WO2001048427A1 - Refrigerating device - Google Patents

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WO2001048427A1
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Shigeharu Taira
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Daikin Industries, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus and, more particularly, with R 22 (Formula CHC 1 F 2) R as alternative refrigerant in place of 32 (Formula CH 2 F 2) or at least 70 wt Pas one cents including mixed refrigerant R 32 It relates to a refrigeration system.
  • the refrigerant discharged by the compressor is sent to the first heat exchanger, and the refrigerant condensed in the first heat exchanger is expanded by expansion means. After that, it is sent to the second heat exchanger through the first communication pipe (this is called “liquid pipe” as appropriate). Further, the refrigerant vaporized in the second heat exchanger is returned to the compressor through a second communication pipe (this is appropriately referred to as a “gas pipe”).
  • R22 HFC22
  • ODP ozone depletion potential
  • R407C having a composition of HFC by weight
  • FC 32: HFC 125: HFC 1 34 a 23:25:52
  • R 32 (HFC 32) and the like are listed as candidates.
  • the direct effects include the global warming potential (GWP), and the indirect effects include the reciprocal of the COP. Therefore, in order to prevent global warming, it is necessary to select a refrigerant with a small GWP value and a large COP value in order to reduce the value of TEWI.
  • GWP global warming potential
  • the GWPs of R407C and R41OA are 1980, respectively.
  • the GWP value of R32 is 650, which is about 1Z3 for R22, R407C and R410A. In other words, R32 with a small GWP value is extremely effective for preventing global warming.
  • the COP value of R32 was not higher than that of R22, while it was almost equivalent to the P value.
  • a theoretically high COP is expected from the characteristics of R32, what has actually exceeded the COP of R22 so far has not been obtained. Had not been.
  • there are phenomena such as a higher pressure and a higher discharge temperature as compared with the case where R 22 is used.
  • R32 has slight flammability. For this reason, the industry did not use R32 as an alternative refrigerant in actual products.
  • the diameter of the liquid pipe is 2Z8 "as shown by the symbol L01 in FIG.
  • the gas pipe diameter is set to two types, 3Z8 "and 4Z8", as indicated by reference numerals G01 and GO2 in Fig. 3 (note that the diameter of each pipe is the nominal diameter of the inch system).
  • the symbol "" is used in Fig. 2.
  • the liquid pipe diameter is set to two types, 2/8 "and 3/8", as indicated by symbols L01 and LO2, and gas is indicated by symbols GO2, GO3, and G04 in Fig. 3.
  • an object of the present invention is to reduce the diameter of the communication pipe while using R32, which has a small global warming potential GWP, as a refrigerant, while obtaining a COP that is greater than or equal to the COP obtained when R22 is used. It is an object of the present invention to provide an energy-saving refrigeration system for global warming that can reduce the types of refrigeration.
  • the tendency of the C ⁇ P of the refrigeration system to change in accordance with the refrigerant amount depends on the type of refrigerant, in relation to other refrigerants such as R32 and R410A. It was created based on the discovery by the present inventor that there was a great difference. That is, as shown in FIG. 4A, when, for example, R41OA is used, the COP gradually increases as the refrigerant amount increases in the range shown in the drawing, and tends to saturate.
  • the COP shows a peak with respect to the change in the amount of the refrigerant, and the COP tends to sharply decrease when the amount of the refrigerant moves away from the range where the peak is given.
  • the reason why a higher COP was not obtained when R32 was used than when R41OA was used was because the refrigerant amount was relatively large (in the example of FIG. 300 g).
  • the peak value of COP when the refrigerant amount is changed using R32 is when R41OA is used at the optimal refrigerant amount (1300 g in the example of Fig. 4A). Is much higher than C ⁇ P.
  • the amount of refrigerant that gives a COP peak when R32 is used (960 g in the example of Fig. 4A), and the optimal amount of refrigerant when R410A is used (1300 g in the example of Fig. 4A).
  • the diameter of the connecting pipe can be reduced or the type of connecting pipe diameter can be reduced while using R32 while obtaining a COP higher than the conventional COP using R22. There is.
  • the refrigeration apparatus of the present invention sends the refrigerant discharged by the compressor to the first heat exchanger, and expands the refrigerant condensed in the first heat exchanger by expansion means.
  • the method for measuring the refrigerating capacity (kW) shall conform to the provisions of Japanese Industrial Standard UIS) C9612 (the same applies throughout this specification).
  • R32 was used as the refrigerant, and the refrigeration capacity was 2.2 kW to 5.6 kW, and the diameter of the first connecting pipe (liquid pipe) was 2Z8 " Connection piping
  • the (Gas pipe) diameter is set to 3Z8 ".
  • the diameter of the first connecting pipe is the same as before, but the diameter of the second connecting pipe is set to only 3/8".
  • the diameter of the two communication pipes is smaller than before (4Z8 "was also used.)
  • the refrigeration capacity ranged from 2.2 kW to 5.6 kW. Since the diameter of each pipe is set to one type, the diameter of the connecting pipe is reduced as compared with the conventional type, resulting in easier production control of the refrigeration system, and optimization of the amount of refrigerant. As a result, a COP equal to or higher than C ⁇ P when R22 is used can be obtained.
  • the refrigeration apparatus of the present invention sends the refrigerant discharged by the compressor to the first heat exchanger, expands the refrigerant condensed in the first heat exchanger by expansion means, and then passes the refrigerant through the first communication pipe.
  • a refrigeration system that sends the refrigerant vaporized by the second heat exchanger to the compressor through a second communication pipe, using R32 as the refrigerant; Refrigeration capacity In the range of 4.5 kW to 7.1 kW, the diameter of the first connection pipe is 2 Z8 inch and the diameter of the second connection pipe is 4 Z8 inch, respectively. It is characterized by having been set.
  • R32 was used as the refrigerant, and the refrigeration capacity was 4.5 kW to 7. 1 kW, and the diameter of the first connecting pipe (liquid pipe) was 2Z8 "and the second connecting pipe (gas pipe) ) Is set to 4/8 ". Since the diameter of the first connecting pipe is set to only 2Z8 ", the diameter of the first connecting pipe is smaller than before (3Z8" was used). At the same time, since the diameter of the second connecting pipe is set to only 4 Z8 ", the diameter of the second connecting pipe becomes smaller than before (there was a 5Z8").
  • the diameter of the first connection pipe and the second connection pipe are set to one type each in the range of 4.5 kW to 7.1 kW of refrigeration capacity, so the diameter of the connection pipe is Is reduced compared to As a result, production control of the refrigeration system becomes easy.
  • a COP equal to or higher than the COP when R22 is used can be obtained.
  • the refrigeration apparatus of the present invention sends the refrigerant discharged by the compressor to the first heat exchanger, expands the refrigerant condensed in the first heat exchanger by expansion means, and then passes the refrigerant through the first communication pipe.
  • a refrigeration system that sends the refrigerant vaporized in the second heat exchanger to the compressor through the second communication pipe, using R32 as the refrigerant, and has a refrigeration capacity of 7. In the range from 1 kW to 14.0 kW, the diameter of the first communication pipe is set to 2Z8 inch, and the diameter of the second communication pipe is set to 5/8 inch.
  • This refrigeration system uses R32 as the refrigerant and has a refrigerating capacity of 7.1 kW.
  • the diameter of the first connecting pipe (liquid pipe) is set to 2Z8 "and the diameter of the second connecting pipe (gas pipe) is set to 5Z8".
  • the diameter of the first connecting pipe is the same as before, but the diameter of the second connecting pipe is set to 5Z8 "only, so the diameter of the second connecting pipe is conventional (some were 6/8") Smaller than
  • the diameter of the first connection pipe and the second connection pipe is set to one type each in the range of refrigeration capacity from 7. l kW to 14.0 kW. It is reduced in comparison. As a result, production control of the refrigeration system becomes easy.
  • a COP equal to or higher than the COP when R22 is used can be obtained.
  • the refrigeration apparatus of one embodiment of the present invention is characterized in that, as the refrigerant, a mixed refrigerant containing at least 70% by weight of R32 is used instead of the R32 single refrigerant.
  • the principle of the present invention is applied not only to the R32 single refrigerant, but also to a mixed refrigerant containing at least 70% by weight of R32, and the same operation and effect as described above can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an air conditioner for explaining the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the refrigerating capacity class and the diameter of the liquid tube set in comparison with the case where R32 is used and the case where R22 is used according to the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the refrigeration capacity class and the set gas pipe diameter in a case where R32 is used according to the present invention and a case where R22 is used. is there.
  • Figures 4A and 4B show the COP when R32 is used as the refrigerant and the C ⁇ P when R410A is used as the refrigerant amount (total charge in the refrigerant circuit).
  • FIG. 9 is a diagram showing the results of measurements performed by using the method.
  • Figure 4 ⁇ shows the results during cooling operation
  • Figure 4B shows the results during heating operation.
  • FIG. 5 is a diagram showing the content of R32 and the energy efficiency in a refrigerant mixture of R32 and R125.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an air conditioner for explaining the present invention.
  • an outdoor unit 20 and an indoor unit 1 are connected by refrigerant pipes 4 and 42 to form a refrigerant circuit, and R32 is circulated as a refrigerant through the refrigerant circuit. Things.
  • the indoor unit 1 houses an indoor heat exchanger 2 as a second heat exchanger.
  • the outdoor unit 20 includes a compressor 23 for compressing and discharging the refrigerant (R32), a four-way switching valve 25 for switching the refrigerant flow path, and a first heat exchanger.
  • An accumulator 24, a receiver 29 for adjusting the amount of refrigerant between cooling and heating, and a microcomputer 60 for controlling the operation of the air conditioner are housed therein.
  • the refrigerant discharged by the compressor 23 is supplied to the piping 31 and the four-way switching valve as shown by the solid line in FIG. 1 by setting the switching of the four-way switching valve 25. 25, through pipe 33, sent to outdoor heat exchanger 22, which acts as a condenser.
  • the refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger 22 works as an evaporator through a pipe 36, an electric expansion valve 26 that throttles the flow path to expand the refrigerant, a throttle valve 27, and a first communication pipe 42.
  • the refrigerant vaporized in the indoor heat exchanger 2 is supplied to the second communication pipe 41, the needle valve 28, the pipe 34, the four-way switching valve 25, the pipe 32, the receiver 29, the pipe 37, Return to the compressor 23 through the accumulator 24 and the piping 35.
  • the four-way switching valve 25 is switched so that the refrigerant discharged by the compressor 23 is supplied to the pipe 31 and the four-way switching valve 2 as shown by the broken line in FIG. 5, Pipe 34, needle valve 28, and second communication pipe 41, and then sent to indoor heat exchanger 2, which works as a condenser.
  • the refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 2 is sent to the first connection pipe 42, the throttle valve 27, the fully-open electric expansion valve 26, the pipe 36, and the outdoor heat exchanger 22 serving as an evaporator.
  • the refrigerant vaporized in the outdoor heat exchanger 22 is passed through the pipe 33, the four-way switching valve 25, the pipe 32, the receiver 29, the pipe 37, the accumulator 24, and the pipe 35 to the compressor 23.
  • the indoor unit 1 is provided with a temperature sensor 51 for detecting the indoor atmosphere temperature T room and a temperature sensor 52 for detecting the indoor heat exchanger temperature T in.
  • the outdoor unit 20 includes a temperature sensor 53 for detecting the outdoor ambient temperature T atm, a temperature sensor 54 for detecting the outdoor heat exchanger temperature T out, and a temperature sensor for detecting the compressor discharge temperature T dis.
  • a temperature sensor 56 for detecting the compressor suction temperature T suc is provided.
  • the microcomputer 60 controls the operation of the refrigerant circuit based on the outputs of these temperature sensors and user settings. In this air conditioner, R32 is used as the refrigerant as described above.
  • the refrigerating capacity also ranges from 2.2 kW to 5.6 kW, and the diameter of the first connecting pipe (liquid pipe) 42 is set to 28 "as indicated by the reference symbol L 11 in FIG. And the diameter of the second communication pipe (gas pipe) 41 is set to 3/8 "as shown by the reference symbol Gl1 in FIG. in this way If the refrigeration capacity is between 2.2 kW and 5.6 kW, the diameter of the first connecting pipe 42 is the same as before, but the diameter of the second connecting pipe 41 is set to only 3Z8 " Therefore, the diameter of the second communication pipe 41 becomes smaller than the conventional one (4Z8 "was used).
  • the diameter of the first connecting pipe 42 and the second connecting pipe 41 is set to one type, so the diameter of the connecting pipes 41 and 42 is set to one.
  • the number of types is reduced compared to the conventional type (two types of liquid pipes and two types of gas pipes, for a total of four types).
  • production control of air conditioners, especially room air conditioners becomes easier.
  • a COP of C ⁇ P or more when R22 is used can be obtained.
  • Figures 4A and 4B show the COP when using R32 as a refrigerant and the COP when using R4 10 ⁇ for a room air conditioner with a refrigerating capacity of 5.0 kW.
  • FIG. 4A shows the results during cooling operation
  • Figure 4B shows the results during heating operation.
  • the diameter of the first communication pipe (liquid pipe) 42 is set to 28 "as shown by the symbol ⁇ L 11 in FIG.
  • the diameter of the first connecting pipe 42 is set to only 2/8 "in the range of refrigeration capacity 4.5 kW to 7.1 kW. Is smaller than before (there was 3Z8 ").
  • the diameter of the second connecting pipe 41 is set to only 4Z8 ", the diameter of the second connecting pipe 41 becomes smaller than before (there was a 5/8" type).
  • the diameter of the first connecting pipe 42 and the second connecting pipe 41 is set to one type throughout the range of refrigerating capacity from 4.5 kW to 7.1 kW.
  • the number of types is reduced compared to the conventional type (two types of liquid pipes and two types of gas pipes, for a total of four types).
  • the sky Production management of air conditioners, especially packaged air conditioners with refrigeration capacity of 4. kW to 7.1 kW, will be easier.
  • a COP that is higher than the COP using R22 can be obtained.
  • the diameter of the first communication pipe (liquid pipe) 42 is set to 2 no 8 "as shown by the symbol L 11 in FIG.
  • the diameter of the first connection pipe 42 is the same as before, but the diameter of the second connection pipe 41 is set to only 5Z8 "in the range of refrigeration capacity from 7. l kW to 14. O kW
  • the diameter of the second communication pipe 41 becomes smaller than before (6Z8 "was used).
  • the diameter of the first connection pipe 42 and the second connection pipe 41 is set to one type throughout the range of refrigeration capacity from 7. l kW to 14.
  • the air conditioner has been described, but the present invention is not limited to this.
  • INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be widely applied to the refrigerating apparatus which performs a refrigerating cycle using R32 as a refrigerant.
  • the refrigerant other than R32 may be a fluorine-based refrigerant or a natural refrigerant.
  • the natural refrigerant, propane, butane, co 2 includes ammonia.
  • Such mixed refrigerant for example, include R 32 70 ⁇ 90 wt.%, Include those remaining ingredients such that C_ ⁇ 2.
  • R32 is included as a mixed refrigerant at 70 to 90 wt.
  • a component whose component is R22 can also be used.
  • R32 and R125 can be considered as the mixed refrigerant.
  • R 32 and R 1 With 25 mixed refrigerants, the region where R32 is up to 70% by weight is in the azeotropic range where the composition of the liquid and the generated vapor are the same, and beyond that the region is non-azeotropic. Then, as the content of R32 increases, the characteristics of R32 clearly appear, and in the non-azeotropic range, the characteristics of R32 appear more remarkably.
  • FIG. 5 shows the relationship between the content of R32 in a refrigerant mixture with R125 and energy efficiency.
  • the content of R32 is 70% by weight or more, the energy efficiency increases remarkably, and when R32 exceeds about 80% by weight, the energy efficiency exceeds that of R22. That is, when the content of R32 is 70% by weight or more, a high COP can be obtained.
  • the single refrigerant R32 and the mixed refrigerant containing at least 70% by weight of R32 have a COP substantially equal to or higher than that of the conventional refrigerant such as R22.
  • R32 has an extremely low global warming potential GWP of about 1 Z3 compared to that of the conventional R22, etc., and a high COP, so the total equivalent warming effect TEW I of R32 is R22 or R410A. Lower than TEW I (decrease rate of 10 to 2 ⁇ %), indicating excellent global warming characteristics.
  • R 32 is used as the refrigerant, and the refrigerating capacity is 2.2 kW to 5.6 kW, and the R P is equal to or more than R P. While obtaining C ⁇ P, it is possible to reduce the diameter of the connecting pipe and the number of types of connecting pipe diameter.
  • R 32 is used as a refrigerant, and the refrigeration capacity is 4.
  • R32 is used as a refrigerant, and a refrigeration capacity of 7.l kW power to 14.0 kW is higher than COP when R22 is used.
  • the diameter of the connecting pipe can be reduced and the type of connecting pipe diameter can be reduced.
  • the refrigeration apparatus of the present invention uses a mixed refrigerant containing at least 70% by weight of R32 as the refrigerant, the same operation and effect as described above can be obtained.

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Description

技術分野
この発明は冷凍装置に関し、 より詳しくは、 R 22 (化学式 CHC 1 F2) に 代わる代替冷媒として R 32 (化学式 CH2F2) または R 32を少なくとも 70 重量パ一セント含む混合冷媒を用いた冷凍装置に関する。
糸 背景技術
一般に冷凍サイクルを実行するスプリット トタイプの冷凍装置や空気調和機で は、 圧縮機によって吐出された冷媒を第 1熱交換器へ送り、 この第 1熱交換器で 凝縮された冷媒を膨張手段によって膨張させた後、 第 1連絡配管 (これを適宜 「液管」 と呼ぶ。 ) を通して、 第 2熱交換器へ送る。 さらに、 この第 2熱交換器 で気化された冷媒を第 2連絡配管 (これを適宜 「ガス管」 と呼ぶ。 ) を通して圧 縮機に戻す。
知られているように、 この種の冷凍装置や空気調和機に関する地球環境課題と しては、 (1) オゾン層保護、 (2) 省エネルギー、 (3) 地球温暖化対応(C 〇2等排出抑制)、 (4) 資源の再利用 (リサイクル) がある。 この地球環境課題 の内、 特にオゾン層保護の観点から、 従来から使用されている R 22 (HFC 2 2) は、 オゾン破壊係数 ODP (Ozone Depletion Potential) が高く、 好適な 冷媒とは言えない。 そこで、 オゾン破'壊係数が高い R 22に代わる代替冷媒とし て、 R 410 A (重量比で H F C 32 : HFC 1 25 = 50 : 50の組成を持 つ) 、 R 407 C (重量比で H FC 32 : H F C 1 25 : HFC 1 34 a = 2 3 : 25 : 52の組成を持つ) 、 R 32 (HFC 32) などが候補として挙げら れている。
一方、 省エネルギーについては、 所定の空気調和機は西暦 2004年 9月末迄 に成績係数 COPを約 4%向上させねばならない旨の告示がなされている ( 「ェ ネルギ一の使用の合理化に関する法律」 に基づく通商産業省告示第 1 90号) 。 従って、 省エネルギーの観点から、 COP値の大きな冷媒を使用する必要がある。 また、 地球温暖化防止に対する要求も益々厳しくなつてきている。 冷凍装置や 空気調和機においては、 総等価温暖化影響 TEWI (Total Equivalent Warming Impact) と呼ばれる地球温暖化の指標を用いて、 冷凍装置や空気調和機が評価さ れる。 この TEWIは、 冷媒の大気放出による影響 (直接影響) と装置のェネル ギー消費 (間接影響) との和で表される。 上記直接影響は地球温暖化係数 GWP (Global Warming Potential) を含み、 上記間接影響は C O Pの逆数を含む。 し たがって、 地球温暖化を防止するには、 TEW Iの値を小さくするべく、 小さな GWP値と大きな COP値とを持つ冷媒を選定する必要がある。
上記 GWPについては、 R407Cと R4 1 OAの GWPがそれぞれ 1 980,
2340となっており、 R 22の GWP値 1 900より若干大きな値になってい る。 一方、 R 32の GWP値は 650であり、 R 22, R407C, R410A の約 1Z3である。 すなわち、 GWP値が小さい R 32は地球温暖化防止のため に極めて有効である。
一方、 COPに関しては、 R 407 Cや R 410 Aの CO P値が R 22の CO
P値と略同等であるのに対して、 R 32の COP値は R 22よりも大きな値が得 られなかった。 すなわち、 R 32を用いて冷凍サイクルを実行する冷凍装置では、 R 32の特性からは理論上は高い COPが期待されるにもかかわらず、 これまで R 22の COPを実際に大きく超えるものは得られていなかった。 また、 R 22 を用いた場合に比して圧力が高くなる、 吐出温度が高くなるなどの現象がある。 それに加えて、 R 32は微燃性を有するため安全性のコンセンサスが得られにく いという問題がある。 このため産業界では、 代替冷媒としての R 32を実際の製 品に採用することはなかった。
ここで、 例えば従来の R 22を用いた冷凍能力 2. 2 kWクラス〜 5. O kW クラスのルームエアコンでは、 図 2中に符号 L 0 1で示すように液管の径が 2Z 8" に設定され、 図 3中に符号 G01, GO 2で示すようにガス管の径が 3 Z 8" と 4Z8" との 2種類に設定されている (なお、 各管の径をインチ系の呼び 径で、 記号 「" 」 を用いて表すものとする。 ) また、 従来の R 22を用いた冷凍 能力 4. 5 kWクラス〜 14. 0 kWクラスのパッケージエアコンでは、 図 2中 に符号 L01, LO 2で示すように液管の径が 2/8" と 3/8" との 2種類 に設定され、 図 3中に符号 GO 2, GO 3, G 04で示すようにガス管の径が 4 /8" と 5/8" と 6 8" との 3種類に設定されている。 分かるように、 冷 凍能力が大きくなるにつれて、 冷媒流量が多くなるため、 流速が速くなり、 圧力 損失が増大するため、 液管、 ガス管の径が大きく設定される傾向がある。
しかしながら、 管の径が大きいほど、 配管接続や加工などの配管作業が大掛か りになり、 困難になる。 また、 管の種類が多いと、 エアコンの生産管理が煩わし いという問題がある。 この事情は、 冷媒として、 R 22に代えて R4 1 0 Aや R 407 Cを用いた場合でも同様である。 発明の開示
そこで、 この発明の目的は、 冷媒として地球温暖化係数 GWPの小さい R 32 を用いて、 R 22を用いた場合の COP以上の COPを得ながら、 連絡配管の径 を小さくするとともに連絡配管の径の種類を削减できる地球温暖化対応省エネル ギー型の冷凍装置を提供することにある。
この発明は、 冷凍装置の C〇Pが冷媒量 (冷媒回路に対する全充填量) に応じ て変化する傾向は、 R 32と R 41 0 A等の他の冷媒との問で、 冷媒の種類によ つて大きく相違しているという、 本発明者による発見に基づいて創出された。 す なわち、 図 4Aに示すように、 例えば R4 1 OAを用いた場合は、 図示の範囲で は冷媒量が多くなるにつれて COPが徐々に高くなり、 飽和するかのような傾向 がある。 これに対して、 R 32を用いた場合は、 冷媒量の変化に対して COPが ピークを示し、 冷媒量がそのピークを与える範囲から離れると C O Pが急激に低 下する傾向がある。 従来、 R 32を用いた場合に R 41 OAを用いた場合に比し て高い COPが得られなかった理由は、 冷媒量が比較的多い範囲 (図 4 Aの例で は 1 200 g〜1 300 g) で使用していたからである。 ここで注目すべきは、 R 32を用いて冷媒量を変化させた場合の COPのピーク値が、 R4 1 OAを最 適な冷媒量 (図 4 Aの例では 1 300 g ) で使用した場合の C〇 Pよりも遥かに 高いという事実である。 また、 R 32を用いた場合の COPのピークを与える冷 媒量 (図 4 Aの例では 960 g) 、 R4 1 0 Aを用いた場合の最適な冷媒量 (図 4 Aの例では 1 300 g) よりも遥かに少ないという事実である。 これによ り、 R 32を用いながら、 R 22を用いた場合の従来の COP以上の COPが得 られる範囲で、 連絡配管の径を小さく し又は連絡配管の径の種類を削減できる可 能性がある。
そこで、 本発明の冷凍装置は、 圧縮機によって吐出された冷媒を第 1熱交換器 へ送り、 この第 1熱交換器で凝縮された冷媒を膨張手段によつて膨張させた後、 第 1連絡配管を通して第 2熱交換器へ送り、 さらに、 この第 2熱交換器で気化さ れた冷媒を第 2連絡配管を通して上記圧縮機に戻す冷凍装置であって、 上記冷媒 として R 32を用い、 冷凍能力 2. 2 kWから 5. 6 kWまでの範囲で、 上記第 1連絡配管の径を 2Z 8インチ、 上記第 2連絡配管の径を 3/8インチにそれぞ れ設定したことを特徴とする。
なお、 冷凍能力 (kW) の測定法は日本工業規格 U I S) C 96 1 2の規定 に従うものとする (この明細書を通して同様。 ) 。
この冷凍装置では、 冷媒として R 32を用レ、、 しかも冷凍能力 2. 2 kWから 5. 6 k Wまでの範囲で、 第 1連絡配管 (液管) の径を 2 Z 8 " 、 第 2連絡配管
(ガス管) の径を 3Z8" にそれぞれ設定している。 第 1連絡配管の径は従来と 同じであるが、 第 2連絡配管の径が 3/8" のみに設定されているから、 第 2連 絡配管の径が従来 (4Z8" のものがあった) に比して小さくなる。 また、 冷凍 能力 2. 2 kWから 5. 6 kWまでの範囲で、 第 1連絡配管、 第 2連絡配管の径 をそれぞれ 1種類に設定しているので、 連絡配管の径の種類が従来に比して削减 される。 この結果、 冷凍装置の生産管理が容易になる。 また、 冷媒量を最適化す ることにより、 R 22を用いた場合の C〇Pと同等又はそれ以上の COPが得ら れる。
また、 本発明の冷凍装置は、 圧縮機によって吐出された冷媒を第 1熱交換器へ 送り、 この第 1熱交換器で凝縮された冷媒を膨張手段によって膨張させた後、 第 1連絡配管を通して第 2熱交換器へ送り、 さらに、 この第 2熱交換器で気化され た冷媒を第 2連絡配管を通して上記圧縮機に戻す冷凍装置であって、 上記冷媒と して R 32を用レ、、 冷凍能力 4. 5 kW力 ら 7. 1 kWまでの範囲で、 上記第 1 連絡配管の径を 2 Z 8ィンチ、 上記第 2連絡配管の径を 4 Z 8ィンチにそれぞれ 設定したことを特徴とする。
この冷凍装置では、 冷媒として R 32を用い、 しかも冷凍能力 4. 5 kWから 7. l kWまでの範囲で、 第 1連絡配管 (液管) の径を 2Z8" 、 第 2連絡配管 (ガス管) の径を 4/ 8" にそれぞれ設定している。 第 1連絡配管の径が 2 Z 8" のみに設定されているから、 第 1連絡配管の径が従来 (3Z8" のものがあ つた) に比して小さくなる。 同時に、 第 2連絡配管の径が 4 Z8" のみに設定さ れているから、 第 2連絡配管の径が従来 (5Z8" のものがあった) に比して小 さくなる。 また、 冷凍能力 4. 5 kWから 7. 1 kWまでの範囲で、 第 1連絡配 管、 第 2連絡配管の径をそれぞれ 1種類に設定しているので、 連絡配管の径の種 類が従来に比して削減される。 この結果、 冷凍装置の生産管理が容易になる。 ま た、 冷媒量を最適化することにより、 R 22を用いた場合の COPと同等又はそ れ以上の C O Pが得られる。
本発明の冷凍装置は、 圧縮機によつて吐出された冷媒を第 1熱交換器へ送り、 この第 1熱交換器で凝縮された冷媒を膨張手段によって膨張させた後、 第 1連絡 配管を通して第 2熱交換器へ送り、 さらに、 この第 2熱交換器で気化された冷媒 を第 2連絡配管を通して上記圧縮機に戻す冷凍装置であって、 上記冷媒として R 32を用い、 冷凍能力 7. 1 kWから 1 4. 0 kWまでの範囲で、 上記第 1連絡 配管の径を 2 Z 8ィンチ、 上記第 2連絡配管の径を 5 / 8ィンチにそれぞれ設定 したことを特徴とする。
この冷凍装置では、 冷媒として R 32を用い、 しかも冷凍能力 7. 1 kWから
14. O kWまでの範囲で、 第 1連絡配管 (液管) の径を 2Z8" 、 第 2連絡配 管 (ガス管) の径を 5Z8" にそれぞれ設定している。 第 1連絡配管の径は従来 と同じであるが、 第 2連絡配管の径が 5Z8" のみに設定されているから、 第 2 連絡配管の径が従来 (6/8" のものがあった) に比して小さくなる。 また、 冷 凍能力 7. l kWから 14. 0 kWまでの範囲で、 第 1連絡配管、 第 2連絡配管 の径をそれぞれ 1種類に設定しているので、 連絡配管の径の種類が従来に比して 削減される。 この結果、 冷凍装置の生産管理が容易になる。 また、 冷媒量を最適 化することにより、 R 22を用いた場合の COPと同等又はそれ以上の COPが 得られる。 また、 本発明の一実施形態の冷凍装置は、 上記冷媒として、 R 3 2単一冷媒に 代えて、 R 3 2を少なくとも 7 0重量パーセント含む混合冷媒を用いることを特 徴とする。
この発明の原理は、 R 3 2単一冷媒のみならず、 R 3 2を少なくとも 7 0重量 パーセント含む混合冷媒にも拡張して適用され、 上記と同様の作用効果が得られ る。 図面の簡単な説明
図 1は、 この発明を説明するための空気調和機の概略構成を示す図である。 図 2は、 冷凍能力クラスと設定される液管の径との関係を、 この発明にしたが つて R 3 2を用いた場合と R 2 2を用いた場合とで比較して示す図である。 図 3は、 冷凍能力クラスと設定されるガス管の径との関係を、 この発明にした がって R 3 2を用いた場合と R 2 2を用いた場合とで比較して示す図である。 図 4 A , 4 Bは、 冷媒として R 3 2を用いた場合の C O Pと、 R 4 1 0 Aを用 いた場合の C〇Pとを、 冷媒量 (冷媒回路に対する全充填量) を変化させて測定 した結果を示す図である。 なお、 図 4 Λは冷房運転時、 図 4 Bは暖房運転時の結 果である。
図 5は、 R 3 2と R 1 2 5の混合冷媒における R 3 2の含冇量とエネルギー効 率を示す図である。 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はこの発明を説明するための空気調和機の概略構成を示している。 この空 気調和機は、 室外ュニッ ト 2 0と室内ユニッ ト 1とを冷媒配管 4 , 4 2で接続 して冷媒回路を構成し、 その冷媒回路に冷媒として R 3 2を循環させるようにし たものである。 室内ュニット 1には第 2熱交換器としての室内熱交換器 2が収容 されている。 一方、 室外ユニッ ト 2 0には、 冷媒 (R 3 2 ) を圧縮して吐出する 圧縮機 2 3と、 冷媒流路を切り換えるための四路切換弁 2 5と、 第 1熱交換器と しての室外熱交換器 2 2と、 電動膨張弁 2 6と、 還流した冷媒の気液分離を行う アキュムレータ 2 4と、 冷房時と暖房時との間の冷媒量調整用のレシーバ 2 9と、 この空気調和機の動作を制御するマイクロコンピュータ 6 0が収容されている。 冷凍サイクルを実行する冷房運転時には、 四路切換弁 2 5の切り換え設定によ つて、 図 1中に実線で示すように、 圧縮機 2 3によって吐出された冷媒を配管 3 1、 四路切換弁 2 5、 配管 3 3を通して、 凝縮器として働く室外熱交換器 2 2へ 送る。 この室外熱交換器 2 2で凝縮された冷媒を、 配管 3 6、 流路を絞って冷媒 を膨張させる電動膨張弁 2 6、 絞り弁 2 7、 第 1連絡配管 4 2を通して、 蒸発器 として働く室内熱交換器 2へ送る。 さらに、 この室内熱交換器 2で気化された冷 媒を第 2連絡配管 4 1 、 ニードル弁 2 8、 配管 3 4、 四路切換弁 2 5、 配管 3 2 、 レシーバ 2 9、 配管 3 7、 アキュムレータ 2 4、 配管 3 5を通して圧縮機 2 3に 戻す。 一方、 ヒートポンプサイクルを実行する暖房運転時には、 四路切換弁 2 5 を切り換えて、 図 1中に破線で示すように、 圧縮機 2 3によって吐出された冷媒 を配管 3 1、 四路切換弁 2 5、 配管 3 4 、 ニードル弁 2 8、 第 2連絡配管 4 1を 通して、 凝縮器として働く室内熱交換器 2へ送る。 この室内熱交換器 2で凝縮さ れた冷媒を第 1連絡配管 4 2、 絞り弁 2 7、 全開状態の電動膨張弁 2 6、 配管 3 6、 蒸発器として働く室外熱交換器 2 2へ送る。 さらに、 この室外熱交換器 2 2 で気化された冷媒を配管 3 3、 四路切換弁 2 5、 配管 3 2、 レシーバ 2 9、 配管 3 7、 アキュムレータ 2 4、 配管 3 5を通して圧縮機 2 3に戻す。
なお、 室内ュニット 1には、 室内雰囲気温度 T r o o mを検出する温度センサ 5 1と、 室内熱交換器温度 T i nを検出する温度センサ 5 2が設けられている。 また、 室外ユニット 2 0には、 室外雰囲気温度 T a t mを検出する温度センサ 5 3と、 室外熱交換器温度 T o u tを検出する温度センサ 5 4と、 圧縮機吐出温度 T d i sを検出する温度センサ 5 5と、 圧縮機吸込温度 T s u cを検出する温度 センサ 5 6が設けられている。 マイクロコンピュータ 6 0はこれらの温度センサ の出力やユーザの設定に基づいて、 冷媒回路の動作を制御するようになっている。 この空気調和機においては、 上述のように冷媒として R 3 2を用いる。 し力 も、 冷凍能力 2 . 2 k Wから 5 . 6 k Wまでの範囲で、 図 2中に符号 L 1 1で示すよ うに第 1連絡配管 (液管) 4 2の径を2 8 " に設定し、 図 3中に符号 G l 1で 示すように第 2連絡配管 (ガス管) 4 1の径を 3 / 8 " に設定する。 このように した場合、 冷凍能力 2. 2 kWから 5. 6 kWまでの範囲で、 第 1連絡配管 42 の径は従来と同じであるが、 第 2連絡配管 41の径が 3Z8" のみに設定されて いるから、 第 2連絡配管 4 1の径が従来 (4Z8" のものがあった) に比して小 さくなる。 また、 冷凍能力 2. 2 kWから 5. 6 kWまでの範囲を通して第 1連 絡配管 42、 第 2連絡配管 41の径をそれぞれ 1種類に設定しているので、 連絡 配管 4 1, 42の径の種類が従来 (液管が 2種類、 ガス管が 2種類で、 計 4種類 であった) に比して削減される。 この結果、 空気調和機、 特にルームエアコンの 生産管理が容易になる。 また、 冷媒量を最適化することにより、 R 22を用いた 場合の C〇 P以上の COPが得られる。
例えば図 4A, 4Bは、 冷凍能力 5. 0 kWクラスのルームエアコンについて、 冷媒として R 32を用いた場合の COPと、 R4 1 0Λを用いた場合の COP
(R 22を用いた場合の COPと同等のピーク値を持つ) とを、 冷媒量 (冷媒回 路に対する全充填量) を変化させて測定した結果を示している。 なお、 図 4 Aは 冷房運転時、 図 4 Bは暖房運転時の結果である。 暖房運転時に C O Pのピークを 与える冷媒量 840 gから冷房運転時に C〇Pのピークを与える冷媒量 960 g までの範囲内に冷媒量を設定することにより、 冷房運転時と暖房運転時との両方 で R410Λを用いた場合の COP (R 22を用いた場合の C O Pと同等のピー ク値を持つ) 以上の COPが得られる。
また、 冷凍能力 4. 5 kWから 7. 1 kWまでの範囲で、 図 2中に符^ L 1 1 で示すように第 1連絡配管 (液管) 42の径を2 8" に設定し、 図 3中に符号 G 1 2で示すように第 2連絡配管 (ガス管) 4〗の径を 4/8" に設定する。 こ のようにした場合、 冷凍能力 4. 5 kWから 7. 1 kWまでの範囲で、 第 1連絡 配管 42の径が 2ノ 8" のみに設定されているから、 第 1連絡配管 42の径が従 来 (3Z8" のものがあった) に比して小さくなる。 同時に、 第 2連絡配管 4 1 の径が 4Z8" のみに設定されているから、 第 2連絡配管 4 1の径が従来 (5/ 8" のものがあった) に比して小さくなる。 また、 冷凍能力 4. 5 kWから 7. 1 kWまでの範囲を通して第 1連絡配管 42、 第 2連絡配管 41の径をそれぞれ 1種類に設定しているので、 連絡配管 4 1, 42の径の種類が従来 (液管が 2種 類、 ガス管が 2種類で、 計 4種類であった) に比して削減される。 この結果、 空 気調和機、 特に冷凍能力 4. kWから 7. 1 kWまでのパッケージエアコンの 生産管理が容易になる。 また、 冷媒量を最適化することにより、 R22を用いた 場合の COP以上の COPが得られる。
また、 冷凍能力 7. l kWから 14. 0 kWまでの範囲で、 図 2中に符号 L 1 1で示すように第 1連絡配管 (液管) 42の径を 2ノ 8" に設定し、 図 3中に符 号 G 13で示すように第 2連絡配管 (ガス管) 4 1の径を 5Z8" に設定する。 このようにした場合、 冷凍能力 7. l kWから 14. O kWまでの範囲で、 第 1 連絡配管 42の径は従来と同じであるが、 第 2連絡配管 41の径が 5Z8"のみ に設定されているから、 第 2連絡配管 4 1の径が従来 (6Z8" のものがあつ た) に比して小さくなる。 また、 冷凍能力 7. l kWから 1 4. O kWまでの範 囲を通して第 1連絡配管 42、 第 2連絡配管 4 1の径をそれぞれ 1種類に設定し ているので、 連絡配管 41, 42の径の種類が従来 (液管が ]種類、 ガス管が 2 種類で、 計 3種類であった) に比して削減される。 この結果、 空気調和機、 特に 冷凍能力 7. l kWから 14. 0 kWまでのパッケージエアコンの生産管理が容 易になる。 また、 冷媒量を最適化することにより、 R 22を用いた場合の CO P 以上の C〇 Pが得られる。
なお、 この実施形態では空気調和機について述べたが、 当然ながらこれに限ら れるものではない。 この発明は、 冷媒として R 32を用いて冷凍サイクルを実行 する冷凍装置に広く適用することができる。
また当然ながら、 この発明の原理は、 R 32単一冷媒のみならず、 R 32を少 なくとも 70重量パーセント含む混合冷媒にも拡張して適用され、 同様の作用効 果を奏する。 R 32以外の冷媒としては、 フッ素系冷媒でもよいし、 自然冷媒で あってもよい。 自然冷媒には、 プロパン, ブタン , co2, アンモニア等が含ま れる。 このような混合冷媒としては、 例えば R 32を 70〜 90 w t . %含み、 残りの成分が C〇2であるようなものが挙げられる。 また、 古いタイプの冷凍装 置に代替冷媒として R 32を充填する、 いわゆるレトロフィットゃ R 22機のサ 一ビス時などには、 混合冷媒として、 R 32を 70〜90w t. %含み、 残りの 成分が R 22であるようなものも用いることができる。
また、 混合冷媒として R 32と R 1 25の混合物が考えられる。 R 32と R 1 25の混合冷媒では、 R 32が 70重量パーセントまでの領域は液体の組成と発 生蒸気の組成とが同じの共沸域となり、 それ以上では非共沸域となる。 そして、 R 32の含有量が増大するにしたがって R 32の特性が明確に現れ、 非共沸域で は R 32の特性がより顕著に現れる。
図 5は、 R 1 25との混合冷媒における R 32の含有量とエネルギー効率の関 係を示す。 R 32の含有量が 70重量パーセント以上ではエネルギー効率の上昇 が著しく、 R 32が約 80重量パーセントを越えると、 R 22のエネルギー効率 を凌駕する。 すなわち、 R 32の含有量が 70重量パーセント以上で、 高い CO Pを得ることができる。
このように、 R 32単一冷媒および R 32を少なくとも 70重量パーセント含 む混合冷媒は、 図 5に示すように、 従来の R 22等の冷媒に比べて COPが略同 等もしくはそれ以上である。 また、 R 32は、 地球温暖化係数 GWPが従来の R 22等のそれと比較すると約 1 Z3と極めて低く COPも高いので、 R 32の総 等価温暖化影響 TEW Iが R 22や R 41 0 Aの TEW I よりも低くなって (低 下率 1 0〜 2◦ %) 、 優れた地球温暖化特性を示す。
以上より明らかなように、 本発明の冷凍装置によれば、 冷媒として R 32を用 いて、 冷凍能力 2. 2 kWから 5. 6 kWまでの範囲で、 R 22を用いた場合の CO P以上の C〇 Pを得ながら、 連絡配管の径を小さくするとともに連絡配管の 径の種類を削減できる。
また、 本発明の冷凍装置によれば、 冷媒として R 32を用いて、 冷凍能力 4.
5 kWから 7. 1 kWまでの範囲で、 R 22を用いた場合の C〇P以上の COP を得ながら、 連絡配管の径を小さくするとともに連絡配管の径の種類を削減でき る。
また、 本発明の冷凍装置によれば、 冷媒として R 32を用いて、 冷凍能力 7. l kW力 ら 14. 0 kWまでの範囲で、 R 22を用いた場合の CO P以上の CO
Pを得ながら、 連絡配管の径を小さくするとともに連絡配管の径の種類を削減で きる。
また、 本発明の冷凍装置は、 上記冷媒として、 R 32を少なくとも 70重量パ 一セント含む混合冷媒を用いるので、 上記と同様の作用効果を得ることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 圧縮機 (23) によって吐出された冷媒を第 1熱交換器 (22) へ送り、 この第 1熱交換器 (22) で凝縮された冷媒を膨張手段 (26) によって膨張さ せた後、 第 1連絡配管 (42) を通して第 2熱交換器 (2) へ送り、 さらに、 こ の第 2熱交換器 (2) で気化された冷媒を第 2連絡配管 (4 1) を通して上記圧 縮機 (23) に戻す冷凍装置であって、
上記冷媒として R 32を用い、
冷凍能力 2. 2 k Wから 5. 6 k Wまでの範囲で、 上記第 1連絡配管 (42) の径を 2Z8インチ、 上記第 2連絡配管 (4 ] ) の径を 3Z8インチにそれぞれ 設定したことを特徴とする冷凍装置。
2. 圧縮機 (23) によって吐出された冷媒を第 1熱交換器 (22) へ送り、 この第 1熱交換器 (22) で凝縮された冷媒を膨張手段 (26) によって膨張さ せた後、 第 1連絡配管 (42) を通して第 2熱交換器 (2) へ送り、 さらに、 こ の第 2熱交換器 (2) で気化された冷媒を第 2連絡配管 (4 〗) を通して上記圧 縮機 (23) に戻す冷凍装置であって、
上記冷媒として R 32を用い、
冷凍能力 4. 5 k Wから 7. I k Wまでの範囲で、 上記第 1連絡配管 (42) の径を 2Z8インチ、 上記第 2連絡配管 (4 1 ) の径を 4/ 8インチにそれぞれ 設定したことを特徴とする冷凍装置。
3. 圧縮機 (23) によって吐出された冷媒を第 1熱交換器 (22) へ送り、 この第 1熱交換器 (22) で凝縮された冷媒を膨張手段 (26) によって膨張さ せた後、 第 1連絡配管 (42) を通して第 2熱交換器 (2) へ送り、 さらに、 こ の第 2熱交換器 (2) で気化された冷媒を第 2連絡配管 (4 1) を通して上記圧 縮機 (23) に戻す冷凍装置であって、
上記冷媒として R 32を用い、
冷凍能力 7. 1 k Wから 14. O k Wまでの範囲で、 上記第 1連絡配管 ( 4 2) の径を 2 8インチ、 上記第 2連絡配管 (41) の径を 5 8インチにそれ ぞれ設定したことを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項 1、 2または 3に記載の冷凍装置において、
上記冷媒として、 R 32単一冷媒に代えて、 R 32を少なくとも 70重量パー セント含む混合冷媒を用いることを特徴とする冷凍装置。
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