JP6926460B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関する。

従来より、冷媒回路を備えた冷凍装置が知られており、空気調和装置等に広く適用されている。例えば特許文献１に記載の空気調和装置（冷凍装置）は、圧縮機、室外熱交換器（熱源側熱交換器）、及び室内熱交換器（利用側熱交換器）が接続された冷媒回路を備えている。冷媒回路では、室外熱交換器で冷媒が凝縮ないし放熱し、室内熱交換器で冷媒が蒸発する冷凍サイクル（冷房運転）や、室内熱交換器で冷媒が凝縮ないし放熱し、室外熱交換器で冷媒が蒸発する冷凍サイクル（暖房運転）が行われる。

同文献の空気調和装置の冷媒回路には、２つのバイパス管が接続される。１つのバイパス管は、冷媒回路の高圧ガスラインと低圧ガスラインとを繋いでいる。もう１つのバイパス管は、冷媒回路の液ラインと低圧ガスラインとを繋いでいる。これにより、冷媒回路では、圧縮した後の高圧のガス冷媒を圧縮機の吸入側に送る動作や、放熱後の液冷媒を圧縮機の吸入側に送る動作が可能となっている。

実開昭６１−１１４２６０号公報

上述したように、冷媒回路に２つのバイパス管を個別に設けるようにすると、冷媒回路を構成する配管の複雑化を招いてしまう。また、各バイパス管の流出端をそれぞれ低圧ガスラインに接続する必要があるため、このような接続部を確保するため、低圧ガスラインを構成する配管が長くなったり、配管の形状が複雑化したりする。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、その目的は、簡素な構成により、２つのバイパス動作が可能な冷凍装置を提供することである。

第１の発明は、回転数が可変に構成された圧縮機（21）、熱源側熱交換器（22）、及び利用側熱交換器（41）が接続され、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を蒸発器とし、上記利用側熱交換器（41）を放熱器とする第１運転と、上記熱源側熱交換器（22）を放熱器とし、上記利用側熱交換器（41）を蒸発器とする第２運転とを行うように構成された冷凍装置を対象とし、上記冷媒回路（11）は、上記圧縮機（21）の吐出側に繋がる高圧ガスライン（36）と、上記圧縮機（21）の吸入側に繋がる低圧ガスライン（37）と、上記熱源側熱交換器（22）の液側端部に繋がる液ライン（32）と、一端が上記高圧ガスライン（36）に繋がる第１バイパス管（61）と、一端が上記液ライン（32）に繋がり、液冷媒が流れる第２バイパス管（62）と、一端が上記第１バイパス管（61）及び上記第２バイパス管（62）の各他端と繋がり、他端が上記低圧ガスライン（37）に繋がる集合管（63）と、上記第１バイパス管（61）を開閉する又は開度を調節する第１弁（64,71）と、上記第２バイパス管（62）を開閉する又は開度を調節する第２弁（65,72）とを備えていることを特徴とする。

第１の発明では、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）が１つの集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）に繋がる。これにより、高圧ガスライン（36）の高圧ガス冷媒を、第１バイパス管（61）及び集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）へ送ることができる。また、液ライン（32）の液冷媒を第２バイパス管（62）及び集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）へ送ることができる。

集合管（63）は、２つのバイパスラインに共用される。これにより、２つのバイパスラインを個別に接続する従来例と比較して、全体としての配管長さを短くできる。また、この従来例と比較して、低圧ガスライン（37）における配管の接続部の数を低減できる。

第１の発明では、第１弁（64,71）及び第２弁（65,72）を閉状態とすることで、高圧ガスライン（36）と低圧ガスライン（37）とを遮断できる。従って、この状態では、通常の冷凍サイクルを行うことができる。第１弁（64,71）を開状態とすることで、高圧ガスライン（36）の高圧ガス冷媒を第１バイパス管（61）及び集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）へ送ることができる。第２弁（65,72）を開状態とすることで、液管（32）の液冷媒を第２バイパス管（62）及び集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）へ送ることができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（11）は、上記第１弁（64,71）及び上記第２弁（65,72）が閉状態となり上記冷凍サイクルが行われる第１動作と、上記第１弁（64,71）及び上記第２弁（65,72）のうち少なくとも上記第１弁（64,71）が開状態となり上記冷凍サイクルが行われる第２動作とを行うことを特徴とする。

第２の発明の冷媒回路（11）では、少なくとも第１動作と第２動作とが行われる。第１動作では、第１弁（64,71）及び第２弁（65,72）が閉状態となるため、バイパス動作を行わない冷凍サイクルが行われる。第２動作では、第１弁（64,71）が開状態となるため、高圧ガス冷媒を低圧ガスライン（37）へ送りつつ冷凍サイクルが行われる。これにより、第２動作では、冷媒回路（11）の高低差圧を低減しつつ冷凍サイクルを行うことができる。従って、第２動作では、冷媒回路（11）の高圧上昇や低圧低下を抑制できる。

第３の発明は、第２の発明において、上記第２動作では、上記第１弁（64,71）及び上記第２弁（65,72）が開状態となることを特徴とする。

第３の発明の第２動作では、高圧ガスライン（36）と液管（32）との双方が低圧ガスライン（37）と連通する。これにより、高圧ガスライン（36）の高圧ガス冷媒だけでなく、液管（32）にある液冷媒も集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）へ送ることができる。このため、冷媒回路（11）の高低差圧を一層速やかに低減できる。

第４の発明は、第２または第３の発明において、上記冷媒回路（11）は、上記第１運転及び上記第２運転の双方において、上記第２動作を行う。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を除霜するデフロスト動作を行うように構成され、上記デフロスト動作では、上記第１弁（64,71）が閉状態且つ上記第２弁（65,72）が開状態となるとともに、上記圧縮機（21）で圧縮された冷媒が上記熱源側熱交換器（22）を通過し、上記熱源側熱交換器（22）を通過した液冷媒の一部が上記利用側熱交換器（41）へ流れ、上記液冷媒の残部が上記第２バイパス管（62）へ流れることを特徴とする。

第５の発明では、デフロスト動作において、高圧ガス冷媒が熱源側熱交換器（22）を通過することで、熱源側熱交換器（22）の除霜が行われる。このデフロスト動作では、熱源側熱交換器（22）で放熱した冷媒が、液管（32）を流れる。液管（32）の液冷媒は、第２バイパス管（62）及び集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）へ送られる。これにより、液管（32）から利用側熱交換器（41）へ送られる冷媒の量を低減できる。この結果、例えば利用側熱交換器（41）を通過する冷媒の音を低減できる。

第６の発明は、回転数が可変に構成された圧縮機（21）、熱源側熱交換器（22）、及び利用側熱交換器（41）が接続され、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を蒸発器とし、上記利用側熱交換器（41）を放熱器とする第１運転と、上記熱源側熱交換器（22）を放熱器とし、上記利用側熱交換器（41）を蒸発器とする第２運転とを行うように構成された冷凍装置を対象とし、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（21）の吐出側に繋がる高圧ガスライン（36）と、上記圧縮機（21）の吸入側に繋がる低圧ガスライン（37）と、上記熱源側熱交換器（22）の液側端部に繋がる液ライン（32）と、一端が上記高圧ガスライン（36）に繋がる第１バイパス管（61）と、一端が上記液ライン（32）に繋がり、液冷媒が流れる第２バイパス管（62）と、一端が上記第１バイパス管（61）及び上記第２バイパス管（62）の各他端と繋がり、他端が上記低圧ガスライン（37）に繋がる集合管（63）と、上記第１バイパス管（61）と上記集合管（63）とを連通させる状態と、第２バイパス管（）と上記集合管（63）とを連通させる状態とに相互に切り換わる三方弁（73）とが設けられることを特徴とする。

第６の発明では、三方弁（73）により、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）と集合管（63）との連通状態が切り換わる。つまり、三方弁（73）が第１バイパス管（61）と集合管（63）とを連通させる状態になると、高圧ガスライン（36）の高圧ガス冷媒が三方弁（73）を通過した後、低圧ガスライン（37）へ供給される。三方弁（73）が第２バイパス管（62）と集合管（63）とを連通させる状態になると、液管（32）の液冷媒が三方弁（73）を通過した後、低圧ガスライン（37）へ供給される。

第７の発明は、第６の発明において、上記冷媒回路（11）は、上記第１運転及び上記第２運転の双方において、上記第１バイパス管（61）と上記集合管（63）とを連通させる状態にすることを特徴とする。

第８の発明は、回転数が可変に構成された圧縮機（21）、熱源側熱交換器（22）、及び利用側熱交換器（41）が接続され、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を蒸発器とし、上記利用側熱交換器（41）を放熱器とする第１運転と、上記熱源側熱交換器（22）を放熱器とし、上記利用側熱交換器（41）を蒸発器とする第２運転とを行うように構成された冷凍装置を対象とし、上記冷媒回路（11）には、上記圧縮機（21）の吐出側に繋がる高圧ガスライン（36）と、上記圧縮機（21）の吸入側に繋がる低圧ガスライン（37）と、上記熱源側熱交換器（22）の液側端部に繋がる液ライン（32）と、一端が上記高圧ガスライン（36）に繋がる第１バイパス管（61）と、一端が上記液ライン（32）に繋がり、液冷媒が流れる第２バイパス管（62）と、一端が上記第１バイパス管（61）及び上記第２バイパス管（62）の各他端と繋がり、他端が上記低圧ガスライン（37）に繋がる集合管（63）と、上記集合管（63）を開閉する又は開度を調節する弁（74）とが設けられることを特徴とする。

第８の発明では、集合管（63）の弁（74）が閉状態となることで、高圧ガスライン（36）と液管（32）のいずれもが低圧ガスライン（37）と断続される。これにより、通常の冷凍サイクルが行われる。集合管（63）の弁（74）が開状態になることで、高圧ガスライン（36）及び液管（32）の双方が、集合管（63）を介して低圧ガスライン（37）と連通する。このため、冷媒回路（11）の高低差圧を速やかに低減できる。

第９の発明は、第８の発明において、上記冷媒回路（11）は、上記第１運転及び上記第２運転の双方において、上記弁（74）を開状態にすることを特徴とする。

第１０の発明は、第１乃至９の発明のいずれか１つにおいて、
上記冷媒回路（11）は、上記高圧ガスライン（36）に接続され、上記第１運転と上記第２運転とを切り換える四方切換弁（26）を含み、
上記第１バイパス管（61）の一端は、上記高圧ガスライン（36）における上記圧縮機（21）と上記四方切換弁（26）との間に接続されることを特徴とする。

第１の発明では、２つのバイパスラインの下流部分が１つの集合管（63）に共有されるため、バイパス動作を行うための配管長さの短縮、配管構造の簡素化を図ることができる。また、低圧ガスライン（37）における配管の接続部の数を減らせる。このため、低圧ガスライン（37）の全長を長くしたり複雑にしたりせずとも、低圧ガスライン（37）において上記接続部のスペースを十分に確保できる。

第２や第３の発明では、第１弁（64,71）や第２弁（65,72）の開閉状態に応じて、通常の冷凍サイクル（第１動作）や、高低差圧を低減しながらの冷凍サイクル（第２動作）を適宜切り換えることができる。特に第４の発明では、第２動作において高低差圧を速やかに低減できる。

第５の発明では、利用側熱交換器（41）に多量の冷媒が供給されるのを抑制しつつ、熱源側熱交換器（22）の除霜を行うことができる。

第６の発明では、１つの三方弁（73）を用いるだけで、第１バイパス管（61）を用いたバイパス動作と、第２バイパス管（62）を用いたバイパス動作とを切り換えることができる。

第７の発明は、１つの弁（74）を開閉することで、通常の冷凍サイクルと、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）を用いたバイパス動作とを適宜切り換えることができる。

図１は、実施形態１に係る空気調和装置の概略の配管系統図である。 図２は、実施形態１に係る空気調和装置の運転モードと、各バイパス管の開閉状態の関係を表した表である。 図３は、実施形態１に係る空気調和装置の概略の配管系統図であり、通常運転（暖房）の冷媒の流れを表している。 図４は、実施形態１に係る空気調和装置の概略の配管系統図であり、通常運転（冷房）の冷媒の流れを表している。 図５は、実施形態１に係る空気調和装置の概略の配管系統図であり、能力抑制運転（暖房）の冷媒の流れを表している。 図６は、実施形態１に係る空気調和装置の概略の配管系統図であり、能力抑制運転（冷房）の冷媒の流れを表している。 図７は、実施形態１に係る空気調和装置の概略の配管系統図であり、デフロスト運転の冷媒の流れを表している。 図８は、実施形態１の変形例に係る空気調和装置の概略の配管系統図である。 図９は、実施形態２に係る空気調和装置の概略の配管系統図である。 図１０は、実施形態３に係る空気調和装置の概略の配管系統図である。

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。なお、以下の実施形態は、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。

《発明の実施形態１》
実施形態１に係る冷凍装置は、室内の空気の温度を調節する空気調和装置（10）を構成している。空気調和装置（10）は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行う。空気調和装置（10）は、例えば複数の室内ユニット（40）を有するマルチ型に構成される。空気調和装置（10）では、例えば複数の室内ユニット（40）が個別に発停可能である。

〈空気調和装置の全体構成〉
図１に示す空気調和装置（10）は、室外に設置される１台の室外ユニット（20）と、室内に設置される複数（本例では３台）の室内ユニット（40）とを有する。空気調和装置（10）では、室外ユニット（20）と各室内ユニット（40）とが連絡配管で接続されることで、冷媒回路（11）が構成される。冷媒回路（11）では、充填された冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。冷媒回路（11）は、室外ユニット（20）に対応する室外回路（12）と、室内ユニット（40）に対応する室内回路（13）とを含んでいる。

〈室外ユニット〉
室外ユニット（20）の室外回路（12）には、圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、液ヘッダ集合管（23）、３つの室外膨張弁（24）、ガスヘッダ集合管（25）、四方切換弁（26）、油分離器（27）、及びアキュムレータ（28）が接続されている。

圧縮機（21）は、吸入した低圧圧力の冷媒を高圧圧力にまで圧縮し、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機（21）のモータには、インバータ回路を介して電力が供給される。つまり、圧縮機（21）は、回転数（容量）が可変に構成される。

室外熱交換器（22）は、熱源側熱交換器を構成する。室外熱交換器（22）は、室外ファン（15）が搬送する室外空気と冷媒とを熱交換させる。

液ヘッダ集合管（23）は、縦長の中空状に形成される。液ヘッダ集合管（23）には、１本の液集合管（29）の一端と、３本の液分岐管（30）の各一端とが接続される。液集合管（29）の他端には、液閉鎖弁（31）が接続される。室外回路（12）では、室外熱交換器（22）の液側端部と液閉鎖弁（31）とに亘って液管（32）が接続される。液管（32）は、凝縮ないし放熱後の液冷媒が流れる液ラインを構成する。

３つの室外膨張弁（24）は、各液分岐管（30）に１つずつ接続される。各室外膨張弁（24）は、冷媒を減圧する電子膨張弁である。

ガスヘッダ集合管（25）は、縦長の中空状に形成される。ガスヘッダ集合管（25）には、１本のガス集合管（33）の一端と、３本のガス分岐管（34）の一端とが接続される。ガス集合管（33）の他端には、ガス閉鎖弁（35）が接続される。

四方切換弁（26）は、４つのポート（P1〜P4）を有している。第１ポート（P1）は吐出管（36）に接続し、第２ポート（P2）は吸入管（37）に接続している。第３ポート（P3）は、室外熱交換器（22）のガス側端部と連通し、第４ポート（P4）はガス閉鎖弁（35）と連通する。

四方切換弁（26）は、暖房運転において第１状態（図１の実線で示す状態）となり、冷房運転において第２状態（図１の破線で示す状態）となる。第１状態の四方切換弁（26）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とを連通させ且つ第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とを連通させる。第２状態の四方切換弁（26）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とを連通させ、第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とを連通させる。

室外回路（12）には、圧縮機（21）の吐出側と第１ポート（P1）とに亘って吐出管（36）が接続される。吐出管（36）は、高圧のガス冷媒が流れる高圧ガスラインを構成する。室外回路（12）には、圧縮機（21）の吸入側と第４ポート（P4）とに亘って吸入管（37）が接続される。吸入管（37）は、低圧のガス冷媒が流れる低圧ガスラインを構成する。

油分離器（27）は、吐出管（36）に接続されている。油分離器（27）は、中空円筒状の密閉容器で構成される。油分離器（27）の下部には、油戻し管（38）の始端が接続している。油戻し管（38）の終端は吸入管（37）に接続する。油戻し管（38）には、キャピラリーチューブ（39）が接続されている。油分離器（27）の内部には、冷媒から分離された油が貯留される空間が形成される。油分離器（27）で分離された油は、油戻し管（38）を介して圧縮機（21）の吸入側に返送される。

アキュムレータ（28）は、吸入管（37）に接続されている。アキュムレータ（28）は、中空状の密閉容器で構成される。アキュムレータ（28）には、冷媒中に含まれる液冷媒が貯留される。

室外回路（12）には、詳細は後述するバイパス回路（60）が接続される。

〈室内ユニット〉
各室内ユニット（40）の室内回路（13）には、その液側端部からガス側端部に向かって順に、室内熱交換器（41）及び室内膨張弁（42）がそれぞれ接続される。

室内熱交換器（41）は、利用側熱交換器を構成する。室内熱交換器（41）は、室内ファン（16）が搬送する室内空気と冷媒とを熱交換させる。室内膨張弁（42）は、冷媒を減圧する電子膨張弁である。

〈センサ〉
空気調和装置（10）には、各種のセンサが設けられる。

室外ユニット（20）には、吐出温度センサ（50）、高圧圧力センサ（51）、室外冷媒温度センサ（52）、室外空気温度センサ（53）、吸入温度センサ（54）、及び高圧／低圧圧力センサ（55）が設けられる。吐出温度センサ（50）は、吐出管（36）内の冷媒の温度を検出する。高圧圧力センサ（51）は、吐出管（36）内の冷媒の圧力を検出する。室外冷媒温度センサ（52）は、室外熱交換器（22）内の冷媒の温度を検出する。室外空気温度センサ（53）は、室外空気（厳密には室外ファン（15）の吸込側の室外空気）の温度を検出する。吸入温度センサ（54）は、吸入管（37）におけるアキュムレータ（28）の上流側の冷媒の温度を検出する。高圧／低圧圧力センサ（55）は、ガス閉鎖弁（35）と四方切換弁（26）の第４ポート（P4）との間の配管内の冷媒の圧力を検出する。具体的に、高圧／低圧圧力センサ（55）は、暖房運転において高圧冷媒の圧力を検出し、冷房運転において低圧冷媒の圧力を検出する。

室内ユニット（40）には、室内冷媒温度センサ（56）及び室内空気温度センサ（57）が設けられる。室内冷媒温度センサ（56）は、室内熱交換器（41）内の冷媒の温度を検出する。室内空気温度センサ（57）は、室内空気（厳密には室内ファン（16）の吸込側の室内空気）の温度を検出する。

なお、図示を省略するが、冷媒回路（11）には、公知の高圧圧力スイッチや低圧圧力スイッチも接続される。

〈バイパス回路〉
バイパス回路（60）の構成について図１を参照しながら詳細に説明する。バイパス回路（60）は、１本の第１バイパス管（61）と、１本の第２バイパス管（62）と、１本のバイパス集合管（63）（集合管）とを有している。

第１バイパス管（61）の一端は吐出管（36）に接続されている。厳密には、第１バイパス管（61）は、吐出管（36）のうち油分離器（27）と四方切換弁（26）の第１ポート（P1）との間に接続されている。第１バイパス管（61）には、第１流量調節弁（64）が接続されている。第１流量調節弁（64）は、第１バイパス管（61）の開度を多段階に調節可能な第１弁を構成する。

第１バイパス管（61）が吐出管（36）のうち水平方向に延びる部分に接続される場合、第１バイパス管（61）は吐出管（36）の上部（上側略半分の箇所）に接続するとよい。これにより、吐出管（36）内の冷媒のうちガス単相冷媒を第１バイパス管（61）に導入し易くなる。

第２バイパス管（62）の一端は液管（32）に接続されている。第２バイパス管（62）には、第２流量調節弁（65）が接続されている。第２流量調節弁（65）は、第２バイパス管（62）の開度を多段階に調節可能な第２弁を構成する。

第２バイパス管（62）が液管（32）のうち水平方向に延びる部分に接続される場合、第２バイパス管（62）は液管（32）の下部（下側略半分の箇所）に接続するとよい。これにより、液管（32）内の冷媒のうち液単相冷媒を第２バイパス管（62）に導入し易くなる。

バイパス集合管（63）の一端は、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）の各他端に接続している。つまり、バイパス集合管（63）は、２つのバイパス管（61,62）の合流部を構成している。バイパス集合管（63）の他端は、吸入管（37）に接続されている。厳密には、バイパス集合管（63）の他端は、吸入管（37）におけるアキュムレータ（28）の上流側に接続される。

本実施形態のバイパス集合管（63）の他端は、３つの接続管（66）に分岐している。これにより、バイパス集合管（63）の流出部を流れる冷媒の流速が小さくなり、該流出部を流れる冷媒の通過音が低減される。

〈コントローラ〉
空気調和装置（10）は、各種の機器を制御するためのコントローラ（80）を備えている。コントローラ（80）は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びメモリが搭載されたプリント基板を含む。コントローラ（80）は、運転の切換指令や各センサの検出信号に基づいて、圧縮機（21）、室外膨張弁（24）、室内膨張弁（42）等を制御する。

コントローラ（80）は、バイパス回路（60）を制御するバイパス制御部（図示省略）を備える。図２に示すように、バイパス制御部は、空気調和装置の運転モードに応じて第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）の開閉状態を制御する（詳細は後述する）。

−運転動作−
空気調和装置（10）の運転動作について説明する。空気調和装置（10）は、通常運転（第１動作）と、能力抑制運転（第２動作）と、デフロスト運転（デフロスト動作）とを切り換えて行う。通常運転では、通常の冷房運転や通常の暖房運転が実行される。能力抑制運転は、圧縮機の出力に対し、冷房負荷や暖房負荷が極めて小さい条件下で実行される。デフロスト運転は、室外熱交換器（22）に表面に付いた霜を融かす運転である。

〈暖房運転〉
図３に示す暖房運転では、四方切換弁（26）が第１状態となり、圧縮機（21）が運転される。暖房運転では、ＯＮ状態の室内ユニット（40）に対応する室内膨張弁（42）が全開状態となり、ＯＮ状態の室内ユニット（40）に対応する室外膨張弁（24）の開度が適宜調節される。

暖房運転（通常運転）では、コントローラ（80）により、第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）が全閉状態に制御される。

暖房運転では、室内熱交換器（41）が凝縮器ないし放熱器となり、室外熱交換器（22）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

即ち、圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四方切換弁（26）及びガスヘッダ集合管（25）を通過し、室内ユニット（40）の室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気へ放熱する。室内熱交換器（41）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（24）で減圧された後、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気から吸熱する。室外熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、アキュムレータ（28）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈冷房運転〉
図４に示す冷房運転では、四方切換弁（26）が第２状態となり、圧縮機（21）が運転される。冷房運転では、ＯＮ状態の室内ユニット（40）に対応する室内膨張弁（42）、及びＯＮ状態の室内ユニット（40）に対応する室外膨張弁（24）の開度が適宜調節される。

冷房運転（通常運転）では、コントローラ（80）により、第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）が全閉状態に制御される。

冷房運転では、室外熱交換器（22）が凝縮器ないし放熱器となり、室内熱交換器（41）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、四方切換弁（26）を通過した後、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒は、液ヘッダ集合管（23）を通過し、室内ユニット（40）の室内熱交換器（41）を流れる。室内熱交換器（41）では、冷媒が室内空気から吸熱する。室内熱交換器（41）で蒸発した冷媒は、アキュムレータ（28）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈能力抑制運転〉
上述した通常の暖房運転や通常の冷房運転において、空調負荷が比較的小さくなると、空調負荷に対して空調能力が過剰になることがある。具体的には、例えば暖房運転において、ＯＮ状態の室内ユニット（40）の台数が少なかったり、ＯＮ状態である室内ユニット（40）の暖房負荷が小さかったりする場合、圧縮機（21）の出力が全体の暖房負荷に対して過剰となる。このような条件下で連続して暖房運転を継続すると、室内熱交換器（41）の凝縮圧力（即ち、冷媒回路（11）の高圧圧力）が過剰に高くなってしまう。

また、冷房運転において、ＯＮ状態の室内ユニット（40）の台数が少なかったり、ＯＮ状態である室内ユニット（40）の冷房負荷が小さかったりすると、圧縮機（21）の出力が全体の冷房負荷に対して過剰となる。このような条件下で連続して冷房運転を継続すると、室内熱交換器（41）の蒸発圧力（即ち、冷媒回路（11）の低圧圧力）が過剰に低くなってしまう。

本実施形態の空気調和装置（10）は、このような暖房運転での高圧異常や、冷房運転での低圧異常を回避するために、次のような能力抑制運転を実行する。

〈暖房時の能力抑制運転〉
通常の暖房運転において、暖房負荷が極端に小さくなると、上述のように冷媒回路（11）の高圧圧力が上昇していく。暖房運転において、高圧圧力センサ（51）で検出した高圧圧力が所定値（例えば３．５ＭＰａ）以上になると、通常の暖房運転から能力抑制運転へ移行する。能力抑制運転に移行すると、コントローラ（80）により、第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）が全開状態に制御される。

図５に示すように、第１流量調節弁（64）が開状態になると、吐出管（36）内の高圧冷媒の一部が第１バイパス管（61）を流れる。また、第２流量調節弁（65）が開状態になると、液管（32）や凝縮器（暖房運転時の室内熱交換器（41）にある高圧の液冷媒の一部が第２バイパス管（62）を流れる。第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）を流れた冷媒は、バイパス集合管（63）において合流する。バイパス集合管（63）の冷媒は、３つの接続管（66）に分流し、流速が低減された後、吸入管（37）に流出する。これにより、バイパス集合管（63）と吸入管（37）の合流箇所における冷媒の通過音を低減できる。吸入管（37）に流出した冷媒は、アキュムレータ（28）を通過した後、圧縮機（21）に吸入される。

以上のように、暖房時の能力抑制運転では、吐出管（36）と吸入管（37）とが第１バイパス管（61）を介して連通するとともに、液管（32）と吸入管（37）とが第２バイパス管（62）を介して連通する。これにより、冷媒回路（11）では、高圧と低圧との差圧が小さくなっていくため、冷媒回路（11）の高圧圧力を速やかに低下できる。この結果、例えば圧縮機（21）の回転数を低下させる垂下制御が実行されたり、高圧保護動作が実行されたりすることを回避でき、最適な暖房能力で運転を継続できる。

〈冷房時の能力抑制運転〉
通常の冷房運転において、冷房負荷が極端に小さくなると、上述のように冷媒回路（11）の低圧圧力が低下していく。冷房運転において、高圧／低圧圧力センサ（55）で検出した低圧圧力が所定値（例えば０．７ＭＰａ）以下になると、通常の冷房運転から能力抑制運転へ移行する。能力抑制運転に移行すると、コントローラ（80）により、第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）が全開状態に制御される。

図６に示すように、第１流量調節弁（64）が開状態になると、吐出管（36）内の高圧冷媒の一部が第１バイパス管（61）を流れる。また、第２流量調節弁（65）が開状態になると、液管（32）や凝縮器（冷房運転時の室外熱交換器（22）にある高圧の液冷媒の一部が第２バイパス管（62）を流れる。

これにより、上述した暖房時の能力抑制運転と同様、冷媒回路（11）では、高圧と低圧との差圧が速やかに小さくなっていくため、冷媒回路（11）の低圧圧力を速やかに上昇できる。この結果、例えば圧縮機（21）の回転数を低下させる垂下制御が実行されたり、低圧保護動作が実行されたりすることを回避でき、最適な冷房能力で運転を継続できる。

〈デフロスト運転〉
空気調和装置（10）のデフロスト運転では、いわゆる逆サイクルデフロストが行われる。即ち、デフロスト運転では、四方切換弁（26）が第２状態となり、圧縮機（21）が運転される。

図７に示すデフロスト運転では、コントローラ（80）により、第１流量調節弁（64）が全閉状態に制御され、第２流量調節弁（65）が全開状態に制御される。

圧縮機（21）で圧縮された冷媒は、吐出管（36）及び四方切換弁（26）を通過し、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、その表面の霜に対して冷媒が放熱する。この結果、室外熱交換器（22）の除霜が行われる。室外熱交換器（22）で凝縮した後、液管（32）を流れる冷媒の一部は、室内熱交換器（41）で蒸発した後、吸入管（37）を介して圧縮機（21）に吸入される。液管（32）の残りの冷媒は、第２バイパス管（62）、バイパス集合管（63）を順に流れ、吸入管（37）に流出する。吸入管（37）に流出した冷媒は、アキュムレータ（28）を通過した後、圧縮機（21）に吸入される。

このように、デフロスト運転では、液管（32）の冷媒の一部が室内熱交換器（41）をバイパスして圧縮機（21）に吸入される。従って、室内熱交換器（41）へ送られる冷媒の流量を低減できる。これにより、デフロスト運転において、室内ユニット（40）を通過する冷媒の音が騒音となってしまうことを回避できる。

デフロスト運転では、第１バイパス管（61）が閉状態になるため、吐出管（36）の冷媒の全量が室外熱交換器（22）へ送られる。従って、室外熱交換器（22）を速やかに除霜できる。

−実施形態１の効果−
実施形態１では、第１バイパス管（61）と第２バイパス管（62）の各終端に１つのバイパス集合管（63）の始端を繋いでいる。つまり、バイパス回路（60）では、２つのバイパスラインの下流部分が１つのバイパス集合管（63）によって共用される。これにより、バイパス回路（60）の全体の配管長さを短縮したり、配管構造の簡素化を図ったりできる。

また、バイパス集合管（63）の下流端は３つの接続管（66）に分岐しているため、吸入管（37）に流出する冷媒の速度、ひいては騒音を低減できる。

このように配管の下流端を複数に分岐させる構成を採用すると、吸入管（37）では、各接続管（66）をそれぞれ接続するための３つの接続箇所を確保する必要がある。このため、例えば従来例の２本のバイパス管のそれぞれにおいて、このような分岐構造を採用しようとすると、吸入管には合計６つの接続箇所を確保する必要がある。この場合、吸入管（37）の全長を長くしたり、配管の形状を変更したりする対策が必要となる。これに対し、本実施形態では、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）がバイパス集合管（63）を共用しているため、上記接続箇所を３つだけ設ければよい。従って、本実施形態では、従来例と比べると接続箇所の数量を３つ減らすことができる。

〈実施形態１の変形例〉
図８に示す実施形態１の変形例のバイパス回路（60）には、第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）に代えて第１電磁開閉弁（71）及び第２電磁開閉弁（72）が設けられる。第１電磁開閉弁（71）は、第１バイパス管（61）を開閉する第１弁を構成する。第２電磁開閉弁（72）は、第２バイパス管（62）を開閉する第２弁を構成する。

能力抑制運転では、第１電磁開閉弁（71）及び第２電磁開閉弁（72）が開状態となる。これにより、実施形態１と同様、高圧と低圧との差圧を低減できる。また、デフロスト運転では第１電磁開閉弁（71）が閉状態となり第２電磁開閉弁（72）が開状態となる。これにより、室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒を第１バイパス管（61）を介して吸入管（37）へ送ることができる。

それ以外の作用効果は上記実施形態１と同様である。

《発明の実施形態２》
図９に示す実施形態２のバイパス回路（60）には、実施形態１の第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）に代えて１つの三方弁（73）が設けられる。実施形態２の三方弁（73）は、四方切換弁の４つのポート（P5〜P8）のうちの１つのポート（第４ポート（P8））を封止したものである。三方弁（73）の第１ポート（P5）は第１バイパス管（61）の流出端に接続する。三方弁（73）の第２ポート（P6）は第２バイパス管（62）の流出端に接続する。三方弁（73）の第３ポート（P7）はバイパス集合管（63）の流入端に接続する。つまり、実施形態２では、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）の各他端が、三方弁（73）を介してバイパス集合管（63）の一端と繋がっている。

三方弁（73）は、第１ポート（P5）と第３ポート（P7）とを連通させ、第２ポート（P6）と第４ポート（P8）とを連通させる第１状態（図９の実線で示す状態）と、第１ポート（P5）と第４ポート（P8）とを連通させ、第２ポート（P6）と第３ポート（P7）とを連通させる第２状態（図９の破線で示す状態）とに切り換わる。以上のように、三方弁（73）は、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）のいずれかをバイパス集合管（63）と相互に連通させる。

能力抑制運転では、三方弁（73）が第１状態となる。これにより、吐出管（36）と吸入管（37）とが第１バイパス管（61）及びバイパス集合管（63）を介して連通する。この結果、高圧と低圧との差圧が小さくなっていくため、暖房時の高圧上昇や冷房時の低圧低下を回避できる。

デフロスト運転では、三方弁（73）が第２状態となる。これにより、液管（32）と吸入管（37）とが第２バイパス管（62）及びバイパス集合管（63）を介して連通する。この結果、室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒の一部を圧縮機（21）の吸入側へ送ることができる。

通常の冷房運転や暖房運転では、三方弁（73）が第１状態と第２状態のいずれかに設定される。この場合、例えば圧縮機（21）の回転数を増大させる（比較的高速域にする）ことで、各室内ユニット（40）へ送られる冷媒の量を確保できる。

実施形態２では、１つの三方弁（73）により、能力抑制運転とデフロスト運転とを切り換えることができるため、バイパス回路（60）の簡素化を図ることができる。

それ以外の作用効果は上記実施形態１と同様である。

なお、三方弁（73）は、３つのポートのみを有し、第１バイパス管（61）及び第２バイパス管（62）のいずれかをバイパス集合管（63）と相互に連通させる構成であってもよい。

《発明の実施形態３》
図１０に示す実施形態３のバイパス回路（60）には、実施形態１の第１流量調節弁（64）及び第２流量調節弁（65）が省略される。一方、バイパス集合管（63）には、第３電磁開閉弁（74）が接続される。第３電磁開閉弁（74）は、バイパス集合管（63）を開閉する弁である。なお、この弁は、バイパス集合管（63）の開度を多段階に調節可能な流量調節弁であってもよい。

本例では、第１バイパス管（61）に第１逆止弁（75）が接続され、第２バイパス管（62）に第２逆止弁（76）が接続される。第１逆止弁（75）は、バイパス集合管（63）側から吐出管（36）側への冷媒の逆流を禁止する。第２逆止弁（76）は、バイパス集合管（63）側から吸入管（37）側への冷媒の逆流を禁止する。第１バイパス管（61）には、減圧機構である第１キャピラリーチューブ（77）が接続される。なお、第１逆止弁（75）や第２逆止弁（76）を省略してもよい。

能力抑制運転では、第３電磁開閉弁（74）が開状態となる。これにより、実施形態１と同様、吐出管（36）及び液管（32）の双方がバイパス回路（60）を介して吸入管（37）と連通する。この結果、暖房時の高圧上昇や冷房時の低圧低下を速やかに解消できる。

デフロスト運転では、第３電磁開閉弁（74）が開状態となる。これにより、室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒の一部を圧縮機（21）の吸入側へ送ることができる。ここで、第１バイパス管（61）には第１キャピラリーチューブ（77）が接続される。このため、デフロスト運転において、吐出管（36）の冷媒が第１バイパス管（61）に多く流れてしまうことを回避できる。

通常の冷房運転や暖房運転では、第３電磁開閉弁（74）が閉状態となる。このため、高圧ラインの冷媒がバイパス回路（60）を介して圧縮機（21）の吸入側へ送られることはない。

実施形態３では、１つの電磁開閉弁（74）だけで通常運転、能力抑制運転、及びデフロスト運転を実行できる。これにより、バイパス回路（60）の簡素化を図ることができる。

それ以外の作用効果は上記実施形態１と同様である。

《その他の実施形態》
第１バイパス管（61）の始端を吐出管（36）のうち油分離器（27）の上流側に接続してもよい。また、第２バイパス管（62）の終端を吸入管（37）のうちアキュムレータ（28
）の下流側に接続してもよい。

上記各実施形態は、各室内ユニット（40）が個別に発停可能なマルチ型の空気調和装置（10）である。しかし、各室内ユニット（40）が同時にしか発停できないマルチ型の空気調和装置や、ペア型の空気調和装置に本発明に係るバイパス回路（60）を適用することもできる。

また、空気調和装置（10）以外であっても、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えたものであれば、如何なる冷凍装置にも本発明のバイパス回路（60）を適用してもよい。具体的に、この種の冷凍装置としては、冷蔵庫や冷凍庫を冷却する冷却装置や、いわゆるチラーユニット、ヒートポンプ式の給湯器などが挙げられる。

なお、上述した実施形態、変形例、その他の実施形態等の各冷凍装置の各要素のうち相互に置換可能な要素については、これらを適宜置換して冷凍装置を構成してもよい。

以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置について有用である。

１０ 空気調和装置
１１ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
３２ 液管（液ライン）
３６ 吐出管（高圧ガスライン）
３７ 吸入管（低圧ガスライン）
４１ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
６１ 第１バイパス管
６２ 第２バイパス管
６３ バイパス集合管（集合管）
６４ 第１流量調節弁（第１弁）
６５ 第２流量調節弁（第２弁）
７１ 第１電磁開閉弁（第１弁）
７２ 第２電磁開閉弁（第２弁）
７３ 三方弁
７４ 第３電磁開閉弁（弁）

Claims (10)

1. 回転数が可変に構成された圧縮機（21）、熱源側熱交換器（22）、及び利用側熱交換器（41）が接続され、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を蒸発器とし、上記利用側熱交換器（41）を放熱器とする第１運転と、上記熱源側熱交換器（22）を放熱器とし、上記利用側熱交換器（41）を蒸発器とする第２運転とを行うように構成され、
   上記冷媒回路（11）は、
   上記圧縮機（21）の吐出側に繋がる高圧ガスライン（36）と、
   上記圧縮機（21）の吸入側に繋がる低圧ガスライン（37）と、
   上記熱源側熱交換器（22）の液側端部に繋がる液ライン（32）と、
   一端が上記高圧ガスライン（36）に繋がる第１バイパス管（61）と、
   一端が上記液ライン（32）に繋がり、液冷媒が流れる第２バイパス管（62）と、
   一端が上記第１バイパス管（61）及び上記第２バイパス管（62）の各他端と繋がり、他端が上記低圧ガスライン（37）に繋がる集合管（63）と、
   上記第１バイパス管（61）を開閉する又は開度を調節する第１弁（64,71）と、
   上記第２バイパス管（62）を開閉する又は開度を調節する第２弁（65,72）とを備えている
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記冷媒回路（11）は、上記第１弁（64,71）及び上記第２弁（65,72）が閉状態となり上記冷凍サイクルが行われる第１動作と、上記第１弁（64,71）及び上記第２弁（65,72）のうち少なくとも上記第１弁（64,71）が開状態となり上記冷凍サイクルが行われる第２動作とを行うことを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記第２動作では、上記第１弁（64,71）及び上記第２弁（65,72）が開状態となることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項２または３において、
   上記冷媒回路（11）は、上記第１運転及び上記第２運転の双方において、上記第２動作を行うことを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を除霜するデフロスト動作を行うように構成され、
   上記デフロスト動作では、上記第１弁（64,71）が閉状態且つ上記第２弁（65,72）が開状態となるとともに、上記圧縮機（21）で圧縮された冷媒が上記熱源側熱交換器（22）を通過し、上記熱源側熱交換器（22）を通過した液冷媒の一部が上記利用側熱交換器（41）へ流れ、上記液冷媒の残部が上記第２バイパス管（62）へ流れることを特徴とする冷凍装置。
6. 回転数が可変に構成された圧縮機（21）、熱源側熱交換器（22）、及び利用側熱交換器（41）が接続され、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）を蒸発器とし、上記利用側熱交換器（41）を放熱器とする第１運転と、上記熱源側熱交換器（22）を放熱器とし、上記利用側熱交換器（41）を蒸発器とする第２運転とを行うように構成され、
   上記冷媒回路（11）には、
   上記圧縮機（21）の吐出側に繋がる高圧ガスライン（36）と、
   上記圧縮機（21）の吸入側に繋がる低圧ガスライン（37）と、
   上記熱源側熱交換器（22）の液側端部に繋がる液ライン（32）と、
   一端が上記高圧ガスライン（36）に繋がる第１バイパス管（61）と、
   一端が上記液ライン（32）に繋がり、液冷媒が流れる第２バイパス管（62）と、
   一端が上記第１バイパス管（61）及び上記第２バイパス管（62）の各他端と繋がり、他端が上記低圧ガスライン（37）に繋がる集合管（63）と、
   上記第１バイパス管（61）と上記集合管（63）とを連通させる状態と、第２バイパス管（62）と上記集合管（63）とを連通させる状態とに相互に切り換わる三方弁（73）と
   が設けられることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項６において、
   上記冷媒回路（11）は、上記第１運転及び上記第２運転の双方において、上記第１バイパス管（61）と上記集合管（63）とを連通させる状態にすることを特徴とする冷凍装置。
8. 回転数が可変に構成された圧縮機（21）、熱源側熱交換器（22）、及び利用側熱交換器（41）が接続され、冷媒が循環することで冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（11）には、上記熱源側熱交換器（22）を蒸発器とし、上記利用側熱交換器（41）を放熱器とする第１運転と、上記熱源側熱交換器（22）を放熱器とし、上記利用側熱交換器（41）を蒸発器とする第２運転とを行うように構成され、
   上記冷媒回路（11）には、
   上記圧縮機（21）の吐出側に繋がる高圧ガスライン（36）と、
   上記圧縮機（21）の吸入側に繋がる低圧ガスライン（37）と、
   上記熱源側熱交換器（22）の液側端部に繋がる液ライン（32）と、
   一端が上記高圧ガスライン（36）に繋がる第１バイパス管（61）と、
   一端が上記液ライン（32）に繋がり、液冷媒が流れる第２バイパス管（62）と、
   一端が上記第１バイパス管（61）及び上記第２バイパス管（62）の各他端と繋がり、他端が上記低圧ガスライン（37）に繋がる集合管（63）と、
   上記集合管（63）を開閉する又は開度を調節する弁（74）と
   が設けられることを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項８において、
   上記冷媒回路（11）は、上記第１運転及び上記第２運転の双方において、上記弁（74）を開状態にすることを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１つにおいて、
    上記冷媒回路（11）は、上記高圧ガスライン（36）に接続され、上記第１運転と上記第２運転とを切り換える四方切換弁（26）を含み、
    上記第１バイパス管（61）の一端は、上記高圧ガスライン（36）における上記圧縮機（21）と上記四方切換弁（26）との間に接続されることを特徴とする冷凍装置。

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