(57)【要約】  圧縮機１には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように圧縮機１の回転数を制御するものであり、暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置１００にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置１００にＲ３２冷媒を使用する暖房運転時には第１下限値を第２下限値に増加させる補正を行い、圧縮機１の回転数を制御するものである。
2014196045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の回転数を制御するものであり、
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の回転数を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、前記圧縮機の下限回転数を規定して設定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、上向き方向のガス配管部において設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒と、前記Ｒ３２冷媒は、同一密度の冷凍機油を使用するものであって、前記第２下限値は、前記第１下限値に比べて、１７％以上増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒と、前記Ｒ３２冷媒は、冷凍機油と冷媒の混合密度で、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対して前記Ｒ３２冷媒の混合密度が９０％以上１１０％以下の冷凍機油を使用するものであって、前記第２下限値は、前記第１下限値に比べて、１１％以上２４％以下の範囲で増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した際の冷凍機油にエーテル油を使用し、前記Ｒ３２冷媒を使用した際の冷凍機油にエステル油を使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
容量可変の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を備えたＲ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置の運転方法であって、
前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の回転数を制御するものであり、
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の回転数を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ４１０Ａ冷媒に代えてＲ３２冷媒を封入して使用する冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、冷凍機油として冷媒と非相溶性もしくは弱相溶性である冷凍機油を用いた冷凍サイクル装置においては、ガス配管の下方から上方へ冷媒が流れる上昇ガス管の冷媒流速がガス配管の内壁に付着した油を上昇させる流速（ゼロペネ速度）より大きくなるように圧縮機回転数を制御、または、膨張弁開度を制御している。【０００３】
このように圧縮機回転数や膨張弁開度を制御することで、冷凍機油がガス配管内部に滞留することを防止できるため、圧縮機の必要油量を確保することが可能となり、圧縮機が潤滑不良となって故障することを防ぐことができる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７２１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在一般的に使用されている冷媒としてＲ４１０Ａがある。この冷媒の特徴としてオゾン層破壊係数はゼロであるが、地球温暖化係数は２０９０と依然として高い水準にある。そこで、オゾン層破壊係数はゼロのままであり、地球温暖化係数は６７５とＲ４１０Ａに対して約１／３となるＲ３２が注目されている。また、Ｒ４１０ＡとＲ３２は、飽和温度と飽和圧力の関係において互いの物性が近似しており、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置に、Ｒ３２を充填して使用するいわゆる冷媒リプレイスが可能である。【０００６】
しかしながら、冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更すると、従来の返油性能を考慮したガス冷媒速度であるゼロペネ速度も変わり、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置では、特に上向きのガス冷媒流路において返油性能を確保できないという課題があった。【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置において冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合に、圧縮機の下限体積流量の値を変更することで、上向きのガス冷媒流路の返油性能を確保することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の回転数を制御するものであり、前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の回転数を制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置において冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合に、暖房運転時の下限体積流量の値を変更することで、上向きのガス冷媒流路の返油性能を確保することが可能となり、圧縮機が潤滑不良となって故障することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るＲ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置１００の構成図である。
【図２】本発明に係るＲ４１０ＡとＲ３２の物性の差異を示した比較図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るＲ４１０ＡとＲ３２の飽和温度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機の下限周波数との関係を示す比較図である。
【図４】本発明に係るＲ４１０ＡとＲ３２のガス冷媒密度の比率を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るゼロペネ速度と配管口径の関係図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るＲ４１０ＡとＲ３２の飽和温度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機の下限体積流量との関係を示す比較図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る冷凍機油とＲ３２の混合密度比と、Ｒ４１０Ａに対するＲ３２の下限周波数の増加率との関係を示す比較図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るＲ３２を使用した場合のゼロペネ速度を満足する油密度比率を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るＲ４１０ＡとＲ３２の飽和温度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機の下限体積流量との関係を示す比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置１００の構成図である。図１に示すように、室外機６１と室内機６２とが、液管５とガス管７とで接続されている。室外機６１は、圧縮機１、室外熱交換器２、開度が可変の膨張弁３、冷媒容器であるアキュームレータ９、四方弁８が配管で接続され、圧縮機出口温度部には吐出温度センサ４１を備え、圧縮機１や膨張弁３、室外ファン３１を制御する制御基板５０を備える。室内機６２は、室内熱交換器６、室内ファン３２、室内ファンを制御する制御基板（図示しない）を備える。制御基板５０は、吐出温度センサ４１で検出した吐出温度、膨張弁３の開度、圧縮機１の回転数を記憶する記憶部と、膨張弁３の開度、圧縮機１の回転数を演算する演算部と、膨張弁３の開度、圧縮機１の回転数を操作する制御部を備える。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態に係るＲ４１０ＡとＲ３２の物性の差異を示した比較図である。Ｒ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度に対する飽和圧力を比較すると、Ｒ３２はＲ４１０Ａに対して同一飽和温度の圧力上昇幅が小さく（全域で略＋０．１ＭPa）、Ｒ４１０ＡからＲ３２へ冷媒転換が行われる場合は、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置と同等仕様とできるメリットがある。
【００１４】
次に、返油の限界冷媒流速であるゼロペネ速度について説明する。
ガス配管部においては、冷媒と油は気液二相流での流動様相を示し、特に上昇流においては気体流速により液体（油）の流動状態が変化する事となる。気体流速が大きい場合は液体も気体流中に同伴されて上昇し、気体流速が減少すると液体は管壁に沿って下降する現象が生ずる。気体流速が速まり下降液膜が減少した状態をゼロペネトレーションと呼び、その時の流速をゼロペネトレーション速度（以下ゼロペネ速度）という。
ゼロペネ速度が、実際の冷媒流速＞ゼロペネ速度となれば冷凍機油が上向き方向のガス冷媒配管内で滞留することなくスムーズに冷媒回路内を循環し圧縮機１に返油される。
一般的にゼロペネ速度とは、次の数式（１）で表せられる。
【００１５】
【数１】
2014196045.tif 000003
Ｃ：実機合わせの補正係数
ｕＧ：ゼロペネ速度［ｍ／ｓ］
ｇ：重力加速度［ｍ／ｓ２］
Ｄｈ：管内径［ｍ］
ρＬ：液密度［ｋｇ／ｍ３］
ρＧ：ガス密度［ｋｇ／ｍ３］
ここで、Ｃはゼロペネ速度の補正係数である。ゼロペネ速度の算出式がもともと水、空気系での実験を用いていることから、流体（本実施の形態は冷媒、油系）や実機配管内面形状に合わせ込んだ係数である。
従って、上式で求められるゼロペネ速度が、実際の冷媒流速＞ゼロペネ速度となれば冷凍機油が垂直ガス配管内で滞留することなくスムーズに冷媒回路内を循環し圧縮機に返油される。
【００１６】
次に、ゼロペネ速度と圧縮機下限周波数の関係を説明する。
はじめに、ゼロペネ速度以上となる圧縮機周波数の算出方法について説明する。
圧縮機から吐出される冷媒流量Ｑｃｏｍｐ［ｋｇ／ｓ］はストロークボリュームＶｓｔ［ｃｃ］、回転数Ｆ［ｒ／ｓ］、体積効率ηｖ、圧縮機吸入密度ρｓ［ｋｇ／ｍ３］を用いて次の数式（２）で表される。
【００１７】
【数２】
2014196045.tif 000004
また、冷媒回路内における配管断面積Ａｉ（＝π／４×ｄｉ２）［ｍ２］のガス配管内を通過するガス冷媒流速ｕｒ［ｍ／ｓ］は、配管のガス冷媒密度ρｒから、次の数式（３）で求めることができる。
【００１８】
【数３】
2014196045.tif 000005
数式（２）、数式（３）より、ガス冷媒流速ｕｒと回転数Ｆの関係は次の数式（４）となる。
【００１９】
【数４】
2014196045.tif 000006
数式（１）と数式（４）から、ゼロペネ速度ｕＧのときの圧縮機１の回転数Ｆを求めることができる。そして、求めた回転数が圧縮機１の“下限周波数Ｆ＊”となる。この下限周波数Ｆ＊以上であれば上向きのガス配管内の返油性を確保することができる。
【００２０】
数式（４）を変形すると次の数式（５）となる。数式（５）の左辺は、圧縮機１の下限周波数Ｆ＊のときの圧縮機１の体積流量［ｍ３／ｓ］を表し、右辺は配管内の体積流量［ｍ３／ｓ］を表している。
【００２１】
【数５】
2014196045.tif 000007
【００２２】
圧縮機１の下限周波数Ｆ＊は、ゼロペネ速度ｕＧ、配管断面積Ａｉに比例し、ストロークボリュームＶｓｔと体積効率ηｖに反比例、配管ガス密度ρＧと圧縮機吸入密度ρｓの比に比例する。
【００２３】
ここで、図３にＲ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度とゼロペネ速度に対応した圧縮機の下限周波数との関係を示す。
図３は上記数式（１）〜数式（５）を用いて冷媒飽和温度に対するゼロペネ速度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限周波数を演算した結果を示したものである。また、飽和温度毎のＲ４１０Ａ冷媒に対するＲ３２冷媒の圧縮機１の下限周波数の増加率を示している。
【００２４】
なお、演算の条件は以下とした。
使用実機：Ｒ４１０Ａ冷媒対応機
比較冷媒：Ｒ４１０ＡとＲ３２
圧縮機のストロークボリューム：３３ｃｃ
圧縮機の体積効率：０．９
対象配管：圧縮機の吸込側配管  φ１９．０５
冷凍機油：Ｒ４１０ＡとＲ３２で共通
圧力：飽和温度−４０℃〜６３．６℃（Ｒ４１０Ａ：０．４０〜４．１５ＭＰａ／Ｒ３２：０．４１〜４．２５ＭＰａ）
圧縮機吸入温度：飽和温度＋０．０Ｋ
【００２５】
図３のＲ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度とゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限周波数の関係からわかるように、冷媒飽和温度に対してＲ３２の方がＲ４１０Ａよりも全域でゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限周波数が高くなっている。これは、図４に示すようにＲ３２の方がＲ４１０Ａよりガス冷媒密度が小さく、速いゼロペネ速度を必要とするためで、返油性能を確保するために同一冷媒飽和温度であれば、圧縮機１に高い下限周波数を設定する必要があることを示している。
【００２６】
ここで、ゼロペネ速度が大きくなり、圧縮機１の下限周波数が高くなる運転条件を検討する。
図３のＲ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度とゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限周波数との関係から、冷媒飽和温度が低いほど圧縮機１の下限回転数が増加することがわかる。これは、冷媒温度が低くなるほど冷媒ガス密度が小さくなり、ゼロペネ速度が高くなる（数式（１）を参照）ためで、低圧側の冷媒飽和温度、すなわち蒸発器の蒸発圧力が低いほど圧縮機１の下限回転数が増加する傾向にある。
【００２７】
この圧縮機１の下限回転数が高くなる条件を年間の運転状態から想定すると、冷媒の蒸発温度として外気温度が低下する冬季の暖房運転時が考えられる。また、数式（４）からわかるように、冷凍サイクルの配管経路の中では、配管断面積Ａｉが大きい配管が下限回転数が高くなる条件となる。
【００２８】
これらの条件から低外気温を想定し、冬季の暖房運転時の蒸発温度を−２０℃とした場合の冷凍サイクル内の配管経路でのゼロペネ速度を演算した結果を図５に示す。
この図５から、配管経路内で配管内径が最も大きい圧縮機１の吸入ガス配管のゼロペネ速度が最大となっていることがわかる。
つまり、暖房運転時のガス配管で流れが上昇向きであり、配管内径が一番大きい圧縮機１の吸入ガス配管部分でゼロペネ速度、すなわち返油性能を評価すればよいこととなる。
このことを前提とすると、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置１００の圧縮機１の下限周波数はゼロペネ速度が高い暖房運転時の蒸発温度−２０℃を基準として設定することができる。
【００２９】
ここで、暖房運転時のＲ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置１００において、Ｒ３２を使用する際の圧縮機１の下限周波数を評価する。上記のようにＲ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置の圧縮機１の下限周波数はゼロペネ速度が高い暖房運転時の蒸発温度−２０℃を基準に設定される。
図３のＲ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限周波数の関係から評価すると、暖房運転時で蒸発温度が−２０℃のときには、Ｒ３２の方がＲ４１０Ａに対して約１７％下限周波数が高くなることがわかる。
【００３０】
また、冷房運転時の蒸発温度を０℃とすると、図３より、Ｒ３２を使用した冷房運転時の圧縮機１の下限周波数は、Ｒ４１０Ａを使用したときの下限周波数（蒸発温度が−２０℃のときを基準とした下限周波数）より高いことがわかる。
すると、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置においてＲ３２を使用する際の圧縮機１の下限周波数は、暖房運転時のみ増加させる補正を行えばよいこととなる。
【００３１】
よって、Ｒ３２冷媒を使用した冷凍サイクル装置１００の暖房運転時における圧縮機１の下限周波数の増加補正は、図３よりＲ４１０Ａに対して約１７％以上高く設定することでゼロペネ速度を満足することができる。
また、上記のようにＲ３２を使用した冷凍サイクル装置１００の冷房運転時は、圧縮機１の下限周波数をＲ４１０Ａの使用時に対して補正する必要はない。
そして、数式（５）に規定されるように、このゼロペネ速度に対する圧縮機１の下限回転数の増加に比例してガス配管内における体積流量の下限値も増加する。
【００３２】
図６は、上記の数式（１）〜（５）を用いて冷媒飽和温度に対するゼロペネ速度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限体積流量を演算した結果を示したものである。また、冷媒飽和温度毎のＲ４１０Ａに対するＲ３２の圧縮機１の下限体積流量の増加率を示している。
この図６は、図３の縦軸に示したゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限周波数を、単に圧縮機１の下限体積流量に変換したものである。
上記のように数式（５）の左辺より、圧縮機１の体積流量は、圧縮機１の回転数に比例するから、圧縮機下限周波数の増加補正率は、圧縮機１の下限体積流量の増加補正率と一致する。よって、図６のＲ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度とゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限体積流量の関係から評価すると、暖房運転時で蒸発温度が−２０℃のときには、図３と同様に、Ｒ３２の方がＲ４１０Ａに対して約１７％下限体積流量が高くなっていることがわかる。
【００３３】
このように暖房運転時に圧縮機１の下限周波数、すなわち圧縮機１の下限体積流量を増加する設定を行い、圧縮機１の容量制御をすることで、Ｒ４１０ＡからＲ３２にガス冷媒密度が変更されたときでも、ゼロペネ速度以上に圧縮機吸入ガス管内のガス冷媒速度を保ち、ガス配管内における体積流量を増加させて冷凍機油の返油性能を確保することができる。
【００３４】
なお、低外気温度のときほど圧縮機１の下限周波数が増加するため、暖房運転の低負荷時で運転要求周波数が下限周波数を下回る場合能力過多となり、ユニットはサーモＯＮ／ＯＦＦを繰り返す断続運転となる。そこで、通常は下限周波数以下の運転周波数を所定時間許可する。この間は冷凍機油がサイクル内から戻ってこないと想定し、所定時間下限周波数以下での運転を許容後、下限周波数以上の運転をある時間継続して運転し、冷凍サイクル内の溜まった油を戻す制御で低負荷時の返油信頼性を確保することも可能である。
【００３５】
実施の形態２．
実施の形態１では、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置１００においてＲ３２を使用する際に、同一の冷凍機油を使用して圧縮機１の下限回転数、及び、下限体積流量を規定したが、本実施の形態では、冷凍機油と冷媒の混合密度で、Ｒ４１０Ａに対してＲ３２の混合密度が９０％以上１１０％以下の冷凍機油を使用した場合とする。その他の演算条件は、実施の形態１と同様である。
【００３６】
実施の形態２は、Ｒ３２に一般的に用いられる冷凍機油の密度の幅を想定し、圧縮機１の下限回転数、及び、下限体積流量を規定したものである。
図７に数式（１）〜（５）より求めた冷凍機油と冷媒の混合密度比と、Ｒ４１０Ａに対するＲ３２を使用したときの圧縮機の下限周波数増加率の関係を飽和温度毎に示す。
図７の横軸に冷凍機油と冷媒の混合密度比を、縦軸に冷媒の飽和温度を示している。ここで、Ｒ４１０Ａ冷媒に対するＲ３２冷媒の混合密度比が９０％以上１１０％以下の冷凍機油を使用した範囲を太線で示している。
【００３７】
実施の形態１と同様に暖房運転時の蒸発温度として−２０℃の冷媒飽和温度を、圧縮機１の下限周波数の増加補正の条件とすると、図７のプロットよりＲ３２を使用した際にはＲ４１０Ａに対して約１１％以上２４％以下の範囲で圧縮機１の下限周波数を高く設定する。
また、実施の形態１に記載したように冷房運転時は、Ｒ４１０Ａ使用時に対して補正の必要はない。
そして、数式（５）に規定されるように、このゼロペネ速度に対する圧縮機１の下限回転数の増加に比例して圧縮機１における体積流量の下限値も増加する。
【００３８】
このように暖房運転時に圧縮機１の下限周波数、すなわち圧縮機１の下限体積流量を増加する設定を行い、圧縮機１の容量制御をすることで、Ｒ４１０ＡからＲ３２用の冷凍機油に密度が変更されたときでも、ゼロペネ速度以上に圧縮機吸入ガス管内のガス冷媒速度を保ち、ガス配管内における体積流量を増加させて冷凍機油の返油性能を確保することができる。
【００３９】
実施の形態３．
実施の形態１、実施の形態２では、暖房時に圧縮機１の下限周波数を増加させる補正を行うことで返油性能を確保したが、本実施の形態３では、冷凍機油の密度を小さなものに変更することで返油性能を確保する。
【００４０】
図８にＲ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置１００においてＲ３２を使用した際に、圧縮機下限周波数に対してゼロペネ速度を満足する油密度比率を示す。図８は、横軸に冷媒飽和温度、縦軸にＲ４１０Ａ用の冷凍機油に対するＲ３２用の冷凍機油の油密度比率を表している。
【００４１】
実施の形態１、２と同様に暖房運転時の蒸発温度として−２０℃の冷媒飽和温度がゼロペネ速度が高く、返油性能が厳しい条件であるから、Ｒ４１０Ａ用の冷凍機油に対するＲ３２用の冷凍機油の油密度比率を概ね７２％以下として返油性能を確保する。
【００４２】
このように、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置１００にＲ３２を使用する際に、Ｒ３２用の冷凍機油として密度が小さいものを採用することで、ゼロペネ速度を満足する冷凍機油の密度を設定し、冷凍機油の返油性能を確保することができる。
【００４３】
実施の形態４．
実施の形態１では、Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置１００においてＲ３２を使用する際に、同一の冷凍機油を使用して圧縮機１の下限回転数を規定したが、本実施の形態４では、冷凍機油をＲ４１０Ａにおいてはエーテル油を使用し、Ｒ３２においてはエステル油を使用した場合の圧縮機１の下限周波数、及び、下限体積流量を規定するものである。その他の演算条件は、実施の形態１と同様である。
【００４４】
ここで、一例としてＲ４１０Ａに使用するエーテル油は、１気圧、摂氏１５℃で９３６．９［ｋｇ／ｍ３］。Ｒ３２に使用するエステル油は、１気圧、摂氏１５℃で９４７［ｋｇ／ｍ３］のものを使用する。
なお、Ｒ３２に使用する冷凍機油をエステル油とするのは、粘度や密度が近い場合、エステル油はエーテル油に比べて二相分離温度が高いため、アキュームレータなどの冷媒容器で二相分離が発生しにくいためである。
つまり、エステル油のほうがエーテル油に比べて返油性能が高いため、冷凍サイクルの信頼性を向上させることができる。
【００４５】
図９は、上記の数式（１）〜（５）を用いて冷媒飽和温度に対するゼロペネ速度と、ゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限体積流量を演算した結果を示したものである。また、冷媒飽和温度毎のＲ４１０Ａに対するＲ３２の圧縮機１の下限体積流量の増加率を示している。
図９のＲ４１０ＡとＲ３２の冷媒飽和温度とゼロペネ速度に対応した圧縮機１の下限体積流量の関係から評価すると、暖房運転時で蒸発温度が−２０℃のときには、Ｒ３２の方がＲ４１０Ａに対して約１８％下限体積流量が高くなっていることがわかる。
【００４６】
このように暖房運転時に圧縮機１の下限周波数、すなわち圧縮機１の下限体積流量を増加する設定を行い、圧縮機１の容量制御をすることで、Ｒ４１０ＡからＲ３２に冷媒ガス密度が変更されたときでも、ゼロペネ速度以上に圧縮機吸入ガス管内のガス冷媒速度を保ち、ガス配管内における体積流量を増加させて冷凍機油の返油性能を確保することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  圧縮機、２  室外熱交換器、３  膨張弁、５  液管、６  室内熱交換器、７  ガス管、８  四方弁、９  アキュームレータ、３１  室外ファン、３２  室内ファン、４１吐出温度センサ、５０  制御基板、６１  室外機、６２  室内機、１００  冷凍サイクル装置。
【図１】
2014196045.tif 000008
【図２】
2014196045.tif 000009
【図３】
2014196045.tif 000010
【図４】
2014196045.tif 000011
【図５】
2014196045.tif 000012
【図６】
2014196045.tif 000013
【図７】
2014196045.tif 000014
【図８】
2014196045.tif 000015
【図９】
2014196045.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月16日(2015.11.16)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、Ｒ４１０Ａ冷媒に代えてＲ３２冷媒を封入して使用する冷凍サイクル装置、及び、冷凍サイクル装置の運転方法に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置、及び、冷凍サイクル装置の運転方法において冷媒をＲ４１０ＡからＲ３２に変更した場合に、圧縮機の下限体積流量の値を変更することで、上向きのガス冷媒流路の返油性能を確保することを目的としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の周波数を制御するものであり、前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の周波数を制御するものである。
【手続補正５】
【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】
容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の周波数を制御するものであり、
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、前記圧縮機の下限周波数を規定して設定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、上向き方向のガス配管部において設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒と、前記Ｒ３２冷媒は、同一密度の冷凍機油を使用するものであって、前記第２下限値は、前記第１下限値に比べて、１７％以上増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒と、前記Ｒ３２冷媒は、冷凍機油と冷媒の混合密度で、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対して前記Ｒ３２冷媒の混合密度が９０％以上１１０％以下の冷凍機油を使用するものであって、前記第２下限値は、前記第１下限値に比べて、１１％以上２４％以下の範囲で増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した際の冷凍機油にエーテル油を使用し、前記Ｒ３２冷媒を使用した際の冷凍機油にエステル油を使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
容量可変の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を備えたＲ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置の運転方法であって、
前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の周波数を制御するものであり、
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
【請求項８】
容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機は、
前記配管にＲ３２冷媒を充填した際に、暖房運転時の下限周波数が冷房運転時の下限周波数よりも大きくなるように周波数が制御されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月7日(2016.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の周波数を制御するものであり、前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の周波数を制御し、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する冷房運転時には、前記第１下限値として、前記圧縮機の周波数を制御するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、冷房運転時の蒸発温度を０℃とすると、図３より、Ｒ３２を使用した冷房運転時の圧縮機１の下限周波数は、Ｒ４１０Ａを使用したときの下限周波数（蒸発温度が−２０℃のときを基準とした下限周波数）より低いことがわかる。
すると、Ｒ４１０Ａに対応した冷凍サイクル装置においてＲ３２を使用する際の圧縮機１の下限周波数は、暖房運転時のみ増加させる補正を行えばよいこととなる。
【手続補正３】
【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】
容量可変の圧縮機と、Ｒ４１０Ａに対応した配管を備える冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の周波数を制御するものであり、
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の周波数を制御し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する冷房運転時には、前記第１下限値として、前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、前記圧縮機の下限周波数を規定して設定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、上向き方向のガス配管部において設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒と、前記Ｒ３２冷媒は、同一密度の冷凍機油を使用するものであって、前記第２下限値は、前記第１下限値に比べて、１７％以上増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒と、前記Ｒ３２冷媒は、冷凍機油と冷媒の混合密度で、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対して前記Ｒ３２冷媒の混合密度が９０％以上１１０％以下の冷凍機油を使用するものであって、前記第２下限値は、前記第１下限値に比べて、１１％以上２４％以下の範囲で増加することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した際の冷凍機油にエーテル油を使用し、前記Ｒ３２冷媒を使用した際の冷凍機油にエステル油を使用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
容量可変の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を備えたＲ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置の運転方法であって、
前記圧縮機には、暖房運転時の体積流量の下限値である暖房時下限冷媒体積流量値が設定され、前記暖房時下限冷媒体積流量値以上となるように前記圧縮機の周波数を制御するものであり、
前記暖房時下限冷媒体積流量値は、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用したときに設定される第１下限値と、前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置にＲ３２冷媒を使用したときに設定される第１下限値よりも大きい値の第２下限値を有し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する暖房運転時には、前記第１下限値を前記第２下限値に増加させる補正を行い、前記圧縮機の周波数を制御し、
前記Ｒ４１０Ａ冷媒に対応した冷凍サイクル装置に前記Ｒ３２冷媒を使用する冷房運転時には、前記第１下限値として、前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
【国際調査報告】
2014196045.tif 000017
2014196045.tif 000018
2014196045.tif 000019
2014196045.tif 000020