JP7224465B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、冷凍サイクル装置において、四方弁は、冷媒回路の高圧側と低圧側とを仕切る流路切替ピストンを左右にスライドさせることで流路を切替えるように構成されている。たとえば、特開平１－３１４８７０号公報（特許文献１）には、冷媒回路の高圧側と低圧側とを仕切る流路切替ピストンを左右にスライドさせることで流路を切替えるように構成された四方弁が記載されている。

特開平１－３１４８７０号公報

上記公報に記載された四方弁では、流路切替ピストンと、流路切替ピストンが摺動する設置面との間に隙間がある。このため、この隙間を通して高圧側から低圧側に冷媒が漏れる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、四方弁において高圧側から低圧側に漏れる冷媒の量を低減させることができる冷凍サイクル装置を提供することである。

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、四方弁と、第１室外熱交換器と、第１膨張弁と、室内熱交換器とを備えている。圧縮機は、冷媒を圧縮する。四方弁は、圧縮機に接続されている。第１室外熱交換器は、四方弁に接続されている。第１膨張弁は、第１室外熱交換器に接続されている。室内熱交換器は、第１膨張弁および四方弁に接続されている。四方弁は、圧縮機により圧縮された冷媒を第１室外熱交換器に流すか、室内熱交換器に流すかを切替えるように構成されている。四方弁は、筐体と、第１流路および第２流路と、流路切替ピストンおよび壁部とを有している。筐体は、内面を有する。第１流路および第２流路は、筐体内に配置されている。流路切替ピストンおよび壁部は、筐体内に配置されている。流路切替ピストンは、内面を摺動することにより冷媒を第１流路に流すか、第２流路に流すかを切替えるように構成されている。壁部は、流路切替ピストンと一緒に内面を摺動するように構成されており、かつ流路切替ピストンとの間に空間をあけて流路切替ピストンを覆うように配置されている。冷凍サイクル装置は、第１室外熱交換器と第１膨張弁とを接続する第１経路と、圧縮機と第１室外熱交換器とを接続する第２経路と、第１経路または第２経路と、空間とを接続する第１中間圧力経路とをさらに備えている。第１中間圧力経路は、開閉弁を有している。開閉弁は、第１中間圧力経路を開閉するように構成されている。

本発明の冷凍サイクル装置によれば、四方弁において、壁部は、流路切替ピストンと一緒に内面を摺動するように構成されており、かつ流路切替ピストンとの間に空間をあけて流路切替ピストンを覆うように配置されている。このため、壁部と流路切替ピストンとの間の空間において冷媒の圧力を高圧側と低圧側との間の中間圧とすることができる。これにより、四方弁において高圧側から低圧側に漏れる冷媒の量を低減させることができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転における冷媒回路図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転における冷媒回路図である。 比較例に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 比較例に係る冷凍サイクル装置の流路切替ピストンの周囲の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の流路切替ピストンの周囲の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う拡大断面図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷房運転における冷媒回路図である。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置と比較するための実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における中間圧生成完了までの時間を示すグラフである。 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置における中間圧生成完了までの時間を示すグラフである。 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置のｐ-ｈ線図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下においては、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。本発明の実施の形態では、冷凍サイクル装置の一例として空気調和機について説明する。なお、冷凍サイクル装置は、空気調和機に限定されず、チラーなどであってもよい。

実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の冷媒回路図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１と、四方弁２と、第１室外熱交換器３と、第１膨張弁と、室内熱交換器５とを主に備えている。圧縮機１と、四方弁２と、第１室外熱交換器３と、第１膨張弁と、室内熱交換器５とが配管で接続されることにより冷媒回路が構成されている。

圧縮機１は、冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１は、吸入口１ａおよび吐出口１ｂを有している。圧縮機１は、吸入口１ａから吸入した冷媒を圧縮して吐出口１ｂから吐出するように構成されている。圧縮機１は、容量可変に構成されていてもよい。圧縮機１は、図示しない制御装置からの指示に基づいて圧縮機１の回転数が調整されることにより容量が変化するように構成されていてもよい。

四方弁２は、圧縮機１と、第１室外熱交換器３と、室内熱交換器５とに接続されている。四方弁２は、圧縮機１により圧縮された冷媒を第１室外熱交換器３に流すか、室内熱交換器５に流すかを切替えるように構成されている。具体的には、四方弁２は、冷房運転時に圧縮機１から吐出された冷媒を第１室外熱交換器３に流し、暖房運転時に圧縮機１から吐出された冷媒を室内熱交換器５に流すように冷媒の流れを切替えるように構成されている。

四方弁２は、筐体２１と、第１流路Ｆ１と、第２流路Ｆ２と、流路切替ピストン２３と、壁部２４と、仕切部材（受圧部）２５と、パイロット弁２６とを有している。

筐体２１は、筒状に構成されている。筐体２１は、内部空間を有している。筐体２１は、内面ＩＳを有している。内面ＩＳは、四方弁２の弁座を構成している。

筐体２１は、第１接続口２２ａと、第２接続口２２ｂと、第３接続口２２ｃと、第４接続口２２ｄと、第５接続口２２ｅと、第６接続口２２ｆとを有している。第１接続口２２ａは、圧縮機１の吐出口１ｂに接続されている。第２接続口２２ｂは、圧縮機１の吸入口１ａに接続されている。第３接続口２２ｃは、第１室外熱交換器３に接続されている。第４接続口２２ｄは、室内熱交換器５に接続されている。第１接続口２２ａ、第２接続口２２ｂ、第３接続口２２ｃ、第４接続口２２ｄは、内面ＩＳに連通している。第１接続口２２ａに対向するように第２接続口２２ｂが配置されている。第２接続口２２ｂを挟むように第３接続口２２ｃおよび第４接続口２２ｄが配置されている。第２接続口２２ｂ、第３接続口２２ｃ、第４接続口２２ｄは、筐体２１の軸方向に沿って直線上に配置されている。第５接続口２２ｅは、筐体２１の内部空間に連通している。第６接続口２２ｆは、筐体２１の内部空間に連通している。

第１流路Ｆ１および第２流路Ｆ２は、筐体２１内に配置されている。第１流路Ｆ１は、冷媒を第１接続口２２ａから第３接続口２２ｃに流すとともに第４接続口２２ｄから第２接続口２２ｂに流すように構成されている。第２流路Ｆ２は、冷媒を第１接続口２２ａから第４接続口２２ｄに流すとともに第３接続口２２ｃから第２接続口２２ｂに流すように構成されている。

流路切替ピストン２３は、筐体２１内に配置されている。流路切替ピストン２３は、四方弁２の弁体を構成している。流路切替ピストン２３は、カバー部２３ａと、底部２３ｂとを有している。カバー部２３ａは、底部２３ｂを覆うように構成されている。カバー部２３ａと底部２３ｂとの間の隙間が流路を構成している。流路切替ピストン２３は、内面ＩＳを摺動するように構成されている。流路切替ピストン２３は、内面ＩＳを摺動することにより冷媒を第１流路Ｆ１に流すか、第２流路Ｆ２に流すかを切替えるように構成されている。流路切替ピストン２３は、熱可塑性樹脂で構成されていてもよい。

壁部２４は、筐体２１内に配置されている。壁部２４は、流路切替ピストン２３に接続されている。壁部２４は、流路切替ピストン２３と一緒に内面ＩＳを摺動するように構成されている。壁部２４は、流路切替ピストン２３との間に空間ＳＰをあけて流路切替ピストン２３を覆うように配置されている。壁部２４と流路切替ピストン２３との間に中間層として空間ＳＰが設けられている。壁部２４は、流路切替ピストン２３の全体を覆っている。言い換えると、壁部２４は、流路切替ピストン２３の周囲に配置されており、流路切替ピストン２３を包むように構成されている。つまり、壁部２４は、流路切替ピストン２３と二重構造を構成している。壁部２４は、熱可塑性樹脂で構成されていてもよい。

仕切部材２５は、壁部２４に接続されている。筐体２１と仕切部材２５との間に、第１室２ａおよび第２室２ｂが設けられている。第１室２ａおよび第２室２ｂの圧力差により仕切部材２５がスライドする。仕切部材２５がスライドすることにより、壁部２４および流路切替ピストン２３がスライドする。

パイロット弁２６は、第１導管２６ａと、第２導管２６ｂと、第３導管２６ｃと、第４導管２６ｄとを有している。パイロット弁２６は、内蔵されているバネと電磁石とにより、第１導管２６ａ、第２導管２６ｂ、第３導管２６ｃ、第４導管２６ｄの接続を切替えるように構成されている。

第１導管２６ａは、第１接続口２２ａに接続されている。第２導管２６ｂは、第２接続口２２ｂに接続されている。第３導管２６ｃは、第５接続口２２ｅに接続されている。第３導管２６ｃは、第５接続口２２ｅを経由して、筐体２１の第１室２ａに接続されている。第４導管２６ｄは、第６接続口２２ｆに接続されている。第４導管２６ｄは、第６接続口２２ｆを経由して、筐体２１の第２室２ｂに接続されている。

第１室外熱交換器３は、第１室外熱交換器３内を流れる冷媒と室外の空気との間で熱交換を行うためのものである。第１室外熱交換器３は、四方弁２と、第１膨張弁４とに接続されている。第１室外熱交換器３は、冷房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。第１室外熱交換器３は、たとえば、複数のフィンと、複数のフィンを貫通する管とを有するプレートフィンチューブ式熱交換器である。

第１膨張弁４は、凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させることにより減圧するように構成されている。第１膨張弁４は、第１室外熱交換器３と、室内熱交換器５とに接続されている。第１膨張弁４は、冷房運転時には第１室外熱交換器３により凝縮された冷媒を減圧する絞り装置となり、暖房運転時には室内熱交換器５により凝縮された冷媒を減圧する絞り装置となる。第１膨張弁４は、たとえば、電磁弁である。

室内熱交換器５は、室内熱交換器５内を流れる冷媒と室内の空気との間で熱交換を行うためのものである。室内熱交換器５は、四方弁２と、第１膨張弁４とに接続されている。室内熱交換器５は、冷房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。室内熱交換器５は、たとえば、複数のフィンと、複数のフィンを貫通する管とを有するプレートフィンチューブ式熱交換器である。

次に、図２および図３を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の動作について説明する。

まず、図２を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の冷房運転について説明する。図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転における冷媒回路図である。冷房運転時には、圧縮機１、四方弁２、第１室外熱交換器３、第１膨張弁４、室内熱交換器５、四方弁２の順に冷媒回路を冷媒が循環する。

圧縮機１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機１から吐出され、四方弁２を経由し、第１室外熱交換器３にて室外空気に対して放熱することで凝縮し、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、第１膨張弁４に流れ、第１膨張弁４にて膨張することで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。

この低温低圧の気液二相冷媒は、室内熱交換器５に流れ、室内熱交換器５にて室内空気から吸熱することで蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、四方弁２を経由し、圧縮機１に戻り、圧縮機１にて圧縮される。このようにして、冷房運転において、冷媒が冷媒回路を循環する。

ここで冷房運転における四方弁２の動作について説明する。冷房運転では、パイロット弁２６により筐体２１の第１室２ａが高圧にされるとともに筐体２１の第２室２ｂが低圧にされる。これにより、仕切部材２５と一緒に流路切替ピストン２３がスライドすることにより、第１接続口２２ａと第３接続口２２ｃとが連通されるとともに第２接続口２２ｂと第４接続口２２ｄとが連通される。これにより、冷媒は、第１接続口２２ａから第３接続口２２ｃに流れるとともに第４接続口２２ｄから第２接続口２２ｂに流れる。このようにして、冷媒は、四方弁２の第１流路Ｆ１を流れる。

続いて、図３を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の暖房運転について説明する。図３は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転における冷媒回路図である。暖房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器５、第１膨張弁４、第１室外熱交換器３、四方弁２の順に冷媒回路を冷媒が循環する。

圧縮機１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機１から吐出され、四方弁２を経由し、室内熱交換器５にて室内空気に対して放熱することで凝縮し、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、第１膨張弁４に流れ、第１膨張弁４にて膨張することで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。

この低温低圧の気液二相冷媒は、第１室外熱交換器３に流れ、第１室外熱交換器３にて室外空気から吸熱することで蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、四方弁２を経由し、圧縮機１に戻り、圧縮機１にて圧縮される。このようにして、暖房運転において、冷媒が冷媒回路を循環する。

ここで暖房運転における四方弁２の動作について説明する。暖房運転では、パイロット弁２６により筐体２１の第１室２ａが低圧にされるとともに筐体２１の第２室２ｂが高圧にされる。これにより、仕切部材２５および流路切替ピストン２３がスライドすることにより、第１接続口２２ａと第４接続口２２ｄとが連通されるとともに第２接続口２２ｂと第３接続口２２ｃとが連通される。これにより、冷媒は、第１接続口２２ａから第４接続口２２ｄに流れるとともに第３接続口２２ｃから第２接続口２２ｂに流れる。このようにして、冷媒は、四方弁２の第２流路Ｆ２を流れる。

次に、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の作用効果について比較例と対比して説明する。説明の便宜のため、冷房運転時での四方弁２を一例として説明する。

図４を参照して、比較例に係る冷凍サイクル装置１０の構成について説明する。図４は、比較例に係る冷凍サイクル装置１０の冷媒回路図である。比較例に係る冷凍サイクル装置１０は、特に説明しない限り、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０と同一の構成および動作を有している。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の壁部を備えていない点で、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０と主に異なっている。

図５を参照して、比較例に係る冷凍サイクル装置１０の四方弁２における高圧側から低圧側に漏れる冷媒の漏れ流量について説明する。図５中白抜き矢印で示されるように、流路切替ピストン２３と内面ＩＳとの間の隙間を通って高圧側から低圧側に冷媒が漏れる。

一般的に、流量係数Ｃｖと、漏れ流量Ｇｒと、圧力差ΔＰとの関係は、次の式（１）で示される。

上記の式（１）は、比例定数Ｋと、高圧側の圧力Ｐ１と、低圧側の圧力Ｐ２と、流路切替ピストン２３の摺動部における漏れ箇所の流量係数Ｃｖ_１とを用いると、次の式（２）で示される。高圧側の圧力Ｐ１は、流路切替ピストン２３の外側の圧力である。低圧側の圧力Ｐ２は、流路切替ピストン２３の内側の圧力である。

図６を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の四方弁２における高圧側から低圧側に漏れる冷媒の漏れ流量について説明する。図６中白抜き矢印で示されるように、壁部２４と内面ＩＳとの間の隙間および流路切替ピストン２３と内面ＩＳとの間の隙間を通って高圧側から低圧側に冷媒が漏れる。壁部２４の外側の圧力は高圧となり、流路切替ピストン２３の内側の圧力は低圧となる。壁部２４と流路切替ピストン２３との間の空間ＳＰの圧力は中間圧となる。

比例定数Ｋと、高圧側の圧力Ｐ１と、壁部２４と流路切替ピストン２３との間の空間ＳＰの圧力Ｐｍと、壁部２４の内面ＩＳとの摺動部における漏れ箇所の流量係数Ｃｖ_２と、その箇所の漏れ流量Ｇｒ’とは、次の式（３）で示される。高圧側の圧力Ｐ１は、壁部２４の外側の圧力である。

比例定数Ｋと、低圧側の圧力Ｐ２と、壁部２４と流路切替ピストン２３との間の空間ＳＰの圧力Ｐｍと、流路切替ピストン２３の内面ＩＳとの摺動部における漏れ箇所の流量係数Ｃｖ_１、その箇所の漏れ流量Ｇｒ’’とは次の式（４）で示される。低圧側の圧力Ｐ２は、流路切替ピストン２３の内側の圧力である。

冷媒の状態が安定すると漏れ流量Ｇｒ’と漏れ流量Ｇｒ’’とは等しくなる（Ｇｒ’＝Ｇｒ’’）ため、上記の式（３）と式（４）とを整理すると次の式（５）となる。

この式（５）のうち、流量係数を含む項の値は、次の式（６）および式（７）で示されるように、流量係数Ｃｖ_１に比べて小さくなる。したがって、壁部２４が設けられることにより、冷媒の漏れ流量は減少する。

流量係数Ｃｖ_１が流量係数Ｃｖ_２以下（Ｃｖ_１≦Ｃｖ_２）の場合、流量係数は、次の式（６）で示される。

流量係数Ｃｖ_２が流量係数Ｃｖ_１以下（Ｃｖ_２≦Ｃｖ_１）の場合、流量係数は、次の式（７）で示される。

上記の通り、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０によれば、四方弁２において、壁部２４は、流路切替ピストン２３と一緒に内面を摺動するように構成されており、かつ流路切替ピストン２３との間に空間ＳＰをあけて流路切替ピストン２３を覆うように配置されている。このため、壁部２４と流路切替ピストン２３との間の空間ＳＰにおいて冷媒の圧力を高圧側と低圧側との間の中間圧とすることができる。これにより、四方弁２において高圧側から低圧側に漏れる冷媒の量を低減させることができる。したがって、室内熱交換器５に流れる冷媒量を増加させることができる。よって、熱交換性能を向上させることができる。

また、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第１流路Ｆ１は、冷媒を第１接続口２２ａから第３接続口２２ｃに流すとともに第４接続口２２ｄから第２接続口２２ｂに流すように構成されている。第２流路Ｆ２は、冷媒を第１接続口２２ａから第４接続口２２ｄに流すとともに第３接続口２２ｃから第２接続口２２ｂに流すように構成されている。このため、流路切替ピストン２３は、冷媒を第１接続口２２ａから第３接続口２２ｃに流すとともに第４接続口２２ｄから第２接続口２２ｂに流すか、冷媒を第１接続口２２ａから第４接続口２２ｄに流すとともに第３接続口２２ｃから第２接続口２２ｂに流すかを切替えることができる。

また、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０では、壁部２４と流路切替ピストン２３とは熱可塑性樹脂で構成されている。これらの熱可塑性樹脂の熱伝導率は０．２～０．５（Ｗ／ｍＫ）の数値となる。一方、Ｒ３２を代表とするＨＦＣ冷媒のガス相における熱伝導率は０．０２（Ｗ／ｍＫ）の数値となる。このため、ＨＦＣ冷媒のガス相は、熱可塑性樹脂に比べて断熱性能が高い。したがって、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０によれば、壁部２４と流路切替ピストン２３との間に冷媒を封入することによって壁部２４と流路切替ピストンとが熱可塑性樹脂のみで構成されている場合に比べて断熱性能が向上する。これにより、四方弁２における熱ロスを抑制することができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、動作および作用効果を有している。したがって、実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。実施の形態２では、実施の形態１に比べて、第１中間圧力経路を備えている点で主に異なっている。

図７および図８を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０の構成について説明する。図７は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０の冷媒回路図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う拡大断面図である。

実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０は、第１経路Ｒ１と、第２経路Ｒ２と、第１中間圧力経路Ｍ１とをさらに備えている。第１経路Ｒ１は、第１室外熱交換器３と第１膨張弁４とを接続している。第１経路Ｒ１は、第１室外熱交換器３と第１膨張弁４とが配管で接続されることにより構成されている。第２経路Ｒ２は、圧縮機１と第１室外熱交換器３とを接続している。第２経路Ｒ２は、圧縮機１と第１室外熱交換器３とが配管で接続されることにより構成されている。具体的には、第２経路Ｒ２は、四方弁２を経由して圧縮機１と第１室外熱交換器３とが配管で接続されることにより構成されている。第１経路Ｒ１および第２経路Ｒ２は、冷媒回路の高圧側に配置されている。

第１中間圧力経路Ｍ１は、第１経路Ｒ１または第２経路Ｒ２と、四方弁２の空間ＳＰとを接続している。第１中間圧力経路Ｍ１は、第１経路Ｒ１または第２経路Ｒ２と四方弁２の空間ＳＰとが配管で接続されることにより構成されている。第１中間圧力経路Ｍ１は、開閉弁ＭＢを有している。開閉弁ＭＢは、第１中間圧力経路を開閉するように構成されている。開閉弁ＭＢは、たとえば電磁弁である。実施の形態２では、第１中間圧力経路Ｍ１は、第１経路Ｒ１と四方弁２の空間ＳＰとを接続している。

次に、図９を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０の動作について説明する。説明の便宜のため、冷房運転時での冷凍サイクル装置１０を一例として説明する。

運転開始時（圧縮機起動時）に、第１中間圧力経路Ｍ１の開閉弁ＭＢが開かれる。開閉弁ＭＢは、中間圧を生成するための一定時間開かれ、一定時間経過後に閉じられる。これにより、四方弁２の空間ＳＰでは、運転開始時に中間圧が即座に生成される。

次に、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０の作用効果について実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０と対比して説明する。

図１０および図１１を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０における四方弁２での中間圧生成完了までの様子を説明する。図１０は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０と比較するための実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における中間圧生成完了までの時間を示すグラフである。図１１は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０における中間圧生成完了までの時間を示すグラフである。

図１０を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１０は、第１中間圧力経路Ｍ１を備えていないため、四方弁２において運転停止時の圧力から徐々に中間圧が生成される。このため、中間圧生成完了までの時間（ｔ１）は、実施の形態２に比べて長くなる。

図１１を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０では、運転開始時に第１中間圧力経路Ｍ１の開閉弁ＭＢが開かれることで、四方弁２において空間ＳＰの圧力は高圧と同等になる。開閉弁ＭＢが閉じられることで、四方弁２における空間ＳＰの圧力は高圧から低下して中間圧となる。このため、中間圧生成完了までの時間（ｔ１）は、実施の形態１に比べて短縮できる。

上記の通り、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第１中間圧力経路Ｍ１が第１経路Ｒ１または第２経路Ｒ２と四方弁２の空間ＳＰとを接続しており、開閉弁ＭＢが第１中間圧力経路Ｍ１を開閉するように構成されている。このため、第１経路Ｒ１または第２経路Ｒ２から高圧の冷媒を四方弁２の空間ＳＰに流すことで、空間ＳＰにおいて中間圧を即座に生成することができる。

また、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第１中間圧力経路Ｍ１は、第１経路Ｒ１と空間とを接続している。このため、第１室外熱交換器３にて室外空気に放熱することで温度が低くなった冷媒を四方弁２の空間ＳＰに流すことができる。これにより、四方弁２の空間ＳＰを流れる冷媒から流路切替ピストン２３の内側を流れる冷媒に熱が伝わることを抑制することができる。

実施の形態３．
実施の形態３は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１と同一の構成、動作および作用効果を有している。したがって、実施の形態３では、上記の実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。実施の形態３では、実施の形態１に比べて、第２中間圧力経路、第２膨張弁、第２室外熱交換器を備えている点で主に異なっている。

図１２を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０の構成について説明する。図１２は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０の冷媒回路図である。

実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０は、第１経路Ｒ１と、第２中間圧力経路Ｍ２とをさらに備えている。第１経路Ｒ１は、第１室外熱交換器３と第１膨張弁４とを接続している。第１経路Ｒ１は、第１室外熱交換器３と第１膨張弁４とが配管で接続されることにより構成されている。第１経路Ｒ１は、第２膨張弁４ａを有している。第２膨張弁４ａは、凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させることにより減圧するように構成されている。第２膨張弁４ａは、第１室外熱交換器３に接続されている。第２膨張弁４ａは、たとえば、電磁弁である。

第２中間圧力経路Ｍ２は、第１経路Ｒ１と四方弁２の空間ＳＰとを接続している。第２中間圧力経路Ｍ２は、第１経路Ｒ１と四方弁２の空間ＳＰとが配管で接続されることにより構成されている。第２中間圧力経路Ｍ２は、常に開かれている。したがって、第２中間圧力経路Ｍ２は、開閉弁を備えていなくてもよい。第２中間圧力経路Ｍ２は、第１経路Ｒ１における第１膨張弁４と第２膨張弁４ａとの間に接続されている。

第１経路Ｒ１は、第２室外熱交換器３ａを有している。第２室外熱交換器３ａは、第２室外熱交換器３ａ内を流れる冷媒と室外の空気との間で熱交換を行うためのものである。第２室外熱交換器３ａは、第１経路Ｒ１において第１膨張弁４と第２膨張弁４ａとの間に配置されている。第２中間圧力経路Ｍ２は、第１経路Ｒ１における第２膨張弁４ａと第２室外熱交換器３ａとの間に接続されている。

次に、図１２および図１３を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０の動作について説明する。説明の便宜のため、冷房運転時での冷凍サイクル装置１０を一例として説明する。

圧縮機１にて圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由し、第１室外熱交換器３にて凝縮し、高温の液冷媒となる。この高温の液冷媒は、第２膨張弁４ａに流れ、第２膨張弁４ａにて膨張することで減圧され、気液二相冷媒となる。

この気液二相冷媒は、第２室外熱交換器３ａに流れ、第２室外熱交換器３ａにて凝縮し、高温の液冷媒となる。この高温の液冷媒は、第１膨張弁４に流れ、第１膨張弁４にて膨張することで減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。

この低温低圧の気液二相冷媒は、室内熱交換器５に流れ、室内熱交換器５にて室内空気から吸熱することで蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、四方弁２を経由し、圧縮機１に戻り、圧縮機１にて圧縮される。このようにして、冷房運転において、冷媒が冷媒回路を循環する。

次に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０の作用効果について説明する。
実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第２中間圧力経路Ｍ２は、第１経路Ｒ１における第１膨張弁４と第２膨張弁４ａとの間に接続されている。このため、第１膨張弁４と第２膨張弁４ａとの間の圧力により四方弁２の空間ＳＰにおいて中間圧を生成することができる。

また、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第２中間圧力経路Ｍ２は、第１経路Ｒ１における第２膨張弁４ａと第２室外熱交換器３ａとの間に接続されている。このため、四方弁２での冷媒の漏れ流量の一部が第１経路Ｒ１に回収され、第２室外熱交換器３ａで凝縮される。また、この回収された冷媒は、室内熱交換器５に流れるため、室内熱交換器５に流れる冷媒量を増加させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではな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。

１ 圧縮機、１ａ 吸入口、１ｂ 吐出口、２ 四方弁、３ 第１室外熱交換器、３ａ 第２室外熱交換器、４ 第１膨張弁、４ａ 第２膨張弁、５ 室内熱交換器、１０ 冷凍サイクル装置、２１ 筐体、２２ａ 第１接続口、２２ｂ 第２接続口、２２ｃ 第３接続口、２２ｄ 第４接続口、２２ｅ 第５接続口、２２ｆ 第６接続口、２３ 切替ピストン、２４ 壁部、２５ 仕切部材、２６ パイロット弁、Ｆ１ 第１流路、Ｆ２ 第２流路、ＩＳ 内面、Ｍ１ 第１中間圧力経路、Ｍ２ 第２中間圧力経路、Ｒ１ 第１経路、Ｒ２ 第２経路、ＳＰ 空間。

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機に接続された四方弁と、
   前記四方弁に接続された第１室外熱交換器と、
   前記第１室外熱交換器に接続された第１膨張弁と、
   前記第１膨張弁および前記四方弁に接続された室内熱交換器とを備え、
   前記四方弁は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を前記第１室外熱交換器に流すか、前記室内熱交換器に流すかを切替えるように構成されており、
   前記四方弁は、
   内面を有する筐体と、
   前記筐体内に配置された第１流路および第２流路と、
   前記筐体内に配置された流路切替ピストンおよび壁部とを有し、
   前記流路切替ピストンは、前記内面を摺動することにより前記冷媒を前記第１流路に流すか、前記第２流路に流すかを切替えるように構成されており、
   前記壁部は、前記流路切替ピストンと一緒に前記内面を摺動するように構成されており、かつ前記流路切替ピストンとの間に空間をあけて前記流路切替ピストンを覆うように配置されており、
   前記第１室外熱交換器と前記第１膨張弁とを接続する第１経路と、
   前記圧縮機と前記第１室外熱交換器とを接続する第２経路と、
   前記第１経路または前記第２経路と、前記空間とを接続する第１中間圧力経路とをさらに備え、
   前記第１中間圧力経路は、開閉弁を有し、
   前記開閉弁は、前記第１中間圧力経路を開閉するように構成されている、冷凍サイクル装置。
2. 前記圧縮機は、吸入口および吐出口を有し、前記吸入口から吸入した前記冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出するように構成されており、
   前記筐体は、前記圧縮機の前記吐出口に接続された第１接続口と、前記圧縮機の前記吸入口に接続された第２接続口と、前記第１室外熱交換器に接続された第３接続口と、前記室内熱交換器に接続された第４接続口とを有し、
   前記第１流路は、前記冷媒を前記第１接続口から前記第３接続口に流すとともに前記第４接続口から前記第２接続口に流すように構成されており、
   前記第２流路は、前記冷媒を前記第１接続口から前記第４接続口に流すとともに前記第３接続口から前記第２接続口に流すように構成されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記第１中間圧力経路は、前記第１経路と前記空間とを接続する、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機に接続された四方弁と、
   前記四方弁に接続された第１室外熱交換器と、
   前記第１室外熱交換器に接続された第１膨張弁と、
   前記第１膨張弁および前記四方弁に接続された室内熱交換器とを備え、
   前記四方弁は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を前記第１室外熱交換器に流すか、前記室内熱交換器に流すかを切替えるように構成されており、
   前記四方弁は、
   内面を有する筐体と、
   前記筐体内に配置された第１流路および第２流路と、
   前記筐体内に配置された流路切替ピストンおよび壁部とを有し、
   前記流路切替ピストンは、前記内面を摺動することにより前記冷媒を前記第１流路に流すか、前記第２流路に流すかを切替えるように構成されており、
   前記壁部は、前記流路切替ピストンと一緒に前記内面を摺動するように構成されており、かつ前記流路切替ピストンとの間に空間をあけて前記流路切替ピストンを覆うように配置されており、
   前記第１室外熱交換器と前記第１膨張弁とを接続する第１経路と、
   前記第１経路と前記空間とを接続する第２中間圧力経路とをさらに備え、
   前記第１経路は、第２膨張弁を有し、
   前記第２中間圧力経路は、前記第１経路における前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間に接続されている、冷凍サイクル装置。
5. 前記第１経路は、第２室外熱交換器を有し、
   前記第２室外熱交換器は、前記第１経路において前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間に配置されており、
   前記第２中間圧力経路は、前記第１経路における前記第２膨張弁と前記第２室外熱交換器との間に接続されている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。

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