(57)【要約】  圧縮機１０と、第一の熱交換器１２と、絞り装置１６と、第二の熱交換器１５と、を冷媒配管で接続して形成される冷凍サイクルを備え、冷凍サイクルは、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒が充填され、少なくとも第一の熱交換器１２及び第二の熱交換器１５の一方は、複数の流路を有する伝熱管４３と、第一の熱交換器１２及び第二の熱交換器１５の何れかが蒸発器として作用する場合に複数の流路の途中に１つの流路を複数に分岐させるパス数変更部４５とを備え、パス数変更部４５は、流入した冷媒が衝突する面Ｔと、面Ｔに衝突した冷媒が分配される流路Ｘ１、Ｘ２とを有し、面はＴ、予め定めた曲率で形成されているものである。
2016009565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、第一の熱交換器と、絞り装置と、第二の熱交換器と、を冷媒配管で接続して形成される冷凍サイクルを備え、
前記冷凍サイクルは、
不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または不均化反応を起こす性質の物質を含む混合冷媒が充填され、
少なくとも前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方は、
複数の流路を有する伝熱管と、
当該第一の熱交換器及び当該第二の熱交換器の何れかが蒸発器として作用する場合に前記複数の流路の途中に１つの流路を複数に分岐させるパス数変更部と
を備え、
前記パス数変更部は、
流入した前記冷媒が衝突する面と、
前記面に衝突した前記冷媒が分配される流路と
を有し、
前記面は、予め定めた曲率の曲面で形成されている冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記パス数変更部は、
１つの流路を２つの流路に分岐させるものであり、
前記冷媒が流入する配管の内径をｄとし、
前記２つの流路のそれぞれの配管同士の中心間距離をＬとしたとき、
2016009565.tif 000011
で計算される値が０．０２以上の曲率となる請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記パス数変更部は、
１つの流路を２つの流路に分岐させるものであり、
前記冷媒が流入する配管の内径をｄとし、
前記２つの流路のそれぞれの配管同士の中心間距離をＬとしたとき、
（Ｌ／ｄ）で計算される値が３．５６３８７以下の曲率となる請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記パス数変更部は、
１つの流路を２つの流路に分岐させるものであり、
前記冷凍サイクルには、
前記冷媒に対して相溶性を示す冷凍機油が更に充填され、
前記冷媒が流入する配管の内径をｄとし、
前記２つの流路のそれぞれの配管同士の中心間距離をＬとしたとき、
（Ｌ／ｄ）で計算される値が４．５８０２１以下の曲率となる請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷凍機油は、
前記冷媒の温度が０℃であり、且つ前記冷媒の圧力が０℃の飽和圧力である状態において、当該冷凍機油に対する前記冷媒の溶解度が５０重量％以上である請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの一方を収容する室外機と、
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの他方を収容する室内機と
を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの一方を収容する室外機と、
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの他方を収容する室内機と、
前記室外機及び前記室内機とは別体で離れた位置に設置可能な中継器と
を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記中継器に収容された前記第一の熱交換器又は第二の熱交換器は、
前記冷媒と熱媒体とを熱交換するものである請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記室外機を１又は複数有し、
前記室内機を１又は複数有し、
前記室内機のそれぞれで空気調和された空気が室内に供給可能に構成されている請求項６〜８の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替装置を更に備え、
前記冷凍サイクルで空気調和を行わせる第一のモードと、
前記冷凍サイクルで前記第一のモードとは異なる空気調和を行わせる第二のモードと
を有し、
前記第一のモードは、
前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方を凝縮器として作用させるものであり、且つ前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の他方を蒸発器として作用させるものであり、
前記第二のモードは、
前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方を蒸発器として作用させるものであり、且つ前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の他方を凝縮器として作用させるものである請求項１〜９の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記不均化反応を起こす性質の物質は、
１，１，２−トリフルオロエチレンである請求項１〜１０の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置等の冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル用マルチエアコン等のように、冷媒を循環する冷媒回路を構成して空気調和等を行う冷凍サイクル装置においては、一般的に、不燃性であるＲ４１０Ａ、可燃性を示すプロパン等の水素と炭素を含む物質が冷媒として用いられる。これらの物質は、大気中に放出された場合に、大気中で分解されて別の物質に変わるまでの寿命は異なるが、冷凍サイクル装置内においては、安定性が高く、数十年の長い間冷媒として使用することができる。【０００３】
これに対して、水素と炭素を含む物質の中には、冷凍サイクル装置内においても安定性が悪く、冷媒としては使用し難いものも存在する。これらの安定性が悪い物質としては、たとえば、不均化反応を起こす性質のものがある。不均化とは、同一種類の物質同士が反応して別の物質に変化する性質のことである。たとえば、液状態等の隣り合う物質同士の距離が非常に近い状態で、冷媒に対して何らかの強いエネルギーが加わると、このエネルギーによって、不均化反応が起き、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化してしまう。不均化反応が起きると、発熱し、急激な温度上昇が起き、そのため圧力が急激に上昇する可能性がある。たとえば、不均化反応を起こす性質の物質を冷凍サイクル装置の冷媒として用い、銅等の配管内に封入していると、配管が内部の冷媒の圧力上昇に耐え切れない恐れがある。この不均化反応を起こす性質の物質としては、たとえば、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）、アセチレン等が知られている。【０００４】
また、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を熱サイクル用作動媒体として用いる熱サイクルシステム（冷凍サイクル装置）が存在している（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ１２／１５７７６４号公報（第３頁、第１２頁、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている熱サイクルシステム等の冷凍サイクル装置においては、熱サイクル用作動媒体として、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を使用することが記載されている。１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）は、不均化反応を起こす性質の物質である。そのまま冷媒として使用すると、液や二相等の隣り合う物質同士の距離が非常に近い液状態の物質が存在する場所で、何らかのエネルギーによって、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化し、冷媒として機能しなくなるばかりか、急激な圧力上昇により配管破裂等が起こる可能性がある。このため、冷媒として使用するためには、この不均化反応を起こさないように使用しなければならないという課題がある。そこで、この不均化反応を起こさせないための工夫が必要になるが、特許文献１等には、不均化反応を起こさせない装置等を実現する方法については、何ら記述されていない。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒が外部から受けるエネルギーを低減させ、不均化反応を起こす性質の物質を、安全に、冷媒として使用することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第一の熱交換器と、絞り装置と、第二の熱交換器と、を冷媒配管で接続して形成される冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルは、  不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または不均化反応を起こす性質の物質を含む混合冷媒が充填され、少なくとも前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方は、複数の流路を有する伝熱管と、当該第一の熱交換器及び当該第二の熱交換器の何れかが蒸発器として作用する場合に前記複数の流路の途中に１つの流路を複数に分岐させるパス数変更部とを備え、前記パス数変更部は、流入した前記冷媒が衝突する面と、前記面に衝突した前記冷媒が分配される流路とを有し、前記面は、予め定めた曲率の曲面で形成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の冷凍サイクル装置は、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）等の不均化反応を起こす性質の物質が、不均化反応を起こして、冷媒として使用できなくなったり、配管破裂等が発生したりすることを防ぎ、安全に冷媒として使用することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の設置例を示す概略図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の回路構成の一例を示す回路構成図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時の回路構成図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の回路構成図。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成の概略図。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器に用いられるパス数変更部の断面図。
【図７】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器に用いられるパス数変更部の模式図。
【図８】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器に用いられる伝熱管の概略図。
【図９】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍機油の溶解度線図。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。更に、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
【００１２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の設置例を示す概略図である。図１に示す冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させる冷媒回路を構成して冷媒による冷凍サイクルを利用することで、運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードのいずれかを選択できるものである。ここで、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、空調対象空間（室内空間７）の空気調和を行う空気調和装置を例として説明する。
【００１３】
図１においては、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、を有している。室外機１と室内機２とは、冷媒を導通する延長配管（冷媒配管）４で接続され、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、室内機２に配送されるようになっている。
【００１４】
室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、室内機２に冷熱または温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に温調された空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置においては、室外機１と各室内機２とが２本の延長配管４を用いて、それぞれ接続されている。
【００１６】
なお、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではない。天井埋込型や天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。
【００１７】
図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよい。また、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよい。更に、水冷式の室外機１を用いて建物９の内部に設置するようにしてもよい。どのような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。
【００１８】
また、室外機１及び室内機２の接続台数を図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。
【００１９】
図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００と称する）の回路構成の一例を示す回路構成図である。図２に基づいて、冷凍サイクル装置１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と室内機２とが、内部に冷媒が流れる延長配管（冷媒配管）４で接続されている。
【００２０】
［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の第１冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレータ１９とが冷媒配管で直列に接続されて搭載されている。
【００２１】
圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器（または放熱器）として機能する。そして、第一の熱交換器となる熱源側熱交換器１２は、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、その冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。熱源側熱交換器１２は、室内空間７を冷房する運転の場合には凝縮器として作用する。また、室内空間７を暖房する運転の場合には蒸発器として作用する。アキュムレータ１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、運転モード変化等により冷媒回路中で余剰となる冷媒を貯留するものである。
【００２２】
室外機１には、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、アキュムレータ１９、高圧検出装置３７、低圧検出装置３８、及び、制御装置６０が備えられている。また、圧縮機１０は、たとえば、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となり、密閉容器内の低圧冷媒を吸入して圧縮する低圧シェル構造のものを使用するか、あるいは、密閉容器内が高圧の冷媒圧雰囲気となり、圧縮室で圧縮された高圧冷媒を密閉容器内に吐出する高圧シェル構造のものを使用する。また、室外機１は、制御装置６０を備えており、各種検出装置での検出情報、リモコンからの指示等に基づいて、機器の制御を行う。たとえば、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。ここで、本実施の形態の制御装置６０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit ）等の制御演算処理手段を有するマイクロコンピュータ等で構成されている。また、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して制御を実現する。
【００２３】
［室内機２］
室内機２には、それぞれ第二の熱交換器となる負荷側熱交換器１５が搭載されている。この負荷側熱交換器１５は、延長配管４によって室外機１に接続するようになっている。この負荷側熱交換器１５は、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。負荷側熱交換器１５は、室内空間７を暖房する運転の場合には凝縮器として作用する。また、室内空間７を冷房する運転の場合には蒸発器として作用する。
【００２４】
この図２では、４台の室内機２が接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、負荷側熱交換器１５も、紙面下側から負荷側熱交換器１５ａ、負荷側熱交換器１５ｂ、負荷側熱交換器１５ｃ、負荷側熱交換器１５ｄとして図示している。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図２に示す４台に限定するものではない。
【００２５】
冷凍サイクル装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この冷凍サイクル装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、室外機１の運転モードを冷房運転モードか暖房運転モードかのいずれかに決定する。すなわち、冷凍サイクル装置１００は、室内機２の全部で同一運転（冷房運転か暖房運転）をすることができ、室内の温度調節を行う。なお、冷房運転モード、暖房運転モードのいずれにおいても、各室内機２の運転／停止は自由に行うことができる。
【００２６】
冷凍サイクル装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転（停止も含む）を実行する冷房運転モード、及び、駆動している室内機２の全てが暖房運転（停止も含む）を実行する暖房運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒の流れと共に説明する。
【００２７】
［冷房運転モード］
図３は、冷凍サイクル装置１００の吐出温度が低い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、全部の負荷側熱交換器１５において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
【００２８】
図３に示す冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入するように切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となり、室外機１から流出する。
【００２９】
室外機１を流出した高圧の液冷媒は、延長配管４を通って、室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）に流入して、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で絞られて、減圧され、低温低圧の二相冷媒となる。更に、蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）のそれぞれに流入し、負荷側熱交換器１５の周囲を流通する空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。そして、低温低圧のガス冷媒は、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出し、延長配管４を通って再び室外機１へ流入し、第１冷媒流路切替装置１１を通り、アキュムレータ１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００３０】
このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、負荷側熱交換器ガス冷媒温度検出装置２８の検出温度と、室外機１の制御装置６０から各室内機２の制御装置（図示せず）に通信で送信された蒸発温度と、の温度差（過熱度）が目標値に近づくように制御される。
【００３１】
なお、冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない負荷側熱交換器１５（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がないため、運転を停止させる。このとき、停止している室内機２に対応する絞り装置１６は、全閉または冷媒が流れない小さい開度としておく。
【００３２】
［暖房運転モード］
図４は、冷凍サイクル装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図４では、全部の負荷側熱交換器１５において温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。なお、図４では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
【００３３】
図４に示す暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を、熱源側熱交換器１２を経由させずに室内機２へ流入させるように切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出され、第１冷媒流路切替装置１１を通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温高圧のガス冷媒は、延長配管４を通って室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高温高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）のそれぞれに流入し、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）の周囲を流通する空気に放熱しながら凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）に流入し、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で絞られて、減圧され、低温低圧の二相冷媒となり、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出する。室内機２から流出した低温低圧の二相冷媒は、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。
【００３４】
このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、室外機１の制御装置６０から各室内機２の制御装置（図示せず）に通信で送信された凝縮温度と、負荷側熱交換器液冷媒温度検出装置２７の検出温度と、の温度差（過冷却度）が目標値に近づくように制御される。
【００３５】
室外機１に流入した低温低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器１２に流入し、熱源側熱交換器１２の周囲に流れる空気から吸熱し、蒸発して低温低圧のガス冷媒または低温低圧の乾き度の大きい二相冷媒となる。低温低圧のガス冷媒または二相冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して、再び圧縮機１０に吸入される。
【００３６】
暖房運転モードを実行する際、熱負荷のない負荷側熱交換器１５（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がない。しかし、暖房運転モードにおいて、暖房負荷のない負荷側熱交換器１５と対応する絞り装置１６を全閉または冷媒が流れない小さい開度とすると、運転していない負荷側熱交換器１５の内部で冷媒が周囲空気によって冷やされて凝縮し、冷媒が溜まり込んでしまい、冷媒回路全体として冷媒不足に陥ってしまう可能性がある。そこで、暖房運転時においては、熱負荷のない負荷側熱交換器１５と対応する絞り装置１６の開度（開口面積）は全開等の大きい開度にし、冷媒の溜まり込みを防止する。
【００３７】
また、第１冷媒流路切替装置１１は、四方弁を用いるのが一般的であるが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【００３８】
また、ここでは、冷媒回路中に余剰冷媒を貯留するアキュムレータ１９を備える場合について説明をしたが、延長配管４が短い場合や、室内機２の台数が１台である場合等は、余剰冷媒が少ないため、アキュムレータ１９を備えていなくてもよい。
【００３９】
以上、説明した通り、冷凍サイクル装置１００では、室内機２が冷房運転を行っている時は、熱源側熱交換器１２が凝縮器として作用し、熱源側熱交換器１２に、高温高圧のガス冷媒が流入して凝縮し、二相域を経て液化し、高温高圧の液冷媒となって流出する。また、室内機２が暖房運転を行っている時は、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）が凝縮器として作用し、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）に、高温高圧のガス冷媒が流入して凝縮し、二相域を経て液化し、高温高圧の液冷媒となって流出する。
【００４０】
［冷媒の種類］
冷凍サイクル装置１００で使用する冷媒として、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ等のように、通常に冷媒として使用されている物質を使用する場合は、冷媒回路内での冷媒の安定性を改善するための工夫を施すことなく、このまま普通に使用すればよい。しかし、ここでは、冷媒として、Ｃ２Ｈ１Ｆ３で表され分子構造中に二重結合を１つ有する１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）等の不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒、または、不均化反応を起こす性質の物質に別の物質を混合させた混合冷媒を用いるものとする。なお、冷媒はＨＦＯ−１１２３に限るものではないが、不均化反応を起こす性質の物質が含まれる冷媒を使用するものとする。
【００４１】
混合冷媒を生成させるために、不均化反応を起こす性質の物質に混合させる物質としては、たとえば、Ｃ３Ｈ２Ｆ４で表されるテトラフルオロプロペン（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２で表される２，３，３，３−テトラフルオロプロペンであるＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＦで表される１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンであるＨＦＯ−１２３４ｚｅ等）、または、化学式がＣＨ２Ｆ２で表されるジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）等が用いられる。しかし、不均化反応を起こす性質の物質に混合させる物質は、これらに限るものではなく、ＨＣ−２９０（プロパン）等を混合させてもよく、冷凍サイクル装置１００の冷媒として使用できる熱性能を有する物質であれば、どのようなものを用いてもよい。また、混合比は、どのような混合比としてもよい。
【００４２】
不均化反応を起こす性質の物質は、そのまま冷媒として使用すると以下の問題が生じる。すなわち、液相、二相等のように隣り合う物質同士の距離が非常に近い液状態の物質が存在する場所で、何らかの強いエネルギーが加わると、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化し、冷媒として機能しなくなる。そればかりか、発熱による急激な圧力上昇のため、配管破裂等が起こる可能性がある。そこで、不均化反応を起こす性質の物質を冷媒として使用するためには、液部、または、気体と液体との混合状態である二相部において、この不均化反応を起こさないような工夫が必要となる。ここで、冷媒と構造物とが衝突したときの衝突エネルギーも、冷媒の不均化反応を起こさせる要因になる。このため、冷媒回路の構成部品を、その衝突エネルギーが低減される構造にすると不均化反応が起き難くなる。
【００４３】
［熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）］
図５は、熱源側熱交換器１２や負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）等に用いられるプレートフィンチューブ式の熱交換器の構成の概略図である。図５において、プレートフィンチューブ式の熱交換器（１２または１５）は、第１接続管４１、第２接続管４２、周囲の熱媒体である空気等と内部の冷媒との熱交換をする伝熱管４３、フィン４４、パス数変更部４５、第１ヘッダ４７、及び、第２ヘッダ４８から構成されている。
【００４４】
この熱交換器（１２または１５）の構成について更に詳細に説明する。熱交換器（１２または１５）は、フィン４４が間隔を空けて複数配置され、この複数のフィン４４に複数の伝熱管４３が貫通して配置された構成を有している。そして、複数の伝熱管４３の両端のうちの一端が第１ヘッダ４７に接続され、伝熱管４３の他端が第２ヘッダ４８に接続されている。また、冷凍サイクルの他の機器からの冷媒の出入口となる第１接続管４１及び第２接続管４２が、それぞれ第１ヘッダ４７及び第２ヘッダ４８に接続されている。
【００４５】
図５において、実線矢印は熱交換器（１２または１５）が凝縮器として作用している場合の冷媒が流れる向きを示しており、破線矢印は熱交換器（１２または１５）が蒸発器として作用している場合の冷媒が流れる向きを示している。
【００４６】
図５の熱交換器（１２または１５）は、流路の途中でパス数（流路の数）が変わる、いわゆる１−２パスの熱交換器である。図５では、第１接続管４１が第１ヘッダ４７に接続され、第１ヘッダ４７は６つのパスに分岐され、途中で２つのパス毎に合流してパス数が半分になる。また、第２接続管４２が第２ヘッダ４８に接続され、第２ヘッダ４８は３本の伝熱管４３に接続されている。つまり、第１ヘッダ４７を介して第１接続管４１に接続される伝熱管４３の本数は６本、第２ヘッダ４８を介して第２接続管４２に接続される伝熱管４３の本数は３本となる。
【００４７】
熱交換器（１２または１５）が凝縮器として作用する場合は、熱交換器（１２または１５）には高温高圧のガス冷媒が流入する。熱交換器（１２または１５）に、第１接続管４１から流入した高温高圧のガス冷媒は、第１ヘッダ４７で分流されて伝熱管４３に流入し、伝熱管４３及びフィン４４の作用で、周囲の空気等と熱交換をして凝縮し、気体と液体の混合状態である二相域を経て液化し、高温高圧の液冷媒となる。この途中で、パス数変更部４５にて２つのパス毎に合流してパス数が半分になり、冷媒は伝熱管４３から第２ヘッダ４８を介して第２接続管４２に流出する。一方、熱交換器（１２または１５）が蒸発器として作用する場合は、熱交換器（１２または１５）には低温低圧の二相冷媒が流入する。第２接続管４２から熱交換器（１２または１５）に流入した低温低圧の二相冷媒は、第２ヘッダ４８で分流されて伝熱管４３に流入し、伝熱管４３及びフィン４４の作用で、周囲の空気等と熱交換をして蒸発してガス化し、低温低圧のガス冷媒となる。この途中で、パス数変更部４５にて１つのパスが２つのパスに分配されてパス数が２倍になり、冷媒は伝熱管４３から第１ヘッダ４７を介して第１接続管４１に流出する。
【００４８】
図６は、図５の熱交換器において、途中でパス数が変更されるパス数変更部４５の断面図である。熱交換器（１２または１５）が蒸発器として作用している場合、液とガスの混在状態である二相冷媒が紙面右側からパス数変更部に流入する。パス数変更部に流入した二相冷媒はそのまま直進し、対面の曲面に衝突して、流路が２つに分配され、パス数変更部から紙面左側に流出する。このパス数変更部４５において、流入した冷媒が、対面の曲面に衝突する際、大きな衝突エネルギーが発生すると、不均化反応を起こす性質の物質にとっては、この衝突エネルギーが不均化反応を起こさせる要因となる可能性がある。本実施の形態においては、使用する冷媒に条件（パス数変更部４５の構造）を設けることにより不均化反応を抑えることを可能としている。
【００４９】
ここで、衝突エネルギーは、式（１）で求められる。
【００５０】
【数１】
2016009565.tif 000003
【００５１】
この時、パス数変更部４５の冷媒流入部の対面は曲面になっており、その影響で、冷媒の衝突エネルギーが分散され緩和される。ここで、冷媒が流入する配管の内径をｄ、冷媒が２つに分配された後に流出する２本の流路Ｘ１、Ｘ２の配管の中心間距離をＬとし、ヘッダ４８側から冷媒が流入する流入管の対面の冷媒が衝突する面をＴとする。そして、ヘッダ４７側へ向けて冷媒が流出する流出管の内径は流入管の内径と等しく、面Ｔは直径が（Ｌ−ｄ）の円弧で構成されているものとする。この時、パス数変更部４５の冷媒流入部の対面の曲面と冷媒との衝突における冷媒の速度変化を以下で算出する。
【００５２】
図７は、パス数変更部４５の一部をわかりやすく表現した模式図である。図７の右の実線が、ヘッダ４８側から冷媒が流入する流入管、図７の左の実線が面Ｔを示し、図をわかりやすくするため、図６に比べ流入管の内径を大きく記載している。そして、流入管から噴出された冷媒は広がらずにそのまま直進して、噴流の両端が面Ｔに点Ｄ及び点Ｄ’で衝突する場合を想定する。この噴流の進行方向を延長し、噴流の進行方向と直行する方向の面Ｔを構成する円の中心線との交点を点Ｃ及び点Ｃ’とし、その円の中心を点Ａとする。また、流入管の中心線と面Ｔを構成する円の中心である点Ａとを結ぶ線と面Ｔとの交点を点Ｂ、点Ｂを通りかつ線分Ｃ−Ｃ’と平行な線と線分Ｃ−Ｄとの交点を点Ｅとする。
【００５３】
この時、線分Ａ−Ｂの長さ及び線分Ａ−Ｄの長さは円の半径であり、直径（Ｌ−ｄ）の半分の（Ｌ−ｄ）／２である。そこで、直角三角形Ａ−Ｃ−Ｄに対して三平方の定理を適用すると線分Ｃ−Ｄの長さは式（２）で求められる。
【００５４】
【数２】
2016009565.tif 000004
【００５５】
よって、線分Ｄ−Ｅの長さは、線分Ａ−Ｂの長さから線分Ｃ−Ｄの長さを引くことにより、式（３）のように算出できる。
【００５６】
【数３】
2016009565.tif 000005
【００５７】
これより、直角三角形Ｄ−Ｂ−Ｅにおける線分Ｄ−Ｂと線分Ｅ−Ｂとが成す角度は、式（４）により求めることができる。
【００５８】
【数４】
2016009565.tif 000006
【００５９】
よって、パス数変更部４５の冷媒流入部の対面の曲面（円弧）と冷媒との衝突における冷媒の速度変化は、式（４）の線分Ｄ−Ｂと線分Ｅ−Ｂとが成す角度を用い、式（５）で求めることができる。
【００６０】
【数５】
2016009565.tif 000007
【００６１】
すなわち、冷媒とパス数変更部４５の冷媒流入部の対面の曲面との衝突エネルギーの低減率は式（５）で表される。式（５）において、分流後の２本の配管の中心間距離Ｌが無限大の場合、冷媒の速度変化はゼロとなり、衝突エネルギーは低減されない。Ｌが有限の値である場合、パス数変更部４５の冷媒流入部の対面は曲面であり、式（５）の計算値はゼロよりも大きい値になり、衝突エネルギーがその分低減される。衝突エネルギーが低減すれば、衝突による冷媒の不均化が起き難くなる。また、冷媒の不均化反応を起こさせないために、どの程度の衝突エネルギーの低減が必要かは、冷媒の状態（圧力や温度）、冷媒の速度、その他によっても異なるが、２％以上低減させると、効果が大きい。２％の衝突エネルギーの低減効果が得られるのは、式（５）の計算結果が０．０２の時である。
【００６２】
例えば、パス数変更部４５へ冷媒が流入する配管の内径ｄが７．４４ｍｍの時、式（５）の値が０．０２になる分流後の２本の配管の中心間距離Ｌを求めると、Ｌは２６．５１５２なる。この時、Ｌをｄで除した値（Ｌ／ｄ）を求めると、３．５６３８７２となる。また、ｄが５ｍｍの時、式（５）の値が０．０１になるＬを求めると、Ｌは１７．８１９３６となる。この時、Ｌをｄで除した値（Ｌとｄの比）を求めると、これも、３．５６３８７２となる。すなわち、式（５）の値が０．０２となる時、パス数変更部４５において、冷媒分流後の２本の配管の中心間距離Ｌと流入する配管の内径ｄとの間に式（６）の関係式が成りたち、（Ｌ／ｄ）が３．５６３８７２以下の値になるようにパス数変更部４５を構成すると、衝突エネルギーが２％以上低減され、冷媒の不均化が起き難くなる。実際は、噴流は広がりながら噴出されるため、この式で２％の低減効果があれば、実際の衝撃エネルギー低減効果はもっと大きくなる。
【００６３】
【数６】
2016009565.tif 000008
【００６４】
また、後述のように、冷凍サイクル中に、不均化反応を示す冷媒に対して相溶性を示す冷凍機油を充填した場合は、不均化反応を起こし難くなるため、衝撃エネルギーの低減効果が、より小さくても同様の効果を奏し、この場合は、（Ｌ／ｄ）が式（７）のように、４．５８０２１以下の値になるようにパス数変更部４５を構成すると、衝突エネルギーが１％以上低減され（噴流は広がりながら噴出されるため、実際の衝撃エネルギー低減効果はもっと大きくなる）、冷媒の不均化が起き難くなる。
【００６５】
【数７】
2016009565.tif 000009
【００６６】
なお、図６では、パス数変更部４５において、冷媒が冷媒流入部から直進し、対面の曲面の中心に衝突してように図示しているが、冷媒が冷媒流入部から傾いて流入し、対面の曲面の中心から少しずれた位置に衝突するようになっていてもよく、同様の効果を奏する。
【００６７】
また、パス数変更部４５の入口及び出口の配管の形状に関して、どのような形であってもよい。ここでは円管であるかのように示したが、矩形管、楕円管、その他の形状でもよく、同様の効果を奏する。
【００６８】
なお、ここでは、パス数変更部４５で冷媒が２つに分配される場合について説明を行ったが、これに限るものではなく、３つ以上の流路に分配されるような構造となっていても構わない。
【００６９】
今までの説明は、伝熱管４３が円管である場合について説明を行った。しかし、伝熱管４３の形状は円管に限るものではない。
図８は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器に用いられる伝熱管の概略図である。
図８には、内部が複数（ここでは４つ）の流路４９に分かれている扁平流路構造をした扁平管を示している。このような扁平管を伝熱管４３に使用する場合等は、不均化反応が起きにくい上述の構成を考えるにあたり、１本の伝熱管４３の内部の各流路４９の断面積を合計した合計断面積を、１本の伝熱管４３の内断面積として扱う。以下、具体例で説明する。
【００７０】
図８では、伝熱管４３内が４つの流路４９に分かれており、この伝熱管４３で図５の熱交換器（１２または１５）を構成している場合を考える。図５の熱交換器（１２または１５）では、４つの伝熱管４３が、第１ヘッダ４７を介して第１接続管４１に接続され、また、４つの伝熱管４３が第２ヘッダ４８を介して第２接続管４２に接続されている。よって、伝熱管４３内のすべての流路４９の内断面積が同じである場合、１つの伝熱管４３内の流路４９の数（ここでは４つ）と、流路４９の内断面積と、を乗じた値を合計内断面積とし、これを相当直径に換算した値を内径ｄとして取り扱い、上述の構成と同様に構成すれば、不均化反応が起きにくい。
【００７１】
なお、ここでは、伝熱管４３内のすべての流路４９の内断面積が同じである場合を例に説明したが、これに限るものではなく、一部の流路４９の内断面積の断面積は異なっていてもよい。例えば、図８において、４つの流路４９のうち、両端の２つの流路４９の内断面積が、その他の流路４９の内断面積と異なるように構成されていても構わない。また、伝熱管４３の流路４９も４つに限るものではない。
【００７２】
［冷凍機油］
冷媒回路中に充填される冷凍機油は、ポリオールエステル及びポリビニルエーテルのうちいずれかを主成分とするものであり、圧縮機１０に充填され冷凍機油の一部が冷媒と一緒に冷媒回路中を循環する。ポリオールエステル及びポリビニルエーテルは、いずれも、分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に対して溶解しやすい相溶性を有する冷凍機油であり、この冷凍機油と冷媒であるＨＦＯ１１２３とを混合すると、ＨＦＯ−１１２３が、冷凍機油に、ある程度溶解する。上述のように、不均化反応を起こす性質の冷媒に対し、パス数変更部４５の冷媒流入部の対面を曲面とし、冷媒の衝突エネルギーを低減させれば、衝突による冷媒の不均化が起き難くなるが、更に、相溶性の高い冷凍機油を冷凍サイクルに充填すると、相溶性の低い冷凍機油または非相溶性の冷凍機油を冷凍サイクルに充填する場合に比べ、冷媒の不均化反応が更に起き難くなる。また、相溶性を示す冷凍機油を冷凍サイクルに充填すると、パス数変更部４５における衝撃低減率が小さくても、冷媒の不均化反応が更に起き難い。
【００７３】
図９は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷凍機油の溶解度線図である。溶解度が大きいとは、冷凍機油に沢山の冷媒が溶けることを意味し、溶解度が小さいとは、冷凍機油に少しの冷媒しか溶けないことを意味する。図９には、溶解度と圧力との関係を、冷媒の温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３毎に示している。なお、図９において、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は異なる温度であり、式（８）が成り立つ。
【００７４】
【数８】
2016009565.tif 000010
【００７５】
図９に示すように、同一圧力条件では、冷媒の温度が低い方が溶解度が大きく、同一温度条件では、冷媒の圧力が高い方が溶解度が大きい。冷媒が冷凍機油に溶解すると、冷媒の分子と分子の間に冷凍機油の分子が溶け込んで存在するようになる。すなわち、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が大きいと、多くの冷媒の分子と分子の間に冷凍機油が存在することになる。冷媒の不均化反応は、上述したように、隣接する冷媒の分子同士が反応する現象であるため、冷媒に対して相溶性を有する冷凍機油を使用すれば、冷媒の分子と分子の間に冷凍機油の分子が存在することから、冷媒の不均化反応が起き難くなる。なお、冷凍機油は冷媒と相溶性を示すものであれば、これに限らず別の種類の油を使用してもよい。
【００７６】
冷媒の不均化反応を抑制するためには、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が大きい方が効果が大きい。実用的には、溶解度が５０ｗｔ％（重量％）以上であれば、多くの冷媒が冷凍機油に溶解するため、不均化反応を抑制できる。
【００７７】
通常、ビル用マルチエアコン等では、圧縮機１０の周波数や熱源側熱交換器１２に付属の送風機（図示せず）の回転数を制御して、蒸発器内の冷媒の温度である蒸発温度を約０℃に制御する。また、絞り装置１６を制御して、蒸発器の出口の冷媒の過熱度が約０〜５℃になるように制御する。よってパス数変更部４５に流入する冷媒は、温度が約０℃、圧力が約０℃の飽和圧力の状態になっている。この状態において、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が５０ｗｔ％（重量％）以上であれば、多くの冷媒が冷凍機油に溶解するため、不均化反応を抑制できる。つまり、パス数変更部４５に流入する冷媒が、冷凍機油に対して溶解度が５０ｗｔ％（重量％）以上で冷凍機油に溶け込んでいる状態であれば、冷媒がパス数変更部４５の冷媒流入部の対面の曲面に衝突しても、不均化反応が起き難い。
【００７８】
［延長配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機１と室内機２とを接続する延長配管４には冷媒が流れている。
【００７９】
なお、高圧検出装置３７、低圧検出装置３８は、冷凍サイクル高圧と低圧を目標値に制御するために設置されているが、飽和温度を検出する温度検出装置でもよい。
【００８０】
また、第１冷媒流路切替装置１１は四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【００８１】
また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができる。放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんな熱交換器でも用いることができる。
【００８２】
また、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄは、通常は伝熱性能を向上させるために、フィン４４を有するが、伝熱管４３のみで十分な伝熱性能が得られる場合は、フィン４４を備えていなくてもよい。
【００８３】
また、ここでは、負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。更に、室外機１が複数接続され、１つの冷凍サイクルを構成していてもよい。
【００８４】
また、室内機２が冷房運転か暖房運転のいずれかの運転のみを行う冷房暖房切替型の冷凍サイクル装置１００を例に説明を行ったが、これに限定するものではない。たとえば、室内機２が冷房運転と暖房運転のいずれかの運転を任意に選択でき、システム全体として、冷房運転を行う室内機２と暖房運転を行う室内機２との混在運転を行うことができる冷凍サイクル装置にも適用することができ、同様の効果を奏する。
【００８５】
また、室内機２が１つだけ接続できるルームエアコン等の空気調和装置、ショーケースやユニットクーラを接続する冷凍装置等にも適用することができ、冷凍サイクルを使用する冷凍サイクル装置であれば、同様の効果を奏する。
【００８６】
また、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄの両端には第１ヘッダ４７及び第２ヘッダ４８が接続されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄの一端に冷媒の分配器とキャピラリチューブが接続され、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄの他端にヘッダが接続されるように構成してもよい。また、その他、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄに流入する冷媒の分配、または、熱源側熱交換器１２または負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄから流出する冷媒の合流は、どのような構造であってもよい。
【００８７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について、図面に基づいて説明する。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。なお、実施の形態１の構成部分において適用された変形例は、実施の形態２の同様の構成部分においても同様に適用される。
【００８８】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の回路図である。
図１０に示す冷凍サイクル装置１００は、室外機１と中継器である熱媒体変換機３とが延長配管４で接続されて冷媒が循環する冷媒循環回路Ａを備えている。また、冷凍サイクル装置１００は、熱媒体変換機３と室内機２とが配管（熱媒体配管）５で接続されて、水やブライン等の熱媒体が循環する熱媒体循環回路Ｂを備えている。熱媒体変換機３は冷媒循環回路Ａを循環する冷媒と、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体との熱交換を行う負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂを備えている。
【００８９】
熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは別体で離れた位置、たとえば、図１に示したように建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（以下、単に空間８と称する）に設置される。熱媒体変換機３は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。
【００９０】
［冷媒の種類、熱交換器（１２）］
この冷凍サイクル装置１００において、熱源側熱交換器１２は、図５、図６の構成を採用しており、そのため、実施の形態１で説明したような冷媒を使用した場合、実施形態１と同様の効果を奏する。
【００９１】
この冷凍サイクル装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード及び駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モードがある。また、冷房負荷の方が大きい場合に実行する冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい場合に実行する暖房主体運転モードがある。
【００９２】
［全冷房運転モード］
全冷房運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して、熱源側熱交換器１２へ流入し、周囲の空気に放熱して凝縮液化し、高圧液冷媒となり、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出する。そして、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、開閉装置１７ａを通り、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱し、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを介して熱媒体変換機３から流出する。そして、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００９３】
熱媒体循環回路Ｂにおいては、熱媒体は、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂの双方で冷媒により冷却される。冷却された熱媒体は、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動する。第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄを介して、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流入した熱媒体は、室内空気から吸熱する。室内空気は冷却されて室内空間７の冷房を行う。利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄから流出した冷媒は、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄに流入し、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄを通って、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂへ流入して冷却され、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。なお、熱負荷のない利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは全閉とする。また、熱負荷のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは開度を調整し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの熱負荷を調節する。
【００９４】
［全暖房運転モード］
全暖房運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して第１接続配管４ａ、逆止弁１３ｂを通り、室外機１から流出する。そして、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱し、高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となり、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出する。そして、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、第２接続配管４ｂ及び逆止弁１３ｃを通り、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入し、周囲の空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。なお、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の動作は、全冷房運転モードの場合と同じである。全暖房運転モードでは、負荷側熱交換器１５ａ及び負荷側熱交換器１５ｂにおいて、熱媒体が冷媒によって加熱され、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気に放熱して、室内空間７の暖房を行う。
【００９５】
［冷房主体運転モード］
冷房主体運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入し、周囲の空気に放熱して凝縮し、二相冷媒となり、逆止弁１３ａを通って、室外機１から流出する。そして、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する負荷側熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱して高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５ａに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱して低圧のガス冷媒となり、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出する。そして、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００９６】
熱媒体循環回路Ｂにおいては、負荷側熱交換器１５ｂで冷媒の温熱が熱媒体に伝えられる。そして、暖められた熱媒体はポンプ２１ｂによって配管５内を流動する。第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄを操作して暖房要求のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流入した熱媒体は、室内空気に放熱する。室内空気は加熱されて室内空間７の暖房を行う。一方、負荷側熱交換器１５ａで冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられる。そして、冷やされた熱媒体はポンプ２１ａによって配管５内を流動する。第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄを操作して冷房要求のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流入した熱媒体は、室内空気から吸熱する。室内空気は冷却されて室内空間７の冷房を行う。なお、熱負荷のない利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは全閉とする。また、熱負荷のある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは開度を調整し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの熱負荷を調節する。
【００９７】
［暖房主体運転モード］
暖房主体運転モードの場合、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して、第１接続配管４ａ及び逆止弁１３ｂを通って、室外機１から流出する。そして、延長配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する負荷側熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱して高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張して低温低圧の二相冷媒となる。二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５ａに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出する。そして、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、第２接続配管４ｂ及び逆止弁１３ｃを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入し、周囲の空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。ガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。なお、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の動作、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄ、及び、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ、の動作は冷房主体運転モードと同一である。
【００９８】
［延長配管４及び配管５］
本実施の形態における各運転モードにおいては、室外機１と熱媒体変換機３とを接続する延長配管４には冷媒が流れ、熱媒体変換機３と室内機２を接続する配管５には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
【００９９】
利用側熱交換器２６にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行っている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を加熱用の負荷側熱交換器１５ｂに接続される流路へ切り替える。また、冷房運転を行っている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を冷却用の負荷側熱交換器１５ａに接続される流路へ切り替える。このため、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行うことができる。
【０１００】
なお、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の二方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせる等して第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３として用いてもよい。更に、熱媒体流量調整装置２５は、二方弁以外でも、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器２６をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。また、熱媒体流量調整装置２５は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置２５として、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを用い、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。
【０１０１】
また、第１冷媒流路切替装置１１及び第２冷媒流路切替装置１８は四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【０１０２】
また、利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５とが１つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に負荷側熱交換器１５及び絞り装置１６として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。更に、熱媒体流量調整装置２５は、熱媒体変換機３に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機２に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機３と室内機２とは別体に構成されていてもよい。
【０１０３】
また、熱媒体流路切替装置２２または／および熱媒体流路切替装置２３に熱媒体の流量を調整する機能を備えるように構成すれば、熱媒体流量調整装置２５を備えなくてもよい。
【０１０４】
熱媒体としては、たとえばブライン（不凍液）や水、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。したがって、冷凍サイクル装置１００においては、熱媒体が室内機２を介して室内空間７に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。
【０１０５】
また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができる。また、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができる。放熱あるいは吸熱できる構造のものであればどんなものでも用いることができる。
【０１０６】
また、ここでは、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。更に、室外機１が複数接続され、１つの冷凍サイクルを構成していてもよい。
【０１０７】
また、負荷側熱交換器１５ａ、１５ｂが２つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却または／及び加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。
【０１０８】
また、負荷側熱交換器１５としては、一般的にプレート式熱交換器が使用されるが、プレート式でなくても、冷媒と熱媒体とを熱交換できる形式ものであれば、どのようなものでもよい。
【０１０９】
また、ポンプ２１ａ及び２１ｂはそれぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べてもよい。
【０１１０】
また、圧縮機１０、四方弁（第１冷媒流路切替装置）１１、熱源側熱交換器１２を室外機１に収容し、空調対象空間の空気と冷媒とを熱交換させる利用側熱交換器２６を室内機２に収容し、負荷側熱交換器１５及び絞り装置１６を熱媒体変換機３に収容し、室外機１と熱媒体変換機３との間を延長配管４で接続して冷媒を循環させ、室内機２と熱媒体変換機３との間をそれぞれ２本一組の配管５で接続して熱媒体を循環させ、負荷側熱交換器１５で冷媒と熱媒体とを熱交換させるシステムについて、冷房運転を行う室内機２と暖房運転を行う室内機２との混在運転が可能なシステムを例に説明を行ったが、これに限るものではない。たとえば、実施の形態１で説明した室外機１と熱媒体変換機３とを組み合わせて、室内機２で冷房運転または暖房運転のみを行うシステムにも適用することができ、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【０１１１】
１  熱源機（室外機）、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  室内機、３  熱媒体変換機（中継器）、４  延長配管（冷媒配管）、４ａ  第１接続配管、４ｂ  第２接続配管、５  配管（熱媒体配管）、６  室外空間、７  室内空間、８  天井裏等の室外空間及び室内空間とは別の空間、９  ビル等の建物、１０  圧縮機、１１  第１冷媒流路切替装置（四方弁）、１２  熱源側熱交換器（第一の熱交換器）、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  逆止弁、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  負荷側熱交換器（第二の熱交換器）、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  絞り装置、１７ａ、１７ｂ  開閉装置、１８、１８ａ、１８ｂ  第２冷媒流路切替装置、１９  アキュムレータ、２１ａ、２１ｂ  ポンプ、２２、２２、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  第１熱媒体流路切替装置、２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  第２熱媒体流路切替装置、２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  熱媒体流量調整装置、２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  利用側熱交換器、２７  負荷側熱交換器液冷媒温度検出装置、２８  負荷側熱交換器ガス冷媒温度検出装置、３７  高圧検出装置、３８  低圧検出装置、４１  第１接続管、４２  第２接続管、４３  伝熱管、４４  フィン、４５  パス数変更部、４７  第１ヘッダ、４８  第２ヘッダ、４９  流路、６０  制御装置、１００  冷凍サイクル装置、Ａ  冷媒循環回路、Ｂ  熱媒体循環回路、Ｘ１、Ｘ２  流路、Ｔ  面。
【図１】
2016009565.tif 000012
【図２】
2016009565.tif 000013
【図３】
2016009565.tif 000014
【図４】
2016009565.tif 000015
【図５】
2016009565.tif 000016
【図６】
2016009565.tif 000017
【図７】
2016009565.tif 000018
【図８】
2016009565.tif 000019
【図９】
2016009565.tif 000020
【図１０】
2016009565.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第一の熱交換器と、絞り装置と、第二の熱交換器と、を冷媒配管で接続して形成される冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルは、不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または不均化反応を起こす性質の物質を含む混合冷媒が充填され、少なくとも前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方は、複数の流路を有する伝熱管と、蒸発器として作用する場合に前記複数の流路の途中に１つの流路を複数に分岐させるパス数変更部とを備え、前記パス数変更部は、流入した前記単一冷媒または前記混合冷媒が衝突する曲面と、前記曲面に衝突した前記単一冷媒または前記混合冷媒が分配される複数の流路とを有し、前記曲面は、前記１つの流路側に凸形状となるように形成されているものである。
【手続補正２】
【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】
圧縮機と、第一の熱交換器と、絞り装置と、第二の熱交換器と、を冷媒配管で接続して形成される冷凍サイクルを備え、
前記冷凍サイクルは、
不均化反応を起こす性質の物質で構成した単一冷媒または不均化反応を起こす性質の物質を含む混合冷媒が充填され、
少なくとも前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方は、
複数の流路を有する伝熱管と、
蒸発器として作用する場合に前記複数の流路の途中に１つの流路を複数に分岐させるパス数変更部と
を備え、
前記パス数変更部は、
流入した前記単一冷媒または前記混合冷媒が衝突する曲面と、
前記曲面に衝突した前記単一冷媒または前記混合冷媒が分配される複数の流路と
を有し、
前記曲面は、前記１つの流路側に凸形状となるように形成されている冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記パス数変更部は、
１つの流路を２つの流路に分岐させるものであり、
前記単一冷媒または前記混合冷媒が流入する配管の内径をｄとし、
前記２つの流路のそれぞれの配管同士の中心間距離をＬとしたとき、
【数１】
2016009565.tif 000022
で計算される値が０．０２以上となる曲率で前記曲面が形成されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記パス数変更部は、
１つの流路を２つの流路に分岐させるものであり、
前記単一冷媒または前記混合冷媒が流入する配管の内径をｄとし、
前記２つの流路のそれぞれの配管同士の中心間距離をＬとしたとき、
（Ｌ／ｄ）で計算される値が３．５６３８７以下となる曲率で前記曲面が形成されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記パス数変更部は、
１つの流路を２つの流路に分岐させるものであり、
前記冷凍サイクルには、
前記単一冷媒または前記混合冷媒に対して相溶性を示す冷凍機油が更に充填され、
前記単一冷媒または前記混合冷媒が流入する配管の内径をｄとし、
前記２つの流路のそれぞれの配管同士の中心間距離をＬとしたとき、
（Ｌ／ｄ）で計算される値が４．５８０２１以下となる曲率で前記曲面が形成されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷凍機油は、
前記単一冷媒または前記混合冷媒の温度が０℃であり、且つ前記単一冷媒または前記混合冷媒の圧力が０℃の飽和圧力である状態において、当該冷凍機油に対する前記単一冷媒または前記混合冷媒の溶解度が５０重量％以上である請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
少なくとも前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方は、
前記パス数変更部を複数有し、
複数の前記パス数変更部のそれぞれにおいて分岐された複数の流路に接続された第１ヘッダと、
複数の前記パス数変更部のそれぞれの前記１つの流路に接続された第２ヘッダと、を有する請求項１〜５の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの一方を収容する室外機と、
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの他方を収容する室内機と
を有する請求項１〜６の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの一方を収容する室外機と、
前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器のうちの他方を収容する室内機と、
前記室外機及び前記室内機とは別体で離れた位置に設置可能な中継器と
を有する請求項１〜６の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記中継器に収容された前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器は、
前記単一冷媒または前記混合冷媒と熱媒体とを熱交換するものである請求項８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記室外機を１又は複数有し、
前記室内機を１又は複数有し、
前記室内機のそれぞれで空気調和された空気が室内に供給可能に構成されている請求項７〜９の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記単一冷媒または前記混合冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替装置を更に備え、
前記冷凍サイクルで空気調和を行わせる第一のモードと、
前記冷凍サイクルで前記第一のモードとは異なる空気調和を行わせる第二のモードと
を有し、
前記第一のモードは、
前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方を凝縮器として作用させるものであり、且つ前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の他方を蒸発器として作用させるものであり、
前記第二のモードは、
前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の一方を蒸発器として作用させるものであり、且つ前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器の他方を凝縮器として作用させるものである請求項１〜１０の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記不均化反応を起こす性質の物質は、
１，１，２−トリフルオロエチレンである請求項１〜１１の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
2016009565.tif 000023
2016009565.tif 000024
2016009565.tif 000025
2016009565.tif 000026