JP2009257655A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒を含む冷媒を用いる冷凍装置において、ＨＦＣ冷媒を加えた適切な組成比の混合冷媒を使用する、あるいはＨＦＣ冷媒以外の特定の冷媒を混合した混合冷媒を使用することによって、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合の問題を解消する。
【解決手段】冷凍装置（20）に、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有するＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ冷媒の割合が６質量％以上３０質量％以下の混合冷媒、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒と炭化水素等の特定の冷媒とを含む混合冷媒、又は２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンと二酸化炭素とを含む混合冷媒を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルを行う冷凍装置に関するものである。

従来より、冷凍サイクルを行う冷凍装置は、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の冷却機を始め、室内を冷暖房する空調機などに広く利用されている。この種の冷凍装置が、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１の冷凍装置は、室外機と２台の室内機とを備える空調機である。この空調機では、２台の室内機が、液側連絡管及びガス側連絡管によって室外機に接続されている。２台の室内機は互いに並列に接続されている。

また、特許文献２には、冷凍装置用の冷媒として、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒（以下、「Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒」という）が開示されている。

また、非特許文献１には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の１つであるＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン）が地球温暖化係数（ＧＷＰ）が小さい冷媒として紹介されている。
特開２００２−１４７８７８号公報 特開平４−１１０３８８号公報 "View Our MAC Presentation on HFO 1234yf"、［online］、デュポン社ホームページ、［平成２０年３月４日検索］、インターネット＜URL：http://refrigerants.dupont.com/Suva/en_US/index.html＞

ところで、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を冷凍装置に使用する場合には、種々の問題がある。例えば、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒は、いわゆる低圧冷媒である。このため、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合には理論上の運転効率（成績係数）が高くなるが、実際は冷媒の圧力損失の影響が比較的大きく、実際の運転効率が圧力損失によって大きく低下する場合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒を含む冷媒を用いる冷凍装置において、ＨＦＣ冷媒を加えた適切な組成比の混合冷媒を使用する、あるいはＨＦＣ冷媒以外の特定の冷媒を混合した混合冷媒を使用することによって、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合の問題を解消することにある。

第１の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ冷媒の割合が６質量％以上３０質量％以下の混合冷媒が充填されている。

第１の発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とＨＦＣ冷媒の混合冷媒が用いられている。混合冷媒では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７０質量％以上９４質量％以下で、ＨＦＣ冷媒の割合が６質量％以上３０質量％以下になっている。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒としてＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）が用いられている。

第２の発明では、混合冷媒に使用されるＨＦＣ冷媒が、ＨＦＣ−３２である。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒としてＨＦＣ−３２のみが用いられ、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７７質量％以上８７質量％以下で、ＨＦＣ−３２の割合が１３質量％以上２３質量％以下になっている。

第３の発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７７質量％以上８７質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が１３質量％以上２３質量％以下の混合冷媒が用いられている。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記混合冷媒では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７７質量％以上７９質量％以下で、ＨＦＣ−３２の割合が２１質量％以上２３質量％以下になっている。

第４の発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７７質量％以上７９質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が２１質量％以上２３質量％以下の混合冷媒が用いられている。

第５の発明は、上記第１の発明において、上記混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒としてＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）が用いられている。

第５の発明では、混合冷媒に使用されるＨＦＣ冷媒がＨＦＣ−１２５である。Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒は、微燃性の冷媒である。従って、この第５の発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に、難燃性の冷媒であるＨＦＣ−１２５が加えられている。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記混合冷媒では、ＨＦＣ−１２５の割合が１０質量％以上になっている。

第６の発明では、ＨＦＣ−１２５の割合が１０質量％以上の混合冷媒が用いられている。この第６の発明では、混合冷媒の可燃性を低下させるために、ＨＦＣ−１２５が１０質量％以上加えられている。

第７の発明は、上記第６の発明において、上記混合冷媒では、ＨＦＣ−１２５の割合が１０質量％以上２０質量％以下になっている。

第７の発明では、ＨＦＣ−１２５の割合が１０質量％以上２０質量％以下の混合冷媒が用いられている。

第８の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒と炭化水素とを含む混合冷媒が充填されている。

第８の発明では、冷媒回路（10）の冷媒として、炭化水素をＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に加えた混合冷媒が用いられている。

第９の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とジメチルエーテルとを含む混合冷媒が充填されている。

第９の発明では、冷媒回路（10）の冷媒として、いわゆる高圧冷媒であるジメチルエーテルをＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に加えた混合冷媒が用いられている。

第１０の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とビス−トリフルオロメチル−サルファイドとを含む混合冷媒が充填されている。

第１０の発明では、冷媒回路（10）の冷媒として、いわゆる高圧冷媒であるビス−トリフルオロメチル−サルファイドをＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に加えた混合冷媒が用いられている。

第１１の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とヘリウムとを含む混合冷媒が充填されている。

第１１の発明では、冷媒回路（10）の冷媒として、いわゆる高圧冷媒であるヘリウムをＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に加えた混合冷媒が用いられている。

第１２の発明は、上記第１乃至第１１の何れか１つの発明において、上記混合冷媒では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン）が用いられている。

第１２の発明では、混合冷媒に使用されるＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒が、ＨＦＯ−１２３４ｙｆである。

第１３の発明は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置を対象とする。そして、この冷凍装置の冷媒回路（10）には、ＨＦＯ−１２３４ｙｆと二酸化炭素とを含む混合冷媒が充填されている。

第１３の発明では、冷媒回路（10）の冷媒として、いわゆる高圧冷媒である二酸化炭素をＨＦＯ−１２３４ｙｆに加えた混合冷媒が用いられている。

第１４の発明は、上記第１乃至第１３の何れか１つの発明において、上記冷媒回路（10）には、空気を冷媒と熱交換させる熱交換器（11,15）が接続され、上記熱交換器（11,15）で冷媒と熱交換させた空気を室内へ供給するように構成されている。

第１４の発明では、冷凍装置（20）が、冷媒回路（10）に接続された熱交換器（11,15）で冷媒と熱交換させた空気を室内へ供給する。つまり、冷凍装置（20）は、室内を温度調節する空気調和装置として構成されている。

第１５の発明は、上記第１４の発明において、上記熱交換器（11,15）で冷媒によって加熱した空気を室内へ供給する暖房運転のみを行うように構成されている。

第１５の発明では、冷凍装置（20）が、熱交換器（11,15）で加熱した空気を室内へ供給する暖房運転のみを行う。つまり、冷凍装置（20）は、暖房専用の空気調和装置として構成されている。

第１６の発明は、上記第１４又は第１５の発明において、上記冷媒回路（10）では、室外に設けられた室外機（22）と、室内に設けられた室内機（51）とが連絡配管（18,19）によって接続されている。

第１６の発明では、室内機（51）が、連絡配管（18,19）によって室外機（22）に接続されている。この冷凍装置（20）では、室内機（51）が室外機（22）から離れた位置に設置される場合に、連絡配管（18,19）の長さが長くなって、運転時の冷媒の圧力損失が大きくなる。

第１７の発明は、上記第１乃至第１３の何れか１つの発明において、上記冷媒回路（10）には、水を冷媒と熱交換させる熱交換器（43）が接続され、上記熱交換器（43）で冷媒によって水を加熱して湯を沸かすように構成されている。

第１７の発明では、冷凍装置（20）が、熱交換器（43）で冷媒によって水を加熱することによって湯を沸かすように構成されている。つまり、冷凍装置（20）は、給湯を行う給湯装置として構成されている。

第１乃至第７の各発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とＨＦＣ冷媒を所定の割合で混合した混合冷媒が用いられている。ここで、冷媒の圧力損失がシステムに与える影響について、以下に説明する。例えば、熱交換器の入口圧力が２０００ｋＰａで、熱交換器全体で生じる冷媒の圧力損失を１００ｋＰａとすると、出口圧力は１９００ｋＰａになり、入口圧力に対する圧力損失の割合は５％（１００÷２０００＝０．０５）になる。熱交換器の入口圧力が１０００ｋＰａで、熱交換器全体で生じる冷媒の圧力損失を１００ｋＰａとすると、出口圧力は９００ｋＰａになり、入口圧力に対する圧力損失の割合は１０％（１００÷１０００＝０．１０）となる。熱交換器の入口圧力が５００ｋＰａで、熱交換器全体で生じる冷媒の圧力損失を１００ｋＰａとすると、出口圧力は４００ｋＰａになり、入口圧力に対する圧力損失の割合は２０％（１００÷５００＝０．２０）となる。このように、冷媒の動作圧力が高いほど、冷媒の圧力損失がシステムに与える影響が小さくなる。この発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とＨＦＣ冷媒を所定の割合で混合することにより、例えば冷媒の動作圧力を高くして冷媒の圧力損失がシステムに与える影響を小さくしている。従って、例えば冷凍装置（20）の実際の運転効率を向上させることができ、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合の問題を解消することができる。

なお、第２の発明のようにＨＦＣ冷媒としてＨＦＣ−３２を用いる場合には、第３の発明のようにＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７７質量％以上８７質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が１３質量％以上２３質量％以下の混合冷媒を用いるのが好ましく、第４の発明のようにＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７７質量％以上７９質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が２１質量％以上２３質量％以下の混合冷媒を用いるのが更に好ましい。

また、上記第５の発明では、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に、難燃性の冷媒であるＨＦＣ−１２５が加えられている。従って、冷媒回路（10）の冷媒が燃えにくくなるので、冷凍装置（20）の信頼性を向上させることができる。

第８の発明では、炭化水素をＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に加えた混合冷媒が用いられている。このため、その炭化水素がいわゆる高圧冷媒である場合には、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合に比べて、冷媒の動作圧力を高くすることができるので、冷媒の圧力損失がシステムに与える影響を小さくしながら冷凍装置（20）の実際の運転効率を向上させることができる。

第９乃至第１１の各発明では、いわゆる高圧冷媒である特定の冷媒（ジメチルエーテル、ビス−トリフルオロメチル−サルファイド、ヘリウム）をＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒に加えた混合冷媒が用いられている。このため、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合に比べて、冷媒の動作圧力を高くすることができるので、冷媒の圧力損失がシステムに与える影響を小さくしながら冷凍装置（20）の実際の運転効率を向上させることができる。

第１３の発明では、いわゆる高圧冷媒である二酸化炭素をＨＦＯ−１２３４ｙｆに加えた混合冷媒が用いられている。このため、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合に比べて、冷媒の動作圧力を高くすることができるので、冷媒の圧力損失がシステムに与える影響を小さくしながら冷凍装置（20）の実際の運転効率を向上させることができる。

また、上記第１６の発明では、室内機（51）が室外機（22）から離れた位置に設置される場合に運転時の冷媒の圧力損失が大きくなる冷凍装置（20）の冷媒として、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ冷媒の割合が６質量％以上３０質量％以下の混合冷媒が用いられている。このため、室内機（51）が室外機（22）から離れた位置に設置されても、運転時の冷媒の圧力損失がそれほど大きくならず、実際の運転効率がそれほど低下しない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態１は、本発明に係る冷凍装置（20）によって構成された空気調和装置（20）である。本実施形態１の空気調和装置（20）は、図１に示すように、室外機（22）と３台の室内機（51a,51b,51c）とを備えている。なお、室内機（51）の台数は単なる例示であり、複数台ではなく１台であってよい。

上記空気調和装置（20）は、冷媒を充填されて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）は、室外機（22）に収容される室外回路（9）と、各室内機（51）に収容される室内回路（17a,17b,17c）とを備えている。これらの室内回路（17a,17b,17c）は、液側連絡配管（18）及びガス側連絡配管（19）によって室外回路（9）に並列に接続されている。

冷媒回路（10）には、１種のＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒（分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒）と、１又は２種以上のＨＦＣ冷媒とからなり、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の割合が７０質量％以上９４質量％以下で、ＨＦＣ冷媒の割合が６質量％以上３０質量％以下になっている混合冷媒が充填されている。なお、本願明細書において、「ＨＦＣ冷媒」とは、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒を含まないハイドロフルオロカーボン系の冷媒を表している。

具体的に、実施形態１の混合冷媒は、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒である２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）と、ＨＦＣ冷媒であるＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）の２成分から構成されている。混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒が１種類である。実施形態１では、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７８．２質量％でＨＦＣ−３２の割合が２１．８質量％の混合冷媒が用いられている。この場合、地球温暖化係数は１５０以下となる。なお、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの化学式は、ＣＦ_３−ＣＦ＝ＣＨ_２で表され、ＨＦＣ−３２の化学式は、ＣＨ_２Ｆ_２で表される。

〈室外回路の構成〉
室外回路（9）には、圧縮機（30）、室外熱交換器（11）、室外膨張弁（12）、及び四路切換弁（13）が設けられている。

圧縮機（30）は、例えば全密閉の高圧ドーム型のスクロール圧縮機として構成されている。圧縮機（30）には、インバータを介して電力が供給される。圧縮機（30）は、吐出側が四路切換弁（13）の第２ポート（P2）に接続され、吸入側が四路切換弁（13）の第１ポート（P1）に接続されている。

室外熱交換器（11）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室外熱交換器（11）の近傍には、室外ファン（14）が設けられている。室外熱交換器（11）では、室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（11）は、一端が四路切換弁（13）の第３ポート（P3）に接続され、他端が室外膨張弁（12）に接続されている。また、四路切換弁（13）の第４ポート（P4）は、室外回路（9）のガス側端に接続されている。

室外膨張弁（12）は、室外熱交換器（11）と室外回路（9）の液側端との間に設けられている。室外膨張弁（12）は、開度可変の電子膨張弁として構成されている。

四路切換弁（13）は、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）とが連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通して第２ポート（P2）と第４ポート（P4）とが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切り換え自在に構成されている。

〈室内回路の構成〉
各室内回路（17）には、そのガス側端から液側端へ向かって順に、室内熱交換器（15a,15b,15c）と、室内膨張弁（16a,16b,16c）とが設けられている。

室内熱交換器（15）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室内熱交換器（15）の近傍には、室内ファンが設けられている（図示省略）。室内熱交換器（15）では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。また、室内膨張弁（16）は、開度可変の電子膨張弁として構成されている。

−運転動作−
上記空気調和装置（20）の運転動作について説明する。この空気調和装置（20）は、冷房運転と暖房運転とが実行可能になっており、四路切換弁（13）によって冷房運転と暖房運転との切り換えが行われる。

《冷房運転》
冷房運転時には、四路切換弁（13）が第１状態に設定される。この状態で、圧縮機（30）の運転が行われると、圧縮機（30）から吐出された高圧冷媒が、室外熱交換器（11）において室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（11）で凝縮した冷媒は、各室内回路（17）へ分配される。各室内回路（17）では、流入した冷媒が、室内膨張弁（16）で減圧された後に、室内熱交換器（15）において室内空気から吸熱して蒸発する。一方、室内空気は冷却されて室内へ供給される。

各室内回路（17）で蒸発した冷媒は、他の室内回路（17）で蒸発した冷媒と合流して、室外回路（9）へ戻ってくる。室外回路（9）では、各室内回路（17）から戻ってきた冷媒が、圧縮機（30）で再び圧縮されて吐出される。なお、冷房運転中は、各室内膨張弁（16）の開度が、室内熱交換器（15）の出口における冷媒の過熱度が一定値（例えば５℃）になるように過熱度制御される。

《暖房運転》
暖房運転時には、四路切換弁（13）が第２状態に設定される。この状態で、圧縮機（30）の運転が行われると、圧縮機（30）から吐出された高圧冷媒が、各室内回路（17）へ分配される。各室内回路（17）では、流入した冷媒が室内熱交換器（15）において室内空気へ放熱して凝縮する。一方、室内空気は加熱されて室内へ供給される。室内熱交換器（15）で凝縮した冷媒は、他の室内熱交換器（15）で凝縮した冷媒と合流し、室外回路（9）へ戻ってくる。

室外回路（9）では、各室内回路（17）から戻ってきた冷媒が、室外膨張弁（12）で減圧された後に、室外熱交換器（11）において室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（11）で蒸発した冷媒は、圧縮機（30）で再び圧縮されて吐出される。なお、暖房運転中は、各室内膨張弁（16）の開度が、室内熱交換器（15）の出口における冷媒の過冷却度が一定値（例えば５℃）になるようにサブクール制御される。

−実施形態１の効果−
本実施形態１では、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２を所定の割合で混合することにより、冷媒の動作圧力を高くして冷媒の圧力損失がシステムに与える影響を小さくしながら、冷凍装置（20）の実際の運転効率を向上させることができる。従って、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒の単一冷媒を用いる場合の問題を解消することができる。

なお、混合冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が６質量％以上３０質量％以下であればよく、例えばＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７７．４質量％でＨＦＣ−３２の割合が２２．６質量％の混合冷媒を用いることもできる。なお、混合冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７７質量％以上８７質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が１３質量％以上２３質量％以下であればより好ましく、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７７質量％以上７９質量％以下でＨＦＣ−３２の割合が２１質量％以上２３質量％以下であれば更に好ましい。この点は、実施形態２及びその他の実施形態でも同じである。

また、本実施形態１では、室内機（51）が室外機（22）から離れた位置に設置される場合に運転時の冷媒の圧力損失が大きくなる冷凍装置（20）の冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が７８．２質量％でＨＦＣ−３２の割合が２１．８質量％の混合冷媒が用いられている。このため、室内機（51）が室外機（22）から離れた位置に設置されても、運転時の冷媒の圧力損失がそれほど大きくならず、実際の運転効率がそれほど低下しない。

−実施形態１の変形例−
本実施形態１の変形例１は、暖房専用の空気調和装置（20）である。この空気調和装置（20）では、上記実施形態１とは異なり、室外回路（9）に四路切換弁（13）が設けられていない。圧縮機（30）の吐出側は、各室内回路（17）のガス側に接続されている。圧縮機（30）の吸入側は、室外熱交換器（11）のガス側に接続されている。この空気調和装置（20）では、各室内熱交換器（15）が凝縮器として動作して室外熱交換器（11）が蒸発器として動作する暖房運転のみが行われる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態２は、本発明に係る冷凍装置（20）によって構成された給湯装置（20）である。

図２に示すように、本実施形態の給湯装置（20）は、貯湯ユニット（23）と熱源ユニット（22）とを備えている。貯湯ユニット（23）と熱源ユニット（22）とは室外に設置され、後述する循環流路（21）を構成する配管によって接続されている。

貯湯ユニット（23）は、縦長で円筒形の密閉容器状に形成された貯湯タンク（25）を備えている。貯湯タンク（25）には、給水口（26）と出湯口（27）と取水口（28）と入湯口（29）とが形成されている。給水口（26）と取水口（28）とは、貯湯タンク（25）の底部に形成されている。出湯口（27）は、貯湯タンク（25）の頂部に形成されている。入湯口（29）は、貯湯タンク（25）の側壁の上部に形成されている。

貯湯タンク（25）の給水口（26）には、市水を貯湯タンク（25）に供給するための給水流路（31）の出口端が接続されている。給水流路（31）からは、複数の給水分岐流路（32）が分岐している。各給水分岐流路（32）は、混合弁（35）に接続されている。一方、貯湯タンク（25）の出湯口（27）には、給湯流路（36）の入口端が接続されている。給湯流路（36）は、複数の給湯分岐流路（37）に分岐している。各給湯分岐流路（37）は、混合弁（35）に接続されている。各混合弁（35）には、給水分岐流路（32）と給湯分岐流路（37）とが１本ずつ接続されている。

混合弁（35）には、３つのポートが形成されている。混合弁（35）では、第１ポートに給水分岐流路（32）が接続され、第２ポートに給湯分岐流路（37）が接続され、第３ポートには風呂場の浴槽（33）や台所や洗面台などの利用側へ延びる利用側流路（39）が接続されている。混合弁（35）は、第１のポートへ流入した水と第２のポートへ流入した水とを混合して第３のポートから送出するように構成されている。

貯湯タンク（25）には、取水口（28）に循環流路（21）の入口端が接続され、入湯口（29）に循環流路（21）の出口端が接続されている。循環流路（21）は、貯湯ユニット（23）と熱源ユニット（22）とに跨って設けられている。

循環流路（21）には、いわゆる積層ポンプにより構成されたポンプ機構（34）が設けられている。また、循環流路（21）には、後述する水熱交換器（43）が接続されている。循環流路（21）は、ポンプ機構（34）によって貯湯ユニット（23）から送り出された水が、熱源ユニット（22）を通過した後に貯湯ユニット（23）に戻ってくるように構成されている。

熱源ユニット（22）は、圧縮機（30）と空気熱交換器（42）と水熱交換器（43）と膨張弁（12）とが設けられた冷媒回路（10）を備えている。冷媒回路（10）には、７８．２質量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、２１．８質量％のＨＦＣ−３２からなる混合冷媒が充填されている。また、空気熱交換器（42）の近傍には、室外ファン（14）が設けられている。

冷媒回路（10）では、圧縮機（30）の吐出側が水熱交換器（43）に接続され、圧縮機（30）の吸入側が空気熱交換器（42）に接続されている。また、空気熱交換器（42）と水熱交換器（43）との間に膨張弁（12）が配置されている。

圧縮機（30）は、運転容量が可変に構成されている。空気熱交換器（42）は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器により構成されている。膨張弁（12）は、開度可変の電動膨張弁として構成されている。

また、水熱交換器（43）は、いわゆるプレート式熱交換器により構成されており、互いに仕切られた第１流路（43a）と第２流路（43b）とを複数ずつ備えている。水熱交換器（43）は、第１流路（43a）の流体と第２流路（43b）の流体とが熱交換を行うように構成されている。第１流路（43a）は、循環流路（21）に接続されている。第１流路（43a）には、貯湯タンク（25）の底部から取水した水が流入する。一方、第２流路（43b）は、冷媒回路（10）に接続され、圧縮機（30）と膨張弁（12）との間に配置されている。第２流路（43b）には、圧縮機（30）から吐出された高温高圧の冷媒が流入する。

−運転動作−
本実施形態２の給湯装置（20）の沸増運転について説明する。沸増運転は、圧縮機（30）及びポンプ機構（34）をそれぞれ運転させることによって行われる。

圧縮機（30）を運転させると、冷媒回路（10）では、冷媒が循環して蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。この冷凍サイクルでは、圧縮機（30）で冷媒が圧縮され、水熱交換器（43）で冷媒が第１流路（43a）の水によって冷却され、膨張弁（12）で冷媒が減圧されて、空気熱交換器（42）で冷媒が室外空気によって加熱される。水熱交換器（43）は放熱器として動作し、空気熱交換器（42）は蒸発器として動作する。

一方、ポンプ機構（34）を運転させると、貯湯タンク（25）内の水が循環流路（21）を循環する。循環流路（21）では、貯湯タンク（25）の取水口（28）から取り込まれた水が、水熱交換器（43）の第１流路（43a）で冷媒によって加熱されて、入湯口（29）から貯湯タンク（25）に戻る。貯湯タンク（25）内は、水熱交換器（43）で加熱された水の流入に伴って、湯量が増加してゆく。

−実施形態２の変形例−
実施形態２の変形例について説明する。この変形例では、図３に示すように、貯湯タンク（25）に、床暖房用放熱器（41）が設けられた床暖用流路（48）が接続されている。床暖用流路（48）は、入口端が貯湯タンク（25）の出湯口（27）に接続され、出口端が貯湯タンク（25）の戻湯口（24）に接続されている。床暖用流路（48）には、床暖用流路（48）の上流にポンプ機構（8）が設けられている。なお、冷媒回路（10）には、上記実施形態２と同様に、７８．２質量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと、２１．８質量％のＨＦＣ−３２からなる混合冷媒が用いられている。

床暖用流路（48）では、ポンプ機構（8）の運転が行われると、貯湯タンク（25）の出湯口（27）から流出した湯が床暖用流路（48）に供給されて、その湯が室内の暖房に用いられて冷却される。そして、床暖用流路（48）で冷却された水は、戻湯口（24）から貯湯タンク（25）に戻る。床暖用流路（48）では、貯湯タンク（25）と床暖用流路（48）の間を水が循環する。

《その他の実施形態》
上記実施形態は、以下のように構成してもよい。

上記実施形態について、混合冷媒に使用するＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒が、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ以外の冷媒であってもよい。具体的に、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの代わりに、１，２，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅといい、化学式はＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅといい、化学式はＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨＦで表される。）、１，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｅといい、化学式はＣＨＦ_２−ＣＦ＝ＣＨＦで表される。）、３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆといい、化学式はＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨ_２で表される。）、１，２，２−トリフルオロ−１−プロペン（化学式はＣＨ_３−ＣＦ＝ＣＦ_２で表される。）、２−フルオロ−１−プロペン（化学式はＣＨ_３−ＣＦ＝ＣＨ_２で表される。）のうち何れかを用いることができる。

また、上記実施形態について、ＨＦＣ−３２の代わりに、ＨＦＣ−１２５を用いてもよい。この場合、混合冷媒に占めるＨＦＣ−１２５の割合は、１０質量％以上が好ましく、更に２０質量％以下が好ましい。なお、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒は、上記実施形態と同じＨＦＯ−１２３４ｙｆであってもよいし、それ以外の冷媒であってもよい。

また、上記実施形態について、ＨＦＣ冷媒が、ＨＦＣ−３２及びＨＦＣ−１２５以外の冷媒であってもよい。具体的に、ＨＦＣ冷媒としては、ＨＦＣ−１３４（１，１，２，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４ａ（１，１，１，２―テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン）、ＨＦＣ−１５２ａ（１，１−ジフルオロエタン）、ＨＦＣ−１６１（フルオロエタン）、ＨＦＣ−２２７ｅａ（１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン）、ＨＦＣ−２３６ｅａ（１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ−２３６ｆａ（１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン）、ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン）を用いることができる。

また、上記実施形態について、混合冷媒に使用するＨＦＣ冷媒が２種類以上であってもよい。具体的に、ＨＦＣ冷媒としてＨＦＣ−１２５とＨＦＣ−３２の２種類を使用した混合冷媒を用いることができる。なお、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒は、上記実施形態と同じＨＦＯ−１２３４ｙｆであってもよいし、それ以外の冷媒であってもよい。

また、上記実施形態について、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒と炭化水素とを含む混合冷媒を用いることができる。具体的に、混合冷媒に用いる炭化水素冷媒としては、メタン、エタン、プロパン、プロペン、ブタン、イソブタン、ペンタン、２−メチルブタン、シクロペンタンを用いることができる。炭水水素冷媒は、１種類でもよいし複数種類でもよい。メタン、エタン、プロパン、プロペンを用いた混合冷媒によれば、上記実施形態と同様に、冷媒の動作圧力を高くすることができるので、冷媒の圧力損失がシステムに与える影響を小さくしながら冷凍装置（20）の実際の運転効率を向上させることができる。なお、この点は、以下に示すＣ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とジメチルエーテルとを含む混合冷媒、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とビス−トリフルオロメチル−サルファイドとを含む混合冷媒、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とヘリウムとを含む混合冷媒、ＨＦＯ−１２３４ｙｆと二酸化炭素とを含む混合冷媒の場合も同じである。

また、上記実施形態について、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とジメチルエーテルとを含む混合冷媒を用いることができる。

また、上記実施形態について、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とビス−トリフルオロメチル−サルファイドとを含む混合冷媒を用いることができる。

また、上記実施形態について、Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ冷媒とヘリウムとを含む混合冷媒を用いることができる。

また、上記実施形態について、ＨＦＯ−１２３４ｙｆと二酸化炭素とを含む混合冷媒を用いることができる。

また、上記実施形態について、本発明に係る冷凍装置（20）を、例えば、食品を冷却するための冷凍装置（冷蔵庫や冷凍庫）、空調機と冷蔵庫や冷凍庫とが組み合わされた冷凍装置、熱交換器を流通する冷媒の熱を吸着剤の加熱又は冷却に用いる調湿機能付きの冷凍装置に適用してもよい。また、実施例では、冷媒回路（10）の熱源を空気としているが、これを水熱源や地中熱源としてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行う冷凍装置について有用である。

図１は、実施形態１に係る冷凍装置の概略構成図である。 図２は、実施形態２に係る冷凍装置の概略構成図である。 図３は、実施形態２の変形例に係る冷凍装置の概略構成図である。

符号の説明

10 冷媒回路
20 冷凍装置
22 室外機
30 圧縮機
51 室内機

Claims (17)

1. 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（10）には、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒の割合が７０質量％以上９４質量％以下でＨＦＣ冷媒の割合が６質量％以上３０質量％以下の混合冷媒が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒としてジフルオロメタンが用いられていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項２において、
   上記混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒としてジフルオロメタンのみが用いられ、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒の割合が７７質量％以上８７質量％以下で、ジフルオロメタンの割合が１３質量％以上２３質量％以下になっていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   上記混合冷媒では、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒の割合が７７質量％以上７９質量％以下で、ジフルオロメタンの割合が２１質量％以上２３質量％以下になっていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１において、
   上記混合冷媒では、ＨＦＣ冷媒としてペンタフルオロエタンが用いられていることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項５において、
   上記混合冷媒では、ペンタフルオロエタンの割合が１０質量％以上になっていることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項６において、
   上記混合冷媒では、ペンタフルオロエタンの割合が１０質量％以上２０質量％以下になっていることを特徴とする冷凍装置。
8. 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（10）には、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒と炭化水素とを含む混合冷媒が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
9. 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置であって、
   上記冷媒回路（10）には、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とジメチルエーテルとを含む混合冷媒が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
10. 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置であって、
    上記冷媒回路（10）には、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とビス−トリフルオロメチル−サルファイドとを含む混合冷媒が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
11. 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置であって、
    上記冷媒回路（10）には、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒とヘリウムとを含む混合冷媒が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか１つにおいて、
    上記混合冷媒では、分子式１：Ｃ_３Ｈ_ｍＦ_ｎ（但し、ｍ及びｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され且つ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒として、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンが用いられていることを特徴とする冷凍装置。
13. 冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）を備える冷凍装置であって、
    上記冷媒回路（10）には、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンと二酸化炭素とを含む混合冷媒が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
14. 請求項１乃至１３の何れか１つにおいて、
    上記冷媒回路（10）には、空気を冷媒と熱交換させる熱交換器（11,15）が接続され、
    上記熱交換器（11,15）で冷媒と熱交換させた空気を室内へ供給するように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
15. 請求項１４において、
    上記熱交換器（11,15）で冷媒によって加熱した空気を室内へ供給する暖房運転のみを行うように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
16. 請求項１４又は１５において、
    上記冷媒回路（10）では、室外に設けられた室外機（22）と、室内に設けられた室内機（51）とが連絡配管（18,19）によって接続されていることを特徴とする冷凍装置。
17. 請求項１乃至１３の何れか１つにおいて、
    上記冷媒回路（10）には、水を冷媒と熱交換させる熱交換器（43）が接続され、
    上記熱交換器（43）で冷媒によって水を加熱して湯を沸かすように構成されていることを特徴とする冷凍装置。

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