CN114556031B - 冷冻循环装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及的冷冻循环装置具备包含压缩机、室外热交换器、室内热交换器和膨胀阀的冷冻回路，在冷冻回路内封入有制冷剂。制冷剂含有R32、HFO1123及R744这三种成分，在将三种成分的质量比率用三角坐标所表示的组成图中，三种成分的质量比率在由以下的直线及曲线包围的范围内：将表示R32、HFO1123及R744分别为46质量％、54质量％和0质量％的点A与表示R32、HFO1123及R744分别为46质量％、37.2质量％和16.8质量％的点B连接的第1直线；将所述点A与表示R32、HFO1123及R744分别为0质量％、100质量％和0质量％的点C连接的第2直线；将所述点C与表示R32、HFO1123及R744分别为0质量％、85.7质量％和14.3质量％的点D连接的第3直线；及将所述点B与所述点D连接的第1曲线，所述三种成分的全部的质量比率比0质量％大。
Description
技术领域
本公开涉及冷冻循环装置。
背景技术
以往，作为在空调器、冷冻机等冷冻循环装置中使用的制冷剂，使用氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)等。但是，就CFC、HCFC等含氯的制冷剂而言，由于对平流层的臭氧层的影响(对地球变暖的影响)大，因此，在现在，使用受到限制。
因此，作为制冷剂，逐渐使用不含氯、对臭氧层的影响小、即地球变暖系数(GWP)小的氢氟烃(HFC)系制冷剂。
作为HFC系制冷剂，例如，已知二氟甲烷(也称为二氟甲烷、氟利昂32、HFC-32、R32等。以下称为“R32”。)、四氟乙烷、R125(1，1，1，2，2-五氟乙烷)、R410A(R32与R125的准共沸混合制冷剂)等。
但是，即使是HFC系制冷剂，针对GWP，例如，具有无法适合蒙特利尔议定书的规定(R410A的GWP的15％以下、R32的GWP的46％以下)、京都议定书的F气体规定等的问题。因此，需要GWP更小的制冷剂。
作为GWP比HFC系制冷剂小的制冷剂，已知氢氟烯烃(HFO)系制冷剂。
作为HFO系制冷剂，例如，可列举出三氟乙烯(也称为1，1，2-三氟乙烯、HFO1123、R1123等。以下称为“HFO1123”。GWP：约0.3)、2，3，3，3-四氟丙烯(也称为2，3，3，3-四氟-1-丙烯、HFO-1234yf、R1234yf等。以下也称为“R1234yf”。)、(E)-1，2-二氟乙烯(也称为HFO-1132(E)、“R1132(E)”。)等。
而且，也研究了将包含HFC系制冷剂及HFO系制冷剂的混合制冷剂用于冷冻循环装置。作为一例，在专利文献1(日本特开2015-034296号公报)中，公开将包含R32和HFO1234yf的混合制冷剂应用于冷冻循环装置。
但是，就HFO系制冷剂而言，由于压力损失比较大，因此存在如下问题：有可能发生冷冻循环装置的性能的降低，特别是在室内机与室外机分离所设置的直膨式的冷冻循环装置中发生性能降低的可能性高。予以说明，也考虑增大配管的直径而减小压力损失，由此抑制性能降低，但不能使用现有的配管，用于新的配管的成本变得必要。
因此，以在减小GWP的同时抑制压力损失的增大为目的，也研究包含二氧化碳(R744)的混合制冷剂。例如，在专利文献2(日本特开2004-198063号公报)中，公开使用包含R32和二氧化碳(R744)的非共沸混合制冷剂的冷冻循环装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-034296号公报
专利文献2：日本特开2004-198063号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在这样的包含R744的混合制冷剂中，如果R744的混合比率增加，则混合制冷剂的温度梯度(热交换器中的蒸发或冷凝的开始温度与结束温度之差。饱和液与饱和蒸气的温度差。)最大有可能成为25℃左右。因此，在运转时在制冷剂回路内产生结霜的可能性升高，特别是空调器等中的蒸发时发生结霜的可能性升高。在空调器等冷冻循环装置中使用包含R744的混合制冷剂的情况下，有可能发生这样的问题。
另外，通过R744的混合比率增加，混合制冷剂的临界温度(没有成为超临界状态的最高温度)降低。如果临界温度变得比冷冻循环装置的运转温度低，则在冷冻循环装置的运转中在超临界区域使用混合制冷剂，因此不能在传热率高的气液二相制冷剂的状态下利用混合制冷剂，因此也存在冷冻循环装置的性能降低的问题。
本公开鉴于上述课题而完成，目的在于提供能够减轻地球变暖的影响、其且抑制结霜、性能降低等的冷冻循环装置。
用于解决课题的手段
本公开涉及的冷冻循环装置具备包含压缩机、室外热交换器、室内热交换器和膨胀阀的冷冻回路，在冷冻回路内封入有制冷剂。制冷剂含有R32、HFO1123及R744这三种成分，在将三种成分的质量比率用三角坐标来表示的组成图中，三种成分的质量比率处于以下的直线和曲线所包围的范围内，
由将表示R32、HFO1123及R744分别为46质量％、54质量％和0质量％的点A与表示R32、HFO1123及R744分别为46质量％、37.2质量％和16.8质量％的点B连接的第1直线、
将所述点A与表示R32、HFO1123及R744分别为0质量％、100质量％和0质量％的点C连接的第2直线、
将所述点C与表示R32、HFO1123及R744分别为0质量％、85.7质量％和14.3质量％的点D连接的第3直线、和
将所述点B和所述点D连接的第1曲线，
上述三种成分的全部的质量比率比0质量％大。
发明的效果
根据本公开，能够提供冷冻循环装置，其能够减轻地球变暖的影响、且能够抑制结霜、性能降低等。
附图说明
图1为表示实施方式1涉及的冷冻循环装置的概略构成图。
图2为表示实施方式1涉及的制冷剂的组成范围(R32/HFO1123/R744)的三角组成图。
图3为表示实施方式1涉及的制冷剂的优选的组成范围的三角组成图。
图4为表示实施方式1涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图5为表示实施方式1涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图6为表示实施方式1涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图7为表示实施方式1涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图8为表示实施方式2涉及的制冷剂的组成范围(R32/HFO1123/R744)的三角组成图。
图9为表示实施方式2涉及的制冷剂的优选的组成范围的三角组成图。
图10为表示实施方式2涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图11为表示实施方式2涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图12为表示实施方式2涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图13为表示实施方式2涉及的制冷剂的更优选的组成范围的三角组成图。
图14为表示实施方式1及2涉及的制冷剂的特性的坐标图。
图15为用于说明实施方式3涉及的制冷剂的特性的坐标图。
图16为用于说明实施方式3涉及的制冷剂的特性的另一坐标图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。
实施方式1.
首先，对本实施方式的冷冻循环装置的概要简单地说明。图1为表示实施方式1涉及的冷冻循环装置的概略构成图。冷冻循环装置具备：包含压缩机1、制冷时和制热时的切换流动方向的流路切换阀(四通阀)2、室外热交换器3、膨胀阀4、和室内热交换器5的冷冻回路。应予说明，在不需要切换制冷和制热的冷冻循环装置中，不需要流路切换阀2。
在制冷时，被压缩机1压缩的高温高压的气体状制冷剂经由流路切换阀2(用实线表示的流路)，流入室外热交换器3，在此进行冷凝。在室外热交换器3冷凝的液体制冷剂经由膨胀阀4流入室内热交换器5，在此进行蒸发(气化)。最后，在室内热交换器5蒸发的气体状制冷剂经由流路切换阀2(用实线表示的流路)返回压缩机1。这样，在制冷时，制冷剂在冷冻循环装置的冷冻回路内在图1中所示的实线箭头的方向上循环。
另一方面，在制热时，被压缩机1压缩的高温高压的气体状制冷剂经由流路切换阀2(用虚线表示的流路)，流入室内热交换器5，在此进行冷凝。在室内热交换器5冷凝的液体制冷剂经由膨胀阀4流入室外热交换器3，在此进行蒸发(气化)。在室外热交换器3蒸发的制冷剂经由流路切换阀2(用虚线表示的流路)返回压缩机1。这样，在制热时，制冷剂在冷冻循环装置的冷冻回路内在图1中所示的虚线箭头的方向上循环。
予以说明，上述构成为可实施制冷和制热运转的冷冻循环装置的最小构成要素。本实施方式的冷冻循环装置可进一步包括气液分歧器、接收器、蓄能器、高低压热交换器等其他设备。
(制冷剂)
其次，在本实施方式中，对于在冷冻回路内所封入的制冷剂进行说明。该制冷剂在规定的组成范围内包含R32、HFO1123及R744这三种成分。
图2为表示制冷剂中所含的三种成分(R32、HFO1123及R744)的组成比率(质量比率)的用三角坐标所表示的组成图(三角组成图)。就该三种成分的质量比率而言，在图2中，位于由连接点A和点B的第1直线、连接点A和点c的第2直线、连接点C和点D的第3直线、和连接点B和点D的第1曲线所包围的范围(图2的斜线部)内。应予说明，上述范围包含第1直线(但是，不包括点A)及第1曲线上的组成比率，不包含第2直线和第3直线上的组成比率。
点A表示R32、HF01123及R744分别为46质量％、54质量％和0质量％(以下，将这样的组成比率记载为“R32/HF01123/R744＝46/54/0质量％”)。
点B表示组成比率为“R32/HF01123/R744＝46/37.2/16.8质量％”。
点C表示组成比率为“R32/HF01123/R744＝0/100/0质量％”。
点D表示组成比率为“R32/HF01123/R744＝0/85.7/14.3质量％”。
图2中，就连接点B与点D的第1曲线而言，将点B与点D连接，将R744的成分设为X轴、将相对于该X轴的垂直方向设为Y轴时，由下述式(1)[边界条件：0≤Y≤39.84、14.3≤X≤39.8]表示。
Y＝0.0000010672X6-0.0001465588X5+0.0082178036X4-0.2396523289X3+3.8262954499X2-31.0173735188X+96.765465851···(1)
予以说明，第1曲线为表示制冷剂的温度梯度成为7℃的组成的线(室外温度为7℃时的制热运转时是否发生结霜的边界线)。
在图2中的将点B与点D连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到7℃，因此即使在室外温度为7℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜。
予以说明，在制冷剂的组成为图2的斜线部的范围内(连接点A与点B的第1直线的下侧)时，制冷剂中的R32的比率成为不到46质量％。因此，就该制冷剂的GWP而言，相对于R410A的GWP(2090)，成为15％以下。因此，本实施方式的冷冻循环装置对地球变暖的影响小。
在本实施方式中的由将点A、点B、点C及点D连接的上述的直线及曲线所规定的上述的全部的组成中，能够将制冷剂的临界温度设为52℃以上，能够利用在高压侧传热率高的二相区域。予以说明，在空调器等冷冻循环装置中，通常，可使用的室外温度的上限为52℃。
另外，本实施方式中使用的制冷剂的压力损失比R410A的压力损失小。
进而，就制冷剂中所含的三种成分(R32、HF01123及R744)的组成比率(质量比率)而言，优选位于图3中由将点A与点B2(R32/HF01123/R744＝46/40.3/13.7质量％)连接的第1直线、将点A与点C连接的第2直线、将点C与点D2(R32/HF01123/R744＝0/86.1/13.9质量％)连接的第3直线、及将点B2与点D2连接的第1曲线(由下述式(1-2)[边界条件：0≤Y≤39.84、13.86≤X≤39.8]表示的曲线)所包围的范围(图3的斜线部)内。
Y＝-0.0000016567X6+0.0002536428X5-0.0156242136X4+0.4985214814X3-8.7105880053X2+80.1336472203X-306.1133650192···(1-2)
该情况下，在图3中的将点B2与点D2连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到6℃，因此即使在室外温度为6℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选位于图4中由将点A与点B3(R32/HF01123/R744＝46/43.2/10.8质量％)连接的第1直线、将点A与点C连接的第2直线、将点C与点D3(R32/HF01123/R744＝0/88.7/11.3质量％)连接的第3直线、及将点B3与点D3连接的第1曲线(由下述式(1-3)[边界条件：0≤Y≤39.84、11.31≤X≤33.79]表示的曲线)所包围的范围(图4的斜线部)内。
Y＝-0.0000015304X6+0.0002020386X5-0.0107078613X4+0.2938468312X3-4.4132132218X2+35.5395625683X-121.5449310970···(1-3)
该情况下，在图4中的将点B3与点D3连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到5℃，因此即使在室外温度为5℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选位于图5中由将点A与点B4(R32/HF01123/R744＝46/46/8质量％)连接的第1直线、将点A与点C连接的第2直线、将点C与点D4(R32/HF01123/R744＝0/91/9质量％)连接的第3直线、及将点B4与点D4连接的第1曲线(由下述式(1-4)[边界条件：0≤Y≤39.84、8.95≤X≤31.05]表示的曲线)包围的范围(图5的斜线部)内。
Y＝-0.0000012965X6+0.0001480600X5-0.0067494894X4+0.1592511164X3-2.0569218561X2+15。0215083652X-48.3962777129···(1-4)
该情况下，在图5中的将点B4与点D4连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到4℃，因此即使在室外温度为4℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选位于图6中由将点A与点B5(R32/HF01123/R744＝46/48.6/5.4质量％)连接的第1直线、将点A与点C连接的第2直线、将点C与点D5(R32/HF01123/R744＝0/93.3/6.7质量％)连接的第3直线、及将点B5与点D5连接的第1曲线(由下述式(1-5)[边界条件：0≤Y≤39.84、6.72≤X≤28.39]表示的曲线)包围的范围(图6的斜线部)内。
Y＝-0.0000011225X6+0.0001099130X5-0.0042657843X4+0.0860474269X3-0.9562929239X2+6.8790153675X-21.8643132039···(1-5)
该情况下，在图6中的将点B5与点D5连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到3℃，因此即使在室外温度为3℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选位于图7中由将点A与点B6(R32/HF01123/R744＝46/51.3/2.7质量％)连接的第1直线、将点A与点C连接的第2直线、将点C与点D6(R32/HF01123/R744＝0/95.5/4.5质量％)连接的第3直线、及将点B6与点D6连接的第1曲线(由下述式(1-6)[边界条件：0≤Y≤39.84、4.5≤X≤25.7]表示的曲线)包围的范围(图7的斜线部)内。
Y＝-0.0000010154X6+0.0000840028X5-0.0027360831X4+0.0471715299X3-0.4587670880X2+3.7993138372X-11.1892990965(0≤Y≤39.84、4.5≤X≤25.7)···(1-6)
该情况下，在图7中的将点B6与点D6连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到2℃，因此即使在室外温度为2℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
予以说明，就本实施方式中使用的制冷剂而言，可为只包含上述三种成分的三种成分混合制冷剂，也可进一步包含其他成分。作为其他成分，例如，可列举出HF01234yf、HF01234ze、HF01132(E)、R290、R1270、R134a、R125等或其他HFC系制冷剂。在不妨碍本实施方式的主要效果的范围内设定其他成分的配合比率等。予以说明，HF01132(E)由于沸点等特性与HFO1123大体上同等，因此在本实施方式涉及的制冷剂中，能够与本实施方式涉及的制冷剂同样地使用将HFO1123替换为HFO1132(E)而成的三种成分混合制冷剂。
另外，制冷剂可进一步含有冷冻机油。作为冷冻机油，例如，可列举出一般使用的冷冻机油(酯系润滑油、醚系润滑油、氟系润滑油、矿物系润滑油、烃系润滑油等)。该情况下，优选选择在与制冷剂的相容性及稳定性等方面优异的冷冻机油。作为具体的冷冻机油，例如，能够利用聚亚烷基二醇、多元醇酯、聚乙烯醚、烷基苯、矿物油等，但并不限定于这些。
另外，就制冷剂而言，在例如严酷的使用条件下要求高度的稳定性的情况等下，可根据需要进一步含有稳定剂。稳定剂为提高制冷剂对于热及氧化的稳定性的成分。作为稳定剂，可列举出以往在冷冻循环装置中使用的公知的稳定剂例如耐氧化性提高剂、耐热性提高剂、金属钝化剂等。
作为稳定剂，例如，可列举出(i)硝基甲烷、硝基乙烷等脂肪族硝基化合物、硝基苯、硝基苯乙烯等芳族硝基化合物、1,4-二噁烷等醚类、2,2,3,3,3-五氟丙胺、二苯基胺等胺类、丁基羟基二甲苯、苯并三唑等。稳定剂可单独使用，也可将2种以上组合使用。
稳定剂的配合量因其种类而异，设为对制冷剂组合物的性质无障碍的程度。就稳定剂的配合率而言，相对于制冷剂的总量(100质量％)，优选0.01～5质量％，更优选0.05～2质量％。
另外，制冷剂可进一步包含阻聚剂。作为阻聚剂，例如，可列举出4-甲氧基-1-萘酚、氢醌、氢醌甲基醚、二甲基-叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-对甲酚、苯并三唑等。
就阻聚剂的配合率而言，相对于制冷剂的总量(100质量％)，优选0.01～5质量％，更优选0.05～2质量％。
(冷冻循环装置)
在本实施方式中，作为冷冻循环装置，并无特别限定，可列举出业务用或家庭用的空调器(空调)、汽车空调、自动售货机用热泵、冰箱、将海上运输等的容器内、冰箱冷却的冷冻机、冷却装置、涡轮冷冻机等。
予以说明，本实施方式的冷冻循环装置也能够在地板制热装置、融雪装置等制热循环专用机中使用。特别地，可用作需要设备的小型化的业务用或家庭用的空调器(空调)。
予以说明，在本实施方式的冷冻循环装置中，将室外机与室内机一对一地连接的情况下进行了说明，但相对于1个室外机，室内机可为多台，相对于多台室外机，室内机可为多台。
另外，本实施方式的冷冻循环装置可为能够将制冷和制热切换的房间空调、箱式空调等，也可为面向冷冻机等低温设备的冷冻循环装置。
本实施方式的冷冻循环装置优选为空调用的冷冻循环装置(空调器)。
作为空调用的冷冻循环装置(空调器)，例如，可列举出房间空调、箱式空调、楼宇用多用途空调、窗式空调和移动空调等。
在空调用的冷冻循环装置中，优选以考虑了APF(全年能量消耗效率)等一定期间中的总和的能量效率的期间效率成为最大的方式，设定制冷剂相对于空气的流动方向的流动方向。由此，能够提高空调中使用的冷冻循环装置的实际的消耗能量效率(性能)。具体地，对于以期间效率成为最大的方式设定制冷剂相对于空气的流动方向的流动方向的方法，以下进行说明。
首先，在制冷剂相对于空气的流动方向的流动方向为相反方向的情况下(以下将这样的流动方向称为“对向流”。)，与制冷剂相对于空气的流动方向的流动方向为相同方向的情况(以下将这样的流动方向称为“并行流”。)相比，性能提高。因此，如果以一定期间中使用比率高、热交换量最多的部分成为对向流的方式来设定制冷剂相对于空气的流动方向的流动方向，则能够提高冷冻循环装置的期间效率。
一般地，在产生气相、二相、液相这3个相变的制冷剂冷凝过程中，与相变相伴，发生大的温度变化，因此以成为对向流的方式形成，在大致成为只有二相的制冷剂蒸发过程中温度变化小或没有产生温度变化，因此不论是对向流还是并行流，难以在对数平均温度上产生大的差异。因此，在制冷制热的使用比率没有大幅变化的情况下，优选在制冷时以在室外热交换器(冷凝器)中成为对向流、在室内热交换器(蒸发器)中成为并行流的方式来设计。
但是，如本实施方式涉及的制冷剂，在作为包含多种制冷剂的混合制冷剂且产生温度梯度的制冷剂中，由于即使在二相区域也产生温度变化，因此优选以蒸发器也成为对向流的方式来设计。
另外，在制冷为主体的空调器(楼宇用多用途空调等)且非共沸混合制冷剂的情况下，室外热交换器(蒸发器)中的热交换量成为最多。因此，为了使得期间效率成为最大，优选以室外热交换器(蒸发器)侧成为对向流、室内热交换器(冷凝器)侧成为对向流，制热时室外热交换器侧成为并行流、室内热交换器侧成为并行流的方式来设计。
另外，在制热主体的空调器(房间空调、箱式空调等)且非共沸混合制冷剂的情况下，室内热交换器(冷凝时)中的热交换量成为最多。因此，为了使得期间效率成为最大，优选以室外热交换器(蒸发时)侧成为对向流、室内热交换器(冷凝时)侧成为对向流，制冷时室外热交换器侧成为并行流、室内热交换器侧成为并行流的方式来设计。
另外，在可进行制冷和制热的可逆运转的空调器(房间空调等)的情况下，例如，一般认为全年制热的消耗能量比制冷要多。予以说明，因此，就APF的系数而言，对于全年使用能量多的制热，设定为大的值。这样，在制热的消耗能量比制冷多的情况下，为了使得期间效率成为最大，优选与制热主体的空调器同样地，以室外热交换器(蒸发时)侧成为并行流、室内热交换器(冷凝时)侧成为对向流的方式来设计。
予以说明，上述的设计为与图1中所示的可进行制冷和制热的可逆运转的空调器有关的设计。进而，通过将洛伦兹循环、六通阀等组合，在制冷时及制热时这两者的情况下，在室外热交换器或室内热交换器中的任一者中可成为对向流(室内和室外中的一者中的对向流化循环)。该情况下，在使用非共沸混合制冷剂的冷冻循环装置中，成为能量效率高的设计。
另外，通过在室内和室外的热交换器中分别设置洛伦兹循环或者将六通以上的多通阀等组合使用，在制冷时及制热时这两者的情况下，可以以在室外热交换器或室内热交换器这两者中成为对向流的方式来设计(室内和室外这两者中的对向流化循环)。该情况下，在使用非共沸混合制冷剂的冷冻循环装置中成为能量效率最高的设计。
予以说明，通过将止回阀、三通阀等组合，例如，在制冷制热时在室外热交换器和室内热交换器中的任一者或两者中，可以以在热交换器的一部分或全部中总是成为对向流的方式来设计(一部分对向流时：部分对向流化循环、全部对向流时：完全对向流化循环)。
另外，可将室内外的热交换器分割成多个来组合，可设为如下构成：以冷凝时制冷剂的流速大，蒸发时流速变慢的方式使得制冷制热可变的切换机构。
另外，可设为设置高低压热交换机、旁路回路的构成。
实施方式2.
(制冷剂)
就本实施方式涉及的冷冻循环装置而言，在以制冷剂的饱和气体温度基准的压力损失成为空调器等中广泛利用的R32的压力损失以下的方式来设定制冷剂中的三种成分的组成比率的方面，与实施方式1不同。其以外的基本构成与实施方式1相同，因此省略重复的说明。
即，就本实施方式中使用的制冷剂而言，在将上述三种成分的质量比率用三角坐标所表示的组成图中，上述三种成分的质量比率处于由以下的直线及曲线所包围的范围内：
将表示R32、HFO1123及R744分别为46质量％、53.4质量％和0.6质量％的点E与上述点B连接的第1直线、
将上述点E与表示R32、HF01123及R744分别为1.65质量％、82.8质量％及15.55质量％的点F连接、将R744的成分设为X轴、将相对于该X轴的垂直方向设为Y轴时由下述式(2)[边界条件：1.47≤Y≤39.84、16.35≤X≤23.6]表示的第2曲线、及
将上述点B与上述点F连接、将R744的成分设为X轴、将相对于该X轴的垂直方向设为Y轴时由上述式(1)[边界条件：1.47≤Y≤39.84、16.35≤X≤39.8]表示的第1曲线。
Y＝6.2229811918E-08X10-6.1417665837E-06X9+0.0002122018X8-0.0025390680X7+0.0005289805X6-0.2205484505X5-6.6805986428X4+984.2366988008X3-24963.7886980727X2+258533.891864178X-993240.057394683···(2)
图8为表示本实施方式涉及的制冷剂中的三种成分(R32、HF01123及R744)的组成比率的三角组成图。就该三种成分的质量比率而言，在图8中处于由将点E与点B连接的第1直线、将点E与点F连接的第2曲线、及将点B与点F连接的第1曲线包围的范围(图8的斜线部)内。应予说明，上述范围包含第一直线、第1曲线和第2曲线上的组成比率。
点E表示组成比率为“R32/HF01123/R744＝46/53.4/0.6质量％”。
点B表示组成比率为“R32/HF01123/R744＝46/37.2/16.8质量％”(与实施方式1同样)。
点F表示组成比率为“R32/HF01123/R744＝1.65/82.8/15.55质量％”。
就将点E与点F连接的第2曲线而言，在将R744的成分设为X轴、将相对于该X轴的垂直方向设为Y轴时由上述式(2)[边界条件：1.47≤Y≤39.84、16.35≤X≤23.6]表示。予以说明，第2曲线为图14(b)记载的压力损失比成为R32以下的曲线(成为R32以下的压力损失的边界线)。
在本实施方式中，通过使用具有由该第2曲线所包围的范围内的组成的制冷剂，能够使制冷剂的压力损失为与R32同等以下。因此，与实施方式1相比，能够更可靠地降低配管内等的压力损失。
就将点B与点F连接的第1曲线而言，在将R744的成分设为X轴、将相对于该X轴的垂直方向设为Y轴时，由上述式(1)[边界条件：1.47≤Y≤39.84、16.35≤X≤39.8]表示(是与实施方式1相同的式子，只是边界条件与实施方式1不同)。
进而，就制冷剂中所含的三种成分(R32、HF01123及R744)的组成比率(质量比率)而言，优选在图9中处于由将点E与点B2(R32/HF01123/R744＝46/40.3/13.7质量％)连接的第1直线、将点E与点F2(R32/HF01123/R744＝3/82.1/14.9质量％)连接的第2曲线(由上述式(2)[边界条件：2.6≤Y≤39.84、16.35≤X≤23.6]表示的曲线)、及将点B2与点F2连接的第1曲线(由下述式(1-7)[边界条件：2.6≤Y≤39.84、16.35≤X≤36.71]表示的曲线)所包围的范围(图9的斜线部)内。
Y＝-0.0000035504X6+0.0005589786X5-0.0358319203X4+1.2005487479X3-22.2016290444X2+216.0131860167X-866.1843532277···(1-7)
该情况下，在图9中的将点B2与点F2连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到6℃，因此即使在室外温度为6℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选在图10中处于由将点E与点B3(R32/HF01123/R744＝46/43.2/10.8质量％)连接的第1直线、将点E与点F3连接的第2曲线(由上述式(2)[边界条件：5.88≤Y≤39.84、16.44≤X≤23.6]表示的曲线)、及将点B3与点F3(R32/HF01123/R744＝6.8/80.2/13质量％)连接的第1曲线(由下述式(1-8)[边界条件：5.88≤Y≤39.84、16.44≤X≤33.79]表示的曲线)所包围的范围(图10的斜线部)内。
Y＝-0.0000063811X6+0.0009332843X5-0.0560517185X4+1.7733026830X3-31.1858892719X2+290.1995034461X-1115.9372084806···(1-8)
该情况下，在图10中的将点B3与点F3连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到5℃，因此即使在室外温度为5℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选在图11中处于由将点E与点B4(R32/HF01123/R744＝46/46/8质量％)连接的第1直线、将点E与点F4(R32/HF01123/R744＝11.15/77.77/11.08质量％)连接的第2曲线(由上述式(2)[边界条件：9.66≤Y≤39.84、16.65≤X≤23.60]表示的曲线)、及将点B4与点F4连接的第1曲线(由下述式(1-9)[边界条件：9.66≤Y≤39.84、16.65≤X≤31.05]表示的曲线)所包围的范围(图11的斜线部)内。
Y＝-0.0000063892X6+0.0008593393X5-0.0476999288X4+1.4030033773X3-23.0733208088X2+202.3626203801X-736.7881385396···(1-9)
该情况下，在图11中的将点B4与点F4连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到4℃，因此即使在室外温度为4℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选在图12中处于由将点E与点B5(R32/HF01123/R744＝46/48.6/5.4质量％)连接的第1直线、将点E与点F5(R32/HF01123/R744＝16.46/74.69/8.86质量％)连接的第2曲线(由上述式(2)[边界条件：14.25≤Y≤39.84、17.09≤X≤23.6]表示的曲线)、和将点B5与点F5连接的第1曲线(由下述式(1-10)[边界条件：14.25≤Y≤39.84、17.09≤X≤28.39]表示的曲线)所包围的范围(图12的斜线部)内。
Y＝-0.0000010569X6+0.0000655262X5+0.0001778327X4-0.1023748302X3+3.0702677272X2-36.0180180702X+159.7170512757···(1-10)
该情况下，在图12中的将点B5与点F5连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到3℃，因此即使在室外温度为3℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
进而，就制冷剂中所含的三种成分的组成比率而言，优选在图13中处于由将点E与点B6(R32/HF01123/R744＝46/51.3/2.7质量％)连接的第1直线、将点E与点F6(R32/HF01123/R744＝24/69.9/6.1质量％)连接的第2曲线(由上述式(2)[边界条件：20.78≤Y≤39.84、18.07≤X≤23.60]表示的曲线)、和将点B6与点F6连接的第1曲线(由下述式(1-11)[边界条件：20.78≤Y≤39.84、18.07≤X≤25.72]表示的曲线)所包围的范围(图13的斜线部)内。
Y＝-0.0000524007X5+0.0047461037X4-0.1677724456X3+2.9582326141X2-24.7570597636X+87.0409148360···(1-11)
该情况下，在图13中的将点B6与点F6连接的第1曲线的左侧的组成范围中，由于制冷剂的温度梯度不到2℃，因此即使在室外温度为2℃的情况的制热运转时，也能够抑制结霜，能够更可靠地抑制结霜。
予以说明，图14表示混合40质量％的R32、使R744的混合比率变化时的实施方式1及2涉及的制冷剂的特性。
予以说明，就压力损失比而言，在实施方式1中R744比即使为0质量％，但相对于R410A比，成为100％以下。
图14(a)为表示使R744的混合比率变化时的温度梯度的值的坐标图。R744比为19质量％(wt％)以下，温度梯度成为7℃以下。
图14(b)为表示使R744的混合比率变化时的相对于R32比的压力损失比的值的坐标图。R744比为1.65质量％以上，压力损失比成为100％以下。
图14(c)为表示使R744的混合比率变化时的临界温度的值的坐标图。R744比为44.6质量％以下，临界温度成为52℃以上。
由图14(a)～(c)中所示的R744的比率范围，就温度梯度为7℃以下、压力损失比R32小且临界温度为52℃以上的混合制冷剂而言，在R32的比率为40质量％的情况下，认为R744的比率需要为1.65～19质量％。同样地，使R32的比率变化而确定R744的比率范围，由此能够确定满足所期望的各条件的混合制冷剂的组成范围。该结果为由上述的三角组成图表示的制冷剂的组成范围。
实施方式3.
(制冷剂)
就本实施方式涉及的冷冻循环装置而言，在制冷剂还含有CF3I(三氟碘甲烷)的方面，与实施方式1不同。其以外的基本构成与实施方式1相同，因此省略重复的说明。
即，本实施方式中使用的制冷剂含有R32、HFO1123、CF3I及R744这四种成分，相对于上述制冷剂的总量，R32及R744的合计的比率为8～20质量％，HFO1123的比率为50～70质量％，CF3I的比率为10～30质量％。
予以说明，为了低GWP化，提出R32、HFO1123及CF3I的混合制冷剂。
HFO1123引起歧化反应，在安全性上有问题。因此，为了抑制HFO1123的歧化反应，通过在HFO1123中混合CF3I及R32来抑制歧化。
在图15中，示出使HFO1123、R32及CF3I混合制冷剂的组成变化时的、歧化反应时的歧化压力。图15中的星上的线所包围的点为在空调机中没有发生歧化反应的组成。认为：只要是图15中的星状的线所包围的点以上的歧化压力，就不发生歧化反应。
因此，在由R32、HFO1123及CF3I组成的3种混合制冷剂的情况下，作为为了低GWP化而减少R32的方法，可列举出下述的2种方法。
第一个，为增大HFO1123的比率的方法。该情况下，歧化压力降低，发生歧化反应。
第二个，为增大CF3I的比率的方法。只要是图15中的圆状的线包围的点的组成比率，就能够使制冷剂的歧化压力成为与图15中的星状的线所包围的点的歧化压力同等以下。但是，在图15的圆状的线所包围的点的组成中，R32/HFO1123/CF3I＝20[％]/60[％]/20[％]，GWP＝137，因此不能使GWP成为137以下。即，由R32、HFO1123及CF3I组成的3种混合制冷剂具有不能降低至GWP137以下的课题。为了解决这样的课题，认为需要使用4种以上的混合制冷剂。
因此，本发明人固定下述组成比，进行组成比的研究。
HFO1123＝60.0[％]
CF3I＝20[％]
其中，如果减少R32而增加CF3I，则发生歧化反应，因此对于增加CF3I没有研究。
基本上，对于减少R32、相应地在制冷剂中混合R744(和R1234yf)进行了研究。
予以说明，基于下述的规则(1)及(2)，调整了组成比。规则(1)用于避免制热额定(7℃DB/6℃WB)时的结霜，规则(2)用于防止歧化反应。应予说明，DB意指干球温度，WB意指湿球温度。
(1)温度梯度＜7[K](参照表2等的“温度梯度”的行)
(2)[低压侧的“饱和气体比热×饱和气体密度”]＞[R32/HFO1123/CF3I＝20％/60％/20％的情况下的“饱和气体比热×饱和气体密度”](参照表2等的“ρ×cp”的行)
其中，将可成为混合制冷剂的构成成分的单一制冷剂的特性示于表1中。予以说明，表1中所示的特性为吸入饱和温度＝10℃、吸入SH(吸入温度-吸入饱和温度)＝1K的情况下的吸入时的单一制冷剂的物性。
[表1]
| 制冷剂 | [-] | R32 | R290 | R1234yf | R1123 | CF3I | CO2 |
| 吸入 | |||||||
| 压力 | [MPaA] | 1.107 | 0.637 | 0.438 | 1.439 | 0.316 | 4.502 |
| 密度 | [kg/m3] | 30.0 | 13.7 | 24.1 | 65.3 | 28.7 | 132.7 |
| [％] | 100.00％ | 45.68％ | 80.43％ | 217.63％ | 95.67％ | 442.30％ | |
| 定压比热 | [kJ/kgK] | 1.346 | 1.835 | 0.971 | 1.167 | 0.376 | 2.411 |
| [％] | 100.00％ | 136.32％ | 72.17％ | 86.72％ | 27.93％ | 179.10％ | |
| 密度×比热 | [kJ m3/K] | 100.00％ | 62.27％ | 58.04％ | 188.73％ | 26.72％ | 792.17％ |
利用R32的HFO1123的歧化反应的抑制效果是“热稀释”引起的。即，认为通过将比热大的制冷剂混合，利用热稀释效应，能够抑制歧化反应。在下述单元制冷剂的组成内，比热比R32大的制冷剂只有R744(CO2)。因此，通过减少R32，在制冷剂中将R744(CO2)混合，能够抑制HFO1123的歧化反应，具有能够提供可低GWP化的混合制冷剂的可能性。
根据本实施方式，与R32、CF3I及HFO1123这3种混合制冷剂相比，抑制歧化反应，且可低GWP化。另外，由于在制冷剂中混合R744，因此与上述3种混合制冷剂相比，可抑制压力损失。
予以说明，参照图16，在R32/HFO1123/CF3I三种混合制冷剂中，为了降低GWP而减小R32的比率的情况下，需要增加HFO1123或CF3I的比率。但是，如果增加HFO1123，则歧化压力降低。另外，如果增加CF3I，则R32的比率降低，因此歧化压力降低(坐标图向图16的右下侧移动。)。因此，为了降低歧化压力，不能不使用R32这样的可热稀释的制冷剂地将GWP降低至137以下。
在表2中将本实施方式中的制冷剂的具体例与其特性一起列出。应予说明，表中的“合计GWP”为由表3中所示的各个制冷剂的GWP值求出的加权平均值。另外，表中的“OK”意指在本实施方式涉及的制冷剂中含有，“NG”意指在本实施方式涉及的制冷剂中不含。
[表2]
[表3]
予以说明，就本实施方式中使用的制冷剂而言，可以是只包含上述四种成分的四种成分混合制冷剂，也可进一步包含其他成分。作为其他成分，例如可列举出HFO1234yf、HFO1234ze、HFO1132(E)、R290、R1270、R134a、R125等或者其他的HFC系制冷剂。其他成分的配合比率等在不妨碍本实施方式的主要的效果的范围内设定。予以说明，HFO1132(E)的沸点等特性与HFO1123大体同等，因此在本实施方式涉及的制冷剂中，能够与本实施方式涉及的制冷剂同样地使用将HFO1123替换为HFO1132(E)而成的三种成分混合制冷剂。
实施方式4.
就本实施方式涉及的冷冻循环装置而言，在制冷剂还含有R1234yf的方面，与实施方式3不同。即，本实施方式中使用的制冷剂含有R32、HFO1123、CF3I、R744及R1234yf这五成分。其以外的基本构成与实施方式3相同，因此省略重复的说明。
优选相对于上述制冷剂的总量，R32、R744及R1234yf的合计的比率为8～20质量％，HFO1123的比率为50～70质量％，CF3I的比率为10～30质量％，并且R744/R1234yf＞0.65。
就实施方式3的制冷剂而言，与R32、HFO1123及CF3I这3种混合制冷剂相比，成为高压，因此有可能需要使配管的壁厚变厚等。在本实施方式中，通过使用R1234yf，制冷剂的压力降低，因此能够降低操作压力，因此不必使配管的壁厚变厚。
在表4和表5中将本实施方式中的制冷剂的具体例与其特性一起列示。应予说明，表中的“GWP”为由表3中所示的各个制冷剂的GWP值求出的加权平均值。表中的“OK”意指在本实施方式涉及的制冷剂中含有，“NG”意指在本实施方式涉及的制冷剂中不含。
[表4]
[表5]
附图标记的说明
1压缩机、2流路切换阀、3室外热交换器、4膨胀阀、5室内热交换器。
Claims (6)
1.一种冷冻循环装置，其具备：包含压缩机、室外热交换器、室内热交换器和膨胀阀的冷冻回路，
在所述冷冻回路内封入有制冷剂，
所述制冷剂只含有R32、HF01123及R744这三种成分，
在将所述三种成分的质量比率用三角坐标表示的组成图中，所述三种成分的质量比率在由第1直线、第2曲线及第1曲线包围的范围内，
所述第1直线为将表示R32、HF01123及R744分别为46质量％、53.4质量％和0.6质量％的点E与表示R32、HF01123及R744分别为46质量％、48.6质量％和5.4质量％的点B5连接的直线；
所述第2曲线为将所述点E与表示R32、HF01123及R744分别为16.46质量％、74.69质量％和8.86质量％的点F5连接的曲线；
所述第1曲线为将所述点B5与所述点F5连接的曲线，
所述三种成分的全部的质量比率比0质量％大，
所述第1曲线在将R744的成分作为X轴、将相对于该X轴的垂直方向作为Y轴时，由下述式(1-10)表示，边界条件：14.25≤Y≤39.84、17.09≤X≤28.39，
所述第2曲线在将R744的成分作为X轴、将相对于该X轴的垂直方向作为Y轴时，由下述式(2)表示，边界条件：14.25≤Y≤39.84、17.09≤X≤23.6，
所述制冷剂的压力损失为R32以下，
Y＝-0.0000010569X6+0.0000655262X5+θ.0001778327X4-0.1023748302X3+3.0702677272X2-36.0180180702X+159.7170512757…(1-10)
Y＝6.2229811918E-08X10-6.1417665837E-06X9+0.0002122018X8-0.0025390680X7+0.0005289805X6-0.2205484505X5-6.6805986428X4+984.2366988008X3-24963.7886980727X2+258533.891864178X-993240.057394683…(2)。
2.根据权利要求1所述的冷冻循环装置，其用于空调。
3.根据权利要求2所述的冷冻循环装置，其中，在所述室外热交换器和所述室内热交换器的任一者中，不管它们是冷凝器还是蒸发器，相对于空气的流动，所述制冷剂的流动为相反方向。
4.根据权利要求2所述的冷冻循环装置，其中，在所述室外热交换器和所述室内热交换器的两者中，不管它们是冷凝器还是蒸发器，相对于空气的流动，所述制冷剂的流动为相反方向。
5.根据权利要求2所述的冷冻循环装置，其中，在所述室外热交换器和所述室内热交换器的任一者或两者中，不管这些热交换器的一部分是冷凝器还是蒸发器，相对于空气的流动，所述制冷剂的流动为相反方向。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的冷冻循环装置，其中，封入到所述冷冻循环装置的所述制冷剂为将HF01123替换为HF01132(E)而成的制冷剂。
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