JP6878918B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。
冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁（減圧器）及び蒸発器を含み、密閉された冷媒回路内で冷媒を循環させている。冷媒としては、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）であるＲ４１０Ａ冷媒が広く用いられているが、Ｒ４１０Ａ冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が大きい。そこで、ＧＷＰが比較的小さい冷媒として、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）１１２３冷媒、及びＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒を用いる関連技術が知られている。
国際公開第２０１２／１５７７６４号
しかしながら、ＨＦＯ１１２３冷媒は、所定の条件下で次の化学反応式：
ＣＦ２＝ＣＨＦ→１／２ＣＦ４＋３／２Ｃ＋ＨＦ＋２０ｋＪ／ｍｏｌ
により表現される不均化反応を引き起こす性質を有する。不均化反応は、例えば、ＨＦＯ１１２３冷媒が高密度の状態で温度や圧力が上昇する、又はＨＦＯ１１２３冷媒に対して何らかの強いエネルギーが加わると発生する。ＨＦＯ１１２３冷媒に不均化反応が起きたときには、大きな発熱を伴うので、不均化反応が発生した場合、圧縮機を含む冷凍サイクル装置の動作信頼性を低下させたり、急激な圧力の上昇を招き冷凍サイクル装置内の配管を損傷したりするおそれがある。
また、ＨＦＯ１１２３冷媒は、分子構造として二重結合を含むので、冷凍サイクル装置内に残存する空気や、空気に含まれる微量な水分との反応によって分解し、スラッジを発生しやすい。このようなスラッジは、冷凍サイクル装置における減圧器やストレーナなどに付着し、冷媒が流れる冷媒回路を塞ぐおそれがある。スラッジによって冷媒回路が塞がれた場合、閉塞された箇所の上流側から流れてきた冷媒が行き場を失い、冷媒の圧力及び温度が上昇し、この圧力及び温度の上昇によりＨＦＯ１１２３冷媒に不均化反応を引き起こすおそれがある。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、冷凍サイクル装置の減圧器やストレーナ等がスラッジで閉塞されることを防ぐことができる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本願の開示する冷凍サイクル装置の一態様は、ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒が流れる伝熱管と、前記伝熱管の内周面に形成された螺旋状の溝と、を有し、前記伝熱管の径方向に対する前記溝の内壁の高さが０．１［ｍｍ］以上であり、前記伝熱管の濡れ縁長さをＳ、前記伝熱管の管軸方向に平行な前記伝熱管の断面において前記管軸方向に対して前記溝の長手方向がなす傾斜角をθ度、前記伝熱管の長さをＬとしたとき、前記傾斜角θが鋭角であり、前記伝熱管の濡れ面積Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθは、Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ≧０．５［ｍ２］を満たす熱交換器と、前記熱交換器に接続された絞り装置と、前記熱交換器が凝縮器として用いられた場合の、前記伝熱管における前記冷媒の流速が、５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ ２ ）］以上、かつ、１５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ ２ ）］以下になるように前記絞り装置を制御する制御部と、を備える。
本願の開示する熱交換器の一態様によれば、冷凍サイクル装置の減圧器等がスラッジで閉塞されることを抑えることができる。
図１は、実施例の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。 図２は、実施例の室外熱交換器を示す斜視図である。 図３は、実施例の室外熱交換器が有する伝熱管を示す縦断面図である。 図４は、実施例の室外熱交換器が有する伝熱管を示す横断面図である。 図５は、実施例における伝熱管の内周面の溝を拡大して示す断面図である。
以下に、本願の開示する熱交換器の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する熱交換器が限定されるものではない。
［冷凍サイクル装置の構成］
図１は、実施例の冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１は、室内を冷暖房する空気調和装置に適用されており、図１に示すように、室外機２と、室内機５とを備えている。室外機２は、ロータリ圧縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３、絞り装置（減圧器）２４、バイパスライン２５、バイパス弁２６及び室外機制御部２００を備えている。
ロータリ圧縮機２１は、吐出部としての吐出口１８と、吸入部としての吸入口１９と、を備えている。ロータリ圧縮機２１は、室外機制御部２００によって制御されることで、吸入口１９から吸入管４２及び四方弁２２を介して供給される冷媒を圧縮し、吐出口１８から、その圧縮された冷媒を吐出管４１を介して四方弁２２へ供給する。冷媒としては、ＨＦＯ１１２３冷媒またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒が用いられている。
四方弁２２は、吐出管４１及び吸入管４２と接続されると共に、冷媒配管４３を介して室外熱交換器２３に、冷媒配管４４を介して室内機５にそれぞれ接続されている。室内機５と室外熱交換器２３は、冷媒配管４５を介して接続されている。四方弁２２は室外機制御部２００に制御されることにより、冷凍サイクル装置１を暖房モードまたは冷房モードのどちらかに切り替える。冷房モードに切り替えられたとき四方弁２２は、吐出管４１を介してロータリ圧縮機２１から吐出された冷媒を室外熱交換器２３に供給し、室内機５から流出した冷媒をロータリ圧縮機２１に吸入管４２を介して供給する。暖房モードに切り替えられたとき四方弁２２は、吐出管４１を介してロータリ圧縮機２１から吐出された冷媒を室内機５に供給し、室外熱交換器２３から流出した冷媒をロータリ圧縮機２１に吸入管４２を介して供給する。
室外熱交換器２３は、冷媒配管４５を介して絞り装置２４に接続されている。室外熱交換器２３の近傍には、室外ファン２７が配置されている。室外ファン２７は、ファンモータ（図示せず）によって回転されることで、室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３によって冷媒と熱交換した外気を室外機２の外部へ放出する。室外熱交換器２３は、冷房モードの場合、四方弁２２から冷媒が供給された冷媒と、室外機２の内部に取り込まれた外気とを熱交換させ、その熱交換された冷媒を絞り装置２４に供給する。室外熱交換器２３は、暖房モードの場合、絞り装置２４から冷媒が供給された冷媒と、室外機２の内部に取り込まれた外気とを熱交換させ、その熱交換された冷媒を四方弁２２に供給する。
絞り装置２４は、冷媒配管４５を介して室内機５に接続されている。絞り装置２４は、冷房モードの場合に、室外熱交換器２３から供給された冷媒を断熱膨張させることにより減圧し、低温低圧となった二相冷媒を室内機５に供給する。絞り装置２４は、暖房モードの場合に、室内機５から供給された冷媒を断熱膨張させることにより減圧し、低温低圧となった二相冷媒を室外熱交換器２３に供給する。さらに、絞り装置２４は、室外機制御部２００に制御されることにより、開度が調節され、暖房モードの場合、室内機５から室外熱交換器２３に供給される冷媒の流量を調節する。冷房モードの場合、室外熱交換器２３から室内機５に供給される冷媒の流量を調節する。
バイパスライン２５は、吐出管４１と吸入管４２とを接続している。バイパス弁２６は、バイパスライン２５の途中に設けられている。バイパス弁２６は、室外機制御部２００に制御されることにより、バイパスライン２５を介して、吐出管４１から吸入管４２へ冷媒を供給したり、吐出管４１から吸入管４２へ冷媒を供給することを停止したりする。
室内機５は、室内熱交換器５１、室内ファン５５及び室内機制御部５００を有する。室内ファン５５は、室内熱交換器５１の近傍に配置されており、ファンモータ（図示せず）によって回転されることで、室内機５の内部へ室内空気を取り込み、室内熱交換器５１によって冷媒と熱交換した室内空気を室内へ放出する。室内熱交換器５１は、冷媒配管４４を介して四方弁２２に、冷媒配管４５を介して室外機２の絞り装置２４とそれぞれ接続されている。室内熱交換器５１は、冷凍サイクル装置１が冷房モードに切り替えられたときに蒸発器として機能し、冷凍サイクル装置１が暖房モードに切り替えられたときに凝縮器として機能する。すなわち、室内熱交換器５１は、冷房モードの場合に、絞り装置２４から供給された低温低圧となった二相冷媒と、室内機５の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させ、その熱交換された室内空気を室内へ放出し、その熱交換された冷媒を四方弁２２に供給する。室内熱交換器５１は、暖房モードの場合に、四方弁２２から供給された冷媒と、室内機５の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させ、その熱交換された室内空気を室内へ放出し、その熱交換された冷媒を絞り装置２４に供給する。
［室外機制御部の構成］
室外機制御部２００は、いわゆるマイクロコンピュータによって構成されており、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、記憶装置及び入出力装置を有する。ＣＰＵは、室外機制御部２００にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、記憶装置及び入出力装置を制御する。さらに、ＣＰＵは、ロータリ圧縮機２１、四方弁２２、絞り装置２４、バイパス弁２６及び室内機制御部５００をそれぞれ制御する。記憶装置には、コンピュータプログラムが記録されている。記憶装置には、ＣＰＵにより利用される情報が記録されている。室外機制御部２００にインストールされるコンピュータプログラムは、室外機制御部２００に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから構成されている。
以上、本実施例の冷凍サイクル装置１は、１つの室外機２に対応する１つの室内機５を有するシングルタイプとして構成されたが、１つの室外機２に対応する複数の室内機５を有するマルチタイプとして構成されてもよい。また、実施例の熱交換器は、ロータリ圧縮機２１を用いた冷凍サイクル装置１に適用されるが、ロータリ圧縮機２１に限定されるのではなく、スクロール圧縮機に適用されてもよい。
［熱交換器の構成］
図２は、実施例の室外熱交換器２３を示す斜視図である。実施例の熱交換器は、室外熱交換器２３及び室内熱交換器５１として冷凍サイクル装置１に設けられている。室外熱交換器２３は、図２に示すように、一対の側板２３１−１、２３１−２と、伝熱管２３２と、複数のフィン２３３と、を有する。一対の側板２３１−１、２３１−２は、それぞれ、板状に形成されている。一対の側板２３１−１、２３１−２は、複数のフィン２３３の積層方向の両端にそれぞれ沿うように配置され、室外機２に支持されている。側板２３１−１、２３１−２には、複数の貫通孔が形成されている。
なお、図２には、室外熱交換器２３として適用した場合の熱交換器の形状の一例を示しており、この形状に限定されるものではない。例えば、室内熱交換器５１に適用する場合には、室内機５の形態に合わせた熱交換器の形状に形成される。
伝熱管２３２は、１本の円管となるように形成されている。伝熱管２３２は、一対の側板２３１−１、２３１−２の間を蛇行しており、複数の直線部と複数の屈曲部とを含んでいる。複数の屈曲部の各々には、複数の直線部のうちの２つの直線部が接続されている。伝熱管２３２は、一対の側板２３１−１、２３１−２に形成されている複数の貫通孔に沿って複数の直線部がそれぞれ挿入されることにより、各側板２３１−１、２３１−２に支持されている。伝熱管２３２は、一端が冷媒配管４３を介して四方弁２２に接続されており、他端が冷媒配管４５を介して絞り装置２４に接続されている。
[熱交換器の特徴的な構成]
ところで、冷凍サイクル装置１は、冷媒回路の製造時や据付作業時に冷媒配管４３、４４、４５内等に微量の空気や水分が混入する。混入する空気や水分の量は、冷媒回路の管内容積が大きいほど多くなる。冷凍サイクル装置１において、管内容積が最も大きい部分は室外熱交換器２３である。ＨＦＯ１１２３冷媒は、混入した空気や水分によって加水分解し、スラッジを発生させる。スラッジは、絞り装置２４を閉塞させることがあり、また、冷凍サイクル装置１の冷媒回路にストレーナが設けられている場合、ストレーナを目詰まりさせて閉塞させることがある。冷凍サイクル装置１は、絞り装置２４またはストレーナが閉塞することで、閉塞した絞り装置２４またはストレーナの上流側に冷媒が溜り込むことによって冷媒の圧力が上昇し、それに伴い冷媒の温度も上昇する。冷凍サイクル装置１は、冷媒回路内において冷媒の温度の上昇と、圧力の上昇とが発生することにより、ＨＦＯ１１２３冷媒の不均化反応を引き起こすおそれがある。ＨＦＯ１１２３冷媒の不均化反応が発生した場合、冷媒回路内に急激な温度の上昇及び圧力の上昇が発生し、冷凍サイクル装置１の配管が破損する等の不都合が生じるおそれがある。
そこで、本実施例は、特にＨＦＯ１１２３冷媒を用いたときに生じやすいスラッジを捕捉するために、熱交換器が有する伝熱管の内面形状に特徴を有する。以下、実施例では、上述の特徴を有する伝熱管が、室外熱交換器２３と室内熱交換器５１の両方に適用されるが、必要に応じて、室外熱交換器２３及び室内熱交換器５１のいずれか一方のみに適用されてもよい。
図３は、実施例の室外熱交換器２３が有する伝熱管を示す縦断面図である。図４は、実施例の室外熱交換器２３が有する伝熱管を示す横断面図である。図５は、実施例における伝熱管の内周面の溝を拡大して示す断面図である。
図３に示すように、伝熱管２３２の内周面２３２ａには、冷媒と共に流れるスラッジを捕捉する螺旋状の溝２３５が管軸Ｃまわりに形成されている。溝２３５の長手方向は、管軸Ｃ方向に対して傾斜しており、伝熱管２３２の管軸Ｃ方向に平行な伝熱管２３２の断面において、管軸Ｃ方向に対して、溝２３５の長手方向がなす傾斜角をθとして、傾斜角θが鋭角である。溝２３５は、例えば、伝熱管２３２内に溝を持ったプラグを挿入し、外周から押し付けることで内周面２３２ａに形成される。
図４及び図５に示すように、伝熱管２３２の径方向に対する溝２３５の内壁２３６の高さ（溝２３５の深さ）Ｈは０．１［ｍｍ］以上に形成されている。そして、伝熱管２３２の濡れ縁長さをＳ、伝熱管２３２の流路の長さをＬとしたとき、伝熱管２３２の内周面２３２ａの濡れ面積は、Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθで表され、濡れ面積Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθは、
Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ≧０．５［ｍ２］ ・・・式１
を満たすように形成されている。
なお、伝熱管２３２の製造工程では、伝熱管２３２が所望の外径に拡径されるが、上述の式１は、拡管後の伝熱管２３２の寸法を指している。
溝２３５を有する伝熱管２３２が、上述した式１を満たすことによる効果について説明する。伝熱管２３２の溝２３５の内壁２３６の高さＨが０．１[ｍｍ]である場合、溝２３５内に堆積するスラッジの厚みを考えたとき、溝２３５の内壁２３６の高さＨとスラッジの厚みとの比が、１／１０００以下であれば、伝熱管２３２の伝熱性能、冷媒の流動抵抗に伴う圧力損失への影響はほとんどないと言える。
また、スラッジが絞り装置２４内に０．０５[ｃｃ]付着したときに、冷媒の流動抵抗の上昇に伴って、ロータリ圧縮機２１から吐出される冷媒の吐出温度が１０[ｄｅｇ]上昇することが実験結果から確認されている。ＨＦＯ１１２３冷媒は、吐出温度の上昇に伴って不均化反応が生じやすくなるので、冷媒の温度上昇を抑えるべく、実施例では、スラッジが０．０５[ｃｃ]付着した場合であっても冷媒の流動抵抗を抑えることを基準として、適正な溝２３５が形成されている。
すなわち、伝熱管２３２の伝熱性能の低下を抑えると共に、伝熱管２３２にスラッジが０．０５[ｃｃ]付着した場合であっても冷媒の流動抵抗を抑え、スラッジによる圧力損失を抑えるように、伝熱管２３２の内周面２３２ａの表面積が設定されている。したがって、伝熱管２３２に０．０５[ｃｃ]のスラッジが堆積したときに、溝２３５の内壁２３６の高さＨが０．１[ｍｍ]の場合に、溝２３５内に堆積するスラッジの厚みを、０．１[ｍｍ]×１／１０００＝０．０００１[ｍｍ]以下となるように、伝熱管２３２の内周面２３２ａによってスラッジが捕捉される表面積である、伝熱管２３２の濡れ面積（Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ）が、０．０５[ｃｃ]／０．０００１[ｍｍ]よりも大きくされている。
つまり、伝熱管２３２の濡れ面積（Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ）は、
Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ≧０．０５[ｃｃ]／０．０００１[ｍｍ]＝（０．０５ｍ３×１０−６）／（０．１[ｍｍ]×１０−６）＝０．０５[ｍ２]
を満たしている。伝熱管２３２の溝２３５は、伝熱管２３２の濡れ面積（Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ）≧０．５[ｍ２]を満たすように形成されることにより、溝２３５内に堆積するスラッジによって伝熱管２３２の伝熱性能、冷媒の流動抵抗に伴う圧力損失への影響をほとんど受けることはない。また、ＨＦＯ１１２３冷媒を用いた場合に、伝熱管２３２内にスラッジが０．０５[ｃｃ]付着したときであっても、ＨＦＯ１１２３冷媒の流動抵抗が抑えられ、ＨＦＯ１１２３冷媒に不均化反応が生じることが抑えられている。
ここで、例えば、冷房時の出力４．０[ｋＷ]のロータリ圧縮機２１を用いた場合における、室外機２及び室内機５の各伝熱管２３２の寸法の一例について説明する。室外機２の室外熱交換器２３では、例えば、外径が７[ｍｍ]の伝熱管２３２が用いられており、伝熱管２３２の濡れ縁長さＳが０．０３５７[ｍ]、伝熱管２３２の流路の長さＬが６３．０[ｍ]、溝２３５の傾斜角θが３０度に形成されて、式１を満たしている。
室内機５の室外熱交換器５１では、例えば、外径が５[ｍｍ]の伝熱管２３２と、外径が７[ｍｍ]の伝熱管２３２とが組み合わせて用いられている。外径が５[ｍｍ]の伝熱管２３２は、濡れ縁長さＳが０．０２５７[ｍ]、伝熱管２３２の流路の長さＬが５０．４[ｍ]、溝２３５の傾斜角θが１８度に形成されて、式１を満たしている。外径が７[ｍｍ]の伝熱管２３２は、濡れ縁長さＳが０．０３５７[ｍ]、伝熱管２３２の流路の長さＬが６．０７[ｍ]、溝２３５の傾斜角θが３０度に形成されて、式１を満たしている。
また、実施例の室外機２及び室内機５は、ロータリ圧縮機２１の運転時において、伝熱管２３２の溝２３５によってスラッジを捕捉しやすい冷媒の質量流速が設定されている。
室外機２の室外熱交換器２３では、凝縮器として用いた場合の伝熱管２３２における冷媒の質量流速は、５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以上、１５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以下の範囲を満たしている。室外熱交換器２３では、冷媒の質量流速が５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］未満の場合には、スラッジが溝２３５に堆積することなく溝から流れ出てしまうので好ましくない。また、室外熱交換器２３では、冷媒の質量流速が１５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］を超える場合には、冷媒の流れによって溝２３５内に捕捉されたスラッジが流されるおそれがあるので好ましくない。したがって、冷媒の質量流速が上述した範囲を満たすことにより、溝２３５に対する冷媒の流動抵抗が適正に確保されるので、溝２３５によってスラッジを捕捉する効果を高めることができる。
室内機５の室内熱交換器５１では、蒸発器として用いた場合の伝熱管２３２における冷媒の質量流速は、１００［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以上、２００［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以下の範囲を満たしている。上述と同様に、室内熱交換器５１では、冷媒の質量流速が１００［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］未満の場合には、スラッジが溝２３５に堆積することなく溝から流れ出てしまうので好ましくない。また、室内熱交換器５１では、冷媒の質量流速が２００［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］を超える場合には、冷媒の流れによって溝２３５内に捕捉されたスラッジが流されるおそれがあるので好ましくない。したがって、冷媒の質量流速が上述した範囲を満たすことにより、溝２３５に対する冷媒の流動抵抗が適正に確保されるので、溝２３５によってスラッジを捕捉する効果を高めることができる。
以上のように構成された伝熱管２３２によれば、冷凍サイクル装置１の冷媒回路において、冷媒と共に流れるスラッジを伝熱管２３２の溝２３５内に捕捉することによって、絞り装置（減圧器）２４や、冷媒回路上に配置されたストレーナ（図示せず）等にスラッジが堆積することが抑えられ、絞り装置２４等の流路がスラッジで閉塞されることが抑えられる。なお、図示しないが、伝熱管２３２の内周面２３２ａ、すなわち溝２３５の内面にスラッジの捕捉を高めるために、例えば、表面粗度を大きくする表面処理が施されてもよい。
複数のフィン２３３は、それぞれ、側板２３１−１、２３１−２よりも薄い金属板で形成されている。複数のフィン２３３は、それぞれ、各側板２３１−１、２３１−２と平行に、側板２３１−１と側板２３１−２との間に配置されている。複数のフィン２３３の各々は、複数の貫通孔が形成されており、複数の貫通孔に伝熱管２３２の複数の直線部がそれぞれ挿入されている。さらに、複数のフィン２３３の各々は、伝熱管２３２の複数の直線部に接合されることにより、伝熱管２３２を介して室外機２に支持されており、伝熱管２３２と熱的に接続されている。
室外熱交換器２３は、室外機２に取り込まれた外気と伝熱管２３２及び複数のフィン２３３とを接触させることにより、伝熱管２３２と複数のフィン２３３とを介して、外気と伝熱管２３２の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。すなわち、室外熱交換器２３は、伝熱管２３２に流れる冷媒が、室外機２に取り込まれた外気よりも高温であるときに、冷媒を冷却して外気を加熱する。室外熱交換器２３は、伝熱管２３２に流れる冷媒が、室外機２に取り込まれた外気よりも低温であるときに、冷媒を加熱して外気を冷却する。
室内熱交換器５１は、室外熱交換器２３と同様に形成されている。このとき、室内熱交換器５１は、室内機５に取り込まれた室内空気に伝熱管２３２と複数のフィン２３３とを接触させることにより、伝熱管２３２と複数のフィン２３３とを介して、室内空気と、伝熱管２３２の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。すなわち、室内熱交換器５１は、伝熱管２３２に流れる冷媒が、室内機５に取り込まれた室内空気よりも高温であるときに、冷媒を冷却して室内空気を加熱する。室内熱交換器５１は、伝熱管２３２に流れる冷媒が、室内機５に取り込まれた室内空気よりも低温であるときに、冷媒を加熱して室内空気を冷却する。
［冷凍サイクル装置の動作］
冷凍サイクル装置１のユーザは、室内機５が配置されている室内を温度調節するときに、リモートコントローラ（不図示）を操作することにより、冷凍サイクル装置１を起動し、室内機制御部５００に運転条件を入力する。室内機制御部５００は、運転条件が入力されると、入力された運転条件と、室内熱交換器５１の温度と、室内温度とを室外機制御部２００に送信する。室外機制御部２００は、室内機制御部５００から受信した運転条件、室内熱交換器５１の温度及び室内温度に基づいて、暖房運転または冷房運転のどちらかを実行する。図１には、暖房運転時における冷媒回路内の冷媒の流れを矢印で示す。
［冷房運転］
室外機制御部２００は、冷房運転を行う場合、四方弁２２を制御することにより、四方弁２２を冷房モードに切り替える。室外機制御部２００によって制御されたロータリ圧縮機２１は、吸入管４２を介して四方弁２２から吸入したガス冷媒を圧縮する。ロータリ圧縮機２１は、圧縮した高温高圧のガス冷媒を四方弁２２に吐出する。四方弁２２は、冷房モードに切り替えられているとき、ロータリ圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器２３に供給する。室外熱交換器２３は、室外機２の内部に取り込まれた外気と、高温高圧のガス冷媒との間で熱交換させることにより、高温高圧のガス冷媒を凝縮させて液化させる。室外熱交換器２３は、その高圧の液冷媒を絞り装置２４に供給する。
絞り装置２４は、室外熱交換器２３から供給された高圧の液冷媒を断熱膨張させて低温低圧の二相冷媒にする。絞り装置２４は、低温低圧の二相冷媒を室内機５の室内熱交換器５１に供給する。室内熱交換器５１は、絞り装置２４から供給された低温低圧の二相冷媒と、室内機５の内部に取り込まれた室内空気との間で熱交換させることにより、低温低圧の二相冷媒を蒸発させてガス化させる。室内熱交換器５１は、低圧のガス冷媒を、四方弁２２に供給する。四方弁２２は、冷房モードに切り替えられているとき、室内熱交換器５１から流出た低圧のガス冷媒をロータリ圧縮機２１に供給する。
［暖房運転］
室外機制御部２００は、暖房運転を行う場合、四方弁２２を制御することにより、四方弁２２を暖房モードに切り替える。室外機制御部２００によって制御されたロータリ圧縮機２１は、吸入管４２を介して四方弁２２から吸入したガス冷媒を圧縮する。ロータリ圧縮機２１は、圧縮された高温高圧のガス冷媒を四方弁２２に吐出する。四方弁２２は、暖房モードに切り替えられているとき、ロータリ圧縮機２１から吐出した高温高圧のガス冷媒を室内機５に供給する。室内機５の室内熱交換器５１は、四方弁２２から室内機５に供給された高温高圧のガス冷媒と、室内機５の内部に取り込まれた室内空気との間で熱交換させることにより、高温高圧のガス冷媒を凝縮させて液化させる。室内熱交換器５１は、高圧の液冷媒を絞り装置２４に供給する。
絞り装置２４は、室内熱交換器５１から供給された高圧の液冷媒を断熱膨張させて低温低圧の二相冷媒にする。絞り装置２４は、低温低圧の二相冷媒を室外熱交換器２３に供給する。室外熱交換器２３は、室外機２の内部に取り込まれた外気と、絞り装置２４から供給された低温低圧の二相冷媒との間で熱交換させることにより、低温低圧の冷媒を蒸発させてガス化させる。室外熱交換器２３は、低圧のガス冷媒を四方弁２２に供給する。四方弁２２は、暖房モードに切り替えられているとき、室外熱交換器２３から流出した低圧のガス冷媒をロータリ圧縮機２１に供給する。
さらに、室外機制御部２００は、暖房運転または冷房運転を実行しているときに、室内機制御部５００から受信した運転条件、室内熱交換器５１の温度及び室内温度に基づいて、絞り装置２４の開度を調節する。例えば、室外機２と室内機５が運転されているときに、室外機制御部２００は、室内機制御部５００から受信した運転条件、室内熱交換器５１の温度及び室内温度に基づいて、室内熱交換器５１に流れる冷媒の量が少ないと判定したときに、絞り装置２４を制御することにより、絞り装置２４の開度を増加させる。室外機制御部２００は、室内機制御部５００から受信した運転条件、室内熱交換器５１の温度及び室内温度に基づいて、室内熱交換器５１に流れる冷媒の量が多いと判定したときに、絞り装置２４を制御することにより、絞り装置２４の開度を減少させる。
上述したように実施例の室外熱交換器２３及び室内熱交換器５１は、内壁２３６の高さが０．１［ｍｍ］以上である螺旋状の溝２３５が伝熱管２３２の内周面２３２ａに形成され、伝熱管２３２の濡れ縁長さをＳ、溝２３５の傾斜角をθ度、伝熱管２３２の長さをＬとしたとき、傾斜角θが鋭角であり、伝熱管２３２の濡れ面積Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθは、Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ≧０．５［ｍ２］を満たす。これにより、冷凍サイクル装置１の絞り装置（減圧器）２４やストレーナ等がスラッジで閉塞されることを抑えることができるので、冷媒回路内での冷媒の円滑な流れが確保され、冷凍サイクル装置１の動作信頼性を高めることができる。
また、実施例の室外熱交換器２３及び室内熱交換器５１は、冷媒として、スラッジを発生しやすいＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒を用いた場合、ＨＦＯ１１２３冷媒が発生したスラッジを、伝熱管２３２の溝２３５によって効果的に捕捉することができる。このため、ＨＦＯ１１２３冷媒に不均化反応が生じることを抑えることができる。その結果、冷凍サイクル装置１の動作信頼性の低下を抑え、不均化反応に伴う冷媒回路の損傷を抑えることができる。
また、実施例の室外熱交換器２３は、凝縮器として用いた場合の伝熱管２３２における冷媒の流速は、５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以上、１５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以下である。これにより、室外熱交換器２３において溝２３５に対する冷媒の流動抵抗が適正に確保されるので、溝２３５によってスラッジを捕捉する効果を高めることができる。
また、実施例の室内熱交換器５１は、蒸発器として用いた場合の伝熱管２３２における冷媒の流速は、１００［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以上、２００［ｋｇ／（ｓ・ｍ２）］以下である。これにより、室内熱交換器５１において溝２３５に対する冷媒の流動抵抗が適正に確保されるので、溝２３５によってスラッジを捕捉する効果を高めることができる。
なお、本実施例は、ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒の使用に限定されるものではなく、他の冷媒を用いた場合にも、絞り装置２４等にスラッジが堆積することを避けることができる。
１ 冷凍サイクル装置
２ 室外機
５ 室内機
２３ 室外熱交換器
５１ 室内熱交換器
２３２ 伝熱管
２３２ａ 内周面
２３５ 溝
２３６ 内壁
θ 傾斜角

Claims (2)

  1. ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒が流れる伝熱管と、
    前記伝熱管の内周面に形成された螺旋状の溝と、を有し、
    前記伝熱管の径方向に対する前記溝の内壁の高さが０．１［ｍｍ］以上であり、
    前記伝熱管の濡れ縁長さをＳ、前記伝熱管の管軸方向に平行な前記伝熱管の断面において前記管軸方向に対して前記溝の長手方向がなす傾斜角をθ度、前記伝熱管の長さをＬとしたとき、前記傾斜角θが鋭角であり、前記伝熱管の濡れ面積Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθは、
    Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ≧０．５［ｍ２］
    を満たす熱交換器と、
    前記熱交換器に接続された絞り装置と、
    前記熱交換器が凝縮器として用いられた場合の、前記伝熱管における前記冷媒の流速が、５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ ２ ）］以上、かつ、１５０［ｋｇ／（ｓ・ｍ ２ ）］以下になるように前記絞り装置を制御する制御部と、
    を備える冷凍サイクル装置。
  2. ＨＦＯ１１２３冷媒、またはＨＦＯ１１２３冷媒を含む混合冷媒が流れる伝熱管と、
    前記伝熱管の内周面に形成された螺旋状の溝と、を有し、
    前記伝熱管の径方向に対する前記溝の内壁の高さが０．１［ｍｍ］以上であり、
    前記伝熱管の濡れ縁長さをＳ、前記伝熱管の管軸方向に平行な前記伝熱管の断面において前記管軸方向に対して前記溝の長手方向がなす傾斜角をθ度、前記伝熱管の長さをＬとしたとき、前記傾斜角θが鋭角であり、前記伝熱管の濡れ面積Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθは、
    Ｓ×Ｌ／ｃｏｓθ≧０．５［ｍ ２ ］
    を満たす熱交換器と、
    前記熱交換器に接続された絞り装置と、
    前記熱交換器が蒸発器として用いられた場合の、前記伝熱管における前記冷媒の流速が、１００［ｋｇ／（ｓ・ｍ ２ ）］以上、かつ、２００［ｋｇ／（ｓ・ｍ ２ ）］以下になるように前記絞り装置を制御する制御部と、
    を備える冷凍サイクル装置。
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