JP6602395B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関し、特に不均化反応が生じ得る冷媒が封入されている冷凍サイクル装置に関する。
国際公開第２０１２／１５７７６４号（特許文献１）には、ＨＦＯ１１２３を含む熱サイクル用作動媒体を用いた熱サイクルシステムが開示されている。特許文献１には、ＨＦＯ１１２３を含む熱サイクル用作動媒体は、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が低く、かつサイクル性能（能力）に優れる熱サイクルシステムを与える熱サイクル用作動媒体であることが開示されている。
国際公開第２０１２／１５７７６４号
しかしながら、特許文献１に記載の熱サイクルシステムは、高温高圧下において冷媒の不均化反応を生じさせるという問題がある。たとえば、圧縮機の異常時、四方弁の動作不良などにより冷媒回路が閉鎖された状態で運転された時、室内外機のファンの動作不良により十分に熱交換されない状態で運転された時、室内外機を接続する配管部を閉じた状態で運転された時などに、上記熱サイクルシステムでは冷媒の一部が高温高圧下に置かれる。そのため、当該高温高圧下において、上記熱サイクルシステムでは冷媒の不均化反応が生じ得る。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、冷媒の不均化反応が抑制された冷凍サイクル装置を提供することにある。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、不均化反応が生じ得る冷媒が、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器の順に循環する冷凍サイクル装置である。圧縮機の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路と、凝縮器と膨張弁との間を接続する第２冷媒流路と、膨張弁と圧縮機の吸入側との間を接続する第３冷媒流路と、圧縮機と第１冷媒流路とのいずれか１つに取り付けられて、冷媒の温度を測定する測温部と、圧縮機と第１冷媒流路とのいずれか１つ取り付けられて、冷媒の圧力を測定する圧力測定部と、測温部および圧力測定部の少なくともいずれかの測定値が許容値を超えた場合に、圧縮機、第１冷媒流路、および第２冷媒流路の少なくともいずれか１つに対し、第２冷媒流路または第３冷媒流路から取り出した冷媒を噴射する、噴射部とを備える。
本発明によれば、冷媒の不均化反応が抑制された冷凍サイクル装置を提供することができる。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の噴出部を示す図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を示す図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置の変形例を示す図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置の他の変形例を示す図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。 実施の形態１または２に係る冷凍サイクル装置のさらに他の変形例を説明するための図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
（実施の形態１）
＜冷凍サイクル装置の構成＞
図１および図２を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００について説明する。冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、延長配管（液管）５、室内熱交換器６、延長配管（ガス管）７、ファン８（室外ファン８ａ，室内ファン８ｂ）、噴射部９、圧力測定部１０および測温部１１を備える。冷凍サイクル装置１００において、冷媒は、圧縮機１と、四方弁２と、凝縮器と、膨張弁４と、蒸発器とを順に循環する。言い換えると、冷凍サイクル装置１００において、冷媒は、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路、凝縮器と膨張弁４との間を接続する第２冷媒流路、膨張弁４と蒸発器との間を接続する第４冷媒流路、および蒸発器と圧縮機１の吐出側との間を接続する第５冷媒流路を順に循環する。第４冷媒流路と第５冷媒流路とは、蒸発器を介して接続され、膨張弁４と圧縮機１の吸入側との間に位置する第３冷媒流路を構成している。
冷凍サイクル装置１００において、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、膨張弁４、室外ファン８ａ、および噴射部９は、たとえば室外装置２１に収容されている。冷凍サイクル装置１００において、室内熱交換器６および室内ファン８ｂは、たとえば室内装置２２に収容されている。室外装置２１と室内装置２２とは、延長配管５，７により接続されている。上記冷媒は、不均化反応が生じ得る冷媒であり、たとえばＨＦＯ１１２３を含む混合冷媒である。
圧縮機１は、上記冷媒を圧縮可能に設けられている。圧縮機１は、任意の構成を備えていればよいが、たとえば図２に示されるように縦型ロータリ式圧縮機である。圧縮機１は、鉛直方向の下方に配置された摺動部１ａと、上方に配置されたモーター部１ｂと、摺動部１ａおよびモーター部１ｂを収容する容器１ｅとを含む。摺動部１ａは、たとえばシリンダ、ローリングピストン、ベーンなどの複数の構成部品を含む。摺動部１ａはモーター部１ｂにより駆動される。摺動部１ａの上記構成部品は、モーター部１ｂにより駆動されたときに互いに摺動する。モーター部１ｂはたとえば巻線部を含む。
圧縮機１は、冷凍サイクル装置１００において、吸入側配管１ｃ（第５冷媒流路の一部分）および吐出側配管１ｄ（第１冷媒流路の一部分）と接続されている。摺動部１ａは吸入側配管１ｃに接続されている。吸入側配管１ｃは、一端が摺動部１ａと接続されており、他端が四方弁２の１つのポートと接続されている。四方弁２の当該１つのポートは蒸発器と接続されている。吐出側配管１ｄは、一端がモーター部１ｂよりも鉛直方向の上方において容器１ｅの内部空間と接続されており、他端が四方弁２の１つのポートと接続されている。四方弁２の当該１つのポートは凝縮器と接続されている。圧縮機１において、摺動部１ａにより圧縮された冷媒は、摺動部１ａから鉛直方向の上方に吐出され、モーター部１ｂを通過して吐出側配管１ｄに吐出される。
四方弁２は、上記冷媒の流路を切り替え可能に設けられている。四方弁２は、４つのポートを有している。四方弁２の２つのポートは、上述のように圧縮機１の吸入側配管１ｃおよび吐出側配管１ｄとそれぞれ接続されている。四方弁２の他の２つのポートは、それぞれ室外熱交換器３と室内熱交換器６とに接続されている。四方弁２は、切替装置（図示しない）からの信号に応じて、冷房運転時の冷房サイクル状態（図１の実線参照）と暖房運転時の暖房サイクル状態（図１の破線参照）とのいずれかの状態に切り替え可能に設けられている。
室外熱交換器３は冷媒と室外の空気との熱交換を行う。室内熱交換器６は冷媒と室内の空気との熱交換を行う。室外熱交換器３は、四方弁２によって冷媒流路が切り替えられることにより、冷房運転時には凝縮器、暖房運転時には蒸発器として作用する。室内熱交換器６は、四方弁２によって冷媒流路が切り替えられることにより、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器として作用する。室外熱交換器３と室内熱交換器６とは、圧縮機１、四方弁２および延長配管７を介して接続されている。室外熱交換器３と室内熱交換器６とは、膨張弁４および延長配管５を介して接続されている。
膨張弁４は、暖房運転時において、室内熱交換器６から室外熱交換器３へ流れる冷媒を膨張させる。膨張弁４は、冷房運転時において、室外熱交換器３から室内熱交換器６へ流れる冷媒を膨張させる。延長配管５は、冷房運転時および暖房運転時に、液冷媒が流通する。延長配管７は、冷房運転時および暖房運転時に、ガス冷媒が流通する。
噴射部９は、圧縮機１に対し、圧縮機１から吐出される冷媒（後述する冷媒Ｒ１）よりも低温である冷媒（後述する冷媒Ｒ４）を噴出可能に設けられている。噴射部９は、たとえば吸入側配管１ｃから分岐した配管９ａおよび当該配管９ａに接続された安全弁９ｂを含んでいる。安全弁９ｂは、たとえば圧縮機１のモーター部１ｂと対向し、かつ、圧縮機１の容器１ｅから水平方向に間隔Ａだけ離れた位置（図２参照）に設けられている。安全弁９ｂの噴口は、たとえば冷媒を広角に噴射可能に設けられている。間隔Ａは、噴射対象（たとえばモーター部１ｂ）に対し広くかつ効率的に冷媒を噴射可能とするように設定される。噴射部９は、吸入側配管１ｃを流通する冷温低圧な冷媒の一部を取り出して、圧縮機１の広い領域に対し噴射可能である。噴射部９は、たとえば安全弁９ｂの噴口に取り付けられ、噴射された冷媒の飛行範囲（噴射角）を所定の大きさとするノズル（図示しない）をさらに含んでいてもよい。
圧力測定部１０は、吐出側配管１ｄ内の冷媒（後述する冷媒Ｒ１）の圧力を測定可能に設けられている。測温部１１は、吐出側配管１ｄ内の冷媒（後述する冷媒Ｒ１）の温度を測定可能に設けられている。
噴射部９、圧力測定部１０、および測温部１１は、たとえば制御装置（図示しない）に接続されている。該制御装置は、圧力測定部１０および測温部１１の測定値に基づいて噴射部９（安全弁９ｂ）を駆動可能に設けられている。
＜冷凍サイクル装置の動作＞
次に、図１および図２を参照して、冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。冷凍サイクル装置１００は、冷房運転および暖房運転が可能である。冷凍サイクル装置１００は、冷房運転時または暖房運転時において噴射部９の安全弁９ｂが閉止されている。冷凍サイクル装置１００は、冷房運転時には、図１において実線で示される冷媒回路を構成する。冷房運転時には、室外熱交換器３が凝縮器、室内熱交換器６が蒸発器として作用する。冷凍サイクル装置１００は、暖房運転時には、図１において点線で示される冷媒回路を構成する。暖房運転時には、室外熱交換器３が蒸発器、室内熱交換器６が凝縮器として作用する。
冷凍サイクル装置１００では、上記冷媒が冷媒回路を循環することにより、上記冷媒の状態変化が周期的に繰り返される。圧縮機１の吐出側と凝縮器（冷房運転時における室外熱交換器３または暖房運転時における室内熱交換器６）との間を接続する第１冷媒流路には、圧縮機１において圧縮された高温かつ高圧なガス冷媒Ｒ１が流通する。凝縮器と膨張弁４との間を接続する第２冷媒流路には、上記高温かつ高圧なガス冷媒Ｒ１が凝縮器で等圧冷却された低温かつ高圧な液冷媒Ｒ２が流通する。膨張弁４と蒸発器（冷房運転時における室内熱交換器６または暖房運転時における室外熱交換器３）との間を接続する第４冷媒流路には、上記低温かつ高圧な液冷媒Ｒ２が膨張弁４において膨張された低温かつ低圧な液冷媒Ｒ３が流通する。蒸発器と圧縮機１の吸入側との間を接続する第５冷媒流路（吸入側配管１ｃを含む）には、上記低温かつ低圧な液冷媒Ｒ３が蒸発器で等圧加熱された高温かつ低圧なガス冷媒Ｒ４が流通する。
冷凍サイクル装置１００では、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、圧縮機１から吐出される上記冷媒Ｒ１が最も高温かつ高圧である。上記冷媒Ｒ１の圧力および温度は、それぞれ圧力測定部１０および測温部１１により測定される。膨張弁４は、冷房運転時および暖房運転時において、たとえば圧縮機１から吐出された冷媒の温度（吐出温度）に応じて開度が制御される。
次に、冷凍サイクル装置１００において、冷媒の不均化反応を防止するための処理手順の一例について説明する。
まず、冷媒の不均化反応が生じ得えない温度および圧力条件から、冷凍サイクル装置１００において許容し得る冷媒の温度および圧力条件を予め求めておく。圧力許容値および温度許容値は冷媒に応じて異なる。冷媒が混合冷媒である場合、圧力許容値および温度許容値は冷媒の混合比率に応じて異なる。たとえば、冷媒中のＨＦＯ１１２３の混合比率が高いほど、圧力許容値および温度許容値は低く設定されるのが好ましい。たとえば、冷媒中のＨＦＯ１１２３の比率が１００％の場合、当該冷媒は１８０℃以上の高温かつ９ＭＰａ以上の高圧な状態に置かれたときに、不均化反応を生じ得る。そのため、当該冷媒の圧力許容値はたとえば３ＭＰａ、温度許容値はたとえば１００℃に設定される。
次に、冷凍サイクル装置１００を動作させる。冷凍サイクル装置１００の動作時においては、圧力測定部１０により上記冷媒Ｒ１の圧力が測定され、上記制御装置により圧力許容値以下であるか否かが判定される。同時に、測温部１１により上記冷媒Ｒ１の温度が測定され、上記制御装置により温度許容値以下であるか否かが判定される。
次に、圧力測定部１０の測定値が圧力許容値超えとなったこと、または測温部１１の測定値が温度許容値超えとなったことが上記制御装置により検出されると、該制御装置により噴射部９が駆動される。具体的には、噴射部９の安全弁９ｂが開かれて、安全弁９ｂから圧縮機１のモーター部１ｂに向けて上記冷媒Ｒ４が噴射される。このとき、圧縮機１は動作が停止され、膨張弁４は全開とされる。また、室外ファン８ａおよび室内ファン８ｂは動作が停止される。
安全弁９ｂは、たとえば冷媒が噴射されなくなるまで開かれた状態が保持される。噴射部９による冷媒噴射は、開かれた状態に保持された安全弁９ｂから冷媒が噴射されなくなることにより、停止される。あるいは、安全弁９ｂは、たとえば圧力測定部１０または測温部１１の測定値が所定の値（たとえば上記許容値）以下になったことが制御装置により判定されることにより、停止されてもよい。噴射部９による冷媒噴射が停止された後、冷凍サイクル装置１００の冷媒流路には冷媒が不足または冷媒が封入されていない状態となる。
冷凍サイクル装置１００を再動作させる場合には、冷凍サイクル装置１００の冷媒流路に冷媒を再封入する。また、冷凍サイクル装置１００の冷媒流路内で閉塞などの故障の可能性が高い場合には、冷媒の不均化反応を防止するための上記処理が施された冷凍サイクル装置１００をこれとは異なる新たな冷凍サイクル装置１００に取り換える。
＜作用効果＞
次に、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について説明する。冷凍サイクル装置１００は、不均化反応が生じ得る冷媒が、圧縮機１と、四方弁２と、凝縮器と、膨張弁４と、蒸発器とを順に循環する冷凍サイクル装置である。冷凍サイクル装置１００は、噴射部９と、圧力測定部１０と、測温部１１とをさらに備える。圧力測定部１０は、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路に取り付けられて冷媒の圧力を測定する。測温部１１は、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路に取り付けられて冷媒の温度を測定する。噴射部９は、圧縮機１に対し、測温部１１または圧力測定部１０の少なくともいずれかの測定値に基づいて、圧縮機１の吸入側と蒸発器との間を接続する第５冷媒流路の一部分（吸入側配管１ｃ）を流通する冷媒を噴射可能に設けられている。
圧縮機１のモーター部１ｂおよび圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路には、冷凍サイクル装置１００において最も高温かつ高圧な冷媒Ｒ１が流通する。そのため、圧力測定部１０および測温部１１は、冷凍サイクル装置１００において最も不均化反応が生じ易い状態の冷媒の圧力および温度を直接測定可能である。圧力測定部１０および測温部１１の測定値から冷媒の不均化反応の発生が懸念される場合、噴射部９は、圧縮機１のモーター部１ｂに対し、モーター部１ｂの周囲を通る上記冷媒Ｒ１よりも低温かつ低圧な上記冷媒Ｒ４を噴射することができる。これにより、噴射部９から噴射された冷媒により圧縮機１が速やかに冷却されるため、冷凍サイクル装置１００は圧縮機１での冷媒の不均化反応が抑制されている。この結果、冷凍サイクル装置１００は、信頼性が向上されている。
上記冷凍サイクル装置１００において、安全弁９ｂの噴口は冷媒を広角に噴射可能に設けられている。また、安全弁９ｂは、圧縮機１の容器１ｅから水平方向に距離Ａｍｍ（図２参照）以上離れた位置に設けられている。そのため、噴射部９は、吸入側配管１ｃを流通する冷温低圧な冷媒の一部を、圧縮機１の広い領域に対し噴射可能である。
上記冷凍サイクル装置１００に封入されている冷媒は、ＧＷＰが０であるＨＦＯ１１２３を含む。そのため、冷凍サイクル装置１００に封入されている冷媒は、上記ＧＷＰが低い。上記冷凍サイクル装置１００に封入されている冷媒がＨＦＯ１１２３を４０質量％、ＧＷＰが６７５であるＲ３２を６０質量％含む混合冷媒である場合、ＧＷＰは４０５とすることができる。また、上記冷凍サイクル装置１００に封入されている冷媒がＨＦＯ１１２３を８０質量％、ＧＷＰが４であるＨＦＯ１２３４ｙｆを２０質量％含む混合冷媒である場合、ＧＷＰは０．８とすることができる。
（実施の形態２）
次に、図３を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０１について説明する。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０１は、基本的には実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と同様の構成を備えるが、室外機２３において噴射部９が凝縮器（冷房運転時における室外熱交換器３または暖房運転時における室内熱交換器６）と膨張弁４との間を接続する第２冷媒流路および膨張弁４と蒸発器との間を接続する第４冷媒流路に接続されている点で異なる。
噴射部９は、たとえば、配管９ｄと、配管９ｄ上に設けられている安全弁９ｅと、配管９ｆと、配管９ｆ上に設けられている安全弁９ｇと、配管９ｄおよび配管９ｆと接続されている合流管９ｈと、合流管９ｈの先端に設けられている噴射ノズル９ｉとを含んでいる。
配管９ｄは、室外熱交換器３と膨張弁４とが圧縮機１を介さずに接続されている冷媒流路（第２冷媒流路または第４冷媒流路）に接続されている。配管９ｄは、一端が室外熱交換器３に接続されかつ他端が膨張弁４と接続されている配管から分岐されている。配管９ｆは、室内熱交換器６と膨張弁４とが圧縮機１を介さずに接続されている冷媒流路（第４冷媒流路または第２冷媒流路）に接続されている。配管９ｆは、一端が膨張弁４に接続されかつ他端が延長配管５と接続されている配管から分岐されている。
噴射ノズル９ｉは、図１に示される冷凍サイクル装置１００における安全弁９ｂと同様の構成を備えているのが好ましい。つまり、噴射ノズル９ｉは、たとえば圧縮機１のモーター部１ｂ（図２参照）と対向し、かつ、圧縮機１の容器１ｅ（図２参照）から水平方向に間隔Ａだけ離れた位置（図２参照）に設けられている。噴射ノズル９ｉの噴口は、たとえば冷媒を広角に噴射可能に設けられている。間隔Ａは、噴射対象（たとえばモーター部１ｂ）に対し広くかつ効率的に冷媒を噴射可能とするように設定される。
冷凍サイクル装置１０１は、上述した冷凍サイクル装置１００の動作と同様に動作し得る。冷凍サイクル装置１０１は、冷房運転時または暖房運転時において噴射部９の安全弁９ｅおよび安全弁９ｇが閉止されている。
冷凍サイクル装置１０１において冷媒の不均化反応を防止するための処理手順は、基本的には上述した冷凍サイクル装置１００における処理手順と同様である。しかし、冷凍サイクル装置１０１は、安全弁９ｅまたは安全弁９ｇが圧力測定部１０および測温部１１の測定値に基づいて開放される点で、冷凍サイクル装置１００と異なる。さらに、冷凍サイクル装置１０１では、冷房運転時と暖房運転時とで開放される安全弁を切り替えることができる。たとえば、冷凍サイクル装置１０１の冷房運転時には安全弁９ｇが開かれ、暖房運転時には安全弁９ｅが開かれてもよい。このようにすれば、圧力測定部１０の測定値が圧力許容値超えとなったこと、または測温部１１の測定値が温度許容値超えとなったことが上記制御装置により検出されると、噴射部９は当該制御装置により駆動されて上記冷媒Ｒ３を圧縮機１に噴射することができる。また、噴射部９から噴射される冷媒は、冷房運転時および暖房運転時においても膨張弁４と蒸発器との間の第４冷媒流路を流通する冷媒Ｒ３となる。上記冷媒Ｒ３は、圧縮機１から吐出される上記冷媒Ｒ１よりも低温であるため、圧縮機１を冷却することができる。これにより、冷凍サイクル装置１０１は、冷凍サイクル装置１００と同様の作用効果を奏することができる。なお、安全弁９ｅまたは安全弁９ｇを開く際には、圧縮機１は動作が停止され、膨張弁４は全開とされる。また、室外ファン８ａおよび室内ファン８ｂは動作が停止される。
好ましくは、冷凍サイクル装置１０１の冷房運転時には安全弁９ｅが開かれ、暖房運転時には安全弁９ｇが開かれる。このようにすれば、圧力測定部１０の測定値が圧力許容値超えとなったこと、または測温部１１の測定値が温度許容値超えとなったことが上記制御装置により検出されると、噴射部９は当該制御装置により駆動されて上記冷媒Ｒ２を圧縮機１に噴射することができる。このとき、噴射部９から噴射される冷媒は、冷房運転時および暖房運転時においても凝縮器と膨張弁４との間の第２冷媒流路を流通する冷媒Ｒ２となる。上記冷媒Ｒ２は、圧縮機１から吐出される上記冷媒Ｒ１よりも低温であるため、圧縮機１を冷却することができる。さらに上記冷媒Ｒ２は、高圧な液冷媒であるため、圧縮機１に対し気化潜熱による冷却作用も及ぼすことができる。
なお、冷凍サイクル装置１０１において、噴射部９は、凝縮器（冷房運転時における室外熱交換器３または暖房運転時における室内熱交換器６）と膨張弁４との間および膨張弁４と蒸発器との間の少なくともいずれか一方に接続されていればよい。たとえば、噴射部９は、配管９ｄおよび安全弁９ｅと、配管９ｆおよび安全弁９ｇとのいずれか一方のみが噴射ノズル９ｉと接続されていてもよい。この場合、噴射部９において冷房運転時と暖房運転時とで開放される安全弁は同一である。冷房運転時において噴射部９から噴射される冷媒と暖房運転時において噴射部９から噴射される冷媒とは異なる。
このようにしても、圧縮機１において圧縮された高温かつ高圧なガス冷媒Ｒ１よりも低温である冷媒Ｒ２または冷媒Ｒ３が圧縮機１に噴射されるため、圧縮機１を速やかに冷却することができ、冷媒の不均化反応を防止することができる。
＜変形例＞
次に、上述した実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００および実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０１の変形例について説明する。
冷凍サイクル装置１００，１０１において、噴射部９は、冷媒流路における高圧な部分に対し、冷媒を噴射可能に設けられていればよい。具体的には、噴射部９は、圧縮機１の吐出側と膨張弁４との間に位置する第１冷媒流路および第２冷媒流路の少なくともいずれかに対し、測温部１１または圧力測定部１０の少なくともいずれかの測定値が許容値を超えたときに、第２冷媒流路（第２冷媒流路の一部分を噴射対象とする場合には、第２冷媒流路における当該一部分以外の他の部分）または第３冷媒流路から取り出した冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。
たとえば、噴射部９は、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分（圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続している配管の一部分）に対し、圧縮機１の吸入側と蒸発器との間を接続する第５冷媒流路を流通する冷媒Ｒ４を噴射可能に設けられていてもよい。つまり、噴射部９は、吸入側配管１ｃと接続されている配管９ａと、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられている安全弁９ｂを含んでいてもよい。
たとえば、噴射部９は、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分に対し、凝縮器と膨張弁４との間を接続する第２冷媒流路を流通する冷媒Ｒ２を噴射可能に設けられていてもよい。つまり、噴射部９は、室外熱交換器３と膨張弁４との間を接続する配管に接続されている配管９ｄと、室内熱交換器６と膨張弁４との間を接続する配管に接続されている配管９ｆと、圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられている噴射ノズル９ｉとを含んでいてもよい。
たとえば、噴射部９は、凝縮器と膨張弁４との間を接続する第２冷媒流路の一部に対し、膨張弁４と蒸発器との間を接続する第４冷媒流路を流通する冷媒Ｒ３を噴射可能に設けられていてもよい。つまり、噴射部９は、室外熱交換器３と膨張弁４との間を接続する配管に接続されている配管９ｄと、室内熱交換器６と膨張弁４との間を接続する配管に接続されている配管９ｆと、凝縮器と膨張弁４との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられている噴射ノズル９ｉとを含んでいてもよい。噴射ノズル９ｉは、室外熱交換器３と膨張弁４との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられているノズル（図示しない）と、膨張弁４と室内熱交換器６との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられているノズル（図示しない）とを有していてもよい。
この場合、冷房運転時においては、たとえば安全弁９ｅが開かれて配管９ｄから合流管９ｈに流入した冷媒が、室外熱交換器３と膨張弁４との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられているノズルから噴射されてもよい。また、冷房運転時においては、たとえば安全弁９ｇが開かれて配管９ｆから合流管９ｈに流入した冷媒が、室外熱交換器３と膨張弁４との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられているノズルから噴射されてもよい。暖房運転時においては、たとえば安全弁９ｅが開かれて配管９ｄから合流管９ｈに流入した冷媒が、室内熱交換器６と膨張弁４との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられているノズルから噴射されてもよい。また、暖房運転時においては、たとえば安全弁９ｇが開かれて配管９ｆから合流管９ｈに流入した冷媒が、室内熱交換器６と膨張弁４との間を接続している配管の一部分と対向する位置に設けられているノズルから噴射されてもよい。
噴射部９の安全弁９ｂおよび噴射ノズル９ｉは、上述したそれぞれの噴射対象部に対し、鉛直方向または水平方向に間隔を隔てて配置されていればよい。
このようにしても、冷凍サイクル装置１００において冷媒の不均化反応が生じ得る高圧部または高温部（圧縮機１の吐出側と膨張弁４との間に位置する第１冷媒流路および第２冷媒流路の一部分）に対し、該不均化反応の発生が懸念される場合に、当該高圧部または高温部を流れる冷媒と同程度に高圧な液冷媒、または当該高圧部または高温部を流れる冷媒よりも低温な液冷媒またはガス冷媒を噴射部９により噴射することができる。これにより、上述のように冷媒の不均化反応を防止することができる。また、例えば、噴射部９は、凝縮器と膨張弁４との間を接続する第２冷媒流路の一部に対し、当該第２冷媒流路の他の部分を流通する冷媒Ｒ２を噴射可能に設けられていてもよい。このようにしても、第２冷媒流路を流れる液冷媒と同程度に高圧な液冷媒を噴射部９から第２冷媒流路に噴射することにより、噴射された液冷媒の気化潜熱によって第２冷媒流路における噴射対象部を冷却することができ、冷媒の不均化反応を防止することができる。
冷凍サイクル装置１００，１０１において、噴射部９は圧縮機１に対し鉛直方向の上方から冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。図４を参照して、冷凍サイクル装置１００（図１参照）における噴射部９の安全弁９ｂは、たとえば圧縮機１のモーター部１ｂと対向し、かつ、圧縮機１の容器１ｅから鉛直方向に間隔Ｂだけ離れた位置に設けられていてもよい。同様に、図３に示される冷凍サイクル装置１０１における噴射部９の噴射ノズル９ｉは、たとえば圧縮機１のモーター部１ｂと対向し、かつ、圧縮機１の容器１ｅから鉛直方向に間隔Ｂ（図４参照）だけ離れた位置に設けられていてもよい。このようにしても、噴射部９から噴射される冷媒により圧縮機１を冷却することができ、圧縮機１における冷媒の不均化反応を防止することができる。
冷凍サイクル装置１００，１０１において、噴射部９から冷媒の噴射を受ける噴射対象部はその周囲に噴射された冷媒の流れを制限するためのガイド部を含んでいてもよい。図５（ａ）および（ｂ）を参照して、圧縮機１は、摺動部１ａまたはモーター部１ｂを囲むガイド部１２をさらに含んでいてもよい。ガイド部１２には、たとえばモーター部１ｂと対向する位置に中空部１２ａが設けられている。噴射部９は、中空部１２ａ内に冷媒を噴射可能に設けられている。たとえば、安全弁９ｂの噴口が中空部１２ａ内に埋設されている。なお、ガイド部１２には、摺動部１ａおよびモーター部１ｂのうちの少なくとも一方と対向する位置に中空部１２ａが設けられていればよい。図５（ａ）および（ｂ）は、図１に示される冷凍サイクル装置１００の圧縮機１がガイド部１２を含む変形例を示しているが、同様に、図３に示される冷凍サイクル装置１０１の圧縮機１がガイド部１２（図５参照）を含んでいてもよい。この場合、噴射ノズル９ｉ（図３参照）の噴口が中空部１２ａ内に埋設されていればよい。このようにすれば、噴射部９から噴射対象部に噴射された冷媒の噴射対象部の周囲における流れをガイド部１２により制限することができ、噴射対象部を効率的に冷却することができる。その結果、当該噴射対象部における冷媒の不均化反応を防止することができる。
冷凍サイクル装置１００，１０１は、冷房運転または暖房運転などの動作時において冷媒流路における高圧部または高温部を冷却可能に設けられている冷却装置をさらに備えていてもよい。
図６を参照して、冷凍サイクル装置１０２は、基本的には図１に示される冷凍サイクル装置１００と同様の構成を備えるが、圧縮機１に取り付けられており、かつ圧縮機１を冷却可能に設けられている冷却部１３をさらに備えている点で冷凍サイクル装置１００と異なっている。冷却部１３は、任意の構成を備えていればよいが、たとえばペルチェ素子などである。冷却部１３は、たとえば制御装置（図示しない）に接続されている。この場合、該制御装置は、圧力測定部１０および測温部１１の測定値に基づいて冷却部１３および噴射部９（安全弁９ｂ）を駆動可能に設けられている。
図７を参照して、冷却部１３は、圧縮機１の容器１ｅ上において、モーター部１ｂに対し鉛直方向上方に取り付けられていてもよい。この場合、噴射部９は、安全弁９ｂが容器１ｅから水平方向に間隔を隔てた位置に設けられていればよい。なお、冷却部１３は、圧縮機１の容器１ｅ上において、摺動部１ａおよびモーター部１ｂの少なくともいずれか一方と鉛直方向において対向する位置に取り付けられていてもよい。
図８を参照して、冷却部１３は、圧縮機１の容器１ｅの側面上において、モーター部１ｂと対向する位置に取り付けられていてもよい。この場合、噴射部９は、安全弁９ｂが容器１ｅから鉛直方向に間隔を隔てた位置に設けられていればよい。なお、冷却部１３は、圧縮機１の容器１ｅの側面上において、摺動部１ａおよびモーター部１ｂの少なくともいずれか一方と対向する位置に取り付けられていてもよい。
冷凍サイクル装置１０２は、基本的には上述した冷凍サイクル装置１００の動作と同様に動作し得るが、冷房運転および暖房運転時において冷却部１３によって圧縮機１に対する冷却動作が実施される点で異なる。冷却部１３による圧縮機１に対する冷却動作は、たとえば噴射部９による冷媒噴射の要否を判定する際の上記許容値よりも小さい圧力および温度を判定値とし、圧力測定部１０または測温部１１の測定値が当該判定値を超えたときに開始される。そして、冷却部１３による圧縮機１に対する冷却動作は、たとえば圧力測定部１０または測温部１１の測定値が冷凍サイクル装置１０２の運転開始直後の値以下となるまで継続される。冷凍サイクル装置１０２では、冷却部１３による冷却動作に関わらず圧力測定部１０または測温部１１の測定値が上記許容値を超えたと判定されたときに、噴射部９によって圧縮機１に対し冷媒が噴射される。
図９を参照して、冷凍サイクル装置１０３は、基本的には図１に示される冷凍サイクル装置１００と同様の構成を備えるが、圧縮機１を冷却可能に設けられている冷却装置としてのファン１４をさらに備えている点で冷凍サイクル装置１００と異なっている。ファン１４は、たとえば制御装置（図示しない）に接続されている。この場合、該制御装置は、圧力測定部１０および測温部１１の測定値に基づいてファン１４および噴射部９（安全弁９ｂ）を駆動可能に設けられている。
図１０を参照して、ファン１４は、圧縮機１の容器１ｅに対し鉛直方向上方から下方に向けて送風可能に設けられていてもよい。この場合、噴射部９は、安全弁９ｂが容器１ｅから水平方向に間隔を隔てた位置に設けられていればよい。なお、ファン１４は、圧縮機１の容器１ｅに対し鉛直方向下方から上方に向けて送風可能に設けられていてもよい。
図１１を参照して、ファン１４は、圧縮機１の容器１ｅに対し水平方向に送風可能に設けられていてもよい。ファン１４は、摺動部１ａおよびモーター部１ｂの少なくともいずれか一方に向けて送風可能に設けられていればよい。この場合、噴射部９は、安全弁９ｂが容器１ｅから鉛直方向に間隔を隔てた位置に設けられていればよい。なお、ファン１４は、圧縮機１の容器１ｅに対し鉛直方向下方から上方に向けて送風可能に設けられていてもよい。
冷凍サイクル装置１０３は、基本的には上述した冷凍サイクル装置１００の動作と同様に動作し得るが、冷房運転および暖房運転時においてファン１４によって圧縮機１に対する冷却動作が実施される点で異なる。ファン１４による圧縮機１に対する冷却動作は、たとえば噴射部９による冷媒噴射の要否を判定する際の上記許容値よりも小さい圧力および温度を判定値とし、圧力測定部１０または測温部１１の測定値が当該判定値を超えたときに開始される。そして、ファン１４による圧縮機１に対する冷却動作は、たとえば圧力測定部１０または測温部１１の測定値が冷凍サイクル装置１０３の運転開始直後の値以下となるまで継続される。冷凍サイクル装置１０３では、ファン１４による冷却動作に関わらず圧力測定部１０または測温部１１の測定値が上記許容値を超えたと判定されたときに、噴射部９によって圧縮機１に対し冷媒が噴射される。このとき、ファン１４は、噴射部９により冷媒が噴射される際には運転が停止されるのが好ましい。ファン１４は、噴射部９による冷媒噴射が終了した後に、運転が再開されてもよい。
図６〜図１１に示される各冷却装置を備える冷凍サイクル装置１０２，１０３は、冷房運転および暖房運転時においても冷却装置によって冷媒流路の高圧部または高温部を冷却することができるため、冷媒の不均化反応を抑制することができる。さらに、冷却装置による冷却作用では冷媒の不均化反応の十分に抑制することができない場合に、噴射部９から噴射される冷媒により当該高圧部または高温部を冷却することができ、該高圧部または高温部における冷媒の不均化反応を防止することができる。
図６〜図１１に示される各冷却装置と噴射部９とは、上記噴射対象部における冷媒の流通方向に対して異なる方向から該噴射対象部に対し冷媒を噴射可能に設けられているのが好ましい。図６〜図１１に示される各冷却装置と噴射部９とは、少なくともいずれか一方が上記噴射対象部における冷媒の流通方向に対して垂直な方向から該噴射対象部に対し冷媒を噴射可能に設けられているのが好ましい。このようすれば、噴射部９は、冷媒を広角に噴射可能に設けられているため、上記噴射対象部を流通する冷媒に対しより長い時間冷媒を噴射することができる。
図６〜図１１に示される各冷却装置は、噴射部９による噴射対象部と同一の高圧部または高温部（圧縮機１）を冷却可能に設けられているが、各冷却装置による冷却対象部は噴射部９による噴射対象部と異なっていてもよい。たとえば、上述のように、噴射部９が圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分に冷媒を噴射可能に設けられている場合に、冷却装置は圧縮機１を冷却可能に設けられていてもよい。また、噴射部９が圧縮機１に対し冷媒を噴射可能に設けられている場合に、冷却装置は圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分を冷却可能に設けられていてもよい。
冷凍サイクル装置１００および冷凍サイクル装置１０１は、それぞれ図６〜図１１に示される各冷却装置をさらに備えることができ、これにより、冷媒の不均化反応をより効果的に防止することができる。
冷凍サイクル装置１００，１０１は、封入されている冷媒が非共沸混合冷媒であって、圧縮機１に吸入される当該冷媒中の高沸点冷媒の混合比率を高めることができる調整部をさらに備えていてもよい。図１２を参照して、冷凍サイクル装置１０４は、基本的には冷凍サイクル装置１００と同様の構成を備えるが、圧縮機１の吸入側においてアキュームレータ１５と加熱部１６とをさらに備えている点で冷凍サイクル装置１００と異なっている。
冷凍サイクル装置１０４に封入されている冷媒は、ＨＦＯ１１２３と、ＨＦＯ１１２３よりも高沸点である他の冷媒、たとえばＨＦＯ１２３４ｙｆまたはＨＦＯ１２３４ｚｅなどが混合された非共沸冷媒である。アキュームレータ１５は、圧縮機１の吸入側と蒸発器との間（圧縮機１の吸入側と四方弁２との間）に接続されている。アキュームレータ１５には、冷凍サイクル装置１０４において余剰な高沸点冷媒が貯留されている。加熱部１６は、アキュームレータ１５に貯留されている高沸点冷媒を加熱し、蒸発可能に設けられている。加熱部１６は、たとえばアキュームレータ１５において上記冷媒が貯留される部分の底部または該底部に対して低い位置と隣接するように設けられている。加熱部１６は、たとえばバンドヒーターまたはシリコンラバーヒーターを含んでいる。
冷凍サイクル装置１０４は、基本的には上述した冷凍サイクル装置１００の動作と同様に動作し得るが、冷房運転および暖房運転時においてアキュームレータ１５内に貯留された高沸点冷媒が加熱部１６により蒸発される点で異なる。
加熱部１６による高沸点冷媒に対する加熱動作は、たとえば噴射部９による冷媒噴射の要否を判定する際の上記許容値よりも小さい圧力および温度を判定値とし、圧力測定部１０または測温部１１の測定値が当該判定値を超えたときに開始される。これにより、圧縮機１に吸入される非共沸混合冷媒中においてガス状態の高沸点冷媒の混合率を高めることができる。そのため、該冷媒中のＨＦＯ１１２３の混合率を相対的に低下させることができ、圧縮機１から吐出される当該冷媒の圧力および温度を低下させることができる。加熱部１６による高沸点冷媒に対する加熱動作は、たとえば圧力測定部１０または測温部１１の測定値が冷凍サイクル装置１０２の運転開始直後の値以下となるまで継続される。冷凍サイクル装置１０２では、加熱部１６による上記加熱動作に関わらず圧力測定部１０または測温部１１の測定値が上記許容値を超えたと判定されたときに、噴射部９によって圧縮機１に対し冷媒が噴射される。噴射部９により冷媒が噴射される際には、加熱部１６による上記加熱動作は停止される。
冷凍サイクル装置１００，１０１，１０２，１０３，１０４において、圧力測定部１０および測温部１１は、圧縮機１に取り付けられていてもよい。このようにしても、圧力測定部１０および測温部１１は、冷凍サイクル装置１００，１０１，１０２，１０３，１０４において最も高温かつ高圧な冷媒の圧力および温度を測定することができる。そのため、圧縮機１に取り付けられた圧力測定部１０および測温部１１による測定値に基づいて、噴射部９から上記高圧部または高温部に対する冷媒噴射が実施されることにより、冷凍サイクル装置１００，１０１，１０２，１０３，１０４において冷媒の不均化反応を防止することができる。
冷凍サイクル装置１００，１０１，１０２，１０３，１０４において、１つの噴射部９は複数の安全弁９ｂまたは噴射ノズル９ｉを含んでいてもよい。図１３を参照して、配管９ａには、複数の安全弁９ｂが接続されていてもよい。また、合流管９ｈには、複数の噴射ノズル９ｉが接続されていてもよい。複数の安全弁９ｂまたは噴射ノズル９ｉは、圧縮機１の吐出側と膨張弁４との間に位置する第１冷媒流路および第２冷媒流路の一部分（１つの噴射対象部）に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。また、複数の安全弁９ｂまたは噴射ノズル９ｉは、圧縮機１の吐出側と膨張弁４との間に位置する第１冷媒流路および第２冷媒流路におけるそれぞれ異なる一部分に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。たとえば、図１３を参照して、複数の安全弁９ｂのうちの一部が圧縮機１に対して冷媒を噴射可能に設けられているとともに、複数の安全弁９ｂのうちの残部が圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。また、複数の噴射ノズル９ｉのうちの一部が圧縮機１に対して冷媒を噴射可能に設けられているとともに、複数の噴射ノズル９ｉのうちの残部が圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。
冷凍サイクル装置１００，１０１，１０２，１０３，１０４は、複数の噴射部９を備えていてもよい。複数の噴射部９は、圧縮機１の吐出側と膨張弁４との間に位置する第１冷媒流路および第２冷媒流路の一部分（１つの噴射対象部）に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。また、図１３および図１４を参照して、複数の噴射部９は、圧縮機１の吐出側と膨張弁４との間に位置する第１冷媒流路および第２冷媒流路におけるそれぞれ異なる一部分に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。たとえば、複数の噴射部９のうちの一部が圧縮機１に対して冷媒を噴射可能に設けられているとともに、複数の噴射部９のうちの残部が圧縮機１の吐出側と凝縮器との間を接続する第１冷媒流路の一部分に対して冷媒を噴射可能に設けられていてもよい。図１４を参照して、複数の噴射部９は、いずれも図１に示される噴射部９と同様の構成を備えていてもよい。また、複数の噴射部９は、いずれも図３に示される噴射部９と同様の構成を備えていてもよい。また、図１５を参照して、複数の噴射部９は、そのうちの一部が図１に示される噴射部９と同様の構成を備え、残りが図３に示される噴射部９と同様の構成を備えていてもよい。なお、複数の噴射部９の少なくとも１つが、複数の安全弁９ｂまたは噴射ノズル９ｉを含んでいてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点において例示であって制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、不均化反応が生じ得る冷媒が封入された冷凍サイクル装置に特に有利に適用される。
１ 圧縮機、１ａ 摺動部、１ｂ モーター部、１ｃ 吸入側配管、１ｄ 吐出側配管、１ｅ 容器、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 膨張弁、５，７ 延長配管、６ 室内熱交換器、８ａ 室外ファン、８ｂ 室内ファン、９ 噴射部、９ａ，９ｄ，９ｆ 配管、９ｂ，９ｅ，９ｇ 安全弁、９ｈ 合流管、９ｉ 噴射ノズル、１０ 圧力測定部、１１ 測温部、１２ ガイド部、１２ａ 中空部、１３ 冷却部、１４ ファン、１５ アキュームレータ、１６ 加熱部、２１ 室外装置、２２ 室内装置。

Claims (6)

  1. 不均化反応が生じ得る冷媒が、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器の順に循環する冷凍サイクル装置であって、
    前記圧縮機の吐出側と前記凝縮器との間を接続する第１冷媒流路と、
    前記凝縮器と前記膨張弁との間を接続する第２冷媒流路と、
    前記膨張弁と前記圧縮機の吸入側との間を接続する第３冷媒流路と、
    前記圧縮機と前記第１冷媒流路とのいずれか１つに取り付けられて、前記冷媒の温度を測定する測温部と、
    前記圧縮機と前記第１冷媒流路とのいずれか１つ取り付けられて、前記冷媒の圧力を測定する圧力測定部と、
    前記測温部および前記圧力測定部の少なくともいずれかの測定値が許容値を超えた場合に、前記圧縮機、前記第１冷媒流路、および前記第２冷媒流路の少なくともいずれか１つの外部に対し、前記第２冷媒流路または前記第３冷媒流路から取り出した前記冷媒を噴射する、噴射部とを備え、
    前記噴射部は安全弁を含む、冷凍サイクル装置。
  2. 前記噴射部は、前記第３冷媒流路において前記圧縮機の吸入側と前記蒸発器との間に位置する部分に接続されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 前記噴射部は、前記第２冷媒流路、または前記第３冷媒流路において前記膨張弁と前記蒸発器との間に位置する部分に接続されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 前記噴射部は、前記圧縮機に対し前記冷媒を噴射可能に設けられている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 前記圧縮機は、複数の構成部品を有し、前記構成部品間が摺動する摺動部と、前記摺動部を駆動するモーター部とを含み、
    前記噴射部は、前記摺動部または前記モーター部に向けて前記冷媒を噴射可能に設けられている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 前記圧縮機は、前記摺動部または前記モーター部を囲むガイド部をさらに含み、
    前記ガイド部には、前記摺動部または前記モーター部と対向する位置に中空部が設けられており、
    前記噴射部は、前記中空部内に前記冷媒を噴射可能に設けられている、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
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