WO2002101304A1

WO2002101304A1 - Circuit refrigerant

Info

Publication number: WO2002101304A1
Application number: PCT/JP2002/005337
Authority: WO
Inventors: Shinichi Sakamoto; Hiroshi Nakayama; Mikihiko Kuroda; Yasuhiko Oka
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2002-12-19
Also published as: JP2003065616A; EP1396689A1; JP3801006B2; US20040134225A1; EP1396689A4; US6895768B2

Description

明冷媒回路技術分野

この発明は、例えば、ヒー '。式給湯装置の熱源ュニットに使用される冷媒回路に関するものである。背景技術細 1

一般に、ヒートポンプ式給湯装置は、図 2 7に示すように、貯湯タンク 7 0 を有するタンクュニット 7 Iと、冷媒回路 7 2を有する熱源ュニット 7 3とを備えている。また、冷媒回路 7 2は、圧縮機 7 4と凝縮器（水熱交換器） 7 5とレシ一バ 7 6と膨張弁 7 7と蒸発器 7 8とを備えている。そして、タンクユニット 7 Iは、上記貯湯タンク 7 0と循環路 7 9とを備え、循環路 7 9には、ポンプ 8 0と熱交換路 8 Iとが介設されている。この場合、熱交換路 8 Iは水熱交換器 7 5にて構成される。

従って、圧縮機 7 4を駆動させると共に、ポンプ 8 0を駆動（作動）させると、貯湯タンク 7 0の底部に設けた取水口から貯溜水（温湯）が循環路 7 9に流出し、これが熱交換路 8 Iを流通する。そのときこの温湯は、凝縮器（水熱交換器） 7 5によって加熱され（沸上げられ）、給湯口から貯湯タンク 7 0の上部に返流される。これによつて、貯湯タンク 7 0に高温の温湯を貯める。

また、従来においては、上記冷媒回路の冷媒として、ジクロロジフルォロメタン（R— 1 2 ) やクロロジフルォロメタン（R— 2 2 ) のような冷媒が使用されてきたが、オゾン層の破壊、環境汚染等の問題から、 I , l， I , 2—テトラフルォロェタン（R— I 3 4 a ) のような代替冷媒が使用されるようになっている。しかしながら、この： R— I 3 4 aにおいても、依然として地球温暖化能が高いなどの問題があることから、近年では、このような問題のない自然系冷媒を使用することが推奨されつつある。この自然系冷媒として炭酸ガス等の超臨界冷媒が有用であることは、公知である。ここでいう超臨界冷媒とは、圧縮機で臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒をいう。一解決課題一

そして、炭酸ガス等の超臨界冷媒を使用した冷媒回路の冷凍サイクルは図 2 6に示すものとなる。ところで、温湯（温水）を沸上げている場合において、高温の温水が貯湯タンクの下部にまで貯まっている状態では、高温の温湯（温水）が循環路へ流出することになる。このため、水熱交換器 7 5への入水温度が上昇することになる。水熱交換器 7 5への入水温度が上昇すれば、図 2 8の実線で示すような冷凍サイクルとなって、凝縮過程（放熱過程）でのェン夕ルビ差が狭くなり、給湯能力及び C O Pが減少していた。

また、外気温度が上昇することによつても、その冷凍サイクルは図 2 9に示すように、運転範囲が小さくなつていた。

すなわち、各種環境により、凝縮側（放熱側）及び蒸発側の負荷変動が生じ、この負荷変動により安定する冷媒サイクルも変動する。そのため、各冷媒サイクルに必要とする冷媒量はそれぞれ異なり、ある冷媒サイクルに合わせて冷媒を充填したとしても、運転状況により冷媒サイクルが変化する。その結果、充填した冷媒量では、過不足が生じて、適切な冷媒サイクルを維持することができなくなるおそれがあった。

このように、冷媒が臨界圧力以上に圧縮され、高圧がいわゆる超臨界サイクルとなる冷凍サイクルにおいては、超臨界域での冷媒密度変化が連続的となる。したがって、従来では、運転条件の違う運転エリアにより発生する余剰冷媒を処理することが困難であるといえる。そして、余剰冷媒が処理できなければ、湿り運転となるおそれがある。湿り運転となれば、圧縮機 7 4の吐出温度が低下することになつて、冷凍効果が減少して、 C O Pが低下する。これを防止しようとすれば、設計圧力を高くしなければならず、コスト高となる。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その一の目的は、各種の運転状況において適切な冷凍サイクルを維持することが可能な冷媒回路を提供することにある。発明の開示

そこで、第 1の発明の冷媒回路は、圧縮機 1 5と放熱器 1 6とレシーバ 1 8 と膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを備え、上記圧縮機 1 5で冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路である。そして、上記レシーバ 1 8の上流側に、上記放熱器 1 6から流出した泠媒を冷却する冷却部 1 7を設けている。

換言すると、第 1の発明は、圧縮機 1 5と凝縮器 1 6とレシーバ 1 8と膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを備え、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いた冷媒回路であって、上記レシーバ 1 8の上流側に、上記凝縮器 1 6から流出した冷媒を冷却する冷却部 1 7を設けたことを特徴としている。

第 1の発明の冷媒回路では、冷却部 1 7にて、レシーバ 1 8に流入する冷媒を冷却することができるので、各種環境等により、放熱器 1 6側及び蒸発器 2 0 側の負荷変動が生じる場合に、十分冷却されて高密度状態となった冷媒をレシ一バ 1 8に溜めることができる。これにより、適切な冷媒量でもってこの冷媒回路を循環することができる。

第 2の発明の冷媒回路は、上記蒸発器 2 0の一部を空気熱交換器として機能させてこれを上記冷却部 1 7とすることを特徴としている。

上記第 2の発明の冷媒回路では、冷却部 1 7を蒸発器 2 0の一部にて構成するので、別途他の熱交換器を必要とせず、全体の簡素化を図ることが可能となる。

第 3の発明の冷媒回路は、上記冷却部 1 7が蒸発器 2 0の出口側の冷媒と熱交換を行うことを特徴としている。

上記第 3の発明の冷媒回路では、蒸発器 2 0の出口側の冷媒は低温低圧であり、この冷媒にて、レシ一バ 1 8に入る冷媒を確実に冷却することができる。

第 4の発明の冷媒回路は、圧縮機 1 5と放熱器 1 6とレシーバ 1 8と膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを備え、上記圧縮機 1 5で冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路である。そして、上記レシーバ 1 8内の高圧冷媒と、低圧冷媒との熱交換を行う熱交換手段 3 0を設けている。

換言すると、第 4の発明は、圧縮機 1 5と凝縮器 1 6とレシーバ 1 8と膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを備え、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いた冷媒回路であって、レシーバ 1 8内の高圧冷媒と、低圧冷媒との熱交換を行う熱交換手段 3 0を設けたことを特徴としている。

上記第 4の発明の冷媒回路では、低圧冷媒にてレシーバ 1 8内の冷媒を確実に冷却することができる。これにより、レシーバ 1 8内の冷媒の溜まりを促進することができ、余剰冷媒状態となるのを防止することができる。また、低圧冷媒は逆に加熱され、圧縮機 1 5の湿り圧縮を防止することができる。

第 5の発明の冷媒回路は、上記低圧冷媒が、上記蒸発器 2 0の入口側の冷媒であることを特徴としている。

上記第 5の発明の冷媒回路では、蒸発器 2 0の入口側の冷媒は低温低圧であり、この冷媒にてレシーバ 1 8内の冷媒を確実に冷却することができる。

第 6の発明の冷媒回路は、上記低圧冷媒が、上記蒸発器 2 0の出口側の冷媒であることを特徴としている。

上記第 6の発明の冷媒回路では、蒸発器 2 0の出口側の冷媒は低温低圧であり、この冷媒にてレシ一バ 1 8内の冷媒を確実に冷却することができる。

第 7の発明の冷媒回路は、上記圧縮機 1 5からの高圧冷媒が上記放熱器 1 6 を通過して上記膨張弁 1 9に流入するための主通路 5 4と、上記圧縮機 1 5からの高圧冷媒がレシーバ 1 8に流入するためのバイパス回路 5 5とを設け、上記放熱器 1 6の出口側の冷媒温度よりも高温の冷媒をレシーバ 1 8に流入させる。

換言すると、第 7の発明は、上記圧縮機 1 5からの高圧冷媒が上記凝縮器 1 6を通過して上記膨張弁 1 9に流入するための主通路 5 4と、上記圧縮機 1 5からの高圧冷媒がレシーバ 1 8に流入するためのバイパス回路 5 5とを設け、上記凝縮器 1 6の出口側の冷媒温度よりも高温の冷媒をレシーバ 1 8に流入させることを特徴としている。

上記第 7の発明の冷媒回路では、レシーバ 1 8に流入する高圧冷媒は、バイパス回路 5 5を通過するものであって、放熱器 1 6出口側の冷媒の温度よりも高温の冷媒がこのレシーバ 1 8を流入する。これにより、レシーバ 1 8内の冷媒温度変化幅を大きくとることができ、運転ェリァ毎での冷媒密度差を大きく取ることができる。

第 8の発明の冷媒回路は、上記バイパス回路 5 5に絞り機構 Sを設けたことを特徴としている。上記第 8の発明の冷媒回路では、絞り機構 Sにより、レシーバ 1 8内を通過する冷媒流量を変化させることができる。これにより、運転条件の違い等により発生する余剩冷媒をレシーバ 1 8に確実に溜めることができ、余剰泠媒吸収能力を向上させることができる。

第 9の発明の冷媒回路は、圧縮機 1 5と放熱器 1 6とレシーバ 1 8と膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを備え、上記圧縮機 1 5で冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路である。そして、上記圧縮機 1 5からの高圧冷媒がレシ一バ 1 8に流入するためのバイパス通路 5 5を設け、このレシーバ 1 8内の高圧冷媒と、上記蒸発器 2 0の入口側の低圧冷媒との熱交換を行う。

換言すると、第 9の発明の冷媒回路は、圧縮機 1 5と凝縮器 1 6とレシーバ 1 8と膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを備え、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒を用いた冷媒回路であって、上記圧縮機 1 5からの高圧冷媒がレシーバ 1 8に流入するためのバイパス通路 5 5を設け、このレシ一バ 1 8内の高圧冷媒と、上記蒸発器 2 0の入口側の低圧冷媒との熱交換を行うことを特徴としている。

上記第 9の発明の冷媒回路では、低圧冷媒にてレシーバ 1 8内の冷媒を確実に冷却することができる。これにより、レシーバ 1 8内の冷媒の溜まりを促進することができ、余剰冷媒状態となるのを確実に防止することができる。

第 1 0の発明の冷媒回路は、上記レシーバ 1 8の出口側に流量調整弁 5 6を設けたことを特徴としている。

上記第 1 0の発明の冷媒回路では、この流量調整弁 5 6の全開時には、冷媒温度を高め、レシーバ 1 8内の冷媒収容量を少なくすることができる。また、流量調整弁 5 6の開度制御時には、要求された冷媒温度に保持し、レシーバ 1 8内を適切な冷媒収容量とすることができる。さらに、流量調整弁 5 6の全閉時には、冷媒温度を低くし、レシーバ 1 8内の冷媒収容量を多くすることができる。一発明の効果一

第 1の発明の冷媒回路によれば、放熱器 1 6側及び蒸発器 2 0側の負荷変動が生じる場合にも、冷媒回路を循璟する冷媒量を適切な量に維持することができ、安定した運転が可能であり、 C O Pの低下を招かない。しかも、設けるべきレシ —バの容量を小さく設定でき、冷媒回路全体のコンパクト化及び製造コストの低減を図ることが可能である。

第 2の発明の冷媒回路によれば、別途他の熱交換器を必要とせず、全体の簡素化を図ることが可能となり、製造コストの低減を一層図ることができる。

第 3の発明の冷媒回路によれば、レシーバ 1 8に入る冷媒を確実に冷却することができる。これによつて、適切な冷凍サイクルを確実に維持することができる。

第 4の発明の冷媒回路によれば、従来の冷媒回路では余剰冷媒が発生する条件下において、適切な冷媒量でこの冷媒回路を循環することができる。すなわち、運転条件の違いにて発生する余剰泠媒を処理することができ、 C O Pの向上とコストの低減が可能となる。また、低圧側の冷媒は逆に加熱され、圧縮機の湿り圧縮 1 5を防止することができるので、圧縮機 1 5の信頼性が向上する。

第 5の発明又は第 6の発明の冷媒回路によれば、余剰冷媒を一層確実に処理することができ、 C 0 Pの向上とコストの低減が可能となる。

第 7の発明の冷媒回路によれば、運転エリァ毎での冷媒密度吸差を大きく取れる。これにより、余剰冷媒吸収能力が大きくなつて、冷凍効果の減少を確実に防止して、 C〇Pの向上を図ることができる

第 8の発明の冷媒回路によれば、余剰冷媒吸収能力の向上を確実に図ることができ、冷媒回路としての信頼性の向上を図ることができる

第 9の発明の冷媒回路によれば、従来の冷媒回路では余剰冷媒が発生する条件下において、適切な冷媒量でこの冷媒回路を循環することができる。すなわち、運転条件の違いにて発生する余剰冷媒を処理することができ、 C O Pの向上とコストの低減が可能となる。

第 1 0の発明冷媒回路によれば、運転条件の違いにて発生する余剰冷媒を安定して確実に処理することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の冷媒回路の第 1の実施形態を示す簡略図である。

図 2は、上記冷媒回路の冷却部の斜視図である。図 3は、上記冷媒回路の冷凍サイクルを示すグラフ図である。

図 4は、他の冷却部を使用した上記冷媒回路の簡略図である。

図 5は、別の冷却部を使用した上記冷媒回路の簡略図である。

図 6は、上記別の冷却部の正面図である。

図 7は、この発明の冷媒回路の第 2の実施形態を示す簡略図である。

図 8は、上記冷媒回路の変形例を示す簡略図である。

図 9は、この発明の冷媒回路の第 3の実施形態を示す簡略図である。

図 1 0は、上記冷媒回路の変形例を示す簡略図である。

図 1 1は、上記冷媒回路の他の変形例を示す簡略図である。

図 1 2は、この発明の冷媒回路の第 4の実施形態を示す簡略図である。図 1 3は、上記冷媒回路の変形例を示す簡略図である。

図 1 4は、上記泠媒回路の他の変形例を示す簡略図である。 ' 図 1 5は、図 7〜図 1 4の冷媒回路に使用可能なレシーバを示す簡略図である,

図 1 6は、他のレシーバを示す簡略図である。

図 1 7は、この発明の冷媒回路の第 5の実施形態を示す簡略図である。図 1 8は、図 1 7の冷媒回路に使用したレシーバを示す簡略正面図である。図 1 9は、図 1 7の冷媒回路に使用したレシーバを示す簡略平面図である図 2 0は、この発明の冷媒回路の第 6の実施形態を示す簡略図である。図 2 1は、上記冷媒回路の加熱手段の断面図である。

図 2 2は、上記冷媒回路の起動時の状態を示す簡略図である。

図 2 3は、この発明の冷媒回路の第 7の実施形態を示す簡略図である。図 2 4は、この発明の冷媒回路の第 8の実施形態を示す簡略図である。図 2 5は、この発明の冷媒回路の第 9の実施形態を示す簡略図である。図 2 6は、従来の冷媒回路の冷凍サイクルを示すグラフ図である。

図 2 7は、従来の冷媒回路の簡略図である。

図 2 8は、従来の冷媒回路の欠点を説明するための冷凍サイクルのグラフ図である。

図 2 9は、従来の冷媒回路の欠点を説明するための冷凍サイクルのグラフ図である。発明を実施するための最良の形態

次に、この発明の冷媒回路の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図 1はこの冷媒回路を使用したヒートポンプ式給湯装置の簡略図を示し、このヒートポンプ式給湯装置は、タンクユニット 1と熱源ユニット 2を備え、タンクュニヅト 1の水（温湯）を熱源ュニヅト 2にて加熱するものでめる。

タンクユニット 1は、貯湯タンク 3を備え、この貯湯タンク 3に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。そのため、貯湯タンク 3には、その底壁に給水口 5が設けられ、その上壁に出湯口 6が設けられ、給水口 5から貯^タンク 3に水が供給され、出湯口 6から高温の温湯が出湯する。この場合、給水口 5 には逆止弁 7を有する給水用流路 8が接続され、貯湯タンク 3の底壁には取水口 1 0が開設され、貯湯タンク 3の側壁（周壁）の上部には給湯口 1 1が開設されている。そして、取水口 1 0と給湯口 1 1とが循環路 1 2にて連結され、この循環路 1 2に水循環用ポンプ 1 3と熱交換路 1 4とが介設されている。

ところで、貯湯タンク 3には、上下方向に所定ピッチで 4個の残湯量検出器 4 7 a、 4 7 b , 4 7 c , 4 7 dが設けられ、さらには、貯湯タンク 3の上壁に温度センサ 4 8が設けられている。上記各残湯量検出器 4 7 a、 4 7 b、 4 7 c、 4 7 d及び温度センサ 4 8は、例えば、それぞれサ一ミス夕からなる。また、上記循環路 1 2には、熱交換路 1 4の上流側（具体的には、ポンプ 1 3の上流側）に取水サ一ミス夕 6 4が設けられると共に、熱交換路 1 4の下流側に出湯サーミス夕 6 5が設けられている。

また、熱源ユニット 2はこの発明に係る冷媒回路 Rを備え、この冷媒回路 R は、圧縮機 1 5と、上記熱交換路 1 4を構成する水熱交換器（凝縮器） 1 6と、冷却部 1 7と、レシーバ 1 8と、減圧機構を構成する膨張弁 1 9と、蒸発器 2 0 等を順に接続して構成される。そして、この冷媒回路 Rの冷媒としては、例えば、臨界圧力以上に圧縮される二酸化炭素（C O 2 ) を用い、いわゆる超臨界で使用する二酸化炭素である。なお、上記凝縮器 1 6とは、圧縮機 1 5にて圧縮された高温 ·高圧の超臨界冷媒を冷却する機能を有するものであり、ガス冷却器あるいは放熱器と呼ばれることもある。

上記冷却部 1 7は、凝縮器 1 6から流出した冷媒を冷却するものであって、図 2に示す液ガス熱交換器 2 1にて構成される。この液ガス熱交換器 2 1は、二重管構造であって、凝縮器 1 6からの冷媒が通過する第 1通路 2 2と、蒸発器 2 0からの冷媒が通過する第 2通路 2 3とを備える。すなわち、第 1通路 2 2が、凝縮器 1 6とレシーバ 1 8とを連結する冷媒流路 2 4の一部を構成し、第 2通路 2 3が、蒸発器 2 0と圧縮機 1 5とを連結する冷媒流路 2 5の一部を構成する。このため、この冷却部 1 7は冷媒—冷媒の熱交換器となり、第 1通路 2 2を通過する高圧高温の冷媒と第 2通路 2 3を通過する低圧低温の冷媒との間で熱交換され、レシーバ 1 8に入る冷媒が冷却される。また、低圧冷媒は加熱されるため、圧縮機 1 5の湿り圧縮を防止することができる。

ところで、この冷媒回路 Rは、圧縮機 1 5と水熱交換器 1 6とを接続する冷媒流路 4 0と、膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを接続する冷媒流路 4 1とをバイパス回路 4 2にて接続し、このバイパス回路 4 2にデフロスト弁 4 3を設けている。なお、上記冷媒流路 4 0には、圧力保護スィヅチとしての H P S 4 5と、圧力センサ 4 6とが設けられている。このバイパス回路 4 2は、圧縮機 1 5から吐出したホットガスを蒸発器 2 0に供給して、この蒸発器 2 0の除霜を行うデフロスト運転を行うためのものである。そのため、この熱源ユニット 2には、通常の湯沸運転と、デフロスト運転との切換を行うためのデフロス卜制御手段（図示省略）を備える。すなわち、通常の湯沸運転の場合、水熱交換器 1 6が凝縮器として機能し、熱交換路 1 4を通過する温湯を加熱するものである。また、デフロスト運転を行う場合、膨張弁 1 9を全閉状態とすると共に、デフロスト弁 4 3を開状態として、ホヅトガスを蒸発器 2 0に流し、このホットガスにて蒸発器 2 0を加熱して、蒸発器 2 0に霜を発生させない。デフロスト制御手段は、例えば、マイク口コンピュータを用いて構成される。次に、上記冷媒回路 Rの運転動作（湯沸かし運転）を説明する。

圧縮機 1 5を駆動させると共に、水循環用ポンプ 1 3を駆動（作動）させる。すると、貯湯タンク 3の底部に設けた取水口 1 0から貯溜水（温湯）が流出し、これが循環路 1 2の熱交換路 1 4を流通する。そのときこの温湯は凝縮器 1 6である水熱交換器によって加熱され（沸上げられ）、給湯口 1 1から貯湯タンク 3 の上部に返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク 3に温湯が貯湯されることになる。なお、現状の電力料金制度は夜間の電力料金単価が昼間に比べて低く設定されているので、この運転は、低額である深夜時間帯に行い、コストの低減を図るようにするのが好ましい。

このように、温水を沸上げている場合において、高温の温水が貯湯タンク 3 の下部にまで貯まっている状態では、貯湯タンク 3内の高温の温湯が取水口 1 0 から循環路 1 2に流出することになる。このような場合には、水熱交換器 1 6の入水温度が上昇する。従来の冷媒回路では、氷熱交換器 1 6の入水温度が上昇すれば、図 2 6に示される冷凍サイクルが図 2 8の実線で示すように冷凍サイクルとなる。このため、循環する冷媒が過多状態（余剰冷媒状態）となる。

ところが、図 1に示す冷媒回路 Rにおいては、冷却部 1 7を備えているので、冷媒が十分冷却され、膨張弁 1 9の前位の高圧側において、レシーバ 1 8内に高密度の冷媒が溜まる。すなわち、余剰冷媒処理を行うことができ、冷媒回路 Rを循環する冷媒量は適切なものとなって、図 3に示すような冷凍サイクルとなる。そのため、安定した運転が可能であり、 C O Pの低下を招かない。しかも、設けるべきレシーバの容量を小さく設定でき、冷媒回路全体のコンパクト化及び製造コストの低減を図ることが可能である。安定した冷凍運転を行うことができる。次に、図 4に示す冷媒回路 Rでは、冷却部 1 7は空気熱交換器 2 6でもって構成され、凝縮器 1 6とレシーバ 1 8を連結する冷媒流路 2 4の一部を構成する流路を有し、冷媒がこの流路を通過する際に空気と熱交換を行う。このため、この冷却部 1 7によっても、レシーバ 1 8内に溜まる冷媒量を調整することができ、冷媒回路; を循環する冷媒量は適切なものとなって、安定した冷凍運転を行うことができる。また、図 5の冷媒回路 Rでは、蒸発器 2 0の一部を空気熱交換器として機能させてこれを冷却部 1 7としている。すなわち、この場合の蒸発器 2 0は、図 6 に示すように、多数のフィンを有する本体 2 7と、この本体 2 7内に配設される第 1 ·第 2チューブ 2 8、 2 9とを備える。そして、第 1チューブ 2 8内を膨張弁 1 9からの冷媒を通過させ、第 2チューブ 2 9内を凝縮器 1 6からの冷媒を通過させる。このため、本体 2 7と第 1チューブ 2 8等でもって本来の蒸発機能を発揮し、本体 2 7と第 2チューブ 2 9等でもって、凝縮器 1 6から流出した冷媒を冷却する冷却部（空気熱交換器） 1 7としての機能を発揮する。

この場合、第 1チューブ 2 8は蛇行状とされ、その両開口部 2 8 a、 2 8 b が本体 2 7の一方の側面 2 7 a側に開口している。また、第 2チューブ 2 9は U 字状とされ、その両開口部 2 9 a、 2 9 bが本体 2 7の一側面 2 7 a側に開口している。なお、このように、蒸発器 2 0の一部が冷却部 1 7を構成するものとしては、この図 6に示すものに限るものではなく、例えば、本体 2 7の大きさ、第 1 ·第 2チューブ 2 8、 2 9の長さ寸法等の変更も自由である。

このため、図 5の冷媒回路 Rは、上記図 1等と同様、入水温度（水熱交換器 1 6への入水温度）の上昇等の環境変化により発生する余剰冷媒を処理することができ、冷媒回路 Rを循環する冷媒量は適切なものとなって、安定した冷凍運転を行うことができる。しかも、図 1に示すような熱交換器 2 1や図 4に示すような熱交換器 2 6等を必要とせず、この種の冷媒回路に当然必要とされる蒸発器 2 0の一部をもって冷却部 1 7を構成することができ、冷媒回路 Rの全体のコンパクト化及び製造コストの低減を図ることができる。次に、図 7に示す冷媒回路 Rでは、図 1 5に示すレシーバ 1 8を使用して、レシーバ 1 8内の高圧冷媒と、低圧冷媒との熱交換を行うように構成している。すなわち、この場合のレシーバ 1 8には、凝縮器 1 6からの冷媒が流入する流入管 5 0と、レシーバ 1 8からの冷媒が膨張弁 1 9に流入する流出管 5 1とが夫々接続されると共に、膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを接続する冷媒流路 4 1が揷通されている。これにより、流入管 5 0からレシーバ 1 8に流入する高圧冷媒と、冷媒流路 4 1を流れる低圧冷媒との間で熱交換を行う熱交換手段 3 0が構成される。この図 7の冷媒回路 Rによれば、熱交換を行うための低圧側の冷媒が、蒸発器 2 0の入口側の冷媒であるので、熱交換を確実に行うことができ、レシーバ 1 8内の冷媒の溜まりを促進することができる。このため、余剰冷媒が発生する条件下においても冷媒回路 Rを循環する泠媒量は適切量となって、湿り運転となることなく、 C O Pの低下を招くことがない。また、図 8に示す冷媒回路 Rでは、蒸発器 2 0と圧縮機 1 5とを接続する冷媒流路（吸込流路） 2 5がレシーバ 1 8に揷通されている。これによつて、レシーバ 1 8の高圧冷媒と、冷媒流路 2 5を流通する低圧冷媒との熱交換を行う熱交換手段 3 0を構成することができ、レシーバ 1 8内の冷媒の溜まりを促進することができ、余剰冷媒状態となることを防止することができる。次に、図 9に示す冷媒回路 Rは、圧縮機 1 5からの冷媒が凝縮器 1 6及び熱交換器 4 9を介して膨張弁 1 9に流入する主通路 5 4と、冷媒が主通路 5 4から分流してレシーバ 1 8を介して主通路 5 4に合流するバイパス回路 5 5とを備える。すなわち、主通路 5 4は、冷媒流路 4 0 (圧縮機 1 5の冷媒吐出路）と、凝縮器 1 6から熱交換器（凝縮器 1 6から流出する冷媒に過冷却を付与するための熱交換器） 4 9を介して膨張弁 1 9に接続される接続管 5 7を有し、バイパス回路 5 5は、冷媒吐出路 4 0から分岐してレシーバ 1 8に接続される第 1管 5 8と、レシ一ノ 1 8から主通路 5 4に接続される第 2管 5 9とを有する。なお、熱交換器 4 9は接続管 5 7を流れる冷媒と、冷媒流路 2 5を流れる冷媒との熱交換を行うものである。

この冷媒回路 Rによれば、主通路 5 4においては、圧縮機 1 5からの高圧冷媒が凝縮器 1 6 熱交換器 4 9 - 膨張弁 1 9→蒸発器 2 0 レシーバ 1 8→熱交換器 4 9 圧縮機 1 5と流れる。このため、水熱交換器としての凝縮器 1 6にて、循環路 1 2 (この場合においては図示省略している）を循環している温湯を加熱することができる。また、バイパス回路 5 5においては、圧縮機 1 5からの高圧冷媒がレシーバ 1 8に流入して、レシ一バ 1 8から膨張弁 1 9に流入し、さらに、蒸発器 2 0から流出した冷媒が冷媒流路 2 5を介して圧縮機 1 5に戻る。このため、第 1管 5 8からレシーバ 1 8に流入した高圧冷媒と、冷媒流路 2 5を流れる低圧冷媒との間で熱交換を行う熱交換手段 3 0を構成することができる。次に、図 1 0に示す冷媒回路 Rは、第 1管 5 8にて凝縮器 1 6とレシーバ 1 8とを連結したものであり、図 1 1に示す冷媒回路 Rは、第 1管 5 8にて凝縮器 1 6の出口とレシ一バ 1 8とを連結したものである。これらにおいても、レシ一バ 1 8内の高圧冷媒と、冷媒流路 2 5を流通する低圧泠媒との熱交換を行うことができる。また、図 1 2に示す泠媒回路 I ま、図 1 0に示す冷媒回路 Rの第 1管 5 8に絞り機構 S (例えば、キヤピラリーチューブ）を介設したものであり、図 1 3に示す冷媒回路 Rは、図 1 0に示す冷媒回路 Rの第 2管 5 9に絞り機構 S (例えば、キヤピラリーチューブ）を介設したものである。これらの場合、レシーバ 1 8内を通過する冷媒流量を変化させることができる。すなわち、運転条件の違いにより発生する余剰冷媒をレシーバ 1 8に確実に溜めることができ、余剰冷媒吸収能力を向上させることができる。また、図 1 4に示す冷媒回路 Rでは絞り機構 Sをキヤビラリーチューブに代えて電動弁にて構成するものであって、図 1 3に示す冷媒回路 Rと同様の作用効果を呈する。このため、図 1 2に示す冷媒回路 Rにおいても、キヤピラリーチューブに代えて、電動弁を使用してもよい。さらに、図 9と図 1 1に示す冷媒回路 Rにおいても、バイパス回路 5 5に絞り機構 Sを設けてもよい。ところで、図 7と図 8の冷媒回路 Rでは、レシーバ 1 8内の冷媒状態は、水熱交換器（凝縮器） 1 6の出口状態で決まる。そのため、レシーバ 1 8の余剰冷媒吸収能力は、（水熱交換器 1 6出口の冷媒密度） X容積となる。このため、これらにおいてはあまり大きな吸収能力にならない。これに対して、図 9から図 1 3に示す冷媒回路 R (図 1 1に示す冷媒回路 Rを省く）では、水熱交換器（凝縮器） 1 6の出口温度と相違する温度の冷媒（出口温度よりの高い温度の冷媒）をレシーバ 1 8に溜めることができる。このため、運転エリア毎での冷媒密度差を大きくとれ、余剰冷媒吸収能力が大きくなる。この場合、図 9に示す冷媒回路 R が最も大きな余剩冷媒吸収能力を示す。これは、この図 9に示す冷媒回路 Rがレシ一バ 1 8内の冷媒温度変化幅が最も大きいためである。また、熱ロス（水熱交換器で水以外に放熱する量）を、図 9から図 1 1の冷媒回路 Rについて比較した場合、図 9に示す冷媒回路 Rが最も大きく、図 1 0の示す冷媒回路 Rがそれより小さく、図 1 1に示す冷媒回路 Rが最も小さくなる。これは、図 1 1に示す冷媒回路 Rでは、第 1管 5 8が凝縮器 1 6の出口側から分岐しているからである。

図 7〜図 1 4に示す冷媒回路 Rにおけるレシーバ 1 8としては、図 1 6に示すものであってもよい。この場合、冷媒流路 4 1又は冷媒流路 2 5をレシ一バ 1 8の外面に沿わせたものであり、これにより、レシーバ 1 8内の高圧冷媒と、冷媒流路 4 1 (又は冷媒流路 2 5 ) を流通する低圧冷媒との熱交換を行うことができる。冷媒流路 4 1又は冷媒流路 2 5をレシ一バ 1 8に沿わせる場合、この図 1 6に示すように、直線状に並列状に配設させてもよく、又はレシーバ 1 8の外周面に巻き付けてもよい。

また、図 9〜図 1 4に示す冷媒回路 Rにおいて、それぞれ仮想線で示すようにィパス回路 5 5の第 1管 5 8を水熱交換器 1 6の上流部に接続すると共に、バイパス回路 5 5の第 2管 5 9を水熱交換器 1 6の中間部に接続するようにしてもよい。このように接続することにより、熱ロスの低減及びレシーバ 1 8の入口冷媒温度の上昇の最適化を図ることが可能となる。この場合、主通路 5 4はこれら図 9〜図 1 4の実線で示すままの流路である。なお、図 9〜図 1 4に示す冷媒回路 Rのように、レシーバ 1 8と熱交換器（液ガス熱交換器） 4 9とを備えたものでは、これらの配置順序を図例と逆順序となるようにしてもよい。ところで、図 1 7に示すように、凝縮器 1 6から分岐し、この分岐部よりも下流側の位置において、この凝縮器 1 6に合流するバイパス通路 5 5を設けると共に、このバイパス通路 5 5にレシ一バ 1 8を介設して、このレシ一バ 1 8内の高圧冷媒と、蒸発器 2 0の入口側の低圧冷媒との熱交換を行ってもよい。すなわち、圧縮機 1 5からの高圧冷媒が凝縮器 1 6を通過して上記膨張弁 1 9に流入するための主通路 5 4は、冷媒吐出路 4 0と接続管 5 7とを有し、この主通路 5 4 にバイパス回路 5 5が接続されている。

具体的には、バイパス回路 5 5は、その第 1管 5 8が凝縮器 1 6の中間部よりもやや上流寄りに接続されると共に、その第 2管 5 9が凝縮器 1 6の中間部よりもやや下流寄りに接続され、この第 1管 5 8と第 2管 5 9とに間にレシーバ 1 8が介設されている。このため、主通路 5 5から分岐した高圧冷媒はレシーバ 1 8を通過して主通路 5 5に合流（還流）することになる。

なお、この場合も、主通路 5 4の冷媒は、接続管 5 7を流れることによって、熱交換器（凝縮器 1 6から流出する冷媒に過冷却を付与するための熱交換器） 4 9を介して膨張弁 1 9に流入することになる。

そして、図 1 8と図 1 9に示すように、膨張弁 1 9と蒸発器 2 0とを接続する冷媒流路（低圧配管） 4 1にレシーバ 1 8が熱交換可能に並設されている。すなわち、冷媒流路 4 1のうち、レシ一バ 1 8に沿って延びる部位がいわゆるジグザグ状に形成され、そのレシ一バ 1 8に対して近接乃至接触する突部 4 1 a…がロウ付け等の接続手段にてレシーバ 1 8の外壁 1 8 aに接続されている。これによって、レシーバ 1 8内を通過する高圧冷媒と、冷媒流路 4 1を流れる低圧冷媒とで熱交換が行われる。この際、冷媒流路 4 1のレシ一バ 1 8との接触部位を分散させているため、局部的な熱交換が防止されて全体的な熱交換が行われる。もちろん、冷媒流路 4 1にジグザグ部を設けることなく、直線状のままレシーバ 1 8の外壁 1 8 aに沿わせてその近接乃至接触をロウ付け等の接続手段にて接続してもよい。

また、図 1 7に示すように、レシーバ 1 8と凝縮器 1 6とを接続する第 2管 5 9には電動弁から成る流量調整弁 5 6が介設されている。つまり、この流量調整弁 5 6はレシーバ 1 8の出口側に設けられている。このため、この流量調整弁 5 6の全開時には、冷媒温度を高め、レシーバ 1 8内の冷媒収容量を少なくすることができ、流量調整弁 5 6の開度制御時には、要求された泠媒温度に保持し、レシーバ 1 8内を適切な冷媒収容量とすることができ、流量調整弁 5 6の全閉時には、冷媒温度を低くし、レシーバ 1 8内の冷媒収容量を多くすることができる。これによつて、運転条件の違い等にて発生する余剰冷媒を安定して確実に処理することができる。この図 1 7の冷媒回路では、デフロスト弁 4 3が介設されたデフロスト用配管（バイパス回路） 4 2を備えている。すなわち、冷媒吐出路 4 0から分岐されたデフロスト用配管 4 2は、蒸発器 2 0の入口側において、冷媒流路 4 1に接続されている。これによつて、デフロスト時に熱ロスを防止することができる。

このように、図 1 7の冷媒回路においても、レシーバ 1 8内の冷媒の溜まりを促進することができ、余剰冷媒状態となることを防止することができる。なお、この図 1 7の冷媒回路においても、図 9〜図 1 4の実線、及び仮想線で示すように、バイパス回路 5 5の分岐部や合流部の位置変更は自由である。例えば、バイパス回路 5 5の第 1管 5 8を凝縮器 1 6の上流部に接続すると共に、バイパス回路 5 5の第 2管 5 9を凝縮器 1 6の下流部に接続するようにしてもよく、要は膨張弁 1 9の前位において、第 1管 5 8と第 2管 5 9との間に高低圧差が生じるようにすればよい。ところで、冷媒回路 I では、圧縮機 1 5への液バヅク（液戻り）を防止するために、液分離器（アキュムレータ）を設ける場合がある。しかしながら、アキュムレ一夕を設けることによって、コスト高となると共に、圧縮機 1 5の吸入圧損が増加して C O Pが低下し、さらには、アキュムレ一夕において異音が発生する等の問題点があった。

そのため、図 2 0に示すように、圧縮機 1 5の冷媒吸入路 3 2 (冷媒流路 2 5のうちで冷却部 1 7から圧縮機 1 5までの流路）に、液戻り防止用の加熱手段 3 3を設けるのが好ましい。この場合、加熱手段 3 3は、電磁誘導加熱器であり、図 2 1に示すように、ボビン 3 4と、このボビン 3 4に巻き付けられる電磁誘導加熱ヒー夕（コイル） 3 5とを備える。すなわち、ボビン 3 4は、筒部 3 4 aと、この筒部 3 4 aの両端に連設される外鍔部 3 4 b、 3 4 bとからなり、筒部 3 4 aに電磁誘導加熱ヒ一夕 3 5が巻き付けられている。

そして、筒部 3 4 aに、鉄管 3 6と、この鉄管 3 6を覆う断熱材 3 7とが内嵌され、電磁誘導加熱ヒー夕 3 5に断熱材 3 8が外嵌されている。そして、鉄管 3 6は上記冷媒吸入路 3 2の一部を構成する。また、この加熱手段 3 3には、電磁誘導加熱ヒータ 3 5に電流を流す図示省略の電源を有し、この電源から電磁誘導加熱ヒー夕 3 5に電流を流せば、鉄管 3 6に無数のうず電流が発生し、これによって、鉄管 3 6が加熱され、この鉄管 3 6を流れる冷媒が加熱される。

また、この冷媒回路 Rの制御部は、加熱手段 3 3を制御する図示省略の制御手段を備える。すなわち、図 2 0に示すように、冷媒吸入路 3 2の吸込口近傍及び冷媒吐出路 4 0の吐出口近傍には、それぞれサーミス夕 6 0、 6 1が設けられると共に、蒸発器 2 0には、蒸発器用サ一ミス夕 6 2が設けられ、この蒸発器用サーミス夕 6 2と冷媒吸入路 3 2のサ一ミス夕 6 0とに基づいて、圧縮機 1 5への液バックが発生するか否かを判断する。そして、液バックが発生するおそれがある場合に、加熱手段 3 3に電流を流して、冷媒吸入路 3 2の冷媒を加熱する。図 2 0において、 6 3は外気用サーミス夕である。なお、図示省略しているが、上記図 1等の冷媒回路 Rにおいてもこれらのサーミス夕 6 0、 6 1、 6 2、 6 3 は設けられている。

すなわち、この図 2 0に示す冷媒回路では、デフロスト運転中、デフロスト復帰時等の過渡時に、上記制御手段により上記加熱手段 3 3を作動させて、冷媒吸入路 3 2の冷媒を加熱し、これによつて、圧縮機 1 5への液戻り（液バック）を防止するものである。このように、加熱手段 3 3を設ければ、アキュムレータを設けることなく、液バックを防止することができ、コス卜の低減を図ることができると共に、吸入圧損による C 0 Pの低下を防止することができる。さらには、異音発生の原因を除去することができ、静かな運転が可能となる。

また、この場合、加熱手段 3 3に電磁誘導加熱器を使用しているので、清潔かつ安全であり、熱効率も高い利点がある。ところで、この冷媒回路 Rにおいて、圧縮機 1 5の起動から所定時間の間、電動弁である膨張弁 1 9を全閉又は所定開角度以下とすれば、図 2 2の太線部（高圧部）に存在する冷媒の圧縮機 1 5への急激な液戻りを防止することができる。また、図 2 3の冷媒回路 Rでは、冷媒吸入路 3 2において、加熱手段 3 3よりも上流側に流量調整のための調整弁（電動弁） 6 6を介設している。すなわち、この冷媒回路 Rでは、運転起動時、デフロスト運転開始時、デフロスト運転中、デフロスト復帰時等の過渡時に、この調整弁 6 6を絞ることによって、流量を絞ると共に、加熱手段 3 3による加熱を行って、液戻りを防止するものであって、より確実な液バック防止を達成することができる。次に、図 2 4に示す冷媒回路 Rは、圧縮機 1 5と凝縮器 1 6との間に、例えば電磁弁からなる液戻り防止弁 6 7を設けたものである。この場合、圧縮機 1 5 の起動から所定時間の間、又はデフロスト運転時に、電動弁である膨張弁 1 9を全閉又は所定閧角度以下とすると共に、液戻り防止弁（電磁弁） 6 7を閉状態とする。このことによって、太線部（高圧部）（液戻り防止弁 6 7から膨張弁 9までの範囲）に存在する冷媒の圧縮機 1 5への急激な液戻りを防止することができる。なお、この図 2 4の冷媒回路 Rにおいても、冷媒吸入路 3 2に加熱手段 3 3 を設けているので、運転起動時やデフロスト運転開始時等に、加熱手段 3 3にて冷媒吸入路 3 2の冷媒を加熱して圧縮機 1 5への液バックを防止することができる。さらに、この図 2 4に示す泠媒回路 I こおいても、図 2 3の冷媒回路 Rのように、冷媒吸入路 3 2に調整弁 6 6を設け、加熱手段 3 3による加熱に加えてこの調整弁 6 6による流量の絞りを行うようにしてもよい。次に、図 2 5に示す冷媒回路 Rは、加熱手段 3 3を設けることなく、圧縮機 1 5の冷媒吸入路 3 2と冷媒吐出路 4 0とにそれぞれ例えば液戻り防止弁 6 8、 6 9を設け、この液戻り防止弁 6 8、 6 9にて運転停止後の圧縮機 1 5への液バックを防止するものである。すなわち、運転停止後において、両液戻り防止弁 6 8、 6 9を閉状態として、冷媒吸入路 3 2及び冷媒吐出路 4 0から圧縮機 1 5に流れ込むことを防止し、次回の圧縮機 1 5の起動時の起動不良や液圧縮による圧縮機 1 5の破損を防止するものである。なお、この図 2 5の冷媒回路 Rにおいても、冷媒吸入路 3 2に加熱手段 3 3を設け、運転起動時、デフロスト運転開始時、デフロスト運転中、デフロスト復帰時等の過渡時に、この加熱手段 3 3にて冷媒を加熱して、圧縮機 1 5への液バックを防止するようにしてもよい。 . ところで、上記図 2 0等において使用される加熱手段 3 3としては、電磁誘導加熱器以外に、ニクロム線等からなるヒ一夕線にて構成してもよい。また、上記液バック防止運転の他に、圧縮機 1 5の電源投入後から所定時間経過するまでに、この圧縮機 1 5のインバー夕回路の欠相予熱運転を行うことによって、圧縮機 1 5内の冷媒を蒸発させるようにすることも好ましい。以上、この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、ヒートポンプ式給湯装置以外の冷媒回路に使用することが可能である。また、冷媒としては、二酸化炭素以外に、エチレンゃェタン、酸化窒素等の超臨界で使用する冷媒であってもよい。なお、本発明において、凝縮器 1 6とは、圧縮機 1 5にて圧縮された高温，高圧の超臨界冷媒を冷却する機能を有するものであり、ガス冷却器（放熱器）と呼ばれることもある。 + 産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る泠媒回路は、給湯装置に有用であり、特に、冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う場合に適している。

Claims

請求の範囲

1. 圧縮機（ 15) と放熱器（16) とレシーバ（18) と膨張弁（19) と蒸発器（20) とを備え、上記圧縮機（15) で冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路であって、

上記レシーバ（18) の上流側に、上記放熱器（16) から流出した冷媒を冷却する冷却部（ 17) を設けたことを特徴とする冷媒回路。

2. 上記蒸発器（20) の一部を空気熱交換器とし、該空気熱交換器を上記冷却部（ 17) とすることを特徴とする請求項 1の冷媒回路。

3. 上記冷却部（17) が放熱器（ 16) から流出した泠媒と蒸発器（20) の出口側の冷媒とを熱交換させることを特徴とする請求項 1の冷媒回路。

4. 圧縮機（ 15) と放熱器（1 6) とレシーバ（18) と膨張弁（19) と蒸発器（20) とを備え、上記圧縮機（15) で冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路であって、

上記レシーバ（18) 内の高圧冷媒と、低圧冷媒との熱交換を行う熱交換手段（30) を設けたことを特徴とする冷媒回路。

5. 上記低圧冷媒が、上記蒸発器（20) の入口側の冷媒であることを特徴とする請求項 4の冷媒回路。

6. 上記低圧冷媒が、上記蒸発器（20) の出口側の冷媒であることを特徴とする請求項 4の冷媒回路。

7. 上記圧縮機（ 15) からの高圧冷媒が上記放熱器（ 16) を通過して上記膨張弁（19) に流入するための主通路（54) と、上記圧縮機（15) からの高圧冷媒がレシーバ（18) に流入するためのバイパス回路（55) とを設け、上記放熱器（ 16) の出口側の冷媒温度よりも高温の冷媒をレシーバ（18) に流入させることを特徴とする請求項 4の冷媒回路。

8. 上記バイパス回路（55) に絞り機構（S) を設けたことを特徴とする請求項 7の冷媒回路。

9. 圧縮機（15) と放熱器（16) とレシーバ（ 18) と膨張弁（19) と蒸発器（20) とを備え、上記圧縮機（15) で冷媒を臨界圧力以上に圧縮して冷凍サイクルを行う冷媒回路であって、

上記圧縮機（15) からの高圧冷媒がレシーバ（18) に流入するためのバィパス通路（55) を設け、このレシーバ（ 18) 内の高圧冷媒と、上記蒸発器 (20) の入口側の低圧冷媒との熱交換を行うことを特徴とする冷媒回路。

10. 上記レシーバ（18) の出口側に流量調整弁（56) を設けたことを特徴とする請求項 9の冷媒回路。