(57)【要約】【課題】使用冷媒を新冷媒であるＲ１２３４ｙｆに変更した場合に、損失仕事を低減でき、高性能を発揮可能な圧縮機を提供するとともに、その圧縮機を用いることにより高い成績係数（ＣＯＰ）を実現可能な冷凍サイクルを提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機であって、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆを使用するとともに、冷媒にＨＦＣ１３４ａを使用する場合に比べ、主圧力損失発生部の流路断面積を１．０５〜１．４０倍に拡大したことを特徴とする圧縮機、およびそれを用いた冷凍サイクル。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機であって、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆを使用するとともに、冷媒にＨＦＣ１３４ａを使用する場合に比べ、主圧力損失発生部の流路断面積を１．０５〜１．４０倍に拡大したことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記主圧力損失発生部が、シリンダへの冷媒吸入路および／またはシリンダからの冷媒吐出路の絞り部からなる、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記絞り部における最小流路断面積が、冷媒にＨＦＣ１３４ａを使用する場合の最小流路断面積の１．０５〜１．４０倍に拡大されている、請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記主圧力損失発生部の流路断面積の拡大が、シリンダへの冷媒吸入孔、シリンダからの冷媒吐出孔、吸入弁の規制変位量、吐出弁の規制変位量の少なくとも一つの拡大により行われている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項５】
車両用空調装置に用いられる、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項６】
冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍サイクルにおいて、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆを使用するとともに、前記圧縮機として請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機を用いることを特徴とする冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の新しい冷媒を用いる場合にも高い性能が得られるようにした圧縮機と、その圧縮機を用いた冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用空調装置等に用いられる冷凍サイクルは、図１に示すような基本構成を有している。図１において、冷凍サイクル１は、冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器３と、凝縮した冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段としての膨張弁４と、減圧・膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器５とを備えており、この冷凍サイクル１中を冷媒がその状態を変化させながら循環される。このような冷凍サイクル１においては、動力の大半は圧縮機２で消費されるので、圧縮機２の性能が冷凍サイクル１の成績係数（ＣＯＰ）を大きく左右する。圧縮機２の性能向上の手法の一つに、圧縮機内でのある力損失を極力低減することが挙げられる。
【０００３】
現状、代表的な冷媒としてＨＦＣ１３４ａが使用されており、その場合、圧縮機内の各部の形状やサイズは、冷媒としてＨＦＣ１３４ａを使用することを前提に最適な形状やサイズに設計されている。
【０００４】
この現状の代表的な冷媒ＨＦＣ１３４ａに対し、地球温暖化係数（ＧＷＰ）等のさらなる改善を目指して、新冷媒の研究、開発が行われている（例えば、非特許文献１）。このような改善を目指した新冷媒として、最近、ＨＦＯ１２３４ｙｆが公表され、例えば、車両用空調装置等に用いられる冷凍サイクルへの適用についても、試験、研究を行うことが可能な状況となってきた。
【非特許文献１】冷凍２００８年３月号第８３巻第９６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、現状の上記冷媒ＨＦＣ１３４ａに比べ、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆは密度が大きく冷媒流量が増加するため、冷媒ＨＦＣ１３４ａを使用していた場合のままの形態に新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを用いると、とくに圧縮機の吸入・吐出に伴う損失仕事が増大し、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が低下することとなる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、とくに使用冷媒を新冷媒であるＨＦＯ１２３４ｙｆに変更した場合に、損失仕事を低減でき、高性能を発揮可能な圧縮機を提供するとともに、その圧縮機を用いることにより高い成績係数（ＣＯＰ）を実現可能な冷凍サイクルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機であって、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆを使用するとともに、冷媒にＨＦＣ１３４ａを使用する場合に比べ、主圧力損失発生部の流路断面積を１．０５〜１．４０倍に拡大したことを特徴とするものからなる。
【０００８】
すなわち、圧縮機内において、冷媒ＨＦＣ１３４ａを使用する場合に主に圧力損失を発生させていた流路部分に関し、その流路断面積を、冷媒ＨＦＣ１３４ａを使用する場合の最適設計値に対して特定の範囲だけ拡大し、それによってその部分の圧力損失を効率よく大幅に低下させるようにしたものである。これにより、密度が高く冷媒流量が増加する傾向となる新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合に、主圧力損失発生部における圧力損失を適切に低下させて、圧縮機の消費動力の増加を適切に抑え、ひいてはその圧縮機を使用する冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を高めることが可能になる。
【０００９】
圧縮機における吸入・吐出に伴う損失仕事は、つまり上記主圧力損失発生部における損失仕事は、とくに、シリンダへの冷媒吸入路および／またはシリンダからの冷媒吐出路の絞り部において発生する。換言すれば、圧縮機における損失仕事は、シリンダへの冷媒吸入路および／またはシリンダからの冷媒吐出路が絞られていることに起因する圧力損失が殆どである。後述の試験結果の範囲では、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合には、現行冷媒ＨＦＣ１３４ａを使用する場合に比べ、圧力損失は１．０１〜１．２７倍、つまり約１．０〜１．３倍になる。
【００１０】
このような試験結果を反映させる場合、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合の圧力損失の増加を適切に抑制するためには、上記絞り部における最小流路断面積が、冷媒にＨＦＣ１３４ａを使用する場合の最小流路断面積の１．０５〜１．４０倍程度に拡大されていることが好ましい。このような流路断面積の拡大により、目標とする圧力損失の増加の抑制、圧縮機の消費動力の増加の抑制、ひいては目標とする冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の実現が可能となる。
【００１１】
上記主圧力損失発生部の目標とする流路断面積の拡大は、とくに、シリンダへの冷媒吸入孔、シリンダからの冷媒吐出孔、吸入弁の規制変位量、吐出弁の規制変位量の少なくとも一つの拡大により行うことが効果的である。
【００１２】
このような本発明に係る圧縮機は、基本的には新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用しようとするあらゆる圧縮機に適用可能であるが、とくに効率の良い運転や、冷凍機油の劣化を防止して長期間にわたって高い耐久性が求められる車両用空調装置に用いられる圧縮機として好適なものである。
【００１３】
本発明は、上記のような圧縮機を組み込んだ冷凍サイクル、すなわち、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮した冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段と、減圧・膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍サイクルであって、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆを使用するとともに、圧縮機として上記のような圧縮機を用いることを特徴とする冷凍サイクルについても提供する。
【００１４】
このような冷凍サイクルにおいては、圧力損失の低い圧縮機を用いることにより、圧縮機の消費動力が低く抑えられ、高い冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が達成される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る圧縮機によれば、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合に、圧力損失の低く抑えて消費動力を低く抑えることが可能になる。この圧縮機を用いた冷凍サイクルでは、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用しても高い成績係数（ＣＯＰ）の実現が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明について、試験結果を主体に、図面を参照しながら説明する。
試験は、圧縮機単体に試験（圧縮機試験）と、その圧縮機冷凍サイクル中に組み込んだシステム試験とにおいて、現行冷媒ＨＦＣ１３４ａを使用した場合と新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用した場合とについて行った。冷凍サイクルにおける配設機器の基本構成としては、図１に示したものと同等とした。図１においては、前述したように、冷凍サイクル１は、冷媒を圧縮する圧縮機２と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器３と、凝縮した冷媒を減圧・膨張させる減圧・膨張手段としての膨張弁４と、減圧・膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器５とを備えており、冷凍能力を向上させるために、冷凍サイクル１における蒸発器５の出口側冷媒が過熱状態とされたり、凝縮器３出口側において過冷却状態とされたりしてもよい。
【００１７】
試験は、システム試験においては、圧縮機回転数、蒸発器入口温度、蒸発器前面風量、凝縮器入口温度、凝縮器前面風量の条件を各種変更し、圧縮機試験においては、圧縮機回転数、吐出圧力、吸入圧力、圧縮機入口過熱度等のの条件を各種変更して行った。試験結果のデータは、図２に示すように、主として現行冷媒ＨＦＣ１３４ａとを使用した場合に対する新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用した場合の比として採取した。具体的には、図２の各プロットに示すように、システム試験における圧縮機吸入側と吐出側、圧縮機試験における圧縮機吸入側と吐出側とについて、冷媒流量比（ＨＦＯ１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ）と、圧縮機の圧力損失比（ＨＦＯ１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ）との関係として求めた。図２における多数のプロットは、実際の圧縮機、システムの運転範囲を考慮した試験結果として得られたものであり、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合の最適設計条件を求めるための試験結果として使用可能なものである。
【００１８】
上記試験結果からは、図２に示すように、圧縮機における圧力損失比（ＨＦＯ１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ）は１．０１〜１．２７倍の範囲となった。この結果を反映させて新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合の圧力損失の増加を適切に抑制するためには、計算上、主圧力損失発生部、とくに吸入側および／または吐出側流路の絞り部における最小流路断面積を、冷媒にＨＦＣ１３４ａを使用する場合の最小流路断面積の１．０５〜１．４０倍程度に拡大すればよいことが分かった。このような適切な流路断面積の拡大により、前述したように、新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合の目標性能、つまり、圧力損失の増加の抑制、圧縮機の消費動力の増加の抑制、ひいては目標とする冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の実現が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明に係る圧縮機および冷凍サイクルは、基本的に新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用するあらゆる圧縮機および冷凍サイクルに適用可能であり、とくに車両用空調装置に用いられる圧縮機および冷凍サイクルとして好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明で対象としている圧縮機を用いた冷凍サイクルの基本機器配置を示す概略構成図である。
【図２】新冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆを使用する場合の最適設計条件を求めるための試験結果を示す、冷媒流量比（ＨＦＯ１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ）と圧縮機の圧力損失比（ＨＦＯ１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ）との関係図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  冷凍サイクル
２  圧縮機
３  凝縮器
４  減圧・膨張手段としての膨張弁
５  蒸発器
【図１】
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【図２】
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