(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機(１),凝縮器(３),減圧手段(４)および蒸発器(５)が環状に接続された冷媒回路に、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置であって、
上記冷媒回路は、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能な冷媒回路であり、
上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、上記Ｒ３２とＣＯ２との混合冷媒であって、Ｒ４１０冷媒よりも熱運搬能力が高く、かつ、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差よりも、冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差が小さい混合冷媒であり、
アキュームレータを有しない上記冷媒回路に、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの充填量よりも少ない充填量になるように、上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を充填したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機(１),凝縮器(３),減圧手段(４)および蒸発器(５)が環状に接続された冷媒回路に、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置であって、
上記冷媒回路は、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能な冷媒回路であり、
上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、上記Ｒ３２とＣＯ２との混合冷媒であって、Ｒ４１０冷媒よりも熱運搬能力が高く、かつ、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差よりも、冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差が小さい混合冷媒であり、
レシーバを有しない上記冷媒回路に、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの充填量よりも少ない充填量になるように、上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を充填したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
圧縮機(１),凝縮器(３),減圧手段(４)および蒸発器(５)が環状に接続された冷媒回路に、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上含かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置であって、
上記冷媒回路は、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能な冷媒回路であり、
上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、上記Ｒ３２とＣＯ２との混合冷媒であって、Ｒ４１０冷媒よりも熱運搬能力が高く、かつ、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差よりも、冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差が小さい混合冷媒であり、
アキュームレータおよびレシーバを有しない上記冷媒回路に、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの充填量よりも少ない充填量になるように、上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を充填したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載の冷凍装置において、
冷凍能力が４ｋＷ以下であることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｒ３２(化学式ＣＨ2Ｆ2)冷媒を含む作動媒体を用いた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
冷媒を用いたヒートポンプ方式の冷凍装置において、オゾン層破壊係数やＧＷＰ(地球温暖化係数)が大きいＨＣＦＣ系冷媒がフロン規制の対象となったことから、その代替冷媒として、オゾン層を破壊しないＧＷＰの高いＨＦＣ系冷媒としてＲ４１０Ａ(Ｒ３２：Ｒ１２５＝５０：５０)冷媒が用いられている。このＲ４１０Ａ冷媒を用いた冷凍装置では、Ｒ２２と同等のＣＯＰ(成績係数)が得られるものが製品化されている。ところが、このＲ４１０Ａ冷媒では、熱運搬能力が低いために十分な能力を得るために冷媒充填量を多くしなければならず、容積の大きなアキュームレータおよびレシーバが必要なため、コストが高くつくと共に、アキュームレータやレシーバの配置を考慮しなければならないため、小型化が容易にできないという問題がある。
【０００３】
そこで、この発明の目的は、Ｒ３２冷媒を含む作動媒体を用いて、コスト低減と小型化ができる冷凍装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の冷凍装置は、
圧縮機,凝縮器,減圧手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路に、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置であって、
上記冷媒回路は、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能な冷媒回路であり、
上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、上記Ｒ３２とＣＯ２との混合冷媒であって、Ｒ４１０冷媒よりも熱運搬能力が高く、かつ、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差よりも、冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差が小さい混合冷媒であり、
アキュームレータを有しない上記冷媒回路に、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの充填量よりも少ない充填量になるように、上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を充填したことを特徴としている。
【０００５】
本出願人は、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置において、Ｒ３２冷媒がＲ４１０Ａ冷媒よりも少ない冷媒充填量で高いＣＯＰが得られ、さらに、冷房時の最適冷媒量と暖房時の最適冷媒量との差も小さいということを実験により見出した。
【０００６】
したがって、上記請求項１の冷凍装置によれば、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて熱搬送能力が高く、少ない冷媒充填量で十分な能力が得られると共に、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて冷房時の最適冷媒量と暖房時の最適冷媒量との差が小さいので、熱交換器容量等のシステム全体の容量調整によりアキュームレータ自体がなくとも冷媒量を調整できる。これにより、アキュームレータを無くすことが可能となり、コスト低減と小型化ができる。(ここに、アキュームレータとは、圧縮機に付属しているアキュームではなく、冷媒調整用の低圧レシーバ型の製品側アキュームレータを言う。)
【０００７】
また、請求項２の冷凍装置は、
圧縮機,凝縮器,減圧手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路に、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置であって、
上記冷媒回路は、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能な冷媒回路であり、
上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、上記Ｒ３２とＣＯ２との混合冷媒であって、Ｒ４１０冷媒よりも熱運搬能力が高く、かつ、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差よりも、冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差が小さい混合冷媒であり、
レシーバを有しない上記冷媒回路に、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの充填量よりも少ない充填量になるように、上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を充填したことを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２の冷凍装置によれば、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて熱搬送能力が高く、少ない冷媒充填量で十分な能力が得られると共に、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて冷房時の最適冷媒量と暖房時の最適冷媒量との差が小さいので、熱交換器容量等のシステム全体の容量調整によりレシーバ自体がなくとも冷媒量を調整できる。これにより、レシーバを無くすことが可能となり、コスト低減と小型化ができる。
【０００９】
また、請求項３の冷凍装置は、
圧縮機,凝縮器,減圧手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路に、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上含かつ１００重量％未満含む混合冷媒を用いた冷凍装置であって、
上記冷媒回路は、冷房サイクルと暖房サイクルを切り換え可能な冷媒回路であり、
上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、上記Ｒ３２とＣＯ２との混合冷媒であって、Ｒ４１０冷媒よりも熱運搬能力が高く、かつ、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差よりも、冷房運転時の最適冷媒量と暖房運転時の最適冷媒量との差が小さい混合冷媒であり、
アキュームレータおよびレシーバを有しない上記冷媒回路に、上記Ｒ４１０冷媒を用いたときの充填量よりも少ない充填量になるように、上記Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒を充填したことを特徴としている。
【００１０】
上記請求項３の冷凍装置によれば、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上かつ１００重量％未満含む混合冷媒は、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて熱搬送能力が高く、少ない冷媒充填量で十分な能力が得られると共に、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて冷房時の最適冷媒量と暖房時の最適冷媒量との差が小さいので、熱交換器容量等のシステム全体の容量調整によりアキュームレータおよびレシーバ自体がなくとも冷媒量を調整できる。これにより、アキュームレータおよびレシーバを無くすことが可能となり、コスト低減と小型化ができる。
【００１１】
また、請求項４の冷凍装置は、請求項１乃至３のいずれか１つの冷凍装置において、冷凍能力が４ｋＷ以下であることを特徴としている。
【００１２】
上記請求項４の冷凍装置によれば、冷凍能力が４ｋＷ以下であれば、確実にアキュームレータおよびレシーバ(空気調和機における冷房／暖房の調節用のモジュレータも含む)を無くすことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の冷凍装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１４】
図１はこの発明の実施の一形態の冷凍装置としてのヒートポンプ式空気調和機の概略構成を示す回路図であり、１は圧縮機、２は上記圧縮機１の吐出側に一端が接続された四路切換弁、３は上記四路切換弁２の他端に一端が接続された室外熱交換器、４は上記室外熱交換器３の他端に一端が接続された電動膨張弁、５は上記電動膨張弁４の他端に一端が接続され、他端が四路切換弁２を介して圧縮機１の吸入側に接続された室内熱交換器である。上記空気調和機は、圧縮機１の吐出管温度を検出する温度センサ１１と、室外熱交換器３の冷媒温度を検出する温度センサ１２と、外気温度を検出する温度センサ１３と、室内熱交換器５の冷媒温度を検出する温度センサ１４と、室内温度を検出する温度センサ１５と、上記圧縮機１の吸込側の冷媒温度を検出する温度センサ１６と、上記温度センサ１１〜１６からの信号を受けて、圧縮機１,電動膨張弁４等を制御する制御装置７とを備えている。また、上記電動膨張弁４と室内熱交換器５との間に閉鎖弁２１を配設すると共に、室内熱交換器５と四路切換弁２との間に閉鎖弁２４を配設している。
【００１５】
上記圧縮機１,四路切換弁２,室外熱交換器３,電動膨張弁４,制御装置７,閉鎖弁２１,閉鎖弁２４,温度センサ１１〜１３,温度センサ１６および室外ファン(図示せず)で室外ユニット１０を構成すると共に、室内熱交換器５,温度センサ１４,温度センサ１５および室内ファン(図示せず)で室内ユニット２０を構成している。
【００１６】
上記構成の空気調和機では、Ｒ３２冷媒と冷凍機油とからなる作動媒体を用いている。そして、冷房運転時、四路切換弁２を実線の切換え位置に切り換えて、圧縮機１を起動すると、圧縮機１から吐出された高圧冷媒が四路切換弁２を通って室外熱交換器３に入る。そして、上記室外熱交換器３で凝縮した冷媒が電動膨張弁４で減圧された後、連絡配管２２を通って室内熱交換器５に入る。上記室内熱交換器５で蒸発した冷媒が連絡配管２３,四路切換弁２を介して圧縮機１の吸入側に戻る。こうして、上記圧縮機１,室外熱交換器３,電動膨張弁４および室内熱交換器５で構成された冷媒回路をＲ３２冷媒を含む作動媒体が循環して、冷凍サイクルを実行する。そして、室内ファン(図示せず)により室内熱交換器５を介して室内空気を循環させることにより室内を冷房する。
【００１７】
本出願人は、Ｒ４１０Ａ,Ｒ３２冷媒について冷媒充填量に対するＣＯＰを実験により調べた。この実験は、ＪＩＳＣ９６１２に準拠した冷房標準条件および暖房標準条件で行った。図２はその実験の結果を示しており、図２において、横軸が冷媒充填量であり、縦軸がＣＯＰ比(Ｒ４１０ＡのＣＯＰに対するＲ３２のＣＯＰの比率)である。図２に示すように、Ｒ４１０Ａ冷媒では、冷房時と暖房時でＣＯＰが最大となる最適冷媒量が異なり、暖房時の冷媒充填量が少ない。一方、Ｒ３２冷媒では、冷房時と暖房時でＣＯＰが最大となる最適冷媒量が異なり、暖房時の冷媒充填量が少ないと共に、いずれの最適冷媒量もＲ４１０Ａ冷媒より少なく、かつＣＯＰが高くなった。さらに、Ｒ３２冷媒は、冷房時と暖房時でＣＯＰが最大となる最適冷媒量の差がＲ４１０Ａ冷媒よりも小さいことが分かった。
【００１８】
また、Ｒ４１０Ａ,Ｒ２２およびＲ３２冷媒において空気調和機の冷凍能力に対するアキュームレータおよびレシーバに必要な最小容積を実験により調べた。その実験の結果、図３に示すように、冷凍能力が小さくなるほど、必要な冷媒充填量が少なくなるので、Ｒ４１０Ａ,Ｒ２２およびＲ３２冷媒のいずれもアキュームレータおよびレシーバの容積は小さくなるが、Ｒ４１０Ａ,Ｒ２２冷媒よりもＲ３２冷媒の方がアキュームレータおよびレシーバの容積は小さくなった。そして、図３から明らかなように、Ｒ３２冷媒を用いた空気調和機では、冷凍能力が４ｋＷ以上では、通常は小〜中型の空気調和機にアキュームレータおよびレシーバが要るが、熱交換器容量等のシステム全体の容量調整により、アキュームレータおよびレシーバ自体を備えなくても、冷媒量調整を可能にでき得る。つまり、空気調和機を可及的にアキュームレータ,レシーバレスの構成にすることができる。
【００１９】
したがって、上記空気調和機によれば、Ｒ３２冷媒を用いて、アキュームレータおよびレシーバを無くすことが可能となり、コスト低減と小型化が図ることができる。
【００２０】
また、冷凍能力が４ｋＷ以下であれば、確実にアキュームレータおよびレシーバを無くすことができる。
【００２１】
上記実施の形態では、冷凍装置として空気調和機について説明したが、他の冷凍装置にこの発明を適用してもよい。
【００２２】
また、上記実施の形態では、冷凍装置としてＲ３２冷媒を用いた空気調和機について説明したが、冷凍装置に用いられる冷媒はこれに限らず、Ｒ３２を少なくとも７０重量％以上含む混合冷媒でもよい。例えば、Ｒ３２冷媒とＣＯ2との混合冷媒であって、ＣＯ2に対してＲ３２冷媒が７０重量％以上かつ９０重量％以下の混合冷媒でもよし、Ｒ３２冷媒とＲ２２冷媒との混合冷媒であって、Ｒ２２冷媒に対してＲ３２冷媒が７０重量％以上かつ９０重量％以下の混合冷媒でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の冷凍装置によれば、熱搬送能力が高いＲ３２冷媒またはＲ３２を少なくとも７０重量％以上含む混合冷媒を用いることによって、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて少ない冷媒充填量で十分な能力が得られると共に、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて冷房時の最適冷媒量と暖房時の最適冷媒量との差が少ないので、アキュームレータやレシーバを無くすことができ、コスト低減と小型化を図ることができる。また、冷媒充填量を低減できるため、直接的な地球温暖化の値も低減できるため、Ｒ３２の低ＧＷＰ化および省エネルギー化による地球環境対応が可能な冷凍装置を容易に提供できるメリットがある。
【００２４】
また、冷凍能力が４ｋＷ以下にすることによって、確実にアキュームレータやレシーバを無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明の実施の一形態の冷凍装置としての空気調和機の概略構成を示す回路図である。
【図２】  図２はＲ４１０Ａ冷媒とＲ３２冷媒についての冷房時と暖房時の冷媒充填量に対するＣＯＰを示す図である。
【図３】  図３はＲ４１０Ａ,Ｒ２２冷媒とＲ３２冷媒の冷凍能力に対するアキュームレータおよびレシーバの容積を示す図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…四路切換弁、
３…室外熱交換器、４…電動膨張弁、
５…室外熱交換器、７…制御装置、
１０…室外ユニット、２０…室内ユニット。
【図１】
0004543469.tif 000002
【図２】
0004543469.tif 000003
【図３】
0004543469.tif 000004