专利名称：非共沸混合制冷剂及冷冻循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在冷冻循环中循环的非共沸混合制冷剂及利用了冷冻循环的冷冻循 环装置，尤其是涉及可靠性高、可进行高效率运转的非共沸混合制冷剂及冷冻循环装置。
背景技术：
目前具有使非共沸混合制冷剂在冷冻循环中循环的冷冻循环装置(例如参考专 利文献1)。从保护臭氧层的观点来看，冷冻循环装置使用的制冷剂不使用例如CFC(含氯氟 烃)-12、HCFC (氢氯氟烃)22等含氯制冷剂，而广泛使用主要只由碳、氢、氟构成的HFC类制 冷剂(例如HFC (氢氟烃)134a或R404A、R410A、R407c等)。但是，由于近年来对地球环境 问题的进一步关注，也正在避免使用地球暖化系数高的HFC类制冷剂，对地球暖化系数低 的制冷剂(低GWP制冷剂)替代HFC类制冷剂进行了研究。地球暖化系数是表示以二氧化 碳的温室效应为标准的温室效应的程度的值。氢氟烯烃(也称为氟代烃)已成为替代制冷剂的有力候补(例如参考专利文献 2)。该氢氟烯烃与HFC类制冷剂相比，化学稳定性低，因此具有地球暖化系数低的特性。作 为HFC类制冷剂之一的R410A的地球暖化系数是二氧化碳的地球暖化系数的2000倍左右， 而氢氟烯烃的地球暖化系数是二氧化碳的地球暖化系数4倍左右。另外，氢氟烯烃还具有 压力与目前的HFC类制冷剂相同的特性。专利文献1 日本特开昭61-6546号公报(第2页，图2)专利文献2 日本特表2006-512426号公报(第11页)
发明内容
在一般广为使用的低温用途的冷冻循环装置上，使制冷剂的蒸发温度为_45°C左 右使用。因此，如果将作为沸点为的高沸点制冷剂的氢氟烯烃的一种的四氟丙烯 作为单独的工作流体，则冷冻循环装置的低压侧回路即从减压装置到压缩机的回路(以 下仅称为低压回路)成为负压。另外，作为参考，R404A的沸点是-46.6°C，R410A的沸点 是-51.6°C。即使不是低温用途的冷冻循环装置，在低室外气温(例如气温为-10°C)的供 暖运转中，蒸发温度也可能会降低到_45°C左右，这种情况下低压回路也将成为负压。因此，在使用含有四氟丙烯的非共沸混合制冷剂的情况下，由于该构成比例，产生 冷冻循环装置的低压回路形成负压的问题。一旦冷冻循环装置的低压回路成为负压，则在 发生管道裂缝、喇叭口 /凸缘连接部松动等问题的情况下，空气、水分将被吸入低压回路 内。如上所述，众所周知四氟丙烯被称为低GWP制冷剂(GWP = 4左右)，化学稳定性低，容 易被空气、水分分解。因此，四氟丙烯容易被吸入到冷冻循环内的空气、水分分解，失去了作为制冷剂的 功能。即，四氟丙烯一旦被化学分解，则成为与四氟丙烯不同的异物、杂质气体(以下称为 残渣)。若在冷冻循环内残渣增加，则导致堵塞回路或损害压缩机内部的滑动部的问题，最终有可能导致冷冻循环装置的运转出现问题。若冷冻循环装置出现这样的问题，就必须清除混入冷冻循环内的全部水分、残渣。 即，必须对整个冷冻循环内进行清洗或更换构成冷冻循环的全部设备，从而使冷冻循环装 置恢复原状。因此，无法靠简单的维护作业来恢复冷冻循环装置，存在恢复原状需要很多劳 力、费用和时间的问题。另外，不含四氟丙烯的非共沸混合制冷剂由于化学性质稳定，因此只要冷冻循环 装置的运转条件或负荷条件不变，在冷冻循环内循环的非共沸混合制冷剂的制冷剂构成就 不会变化，可进行高效率的运转。但是，一旦冷冻循环装置的运转条件或负荷条件发生变 化，尤其是存储在低压气液分离器内的制冷剂量发生变化，则在冷冻循环内循环的非共沸 混合制冷剂的制冷剂构成就会发生变化，从而必须通过控制与该制冷剂构成相应的冷冻循 环、例如控制压缩机的转速或控制膨胀阀的开度来调整制冷剂流量。但是，由于现有的冷冻循环装置未设置用于检测在冷冻循环中循环的制冷剂的制 冷剂构成的机构，因此具有不能保持与制冷剂构成相应的最佳运转的问题。在最坏的情况 下，在冷冻循环内循环的制冷剂的制冷剂构成发生变化，低压回路内的高沸点制冷剂的构 成比例提高，低压回路内成为负压。另外，在因使用冷冻循环期间制冷剂泄漏或者因填充制 冷剂时的错误操作而使在冷冻循环中循环的制冷剂的制冷剂构成发生了变化的情况下，也 不能检测该制冷剂构成的异常，导致安全性和可靠性降低。如果在这样的冷冻循环装置中 使用含有容易分解的四氟丙烯的制冷剂，则检测制冷剂构成的必要性就更高。本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供含有作为高沸点制冷剂的四氟丙 烯的非共沸混合制冷剂、以及如下的冷冻循环装置，该冷冻循环装置使含有作为高沸点制 冷剂的四氟丙烯的非共沸混合制冷剂在冷冻循环中循环以预防低压回路成为负压。本发明是一种非共沸混合制冷剂，其特征在于，该非共沸混合制冷剂在至少由压 缩机、冷凝器、减压装置以及蒸发器所构成的冷冻循环中循环，以规定的比例混合了作为高 沸点制冷剂的四氟丙烯和低沸点制冷剂；在从上述减压装置到上述压缩机的低压回路中， 以使压力为0. OOMPa的饱和气相线为-45°C以下的方式决定上述高沸点制冷剂和上述低沸 点制冷剂的混合比例。本发明是一种冷冻循环装置，其特征在于，使按规定的比例混合了高沸点制冷剂 和低沸点制冷剂的非共沸混合制冷剂在依次连接了压缩机、冷凝器、第一减压装置、气液分 离器、第二减压装置以及蒸发器的冷冻循环中循环，该冷冻循环装置具有控制装置，在从上 述第二减压装置到上述压缩机的低压回路中，将上述非共沸混合制冷剂的压力为0. OOMPa 的饱和气相线调整到_45°C以下。本发明是一种冷冻循环装置，其特征在于，使按规定的比例混合了高沸点制冷剂 和低沸点制冷剂的非共沸混合制冷剂在依次连接了压缩机、冷凝器、储液器、减压装置、蒸 发器以及低压气液分离器的冷冻循环中循环，该冷冻循环装置具有控制装置，在从上述减 压装置到上述压缩机的低压回路中，将上述非共沸混合制冷剂的压力为0. OOMPa的饱和气 相线调整到_45°C以下。根据本发明的非共沸混合制冷剂，在从减压装置到压缩机的低压回路中，以使压 力为0. OOMPa的饱和气相线为-45°C以下的方式按规定的比例混合高沸点制冷剂和低沸点 制冷剂，从而可防止低压回路中负压的产生。
根据本发明的冷冻循环装置，作为工作流体使用混合了高沸点制冷剂和低沸点制 冷剂的非共沸混合制冷剂，以冷冻循环装置的低压回路(从第二减压装置到压缩机的回 路)的非共沸混合制冷剂的压力为0. OOMPa (表压)的饱和气相线为-45°c以下的方式进行 调整，从而可抑制低压回路成为负压，可保持可靠性高的运转。根据本发明的冷冻循环装置，作为工作流体使用混合了高沸点制冷剂和低沸点制 冷剂的非共沸混合制冷剂，以冷冻循环装置的低压回路(从减压装置到压缩机的回路)的 非共沸混合制冷剂的压力为0. OOMPa(表压)的饱和气相线为-45°C以下的方式决定，从而 可抑制低压回路成为负压，可保持可靠性高的运转。
图1是表示作为冷冻循环装置的工作流体使用的非共沸混合制冷剂的一定温度、 一定压力下的平衡状态的三角坐标。图2是表示图1中的工作流体的混合比例的表。图3是表示第二实施方式的冷冻循环装置的制冷剂回路构成的概略构成图。图4是表示第三实施方式的冷冻循环装置的制冷剂回路构成的概略构成图。图5是表示第四实施方式的冷冻循环装置的制冷剂回路构成的概略构成图。图6是表示基于来自压力检测部的压力信息来调整第一减压装置的开度时的处 理流程的流程图。图7是表示第五实施方式的冷冻循环装置的制冷剂回路构成的概略构成图。图8是表示基于来自压力检测部的压力信息来调整第一减压装置的开度时的处 理流程的流程图。
具体实施例方式以下基于附图就本发明的实施方式进行说明。第一实施方式图1是表示作为冷冻循环装置的工作流体使用的非共沸混合制冷剂的一定温度、 一定压力下的平衡状态的三角坐标。图2是表示图1中的工作流体的混合比例的表。基于 图1和图2，对由以下三种氟利昂类混合物构成的工作流体在一定温度、一定压力下的平衡 状态进行说明，即作为低沸点制冷剂的二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)、以及作为高沸 点制冷剂的氢氟烯烃的一种的四氟丙烯。在图1中，在三角形的各顶点上，以上侧顶点为基点、沿逆时针方向、按四氟丙烯、 R32、R125的顺序配置单一物质，即在纸面上侧顶点配置四氟丙烯，在纸面左侧顶点配置 R32，在纸面右侧顶点配置R125，坐标平面上的某个点上的各成分的构成比(质量比)用点 与三角形的各边的距离比表示。在这种情况下，点与三角形的边的距离对应于标在与边相 对的一侧的三角坐标的顶点的物质的构成比。图1所示的线A是表示温度为_45°C、压力为0. OOMPa (表压)的饱和液相线的气 液平衡线。线A上的各点(Al A6)的工作流体的混合比例如图2的表所示。如图2所示， 如果用R32[% ]/R125[% ]/四氟丙烯[% ]表示工作流体的比例，则为Al :0. 0/81. 0/19. 0、 A2 10. 0/60. 0/30. 0、A3 :20. 0/40. 0/40. 0、A4 :27. 3/27. 3/45. 4、A5 :40. 0/6. 0/54. 0、A6 44.0/0.0/56.0。另外，图1所示的％表示质量％。图1所示的线B是表示温度为_45°C、压力为0. OOMPa的饱和气相线的气液平衡 线。线B上的各点(Bi B6)的工作流体的混合比例如图2的表所示。如图2所示，如 果用R32[% ]/R125[% ]/四氟丙烯[% ]表示工作流体的比例，则为Bl 0. 0/92. 2/7.8、 B2 15. 1/72. 2/12. 7、B3 :30. 9/51. 6/17. 5、B4 :42. 6/37. 1/20. 4、B5 :64. 9/9. 1/26. 0、B6 72. 4/0. 0/27. 6。另外，线A和线B之间的区域表示两相区。从图1和图2中可明确，为了在工作流体的蒸发温度为_45°C下使用，防止冷冻 循环装置的低压回路成为负压，必须为压力为0. OOMPa的饱和气相线在_45°C以下的构成 范围。即，必须在图1的线B的下侧的构成范围决定混合比例。因此，作为冷冻循环装置 使用的工作流体，通过使用在图1的线B的下侧的构成范围混合了高沸点制冷剂和低沸点 制冷剂的两种以上的非共沸混合制冷剂而成的制冷剂，可使压力为0. OOMPa的饱和气相线 在-45°C以下。并且，将这样的制冷剂作为工作流体用于冷冻循环装置，从而可预防(抑制) 冷冻循环装置的低压回路成为负压，可保持可靠性高的运转。另外，在第一实施方式中，以高沸点制冷剂为四氟丙烯为例进行了说明，其中尤其 优选将2，3，3，3-四氟丙烯(HF0-1234yf)作为制冷剂使用。并且，在第一实施方式中，以低 沸点制冷剂为R32或R125、或者R32和R125为例进行了说明，但不局限于此。也可以使用 例如沸点为_47°C的R143a(l，1，1-三氟乙烷)等其他低沸点制冷剂。将这样的低沸点制冷 剂与作为高沸点制冷剂的四氟丙烯混合，也可得到同样的效果。第二实施方式图3是表示本发明的第二实施方式的冷冻循环装置100的制冷剂回路构成的概略 构成图。基于图3就冷冻循环装置100的结构和动作进行说明。该冷冻循环装置100利用 如下冷冻循环进行制冷运行或供暖运行，该冷冻循环将混合了高沸点制冷剂(四氟丙烯) 和低沸点制冷剂(例如R32或R125、或者R32和R125等)的非共沸混合制冷剂作为工作流 体并使之循环。另外，在包括图3在内的以下的图中，各构成部件的大小的关系可能与实际 情况不符。如图3所示，冷冻循环装置100是用制冷剂配管15依次将压缩机1、冷凝器2、第 一减压装置3、气液分离器4、辅助冷凝器13、第二减压装置5以及蒸发器6串联而构成。另 外，在冷冻循环装置100中形成将从气液分离器4的液体部取出的制冷剂注入压缩机1的 中间压部的中间压注入回路7。S卩，中间压注入回路7通过连接气液分离器4和压缩机1而 形成。在该中间压注入回路7上设置第三减压装置8。压缩机1吸入在制冷剂配管15中流动的制冷剂，压缩该制冷剂而使之成为高温、 高压的状态。冷凝器2在流动于制冷剂配管15中的制冷剂与流体(空气、水、制冷剂等)之 间进行热交换，对制冷剂进行冷凝。第一减压装置3对在制冷剂配管15中流动的制冷剂进 行减压，使其膨胀。该第一减压装置3可以由例如电子膨胀阀等构成。气液分离器4将流 入的制冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂。辅助冷凝器13在流动于制冷剂配管15中的 制冷剂与流体(空气、水、制冷剂等)之间进行热交换，对制冷剂进行冷凝，辅助冷凝器2。第二减压装置5对在制冷剂配管15中流动的制冷剂进行减压、使其膨胀，通常以 将蒸发器6的出口过热(干燥度)保持恒定的方式控制开度。该第二减压装置5也可以由 例如电子膨胀阀等构成。蒸发器6在流动于制冷剂配管15中的制冷剂与流体之间进行热交换，将该制冷剂进行蒸发。中间压注入回路7连接气液分离器4和压缩机1，将从气液分 离器4的液体部取出的制冷剂注入压缩机1的中间压部。第三减压装置8对在中间压注入 回路7中流动的制冷剂进行减压、使其膨胀，通常以将过冷却热交换器9的液体出口过冷却 度保持恒定的方式控制开度。该第三减压装置8也可以由例如电子膨胀阀等构成。在此就冷冻循环装置100的动作进行说明。若冷冻循环装置100开始运转，则首先驱动压缩机1。然后在压缩机1被压缩的高 温、高压的气体制冷剂被从压缩机1排出，流入冷凝器2。在该冷凝器2，流入的气体制冷剂 一面向流体散热一面冷凝，成为低温、高压的制冷剂。该制冷剂从冷凝器2流出，在第一减 压装置3被减压，成为气液两相制冷剂。然后该气液两相制冷剂流入气液分离器4。存储在 该气液分离器4内的液体制冷剂成为作为高沸点制冷剂的四氟丙烯的成分比例大的高沸 点制冷剂比例高的制冷剂。中间压注入回路7只取出存储在气液分离器4中的高沸点制冷剂比例高的液体制 冷剂。该高沸点制冷剂比例高的液体制冷剂在第三减压装置8被减压、膨胀，然后注入压缩 机1的中间压部。另一方面，在气液分离器4的出口侧的制冷剂成为低沸点制冷剂比例高 的制冷剂。该低沸点制冷剂比例高的制冷剂流入辅助冷凝器13，在该辅助冷凝器13—面向 流体散热一面进行冷凝液化。该制冷剂从辅助冷凝器13流出，在第二减压装置5被减压。在第二减压装置5被减压的制冷剂流入蒸发器6。流入到蒸发器6的制冷剂从流 体吸热而蒸发气化。该制冷剂从蒸发器6流出，被再次吸入压缩机1。然后，在压缩机1，从 蒸发器6流出的低沸点制冷剂比例高的气体制冷剂被导向中间压注入回路7，与在第三减 压装置8被减压的高沸点制冷剂比例高的液体制冷剂一起被再次压缩，成为高温、高压的 气体制冷剂后被排出，送到冷凝器2。通过这样构成冷冻循环装置100，可使冷冻循环装置100的低压回路的制冷剂形 成低沸点制冷剂比例高的构成。在冷冻循环装置100，控制第一减压装置3和第二减压装 置5的开度，从而使气液分离器4内的压力可变。并且，使气液分离器4内的压力越低，则 存储在气液分离器4内的液体制冷剂就越成为作为高沸点制冷剂的高沸点制冷剂比例高 的制冷剂，气液分离器4的出口侧即低压回路中的制冷剂就越成为低沸点制冷剂比例高的 制冷剂。S卩，在冷冻循环装置100中，通过调整气液分离器4内的压力，可使在中间压注 入回路7流动的制冷剂的构成比例和在低压回路流动的制冷剂的构成比例以成为所需的 比例的方式进行变化。因此，可形成冷冻循环装置100的低压回路的工作流体的压力为 0. OOMPa的饱和气相线为-45°C以下的构成，可预防低压回路成为负压，可保持可靠性高的 运转。另外，如果该冷冻循环装置100使用在第一实施方式说明的非共沸混合制冷剂，则可 更高精度地调整制冷剂的构成比例。第三实施方式图4是表示本发明的第三实施方式的冷冻循环装置IOOa的制冷剂回路构成的概 略构成图。基于图4就冷冻循环装置IOOa的结构和动作进行说明。该冷冻循环装置IOOa 利用如下的冷冻循环进行制冷运行或供暖运行，该冷冻循环将混合了高沸点制冷剂(四氟 丙烯)和低沸点制冷剂(例如R32或R125、或者R32和R125等)的非共沸混合制冷剂作为 工作流体并使之循环。在第三实施方式中，与第二实施方式相同的部分使用相同的符号，以与第二实施方式的不同点为中心进行说明。冷冻循环装置IOOa的结构与第二实施方式的冷冻循环装置100的结构基本相同， 但过冷却热交换器9的设置和中间压注入回路7a的结构有所不同。该中间压注入回路7a 是如下形成的通过第三减压装置8和过冷却热交换器9连接气液分离器4和压缩机1，从 而向压缩机1的中间压部注入从气液分离器4的液体部取出的制冷剂。并且，过冷却热交 换器9使在气液分离器4和第二减压装置5之间流动的制冷剂和在第三减压装置8和压缩 机1之间流动的制冷剂进行热交换。即，过冷却热交换器9具有如下功能通过在第三减压 装置8被减压、膨胀的制冷剂，使从气液分离器4的出口流出的制冷剂液化，然后进一步过 冷却。在此就冷冻循环装置IOOa的动作进行说明。若冷冻循环装置IOOa开始运转，则首先驱动压缩机1。然后在压缩机1被压缩的 高温、高压的气体制冷剂被从压缩机1排出，流入冷凝器2。在该冷凝器2，流入的气体制冷 剂一面向流体散热一面冷凝，成为低温、高压的制冷剂。该制冷剂从冷凝器2流出，在第一 减压装置3被减压，成为气液两相制冷剂。然后该气液两相制冷剂流入气液分离器4。存储 在该气液分离器4内的液体制冷剂成为作为高沸点制冷剂的四氟丙烯的成分比例大的高 沸点制冷剂比例高的制冷剂。中间压注入回路7a只取出存储在气液分离器4中的高沸点制冷剂比例高的液体 制冷剂。该高沸点制冷剂比例高的液体制冷剂在第三减压装置8被减压、膨胀，然后流入过 冷却热交换器9。流入过冷却热交换器9的制冷剂与从气液分离器4的出口流出的制冷剂 进行热交换，使该制冷剂液化，然后进一步过冷却。对从气液分离器4的出口流出的制冷剂 进行了过冷却的制冷剂从过冷却热交换器9流出，注入压缩机1的中间压部。另一方面，在气液分离器4的出口侧的制冷剂成为低沸点制冷剂比例高的制冷 剂。该低沸点制冷剂比例高的制冷剂流入过冷却热交换器9而被过冷却。该制冷剂从过冷 却热交换器9流出，在第二减压装置5被减压。在第二减压装置5被减压的制冷剂流入蒸 发器6。流入蒸发器6的制冷剂从流体吸热而蒸发气化。该制冷剂从蒸发器6流出，被再次 吸入压缩机1。然后，在压缩机1，从蒸发器6流出的低沸点制冷剂比例高的气体制冷剂被 导向中间压注入回路7a，与在第三压缩装置8被减压的高沸点制冷剂比例高的液体制冷剂 一起被再次压缩，成为高温、高压的气体制冷剂后被排出，送到冷凝器2。通过这样构成冷冻循环装置100a，可使冷冻循环装置IOOa的低压回路的制冷剂 形成低沸点制冷剂比例高的构成。并且，在冷冻循环装置100a，除了具有第二实施方式的冷 冻循环装置100的效果以外，由于利用中间压注入回路7a构成了节能器回路，因此可确保 从气液分离器4的出口流出的低沸点制冷剂比例高的制冷剂的过冷却。S卩，可防止低沸点 制冷剂比例高的制冷剂引起的能力降低，增加制冷能力。而且，在冷冻循环装置100a，通过 中间压注入回路7a减少制冷剂循环量，可降低制冷剂循环的压力损失，因此运转效率得到 改善。另外，如果该冷冻循环装置IOOa使用在第一实施方式中说明的非共沸混合制冷剂， 则可更高精度地调整制冷剂的构成比例。第四实施方式图5是表示本发明的第四实施方式的冷冻循环装置IOOb的制冷剂回路构成的概 略构成图。基于图5就冷冻循环装置IOOb的结构和动作进行说明。该冷冻循环装置IOOb利用如下的冷冻循环进行制冷运行或供暖运行，该冷冻循环将混合了高沸点制冷剂(四氟 丙烯)和低沸点制冷剂(例如R32或R125、或者R32和R125等)的非共沸混合制冷剂作为 工作流体并使之循环。在第四实施方式中，与第二实施方式和第三实施方式相同的部分使 用相同的符号，以与第二实施方式和第三实施方式的不同点为中心进行说明。冷冻循环装置IOOb的结构与第三实施方式的冷冻循环装置IOOa的结构基本相 同，但在低压回路上设置了压力检测部10这点有所不同。如图5所示，压力检测部10被设 置在低压回路(具体是压缩机1的吸入侧)。该压力检测部10由例如压力传感器等构成， 用于检测吸入压缩机1的制冷剂的低压。压力检测部10检测的压力信息被输送到控制装 置20，用于调整第一减压装置3和第二减压装置5的开度。在此就冷冻循环装置IOOb的动作进行说明。冷冻循环装置IOOb的动作基本上与第三实施方式的冷冻循环装置IOOa的相同， 因此以设置了压力检测部10后的动作为中心进行说明。压力检测部10检测吸入压缩机1 的低沸点制冷剂比例高的制冷剂的压力。控制装置20根据来自压力检测部10的信息判断 低压回路是否成为负压。然后，控制装置20以防止低压回路成为负压的方式控制第一减压 装置3和第二减压装置5的开度，使气液分离器4内的压力可变。S卩，控制装置20根据来自压力检测部10的压力信息，以防止低压回路成为负压的 方式使气液分离器4内的压力降低。若气液分离器4内的压力降低，则可使在中间压注入 回路7a流动的作为高沸点制冷剂的四氟丙烯成分增加，使气液分离器4的出口侧的作为低 沸点制冷剂的R32或R125成分增加。控制装置20防止低压回路中的负压的产生、保持正 压。图6是表示基于来自压力检测部10的压力信息而调整第一减压装置3的开度时 的处理流程的流程图。基于图6，对该第四实施方式的冷冻循环装置IOOb的特征项即第一 减压装置3的开度调整的具体处理流程进行说明。如上所述，控制装置20根据来自压力检 测部10的信息判断低压回路是否成为负压，并基于该判断结果调整第一减压装置3的开度。具体地说，控制装置20根据压力检测部10检测的压力(Lp)是否为OMPa(G)以上 来判断低压回路是否成为负压(步骤S101)。当Lp为OMPa(G)以上时，控制装置20判断 低压回路未成为负压(步骤SlOl中的“是”)，使第一减压装置3的开度增加(步骤S102)。 此时，如果是规定的稳定条件，则也可保持第一减压装置3的开度。另一方面，当Lp并非是 OOMPa(G)以上时，控制装置20判断低压回路已成为负压(步骤SlOl中的“否”)，减小第一 减压装置3的开度(步骤S103)。通过反复执行这样的控制动作来抑制低压回路成为负压。通过这样构成冷冻循环装置100b，可使冷冻循环装置IOOb的低压回路的制冷剂 形成低沸点制冷剂比例高的构成。并且，在冷冻循环装置100b，除了第一实施方式的冷冻循 环装置100和第二实施方式的冷冻循环装置IOOa所具有的效果以外，通过设置压力检测部 10，即使在由于使用冷冻循环期间制冷剂泄漏或填充制冷剂时的错误动作导致循环制冷剂 构成发生了变化的情况下，也可在可调整构成的范围内进行用于预防形成负压的控制。因 此，即使在不能进行构成调整的情况下，也可迅速地检测异常，通过声音或显示等发出警报 等，安全性和可靠性高。另外，第四实施方式的冷冻循环装置IOOb是在第三实施方式的冷冻循环装置IOOa上设置了压力检测部10及控制装置20的结构，但也可以是在第二实施方式的冷冻循 环装置100上设置压力检测部10及控制装置20的结构。另外，在第四实施方式中，以压力 检测部10和控制装置20独立形成的情况为例进行了说明，但也可以将压力检测部10和控 制装置20形成一体。而且，如果该冷冻循环装置IOOb使用在第一实施方式中说明的非共 沸混合制冷剂，则可更高精度地调整制冷剂的构成比例。第五实施方式图7是表示本发明的第五实施方式的冷冻循环装置IOOc的制冷剂回路构成的概 略构成图。基于图7就冷冻循环装置IOOc的结构和动作进行说明。该冷冻循环装置IOOc 利用如下的冷冻循环进行制冷运行或供暖运行，该冷冻循环将混合了高沸点制冷剂(四氟 丙烯)和低沸点制冷剂(例如R32或R125、或者R32和R125等)的非共沸混合制冷剂作为 工作流体并使之循环。在第五实施方式中，与第二至第四实施方式相同的部分使用相同的 符号，以与第二至第四实施方式的不同点为中心进行说明。如图7所示，冷冻循环装置IOOc是用制冷剂配管15依次将压缩机1、冷凝器2、储 液器12、第一减压装置3(减压装置)、蒸发器6以及低压气液分离器11串联而构成。另外， 冷冻循环装置IOOc与第四实施方式的冷冻循环装置IOOb —样，在低压回路设置了压力检 测部10。储液器12用来存储在冷冻循环中循环的制冷剂。低压气液分离器11将流入的制 冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂并存储液体制冷剂。在此就冷冻循环装置IOOc的动作进行说明。若冷冻循环装置IOOc开始运转，则首先驱动压缩机1。然后在压缩机1被压缩的 高温、高压的气体制冷剂被从压缩机1排出，流入冷凝器2。在该冷凝器2，流入的气体制冷 剂一面向流体散热一面冷凝，成为低温、高压的制冷剂。该制冷剂从冷凝器2流出，流入并 存储在储液器12中。从储液器12取出的液体制冷剂在第一减压装置3被减压，成为低压 的气液两相制冷剂。然后该气液两相制冷剂流入蒸发器6。流入到蒸发器6的制冷剂从流体吸热而蒸发气化。从蒸发器6流出的制冷剂(包 括在蒸发器6未能蒸发的液体制冷剂的制冷剂)流入低压气液分离器11。流入到该低压气 液分离器11的制冷剂被分离成气体制冷剂和液体制冷剂，只有气体制冷剂被再次吸入压 缩机1。然后，在压缩机1，在低压气液分离器11分离的气体制冷剂被压缩，成为高温、高压 的气体制冷剂后被排出，送到冷凝器2。另一方面，在蒸发器6不能蒸发而仍作为液体制冷剂流入低压气液分离器11的制 冷剂仍作为液体制冷剂被存储在低压气液分离器11的下部。存储在该低压气液分离器11 下部的液体制冷剂成为作为高沸点制冷剂的四氟丙烯的成分比例大的高沸点制冷剂比例 高的制冷剂，从低压气液分离器11取出的气体制冷剂成为作为高沸点制冷剂的四氟丙烯 的成分比例小的低沸点制冷剂比例高的制冷剂。因此，可使在冷冻循环装置IOOc中循环的 制冷剂成为低沸点制冷剂比例高的制冷剂。如果增加第一减压装置3的开度，则在蒸发器6未能蒸发而仍作为液体制冷剂流 入低压气液分离器11的制冷剂增加，存储在低压气液分离器11下部的高沸点制冷剂比例 高的制冷剂增加。因此，对于在冷冻循环装置IOOc循环的制冷剂，低沸点制冷剂比例高的 制冷剂增加。另外，由于在冷冻循环装置IOOc的低压回路设置了压力检测部10，因此以防 止低压回路成为负压的方式控制第一减压装置3的开度，可将在冷冻循环装置IOOc中循环的制冷剂控制为低沸点制冷剂比例高的制冷剂的构成比。图8是表示基于来自压力检测部10的压力信息来调整第一减压装置3的开度时 的处理流程的流程图。基于图8，对该第五实施方式的冷冻循环装置IOOc的特征项即第一 减压装置3的开度调整的具体处理流程进行说明。如上所述，控制装置20根据来自压力检 测部10的信息判断低压回路是否成为负压，基于该判断结果调整第一减压装置3的开度。具体地说，控制装置20根据压力检测部10检测的压力(Lp)是否为OMPa(G)以上 来判断低压回路是否成为负压(步骤S201)。当Lp为OMPa(G)以上时，控制装置20判断 低压回路未成为负压(步骤S201中的“是”)，使第一减压装置3的开度减小(步骤S202)。 此时，如果是规定的稳定条件，则也可保持第一减压装置3的开度。另一方面，当Lp并非是 OOMPa(G)以上时，控制装置20判断低压回路已成为负压(步骤S201中的“否”)，使第一减 压装置3的开度增加(步骤S20;3)。通过反复执行这样的控制动作来抑制低压回路成为负 压。通过这样构成冷冻循环装置100c，可使冷冻循环装置IOOc的低压回路的制冷剂 形成低沸点制冷剂比例高的构成。即，在冷冻循环装置IOOc中，控制第一减压装置3的开 度，增加存储在低压气液分离器11内的高沸点制冷剂，从而可使低压回路的制冷剂成为低 沸点制冷剂比例高的制冷剂。并且，冷冻循环装置IOOc除了第一实施方式的冷冻循环装置 100具有的效果以外，还不必形成复杂的冷冻循环结构。而且，冷冻循环装置IOOc除了第一实施方式的冷冻循环装置100和第二实施方式 的冷冻循环装置IOOa所具有的效果以外，通过设置压力检测部10，即使在由于使用冷冻循 环期间制冷剂泄漏或填充制冷剂时的错误动作导致循环制冷剂构成发生了变化的情况下， 也可在可调整构成的范围内进行用于预防形成负压的控制。因此，即使在不能进行构成调 整的情况下，也可迅速地检测异常，通过声音或显示等发出警报等，安全性和可靠性高。另 外，如果该冷冻循环装置IOOc使用在第一实施方式中说明的非共沸混合制冷剂，则可更高 精度地调整制冷剂的构成比例。在上述的实施方式中说明的冷冻循环装置100 冷冻循环装置IOOc可应用于空 调装置或冷冻装置、室内空调器、组合式空调器、冰箱、加湿器、调湿装置、热泵热水器等。尤 其是冷冻循环装置100 冷冻循环装置IOOc可在低温用途或低外部气温的供暖运转时发 挥能力。并且，控制装置20可由能够汇总控制整个冷冻循环装置100 冷冻循环装置IOOc 的微机等构成。符号说明1压缩机、2冷凝器、3第一减压装置、4气液分离器、5第二减压装置、6蒸发 器、7中间压注入回路、7a中间压注入回路、8第三减压装置、9过冷却热交换器、10压力 检测部、11低压气液分离器、12储液器、13辅助冷凝器、15制冷剂配管、20控制装置、 100冷冻循环装置、IOOa冷冻循环装置、IOOb冷冻循环装置、IOOc冷冻循环装置
权利要求
1.一种非共沸混合制冷剂，其特征在于，该非共沸混合制冷剂在至少由压缩机、冷凝 器、减压装置以及蒸发器所构成的冷冻循环中循环，以规定的比例混合了作为高沸点制冷 剂的四氟丙烯和低沸点制冷剂；在从上述减压装置到上述压缩机的低压回路中，以使压力为0. OOMPa的饱和气相线 为_45°C以下的方式决定上述高沸点制冷剂和上述低沸点制冷剂的混合比例。
2.—种冷冻循环装置，其特征在于，使按规定的比例混合了高沸点制冷剂和低沸点制 冷剂的非共沸混合制冷剂在依次连接了压缩机、冷凝器、第一减压装置、气液分离器、第二 减压装置以及蒸发器的冷冻循环中循环，该冷冻循环装置具有控制装置，在从上述第二减压装置到上述压缩机的低压回路中， 将上述非共沸混合制冷剂的压力为0. OOMPa的饱和气相线调整到_45°C以下。
3.如权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，设置有中间压注入回路，该中间压 注入回路将从上述气液分离器的液体部取出的制冷剂经由第三减压装置注入上述压缩机 的中间压部，上述控制装置利用上述气液分离器内的压力来调整向上述中间压注入回路侧导通的 非共沸混合制冷剂的构成比例和向上述低压回路侧导通的非共沸混合制冷剂的构成比例。
4.如权利要求3所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制装置通过控制上述第一 减压装置和上述第二减压装置的开度而可变地调整上述气液分离器内的压力。
5.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制装置调整上述气液分离 器内的压力，使向上述中间压注入回路侧导通的非共沸混合制冷剂的构成比例为高沸点制 冷剂比例高，使向上述低压回路侧导通的非共沸混合制冷剂的构成比例为低沸点制冷剂比 例高。
6.如权利要求3至5中任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，设置了过冷却热交换 器，使从上述气液分离器的液体部取出的制冷剂与在上述气液分离器和上述第二减压装置 之间导通的制冷剂进行热交换。
7.如权利要求3至6中任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，设置检测被上述压缩 机吸入的制冷剂的压力的压力检测部；上述控制装置基于来自上述压力检测部的信息，调整向上述中间压注入回路侧导通的 非共沸混合制冷剂的构成比例和向上述低压回路侧导通的非共沸混合制冷剂的构成比例。
8.—种冷冻循环装置，其特征在于，使按规定的比例混合了高沸点制冷剂和低沸点制 冷剂的非共沸混合制冷剂在依次连接了压缩机、冷凝器、储液器、减压装置、蒸发器以及低 压气液分离器的冷冻循环中循环，该冷冻循环装置具有控制装置，在从上述减压装置到上述压缩机的低压回路中，将上 述非共沸混合制冷剂的压力为0. OOMPa的饱和气相线调整到_45°C以下。
9.如权利要求8所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制装置通过控制上述减压 装置的开度来调整存储在上述低压气液分离器内的非共沸混合制冷剂的构成比例和从上 述低压气液分离器流出的非共沸混合制冷剂的构成比例。
10.如权利要求9所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制装置控制上述减压装置 的开度，使存储在上述低压气液分离器内的非共沸混合制冷剂的构成比例为高沸点制冷剂 比例高，使从上述低压气液分离器流出的非共沸混合制冷剂的构成比例为低沸点制冷剂比例高。
11.如权利要求9或10所述的冷冻循环装置，其特征在于，设置检测被上述压缩机吸入 的制冷剂的压力的压力检测部；上述控制装置基于来自上述压力检测部的信息，控制上述减压装置的开度，调整存储 在上述低压气液分离器内的非共沸混合制冷剂的构成比例和从上述低压气液分离器流出 的非共沸混合制冷剂的构成比例。
12.如权利要求2至11中任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述高沸点制冷剂 是四氟丙烯。
全文摘要
提供含有作为高沸点制冷剂的四氟丙烯的非共沸混合制冷剂、以及使含有作为高沸点制冷剂的四氟丙烯的非共沸混合制冷剂在冷冻循环中循环以预防低压回路成为负压的冷冻循环装置。非共沸混合制冷剂的特征在于，在从减压装置到压缩机的低压回路中，以压力为0.00MPa的饱和气相线为-45℃以下的方式决定高沸点制冷剂和低沸点制冷剂的混合比例。
文档编号F25B1/00GK102066852SQ200980122508
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月16日
发明者冈崎多佳志, 四十宫正人, 山下哲也, 白石和彦, 西田明广, 谷口裕一, 隅田嘉裕 申请人:三菱电机株式会社