WO2023199431A1

WO2023199431A1 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2023199431A1
Application number: PCT/JP2022/017715
Authority: WO
Inventors: 孔明仲島
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-04-13
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2023-10-19

Abstract

冷凍サイクル装置（１）は、圧縮機（１１）と、凝縮器（１２）と、膨張弁（１３）と、蒸発器（１４）と、第１液溜め（２１）とを備えている。第１液溜め（２１）は、第１容器（２１ａ）と、第１容器（２１ａ）内に配置された第１配管（２１ｂ）とを有する。第１容器（２１ａ）は、冷媒が流入する第１流入部（ＩＰ１）と、冷媒が流出する第１流出部（ＯＰ１）とを有する。第１配管（２１ｂ）は、第１流入部（ＩＰ１）から離れて配置された第１流入口（ＩＴ１）と、第１流出部（ＯＰ１）に接続された第１流出口（ＯＴ１）とを有し、かつ第１流入口（ＩＴ１）から下方に延びてから上方に立ち上がる第１立ち上がり部（ＲＰ１）を有する。

Description

冷凍サイクル装置

　本開示は冷凍サイクル装置に関するものである。

　従来、圧縮機、凝縮器、レシーバ、膨張弁、蒸発器の順に冷媒が流れる冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置が用いられている。たとえば、特開平５－１６４４１３号公報（特許文献１）には、上記の冷媒回路を備えた冷凍装置が記載されている。

特開平５－１６４４１３号公報

　上記の冷媒回路では、圧縮機が停止した際に高圧冷媒および低圧冷媒の均圧が生じる。その均圧の際に凝縮器内の液冷媒が空気と熱交換しガス冷媒となり、そのガス冷媒が蒸発器へと移動する。これにより、室内機の蒸発器でガス冷媒が凝縮し、液冷媒が滞留する現象が発生する。この液冷媒の滞留によって室内機の蒸発器が温められるため、室内機の蒸発器に付着したドレン水が蒸発し室内が加湿され、また、室内空気が加熱される。

　本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機が停止した際に冷媒の蒸発器への移動を抑制す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。

　本開示の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、第１液溜めとを備えている。圧縮機は、冷媒を圧縮する。凝縮器は、圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器により凝縮された冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張弁により減圧された冷媒を蒸発させる。第１液溜めは、凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する。第１液溜めは、第１容器と、第１容器内に配置された第１配管とを有する。第１容器は、冷媒が流入する第１流入部と、冷媒が流出する第１流出部とを有する。第１配管は、第１流入部から離れて配置された第１流入口と、第１流出部に接続された第１流出口とを有し、かつ第１流入口から下方に延びてから上方に立ち上がる第１立ち上がり部を有する。

　本開示の冷凍サイクル装置によれば、第１液溜めの第１配管は第１立ち上がり部を有する。このため、第１立ち上がり部ＲＰ１内に滞留した液冷媒がガス冷媒の移動を妨げる。したがって、圧縮機が停止した際に冷媒の蒸発器への移動を抑制することができる。

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第１液溜めの構成を概略的に示す断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の運転中における第１液溜め内の状態を概略的に示す断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の停止中における第１液溜め内の第１状態を概略的に示す断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の停止中における第１液溜め内の第２状態を概略的に示す断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置における圧縮機の停止中における第１液溜め内の第３状態を概略的に示す断面図である。比較例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。比較例の冷凍サイクル装置の圧縮機の停止中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の暖房運転における冷媒回路図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷房運転における冷媒回路図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の暖房運転における冷媒回路図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置における第１液溜め、膨張弁および第２液溜めの構成を概略的に示す図である。実施の形態４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４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。

　以下、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、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

　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１の構成について説明する。冷凍サイクル装置１は、たとえば、空気調和機および冷凍機などである。実施の形態１では、冷凍サイクル装置１の一例として空気調和機について説明する。

　実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４と、第１液溜め２１とを備えている。また、冷凍サイクル装置１は、第１送風機３１と、第２送風機３２と、制御装置ＣＤとを備えている。圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４および第１液溜め２１が配管Ｐで接続されることにより冷媒回路１０が構成されている。冷媒回路１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、第１液溜め２１、膨張弁１３、蒸発器１４の順に冷媒が流れるように構成されている。冷媒回路１０は冷媒を循環させるように構成されている。冷媒は、冷媒回路１０を相変化しながら循環する。冷媒は、たとえば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２などである。

　冷凍サイクル装置１は、室外機１ａおよび室内機１ｂを備えている。配管Ｐは、第１延長配管Ｐ１および第２延長配管Ｐ２を含んでいる。室外機１ａと室内機１ｂとが第１延長配管Ｐ１および第２延長配管Ｐ２によって接続されている。室外機１ａは、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、第１液溜め２１、第１送風機３１および制御装置ＣＤを備えている。圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、第１液溜め２１、第１送風機３１および制御装置ＣＤは、室外機１ａに収容されている。室内機１ｂは、蒸発器１４および第２送風機３２を備えている。蒸発器１４および第２送風機３２は、室内機１ｂに収容されている。

　圧縮機１１は、冷媒を圧縮するように構成されている。圧縮機１１は吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。圧縮機１１は、容量可変に構成されていてもよい。圧縮機１１は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて圧縮機１１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。

　凝縮器１２は、圧縮機１１により圧縮された冷媒を凝縮させるように構成されている。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒を冷却して凝縮させるように構成されている。凝縮器１２は、たとえば、複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とを有するフィンアンドチューブ型熱交換器である。本実施の形態では、凝縮器１２は室外熱交換器ＯＨである。つまり、室外熱交換器ＯＨは、凝縮器１２として機能するように構成されている。

　膨張弁１３は、凝縮器１２により凝縮された冷媒を減圧するように構成されている。膨張弁１３は、凝縮器１２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。膨張弁１３は、たとえば、電磁弁である。この電磁弁は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて冷媒の流量を調整可能に構成されている。

　蒸発器１４は、膨張弁１３により減圧された冷媒を蒸発させるように構成されている。蒸発器１４は、膨張弁１３から流出した冷媒を加熱して蒸発させるように構成されている。蒸発器１４は、たとえば、複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とを有するフィンアンドチューブ型熱交換器である。

　第１液溜め２１は、凝縮器１２により凝縮された冷媒を貯留するように構成されている。第１液溜め２１は、液化した液冷媒を貯留可能に構成されている。第１液溜め２１は、冷媒回路１０の余剰冷媒を貯留可能に構成されている。

　第１送風機３１は、室外熱交換器ＯＨに室外の空気を送風するように構成されている。つまり、第１送風機３１は、室外熱交換器ＯＨに対して空気を供給するように構成されている。第１送風機３１は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて第１送風機３１のファンの回転数が調整されることにより室外熱交換器ＯＨの周囲を流れる空気の量を調整することで冷媒と空気との熱交換量を調整するように構成されていてもよい。

　第２送風機３２は、室内熱交換器ＩＨに室内の空気を送風するように構成されている。つまり、第２送風機３２は、室内熱交換器ＩＨに対して空気を供給するように構成されている。第２送風機３２は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて第２送風機３２のファンの回転数が調整されることにより室内熱交換器ＩＨの周囲を流れる空気の量を調整することで冷媒と空気との熱交換量を調整するように構成されていてもよい。

　制御装置ＣＤは、演算、指示等を行って冷凍サイクル装置１の各機器等を制御するように構成されている。制御装置ＣＤは、圧縮機１１、膨張弁１３、第１送風機３１、第２送風機３２などに電気的に接続されており、これらの動作を制御するように構成されている。制御装置ＣＤは、たとえば、マイクロコンピュータを備えている。

　図１および図２を参照して、第１液溜め２１の構成について詳しく説明する。
　第１液溜め２１は、第１容器２１ａおよび第１配管２１ｂを有している。第１容器２１ａは、第１流入部ＩＰ１および第１流出部ＯＰ１を有している。第１流入部ＩＰ１は、冷媒が流入するように構成されている。第１流入部ＩＰ１は、配管Ｐを介して凝縮器１２に接続されている。本実施の形態では、第１流入部ＩＰ１は、第１容器２１ａの天面に配置されている。第１流出部ＯＰ１は、冷媒が流出するように構成されている。第１流出部ＯＰ１は、配管Ｐを介して膨張弁１３に接続されている。本実施の形態では、第１流出部ＯＰ１は、第１容器２１ａの底面に配置されている。

　第１配管２１ｂは、第１容器２１ａ内に配置されている。第１配管２１ｂは、第１流入口ＩＴ１および第１流出口ＯＴ１を有している。第１流入口ＩＴ１は、第１流入部ＩＰ１から離れて配置されている。つまり、第１流入口ＩＴ１は、第１流入部ＩＰ１から間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、第１流入口ＩＴ１は、第１流入部ＩＰ１の真下に配置されている。なお、第１流入口ＩＴ１は、第１流入部ＩＰ１の真下に配置されていなくてもよい。第１流出口ＯＴ１は、第１流出部ＯＰ１に接続されている。

　第１配管２１ｂは、第１流入口ＩＴ１から下方に延びてから上方に立ち上がる第１立ち上がり部ＲＰ１を有している。第１立ち上がり部ＲＰ１は、Ｕ字状に構成されている。第１立ち上がり部ＲＰ１の最下部は、下向きに突き出すように湾曲している。第１流入口ＩＴ１は、第１立ち上がり部ＲＰ１の下端よりも上方に配置されている。

　第１立ち上がり部ＲＰ１に第１貫通孔Ｈ１が設けられている。第１貫通孔Ｈ１は、第１立ち上がり部ＲＰ１の外部と内部とを連通させるように構成されている。第１貫通孔Ｈ１は、冷媒が第１貫通孔Ｈ１を通って第１立ち上がり部ＲＰ１の外部から内部へと流入するように構成されている。第１貫通孔Ｈ１は、第１立ち上がり部ＲＰ１の下端に配置されている。第１配管２１ｂの外径は、たとえば、６．３５ｍｍ以上１２．７ｍｍ以下である。第１貫通孔Ｈ１の径は、たとえば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

　本実施の形態では、第１配管２１ｂは、第１立ち上がり部ＲＰ１に第１接続部ＣＰ１で接続された第１立ち下がり部ＦＰ１を有している。第１立ち下がり部ＦＰ１は、第１接続部ＣＰ１から上方に延びてから下方に立ち下がり、第１流出口ＯＴ１まで延びている。第１立ち下がり部ＦＰ１は、Ｕ字状構成されている。第１立ち下がり部ＦＰ１の最上部は、上向きに突き出すように湾曲している。第１接続部ＣＰ１は、第１流入口ＩＴ１よりも上方に配置されている。

　本実施の形態では、第１配管２１ｂは、第１流入口ＩＴ１から下方に延びてから上方に立ち上がり、さらに下方に延びて第１流出口ＯＴ１まで延びている。本実施の形態では、第１配管２１ｂは、Ｓ字状に構成されている。

　なお、第１配管２１ｂでは、第１立ち上がり部ＲＰ１の後端に第１流出口ＯＴ１が設けられていてもよい。この場合、第１容器２１ａの第１流出部ＯＰ１は、第１容器２１ａの上端に設けられていてもよい。

　次に、図１～図６を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の動作について説明する。

　図１および図２を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の冷房運転では、圧縮機１１の運転時には、圧縮機１１から吐出した高圧ガス冷媒は、室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）へ流入する。室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）で冷媒は室外空気と熱交換する。冷媒は室外空気へ放熱することで液冷媒へと変化する。室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）で凝縮された液冷媒Ｒは第１液溜め２１へ流入する。

　図１および図３を参照して、運転中には常に液冷媒Ｒは第１液溜め２１に流入するので、第１液溜め２１は液冷媒Ｒで満たされる。第１液溜め２１から流出した液冷媒Ｒは膨張弁１３で減圧され、気液２相冷媒となる。気液２相冷媒は室外機１ａおよび室内機１ｂを連結する第１延長配管Ｐ１を通過し、室内熱交換器ＩＨ（蒸発器１４）へと流入する。室内熱交換器ＩＨ（蒸発器１４）で気液２相冷媒は室内空気と熱交換し低圧ガス冷媒へと変化する。室内空気は冷媒との熱交換によって冷却される。この後、低圧ガス冷媒は、第２延長配管Ｐ２を通過し、圧縮機１１の吸入側へと移動し、再び圧縮機１１によって圧縮されて高圧ガス冷媒へと変化する。

　続いて、圧縮機１１の停止時について説明する。図１を参照して、圧縮機１１が停止すると凝縮器１２側の高圧冷媒が蒸発器１４側の低圧側に流れ、高圧冷媒および低圧冷媒の均圧が生じる。この際、凝縮器１２内においても液冷媒の一部が凝縮器１２に残り、凝縮器１２内には液冷媒とガス冷媒が混在している。この状態で、第１送風機３１が停止していても、凝縮器１２内の液冷媒は、周囲の外気と熱を授受してガス冷媒へと相変化する。ガス冷媒および液冷媒では比容積が異なることからガス冷媒の一部が凝縮器１２から流出する。つまり、圧縮機１１の停止時において、凝縮器１２内での冷媒の蒸発による冷媒の体積増大と、蒸発器１４内での冷媒の凝縮による冷媒の体積縮小により、ガス冷媒の一部が凝縮器１２から流出する。このガス冷媒は、膨張弁１３を通過し、蒸発器１４へと移動する。

　図１および図２を参照して、冷媒回路１０において凝縮器１２出口側に第１液溜め２１が設けられている。圧縮機１１が停止した場合、液冷媒Ｒの一部が第１液溜め２１に溜まる。第１液溜め２１の内部には第１配管２１ｂが設けられているため、第１配管２１ｂの第１立ち上がり部ＲＰ１の下部に液冷媒Ｒが滞留する。第１配管２１ｂ内に滞留した液冷媒Ｒがガス冷媒の移動を妨げることから、凝縮器１２から蒸発器１４への冷媒の移動を抑止することができる。これにより、室内空気の加熱を抑制することができる。

　図１および図３を参照して、凝縮器１２内の液冷媒からガス冷媒のへの変化が増えると、凝縮器１３内の圧力も上昇する。図４では、凝縮器１２側の圧力が増加することにより、液冷媒Ｒは、第１配管２１ｂの第１立ち上がり部ＲＰ１内で押し上げられた状態となり、第１配管２１ｂの第１立ち上がり部ＲＰ１に滞留している。液冷媒Ｒは、その場に留まり、ガス冷媒が室内機１ｂに流入することを防いでいる。

　図４および図５を参照して、凝縮器１２側の圧力が一定の値を超えると、第１配管２１ｂ内の液冷媒Ｒが第１立ち下がり部ＦＰ１にかかり、液冷媒Ｒの自重で第１液溜め２１外へと流出する。液冷媒Ｒが第１配管２１ｂから流出した後、液冷媒Ｒの自重により第１立ち上がり部ＲＰ１に設けられた第１貫通孔Ｈ１から第１配管２１ｂに液冷媒Ｒが満たされる。つまり、液冷媒Ｒが第１配管２１ｂから流出した後、液冷媒Ｒの密度はガス冷媒の密度よりも大きいため第１貫通孔Ｈ１には上向きの力がかかる。このため、液冷媒Ｒは第１貫通孔Ｈ１から第１配管２１ｂに流入する。この結果、第１配管２１ｂ内に液冷媒Ｒが滞留する。これにより、凝縮器１２から蒸発器１４へガス冷媒が再び移動することを抑制することができる。この効果は、第１液溜め２１内において、第１立ち上がり部ＲＰ１の底の配管以上の液面高さで液冷媒Ｒが残っている間、発揮される。

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

　図７を参照して、比較例の冷凍サイクル装置１は、第１液溜め２１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１と異なっている。

　図８を参照して、比較例の冷凍サイクル装置１では、圧縮機１１が停止すると、高圧冷媒および低圧冷媒の均圧が生じる。この際、凝縮器１２内には液冷媒Ｒとガス冷媒が混在している。凝縮器１２内の液冷媒Ｒは、周囲の外気と熱を授受してガス冷媒へと相変化する。ガス冷媒の一部は、凝縮器１２から流出し、膨張弁１３を通過し、蒸発器１４へと移動する。一般的に冷房運転では室外温度より室内温度の方が低いため、凝縮器１２から流出したガス冷媒は蒸発器１４の周囲の空気によって冷却され、液冷媒Ｒとなる。この現象が繰り返し発生し、凝縮器１２内の冷媒が蒸発器１４へと移動し、それに伴い室内空気が加熱される。これにより熱損失が発生する。

　これに対して実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１によれば、第１液溜め２１の第１配管２１ｂは、第１流入口ＩＴ１から下方に延びてから上方に立ち上がる第１立ち上がり部ＲＰ１を有する。このため、第１配管２１ｂの第１立ち上がり部ＲＰ１内に滞留した液冷媒Ｒがガス冷媒の移動を妨げる。したがって、圧縮機１１が停止した際に蒸発器１４への冷媒の移動を抑制することができる。これにより、室内空気の加熱を抑制することができる。よって、熱損失を抑制することができる。

　また、第１立ち上がり部ＲＰ１は、第１流入口ＩＴ１から下方に延びてから上方に立ち上がるため、圧縮機１１が停止した際に、サイフォンの原理で第１容器２１ａ内の液冷媒Ｒが第１流入口ＩＴ１から全て吸い取られることを防止することができる。

　実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１によれば、第１貫通孔Ｈ１は、第１立ち上がり部ＲＰ１の下端に配置されている。このため、第１流入口ＩＴ１の位置よりも高い位置に液冷媒Ｒの液面がない場合でも、第１配管２１ｂ内の液冷媒Ｒが持ち上げられて押し出された後に、第１貫通孔Ｈ１から第１立ち上がり部ＲＰ１に液冷媒が供給される。これにより、第１立ち上がり部ＲＰ１内に液冷媒Ｒを滞留させてガス冷媒の移動を妨げることができる。

　実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１によれば、第１立ち下がり部ＦＰ１は、第１接続部ＣＰ１から上方に延びてから下方に立ち下がり、第１流出口ＯＴ１まで延びている。このため、凝縮器１２側の圧力が一定の値を超えると、第１配管２１ｂ内の液冷媒Ｒを、第１立ち下がり部ＦＰ１を通して第１流出口ＯＴ１から第１液溜め２１外へ流出させることができる。

　実施の形態２．
　実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１は、特に説明しない限り、上記の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１と同一の構成、動作および効果を有している。

　図９および図１０を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１の構成について説明する。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１では、室外熱交換器ＯＨは、凝縮器１２または蒸発器１４の一方として機能する。室外熱交換器ＯＨは、冷房運転時には凝縮器１２として機能し、暖房運転時には蒸発器１４として機能する。室内熱交換器ＩＨは、凝縮器１２または蒸発器１４の他方として機能する。室内熱交換器ＩＨは、冷房運転時には蒸発器１４として機能し、暖房運転時には凝縮器１２として機能する。

　実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１は、第１四方弁１５をさらに備えている。つまり、冷媒回路１０は、第１四方弁１５をさらに備えている。第１四方弁１５は、圧縮機１１、室外熱交換器ＯＨおよび室内熱交換器ＩＨに接続されている。第１四方弁１５は、圧縮機１１、室外熱交換器ＯＨおよび室内熱交換器ＩＨに配管Ｐを介して接続されている。第１四方弁１５は、冷房運転において圧縮機１１から室外熱交換器ＯＨへ冷媒を流し、暖房運転において圧縮機１１から室内熱交換器ＩＨへ冷媒を流すように冷媒の流れを切り替えるように構成されている。

　次に、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１の動作について説明する。
　図９を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１の冷房運転について説明する。圧縮機１１から吐出した高圧ガス冷媒は、第１四方弁１５を経由して、室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）へ流入する。室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）で凝縮された液冷媒は第１液溜め２１へ流入する。第１液溜め２１から流出した液冷媒は膨張弁１３で減圧され、気液２相冷媒となる。気液２相冷媒は、室内熱交換器ＩＨ（蒸発器１４）へと流入する。室内熱交換器ＩＨ（蒸発器１４）で気液２相冷媒は低圧ガス冷媒へと変化する。低圧ガス冷媒は、第１四方弁１５を経由して圧縮機１１の吸入側へと移動し、再び圧縮機１１によって圧縮されて高圧ガス冷媒へと変化する。

　図１０を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１の暖房運転について説明する。圧縮機１１から吐出した高圧ガス冷媒は、第１四方弁１５を経由して、室内熱交換器ＩＨ（凝縮器１２）へ流入する。室内熱交換器ＩＨ（凝縮器１２）で凝縮された液冷媒は膨張弁１３で減圧され、気液２相冷媒となる。気液２相冷媒は、第１液溜め２１を経由して、室外熱交換器ＯＨ（蒸発器１４）へと流入する。室外熱交換器ＯＨ（蒸発器１４）で気液２相冷媒は低圧ガス冷媒へと変化する。低圧ガス冷媒は、第１四方弁１５を経由して圧縮機１１の吸入側へと移動し、再び圧縮機１１によって圧縮されて低圧ガス冷媒へと変化する。

　次に、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１の作用効果について説明する。
　実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１によれば、第１四方弁１５は、冷房運転において圧縮機１１から室外熱交換器ＯＨへ冷媒を流し、暖房運転において圧縮機１１から室内熱交換器ＩＨへ冷媒を流すように冷媒の流れを切り替えるように構成されている。このため、冷房運転および暖房運転を行うことができる。そして、冷房運転で圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制することができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１は、特に説明しない限り、上記の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１と同一の構成、動作および効果を有している。

　実施の形態２の冷凍サイクル装置１は冷房運転で圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制する構成であるが、実施の形態３の冷凍サイクル装置１は冷房運転および暖房運転の両方で圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制する構成である。

　図１１を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１は、第２液溜め２２をさらに備えている。つまり、冷媒回路１０は、第２液溜め２２をさらに備えている。

　冷媒回路１０は、冷房運転において、圧縮機１１、第１四方弁１５、室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）、第１液溜め２１、膨張弁１３、第２液溜め２２、室内熱交換器ＩＨ（蒸発器１４）、第１四方弁１５の順に冷媒が流れるように構成されている。

　図１２を参照して、冷媒回路１０は、暖房運転において、圧縮機１１、第１四方弁１５、室内熱交換器ＩＨ（凝縮器１２）、第２液溜め２２、膨張弁１３、第１液溜め２１、室外熱交換器ＯＨ（蒸発器１４）、第１四方弁１５の順に冷媒が流れるように構成されている。

　第１液溜め２１は、冷房運転において室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）から流出した冷媒を貯留するように構成されている。第２液溜め２２は、暖房運転において室内熱交換器ＩＨ（凝縮器１２）から流出した冷媒を貯留するように構成されている。

　第２液溜め２２は、凝縮器１２により凝縮された冷媒を貯留するように構成されている。第２液溜め２２は、凝縮器１２として機能する室内熱交換器ＩＨから流出した冷媒を貯留するように構成されている。第２液溜め２２は、液化した液冷媒を貯留可能に構成されている。第２液溜め２２は、冷媒回路１０の余剰冷媒を貯留可能に構成されている。

　図１３を参照して、第２液溜め２２は、第２容器２２ａおよび第２配管２２ｂを有している。第２容器２２ａは、第２流入部ＩＰ２および第２流出部ＯＰ２を有している。第２流入部ＩＰ２は、冷媒が流入するように構成されている。第２流入部ＩＰ２は、配管Ｐを介して室内熱交換器ＩＨに接続されている。本実施の形態では、第２流入部ＩＰ２は、第２容器２２ａの天面に配置されている。第２流出部ＯＰ２は、冷媒が流出するように構成されている。第２流出部ＯＰ２は、配管Ｐを介して膨張弁１３に接続されている。本実施の形態では、第２流出部ＯＰ２は、第２容器２２ａの底面に配置されている。

　第２配管２２ｂは、第２容器２２ａ内に配置されている。第２配管２２ｂは、第２流入口ＩＴ２および第２流出口ＯＴ２を有している。第２流入口ＩＴ２は、第２流入部ＩＰ２から離れて配置されている。つまり、第２流入口ＩＴ２は、第２流入部ＩＰ２から間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、第２流入口ＩＴ２は、第２流入部ＩＰ２の真下に配置されていない。第２流出口ＯＴ２は、第２流出部ＯＰ２に接続されている。

　第２配管２２ｂは、第２流入口ＩＴ２から下方に延びてから上方に立ち上がる第２立ち上がり部ＲＰ２を有している。第２立ち上がり部ＲＰ２は、Ｕ字状に構成されている。第２立ち上がり部ＲＰ２の最下部は、下向きに突き出すように湾曲している。第２流入口ＩＴ２は、第２立ち上がり部ＲＰ２の下端よりも上方に配置されている。

　第２立ち上がり部ＲＰ２に第２貫通孔Ｈ２が設けられている。第２貫通孔Ｈ２は、第２立ち上がり部ＲＰ２の外部と内部とを連通させるように構成されている。第２貫通孔Ｈ２は、冷媒が第２貫通孔Ｈ２を通って第２立ち上がり部ＲＰ２の外部から内部へと流入するように構成されている。第２貫通孔Ｈ２は、第２立ち上がり部ＲＰ２の下端に配置されている。第２配管２２ｂの外径は、たとえば、６．３５ｍｍ以上１２．７ｍｍ以下である。第２貫通孔Ｈ２の径は、たとえば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

　本実施の形態では、第２配管２２ｂは、第２立ち上がり部ＲＰ２に第２接続部ＣＰ２で接続された第２立ち下がり部ＦＰ２を有している。第２立ち下がり部ＦＰ２は、第２接続部ＣＰ２から上方に延びてから下方に立ち下がり、第２流出口ＯＴ２まで延びている。第２立ち下がり部ＦＰ２は、Ｕ字状に構成されている。第２立ち下がり部ＦＰ２の最上部は、上向きに突き出すように湾曲している。第２接続部ＣＰ２は、第２流入口ＩＴ２よりも上方に配置されている。

　本実施の形態では、第２配管２２ｂは、第２流入口ＩＴ２から下方に延びてから上方に立ち上がり、さらに下方に延びて第２流出口ＯＴ２まで延びている。本実施の形態では、第２配管２２ｂは、Ｓ字状に構成されている。

　なお、第２配管２２ｂでは、第２立ち上がり部ＲＰ２の後端に第２流出口ＯＴ２が設けられていてもよい。この場合、第２容器２２ａの第２流出部ＯＰ２は、第２容器２２ａの上端に設けられていてもよい。

　図１１～図１３を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１の動作について説明する。

　図１１および図１３を参照して、冷房運転では、圧縮機１１が停止すると、凝縮器１２として機能する室外熱交換器ＯＨ内の液冷媒が加熱され、ガス化し、第１液溜め２１にガス冷媒が流入する。第１液溜め２１の第１配管２１ｂに液冷媒が溜まっているため、ガス冷媒が室内熱交換器ＩＨに移動できず、圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制することができる。

　図１２および図１３を参照して、暖房運転では、圧縮機１１が停止すると、凝縮器１２として機能する室内熱交換器ＩＨ内の液冷媒が加熱され、ガス化し、第２液溜め２２にガス冷媒が流入する。第２液溜め２２の第２配管２２ｂに液冷媒が溜まっているため、ガス冷媒が室外熱交換器ＯＨに移動できず、圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制することができる。

　次に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１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１によれば、第２液溜め２２の第２配管２２ｂは、第２流入口ＩＴ２から下方に延びてから上方に立ち上がる第２立ち上がり部ＲＰ２を有する。このため、第２配管２２ｂの第２立ち上がり部ＲＰ２内に滞留した液冷媒がガス冷媒の移動を妨げる。したがって、暖房運転において圧縮機１１が停止した際に蒸発器１４として機能する室外熱交換器ＯＨへの冷媒の移動を抑制することができる。これにより、熱損失を抑制することができる。また、第１配管２１ｂの第１立ち上がり部ＲＰ１内に滞留した液冷媒がガス冷媒の移動を妨げる。したがって、冷房運転において圧縮機１１が停止した際に蒸発器１４として機能する室内熱交換器ＩＨへの冷媒の移動を抑制することができる。これにより、熱損失を抑制することができる。よって、冷房運転および暖房運転の両方で圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制することができる。

　また、第２立ち上がり部ＲＰ２は、第２流入口ＩＴ２から下方に延びてから上方に立ち上がるため、圧縮機１１が停止した際に、サイフォンの原理で第２容器２２ａ内の液冷媒Ｒが第２流入口ＩＴ２から全て吸い取られることを防止することができる。

　実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１によれば、第２貫通孔Ｈ２は、第２立ち上がり部ＲＰ２の下端に配置されている。このため、第２流入口ＩＴ２の位置よりも高い位置に液冷媒の液面がない場合でも、第２配管２２ｂ内の液冷媒が持ち上げられて押し出された後に、第２貫通孔Ｈ２から第２立ち上がり部ＲＰ２に液冷媒が供給される。これにより、第２立ち上がり部ＲＰ２内に液冷媒を滞留させてガス冷媒の移動を妨げることができる。

　実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１によれば、第２立ち下がり部ＦＰ２は、第２接続部ＣＰ２から上方に延びてから下方に立ち下がり、第２流出口ＯＴ２まで延びている。このため、凝縮器１２側の圧力が一定の値を超えると、第２配管２２ｂ内の液冷媒Ｒを、第２立ち下がり部ＦＰ２を通して第２流出口ＯＴ２から第２液溜め２２外へ流出させることができる。

　実施の形態４．
　実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、特に説明しない限り、上記の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１と同一の構成、動作および効果を有している。

　図１４を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１は、第２四方弁１６をさらに備えている。つまり、冷媒回路１０は、第２四方弁１６をさらに備えている。

　第２四方弁１６は、第１液溜め２１、室外熱交換器ＯＨおよび室内熱交換器ＩＨに接続されている。第２四方弁１６は、第１液溜め２１、室外熱交換器ＯＨおよび室内熱交換器ＩＨに配管Ｐを介して接続されている。第２四方弁１６は、冷房運転において室外熱交換器ＯＨから第１液溜め２１へ冷媒を流し、暖房運転において室内熱交換器ＩＨから第１液溜め２１へ冷媒を流すように冷媒の流れを切り替えるように構成されている。

　実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１では、冷房運転と暖房運転とを切り替えるための第１四方弁１５とは異なる第２四方弁１６が室外熱交換器ＯＨと第１液溜め２１との間に設けられている。

　冷媒回路１０は、冷房運転において、圧縮機１１、第１四方弁１５、室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）、第２四方弁１６、第１液溜め２１、膨張弁１３、第２四方弁１６、室内熱交換器ＩＨ（蒸発器１４）、第１四方弁１５の順に冷媒が流れるように構成されている。

　図１５を参照して、冷媒回路１０は、暖房運転において、圧縮機１１、第１四方弁１５、室内熱交換器ＩＨ（凝縮器１２）、第２四方弁１６、第１液溜め２１、膨張弁１３、第２四方弁１６、室外熱交換器ＯＨ（蒸発器１４）、第１四方弁１５の順に冷媒が流れるように構成されている。

　次に、図１４および図１５を参照して、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１の動作について説明する。

　図１４を参照して、冷房運転では、室外熱交換器ＯＨ（凝縮器１２）の出口が第２四方弁１６を介して第１液溜め２１に接続され、膨張弁１３の出口が第２四方弁１６を介して第１延長配管Ｐ１に接続される。これにより、実施の形態４の冷凍サイクル装置１の冷媒回路１０は、実施の形態２の冷凍サイクル装置１の冷媒回路１０と同様になる。

　図１５を参照して、暖房運転では、第１四方弁１５が切り替えられるとともに第２四方弁１６も切り替えられる。これにより、第１延長配管Ｐ１が第２四方弁１６を介して第１液溜め２１に接続され、膨張弁１３が第２四方弁１６を介して室外熱交換器ＯＨに接続される。これにより、暖房運転で圧縮機１１が停止している場合において、暖房運転で暖められた室内空気によって加熱されたガス冷媒が温度の低い外気温度で冷却されることを、第１液溜め２１の第１配管２１ｂ（図２参照）によって抑制することができる。

　次に、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１の作用効果について説明する。
　上記の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１は、冷房運転および暖房運転の両方に対応するため第１液溜め２１および第２液溜め２２を備えているが、液溜めの数が増加すると冷媒回路１０に封入される冷媒量も増加する。このため、コストが増加する。

　実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１によれば、第２四方弁１６は、冷房運転において室外熱交換器ＯＨから第１液溜め２１へ冷媒を流し、暖房運転において室内熱交換器ＩＨから第１液溜め２１へ冷媒を流すように冷媒の流れを切り替えるように構成されている。このため、冷房運転および暖房運転の両方で圧縮機１１の停止時の熱損失を抑制することができる。

　また、液溜めの数が１つであるため、液溜めの数が２つの場合に比べて冷媒回路１０に封入される冷媒量を抑制することができる。これにより、コストを抑制することができる。

　上記の各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
　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。本開示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　冷凍サイクル装置、１０　冷媒回路、１１　圧縮機、１２　凝縮器、１３　膨張弁、１４　蒸発器、１５　第１四方弁、１６　第２四方弁、２１　第１液溜め、２１ａ　第１容器、２１ｂ　第１配管、２２　第２液溜め、２２ａ　第２容器、２２ｂ　第２配管、ＣＰ１　第１接続部、ＣＰ２　第２接続部、ＦＰ１　第１立ち下がり部、ＦＰ２　第２立ち下がり部、Ｈ１　第１貫通孔、Ｈ２　第２貫通孔、ＩＨ　室内熱交換器、ＩＰ１　第１流入部、ＩＰ２　第２流入部、ＩＴ１　第１流入口、ＩＴ２　第２流入口、ＯＨ　室外熱交換器、ＯＰ１　第１流出部、ＯＰ２　第２流出部、ＯＴ１　第１流出口、ＯＴ２　第２流出口、Ｐ　配管、Ｐ１　第１延長配管、Ｐ２　第２延長配管、ＲＰ１　第１立ち上がり部、ＲＰ２　第２立ち上がり部。

Claims

　冷媒を圧縮する圧縮機と、
　前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
　前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を減圧する膨張弁と、
　前記膨張弁により減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
　前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を貯留する第１液溜めとを備え、
　前記第１液溜めは、第１容器と、前記第１容器内に配置された第１配管とを有し、
　前記第１容器は、前記冷媒が流入する第１流入部と、前記冷媒が流出する第１流出部とを有し、
　前記第１配管は、前記第１流入部から離れて配置された第１流入口と、前記第１流出部に接続された第１流出口とを有し、かつ前記第１流入口から下方に延びてから上方に立ち上がる第１立ち上がり部を有する、冷凍サイクル装置。
　前記第１立ち上がり部に第１貫通孔が設けられており、
　前記第１貫通孔は、前記第１立ち上がり部の下端に配置されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第１配管は、前記第１立ち上がり部に第１接続部で接続された第１立ち下がり部を有し、
　前記第１立ち下がり部は、前記第１接続部から上方に延びてから下方に立ち下がり、前記第１流出口まで延びている、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
　冷房運転において前記凝縮器として機能し、暖房運転において前記蒸発器として機能する室外熱交換器と、
　前記冷房運転において前記蒸発器として機能し、前記暖房運転において前記凝縮器として機能する室内熱交換器と、
　前記圧縮機、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器に接続された第１四方弁とをさらに備え、
　前記第１四方弁は、前記冷房運転において前記圧縮機から前記室外熱交換器へ前記冷媒を流し、前記暖房運転において前記圧縮機から前記室内熱交換器へ前記冷媒を流すように前記冷媒の流れを切り替えるように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
　前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を貯留する第２液溜めをさらに備え、
　前記第１液溜めは、前記冷房運転において前記室外熱交換器から流出した前記冷媒を貯留し、
　前記第２液溜めは、前記暖房運転において前記室内熱交換器から流出した前記冷媒を貯留し、
　前記第２液溜めは、第２容器と、前記第２容器内に配置された第２配管とを有し、
　前記第２容器は、前記冷媒が流入する第２流入部と、前記冷媒が流出する第２流出部とを有し、
　前記第２配管は、前記第２流入部から離れて配置された第２流入口と、前記第２流出部に接続された第２流出口をと有し、かつ前記第２流入口から下方に延びてから上方に立ち上がる第２立ち上がり部を有する、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第２立ち上がり部に第２貫通孔が設けられており、
　前記第２貫通孔は、前記第２立ち上がり部の下端に配置されている、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第２配管は、前記第２立ち上がり部に第２接続部で接続された第２立ち下がり部を有し、
　前記第２立ち下がり部は、前記第２接続部から上方に延びてから下方に立ち下がり、前記第２流出口まで延びている、請求項５または６に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第１液溜め、前記室外熱交換器および前記室内熱交換器に接続された第２四方弁をさらに備え、
　前記第２四方弁は、前記冷房運転において前記室外熱交換器から前記第１液溜めへ前記冷媒を流し、前記暖房運転において前記室内熱交換器から前記第１液溜めへ前記冷媒を流すように前記冷媒の流れを切り替えるように構成されている、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。