒータを含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記加熱手段は、前記圧縮機構の冷却構造と前記中間冷却器との間で前記冷媒液又は前記冷媒液と熱交換するべき液相の熱媒体を循環させる循環経路を含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記圧縮機構は、モータを含み、
前記圧縮機構の冷却構造は、前記モータの周囲に配置された冷却ジャケット及び前記モータの周囲に配置された冷却管から選ばれる少なくとも１つを含む、請求項２又は１２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記冷媒は、常温での飽和蒸気圧が負圧の冷媒である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記冷媒は、主成分として水を含む、請求項１〜１４のいずれか１項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】
本開示は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクル装置の冷媒には代替フロンが使用されている。しかし、代替フロンの地球温暖化効果は大きいため、環境負荷がより小さい冷媒への転換が進められている。例えば、特許文献１には、冷媒として水を用いた冷房専用の空気調和装置が開示されている。
【０００３】
図６に示すように、特許文献１に記載の空気調和装置５００は、蒸発器１１０、遠心圧縮機１３１、蒸気冷却器１３３、ルーツ式圧縮機１３２及び凝縮器１２０を備えている。水を冷媒として用いた場合、体積流量が非常に大きい冷媒蒸気を高い圧縮比で圧縮する必要がある。空気調和装置５００は、遠心圧縮機１３１で圧縮した冷媒蒸気をルーツ式圧縮機１３２でさらに圧縮するように構成されている。遠心圧縮機１３１とルーツ式圧縮機１３２との間に配置された蒸気冷却器１３３において、冷媒蒸気が冷却される。この構成によれば、高温の冷媒によって空気調和装置５００の構成部品の劣化が進むことを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２２０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、蒸気冷却器の存在は、冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を大幅に増加させる可能性がある。本開示の目的の１つは、冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本開示は、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で生成された冷媒蒸気を圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気をさらに圧縮する第２圧縮機とを含む圧縮機構と、
前記圧縮機構で圧縮された前記冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記第１圧縮機から前記第２圧縮機への前記冷媒蒸気の流路を含み、冷媒液を貯留しており、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と前記冷媒液とを直接的に接触させることによって前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気を冷却する中間冷却器と、
前記中間冷却器に貯留された前記冷媒液を加熱する加熱手段と、
を備えた、冷凍サイクル装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の技術によれば、冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の実施形態１にかかる冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】図２は、中間冷却器の外部に配置されたヒータを示す図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態２にかかる冷凍サイクル装置の構成図である。
【図４Ａ】図４Ａは、圧縮機構の冷却構造の例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、圧縮機構の冷却構造の他の例を示す図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態３にかかる冷凍サイクル装置の構成図である。
【図６】図６は、従来の冷凍サイクル装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本開示の基礎となった知見）
特許文献１は、蒸気冷却器１３３（図６）において、冷媒蒸気が空気又は冷却水によって間接的に冷却されることが望ましいことを示唆している。しかし、蒸気冷却器１３３が間接型冷却器である場合、蒸気冷却器１３３における冷媒の圧力損失が大きいため、圧縮機１３１及び１３２の仕事が大幅に増加するおそれがある。特に、水などの低圧冷媒の体積流量は非常に大きく、圧力損失も大きくなりがちである。なお、本明細書において「低圧冷媒」の語句は、常温での飽和蒸気圧が負圧の冷媒を意味する。
【００１０】
本発明者らは、冷媒蒸気を中間冷却器（蒸気冷却器）に貯留された冷媒液と直接的に接触させることによって、圧力損失の増大を抑制しつつ冷媒蒸気を効率的に冷却できるかどうか鋭意検討を行った。この構成によれば、冷凍サイクル装置の運転を開始すると、圧縮機で圧縮された冷媒蒸気が中間冷却器に流入し、中間冷却器に貯留された冷媒液と冷媒蒸気との間で熱交換が行われ、冷媒液の温度が上昇する。
【００１１】
このとき、中間冷却器の中の冷媒液には、冷媒蒸気の過熱度に相当する量の熱が与えられる。すなわち、冷媒液に与えられる熱は、冷媒蒸気が持っている顕熱であり、その熱量は、中間冷却器の中の冷媒液の温度を速やかに上昇させるのに必ずしも十分ではない。そのため、中間冷却器の冷媒液の温度は上がりにくい。また、中間冷却器の内部は飽和状態であり、中間冷却器の飽和圧力は冷媒液の温度に依存するため、中間冷却器の飽和圧力も上がりにくい。さらに、上流側の圧縮機の吐出圧力は中間冷却器の飽和圧力に等しいため、上流側の圧縮機の吐出圧力も上がりにくい。結果として、上流側の圧縮機の吐出温度（吐出冷媒の温度）が上がりにくく、それに伴って中間冷却器の冷媒液の温度も上がりにくい。
【００１２】
以上の相関関係により、冷凍サイクル装置の運転を開始しても、中間冷却器に貯留された冷媒液の温度が速やかに上がらず、冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでに非常に長い時間が必要になる。
【００１３】
本開示の第１態様にかかる冷凍サイクル装置は、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で生成された冷媒蒸気を圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気をさらに圧縮する第２圧縮機とを含む圧縮機構と、
前記圧縮機構で圧縮された前記冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記第１圧縮機から前記第２圧縮機への前記冷媒蒸気の流路を含み、冷媒液を貯留しており、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と前記冷媒液とを直接的に接触させることによって前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気を冷却する中間冷却器と、
前記中間冷却器に貯留された前記冷媒液を加熱する加熱手段と、
を備えたものである。
【００１４】
第１態様によれば、中間冷却器に貯留された冷媒液に対して、第１圧縮機で圧縮された冷媒蒸気から冷媒液に熱が与えられる。冷媒液に与えられる熱は、冷媒蒸気が持っている顕熱である。併せて、加熱手段から冷媒液に熱が与えられる。つまり、冷媒蒸気が持っている顕熱以上の熱が冷媒液に与えられる。そのため、中間冷却器の中の冷媒液の温度を所定の温度まで速やかに上げることができる。その結果、冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮できる。
【００１５】
本開示の第２態様にかかる冷凍サイクル装置は、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で生成された冷媒蒸気を圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気をさらに圧縮する第２圧縮機とを含む圧縮機構と、
前記圧縮機構で圧縮された前記冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記第１圧縮機から前記第２圧縮機への前記冷媒蒸気の流路を含み、冷媒液を貯留しており、前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気と前記冷媒液とを直接的に接触させることによって前記第１圧縮機で圧縮された前記冷媒蒸気を冷却する中間冷却器と、
（i）前記中間冷却器の内部又は周囲に配置されたヒータと、（ii）前記圧縮機構の冷却構造と前記中間冷却器との間で前記冷媒液又は前記冷媒液と熱交換するべき液相の熱媒体を循環させる循環経路と、からなる群より選ばれる少なくとも１つと、
を備えたものである。
【００１６】
第２態様によれば、中間冷却器に貯留された冷媒液に対して、第１圧縮機で圧縮された冷媒蒸気から冷媒液に熱が与えられる。冷媒液に与えられる熱は、冷媒蒸気が持っている顕熱である。併せて、ヒータから冷媒液に熱が与えられる。あるいは、循環経路によって圧縮機構の排熱が冷媒液に与えられる。つまり、冷媒蒸気が持っている顕熱以上の熱が冷媒液に与えられる。そのため、中間冷却器の中の冷媒液の温度を所定の温度まで速やかに上げることができる。その結果、冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮できる。
【００１７】
本開示の第３態様において、例えば、第２態様にかかる冷凍サイクル装置の前記ヒータが電気ヒータを含む。第３態様によれば、冷媒液の温度を速やかに上げることができる。
【００１８】
本開示の第４態様において、例えば、第２又は第３態様にかかる冷凍サイクル装置は、前記凝縮器の液出口に接続された一端と前記蒸発器の液入口に接続された他端とを有する戻し経路をさらに備え、前記中間冷却器は、前記戻し経路に配置されており、前記戻し経路は、前記中間冷却器の液出口から前記蒸発器の前記液入口まで延びている下流部分を含み、前記循環経路が所定の分岐位置において前記下流部分から分岐している。このような構成によれば、中間冷却器と配管との接続部分の数を減らし、冷凍サイクル装置の構成が複雑になることを回避できる。ポンプなどの機器も削減されうる。
【００１９】
本開示の第５態様において、例えば、第４態様にかかる冷凍サイクル装置は、前記中間冷却器の前記液出口と前記所定の分岐位置との間において、前記戻し経路の前記下流部分に配置されたポンプをさらに備えている。このような位置にポンプが設けられていると、ポンプの数を必要最小限に抑えることができるので、コスト及び消費電力の抑制に資する。
【００２０】
本開示の第６態様において、例えば、第２〜第５態様のいずれか１つにかかる冷凍サイクル装置は、前記循環経路から分岐し、前記中間冷却器の蒸気空間まで延びている冷却流路をさらに備えている。冷却流路によれば、冷媒液と冷媒蒸気との接触面積が増加し、冷媒蒸気が効率的に冷却される。
【００２１】
本開示の第７態様において、例えば、第２〜第６態様のいずれか１つにかかる冷凍サイクル装置は、前記循環経路に配置された弁をさらに備えている。第７態様によれば、圧縮機構の冷却構造に供給されるべき冷媒液の流量を変更（調節）することができる。
【００２２】
本開示の第８態様において、例えば、第１〜第７態様のいずれか１つにかかる冷凍サイクル装置は、前記凝縮器の液出口に接続された一端と前記蒸発器の液入口に接続された他端とを有する戻し経路をさらに備え、前記中間冷却器は、前記戻し経路に配置されている。このような構成によれば、冷熱源としての冷媒液を中間冷却器に容易に供給することができる。
【００２３】
本開示の第９態様において、例えば、第８態様にかかる冷凍サイクル装置の前記戻し経路は、前記凝縮器の前記液出口から前記中間冷却器の液入口まで延びている上流部分と、前記中間冷却器の液出口から前記蒸発器の前記液入口まで延びている下流部分とを含む。このような構成によれば、冷熱源としての冷媒液を中間冷却器に容易に供給することができる。
【００２４】
本開示の第１０態様において、例えば、第１〜第８態様のいずれか１つにかかる冷凍サイクル装置は、前記蒸発器の蒸気出口に接続された一端と前記凝縮器の蒸気入口に接続された他端とを有する蒸気経路をさらに備え、前記第１圧縮機及び前記第２圧縮機は、前記蒸気経路に配置されており、前記蒸気経路は、中間圧部分を含み、前記中間圧部分は、前記第１圧縮機の吐出口から前記中間冷却器の蒸気入口まで延びている第１部分と、前記中間冷却器の蒸気出口と前記第２圧縮機の吸入口まで延びている第２部分とを含む。このような構成によれば、中間冷却器の内部空間（特に、冷媒液の液面よりも上の部分）を第１圧縮機から第２圧縮機への冷媒蒸気の流路として利用しつつ、中間冷却器に貯留された冷媒液に冷媒蒸気を直接的に接触させて冷媒蒸気を効率的に冷却することができる。
【００２５】
本開示の第１１態様において、例えば、第１態様にかかる冷凍サイクル装置の前記加熱手段は、前記中間冷却器の内部又は周囲に配置されたヒータを含む。ヒータによって、冷凍サイクル装置の外部から冷媒液に熱が与えられ、冷媒液を効率的に加熱することができる。
【００２６】
本開示の第１２態様において、例えば、第１態様にかかる冷凍サイクル装置の前記加熱手段は、前記圧縮機構の冷却構造と前記中間冷却器との間で前記冷媒液又は前記冷媒液と熱交換するべき液相の熱媒体を循環させる循環経路を含む。第１２態様によれば、循環経路を流れる冷媒液によって圧縮機構の排熱が回収される。中間冷却器に貯留された冷媒液を加熱するための熱は、冷凍サイクル装置の内部で賄われる。熱源を別途準備する必要がないので、冷凍サイクル装置の効率を維持しつつ、冷凍サイクル装置の運転開始時点から冷凍サイクル装置の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮できる。
【００２７】
本開示の第１３態様において、例えば、第２又は第１２態様にかかる冷凍サイクル装置の前記圧縮機構は、モータを含み、前記圧縮機構の冷却構造は、前記モータの周囲に配置された冷却ジャケット及び前記モータの周囲に配置された冷却管から選ばれる少なくとも１つを含む。第１３態様によれば、冷媒液でモータを冷却できるので、モータを高効率で駆動することができる。
【００２８】
本開示の第１４態様において、例えば、第１〜第１３態様のいずれか１つにかかる冷凍サイクル装置の前記冷媒は、常温での飽和蒸気圧が負圧の冷媒である。本開示の技術は、このような冷媒を用いた冷凍サイクル装置に特に有用である。
【００２９】
本開示の第１５態様において、例えば、第１〜第１４態様のいずれか１つにかかる冷凍サイクル装置の前記冷媒は、主成分として水を含む。水を主成分として含む冷媒は、環境に対する負荷が小さい。
【００３０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００３１】
（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、蒸発器２１、圧縮機構３１、中間冷却器４１、凝縮器５１、蒸気経路３４及び戻し経路３９を備えている。圧縮機構３１は、第１圧縮機３２及び第２圧縮機３３を含む。第１圧縮機３２及び第２圧縮機３３は、それぞれ、蒸気経路３４に配置されている。第２圧縮機３３は、中間冷却器４１を介して、第１圧縮機３２に直列に接続されている。中間冷却器４１は、第１圧縮機３２から第２圧縮機３３への冷媒蒸気の流路を含む。
【００３２】
蒸発器２１において冷媒が蒸発し、冷媒蒸気（気相の冷媒）が生成される。蒸発器２１で生成された冷媒蒸気が第１圧縮機３２に吸入されて圧縮される。圧縮された冷媒蒸気は、中間冷却器４１において冷却され、第２圧縮機３３に吸入されてさらに圧縮される。第２圧縮機３３で圧縮された冷媒蒸気は凝縮器５１に供給される。凝縮器５１において冷媒蒸気が冷却されて冷媒液（液相の冷媒）が生成される。冷媒液は、中間冷却器４１を経由して、凝縮器５１から蒸発器２１に送られる。蒸気経路３４及び戻し経路３９は、それぞれ、複数の配管で構成されている。
【００３３】
冷凍サイクル装置１００には、常温（日本工業規格：２０℃±１５℃／JIS Z8703）での飽和蒸気圧が負圧（絶対圧で大気圧よりも低い圧力）の物質を主成分として含む冷媒が充填されている。このような冷媒としては、水、アルコール又はエーテルを主成分として含む冷媒が挙げられる。「主成分」とは、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。
【００３４】
冷凍サイクル装置１００の運転時において、冷凍サイクル装置１００の内部の圧力は、例えば、大気圧よりも低い。冷媒として水を用いて冷房運転を行う場合、例えば、凝縮器５１における冷媒の温度及び凝縮器５１の内部の圧力は３７℃で６．２８ｋＰａＡであり、蒸発器２１における冷媒の温度及び蒸発器２１の内部の圧力は５℃で０．８７ｋＰａＡである。
【００３５】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、吸熱回路１２及び放熱回路１４を備えている。
【００３６】
吸熱回路１２は、蒸発器２１で冷却された冷媒液を使用するための回路であり、ポンプ、室内熱交換器などの必要な機器を有している。吸熱回路１２の一部は蒸発器２１の内部に位置している。蒸発器２１の内部において、吸熱回路１２の一部は、冷媒液の液面よりも上に位置していてもよいし、冷媒液の液面よりも下に位置していてもよい。吸熱回路１２には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。
【００３７】
蒸発器２１に貯留された冷媒液は、吸熱回路１２を構成する部材（配管）に接触する。これにより、冷媒液と吸熱回路１２の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、冷媒液が蒸発する。吸熱回路１２の内部の熱媒体は、冷媒液の蒸発潜熱によって冷却される。例えば、冷凍サイクル装置１００が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、吸熱回路１２の熱媒体によって室内の空気が冷却される。室内熱交換器は、例えば、フィンチューブ熱交換器である。
【００３８】
放熱回路１４は、凝縮器５１の内部の冷媒から熱を奪うために使用される回路であり、ポンプ、冷却塔などの必要な機器を有している。放熱回路１４の一部は凝縮器５１の内部に位置している。詳細には、凝縮器５１の内部において、放熱回路１４の一部は、冷媒液の液面よりも上に位置している。放熱回路１４には、水、ブラインなどの熱媒体が充填されている。冷凍サイクル装置１００が室内の冷房を行う空気調和装置である場合、凝縮器５１は室外に配置され、放熱回路１４の熱媒体によって凝縮器５１の冷媒が冷却される。
【００３９】
圧縮機構３１から吐出された高温の冷媒蒸気は、凝縮器５１の内部において、放熱回路１４を構成する部材（配管）に接触する。これにより、冷媒蒸気と放熱回路１４の内部の熱媒体との間で熱交換が行われ、冷媒蒸気が凝縮する。放熱回路１４の内部の熱媒体は、冷媒蒸気の凝縮潜熱によって加熱される。冷媒蒸気によって加熱された熱媒体は、例えば、放熱回路１４の冷却塔（図示せず）において外気又は冷却水によって冷却される。
【００４０】
蒸発器２１は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。蒸発器２１は、冷媒液を貯留するとともに、冷媒液を内部で蒸発させる。蒸発器２１の内部の冷媒液は、蒸発器２１の外部からもたらされた熱を吸収し、沸騰する。すなわち、吸熱回路１２から熱を吸収することによって加熱された冷媒液が蒸発器２１の中で沸騰及び蒸発する。本実施形態において、蒸発器２１に貯留された冷媒液は、吸熱回路１２を循環する熱媒体と間接的に接触する。つまり、蒸発器２１に貯留された冷媒液の一部は、吸熱回路１２の熱媒体によって加熱され、飽和状態の冷媒液を加熱するために使用される。
【００４１】
蒸気経路３４は、蒸発器２１から凝縮器５１に冷媒蒸気を導くための流路である。蒸気経路３４は、蒸発器２１の蒸気出口に接続された一端と凝縮器５１の蒸気入口に接続された他端とを有する。本実施形態において、蒸気経路３４は、上流部分３５、下流部分３６及び中間圧部分３７を有する。上流部分３５は、蒸発器２１の蒸気出口から圧縮機構３１の吸入口（本実施形態では、第１圧縮機３２の吸入口）まで延びている。下流部分３６は、圧縮機構３１の吐出口（本実施形態では、第２圧縮機３３の吐出口）から凝縮器５１の蒸気入口まで延びている。中間圧部分３７は、第１部分３７ａ及び第２部分３７ｂを含む。第１部分３７ａは、第１圧縮機３２の吐出口から中間冷却器４１の蒸気入口まで延びている。第２部分３７ｂは、中間冷却器４１の蒸気出口から第２圧縮機３３の吸入口まで延びている。このような構成によれば、中間冷却器４１の内部空間（特に、冷媒液の液面よりも上の部分）を第１圧縮機３２から第２圧縮機３３への冷媒蒸気の流路として利用しつつ、中間冷却器４１に貯留された冷媒液に冷媒蒸気を直接的に接触させて冷媒蒸気を効率的に冷却することができる。
【００４２】
圧縮機構３１は、第１圧縮機３２及び第２圧縮機３３を含み、冷媒蒸気を２段階で圧縮する。第１圧縮機３２及び第２圧縮機３３は、それぞれ、蒸気経路３４に配置されている。第１圧縮機３２及び第２圧縮機３３は、例えば、容積型圧縮機又は速度型圧縮機である。容積型圧縮機は、容積変化によって冷媒を圧縮する圧縮機である。容積型圧縮機として、ロータリ圧縮機、スクリュー圧縮機、スクロール圧縮機、レシプロ圧縮機などが挙げられる。速度型圧縮機は、冷媒に運動量を与えることによって冷媒を圧縮する圧縮機である。速度型圧縮機（ターボ圧縮機）として、遠心圧縮機、軸流圧縮機などが挙げられる。第１圧縮機３２及び第２圧縮機３３は、それぞれ、回転数を変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、圧縮機のモータを駆動するインバータである。蒸気経路３４に３台以上の圧縮機が設けられていてもよい。第１圧縮機３２の型式は、第２圧縮機３３の型式と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４３】
凝縮器５１は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。凝縮器５１は、冷媒蒸気を凝縮させるとともに、冷媒蒸気を凝縮させることによって生じた冷媒液を貯留する。本実施形態では、過熱状態の冷媒蒸気が、外部環境に熱を放出することによって冷却された熱媒体に間接的に接触して凝縮する。つまり、冷媒蒸気は、放熱回路１４の熱媒体によって冷却され、凝縮する。
【００４４】
本実施形態において、蒸発器２１及び凝縮器５１は、間接接触型の熱交換器（例えば、シェルチューブ熱交換器）である。ただし、蒸発器２１及び凝縮器５１は、直接接触型の熱交換器であってもよい。つまり、吸熱回路１２及び放熱回路１４に冷媒液を循環させることによって、冷媒液を加熱したり冷却したりしてもよい。さらに、吸熱回路１２及び放熱回路１４の少なくとも１つが省略されていてもよい。
【００４５】
戻し経路３９は、凝縮器５１から蒸発器２１に冷媒液を導くための流路である。戻し経路３９は、凝縮器５１の液出口に接続された一端と蒸発器２１の液入口に接続された他端とを有する。本実施形態において、戻し経路３９は、上流部分３９ａ及び下流部分３９ｂを有する。上流部分３９ａは、凝縮器５１の液出口から中間冷却器４１の液入口まで延びている。下流部分３９ｂは、中間冷却器４１の液出口から蒸発器２１の液入口まで延びている。つまり、中間冷却器４１は、戻し経路３９に配置されている。上流部分３９ａを経由して、凝縮器５１に貯留された冷媒液が中間冷却器４１に供給される。下流部分３９ｂを経由して、中間冷却器４１に貯留された冷媒液が蒸発器２１に供給される。冷媒液は、中間冷却器４１を経由して、凝縮器５１から蒸発器２１に移される。このような構成によれば、冷熱源としての冷媒液を中間冷却器４１に容易に供給することができる。
【００４６】
戻し経路３９には、凝縮器５１から蒸発器２１に供給されるべき冷媒の流量（質量流量）を調節するための流量調整弁が設けられていてもよい。具体的には、戻し経路３９の上流部分３９ａには、凝縮器５１から中間冷却器４１に供給されるべき冷媒の流量を調節するための流量調整弁が設けられていてもよい。戻し経路３９の下流部分３９ｂには、中間冷却器４１から蒸発器２１に供給されるべき冷媒の流量を調節するための流量調整弁が設けられていてもよい。また、上流部分３９ａ及び下流部分３９ｂから選ばれる少なくとも１つにポンプが設けられていてもよい。
【００４７】
中間冷却器４１は、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。中間冷却器４１は、第１圧縮機３２で圧縮された冷媒蒸気と冷媒液とを直接的に接触させることによって第１圧縮機３２で圧縮された冷媒蒸気を冷却する。つまり、本実施形態において、中間冷却器４１は、冷媒蒸気と冷媒液と直接的に接触させる直接接触型の熱交換器である。中間冷却器４１で冷却された冷媒蒸気が第２圧縮機３３に吸入され、圧縮される。中間冷却器４１によれば、圧縮機構３１の吐出冷媒の温度が過度に上がることを防止できるので、冷凍サイクル装置１００の構成部品の劣化が進むことを抑制できる。また、中間冷却器４１によれば、冷媒蒸気の温度を効率的に下げることができる。
【００４８】
本実施形態において、中間冷却器４１は、第１圧縮機３２から第２圧縮機３３への冷媒蒸気の流路を含む。中間冷却器４１には冷媒液が貯留されている。中間冷却器４１に貯留された冷媒液の液面よりも上の空間部分が第１圧縮機３２から第２圧縮機３３への冷媒蒸気の流路を構成している。冷媒液の液面にて冷媒蒸気と冷媒液との熱交換が行われる。中間圧部分３７の第１部分３７ａ及び第２部分３７ｂは、それぞれ、液面よりも上の空間部分に開口している。戻し経路３９の上流部分３９ａ及び下流部分３９ｂは、それぞれ、液面よりも下において、中間冷却器４１に接続されている。
【００４９】
なお、中間冷却器４１が戻し経路３９に配置されていることは必須ではない。例えば、戻し経路３９とは別に、凝縮器５１に貯留された冷媒液を中間冷却器４１に供給するための経路が設けられていてもよい。
【００５０】
中間冷却器４１の内部には、温度センサ４４が配置されている。本実施形態において、温度センサ４４は、冷媒液の液面よりも下に位置しており、中間冷却器４１に貯留された冷媒液の温度を検出する。ただし、温度センサ４４は、冷媒液の液面よりも上に位置していてもよい。この場合、温度センサ４４は、冷媒蒸気の温度を検出する。さらに、温度センサ４４は、中間圧部分３７の第２部分３７ｂ又は第２圧縮機３３の吸入口に配置されていてもよい。この場合、温度センサ４４は、第２圧縮機３３に吸入されるべき冷媒蒸気の温度（吸入温度）を検出する。
【００５１】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、ヒータ４２を備えている。本実施形態において、ヒータ４２は、中間冷却器４１の内部に配置されている。ヒータ４２は、冷媒液の液面よりも下に位置しており、冷媒液に浸されている。ヒータ４２の全部が冷媒液の液面よりも下に位置していることが望ましい。ヒータ４２は、中間冷却器４１に貯留された冷媒液を加熱する加熱手段の一例である。ヒータ４２によって、冷凍サイクル装置１００の外部から冷媒液に熱が与えられ、冷媒液を効率的に加熱することができる。
【００５２】
本実施形態によれば、中間冷却器４１に貯留された冷媒液に対して、第１圧縮機３２で圧縮された冷媒蒸気から冷媒液に熱が与えられる。冷媒液に与えられる熱は、冷媒蒸気が持っている顕熱である。併せて、ヒータ４２から冷媒液に熱が与えられる。つまり、冷媒蒸気が持っている顕熱以上の熱が冷媒液に与えられる。そのため、中間冷却器４１の中の冷媒液の温度を所定の温度まで速やかに上げることができる。その結果、圧縮機３２及び３３のそれぞれにおける圧縮比（昇温幅）が限られていたとしても、冷凍サイクル装置１００の運転開始時点から冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮できる。これらの効果は、他の実施形態においても同じように得られる。
【００５３】
ヒータ４２は、典型的には、電気ヒータである。電気ヒータの具体例は、パイプヒータ、投げ込みヒータなどの抵抗加熱式のヒータである。ヒータ４２が電気ヒータであるとき、ヒータ４２は、スイッチ４７を介して外部電源４５に接続されている。スイッチ４７がオンにされると外部電源４５からヒータ４２に電力が供給される。つまり、電気ヒータによれば、冷凍サイクル装置１００の外部からの電力供給によって、冷媒液が加熱される。このような構成によれば、冷媒液の温度を速やかに上げることができる。外部電源４５は、交流電源に限定されず、直流電源であってもよい。スイッチ４７は、有接点スイッチであってもよいし、無接点スイッチであってもよい。
【００５４】
図２に示すように、冷凍サイクル装置１００は、ヒータ４２に代えて、中間冷却器４１の周囲に配置されたヒータ４３を備えていてもよい。ヒータ４３は、中間冷却器４１に巻き付けられていてもよい。ヒータ４３は、典型的には、リボンヒータ又はシースヒータである。ヒータ４３は、中間冷却器４１に接続された配管に巻き付けられていてもよい。
【００５５】
ヒータ４２及び４３が電気ヒータであることは必須ではない。ヒータ４２及び４３は、例えば、バーナーのような熱源で加熱された流体（水、オイルなど）を循環させる配管で構成されていてもよい。
【００５６】
冷凍サイクル装置１００は、さらに、制御器５０を備えている。制御器５０は、第１圧縮機３２、第２圧縮機３３、スイッチ４７などを制御する。制御器５０として、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）を使用できる。制御器５０には、冷凍サイクル装置１００を適切に運転するためのプログラムが格納されている。
【００５７】
本実施形態において、制御器５０は、温度センサ４４に電気的に接続されており、温度センサ４４から出力された検出信号を取得する。検出信号に基づき、制御器５０は、ヒータ４２のオンオフ（スイッチ４７のオンオフ）を制御する。
【００５８】
ヒータ４２は、冷凍サイクル装置１００の運転開始（圧縮機３２及び３３の起動）に伴ってオンに切り換えられる。その後、冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達した場合に、ヒータ４２がオフに切り換えられる。具体的には、温度センサ４４によって検出された冷媒液（又は冷媒蒸気）の温度が所定温度（例えば、２０℃）に達した場合、制御器５０は、冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達したものと判断し、ヒータ４２（加熱手段）による冷媒液の加熱を停止する。本実施形態では、ヒータ４２がオフにされる。このように、冷凍サイクル装置１００の運転開始後の一定期間のみにおいてヒータ４２をオンにすれば、ヒータ４２によるエネルギー消費が抑制されるので、冷凍サイクル装置１００の効率の大幅な低下を避けることができる。
【００５９】
なお、中間冷却器４１に貯留された冷媒液の温度は、理論上、中間冷却器４１の空間部分を満たす冷媒蒸気の圧力に対応する飽和温度に等しい。したがって、中間冷却器４１には、温度センサ４４に代えて、圧力センサが設けられていてもよい。温度センサ４４の検出結果だけでなく、圧力センサの検出結果から冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達したかどうかを判断することもできる。
【００６０】
また、凝縮器５１の内部に温度センサが配置されていてもよい。凝縮器５１の内部において、温度センサは、凝縮器５１に貯留された冷媒液の液面よりも下に位置していてもよいし、上に位置していてもよい。つまり、凝縮器５１の内部において、温度センサは、冷媒蒸気の温度を検出する位置に配置されていてもよいし、冷媒液の温度を検出する位置に配置されていてもよい。凝縮器５１の内部の冷媒蒸気の温度が高温熱源の温度（例えば、外気温度）以上の凝縮温度まで上昇した場合、冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達したものと判断することができる。凝縮器５１には、温度センサに代えて、圧力センサが設けられていてもよい。
【００６１】
このように、冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達したかどうかを判断するための手段には、温度センサ又は圧力センサが含まれる。温度センサ又は圧力センサは、中間冷却器４１の内部に配置されていてもよいし、凝縮器５１の内部に配置されていてもよい。温度センサ又は圧力センサの検出値が所定の閾値（閾値温度又は閾値圧力）に達した場合、冷凍サイクル装置１００の運転状態が定常状態に達したものと判断することができる。
【００６２】
また、中間冷却器４１の内部には、冷媒液の液面の位置を検出するためのレベルセンサが設けられていてもよい。例えば、戻し経路３９に流量調整弁又はポンプが設けられているとき、レベルセンサの検出結果に基づいて流量調整弁又はポンプを制御すれば、中間冷却器４１に貯留された冷媒液の量を所望の範囲内に維持することができる。言い換えれば、制御器５０は、レベルセンサの検出結果に基づいて流量調整弁又はポンプを制御するように構成されていてもよい。例えば、制御器５０は、中間冷却器４１に貯留された冷媒液の量を所望の範囲内に維持されるように、レベルセンサの検出結果に基づいて流量調整弁の開度を調節したり、ポンプの回転数を調節したりする。
【００６３】
（実施形態２）
図３に示すように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置２００は、循環経路４６を備えている。実施形態１の冷凍サイクル装置１００と本実施形態の冷凍サイクル装置２００とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。すなわち、各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限り、各実施形態は、相互に組み合わされてもよい。これらは、後述する実施形態３にも当てはまる。
【００６４】
循環経路４６は、圧縮機構３１の冷却構造と中間冷却器４１との間で中間冷却器４１に貯留された冷媒液を循環させるための流路である。循環経路４６は、複数の配管で構成されている。中間冷却器４１から循環経路４６に冷媒液が送られる。冷媒液は、圧縮機構３１の排熱によって加熱されたのち、中間冷却器４１に戻される。本実施形態において、循環経路４６及び圧縮機構３１の冷却構造は、中間冷却器４１に貯留された冷媒液を加熱する加熱手段を構成している。
【００６５】
本実施形態において、循環経路４６は、所定の分岐位置Ｐ１において、戻し経路３９の下流部分３９ｂから分岐している。循環経路４６は、分岐位置Ｐ１において、Ｔ字管を用いて戻し経路３９に接続されている。つまり、循環経路４６は、戻し経路３９の下流部分３９ｂに接続された一端と中間冷却器４１に接続された他端とを有する。詳細には、循環経路４６は、上流部分４６ａ及び下流部分４６ｂを含む。上流部分４６ａは、戻し経路３９における分岐位置Ｐ１から圧縮機構３１の冷却構造まで延びている。下流部分４６ｂは、圧縮機構３１の冷却構造から中間冷却器４１まで延びている。このような構成によれば、中間冷却器４１に貯留された冷媒液を圧縮機構３１の排熱で容易に加熱することができる。中間冷却器４１と配管との接続部分の数を減らし、冷凍サイクル装置２００の構成が複雑になることを回避できる。ポンプなどの機器も削減されうる。
【００６６】
図４Ａに示すように、圧縮機構３１は、第１圧縮機３２を構成する低圧段翼車６１、第２圧縮機３３を構成する高圧段翼車６２、シャフト６５及びモータ６９を備えている。図４Ａに示す例において、圧縮機構３１は、１軸２段の遠心圧縮機の構造を有する。モータ６９は、ロータ６６及びステータ６７を含む。ロータ６６は、シャフト６５に固定されている。シャフト６５の一端に低圧段翼車６１が取り付けられ、シャフト６５の他端に高圧段翼車６２が取り付けられている。低圧段翼車６１、高圧段翼車６２、シャフト６５及びモータ６９は、ハウジング６０に収められている。ハウジング６０は、吸入口３２ａ、吐出口３２ｂ、吸入口３３ａ及び吐出口３３ｂを有する。図３から理解できるように、吸入口３２ａには、蒸気経路３４の上流部分３５が接続されている。吐出口３２ｂには、中間圧部分３７の第１部分３７ａが接続されている。吸入口３３ａには中間圧部分３７の第２部分３７ｂが接続されている。吐出口３３ｂには、蒸気経路３４の下流部分３６が接続されている。
【００６７】
冷媒蒸気は、吸入口３２ａを通じて圧縮機構３１に吸入され、低圧段翼車６１によって圧縮される。圧縮された冷媒蒸気は、吐出口３２ｂを通じて圧縮機構３１から吐出されて中間冷却器４１に送られる。中間冷却器４１において、冷媒蒸気は、冷媒液と直接的に接触して冷却される。冷却された冷媒蒸気は、吸入口３３ａを通じて圧縮機構３１に再び吸入され、高圧段翼車６２によって圧縮される。圧縮された冷媒蒸気は、吐出口３３ｂを通じて圧縮機構３１から吐出されて凝縮器５１に送られる。
【００６８】
圧縮機構３１は、さらに、モータ６９の周囲に配置された冷却ジャケット６８を備えている。冷却ジャケット６８は、圧縮機構３１の冷却構造の一例であり、少なくともモータ６９の近傍においてハウジング６０を覆っている。本実施形態では、冷却ジャケット６８は、ハウジング６０の全体を覆っている。冷却ジャケット６８は、入口６８ａ及び出口６８ｂを有する。入口６８ａには、循環経路４６の上流部分４６ａが接続されている。出口６８ｂには、循環経路４６の下流部分４６ｂが接続されている。冷却ジャケット６８とハウジング６０との間には、入口６８ａから出口６８ｂに向かって冷媒液を流通させるための密閉空間が形成されている。
【００６９】
本実施形態によれば、循環経路４６を流れる冷媒液によって圧縮機構３１の排熱（主に、モータ６９の熱）が回収される。中間冷却器４１に貯留された冷媒液を加熱するための熱は、冷凍サイクル装置２００の内部で賄われる。熱源を別途準備する必要がないので、冷凍サイクル装置２００の効率を維持しつつ、冷凍サイクル装置２００の運転開始時点から冷凍サイクル装置２００の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮できる。また、冷媒液でモータ６９を冷却できるので、モータ６９を高効率で駆動することができる。
【００７０】
図４Ｂに示すように、変形例にかかる圧縮機構３１Ｂは、冷却構造として、モータ６９の周囲に配置された冷却管３８を備えている。冷却管３８は、ハウジング６０に巻き付けられている。冷却管３８の一端に循環経路４６の上流部分４６ａが接続され、冷却管３８の他端に循環経路４６の下流部分４６ｂが接続されている。冷却管３８を流れる冷媒液によってモータ６９の排熱が回収される。
【００７１】
なお、冷却管３８は、ハウジング６０の内部においてモータ６９の周囲に配置されていてもよい。ハウジング６０の内部において、ステータ６７に冷却管３８が接触していてもよい。つまり、冷却構造は、ハウジング６０の外に配置されていてもよいし、ハウジング６０の中に配置されていてもよい。ヒートシンクなどの伝熱部材が冷却管３８と圧縮機構３１Ｂとの間に配置されていてもよい。
【００７２】
図３に示すように、冷凍サイクル装置２００は、さらに、ポンプ２２を備えている。ポンプ２２は、戻し経路３９の下流部分３９ｂに配置されている。詳細には、ポンプ２２は、中間冷却器４１の液出口と分岐位置Ｐ１との間において、戻し経路３９の下流部分３９ｂに配置されている。ポンプ２２の働きによって、中間冷却器４１に貯留された冷媒液を蒸発器２１に供給することもできるし、循環経路４６に供給することもできる。つまり、このような位置にポンプ２２が設けられていると、ポンプ２２の数を必要最小限に抑えることができるので、コスト及び消費電力の抑制に資する。
【００７３】
ポンプ２２は、例えば、容積型ポンプ又は速度型ポンプである。容積型ポンプは、容積変化によって冷媒を昇圧するポンプである。容積型ポンプとして、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ギアポンプ、ルーツポンプ、ベーンポンプ、ロータリポンプなどが挙げられる。速度型ポンプは、冷媒に運動量を与えることによって冷媒を昇圧するポンプである。速度型ポンプとして、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなどが挙げられる。ポンプ２２は、回転数を変化させるための可変速機構を備えていてもよい。可変速機構の例は、ポンプ２２のモータを駆動するインバータである。
【００７４】
冷凍サイクル装置２００は、さらに、冷却流路２４を備えている。冷却流路２４は、循環経路４６から分岐し、中間冷却器４１の空間部分（液面よりも上の部分）まで延びている。詳細には、冷却流路２４は、循環経路４６の上流部分４６ａにおける所定の分岐位置Ｐ２から分岐している。冷却流路２４は、分岐位置Ｐ２において、Ｔ字管を用いて循環経路４６に接続されている。冷媒液の一部は、冷却流路２４を通じて、中間冷却器４１の空間部分に吐出される。これにより、冷媒液と冷媒蒸気との接触面積が増加し、冷媒蒸気が効率的に冷却される。冷却流路２４は、少なくとも１つの配管で構成されている。冷却流路２４は、中間冷却器４１の空間部分に冷媒液を噴霧する噴霧管を含んでいてもよい。また、冷却流路２４に流量調整弁、開閉弁などの弁が配置されていてもよい。冷却流路２４を構成する配管には、実施形態１で説明したヒータ４３が巻き付けられていてもよい。
【００７５】
ポンプ２２を駆動すると、冷媒液は、中間冷却器４１から、蒸発器２１、圧縮機構３１の冷却構造及び冷却流路２４のそれぞれに供給されうる。本実施形態によれば、ポンプ２２の数を必要最小限の数に抑えることができるので、コストの増大及び消費電力の増大を抑制することができる。
【００７６】
冷凍サイクル装置２００は、さらに、弁２７を備えている。弁２７は、例えば、開閉弁又は流量調整弁である。弁２７は、望ましくは流量調整弁である。弁２７は、循環経路４６に配置されている。本実施形態において、弁２７は、循環経路４６の上流部分４６ａに配置されている。詳細には、弁２７は、分岐位置Ｐ２と圧縮機構３１の冷却構造との間において、循環経路４６の上流部分４６ａに配置されている。弁２７によれば、冷却流路２４の冷媒液の流量及び圧縮機構３１の冷却構造に供給されるべき冷媒液の流量を変更（調節）することができる。
【００７７】
弁２７の開度を適切に制御すれば、冷凍サイクル装置２００の運転状態に応じて、冷却流路２４の冷媒液の流量及び循環経路４６の冷媒液の流量を調節できる。例えば、冷凍サイクル装置２００の運転開始直後において、弁２７を全開に制御し、循環経路４６を通じて圧縮機構３１の冷却構造に供給されるべき冷媒液の流量を増やす。これにより、冷凍サイクル装置２００の運転開始時点から冷凍サイクル装置２００の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮することができる。他方、冷凍サイクル装置２００の運転状態が定常状態に達した場合、弁２７を閉じる又は弁２７の開度を減らす。すると、冷却流路２４の冷媒液の流量が増加し、中間冷却器４１における冷媒蒸気の冷却が促進される。したがって、冷媒液の流量を変更しない場合と比較して、冷凍サイクル装置２００の起動運転を効率的に実行することができる。
【００７８】
弁２７は、例えば、次の手順で制御される。
【００７９】
制御器５０は、冷凍サイクル装置２００の運転開始に伴って、弁２７を全開に制御する。実施形態１で説明したように、温度センサ４４によって検出された冷媒液（又は冷媒蒸気）の温度が所定温度（例えば、２０℃）に達した場合、制御器５０は、冷凍サイクル装置２００の運転状態が定常状態に達したものと判断し、弁２７を閉じる又は弁２７の開度を減らす。
【００８０】
先に説明したように、中間圧部分３７の第２部分３７ｂ又は第２圧縮機３３の吸入口３３ａに温度センサが配置されていてもよい。この温度センサによって検出されるべき冷媒蒸気の温度は、第２圧縮機３３の吸入冷媒の温度である。第２圧縮機３３の吸入冷媒の温度と中間冷却器４１における飽和温度との差（つまり、第２圧縮機３３の吸入冷媒の過熱度）がゼロに収斂するように弁２７の開度を制御することができる。このようにすれば、冷媒蒸気の冷却を促進することができる。
【００８１】
弁２７は、分岐位置Ｐ１と分岐位置Ｐ２との間において、循環経路４６の上流部分４６ａに配置されていてもよい。
【００８２】
実施形態１で説明したヒータ４２が本実施形態の冷凍サイクル装置２００に設けられていてもよい。
【００８３】
循環経路４６が戻し経路３９から分岐していることは必須ではない。循環経路４６の上流部分４６ａは、中間冷却器４１から直接延びていてもよい。言い換えれば、上流部分４６ａは、中間冷却器４１に接続された一端と圧縮機構３１の冷却構造に接続された他端とを有していてもよい。同様に、冷却流路２４が循環経路４６から分岐していることは必須ではない。冷却流路２４は、中間冷却器４１に貯留された冷媒液を中間冷却器４１の空間部分に噴霧するように、中間冷却器４１の底部に接続された一端と中間冷却器４１の空間部分に位置する他端とを有していてもよい。
【００８４】
（実施形態３）
図５に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置３００は、循環経路７０を備えている。循環経路７０は、圧縮機構３１の冷却構造と中間冷却器４１との間で液相の熱媒体を循環させるための流路である。液相の熱媒体は、中間冷却器４１に貯留された冷媒液と熱交換するべき流体である。液相の熱媒体として、水、オイルなどが挙げられる。循環経路７０は、冷凍サイクル装置３００の冷媒の流路から完全に独立した流路である。循環経路７０は、複数の配管で構成されている。
【００８５】
本実施形態において、循環経路７０は、上流部分７０ａ、下流部分７０ｂ及び熱交換部分７０ｃを含む。熱交換部分７０ｃは、中間冷却器４１の内部に配置されている。熱交換部分７０ｃは、冷媒液の液面よりも下に位置しており、冷媒液に接している。熱交換部分７０ｃは、例えば、蛇行した配管によって構成されている。ただし、熱交換部分７０ｃの構造は特に限定されない。また、図２を参照して説明したヒータ４３のように、熱交換部分７０ｃを構成する配管が中間冷却器４１に巻き付けられていてもよい。上流部分７０ａは、熱交換部分７０ｃの一端と圧縮機構３１の冷却構造とを接続している。下流部分７０ｂは、圧縮機構３１の冷却構造と熱交換部分７０ｃの他端とを接続している。循環経路７０にはポンプ７２が配置されている。詳細には、ポンプ７２は、上流部分７０ａに配置されている。循環経路７０及び圧縮機構３１の冷却構造は、中間冷却器４１に貯留された冷媒液を加熱する加熱手段を構成している。
【００８６】
冷凍サイクル装置３００の運転開始時点から冷凍サイクル装置３００の運転状態が定常状態に達するまでの期間において、ポンプ７２が駆動される。冷凍サイクル装置３００の運転状態が定常状態に達したら、ポンプ７２を停止させる。
【００８７】
他の実施形態と同様、本実施形態においても、中間冷却器４１に貯留された冷媒液の温度を速やかに上げることができるので、冷凍サイクル装置３００の運転開始時点から冷凍サイクル装置３００の運転状態が定常状態に達するまでの時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本明細書に開示された冷凍サイクル装置は、空気調和装置、チラー、蓄熱装置などに有用であり、家庭用エアコン、業務用エアコンなどの空気調和装置に特に有用である。
【符号の説明】
【００８９】
２１  蒸発器
２２，７２  ポンプ
２４  冷却流路
２７  弁
３１  圧縮機構
３２  第１圧縮機
３３  第２圧縮機
３４  蒸気経路
３８  冷却管
３９  戻し経路
４１  中間冷却器
４２，４３  ヒータ
４６，７０  循環経路
５１  凝縮器
６８  冷却ジャケット
６９  モータ
１００，２００，３００  冷凍サイクル装置
Ｐ１，Ｐ２  分岐位置
【図１】
2018066505.tif 000003
【図２】
2018066505.tif 000004
【図３】
2018066505.tif 000005
【図４Ａ】
2018066505.tif 000006
【図４Ｂ】
2018066505.tif 000007
【図５】
2018066505.tif 000008
【図６】
2018066505.tif 000009