WO2016059696A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2016059696A1
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refrigeration cycle
hfo
cycle apparatus
heat exchanger
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裕樹 宇賀神
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including a refrigerant circuit.
  • R410A ozone layer depletion coefficient
  • ODP ozone layer depletion coefficient
  • GWP global warming potential
  • HFC refrigerant As a candidate for a low GWP refrigerant, there is an HFC refrigerant that does not have a carbon double bond in its composition.
  • HFC refrigerants include, for example, R32 (CH 2 F 2 ; difluoromethane) having a lower GWP than R410A.
  • a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond in the composition, which is a kind of HFC refrigerant like R32.
  • halogenated hydrocarbons for example, HFO-1234yf (CF 3 CF ⁇ CH 2 ; tetrafluoropropene), HFO-1234ze (CF 3 —CH ⁇ CHF) and the like are known.
  • HFC refrigerant having a carbon double bond in order to distinguish the HFC refrigerant having a carbon double bond from the HFC refrigerant having no carbon double bond in the composition such as R32, an olefin (unsaturated carbon having a carbon double bond) is used.
  • olefin unsaturated carbon having a carbon double bond
  • HFO refrigerant “HFO refrigerant”.
  • HFO-1123 (CF 2 ⁇ CHF; 1, 1, 2 trifluoroethene (ethylene)
  • HFO-1234yf 1, 1, 2 trifluoroethene (ethylene)
  • HFO-1123 which is a low GWP refrigerant, may cause self-decomposition. Therefore, in order to suppress self-decomposition, there is a case where an HFC refrigerant is mixed with HFO-1123 and used (for example, see Patent Document 1).
  • the content of HFO-1123 is preferably 60% or more, more preferably 70% or more in the working fluid (100 mass percent (%)). 80% is more preferable, and 100% is particularly preferable.
  • Patent Document 1 since the technology shown in Patent Document 1 has a content of HFO-1123 of 60% or more, the risk of self-decomposition of HFO-1123 under high temperature and high pressure when used in an air conditioner Can not be removed. This can leave problems in performance and quality.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a refrigeration cycle apparatus in which the refrigerant composition in the refrigerant circuit does not change even when a refrigerant having the property of causing self-decomposition is used. For the purpose.
  • a refrigeration cycle apparatus includes a compressor that compresses and discharges a sucked refrigerant, a condenser that radiates heat to the refrigerant and condenses the refrigerant, a decompression device that depressurizes the condensed refrigerant, and causes the refrigerant to absorb heat.
  • a refrigerant circuit is configured by connecting an evaporator for evaporating the refrigerant to form a refrigerant circuit.
  • the refrigerant is a mixed refrigerant obtained by mixing R32 and HFO-1123, and the mixed refrigerant has a mass percentage of R32> the mass of HFO-1123. Percent.
  • the mass% ratio of R32 and HFO-1123 satisfies R32> HFO-1123, thereby preventing self-decomposition of HFO-1123 and changing the refrigerant composition in the refrigerant circuit. Therefore, sufficient performance and quality can be secured.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a refrigerant circuit configuration of a refrigeration cycle apparatus (hereinafter referred to as refrigeration cycle apparatus 100A) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • refrigeration cycle apparatus 100A a refrigeration cycle apparatus
  • the refrigeration cycle apparatus 100A has an outdoor unit 1 and an indoor unit 2. And the outdoor unit 1 and the indoor unit 2 are connected via the liquid pipe 7 and the gas pipe 9, and the refrigerant
  • coolant comprises the refrigerant circuit.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant circuit in the refrigeration cycle apparatus 100A is assumed to use a refrigerant having a property of causing self-decomposition as a main component.
  • one outdoor unit 1 and one indoor unit 2 are connected to each other by pipes to form a refrigerant circuit.
  • the number of units is not limited to one, and any one or a plurality of each may be connected.
  • the outdoor unit (heat source unit) 1 conveys heat (hot or cold) to the indoor unit 2.
  • the outdoor unit 1 includes a compressor 3, a four-way valve 4, an outdoor heat exchanger (first heat exchanger) 5, an outdoor fan 5a, and an electronic expansion valve 6.
  • the indoor unit (use side unit) 2 supplies heat to a supply target, for example, and heats or cools the supply target.
  • the indoor unit 2 has an indoor heat exchanger (second heat exchanger) 8 and an indoor blower 8a.
  • Compressor 3 compresses and discharges the refrigerant.
  • the compressor 3 for example, a positive displacement compressor in which the number of revolutions is controlled by an inverter circuit and the capacity is controlled may be used.
  • the positive displacement compressor include a rotary compressor, a scroll compressor, a screw compressor, and a reciprocating compressor.
  • the compressor 3 has an electric motor.
  • the four-way valve 4 that is a refrigerant circuit switching device switches the refrigerant flow path in accordance with a cold supply mode (for example, cooling operation mode) and a warm supply mode (for example, heating operation mode).
  • a cold supply mode for example, cooling operation mode
  • a warm supply mode for example, heating operation mode
  • the four-way valve 4 is described as an example of the refrigerant circuit switching device.
  • the configuration is not limited to the four-way valve 4 as long as it can be configured by a device that can selectively switch the refrigerant flow path.
  • the refrigerant circuit switching device can be configured by combining two two-way valves or three-way valves.
  • the refrigeration cycle apparatus 100A of the present embodiment has the refrigerant circuit switching device. However, when the refrigerant flow path need not be switched, the refrigeration cycle apparatus 100A may not be provided with the refrigerant circuit switching device. .
  • the outdoor heat exchanger 5 that is the first heat exchanger functions as a condenser or an evaporator.
  • the outdoor heat exchanger 5 can be composed of, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube and a large number of fins.
  • the outdoor heat exchanger 5 is demonstrated as what heat-exchanges the refrigerant
  • the outdoor heat exchanger 5 may not be a fin-and-tube heat exchanger depending on the heat medium to be heat-exchanged.
  • a microchannel heat exchanger for example, a microchannel heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double tube heat exchanger, a plate heat exchanger, or the like may be used.
  • the 1st heat exchanger is the outdoor heat exchanger 5 which exists in the outdoor
  • the installation position of a 1st heat exchanger is not limited to outdoor.
  • the first heat exchanger may be a heat exchanger on the heat source side.
  • the outdoor blower 5a supplies air to the outdoor heat exchanger 5.
  • the outdoor blower 5a can change the flow rate of the air supplied to the outdoor heat exchanger 5.
  • a centrifugal fan driven by a motor such as a DC fan motor, a multiblade fan, or the like can be used.
  • the outdoor heat exchanger 5 performs heat exchange between the refrigerant and a heat medium other than air
  • the heat medium is supplied to the outdoor heat exchanger 5 by a transfer device such as a pump instead of the outdoor fan 5a. It may be.
  • the electronic expansion valve 6 that is a flow rate adjusting device is a device that adjusts the throttle opening based on an instruction from the control device 20 to adjust the refrigerant flow rate, depressurize the refrigerant, and the like.
  • the electronic expansion valve 6 having a structure capable of adjusting the throttle opening is described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • a mechanical expansion valve using a diaphragm for the pressure receiving portion, a capillary tube, or the like may be used as the flow rate adjusting device.
  • the indoor heat exchanger 8 functions as an evaporator or a condenser.
  • the indoor heat exchanger 8 can be constituted by, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger having a heat transfer tube and a large number of fins.
  • the indoor heat exchanger 8 is demonstrated as what heat-exchanges the refrigerant
  • the indoor heat exchanger 8 may not be a fin-and-tube heat exchanger depending on the heat medium to be heat-exchanged.
  • a microchannel heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double tube heat exchanger, a plate heat exchanger, or the like may be used.
  • the installation position of a 2nd heat exchanger is not limited indoors.
  • the 2nd heat exchanger should just be a heat exchanger in use side, such as a space for air conditioning.
  • the indoor blower 8a supplies air to the indoor heat exchanger 8.
  • the indoor blower 8a can change the flow rate of the air supplied to the indoor heat exchanger 8.
  • a centrifugal fan or a multiblade fan driven by a motor such as a DC fan motor can be used as the indoor blower 8a.
  • the heat medium may be supplied to the indoor heat exchanger 8 by a transfer device such as a pump instead of the indoor fan 8a.
  • the refrigeration cycle apparatus 100A includes a control device 20 that performs overall control of the operation of the refrigeration cycle apparatus 100A and the like with a focus on equipment included in the outdoor unit 1.
  • the control device 20 includes various actuators (compressor 3, four-way valve) of the refrigeration cycle apparatus 100A based on values (detection values) related to detection by various detectors (sensors) (not shown) attached to the refrigerant circuit or the like. 4.
  • the control device 20 is composed of, for example, a microcomputer, a digital signal processor, and the like. For example, it has a control processing unit such as a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • control device 20 has a memory
  • the control device 20 is installed in the outdoor unit 1, but the installation location is not limited as long as the device can be controlled.
  • the inside of the four-way valve 4 is a flow path indicated by a solid line.
  • the heat supply mode for example, heating operation
  • the four-way valve 4 has a flow path indicated by a dotted line. Accordingly, in the cold supply mode, the refrigerant circulates in the order of the compressor 3, the four-way valve 4, the outdoor heat exchanger 5, the electronic expansion valve 6, the indoor heat exchanger 8, and the compressor 3. Further, in the heat supply mode, the refrigerant circulates in the order of the compressor 3, the four-way valve 4, the indoor heat exchanger 8, the electronic expansion valve 6, the outdoor heat exchanger 5, and the compressor 3.
  • the outdoor heat exchanger 5 functions as a condenser
  • the indoor heat exchanger 8 functions as an evaporator.
  • the outdoor heat exchanger 5 functions as an evaporator
  • the indoor heat exchanger 8 functions as a condenser.
  • refrigerant used for the refrigeration cycle apparatus 100A in the present embodiment will be described.
  • refrigerants used in the refrigeration cycle apparatus 100A 1,2 trifluoroethylene (HFO-1123) having low GWP and high operating pressure among HFO refrigerants, and low GWP and operating pressure among HFC refrigerants.
  • R32 CH 2 F 2 ; difluoromethane is used.
  • HFO-1123 When HFO-1123 is used as a refrigerant in a refrigeration cycle apparatus, HFO-1123 tends to undergo a self-decomposition reaction under high temperature and high pressure conditions. Therefore, in the present embodiment, by circulating a mixed refrigerant in which HFO-1123 and R32 are mixed, the stability of HFO-1123 is increased and self-decomposition can be suppressed.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the mixed refrigerant of R32 and HFO-1123, temperature, and pressure according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 it can be seen that the temperature and pressure at which HFO-1123 undergoes self-decomposition differs in the refrigerant circuit depending on the mixing ratio of R32 and HFO-1123. From this, the performance of the refrigeration cycle apparatus 100A is obtained by mixing R32 and HFO-1123 so that the HFO-1123 does not self-decompose at a temperature and pressure that are equal to or higher than the compressor operating point of the refrigeration cycle apparatus 100A. You can drive without sacrificing.
  • FIG. 2 it can be seen that the temperature and pressure at which HFO-1123 undergoes self-decomposition differs in the refrigerant circuit depending on the mixing ratio of R32 and HFO-1123. From this, the performance of the refrigeration cycle apparatus 100A is obtained by mixing R32 and HFO-1123 so that the HFO-1123 does not self-decompose at
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1234yf and the GWP in the mixed refrigerant according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, by adding HFO-1234yf, which is a low GWP refrigerant, to R32 and HFO-1123, the GWP can be lowered without causing HFO-1123 to self-decompose.
  • HFO-1234yf which is a low GWP refrigerant
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1234yf in the mixed refrigerant according to Embodiment 1 of the present invention and the performance of the refrigeration cycle in the refrigeration cycle apparatus 100A.
  • HFO-1234yf is a low-pressure refrigerant.
  • the mixing ratio of R32, HFO-1234yf and HFO1234yf is preferably R32> HFO-1123> HFO-1234yf in mass%.
  • FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of a refrigerant circuit configuration of a refrigeration cycle apparatus (hereinafter referred to as refrigeration cycle apparatus 100B) according to Embodiment 2 of the present invention.
  • refrigeration cycle apparatus 100B of the second embodiment devices that perform the same operation as the refrigeration cycle apparatus 100A described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the basic configuration of the refrigeration cycle apparatus 100B is the same as that of the refrigeration cycle apparatus 100A according to Embodiment 1.
  • the gas-liquid separator 10 is provided on the downstream side of the electronic expansion valve 6 with respect to the refrigerant flow in the cold supply mode in which the outdoor heat exchanger 5 functions as a condenser. Yes.
  • the gas-liquid separator 10 is connected to a pipe for flowing the refrigerant to the indoor heat exchanger 8 and a pipe (bypass pipe) for bypassing the indoor heat exchanger 8 and flowing the refrigerant to the compressor 3.
  • a liquid-phase refrigerant (liquid refrigerant) mainly flows through the piping flowing through the indoor heat exchanger 8.
  • a gas phase refrigerant (gas refrigerant) mainly flows through the bypass pipe.
  • the bypass pipe has a bypass electronic expansion valve 11 serving as a bypass flow rate adjusting device.
  • the refrigerant used for refrigeration cycle apparatus 100B is the same mixed refrigerant as the refrigerant used in refrigeration cycle apparatus 100A according to Embodiment 1.
  • the gas-liquid separator 10 shown in FIG. 5 is a device that separates a gas refrigerant and a liquid refrigerant. This is particularly effective during cooling operation.
  • the liquid refrigerant flows to the indoor heat exchanger 8, and the gas refrigerant bypasses the indoor heat exchanger 8 and flows to the compressor 3.
  • the refrigerant pressure loss in the indoor heat exchanger 8 can be reduced. For this reason, the performance of the refrigeration cycle apparatus 100B can be improved.
  • the bypass electronic expansion valve 11 can adjust the amount of gas refrigerant that bypasses the indoor heat exchanger 8. It is a device that adjusts the throttle opening based on an instruction from the control device 20, adjusts the refrigerant flow rate, depressurizes the refrigerant, and the like.
  • the bypass electronic expansion valve 11 having a structure capable of adjusting the throttle opening is described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • a mechanical expansion valve, a capillary tube, or the like that employs a diaphragm for the pressure receiving unit may be used as the bypass flow rate adjusting device.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1234yf in the refrigerant mixture according to Embodiment 2 of the present invention and the performance of the refrigeration cycle in the refrigeration cycle apparatus 100B.
  • the HFO-1123 is self-decomposed while maintaining the performance of the refrigeration cycle. Since the mixing ratio of HFO-1234yf that does not cause the increase can be increased, the GWP of the refrigerant can be lowered.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a refrigerant circuit configuration of a refrigeration cycle apparatus (hereinafter referred to as refrigeration cycle apparatus 100C) according to Embodiment 3 of the present invention.
  • refrigeration cycle apparatus 100C according to the third embodiment, devices that perform the same operations as those of the refrigeration cycle apparatus 100A or the refrigeration cycle apparatus 100B described in the first embodiment or the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • the basic configuration of the refrigeration cycle apparatus 100C is the same as that of the refrigeration cycle apparatus 100A or the refrigeration cycle apparatus 100B according to the first embodiment or the second embodiment.
  • the refrigeration cycle apparatus 100B of the second embodiment includes the gas-liquid separator 10 on the downstream side of the refrigerant of the electronic expansion valve 6 in the cold supply mode.
  • the rectifier circuit is provided so that the gas-liquid separator 10 is located on the downstream side of the refrigerant of the electronic expansion valve 6 even in the warm heat supply mode in which the indoor heat exchanger 8 functions as a condenser.
  • the refrigerant used for refrigeration cycle apparatus 100C is the same mixed refrigerant as the refrigerant used in refrigeration cycle apparatus 100A and refrigeration cycle apparatus 100B according to Embodiment 1 and Embodiment 2.
  • FIG. 8 is an enlarged configuration diagram of the rectifier circuit portion in the refrigeration cycle apparatus 100C according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the check valves 12A to 12D are valves that make the flow of refrigerant in one direction.
  • the check valve 12A to the check valve 12D constitute a rectifier.
  • the refrigerant flow in the rectifier circuit will be described.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 5 flows into the rectifier circuit from the point a, passes through the check valve 12A, and flows into the electronic expansion valve 6 from the point b.
  • the refrigerant that has passed through the electronic expansion valve 6 flows into the gas-liquid separator 10.
  • the liquid refrigerant flowing out of the gas-liquid separator 10 passes through the point c and the check valve 12D.
  • the refrigerant flowing out from the check valve 12D passes through the point d and flows out to the indoor heat exchanger 8.
  • the gas refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 10 passes through the point e and flows out to the bypass pipe.
  • the refrigerant flowing out of the indoor heat exchanger 8 flows into the rectifier circuit from the point d, passes through the check valve 12C, and flows into the electronic expansion valve 6 from the point b.
  • the refrigerant that has passed through the electronic expansion valve 6 flows into the gas-liquid separator 10.
  • the liquid refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 10 passes through the point c and the check valve 12B.
  • the refrigerant flowing out from the check valve 12B passes through the point a and flows out to the outdoor heat exchanger 5.
  • the gas refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 10 passes through the point e and flows out to the bypass pipe.
  • the refrigeration cycle apparatus 100C switches the circulation path and cools the load in the cold supply mode using the indoor heat exchanger 8 as an evaporator and the room heat for heating the load.
  • the gas-liquid separator 10 can be made to function in either operation state of the heat supply mode in which the exchanger 8 is a condenser. For this reason, the performance of the refrigeration cycle apparatus 100C can be improved.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1234yf in the mixed refrigerant according to Embodiment 3 of the present invention and the performance of the refrigeration cycle in the refrigeration cycle apparatus 100C.
  • the gas-liquid separator 10 can be operated regardless of the mode, while maintaining the performance of the refrigeration cycle. Since the mixing ratio of HFO-1234yf in which HFO-1123 does not cause self-decomposition can be increased, the GWP of the refrigerant can be lowered.
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of a refrigerant circuit configuration of a refrigeration cycle apparatus (hereinafter referred to as refrigeration cycle apparatus 100D) according to Embodiment 4 of the present invention.
  • refrigeration cycle apparatus 100D equipment that performs the same operation as the refrigeration cycle apparatus 100A, the refrigeration cycle apparatus 100B, or the refrigeration cycle apparatus 100C described in the first, second, or third embodiment. are given the same reference numerals.
  • the basic configuration of the refrigeration cycle apparatus 100D is the same as that of the refrigeration cycle apparatus 100A, the refrigeration cycle apparatus 100B, or the refrigeration cycle apparatus 100C according to the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 ⁇ / b> D of Embodiment 4 includes an internal heat exchanger (inter-refrigerant heat exchanger) 13.
  • a pipe through which the refrigerant flowing into the electronic expansion valve 6 passes and a bypass pipe are connected to the internal heat exchanger 13.
  • the refrigerant used for refrigeration cycle apparatus 100D is the same as the refrigerant used in refrigeration cycle apparatus 100A, refrigeration cycle apparatus 100B, and refrigeration cycle apparatus 100C according to Embodiment 1, Embodiment 2, and Embodiment 3. It is a mixed refrigerant.
  • the internal heat exchanger 13 exchanges heat between the refrigerant before flowing into the electronic expansion valve 6 and the refrigerant flowing out of the gas-liquid separator 10 and passing through the bypass pipe.
  • the refrigerant before flowing into the electronic expansion valve 6 is hotter than the refrigerant passing through the bypass pipe.
  • the internal heat exchanger 13 performs heat exchange, the refrigerant before flowing into the electronic expansion valve 6 can be supercooled. By supercooling the refrigerant, the performance of the refrigeration cycle apparatus 100D can be improved.
  • the internal heat exchanger 13 performs heat exchange, whereby the refrigerant passing through the bypass pipe can be heated and the degree of superheat can be ensured.
  • the degree of superheat of the refrigerant By ensuring the degree of superheat of the refrigerant, the risk of liquid refrigerant flowing into the compressor 3 can be reduced. For this reason, the reliability of refrigeration cycle apparatus 100D can be improved.
  • the liquid compression which arises when a liquid refrigerant flows in into the compressor 3 can be prevented, and the performance of refrigeration cycle apparatus 100D can be maintained.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1234yf in the mixed refrigerant according to Embodiment 4 of the present invention and the performance of the refrigeration cycle in the refrigeration cycle apparatus 100D.
  • the internal heat exchanger 13 is provided, and the refrigerant before flowing into the electronic expansion valve 6 is supercooled. Therefore, the performance of the refrigeration cycle apparatus 100D can be improved.
  • coolant which passes bypass piping is ensured, the reliability of refrigeration cycle apparatus 100D can be improved.
  • liquid compression can be prevented and the performance of refrigeration cycle apparatus 100D can be improved.
  • the mixing ratio of HFO-1234yf in which HFO-1123 does not cause self-decomposition can be increased while maintaining the performance of the refrigeration cycle, the GWP of the refrigerant can be lowered.
  • FIG. FIG. 12 is a diagram showing a heat transfer tube 30 of the heat exchanger according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the heat transfer tube 30 used for at least one of the outdoor heat exchanger 5 and the indoor heat exchanger 8 is A circular heat transfer tube.
  • the diameter r of the heat exchanger tube 30 shall be 7.0 mm or less.
  • each refrigerant is slightly flammable. Is preferably smaller.
  • the outdoor heat exchanger 5 Even if the diameter r of the heat transfer tube 30 is 7.0 mm or less, it is difficult to be affected by the pressure loss of the refrigerant piping. Further, the amount of refrigerant can be reduced, and a high-performance refrigeration cycle apparatus can be obtained.
  • an inner surface groove can be formed on the inner surface side of the heat transfer tube 30 used for at least one of the outdoor heat exchanger 5 and the indoor heat exchanger 8.
  • the inner surface groove By forming the inner surface groove, the surface area inside the heat transfer tube 30 can be increased, and the flow of the refrigerant can be turbulent, so that the heat transfer performance of the heat transfer tube 30 can be improved.
  • FIG. 13 is a diagram showing a heat transfer tube 31 of a heat exchanger according to Embodiment 6 of the present invention.
  • a heat transfer tube 31 used for at least one of the outdoor heat exchanger 5 and the indoor heat exchanger 8 is provided.
  • a flat tube (flat tube) is used.
  • the refrigeration cycle apparatus described in each embodiment constitutes a refrigerant circuit that uses the refrigeration cycle, such as an air conditioner (for example, a refrigeration apparatus, a room air conditioner, a packaged air conditioner, a multi air conditioner for buildings, etc.), a heat pump water heater, and the like. It can be applied to a device that performs.
  • an air conditioner for example, a refrigeration apparatus, a room air conditioner, a packaged air conditioner, a multi air conditioner for buildings, etc.
  • a heat pump water heater and the like. It can be applied to a device that performs.

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Abstract

　本発明に係る冷凍サイクル装置１００Ａは、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３と、冷媒に放熱させて冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧させる電子膨張弁６と、冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒はＲ３２とＨＦＯ－１１２３とを混合した混合冷媒であり、混合冷媒は、Ｒ３２の質量パーセント＞ＨＦＯ－１１２３の質量パーセントである。

Description

冷凍サイクル装置
　本発明は、冷媒回路を備える冷凍サイクル装置に関するものである。
　従来から、不燃性であるＲ４１０Ａのような「ＨＦＣ冷媒」を使用して冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置が存在している。このＲ４１０Ａは、たとえばＲ２２のような「ＨＣＦＣ冷媒」と異なり、オゾン層破壊係数（以下「ＯＤＰ」と称す）が０であって、オゾン層を破壊することはない。しかし、地球温暖化係数（以下「ＧＷＰ」と称す）が高いという性質を有している。そのため、地球の温暖化防止の一環として、Ｒ４１０ＡのようなＧＷＰが高いＨＦＣ冷媒から、ＧＷＰが低い冷媒（以下「低ＧＷＰ冷媒」と称す）への変更の検討が進められている。
　低ＧＷＰ冷媒の候補として、組成中に炭素の二重結合を持たないＨＦＣ冷媒が存在している。ＨＦＣ冷媒には、たとえばＲ４１０ＡよりもＧＷＰが低いＲ３２（ＣＨ２Ｆ２；ジフルオロメタン）がある。また、同じような候補冷媒として、Ｒ３２と同様にＨＦＣ冷媒の一種であって、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素が存在している。このようなハロゲン化炭化水素としては、たとえばＨＦＯ－１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２；テトラフルオロプロペン）、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ（ＣＦ３－ＣＨ＝ＣＨＦ）などが知られている。ここで、炭素の二重結合を持つＨＦＣ冷媒については、Ｒ３２のように組成中に炭素の二重結合を持たないＨＦＣ冷媒と区別するために、オレフィン（炭素の二重結合を持つ不飽和炭化水素がオレフィンと呼ばれる）の「Ｏ」を使って、「ＨＦＯ冷媒」と表現することが多い。
　さらに、同じような候補冷媒として、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅなどと同様に、ＨＦＯ冷媒の一種であるＨＦＯ－１１２３（ＣＦ２＝ＣＨＦ；１、１、２トリフルオロエテン（エチレン））が知られている。
　しかし、低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ－１１２３は自己分解を起こす可能性がある。そこで、自己分解を抑制するために、ＨＦＯ－１１２３にＨＦＣ冷媒を混合して用いる場合がある（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１によると、ＨＦＯ－１１２３と他の冷媒とを混合させる際、ＨＦＯ－１１２３の含有率は、作動流体（１００質量パーセント（％））中、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％がさらに好ましく、１００％が特に好ましいとされている。
特開２０１４－０９８１６６号公報
　しかしながら、特許文献１に示されている技術は、ＨＦＯ－１１２３の含有率を６０％以上としているので、空気調和装置で使用するにあたり、高温、高圧のもとではＨＦＯ－１１２３の自己分解のリスクを除去しきれない。このため、性能および品質に問題が残る可能性がある。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、自己分解を起こす性質を有する冷媒を使用しても、冷媒回路内の冷媒組成が変化しないような冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る冷凍サイクル装置は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒に放熱させて冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧させる減圧装置と、冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒は、Ｒ３２とＨＦＯ－１１２３とを混合した混合冷媒であり、混合冷媒は、Ｒ３２の質量パーセント＞ＨＦＯ－１１２３の質量パーセントである。
　本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、Ｒ３２とＨＦＯ－１１２３の質量％比をＲ３２＞ＨＦＯ－１１２３とすることで、ＨＦＯ－１１２３の自己分解を防ぎ、冷媒回路内における冷媒組成を変化させることなく、性能、および品質を十分確保することができる。
本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係るＲ３２とＨＦＯ－１１２３との混合冷媒と温度および圧力との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率とＧＷＰとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ａにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ｂにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００Ｃにおける整流回路部分を拡大した構成図である。 本発明の実施の形態３に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ｃにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態４に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ｄにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器の伝熱管を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る熱交換器の伝熱管を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態に係る空気調和装置について図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低などが定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００Ａと称する）の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。図１に基づいて、冷凍サイクル装置１００Ａについて説明する。
　冷凍サイクル装置１００Ａは、室外機１と、室内機２とを有している。そして、室外機１と室内機２とを液管７およびガス管９を介して接続し、冷媒が冷媒回路を構成している。冷凍サイクル装置１００Ａにおける冷媒回路を流れる冷媒は、自己分解を起こす性質を有する冷媒を主成分として使用することを想定したものである。ここで、図１では、室外機１と室内機２とをそれぞれ１台ずつ配管接続して冷媒回路を構成している。ただし、台数はそれぞれ１台に限定するものではなく、いずれかまたはそれぞれを複数台接続するようにしてもよい。
　本実施の形態の室外機（熱源機）１は、室内機２に熱（温熱または冷熱）を搬送する。室外機１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器（第１熱交換器）５、室外送風機５ａおよび電子膨張弁６を有している。また、室内機（利用側機）２は、たとえば供給対象に熱を供給して、供給対象を加熱または冷却する。室内機２は、室内熱交換器（第２熱交換器）８および室内送風機８ａを有している。
　圧縮機３は冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機３としては、たとえばインバータ回路により回転数が制御され容量制御されるタイプの容積式圧縮機を用いるとよい。容積式圧縮機には、たとえば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機などがある。また、圧縮機３は電動機を有している。
　冷媒回路切替装置である四方弁４は、冷熱供給モード（たとえば、冷房運転モード）、温熱供給モード（たとえば、暖房運転モード）に応じて、冷媒の流路を切り替える。ここでは、冷媒回路切替装置の一例として四方弁４を挙げて説明しているが、冷媒の流路を選択的に切り替えられる装置で構成できれば、四方弁４に限るものではない。たとえば２つの二方弁または三方弁を組み合わせて冷媒回路切替装置を構成することができる。また、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００Ａは冷媒回路切替装置を有しているが、冷媒の流路を切り替えなくてもよい場合には、冷媒回路切替装置を設けない冷凍サイクル装置としてもよい。
　第１熱交換器である室外熱交換器５は、凝縮器または蒸発器として機能する。室外熱交換器５は、たとえば伝熱管と多数のフィンとを有するクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。ここでは、室外熱交換器５は、伝熱管内を通過する冷媒と空気とを熱交換するものとして説明する。ただし、冷媒と空気以外の熱媒体（たとえば水、ブラインなど）とで熱交換する熱交換器としてもよい。また、熱交換する熱媒体に応じて、室外熱交換器５は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器でなくてもよい。たとえば、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器などとしてもよい。また、第１熱交換器が室外にある室外熱交換器５である場合を例に説明するが、第１熱交換器の設置位置を室外に限定するものではない。第１熱交換器が熱源側にある熱交換器であればよい。
　室外送風機５ａは、室外熱交換器５に空気を供給する。室外送風機５ａは、室外熱交換器５に供給する空気の流量を変化させることができる。たとえば、室外送風機５ａとして、ＤＣファンモータなどのモータによって駆動される遠心ファン、多翼ファンなどを使用することができる。ここで、室外熱交換器５が冷媒と空気以外の熱媒体とで熱交換する場合には、室外送風機５ａではなく、ポンプなどの搬送装置で、室外熱交換器５に熱媒体を供給するようにしてもよい。
　流量調整装置である電子膨張弁６は、制御装置２０からの指示に基づいて絞り開度を調整し、冷媒流量の調整、冷媒の減圧などを行う装置である。ここでは、絞り開度を調整可能な構造である電子膨張弁６を例に挙げて説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、キャピラリーチューブなどを流量調整装置としてもよい。
　室内熱交換器８は、蒸発器または凝縮器として機能する。室内熱交換器８は、たとえば伝熱管と多数のフィンとを有するクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。ここでは、室内熱交換器８は、伝熱管内を通過する冷媒とたとえば、熱供給対象である室内（空調対象空間）の空気とを熱交換するものとして説明する。ただし、冷媒と空気以外の熱媒体（たとえば水、ブラインなど）とで熱交換する熱交換器としてもよい。また、熱交換する熱媒体に応じて、室内熱交換器８は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器でなくてもよい。たとえば、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器などとしてもよい。また、第２熱交換器が室内にある室内熱交換器８である場合を例に説明するが、第２熱交換器の設置位置を室内に限定するものではない。第２熱交換器が、空調対象空間などの利用側にある熱交換器であればよい。
　室内送風機８ａは、室内熱交換器８に空気を供給する。室内送風機８ａは、室内熱交換器８に供給する空気の流量を変化させることができる。たとえば、室内送風機８ａとして、ＤＣファンモータなどのモータによって駆動される遠心ファン、多翼ファンなどを使用することができる。ここで、が冷媒と空気以外の熱媒体とで熱交換する場合には、室内送風機８ａではなく、ポンプなどの搬送装置で、室内熱交換器８に熱媒体を供給するようにしてもよい。
　また、冷凍サイクル装置１００Ａは、室外機１が有する機器を中心に、冷凍サイクル装置１００Ａの動作などを統括制御する制御装置２０を備えている。制御装置２０は、冷媒回路などに取り付けられた各種検出器（センサ）（図示せず）の検出に係る値（検出値）に基づき、冷凍サイクル装置１００Ａが有する各種アクチュエータ（圧縮機３、四方弁４、室外送風機５ａ、電子膨張弁６、室内送風機８ａなどの駆動部品）の制御を行う。制御装置２０は、たとえばマイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサなどで構成されている。たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などの制御演算処理装置を有する。また、記憶装置（図示せず）を有しており、制御などに係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理装置がプログラムのデータに基づく処理を実行して機器などの制御を実現する。ここでは、室外機１内に制御装置２０を設置しているが、機器などの制御を行うことができれば、設置場所は問わない。
　図１において、室内熱交換器８から冷熱を供給する冷熱供給モード（たとえば、冷房運転）では、四方弁４内は実線で示す流路となる。室内熱交換器８から温熱を供給する温熱供給モード（たとえば、暖房運転）では、四方弁４内は点線で示す流路となる。したがって、冷熱供給モードでは、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、電子膨張弁６、室内熱交換器８、圧縮機３の順序で冷媒が循環する。また、温熱供給モードでは、圧縮機３、四方弁４、室内熱交換器８、電子膨張弁６、室外熱交換器５、圧縮機３の順序で冷媒が循環する。そのため、冷熱供給モードでは、室外熱交換器５が凝縮器として機能し、室内熱交換器８が蒸発器として機能する。また、温熱供給モードでは、室外熱交換器５が蒸発器として機能し、室内熱交換器８が凝縮器として機能する。
　次に、本実施の形態における冷凍サイクル装置１００Ａに使用する冷媒について説明する。冷凍サイクル装置１００Ａに使用する冷媒として、ＨＦＯ系冷媒の中で低ＧＷＰかつ動作圧力が高い１、１、２トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）と、ＨＦＣ系冷媒の中で低ＧＷＰかつ動作圧力がＲ３２（ＣＨ２Ｆ２；ジフルオロメタン）を用いる。
＜実施の形態１の効果＞
　ＨＦＯ－１１２３を冷媒として冷凍サイクル装置に使用する際、ＨＦＯ－１１２３は、高温、高圧の条件では自己分解反応が起こりやすい。そのため、本実施の形態では、ＨＦＯ－１１２３とＲ３２とを混合した混合冷媒を循環させることで、ＨＦＯ－１１２３の安定性が高まり、自己分解を抑制することができる。
　図２は、本発明の実施の形態１に係るＲ３２とＨＦＯ－１１２３との混合冷媒と温度および圧力との関係を示す図である。図２において、Ｒ３２とＨＦＯ－１１２３との混合比率によって、冷媒回路内においてＨＦＯ－１１２３が自己分解を起こす温度と圧力とが異なることがわかる。このことから、冷凍サイクル装置１００Ａの圧縮機動作点以上となる温度と圧力とにおいて、ＨＦＯ－１１２３が自己分解を起こさないようにＲ３２とＨＦＯ－１１２３を混合することによって、冷凍サイクル装置１００Ａの性能を損なうことなく運転することができる。ここで、図２に示すように、Ｒ３２とＨＦＯ－１１２３との混合比率は質量パーセント（質量％。以下、同じ）で、Ｒ３２＞ＨＦＯ－１１２３とするのがよい。特に、Ｒ３２：ＨＦＯ－１１２３＝６０：４０の比となることが好ましい。
　図３は、本発明の実施の形態１に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率とＧＷＰとの関係を示す図である。図３に示すように、Ｒ３２とＨＦＯ－１１２３とに、低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ－１２３４ｙｆを加えることによって、ＨＦＯ－１１２３が自己分解を起こすことなく、ＧＷＰを低くすることができる。
　図４は、本発明の実施の形態１に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ａにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。たとえば、図４において、ＨＦＯ－１２３４ｙｆは低圧冷媒である。このため、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率を高くすると、冷凍サイクルの性能が低下してしまう（特に冷房定格において顕著になる）。そのため、低ＧＷＰと冷凍サイクルの性能を満たすためには、Ｒ３２、ＨＦＯ－１２３４ｙｆおよびＨＦＯ１２３４ｙｆの混合比率を、質量％でＲ３２＞ＨＦＯ－１１２３＞ＨＦＯ－１２３４ｙｆとするのがよい。特に、Ｒ３２：ＨＦＯ－１１２３＝６０：４０の比を維持しつつ、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合を混合冷媒全体の２６％以上とするのが好ましい。
実施の形態２．
　図５は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００Ｂと称する）の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。実施の形態２の冷凍サイクル装置１００Ｂにおいて、実施の形態１で説明した冷凍サイクル装置１００Ａと同様の動作を行う機器などについては同一符号を付している。
　冷凍サイクル装置１００Ｂの基本的な構成は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００Ａと同じである。実施の形態２の冷凍サイクル装置１００Ｂでは、室外熱交換器５が凝縮器として機能する冷熱供給モード時における冷媒の流れに対して、電子膨張弁６の下流側に気液分離器１０を備えている。気液分離器１０には、室内熱交換器８に冷媒を流す配管と、室内熱交換器８をバイパスして圧縮機３に冷媒を流す配管（バイパス配管）とがそれぞれ接続されている。室内熱交換器８に流れる配管には主として液相の冷媒（液冷媒）が流れる。また、バイパス配管には、主として気相の冷媒（ガス冷媒）が流れる。バイパス配管は、バイパス流量調整装置となるバイパス電子膨張弁１１を有している。冷凍サイクル装置１００Ｂに使用する冷媒は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００Ａにおいて使用した冷媒と同様の混合冷媒である。
　図５に示す気液分離器１０は、ガス冷媒と液冷媒を分離する機器である。特に冷房運転時に効果がある。液冷媒は室内熱交換器８へ流れ、ガス冷媒は室内熱交換器８をバイパスして圧縮機３へ流れる。室内熱交換器８に流入するガス冷媒の量を減少させることで、室内熱交換器８における冷媒圧損を低減することができる。このため、冷凍サイクル装置１００Ｂの性能を向上させることができる。
　バイパス電子膨張弁１１は、室内熱交換器８をバイパスさせるガス冷媒お量を調整することができる。制御装置２０からの指示に基づいて絞り開度を調整し、冷媒流量の調整、冷媒の減圧などを行う装置である。ここでは、絞り開度を調整可能な構造であるバイパス電子膨張弁１１を例に挙げて説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、キャピラリーチューブなどをバイパス流量調整装置としてもよい。
＜実施の形態２の効果＞
　図６は、本発明の実施の形態２に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ｂにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。図６に示すように、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００Ｂによれば、気液分離器１０を作動させることによって、冷凍サイクルの性能を維持しつつ、ＨＦＯ－１１２３が自己分解を起こさないＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率を増加させることができるので、冷媒のＧＷＰを低くすることができる。
実施の形態３．
　図７は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００Ｃと称する）の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。実施の形態３の冷凍サイクル装置１００Ｃにおいて、実施の形態１または実施の形態２で説明した冷凍サイクル装置１００Ａまたは冷凍サイクル装置１００Ｂと同様の動作を行う機器などについては同一符号を付している。
　冷凍サイクル装置１００Ｃの基本的な構成は、実施の形態１または実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００Ａまたは冷凍サイクル装置１００Ｂと同じである。実施の形態２の冷凍サイクル装置１００Ｂは、冷熱供給モード時における電子膨張弁６の冷媒の下流側に気液分離器１０を備えるものであった。本実施の形態では、室内熱交換器８が凝縮器として機能する温熱供給モード時においても、気液分離器１０が電子膨張弁６の冷媒の下流側に位置するように、整流回路を備える。ここで、冷凍サイクル装置１００Ｃに使用する冷媒は、実施の形態１および実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００Ａおよび冷凍サイクル装置１００Ｂにおいて使用した冷媒と同様の混合冷媒である。
　図８は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００Ｃにおける整流回路部分を拡大した構成図である。図８に示すように、逆止弁１２Ａ～逆止弁１２Ｄは冷媒の流れを一方向にする弁である。本実施の形態では、逆止弁１２Ａ～逆止弁１２Ｄにより整流装置を構成する。
　次に整流回路における冷媒の流れについて説明する。冷熱供給モード時において、室外熱交換器５から流出した冷媒は、点ａから整流回路に流入し、逆止弁１２Ａを通過して点ｂから電子膨張弁６へ流入する。電子膨張弁６を通過した冷媒は、気液分離器１０へ流入する。気液分離器１０から流出した液冷媒は点ｃおよび逆止弁１２Ｄを通過する。逆止弁１２Ｄから流出した冷媒は、点ｄを通過して、室内熱交換器８へ流出する。また、気液分離器１０から流出したガス冷媒は、点ｅを通過して、バイパス配管へ流出する。
　温熱供給モード時において、室内熱交換器８から流出した冷媒は、点ｄから整流回路に流入し、逆止弁１２Ｃを通過して点ｂから電子膨張弁６へ流入する。電子膨張弁６を通過した冷媒は、気液分離器１０へ流入する。気液分離器１０から流出した液冷媒は点ｃおよび逆止弁１２Ｂを通過する。逆止弁１２Ｂから流出した冷媒は、点ａを通過して、室外熱交換器５へ流出する。また、気液分離器１０から流出したガス冷媒は、点ｅを通過して、バイパス配管へ流出する。
　以上のように、本実施の形態における冷凍サイクル装置１００Ｃは、循環経路を切り替え、負荷を冷却するために室内熱交換器８を蒸発器とする冷熱供給モード時および負荷を加熱するために室内熱交換器８を凝縮器とする温熱供給モードのどちらの運転状態でも、気液分離器１０を機能させことができる。このため、冷凍サイクル装置１００Ｃの性能を向上させることができる。
＜実施の形態３の効果．＞
　図９は、本発明の実施の形態３に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ｃにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。図９に示すように、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００Ｃによれば、モードに関係なく気液分離器１０を作動させることができることで、冷凍サイクルの性能を維持しつつ、ＨＦＯ－１１２３が自己分解を起こさないＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率を増加させることができるので、冷媒のＧＷＰを低くすることができる。
実施の形態４．
　図１０は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００Ｄと称する）の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。実施の形態４の冷凍サイクル装置１００Ｄにおいて、実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３で説明した冷凍サイクル装置１００Ａ、冷凍サイクル装置１００Ｂまたは冷凍サイクル装置１００Ｃと同様の動作を行う機器などについては同一符号を付している。
　冷凍サイクル装置１００Ｄの基本的な構成は、実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００Ａ、冷凍サイクル装置１００Ｂまたは冷凍サイクル装置１００Ｃと同じである。実施の形態４の冷凍サイクル装置１００Ｄは、内部熱交換器（冷媒間熱交換器）１３を備えている。内部熱交換器１３には、電子膨張弁６に流入する冷媒が通過する配管とバイパス配管とが接続されている。ここで、冷凍サイクル装置１００Ｄに使用する冷媒は、実施の形態１、実施の形態２および実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００Ａ、冷凍サイクル装置１００Ｂおよび冷凍サイクル装置１００Ｃにおいて使用した冷媒と同様の混合冷媒である。
　内部熱交換器１３は、電子膨張弁６に流入する前の冷媒と、気液分離器１０から流出してバイパス配管を通過する冷媒とを熱交換させる。ここで、電子膨張弁６に流入する前の冷媒の方がバイパス配管を通過する冷媒よりも高温である。内部熱交換器１３が熱交換を行うことで、電子膨張弁６に流入する前の冷媒を過冷却することができる。冷媒を過冷却することで、冷凍サイクル装置１００Ｄの性能を向上させることができる。
　また、内部熱交換器１３が熱交換を行うことで、バイパス配管を通過する冷媒を加熱し、過熱度を確保することができる。冷媒の過熱度を確保することで、圧縮機３に液冷媒が流入するリスクを低減できる。このため、冷凍サイクル装置１００Ｄの信頼性を高めることができる。また、圧縮機３に液冷媒が流入することで生じる液圧縮を防ぎ、冷凍サイクル装置１００Ｄの性能を維持することができる。
＜実施の形態４の効果．＞
　図１１は、本発明の実施の形態４に係る混合冷媒におけるＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率と冷凍サイクル装置１００Ｄにおける冷凍サイクルの性能との関係を示す図である。図１１に示すように、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００Ｄによれば、内部熱交換器１３を有し、電子膨張弁６に流入する前の冷媒を過冷却するようにしたので、冷凍サイクル装置１００Ｄの性能を向上させることができる。また、バイパス配管を通過する冷媒の過熱度を確保するようにしたので、冷凍サイクル装置１００Ｄの信頼性を高めることができる。また、液圧縮を防ぎ、冷凍サイクル装置１００Ｄの性能を向上させることができる。以上より、冷凍サイクルの性能を維持しつつ、ＨＦＯ－１１２３が自己分解を起こさないＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合比率を増加させることができるので、冷媒のＧＷＰを低くすることができる。
実施の形態５．
　図１２は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器の伝熱管３０を示す図である。上述した実施の形態１～実施の形態４における冷凍サイクル装置１００Ａ～冷凍サイクル装置１００Ｄに関し、図１２に示すように、室外熱交換器５および室内熱交換器８の少なくとも一方に用いる伝熱管３０は、円形状の伝熱管とする。そして、伝熱管３０の径ｒを７．０ｍｍ以下とする。
　たとえば、Ｒ３２およびＨＦＯ－１１２３の混合冷媒またはＲ３２、ＨＦＯ－１１２３およびＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合冷媒を冷媒回路に使用する場合、各冷媒は微燃性なので、可燃に係るリスクを考慮すると、冷媒配管径は小さい方が好ましい。
　このため、Ｒ３２およびＨＦＯ－１１２３の混合冷媒またはＲ３２、ＨＦＯ－１１２３およびＨＦＯ－１２３４ｙｆの混合冷媒（ただし混合比はＨＦＯ－１１２３≧ＨＦＯ－１２３４ｙｆとする）を用いる場合には、室外熱交換器５における伝熱管３０の径ｒが７．０ｍｍ以下であっても、冷媒配管の圧損の影響を受け難い。また、冷媒の量を削減することができ、高性能な冷凍サイクル装置を得ることができる。
　ここで、特に限定するものではないが、室外熱交換器５および室内熱交換器８の少なくとも一方に用いる伝熱管３０の内面側に内面溝を形成することができる。内面溝を形成することで、伝熱管３０の内側の表面積を増加させることができるとともに、冷媒の流れを乱流にすることができるので、伝熱管３０の伝熱性能を向上させることができる。
　実施の形態６．
　図１３は、本発明の実施の形態６に係る熱交換器の伝熱管３１を示す図である。上述した実施の形態１～実施の形態４における冷凍サイクル装置１００Ａ～冷凍サイクル装置１００Ｄに関し、図１３に示すように、室外熱交換器５および室内熱交換器８の少なくとも一方に用いる伝熱管３１を扁平形状の管（扁平管）とする。伝熱管３１を扁平形状にすることで、配管容積を減らすことができ、冷媒の量を削減し、高性能な冷凍サイクル装置を得ることができる。
　なお、各実施の形態で説明した冷凍サイクル装置は、空気調和装置（たとえば、冷凍装置、ルームエアコン、パッケージエアコン、ビル用マルチエアコンなど）、ヒートポンプ給湯機など、冷凍サイクルを利用する冷媒回路を構成する装置に適用することができる。
　１　室外機、２　室内機、３　圧縮機、４　四方弁、５　室外熱交換器、５ａ　室外送風機、６　電子膨張弁、７　液管、８　室内熱交換器、８ａ　室内送風機、９　ガス管、１０　気液分離器、１１　バイパス電子膨張弁、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ　逆止弁、１３　内部熱交換器、２０　制御装置、３０，３１　伝熱管、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ　冷凍サイクル装置。

Claims (11)

  1. 　吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
    　前記冷媒に放熱させて前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
    　凝縮された前記冷媒を減圧させる減圧装置と、
    　前記冷媒に吸熱させて前記冷媒を蒸発させる蒸発器と
    を配管接続して冷媒回路を構成し、
    　前記冷媒は、Ｒ３２とＨＦＯ－１１２３とを混合した混合冷媒であり、該混合冷媒は、Ｒ３２の質量パーセント＞ＨＦＯ－１１２３の質量パーセントである冷凍サイクル装置。
  2. 　前記混合冷媒は、前記Ｒ３２の質量パーセント：前記ＨＦＯ－１１２３の質量パーセント＝６０：４０である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　さらにＨＦＯ－１２３４ｙｆを混合した前記混合冷媒とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記混合冷媒において、Ｒ３２の質量パーセント＞ＨＦＯ－１１２３の質量パーセント＞ＨＦＯ－１２３４ｙｆの質量パーセントである請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記Ｒ３２の質量パーセント：前記ＨＦＯ－１１２３の質量パーセント＝６０：４０であり、さらに、前記ＨＦＯ－１２３４ｙｆの質量パーセントの比率が前記混合冷媒全体の２６パーセント以上である請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記減圧装置と前記蒸発器との間に設置され、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離する気液分離器と、
    　該気液分離器と前記圧縮機の吸入側とを配管接続するバイパス配管と、
    　該バイパス配管を通過する冷媒量を調整する冷媒調整装置と
    をさらに備える請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記冷媒の循環経路を切り替える流路切替装置と、
    　前記冷媒の循環経路が前記減圧装置、前記気液分離器および前記蒸発器の順となるように調整する整流装置と
    をさらに備える請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記凝縮器から前記減圧装置に向けて流れる前記冷媒と前記バイパス配管を通過する前記冷媒とを熱交換する内部熱交換器をさらに備える請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 　前記Ｒ３２の質量パーセント：前記ＨＦＯ－１１２３の質量パーセント＝６０：４０であり、前記冷媒の質量パーセント比を、Ｒ３２＞ＨＦＯ－１１２３≧ＨＦＯ－１２３４ｙｆとする請求項６～請求項８のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  10. 　前記凝縮器および前記蒸発器の少なくとも一方は、円管状の伝熱管を有する熱交換器であり、前記伝熱管の径が７．０ｍｍより小さい径である請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  11. 　前記凝縮器および前記蒸発器の少なくとも一方は、扁平形状の伝熱管を有する熱交換器である請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
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