JP2020173056A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｒ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つＨＦＯ１１２３を含む作動媒体を用いた冷凍サイクル装置の提供。【解決手段】冷凍サイクルの凝縮器３或いは蒸発器６を構成する熱交換器をプレートフィン積層型熱交換とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆの単一冷媒またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２の混合冷媒とするとともに、前記プレートフィン型熱交換器の前面面積当たりの最大冷房能力ＱとＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量比率Ｘが近似式Ｑ≦２４．６５Ｘ２−１３７．７８Ｘ＋１４３．７９で求められることを特徴とする冷凍サイクル装置としている。これにより、Ｒ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒を用いた冷凍サイクル装置に関する。

一般に、冷凍サイクル装置、例えば空気調和機は、圧縮機、必要に応じて四方弁、凝縮器、キャピラリーチューブや膨張弁等の膨張手段、蒸発器、等を配管接続して冷凍サイクルを構成し、その内部に冷媒を循環させることにより、冷却または加熱作用を行っている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は特許文献１記載の冷凍サイクル装置としての空気調和機を示し、この空気調和機は、圧縮機１０１、四方弁１０２、凝縮器１０３、減圧器１０４、蒸発器１０５、等を配管１０６で接続して冷凍サイクルを構成している。そして、上記凝縮器１０３や蒸発器１０５となる熱交換器は、図１１に示すようにフィンアンドチューブ型の熱交換器１０７が用いられている。

上記のような冷凍サイクル装置に用いる冷媒としては、オゾン層を破壊しないフロン類（フロン類はＲ○○またはＲ○○○と記すことが、米国ＡＳＨＲＡＥ３４規格により規定されている。以下、Ｒ○○またはＲ○○○と示す）と呼ばれるメタンまたはエタンから誘導されたハロゲン化炭化水素が知られている。

上記のフロン類の冷媒としては、Ｒ４１０Ａが多く用いられているが、Ｒ４１０Ａ冷媒は地球温暖化係数（ＧＷＰ）が２０９０と非常に大きく、地球温暖化防止の観点から問題がある。

そこで、最近ではオゾン層の破壊はもちろん温暖化にも大きな影響を与えない低ＧＷＰの冷媒の検討が進められ、その冷媒としてＲ−３２冷媒が実用化されている。

しかしながら、地球温暖化防止に対する要求レベルは更に高くなり、最近ではＲ−３２冷媒より更にＧＷＰの小さな冷媒とすることが要求され始めている。

このようにＲ−３２冷媒よりＧＷＰが小さく厳しい温暖化防止要求を満足もしくはそれに近づけることができる冷媒としては、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒あるいは前記ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒が有力な候補として挙げられ、このような冷媒を用いれば地球温暖化をより強力に防止することができる。

国際公開第２０１３／０８４４５５号

しかしながら、上記ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、Ｒ−３２に比べ、同じ温度に対する飽和ガスの比容積が大きく、同じ冷房、または暖房能力（以下、単に能力と略称する）を得ようとすれば、冷媒の体積循環量を増加させる必要があり、その結果、冷凍サイクル内の冷媒の流速が増加して、冷媒の圧力損失が大きくなり、能力を低下させることになる。また、プロパンガスもＲ−３２に対しては同様である。

そこで出願人は配管部分での圧力損失をＲ−３２冷媒と同等とするために配管径を能力別に規制することを考えた。

しかしながら、上記構成では、熱交換器による圧力損失が避けられないため、その圧力損失はＲ−３２冷媒を用いたときの圧力損失よりも依然として高く、そのために能力が低下することになる。よって、熱交換器自体の圧力損失をも低下させて従来のＲ−３２冷媒の場合と同程度の圧力損失にしようとすれば、熱交換器１０７自体を大型化せざるを得ず、冷凍サイクル装置全体が実用に供しえないほど大きなものになってしまう、という課題が残る。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、その目的とするところはＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒を用いていてもＲ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることにある。

本発明は、上記目的を達成するため、冷凍サイクルの凝縮器或いは蒸発器を構成する熱交換器は複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆの単一冷媒またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２の混合冷媒とするとともに、前記プレートフィン型熱交換器の前面面積当たりの最大冷房能力ＱとＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量比率Ｘが近似式Ｑ≦２４．６５Ｘ^２−１３７．７８Ｘ＋１４３．０５で求められることを特徴とする冷凍サイクル装置としている。

或いは、冷凍サイクルの凝縮器或いは蒸発器を構成する熱交換器は複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はプロパンとするともに、前面面積当たりの最大冷房能力が６０．２ｋＷ／ｍ^２以下あることを特徴とする冷凍サイクル装置としている。

上記のように構成した冷凍サイクル装置は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒を用いていても、その圧力損失はＲ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置の圧力損失と同等レベルまで抑制して圧力損失増による能力低下を防止し、且つ、圧力損失増を抑制すべく熱交換器等を大きくする必要がなくなり、Ｒ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。

本発明は、上記構成により、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒を用いてＲ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができ、地球温暖化をより強力に防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置としての空気調和機の冷凍サイクル図 同実施の形態１に係る空気調和機に用いた熱交換器の分解斜視図 同実施の形態１に係る空気調和機の熱交換器を構成するプレートフィンの分解斜視図 同実施の形態１に係る空気調和機の熱交換器を構成するプレートフィンを積層した状態を示す要部拡大斜視図 同実施の形態１に係る空気調和機の熱交換器を構成するプレートフィンの要部を拡大して示す分解斜視図 プレートフィン積層型熱交換器の前面面積当りの冷房能力と圧力損失比との関係を示す関係図 Ｒ３２冷媒に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒を含むＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒の圧力損失比を示す圧力損失比図 プレートフィン積層型熱交換器とした場合のＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒のＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率と前面面積当りの冷房能力との関係を示す関係図 本発明の実施の形態２におけるプレートフィン積層型熱交換器のフィン＆チューブ型熱交換器に対する圧力損失比と前面面積当りの冷房能力との関係を示す関係図 従来の空気調和機の冷凍サイクル図 同従来の空気調和機の熱交換器を示す概略構成図

第１の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器（凝縮器）、減圧器及び室内熱交換器（蒸発器）を接続して冷凍サイクルを構成した冷凍サイクル装置であって、前記凝縮器或いは蒸発器を構成する熱交換器は複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆの単一冷媒またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２の混合冷媒とするとともに、前記プレートフィン型熱交換器の前面面積当たりの最大冷房能力ＱとＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量比率Ｘが近似式Ｑ≦２４．６５Ｘ^２−１３７．７８Ｘ＋１４３．０５で求められる構成とした冷凍サイクル装置としている。

これにより、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒を用いていても、その圧力損失はＲ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置の圧力損失と同等レベルまで抑制して圧力損失増による能力低下を防止し、且つ、圧力損失増を抑制すべく熱交換器等を大型化する必要がなくなり、Ｒ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。

第２の発明は、圧縮機、四方弁、室外熱交換器（凝縮器）、減圧器及び室内熱交換器（蒸発器）を接続して冷凍サイクルを構成した冷凍サイクル装置であって、前記凝縮器或いは蒸発器を構成する熱交換器は複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はプロパンとするともに、前面面積当たりの最大冷房能力が６０．２ｋＷ／ｍ^２以下であることを特徴とする冷凍サイクル装置としている。

これにより、プロパンガス冷媒を用いていても、その圧力損失はＲ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置の圧力損失と同等レベルまで抑制して圧力損失増による能力低下を防止し、且つ、圧力損失増を抑制すべく熱交換器等を大型化する必要がなくなり、Ｒ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。

第３の発明は、第１〜２のいずれかの発明において、前記冷媒は、地球温暖化係数が３以上で７５０以下、望ましくは３５０以下、更に望ましくは１５０以下となるように、単一冷媒または２成分混合した冷媒としたことを特徴とする冷凍システム装置としている。

これにより、万一回収されない冷媒が大気に放出されても地球温暖化に対しその影響を極少に保つことができ、地球温暖化を強力に防止できる。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記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冷凍システム装置としている。

これにより、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒を用いた冷凍サイクル装置の信頼性の向上に貢献することができる。

以下、本発明の実施の形態について空気調和機に適用した場合を例にし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。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクル図である。

図１において、この空気調和は、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁２、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器３、冷媒を減圧する減圧器４、を冷媒配管で接続して室外機５を構成し、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器６を有す室内機７と、前記室外機５とを液側接続冷媒配管８、ガス側接続冷媒配管９で環状に接続して構成している。

そして、上記空気調和機を構成する冷媒回路には温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒が封入してあり、この例ではＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒もしくはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒を封入している。

上記室外熱交換器３、室内熱交換器６を構成する熱交換器は、複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器としてあり、以下その構成を図２〜図５を用いて説明する。

図２は上記プレートフィン積層型熱交換器の分解斜視図、図３は同熱交換器を構成するプレートフィンの分解斜視図、図４は同熱交換器を構成するプレートフィンを積層した状態を示す要部拡大斜視図、図５は同熱交換器を構成するプレートフィンの要部を拡大して示す分解斜視図である。

図２〜図５に示すように、本実施の形態の熱交換器１０は、略弓型形状のプレートフィン１２を積層して構成したプレートフィン積層体１３の両側に平面視が略同一形状のエンドプレート１４、１４をロー付けにより接合一体化して構成している。そして、略弓型長方形状の一端部側に、蒸発器として用いる場合には入口となり凝縮器として用いる場合は出口となるヘッダ流路Ａ１５及びその逆となるヘッダ流路Ｂ１６とを有している。

上記プレートフィン積層体１３の両側のエンドプレート１４、１４は、プレートフィン積層体１３を挟持した形でロー付けされ、ボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の締結手段１１によりその長手方向両端部を連結固定し、熱交換器としての剛性を保持している。

また、プレートフィン積層体１３を構成するプレートフィン１２は、図３に示す一対のプレート１２ａ、１２ｂをロー付け等により接合して冷媒が流れる伝熱流路１７を有する構成としてあり、図４に示すように多数積層して各プレートフィン１２同士の間に空気が流れる積層間隔を形成している。そして、上記プレートフィン１２に設けた前記伝熱流路１７を流れる冷媒と各プレートフィン１２同士の間の積層間隙を流れる空気との間で熱交換する。

上記プレートフィン１２を構成する一対のプレート１２ａ、１２ｂは、図５に示すように、その一方のプレート１２ａに、ヘッダ流路Ａ１５およびヘッダ流路Ｂ１６となる開口１５ａ，１６ａ及びその開口縁に設けたリング状凹溝１５ｂ，１６ｂと、リング状凹溝１５ｂ，１６ｂより導出した連絡流路用凹溝１８ａと、連絡流路用凹溝１８ａの端部に設けた分流路用凹溝１９ａと、分流路用凹溝１９ａより分岐形成した複数の略Ｕ字状に並行した流路形成用凹溝１７ａが設けてある。

一方、他方のプレート１２ｂには、ヘッダ流路Ａ１５およびヘッダ流路Ｂ１６となる開口１５ｃ，１６ｃ及びその開口縁に設けたリング状凹溝１５ｄ，１６ｄと、前記プレート１２ａの連絡流路用凹溝１８ａの端部と対向する部分に位置する分流路用凹溝１９ｂと、分流路用凹溝１９ｂより分岐形成した複数の略Ｕ字状に並行した流路形成用凹溝１７ｂとが設けてある。

そして、上記一対のプレート１２ａ、１２ｂは、上記開口１５ａ，１６ａと１５ｃ，１６ｃ及びその開口縁に設けたリング状凹溝１５ｂ，１６ｂと１５ｄ，１６ｄ同士、及び分流路用凹溝１９ａと１９ｂ及び流路形成用凹溝１７ａと１７ｂ同士がそれぞれ合致するようにしてロー付け等により接合し、開口１５ａ，１６ａ，１５ｃ，１６ｃ及びその開口縁のリング状凹溝１５ｂ，１６ｂ，１５ｄ，１６ｄ部分でヘッダ流路Ａ１５およびヘッダ流路Ｂ１６を形成し、分流路用凹溝１９ａ，１９ｂと流路形成用凹溝１７ａ，１７ｂ同士で分流路１９と伝熱流路１７を形成し、連絡流路用凹溝１８ａで連絡流路１８を形成している。

そして、上記構成のプレートフィン積層体１３のプレートフィン１２は、当該プレートフィン１２の長手方向に沿って適宜設けた複数の突起２０（図３参照）によって空気が流れる積層間隔を形成している。

ここで、上記伝熱流路１７は図３のプレートフィン全体図に示すように、プレートフィン１２の外形と同様略弓型に屈曲させたうえＵターンする形状としてあり、図４に示すように、ヘッダ流路Ａ１５に繋がって気液二層冷媒が流れる２本の伝熱往き流路１７−１群とヘッダ流路Ｂ１６に繋がって液相冷媒が流れる６本の伝熱戻り流路１７−２群との間にこれら両者間の熱移動を防止するスリット状の断熱溝２１が形成している。

上記構成からなる空気調和機は、冷房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒が高温高圧の冷媒となって四方弁２を通って室外熱交換器３に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器４に送られる。減圧器４では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液側接続冷媒配管８を通って室内機７に送られる。室内機７では、冷媒は室内熱交換器６に入り室内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。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒はガス側接続冷媒配管９を通って、室外機５に戻り、四方弁２を経由して圧縮機１に戻される。

また、暖房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒が高温高圧の冷媒となって四方弁２、ガス側接続冷媒配管９を通り、室内機７に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器６に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は液側接続冷媒配管８を通って、減圧器４に送られ、減圧器４において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器３に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁２を経由して圧縮機１へ戻される。

ここで、上記室外熱交換器３、室内熱交換器６を構成する熱交換器は、当該熱交換器が、例えば蒸発条件で使用されている時、気液二相状態の冷媒がプレートフィン積層体１３の入り口側のヘッダ流路Ａ１５内に流入する。ヘッダ流路Ａ１５内に流入した冷媒は、図４に示す流路構成から明らかなように、各プレートフィン１２の連絡流路１８及び分流路１９を介して伝熱流路１７群へ流れる。各プレートフィン１２の伝熱流路１７群に流れた冷媒はＵターンしヘッダ流路Ｂ１６を介して気相状態でヘッダ流路Ｂ１６より冷凍システムの冷媒回路へと流出する。

そして、上記伝熱流路１７を流れる際に冷媒は、前記プレートフィン積層体１３のプレートフィン積層間隔を通り抜ける空気と熱交換する。

上記のようにして熱交換が行われるが、この熱交換器は入り口側のヘッダ流路Ａ１５から出口側のヘッダ流路Ｂ１６へと流れる冷媒はこれら両ヘッダ流路Ａ１５ 、Ｂ１６間に設けられた複数の伝熱流路１７を分散して流れていくので、その圧力損失はフィン＆チューブ型熱交換器に比べ非常に少ないものとなる。よって、Ｒ−３２冷媒に比べ比容積の大きなＨＦＯ−１２３４ｙｆの単一冷媒またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２の混合冷媒に変更しても、その比容積が大きくなることにより増加する圧力損失を抑制し、従来のフィン＆チューブ型熱交換器を用いて構成した冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。

以下、図６〜図８を用いて冷房を例に詳細に説明する。

図６はプレートフィン積層型熱交換器の冷房能力と圧力損失比との関係を示す関係図で、縦軸にフィン＆チューブ型熱交換器の圧力損失を１００％とした場合のプレートフィン積層型熱交換器の圧力損失比、横軸に前面面積当たりの冷媒能力（ｋＷ／ｍ^２）を示している。なお、冷媒はＲ−３２冷媒を用いて確認している。

この図６から明らかなようにプレートフィン積層型熱交換器の圧力損失は矢印で示すようにフィン＆チューブ型熱交換器の圧力損失の５０％以下となり小さくなる。

一方、図７はＲ３２冷媒に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒を含むＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒の圧力損失比を示す圧力損失比図で、縦軸にＲ３２冷媒に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒の圧力損失比、横軸にＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒のＲ−３２に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率を示している。なお、熱交換器はいずれもフィン＆チューブ型熱交換器である。

この図７からＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒の圧力損失はＲ−３２に対して大きいことが明らかで、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率が１００％（図の右端でＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒の場合）に達すると破線で示すように６倍近くまで大きくなっていることがわかる。

そして、上記図６と図７から次のことが言える。すなわち、冷媒をＲ−３２からＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒としたとき、フィン＆チューブ型熱交換器では圧力損失が増加するが、熱交換器をプレートフィン積層型熱交換器とすることで圧力損失は抑制できる。

例えば図６において、フィン＆チューブ型熱交換器の圧力損失の２５％、つまり１／４まで小さくなった場合、前面面積当りの最大冷房能力（Ｑ）は４８．６ｋＷ／ｍ^２となる。

一方、図７からＲ−３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒はＲ−３２に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率が０．８であればＲ−３２冷媒の圧力損失に対して４倍となる。

したがって、熱交換器をプレートフィン積層型熱交換器とし、且つ、冷媒をＲ−３２に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率が０．８となるＲ−３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒とすれば、プレートフィン積層型熱交換器による１／４圧力損失分がＲ−３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒とした時の４倍となる圧力損失分を相殺する形となり、Ｒ−３２単一冷媒と同等程度の能力を得ることができる。その時の前面面積当たりの冷房能力は４８．６ｋＷ／ｍ^２、換言すると４８．６ｋＷ／ｍ^２を最大能力とする冷凍サイクル装置とすることができる。

つまり、前面面積当たりの冷房能力は４８．６ｋＷ／ｍ^２を最大冷房能力とする冷凍サイクル装置は、熱交換器として圧力損失がフィン＆チューブ型熱交換器の２５％となるプレートフィン積層型熱交換器を用い、冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率が０．８となるＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒とすれば、冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒としたことによる圧力損失増をプレートフィン積層型熱交換器の低圧力損失によって相殺し、冷媒の圧力損失増による能力低下を防止でき、且つ、圧力損失増を抑制すべく熱交換器等を大型化する必要がなくなる。

よって、従来のフィン＆チューブ型の熱交換器を用いて構成した冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。

図８は熱交換器をプレートフィン積層型熱交換器とし、冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒を含むＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒とした場合の、冷房能力とＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率との関係を示す冷房能力図で、縦軸に前面面積当たりの冷房能力（ｋＷ／ｍ^２）、横実にＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量分率を示している。

これは前記図６に示すプレートフィン積層型熱交換器の冷房能力と圧力損失比との関係図、及び前記図７に示すＲ３２冷媒に対するＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒を含むＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒の圧力損失比を示す圧力損失図とから求めたもので、前面面積当たりの最大冷房能力ＱとＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量比率Ｘとの関係は式１のようになる。

すなわち、熱交換器をプレートフィン積層型熱交換器とし、冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒とした場合、図８のＱで示すラインを最大冷房能力としてそれ以下の領域であればＲ−３２冷媒を用いたフィン＆チューブ型熱交換器と同等レベルの性能と大きさの熱交換器や配管とした冷凍サイクル装置とすることができる。

なお、上記最大冷房能力はＪＩＳ Ｃ９６１２の規定に基づき測定したものをいう。

ところで、本発明で使用するＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒は、そのＧＷＰが、３以上で７５０以下、望ましくは３５０以下、更に望ましくは１５０以下となる領域で使用するのが好ましく、これにより万一回収されない冷媒が大気に放出されても地球温暖化に対しその影響を極少に保つことができ、地球温暖化を強力に防止できる。
（実施の形態２）
本実施の形態は冷媒をプロパンガスとしたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。

図９は図６と同じプレートフィン積層型熱交換器の前面面積当たりの冷房能力と圧力損失比との関係を示す関係図で、Ｒ３２冷媒を１とした場合のプロパン冷媒の圧力損失比を黒点で示している。なお、縦軸にフィン＆チューブ型熱交換器の圧力損失を１００％とした場合のプレートフィン積層型熱交換器の圧力損失比、横軸にプレートフィン積層型熱交換器の前面面積当たりの冷媒能力（ｋＷ／ｍ２）を示している。また、冷媒はＲ−３２冷媒である。

この図９の黒点位置から明らかなように、Ｒ３２冷媒を１とした場合のプロパン冷媒の圧力損失比３０．２に対応する前面面積当たりの冷房能力（ｋＷ／ｍ２）は最大６０．２ｋＷである。

したがって、熱交換器としてプレートフィン積層型熱交換器を用い、冷媒をプロパンガス冷媒とした場合、前面面積当たりの冷房能力が最大６０．２ｋＷまでであれば、冷媒をプロパンガス冷媒としたことによる圧力損失増をプレートフィン積層型熱交換器の低圧力損失によって相殺し、冷媒の圧力損失増による能力低下を防止でき、且つ、圧力損失増を抑制すべく熱交換器等を大型化する必要がなくなる。よって、従来のフィン＆チューブ型の熱交換器を用いて構成した冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができる。

なお、上記本実施の形態の各空気調和機において、圧縮機に用いる冷凍機油は、前記実施の形態１、２いずれの場合も、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のが好ましく、これにより、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス冷媒を用いた空気調和機の信頼性向上に貢献することができる。

以上、本発明に係る冷凍サイクル装置について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、本実施の形態においては、冷凍サイクル装置を空気調和機とした場合を例にして説明したが、これは圧縮機、凝縮器、膨張手段、および蒸発器等の構成要素が配管にて接続された冷凍サイクル装置であれば具体的な適用例は特に限定されず、例えば、冷蔵庫（家庭用、業務用）、除湿器、ショーケース、製氷機、ヒートポンプ式給湯機、ヒートポンプ式洗濯乾燥機、自動販売機等であってもよいものである。

つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれるものである。

本発明は、上記したように、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単一冷媒あるいはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２との混合冷媒、あるいはプロパンガス単一冷媒を用いていても、Ｒ−３２冷媒を用いた冷凍サイクル装置と同程度の性能と大きさを持つ冷凍サイクル装置とすることができ、地球温暖化をより強力に防止することができる。したがって、住居及び業務用の各種空気調和機、カーエアコン、給湯器、冷凍冷蔵庫、ショーケース、除湿機等の用途に幅広く適用することができる。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器（凝縮器或いは蒸発器）
４ 減圧器
５ 室外機
６ 室内熱交換器（蒸発器或いは凝縮器）
７ 室内機
８ 液側接続冷媒配管
９ ガス側接続冷媒配管
１０ 熱交換器
１１ 締結手段
１２ プレートフィン
１２ａ、１２ｂ プレート
１３ プレートフィン積層体
１４ エンドプレート
１５ ヘッダ流路Ａ
１６ ヘッダ流路Ｂ
１７ 伝熱流路
１８ 連絡流路
１９ 分流路
２０ 突起
２１ 断熱溝

Claims (4)

1. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器（凝縮器）、減圧器及び室内熱交換器（蒸発器）を接続して冷凍サイクルを構成した冷凍サイクル装置であって、前記凝縮器或いは蒸発器を構成する熱交換器は複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆの単一冷媒またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ−３２の混合冷媒とするとともに、前記プレートフィン型熱交換器の前面面積当たりの最大冷房能力ＱとＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量比率Ｘが近似式Ｑ≦２４．６５Ｘ^２−１３７．７８Ｘ＋１４３．７９で求められることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 圧縮機、四方弁、室外熱交換器（凝縮器）、減圧器及び室内熱交換器（蒸発器）を接続して冷凍サイクルを構成した冷凍サイクル装置であって、前記凝縮器或いは蒸発器を構成する熱交換器は複数の伝熱流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器とし、かつ、上記冷凍サイクルの冷媒はプロパンとするともに、前面面積当たりの最大冷房能力が６０．２ｋＷ以下であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒は、地球温暖化係数が３以上で７５０以下、望ましくは３５０以下、更に望ましくは１５０以下となるように、単一冷媒または２成分混合した冷媒を用いたことを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記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請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

Images