JP2016217628A - Refrigerator machine and refrigerator device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、冷凍機及び冷凍装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a refrigerator and a refrigeration apparatus.
地球の温暖化を防止するために、地球温暖化係数(ＧＷＰ：Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）のより低い冷媒を用いることが検討されている。
特許文献１では、冷凍装置に用いられる冷媒のＲ４０４Ａの代替品として、ＨＦＣ−３２、ＨＣＦＣ−１２５、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、及びＨＦＯ−１２３４ｙｆを含む混合冷媒が使用さている。
以下では、単独で冷凍サイクル回路を構成するものを冷凍装置と称し、冷凍装置のうち、例えば蒸発器（第二の熱交換器）を備えないものを冷凍機と称する。
In order to prevent global warming, use of a refrigerant having a lower global warming potential (GWP) has been studied.
In patent document 1, the mixed refrigerant | coolant containing HFC-32, HCFC-125, HFO-1234ze, and HFO-1234yf is used as a substitute of R404A of the refrigerant | coolant used for a refrigeration apparatus.
Below, what constitutes a refrigerating cycle circuit independently is called a refrigerating device, and what does not have an evaporator (second heat exchanger) among refrigerating devices, for example, is called a refrigerator.
しかしながら、従来の技術では、例えば蒸発温度が−１５℃以下のような、蒸発温度が低い温度条件で使用される場合には、Ｒ４０４Ａを使用する場合に比べて、冷凍装置の冷凍能力が低下する問題がある。 However, according to the conventional technique, when used under a temperature condition where the evaporation temperature is low, for example, an evaporation temperature of −15 ° C. or lower, the refrigeration capacity of the refrigeration apparatus is lower than when using R404A. There's a problem.
本発明が解決しようとする課題は、冷媒が漏洩しても地球温暖化への影響を軽減させつつ、冷凍能力が高い冷凍機、及びこの冷凍機を備える冷凍装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a refrigerator having a high refrigeration capacity and a refrigeration apparatus including the refrigerator while reducing the influence on global warming even if the refrigerant leaks.
実施形態の冷凍機は、圧縮機と、第一の熱交換器と、冷媒配管と、冷媒とを持つ。前記冷媒配管は、前記圧縮機及び前記第一の熱交換器を順次接続する。前記冷媒は、前記圧縮機、前記第一の熱交換器、及び前記冷媒配管内に充填されている。前記冷媒配管が減圧装置及び第二の熱交換器に接続されることで、冷凍サイクル回路を構成する。前記冷凍サイクル回路における前記冷媒の過熱度が、３５℃以下になる。前記冷媒は、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−３２と、２０重量％〜３０重量％のＨＣＦＣ−１２５と、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、１５重量％〜３０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、を持つ混合冷媒である。 The refrigerator of the embodiment includes a compressor, a first heat exchanger, a refrigerant pipe, and a refrigerant. The refrigerant pipe sequentially connects the compressor and the first heat exchanger. The refrigerant is filled in the compressor, the first heat exchanger, and the refrigerant pipe. The refrigerant pipe is connected to a decompression device and a second heat exchanger to constitute a refrigeration cycle circuit. The degree of superheat of the refrigerant in the refrigeration cycle circuit is 35 ° C. or less. The refrigerant includes 20 wt% to 30 wt% HFC-32, 20 wt% to 30 wt% HCFC-125, 20 wt% to 30 wt% HFC-134a, and 15 wt% to 30 wt%. HFO-1234yf.
以下、実施形態の冷凍機及び冷凍装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a refrigerator and a refrigeration apparatus of an embodiment will be described with reference to the drawings.
図１に示すように、本冷凍装置１は、本実施形態の冷凍機２と、冷凍機２の後述する冷媒配管２７に接続された膨張弁（減圧装置）１１及び蒸発器（第二の熱交換器）１２と、を備える。ここで、膨張弁１１に、所定の過熱度に応じ自動で開閉動作を行う自動式膨張弁を用いてもよい。なお、図１では、後述する第一の接続配管３８及び第二の接続配管４２を、説明の便宜のため点線で示している。
この例では、冷凍機２は不図示の店舗内でショーケース１０に接続されている。ショーケース１０は、前述の膨張弁１１及び蒸発器１２と、膨張弁１１及び蒸発器１２を順次接続する接続配管１３とを有している。
膨張弁１１は、接続配管１３内を後述する冷媒（熱伝達媒体）が流れる開状態と、接続配管１３内を冷媒が流れない閉状態とに切替えることができる。また、膨張弁１１は、開状態と閉状態との間で、接続配管１３内を流れる冷媒の流量を調節することができる。
As shown in FIG. 1, the refrigeration apparatus 1 includes a
In this example, the
The expansion valve 11 can be switched between an open state in which a later-described refrigerant (heat transfer medium) flows in the
蒸発器１２は、接続配管１３における膨張弁１１よりも冷媒が流れる下流側に設けられている。蒸発器１２に対向する位置には、蒸発器１２に空気を送るための送風機１６が配置されている。接続配管１３における膨張弁１１よりも下流側には、接続配管１３内に充填された冷媒の温度を測定する温度センサ１７が設けられている。接続配管１３における蒸発器１２よりも下流側には、冷媒の温度を測定する温度センサ１８、及び冷媒の圧力を測定する圧力センサ１９が設けられている。
膨張弁１１、送風機１６、温度センサ１７、１８、及び圧力センサ１９は、冷凍機２の後述する制御部２９に接続されている。温度センサ１７、１８及び圧力センサ１９は、測定結果を制御部２９に送信する。膨張弁１１及び送風機１６は、制御部２９によって制御される。
The
The expansion valve 11, the
本冷凍機２は、圧縮機２５と、凝縮器（第一の熱交換器）２６と、圧縮機２５及び凝縮器２６を順次接続する冷媒配管２７と、圧縮機２５、凝縮器２６、及び冷媒配管２７内に充填された冷媒２８と、圧縮機２５及び膨張弁１１等を制御する制御部２９と、を備えている。
圧縮機２５の上流側には、比較的小型の気液分離器であるサクションカップ２５ａが設けられている。凝縮器２６に対向する位置には、凝縮器２６に空気を送るための送風機３２が配置されている。冷媒配管２７における圧縮機２５よりも上流側には、冷媒配管２７内に充填された冷媒２８の圧力を測定する圧力センサ３３が設けられている。
冷媒配管２７の端部には、冷媒配管２７を接続配管１３に接続したり分離したりするための接続部３４ａ、３４ｂが設けられている。なお、接続部３４ａは、冷媒配管２７の上流側の端部に設けられている。接続部３４ｂは、冷媒配管２７の下流側の端部に設けられている。
The
A
At the end of the
冷媒配管２７における接続部３４ａと圧縮機２５との間には、気液分離器であるアキュムレータ３５が設けられている。冷媒配管２７における凝縮器２６よりも下流側には、冷媒２８を一時的に蓄えるためのレシーバータンク３６が設けられている。
冷媒配管２７におけるレシーバータンク３６よりも下流側の部分と圧縮機２５とは、第一の接続配管３８で接続されている。第一の接続配管３８には、レシーバータンク３６側から、ストレーナ３９、補助電子膨張弁４０が順に設けられている。ストレーナ３９は、冷媒２８中の異物を取り除くためのものである。補助電子膨張弁４０は膨張弁１１と同様に、第一の接続配管３８を開状態又は閉状態にするとともに、第一の接続配管３８内を流れる冷媒２８の流量を調節する。
An
A portion of the
冷媒配管２７における圧縮機２５の吸込口２５ｂ側の部分と吐出口２５ｃの部分側とを接続するように、第二の接続配管４２が取付けられている。第二の接続配管４２には、補助電子膨張弁４３が設けられている。補助電子膨張弁４３は膨張弁１１と同様に、第二の接続配管４２を開状態又は閉状態にするとともに、第二の接続配管４２内を流れる冷媒２８の流量を調節する。
圧縮機２５、送風機３２、圧力センサ３３、補助電子膨張弁４０、４３は、制御部２９に接続されている。圧力センサ３３は、測定結果を制御部２９に送信する。
圧縮機２５、送風機３２、及び補助電子膨張弁４０、４３は、制御部２９に制御される。
A second connection pipe 42 is attached so as to connect a part of the
The compressor 25, the
The compressor 25, the
本実施形態では、冷媒２８として表１に示すＲ４４８Ａが用いられている。Ｒ４４８Ａは、２６重量％のＨＦＣ−３２と、２６重量％のＨＣＦＣ−１２５と、２１重量％のＨＦＣ−１３４ａと、２０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、７重量％のＨＦＯ−１２３４ｚｅと、を含む混合冷媒である。
In the present embodiment, R448A shown in Table 1 is used as the
ＨＦＣ−３２は、化学名がジフルオロメタンで、化学式がＣＨ２Ｆ２である。ＨＦＣ−３２のＧＷＰは６７５である。
ＨＣＦＣ−１２５は、化学名がペンタフルオロエタンで、化学式がＣＨＦ２ＣＦ３である。ＨＣＦＣ−１２５のＧＷＰは３５００である。
ＨＦＣ−１３４ａは、化学名が１，１，１，２−テトラフルオロエタンで、化学式がＣ２Ｈ２Ｆ４である。ＨＦＣ−１３４ａのＧＷＰは１４３０である。
HFC-32 has a chemical name of difluoromethane and a chemical formula of CH 2 F 2 . The GWP of HFC-32 is 675.
HCFC-125 has a chemical name of pentafluoroethane and a chemical formula of CHF 2 CF 3 . The GWP of HCFC-125 is 3500.
HFC-134a has a chemical name of 1,1,1,2-tetrafluoroethane and a chemical formula of C 2 H 2 F 4 . The GWP of HFC-134a is 1430.
ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、化学名が２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンで、化学式がＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２である。ＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰは４である。
ＨＦＯ−１２３４ｚｅは、化学名が（Ｅ）−１，３，３，３−テトラフルオロプロパ−１−エン（トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン）である。ＨＦＯ−１２３４ｚｅの化学式はｔｒａｎｓ−ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＦ、Ｃ３Ｈ２Ｆ４であり、ＧＷＰは７である。
HFO-1234yf has a chemical name of 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene and a chemical formula of CF 3 CF═CH 2 . The GWP of HFO-1234yf is 4.
HFO-1234ze has the chemical name (E) -1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-ene (trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene). The chemical formula of HFO-1234ze is trans-CF 3 CH═CHF, C 3 H 2 F 4 , and GWP is 7.
Ｒ４０４ＡのＧＷＰが３,９２０であるのに対し、Ｒ４４８ＡのＧＷＰは約１,３９０である。冷媒にＲ４４８Ａを用いることで、地球温暖化に与える影響を軽減することができる。
ここで、図２を用いて冷媒のモリエル線図について説明する。モリエル線図の横軸はエンタルピーを表し、縦軸は圧力を表す。図中には、飽和液線Ｌ１と飽和蒸気線Ｌ２を示している。冷媒の温度ごとに等温度線Ｌ１１が示され、冷媒のエントロピーごとに等エントロピーＬ２１が示される。
図１に戻って説明を続ける。制御部２９は、図示はしないが演算素子、メモリー、及び制御プログラム等で構成されている。制御部２９のメモリーには、制御プログラムや、冷媒２８のモリエル線図を表す式等が記憶されている。
冷凍機２は、冷媒配管２７が接続配管１３を介して膨張弁１１及び蒸発器１２に接続されることで、冷凍サイクル回路４５を構成する。
R404A has a GWP of 3,920, while R448A has a GWP of about 1,390. By using R448A as the refrigerant, the influence on global warming can be reduced.
Here, the Mollier diagram of the refrigerant will be described with reference to FIG. The horizontal axis of the Mollier diagram represents enthalpy and the vertical axis represents pressure. In the figure, a saturated liquid line L1 and a saturated vapor line L2 are shown. An isothermal line L11 is shown for each refrigerant temperature, and an isentropy L21 is shown for each refrigerant entropy.
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The
The
次に、以上のように構成された本実施形態の冷凍機２及び冷凍装置１の作用について説明する。
店舗内でショーケース１０の接続配管１３に、冷媒２８が充填されていない冷凍機２の冷媒配管２７の接続部３４ａ、３４ｂを接続する。このとき、補助電子膨張弁４０、４３は閉状態になっている。膨張弁１１は開状態になっている。
圧縮機２５を運転させて、冷媒配管２７内及び接続配管１３内等にＲ４４８Ａである冷媒２８を充填する。補助電子膨張弁４３を開状態にして、冷凍サイクル回路４５の高圧側（凝縮器２６側）と低圧側（蒸発器１２側）との圧力を等しくしておく。
以上の工程で、ショーケース１０の膨張弁１１、蒸発器１２、及び接続配管１３と、冷凍機２とで冷凍装置１が構成される。
Next, the operation of the
In the store, the
The compressor 25 is operated, and the refrigerant 28 which is R448A is filled in the
The refrigeration apparatus 1 is configured by the expansion valve 11, the
冷凍装置１を起動すると、制御部２９は圧縮機２５を駆動する。サクションカップ２５ａを通った冷媒２８は、圧縮機２５の吸込口２５ｂから圧縮機２５内に吸込まれる。送風機１６、３２を駆動して、蒸発器１２、凝縮器２６に空気を送る。温度センサ１７、１８、及び圧力センサ１９、３３は、測定結果を制御部２９に送信する。
吸込口２５ｂから吸込まれる冷媒２８の状態について、図２を用いて説明する。吸込口２５ｂから吸込まれる冷媒２８は、圧縮機２５で圧縮される前であるため、比較的低温かつ低圧である。この時の冷媒２８は、状態Ｃ１になる。
圧力センサ１９が低圧側の圧力Ｐ１を測定し、温度センサ１８が圧縮機２５の吸込口２５ｂに対応する温度を測定する。これらの測定結果が制御部２９に送信されることで、制御部２９は、圧縮機２５の吸込口２５ｂでの冷媒２８が、状態Ｃ１であることが分かる。
When the refrigeration apparatus 1 is activated, the
The state of the refrigerant 28 sucked from the suction port 25b will be described with reference to FIG. Since the refrigerant 28 sucked from the suction port 25b is before being compressed by the compressor 25, it is relatively low temperature and low pressure. The refrigerant 28 at this time is in the state C1.
The
冷媒２８は圧縮機２５の吸込口２５ｂから吸引され、圧縮機２５内で圧縮される（圧縮過程）。圧縮機２５が冷媒２８を圧縮することで、圧縮機２５の吐出口２５ｃから高温かつ高圧な状態Ｃ２の冷媒２８が吐出される。冷凍サイクル回路４５の高圧側と低圧側との圧力が等しいことで、圧縮機２５の駆動開始が容易になる。圧縮機２５の駆動開始から一定時間が経過したら、補助電子膨張弁４３を閉状態にする。
制御部２９は、例えば状態Ｃ１の冷媒２８が圧力センサ３３が測定する高圧側の圧力Ｐ２まで断熱圧縮される条件で、状態Ｃ２の冷媒２８の温度を算出する。
The refrigerant 28 is sucked from the suction port 25b of the compressor 25 and compressed in the compressor 25 (compression process). When the compressor 25 compresses the refrigerant 28, the refrigerant 28 in the high-temperature and high-pressure state C2 is discharged from the
For example, the
圧縮機２５の吐出口２５ｃから吐出された冷媒２８は、凝縮器２６内を流れる。凝縮器２６内を流れる冷媒２８は、圧力はほとんど変わらない状態で送風機３２から送られた空気により冷やされて凝縮する（凝縮過程）。冷媒２８は、圧力がほぼ一定のままで、飽和液線Ｌ１に交差する状態Ｃ３’よりも低温の状態Ｃ３になる。この状態Ｃ３’の冷媒２８の温度と状態Ｃ３の冷媒２８の温度との差の絶対値が、過冷却度である。
制御部２９は、高圧側の圧力Ｐ２と飽和液線Ｌ１とから、状態Ｃ３’での冷媒２８の温度を算出する。状態Ｃ３での冷媒２８の温度は、温度センサ１７が測定する温度とする。状態Ｃ３’での冷媒２８の温度と状態Ｃ３での冷媒２８の温度との差の絶対値から、過冷却度を算出する。
The refrigerant 28 discharged from the
The
凝縮器２６内から流れ出た冷媒２８は、レシーバータンク３６を通った後で、膨張弁１１を通って急激に膨張する（膨張過程）。膨張弁１１を通った冷媒２８は、圧力が圧力Ｐ１まで低下するとともに、気化熱を奪いながら等エンタルピー変化により温度が低下した状態Ｃ４になる。
制御部２９は、例えば状態Ｃ３の冷媒２８が低圧側の圧力Ｐ１まで等エンタルピー変化する条件で、状態Ｃ４の冷媒２８の温度を算出する。
膨張弁１１を通った冷媒２８は、蒸発器１２内を流れる。蒸発器１２内を流れる冷媒２８は、圧力はほとんど変わらない状態で送風機１６から送られた空気により加熱されて蒸発する（蒸発過程）。
一方で、送風機１６から送られた空気が熱を奪われることで、ショーケース１０が冷却される。
The refrigerant 28 flowing out of the
For example, the
The refrigerant 28 that has passed through the expansion valve 11 flows through the
On the other hand, the
蒸発器１２内から出た冷媒２８は、状態Ｃ４から圧力がほぼ一定のままで、飽和蒸気線Ｌ２に交差する状態Ｃ１’よりも高温の状態Ｃ１になる。この状態Ｃ１’の冷媒２８の温度と前述の状態Ｃ１の冷媒２８の温度との差の絶対値が、過熱度（スーパーヒート）である。
制御部２９は、低圧側の圧力Ｐ１と飽和蒸気線Ｌ２とから、状態Ｃ１’での冷媒２８の温度を算出する。状態Ｃ１’での冷媒２８の温度と状態Ｃ１での冷媒２８の温度との差の絶対値から、過熱度を算出する。
冷凍サイクル回路４５における冷媒２８の過熱度は、蒸発器１２及び凝縮器２６の周囲の空気の温度等により変化する。例えば、蒸発器１２の周囲の空気の温度が高くなるのにしたがって、蒸発器１２で奪わなければいけない熱量が増加するため、冷媒２８が乾きやすくなり過熱度は増加する。
本実施形態の冷凍装置１は、この過熱度が３５℃以下になる場合があるように運転される。圧縮機２５の運転時間に対する冷媒２８の過熱度が０℃以上３５℃以下になる時間の割合は、５０％を超えることが好ましい。圧縮機２５の運転時間とは、ＯＮ／ＯＦＦ制御の圧縮機の場合には、圧縮機がＯＮのときのみの時間のことを意味する。言い換えれば、圧縮機２５の運転中に過熱度が低くなっていることが好ましい。
The refrigerant 28 exiting from the
The
The degree of superheat of the refrigerant 28 in the
The refrigeration apparatus 1 of the present embodiment is operated so that the degree of superheat may be 35 ° C. or less. The ratio of the time when the degree of superheat of the refrigerant 28 to 0 ° C. or more and 35 ° C. or less with respect to the operation time of the compressor 25 is preferably more than 50%. The operating time of the compressor 25 means a time only when the compressor is ON in the case of the compressor of ON / OFF control. In other words, it is preferable that the degree of superheat is low during the operation of the compressor 25.
蒸発器１２内から出た冷媒２８は、接続配管１３内、冷媒配管２７内、アキュムレータ３５内を順次流れる。冷媒２８は、サクションカップ２５ａを通り、圧縮機２５の吸込口２５ｂから圧縮機２５内に吸込まれる。
膨張弁１１の開度を調節することで、冷凍装置１内を流れる冷媒２８の流量が調節される。
The refrigerant 28 exiting from the evaporator 12 sequentially flows through the
By adjusting the opening degree of the expansion valve 11, the flow rate of the refrigerant 28 flowing in the refrigeration apparatus 1 is adjusted.
なお、圧縮機２５の吐出口２５ｃにおける冷媒２８の温度が、予め定められた基準値よりも高くなった場合等には、必要に応じて補助電子膨張弁４０の開度を調節する。第一の接続配管３８内を流れる冷媒２８には、液相の冷媒が含まれている。液相の冷媒が圧縮機２５に流れ込み、圧縮機２５内で気化することで、気化熱を奪う（リキッドインジェクション）。これにより、圧縮機２５の吐出口２５ｃにおける冷媒２８の温度が低下する。
In addition, when the temperature of the refrigerant 28 at the
ここで、冷凍機の試験結果及び試算結果について説明する。
ＪＩＳ Ｂ８６２３に規定されるコンデンシングユニットの試験方法に基づいて、冷凍機を用いて試験を行った。試験は、規定される冷却熱量計装置に、実施例及び比較例の冷凍機を取付けて行った。
この規定では、状態Ｃ１での冷媒の温度が１８℃に設定されている。蒸発温度が−３０℃である場合には、冷媒の過熱度は、−３０℃と１８℃との差の絶対値で４８℃となる。なお、蒸発温度が低い温度条件とは、例えば蒸発温度が−３０℃以上−１５℃以下、特に蒸発温度が−３０℃のことを意味する。
試験に用いた冷凍機の仕様を表２に示す。
Here, the test results and trial calculation results of the refrigerator will be described.
Based on the testing method of the condensing unit prescribed | regulated to JISB8623, it tested using the refrigerator. The test was performed by attaching the refrigerators of Examples and Comparative Examples to the specified cooling calorimeter device.
In this rule, the temperature of the refrigerant in the state C1 is set to 18 ° C. When the evaporation temperature is −30 ° C., the superheat degree of the refrigerant is 48 ° C. as an absolute value of the difference between −30 ° C. and 18 ° C. The temperature condition with a low evaporation temperature means, for example, an evaporation temperature of −30 ° C. or more and −15 ° C. or less, particularly an evaporation temperature of −30 ° C.
Table 2 shows the specifications of the refrigerator used in the test.
冷凍機として、ショーケース及び製氷用の空冷式のもので、出力が２．２ｋＷのものを使用した。
実施例の冷凍機には冷媒としてＲ４４８Ａを用い、比較例の冷凍機には冷媒としてＲ４０４Ａを用いた。圧縮機は、インバータ駆動のロータリー型のものを用いた。ローターの回転数は、３０〜８０ｒｐｓ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の範囲で変化させることができる。圧縮機のオイルは、エステル系のものを用いた。圧縮機の冷却方式は、リキッドインジェクションである。
The refrigerator used was an air-cooled type for showcases and ice making with an output of 2.2 kW.
R448A was used as the refrigerant in the refrigerator of the example, and R404A was used as the refrigerant in the refrigerator of the comparative example. As the compressor, an inverter-driven rotary type was used. The rotation speed of the rotor can be changed in a range of 30 to 80 rps (revolution per second). The compressor oil was ester. The cooling method for the compressor is liquid injection.
凝縮器は、空冷式のフィンチューブ型とした。レシーバータンクの容量は４Ｌ、アキュムレータの容量は０．６Ｌとした。冷媒配管におけるサクションパイプの外径は１５．８８ｍｍ、ディスチャージパイプの外径は９．５２ｍｍとした。配管同士の接続形式は、フレアとした。
冷凍機の周囲の空気の温度は、３２℃に調節した。
The condenser was an air-cooled fin tube type. The capacity of the receiver tank was 4L, and the capacity of the accumulator was 0.6L. The outer diameter of the suction pipe in the refrigerant pipe was 15.88 mm, and the outer diameter of the discharge pipe was 9.52 mm. The connection form between the pipes was flared.
The temperature of the air around the refrigerator was adjusted to 32 ° C.
試験結果を図３に示す。
蒸発温度を−３０℃と一定にした条件で、圧縮機の吸込口で吸込まれる冷媒の温度（吸込温度）を約１８℃、１０℃、０℃と変化させた。それぞれの場合の過熱度は、約４８℃、４０℃、３０℃となる。凝縮器の入口における冷媒の温度と凝縮器の出口における冷媒の温度とで差がある場合には、入口における温度と出口における温度との平均値である平均凝縮温度を凝縮温度とした。平均蒸発温度も同様に定義される。平均凝縮温度は４０℃で一定になるようにした。
冷媒の過冷却度は、所定の温度とした。すなわち、図２において飽和液線Ｌ１上にある状態Ｃ３’から所定温度の過冷却度冷却した状態Ｃ３の冷媒が膨張弁により膨張する。
試験結果は、Ｒ４０４Ａを用いた比較例の冷凍機に対するＲ４４８Ａを用いた実施例の冷凍機の冷凍能力、ＣＯＰ（成績係数）の比率を示す。
なお、冷凍能力は冷媒の単位体積当たりの値としている。冷凍能力の単位は、１時間当たりに除去できる熱流量（ｋＷ／ｈ）である。冷凍機は、圧縮機での理論断熱圧縮動力を消費して、この圧縮動力に相当する熱を蒸発器で取入れた熱とともに凝縮負荷として凝縮器から放出する。そのため、冷凍機のＣＯＰは、冷凍サイクルのＣＯＰよりも１だけ大きな成績係数と規定される。
The test results are shown in FIG.
Under the condition that the evaporation temperature was kept constant at −30 ° C., the temperature of the refrigerant sucked at the suction port of the compressor (suction temperature) was changed to about 18 ° C., 10 ° C. and 0 ° C. The degree of superheat in each case is about 48 ° C., 40 ° C., and 30 ° C. When there was a difference between the temperature of the refrigerant at the inlet of the condenser and the temperature of the refrigerant at the outlet of the condenser, the average condensation temperature, which is the average value of the temperature at the inlet and the temperature at the outlet, was taken as the condensation temperature. The average evaporation temperature is defined similarly. The average condensation temperature was kept constant at 40 ° C.
The degree of supercooling of the refrigerant was set to a predetermined temperature. That is, in FIG. 2, the refrigerant in the state C3 cooled by the degree of supercooling at a predetermined temperature from the state C3 ′ on the saturated liquid line L1 is expanded by the expansion valve.
The test results indicate the ratio of the refrigeration capacity and COP (coefficient of performance) of the refrigerator of the example using R448A to the refrigerator of the comparative example using R404A.
The refrigeration capacity is a value per unit volume of the refrigerant. The unit of the refrigerating capacity is a heat flow rate (kW / h) that can be removed per hour. The refrigerator consumes the theoretical adiabatic compression power in the compressor and releases heat corresponding to this compression power from the condenser as a condensation load together with the heat taken in by the evaporator. Therefore, the COP of the refrigerator is defined as a coefficient of performance larger by 1 than the COP of the refrigeration cycle.
図３の横軸は冷媒の過熱度を表し、縦軸はＲ４０４Ａを用いて同一条件で運転した場合の冷凍能力、ＣＯＰをそれぞれ１００％とした場合の冷凍能力比、ＣＯＰ比を表す。
Ｒ４４８Ａでは、冷媒の過熱度が大きくなるのにしたがって、冷凍能力比、及びＣＯＰ比は小さくなることが分かった。冷媒の過熱度が４３℃のときに冷凍能力比が１００％をわずかに超えることから、比較例の冷凍機に比べて、冷媒の過熱度が４３℃以下のときに実施例の冷凍機の冷凍能力が高くなることが分かった。
The horizontal axis of FIG. 3 represents the degree of superheat of the refrigerant, and the vertical axis represents the refrigeration capacity when operating under the same conditions using R404A, and the refrigeration capacity ratio and COP ratio when COP is 100%.
In R448A, it was found that the refrigeration capacity ratio and the COP ratio decrease as the degree of superheat of the refrigerant increases. Since the refrigerating capacity ratio slightly exceeds 100% when the superheat degree of the refrigerant is 43 ° C., the refrigeration of the refrigerating machine of the example when the superheat degree of the refrigerant is 43 ° C. or less as compared with the refrigerator of the comparative example. It turns out that ability becomes high.
用いられる冷媒をＲ４４８ＡからＲ４４９Ａに変えたときの、本実施形態の冷凍機の試験を行った。Ｒ４４９Ａは、表１に示すように、２４重量％のＨＦＣ−３２と、２５重量％のＨＣＦＣ−１２５と、２６重量％のＨＦＣ−１３４ａと、２５重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、を含む混合冷媒である。Ｒ４４９ＡのＧＷＰは約１,４１０である。
冷媒がＲ４４８Ａである場合と同様に、冷媒の過熱度が大きくなるのにしたがって、冷凍能力比、及びＣＯＰ比は小さくなることが分かった。冷媒の過熱度が３８℃のときに冷凍能力比が１００％をわずかに超えることから、冷媒の過熱度が３８℃以下のときに実施例の冷凍機の冷凍能力が高くなることが分かった。
The refrigerator of this embodiment was tested when the refrigerant used was changed from R448A to R449A. As shown in Table 1, R449A is a mixed refrigerant containing 24 wt% HFC-32, 25 wt% HCFC-125, 26 wt% HFC-134a, and 25 wt% HFO-1234yf. It is. The GWP of R449A is about 1,410.
As in the case where the refrigerant is R448A, it has been found that the refrigeration capacity ratio and the COP ratio become smaller as the degree of superheat of the refrigerant increases. When the superheat degree of the refrigerant was 38 ° C., the refrigerating capacity ratio slightly exceeded 100%. Therefore, it was found that the refrigerating capacity of the refrigerator of the example was high when the superheat degree of the refrigerant was 38 ° C. or less.
なお、冷凍機に用いる冷媒はＲ４４８Ａ及びＲ４４９Ａに限定されない。冷媒は、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−３２と、１５重量％〜３０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、２０重量％〜３０重量％のＨＣＦＣ−１２５と、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、を含む混合冷媒であってもよい。なお、例えば、２０重量％〜３０重量％は範囲の両端の値を含む意味であり、２０重量％以上３０重量％以下を意味する。ＨＦＣ−３２の重量％と、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量％と、ＨＣＦＣ−１２５の重量％と、ＨＦＣ−１３４ａの重量％との合計は、１００％以下である。
冷媒がこのような組成の範囲の場合、冷媒の過熱度が３５℃以下であれば、Ｒ４４８Ａ及びＲ４４９Ａのいずれにおいても、冷凍能力比が１００％超えることが分かった。
Note that the refrigerant used in the refrigerator is not limited to R448A and R449A. The refrigerants are 20 wt% to 30 wt% HFC-32, 15 wt% to 30 wt% HFO-1234yf, 20 wt% to 30 wt% HCFC-125, and 20 wt% to 30 wt%. A mixed refrigerant containing HFC-134a may also be used. For example, 20% by weight to 30% by weight means a value including both ends of the range, and means 20% by weight or more and 30% by weight or less. The total of the weight percent of HFC-32, the weight percent of HFO-1234yf, the weight percent of HCFC-125, and the weight percent of HFC-134a is 100% or less.
When the refrigerant has such a composition range, it has been found that the refrigerating capacity ratio exceeds 100% in both R448A and R449A if the superheat degree of the refrigerant is 35 ° C. or less.
以上説明したように、本実施形態の冷凍機２及び冷凍装置１によれば、冷媒は、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−３２と、１５重量％〜３０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、２０重量％〜３０重量％のＨＣＦＣ−１２５と、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、を含む混合冷媒である。さらに、過熱度が３５℃以下になるように運転される。
冷媒２８の過熱度が３５℃以下であれば冷凍能力比が１００％超えるため、蒸発温度が低い温度条件でも地球温暖化への影響を軽減させつつ、冷凍能力比を高くすることができる。
As described above, according to the
If the degree of superheat of the refrigerant 28 is 35 ° C. or less, the refrigeration capacity ratio exceeds 100%. Therefore, the refrigeration capacity ratio can be increased while reducing the influence on global warming even under a low evaporation temperature.
圧縮機２５の運転時間における冷媒２８の過熱度が３５℃以下になる時間の割合が５０％を超えることで、冷凍能力比が高い状態で圧縮機２５を運転することができる。これにより、本冷凍機２及び冷凍装置１を効率的に運転することができる。特に１年間等の長期間にわたりこのような条件で運転させることで、本冷凍機２及び冷凍装置１の効果が顕著になる。
When the ratio of the time when the superheat degree of the refrigerant 28 is 35 ° C. or less in the operation time of the compressor 25 exceeds 50%, the compressor 25 can be operated with a high refrigeration capacity ratio. Thereby, this
なお前記実施形態では、膨張弁１１が電子式膨張弁であるとした。しかし、減圧装置である膨張弁１１は過熱度に応じて自動制御を行う自動式膨張弁としてもよい。
冷凍機及び冷凍装置は、さらに四方弁を備えることで、冷却運転と加熱運転とに切替えられるように構成してもよい。
前記実施形態では、冷凍機２内に設けられた制御器２９に利用側機器の各種温度センサや圧力センサ、電子式の膨張弁を接続し、冷凍装置１の運転制御を行っているが、集中管理装置等の外部制御機器を別途設けてもよい。
In the above embodiment, the expansion valve 11 is an electronic expansion valve. However, the expansion valve 11 that is a pressure reducing device may be an automatic expansion valve that performs automatic control according to the degree of superheat.
The refrigerator and the refrigeration apparatus may be configured to be switched between a cooling operation and a heating operation by further including a four-way valve.
In the above-described embodiment, various temperature sensors, pressure sensors, and electronic expansion valves of the usage-side equipment are connected to the
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷凍サイクル回路４５における冷媒２８の過熱度が３５℃以下になり、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−３２と、１５重量％〜３０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、２０重量％〜３０重量％のＨＣＦＣ−１２５と、２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、を含む混合冷媒である冷媒を持つことにより、冷媒が漏洩しても地球温暖化への影響を軽減させつつ冷凍能力を高めることができる。
According to at least one embodiment described above, the degree of superheat of the refrigerant 28 in the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１ 冷凍装置
２ 冷凍機
１１ 膨張弁（減圧装置）
１２ 蒸発器（第二の熱交換器）
２５ 圧縮機
２６ 凝縮器（第一の熱交換器）
２７ 冷媒配管
２８ 冷媒
４５ 冷凍サイクル回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12 Evaporator (second heat exchanger)
25
27 Refrigerant piping 28
Claims (5)
第一の熱交換器と、
前記圧縮機及び前記第一の熱交換器を順次接続する冷媒配管と、
前記圧縮機、前記第一の熱交換器、及び前記冷媒配管内に充填された冷媒と、
を備え、前記冷媒配管が減圧装置及び第二の熱交換器に接続されることで冷凍サイクル回路を構成する冷凍機であって、
前記冷凍サイクル回路における前記冷媒の過熱度が３５℃以下になり、
前記冷媒は、
２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−３２と、
２０重量％〜３０重量％のＨＣＦＣ−１２５と、
２０重量％〜３０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
１５重量％〜３０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、
を含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍機。 A compressor,
A first heat exchanger;
Refrigerant piping for sequentially connecting the compressor and the first heat exchanger;
A refrigerant filled in the compressor, the first heat exchanger, and the refrigerant pipe;
The refrigerant pipe is connected to a decompression device and a second heat exchanger to constitute a refrigeration cycle circuit,
The superheat degree of the refrigerant in the refrigeration cycle circuit is 35 ° C. or less,
The refrigerant is
20% to 30% by weight of HFC-32;
20% to 30% by weight of HCFC-125,
20 wt% to 30 wt% HFC-134a;
15 wt% to 30 wt% HFO-1234yf;
A refrigerator having a mixed refrigerant containing
２６重量％の前記ＨＦＣ−３２と、
２６重量％の前記ＨＣＦＣ−１２５と、
２１重量％の前記ＨＦＣ−１３４ａと、
２０重量％の前記ＨＦＯ−１２３４ｙｆと、
７重量％のＨＦＯ−１２３４ｚｅと、
を含む請求項１又は２に記載の冷凍機。 The refrigerant is
26% by weight of the HFC-32;
26% by weight of the HCFC-125,
21 wt% of the HFC-134a;
20% by weight of the HFO-1234yf,
7% by weight of HFO-1234ze,
The refrigerator according to claim 1 or 2 containing.
２４重量％の前記ＨＦＣ−３２と、
２５重量％の前記ＨＣＦＣ−１２５と、
２６重量％の前記ＨＦＣ−１３４ａと、
２５重量％の前記ＨＦＯ−１２３４ｙｆと、
を含む請求項１又は２に記載の冷凍機。 The refrigerant is
24% by weight of the HFC-32;
25% by weight of the HCFC-125,
26% by weight of the HFC-134a;
25% by weight of the HFO-1234yf,
The refrigerator according to claim 1 or 2 containing.
前記冷媒配管に接続された前記減圧装置及び前記第二の熱交換器と、
を備える冷凍装置。 The refrigerator according to any one of claims 1 to 4,
The pressure reducing device and the second heat exchanger connected to the refrigerant pipe;
A refrigeration apparatus comprising:
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