(57)【要約】【課題】  蒸発器で発生する冷凍能力（吸熱能力）が低下することを抑制可能なガスインジェクションサイクル方式の蒸気圧縮式冷凍機の一例を開示する。【解決手段】  過冷却器５０に流入する冷媒温度から冷却用媒体の温度を減じた値が予め決められた値以下となったときに、バイパス回路５１を連通させる。これにより、第２膨張弁６０の入口における比エンタルピーが高くなることが抑制され得るので、第２膨張弁６０に気液二相状態の冷媒が流入することが抑止され得る。したがって、第２膨張弁６０にて冷媒を十分に減圧することができるので、蒸発器７０で十分な冷凍能力（吸熱能力）を発生させることが可能となり得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機において、
冷媒を圧縮する圧縮装置と、
前記圧縮装置から吐出された冷媒を冷却し、当該冷媒から吸熱した熱を高温側に放出する放熱器と、
前記放熱器から流出した冷媒を減圧膨張させる第１膨張弁と、
前記第１膨張弁から流出した気液二相状態の冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する気液分離器と、
前記気液分離器から流出した気相冷媒を前記圧縮装置に注入するインジェクション部と、
冷媒以外の媒体である冷却用媒体と前記気液分離器から流出した液相冷媒とを熱交換することにより、当該液相冷媒を冷却する過冷却器と、
前記過冷却器から流出した冷媒を減圧膨張させる第２膨張弁と、
前記第２膨張弁から流出した液相冷媒を蒸発させて低温側から吸熱する蒸発器であって、蒸発した気相冷媒を前記圧縮装置の吸入側に供給する蒸発器と、
前記気液分離器から流出した液相冷媒を前記過冷却器を迂回させて前記第２膨張弁に導くバイパス回路と、
前記バイパス回路の連通状態を調整するバルブと、
前記バルブの作動を制御する制御部であって、前記過冷却器に流入する冷媒温度から前記冷却用媒体の温度を減じた値が予め決められた値以下となったときに、前記バイパス回路を連通させる制御部と
を備える蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載の蒸気圧縮式冷凍機では、圧縮機、凝縮器、蒸発器、過冷却器、過冷却器を迂回するバイパス回路、第１膨張弁及び第２膨張弁等を備えている。第１膨張弁は、蒸発器に供給する冷媒を減圧膨張させる。過冷却器は、凝縮器から流出した冷媒を冷却する。第２膨張弁は、過冷却器又はバイパス回路から流出した冷媒を減圧する。
【０００３】
つまり、特許文献１に記載の発明では、第２膨張弁にて減圧膨張して温度が低下した冷媒と凝縮器から流出した冷媒とを過冷却器で熱交換することにより、凝縮器から流出した冷媒を更に冷却している。
【０００４】
特許文献２には、ガスインジェクションサイクル方式の蒸気圧縮式冷凍機が記載されている。当該蒸気圧縮式冷凍機は、圧縮機、凝縮器、第１膨張弁、気液分離器、過冷却器、第２膨張弁及び蒸発器等を有して構成されている。
【０００５】
気液分離器は、第１膨張弁にて減圧されて気液二相状態となった冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。気液分離器内の圧力は、凝縮圧力（圧縮機の吐出圧）と蒸発圧力（圧縮機の吸入圧）との中間圧である。気液分離器にて分離抽出された中間圧の気相冷媒は、圧縮途中の圧縮機に注入（インジェクション）される。これにより、圧縮機の消費動力が低減される。
【０００６】
気液分離器にて分離抽出された中間圧の液相冷媒は、過冷却器により冷却されて過冷却度（サブクール）が増大された後、第２膨張弁にて蒸発圧力まで減圧される。これにより、蒸発器に流入する冷媒の乾き度が小さくなるので、蒸発器の入口と出口との比エンタルピー差を大きくでき、大きな冷凍能力を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第６２２３５７３号公報
【特許文献２】特開２００１−４１６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ガスインジェクションサイクル方式の蒸気圧縮式冷凍機においては、第２膨張弁に流入する冷媒は、飽和液冷媒、つまり乾き度０の冷媒であることが望ましい。つまり、第２膨張弁に流入する冷媒が気液二相状態となり、当該冷媒に気相冷媒（フラッシュガス）が存在していると、第２膨張弁にて冷媒を十分に減圧することができなくなるとともに、蒸発器で発生する冷凍能力（吸熱能力）が低下してしまう。
【０００９】
本開示は、上記点に鑑み、蒸発器で発生する冷凍能力（吸熱能力）が低下することを抑制可能なガスインジェクションサイクル方式の蒸気圧縮式冷凍機の一例の開示である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
蒸気圧縮式冷凍機は、例えば、気液分離器（４０）から流出した液相冷媒を過冷却器（５０）を迂回させて第２膨張弁（６０）に導くバイパス回路（５１）と、バイパス回路（５１）の連通状態を調整するバルブ（５２）と、過冷却器（５０）に流入する冷媒温度から冷却用媒体の温度を減じた値が予め決められた値以下となったときに、バイパス回路（５１）を連通させる制御部（８０）とを備えることが望ましい。
【００１１】
これにより、第２膨張弁（６０）の入口における比エンタルピーが高くなることが抑制され得るので、第２膨張弁（６０）に気液二相状態の冷媒が流入することが抑止され得る。したがって、第２膨張弁（６０）にて冷媒を十分に減圧することができるので、蒸発器（７０）で十分な冷凍能力（吸熱能力）を発生させることが可能となり得る。
【００１２】
因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御を示すフローチャートである。
【図６】第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御を示すフローチャートである。
【図８】第３実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。
【００１５】
以下、本開示の実施形態を図面と共に説明する。なお、少なくとも符号を付して説明した部材又は部位は、「１つの」等の断りをした場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。
【００１６】
（第１実施形態）
１．蒸気圧縮式冷凍機の概要
本実施形態は、空冷パッケージ式空調装置用の蒸気圧縮式冷凍機に本開示を適用したものである。蒸気圧縮式冷凍機とは、冷媒蒸発時の吸熱作用を利用して低温側の熱を高温側に移動させる冷凍機である。
【００１７】
したがって、室内空気から吸熱する場合には蒸気圧縮式冷凍機にて冷房運転が可能である。室外空気から吸熱する場合には蒸気圧縮式冷凍機１にて暖房運転が可能である。図１に示される蒸気圧縮式冷凍機１は、冷房運転可能な蒸気圧縮式冷凍機１の基本構成である。
【００１８】
２．蒸気圧縮式冷凍機の構成
蒸気圧縮式冷凍機１は、圧縮装置１０、放熱器２０、第１膨張弁３０、気液分離器４０、過冷却器５０、第２膨張弁６０、蒸発器７０及びバイパス回路５１等を少なくとも備える。
【００１９】
圧縮装置１０は冷媒を吸入して圧縮する。当該圧縮装置１０は、中間圧の冷媒を圧縮行程途中に注入噴射可能な装置である。具体的には、圧縮装置１０は、第１圧縮機１１及び第２圧縮機１２等を有して構成されている。
【００２０】
第１圧縮機１１は、蒸発器７０から流出した低圧冷媒を高圧まで圧縮して放熱器２０に向けて吐出する。第２圧縮機１２は、中間圧の冷媒を高圧まで圧縮して放熱器２０に向けて吐出する。
【００２１】
なお、低圧とは蒸発器７０内の圧力をいう。高圧とは放熱器２０内の圧力をいう。中間圧とは、蒸発器７０内の圧力と放熱器２０内の圧力との間の圧力をいう。具体的には、中間圧は、第１膨張弁３０から流出した冷媒の圧力と略一致する。
【００２２】
放熱器２０は、圧縮装置１０から吐出された冷媒を冷却し、蒸発器７０にて吸熱した熱を高温側（本実施形態では、室外空気）に放出させる。なお、本実施形態では、圧縮装置１０の吐出圧、つまり放熱器２０内の冷媒圧力は、冷媒の臨界圧力未満である。
【００２３】
このため、放熱器２０にて冷却された気相冷媒の少なくとも一部は凝縮して液化する。したがって、本実施形態に係る放熱器２０は凝縮器として機能する。なお、放熱器２０内の冷媒圧力が臨界圧力を越えている場合には、放熱器２０内で冷媒は凝縮しない。
【００２４】
第１膨張弁３０は、放熱器２０から流出した冷媒を減圧膨張させる。第１膨張弁３０にて減圧された冷媒は、気液二相状態の冷媒となる。気液分離器４０は、第１膨張弁３０から流出した気液二相状態の冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離する。
【００２５】
気液分離器４０にて分離抽出された中間圧の気相冷媒は、インジェクション部４１を経由して圧縮行程中の圧縮装置１０に注入噴射される。具体的には、気液分離器４０から流出した気相冷媒は、第２圧縮機１２にて吸入圧縮された後、第１圧縮機１１にて圧縮された気相冷媒と共に放熱器２０に向けて吐出される。
【００２６】
過冷却器５０は、気液分離器４０にて分離抽出された中間圧の液相冷媒を冷却する。これにより、当該液相冷媒の過冷却度が大きくなる。本実施形態に係る過冷却器５０は、室外に配設されて室外空気にて当該液相冷媒を冷却する。つまり、過冷却器５０は、放熱器２０が設置された雰囲気（室外空気）を冷却用媒体として液相冷媒を冷却する。
【００２７】
第２膨張弁６０は、過冷却器５０から流出した冷媒を減圧膨張させる。蒸発器７０は、第２膨張弁６０から流出した液相冷媒を蒸発させることにより、低温側（本実施形態では、室内空気）から吸熱する。蒸発器７０から流出した気相冷媒は、圧縮装置１０（本実施形態では、第１圧縮機１１）の吸入側に供給される。圧縮装置１０は、当該気相冷媒を吸入圧縮して放熱器２０側に吐出する。
【００２８】
なお、第２膨張弁６０は、室内又は過冷却器５０から第２膨張弁６０まで配管長が十分に長くなる位置に配設されている。つまり、第２膨張弁６０は、当該第２膨張弁６０に流入する冷媒にフラッシュガスが発生する可能性がある位置に配設されている。なお、配管長が十分に長いとは、例えば７．５ｍ以上の配管長をいう。
【００２９】
３．蒸気圧縮式冷凍機の制御
３．１．制御の概要
第１膨張弁３０及び第２膨張弁６０は、絞り開度（減圧度）を連続的に変更制御可能な電気式の膨張弁である。第１膨張弁３０の絞り開度及び第２膨張弁６０の絞り開度は、制御部８０により制御される。
【００３０】
制御部８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。当該制御部８０は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されたプログラムに従って第１膨張弁３０及び第２膨張弁６０を制御する。
【００３１】
なお、制御部８０には、第１圧力センサＳ１、第２圧力センサＳ２、第３圧力センサＳ３、第１温度センサＳ４、第２温度センサＳ５、外気温度センサＳ６及び室内温度センサ（図示せず。）等の検出信号が入力されている。
【００３２】
第１圧力センサＳ１は、放熱器２０の冷媒入口での冷媒圧力を検出する。第２圧力センサＳ２は、蒸発器７０の冷媒出口での冷媒圧力を検出する。第３圧力センサＳ３は気液分離器４０内の圧力を検出する。
【００３３】
第１温度センサＳ４は、放熱器２０の冷媒出口での冷媒温度を検出する。第２温度センサＳ５は、蒸発器７０の冷媒出口での冷媒温度を検出する。外気温度センサＳ６は、放熱器２０及び過冷却器５０の雰囲気温度、つまり室外空気の温度を検出する。室内温度センサは、蒸発器７０にて冷却される前の室内空気の温度を検出する。
【００３４】
＜第１膨張弁の制御＞
制御部８０は、中間圧（本実施形態では、第３圧力センサＳ３の検出圧力）が予め決められた目標圧力となるように第１膨張弁３０の絞り開度を制御する。本実施形態に係る目標値は、高圧（本実施形態では、第１圧力センサＳ１の検出圧力）と低圧（本実施形態では、第２圧力センサＳ２の検出圧力）との相乗平均である。
【００３５】
＜第２膨張弁の制御＞
制御部８０は、蒸発器７０の冷媒出口における過熱度が０℃以上となるように、第２膨張弁６０の絞り開度を制御する。
【００３６】
このとき、制御部８０は、蒸発器７０の冷媒出口における冷媒圧力（第２圧力センサＳ２の検出圧力）、及び蒸発器７０の冷媒出口における冷媒温度（第２温度センサＳ５の検出温度）を利用して蒸発器７０の冷媒出口における冷媒の状態を判断する。
【００３７】
＜第１圧縮機の制御＞
制御部８０は、放熱器２０の冷媒出口における過冷却度が０℃以上となるように、第１圧縮機１１の回転数を制御する。
【００３８】
このとき、制御部８０は、放熱器２０の冷媒出口における冷媒圧力（本実施形態では、第１圧力センサＳ１の検出圧力で代用）、及び放熱器２０の冷媒出口における冷媒温度（第１温度センサＳ４の検出温度）を利用して放熱器２０の冷媒出口における冷媒の状態を判断する。
【００３９】
＜第２圧縮機の制御＞
制御部８０は、蒸発器７０にて必要とされる冷凍能力に応じて第２圧縮機１２の回転数を制御する。
【００４０】
蒸発器７０にて必要とされる冷凍能力とは、例えば、室内温度センサにて検出された室内空気温度から設定温度が減じられた値（以下、温度差という。）に基づいて決定される。設定温度とは、例えば、目標とする室内空気の温度、又は目標とする空気の温度であって、蒸発器７０に冷却された空気の温度等をいう。
【００４１】
制御部８０は、例えば、温度差が予め決められた値より大きくなったときには、第２圧縮機１２の回転数を現時の回転数より大きくして蒸発器７０で発生させる冷凍能力を増大させる。制御部８０は、例えば、温度差が予め決められた値より小さくなったときには、第２圧縮機１２の回転数を現時の回転数より小さくして蒸発器７０で発生させる冷凍能力を減少させる。
【００４２】
＜バイパス回路の制御＞
制御部８０は、バルブ５２の作動を制御することにより、バイパス回路５１の連通状態を調整する。具体的には、制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度から冷却用媒体の温度、つまり室外空気の温度（本実施形態では、外気温度センサＳ６の検出温度）を減じた値が予め決められた値以下となったときに、バイパス回路５１を連通させるようにバルブ５２を作動させる。
【００４３】
本実施形態に係るバルブ５２は、気液分離器４０から流出した冷媒の流通経路を切換可能な三方弁にて構成されている。なお、バルブ５２は、過冷却器５０の冷媒出口側及び冷媒入口側のうちいずれの位置に設けられていてもよい。
【００４４】
３．２．制御の詳細
図２は、上記制御の概要を実施するための制御フローの一例である。なお、以下の説明における（）内の符号は、図２に示される制御ステップを示している。
【００４５】
蒸気圧縮式冷凍機１が起動すると、図２に示されるように、制御部８０は、通常制御モードを実行する（Ｓ１）。通常制御モードでは、気液分離器４０から流出した液相冷媒の全てが過冷却器５０を通過する。第１膨張弁３０、第２膨張弁６０、第１圧縮機１１及び第２圧縮機１２それぞれの制御は、上記の通りである。
【００４６】
次に、制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が室外空気の温度以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が室外空気の温度より高いと判断した場合には（Ｓ３：ＮＯ）、通常制御モードを継続実行する。
【００４７】
制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が室外空気の温度以下であると判断した場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、バイパス制御モードを実行した後（Ｓ５）、再び、Ｓ３を実行する。バイパス制御モードとは、気液分離器４０から流出した冷媒の一部又は全部がバイパス回路５１を流通する運転モードである。
【００４８】
バイパス制御モード時における第１膨張弁３０、第２膨張弁６０、第１圧縮機１１及び第２圧縮機１２の制御は、通常制御モード時と同じである。なお、蒸気圧縮式冷凍機１が停止すると、バイパス回路５１は閉じられる。
【００４９】
４．本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴
制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が室外空気の温度以下であると判断した場合には、バイパス制御モードを実行する。これにより、室外空気の温度が上昇した場合であっても、第２膨張弁６０の入口における比エンタルピーが高くなることが抑制され得る。
【００５０】
したがって、第２膨張弁６０に気液二相状態の冷媒が流入することが抑止され得るので、第２膨張弁６０にて冷媒を十分に減圧することができ、蒸発器７０で十分な冷凍能力（吸熱能力）を発生させることが可能となり得る。
【００５１】
（第２実施形態）
１．蒸気圧縮式冷凍機の構成等
＜制御の概要＞
本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１は、過冷却度制御モードが実行可能である。過冷却度制御モードとは、第２膨張弁６０に流入する冷媒の過冷却度が０℃未満となったときに実行される制御モードであって、第２膨張弁６０に流入する冷媒の過冷却度が０℃以上の液相冷媒となるように第１膨張弁３０の絞り開度が制御される制御モードである。
【００５２】
図３に示されるように、本実施形態に係る制御部８０には、第１実施形態に係るセンサＳ１〜Ｓ６の検出信号に加えて、第４圧力センサＳ７及び第３温度センサＳ８の検出信号が入力されている。
【００５３】
第４圧力センサＳ７は第２膨張弁６０の冷媒入口での冷媒圧力を検出する。第３温度センサＳ８は、第２膨張弁６０の冷媒入口での冷媒温度を検出する。制御部８０は、第４圧力センサＳ７の検出値、及び第３温度センサＳ８の検出値を利用して第２膨張弁６０の冷媒入口での冷媒の状態を判断する。
【００５４】
制御部８０は、過冷却度制御モード時においては、過冷却器５０に流入する冷媒の温度を雰囲気温度（本実施形態では、外気温度センサＳ６の検出温度）より高い温度になるように第１膨張弁３０の絞り開度を制御する。つまり、制御部８０は、過冷却器５０の冷媒出口における冷媒の過冷却度が、０℃より大きい所定の値となるように、第１膨張弁３０の絞り開度を制御する。
【００５５】
なお、「０℃より大きい所定の値」とは、過冷却器５０の冷媒出口から第２膨張弁６０の冷媒入口に至る冷媒経路における過冷却度の低下度ΔＳＣが加味された値より大きい値である。
【００５６】
つまり、制御部８０は、「過冷却器５０の冷媒出口での過冷却度が、第２膨張弁６０の冷媒入口での過冷却度に低下度ΔＳＣを加算した値以上となるように、第１膨張弁３０の絞り開度を制御する」ことになる。
【００５７】
＜制御の詳細＞
図４及び図５は、上記概要を実施するための制御フローの一例である。なお、以下の説明における（）内の符号は、図４及び図５に示される制御ステップを示している。
【００５８】
蒸気圧縮式冷凍機１が起動すると、制御部８０は、通常制御モードを実行する（Ｓ１０）。次に、制御部８０は、第２膨張弁６０に流入する冷媒の過冷却度が０℃未満であるか否かを判断する（Ｓ１１）。制御部８０は、過冷却度が０℃未満でないと判断した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、通常制御モードを継続実行する。
【００５９】
制御部８０は、過冷却度が０℃未満であると判断した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、現時の室外空気の温度（以下、外気温度という。）をＲＡＭ等の記憶部に記憶させる（Ｓ１２）。以下の説明では、当該記憶された外気温度は、第２外気温度と記載されている。
【００６０】
次に、制御部８０は、過冷却制御モードを開始した後（Ｓ１３）、現時の外気温度が第２外気温度以上であるか否かを判断する（Ｓ１４）。制御部８０は、現時の外気温度が第２外気温度以上でないと判断した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、過冷却制御モードを停止させた後、通常制御モードを実行する（Ｓ１０）。
【００６１】
制御部８０は、現時の外気温度が第２外気温度以上であると判断した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、現時の蒸気圧縮式冷凍機１の運転状態が圧縮装置１０を保護するための条件を逸脱しているか否かを判断する（Ｓ１５）。
【００６２】
圧縮装置１０を保護するための条件（以下、条件と略す。）を逸脱した状態とは、例えば、外気温度が上昇することにより、高圧が上昇して圧縮装置１０の負荷が過度に大きくなった状態である。具体的には、蒸気圧縮式冷凍機１の状態が、以下のいずれかの状態となったとき、制御部８０は、条件を逸脱したと判断する。
【００６３】
ａ）中間圧力と凝縮圧力の圧力比が設定閾値を下回った状態
ｂ）第１膨張弁３０の開度が設定閾値を上回った状態
ｃ）中間圧力が設定閾値を上回った状態
ｄ）凝縮圧力（高圧）が設定閾値を上回った状態
ｅ）圧縮装置１０から吐出した冷媒温度が設定閾値を上回った状態
制御部８０は、条件を逸脱していないと判断した場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度以下であるか否かを判断する（Ｓ１９）。制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度より高いと判断した場合には（Ｓ１９：ＮＯ）、過冷却制御モードを継続実行する（Ｓ１３）。
【００６４】
制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度以下であると判断した場合には（Ｓ１９：ＹＥＳ）、現時の外気温度をＲＡＭ等の記憶部に第１外気温度として記憶させた後（Ｓ１６）、バイパス制御モードを開始する（Ｓ１７）。なお、第１外気温度は、通常、第２外気温度より高い温度である。
【００６５】
制御部８０は、条件を逸脱したと判断した場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１６及びＳ１７を実行する。バイパス制御モードが開始されると、制御部８０は、現時の外気温度が第１外気温度以上であるか否かを判断する（Ｓ１８）。
【００６６】
バイパス制御モード時における第１膨張弁３０、第２膨張弁６０、第１圧縮機１１及び第２圧縮機１２の制御は、通常制御モード時と同じである。つまり、バイパス制御モードが開始されると、過冷却制御モードは停止する。
【００６７】
制御部８０は、現時の外気温度が第１外気温度以上であると判断した場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、バイパス制御モードを継続実行する（Ｓ１７）。制御部８０は、現時の外気温度が第１外気温度以上でないと判断した場合には（Ｓ１８：ＮＯ）、過冷却制御モードに移行する（Ｓ１３）。
【００６８】
２．本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴
本実施形態に係る過冷却制御モードでは、第２膨張弁６０に流入する冷媒の過冷却度が０℃以上の液相冷媒となるように第１膨張弁３０の絞り開度が制御される。
【００６９】
これにより、第２膨張弁６０に気液二相状態の冷媒が流入することを抑止でき得るので、第２膨張弁６０にて冷媒を十分に減圧することができ、蒸発器７０で十分な冷凍能力（吸熱能力）を発生させることが可能となり得る。
【００７０】
制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒の温度を雰囲気温度より高い温度に維持するように第１膨張弁３０の絞り開度を制御する。これにより、過冷却器５０に流入する冷媒が雰囲気から吸熱してしまうことを抑制できる。
【００７１】
つまり仮に、過冷却器５０に流入する冷媒の温度が雰囲気温度（室外空気温度）より低い温度であると、当該冷媒が雰囲気から吸熱し、フラッシュガスが発生する可能性が高くなる。
【００７２】
しかし、本実施形態では、過冷却器５０に流入する冷媒の温度が、雰囲気温度（室外空気温度）より高い温度に維持されるので、当該冷媒が雰囲気から吸熱することはなく、フラッシュガスの発生を抑制でき得る。
【００７３】
本実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機１の運転状態が圧縮装置１０を保護するための条件を逸脱しているか否かを判断する。これにより、当該蒸気圧縮式冷凍機１では、高圧が過度に上昇し、圧縮装置１０及び放熱器２０に過度な負荷が作用することが抑制される。
【００７４】
なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。
（第３実施形態）
１．蒸気圧縮式冷凍機の構成等
＜制御の概要＞
本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１では、図６に示されるように、過冷却器５０の冷却能力を増大させる冷却器５３が設けられている。本実施形態に係る冷却器５３は、過冷却器５０に水等の液体を散水する散水器にて構成されている。
【００７５】
冷却器５３、つまり散水器の作動は、制御部８０により制御されている。以下の説明では、冷却器５３を稼働させる制御は、散水制御モードと記載されている。制御部８０は、過冷却制御モードの開始後、蒸気圧縮式冷凍機１の運転状態が圧縮装置１０を保護するための条件を逸脱したとき、又は後述するＳ３３にて散水制御モードを開始する。
【００７６】
＜制御の詳細＞
図７及び図８は、上記概要を実施するための制御フローの一例である。なお、以下の説明における（）内の符号は、図７及び図８に示される制御ステップを示している。
【００７７】
蒸気圧縮式冷凍機１が起動すると、制御部８０は、通常制御モードを実行する（Ｓ２０）。次に、制御部８０は、第２膨張弁６０に流入する冷媒の過冷却度が０℃未満であるか否かを判断する（Ｓ２１）。制御部８０は、過冷却度が０℃未満でないと判断した場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、通常制御モードを継続実行する。
【００７８】
制御部８０は、過冷却度が０℃未満であると判断した場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、現時の外気温度をＲＡＭ等の記憶部に第２外気温度として記憶させる（Ｓ２２）。制御部８０は、第２外気温度を記憶させた後、過冷却制御モードを開始する（Ｓ２３）。
【００７９】
次に制御部８０は、現時の外気温度が第２外気温度以上であるか否かを判断する（Ｓ２４）。制御部８０は、現時の外気温度が第２外気温度以上でないと判断した場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、過冷却制御モードを停止させた後、通常制御モードを実行する（Ｓ２０）。
【００８０】
制御部８０は、現時の外気温度が第２外気温度以上であると判断した場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、現時の蒸気圧縮式冷凍機１の運転状態が圧縮装置１０を保護するための条件を逸脱しているか否かを判断する（Ｓ２５）。当該判断は、Ｓ１５と同じである。
【００８１】
制御部８０は、条件を逸脱していないと判断した場合には（Ｓ２５：ＮＯ）、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度以下であるか否かを判断する（Ｓ３３）。制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度より高いと判断した場合には（Ｓ３３：ＮＯ）、過冷却制御モードを継続実行する（Ｓ２３）。
【００８２】
制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度以下であると判断した場合には（Ｓ３３：ＹＥＳ）、現時の外気温度をＲＡＭ等の記憶部に第３外気温度として記憶させた後（Ｓ２６）、散水制御モードを開始する（Ｓ２７）。
【００８３】
散水制御モード時における第１膨張弁３０、第２膨張弁６０、第１圧縮機１１及び第２圧縮機１２の制御は、過冷却制御モード時と同じである。なお、第３外気温度は、通常、第２外気温度より高い温度である。
【００８４】
制御部８０は、条件を逸脱したと判断した場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、Ｓ２６及びＳ２７を実行する。散水制御モードが開始されると、制御部８０は、現時の外気温度が第３外気温度以上であるか否かを判断する（Ｓ２８）。
【００８５】
制御部８０は、現時の外気温度が第３外気温度以上でないと判断した場合には（Ｓ２８：ＮＯ）、過冷却制御モードを継続実行する（Ｓ２３）。制御部８０は、現時の外気温度が第３外気温度以上であると判断した場合には（Ｓ２８：ＹＥＳ）、現時の蒸気圧縮式冷凍機１の運転状態が条件を逸脱しているか否かを判断する（Ｓ２９）。当該判断は、Ｓ２５と同じである。
【００８６】
制御部８０は、条件を逸脱していないと判断した場合には（Ｓ２９：ＮＯ）、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度以下であるか否かを判断する（Ｓ３４）。制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度より高いと判断した場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、散水制御モードを継続実行する。
【００８７】
制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が外気温度以下であると判断した場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、現時の外気温度をＲＡＭ等の記憶部に第１外気温度として記憶させる（Ｓ３０）。次に、制御部８０は、散水制御モードを停止させた後、バイパス制御モードを開始する（Ｓ３１）。なお、第１外気温度は、通常、第３外気温度より高い温度である。
【００８８】
バイパス制御モードが開始されると、制御部８０は、現時の外気温度が第１外気温度以上であるか否かを判断する（Ｓ３２）。制御部８０は、現時の外気温度が第１外気温度以上であると判断した場合には（Ｓ３２：ＹＥＳ）、バイパス制御モードを継続実行する（Ｓ３１）。制御部８０は、現時の外気温度が第１外気温度以上でないと判断した場合には（Ｓ３２：ＮＯ）、散水制御モードを継続実行する（Ｓ２７）。
【００８９】
２．本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴
本実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機１の運転状態が条件を逸脱した場合には、散水制御モードを実行するので、圧縮装置１０及び放熱器２０に過度な負荷が作用することが抑制される。
【００９０】
したがって、過冷却制御モードの実行時間が第２実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１に比べて長くなり得る。延いては、過冷却器５０に流入する冷媒の温度が、雰囲気温度（室外空気温度）より高い温度に維持される状態が長くなるので、フラッシュガスの発生をより効果的に抑制でき得る。
【００９１】
なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。
（その他の実施形態）
上述の実施形態に係るバルブ５２は三方弁にて構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、バイパス回路５１に二方弁（開閉弁）が設けられた構成であってもよい。
【００９２】
上述の実施形態に係る過冷却器５０は、室外空気を利用して気液分離器４０から流出した液相冷媒を冷却した。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る過冷却器５０は、例えば、冷却水等の液体と液相冷媒とを熱交換して当該液相冷媒を冷却する熱交換器であってもよい。
【００９３】
上述の第３実施形態に係る冷却器５３は、散水器により構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明に係る冷却器５３は、例えば、（１）蒸発器７０から流出した冷媒を利用した熱交換器、又は（２）熱電効果を利用した熱交換器等であってもよい。
【００９４】
上述の実施形態に係る圧縮装置１０は、２台の圧縮機により構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、中間圧冷媒の注入部を有する１台の圧縮機により構成された圧縮装置１０にて構成された発明であってもよい。なお、圧縮装置１０が２台の圧縮機にて構成されている場合、当該２台の圧縮機の接続形態は不問である。
【００９５】
上述の実施形態では、空冷パッケージ式空調装置に蒸気圧縮式冷凍機を適用した。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、室外機の台数より室内機の台数が多いマルチ式空調装置にも適用可能である。
【００９６】
なお、蒸発器７０が複数設けられているマルチ式空調装置では、第２膨張弁６０も複数となる。したがって、第２実施形態及び第３実施形態においては、各第２膨張弁６０に流入する冷媒それぞれの過冷却度が０℃以上の液相冷媒となるように、第１膨張弁３０の絞り開度が制御される。
【００９７】
上述の実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機１は、冷房運転等の蒸発器７０で発生する冷熱を利用する蒸気圧縮式冷凍機であった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、暖房運転や給湯器等の放熱器２０で発生する温熱を利用する蒸気圧縮式冷凍機であってもよい。
【００９８】
上述の実施形態における気液分離器４０は、液相冷媒と気相冷媒との密度差を利用した容器状の気液分離器であった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。
【００９９】
すなわち、気液分離器４０は、気液分離機能が発揮可能なものであれば十分である。したがって、気液分離器４０は、例えば、水平方向に延びる冷媒配管を利用した管状の気液分離器であってもよい。
【０１００】
上述の実施形態に係る制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度が室外空気の温度より大きい場合にバイパス制御モードを実行した。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。
【０１０１】
すなわち、制御部８０は、過冷却器５０に流入する冷媒温度から室外温度を減じた値（以下、温度差という。）が予め決められた値（以下、所定値という。）以下となった場合にバイパス制御モードを実行すれば十分である。当該所定値は、正の数、負の数及び０のいずれであってもよい。なお、上述の実施形態に係る所定値は負の数である。
【０１０２】
上述の実施形態に係るバルブ５２は、バイパス回路５１又は過冷却器５０に冷媒を流通させる切換弁であった。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、バイパス回路５１に流通する冷媒量と過冷却器５０に流通する冷媒量とを温度差に応じて連続的に変化させる構成であってもよい。
【０１０３】
さらに、本開示は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１… 蒸気圧縮式冷凍機  １０… 圧縮装置  １１… 第１圧縮機
１２… 第２圧縮機  ２０… 放熱器  ３０… 第１膨張弁
４０… 気液分離器  ４１… インジェクション部
５０… 過冷却器  ５１… バイパス回路  ５２… バルブ
６０… 第２膨張弁  ７０… 蒸発器  ８０… 制御部
【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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