(57)【要約】冷凍サイクル装置（１００）は、圧縮機（１）、凝縮器（３）および膨張弁（４）を有し、かつ圧縮機（１）、凝縮器（３）、膨張弁（４）の順に、第１冷媒と第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる主回路部（１０１）と、主回路部（１０１）に接続された組成調節部（１０２）とを備えている。組成調節部（１０２）は、組成分離器（６）と、冷媒貯留容器（１１）と、組成調節回路（３０）とを有する。組成分離器（６）は、主回路部（１０１）から流入するガス状態の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分離する組成分離膜（７）を有する。冷媒貯留容器（１１）は、組成分離器（６）で分離された第１冷媒を貯留する。組成調節回路（３０）は、主回路部（１０１）と、組成分離器（６）と、冷媒貯留容器（１１）とを接続する。組成調節回路（３０）は、切替装置（４０）を有する。
2019073596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、かつ前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁の順に、第１冷媒と前記第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる主回路部と、
前記主回路部に接続された組成調節部とを備え、
前記組成調節部は、
前記主回路部から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する組成分離器と、
前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を貯留する冷媒貯留容器と、
前記主回路部と、前記組成分離器と、前記冷媒貯留容器とを接続する組成調節回路とを有し、
前記組成調節回路は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒のいずれか一方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるか、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないかを切り替える切替装置を有する、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記組成調節部は、前記主回路部において、前記圧縮機と前記凝縮器との間と、前記圧縮機と前記膨張弁との間とに接続されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記主回路部は、前記圧縮機と前記膨張弁との間に配置された蒸発器を有し、
前記組成調節部は、前記主回路部において前記圧縮機と前記蒸発器との間に接続されている、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記組成分離器は、前記主回路部から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに前記組成分離膜で分離し、
前記冷媒貯留容器は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を貯留し、
前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられた後に、前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないように切り替えられる、請求項４項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記切替装置は、前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないように切り替えられた後に、前記第１冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記冷媒貯留容器は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒を貯留するように構成されており、
前記組成分離器は、前記主回路部から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに前記組成分離膜で分離し、
前記冷媒貯留容器は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を貯留し、
前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記組成分離膜は、前記第１冷媒と前記第２冷媒との分子サイズの差または前記第２冷媒の分子ゲートにより、化学的に前記第２冷媒を分離可能である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記組成分離膜は、前記組成分離膜に作用する高圧側と低圧側の圧力差により、前記第２冷媒を分離する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記混合冷媒の圧力を測定する圧力測定装置と、
前記混合冷媒の温度を測定する温度測定装置とを備え、
前記圧力測定装置および前記温度測定装置は前記主回路部の高圧側に設置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記第１冷媒は可燃冷媒であり、前記第２冷媒は不燃冷媒である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記第２冷媒は、二酸化炭素である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記主回路部は、基礎配管と、前記基礎配管に接続された延長配管を有している、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記第１冷媒は、可燃冷媒であり、前記第２冷媒は不燃冷媒であり、
前記混合冷媒の前記主回路部からの漏洩を検知する冷媒漏洩検知部を備え、
前記冷媒漏洩検知部が前記混合冷媒の漏洩を検知すると、前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられた後に、前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないように切り替えられる、請求項３項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記第１冷媒は、可燃冷媒であり、前記第２冷媒は不燃冷媒であり、
前記混合冷媒の前記主回路部からの漏洩を検知する冷媒漏洩検知部を備え、
前記冷媒漏洩検知部が前記混合冷媒の漏洩を検知すると、前記切替装置は、前記冷媒貯留容器に貯留された前記第２冷媒を前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、かつ前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁の順に、第１冷媒と前記第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる冷凍サイクル回路に接続され、
前記冷凍サイクル回路から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する組成分離器と、
前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を貯留する冷媒貯留容器と、
前記冷凍サイクル回路と、前記組成分離器と、前記冷媒貯留容器とを接続する組成調節回路とを有し、
前記組成調節回路は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒のいずれか一方を前記組成調節回路から前記冷凍サイクル回路に流出させるか、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記冷凍サイクル回路に流出させないかを切り替える切替装置を有する
組成調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置および組成調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクル装置を流れる混合冷媒の組成の内、一部の組成の濃度を高めることで、冷凍サイクル装置の冷凍能力を向上させる技術がある。たとえば、特開平４−２６３７４５号公報（特許文献１）には、混合冷媒の組成比率を可変することができる冷凍装置が記載されている。この冷凍装置は、混合冷媒の内の一部の冷媒の透過を容易とする機能膜を有する冷媒分離器を備えている。冷媒分離器は、凝縮器と蒸発器との間に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２６３７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記公報に記載された冷凍装置では、冷媒分離器が凝縮器と蒸発器との間に接続されているため、冷媒分離器には液状態または気液二相状態の混合冷媒が流入する。したがって、機能膜において混合冷媒の組成を分離する効率が悪いという問題がある。【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、混合冷媒の組成を分離する効率を向上させることができる冷凍サイクル装置および組成調節装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、かつ圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に、第１冷媒と第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる主回路部と、主回路部に接続された組成調節部とを備えている。組成調節部は、組成分離器と、冷媒貯留容器と、組成調節回路とを有する。組成分離器は、主回路部から流入するガス状態の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する。冷媒貯留容器は、組成分離器で分離された第１冷媒を貯留する。組成調節回路は、主回路部と、組成分離器と、冷媒貯留容器とを接続する。組成調節回路は、切替装置を有する。切替装置は、組成分離器で分離された第１冷媒および第２冷媒のいずれか一方を組成調節回路から主回路部に流出させるか、組成分離器で分離された第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路から主回路に流出させないかを切り替える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の冷凍サイクル装置によれば、組成分離器は主回路部から流入するガス状態の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する。このため、混合冷媒の組成を分離する効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る組成分離器の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の組成調整運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の組成回復運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒におけるＣＯ２組成比と冷凍能力およびＣＯＰとの関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の組成調整運転（ＣＯ２組成比を増加させる）における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷凍運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の組成調整運転（ＣＯ２組成比を減少させる）における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の組成回復運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒漏洩時運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒におけるＣＯ２組成比と６５℃飽和液圧との関係を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒漏洩時運転における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、たとえば、コンデンシングユニットおよびクーリングユニットを備えた冷凍装置である。また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、たとえば空気調和装置などであってもよい。また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、冷凍だけでなく、冷房または暖房に用いられてもよい。
【００１０】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、主回路部（冷凍サイクル回路）１０１と、主回路部１０１に接続された組成調節部（組成調節装置）１０２とを備えている。主回路部１０１と、組成調節部１０２とは冷媒回路を構成している。主回路部１０１は、圧縮機１と、凝縮器２と、内部熱交換器３と、膨張弁４と、蒸発器５と、制御装置２０と、圧力測定装置５０と、温度測定装置６０とを備えている。組成調節部１０２は、組成分離器６と、流路抵抗体１０と、冷媒貯留容器１１、組成調節回路３０とを有している。組成調節回路３０は、切替装置４０を有している。切替装置４０は、第１弁８と、第２弁９とを有している。
【００１１】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００では、主回路部１０１のうち圧縮機１、凝縮器２、内部熱交換器３と、膨張弁４と、組成調節部１０２とは、コンデンシングユニットを構成している。このコンデンシングユニットは室外機を構成している。主回路部１０１のうち蒸発器５は、クーリングユニットを構成している。このクーリングユニットは室内機を構成している。
【００１２】
主回路部１０１においては、圧縮機１、凝縮器２、内部熱交換器３、膨張弁４、蒸発器５は、この順に配管で接続されている。主回路部１０１は、基礎配管１０１ａと、延長配管１０１ｂとを有している。基礎配管１０１ａは、圧縮機１、凝縮器２、内部熱交換器３、膨張弁４、蒸発器５の少なくともいずれかに直接接続されている配管である。延長配管１０１ｂは、基礎配管１０１ａに接続されている。本実施の形態では、延長配管１０１ｂは、内部熱交換器３と膨張弁４との間に設置されている。基礎配管１０１ａと延長配管１０１ｂとの接続部分は、たとえばフレア接続またはろう付けにより接続されている。
【００１３】
主回路部１０１は、圧縮機１、凝縮器２、内部熱交換器３、膨張弁４、蒸発器５の順に混合冷媒が流れるように構成されている。この混合冷媒は、第１冷媒と、第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する。本実施の形態における第１冷媒は可燃冷媒であり、第２冷媒は不燃冷媒である。第１冷媒は複数種類の冷媒を含んでいてもよい。第２冷媒は複数種類の冷媒を含んでいてもよい。なお、第２冷媒は１種類の冷媒であることが好ましい。この第２冷媒は、具体的には二酸化炭素（ＣＯ２）である。つまり、本実施の形態における混合冷媒は、冷媒組成中に二酸化炭素を含む二酸化炭素混合冷媒（ＣＯ２混合冷媒）である。この混合冷媒は、具体的には、たとえばＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４Ａ／Ｒ１２３４ｙｆ／ＣＯ２（３６／３０／１４／１４／６質量％）の組成を有している。
【００１４】
圧縮機１は吸入した混合冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。圧縮機１は容量可変に構成されている。本実施の形態における圧縮機１は回転数を可変に制御可能に構成されている。具体的には、制御装置２０からの指示に基づいて駆動周波数が変更されることにより、圧縮機１の回転数が調整される。これにより、圧縮機１の容量が変化する。この圧縮機１の容量は単位時間あたりの冷媒を送り出す量である。つまり、圧縮機１は容量を変化させて運転を行うことができる。たとえば、高容量の運転では、圧縮機１の駆動周波数を高くすることにより冷媒回路を循環する混合冷媒の流量を多くして運転が行われる。また、低容量の運転では、圧縮機１の駆動周波数を低くすることにより冷媒回路を循環する混合冷媒の流量を少なくして運転が行われる。
【００１５】
凝縮器２は圧縮機１により圧縮された混合冷媒を凝縮するように構成されている。凝縮器２は、たとえばパイプとフィンとで構成された空気熱交換器である。内部熱交換器３は、主回路部１０１において凝縮器２と膨張弁４との間に配置されている。内部熱交換器３は凝縮器２で凝縮された冷媒が流入するように構成されている。また、内部熱交換器３は組成分離器６で分離された混合冷媒が流入するように構成されている。そして、内部熱交換器３は、凝縮器２により凝縮された混合冷媒と、組成分離器６で分離された第１冷媒とを熱交換させるように構成されている。
【００１６】
膨張弁４は、凝縮器２により凝縮された混合冷媒を減圧するように構成されている。膨張弁４は、たとえば電磁弁である。蒸発器５は、膨張弁４により減圧された混合冷媒を蒸発するように構成されている。蒸発器５は、たとえばパイプとフィンとで構成された空気熱交換器である。
【００１７】
圧力測定装置５０は混合冷媒の圧力を測定するように構成されている。温度測定装置６０は混合冷媒の温度を測定するように構成されている。圧力測定装置５０および温度測定装置６０の各々は主回路部１０１の高圧側に設置されている。この主回路部１０１の高圧側とは、主回路部１０１において圧縮機１の吐出側から膨張弁４までの部分である。本実施の形態では、圧力測定装置５０は、主回路部１０１において圧縮機１と凝縮器２との間に設置されている。また、温度測定装置６０は、主回路部１０１において凝縮器２に設置されている。具体的には、温度測定装置６０は、凝縮器２において混合冷媒の二相温度を測定可能な位置に設置されている。
【００１８】
組成調節部１０２は、圧縮機１の吐出側および吸入側に配管で接続されている。組成分離器６は、圧縮機１の吐出側に配管で接続されている。つまり、組成分離器６は、主回路部１０１においてガス状態の混合冷媒が流れるガス部に接続されている。
【００１９】
組成分離器６は組成分離膜７を有している。組成分離膜７は、主回路部１０１から流入するガス状態の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分離可能に構成されている。組成分離膜７は、第１冷媒と第２冷媒との分子サイズの差または第２冷媒の分子ゲートにより、化学的に第２冷媒を分離可能である。本実施の形態では、組成分離膜７は二酸化酸素のみを分離可能である。組成分離膜７は、組成分離膜７に作用する高圧側と低圧側の圧力差により、第２冷媒を分離する。
【００２０】
組成分離器６は、内部熱交換器３を経由して流路抵抗体１０に配管で接続されている。流路抵抗体１０は、組成分離器６から内部熱交換器３を経由して冷媒貯留容器１１に至る流路の流路抵抗として機能するように構成されている。この流路抵抗体１０により第１冷媒の流量が調整される。これにより、第２冷媒の流量も調整される。流路抵抗体１０は、たとえばキャピラリである。流路抵抗体１０は冷媒貯留容器１１に配管で接続されている。つまり、組成分離器６は、内部熱交換器３および流路抵抗体１０を介して冷媒貯留容器１１に配管で接続されている。
【００２１】
冷媒貯留容器１１は、内部熱交換器３で凝縮されて液化した混合冷媒を一時的に貯留する容器である。冷媒貯留容器１１は、組成分離器６で分離された第１冷媒を貯留するように構成されている。本実施の形態では、冷媒貯留容器１１は、内部熱交換器３で熱交換されることにより液化された第１冷媒を貯留することができる。
【００２２】
組成調節回路３０は、主回路部１０１と、組成分離器６と、冷媒貯留容器１１とを接続するように構成されている。組成調節回路３０は、組成分離器６と冷媒貯留容器１１および主回路部１０１と冷媒貯留容器１１とを接続するように分岐している。つまり、冷媒貯留容器１１は、組成調節回路３０を介して組成分離器６と主回路部１０１とにそれぞれ接続されている。
【００２３】
切替装置４０は、組成分離器６で分離された第１冷媒および第２冷媒のいずれか一方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるか、組成分離器６で分離された第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないかを切り替えるように構成されている。本実施の形態では、第１弁８および第２弁９の各々が開閉されることにより、組成調節回路３０が切り替えられる。
【００２４】
組成調節回路３０において組成分離器６と冷媒貯留容器１１との間に第１弁８が配置されている。また、第１弁８は、組成調節回路３０において組成分離器６と第２弁９との間に配置されている。第１弁８は、組成分離器６と、冷媒貯留容器１１と、第２弁９との間で組成調節回路３０を開閉可能に構成されている。
【００２５】
組成調節回路３０において主回路部１０１と冷媒貯留容器１１との間に第２弁９が配置されている。また、第２弁９は、組成調節回路３０において主回路部１０１と第１弁８との間に配置されている。第２弁９は、主回路部１０１と、冷媒貯留容器１１と、第１弁８との間で組成調節回路３０を開閉可能に構成されている。
【００２６】
組成調節部１０２は、主回路部１０１において、圧縮機１と凝縮器２との間と、圧縮機１と膨張弁４との間とに接続されている。つまり、組成調節部１０２は、主回路部１０１において、圧縮機１と凝縮器２との間と、圧縮機１と膨張弁４との間とにまたがるように接続されている。本実施の形態においては、蒸発器５は圧縮機１と膨張弁４との間に配置されている。そして、組成調節部１０２は、主回路部１０１において圧縮機１と蒸発器５との間に接続されている。つまり、組成調節部１０２は、圧縮機１と凝縮器２との間と、圧縮機１と蒸発器５との間とにまたがるように接続されている。
【００２７】
続いて、図１および図２を参照して、本実施の形態に係る組成分離器６について詳しく説明する。組成分離器６は、容器６１と、流入管６２と、第１冷媒流出管６３と、第２冷媒流出管６４とを有している。
【００２８】
容器６１は円柱形状に構成されている。容器６１の内部に組成分離膜７が配置されている。組成分離膜７は円筒形状に構成されている。組成分離膜７の円筒形状の軸方向は、容器６１の円柱形状の軸方向に沿うように配置されている。組成分離膜７は、容器６１の内部の上端から下端まで連続して延在している。
【００２９】
流入管６２は、主回路部１０１と組成分離器６とを接続する配管に接続されている。流入管６２は、容器６１の下部において容器６１の側面に接続されている。流入管６２は、容器６１の側面を貫通して組成分離膜７の円筒形状の内側空間に挿入されている。流入管６２は、混合冷媒を組成分離膜７の円筒形状の内側空間に流入させるように構成されている。
【００３０】
第１冷媒流出管６３は、内部熱交換器３と組成分離器６とを接続する配管に接続されている。第１冷媒流出管６３は、容器６１の上面に接続されている。第１冷媒流出管６３は、容器６１の上面に設けられた貫通孔を通じて組成分離膜７の円筒形状の内部空間に連通している。
【００３１】
第２冷媒流出管６４は、第１弁８と組成分離器６とを接続する配管に接続されている。第２冷媒流出管６４は、容器６１の上部において容器６１の側面に接続されている。第２冷媒流出管６４は、容器６１の側面に設けられた貫通孔を通じて組成分離膜７の円筒形状の外側空間に連通している。つまり、第２冷媒流出管６４は、組成分離膜７の側面の外周面と容器６１の側面の内周面との間に設けられた空間に連通している。
【００３２】
流入管６２から組成分離膜７の円筒形状の内側空間に流入した混合冷媒は、組成分離膜７によって第１冷媒と第２冷媒とに分離される。つまり、組成分離膜７は第１冷媒を通過させずに第２冷媒を通過させる。このため、組成分離膜７を通過しない第１冷媒は第１冷媒流出管６３から流出し、組成分離膜７を通過した第２冷媒は第２冷媒流出管６４から流出する。
【００３３】
続いて、図１および図３を参照して、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の制御装置２０について詳しく説明する。
【００３４】
制御装置２０は、演算、指示等を行って冷凍サイクル装置１００の各手段、機器等を制御するように構成されている。制御装置２０は、特に、圧縮機１、膨張弁４、第１弁８および第２弁９のそれぞれに電気的に接続されており、これらの動作を制御する。
【００３５】
制御装置２０は、制御部２１と、タイマー２２と、圧縮機駆動部２３と、膨張弁駆動部２４と、切替装置駆動部２５と、圧力測定部２６と、温度測定部２７とを主に有している。
【００３６】
制御部２１は、タイマー２２、圧力測定部２６、温度測定部２７からの信号に基づいて、圧縮機駆動部２３、膨張弁駆動部２４および切替装置駆動部２５を制御するためのものである。
【００３７】
タイマー２２は、時間を測定し、時間に基づく信号を制御部２１に送信するためのものである。圧縮機駆動部２３は、制御部２１からの信号に基づいて圧縮機１を駆動させるためのものである。具体的には、圧縮機駆動部２３は、圧縮機１のモータ（図示せず）に流す交流電流の周波数を制御することにより圧縮機１のモータの回転数を制御する。
【００３８】
膨張弁駆動部２４は、制御部２１からの信号に基づいて膨張弁４を駆動させるためのものである。具体的には、膨張弁駆動部２４は、膨張弁４に取り付けられたモータ（図示せず）などの駆動源を制御することにより膨張弁４の弁開度を制御する。
【００３９】
切替装置駆動部２５は、制御部２１からの信号に基づいて切替装置４０を駆動させるためのものである。具体的には、切替装置駆動部２５は、第１弁８および第２弁９の各々に取り付けられたモータ（図示せず）などの駆動源を制御することにより第１弁８および第２弁９の各々の弁開度を制御する。
【００４０】
圧力測定部２６は、圧力測定装置５０からの信号に基づいて混合冷媒の圧力を測定し、圧力に基づく信号を制御部２１に送信するためのものである。温度測定部２７は、温度測定装置６０からの信号に基づいて混合冷媒の温度を測定し、温度に基づく信号を制御部２１に送信するためのものである。
【００４１】
次に、主に図４〜図６を参照して、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の各運転について説明する。図４〜図６においては、冷媒の流れる方向が矢印で示されている。また、図４〜図６においては、白く示された弁は開いた状態であり、黒く示された弁は閉じた状態である。なお、これらについては、後述する図９〜図１３および図１６も同様である。
【００４２】
まず、図４を参照して、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の組成調整運転について説明する。冷凍サイクル装置１００の主回路部１０１においては、圧縮機１、凝縮器２、内部熱交換器３、膨張弁４、蒸発器５の順に混合冷媒が流れる。圧縮機１の吐出側から吐出された混合冷媒は、凝縮器２、内部熱交換器３、膨張弁４、蒸発器５を順に流れて、圧縮機１の吸入側に流入し、再び圧縮機１の吐出側から吐出される。このようにして、混合冷媒は、主回路部１０１を循環する。
【００４３】
組成調節部１０２においては、圧縮機１の吐出側から組成分離器６に混合冷媒が流入する。組成分離器６は、主回路部１０１から流入するガス状の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに組成分離膜７で分離する。したがって、組成分離器６に流入した混合冷媒は第１冷媒と第２冷媒とに分離される。本実施の形態では、組成分離膜７で第１冷媒と、第２冷媒としてのＣＯ２冷媒とが分離される。組成調節部１０２においては、冷媒貯留容器１１は、組成分離器６で分離された第１冷媒を貯留する。切替装置４０は、組成分離器６で分離された第２冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。組成調整運転では、第１弁８および第２弁９の各々は開いている。
【００４４】
組成分離膜７で分離された第１冷媒は、組成分離器６、内部熱交換器３、流路抵抗体１０、冷媒貯留容器１１、第２弁９の順に流れて、主回路部１０１に流入する。組成分離膜７を通過することにより第１冷媒における二酸化酸素の組成比は低くなる（ＣＯ２プア）。この二酸化炭素の組成比が低くなった第１冷媒は、内部熱交換器３で冷却されて液体状態になり、冷媒貯留容器１１に貯留される。また、組成分離膜７で分離された第２冷媒としてのＣＯ２冷媒は、組成分離器６、第１弁８、第２弁９の順に流れて、主回路部１０１に流入する。
【００４５】
組成調整運転においては、時間経過とともに冷媒貯留容器１１に貯留される第１冷媒が徐々に増えるため、主回路部１０１を循環する混合冷媒における二酸化炭素の組成比は徐々に高くなる（ＣＯ２リッチ）。なお、混合冷媒が設定された組成比に達したか否かは、混合冷媒の圧力と飽和温度との関係より判断される。混合冷媒の圧力が一定であっても混合冷媒の組成比によって混合冷媒の飽和温度が変化する。そのため、混合冷媒の飽和温度を測定することによって混合冷媒の組成比を推定することが可能となる。この混合冷媒の設定された組成比は、必要な冷凍能力を実現できる混合冷媒の組成比である。混合冷媒が組成比に応じ、あるクオリティ（乾き度）での飽和温度が変化する特性を利用して、混合冷媒が設定された組成比に達したか否かが判断される。
【００４６】
混合冷媒の圧力は、圧力測定装置５０により測定される。混合冷媒の飽和温度は、温度測定装置６０により測定される。混合冷媒の飽和温度は、混合冷媒の二相温度を測定することにより測定される。圧力測定装置５０および温度測定装置６０は、混合冷媒の圧力が略等しい位置に配置される。主回路部１０１の高圧側においては、混合冷媒の圧力は略等しくなる。そのため、圧力測定装置５０および温度測定装置６０は、主回路部１０１の高圧側に配置される。温度測定装置６０は、クオリティ（乾き度）を推定可能な位置に設置される。温度測定装置６０は、混合冷媒の飽和液の温度を測定してもよい。これにより、クオリティ（乾き度）を確実に推定することが可能となる。
【００４７】
続いて、図５を参照して、冷凍運転について説明する。冷凍運転は組成調整運転の後に行われる。冷凍サイクル装置１００の組成調節部１０２においては、切替装置４０は、組成分離器６で分離された第２冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられた後に、第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないように切り替えられる。冷凍運転では、第１弁８および第２弁９の各々は閉じている。そのため、主回路部１０１を循環する混合冷媒の組成比は、組成調整運転で調整された混合冷媒の組成比に維持される。組成調整運転によって主回路部１０１を循環する混合冷媒の二酸化炭素の組成比は、封入時の二酸化炭素の組成比に対して高くなっている（ＣＯ２リッチ）。封入時に比べて混合冷媒の二酸化炭素の組成比が高くなることにより混合冷媒の密度が増加するため、冷媒循環量が増加する。これにより、冷凍能力または暖房能力が向上する。
【００４８】
冷凍能力または暖房能力は、次の式（１）で示される。つまり、冷凍能力または暖房能力は、吸入密度、ストロークボリューム、体積効率および熱交換器出入口エンタルピ差の各々を乗じたものである。吸入密度は、圧縮機１の吸入側における混合冷媒の密度である。ストロークボリュームは、圧縮機１の押しのけ量である。体積効率は、圧縮機１の押しのけ量に対する圧縮機１の実際の吸込み蒸気量との比である。熱交換器出入口エンタルピ差は、蒸発器５の入口における混合冷媒のエンタルピから蒸発器５の出口における混合冷媒のエンタルピを減じたものである。
【００４９】
冷凍（暖房）能力＝吸入密度×ストロークボリューム×体積効率×熱交換器出入口エンタルピ差  （１）
続いて、図６を参照して、組成回復運転について説明する。組成回復運転は冷凍運転の後に行われる。冷凍サイクル装置１００の組成調節部１０２においては、切替装置４０は、第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないように切り替えられた後に、第１冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。組成回復運転では、第１弁８は閉じており、第２弁９は開いている。そのため、主回路部１０１を循環する二酸化炭素の組成比が高くなった混合冷媒は、組成分離器６および内部熱交換器３を通過して冷媒貯留容器１１に流入する。これにより、主回路部１０１から流入した二酸化炭素の組成比が高くなった混合冷媒は、冷媒貯留容器１１に貯留された二酸化炭素の組成比が低くなった混合冷媒と混合される。この冷媒貯留容器１１において混合された混合冷媒が主回路部１０１に流入することにより、主回路部１０１を循環する混合冷媒の組成比は、封入時の混合冷媒の組成比に徐々に近づくように変化する。組成調整運転と同様に、混合冷媒が設定された組成比に達したか否かは、混合冷媒の圧力と飽和温度との関係より判断される。
【００５０】
次に、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について説明する。
図７は、二酸化酸素の組成比（ＣＯ２組成比）と冷凍能力およびＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数）との関係を示している。図７の横軸はＣＯ２組成比であり、縦軸は冷凍能力およびＣＯＰの１００％を基準とした比である。図７の横軸においては、図中左から右に向かってＣＯ２組成比が高くなる。図７の縦軸においては、図中下から上に向かって比が高くなる。図７を参照して、二酸化酸素の組成比（ＣＯ２組成比）が高くなるにつれて冷凍能力が高くなる。
【００５１】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、組成分離器６は主回路部１０１から流入するガス状態の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分離する組成分離膜７を有する。液状態または気液二相状態の混合冷媒の組成を分離するよりもガス状態の混合冷媒の組成を分離するほうが設定された組成比に分離するまでの時間を短くすることができる。したがって、混合冷媒の組成を分離する効率を向上させることができる。
【００５２】
また、主回路部１０１から流入するガス状態の混合冷媒が組成分離膜７により第１冷媒と第２冷媒とに分離される。組成分離器６で分離された第１冷媒は冷媒貯留容器１１に貯留される。切替装置４０が組成分離器６で分離された第２冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。したがって、組成調節部１０２により主回路部１０１を流れる混合冷媒の第２冷媒の濃度を高めることができる。これにより、冷凍サイクル装置１００の冷凍能力または加熱能力を向上させることができる。
【００５３】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、組成調節部１０２は、主回路部１０１において、圧縮機１と凝縮器２との間と、圧縮機１と膨張弁４との間とに接続されている。このため、組成調節部１０２を主回路部１０１の高圧側と低圧側とに接続することができる。したがって、主回路部１０１の高圧側と低圧側との圧力差により組成分離膜７で第１冷媒と第２冷媒とを分離することができる。
【００５４】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、組成調節部１０２は、主回路部１０１において圧縮機１と蒸発器５との間に接続されている。このため、組成調節部１０２が接続される主回路部１０１の高圧側と低圧側との圧力差を最大化することができる。したがって、主回路部１０１の高圧側と低圧側との最大化された圧力差により組成分離膜７で第１冷媒と第２冷媒とを分離することができる。
【００５５】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の組成調整運転に示されるように、切替装置４０は、組成分離器６で分離された第２冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。これにより、主回路部１０１を流れる混合冷媒の第２冷媒の濃度を高めることができる。
【００５６】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の冷凍運転に示されるように、切替装置４０は、組成分離器６で分離された第２冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられた後に、第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないように切り替えられる。これにより、主回路部１０１を循環する混合冷媒の密度を増加させすることができる。したがって、冷媒循環量を増加させることができる。よって、冷凍能力または暖房能力を向上させることができる。
【００５７】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の組成回復運転に示されるように、切替装置４０は、第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないように切り替えられた後に、第１冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。これにより、主回路部１０１を循環する混合冷媒の組成比を封入時の混合冷媒の組成比に戻すことができる。このため、混合冷媒の圧力を下げることができる。よって、外気温が高いことにより耐圧を超えるような状況となった場合に、混合冷媒の圧力を下げて耐圧を維持しながら冷凍能力または暖房能力を向上させることができる。
【００５８】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、組成分離膜７は、第１冷媒と第２冷媒との分子サイズの差または第２冷媒の分子ゲートにより、化学的に第２冷媒を分離可能である。このため、組成分離膜７により第２冷媒のみを分離することができる。したがって、混合冷媒から第２冷媒を分離する分離効率を向上させることができる。
【００５９】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、組成分離膜７は、組成分離膜７に作用する高圧側と低圧側の圧力差により、第２冷媒を分離する。したがって、組成分離器６で第２冷媒を分離するための別個の動力が不要となる。
【００６０】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、圧力測定装置５０および温度測定装置６０は主回路部１０１の高圧側に設置されている。このため、圧力測定装置５０および温度測定装置６０で測定される混合冷媒の圧力が略等しくなる。これにより、混合冷媒が設定された組成比に達したか否かを混合冷媒の圧力と飽和温度との関係より精度良く判断することができる。
【００６１】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、第１冷媒は可燃冷媒であり、第２冷媒は不燃冷媒である。このため、主回路部１０１から混合冷媒が漏洩した時に、主回路部１０１を流れる混合冷媒の第２冷媒の濃度を高めることにより、混合冷媒が燃焼する危険を低下させることができる。
【００６２】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、第２冷媒は、二酸化炭素である。このため、組成分離膜７として、既存の二酸化炭素を分離可能な分子ゲート膜を用いることができる。
【００６３】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、主回路部１０１は、基礎配管１０１ａと、基礎配管１０１ａに接続された延長配管１０１ｂを有している。基礎配管１０１ａと延長配管１０１ｂとの接続部分から混合冷媒は漏洩しやすい。そのため、当該接続部分から混合冷媒が漏洩した時に、主回路部１０１を流れる混合冷媒の第２冷媒の濃度を高めることにより、混合冷媒が燃焼する危険性を低下させることができる。
【００６４】
実施の形態２．
図８を参照して、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。本発明の実施の形態２においては、特に説明しない限り、上記の本発明の実施の形態１と同様の構成を備えているため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６５】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の組成調節部１０２は、組成分離器６と、流路抵抗体１０と、冷媒貯留容器１１、組成調節回路３０と、第２膨張弁１２と、第２内部熱交換器１３とを備えている。第２膨張弁１２および第２内部熱交換器１３は、内部熱交換器３と膨張弁４との間と、圧縮機１と蒸発器５との間とに接続されている。第２膨張弁１２は、内部熱交換器３と膨張弁４との間と、第２内部熱交換器１３との間に配置されている。第２内部熱交換器１３は、第２膨張弁１２と、圧縮機１と蒸発器５との間との間に配置されている。第２膨張弁１２は、凝縮器２により凝縮された混合冷媒を減圧するように構成されている。第２膨張弁１２は、たとえば電磁弁である。第２内部熱交換器１３は第２膨張弁１２で減圧された混合冷媒が流入するように構成されている。そして、第２内部熱交換器１３は、第２膨張弁１２により減圧された混合冷媒と、組成分離器６で分離された第１冷媒とを熱交換させるように構成されている。
【００６６】
切替装置４０は、第１弁８、第２弁９、第３弁１４、第４弁１５、第５弁１６、第６弁１７を有している。第３弁１４は、組成調節回路３０において第１弁８と冷媒貯留容器１１との間と、第２内部熱交換器１３との間に配置されている。また、第３弁１４は、組成調節回路３０において第１弁８と第２弁９および第４弁１５の各々との間と、第２内部熱交換器１３との間に配置されている。第４弁１５は、第２弁９と冷媒貯留容器１１との間と、第２内部熱交換器１３と圧縮機１との間とに配置されている。また、第４弁１５は、第１弁８と第２弁９との間と、第２内部熱交換器１３と圧縮機１との間に配置されている。第５弁１６は、内部熱交換器３と組成分離器６との間に配置されている。第６弁１７は、圧縮機１と凝縮器２との間と組成分離器６との間に配置されている。第２内部熱交換器１３には、冷媒流路が２つある。２つのうち一方の第２膨張弁１２につながっている冷媒回路には第４弁１５がつながっている。２つのうち他方の第２膨張弁１２につながっていない冷媒回路には第３弁１４がつながっている。
【００６７】
本実施の形態では、制御装置２０の切替装置駆動部２５は、第３弁１４、第４弁１５、第５弁１６、第６弁１７の各々に取り付けられたモータ（図示せず）などの駆動源を制御することにより第３弁１４、第４弁１５、第５弁１６、第６弁１７の各々の弁開度を制御する。
【００６８】
冷媒貯留容器１１は、組成分離器６で分離された第１冷媒および第２冷媒を貯留するように構成されている。本実施の形態では、冷媒貯留容器１１は、第１冷媒および第２冷媒の両方を貯留するように構成されている。冷媒貯留容器１１は、第１弁８、第４弁１５、第２内部熱交換器１３を経由して、組成分離器６に接続されている。
【００６９】
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は冷媒漏洩検知部７０を備えている。冷媒漏洩検知部７０は、混合冷媒の主回路部１０１からの漏洩を検知するように構成されている。本実施の形態では、冷媒漏洩検知部７０は、主回路部１０１において、内部熱交換器３と膨張弁４との間に配置されている。
【００７０】
次に、主に図９〜図１３を参照して、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の各運転について説明する。本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の各運転は、特に説明しない限り、上記の本発明の実施の形態１の各運転と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【００７１】
まず、図９を参照して、組成調整運転について説明する。組成調整運転においては、主回路部１０１を循環する混合冷媒の二酸化炭素の組成比が増加する。つまり、組成調整運転は、主回路部１０１を循環する混合冷媒のＣＯ２組成比を増加させるものである。組成調整運転では、第１弁８、第２弁９および第５弁１６の各々は開いている。また、第２膨張弁１２は閉じている。第３弁１４、第４弁１５および第６弁１７の各々は閉じている。組成分離膜７で分離された第１冷媒は、組成分離器６、第５弁１６、内部熱交換器３、流路抵抗体１０、冷媒貯留容器１１、第２弁９の順に流れて、主回路部１０１に流入する。また、組成分離膜７で分離された第２冷媒としてのＣＯ２冷媒は、組成分離器６、第１弁８、第２弁９の順に流れて、主回路部１０１に流入する。
【００７２】
続いて、図１０を参照して、冷凍運転について説明する。冷凍運転では、第１弁８、第２弁９、第３弁１４、第４弁１５、第５弁１６および第６弁１７の各々は閉じている。また、第２膨張弁１２は閉じている。圧縮機１で圧縮された冷媒は、凝縮器２に流れ込んで主回路部１０１を循環する。他方、圧縮機１で圧縮された冷媒は、上記各弁が閉じているため組成調節部１０２を循環しない。
【００７３】
続いて、図１１を参照して、第２組成調整運転について説明する。第２組成調整運転は、実施の形態１にはない。第２組成調整運転においては、主回路部１０１を循環する混合冷媒の二酸化炭素の組成比が減少する。つまり、第２組成調整運転は、主回路部１０１を循環する混合冷媒のＣＯ２組成比を減少させるものである。第２組成調整運転は、冷凍運転の後に行われる。組成調節部１０２においては、冷媒貯留容器１１は、組成分離器６で分離された第２冷媒を貯留する。切替装置４０は、組成分離器６で分離された第１冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。第２弁９および第５弁１６の各々は閉じている。第１弁８、第３弁１４、第４弁１５および第６弁１７の各々は開いている。また、第２膨張弁１２は開いている。
【００７４】
組成分離膜７で分離された第２冷媒は、組成分離器６、第１弁８、第３弁１４、第２内部熱交換器１３、冷媒貯留容器１１の順に流れる。第２冷媒は、第２内部熱交換器１３で冷却されて液化されて冷媒貯留容器１１に貯留される。時間経過とともに冷媒貯留容器１１に貯留される第２冷媒が徐々に増えるため、主回路部１０１を循環する混合冷媒における第２冷媒である二酸化炭素の組成比は徐々に低くなる（ＣＯ２プア）。なお、混合冷媒が設定された組成比に達したか否かは、上記の実施の形態１の組成調整運転と同様に、混合冷媒の圧力と飽和温度との関係より判断される。組成分離膜７で分離された第２冷媒は、組成分離器６、第１弁８、第４弁１５の順に流れる。また組成分離膜７で分離された第１冷媒は第６弁１７を流れる。
【００７５】
続いて、図１２を参照して、組成回復運転について説明する。組成回復運転は、第２組成調整運転の後に行われる。組成回復運転では、第２弁９および第５弁１６の各々は開いている。第１弁８、第３弁１４、第４弁１５および第６弁１７の各々は閉じている。また、第２膨張弁１２は閉じている。
【００７６】
主回路部１０１から二酸化炭素の組成比が高い混合冷媒または二酸化炭素の組成比が低い混合冷媒が冷媒貯留容器１１に流入することにより、冷媒貯留容器１１に貯留されている二酸化炭素の組成比が低い混合冷媒または二酸化炭素の組成比が高い混合冷媒と混合される。この混合された冷媒が冷媒貯留容器１１より流出し、主回路部１０１に戻ることにより、主回路部１０１を循環する混合冷媒の組成比が封入時の混合冷媒の組成比に近づくように変化する。これにより、主回路部１０１を循環する混合冷媒の組成比が封入時の混合冷媒の組成比に戻すことが可能となる。組成分離膜７で分離された第１冷媒は、組成分離器６、第５弁１６、第２内部熱交換器１３、流路抵抗体１０、冷媒貯留容器１１の順に流れる。
【００７７】
続いて、図１３を参照して、冷媒漏洩時運転について説明する。冷媒漏洩時運転は、組成回復運転の後に行われる。冷媒漏洩検知部７０が混合冷媒の漏洩を検知すると、切替装置４０は、冷媒貯留容器１１に貯留された第２冷媒を主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。冷媒漏洩時運転では、第４弁１５は開いている。第１弁８、第２弁９、第３弁１４、第５弁１６および第６弁１７の各々は閉じている。また、第２膨張弁１２は開いている。二酸化炭素の組成比が高い混合冷媒が冷媒貯留容器１１から主回路部１０１に放出されることにより、主回路部１０１における漏洩箇所から放出される混合冷媒の二酸化炭素濃度を高くすることが可能となる。圧縮機１で圧縮された冷媒は、凝縮器２に流れ込んで主回路部１０１を循環する。他方、圧縮機１で圧縮された冷媒は、上記各弁が閉じているため組成調節部１０２を循環しない。冷媒貯留容器１１に貯留された第２冷媒は第４弁１５流れて主回路部１０１に流出する。
【００７８】
次に、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について説明する。
図１４は、二酸化炭素の組成比（ＣＯ２組成比）と６５℃飽和液圧（耐圧）との関係を示している。この６５℃飽和液圧（耐圧）は、混合冷媒の温度が６５℃のときの飽和液の圧力である。この６５℃飽和液圧が実質的な耐圧に設定される。図７の横軸はＣＯ２組成比であり、縦軸は６５℃飽和液圧（耐圧）である。図７の横軸においては、図中右から左に向かってＣＯ２組成比が高くなる。図７の縦軸においては、図中下から上に向かって６５℃飽和液圧（耐圧）が高くなる。図１４を参照して、二酸化酸素の組成比が高くなるにつれて６５℃飽和液圧（耐圧）が高くなる。
【００７９】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の第２組成調整運転に示されるように、切替装置４０は、組成分離器６で分離された第１冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。このため、主回路部１０１を循環する混合冷媒のうち高圧の二酸化炭素の組成比を低くすることができる。これにより、混合冷媒の圧力を低下させることができる。したがって、たとえば高外気での運転時において過度の圧力上昇を抑えることができる。
【００８０】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の冷媒漏洩時運転に示されるように、冷媒漏洩検知部７０が混合冷媒の漏洩を検知すると、切替装置４０は、冷媒貯留容器１１に貯留された第２冷媒を主回路部１０１に流出させるように切り替えられる。このため、冷媒漏洩時に漏洩した冷媒中の二酸化炭素の濃度を高く保つことができる。これにより、漏洩した混合冷媒が燃焼する危険を低下させることができる。
【００８１】
実施の形態３．
図１５を参照して、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。本発明の実施の形態３においては、特に説明しない限り、上記の本発明の実施の形態１と同様の構成を備えているため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００８２】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００では、切替装置４０は第７弁１８を有している。第７弁１８は内部熱交換器３と流路抵抗体１０との間に配置されている。本実施の形態では、制御装置２０の切替装置駆動部２５は、第７弁１８に取り付けられたモータ（図示せず）などの駆動源を制御することにより第７弁１８の弁開度を制御する。
【００８３】
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は冷媒漏洩検知部７０を備えている。冷媒漏洩検知部７０は、混合冷媒の主回路部１０１からの漏洩を検知するように構成されている。本実施の形態では、冷媒漏洩検知部７０は、主回路部１０１において、内部熱交換器３と膨張弁４との間に配置されている。
【００８４】
次に、主に図１６を参照して、本実施の形態に係る冷媒漏洩時運転について説明する。冷媒漏洩時運転は、本発明の実施の形態１における組成調整運転の後に行われる。冷媒漏洩検知部７０が混合冷媒の漏洩を検知すると、切替装置４０は、組成分離器６で分離された第２冷媒を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させるように切り替えられた後に、第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないように切り替えられる。本実施の形態では、第１弁８、第２弁９、第７弁１８は閉じた状態に設定されている。このため、冷媒漏洩時に二酸化炭素の組成比の低い第１冷媒を冷媒貯留容器１１に閉じ込めることが可能となる。
【００８５】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００によれば、上記の冷媒漏洩時運転に示されるように、冷媒漏洩検知部７０が混合冷媒の漏洩を検知すると、切替装置４０は、第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路３０から主回路部１０１に流出させないように切り替えられる。したがって、冷媒漏洩時に二酸化炭素の組成比の低い第１冷媒を冷媒貯留容器１１に閉じ込めることができる。このため、主回路部１０１から混合冷媒が漏洩した時に、主回路部１０１を流れる二酸化炭素の組成比の低い第１冷媒の濃度を低めることができる。これにより、漏洩した混合冷媒が燃焼する危険を低下させることができる。
【００８６】
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。本発明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。
【符号の説明】
【００８７】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  内部熱交換器、４  膨張弁、５  蒸発器、６  組成分離器、７  組成分離膜、８  第１弁、９  第２弁、１０  流路抵抗体、１１  冷媒貯留容器、１２  第２膨張弁、１３  第２内部熱交換器、１４  第３弁、１５  第４弁、１６  第５弁、１７  第６弁、１８  第７弁、２０  制御装置、２１  制御部、２２  タイマー、２３  圧縮機駆動部、２４  膨張弁駆動部、２５  切替装置駆動部、２６  圧力測定部、２７  温度測定部、３０  組成調節回路、４０  切替装置、５０  圧力測定装置、６０  温度測定装置、６１  容器、６２  流入管、６３  第１冷媒流出管、６４  第２冷媒流出管、７０  冷媒漏洩検知部、１００  冷凍サイクル装置、１０１  主回路部、１０１ａ  基礎配管、１０１ｂ  延長配管、１０２  組成調節部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月2日(2020.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、かつ前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁の順に、第１冷媒と前記第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる主回路部と、
前記主回路部に接続された組成調節部とを備え、
前記組成調節部は、
前記主回路部から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する組成分離器と、
前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を貯留する冷媒貯留容器と、
前記主回路部と、前記組成分離器と、前記冷媒貯留容器とを接続する組成調節回路とを有し、
前記組成調節回路は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒のいずれか一方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるか、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないかを切り替える切替装置を有し、
前記組成分離膜は、前記第１冷媒と前記第２冷媒との分子サイズの差または前記第２冷媒の分子ゲートにより、化学的に前記第２冷媒を分離可能である、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記組成調節部は、前記主回路部において、前記圧縮機と前記凝縮器との間と、前記圧縮機と前記膨張弁との間とに接続されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記主回路部は、前記圧縮機と前記膨張弁との間に配置された蒸発器を有し、
前記組成調節部は、前記主回路部において前記圧縮機と前記蒸発器との間に接続されている、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記組成分離器は、前記主回路部から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに前記組成分離膜で分離し、
前記冷媒貯留容器は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を貯留し、
前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられた後に、前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないように切り替えられる、請求項４項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記切替装置は、前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないように切り替えられた後に、前記第１冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記冷媒貯留容器は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒を貯留するように構成されており、
前記組成分離器は、前記主回路部から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに前記組成分離膜で分離し、
前記冷媒貯留容器は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を貯留し、
前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記組成分離膜は、前記組成分離膜に作用する高圧側と低圧側の圧力差により、前記第２冷媒を分離する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記混合冷媒の圧力を測定する圧力測定装置と、
前記混合冷媒の温度を測定する温度測定装置とを備え、
前記圧力測定装置および前記温度測定装置は前記主回路部の高圧側に設置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記第１冷媒は可燃冷媒であり、前記第２冷媒は不燃冷媒である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記第２冷媒は、二酸化炭素である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記主回路部は、基礎配管と、前記基礎配管に接続された延長配管を有している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記第１冷媒は、可燃冷媒であり、前記第２冷媒は不燃冷媒であり、
前記混合冷媒の前記主回路部からの漏洩を検知する冷媒漏洩検知部を備え、
前記冷媒漏洩検知部が前記混合冷媒の漏洩を検知すると、前記切替装置は、前記組成分離器で分離された前記第２冷媒を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させるように切り替えられた後に、前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記主回路部に流出させないように切り替えられる、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記第１冷媒は、可燃冷媒であり、前記第２冷媒は不燃冷媒であり、
前記混合冷媒の前記主回路部からの漏洩を検知する冷媒漏洩検知部を備え、
前記冷媒漏洩検知部が前記混合冷媒の漏洩を検知すると、前記切替装置は、前記冷媒貯留容器に貯留された前記第２冷媒を前記主回路部に流出させるように切り替えられる、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、かつ前記圧縮機、前記凝縮器、前記膨張弁の順に、第１冷媒と前記第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる冷凍サイクル回路に接続され、
前記冷凍サイクル回路から流入するガス状態の前記混合冷媒を前記第１冷媒と前記第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する組成分離器と、
前記組成分離器で分離された前記第１冷媒を貯留する冷媒貯留容器と、
前記冷凍サイクル回路と、前記組成分離器と、前記冷媒貯留容器とを接続する組成調節回路とを有し、
前記組成調節回路は、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒のいずれか一方を前記組成調節回路から前記冷凍サイクル回路に流出させるか、前記組成分離器で分離された前記第１冷媒および前記第２冷媒の両方を前記組成調節回路から前記冷凍サイクル回路に流出させないかを切り替える切替装置を有し、
前記組成分離膜は、前記第１冷媒と前記第２冷媒との分子サイズの差または前記第２冷媒の分子ゲートにより、化学的に前記第２冷媒を分離可能である、組成調節装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器および膨張弁を有し、かつ圧縮機、凝縮器、膨張弁の順に、第１冷媒と第１冷媒よりも密度が大きい第２冷媒とを有する混合冷媒が流れる主回路部と、主回路部に接続された組成調節部とを備えている。組成調節部は、組成分離器と、冷媒貯留容器と、組成調節回路とを有する。組成分離器は、主回路部から流入するガス状態の混合冷媒を第１冷媒と第２冷媒とに分離する組成分離膜を有する。冷媒貯留容器は、組成分離器で分離された第１冷媒を貯留する。組成調節回路は、主回路部と、組成分離器と、冷媒貯留容器とを接続する。組成調節回路は、切替装置を有する。切替装置は、組成分離器で分離された第１冷媒および第２冷媒のいずれか一方を組成調節回路から主回路部に流出させるか、組成分離器で分離された第１冷媒および第２冷媒の両方を組成調節回路から主回路に流出させないかを切り替える。組成分離膜は、第１冷媒と第２冷媒との分子サイズの差または第２冷媒の分子ゲートにより、化学的に第２冷媒を分離可能である。
【国際調査報告】
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2019073596.tif 000021