WO2022050352A1 - 冷媒としての使用、および、冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2022050352A1
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compressor
pressure
refrigerant pipe
pipe
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結香 渡邊
智行 後藤
裕子 伊藤
隆 臼井
崇 吉村
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ダイキン工業株式会社
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    • F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Definitions

  • HFO refrigerants hydrofluoroolefins having a lower global warming potential (hereinafter, may be simply referred to as GWP) than HFC refrigerants have been attracting attention as refrigerating devices.
  • GWP global warming potential
  • -Difluoroethylene (HFO-1132) is also studied in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2019-196312) as a refrigerant having a low GWP.
  • HFO refrigerants have a low GWP, they have low stability, and therefore, some of them are prone to autolysis reaction called disproportionation reaction under certain conditions.
  • the disproportionation reaction is a chemical reaction in which two or more molecules of the same type react with each other to change into two or more different types of substances.
  • the purpose of this disclosure is to suppress a sudden rise in pressure inside the compressor.
  • the present disclosure provides a use as a refrigerant and a refrigeration cycle apparatus according to each of the following viewpoints.
  • the use as a refrigerant according to the first aspect is the use as a refrigerant of a composition in a refrigerant circuit.
  • the refrigerant circuit includes a compressor and refrigerant pipes and components connected to the compressor.
  • the internal volume of the refrigerant piping and parts is 0.7 times or more the internal volume of the compressor.
  • the composition is selected from the group consisting of ethylene-based fluoroolefins, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), and 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze). Includes one or more species to be.
  • the internal volume of the refrigerant pipes and parts is preferably 1.0 times or more, more preferably 2.0 times or more, and further preferably 5.0 times or more the internal volume of the compressor. preferable.
  • the use according to the second aspect is the use of the first aspect, and the composition is 1,2-difluoroethylene (HFO-1132), 1,1-difluoroethylene (HFO-1132a), 1,1,2. - contains one or more selected from the group consisting of trifluoroethylene (HFO-1123), monofluoroethylene (HFO-1141), chlorotrifluoroethylene (CFO-1113), and perfluoroolefins.
  • the 1,2-difluoroethylene may be trans-1,2-difluoroethylene [(E) -HFO-1132] or cis-1,2-difluoroethylene [(Z) -HFO-1132]. It may be a mixture thereof.
  • the use according to the third aspect is the use as a refrigerant of the second aspect, and the composition is 1,2-difluoroethylene (HFO-1132) and / or 1,1,2-trifluoroethylene (1,1,2-trifluoroethylene). HFO-1123) is included.
  • the refrigeration cycle apparatus includes a refrigerant circuit, and is provided with an ethylene-based fluoroolefin, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), and 1,3,3,3-tetrafluoro.
  • a composition containing one or more selected from the group consisting of propene (HFO-1234ze) is used as the refrigerant.
  • the refrigerant circuit includes a compressor and refrigerant pipes and components connected to the compressor. The internal volume of the refrigerant piping and parts is 0.7 times or more the internal volume of the compressor.
  • the internal volume of the refrigerant pipes and parts is preferably 1.0 times or more, more preferably 2.0 times or more, and further preferably 5.0 times or more the internal volume of the compressor. preferable.
  • This compressor makes it possible to suppress the propagation of the disproportionation reaction of the refrigerant inside the compressor at a predetermined place where the refrigerant passes around the ignition energy generation place inside the compressor.
  • Refrigeration cycle device 1 is a device that processes a heat load in a target space by performing a steam compression type refrigeration cycle, and is, for example, an air conditioner that harmonizes the air in the target space.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the refrigeration cycle device.
  • FIG. 2 shows a block configuration diagram of the refrigeration cycle device.
  • the refrigerating cycle device 1 mainly includes an outdoor unit 20, an indoor unit 30, a liquid-side refrigerant connecting pipe 6 and a gas-side refrigerant connecting pipe 5 connecting the outdoor unit 20 and the indoor unit 30, a remote controller (not shown), and a refrigerating cycle. It has a controller 7 that controls the operation of the device 1.
  • a refrigerating cycle is performed in which the refrigerant sealed in the refrigerant circuit 10 is compressed, cooled or condensed, depressurized, heated or evaporated, and then compressed again.
  • the refrigerant circuit 10 is filled with a refrigerant for performing a steam compression type refrigeration cycle.
  • Refrigerant As the refrigerant filled in the refrigerant circuit 10, ethylene-based fluoroolefin, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), and 1,3,3,3-tetra A refrigerant containing one or more selected from the group consisting of fluoropropene (HFO-1234ze). Regarding the combustion rate defined by ISO817, 1.2 cm / s of 1,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234ze) is 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-). It is preferable in that it is lower than 1.5 cm / s of 1234yf).
  • LFL Lower Flammability Limit: lower limit of combustion
  • HFO-1234ze 1,3,3,3-tetrafluoropropene
  • ppm 6.5% is 62000 vol. Of 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf). It is preferable in that it is higher than ppm 6.2%.
  • the refrigerants include 1,2-difluoroethylene (HFO-1132), 1,1-difluoroethylene (HFO-1132a), 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123), and monofluoroethylene.
  • the refrigerant may contain one or more selected from the group consisting of (HFO-1141), chlorotrifluoroethylene (CFO-1113), and perfluoroolefins.
  • the refrigerant preferably contains 1,2-difluoroethylene (HFO-1132) and / or 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123).
  • examples of the ethylene-based fluoroolefin include 1,2-difluoroethylene (HFO-1132), 1,1-difluoroethylene (HFO-1132a), and 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123). ), Monofluoroethylene (HFO-1141), chlorotrifluoroethylene (CFO-1113), perfluoroolefins and the like. Further, examples of the perfluoroolefin include tetrafluoroethylene (FO-1114) and the like.
  • the refrigerant circuit 10 is filled with refrigerating machine oil together with the above-mentioned refrigerant.
  • Outdoor unit 20 The outdoor unit 20 is connected to the indoor unit 30 via a liquid-side refrigerant connecting pipe 6 and a gas-side refrigerant connecting pipe 5, and constitutes a part of the refrigerant circuit 10.
  • the outdoor unit 20 mainly includes a compressor 21, a four-way switching valve 22, an outdoor heat exchanger 23, an expansion valve 24, an outdoor fan 25, a receiver 41, a gas side closing valve 28, and a liquid side closing. It has a valve 29 and a first refrigerant pipe 11 to a seventh refrigerant pipe 17.
  • the compressor 21 is a device that compresses the low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle until it reaches a high pressure.
  • a compressor having a closed structure in which a positive displacement compression element such as a rotary type or a scroll type is rotationally driven by a compressor motor can be used as the compressor 21, a compressor having a closed structure in which a positive displacement compression element such as a rotary type or a scroll type is rotationally driven by a compressor motor can be used. In this embodiment, the rotary compressor is used. I am using it.
  • the compressor motor is for changing the capacity, and the operating frequency can be controlled by an inverter.
  • a seventh refrigerant pipe 17, which is a suction pipe, is connected to the suction side of the compressor 21.
  • a first refrigerant pipe 11 which is a discharge pipe is connected to the discharge side of the compressor 21.
  • the four-way switching valve 22 is a valve whose flow path is switched by controlling the movement of a valve body (not shown), and is a valve that switches the refrigerant circuit 10 between a cooling connection state and a heating connection state.
  • the four-way switching valve 22 has a first refrigerant pipe 11 connected to the discharge side of the compressor 21 and a second refrigerant pipe 12 connected to the outdoor heat exchanger 23 in the cooling connection state. While connected, the 7th refrigerant pipe 17 connected to the suction side of the compressor 21, the receiver 41, the 6th refrigerant pipe 16 and the 5th refrigerant pipe 15 connected to the gas side closing valve 28 are connected to each other. Can be switched.
  • the four-way switching valve 22 connects the first refrigerant pipe 11 connected to the discharge side of the compressor 21 and the fifth refrigerant pipe 15 connected to the gas side closing valve 28.
  • the state is switched to a state in which the seventh refrigerant pipe 17, the receiver 41, the sixth refrigerant pipe 16, and the second refrigerant pipe 12 connected to the outdoor heat exchanger 23 are connected to the suction side of the compressor 21.
  • the outdoor heat exchanger 23 is a heat exchanger that functions as a radiator or a condenser of a high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle during the cooling operation and as an evaporator of the low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle during the heating operation.
  • the gas side end of the outdoor heat exchanger 23 is connected to the four-way switching valve 22 via the second refrigerant pipe 12.
  • the liquid side end of the outdoor heat exchanger 23 is connected to the expansion valve 24 via the third refrigerant pipe 13.
  • the expansion valve 24 is provided between the liquid side outlet of the outdoor heat exchanger 23 in the refrigerant circuit 10 and the liquid side closing valve 29.
  • the expansion valve 24 is an electric expansion valve whose valve opening degree can be adjusted by controlling the movement of a valve body (not shown) with respect to a valve seat (not shown).
  • the expansion valve 24 and the liquid side closing valve 29 are connected via a fourth refrigerant pipe 14.
  • the outdoor fan 25 sucks outdoor air into the outdoor unit 20, exchanges heat with the refrigerant in the outdoor heat exchanger 23, and then generates an air flow for discharging to the outside.
  • the outdoor fan 25 is rotationally driven by an outdoor fan motor.
  • the receiver 41 is provided between the suction side of the compressor 21 and one of the connection ports of the four-way switching valve 22, and is a refrigerant container capable of storing the surplus refrigerant in the refrigerant circuit 10 as a liquid refrigerant. ..
  • the inlet side of the receiver 41 is connected to the four-way switching valve 22 via the sixth refrigerant pipe 16.
  • the outlet side of the receiver 41 is connected to the suction side of the compressor 21 via the seventh refrigerant pipe 17.
  • the liquid side closing valve 29 is a manual valve arranged at a connection portion with the liquid side refrigerant connecting pipe 6 in the outdoor unit 20.
  • the gas side closing valve 28 is a manual valve arranged at the connection portion between the outdoor unit 20 and the gas side refrigerant connecting pipe 5.
  • the outdoor unit 20 has an outdoor unit control unit 27 that controls the operation of each unit constituting the outdoor unit 20.
  • the outdoor unit control unit 27 has a microcomputer including a CPU, a memory, and the like.
  • the outdoor unit control unit 27 is connected to the indoor unit control unit 34 of each indoor unit 30 via a communication line, and transmits and receives control signals and the like.
  • the outdoor unit 20 is provided with a discharge pressure sensor 61, a discharge temperature sensor 62, a suction pressure sensor 63, a suction temperature sensor 64, an outdoor heat exchange temperature sensor 65, an outside air temperature sensor 66, and the like. Each of these sensors is electrically connected to the outdoor unit control unit 27, and transmits a detection signal to the outdoor unit control unit 27.
  • the discharge pressure sensor 61 detects the pressure of the refrigerant flowing through the first refrigerant pipe 11 which is a discharge pipe connecting the discharge side of the compressor 21 and one of the connection ports of the four-way switching valve 22.
  • the discharge temperature sensor 62 detects the temperature of the refrigerant flowing through the first refrigerant pipe 11 which is a discharge pipe.
  • the suction pressure sensor 63 detects the pressure of the refrigerant flowing through the seventh refrigerant pipe 17, which is a suction pipe connecting the suction side of the compressor 21 and the receiver 41.
  • the suction temperature sensor 64 detects the temperature of the refrigerant flowing through the seventh refrigerant pipe 17, which is the suction pipe.
  • the outdoor heat exchange temperature sensor 65 detects the temperature of the refrigerant flowing through the outlet of the liquid side of the outdoor heat exchanger 23, which is the side opposite to the side to which the four-way switching valve 22 is connected.
  • the outside air temperature sensor 66 detects the outdoor air temperature before passing through the outdoor heat exchanger 23.
  • the indoor unit 30 is installed, for example, on the wall surface, ceiling, or the like of the room, which is the target space.
  • the indoor unit 30 is connected to the outdoor unit 20 via a liquid-side refrigerant connecting pipe 6 and a gas-side refrigerant connecting pipe 5, and constitutes a part of the refrigerant circuit 10.
  • the indoor unit 30 has an indoor heat exchanger 31, an eighth refrigerant pipe 18, a ninth refrigerant pipe 19, and an indoor fan 32.
  • the indoor heat exchanger 31 is a heat exchanger that functions as an evaporator of the low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle during the cooling operation and as a condenser of the high-pressure refrigerant in the refrigeration cycle during the heating operation.
  • the indoor fan 32 sucks indoor air into the indoor unit 30, exchanges heat with the refrigerant in the indoor heat exchanger 31, and then generates an air flow for discharging to the outside.
  • the indoor fan 32 is rotationally driven by an indoor fan motor.
  • the indoor unit 30 has an indoor unit control unit 34 that controls the operation of each unit constituting the indoor unit 30.
  • the indoor unit control unit 34 has a microcomputer including a CPU, a memory, and the like.
  • the indoor unit control unit 34 is connected to the outdoor unit control unit 27 via a communication line, and transmits and receives control signals and the like.
  • the indoor unit 30 is provided with an indoor liquid side heat exchange temperature sensor 71, an indoor air temperature sensor 72, and the like. Each of these sensors is electrically connected to the indoor unit control unit 34, and transmits a detection signal to the indoor unit control unit 34.
  • the indoor liquid side heat exchange temperature sensor 71 detects the temperature of the refrigerant flowing through the liquid refrigerant side outlet of the indoor heat exchanger 31.
  • the indoor air temperature sensor 72 detects the indoor air temperature before passing through the indoor heat exchanger 31.
  • Controller 7 In the refrigeration cycle device 1, a controller 7 that controls the operation of the refrigeration cycle device 1 is configured by connecting the outdoor unit control unit 27 and the indoor unit control unit 34 via a communication line.
  • the controller 7 mainly has a CPU (Central Processing Unit) and memories such as ROM and RAM. It should be noted that various processes and controls by the controller 7 are realized by integrally functioning each unit included in the outdoor unit control unit 27 and / or the indoor unit control unit 34.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the refrigeration cycle device 1 can execute at least a cooling operation mode and a heating operation mode.
  • the controller 7 determines whether it is the cooling operation mode or the heating operation mode based on the instruction received from the remote controller or the like, and executes it.
  • the compressor 21 is capacity-controlled, for example, so that the evaporation temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 becomes the target evaporation temperature.
  • the gas refrigerant discharged from the compressor 21 passes through the first refrigerant pipe 11, the four-way switching valve 22, and the second refrigerant pipe 12, and then condenses in the outdoor heat exchanger 23.
  • the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 23 is decompressed when passing through the expansion valve 24 after passing through the third refrigerant pipe 13.
  • the refrigerant decompressed by the expansion valve 24 passes through the fourth refrigerant pipe 14, then flows through the liquid-side refrigerant connecting pipe 6 via the liquid-side closing valve 29, and is sent to the indoor unit 30. After that, the refrigerant passes through the eighth refrigerant pipe 18, evaporates in the indoor heat exchanger 31, passes through the ninth refrigerant pipe 19, and then flows to the gas-side refrigerant connecting pipe 5.
  • the refrigerant flowing through the gas side refrigerant connecting pipe 5 is compressed again through the gas side closing valve 28, the fifth refrigerant pipe 15, the four-way switching valve 22, the sixth refrigerant pipe 16, the receiver 41, and the seventh refrigerant pipe 17. It is sucked into the machine 21.
  • the compressor 21 is capacity-controlled, for example, so that the condensation temperature of the refrigerant in the refrigerant circuit 10 becomes the target condensation temperature.
  • the gas refrigerant discharged from the compressor 21 flows through the first refrigerant pipe 11, the four-way switching valve 22, the fifth refrigerant pipe 15, and the gas-side refrigerant connecting pipe 5, and then is sent to the indoor unit 30.
  • the refrigerant passes through the ninth refrigerant pipe 19 and then flows into the gas side end of the indoor heat exchanger 31, and is condensed or dissipated in the indoor heat exchanger 31.
  • the refrigerant condensed or dissipated in the indoor heat exchanger 31 passes through the eighth refrigerant pipe 18, then flows through the liquid-side refrigerant connecting pipe 6, and flows into the outdoor unit 20.
  • the refrigerant that has passed through the liquid side closing valve 29 of the outdoor unit 20 is depressurized in the expansion valve 24 after passing through the fourth refrigerant pipe 14.
  • the refrigerant decompressed by the expansion valve 24 passes through the third refrigerant pipe 13, and then evaporates in the outdoor heat exchanger 23, and the second refrigerant pipe 12, the four-way switching valve 22, the sixth refrigerant pipe 16, the receiver 41, It is sucked into the compressor 21 again through the seventh refrigerant pipe 17.
  • the first refrigerant pipe 11, the four-way switching valve 22, the fifth refrigerant pipe 15, the gas side refrigerant connecting pipe 5, the ninth refrigerant pipe 19, and the indoor heat are used.
  • the total internal volume of the exchanger 31, the eighth refrigerant pipe 18, the liquid side refrigerant connecting pipe 6, the fourth refrigerant pipe 14, and the expansion valve 24 should be 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21. It is configured in.
  • the internal volume can be the volume of the refrigerant that can be filled under a predetermined temperature condition in the stopped operation state.
  • a refrigerant that may cause a disproportionation reaction when a predetermined condition is satisfied is used.
  • the state of the refrigerant tends to be high temperature and high pressure, and disproportionation occurs in the compressor 21 where electric energy may be generated at the electrical contacts and frictional heat may be generated at the sliding portion.
  • the internal pressure may rise sharply.
  • the pressure that rises sharply inside the compressor 21 is a confirmation test of the design strength of the compressor (for example, JIS B 8240: 2015 Refrigeration pressure vessel structure, "8 Design of a pressure vessel with a complicated structure".
  • JIS B 8240 2015 Refrigeration pressure vessel structure, "8 Design of a pressure vessel with a complicated structure”.
  • the pressure will exceed four times the design pressure required in "Confirmation of strength”
  • the reliability of the compressor 21 will be regarded as a problem.
  • the inventors of the present application have found that the total internal volume of the refrigerant pipe 70 connected to the first pressure-resistant container 50 and the second pressure-resistant container 60 causes a disproportionation reaction.
  • the internal volume of the first pressure-resistant container 50 to be generated is 0.7 times or more, even if a disproportionation reaction occurs, a rapid increase in the pressure inside the first pressure-resistant container 50 is suppressed. It was confirmed.
  • test was performed using the test device shown in FIG. 3 and the test device shown in FIG.
  • a first pressure-resistant container 50 having a cylindrical internal space and made of SUS was used.
  • the internal volume of the first pressure-resistant container 50 was 35 cc.
  • the first pressure resistant container 50 is provided with a temperature sensor for detecting the temperature of the internal refrigerant and a pressure sensor for detecting the pressure of the internal refrigerant.
  • an ignition source S which is a platinum wire provided so as to connect the two electrodes, was provided.
  • HFO-1132 (E) 1,2-difluoroethylene
  • the pressure of the refrigerant was set to 1.2 MPa, and a disproportionation reaction was generated in the ignition source S.
  • the same first pressure-resistant container 50 as that used in the test device of FIG. 3 was used, and the first pressure-resistant container 50 and the second pressure-resistant container 60 were connected by a refrigerant pipe 70. ..
  • the first pressure-resistant container 50 and the second pressure-resistant container 60 are both containers having a cylindrical internal space and are made of SUS.
  • a temperature sensor for detecting the temperature of the internal refrigerant and a pressure sensor for detecting the pressure of the internal refrigerant were provided for each of the first pressure-resistant container 50 and the second pressure-resistant container 60.
  • the refrigerant pipe 70 extends from the peripheral surface of the first pressure-resistant container 50 to the peripheral surface of the second pressure-resistant container 60, and uses a refrigerant pipe composed of 1/4 inch SUS having a length of 20 cm. Similar to the test apparatus of FIG. 3, an ignition source S, which is a platinum wire provided so as to connect the two electrodes, was provided at the center of the internal space of the first pressure resistant container 50.
  • 1,2-difluoroethylene (HFO-1132 (E)) as a refrigerant is filled inside the first pressure-resistant container 50, the second pressure-resistant container 60, and the refrigerant pipe 70, and the temperature of the refrigerant is adjusted.
  • the temperature was set to 150 ° C.
  • the pressure of the refrigerant was set to 1.2 MPa
  • a disproportionation reaction was generated in the ignition source S.
  • the test apparatus shown in FIG. 4 is used to change the internal volume of the second pressure-resistant container 60 while setting the internal volume of the first pressure-resistant container 50 to 35 cc to generate a disproportionation reaction.
  • the difference in the state of the pressure rise inside the first pressure-resistant container 50 was observed. The results of each test example are shown below.
  • total volume indicates the total volume of the internal volume of the first pressure-resistant container and the internal volume of the second pressure-resistant container. Further, the “internal volume ratio” indicates a value obtained by dividing the internal volume of the second pressure-resistant container by the internal volume of the first pressure-resistant container.
  • the "maximum pressure” as the “theoretical value” assumes that all of the refrigerant inside the first pressure-resistant container is decomposed by the disproportionation reaction, and the disproportionation reaction of the refrigerant does not occur in the second pressure-resistant container. In this case, the maximum value of the pressure expected to be detected by the pressure sensor in the first pressure-resistant container is shown.
  • Test Example 1 in which all the refrigerant in the first pressure-resistant container was decomposed by the disproportionation reaction, the pressure (1.2 MPa) in the first pressure-resistant container before the disproportionation reaction increased to 9.6 MPa.
  • the pressure inside the first pressure-resistant container increased 8.0 times (9.6 MPa / 1.2 MPa) due to the decomposition of the refrigerant due to the disproportionation reaction. Therefore, the "maximum pressure” as the “theoretical value” is (pressure in the first pressure-resistant container before the disproportionation reaction x decomposition rate of the refrigerant x 8.0) + (first pressure-resistant container before the disproportionation reaction). It was assumed that it was obtained by calculating the internal pressure ⁇ (100-decomposition rate)).
  • the "pressure change rate" as the "theoretical value” is a value obtained by dividing the "maximum pressure” as the "theoretical value” by the pressure in the first pressure-resistant container before the disproportionation reaction is generated. Is shown.
  • the "maximum pressure” as the “actual measurement value” indicates the maximum value of the pressure detected by the pressure sensor in the first pressure-resistant container when the disproportionation reaction is generated.
  • the “pressure change rate” as the “measured value” indicates a value obtained by dividing the “maximum pressure” as the “measured value” by the pressure in the first pressure-resistant container before the disproportionation reaction is generated. ing.
  • the measured value can suppress the increase in pressure. It can be seen that the pressure rise can be suppressed to be smaller than the expected value by connecting the second pressure resistant container 60 to the 50 via the refrigerant pipe 70.
  • the internal volumes of the first refrigerant pipe 11, the four-way switching valve 22, the second refrigerant pipe 12, the outdoor heat exchanger 23, the third refrigerant pipe 13, and the expansion valve 24 Is configured so that the total of the above is 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21. Therefore, even if a disproportionation reaction occurs inside the compressor 21 during the cooling operation, the increase in pressure inside the compressor 21 is suppressed to 4.0 times or less.
  • the total internal volume of the fourth refrigerant pipe 14 and the expansion valve 24 is configured to be 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21. Therefore, even if a disproportionation reaction occurs inside the compressor 21 during the heating operation, the increase in pressure inside the compressor 21 is suppressed to 4.0 times or less.
  • the first refrigerant pipe 11, the four-way switching valve 22, and the second are connected to the discharge side of the compressor 21.
  • Refrigerant pipe 12, outdoor heat exchanger 23, third refrigerant pipe 13, expansion valve 24, fifth refrigerant pipe 15, gas side refrigerant connecting pipe 5, ninth refrigerant pipe 19, indoor heat exchanger 31, eighth refrigerant pipe 18 The sudden increase in pressure in the liquid-side refrigerant connecting pipe 6 and the fourth refrigerant pipe 14 is also suppressed. This makes it possible to improve the reliability of these pipes and parts. Further, as these pipes and parts, those having low withstand voltage can be used.
  • the total internal volume of the first refrigerant pipe 11, the four-way switching valve 22, the second refrigerant pipe 12, and the outdoor heat exchanger 23 connected to the discharge side of the compressor 21 is
  • the refrigerant circuit 10 may be configured so as to be 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21.
  • the refrigerant circuit 10 may be configured so that the total internal volume of the indoor heat exchanger 31 is 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21.
  • the refrigerant so that the total internal volume of the refrigerant pipes, heat exchangers, etc. connected to the suction side of the compressor 21 is 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21.
  • the circuit 10 may be configured.
  • the total internal volume of the 9th refrigerant pipe 19, the indoor heat exchanger 31, the 8th refrigerant pipe 18, the liquid side refrigerant connecting pipe 6, the 4th refrigerant pipe 14, and the expansion valve 24 is the content of the compressor 21.
  • the refrigerant circuit 10 When the refrigerant circuit 10 is in a heating connection state, which is not more than 0.7 times the product, the seventh refrigerant pipe 17, the receiver 41, the sixth refrigerant pipe 16, the four-way switching valve 22, the second refrigerant pipe 12,
  • the refrigerant circuit 10 may be configured so that the total internal volume of the outdoor heat exchanger 23, the third refrigerant pipe 13, and the expansion valve 24 is 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21. ..
  • the refrigerant circuit 10 may have an internal volume of 0.7 times or more the internal volume of the compressor 21.
  • a refrigerant container such as a receiver is installed on the discharge side of the compressor 21. It may be provided with 1 or 2 or more.
  • the refrigerant circuit 10 may be provided with a refrigerant container in the middle of the path from the discharge side of the compressor 21 to the expansion valve 24.
  • refrigerant containers such as receivers are installed on the suction side of the compressor 21.
  • the refrigerant circuit 10 may be provided with a refrigerant container in the middle of the path from the suction side of the compressor 21 to the expansion valve 24.
  • the refrigerating cycle device 1 may be provided with, for example, a refrigerant circuit dedicated to cooling operation.
  • Refrigerant cycle device 5 Gas side refrigerant communication pipe (refrigerant pipe) 6 Liquid side refrigerant connecting pipe (refrigerant pipe) 10 Refrigerant circuit 10a Refrigerant circuit 11 First refrigerant pipe (refrigerant pipe) 12 Second refrigerant pipe (refrigerant pipe) 13 Third refrigerant pipe (refrigerant pipe) 14 Fourth refrigerant pipe (refrigerant pipe) 15 Fifth refrigerant pipe (refrigerant pipe) 18 Eighth refrigerant pipe (refrigerant pipe) 19 9th Refrigerant Piping (Refrigerant Piping) 21 Compressor 23 Outdoor heat exchanger (parts) 24 Expansion valve (parts) 31 Indoor heat exchanger (parts) 41 Receiver (parts)
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-196312

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Abstract

圧縮機内の圧力上昇を抑制する。エチレン系のフルオロオレフィン、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）、および、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）からなる群より選択される１種または２種以上を含む組成物の、圧縮機（２１）に接続される冷媒配管（１１、１２、１３、１５、５、１９、１８、６、１４）および部品（２３、３１、２４）の内容積が、前記圧縮機の内容積の０．７倍以上である冷媒回路（１０）における、冷媒としての使用。

Description

冷媒としての使用、および、冷凍サイクル装置
　冷媒としての使用、および、冷凍サイクル装置に関する。
　従来より、冷凍装置には、ＨＦＣ冷媒より地球温暖化係数（Ｇｌｏｂａｌ　Ｗａｒｍｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：以下、単にＧＷＰという場合がある。）の低いハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ冷媒）が注目されており、例えば、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）もＧＷＰの低い冷媒として特許文献１（特開２０１９－１９６３１２号公報）で検討されている。
　このようなＨＦＯ冷媒は、ＧＷＰが低いものの、安定性が低いことから、一定条件下において不均化反応と呼ばれる自己分解反応が発生しやすいものがある。不均化反応とは、同一種類の分子２個以上が相互に反応するなどの原因により、２種類以上の異なる種類の物質に転じる化学反応である。
　このようなＨＦＯ冷媒の不均化反応が圧縮機内で発生した場合には、圧縮機内の圧力が急激に上昇してしまうおそれがある。
　本開示の目的は、圧縮機内の圧力の急激な上昇を抑制することにある。
　本願の発明者らは冷媒の不均化反応の伝播を抑制すべく鋭意研究を重ねた結果、冷媒の不均化反応が発生したとしても、圧縮機に接続される接続物の内容積が大きい場合には、圧縮機の内部の圧力の急激な上昇が抑制されることを新規に見出した。本願の発明者らは、かかる知見に基づきさらに研究を重ね、本開示の内容を完成するに至った。本開示は、以下の各観点に係る冷媒としての使用、および冷凍サイクル装置を提供する。
　第１観点に係る冷媒としての使用は、冷媒回路における、組成物の冷媒としての使用である。冷媒回路は、圧縮機と、圧縮機に接続された冷媒配管および部品を有している。冷媒配管および部品の内容積が、圧縮機の内容積の０．７倍以上である。組成物は、エチレン系のフルオロオレフィン、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）、および、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）からなる群より選択される１種または２種以上を含む。
　なお、冷媒配管および部品の内容積は、圧縮機の内容積の１．０倍以上であることが好ましく、２．０倍以上であることがより好ましく、５．０倍以上であることがさらに好ましい。
　この冷媒としての使用によれば、圧縮機内で不均化反応が発生したとしても、圧縮機内部での圧力の急激な上昇が抑制される。
　第２観点に係る使用は、第１観点の使用であって、組成物は、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、１，１－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２ａ）、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）、モノフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１４１）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＦＯ－１１１３）、および、パーフルオロオレフィンからなる群より選択される１種または２種以上を含む。
　なお、１，２－ジフルオロエチレンは、トランス－１，２－ジフルオロエチレン［（Ｅ）－ＨＦＯ－１１３２］であってもよく、シス－１，２－ジフルオロエチレン［（Ｚ）－ＨＦＯ－１１３２］であってもよく、これらの混合物であってもよい。
　第３観点に係る使用は、第２観点の冷媒としての使用であって、組成物は、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、および／または、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）を含む。
　第４観点に係る冷凍サイクル装置は、冷媒回路を備え、エチレン系のフルオロオレフィン、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）、および、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）からなる群より選択される１種または２種以上を含む組成物を冷媒として用いる。冷媒回路は、圧縮機と、圧縮機に接続された冷媒配管および部品を有している。冷媒配管および部品の内容積が、圧縮機の内容積の０．７倍以上である。
　なお、冷媒配管および部品の内容積は、圧縮機の内容積の１．０倍以上であることが好ましく、２．０倍以上であることがより好ましく、５．０倍以上であることがさらに好ましい。
　この圧縮機は、圧縮機の内部における冷媒の不均化反応の伝播を、圧縮機内部の着火エネルギ発生箇所の周囲における冷媒が通過する所定箇所において抑制することが可能になる。
冷凍サイクル装置の概略構成図である。 冷凍サイクル装置のブロック構成図である。 不均化反応による圧力上昇に関する試験例１で用いた試験装置を説明する概略図である。 不均化反応による圧力上昇に関する試験例２－６で用いた試験装置を説明する概略図である。
　以下、本開示に係る冷媒の冷凍サイクル装置における使用、および、冷凍サイクル装置について、例を挙げつつ具体的に説明するが、これらの記載は本開示内容を限定するものではない。
　（１）冷凍サイクル装置１
　冷凍サイクル装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の熱負荷を処理する装置であって、例えば、対象空間の空気を調和させる空気調和装置等である。
　図１に、冷凍サイクル装置の概略構成図を示す。図２に、冷凍サイクル装置のブロック構成図を示す。
　冷凍サイクル装置１は、主として、室外ユニット２０と、室内ユニット３０と、室外ユニット２０と室内ユニット３０を接続する液側冷媒連絡配管６およびガス側冷媒連絡配管５と、図示しないリモコンと、冷凍サイクル装置１の動作を制御するコントローラ７と、を有している。
　冷凍サイクル装置１では、冷媒回路１０内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒が充填されている。
　（２）冷媒
　冷媒回路１０に充填されている冷媒としては、エチレン系のフルオロオレフィン、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）、および、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）からなる群より選択される１種または２種以上を含む冷媒である。なお、ＩＳＯ８１７で定義される燃焼速度については、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）の１．２ｃｍ／ｓは、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）の１．５ｃｍ／ｓよりも低い点で好ましい。また、ＩＳＯ８１７で定義されるＬＦＬ（ＬｏｗｅｒＦｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ Ｌｉｍｉｔ：燃焼下限界）については、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）の６５０００ｖｏｌ．ｐｐｍ６．５％は、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）の６２０００ｖｏｌ．ｐｐｍ６．２％よりも高い点で好ましい。なかでも、当該冷媒としては、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、１，１－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２ａ）、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）、モノフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１４１）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＦＯ－１１１３）、および、パーフルオロオレフィンからなる群より選択される１種または２種以上を含むものであってよい。当該冷媒としては、特に、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、および／または、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）を含むものであることが好ましい。
　ここで、エチレン系のフルオロオレフィンとしては、例えば、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、１，１－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２ａ）、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）、モノフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１４１）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＦＯ－１１１３）、パーフルオロオレフィン等が挙げられる。また、パーフルオロオレフィンとしては、例えば、テトラフルオロエチレン（ＦＯ－１１１４）等が挙げられる。
　なお、冷媒回路１０には、上述の冷媒と共に冷凍機油が充填される。
　（３）室外ユニット２０
　室外ユニット２０は、液側冷媒連絡配管６およびガス側冷媒連絡配管５を介して室内ユニット３０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２０は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、室外ファン２５と、レシーバ４１と、ガス側閉鎖弁２８と、液側閉鎖弁２９と、第１冷媒配管１１～第７冷媒配管１７と、を有している。
　圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。ここでは、圧縮機２１としては、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素が圧縮機モータによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機を用いることができ、本実施形態ではロータリ圧縮機を用いている。圧縮機モータは、容量を変化させるためのものであり、インバータにより運転周波数の制御が可能である。圧縮機２１の吸入側には、吸入管である第７冷媒配管１７が接続されている。圧縮機２１の吐出側には、吐出管である第１冷媒配管１１が接続されている。
　四路切換弁２２は、図示しない弁体が移動制御されることにより流路が切り換えられる弁であり、冷媒回路１０を冷房接続状態と暖房接続状態とに切り換える弁である。具体的には、四路切換弁２２は、冷房接続状態では、圧縮機２１の吐出側に接続された第１冷媒配管１１と、室外熱交換器２３に接続された第２冷媒配管１２とを接続しつつ、圧縮機２１の吸入側に接続された第７冷媒配管１７とレシーバ４１と第６冷媒配管１６と、ガス側閉鎖弁２８に接続された第５冷媒配管１５とを接続する状態に切り換えられる。また、四路切換弁２２は、暖房接続状態では、圧縮機２１の吐出側に接続された第１冷媒配管１１と、ガス側閉鎖弁２８に接続された第５冷媒配管１５とを接続しつつ、圧縮機２１の吸入側に接続された第７冷媒配管１７とレシーバ４１と第６冷媒配管１６と、室外熱交換器２３に接続された第２冷媒配管１２とを接続する状態に切り換えられる。
　室外熱交換器２３は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の放熱器または凝縮器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器２３のガス側端部は、第２冷媒配管１２を介して四路切換弁２２と接続されている。室外熱交換器２３の液側端部は、第３冷媒配管１３を介して膨張弁２４と接続されている。
　膨張弁２４は、冷媒回路１０における室外熱交換器２３の液側出口から液側閉鎖弁２９までの間に設けられている。膨張弁２４は、図示しない弁座に対して図示しない弁体が移動制御されることで弁開度を調節可能な電動膨張弁である。膨張弁２４と液側閉鎖弁２９とは、第４冷媒配管１４を介して接続されている。
　室外ファン２５は、室外ユニット２０内に室外の空気を吸入して、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室外ファン２５は、室外ファンモータによって回転駆動される。
　レシーバ４１は、圧縮機２１の吸入側と四路切換弁２２の接続ポートの１つとの間に設けられており、冷媒回路１０における余剰冷媒を液冷媒として貯留することが可能な冷媒容器である。レシーバ４１の入口側は、第６冷媒配管１６を介して四路切換弁２２と接続されている。レシーバ４１の出口側は、第７冷媒配管１７を介して圧縮機２１の吸入側に接続されている。
　液側閉鎖弁２９は、室外ユニット２０における液側冷媒連絡配管６との接続部分に配置された手動弁である。
　ガス側閉鎖弁２８は、室外ユニット２０におけるとガス側冷媒連絡配管５との接続部分に配置された手動弁である。
　室外ユニット２０は、室外ユニット２０を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部２７を有している。室外ユニット制御部２７は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室外ユニット制御部２７は、各室内ユニット３０の室内ユニット制御部３４と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
　室外ユニット２０には、吐出圧力センサ６１、吐出温度センサ６２、吸入圧力センサ６３、吸入温度センサ６４、室外熱交温度センサ６５、外気温度センサ６６等が設けられている。これらの各センサは、室外ユニット制御部２７と電気的に接続されており、室外ユニット制御部２７に対して検出信号を送信する。吐出圧力センサ６１は、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２の接続ポートの１つとを接続する吐出管である第１冷媒配管１１を流れる冷媒の圧力を検出する。吐出温度センサ６２は、吐出管である第１冷媒配管１１を流れる冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ６３は、圧縮機２１の吸入側とレシーバ４１とを接続する吸入配管である第７冷媒配管１７を流れる冷媒の圧力を検出する。吸入温度センサ６４は、吸入配管である第７冷媒配管１７を流れる冷媒の温度を検出する。室外熱交温度センサ６５は、室外熱交換器２３のうち四路切換弁２２が接続されている側とは反対側である液側の出口を流れる冷媒の温度を検出する。外気温度センサ６６は、室外熱交換器２３を通過する前の屋外の空気温度を検出する。
　（４）室内ユニット３０
　室内ユニット３０は、例えば、対象空間である室内の壁面や天井等に設置される。室内ユニット３０は、液側冷媒連絡配管６およびガス側冷媒連絡配管５を介して室外ユニット２０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
　室内ユニット３０は、室内熱交換器３１と、第８冷媒配管１８と、第９冷媒配管１９と、室内ファン３２を有している。
　室内熱交換器３１は、液側が、第８冷媒配管１８を介して液側冷媒連絡配管６と接続され、ガス側端が、第９冷媒配管１９を介してガス側冷媒連絡配管５と接続されている。室内熱交換器３１は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。
　室内ファン３２は、室内ユニット３０内に室内の空気を吸入して、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室内ファン３２は、室内ファンモータによって回転駆動される。
　また、室内ユニット３０は、室内ユニット３０を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部３４を有している。室内ユニット制御部３４は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室内ユニット制御部３４は、室外ユニット制御部２７と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
　室内ユニット３０には、室内液側熱交温度センサ７１、室内空気温度センサ７２等が設けられている。これらの各センサは、室内ユニット制御部３４と電気的に接続されており、室内ユニット制御部３４に対して検出信号を送信する。室内液側熱交温度センサ７１は、室内熱交換器３１の液冷媒側の出口を流れる冷媒の温度を検出する。室内空気温度センサ７２は、室内熱交換器３１を通過する前の室内の空気温度を検出する。
　（５）コントローラ７
　冷凍サイクル装置１では、室外ユニット制御部２７と室内ユニット制御部３４とが通信線を介して接続されることで、冷凍サイクル装置１の動作を制御するコントローラ７が構成されている。
　コントローラ７は、主として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）と、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリを有している。なお、コントローラ７による各種処理や制御は、室外ユニット制御部２７および／又は室内ユニット制御部３４に含まれる各部が一体的に機能することによって実現されている。
　（６）運転モード
　冷凍サイクル装置１は、少なくとも冷房運転モードと暖房運転モードとを実行可能である。
　コントローラ７は、リモコン等から受け付けた指示に基づいて、冷房運転モードか暖房運転モードかを判断し、実行する。
　冷房運転モードでは、圧縮機２１は、例えば、冷媒回路１０における冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度になるように、運転周波数が容量制御される。
　圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２を通過した後、室外熱交換器２３において凝縮する。室外熱交換器２３を流れた冷媒は、第３冷媒配管１３を通過した後、膨張弁２４を通過する際に減圧される。
　膨張弁２４で減圧された冷媒は、第４冷媒配管１４を通過した後、液側閉鎖弁２９を介して、液側冷媒連絡配管６を流れ、室内ユニット３０に送られる。その後、冷媒は、第８冷媒配管１８を通過した後、室内熱交換器３１において蒸発し、第９冷媒配管１９を通過した後、ガス側冷媒連絡配管５に流れていく。ガス側冷媒連絡配管５を流れた冷媒は、ガス側閉鎖弁２８、第５冷媒配管１５、四路切換弁２２、第６冷媒配管１６、レシーバ４１、第７冷媒配管１７を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。
　暖房運転モードでは、圧縮機２１は、例えば、冷媒回路１０における冷媒の凝縮温度が、目標凝縮温度になるように、運転周波数が容量制御される。
　圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５を流れた後、室内ユニット３０に送られる。その後、冷媒は、第９冷媒配管１９を通過した後、室内熱交換器３１のガス側端に流入し、室内熱交換器３１において凝縮または放熱する。室内熱交換器３１において凝縮または放熱した冷媒は、第８冷媒配管１８を通過した後、液側冷媒連絡配管６を流れて、室外ユニット２０に流入する。
　室外ユニット２０の液側閉鎖弁２９を通過した冷媒は、第４冷媒配管１４を通過した後、膨張弁２４において減圧される。膨張弁２４で減圧された冷媒は、第３冷媒配管１３を通過した後、室外熱交換器２３において蒸発し、第２冷媒配管１２、四路切換弁２２、第６冷媒配管１６、レシーバ４１、第７冷媒配管１７を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。
　（７）容積の関係
　本実施形態の冷凍サイクル装置１が有する冷媒回路１０では、第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２、室外熱交換器２３、第３冷媒配管１３、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように構成されている。
　さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置１が有する冷媒回路１０では、第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５、第９冷媒配管１９、室内熱交換器３１、第８冷媒配管１８、液側冷媒連絡配管６、第４冷媒配管１４、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように構成されている。
　ここで、内容積は、運転停止状態の所定温度条件下において充填可能な冷媒の体積とすることができる。
　（８）実施形態の特徴
　本実施形態の冷凍サイクル装置１では、所定の条件を満たした場合に不均化反応が生じるおそれのある冷媒が用いられている。冷媒回路１０のなかでも、冷媒の状態が高温で高圧の状態になりがちであり、電気的接点における電気的エネルギの発生や摺動部分における摩擦熱の発生がありえる圧縮機２１内において不均化反応が生じるおそれが高い。そして、圧縮機２１内において不均化反応が発生すると、内部の圧力が急激に上昇するおそれがある。このように、圧縮機２１の内部において急激に上昇する圧力は、圧縮機の設計強度の確認試験（例えば、ＪＩＳ　Ｂ　８２４０：２０１５　冷凍用圧力容器の構造、「８　複雑な構造の圧力容器の設計強度の確認」参照）において求められる、設計圧力の４倍の圧力を超えるおそれがあり、圧縮機２１の信頼性が問題視される。
　これに対して、本願の発明者等は、以下に述べる試験の結果により、第１耐圧容器５０に接続される冷媒配管７０および第２耐圧容器６０の合計の内容積が、不均化反応を発生させる第１耐圧容器５０の内容積の０．７倍以上である場合には、不均化反応が発生したとしても、第１耐圧容器５０の内部の圧力の急激な上昇が抑制されることを確認した。
　具体的には、試験は、図３に示す試験装置と、図４に示す試験装置を用いて行った。
　図３の試験装置では、円筒形状の内部空間を有し、ＳＵＳにより構成された第１耐圧容器５０を用いた。第１耐圧容器５０の内容積は、３５ｃｃであった。また、第１耐圧容器５０には、内部の冷媒の温度を検出する温度センサと、内部の冷媒の圧力を検出する圧力センサを設けた。第１耐圧容器５０の内部空間の中心には、２つの電極間を繋ぐように設けた白金線である着火源Ｓを設けた。試験例１では、図３の試験装置を用い、第１耐圧容器５０の内部に冷媒としての１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２（Ｅ））を充填し、冷媒の温度を１５０℃とし、冷媒の圧力を１．２ＭＰａとして、着火源Ｓにおいて不均化反応を発生させた。
　図４の試験装置では、図３の試験装置で用いたものと同じ第１耐圧容器５０を用い、第１耐圧容器５０と第２耐圧容器６０とが冷媒配管７０によって接続されたものを用いた。第１耐圧容器５０と第２耐圧容器６０は、いずれも円筒形状の内部空間を有する容器であり、ＳＵＳにより構成した。試験では、第１耐圧容器５０と第２耐圧容器６０のそれぞれについて、内部の冷媒の温度を検出する温度センサと、内部の冷媒の圧力を検出する圧力センサを設けた。また、冷媒配管７０は、第１耐圧容器５０の周面から第２耐圧容器６０の周面まで延びており、長さ２０ｃｍの１／４ｉｎｃｈのＳＵＳにより構成された冷媒配管を用いた。図３の試験装置と同様に、第１耐圧容器５０の内部空間の中心には、２つの電極間を繋ぐように設けた白金線である着火源Ｓを設けた。図４の試験装置では、第１耐圧容器５０と第２耐圧容器６０と冷媒配管７０の内部に冷媒としての１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２（Ｅ））を充填し、冷媒の温度を１５０℃とし、冷媒の圧力を１．２ＭＰａとして、着火源Ｓにおいて不均化反応を発生させた。なお、試験例２～６では、図４に記載の試験装置を用い、第１耐圧容器５０の内容積は３５ｃｃとしつつ第２耐圧容器６０の内容積を変化させて不均化反応を発生させ、第１耐圧容器５０の内部の圧力上昇の様子の違いを観察した。以下に、各試験例の結果を示す。
　なお、以下の表において、「全体の容積」は、第１耐圧容器の内容積と第２耐圧容器の内容積との合計の容積を示している。また、「内容積比」は、第２耐圧容器の内容積を第１耐圧容器の内容積で除して得られる値を示している。
　また、「理論値」としての「最大圧力」は、第１耐圧容器内部の冷媒の全てが不均化反応により分解し、第２耐圧容器内では冷媒の不均化反応が生じていないと仮定した場合に、第１耐圧容器内の圧力センサで検出することが想定される圧力の最大値を示している。なお、第１耐圧容器内の冷媒が全て不均化反応により分解した試験例１では、不均化反応前の第１耐圧容器内の圧力（１．２ＭＰａ）が、９．６ＭＰａまで上昇したことから、不均化反応による冷媒の分解により、第１耐圧容器の内部の圧力が８．０倍（９．６ＭＰａ／１．２ＭＰａ）になることが確認された。したがって、「理論値」としての「最大圧力」は、（不均化反応前の第１耐圧容器内の圧力×冷媒の分解率×８．０）＋（不均化反応前の第１耐圧容器内の圧力×（１００－分解率））を計算して得られるものとした。なお、「理論値」としての「圧力変化率」は、「理論値」としての「最大圧力」を、不均化反応を発生させる前の第１耐圧容器内の圧力で除して得られる値を示している。
　また、「実測値」としての「最大圧力」は、不均化反応を発生させた際に第１耐圧容器内の圧力センサで検出した圧力の最大値を示している。「実測値」としての「圧力変化率」は、「実測値」としての「最大圧力」を、不均化反応を発生させる前の第１耐圧容器内の圧力で除して得られる値を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上の試験結果によれば、第１耐圧容器５０の内容積に対する第２耐圧容器６０の内容積の割合が大きいほど、第１耐圧容器５０内で不均化反応が発生した場合であっても、圧力が上昇する程度を抑制できる傾向にあることが分かる。特に、第２耐圧容器６０の内容積が第１耐圧容器５０の内容積の０．７倍以上確保されている場合には、不均化反応が発生した場合の圧力変化率を４．０以下に抑えることができており、圧縮機の設計強度の確認試験（設計圧力の４倍の圧力）の範囲内であることから、圧縮機の信頼性を確保できることが分かる。なお、表１の「理論値」の「圧力変化率」と「実測値」の「圧力変化率」を比較すると、実測値の方が圧力の増大を抑制できていることから、第１耐圧容器５０に対して冷媒配管７０を介して第２耐圧容器６０を接続させることで、圧力上昇を想定される値よりも小さく抑えることができていることが分かる。
　そして、本実施形態の冷凍サイクル装置１では、第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２、室外熱交換器２３、第３冷媒配管１３、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように構成されている。したがって、冷房運転時において圧縮機２１の内部で不均化反応が発生したとしても、圧縮機２１内の圧力の上昇が４．０倍以下に抑えられる。また、第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５、第９冷媒配管１９、室内熱交換器３１、第８冷媒配管１８、液側冷媒連絡配管６、第４冷媒配管１４、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように構成されている。したがって、暖房運転時において圧縮機２１の内部で不均化反応が発生したとしても、圧縮機２１内の圧力の上昇が４．０倍以下に抑えられる。
　これにより、不均化反応が生じるおそれのある冷媒を用いた冷凍サイクル装置１における、圧縮機２１の信頼性を確保することができている。
　また、圧縮機２１で不均化反応が発生した際の圧力の上昇が抑制されることにより、圧縮機２１の吐出側に接続されている第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２、室外熱交換器２３、第３冷媒配管１３、膨張弁２４、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５、第９冷媒配管１９、室内熱交換器３１、第８冷媒配管１８、液側冷媒連絡配管６、第４冷媒配管１４における圧力の急激な上昇も抑制される。これにより、これらの配管や部品の信頼性を高めることができる。また、これらの配管や部品として、耐圧強度の低いものを用いることも可能になる。
　（９）他の実施形態
　（９－１）他の実施形態Ａ
　上記実施形態では、圧縮機２１の吐出側に接続されている第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２、室外熱交換器２３、第３冷媒配管１３、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上である冷媒回路１０を例に挙げて説明した。
　これに対して、例えば、圧縮機２１の吐出側に接続されている第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２、および、室外熱交換器２３の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように、冷媒回路１０を構成してもよい。
　（９－２）他の実施形態Ｂ
　上記実施形態では、圧縮機２１の吐出側に接続されている第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５、第９冷媒配管１９、室内熱交換器３１、第８冷媒配管１８、液側冷媒連絡配管６、第４冷媒配管１４、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上である冷媒回路１０を例に挙げて説明した。
　これに対して、例えば、圧縮機２１の吐出側に接続されている第１冷媒配管１１、四路切換弁２２、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５、第９冷媒配管１９、および、室内熱交換器３１の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように、冷媒回路１０を構成してもよい。
　（９－３）他の実施形態Ｃ
　上記実施形態では、圧縮機２１の吐出側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上である冷媒回路１０を例に挙げて説明した。
　これに対して、例えば、圧縮機２１の吸入側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように、冷媒回路１０を構成してもよい。
　具体的には、冷媒回路１０が冷房接続状態である場合については、第７冷媒配管１７、レシーバ４１、第６冷媒配管１６、四路切換弁２２、第５冷媒配管１５、ガス側冷媒連絡配管５、第９冷媒配管１９、室内熱交換器３１、第８冷媒配管１８、液側冷媒連絡配管６、第４冷媒配管１４、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上とない、冷媒回路１０が暖房接続状態である場合については、第７冷媒配管１７、レシーバ４１、第６冷媒配管１６、四路切換弁２２、第２冷媒配管１２、室外熱交換器２３、第３冷媒配管１３、および、膨張弁２４の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上となるように、冷媒回路１０を構成してもよい。
　さらに、圧縮機２１の吐出側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積と、圧縮機２１の吸入側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積と、の両方について、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上の内容積が確保された冷媒回路１０としてもよい。
　（９－４）他の実施形態Ｄ
　上記実施形態では、圧縮機２１の吐出側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積の合計が、圧縮機２１の内容積の０．７倍以上である冷媒回路１０を例に挙げて説明した。
　これに対して、圧縮機２１の吐出側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積の合計値を大きく確保しやすくために、圧縮機２１の吐出側においてレシーバ等の冷媒容器を１または２以上設けてもよい。例えば、圧縮機２１の吐出側から膨張弁２４に至るまでの経路の途中に冷媒容器を設けた冷媒回路１０としてもよい。
　さらに、圧縮機２１の吸入側に接続されている冷媒配管や熱交換器等の内容積の合計値を大きく確保しやすくために、圧縮機２１の吸入側においてレシーバ等の冷媒容器を１または２以上設けてもよい。例えば、圧縮機２１の吸入側から膨張弁２４に至るまでの経路の途中に冷媒容器を設けた冷媒回路１０としてもよい。
　（９－５）他の実施形態Ｅ
　上記実施形態では、冷凍サイクル装置１が、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うことができる冷媒回路１０を備えている場合を例に挙げて説明した。
　これに対して、冷凍サイクル装置１としては、例えば、冷房運転専用の冷媒回路を備えるものであってもよい。
　（付記）
　以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
　　１　冷凍サイクル装置
　　５　ガス側冷媒連絡配管（冷媒配管）
　　６　液側冷媒連絡配管（冷媒配管）
　１０　冷媒回路
　１０ａ　冷媒回路
　１１　第１冷媒配管（冷媒配管）
　１２　第２冷媒配管（冷媒配管）
　１３　第３冷媒配管（冷媒配管）
　１４　第４冷媒配管（冷媒配管）
　１５　第５冷媒配管（冷媒配管）
　１８　第８冷媒配管（冷媒配管）
　１９　第９冷媒配管（冷媒配管）
　２１　圧縮機
　２３　室外熱交換器（部品）
　２４　膨張弁（部品）
　３１　室内熱交換器（部品）
　４１　レシーバ（部品）
　　　特許文献１：特開２０１９－１９６３１２号公報

Claims (4)

  1. 　エチレン系のフルオロオレフィン、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）、および、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）からなる群より選択される１種または２種以上を含む組成物の、圧縮機（２１）に接続される冷媒配管（１１、１２、１３、１５、５、１９、１８、６、１４）および部品（２３、３１、２４、４１）の内容積が、前記圧縮機の内容積の０．７倍以上である冷媒回路（１０）における、冷媒としての使用。
  2. 　前記組成物は、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、１，１－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２ａ）、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）、モノフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１４１）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＦＯ－１１１３）、および、パーフルオロオレフィンからなる群より選択される１種または２種以上を含む、
    請求項１に記載の使用。
  3. 　前記組成物は、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）、および／または、１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）を含む、
    請求項２に記載の使用。
  4. 　エチレン系のフルオロオレフィン、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）、および、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）からなる群より選択される１種または２種以上を含む組成物を冷媒として用い、
    　圧縮機（２１）と冷媒配管（１１、１２、１３、１５、５、１９、１８、６、１４）と部品（２３、３１、２４、４１）を有する冷媒回路（１０）を備え、
    　前記冷媒配管と前記部品の内容積が、前記圧縮機の内容積の０．７倍以上である、
    冷凍サイクル装置（１）。
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