JP2000257974A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JP2000257974A
JP2000257974A JP11054289A JP5428999A JP2000257974A JP 2000257974 A JP2000257974 A JP 2000257974A JP 11054289 A JP11054289 A JP 11054289A JP 5428999 A JP5428999 A JP 5428999A JP 2000257974 A JP2000257974 A JP 2000257974A
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heat transfer
transfer tube
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inner diameter
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Koichi Kita
宏一 北
Ryuzaburo Yajima
龍三郎 矢嶋
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Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｒ３２の特性を有効活用し、真に地球温暖化
を防止し得る冷凍装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機(11)、四路切換弁(12)、室外熱交
換器(13)、膨張弁(14)及び室内熱交換器(15)を順に接続
して冷媒回路(10)を構成する。冷媒回路(10)にＲ３２単
一冷媒を充填する。室内熱交換器(15)の伝熱管は、内径
が４．７ｍｍ〜５．９ｍｍの伝熱管で形成されている。
室外熱交換器(13)の伝熱管は、内径が５．４ｍｍ〜６．
７ｍｍの伝熱管で形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に係り、
特に、Ｒ３２またはＲ３２を含む混合冷媒を用いた冷凍
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】これまで空気調和装置等の冷凍装置に好
適な冷媒として、Ｒ２２がよく用いられてきた。しか
し、Ｒ２２はオゾン破壊係数が大きいことから、モント
リオール議定書により２０２０年に全廃が予定されてい
るものである。そこで、Ｒ２２に代わる代替冷媒とし
て、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ１３４ａなど、各種冷
媒の開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０に示す
ように、上記の各代替冷媒は、オゾン破壊係数は小さい
ものの地球温暖化係数（ＧＷＰ）はＲ２２と同等である
ため、地球温暖化防止の観点からは十分に満足のいく冷
媒とは言い難い。また、これら冷媒を用いると、従来よ
りも装置のＣＯＰが低下するため、冷媒放出による直接
的な地球温暖化効果とは別に、電力消費の増大に伴って
火力発電所等の負荷が増大し、間接的に地球温暖化を助
長することになる。そのため、真に地球温暖化を抑制す
る代替冷媒の開発が望まれていた。
【０００４】そこで、ＧＷＰの小さな代替冷媒として、
Ｒ３２単一冷媒またはＲ３２を多く含んだ混合冷媒の開
発が進められている。しかし、Ｒ３２単一冷媒またはＲ
３２の混合冷媒を単にＲ２２用の冷凍装置に充填しただ
けでは、Ｒ３２の特性を十分に活かすことはできず、地
球温暖化防止効果を十分に得ることはできない。そのた
め、地球温暖化を防止すべくＲ３２の特性を有効利用し
た冷凍装置が待ち望まれている。
【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、Ｒ３２の特性を有効
活用し、真に地球温暖化を防止し得る冷凍装置を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、装置の性能を従来と同等に維持したまま
冷媒回路の冷媒充填量を低減するよう、熱交換器の伝熱
管を従来よりも細径化することとした。
【０００７】具体的には、本発明に係る一の冷凍装置
は、Ｒ３２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成するよ
うに圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(14)及
び室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を備え
た冷凍装置であって、上記室内側熱交換器(15)の伝熱管
は、内径が５．９ｍｍ以下の伝熱管によって形成されて
いることとしたものである。
【０００８】また、本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３
２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成するように圧縮
機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(14)及び室内側
熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を備えた冷凍装
置であって、上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径
が４．７ｍｍ〜５．９ｍｍの伝熱管によって形成されて
いることとしたものである。
【０００９】なお、従来より冷媒充填量を少なくする観
点から、上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が
５．３ｍｍ以下の伝熱管によって形成されていることが
より好ましい。
【００１０】本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３２によ
る蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成するように圧縮機(1
1)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(14)及び室内側熱交
換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を備えた冷凍装置で
あって、上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が
６．７ｍｍ以下の伝熱管によって形成されていることと
したものである。
【００１１】また、本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３
２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成するように圧縮
機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(14)及び室内側
熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を備えた冷凍装
置であって、上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径
が５．４ｍｍ〜６．７ｍｍの伝熱管によって形成されて
いることとしたものである。
【００１２】なお、従来より冷媒充填量を少なくする観
点から、上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が
６．１ｍｍ以下の伝熱管によって形成されていることが
より好ましい。
【００１３】本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３２を７
５重量％以上且つ１００重量％未満含むＲ３２／１２５
混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成するよう
に圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(14)及び
室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を備えた
冷凍装置であって、上記室内側熱交換器(15)の伝熱管
は、内径が６．２ｍｍ以下の伝熱管によって形成されて
いることとしたものである。
【００１４】また、本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３
２を７５重量％以上且つ１００重量％未満含むＲ３２／
１２５混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成す
るように圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(1
4)及び室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を
備えた冷凍装置であって、上記室内側熱交換器(15)の伝
熱管は、内径が４．７ｍｍ〜６．２ｍｍの伝熱管によっ
て形成されていることとしたものである。
【００１５】なお、従来より冷媒充填量を少なくする観
点から、上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が
５．５ｍｍ以下の伝熱管によって形成されていることが
より好ましい。
【００１６】本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３２を７
５重量％以上且つ１００重量％未満含むＲ３２／１２５
混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成するよう
に圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(14)及び
室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を備えた
冷凍装置であって、上記室外側熱交換器(13)の伝熱管
は、内径が７．１ｍｍ以下の伝熱管によって形成されて
いることとしたものである。
【００１７】また、本発明に係る他の冷凍装置は、Ｒ３
２を７５重量％以上且つ１００重量％未満含むＲ３２／
１２５混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成す
るように圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧機構(1
4)及び室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路(10)を
備えた冷凍装置であって、上記室外側熱交換器(13)の伝
熱管は、内径が５．４ｍｍ〜７．１ｍｍの伝熱管によっ
て形成されていることとしたものである。
【００１８】なお、従来より冷媒充填量を少なくする観
点から、上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が
６．３ｍｍ以下の伝熱管によって形成されていることが
より好ましい。
【００１９】上記各事項により、室外側熱交換器(13)ま
たは室内側熱交換器(15)の伝熱管が従来よりも細径化さ
れる。しかし、Ｒ３２の単一冷媒またはＲ３２を７５重
量％以上且つ１００重量％未満含むＲ３２／１２５混合
冷媒は、冷媒の特性としてＲ２２よりも圧力損失が小さ
いため、伝熱管の内径が小さくなっても、装置の圧力損
失は従来と同等のレベルに維持される。一方、伝熱管の
内径が小さくなることにより、冷媒回路(10)の冷媒充填
量は減少する。従って、従来のＲ２２を用いた装置と同
等の性能を維持したまま、冷媒充填量が低減されること
になる。そのため、Ｒ３２の地球温暖化係数が低いこと
に加えて、冷媒回路(10)の冷媒充填量が低減することに
より、地球温暖化効果は著しく低減する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００２１】−空気調和装置の構成− 図１に示すように、本実施形態に係る冷凍装置は、室内
ユニット(17)と室外ユニット(16)とを接続して成る空気
調和装置(1)である。空気調和装置(1)の冷媒回路(10)
は、Ｒ３２単一冷媒またはＲ３２を７５重量％以上含む
Ｒ３２／１２５混合冷媒（以下、「Ｒ３２組成リッチの
混合冷媒」という）による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形
成する冷媒回路であって、圧縮機(11)、四路切換弁(1
2)、室外熱交換器(13)、膨張弁(14)及び室内熱交換器(1
5)が冷媒配管(31,32)を介して接続されて構成されてい
る。
【００２２】具体的には、圧縮機(11)の吐出側と四路切
換弁(12)の第１ポート(12a)とは第１ガス側配管(21)に
よって接続され、四路切換弁(12)の第２ポート(12b)と
室外熱交換器(13)とは第２ガス側配管(22)によって接続
され、室外熱交換器(13)と膨張弁(14)とは第１液側配管
(25)によって接続され、膨張弁(14)と室内熱交換器(15)
とは第２液側配管(26)によって接続され、室内熱交換器
(15)と四路切換弁(12)の第３ポート(12c)とは第３ガス
側配管(23)によって接続され、四路切換弁(12)の第４ポ
ート(12d)と圧縮機(11)の吸入側とは第４ガス側配管(2
4)によって接続されている。
【００２３】圧縮機(11)、第１ガス側配管(21)、四路切
換弁(12)、第２ガス側配管(22)、室外熱交換器(13)、第
１液側配管(25)、膨張弁(14)、及び第４ガス側配管(24)
は、図示しない室外送風機とともに室外ユニット(16)に
収容されている。一方、室内熱交換器(15)は、図示しな
い室内送風機とともに室内ユニット(17)に収容されてい
る。第２液側配管(26)及び第３ガス側配管(23)の一部
は、室外ユニット(16)と室内ユニット(17)とを連絡する
いわゆる連絡配管を構成している。
【００２４】−熱交換器の構成− Ｒ３２単一冷媒またはＲ３２組成リッチの混合冷媒は、
単位体積あたりの冷凍効果がＲ２２よりも大きいことか
ら、所定能力を発揮するために必要な冷媒循環量はＲ２
２に比べて少ない。従って、Ｒ３２単一冷媒またはＲ３
２組成リッチの混合冷媒では、熱交換器の伝熱管の内径
を一定とした場合、冷媒循環量が少なくなることから、
管内圧力損失はＲ２２に比べると小さくなる。
【００２５】一般に、熱交換器の伝熱管の内径を小さく
すると、伝熱面積の減少や冷媒圧力損失の増加により、
装置全体の性能は低下する。しかし、Ｒ３２単一冷媒ま
たはＲ３２組成リッチの混合冷媒を用いた場合、伝熱管
内の冷媒側熱伝達率がＲ２２よりも大きいため、管内圧
力損失をＲ２２相当程度に大きくしたとしても、全体と
してＲ２２と同等またはそれ以上の性能を発揮すること
が可能である。
【００２６】ところで、冷媒回路(10)において最も冷媒
保有量が多い部分は、室外熱交換器(13)である。そのた
め、室外熱交換器(13)の伝熱管を細径化することによ
り、冷媒充填量を効果的に低減することができる。ま
た、伝熱管の細径化により熱交換器(13,15)が小型化す
るため、ひいては各ユニット(16,17)のコンパクト化を
促進することも可能となる。
【００２７】そこで、本空気調和装置(1)では、室外熱
交換器(13)及び室内熱交換器(15)の伝熱管を、管内圧力
損失がＲ２２と同等レベルになるまで細径化することと
した。具体的には、伝熱管内における圧力損失分に相当
する冷媒飽和温度の変化量を考え、当該温度変化量がＲ
２２と同等になるように、各熱交換器(13,15)の伝熱管
の内径寸法を設定することとした。
【００２８】−伝熱管の設計方法− 次に、熱交換器(13,15)の伝熱管の設計方法を具体的に
説明する。ここでは、図２に示すように、蒸発冷媒の圧
力損失に相当する飽和温度変化量ΔＴｅが従来の装置に
おけるＲ２２の飽和温度変化量と同等になるように、室
外熱交換器(13)及び室内熱交換器(15)の各伝熱管を設計
する。つまり、
【００２９】
【数１】
【００３０】とする。ここで、
【００３１】
【数２】
【００３２】とし、
【００３３】
【数３】
【００３４】と考える。圧力損失ΔＰは、下記の円管の
摩擦損失の式、
【００３５】
【数４】
【００３６】を用いて算出し、冷房能力Ｑ＝Ｇ×Δｈを
一定とすると、
【００３７】
【数５】
【００３８】となるため、上記（２）式及び（４）式よ
り、
【００３９】
【数６】
【００４０】と表される。従って、上記（１）式及び
（５）式と、Ｒ２２及びＲ３２の物性値とから、Ｒ２２
用伝熱管に対するＲ３２用伝熱管の内径の比率、つまり
伝熱管の細径比を求めることができる。つまり、
【００４１】
【数７】
【００４２】図３に、上記（６）式に各物性値を代入し
た計算結果を示す。なお、本計算では、蒸発温度Ｔｅを
２℃、凝縮温度Ｔｃを４９℃と仮定し、蒸発器出口のス
ーパーヒートＳＨ＝５ｄｅｇ、凝縮器出口のサブクール
ＳＣ＝５ｄｅｇとした。
【００４３】上記計算結果から、Ｒ３２用伝熱管はＲ２
２用伝熱管の０．７６倍程度まで細径化することがで
き、また、Ｒ３２組成リッチの混合冷媒用の伝熱管は、
Ｒ２２用伝熱管の０．７６〜０．８倍程度まで細径化す
ることができることが分かった。なお、参考までに他の
代替冷媒についても同様の計算を行ったが、Ｒ３２ほど
の細径化効果は得られないことが分かった（図３参
照）。
【００４４】本空気調和装置(1)では、このような設計
方法に基づいて、Ｒ２２用伝熱管との比較において、以
下の内径を有する伝熱管を用いることとした。すなわ
ち、Ｒ３２単一冷媒を用いる場合には、室内熱交換器(1
5)の伝熱管を内径が４．７ｍｍ〜５．９ｍｍの伝熱管で
形成し、室外熱交換器(13)の伝熱管を内径が５．４ｍｍ
〜６．７ｍｍの伝熱管で形成する。一方、Ｒ３２組成リ
ッチの混合冷媒を用いる場合には、室内熱交換器(15)の
伝熱管を内径が４．７ｍｍ〜６．２ｍｍの伝熱管で形成
し、室外熱交換器(13)の伝熱管を内径が５．４ｍｍ〜
７．１ｍｍの伝熱管で形成することとした。
【００４５】各伝熱管の内径が上記数値範囲よりも小さ
い場合には、冷媒充填量は更に低減するものの、冷媒圧
力損失が過大となる。一方、各伝熱管の内径が上記数値
範囲よりも大きい場合には、冷媒圧力損失が低減し、装
置の効率は向上するものの、冷媒充填量の低減効果等の
Ｒ３２の効果を十分に活かすことが難しくなる。そこ
で、本実施形態では、各熱交換器の伝熱管の内径を上記
数値範囲内に設定することとした。
【００４６】なお、装置の使用条件等によっては、Ｒ３
２の特性をより顕著に発揮させるために、上記数値範囲
をより限定してもよいことは勿論である。例えば、Ｒ３
２単一冷媒を用いる場合に、室内熱交換器(15)の伝熱管
を内径が４．９ｍｍ〜５．７ｍｍの伝熱管で形成し、室
外熱交換器(13)の伝熱管を内径が５．６ｍｍ〜６．５ｍ
ｍの伝熱管で形成してもよく、更には、室内熱交換器(1
5)の伝熱管を内径が５．１ｍｍ〜５．５ｍｍの伝熱管で
形成し、室外熱交換器(13)の伝熱管を内径が５．８ｍｍ
〜６．３ｍｍの伝熱管で形成してもよい。また、Ｒ３２
組成リッチの混合冷媒を用いる場合に、室内熱交換器(1
5)の伝熱管を内径が４．９ｍｍ〜６．０ｍｍの伝熱管で
形成し、室外熱交換器(13)の伝熱管を内径が５．６ｍｍ
〜６．９ｍｍの伝熱管で形成してもよく、更には、室内
熱交換器(15)の伝熱管を内径が５．２ｍｍ〜５．７ｍｍ
の伝熱管で形成し、室外熱交換器(13)の伝熱管を内径が
５．９ｍｍ〜６．６ｍｍの伝熱管で形成してもよい。
【００４７】なお、ここで伝熱管の内径とは、内面平滑
管の場合には拡管後の管内径をいい、図４に示すよう
に、内面溝付管の場合には、拡管後の外径から底肉厚の
２倍を引いた値、つまり内径ｄｉ＝ｄｏ−２ｔをいうも
のとする。
【００４８】伝熱管としては、銅管やアルミ管等の各種
の伝熱管を用いることができるが、本実施形態に係る熱
交換器(13,15)は、特に、空気と熱交換を行う空気熱交
換器の一種として、銅管とアルミフィンとから成るプレ
ートフィンチューブ熱交換器で構成されているため、伝
熱管は銅管によって形成されている。
【００４９】−冷媒配管の構成− また、本空気調和装置(1)では、冷媒充填量の低減を目
的として、熱交換器(13,15)の伝熱管だけでなく、冷媒
回路(10)の冷媒配管についても細径化を図っている。
【００５０】上述した通り、Ｒ２２用の冷媒配管にＲ３
２単一冷媒またはＲ３２混合冷媒をそのまま用いた場
合、冷媒の圧力損失は低減する。そのため、冷媒回路(1
0)の液側配管(32)の内径を小さくして、管内圧力損失を
Ｒ２２使用時と同等のレベルにまで増加させたとして
も、装置の性能は従来と同等に維持される。そこで、本
空気調和装置(1)においては、液側配管(32)を管内圧力
損失がＲ２２相当になるまで細径化することにより、装
置の性能を維持したまま冷媒回路(10)の冷媒充填量を低
減することとした。
【００５１】これに対し、ガス側配管(31)（特に、圧縮
機(11)の吸入配管となる第４ガス側配管(24)）を細径化
すると、冷媒充填量の削減量はそれほど多くない反面、
吸入圧力損失の増大の影響により、装置の効率は大きく
低下する。このような装置の効率低下は、間接的に地球
温暖化効果の増大を招くことになる。そこで、本空気調
和装置(1)では、ガス側配管(31)は従来のＲ２２用ガス
側配管と同様としつつ、液側配管(32)のみを従来のＲ２
２用液側配管よりも細径化することとした。
【００５２】−冷媒配管の設計方法− 次に、液側配管(32)の設計方法について説明する。ここ
では、凝縮器出口から蒸発器入口に至るまでの冷媒の圧
力降下量に対する液側配管(32)の圧力損失の占める割合
が、Ｒ２２の場合と同等になるように液側配管(32)の設
計を行う。つまり、図５に示す符号を用いて、
【００５３】
【数８】
【００５４】ここで、
【００５５】
【数９】
【００５６】とし、上記（７）式の分子の各項は、下記
の円管の摩擦損失の式、
【００５７】
【数１０】
【００５８】を用いて算出することとする。ここで、能
力Ｑ＝Ｇ×Δｈを一定とし、上記（８）式から、
【００５９】
【数１１】
【００６０】従って、
【００６１】
【数１２】
【００６２】上記（７）式及び（１０）式より、
【００６３】
【数１３】
【００６４】従って、上記（７）式及び（１１）式と、
Ｒ２２及びＲ３２の物性値とから、Ｒ２２の液側配管に
対するＲ３２の液側配管(32)の細径比を求めることがで
きる。つまり、
【００６５】
【数１４】
【００６６】図６に、上記（１２）式に各物性値を代入
した計算結果を示す。なお、本計算においても、蒸発温
度Ｔｅは２℃、凝縮温度Ｔｃは４９℃とし、スーパーヒ
ートＳＨ＝５ｄｅｇ、サブクールＳＣ＝５ｄｅｇとし
た。
【００６７】上記計算結果から、Ｒ３２用の液側配管(3
2)は、Ｒ２２用の液側配管の０．７６倍程度まで細径化
できることが分かった。また、Ｒ３２組成リッチの混合
冷媒においても、Ｒ３２の組成が７５重量％以上含まれ
ていれば、０．７６〜０．８倍程度まで細径化すること
が可能であることが分かった。なお、参考までに他の代
替冷媒についても同様の計算を行ったが、Ｒ３２ほどの
細径化効果は得られないことが分かった（図６参照）。
【００６８】図７は、従来のＲ２２を用いた装置におけ
るガス側配管と液側配管の管径（外径）を、冷房定格能
力毎に示した図である。本空気調和装置(1)では、冷房
定格能力に応じて、ガス側配管については上記Ｒ２２用
ガス側配管と同径の配管を用いる一方、液側配管につい
ては、上記Ｒ２２用液側配管よりも細径化された配管を
用いる。
【００６９】図８は、液側配管の内径ｄｌに対するガス
側配管の内径ｄｇの比、すなわち（内径比）＝（ガス側
配管内径ｄｇ）／（液側配管内径ｄｌ）を示した図であ
る。本空気調和装置(1)では、冷房定格能力に応じて、
以下の内径比を有するガス側配管(31)及び液側配管(32)
を用いる。すなわち、冷房定格能力が５ｋＷよりも大き
く且つ９ｋＷ以下のときには、上記内径比が２．１〜
３．５になるような配管(31,32)を用い、冷房定格能力
が５ｋＷ以下または９ｋＷよりも大きいときには、上記
内径比が２．６〜３．５になるような配管(31,32)を用
いることとした。また、冷房定格能力が５ｋＷ以下のと
きには、液側配管(32)として内径が３．２ｍｍ〜４．２
ｍｍの配管を用い、冷房定格能力が５ｋＷよりも大きく
且つ２２．４ｋＷ未満のときには、液側配管(32)として
内径が５．４ｍｍ〜７．０ｍｍの配管を用い、冷房定格
能力が２２．４ｋＷ以上のときには、液側配管(32)とし
て内径が７．５ｍｍ〜９．８ｍｍの配管を用いることと
した。
【００７０】上記内径比または液側配管(32)の内径が上
記数値範囲よりも小さい場合には、冷媒充填量が更に低
減するものの、装置の性能が低下する。一方、上記内径
比または液側配管(32)の内径が上記数値範囲よりも大き
い場合には、冷媒圧力損失が低減して装置の性能が向上
するものの、冷媒充填量低減の効果が小さくなる。その
ため、本実施形態では、装置の性能を維持しつつ冷媒充
填量を十分に低減できるように、上記数値範囲内でガス
側配管(31)及び液側配管(32)を設計することとした。
【００７１】なお、装置の使用条件等によっては、Ｒ３
２の特性をより有効に活用するために、上記数値範囲を
より限定してもよいことは勿論である。例えば、上記内
径比を、冷房定格能力が５ｋＷよりも大きく且つ９ｋＷ
以下のときには２．４〜３．２とし、冷房定格能力が５
ｋＷ以下または９ｋＷよりも大きいときには２．８〜
３．３としてもよい。更に、冷房定格能力が５ｋＷより
も大きく且つ９ｋＷ以下のときには２．６〜３．０と
し、冷房定格能力が５ｋＷ以下または９ｋＷよりも大き
いときには２．９〜３．１としてもよい。また、液側配
管(32)の内径を、冷房定格能力が５ｋＷ以下のときには
３．５ｍｍ〜３．９ｍｍとし、冷房定格能力が５ｋＷよ
りも大きく且つ２２．４ｋＷ未満のときには５．７ｍｍ
〜６．７ｍｍとし、冷房定格能力が２２．４ｋＷ以上の
ときには７．８ｍｍ〜９．５ｍｍとしてもよい。更に、
冷房定格能力が５ｋＷ以下のときには３．６ｍｍ〜３．
８ｍｍとし、冷房定格能力が５ｋＷよりも大きく且つ２
２．４ｋＷ未満のときには６．０ｍｍ〜６．４ｍｍと
し、冷房定格能力が２２．４ｋＷ以上のときには８．１
ｍｍ〜９．１ｍｍとしてもよい。
【００７２】ところで、従来より冷媒配管として、コス
トが安く且つ取り扱いが容易なことから、銅管がよく用
いられている。銅管には種々の規格品が存在するため、
既存の規格品を利用することにより、冷媒配管(31,32)
の低コスト化を図ることができる。従って、装置の低コ
スト化のために、上記内径比を有するように規格品を組
み合わせることにより、液側配管(32)及びガス側配管(3
1)の双方を規格品のみで構成することが好ましい。図９
は、Ｒ２２用の銅管（ＪＩＳＢ８６０７）の仕様と、日
本冷凍空調工業会提案（日冷工案）のＲ３２用高圧対応
配管の仕様とを比較した図である。図９より、上記計算
結果から算出された最適内径比０．７６（Ｒ３２単一冷
媒の場合），０．８０（Ｒ３２を７５重量％含むＲ３２
／１２５混合冷媒の場合）の±１０％の範囲内であれ
ば、規格品を組み合わせることにより、当該内径比を容
易に実現することができることが分かった。例えば、Ｒ
２２用としてφ９．５ｍｍの規格化配管を用いていた場
合、Ｒ３２を使用する際には、これに代わってφ８．０
ｍｍの規格化配管を利用することができる。このよう
に、本実施形態は、規格品を組み合わせることにより容
易に実現可能な形態である。
【００７３】−空気調和装置(1)の運転動作− 空気調和装置(1)の運転動作を、冷媒回路(10)における
冷媒循環動作に基づいて説明する。
【００７４】冷房運転時には、四路切換弁(12)は図１に
示す実線側に設定される。つまり、四路切換弁(12)は、
第１ポート(12a)と第２ポート(12b)とが連通すると共に
第３ポート(12c)と第４ポート(12d)とが連通する状態と
なる。この状態で、圧縮機(11)から吐出されたガス冷媒
は、第１ガス側配管(21)、四路切換弁(12)及び第２ガス
側配管(22)を流通し、室外熱交換器(13)で凝縮する。室
外熱交換器(13)を流出した液冷媒は、第１液側配管(25)
を流通し、膨張弁(14)で減圧されて気液二相冷媒とな
る。膨張弁(14)を流出した二相冷媒は、第２液側配管(2
6)を流通し、室内熱交換器(15)で室内空気と熱交換を行
って蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器(15)を
流出したガス冷媒は、第３ガス側配管(23)、四路切換弁
(12)及び第４ガス側配管(24)を流通し、圧縮機(11)に吸
入される。
【００７５】一方、暖房運転時には、四路切換弁(12)は
図１に示す破線側に設定される。つまり、四路切換弁(1
2)は、第１ポート(12a)と第４ポート(12d)とが連通する
と共に第２ポート(12b)と第３ポート(12c)とが連通する
状態となる。この状態で、圧縮機(11)から吐出されたガ
ス冷媒は、第１ガス側配管(21)、四路切換弁(12)及び第
３ガス側配管(23)を流通し、室内熱交換器(15)に流入す
る。室内熱交換器(15)に流入した冷媒は、室内空気と熱
交換を行って凝縮し、室内空気を加熱する。室内熱交換
器(15)を流出した液冷媒は、第２液側配管(26)を流通
し、膨張弁(14)で減圧されて気液二相冷媒となる。膨張
弁(14)を流出した二相冷媒は、第１液側配管(25)を流通
し、室外熱交換器(13)で蒸発する。室外熱交換器(13)を
流出したガス冷媒は、第２ガス側配管(22)、四路切換弁
(12)及び第４ガス側配管(24)を流通し、圧縮機(11)に吸
入される。
【００７６】−本実施形態の効果− 本実施形態によれば、冷媒としてＲ３２単一冷媒または
Ｒ３２組成リッチの混合冷媒を用いると共に、室外熱交
換器(13)及び室内熱交換器(15)の伝熱管を従来よりも細
径化することとしたので、装置の性能を維持したまま冷
媒充填量を低減することが可能となり、地球温暖化効果
の低減を図ることが可能となった。また、伝熱管の細径
化により室外熱交換器(13)及び室内熱交換器(15)の低コ
スト化及びコンパクト化を達成することができ、室内ユ
ニット(17)及び室外ユニット(16)を小型化することが可
能となった。
【００７７】また、比較的小径の配管によって液側配管
(32)を形成したことにより、運転効率を従来と同等に維
持しつつ、冷媒回路(10)の冷媒充填量を更に低減するこ
とが可能となった。
【００７８】従って、地球温暖化係数が小さく且つ管内
圧力損失が小さいというＲ３２の特性を十分に有効活用
することができ、地球温暖化効果を大幅に減少すること
が可能となった。
【００７９】＜その他の実施形態＞上記実施形態は冷房
運転及び暖房運転を選択的に実行可能ないわゆるヒート
ポンプ式の空気調和装置であったが、本発明の適用対象
はヒートポンプ式空気調和装置に限定されるものではな
く、例えば、冷房専用機であってもよい。また、冷房定
格能力に対応する暖房定格能力毎に液側配管(32)及びガ
ス側配管(31)の内径またはそれらの内径比を設定するこ
とにより、暖房専用機に対し本発明を適用することも可
能である。
【００８０】ガス側配管(31)及び液側配管(32)は必ずし
も銅管で形成する必要はなく、ＳＵＳ管、アルミ管、鉄
管等の他の配管で形成してもよいことは勿論である。
【００８１】熱交換器は、空気熱交換器に限らず、二重
管式熱交換器などの液−液熱交換器であってもよい。
【００８２】熱交換器の伝熱管や冷媒配管が細径化され
ることにより、冷媒回路の内容積（冷媒が通過する部分
の内容積）が小さくなる。そのため、冷媒回路内に空
気、水分、不純物等が混入する量が従来よりも少なくな
り、冷凍機油が水分等と接触する機会が少なくなる。そ
のため、本実施形態によれば、冷凍機油の劣化が従来よ
りも起こりにくい。従って、冷凍機油として、エーテル
油やエステル油などの合成油を用いた場合に、本実施形
態の優位性はより顕著に発揮されることになる。
【００８３】なお、本発明でいうところの冷凍装置は、
狭義の冷凍装置に限定されるものではなく、上記のよう
な空気調和装置は勿論、冷蔵装置、除湿機等をも含む広
い意味での冷凍装置である。
【００８４】また、上記実施形態でいうところの冷房定
格能力とは、蒸発器における能力を意味するものであ
り、空気調和装置における冷房時の能力に限定されるも
のではない。なお、この冷房定格能力は、接続配管の長
さが５ｍ、室内ユニットと室外ユニットの高低差が０ｍ
のときに、所定のＪＩＳ条件（室内乾球温度２７℃、室
内湿球温度１９℃、室外乾球温度３５℃）のもとで発揮
される能力である。
【００８５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、Ｒ２２
を用いた従来の装置よりも熱交換器の伝熱管が細径化さ
れることにより、従来と同等の性能を維持したまま冷媒
回路の冷媒充填量を低減することが可能となる。そのた
め、Ｒ３２単一冷媒またはＲ３２の混合冷媒を従来より
も有効に活用することができ、冷媒自体の地球温暖化係
数の低減と冷媒充填量の低減とにより、地球温暖化効果
を大幅に低減することができる。従って、地球環境保全
に適した装置を提供することが可能となる。
【００８６】また、伝熱管の細径化により、熱交換器の
コンパクト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】モリエル線図である。
【図３】伝熱管の内径比の計算結果を示す表である。
【図４】溝付管の断面図である。
【図５】モリエル線図である。
【図６】液側配管の内径比の計算結果を示す表である。
【図７】冷房定格能力に対するＲ２２用のガス側配管及
び液側配管の管径を示す図である。
【図８】冷房定格能力に対するガス側配管と液側配管と
の細径比を示す図である。
【図９】Ｒ２２用銅管とＲ３２用銅管との関係を示す図
である。
【図１０】地球温暖化係数を示す表である。
【符号の説明】
(10) 冷媒回路 (11) 圧縮機 (12) 四路切換弁 (13) 室外熱交換器 (14) 膨張弁 (15) 室内熱交換器 (16) 室外ユニット (17) 室内ユニット (31) ガス側配管 (32) 液側配管

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｒ３２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを
    形成するように圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧
    機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路
    (10)を備えた冷凍装置であって、 上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が５．９ｍｍ
    以下の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  2. 【請求項２】 Ｒ３２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを
    形成するように圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧
    機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路
    (10)を備えた冷凍装置であって、 上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が４．７ｍｍ
    〜５．９ｍｍの伝熱管によって形成されている冷凍装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２のいずれか一つに記載
    の冷凍装置であって、 室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が５．３ｍｍ以下
    の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  4. 【請求項４】 Ｒ３２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを
    形成するように圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧
    機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に有する冷媒回路
    (10)を備えた冷凍装置であって、 上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が６．７ｍｍ
    以下の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  5. 【請求項５】 Ｒ３２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを
    形成するように圧縮機(11)、室外側熱交換器(13)、減圧
    機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に有す る冷媒回路(10)を備えた冷凍装置であって、上記室外側
    熱交換器(13)の伝熱管は、内径が５．４ｍｍ〜６．７ｍ
    ｍの伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  6. 【請求項６】 請求項４または５のいずれか一つに記載
    の冷凍装置であって、 室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が６．１ｍｍ以下
    の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  7. 【請求項７】 Ｒ３２を７５重量％以上且つ１００重量
    ％未満含むＲ３２／１２５混合冷媒による蒸気圧縮式冷
    凍サイクルを形成するように圧縮機(11)、室外側熱交換
    器(13)、減圧機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に有
    する冷媒回路(10)を備えた冷凍装置であって、 上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が６．２ｍｍ
    以下の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  8. 【請求項８】 Ｒ３２を７５重量％以上且つ１００重量
    ％未満含むＲ３２／１２５混合冷媒による蒸気圧縮式冷
    凍サイクルを形成するように圧縮機(11)、室外側熱交換
    器(13)、減圧機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に有
    する冷媒回路(10)を備えた冷凍装置であって、 上記室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が４．７ｍｍ
    〜６．２ｍｍの伝熱管によって形成されている冷凍装
    置。
  9. 【請求項９】 請求項７または８のいずれか一つに記載
    の冷凍装置であって、 室内側熱交換器(15)の伝熱管は、内径が５．５ｍｍ以下
    の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  10. 【請求項１０】 Ｒ３２を７５重量％以上且つ１００重
    量％未満含むＲ３２／１２５混合冷媒による蒸気圧縮式
    冷凍サイクルを形成するように圧縮機(11)、室外側熱交
    換器(13)、減圧機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に
    有する冷媒回路(10)を備えた冷凍装置であって、 上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が７．１ｍｍ
    以下の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
  11. 【請求項１１】 Ｒ３２を７５重量％以上且つ１００重
    量％未満含むＲ３２／１２５混合冷媒による蒸気圧縮式
    冷凍サイクルを形成するように圧縮機(11)、室外側熱交
    換器(13)、減圧機構(14)及び室内側熱交換器(15)を順に
    有する冷媒回路(10)を備えた冷凍装置であって、 上記室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が５．４ｍｍ
    〜７．１ｍｍの伝熱管によって形成されている冷凍装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０または１１のいずれか一つ
    に記載の冷凍装置であって、 室外側熱交換器(13)の伝熱管は、内径が６．３ｍｍ以下
    の伝熱管によって形成されている冷凍装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001029490A1 (fr) * 1999-10-18 2001-04-26 Daikin Industries, Ltd. Dispositif de refrigeration
US7021069B2 (en) * 2000-09-11 2006-04-04 Daikin Industries, Ltd. Multiple refrigerating device
WO2016051606A1 (ja) * 2014-10-03 2016-04-07 三菱電機株式会社 空気調和装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102003740A (zh) * 2010-11-23 2011-04-06 Tcl空调器(中山)有限公司 一种载冷式空调器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5599562A (en) * 1979-01-24 1980-07-29 Tokyo Shibaura Electric Co Heat pump type air conditioner
JP3326296B2 (ja) * 1995-02-28 2002-09-17 三洋電機株式会社 空気調和装置
JPH08247576A (ja) * 1995-03-14 1996-09-27 Toshiba Corp 空気調和装置
JPH10170081A (ja) * 1996-12-11 1998-06-26 Toshiba Corp 空気調和装置
JP3540530B2 (ja) * 1996-12-13 2004-07-07 東芝キヤリア株式会社 空気調和装置
US6212903B1 (en) * 1997-03-17 2001-04-10 Daikin Industries, Ltd. Air conditioner
JP3813317B2 (ja) * 1997-08-12 2006-08-23 東芝キヤリア株式会社 冷凍サイクル装置
JP3341644B2 (ja) * 1997-10-01 2002-11-05 ダイキン工業株式会社 空気調和機

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001029490A1 (fr) * 1999-10-18 2001-04-26 Daikin Industries, Ltd. Dispositif de refrigeration
US6591631B1 (en) 1999-10-18 2003-07-15 Daiken Industries, Ltd. Refrigerating device
US7021069B2 (en) * 2000-09-11 2006-04-04 Daikin Industries, Ltd. Multiple refrigerating device
WO2016051606A1 (ja) * 2014-10-03 2016-04-07 三菱電機株式会社 空気調和装置
JPWO2016051606A1 (ja) * 2014-10-03 2017-04-27 三菱電機株式会社 空気調和装置

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