JP2018123972A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路に不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入された冷凍装置において、冷媒回路に設けられた四路切換弁の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることができる冷凍装置を提供する。【解決手段】冷媒回路は、圧縮機、第１熱交換器、膨張機構及び第２熱交換器が接続されることで構成されている。冷媒回路は、圧縮機、第１熱交換器、膨張機構、第２熱交換器の順に冷媒を循環させる第１状態と、圧縮機、第２熱交換器、膨張機構、第１熱交換器の順に冷媒を循環させる第２状態と、を切り換える四路切換弁２２を有する。四路切換弁２２は、弁ケース４４に対して弁体４３を回転させることで第１状態と第２状態との切り換えを行うロータリ式四路切換弁である。【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来より、冷凍装置の冷媒回路に封入される冷媒として、オゾン層の破壊を防止するために、ＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）や、ＨＦＣ−３２及びＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）の混合物からなるＨＦＣ−４１０Ａ、等が使用されている。しかし、これらの冷媒は、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が大きいという問題がある。

これに対して、特許文献１（国際公開第２０１２／１５７７６４号）に示されたＨＦＯ−１１２３（１、１、２−トリフルオロエチレン）を含む冷媒は、オゾン層及び地球温暖化に対する影響が少ないことが知られている。そして、特許文献１では、このような冷媒を冷媒回路に封入して冷凍装置を構成することが示されている。

しかし、特許文献１に示された冷媒は、高圧、高温の条件下で何らかのエネルギーが付与されると、不均化反応（自己分解反応）を起こす性質を有している。そして、冷媒回路で冷媒が不均化反応を起こすと、急激な圧力上昇や急激な温度上昇が発生し、これにより、冷媒回路を構成する機器や配管が損傷して、冷媒や反応生成物が冷媒回路外に放出されるおそれがある。例えば、冷媒回路に冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁を設けた冷凍装置では、四路切換弁の切り換え時に大きな衝撃が発生しやすく、この衝撃のエネルギーが冷媒に付与されることによって、冷媒が不均化反応を起こすおそれがある。

本発明の課題は、冷媒回路に不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入された冷凍装置において、四路切換弁の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることにある。

第１の観点にかかる冷凍装置は、圧縮機、第１熱交換器、膨張機構及び第２熱交換器が接続されることによって構成された冷媒回路を有しており、冷媒回路に不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入されている。冷媒回路は、圧縮機、第１熱交換器、膨張機構、第２熱交換器の順に冷媒を循環させる第１状態と、圧縮機、第２熱交換器、膨張機構、第１熱交換器の順に冷媒を循環させる第２状態と、を切り換える四路切換弁をさらに有している。そして、ここでは、四路切換弁が、弁ケースに対して弁体を回転させることによって第１状態と第２状態との切り換えを行うように構成されたロータリ式四路切換弁である。

四路切換弁として、弁体のピストン部を冷媒の圧力差を利用してシリンダ形状の弁ケース内をスライドさせることによって第１状態と前記第２状態との切り換えを行う差圧式四路切換弁を使用すると、四路切換弁の切り換え時に、弁体が弁ケースにぶつかることで大きな衝撃が発生するおそれがある。このため、冷媒回路に不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入された冷凍装置において、四路切換弁として差圧式四路切換弁を使用すると、弁ケースに対して弁体を移動させる際に発生する大きな衝撃のエネルギーが冷媒に付与されることによって、冷媒が不均化反応を起こすおそれがある。

これに対して、ここでは、上記のように、四路切換弁としてロータリ式四路切換弁を使用しており、弁ケースに対して弁体を回転させることによって第１状態と第２状態との切り換えが行われるようにしている。このため、ここでは、差圧式四路切換弁を使用する場合とは異なり、弁体が弁ケースにぶつかることがなくなり、差圧式四路切換弁を使用する場合に比べて、弁ケースに対して弁体を移動させる際に発生する衝撃を小さくすることができる。

これにより、ここでは、四路切換弁の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることができる。

第２の観点にかかる冷凍装置は、第１の観点にかかる冷凍装置において、弁体のうち弁体の回転に伴って弁ケースに摺動する部分、及び／又は、弁ケースのうち弁体の回転に伴って弁体に摺動する部分が、導電性樹脂によって形成されている。

弁体と弁ケースとが摺動する部分は、シール性が要求されることから、樹脂によって形成されることが好ましい。

しかし、弁体と弁ケースとが摺動する部分を樹脂によって形成すると、この部分が帯電しやすくなり、四路切換弁の切り換え時に、火花が発生するおそれがある。火花が発生すると、そのエネルギーが冷媒に付与されることによって、冷媒が不均化反応を起こすおそれがある。

そこで、ここでは、上記のように、弁体と弁ケースとが摺動する部分を導電性樹脂によって形成するようにしている。ここで、導電性樹脂としては、金属繊維やカーボン繊維等の導電性素材を含有した樹脂を使用することができる。このため、ここでは、弁体と弁ケースとが摺動する部分が帯電しにくくなり、四路切換弁の切り換え時に、火花が発生するおそれを小さくすることができる。

これにより、ここでは、四路切換弁の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことをさらに抑えることができる。

第３の観点にかかる冷凍装置は、第１又は第２の観点にかかる冷凍装置において、四路切換弁が、弁体を駆動する弁モータと、弁モータと弁体とを連結する減速ギアと、をさらに有している。

第４の観点にかかる冷凍装置は、第３の観点にかかる冷凍装置において、冷媒回路の動作を制御する制御部をさらに有しており、制御部が、第１状態と第２状態との切り換えを行う際に、弁モータの回転数を制御する。

ここでは、減速ギアによって弁モータの回転を減速して弁体に伝えることができるため、弁体をゆっくりと回転させることができる。また、このとき、制御部が弁モータの回転速度を制御することによって、弁体をゆっくりと回転させることができる。

これにより、ここでは、弁ケースに対して弁体を移動させる際に発生する衝撃を確実に小さくすることができる。

第５の観点にかかる冷凍装置は、第１〜第４の観点のいずれかにかかる冷凍装置において、冷媒が、ＨＦＯ−１１２３を含んでいる。

ＨＦＯ−１１２３は、不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素の一種であり、沸点等がＨＦＣ−３２やＨＦＣ−４１０Ａに近い性質を有している。このため、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒は、ＨＦＣ−３２やＨＦＣ−４１０Ａの代替冷媒として使用することができる。

このように、ここでは、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒を、ＨＦＣ−３２やＨＦＣ−４１０Ａの代替冷媒として使用するとともに、四路切換弁の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、四路切換弁の切り換え時に、弁ケースに対して弁体を移動させる際に発生する衝撃を小さくすることができるため、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることができる。

本発明の一実施形態にかかる冷凍装置としての空気調和装置の概略構成図である。 四路切換弁の正面図である。 図２のＩ−Ｉ断面図（第１状態の場合）である。 図２のＩ−Ｉ断面図（第２状態の場合）である。 変形例２にかかる四路切換弁を示す図（図３に対応する図）である。

以下、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる冷凍装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）基本構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷凍装置としての空気調和装置１の概略構成図である。

＜全体＞
空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房や暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット３と、室外ユニット２と室内ユニット３を接続する液冷媒連絡管４及びガス冷媒連絡管５と、室外ユニット２及び室内ユニット３の構成機器を制御する制御部１９と、を有している。そして、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット３と、が冷媒連絡管４、５を介して接続されることによって構成されている。

＜室内ユニット＞
室内ユニット３は、室内や天井裏に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室内ユニット３は、主として、第２熱交換器としての室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、を有している。

室内熱交換器３１は、液冷媒連絡管４及びガス冷媒連絡管５を通じて室外ユニット２とやりとりされる冷媒と室内空気との熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器３１の液側は、液冷媒連絡管４に接続されており、室内熱交換器３１のガス側は、ガス冷媒連絡管５に接続されている。

室内ファン３２は、室内空気を室内熱交換器３１に送るファンである。室内ファン３２は、室内ファン用モータ３２ａによって駆動される。

＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、室外に設置されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、第１熱交換器としての室外熱交換器２３と、膨張機構としての膨張弁２４と、室外ファン２５と、を有している。

圧縮機２１は、冷媒を圧縮するための機器であり、例えば、容積式の圧縮要素（図示せず）が圧縮機用モータ２１ａによって回転駆動される圧縮機が使用される。圧縮機２１の吸入側には、吸入管１１が接続されており、圧縮機２１の吐出側には、吐出管１２が接続されている。

室外熱交換器２３は、液冷媒連絡管４及びガス冷媒連絡管５を通じて室内ユニット３とやりとりされる冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器２３の液側には、液冷媒管１５に接続されており、室外熱交換器２３のガス側は、第１ガス冷媒管１３に接続されている。液冷媒管１５は、液冷媒連絡管４に接続されている。

膨張弁２４は、冷媒を減圧する電動弁であり、液冷媒管１５に設けられている。尚、膨張機構は、膨張弁２４に限定されるものではなく、膨張機構として、膨張弁２４に代えて、キャピラリチューブや膨張機を使用してもよい。

室外ファン２５は、室外空気を室外熱交換器２３に送るファンである。室外ファン２５は、室外ファン用モータ２５ａによって駆動される。

四路切換弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の循環方向を切り換える切換弁であり、第１状態（図１の四路切換弁２２の実線を参照）と第２状態（図１の四路切換弁２２の破線を参照）とを切り換えることができるようになっている。ここで、四路切換弁２２は、４つのポート２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを有している。第１ポート２２ａは、吐出管１２を介して圧縮機２１の吐出側に接続されている。第２ポート２２ｂは、第１ガス冷媒管１３を介して室外熱交換器２３のガス側に接続されている。第３ポート２２ｃは、吸入管１１を介して圧縮機２１の吸入側に接続されている。第４ポート２２ｄは、第２ガス冷媒管１４を介してガス冷媒連絡管５に接続されている。ここで、第１状態とは、第１ポート２２ａと第２ポート２２ｂとを連通させ、かつ、第３ポート２２ｃと第４ポート２２ｄとを連通させることによって、圧縮機２１、第１熱交換器としての室外熱交換器２３、膨張機構としての膨張弁２４、第２熱交換器としての室内熱交換器３１の順に冷媒を循環させる切換状態である。また、第２状態とは、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとを連通させ、かつ、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとを連通させることによって、圧縮機２１、第２熱交換器としての室内熱交換器３１、膨張機構としての膨張弁２４、第１熱交換器としての室外熱交換器２３の順に冷媒を循環させる切り換え状態である。

＜冷媒連絡管＞
冷媒連絡管４、５は、空気調和装置１を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。

＜制御部＞
制御部１９は、室外ユニット２や室内ユニット３に設けられた制御基板等（図示せず）が通信接続されることによって構成されている。尚、図１においては、便宜上、室外ユニット２や室内ユニット３とは離れた位置に図示している。制御部１９は、空気調和装置１（ここでは、室外ユニット２や室内ユニット３）の構成機器２１、２２、２４、２５、３１、３２の制御、すなわち、空気調和装置１全体の運転制御を行うようになっている。

＜冷媒回路に封入される冷媒＞
冷媒回路１０には、不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入されている。このような冷媒として、オゾン層及び地球温暖化への影響がともに少なく、ＯＨラジカルによって分解されやすい炭素−炭素二重結合を有するエチレン系のフッ化炭化水素（ヒドロフルオロオレフィン）がある。そして、ここでは、ヒドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）の中でも、沸点等がＨＦＣ−３２やＨＦＣ−４１０Ａに近い性質を有しており、優れた性能を有するＨＦＯ−１１２３を含む冷媒が採用されている。このため、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒は、ＨＦＣ−３２やＨＦＣ−４１０Ａの代替冷媒として使用することができるものである。

例えば、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒として、ＨＦＯ−１１２３単独、又は、ＨＦＯ−１１２３と他の冷媒との混合物が使用される。そして、ＨＦＯ−１１２３と他の冷媒との混合物としては、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２との混合物がある。ここで、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２の組成（ｗｔ％）は、４０：６０である。また、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＣ−３２及びＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２、３、３、３−テトラフルオロプロペン）の混合物がある。ここで、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＣ−３２及びＨＦＯ−１２３４ｙｆの組成（ｗｔ％）は、４０：４４：１６である。

このようなＨＦＯ−１１２３を含む冷媒では、性能を向上させる成分としてＨＦＣの一種であるＨＦＣ−３２が混合されているが、オゾン層及び地球温暖化への影響ができるだけ少なくなるように、炭素数が５以下のＨＦＣとすることが好ましい。具体的には、ＨＦＣ−３２の他、ジフルオロエタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ＨＦＣ−１２５、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン、ヘプタフルオロプロパン、ペンタフルオロブタン、ヘプタフルオロブタン等がある。これらの中でオゾン層及び地球温暖化への影響がともに少なくできるものとしては、ＨＦＣ−３２、１、１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１、１、２、２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、及び、１、１、１、２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）がある。尚、ＨＦＯ−１１２３への混合に際しては、これらのＨＦＣを１種類だけ混合させてもよいし、２種類以上を混合させてもよい。また、ＨＦＯ−１１２３に混合させる冷媒としては、分子中のハロゲンの割合が多く、燃焼性が抑えられたヒドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）を混合させてもよい。具体的には、１−クロロ−２、３、３、３−テトラフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ）、１−クロロ−２、２−ジフルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１２２）、１、２−ジクロロフルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１２１）、１−クロロ−２−フルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１３１）、２−クロロ−３、３、３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、及び、１−クロロ−３、３、３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）がある。これらの中で優れた性能を有するものとしては、ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄがあり、また、高い臨界温度、耐久性及び成績係数が優れたものとしては、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄがある。尚、ＨＦＯ−１１２３への混合に際しては、これらのＨＣＦＯやＨＣＦＣを１種類だけ混合させてもよいし、２種類以上を混合させてもよい。さらに、ＨＦＯ−１１２３に混合させる冷媒として、他の炭化水素やＣＦＯなどを使用してもよい。

また、不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素は、ＨＦＯ−１１２３に限定されるものではなく、他のＨＦＯであってもよい。例えば、３、３、３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）、１、３、３、３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）、２−フルオロプロペン（ＨＦＯ−１２６１ｙｆ）、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、１、１、２−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｙｃ）、１、２、３、３、３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅ）、トランス−１、３、３、３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））、及び、シス−１、３、３、３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ））のうち、不均化反応を起こす性質を有するエチレン系のフッ化炭化水素を使用してもよい。また、不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素として、炭素−炭素二重結合を有するエチレン系のフッ化炭化水素ではなく、炭素−炭素三重結合を有するアセチレン系のフッ化炭化水素であって不均化反応を起こす性質を有するものを使用してもよい。

（２）基本動作
空気調和装置１では、基本動作として、冷房運転及び暖房運転が行われる。また、暖房運転時においては、室外熱交換器２３に付着した霜を融解させるための除霜運転が行われる。尚、冷房運転及び暖房運転、除霜運転は、制御部１９によって行われる。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、四路切換弁２２が第１状態（図１の実線で示される状態）に切り換えられることで、冷媒回路１０が、圧縮機２１、第１熱交換器としての室外熱交換器２３、膨張機構としての膨張弁２４、第２熱交換器としての室内熱交換器３１の順に冷媒を循環させる状態になる。すなわち、冷媒回路１０における冷媒の流れ方向が、室外熱交換器２３が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室内熱交換器３１が冷媒の蒸発器として機能するように切り換えられる。

冷媒回路１０において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を通じて、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。室外熱交換器２３において放熱した高圧の液冷媒は、膨張弁２４に送られる。膨張弁２４に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁２４によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁２４で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、液冷媒連絡管４を通じて、室内熱交換器３１に送られる。室内熱交換器３１に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器３１において、室内ファン３２によって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。室内熱交換器３１において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管５及び四路切換弁２２を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、四路切換弁２２が第２状態（図１の破線で示される状態）に切り換えられることで、冷媒回路１０が、圧縮機２１、第２熱交換器としての室内熱交換器３１、膨張機構としての膨張弁２４、第１熱交換器としての室外熱交換器２３の順に冷媒を循環させる状態になる。すなわち、冷媒回路１０における冷媒の流れ方向が、室内熱交換器３１が冷媒の放熱器として機能し、かつ、室外熱交換器２３が冷媒の蒸発器として機能するように切り換えられる。

冷媒回路１０において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２及びガス冷媒連絡管５を通じて、室内熱交換器３１に送られる。室内熱交換器３１に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器３１において、室内ファン３２によって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。室内熱交換器３１で放熱した高圧の液冷媒は、液冷媒連絡管４を通じて、膨張弁２４に送られる。膨張弁２４に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁２４によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁２４で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器２３で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁２２を通じて、再び、圧縮機２１に吸入される。

＜除霜運転＞
上記の暖房運転時において、室外熱交換器２３における冷媒の温度が所定温度よりも低くなる等によって室外熱交換器２３における着霜が検知された場合、すなわち、室外熱交換器２３の除霜運転を開始する条件に達した場合には、室外熱交換器２３に付着した霜を融解させる除霜運転を行う。

ここでは、除霜運転として、冷房運転時と同様に、四路切換弁２２を第１状態（図１の実線で示される状態）に切り換えることで、室外熱交換器２３を冷媒の放熱器として機能させる逆サイクル除霜運転が行われる。これにより、室外熱交換器２３に付着した霜を融解させることができる。この除霜運転は、除霜運転前における暖房運転の状態等を考慮して設定された除霜運転時間が経過するまで行われ、その後、暖房運転に復帰する。尚、除霜運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れは、冷房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。

（３）冷媒の不均化反応への対策（衝撃の発生を抑えるための四路切換弁の構造）
上記のような不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒は、高圧、高温の条件下で何らかのエネルギーが付与されると、不均化反応を起こすおそれがある。そして、冷媒回路１０で冷媒が不均化反応を起こすと、急激な圧力上昇や急激な温度上昇が発生し、これにより、冷媒回路１０を構成する機器や配管が損傷して、冷媒や反応生成物が冷媒回路１０外に放出されるおそれがある。

ここで、冷媒回路１０には、冷媒の循環方向を切り換える四路切換弁２２が設けられているが、この四路切換弁２２として、弁体のピストン部を冷媒の圧力差を利用してシリンダ形状の弁ケース内をスライドさせることによって第１状態と前記第２状態との切り換えを行う差圧式四路切換弁を使用すると、四路切換弁２２の切り換え時に、弁体が弁ケースにぶつかることで大きな衝撃が発生するおそれがある。このため、四路切換弁２２として差圧式四路切換弁を使用すると、弁ケースに対して弁体を移動させる際に発生する大きな衝撃のエネルギーが冷媒に付与されることによって、冷媒が不均化反応を起こすおそれがある。特に、暖房運転から除霜運転に切り換える際には、冷凍サイクルの高圧と低圧との差圧が大きい状況で、四路切換弁２２を第２状態から第１状態に切り換えることになるため、さらに衝撃が大きくなる傾向がある。

そこで、ここでは、以下に説明するように、四路切換弁２２として、弁ケースに対して弁体を回転させることによって第１状態と第２状態との切り換えを行うように構成されたロータリ式四路切換弁を使用するようにしている。

＜四路切換弁の構造＞
次に、ロータリ式四路切換弁からなる四路切換弁２２の例について、図２〜４を用いて説明する。ここで、図２は、四路切換弁２２の正面図である。図３は、図２のＩ−Ｉ断面図（第１状態の場合）である。図４は、図２のＩ−Ｉ断面図（第２状態の場合）である。

四路切換弁２２は、主として、弁モータ４１と、減速ギア４２と、弁体４３と、弁ケース４４と、を有している。減速ギア４２及び弁体４３は、弁ケース４４に収容されている。弁モータ４１は、弁ケース４４の上端側に設けられている。

弁モータ４１は、弁体４３を駆動するモータであり、駆動軸４１ａが連結されている。駆動軸４１ａは、減速ギア４２に連結されている。減速ギア４２は、弁モータ４１と弁体４３とを連結しており、弁モータ４１の回転を減速して弁体４３に伝える機構である。減速ギア４１は、ピニオンやギアが噛み合わされることによって構成されている。減速ギア４２の出力軸４２ａは、弁体４３に連結されている。

弁ケース４４は、内部が中空の円柱形状の部品であり、その上部空間Ｓ１に減速ギア４２が収容され、その下部空間Ｓ２に弁体４３が収容されている。弁ケース４４の上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２とは、仕切板４５によって区分されている。弁ケース４４の外周部のうち下部空間Ｓ２に面する部分には、弁ケース４４を貫通する孔からなる４つのポート２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが周方向に並んで形成されている。

弁体４３は、上端が減速ギア４２の出力軸４２ａに連結された略円柱形状の部品であり、弁ケース４４の下部空間Ｓ２を区画する仕切板４５の下面４５ａ、弁ケース４４の内周面４４ａ及び弁ケース４４の下端上面４４ｂに接している。弁体４３の外周部には、弁体４３の中央に向かって凹んだ４つの凹み部４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄが周方向に並んで形成されている。そして、弁体４３には、第１凹み部４３ａと第３凹み部４３ｃとを連通させる第１連通路４３ｅと、第２凹み部４３ｂと第４凹み部４３ｄとを連通させる第２連通路４３ｆと、が形成されている。第１連通路４３ｅと第２連通路４３ｆとは、上下方向にずらして配置されている。

このような構造を有する四路切換弁２２では、弁モータ４１によって弁体４３を弁ケース４４に対して回転させることによって、四路切換弁２２の第１状態と第２状態との切り換えが行われる。ここで、弁モータ４１の制御は、制御部１９によって行われる。第１状態に切り換える場合には、図３に示すように、制御部１９は、第１凹み部４３ａが第１ポート２２ａ及び第２ポート２２ｂに面する周方向位置に、かつ、第２凹み部４３ｂが第４ポート２２ｄに面する位置に、かつ、第３凹み部４３ｃが第３ポート２２ｃに面する位置になるように、弁体４３を回転させる。すると、第１ポート２２ａと第２ポート２２ｂとが第１凹み部４３ａを通じて連通し、第３ポート２２ｃと第４ポート２２ｄとが第２凹み部４３ｂ、第２連通路４３ｆ及び第３凹み部４３ｃを通じて連通することになり、これにより、四路切換弁２２は、第１状態に切り換えられる。第２状態に切り換える場合には、図４に示すように、制御部１９は、第１凹み部４３ａが第１ポート２２ａに面する周方向位置に、かつ、第２凹み部４３ｂが第２ポート２２ｂに面する位置に、かつ、第３凹み部４３ｃが第３ポート２２ｃに面する位置に、かつ、第４凹み部４３ｄが第４ポート２２ｄに面する位置になるように、弁体４３を回転させる。すると、第１ポート２２ａと第４ポート２２ｄとが第１凹み部４３ａ、第１連通路４３ｅ及び第４凹み部４３ｄを通じて連通し、第２ポート２２ｂと第３ポート２２ｃとが第２凹み部４３ｂ、第２連通路４３ｆ及び第３凹み部４３ｃを通じて連通することになり、これにより、四路切換弁２２は、第２状態に切り換えられる。

尚、上記に説明した四路切換弁２２は、ロータリ式四路切換弁の一例であって、これに限定されるものではなく、弁ケース４４に対して弁体４３を回転させることによって第１状態と第２状態との切り換えを行うように構成されたものであれば、四路切換弁２２として使用することが可能である。

＜特徴＞
上記のように、本実施形態では、不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入された冷媒回路１０を有する空気調和装置１において、四路切換弁２２としてロータリ式四路切換弁を使用しており、弁ケース４４に対して弁体４３を回転させることによって第１状態と第２状態との切り換えが行われるようにしている。このため、ここでは、差圧式四路切換弁を使用する場合とは異なり、弁体４３が弁ケース４４にぶつかることがなくなり、差圧式四路切換弁を使用する場合に比べて、弁ケース４４に対して弁体４３を移動させる際に発生する衝撃を小さくすることができる。

これにより、ここでは、四路切換弁２２の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることができる。

また、ここでは、減速ギア４２によって弁モータ４１の回転を減速して弁体４３に伝えるようにしているため、弁体４３をゆっくりと回転させることができる。

これにより、ここでは、弁ケース４４に対して弁体４３を移動させる際に発生する衝撃を確実に小さくすることができる。

また、不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒として、ＨＦＯ−１１２３を含む冷媒を使用すれば、ＨＦＣ−３２やＨＦＣ−４１０Ａの代替冷媒とすることができるとともに、四路切換弁２２の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことを抑えることができる。

（４）変形例１
上記実施形態において、制御部１９が、四路切換弁２２の第１状態と第２状態との切り換えを行う際に、弁モータ４１の回転数を制御するようにしてもよい。これにより、弁体４１をさらにゆっくりと回転させることができ、弁ケース４４に対して弁体４３を移動させる際に発生する衝撃をさらに小さくすることができる。例えば、圧縮機２１の吐出圧力（冷凍サイクルの高圧）及び吸入圧力（冷凍サイクルの低圧）を測定し、その差圧の大きさに応じて、制御部１９が、弁モータ４１の回転数を制御してもよい。すなわち、冷凍サイクルの高圧と低圧との差圧が大きいほど、制御部１９が弁モータ４１の回転数を小さくなるように制御するのである。

（５）変形例２
ロータリ式四路切換弁からなる四路切換弁２２では、弁体４３の外周面やそれに対向する弁ケース４４の内周面のような弁体４３と弁ケース４４とが摺動する部分には、シール性が要求されることから、樹脂によって形成されることが好ましい。

しかし、弁体４３と弁ケース４４とが摺動する部分を樹脂によって形成すると、この部分が帯電しやすくなり、四路切換弁２２の切り換え時に、火花が発生するおそれがある。火花が発生すると、そのエネルギーが冷媒に付与されることによって、冷媒が不均化反応を起こすおそれがある。

そこで、ここでは、弁体４３と弁ケース４４とが摺動する部分を導電性樹脂によって形成するようにしている。例えば、図５に示すように、弁体４３のうち弁体４３の回転に伴って弁ケース４４に摺動する部分（例えば、弁体４３の外周部分４３ｇ）を導電性樹脂によって形成してもよい。また、ここでは、図示しないが、弁体４３全体を導電性樹脂によって形成してもよい。また、弁体４３を導電性樹脂によって形成する代わりに、あるいは、弁体４３を導電性樹脂によって形成するとともに、弁ケース４４のうち弁体４３の回転に伴って弁体４３に摺動する部分（例えば、弁ケース４４の内周面）を導電性樹脂によって形成してもよい。ここで、導電性樹脂としては、金属繊維やカーボン繊維等の導電性素材を含有した樹脂を使用することができる。

そうすると、弁体４３と弁ケース３３とが摺動する部分が帯電しにくくなり、四路切換弁２２の切り換え時に、火花が発生するおそれを小さくすることができる。

これにより、ここでは、四路切換弁２２の切り換え時に、冷媒が不均化反応を起こすことをさらに抑えることができる。

（３）変形例３
上記実施形態及び変形例１、２では、１つの室外ユニット２に１つの室内ユニット３が接続されることによって構成された冷媒回路１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、室外ユニットに複数の室内ユニットが接続されたもの等の他の構成であっても、本発明を適用可能である。また、上記実施形態及び変形例１、２では、膨張機構としての膨張弁２４が室外ユニット２に設けられた例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、膨張機構が室内ユニット等の他のユニットに設けられた構成であっても、本発明を適用可能である。また、上記実施形態及び変形例１、２では、第１熱交換器や第２熱交換器として空気を冷却源や加熱源とする熱交換器を使用した冷媒回路１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、第１熱交換器や第２熱交換器として水やブラインを冷却源や加熱源とする熱交換器を使用したもの等の他の構成であっても、本発明を適用可能である。

本発明は、冷媒回路に不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入された冷凍装置に対して、広く適用可能である。

１ 空気調和装置（冷凍装置）
１０ 冷媒回路
１９ 制御部
２１ 圧縮機
２２ 四路切換弁（ロータリ式四路切換弁）
２３ 室外熱交換器（第１熱交換器）
２４ 膨張弁（膨張機構）
３１ 室内熱交換器（第２熱交換器）
４１ 弁モータ
４２ 減速ギア
４３ 弁体
４４ 弁ケース

国際公開第２０１２／１５７７６４号

Claims (5)

1. 圧縮機（２１）、第１熱交換器（２３）、膨張機構（２４）及び第２熱交換器（３１）が接続されることによって構成された冷媒回路（１０）を有しており、前記冷媒回路に不均化反応を起こす性質のフッ化炭化水素を含む冷媒が封入された冷凍装置において、
   前記冷媒回路は、前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記膨張機構、前記第２熱交換器の順に前記冷媒を循環させる第１状態と、前記圧縮機、前記第２熱交換器、前記膨張機構、前記第１熱交換器の順に前記冷媒を循環させる第２状態と、を切り換える四路切換弁（２２）をさらに有しており、
   前記四路切換弁は、弁ケース（４４）に対して弁体（４３）を回転させることによって前記第１状態と前記第２状態との切り換えを行うように構成されたロータリ式四路切換弁である、
   冷凍装置（１）。
2. 前記弁体のうち前記弁体の回転に伴って前記弁ケースに摺動する部分、及び／又は、前記弁ケースのうち前記弁体の回転に伴って前記弁体に摺動する部分は、導電性樹脂によって形成されている、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記四路切換弁は、前記弁体を駆動する弁モータ（４１）と、前記弁モータと前記弁体とを連結する減速ギア（４２）と、をさらに有している、
   請求項１又は２に記載の冷凍装置。
4. 前記冷媒回路の動作を制御する制御部（１９）をさらに有しており、
   前記制御部は、前記第１状態と前記第２状態との切り換えを行う際に、前記弁モータの回転数を制御する、
   請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記冷媒は、ＨＦＯ−１１２３を含んでいる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍装置。

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