JPWO2016038659A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

圧縮機１０と、第一の熱交換器１２と、絞り装置１６と、第二の熱交換器１５と、を冷媒配管で接続して構成され、冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、冷媒は不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または混合冷媒であり、冷媒配管は曲り部４５を有し、第一の熱交換器１２及び第二の熱交換器１５のうち、一方は凝縮器、他方は蒸発器として作用するものであり、曲り部４５は凝縮器と絞り装置との間の流路、絞り装置と蒸発器との間の流路の一方または両方に設けられ、液冷媒または二相冷媒が流通する曲り部４５の曲げ半径Ｒが、以下の関係を満たす。Ｒ≧（ｄ／２）×［１＋｛ｔａｎ（π／３６）＋ｃｏｓθ｝］／［１−｛ｔａｎ（π／３６）＋ｃｏｓθ｝］θ（ｒａｄ）：曲り部４５の冷媒入口側を構成する入口管の中心線と曲り部４５の冷媒出口側を構成する出口管の中心線とがなす角度Ｒ（ｍｍ）：曲り部４５の曲げ半径ｄ（ｍｍ）：曲り部４５の入口管の内径

Description

本発明は、たとえばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置等の冷凍サイクル装置に関するものである。

ビル用マルチエアコン等のように、冷媒を循環する冷媒回路を構成して空気調和等を行う冷凍サイクル装置においては、一般的に、不燃性であるＲ４１０Ａ、可燃性を示すプロパン等の水素と炭素を含む物質が冷媒として用いられる。これらの物質は、大気中に放出された場合に、大気中で分解されて別の物質に変わるまでの寿命は異なるが、冷凍サイクル装置内においては、安定性が高く、数十年の長い間冷媒として使用することができる。

これに対して、水素と炭素を含む物質の中には、冷凍サイクル装置内においても安定性が悪く、冷媒としては使用し難いものも存在する。これらの安定性が悪い物質としては、たとえば、不均化反応を起こす性質のものがある。不均化とは、同一種類の物質同士が反応して別の物質に変化する性質のことである。

たとえば、液状態等の隣り合う物質同士の距離が非常に近い状態で、冷媒に対して何らかの強いエネルギーが加わると、このエネルギーによって、不均化反応が起き、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化してしまう。不均化反応が起きると、発熱し、急激な温度上昇が起き、そのため圧力が急激に上昇する可能性がある。たとえば、不均化反応を起こす性質の物質を冷凍サイクル装置の冷媒として用い、銅等の配管内に封入していると、配管が内部の冷媒の圧力上昇に耐え切れず、配管が破裂してしまう、等が起きる可能性がある。この不均化反応を起こす性質の物質としては、たとえば、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）、アセチレン等が知られている。

また、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を熱サイクル用作動媒体として用いる熱サイクルシステム（冷凍サイクル装置）が存在している（たとえば、特許文献１）。

国際公開第２０１２／１５７７６４号（第３頁、第１２頁、図１等）

特許文献１に記載されている熱サイクルシステム等の冷凍サイクル装置においては、熱サイクル用作動媒体として、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を使用することが記載されている。１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）は、不均化反応を起こす性質の物質である。そのまま冷媒として使用すると、液、二相等の隣り合う物質同士の距離が非常に近い液状態の物質が存在する場所で、何らかのエネルギーによって、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化し、冷媒として機能しなくなるばかりか、急激な圧力上昇により配管破裂等が起こる可能性がある。

このため、冷媒として使用するためには、この不均化反応を起こさないように使用しなければならないという課題がある。そこで、この不均化反応を起こさせないための工夫が必要になるが、特許文献１等には、不均化反応を起こさせない装置等を実現する方法については、何ら記述されていない。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、冷媒が外部から受けるエネルギーを低減させ、不均化反応を起こす性質の物質を、安全に、冷媒として使用することができる冷凍サイクル装置を得るものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第一の熱交換器と、絞り装置と、第二の熱交換器と、を冷媒配管で接続して構成され、冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、冷媒は、不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または不均化反応を起こす性質の物質を含む混合冷媒であり、冷媒配管は、冷媒配管内の冷媒の流動方向を変化させる曲り部を有し、第一の熱交換器及び第二の熱交換器のうち、一方は凝縮器、他方は蒸発器として作用するものであり、曲り部は、凝縮器と絞り装置との間の流路、絞り装置と蒸発器との間の流路の一方または両方に設けられ、液冷媒または二相冷媒が流通する曲り部の曲げ半径Ｒが、以下の関係を満たすものである。
Ｒ≧（ｄ／２）×［１＋｛ｔａｎ（π／３６）＋ｃｏｓθ｝］／［１−｛ｔａｎ（π／３６）＋ｃｏｓθ｝］
θ（ｒａｄ）：曲り部の冷媒入口側を構成する入口管の中心線と曲り部の冷媒出口側を構成する出口管の中心線とがなす角度
Ｒ（ｍｍ）：曲り部の曲げ半径
ｄ（ｍｍ）：曲り部の入口管の内径

本発明の冷凍サイクル装置は、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）等の不均化反応を起こす性質の物質が、不均化反応を起こして、冷媒として使用できなくなったり、配管破裂等が発生したりすることを防ぎ、安全に冷媒として使用することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の設置例を示す概略図。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の回路構成の一例を示す回路構成図。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における曲り部の拡大断面図。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において冷媒の衝突エネルギーを緩和させるための構成の説明図。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における曲り部の入口管と出口管との角度がθである場合の曲り部を示した図。 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍機油の溶解度線図。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の回路図。

以下、発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。更に、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の設置例を示す概略図である。図１に示す冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させる冷媒回路を構成して冷媒による冷凍サイクルを利用することで、運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードのいずれかを選択できるものである。ここで、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、空調対象空間（室内空間７）の空気調和を行う空気調和装置を例として説明する。

図１においては、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、を有している。室外機１と室内機２とは、冷媒を導通する延長配管（冷媒配管）４で接続され、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、室内機２に配送されるようになっている。

室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、室内機２に冷熱または温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に温調された空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。

図１に示すように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置においては、室外機１と各室内機２とが２本の延長配管４を用いて、それぞれ接続されている。

なお、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではない。天井埋込型または天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。

図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよい。また、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよい。更に、水冷式の室外機１を用いて建物９の内部に設置するようにしてもよい。どのような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。

また、室外機１及び室内機２の接続台数を図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。

図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００と称する）の回路構成の一例を示す回路構成図である。図２に基づいて、冷凍サイクル装置１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と室内機２とが、内部に冷媒が流れる延長配管（冷媒配管）４で接続されている。

［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の第１冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレータ１９とが冷媒配管で直列に接続されて搭載されている。

圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器（または放熱器）として機能する。そして、第一の熱交換器となる熱源側熱交換器１２は、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、その冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。熱源側熱交換器１２は、室内空間７を冷房する運転の場合には凝縮器として作用する。また、室内空間７を暖房する運転の場合には蒸発器として作用する。アキュムレータ１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、運転モード変化等により冷媒回路中で余剰となる冷媒を貯留するものである。

室外機１には、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、アキュムレータ１９、高圧検出装置３７、低圧検出装置３８、及び、制御装置６０が備えられている。また、圧縮機１０は、たとえば、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となり、密閉容器内の低圧冷媒を吸入して圧縮する低圧シェル構造のものを使用するか、あるいは、密閉容器内が高圧の冷媒圧雰囲気となり、圧縮室で圧縮された高圧冷媒を密閉容器内に吐出する高圧シェル構造のものを使用する。

また、室外機１は、制御装置６０を備えており、各種検出装置での検出情報、リモコンからの指示等に基づいて、機器の制御を行う。たとえば、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。ここで、本実施の形態の制御装置６０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit ）等の制御演算処理手段を有するマイクロコンピュータ等で構成されている。また、制御装置６０は、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して制御を実現する。

［室内機２］
室内機２には、それぞれ第二の熱交換器となる負荷側熱交換器１５が搭載されている。この負荷側熱交換器１５は、延長配管４によって室外機１に接続するようになっている。この負荷側熱交換器１５は、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。負荷側熱交換器１５は、室内空間７を暖房する運転の場合には凝縮器として作用する。また、負荷側熱交換器１５は、室内空間７を冷房する運転の場合には蒸発器として作用する。

この図２では、４台の室内機２が接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、負荷側熱交換器１５も、紙面下側から負荷側熱交換器１５ａ、負荷側熱交換器１５ｂ、負荷側熱交換器１５ｃ、負荷側熱交換器１５ｄとして図示している。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図２に示す４台に限定するものではない。

冷凍サイクル装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この冷凍サイクル装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、室外機１の運転モードを冷房運転モードか暖房運転モードかのいずれかに決定する。すなわち、冷凍サイクル装置１００は、室内機２の全部で同一運転（冷房運転か暖房運転）をすることができ、室内の温度調節を行う。なお、冷房運転モード、暖房運転モードのいずれにおいても、各室内機２の運転／停止は自由に行うことができる。

冷凍サイクル装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転（停止も含む）を実行する冷房運転モード、及び、駆動している室内機２の全てが暖房運転（停止も含む）を実行する暖房運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒の流れと共に説明する。

［冷房運転モード］
図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、全部の負荷側熱交換器１５において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図３に示す冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入するように切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となり、室外機１から流出する。

室外機１を流出した高圧の液冷媒は、延長配管４を通って、室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）に流入して、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で絞られて、減圧され、低温低圧の二相冷媒となる。低温低圧の二相冷媒は、更に、蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）のそれぞれに流入し、負荷側熱交換器１５の周囲を流通する空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。そして、低温低圧のガス冷媒は、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出し、延長配管４を通って再び室外機１へ流入し、第１冷媒流路切替装置１１を通り、アキュムレータ１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、負荷側熱交換器ガス冷媒温度検出装置２８の検出温度と、室外機１の制御装置６０から各室内機２の制御装置（図示せず）に通信で送信された蒸発温度と、の温度差（過熱度）が目標値に近づくように制御される。

なお、冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない負荷側熱交換器１５（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がないため、運転を停止させる。このとき、停止している室内機２に対応する絞り装置１６は、全閉または冷媒が流れない小さい開度としておく。

［暖房運転モード］
図４は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図４では、全部の負荷側熱交換器１５において温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。なお、図４では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図４に示す暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が、熱源側熱交換器１２を経由せずに室内機２へ流入するように切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出され、第１冷媒流路切替装置１１を通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温高圧のガス冷媒は、延長配管４を通って室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。

室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高温高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）のそれぞれに流入し、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）の周囲を流通する空気に放熱しながら凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）に流入し、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で絞られて、減圧され、低温低圧の二相冷媒となり、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出する。室内機２から流出した低温低圧の二相冷媒は、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。

このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、室外機１の制御装置６０から各室内機２の制御装置（図示せず）に通信で送信された凝縮温度と、負荷側熱交換器液冷媒温度検出装置２７の検出温度と、の温度差（過冷却度）が目標値に近づくように制御される。

室外機１に流入した低温低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器１２に流入し、熱源側熱交換器１２の周囲に流れる空気から吸熱し、蒸発して低温低圧のガス冷媒または低温低圧の乾き度の大きい二相冷媒となる。低温低圧のガス冷媒または二相冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して、再び圧縮機１０に吸入される。

暖房運転モードを実行する際、熱負荷のない負荷側熱交換器１５（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がない。しかし、暖房運転モードにおいて、暖房負荷のない負荷側熱交換器１５と対応する絞り装置１６を全閉または冷媒が流れない小さい開度とすると、運転していない負荷側熱交換器１５の内部で冷媒が周囲空気によって冷やされて凝縮し、冷媒が溜まり込んでしまい、冷媒回路全体として冷媒不足に陥ってしまう可能性がある。そこで、暖房運転時においては、熱負荷のない負荷側熱交換器１５と対応する絞り装置１６の開度（開口面積）は全開等の大きい開度にし、冷媒の溜まり込みを防止する。

また、第１冷媒流路切替装置１１は、四方弁を用いるのが一般的であるが、これに限るものではなく、二方流路切替弁、三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。

また、ここでは、冷媒回路中に余剰冷媒を貯留するアキュムレータ１９を備える場合について説明をしたが、延長配管４が短い場合、室内機２の台数が１台である場合等は、余剰冷媒が少ないため、アキュムレータ１９を備えていなくてもよい。

以上、説明した通り、冷凍サイクル装置１００では、室内機２が冷房運転を行っている時は、熱源側熱交換器１２が凝縮器として作用し、熱源側熱交換器１２に、高温高圧のガス冷媒が流入して凝縮し、二相域を経て液化し、高温高圧の液冷媒となって流出する。また、室内機２が暖房運転を行っている時は、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）が凝縮器として作用し、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）に、高温高圧のガス冷媒が流入して凝縮し、二相域を経て液化し、高温高圧の液冷媒となって流出する。

［冷媒の種類］
冷凍サイクル装置１００で使用する冷媒として、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ等のように、通常に冷媒として使用されている物質を使用する場合は、冷媒回路内での冷媒の安定性を改善するための工夫を施すことなく、このまま普通に使用すればよい。しかし、ここでは、冷媒として、Ｃ２Ｈ１Ｆ３で表され分子構造中に二重結合を１つ有する１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）等の不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒、または、不均化反応を起こす性質の物質に別の物質を混合させた混合冷媒を用いるものとする。なお、本例で使用する冷媒はＨＦＯ−１１２３に限るものではなく、不均化反応を起こす性質の物質であれば、どのようなものを用いてもよい。

混合冷媒を生成させるために、不均化反応を起こす性質の物質に混合させる物質としては、たとえば、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４で表されるテトラフルオロプロペン（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２で表される２，３，３，３−テトラフルオロプロペンであるＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＣＦ_３ＣＨ＝ＣＨＦで表される１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンであるＨＦＯ−１２３４ｚｅ等）、または、化学式がＣＨ_２Ｆ_２で表されるジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）等が用いられる。しかし、不均化反応を起こす性質の物質に混合させる物質は、これらに限るものではなく、ＨＣ−２９０（プロパン）等を混合させてもよく、冷凍サイクル装置１００の冷媒として使用できる熱性能を有する物質であれば、どのようなものを用いてもよい。また、そのときの混合比は、どのような混合比としてもよい。

不均化反応を起こす性質の物質は、そのまま冷媒として使用すると以下の問題が生じる。すなわち、液相、二相等のように隣り合う物質同士の距離が非常に近い液状態の物質が存在する場所で、何らかの強いエネルギーが加わると、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化し、冷媒として機能しなくなる。そればかりか、発熱による急激な圧力上昇のため、配管破裂等が起こる可能性がある。そこで、不均化反応を起こす性質の物質を冷媒として使用するためには、液部、または、気体と液体との混合状態である二相部において、この不均化反応を起こさないような工夫が必要となる。ここで、冷媒と構造物とが衝突したときの衝突エネルギーも、冷媒の不均化反応を起こさせる要因になる。このため、冷媒回路の構成部品を、その衝突エネルギーが低減される構造にすると不均化反応が起き難くなる。

［曲り部４５］
図３の冷房運転時においては、熱源側熱交換器１２が凝縮器として作用しており、熱源側熱交換器１２の出口から絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）の入口までは液冷媒が流れており、この部分に、冷媒配管内の冷媒の流動方向を変化させる曲り部４５（４５ａ、４５ｂ）が存在している。

図５は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における曲り部の拡大断面図である。曲り部４５において、管内径をｄ、配管の中心における曲げ半径をＲとすると、曲り部４５の配管の内側における曲げ半径はＲ−ｄ／２、配管の外側における曲げ半径はＲ＋ｄ／２となる。図５において曲り部４５は冷媒入口側の入口管４６と、冷媒出口側の出口管４７と、入口管４６と出口管４７との間の曲管４８とを有している。

ここで、図５における点Ｏ、点Ａ〜点Ｆの各点は以下の位置を示している。
点Ｏ：曲り部４５の曲げ半径Ｒの中心
点Ａ：入口管４６の中心線４６ａと直交する法線方向に引いた点Ｏを通る直線４６ｂと配管の内面との交点２つのうち、点Ｏに遠い方
点Ｂ：出口管４７の中心線４７ａと直交する法線方向に引いた点Ｏを通る直線４７ｂと配管の内面の交点２つのうち、点Ｏに遠い方
点Ｃ：入口管４６の中心線４６ａと直交する法線方向に引いた点Ｏを通る直線４６ｂと 配管の内面との交点２つのうち、点Ｏに近い方
点Ｄ：出口管４７の中心線４７ａと直交する法線方向に引いた点Ｏを通る直線４７ｂと配管の内面の交点２つのうち、点Ｏに近い方
点Ｅ：入口管４６の点Ｏから離れた方の内面に沿った直線と出口管４７の点Ｏから離れた方の内面に沿った直線との交点
点Ｆ：点Ｏと点Ｅとを結ぶ直線と配管の点Ｏから離れた方の内面との交点
なお、点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、点Ｄ、点Ｅ、点Ｆ、点Ｏは、すべて同一平面上にあるものとする。

さて、ここで、冷媒が曲り部４５に流入し、その対面である曲面Ａ−Ｆ−Ｂに衝突する際の衝突エネルギーは式（１）で求められる。

［数１］
衝突エネルギー ＝ 冷媒の質量×冷媒の速度変化
＝（冷媒の質量流量×単位時間）×冷媒の速度変化 （１）

以下に、この衝突エネルギーの緩和について説明する。なお、実際の配管は三次元の円筒形をしているが、ここでは図５に示した二次元断面内での説明を行う。従って、実際の衝突エネルギーの緩和量と、以下で説明する衝突エネルギー緩和量とは、少し値が異なることになるが、傾向は同じであり、二次元で扱っても大きな問題はない。

図５において、入口管４６から曲り部４５に流入する冷媒の対面は曲率（Ｒ＋ｄ／２）の曲面になっており、その影響で、冷媒の衝突エネルギーが分散され緩和される。この時、曲り部４５（曲管４８）の曲げ半径Ｒが大きいほど、対面の曲率が大きく、冷媒の衝突エネルギーの緩和量が大きくなる。つまり、曲り部４５の曲げ半径Ｒが大きいほど衝突エネルギーが低減され、不均化反応が起き難くなる。そして、線分Ｂ−Ｅの長さである（Ｒ＋ｄ／２）が、入口管４６から流入した冷媒が衝突する部分よりも大きければ、入口管４６から流入した冷媒が、全部、曲面Ａ−Ｆ−Ｂに衝突するため、冷媒の衝突エネルギーが緩和される。

一方、線分Ｂ−Ｅの長さである（Ｒ＋ｄ／２）が入口管４６から流入した冷媒が衝突する部分よりも小さいと、入口管４６から流入した冷媒は、曲面Ａ−Ｆ−Ｂにあたるものと、出口管４７に衝突するものとが発生する。出口管４７の内面は入口管４６の内面の法線方向に向いているため、入口管４６から流入した冷媒のうち出口管４７に衝突するものは、出口管４７の内面に直角に衝突することになる。このため、冷媒と配管内面との衝突エネルギーが緩和されず、大きな衝突エネルギーが発生し、冷媒の不均化反応が発生する可能性がある。よって、冷媒の衝突エネルギーを緩和させ、冷媒の不均化反応を起こさせないためには、入口管４６から流入した冷媒が全部曲面Ａ−Ｆ−Ｂに衝突する必要がある。

さて、流体が空間に噴出された場合、周囲に広がりながら拡散していくが、その時の広がり角度は一般的に５度程度とされている。以下、この広がり角度を踏まえ、冷媒の衝突エネルギーを緩和させるための構成について検討する。

図６は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置において冷媒の衝突エネルギーを緩和させるための構成の説明図である。
入口管４６から流入した冷媒は、線分Ａ−Ｃを断面とする面を通り、そこから噴流の広がり角度に従い広がってから対面に衝突する。固体壁面と接していないのは、出口管４７側のみであり、冷媒が進む距離は線分Ｏ−Ｂの長さ、すなわち、（Ｒ＋ｄ／２）である。よって入口管４６から流入した冷媒を全部曲面Ａ−Ｆ−Ｂに衝突させ、冷媒の衝突エネルギーを緩和させるためには、式（２）が成りたつ必要がある。

［数２］
Ｒ＋ｄ／２≧ｄ＋（Ｒ＋ｄ／２）×ｔａｎ（５×π／１８０） （２）

これを書き換えると式（３）になり、この式が成り立てば、冷媒の曲り部４５での衝突エネルギーが緩和され、冷媒の不均化が起き難くなる。

例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が１／４インチ（６．３５ｍｍ）の場合、配管の肉厚は０．６ｍｍ程度であり、内径は５．１５ｍｍとなり、曲げ半径が３．０６８８ｍｍ以上であれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が小さい場合は、より小さい曲げ半径で同様の効果が出るため、曲り部４５の入口管４６の外径が１／４インチ以下の場合、曲げ半径を３．０６８８ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

また、例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が３／８インチ（９．５２ｍｍ）の場合、配管の肉厚は０．７ｍｍ程度であり、内径は８．１２ｍｍとなり、曲げ半径が４．８３８５ｍｍ以上であれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が１／４インチより大きくかつ３／８インチ以下の場合、曲げ半径を４．８３８５ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

また、例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が１／２インチ（１２．７ｍｍ）の場合、配管の肉厚は０．８ｍｍ程度であり、内径は１１．１ｍｍとなり、曲げ半径が６．６１４２ｍｍ以上であれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が３／８インチより大きくかつ１／２インチ以下の場合、曲げ半径を６．６１４２ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

また、例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が５／８インチ（１５．８８ｍｍ）の場合、配管の肉厚は０．９ｍｍ程度であり、内径は１４．０８ｍｍとなり、曲げ半径が８．３８９９ｍｍ以上であれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が１／２インチより大きくかつ５／８インチ以下の場合、曲げ半径を８．３８９９ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

また、例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が３／４インチ（１９．０５ｍｍ）の場合、配管の肉厚は１ｍｍ程度であり、内径は１７．０５ｍｍとなり、曲げ半径が１０．１５９７ｍｍ以上であれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が５／８インチより大きくかつ３／４インチ以下の場合、曲げ半径を１０．１５９７ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

また、例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が７／８インチ（２２．２ｍｍ）の場合、配管の肉厚は１〜１．２ｍｍ程度であり、内径は１９．８〜２０．２ｍｍとなり、このうちの大きい方の寸法である２０．２ｍｍに対して算出した値１２．０３６７ｍｍ以上に曲げ半径を設定すれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が３／４インチより大きくかつ７／８インチ以下の場合、曲げ半径を１２．０３６７ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

また、例えば、曲り部４５の入口管４６の外径が１インチ（２５．４ｍｍ）の場合、配管の肉厚は１〜１．３ｍｍ程度であり、内径は２２．８〜２３．４ｍｍとなり、このうちの大きい方の寸法である２３．４ｍｍに対して算出した値１３．９４３５ｍｍ以上に曲げ半径を設定すれば、冷媒の不均化反応が起き難くなる。従って、曲り部４５の入口管４６の外径が７／８インチより大きくかつ１インチ以下の場合、曲げ半径を１３．９４３５ｍｍ以上とすると冷媒の不均化反応が起き難くなる。

さて、図５は、曲り部４５の出口管４７が入口管４６の法線方向を向いている場合、すなわち、入口管４６と出口管４７との角度が９０度である場合を示していた。以下では、入口管４６と出口管４７との角度がθである場合の衝突エネルギーについて検討する。

図７は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における曲り部の入口管と出口管との角度がθである場合の曲り部を示した図である。
この場合、入口管４６の傾きを考慮して、入口管４６からの流入冷媒がすべて曲面Ａ−Ｆ−Ｂと衝突するようにすればよく、式（４）、すなわちこれを展開した式（５）、が成りたてば、衝撃力が緩和され、冷媒の不均化が起き難い。なお、式（２）及び式（３）は、式（４）及び式（５）において、θが９０度の場合を示している。

［数４］
Ｒ＋ｄ／２≧ｄ＋（Ｒ＋ｄ／２）×｛ｔａｎ（５×π／１８０）＋ｃｏｓθ｝（４）

なお、曲り部４５の入口管４６、曲面Ａ−Ｆ−Ｂを含む部分、及び、出口管４７の形状に関して、どのような形であってもよい。ここでは、円管であるかのように示したが、矩形管、楕円管、その他の形状でもよく、同様の効果を奏する。

また、図４の暖房運転時においては、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）が凝縮器として作用しており、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）の出口から絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）の入口までは液冷媒が流れており、この部分に配管の曲り部４５が存在する場合は、曲り部４５を、上述と同様の構造とすれば、同様の効果を奏する。また、図４において、熱源側熱交換器１２が蒸発器として作用しており、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）の出口から蒸発器入口までは液冷媒とガス冷媒とが混在している二相冷媒が流れており、この二相冷媒が流れる部分に配管の曲り部４５が存在する場合は、曲り部４５を、上述と同様の構造とすれば、同様の効果を奏する。また、各運転モードにおいて、液冷媒または二相冷媒が流れるその他の部分においても、曲り部４５が存在する場合は、同様に構造とすれば、同様の効果を奏する。

［冷凍機油］
冷媒回路中に充填される冷凍機油は、ポリオールエステル及びポリビニルエーテルのうちいずれかを主成分とするものであり、圧縮機１０に充填され冷凍機油の一部が冷媒と一緒に冷媒回路中を循環する。ポリオールエステル及びポリビニルエーテルは、いずれも、分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に対して溶解しやすい相溶性を有する冷凍機油であり、この冷凍機油と冷媒であるＨＦＯ１１２３とを混合すると、ＨＦＯ−１１２３が、冷凍機油に、ある程度溶解する。上述のように、不均化反応を起こす性質の冷媒に対し、曲り部４５を上述のように構成すれば、冷媒の衝突エネルギーを緩和させ冷媒の不均化が起き難くなる。そして、更に、相溶性の高い冷凍機油を冷凍サイクルに充填すると、相溶性の低い冷凍機油または非相溶性の冷凍機油を冷凍サイクルに充填する場合に比べ、冷媒の不均化反応が更に起き難くなる。

図８は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍機油の溶解度線図である。溶解度が大きいとは、冷凍機油に沢山の冷媒が溶けることを意味し、溶解度が小さいとは、冷凍機油に少しの冷媒しか溶けないことを意味する。図８には、溶解度と圧力との関係を、冷媒の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に示している。なお、図８において、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は異なる温度であり、式（６）が成り立つ。

［数６］
Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３ （６）

図８に示すように、同一圧力条件では、冷媒の温度が低い方が溶解度が大きく、同一温度条件では、冷媒の圧力が高い方が溶解度が大きい。冷媒が冷凍機油に溶解すると、冷媒の分子と分子の間に冷凍機油の分子が溶け込んで存在するようになる。すなわち、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が大きいと、多くの冷媒の分子と分子の間に冷凍機油が存在することになる。冷媒の不均化反応は、上述したように、隣接する冷媒の分子同士が反応する現象であるため、冷媒に対して相溶性を有する冷凍機油を使用すれば、冷媒の分子と分子の間に冷凍機油の分子が存在することから、冷媒の不均化反応が起き難くなる。なお、冷凍機油は冷媒と相溶性を示すものであれば、これに限らず別の種類の油を使用してもよい。

冷媒の不均化反応を抑制するためには、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が大きい方が効果が大きい。実用的には、溶解度が５０ｗｔ％（重量％）以上であれば、多くの冷媒が冷凍機油に溶解するため、不均化反応を抑制できる。

通常、ビル用マルチエアコン等では、圧縮機１０の周波数、熱源側熱交換器１２に付属の送風機（図示せず）の回転数を制御して、凝縮器内の冷媒の温度である凝縮温度を約５０℃に制御する。また、絞り装置１６を制御して、凝縮器の出口の冷媒の過冷却度が約１０℃になるように制御する。すなわち、凝縮温度が約５０℃であれば凝縮器の出口の冷媒は約４０℃に制御され、凝縮器を流出する。よって、凝縮器と絞り装置１６の間の冷媒は、温度が約４０℃、圧力が５０℃の飽和圧力の状態になっている。

絞り装置１６での制御性能（過渡特性）も考慮すると、凝縮器と絞り装置１６の間を流れる冷媒は、温度が約４０〜５０℃の間の温度、圧力が５０℃の飽和圧力の状態になっている。よって、これらの温度、圧力の状態で、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が大きいと、冷媒の不均化反応が起き難い。実用的には、冷媒が、これらの温度、圧力にある状態において、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が５０ｗｔ％（重量％）以上であれば、多くの冷媒が冷凍機油に溶解するため、更に不均化反応が起き難くできる。

［延長配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいて、室外機１と室内機２とを接続する延長配管４には冷媒が流れている。

なお、高圧検出装置３７、低圧検出装置３８は、冷凍サイクル高圧と低圧を目標値に制御するために設置されているが、飽和温度を検出する温度検出装置でもよい。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができるし、熱源側熱交換器１２としては、水または不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができる。放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんな熱交換器でも用いることができる。

また、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄは、通常は伝熱性能を向上させるために、フィン４４を有するが、伝熱管４３のみで十分な伝熱性能が得られる場合は、フィン４４を備えていなくてもよい。

また、ここでは、負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。更に、室外機１が複数接続され、１つの冷凍サイクルを構成していてもよい。

また、室内機２が冷房運転か暖房運転のいずれかの運転のみを行う冷房暖房切替型の冷凍サイクル装置１００を例に説明を行ったが、これに限定するものではない。たとえば、室内機２が冷房運転と暖房運転のいずれかの運転を任意に選択でき、システム全体として、冷房運転を行う室内機２と暖房運転を行う室内機２との混在運転を行うことができる冷凍サイクル装置にも適用することができ、同様の効果を奏する。

また、室内機２が１つだけ接続できるルームエアコン等の空気調和装置、ショーケースまたはユニットクーラを接続する冷凍装置等にも適用することができ、冷凍サイクルを使用する冷凍サイクル装置であれば、同様の効果を奏する。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２について、図面に基づいて説明する。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。なお、実施の形態１の構成部分において適用された変形例は、実施の形態２の同様の構成部分においても同様に適用される。

図９は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の回路図である。
図９に示す冷凍サイクル装置１００は、室外機１と中継器である熱媒体変換機３とが延長配管４で接続されて冷媒が循環する冷媒循環回路Ａを備えている。また、冷凍サイクル装置１００は、熱媒体変換機３と室内機２とが配管（熱媒体配管）５で接続されて、水、ブライン等の熱媒体が循環する熱媒体循環回路Ｂを備えている。熱媒体変換機３は冷媒循環回路Ａを循環する冷媒と、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体との熱交換を行う負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂを備えている。

熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは別体で離れた位置、たとえば、図１に示したように建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（以下、単に空間８と称する）に設置される。熱媒体変換機３は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。

［冷媒の種類］
この冷凍サイクル装置１００において、冷媒は実施の形態１と同様のものが使用でき、同様の効果を奏する。

この冷凍サイクル装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード及び駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モードがある。また、冷房負荷の方が大きい場合に実行する冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい場合に実行する暖房主体運転モードがある。

［全冷房運転モード］
全冷房運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して、熱源側熱交換器１２へ流入し、周囲の空気に放熱して凝縮液化し、高圧液冷媒となり、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出する。そして、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、開閉装置１７ａを通り、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱し、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを介して熱媒体変換機３から流出する。そして、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

熱媒体循環回路Ｂにおいては、熱媒体は、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂの双方で冷媒により冷却される。冷却された熱媒体は、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動する。第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄを介して、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流入した熱媒体は、室内空気から吸熱する。室内空気は冷却されて室内空間７の冷房を行う。利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄから流出した冷媒は、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄに流入し、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄを通って、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂへ流入して冷却され、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。なお、熱負荷のない利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは全閉とする。また、熱負荷のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは開度を調整し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの熱負荷を調節する。

［全暖房運転モード］
全暖房運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して第１接続配管４ａ、逆止弁１３ｂを通り、室外機１から流出する。そして、室外機１から流出した冷媒は、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となり、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出する。

そして、熱媒体変換機３から流出した冷媒は、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、第２接続配管４ｂ及び逆止弁１３ｃを通り、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入し、周囲の空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。なお、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の動作は、全冷房運転モードの場合と同じである。全暖房運転モードでは、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂにおいて、熱媒体が冷媒によって加熱され、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気に放熱して、室内空間７の暖房を行う。

［冷房主体運転モード］
冷房主体運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入し、周囲の空気に放熱して凝縮し、二相冷媒となり、逆止弁１３ａを通って、室外機１から流出する。そして、室外機１から流出した冷媒は、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する負荷側熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱して高圧の液冷媒となる。

高圧の液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５ａに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱して低圧のガス冷媒となり、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出する。そして、熱媒体変換機３から流出した冷媒ｈ、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

熱媒体循環回路Ｂにおいては、負荷側熱交換器１５ｂで冷媒の温熱が熱媒体に伝えられる。そして、暖められた熱媒体はポンプ２１ｂによって配管５内を流動する。第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄを操作して暖房要求のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流入した熱媒体は、室内空気に放熱する。室内空気は加熱されて室内空間７の暖房を行う。一方、負荷側熱交換器１５ａで冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられる。

そして、冷やされた熱媒体はポンプ２１ａによって配管５内を流動する。第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄを操作して冷房要求のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流入した熱媒体は、室内空気から吸熱する。室内空気は冷却されて室内空間７の冷房を行う。なお、熱負荷のない利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは全閉とする。また、熱負荷のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは開度を調整し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの熱負荷を調節する。

［暖房主体運転モード］
暖房主体運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して、第１接続配管４ａ及び逆止弁１３ｂを通って、室外機１から流出する。そして、室外機１から流出した冷媒は、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する負荷側熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱して高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５ａに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出する。

そして、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、第２接続配管４ｂ及び逆止弁１３ｃを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入し、周囲の空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。なお、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の動作、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄ、及び、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ、の動作は冷房主体運転モードと同一である。

［曲り部４５］
図９において、熱源側熱交換器１２を凝縮器として作用させる全冷房運転モードまたは冷房主体運転モードにおいて、凝縮器出口から絞り装置１６の入口までの液冷媒または二相冷媒が流れる部分には、曲り部４５ａ、曲り部４５ｂ、曲り部４５ｃが設置されている。これらを実施の形態１に記載の式（３）または式（５）を満たすように構成すれば、冷媒の衝突エネルギーが緩和され、冷媒の不均化が起き難くなる。また、熱源側熱交換器１２を蒸発器として作用させる全暖房運転モードまたは暖房主体運転モードにおいて、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）の出口から蒸発器入口までは液冷媒とガス冷媒とが混在している二相冷媒が流れており、この二相冷媒が流れる部分に配管の曲り部４５が存在する場合は、曲り部４５を、上述と同様の構造とすれば、同様の効果を奏する。また、各運転モードにおいて、液冷媒または二相冷媒が流れるその他の部分においても、曲り部４５が存在する場合は、同様な 構造とすれば、同様の効果を奏する。

［延長配管４及び配管５］
本実施の形態における各運転モードにおいて、室外機１と熱媒体変換機３とを接続する延長配管４には冷媒が流れ、熱媒体変換機３と室内機２とを接続する配管５には水、不凍液等の熱媒体が流れている。

利用側熱交換器２６にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行っている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を加熱用の負荷側熱交換器１５ｂに接続される流路へ切り替える。また、冷房運転を行っている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を冷却用の負荷側熱交換器１５ａに接続される流路へ切り替える。このため、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行うことができる。

なお、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の二方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせる等して第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３として用いてもよい。

更に、熱媒体流量調整装置２５は、二方弁以外でも、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器２６をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。また、熱媒体流量調整装置２５は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置２５として、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを用い、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。

また、第１冷媒流路切替装置１１及び第２冷媒流路切替装置１８は四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁、三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。

また、利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５とが１つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に負荷側熱交換器１５及び絞り装置１６として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。更に、熱媒体流量調整装置２５は、熱媒体変換機３に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機２に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機３と室内機２とは別体に構成されていてもよい。

また、熱媒体流路切替装置２２及び熱媒体流路切替装置２３の一方または両方に熱媒体の流量を調整する機能を備えるように構成すれば、熱媒体流量調整装置２５を備えなくてもよい。

熱媒体としては、たとえばブライン（不凍液）、水、ブラインと水との混合液、水に対して防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。従って、冷凍サイクル装置１００においては、熱媒体が室内機２を介して室内空間７に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができる。また、熱源側熱交換器１２としては、水または不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができる。放熱あるいは吸熱できる構造のものであればどんなものでも用いることができる。

また、ここでは、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。更に、室外機１が複数接続され、１つの冷凍サイクルを構成していてもよい。

また、負荷側熱交換器１５ａ、１５ｂが２つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却、加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。

また、負荷側熱交換器１５としては、一般的にプレート式熱交換器が使用されるが、プレート式でなくても、冷媒と熱媒体とを熱交換できる形式ものであれば、どのようなものでもよい。

また、ポンプ２１ａ及び２１ｂはそれぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べてもよい。

また、圧縮機１０、四方弁（第１冷媒流路切替装置）１１、熱源側熱交換器１２を室外機１に収容し、空調対象空間の空気と冷媒とを熱交換させる利用側熱交換器２６を室内機２に収容し、負荷側熱交換器１５及び絞り装置１６を熱媒体変換機３に収容し、室外機１と熱媒体変換機３との間を延長配管４で接続して冷媒を循環させ、室内機２と熱媒体変換機３との間をそれぞれ２本一組の配管５で接続して熱媒体を循環させ、負荷側熱交換器１５で冷媒と熱媒体とを熱交換させるシステムについて、冷房運転を行う室内機２と暖房運転を行う室内機２との混在運転が可能なシステムを例に説明を行ったが、これに限るものではない。たとえば、実施の形態１で説明した室外機１と熱媒体変換機３とを組み合わせて、室内機２で冷房運転または暖房運転のみを行うシステムにも適用することができ、同様の効果を奏する。

１ 熱源機（室外機）、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 室内機、３ 熱媒体変換機（中継器）、４ 延長配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、５ 配管（熱媒体配管）、６ 室外空間、７ 室内空間、８ 天井裏等の室外空間及び室内空間とは別の空間、９ ビル等の建物、１０ 圧縮機、１１ 第１冷媒流路切替装置（四方弁）、１２ 熱源側熱交換器（第一の熱交換器）、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 逆止弁、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 負荷側熱交換器（第二の熱交換器）、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 絞り装置、１７ａ、１７ｂ 開閉装置、１８、１８ａ、１８ｂ 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレータ、２１ａ、２１ｂ ポンプ、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 第１熱媒体流路切替装置、２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 第２熱媒体流路切替装置、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ 熱媒体流量調整装置、２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ 利用側熱交換器、２７ 負荷側熱交換器液冷媒温度検出装置、２８ 負荷側熱交換器ガス冷媒温度検出装置、３７ 高圧検出装置、３８ 低圧検出装置、４３ 伝熱管、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ 曲り部、４６ 入口管、４７ 出口管、４９ 流路、６０ 制御装置、１００ 冷凍サイクル装置、Ａ 冷媒循環回路、Ｂ 熱媒体循環回路。

Claims (18)

1. 圧縮機と、第一の熱交換器と、絞り装置と、第二の熱交換器と、を冷媒配管で接続して構成され、冷媒が循環する冷凍サイクルを備え、
   前記冷媒は、不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または不均化反応を起こす性質の物質を含む混合冷媒であり、
   前記冷媒配管は、前記冷媒配管内の冷媒の流動方向を変化させる曲り部を有し、
   前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器のうち、一方は凝縮器、他方は蒸発器として作用するものであり、
   前記曲り部は、前記凝縮器と前記絞り装置との間の流路、前記絞り装置と前記蒸発器との間の流路の一方または両方に設けられ、
   液冷媒または二相冷媒が流通する前記曲り部の曲げ半径Ｒが、以下の関係を満たす冷凍サイクル装置。
   
   Ｒ≧（ｄ／２）×［１＋｛ｔａｎ（π／３６）＋ｃｏｓθ｝］／［１−｛ｔａｎ（π／３６）＋ｃｏｓθ｝］
   θ（ｒａｄ）：前記曲り部の冷媒入口側を構成する入口管の中心線と前記曲り部の冷媒出口側を構成する出口管の中心線とがなす角度
   Ｒ（ｍｍ）：前記曲り部の曲げ半径
   ｄ（ｍｍ）：前記曲り部の入口管の内径
   
2. 前記角度θが９０度である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記曲り部の前記入口管の外径が１／４インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が３．０６８８ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記曲り部の前記入口管の外径が１／４インチより大きくかつ３／８インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が４．８３８５ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記曲り部の前記入口管の外径が３／８インチより大きくかつ１／２インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が６．６１４２ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記曲り部の前記入口管の外径が１／２インチより大きくかつ５／８インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が８．３８９９ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記曲り部の前記入口管の外径が５／８インチより大きくかつ３／４インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が１０．１５９７ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記曲り部の前記入口管の外径が３／４インチより大きくかつ７／８インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が１２．０３６７ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記曲り部の前記入口管の外径が７／８インチより大きくかつ１インチ以下であり、前記曲り部の曲げ半径が１３．９４３５ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記冷凍サイクル中に充填される冷凍機油は、前記冷媒の温度が５０℃かつ前記冷媒の圧力が５０℃の飽和圧力である状態において、前記冷媒の前記冷凍機油に対する溶解度が５０重量％以上である請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記冷凍サイクル中に充填される冷凍機油は、前記冷媒の温度が４０℃かつ前記冷媒の圧力が５０℃の飽和圧力である状態において、前記冷媒の前記冷凍機油に対する溶解度が５０重量％以上である請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器の一方を収容する室外機と、前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器の他方を収容する室内機とを有する請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器の一方を収容する室外機と、前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器の他方を収容し、前記室外機及び室内機とは別体で離れた位置に設置可能な中継器と、を有する請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
14. 前記中継器に収容された前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器は、前記冷媒と熱媒体とを熱交換する熱交換器である請求項１３に記載の冷凍サイクル装置。
15. 前記室外機に収容された前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器は、前記冷媒と熱媒体とを熱交換する熱交換器である請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
16. 前記室外機を１または複数と、前記室内機を１または複数備え、各室内機で温調した空気を室内に供給可能に構成した請求項１２〜請求項１５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
17. 冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替装置を更に備え、前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方を凝縮器として作用させ、前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の他方を蒸発器として作用させる第一の運転モードと、前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方を蒸発器として作用させ、前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の他方を凝縮器として作用させる第二の運転モードと、を有する請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
18. 前記不均化反応を起こす性質の物質は、１，１，２−トリフルオロエチレンである請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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