(57)【要約】【課題】バイパス配管を設けることなく、内部熱交換器での熱交換量を調整できる冷凍サイクル装置の構成およびその制御方法を提供し、冷凍サイクル装置の製造コスト低減と信頼性向上を実現することを目的としている。【解決手段】少なくとも圧縮機１１、放熱器１２、蒸発器１３を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器１２から流出する冷媒を減圧する第１減圧器１６と、前記蒸発器１３に流入する冷媒を減圧する第２減圧器１７と、前記第１減圧器１６と前記第２減圧器１７との間の冷媒と前記蒸発器１３と前記圧縮機１１との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器１８とを設けたことを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
第１減圧器の動作を高圧側圧力に基づいて制御する第１減圧器制御器と、第２減圧器の動作をを吐出温度に基づいて制御する第２減圧器制御器、または、第２減圧器の動作を過熱度に基づいて制御する第３減圧器制御器とを備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
第１減圧器の動作を放熱器に流入する流体温度に基づいて制御する第４減圧器制御器と、第２減圧器の動作を吐出温度に基づいて制御する第２減圧器制御器、または、第２減圧器の動作を過熱度に基づいて制御する第３減圧器制御器とを備えたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
第１減圧器の動作を蒸発器に流入する流体温度に基づいて制御する第５減圧器制御器と、第２減圧器の動作を吐出温度に基づいて制御する第２減圧器制御器、または、第２減圧器の動作を過熱度に基づいて制御する第３減圧器制御器とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
第１減圧器を固定絞り器としたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を高圧側圧力に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項７】
第１減圧器の動作を制御する制御周期は、第２減圧器を制御する制御周期より長いことを特徴とする請求項６記載の冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項８】
少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を前記放熱器に流入する流体温度に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御することを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項９】
少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を前記蒸発器に流入する流体温度に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御することを特徴とする冷凍サイ
クル装置の制御方法。
【請求項１０】
少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、除霜時に前記第２減圧器の開度を前記第１減圧器の開度より大きくすることを特徴とす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、内部熱交換器を有する冷凍サイクル装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾン破壊係数がゼロであり、かつ地球温暖化係数もフロン類に比べれば格段に小さい、二酸化炭素（以下、ＣＯ2という）を冷媒として用いる冷凍サイクル装置が近年着目されているが、ＣＯ2冷媒は、臨界温度が３１．０６℃と低く、この温度よりも高い温度を利用する場合には、冷凍サイクル装置の高圧側（圧縮機出口〜放熱器〜減圧器入口）ではＣＯ2冷媒の凝縮が生じない超臨界状態となり、従来の冷媒に比べて、冷凍サイクル装置の運転効率（ＣＯＰ）が低下する。したがって、ＣＯ2冷媒を用いた冷凍サイクル装置にあっては、ＣＯＰを向上させる手段が重要である。
【０００３】
このような手段として、内部熱交換器を備えて冷凍サイクルの効率を向上させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。さらに、内部熱交換器での熱交換量を調節する目的で、内部熱交換量を流れる冷媒の一部をバイパスさせる方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図１３は従来の冷凍サイクル装置の概略構成図である。図１３の冷凍サイクル装置は、圧縮機１、放熱器２、減圧器３、およびファン（図示せず）により送風される外気と熱交換させる蒸発器４などからなる冷媒サイクル回路Ａと、給水ポンプ５、放熱器２、および給湯タンク６などからなる給湯サイクル回路Ｂとを備え、放熱器２において圧縮機１から吐出された冷媒により給水ポンプ５からの水を加熱してお湯とし、そのお湯を給湯タンク６に貯めておくようにした給湯機である。
【０００５】
７は放熱器２と減圧器３との間の冷媒と蒸発器５と圧縮機１との間の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器であり、８は内部熱交換器７での熱交換量を調節するために、内部熱交換器７を流れる冷媒の一部をバイパスさせるバイパス回路、９はバイパス回路上に設けられた電磁弁である。電磁弁９を全閉とすることで内部熱交換器７での熱交換量を大きくすることができ、全開と熱交換量を小さくすることができる。
【特許文献１】特許第２１３２３２９号公報
【特許文献２】特許第３３１６４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記特許文献に記載された内部熱交換器７での熱交換量の調節方法では、蒸発器４と内部熱交換器７との間の配管と、内部熱交換器７と圧縮機１との間の配管とを、それぞれ分岐して、バイパス配管を設けてバイパス回路８を形成する必要があるために、分岐部分のろう付け箇所が増加し、冷凍サイクル装置の製造コストが上昇するといった課題がある。あるいは、電磁弁９を全閉とした場合には、バイパス回路８（バイパス配管）に潤滑油が滞留するなど冷凍サイクル装置の信頼性の面から、好ましくない現象が生じるといった課題がある。
【０００７】
したがって本発明は、バイパス配管を設けることなく、内部熱交換器での熱交換量を調整できる冷凍サイクル装置の構成およびその制御方法を提供し、冷凍サイクル装置の製造コスト低減と信頼性向上を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の冷凍サイクル装置の制御方法は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を高圧側圧力に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御するものである。
【００１０】
また、本発明の冷凍サイクル装置の制御方法は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を前記放熱器に流入する流体温度に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御するものである
また、本発明の冷凍サイクル装置の制御方法は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を前記蒸発器に流入する流体温度に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御するものである。
【００１１】
また、本発明の冷凍サイクル装置の制御方法は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、除霜時に前記第２減圧器の開度を前記第１減圧器の開度より大きくすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷凍サイクル装置およびその制御方法によれば、冷凍サイクル装置の製造コスト低減と信頼性向上を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けたことを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。
【００１４】
第２の発明は、第１減圧器の動作を高圧側圧力に基づいて制御する第１減圧器制御器と
、第２減圧器の動作をを吐出温度に基づいて制御する第２減圧器制御器、または、第２減圧器の動作を過熱度に基づいて制御する第３減圧器制御器とを備えたことを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００１５】
第３の発明は、第１減圧器の動作を放熱器に流入する流体温度に基づいて制御する第４減圧器制御器と、第２減圧器の動作を吐出温度に基づいて制御する第２減圧器制御器、または、第２減圧器の動作を過熱度に基づいて制御する第３減圧器制御器とを備えたことを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００１６】
第４の発明は、第１減圧器の動作を蒸発器に流入する流体温度に基づいて制御する第５減圧器制御器と、第２減圧器の動作を吐出温度に基づいて制御する第２減圧器制御器、または、第２減圧器の動作を過熱度に基づいて制御する第３減圧器制御器とを備えたことを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００１７】
第５の発明は、第１減圧器を固定絞り器としたことを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第２減圧器の開度調整による高圧側圧力の変化によって自動的に中間圧力が変化し、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００１８】
第６の発明は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を高圧側圧力に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御することを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００１９】
第７の発明は、第１減圧器を制御する制御周期を、第２減圧器を制御する制御周期より長くするもので、サイクルを安定的に制御できる。
【００２０】
第８の発明は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を前記放熱器に流入する流体温度に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御することを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上
を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００２１】
第９の発明は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、前記第１減圧器の動作を前記蒸発器に流入する流体温度に基づいて制御し、前記第２減圧器の動作を吐出温度または過熱度に基づいて制御することを特徴とするもので、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器と第２減圧器の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器での内部熱交換量が調整できる。さらに、高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００２２】
第１０の発明は、少なくとも圧縮機、放熱器、蒸発器を接続した冷媒サイクル回路を備え、前記冷媒サイクル回路に、前記放熱器から流出する冷媒を減圧する第１減圧器と、前記蒸発器に流入する冷媒を減圧する第２減圧器と、前記第１減圧器と前記第２減圧器との間の冷媒と前記蒸発器と前記圧縮機との間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器とを設けた冷凍サイクル装置において、除霜時に前記第２減圧器の開度を前記第１減圧器の開度より大きくするもので、除霜運転時に内部熱交換器での熱交換により蒸発器に流入する温度を低下させることがなく、効率の良い冷凍サイクル装置の除霜運転が可能である。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す構成図である。なお、本実施の形態の冷凍サイクル装置に関しては、給湯機を例にとり説明する。即ち、本実施の形態の給湯機に本発明が限定されるものではなく、空気調和機などであってもよい。
【００２５】
本実施の形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機１１、放熱器１２およびファン（図示せず）により送風される外気と熱交換させる蒸発器１３などからなる冷媒サイクル回路Ａと、給水ポンプ１４、放熱器１２、および給湯タンク１５などからなる給湯サイクル回路Ｂとを備え、放熱器１２において圧縮１１から吐出された冷媒により給水ポンプ１４からの水を加熱してお湯とし、そのお湯を給湯タンク１５に貯めておくようにした冷凍サイクル装置（本実施の形態の場合には、給湯機）である。１６は放熱器１２から流出した冷媒を減圧する第１減圧器、１７は蒸発器１３へ流入する冷媒を減圧する第２減圧器、１８は第１減圧器１６と第２減圧器１７との間の冷媒と蒸発器１３と圧縮機１１との間の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器である。
【００２６】
また、２１は圧縮機１１の吐出圧力（高圧側圧力）を検知する吐出圧力検知手段、２２は圧縮機１１の吐出温度を検知する吐出温度検知手段、２３は吐出圧力検知手段２１が検知した値に基づき第１減圧器１６の開度を演算、操作する第１減圧器操作器、２４は吐出温度検知手段２２が検知した値に基づき第２減圧器１７の開度を演算、操作する第２減圧器操作器である。
【００２７】
次に、上述のように構成された冷凍サイクル装置の運転時の動作について説明する。
【００２８】
圧縮機１１は、臨界圧力を越える圧力（高圧側圧力）まで冷媒を圧縮する。その圧縮さ
れた冷媒は、高温高圧状態となり、放熱器１２を流れる際に、水に放熱して冷却される。換言すれば、給湯タンク１５の底部から給水ポンプ１４により放熱器１２の水流路へ送り込まれた水は、放熱器１２の冷媒流路を流れる冷媒により加熱される。
【００２９】
その後、冷媒は、第１減圧器１６で減圧される。第１減圧器１６で減圧された冷媒は、中間圧力となり内部熱交換器１８の中間圧側冷媒流路に流入する。内部熱交換器１８では中間圧側冷媒流路を流れる比較的高温の冷媒と、低圧側冷媒流路を流れる比較的低温の冷媒とが熱交換するため、中間圧側冷媒流路を流れる冷媒は冷却される。内部熱交換器１８で冷却された冷媒は、さらに、第２減圧器１７で低圧側圧力まで減圧され、気液二相状態となり蒸発器１３に供給される。蒸発器１３では、冷媒は送風ファン（図示せず）によって送り込まれた外気によって加熱され、気液二相またはガス状態となる。気液二相またはガス状態となった冷媒は、内部熱交換器１８の低圧側冷媒流路に流入し、中間圧側冷媒流路を流れる冷媒により加熱された後、再び圧縮機１１に吸入される。
【００３０】
このように構成された冷凍サイクル装置の中間圧力は、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって調整できる。すなわち、第１減圧器１６の開度を大きくし、第２減圧器１７の開度を小さくすれば、中間圧力は高圧側圧力近くまで高くなり、逆に、第１減圧器１６の開度を小さくし、第２減圧器１７の開度を大きくすれば、中間圧力は低圧側圧力近くまで、低くなる。
【００３１】
中間圧力を調整することで、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。すなわち、冷凍サイクルの動作点の変化を図２の圧力・エンタルピ線図に示す。図２において、第１減圧器１６の開度を大きくし、第２減圧器１７の開度を小さくした場合には、実線で示されるＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ａで示すサイクルとなる。ここで、Ａ→Ｂは圧縮機１１による圧縮行程、Ｂ→Ｃは放熱器１２での放熱行程、Ｃ→Ｄは第１減圧器１６による減圧行程、Ｄ→Ｅは内部熱交換器１８での放熱行程、Ｅ→Ｆは第２減圧器１７による減圧行程、Ｆ→Ｇは蒸発器１３での吸熱行程、Ｇ→Ａは内部熱交換器１８での吸熱行程である。この場合には、第１減圧器１６ではほとんど減圧されていないために、中間圧力は高圧側圧力にほぼ等しく、内部熱交換量（行程Ｄ→ＥまたはＧ→Ａ）は比較的大きい。
【００３２】
一方、第１減圧器１６の開度を小さくし、第２減圧器１７の開度を大きくした場合には、破線で示されるＡ’→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’→Ｅ’→Ｆ’→Ｇ’→Ａ’で示すサイクルとなる。この場合には、中間圧力が低下するために、内部熱交換器１８の中間圧側冷媒流路の入口温度（点Ｄ’）が低下するため、内部熱交換量（行程Ｄ‘→Ｅ’またはＧ’→Ａ’）が減少する。なお、この場合には、圧縮機１１の吸入温度（点Ａ’）が低下するので、吐出温度も低下し、吐出温度（点Ｂ’）を、もとの吐出温度（点Ｂ）と同等とするためには、高圧側圧力が上昇した状態でサイクルはバランスすることとなる。
【００３３】
さらに、第１減圧器１６の開度をさらに小さくし、第２減圧器１７の開度をさらに大きくした場合には、一点鎖線で示されるＡ“→Ｂ“→Ｃ“→Ｄ“→Ｅ“→Ｆ“→Ｇ“→Ａ“で示すサイクルとなる。この場合には、さらに中間圧力が低下するために、内部熱交換器１８の中間圧側冷媒流路の入口温度（点Ｄ“）がさらに低下し、内部熱交換量（行程Ｄ“→Ｅ“またはＧ“→Ａ“）が減少する。
【００３４】
したがって、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。
【００３５】
次に、第１減圧器１６と第２減圧器１７の具体的な操作方法として、第１減圧器操作器
２３、第２減圧器操作器２４が行う制御について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。冷凍サイクル装置の運転時には、吐出圧力検知手段２１からの検出値（吐出圧力（高圧側圧力）Ｐｄ）（ステップ１００）が取り込まれる。第１減圧器操作器２３により予めＲＯＭ等に記憶されている目標吐出圧力（目標Ｐｄ）とステップ１００で取り込んだ吐出圧力（高圧側圧力）とを比較する（ステップ１１０）。吐出圧力（高圧側圧力）が目標吐出圧力より低い場合には、第１減圧器１６の開度を小さくし（ステップ１２０）、中間圧力を低下させ内部熱交換量を低下させる。
【００３６】
そして、後に述べる第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、図２で説明したように高圧側圧力が高くなる。逆に、吐出圧力（高圧側圧力）が目標吐出圧力より高い場合には、第１減圧器１６の開度を大きくし（ステップ１３０）、中間圧力を上昇させ内部熱交換量を増加させる。そして、後に述べる第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は低くなる。
【００３７】
次に、吐出温度検知手段２２からの検出値（吐出温度Ｔｄ）（ステップ１４０）が取り込まれる。予めＲＯＭ等に記憶されている目標吐出温度（目標Ｔｄ）とステップ１４０で取り込んだ吐出温度とを比較する（ステップ１５０）。吐出温度が目標吐出温度より低い場合には、第２減圧器１７の開度を小さくし（ステップ１６０）、吐出温度を上昇させる。逆に、吐出温度が目標吐出温度より高い場合には、第２減圧器１７の開度を大きくし（ステップ１７０）、吐出温度を低下させる。
【００３８】
以上のステップの後、ステップ１００に戻り、以後ステップ１００からステップ１７０まで繰り返すが、ステップ１００からステップ１３０までが実施される制御周期は、ステップ１４０からステップ１７０までが実施される制御周期より長くなっている。すなわち、高圧側圧力を制御する第１減圧器操作器２３の制御周期は、吐出温度を制御する第２減圧器操作器２４の制御周期より長いために、吐出温度に比較して変化の応答性が早い吐出圧力（高圧側圧力）が大きく変化することを抑制し、第１減圧器１６と第２減圧器１７と連携させても、サイクルを不安定にすることなく制御できる。
【００３９】
以上説明したように、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置の制御方法では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。さらに、これらの制御により高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００４０】
また、高圧側圧力を制御する第１減圧器操作器２３の制御周期を、吐出温度を制御する第２減圧器操作器２４の制御周期より長くしたことにより、サイクルを安定的に制御できる。
【００４１】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す構成図である。なお、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態の冷凍サイクル装置において、２５は蒸発器１３の入口から出口の間の温度（蒸発温度）を検知する蒸発温度検知手段、２６は圧縮機１１の吸入温度を検知する吸入温度検知手段、２７は蒸発温度検知手段２５、吸入温度検知手段２６が検知した値から過熱度（吸入温度−蒸発温度）を演算し、その値に基づき第２減圧器１７の開度を演算、
操作する第３減圧器操作器である。
【００４３】
本実施の形態の冷凍サイクル装置と第１の実施の形態の冷凍サイクル装置とは、第２減圧器１７の制御方法が異なるものである。第３減圧器操作器３２、第２減圧器操作器２４が行う制御について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。冷凍サイクル装置の運転時には、吐出圧力検知手段２１からの検出値（吐出圧力（高圧側圧力）Ｐｄ）（ステップ２００）が取り込まれる。第１減圧器操作器２３により予めＲＯＭ等に記憶されている目標吐出圧力（目標Ｐｄ）とステップ２００で取り込んだ吐出圧力（高圧側圧力）とを比較する（ステップ２１０）。吐出圧力（高圧側圧力）が目標吐出圧力より低い場合には、第１減圧器１６の開度を小さくし（ステップ２２０）、中間圧力を低下させ内部熱交換量を低下させる。
【００４４】
そして、後に述べる第３減圧器操作器２７による第２減圧器１７の操作により過熱度、ひいては、吐出温度を一定としようとするので、図２で説明したように高圧側圧力が高くなる。逆に、吐出圧力（高圧側圧力）が目標吐出圧力より高い場合には、第１減圧器１６の開度を大きくし（ステップ２３０）、中間圧力を上昇させ内部熱交換量を増加させる。そして、後に述べる第３減圧器操作器２７による第２減圧器１７の操作により過熱度、ひいては、吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は低くなる。
【００４５】
次に、蒸発温度検知手段２５からの検出値（蒸発温度Ｔｅ）が取り込まれ（ステップ２４０）、また、吸入温度検知手段２６からの検出値（吸入温度Ｔｓ）が取り込まれる（ステップ２５０）。それら取り込んだ検出値から吸入温度と蒸発温度の差である過熱度を演算（ステップ２６０）し、予めＲＯＭ等に記憶されている目標過熱度（目標ＳＨ）とステップ２６０で演算した過熱度とを比較する（ステップ２７０）。過熱度が目標過熱度より低い場合には、第２減圧器１７の開度を小さくし（ステップ２８０）、過熱度および吐出温度を上昇させる。逆に、過熱度が目標過熱度より高い場合には、第２減圧器１７の開度を大きくし（ステップ２９０）、過熱度および吐出温度を低下させる。
【００４６】
以上のステップの後、ステップ２００に戻り、以後ステップ２００からステップ２９０まで繰り返すが、ステップ２００からステップ２３０までが実施される制御周期は、ステップ２４０からステップ２９０までが実施される制御周期より長くなっている。すなわち、高圧側圧力を制御する第１減圧器操作器２３の制御周期は、過熱度を制御する第３減圧器操作器２７の制御周期より長いために、過熱度に比較して変化の応答性が早い吐出圧力（高圧側圧力）が大きく変化することを抑制し、第１減圧器１６と第２減圧器１７と連携させても、サイクルを不安定にすることなく制御できる。
【００４７】
以上説明したように、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置の制御方法では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。さらに、これらの制御により高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００４８】
また、高圧側圧力を制御する第１減圧器操作器２３の制御周期を、吐出温度を制御する第３減圧器操作器２７の制御周期より長くしたことにより、サイクルを安定的に制御できる。
【００４９】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置について説明する。
【００５０】
図６は、本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す構成図である。な
お、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
本実施の形態の冷凍サイクル装置において、３１は放熱器１２の入口水温を検知する入口水温検知手段、３２は入口水温検知手段３１が検知した値に基づき第１減圧器１６の開度を演算、操作する第４減圧器操作器である。
【００５２】
第４減圧器操作器３２、第２減圧器操作器２４が行う制御について、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。冷凍サイクル装置の運転時には、入口水温検知手段３１からの検出値（入口水温Ｔｗｉ）（ステップ３００）が取り込まれる。第４減圧器操作器３２により予めＲＯＭ等に記憶されている入口水温Ｔｗｉと第１減圧器１６の開度との関係式（あるいはテーブル）により第１減圧器１６の開度を決定する（ステップ３１０）。ここで、入口水温Ｔｗｉと第１減圧器１６の開度との関係式（あるいはテーブル）は、入口水温Ｔｗｉが高くなるほど、第１減圧器１６の開度が大きくなるように設定されている。
【００５３】
したがって、高圧側圧力が最適な圧力より高くなりやすい入口水温Ｔｗｉが高い状態では、中間圧力を高くすることで、内部熱交換量を増加させる。そして、後に述べる第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は低下し、最適な圧力に近づけることができる。逆に、高圧側圧力が最適な圧力より低くなりやすい入口水温Ｔｗｉが低い状態では、中間圧力を低くすることで、内部熱交換量を低下させる。そして、後に述べる第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は上昇し、最適な圧力に近づけることができる。
【００５４】
次に、吐出温度検知手段２２からの検出値（吐出温度Ｔｄ）（ステップ３２０）が取り込まれる。予めＲＯＭ等に記憶されている目標吐出温度（目標Ｔｄ）とステップ３２０で取り込んだ吐出温度とを比較する（ステップ３３０）。吐出温度が目標吐出温度より低い場合には、第２減圧器１７の開度を小さくし（ステップ３４０）、吐出温度を上昇させる。逆に、吐出温度が目標吐出温度より高い場合には、第２減圧器１７の開度を大きくし（ステップ３５０）、吐出温度を低下させる。
【００５５】
以上のステップの後、ステップ３００に戻り、以後ステップ３００からステップ３５０まで繰り返し、第１減圧器１６と第２減圧器１７とを連携させた制御を行う。
【００５６】
以上説明したように、第３の実施の形態の冷凍サイクル装置では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。さらに、これらの制御により高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００５７】
なお、第２の実施の形態で説明したように、第２減圧器１７は過熱度に基づいて制御するものとしてもよい。
【００５８】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態における冷凍サイクル装置について説明する。
【００５９】
図８は、本発明の第４の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す構成図である。なお、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態の冷凍サイクル装置において、４１は蒸発器１３の吸込空気温度、あるいは、外気温度を検知する外気温度検知手段、４２は外気温度検知手段４１が検知した値に基づき第１減圧器１６の開度を演算、操作する第５減圧器操作器である。
【００６１】
第５減圧器操作器４２、第２減圧器操作器２４が行う制御について、図９に示すフローチャートに基づいて説明する。冷凍サイクル装置の運転時には、外気温度検知手段４１からの検出値（外気温度Ｔａ）（ステップ４００）が取り込まれる。第５減圧器操作器４２により予めＲＯＭ等に記憶されている外気温度Ｔａと第１減圧器１６の開度との関係式（あるいはテーブル）により第１減圧器１６の開度を決定する（ステップ４１０）。ここで、外気温度Ｔａと第１減圧器１６の開度との関係式（あるいはテーブル）は、外気温度Ｔａが高くなるほど、第１減圧器１６の開度が大きくなるように設定されている。
【００６２】
したがって、高圧側圧力が最適な圧力より高くなりやすい外気温度Ｔａが高い状態では、中間圧力を高くすることで、内部熱交換量を増加させる。そして、後に述べる第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は低下し、最適な圧力に近づけることができる。逆に、高圧側圧力が最適な圧力より低くなりやすい外気温度Ｔａが低い状態では、中間圧力を低くすることで、内部熱交換量を低下させる。そして、後に述べる第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は上昇し、最適な圧力に近づけることができる。
【００６３】
次に、吐出温度検知手段２２からの検出値（吐出温度Ｔｄ）（ステップ４２０）が取り込まれる。予めＲＯＭ等に記憶されている目標吐出温度（目標Ｔｄ）とステップ４２０で取り込んだ吐出温度とを比較する（ステップ４３０）。吐出温度が目標吐出温度より低い場合には、第２減圧器１７の開度を小さくし（ステップ４４０）、吐出温度を上昇させる。逆に、吐出温度が目標吐出温度より高い場合には、第２減圧器１７の開度を大きくし（ステップ４５０）、吐出温度を低下させる。
【００６４】
以上のステップの後、ステップ４００に戻り、以後ステップ４００からステップ４５０まで繰り返し、第１減圧器１６と第２減圧器１７とを連携させた制御を行う。
【００６５】
以上説明したように、第４の実施の形態の冷凍サイクル装置では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。さらに、これらの制御により高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００６６】
なお、第２の実施の形態で説明したように、第２減圧器１７は過熱度に基づいて制御するものとしてもよい。
【００６７】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態における冷凍サイクル装置について説明する。
【００６８】
図１０は、本発明の第５の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す構成図である。なお、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態の冷凍サイクル装置において、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置と異なる点は、第１減圧器１６の代わりにキャピラリーチューブなどの固定絞り器５１が設けられている点である。
【００７０】
上述のように構成された冷凍サイクル装置の運転時の動作について説明する。
【００７１】
圧縮機１１で圧縮された冷媒は、固定絞り器５１で減圧された後、中間圧力となり内部熱交換器１８の中間圧側冷媒流路に流入する。内部熱交換器１８では中間圧側冷媒流路を流れる冷媒は冷却され、さらに、第２減圧器１７で低圧側圧力まで減圧され、蒸発器１３に供給される。蒸発器１３では、冷媒は送風ファン（図示せず）によって送り込まれた外気によって加熱される。その後、冷媒は、内部熱交換器１８の低圧側冷媒流路に流入し、中間圧側冷媒流路を流れる冷媒により加熱された後、再び圧縮機１１に吸入される。
【００７２】
中間圧力は、固定絞り器５１の減圧量がほぼ一定のため、高圧側圧力が高いほど、高くなる。したがって、高圧側圧力に応じて、中間圧力は自動的に調整され、それにより、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整される。すなわち、高圧側圧力が低い場合には、中間圧力が低下するために、内部熱交換器１８の中間圧側冷媒流路の入口温度が低下し、内部熱交換量が減少する。逆に、高圧側圧力が高い場合には、中間圧力が上昇するために、内部熱交換器１８の中間圧側冷媒流路の入口温度が上昇し、内部熱交換量が増加する。
【００７３】
したがって、第５の実施の形態の冷凍サイクル装置では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。
【００７４】
次に、第２減圧器操作器２４が行う制御について、図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。冷凍サイクル装置の運転時には、次に、吐出温度検知手段２２からの検出値（吐出温度Ｔｄ）（ステップ５００）が取り込まれる。予めＲＯＭ等に記憶されている目標吐出温度（目標Ｔｄ）とステップ５００で取り込んだ吐出温度とを比較する（ステップ５１０）。吐出温度が目標吐出温度より低い場合には、第２減圧器１７の開度を小さくし（ステップ５２０）、吐出温度を上昇させる。逆に、吐出温度が目標吐出温度より高い場合には、第２減圧器１７の開度を大きくし（ステップ５３０）、吐出温度を低下させる。
【００７５】
以上のステップの後、ステップ５００に戻り、以後ステップ５００からステップ５３０まで繰り返し第２減圧器１７の制御を行う。
【００７６】
したがって、高圧側圧力が最適な圧力より高くなりやすい吐出温度が高い状態では、中間圧力も高くなるので、内部熱交換量は増加する。そして、第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は低下する。このとき、中間圧力も低下し内部熱交換量は減少するため高圧側圧力は再び上昇するが、それに応じて吐出温度も上昇するために、第２減圧器操作器２４が吐出温度は一定となるように再び操作されると、最適な圧力付近でサイクルがバランスすることになる。
【００７７】
逆に、高圧側圧力が最適な圧力より低くなりやすい吐出温度が低い状態では、中間圧力も低くなるので、内部熱交換量は低下する。そして、第２減圧器操作器２４による第２減圧器１７の操作により吐出温度を一定としようとするので、高圧側圧力は上昇する。このとき、中間圧力も上昇し内部熱交換量は増加するため高圧側圧力は再び低下するが、それに応じて吐出温度も低下するために、第２減圧器操作器２４が吐出温度を一定となるように再び制御されると、最適な圧力付近でサイクルがバランスすることになる。
【００７８】
以上説明したように、第５の実施の形態の冷凍サイクル装置では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、第２減圧器１７の開度調整による高圧側圧力の変化によって自動的に中間圧力が変化し、内部熱交換器１８での
内部熱交換量が調整できる。さらに、これらの制御により高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００７９】
なお、第２の実施の形態で説明したように、第２減圧器１７は過熱度に基づいて制御するものとしてもよい。
【００８０】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施の形態における冷凍サイクル装置について説明する。
【００８１】
本実施の形態の冷凍サイクル装置は、第１の実施の形態の冷凍サイクル装置と同様な構成であり、除霜運転時の動作に特徴を有する。除霜運転時の第２減圧器１７の具体的な操作方法として、第２減圧器操作器２４が行う制御について、図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。蒸発器１３が着霜し、除霜が必要な場合には、除霜運転判定手段（図示せず）により除霜運転を開始する除霜信号が発せられる。第２減圧器操作器２４は除霜信号を検知（ステップ６００）すると、第２減圧器１７の開度を第１減圧器１６の開度より大きくする（ステップ６１０）。
【００８２】
これにより、除霜運転時に不必要に内部熱交換器１８での熱交換量が大きくなり、蒸発器１３に流入する温度を低下させることがないので、除霜時間が長くなるといった不具合を生じさせることがない。
【００８３】
以上説明したように、第６の実施の形態の冷凍サイクル装置では、バイパス回路等を設ける必要がないので、製造コスト低減と信頼性向上を実現しつつ、かつ、除霜運転時に内部熱交換器１８での熱交換により蒸発器１３に流入する温度を低下させることなく、第１減圧器１６と第２減圧器１７の開度調整によって中間圧力を変化させ、内部熱交換器１８での内部熱交換量が調整できる。さらに、これらの制御により高圧側圧力を最適な高圧に調整できるために、効率の良い冷凍サイクル装置の運転が可能である。
【００８４】
なお、第２の実施の形態で説明したように、第２減圧器１７は過熱度に基づいて制御するものとしてもよい。
【００８５】
なお、以上説明した実施の形態の冷媒は二酸化炭素（ＣＯ2）であるとして説明したが、他の冷媒、例えば、Ｒ４１０Ａ等である場合には、高圧側圧力は変化しないものの、内部熱交換量の調整は中間圧力を変化させることで、同様に可能である。また、以上説明した実施の形態の制御方法を組み合わせて、制御しても同様の効果が得られることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の冷凍サイクル装置及びその制御方法は、給湯装置（給湯器）、家庭用空気調和機、業務用空気調和機、車両用空気調和機（カーエアコン）等に適している。そして、バイパス配管を設けることなく、内部熱交換器での熱交換量を調整でき、効率のよい運転が可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す概略構成図
【図２】同冷凍サイクルの動作点の変化を示す圧力・エンタルピ線図
【図３】同冷凍サイクル装置の制御方法を示すフローチャート
【図４】本発明の第２の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す概略構成図
【図５】同冷凍サイクル装置の制御方法を示すフローチャート
【図６】本発明の第３の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す概略構成図
【図７】同冷凍サイクル装置の制御方法を示すフローチャート
【図８】本発明の第４の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す概略構成図
【図９】同冷凍サイクル装置の制御方法を示すフローチャート
【図１０】本発明の第５の実施の形態における冷凍サイクル装置を示す概略構成図
【図１１】同冷凍サイクル装置の制御方法を示すフローチャート
【図１２】本発明の第６の実施の形態における冷凍サイクル装置の制御方法を示すフローチャート
【図１３】従来の冷凍サイクル装置を示す概略構成図
【符号の説明】
【００８８】
１１  圧縮機
１２  放熱器
１３  蒸発器
１４  給水ポンプ
１５  給湯タンク
１６  第１減圧器
１７  第２減圧器
１８  内部熱交換器
２１  吐出圧力検知手段
２２  吐出温度検知手段
２３  第１減圧器操作器
２４  第２減圧器操作器
２５  蒸発温度検知手段
２６  吸入温度検知手段
２７  第３減圧器操作器
３１  入口水温検知手段
３２  第４減圧器操作器
４１  外気温度検知手段
４２  第５減圧器操作器
５１  固定絞り器
【図１】
2005351537.tif 000003
【図２】
2005351537.tif 000004
【図３】
2005351537.tif 000005
【図４】
2005351537.tif 000006
【図５】
2005351537.tif 000007
【図６】
2005351537.tif 000008
【図７】
2005351537.tif 000009
【図８】
2005351537.tif 000010
【図９】
2005351537.tif 000011
【図１０】
2005351537.tif 000012
【図１１】
2005351537.tif 000013
【図１２】
2005351537.tif 000014
【図１３】
2005351537.tif 000015