WO2009107364A1

WO2009107364A1 - 冷凍装置

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Publication number: WO2009107364A1
Application number: PCT/JP2009/000800
Authority: WO
Inventors: 森脇道雄; 原日出樹; 古井秀治
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2009-09-03
Also published as: ES2634625T5; EP2246649B2; EP2246649A1; JP2009257652A; EP2246649B1; CN101946135B; ES2634625T3; BRPI0906025B1; US20100326129A1; BR122019017243B1; BRPI0906025A2; EP2246649A4; CN101946135A

Abstract

　冷凍サイクルが行われる冷媒回路がケーシング内に一体的に収容される。冷媒回路と利用側熱交換器を介して接続されて、該熱交換器で冷媒と熱交換した熱媒体を所定の熱利用対象へ供給するための熱媒回路が設けられる。冷媒回路の冷媒として、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒が用いられる。

Description

冷凍装置

　本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置に関するものである。

　従来より、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置は、空気調和装置や給湯機等に広く適用されている。

　特許文献１には、この種の冷凍装置が開示されている。この冷凍装置は、冷媒が充填されて閉回路を構成する冷媒回路を備えている。冷媒回路には、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器が接続されている。圧縮機が運転されると、圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮器で空気へ放熱して凝縮する。凝縮器で凝縮した冷媒は、膨張弁で減圧された後、蒸発器で蒸発する。蒸発後の冷媒は、圧縮機に吸入されて再び圧縮される。

　また、特許文献１の冷媒回路では、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒が用いられている。この冷媒は、冷凍サイクルの冷媒として優れた特性を有しており、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）の向上が図られている。また、この冷媒は、塩素原子や臭素原子等を含まず、オゾン層の破壊に寄与しないことが知られている。更に、特許文献１では、上記分子式で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒と、他の冷媒（Ｒ－２２，Ｒ－３２等）との混合冷媒（非共沸混合冷媒）が開示されている。
特開平４－１１０３８８号公報

　上記のように、特許文献１に開示される冷媒は、理論上のＣＯＰが比較的高く、且つ地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低い特性を有する。従って、この冷媒を冷凍サイクルに用いることで、運転効率が高く、且つ地球環境に優しい冷凍装置を提供することが可能となる。しかしながら、この冷媒は、その沸点が比較的高い、いわゆる低圧冷媒であり、冷媒配管における冷媒の圧力損失の影響が大きくなり易い特性を有している。従って、この冷媒を用いると、冷媒配管での圧力損失の影響により圧縮機の入力等が増大してしまい、返って実際の運転効率が低下してしまう虞がある。特に、圧縮機と他の熱交換器との間の冷媒配管が比較的長くなると、上述のような圧力損失の影響が一層顕著となり、運転効率が更に悪化してしまう。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転効率の高い冷凍装置を提案することである。

　第１の発明は、冷凍装置を対象とし、圧縮機（12）と熱源側熱交換器（13）と膨張機構（15）と利用側熱交換器（14）とが接続されて冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路（11）と、冷媒回路（11）を一体的に収容するケーシング（10a）とを備え、冷媒回路（11）の冷媒は、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒であることを特徴とするものである。

　第１の発明の冷媒回路（11）では、冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。ここで、冷媒回路（11）の冷媒としては、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ＝１～５，ｎ＝１～５且つｍ＋ｎ＝６）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒（単一冷媒）又はこの冷媒を含む混合冷媒が用いられる。これらの冷媒は理論上のＣＯＰが比較的高く、従って、本発明の冷媒回路（11）では、ＣＯＰの高い冷凍サイクルを行うことができる。更に、上記冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が現行の主要冷媒であるＲ４１０Ａに比べて比較的低い特性を有するので、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。一方、この冷媒は、いわゆる低圧冷媒であるため、冷媒回路（11）の冷媒配管での圧力損失の影響を受け易い。

　そこで、本発明では、上記冷媒回路（11）をケーシング（10a）内に一体的に収容している。こうすると、ケーシング（10a）内では、圧縮機（12）から他の熱交換器（熱源側熱交換器（13）や利用側熱交換器（14））までの冷媒配管の長さを短くできる。その結果、冷媒回路（11）での圧力損失の影響を最小限に抑えることができ、冷凍サイクル時の実際の運転効率を最大限に高めることができる。

　第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において、上記冷媒回路（11）と上記利用側熱交換器（14）を介して接続されて、該利用側熱交換器（14）で冷媒と熱交換した熱媒体を所定の熱利用対象（3,4,5,6）へ供給するための熱媒回路（20,30,51）を備えていることを特徴とするものである。

　第２の発明では、冷媒回路（11）と熱媒回路（20,30,51）とが利用側熱交換器（14）を介して接続される。冷媒回路（11）では、上記の冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。その結果、利用側熱交換器（14）では、冷媒が熱媒回路（20,30,51）の熱媒体へ放熱する、あるいは熱媒回路（20,30,51）の熱媒体から吸熱する。つまり、利用側熱交換器（14）では、冷媒回路（11）の冷媒と熱媒回路（20,30,51）の熱媒体とが熱交換する。利用側熱交換器（14）で冷却又は加熱された熱媒体は、所定の熱利用対象（3,4,5,6）へ供給される。

　以上のように、本発明では、冷媒回路（11）と別に熱媒回路（20,30,51）を設け、熱媒回路（20,30,51）の熱媒体を所定の熱利用対象（3,4,5,6）へ送るようにしている。従って、冷媒回路（11）の配管長さを短くしながら、所定の熱利用対象（3,4,5,6）の温度制御を行うことができる。その結果、冷媒回路（11）での圧力損失の影響も最小化でき、冷凍サイクル時の実際の運転効率を更に向上させることができる。

　第３の発明は、第２の発明の冷凍装置において、上記熱交換器（14）は、上記冷媒回路（11）の冷媒によって上記熱媒回路（20,30,51）の熱媒体を加熱する加熱熱交換器（14）を構成していることを特徴とするものである。

　第３の発明の熱交換器（14）では、冷媒回路（11）の冷媒によって熱媒回路（20,30,51）の熱媒体が加熱される。加熱された熱媒体は、所定の熱利用対象（3,4,5,6）へ供給されて該熱利用対象（3,4,5,6）の加熱に利用される。

　第４の発明は、第３の発明の冷凍装置において、上記熱利用対象は、温水を発生する温水発生機（3,4）であることを特徴とするものである。

　第４の発明では、加熱熱交換器（14）で加熱された熱媒体が温水発生器（3,4）に供給され、温水の発生に利用される。

　第５の発明は、第３の発明の冷凍装置において、上記熱利用対象は、床面を加熱する床暖房機（5）であることを特徴とするものである。

　第５の発明では、加熱熱交換器（14）で加熱された熱媒体が床暖房機（5）に供給され、床面の加熱に利用される。

　第６の発明は、第２の発明の冷凍装置において、上記利用側熱交換器は、上記冷媒回路（11）の冷媒によって上記熱媒回路（20,30,51）の熱媒体を冷却する冷却熱交換器（14）を構成していることを特徴とするものである。

　第６の発明では、冷媒回路（11）の冷媒によって熱媒回路（20,30,51）の熱媒体が冷却される。冷却された熱媒体は、所定の熱利用対象（3,4,5,6）へ供給されて該熱利用対象（6）の冷却に利用される。

　第７の発明は、第６の発明において、上記熱利用対象は、冷熱を発生する冷却機（6）であることを特徴とするものである。

　第７の発明では、冷却熱交換器（14）で冷却された熱媒体が冷却機（6）に供給され、例えば室内の冷房や、庫内の冷蔵／冷却に利用される。

　第８の発明は、第２乃至第７のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記熱媒回路（20,30,51）は、熱媒体としての水が循環するように構成されていることを特徴とするものである。

　第８の発明の利用側熱交換器（14）では、冷媒回路（11）の冷媒によって熱媒回路（20,30,51）の水が加熱又は冷却される。熱交換器（14）で加熱又は冷却された水は、所定の熱利用対象（3,4,5,6）へ供給される。

　第９の発明は、第１乃至第８のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒は、２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペンであることを特徴とするものである。

　第９の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペンから成る冷媒（単一冷媒）又はこの冷媒を含む混合冷媒が用いられる。この冷媒は理論上のＣＯＰが比較的高く、このため、冷媒回路（11）での理論上のＣＯＰを向上させることができる。更に、この冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が現行の主要冷媒であるＲ４１０Ａに比べて比較的低い特性を有するので、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。一方、２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペンは、低圧冷媒であり圧力損失の影響を受けやすいが、本発明では、上記冷媒回路（11）をケーシング（10a）内に一体的に収容することで冷媒配管の長さを短くできる。その結果、第１の発明と同様、冷凍サイクル時の実際の運転効率を最大限に高めることができる。

　第１０の発明は、第１乃至第９のいずれか１つ発明の冷凍装置において、上記冷媒回路（11）の冷媒は、さらにジフルオロメタンを含む混合冷媒であることを特徴とするものである。

　第１０の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とジフルオロメタンとを含む混合冷媒が用いられている。ここで、ジフルオロメタンは、いわゆる高圧冷媒である。このため、上記分子式の冷媒にジフルオロメタンを加えることで、冷媒の圧力損失が冷凍装置の運転効率に与える影響を小さくできる。その結果、冷凍サイクル時の実際の運転効率を高めることができる。

　第１１の発明は、第１乃至第１０のいずれか１つの発明の冷凍装置において、上記冷媒回路（11）の冷媒は、さらにペンタフルオロエタンを含む混合冷媒であることを特徴とするものである。

　第１１の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とペンタフルオロエタンとを含む混合冷媒が用いられている。ここで、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒は、微燃性の冷媒ではあるが、発火するおそれがない訳ではない。従って、本発明では、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に、難燃性の冷媒であるペンタフルオロエタンが加えられている。

　本発明では、冷媒回路（11）の冷媒として、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ＝１～５，ｎ＝１～５且つｍ＋ｎ＝６）で示され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒又は、この冷媒を含む混合冷媒を用いるようにしている。これらの冷媒は理論上のＣＯＰが比較的高く、従って、冷媒回路（11）の理論上のＣＯＰが高くなるので、冷凍装置の省エネルギー性の向上を図ることができる。更に、上記冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が現行の主要冷媒であるＲ４１０Ａに比べて比較的低い特性を有するので、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。

　加えて、本発明では、冷媒回路（11）を一体的にケーシング（10a）内に収容している。このため、冷媒回路（11）の冷媒配管の長さを短くでき、圧力損失の影響を最小限に抑えることができる。その結果、本発明の冷凍装置では、実際の運転効率を高くでき、冷凍装置の省エネルギー性を更に向上させることができる。

　また、第２の発明では、冷媒回路（11）と別に熱源回路（20,30,51）を設けるようにしたので、冷媒回路（11）の配管長さを更に短くすることができる。その結果、圧力損失の影響を更に最小化でき、実際の運転効率を更に高めることができる。また、冷媒回路（11）の配管の長さを短くすることで、冷媒回路（11）を収容するケーシング（10a）の小型化を図ることができる。

　また、第３から第５の発明によれば、高ＣＯＰの冷凍装置によって、所定の熱利用対象（温水発生器（3,4）や床暖房機（5））を加熱することができる。更に、また、第６又は第７の発明によれば、高ＣＯＰとなる冷凍装置によって、所定の熱利用対象（冷却機（6））を冷却することができる。更に、第８の発明によれば、熱媒回路（20,30,51）で熱媒体としての水を循環させることで、比較的廉価に熱媒回路（20,30,51）を構成することができる。

　第９の発明では、冷媒回路（11）の冷媒として２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペンから成る冷媒又はこの冷媒を含む混合冷媒を用いているので、高ＣＯＰの冷凍装置を提供することができる。更に、この冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が現行の主要冷媒であるＲ４１０Ａに比べて比較的低い特性を有するので、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。

　また、第１０の発明では、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に、いわゆる高圧冷媒であるジフルオロメタンが加えられている。このため、冷媒の圧力損失が冷凍装置の運転効率に与える影響を小さくすることができるので、冷凍装置の実際の運転効率を向上させることができる。

　また、第１１の発明では、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に、難燃性の冷媒であるペンタフルオロエタンが加えられている。従って、冷媒回路（11）の冷媒が燃えにくくなるので、冷凍装置の安全性を向上させることができる。

図１は、実施形態１に係る冷凍装置の概略構成図である。図２は、実施形態２に係る冷凍装置の概略構成図である。図３は、実施形態３に係る冷凍装置の概略構成図である。

符号の説明

　3　　蛇口（熱利用対象、温水発生機）
　4　　浴槽（熱利用対象、温水発生器）
　5　　床暖房機（熱利用対象）
　6　　空調ユニット（熱利用対象、冷却機）
　10　給湯装置（冷凍装置）
　10a　ケーシング
　11　冷媒回路
　12　圧縮機
　13　空気熱交換器（熱源側熱交換器）
　14　水熱交換器（利用側熱交換器、水熱交換器）
　15　膨張弁（膨張機構）
　20　循環回路（熱媒回路）
　30　温水利用回路（熱媒回路）
　51　空調側回路（熱媒回路）

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

　　　《実施形態１》
　本発明の実施形態１について説明する。実施形態１では、本発明に係る冷凍装置が、蛇口（3）や浴槽（4）等の温水発生器を熱利用対象とする給湯装置（10）を構成している。図１に示すように、給湯装置（10）は、冷媒回路（11）と循環回路（20）と温水利用回路（30）とを備えている。冷媒回路（11）と循環回路（20）とは、水熱交換器（14）を介して互いに接続されている。循環回路（20）と温水利用回路（30）とは、貯湯タンク（25）を介して互いに接続されている。循環回路（20）と温水利用回路（30）とは、熱媒体としての温水を熱利用対象（3,4）へ供給するための熱媒回路を構成している。

　冷媒回路（11）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う閉回路を構成している。冷媒回路（11）には、圧縮機（12）と空気熱交換器（13）と上記水熱交換器（14）と膨張弁（15）とが設けられている。空気熱交換器（13）は、圧縮機（12）の吸入側に接続され、水熱交換器（14）は、圧縮機（12）の吐出側に接続されている。膨張弁（15）は、空気熱交換器（13）と水熱交換器（14）との間に接続されている。

　圧縮機（12）は、運転容量が可変なインバータ式の圧縮機で構成されている。空気熱交換器（13）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。空気熱交換器（13）の近傍には、室外ファン（16）が設けられている。膨張弁（12）は、開度可変の電動膨張弁であって、膨張機構を構成している。

　水熱交換器（14）は、プレートフィン式の熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。水熱交換器（14）は、第１流路（14a）と第２流路（14b）とを備えている。第１流路（14a）は、冷媒回路（11）に接続され、第２流路（14b）は、上記循環回路（20）に接続されている。つまり、循環回路（20）は、水熱交換器（14）を介して冷媒回路（11）と接続されている。水熱交換器（14）では、第１流路（14a）を流れる冷媒と、第２流路（14b）とを流れる水（熱媒体）とが熱交換する。つまり、水熱交換器（14）は、冷媒回路（11）の冷媒によって循環回路（20）の水を加熱する加熱熱交換器を構成している。

　循環回路（20）には、積層ポンプ（21）が設けられている。積層ポンプ（21）は、循環回路（20）中の水を搬送して循環させるポンプ機構を構成している。また、循環回路（20）には、上記貯湯タンク（25）が接続されている。貯湯タンク（25）は、縦長で円筒形の密閉容器を構成している。貯湯タンク（25）には、給水口（26）と出湯口（27）と取水口（28）と入湯口（29）とが形成されている。給水口（26）と取水口（28）とは、貯湯タンク（25）の底部に形成されている。出湯口（27）は、貯湯タンク（25）の頂部に形成されている。入湯口（29）は、貯湯タンク（25）の側壁の上部寄りに形成されている。循環回路（20）は、その一端が貯湯タンク（25）の入湯口（29）に接続され、その他端が貯湯タンク（25）の取水口（28）に接続されている。即ち、循環回路（20）では、水熱交換器（14）で加熱された水（温水）が入湯口（29）を通じて貯湯タンク（25）内に流入し、貯湯タンク（25）内の底部の水が取水口（28）を通じて積層ポンプ（21）に吸入される。

　温水利用回路（30）には、給水流路（31）と給湯流路（32）とが形成されている。給水流路（31）の上流側は、上水道等の水供給源と繋がっている。給水流路（31）の流出端は、貯湯タンク（25）の給水口（26）に接続されている。給湯流路（32）の流入端は、貯湯タンク（25）の出湯口（27）に接続されている。給湯流路（32）の流出側は２手に分岐して蛇口側流路（33）及び浴槽側流路（34）と接続している。蛇口側流路（33）の流出端は蛇口（3）と接続され、浴槽側流路（34）の流出端は浴槽（4）の内部に開口している。

　また、温水利用回路（30）には、第１バイパス流路（35）と第２バイパス流路（36）とが形成されている。第１バイパス流路（35）及び第２バイパス流路（36）は、それらの流入端が給水流路（31）にそれぞれ接続している。第１バイパス流路（35）の流出端は、第１混合弁（37）を介して蛇口側流路（33）に接続し、第２バイパス流路（36）の流出端は、第２混合弁（38）を介して浴槽側流路（34）に接続している。

　冷凍装置（10）では、上述した冷媒回路（11）が熱源ユニットのケーシング（10a）に一体的に収容されている。また、冷凍装置（10）では、温水利用回路（30）、貯湯タンク（25）、及び積層ポンプ（21）等が給湯ユニットのケーシング（10b）に一体的に収容されている。

　本実施形態の冷媒回路（11）には、冷媒としてＨＦＯ－１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン）から成る単一冷媒が充填されている。なお、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの化学式は、ＣＦ_３－ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。

　　－運転動作－
　給湯装置（10）の運転動作について説明する。給湯装置（10）の運転時には、圧縮機（12）及び積層ポンプ（21）が運転状態となる。その結果、冷媒回路（11）では、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。

　冷媒回路（11）では、圧縮機（12）で圧縮された冷媒が水熱交換器（14）の第１流路（14a）を流れる。水熱交換器（14）では、循環回路（20）の水によって冷媒が冷却されて凝縮する。水熱交換器（14）で凝縮した冷媒は、膨張弁（15）で減圧された後、空気熱交換器（13）を流れる。空気熱交換器（13）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。空気熱交換器（13）で蒸発した冷媒は、圧縮機（12）に吸入されて再び圧縮される。以上のように、冷媒回路（11）では、水熱交換器（14）が凝縮器（放熱器）となって、空気熱交換器（13）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

　一方、循環回路（20）では、積層ポンプ（21）で搬送された水が水熱交換器（14）の第２流路（14b）を流れる。水熱交換器（14）では、第１流路（14a）を流れる冷媒によって第２流路（14b）を流れる水が加熱される。水熱交換器（14）で加熱された水（温水）は、貯湯タンク（25）に補充される。これにより、貯湯タンク（25）内では、温水が生成される。貯湯タンク（25）内の温水は、温水利用回路（30）を通じて蛇口（3）や浴槽（4）内へ供給される。

　　－実施形態１の効果－
　本実施形態では、冷媒回路（11）の冷媒として、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン）から成る単一冷媒を用いている。ここで、ＨＦＯ－１２３４ｙｆは、理論上のＣＯＰが比較的高い特性を有する。従って、この冷媒を単一冷媒とすることで、運転効率の優れた冷凍サイクルを行うことができ、給湯装置（10）の運転効率を向上できる。更に、ＨＦＯ－１２３４ｙｆは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が現行の主要冷媒であるＲ４１０Ａに比べて比較的低い特性を有するので、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。

　一方、ＨＦＯ－１２３４ｙｆは、その沸点が比較的高く、いわゆる低圧冷媒を構成している。従って、この冷媒を単一冷媒として用いると、冷媒の圧力損失の影響により圧縮機（12）の入力等が増大してしまい、返って実際の運転効率が低下してしまう虞がある。しかしながら、上記実施形態１では、冷媒回路（11）をケーシング（10a）内に一体的に収容している。このため、冷媒回路（11）の配管長さを短くできる。更に、上記実施形態１では、冷媒回路（11）と別に循環回路（20）や温水利用回路（30）を設け、水熱交換器（14）で加熱した水を熱利用対象（蛇口（3）や浴槽（4））へ供給するようにしている。このため、冷媒回路（11）では、その冷媒配管の長さを必要最小限に抑えることができる。その結果、上記実施形態１では、冷媒回路（11）での冷媒の圧力損失の影響を最小化できるので、冷媒回路（11）での実際の運転効率が圧力損失の影響により低下してしまうのを回避できる。

　　《実施形態２》
　実施形態２について説明する。実施形態２では、本発明に係る冷凍装置が、床暖房機（5）を熱利用対象とする床暖房装置（40）を構成している。図２に示すように、床暖房装置（40）は、上記実施形態１と同様の冷媒回路（11）及び循環回路（20）を備えている。また、床暖房装置（40）は、温水が循環する閉回路となる温水利用回路（30）を備えており、循環回路（20）と温水利用回路（30）とが熱媒回路を構成している。

　実施形態２では、温水利用回路（30）に床暖房機（5）と循環ポンプ（41）とが設けられている。循環ポンプ（41）は、床暖房機（5）の上流側に設けられている。また、床暖房機（5）は、室内の床下に設置され、温水によって床を加熱（暖房）するように構成されている。更に、上記冷媒回路（11）は、熱源ユニットのケーシング（10a）内に一体的に収容されている。

　実施形態２の冷媒回路（11）では、上記実施形態１と同様にして、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン）から成る単一冷媒が用いられている。また、循環回路（20）及び温水利用回路（30）では、熱媒体として水が用いられている。

　　－運転動作－
　実施形態２の床暖房装置（40）の運転動作時には、圧縮機（12）と積層ポンプ（21）と循環ポンプ（41）とが運転状態となる。冷媒回路（11）では、上記実施形態１と同様の冷凍サイクルが行われ、循環回路（20）では、水熱交換器（14）で加熱された水が貯湯タンク（25）内へ適宜補充される。また、貯湯タンク（25）から温水利用回路（30）へ汲み上げられた温水は、床暖房機（5）の熱交換部（5a）を流通する。熱交換部（5a）では、温水の熱が床面に放出される。その結果、床の表面が加熱され、室内の暖房が行われる。

　　－実施形態２の効果－
　上記実施形態２においても、冷媒回路（11）の冷媒としてＨＦＯ－１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン）から成る単一冷媒を用いているので、高ＣＯＰの床暖房装置（40）を提供することができる。また、冷媒回路（11）をケーシング（10a）内に一体的に収容し、且つ冷媒回路（11）と熱媒回路（20,30,51）とを別の回路とすることで、冷媒回路（11）の配管長さを必要最小限に抑えることができる。従って、実施形態２においても、冷媒配管での圧力損失の影響を最小化でき、床暖房装置（40）の実質的な運転効率を向上できる。

　　《実施形態３》
　実施形態３について説明する。実施形態３では、本発明に係る冷凍装置が複数の空調ユニット（6）を熱利用対象とする、いわゆるヒートポンプ式チラー式の空調システム（50）を構成している。

　図３に示すように、実施形態３の冷媒回路（11）には、四方切換弁（17）が設けられている。四方切換弁（17）は、第１から第４までのポートを有している。第１のポートは圧縮機（12）の吐出側に、第２のポートは圧縮機（12）の吸入側に、第３のポートは空気熱交換器（13）の一端に、第４のポートは水熱交換器（14）の一端にそれぞれ接続している。四方切換弁（17）は、第１のポートと第４のポートとが連通しながら第２のポートと第３のポートとが連通する状態（図３の実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートとが連通しながら第２のポートと第４のポートとが連通する状態（図３の破線で示す状態）とに切り換え自在に構成されている。

　空調システム（50）は、空調側回路（51）を備えている。空調側回路（51）は、水熱交換器（14）の第２流路（14b）に接続されて熱媒回路を構成している。空調側回路（51）では、複数の空調ユニット（6）が並列に接続されている。空調ユニット（6）は、ビル等の室内の天井等に設置されている。空調ユニット（6）は、室内熱交換器及び室内ファンを有するファンコイルユニットを構成している。更に、上記冷媒回路（11）は、熱源ユニットのケーシング（10a）内に一体的に収容されている。

　実施形態３の冷媒回路（11）では、上記各実施形態と同様にして、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン）から成る単一冷媒が用いられている。また、空調側回路（51）では、熱媒体として水が用いられている。

　　－運転動作－
　空調システム（50）では、各空調ユニット（6）で冷房運転と暖房運転とが切り換えて行われる。

　冷房運転時には、冷媒回路（11）の四方切換弁（17）が図３の破線で示す状態となる。その結果、冷媒回路（11）では、空気熱交換器（13）を凝縮器（放熱器）として水熱交換器（14）を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。即ち、空調側回路（51）では、水熱交換器（14）の第２流路（14b）を流れる水が第１流路（14a）を流れる冷媒によって冷却される。水熱交換器（14）で冷却された水は、各空調ユニット（6）へ送られる。各空調ユニット（6）では、室内空気が水によって冷却される。以上のように、冷房運転時には、水熱交換器（14）が空調側回路（51）の水を冷却する冷却熱交換器を構成する。また、各空調ユニット（6）は、室内の空気を冷却するための冷却機を構成する。

　暖房運転時には、冷媒回路（11）の四方切換弁（17）が図３の実線で示す状態となる。その結果、冷媒回路（11）では、水熱交換器（14）を凝縮器（放熱器）として空気熱交換器（13）を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。即ち、空調側回路（51）では、水熱交換器（14）の第２流路（14b）を流れる水が第１流路（14a）を流れる冷媒によって加熱される。空気熱交換器（13）で加熱された水は、各空調ユニット（6）へ送られる。各空調ユニット（6）では、室内空気が水によって加熱される。以上のように、暖房運転時には、水熱交換器（14）が空調側回路（51）の水を加熱する加熱熱交換器を構成する。また、各空調ユニット（6）は、室内の空気を加熱するため加熱機を構成する。

　　－実施形態３の効果－
　上記実施形態３においても、冷媒回路（11）の冷媒としてＨＦＯ－１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン）から成る単一冷媒を用いているので、高ＣＯＰの空調システム（50）を提供することができる。また、冷媒回路（11）を一体的にケーシング（10a）内に収容し、且つ冷媒回路（11）と熱媒回路（20,30,51）とを別の回路とすることで、冷媒回路（11）での圧力損失の影響を最小化でき、床暖房装置（40）の実質的な運転効率を向上できる。

　　《その他の実施形態》
　上記実施形態は、以下のように構成してもよい。

　上記実施形態では、冷媒回路（11）の冷媒として、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒のうちＨＦＯ－１２３４ｙｆ以外の冷媒の単一冷媒を用いてもよい。具体的には、１，２，３，３，３－ペンタフルオロ－１－プロペン（「ＨＦＯ－１２２５ｙｅ」といい、化学式はＣＦ_３－ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、１，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン（「ＨＦＯ－１２３４ｚｅ」といい、化学式はＣＦ_３－ＣＨ＝ＣＨＦで表される。）、１，２，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン（「ＨＦＯ－１２３４ｙｅ」といい、化学式はＣＨＦ_２－ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、３，３，３－トリフルオロ－１－プロペン（「ＨＦＯ－１２４３ｚｆ」といい、化学式はＣＦ_３－ＣＨ＝ＣＨ_２で表される。）、１，２，２－トリフルオロ－１－プロペン（化学式はＣＨ_３－ＣＦ＝ＣＦ_２で表される。）、２－フルオロ－１－プロペン（化学式はＣＨ_３－ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。）等を用いることができる。

　また、上記実施形態について、上記分子式で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒と混合される冷媒として、ＨＦＣ－３２以外の他の冷媒を用いても良い。具体的には、ＨＦＣ－３２（ジフルオロメタン）、ＨＦＣ－１２５（ペンタフルオロエタン）、ＨＦＣ－１３４（１，１，２，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ－１３４ａ（１，１，１，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ－１４３ａ（１，１，１－トリフルオロエタン）、ＨＦＣ－１５２ａ（１，１－ジフルオロエタン）、ＨＦＣ－１６１（フルオロエタン）、ＨＦＣ－２２７ｅａ（１，１，１，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロパン）、ＨＦＣ－２３６ｅａ（１，１，１，２，３，３－ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ－２３６ｆａ（１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ－３６５ｍｆｃ（１，１，１，３，３－ペンタフルオロブタン）、メタン、エタン、プロパン、プロペン、ブタン、イソブタン、ペンタン、２－メチルブタン、シクロペンタン、ジメチルエーテル、ビス－トリフルオロメチル－サルファイド、二酸化炭素、ヘリウムのうち少なくとも１つを用いて混合冷媒を構成することができる。

　例えば、ＨＦＯ－１２３４ｙｆとＨＦＣ－３２の２成分からなる混合冷媒を用いる場合には、以下のような混合比率とすると良い。つまり、ＨＦＯ－１２３４ｙｆとＨＦＣ－３２の混合冷媒は、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ－３２の割合が６質量％以上３０質量％以下であればよく、好ましくは、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合が７７質量％以上８７質量％以下でＨＦＣ－３２の割合が１３質量％以上２３質量％以下であればよく、更に好ましくは、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合が７７質量％以上７９質量％以下でＨＦＣ－３２の割合が２１質量％以上２３質量％以下であればよく、更に好ましくはＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合が７８．２質量％であり、ＨＦＣ－３２の割合が２１．８質量％であると良い。

　また、ＨＦＯ－１２３４ｙｆとＨＦＣ－１２５の混合冷媒を用いてもよい。この場合は、ＨＦＣ－１２５の割合が１０質量％以上であるのが好ましく、さらに１０質量％以上２０質量％以下であるのが更に好ましい。

　また、ＨＦＯ－１２３４ｙｆとＨＦＣ－３２とＨＦＣ－１２５の３成分からなる混合冷媒を用いてもよい。この場合は、５２質量％のＨＦＯ－１２３４ｙｆと、２３質量％のＨＦＣ－３２と、２５質量％のＨＦＣ－１２５とからなる混合冷媒を用いることができる。

　また、本発明に係る冷凍装置を上述した給湯装置（10）、床暖房装置（40）、空調システム（50）以外の他の装置に適用しても良い。具体的には、例えばケーシング内に冷媒回路（11）が一体的に収容されたウインドウ型の空調機やダクトで冷温風を搬送するルーフトラップ型やセントラル型の空調機について、本発明を適用しても良い。また、ケーシング内に冷媒回路（11）が一体的に収容された冷凍／冷蔵装置（特に海上輸送等のコンテナ内や冷蔵庫を冷却する冷凍装置）に本発明を適用しても良い。更には、熱媒体で雪を溶かす融雪装置や、冷却専用のチラーユニットや、ターボ冷凍機等に本発明を適用しても良い。なお熱媒体としては水以外に空気を用いても良い。特に低温チラーなどの低温用途では、水にブラインや不凍液を混合して凝固点を下げたものを熱媒体としても良い。また、実施例では冷媒回路の熱源を空気としているが、これを水熱源や地中熱源としても良い。

　なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

　以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、所定の熱利用対象へ温熱や冷熱を供給する冷凍装置に関し有用である。

Claims

　圧縮機と熱源側熱交換器と膨張機構と利用側熱交換器とが接続されて冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる冷媒回路と、
　上記冷媒回路を一体的に収容するケーシングとを備え、
　上記冷媒回路の冷媒は、分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、又は該冷媒を含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍装置。
　請求項１において、
　上記利用側熱交換器を介して上記冷媒回路に接続されて、該利用側熱交換器で冷媒と熱交換した熱媒体を所定の熱利用対象へ供給するための熱媒回路を備えていることを特徴とする冷凍装置。
　請求項２において、
　上記利用側熱交換器は、上記冷媒回路の冷媒によって上記熱媒回路の熱媒体を加熱する加熱熱交換器を構成していることを特徴とする冷凍装置。
　請求項３において、
　上記熱利用対象は、温水を発生する温水発生機であることを特徴とする冷凍装置。
　請求項３において、
　上記熱利用対象は、床面を加熱する床暖房機であることを特徴とする冷凍装置。
　請求項２において、
　上記利用側熱交換器は、上記冷媒回路の冷媒によって上記熱媒回路の熱媒体を冷却する冷却熱交換器を構成していることを特徴とする冷凍装置。
　請求項６において、
　上記熱利用対象は、冷熱を発生する冷却機であることを特徴とする冷凍装置。
　請求項２乃至７のいずれか１つにおいて、
　上記熱媒回路は、熱媒体としての水が循環するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
　請求項１乃至７のいずれか１つにおいて、
　上記分子式：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒は、２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペンであることを特徴とする冷凍装置。
　請求項９において、
　上記冷媒回路の冷媒は、さらにジフルオロメタンを含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍装置。
　請求項１０において、
　上記冷媒回路の冷媒は、さらにペンタフルオロエタンを含む混合冷媒であることを特徴とする冷凍装置。