JP6775542B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle device.
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。現在、空気調和機用として広く用いられているR410AのGWPは2088と非常に大きい値である。近年導入され始めているジフルオロメタン(R32)のGWPも675とかなり大きい値になっている。 In recent years, reduction of greenhouse gases has been required from the viewpoint of preventing global warming. Refrigerants used in refrigeration cycle devices such as air conditioners are also being studied for those having a lower global warming potential (GWP). Currently, the GWP of R410A, which is widely used for air conditioners, is 2088, which is a very large value. The GWP of difluoromethane (R32), which has begun to be introduced in recent years, is also 675, which is a considerably large value.
GWPの低い冷媒としては、二酸化炭素(R744:GWP=1)、アンモニア(R717:GWP=0)、プロパン(R290:GWP=6)、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234yf:GWP=4)、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze:GWP=6)等がある。 Refrigerants with low GWP include carbon dioxide (R744: GWP = 1), ammonia (R717: GWP = 0), propane (R290: GWP = 6), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf: GWP). = 4), 1,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234ze: GWP = 6) and the like.
これらの低GWP冷媒は、下記の課題があるため、一般的な空気調和機に適用することは困難である。
・R744:動作圧力が非常に高いため、耐圧確保の課題がある。また、臨界温度が31℃と低いため、空気調和機用途での性能の確保が課題となる。
・R717:高毒性であるため、安全確保の課題がある。
・R290:強燃性であるため、安全確保の課題がある。
・R1234yf/R1234ze:低動作圧で体積流量が大きくなるため、圧力損失増大による性能低下の課題がある。
These low GWP refrigerants have the following problems and are difficult to apply to general air conditioners.
-R744: Since the operating pressure is very high, there is a problem of ensuring a withstand voltage. In addition, since the critical temperature is as low as 31 ° C., ensuring performance in air conditioner applications is an issue.
-R717: Since it is highly toxic, there is a problem of ensuring safety.
-R290: Since it is highly flammable, there is a problem of ensuring safety.
R1234yf / R1234ze: Since the volume flow rate increases at a low operating pressure, there is a problem of performance deterioration due to an increase in pressure loss.
上記の課題を解決する冷媒として、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)がある(例えば、特許文献1参照)。この冷媒には、特に、以下の利点がある。
・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。
・GWPが1未満であり、地球温暖化対策として優位性が高い。
As a refrigerant that solves the above problems, there is 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) (see, for example, Patent Document 1). This refrigerant has the following advantages, in particular.
-Since the operating pressure is high and the volumetric flow rate of the refrigerant is small, the pressure loss is small and it is easy to secure the performance.
・ GWP is less than 1, which is highly advantageous as a measure against global warming.
HFO−1123には、下記の課題がある。
(1)高温、高圧の状態において、着火エネルギーが加わると、爆発が発生する(例えば、非特許文献1参照)。
HFO-1123 has the following problems.
(1) When ignition energy is applied in a high temperature and high pressure state, an explosion occurs (see, for example, Non-Patent Document 1).
HFO−1123を冷凍サイクル装置に適用するには、上記の課題を解決する必要がある。 In order to apply HFO-1123 to a refrigeration cycle device, it is necessary to solve the above problems.
上記の課題については、不均化反応の連鎖によって爆発が発生することが明らかになった。この現象が発生する条件は、下記の2点である。
(1a)冷凍サイクル装置(特に、圧縮機)の内部に着火エネルギー(高温部)が発生し、不均化反応が起こる。
(1b)高温、高圧の状態において、不均化反応が連鎖して拡散する。
Regarding the above problems, it became clear that an explosion occurs due to the chain of disproportionation reactions. The conditions under which this phenomenon occurs are the following two points.
(1a) Ignition energy (high temperature part) is generated inside the refrigeration cycle device (particularly the compressor), and a disproportionation reaction occurs.
(1b) Disproportionation reactions are linked and diffused under high temperature and high pressure conditions.
本発明は、HFO−1123を使用する冷凍サイクル装置において、不均化反応を抑制することが可能な冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to obtain a refrigeration cycle apparatus capable of suppressing a disproportionation reaction in a refrigeration cycle apparatus using HFO-1123.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、高圧シェル型圧縮機、凝縮器、膨張機構及び蒸発器が接続された冷媒回路と、1,1,2−トリフルオロエチレンと該1,1,2−トリフルオロエチレン以外の他の冷媒とを含み、前記冷媒回路を循環する混合冷媒と、前記他の冷媒よりも前記1,1,2−トリフルオロエチレンの方が溶けやすく調整され、前記冷媒回路内に封入された冷凍機油と、を備え、前記冷媒回路に封入される前記混合冷媒は、前記冷凍機油に対して1倍以上4倍以下の重量比である。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit to which a high-pressure shell compressor, a condenser, an expansion mechanism and an evaporator are connected, 1,1,2-trifluoroethylene and the 1,1,2-trifluoro. The mixed refrigerant containing other refrigerants other than ethylene and circulating in the refrigerant circuit and the 1,1,2-trifluoroethylene are adjusted to be more soluble than the other refrigerants and are sealed in the refrigerant circuit. The mixed refrigerant provided with the refrigerating machine oil and sealed in the refrigerant circuit has a weight ratio of 1 to 4 times or less with respect to the refrigerating machine oil .
本発明に係る冷凍サイクル装置は、1,1,2−トリフルオロエチレンと該1,1,2−トリフルオロエチレン以外の他の冷媒とを混合した混合冷媒を用い、冷媒回路内の1,1,2−トリフルオロエチレンの量を抑制している。このため、1,1,2−トリフルオロエチレンが不均化反応を起こすことを抑制できる。さらに、本発明に係る冷凍サイクル装置は、1,1,2−トリフルオロエチレンの方が混合冷媒中の他の冷媒よりも溶けやすく調整された冷凍機油を用いている。このため、冷凍サイクル装置の運転中、冷媒回路内を循環する混合冷媒における1,1,2−トリフルオロエチレンと前記他の冷媒との混合比は、冷媒回路に混合冷媒が封入された時点よりも、1,1,2−トリフルオロエチレンの比率が大きくなることがない。したがって、本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル装置の運転中においても、1,1,2−トリフルオロエチレンが不均化反応を起こすことを抑制できる。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention uses a mixed refrigerant in which 1,1,2-trifluoroethylene and a refrigerant other than the 1,1,2-trifluoroethylene are mixed, and 1,1 in the refrigerant circuit. , 2-The amount of 2-trifluoroethylene is suppressed. Therefore, it is possible to prevent 1,1,2-trifluoroethylene from causing a disproportionation reaction. Further, the refrigerating cycle apparatus according to the present invention uses refrigerating machine oil in which 1,1,2-trifluoroethylene is adjusted to be more soluble than other refrigerants in the mixed refrigerant. Therefore, during the operation of the refrigeration cycle apparatus, the mixing ratio of 1,1,2-trifluoroethylene and the other refrigerant in the mixed refrigerant circulating in the refrigerant circuit is from the time when the mixed refrigerant is sealed in the refrigerant circuit. However, the ratio of 1,1,2-trifluoroethylene does not increase. Therefore, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention can suppress the disproportionation reaction of 1,1,2-trifluoroethylene even during the operation of the refrigeration cycle apparatus.
実施の形態.
図1及び図2は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置10の回路図である。図1は、冷房時の冷媒回路11aを示している。図2は、暖房時の冷媒回路11bを示している。
Embodiment.
1 and 2 are circuit diagrams of a
本実施の形態において、冷凍サイクル装置10は、空気調和機である。なお、冷凍サイクル装置10が空気調和機以外の機器(例えば、ヒートポンプサイクル装置)であっても、本実施の形態を適用することができる。
In the present embodiment, the
図1及び図2において、冷凍サイクル装置10は、冷媒が循環する冷媒回路11a,11bを備える。
In FIGS. 1 and 2, the refrigerating
冷媒回路11a,11bには、高圧シェル型圧縮機(圧縮要素で圧縮した冷媒を密閉容器内に吐出する圧縮機)である圧縮機12と、四方弁13と、室外熱交換器14と、膨張弁15と、室内熱交換器16とが接続されている。圧縮機12は、冷媒を圧縮する。四方弁13は、冷房時と暖房時とで冷媒の流れる方向を切り換える。室外熱交換器14は、冷房時には凝縮器として動作し、圧縮機12により圧縮された冷媒を放熱させる。室外熱交換器14は、暖房時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張弁15で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。膨張弁15は、膨張機構の例である。膨張弁15は、凝縮器で放熱した冷媒を膨張させる。室内熱交換器16は、暖房時には凝縮器として動作し、圧縮機12により圧縮された冷媒を放熱させる。室内熱交換器16は、冷房時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張弁15で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。なお、冷凍サイクル装置10が冷房又は暖房のうちの一方のみを行うものの場合、四方弁13は必要ない。
The
冷凍サイクル装置10は、さらに、制御装置17を備える。
The
制御装置17は、例えば、マイクロコンピュータである。図では、制御装置17と圧縮機12との接続しか示していないが、制御装置17は、圧縮機12だけでなく、冷媒回路11a,11bに接続された各要素に接続されている。制御装置17は、各要素の状態を監視したり、制御したりする。
The
本実施の形態において、冷媒回路11a,11bを循環する冷媒(換言すると、冷媒回路11a,11bに封入される冷媒)としては、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)と、該HFO−1123とは異なる他の冷媒とを混合した混合冷媒が使用される。
In the present embodiment, the refrigerants circulating in the
好適な冷媒として、HFO−1123とジフルオロメタン(R32)との混合冷媒を使用することができる。なお、前記他の冷媒として、R32以外に、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234yf)、トランス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze(E))、シス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze(Z))、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(R125)を用いてもよい。 As a suitable refrigerant, a mixed refrigerant of HFO-1123 and difluoromethane (R32) can be used. In addition to R32, as the other refrigerants, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf), trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234ze (E)), cis-1 , 3,3,3-Tetrafluoropropene (R1234ze (Z)), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a), 1,1,1,2,2-pentafluoroethane (R125) You may.
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置10は、冷媒回路11a,11bに冷凍機油60が封入されている。冷凍機油60の大部分は、後述のように圧縮機12の密閉容器の底部に貯留される。さらに、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置10に用いられる冷凍機油60は、前記他の冷媒よりもHFO−1123の方が溶けやすくなるように調整されている。
Further, in the refrigerating
本実施の形態で用いられる冷凍機油60として、例えばポリオールエステルを用いることができる。ポリオールエステルは、脂肪酸と多価アルコール(ポリオール)とがエステル結合したものである。脂肪酸の炭素数、脂肪酸の分子構造(分岐鎖の脂肪酸を用いるか、あるいは、非分岐鎖(直鎖)の脂肪酸を用いるか)、多価アルコールの炭素数、及び、多価アルコールの分子構造(分岐鎖の多価アルコールを用いるか、あるいは、非分岐鎖(直鎖)の多価アルコールを用いるか)を調整することにより、ポリオールエステルへの冷媒の溶解性(溶解のしやすさ)を調整することができる。
As the refrigerating
なお、本実施の形態で用いられる冷凍機油60は、ポリオールエステルに限らず、ポリビニルエーテル又はポリアルキレングリコールを用いることもできる。ポリビニルエーテルは、直鎖の炭化水素の側鎖に、エーテル結合でアルキル基が結合したものである。側鎖でエーテル結合しているアルキル基の成分を変化させることにより、ポリビニルエーテルへの冷媒の溶解性(溶解のしやすさ)を調整することができる。ポリアルキレングリコールは、プロピレンオキシドとエチレンオキシドとがエーテル結合により鎖状に結合しているものである。プロピレンオキシドとエチレンオキシドの比率を変化させることにより、ポリアルキレングリコールへの冷媒の溶解性(溶解のしやすさ)を調整することができる。
ポリオールエステル、ポリビニルエーテル及びポリアルキレングリコールの少なくとも2つを混合し、冷凍機油60としても勿論よい。
The refrigerating
Of course, at least two of a polyol ester, polyvinyl ether and polyalkylene glycol may be mixed to obtain refrigerating
また、冷媒回路11a,11bに封入される前の混合冷媒及び冷凍機油60の量としては、前記混合冷媒が前記冷凍機油60に対して1倍以上4倍以下の重量比となるようにしている。
Further, the amount of the mixed refrigerant and the refrigerating
図3は、本発明の実施の形態に係る圧縮機12の縦断面図である。なお、この図では、断面を表すハッチングを省略している。
FIG. 3 is a vertical sectional view of the
本実施の形態において、高圧シェル型圧縮機(圧縮要素30で圧縮した冷媒を密閉容器20内に吐出する圧縮機)である圧縮機12は、1気筒のロータリ圧縮機である。なお、圧縮機12が多気筒のロータリ圧縮機、あるいは、スクロール圧縮機であっても、本実施の形態を適用することができる。
In the present embodiment, the
図3において、圧縮機12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。
In FIG. 3, the
密閉容器20は、容器の例である。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。
The
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。
The
電動要素40も、密閉容器20の中に収納される。具体的には、電動要素40は、密閉容器20の中で、圧縮要素30により圧縮された冷媒が吐出管22から吐出される前に通過する位置に設置される。即ち、電動要素40は、密閉容器20の内側で、圧縮要素30の上方に設置される。電動要素40は、圧縮要素30を駆動する。電動要素40は、集中巻のモータである。
The
密閉容器20の底部には、圧縮要素30の摺動部を潤滑する冷凍機油60が貯留されている。
Refrigerating
以下では、圧縮要素30の詳細について説明する。
The details of the
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。
The
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。
The outer circumference of the
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。
The
シリンダ31には、冷媒回路11a,11bからガス冷媒が吸入される吸入ポート(図示していない)が設けられる。吸入ポートは、シリンダ31の外周面からシリンダ室に貫通している。
The
シリンダ31には、シリンダ室から圧縮された冷媒が吐出される吐出ポート(図示していない)が設けられる。吐出ポートは、シリンダ31の上端面を切り欠いて形成されている。
The
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。
The rolling
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、背圧室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12の運転が開始すると、ベーンの背面(即ち、背圧室側の面)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12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。
The shape of the vane is a flat rectangular parallelepiped. The vane is installed in the vane groove of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。ベーンの材質は、例えば、高速度工具鋼である。
The materials of the
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、冷媒回路11a,11b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。
A suction muffler 23 is provided next to the
以下では、電動要素40の詳細について説明する。
The details of the
本実施の形態において、電動要素40は、ブラシレスDC(Direct・Current)モータである。なお、電動要素40がブラシレスDCモータ以外のモータ(例えば、誘導電動機)であっても、本実施の形態を適用することができる。
In the present embodiment, the
電動要素40は、固定子41と、回転子42とを備える。
The
固定子41は、密閉容器20の内周面に当接して固定される。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。
The
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。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。
The
固定子鉄心43の外周には、周方向に略等間隔に複数の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60の通路にもなる。
A plurality of notches are formed on the outer periphery of the
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。
The
回転子鉄心46には、略軸方向に貫通する複数の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。
The
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。
A power supply terminal 24 (for example, a glass terminal) that connects to an external power source is attached to the top of the
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を通って外部の冷媒回路11a,11bへ吐出される。
A
以下では、圧縮機12の動作について説明する。
The operation of the
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。
Power is supplied from the
ここで、冷凍サイクル装置10は、高圧シェル型の圧縮機12を用いている。つまり、冷凍サイクル装置10は、密閉容器20内部が高温高圧となる圧縮機12を用いている。また、冷凍サイクル装置10は、冷媒としてHFO−1123を用いている。このため、HFO−1123が不均化反応を起こし、不均化反応の連鎖によって爆発が発生することが懸念される。しかしながら、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置10は、HFO−1123と該HFO−1123以外の他の冷媒とを混合した混合冷媒を用い、冷媒回路11a,11b内のHFO−1123の量を抑制している。このため、冷凍サイクル装置10は、HFO−1123が不均化反応を起こすことを抑制できる。さらに、冷凍サイクル装置10は、HFO−1123の方が混合冷媒中の他の冷媒よりも溶けやすく調整された冷凍機油60を用いている。このため、冷凍サイクル装置10の運転中、冷媒回路11a,11b内を循環する混合冷媒におけるHFO−1123と前記他の冷媒との混合比は、冷媒回路に混合冷媒が封入された時点よりも、HFO−1123の比率が大きくなることがない。したがって、冷凍サイクル装置10は、冷凍サイクル装置の運転中においても、HFO−1123が不均化反応を起こすことを抑制できる。すなわち、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置10は、HFO−1123の不均化反応の連鎖によって爆発が発生することを防止でき、HFO−1123を用いても高い安全性を確保することができる。
Here, the
また、前記他の冷媒としてR32を用いることにより、すなわち、HFO−1123とR32の混合冷媒を冷凍サイクル装置10に用いることにより、さらにHFO−1123が不均化反応を起こすことを抑制できる。HFO−1123とR32の混合冷媒は疑似共沸冷媒となるため、HFO−1123とR32との分離が抑制され、冷媒回路11a,11b内を循環する混合冷媒が分離することにより部分的にHFO−1123の濃度が高くなることを防止できるからである。
Further, by using R32 as the other refrigerant, that is, by using a mixed refrigerant of HFO-1123 and R32 in the
このとき、HFO−1123とR32の混合冷媒は、冷媒回路11a,11bに封入される前の状態において、該混合冷媒中のHFO−1123の比率が60wt%以下となっていることが好ましい。なぜならば、冷媒は冷媒温度が低いほど、冷凍機油60に溶け込みやすくなる。つまり、冷房時よりも冷媒温度が低くなる暖房時は、冷房時よりも冷凍機油60に溶け込む冷媒量が増える。そして、本実施の形態に係る冷凍機油60は、HFO−1123の方がR32よりも溶けやすく調整されている。このため、HFO−1123とR32の混合冷媒において、該混合冷媒中のHFO−1123の比率を60wt%以下とすることで、暖房運転時、冷媒回路11bを循環する混合冷媒中のR32の割合を増大でき、冷凍サイクル装置10の成績係数(COP)を向上させることができる。なお、HFO−1123を用いることによる地球温暖化係数(GWP)低減の効果を考えると、混合冷媒中のHFO−1123の比率は10wt%以上であることが好ましい。
At this time, in the mixed refrigerant of HFO-1123 and R32, the ratio of HFO-1123 in the mixed refrigerant is preferably 60 wt% or less in the state before being sealed in the
また、本実施の形態では、混合冷媒が前記冷凍機油60に対して1倍以上4倍以下の重量比となるように、冷媒回路11a,11bに混合冷媒及び冷凍機油60を封入している。混合冷媒が前記冷凍機油60に対して1倍未満の重量比となるように、冷媒回路11a,11bに混合冷媒及び冷凍機油60を封入した場合、冷凍機油60に対する混合冷媒の比率が小さすぎるため、混合冷媒の組成の変化量(HFO−1123と他の冷媒との比率の変化量)が大きくなりすぎ、混合冷媒の組成が不安定になるため、冷凍サイクル装置10の制御が困難となる。一方、混合冷媒が前記冷凍機油60に対して4倍より大きくなる重量比となるように、冷媒回路11a,11bに混合冷媒及び冷凍機油60を封入した場合、冷凍機油60に対する混合冷媒の比率が大きすぎるため、混合冷媒の組成の変化量(HFO−1123と他の冷媒との比率の変化量)が小さくなり、COPの改善効果が小さくなる。本実施の形態では、混合冷媒が前記冷凍機油60に対して1倍以上4倍以下の重量比となるように、冷媒回路11a,11bに混合冷媒及び冷凍機油60を封入しているので、冷凍サイクル装置10を安定して制御でき、COPの改善効果を十分に得ることができる。
Further, in the present embodiment, the mixed refrigerant and the refrigerating
最後に、冷凍機油60に対する冷媒の溶解量の一例を紹介する。
Finally, an example of the amount of the refrigerant dissolved in the refrigerating
図4は、本発明の実施の形態に係る冷凍機油60に対する冷媒の溶解量を示す図である。この図4は、混合冷媒を構成するHFO−1123及びHFO−1123以外の他の冷媒の冷凍機油60に対する溶解量を示すものであり、他の冷媒の一例としてR32を示している。また、図4に示す縦軸は、100重量部の冷凍機油60に溶けるHFO−1123及びR32の量を示している。
FIG. 4 is a diagram showing the amount of the refrigerant dissolved in the refrigerating
図4に示すように、冷凍機油60に対するHFO−1123の溶解量は、冷凍機油60に対するR32の溶解量よりも多くなっている。図4における冷凍機油60の温度が60℃の位置(破線の位置)に着目すると、当該位置は、混合冷媒の露点温度が40℃、圧縮機12内に貯留されている冷凍機油60の温度が60℃(換言すると圧縮機12の吐出過熱度が20℃)で冷凍サイクル装置10を運転している状態を示している。この運転状態において、HFO−1123の溶解量は33重量部(A点)となっている。また、R32の溶解量は、HFO−1123の溶解量よりも16重量部少ない17重量部となっている。このような冷媒の溶解量となるように冷凍機油60を調整することにより、上記の効果(特にCOPの改善効果)を十分に得ることができる。なお、上記の運転状態において、HFO−1123の溶解量が30重量部以上となり、R32の溶解量がHFO−1123の溶解量よりも10重量部以上少ない溶解量となるように冷凍機油60を調整することにより、上記の効果(特にCOPの改善効果)を十分に得ることができる。
As shown in FIG. 4, the amount of HFO-1123 dissolved in the refrigerating
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態を部分的に実施しても構わない。例えば、各図において符号を付した要素のうち、いずれか1つ又はいくつかを省略したり、別の要素に置き換えたりしてもよい。なお、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, this embodiment may be partially implemented. For example, any one or some of the signed elements in each figure may be omitted or replaced with another element. The present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made as needed.
10 冷凍サイクル装置、11a,11b 冷媒回路、12 圧縮機、13 四方弁、14 室外熱交換器、15 膨張弁、16 室内熱交換器、17 制御装置、20 密閉容器、21 吸入管、22 吐出管、23 吸入マフラ、24 電源端子、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、60 冷凍機油。 10 Refrigeration cycle device, 11a, 11b refrigerant circuit, 12 compressor, 13 four-way valve, 14 outdoor heat exchanger, 15 expansion valve, 16 indoor heat exchanger, 17 control device, 20 closed container, 21 suction pipe, 22 discharge pipe , 23 suction muffler, 24 power supply terminal, 30 compression element, 31 cylinder, 32 rolling piston, 33 main bearing, 34 auxiliary bearing, 35 discharge muffler, 40 electric element, 41 stator, 42 rotor, 43 stator core, 44 Stator winding, 45 lead wire, 46 rotor core, 48 insulation member, 50 shafts, 51 eccentric shafts, 52 main shafts, 53 sub-shafts, 60 compressor oil.
Claims (1)
1,1,2−トリフルオロエチレンと該1,1,2−トリフルオロエチレン以外の他の冷媒とを含み、前記冷媒回路を循環する混合冷媒と、
前記他の冷媒よりも前記1,1,2−トリフルオロエチレンの方が溶けやすく調整され、前記冷媒回路内に封入された冷凍機油と、
を備え、
前記冷媒回路に封入される前記混合冷媒は、前記冷凍機油に対して1倍以上4倍以下の重量比である冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit to which a high-pressure shell compressor, condenser, expansion mechanism and evaporator are connected,
A mixed refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene and a refrigerant other than the 1,1,2-trifluoroethylene and circulating in the refrigerant circuit.
The 1,1,2-trifluoroethylene is adjusted to be more soluble than the other refrigerants, and the refrigerating machine oil sealed in the refrigerant circuit and
Equipped with a,
A refrigeration cycle device in which the mixed refrigerant sealed in the refrigerant circuit has a weight ratio of 1 to 4 times or less with respect to the refrigerating machine oil .
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