WO2001048126A1

WO2001048126A1 - Appareil de refrigeration

Info

Publication number: WO2001048126A1
Application number: PCT/JP2000/008140
Authority: WO
Inventors: Shigeharu Taira
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2001-07-05
Also published as: ES2346286T3; JP2001181659A; EP1253185B1; AU780062B2; ATE473263T1; KR20020068383A; EP1253185A1; KR100481798B1; EP1253185A4; DE60044650D1; CN1415003A; US6718777B1; JP3501058B2; AU1416101A

Description

技術分野

この発明は、 R 32 (化学式 CH₂ F₂)冷媒を含む作動媒体を用いた冷凍装置に関する。

明背景技術

冷媒を用いたヒートポンプ方式の冷凍装置において、オゾン層破壊係数が大きい HCFC系冷媒がフロン規制の対象となった書ことから、その代替冷媒として、オゾン層破壊係数ゼロの HFC系冷媒である R 410 A(R 32 : R 125 = 5 0 ： 50)冷媒が用いられている。この R41 OA冷媒を用いた冷凍装置では、 R 22冷媒と同等の COP (成績係数）が得られるものが製品化されているが、近年の省エネルギー化の要求からさらに COPを向上することが求められている。しかしながら、 R41 OA冷媒では、熱交換器サイズを大きくし、冷媒充填量を増加させて、コストアップしないと、 R 22冷媒以上に COPを向上できないという問題がある。発明の開示

そこで、この発明の目的は、 R 32冷媒を含む作動媒体を用いて、十分な信頼性を確保しつつ C〇 Pを向上できる冷凍装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の冷凍装置は、 R 32冷媒または R 32を少なくとも 70重量％以上含む混合冷媒と、 40°Cにおける粘度が 46〜82 c s tのポリビニルエーテル油とからなる作動媒体を用いたことを特徴としている。本出願人は、オゾン層を破壊しない低 GWP (地球温暖化係数）の R 32冷媒または R 32を少なくとも 70重量％以上含む混合冷媒と、 40°Cにおける粘度が 46〜 82 c s tのポリビニルエーテル油とからなる作動媒体を冷凍装置に用いることによって、地球環境問題に対応しつつ、圧縮機の潤滑性がよく十分な信頼性と高い C O Pが得られることを実験により見出した。したがって、上記構成の冷凍装置によれば、 R 3 2冷媒に冷凍機油として用いるポリビエルエーテル油の 4 0 °Cにおける粘度を十分な信頼性が得られる 4 6〜 8 2 c s t内で低粘度化して、圧縮機の機械効率をよくすることによって、システムの C O Pを向上することができる。また、 4 0 °Cにおける粘度を 4 6〜 8 2 c s tの範囲内において低粘度のポリビニルエーテル油を冷凍機油として選択することにより、室内ュニットと室外ュニットとが分かれたスプリットタイプの空気調和機等の冷凍装置では、 R 4 1 O A, R 2 2冷媒を用いたものよりも、室内ュニットと室外ュニットとの高低差を高くできると共に、室内ュニットと室外ュニットとを接続する連絡配管長さを長くでき、さらに、ガス連絡配管の径をより細くできる。

また、一実施形態の冷凍装置は、上記ポリビエルエーテル油の 4 0 °Cにおける粘度が 4 6〜 6 8 c s tであることを特徴としている。

上記実施形態によれば、システムの C O Pをより確実に向上できる。

また、一実施形態の冷凍装置は、圧縮機用電動機の固定子の卷線が、架橋ポリエチレン，ポリビニルホルマール，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドおよびポリアミドイミドのうちの少なくとも 1つの絶縁層で被覆されていることを特徴としている。

上記実施形態の冷凍装置によれば、上記圧縮機用電動機の固定子の卷線を、架橋ポリエチレン，ポリビニルホルマ一ノレ，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドおよびポリアミドイミドのうちの少なくとも 1つの絶縁層で被覆することによって、絶縁層の耐候性が向上し、高い信頼性が得られ、長期使用が可能である。

また、一実施形態の冷凍装置は、上記ポリビニルエーテル油に、消泡剤，水分補足剤および極圧添加剤のうちの少なくとも 1つを添加したことを特徴としてレ、る。

上記実施形態の冷凍装置によれば、上記ポリビニルエーテル油に消泡剤を添加することによって、泡立ち性を抑制し、発泡現象による冷媒吸込による圧縮機の焼き付きを防止できる。また、上記ポリビュルエーテル油に水分補足剤を添加することによって、水分の影響による化学反応劣化や温度の低い部分での氷結を防止できる。さらに、上記ポリビュルエーテル油に極圧添加剤を添加することによつて、圧縮機の摺動面に化学吸着膜が形成されるので、摺動部の潤滑性を向上できる。

また、一実施形態の冷凍装置は、圧縮機,凝縮器,減圧手段および蒸発器が環状に接続された冷媒回路を備え、上記冷媒回路に冷媒中の水分を除去するドライヤ一を有しないことを特徴としている。

上記実施形態の冷凍装置によれば、水分に強く劣化の少ないポリビニルエーテル油を冷凍機油に用いることによって、ドライヤーをなくすことが可能となり、コスト低減と小型化ができる。

また、この発明の空気調和機は、 R 3 2冷媒または R 3 2を少なくとも 7 0重量％以上含む混合冷媒と、 4 0 °Cにおける粘度が 4 6〜8 2 c s tのポリビエルエーテル油とからなる作動媒体を用いた空気調和機であって、室内ユニットと室外ュニットとを有することを特徴としている。

上記構成の空気調和機によれば、 R 4 1 0 A, R 2 2冷媒を用いたものよりも、室内ュニットと室外ュニットとの高低差を高くできると共に、連絡配管長さを長くでき、さらに、ガス連絡配管の径をより細くできる。図面の簡単な説明

図 1はこの発明の実施の一形態の冷凍装置としての空気調和機の概略構成を示す回路図である。

図 2 A,図 2 Bは上記空気調和機におけるポリビュルエーテル油の粘度グレードに対する圧縮機の信頼性およびシステム C O Pを示す図である。

図 3 A，図 3 B ,図 3 Cは R 4 1 0 A，R 2 2および R 3 2冷媒について冷凍機油の粘度グレードに対する高低差,連絡配管長さ，ガス連絡管の径を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明の冷凍装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図 1はこの発明の実施の一形態の冷凍装置としてのヒートポンプ式空気調和機の概略構成を示す回路図であり、 1は圧縮機、 2は上記圧縮機 1の吐出側に一端が接続された四路切換弁、 3は上記四路切換弁 2の他端に一端が接続された室外熱交換器、 4は上記室外熱交換器 3の他端に一端が接続された電動膨張弁、 5は上記電動膨張弁 4の他端に一端が接続された室内熱交換器、 6は上記室内熱交換器 5の他端に四路切換弁 2を介して一端が接続され、他端が圧縮機 1の吸入側に接続されたアキュームレータである。上記空気調和機は、圧縮機 1の吐出管温度を検出する温度センサ 1 1と、室外熱交換器 3の冷媒温度を検出する温度センサ 1 2と、外気温度を検出する温度センサ 1 3と、室内熱交換器 5の冷媒温度を検出する温度センサ 1 4と、室内温度を検出する温度センサ 1 5と、上記圧縮機 1 の吸込側の冷媒温度を検出する温度センサ 1 6と、上記温度センサ 1 1〜 1 6力らの信号を受けて、圧縮機 1 ,電動膨張弁 4等を制御する制御装置 7とを備えている。また、上記電動膨張弁 4と室内熱交換器 5との間に閉鎖弁 2 1を配設すると共に、室内熱交換器 5と四路切換弁 2との間に閉鎖弁 2 4を配設している。上記圧縮機 1，四路切換弁 2 ,室外熱交換器 3，電動膨張弁 4，アキユームレータ 6 ,制御装置 7，閉鎖弁 2 1，閉鎖弁 2 4，温度センサ 1 1〜： 1 3，温度センサ 1 6 および室外ファン（図示せず）で室外ュニット 1 0を構成すると共に、室内熱交換器 5，温度センサ 1 4 ,温度センサ 1 5および室内ファン（図示せず）で室内ュニット 2 0を構成している。

また、上記空気調和機では、 R 3 2冷媒または R 3 2を少なくとも 7 0重量％以上含む混合冷媒と、 4 0 °Cにおける粘度が 4 6〜8 2 c s tのポリビュルエーテル油（出光興産製、商品型番 F V 4 6〜F V 8 2 )とからなる作動媒体を用いている。なお、センチストークス [ c s t ]とは、動粘度の単位であり、 [ mm² / 秒]でも表される。また、動粘度は、 J I S K 2 2 8 3 - 1 9 8 3の動粘度試験方法に準じ、ガラス製毛管式粘度計を用いて測定する。

上記構成の空気調和機において、冷房運転時、四路切換弁 2を実線の切換え位置に切り換えて、圧縮機 1を起動すると、圧縮機 1から吐出された高圧冷媒が四路切換弁 2を通って室外熱交換器 3に入る。そして、上記室外熱交換器 3で凝縮した冷媒が電動膨張弁 4で減圧された後、連絡配管 2 2を通って室内熱交換器 5 に入る。上記室内熱交換器 5で蒸発した冷媒が連絡配管 2 3 ,四路切換弁 2およびアキュームレータ 6を介して圧縮機 1の吸入側に戻る。こうして、上記圧縮機 1，室外熱交換器 3，電動膨張弁 4，室内熱交換器 5およびアキュームレータ 6で構成された冷媒回路を R 32冷媒を含む作動媒体が循環して、冷凍サイクルを実行する。そして、室内ファン（図示せず）により室内熱交換器 5を介して室内空気を循環させることにより室内を冷房する。

本出願人は、 R 32冷媒に加えるポリビニルエーテル油の粘度グレードを変えて、圧縮機の信頼性とシステムの COP (成績係数）について調べた結果、図 2A, 図 2 Bに示すように、 40°Cにおける粘度が 46〜82 c s tの範囲で良好な特性が得られることが分かった。すなわち、図 2 Aは粘度グレードに対する圧縮機信頼性を示し、図 2 Bは粘度グレードに対する R 410 A冷媒の C O Pとの比率を示しており、図 2A,図 2Bに示すように、 40°Cにおける粘度が 46〜82 c s tでは、圧縮機の信頼性がよくなると共に、システムの COPも R 41 OA 冷媒に比べて向上している。より好ましくは、ポリビニルエーテル油の 40°Cにおける粘度を 46〜68 c s tとすることによって、システムの COPを確実に向上することができる。なお、 R 32冷媒を少なくとも 70重量％以上を含む混合冷媒であれば、圧縮機の信頼 ^fe向上およびシステムの COP向上という効果にほとんど差異はない。

また、 R41 OA, R 22冷媒と R 32冷媒とを比較するため、それぞれ冷凍機油のネ占度グレードを変えて、室内ユニットと室外ユニットとの高低差と、連絡配管長さと、ガス連絡配管の径について実験により調べた。この場合、 R410 A冷媒には冷凍機油としてポリビュルエーテル油（出光興産製、商品型番 FVC)、

R 22冷媒には冷凍機油としてスニソ油、 R 32冷媒には冷凍機油としてポリビニルエーテル油（FV)を用い、冷凍能力 4〜5 kWの空気調和機で実験を行った。その実験の結果、図 3 Aに示すように、 R 410A， R 22および R 32冷媒は、冷凍機油の粘度グレードが高くなるほど、室内ュニットと室外ュニットとの最大高低差が低くなるが、 R 32冷媒がどの粘度グレードにおいても、 R410A, R 22冷媒よりも室内 Z室外の最大高低差が大きくなつた。また、図 3 Bに示すように、 R410 A， R 22および R 32冷媒は、冷凍機油の粘度グレードが高くなるほど、連絡配管の最大長さが長くなる力 R 32冷媒がどの粘度グレードにおいても、 R 41 OA, R 22よりも最大連絡配管長さが長くなつた。また、図 3 Cに示すように、 R 4 1 0 A， R 2 2および R 3 2冷媒は、冷凍機油の粘度グレードが高くなるほど、ガス連絡配管の最小径が太くなる力 R 3 2冷媒がどの粘度ダレ一ドにおいても、 R 4 1 0 A， R 2 2冷媒ょりもガス連絡配管の最小径が細くなった。

このように、 GW P (地球温暖化係数）の低い R 3 2冷媒を含む作動媒体を用いて、地球環境問題に対応しつつ十分な信頼性と高い C O Pが得られる空気調和機を提供することができる。

また、上記圧縮機 1用の電動機の固定子の巻線を、架橋ポリエチレン，ポリビニルホルマ一ノレ，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドおよびポリアミドィミドのうちの少なくとも 1つの絶縁層で被覆することによって、絶縁層の耐候性が向上し、高い信頼性を得ることができる。

また、上記ポリビニルエーテル油に消泡剤を添加することによって、泡立ち性を抑制し、発泡現象による冷媒吸込による圧縮機の焼き付きを防止できると共に、ポリビニルエーテル油に水分補足剤を添加することによって、水分の影響による化学反応劣化や温度の低い部分での氷結を防止でき、さらに、ポリビニルエーテル油に極圧添加剤を添加することによって、極圧添加剤により圧縮機 1の摺動面に化学吸着膜が形成されて、摺動部の潤滑性を向上できる。

また、 R 3 2は分子量が小さいため、水分の除去を目的としたドライヤーを用いることが非常に困難であるが、エステル油等の他の合成油に比べて水分に対して強い特性を有するポリビュルエーテル油を冷凍機油に用いることによって、ドライヤ一のない空気調和機やドライヤーが小さい空気調和機を実現することができる。

また、 4 0 °Cにおける粘度 4 6〜 8 2 c s tの範囲内で低粘度のポリビュルェ一テル油を冷凍機油として選択することにより、 R 4 1 0 A， R 2 2冷媒を用いたものよりも、室内ユニット 2 0と室外ユニット 1 0との高低差をより高くできると共に、室内ュニット 2 0と室外ュニッ 1 0とを接続する連絡配管 2 2 , 2 3 をより長くすることができ、さらに、ガス連絡配管の径をより細くすることができる。

上記実施の形態では、冷凍装置として空気調和機について説明したが、他の冷凍装置にこの発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、冷凍装置として R 3 2冷媒を用いた空気調和機について説明したが、冷凍装置に用いられる冷媒はこれに限らず、 R 3 2を少なくとも 7 0重量％以上含む混合冷媒でもよい。例えば、 R 3 2冷媒と C〇₂との混合冷媒であって、 C〇₂に対して R 3 2冷媒が 7 0重量％以上かつ 9 0重量％以下の混合冷媒でもよし、 R 3 2冷媒と R 2 2冷媒との混合冷媒であって、 R 2 2 冷媒に対して R 3 2冷媒が 7 0重量％以上かつ 9 0重量％以下の混合冷媒でもよレ、。

Claims

請求の範囲

1 . R 3 2冷媒または R 3 2を少なくとも 7 0重量％以上含む混合冷媒と、 4 0 °Cにおける粘度が 4 6〜8 2 c s tのポリビニルェ一テル油とからなる作動媒体を用いたことを特徴とする冷凍装置。

2 . 請求項 1に記載の冷凍装置において、

上記ポリビュルエーテル油の 4 0 °Cにおける粘度が 4 6〜6 8 c s tであることを特徴とする冷凍装置。

3 . 請求項 1に記載の冷凍装置において、

圧縮機用電動機の固定子の巻線が、架橋ポリエチレン，ポリビエルホルマール，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミドおよびポリアミドイミドのうちの少なくとも 1つの絶縁層で被覆されていることを特徴とする冷凍装置。

4 . 請求項 1に記載の冷凍装置において、

上記ポリビュルエーテル油に、消泡剤，水分補足剤および極圧添加剤のうちの少なくとも 1つを添加したことを特徴とする冷凍装置。

5 . 請求項 1に記載の冷凍装置において、

圧縮機（ 1 )，凝縮器（ 3 )，減圧手段（ 4 )および蒸発器（ 5 )が環状に接続された冷媒回路を備え、上記冷媒回路に冷媒中の水分を除去するドライヤーを有しないことを特徴とする冷凍装置。

6 . R 3 2冷媒または R 3 2を少なくとも 7 0重量％以上含む混合冷媒と、 4

0 °Cにおける粘度が 4 6〜8 2 c s tのポリビニルエーテル油とからなる作動媒体を用いた空気調和機であって、

室内ュニットと室外ュニットとを有することを特徴とする空気調和機。