JP2008275195A

JP2008275195A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2008275195A
Application number: JP2007115999A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Okamoto; 昌和岡本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-04-25
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）とそれに対応した可変開度の電子膨張弁（52a,52b,52c）を備え、冷凍サイクルの高圧圧力が超臨界圧になる状態で運転を行う冷凍装置において、サーモオフ時に利用側熱交換器（51a,51b,51c）に冷媒が流れるのを確実に防止するとともに、電子膨張弁（52a,52b,52c）の大型化も防止する。
【解決手段】冷媒配管における電子膨張弁（52a,52b,52c）の上流側及び下流側の何れか一方に、開放位置と全閉位置の２位置に設定可能な開閉弁（53a,53b,53c）を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の利用側熱交換器を備えた冷凍装置に関し、特に冷凍サイクルの高圧圧力が超臨界圧になる状態で運転を行う冷凍装置に関するものである。

従来より、冷媒が循環し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、室内の空調や庫内の冷却等に広く利用されている。この種の冷凍装置として、上記冷媒回路に、冷媒として二酸化炭素が充填されて、冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力よりも高い圧力となる状態で冷凍サイクルの動作が行われるものがある。例えば特許文献１には、図６に示すように、室外ユニット（20）と、この室外ユニット（20）に接続された複数の室内ユニット（50a,50b,50c）とを備えた空調機（10）が開示されている（特許文献１参照）。

上記空調機（10）では、室外ユニット（20）には、圧縮機（32）、室外熱交換器（熱源側熱交換器）（21）、膨張機（33）、四路切換弁（26）、ブリッジ回路（25）、気液分離器（22）及び過冷却熱交換器（24）が設けられている。圧縮機（32）と膨張機（33）は軸（35）で連結された一体型の流体機械（30）により構成されている。また、各室内ユニット（50a,50b,50c）には、室内熱交換器（利用側熱交換器）（51a,51b,51c）と室内膨張弁（電子膨張弁などの可変開度の膨張弁）（52a,52b,52c）が設けられている。そして、これらの機器が冷媒配管で接続されて、冷媒が冷房サイクルと暖房サイクルで逆方向に循環することが可能な冷媒回路（11）が構成されている。この冷凍装置では、膨張機（33）により動力を回収して圧縮機（32）の駆動力に利用するようにしている。

ここで、上記空調機（10）において、例えば複数の室内熱交換器（51a,51b,51c）のうちの一つがサーモオフの状態（室内の暖房や冷房が必要でなくなり、冷媒の循環を止める状態）になると、室内膨張弁（52a,52b,52c）を閉鎖する操作を行う。

室内膨張弁（52a,52b,52c）は、一般に、図７に示すように、筒状のケーシング（54）と、このケーシング（54）内に装着された弁体（55）と、弁体（55）を駆動するステッピングモータ（パルスモータ）(56)とを有している。ステッピングモータ（56）は、ケーシング（54）の上端部（細径部（54g））に固着された環状のステータ（56b）と、このステータ（56b）の内側で回転可能なロータ（55b）とを備えている。ロータ（55b）は弁体（55）の上端部に設けられていて、弁体（55）はこのロータ（55b）と弁軸（55a）とが一体的に形成されたものである。弁軸（55a）は、中央部にネジ部（55d）を有し、先端部には円錐状の弁部（55k）を有している。上記ネジ部（55d）は、ケーシング（54）に設けられた支持部材（54j）のネジ穴（54i）に螺合している。

上記ケーシング（54）には、側面に設けられた第１接続孔（54d）と、底面に設けられた第２接続孔（54e）とを有している。第２接続孔（54e）側には、開口（57a）を有する弁座（57）が設けられている。この弁座（57）の開口（57a）は、ステッピングモータ（56）を第１の方向へ回転させることにより弁軸（55a）が上方へ移動すると図７（Ａ）のように開放される一方、ステッピングモータ（56）を第１の方向とは逆の第２の方向へ回転させることにより弁軸（55a）が下方へ移動すると図７（Ｂ），（Ｃ）に示すように閉塞されるようになっている。
特開２００６−３０８２０７号公報

しかし、冷媒に二酸化炭素を用いる冷媒回路（11）の冷凍サイクルでは、従来の冷媒を用いる場合と比べて高圧圧力が非常に高く、室内膨張弁（52a,52b,52c）の前後の差圧が従来の冷媒よりも大きくなる。このため、図７（Ｂ）に示すように冷媒が室内膨張弁（52a,52b,52c）に第１接続孔（54d）から流入する場合は、弁軸（55a）に横向きの力が作用し、弁軸（55a）の先端の弁部（55k）が破損するおそれがある。また、図７（Ｃ）に示すように冷媒が室内膨張弁（52a,52b,52c）に第２接続孔（54e）から流入する場合は、弁部（55k）に弁軸（55a）を押し上げる力が作用して弁座（57）の開口（57a）と弁部（55k）との間に隙間が生じてしまい、全閉状態を維持できなくなる。

したがって、サーモオフであるにもかかわらず、暖房サイクル時には室内熱交換器（51a,51b,51c）に高圧冷媒が流れてしまい、暖房能力が発生して室内が暑くなりすぎるおそれがあり、冷房サイクル時には逆に冷房能力が発生して室内が冷えすぎるおそれがある。また、上記構成の冷凍装置では室内膨張弁（52a,52b,52c）の信頼性に問題があるし、室内膨張弁（52a,52b,52c）を強制的に全閉できるようにしようとすると、室内膨張弁（52a,52b,52c）が大型化するおそれもある。

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、複数の利用側熱交換器を備えて冷凍サイクルの高圧圧力が超臨界圧になる状態の運転を行う冷凍装置において、サーモオフ時に利用側熱交換器に冷媒が流れるのを確実に防止するとともに、膨張弁の信頼性を確保しつつ大型化するのも防止することである。

第１の発明は、複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）を有するとともに冷媒を超臨界圧まで圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、該冷媒回路（11）の冷媒配管には上記利用側熱交換器（51a,51b,51c）の液側に、電子膨張弁などの可変開度の膨張弁（52a,52b,52c）が設けられている冷凍装置を前提としている。

そして、この冷凍装置は、上記冷媒配管における上記膨張弁（52a,52b,52c）の上流側及び下流側の何れか一方に、開放位置と全閉位置の２位置に設定可能な開閉弁（53a,53b,53c）が設けられていることを特徴としている。

この第１の発明では、複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）の全てがサーモオンのときは、開閉弁（53a,53b,53c）が開放位置に設定され、各利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れる。一方、複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）のうちのどれかがサーモオフになったときには、開閉弁（53a,53b,53c）が全閉位置に設定される。こうすることにより、サーモオフの利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れることがなくなる。

第２の発明は、第１の発明において、上記冷媒回路（11）が、冷媒の循環方向を、第１循環方向と、第１循環方向とは逆方向の第２循環方向とに切り換える循環方向切換機構（26）を備えていることを特徴としている。

この第２の発明では、例えば空気調和装置において、第１循環方向を暖房運転時の冷媒の循環方向とし、第２循環方向を冷房運転時の冷媒の循環方向とすると、複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）のどれかがサーモオフになったときに、その熱交換器で加熱（暖房）能力や冷却（冷房）能力が発生してしまうのを防止できる。

第３の発明は、第２の発明において、上記開閉弁（53a,53b,53c）が、全閉位置に設定することにより、上記第１循環方向と第２循環方向の両方で冷媒の流通を禁止するように構成されていることを特徴としている。

この第３の発明では、開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置にすると第１循環方向と第２循環方向の両方で冷媒の流通が禁止されるので、例えば空調機において暖房運転時と冷房運転時の両方でサーモオフになった利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れるのを防止できる。なお、第２の発明では、第１循環方向と第２循環方向のうちのどちらか一方では開閉弁（53a,53b,53c）が全閉になって、逆の方向では完全に全閉にならない構成の場合、開閉弁（53a,53b,53c）と膨張弁（52a,52b,52c）を両方とも閉じることによりサーモオフの利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れないようにすることが可能であるが、この第３の発明では、サーモオフ時には第１循環方向と第２循環方向の両方とも開閉弁（53a,53b,53c）だけを全閉位置にすればよい。

第４の発明は、第３の発明において、上記開閉弁（53a,53b,53c）が、ケーシング（54）と、該ケーシング（54）内に開放位置と全閉位置との間で可動に装着された弁体（55）と、該弁体（55）を駆動する駆動機構（56）とを備え、上記ケーシング（54）には、該ケーシング（54）の壁面に第１接続孔（54d）及び第２接続孔（54e）が相対して形成され、上記弁体（55）が、開放位置にあっては上記第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）の連通を許容する一方、全閉位置にあっては上記第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）の連通を禁止するように構成されていることを特徴としている。開閉弁（53a,53b,53c）は、例えば開放位置では弁体（55）が両接続孔（54d,54e）の間から退避し、全閉位置では弁体（55）が両接続孔（54d,54e）の間に介在して両接続孔（54d,54e）の連通を遮断するようにすることができる。

この第４の発明では、サーモオンの時は開閉弁（53a,53b,53c）を開放位置にすることによって第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）が連通し、冷媒回路（11）における冷媒の循環方向が第１循環方向と第２循環方向のいずれであっても、冷媒が開閉弁（53a,53b,53c）を通過する。したがって、冷媒は利用側熱交換器（51a,51b,51c）を流れ、該利用側熱交換器（51a,51b,51c）において空気を加熱または冷却することができる。一方、利用側熱交換器（51a,51b,51c）のどれかがサーモオフになると、その利用側熱交換器（51a,51b,51c）に対応する開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置にすることによって第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）が遮断される。したがって、上記第１循環方向と第２循環方向のいずれでも冷媒がその利用側熱交換器（51a,51b,51c）を流れなくなる。

第５の発明は、第２の発明において、上記冷媒回路（11）が、冷媒を膨張させる膨張機（33）と、該膨張機（33）から流出した冷媒を気液二相に分離する気液分離器（22）と、気液分離器（22）から流出した液冷媒を蒸発器となる熱交換器に流入させる流れ方向切換機構（25）を備えていることを特徴としている。

この第５の発明では、冷媒回路（11）における利用側熱交換器（51a,51b,51c）の液側に膨張弁（52a,52b,52c）を設けるのに加えて、膨張機（33）も設けられているので、冷媒が２段階に減圧される。このため、冷凍サイクル動作中に、冷媒が高圧圧力と中間圧力と低圧圧力とに変化するので、膨張弁（52a,52b,52c）の前後の差圧が小さくなる。そのため、膨張機（33）を設けない場合に比べて、膨張弁（52a,52b,52c）を全閉位置にしたときに冷媒が漏れにくくなり、サーモオフの利用側熱交換器（51a,51b,51c）における冷媒の無駄な流れを防止できる。

第６の発明は、第５の発明において、上記冷媒回路（11）が、上記利用側熱交換器（51a,51b,51c）の液側の冷媒配管に、常に上記開閉弁（53a,53b,53c）が上記膨張弁（52a,52b,52c）の上流側となるように冷媒の流れ方向を規制する整流機構（60）を備え、上記開閉弁（53a,53b,53c）が、全閉位置にすることにより上流側から下流側への冷媒の一方向への流通を禁止するように構成されていることを特徴としている。

上記第５の発明では冷媒が膨張弁（52a,52b,52c）を第１循環方向と第２循環方向の両方向へ流れるが、この第６の発明では、整流回路を設けたことにより、冷媒の流れ方向は常に開閉弁（53a,53b,53c）から膨張弁（52a,52b,52c）へ向かう方向になる。そして、開閉弁（53a,53b,53c）は、この方向への冷媒の流れを全閉位置において禁止する。

第７の発明は、第６の発明において、上記開閉弁（53a,53b,53c）が、ケーシング（54）と、該ケーシング（54）内に開放位置と全閉位置との間で可動に装着された弁体（55）と、該弁体（55）を駆動する駆動機構（56）とを備え、上記ケーシング（54）には、該ケーシング（54）の壁面に流入側の第１接続孔（54d）と流出側の第２接続孔（54e）が略直交する配置で形成され、上記弁体（55）が上記第２接続孔（54e）を開閉可能に構成されていることを特徴としている。

この第７の発明では、サーモオンの時は開閉弁（53a,53b,53c）を開放位置にすることによって第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）が連通し、冷媒回路（11）における冷媒の循環方向が第１循環方向及び第２循環方向のいずれであっても、冷媒が開閉弁（53a,53b,53c）から膨張弁（52a,52b,52c）の方向へ流れる。一方、利用側熱交換器（51a,51b,51c）のどれかがサーモオフになると、その利用側熱交換器（51a,51b,51c）に対応する開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置にすることによって第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）が遮断される。このときも利用側熱交換器（51a,51b,51c）の前後における冷媒の流れ方向は開閉弁（53a,53b,53c）から膨張弁（52a,52b,52c）へ向かう方向であり、この方向への冷媒の流れが開閉弁（53a,53b,53c）によって止められることになる。

本発明によれば、冷媒配管における膨張弁（52a,52b,52c）の上流側及び下流側の何れか一方に、開放位置と全閉位置の２位置に設定可能な開閉弁（53a,53b,53c）を設けているので、複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）のうちのどれかがサーモオフになったときには、対応する開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置に設定することにより、その利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れることがなくなる。また、膨張弁（52a,52b,52c）の上流側または下流側に開閉弁（53a,53b,53c）を設けるだけでよいため、膨張弁（52a,52b,52c）を大型にしたり構造を複雑にしたりする必要もなく、信頼性の低下も防止できる。なお、サーモオンの時は開閉弁（53a,53b,53c）を開放しておけば冷媒の流れに実質的に影響は生じないので、運転に支障を来すことはない。さらに、従来の冷媒を用いた回路ではサーモオフの時に対応する膨張弁を閉じるだけで冷媒の流れを止めることが可能であったのに対し、本発明では従来よりも高圧圧力が高くなる超臨界サイクルに特有の課題を効果的に解決できる。

上記第２の発明によれば、冷媒の循環方向を第１循環方向とその逆方向の第２循環方向とに切り換える循環方向切換機構（26）を設けた冷媒回路（11）を例えば空気調和装置に適用した場合に、第１循環方向を暖房運転時の冷媒の循環方向とし、第２循環方向を冷房運転時の冷媒の循環方向とすると、複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）のどれかがサーモオフになったときに、その熱交換器で加熱（暖房）能力や冷却（冷房）能力が発生してしまうのを防止できる。したがって、空調機の場合に室内が暑くなりすぎたり冷えすぎたりすることを確実に防止できる。

上記第３の発明によれば、開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置にすると第１循環方向と第２循環方向の両方で冷媒の流通が禁止されるので、例えば空調機において暖房運転時と冷房運転時の両方で、サーモオフになった利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れるのを確実に防止できる。ここで、第２の発明の場合は、第１循環方向と第２循環方向のうちのどちらか一方では全閉になって、逆の方向では完全に全閉にならない構造の開閉弁（53a,53b,53c）を用いる場合、その逆の方向のときには開閉弁（53a,53b,53c）と膨張弁（52a,52b,52c）を両方とも閉じるとサーモオフの利用側熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れないようにすることが可能であるが、この第３の発明では、サーモオフ時には第１循環方向と第２循環方向の両方とも開閉弁（53a,53b,53c）だけを全閉位置にすればよく、制御を簡素化できる。

上記第４の発明によれば、開閉弁（53a,53b,53c）におけるケーシング（54）の壁面の対向する位置に第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）を設け、弁体（55）がケーシング（54）内で移動することにより、両接続孔（54d,54e）が連通する開放位置と両接続孔（54d,54e）の連通が遮断される全閉位置の２位置に設定できるようにしている。そして、利用側熱交換器（51a,51b,51c）のどれかがサーモオフになると、その利用側熱交換器（51a,51b,51c）に対応する開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置にすることによって、第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）が連通しなくなる。したがって、上記第１循環方向と第２循環方向のいずれの場合でも、冷媒がその利用側熱交換器（51a,51b,51c）を流れなくなるので、空調機において室内が暑くなりすぎたり冷えすぎたりするのを確実に防止できる。

上記第５の発明によれば、冷媒回路（11）に利用側の膨張弁（52a,52b,52c）に加えて膨張機（33）も設けて冷媒が２段階で膨張するようにしているので、冷凍サイクル動作中に膨張弁（52a,52b,52c）の前後の差圧が小さくなり、膨張弁（52a,52b,52c）を全閉位置にしたときに冷媒が漏れにくくなる。したがって、サーモオフになった利用側熱交換器（51a,51b,51c）における冷媒の無駄な流れを防止できる。

上記第６の発明によれば、整流回路を設けたことにより、利用側熱交換器（51a,51b,51c）の前後の冷媒の流れ方向は常に開閉弁（53a,53b,53c）から膨張弁（52a,52b,52c）へ向かう方向になる。そして、開閉弁（53a,53b,53c）は、この方向への冷媒の流れを全閉位置において禁止する。開閉弁（53a,53b,53c）は、冷媒の流れ方向を１方向へのみ全閉できる構成であればよい。

上記第７の発明によれば、開閉弁（53a,53b,53c）におけるケーシング（54）の壁面の略直交する位置に流入側の第１接続孔（54d）と流出側の第２接続孔（54e）を設け、弁体（55）がケーシング（54）内で移動することにより、両接続孔（54d,54e）が連通する開放位置と第１接続孔（54d）から第２接続孔（54e）へ向かう方向への冷媒の流れを禁止する全閉位置とに設定できるようにしている。そして、利用側熱交換器（51a,51b,51c）のどれかがサーモオフになると、その利用側熱交換器（51a,51b,51c）に対応する開閉弁（53a,53b,53c）を全閉位置にすることによって、第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）が連通しなくなる。したがって、上記第１循環方向と第２循環方向のいずれの場合でも、利用側熱交換器（51a,51b,51c）の前後における冷媒の流れ方向は開閉弁（53a,53b,53c）から膨張弁（52a,52b,52c）へ向かう方向であり、この方向への冷媒の流れが開閉弁（53a,53b,53c）によって止められることになるので、冷媒がその利用側熱交換器（51a,51b,51c）を流れなくなる。したがって、空調機において室内が暑くなりすぎたり冷えすぎたりするのを確実に防止できる。

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。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係る冷凍装置は、室内の冷房や暖房が可能な空気調和装置（10）に関するものである。図１に示すように、この空気調和装置（10）では、１台の室外ユニット（20）に３台の室内ユニット（50a,50b,50c）が並列に接続され、いわゆるマルチ型に構成されている。なお、室内ユニット（50a,50b,50c）の台数は単なる一例であり、これに限るものではない。また、この空気調和装置は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うことができるように構成されている。

この空気調和装置（10）は、冷媒回路（11）を備えている。この冷媒回路（11）は、二酸化炭素（ＣＯ_２）が冷媒として充填された閉回路である。冷媒回路（11）は、熱源側回路である１つの室外回路（12）と、利用側回路である３つの室内回路（15a,15b,15c）とを備えている。これらの室内回路（15a,15b,15c）は、第１連絡管（16）及び第２連絡管（17）によって室外回路（12）に並列に接続されている。具体的に、第１連絡管（16）は、一端が室外回路（12）の第１閉鎖弁（18）に接続され、他端が３方に分岐して各室内回路（15a,15b,15c）の液側端に接続されている。第２連絡管（17）は、一端が室外回路（12）の第２閉鎖弁（19）に接続され、他端が３方に分岐して各室内回路（15a,15b,15c）のガス側端に接続されている。

各室内回路（15a,15b,15c）は、各室内ユニット（50a,50b,50c）に１つずつ収容されている。各室内回路（15a,15b,15c）には、そのガス側端から液側端へ向かって順に、利用側熱交換器である室内熱交換器（51a,51b,51c）と、電磁弁（開閉弁）（53a,53b,53c）と、室内膨張弁（52a,52b,52c）とが直列に接続されている。各室内ユニット（50a,50b,50c）には、各室内熱交換器（51a,51b,51c）に室内空気を送るための室内ファンが設けられている（図示省略）。

各室内熱交換器（51a,51b,51c）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。各室内熱交換器（51a,51b,51c）へは、室内ファンによって室内空気が供給される。各室内熱交換器（51a,51b,51c）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、各室内膨張弁（52a,52b,52c）には、開度可変の電子膨張弁が用いられている。この電子膨張弁は、可変開度の膨張弁であればよい。

上記電磁弁（53a,53b,53c）は、図２（Ａ）に示す開放位置と図２（Ｂ）に示す全閉位置の２位置に設定可能に構成されている。この電磁弁（53a,53b,53c）は、ケーシング（54）と、該ケーシング（54）内に開放位置と全閉位置との間で可動に装着された弁体（55）と、該弁体（55）を駆動する駆動機構（56）とを備えている。

上記ケーシング（54）は、ほぼ円筒状の外周壁（54a）と、この外周壁（54a）の上下の端部を閉塞する天板（54b）及び底板（54c）を有している。このケーシング（54）の外周壁（54a）には、第１接続孔（54d）及び第２接続孔（54e）が相対して形成されている。また、このケーシング（54）は、ケーシング本体部（54f）と、その上端部に形成された細径部（54g）とを有している。

上記弁体（55）は、ケーシング本体部（54f）に収納されて上下へ摺動可能な弁本体部（55a）と、弁本体部（55a）における図の上端に立設されてケーシング（54）の細径部（54g）内を上下動可能なガイド部（55b）とを有している。弁本体部（55a）には貫通孔（55c）が形成されている。この弁本体部（55a）は、図２（Ａ）の開放位置においてはケーシング（54）の両接続孔（54d,54e）の間に貫通孔（55c）が位置して両接続孔（54d,54e）の連通を許容する一方、図２（Ｂ）の全閉位置においては貫通孔（55c）が両接続孔（54d,54e）から外れて両接続孔（54d,54e）同士の連通を禁止するように構成されている。

駆動機構（56）は、ケーシング（54）の細径部（54g）と弁体（55）のガイド部（55b）との間に装着された圧縮コイルバネ（56a）と、上記細径部（54g）の外周に装着されたソレノイド（56b）とから構成されている。圧縮コイルバネ（56a）は、無負荷の状態では弁体（55）を図の下方へ付勢して該弁体（55）を全閉位置に維持する一方、ソレノイド（56b）に通電すると圧縮されて、弁体（55）が図の上方へ移動して開放位置になるのを許容する。

上記室外回路（12）は、室外ユニット（20）に収容されている。この室外回路（12）には、圧縮機（32）、室外熱交換器（21）、室外膨張弁（23）、及び四路切換弁（26）が設けられている。室外ユニット（20）には、室外熱交換器（21）に室外空気を送るための室外ファンが設けられている（図示省略）。

上記圧縮機（32）は、容積型の流体機械（揺動ピストン型のロータリ流体機械、ローリングピストン型のロータリ流体機械、スクロール流体機械等）によって構成されている。この圧縮機（32）は縦長で円筒形の密閉容器であるケーシングを有し、このケーシング内には、圧縮機構と該圧縮機構を駆動する電動機とが収容されている（図示せず）。この圧縮機（32）は、吸入した冷媒（ＣＯ_２）をその臨界圧力より高い圧力にまで圧縮する。電動機には、図外のインバータから所定周波数の交流電力が供給される。圧縮機（32）は、電動機へ供給される電力の周波数を変更することによって、その容量を変化させることができるように構成されている。

室外熱交換器（21）は、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。室外熱交換器（21）へは、室外ファンによって室外空気が供給される。室外熱交換器（21）では、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（21）は、一端が四路切換弁（26）の第３ポート（P3）に接続され、他端が室外膨張弁（23）を介して第１閉鎖弁（18）に接続されている。室外膨張弁（23）は、開度可変な電子膨張弁で構成されている。

室外回路（12）において、四路切換弁（26）の第１ポート（P1）は、圧縮機（32）の吸入側に接続されている。第２ポート（P2）は、第２閉鎖弁（19）に接続されている。第３ポート（P3）は、上述したように室外熱交換器（21）に接続されている。第４ポート（P4）は、圧縮機（32）の吐出側に接続されている。四路切換弁（26）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とを連通させると同時に第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とを連通させる状態（図１に実線で示す第１状態）と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とを連通させると同時に第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とを連通させる状態（図１に破線で示す第２状態）とに切り換え可能に構成されている。

以上のように、冷媒回路（11）は、四路切換弁（26）を切り換えることにより、冷媒が圧縮機（32）から室内熱交換器（51a,51b,51c）、電磁弁（53a,53b,53c）、室内膨張弁(52a,52b,52c)、室外膨張弁（23）及び室外熱交換器（21）を順に流れて暖房運転を行う第１循環方向と、冷媒が逆に圧縮機（32）から室外熱交換器（21）、室外膨張弁（23）、室内膨張弁(52a,52b,52c)、電磁弁（53a,53b,53c）及び室内熱交換器（51a,51b,51c）を順に流れて冷房運転を行う第２循環方向とに切り換え可能である。上記四路切換弁（26）が、冷媒の循環方向を第１方向と第２方向とに可逆に切り換える循環方向切換機構を構成している。

そして、上記電磁弁（53a,53b,53c）は、弁体（55）を開放位置に設定すると第１循環方向と第２循環方向の両方への冷媒の流通を許容する一方、全閉位置に設定すると第１循環方向と第２循環方向の両方とも冷媒の流通を禁止するようになっている。

−運転動作−
上記空気調和装置（10）の運転動作について説明する。この空気調和装置（10）は、室内を冷房する冷房運転と、室内を暖房する暖房運転とが可能となっている。

（暖房運転）
暖房運転時には、四路切換弁（26）が図１の破線で示す状態に設定される。暖房運転では、室外膨張弁（23）の開度が適宜調節される。各室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度は個別に調節される場合もあるが、ここでは便宜的に全開にするものとして説明する。また、電磁弁（53a,53b,53c）は図２（Ａ）に示す開放位置に設定される。このような状態で電動機に通電すると、圧縮機（32）が起動し、冷媒回路（11）で冷媒が循環する。この暖房運転では、各室内熱交換器（51a,51b,51c）が放熱器として機能し、室外熱交換器（21）が蒸発器として機能する冷凍サイクルが行われる。

具体的に、圧縮機（32）からは、圧縮されて臨界圧力よりも高圧となった高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁（26）を通過して第２連絡管（17）へ流入し、各室内回路（15a,15b,15c）へ分配される。各室内回路（15a,15b,15c）へ流入した冷媒は、各室内熱交換器（51a,51b,51c）をそれぞれ流れる。各室内熱交換器（51a,51b,51c）では、冷媒が室内空気へ放熱し、これにより室内の暖房が行われる。各室内熱交換器（51a,51b,51c）で放熱した冷媒は、電磁弁（53a,53b,53c）と室内膨張弁（52a,52b,52c）を通過してから第１連絡管（16）で合流して室外回路（12）へ流入する。なお、各室内熱交換器（51a,51b,51c）の暖房能力を個別に調節する場合は、各室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度を個別に変更する制御を行う。

室外回路（12）へ流入した冷媒は、室外膨張弁（23）で低圧に減圧される。室外膨張弁（23）で減圧された冷媒は室外熱交換器（21）へ導入される。室外熱交換器（21）では、導入された低圧冷媒が室外空気と熱交換を行う。この熱交換により、低圧冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（21）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（26）を通って圧縮機（32）へ送られる。圧縮機（32）に吸入された冷媒は、圧縮されて高圧冷媒となり、再び圧縮機（32）から吐出される。

（冷房運転）
冷房運転時には、四路切換弁（26）が図１の実線で示す状態に設定される。この冷房運転では、各室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度が個別に調節され、室外膨張弁（23）が全開状態となる。また、電磁弁（53a,53b,53c）は図２（Ａ）に示す開放位置に設定される。このような状態で電動機に通電すると、圧縮機（32）が起動して、冷媒回路（11）で冷媒が循環する。この冷房運転では、各室内熱交換器（51a,51b,51c）が蒸発器として機能し、室外熱交換器（21）が放熱器として機能する冷凍サイクルが行われる。

具体的に、圧縮機（32）からは、圧縮されて臨界圧力よりも高圧となった高圧冷媒が吐出される。この高圧冷媒は、四路切換弁（26）を通過して室外熱交換器（21）へ送られる。室外熱交換器（21）へ導入された高圧冷媒は、室外空気と熱交換を行い、室外空気に対して放熱する。

室外空気へ放熱した液冷媒は、各室内回路（15a,15b,15c）へ分配される。その際、各室内回路（15a,15b,15c）に対しては、室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度に応じた量の冷媒が供給される。各室内回路（15a,15b,15c）へ分配された液冷媒は、室内膨張弁（52a,52b,52c）で減圧されて室内熱交換器（51a,51b,51c）へ流入する。

室内熱交換器（51a,51b,51c）へ導入された低圧液冷媒は、室内空気と熱交換を行う。この熱交換により、低圧液冷媒は室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷却される。各室内熱交換器（51a,51b,51c）で吸熱した冷媒は、第２連絡管（17）へ流入して合流し、その後に室外回路（12）へ送り返される。

第２連絡管（17）から室外回路（12）へ流入した冷媒は、四路切換弁（26）を通った後に、圧縮機（32）に吸入される。圧縮機（32）に吸入された冷媒は、圧縮されて高圧冷媒となり、再び圧縮機（32）から吐出される。

（サーモオフ時の動作）
室内熱交換器（51a,51b,51c）のうちのどれかがサーモオフの状態になると、本実施形態では、その室内熱交換器（51a,51b,51c）に対応する電磁弁（53a,53b,53c）を図２（Ｂ）に示すように全閉位置に設定する制御が行われる。このようにすると、暖房運転時と冷房運転時のどちらの場合も、電磁弁（53a,53b,53c）の両接続孔（54d,54e）が弁体（55）で塞がれて連通しない状態になるため、サーモオフの室内熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れることができなくなる。

−実施形態１の効果−
このように、サーモオフ時には、その室内熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れることが電磁弁（53a,53b,53c）によって禁止されるので、暖房運転中のサーモオフ時に室内が暑くなりすぎたり、冷房運転中のサーモオフ時に室内が冷えすぎたりするのを防止でき、運転の信頼性を高められる。また、室内膨張弁（52a,52b,52c）として用いる電子膨張弁を大型にする必要もなく、電子膨張弁を強制的に全閉にするために特殊な構造を採用する必要もない。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２に係る冷凍装置（10）は、図３に示すように、冷媒回路（11）の構成が実施形態１とは異なるものである。なお、実施形態１と同様に、この冷媒回路（11）も二酸化炭素（ＣＯ_２）が冷媒として充填された閉回路である。

冷媒回路（11）は、１つの室外回路（12）と、３つの室内回路（15a,15b,15c）とを備えている。これらの室内回路（15a,15b,15c）は、第１連絡管（16）及び第２連絡管（17）によって室外回路（12）に並列に接続されている。具体的に、第１連絡管（16）は、一端が室外回路（12）の第１閉鎖弁（18）に接続され、他端が３方に分岐して各室内回路（15a,15b,15c）の液側端に接続されている。第２連絡管（17）は、一端が室外回路（12）の第２閉鎖弁（19）に接続され、他端が３方に分岐して各室内回路（15a,15b,15c）のガス側端に接続されている。

各室内回路（15a,15b,15c）は、各室内ユニット（50a,50b,50c）に１つずつ収容されている。各室内回路（15a,15b,15c）には、そのガス側端から液側端へ向かって順に、室内熱交換器（51a,51b,51c）と、電磁弁（開閉弁）（53a,53b,53c）と、室内膨張弁（52a,52b,52c）とが設けられている。各室内ユニット（50a,50b,50c）には、各室内熱交換器（51a,51b,51c）に室内空気を送るための室内ファンが設けられている（図示省略）。

各室内熱交換器（51a,51b,51c）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。各室内熱交換器（51a,51b,51c）へは、室内ファンによって室内空気が供給される。各室内熱交換器（51a,51b,51c）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、各室内膨張弁（52a,52b,52c）は、開度可変の電子膨張弁によって構成されている。上記電磁弁（53a,53b,53c）は、実施形態１と同様に、図２に示したものが用いられている。

室外回路（12）は、室外ユニット（20）に収容されている。室外回路（12）には、減圧機構である膨張機（33）を含む圧縮・膨張ユニット（30）、室外熱交換器（21）、気液分離器（22）、内部熱交換器（24）、ブリッジ回路（流れ方向切換機構）（25）、及び四路切換弁（26）が設けられている。また、室外ユニット（20）には、室外熱交換器（21）に室外空気を送るための室外ファンが設けられている（図示省略）。つまり、上記冷媒回路（11）は、冷媒を減圧する減圧機構（33）と、該減圧機構（33）により冷媒を気液二相に分離する気液分離器（22）と、気液分離器（22）から液冷媒を蒸発器となる熱交換器に流入させる流れ方向切換機構（25）を備えている。

圧縮・膨張ユニット（30）は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（31）を備えている。ケーシング（31）内には、圧縮機（32）と膨張機（33）と電動機（34）とが収容されている。ケーシング（31）内には、圧縮機（32）と電動機（34）と膨張機（33）とが下から上へ向かって順に配置され、これらが１本の駆動軸（35）によって互いに連結されている
圧縮機（32）及び膨張機（33）は、何れも容積型の流体機械（揺動ピストン型のロータリ流体機械、ローリングピストン型のロータリ流体機械、スクロール流体機械等）によって構成されている。圧縮機（32）は、吸入した冷媒（ＣＯ_２）をその臨界圧力より高い圧力にまで圧縮する。膨張機（33）は、流入した冷媒（ＣＯ_２）を膨張させて動力（膨張動力）を回収する。圧縮機（32）は、膨張機（33）で回収された動力と、通電状態の電動機（34）で発生する動力との両方によって回転駆動される。電動機（34）には、図外のインバータから所定周波数の交流電力が供給される。圧縮機（32）は、電動機（34）へ供給される電力の周波数を変更することで、その容量が可変に構成されている。圧縮機（32）と膨張機（33）とは、常に同じ回転速度で回転する。

室外熱交換器（21）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。室外熱交換器（21）へは、室外ファンによって室外空気が供給される。室外熱交換器（21）では、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（21）は、一端が四路切換弁（26）の第３ポート（P3）に接続され、他端がブリッジ回路（25）に接続されている。

上記気液分離器（22）は、膨張機（33）から流出した気液二相冷媒を液とガスに分離するためのものである。この気液分離器（22）は、縦長で円筒状の密閉容器により構成されている。具体的に、気液分離器は（22）は、筒状の周壁部（22a）と、周壁部（22a）の下端を閉塞する底壁部（22b）と、周壁部（22a）の上端を閉塞する頂壁部（22c）とが一体に形成されたものである。

気液分離器（22）の周壁部（22a）には、流入管（41）が接続されている。流入管（41）は、一端が周壁部（22a）を接線方向に貫通して気液分離器（22）の内部に開口している。流入管（41）の一端の開口は、水平方向を向いている。また、流入管（41）の一端の開口高さは、気液分離器（22）の中央からやや頂壁部（22c）側寄りに位置している。流入管（41）の他端は、膨張機（33）の流出口と繋がっている。

気液分離器（22）の底壁部（22b）には、流出管（42）が接続されている。流出管（42）は、一端が気液分離器（22）の内部空間に開口している。流出管（42）の他端は、内部熱交換器（24）を介してブリッジ回路（25）と繋がっている。

気液分離器（22）の頂壁部（22c）には、ガスインジェクション通路としてのガスインジェクション管（44）が接続されている。ガスインジェクション管（44）は、一端が頂壁部（22c）に開口し、気液分離器（22）の内部に臨んでいる。ガスインジェクション管（44）の一端の開口高さは、流入管（41）の一端よりも上側に位置し、頂壁部（22c）の内面（天面）と略一致している。ガスインジェクション管（44）の他端は、内部熱交換器（24）を介して圧縮機（32）の吸入側と繋がっている。また、ガスインジェクション管（44）には、ガス流量調節機構としてのガスインジェクション弁（44a）が、内部熱交換器（24）の流入側に設けられている。ガスインジェクション弁（44a）は、開度が可変の電子膨張弁によって構成されている。

気液分離器（22）は、膨張機（33）を流出した気液二相冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するように構成されている。気液分離器（22）へ流入した気液二相冷媒中には、密度が大きいものから順に、液冷媒とガス冷媒が混在している。このため、気液分離器（22）では、密度の大きい液冷媒が底部に溜まり込んで液溜まり（40a）を形成し、密度の小さいガス冷媒が頂部に溜まり込んでガス溜まり（40b）を形成する。

内部熱交換器（24）は、流出管（42）とガスインジェクション管（44）とに跨るように設けられている。内部熱交換器（24）は、流出管（42）の途中に形成される放熱部（24b）と、ガスインジェクション管（44）の途中に形成される吸熱部（24a）とを有している。内部熱交換器（24）は、放熱部（24b）を流通する液冷媒と、吸熱部（24a）を流通するガス冷媒とを熱交換させる。

ブリッジ回路（25）は、４つの逆止弁（CV-1〜CV-4）をブリッジ状に接続したものである。このブリッジ回路（25）における第１逆止弁（CV-1）及び第４逆止弁（CV-4）の流入側には、流出管（42）が接続されている。第２逆止弁（CV-2）及び第３逆止弁（CV-3）の流出側は、膨張機（33）の流入側に接続されている。第１逆止弁（CV-1）の流出側及び第２逆止弁（CV-2）の流入側は、第１閉鎖弁（18）に接続されている。第３逆止弁（CV-3）の流入側及び第４逆止弁（CV-4）の流出側は、室外熱交換器（21）に接続されている。各逆止弁（CV-1,CV-2,CV-3,CV-4）は、図１に矢印で示す方向への冷媒の流通のみを許容し、これとは逆の方向への冷媒の流通を禁止している。

四路切換弁（26）の第１ポート（P1）は、圧縮機（32）の吸入側に接続されている。第２ポート（P2）は、第２閉鎖弁（19）に接続されている。第３ポート（P3）は、室外熱交換器（21）に接続されている。第４ポート（P4）は、圧縮機（32）の吐出側に接続されている。四路切換弁（26）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とを連通させると同時に第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とを連通させる状態（図１に実線で示す第１状態）と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とを連通させると同時に第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とを連通させる状態（図１に破線で示す第２状態）とが切り換え可能に構成されている。

−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、室内を冷房する冷房運転と、室内を暖房する暖房運転とが可能となっている。

（暖房運転）
暖房運転時には、四路切換弁（26）が図１の破線で示す状態に設定される。暖房運転では、各室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度が個別に調節される場合もあるが、ここでは便宜的に全開にするものとして説明する。また、ガスインジェクション弁（44a）の開度は適宜調節され、電磁弁（53a,53b,53c）は図２（Ａ）に示す開放位置に設定される。このような状態で電動機（34）に通電すると、圧縮機（32）が起動し、冷媒回路（11）で冷媒が循環する。その結果、暖房運転では、各室内熱交換器（51a,51b,51c）が放熱器として機能し、室外熱交換器（21）が蒸発器として機能する冷凍サイクルが行われる。

具体的に、圧縮機（32）からは、臨界圧力よりも高圧となった冷媒が吐出される。この高圧の冷媒は、第２連絡管（17）を経て各室内回路（15a,15b,15c）へ分流する。各室内回路（15a,15b,15c）へ流入した冷媒は、各室内熱交換器（51a,51b,51c）をそれぞれ流れる。各室内熱交換器（51a,51b,51c）では、冷媒が室内空気へ放熱し、これにより室内の暖房が行われる。各室内熱交換器（51a,51b,51c）で放熱した冷媒は、電磁弁（53a,53b,53c）と室内膨張弁（52a,52b,52c）を通過してから第１連絡管（16）で合流して室外回路（12）へ流入する。なお、各室内熱交換器（51a,51b,51c）の暖房能力を個別に調節する場合は、各室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度を個別に変更する制御を行い、冷媒は中間圧に減圧される。

室外回路（12）へ流入した冷媒は、膨張機（33）で低圧に減圧される。この際、膨張機（33）の膨張動力が駆動軸（35）の回転動力として回収される。膨張機（33）で減圧された冷媒は、気液二相状態で流入管（41）を流れ、気液分離器（22）内へ流入する。

気液分離器（22）では、気液二相冷媒が周壁部（22a）の内周面に沿うように旋回する。その結果、気液二相冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。そして、液冷媒が液溜まり（40a）に、ガス冷媒がガス溜まり（40b）にそれぞれ貯留される。

気液分離器（22）の液溜まり（40a）の液冷媒は、流出管（42）へ流出して内部熱交換器（24）を流れる。一方、気液分離器（22）のガス溜まり（40b）のガス冷媒は、ガスインジェクション管（44）へ流出する。このガス冷媒は、ガスインジェクション弁（44a）を通過する際に減圧され、内部熱交換器（24）を流れる。内部熱交換器（24）では、放熱部（24b）を流れる液冷媒と、吸熱部（24a）を流れるガス冷媒との間で熱交換が行われる。その結果、放熱部（24b）の液冷媒は、吸熱部（24a）のガス冷媒へ熱を付与して過冷却される。過冷却された液冷媒は、室外熱交換器（21）へ流入する。室外熱交換器（21）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（21）で蒸発した冷媒は、ガスインジェクション管（44）を流出したガス冷媒と混合されて、圧縮機（32）へ吸入される。

（冷房運転）
冷房運転時には、四路切換弁（26）が図１の実線で示す状態に設定される。冷房運転では、各室内膨張弁（52a,52b,52c）の開度が個別に調節される。また、ガスインジェクション弁（44a）の開度が適宜調節され、電磁弁（53a,53b,53c）は図２（Ａ）に示す開放位置に設定される。この状態で電動機（34）に通電すると、圧縮機（32）が起動して冷媒回路（11）で冷媒が循環する。その結果、冷房運転では、各室内熱交換器（51a,51b,51c）が蒸発器として機能し、室外熱交換器（21）が放熱器として機能する冷凍サイクルが行われる。

具体的に、圧縮機（32）からは、臨界圧力よりも高圧となった冷媒が吐出される。この高圧の冷媒は、室外熱交換器（21）で放熱し、膨張機（33）で中間圧まで減圧された後、気液分離器（22）へ流入する。気液分離器（22）では、気液二相冷媒が液冷媒とガス冷媒とに分離される。

気液分離器（22）から流出管（42）へ流出した冷媒は、内部熱交換器（24）の放熱部（24b）を流れる。一方、気液分離器（22）からガスインジェクション管（44）へ流出した冷媒は、ガスインジェクション弁（44a）で減圧された後、内部熱交換器（24）の吸熱部（24a）を流れる。内部熱交換器（24）では、放熱部（24b）の液冷媒が吸熱部（24a）のガス冷媒へ放熱して過冷却される。過冷却後の液冷媒は、第１連絡管（16）を経て各室内回路（15a,15b,15c）へ分流する。

各室内回路（15a,15b,15c）へ供給された液冷媒は、各室内膨張弁（52a,52b,52c）を通過する際に減圧される。各室内膨張弁（52a,52b,52c）で低圧まで減圧された冷媒は、各室内熱交換器（51a,51b,51c）を流れる。各室内熱交換器（51a,51b,51c）では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。その結果、室内空気が冷却されて室内の冷房が行われる。各室内熱交換器（51a,51b,51c）で蒸発した冷媒は、ガスインジェクション管（44）を流出したガス冷媒と混合されて、圧縮機（32）へ吸入される。

−実施形態２の効果−
このように、サーモオフ時には、その室内熱交換器（51a,51b,51c）を冷媒が流れることが電磁弁（53a,53b,53c）によって禁止されるので、暖房運転中のサーモオフ時に室内が暑くなりすぎたり、冷房運転中のサーモオフ時に室内が冷えすぎたりするのを防止でき、運転の信頼性を高められる。また、室内膨張弁（52a,52b,52c）として用いる電子膨張弁を大型にする必要もなく、電子膨張弁を強制的に全閉にするために特殊な構造を採用する必要もない。

また、この実施形態２では、冷媒回路（11）における室内熱交換器（51a,51b,51c）の液側に室内膨張弁（52a,52b,52c）を設けるのに加えて、膨張機（33）も設けているので、冷媒が２段階に減圧される。このため、冷凍サイクル動作中に、冷媒が高圧圧力と中間圧力と低圧圧力とに変化するので、室内膨張弁（52a,52b,52c）の前後の差圧が小さくなる。そのため、膨張機（33）を設けない場合に比べて、室内膨張弁（52a,52b,52c）を全閉位置にしたときに冷媒が漏れにくくなり、サーモオフの室内熱交換器（51a,51b,51c）における冷媒の無駄な流れを確実に防止できる。

−実施形態２の変形例−
図４に示した変形例は、図３の実施形態２において、冷媒配管における室内熱交換器（51a,51b）の液側に整流回路（60a,60b）を設け、電磁弁（53a,53b）が室内膨張弁（52a,52b）に対して常に冷媒の流れ方向上流側に位置するようにした例である。なお、この例では、３台目の室内ユニットは省略している。また、室外回路（12）の構成は図３の例と同じであるため、説明は省略する。

整流回路は、第１連絡管（16）に接続された第１接続口（C1）と、電磁弁（53a,53b）に接続された第２接続口（C2）と、室内膨張弁（52a,52b）に接続された第３接続口（C3）と、室内熱交換器（51a,51b）に接続された第４接続口（C4）とを備えている。

第１接続口（C1）と第２接続口（C2）は第１通路で接続され、この第１通路には第１接続口（C1）から第２接続口（C2）への冷媒の流れを許容する一方で逆流を禁止する逆止弁（CV-5）が設けられている。第３接続口（C3）と第４接続口（C4）は第２通路で接続され、この第２通路には第３接続口（C3）から第４接続口（C4）への冷媒の流れを許容する一方で逆流を禁止する逆止弁（CV-6）が設けられている。第４接続口（C4）と第２接続口（C2）は第３通路で接続され、この第３通路には第４接続口（C4）から第２接続口（C2）への冷媒の流れを許容する一方で逆流を禁止する逆止弁（CV-7）が設けられている。さらに、第３接続口（C3）と第１接続口（C1）は第４通路で接続され、この第４通路には第３接続口（C3）から第１接続口（C1）への冷媒の流れを許容する一方で逆流を禁止する逆止弁（CV-8）が設けられている。

第２接続口（C2）と第３接続口（C3）は連絡管（61）によって接続されている。この連絡管（61）は、冷媒が常に第２接続口（C2）から第３接続口（C3）に向かって流れる一方向通路になっており、上流側に電磁弁（53a,53b）が配置され、下流側に室内膨張弁（52a,52b）が配置されている。

上記電磁弁（53a,53b,53c）は、開放位置と全閉位置の２位置に設定可能に構成されている。図５に示すように、この電磁弁（53a,53b,53c）は、ケーシング（54）と、該ケーシング（54）内に開放位置と全閉位置との間で可動に装着された弁体（55）と、該弁体（55）を駆動する駆動機構（56）とを備えている。

上記ケーシング（54）は、ほぼ円筒状の外周壁（54a）と、この外周壁（54a）の上下の端部を閉塞する天板（54b）及び底板（54c）を有している。このケーシング（54）の外周壁（54a）には第１接続孔（54d）が形成され、底板（54c）には第２接続孔（54e）が形成されている。第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）は互いに直交する位置関係にある。第２接続孔（54e）の周囲にはシール部材（54h）が設けられている。また、このケーシング（54）は、ケーシング本体部（54f）と、その上端部に形成された細径部（54g）とを有している。

駆動機構（56）は、ケーシング（54）の細径部（54g）の外周に装着されたソレノイド（56b）により構成されている。上記弁体（55）は、ケーシング本体部（54f）に収納されて上下へ摺動可能な円柱状の弁本体部（55a）と、弁本体部（55a）の上端に立設されてケーシング（54）の細径部（54g）内を上下動可能なガイド部（55b）とを有し、ガイド部（55b）がソレノイド（56b）の電磁力を受ける被駆動部になっている。弁本体部（55a）の中央部にはネジ部（55d）が形成され、ケーシング（54）にはこのネジ部（55d）が螺合するネジ穴（55i）の形成された支持部材（55j）が設けられている。

この弁本体部（55a）は、図４（Ａ）の開放位置においてはケーシング（54）の上方へ移動して両接続孔（54d,54e）の連通を許容する一方、全閉位置においてはケーシング（54）の下方へ移動して第２接続孔（54e）を塞ぎ、第１接続孔（54d）から冷媒が流入する場合に両接続孔（54d,54e）の連通を禁止するように構成されている（図５（Ｂ）参照）。なお、図５（Ｃ）のように第２接続孔（54e）から冷媒が流入する場合は、弁本体部（55a）の下端面に作用する圧力により、完全な全閉状態が維持されないことがあるため、第１接続孔（54d）が流入側、第２接続孔（54e）が流出側となるように接続されている。

この変形例では、整流回路（60）を設けることにより、暖房サイクル運転時も冷房サイクル運転時も電磁弁（53a,53b）が常に室内膨張弁（52a,52b）の上流側に位置するようにしており、しかも第１接続孔（54d）が流入側、第２接続孔（54e）が流出側になるようにしている。このことにより、電磁弁（53a,53b）における冷媒のもれを確実に防止できるため、暖房運転のサーモオフ時に室内が暑くなりすぎたり、冷房運転のサーモオフ時に室内が冷えすぎたりするのを防止できる。また、室内膨張弁（52a,52b）が大型にしたり、構造を複雑にしたりする必要もない。

なお、この例では電磁弁（53a,53b）の上流側に室内膨張弁（52a,52b）を設けるようにしているが、電磁弁（53a,53b）の下流側に室内膨張弁（52a,52b）を設けてもよい。

《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。

例えば、上記実施形態２では電子膨張弁（53a,53b,53c）に加えて膨張機（33）を冷媒回路（11）に設けるようにしているが、膨張機（33）の代わりにもう一つの膨張弁を設けるようにしてもよい。

また、図５の電磁弁を図１の冷媒回路に用い、サーモオフ時に冷媒が第２接続口（54e）から電磁弁へ流入するときは、電子膨張弁も同時に閉鎖するようにしてもよい。

また、上記各空気調和装置の冷媒回路は例示に過ぎず、サーモオフになる利用側熱交換器（51a,51b,51c）に冷媒を流さないようにするための開閉弁（53a,53b,53c）を電子膨張弁（52a,52b,52c）の前後に設ける限りは、回路構成は適宜変更してもよい。

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。

以上説明したように、本発明は、複数の利用側熱交換器を備え、冷凍サイクルの高圧圧力が超臨界圧になる状態で運転を行う冷凍装置について有用である。

本発明の実施形態１に係る空気調和装置の冷媒回路図である。電磁弁の構造図である。実施形態２に係る空気調和装置の冷媒回路図である。実施形態２の変形例に係る空気調和装置の冷媒回路図である。電磁弁の構造図である。従来の空気調和装置の冷媒回路図である。室内膨張弁の構造図である。

符号の説明

10 空気調和装置（冷凍装置）
11 冷媒回路
22 気液分離器
25 ブリッジ回路（流れ方向切換機構）
26 四路切換弁（循環方向切換機構）
33 膨張機
51a 利用側熱交換器
51b 利用側熱交換器
51c 利用側熱交換器
52a 電子膨張弁
52b 電子膨張弁
52c 電子膨張弁
53a 開閉弁
53b 開閉弁
53c 開閉弁
54 ケーシング
54d 第１接続孔
54e 第２接続孔
55 弁体
56 駆動機構
60 ブリッジ回路（整流機構）

Claims

複数の利用側熱交換器（51a,51b,51c）を有するとともに冷媒を超臨界圧まで圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、該冷媒回路（11）の冷媒配管には上記利用側熱交換器（51a,51b,51c）の液側に可変開度の膨張弁（52a,52b,52c）が設けられている冷凍装置であって、
上記冷媒配管には、上記膨張弁（52a,52b,52c）の上流側及び下流側の何れか一方に、開放位置と全閉位置の２位置に設定可能な開閉弁（53a,53b,53c）が設けられていることを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記冷媒回路（11）は、冷媒の循環方向を、第１循環方向と、第１循環方向とは逆方向の第２循環方向とに切り換える循環方向切換機構（26）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
請求項２において、
上記開閉弁（53a,53b,53c）は、全閉位置に設定することにより、上記第１循環方向と第２循環方向の両方で冷媒の流通を禁止するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項３において、
上記開閉弁（53a,53b,53c）は、ケーシング（54）と、該ケーシング（54）内に開放位置と全閉位置との間で可動に装着された弁体（55）と、該弁体（55）を駆動する駆動機構（56）とを備え、
上記ケーシング（54）には、該ケーシング（54）の壁面に第１接続孔（54d）及び第２接続孔（54e）が相対して形成され、
上記弁体（55）は、開放位置にあっては上記第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）の連通を許容する一方、全閉位置にあっては上記第１接続孔（54d）と第２接続孔（54e）の連通を禁止するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項２において、
上記冷媒回路（11）は、冷媒を膨張させる膨張機（33）と、該膨張機（33）から流出した冷媒を気液二相に分離する気液分離器（22）と、気液分離器（22）から流出した液冷媒を蒸発器となる熱交換器に流入させる流れ方向切換機構（25）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
請求項５において、
上記冷媒回路（11）は、上記利用側熱交換器（51a,51b,51c）の液側の冷媒配管に、常に上記開閉弁（53a,53b,53c）が上記膨張弁（52a,52b,52c）の上流側となるように冷媒の流れ方向を規制する整流機構（60）を備え、
上記開閉弁（53a,53b,53c）は、全閉位置にすることにより上流側から下流側への冷媒の一方向への流通を禁止するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
請求項６において、
上記開閉弁（53a,53b,53c）は、ケーシング（54）と、該ケーシング（54）内に開放位置と全閉位置との間で可動に装着された弁体（55）と、該弁体（55）を駆動する駆動機構（56）とを備え、
上記ケーシング（54）には、該ケーシング（54）の壁面に流入側の第１接続孔（54d）と流出側の第２接続孔（54e）が略直交する配置で形成され、
上記弁体（55）が上記第２接続孔（54e）を開閉可能に構成されていることを特徴とする冷凍装置。