(57)【要約】【課題】本発明の課題は、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにすることにより、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐこと、および、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することである。【解決手段】冷凍装置１は、圧縮機２１と、第１熱交換器２２と、膨張機構２３と、第２熱交換器２４と、マフラー２６とを備える。圧縮機は、冷媒を圧縮するロータリー式の圧縮機である。第１熱交換器は、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を第１流体と熱交換させる。膨張機構は、第１熱交換器内で凝縮された冷媒を減圧する。第２熱交換器は、膨張機構で減圧された冷媒を第２流体と熱交換させる。マフラーは、第２熱交換器と圧縮機との間に配置され、冷媒の流れの脈動を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮するロータリー式の圧縮機（２１）と、
前記圧縮機で圧縮された高温高圧の前記冷媒を第１流体と熱交換させる第１熱交換器（２２）と、
前記第１熱交換器内で凝縮された前記冷媒を減圧する膨張機構（２３）と、
前記膨張機構で減圧された前記冷媒を第２流体と熱交換させる第２熱交換器（２４）と、
前記第２熱交換器と前記圧縮機との間に配置され、前記冷媒の流れの脈動を低減するマフラー（２６）と、
を備える冷凍装置（１）。
【請求項２】
前記マフラーは、前記圧縮機の側方に配置され、前記圧縮機の側壁部に一体になるように固定されている、
請求項１に記載の冷凍装置（１）。
【請求項３】
前記マフラーは、
前記第２熱交換器と前記圧縮機とを接続するガス冷媒管（２９）の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する筒状のマフラー本体部（２６ａ）と、
前記マフラー本体部の内部に支持され、前記第２熱交換器から前記圧縮機に向かって流れる冷媒中の異物を捕集するフィルタ部（２６ｂ）と、
を有する、
請求項１または２に記載の冷凍装置（１）。
【請求項４】
前記マフラーは、前記第２熱交換器から流出した低圧のガス冷媒を前記マフラーの上部から取り入れ、前記マフラーの下部から前記圧縮機へ流出させる、
請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項５】
前記第１熱交換器から流出して前記膨張機構に流入する液冷媒と、前記第２熱交換器から流出して前記圧縮機に流入するガス冷媒との熱交換を行う液ガス熱交換器（２５）をさらに備える、
請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項６】
前記第１流体は、水であり、
前記第１熱交換器は、前記冷媒を前記水と熱交換させることで前記水を加熱する給湯用熱交換器である、
請求項１から５のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリー式圧縮機（スイング式を含む）を備える冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のような技術では、ロータリー式圧縮機、凝縮器、減圧機構、および蒸発器を順次接続した冷凍装置において、蒸発器と圧縮機の吸入側との間にアキュムレータを設置するような構成にしている。
【特許文献１】特開２００３−２４７４９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のように、アキュムレータのような液溜め機構を設けると、圧縮機が吸入ガス不足になったり、無駄に冷媒が必要になったりする。
本発明の課題は、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにすることにより、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐこと、および、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器と、マフラーとを備える。圧縮機は、冷媒を圧縮するロータリー式の圧縮機である。第１熱交換器は、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を第１流体と熱交換させる。膨張機構は、第１熱交換器内で凝縮された冷媒を減圧する。第２熱交換器は、膨張機構で減圧された冷媒を第２流体と熱交換させる。マフラーは、第２熱交換器と圧縮機との間に配置され、冷媒の流れの脈動を低減する。
【０００５】
従来、自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機などの冷凍装置において、ロータリー式（スイング式を含む）の圧縮機の吸入側にアキュムレータを配置している。しかしながら、アキュムレータのような液溜め機構を設けると、圧縮機が吸入ガス不足になったり、無駄に冷媒が必要になったりする。
そこで、本発明では、アキュムレータの代わりに冷媒液溜め機能を有さないマフラーを設置することにより、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することができる。
【０００６】
第２発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、マフラーは、圧縮機の側方に配置され、圧縮機の側壁部に一体になるように固定されている。
この冷凍装置では、マフラーと圧縮機とを一体になるように固定することにより、圧縮機の振動を抑制することができる。このため、圧縮機における騒音発生を抑制することができる。
【０００７】
第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明に係る冷凍装置であって、マフラーは、マフラー本体部と、フィルタ部とを有する。マフラー本体部は、第２熱交換器と圧縮機とを接続するガス冷媒管の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する筒状のものである。フィルタ部は、マフラー本体部の内部に支持され、第２熱交換器から圧縮機に向かって流れる冷媒中の異物を捕集する。
【０００８】
この冷凍装置では、マフラー本体部の内部に備えられたフィルタ部により、第２熱交換器から圧縮機に向かって流れる冷媒中の異物を捕集している。また、フィルタ部が備えられているマフラー本体部は、ガス冷媒管の流路断面積よりも大きい流路断面積を有しているため、フィルタ部の流路断面積を広くすることができる。
このため、冷媒回路内を冷媒中の異物が循環することを防ぐことができ、各機器の損傷または各機器の能力低下が異物によって引き起こされることを防ぐことができる。また、フィルタ部における圧力損失の増加を抑えることができる。
【０００９】
第４発明に係る冷凍装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る冷凍装置であって、マフラーは、第２熱交換器から流出した低圧のガス冷媒をマフラーの上部から取り入れ、マフラーの下部から圧縮機へ流出させる。
この冷凍装置では、マフラーは、上部から低圧のガス冷媒を取り入れ、下部から圧縮機へ流出するように縦に配置されている。
したがって、低外気温時などに、液冷媒がガス冷媒に混入して、マフラー内に流入してくる場合においても、液冷媒が溜まりにくい構造となり、冷媒回路中に充填されている冷媒を効率よく使用することができる。このため、圧縮機の吸入ガス不足を抑制でき、使用冷媒を低減することができる。
【００１０】
第５発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかに係る冷凍装置であって、液ガス熱交換器をさらに備える。液ガス熱交換器は、第１熱交換器から流出して膨張機構に流入する液冷媒と、第２熱交換器から流出して圧縮機に流入するガス冷媒との熱交換を行う。
【００１１】
この冷凍装置では、液ガス熱交換器を備えることで、圧縮機に送られる冷媒ガスを過熱状態として、湿り圧縮や液圧縮を防止することができる。これにより、圧縮機の内圧の異常上昇を抑えることができ、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、蒸発器に送られる液冷媒の過冷却度を大きくすることにより、液冷媒管でのフラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、膨張機構の能力の低下を防ぐことができる。
【００１２】
第６発明に係る冷凍装置は、第１発明から第５発明のいずれかに係る冷凍装置であって、第１流体は水であり、第１熱交換器は、冷媒を水と熱交換させることで水を加熱する給湯用熱交換器である。
この冷凍装置では、第１熱交換器として、給湯用熱交換器を使用しており、冷媒と水とを熱交換させることにより、水を加熱して、温湯を得ている。
【００１３】
したがって、冷凍装置は、ヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットの場合においても、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、圧縮機の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明に係る冷凍装置では、アキュムレータの代わりに冷媒液溜め機能を有さないマフラーを設置することにより、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することができる。
第２発明に係る冷凍装置では、マフラーと圧縮機とを一体になるように固定することにより、圧縮機の振動を抑制することができる。このため、圧縮機における騒音発生を抑制することができる。
【００１５】
第３発明に係る冷凍装置では、冷媒回路内を冷媒中の異物が循環することを防ぐことができ、各機器の損傷または各機器の能力低下が異物によって引き起こされることを防ぐことができる。また、フィルタ部における圧力損失の増加を抑えることができる。
第４発明に係る冷凍装置では、低外気温時などに、液冷媒がガス冷媒に混入して、マフラー内に流入してくる場合においても、液冷媒が溜まりにくい構造となり、冷媒回路中に充填されている冷媒を効率よく使用することができる。このため、圧縮機の吸入ガス不足を抑制でき、使用冷媒を低減することができる。
【００１６】
第５発明に係る冷凍装置では、液ガス熱交換器を備えることで、圧縮機に送られる冷媒ガスを過熱状態として、湿り圧縮や液圧縮を防止することができる。これにより、圧縮機の内圧の異常上昇を抑えることができ、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、蒸発器に送られる液冷媒の過冷却度を大きくすることにより、液冷媒管でのフラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、膨張機構の能力の低下を防ぐことができる。
【００１７】
第６発明に係る冷凍装置では、冷凍装置は、ヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットの場合においても、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、圧縮機の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明に係るヒートポンプ給湯機１の実施形態について説明する。
＜ヒートポンプ給湯機の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ給湯機１の概略構成図である。ヒートポンプ給湯機１は、ＣＯ２冷媒を用いて蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、水道水を加熱し家庭の浴槽などに温湯を供給する装置である。ヒートポンプ給湯機１は、主として、温湯を貯める貯湯タンク３１を有する貯湯ユニット３と、冷媒回路２０を有するヒートポンプユニット２とを備えている。
【００１９】
（１）貯湯ユニット
貯湯ユニット３は、主に、貯湯タンク３１と、循環ポンプ３２と、三方弁３９とで構成される。
貯湯タンク３１は、底壁に給水口３３が設けられ、上壁に出湯口３４が設けられる。貯湯タンク３１は、給水口３３からに水道水が供給され、出湯口３４から貯湯タンク３１に貯まった高温の温湯を出湯し、浴槽などに供給可能である。給水口３３には、水道水を供給する給水用流路３８が接続される。また、貯湯タンク３１の底壁には、取水口３５が開設され、側壁（周壁）の上部に給湯口３６が開設されている。取水口３５と給湯口３６とは、循環路６に接続されており、循環路６には、循環ポンプ３２と、後述するヒートポンプユニット２の水熱交換器２２とが接続されている。
【００２０】
循環ポンプ３２は、貯湯タンク３１の取水口３５の近傍に接続されている。また、循環ポンプ３２の吐出側には、水熱交換器２２が接続されている。循環ポンプ３２は、貯湯タンク３１内の未加熱水を取水口３５から循環路６に流出させ、水熱交換器２２内の熱交換路６１に未加熱水を流入させる。水熱交換器２２に流入された未加熱水は、水熱交換器２２内の熱交換路６１において加熱され、給湯口３６から貯湯タンク３１内に返流される。
【００２１】
三方弁３９は、循環路６内の給湯口３６側に設けられ、貯湯タンク３１の底壁に設けられる返水口３７に接続されるバイパス用流路６２と接続されている。このため、本実施例では、バイパス用流路６２を温湯が流れずに、取水口３５から循環路６に入った水（温湯）が循環路６を流れて給湯口３６から貯湯タンク３１に戻る通常運転と、取水口３５から循環路６に入った水（温湯）が循環路６を流れて三方弁３９を介し、バイパス用流路６２を通過して、返水口３７から貯湯タンク３１に戻るバイパス運転とを行うことができる。
【００２２】
また、貯湯タンク３１には、周壁に上下方向の上から５０Ｌピッチで貯湯タンク３１内の各層の温湯の温度を検出する残湯（５０Ｌ）温度センサＴ６、残湯（１００Ｌ）温度センサＴ７、残湯（１５０Ｌ）温度センサＴ８、および残湯（２００Ｌ）温度センサＴ９が設けられる。そして、貯湯タンク３１の最下部には、給水温度を検出する給水温度センサＴ１０が設けられる。本実施形態において、残湯（５０Ｌ）温度センサＴ６、残湯（１００Ｌ）温度センサＴ７、残湯（１５０Ｌ）温度センサＴ８、残湯（２００Ｌ）温度センサＴ９、および給水温度センサＴ１０は、サーミスタからなる。
【００２３】
（２）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット２は、屋外に設置されており、冷媒回路２０を有している。冷媒回路２０は、主として、圧縮機２１と、熱交換路６１を構成する水熱交換器２２と、膨張機構としての電動膨張弁２３と、蒸発器２４と、液ガス熱交換器２５と、マフラー２６と、を順に接続して構成される。
【００２４】
圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータによって駆動されるスイング式圧縮機である。スイング式圧縮機は、ロータリー式圧縮機の一種である。このスイング式圧縮機の詳細については、後に説明する。
水熱交換器２２は、冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。水熱交換器２２は、圧縮機２１において圧縮された高温高圧のガス冷媒を、循環ポンプ３２から送られてくる未加熱水と熱交換させる（未加熱水を加熱する）ことで凝縮させる。また、水熱交換器２２は、そのガス側が圧縮機２１の吐出側に接続され、その液側が電動膨張弁２３に接続されている。
【００２５】
電動膨張弁２３は、蒸発器２４の液側と接続され、蒸発器２４内を流れる冷媒の圧力や流量などの調節を行う。
蒸発器２４は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、屋外の空気と熱交換を行い、流入してくる液冷媒を蒸発させる。
【００２６】
液ガス熱交換器２５は、水熱交換器２２から流出した液冷媒が通過する液冷媒通路２５ａと、蒸発器２４から流出したガス冷媒が通過するガス冷媒通路２５ｂとを備え、水熱交換器２２から流出した液冷媒と蒸発器２４から流出したガス冷媒とを熱交換させる。すなわち、液ガス熱交換器２５では、液冷媒通路２５ａが水熱交換器２２と電動膨張弁２３とを連結する液冷媒管２８の一部を構成し、ガス冷媒通路２５ｂが蒸発器２４と圧縮機２１とを連結するガス冷媒管２９の一部を構成している。液ガス熱交換器２５は、水熱交換器２２から流出して電動膨張弁２３に流入する高圧冷媒と、蒸発器２４から流出して圧縮機に流入する低圧冷媒との熱交換を行うことにより、水熱交換器２２から流出した冷媒に過冷却を付与し、また、圧縮機２１に流入する冷媒を加熱して過熱状態に近づけることができる。このため、蒸発器２４に送られる液冷媒の過冷却度を大きくして、液冷媒管２８でのフラッシュガスの発生を防止することができる。また、圧縮機２１の湿り圧縮を防止することができ、安定した運転を可能としている。
【００２７】
また、ヒートポンプユニット２は、ユニット内に室外空気を吸入して、蒸発器２４において冷媒と熱交換させた後に、熱交換後の空気を室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２７を有している。この室外ファン２７は、蒸発器２４に供給する空気の風量Ｗｏを可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータからなる室外ファンモータ２７ａと、室外ファンモータ２７ａによって駆動されるプロペラファン２７ｂとから構成される。
【００２８】
マフラー２６は、液ガス熱交換器２５と圧縮機２１の吸入側との間に接続されており、冷媒の流れの脈動を低減するための機器である。また、マフラー２６は、圧縮機２１が吸入するガス冷媒を確保することで、圧縮機２１が吸入ガス不足になることを防ぎ、圧縮機２１の容積効率を向上させている。マフラー２６の構成については、後に説明する。
また、ヒートポンプユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、ヒートポンプユニット２には、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサＴ１、圧力保護スイッチとしてのＨＰＳ４０、蒸発器２４内を流れる冷媒の温度（すなわち蒸発温度に対応する冷媒温度）を検出する蒸発温度センサＴ２、ユニット内に流入する室外空気の温度を検出する外気温度センサＴ３が設けられている。また、循環路６には、熱交換路６１の下流側（具体的には、水熱交換器２２と三方弁との間）に出湯温度センサＴ４が設けられ、熱交換路６１の上流側（具体的には、循環ポンプ３２と水熱交換器２２との間）に入水温度センサＴ５が設けられる。本実施例に置いて、吐出温度センサＴ１、蒸発温度センサＴ２、外気温度センサＴ３、出湯温度センサＴ４、および入水温度センサＴ５は、サーミスタからなる。
【００２９】
本実施形態において、制御部７は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェースなどを有するマイクロコンピュータを用いて構成される。また、制御部７は、図２に示されるように、各種センサＴ１〜Ｔ１０，４０の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号などに基づいて各種機器および弁２１，２３，２７，３２，３９を制御することができるように接続されている。
【００３０】
（Ａ）スイング式圧縮機
図３は、本発明の一実施形態に係るスイング式圧縮機の平面概略図である。この圧縮機２１は、ＣＯ２冷媒を用いる冷凍装置の圧縮機として用いられるものである。この圧縮機２１は、略円筒状のローラ４２と、ローラ４２の径方向外側に突出するブレード４３とが一体に形成されてなるピストン４４を有する。ローラ４２は、駆動軸４１に一体に形成された偏心部４５に嵌合している。ピストン４４は、シリンダ４６に形成されて略円形の断面を有するシリンダ室４８内に収容されている。シリンダ４６には、シリンダ室４８に接してブッシュ嵌合穴４７が形成されており、ブッシュ嵌合穴４７に略半円柱形状のブッシュ４９を嵌合している。ブッシュ４９は、ブッシュ４９の平坦面を互いに対向させて、ブッシュ４９の平坦面でピストン４４のブレード４３の両側面を摺動可能に挟んでいる。シリンダ室４８は、ピストン４４によって２つの室に区画されており、図３（ｂ）において、ブレード４３の右側の室は、吸入口５０がシリンダ室４８の内周面に開口し、吸入室５１を形成している。一方、図３（ｂ）において、ブレード４３の左側の室は、図示しない吐出口がシリンダ室４８の内周面に開口し、吐出室５２を形成している。
【００３１】
次に、圧縮機２１の動作について、図３（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。まず、図３（ａ）に示す状態から、偏心部４５が駆動軸４１の周りに偏心回転し、偏心部４５に嵌合したローラ４２が、ローラ４２の外周面をシリンダ室４８の内周面に接して公転する。通常の場合、圧縮機２１は、水平に配置され、ローラ４２は水平面内を公転する。ローラ４２がシリンダ室４８内で公転するに伴って、ブレード４３は両側面をブッシュ４９によって保持されて進退動する。そうすると、吸入口５０から、低圧のガス冷媒を吸入室５１に吸入しながら（図３（ｂ）参照）、吐出室５２で高圧に圧縮して図示しない吐出口から吐出する（図３（ｃ）〜（ａ）参照）。また、高圧のガス冷媒には潤滑油としての合成油が混合されており、圧縮機２１が圧縮動作すると、圧縮機２１内部の摺動面（例えばローラ４２の内周面と偏心部４５の外周面、ローラ４２の外周面とシリンダ室４８の内周面など）が、冷媒に混合された潤滑油によって潤滑される。
【００３２】
（Ｂ）マフラー
マフラー２６は、マフラー本体２６ａとフィルタ２６ｂとで構成される。マフラー本体２６ａは、ガス冷媒管２９の管内径よりも大径の管内径を有する筒状部品からなる。圧縮機２１の側方に設けられるマフラー２６は、図４のように、マフラー本体２６ａの上方に入口管１２を、下方に出口管１３を取り付けている。入口管１２と出口管１３とはガス冷媒管２９の一部である。そして、入口管１２と出口管１３との間に、マフラー本体２６ａ内を横断する半球面状のフィルタ２６ｂが取り付けられている。フィルタ２６ｂは、上面視の外形がマフラー本体２６ａの内径と一致している。また、フィルタ２６ｂは、蒸発器２４側から圧縮機２１側に向かって流れる冷媒中の異物を捕集している。ここで、ガス冷媒は、マフラー２６の上方の入口管１２から流入し、フィルタ２６ｂを通過して異物を除去され、マフラー２６の下方の出口管１３より圧縮機２１の吸入側へ流入する。
【００３３】
また、マフラー２６は、圧縮機２１本体の側壁部に一体になるように固定されている。具体的には、圧縮機２１本体における本体上部に、上方から見て略コの字状に折り曲げられた板材からなる取付ブラケット１０が、その中間部を圧縮機２１本体の外周面に溶接されることで固定されている。取付ブラケット１０の両端部は、圧縮機２１本体から突出していて円弧状に広がっており、その一端部にはねじ取付部１０ａが、また他端部には系合孔１０ｂがそれぞれ形成されている。一方、マフラー２６のマフラー本体２６ａのまわりには、細長い板状の金属からなる締結バンド１１が巻き付けられ、その一端部は取付ブラケット１０の系合孔１０ｂに系合され、他端部は取付ねじ１４により取付ブラケット１０のねじ取付部１０ａに取り付けられている。そして、取付ねじ１４の締結により、締結バンド１１を取付ブラケット１０に引き寄せ、締結バンド１１および取付ブラケット１０間にマフラー本体２６ａを挟持した状態で、マフラー本体２６ａを圧縮機２１本体に固定している。つまり、マフラー２６は、この取付ブラケット１０と出口管１３とにより上下の二位置で圧縮機２１本体に一体になるように支持されている。
【００３４】
＜ヒートポンプ給湯機の動作＞
（１）ヒートポンプユニットの動作
まず、圧縮機２１を駆動するとともに、循環ポンプ３２を駆動する。
冷媒回路２０側では、圧縮機２１に吸入された低圧のガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、水熱交換器２２に送られて、循環ポンプ３２によって供給される未加熱水と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液ガス熱交換器２５に流入し、蒸発器２４において蒸発されたガス冷媒と熱交換を行ってさらに冷却され、過冷却状態になる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、電動膨張弁２３によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって蒸発器２４に送られ、蒸発器２４において室外ファン２７によっ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となる。
そして、低圧のガス冷媒は、液ガス熱交換器２５に流入し、水熱交換器２２において凝縮された液冷媒と熱交換を行ってさらに加熱され、過熱状態になる。この低圧のガス冷媒は、マフラー２６に流入し、マフラー２６に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００３５】
（２）タンクユニットの動作
貯湯タンク３１および循環路６側では、貯湯タンク３１の底部に設けた取水口３５から貯留水が流出し、これが循環路６の熱交換路６１を流通する。このように、循環路６の熱交換路６１を流通する未加熱水が、凝縮器として機能している水熱交換器２２によって加熱され、（沸き上げられ）、三方弁３９を介して給湯口３６から貯湯タンク３１の上部に返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３１に高温の温湯を供給している。
【００３６】
ところで、制御部７は、沸き上げ温度が所定温度以下であることを出湯温度センサＴ４が検出すると、その制御信号を受け、循環路６内の温湯がバイパス用流路６２を循環するように三方弁３９を切り替える。すなわち、制御部７は、沸き上げ温度が所定温度以下である場合に、バイパス運転を行い、所定温度以下の低温の温湯を給湯口３６から貯湯タンク３１に返流させずに返水口３７から貯湯タンク３１に返流させる。沸き上げ温度が低温の場合には、低温の水（温湯）は、貯湯タンク３１の下部側に返流されることにより、貯湯タンク３１上部の高温の温湯と混ざらないようになっている。そして、この沸き上げ温度が所定温度を超えると、制御部７は、三方弁３９の切換を行い、バイパス用流路６２を循環させない通常の運転状態にする。つまり、給湯口３６を介して高温となった温湯を貯湯タンク３１に返流させて、貯湯タンク３１上部の温湯を高温に維持している。
【００３７】
また、制御部７は、各種温度センサＴ１〜Ｔ１０からのデータが入力され、これらのデータに基づいて、各種の制御を行っている。例えば、出湯温度センサＴ４で検出された沸き上げ温度を目標沸き上げ温度とするように、電動膨張弁２３の開度を調整している。また、入水温度センサＴ５の温度が所定温度以上であれば、貯湯タンク３１内の湯が沸き上がっているとして運転を停止させたり、また、外気温度センサＴ３の温度に基づいて、圧縮機２１の運転周波数を制御して、湯加熱能力などを調整したりしている。
【００３８】
＜特徴＞
（１）
このヒートポンプ給湯機１では、アキュムレータの代わりに冷媒液溜め機能を有さないマフラー２６を設置することにより、冷媒回路２０に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機２１が吸入ガス不足になることを防ぐことができる。また、圧縮機２１の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【００３９】
（２）
このヒートポンプ給湯機１では、マフラー２６と圧縮機２１とを一体になるように固定することにより、圧縮機２１の振動を抑制することができる。このため、圧縮機２１における騒音発生を抑制させることができる。
（３）
このヒートポンプ給湯機１では、マフラー本体２６ａの内部に備えられたフィルタ２６ｂにより、蒸発器２４から圧縮機２１に向かって流れる冷媒中の異物を捕集している。また、フィルタ２６ｂが備えられているマフラー本体２６ａは、入口管１２の流路断面積よりも大きい流路断面積を有しているため、フィルタ２６ｂの流路断面積を広くすることができる。
【００４０】
このため、冷媒中の異物が冷媒回路２０内を循環することを防ぐことができ、各機器の損傷または各機器の能力低下が異物によって引き起こされることを防ぐことができる。また、フィルタ２６ｂにおける圧力損失の増加を抑えることができる。
（４）
このヒートポンプ給湯機１では、マフラー２６は、縦に配置され、上部から低圧のガス冷媒を取り入れ、下部から圧縮機２１へ流出させている。
【００４１】
このため、低外気温時などに、液冷媒がガス冷媒に混入して、マフラー２６内に流入してくる場合においても、液冷媒が溜まりにくい構造となり、冷媒回路２０中に充填されている冷媒を効率よく使用することができる。このため、圧縮機２１の吸入ガス不足を抑制でき、使用冷媒を低減することができる。
（５）
このヒートポンプ給湯機１では、液ガス熱交換器２５を備えることで、圧縮機２１に送られる冷媒ガスを過熱状態として湿り圧縮や液圧縮を防止することができる。これにより、圧縮機２１の内圧の異常上昇を抑えることができ、圧縮機２１の損傷を防ぐことができる。また、蒸発器２４に送られる液冷媒の過冷却度を大きくすることにより、液冷媒管２８でのフラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、電動膨張弁２３の能力の低下を防ぐことができる。
【００４２】
（６）
このヒートポンプ給湯機１では、第１熱交換器として、水熱交換器２２を使用しており、冷媒と水とを熱交換させることにより、水を加熱して、温湯を得ている。
したがって、このようなヒートポンプ給湯機１の場合においても、余剰冷媒を冷媒回路２０から排除させ、圧縮機２１の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、圧縮機２１の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【００４３】
＜変形例＞
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）
上記実施形態では、冷凍装置として、ヒートポンプ給湯機としたが、これに限らず、マルチ式空調機器、ルームエアコン、セントラル式空調機器などの空調機器であってもよい。
【００４４】
（２）
上記実施形態では、ローラ４２とブレード４３とが一体に形成されているスイング式の圧縮機２１を用いているが、図５のように、ブレードに相当するベーン４３ａとローラ４２ａとが別体となっており、ベーン４３ａがベーン溝４７ａ内に設けられたスプリング５３によってローラ４２ａ側に付勢され、先端が常にローラ４２の外周面に接触した状態で、駆動軸４１の回転に伴ってベーン溝４７ａ内を進退するように構成されているロータリー式の圧縮機であってもよい。
【００４５】
（３）
上記実施形態では、貯湯タンク３１を有するものであったが、正常の沸き上げ運転において、水熱交換器２２にて構成される熱交換路６１に未加熱水が流入して、この熱交換路６１を流れる際に加熱されて、高温水がこの熱交換路６１から流出するものであればよいので、貯湯タンク３１を有さないものであってもよい。
【００４６】
（４）
上記実施形態では、温度の検出手段をサーミスタとしていたが、サーミスタに限るものではない。
（５）
上記実施形態では、使用する冷媒として、炭酸ガスとしていたが、炭酸ガスに限らずに、エチレンやエタン、酸化窒素などの超臨界で使用する冷媒であってもよく、さらには、超臨界で使用する冷媒ではなく、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）のような冷媒を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機の吸入ガス不足や圧縮機の近傍における騒音発生を抑制させることができ、ロータリー式圧縮機（スイング式を含む）を備える冷凍装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ給湯機の回路概略構成図。
【図２】ヒートポンプ給湯機の制御ブロック図。
【図３】スイング式圧縮機の動作状態を示す平面概略図。
【図４（ａ）】圧縮機とマフラーとを固定した状態を示す正面図。
【図４（ｂ）】図４（ａ）の平面図。
【図５】変形例（２）にかかるロータリー式圧縮機の平面概略図。
【符号の説明】
【００４９】
１          ヒートポンプ給湯機（冷凍装置）
２１          圧縮機
２２          水熱交換器（第１熱交換器、給湯用熱交換器）
２３          電動膨張弁（膨張機構）
２４          蒸発器（第２熱交換器）
２５          液ガス熱交換器
２６          マフラー
２６ａ        マフラー本体（マフラー本体部）
２６ｂ        フィルタ（フィルタ部）
２９          ガス冷媒管
【図１】
2007271211.tif 000003
【図２】
2007271211.tif 000004
【図３】
2007271211.tif 000005
【図４（ａ）】
2007271211.tif 000006
【図４（ｂ）】
2007271211.tif 000007
【図５】
2007271211.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月9日(2007.7.9)
【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】
冷媒を圧縮するロータリー式の圧縮機（２１）と、
前記圧縮機で圧縮された高温高圧の前記冷媒を第１流体と熱交換させる第１熱交換器（２２）と、
前記第１熱交換器内で凝縮された前記冷媒を減圧する膨張機構（２３）と、
前記膨張機構で減圧された前記冷媒を第２流体と熱交換させる第２熱交換器（２４）と、
前記第２熱交換器と前記圧縮機との間に配置され、前記冷媒の流れの脈動を低減するマフラー（２６）と、
を備え、
前記圧縮機と前記第１熱交換器と前記膨張機構と前記第２熱交換器と前記マフラーとが順に接続されて、冷媒液溜め機能を有する機器が接続されていない冷媒回路（２０）が形成される、
冷凍装置（１）。
【請求項２】
前記冷媒は、ＣＯ２冷媒である、
請求項１に記載の冷凍装置（１）。
【請求項３】
ヒートポンプ給湯機として利用される、
請求項１または２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷媒回路は、１つのユニット内に収納される、
請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記マフラーは、前記圧縮機の側方に配置され、前記圧縮機の側壁部に一体になるように固定されている、
請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項６】
前記マフラーは、
前記第２熱交換器と前記圧縮機とを接続するガス冷媒管（２９）の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する筒状のマフラー本体部（２６ａ）と、
前記マフラー本体部の内部に支持され、前記第２熱交換器から前記圧縮機に向かって流れる冷媒中の異物を捕集するフィルタ部（２６ｂ）と、
を有する、
請求項１から５のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項７】
前記マフラーは、前記第２熱交換器から流出した低圧のガス冷媒を前記マフラーの上部から取り入れ、前記マフラーの下部から前記圧縮機へ流出させる、
請求項１から６のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項８】
前記第１熱交換器から流出して前記膨張機構に流入する液冷媒と、前記第２熱交換器から流出して前記圧縮機に流入するガス冷媒との熱交換を行う液ガス熱交換器（２５）をさらに備える、
請求項１から７のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項９】
前記第１流体は、水であり、
前記第１熱交換器は、前記冷媒を前記水と熱交換させることで前記水を加熱する給湯用熱交換器である、
請求項１から８のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリー式圧縮機（スイング式を含む）を備える冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のような技術では、ロータリー式圧縮機、凝縮器、減圧機構、および蒸発器を順次接続した冷凍装置において、蒸発器と圧縮機の吸入側との間にアキュムレータを設置するような構成にしている。
【特許文献１】特開２００３−２４７４９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のように、アキュムレータのような液溜め機構を設けると、圧縮機が吸入ガス不足になったり、無駄に冷媒が必要になったりする。
【０００４】
本発明の課題は、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにすることにより、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐこと、および、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る冷凍装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器と、マフラーとを備える。圧縮機は、冷媒を圧縮するロータリー式の圧縮機である。第１熱交換器は、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を第１流体と熱交換させる。膨張機構は、第１熱交換器内で凝縮された冷媒を減圧する。第２熱交換器は、膨張機構で減圧された冷媒を第２流体と熱交換させる。マフラーは、第２熱交換器と圧縮機との間に配置され、冷媒の流れの脈動を低減する。圧縮機と第１熱交換器と膨張機構と第２熱交換器とマフラーとが順に接続されて、冷媒液溜め機能を有する機器が接続されていない冷媒回路が形成される。
【０００６】
従来、自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機などの冷凍装置において、ロータリー式（スイング式を含む）の圧縮機の吸入側にアキュムレータを配置している。しかしながら、アキュムレータのような液溜め機構を設けると、圧縮機が吸入ガス不足になったり、無駄に冷媒が必要になったりする。
【０００７】
そこで、本発明では、アキュムレータの代わりに冷媒液溜め機能を有さないマフラーを設置することにより、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することができる。
【０００８】
第２発明に係る冷凍装置は、第１発明に係る冷凍装置であって、冷媒は、ＣＯ２冷媒である。
【０００９】
第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明に係る冷凍装置であって、給湯装置として利用される。
【００１０】
第４発明に係る冷凍装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る冷凍装置であって、冷媒回路は、１つのユニット内に収納される。
【００１１】
第５発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかに係る冷凍装置であって、マフラーは、圧縮機の側方に配置され、圧縮機の側壁部に一体になるように固定されている。
【００１２】
この冷凍装置では、マフラーと圧縮機とを一体になるように固定することにより、圧縮機の振動を抑制することができる。このため、圧縮機における騒音発生を抑制することができる。
【００１３】
第６発明に係る冷凍装置は、第１発明から第５発明のいずれかに係る冷凍装置であって、マフラーは、マフラー本体部と、フィルタ部とを有する。マフラー本体部は、第２熱交換器と圧縮機とを接続するガス冷媒管の流路断面積よりも大きい流路断面積を有する筒状のものである。フィルタ部は、マフラー本体部の内部に支持され、第２熱交換器から圧縮機に向かって流れる冷媒中の異物を捕集する。
【００１４】
この冷凍装置では、マフラー本体部の内部に備えられたフィルタ部により、第２熱交換器から圧縮機に向かって流れる冷媒中の異物を捕集している。また、フィルタ部が備えられているマフラー本体部は、ガス冷媒管の流路断面積よりも大きい流路断面積を有しているため、フィルタ部の流路断面積を広くすることができる。
【００１５】
このため、冷媒回路内を冷媒中の異物が循環することを防ぐことができ、各機器の損傷または各機器の能力低下が異物によって引き起こされることを防ぐことができる。また、フィルタ部における圧力損失の増加を抑えることができる。
【００１６】
第７発明に係る冷凍装置は、第１発明から第６発明のいずれかに係る冷凍装置であって、マフラーは、第２熱交換器から流出した低圧のガス冷媒をマフラーの上部から取り入れ、マフラーの下部から圧縮機へ流出させる。
【００１７】
この冷凍装置では、マフラーは、上部から低圧のガス冷媒を取り入れ、下部から圧縮機へ流出するように縦に配置されている。
【００１８】
したがって、低外気温時などに、液冷媒がガス冷媒に混入して、マフラー内に流入してくる場合においても、液冷媒が溜まりにくい構造となり、冷媒回路中に充填されている冷媒を効率よく使用することができる。このため、圧縮機の吸入ガス不足を抑制でき、使用冷媒を低減することができる。
【００１９】
第８発明に係る冷凍装置は、第１発明から第７発明のいずれかに係る冷凍装置であって、液ガス熱交換器をさらに備える。液ガス熱交換器は、第１熱交換器から流出して膨張機構に流入する液冷媒と、第２熱交換器から流出して圧縮機に流入するガス冷媒との熱交換を行う。
【００２０】
この冷凍装置では、液ガス熱交換器を備えることで、圧縮機に送られる冷媒ガスを過熱状態として、湿り圧縮や液圧縮を防止することができる。これにより、圧縮機の内圧の異常上昇を抑えることができ、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、蒸発器に送られる液冷媒の過冷却度を大きくすることにより、液冷媒管でのフラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、膨張機構の能力の低下を防ぐことができる。
【００２１】
第９発明に係る冷凍装置は、第１発明から第８発明のいずれかに係る冷凍装置であって、第１流体は水であり、第１熱交換器は、冷媒を水と熱交換させることで水を加熱する給湯用熱交換器である。
【００２２】
この冷凍装置では、第１熱交換器として、給湯用熱交換器を使用しており、冷媒と水とを熱交換させることにより、水を加熱して、温湯を得ている。
【００２３】
したがって、冷凍装置は、ヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットの場合においても、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、圧縮機の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
第１発明に係る冷凍装置では、アキュムレータの代わりに冷媒液溜め機能を有さないマフラーを設置することにより、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、ロータリー式圧縮機の近傍における騒音発生を抑制することができる。
【００２５】
第５発明に係る冷凍装置では、マフラーと圧縮機とを一体になるように固定することにより、圧縮機の振動を抑制することができる。このため、圧縮機における騒音発生を抑制することができる。
【００２６】
第６発明に係る冷凍装置では、冷媒回路内を冷媒中の異物が循環することを防ぐことができ、各機器の損傷または各機器の能力低下が異物によって引き起こされることを防ぐことができる。また、フィルタ部における圧力損失の増加を抑えることができる。
【００２７】
第７発明に係る冷凍装置では、低外気温時などに、液冷媒がガス冷媒に混入して、マフラー内に流入してくる場合においても、液冷媒が溜まりにくい構造となり、冷媒回路中に充填されている冷媒を効率よく使用することができる。このため、圧縮機の吸入ガス不足を抑制でき、使用冷媒を低減することができる。
【００２８】
第８発明に係る冷凍装置では、液ガス熱交換器を備えることで、圧縮機に送られる冷媒ガスを過熱状態として、湿り圧縮や液圧縮を防止することができる。これにより、圧縮機の内圧の異常上昇を抑えることができ、圧縮機の損傷を防ぐことができる。また、蒸発器に送られる液冷媒の過冷却度を大きくすることにより、液冷媒管でのフラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、膨張機構の能力の低下を防ぐことができる。
【００２９】
第９発明に係る冷凍装置では、冷凍装置は、ヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニットの場合においても、冷媒回路に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、圧縮機の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて、本発明に係るヒートポンプ給湯機１の実施形態について説明する。
【００３１】
＜ヒートポンプ給湯機の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプ給湯機１の概略構成図である。ヒートポンプ給湯機１は、ＣＯ２冷媒を用いて蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、水道水を加熱し家庭の浴槽などに温湯を供給する装置である。ヒートポンプ給湯機１は、主として、温湯を貯める貯湯タンク３１を有する貯湯ユニット３と、冷媒回路２０を有するヒートポンプユニット２とを備えている。
【００３２】
（１）貯湯ユニット
貯湯ユニット３は、主に、貯湯タンク３１と、循環ポンプ３２と、三方弁３９とで構成される。
【００３３】
貯湯タンク３１は、底壁に給水口３３が設けられ、上壁に出湯口３４が設けられる。貯湯タンク３１は、給水口３３からに水道水が供給され、出湯口３４から貯湯タンク３１に貯まった高温の温湯を出湯し、浴槽などに供給可能である。給水口３３には、水道水を供給する給水用流路３８が接続される。また、貯湯タンク３１の底壁には、取水口３５が開設され、側壁（周壁）の上部に給湯口３６が開設されている。取水口３５と給湯口３６とは、循環路６に接続されており、循環路６には、循環ポンプ３２と、後述するヒートポンプユニット２の水熱交換器２２とが接続されている。
【００３４】
循環ポンプ３２は、貯湯タンク３１の取水口３５の近傍に接続されている。また、循環ポンプ３２の吐出側には、水熱交換器２２が接続されている。循環ポンプ３２は、貯湯タンク３１内の未加熱水を取水口３５から循環路６に流出させ、水熱交換器２２内の熱交換路６１に未加熱水を流入させる。水熱交換器２２に流入された未加熱水は、水熱交換器２２内の熱交換路６１において加熱され、給湯口３６から貯湯タンク３１内に返流される。
【００３５】
三方弁３９は、循環路６内の給湯口３６側に設けられ、貯湯タンク３１の底壁に設けられる返水口３７に接続されるバイパス用流路６２と接続されている。このため、本実施例では、バイパス用流路６２を温湯が流れずに、取水口３５から循環路６に入った水（温湯）が循環路６を流れて給湯口３６から貯湯タンク３１に戻る通常運転と、取水口３５から循環路６に入った水（温湯）が循環路６を流れて三方弁３９を介し、バイパス用流路６２を通過して、返水口３７から貯湯タンク３１に戻るバイパス運転とを行うことができる。
【００３６】
また、貯湯タンク３１には、周壁に上下方向の上から５０Ｌピッチで貯湯タンク３１内の各層の温湯の温度を検出する残湯（５０Ｌ）温度センサＴ６、残湯（１００Ｌ）温度センサＴ７、残湯（１５０Ｌ）温度センサＴ８、および残湯（２００Ｌ）温度センサＴ９が設けられる。そして、貯湯タンク３１の最下部には、給水温度を検出する給水温度センサＴ１０が設けられる。本実施形態において、残湯（５０Ｌ）温度センサＴ６、残湯（１００Ｌ）温度センサＴ７、残湯（１５０Ｌ）温度センサＴ８、残湯（２００Ｌ）温度センサＴ９、および給水温度センサＴ１０は、サーミスタからなる。
【００３７】
（２）ヒートポンプユニット
ヒートポンプユニット２は、屋外に設置されており、冷媒回路２０を有している。冷媒回路２０は、主として、圧縮機２１と、熱交換路６１を構成する水熱交換器２２と、膨張機構としての電動膨張弁２３と、蒸発器２４と、液ガス熱交換器２５と、マフラー２６と、を順に接続して構成される。
【００３８】
圧縮機２１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、本実施形態において、インバータにより回転数が制御されるモータによって駆動されるスイング式圧縮機である。スイング式圧縮機は、ロータリー式圧縮機の一種である。このスイング式圧縮機の詳細については、後に説明する。
【００３９】
水熱交換器２２は、冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。水熱交換器２２は、圧縮機２１において圧縮された高温高圧のガス冷媒を、循環ポンプ３２から送られてくる未加熱水と熱交換させる（未加熱水を加熱する）ことで凝縮させる。また、水熱交換器２２は、そのガス側が圧縮機２１の吐出側に接続され、その液側が電動膨張弁２３に接続されている。
【００４０】
電動膨張弁２３は、蒸発器２４の液側と接続され、蒸発器２４内を流れる冷媒の圧力や流量などの調節を行う。
【００４１】
蒸発器２４は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、屋外の空気と熱交換を行い、流入してくる液冷媒を蒸発させる。
【００４２】
液ガス熱交換器２５は、水熱交換器２２から流出した液冷媒が通過する液冷媒通路２５ａと、蒸発器２４から流出したガス冷媒が通過するガス冷媒通路２５ｂとを備え、水熱交換器２２から流出した液冷媒と蒸発器２４から流出したガス冷媒とを熱交換させる。すなわち、液ガス熱交換器２５では、液冷媒通路２５ａが水熱交換器２２と電動膨張弁２３とを連結する液冷媒管２８の一部を構成し、ガス冷媒通路２５ｂが蒸発器２４と圧縮機２１とを連結するガス冷媒管２９の一部を構成している。液ガス熱交換器２５は、水熱交換器２２から流出して電動膨張弁２３に流入する高圧冷媒と、蒸発器２４から流出して圧縮機に流入する低圧冷媒との熱交換を行うことにより、水熱交換器２２から流出した冷媒に過冷却を付与し、また、圧縮機２１に流入する冷媒を加熱して過熱状態に近づけることができる。このため、蒸発器２４に送られる液冷媒の過冷却度を大きくして、液冷媒管２８でのフラッシュガスの発生を防止することができる。また、圧縮機２１の湿り圧縮を防止することができ、安定した運転を可能としている。
【００４３】
また、ヒートポンプユニット２は、ユニット内に室外空気を吸入して、蒸発器２４において冷媒と熱交換させた後に、熱交換後の空気を室外に排出するための送風ファンとしての室外ファン２７を有している。この室外ファン２７は、蒸発器２４に供給する空気の風量Ｗｏを可変することが可能なファンであり、本実施形態において、ＤＣファンモータからなる室外ファンモータ２７ａと、室外ファンモータ２７ａによって駆動されるプロペラファン２７ｂとから構成される。
【００４４】
マフラー２６は、液ガス熱交換器２５と圧縮機２１の吸入側との間に接続されており、冷媒の流れの脈動を低減するための機器である。また、マフラー２６は、圧縮機２１が吸入するガス冷媒を確保することで、圧縮機２１が吸入ガス不足になることを防ぎ、圧縮機２１の容積効率を向上させている。マフラー２６の構成については、後に説明する。
【００４５】
また、ヒートポンプユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、ヒートポンプユニット２には、圧縮機２１の吐出温度を検出する吐出温度センサＴ１、圧力保護スイッチとしてのＨＰＳ４０、蒸発器２４内を流れる冷媒の温度（すなわち蒸発温度に対応する冷媒温度）を検出する蒸発温度センサＴ２、ユニット内に流入する室外空気の温度を検出する外気温度センサＴ３が設けられている。また、循環路６には、熱交換路６１の下流側（具体的には、水熱交換器２２と三方弁との間）に出湯温度センサＴ４が設けられ、熱交換路６１の上流側（具体的には、循環ポンプ３２と水熱交換器２２との間）に入水温度センサＴ５が設けられる。本実施例に置いて、吐出温度センサＴ１、蒸発温度センサＴ２、外気温度センサＴ３、出湯温度センサＴ４、および入水温度センサＴ５は、サーミスタからなる。
【００４６】
本実施形態において、制御部７は、例えば、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェースなどを有するマイクロコンピュータを用いて構成される。また、制御部７は、図２に示されるように、各種センサＴ１〜Ｔ１０，４０の検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号などに基づいて各種機器および弁２１，２３，２７，３２，３９を制御することができるように接続されている。
【００４７】
（Ａ）スイング式圧縮機
図３は、本発明の一実施形態に係るスイング式圧縮機の平面概略図である。この圧縮機２１は、ＣＯ２冷媒を用いる冷凍装置の圧縮機として用いられるものである。この圧縮機２１は、略円筒状のローラ４２と、ローラ４２の径方向外側に突出するブレード４３とが一体に形成されてなるピストン４４を有する。ローラ４２は、駆動軸４１に一体に形成された偏心部４５に嵌合している。ピストン４４は、シリンダ４６に形成されて略円形の断面を有するシリンダ室４８内に収容されている。シリンダ４６には、シリンダ室４８に接してブッシュ嵌合穴４７が形成されており、ブッシュ嵌合穴４７に略半円柱形状のブッシュ４９を嵌合している。ブッシュ４９は、ブッシュ４９の平坦面を互いに対向させて、ブッシュ４９の平坦面でピストン４４のブレード４３の両側面を摺動可能に挟んでいる。シリンダ室４８は、ピストン４４によって２つの室に区画されており、図３（ｂ）において、ブレード４３の右側の室は、吸入口５０がシリンダ室４８の内周面に開口し、吸入室５１を形成している。一方、図３（ｂ）において、ブレード４３の左側の室は、図示しない吐出口がシリンダ室４８の内周面に開口し、吐出室５２を形成している。
【００４８】
次に、圧縮機２１の動作について、図３（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。まず、図３（ａ）に示す状態から、偏心部４５が駆動軸４１の周りに偏心回転し、偏心部４５に嵌合したローラ４２が、ローラ４２の外周面をシリンダ室４８の内周面に接して公転する。通常の場合、圧縮機２１は、水平に配置され、ローラ４２は水平面内を公転する。ローラ４２がシリンダ室４８内で公転するに伴って、ブレード４３は両側面をブッシュ４９によって保持されて進退動する。そうすると、吸入口５０から、低圧のガス冷媒を吸入室５１に吸入しながら（図３（ｂ）参照）、吐出室５２で高圧に圧縮して図示しない吐出口から吐出する（図３（ｃ）〜（ａ）参照）。また、高圧のガス冷媒には潤滑油としての合成油が混合されており、圧縮機２１が圧縮動作すると、圧縮機２１内部の摺動面（例えばローラ４２の内周面と偏心部４５の外周面、ローラ４２の外周面とシリンダ室４８の内周面など）が、冷媒に混合された潤滑油によって潤滑される。
【００４９】
（Ｂ）マフラー
マフラー２６は、マフラー本体２６ａとフィルタ２６ｂとで構成される。マフラー本体２６ａは、ガス冷媒管２９の管内径よりも大径の管内径を有する筒状部品からなる。圧縮機２１の側方に設けられるマフラー２６は、図４のように、マフラー本体２６ａの上方に入口管１２を、下方に出口管１３を取り付けている。入口管１２と出口管１３とはガス冷媒管２９の一部である。そして、入口管１２と出口管１３との間に、マフラー本体２６ａ内を横断する半球面状のフィルタ２６ｂが取り付けられている。フィルタ２６ｂは、上面視の外形がマフラー本体２６ａの内径と一致している。また、フィルタ２６ｂは、蒸発器２４側から圧縮機２１側に向かって流れる冷媒中の異物を捕集している。ここで、ガス冷媒は、マフラー２６の上方の入口管１２から流入し、フィルタ２６ｂを通過して異物を除去され、マフラー２６の下方の出口管１３より圧縮機２１の吸入側へ流入する。
【００５０】
また、マフラー２６は、圧縮機２１本体の側壁部に一体になるように固定されている。具体的には、圧縮機２１本体における本体上部に、上方から見て略コの字状に折り曲げられた板材からなる取付ブラケット１０が、その中間部を圧縮機２１本体の外周面に溶接されることで固定されている。取付ブラケット１０の両端部は、圧縮機２１本体から突出していて円弧状に広がっており、その一端部にはねじ取付部１０ａが、また他端部には系合孔１０ｂがそれぞれ形成されている。一方、マフラー２６のマフラー本体２６ａのまわりには、細長い板状の金属からなる締結バンド１１が巻き付けられ、その一端部は取付ブラケット１０の系合孔１０ｂに系合され、他端部は取付ねじ１４により取付ブラケット１０のねじ取付部１０ａに取り付けられている。そして、取付ねじ１４の締結により、締結バンド１１を取付ブラケット１０に引き寄せ、締結バンド１１および取付ブラケット１０間にマフラー本体２６ａを挟持した状態で、マフラー本体２６ａを圧縮機２１本体に固定している。つまり、マフラー２６は、この取付ブラケット１０と出口管１３とにより上下の二位置で圧縮機２１本体に一体になるように支持されている。
【００５１】
＜ヒートポンプ給湯機の動作＞
（１）ヒートポンプユニットの動作
まず、圧縮機２１を駆動するとともに、循環ポンプ３２を駆動する。
【００５２】
冷媒回路２０側では、圧縮機２１に吸入された低圧のガス冷媒は、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、水熱交換器２２に送られて、循環ポンプ３２によって供給される未加熱水と熱交換を行って凝縮し、高圧の液冷媒となる。そして、この高圧の液冷媒は、液ガス熱交換器２５に流入し、蒸発器２４において蒸発されたガス冷媒と熱交換を行ってさらに冷却され、過冷却状態になる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、電動膨張弁２３によって圧縮機２１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって蒸発器２４に送られ、蒸発器２４において室外ファン２７によっ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となる。
【００５３】
そして、低圧のガス冷媒は、液ガス熱交換器２５に流入し、水熱交換器２２において凝縮された液冷媒と熱交換を行ってさらに加熱され、過熱状態になる。この低圧のガス冷媒は、マフラー２６に流入し、マフラー２６に流入した低圧のガス冷媒は、再び、圧縮機２１に吸入される。
【００５４】
（２）タンクユニットの動作
貯湯タンク３１および循環路６側では、貯湯タンク３１の底部に設けた取水口３５から貯留水が流出し、これが循環路６の熱交換路６１を流通する。このように、循環路６の熱交換路６１を流通する未加熱水が、凝縮器として機能している水熱交換器２２によって加熱され、（沸き上げられ）、三方弁３９を介して給湯口３６から貯湯タンク３１の上部に返流される。そしてこのような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３１に高温の温湯を供給している。
【００５５】
ところで、制御部７は、沸き上げ温度が所定温度以下であることを出湯温度センサＴ４が検出すると、その制御信号を受け、循環路６内の温湯がバイパス用流路６２を循環するように三方弁３９を切り替える。すなわち、制御部７は、沸き上げ温度が所定温度以下である場合に、バイパス運転を行い、所定温度以下の低温の温湯を給湯口３６から貯湯タンク３１に返流させずに返水口３７から貯湯タンク３１に返流させる。沸き上げ温度が低温の場合には、低温の水（温湯）は、貯湯タンク３１の下部側に返流されることにより、貯湯タンク３１上部の高温の温湯と混ざらないようになっている。そして、この沸き上げ温度が所定温度を超えると、制御部７は、三方弁３９の切換を行い、バイパス用流路６２を循環させない通常の運転状態にする。つまり、給湯口３６を介して高温となった温湯を貯湯タンク３１に返流させて、貯湯タンク３１上部の温湯を高温に維持している。
【００５６】
また、制御部７は、各種温度センサＴ１〜Ｔ１０からのデータが入力され、これらのデータに基づいて、各種の制御を行っている。例えば、出湯温度センサＴ４で検出された沸き上げ温度を目標沸き上げ温度とするように、電動膨張弁２３の開度を調整している。また、入水温度センサＴ５の温度が所定温度以上であれば、貯湯タンク３１内の湯が沸き上がっているとして運転を停止させたり、また、外気温度センサＴ３の温度に基づいて、圧縮機２１の運転周波数を制御して、湯加熱能力などを調整したりしている。
【００５７】
＜特徴＞
（１）
このヒートポンプ給湯機１では、アキュムレータの代わりに冷媒液溜め機能を有さないマフラー２６を設置することにより、冷媒回路２０に余剰冷媒が発生しないようにでき、圧縮機２１が吸入ガス不足になることを防ぐことができる。また、圧縮機２１の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【００５８】
（２）
このヒートポンプ給湯機１では、マフラー２６と圧縮機２１とを一体になるように固定することにより、圧縮機２１の振動を抑制することができる。このため、圧縮機２１における騒音発生を抑制させることができる。
【００５９】
（３）
このヒートポンプ給湯機１では、マフラー本体２６ａの内部に備えられたフィルタ２６ｂにより、蒸発器２４から圧縮機２１に向かって流れる冷媒中の異物を捕集している。また、フィルタ２６ｂが備えられているマフラー本体２６ａは、入口管１２の流路断面積よりも大きい流路断面積を有しているため、フィルタ２６ｂの流路断面積を広くすることができる。
【００６０】
このため、冷媒中の異物が冷媒回路２０内を循環することを防ぐことができ、各機器の損傷または各機器の能力低下が異物によって引き起こされることを防ぐことができる。また、フィルタ２６ｂにおける圧力損失の増加を抑えることができる。
【００６１】
（４）
このヒートポンプ給湯機１では、マフラー２６は、縦に配置され、上部から低圧のガス冷媒を取り入れ、下部から圧縮機２１へ流出させている。
【００６２】
このため、低外気温時などに、液冷媒がガス冷媒に混入して、マフラー２６内に流入してくる場合においても、液冷媒が溜まりにくい構造となり、冷媒回路２０中に充填されている冷媒を効率よく使用することができる。このため、圧縮機２１の吸入ガス不足を抑制でき、使用冷媒を低減することができる。
【００６３】
（５）
このヒートポンプ給湯機１では、液ガス熱交換器２５を備えることで、圧縮機２１に送られる冷媒ガスを過熱状態として湿り圧縮や液圧縮を防止することができる。これにより、圧縮機２１の内圧の異常上昇を抑えることができ、圧縮機２１の損傷を防ぐことができる。また、蒸発器２４に送られる液冷媒の過冷却度を大きくすることにより、液冷媒管２８でのフラッシュガスの発生を防止することができる。これにより、電動膨張弁２３の能力の低下を防ぐことができる。
【００６４】
（６）
このヒートポンプ給湯機１では、第１熱交換器として、水熱交換器２２を使用しており、冷媒と水とを熱交換させることにより、水を加熱して、温湯を得ている。
【００６５】
したがって、このようなヒートポンプ給湯機１の場合においても、余剰冷媒を冷媒回路２０から排除させ、圧縮機２１の吸入ガス不足を防ぐことができる。また、圧縮機２１の近傍における騒音発生を抑制させることができる。
【００６６】
＜変形例＞
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６７】
（１）
上記実施形態では、冷凍装置として、ヒートポンプ給湯機としたが、これに限らず、マルチ式空調機器、ルームエアコン、セントラル式空調機器などの空調機器であってもよい。
【００６８】
（２）
上記実施形態では、ローラ４２とブレード４３とが一体に形成されているスイング式の圧縮機２１を用いているが、図５のように、ブレードに相当するベーン４３ａとローラ４２ａとが別体となっており、ベーン４３ａがベーン溝４７ａ内に設けられたスプリング５３によってローラ４２ａ側に付勢され、先端が常にローラ４２の外周面に接触した状態で、駆動軸４１の回転に伴ってベーン溝４７ａ内を進退するように構成されているロータリー式の圧縮機であってもよい。
【００６９】
（３）
上記実施形態では、貯湯タンク３１を有するものであったが、正常の沸き上げ運転において、水熱交換器２２にて構成される熱交換路６１に未加熱水が流入して、この熱交換路６１を流れる際に加熱されて、高温水がこの熱交換路６１から流出するものであればよいので、貯湯タンク３１を有さないものであってもよい。
【００７０】
（４）
上記実施形態では、温度の検出手段をサーミスタとしていたが、サーミスタに限るものではない。
【００７１】
（５）
上記実施形態では、使用する冷媒として、炭酸ガスとしていたが、炭酸ガスに限らずに、エチレンやエタン、酸化窒素などの超臨界で使用する冷媒であってもよく、さらには、超臨界で使用する冷媒ではなく、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）のような冷媒を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機の吸入ガス不足や圧縮機の近傍における騒音発生を抑制させることができ、ロータリー式圧縮機（スイング式を含む）を備える冷凍装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施形態にかかるヒートポンプ給湯機の回路概略構成図。
【図２】ヒートポンプ給湯機の制御ブロック図。
【図３】スイング式圧縮機の動作状態を示す平面概略図。
【図４（ａ）】圧縮機とマフラーとを固定した状態を示す正面図。
【図４（ｂ）】図４（ａ）の平面図。
【図５】変形例（２）にかかるロータリー式圧縮機の平面概略図。
【符号の説明】
【００７４】
１          ヒートポンプ給湯機（冷凍装置）
２１          圧縮機
２２          水熱交換器（第１熱交換器、給湯用熱交換器）
２３          電動膨張弁（膨張機構）
２４          蒸発器（第２熱交換器）
２５          液ガス熱交換器
２６          マフラー
２６ａ        マフラー本体（マフラー本体部）
２６ｂ        フィルタ（フィルタ部）
２９          ガス冷媒管