JP2008164225A - レシーバおよび冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、冷媒を利用する冷凍装置において、圧縮機が損傷しにくい冷凍装置を提供することにある。
【解決手段】本発明では、レシーバ２６は、冷媒と、冷媒に対して非相溶または難相溶で冷媒よりも使用環境下における密度の大きい冷凍機油とを用いた冷凍装置１内に設けられたレシーバであって、容器本体５１と、入口管５２と、出口管５３とを備える。容器本体は、冷媒を溜めることが可能である。入口管は、容器本体内に冷媒を導入する。出口管は、容器本体内に溜まっている冷媒を導出する。出口管は、その出口管端部５５が容器本体の底部に接しており、容器本体の底部近傍の冷媒とともに冷凍機油を導出可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒を利用する冷凍装置に設けられるレシーバ、およびレシーバを備えた冷凍装置に関する。

冷媒（例えばＣＯ２冷媒）を利用した冷凍装置で、レシーバを使用するものがある（特許文献１参照）。このような冷媒にＣＯ２冷媒を利用した冷凍装置には、冷凍機油としてＰＡＧ油がよく利用される。
特開平１０−１１５４７０号公報

しかしながら、ＣＯ２冷媒とＰＡＧ油は非相溶であり、かつ、ＰＡＧ油の使用環境下における密度がＣＯ２よりも大きいため、ＰＡＧ油がレシーバの底部に溜まりやすい。このため、冷媒回路内の冷凍機油の分布がレシーバに偏ってしまい、圧縮機内の冷凍機油量が減少し、圧縮機が損傷する恐れがある。

本発明の課題は、冷媒を利用する冷凍装置において、圧縮機が損傷しにくい冷凍装置を提供することにある。

第１発明に係るレシーバは、冷媒と、冷媒に対して非相溶または難相溶で冷媒よりも使用環境下における密度の大きい冷凍機油とを用いた冷凍装置内に設けられたレシーバであって、容器本体と、入口管と、出口管とを備える。容器本体は、冷媒を溜めることが可能である。入口管は、容器本体内に冷媒を導入する。出口管は、容器本体内に溜まっている冷媒を導出する。出口管は、その出口管端部が容器本体の底部に接しており、容器本体の底部近傍の冷媒とともに冷凍機油を導出可能である。

本発明では、レシーバの容器本体の底部に出口管を接触させて、容器本体の底部に溜まっている冷凍機油を冷媒とともに容器本体から導出させている。そして、本発明で利用されている冷凍機油は、冷媒に対して非相溶で冷媒よりも使用環境下における密度が大きい。

したがって、冷媒よりも使用環境下における密度が大きい冷凍機油であってもレシーバ外に導出させ易くすることができ、冷媒回路内に冷凍機油を循環させることができる。このため、圧縮機内に冷凍機油が戻りやすくなり、圧縮機の損傷を防ぐことができる。

第２発明に係るレシーバは、第１発明に係るレシーバであって、出口管端部は、出口管の中心軸に対して斜めに形成されている。出口管は、出口管端部から略鉛直方向に延びている。

本発明では、出口管の出口管端部が斜めに形成されており、出口管端部から冷媒および／または冷凍機油をレシーバ内から導出可能である。

出口管端部が斜め下向きに形成されているため、容器本体に溜まり込んでいる冷媒を容器本体の底部近傍から導出できる。このため、使用環境下における密度の大きい冷凍機油も冷媒とともに導出することができる。

第３発明に係るレシーバは、第１発明に係るレシーバであって、出口管端部は、容器本体の底部と密着している。出口管は、出口管端部から略鉛直方向に延びている。また、出口管は、出口管の側面において容器本体の底部近傍に冷媒および／または冷凍機油を導出可能な孔を有する。

本発明では、出口管の側面に冷媒および／または冷凍機油を導出可能な孔を有している。また、この孔は、容器本体の底部に近い位置に設けられている。したがって、容器本体に溜まり込んでいる冷媒を容器本体の底部近傍から導出できる。

第４発明に係るレシーバは、第１発明から第３発明のいずれかに係るレシーバであって、入口管は、その入口管端部が上側を向いている。

本発明では、入口管の入口管端部が容器本体内部で上側を向いて形成されている。したがって、冷媒が入口管から容器本体内部に勢いよく導入されるのを軽減することができる。このため、容器本体内部の冷媒と、容器本体底部に溜まり込んでいる冷凍機油とが撹拌するのを抑えることができる。これにより、出口管から効率よく冷凍機油を導出することができる。

第５発明に係るレシーバは、第１発明から第３発明のいずれかに係るレシーバであって、容器本体は、入口管から導入される冷媒が当たるように設けられた遮蔽板を有する。

本発明では、入口管から導入される冷媒が直接当たる板が容器本体内部に設けられている。したがって、冷媒が入口管から容器本体内部に勢いよく導入されるのを軽減することができる。このため、容器本体内部の冷媒と、容器本体底部に溜まり込んでいる冷凍機油とが撹拌されるのを抑えることができる。これにより、出口管から効率よく冷凍機油を導出することができる。

第６発明に係るレシーバは、第１発明から第５発明のいずれかに係るレシーバであって、入口管の入口管径は、出口管の出口管径よりも大きい。

本発明では、レシーバの容器本体へ冷媒を流入させる入口管の入口管径が、レシーバ容器本体から冷媒を流出させる出口管の出口管径よりも大きい。したがって、入口管から導入される冷媒の流速を抑えることができる。このため、容器本体内部の冷媒と、容器本体底部に溜まり込んでいる冷凍機油とが撹拌されるのを抑えることができる。

第７発明に係るレシーバは、第１発明から第６発明のいずれかに係るレシーバであって、冷媒は、ＣＯ２冷媒である。冷凍機油は、ＰＡＧ油である。

本発明では、冷媒としてＣＯ２冷媒を利用しており、また、冷凍機油としてＰＡＧ油を利用している。ＣＯ２冷媒は、従来の冷媒、例えばフルオロカーボン冷媒などと比べて、地球温暖化係数が１であり、数百から１万程度のフルオロカーボン冷媒よりも遙かに低い。また、ＰＡＧ油は、ＣＯ２冷媒に対して非相溶の冷凍機油であるため、溶解することによる粘度低下を引き起こしにくい。

環境負荷が小さいＣＯ２冷媒を利用することで、地球環境が悪化することを抑えることができる。また、ＰＡＧ油を利用することで、容易に粘度を保つことができる。

第８発明に係る冷凍装置は、冷媒と、冷媒に対して非相溶または難相溶で冷媒よりも使用環境下における密度の大きい冷凍機油とを用いた冷凍装置であって、圧縮機と、第１熱交換器と、第１膨張機構と、第２熱交換器と、レシーバとを備える。圧縮機は、冷媒を圧縮する。第１熱交換器は、圧縮機で圧縮された冷媒と熱交換する。第１膨張機構は、冷媒を減圧する。第２熱交換器は、膨張機構で減圧された冷媒と熱交換する。レシーバは、容器本体と、入口管と、出口管とを有する。容器本体は、冷媒を溜めることが可能である。入口管は、容器本体に冷媒を入口部から導入する。出口管は、容器本体内に溜まっている冷媒を出口部から導出する。出口管は、容器本体の底部に接しており、容器本体の底部近傍の冷媒とともに冷凍機油を導出させる。

本発明では、冷凍装置に備えられているレシーバの容器本体の底部に出口管を接触させて、容器本体の底部に溜まっている冷凍機油を冷媒とともに容器本体から導出させている。そして、本発明で利用されている冷凍機油は、冷媒に対して非相溶で冷媒よりも使用環境下における密度が大きい。

したがって、冷媒よりも使用環境下における密度が大きい冷凍機油であってもレシーバ外に導出させ易くすることができ、冷媒回路内に冷凍機油を循環させることができる。このため、圧縮機内に冷凍機油が戻りやすくなり、圧縮機の損傷を防ぐことができる。

第９発明に係る冷凍装置は、第２膨張機構と、切換機構とをさらに備える。第２膨張機構は、冷媒を減圧可能である。切換機構は、第１状態と、第２状態とを切り換え可能である。第１状態とは、第２熱交換器で蒸発された冷媒が圧縮機に導入し、かつ、圧縮機で圧縮された冷媒が第１熱交換器に導入する状態である。第２状態とは、第１熱交換器で蒸発された冷媒が圧縮機に導入し、かつ、圧縮機で圧縮された冷媒が第２熱交換器に導入する状態である。

本発明では、第１状態（冷房運転）と第２状態（暖房運転）とを切り換え可能な切換機構（四路切換弁）をさらに備えている。したがって、例えば空気調和装置として、ユーザは、冷房運転あるいは暖房運転の切換ができる。これにより、ユーザに快適な空間を提供できる。

第１０発明に係る冷凍装置は、ブリッジ回路をさらに備える。ブリッジ回路は、４つの逆止弁を有する。また、ブリッジ回路は、切換機構が第１状態または第２状態の場合でも、レシーバの両側にレシーバ内の冷媒流れ方向を一方通行にする。

本発明では、レシーバ内の冷媒流れ方向を一方通行にするブリッジ回路を備えている。したがって、切換機構が第１状態になった場合においても、切換機構が第２状態になった場合においても、冷媒の流れ方向を一定にできる。これにより、第１状態の場合においても、第２状態の場合においても、効率よく冷凍機油を回収できる。

第１発明に係るレシーバでは、冷媒よりも使用環境下における密度が大きい冷凍機油であってもレシーバ外に導出させ易くすることができ、冷媒回路内に冷凍機油を循環させることができる。このため、圧縮機内に冷凍機油が戻りやすくなり、圧縮機の損傷を防ぐことができる。

第２発明に係るレシーバでは、出口管端部が斜め下向きに形成されているため、容器本体に溜まり込んでいる冷媒を容器本体の底部近傍から導出できる。このため、使用環境下における密度の大きい冷凍機油も冷媒とともに導出することができる。

第３発明に係るレシーバでは、容器本体に溜まり込んでいる冷媒を容器本体の底部近傍から導出できる。

第４発明に係るレシーバでは、冷媒が入口管から容器本体内部に勢いよく導入されるのを軽減することができる。このため、容器本体内部の冷媒と、容器本体底部に溜まり込んでいる冷凍機油とが撹拌するのを抑えることができる。これにより、出口管から効率よく冷凍機油を導出することができる。

第５発明に係るレシーバでは、冷媒が入口管から容器本体内部に勢いよく導入されるのを軽減することができる。このため、容器本体内部の冷媒と、容器本体底部に溜まり込んでいる冷凍機油とが撹拌されるのを抑えることができる。これにより、出口管から効率よく冷凍機油を導出することができる。

第６発明に係るレシーバでは、入口管から導入される冷媒の流速を抑えることができる。このため、容器本体内部の冷媒と、容器本体底部に溜まり込んでいる冷凍機油とが撹拌されるのを抑えることができる。

第７発明に係るレシーバでは、環境負荷が小さいＣＯ２冷媒を利用することで、地球環境が悪化することを抑えることができる。また、ＰＡＧ油を利用することで、容易に粘度を保つことができる。

第８発明に係る冷凍装置では、冷媒よりも使用環境下における密度が大きい冷凍機油であってもレシーバ外に導出させ易くすることができ、冷媒回路内に冷凍機油を循環させることができる。このため、圧縮機内に冷凍機油が戻りやすくなり、圧縮機の損傷を防ぐことができる。

第９発明に係る冷凍装置では、例えば空気調和装置として、ユーザは、冷房運転あるいは暖房運転の切換ができる。これにより、ユーザに快適な空間を提供できる。

第１０発明に係る冷凍装置では、切換機構が第１状態になった場合においても、切換機構が第２状態になった場合においても、冷媒の流れ方向を一定にできる。これにより、第１状態の場合においても、第２状態の場合においても、効率よく冷凍機油を回収できる。

以下、図面に基づいて、本発明に係る空気調和装置の実施形態について説明する。

＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。本発明では、冷媒に冷媒であるＣＯ２冷媒を利用している。空気調和装置１は、主として、１台の熱源ユニットとしての室外ユニット２と、それに接続された利用ユニットとしての室内ユニット３と、室外ユニット２と室内ユニット３とを接続する冷媒連絡配管４とを備えている。冷媒連絡配管４は、液冷媒連絡配管４１とガス冷媒連絡配管４２とから構成される。すなわち、本実施形態の空気調和装置１の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット３と、冷媒連絡配管４とが接続されることによって構成されている。

（１）室外ユニット
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管４を介して室内ユニット３に接続されており、冷媒回路１０を構成している。

次に、室外ユニット２の構成について説明する。室外ユニット２は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路２０を有している。この室外側冷媒回路２０は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁Ｖ１と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器２３と、膨張機構としての室外膨張弁Ｖ２と、レシーバ２６と、液側閉鎖弁Ｖ３と、ガス側閉鎖弁Ｖ４とを有している。

圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータ２２によって駆動される容積式圧縮機である。本実施形態において、圧縮機２１は、１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニット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良い。

四路切換弁Ｖ１は、室外熱交換器２３をガスクーラおよび蒸発器として機能させるために設けられた弁である。四路切換弁Ｖ１は、室外熱交換器２３と、圧縮機２１の吸入側と、圧縮機２１の吐出側と、ガス冷媒連絡配管４２とに接続されている。そして、室外熱交換器２３をガスクーラとして機能させる際には、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３とを接続するとともに、圧縮機２１の吸入側とガス冷媒連絡配管４２とを接続する（図１の実線の状態）。逆に、室外熱交換器２３を蒸発器として機能させる際には、室外熱交換器２３と圧縮機２１の吸入側とを接続するとともに、圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡配管４２とを接続する（図１の破線の状態）。

室外熱交換器２３は、ガスクーラまたは蒸発器として機能させることが可能な熱交換器であり、本実施形態において、空気を熱源として冷媒と熱交換するクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２３は、一方が四路切換弁Ｖ１に接続され、他方が室外膨張弁Ｖ２に接続されている。

室外膨張弁Ｖ２は、室外側冷媒回路２０内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室外熱交換器２３と液側閉鎖弁Ｖ３との間に接続された電動膨張弁である。

レシーバ２６は、冷媒回路１０において、４個の逆止弁ＣＶ１〜ＣＶ４を用いて構成されたブリッジ回路２７を介して室外膨張弁Ｖ２と後述する室内膨張弁Ｖ５との間に接続される。ブリッジ回路２７を介して冷媒回路１０内にレシーバ２６を接続することで、レシーバ２６内の冷媒の流れ方向を一方向にすることができる。このため、四路切換弁Ｖ１が図１の実線の状態の場合でも、四路切換弁Ｖ１が図１の破線の状態の場合でも、レシーバ２６に冷媒を溜めることができる。このレシーバ２６の構造については後述する。

また、室外ユニット２は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２４を有している。この室外ファン２４は、室外熱交換器２３に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータからなるモータ２５によって駆動されるプロペラファン等である。

（２）室内ユニット
室内ユニット３は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット３は、冷媒連絡配管４を介して室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。

次に、室内ユニット３の構成について説明する。室内ユニット３は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路３０を有している。この室内側冷媒回路３０は、主として、利用側熱交換器としての室内熱交換器３１と、膨張機構としての室内膨張弁Ｖ５とを有している。

室内熱交換器３１は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒のガスクーラとして機能して室内空気を加熱する熱交換器である。

室内膨張弁Ｖ５は、室外膨張弁Ｖ２と同様に、室内側冷媒回路３０内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室内熱交換器３１の液側に接続された電動膨張弁である。

また、室内ユニット３は、室内空気をユニット内に吸入して、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給する送風ファンとしての室内ファン３２を有している。室内ファン３２は、室内熱交換器３１に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータからなるモータ３３によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等である。

（３）冷媒連絡配管
冷媒連絡配管４は、空気調和装置１をビル等の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り、設置場所や室外ユニット２と室内ユニット３との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。

＜レシーバの構造＞
図２は、本発明の一実施形態に係るレシーバ２６の概略図である。レシーバ２６は、空気調和装置、ヒートポンプ給湯機などの冷凍装置における冷媒回路に組み込まれる装置の一つで、ＣＯ２冷媒などの超臨界域で作動する冷媒を溜めるものである。レシーバ２６は、主として、ＣＯ２冷媒を溜めることが可能なレシーバ本体５１と、ＣＯ２冷媒を導入する入口管５２と、レシーバ本体５１に溜められたＣＯ２冷媒を導出する出口管５４とから構成されている。

レシーバ本体５１は、縦型円筒形状の中空の圧力容器である。より具体的には、レシーバ本体５１は、主に、上部および下部に円形の開口を有する円筒形状の胴板５１ｂと、胴板５１ｂの上部の開口を覆う皿形状の上鏡板５１ａと、胴板５１ｂの下部の開口を覆う皿形状の下鏡板５１ｃとから構成されている。

入口管５２は、その入口管端部５３にレシーバ本体５１に冷媒を流入させるための開口を有しており、気液二相状態の冷媒を流入させている。また、入口管５２は、レシーバ本体５１内に溜まっている液冷媒の液面の位置よりも高い位置から流入させるように、胴板５１ｂの上部に設けられている。

出口管５４は、その出口管端部５５にレシーバ本体５１の下部から冷媒を流出させるための開口を有している。また、出口管５４は、出口管端部５５がレシーバ本体５１の底部に接触している。そして、出口管端部５５は、出口管５４の軸断面に対して斜めになるように形成されている。出口管端部５５を斜めに形成することで、出口管端部５５の開口から冷媒を流出することができるようになっている。なお、入口管５２および出口管５４の管径は等しい。

＜空気調和装置の動作＞
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について説明する。

本実施形態の空気調和装置１の運転モードとしては、室内ユニット３の冷暖房の負荷に応じて、室内ユニット３の冷房を行う冷房運転と、室内ユニット３の暖房を行う暖房運転とがある。

以下、空気調和装置１の各運転モードにおける動作について説明する。

（１）冷房運転
まず、冷房運転について、図１を用いて説明する。冷房運転時は、室外ユニット２の室外側冷媒回路２０において、四路切換弁Ｖ１が図１の実線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器２３が凝縮器として機能し、かつ、室内熱交換器３１が蒸発器として機能するようになっている。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１、室外ファン２４、および室内ファン３２を起動すると、低圧Ｐｌのガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧Ｐｈのガス冷媒となる。高圧Ｐｈに圧縮されたガス冷媒は、室外熱交換器２３に流入する。このとき室外熱交換器２３は、凝縮器として機能し室外ファン２４によって供給される室外空気に熱を放出して冷媒を冷却する。このとき高圧Ｐｈのガス冷媒は、凝縮されて高圧Ｐｈの液冷媒になる。室外膨張弁Ｖ２は全開となり、高圧Ｐｈの液冷媒は、室外膨張弁Ｖ２では減圧されず、そのままブリッジ回路２７内の逆止弁ＣＶ２を介してレシーバ２６に流入する。ここで、液冷媒は、入口管５２を通じてレシーバ本体５１の下部まで案内されてレシーバ本体５１内に流入される。

そして、この液冷媒は、レシーバ本体５１内から、出口管５４を通じて流出され、ブリッジ回路２７の逆止弁ＣＶ４、液側閉鎖弁Ｖ３、および液冷媒連絡配管４１を経由して室内ユニット３に送られる。この室内ユニット３に送られた高圧Ｐｈの液冷媒は、室内膨張弁Ｖ５により高圧Ｐｈの状態から低圧Ｐｌまで減圧されて気液二相状態の冷媒となって、室内熱交換器３１において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧Ｐｌのガス冷媒となる。低圧Ｐｌのガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管４２を経由して室外ユニット２に送られ、ガス側閉鎖弁Ｖ４を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。

（２）暖房運転
暖房運転時は、室外ユニット２の室外側冷媒回路２０において、四路切換弁Ｖ１が図１の破線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器２３が蒸発器として機能し、かつ、室内熱交換器３１が凝縮器として機能するようになっている。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機２１、室外ファン２４、および室内ファン３２を起動すると、低圧Ｐｌのガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧Ｐｈのガス冷媒となり、四路切換弁Ｖ１、ガス側閉鎖弁Ｖ４を経由して、ガス冷媒連絡配管４２に送られる。

そして、ガス冷媒連絡配管４２に送られた高圧Ｐｈのガス冷媒は、室内ユニット３に送られる。この室内ユニット３に送られた高圧Ｐｈのガス冷媒は、室内熱交換器３１に送られる。この冷媒は、室内熱交換器３１において、室内空気と熱交換を行って冷却されて高圧Ｐｈの液冷媒となった後、そのまま全開になっている室内膨張弁Ｖ５を通過し、液冷媒連絡配管４１を経由して室外ユニット２に送られる。この液冷媒は、液側閉鎖弁Ｖ３およびブリッジ回路２７内の逆止弁ＣＶ３を経由してレシーバ２６に流入する。ここで、液冷媒は、入口管５２を通じてレシーバ本体５１の下部まで案内されてレシーバ本体５１内に流入される。

そして、この液冷媒は、レシーバ本体５１内から、出口管５４を通じて流出され、ブリッジ回路２７の逆止弁ＣＶ１を経由して、室外膨張弁Ｖ２により高圧Ｐｈの状態から低圧Ｐｌまで減圧され気液二相状態の冷媒となって、室外熱交換器２３へ流入する。

この冷媒は、室外熱交換器２３において外気と熱交換を行って蒸発して低圧Ｐｌのガス冷媒となる。このとき、室外膨張弁Ｖ２は全開になっている。低圧Ｐｌのガス冷媒は、四路切換弁Ｖ１を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

＜亜臨界冷凍サイクル＞
次にこの空気調和装置１における冷凍サイクルについて説明する。図３は、亜臨界条件下における冷凍サイクルをｐ−ｈ線図（モリエル線図）により示している。図３のＡ、Ｂ、Ｄ、およびＥは、冷房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。また、図３の括弧書きのＡ、Ｆ、Ｄ、およびＣは、暖房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。

この冷媒回路１０では、冷媒は、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈになる（Ａ→Ｂ）。そして、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈのガス冷媒は、凝縮器として機能している室外熱交換器２３により放熱されて低温かつ高圧Ｐｈの液冷媒となる（Ｂ→Ｃ）。そして、室外熱交換器２３において放熱した冷媒は、高圧Ｐｈのまま室外膨張弁Ｖ２およびブリッジ回路２７を介してレシーバ２６に流入する。高圧Ｐｈの液冷媒は、室内膨張弁Ｖ５により、低圧Ｐｌまで減圧され、気液二相状態になり（Ｄ→Ｅ）、蒸発器として機能する室内熱交換器３１において熱を吸収し、蒸発して圧縮機２１へ戻る（Ｅ→Ａ）。

＜特徴＞
（１）
本実施形態では、レシーバ本体５１の底部に出口管５４を接触させて、レシーバ本体５１の底部に溜まっているＰＡＧ油をＣＯ２冷媒とともにレシーバ本体５１から導出させている。そして、ＰＡＧ油は、ＣＯ２冷媒に対して非相溶でＣＯ２冷媒よりも使用環境下における密度が大きい。

したがって、ＣＯ２冷媒よりも使用環境下における密度が大きいＰＡＧ油であってもレシーバ本体５１外に導出させ易くすることができ、冷媒回路１０内にＰＡＧ油を循環させることができる。このため、圧縮機２１内にＰＡＧ油が戻りやすくなり、圧縮機２１の損傷を防ぐことができる。

（２）
本実施形態では、出口管５４の出口管端部５５が斜めに形成されており、出口管端部５５からＣＯ２冷媒および／またはＰＡＧ油をレシーバ本体５１内から導出可能である。

出口管端部５５が斜め下向きに形成されているため、レシーバ本体５１に溜まり込んでいるＣＯ２冷媒をレシーバ本体５１の底部近傍から導出できる。このため、使用環境下における密度の大きいＰＡＧ油もＣＯ２冷媒とともに導出することができる。

（３）
本実施形態では、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能な四路切換弁Ｖ１を備えている。また、レシーバ２６内の冷媒流れ方向を一方通行にするブリッジ回路２７を備えている。したがって、四路切換弁Ｖ１が冷房運転の状態になった場合においても、四路切換弁Ｖ１が暖房運転の状態になった場合においても、冷媒の流れ方向を一定にできる。これにより、冷房運転の場合においても、暖房運転の場合においても、効率よくＰＡＧ油を回収できる。

＜変形例＞
（１）
本実施形態では、冷房運転の際に室内膨張弁Ｖ５により高圧ＰｈのＣＯ２冷媒を低圧Ｐｌまで減圧させ、暖房運転の際に室外膨張弁Ｖ２により高圧のＣＯ２冷媒を低圧Ｐｌまで減圧させるように、冷房運転および暖房運転どちらの場合においても、１段膨張冷凍サイクルであったがこれに限らずに２段膨張冷凍サイクルであっても構わない。

次に２段膨張冷凍サイクルについて説明する。図４は、高圧が超臨界域で作動する冷凍サイクルをｐ−ｈ線図（モリエル線図）により示している。この空気調和装置１では、２つの膨張弁（室外膨張弁Ｖ２および室内膨張弁Ｖ５）を用いて２段に分けて膨張させるようにした２段膨張冷凍サイクルを採用している。図４のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥは、冷房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。また、図４の括弧書きのＡ、Ｆ、Ｅ、Ｄ、およびＣは、暖房運転の場合の、図１におけるそれぞれの点に対応した冷媒の状態を表している。

この冷媒回路１０では、冷媒は、圧縮機２１により圧縮されて高温かつ高圧Ｐｈになる（Ａ→Ｂ）。このとき、冷媒であるＣＯ２は気体から超臨界状態となる。ここにいう「超臨界状態」とは、臨界点Ｋ以上の温度および圧力下における物質の状態であり、気体の拡散性と液体の溶解性とを併せ持っている状態のことである。超臨界状態とは、図４において、臨界温度等温線Ｔｋの右側で、かつ、臨界圧力Ｐｋ以上の領域における冷媒の状態である。なお、冷媒（物質）が超臨界状態になると、気相と液相との区別が無くなる。なお、ここにいう「気相」とは、飽和蒸気線Ｓｖより右側で、かつ、臨界圧力Ｐｋ以下の領域における冷媒の状態である。また、「液相」とは、飽和液線Ｓｌより左側で、かつ、臨界温度等温線Ｔｋよりも左側の領域における冷媒の状態である。そして、圧縮機２１により圧縮されて高温高圧の超臨界状態となった冷媒は、ガスクーラとして機能している室外熱交換器２３により放熱されて低温かつ高圧Ｐｈの冷媒となる（Ｂ→Ｃ）。このとき、冷媒は、超臨界状態にあるため、室外熱交換器２３内部において顕熱変化（温度変化）を伴って作動している。そして、室外熱交換器２３において放熱した冷媒は、室外膨張弁Ｖ２が開放されることにより膨張して、圧力が高圧Ｐｈから中間圧力Ｐｍへと減圧される（Ｃ→Ｄ）。そして、室外膨張弁Ｖ２により減圧された冷媒は、中間圧力Ｐｍのままブリッジ回路２７を介してレシーバ２６に流入する。中間圧力Ｐｍの液冷媒は、液冷媒連絡配管４１を通過し、室内ユニット３へ流入する。室内ユニット３へ流入した中間圧力Ｐｍの液冷媒は、室内膨張弁Ｖ５でさらに膨張されて低圧Ｐｌの冷媒となる（Ｄ→Ｅ）。低圧Ｐｌの冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器３１において、熱を吸収し、蒸発してガス冷媒連絡配管４２を流通し圧縮機２１へ戻る（Ｅ→Ａ）。

（２）
本実施形態では、レシーバ２６の出口管５４はその出口管端部５５がレシーバ本体５１の底部に接触しており、出口管端部５５は出口管５４の軸断面に対して斜めに形成されているが、これに限らない。例えば、図５のように、出口管端部５５ａは、レシーバ本体５１の底部に密着しており、出口管５４ａの側面にＣＯ２冷媒および／またはＰＡＧ油を導出可能な孔５６を有していても構わない。

この変形例のレシーバ２６ａでは、出口管５４の側面にＣＯ２冷媒および／またはＰＡＧ油を導出可能な孔５６を有している。また、この孔５６は、レシーバ本体５１の底部に近い位置に設けられている。したがって、レシーバ本体５１に溜まり込んでいるＣＯ２冷媒をレシーバ本体５１の底部近傍から導出できる。

（３）
本実施形態では、レシーバ２６の入口管５２は胴板５１ｂに対して横向きに挿入されており、その入口管端部５３は冷媒流れ方向が水平方向になるように形成されているが、これに限らずに、図６のように入口管端部５３ａが上向きになるように形成しても構わない。

この変形例のレシーバ２６ｂでは、入口管５２ａの入口管端部５３ａがレシーバ本体５１内部で上側を向いて形成されている。したがって、ＣＯ２冷媒が入口管５２ａからレシーバ本体５１内部に勢いよく導入されるのを軽減することができる。このため、レシーバ本体５１内部のＣＯ２冷媒と、レシーバ本体５１底部に溜まり込んでいるＰＡＧ油とが撹拌するのを抑えることができる。これにより、出口管５４から効率よくＰＡＧ油を導出することができる。

（４）
本実施形態では、入口管５２からレシーバ本体５１へ冷媒が流入する際に、冷媒の流速そのままにレシーバ本体５１内部へ流入しているが、これに限らずに、図７のようにレシーバ本体５１内部に遮蔽板５７を設けて流入してきた冷媒を当てるようにしても構わない。

この変形例のレシーバ２６ｃでは、入口管５２から導入されるＣＯ２冷媒が直接当たる遮蔽板５７がレシーバ本体５１内部に設けられている。したがって、ＣＯ２冷媒が入口管５２からレシーバ本体５１内部に勢いよく導入されるのを軽減することができる。このため、レシーバ本体５１内部のＣＯ２冷媒と、レシーバ本体５１底部に溜まり込んでいるＰＡＧ油とが撹拌されるのを抑えることができる。これにより、出口管５４から効率よくＰＡＧ油を導出することができる。

（５）
本実施形態では、レシーバ２６の入口管５２と出口管５４との管径は等しいものであるが、これに限らずに、入口管５２ｂの管径ＤＩが出口管５４ｂの管径ＤＯよりも大きくなるようにしても構わない（図８参照）。

この変形例のレシーバ２６ｄでは、レシーバ本体５１へ冷媒を流入させる入口管５２ｂの入口管径ＤＩが、レシーバ本体５１から冷媒を流出させる出口管５４ｂの出口管径ＤＯよりも大きい。したがって、入口管５２ｂから導入されるＣＯ２冷媒の流速を抑えることができる。このため、レシーバ本体５１内部のＣＯ２冷媒と、レシーバ本体５１底部に溜まり込んでいるＰＡＧ油とが撹拌されるのを抑えることができる。

（６）
本実施形態では、レシーバ２６は冷媒回路１０内においてブリッジ回路２７を介して接続されており、四路切換弁Ｖ１により冷媒の流れが変更されてもレシーバ２６内の冷媒の流れ方向が一定になるようにしているが、これに限らずに、レシーバ内部の冷媒の流れ方向が一定でなくとも良い。

例えば、図９のように冷媒回路１０ａ内においてブリッジ回路を介さないでレシーバ２６ｅを接続していても構わない。この場合に、レシーバ２６ｅは、主として、レシーバ本体５１と、冷媒をレシーバ本体５１に流入出できる第１流入出管５２ｃと第２流入出管５４ｃとから構成される。図１０に示すようにレシーバ本体５１底部に仕切り板５８を設けることで第１流入出管５２ｃ側の冷媒と第２流入出管５４ｃ側の冷媒とが直接干渉しにくくし、溜まっている液冷媒に泡ができないようにすることができる。このため、液冷媒を効率よく導出することができる。

（７）
本実施形態では、冷凍装置が利用されているものとして空気調和装置１を挙げたが、これに限らずに、ヒートポンプ給湯機、冷蔵庫などあっても構わない。

（８）
本実施形態では、冷媒として高圧側が超臨界域に達するＣＯ２冷媒を利用し、冷凍機油としてＰＡＧ油を利用しているが、これに限らず、冷媒は高圧側が超臨界域に達しない、例えば、フルオロカーボン冷媒などでも良く、これに対応する冷凍機油としては、冷媒に対して非相溶または難相溶で使用環境下における密度が冷媒よりも大きい冷凍機油であればどのような冷凍機油であっても良い。

本発明に係るレシーバおよび冷凍装置は、圧縮機の損傷を防ぐことができ、冷媒を利用する冷凍装置に設けられるレシーバ、およびレシーバを備えた冷凍装置等として有効である。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図。 レシーバの概略構成図。 亜臨界冷凍サイクルのｐ−ｈ線図（モリエル線図）。 変形例（１）に係る２段膨張冷凍サイクルのｐ−ｈ線図（モリエル線図）。 変形例（２）に係るレシーバの概略構成図。 変形例（３）に係るレシーバの概略構成図。 変形例（４）に係るレシーバの概略構成図。 変形例（５）に係るレシーバの概略構成図。 変形例（６）に係る空気調和装置の冷媒回路図。 変形例（６）に係るレシーバの概略構成図。

符号の説明

１，１ａ 空気調和装置（冷凍装置）
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器（第１熱交換器）
３１ 室内熱交換器（第２熱交換器）
２６，２６ａ〜２６ｅ レシーバ
２７ ブリッジ回路
５１ レシーバ本体（容器本体）
５２，５２ａ，５２ｂ 入口管
５３，５３ａ，５３ｂ 入口管端部
５４，５４ａ，５４ｂ 出口管
５５，５５ａ，５５ｂ 出口管端部
５６ 孔
５７ 遮蔽板
ＣＶ１〜ＣＶ４ 逆止弁
ＤＩ 入口管径
ＤＯ 出口管径
Ｖ１ 四路切換弁（切換機構）
Ｖ２ 室外膨張弁（第１膨張機構）
Ｖ５ 室内膨張弁（第２膨張機構）

Claims (11)

1. 冷媒と、前記冷媒に対して非相溶または難相溶で前記冷媒よりも使用環境下における密度の大きい冷凍機油とを用いた冷凍装置（１）内に設けられたレシーバであって、
   前記冷媒を溜めることが可能な容器本体（５１）と、
   前記容器本体内に前記冷媒を導入する入口管（５２）と、
   前記容器本体内に溜まっている前記冷媒を導出する出口管（５３）と、
   を備え、
   前記出口管は、その出口管端部（５５）が前記容器本体の底部に接しており、前記容器本体の底部近傍の前記冷媒とともに前記冷凍機油を導出可能である、
   レシーバ（２６）。
2. 前記出口管端部は、前記出口管の中心軸に対して斜めに形成されており、
   前記出口管は、前記出口管端部から略鉛直方向に延びている、
   請求項１に記載のレシーバ（２６）。
3. 前記出口管端部は、前記容器本体の底部と密着しており、
   前記出口管は、前記出口管端部から略鉛直方向に延びており、前記出口管の側面において前記容器本体の底部近傍に前記冷媒および／または前記冷凍機油を導出可能な孔（５６）を有する、
   請求項１に記載のレシーバ（２６ａ）。
4. 前記入口管は、その入口管端部（５３ａ）が上側を向いている、
   請求項１から３のいずれかに記載のレシーバ（２６ｂ）。
5. 前記容器本体は、前記入口管から導入される前記冷媒が当たるように設けられた遮蔽板（５７）を有する、
   請求項１から３のいずれかに記載のレシーバ（２６ｃ）。
6. 前記入口管の入口管径（ＤＩ）は、前記出口管の出口管径（ＤＯ）よりも大きい、
   請求項１から５のいずれかに記載のレシーバ（２６ｄ）。
7. 前記冷媒は、ＣＯ２冷媒であり、
   前記冷凍機油は、ＰＡＧ油である、
   請求項１から６に記載のレシーバ（２６，２６ａ〜２６ｄ）。
8. 冷媒と、前記冷媒に対して非相溶または難相溶で前記冷媒よりも使用環境下における密度の大きい冷凍機油とを用いた冷凍装置であって、
   前記冷媒を圧縮する圧縮機（２１）と、
   前記圧縮機で圧縮された前記冷媒と熱交換する第１熱交換器（２３）と、
   前記冷媒を減圧する第１膨張機構（Ｖ２）と、
   前記膨張機構で減圧された前記冷媒と熱交換する第２熱交換器（３１）と、
   前記冷媒を溜めることが可能な容器本体と、前記容器本体に前記冷媒を入口部から導入する入口管と、前記容器本体内に溜まっている前記冷媒を出口部から導出する出口管とを有するレシーバ（２６）と、
   を備え、
   前記出口管は、前記容器本体の底部に接しており、前記容器本体の底部近傍の前記冷媒とともに前記冷凍機油を導出させる、
   冷凍装置（１，１ａ）。
9. 前記冷媒を減圧可能な第２膨張機構（Ｖ５）と、
   前記第２熱交換器で蒸発された前記冷媒が前記圧縮機に導入し、かつ、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒が前記第１熱交換器に導入する第１状態と、前記第１熱交換器で蒸発された前記冷媒が前記圧縮機に導入し、かつ、前記圧縮機で圧縮された前記冷媒が前記第２熱交換器に導入する第２状態とを切り換え可能な切換機構（Ｖ１）と、
   をさらに備える、
   請求項８に記載の冷凍装置（１）。
10. ４つの逆止弁（ＣＶ１〜ＣＶ４）を有し、前記切換機構が前記第１状態または前記第２状態の場合でも、前記レシーバの両側に前記レシーバ内の冷媒流れ方向を一方通行にするブリッジ回路（２７）を、
    さらに備える、
    請求項９に記載の冷凍装置（１）。
11. 前記冷媒は、ＣＯ２冷媒であり、
    前記冷凍機油は、ＰＡＧ油である、
    請求項８から１０に記載の冷凍装置（１，１ａ）。

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