(57)【要約】【課題】既存の空調装置、冷蔵装置、冷凍装置などに使用されている代替フロン（ＨＣＦＣ及びＨＦＣ）を冷媒とするヒートポンプのエネルギー効率（成績係数）を安価で、かつ簡単な作業で改善することが可能な技術手段を提供する。【解決手段】炭化珪素の粉末を代替フロンを冷媒とするヒートポンプの冷媒配管、特に放熱側熱交換器（凝縮器）と膨張弁との間の配管、特に好ましくは膨張弁の直前の銅配管に添着するというものである。炭化珪素の粉末は、バインダーとなる塗料に混合して塗着するか、あるいは容器に封入して当該容器を冷媒配管に添設することにより添着できる。【選択図】図１
2011133196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素の粉末を代替フロンを冷媒とするヒートポンプの放熱側熱交換器と膨張弁との間の冷媒配管に添着することを特徴とする、代替フロンを冷媒とするヒートポンプの効率改善方法。
【請求項２】
炭化珪素の粉末を代替フロンを冷媒とするヒートポンプの放熱側熱交換器と膨張弁との間の銅配管の膨張弁の直前の位置に添着することを特徴とする、代替フロンを冷媒とするヒートポンプの効率改善方法。
【請求項３】
両端を密封したアルミニウム管に炭化珪素の粉末を封入してなる、代替フロンを冷媒とするヒートポンプの効率改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、代替フロン（ハイドロクロロフルオロカーボン、ＨＣＦＣ及びハイドロフルオロカーボン 、ＨＦＣ）を冷媒とするヒートポンプを備えた空調装置、冷蔵装置、冷凍装置など（以下、「空調装置など」と言う。）の効率改善方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代替フロンは、オゾン層破壊の原因物質とされる狭義のフロン（クロロフルオロカーボン、ＣＦＣ）の代替として空調装置などに用いるヒートポンプの冷媒として用いられるようになったものであるが、その後、地球温暖化の原因物質とされ、ＨＣＦＣについては将来生産中止、ＨＦＣについては使用の削減が定められている。
【０００３】
このような状況であるけれども、代替フロンは現在稼動している多くの空調装置などのヒートポンプの冷媒として広く用いられており、これらの装置は、製品寿命が比較的長いものが多く、従ってこれからも長期に亘って使用され続けるものと考えられる。
【０００４】
一方、炭酸ガスを原因とする地球温暖化を防止するためには、各種装置の省エネルギー化が強く求められており、既設の装置が今後も長期に亘って使用され続けられると考えられる空調装置などにおいては、既設の装置のエネルギー効率を改善することが強く望まれるところである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既設の空調装置などのエネルギー効率の向上を図る手段として、ヒートポンプに使用されている圧縮機を効率の良いものに交換するとか、ヒートポンプの熱交換器（凝縮器や蒸発器）を伝熱性の良いものに交換するとかの方策が考えられるが、このような手段で効率を改善するには、ヒートポンプを分解しなければならない。しかし、ヒートポンプに封入されている代替フロン（冷媒）を漏出させることなく圧縮機や熱交換器を交換することは極めて困難であり、炭酸ガスより有害とされる代替フロンの漏出を招く結果となりかねない。
【０００６】
また、空調装置や冷蔵庫などは、一般家庭に広く普及しているので、省エネルギー化するための費用が高価であったり、高度な技術が必要であったりすると、省エネルギー化技術の普及が困難で、全体として望むような省エネルギー効果が得られないと考えられる。
【０００７】
この発明は、既存の空調装置などに使用されている代替フロンを冷媒とするヒートポンプのエネルギー効率（成績係数）を安価で、かつ簡単な作業で改善することが可能な技術手段を提供することを課題としている。なお、ヒートポンプの成績係数は、蒸発器が外界から奪う熱量(ｋｃａｌ／ｈｒ)／ヒートポンプの圧縮機に要する電力量（ｋｗ／ｈｒ)×８６０(ｋｃａｌ/ｋｗ)
で計算される。電力１ｋｗは、丁度８６０ｋｃａｌに相当する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の代替フロンを冷媒とするヒートポンプの効率改善方法は、炭化珪素の粉末を代替フロンを冷媒とするヒートポンプの冷媒配管、特に放熱側熱交換器（凝縮器）と膨張弁との間の配管、特に好ましくは膨張弁の直前の銅配管に添着するというものである。炭化珪素の粉末は、バインダーとなる塗料に混合して塗着するか、あるいは容器に封入して当該容器を冷媒配管に添設することにより添着できる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明により、代替フロンを冷媒とするヒートポンプのエネルギー効率を改善することができる。この効果は、実験的に認められたもので、物理的解明はなされていない。推測されることは、３０〜４０℃に加温されている冷媒配管に添着された炭素又は珪素から放出される電子がアルミニウムや銅の壁を通過して配管内を流れる代替フロンのフッ素原子、炭素原子及び水素原子の結合が乱れないし弱められ、その結果として凝縮器で液化しきれなかった冷媒の割合が少なくなり、膨張弁を通過する液化冷媒の量が増えることにより、ヒートポンプのエネルギー効率（成績係数）が改善されるものと推測される。なお、圧縮機配管や熱交換器の壁などに添着した場合は、効果が認められなかった。
【００１０】
また、本願発明者は、炭化珪素についての試験を行う前に、トルマリン、ゼオライト、ダイヤモンド粉末、備長炭、石英、ばくはん石、ゲルマニウムなどについても試験を行ったが、ゲルマニウムについて僅かにエネルギー効率の改善が認められたが、他のものについては効果が認められなかった。更にこれらの物質に鉄、金、銀などの金属粉末を混合したものを用いてみたが、これらの金属粉末によるエネルギー効率の改善も認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ヒートポンプのブロック図
【図２】効率改善装置とその装着構造の例を示した図
【図３】外気温を基準とした試験成績を示すグラフ
【図４】温度差を基準とした試験成績を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１はヒートポンプを模式的に示した図で、１は蒸発器、２は圧縮機、３は凝縮器、４は膨張弁、５は圧縮機駆動用の電動機、６は凝縮器３と膨張弁４の間の冷媒配管、７及び８は圧縮機配管である。
【００１３】
ヒートポンプ内に封入された冷媒（代替フロン）は、外部から熱を吸収して蒸発器１内で蒸発し、気体となった冷媒は、圧縮機２で圧縮されて凝縮器３に送られる。圧縮機２で圧縮されることにより高温となった冷媒は、凝縮器３で冷やされて（外部に熱を放出して）液化し、液化した冷媒が膨張弁４を通って低圧側の蒸発器１に流入する。そして、蒸発器１で外部から熱を吸収して蒸発し、再び圧縮機２へと循環する。すなわち、蒸発器１で低温の外界から熱を吸収して外界を冷やし、凝縮器３で高温の外界に熱を放出して外界を暖める。
【００１４】
炭化珪素の粉末は、容器に封入するか又は塗料などのバインダーに混ぜて凝縮器と膨張弁との間の冷媒配管６、好ましくは膨張弁４の直前の冷媒配管６部分に添着される。
【実施例】
【００１５】
次にＨＣＦＣ２２を冷媒とするヒートポンプを備えた冷蔵ショーケースを対象にして行った試験の詳細について述べる。冷蔵ショーケースのヒートポンプは、冷蔵ケース内に蒸発器１が設置され、圧縮機２及び凝縮器３がケース外に設置され、膨張弁４は、蒸発器１の直前に設置される。試験に使用した冷蔵ショーケースは、冷媒としてＨＣＦＣ２２を用いた容量２８４リットルの室内用の冷蔵ショーケースで、電源は１００Ｖ  ６０Ｈのものである。
【００１６】
試験に供した効率改善装置は、両端を封止した直径１５ｍｍ、長さ８０ｍｍのアルミニウム管からなる容器の中に、その容積の８０％を占める量の炭化珪素の粉末を入れたものである。この効率改善具１１を、図２に示すように、上記冷蔵ショーケースの凝縮器と膨張弁の間の銅配管からなる冷媒配管６の膨張弁のすぐ手前の位置（図１に符号Ａで示す位置）に添設してアルミテープ１２で結束して固定した。冷蔵ショーケースの運転中は、当該位置の銅配管は、３０℃前後の温度となっている。その温度に励起（量子エネルギー）されて、効率改善装置の中から電子が飛び出して銅配管中を流れる冷媒液へ入ってゆくと推測される。
【００１７】
冷蔵ショーケースの消費電力の測定は、商品名「エコワット」（関西電力  エネゲート製）を用いて測定した。測定精度は±１０％以内  電圧は１００Ｖ  力率１（１００％）に固定して測定した。
【００１８】
消費した電力を発電するときに、炭酸ガスがどの程度排出されるかの目安として、測定した消費電力量に対応する炭酸ガス排出量を計算により求めた。炭酸ガス排出量は、消費電力（ｋｗｈ）×炭酸ガス排出係数（０.５５５）で算出した。
【００１９】
まず、効率改善具を取付けないで上記冷蔵ショーケースの消費電力を測定し、各測定値から炭酸ガス排出量を計算した。測定は、平成２１年９月２７日から１０月７日までの期間、毎日午前９時に行った。測定結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2011133196.tif 000003
【００２１】
次に、上記の効率改善具を上記の態様で取付けて、上記冷蔵ショーケースの消費電力を測定し、各測定値から炭酸ガス排出量を計算した。測定は、平成２１年１０月１４日から１０月１９日までの毎日と１０月２１日に、毎日午前９時に行った。測定結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】
2011133196.tif 000004
【００２３】
図３は、上記の測定結果を冷蔵ショーケースが設置された室内の温度を横軸に、消費電力を縦軸にしてプロットしたグラフである。また図４は、上記の測定結果を冷蔵ショーケースが設置された室内の温度とショーケース内の温度との差を横軸に、消費電力を縦軸にしてプロットしたグラフである。図中、○印は効率改善装置を取付けたときの消費電力、◆印は効率改善装置を取付けていないときの消費電力を示す。室温や温度差が大きくなるほど消費電力が大きくなる傾向が明確に示されていることを考慮すれば、電力測定器の精度が低いことを考慮しても、この発明の効率改善具を取付けることによって、試験に供した冷蔵ショーケースの消費電力が明らかに低下していることが認められる。
【００２４】
上記は、炭化珪素の粉末をアルミニウム容器に入れてヒートポンプの冷媒配管に添着した例であるが、炭化珪素の粉末を混入した水性塗料を凝縮器から膨張弁に至る冷媒配管に塗布した試験についても、消費電力の低減効果が認められた。
【符号の説明】
【００２５】
３  凝縮器
４  膨張弁
６  凝縮器と膨張弁との間の冷媒配管
１１  効率改善装置
Ａ  冷媒配管の膨張弁の直前の位置
【図１】
2011133196.tif 000005
【図２】
2011133196.tif 000006
【図３】
2011133196.tif 000007
【図４】
2011133196.tif 000008