(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非吸熱流体より吸熱して冷媒を蒸発気化させる冷媒蒸発器と、
この冷媒蒸発器より流入した冷媒を一時的に貯留するための貯留室を有するアキュームレータと、
このアキュームレータの内部に差し込まれて、前記アキュームレータの貯留室内より主に冷媒ガスを前記冷媒圧縮機に供給するための導出管と、
この導出管を経て前記アキュームレータより吸入した冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機と
を備え、
冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、
前記アキュームレータの貯留室内の前記導出管の上部には、前記アキュームレータの貯留室内より冷媒液を前記導出管内に導入するための１個以上の冷媒液戻し穴が設けられ、
前記冷媒液戻し穴の開口面積の総計を、前記導出管の上端で開口した開口部の開口面積よりも小さくしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記１個以上の冷媒液戻し穴は、前記非吸熱流体が低温の時に、冷媒液で覆われる位置で、且つ前記非吸熱流体が高温の時に、冷媒液で覆われない位置に設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記アキュームレータの貯留室内の前記導出管の上端部は、単純な円管形状に対して縮流による圧力損失が大きくなる形状とされていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記アキュームレータの貯留室内の前記導出管の内径は、前記貯留室の内径の５０％以下とされていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記アキュームレータの貯留室内の前記導出管の上部の冷媒液戻し穴の穴径を、前記アキュームレータの貯留室内の前記導出管の上端で開口した開口部の穴径の断面積に対して１〜５％の断面積を有する穴径としていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記アキュームレータの貯留室内には、前記冷媒蒸発器より前記アキュームレータの内部に流入した冷媒が直接前記開口部より前記導出管内に導入しないように遮蔽するための遮蔽板が設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記アキュームレータの貯留室内の前記導出管の下部には、前記アキュームレータの貯留室内より潤滑油を前記導出管内に導入するためのオイル戻し穴が設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちいずれかに記載の冷凍サイクル装置において、前記冷凍サイクル装置は、浴室または台所や洗面所へ利用水を給湯する給湯装置の熱源ユニットとして利用され、
前記熱源ユニットは、前記冷媒圧縮機の吐出口より吐出された高圧側の冷媒と利用水とを熱交換して利用水を昇温させるための水−冷媒熱交換器を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に関するもので、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を所望の温度範囲に制御することが可能なアキュームレータの構造に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特開平１１−９４３８０号公報においては、冷媒圧縮機、冷却装置、絞り手段および冷媒蒸発器を備え、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の高圧圧力、つまり高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が採用されている。そして、冷媒圧縮機の吸入口と冷媒蒸発器の出口との間に、冷媒蒸発器より流入した冷媒を気液分離して主に冷媒ガスを冷媒圧縮機へ供給するためのアキュームレータ（気液分離器）を設けている。
【０００３】
そして、アキュームレータの内部には、冷媒蒸発器より流入した冷媒液を一時的に貯留するための貯留室が設けられている。そして、アキュームレータの上部からＵ字状の導出パイプを貯留室内部に挿入し、貯留室内部の冷媒ガスを導出パイプの上端の開口部より導出パイプ内に導入し、その導出パイプを経て冷媒圧縮機に冷媒ガスを供給するように構成されている。
【０００４】
一方、冷凍サイクル装置においては、冷媒圧縮機の摺動部分の潤滑を、冷媒中に混入された潤滑油によって行っている。このため、アキュームレータの貯留室内部に潤滑油が滞留することを防止するために、導出パイプの貯留室内部の下部、具体的には導出パイプの折り返し部分に液相の潤滑油を導出パイプ内に導入するためのオイル戻し穴が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置においては、導出パイプの貯留室内部の下部にオイル戻し穴を設けており、適正なオイル戻り量を確保するように設計されている。このオイル戻し穴が大き過ぎる場合には、冷媒液が冷媒圧縮機に多く戻されてしまい、冷媒圧縮機の性能、特に冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度が低下してしまうという問題が生じる。また、通常の外気温時に適正に設計されたアキュームレータを用いても、例えば−２０℃以下のような低外気温時には、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度が高温になり過ぎるという問題が生じる。
【０００６】
ここで、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置を、非加熱流体の熱源ユニット（超臨界ヒートポンプサイクル）として使用した場合には、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の状態が超臨界状態であるために、冷媒圧縮機の性能、特に冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を第１所定値以上に保たないと、非加熱流体を任意の温度に昇温させることができないという問題が生じる。
【０００７】
また、超臨界域二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いた場合に、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度が従来のフロン系冷媒と比較して非常に高くなる。そのため、冷媒圧縮機の構成部品や、放熱器、それらの断熱材等の付属部品の耐熱性には限界があり、冷媒圧縮機や他の冷凍サイクル部品を保護するために、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を必要最小限の温度（第２所定値以下）に抑える必要がある。したがって、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を任意の温度範囲（第１所定値以上で、且つ第２所定値以下の温度範囲）内で制御する必要がある。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、アキュームレータの貯留室内の導出管の最適な位置に冷媒液戻し穴を設置することで、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出温度を低減する（または上昇させる）ことのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。また、アキュームレータの貯留室内の導出管の最適な位置にオイル戻し穴を設置することで、アキュームレータの貯留室内より冷媒圧縮機への潤滑油の戻しを必要な場合にのみ行うことのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置において、適正な冷媒液の戻し量は、その冷媒圧縮機の特性によって異なるが、冷媒液戻し穴の開口面積が導出管の上端で開口した開口部（つまり冷媒ガスを冷媒圧縮機へ供給するための冷媒ガス戻し穴）よりも大きいと、冷媒液のみが導出管内に流入してしまう。
【００１０】
このため、アキュームレータの貯留室内の導出管の上部に、アキュームレータの貯留室内より冷媒液を導出管内に導入するための１個以上の冷媒液戻し穴を設け、且つ冷媒液戻し穴の開口面積の総計を、導出管の上端で開口した開口部の開口面積よりも小さくしたことにより、上記の不具合を防止できるので、適正な冷媒液の戻し量を確保することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、１個以上の冷媒液戻し穴を、非吸熱流体が低温の時、つまり液戻しが必要な運転の時に、冷媒液で覆われる位置で、且つ非吸熱流体が高温の時、つまり液戻しが不要な運転の時に、冷媒液で覆われない位置に設けたことにより、液戻しが必要な運転の時に、冷媒液の戻し量が多くなるので、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出温度を低減させることができ、また、液戻しが不要な運転の時に、冷媒液の戻し量がゼロとなるので、冷媒圧縮機より吐出される冷媒の吐出温度を上昇させることができる。したがって、冷媒圧縮機への冷媒液の戻し量を適正な液戻し量に調整できるので、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を任意の温度範囲内で制御することができる
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、アキュームレータの貯留室内の導出管の上端部を、単純な円管形状に対して縮流による圧力損失が大きくなる形状としたことにより、導出管内を下方向へ流れる冷媒ガスの圧力損失が縮流により大きくなるので、冷媒液戻し穴の導出管内の圧力を十分に低下させることができ、アキュームレータの貯留室内の冷媒液の液面のヘッド差によることなく、冷媒液の流入量を安定化させることができる。また、請求項４に記載の発明によれば、アキュームレータの貯留室内の導出管の内径を、貯留室の内径の５０％以下とすることを特徴としている。これにより、請求項３に記載の発明と同様な効果を達成することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、アキュームレータの貯留室内の導出管の上部の冷媒液戻し穴の穴径を、アキュームレータの貯留室内の導出管の上端で開口した開口部の穴径の断面積に対して１〜５％の断面積を有する穴径としていることを特徴としている。これにより、冷媒液戻し穴の開口面積を、導出管の上端の開口部よりも十分に小さくすることができ、アキュームレータの貯留室内より導出管内に導入される冷媒の殆どが冷媒液となることはなく、冷媒圧縮機の性能を低下させることはない。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、アキュームレータの貯留室内に遮蔽板を設けたことにより、冷媒蒸発器よりアキュームレータの内部に流入した冷媒、特に冷媒液が直接導出管の上端の開口部より導出管内に導入されることはない。これにより、冷媒圧縮機の液圧縮を防止できるので、冷媒圧縮機の性能の低下を抑えることができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明によれば、アキュームレータの貯留室内の導出管の下部に、アキュームレータの貯留室内より潤滑油を導出管内に導入するためのオイル戻し穴を設けたことにより、冷媒液中に混入された潤滑油がオイル戻し穴より導出管内に導入するため、アキュームレータの貯留室内より冷媒圧縮機への潤滑油の戻しを適正量行うことができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明によれば、冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置を、浴室または台所や洗面所へ利用水を給湯する給湯装置の熱源ユニットとして利用する。そして、その熱源ユニットに、冷媒圧縮機の吐出口より吐出された高圧側の冷媒と利用水とを熱交換して利用水を昇温させるための水−冷媒熱交換器を設けたことにより、冷媒の高圧圧力の上昇により水−冷媒熱交換器の入口部の冷媒温度、つまり冷媒圧縮機の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を１２０〜１５０℃程度まで高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態の構成］
図１ないし図３は本発明の第１実施形態を示したもので、図１はヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示した図で、図２はアキュームレータの概略構成を示した図である。
【００１８】
本実施形態のヒートポンプ式給湯装置は、ランニングコスト（料金）の安い夜間電力（深夜電力）を使用して主に夜間に稼働される電気式温水器を構成するもので、水を湯に昇温させる熱源ユニットとしてのヒートポンプユニット１と、このヒートポンプユニット１によって加熱された利用水（非加熱流体、例えば水道水：以下温水と呼ぶ）を図示しない貯湯槽へ循環供給する貯湯用の温水配管、あるいは浴室または台所や洗面所へ温水を給湯する給湯用の温水配管２と、ヒートポンプユニット１および温水配管２の各アクチュエータを電子制御する電子制御ユニット（図示せず：以下ＥＣＵ）とから構成されている。
【００１９】
ヒートポンプユニット１は、冷媒圧縮機４、水−冷媒熱交換器（放熱器）３、減圧弁６、アキュームレータ７、冷媒蒸発器８、およびこれらを環状に接続する冷媒配管９とで構成されている。冷媒圧縮機４は、内蔵する電動モータ（図示せず）によって回転駆動されて、冷媒蒸発器８より吸入した冷媒を一時的に使用条件において臨界圧力以上まで高温、高圧に圧縮して吐出する電動コンプレッサである。この冷媒圧縮機４は、通電（ＯＮ）されると稼働し、通電が停止（ＯＦＦ）されると停止する。
【００２０】
水−冷媒熱交換器３は、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出された高圧側の冷媒によって水を湯に昇温させる熱交換器である。水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１は、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出された高圧の冷媒ガスと温水とを熱交換する冷媒流路管により構成されている。そして、水−冷媒熱交換器３は、高圧側熱交換器１１の一端面に給湯用熱交換器１２の他端面が熱交換可能に密着するように配置された二層の熱交換構造となっている。
【００２１】
減圧弁６は、水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧装置で、電子制御ユニットによって弁開度が電気的に制御される。冷媒蒸発器８は、減圧弁６で減圧された冷媒をファン（図示せず）によって送風される非吸熱流体としての室外空気との熱交換によって蒸発気化させ、アキュームレータ７を介して冷媒圧縮機４に冷媒ガスを供給する空気−冷媒熱交換器（吸熱器）である。
【００２２】
ここで、本実施形態のヒートポンプユニット１は、例えば臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする冷媒を使用し、冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクル（本発明の冷凍サイクル装置に相当する）により構成されている。この超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルでは、高圧側の冷媒圧力の上昇により水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１の入口部の冷媒温度、つまり冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を１２０℃程度まで高めることができる。なお、高圧側熱交換器１１内に流入する冷媒は、冷媒圧縮機４で臨界圧力以上に加圧されているので、高圧側熱交換器１１で放熱しても凝縮液化することはない。
【００２３】
貯湯用または給湯用の温水配管２は、水−冷媒熱交換器３中の給湯用熱交換器１２、給水ポンプ（図示せず）および温度調整弁（図示せず）等を有している。給湯用熱交換器１２は、水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１の冷媒入口部から冷媒出口部に至る冷媒流路管の全長で冷媒と温水との熱交換を行うように構成されている。このため、給湯用熱交換器１２の出口部からは、所望の給湯温度範囲（６５〜９０℃程度）の高温の温水を取り出すことができる。
【００２４】
給水ポンプは、貯湯用の温水配管２の途中に設置されて、給湯用熱交換器１２内で加熱された温水を貯湯槽に還流させるように作動するウォータポンプである。貯湯槽は、給湯用熱交換器１２で生成された温水を一時的に貯留する貯湯タンクである。この貯湯槽の下部には、水道水等を給水するための給水配管に接続する給水入口、および給湯用熱交換器１２に循環水を循環供給するためのヒートポンプ給水用出口が設けられている。また、貯湯槽の上部には、給湯用熱交換器１２で生成された温水が流入する温水入口、および給湯配管（給湯用の温水配管２の下流部）に接続する温水出口が設けられている。
【００２５】
温度調整弁は、給湯用の温水配管２の途中に設置されて、給湯用熱交換器１２内で加熱された高温の温水、あるいは貯湯槽内の高温の温水と、図示しない給水配管からの低温の水道水との混合比率を調整して所望の出湯温度の温水に調整するものである。この温度調整弁は、上記の混合比率を調整する弁体をモータ等のアクチュエータにより駆動するようになっており、温水の温度を検知する出湯温センサ（温度センサ）の検出温度により弁体位置を自動調整して、浴室または台所や洗面所に設けられた給水栓より出湯される温水の出湯温度が目標温度（目標出湯温度）に維持されるように構成されている。
【００２６】
アキュームレータ７は、図２に示したように、長円形状の断面を有する容器本体２０、この容器本体２０内に冷媒蒸発器８から冷媒を流入させる流入パイプ（流入管）２１、容器本体２０内に流入した冷媒を一時的に貯留する貯留室２２等を有している。また、アキュームレータ７には、この貯留室２２内に貯留した冷媒を主に必要な量だけ冷媒圧縮機４の吸入側に供給する導出管としての円管形状の導出パイプ１０が挿入されている。その導出パイプ１０は、アキュームレータ７の貯留室２２外で冷媒圧縮機４の吸入側に接続されている。
【００２７】
アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上端では、アキュームレータ７の貯留室２２内より冷媒ガスを導出パイプ１０内に導入するための開口部（冷媒ガス戻し穴）３０が開口している。また、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の下部には、アキュームレータ７の貯留室２２内より潤滑油を導出パイプ１０内に導入するためのオイル戻し穴３１が設けられている。本実施形態では、冷媒圧縮機４の摺動部分を潤滑する潤滑油（オイル）が冷媒液の下部に滞留するために、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０のうちオイル戻し穴３１を比較的に下部側に形成し、潤滑油を冷媒圧縮機４へ返す役目をオイル戻し穴３１に持たせている。
【００２８】
ここで、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の径は、貯留室２２外の導出パイプ１０よりも大きい径とされ、つまり導出パイプ１０として貯留室２２内外が異径の銅管を用いている。これは、オイル戻し穴３１の潤滑油吸い込み量を制御するために、最適な管内圧力損失を設定したためである。一方、貯留室２２外の導出パイプ１０は、耐圧と管内圧力損失とコストとのバランスによって設定された直径の銅管を使用している。
【００２９】
また、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上部には、アキュームレータ７の貯留室２２内より冷媒液を導出パイプ１０内に導入するための丸穴（円）形状の冷媒液戻し穴３２が１個設けられている。なお、アキュームレータ７の貯留室２２内の上部には、冷媒蒸発器８の出口より容器本体２０内に流入した冷媒が直接開口部３０より導出パイプ１０内に導入しないように遮蔽するためのバッフル板（遮蔽板）２３が設けられている。このバッフル板２３には、容器本体２０の上部側の流入室２４と貯留室２２とを連通する複数の連通穴２５が形成されている。
【００３０】
そして、冷媒液戻し穴３２は、室外空気が低温の時（液戻しが必要な運転の時）に、冷媒液で覆われる位置で、且つ室外空気が高温の時（液戻しが不要な運転の時）に、冷媒液で覆われない位置に設けられている。また、本実施形態の導出パイプ１０においては、冷媒液戻し穴３２の開口面積を、導出パイプ１０の上端で開口した開口部３０の開口面積よりも小さく設定している。
【００３１】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図３は超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルの冷媒回路上の冷媒の状態点をモリエル線図上に描いたもので、図１の超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルの冷媒回路上の冷媒の状態点Ａ〜Ｄが図３のモリエル線図上のＡ〜Ｄに対応する。
【００３２】
定常状態では、冷媒圧縮機４で冷媒が圧縮されると冷媒は超臨界状態となるので、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出された冷媒の吐出温度は高温（Ｔ２）となる。そして、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出された高圧の冷媒ガス（状態点Ａ）は、水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１内に流入する。そして、高圧側熱交換器１１内に流入した冷媒ガスは、高圧側熱交換器１１の冷媒流路管を通過する際に、給湯用熱交換器１２内を流れる温水に熱を奪われて冷却される（状態点Ａ→状態点Ｂ）。このとき、給湯用熱交換器１２内を通過する温水は、高圧側熱交換器１１内の冷媒から吸熱して６５℃〜９０℃程度に昇温し、貯湯用または給湯用の温水配管２に送り込まれる。
【００３３】
また、高圧側熱交換器１１の出口部より流出した冷媒は、減圧弁６内に流入する。そして、減圧弁６内に流入した冷媒は、減圧弁６内の弁孔を通過する際に減圧されて冷媒ガス（気相冷媒）と冷媒液（液相冷媒）との気液二相流となり（状態点Ｂ→状態点Ｃ）、その後に、冷媒蒸発器８内に流入する。そして、冷媒蒸発器８内に流入した気液二相状態の冷媒は、冷媒蒸発器８内を通過する際に室外空気と熱交換して蒸発気化する（状態点Ｃ→状態点Ｄ）。
【００３４】
そして、冷媒蒸発器８の出口より流出した冷媒は、流入パイプ２１からアキュームレータ７の流入室２４内に流入する。流入室２４内に流入した冷媒は、バッフル板２３に衝突した後にバッフル板２３の連通穴２５を介して貯留室２２内に流入する。なお、この流入する冷媒は、液相が完全に蒸発気化していないため、アキュームレータ７の貯留室２２内に冷媒液を一時的に貯留し、冷媒ガスのみを導出パイプ１０の上端の開口部３０より導出パイプ１０内に流入する。そして、導出パイプ１０内に流入した冷媒ガスは、冷媒圧縮機４の吸入口に吸入されて再度圧縮される。
【００３５】
ここで、冷媒蒸発器８において気液二相状態の冷媒と熱交換を行う室外空気（非吸熱流体）の温度（気温等）が低温の場合には、低圧側の冷媒圧力（蒸発圧力）が低下し（状態点Ｃ’→状態点Ｄ’）、アキュームレータ７の貯留室２２内に多くの冷媒液が溜まる傾向にある。このため、貯留室２２内の冷媒液の液面レベルは、定常状態よりも上昇することになり、導出パイプ１０の上部に形成した１個の冷媒液戻し穴３２よりも冷媒液の液面レベルが上昇することになる。
【００３６】
この場合には、導出パイプ１０の上部の冷媒液戻し穴３２から、冷媒液が適正量戻されることにより、冷媒圧縮機４の吸入口より吸入される冷媒の吸入温度が低くなる。このため、比較的に乾き度の小さい冷媒を圧縮することにより、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度が低くなるので、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を適正温度に抑えることができる（Ｔ１＜Ｔ２）。
【００３７】
このとき、冷媒液戻し穴３２の穴径が導出パイプ１０の上端の開口部３０よりも大きいと、密度の大きい冷媒液は上端の開口部３０より流入する冷媒ガスよりも縮流による圧力損失が小さいために、導出パイプ１０内に導入される冷媒の殆どが冷媒液となり、冷媒圧縮機４で圧縮することができず、冷媒圧縮機４の消費電力が増加し冷媒圧縮機４の成績係数が悪化してしまう。したがって、導出パイプ１０の上部の冷媒液戻し穴３２は、導出パイプ１０の上端の開口部３０よりも開口面積が十分に小さい必要がある。本実施形態では、導出パイプ１０の上端の開口部３０の開口面積を１００％としたとき、冷媒液戻し穴３２の開口面積を２％としている。つまり、導出パイプ１０の上端の開口部３０に対して、２％の断面積を有する穴径としている。
【００３８】
これによって、冷媒蒸発器８において気液二相状態の冷媒と熱交換を行う室外空気（非吸熱流体）の温度（気温等）が更に低温の場合、貯留室２２内の冷媒液の液面レベルが更に高くなった場合でも、冷媒液の液面レベルから導出パイプ１０の上部の冷媒液戻し穴３２までのヘッド差が多くなり、液戻し量が多くなるので、冷媒圧縮機４の吸入口より吸入される冷媒の乾き度が更に小さくなる。このため、この更に乾き度の小さい冷媒を圧縮することにより、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を低減する効果が大きくなる。
【００３９】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いた超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルに使用されるアキュームレータ７においては、オイル戻し穴３１を、貯留室２２内の導出パイプ１０の下部に設けたことにより、冷媒圧縮機４の摺動部分を潤滑する潤滑油が冷媒液の下部、つまりアキュームレータ７の貯留室２２内の下部に滞留しても、潤滑油を必要な場合に冷媒圧縮機４に十分に戻すことができる。これにより、冷媒圧縮機４の摺動部分の潤滑不足による焼き付き等の不具合を防止することができる。
【００４０】
また、アキュームレータ７においては、冷媒液戻し穴３２を、貯留室２２内の導出パイプ１０の上部に設けたことにより、必要以上に潤滑油や冷媒液が冷媒圧縮機４へ戻ることはなく、冷媒圧縮機４の液圧縮を防止できるので、冷媒圧縮機４の性能の低下を抑えることができる。したがって、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度が第１所定値よりも低下することはないので、温水を任意の給湯温度に昇温させることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いているので、冷媒圧縮機４の吸入口より吸入される冷媒の圧力が従来のフロン系冷媒と比較して高いために、低外気温時の冷媒圧縮機４の効率を高く保つことができる反面、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度が従来のフロン系冷媒と比較して非常に高くなる。そのため、冷媒圧縮機４の構成部品や、水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１、それらの断熱材等の付属部品の耐熱性には限界があり、冷媒圧縮機４や他の冷凍サイクル部品を保護するために、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を必要最小限の温度（第２所定値以下）に抑える必要がある。
【００４２】
そこで、本実施形態では、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上部の適正位置に冷媒液戻し穴３２を設けている。具体的には、冷媒液戻し穴３２を、室外空気の温度が低温の時、つまり液戻しが必要な運転の時に、冷媒液で覆われる位置で、且つ室外空気の温度が高温の時、つまり液戻しが不要な運転の時に、冷媒液で覆われない位置に設けている。それによって、液戻しが必要な運転の時に、冷媒液の戻し量が多くなるので、冷媒圧縮機４より吐出される冷媒の吐出温度を低減させることができる。また、液戻しが不要な運転の時に、冷媒液の戻し量がゼロとなるので、冷媒圧縮機４より吐出される冷媒の吐出温度を上昇させることができる。
【００４３】
したがって、冷媒圧縮機４への冷媒液の戻し量を適正な液戻し量に調整できるので、冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を任意の温度範囲（第１所定値以上で、且つ第２所定値以下の温度範囲）内で制御することができ、高圧側の冷媒圧力の上昇により水−冷媒熱交換器３中の高圧側熱交換器１１の入口部の冷媒温度、つまり冷媒圧縮機４の吐出口より吐出される冷媒の吐出温度を１２０℃程度まで高めることができる。このため、水−冷媒熱交換器３中の給湯用熱交換器１２の出口部からは、所望の給湯温度範囲（６５〜９０℃程度）の高温の温水を取り出すことができる。
【００４４】
［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態を示したもので、アキュームレータの概略構成を示した図である。
【００４５】
ここで、適正な冷媒液の戻し量は、その冷媒圧縮機４の特性によって異なるが、冷媒液戻し穴３２の開口面積が導出パイプ１０の上端で開口した開口部３０よりも大きいと、冷媒液のみが導出パイプ１０内に流入してしまうので、冷媒液戻し穴３２の穴径を、導出パイプ１０の上端で開口した開口部３０の穴径よりも十分に小さくする必要がある。
【００４６】
そこで、本実施形態では、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上部に丸穴（円）形状の冷媒液戻し穴３２を２個以上同じ位置（高さ）に設けている。この場合には、冷媒液戻し穴３２の穴径を、オイル戻し穴３１の穴径と略同径とすることで、冷媒液戻し穴３２の穴径を、導出パイプ１０の上端で開口した開口部３０の穴径よりも十分に小さくすることができ、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。その上、冷媒液戻し穴３２の穴径を、オイル戻し穴３１の穴径と略同径とすることで、アキュームレータ７の生産性、特に導出パイプ１０の生産性を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施形態の２個以上の冷媒液戻し穴３２は、第１実施形態の１個以上の冷媒液戻し穴３２よりも穴径が小さいために、冷媒圧縮機４への液戻しが不要な運転の時に、冷媒液面の乱れ等により冷媒液が一気に流出しない。このため、冷媒液戻し穴３２の穴径を小さくすればする程、冷媒液面の変化が少なくても冷媒液を戻す場合と戻さない場合とを区別し易くなり、冷媒圧縮機４への液戻し量が適正な条件下で適正な液戻し量となり、冷媒圧縮機４の性能の低下を防止することができる。これにより、冷媒圧縮機４の成績係数を向上でき、冷媒圧縮機４の消費電力を軽減することができる。
【００４８】
なお、導出パイプ１０の上部の２個以上の冷媒液戻し穴３２の穴径を互いに異径としたり、位置（高さ）を変化させたりして、冷媒圧縮機４への冷媒液の戻し量を微調整するようにしても良い。
【００４９】
［他の実施形態］
本実施形態では、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上端部を、図２および図４に示したように、内径および外径を下端側と略同一径（円管形状）としているが、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上端部を円管に対して開口部３０より流入する冷媒ガスの縮流による圧力損失が冷媒液と比べて大きくなる形状としても良い。
【００５０】
例えばアキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上端部を、図５（ａ）に示したように、その導出パイプ１０の内径は導出パイプ１０の下端側と略同一径とし、その導出パイプ１０の外径は上端になるに従って漸減するテーパ形状としても良い。また、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の上端部を、図５（ｂ）、（ｃ）に示したように、絞り形状としても良い。また、図６に示したように、アキュームレータ７の貯留室２２内の導出パイプ１０の内径（Ｄ２）を、アキュームレータ７の貯留室２２の内径（Ｄ１）の５０％以下としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示した構成図である（第１実施形態）。
【図２】アキュームレータの概略構成を示した透視図である（第１実施形態）。
【図３】超臨界蒸気圧縮式ヒートポンプサイクルのモリエル線図である（第１実施形態）。
【図４】アキュームレータの概略構成を示した透視図である（第２実施形態）。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はアキュームレータの貯留室内の導出パイプの上端部を示した断面図である（他の実施形態）。
【図６】アキュームレータの貯留室内の導出パイプの上端部を示した断面図である（他の実施形態）。
【符号の説明】
１  ヒートポンプユニット
２  温水配管
３  水−冷媒熱交換器
４  冷媒圧縮機
７  アキュームレータ
８  冷媒蒸発器
１０  導出パイプ（導出管）
１１  高圧側熱交換器
１２  給湯用熱交換器
２２  貯留室
３０  開口部
３１  オイル戻し穴
３２  冷媒液戻し穴
【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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