WO2023181402A1 - 冷凍回路及びそれを備える冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2023181402A1
WO2023181402A1 PCT/JP2022/014637 JP2022014637W WO2023181402A1 WO 2023181402 A1 WO2023181402 A1 WO 2023181402A1 JP 2022014637 W JP2022014637 W JP 2022014637W WO 2023181402 A1 WO2023181402 A1 WO 2023181402A1
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WO
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refrigerant
mass
hfo
propane
content
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Application number
PCT/JP2022/014637
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓也 松田
英明 前山
雄亮 田代
健太 村田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Priority to PCT/JP2022/014637 priority Critical patent/WO2023181402A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration circuit and a refrigeration cycle device including the same.
  • HFO-1123 is prone to disproportionation reactions under high temperature and high pressure conditions. Therefore, it is possible to suppress the disproportionation reaction of HFO-1123, increase the COP (Coefficient Of Performance) of the refrigeration cycle equipment, and reduce the displaced volume of the compressor. There is a need for technology that can do this.
  • the present disclosure provides a technology that can suppress the disproportionation reaction of HFO-1123, increase the COP of a refrigeration cycle device, and reduce the displacement volume of a compressor. With the goal.
  • the refrigeration circuit according to the present disclosure includes: A refrigeration circuit including a compressor, A refrigerant is sealed in the refrigeration circuit, The refrigerant includes 1,1,2-trifluoroethylene and propane, The mass-based content C1 of 1,1,2-trifluoroethylene in the refrigerant is 70% by mass or more and 85% by mass or less, The mass-based content C2 of propane in the refrigerant is 15% by mass or more and 30% by mass or less.
  • a refrigeration cycle device is a refrigeration cycle device including the above-mentioned refrigeration circuit.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a refrigeration cycle device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a sectional view of a compressor according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of propane (R290) or difluoromethane (R32) and the generation temperature during the disproportionation reaction of HFO-1123. It is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the temperature gradient. It is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the saturated gas density. It is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the theoretical COP.
  • refrigerating machine oil for example, PVE oil
  • the refrigeration cycle device of this embodiment includes a refrigeration circuit including a compressor.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 100 can include a refrigeration circuit 5 including a compressor 1 , a condenser 2 , an expansion valve 3 , and an evaporator 4 .
  • the compressor 1 and the condenser 2 are connected by a refrigerant pipe 5a
  • the condenser 2 and the expansion valve 3 are connected by a refrigerant pipe 5b
  • the expansion valve 3 and the evaporator 4 are connected by a refrigerant pipe 5c
  • the evaporator 4 and the compressor 1 are connected through a refrigerant pipe 5d.
  • a refrigerant is sealed in the refrigeration circuit 5.
  • the refrigerant circulates through the compressor 1, the refrigerant pipe 5a, the condenser 2, the refrigerant pipe 5b, the expansion valve 3, the refrigerant pipe 5c, the evaporator 4, the refrigerant pipe 5d, and the compressor 1 in this order.
  • the compressor 1 takes in refrigerant, compresses it, turns the refrigerant into a high-temperature, high-pressure gas state, and discharges it.
  • the rotation speed of the compressor 1 is controlled by, for example, an inverter circuit.
  • the amount of refrigerant discharged is adjusted by controlling the rotation speed.
  • the condenser 2 performs heat exchange between the refrigerant and the heat source to cool the refrigerant to a low-temperature, high-pressure liquid state.
  • the heat source include air, water, brine, and the like.
  • the heat source of the condenser 2 is outdoor air.
  • the condenser 2 exchanges heat between the outside air and the refrigerant.
  • a condenser blower 6 is provided for blowing outside air to the condenser 2.
  • the air volume of the condenser blower 6 can be adjusted.
  • the expansion valve 3 depressurizes and expands the refrigerant to a low temperature, low pressure liquid state.
  • the expansion valve 3 includes, for example, a refrigerant flow rate control means such as an electronic expansion valve or a temperature-sensitive expansion valve, a capillary tube, and the like.
  • Heat exchange is performed between the refrigerant and the object to be cooled, and the heat of the object to be cooled is absorbed by the refrigerant, thereby cooling the object to be cooled.
  • the refrigerant evaporates and becomes a high-temperature, low-pressure gas.
  • the object to be cooled is indoor air, and the evaporator 4 exchanges heat between the indoor air and the refrigerant.
  • an evaporator blower 7 is provided to blow indoor air to the evaporator 4. The air volume of the evaporator blower 7 can be adjusted.
  • the compressor 1 sucks the refrigerant that has become a high-temperature, low-pressure gas in the evaporator 4 and compresses it again. Thereby, the refrigerant circulates within the refrigeration cycle device 100.
  • the refrigeration cycle device 100 can include a control device 17.
  • the control device 17 is, for example, a microcomputer. Although FIG. 1 only shows the connection between the control device 17 and the compressor 1, the control device 17 is connected not only to the compressor 1 but also to each of the condenser 2, expansion valve 3, and evaporator 4. .
  • the control device 17 sets the pressure and/or temperature of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle device 100 to conditions that prevent the disproportionation reaction of the refrigerant (HFO-1123) from occurring or suppress the chain reaction of the disproportionation reaction. Control. For example, by controlling the pressure of the refrigerant in the flow path from the compressor 1 to the expansion valve 3 (i.e., the high pressure side) so that it does not exceed a certain pressure, one part of the refrigeration cycle device 100 such as the compressor 1 can be Even if a disproportionation reaction occurs in some parts, its diffusion can be prevented.
  • the temperature and/or pressure conditions under which the disproportionation reaction of the refrigerant does not occur or the propagation of the disproportionation reaction can be suppressed can be appropriately set depending on the components of the refrigerant.
  • the refrigeration cycle device 100 may be, for example, a device capable of both cooling and heating, a device capable of only cooling, or a device capable of only heating, and is applicable to various refrigeration and air conditioning devices. It is.
  • a refrigerant is sealed within the refrigeration circuit.
  • the refrigerant includes 1,1,2-trifluoroethylene and propane.
  • the mass-based content C1 (hereinafter also referred to as "HFO-1123 content C1") of 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) in the refrigerant is 70% by mass or more and 85% by mass or less.
  • the mass-based content C2 of propane (R290) in the refrigerant (hereinafter also referred to as "propane content C2”) is 15% by mass or more and 30% by mass or less.
  • HFO-1123 has a low GWP of less than 1, has a high operating pressure, and has a small volumetric flow rate of refrigerant, so it can have small pressure loss and excellent cycle performance.
  • the mass-based content C1 of 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) in the refrigerant is 70% by mass or more and 85% by mass or less.
  • the refrigerant has a low GWP, and a refrigeration cycle device including a refrigeration circuit sealed with the refrigerant can have a high COP and excellent cycle performance.
  • the lower limit of the mass-based content C1 of HFO-1123 in the refrigerant is 70% by mass or more, preferably 75% by mass or more, and more preferably 78% by mass or more.
  • the upper limit of the content C1 of HFO-1123 in the refrigerant is 85% by mass or less, preferably 83% by mass or less, and more preferably 82% by mass or less.
  • the content C1 of HFO-1123 in the refrigerant is 70% by mass or more and 85% by mass or less, preferably 75% by mass or more and 83% by mass or less, and more preferably 78% by mass or more and 82% by mass or less.
  • the mass-based content C1 of 1,1,2-trifluoroethylene in the refrigerant sealed in the refrigeration circuit is the 1,1,2-trifluoroethylene content C1 in the refrigerant before operation of the refrigeration cycle device including the refrigeration circuit.
  • the content C1 of 1,1,2-trifluoroethylene is considered to be the same as the mass-based content of 1,1,2-trifluoroethylene in the refrigerant before being sealed in the refrigeration circuit. . That is, the mass-based content of 1,1,2-trifluoroethylene in the refrigerant in the refrigerant cylinder filled with the refrigerant sealed in the refrigeration circuit is 1,1,2-trifluoroethylene in the refrigerant sealed in the refrigeration circuit. , 1,2-trifluoroethylene on a mass basis C1.
  • the mass-based content C2 of propane in the refrigerant (hereinafter also referred to as "propane content C2”) is also the same as above.
  • suppression of the disproportionation reaction of HFO-1123 means suppression of propagation of the disproportionation reaction of HFO-1123.
  • the lower limit of the mass-based content C2 of propane in the refrigerant is 15% by mass or more, preferably 17% by mass or more, and more preferably 18% by mass or more.
  • the upper limit of the propane content C2 in the refrigerant is 30% by mass or less, preferably 25% by mass or less, and more preferably 22% by mass or less.
  • the content C2 of propane in the refrigerant is 15% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 17% by mass or more and 25% by mass or less, and more preferably 18% by mass or more and 22% by mass or less.
  • the percentage of the mass-based content C2 of propane to the mass-based content C1 of HFO-1123 in the refrigerant (C2/C1) ⁇ 100 is preferably 15% or more and less than 50%. Propane, even in small amounts, has an excellent effect of suppressing the disproportionation reaction of HFO-1123. Therefore, if the percentage (C2/C1) ⁇ 100 is 15% or more, an excellent effect of suppressing the disproportionation reaction of HFO-1123 can be obtained. Furthermore, if the percentage (C2/C1) ⁇ 100 is less than 50%, the content of HFO-1123 in the refrigerant can be increased. Therefore, the refrigerant has a low GWP, and a refrigeration cycle device including a refrigerating circuit in which the refrigerant is sealed can have excellent cycle performance.
  • JP 2018-112396A discloses a technique of mixing R32 (difluoromethane) with HFO-1123 in order to suppress the disproportionation reaction of HFO-1123.
  • R32 difluoromethane
  • HFO-1123 is 40% and R32 is 60%, and the ratio of R32 exceeds the ratio of HFO-1123. Therefore, the characteristics of HFO-1123, such as low GWP, high operating pressure, and low volumetric flow rate of refrigerant, resulting in low pressure loss and easy to ensure performance are greatly impaired.
  • the percentage of propane to HFO-1123 (C2/C1) ⁇ 100 of this embodiment is smaller than the percentage of R32 to HFO-1123 in the above patent document, it is excellent in suppressing the disproportionation reaction of HFO-1123. effect can be obtained.
  • the ratio of propane in the refrigerant can be reduced and the ratio of HFO-1123 can be increased, pressure loss is reduced due to the low GWP and high operating pressure of HFO-1123 and the small volumetric flow rate of the refrigerant. It is possible to obtain the characteristics of being small and making it easy to ensure performance.
  • the above percentage (C2/C1) ⁇ 100 is preferably 15% or more and less than 50%, more preferably 17% or more and 43% or less, and even more preferably 21% or more and 28% or less.
  • Figure 3 shows the mixing ratio of propane (R290) or difluoromethane (R32) when HFO-1123 is mixed with propane (R290) or difluoromethane (R32), and the generation during the disproportionation reaction of HFO-1123. It is a graph showing the relationship with temperature. Difluoromethane (R32) is a refrigerant that has been considered for mixing with HFO-1123. In this graph, "R32 or R290 mixing ratio [mass %]" on the horizontal axis indicates the mixing ratio of R32 or R290 when the mass of HFO-1123 is taken as 100%. For example, a mixing ratio of R290 of 15% means that 15% by mass of R290 is mixed with 100% by mass of HFO-1123.
  • the "generation temperature [K] during HFO-1123 disproportionation reaction” on the vertical axis refers to the temperature generated during the disproportionation reaction of HFO-1123 at the R32 or R290 mixing ratio shown on the horizontal axis. Indicates temperature [K].
  • “Temperature [K] generated during HFO-1123 disproportionation reaction” is the temperature at a pressure of 6 MPa. The lower the temperature at which HFO-1123 occurs during the disproportionation reaction, the more easily the propagation of the disproportionation reaction is suppressed.
  • propane (R290) can be used in a smaller amount than difluoromethane (R32) to obtain the effect of suppressing the disproportionation reaction of HFO-1123. Therefore, a refrigerant using R290 to suppress the disproportionation reaction of HFO-1123 can maintain the excellent performance of HFO-1123, has a low GWF, and is equipped with a refrigeration circuit in which the refrigerant is sealed. The refrigeration cycle device also has good cycle performance.
  • FIGS. 4 to 6 The conditions of the basic refrigerant characteristics shown in FIGS. 4 to 6 are aggregation temperature of 45° C., evaporation temperature of 10° C., degree of supercooling at the condenser outlet of 5 K, and degree of superheating at the outlet of the evaporator of 0 K.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the temperature gradient.
  • R290 content [%] on the horizontal axis indicates the content of R290 in the refrigerant, assuming that the entire refrigerant consisting of HFO-1123 and propane (R290) is 100% by mass.
  • temperature gradient temperature [K] on the vertical axis indicates the temperature gradient temperature [K] of the refrigerant at the R290 content rate shown on the horizontal axis.
  • the temperature gradient temperature reaches its maximum when the R290 content in the refrigerant is 50%. That is, the closer the R290 content in the refrigerant is to 50%, the more likely a temperature difference will occur in the heat exchanger (condenser, evaporator), and heat exchange loss will occur.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the saturated gas density.
  • R290 content [%] on the horizontal axis indicates the content of R290 in the refrigerant, assuming that the entire refrigerant consisting of HFO-1123 and propane (R290) is 100% by mass.
  • the "saturated gas density ratio [%]" on the vertical axis is when the saturated gas density of a refrigerant in which the R290 content is 0%, that is, the HFO-1123 content is 100% by mass, is 100%. shows the percentage of the saturated gas density of the refrigerant at the content rate of R290 shown on the horizontal axis.
  • R290 is a lower pressure refrigerant than HFO-1123. Therefore, as shown in FIG. 5, the higher the R290 content in the refrigerant, the lower the saturated gas density.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the theoretical COP.
  • R290 content [%] indicates the content of R290 in the refrigerant, assuming that the entire refrigerant consisting of HFO-1123 and propane (R290) is 100% by mass.
  • the "theoretical COP ratio [%]" on the vertical axis is when the theoretical COP of a refrigerant in which the R290 content is 0%, that is, the HFO-1123 content is 100% by mass, is 100%.
  • the horizontal axis shows the percentage of the theoretical COP of the refrigerant with the R290 content.
  • R290 has a higher theoretical COP than HFO-1123. Therefore, as shown in FIG. 6, the higher the R290 content in the refrigerant, the higher the theoretical COP.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and pressure loss.
  • R290 content [%] on the horizontal axis indicates the content of R290 in the refrigerant, assuming that the entire refrigerant consisting of HFO-1123 and propane (R290) is 100% by mass.
  • the "pressure loss ratio [%]” on the vertical axis is the content rate of R290 shown on the horizontal axis when the pressure loss of a refrigerant with a HFO-1123 content of 100% by mass is taken as 100%. It shows the percentage of pressure loss of the refrigerant.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and the displacement volume of the compressor.
  • R290 content [%] on the horizontal axis indicates the content of R290 in the refrigerant, assuming that the entire refrigerant consisting of HFO-1123 and propane (R290) is 100% by mass.
  • the "rejected volume ratio [%]” on the vertical axis represents the displaced volume of the compressor when using a refrigerant with an R290 content of 0%, that is, an HFO-1123 content of 100% by mass.
  • the figure shows the percentage of the displaced volume of the compressor when a refrigerant having the R290 content shown on the horizontal axis is used, assuming 100%.
  • the cooling rated capacity Q[W] of the refrigeration cycle device is calculated using the following formula (I).
  • Q Gr ⁇ H (I)
  • Gr is the refrigerant circulation amount [kg/s]
  • ⁇ H is the specific enthalpy difference (latent heat) [kJ/kg] between the evaporator outlet side and the inlet side.
  • Gr Vst ⁇ v ⁇ f ⁇ s (II)
  • Vst is the stroke volume [cc] of the compressor
  • ⁇ v is the volumetric efficiency [-]
  • f is the frequency [1/f] of the compressor
  • ⁇ s is the suction density [kg/m 3 ] of the compressor.
  • Vst ⁇ f The displacement volume of the compressor is defined as Vst ⁇ f.
  • the excluded volume is represented by the following formula (III).
  • Vst ⁇ f Q/( ⁇ H ⁇ v ⁇ s) (III)
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the mixing ratio of HFO-1123 and propane (R290) and COP.
  • R290 content [%] on the horizontal axis indicates the content of R290 in the refrigerant, assuming that the entire refrigerant consisting of HFO-1123 and propane (R290) is 100% by mass.
  • the "COP ratio [%]” on the vertical axis indicates that the COP of a refrigeration cycle device using a refrigerant with an R290 content of 0%, that is, an HFO-1123 content of 100% by mass, is 100%.
  • the percentage of COP of the refrigeration cycle device using the refrigerant with the R290 content shown on the horizontal axis is shown.
  • the percentage of COP shows a first peak when the R290 content in the refrigerant is 15-30%, then decreases, and gradually increases when the R290 content exceeds about 50%.
  • the R290 content is maximum at 100%.
  • the mass-based content C1 of HFO-1123 (1,1,2-trifluoroethylene) in the refrigerant is 70% by mass or more and 85% by mass or less
  • the content of R290 (propane) in the refrigerant is It has been confirmed that a refrigeration cycle device equipped with a refrigeration circuit sealed with a refrigerant with a mass-based content C2 of 15% by mass or more and 30% by mass or less has a high COP and a small displaced volume of the compressor. Ru.
  • the mass-based content C1 of HFO-1123 (1,1,2-trifluoroethylene) is 70% by mass or more and 85% by mass or less, and the mass-based content C2 of R290 (propane) in the refrigerant is 15% by mass. % or more and 30% by mass or less is a refrigerant in which the mixing ratio of propane to HFO-1123 is 15% or more. Therefore, a refrigeration cycle device including a refrigeration circuit sealed with the refrigerant has a high effect of suppressing the disproportionation reaction of HFO-1123.
  • the refrigerant preferably consists of 1,1,2-trifluoroethylene and propane.
  • the refrigerant can contain impurities in addition to 1,1,2-trifluoroethylene and propane as long as it exhibits the effects of the present disclosure. That is, in this embodiment, the refrigerant can include 1,1,2-trifluoroethylene, propane, and impurities.
  • the mass-based content C1 of 1,1,2-trifluoroethylene in the refrigerant and the mass-based content C1 of propane in the refrigerant can be set to, for example, the following (a1) to (a3).
  • the 1,1,2-trifluoroethylene content C1 is 70% by mass or more and 85% by mass or less, and the propane content C2 is 15% by mass or more and 30% by mass or less.
  • the 1,1,2-trifluoroethylene content C1 is 75% by mass or more and 83% by mass or less, and the propane content C2 is 17% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the 1,1,2-trifluoroethylene content C1 is 78% by mass or more and 82% by mass or less, and the propane content C2 is 18% by mass or more and 22% by mass or less.
  • ⁇ Compressor ⁇ A compressor of a refrigeration cycle device according to Embodiment 1 will be described.
  • any type of compressor can be used as the compressor 1 as long as it is a high-pressure shell type in which the inside of the container has a discharge pressure atmosphere (that is, a state of high pressure comparable to the discharge pressure of the refrigerant). can do.
  • a single cylinder rotary compressor, a multi-cylinder rotary compressor, or a scroll compressor can be used.
  • FIG. 2 is a sectional view of the compressor 1 according to the first embodiment.
  • the compressor 1 includes a closed container 20, a compression element 30, an electric element 40, and a shaft 50.
  • the airtight container 20 hermetically stores the compression element 30 and the electric element 40 therein.
  • a suction pipe 21 for sucking refrigerant and a discharge pipe 22 for discharging the refrigerant are attached to the closed container 20.
  • the sealed container 20 has a structure in which it is divided into two parts, an upper container 20a and a lower container 20b, which are hermetically joined by a method such as arc welding.
  • the sealed container has a pressure resistance of 20 MPa (G) or more, and even if a chain reaction of disproportionation reaction occurs inside and the pressure rises, it will not burst and remain safe against a certain amount of pressure. can.
  • the compression element 30 is housed in the closed container 20. Specifically, the compression element 30 is installed at the inner lower part of the closed container 20. The compression element 30 compresses the refrigerant sucked into the suction pipe 21. Note that the position of the compression element 30 does not necessarily have to be at the bottom, and especially in the case of a scroll compressor, it is often housed at the top.
  • the electric element 40 is housed in the closed container 20.
  • the electric element 40 is installed at the bottom or top of the closed container 20, although this varies depending on the form of the compressor.
  • the refrigerant compressed by the compression element 30 is discharged from the discharge pipe 22 after passing through the flow path around the electric element.
  • Electric element 40 drives compression element 30 .
  • the electric element 40 is a concentrated winding brushless DC motor.
  • the compressor 1 is filled with refrigerating machine oil. Specifically, the bottom of the closed container 20 is filled with refrigerating machine oil 25 that lubricates the sliding parts of the compression element 30.
  • This refrigerating machine oil has refrigerant solubility. Details of the refrigerating machine oil will be described later.
  • the details of the compression element 30 will be explained.
  • the compression element 30 includes a cylinder 31, a rolling piston 32, a vane (not shown), a main bearing 33, and a sub-bearing 34.
  • the outer periphery of the cylinder 31 is approximately circular in plan view. Inside the cylinder 31, a cylinder chamber is formed which is a substantially circular space in plan view. The cylinder 31 is open at both ends in the axial direction.
  • the cylinder 31 is provided with a vane groove (not shown) that communicates with the cylinder chamber and extends in the radial direction.
  • a back pressure chamber which is a generally circular space in plan view and communicates with the vane groove, is formed outside the vane groove.
  • the rolling piston 32 is ring-shaped.
  • the rolling piston 32 moves eccentrically within the cylinder chamber.
  • the rolling piston 32 is slidably fitted into the eccentric shaft portion 51 of the shaft 50.
  • the shape of the vane is a flat substantially rectangular parallelepiped.
  • the vane is installed within the vane groove of the cylinder 31.
  • the vane is always pressed against the rolling piston 32 by a vane spring provided at the back. Since the pressure inside the closed container 20 is high, when the compressor 1 starts operating, a force due to the difference between the pressure inside the closed container 20 and the pressure inside the cylinder chamber acts on the back surface of the vane. Therefore, the vane spring is used mainly for the purpose of pressing the vane against the rolling piston 32 when the compressor 1 is started (when there is no difference in pressure between the inside of the closed container 20 and the cylinder chamber).
  • the main bearing 33 has a substantially inverted T shape when viewed from the side.
  • the main bearing 33 is slidably fitted into the main shaft portion 52, which is a portion of the shaft 50 above the eccentric shaft portion 51.
  • the main bearing 33 closes off the cylinder chamber of the cylinder 31 and the upper side of the vane groove.
  • the secondary bearing 34 has a substantially T-shape when viewed from the side.
  • the secondary bearing 34 is slidably fitted into a secondary shaft portion 53 that is a portion of the shaft 50 below the eccentric shaft portion 51 .
  • the secondary bearing 34 closes the cylinder chamber of the cylinder 31 and the lower side of the vane groove.
  • the main bearing 33 includes a discharge valve (not shown).
  • a discharge muffler 35 is attached to the outside of the main bearing 33.
  • the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged through the discharge valve once enters the discharge muffler 35 and is then discharged from the discharge muffler 35 into the space within the closed container 20 .
  • the discharge valve and the discharge muffler 35 may be provided in the secondary bearing 34 or in both the main bearing 33 and the secondary bearing 34.
  • the discharge muffler 35 has one or more discharge holes (not shown) with a diameter of 10 mm or less for discharging the discharge gas into the closed container 20. Even if a disproportionation reaction occurs inside the cylinder 31 due to seizure of sliding parts, etc., in order for the reaction to propagate inside the closed container, it needs to pass through a narrow flow path such as the discharge port or discharge hole. . At this time, the heat of reaction propagates to surrounding parts, which lowers the temperature and suppresses the disproportionation reaction.
  • the materials of the cylinder 31, main bearing 33, and sub-bearing 34 are gray cast iron, sintered steel, carbon steel, etc.
  • the material of the rolling piston 32 is, for example, alloy steel containing chromium or the like.
  • the material of the shaft 50 is, for example, spheroidal graphite cast iron.
  • the material of the vane is, for example, high speed tool steel.
  • cylinder 31, main bearing 33, sub-bearing 34, rolling piston 32, shaft 50, and vane are sliding parts, and the combination of their materials, together with the action of refrigerating machine oil, is Designed to prevent burn-in. This reduces the probability of generating a high temperature that would be the starting point for a disproportionation reaction.
  • a suction muffler 23 is provided next to the closed container 20.
  • the suction muffler 23 sucks low-pressure gas refrigerant from the refrigeration circuit 5.
  • the suction muffler 23 prevents the liquid refrigerant from directly entering the cylinder chamber of the cylinder 31 when the liquid refrigerant returns.
  • the suction muffler 23 is connected to the suction port of the cylinder 31 via the suction pipe 21.
  • the main body of the suction muffler 23 is fixed to the side surface of the closed container 20 by welding or the like.
  • the electric element 40 may be a concentrated winding brushless DC (Direct Current) motor or a motor other than the concentrated winding brushless DC motor (for example, a distributed winding motor or an induction motor).
  • a concentrated winding brushless DC (Direct Current) motor or a motor other than the concentrated winding brushless DC motor (for example, a distributed winding motor or an induction motor).
  • the electric element 40 includes a stator 41 and a rotor 42.
  • the stator 41 is fixed in contact with the inner peripheral surface of the closed container 20.
  • the rotor 42 is installed inside the stator 41 with a gap of about 0.3 to 1 mm in between.
  • the discharged refrigerant can pass through the gap. Since the gap is narrow, even if a disproportionation reaction occurs, the heat generated by the disproportionation reaction is transferred to the stator or rotor while passing through this gap. Therefore, propagation of the disproportionation reaction above and below the electric element can be suppressed.
  • the stator 41 includes a stator core 43 and a stator winding 44.
  • the stator core 43 is manufactured by punching a plurality of electromagnetic steel plates with a thickness of 0.1 to 1.5 mm into a predetermined shape, stacking them in the axial direction, and fixing them by caulking, welding, or the like.
  • the stator winding 44 is wound around the stator core 43 with an insulating member 48 interposed therebetween in a concentrated winding manner. Concentrated winding windings do not need to straddle between the stator slots (not shown) like distributed winding, so there are protruding wires (coil ends) above and below the stator to pass the wires to other slots. ) does not have. Thereby, even if a defect occurs in the insulation, it is possible to prevent sparks and welding due to conduction between wires of different phases, which can be the starting point of a disproportionation reaction, and the generation of high temperatures caused by this.
  • the material of the insulating member 48 is, for example, PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), FEP (tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer), PFA (tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether copolymer). , PTFE (polytetrafluoroethylene), LCP (liquid crystal polymer), PPS (polyphenylene sulfide), and phenol resin.
  • a lead wire 45 is connected to the stator winding 44 .
  • the above-mentioned insulating member does not lose its insulation properties due to melting, at least at temperatures where disproportionation reactions may begin to occur (for example, 150° C.). Therefore, even if the pressure and temperature reach the disproportionation reaction limit, it is possible to prevent sparks and welding due to conduction between wires of different phases, which are the starting point of the reaction, and the generation of high temperatures due to this.
  • a plurality of elongated notches are formed on the outer periphery of the stator core 43 at approximately equal intervals in the circumferential direction.
  • Each cutout becomes one of the passages for the gas refrigerant discharged from the discharge muffler 35 into the space inside the closed container 20.
  • Each cutout also serves as a passage for refrigerating machine oil from above the electric element 40 back to the bottom of the closed container 20.
  • the above cutout allows the upper and lower parts of the electric element 40 to communicate with each other. Since the notch has an elongated shape, the circumference is long relative to the area of the notch. Therefore, even if a disproportionation reaction occurs, the stator core 43 and the lower sealed container 20b absorb the reaction heat, and the propagation of the disproportionation reaction above and below the electric element 40 can be suppressed.
  • the rotor 42 includes a rotor core 46 and permanent magnets (not shown). Similar to the stator core 43, the rotor core 46 is made by punching multiple electromagnetic steel plates with a thickness of 0.1 to 1.5 mm into a predetermined shape, stacking them in the axial direction, and fixing them by caulking, welding, etc. It is manufactured by The permanent magnets are inserted into a plurality of insertion holes formed in the rotor core 46. As the permanent magnet, for example, a ferrite magnet or a rare earth magnet is used.
  • a through hole is formed in the rotor core 46 and has a diameter that is 1/5 or less of the axial length of the rotor 42 and that penetrates substantially in the axial direction.
  • each through hole serves as one of the passages for the gas refrigerant discharged from the discharge muffler 35 into the space inside the closed container 20.
  • the above-mentioned through hole also allows the upper and lower parts of the electric element 40 to communicate with each other.
  • the through hole is sufficiently small with respect to the length of the rotor 42 in the axial direction. Therefore, even if a disproportionation reaction occurs, the rotor core 46 removes the reaction heat, and the propagation of the disproportionation reaction above and below the electric element 40 can be suppressed.
  • a power terminal 24 (for example, a glass terminal) for connecting to an external power source is attached to the top of the closed container 20.
  • the power terminal 24 is fixed to the closed container 20 by, for example, welding.
  • a lead wire 45 from the electric element 40 is connected to the power supply terminal 24 .
  • a discharge pipe 22 with both axial ends open is attached to the top of the closed container 20.
  • the gas refrigerant discharged from the compression element 30 is discharged from the space inside the closed container 20 through the discharge pipe 22 to the external refrigeration circuit 5.
  • the operation of the compressor 1 will be explained. Power is supplied from the power terminal 24 to the stator 41 of the electric element 40 via a lead wire 45. This causes the rotor 42 of the electric element 40 to rotate. As the rotor 42 rotates, a shaft 50 fixed to the rotor 42 rotates. As the shaft 50 rotates, the rolling piston 32 of the compression element 30 eccentrically rotates within the cylinder chamber of the cylinder 31 of the compression element 30. The space between the cylinder 31 and the rolling piston 32 is divided into two by vanes of the compression element 30. As the shaft 50 rotates, the volumes of these two spaces change. In one space, the refrigerant is sucked from the suction muffler 23 as the volume gradually expands.
  • the gas refrigerant therein is compressed by gradually reducing the volume.
  • the compressed gas refrigerant is once discharged from the discharge muffler 35 into the space within the closed container 20 .
  • the discharged gas refrigerant passes through the electric element 40 and is discharged out of the closed container 20 from the discharge pipe 22 located at the top of the closed container 20 .
  • the stroke volume Vst [cc] of the compressor the rated cooling capacity Q [W] of the refrigeration cycle device in which the refrigeration circuit of this embodiment is used, and the frequency f [1/s] of the compressor
  • the stroke volume Vst [cc] of the compressor represents the relationship expressed by the following formula (1).
  • a refrigeration cycle device that satisfies the relationship of the above formula (1) can suppress the disproportionation reaction, have a high COP in actual operation, and have a small compressor displacement volume.
  • the above formula (1) is derived by the following procedure based on the above formula (I) and the above formula (II).
  • the following formula (IV) is obtained.
  • Vst Q/( ⁇ H ⁇ v ⁇ f ⁇ s) (IV)
  • ⁇ H and ⁇ s can be calculated based on the conditions of HFO-1123's aggregation temperature of 45° C., evaporation temperature of 10° C., degree of supercooling at the condenser outlet of 5K, and degree of superheating at the outlet of the evaporator of 0K.
  • ⁇ H is 111.5 [kJ/kg]
  • ⁇ s is 66 [kg/m 3 ].
  • the displaced volume of the compressor is It is 111% or more and 125% or less.
  • the compressor is filled with refrigerating machine oil.
  • refrigerating machine oil both those that are compatible with propane and those that are incompatible with propane can be used.
  • refrigerating machine oil is compatible with propane means that there is a temperature at which propane and freezing machine oil do not separate into two layers.
  • Refrigerating machine oil is incompatible with propane means that there is no temperature at which propane and refrigerating machine oil are compatible.
  • the solubility of propane in the refrigerating machine oil is preferably greater than the solubility of HFO-1123 in the refrigerating machine oil.
  • the solubility of propane in refrigerating machine oil is greater than the solubility of HFO-1123 in refrigerating machine oil.
  • the solubility in machine oil means greater than the solubility of HFO-1123 in refrigerating machine oil. This further improves the effect of suppressing the disproportionation reaction of HFO-1123. Moreover, the effect of suppressing the flammability of the refrigerant can be obtained. This mechanism will be explained below.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the degree of superheating of refrigerating machine oil (polyvinyl ether oil, PVE oil) and the amount of HFO-1123 and propane (R290) dissolved in the refrigerating machine oil.
  • the horizontal axis shows the degree of superheating [K] of the refrigerating machine oil
  • the vertical axis shows the amount of refrigerant dissolved in the refrigerating machine oil at each degree of superheating, that is, the amount of HFO-1123 and propane (R290) dissolved in the refrigerating machine oil. The amount of each dissolved is shown.
  • the amount of R290 dissolved in the refrigeration oil is greater than the amount of HFO-1123 dissolved in the refrigeration oil. It's also big. That is, the solubility in the refrigerating machine oil is greater than the solubility in the refrigerating machine oil at each degree of superheating of the refrigerating machine oil in the range of approximately 5K or more and 60K or less.
  • the refrigerant as a whole as shown in the graph of FIG. 10, the smaller the degree of heating of the refrigerating machine oil, the larger the amount of refrigerant dissolved in the refrigerating machine oil. Dissolution amount decreases.
  • the degree of heating of the discharged gas from the compressor 12 is controlled so as not to become abnormally large (the temperature of the discharged gas is within a certain range). Therefore, the degree of superheating of the refrigerating machine oil (slightly smaller than the degree of superheating of the discharged gas) is also controlled within a certain range.
  • the degree of superheat of refrigerating machine oil is considered to be around 10K to 30K. For example, as shown in the graph of Fig. 10, under a general operating condition of 20K superheat of refrigerating machine oil, the amount of R290 dissolved in the refrigerating machine oil is larger than the amount of HFO-1123 dissolved in the refrigerating machine oil. This means that a large amount of R290 is present. Therefore, the ratio of R290 in the refrigerant circulating through the refrigeration circuit 5 is smaller than the ratio of R290 in the refrigerant at the time of sealing.
  • R290 Since R290 is flammable, if the refrigerant contains R290, it tends to become more flammable. As described above, by using a refrigerating machine oil in which the solubility of R290 is higher than that of HFO-1123, the ratio of R290 in the refrigerant circulating in the refrigerating circuit 5 is reduced during operation of the refrigeration cycle device. Therefore, the flammability of the circulating refrigerant is reduced. Therefore, even if the refrigerant leaks from the refrigeration cycle device 10, combustion is unlikely to occur and safety can be improved.
  • the degree of heating of the discharged gas will increase significantly, and the degree of superheating of the refrigerating machine oil will also increase significantly.
  • the solubility of HFO-1123 and R290 in the refrigerating machine oil decreases as a whole compared to the solubility of the refrigerating machine oil when the superheat of the refrigerating machine oil is 20 K. .
  • the difference between the solubility of HFO-1123 and the solubility of R290 is also smaller than when the superheat of the refrigerating machine oil is 20K. Therefore, when the refrigerating machine oil has a superheat degree of 50K, the composition of the refrigerant circulating in the refrigerating circuit 5 becomes close to the composition at the time of sealing, and the effect of suppressing the disproportionation reaction by R290 can be sufficiently obtained.
  • the solubility of propane in the refrigerating machine oil is greater than the solubility of HFO-1123 in the refrigerating machine oil. , it is possible to obtain the effect of suppressing the occurrence and propagation of a disproportionation reaction.
  • the refrigerating machine oil that is compatible with propane is preferably made of at least one selected from the group consisting of polyol ester oil, polyvinyl ether oil, mineral oil, and alkylbenzene oil.
  • mineral oil naphthenic mineral oil and paraffinic mineral oil can be used.
  • solubility of propane in the refrigeration oil is greater than the solubility of HFO-1123 in the refrigeration oil.
  • the refrigerating machine oil can be made of one type of the above-mentioned refrigerating machine oils. Further, the refrigerating machine oil can be composed of two or more types of the above-mentioned refrigerating machine oils.
  • the solubility of each component in the refrigerant is different.
  • the amount of each component dissolved in the refrigerant also changes. Therefore, the composition of the refrigerant circulating in the refrigeration circuit also changes.
  • the composition of the refrigerant changes and the content of propane in the refrigerant decreases, the effect of suppressing the disproportionation reaction by propane may also decrease.
  • propane content in the refrigerant in order to increase the propane content in the refrigerant during operation of the refrigeration cycle device, it is conceivable to increase the propane content in the refrigerant when it is sealed into the refrigeration circuit. However, since propane is highly flammable, increasing the propane content may make the refrigerant more likely to burn.
  • the refrigeration oil is incompatible with propane, the content of propane in the refrigerant will not decrease even during operation of the refrigeration cycle equipment, and the effect of suppressing the disproportionation reaction caused by propane can be obtained. . Furthermore, since it is not necessary to increase the content of propane in the refrigerant, the effect of suppressing the flammability of the refrigerant can be obtained.
  • the solubility of propane in refrigerating machine oil is preferably lower than the solubility of HFO-1123 in refrigerating machine oil.
  • the solubility of propane in refrigerating machine oil is lower than the solubility of HFO-1123 in refrigerating machine oil.
  • the solubility in machine oil means that it is lower than the solubility of HFO-1123 in refrigerating machine oil.
  • PAG oil polyalkylene glycol oil
  • propane HFO-1123 and propane have low solubility in PAG oil. Therefore, by using PEG oil as the refrigerating machine oil, the composition of the refrigerating machine oil does not change easily even during operation of the refrigeration cycle apparatus, and it is possible to obtain the effect of suppressing the disproportionation reaction caused by propane.
  • the solubility of propane in PAG oil is preferably lower than the solubility of HFO-1123 in PAG oil. According to this, the content of propane in the refrigerant during operation of the refrigeration cycle device does not decrease from the content of propane in the refrigerant when it is sealed into the refrigeration circuit (before the start of operation of the refrigeration cycle device). Therefore, even during operation of the refrigeration cycle device, the effect of suppressing the disproportionation reaction caused by propane can be obtained.

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Abstract

圧縮機を含む冷凍回路であって、前記冷凍回路内に冷媒が封入されており、前記冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、を含み、前記冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率Ｃ１は７０質量％以上８５質量％以下であり、前記冷媒中のプロパンの質量基準の含有率Ｃ２は１５質量％以上３０質量％以下である、冷凍回路。

Description

冷凍回路及びそれを備える冷凍サイクル装置
　本開示は、冷凍回路及びそれを備える冷凍サイクル装置に関する。
　近年、地球温暖化防止の観点より、温室効果ガスの削減が求められている。空気調和機等の冷凍サイクル装置に用いられている冷媒についても、地球温暖化係数（ＧＷＰ）のより低いものが検討されている。ＧＷＰが低く、かつ、サイクル性能に優れる冷媒として、１，１，２－トリフルオロエチレン（以下、ＨＦＯ－１１２３とも記す。）が検討されている（例えば、特許文献１）。
国際公開第２０１２／１５７７６４号
　しかし、ＨＦＯ－１１２３は、高温、高圧の状態において、不均化反応が発生しやすい。このため、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応を抑制することができるとともに、冷凍サイクル装置のＣＯＰ（エネルギー消費効率、Coefficient Of Performance）を高くすることができ、かつ、圧縮機の排除容積を小さくすることのできる技術が求められている。
　本開示は、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応を抑制することができるとともに、冷凍サイクル装置のＣＯＰを高くすることができ、かつ、圧縮機の排除容積を小さくすることのできる技術を提供することを目的とする。
　本開示に係る冷凍回路は、
　圧縮機を含む冷凍回路であって、
　前記冷凍回路内に冷媒が封入されており、
　前記冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、を含み、
　前記冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率Ｃ１は７０質量％以上８５質量％以下であり、
　前記冷媒中のプロパンの質量基準の含有率Ｃ２は１５質量％以上３０質量％以下である。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記冷凍回路を備える冷凍サイクル装置である。
　本開示によれば、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応を抑制することができるとともに、高いＣＯＰを有し、かつ、圧縮機の排除容積が小さい、冷凍サイクル装置を提供することができる。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。 実施の形態１に係る圧縮機の断面図である。 プロパン（Ｒ２９０）又はジフルオロメタン（Ｒ３２）の混合率と、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応時の発生温度との関係を示すグラフである。 ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、温度勾配との関係を示すグラフである。 ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、飽和ガス密度との関係を示すグラフである。 ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、理論ＣＯＰとの関係を示すグラフである。 ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、圧力損失との関係を示すグラフである。 ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、圧縮機の排除容積との関係を示すグラフである。 ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、ＣＯＰとの関係を示すグラフである。 冷凍機油（例えば、ＰＶＥ油）の過熱度と、冷凍機油に溶解するＨＦＯ－１１２３及びプロパン（Ｒ２９０）の溶解量との関係を示すグラフである。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　実施の形態１．
　＜冷凍回路及び冷凍サイクル装置＞
　本実施の形態の冷凍回路及び冷凍サイクル装置の概要について説明する。本実施の形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機を含む冷凍回路を備える。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１と、凝縮器２と、膨張弁３と、蒸発器４とを含む冷凍回路５を備えることができる。圧縮機１と凝縮器２とは冷媒配管５ａで接続され、凝縮器２と膨張弁３とは冷媒配管５ｂで接続され、膨張弁３と蒸発器４とは冷媒配管５ｃで接続され、蒸発器４と圧縮機１とは冷媒配管５ｄで接続される。冷凍回路５内に冷媒が封入されている。冷媒は、圧縮機１、冷媒配管５ａ、凝縮器２、冷媒配管５ｂ、膨張弁３、冷媒配管５ｃ、蒸発器４、冷媒配管５ｄ、圧縮機１の順に循環する。
　圧縮機１は、冷媒を吸入し、圧縮して、該冷媒を高温高圧のガス状態にして吐出する。圧縮機１は、例えばインバータ回路等によって回転数が制御される。回転数の制御によって冷媒の吐出量が調整される。
　凝縮器２には、圧縮機１で圧縮されて高温高圧のガス状態になった冷媒が流入する。凝縮器２は、冷媒と熱源との間で熱交換を行って、冷媒を低温高圧の液状態に冷却させる。熱源としては、空気、水、ブライン等が挙げられる。実施の形態１では凝縮器２の熱源は屋外の空気である外気である。凝縮器２は外気と冷媒との間で熱交換を行う。さらに、実施の形態１では凝縮器２の熱交換を促すために、凝縮器２へ外気を送風する凝縮器送風機６を有している。凝縮器送風機６は風量を調節できる。
　膨張弁３には、凝縮器２で冷却された低温高圧の液状態の冷媒が流入する。膨張弁３は、冷媒を低温低圧の液状態に減圧膨張させる。膨張弁３は、例えば電子式膨張弁や感温式膨張弁等の冷媒流量制御手段や、毛細管（キャピラリチューブ）等で構成される。
　蒸発器４には、膨張弁３で減圧膨張された低温低圧の液状態の冷媒が流入する。冷媒と冷却対象との間で熱交換を行い、冷却対象の熱を冷媒に吸熱させて、冷却対象を冷却する。冷却対象を冷却する際に、冷媒は蒸発し高温低圧のガス状態になる。実施の形態１では、冷却対象は屋内の空気であり、蒸発器４は屋内の空気と冷媒との間で熱交換を行う。さらに、実施の形態１では蒸発器４の熱交換を促すため、蒸発器４へ屋内の空気を送風する蒸発器送風機７を有している。蒸発器送風機７は風量を調節できる。
　圧縮機１は、蒸発器４で高温低圧のガス状態になった冷媒を吸引し、再度圧縮する。これにより、冷凍サイクル装置１００内を冷媒が循環する。
　冷凍サイクル装置１００は、制御装置１７を備えることができる。制御装置１７は、例えば、マイクロコンピュータである。図１では、制御装置１７と圧縮機１との接続しか示されていないが、制御装置１７は、圧縮機１のみではなく、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４のそれぞれに接続される。
　制御装置１７は、冷凍サイクル装置１００を循環する冷媒の圧力及び／又は温度を、冷媒（ＨＦＯ－１１２３）の不均化反応が発生しない、又は、不均化反応の連鎖反応を抑制できる条件に制御する。例えば、圧縮機１から膨張弁３までの流路（即ち、高圧側）における冷媒の圧力が、一定以上の圧力にならないように制御を行うことで、圧縮機１等の冷凍サイクル装置１００の一部で不均化反応が発生しても、その拡散を防止することができる。
　冷媒の不均化反応が発生しない、又は、不均化反応の伝播を抑制できる温度及び／又は圧力条件は、冷媒の成分により、適宜設定することができる。
　冷凍サイクル装置１００は、例えば、冷房および暖房の両方が実施可能な装置、冷房のみが実施可能な装置または暖房のみが実施可能な装置のいずれであってもよく、各種の冷凍空調装置に適用可能である。
　≪冷媒≫
　本実施の形態において、冷凍回路内に冷媒が封入されている。該冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、を含む。該冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）の質量基準の含有率Ｃ１（以下、「ＨＦＯ－１１２３の含有率Ｃ１」とも記載）は７０質量％以上８５質量％以下であり、該冷媒中のプロパン（Ｒ２９０）の質量基準の含有率Ｃ２（以下、「プロパンの含有率Ｃ２」とも記載）は１５質量％以上３０質量％以下である。
　ＨＦＯ－１１２３は、ＧＷＰが１未満と低く、かつ、動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、優れたサイクル性能を有することができる。本実施の形態において、冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）の質量基準の含有率Ｃ１は７０質量％以上８５質量％以下である。これにより、冷媒はＧＷＰが低く、該冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置は、高いＣＯＰを有し、優れたサイクル性能を有することができる。
　冷媒中のＨＦＯ－１１２３の質量基準の含有率Ｃ１の下限は、７０質量％以上であり、７５質量％以上が好ましく、７８質量％以上がより好ましい。冷媒中のＨＦＯ－１１２３の含有率Ｃ１の上限は、８５質量％以下であり、８３質量％以下が好ましく、８２質量％以下がより好ましい。冷媒中のＨＦＯ－１１２３の含有率Ｃ１は、７０質量％以上８５質量％以下であり、７５質量％以上８３質量％以下が好ましく、７８質量％以上８２質量％以下が更に好ましい。
　本開示において、冷凍回路内に封入された冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率Ｃ１は、該冷凍回路を備える冷凍サイクル装置の作動前における冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率である。１，１，２－トリフルオロエチレンの含有率Ｃ１は、冷凍回路内に封入される前の冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率と同一であると見做す。すなわち、冷凍回路内に封入される冷媒が充填された冷媒ボンベの中の冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率は、冷凍回路内に封入された冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率Ｃ１と同一であると見做す。冷媒中のプロパンの質量基準の含有率Ｃ２（以下、「プロパンの含有率Ｃ２」とも記載）も、上記と同様である。
　プロパンは、ＨＦＯ－１１２３に混合することにより、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応を抑制することができる。本開示において、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制とは、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の伝播の抑制を意味する。
　冷媒中のプロパンの質量基準の含有率Ｃ２の下限は、１５質量％以上であり、１７質量％以上が好ましく、１８質量％以上がより好ましい。冷媒中のプロパンの含有率Ｃ２の上限は、３０質量％以下であり、２５質量％以下が好ましく、２２質量％以下がより好ましい。冷媒中のプロパンの含有率Ｃ２は、１５質量％以上３０質量％以下であり、１７質量％以上２５質量％以下が好ましく、１８質量％以上２２質量％以下がより好ましい。
　冷媒中のＨＦＯ－１１２３の質量基準の含有率Ｃ１に対するプロパンの質量基準の含有率Ｃ２の百分率（Ｃ２／Ｃ１）×１００は、１５％以上５０％未満が好ましい。プロパンは、少量であっても、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が優れている。よって、百分率（Ｃ２／Ｃ１）×１００が１５％以上であれば、優れたＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果を得ることができる。また、百分率（Ｃ２／Ｃ１）×１００が５０％未満であれば、冷媒中のＨＦＯ－１１２３の含有率を大きくすることができる。よって、冷媒はＧＷＰが低く、かつ、該冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置は、優れたサイクル性能を有することができる。
　なお、特開２０１８－１１２３９６号公報には、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制のために、ＨＦＯ－１１２３にＲ３２（ジフルオロメタン）を混合する技術が開示されている。しかし、該特許文献の技術では、実使用において不均化反応の連鎖反応を抑制するために、冷媒中のＲ３２の量を多くする必要がある。例えば、ＨＦＯ－１１２３が４０％、Ｒ３２が６０％の例が示されており、Ｒ３２の比率がＨＦＯ－１１２３の比率を上回っている。このため、ＨＦＯ－１１２３の有する、低ＧＷＰかつ、動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、性能を確保しやすいという特性が大きく損なわれる。
　一方、本実施形態のＨＦＯ－１１２３に対するプロパンの百分率（Ｃ２／Ｃ１）×１００は、上記特許文献におけるＨＦＯ－１１２３に対するＲ３２の百分率よりも少ないが、優れたＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果を得ることができる。本実施形態では、冷媒中のプロパンの比率を少なく、ＨＦＯ－１１２３の比率を多くできるため、ＨＦＯ－１１２３の有する、低ＧＷＰかつ、動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、性能を確保しやすいという特性を得ることができる。
　上記百分率（Ｃ２／Ｃ１）×１００は、１５％以上５０％未満が好ましく、１７％以上４３％以下がより好ましく、２１％以上２８％以下が更に好ましい。
　本開示の理解を深めるために、プロパンによるＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果の詳細について、以下に説明する。
　図３は、ＨＦＯ－１１２３にプロパン（Ｒ２９０）又はジフルオロメタン（Ｒ３２）を混合した時の、プロパン（Ｒ２９０）又はジフルオロメタン（Ｒ３２）の混合率と、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応時の発生温度との関係を示すグラフである。ジフルオロメタン（Ｒ３２）は、従来、ＨＦＯ－１１２３への混合が検討されている冷媒である。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ３２orＲ２９０混合率［質量％］」はＨＦＯ－１１２３の質量を１００％とした場合のＲ３２又はＲ２９０の混合率を示す。例えばＲ２９０の混合率が１５％とは、ＨＦＯ－１１２３の１００質量％に対して、Ｒ２９０を１５質量％混合したことを意味する。該グラフにおいて、縦軸の「ＨＦＯ－１１２３不均化反応時の発生温度［Ｋ］」とは、横軸に示されるＲ３２又はＲ２９０混合率における、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応に伴い発生する温度［Ｋ］を示す。「ＨＦＯ－１１２３不均化反応時の発生温度［Ｋ］」は、圧力６ＭＰａでの温度である。ＨＦＯ－１１２３の不均化反応時の発生温度が低いほど、不均化反応の伝播が抑制されやすい。
　図３に示されるように、ＨＦＯ－１１２３にプロパン（Ｒ２９０）を混合する場合、プロパンの混合率が約１２％以上では、混合率の増加に伴い、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応時の発生温度が急激に低下する。よって、ＨＦＯ－１１２３に対する、プロパンの混合率が１５％以上であれば、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が高いことが確認される。
　一方、ＨＦＯ－１１２３にジフルオロメタン（Ｒ３２）を混合する場合、ジフルオロメタンの混合率を増加させても、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応時の発生温度の低下はわずかである。よって、ＨＦＯ－１１２３にジフルオロメタン（Ｒ３２）を混合することにより、不均化反応の抑制効果を得るためには、ジフルオロメタンの混合率を大きくする必要がある。しかし、ジフルオロメタンの混合率を大きくすると、冷媒のＧＷＦが増加し、該冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置は、サイクル性能も低下してしまう。
　上記の通り、プロパン（Ｒ２９０）は、ジフルオロメタン（Ｒ３２）よりも少量で、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果を得ることができる。よって、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制のためにＲ２９０を用いた冷媒は、ＨＦＯ－１１２３の優れた性能を維持することができ、ＧＷＦが低く、該冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置は、サイクル性能も良好である。
　不均化反応発生時のプロパン（Ｒ２９０）の作用は、化学反応の様態の変化で説明できる。ＨＦＯ－１１２３は以下の式（Ａ）で示される不均化反応を起こすことが知られている。
ＣＦ２＝ＣＨＦ→１．５Ｃ＋０．５ＣＦ４＋ＨＦ＋２５０ｋＪ／ｍｏｌ　（Ａ）
　不均化反応時の発生温度の抑制効果が小さい、Ｒ２９０混合率が約１２％以下（図３において（１）で示される区間）では、下記の式（Ｂ）で示される化学反応が支配的である。
Ｃ３Ｈ８＋２ＣＦ４＝８ＨＦ＋５Ｃ［ｇｒ］＋２１２ｋＪ／ｍｏｌ　（Ｂ）
　式（Ｂ）で示される化学反応では、反応熱が大きく、新たな反応伝播を誘発しやすいため、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が小さい。
　不均化反応時の発生温度の抑制効果が大きい、Ｒ２９０混合率が約１２％超（図３において（２）で示される区間）では、下記の式（Ｃ）で示される化学反応が支配的である。
Ｃ３Ｈ８＝２ＣＨ４＋Ｃ［ｇｒ］＋４５ｋＪ／ｍｏｌ　（Ｃ）
　式（Ｃ）で示される化学反応では、反応熱が小さく、新たな反応伝播を発生させるためのエネルギーが小さいため、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が大きい。
　式（Ｂ）及び式（Ｃ）の化学反応のいずれが支配的となるかは、冷媒中に存在する水素（Ｈ）とフッ素（Ｆ）の比率の影響を受けると推察される。本実施の形態の冷媒では、Ｈ／Ｆの比率が１を超えるため、支配的となる化学反応が上記の式（Ｂ）から式（Ｃ）に変化しやすく、不均化反応時の発生温度を低下させ、不均化反応の伝播を抑制する効果が向上すると推察される。
　本開示の理解を深めるために、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒の基本冷媒特性（温度勾配、飽和ガス密度、理論ＣＯＰ）について、図４～図６を用いて説明する。図４～図６に示される基本冷媒特性の条件は、凝集温度４５℃、蒸発温度１０℃、凝集器出口過冷却度５Ｋ、蒸発器出口過熱度０Ｋである。
　図４は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、温度勾配との関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ２９０含有率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒全体を１００質量％とした場合の、冷媒中のＲ２９０の含有率を示す。該グラフにおいて、縦軸の「温度勾配温度［Ｋ］」は、横軸に示されるＲ２９０の含有率における、冷媒の温度勾配温度［Ｋ］を示す。
　図４に示されるように、温度勾配温度は、冷媒中のＲ２９０含有率が５０％で最大となる。すなわち、冷媒中のＲ２９０含有率が５０％に近いほど、熱交換器（凝集器、蒸発器）で温度差が生じやすく、熱交換ロスが発生する。
　図５は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、飽和ガス密度との関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ２９０含有率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒全体を１００質量％とした場合の、冷媒中のＲ２９０の含有率を示す。該グラフにおいて、縦軸の「飽和ガス密度比率［％］」は、Ｒ２９０含有率が０％、すなわち、ＨＦＯ－１１２３の含有率が１００質量％である冷媒の飽和ガス密度を１００％とした場合の、横軸に示されるＲ２９０の含有率における、冷媒の飽和ガス密度の百分率を示す。
　Ｒ２９０は、ＨＦＯ－１１２３よりも、低圧の冷媒である。従って、図５に示されるように、冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、飽和ガス密度が小さくなる。
　図６は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、理論ＣＯＰとの関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ２９０含有率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒全体を１００質量％とした場合の、冷媒中のＲ２９０の含有率を示す。該グラフにおいて、縦軸の「理論ＣＯＰ比率［％］」は、Ｒ２９０含有率が０％、すなわち、ＨＦＯ－１１２３の含有率が１００質量％である冷媒の理論ＣＯＰを１００％とした場合の、横軸に示されるＲ２９０の含有率の冷媒の理論ＣＯＰの百分率を示す。ここで、理論ＣＯＰとは、冷媒のモリエル線図上で読み取ることができる、圧縮機の吸入側と吐出側との比エンタルピー差であるΔＬに対する蒸発器入口側と出口側との比エンタルピー差であるΔＨの比（＝ΔＨ／ΔＬ）を示すものである。
　Ｒ２９０は、ＨＦＯ－１１２３よりも、理論ＣＯＰが高い。従って、図６に示されるように、冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、理論ＣＯＰも高くなる。
　上記の冷媒基本特性を踏まえて、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置の実運転時の性能特性（圧力損失、圧縮機の排除容積、ＣＯＰ）を検討した。該冷凍サイクル装置の機器は及び冷房能力は、ＨＦＯ－１１２３からなる冷媒（ＨＦＯ－１１２３の含有率が１００質量％である冷媒）を用いた冷凍回路を備える冷凍サイクル装置内の機器及び冷房能力と同一とした。結果を以下に説明する。
　図７は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、圧力損失との関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ２９０含有率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒全体を１００質量％とした場合の、冷媒中のＲ２９０の含有率を示す。該グラフにおいて、縦軸の「圧力損失比率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３の含有率が１００質量％である冷媒の圧力損失を１００％とした場合の、横軸に示されるＲ２９０の含有率の冷媒の圧力損失の百分率を示す。
　冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、飽和ガス密度は減少する（図５参照）。飽和ガス密度が減少すると、冷媒の流速が増加する。一方、冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、潜熱量が増加する。潜熱量が増加すると、冷媒の流速が減少する。潜熱量の増加が流速の減少に与える影響は、飽和ガス密度の減少が流速の増加に与える影響よりも大きいため、結果的に流速は減少する。流速の減少により、圧力損失が低下する。従って、図７に示されるように、冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、圧力損失が小さくなる。
　図８は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、圧縮機の排除容積との関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ２９０含有率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒全体を１００質量％とした場合の、冷媒中のＲ２９０の含有率を示す。該グラフにおいて、縦軸の「排除容積比率［％］」は、Ｒ２９０含有率が０％、すなわち、ＨＦＯ－１１２３の含有率が１００質量％である冷媒を用いた時の圧縮機の排除容積を１００％とした場合の、横軸に示されるＲ２９０の含有率の冷媒を用いた時の圧縮機の排除容積の百分率を示す。
　冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、飽和ガス密度は小さくなる（図５参照）。従って、図８に示されるように、Ｒ２９０含有率が大きいほど、圧縮機の排除容積も大きくなる。このメカニズムについて、以下に説明する。
　冷凍サイクル装置の冷房定格能力Ｑ［Ｗ］は、下記の式（Ｉ）で算出される。
　Ｑ＝Ｇｒ・ΔＨ　　（Ｉ）
　ここで、Ｇｒは冷媒循環量［ｋｇ／ｓ］、ΔＨは蒸発器出口側と入り口側との比エンタルピー差（潜熱）［ｋＪ／ｋｇ］である。
　上記Ｇｒは、下記の式（ＩＩ）で算出される。
　Ｇｒ＝Ｖｓｔ・ηｖ・ｆ・ρｓ　　（ＩＩ）
　ここで、Ｖｓｔは圧縮機のストロークボリューム［ｃｃ］、ηｖは体積効率［－］、ｆは圧縮機の周波数［１／ｆ］、ρｓは圧縮機の吸入密度［ｋｇ／ｍ３］である。
　圧縮機の排除容積はＶｓｔ・ｆで定義される。上記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を用いると、排除容積は、以下の式（ＩＩＩ）で示される。
　Ｖｓｔ・ｆ＝Ｑ／（ΔＨ・ηｖ・ρｓ）　　（ＩＩＩ）
　Ｒ２９０含有率が大きい程、ΔＨが大きくなるが、ρｓが小さくなる影響の方が大きく、結果、排除容積が大きくなるという特性になる。
　図９は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）との混合比と、ＣＯＰとの関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸の「Ｒ２９０含有率［％］」は、ＨＦＯ－１１２３とプロパン（Ｒ２９０）とからなる冷媒全体を１００質量％とした場合の、冷媒中のＲ２９０の含有率を示す。該グラフにおいて、縦軸の「ＣＯＰ比率［％］」は、Ｒ２９０含有率が０％、すなわち、ＨＦＯ－１１２３の含有率が１００質量％である冷媒を用いた冷凍サイクル装置のＣＯＰを１００％とした場合の、横軸に示されるＲ２９０の含有率の冷媒を用いた冷凍サイクル装置のＣＯＰの百分率を示す。
　冷媒中のＲ２９０含有率が５０％において温度勾配が最大となり、熱交換ロスも大きくなる（図４参照）。冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、圧力損失が大きくなる（図７参照）。冷媒中のＲ２９０含有率が大きいほど、理論ＣＯＰが高くなる（図６参照）。従って、図９に示されるように、ＣＯＰの百分率は、冷媒中のＲ２９０含有率が１５～３０％で１次ピークを示し、その後減少し、Ｒ２９０含有率が約５０％を超えると漸増し、Ｒ２９０含有率が１００％で最大となる。
　上記の性能特性から、冷媒中のＨＦＯ－１１２３（１，１，２－トリフルオロエチレン）の質量基準の含有率Ｃ１が７０質量％以上８５質量％以下、かつ、冷媒中のＲ２９０（プロパン）の質量基準の含有率Ｃ２が１５質量％以上３０質量％以下である冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置は、高いＣＯＰを有し、かつ、圧縮機の排除容積が小さいことが確認される。
　なお、図３に示されるように、ＨＦＯ－１１２３に対する、プロパンの混合率が１５％以上であれば、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が高い。ＨＦＯ－１１２３（１，１，２－トリフルオロエチレン）の質量基準の含有率Ｃ１が７０質量％以上８５質量％以下、かつ、冷媒中のＲ２９０（プロパン）の質量基準の含有率Ｃ２が１５質量％以上３０質量％以下である冷媒は、ＨＦＯ－１１２３に対する、プロパンの混合率が１５％以上である。よって、該冷媒が封入された冷凍回路を備える冷凍サイクル装置は、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が高い。
　本実施の形態において、冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、からなることが好ましい。該冷媒は、本開示の効果を示す限り、１，１，２－トリフルオロエチレン及びプロパンに加えて、不純物を含むことができる。すなわち、本実施の形態において、冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、と不純物とからなることができる。
　冷媒が１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、からなる場合、冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率Ｃ１、及び、冷媒中のプロパンの質量基準の含有率Ｃ２は、例えば以下（ａ１）～（ａ３）とすることができる。
　（ａ１）１，１，２－トリフルオロエチレンの含有率Ｃ１は７０質量％以上８５質量％以下、かつ、プロパンの含有率Ｃ２は１５質量％以上３０質量％以下。
　（ａ２）１，１，２－トリフルオロエチレンの含有率Ｃ１は７５質量％以上８３質量％以下、かつ、プロパンの含有率Ｃ２は１７質量％以上２５質量％以下。
　（ａ３）１，１，２－トリフルオロエチレンの含有率Ｃ１は７８質量％以上８２質量％以下、かつ、プロパンの含有率Ｃ２は１８質量％以上２２質量％以下。
　≪圧縮機≫
　実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の圧縮機について説明する。本実施の形態において、圧縮機１は、容器の内部が吐出圧力雰囲気（即ち、冷媒の吐出圧力と同程度の高圧な状態）となる高圧シェルタイプであれば、いずれの形態の圧縮機も使用することができる。例えば、１気筒のロータリ圧縮機、多気筒のロータリ圧縮機、又は、スクロール圧縮機を使用することができる。
　図２は、実施の形態１に係る圧縮機１の断面図である。圧縮機１は、密閉容器２０と、圧縮要素３０と、電動要素４０と、軸５０とを備える。
　密閉容器２０は、その内部に圧縮要素３０や電動要素４０を気密に収納する。密閉容器２０には、冷媒を吸入するための吸入管２１と、冷媒を吐出するための吐出管２２とが取り付けられている。
　密閉容器２０は、上側容器２０ａと下側容器２０ｂの２分割の構造であり、アーク溶接等の方法で気密に接合されている。密閉容器は２０ＭＰａ（Ｇ）以上の耐圧があり、内部で不均化反応の連鎖反応が発生し、圧力が上昇した場合でも、ある程度の圧力に対しては、破裂することなく安全を保つことができる。
　圧縮要素３０は、密閉容器２０の中に収納される。具体的には、圧縮要素３０は、密閉容器２０の内側下部に設置される。圧縮要素３０は、吸入管２１に吸入された冷媒を圧縮する。なお、圧縮要素３０の位置は、必ずしも下部でなくてもよく、特にスクロール圧縮機の場合は上部に収納されることが多い。
　電動要素４０は、密閉容器２０の中に収納される。圧縮機の形態等により異なるが、電動要素４０は、密閉容器２０の下部または、上部に設置される。圧縮要素３０により圧縮された冷媒は、電動要素の周りの流路を通過した後、吐出管２２から吐出される。電動要素４０は、圧縮要素３０を駆動する。電動要素４０は、集中巻のブラシレスＤＣモータである。
　圧縮機１内に冷凍機油が充填されている。具体的には、密閉容器２０の底部に、圧縮要素３０の摺動部を潤滑する冷凍機油２５が充填されている。この冷凍機油は、冷媒の溶解性を有するものである。冷凍機油の詳細については、後述する。
　圧縮要素３０の詳細について説明する。圧縮要素３０は、シリンダ３１と、ローリングピストン３２と、ベーン（図示していない）と、主軸受３３と、副軸受３４とを備える。
　シリンダ３１の外周は、平面視略円形である。シリンダ３１の内部には、平面視略円形の空間であるシリンダ室が形成される。シリンダ３１は、軸方向両端が開口している。
　シリンダ３１には、シリンダ室に連通し、半径方向に延びるベーン溝（図示していない）が設けられる。ベーン溝の外側には、ベーン溝に連通する平面視略円形の空間である背圧室が形成される。
　ローリングピストン３２は、リング状である。ローリングピストン３２は、シリンダ室内で偏心運動する。ローリングピストン３２は、軸５０の偏心軸部５１に摺動自在に嵌合する。
　ベーンの形状は、平坦な略直方体である。ベーンは、シリンダ３１のベーン溝内に設置される。ベーンは、背部に設けられるベーンスプリングによって常にローリングピストン３２に押し付けられている。密閉容器２０内が高圧であるため、圧縮機１の運転が開始すると、ベーンの背面に密閉容器２０内の圧力とシリンダ室内の圧力との差による力が作用する。このため、ベーンスプリングは、主に圧縮機１の起動時（密閉容器２０内とシリンダ室内の圧力に差がないとき）に、ベーンをローリングピストン３２に押し付ける目的で使用される。
　主軸受３３は、側面視略逆Ｔ字状である。主軸受３３は、軸５０の偏心軸部５１よりも上の部分である主軸部５２に摺動自在に嵌合する。主軸受３３は、シリンダ３１のシリンダ室及びベーン溝の上側を閉塞する。
　副軸受３４は、側面視略Ｔ字状である。副軸受３４は、軸５０の偏心軸部５１よりも下の部分である副軸部５３に摺動自在に嵌合する。副軸受３４は、シリンダ３１のシリンダ室及びベーン溝の下側を閉塞する。
　主軸受３３は、吐出弁（図示していない）を備える。主軸受３３の外側には、吐出マフラ３５が取り付けられる。吐出弁を介して吐出される高温・高圧のガス冷媒は、一旦吐出マフラ３５に入り、その後吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間に放出される。なお、吐出弁及び吐出マフラ３５は、副軸受３４、あるいは、主軸受３３と副軸受３４との両方に設けられてもよい。
　吐出マフラ３５には、吐出ガスを密閉容器２０内に放出するための直径１０ｍｍ以下の吐出穴（図示せず）が１つ、または複数形成されている。摺動部品の焼き付き等により、シリンダ３１の内部で不均化反応が発生しても、密閉容器内に反応が伝播するには、前記吐出ポートや吐出穴といった、狭い流路を通る必要がある。この際に反応熱が周囲の部品に伝搬することより、温度が低下し、不均化反応が抑制される。
　シリンダ３１、主軸受３３、副軸受３４の材質は、ねずみ鋳鉄、焼結鋼、炭素鋼等である。ローリングピストン３２の材質は、例えば、クロム等を含有する合金鋼である。軸５０の材質は、例えば球状黒鉛鋳鉄である。ベーンの材質は、例えば、高速度工具鋼である。
　上記の、シリンダ３１、主軸受３３、副軸受３４、ローリングピストン３２、軸５０、ベーンは、摺動部品であり、それらの材質の組み合わせは、冷凍機油の作用と合わせて、互いに摺動時の焼き付きを防止するように設計されている。これにより、不均化反応の起点となるような高温が発生する確率を低減している。
　密閉容器２０の横には、吸入マフラ２３が設けられる。吸入マフラ２３は、冷凍回路５から低圧のガス冷媒を吸入する。吸入マフラ２３は、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ３１のシリンダ室に入り込むことを抑制する。吸入マフラ２３は、シリンダ３１の吸入ポートに吸入管２１を介して接続される。吸入マフラ２３の本体は、溶接等により密閉容器２０の側面に固定される。
　電動要素４０の詳細について説明する。本実施の形態において、電動要素４０は、集中巻きのブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ・Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータ、集中巻きのブラシレスＤＣモータ以外のモータ（例えば、分布巻きや誘導電動機）のいずれも用いることができる。
　電動要素４０は、固定子４１と、回転子４２とを備える。固定子４１は、密閉容器２０の内周面に接して固定される。回転子４２は、固定子４１の内側に０．３～１ｍｍ程度の空隙を介して設置される。該空隙は、吐出された冷媒が通過することができる。該空隙は狭いため、不均化反応が発生しても、この隙間を通過する間に、固定子や回転子に不均化反応により発生した熱が奪われる。よって、電動要素の上下に、不均化反応が伝播することを抑制できる。
　固定子４１は、固定子鉄心４３と、固定子巻線４４とを備える。固定子鉄心４３は、厚さが０．１～１．５ｍｍの複数枚の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。
　固定子巻線４４は、固定子鉄心４３に絶縁部材４８を介して集中巻で巻回される。集中巻の巻線は、分布巻のように固定子のスロット（図示せず）の間をまたぐ必要がないため、固定子の上下に他のスロットに電線を渡すための電線のはみだし（コイルエンド）を持たない。これにより、絶縁に不具合が生じた場合においても、不均化反応の起点となりうる相の異なる電線同士の導通によるスパークや溶着、及びそれによる高温の発生を防止することができる。
　絶縁部材４８の材質は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール樹脂である。固定子巻線４４には、リード線４５が接続されている。
　上記の絶縁部材は、少なくとも、不均化反応が発生し始める可能性のある温度（例えば、１５０℃）に対して、溶融などにより絶縁性を損なうことがない。よって、圧力及び温度が不均化反応限界に達したとしても、反応の起点となる、相の異なる電線同士の導通によるスパークや溶着、及びそれによる高温の発生を防止することができる。
　固定子鉄心４３の外周には、周方向に略等間隔に複数の細長い切欠が形成されている。それぞれの切欠は、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の１つとなる。それぞれの切欠は、電動要素４０の上から密閉容器２０の底部に戻る冷凍機油の通路にもなる。
　上記の切欠により、電動要素４０の上下が連通する。該切欠きは細長い形状であるため、切欠の面積に対し、周長が長い。このため、不均化反応が発生しても、固定子鉄心４３や下側密閉容器２０ｂが反応熱を奪い、電動要素４０上下への不均化反応の伝播を抑制することができる。
　回転子４２は、回転子鉄心４６と、永久磁石（図示していない）とを備える。回転子鉄心４６は、固定子鉄心４３と同様に、厚さが０．１～１．５ｍｍの複数枚の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。永久磁石は、回転子鉄心４６に形成される複数の挿入孔に挿入される。永久磁石としては、例えば、フェライト磁石、希土類磁石が使用される。
　回転子鉄心４６には、回転子４２の軸方向の長さに対して、１／５以下の直径であり、略軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。それぞれの貫通孔は、固定子鉄心４３の切欠と同様に、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の１つとなる。
　上記の貫通孔によっても、電動要素４０の上下が連通する。該貫通孔は、回転子４２の軸方向の長さに対して十分に小さい。よって、不均化反応が発生しても、回転子鉄心４６が反応熱を奪い、電動要素４０上下への不均化反応の伝播を抑制することができる。
　密閉容器２０の頂部には、外部電源と接続する電源端子２４（例えば、ガラス端子）が取り付けられている。電源端子２４は、例えば、溶接により密閉容器２０に固定されている。電源端子２４には、電動要素４０からのリード線４５が接続される。
　密閉容器２０の頂部には、軸方向両端が開口した吐出管２２が取り付けられている。圧縮要素３０から吐出されるガス冷媒は、密閉容器２０内の空間から吐出管２２を通って外部の冷凍回路５へ吐出される。
　圧縮機１の動作について説明する。電源端子２４からリード線４５を介して電動要素４０の固定子４１に電力が供給される。これにより、電動要素４０の回転子４２が回転する。回転子４２の回転によって、回転子４２に固定された軸５０が回転する。軸５０の回転に伴い、圧縮要素３０のローリングピストン３２が圧縮要素３０のシリンダ３１のシリンダ室内で偏心回転する。シリンダ３１とローリングピストン３２との間の空間は、圧縮要素３０のベーンによって２つに分割されている。軸５０の回転に伴い、それらの２つの空間の容積が変化する。一方の空間では、徐々に容積が拡大することにより、吸入マフラ２３から冷媒が吸入される。他方の空間では、徐々に容積が縮小することにより、中のガス冷媒が圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間に一度吐出される。吐出されたガス冷媒は、電動要素４０を通過して密閉容器２０の頂部にある吐出管２２から密閉容器２０の外へ吐出される。
　≪圧縮機のストロークボリュームＶｓｔ≫
　本実施の形態において、圧縮機のストロークボリュームＶｓｔ［ｃｃ］と、本実施の形態の冷凍回路が用いられる冷凍サイクル装置の冷房定格能力Ｑ［Ｗ］と、圧縮機の周波数ｆ［１／ｓ］とは、以下の式（１）の関係を示すことが好ましい。
　Ｑ／ｆ・０．１６８＜Ｖｓｔ＜Ｑ／ｆ・０．１８９　　（１）
　上記式（１）の関係を満たす冷凍サイクル装置は、不均化反応を抑制し、かつ、実運転のＣＯＰが高く、かつ、圧縮機排除容積を小さくできる。
　上記の式（１）は、上記式（Ｉ）及び上記式（ＩＩ）に基づき、以下の手順で導出される。上記式（Ｉ）及び式（ＩＩ）を変形すると、以下の式（ＩＶ）が得られる。
　Ｖｓｔ＝Ｑ／（ΔＨ・ηｖ・ｆ・ρｓ）　　（ＩＶ）
　ここで、ΔＨ及びρｓは、ＨＦＯ－１１２３の凝集温度４５℃、蒸発温度１０℃、凝集器出口過冷却度５Ｋ、蒸発器出口過熱度０Ｋの条件に基づき、算出できる。ΔＨは１１１．５［ｋＪ／ｋｇ］、ρｓは６６［ｋｇ／ｍ３］である。
　図８に基づくと、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、からなる冷媒において、プロパンの質量基準の含有率Ｃ２が１５質量％以上３０質量％の時の圧縮機の排除容積は１１１％以上１２５％以下である。
　上記式（ＩＶ）において、ηｖを０．９、１．１１・Ｖｓｔを下限値、１．２５・Ｖｓｔを上限値とすると、圧縮機のストロークボリュームＶｓｔ［ｃｃ］と、本実施の形態の冷凍回路が用いられる冷凍サイクル装置の冷房定格能力Ｑ［Ｗ］と、圧縮機の周波数ｆ［１／ｓ］との関係について、以下の式（１）が導出される。
　Ｑ／ｆ・０．１６８＜Ｖｓｔ＜Ｑ／ｆ・０．１８９　　（１）
　≪冷凍機油≫
　本実施の形態において、圧縮機内に冷凍機油が充填されている。該冷凍機油として、プロパンに対して相溶であるもの、及び、プロパンに対して非相溶であるもの、のいずれも用いることができる。ここで、「冷凍機油は、プロパンに対して相溶である」とは、プロパンと冷凍機油とが二層分離しない温度が存在することを意味する。「冷凍機油は、プロパンに対して非相溶である」とは、プロパンと冷凍機油とが相溶する温度が存在しないことを意味する。
　冷凍機油として、プロパンに対して相溶であるものを用いる場合、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも大きいことが好ましい。ここで、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも大きいとは、例えば、冷凍機油の過熱度が１０Ｋ以上６０Ｋ以下の範囲内の各温度において、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも大きいことを意味する。これにより、ＨＦＯ－１１２３の不均化反応の抑制効果が更に向上する。また、冷媒の可燃性の抑制効果を得ることができる。このメカニズムについて、以下に説明する。
　図１０は、冷凍機油（ポリビニルエーテル油、ＰＶＥ油）の過熱度と、冷凍機油に溶解するＨＦＯ－１１２３及びプロパン（Ｒ２９０）の溶解量との関係を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸は冷凍機油の過熱度［Ｋ］を示し、縦軸は各過熱度において、冷凍機油に溶解する冷媒量、すなわち、冷凍機油に溶解するＨＦＯ－１１２３及びプロパン（Ｒ２９０）のそれぞれの溶解量を示す。
　図１０のグラフに示されるように、冷凍機油の過熱度が約５Ｋ以上６０Ｋ以下の範囲の各過熱度において、Ｒ２９０の冷凍機油への溶解量は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解量よりも大きい。すなわち、冷凍機油の過熱度が約５Ｋ以上６０Ｋ以下の範囲の各過熱度において、冷凍機油への溶解度は、冷凍機油への溶解度よりも大きい。冷媒全体としては、図１０のグラフに示されるように、冷凍機油の加熱度が小さいほど、冷凍機油への冷媒の溶解量が大きく、冷凍機油の加熱度の増加に伴い、冷凍機油への冷媒の溶解量が減少する。
　冷凍サイクル装置の運転時においては、圧縮機１２からの吐出ガスの加熱度が異常に大きくならない（吐出ガスの温度が一定範囲内）ように制御される。このため、冷凍機油の過熱度（吐出ガスの過熱度よりも若干小さめとなる）も一定範囲内に制御される。一般的な運転条件においては、冷凍機油の過熱度は１０Ｋ～３０Ｋ前後と考えられる。例えば、図１０のグラフに示されるように、一般的な運転条件である冷凍機油の過熱度２０Ｋでは、冷凍機油へのＲ２９０の溶解量は、ＨＦＯ－１１２３の溶解量よりも大きく、冷凍機油には、Ｒ２９０が多く存在することになる。このため、冷凍回路５を循環する冷媒中のＲ２９０の比率は、封入時の冷媒中のＲ２９０の比率よりも小さくなる。
　Ｒ２９０は可燃性であるため、冷媒がＲ２９０を含むと、可燃性が強くなる傾向がある。上述のように、Ｒ２９０の溶解度が、ＨＦＯ－１１２３の溶解度よりも大きい冷凍機油を用いることにより、冷凍サイクル装置の運転時において、冷凍回路５を循環する冷媒中のＲ２９０の比率は小さくなる。このため、循環する冷媒の可燃性が低下する。よって、冷媒が冷凍サイクル装置１０から漏洩した場合であっても、燃焼が生じにくく、安全性が向上するという効果を得ることができる。
　なお、一般的の運転条件では、吐出ガスの温度が一定以内に制御されているため、この条件で不均化反応が発生するリスクはない。よって、一般的な運転条件では、冷媒中の不均化反応抑制効果の高いＲ２９０の比率が低下していても問題ない。
　一方、運転条件に異常が発生し、不均化反応の発生の可能性がある、高温、高圧条件になった場合、吐出ガスの加熱度が大きく上昇し、冷凍機油の過熱度も大きく上昇する。例えば、図１０のグラフに示されるように、冷凍機油の過熱度５０Ｋでは、冷凍機油へのＨＦＯ－１１２３及びＲ２９０の溶解度は、冷凍機油の過熱度２０Ｋでの溶解度よりも、全体的に減少する。更に、冷凍機油の過熱度５０Ｋでは、冷凍機油の過熱度２０Ｋよりも、ＨＦＯ－１１２３の溶解度と、Ｒ２９０の溶解度との差も減少する。このため、冷凍機油の過熱度５０Ｋでは、冷凍回路５を循環する冷媒の組成は、封入時の組成に近くなり、Ｒ２９０による不均化反応の抑制効果を十分に得ることができる。
　上記の通り、例えば、冷凍機油の過熱度が１０Ｋ以上６０Ｋ以下の範囲において、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも大きいことにより、可燃性抑制効果、並びに、不均化反応の発生及び伝播の抑制効果を得ることができる。
　プロパンに対して相溶である冷凍機油は、ポリオールエステル油、ポリビニルエーテル油、鉱物油及びアルキルベンゼン油からなる群より選択される少なくとも１種からなることが好ましい。鉱物油は、ナフテン系鉱物油及びパラフィン系鉱物油を用いることができる。これらの種類の冷凍機油では、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも大きい。
　冷凍機油は、上記の冷凍機油のうち、１種類からなることができる。また、冷凍機油は、上記の冷凍機油のうち、２種類以上からなることができる。
　冷凍機油として、プロパンに対して非相溶であるものを用いる場合、冷凍サイクル装置の運転時においても、プロパンによる不均化反応の抑制効果を得ることができる。また、冷媒の可燃性の抑制効果を得ることができる。このメカニズムについて、以下に説明する。
　冷媒がＨＦＯ－１１２３及びプロパンを含む場合、各成分の冷媒への溶解度は異なる。冷凍サイクル装置の運転時の温度及び圧力条件の変化に伴い、各成分の冷媒への溶解量も変化する。よって、冷凍回路を循環する冷媒の組成も変化する。冷媒の組成が変化し、冷媒中のプロパンの含有率が低下すると、プロパンによる不均化反応の抑制効果も低下する可能性がある。一方、冷凍サイクル装置の運転時における冷媒中のプロパンの含有率を高くするために、冷凍回路へ封入時の冷媒中のプロパンの含有率を高くすることが考えられる。しかし、プロパンは強燃性であるため、プロパンの含有率を高くすると、冷媒が燃焼しやすくなる可能性がある。
　冷凍機油が、プロパンに対して非相溶であると、冷凍サイクル装置の運転時においても、冷媒中のプロパンの含有率が低くならず、プロパンによる不均化反応の抑制効果を得ることができる。また、冷媒中のプロパンの含有率を高くする必要がないため、冷媒の可燃性の抑制効果を得ることができる。
　プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも小さいことが好ましい。ここで、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも小さいとは、例えば、冷凍機油の過熱度が１０Ｋ以上６０Ｋ以下の範囲内の各温度において、プロパンの冷凍機油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３の冷凍機油への溶解度よりも小さいことを意味する。これによると、冷凍サイクル装置の運転時の冷媒中のプロパンの含有率は、冷凍回路への封入時（冷凍サイクル装置の運転開始前）の冷媒中のプロパンの含有率よりも減少しない。よって、冷凍サイクル装置の運転時においても、プロパンによる不均化反応の抑制効果を得ることができる。
　プロパンに対して非相溶である冷凍機油として、ポリアルキレングリコール油（以下、ＰＡＧ油とも記す。）を用いることが好ましい。ＨＦＯ－１１２３及びプロパンは、ＰＡＧ油への溶解度が小さい。よって、冷凍機油としてＰＥＧ油を用いることにより、冷凍サイクル装置の運転時においても、冷凍機油の組成が変化しにくく、プロパンによる不均化反応の抑制効果を得ることができる。
　プロパンのＰＡＧ油への溶解度は、ＨＦＯ－１１２３のＰＡＧ油への溶解度よりも小さいことが好ましい。これによると、冷凍サイクル装置の運転時の冷媒中のプロパンの含有率は、冷凍回路への封入時（冷凍サイクル装置の運転開始前）の冷媒中のプロパンの含有率よりも減少しない。よって、冷凍サイクル装置の運転時においても、プロパンによる不均化反応の抑制効果を得ることができる。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて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が含まれることが意図される。
　１　圧縮機、２　凝縮器、３　膨張弁、４　蒸発器、５　冷凍回路、５ａ～５ｄ　冷媒配管、６　凝縮器送風機、７　蒸発器送風機、１７　制御装置、２０　密閉容器、２０ａ　上側容器、２０ｂ　下側容器、２１　吸入管、２２　吐出管、２３　吸入マフラ、２４　電源端子、２５　冷凍機油、３０　圧縮要素、３１　シリンダ、３２　ローリングピストン、３３　主軸受、３４　副軸受、３５　吐出マフラ、４０　電動要素、４１　固定子、４２　回転子、４３　固定子鉄心、４４　固定子巻線、４５　リード線、４６　回転子鉄心、４８　絶縁部材、５０　軸、５１　偏心軸部、５２　主軸部、５３　副軸部、１００　冷凍サイクル装置。

Claims (5)

  1. 　圧縮機を含む冷凍回路であって、
    　前記冷凍回路内に冷媒が封入されており、
    　前記冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、を含み、
    　前記冷媒中の１，１，２－トリフルオロエチレンの質量基準の含有率Ｃ１は７０質量％以上８５質量％以下であり、
    　前記冷媒中のプロパンの質量基準の含有率Ｃ２は１５質量％以上３０質量％以下である、冷凍回路。
  2. 　前記圧縮機のストロークボリュームＶｓｔ［ｃｃ］と、前記冷凍回路が用いられる冷凍サイクル装置の冷房定格能力Ｑ［Ｗ］と、前記圧縮機の周波数ｆ［１／ｓ］とは、以下の式（１）の関係を示す、
    　Ｑ／ｆ・０．１６８＜Ｖｓｔ＜Ｑ／ｆ・０．１８９　（１）
    　請求項１に記載の冷凍回路。
  3. 　前記冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンと、プロパンと、からなる、請求項１又は請求項２に記載の冷凍回路。
  4. 　前記Ｃ１に対する、前記Ｃ２の百分率（Ｃ２／Ｃ１）×１００は、１５％以上５０％未満である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷凍回路。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷凍回路を備える冷凍サイクル装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000352380A (ja) * 1999-04-09 2000-12-19 Nok Corp 可変容量型の圧縮機の制御方法及び制御弁
WO2020071380A1 (ja) * 2018-10-01 2020-04-09 Ａｇｃ株式会社 熱サイクルシステム用組成物および熱サイクルシステム

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