JP6227797B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷凍、冷蔵の用途に利用される冷凍サイクル装置に関するものである。

従来の冷凍サイクル装置は、圧縮機および熱源側熱交換器を有する室外機、利用側熱交換機および絞り装置を有する室内機、およびこれらを接続する冷媒配管を備え、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置および利用側熱交換器が配管接続されて構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

冷凍サイクル装置に封入される冷媒としては、近年、環境保護の観点から、オゾン破壊係数が零のＨＦＣ系冷媒（塩素を含まないフルオロカーボン）、Ｒ４０４Ａ冷媒（Ｒ−１２５、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１４３ａの混合冷媒）、Ｒ４１０Ａ冷媒（Ｒ３２が５０ｗｔ％、Ｒ１２５が５０ｗｔ％）などが用いられる。そして、ユーザが、例えば、Ｒ４０４Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置から、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置に買い換える場合、工事の簡易性および部品コストの低減の観点から、それまで使用していた冷凍サイクル装置の渡り配管を、新しい冷凍サイクル装置の渡り配管として再利用することが考えられる。

しかしながら、Ｒ４１０Ａの動作圧力は、Ｒ４０４Ａの動作圧力より高い。そこで、Ｒ４０４Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置の渡り配管を、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置の渡り配管として再利用した場合には、特に停電などにより渡り配管内に冷媒が滞留する状態で冷凍サイクル装置が停止した状況では，外気温度の上昇により冷媒の温度が上昇すると、冷媒の圧力が上昇し、冷媒の圧力が渡り配管の耐圧基準値を超える恐れがあった。そのため、渡り配管を肉厚の厚い配管に変更する必要があった。さらに、冷凍サイクル装置が、コンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗に設置されたショーケースの冷凍、冷蔵に適用される場合には、室外機を室内機から離れた場所に設置することが多く、渡り配管の全長が１００ｍに及ぶこともある。そこで、現地で、渡り配管の施工が煩雑となり、配管の材料コストが高くなるので、施工時間が長くなるとともに、施工コストが増大するという課題があった。

このような状況を鑑み、室外機と室内機とを接続する液側渡り配管およびガス側渡り配管と、凝縮器と液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、圧縮機とガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、液側冷媒配管又は液側渡り配管から延在する第１の接続配管と、ガス側冷媒配管又はガス側渡り配管から延在する第２の接続配管と、第１の接続配管に吸入側が接続され、第２の接続配管に排出側が接続され、渡り配管内の冷媒を貯留する冷媒貯留タンクと、第１の接続配管に設けられ、冷媒貯留タンクへ吸入方向のみ冷媒を通流させる第１の逆止弁と、第１の接続配管に設けられ、通電時に遮断する第１の電磁弁と、第２の接続配管に設けられ、通電時に開放する第２の電磁弁と、を備えた従来の冷凍サイクル装置が提案されていた（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載の従来の冷凍サイクル装置では、停電などにより液側渡り配管内に冷媒が滞留する状態で運転停止した場合であっても、液側渡り配管内の冷媒を一時的に冷媒貯留タンクに貯留させることができ、液側渡り配管内の液冷媒を除去することができる。そこで、冷媒が高圧冷媒であり、外気が高温となった場合でも、液側渡り配管の耐圧の問題が生じない。これにより、冷媒を低圧冷媒から高圧冷媒に変えても、低圧冷媒用の耐圧基準値を有する配管を液側渡り配管に用いることができるので、施工時間を短縮でき、施工コストを低減できる。

国際公開第２００４／０１３５４９号 特許第４６８７７１０号公報

しかしながら、特許文献２に記載された従来の冷凍サイクル装置では、液側渡り配管内の冷媒を冷媒貯留タンクに貯留する際に、冷媒貯留タンク内のガス冷媒を抜く機構がないので、液側渡り配管内の冷媒を十分に回収できなかった。そこで、液側渡り配管内に冷媒が残留し、液側渡り配管内の圧力が耐圧基準値を超える可能性があった。
また、冷媒貯留タンク内のガス冷媒を抜くことなく、液側渡り配管内の冷媒を回収しようとすると、冷媒貯留タンクの容器には大容積の容器が必要となり、容器コストが増加し、設置面積が増加するという課題があった。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、低圧冷媒用の液側渡り配管を用いても、停止時に、液側渡り配管内の冷媒を回収し、液側渡り配管の耐圧の問題の発生を抑えることができ、施工時間を短縮し、施工コストを低減できるとともに、冷媒貯留タンクのコンパクト化を図ることができる冷凍サイクル装置を得ることを目的としている。

この発明による冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、および上記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器を有する熱源ユニットと、上記凝縮器から流出する冷媒を減圧する減圧装置、および上記減圧装置から流出する冷媒を蒸発させる蒸発器を有する冷却ユニットと、上記熱源ユニットと上記冷却ユニットとを接続する液側渡り配管およびガス側渡り配管と、上記凝縮器と上記液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、上記圧縮機と上記ガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、を備え、上記圧縮機から、上記凝縮器、上記液側冷媒配管、上記液側渡り配管、上記減圧装置、上記蒸発器、上記ガス側渡り配管、および上記ガス側冷媒配管を通り、上記圧縮機に戻る主冷媒回路に冷媒が封入されている。本冷凍サイクル装置は、さらに、上記液側冷媒配管又は上記液側渡り配管から延び出る液側接続配管と、上記ガス側冷媒配管又は上記ガス側渡り配管から延び出るガス側接続配管と、吸入側が上記液側接続配管に接続され、排出側が上記ガス側接続配管に接続され、冷媒を貯留する冷媒貯留タンクと、上記液側接続配管に配設され、無通電時に開放される入口側電磁弁と、上記液側接続配管に配設され、上記冷媒貯留タンク側にのみ冷媒を通流させる入口側逆止弁と、上記ガス側接続配管に配設され、上記入口側電磁弁に通電時に開放され、上記入口側電磁弁への通電停止から遅れて遮断される弁装置と、を備えている。

この発明によれば、運転時には、入口側電磁弁が遮断され、弁装置が開放されているので、冷媒貯留タンク内が低圧に維持される。そして、停止時に、入口側電磁弁が開放されるので、液側冷媒配管および液側渡り配管内の高圧の液冷媒が冷媒貯留タンク内に流入する。また、弁装置は、停止後しばらくの間、開放されているので、高圧の液冷媒が冷媒貯留タンク内に流入しつつ、冷媒貯留タンク内のガス冷媒が排出される。そこで、冷媒貯留タンク内に在留していたガス冷媒が冷媒貯留タンク内に閉じ込められ、冷媒貯留タンク内が高圧となって、高圧の液冷媒を回収できなくことが回避される。その後、弁装置が遮断され、高圧の液冷媒が、冷媒貯留タンク内に密閉される。これにより、高圧側の冷媒回路内に残留する高圧の液冷媒が冷媒貯留タンク内に回収、密封される。そこで、低圧冷媒用の液側渡り配管を用いても、停止時に、液側渡り配管の耐圧の問題の発生を抑えることができるので、施工時間を短縮し、施工コストを低減できる。さらに、冷媒貯留タンクの容積を大きくする必要がなく、冷媒貯留タンクのコンパクト化も図られる。

この発明の実施の形態１に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。 この発明の実施の形態２に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。 この発明の実施の形態３に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。 この発明の実施の形態５に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。 この発明の実施の形態６に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。 この発明の実施の形態７に係る冷凍装置の冷媒回路構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図１において、冷凍サイクル装置１００は、室外に設置される熱源ユニット１と、冷却対象、例えばコンビニエンスストアやスーパーマーケットなどの店舗に設置される冷却ユニット２と、冷媒を貯留する冷媒貯留タンク１２と、を備える。そして、熱源ユニット１と冷却ユニット２が、液側渡り配管５とガス側渡り配管８を介して接続されている。

熱源ユニット１は、冷媒を圧縮する圧縮機３と、熱源側熱交換器である凝縮器４と、を備えている。圧縮機３の吸入側が、ガス側冷媒配管９を介してガス側渡り配管８に接続されている。また、圧縮機３の吐出側が、吐出配管１０を介して凝縮器４の入口に接続されている。凝縮器４の出口が、液側冷媒配管１１を介してガス側渡り配管５に接続されている。

冷却ユニット２は、減圧装置６と、利用側熱交換器である蒸発器７と、を備えている。そして、冷却ユニット２は、液側渡り配管５から流入する高圧の液冷媒が、減圧装置６、蒸発器７、ガス側渡り配管８の順に通流する冷媒回路を備える。ここでは、減圧装置６は、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁を適用し、液側渡り配管５から流入する高圧の液冷媒を膨張させて減圧する。減圧装置６の駆動は、図示しない制御部により制御される。

冷媒貯留タンク１２は、吸入側が液側冷媒配管１１から延びる液側接続配管１３に接続され、排出側がガス側冷媒配管９から延びるガス側接続配管１４に接続されている。ガス側接続配管１４は、その端部（流出口）が冷媒貯留タンク１２内の上部空間に位置するように冷媒貯留タンク１２に取り付けられている。すなわち、ガス側接続配管１４は、冷媒貯留タンク１２内の上部に開口するように冷媒貯留タンク１２に接続され、冷媒貯留タンク１２内のガス冷媒のみをガス側冷媒配管９に流出可能としている。そして、通電閉の入口側電磁弁１５と冷媒貯留タンク１２への流入方向のみ通流可能な入口側逆止弁１６とが、液側接続配管１３に設けられている。また、機械的に弁を開閉する、弁装置としての機械式開閉弁１７が、ガス側接続配管１４に設けられている。

ここでは、機械式開閉弁１７は、一般的な冷凍空調装置の減圧装置として用いられている温度式膨張弁を適用している。温度式膨張弁は、冷凍サイクル装置１００に用いられる冷媒と同じ冷媒を感温筒１８に封入し、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力により膨張弁の開度を調節するものである。膨張弁の開度を調節する基準圧力は、膨張弁本体がある部分の冷媒飽和圧力である。そして、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力が基準圧力より高くなると、膨張弁が開かれる。逆に、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力が基準圧力より低くなる、又は等しくなると、膨張弁が閉じられる。この実施の形態１では、感温筒１８を吐出配管１０に配設し、吐出配管１０の温度に相当する飽和圧力により膨張弁を開閉している。感温筒１８が高温となる吐出配管１０に設置されているので、弁開閉のための大きな駆動力が得られる。なお、感温筒１８の設置場所は、吐出配管１０に限定されず、通常運転時に、基準圧力相当の飽和温度より高い温度が得られる箇所であればよい。

液側渡り配管５は、減圧装置６よりも上流となり、冷凍サイクルの高圧側となる。一方、ガス側渡り配管８は、減圧装置６よりも下流となり、冷凍サイクルの低圧側となる。この冷凍サイクル装置１００には、高圧冷媒であるＣＯ₂が封入され、冷凍サイクルの高圧側の圧力が冷媒の臨界圧以下とされている。すなわち、この冷凍サイクル装置１００の高圧側は、液側渡り配管５の設定圧力以下の圧力で運転動作する。ここでは、液側渡り配管５の設定圧力は、４．１５ＭＰａとされている。
なお、通電開の電磁弁とは、電磁弁に通電時のみ弁が開放し、通電を止めることで弁を遮断するものである。また、通電閉の電磁弁とは、電磁弁に通電時のみ弁が遮断し、通電を止めることで弁を開放するものである。

つぎに、冷凍サイクル装置１００の通常運転時に動作について説明する。

冷凍サイクル装置１００に電力が供給されると、減圧装置６が開放され、入口側電磁弁１５が遮断される。また、吐出配管１０の温度が低く、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力が基準圧力より低いので、機械式開閉弁１７が遮断されている。
そして、ガス側冷媒配管９内のガス冷媒が、圧縮機３により圧縮され、吐出配管１０を通流して凝縮器４に送られる。凝縮器４は、圧縮されたガス冷媒から、空気、水、他の冷凍サイクルなどの冷却材に熱を放出させることにより、冷媒を冷却して凝縮する。ガス冷媒は、凝縮器４で凝縮されて高圧の液冷媒となり、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５を通流して、冷却ユニット２に送られる。

冷却ユニット２に送られた高圧の液冷媒は、減圧装置６で膨張されて減圧される。蒸発器７は、店舗に設置された冷却用容器（例えば、冷却用ショーケースなど）に設けられる。減圧された冷媒は、蒸発器７に送られ、冷却用容器内の空気を冷却しながら蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、ガス側渡り配管８を通流して熱源ユニット１に送られ、ガス側冷媒配管９を通流して、圧縮機３に送られる。

これにより、圧縮機３から吐出された冷媒を、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１、液側渡り配管５、減圧装置６、蒸発器７、ガス側渡り配管８、およびガス側冷媒配管９に順次圧送して圧縮機３に環流させる主冷媒回路が形成される。

そして、吐出配管１０の温度が高くなり、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力が基準圧力より高くなると、機械式開閉弁１７が開かれる。そこで、冷媒貯留タンク１２内のガス冷媒がガス側接続配管１４およびガス側冷媒配管９を介して圧縮機３に吸入される。これにより、冷媒貯留タンク１２内が圧縮機３の吸入側圧力と同等の低圧に維持される。

つぎに、冷凍サイクル装置１００が、通常運転から停電などにより異常停止した場合の動作について説明する。

冷凍サイクル装置１００への電力の供給が停止されると、圧縮機３および凝縮器４が停止するとともに、減圧装置６が遮断され、入口側電磁弁１５が開放される。そして、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５内には、高圧の液冷媒が滞留し、蒸発器７、ガス側渡り配管８およびガス側冷媒配管９内には、低圧のガス冷媒が滞留する。この時点では、吐出配管１０の温度が高く、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力が基準圧力より高くなっており、機械式開閉弁１７が開放状態に維持される。また、液側冷媒配管１１内の圧力が、冷媒貯留タンク１２の圧力より高くなっている。そこで、液側冷媒配管１１と冷媒貯留タンク１２との間の圧力差により、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５内の液冷媒が、液側接続配管１３を通流して冷媒貯留タンク１２に回収される。このとき、冷媒貯留タンク１２内に残留していたガス冷媒は、液冷媒の流入により、冷媒貯留タンク１２内の上部空間に位置するガス側接続配管１４の流出口から押し出され、ガス側接続配管１４を通ってガス側冷媒配管９に流出する。

そして、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５内の液冷媒が、冷媒貯留タンク１２内に回収されると、冷凍サイクル装置１００の主冷媒回路内が均圧状態となり、吐出配管１０の温度が下がる。これにより、感温筒１８の温度に相当する飽和圧力が基準圧力より低くなり、機械式開閉弁１７が遮断される。また、冷媒貯留タンク１２から液側冷媒配管１１への冷媒の流出は、入口側逆止弁１６により阻止される。これにより、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５内の液冷媒が、冷媒貯留タンク１２内に回収、密封される。

ここで、例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置から、より動作圧力の高いＣＯ₂冷媒を使用する冷凍サイクル装置に買い換える場合、施工コストを低減するために、液側渡り配管５、ガス側渡り配管８などの既設の配管を流用することが考えられる。ただし、冷媒貯留タンク１２は、ＣＯ₂冷媒に対応した設計圧力(例えば、１２ＭＰａ）に作製される。また、冷媒貯留タンク１２内が満液となって、液封状態となると、危険であるので、冷媒貯留タンク１２の容積は、冷凍サイクル装置１００に封入される全冷媒の液体積以上とする必要がある。

Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した部品の設計圧力は、６５℃における飽和圧力の４．１５ＭＰａとなり、ＣＯ₂冷媒での８℃における飽和圧力相当となる。すなわち、冷凍サイクル装置１００の周囲温度が８℃を超えると、Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した部品の設計圧力（基準圧力）を超えてしまう可能性がある。特に、ＣＯ₂冷媒は、冷媒温度が３１℃以上で超臨界となり、気液二相状態ではなく、単相の冷媒密度（冷媒量と冷媒回路内容積）により圧力が決まるので、圧力が極端に上昇する。

そこで、冷媒貯留タンク１２がない場合には、異常停止すると、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５からなる高圧側の冷媒回路内に残留する高圧の液冷媒が、低圧のガス冷媒が残留する蒸発器７、ガス側渡り配管８、およびガス側冷媒配管９からなる低圧側の冷媒回路に流入し、主冷媒回路内が均圧となる。このとき、液冷媒が主冷媒回路内に存在するようになり、外気の温度が高くなると、冷媒圧力が上昇し、既設の配管の耐圧基準値を超えてしまう。

本冷凍サイクル装置１００では、冷媒貯留タンク１２を備えているので、異常停止すると、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５からなる高圧側の冷媒回路内に残留する高圧の液冷媒が、冷媒貯留タンク１２内に回収、密封される。そこで、液冷媒が主冷媒回路内に存在していないので、外気の温度が高くなっても、既設の配管内の冷媒圧力が既設の配管の耐圧基準値を超えるような事態が未然に回避される。

このように、実施の形態１によれば、例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置から、より動作圧力の高いＣＯ₂冷媒を使用する冷凍サイクル装置に買い換える場合、液側渡り配管５、ガス側渡り配管８などの既設の配管を流用することができる。そこで、ＣＯ₂冷媒に対応する耐圧基準値に適合する肉厚の配管を用いる必要がなく、肉厚の配管を敷設する必要がないので、施工時間を短縮できるとともに、施工コストを低減できる。

また、通電閉の入口側電磁弁１５を液側接続配管１３に設け、機械式開閉弁１７をガス側接続配管１４に設け、感温筒１８を吐出配管１０に配設している。そこで、通常運転状態では、入口側電磁弁１５が遮断状態に維持され、機械式開閉弁１７が開放状態に維持され、冷媒貯留タンク１２内を低圧に維持できる。さらに、通常運転から異常停止すると、入口側電磁弁１５が開放状態に維持され、異常停止後しばらくの間は、機械式開閉弁１７が開放状態に維持されるので、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５からなる高圧側の冷媒回路内に残留する高圧の液冷媒が冷媒貯留タンク１２内に流入しつつ、冷媒貯留タンク１２内に在留していたガス冷媒がガス側接続配管１４を介してガス側冷媒配管９に流出する。すなわち、冷媒貯留タンク１２内がガス抜きされる。これにより、冷媒貯留タンク１２内に在留していたガス冷媒が冷媒貯留タンク１２内に閉じ込められ、冷媒貯留タンク１２内が高圧となって、高圧の液冷媒を回収できなくことが回避され、密度の高い液冷媒を効率的に回収でき、冷媒回収量を増大することができる。さらに、冷媒貯留タンク１２の容積を大きくする必要がなく、冷媒貯留タンク１２のコンパクト化が図られる。

さらに、入口側逆止弁１６が液側接続配管１３に設けられているので、冷媒貯留タンク１２から液側冷媒配管１１への冷媒の通流が阻止され、吐出配管１０、凝縮器４、液側冷媒配管１１および液側渡り配管５からなる高圧側の冷媒回路内に残留する高圧の液冷媒を冷媒貯留タンク１２内に回収し、密封することができる。

ここで、停電時の冷媒回収の駆動力は、主冷媒回路の高圧側圧力と冷媒貯留タンク１２内の低圧圧力との差圧となる。冷媒貯留タンク１２内がガス抜きされることで、冷媒が流入しても、冷媒貯留タンク１２内の低圧圧力が維持される。しかし、高圧側圧力は、冷媒回収時の冷媒の流動による圧力損失で圧力低下が生じる。特に、液側渡り配管５が長くなると、圧力損失が大きくなり、冷媒回収が困難となる。そこで、冷媒貯留タンク１２を、液側渡り配管５、液側冷媒配管１１および液側接続配管１３に対し、鉛直方向の下方に位置するように設置することがよい。特に、配管長さの長い液側渡り配管５に対して、冷媒貯留タンク１２を鉛直方向の下方に位置するように設置することが好ましい。これにより、差圧による駆動力に、液ヘッドによる駆動力が加わり、冷媒回収量を増加でき、圧力抑制効果をさらに得ることができる。

冷凍サイクル装置１００において、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合、差圧が約２．０ＭＰａとなる。配管径をφ１２．７ｍｍとした配管の圧力損失が差圧と同等となる配管長さは２２７ｍである。したがって、最も配管長さの長い液側渡り配管５の全長が２２７ｍ以下であれば、冷媒を確実に回収することができる。また、回収時の冷媒の流速は、冷媒貯留タンク１２の入り口の流動抵抗値により設計可能であり、冷媒貯留タンク１２内を低圧に維持し続けられる時間は１分間である。そこで、冷媒を１分間で回収できる冷媒流速に設計すればよい。

冷媒回収の駆動力となる差圧がさらに大きい冷媒、例えばＣＯ₂やＲ１１２３を用いれば、液側渡り配管５の全長がさらに長くても、冷媒を確実に回収することができる。なお、ここでの液側渡り配管５の全長は、冷媒貯留タンク１２内がガス抜きされて冷媒貯留タンク１２内を低圧に保つことで可能となる配管長さである。

なお、上記実施の形態１では、逆止弁がガス側接続配管１４に設けられていないが、ガス側冷媒配管９への方向のみ通流可能な出口側逆止弁をガス側接続配管１４に設けてもよい。この場合、通常運転時に、圧縮機３の回転数を一旦増速し、ガス側冷媒配管９内の圧力を利用する圧力より低下させた後、圧縮機３の回転数を元の回転数に戻し、ガス側冷媒配管９内の圧力を利用する圧力に戻す運転を行うことにより、冷媒貯留タンク１２内の圧力をより低圧にすることができる。すなわち、ガス側冷媒配管９内の圧力を利用する圧力より低下させることにより、冷媒貯留タンク１２内の圧力がより低圧となる。そして、圧縮機３の回転数を元の回転数に戻し、ガス側冷媒配管９内の圧力が利用する圧力に戻ると、ガス側冷媒配管９から冷媒貯留タンク１２へのガス冷媒の移動が出口側逆止弁により阻止され、冷媒貯留タンク１２内の圧力がより低圧な状態に維持される。これにより、液側冷媒配管１１と冷媒貯留タンク１２との間の圧力差が大きくなり、冷媒貯留タンク１２による冷媒回収効果が促進される。

また、上記実施の形態１では、弁装置として機械式開閉弁１７を用いているが、弁装置は、機械式開閉弁１７に限定されず、入口側電磁弁１５への通電停止後しばらく間、開放を維持できる弁装置であればよく、例えば、通電開の蓄電式電磁弁を用いることができる。この場合、通常運転時に蓄電式電磁弁の駆動電力を蓄電しておき、停止後しばらくの間、蓄電式電磁弁が、蓄電していた駆動電力により開放状態を維持し、冷媒貯留タンク１２内のガス抜きを実施する。そして、蓄電していた駆動電力が消失すると、蓄電式電磁弁が遮断され、液冷媒が冷媒貯留タンク１２内に回収、密封される。したがって、通電開の蓄電式電磁弁を用いても、機械式開閉弁１７を用いた場合と同様な効果が得られる。

また、上記実施の形態１では、冷媒貯留タンク１２が熱源ユニット１内に設置しているが、液側接続配管１３を液側渡り配管５から延ばし、ガス側接続配管１４をガス側渡り配管８から延ばして、冷媒貯留タンク１２を熱源ユニットの外側に設置してもよい。この場合、熱源ユニットが、一般的な冷凍サイクル装置の室外機と同様の構成となるので、室外機の共通化が図られ、システム構築コストを低減することができる。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図２において、冷媒戻し配管１９が、冷媒貯留タンク１２内の下部と、ガス側冷媒配管９と、を連結するように配設されている。通電開の出口側電磁弁２０が、冷媒戻し配管１９に設けられている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

実施の形態２による冷凍サイクル装置１０１は、通常運転時には、出口側電磁弁２０が開放され、上述の冷凍サイクル装置１００と同様に動作する。また、冷凍サイクル装置１０１が異常停止すると、出口側電磁弁２０が遮断され、上述の冷凍サイクル装置１００と同様に動作する。

この冷凍サイクル装置１０１では、異常停止状態から通常運転に戻ると、出口側電磁弁２０が開放され、圧縮機３が運転される。そこで、ガス側冷媒配管９内のガス冷媒が、圧縮機３に吸入、圧縮されて、吐出配管１０に吐出される。このとき、冷媒貯留タンク１２内の液冷媒が、冷媒戻し配管１９を通流して主冷媒回路に戻されるので、設定された冷媒量での通常運転を行うことができる。

なお、上記実施の形態２では、冷媒戻し配管１９が、冷媒貯留タンク１２内の下部と、ガス側冷媒配管９と、を連結するように配設されているが、冷媒戻し配管１９を、冷媒貯留タンク１２内の下部と、ガス側渡り配管８と、を連結するように配設してもよい。

また、上記実施の形態２では、冷媒戻し配管１９が、冷媒貯留タンク１２内の下部と、ガス側冷媒配管９と、を連結するように配設されているが、冷媒戻し配管を、冷媒貯留タンク１２内の下部と、ガス側接続配管１４の機械式開閉弁１７の冷媒貯留タンク１２側と、を連結するように配設してもよい。この場合、例えば、冷媒貯留タンク１２内の下部に位置する冷媒戻し配管の端部（流出口）の孔径を、冷媒貯留タンク１２内の上部空間に位置するガス側接続配管１４の端部（流出口）の孔径より小さくして、冷媒戻し配管の流出口の流動抵抗をガス側接続配管１４の流出口の流路抵抗より大きくすることで、冷媒回収時の液冷媒の流出を防止することができる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図３において、膨張タンク２１が、圧縮機３の吸入側であるガス側冷媒配管９に接続されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態３による冷凍サイクル装置１０２では、膨張タンク２１が、ガス側冷媒配管９に接続されているので、主冷媒回路の内容積を拡大することができ、主冷媒回路内の圧力上昇などを防止することができる。膨張タンク２１を単独で設置すれば、極めて大きなタンク容積が必要となり、設置スペースおよびコストの面で実用性に欠ける可能性がある。この実施の形態３では、膨張タンク２１と冷媒貯留タンク１２とを併用しているので、主冷媒回路の冷媒が大幅に除去され、膨張タンク２１の小型化が可能となり、設置スペースおよびコストの低減効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態３では、膨張タンク２１がガス側冷媒配管９に接続されているが、膨張タンク２１はガス側渡り配管８に接続されてもよい。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図４において、圧力調節機構部としての第２冷凍サイクル２５は、冷媒が、圧縮機２６、凝縮器２７、蒸発器２８の順に通流して、圧縮機２６に環流される冷媒回路に構成され、蒸発器２８で蒸発された冷媒が、凝縮器４で凝縮された冷媒と熱交換可能に配設されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４による冷凍サイクル装置１０３では、凝縮器４で凝縮された高圧の冷媒が、第２冷凍サイクル２５の蒸発器２８で蒸発された冷媒と熱交換されるので、冷凍サイクル装置１０３の高圧側の冷媒回路内の冷媒が冷却され、超臨界とならないように制御される。そこで、冷凍サイクル装置１０３の高圧側の冷媒回路内の冷媒の圧力を臨界圧力以下に低減できるので、停止時に、高圧側の冷媒回路内の冷媒を、密度の高い液冷媒として回収することができる。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図５において、圧力調節機構部としてのバイパス熱交換部３０が、液側冷媒配管１１の液側接続配管１３の接続部の凝縮器４側に形成されている。そして、バイパス配管３１が、液側冷媒配管１１のバイパス熱交換部３０と液側接続配管１３の接続部との間から分岐して、ガス側冷媒配管９に接続されている。バイパス熱交換部３０は、凝縮器４で凝縮されて液側冷媒配管１１内を通流する冷媒とバイパス配管３１内を通流する冷媒との間で熱交換するように構成されている。そして、バイパス減圧装置としての膨張弁３２がバイパス配管３１のバイパス熱交換部３０の上流側に配設されている。さらに、通電開の電磁弁３３がバイパス配管３１のバイパス熱交換部３０の下流側に配設されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態５による冷凍サイクル装置１０４では、凝縮器４で凝縮されて液側冷媒配管１１内を通流する冷媒が、バイパス熱交換部３０で、膨張弁３２で減圧された冷媒と熱交換して、過冷却される。これにより、冷凍サイクル装置１０４の高圧側の冷媒回路内の冷媒の圧力を臨界圧力以下に低減できるので、高圧側の冷媒回路内の冷媒分布が増加し、冷凍サイクル装置１０４の運転停止時の冷媒貯留タンク１２による冷媒回収量を増大させることができる。

なお、上記実施の形態５では、バイパス配管３１がガス側冷媒配管９に接続されているが、バイパス配管３１を圧縮機３の中間圧に接続してもよい。

実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図６において、圧力調節機構部としての内部熱交換部３５が、液側冷媒配管１１の液側接続配管１３の接続部の凝縮器４側に形成されている。そして、内部熱交換部３５は、凝縮器４で凝縮されて液側冷媒配管１１内を通流する冷媒とガス側冷媒配管９を通流する冷媒との間で熱交換するように構成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態６による冷凍サイクル装置１０５では、凝縮器４で凝縮されて液側冷媒配管１１内を通流する冷媒が、内部熱交換部３５で、減圧装置６で減圧され、蒸発器７で蒸発してガス側冷媒配管９内を通流するガス冷媒と熱交換して、過冷却される。これにより、冷凍サイクル装置１０５の高圧側の冷媒回路内の冷媒の圧力を臨界圧力以下に低減できるので、高圧側の冷媒回路内の冷媒分布が増加し、冷凍サイクル装置１０５の運転停止時の冷媒貯留タンク１２による冷媒回収量を増大させることができる。

実施の形態７．
図７はこの発明の実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成図である。

図７において、受液器３６が、液側冷媒配管１１の液側接続配管１３の接続部の凝縮器４側に設けられている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態７による冷凍サイクル装置１０６では、受液器３６が液側冷媒配管１１に設けられているので、多くの液冷媒が高圧の冷媒回路内に貯留される。これにより、高圧側の冷媒回路内の冷媒分布が増加し、冷凍サイクル装置１０６の運転停止時の冷媒貯留タンク１２による冷媒回収量を増大させることができる。

なお、上記各実施の形態では、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用する冷凍サイクル装置から、より動作圧力の高いＣＯ₂冷媒を使用する冷凍サイクル装置に買い換える場合において、施工コストを低減するために、液側渡り配管５、ガス側渡り配管８などの、低圧冷媒用に圧力設定された既設の配管を流用した。動作圧力の高い冷媒は、ＣＯ₂冷媒に限定されず、例えば、Ｒ１１２３冷媒でもよい。

また、Ｒ１１２３冷媒は燃焼性であるが、本冷凍サイクル装置では、冷媒貯留タンク１２を用いているので、停電時でも、Ｒ１１２３冷媒のほとんどを冷媒貯留タンク１２に貯留することができる。これにより、Ｒ１１２３冷媒の室内への漏洩を防止でき、すぐれた安全性を発揮することができる。そこで、本冷凍サイクル装置の冷媒として、燃焼性のあるＨＣ系冷媒（Ｒ６００ａ，Ｒ２９０など）やＨＦＯ系冷媒（Ｒ１２３４ｙｆ，Ｒ１２３４ｚｅなど）、毒性のあるＮＨ₃等の冷媒を用いても、同様に効果が得られる。

また、ＣＯ₂、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅおよびＮＨ₃の冷媒群の中の１つの冷媒を本冷凍サイクル装置に封入してもよいし、これらの冷媒群から選択された複数の冷媒を混合した混合冷媒を、本冷凍サイクル装置に封入してもよい。

Claims (18)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、および上記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器を有する熱源ユニットと、
   上記凝縮器から流出する冷媒を減圧する減圧装置、および上記減圧装置から流出する冷媒を蒸発させる蒸発器を有する冷却ユニットと、
   上記熱源ユニットと上記冷却ユニットとを接続する液側渡り配管およびガス側渡り配管と、
   上記凝縮器と上記液側渡り配管とを接続する液側冷媒配管と、
   上記圧縮機と上記ガス側渡り配管とを接続するガス側冷媒配管と、を備え、
   上記圧縮機から、上記凝縮器、上記液側冷媒配管、上記液側渡り配管、上記減圧装置、上記蒸発器、上記ガス側渡り配管、および上記ガス側冷媒配管を通り、上記圧縮機に戻る主冷媒回路に冷媒が封入された冷凍サイクル装置において、
   上記液側冷媒配管又は上記液側渡り配管から延び出る液側接続配管と、
   上記ガス側冷媒配管又は上記ガス側渡り配管から延び出るガス側接続配管と、
   吸入側が上記液側接続配管に接続され、排出側が上記ガス側接続配管に接続され、冷媒を貯留する冷媒貯留タンクと、
   上記液側接続配管に配設され、無通電時に開放される入口側電磁弁と、
   上記液側接続配管に配設され、上記冷媒貯留タンク側にのみ冷媒を通流させる入口側逆止弁と、
   上記ガス側接続配管に配設され、上記入口側電磁弁に通電時に開放され、上記入口側電磁弁への通電停止から遅れて遮断される弁装置と、
   を備えた冷凍サイクル装置。
2. 上記弁装置は、機械的に開閉する開閉弁である請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 上記開閉弁は、上記圧縮機の吐出部温度に相当する冷媒飽和圧力を駆動力として開閉する請求項２記載の冷凍サイクル装置。
4. 上記弁装置は、通電時に、開放されると共に電力を蓄電し、通電停止後、蓄電された電力により開放状態を維持する蓄電式電磁弁である請求項１記載の冷凍サイクル装置。
5. 上記ガス側接続配管は、上記冷媒貯留タンク内の上部に開口するように上記冷媒貯留タンクに接続されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 上記冷媒貯留タンク内の下部と、上記ガス側接続配管の上記弁装置の上記冷媒貯留タンク側と、を連結する冷媒戻し配管を備え、上記冷媒戻し配管の上記冷媒貯留タンク内の開口部の流路抵抗が、上記ガス側接続配管の上記冷媒貯留タンク内の開口部の流路抵抗より大きい請求項５記載の冷凍サイクル装置。
7. 上記冷媒貯留タンク内の下部と、上記ガス側冷媒配管又は上記ガス側渡り配管と、を連結する冷媒戻し配管と、
   上記冷媒戻し配管に配設された通電開の出口側電磁弁と、を備える請求項５記載の冷凍サイクル装置。
8. 上記冷媒貯留タンクは、上記液側渡り配管より鉛直方向下方に配設されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
9. 上記冷媒貯留タンクの容積が、上記主冷媒回路に封入された冷媒の液体積以上である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
10. 上記ガス側冷媒配管又は上記ガス側渡り配管に接続された膨張タンクを備える請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
11. 上記主冷媒回路の上記圧縮機の吐出側から上記冷却ユニットに至る高圧側の冷媒回路内を臨界圧力以下に調節する圧力調節機構部を備える請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
12. 上記圧力調節機構部は、上記液側冷媒配管を流れる冷媒を冷却する第２冷凍サイクル装置である請求項１１記載の冷凍サイクル装置。
13. 上記圧力調節機構部は、上記液側冷媒配管を流れる冷媒と上記ガス側冷媒配管を流れる冷媒とを熱交換する内部熱交換部である請求項１１記載の冷凍サイクル装置。
14. 上記液側冷媒配管から分岐して上記ガス側冷媒配管に接続されたバイパス配管と、
    上記バイパス配管に設けられたバイパス減圧装置と、を備え、
    上記圧力調節機構部は、上記液側冷媒配管を流れる冷媒と上記バイパス減圧装置で減圧されて上記バイパス配管を流れる冷媒とを熱交換するバイパス熱交換部である請求項１１記載の冷凍サイクル装置。
15. 上記減圧装置に送られる冷媒をためる受液器を備える請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
16. 上記主冷媒回路に封入される冷媒は、ＣＯ₂、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ１１２３およびＮＨ₃からなる冷媒群のなかの少なくとも１つの冷媒である請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
17. 上記主冷媒回路に封入される冷媒は、燃焼性または毒性のある冷媒である請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
18. 上記主冷媒回路に封入される冷媒は、Ｒ４１０Ａであり、上記液側渡り配管の配管径が、１２．７ｍｍであり、上記液側渡り配管の配管長さが、２２７ｍ以下である請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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