JP2015021683A

JP2015021683A - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2015021683A
Application number: JP2013151398A
Authority: JP
Inventors: 藤高　章; Akira Fujitaka; 章藤高; 広田　正宣; Masanori Hirota; 正宣広田; 川邉　義和; Yoshikazu Kawabe; 義和川邉; 一彦丸本; Kazuhiko Marumoto
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-02-02

Abstract

【課題】エネルギー効率が高く、冷媒が漏洩した場合の安全性を向上させた冷凍装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機１、室外熱交換器３、絞り装置４、室内熱交換器５を冷媒配管で順次接続した冷凍サイクルと、室外制御装置１０、室内制御装置１１とを備え、冷媒として可燃性冷媒を用いた冷凍装置であって、冷媒配管を室外制御装置１０または室内制御装置１１と反対方向に開口する開口部と、開口部に挿入される挿入部とにより接続することで、冷媒が漏洩した場合の安全性の向上に貢献することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性冷媒を用いた冷凍装置に関する。

現在、開発途上国の冷凍装置などの冷媒には、Ｒ−２２が使用されているが、オゾン層を破壊するＨＣＦＣであるため、モントリオール議定書により削減対象となっている。そのため、ＨＣＦＣ代替で、オゾン層を破壊しない冷媒としてＨＦＣ冷媒Ｒ−４１０Ａが先進国で使用されているが、Ｒ−４１０Ａは温暖化係数が高いため、温暖化係数の低い冷媒の使用を検討している。しかし、Ｒ−２９０等の炭化水素系冷媒、Ｒ−３２やＲ１２３４ｙｆ等のＧＷＰが低いＨＦＣ系冷媒は可燃性を有する場合がある。そのため、低ＧＷＰ冷媒を使用する冷凍装置において、制御装置を冷凍サイクル部より上方に配置する等の安全対策を講じている（例えば、特許文献１参照）。

図６は特許文献１に記載された冷凍装置である。図６に示すように、冷凍サイクル部２５を配設した外箱２２の底面または側壁の下部に機外の空気と連通する外箱開口部３２を設け、かつ、電気制御部３１を冷凍サイクル部２５より上方に配置している。

特開平８−６１７０２号公報

しかしながら、上記従来の冷凍装置では、制御装置を冷凍サイクル部より上方に配置しているが、冷媒の漏洩方向によっては制御装置の方向に冷媒が漏れる可能性があり、最悪の場合には、漏洩した冷媒が制御装置により着火する可能性があるという課題があった。

そこで、本発明は、可燃性の温暖化係数が低い冷媒を使用し、冷媒漏洩した場合でも、着火源となる可能性のある制御装置の冷媒濃度を低く保ち、安全性を確保する冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を冷媒配管で順次接続した冷凍サイクルと、制御装置とを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を用いた冷凍装置であって、前記冷媒配管は、前記制御装置と反対方向に開口する開口部と、前記開口部に挿入される挿入部とにより接続されたことを特徴とする。

これにより、この冷凍装置は、冷媒配管の接合部分より冷媒漏洩が発生した場合において、冷媒漏洩方向が制御装置の反対方向となるため、安全性の向上に貢献することができる。

本発明によれば、冷媒配管の接合部分より冷媒漏洩が発生した場合の安全性を向上させることができる。

本発明の実施の形態における冷凍装置の冷凍サイクル図同冷凍装置の冷凍装置の室内機の概略図同冷凍装置の冷媒配管接合部の概略図同冷凍装置の室外機の冷媒配管の概略図同冷凍装置の冷媒配管接合部の概略図従来の冷凍装置の断面図

第１の発明は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を冷媒配管で順次接続した冷凍サイクルと、制御装置とを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を用いた冷凍装置であって、前記冷媒配管は、前記制御装置と反対方向に開口する開口部と、前記開口部に挿入される挿入部とにより接続された構成としてある。

これにより、この冷凍装置は、冷媒配管の接合部分より冷媒漏洩が発生した場合において、冷媒漏洩方向が前記制御装置の反対方向となるため、安全性の向上に貢献することができる。

第２の発明は、空気より比重の高い可燃性冷媒を用い、前記制御装置を冷凍装置の上部に配置し、前記開口部は下方に開口する構成としてある。

これにより、この冷凍装置は、冷媒配管の接合部分より冷媒漏洩が発生した場合において、冷媒漏洩方向が前記制御装置の反対方向となり、さらに安全性の向上に貢献することができる。特に空気より比重の高い可燃性冷媒は下方に移動しやすいために、開口部を下方に開口させることで、より制御装置の方向に冷媒が漏洩することを防止できる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、可燃性冷媒として、可燃性冷媒として、地球温暖化係数が３以上、５００以下となるように、Ｒ−２９０やＲ６００ａ、Ｒ−３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ単一冷媒またはＲ３２／ＨＦＯ−１２３４ｙｆ混合冷媒やＲ３２／ＨＦＯ−１２３４ｚｅ混合冷媒、Ｒ−３２、Ｒ−２９０、Ｒ６００ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅの内のいずれかの冷媒の混合冷媒を用いる構成としてある。

これにより、低ＧＷＰ冷媒でエネルギー効率の高い運転が可能なため、地球温暖化防止にも貢献することができる。

第４の発明は、第１〜第３の発明において、圧縮機に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油、または鉱油を用いたものであり、冷凍装置の信頼性の向上に貢献することができる。

以下、本発明の冷凍装置の実施の形態について説明する。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。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における冷凍装置の冷凍サイクル図、図２は同冷凍装置の室内機の冷凍サイクル部品と制御装置の位置を示す概略図、図３は冷媒配管の接合部の概略図、図４は室外機の冷凍サイクル部品と制御装置の位置を示す概略図である。図５は室外機の圧縮機−四方弁を接続する冷媒配管を示す配管組立図である。

図１において、この冷凍装置は、室外機２１と室内機２２とを接続配管６、７で配管接続したいわゆるセパレート式の空気調和機である。冷凍装置は、冷凍サイクルを備えており、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１、四方弁２、冷媒と室外空気の熱を交換する室外熱交換器３、冷媒を減圧する絞り装置４、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器５を環状に接続配管６、７および冷媒配管で接続して構成されている。

室外機２１は、圧縮機１や室外送風機の運転・停止などの制御や、四方弁２、絞り装置４の制御を行うリレーや電子部品で構成された室外制御装置１０を備えている。

室内機２２は、室内送風機の運転・停止や制御弁の制御を行うリレーや電子部品で構成された室内制御装置１１を備えている。

図２は、室内機２２の室内制御装置１１、室内熱交換器５および冷媒配管接合部８の位置関係を示している。冷媒配管接合部８は、室内熱交換器５と接続配管６、７に接続される冷媒配管との接合部や、室内熱交換器５を構成する伝熱管どうしを接続する接合部である。室内制御装置１１は室内機２２の前面のほぼ中央の上部に、冷媒配管接合部８と離れた位置に配置されている。

さらに、図３に示すように、冷媒配管接合部８は、冷媒漏洩が発生した場合に、冷媒漏洩方向が室内制御装置１１の反対方向となるように冷媒配管を挿入し、接合している。具体的には、室内機２２の中央部に位置する室内制御装置１１と反対方向である側面方向に開口する開口部に、冷媒配管の挿入部を室内制御装置１１の方向へと挿入している。なお、開口部と挿入部とは互いにろう付けすることで接合している。

図４は、室外機２１の室外制御装置１０、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３の位置関係を示している。図５は、室外機２１の圧縮機１と四方弁２を接続する冷媒配管とそれらの冷媒配管接合部９を示している。冷媒配管接合部９は、圧縮機１と四方弁２に接続される冷媒配管との接合部や、四方弁２と圧縮機１に接続される冷媒配管との接合部や、四方弁２と室外熱交換器３に接続される冷媒配管との接合部や、四方弁２と接続配管６に接続される冷媒配管との接合部である。

室外制御装置１０は室外機２１の上部に配置され、圧縮機と四方弁を接続する冷媒配管は、室外制御装置１０の下部に配置されている。冷媒配管接合部９は、冷媒漏洩が発生した場合に、冷媒漏洩方向が室外制御装置１０の反対方向となるように冷媒配管を挿入し、接合している。具体的には、具体的には、室外機２１の上部に位置する室外制御装置１０と反対方向である下方に拡管されて開口する開口部に、冷媒配管の挿入部を室外制御装置１０の方向へと挿入している。なお、開口部と挿入部とは互いにろう付けすることで接合している。

さらに、室内制御装置１１、室外制御装置１０はケースにより密閉され、冷媒漏洩した場合でも制御装置内の冷媒濃度が高くなることを防いでいる。

冷凍装置を構成する冷媒回路には、可燃性冷媒のジフルオロメタン（Ｒ−３２）を使用している。

まず、冷房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁２を通り室外熱交換器３に送られる。そして、冷媒は周囲の空気と熱交換して放熱して凝縮し、高圧の液冷媒となり、絞り装置４に送られる。絞り装置４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、接続配管６を通り、室内機２２の室内熱交換器５に送られる。室内熱交換器５では、冷媒は周囲の空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒
となる。この時周囲の空気は冷却される。そして、接続配管７を通り室外機２１に戻り、四方弁２を通って圧縮機１に戻される。

次に、暖房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁２、接続配管７を通り室内機２２の室内熱交換器５に送られる。そして、冷媒は周囲の空気と熱交換して放熱して凝縮し、高圧の液冷媒となり、接続配管６を通り室外機２１に戻り、絞り装置４に送られる。絞り装置４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器３で、冷媒は周囲の空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時周囲の空気は冷却される。そして、四方弁２を通って圧縮機１に戻される。

次に、本実施の形態による冷凍装置の冷媒配管接合部で冷媒漏洩が発生した場合について説明する。

まず、室内機２２側の冷媒配管接合部８で冷媒漏洩が発生した場合について説明する。室内制御装置１１は室内機２２のほぼ中央部に配置される一方、冷凍サイクルの冷媒配管接合部８は、冷媒漏洩が発生した場合に、冷媒漏洩方向が室内制御装置１１の反対方向となるように冷媒配管を挿入し、接合しているため、漏洩冷媒は室内制御装置１１とは反対方向に漏洩する。

つまり、室内制御装置１１と反対方向に開口する開口部に対し、室内制御装置１１の方向に冷媒配管の挿入部を挿入しているので、冷媒漏洩が発生した場合に、漏洩冷媒は室内制御装置１１とは反対方向（図３中の白抜き矢印方向）に漏洩する。

また、室内制御装置１１はケースにより密閉され、Ｒ３２は比重が空気より大きく、室内機２１の中央の上部に配置しているため、室内制御装置１１内の冷媒濃度上昇を防止し、室内制御装置１１による着火を防止できる。

次に、室外機２１側の冷媒配管接合部９で冷媒漏洩が発生した場合について説明する。室外制御装置１０は室外機２１の上部に配置され、冷凍サイクルの冷媒配管接合部９は、冷媒漏洩が発生した場合に、冷媒漏洩方向が室外制御装置１０の反対方向となるように冷媒配管を挿入し、接合しているため、漏洩冷媒は室外制御装置１０とは反対方向に漏洩する。

つまり、室外制御装置１０と反対方向に拡管されて開口する開口部に対し、室外制御装置１０の方向に冷媒配管の挿入部を挿入しているので、冷媒漏洩が発生した場合に、漏洩冷媒は室外制御装置１０とは反対方向（図５中の白抜き矢印方向）である下方に漏洩する。

また、室外制御装置１０が、ケースにより密閉され、Ｒ３２は比重が空気より大きく、室外機２１の上部に配置しているため、室外制御装置１０内の冷媒濃度上昇を防止し、室外制御装置１０による着火を防止できる。

なお、圧縮機１に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油、または鉱油を用いるもので、冷媒と冷凍機油の混合物が漏洩した場合においても、室外制御装置１０とは反対方向に漏洩するため、冷凍装置の安全性のさらなる向上に貢献することができる。

なお、Ｒ−２９０やＲ６００ａ等の炭化水素系冷媒、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ単一冷媒またはＲ３２／ＨＦＯ−１２３４ｙｆ混合冷媒やＲ３２／ＨＦＯ−１２３４ｚｅ混合冷媒、Ｒ−３２、Ｒ−２９０、Ｒ６００ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅの混合冷媒等の地球温暖化係数が５００以下、望ましくは３５０以下、さらに望ましくは１５０以下となるような冷媒を用いても同様の効果を奏す。

本発明によれば、可燃性冷媒を使用する場合において、制御装置付近の冷媒濃度の上昇を防止と着火を防止し、安全性の向上を図ることができ、低ＧＷＰ冷媒を使用する冷凍サイクルを有す冷凍装置、空気調和機、ヒートポンプ温水暖房機等さまざまな機器に搭載可能であり、温暖化防止に貢献することができる。

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４絞り装置
５室内熱交換器
８冷媒配管接合部
９冷媒配管接合部
１０室外制御装置
１１室内制御装置

Claims

圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を冷媒配管で順次接続した冷凍サイクルと、制御装置とを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として可燃性冷媒を用いた冷凍装置であって、前記冷媒配管は、前記制御装置と反対方向に開口する開口部と、前記開口部に挿入される挿入部とにより接続されたことを特徴とする冷凍装置。
空気より比重の高い可燃性冷媒を用い、前記制御装置を冷凍装置の上部に配置し、前記開口部は下方に開口することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
可燃性冷媒として、地球温暖化係数が３以上、５００以下となるように、Ｒ−２９０やＲ６００ａ、Ｒ−３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ単一冷媒またはＲ３２／ＨＦＯ−１２３４ｙｆ混合冷媒やＲ３２／ＨＦＯ−１２３４ｚｅ混合冷媒、Ｒ−３２、Ｒ−２９０、Ｒ６００ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅの内のいずれかの冷媒の混合冷媒を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
圧縮機に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油、または鉱油を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍装置。