JP5536817B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルを利用した空気調和機や冷凍機などの冷凍サイクル装置に関し、特に、冷凍サイクルに使用する冷媒としてＲ３２（ジフルオロメタン）を使用したものに関する。

現在、空気調和機や冷凍機などの冷凍空調機器では冷凍サイクル内に封入する冷媒として、冷媒Ｒ４１０Ａを採用したものが増えている。冷媒Ｒ４１０Ａは、冷凍空調機器の効率向上を図ることができ、それによる消費電力の低減により発電時の二酸化炭素発生量の削減を図ることができる。また、冷媒漏洩への対策等による冷媒排出の抑制も図ることで、地球温暖化防止に貢献している。

しかし、冷媒Ｒ４１０Ａは、ＧＷＰ（地球温暖化係数）の高い冷媒であるため、地球温暖化防止を更に進める観点から、冷媒Ｒ４１０ＡよりもＧＷＰの低い冷媒を冷凍サイクル装置に使用することが望ましく、候補冷媒としては冷媒Ｒ３２が考えられる。
この冷媒Ｒ３２は、微燃性の特性を有しており、万が一の冷媒漏洩時における冷媒漏洩量の削減のため、冷凍サイクル内に封入する冷媒量を可能な限り削減することが好ましい。

また、冷媒Ｒ４１０Ａから冷媒Ｒ３２に転換することで室外機と室内機とを接続する接続配管（冷媒配管）の配管径を低減することができれば、封入する冷媒量を低減できるだけでなく、接続配管の材料である銅の使用量の削減も図れ、更に空気調和機などの施工時における接続配管の施工性向上を図ることも可能となる。

前記冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置に関連する従来技術としては、特開２００１−２４８９４１号公報（特許文献１）に記載のものや特開２００２−８９９７８号公報（特許文献２）に記載されたものがある。
上記特許文献１のものでは、冷媒Ｒ３２を使用する冷凍サイクル装置において、液側接続配管とガス側接続配管の配管径を設定している。
また、上記特許文献２のものでは、冷媒Ｒ３２を使用する冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル内に封入する冷媒量を設定している。

特開２００１−２４８９４１号公報 特開２００２−８９９７８号公報

上記特許文献１に記載の従来技術は、ＨＣＦＣ冷媒である冷媒Ｒ２２から冷媒Ｒ３２への転換を考慮して、液側接続配管とガス側接続配管の配管径を設定しているが、冷媒Ｒ３２を使用した場合の接続配管径の設定としては、必ずしも十分なものとなっていない。

即ち、現在多く使用されている冷媒Ｒ４１０Ａから冷媒Ｒ３２への転換で比較すると次のようになる。
冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置における接続配管では、一般に次の配管径のものが使用されている。例えば、定格冷凍能力が４．５ｋＷ以上７．１ｋＷ未満の場合、液側接続配管の管外径は１／４インチ（６．３５ｍｍ）、ガス側接続配管の管外径は１／２インチ（１２．７ｍｍ）のものが使用され、定格冷凍能力が７．１ｋＷ以上１４．０ｋＷ以下の場合には、液側接続配管の管外径は３／８インチ（９．５３ｍｍ）、ガス側接続配管の管外径は５／８インチ（１５．８８ｍｍ）のものが使用されている。

これに対して前記特許文献１のものでは、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置に使用する接続配管の管外径として、定格冷凍能力が４．５ｋＷ以上７．１ｋＷ以下の場合、液側接続配管の管外径は１／４インチ、ガス側接続配管の管外径は１／２インチのものを使用し、定格冷凍能力が７．１ｋＷ以上１４．０ｋＷ以下の場合、液側接続配管の管外径は１／４インチ、ガス側接続配管の管外径は５／８インチのものを使用するようにしている。

上述した冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置における接続配管径と、上記特許文献１に記載された冷媒Ｒ３２を使用した接続配管径とを比較すると、定格冷凍能力が４．５ｋＷ以上７．１ｋＷ未満の場合、液側接続配管及びガス側接続配管径は冷媒Ｒ４１０Ａで使用されているものと変わっていない。また、定格冷凍能力が７．１ｋＷを超え１４．０ｋＷ以下では、液側接続配管のみが細径化されている。このため、冷媒Ｒ４１０Ａから冷媒Ｒ３２への転換を考慮すると、接続配管径を細くすることによる銅管使用量の削減や施工性の向上はほとんど期待することはできないという課題がある。

上記特許文献２に記載の従来の技術のものでは、冷媒Ｒ３２を冷凍サイクル装置に使用した際の冷凍サイクル内に封入する冷媒量を設定している。しかし、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の接続配管径に関する記載も、また接続配管長に関する記載もなく、冷媒封入量の設定範囲も広いものとなっている。このため特許文献２に記載されている冷媒量封入量の設定範囲下限の量では、冷凍サイクル装置の施工時に冷媒を追加封入することなく、工場出荷時に封入した冷媒量のみでは、特に最大の接続配管長（チャージレス最大配管長）となる場合には、冷媒不足となる可能性があるという課題がある。

本発明の目的は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒を使用しつつ効率低下を抑制し、しかも接続配管の配管径も小さくすることのできる冷凍サイクル装置を得ることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の膨張装置、液側接続配管、第２の膨張装置、利用側熱交換器、ガス側接続配管を順次接続して構成されている冷凍サイクル装置において、前記冷凍サイクルに使用する冷媒をＲ３２とし、
前記液側接続配管と、前記ガス側接続配管の管外径を、
（Ｄ_０−１）／８インチ
（ここで、「Ｄ_０／８インチ」は冷媒Ｒ４１０Ａを使用した場合の接続配管外径である）
とし、且つ前記液接続配管では前記Ｄ_０の範囲を「２≦Ｄ_０≦４」とし、前記ガス接続配管では前記Ｄ_０の範囲を「３≦Ｄ_０≦８」としたことを特徴とする。

ここで、定格冷凍能力が７．１ｋＷから１２．５ｋＷまでの範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ_０を３（即ち配管径が１／４インチ）、前記ガス接続配管では前記Ｄ_０を５（即ち配管径が１／２インチ）とし、定格冷凍能力が３．６ｋＷから７．１ｋＷ未満の範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ_０を２．５（即ち配管径が３／１６インチ）、前記ガス側接続配管では前記Ｄ_０を４（即ち配管径が３／８インチ）とすることが好ましい。

本発明の他の特徴は、圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の膨張装置、液側接続配管、第２の膨張装置、利用側熱交換器、ガス側接続配管を順次接続して構成されている冷凍サイクル装置において、前記冷凍サイクルに使用する冷媒をＲ３２とし、前記液側接続配管と、前記ガス側接続配管の管外径を、
Ｄ_０／８インチ
とし、且つ前記液接続配管では前記Ｄ_０の範囲を「１≦Ｄ_０≦３」とし、前記ガス接続配管では前記Ｄ_０の範囲を「２≦Ｄ_０≦７」としたことにある。

ここで、定格冷凍能力が７．１ｋＷから１２．５ｋＷまでの範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ_０を２（即ち配管径が１／４インチ）、前記ガス接続配管では前記Ｄ_０を４（即ち配管径が１／２インチ）とし、定格冷凍能力が３．６ｋＷから７．１ｋＷ未満の範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ_０を１．５（即ち配管径が３／１６インチ）、前記ガス側接続配管では前記Ｄ_０を３（即ち配管径が３／８インチ）とすることが好ましい。

また、上記の冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル装置への冷媒Ｒ３２の封入量を、冷媒としてＲ４１０Ａを使用し且つ定格冷凍能力が同一で同一仕様の冷凍サイクル装置に封入している冷媒Ｒ４１０Ａの封入量よりも少ない封入量に設定すると良い。

更に、冷凍サイクル装置への冷媒Ｒ３２の封入量をＷ_１[ｋｇ]、前記冷凍サイクル装置の定格冷凍能力をＱｃ[ｋＷ]、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した同一の定格冷凍能力Ｑｃ[ｋＷ]の冷凍サイクル装置における冷媒封入量をＷ_０[ｋｇ]としたとき、前記冷媒Ｒ３２を使用した前記冷凍サイクル装置への前記冷媒封入量Ｗ_１を、
Ｑｃ≧７．１ｋＷでは、
（０．０１１Ｑｃ＋０．６０）Ｗ_０≦Ｗ_１＜Ｗ_０
Ｑｃ＜７．１ｋＷでは、
（０．０３０Ｑｃ＋０．７１）Ｗ_０≦Ｗ_１＜Ｗ_０
の範囲に設定することが好ましい。

本発明によれば、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒を使用しつつ効率低下を抑制し、しかも接続配管の配管径も小さくすることのできる冷凍サイクル装置を得ることができる。

本発明の冷凍サイクル装置の実施例１を説明するサイクル系統図。 同等のＣＯＰとなる冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置（定格冷凍能力７．１ｋＷ、１２．５ｋＷ）における接続配管径と、冷媒量比を説明する図。 同等のＣＯＰとなる冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置（定格冷凍能力３．６ｋＷ、５．６ｋＷ）における接続配管径と、冷媒量比を説明する図。 冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置において、定格冷凍能力に対するＲ４１０Ａ基準の冷媒量比（ＣＯＰが同等となる冷媒量比）を示す線図。 冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置において、冷媒量を同等とした場合におけるＲ４１０Ａ基準のＣＯＰ比を説明する図で、接続配管径も併せて表示している図。

以下本発明の冷凍サイクル装置の具体的実施例を図面に基づいて説明する。

本発明の冷凍サイクル装置の実施例１を図１〜図３により説明する。図１は本発明の冷凍サイクル装置の実施例１を説明するサイクル系統図、図２は同様のＣＯＰとなる冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置（定格冷凍能力７．１ｋＷ、１２．５ｋＷ）における接続配管径と、冷媒量比を説明する図、図３は同様のＣＯＰとなる冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置（定格冷凍能力３．６ｋＷ、５．６ｋＷ）における接続配管径と、冷媒量比を説明する図である。

図１は冷凍サイクル装置としての空気調和機を示しており、室外機４０と室内機２０とが液側接続配管７とガス側接続配管８により接続されている。前記室外機４０において、１は圧縮機（密閉式圧縮機）、２は四方弁、３は熱源機側熱交換器、４は第１の膨張装置、６は液側の阻止弁、９はガス側の阻止弁、１０はアキュームレータである。また、前記室内機２０において、２１は第２の膨張装置、２２は利用側熱交換器である。前記圧縮機１、熱源機側熱交換器３、第１の膨張装置４、液側接続配管７、第２の膨張装置２１、利用側熱交換器２２、ガス側接続配管８などは順次接続配管（冷媒配管）で接続されて冷凍サイクル装置（本実施例では空気調和機）が構成されている。

冷房運転の場合、前記圧縮機１で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒は、冷凍機油と共に前記圧縮機１から吐出され、このガス冷媒は前記四方弁２を経て、前記熱源機側熱交換器３へと流入し、ここで熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は全開とされた第１の膨張装置４を通り、その後阻止弁６、液側接続配管７を通過して、前記室内機２０へ送られる。前記室内機２０送られた液冷媒は、第２の膨張装置２１へ流入し、ここで減圧されて低圧の二相状態となり、利用側熱交換器２２で空気等の利用側媒体と熱交換して蒸発・ガス化する。その後、ガス冷媒はガス側接続配管８、阻止弁９を通過し、四方弁２を経由して再び前記圧縮機１へと戻る。余剰冷媒はアキュムレータ１０に貯留されることで、冷凍サイクルの運転圧力、温度が正常な状態に保たれる。

暖房運転の場合、圧縮機１で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒は、冷凍機油と共に圧縮機１から吐出される。このガス冷媒は、四方弁２により阻止弁９側に流れ、ガス側接続配管８を経て前記室内機２０の利用側熱交換器２２へ流入する。ここで前記ガス冷媒は空気等の利用側媒体と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、液側接続配管７、阻止弁６を経て、第１の膨張装置４で減圧され、前記熱源機側熱交換器３で空気や水等の熱源媒体と熱交換して蒸発・ガス化する。蒸発・ガス化した冷媒は、四方弁２を経て再び圧縮機１へと戻る。

本実施例の冷凍サイクル装置は冷媒としてＲ３２を使用しており、前記液側接続配管７及びガス側接続配管８の管外径を、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した同一定格冷凍能力の冷凍サイクル装置よりも１ランク細く設定している。
以下、前記接続配管７，８の管外径の設定について詳しく説明する。なお、本実施例では冷媒量がより多く必要となる冷房運転の場合について説明する。

冷媒量は、例えば冷凍サイクルの内容積（圧縮機１、熱源機側熱交換器３、液側接続配管７、利用側熱交換器２２、ガス側接続配管８、アキュムレータ１０などの内容積）と冷媒の密度に応じて決めることができる。また、前記圧縮機１に封入されている冷凍機油に溶解する分の冷媒量や、前記第１の膨張装置４と液側の前記阻止弁６との間にレシーバが設置されるタイプの冷凍サイクル装置ではレシーバの内容積も考慮して冷媒量を決めるとなお好ましい。

同等のＣＯＰ（＝冷凍能力／消費電力）となる冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置で、定格冷凍能力が７．１ｋＷと１２．５ｋＷにおける接続配管径と、冷媒量比を図２により説明する。即ち、図２は、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のＣＯＰと同等にするために最低限必要となる、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の冷媒量を、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置を基準とした冷媒量比で示している図である。前記接続配管７，８の長さは、工場出荷時に封入した冷媒量のみで対応可能な最大の接続配管長（チャージレス最大配管長）とし、定格冷凍能力が７．１ｋＷと１２．５ｋＷでは３０ｍである。

なお、前記接続配管７，８がチャージレス最大配管長以上の場合は、施工時にチャージレス最大配管長を超過した配管の長さに応じて、所定の冷媒量を追加することで対応可能である。

以下説明するＣＯＰ比及び冷媒量比の検討には、冷凍サイクルの運転状態を模擬するサイクルシミュレータ（例えば、第３４回空気調和・冷凍連合講演会論文集（２０００年４月１７〜１９日）の１３〜１６頁、２００５年度日本冷凍空調学会年次大会講演論文集（２００５年１０月２３〜２７日）のＢ２０４−１〜４を参照）による計算値を使用した。

図２に示すように、本実施例では、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径は、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径を「Ｄ_０／８インチ」としたとき（但し、本実施例では、前記Ｄ_０の範囲を、液接続配管７では「２≦Ｄ_０≦４」とし、ガス接続配管８では「３≦Ｄ_０≦８」とする）、これよりも１ランク細い管外径、即ち「（Ｄ_０−１）／８インチ」に設定している。
即ち、前記接続配管７，８の管外径は、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のものでは、一般に、ガス側接続配管８は５／８インチ（１５．８８ｍｍ）、液側接続配管７は３／８インチ（９．５３ｍｍ）のものが使用されているので、図２の説明でも前述した管外径のものを使用しているものとする。これに対して、本実施例の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置では、接続配管７，８の管外径はガス側接続配管８及び液側接続配管７共に、１ランク細い管外径のものを使用しているので、ガス側接続配管８では４／８インチ（＝１／２インチ：１２．７ｍｍ）であり、液側接続配管７では２／８インチ（＝１／４インチ：６．３５ｍｍ）のものを使用している。

この図２からわかるように、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置においては、接続配管７，８の管外径を、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置での接続配管７，８の管外径よりも１ランク細く設定することで、以下の効果が得られる。
即ち、図２の表は、ＣＯＰが冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のＣＯＰと同等であるから、冷凍空調機器の性能を低下させることなく、銅の使用量の削減や施工時の接続配管の施工性を向上した冷凍サイクル装置を得ることができる。また、冷凍空調機器使用時の電力量は、Ｒ４１０Ａを使用した場合と同等であるから、発電に伴う電力使用時の二酸化炭素の排出量を増加させることなく、低ＧＷＰ(地球温暖化係数)の冷媒Ｒ３２を使用しているため、地球温暖化防止に効果のある冷凍サイクル装置を得ることができる。更に、接続配管７，８の管外径を細くできることにより、前記接続配管の材料である銅の使用量の削減を図ることができ、しかも冷凍空調機器施工時における接続配管の施工性の向上も図ることのできる冷凍サイクル装置を得ることができる。

なお、図２の例では、定格冷凍能力が７．１ｋＷと１２．５ｋＷについて説明しているが、これらの間の定格冷凍能力の冷凍サイクル装置についても、ガス側接続配管径及び液側接続配管径は図２に示すものと同様である。

図３は、定格冷凍能力が３．６ｋＷと５．６ｋＷの冷凍サイクル装置において、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のＣＯＰと同等にするために最低限必要となる、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の冷媒量を、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置を基準とした冷媒量比で示している図である。接続配管７，８の長さは、工場出荷時に封入した冷媒量のみで対応可能な最大の接続配管長（チャージレス最大配管長）である２０ｍとしている。

図３に示すように、本実施例では、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径は、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径を「Ｄ_０／８インチ」としたとき、これよりも１ランク細い管外径、即ち「（Ｄ_０−１）／８インチ」または「（Ｄ_０−１）／１６インチ」に設定している。
即ち、前記接続配管７，８の管外径は、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のものでは、一般に、ガス側接続配管８は４／８（＝１／２）インチ（１２．７ｍｍ）、液側接続配管７は２／８（＝１／４）インチ（６．３５ｍｍ）のものが使用されているので、図３の説明でもこれらの管外径のものを使用しているものとする。これに対して、本実施例の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置では、接続配管７，８の管外径はガス側接続配管８では、１ランク細い管外径のもの（（Ｄ_０−１）／８インチ）を使用しているので、ガス側接続配管８では３／８インチ（９．５３ｍｍ）のものを使用している。

液側接続配管７の場合、冷媒Ｒ４１０Ａでの液側接続配管７の管外径は２／８（＝１／４）インチ（６．３５ｍｍ）であり、前記「（Ｄ_０−１）／８インチ」を適用すると、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置では、管外径が１／８インチ（３．１８ｍｍ）となる。しかし、１／８インチという細い接続配管を使用すると、冷媒流量によっては液側接続配管７内での圧力損失が過大となり、前記第２の膨張装置２１での冷媒側流路抵抗の調整範囲を超えることがあり、前記圧縮機１の吸入圧力が該圧縮機１の運転範囲外まで低下し、冷凍サイクル装置の信頼性を低下させる可能性がある。

このため、本実施例では、液側接続配管７のより好ましい配管径（管外径）として図３に示したものを使用している。即ち、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の液側接続配管７の管外径は１／４（＝４／１６）インチであるので、前記「（Ｄ_０−１）／１６インチ」を適用して１ランク細い管外径である３／１６インチ（＝１．５／８）（４．７６ｍｍ）のものを使用している。

なお、前記液側接続配管７の径を前記「（Ｄ_０−１）／８」で表現すれば、前記Ｄ_０は２．５となる（この場合前記液側接続配管７の外径は１．５／８（３／１６）インチとなる）。

また、上述した例では、前記接続配管７，８の径を、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径を「Ｄ_０／８インチ」とし、これを基準として本実施例の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置における接続配管径を、前記「（Ｄ_０−１）／８インチ」または「（Ｄ_０−１）／１６インチ」で表現している。ここで、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径を基準としないで、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置における接続配管径を表現すれば、「Ｄ_０／８」として表現できる（但し、この場合は、前記Ｄ_０の範囲を、前記液接続配管７では「１≦Ｄ_０≦３」とし、前記ガス接続配管８では「２≦Ｄ_０≦７」にする）。

この場合、図２に示す定格冷凍能力が７．１ｋＷから１２．５ｋＷまでの範囲では、前記液接続配管７では前記Ｄ_０は２（即ち配管径が１／４インチ）、前記ガス接続配管８では前記Ｄ_０は４（即ち配管径が１／２インチ）となる。また、図３に示す定格冷凍能力が３．６ｋＷから７．１ｋＷ未満の範囲では、前記液接続配管７では前記Ｄ_０は１．５（「Ｄ_０／１６」として表現すれば前記Ｄ_０は３）（即ち配管径が３／１６インチ）、前記ガス側接続配管８では前記Ｄ_０は３（即ち配管径が３／８インチ）となる。

このように、本実施例では、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の液側接続配管７として、１／８インチよりも太い３／１６インチを使用しているので、冷凍サイクル装置の信頼性を低下させず、また冷凍空調機器の性能も低下させずに、前記接続配管７，８の管外径を細くすることができる。これにより、銅管の使用量の削減や施工時の接続配管の施工性を向上でき、また低ＧＷＰの冷媒Ｒ３２を使用しているので、地球温暖化防止に効果のある冷凍サイクル装置を得ることができる。

なお、図３の例では、定格冷凍能力が３．６ｋＷと５．６ｋＷについて説明しているが、これらの間の定格冷凍能力の冷凍サイクル装置、及び５．６ｋＷを超え７．１ｋＷ未満の定格冷凍能力の冷凍サイクル装置についても、ガス側接続配管径及び液側接続配管径は図３に示すものと同様である。

以上述べたように、定格冷凍能力が３．６ｋＷを超え７．１ｋＷ未満の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置では、ガス側接続配管８の管外径としては３／８インチを採用し、液側接続配管７の管外径としては、３／１６インチを採用することが好ましい。

本発明の冷凍サイクル装置の実施例２を図４、図５により説明する。図４は冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置において、定格冷凍能力に対するＲ４１０Ａ基準の冷媒量比（ＣＯＰが同等となる冷媒量比）を示す線図、図５は冷媒Ｒ４１０ＡとＲ３２を使用した冷凍サイクル装置において、冷媒量を同等とした場合におけるＲ４１０Ａ基準のＣＯＰ比を説明する図で、接続配管径も併せて表示している図である。

上記実施例１では、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径を、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のそれよりも１ランク細い接続配管を使用しているが、図４により、前記冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置に封入する冷媒量（上限値と下限値）について説明する。

図４は、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置において、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置と同等のＣＯＰとなる冷媒量比の関係を示しており、横軸は定格冷凍能力、縦軸はＲ４１０Ａの冷媒量を基準とした冷媒量比である。また、この図４は、上述した図２及び図３に示したＣＯＰが同等となる冷媒量比をプロットした線図である。プロットした点を結んだ直線は、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のＣＯＰと同一とするために必要な冷媒量比の下限値を示している。

ここで、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の接続配管７，８の管外径は、定格冷凍能力７．１ｋＷ以上では、前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」（例えば、ガス側接続配管径は４／８インチ、液側接続配管径は２／８インチ）に設定され、また、定格冷凍能力７．１ｋＷ未満では、ガス側接続配管８は前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」（例えば、３／８インチ）、液側接続配管７では前記「（Ｄ_ｏ−１）／１６インチ」（例えば、３／１６インチ）に設定されている。

定格冷凍能力Ｑｃ[ｋＷ]の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置に封入する冷媒量をＷ_１[ｋｇ]、定格冷凍能力Ｑｃ[ｋＷ]の冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の冷媒量Ｗ_０[ｋｇ]としたとき、前記冷媒量比をＧ_Ｒとすると、冷媒量比をＧ_Ｒは次式で定義される。
Ｇ_Ｒ＝Ｗ_１／Ｗ_０
また、定格冷凍能力Ｑｃ[ｋＷ]の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置に封入する冷媒量Ｗ_１[ｋｇ]は、次式で表すことができる。
Ｗ_１＝Ｇ_Ｒ・Ｗ_０
Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置での接続配管７，８の管外径を前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」に設定する場合は、図４の定格冷凍能力７．１ｋＷ以上における冷媒量比を結んだ直線（太線）に相当し、その冷媒量比Ｇ_Ｒの下限値をＧ_ＲｍＡとすると、図４から、
Ｇ_ＲｍＡ＝０．０１１Ｑｃ＋０．６０
で表すことができる。従って、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の冷媒量の下限値をＷ_１ｍＡ[ｋｇ]とすると、
Ｗ_１ｍＡ＝Ｇ_ＲｍＡ・Ｗ_０＝（０．０１１Ｑｃ＋０．６０）Ｗ_０[ｋｇ]
で表すことができる。

次に、Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置での接続配管７，８の管外径を、ガス側接続配管８では前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」に設定し、液側接続配管７では前記「（Ｄ_ｏ−１）／１６インチ」に設定する場合は、図４の定格冷凍能力７．１ｋＷ未満における冷媒量比を結んだ直線（細線）に相当し、その冷媒量比の下限値をＧ_ＲｍＢとすると、図４から、
Ｇ_ＲｍＢ＝０．０３０Ｑｃ＋０．７１
で表すことができる。従って、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の冷媒量の下限値をＷ_１ｍＢ[ｋｇ]とすると、
Ｗ_１ｍＢ＝Ｇ_ＲｍＢ・Ｗ_０＝（０．０３０Ｑｃ＋０．７１）Ｗ_０[ｋｇ]
で表すことができる。

以上説明したように、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置での接続配管７，８の管外径を前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」に設定する場合は、冷媒量の下限値を「（０．０１１Ｑｃ＋０．６０）Ｗ_０[ｋｇ]」に設定することにより、冷凍サイクル装置の性能低下を生じさせることなく、冷媒を冷媒Ｒ４１０Ａから冷媒Ｒ３２に転換することができる。しかも、冷媒Ｒ４１０Ａ使用の冷凍サイクル装置に比べて冷媒封入量を低減可能な冷凍サイクル装置を得ることが可能になる。

また、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置での接続配管７，８の管外径を定格冷凍能力によって分ける場合には次のようにする。
定格冷凍能力が７．１ｋＷ以上では、接続配管７，８の管外径を前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」に設定し、このときの冷媒量の下限値を「（０．０１１Ｑｃ＋０．６０）Ｗ_０[ｋｇ]」に設定する。

また、定格冷凍能力７．１ｋＷ未満では、ガス側接続配管８では前記「（Ｄ_ｏ−１）／８インチ」に、液側接続配管７では前記「（Ｄ_ｏ−１）／１６インチ」に設定する。

そして、冷媒量の下限値を「（０．０３０Ｑｃ＋０．７１）Ｗ_０[ｋｇ]」に設定することで、冷媒を冷媒Ｒ４１０Ａから冷媒Ｒ３２に転換した際に冷凍サイクル装置の性能低下を生じさせることなく、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置に比べて冷媒封入量を低減可能な冷凍サイクル装置を得ることが可能になる。

図５は冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置と冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の冷媒量を同一に設定した場合の冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置を基準としたＣＯＰ比を示している。また、この図５には使用される接続配管径も表示されている。

この図５に示したＣＯＰ比は、前記接続配管７，８の長さが短接続配管（定格冷凍能力３．６ｋＷ及び５．６ｋＷのものでは５ｍ、定格冷凍能力７．１ｋＷ及び１２．５ｋＷのものでは７．５ｍ）に設定された場合のものである。

この図５から、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置での冷媒量が、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置と同一（冷媒量比１．０）とした場合には、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置のＣＯＰを、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置のＣＯＰに対して同等以上のＣＯＰにすることが可能である。

以上のことから、接続配管７，８の配管長が、短配管長からチャージレス最大配管長の間において、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の冷媒封入量よりも少なく設定することができる。また、性能向上を図る場合には、前述した冷媒量の下限値Ｗ_１ｍＡ、Ｗ_１ｍＢ以上で、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置の定格冷凍能力Ｑｃ[ｋＷ]と同じ定格冷凍能力の冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置の冷媒量Ｗ_０[ｋｇ]未満に設定すると良い。

なお、この実施例２においても、冷凍サイクル装置は図１に示したものと同様のものを使用しており、特に言及していない部分については実施例１に示したものと同様の構成となっている。

以上述べたように、本実施例によれば、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置にすると共に、接続配管径を、従来の冷媒Ｒ４１０Ａを使用した冷凍サイクル装置よりも細径に設定するようにしているので、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した従来の冷凍サイクル装置よりも冷凍サイクル内に封入する冷媒量を低減でき、また前記接続配管の材料である銅の使用量も削減することが可能となる。更に、接続配管径を細径にすることにより、銅の使用量の削減だけでなく、冷凍空調機器（冷凍サイクル装置）施工時の接続配管の施工性を向上することもできる。また、低ＧＷＰ冷媒であるＲ３２を使用しているので、地球温暖化防止にも有効である。

更に、冷媒Ｒ３２を使用した冷凍サイクル装置に封入する冷媒量の範囲を、図４に示した太線或いは細線に基づいて求めた冷媒量より多く、冷媒Ｒ４１０Ａを使用した従来の冷凍サイクル装置における冷媒封入量よりも少なくすることで、ＣＯＰの高い冷凍サイクル装置を得ることも可能となる。

このように本実施例によれば、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒を使用しつつ効率低下を抑制し、しかも接続配管の配管径も小さくすることのできる冷凍サイクル装置を得ることができる効果が得られる。

１…圧縮機、
２…四方弁、
３…熱源機側熱交換器、
４…第１の膨張装置、２１…第２の膨張装置、
６，９…阻止弁、
７…液側接続配管、８…ガス側接続配管、
１０…アキュムレータ、
２０…室内機、
２２…利用側熱交換器、
４０…室外機。

Claims (2)

1. 圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の膨張装置、液側接続配管、第２の膨張装置、利用側熱交換器、ガス側接続配管を順次接続して構成されている冷凍サイクル装置において、
   前記冷凍サイクルに使用する冷媒をＲ３２とし、
   前記液側接続配管と、前記ガス側接続配管の管外径を、
   （Ｄ_０−１）／８インチ
   （ここで、「Ｄ_０／８インチ」は冷媒Ｒ４１０Ａを使用した場合の接続配管外径である）
   とし、且つ前記液接続配管では前記Ｄ_０の範囲を「２≦Ｄ_０≦４」とし、前記ガス接続配管では前記Ｄ_０の範囲を「３≦Ｄ_０≦８」にすると共に、
   定格冷凍能力が７．１ｋＷから１２．５ｋＷまでの範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ _０ を３（即ち配管径が１／４インチ）、前記ガス接続配管では前記Ｄ _０ を５（即ち配管径が１／２インチ）とし、
   定格冷凍能力が３．６ｋＷから７．１ｋＷ未満の範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ _０ を２．５（即ち配管径が３／１６インチ）、前記ガス側接続配管では前記Ｄ _０ を４（即ち配管径が３／８インチ）とした
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の膨張装置、液側接続配管、第２の膨張装置、利用側熱交換器、ガス側接続配管を順次接続して構成されている冷凍サイクル装置において、
   前記冷凍サイクルに使用する冷媒をＲ３２とし、
   前記液側接続配管と、前記ガス側接続配管の管外径を、
   Ｄ _０ ／８インチ
   とし、且つ前記液接続配管では前記Ｄ _０ の範囲を「１≦Ｄ _０ ≦３」とし、前記ガス接続配管では前記Ｄ _０ の範囲を「２≦Ｄ _０ ≦７」にすると共に、
   定格冷凍能力が７．１ｋＷから１２．５ｋＷまでの範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ _０ を２（即ち配管径が１／４インチ）、前記ガス接続配管では前記Ｄ _０ を４（即ち配管径が１／２インチ）とし、
   定格冷凍能力が３．６ｋＷから７．１ｋＷ未満の範囲では、前記液接続配管では前記Ｄ _０ を１．５（即ち配管径が３／１６インチ）、前記ガス側接続配管では前記Ｄ _０ を３（即ち配管径が３／８インチ）とした
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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