JP7341326B2

JP7341326B2 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP7341326B2
Application number: JP2022513738A
Authority: JP
Inventors: 大輔伊東
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-04-07
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2040-04-07
Also published as: WO2021205536A1; EP4134601A1; JPWO2021205536A1; EP4134601A4

Description

本開示は、冷凍サイクル装置に関する。

ＨＦＯ１１２３は、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が低い冷媒（低ＧＷＰ冷媒）として知られている。一方で、ＨＦＯ１１２３は不均化反応（自己分解反応）が生じる特性を有し、かつ燃性を有している。

国際公開第２０２０／００３４９４号（特許文献１）には、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３を含む非共沸混合冷媒が封止された冷凍サイクル装置が開示されている。特許文献１の冷凍サイクル装置では、冷凍サイクル装置に封止された状態の非共沸混合冷媒におけるＲ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３の各重量比率が特定されている。これにより、ＨＦＯ１１２３がＣＦ３ＩおよびＲ３２と混ざり合って、ＨＦＯ１１２３の不均化反応が抑制されるとともに、非共沸混合冷媒の温度勾配が抑制され、性能低下が抑制されている。

国際公開第２０２０／００３４９４号

Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３の各々の密度の大小関係は、各々が液相状態にあるときと気相状態にあるときとで、変化する。各々が液相状態にあるとき、ＣＦ３Ｉの密度は、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３の各密度より高い。一方、各々が気相状態にあるとき、ＣＦ３Ｉの密度は、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３の各密度より低い。そのため、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３を含む非共沸混合冷媒において、ＣＦ３Ｉは、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３と混ざりにくい。ＣＦ３ＩがＲ３２およびＨＦＯ１１２３と十分に混ざっていない状態では、ＣＦ３ＩはＨＦＯ１１２３の不均化反応を抑制する作用に寄与しにくく、当該作用へのＣＦ３Ｉの寄与度は当該作用へのＲ３２の寄与度よりも低くなる。

本開示の主たる目的は、不均化反応が生じる特性を有する冷媒と不均化反応が生じる特性を有さない冷媒とが混ざりやすく、不均化反応が生じる特性を有する冷媒の不均化反応が生じにくく、性能低下が抑制された冷凍サイクル装置を提供することにある。

本開示に係る冷凍サイクル装置は、非共沸混合冷媒が使用される冷凍サイクル装置である。冷凍サイクル装置は、圧縮機と、流路切り替え部と、非共沸混合冷媒が流出入する第１流出入部および第２流出入部と、第１流出入部と第２流出入部との間に互いに直列に接続されており非共沸混合冷媒が流れる第１管部および第２管部とを含む第１熱交換器と、減圧装置と、第２熱交換器とを備える。非共沸混合冷媒は、不均化反応が生じる特性を有する冷媒と、不均化反応が生じる特性を有さない冷媒とを含む。流路切り替え部は、非共沸混合冷媒が圧縮機、第１熱交換器、減圧装置、および第２熱交換器をこの記載順に流れる第１状態と、非共沸混合冷媒が第１状態とは逆向きに流れる第２状態とを切り替える。第１状態では、非共沸混合冷媒が第１熱交換器内を第１流出入部、第１管部、第２管部、および第２流出入部の順に流れる。第２状態では、非共沸混合冷媒が第１熱交換器内を第２流出入部、第２管部、第１管部、および第１流出入部の順に流れる。第１管部は、凹凸が形成された第１内周面を有している。第２管部は、凹凸が形成された第２内周面を有している。第１管部の第１内周面の面積拡大率は、第２管部の第２内周面の面積拡大率よりも高い。

本開示に係る冷凍サイクル装置は、第１冷媒が循環する第１冷媒回路と、第２冷媒が循環する第２冷媒回路と、第１冷媒と第２冷媒との間で熱交換が行われる中間熱交換器とを備える。第１冷媒回路は、第１冷媒を圧縮する圧縮機と、流路切り替え部と、第１冷媒と空気との間で熱交換が行われる第３熱交換器と、第１冷媒を減圧する減圧装置と、中間熱交換器において、第１冷媒が通過する第１流路とを含む。第２冷媒回路は、第２冷媒を昇圧し搬送するポンプと、中間熱交換器において、第２冷媒が通過する第２流路と、第２冷媒と空気との間で熱交換が行われる第４熱交換器とを含む。第１冷媒は、不均化反応が生じる特性を有する冷媒と、不均化反応が生じる特性を有さない冷媒とを含む非共沸混合冷媒である。中間熱交換器は、第１冷媒が第１流路に流出入する第５流出入部および第６流出入部を含む。第５流出入部は、第６流出入部よりも上方に配置されている。流路切り替え部は、非共沸混合冷媒が圧縮機、第３熱交換器、減圧装置、および中間熱交換器をこの記載順に流れる第１状態と、非共沸混合冷媒が第１状態とは逆向きに流れる第２状態とを切り替える。第１状態では、非共沸混合冷媒が中間熱交換器内を第５流出入部から第６流出入部に向かって流れる。第２状態では、非共沸混合冷媒が中間熱交換器内を第６流出入部から第５流出入部に向かって流れる。

本開示によれば、不均化反応が生じる特性を有する冷媒と不均化反応が生じる特性を有さない冷媒とが混ざりやすく、不均化反応が生じる特性を有する冷媒の不均化反応が生じにくく、性能低下が抑制された冷凍サイクル装置を提供できる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示すブロック図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器を示す図である。図２に示される熱交換器の上部伝熱管の断面図である。図２に示される熱交換器の下部伝熱管の断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第１変形例の上部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第１変形例の下部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第２変形例の上部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第２変形例の下部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の変形例を示す図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第３変形例の上部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第３変形例の下部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第４変形例の上部伝熱管の部分断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の第４変形例の下部伝熱管の部分断面図である。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を示すブロック図である。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の熱交換器を示す図である。Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油を含み液温が１０℃である液相の混合冷媒が、平滑な内周面を有しかつ水平方向に延在する円管内を流れるときの、各成分の分布を示す模式図である。Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油を含み液温が６０℃である液相の混合冷媒が、平滑な内周面を有しかつ水平方向に延在する円管内を流れるときの、各成分の分布を示す模式図である。Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油を含む気相の混合冷媒が平滑な内周面を有しかつ水平方向に延在する円管内を流れるときの、各成分の分布のしやすさを示す模式図である。

以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

実施の形態１．
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、例えばＲＡＣ（Room Air Conditioner）として構成されている。図１に示されるように、冷凍サイクル装置１００は、室外機１１０と、室内機１２０とを備える。室外機１１０は、圧縮機１と、四方弁２（流路切替部）と、室外熱交換器３（第１熱交換器）と、膨張弁４Ａ（減圧装置）と、膨張弁４Ｂ（減圧装置）と、レシーバ５（冷媒容器）と、制御装置１０と、室外ファン１１と、温度センサ１３とを含む。室内機１２０は、室内熱交換器６（第２熱交換器）と、室内ファン１２とを含む。

冷凍サイクル装置１００には、Ｒ３２（ジフルオロメタン（ＣＨ₂Ｆ₂））、ＣＦ３Ｉ（トリフルオロヨードメタン（ＣＦ₃Ｉ））、およびＨＦＯ１１２３（トリフルオロエチレン（ＣＦ_２＝ＣＨＦ））を含む非共沸混合冷媒が使用される。

冷凍サイクル装置１００に封止された状態の非共沸混合冷媒におけるＲ３２の重量比率は、例えば４３ｗｔ％以下である。冷凍サイクル装置１００に封止された状態の非共沸混合冷媒におけるＣＦ３Ｉの重量比率は、例えばＲ３２の重量比率以下である。冷凍サイクル装置１００に封止された状態の非共沸混合冷媒におけるＨＦＯ１１２３の重量比率は、例えば１４ｗｔ％以上である。不均化反応を抑制する観点から、ＨＦＯ１１２３の重量比率が６０ｗｔ％以上であるときには、ＣＦ３Ｉの重量比率は、好ましくは２ｗｔ％以上であり、より好ましくは５ｗｔ％程度である。つまり、ＨＦＯ１１２３の重量比率が６０ｗｔ％以上であるときには、ＣＦ３Ｉの重量比率は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である。ＨＦＯ１１２３の重量比率が６０ｗｔ％以上であるときには、ＣＦ３Ｉの重量比率が２ｗｔ％よりも多いとＨＦＯ１１２３の不均化反応が抑制され、ＣＦ３Ｉの重量比率が５ｗｔ％程度であればＨＦＯ１１２３の不均化反応が十分に抑制される。例えば、ＨＦＯ１１２３，Ｒ３２，およびＣＦ３Ｉ間の重量比率は、ＨＦＯ１１２３：Ｒ３２：ＣＦ３Ｉ＝６５ｗｔ％：３０ｗｔ％：５ｗｔ％である。冷凍サイクル装置１００の出荷台数の増加に伴い、非共沸混合冷媒の使用量が増加した場合でも、冷媒に関する規制（例えばモントリオール議定書、あるいはＦ－ｇａｓ規制）が満たされるように、Ｒ３２の重量比率を３０ｗｔ％以下として、ＧＷＰをより低減することが望ましい。Ｒ３２のＧＷＰは６７５、ＣＦ３ＩのＧＷＰは約０．４、ＨＦＯ１１２３のＧＷＰは約０．３である。上記非共沸混合冷媒のＧＷＰは、Ｒ３２のＧＷＰよりも低い。

Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯＲ１１２３の標準沸点は、それぞれ－５２℃、－２２℃、および－５９℃である。このようにそれぞれの沸点が違うことによって、気相の非共沸混合冷媒において後述する濃度分布が生じる。

なお、冷凍サイクル装置１００に封止された状態の非共沸混合冷媒におけるＨＦＯ１１２３、Ｒ３２およびＣＦ３Ｉの各重量比率の合計は、好ましくは９９．５ｗｔ％以上であり、より好ましくは９９．７ｗｔ％以上であり、最も好ましくは９９．９ｗｔ％以上である。

なお、ＧＷＰの低減が妨げられない範囲で、非共沸混合冷媒は、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３以外の冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ（２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＣＦ₃ＣＦ＝ＣＨ₂））、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）（トランス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（trans－ＣＦ₃ＣＨ＝ＣＨＦ）、Ｒ２９０（プロパン（Ｃ₃Ｈ₈））、ＣＯ₂（二酸化炭素）、またはＲ１１３２（トランス－１，２ジフルオロエチレン）を含んでもよい。Ｒ１１３２は不均化反応（自己分解反応）が生じる特性を有している。

圧縮機１には、潤滑油として、非共沸混合冷媒に相溶しない非相溶油が使用される。非相溶油は、例えばアルキルベンゼン油、鉱油、ナフタレン系鉱油およびポリアルファオレフィン油からなる群から選択される少なくとも１つを含む。

四方弁２は、圧縮機１の吐出口と接続されている第１ポートと、レシーバ５を介して圧縮機１の吸入口と接続されている第２ポートと、室外熱交換器３の上部流出入部３Ａに接続されている第３ポートと、室内熱交換器６の上部流出入部６Ａに接続されている第４ポートとを有している。四方弁２は、室外熱交換器３が凝縮器として作用し室内熱交換器６が蒸発器として作用する第１状態と、室内熱交換器６が凝縮器として作用し室外熱交換器３が蒸発器として作用する第２状態とを切り替えるように形成されている。第１状態は冷房運転時に実現され、第２状態は暖房運転時に実現される。

図２に示されるように、室外熱交換器３は、例えばフィンチューブ熱交換器である。室外熱交換器３は、非共沸混合冷媒が流出入する上部流出入部３Ａ（第１流出入部）および下部流出入部３Ｂ（第２流出入部）と、上部流出入部３Ａと下部流出入部３Ｂとの間に互いに直列に接続された複数の上部伝熱管３１Ａ（第１管部）および複数の下部伝熱管３１Ｂ（第２管部）と、各上部伝熱管３１Ａおよび各下部伝熱管３１Ｂと接続された複数のフィン３２とを有している。

上部流出入部３Ａは、下部流出入部３Ｂよりも上方に配置されている。上部流出入部３Ａは、延長配管を介して四方弁２の第３ポートと接続されている。下部流出入部３Ｂは、膨張弁４Ａと接続されている。複数の上部伝熱管３１Ａの各々は、複数の下部伝熱管３１Ｂの各々よりも上方に配置されている。複数の上部伝熱管３１Ａの各々は、例えば上下方向Ａにおいて室外熱交換器３の中心よりも上方に配置されている。複数の下部伝熱管３１Ｂの各々は、例えば上下方向Ａにおいて室外熱交換器３の中心よりも下方に配置されている。各上部伝熱管３１Ａおよび各下部伝熱管３１Ｂは、上下方向Ａと交差する方向Ｂに沿って延びている。

複数の上部伝熱管３１Ａのうち最も下方に配置された上部伝熱管３１Ａの方向Ｂの一端は、例えば、複数の下部伝熱管３１Ｂのうち最も上方に配置された下部伝熱管３１Ｂの方向Ｂの一端と屈曲部３１Ｃを介して直列に接続されている。複数の上部伝熱管３１Ａのうち最も下方に配置された上部伝熱管３１Ａ以外の各上部伝熱管３１Ａの方向Ｂの一端は、屈曲部３１Ｃを介して互いに直列に接続されている。複数の下部伝熱管３１Ｂのうち最も上方に配置された下部伝熱管３１Ｂ以外の各下部伝熱管３１Ｂの方向Ｂの一端は、屈曲部３１Ｃを介して互いに直列に接続されている。室外熱交換器３において、上部流出入部３Ａ、複数の上部伝熱管３１Ａ、複数の下部伝熱管３１Ｂ、および下部流出入部３Ｂは、この記載順に直列に接続されている。

複数のフィン３２は、方向Ｂにおいて互いに間隔を隔てて並んで配置されている。複数の上部伝熱管３１Ａおよび複数の下部伝熱管３１Ｂの各々は各フィン３２を貫通している。

図２に示されるように、室内熱交換器６は、例えばフィンチューブ熱交換器である。室内熱交換器６は、非共沸混合冷媒が流出入する上部流出入部６Ａ（第３流出入部）および下部流出入部６Ｂ（第４流出入部）と、上部流出入部６Ａと下部流出入部６Ｂとの間に互いに直列に接続された複数の上部伝熱管６１Ａ（第３管部）および複数の下部伝熱管６１Ｂ（第４管部）と、各上部伝熱管６１Ａおよび各下部伝熱管６１Ｂと接続された複数のフィン６２とを有している。

上部流出入部６Ａは、下部流出入部６Ｂよりも上方に配置されている。上部流出入部６Ａは、延長配管を介して四方弁２の第４ポートと接続されている。下部流出入部６Ｂは、延長配管を介して膨張弁４Ｂと接続されている。複数の上部伝熱管６１Ａの各々は、複数の下部伝熱管６１Ｂの各々よりも上方に配置されている。複数の上部伝熱管６１Ａの各々は、例えば上下方向Ａにおいて室内熱交換器６の中心よりも上方に配置されている。複数の下部伝熱管６１Ｂの各々は、例えば上下方向Ａにおいて室内熱交換器６の中心よりも下方に配置されている。各上部伝熱管６１Ａおよび各下部伝熱管６１Ｂは、上下方向Ａと交差する方向Ｂに沿って延びている。

複数の上部伝熱管６１Ａのうち最も下方に配置された上部伝熱管６１Ａの方向Ｂの一端は、例えば、複数の下部伝熱管６１のうち最も上方に配置された下部伝熱管６１Ｂの方向Ｂの一端と屈曲部６１Ｃを介して直列に接続されている。複数の上部伝熱管６１Ａのうち最も下方に配置された上部伝熱管６１Ａ以外の各上部伝熱管６１Ａの方向Ｂの一端は、屈曲部６１Ｃを介して互いに直列に接続されている。複数の下部伝熱管６１Ｂのうち最も上方に配置された下部伝熱管６１Ｂ以外の各下部伝熱管６１Ｂの方向Ｂの一端は、屈曲部６１Ｃを介して互いに直列に接続されている。室内熱交換器６において、上部流出入部６Ａ、複数の上部伝熱管６１Ａ、複数の下部伝熱管６１Ｂ、および下部流出入部６Ｂは、この記載順に直列に接続されている。

複数のフィン６２は、方向Ｂにおいて互いに間隔を隔てて並んで配置されている。複数の上部伝熱管６１Ａおよび複数の下部伝熱管６１Ｂの各々は各フィン６２を貫通している。

図３および図４に示されるように、各上部伝熱管３１Ａおよび各下部伝熱管３１Ｂは、円管として構成されている。

図３に示されるように、各上部伝熱管３１Ａは、凹凸が形成された第１内周面３３Ａを有している。第１内周面３３Ａは、上部伝熱管３１Ａの内部を流れる非共沸混合冷媒と接する面である。第１内周面３３Ａには、複数の第１溝部３４Ａが形成されている。各第１溝部３４Ａの構成は、例えば互いに等しい。各第１溝部３４Ａは、上部伝熱管３１Ａの周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各第１溝部３４Ａは、上部伝熱管３１Ａの中心軸Ｏに対して螺旋状に延在している。各第１溝部３４Ａの上記周方向の幅は、例えば上部伝熱管３１Ａの径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように形成されている。

図４に示されるように、各下部伝熱管３１Ｂは、凹凸が形成された第２内周面３３Ｂを有している。第２内周面３３Ｂは、下部伝熱管３１Ｂの内部を流れる非共沸混合冷媒と接する面である。第２内周面３３Ｂには、複数の第２溝部３４Ｂが形成されている。各第２溝部３４Ｂの構成は、例えば互いに等しい。各第２溝部３４Ｂは、下部伝熱管３１Ｂの周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各第２溝部３４Ｂは、下部伝熱管３１Ｂの中心軸Ｏに対して螺旋状に延在している。各第２溝部３４Ｂの上記周方向の幅は、例えば下部伝熱管３１Ｂの径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように形成されている。

各上部伝熱管３１Ａの外形は、例えば各下部伝熱管３１Ｂの外形と同一である。各上部伝熱管３１Ａの外径は、例えば各下部伝熱管３１Ｂの外径に等しい。各上部伝熱管３１Ａの内径は、例えば各下部伝熱管３１Ｂの内径に等しい。

上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａおよび下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂの各面積は、上記内径が第１内周面３３Ａおよび第２内周面３３Ｂの内径と等しいが溝部が形成されていない内周面の面積よりも大きい。言い換えると、上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａおよび下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂの各面積拡大率は、１以上である。第１内周面３３Ａおよび第２内周面３３Ｂの各面積拡大率とは、方向Ｂの長さが互いに等しく、かつ上記内径が第１内周面３３Ａおよび第２内周面３３Ｂの内径と等しいが溝部が形成されていない内周面の面積を基準とした、比率である。

上部伝熱管３１Ａ（第１管部）の第１内周面３３Ａの面積拡大率は、下部伝熱管３１Ｂ（第２管部）の第２内周面３３Ｂの面積拡大率よりも高い。図３に示されるように、第１溝部３４Ａの条数は、上部伝熱管３１Ａの上記軸方向に垂直な断面において上記周方向に並んで配置されている第１溝部３４Ａの数と定義される。図４に示されるように、第２溝部３４Ｂの条数は、下部伝熱管３１Ｂの上記軸方向に垂直な断面において上記周方向に並んで配置されている第２溝部３４Ｂの数と定義される。第１溝部３４Ａの条数は、第２溝部３４Ｂの条数よりも多い。言い換えると、上記周方向における各第１溝部３４Ａの幅は、上記周方向における各第２溝部３４Ｂの幅よりも狭い。図３および図４に示される上部伝熱管３１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂでは、第１溝部３４Ａおよび第２溝部３４Ｂとの間の条数の上記大小関係により、上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａおよび下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂとの間の面積拡大率の上記大小関係が実現されている。

この場合、各第１溝部３４Ａの深さ（詳細は後述する）は、例えば各第２溝部３４Ｂの深さと等しい。各第１溝部３４Ａのリード角（詳細は後述する）は、例えば各第２溝部３４Ｂのリード角と等しい。各上部伝熱管３１Ａの管肉厚（詳細は後述する）は、例えば各下部伝熱管３１Ｂの管肉厚と等しい。

図３および図４に示されるように、各上部伝熱管６１Ａおよび各下部伝熱管６１Ｂは、円管として構成されている。

図３に示されるように、各上部伝熱管６１Ａは、凹凸が形成された第３内周面６３Ａを有している。内周面６３Ａは、上部伝熱管６１Ａの内部を流れる非共沸混合冷媒と接する面である。第３内周面６３Ａには、複数の溝部６４Ａが形成されている。各溝部６４Ａの構成は、例えば互いに等しい。各溝部６４Ａは、上部伝熱管６１Ａの周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各溝部６４Ａは、上部伝熱管６１Ａの中心軸Ｏに対して螺旋状に形成されている。各溝部６４Ａの上記周方向の幅は、例えば上部伝熱管６１Ａの径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように形成されている。

図４に示されるように、各下部伝熱管６１Ｂは、凹凸が形成された第４内周面６３Ｂを有している。第４内周面６３Ｂは、下部伝熱管６１Ｂの内部を流れる非共沸混合冷媒と接する面である。第４内周面６３Ｂには、複数の溝部６４Ｂが形成されている。各溝部６４Ｂの構成は、例えば互いに等しい。各溝部６４Ｂは、下部伝熱管６１Ｂの周方向において互いに間隔を隔てて配置されている。各溝部６４Ｂは、下部伝熱管６１Ｂの中心軸Ｏに対して螺旋状に形成されている。各溝部６４Ｂの上記周方向の幅は、例えば下部伝熱管６１Ｂの径方向の外周に向かうにつれて狭くなるように形成されている。

各上部伝熱管６１Ａの外形は、例えば各下部伝熱管６１Ｂの外形と同一である。各上部伝熱管６１Ａの外径は、例えば各下部伝熱管６１Ｂの外径に等しい。各上部伝熱管６１Ａの内径は、例えば各下部伝熱管６１Ｂの内径に等しい。

上部伝熱管６１Ａの第３内周面６３Ａおよび下部伝熱管６１Ｂの第４内周面６３Ｂの各面積は、上記内径が第３内周面６３Ａおよび第４内周面６３Ｂの内径と等しいが溝部が形成されていない内周面の面積よりも大きい。言い換えると、上部伝熱管６１Ａの第３内周面６３Ａおよび下部伝熱管６１Ｂの第４内周面６３Ｂの各面積拡大率は、１以上である。第３内周面６３Ａおよび第４内周面６３Ｂの各面積拡大率とは、上記内径が第３内周面６３Ａおよび第４内周面６３Ｂの内径と等しいが溝部が形成されていない内周面の面積を基準とした、比率である。

上部伝熱管６１Ａ（第３管部）の第３内周面６３Ａの面積拡大率は、下部伝熱管６１Ｂ（第４管部）の第４内周面６３Ｂの面積拡大率よりも高い。図３に示されるように、溝部６４Ａの条数は、上部伝熱管６１Ａの上記軸方向に垂直な断面において上記周方向に並んで配置されている溝部６４Ａの数と定義される。図４に示されるように、溝部６４Ｂの条数は、下部伝熱管６１Ｂの上記軸方向に垂直な断面において上記周方向に並んで配置されている溝部６４Ｂの数と定義される。溝部６４Ａの条数は、溝部６４Ｂの条数よりも多い。言い換えると、上記周方向における各溝部６４Ａの幅は、上記周方向における各溝部６４Ｂの幅よりも狭い。図３および図４に示される上部伝熱管６１Ａおよび下部伝熱管６１Ｂでは、溝部６４Ａおよび溝部６４Ｂとの間の条数の大小関係により、上部伝熱管６１Ａの第３内周面６３Ａおよび下部伝熱管６１Ｂの第４内周面６３Ｂとの間の面積拡大率の大小関係が実現されている。

制御装置１０は、圧縮機１の駆動周波数を制御することにより、不図示の温度センサによって取得する室内機１２０内の温度が所望の温度（例えばユーザによって設定された温度）となるように圧縮機１が単位時間あたりに吐出する冷媒量を制御する。制御装置１０は、非共沸混合冷媒の過熱度または過冷却度が所望の範囲の値となるように膨張弁４Ａ，４Ｂの開度を制御する。制御装置１０は、室外ファン１１および室内ファン１２の単位時間当たりの送風量を制御する。制御装置１０は、温度センサ１３から圧縮機１から吐出される非共沸混合冷媒の吐出温度Ｔｄを取得する。制御装置１０は、四方弁２を制御して、非共沸混合冷媒の循環方向を切り替える。

制御装置１０は、四方弁２を制御して、冷房運転（第１状態）と暖房運転（第２状態）とを切り替える。

冷房運転において、非共沸混合冷媒は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３膨張弁４Ａ、レシーバ５、膨張弁４Ｂ、室内熱交換器６、四方弁２、およびレシーバ５を、この記載順に循環する。膨張弁４Ａからレシーバ５に流入した非共沸混合冷媒の一部は、液相の非共沸混合冷媒と気相の非共沸混合冷媒とに分離し、レシーバ５に貯留される。冷房運転において、室外熱交換器３は凝縮器として作用し、室内熱交換器６は蒸発器として作用する。

冷房運転において、非共沸混合冷媒は、室外熱交換器３の内部を、上部流出入部３Ａ、複数の上部伝熱管３１Ａ、複数の下部伝熱管３１Ｂ、および下部流出入部３Ｂの順に流れて凝縮する。上部流出入部３Ａおよび複数の上部伝熱管３１Ａには、主に気相の非共沸混合冷媒が流れる。複数の下部伝熱管３１Ｂおよび下部流出入部３Ｂには、主に液相の非共沸混合冷媒が流れる。

冷房運転において、非共沸混合冷媒は、室内熱交換器６の内部を、下部流出入部６Ｂ、複数の下部伝熱管６１Ｂ、複数の上部伝熱管６１Ａ、および上部流出入部６Ａの順に流れて蒸発する。下部流出入部６Ｂおよび複数の下部伝熱管６１Ｂには、主に気液二相の非共沸混合冷媒が流れる。複数の上部伝熱管６１Ａおよび上部流出入部６Ａには、主に気相の非共沸混合冷媒が流れる。

暖房運転において、非共沸混合冷媒は、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器６、膨張弁４Ｂ、レシーバ５、膨張弁４Ａ、室外熱交換器３、四方弁２、およびレシーバ５を、この記載順に循環する。膨張弁４Ｂからレシーバ５に流入した非共沸混合冷媒の一部は、液相の非共沸混合冷媒と気相の非共沸混合冷媒とに分離し、レシーバ５に貯留される。暖房運転において、室外熱交換器３は蒸発器として作用し、室内熱交換器６は凝縮器として作用する。

暖房運転において、非共沸混合冷媒は、室内熱交換器６の内部を、上部流出入部６Ａ、複数の上部伝熱管６１Ａ、複数の下部伝熱管６１Ｂ、および下部流出入部６Ｂの順に流れて凝縮する。上部流出入部６Ａおよび複数の上部伝熱管６１Ａには、主に気相の非共沸混合冷媒が流れる。複数の下部伝熱管６１Ｂおよび下部流出入部６Ｂには、主に液相の非共沸混合冷媒が流れる。

暖房運転において、非共沸混合冷媒は、室外熱交換器３の内部を、下部流出入部３Ｂ、複数の下部伝熱管３１Ｂ、複数の上部伝熱管３１Ａ、および上部流出入部３Ａの順に流れて蒸発する。下部流出入部３Ｂおよび複数の下部伝熱管３１Ｂには、主に気液二相の非共沸混合冷媒が流れる。複数の上部伝熱管３１Ａおよび上部流出入部３Ａには、主に気相の非共沸混合冷媒が流れる。

＜作用効果＞
表１は、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油の一例としてアルキルベンゼン油の各密度を示す。図１６～図１８は、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および上記非相溶油の混合冷媒が水平方向に延在しかつ内周面が平滑である円管内を流れるときの状態を示す模式図である。図１６は、液相でありかつ温度が１０℃である上記混合冷媒の状態を示す模式図である。図１７は、液相でありかつ温度が６０℃である上記混合冷媒の状態を示す模式図である。図１８は、気相の上記混合冷媒の状態を示す模式図である。表１および図１６～図１８に示されるように、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３の各々の密度の大小関係は、各々が液相状態にあるときと気相状態にあるときとで、変化する。

各冷媒が液相状態にあるとき、各冷媒の温度が１０℃であるときの各密度の大小関係は、各冷媒の温度が６０℃であるときの各密度の大小関係と等しい。各冷媒が液相状態にあるとき、各冷媒の温度によらず、ＣＦ３Ｉの密度はＲ３２およびＨＦＯ１１２３の各密度より高く、かつＲ３２およびＨＦＯ１１２３の各密度は等しい。

各冷媒が液相状態にあるとき、各冷媒と非相溶油との密度の大小関係は、各々の温度が１０℃であるときと、各々の温度が６０℃であるときとで、変化する。上記各冷媒が液相状態にありかつ各冷媒および上記非相溶油の各温度が１０℃であるとき、各冷媒の密度は非相溶油の密度よりも高い。一方、上記各冷媒が液相状態にありかつ各冷媒および上記非相溶油の各温度が６０℃であるとき、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３の各密度は非相溶油の密度より低いが、ＣＦ３Ｉの密度は非相溶油の密度よりも高い。

つまり、図１６および図１７に示されるように、非共沸混合冷媒が液相状態にあるときには、その温度によらず、ＣＦ３Ｉは、Ｒ３２、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油よりも下方に分布しやすい。図１６に示されるように、非共沸混合冷媒が液相状態にありかつその温度が１０℃であるときには、ＣＦ３ＩはＨＦＯ１１２３およびＲ３２と接するように分布しやすい。図１７に示されるように、非共沸混合冷媒が液相状態にありかつその温度が６０℃であるときには、上下方向ＡにおいてＣＦ３ＩとＨＦＯ１１２３との間に非相溶油が分布しやすい。

各冷媒が気相状態にあるとき、各冷媒の温度が１０℃であるときの各密度の大小関係は、各冷媒の温度が６０℃であるときの各密度の大小関係と等しい。各冷媒が気相状態にあるとき、各冷媒の温度によらず、ＣＦ３Ｉの密度はＲ３２およびＨＦＯ１１２３の各密度より低く、かつＨＦＯ１１２３の密度はＲ３２の密度よりも高い。

つまり、図１８に示されるように、非共沸混合冷媒が気相状態にあるときには、その温度によらず、ＣＦ３Ｉは、Ｒ３２、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油よりも上方に分布しやすい。非共沸混合冷媒が気相状態にあるときには、上下方向ＡにおいてＣＦ３ＩとＨＦＯ１１２３との間にＲ３２が分布しやすい。

そのため、例えば各熱交換器の伝熱管の内周面が平滑な面として構成されている比較例としての冷凍サイクル装置では、非共沸混合冷媒が撹拌されにくく、ＣＦ３ＩがＨＦＯ１１２３と混合しにくいため、ＨＦＯ１１２３の不均化反応を抑制する作用へのＣＦ３Ｉの寄与度は、当該作用へのＲ３２の寄与度よりも低くなる。

これに対し、冷凍サイクル装置１００では、室外熱交換器３の上部伝熱管３１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂの各々が第１溝部３４Ａおよび第２溝部３４Ｂを有しているため、上記比較例としての冷凍サイクル装置と比べて、非共沸混合冷媒が撹拌されやすい。

さらに、冷凍サイクル装置１００では、上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａの面積拡大率は下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂの面積拡大率よりも高いため、非共沸混合冷媒は下部伝熱管３１Ｂにおいてよりも上部伝熱管３１Ａにおいて撹拌されやすい。

例えば室外熱交換器３が凝縮器として作用する冷房運転時には、ＣＦ３ＩとＨＦＯ１１２３との間にＲ３２が分布しやすい気相状態の非共沸混合冷媒が上部伝熱管３１Ａを流れる。上述のように上部伝熱管３１Ａを流れる非共沸混合冷媒は撹拌されやすいため、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および両者の間に分布したＲ３２が撹拌されやすく、ＣＦ３ＩがＨＦＯ１１２３と混合しやすくなる。その結果、冷凍サイクル装置１００では、上記比較例としての冷凍サイクル装置と比べて、ＣＦ３ＩがＲ３２およびＨＦＯ１１２３と混ざりやすいため、ＨＦＯ１１２３の不均化反応が生じにくく、性能低下が抑制されている。

さらに、冷凍サイクル装置１００では、室内熱交換器６の上部伝熱管６１Ａおよび下部伝熱管６１Ｂの各々が溝部６４Ａおよび溝部６４Ｂを有しているため、上記比較例としての冷凍サイクル装置と比べて、非共沸混合冷媒が撹拌されやすい。

さらに、冷凍サイクル装置１００では、上部伝熱管６１Ａの内周面の面積拡大率は下部伝熱管６１Ｂの内周面の面積拡大率よりも高いため、非共沸混合冷媒は下部伝熱管６１Ｂよりも上部伝熱管６１Ａにおいて撹拌されやすい。

例えば室内熱交換器６が凝縮器として作用する暖房運転時には、ＣＦ３ＩとＨＦＯ１１２３との間にＲ３２が分布しやすい気相状態の非共沸混合冷媒が上部伝熱管６１Ａを流れるため、Ｒ３２が撹拌されてＣＦ３ＩがＨＦＯ１１２３と混合しやすくなる。その結果、冷凍サイクル装置１００では、上記比較例としての冷凍サイクル装置と比べて、ＣＦ３ＩがＲ３２およびＨＦＯ１１２３と混ざりやすいため、ＨＦＯ１１２３の不均化反応が生じにくく、性能低下が抑制されている。

また、冷凍サイクル装置１００では、下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂの面積拡大率が上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａの面積拡大率と同等である場合、下部伝熱管６１Ｂの第４内周面６３Ｂの面積拡大率が上部伝熱管６１Ａの第３内周面６３Ａの面積拡大率と同等である場合、と比べて、室外熱交換器３および室内熱交換器６の全体での非共沸混合冷媒の圧力損失が低減されている。そのため、冷凍サイクル装置１００では、性能低下がより効果的に抑制されている。

＜変形例＞
冷凍サイクル装置１００では、第１溝部３４Ａの数が第２溝部３４Ｂの数よりも多いことのみによって、上部伝熱管３１Ａの内周面の面積拡大率が下部伝熱管３１Ｂの内周面の面積拡大率よりも大きくされているが、これに限られるものではない。上部伝熱管３１Ａと下部伝熱管３１Ｂとの間の内周面の面積拡大率の大小関係は、第１溝部３４Ａおよび第２溝部３４Ｂの数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかの大小関係によって、実現されていてもよい。

図５および図６は、上部伝熱管３１Ａと下部伝熱管３１Ｂとの間の内周面の面積拡大率の大小関係が第１溝部３４Ａおよび第２溝部３４Ｂの深さの大小関係によって実現されている冷凍サイクル装置１００の第１の変形例を示している。

図５に示されるように、第１溝部３４Ａの深さＨ１は、第１溝部３４Ａの上記周方向の中心における、第１内周面３３Ａを延長した仮想線Ｌ１と第１溝部３４Ａの内面との間の距離と定義される。各第１溝部３４Ａの深さＨ１は、互いに等しい。

図６に示されるように、第２溝部３４Ｂの深さＨ２は、第２溝部３４Ｂの上記周方向の中心における、第２内周面３３Ｂを延長した仮想線Ｌ２と第２溝部３４Ｂの内面との間の距離と定義される。各第２溝部３４Ｂの深さＨ２は、互いに等しい。

上記第１変形例では、第１溝部３４Ａの深さＨ１は、第２溝部３４Ｂの深さＨ２よりも深い。この場合、第１溝部３４Ａの数が第２溝部３４Ｂの数と等しく、第１溝部３４Ａのリード角が第２溝部３４Ｂのリード角と等しくても、上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａの面積拡大率が下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂの面積拡大率よりも大きくなる。上記第１変形例では、１つの第１溝部３４Ａのみが上部伝熱管３１Ａに形成され、１つの第２溝部３４Ｂのみが下部伝熱管３１Ｂに形成されていてもよい。

図７および図８は、上部伝熱管３１Ａと下部伝熱管３１Ｂとの間の内周面の面積拡大率の大小関係が第１溝部３４Ａおよび第２溝部３４Ｂのリード角の大小関係によって実現されている冷凍サイクル装置１００の第２の変形例を示している。

図７に示されるように、第１溝部３４Ａのリード角θ１は、上部伝熱管３１Ａの中心軸に沿った断面において、第１溝部３４Ａの延在方向が上部伝熱管３１Ａの中心軸Ｏに対して成す角度と定義される。各第１溝部３４Ａのリード角θ１は、互いに等しい。

図８に示されるように、第２溝部３４Ｂのリード角θ２は、下部伝熱管３１Ｂの中心軸に沿った断面において、第２溝部３４Ｂの延在方向が下部伝熱管３１Ｂの中心軸Ｏに対して成す角度と定義される。各第２溝部３４Ｂのリード角θ２は、互いに等しい。

第２変形例では、各第１溝部３４Ａのリード角θ１が、各第２溝部３４Ｂのリード角θ２よりも大きい。この場合、第１溝部３４Ａの数が第２溝部３４Ｂの数と等しく、第１溝部３４Ａの深さが第２溝部３４Ｂの深さと等しくても、上部伝熱管３１Ａの第１内周面３３Ａの面積拡大率が下部伝熱管３１Ｂの第２内周面３３Ｂの面積拡大率よりも大きくなる。上記第２変形例では、１つの第１溝部３４Ａのみが上部伝熱管３１Ａに形成され、１つの第２溝部３４Ｂのみが下部伝熱管３１Ｂに形成されていてもよい。

なお、冷凍サイクル装置１００では、実施の形態１、第１変形例、および第２変形例のうちの２つが組み合わされていてもよいし、実施の形態１、第１変形例、および第２変形例のうちの全てが組み合わされていてもよい。例えば、第１溝部３４Ａの数が第２溝部３４Ｂの数よりも多く、各第１溝部３４Ａのリード角θ１が各第２溝部３４Ｂのリード角θ２よりも大きく、かつ各第１溝部３４Ａのリード角θ１が、各第２溝部３４Ｂのリード角θ２よりも大きくてもよい。

同様に、冷凍サイクル装置１００では、上部伝熱管６１Ａと下部伝熱管６１Ｂとの間の内周面の面積拡大率の大小関係が、溝部６４Ａおよび溝部６４Ｂの数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかの大小関係によって、実現されていてもよい。

また、冷凍サイクル装置１００では、上部伝熱管３１Ａ，下部伝熱管３１Ｂ、上部伝熱管６１Ａ、および下部伝熱管６１Ｂの各々は円管として構成されているが、これに限られるものではない。図１０～図１３に示されるように、上部伝熱管３１Ａ、下部伝熱管３１Ｂ、上部伝熱管６１Ａ、および下部伝熱管６１Ｂの各々は、扁平管として構成されていていてもよい。上部伝熱管３１Ａの外形は下部伝熱管３１Ｂの外形と同一である。上部伝熱管３１Ａの管肉厚Ｗは例えば下部伝熱管３１Ｂの管肉厚Ｗと等しい。上部伝熱管３１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂには、内部空間を複数の微小空間に区画する少なくとも１つの壁部、および内部空間に面する少なくとも１つの凹凸、の少なくともいずれかが形成されている。この場合、上部伝熱管３１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂの各面積拡大率とは、方向Ｂの長さおよび管肉厚が上部伝熱管３１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂと等しいが、壁部および凹凸が形成されていない内周面の面積を基準とした、比率として定義される。

図１０および図１１に示されるように、上部伝熱管３１Ａ，６１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂ，６１Ｂには、例えば複数の壁部３８Ａ，３８Ｂ，６８Ａ，６８Ｂが形成されている。上部伝熱管３１Ａ，６１Ａに形成されている壁部３８Ａ，６８Ａの数（言い換えると微小空間の数）は、例えば下部伝熱管３１Ｂ，６１Ｂに形成されている壁部３８Ｂ，６８Ｂの数（言い換えると微小空間の数）よりも多い。

図１２および図１３に示されるように、上部伝熱管３１Ａ，６１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂ，６１Ｂには、例えば複数の壁部３８Ａ，３８Ｂ，６８Ａ，６８Ｂと、各壁部によって区画された各微小空間に面する複数の凹凸３９Ａ，３９Ｂ，６９Ａ，６９Ｂが形成されている。各壁部および各凹凸は、上部伝熱管３１Ａ，６１Ａが延在する方向に沿って延びている。上部伝熱管３１Ａ，６１Ａに形成されている凹凸３９Ａ，６９Ａの数は、例えば下部伝熱管３１Ｂ，６１Ｂに形成されている凹凸３９Ｂ，６９Ｂの数よりも多い。なお、図１２および図１３に示される上部伝熱管３１Ａ，６１Ａおよび下部伝熱管３１Ｂ，６１Ｂにおいて、壁部３８Ａ，６８Ａの数は、例えば下部伝熱管３１Ｂ，６１Ｂに形成されている壁部３８Ｂ，６８Ｂの数と同じであってもよいが、これよりも多くてもよい。

また、冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器３および室内熱交換器６の各々は、フィンチューブ熱交換器として構成されているが、これに限られるものではない。図９に示されるように、室外熱交換器３および室内熱交換器６の各々は、コルゲート熱交換器として構成されていてもよい。

図９に示されるように、コルゲート熱交換器として構成された室外熱交換器３は、上部流出入部３Ａ（第１流出入部）に接続された上部ヘッダ３５Ａ（第１ヘッダ）と、下部流出入部３Ｂ（第２流出入部）に接続された下部ヘッダ３５Ｂ（第２ヘッダ）と、上部ヘッダ３５Ａと下部ヘッダ３５Ｂとの間に接続され上下方向Ａに沿って延びる複数の伝熱管３６と、複数のコルゲートフィン３７とを含む。上部ヘッダ３５Ａは、下部ヘッダ３５Ｂよりも上方に配置されている。上部ヘッダ３５Ａは、複数の伝熱管３６の各上端と接続されている。下部ヘッダ３５Ｂは、複数の伝熱管３６の各下端と接続されている。上部ヘッダ３５Ａおよび下部ヘッダ３５Ｂは、非共沸混合冷媒を複数の伝熱管３６に分配し、または複数の伝熱管３６を流れた非共沸混合冷媒を合流する。上部ヘッダ３５Ａおよび下部ヘッダ３５Ｂは、上下方向Ａと交差する方向Ｂに沿って延びている。上部ヘッダ３５Ａの内周面の面積拡大率は、下部ヘッダ３５Ｂの内周面の面積拡大率よりも高い。

図９に示されるように、コルゲート熱交換器として構成された室内熱交換器６は、上部流出入部６Ａ（第３流出入部）に接続された上部ヘッダ６５Ａ（第３ヘッダ）と、下部流出入部６Ｂ（第２流出入部）に接続された下部ヘッダ６５Ｂ（第４ヘッダ）と、上部ヘッダ６５Ａと下部ヘッダ６５Ｂとの間に接続され上下方向Ａに沿って延びる複数の伝熱管６６と、複数のコルゲートフィン６７とを含む。上部ヘッダ６５Ａは、下部ヘッダ６５Ｂよりも上方に配置されている。上部ヘッダ６５Ａは、複数の伝熱管６６の各上端と接続されている。下部ヘッダ６５Ｂは、複数の伝熱管６６の各下端と接続されている。上部ヘッダ６５Ａおよび下部ヘッダ６５Ｂは、非共沸混合冷媒を複数の伝熱管６６に分配し、または複数の伝熱管６６を流れた非共沸混合冷媒を合流する。上部ヘッダ６５Ａおよび下部ヘッダ６５Ｂは、上下方向Ａと交差する方向Ｂに沿って延びている。上部ヘッダ６５Ａは、凹凸が形成された内周面（第１内周面）を有している。下部ヘッダ６５Ｂは、凹凸が形成された内周面（第２内周面）を有している。上部ヘッダ６５Ａの内周面（第１内周面）の面積拡大率は、下部ヘッダ６５Ｂの内周面（第２内周面）の面積拡大率よりも高い。

上部ヘッダ３５Ａおよび上部ヘッダ６５Ａは、図３、図５、および図７の各々に示される第１管部としての上部伝熱管３１Ａおよび上部伝熱管６１Ａと同様の構成を備えている。下部ヘッダ３５Ｂおよび下部ヘッダ６５Ｂは、図４、図６、および図８の各々に示される第２管部としての下部伝熱管３１Ｂおよび下部伝熱管６１Ｂと同様の構成を備えている。

冷凍サイクル装置１００では、室外熱交換器３および室内熱交換器６の一方が図２に示されるフィンチューブ熱交換器であって、室外熱交換器３および室内熱交換器６の他方が図９に示されるコルゲート熱交換器であってもよい。

また、冷凍サイクル装置１００では、室外熱交換器３および室内熱交換器６の少なくとも一方が上記構成を備えている限りにおいて、室外熱交換器３または室内熱交換器６が従来の熱交換器として構成されていてもよい。例えば室外熱交換器３の上部伝熱管３１Ａの第１内周面の面積拡大率が下部伝熱管３１Ｂの第２内周面の面積拡大率よりも高く、室内熱交換器６の上部伝熱管６１Ａの第３内周面の面積拡大率は下部伝熱管６１Ｂの第４内周面の面積拡大率と等しくてもよい。また、例えば室内熱交換器６の上部伝熱管６１Ａの内周面の面積拡大率は下部伝熱管６１Ｂの内周面の面積拡大率よりも高く、室外熱交換器３の上部伝熱管３１Ａの内周面の面積拡大率が下部伝熱管３１Ｂの内周面の面積拡大率と等しくてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、第１冷媒が循環する第１冷媒回路１３０と、第２冷媒が循環する第２冷媒回路１４０とを備える。第１冷媒回路１３０は、「室外側サイクル」、「熱源側サイクル」または「一次回路」に相当する。第２冷媒回路１４０は、「室内側サイクル」、「利用側サイクル」または「二次回路」に相当する。

第１冷媒回路１３０は、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３（第３熱交換器）、膨張装置４、中間熱交換器７の第１流路Ｈ１を含む。

第１冷媒は、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、およびＨＦＯ１１２３が混合されることによってＧＷＰが低減された非共沸混合冷媒である。第１冷媒は、実施の形態１における非共沸混合冷媒と同等の構成を備えている。第２冷媒は、燃焼下限濃度が第１冷媒と比べて低い冷媒であり、例えばＣＦ３Ｉ単一冷媒またはＣＦ３Ｉを含むＲ４６６Ａ等の混合冷媒である。

圧縮機１は、第１冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機１は、実施の形態１における圧縮機１と同様の構成を備えている。

四方弁２は、第１冷媒の流路を切り替える。四方弁２は、圧縮機１の吐出口と接続されている第１ポートと、圧縮機１の吸入口と接続されている第２ポートと、室外熱交換器３に接続されている第３ポートと、中間熱交換器７の下部流出入部７Ｂと接続されている第４ポートとを有している。四方弁２は、圧縮機１から吐出された第１冷媒の流路を切替える。図１４において実線矢印で示す方向に第１冷媒を循環させる冷房運転時には、四方弁２は、圧縮機１から室外熱交換器３に向かう流路を形成する。一方、図１４において破線矢印で示す方向に第１冷媒を循環させる暖房運転時には、四方弁２は、圧縮機１から中間熱交換器７に向かう流路を形成する。

室外熱交換器３では、第１冷媒と室外の空気との間で熱交換が行われる。膨張装置４は、内部を通過する冷媒を減圧および膨張させて低温かつ低圧の冷媒にするものである。膨張装置４として、例えば、電子膨張弁を使用することができる。

第２冷媒回路１４０は、中間熱交換器７の第２流路Ｈ２、ポンプ１５０、室内温調ユニット１６０，１７０，１８０を含む。室内温調ユニット１６０，１７０，１８０は、互いに並列的に接続されている。

ポンプ１５０は、回転方向を正逆可能に切替え可能に構成されている。ポンプ１５０は、冷房運転時には液状態の第２冷媒をポンプ１５０から室内熱交換器１６１，１７１，１８１へ導き、暖房運転時には液状態の第２冷媒をポンプ１５０から中間熱交換器７の第２流路Ｈ２へ導くように、第２冷媒の循環方向を切替える。

室内温調ユニット１６０は、室内熱交換器１６１（第４熱交換器）と、室内空気を室内熱交換器１６１に送るためのファン（図示せず）と、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁１６２とを含む。室内熱交換器１６１は、第２冷媒と室内空気との熱交換を行なう。

室内温調ユニット１７０は、室内熱交換器１７１と、室内空気を室内熱交換器１７１に送るためのファン（図示せず）と、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁１７２とを含む。室内熱交換器１７１は、第２冷媒と室内空気との熱交換を行なう。

室内温調ユニット１８０は、室内熱交換器１８１と、室内空気を室内熱交換器１８１に送るためのファン（図示せず）と、第２冷媒の流量を調整する流量調整弁１８２とを含む。室内熱交換器１８１は、第２冷媒と室内空気との熱交換を行なう。

なお、本実施の形態においては３台の室内温調ユニットを有する空調装置を例に挙げているが、室内温調ユニットの台数は特に制限されない。

図１５は、中間熱交換器７の側面模式図である。図１５において、破線で示される構造は、中間熱交換器７において第１流路Ｈ１に係る主な内部構造を示す。図１４および図１５に示されるように、中間熱交換器７は、プレート式熱交換器として構成されている。中間熱交換器７は、上下方向Ａと交差する方向Ｂに積層された複数の伝熱プレート７１を含む。複数の伝熱プレート７１の間には、複数の第１流路Ｈ１と複数の第２流路Ｈ２とが方向Ｂに交互に配置される。複数の伝熱プレート７１の各々には、方向Ｂに連なりかつ相対的に上方に配置された上部貫通孔と、方向Ｂに連なりかつ上部貫通孔よりも下方に配置された下部貫通孔とが形成されている。中間熱交換器７の複数の上部貫通孔内には、方向Ｂに延びかつ各第１流路Ｈ１と連なる上部分配領域７２Ａが形成されている。中間熱交換器７の複数の下部貫通孔内には、方向Ｂに延びかつ各第１流路Ｈ１と連なる下部分配領域７２Ｂが形成されている。

なお、中間熱交換器７において第２流路Ｈ２に係る主な内部構造は、中間熱交換器７において第１流路Ｈ１に係る主な内部構造と同等である。

中間熱交換器７では、各第１流路Ｈ１を流れる第１冷媒と各第２流路Ｈ２を流れる第２冷媒との間で熱交換が行なわれる。中間熱交換器７は、例えば第１流路Ｈ１と第２流路Ｈ２とが対向流となるように、第１冷媒回路１３０および第２冷媒回路１４０に接続されている。

中間熱交換器７は、第１流路Ｈ１に第１冷媒が流出入する上部流出入部７Ａ（第５流出入部）および下部流出入部７Ｂ（第６流出入部）と、第２流路Ｈ２に第２冷媒が流出入する上部流出入部７Ｃおよび下部流出入部７Ｄとをさらに含む。上部流出入部７Ａは、下部流出入部７Ｂよりも上方に配置されている。上部流出入部７Ａは、方向Ｂにおいて上部分配領域７２Ａと連なっている。下部流出入部７Ｂは、方向Ｂにおいて下部分配領域７２Ｂと連なっている。上部流出入部７Ｃは、下部流出入部７Ｄよりも上方に配置されている。

上部流出入部７Ａは、膨張装置４と接続されている。下部流出入部７Ｂは、四方弁２の上記第４ポートに接続されている。上部流出入部７Ｃは、ポンプ１５０に接続されている。下部流出入部７Ｄは、室内熱交換器１６１，１７１，１８１に接続されている。

冷凍サイクル装置１０１では、冷房運転時には第１冷媒回路１３０を循環する第１冷媒により、第２冷媒回路１４０を循環する第２冷媒が冷却される。一方、暖房運転時には第１冷媒回路１３０を循環する第１冷媒により、第２冷媒回路１４０を循環する第２冷媒が加熱される。

特に、冷房運転時には、比較的低温の気液二相の第１冷媒が中間熱交換器７の第１流路Ｈ１を上方から下方に流れながら蒸発して気相に変化する。暖房運転時には、気相の第１冷媒が中間熱交換器７の第１流路Ｈ１を下方から上方に流れながら凝縮して液相に変化する。

制御装置１０は、冷凍サイクル装置１０１の全体の動作を制御する。制御装置１０は、圧力センサ、温度センサ等の出力に応じて圧縮機１、膨張装置４，ポンプ１５０、流量調整弁１５２，１７２，１８２および熱交換器３、１６１、１７１、１８１に取り付けた図示しないファンの回転速度を制御する。

制御装置１０は、冷媒運転と暖房運転で、第１冷媒回路１３０の第１冷媒の循環方向を四方弁２により切替える。これに連動させて、制御装置１０は、中間熱交換器７で第２冷媒が第１冷媒と対向流で熱交換し、ポンプ１５０の吸入口で過冷却状態となるように、第２冷媒回路１４０のポンプ１５０の回転方向を切替える。

＜作用効果＞
冷房運転時に比較的低温の気液二相の第１冷媒が下方から上方に流れるように配置された中間熱交換器を備える比較例としての冷凍サイクル装置では、下部分配領域を流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１６に示されるように分布しやすく、ＣＦ３ＩはＲ３２およびＨＦＯ１１２３よりも下方に分布しやすい。この場合、ＣＦ３Ｉの流れやすさ（流動性）は、各伝熱プレートにおいて下部貫通孔よりも下方に位置するプレート部分によって阻害される。また、上部分配領域を流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１８に示されるように分布しやすく、ＣＦ３ＩはＲ３２およびＨＦＯ１１２３よりも上方に分布しやすい。この場合、ＣＦ３Ｉの流動性は、各伝熱プレートにおいて上部貫通孔よりも上方に位置するプレート部分によって阻害される。

また、上記比較例としての冷凍サイクル装置の暖房運転時には、上部分配領域を流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１８に示されるように分布しやすく、ＣＦ３ＩはＲ３２およびＨＦＯ１１２３よりも上方に分布しやすい。この場合、ＣＦ３Ｉの流動性は、各伝熱プレートにおいて上部貫通孔よりも上方に位置するプレート部分によって阻害される。また、下部分配領域を流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１７に示されるように分布しやすく、ＣＦ３ＩはＲ３２およびＨＦＯ１１２３よりも下方に分布しやすい。この場合、ＣＦ３Ｉの流れやすさ（流動性）は、各伝熱プレートにおいて下部貫通孔よりも下方に位置するプレート部分によって阻害される。

これに対し、冷凍サイクル装置１０１の冷房運転時には、比較的低温の気液二相の第１冷媒が、中間熱交換器７内を、上部流出入部７Ａ、上部分配領域７２Ａ、各第１流路Ｈ１、下部分配領域７２Ｂ、下部流出入部７Ｂの順に流れる。そのため、上部分配領域７２Ａを流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１６に示されるように分布しやすい。つまり、ＣＦ３Ｉは、上部分配領域７２Ａ内において、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３よりも下方に分布しやすい。さらに、下部分配領域７２Ｂを流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１８に示されるように分布しやすい。つまり、ＣＦ３Ｉは、下部分配領域７２Ｂ内において、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３よりも上方に分布しやすい。

さらに、冷凍サイクル装置１０１の暖房運転時には、比較的高温の気相の第１冷媒が、中間熱交換器７内を、下部流出入部７Ｂ、下部分配領域７２Ｂ、各第１流路Ｈ１、上部分配領域７２Ａ、上部流出入部７Ａの順に流れる。そのため、下部分配領域７２Ｂを流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１８に示されるように分布しやすい。つまり、ＣＦ３Ｉは、下部分配領域７２Ｂ内において、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３よりも上方に分布しやすい。さらに、上部分配領域７２Ａを流れる第１冷媒において、Ｒ３２、ＣＦ３Ｉ、ＨＦＯ１１２３、および非相溶油は、図１７に示されるように分布しやすい。つまり、ＣＦ３Ｉは、上部分配領域７２Ａ内において、Ｒ３２およびＨＦＯ１１２３よりも下方に分布しやすい。

そのため、冷凍サイクル装置１０１では、上記比較例に係る冷凍サイクル装置と比べて、中間熱交換器７内での第１冷媒中のＣＦ３Ｉの流動性が高い。中間熱交換器７内でのＣＦ３Ｉの流動性が高いため、ＣＦ３ＩはＨＦＯ１１２３と混ざりやすいため、ＨＦＯ１１２３の不均化反応が生じにくく、性能低下が抑制されている。

また、冷凍サイクル装置１０１では、上記比較例に係る冷凍サイクル装置と比べて、冷房運転時には各第１流路Ｈ１よりも上流側に配置された上部分配領域７２ＡでのＣＦ３Ｉの流動性が高く、暖房運転時には各第１流路Ｈ１よりも上流側に配置された下部分配領域７２ＢでのＣＦ３Ｉの流動性が高い。そのため、冷凍サイクル装置１０１では、上記比較例に係る冷凍サイクル装置と比べて、各第１流路Ｈ１を流れるＣＦ３Ｉの流量のばらつきが少ない。

冷凍サイクル装置１００，１０１は、ＲＡＣに限られるものではない。冷凍サイクル装置１００，１０１の用途および能力は、任意に設定され得る。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１圧縮機、２四方弁、３，６，７，１６１，１７１，１８１熱交換器、３Ａ，６Ａ，７Ａ，７Ｃ上部流出入部、３Ｂ，６Ｂ，７Ｂ，７Ｄ下部流出入部、４，４Ａ，４Ｂ膨張装置、５レシーバ、１０制御装置、１１室外ファン、１２室内ファン、１３温度センサ、３１Ｂ，６１Ｂ下部伝熱管、３１Ａ，６１Ａ上部伝熱管、３１Ｃ，６１Ｃ屈曲部、３２，６２フィン、３３Ａ，３３Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ内周面、３４Ａ，３４Ｂ，６４Ａ，６４Ｂ溝部、３５Ａ，６５Ａ上部ヘッダ、３５Ｂ，６５Ｂ下部ヘッダ、３６，６６伝熱管、３７，６７コルゲートフィン、７１伝熱プレート、７２Ａ上部分配領域、７２Ｂ下部分配領域、１００，１０１冷凍サイクル装置、１１０室外機、１２０室内機、１３０第１冷媒回路、１４０第２冷媒回路、１５０ポンプ、１５２，１６２，１７２，１８２流量調整弁、１６０，１７０，１８０室内温調ユニット。

Claims

非共沸混合冷媒が使用される冷凍サイクル装置であって、
圧縮機と、
流路切り替え部と、
前記非共沸混合冷媒が流出入する第１流出入部および第２流出入部と、前記第１流出入部と前記第２流出入部との間に互いに直列に接続されており前記非共沸混合冷媒が流れる第１管部および第２管部とを含む第１熱交換器と、
減圧装置と、
第２熱交換器とを備え、
前記非共沸混合冷媒は、不均化反応が生じる特性を有する冷媒と、不均化反応が生じる特性を有さない冷媒とを含み、
前記流路切り替え部は、前記非共沸混合冷媒が前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記減圧装置、および前記第２熱交換器をこの記載順に流れる第１状態と、前記非共沸混合冷媒が前記第１状態とは逆向きに流れる第２状態とを切り替え、
前記第１状態では、前記非共沸混合冷媒が前記第１熱交換器内を前記第１流出入部、前記第１管部、前記第２管部、および前記第２流出入部の順に流れ、
前記第２状態では、前記非共沸混合冷媒が前記第１熱交換器内を前記第２流出入部、前記第２管部、前記第１管部、および前記第１流出入部の順に流れ、
前記第１管部は、凹凸が形成された第１内周面を有し、
前記第２管部は、凹凸が形成された第２内周面を有し、
前記第１管部の前記第１内周面の面積拡大率は、前記第２管部の前記第２内周面の面積拡大率よりも高い、冷凍サイクル装置。
前記第１内周面には、螺旋状に延在する少なくとも１つの第１溝部が形成されており、前記第２内周面には、螺旋状に延在する少なくとも１つの第２溝部が形成されており、
前記少なくとも１つの第１溝部および前記少なくとも１つの第２溝部の数、深さ、およびリード角の少なくともいずれかについて、前記少なくとも１つの第１溝部は、前記少なくとも１つの第２溝部を超えている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記第２熱交換器は、前記非共沸混合冷媒が流出入する第３流出入部および第４流出入部と、前記第３流出入部と前記第４流出入部との間に配置されており前記非共沸混合冷媒が流れる第３管部および第４管部とを含み、
前記第１状態では、前記非共沸混合冷媒が前記第２熱交換器内を前記第４流出入部、前記第４管部、前記第３管部、および前記第３流出入部の順に流れ、
前記第２状態では、前記非共沸混合冷媒が前記第２熱交換器内を前記第３流出入部、前記第３管部、前記第４管部、および前記第４流出入部の順に流れ、
前記第３管部は、凹凸が形成された第３内周面を有し、
前記第４管部は、凹凸が形成された第４内周面を有し、
前記第３管部の前記第３内周面の面積拡大率は、前記第４管部の前記第４内周面の面積拡大率よりも高い、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
前記第１管部および前記第２管部は、上下方向と交差する方向に延びている、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
前記第１熱交換器は、前記第１管部および前記第２管部が伝熱管として構成されたフィンチューブ熱交換器である、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
前記第１熱交換器は、上端および下端を有し上下方向に沿って延びる伝熱管をさらに含み、
前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の各々は、前記第１管部が前記伝熱管の前記上端と接続されている第１ヘッダとして構成されており、かつ前記第２管部が前記伝熱管の前記下端と接続されている第２ヘッダとして構成されたコルゲート熱交換器である、請求項１～４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
前記非共沸混合冷媒は、Ｒ３２と、ＣＦ３Ｉと、ＨＦＯ１１２３とを含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクル装置に封止された状態の前記非共沸混合冷媒における前記ＨＦＯ１１２３の重量比率は、６０ｗｔ％以上であり、
前記冷凍サイクル装置に封止された状態の前記非共沸混合冷媒における前記ＣＦ３Ｉの重量比率は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。