JP2015224846A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性に優れた冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】圧縮機１、放熱器２、膨張手段３、蒸発器４が冷媒配管で感情に接続され、内部を冷媒が循環する冷媒回路８を備え、蒸発器４と圧縮機１との間の冷媒回路８に受液器５を設け、受液器５に、伝熱促進部を設けたことにより、受液器５が余剰冷媒を液冷媒として貯留して、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度を最適にすることができるとともに、貯留している液冷媒と受液器５周囲の空気との熱交換量が増加するので、蒸発温度を上昇させて圧縮機１の吸入圧力を上昇させることができる。その結果、冷媒回路８を循環する冷媒の過不足がある条件だけでなく、すべての運転条件において、エネルギー効率を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、低圧側に受液器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、この種の冷凍サイクル装置には、蒸発器と圧縮機との間に受液器を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１に記載された冷凍サイクル装置の概略構成図である。この冷凍サイクル装置は、ヒートポンプ給湯機の用途として用いられる。冷凍サイクル装置を動作させて水を加熱する沸き上げ運転を行うことで、給湯に用いる湯を生成する。この冷凍サイクル装置は、圧縮機１０１、放熱器１０２、膨張手段１０３、蒸発器１０４、受液器１０５、過熱器１０６、内部熱交換器１０７が順に冷媒配管で環状に接続された冷媒回路１０８を有している。

冷媒回路１０８には、冷媒として二酸化炭素が封入されている。この冷凍サイクル装置は、運転時には、高圧側が超臨界状態となる。

冷凍サイクル装置を運転すると、圧縮機１０１から吐出された高圧の冷媒は放熱器１０２へ供給され、放熱器１０２において水と熱交換を行って放熱する。放熱器１０２から流出した冷媒は、内部熱交換器１０７の高圧側流路１７１を経て膨張手段１０３に供給される。

膨張手段３にて減圧された低圧の冷媒は、蒸発器１０４に供給されて送風機１０９によって送風された空気から吸熱して蒸発する。その後、受液器１０５、過熱器１０６、内部熱交換器１０７の低圧側流路１７２を経て圧縮機１０１に再度吸入される。

図１１は、特許文献１に記載された冷凍サイクル装置の受液器１０５の内部構造を示す断面図である。受液器１０５は、内部に冷媒を液状態で貯留する機能を有する。受液器１０５には、特に、外気温度および入水温度が変化して冷媒回路１０８を循環する冷媒が過多となる条件において、冷媒が貯留される。これにより、冷媒回路１０８を循環する冷媒量を調節することができる。

すなわち、図１２のＰ−ｈ線図（モリエル線図）に示すように、外気温度が低下すると低圧側の冷媒密度が小さくなるので、冷媒回路１０８を循環する冷媒量が低下する。これにより、冷媒回路１０８中に余剰冷媒が生じるが、この余剰冷媒は、図１３に示すように受液器１０５に液冷媒として貯留されるので、冷媒回路１０８を循環する冷媒量が調整される。

なお、内部熱交換器７は、高圧側流路１７１を流通する冷媒が低圧側流路１７２を流通する冷媒に放熱するものである。これにより、特に、入水温度が高くなって冷媒量が過多となる運転条件においても、冷媒回路１０８を循環する冷媒量を調節することができる。

特開２０１３−１２４８０２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、受液器に滞留する液冷媒を、放熱器での被加熱流体の加熱に用いることが十分にできていなかった。すなわち、従来の構成に記載の受液器は、冷媒回路を流れる冷媒の過多を吸収するためのものであって、受液器内に滞留した液冷媒を積極的に用いることを意図したものではなく、冷凍サイクル装置としてのエネルギー効率を十分に向上させることができていなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するためのもので、冷凍サイクル装置のエネルギー効率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器が冷媒配管で感情に接続され、内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に受液器を設け、前記受液器に、伝熱促進部を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置である。

これにより、受液器の周囲に存在する空気と受液器の内部の冷媒との熱交換量が、伝熱促進部によって増大し、受液器の内部の液冷媒を蒸発させて冷媒回路へと流入させ、放熱器での被加熱流体の加熱に用いることができる。

本発明によれば、受液器内の液冷媒を放熱器での被加熱流体の加熱に多く用いることができるので、冷凍サイクル装置としてのエネルギー効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の概略構成図 同冷凍サイクル装置の受液器の正面図 同冷凍サイクル装置の受液器の内部構造を示す正面図 同冷凍サイクル装置の各構成部品の配置を示す上面図 同冷凍サイクル装置の外気温度に応じて異なる動作点を示すＰ−ｈ線図（モリエル線図） 同冷凍サイクル装置の出湯温度に応じて異なる動作点を示すＰ−ｈ線図（モリエル線図） 同冷凍サイクル装置の受液器の他の構成を示す正面図 同冷凍サイクル装置の受液器のさらに他の構成を示す正面図 同冷凍サイクル装置の受液器の他の構成を示す上面図 従来の冷凍サイクル装置の概略構成図 同冷凍サイクル装置の受液器の内部構造を示す概略構成図 同冷凍サイクル装置における外気温度に応じて異なる動作点を示すＰ−ｈ線図（モリエル線図） 同冷凍サイクル装置の受液器内に貯留される液冷媒の量と外気温度との関係を示す概念図

第１の発明は、圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器が冷媒配管で感情に接続され、内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に受液器を設け、前記受液器に、伝熱促進部を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置である。

これにより、受液器の表面積が増加し伝熱面が増大するので、受液器が余剰冷媒を液冷
媒として貯留して、圧縮機に吸入される冷媒の過熱度を最適にすることができるとともに、貯留している液冷媒と受液器周囲の空気との熱交換量が増加するので、蒸発温度を上昇させて圧縮機の吸入圧力を上昇させることができる。その結果、冷媒回路を循環する冷媒の過不足がある条件だけでなく、すべての運転条件において、エネルギー効率を向上させることができる。

また、受液器に伝熱促進部を設けることにより、受液器が加工硬化によって強度が増大するので、耐圧性能が向上する。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記蒸発器に空気を送風する送風機と、前記蒸発器及び前記送風機が配設される一方の空間と、前記圧縮機が配設される他方の空間と、前記一方の空間と前記他方の空間とを区画する仕切板と、を備え、前記受液器は、前記一方の空間に配設されることを特徴とするものである。

これにより、受液器の周囲を送風機で送風された空気が流れ、また、その流れは伝熱促進部によって乱流となるので、空気と受液器内部の冷媒との熱交換を促進することができ、受液器での熱交換量が増大する。その結果、冷凍サイクル装置としての熱交換効率をさらに増大させることができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記伝熱促進部は、前記受液器の外表面に重力方向と平行に設けたフィンを含むことを特徴とするものである。

これにより、伝熱促進部によって伝熱面積が増大するので、受液器の内部に滞留した液冷媒を多く蒸発させて冷媒回路に流入させることができ、冷凍サイクル装置としてのエネルギー効率を向上させることができる。

また、伝熱促進部を重力方向と平行に設けたフィンとすることで、受液器の表面に凝縮水が付着した場合でも、フィンに沿って容易に排水することができる。よって、凝縮水の付着による熱交換量の低下を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の冷凍サイクル装置の概略構成図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機の用途に用いる場合を例にとって説明する。この冷凍サイクル装置を用いることで、水を加熱して湯を生成する沸き上げ運転を行う。

冷凍サイクル装置は、圧縮機１、放熱器２、膨張手段（膨張弁）３、蒸発器４、受液器５、過熱器６、内部熱交換器７を備えている。これらは冷媒配管で順に環状に接続され、冷媒回路８を構成する。本実施の形態では、冷媒として二酸化炭素を用いる。これにより、高温（例えば、８０℃以上）の湯を生成することができる。なお、冷媒としては、二酸化炭素以外にも、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ１３４ａ、Ｒ３２等のフロン系冷媒を用いることができる。冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、冷凍サイクル装置が動作しているときの高圧側圧力は超臨界圧となる。一方、フロン系冷媒を用いた場合には、冷凍サイクル装置が動作しているときの高圧側圧力は亜臨界圧となる。よってフロン系冷媒を用いた場合には、放熱器２は冷媒の凝縮器として機能する。

また、冷媒回路８には、圧縮機１から吐出された冷媒の温度を検知する吐出温度検出手段１０が、圧縮機１と放熱器２との間の冷媒配管に設けられている。また、冷媒回路８に
は、蒸発器４を流通する冷媒の温度を検知する蒸発温度検出手段（蒸発器入口温度センサ）１１が設けられている。蒸発温度検出手段１１により、蒸発器４での冷媒の蒸発温度を検出することができる。本実施の形態では、蒸発温度検出手段１１は、蒸発器４の入口側、すなわち、膨張弁３と蒸発器４との間の冷媒配管に設けられているが、蒸発温度が検出できる位置に設けられていればその位置は特に限定されない。例えば、蒸発器４を構成する冷媒配管に蒸発温度検出手段１１を設けてもよい。さらに、蒸発器４と受液器５の間の冷媒回路８には、蒸発器４から流出した冷媒の温度を検出する蒸発器出口温度検出手段（蒸発器出口温度センサ）１２が設けられている。蒸発温度検出手段１１の検出温度と、蒸発器出口温度検出手段１２の検出温度との温度差により、蒸発器４から流出する冷媒の過熱度を算出することができる。

本実施の形態における放熱器２は、水と冷媒とが熱交換することで水を加熱するものである。放熱器２には、水を貯留する貯湯タンク（図示せず）の下方から流出した水が流れる入水配管１３が接続されている。入水配管１３には、水を流すためのポンプ（図示せず）が設けられる。入水配管１３を介して、水が放熱器２に流入する。また、放熱器２には、一端が貯湯タンクの上方に接続された出湯配管１４の他端が接続される。放熱器２から流出した湯水は、出湯配管１４を介して、貯湯タンクへと戻る。これにより、貯湯タンクの内部には、上方から順に高温の湯が貯留される。

膨張手段３には、開度調整が自在な電磁膨張弁や、キャピラリーチューブを用いることができる。本実施の形態では、開度調整自在な電磁膨張弁を用いる。

蒸発器４は、冷媒と空気とが熱交換を行う空気熱交換器である。また、蒸発器４は、銅またはアルミニウム（アルミニウム合金を含む）製の冷媒配管とアルミニウム製のフィンとを有するフィンチューブ熱交換器である。蒸発器４の近傍には、蒸発器４に空気を送風する送風機９が設けられている。

内部熱交換器７は、放熱器２から流出した冷媒が流れる高圧側流路７１と、圧縮機１に流入する冷媒が流れる低圧側流路７２とを有し、高圧側流路７１を流れる冷媒と、低圧側流路７２を流れる冷媒とが熱交換を行うものである。これにより冷凍サイクル装置の高圧側圧力が過大となることを防止する。

すなわち、沸き上げ運転において、放熱器２に流入する水の温度が低い場合には、放熱器２において冷媒が水に十分に放熱して温度が低下するので、内部熱交換器７における熱交換量もあまり大きくない。

一方、沸き上げ運転が進行すると、貯湯タンクの下方まで高温の湯が分布するようになり、放熱器２に流入する湯水の温度が急激に上昇し、高圧側圧力が設計圧力近傍まで上昇する。しかしながら、高圧側圧力の上昇に伴って、内部熱交換器７の高圧側流路７１に流入する冷媒の温度も上昇するから、高圧側流路７１を流れる冷媒と低圧側流路７２を流れる冷媒との温度差が増大して、熱交換量が増加する。したがって、低圧側流路７２がより冷却されることとなり、高圧側冷媒の密度が大きくなるので、高圧側の冷媒のホールド量が同じであっても高圧側圧力を低減することができる。

過熱器６は、受液器５の下流側であって内部熱交換器７の低圧側流路７２の上流側の冷媒回路８に設けられている。過熱器６は、蒸発器４と同様に、冷媒と空気とが熱交換を行う空気熱交換器である。また、過熱器６は、蒸発器４と同様に、銅またはアルミニウム製の冷媒配管と、アルミニウム製のフィンとを有するフィンチューブ熱交換器である。過熱器６は、蒸発器４と一体となって構成されていることが好ましい。すなわち、フィンチューブ熱交換器の一部が蒸発器４となり、フィンチューブ熱交換器の他の部分が過熱器６と
なる。ただし、蒸発器４を構成するフィンの伝熱面積は、過熱器６を構成するフィンの伝熱面積よりも大きい。これにより、蒸発器４と過熱器６とで送風機９を共用し、冷凍サイクル装置の小型化を図ることができる。なお、過熱器６は、冷媒を加熱することが可能な構成であれば、フィンチューブ熱交換器に特に限定されない。

図２は、受液器５の外観を示す正面図、図３は、受液器５の内部構造を示す概略構成図である。受液器５は、中央部が円筒状で、上部と下部とがそれぞれ半球状に構成された銅製の容器５０の内部に液冷媒を貯留するものである。容器５０の上部には、冷媒流入口５１が設けられている。冷媒は、冷媒流入口５１を介して、容器５０の最上部から容器５０内に流入する。

容器５０の外表面には、容器５０の外表面積を増大させ、容器５０の周囲に存在する空気との伝熱を促進するための伝熱促進部５５が設けられている。本実施の形態では、伝熱促進部５５は、円筒状の容器５０の周上に、複数設けられたリブである。

容器５０の内部には、異なる高さで複数の冷媒流出口（５２ａ、５２ｂ）が設けられている。冷媒流出口５２ａは、容器５０の底部から、高さＬ１の位置に設けられている。また冷媒流出口５２ｂは、容器５０の底部から、高さＬ２（＜Ｌ１）の位置に設けられている。冷媒流出口５２ｂは、冷媒流出口５２ａよりも低い位置に設けられ、後述する所定の条件において、受液器５内に滞留する冷媒を冷媒回路８に流入させるためのものである。

容器５０の外部には、冷媒流出口５２ａから流出する冷媒と、冷媒流出口５２ｂから流出する冷媒とを合流させる合流部５４が設けられている。なお、合流部５４は、容器５０の内部に設けられていてもよい。

合流部５４と、冷媒流出口５２ｂとの間には、冷媒流出口５２ｂから流出する冷媒の量を調整する流量調整手段５３が設けられている。流量調整手段５３は、流路の開閉を行う二方弁であってもよい。すなわち、受液器５の内部の液冷媒を冷媒回路８に流入させる機能を備えていればよい。流量調整手段５３を動作させることにより、受液器５の内部に存在する液冷媒を冷媒回路８へと流入させることができる。

また、受液器５は、その外表面に伝熱促進部５５が設けられている。これにより、受液器５の内部に滞留する液冷媒と外気との熱交換量が増加する。したがって、蒸発温度を上昇させて圧縮機１の吸入圧力を上昇させることができる。その結果、沸き上げ運転の実行中における冷凍サイクル装置のエネルギー消費効率を向上させることができる。

なお、銅等の金属製の受液器５の外表面に伝熱促進部５５としてのリブを設けると、リブの加工を行う際の加工硬化により、許容引張応力が増加して耐圧性能が向上する。なお、本実施の形態では、受液器５の材質を銅としたがそのほかの金属材料で構成してもよい。

制御装置３０は、複数の運転を実行する。複数の運転には、放熱器２で被加熱流体を加熱する加熱運転と、蒸発器４に付着した霜を融解させる除霜運転とを含む。本実施の形態では、冷凍サイクル装置をヒートポンプ給湯機の用途として用い、放熱器２で被加熱流体である水を加熱する。すなわち、本実施の形態において、加熱運転は、水の沸き上げ運転である。制御装置３０は、運転の実行中に、圧縮機１の回転数、膨張弁３の開度、送風機９の回転数をそれぞれ制御する。また、制御装置３０は、所定の条件において、流量調整手段５３を動作させて、受液器５内の液冷媒を冷媒回路８に流入させる。

以上のように構成された冷凍サイクル装置について、以下にその動作および作用を説明
する。

制御装置３０は、沸き上げ運転において、圧縮機１を動作させる。圧縮機１により圧縮させ、高温高圧となった冷媒は、圧縮機１から吐出されて放熱器２に送られる。一方、放熱器２には、入水配管１３に設けた循環ポンプによって水が送られる。放熱器２において、冷媒は水に放熱して熱交換する。これにより、湯が生成される。生成された湯は、出湯配管を介して貯湯タンクの上部から貯湯タンク内に流入する。

放熱器２で水に放熱した冷媒は、内部熱交換器７の高圧側流路７１を介して膨張弁３を流通する。冷媒は、膨張弁３によって減圧され、蒸発器４に送られる。冷媒は、蒸発器４において、送風機９によって送風された空気から吸熱し、一部または全てが蒸発する。冷媒は、受液器５の冷媒流出口５２ａから飽和ガス状態で過熱器６に送られる。このとき流量調整手段５３は、冷媒流出口５２ｂから冷媒が流出しないように閉状態となっている。冷媒は、過熱器６において、送風機９で送られた空気から吸熱して過熱状態となる。冷媒は、その後、内部熱交換器７において、高圧側流路７１を流れる冷媒からさらに吸熱し、圧縮機１に吸入される。

図４は、本実施の形態の冷凍サイクル装置を筐体の内部に配置したときの内部構造を示す上面図である。冷凍サイクル装置は、基板４２と、前板（図示せず）、横板（図示せず）、上板（図示せず）で構成される筐体の内部に配置される。

基板４２の上には、圧縮機１、蒸発器４が配置され固定されている。本実施の形態では、蒸発器４と過熱器６とが一体となったフィンチューブ熱交換器を用いているので、蒸発器４と過熱器６とが一体となったフィンチューブ熱交換器が基板４２の上に配置され固定される。

筐体の内部は、仕切板４０によって、一方の空間と他方の空間とに区画される。一方の空間には、蒸発器４、過熱器６、送風機９が配置される。他方の空間には、圧縮機１が配置される。これにより、一方の空間は、送風機９によって空気が流通する送風回路が形成される送風室となる。また、他方の空間は、圧縮機１が少なくとも配置される機械室となる。

ここで、本発明においては、受液器５が、一方の空間に配置される。より具体的には、蒸発器４と送風機９との間の送風回路上のいずれかの位置に配置される。本実施の形態では、受液器５は、仕切板４０に近接して配置される。蒸発器４から流出した冷媒は、受液器流入管５６を介して受液器５に流入し、受液器流出管５７に流出して、その後かねつき６に流入する。

基板４２には、排水穴４１が設けられている。排水穴４１は、主に蒸発器４の表面に付着した凝縮水を筐体外に排出する機能を有する。また、基板４２には、排水穴４１の高さが最も低い位置となるように傾斜した排水経路４２ａが形成されている。排水経路４２ａは、フィンチューブ熱交換器の下方に少なくとも配置される。これにより、フィンチューブ熱交換器に付着し、基板４２上に滴下した凝縮水を、排水穴４１に誘導し、容易に排水することができる。本実施の形態では、受液器５の下方にも排水経路４２ａが形成される。これにより、受液器５の表面に付着した凝縮水が基板４２上に滴下しても、その凝縮水を排水穴４１から円滑に排出することができる。

また、受液器５は、送風回路上に設けられている。したがって、機械室１１０に設けた場合と比較して、受液器５の周囲を流れる空気の流速が早い。さらに、受液器５の外表面には、伝熱促進部５５としてのリブが設けられ、受液器５の表面を流れる空気は、伝熱促
進部５５によって乱される。その結果、伝熱促進効果が促進され、受液器５内の冷媒と空気との熱交換量が増大する。

このように、受液器５を送風回路上に配置して、さらに伝熱促進部５５設けることで、蒸発器として機能させ、蒸発温度を上昇させて圧縮機１の吸入圧力を増大させることができる。よって、冷凍サイクル装置としてのエネルギー効率を向上させることができる。

次に、本実施の形態において、受液器５に滞留した液冷媒を冷媒回路８に戻す動作について説明する。

制御装置３０は、外気温度が相対的に低い場合には、蒸発器４で温度の低い空気からであっても吸熱ができるように膨張弁３の開度を絞る。また、制御装置３０は、放熱器２での加熱能力を確保するため、圧縮機１の回転周波数をあげる。このとき、図５のＰ−ｈ線図（モリエル線図）に示すように、圧縮機１に吸入される冷媒の吸入密度が小さくなって、冷媒回路８を流れる冷媒の循環量が低下するので、冷媒回路８で生じた余剰冷媒が受液器５内に貯留される。

ここで、外気温度がさらに低下（例えば、外気温度―１０℃）し、蒸発器４を流通する冷媒の蒸発温度が低下（例えば、蒸発温度−２０℃）した低蒸発温度条件では、低圧側の冷媒密度が過度に低下し、圧縮機１の回転周波数をあげたとしても、放熱器２での加熱能力が不足してしまう場合がある。

そこで、制御装置３０は、所定の低蒸発温度条件となったことを蒸発温度検出手段１１によって検出すると、流量調整手段５３の開度を調整（開き）、受液器５内に貯留されている液冷媒を冷媒回路８に戻す。これにより、圧縮機１に吸入される冷媒の密度が上がり、冷媒回路８中を循環する冷媒の量が増大するので、放熱器２における加熱能力を十分に確保することができるという効果を奏する。

なお、本実施の形態では低蒸発温度条件に該当するかどうか判定を蒸発温度検出手段１１で行ったが、蒸発器４を流通する冷媒の温度および、または外気温度によっても、低蒸発温度条件に該当するか否かの判定が可能である。

また、制御装置３０は、放熱器２から流出する湯水の温度または目標温度が高い高温沸き上げ時（例えば、出湯温度が９０℃）には、通常沸き上げ時（例えば、出湯温度が６５℃）よりも膨張弁３を絞ることで冷媒の蒸発温度を低下させて、冷媒の吸入過熱度を大きくする。これにより、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出温度を上げて、高温沸き上げを行う。

高温沸き上げ時には、図６のＰ−ｈ線図（モリエル線図）に示すように、圧縮機１の吸入圧力は低下して、圧縮機１に吸入される冷媒の密度は小さくなる。よって、冷媒回路８で発生した余剰冷媒が受液器５に貯留される。

そして、制御装置３０は、吐出温度検出手段１０で検知された吐出温度が所定温度（例えば、吐出温度１２０℃）を超えた場合（高吐出温度条件）に、流量調整手段５３の開度を調節し、受液器５内に貯留されている液冷媒を冷媒回路８に戻す。

このため、冷媒回路８を循環する冷媒の量が増加し、圧縮機１に吸入される冷媒の密度が上がることで、吐出温度の過度な上昇を抑制できる。したがって、圧縮機１の構成部品や圧縮機１に用いている潤滑油などの信頼性を損なうことなく、放熱器２における加熱能力を十分に確保することができる。

また、受液器５には異なる高さで複数の冷媒流出口（５２ａ、５２ｂ）が設けられ、さらに、冷媒流出口５２ｂから流出する冷媒の量を調整する流量調整手段５３を設けたので、相対的に高さの低い冷媒流出口５２ｂよりも上方まで滞留した液冷媒の位置エネルギーを利用して、容易に液冷媒を冷媒回路８に流入させることができる。すなわち、ポンプ等の余分な動力を使うことなく液冷媒を冷媒回路８に戻すことができ、エネルギー効率を高く維持することができる。

次に、冷凍サイクル装置の除霜運転について説明する。

外気温度が低い状態で沸き上げ運転を行うと、蒸発器４の周囲に霜が付着することで空気と冷媒との熱交換が阻害され、蒸発器４の熱交換量が大幅に低下する。そこで、蒸発器４に付着した霜を融解させ、蒸発器４の熱交換量を回復させる除霜運転を行う。

制御装置３０は、蒸発器４に霜が付着したことを、蒸発器出口温度検出手段１２の検出温度によって推定し、除霜運転を開始する。具体的には、蒸発器出口温度検出手段１２の検出温度が所定の温度未満となった場合に除霜運転を開始する。制御装置３０は、除霜運転において、循環ポンプと送風機９を停止させる。次に、膨張弁３の開度を所定開度、好ましくは全開状態とする。この状態で圧縮機１を動作させると、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒は、放熱器２、内部熱交換器７を流通し、膨張弁３で減圧されない、すなわち、温度が高い状態のまま、蒸発器４に流入する。蒸発器４に流入した冷媒は、その熱により、蒸発器４のフィン等に付着した霜を融解させる。冷媒はその後、圧縮機１に吸入される。制御装置３０は、蒸発器出口温度検出手段１２の検出温度が所定の温度以上になると、除霜運転を終了させ、沸き上げ運転へと移行する。

なお、除霜運転において、蒸発器４から流出した冷媒は、内部熱交換器７の低圧側流路７２を流れる間に、高圧側流路７１を通る冷媒から吸熱してその大部分または全てが蒸発する。よって、圧縮機１に多量の液冷媒が流入し、圧縮機１を損傷させることもない。

ここで、制御装置３０は、除霜運転中に、受液器５内に滞留した液冷媒を冷媒回路８に流入させる運転を行う。制御装置３０は、除霜運転中に流量調整手段５３を動作させて、受液器５内に滞留している液冷媒を冷媒回路８に流入させる。これにより、冷媒回路８を循環する冷媒の量が増大するので、より多くの熱量を蒸発器４に供給して除霜を行うことができる。したがって、短時間で蒸発器４の除霜を行うことができ、省エネルギー性を高く維持することができる。

以上のように、冷凍サイクル装置は、所定の低蒸発温度条件および／または高吐出温度条件において、受液器５内に貯留されている液冷媒を冷媒回路８に流入させ、冷媒回路８を循環する冷媒の量を増加させる。これにより、放熱器２での加熱能力を十分に確保するとともに、機器の信頼性が向上する。
以上のように、本実施の形態１においては、受液器に凹凸加工を施したことにより、冷媒量に過不足がある条件における機器のエネルギー消費効率だけでなく、すべての環境条件においてエネルギー消費効率を向上させることができるので、蒸発器および、または内部熱交換器を小型化することができるとともに、受液器薄肉化により冷凍サイクル装置の材料投入量を少なくすることができるので、受液器ひいては冷凍サイクル装置の材料費を低く抑えることができるという効果を奏する。

なお、伝熱促進部５５は、図７に示すように、容器５０の内方に凹んだ複数のディンプルであってもよい。また、図８及び図９に示すように、重力方向と平行に設けられるフィン５５ａを伝熱促進部として設けてもよい。さらに、複数のディンプルと重力方向のフィ
ンとの双方が設けられていてもよい。

受液器５の外表面に重力方向と平行なフィンを設けたことにより、ディンプル加工を施したものと比較して伝熱面積を増大させることができるので、受液器５内の冷媒と外気との熱交換量を増大させることができる。また、受液器５の表面に付着した凝縮水を、重力方向と平行なフィンに沿って鉛直下方に速やかに落下させることができる。

以上のように、本発明の冷凍サイクル装置は、受液器に凹凸加工を施したことにより、冷媒量に過不足がある条件における機器のエネルギー消費効率だけでなく、すべての環境条件においてエネルギー消費効率を向上させることができるので、蒸発器および、または内部熱交換器を小型化することができるとともに、受液器薄肉化により受液器、ひいては冷凍サイクル装置の材料投入量を少なくすることができるので、冷凍サイクル装置の材料費を低く抑えることができるという効果を有し、冷凍サイクル装置の運転効率の向上と材料費削減の両立に有効である。

１ 圧縮機
２ 放熱器
３ 膨張手段（膨張弁）
４ 蒸発器
５ 受液器
６ 過熱器
７ 内部熱交換器
８ 冷媒回路
９ 送風機
１０ 吐出温度検出手段
１１ 蒸発温度検出手段
１２ 蒸発器出口温度検出手段
１３ 入水配管
１４ 出湯配管
３０ 制御装置
４１ 排水穴
４２ 基板
４２ａ 排水経路
５０ 容器
５１ 冷媒流入口
５２ａ、５２ｂ 冷媒流出口
５３ 流量調整手段
５４ 合流部
５５ 伝熱促進部
５５ａ フィン
５６ 受液器流入管
５７ 受液器流出管
７１ 高圧側流路
７２ 低圧側流路

Claims (3)

1. 圧縮機、放熱器、膨張手段、蒸発器が冷媒配管で環状に接続され、内部を冷媒が循環する冷媒回路を備え、
   前記蒸発器と前記圧縮機との間の前記冷媒回路に受液器を設け、
   前記受液器に、伝熱促進部を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記蒸発器に空気を送風する送風機と、
   前記蒸発器及び前記送風機が配設される一方の空間と、
   前記圧縮機が配設される他方の空間と、
   前記一方の空間と前記他方の空間とを区画する仕切板と、を備え、
   前記受液器は、前記一方の空間に配設されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記伝熱促進部は、前記受液器の外表面に重力方向と平行に設けたフィンを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。