制冷装置 【技术领域】
本发明涉及一种制冷装置，更具体地说、它是将制冷剂R32(化学式CH2F2)或至少含有70重量％R32的混合制冷剂用作替代R22(化学式CHClF2)的替代制冷剂的。背景技术
一般，在实现制冷循环的分体式制冷装置或空调机中，是把压缩机排出的制冷剂输送到第1热交换器，由上述第1热交换器凝聚的制冷剂、由膨胀机构使其膨胀之后，通过第1连接管路(将它确切地称为‘液管’)而输送到第2热交换器。接着，由这第2热交换器气化了的制冷剂通过第2连接管路(将它确切地称为‘气管’)而返回到压缩机。
如已知的那样，和这种制冷装置或空调机有关的地球环境保护方面的课题有：(1)臭氧层的保护、(2)节省能量、(3)地球气温增高的对策(CO2等排出地抑制)、(4)资源的再利用(再循环)。在这些地球环境保护方面的课题中、特别是从臭氧层保护的观点出发，由于至今所使用的R22(HFC22)的臭氧破坏系数ODP(Ozone Depletion Potential)高，因而是不合适的制冷剂。因此最近开发出一些替代臭氧破坏系数高的R22的替代制冷剂，其中、作为候补的有R410A(具有重量比例是HFC32∶HFC125＝50∶50的组成)、R407C(具有重量比例是HFC32∶HFC125∶HFC134a＝23∶25∶52的组成)、R32(HFC32)等。
另一方面，关于节省能量，已作出这样的通知，即、规定的空调机到公元2004年9月末、成绩系数COP必需提高约4％(根据[关于能量使用合理化的法律]的通商产业省通知第190号)。因此，从节省能量的观点出发，必需使用COP值大的制冷剂。
对于防止地球气温增高的要求也日益严格。在制冷装置和空调机方面、使用一种称为总等价气温增高影响TEWI(Total EquivalentWarming Impact)的地球气温增高的指标，由此对制冷装置和空调机进行评价。这个TEWI是用从制冷剂放出到大气所形成的影响(直接影响)与装置能量消费(间接影响)的和来表示。上述直接影响含有地球气温增高系数GWP(Global Warming Potential)，上述间接影响含有COP的倒数。因此，为了防止地球气温增高，就要使TEWI的值减小，必需选用具有小的GWP值和大的COP值的制冷剂。
就上述GWP而言，R407C和R410A的GWP值分别是1980、2340；R22的GWP值比1900稍稍大一些。另一方面，R32的GWP值是650；大约是R22、R407C、R410A的GWP值1/3。即、GWP值小的R32用于防止地球气温增高是极有效的。
另一方面，关于COP，R407C和R410A的COP值大致与R22的COP值相等，与此相对、R32的COP值不能达到比R22大的值。即、在用R32进行制冷循环的制冷装置中，虽然在理论上是期待由R32的特性而得到高的CPO值，但是，至今在实际上都没能较大地超过R22的COP值。而且与使用R22的场合相比，有压力增高、排出温度增高等现象。此外，由于R32有微燃性，因而有安全性方面不能取得一致意见的问题。因此在产业界，并没有把R32作为替代制冷剂而用于实际制品中。
譬如、在以前的使用R22的制冷能力是2.2kW等级～5.0kW等级的室内空调机中，如图2中、由符号L01所示液管的直径设定为2/8″，如图3中、由符号G01，G02所示气管的直径设定为3/8″和4/8″等两种(各个管子的直径都是用英寸系列的公称直径、用记号[″]表示)。而且，在以前使用R22的制冷能力是4.5kW等级～14.0kW等级的组件(パツケ—ヅ)空调机中，如图2中、由符号L01，L02所示液管的直径设定为2/8″和3/8″等两种，如图3中、由符号G02、G03、G04所示气管的直径设定为4/8″和5/8″和6/8″等三种。如已知的那样，由于随着制冷能力增大，制冷剂流量增多、流速增大，使压力损失增大，因而有将液管、气管的直径设定成较大的倾向。
但是，管子的直径越大，管路连接和加工等管路作业的规模就越大，也就越困难。而且管子的种类增多，还有使空调机的生产管理变得更麻烦的问题。在用制冷剂R410A或R407C替代R22的场合下、也是如上所述的这种情况。发明的公开
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种制冷装置，它是这样类型的，即、将地球气温增高系数GWP较小的R32用作制冷剂，能得到在使用R22场合下的COP值以上的COP值，同时能使连接管路的直径减小，而且能减少连接管路的直径种类、能与地球气温增高相对应地节省能量的。
制冷装置的COP值随着制冷剂量(对全部制冷回路都充填的量)而变化的倾向在R32与R410A等和其他制冷剂之间，因制冷剂的种类不同而有很大差别，这是根据本发明人的发现而得出的结论。即、如图4A所示，譬如在使用R410A的场合下，在图示的范围内，COP值随着制冷剂量增多而渐渐地增高、有达到饱和的倾向。与此相对、在使用R32的场合下，与制冷剂量的变化对应的COP值显示了峰值，而当制冷剂量离开给出上述峰值的范围时，有COP值急剧地降低的倾向。以前，在使用R32的场合、与使用R410A的场合相比较，没能得到高的COP值的原因是因为所使用的制冷剂量在比较多的范围(在图4A所示的例子中、使用了1200g～1300g)内。这里，应该注意这样的事实，即、在使用R32、并使制冷剂量变化的场合的COP峰值，比那种以最合适的制冷剂量(图4A的实施例中是1300g)、使用R410A场合的COP值还高得多。另外一个事实是、在使用R32场合下、给出COP峰值的制冷剂量(图4A的实施例中是960g)、比使用R410A场合下的最合适制冷剂量(图4A的实施例中是1300g)少得多。因此，在使用R32、而且在能得到以前的使用R22场合的COP值以上的COP值范围内，是能使连接管路的直径缩小，或者使连接管路的直径种类减少的。
因此，本发明的制冷装置，它是将压缩机排出的制冷剂向第1热交换器输送，由膨胀机构把由这个第1热交换器凝结的制冷剂膨胀之后，通过第1连接管路而向第2热交换器输送，接着、把由这个第2热交换器气化的制冷剂通过第2连接管路而回归到压缩机，其特征在于，将R32用作上述制冷剂；在制冷能力是2.2kW～5.6kW范围内，分别将上述第1连接管路的直径设定为2/8″、将上述第2连接管路的直径设定为3/8″。
制冷能力(kW)的测定方法是根据日本工业规格(JIS)C9612所规定的方法(本说明书中所述的都是用同样的方法)。
在这个制冷装置中，将R32用作制冷剂，而且在制冷能力是2.2kW～5.6kW范围内，将第1连接管路(液管)的直径设定为2/8″，将第2连接管路(气管)的直径设定为3/8″。由于将第1连接管路的直径设定成与以前相同的，只将第2连接管路的直径设定为3/8″，因而第2连接管路的直径就比以前的(4/8″的结构)小。又因为在制冷能力2.2kW～5.6kW整个范围内、将第1连接管路、第2连接管路的直径分别设定为1个种类，所以连接管路的直径种类就比以前减少了。其结果使制冷装置的生产管理变得容易。由于使用了最合适的制冷剂量，因而能得到与使用R22场合下的COP值相等或较高的COP值。
本发明的制冷装置，它是将压缩机排出的制冷剂向第1热交换器输送，由膨胀机构把由这个第1热交换器凝结的制冷剂膨胀之后，通过第1连接管路而向第2热交换器输送，接着、把由这个第2热交换器气化的制冷剂通过第2连接管路而回归到压缩机，其特征在于，将R32用作上述制冷剂；在制冷能力是4.5kW～7.1kW范围内，分别将上述第1连接管路的直径设定为2/8″、将上述第2连接管路的直径设定为4/8″。
在这个制冷装置中，将R32用作制冷剂，而且在制冷能力是4.5kW～7.1kW范围内，分别将第1连接管路(液管)的直径设定为2/8″，将第2连接管路(气管)的直径设定为4/8″。由于只将第1连接管路的直径设定成2/8″，因而第1连接管路的直径就比以前的(3/8″的结构)小。同时，由于只将第2连接管路的直径设定成4/8″，因而第2连接管路的直径就比以前的(5/8″的结构)小。此外，因为在制冷能力是4.5kW～7.1kW整个范围内、将第1连接管路、第2连接管路的直径分别设定为1个种类，所以连接管路的直径种类就比以前减少了。其结果使制冷装置的生产管理变得容易。由于使用了最合适的制冷剂量，因而能得到与使用R22场合下的COP值相等或较高的COP值。
本发明的制冷装置，它是将压缩机排出的制冷剂向第1热交换器输送，由膨胀机构把由这个第1热交换器凝结的制冷剂膨胀之后，通过第1连接管路而向第2热交换器输送，接着、把由这个第2热交换器气化的制冷剂通过第2连接管路而回归到压缩机，其特征在于，将R32用作上述制冷剂；在制冷能力是7.1kW～14.0kW范围内，分别将上述第1连接管路的直径设定为2/8″、将上述第2连接管路的直径设定为5/8″。
在这个制冷装置中，将R32用作制冷剂，而且在制冷能力是7.1kW～14.0kW范围内，分别将第1连接管路(液管)的直径设定为2/8″，将第2连接管路(气管)的直径设定为5/8″。由于将第1连接管路的直径设定成与以前相同的，只将第2连接管路的直径设定成5/8″，因而第2连接管路的直径就比以前的(6/8″的结构)小。此外，因为在制冷能力是7.1kW～14.0kW整个范围内、将第1连接管路、第2连接管路的直径分别设定为1个种类，所以连接管路的直径种类就比以前减少了。其结果使制冷装置的生产管理变得容易。由于使用了最合适的制冷剂量，因而能得到与使用R22场合下的COP值相等或较高的COP值。
本发明一个实施方式的制冷装置，其特征在于，用至少含有70重量％R32的混合制冷剂、替代R32单一制冷剂而作为上述的制冷剂。
本发明的原理，不仅适用于R32单一制冷剂，而且能扩大地适用于至少含有70重量％R32的混合制冷剂，能得到与上述同样的作用效果。附图的简单说明
图1是表示用于说明本发明的空调机的概略结构图。
图2是将本发明的使用R32的场合和使用R22的场合相比较来表示制冷能力等级和设定的液管直径之间关系的示意图。
图3是将本发明的使用R32的场合和使用R22的场合相比较来表示制冷能力等级和设定的气管直径之间关系的示意图。
图4A、4B是表示在使制冷剂的量(对制冷回路全部充填的量)变化的情况下，对使用制冷剂R32场合下的COP值、和使用制冷剂R410A场合下的COP值进行测定的结果示意图。其中，图4A是供冷气运转时的结果，图4B是供暖运转时的结果。
图5是表示在R32和R125的混合制冷剂中的R32的含有量和能量效率的关系图。实施发明的最佳方式
下面，根据附图所示的实施方式、对本发明的制冷装置进行详细的说明。
图1是表示用于说明本发明的空调机的概略结构图。这个空调机是用制冷剂管路41、42连接室外组件20和室内组件1而构成制冷剂回路，是使制冷剂R32在这制冷剂回路里循环的。在室内组件1里收容着作为第2热交换器的室内热交换器2。另一方面，在室外组件20里收容着：将制冷剂(R32)进行压缩后排出的压缩机23、用于转换制冷剂流路的四路转换阀25、作为第1热交换器的室外热交换器22、电动膨胀阀26、对回流的制冷剂进行气液分离的储液器24、供冷气时和供暖时的转换过程中间的制冷剂量调整用储存器(receiver)29、和控制这空调机动作的微型计算机60。
在进行制冷循环的供冷气运转时，由四路转换阀25的转换设定，如图1中的实线所示、把由压缩机23排出的制冷剂通过管路31、四路转换阀25、管路33而向室外热交换器22输送，上述室外热交换器22起凝结器的作用。使这室外热交换器22凝结了的制冷剂通过管路36、将流路缩小后使制冷剂膨胀的电动膨胀阀26、节流阀27、第1连接管路42而向室内热交换器2输送，上述室内热交换器2起蒸发器的作用。接着，使由这室内热交换器2气化了的制冷剂通过第2连接管路41、针阀28、管路34、四路转换阀25、管路32、储存器29、管路37、储液器24、管路35而回归到压缩机23。另一方面，在进行热泵循环的供暖运转时，将四路转换阀25转换，如图1中的虚线所示，使压缩机23排出的制冷剂通过管路31、四路转换阀25、管路34、针阀28、第2连接管路41而向室内热交换器2输送，上述室内热交换器2起凝结器的作用。使这室内热交换器2凝结了的制冷剂通过第1连接管路42、节流阈27、全开状态的电动膨胀阀26、管路36而向室外热交换器22输送，上述室外热交换器22起蒸发器的作用。接着，使由这室外热交换器22气化了的制冷剂通过管路33、四路转换阀25、管路32、储存器29、管路37、储液器24、管路35而回归到压缩机23。
在室内组件1中、设置着检测室内空气温度Troom的温度传感器51、检测室内热交换器温度Tin的温度传感器52。而在室外组件20中、设置着检测室外环境空气温度Tatm的温度传感器53、检测室外热交换器温度Tout的温度传感器54、检测压缩机排出温度Tdis的温度传感器55、检测压缩机吸入温度Tsuc的温度传感器56。微型计算机60根据这些温度传感器的输出和用户的设定，就能控制制冷剂回路的动作。
如上所述，在这个空调机中、将R32用作制冷剂。而且在制冷能力是2.2kW～5.6kW范围内，如图2中的符号L11所示，将第1连接管路(液管)42的直径设定为2/8″，如图3中的符号G11所示，将第2连接管路(气管)41的直径设定为3/8″。由于这种场合是在制冷能力2.2kW～5.6kW的范围内，将第1连接管路42的直径设定成与以前相同的，只将第2连接管路41的直径设定为3/8″，因而第2连接管路41的直径就比以前的(4/8″的结构)小。又因为在制冷能力2.2kW～5.6kW整个范围内、将第1连接管路42、第2连接管路41的直径分别设定为1个种类，所以连接管路41、42的直径种类就比以前(液管2种、气管2种，共计4种)减少了。其结果使空调机、特别是使室内空调机的生产管理变得容易。由于使用了最合适的制冷剂量，因而能得到比使用R22场合下的COP值以上的COP值。
例如、图4A、4B是表示对制冷能力是5.0kW等级的室内空调机、在使制冷剂的量(对全部制冷回路都充填的量)变化的情况下、对使用制冷剂R32场合下的COP值、和使用制冷剂R410A场合下的COP值(具有与使用R22场合下相同的COP峰值)进行测定的结果示意图。其中，图4A是供冷气运转时的结果，图4B是供暖运转时的结果。由于将制冷剂的量设定在这样的范围内，即、从供暖运转时给出COP峰值的840g制冷剂量到供冷气运转时给出COP峰值的960g的范围内，因而在供冷气运转时和供暖运转时都能得到比使用R410A场合下的COP值(具有与使用R22场合下相同的COP峰值)以上的COP值。
而且，在制冷能力是4.5kW～7.1kW范围内，如图2中的符号L11所示，将第1连接管路(液管)42的直径设定为2/8″，如图3中的符号G12所示，将第2连接管路(气管)41的直径设定为4/8″。由于这种场合是在制冷能力4.5kW～7.1kW的范围内，只将第1连接管路42的直径设定成2/8″，因而第1连接管路42的直径就比以前的(3/8″的结构)小。同时，由于只将第2连接管路41的直径设定成4/8″，因而第2连接管路41的直径就比以前的(5/8″的结构)小。此外，因为在制冷能力是4.5kW～7.1kW整个范围内、将第1连接管路42、第2连接管路41的直径分别设定为1个种类，所以连接管路41、42的直径种类就比以前(液管2种、气管2种，共计4种)减少了。其结果使空调机的生产管理、特别是使制冷能力4.5kW～7.1kW的组装式空调机的生产管理变得容易。由于使用了最合适的制冷剂量，因而能得到比使用R22场合下的COP值以上的COP值。
而制冷能力是7.1kW～14.0kW范围的，如图2中的符号L11所示，将第1连接管路(液管)42的直径设定为2/8″，如图3中的符号G13所示，将第2连接管路(气管)41的直径设定为5/8″。由于这种场合是在制冷能力7.1kW～14.0kW的范围内，将第1连接管路42的直径设定成与以前相同的，只将第2连接管路41的直径设定成5/8″，因而第2连接管路41的直径就比以前的(6/8″的结构)小。此外，因为在制冷能力是7.1kW～14.0kW整个范围内、将第1连接管路42、第2连接管路41的直径分别设定为1个种类，所以连接管路41、42的直径种类就比以前(液管1种、气管2种，共计3种)减少了。其结果使空调机的生产管理、特别是制冷能力7.1kW～14.0kW的组装式空调机的生产管理变得容易。由于使用了最合适的制冷剂量，因而能得到比使用R22场合下的COP值以上的COP值。
上述实施例对空调机进行了说明，但是本发明并不局限于这个实施例。本发明能广泛地适用于使用制冷剂R32而进行制冷循环的制冷装置。
当然，本发明的原理不仅适用于R32一种制冷剂，而且能扩大地适用于至少含有70重量％R32的混合制冷剂，能产生同样的效果。可作为R32以外制冷剂的有氟系制冷剂、自然制冷剂等。自然制冷剂中含有丙烷、丁烷、CO2、氨等。譬如含有70～90重量％R32、其余成分是CO2的就是这种混合制冷剂。而且，在将替代制冷剂R32充填到老式的制冷装置里，即、在进行改装后的或使用制冷剂R22的制冷机的维护保养服务时，也可将含有70～90重量％R32、其余成分是R22的用作混合制冷剂。
还把R32和R125的化合物认为混合制冷剂。在R32和R125的混合制冷剂中，R32占70重量％区域以内的，液体的组成和发生蒸汽的组成形成相同的共沸区域；占70重量％区域以上的，形成非共沸区域。而且，随着R32的含量增大、R32的特性明确地表现出来，在非共沸区域更显著地表现出R32的特性。
图5是表示在R32和R125的混合制冷剂中的R32的含有量和能量效率的关系图。R32的含量是70重量％以上的、能量效率显著地上升；当R32的含量约超过70重量％时，能量效率就远远在R22的上面。即、R32含量在70重量％以上的能得到高的COP值。
如图5所示，R32单一制冷剂和至少含有70重量％R32的混合制冷剂的COP值与以前的R22等制冷剂的相比、是大致相同或高于以前的。而R32的地球气温增高系数GWP与以前的R22等相比、大约是1/3，由于R32的GWP极低、而COP又高，因而R32的总等价气温增高影响TEWI就比R22或R410A的TEWI低(降低率10～20％)，显示出优良的地球气温增高特性。
从上面的说明可见，如果采用本发明的制冷装置，将R32用作制冷剂，则在制冷能力是2.2kW～5.6kW范围内，能得到比使用R22场合的COP值以上的COP值，同时能使连接管的直径缩小，能减少连接管直径的种类。
如果采用本发明的制冷装置，将R32用作制冷剂，则在制冷能力是4.5kW～7.1kW范围内，能得到比使用R22场合的COP值以上的COP值，同时能使连接管的直径缩小，能减少连接管直径的种类。
如果采用本发明的制冷装置，将R32用作制冷剂，则在制冷能力是7.1kW～14.0kW范围内，能得到比使用R22场合的COP值以上的COP值，同时能使连接管的直径缩小，能减少连接管直径的种类。
此外，本发明的制冷装置，由于使用了至少含有70重量％R32的混合制冷剂作为上述制冷剂，因而能得到与上述同样的效果。