(57)【要約】【課題】Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用いた場合でも、圧縮機の効率低下を抑制すると共に、室外熱交換器、室内熱交換器、及び接続管の圧力損失を低減して効率の高い冷暖房装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１、蒸発器、絞り装置４、及び凝縮器を順次接続管２１、２２で接続して環状の冷媒回路を構成した冷凍装置であって、冷媒回路に封入する冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用い、圧縮機１の気筒容積を、Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の気筒容積より大きくし、ガス冷媒が流れる接続管２２の通過面積を、Ｒ４１０Ａ冷媒使用時のガス冷媒が流れる接続管２２の通過面積より大きくしたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、蒸発器、絞り装置、及び凝縮器を順次接続管で接続して環状の冷媒回路を構成した冷凍装置であって、
前記冷媒回路に封入する冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用い、
前記圧縮機の気筒容積を、前記Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の気筒容積より大きくし、
ガス冷媒が流れる前記接続管の通過面積を、前記Ｒ４１０Ａ冷媒使用時のガス冷媒が流れる前記接続管の通過面積より大きくしたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記ガス冷媒が流れる前記接続管の前記通過面積を、液冷媒が流れる前記接続管の通過面積より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置を用いた冷暖房装置であって、前記蒸発器を室外熱交換器、前記凝縮器を室内熱交換器とし、前記冷媒回路に四方弁を設け、前記四方弁の切り換えによって、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器に流れる冷媒の向きを変えることを特徴とする冷暖房装置。
【請求項４】
冷房運転時には前記室内熱交換器を構成する配管内の冷媒流速が６．２ｍ／ｓ以下となり、前記室内熱交換器の出口から前記圧縮機の吸入口までの前記接続管内の冷媒流速が１０．６ｍ／ｓ以下となる通過面積としたことを特徴とする請求項３に記載の冷暖房装置。
【請求項５】
前記室内熱交換器を構成する前記配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４≧８４．６ｍｍ２の条件を満たし、前記室内熱交換器の前記出口から前記圧縮機の前記吸入口までの前記接続管内の前記通過面積を４９．３ｍｍ２以上としたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の冷暖房装置。
【請求項６】
暖房運転時には前記室外熱交換器を構成する前記配管内の冷媒流速が４．２ｍ／ｓ以下となり、前記室外熱交換器の前記出口から前記圧縮機の前記吸入口までの前記接続管内の冷媒流速が７．４ｍ／ｓ以下となる通過面積としたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の冷暖房装置。
【請求項７】
前記室外熱交換器を構成する前記配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４≧１６９．３ｍｍ２の条件を満たし、前記室外熱交換器の前記出口から前記圧縮機の前記吸入口までの前記接続管内の前記通過面積を９６．７ｍｍ２以上としたことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の冷暖房装置。
【請求項８】
前記冷媒として、ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンをベース成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を用いたことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれかに記載の冷暖房装置。
【請求項９】
前記圧縮機に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油を用いることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれかに記載の冷暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を用いた冷凍装置および冷暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置に用いられている冷媒はフロンの使用によるオゾン層破壊が問題化した後は、代替冷媒としてＨＣＦＣが用いられ、現在ではＨＦＣ（Ｒ４１０Ａ）が多く用いられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、Ｒ４１０Ａ冷媒の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は２０８８と大きく、地球温暖化防止の観点から問題であった。
地球温暖化防止の観点からは、ＧＷＰの小さな冷媒として、例えばＧＷＰ４のＨＦＯ１２３４ｙｆが提案されているが、本冷媒はＲ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒である。
従って、この冷媒を従来の装置のまま適用してＲ４１０Ａ冷媒と同一の能力を得ようとすると、圧縮機の回転数を上昇させて冷媒の体積循環量を増加させる必要があるが、Ｒ４１０Ａ冷媒と同一の能力となるまで圧縮機の回転数を上昇させると、熱交換器を含む配管の圧力損失が大きくなり、また圧縮機の回転数の上昇と共に圧縮機の摺動損失が増加するため、性能低下を招いてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用いた場合でも、圧縮機の効率低下を抑制すると共に、室外熱交換器、室内熱交換器、及び接続管の圧力損失を低減して効率の高い冷暖房装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明は、圧縮機、蒸発器、絞り装置、及び凝縮器を順次接続管で接続して環状の冷媒回路を構成した冷凍装置であって、前記冷媒回路に封入する冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用い、前記圧縮機の気筒容積を、前記Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の気筒容積より大きくし、ガス冷媒が流れる前記接続管の通過面積を、前記Ｒ４１０Ａ冷媒使用時のガス冷媒が流れる前記接続管の通過面積より大きくしたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の冷凍装置において、前記ガス冷媒が流れる前記接続管の前記通過面積を、液冷媒が流れる前記接続管の通過面積より大きくしたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置を用いた冷暖房装置であって、前記蒸発器を室外熱交換器、前記凝縮器を室内熱交換器とし、前記冷媒回路に四方弁を設け、前記四方弁の切り換えによって、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器に流れる冷媒の向きを変えることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の冷暖房装置において、冷房運転時には前記室内熱交換器を構成する配管内の冷媒流速が６．２ｍ／ｓ以下となり、前記室内熱交換器の出口から前記圧縮機の吸入口までの前記接続管内の冷媒流速が１０．６ｍ／ｓ以下となる通過面積としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項３又は請求項４に記載の冷暖房装置において、前記室内熱交換器を構成する前記配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４≧８４．６ｍｍ２の条件を満たし、前記室内熱交換器の前記出口から前記圧縮機の前記吸入口までの前記接続管内の前記通過面積を４９．３ｍｍ２以上としたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項３から請求項５のいずれかに記載の冷暖房装置において、暖房運転時には前記室外熱交換器を構成する前記配管内の冷媒流速が４．２ｍ／ｓ以下となり、前記室外熱交換器の前記出口から前記圧縮機の前記吸入口までの前記接続管内の冷媒流速が７．４ｍ／ｓ以下となる通過面積としたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項３から請求項６のいずれかに記載の冷暖房装置において、前記室外熱交換器を構成する前記配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４≧１６９．３ｍｍ２の条件を満たし、前記室外熱交換器の前記出口から前記圧縮機の前記吸入口までの前記接続管内の前記通過面積を９６．７ｍｍ２以上としたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項３から請求項７のいずれかに記載の冷暖房装置において、前記冷媒として、ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンをベース成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を用いたことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項３から請求項８のいずれかに記載の冷暖房装置において、前記圧縮機に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用いた場合でも圧縮機の効率低下を抑制すると共に、室外熱交換器、室内熱交換器、及びガス接続管の圧力損失を低減することで冷暖房装置の効率向上ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による冷暖房装置の構成図
【図２】Ｒ４１０Ａ冷媒とＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒との単位体積当たりの冷凍能力の比較を示す図
【図３】Ｒ４１０Ａ冷媒とＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒との配管内流速を示す図
【図４】冷房運転での能力ランクと冷媒流速の関係を示すグラフ
【図５】暖房運転での能力ランクと冷媒流速の関係を示すグラフ
【図６】ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒使用時の各部位別冷媒通過面積を示す図
【図７】配管ごとの冷媒通過面積を示す図
【図８】ＨＦＯ１２３４ｙｆの混合割合と冷凍能力比の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による冷凍装置は、冷媒回路に封入する冷媒として、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用い、前記圧縮機の気筒容積を、前記Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の気筒容積より大きくし、ガス冷媒が流れる前記接続管の通過面積を、前記Ｒ４１０Ａ冷媒使用時のガス冷媒が流れる前記接続管の通過面積より大きくしたものである。本実施の形態によれば、冷媒速度を抑えて圧力損失を低減できる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による冷凍装置において、ガス冷媒が流れる接続管の通過面積を、液冷媒が流れる接続管の通過面積より大きくしたものである。本実施の形態によれば、ガス冷媒が流れる接続管での圧力損失を低減できる。
本発明の第３の実施の形態による冷暖房装置は、第１又は第２に記載の冷凍装置を用いた冷暖房装置であって、蒸発器を室外熱交換器、凝縮器を室内熱交換器とし、冷媒回路に四方弁を設け、四方弁の切り換えによって、室外熱交換器と室内熱交換器に流れる冷媒の向きを変えるものである。本実施の形態によれば、冷凍装置を冷暖房装置として用いることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の携帯の冷暖房装置において、冷房運転時には室内熱交換器を構成する配管内の冷媒流速が６．２ｍ／ｓ以下となり、室内熱交換器の出口から圧縮機の吸入口までの接続管内の冷媒流速が１０．６ｍ／ｓ以下となる通過面積としたものである。本実施の形態によれば、冷房運転時において、圧力損失の大きなガス冷媒通過部位についてＲ４１０Ａと同等の適切な圧力損失とすることができる。
本発明の第５の実施の形態は、第３又は第４の実施の形態による冷暖房装置において、室内熱交換器を構成する配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４≧８４．６ｍｍ２の条件を満たし、室内熱交換器の出口から圧縮機の吸入口までの接続管内の通過面積を４９．３ｍｍ２以上としたものである。本実施の形態によれば、冷房運転時において、圧力損失の大きなガス冷媒通過部位についてＲ４１０Ａと同等の適切な圧力損失とすることができる。
本発明の第６の実施の形態は、第３から第５の実施の形態による冷暖房装置において、暖房運転時には室外熱交換器を構成する配管内の冷媒流速が４．２ｍ／ｓ以下となり、室外熱交換器の出口から圧縮機の吸入口までの接続管内の冷媒流速が７．４ｍ／ｓ以下となる通過面積としたものである。本実施の形態によれば、暖房運転時においても、圧力損失の大きなガス冷媒通過部位についてＲ４１０Ａと同等の適切な圧力損失とすることができる。
本発明の第７の実施の形態は、第３から第６の実施の形態による冷暖房装置において、室外熱交換器を構成する配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４≧１６９．３ｍｍ２の条件を満たし、室外熱交換器の出口から圧縮機の吸入口までの接続管内の通過面積を９６．７ｍｍ２以上としたものである。本実施の形態によれば、暖房運転時においても、圧力損失の大きなガス冷媒通過部位についてＲ４１０Ａと同等の適切な圧力損失とすることができる。
本発明の第８の実施の形態は、第３から第７の実施の形態による冷暖房装置において、冷媒として、ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンをベース成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を用いたものである。本実施の形態によれば、地球温暖化係数の小さな冷媒を用いることで、回収されない冷媒が大気に放出されても、地球温暖化に対しその影響を極少に保つことができる。
本発明の第９の実施の形態は、第３から第８の実施の形態による冷暖房装置において、圧縮機に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油を用いるものである。本実施の形態によれば、Ｒ４１０Ａと同等の能力を得ようとしたとき圧縮機の回転数を抑制できるので、摺動損失を低減でき、圧縮機の効率低下を防ぐことができるので、ガス状態の冷媒が通過する部位の圧力損失を低減できる。
【実施例】
【００１０】
以下に、本発明を冷暖房装置の場合を例にして説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。
図１は本実施例による冷暖房装置の構成図である。
本実施例による冷暖房装置は、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁２、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器３、冷媒を減圧する絞り装置４、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器５で構成される。圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、絞り装置４、及び室内熱交換器５は接続管で環状に接続されている。室外ユニット１０には、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、絞り装置４を有し、室内ユニット１１には室内熱交換器５を有している。そして室外ユニット１０と室内ユニット１１とは、液接続管２１とガス接続管２２とで接続されている。
冷房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁２を通って室外熱交換器３に送られる。そして、室外熱交換器３は凝縮器として機能し、ガス冷媒は外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり絞り装置４に送られる。絞り装置４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液接続管２１を通って、室内熱交換器５に入る。室内熱交換器５は蒸発器として機能し、冷媒は室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。このとき室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒はガス接続管２２を通って、四方弁２を経由して圧縮機１に戻される。
暖房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁２を通ってガス接続管２２に送られ、室内熱交換器５に入る。室内熱交換器５は凝縮器として機能し、ガス冷媒は室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。このとき室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は液接続管２１を通って絞り装置４に送られ、絞り装置４において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器３に送られる。室外熱交換器３は蒸発器として機能し、冷媒は外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁２を経由して圧縮機１へ戻される。
このようにして冷暖房運転がなされる。
【００１１】
本実施例による冷暖房装置を構成する冷媒回路には、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を封入している。この冷媒は、ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンをベース成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下、更に望ましくは１５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合したものである。
また、圧縮機１に用いる冷凍機油は、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油である。
【００１２】
次に、本実施例による冷暖房装置を構成する圧縮機１の気筒容積について説明する。
図２は、Ｒ４１０Ａ冷媒と、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒との単位体積当たりの冷凍能力を実験値で比較したものである。
図２では、蒸発器入口での冷媒温度、蒸発器出口での冷媒温度、蒸発器出入口の平均飽和温度、蒸発器出入口の平均温度での蒸発潜熱、圧縮機吸入温度、圧縮機吸入温度での飽和ガス密度、及び蒸発器の単位体積当たりの冷凍能力（圧縮機吸入飽和ガス密度×蒸発潜熱）を示している。Ｒ４１０Ａ冷媒については実験値を示し、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒については実験値を示すとともに、蒸発器入口での冷媒温度、蒸発器出口での冷媒温度、及び圧縮機吸入温度がＲ４１０Ａと同等の場合における蒸発器の単位体積当たりの冷凍能力を示している。
【００１３】
図２に示すように、冷房運転時における単位体積当たりの冷凍能力は、Ｒ４１０Ａでは１０１４９．７２ｋＪ／ｍ３、ＨＦＯ１２３４ｙｆでは３７２２．５５ｋＪ／ｍ３であり、ＨＦＯ１２３４ｙｆはＲ４１０Ａの約１／２．７倍となる。よって、圧縮機１の冷凍能力をＲ４１０Ａと同程度にするためには気筒容積を約２．７倍にして、単位時間当たりの体積流量を増加する必要がある。
なお、圧縮機１の単位時間当たりの体積流量を増加する手段として回転数を増加させる方法が考えられるが、回転数を増加することにより圧縮機１の摺動損失の増加につながり、圧縮機１の効率が低下するために好ましくない。
一方、蒸発器の出口温度及び圧縮機の吸入口の飽和ガス温度はＲ４１０Ａの実験値に比べてＨＦＯ１２３４ｙｆの実験値は低くなっている。これは配管内の流速が増加したことによる圧力損失が増加して温度か低下したものと考えられ、蒸発器性能の低下や圧縮機の吸入密度の低下による性能低下を引き起こしていると考えられる。
さらに、ＨＦＯ１２３４ｙｆについて、Ｒ４１０Ａと同等の圧力損失となり、更に蒸発器の出口温度及び圧縮機の吸入口の飽和ガス温度となったと仮定した場合の単位体積当たりの冷凍能力を計算した結果に示す通り、圧力損失をＲ４１０Ａと同等とした場合に、蒸発器の蒸発潜熱の向上と圧縮機の吸入密度を大きくでき、単位体積当たりの冷凍能力は４５２９．７８ｋＪ／ｍ３となり、実験値に比べて約２０％向上している。従って、配管内での圧力損失の低減が重要である。
一方、暖房運転時においても、単位体積当たりの冷凍能力は、Ｒ４１０Ａでは７２２９．４３ｋＪ／ｍ３、ＨＦＯ１２３４ｙｆでは３０９８．５９ｋＪ／ｍ３であり、ＨＦＯ１２３４ｙｆはＲ４１０Ａの約１／２．３倍となる。よって、圧縮機１の冷凍能力をＲ４１０Ａと同程度にするためには気筒容積を約２．３倍にして、単位時間当たりの体積流量を増加する必要がある。
以上のことから、圧縮機１の気筒容積は、Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の気筒容積の約２．７倍より大きくすることが好ましい。例えば、冷房能力ランクが４ｋＷの場合には、Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の圧縮機の気筒容積は１０ｃｃから２０ｃｃであるため、本実施例による圧縮機１の気筒容積は、２７ｃｃから５４ｃｃとすることが好ましい。同様に、冷房能力ランクが２ｋＷの場合には、Ｒ４１０Ａ冷媒使用時の圧縮機の気筒容積は５ｃｃから１５ｃｃであるため、本実施例による圧縮機１の気筒容積は、１３．５ｃｃから４０．５ｃｃとすることが好ましい。
また、例えばＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２との混合冷媒を用いる場合には、後述する図８によって気筒容積を決定することができる。図８ではＲ４１０Ａを１とした場合に、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２との混合冷媒についての単位体積当たりの冷凍能力を示している。従って、図８に示すように、ＨＦＯ１２３４ｙｆが５０％（Ｒ３２が５０％）では、Ｔ＝１７℃冷房時には約０．６６であるので、気筒容積を１．５倍以上とすることが好ましい。
【００１４】
ところで、圧力損失を△Ｐ、配管内の冷媒流速をＶとすると、一般的に式（１）が成立する。
△Ｐ∝Ｖ２          ・・・（１）
従って、圧力損失を低減するには通過面積を大きくして冷媒流速を低くする必要がある。
図３は、Ｒ４１０Ａ冷媒とＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒との配管内流速を実験値で比較したものである。
図３では、冷媒循環量、蒸発器出口飽和密度、蒸発器出口配管断面積（冷媒通過面積）、冷媒の配管内流速管内速度比を示している。
図３に示すように、冷房運転時における配管内流速は、Ｒ４１０Ａ冷媒では約５．４ｍ／ｓ、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒では約１４．４ｍ／ｓとなり、同一の通過面積の配管を使用した場合には、Ｒ４１０Ａ冷媒に対してＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒の圧力損失は大きい。
従って、Ｒ４１０Ａ同等の適切な圧力損失とするためには、通過面積を大きくして配管内流速をＲ４１０Ａ冷媒と同等の５．４ｍ／ｓ以下とする必要がある。
圧力損失は、循環冷媒がガス状態で流れるときに大きくなるため、凝縮器、蒸発器、ガス接続管などガス冷媒が通過する部位について通過面積を適正化する必要がある。なお、凝縮器、蒸発器の冷媒通過面積は、パス数に配管１本当たりの通過面積を乗じた値となる。
【００１５】
図４は、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合の冷房運転での能力ランクと冷媒流速との関係を示す図、図５は、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合の暖房運転での能力ランクと冷媒流速との関係を示す実験値による特性図である。
図４に示すように、能力ランク４ｋＷでは室内熱交換器５から圧縮機１の吸入口までの最大の冷媒流速は１０．６ｍ／ｓ、室内熱交換器５内の最大の冷媒流速は６．２ｍ／ｓとなる。
また図５に示すように、能力ランク５ｋＷ（冷房運転時の能力ランク４ｋＷに対応）では室外熱交換器３から圧縮機１の吸入口までの最大の冷媒流速は７．４ｍ／ｓ、室外熱交換器３の最大の冷媒流速は４．２ｍ／ｓとなる。
【００１６】
図６は、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒使用時の各部位別冷媒通過面積を示している。ここで運転モードと各部位毎の冷媒通過面積は、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いて冷房運転能力ランクを４ｋＷとしたときの冷媒流速以下とするために必要となる面積である。
図６に示すように、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒使用時に、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いて冷房運転能力ランクを４ｋＷとしたときの冷媒流速以下とするためには、冷房運転では、室内熱交換器５の冷媒通過面積は８４．６ｍｍ２以上であり、室内熱交換器５から圧縮機１の吸入口までの冷媒通過面積は４９．３ｍｍ２以上である。また、暖房運転では室外熱交換器２の冷媒通過面積は１６９．３ｍｍ２以上であり、室内熱交換器５から圧縮機１の吸入口までの冷媒通過面積は９６．７ｍｍ２以上である。
【００１７】
熱交換器である室内熱交換器５、室外熱交換器２において前述の冷媒通過面積Ｓはパス数Ｐ、配管内径Ｄ（ｍｍ）としたとき（２）式で定義される。
Ｓ＝（３．１４１５×Ｄ２×Ｐ）／４          ・・・（２）
図７に代表的な配管について、管径、肉厚、管１本当たりの通過面積、及びパス数が増加したときの通過面積を示す。
例えば、室内熱交換器５の冷媒通過面積を８４．６ｍｍ２以上確保するためには、外径７ｍｍの配管において肉厚が０．３ｍｍのときは３パス以上必要であることが判る。
【００１８】
なお、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さく、冷媒地球温暖化係数が５以上で７５０以下となる冷媒としては、例えば、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとを混合することで得ることができる。なお、Ｒ３２のＧＷＰは６７５でありＨＦＯ１２３４ｙｆのＧＷＰは４であるので、混合割合に関わらずその混合物のＧＷＰは６７５以下となる。
図８にＲ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆの混合割合と、Ｒ４１０Ａを１としたときの単位体積当たりの冷凍能力比との関係を示す。
なお、図８では、冷房運転相当の１７℃での単位体積当たりの冷凍能力冷凍比、暖房運転相当の３℃での単位体積当たりの冷凍能力冷凍比を示している。
図８に示すように、冷房運転相当の温度１７℃でも暖房運転相当の温度３℃においても、ＨＦＯ１２３４ｙｆの混合割合が７ｗｔ％を超えると、単位体積当たりの冷凍能力冷凍比がＲ４１０Ａに比べて小さくなることが判る。
従って、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆを混合した場合の混合割合の範囲は、ＨＦＯ１２３４ｙｆが７ｗｔ％以上（Ｒ３２が９３ｗｔ％以下）となる。
なお、上記実施例では、冷房能力ランクが４ｋＷの場合で説明したが、異なる能力ランクにおいても同様である。
また、本発明は、冷媒の比容積が大きく、より流速が速い低圧側の熱交換器や配管の圧力損失について重要であるが、高圧側部位についてもＲ４１０Ａ同等の流速として圧力損失の低減を図ることが望ましい。
【００１９】
以上のように本発明は、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて単位体積当たりの冷凍能力が小さな冷媒を用い、Ｒ４１０Ａ冷媒使用時に比べて気筒容積を大きくした圧縮機１を用いて、圧縮機１の効率低下を抑制すると共に、冷房運転では室内熱交換器５と室内熱交換器５から圧縮機１の吸入口までの圧力損失を、また暖房運転では室外熱交換器３と室外熱交換器３から圧縮機１の吸入口までの圧力損失を低減することで、効率の高い冷暖房装置を提供することができる。
なお、上記実施の形態では冷暖房装置として説明したが、四方弁を有しない加熱専用、例えば給湯機等の冷凍装置や、冷却専用、例えばクーラーや冷凍庫等の冷凍装置としても応用できるものであり、その場合には、室内熱交換器及び室外熱交換器は、凝縮器及び蒸発器となる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明によれば、例えばＧＷＰ４のＨＦＯ１２３４ｙｆをはじめとする、ＧＷＰの小さな冷媒を利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  圧縮機
２  四方弁
３  室外熱交換器
４  絞り装置
５  室内熱交換器
１０  室外ユニット
１１  室内ユニット
２１  液接続管
２２  ガス接続管
【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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