(57)【要約】【課題】冷凍空調装置において、可燃性冷媒の利用を規制冷媒量範囲内において可能とすることが困難な課題を有していた。【解決手段】冷凍空調装置１０００は、熱源側冷媒サイクル５００と利用側搬送媒体サイクル５０５を補助熱交換器５０４により熱交換すると共に、熱源側冷媒サイクル５００の圧縮機３００は、容器内部低圧型密閉圧縮機３００ａであると共に、熱源側冷媒５０３は可燃性冷媒を用い、冷媒総量を低減することで、規制冷媒量範囲内での構成を可能とする。【選択図】図１
2013044469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒サイクルと顕熱を利用する利用側搬送媒体を循環させる利用側搬送媒体サイクルの間に設けられ、熱交換することによって前記熱源側冷媒サイクルで得た温熱もしくは冷熱を、前記利用側搬送媒体サイクルで加熱もしくは冷却に利用する補助熱交換器と、前記補助熱交換器で加熱もしくは冷却され、媒体搬送装置で搬送される前記利用側搬送媒体にて冷房、または暖房、または給湯、または加熱乾燥を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器が冷房もしくは暖房等の運転中に、前記熱源側冷媒サイクルに用いる冷媒を、ＨＣ冷媒、アンモニア冷媒および他の可燃性冷媒とし、前記熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機を、内部が低圧となる密閉容器内に圧縮要素を配置した低圧型密閉圧縮機とし、前記熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとした冷凍空調装置。
【請求項２】
前記熱源側冷媒サイクルを、前記低圧型密閉圧縮機と、該低圧型密閉圧縮機を通風する通風流路または通風流路、および通風装置を備える構成とした請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
前記低圧型密閉圧縮機を、前記密閉容器の底部に潤滑油を貯留し、前記潤滑油の量を３００立方センチメートル以下とした請求項１または２に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
前記低圧型密閉圧縮機を、前記密閉容器の内部に、前記圧縮要素を駆動する電動要素と、給油機構と、吐出管と、底部に潤滑油を備える構成とし、さらに、圧縮された冷媒と共に吐出される前記潤滑油の量を、１時間当り、３０立方センチメートル以下とした請求項１または２に記載の冷凍空調装置。
【請求項５】
前記低圧型密閉圧縮機を、往復動型圧縮機とした請求項１または４に記載の冷凍空調装置。
【請求項６】
前記密閉容器内部に貯留される前記潤滑油を、冷媒との相溶性がきわめて低い潤滑油とした請求項３に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
前記熱源側冷媒サイクルを、複数個の前記低圧型密閉圧縮機を備える構成とした請求項１から６のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記熱源側冷媒サイクルにおける冷媒の総量を、１５０グラム以下とした請求項１から６のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
前記熱源側冷媒サイクルを、複数個の前記低圧型密閉圧縮機に対して、複数個の独立した閉サイクルを構成する請求項８に記載の冷凍空調装置。
【請求項１０】
前記利用側搬送媒体を、可燃性および毒性を有しない気体もしくは液体もしくは気液混合物とし、前記利用側搬送媒体サイクルを、閉サイクルとし、さらに、前記媒体搬送装置を、搬送能力を可変する構成とした請求項１から９のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項１１】
前記熱源側冷媒サイクルと利用側搬送媒体サイクルを、家庭用エアーコンディショナー、家庭用ヒートポンプ給湯器などの家庭用、空気、水の加熱冷却、および、車両用のエアーコンディショナーに用いた請求項１から１０のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒として地球環境保護を図るため可燃性冷媒を用いた、家庭用冷凍空調装置、あるいは車載用冷凍空調装置をより安全に用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護に対する要求はますます強まっており、冷凍サイクル装置などにおいても、オゾン破壊係数、温暖化係数の低い冷媒ガスであり、特に自然に存在する冷媒の採用が地球環境保護の観点から求められている。したがって、より安全にそれらの冷媒を使いこなす技術開発も求められている。同時に、高効率化の観点、資源のリサイクルによる有効利用も、強く要望される課題である。
【０００３】
以下、従来の冷暖房装置について、図面を参照しながら説明する。第３図は、上述の課題を有する冷暖房装置の冷媒サイクルを示すものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
第３図において、圧縮機１１、四方弁１２、熱源側熱交換器１３、冷房用減圧装置１４、暖房用減圧装置１５を備え、逆止弁１６は、暖房時冷房用減圧装置１４を閉成する、逆止弁１７は、冷房時、暖房用減圧装置１５を開閉する。
【０００５】
第１補助熱交換器１８は、これらを環状に連接し、熱源側冷媒サイクルを形成している。第２補助熱交換器１９は、第１補助熱交換器１８と熱交換するように一体に形成されている。冷媒量調整タンク２０は、冷房時と暖房時の冷媒量を調整している。
【０００６】
ポンプ等の冷媒搬送装置２１は、冷房時と暖房時で冷媒の流出方向が反対となる可逆特性をもっている。さらに、利用側熱源熱交換器２２は、熱源側ユニットｄに収納されている。利用側熱交換器２３は、利用側ユニットｅに収納され、接続配管ｆ、ｆ’で熱源側ユニットｄと接続されている。前記第２補助熱交換器１９と冷媒量調整タンク２０、冷媒搬送装置２１、利用側熱源熱交換器２２、利用側熱交換器２３および接続配管ｆを環状に連接し、利用側熱搬送サイクルを形成している。
【０００７】
以上のように構成された冷暖房装置について、その動作を説明する。
【０００８】
冷房運転時は、図中実線の冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機１１からの高温高圧冷媒が、四方弁１２を通り、熱源側熱交換器１３で放熱して凝縮液化し、逆止弁１６を通って冷房用膨脹弁１４で減圧される。その後、第１補助熱交換器１８で蒸発して四方弁１２を通り、圧縮機１１へ循環する。この時、利用側熱搬送サイクルの第２補助熱交換器１９と前記第１補助熱交換器１８が熱交換し、利用側熱搬送サイクル内のガス冷媒が冷却されて液化する。そして、冷媒量調整タンク２０を通って冷媒搬送装置２１に送られ、この冷媒搬送装置２１によって接続配管ｆを通り、利用側熱交換器２３へ送られ、冷房して吸熱蒸発し、ガス化して接続配管ｆ′を通り、利用側熱源熱交換器２２へ送られ、第２補助熱交換器１９に循環することになる。
【０００９】
一方、暖房運転時においては、図中破線の冷媒サイクルとなり、熱源側冷媒サイクルでは、圧縮機１１からの高温高圧冷媒が、四方弁１２から第１補助熱交換器１８に送られ、放熱して凝縮液化し、逆止弁１７から暖房用減圧装置１５で減圧される。その後、熱源側熱交換器１３で吸熱蒸発し、四方弁１２を通って圧縮機１１へ循環する。この時、利用側熱搬送サイクルの第２補助熱交換器１９と前記第１補助熱交換器１８が熱交換し、利用側熱搬送サイクル内の液冷媒が加熱されてガス化する。そして、利用側熱源熱交換器２２か
ら接続管ｆ′を通って利用側熱交換器２３へ送られ、暖房して放熱液化し、接続配管ｆを通って冷媒搬送装置２１へ送られ、冷媒量調整タンク２０から第２補助熱交換器１９へ循環する。
【００１０】
以上のように、従来の構成は、熱源側冷媒サイクルと利用側熱搬送サイクルを分離しているので、中間期や冬期の冷房運転においては、熱源側冷媒サイクルを停止し、利用側熱搬送サイクルのみを運転する。つまり、冷媒搬送装置２１、利用側熱交換器２３、利用側熱源熱交換器２２を運転し、利用側熱交換器２３で吸熱冷房し、利用側熱源熱交換器２２で放熱冷却する冷房運転を行なうものである。
【００１１】
したがって、中間期や冬期の冷房運転においては、圧縮機を運転する必要がないので、液圧縮による圧縮機の損傷の心配がなく、また蒸発圧力の極端な低下がないので、利用側熱交換器の着霜による運転停止の心配がない。さらに圧縮機を運転しないので、電力消費量も非常に少なく経済的である。
【００１２】
また、冷凍空調装置の一つとして、車両用のエアーコンディショナーに可燃性冷媒を用いることと、可燃性冷媒を用いるために、車両衝突時の遮断安全装置を用いた構成が提案されている。
【００１３】
これらの提案は、可燃性冷媒を用いた際、車両の衝突が発生した場合の可燃冷媒の漏れを遮断装置により回避するものであり、同様に、安全装置により車内への漏れの対応も提案されており、遮断装置による冷媒の漏れの場合の対応が各種提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭６２−２３８９５４号公報
【特許文献２】特開平９−７６７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機１１および熱源側熱交換器には、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ１３４ａなどの冷媒がＲ２２などのフロロクロロカーボンに替って使われ出しているが、いずれも温暖化係数はいまだ高く、自然界には存在しない冷媒である。また、ヒートポンプにおいては、ＣＯ２が使われているが、自然冷媒ではあるが、ＣＯ２自体が温暖化を加速する物質である。
【００１６】
さらに、圧縮機１１は、家庭用のエアーコンディショナーなどの冷凍空調装置、また、車載用のエアーコンディショナーなどの冷凍空調装置においては、熱源側冷媒サイクルと利用側熱搬送サイクルに分離されておらず、一つの冷媒サイクルで、冷媒を直接利用側に搬送し、利用側で蒸発潜熱、凝縮熱や顕熱による熱交換にて利用側空気等との熱交換を行う方式がとられている。
【００１７】
また、背景技術に示したような熱源側冷媒サイクルと利用側搬送サイクルに分離する方法はすでに提案されているが、この場合も、熱源側に可燃性冷媒を用いた場合の安全性をより高めた構成の具体的な施策、構成は提案されておらず、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０ａに代表されるＨＣ冷媒、その他の可燃性冷媒を利用するにあたっては、その安全性をより高めて利用するための具体的な施策が必要であるといった課題を有していた。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安全性をより高くすることを可能とし、
地球環境に優しく、かつ安全性の高い冷凍サイクルを実現し、資源、安全性、省エネルギー化、信頼性などの地球環境を守る基本技術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】
【００１９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍空調装置は、熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒サイクルと顕熱を利用する利用側搬送媒体を循環させる利用側搬送媒体サイクルの間に設けられ、熱交換することによって前記熱源側冷媒サイクルで得た温熱もしくは冷熱を、前記利用側搬送媒体サイクルで加熱、もしくは冷却に利用する補助熱交換器と、前記補助熱交換器で加熱、もしくは冷却され媒体搬送装置で搬送される前記利用側搬送媒体にて冷房、または暖房、または給湯、または加熱乾燥を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器が、冷房もしくは暖房等の運転中に、前記熱源側冷媒サイクルをＨＣ冷媒、アンモニア冷媒および他の可燃性冷媒を用いるサイクルとし、前記熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機を、密閉容器内部が低圧の密閉型圧縮機とし、前記熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとしたものである。
【００２０】
かかる構成とすることにより、圧縮機は、容器内部密閉型であるので、圧縮機の運転が始まると、密閉容器の内部は低圧となり、密閉容器内部に存在する熱源側冷媒の冷媒量は少なく、閉サイクルを形成する熱源側冷媒の全体量を大幅に低減することができる。その結果、熱源側冷媒に可燃性冷媒を用いても全体量が少ないので、より安全に適用することができる。また、密閉容器内部が低圧であるので、密閉容器への接続配管部分で万一漏れが発生しても、リーク速度は遅く、より安全に冷凍空調装置に適用できる。さらに、利用側搬送媒体は、可燃性ではなく、しかも熱源側との可燃性冷媒との連結がないので、利用側搬送媒体に可燃性冷媒が回り込むことは皆無である。したがって、利用側に可燃性冷媒が漏れることは皆無であり、利用側の可燃の有無に関わる安全面は確実に確保されることとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機に、密閉容器の内部が低圧となる密閉型圧縮機を採用し、また、熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとするもので、熱源側冷媒サイクルに存在する冷媒量を大幅に削減することが可能となる。したがって、ＨＣに代表される可燃性自然冷媒の適用がより安全に行えることとなり、地球環境に優しい冷凍空調装置を実現することができる。また、冷凍空調装置のより安全な適用と省エネルギー化の両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍空調装置の模式図
【図２】同実施の形態１における冷凍空調装置を構成する密閉圧縮機の縦断面図
【図３】従来の冷凍空調装置の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
請求項１に記載の発明は、熱源側冷媒を循環させる熱源側冷媒サイクルと顕熱を利用する利用側搬送媒体を循環させる利用側搬送媒体サイクルの間に設けられ、熱交換することによって前記熱源側冷媒サイクルで得た温熱もしくは冷熱を、前記利用側搬送媒体サイクルで加熱もしくは冷却に利用する補助熱交換器と、前記補助熱交換器で加熱もしくは冷却され、媒体搬送装置で搬送される前記利用側搬送媒体にて冷房、または暖房、または給湯、または加熱乾燥を行う利用側熱交換器と、前記利用側熱交換器が冷房もしくは暖房等の運転中に、前記熱源側冷媒サイクルに用いる冷媒を、ＨＣ冷媒、アンモニア冷媒および他の可燃性冷媒とし、前記熱源側冷媒サイクルに用いる圧縮機を、内部が低圧となる密閉容器内に圧縮要素を配置した低圧型密閉圧縮機とし、前記熱源側冷媒サイクルを、閉サイクルとするものである。
【００２４】
かかる構成とすることにより、圧縮機が容器内部密閉型であるので、圧縮機の運転が始まると、密閉容器の内部は低圧となり、密閉容器内部に存在する熱源側冷媒の冷媒量が少なくなる。その結果、閉サイクルを形成する熱源側冷媒の全体量を大幅に低減することができ、熱源側冷媒に可燃性冷媒を用いても全体量が少ないので、より安全に適用することができる。また、密閉容器内部が低圧であるので、密閉容器への接続配管部分で万一漏れが発生しても、漏れ（リーク）速度は遅く、より安全に冷凍空調装置に適用することができる。また、利用側搬送媒体は、可燃性では無く、さらに熱源側の可燃性冷媒との連結がないため、利用側搬送媒体に可燃性冷媒が回り込むことは皆無であり、利用側に可燃性冷媒が漏れることは皆無となる。したがって、利用側の可燃の有無に関わる安全面を確保することができる。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルを、前記低圧型密閉圧縮機と、該低圧型密閉圧縮機を通風する通風流路または通風流路、および通風装置を備える構成としたものである。
【００２６】
かかる構成とすることにより、前記低圧型密閉圧縮機から万が一冷媒が漏れた場合においても、漏れ流速は遅く、さらに、通風流路、または、通風装置への通風、強制通風のいずれかにより、可燃性冷媒を拡散させることができる。したがって、可燃性冷媒は、可燃領域に到達することはなく、漏れの発生が起こった場合においても、安全が確保される。また、このことは、密閉容器内部が低圧型の圧縮機であることが重要な構成要件であり、運転時、高圧冷媒が多量に滞留することが無いためである。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記低圧型密閉圧縮機を、前記密閉容器の底部に潤滑油を貯留し、前記潤滑油の量を３００立方センチメートル以下としたものである。
【００２８】
かかる構成とすることにより、運転時において潤滑油に溶解する可燃性冷媒量を少なくすることができる。運転時の冷媒溶解量は、最大およそ数％であり、可燃性冷媒の最大溶解量は、およそ２０グラム以下であり、密閉容器内への最大滞留量もほぼ同等の２０グラム程度となる。したがって、内部が高圧容器の圧縮機と比較すると、圧倒的に冷媒存在量を減少することが可能となり、２０グラムは、冷媒総量を１５０グラムに規制すると、利用できる冷媒量は、１３０グラム存在し、冷媒総量を規制することと、大きな能力範囲を確保する場合でも、十分な冷媒量を確保できることを両立することができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記低圧型密閉圧縮機を、前記密閉容器の内部に、前記圧縮要素を駆動する電動要素と、給油機構と、吐出管と、底部に潤滑油を備える構成とし、さらに、圧縮された冷媒と共に吐出される前記潤滑油の量を、１時間当り、３０立方センチメートル以下としたものである。
【００３０】
かかる構成とすることにより、冷媒と共に吐出される潤滑油が抑制されているため、密閉容器の内部の潤滑油の量の変動が小さくて済む。このことは、密閉容器内に貯留する潤滑油の量が少なくても、低圧型密閉圧縮機の内部の摺動部等に十分な潤滑油を供給できることを意味し、より少ない潤滑油の量での運転を可能とすることとなる。その結果、潤滑油の量を抑制できれば、潤滑油に溶解する冷媒の量も抑制することが可能となり、より冷媒総量を少なくし、あるいは、限られた冷媒総量の中で、熱量の発生に寄与する冷媒量を確保することが可能となる。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項４に記載の発明において、前記低圧型密閉圧縮機を、往復動型圧縮機とするものである。
【００３２】
かかる構成とすることにより、低圧型の圧縮機に往復動型圧縮機を用いれば、シリンダ内をピストンが往復動する構成であり、他の圧縮機構に比べて、ピストンとシリンダ内のクリアランスを小さくすることが可能となる。このことは、他の圧縮機が、例えば、回転式のロータリーやスクロールのように、シリンダ周りの漏れ量を抑制するために、また、スクロールの場合は、スクロールの２枚に螺旋羽根に圧力をかけるために、内部を高圧にし、その圧力の一部を用いる構成とすることが一般的であり、内部が高圧となることに対して、往復動圧縮機は、内部が低圧な構造において、ピストンとシリンダ間の高いシール性を確保することで、高い体積効率すなわち能力を確保することが可能となる。したがって、密閉容器内部に冷媒の存在量を少なくすることが可能となる。
【００３３】
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記密閉容器内部に貯留される前記潤滑油を、冷媒との相溶性がきわめて低い潤滑油とするものである。
【００３４】
かかる構成とすることにより、冷媒が潤滑油に溶解する量をさらに減少することが可能となる。したがって、請求項３に記載の効果を最大化することが可能となる。
【００３５】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルを、複数個の前記低圧型密閉圧縮機を備える構成としたものである。
【００３６】
かかる構成とすることにより、熱源側の低圧型密閉圧縮機を複数個備えることで、必要となる冷凍能力を変化させることができる。しかも、複数の低圧型密閉圧縮機の冷媒サイクルそれぞれで独立しているので、それぞれのサイクルの冷媒量を少なくしても、複数サイクルの運転数により、熱源側の能力を大きくすることが可能となる。したがって、単位閉サイクルあたりの可燃性冷媒の冷媒総量を少なくすることが可能となる。
【００３７】
請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルにおける冷媒の総量を、１５０グラム以下とするものである。
【００３８】
かかる構成とすることにより、熱源側の低圧型密閉圧縮機を複数個備えることで、必要となる冷凍能力を変化させることができるが、複数の低圧型密閉圧縮機の冷媒サイクルそれぞれで独立しているので、それぞれのサイクルの冷媒量を１５０グラム以下に抑制することが容易になり、熱源側の能力を十分確保することができる。さらに、単位閉サイクル当りの可燃性冷媒の冷媒総量を１５０グラム以下に規制ことが可能となり、ＩＥＣ基準における総量を守り、安全性を確保することが可能となる。
【００３９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルを、複数個の前記低圧型密閉圧縮機に対して、複数個の独立した閉サイクルを構成するものである。
【００４０】
かかる構成とすることにより、熱源側の低圧型密閉圧縮機を複数個備えることで、必要となる冷凍能力を変化させることができるが、複数の低圧型密閉圧縮機の冷媒サイクルそれぞれで独立しているので、それぞれのサイクルの冷媒量を１５０グラム以下に抑制することが容易になる。したがって、熱源側の能力を十分確保するとともに、単位閉サイクルあたりの可燃性冷媒の冷媒総量を１５０グラム以下に規制ことが可能となり、ＩＥＣ基準における総量を守り、安全性を確保することが可能となる。また安全性とともに、能力確保の両立が可能になる。
【００４１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発明において、前記利用側搬送媒体を、可燃性および毒性を有しない気体もしくは液体もしくは気液
混合物とし、前記利用側搬送媒体サイクルを、閉サイクルとし、さらに、前記媒体搬送装置を、搬送能力を可変する構成としたものである。
【００４２】
かかる構成とすることにより、利用側搬送媒体の安全性が確保できることとなり、利用側での安全性が担保されることとなる。
【００４３】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、前記熱源側冷媒サイクルと利用側搬送媒体サイクルを、家庭用エアーコンディショナー、家庭用ヒートポンプ給湯器などの家庭用、空気、水の加熱冷却、および、車両用のエアーコンディショナーに用いたものである。
【００４４】
かかる構成とすることにより、可燃性冷媒の家庭用、および車両用エアーコンディショナーへの適用が容易になり、家庭用エネルギーの大幅な発生源である冷凍空調装置をより地球環境に優しく、安全に用いることが可能となる。したがって、地球温暖化の低減、資源の有効利用、安全性の確保、さらには、利用側搬送媒体サイクルと熱減側冷媒サイクルとの分離によるリサイクル性の向上も得ることができ、省エネかつ環境保護を満たす冷凍空調装置の構成を可能とすることができる。
【００４５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍空調装置の模式図、図２は、同実施の形態１における圧縮機の縦断面図である。
【００４７】
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１における冷凍空調装置の全体の構成を説明する。
【００４８】
図１において、冷凍空調装置１０００は、圧縮機３００、四方弁１１２、熱源側熱交換器１１３、冷房用減圧装置１１４、暖房用減圧装置１１５を備え、逆止弁１１６は、暖房時、冷房用減圧装置１１４を開閉する。逆止弁１１７は、冷房時、暖房用減圧装置１１５を開閉する。第１補助熱交換器１１８は、前述の各構成要素と環状に連接し、熱源側冷媒サイクル５００を形成している。
【００４９】
第２補助熱交換器１１９は、第１補助熱交換器１１８と熱交換するように一体に形成されている。第１補助熱交換器１１８と第２補助熱交換器１１９は、両者で補助熱交換器５０４を構成する。
【００５０】
利用側搬送媒体５０１の循環量を安定的に調整するための調整タンク１２０は、冷房時と暖房時の利用側搬送媒体５０１の量を、媒体搬送装置５０２と連動して調整している。
【００５１】
媒体搬送装置５０２は、回転式のポンプや容積式のポンプなどで、冷房時と暖房時で利用側搬送媒体５０１の流出方向が反対となる可逆特性を持っている。
【００５２】
また、利用側熱源熱交換器１２２は、利用側の冷房、暖房の能力を調整するとともに、熱源側冷媒サイクル５００を流動する熱源側冷媒５０３の圧力条件を調整するものである。これらは、熱源側ユニット６００に収納されている。熱源側ユニット６００は、通風流路７００と通風装置７０１を備えている。
【００５３】
利用側熱交換器１２３は、利用側ユニット６０１に収納され、接続配管６０２、６０３
によって熱源側ユニット６００と接続されている。前記第２補助熱交換器１１９と調整タンク１２０、媒体搬送装置５０２、利用側熱源熱交換器１２２、利用側熱交換器１２３および接続配管６０２、６０３を環状に連接し、利用側熱搬送サイクル５０５を形成している。
【００５４】
次に、図２を用いて圧縮機３００の詳細を説明する。
【００５５】
圧縮機３００は、往復動式の圧縮機構を具備し、容器内部が低圧となる密閉型圧縮機であり、一般的に知られているレシプロ型圧縮機を用いて説明している。
【００５６】
圧縮機３００は、密閉容器３０１内底部に潤滑油３０５を貯留するとともに、熱源側冷媒５０３として、自然冷媒でありオゾン破壊係数、温暖化係数が０である、ＨＣ−６００ａ、ＨＣ−２９０などの冷媒が封入してある。
【００５７】
また、密閉容器３０１は、鉄板の絞り成型によって形成されるとともに、一端が密閉容器３０１内に連通する吐出管４２５を有し、他端が熱源側冷媒サイクル５００の低圧側に接続される吸入管３２４を備えている。
【００５８】
密閉容器３０１内には、圧縮要素３２７と電動要素３３１を備えた圧縮機本体３３５が、サスペンションスプリング３３９によって、密閉容器３０１内に弾性的に支持され、収納されている。
【００５９】
圧縮要素３２７は、クランクシャフト３４３、ブロック３４７、ピストン３５１、連結手段３５５などで構成されている。クランクシャフト３４３は、偏芯軸３５９と主軸３６４とを備えるとともに、潤滑油３０５に浸漬される主軸３６４の下端から偏芯軸３５９上端までを連通し、主軸３６４表面に設けられたらせん状の溝などからなる給油機構３６８を備えている。
【００６０】
電動要素３３１は、ブロック３４７の下方にボルトによって固定されたステータ３７２と、ステータ３７２の内側の同軸上に配置され、かつ主軸３６４に焼き嵌め固定されたロータ３７６とで構成されている。
【００６１】
ブロック３４７には、圧縮室３８０を形成するシリンダ３８４が一体に形成されるとともに、主軸３６４を回転自在に軸支する軸受部３８８を備えている。
【００６２】
また、シリンダ３８４の端面には、吸入孔と吐出孔（いずれも図示せず）を備えたバルブプレート３９８と、シリンダヘッド４０４および吸入孔と吐出孔を開閉するリードプレート（図示せず）が、共にヘッドボルト４０７によって、シリンダ３８４の端面の開口端３８５を封止するように押圧固定されるとともに、バルブプレート３９８とシリンダヘッド４０４により、吸入マフラー４１０が把持されて固定されている。シリンダヘッド４０４は、熱源側冷媒５０３が吐出される吐出空間（図示せず）を有し、吐出空間は、吐出管４２５に連通している。
【００６３】
吸入マフラー４１０は、主にガラス繊維を添加したＰＢＴなどの合成樹脂で成型されるとともに、熱源側冷媒５０３を圧縮室３８０内に導く連通管４２２を備えている。
【００６４】
次に、給油機構３６８と給油機構３６８を具備したクランクシャフト３４３について説明する。
【００６５】
クランクシャフト３４３の主軸３６４の下端は、前述したように、潤滑油３０５に浸漬
され、下端部には、遠心ポンプや粘性ポンプなどの手段によるポンプ部４２８が形成されている。ポンプ部４２８は、横孔４３１から螺旋溝３６８に連通し、螺旋溝３６８を通って上昇した潤滑油３０５が、クランクシャフト３４３と軸受部３８８などの摺動部を潤滑しながら、偏芯溝４４３、続いて連結手段３５５のロッド孔４４６へと流れるように構成されている。
【００６６】
次に、クランクシャフト３４３が軸支されるスラスト部分について説明する。
【００６７】
軸受部３８８の上端は、スラストベアリング機構４６４を介してクランクシャフト３４３の荷重を支えている。スラストベアリング機構４６４は、ボールと保持器を有する公知の機構であり、スラストベアリング機構４６４にも潤滑油３０５が、螺旋溝３６８などで構成される給油機構によって供給される。
【００６８】
次に、シリンダヘッド４０４の吐出空間から吐出された熱源側冷媒５０３の流動経路について説明する。
【００６９】
吐出空間は、吐出管４２５に連通する。潤滑油３０５は、摺動部分を潤滑するものの、圧縮室３８０にはほとんど混入しない構成であり、これにより吐出管４２５から潤滑油３０５が吐出される量は極めて少ない。
【００７０】
吐出管４２５を出た熱源側冷媒５０３は、密閉容器３０１を貫通した吐出管４２５によって密閉容器３０１の外部の熱源側冷媒サイクル５００に吐出され、サイクル内を流動する。
【００７１】
次に、圧縮機３００について、その動作、作用を説明する。
【００７２】
圧縮機３００は、ステータ３７２に電流を流して磁界を発生させ、主軸３６４に固定されたロータ３７６を回転させることで、クランクシャフト３４３が回転し、偏芯軸３５９に回転自在に取り付けられた連結手段３５５を介して、ピストン３５１がシリンダ３８４内を往復運動する。
【００７３】
そして、このピストン３５１の往復運動に伴い、熱源側冷媒５０３は、吸入マフラー４１０を介して圧縮室３８０内へ吸入され、圧縮された後、熱源側冷媒サイクル５００へ吐出される。
【００７４】
次に、圧縮機３００の吸入工程について説明する。
【００７５】
ピストン３５１がシリンダ３８４の容積が増加する方向に動作し、圧縮室３８０内の熱源側冷媒５０３が膨張することにより、圧縮室３８０内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室３８０内の圧力と吸入マフラー４１０内の圧力との差により、吸入バルブが開き始める。
【００７６】
そして、熱源側冷媒サイクル５００から戻った熱源側冷媒５０３は、密閉容器３０１内へ吸入管３２４から流入する。そして、流入した熱源側冷媒５０３は、連通管４２２を経て、圧縮室３８０内に流入する。
【００７７】
その後、ピストン３５１の動作が下死点から圧縮室３８０内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室３８０内の圧力は上昇し、圧縮室３８０内の圧力と吸入マフラー４１０内の圧力との差によって、吸入バルブが閉じる。
【００７８】
次に、圧縮機３００の吐出工程について説明する。
【００７９】
ピストン３５１の動作が下死点から圧縮室３８０内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室３８０内の圧力は上昇し、圧縮室３８０内の圧力と吸入マフラー４１０内の圧力との差によって、吸入バルブが閉じ、圧縮室３８０内の圧力がシリンダヘッド４０４の吐出空間内の圧力を上回ると、吐出バルブが開く。その結果、圧縮されて高温となった熱源側冷媒５０３は、バルブプレート３９８の吐出孔を通って吐出空間内に吐出される。さらに、吐出空間が、吐出管４２５と連通していることから、高温の熱源側冷媒５０３は、吐出管４２５に流入し、吐出管４２５から、密閉容器３０１の外部である熱源側冷媒サイクル５００へと吐出され、さらに熱源側冷媒サイクル５００を通って吸入管３２４に戻る閉サイクルを形成する。
【００８０】
ここで、圧縮機３００は、内部の圧力が低いため、密閉容器３０１内部に存在する熱源側冷媒５０３の量は極めて少ない。例えば、ＨＣ−２９０で吸入側温度すなわち蒸発温度が１０℃を想定した場合、密閉容器３０１の内部ガス存在量は、最大でも２０グラムである。
【００８１】
次に、密閉容器３０１の底部に貯留された潤滑油３０５の循環経路について説明する。
【００８２】
密閉容器３０１の底部に貯留された潤滑油３０５は、クランクシャフト３４３に設けられたポンプ部４２８により、鉛直上方へ持ち上げられる。ポンプ部４２８で持ち上げられた潤滑油３０５は、クランクシャフト３４３の横孔４３１から軸受部３８８とクランクシャフト３４３の主軸３６４の間に入り摺動部の潤滑を行うとともに、さらに給油機構を形成する螺旋溝３６８によって、粘性ポンプ機構により、さらに上に持ち上げられる。
【００８３】
そして、軸受部３８８の上端からでる潤滑油３０５は、スラストベアリング機構４６４を潤滑するとともに、さらに潤滑油３０５は、偏芯軸３５９の偏芯溝４４３から、連結手段３５５のロッド孔４４６を通して、ピストン３５１、シリンダ３８４などに送られる。
【００８４】
潤滑油３０５は、摺動潤滑に寄与する最小量が存在すれば、圧縮機３００の信頼性を確実に保証できる。
【００８５】
また、前述したように、熱源側冷媒５０３とともに吐出される潤滑油３０５の量は極めて少なく、発明者らの検討によれば、１時間当たり３０立方センチメートル以下であれば、熱源側冷媒サイクル５００に残存滞留する潤滑油３０５の量を勘案しても潤滑油の量は３００立方センチメートル以下に制限することが可能である。そして、潤滑油３０５の量を３００立方センチメートルとすると、潤滑油３０５に溶解する熱源側冷媒５０３の量は、運転時、多くとも１０グラム以下となり、前述した密閉容器３０１内に存在する熱源側冷媒の最大量２０グラムと加えても３０グラムである。
【００８６】
また、潤滑油３０５の油種として、熱源側冷媒５０３との相溶性の低い油種を選択すれば、潤滑油３０５に溶解する熱源側冷媒５０３の量をさらに低減することが可能となる。
【００８７】
さらに、前述した本発明の実施の形態１における圧縮機３００の構成は、圧縮機３００の全体の容積を小さくできる構成である。これにより、密閉容器３０１内に存在する冷媒量はさらに少なくすることが可能である。また、インバーターのモーター構造を用いた場合、モーター全体が小さく構成出来るので、圧縮機３００、即ち密閉容器３０１の構造はさらに小さくなる。
【００８８】
本発明の実施の形態１の圧縮機３００は、密閉容器３０１の内部が低圧となるレシプロ
型圧縮機で説明を行っているが、リニア圧縮機もピストン３５１の往復動変換機構として、クランクシャフト３４３と連結手段３５５を用いず、電動要素３３１がリニアモーターで構成される点が異なる往復動圧縮機の一つであり、本発明の実施の形態１に説明する作用、効果については、同様に享受できることとなる。
【００８９】
密閉容器３０１の内部が低圧であり、密閉容器３０１の容積が小さいこと、および潤滑油３０５の吐出量が極めて少ないこと、潤滑油３０５に溶解する熱源側冷媒５０３の量が少ないことは、可燃性冷媒の基準として公開されているＩＥＣ６０３３５−２−２４（２０００）に記載されている１５０グラムを規制値と考えると、熱源側冷媒５０３として、加熱及び冷却に寄与できる熱源側冷媒５０３の実量が１２０グラム確保可能であることを意味し、冷媒実量が１２０グラム存在すれば、熱源側冷媒サイクル５００の閉ざされた配管を鑑みると、十分な加熱・冷却の熱交換冷媒量を確保することが可能となる。
【００９０】
さらに、熱源側冷媒５０３の総量が１５０グラム以下に抑制され、圧縮機３００が内部低圧型であることは、万が一、熱源側冷媒５０３の漏れが圧縮機３００の接続される配管経路から発生しても、安全が確保されることを意味する。
【００９１】
また、熱源側冷媒サイクル５００の熱源側ユニット６００内に設けられた通風流路７００と通風装置７０１によって、熱源側ユニット６００内の空気は常に循環しているので、可燃性冷媒が熱源側ユニット６００内に溜まることもない。さらに、通風装置７０１は、熱源側冷媒サイクル５００の熱源側熱交換器１１３の外気との熱交換のためのファン（図示していない）で代用することも可能であり、実質的に可燃性冷媒が熱源側のユニット内に滞留することは発生しない。
【００９２】
これらのことは、本発明の実施の形態１による構成を家庭用エアーコンディショナー、車両用エアーコンディショナー、家庭用ヒートポンプユニットなどの家庭用冷暖房機器に用いられることを可能とする構成となる。
【００９３】
また、図示記載していないが、熱源側冷媒サイクル５００を複数個設けることで、１個あたりの熱源側冷媒サイクル５００の冷媒総量を１５０グラム以下とし、全体能力を上げることで、前述した基準を満たす可燃性冷媒を用いたサイクルを構成することができる。
【００９４】
次に、熱源側冷媒サイクル５００を高効率化するために、前述した圧縮機３００は、スラストベアリング機構４６４など、摺動損失を最小化する構成を含んでいる。また、電動要素３３１にインバーターを用いれば、効率の向上と共に、能力可変も容易になり、熱源側冷媒サイクル５００の効率をさらに向上することができる。
【００９５】
さらに、図示していないが、補助熱交換器５０４の全体を真空断熱材で覆う事で、補助熱交換器５０４での熱損失を最小化出来る。
【００９６】
また、利用側搬送媒体サイクル５０５は、既に提案されているように、エタノール、水系媒体、などの安全な媒体を用いれば良く、利用側搬送媒体サイクル５０５を循環する利用側搬送媒体５０１の循環量は、媒体搬送装置５０２の搬送能力を可変とすることで制御が可能である。さらに、調整タンク１２０を用いれば、一時的に調整タンク１２０に冷熱を保留することで、利用側熱交換器１２３での起動初期の冷熱を早くすることも可能である。また、調整タンク１２０に保冷・保温材料を利用し、あるいは調整タンク外部に前述の真空断熱材や、真空タンクを利用し、外部熱交換を低減することで、より全体サイクルを高効率化すると共に、サイクルの起動時の冷却、加熱の立ち上がりをよくすることも可能となる。
【００９７】
さらに、サイクル全体のメインテナンス性を勘案しても、利用側搬送媒体サイクル５０５と熱源側冷媒サイクル５００は、容易に切り離すことができる。両サイクルそれぞれにおいてのメインテナンスが廃棄、再利用まで含めたすべてのライフサイクルにおいて向上することとなる。
【００９８】
尚、本発明の実施の形態１における圧縮機３００は、密閉容器３０１の内部が低圧となる所謂レシプロ型の密閉圧縮機を用いて説明したが、往復動型の圧縮機としては、リニア圧縮機なども同様である。また、低圧型の密閉された圧縮機３００においては、往復動に限定せず、展開が可能である。但し、オイル吐出量制限の観点などを鑑みれば、本実施の形態１に示すような、往復動型圧縮機が最適であることは本発明における作用の観点から理解できる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上説明したように、本発明によれば、可燃性冷媒を用いても、冷媒総量を規制値である１５０グラム以下に抑制しながら、冷凍空調装置を安全かつ高効率に運転することが可能となり、現在、地球全体としての最大課題である地球温暖化を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【０１００】
１２３  利用側熱交換器
３００  圧縮機
３０１  密閉容器
３０５  潤滑油
３２７  圧縮要素
３３１  電動要素
４２５  吐出管
５００  熱源側冷媒サイクル
５０１  利用側搬送媒体
５０２  媒体搬送装置
５０３  熱源側冷媒
５０４  補助熱交換器
５０５  利用側搬送媒体サイクル
１０００  冷凍空調装置
【図１】
2013044469.tif 000003
【図２】
2013044469.tif 000004
【図３】
2013044469.tif 000005