JP2011094841A

JP2011094841A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2011094841A
Application number: JP2009247524A
Authority: JP
Inventors: Hideji Furui; 秀治古井; Michio Moriwaki; 道雄森脇; Kazuhiro Kosho; 和宏古庄; Hirokazu Fujino; 宏和藤野; Takashi Yoshioka; 俊吉岡; Takayuki Setoguchi; 隆之瀬戸口; Hiroshi Nakayama; 浩中山
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】ＨＦＯ冷媒の単一冷媒又はＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒を用いて、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる冷凍装置を実現する。
【解決手段】熱交換器（23,27）を、冷媒の流路となるマイクロチャネルを有するマイクロチャネル熱交換器により構成する。又は、圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油として、冷媒回路（20）の冷媒に対して非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油を用いる。又は、圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油を溜めるための油溜め空間（44）の圧力が冷凍サイクル中に冷凍サイクルの低圧になるようにする。又は、冷却動作中に、熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態又は気液二相状態になるようにし、且つ、熱源側熱交換器（23）から流出して冷凍サイクルの中間圧に減圧された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒を利用側熱交換器（27）へ供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置に関するものである。

従来より、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒（以下、「ＨＦＯ冷媒」という。）、又はＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒が知られている。ＨＦＯ冷媒は、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が低い冷媒であると共に、ＬＣＣＰ（Life Cycle Climate Performance）によっても、地球温暖化への影響が小さい冷媒であると評価されている。従って、冷凍装置にＨＦＯ冷媒を用いることで、地球温暖化へ与える影響を減らすことができる。例えば、特許文献１には、ＨＦＯ冷媒の単一冷媒又は、ＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置が開示されている。

特開平４−１１０３８８号公報

ところで、ＨＦＯ冷媒の単一冷媒又はＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒を用いる場合に、地球温暖化へ与える影響をさらに減らすために、冷媒回路に充填する冷媒量（例えば、定格能力１ｋＷ当たりの冷媒の重量）を減らすことが考えられる。しかし、ただ単に冷媒回路に充填する冷媒量を減らすだけでは、冷凍サイクル中に冷媒が不足し、所望の冷凍能力を発揮することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＨＦＯ冷媒の単一冷媒又はＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒を用いて、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる冷凍装置を実現することにある。

第１の発明は、圧縮機（21）及び熱交換器（23,27）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）では、上記熱交換器（23,27）が、冷媒の流路となるマイクロチャネル（13）を有するマイクロチャネル熱交換器により構成されている。

第１の発明では、熱交換器（23,27）が、マイクロチャネル熱交換器により構成されている。マイクロチャネル熱交換器は、冷媒の流路が微細な熱交換器である。マイクロチャネル熱交換器内の容積は、同等の性能の他の構造型式の熱交換器（例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器）に比べて小さくなる。このため、他の構造型式の熱交換器を使用した冷凍装置に比べて、冷媒回路（20）内の総容積を小さくすることが可能である。

第２の発明は、圧縮機（21）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）では、上記圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油が、上記冷媒回路（20）の冷媒に対して非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油である。

第２の発明では、圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油として、冷媒回路（20）の冷媒に対して非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油が用いられている。このため、冷凍機油に溶け込む冷媒量が少なくなる。

第３の発明は、圧縮機（21）及び熱交換器（23,27）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）の上記圧縮機（21）内では、該圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油を溜めるための油溜め空間（44）の圧力が、該圧縮機（21）の吸入圧力となる。

第３の発明では、圧縮機（21）がいわゆる低圧ドーム型に構成されており、油溜め空間（44）の圧力が圧縮機（21）の吸入圧力となる。従って、油溜め空間（44）の圧力が吐出圧力となる高圧ドーム型の圧縮機に比べ、油溜め空間（44）に溜まる冷凍機油に溶ける冷媒量が少なくなる。

第４の発明は、圧縮機（21）、熱源側熱交換器（23）及び利用側熱交換器（27）が設けられて、熱源側熱交換器（23）が凝縮器として動作して利用側熱交換器（27）が蒸発器として動作する冷却動作を行う冷媒回路（20）を備え、上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）の上記冷媒回路（20）では、上記冷却動作中に上記熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態又は気液二相状態になる一方、上記冷媒回路（20）には、上記冷却動作中に上記熱源側熱交換器（23）から流出して冷凍サイクルの中間圧に減圧された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒を上記利用側熱交換器（27）へ供給して、飽和ガス状態の冷媒を上記圧縮機（21）へ供給するためのインジェクション回路（15）が設けられている。

第４の発明では、冷却動作中に、熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態又は気液二相状態になる。冷却動作中に、利用側熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させるために、熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒を過冷却状態にしていない。しかし、その代わりに、冷却動作中に、インジェクション回路（15）により、飽和液の単相状態又は気液二相状態で熱源側熱交換器（23）から流出して冷凍サイクルの中間圧に減圧された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒を利用側熱交換器（27）へ供給することで、利用側熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させている。第４の発明では、冷却動作中に熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態又は気液二相状態になるようにして、冷却動作中の冷媒回路（20）において、密度が大きい液状態の冷媒量を減らしつつ、インジェクション回路（15）により、利用側熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させている。

本発明では、熱交換器（23,27）がマイクロチャネル熱交換器により構成されているので、同等の性能の他の構造型式の熱交換器を使用した冷凍装置に比べて、冷媒回路（20）内の総容積を小さくすることが可能である。このため、他の構造型式の熱交換器を使用した冷凍装置に比べて、同等の冷凍能力を出すために必要な冷媒量が少なくなる。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる冷凍装置（10）を実現することができる。

また、上記第２の発明では、圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油として非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油を用いることで、冷凍機油に溶け込む冷媒量が少なくなるようにしている。このため、冷媒回路（20）の冷媒に対して相溶性（弱相溶性よりも溶けやすい）の冷凍機油を用いる場合に比べて、少ない冷媒量で同等の冷凍能力を発揮することができる。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる冷凍装置（10）を実現することができる。

また、上記第３の発明では、冷凍サイクル中に油溜め空間（44）の圧力が圧縮機（21）の吸入圧力になるので、油溜め空間（44）に溜まる冷凍機油に溶ける冷媒量が少なくなる。このため、冷凍サイクル中に油溜め空間（44）の圧力が冷凍サイクルの高圧になる場合に比べて、少ない冷媒量で同等の冷凍能力を発揮することができる。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる冷凍装置（10）を実現することができる。

また、上記第４の発明では、冷却動作中に熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態又は気液二相状態になるようにして、冷却動作中の冷媒回路（20）において、密度が大きい液状態の冷媒量を減らしつつ、インジェクション回路（15）により、利用側熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させている。冷却動作中の冷媒回路（20）において液状態の冷媒量が減るので、冷媒回路（20）に充填する冷媒量を減らすことが可能である。そして、冷却動作中に熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒を飽和液の単相状態又は気液二相状態にするだけであれば、冷凍能力が減ってしまうが、インジェクション回路（15）により冷凍能力が減らないようにしている。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる冷凍装置（10）を実現することができる。

本実施形態の冷凍装置の概略構成図である。本実施形態の室外熱交換器又は室内熱交換器の正面図である。本実施形態の熱交換器の扁平チューブの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態は、本発明に係る冷凍装置により構成された空気調和装置（10）である。この空気調和装置（10）は、本発明に係る冷凍装置の一例である。この空気調和装置（10）は、室外機（図示省略）と室内機（図示省略）とを備えたセパレートタイプの空気調和装置であり、冷房運転と暖房運転を切り換え可能に構成されている。

この空気調和装置（10）は、図１に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備えている。冷媒回路（20）は、ＨＦＯ冷媒とＨＦＣ冷媒の混合冷媒が充填された閉回路である。

この混合冷媒では、ＨＦＯ冷媒として、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｙｆ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。）が用いられ、ＨＦＣ冷媒として、１，１，１，２―テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）が用いられている。

なお、混合冷媒に用いるＨＦＯ冷媒としては、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ以外に、１，２，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２２５ｙｅ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｚｅ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨＦで表される。）、１，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｙｅ」といい、化学式はＣＨＦ_２−ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２４３ｚｆ」といい、化学式はＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨ_２で表される。）、１，２，２−トリフルオロ−１−プロペン（化学式はＣＨ_３−ＣＦ＝ＣＦ_２で表される。）、２−フルオロ−１−プロペン（化学式はＣＨ_３−ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。）等を用いることができる。

また、ＨＦＯ冷媒に混ぜる冷媒としては、ＨＦＣ−１３４ａ以外に、ＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）、ＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４（１，１，２，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン）、ＨＦＣ−１５２ａ（１，１−ジフルオロエタン）、ＨＦＣ−１６１（フルオロエタン）、ＨＦＣ−２２７ｅａ（１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン）、ＨＦＣ−２３６ｅａ（１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ−２３６ｆａ（１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）、メタン、エタン、プロパン、プロペン、ブタン、イソブタン、ペンタン、２−メチルブタン、シクロペンタン、ジメチルエーテル、ビス−トリフルオロメチル−サルファイド、二酸化炭素、ヘリウム等を用いることができる。

また、冷媒回路（20）の冷媒として、ＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒ではなく、ＨＦＯ冷媒の単一冷媒を用いてもよい。混合冷媒に用いることができるＨＦＯ冷媒は、全て単一冷媒として用いることができる。

冷媒回路（20）は、室外機に搭載された室外回路（20a）と、室内機に搭載された室内回路（20b）とを備えている。室外回路（20a）には、圧縮機（21）と室外熱交換器（23）と室外膨張弁（24）と四方切換弁（22）とブリッジ回路（31）と気液分離器（25）とが接続されている。室外熱交換器（23）は熱源側熱交換器を構成している。一方、室内回路（20b）には、室内熱交換器（27）と室内膨張弁（26）とが接続されている。室内熱交換器（27）は利用側熱交換器を構成している。

圧縮機（21）は、低圧ドーム型の圧縮機により構成されている。圧縮機（21）の吐出管（45）は、四方切換弁（22）の第１ポート（P1）に接続されている。圧縮機（21）の吸入管（46）は、四方切換弁（22）の第２ポート（P2）に接続されている。

圧縮機（21）は、図１に示すように、圧縮機構（32）とモータ（33）とケーシング（34）とを備えている。圧縮機構（32）とモータ（33）は、密閉容器により構成されたケーシング（34）に収容されている。圧縮機構（32）とモータ（33）は、１本の駆動軸（35）により連結されている。

ケーシング（34）内は、圧縮機構（32）によって、圧縮機構（32）の上側の第１空間（43）と、圧縮機構（32）の下側の第２空間（44）とに区画されている。第１空間（43）には、吐出管（45）が開口している。第２空間（44）には、吸入管（46）が開口している。第２空間（44）には、モータ（33）が配置されている。

圧縮機構（32）は、ケーシング（34）に固定された固定部材と、該固定部材と共に圧縮室を形成する可動部材とを有し、該可動部材を偏心回転運動させることにより圧縮室で流体を圧縮する回転式の流体機械（例えば、スクロール式の流体機械）により構成されている。圧縮機構（32）には、圧縮室と第２空間（44）とを連通させる吸入ポートと、圧縮室と第１空間（43）とを連通させる吐出ポートと、中間圧の圧縮室に開口する中間ポートとが形成されている。中間ポートには、中間接続管（47）が接続されている。中間接続管（47）には、後述するインジェクション管（38）が接続されている。なお、中間圧の圧縮室は、吸入ポートと吐出ポートから遮断され、圧縮途中の冷媒で満たされた圧縮室である。中間圧の圧縮室の圧力は、冷凍サイクルの低圧と冷凍サイクルの高圧との間の値になる。

第２空間（44）には、圧縮機構（32）の摺動部と駆動軸（35）の軸受部とに供給する冷凍機油を溜めるための油溜まりが形成されている。油溜まりには、内部に給油通路が形成された駆動軸（35）の下端が浸漬している。第２空間（44）は、油溜め空間（44）を構成している。冷凍サイクル中は、油溜め空間（44）の圧力が冷凍サイクルの低圧になる。従って、油溜め空間（44）に溜まる冷凍機油に溶ける冷媒量が少なくなる。

また、油溜め空間に溜める冷凍機油には、冷媒回路（20）の冷媒に対して非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油（例えば、アルキルベンゼン、鉱物油、ポリアルキレングリコール）が用いられている。このため、冷凍機油に溶け込む冷媒量が少なくなる。

圧縮機（21）の運転は、モータ（33）に通電すると開始される。圧縮機（21）の運転中は、モータ（33）により圧縮機構（32）が駆動される。圧縮機構（32）は、吸入ポートを通じて第２空間（44）の冷媒を圧縮室に吸入し、吸入した冷媒を圧縮する。圧縮機構（32）の圧縮室では、中間ポートから流入した冷媒が、圧縮途中の冷媒に加わる。圧縮機構（32）は、吸入ポートから流入した冷媒と、中間ポートから流入した冷媒とを圧縮して、吐出ポートから第１空間（43）へ吐出する。第１空間（43）に吐出された冷媒は、吐出管（45）に流入する。また、圧縮機（21）の運転中は、油溜まりの冷凍機油が、駆動軸（35）の給油通路を通じて圧縮機構（32）の摺動部と駆動軸（35）の軸受部とに供給される。

室外熱交換器（23）は、冷媒の流路となるマイクロチャネル（13）が形成されたマイクロチャネル熱交換器（マイクロ熱交換器とも言う。）により構成されている。マイクロチャネル（13）とは、微細加工技術などを使って加工した微細な流路（流路面積が極めて小さい流路）である。一般に、表面張力の影響が現れる数ミリ径以下の流路のマイクロチャネル（13）を有する熱交換器が、マイクロチャネル熱交換器と呼ばれる。

具体的に、室外熱交換器（23）は、図２に示すように、複数の扁平チューブ（16）と、一対のヘッダ（17,18）とを備えている。一対のヘッダ（17,18）は、筒状の密閉容器により構成されている。各扁平チューブ（16）には、図３に示すように、複数のマイクロチャネル（13）が形成されている。複数のマイクロチャネル（13）は、扁平チューブ（16）の幅方向に所定のピッチで形成されている。各扁平チューブ（16）は、マイクロチャネル（13）の一端が一方のヘッダ（17）内に開口し、マイクロチャネル（13）の他端が他方のヘッダ内（18）に開口するように、一対のヘッダ（17,18）に固定されている。また、扁平チューブ（16）の間には、波状の金属板（19）が設けられている。

室外熱交換器（23）の近傍には、室外ファン（28）が設けられている。室外熱交換器（23）では、室外ファン（28）により供給された室外空気が、扁平チューブ（16）と金属板（19）により形成される隙間を流れる。室外空気は、扁平チューブ（16）の幅方向に流れる。

室外熱交換器（23）では、一方のヘッダ（17）が四方切換弁（22）の第３ポート（P3）に接続され、他方のヘッダ（18）がブリッジ回路（31）に接続されている。室外熱交換器（23）では、一方のヘッダ（17,18）に流入した冷媒が複数のマイクロチャネル（13）に分配され、各マイクロチャネル（13）を通過した冷媒が他方のヘッダ（17,18）で合流する。各マイクロチャネル（13）は、冷媒が流れる冷媒流路となる。室外熱交換器（23）では、各マイクロチャネル（13）を流れる冷媒が室外空気と熱交換を行う。

室内熱交換器（27）は、マイクロチャネル熱交換器により構成されている。室内熱交換器（27）は室外熱交換器（23）と同じ構造であるため、室内熱交換器（27）の構造の説明は省略する。室内熱交換器（27）の近傍には、室内ファン（29）が設けられている。室内熱交換器（27）では、各マイクロチャネル（13）を流れる冷媒が、室内ファン（29）により供給された室内空気と熱交換を行う。室内熱交換器（27）では、一方のヘッダ（17）が四方切換弁（22）の第４ポート（P4）に接続され、他方のヘッダ（18）がブリッジ回路（31）に接続されている。

本実施形態では、室外熱交換器（23）及び室内熱交換器（27）が、マイクロチャネル熱交換器により構成されている。マイクロチャネル熱交換器内の容積は、同等の性能の他の構造型式の熱交換器（例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器）に比べて小さくなる。このため、他の構造型式の熱交換器を使用した冷凍装置に比べて、冷媒回路（20）内の総容積を小さくすることが可能である。

気液分離器（25）は、縦長で円筒状の密閉容器により構成されている。気液分離器（25）には、流入管（36）と流出管（37）とインジェクション管（38）とが接続されている。流入管（36）は、気液分離器（25）の内部空間の上部に開口している。流出管（37）は、気液分離器（25）の内部空間の下部に開口している。インジェクション管（38）は、気液分離器（25）の内部空間の上部に開口している。気液分離器（25）では、流入管（36）から流入した冷媒が飽和液と飽和ガスとに分離され、飽和液が流出管（37）から流出し、飽和ガスがインジェクション管（38）から流出する。

流入管（36）及び流出管（37）は、ブリッジ回路（31）にそれぞれ接続されている。インジェクション管（38）は、圧縮機（21）の中間接続管（47）に接続されている。

四方切換弁（22）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が互いに連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が互いに連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が互いに連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が互いに連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え可能となっている。

ブリッジ回路（31）は、第１〜第４逆止弁（CV1,CV2,CV3,CV4）をブリッジ状に接続した回路である。ブリッジ回路（31）では、第１逆止弁（CV1）の流入側及び第２逆止弁（CV2）の流入側に位置する接続端が、流出管（37）に接続されている。第２逆止弁（CV2）の流出側及び第３逆止弁（CV3）の流入側に位置する接続端が、室内熱交換器（27）に接続されている。この接続端と室内熱交換器（27）とを繋ぐ冷媒配管には、開度可変の室内膨張弁（26）が設けられている。第３逆止弁（CV3）の流出側及び第４逆止弁（CV4）の流出側に位置する接続端が、流入管（36）に接続されている。第１逆止弁（CV1）の流出側及び第４逆止弁（CV4）の流入側に位置する接続端が、室外熱交換器（23）に接続されている。

また、冷媒回路（20）には、液側温度センサ（41）と熱交温度センサ（42）とが設けられている。液側温度センサ（41）は、室外熱交換器（23）とブリッジ回路（31）との間に取り付けられ、冷房運転中に室外熱交換器（23）から流出した冷媒の温度を計測する。熱交温度センサ（42）は、室外熱交換器（23）に取り付けられ、冷房運転中には室外熱交換器（23）における冷媒の凝縮温度を計測し、暖房運転中には室外熱交換器（23）における冷媒の蒸発温度を計測する。

−運転動作−
空気調和装置（10）の運転動作について説明する。この空気調和装置（10）では、四方切換弁（22）の切り換えによって冷房運転と暖房運転とが切り換えられる。

<冷房運転>
冷房運転では、四方切換弁（22）が第１状態に設定される。そして、この状態で圧縮機（21）の運転が行われると、冷媒回路（20）では室外熱交換器（23）が凝縮器として動作して室内熱交換器（27）が蒸発器として動作する冷却動作が行われる。

なお、冷房運転中は、コントローラ（40）が、室内熱交換器（27）から流出した冷媒の過熱度が一定値（例えば５℃）になるように室内膨張弁（26）の開度を調節する。

また、コントローラ（40）は、室外熱交換器（23）の出口の冷媒の過冷却度がゼロになるように、室外膨張弁（24）の開度を調節する。具体的に、コントローラ（40）は、熱交温度センサ（42）の計測値と液側温度センサ（41）の計測値との差がゼロになるように、室外膨張弁（24）の開度を調節する。その結果、冷媒回路（20）では、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態になる。

冷媒回路（20）では、圧縮機（21）の圧縮機構（32）で圧縮された冷媒が、室外熱交換器（23）で室外空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器（23）で凝縮した冷媒は、室外膨張弁（24）において中間圧に減圧された後に、流入管（36）を通って気液分離器（25）に流入する。気液分離器（25）では、流入管（36）から流入した中間圧の冷媒が、飽和液と飽和ガスとに分離される。そして、気液分離器（25）内の飽和液状態の冷媒が流出管（37）から流出し、気液分離器（25）内の飽和ガス状態の冷媒がインジェクション管（38）から流出する。

流出管（37）から流出した飽和液状態の冷媒は、室内膨張弁（26）において減圧された後に、室内熱交換器（27）で室内空気と熱交換して蒸発する。室内熱交換器（27）で蒸発した冷媒は、圧縮機構（32）で再び圧縮される。

一方、インジェクション管（38）から流出した飽和ガス状態の冷媒は、中間ポートを通じて圧縮機構（32）の中間圧の圧縮室に注入される。本実施形態では、流入管（36）と流出管（37）とインジェクション管（38）と気液分離器（25）とが、冷却動作中に室外熱交換器（23）から流出して冷凍サイクルの中間圧に減圧された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒を室内熱交換器（27）へ供給して、飽和ガス状態の冷媒を圧縮機（21）へ供給するためのインジェクション回路（15）を構成する。

本実施形態では、冷却動作中に、室外熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態になる。冷却動作中に、室内熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させるために、室外熱交換器（23）の出口の冷媒を過冷却状態にしていない。しかし、その代わりに、冷却動作中に、インジェクション回路（15）により、飽和液の単相状態で室外熱交換器（23）から流出して冷凍サイクルの中間圧に減圧された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒を室内熱交換器（27）へ供給することで、室内熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させている。

<暖房運転>
暖房運転では、四方切換弁（22）が第２状態に設定される。そして、この状態で圧縮機（21）の運転が行われると、冷媒回路（20）では室外熱交換器（23）が蒸発器として動作して室内熱交換器（27）が凝縮器として動作する加熱動作が行われる。

冷媒回路（20）では、圧縮機（21）の圧縮機構（32）で圧縮された冷媒が、室内熱交換器（27）で室内空気と熱交換して凝縮する。室内熱交換器（27）で凝縮した冷媒は、室内膨張弁（26）及び室外膨張弁（24）を通過する際に減圧され、その後に室外熱交換器（23）で室外空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器（23）で蒸発した冷媒は、圧縮機構（32）で再び圧縮される。

−実施形態の効果−
本実施形態では、室外熱交換器（23）及び室内熱交換器（27）がマイクロチャネル熱交換器により構成されているので、同等の性能の他の構造型式の熱交換器を使用した空気調和装置に比べて、冷媒回路（20）内の総容積を小さくすることが可能である。このため、他の構造型式の熱交換器を使用した空気調和装置に比べて、同等の冷凍能力を出すために必要な冷媒量が少なくなる。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる空気調和装置（10）を実現することができる。

また、本実施形態では、圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油として非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油を用いることで、冷凍機油に溶け込む冷媒量が少なくなるようにしている。このため、冷媒回路（20）の冷媒に対してよく溶ける冷凍機油を用いる場合に比べて、少ない冷媒量で同等の冷凍能力を発揮することができる。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる空気調和装置（10）を実現することができる。

また、本実施形態では、冷凍サイクル中に油溜め空間（44）の圧力が圧縮機（21）の吸入圧力になるので、油溜め空間（44）に溜まる冷凍機油に溶ける冷媒量が少なくなる。このため、冷凍サイクル中に油溜め空間（44）の圧力が圧縮機の吐出圧力になる場合に比べて、少ない冷媒量で同等の冷凍能力を発揮することができる。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる空気調和装置（10）を実現することができる。

また、本実施形態では、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態になるようにして、冷却動作中の冷媒回路（20）において、密度が大きい液状態の冷媒量を減らしつつ、インジェクション回路（15）により、室内熱交換器（27）へ流入する冷媒のエンタルピーを低下させている。冷却動作中の冷媒回路（20）において液状態の冷媒量が減るので、冷媒回路（20）に充填する冷媒量を減らすことが可能である。そして、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒を飽和液の単相状態にするだけであれば、冷凍能力が減ってしまうが、インジェクション回路（15）により冷凍能力が減らないようにしている。従って、少ない冷媒量で所望の冷凍能力を発揮できる空気調和装置（10）を実現することができる。

また、本実施形態の空気調和装置（10）では、各熱交換器（23,27）にクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器を使用し、圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油として冷媒回路（20）の冷媒に対して相溶性の冷凍機油を用い、油溜め空間（44）の圧力が冷凍サイクルの高圧になり、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒を過冷却状態にする空気調和装置（10）と比較して、定格冷房能力１ｋＷ当たりの冷媒の重量を１／３〜１／４に減らすことが可能である。従って、本実施形態によれば、ＬＣＣＰが低くて環境負荷の小さい空気調和装置（10）を実現することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態について、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒が気液二相状態になるように、空気調和装置（10）を構成してもよい。例えば、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒が気液二相状態になるような熱交換性能の室外熱交換器（23）を使用することで、冷却動作中に室外熱交換器（23）の出口の冷媒が気液二相状態になる空気調和装置（10）を構成することができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置について有用である。

10 空気調和装置（冷凍装置）
20 冷媒回路
21 圧縮機
23 室外熱交換器（熱交換器）
27 室内熱交換器（熱交換器）

Claims

圧縮機（21）及び熱交換器（23,27）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、
上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置であって、
上記熱交換器（23,27）は、冷媒の流路となるマイクロチャネル（13）を有するマイクロチャネル熱交換器により構成されている
ことを特徴とする冷凍装置。
圧縮機（21）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、
上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置であって、
上記圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油は、上記冷媒回路（20）の冷媒に対して非相溶性又は弱相溶性の冷凍機油である
ことを特徴とする冷凍装置。
圧縮機（21）及び熱交換器（23,27）が設けられて、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（20）を備え、
上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置であって、
上記圧縮機（21）内では、該圧縮機（21）の摺動部へ供給する冷凍機油を溜めるための油溜め空間（44）の圧力が、該圧縮機（21）の吸入圧力となる
ことを特徴とする冷凍装置。
圧縮機（21）、熱源側熱交換器（23）及び利用側熱交換器（27）が設けられて、熱源側熱交換器（23）が凝縮器として動作して利用側熱交換器（27）が蒸発器として動作する冷却動作を行う冷媒回路（20）を備え、
上記冷媒回路（20）の冷媒に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒を用いる冷凍装置であって、
上記冷媒回路（20）では、上記冷却動作中に上記熱源側熱交換器（23）の出口の冷媒が飽和液の単相状態又は気液二相状態になる一方、
上記冷媒回路（20）には、上記冷却動作中に上記熱源側熱交換器（23）から流出して冷凍サイクルの中間圧に減圧された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒を上記利用側熱交換器（27）へ供給して、飽和ガス状態の冷媒を上記圧縮機（21）へ供給するためのインジェクション回路（15）が設けられている
ことを特徴とする冷凍装置。