WO2013175963A1

WO2013175963A1 - 冷凍装置

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Publication number: WO2013175963A1
Application number: PCT/JP2013/062946
Authority: WO
Inventors: 聡河野; 松岡　慎也
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-11-28
Also published as: JP2013245836A; EP2865970A1; US20150128635A1; EP2865970A4; CN104285110B; US9791176B2; CN104285110A; JP5888114B2

Abstract

　Ｒ３２冷媒を使う空気調和装置において、アキュムレータ内における液冷媒と冷凍機油との二層分離状態の解消を適切に低コストで行う。空気調和装置（１０）は、圧縮機（２０）と、室内熱交換器（５０）と、室外膨張弁（４１）と、室外熱交換器（３０）と、吸入流路（２７）に設けられたアキュムレータ（７０）とを備える。アキュムレータ（７０）は、冷媒を気液分離するとともに余剰冷媒を貯留するための内部空間を形成するケーシング（７１）と、入口管（７２）と、出口管（７３）とを有する。入口管（７２）の先端開口は、内部空間の底から、内部空間の高さ寸法の０～０．３倍の寸法だけ離れた高さ位置、にある。

Description

冷凍装置

　本発明は、冷凍装置、特に、冷媒としてＲ３２を使いアキュムレータを備える冷凍装置に関する。

　従来から、空気調和装置などの冷凍装置として、冷媒としてＲ３２を使用したものがある。Ｒ３２などの冷媒を使う空気調和装置が、例えば特許文献１（特開２００４－２６３９９５号公報）に記載されている。この空気調和装置では、アキュムレータにおいて冷凍機油と液冷媒との二層分離が発生した場合の対策として、圧縮機から吐出されるホットガスの一部を分流してアキュムレータに導入するホットガスバイパス回路および自動開閉弁を具備している。そして、ホットガスの温度などの条件に応じて、自動開閉弁を開けてホットガスをアキュムレータの底部に導き、二層分離している液冷媒と冷凍機油とを攪拌し、冷凍機油をアキュムレータから圧縮機へと戻している。

　上述のように特許文献１（特開２００４－２６３９９５号公報）の空気調和装置では、アキュムレータの底部にホットガスを導くためのホットガスバイパス回路および自動開閉弁を設けているが、その分だけ装置の製造コストが上がっている。また、自動開閉弁の開閉の制御を適切に行わなければ、アキュムレータ内で液冷媒と冷凍機油とが二層分離していても攪拌動作が行われないという事態が生じてしまう。
　本発明の課題は、冷媒としてＲ３２を使いアキュムレータを備える冷凍装置において、アキュムレータ内における液冷媒と冷凍機油との二層分離状態の解消を適切に低コストで行うことにある。

　本発明の第１観点に係る冷凍装置は、冷媒としてＲ３２を使う冷凍装置であって、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器と、アキュムレータとを備えている。圧縮機は、吸入流路から冷媒を吸入し、冷媒の圧縮を行う。凝縮器は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる。膨張機構は、凝縮器を出た冷媒を膨張させる。蒸発器は、膨張機構で膨張した冷媒を蒸発させる。アキュムレータは、吸入流路に設けられており、ケーシングと、入口管と、出口管とを有する。ケーシングは、冷媒を気液分離するとともに余剰冷媒を貯留するための内部空間を形成するものである。入口管は、蒸発器で蒸発した冷媒を、ケーシングの内部空間に入れるための管である。出口管は、ケーシングの内部空間で分離したガス冷媒を、圧縮機に向かわせるための管である。そして、アキュムレータの入口管の先端開口が、ケーシングの内部空間の底から、内部空間の高さ寸法の０～０．３倍の寸法だけ離れた高さ位置、にある。

　ここでは、蒸発器から流れてくる冷媒をケーシングの内部空間に入れる入口管の先端開口が、ケーシングの内部空間の底から内部空間の高さ寸法の０．３倍の寸法だけ離れた高さ位置よりも低い位置にある。すなわち、入口管の先端開口を、ケーシングの内部空間の下のほうに位置させているため、アキュムレータの内部空間に液冷媒が溜まって二層分離が生じ、上のほうに冷凍機油が溜まったときにも、入口管を通って蒸発器から導入されてくる冷媒が二層分離している液冷媒および冷凍機油を攪拌し、それにより二層分離の解消が図られる。
　なお、アキュムレータは、運転状況によって余剰となる冷媒を貯留する役割や、過渡的に蒸発器から液冷媒が戻ってきたときの冷媒貯留の役割を果たす。また、本発明では、従来から存在する入口管の先端開口の高さ位置を工夫し、従来にないほどにアキュムレータの内部空間の下のほうに位置させることで攪拌効果を得られるようにしている。このため、製造コストの上昇も抑えられる。

　本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、アキュムレータの入口管は、その先端開口が、ケーシングの側面に沿った方向を向いている。
　ここでは、入口管の先端をケーシングの内部空間の下のほうに位置させているけれども、その入口管の先端開口をケーシングの側面に沿った方向に向けているため、過度の泡立ち（foaming）が抑制される。

　本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１又は第２観点に係る冷凍装置であって、アキュムレータの入口管は、その先端開口が、上向き或いは斜め上向きである。
　ここでは、アキュムレータの内部空間で液冷媒および冷凍機油が二層分離しているときに、入口管から導入される冷媒の流れが上向きのベクトルを持つことになるため、上下に分かれている冷凍機油と液冷媒とが効率的に攪拌されて混ざるようになる。

　本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１～第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、アキュムレータのケーシングは、上下が開口する筒状本体と、その筒状本体の上の開口を塞ぐ上部蓋体と、筒状本体の下の開口を塞ぐ下部蓋体と、を含む。そして、アキュムレータの入口管の先端開口の高さ位置が、下部蓋体の上端の高さ位置よりも低い。
　ここでは、下部蓋体の上端よりも低い位置まで、アキュムレータの入口管の先端の高さ位置を下げている。このため、より確実に二層分離している液冷媒および冷凍機油を攪拌することができる。

　本発明の第１観点に係る冷凍装置によれば、アキュムレータの入口管の先端開口を、アキュムレータの内部空間の下のほうに位置させているため、二層分離が生じて上のほうに冷凍機油が溜まったときにも、入口管を通って蒸発器から導入されてくる冷媒が二層分離している液冷媒および冷凍機油を攪拌し、それにより二層分離の解消が図られる。
　本発明の第２観点に係る冷凍装置によれば、アキュムレータの入口管の先端開口をケーシングの側面に沿った方向に向けているため、過度の泡立ちが抑制される。
　本発明の第３観点に係る冷凍装置によれば、アキュムレータの入口管から導入される冷媒の流れが上向きのベクトルを持つことになるため、上下に分かれている冷凍機油と液冷媒とが効率的に攪拌されて混ざるようになる。
　本発明の第４観点に係る冷凍装置によれば、より確実に二層分離している液冷媒および冷凍機油を攪拌することができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の冷媒配管系統を示す図。アキュムレータの概略構成図。内部空間で液冷媒と冷凍機油とが二層分離しているアキュムレータを示す図。入口管からの冷媒により内部空間が攪拌されているアキュムレータを示す図。

　（１）空気調和装置の全体構成
　図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１０の冷媒配管系統を示す図である。空気調和装置１０は、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置であって、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって建物内の各室を冷暖房する。空気調和装置１０は、熱源ユニットとしての室外ユニット１１と、多数の利用ユニットとしての室内ユニット１２と、室外ユニット１１と室内ユニット１２とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管１３およびガス冷媒連絡管１４とを備えている。すなわち、図１に示す空気調和装置１０の冷媒回路は、室外ユニット１１と、室内ユニット１２と、冷媒連絡管１３，１４とが接続されることによって構成されている。そして、図１に示す冷媒回路内には、冷媒が封入されており、後述のように、冷媒が圧縮され、冷却・凝縮され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、Ｒ３２が用いられる。Ｒ３２は、温暖化係数が小さい低ＧＷＰ冷媒であって、ＨＦＣ系冷媒の一種である。また、冷凍機油として、Ｒ３２に対していくらかの相溶性を有するエーテル系合成油が用いられる。この空気調和装置１０では、冷媒としてＲ３２を使用しているため、油分比率にもよるが、低温条件（例えば０℃以下）においては、圧縮機２０の潤滑のために冷媒とともに封入されている冷凍機油の溶解度が非常に小さくなる傾向がある。

　（２）空気調和装置の詳細構成
　（２－１）室内ユニット
　室内ユニット１２は、各室の天井あるいは側壁に設置されており、冷媒連絡管１３，１４を介して室外ユニット１１に接続されている。室内ユニット１２は、主として、減圧器である室内膨張弁４２と、利用側熱交換器としての室内熱交換器５０とを有している。
　室内膨張弁４２は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室内膨張弁４２は、その一端が液冷媒連絡管１３に接続され、その他端が室内熱交換器５０に接続されている。
　室内熱交換器５０は、冷媒の蒸発器又は凝縮器として機能する熱交換器である。室内熱交換器５０は、その一端が室内膨張弁４２に接続され、その他端がガス冷媒連絡管１４に接続されている。

　室内ユニット１２は、ユニット内に室内空気を吸入して、再び室内に供給するための室内ファン５５を備えており、室内空気と室内熱交換器５０を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。
　また、室内ユニット１２は、各種のセンサや、室内ユニット１２を構成する各部の動作を制御する室内制御部９２を有している。室内制御部９２は、室内ユニット１２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット１２を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、後述する室外ユニット１１の室外制御部９１との間で伝送線９０ａを介して制御信号等のやりとりを行ったりする。
　（２－２）室外ユニット
　室外ユニット１１は、室内ユニット１２が配備される各室が存在する建物の外あるいは建物の地下室などに設置され、冷媒連絡管１３，１４を介して室内ユニット１２に接続されている。室外ユニット１１は、主として、圧縮機２０と、四路切換弁１５と、室外熱交換器３０と、室外膨張弁４１と、過冷却用膨張弁６３と、過冷却熱交換器６４と、液側閉鎖弁１７と、ガス側閉鎖弁１８と、アキュムレータ７０とを有している。

　圧縮機２０は、圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機である。圧縮機２０は、本実施形態において１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニット１２の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていてもよい。圧縮機２０は、圧縮機付属容器２８を介してガス冷媒を吸入する。
　四路切換弁１５は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、室外熱交換器３０を圧縮機２０によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、室内熱交換器５０を室外熱交換器３０において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、四路切換弁１５は、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９と室外熱交換器３０の一端とを接続するとともに、圧縮機２０の吸入側の吸入流路２７（アキュムレータ７０を含む）とガス側閉鎖弁１８とを接続する（図１の四路切換弁１５の実線を参照）。また、暖房運転時には、室内熱交換器５０を圧縮機２０によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、室外熱交換器３０を室内熱交換器５０において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、四路切換弁１５は、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９とガス側閉鎖弁１８とを接続するとともに、吸入流路２７と室外熱交換器３０の一端とを接続する（図１の四路切換弁１５の破線を参照）。本実施形態において、四路切換弁１５は、吸入流路２７、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９、室外熱交換器３０およびガス側閉鎖弁１８に接続された四路切換弁である。

　室外熱交換器３０は、冷媒の凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器３０は、その一端が四路切換弁１５に接続されており、その他端が室外膨張弁４１に接続されている。
　室外ユニット１１は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン３５を有している。室外ファン３５は、室外空気と室外熱交換器３０を流れる冷媒との間で熱交換をさせもので、室外ファン用モータによって回転駆動される。なお、室外熱交換器３０の熱源は、室外空気に限定されるものではなく、水などの別の熱媒体であってもよい。
　室外膨張弁４１は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室外膨張弁４１は、その一端が室外熱交換器３０に接続され、その他端が過冷却熱交換器６４に接続されている。室外膨張弁４１と過冷却熱交換器６４とを結ぶメイン冷媒流路１１ａの一部分からは、分岐管６２が分岐している。メイン冷媒流路１１ａは、室外熱交換器３０と室内熱交換器５０とを結ぶ液冷媒の主流路である。

　分岐管６２には、過冷却用膨張弁６３が設けられている。過冷却用膨張弁６３は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。また、分岐管６２は、過冷却熱交換器６４の第２流路６４ｂに接続されている。すなわち、メイン冷媒流路１１ａから分岐管６２へと分岐した冷媒は、過冷却用膨張弁６３で減圧され、過冷却熱交換器６４の第２流路６４ｂに流れる。
　過冷却用膨張弁６３で減圧されて過冷却熱交換器６４の第２流路６４ｂに流れた冷媒は、過冷却熱交換器６４の第１流路６４ａを流れる冷媒と熱交換する。過冷却熱交換器６４の第１流路６４ａは、メイン冷媒流路１１ａの一部を構成している。この過冷却熱交換器６４での熱交換の後、分岐管６２および第２流路６４ｂを流れてきた冷媒は、バイパス流路６５によって、吸入流路２７の第２配管２７ｂへと送られる。

　過冷却熱交換器６４は、二重管構造を採る内部熱交換器であり、上述のように、主流路であるメイン冷媒流路１１ａを流れる冷媒と、インジェクションのためのメイン冷媒流路１１ａから分岐した冷媒との間で熱交換を行わせる。過冷却熱交換器６４の第１流路６４ａの一端は室外膨張弁４１に接続されており、他端は液側閉鎖弁１７に接続されている。
　液側閉鎖弁１７は、室外ユニット１１と室内ユニット１２との間で冷媒をやりとりするための液冷媒連絡管１３が接続される弁である。ガス側閉鎖弁１８は、室外ユニット１１と室内ユニット１２との間で冷媒をやりとりするためのガス冷媒連絡管１４が接続される弁であり、四路切換弁１５に接続されている。ここで、液側閉鎖弁１７およびガス側閉鎖弁１８は、サービスポートを備えた三方弁である。
　アキュムレータ７０は、四路切換弁１５と圧縮機２０との間の吸入流路２７に配置されており、蒸発器として機能する室内熱交換器５０あるいは室外熱交換器３０から四路切換弁１５に接続された吸入流路２７の第１配管２７ａを通って戻ってきた冷媒を、気液分離する。気液分離された冷媒のうち、ガス冷媒が圧縮機２０へと送られる。アキュムレータ７０は、図１および図２に示すように、内部空間ＩＳを形成するケーシング７１と、入口管７２と、出口管７３とを有している。ケーシング７１は、主として、上下が開口する円筒状の本体７１ａと、本体７１ａの上の開口を塞ぐ椀状の上部蓋体７１ｂと、本体７１ａの下の開口を塞ぐ椀状の下部蓋体７１ｃとから構成されている。入口管７２は、吸入流路２７の第１配管２７ａを通ってきた冷媒を、内部空間ＩＳに導き入れる。入口管７２は、上部蓋体７１ｂの周縁部を貫通し、内部空間ＩＳの底に向かって延び、その先端部分が内部空間ＩＳの下部において約１５０度だけ折り曲げられている。これにより、入口管７２の先端開口７２ａは、斜め上を向いている。また、入口管７２の先端開口７２ａは、アキュムレータ７０の内側面７１ｅに沿った方向を向いており、先端開口７２ａから内部空間ＩＳに流入する冷媒は、アキュムレータ７０の内側面７１ｅに沿って周方向に周りながら上がっていく流れになる。

　なお、アキュムレータ７０の入口管７２の先端開口７２ａの高さ位置は、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳの底から高さ寸法Ｈ１だけ離れた位置にある。この高さ寸法Ｈ１は、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳの高さ寸法Ｈの、０～０．３倍である。図２に示すものでは、高さ寸法Ｈ１は、高さ寸法Ｈの５分の１以下である。また、アキュムレータ７０の入口管７２の先端開口７２ａの高さ位置は、下部蓋体７１ｃの上端７１ｄの高さ位置よりも低くなっている（図２参照）。
　アキュムレータ７０の出口管７３は、内部空間ＩＳで分離したガス冷媒を、圧縮機付属容器２８に接続された吸入流路２７の第２配管２７ｂへと出す。出口管７３は、Ｊ字状の管であり、上部蓋体７１ｂを貫通し、内部空間ＩＳの下部においてＵターンし、その上端（先端）の流出口７３ａの高さ位置が内部空間ＩＳの上部に位置する。出口管７３の内部空間ＩＳの下部におけるＵターン部分には、油戻し穴７３ｂが形成されている。油戻し穴７３ｂは、ケーシング７１の内部空間ＩＳの下部に液冷媒とともに溜まっている冷凍機油を圧縮機２０へと戻すための穴である。

　アキュムレータ７０の出口管７３と圧縮機付属容器２８とは、吸入流路２７の第２配管２７ｂで結ばれており、圧縮機付属容器２８と圧縮機２０とは、吸入流路２７の第３配管２７ｃで結ばれている。
　吸入流路２７の第２配管２７ｂには、図１に示すように、バイパス流路６５が接続されている。バイパス流路６５は、メイン冷媒流路１１ａから分岐し過冷却熱交換器６４を通った冷媒を、吸入流路２７の第２配管２７ｂへと供給するための流路である。
　また、室外ユニット１１は、各種のセンサや、室外制御部９１を有している。室外制御部９１は、室外ユニット１１の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット１２の室内制御部９２との間で伝送線８ａを介して制御信号等のやりとりを行う。これらの室外制御部９１および室内制御部９２によって、空気調和装置１０の制御部９０が構成されている。

　（２－３）冷媒連絡管
　冷媒連絡管１３，１４は、室外ユニット１１および室内ユニット１２を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管である。
　（３）空気調和装置の動作
　次に、本実施形態に係る空気調和装置１０の動作について説明する。なお、以下に説明する各種運転における制御は、運転制御手段として機能する制御部９０によって行われる。
　（３－１）冷房運転の基本動作
　冷房運転時は、四路切換弁１５が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２０からの吐出ガス冷媒が室外熱交換器３０に流れ、かつ、吸入流路２７がガス側閉鎖弁１８に接続された状態となる。室外膨張弁４１は全開状態に、室内膨張弁４２は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

　この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して、冷媒の凝縮器として機能する室外熱交換器３０に送られ、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却される。室外熱交換器３０において冷却されて液化した高圧の冷媒は、過冷却熱交換器６４で過冷却状態となり、液冷媒連絡管１３を経由して各室内ユニット１２に送られる。各室内ユニット１２に送られた冷媒は、室内膨張弁４２によってそれぞれ減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器５０において室内空気と熱交換をし、蒸発して低圧のガス冷媒となる。そして、室内熱交換器５０において加熱された低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管１４を経由して室外ユニット１１に送られ、四路切換弁１５を経由し、アキュムレータ７０を通って再び圧縮機２０に吸入される。このようにして、室内の冷房が行われる。

　室内ユニット１２のうち一部の室内ユニットだけが運転されている場合は、停止している室内ユニットについては、その室内膨張弁４２が停止開度（例えば、全閉）にされる。この場合、運転停止中の室内ユニット１２内を冷媒が殆ど通過しないようになり、運転中の室内ユニット１２のみについて冷房運転が行われることになる。
　（３－２）暖房運転の基本動作
　暖房運転時は、四路切換弁１５が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９がガス側閉鎖弁１８に接続され、かつ、吸入流路２７が室外熱交換器３０に接続された状態となっている。室外膨張弁４１および室内膨張弁４２は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。
　この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５およびガス冷媒連絡管１４を経由して、各室内ユニット１２に送られる。そして、各室内ユニット１２に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する室内熱交換器５０において、それぞれ室内空気と熱交換を行って冷却された後、室内膨張弁４２を通過し、液冷媒連絡管１３を経由して室外ユニット１１に送られる。冷媒が室内空気と熱交換を行って冷却される際に、室内空気は加熱される。室外ユニット１１に送られた高圧の冷媒は、過冷却熱交換器６４で過冷却状態となり、室外膨張弁４１によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器３０に流入する。室外熱交換器３０に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。室外熱交換器３０を出た低圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して、アキュムレータ７０を通って再び圧縮機２０に吸入される。このようにして、室内の暖房が行われる。

　なお、アキュムレータ７０には、特に暖房運転時に余剰冷媒が溜められる。
　（３－３）各運転におけるアキュムレータ内の状態
　上述のように、この空気調和装置１０では、冷媒としてＲ３２を使用しているため、低温条件（例えば冷媒温度が０℃以下）においては、圧縮機２０の潤滑のために冷媒とともに封入されている冷凍機油の溶解度が、非常に小さくなる。このため、冷凍サイクルにおける低圧になると、冷媒温度の低下によって、冷凍機油の溶解度が大きく低下することになり、冷凍サイクルにおいて低圧になるアキュムレータ７０内で冷媒であるＲ３２と冷凍機油が二層分離し、圧縮機２０に冷凍機油が戻りにくくなる。特に、余剰冷媒が多く溜まる傾向がある暖房運転や暖房運転開始時においては、図３に示すように、ケーシング７１の内部空間ＩＳの下部が液冷媒で満たされ、液冷媒から分離した冷凍機油が内部空間ＩＳの上部に集まってしまう傾向がある。このような二層分離が生じると、アキュムレータ７０の出口管７３の油戻し穴７３ｂと冷凍機油とが離れてしまい、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳに溜まっている冷凍機油を圧縮機２０へと戻すことが出来なくなってしまう。

　これに鑑み、空気調和装置１０では、上述のように、上部蓋体７１ｂを上から下に貫通してアキュムレータ７０の内部空間ＩＳに差し込まれている入口管７２を、内部空間ＩＳの下部まで下に延ばしている。さらに、その入口管７２の先端部分を折り返して、入口管７２の先端開口７２ａがアキュムレータ７０の内側面７１ｅに沿って斜め上に向くようにしている。これにより、蒸発器（暖房運転時では室外熱交換器３０）から四路切換弁１５および吸入流路２７の第１配管２７ａを通って流れてくる低圧冷媒が、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳの下部に位置している入口管７２の先端開口７２ａから斜め上に向けてアキュムレータ７０内に流入する。したがって、図３に示すように、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳに余剰冷媒が溜まっており、且つ、冷媒温度が低く内部空間ＩＳに溜まった液冷媒および冷凍機油が二層分離している場合に、入口管７２から内部空間ＩＳに流入する冷媒が貯留されている冷媒および冷凍機油を攪拌する役割を果たす。入口管７２の先端開口７２ａから斜め上に向けて冷媒がアキュムレータ７０内に流れ込むため、図４に示すように、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳに貯留されている液冷媒および冷凍機油が、上下に攪拌され（図４の太線の矢印を参照）、アキュムレータ７０内の二層分離現象が解消あるいは抑制される。

　（４）空気調和装置の特徴
　（４－１）
　本実施形態に係る空気調和装置１０では、蒸発器から流れてくる低圧冷媒をアキュムレータ７０の内部空間ＩＳに入れる入口管７２の先端開口７２ａの高さ位置が、内部空間ＩＳの底から内部空間ＩＳの高さ寸法Ｈの０．３倍の寸法だけ離れた高さ位置よりも低くなるように、アキュムレータ７０を設計している。すなわち、入口管７２の先端開口７２ａを、内部空間ＩＳの下部に位置させているため、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳに液冷媒が溜まって二層分離が生じ、上のほうに冷凍機油が溜まったときにも、入口管７２を通って蒸発器から導入されてくる冷媒が二層分離している液冷媒および冷凍機油を攪拌し、それにより二層分離の解消が図られる。

　なお、アキュムレータ７０は、運転状況によって余剰となる冷媒を貯留する役割や、過渡的に蒸発器から液冷媒が戻ってきたときの冷媒貯留の役割を果たす。また、本実施形態に係る空気調和装置１０では、従来から存在する、アキュムレータ７０の入口管７２の先端開口７２ａの高さ位置を工夫し、従来にないほどにアキュムレータ７０の内部空間ＩＳの下のほうに先端開口７２ａを位置させることで、上述の攪拌効果を得られるようにしている。このように、空気調和装置１０では、余分な配管や部品を追加しておらず、製造コストの上昇も抑えられている。
　（４－２）
　本実施形態に係る空気調和装置１０では、アキュムレータ７０の入口管７２の先端部分をケーシング７１の内部空間ＩＳの下のほうに位置させているけれども、その入口管７２の先端開口７２ａをケーシング７１の内側面７１ｅに沿った方向に向けているため、攪拌効果を得つつ、過度の泡立ち（foaming）は抑制されている。

　（４－３）
　本実施形態に係る空気調和装置１０では、アキュムレータ７０の入口管７２の先端部分が内部空間ＩＳの下部において折り返され、入口管７２の先端開口７２ａが斜め上を向いている。このため、入口管７２から内部空間ＩＳに入る冷媒の流れが上向きのベクトルを持つことになり、冷媒は先端開口７２ａから内側面７１ｅに沿って周方向に周りながら上のほうに流れていく。この流れが、図４において太線で示すような、内部空間ＩＳに溜まる液冷媒および冷凍機油が上下に混ぜられる流れを引き起こし、上下に分かれている冷凍機油と液冷媒とが内部空間ＩＳにおいて効率的に攪拌され混ざるようになっている。
　（４－４）
　本実施形態に係る空気調和装置１０では、図２に示すように、アキュムレータ７０の入口管７２の先端開口７２ａの高さ位置を、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳの底から高さ寸法Ｈ１だけ離れた位置に据え、その高さ寸法Ｈ１を、アキュムレータ７０の内部空間ＩＳの高さ寸法Ｈの、０～３０％にしている。更に、アキュムレータ７０の入口管７２の先端開口７２ａの高さ位置を、下部蓋体７１ｃの上端７１ｄの高さ位置よりも低くしている。

　このため、空気調和装置１０では、内部空間ＩＳに溜まっている液冷媒および冷凍機油の量が少ないときにも、それらを攪拌することができる。

　１０　　　空気調和装置（冷凍装置）
　２０　　　圧縮機
　２７　　　吸入流路
　３０　　　室外熱交換器（凝縮器，蒸発器）
　４１　　　室外膨張弁（膨張機構）
　４２　　　室内膨張弁（膨張機構）
　５０　　　室内熱交換器（蒸発器，凝縮器）
　７０　　　アキュムレータ
　７１　　　ケーシング
　７１ａ　　本体（筒状本体）
　７１ｂ　　上部蓋体
　７１ｃ　　下部蓋体
　７１ｄ　　下部蓋体の上端
　７１ｅ　　アキュムレータのケーシングの内側面
　７２　　　入口管
　７２ａ　　入口管の先端開口
　７３　　　出口管

特開２００４－２６３９９５号公報

Claims

　冷媒としてＲ３２を使う冷凍装置において、
　吸入流路（２７）から冷媒を吸入し、冷媒の圧縮を行う、圧縮機（２０）と、
　前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる、凝縮器（３０，５０）と、
　前記凝縮器を出た冷媒を膨張させる、膨張機構（４２，４１）と、
　前記膨張機構で膨張した冷媒を蒸発させる、蒸発器（５０，３０）と、
　冷媒を気液分離するとともに余剰冷媒を貯留するための内部空間を形成するケーシング（７１）と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を前記内部空間に入れるための入口管（７２）と、分離したガス冷媒を前記圧縮機に向かわせるための出口管（７３）と、を有する、前記吸入流路に設けられたアキュムレータ（７０）と、
を備え、
　前記アキュムレータの前記入口管（７２）の先端開口（７２ａ）が、前記内部空間の底から、前記内部空間の高さ寸法の０～０．３倍の寸法だけ離れた高さ位置にある、
冷凍装置（１０）。
　前記アキュムレータの前記入口管（７２）は、その前記先端開口が、前記ケーシング（７１）の側面（７１ｅ）に沿った方向を向いている、
請求項１に記載の冷凍装置。
　前記アキュムレータの前記入口管（７２）は、その前記先端開口（７２ａ）が、上向き或いは斜め上向きである、
請求項１又は２に記載の冷凍装置。
　前記アキュムレータの前記ケーシング（７１）は、上下が開口する筒状本体（７１ａ）と、前記筒状本体の上の開口を塞ぐ上部蓋体（７１ｂ）と、前記筒状本体の下の開口を塞ぐ下部蓋体（７１ｃ）と、を含み、
　前記アキュムレータの前記入口管（７２）の前記先端開口（７２ａ）の高さ位置が、前記下部蓋体の上端（７１ｄ）の高さ位置よりも低い、
請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。