(57)【要約】  冷凍サイクル装置は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を、圧縮機から、凝縮器、膨張弁、蒸発器を経由して圧縮機に循環させる循環経路を有するものである。冷凍サイクル装置は、組成変化検知手段と、組成調整手段と、制御手段と、を備える。組成変化検知手段は、作動冷媒の組成が定常の組成から変化したことを検知する。組成調整手段は、作動媒体の組成を調整する。制御手段は、組成変化検知手段による検知結果に基づいて組成調整手段を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を、圧縮機から、凝縮器、膨張弁、蒸発器を経由して前記圧縮機に循環させる循環経路を有する冷凍サイクル装置であって、
前記作動冷媒の組成が定常の組成から変化したことを検知する組成変化検知手段と、
前記作動媒体の組成を調整する組成調整手段と、
前記組成調整手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記組成変化検知手段による検知結果に基づいて前記組成調整手段を制御する、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記組成変化検知手段は、前記圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度センサであり、前記吐出温度センサが検出した温度が所定の温度を超えた場合に前記作動媒体の組成が定常の組成から変化したと検知する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記組成変化検知手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動媒体の過熱度を検出する過熱度検出手段であり、前記過熱度検出手段が検出した過熱度が所定の値を超えた場合に前記作動媒体の組成が変化したと検知する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記組成変化検知手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動媒体の過冷却度を検出する過冷却度検出手段であり、前記過冷却度検出手段が検出した過冷却度が所定の範囲を逸脱した場合に前記作動媒体の組成が変化したと検知する、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記循環経路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に余剰の前記作動媒体を溜めるアキュムレータをさらに備え、
前記組成調整手段は、前記アキュムレータに取り付けられたヒータであり、
前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記ヒータを通電する、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記循環経路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に余剰の前記作動媒体を溜めるアキュムレータをさらに備え、
前記組成調整手段は、前記圧縮機から吐出されるホットガスの一部を分流して前記アキュムレータへ導入するホットガスバイパス路と、前記ホットガスバイパス路に設けられた開閉弁と、を有し、
前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記開閉弁を閉状態から開状態にする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記組成調整手段は、前記圧縮機の圧縮機構を駆動するモータであり、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記モータの回転数を増加させる、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記組成調整手段は、前記膨張弁であり、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記膨張弁の開度を増加させる、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記循環経路における前記凝縮器と前記膨張弁との間に余剰の前記作動媒体を溜めるレシーバをさらに備え、
前記組成調整手段は、前記レシーバに溜まった液冷媒を取り出し補助膨張弁を介して前記圧縮機の中間圧部に注入するための液冷媒バイパス路を有し、
前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記補助膨張弁の開度を増加させる、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を使用した冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機や冷凍・冷蔵機器などの冷凍サイクル装置において、作動冷媒としてヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒が広く用いられている。しかし、ＨＦＣは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が高く、地球温暖化の原因となる可能性が指摘されている。このため、オゾン層への影響が少なく、かつ地球温暖化係数の小さい冷凍サイクル用作動媒体の開発が急務となっている。オゾン層への影響が少なく、かつ地球温暖化への影響が少ない冷凍サイクル用作動媒体として、大気中のＯＨラジカルによって分解されやすい炭素−炭素二重結合を有するヒドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を含むものが検討されている。特許文献１には、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を含む作動媒体を用いた冷凍サイクル装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１５−１４５４５２号公報
【特許文献２】日本国特開平１１−１４２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷凍サイクル装置において、圧縮機の内部には焼付き防止のため作動媒体と相溶性の高い冷凍機油が蓄えられている。冷凍サイクル装置の運転中に、この冷凍機油の一部は作動媒体とともに圧縮機の外へと排出される。冷凍サイクル装置の運転中、圧縮機の外に排出された冷凍機油は、圧縮機の吸込み側に設けられたアキュムレータなどに溜まる。圧縮機内部の冷凍機油が不足すると圧縮機において焼き付きなどの不具合が生じる。圧縮機の外部に冷凍機油が一定量以上溜まらないようにするため、冷凍サイクル装置には油戻し機構が設けられている。油戻し機構として、例えばアキュムレータ内の導出管などに設けられた油戻し穴がある（特許文献２など）。【０００５】
冷凍サイクル装置の運転中、アキュムレータなどの圧縮機の外部に溜まった冷凍機油に作動媒体が溶け込む、いわゆる寝込みと呼ばれる現象が起きる場合がある。ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体において、ＨＦＯ−１１２３以外の成分の種類によっては、冷凍機油の温度が低いとＨＦＯ−１１２３に比べてＨＦＯ−１１２３以外の成分の方が冷凍機油への溶解度が高くなる場合がある。このような場合、例えば運転中における外気温度が低いと、周囲空気に冷やされて低温になった冷凍機油にＨＦＯ−１１２３以外の成分が選択的に溶け込む。つまり、冷凍サイクル装置の運転中において、特許文献２に記載された油戻し機構などにより圧縮機の外部に溜まる冷凍機油が一定量を超えないように維持していても、外気温度などの諸条件が変化することにより、冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなる場合がある。【０００６】
また、冷凍サイクル装置において非共沸冷媒または擬似共沸冷媒を作動媒体として用いる場合には、作動媒体に含まれる各冷媒成分の沸点が異なるため、冷凍サイクル装置内で液冷媒が多く溜まるアキュムレータやレシーバなどの箇所において、沸点の高い冷媒成分が沸点の低い冷媒成分よりも液冷媒として滞留しやすい。冷凍サイクル装置内においてＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合、例えば、冷媒成分の中でＨＦＯ−１１２３が最も低沸点であるとすると、ＨＦＯ−１１２３よりもＨＦＯ−１１２３以外の成分の方がアキュムレータやレシーバなどに液冷媒として滞留しやすい。このため、冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなる場合がある。【０００７】
ＨＦＯ−１１２３は、高温高圧の状態でエネルギーが投入されると、不均化反応（自己分解反応）と呼ばれる発熱を伴う化学反応が連鎖的に起こる場合のあることが知られている。不均化反応とは、同一種類の分子が２個以上互いに反応して２種以上の異なる種類の生成物を生じる化学反応のことである。冷凍サイクル装置においてＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応が生じるリスクを低減するため、冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率を一定以下に維持する必要がある。冷凍サイクル装置の運転中において、外気温度などの諸条件が変化することにより冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなると、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応が生じるリスクが高まる。【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いた場合に、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の発生を効果的に抑制することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかる冷凍サイクル装置は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を、圧縮機から、凝縮器、膨張弁、蒸発器を経由して前記圧縮機に循環させる循環経路を有する冷凍サイクル装置であって、前記作動冷媒の組成が定常の組成から変化したことを検知する組成変化検知手段と、前記作動媒体の組成を調整する組成調整手段と、前記組成調整手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記組成変化検知手段による検知結果に基づいて前記組成調整手段を制御するものである。【００１０】
本発明の第２の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記組成変化検知手段は、前記圧縮機の吐出温度を検知する吐出温度センサであり、前記吐出温度センサが検出した温度が所定の温度を超えた場合に前記作動媒体の組成が定常の組成から変化したと検知するものである。【００１１】
本発明の第３の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記組成変化検知手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動媒体の過熱度を検出する過熱度検出手段であり、前記過熱度検出手段が検出した過熱度が所定の値を超えた場合に前記作動媒体の組成が変化したと検知するものである。【００１２】
本発明の第４の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記組成変化検知手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動媒体の過冷却度を検出する過冷却度検出手段であり、前記過冷却度検出手段が検出した過冷却度が所定の範囲を逸脱した場合に前記作動媒体の組成が変化したと検知するものである。【００１３】
本発明の第５の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記循環経路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に余剰の前記作動媒体を溜めるアキュムレータをさらに備え、前記組成調整手段は、前記アキュムレータに取り付けられたヒータであり、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記ヒータを通電するものである。【００１４】
本発明の第６の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記循環経路における前記蒸発器と前記圧縮機との間に余剰の前記作動媒体を溜めるアキュムレータをさらに備え、前記組成調整手段は、前記圧縮機から吐出されるホットガスの一部を分流して前記アキュムレータへ導入するホットガスバイパス路と、前記ホットガスバイパス路に設けられた開閉弁と、を有し、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記開閉弁を閉状態から開状態にするものである。【００１５】
本発明の第７の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記組成調整手段は、前記圧縮機の圧縮機構を駆動するモータであり、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記モータの回転数を増加させるものである。【００１６】
本発明の第８の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記組成調整手段は、前記膨張弁であり、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記膨張弁の開度を増加させるものである。【００１７】
本発明の第９の態様にかかる冷凍サイクル装置は、上述の冷凍サイクル装置において、前記循環経路における前記凝縮器と前記膨張弁との間に余剰の前記作動媒体を溜めるレシーバをさらに備え、前記組成調整手段は、前記レシーバに溜まった液冷媒を取り出し補助膨張弁を介して前記圧縮機の中間圧部に注入するための液冷媒バイパス路を有し、前記組成変化検知手段によって前記作動媒体の組成が変化したと検知された場合に前記制御手段が前記補助膨張弁の開度を増加させるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合に、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、冷凍サイクル装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、冷凍サイクル装置の作動媒体の状態変化を示す温度−エントロピ線図である。
【図３】図３は、冷凍サイクル装置の作動媒体の状態変化を示す圧力−エンタルピ線図である。
【図４】図４は、アキュムレータの概略構成を示す図である。
【図５】図５は、冷凍サイクル内を循環する作動媒体の組成を調整する組成調整機構の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、変形例１の組成変化検知手段としての過熱度検出手段について説明する図である。
【図７】図７は、変形例２の組成変化検知手段としての過熱度検出手段について説明する図である。
【図８】図８は、変形例３の組成調整手段であるホットガス導入手段について説明する図である。
【図９】図９は、ホットガス導入手段におけるホットガスバイパス路が接続されたアキュムレータの概略構成を示す図である。
【図１０】図１０は、変形例４の組成調整手段について説明する図である。
【図１１】図１１は、変形例５の組成調整手段について説明する図である。
【図１２】図１２は、変形例６の組成調整手段について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
まず、本発明の冷凍サイクル装置に使用される作動媒体について説明する。
＜作動媒体＞
（ＨＦＯ−１１２３）
本発明で用いる作動媒体は１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を含む。
【００２２】
まず、本発明の冷凍サイクル装置に使用される作動媒体について説明する。
ＨＦＯ−１１２３の作動媒体としての特性を、特に、Ｒ４１０Ａ（ＨＦＣ−３２とＨＦＣ−１２５との質量比１：１の擬似共沸混合冷媒）との相対比較において表１に示す。サイクル性能は、後述する方法で求められる成績係数と冷凍能力とで示される。ＨＦＯ−１１２３の成績係数と冷凍能力とは、Ｒ４１０Ａを基準（１．０００）とした相対値（以下、相対成績係数および相対冷凍能力という）で示す。地球温暖化係数（ＧＷＰ）は、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）第４次評価報告書（２００７年）に示される、または該方法に準じて測定された１００年の値である。本明細書において、ＧＷＰは特に断りのない限りこの値をいう。作動媒体が混合物からなる場合、後述するとおり温度勾配は、作動媒体を評価する上で重要なファクターとなり、値は小さい方が好ましい。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
［任意成分］
本発明で用いる作動媒体はＨＦＯ−１１２３を含むことが好ましく、本発明の効果を損なわない範囲でＨＦＯ−１１２３以外に、通常作動媒体として用いられる化合物を任意に含有してもよい。このような任意の化合物（任意成分）としては、例えば、ＨＦＣ、ＨＦＯ−１１２３以外のＨＦＯ（炭素−炭素二重結合を有するＨＦＣ）、これら以外のＨＦＯ−１１２３とともに気化、液化する他の成分等が挙げられる。任意成分としては、ＨＦＣ、ＨＦＯ−１１２３以外のＨＦＯ（炭素−炭素二重結合を有するＨＦＣ）が好ましい。
【００２５】
任意成分としては、例えばＨＦＯ−１１２３と組み合わせて熱サイクルに用いた際に、上記相対成績係数、相対冷凍能力をより高める作用を有しながら、ＧＷＰや温度勾配を許容の範囲にとどめられる化合物が好ましい。作動媒体がＨＦＯ−１１２３との組合せにおいてこのような化合物を含むと、ＧＷＰを低く維持しながら、より良好なサイクル性能が得られるとともに、温度勾配による影響も少ない。
【００２６】
（温度勾配）
作動媒体が例えばＨＦＯ−１１２３と任意成分とを含有する場合、ＨＦＯ−１１２３と任意成分とが共沸組成である場合を除いて相当の温度勾配を有する。作動媒体の温度勾配は、任意成分の種類およびＨＦＯ−１１２３と任意成分との混合割合により異なる。
【００２７】
作動媒体として混合物を用いる場合、通常、共沸またはＲ４１０Ａのような擬似共沸の混合物が好ましく用いられる。非共沸組成物は、圧力容器から冷凍空調機器へ充てんされる際に組成変化を生じる問題点を有している。さらに、冷凍空調機器からの冷媒漏えいが生じた場合、冷凍空調機器内の冷媒組成が変化する可能性が極めて大きく、初期状態への冷媒組成の復元が困難である。一方、共沸または擬似共沸の混合物であれば上記問題が回避できる。
【００２８】
混合物の作動媒体における使用可能性をはかる指標として、一般に「温度勾配」が用いられる。温度勾配は、熱交換器、例えば、蒸発器における蒸発の、または凝縮器における凝縮の、開始温度と終了温度が異なる性質、と定義される。共沸混合物においては、温度勾配は０であり、擬似共沸混合物では、例えばＲ４１０Ａの温度勾配が０．２であるように、温度勾配は極めて０に近い。
【００２９】
温度勾配が大きいと、例えば、蒸発器における入口温度が低下することで着霜の可能性が大きくなり問題である。さらに、熱サイクルシステムにおいては、熱交換効率の向上をはかるために熱交換器を流れる作動媒体と水や空気等の熱源流体とを対向流にすることが一般的であり、安定運転状態においては該熱源流体の温度差が小さいことから、温度勾配の大きい非共沸混合媒体の場合、エネルギー効率のよい熱サイクルシステムを得ることが困難である。このため、混合物を作動媒体として使用する場合は適切な温度勾配を有する作動媒体が望まれる。
【００３０】
（ＨＦＣ）
任意成分のＨＦＣとしては、上記観点から選択されることが好ましい。ここで、ＨＦＣは、ＨＦＯ−１１２３に比べてＧＷＰが高いことが知られている。したがって、ＨＦＯ−１１２３と組合せるＨＦＣとしては、上記作動媒体としてのサイクル性能を向上させ、かつ温度勾配を適切な範囲にとどめることに加えて、特にＧＷＰを許容の範囲にとどめる観点から、適宜選択されることが好ましい。
【００３１】
オゾン層への影響が少なく、かつ地球温暖化への影響が小さいＨＦＣとして具体的には炭素数１〜５のＨＦＣが好ましい。ＨＦＣは、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、環状であってもよい。
【００３２】
ＨＦＣとしては、ＨＦＣ−３２、ジフルオロエタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ＨＦＣ−１２５、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン、ヘプタフルオロプロパン、ペンタフルオロブタン、ヘプタフルオロシクロペンタン等が挙げられる。
【００３３】
なかでも、ＨＦＣとしては、オゾン層への影響が少なく、かつ冷凍サイクル特性が優れる点から、ＨＦＣ−３２、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、およびＨＦＣ−１２５が好ましく、ＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１５２ａ、ＨＦＣ−１３４ａ、およびＨＦＣ−１２５がより好ましい。
ＨＦＣは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
作動媒体（１００質量％）中のＨＦＣの含有量は、作動媒体の要求特性に応じ任意に選択可能である。例えば、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２とからなる作動媒体の場合、ＨＦＣ−３２の含有量が１〜９９質量％の範囲で成績係数および冷凍能力が向上する。ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとからなる作動媒体の場合、ＨＦＣ−１３４ａの含有量が１〜９９質量％の範囲で成績係数が向上する。
【００３５】
また、上記好ましいＨＦＣのＧＷＰは、ＨＦＣ−３２については６７５であり、ＨＦＣ−１３４ａについては１４３０であり、ＨＦＣ−１２５については３５００である。得られる作動媒体のＧＷＰを低く抑える観点から、任意成分のＨＦＣとしては、ＨＦＣ−３２が最も好ましい。
【００３６】
また、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２とは、質量比で９９：１〜１：９９の組成範囲で共沸に近い擬似共沸混合物を形成可能であり、両者の混合物はほぼ組成範囲を選ばずに温度勾配が０に近い。この点においてもＨＦＯ−１１２３と組合せるＨＦＣとしてはＨＦＣ−３２が有利である。
【００３７】
本発明に用いる作動媒体において、ＨＦＯ−１１２３とともにＨＦＣ−３２を用いる場合、作動媒体の１００質量％に対するＨＦＣ−３２の含有量は、具体的には、２０質量％以上が好ましく、２０〜８０質量％がより好ましく、４０〜６０質量％がさらに好ましい。
【００３８】
本発明に用いる作動媒体において、例えば、ＨＦＯ―１１２３を含む場合は、ＨＦＯ−１１２３以外のＨＦＯとしては、高い臨界温度を有し、耐久性、成績係数が優れる点から、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＧＷＰ＝４）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）（（Ｅ）体、（Ｚ）体共にＧＷＰ＝６）が好ましく、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）がより好ましい。ＨＦＯ−１１２３以外のＨＦＯは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。作動媒体（１００質量％）中のＨＦＯ−１１２３以外のＨＦＯの含有量は、作動媒体の要求特性に応じ任意に選択可能である。例えば、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆまたはＨＦＯ−１２３４ｚｅとからなる作動媒体の場合、ＨＦＯ−１２３４ｙｆまたはＨＦＯ−１２３４ｚｅの含有量が１〜９９質量％の範囲で成績係数が向上する。
【００３９】
本発明に用いる作動媒体が、ＨＦＯ−１１２３およびＨＦＯ−１２３４ｙｆを含む場合の、好ましい組成範囲を組成範囲（Ｓ）として以下に示す。
なお、組成範囲（Ｓ）を示す各式において、各化合物の略称は、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとその他の成分（ＨＦＣ−３２等）との合計量に対する当該化合物の割合（質量％）を示す。
【００４０】
＜組成範囲（Ｓ）＞
ＨＦＯ−１１２３＋ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≧７０質量％
９５質量％≧ＨＦＯ−１１２３／（ＨＦＯ−１１２３＋ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）≧３５質量％
【００４１】
組成範囲（Ｓ）の作動媒体は、ＧＷＰが極めて低く、温度勾配が小さい。また、成績係数、冷凍能力および臨界温度の観点からも従来のＲ４１０Ａに代替し得る冷凍サイクル性能を発現できる。
【００４２】
組成範囲（Ｓ）の作動媒体において、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計量に対するＨＦＯ−１１２３の割合は、４０〜９５質量％がより好ましく、５０〜９０質量％がさらに好ましく、５０〜８５質量％が特に好ましく、６０〜８５質量％がもっとも好ましい。
【００４３】
また、作動媒体１００質量％中のＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計の含有量は、８０〜１００質量％がより好ましく、９０〜１００質量％がさらに好ましく、９５〜１００質量％が特に好ましい。
【００４４】
また、本発明に用いる作動媒体は、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとを含むことが好ましく、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−３２を含有する場合の好ましい組成範囲（Ｐ）を以下に示す。
なお、組成範囲（Ｐ）を示す各式において、各化合物の略称は、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２との合計量に対する当該化合物の割合（質量％）を示す。組成範囲（Ｒ）、組成範囲（Ｌ）、組成範囲（Ｍ）においても同様である。また、以下に記載の組成範囲では、具体的に記載したＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２との合計量が、熱サイクル用作動媒体全量に対して９０質量％を超え１００質量％以下であることが好ましい。
【００４５】
＜組成範囲（Ｐ）＞
７０質量％≦ＨＦＯ−１１２３＋ＨＦＯ−１２３４ｙｆ
３０質量％≦ＨＦＯ−１１２３≦８０質量％
０質量％＜ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦４０質量％
０質量％＜ＨＦＣ−３２≦３０質量％
ＨＦＯ−１１２３／ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦９５／５質量％
【００４６】
上記組成を有する作動媒体は、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−３２がそれぞれ有する特性がバランスよく発揮され、かつそれぞれが有する欠点が抑制された作動媒体である。すなわち、この作動媒体は、ＧＷＰが極めて低く抑えられ、熱サイクルに用いた際に、温度勾配が小さく、一定の能力と効率とを有することで良好なサイクル性能が得られる作動媒体である。ここで、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２との合計量に対する、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計量は７０質量％以上であることが好ましい。
【００４７】
また、本発明に用いる作動媒体のより好ましい組成としては、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−３２との合計量に対して、ＨＦＯ−１１２３を３０〜７０質量％、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを４〜４０質量％、およびＨＦＣ−３２を０〜３０質量％の割合で含有し、かつ、作動媒体全量に対するＨＦＯ−１１２３の含有量が７０モル％以下である組成が挙げられる。前記範囲の作動媒体は、上記の効果が高まるのに加え、ＨＦＯ−１１２３の自己分解反応が抑制され、耐久性の高い作動媒体である。相対成績係数の観点からは、ＨＦＣ−３２の含有量は５質量％以上が好ましく、８質量％以上がより好ましい。
【００４８】
また、本発明に用いる作動媒体がＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−３２を含む場合の、別の好ましい組成を示すが、作動媒体全量に対するＨＦＯ−１１２３の含有量が７０モル％以下であれば、ＨＦＯ−１１２３の自己分解反応が抑制され、耐久性の高い作動媒体が得られる。
さらに好ましい組成範囲（Ｒ）を、以下に示す。
＜組成範囲（Ｒ）＞
１０質量％≦ＨＦＯ−１１２３＜７０質量％
０質量％＜ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦５０質量％
３０質量％＜ＨＦＣ−３２≦７５質量％
【００４９】
上記組成を有する作動媒体は、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−３２がそれぞれ有する特性がバランスよく発揮され、かつそれぞれが有する欠点が抑制された作動媒体である。すなわち、ＧＷＰが低く抑えられ、耐久性が確保されたうえで、熱サイクルに用いた際に、温度勾配が小さく、高い能力と効率を有することで良好なサイクル性能が得られる作動媒体である。
【００５０】
上記組成範囲（Ｒ）を有する本発明の作動媒体において、好ましい範囲を、以下に示す。
２０質量％≦ＨＦＯ−１１２３＜７０質量％
０質量％＜ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦４０質量％
３０質量％＜ＨＦＣ−３２≦７５質量％
【００５１】
上記組成を有する作動媒体は、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−３２がそれぞれ有する特性が特にバランスよく発揮され、かつそれぞれが有する欠点が抑制された作動媒体である。すなわち、ＧＷＰが低く抑えられ、耐久性が確保されたうえで、熱サイクルに用いた際に、温度勾配がより小さく、より高い能力と効率を有することで良好なサイクル性能が得られる作動媒体である。
【００５２】
上記組成範囲（Ｒ）を有する本発明の作動媒体において、より好ましい組成範囲（Ｌ）を、以下に示す。組成範囲（Ｍ）がさらに好ましい。
＜組成範囲（Ｌ）＞
１０質量％≦ＨＦＯ−１１２３＜７０質量％
０質量％＜ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦５０質量％
３０質量％＜ＨＦＣ−３２≦４４質量％
【００５３】
＜組成範囲（Ｍ）＞
２０質量％≦ＨＦＯ−１１２３＜７０質量％
５質量％≦ＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦４０質量％
３０質量％＜ＨＦＣ−３２≦４４質量％
【００５４】
上記組成範囲（Ｍ）を有する作動媒体は、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−３２がそれぞれ有する特性が特にバランスよく発揮され、かつそれぞれが有する欠点が抑制された作動媒体である。すなわち、この作動媒体は、ＧＷＰの上限が３００以下に低く抑えられ、耐久性が確保されたうえで、熱サイクルに用いた際に、温度勾配が５．８未満と小さく、相対成績係数および相対冷凍能力が１に近く良好なサイクル性能が得られる作動媒体である。
この範囲にあると温度勾配の上限が下がり、相対成績係数×相対冷凍能力の下限が上がる。相対成績係数が大きい点から８質量％≦ＨＦＯ−１２３４ｙｆがより好ましい。また、相対冷凍能力が大きい点からＨＦＯ−１２３４ｙｆ≦３５質量％がより好ましい。
【００５５】
また、本発明に用いる別の作動媒体は、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとを含むことが好ましく、この組成により作動媒体の燃焼性が抑えられる。
さらに好ましくは、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとを含み、作動媒体全量に対するＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計量の割合が９０質量％を超え１００質量％以下であり、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計量に対する、ＨＦＯ−１１２３の割合が３質量％以上３５質量％以下、ＨＦＣ−１３４ａの割合が１０質量％以上５３質量％以下、ＨＦＣ−１２５の割合が４質量％以上５０質量％以下、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が５質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。このような作動媒体とすることにより、作動媒体が不燃性であり、かつ安全性に優れ、オゾン層および地球温暖化への影響をより少なくし、熱サイクルシステムに用いた際により優れたサイクル性能を有する作動媒体とすることができる。
最も好ましくは、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとを含み、作動媒体全量に対するＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計量の割合が９０質量％を超え１００質量％以下であり、ＨＦＯ−１１２３とＨＦＣ−１３４ａとＨＦＣ−１２５とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの合計量に対する、ＨＦＯ−１１２３の割合が６質量％以上２５質量％以下、ＨＦＣ−１３４ａの割合が２０質量％以上３５質量％以下、ＨＦＣ−１２５の割合が８質量％以上３０質量％以下、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合が２０質量％以上５０質量％以下であることがより一層好ましい。このような作動媒体とすることにより、作動媒体が不燃性であり、かつ安全性により一層優れ、オゾン層および地球温暖化への影響をより一層少なくし、熱サイクルシステムに用いた際により一層優れたサイクル性能を有する作動媒体とすることができる。
【００５６】
（その他の任意成分）
本発明の熱サイクルシステム用組成物に用いる作動媒体は、上記任意成分以外に、二酸化炭素、炭化水素、クロロフルオロオレフィン（ＣＦＯ）、ヒドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）等を含有してもよい。その他の任意成分としてはオゾン層への影響が少なく、かつ地球温暖化への影響が小さい成分が好ましい。
【００５７】
炭化水素としては、プロパン、プロピレン、シクロプロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン等が挙げられる。
炭化水素は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５８】
上記作動媒体が炭化水素を含有する場合、その含有量は作動媒体の１００質量％に対して１０質量％未満であり、１〜５質量％が好ましく、３〜５質量％がさらに好ましい。炭化水素が下限値以上であれば、作動媒体への鉱物系冷凍機油の溶解性がより良好になる。
【００５９】
ＣＦＯとしては、クロロフルオロプロペン、クロロフルオロエチレン等が挙げられる。作動媒体のサイクル性能を大きく低下させることなく作動媒体の燃焼性を抑えやすい点から、ＣＦＯとしては、１，１−ジクロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＣＦＯ−１２１４ｙａ）、１，３−ジクロロ−１，２，３，３−テトラフルオロプロペン（ＣＦＯ−１２１４ｙｂ）、１，２−ジクロロ−１，２−ジフルオロエチレン（ＣＦＯ−１１１２）が好ましい。
ＣＦＯは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６０】
作動媒体がＣＦＯを含有する場合、その含有量は作動媒体の１００質量％に対して１０質量％未満であり、１〜８質量％が好ましく、２〜５質量％がさらに好ましい。ＣＦＯの含有量が下限値以上であれば、作動媒体の燃焼性を抑制しやすい。ＣＦＯの含有量が上限値以下であれば、良好なサイクル性能が得られやすい。
【００６１】
ＨＣＦＯとしては、ヒドロクロロフルオロプロペン、ヒドロクロロフルオロエチレン等が挙げられる。作動媒体のサイクル性能を大きく低下させることなく作動媒体の燃焼性を抑えやすい点から、ＨＣＦＯとしては、１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ）、１−クロロ−１，２−ジフルオロエチレン（ＨＣＦＯ−１１２２）が好ましい。
ＨＣＦＯは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
上記作動媒体がＨＣＦＯを含む場合、作動媒体１００質量％中のＨＣＦＯの含有量は、１０質量％未満であり、１〜８質量％が好ましく、２〜５質量％がさらに好ましい。ＨＣＦＯの含有量が下限値以上であれば、作動媒体の燃焼性を抑制しやすい。ＨＣＦＯの含有量が上限値以下であれば、良好なサイクル性能が得られやすい。
【００６３】
本発明に用いる作動媒体が上記のようなその他の任意成分を含有する場合、作動媒体におけるその他の任意成分の合計含有量は、作動媒体１００質量％に対して１０質量％未満であり、８質量％以下が好ましく、５質量％以下がさらに好ましい。
【００６４】
次に、本実施の形態にかかる冷凍サイクル装置について説明する。
図１は、本実施の形態にかかる冷凍サイクル装置１の概略構成を示す図である。冷凍サイクル装置１は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を、圧縮機１０から、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４を経由して圧縮機１０に循環させる循環経路を有する。循環経路において、圧縮機１０と蒸発器１４との間にはアキュムレータ１１が設けられている。
【００６５】
圧縮機１０は、作動媒体（蒸気）を圧縮するもので、内部には焼付き防止のための冷凍機油が蓄えられている。冷凍機油は、作動媒体との相溶性が高いものであり、例えばポリオールエステル油である。アキュムレータ１１は、運転負荷の変化などにより冷媒サイクル中で余剰となる冷媒を貯留するための液溜めで、圧縮機１０の吸入側に設けられている。凝縮器１２は、圧縮機１０から排出された作動媒体の蒸気を冷却し液体とする。膨張弁１３は、凝縮器１２から排出された作動媒体（液体）を膨張させる。膨張弁１３は、例えば電気的に駆動して開閉操作を行う電子膨張弁である。蒸発器１４は、膨張弁１３から排出された作動媒体（液体）を加熱して蒸気とする。蒸発器１４および凝縮器１２は、作動媒体と対向または並行して流れる熱源流体との間で熱交換を行うように構成されている。冷凍サイクル装置１は、蒸発器１４に水や空気などの熱源流体Ｅを供給する流体供給手段１５と、凝縮器１２に水や空気などの熱源流体Ｆを供給する流体供給手段１６と、を備えている。
【００６６】
冷凍サイクル装置１には各種センサが設けられている。具体的に、吐出配管２１には吐出温度センサ３３が設けられ、吸入配管２２には吸入温度センサ３４が設けられている。吐出温度センサ３３は、圧縮機１０から吐出された冷媒の温度を検出する。吸入温度センサ３４は、圧縮機１０へ吸入される冷媒の温度を検出する。吐出圧力については、吐出温度センサ３３の検出した温度または各部温度から推算してもよいし、吐出配管２１に吐出圧力センサ３１を設けて直接検出するようにしてもよい。吸入圧力については、吸入温度センサ３４の検出した温度または各部温度から推算してもよいし、吸入配管２２に吸入圧力センサ３２を設けて直接検出するようにしてもよい。また、凝縮器１２の液側には冷媒の温度を検出する液側温度センサ３５が設けられている。さらに、冷凍サイクル装置１は、冷凍サイクルを循環する作動媒体の組成を調整する機構を備えている。この作動媒体の組成を調整する機構については後述する。
【００６７】
冷凍サイクル装置１では、以下の冷凍サイクルが繰り返される。まず、蒸発器１４から排出された作動媒体蒸気Ａは、アキュムレータ１１を通って圧縮機１０へ吸入される。そして、圧縮機１０にて圧縮されて高温高圧の作動媒体蒸気Ｂとなる。圧縮機１０から排出された作動媒体蒸気Ｂは、凝縮器１２において流体Ｆによって冷却され、液化して作動媒体液Ｃとなる。この際、流体Ｆは加熱されて流体Ｆ’となり、凝縮器１２から排出される。続いて、凝縮器１２から排出された作動媒体液Ｃは、膨張弁１３にて膨張されて低温低圧の作動媒体液Ｄとなる。続いて、膨張弁１３から排出された作動媒体Ｄは、蒸発器１４にて流体Ｅによって加熱され作動媒体蒸気Ａとなる。この際、流体Ｅは冷却されて流体Ｅ’となり、蒸発器１４から排出される。
【００６８】
図２は、冷凍サイクル装置１の作動媒体の状態変化を示す温度−エントロピ線図である。また、図３は、冷凍サイクル装置１の作動媒体の状態変化を示す圧力−エンタルピ線図である。なお、以下の説明では、図１も適宜参照する。図２及び図３に示すように、ＡからＢへの状態変化の過程では、圧縮機１０で断熱圧縮を行い、低温低圧の作動媒体蒸気Ａを高温高圧の作動媒体蒸気Ｂとする。ＢからＣへの状態変化の過程では、凝縮器１２で等圧冷却を行い、作動媒体蒸気Ｂを作動媒体Ｃとする。ＣからＤへの状態変化の過程では、膨張弁１３で等エンタルピ膨張を行い、高温高圧の作動媒体Ｃを低温低圧の作動媒体Ｄとする。ＤからＡへの状態変化の過程では、蒸発器１４で等圧加熱を行い、作動媒体Ｄを作動媒体蒸気Ａに戻す。
【００６９】
Ｇにおいて作動媒体は飽和液の状態であり、Ｃにおいて作動媒体は過冷却液の状態である。Ｇにおける作動媒体の温度をＴ３、Ｃにおける作動媒体の温度をＴ４とすると、Ｔ３−Ｔ４が作動媒体の過冷却度（サブクール）である。また、Ｈにおいて作動媒体は飽和蒸気の状態であり、Ａにおいて作動媒体は過熱蒸気の状態である。Ｈにおける作動媒体の温度をＴ６、Ａにおける作動媒体の温度をＴ１とすると、Ｔ１−Ｔ６が作動媒体の過熱度（スーパーヒート）である。
【００７０】
冷凍サイクル装置１の運転中に、この冷凍機油の一部は作動媒体とともに圧縮機１０の外へと排出される（図１参照）。冷凍サイクル装置１の運転中、圧縮機１０の外に排出された冷凍機油は、圧縮機の吸込み側に設けられたアキュムレータ１１などに溜まる。図４は、アキュムレータ１１の概略構成を示す図である。図４に示すように、アキュムレータ１１は、密閉構造のケーシング５１と、導入管５２と、導出管５３と、を備えている。導入管５２は、ケーシング５１の上部から内部に挿入され、開口端がケーシング５１の上部内方に開口している。導出管５３は、ケーシング５１の上部から内部に挿入され、ケーシング５１内の底部の近傍部位で略Ｕ字状に曲成される曲成部を備え、開口端がケーシング５１の上部に開口している。冷凍機油が一定量以上溜まらないようにするため、導出管５３の曲成部には油戻し穴５４が設けられている。また、ケーシング５１の外周にはバンド状のヒータ５５が巻き付けられている。
【００７１】
冷凍サイクル装置１の運転中、アキュムレータ１１などの圧縮機の外部に溜まった冷凍機油に作動媒体が溶け込む。ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体において、ＨＦＯ−１１２３以外の成分の種類によっては、冷凍機油の温度が低いとＨＦＯ−１１２３に比べてＨＦＯ−１１２３以外の成分の方が冷凍機油への溶解度が高くなる場合がある。このような場合、例えば運転中における外気温度が低いと、周囲空気に冷やされて低温になった冷凍機油にＨＦＯ−１１２３以外の成分が選択的に溶け込む。つまり、冷凍サイクル装置１の運転中において、外気温度などの諸条件が変化することにより、冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなる場合がある。
【００７２】
冷凍サイクル装置１の運転中、アキュムレータ１１などの箇所において液冷媒が溜まりやすい。また、アキュムレータ１１のような液冷媒が溜まりやすい箇所において、作動媒体のうち沸点の高い冷媒成分の方が沸点の低い冷媒成分よりも液冷媒として滞留しやすい。ＨＦＯ−１１２３とその他の冷媒成分の候補として代表的なものの沸点について表２に示す。表２に示した冷媒のうち、ＨＦＯ−１１２３の沸点が最も低い。冷凍サイクル装置１の運転中、作動媒体における冷媒成分の中でＨＦＯ−１１２３が最も低沸点である場合、ＨＦＯ−１１２３よりもＨＦＯ−１１２３以外の成分の方がアキュムレータに液冷媒として滞留しやすい。このため、冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなる場合がある。
【００７３】
【表２】
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【００７４】
冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなると、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応が生じるリスクが高まる。ＨＦＯ−１１２３の不均化反応を抑制するため、作動媒体の組成においてＨＦＯ−１１２３の比率が高くなった場合に、作動媒体の組成を調整する機構により、作動媒体の組成においてＨＦＯ−１１２３の比率が一定の範囲内になるように調整する必要がある。なお、作動媒体の組成においてＨＦＯ−１１２３の比率が一定の範囲内であるときに、作動媒体の組成は定常の組成であるという。
【００７５】
ここで、本発明の特徴部である、冷凍サイクル内を循環する作動媒体の組成を調整する機構について説明する。
図５は、冷凍サイクル内を循環する作動媒体の組成を調整する組成調整機構４０の概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、組成調整機構４０は、作動冷媒の組成が定常の組成から変化したことを検知する組成変化検知手段４１と、作動媒体の組成を調整する組成調整手段４２と、組成調整手段４２を制御する制御手段４３と、を備えている。制御手段４３は、組成変化検知手段４１による検知結果に基づいて組成調整手段４２を制御する。
【００７６】
図１に示すように、冷凍サイクル装置１において、吐出温度センサ３３を組成変化検知手段４１として用いる。吐出温度センサ３３は、圧縮機１０と凝縮器１２とを接続する吐出配管２１に取り付けられ、圧縮機１０の吐出温度を検知するものである。冷凍サイクル装置１において、作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３以外の成分が冷凍機油に選択的に溶け込んだ場合、作動媒体が不足した場合と同様の挙動を示すので、吐出温度が上昇する。
また、冷凍サイクル装置１において、アキュムレータ１１などの液冷媒が溜まりやすい箇所にＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒が多く滞留している場合にも、作動媒体が不足した場合と同様の挙動を示すので、吐出温度が上昇する。吐出温度センサ３３が検出した温度が所定の温度を超えた場合に、作動媒体の組成が定常の組成から変化したと検知する。
【００７７】
図１に示すように、組成調整手段４２は、アキュムレータ１１に取り付けられたヒータ５５である。組成変化検知手段４１によって作動媒体の組成が定常の組成から変化したと検知された場合に、制御手段４３が、ヒータ５５を通電する。
【００７８】
例えば、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体においてＨＦＯ−１１２３の方がＨＦＯ−１１２３以外の成分よりも凝縮温度が低い場合に、ＨＦＯ−１１２３以外の成分の方がＨＦＯ−１１２３よりも多くアキュムレータ１１内に滞留した冷凍機油に溶解することで、冷凍サイクル装置１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合にも、アキュムレータ１１内に溜まった冷凍機油はヒータ５５を通電することにより加熱されるので、冷凍機油に溶け込んでいた冷媒成分が追い出され、冷凍サイクル装置１の循環経路を循環する作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。これにより、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合に、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の発生を効果的に抑制することができる。
【００７９】
また、例えば、作動媒体における冷媒成分の中でＨＦＯ−１１２３が最も低沸点である場合に、アキュムレータ１１内にＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒が多く滞留し、冷凍サイクル装置１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合にも、アキュムレータ１１内に溜まったＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒はヒータ５５を通電することにより蒸発するので、冷凍サイクル装置１の循環経路を循環する作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。これにより、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合に、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の発生を効果的に抑制することができる。
【００８０】
[変形例１]
組成変化検知手段４１（図５参照）として、圧縮機１０に吸入される作動媒体の過熱度を検出する過熱度検出手段７０を用いてもよい。図６は、冷凍サイクル装置１０１における組成変化検知手段４１としての過熱度検出手段７０について説明する図である。図１と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。図６に示すように、過熱度検出手段７０は、例えば、吸入配管２２に吸入圧力センサ３２を設ける場合、吸入圧力センサ３２により検出される吸入圧力Ｐｓ（図３参照）から飽和蒸気温度Ｔ６（図３参照）を導出し、この飽和蒸気温度Ｔ６を吸入温度センサ３４により検出される温度値（Ｔ１）から差し引くことにより過熱度を検出する。なお、吸入配管２２に吸入圧力センサ３２を設けない場合には、過熱度の検出に用いる吸入圧力Ｐｓは、上述したように、吸入温度センサ３４または各部温度から推算したものとする。冷凍サイクル装置１０１において、作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３以外の成分が冷凍機油に選択的に溶け込んだ場合、作動媒体が不足した場合と同様の挙動を示すので、過熱度が大きくなる。また、冷凍サイクル装置１において、アキュムレータ１１などの液冷媒が溜まりやすい箇所にＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒が多く滞留している場合にも、作動媒体が不足した場合と同様の挙動を示すので、過熱度が上昇する。過熱度検出手段７０が検出した過熱度が所定の値を超えた場合に作動媒体の組成が定常の組成から変化したと検知する。なお、この所定の温度は、作動媒体の組成が定常の組成で冷凍サイクル装置１０１が安定運転をしている時の過熱度に基づいて決める。
【００８１】
[変形例２]
組成変化検知手段４１（図５参照）として、凝縮器１２の出口における冷媒の過冷却度を検出する過冷却度検出手段８０を用いてもよい。図７は、冷凍サイクル装置２０１における組成変化検知手段４１としての過冷却度検出手段８０について説明する図である。図１と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。図７に示すように、過冷却度検出手段８０は、例えば、吐出配管２１に吐出圧力センサ３１を設ける場合、吐出圧力センサ３１により検出される圧縮機１０の吐出圧力Ｐｄ（図３参照）から飽和液温度Ｔ３（図３参照）を導出し、この飽和液温度Ｔ３から液側温度センサ３５により検出される温度値（Ｔ４）から差し引くことにより過冷却度を検出する。なお、吐出配管２１に吐出圧力センサ３１を設けない場合には、過冷却度の検出に用いる吐出圧力Ｐｄは、上述したように、吐出温度センサ３３または各部温度から推算したものとする。作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３以外の成分が冷凍機油に選択的に溶け込んだ場合、作動媒体が不足した場合と同様の挙動を示す。また、冷凍サイクル装置２０１において、アキュムレータ１１などの液冷媒が溜まりやすい箇所にＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒が多く滞留している場合にも、作動媒体が不足した場合と同様の挙動を示す。過冷却度検出手段８０が検出した過冷却度が所定の範囲を逸脱した場合に作動媒体の組成が定常の組成から変化したと検知する。なお、この所定の範囲は、作動媒体の組成が定常の組成で冷凍サイクル装置１が安定運転をしている時の過冷却度に基づいて決める。
【００８２】
[変形例３]
組成調整手段４２（図５参照）は、圧縮機１０から吐出されるホットガスをアキュムレータ１１１に導入するホットガス導入手段６０であってもよい。図８は、冷凍サイクル装置３０１におけるホットガス導入手段６０について説明する図である。図１と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。図８に示すように、ホットガス導入手段６０は、圧縮機１０から吐出されるホットガスの一部を分流してアキュムレータ１１１へ導入するホットガスバイパス路６１と、ホットガスバイパス路６１に設けられた開閉弁６２と、を有する。開閉弁６２は、通常時には閉じられている。組成変化検知手段４１によって作動媒体の組成が変化したと検知された場合に、制御手段４３が、開閉弁６２を閉状態から開状態にする。図９は、ホットガスバイパス路６１が接続されたアキュムレータ１１１の概略構成を示す図である。図４と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。図９に示すように、ホットガスバイパス路６１は、アキュムレータ１１１内にホットガスが導入されるようにケーシング５１に接続されている。
【００８３】
例えば、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体においてＨＦＯ−１１２３の方がＨＦＯ−１１２３以外の成分よりも凝縮温度が低い場合に、ＨＦＯ−１１２３以外の成分の方がＨＦＯ−１１２３よりも多くアキュムレータ１１１内に滞留した冷凍機油に溶解することで、冷凍サイクル装置３０１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合にも、アキュムレータ１１１内に溜まった冷凍機油がホットガスによって加熱されるので、冷凍機油に溶け込んでいた冷媒成分を追い出すことができる。これにより、作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。
【００８４】
また、例えば、作動媒体における冷媒成分の中でＨＦＯ−１１２３が最も低沸点である場合に、アキュムレータ１１１内にＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒が多く滞留し、冷凍サイクル装置３０１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合にも、アキュムレータ１１１内に溜まったＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒はホットガスにより加熱されて蒸発するので、冷凍サイクル装置１の循環経路を循環する作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。これにより、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合に、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の発生を効果的に抑制することができる。
【００８５】
[変形例４]
組成調整手段４２（図５参照）は、圧縮機１０（圧縮機１０の圧縮機構を駆動するモータ）であってもよい。図１０は、冷凍サイクル４０１における組成調整手段４２について説明する図である。図１と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。
図１０に示すように、組成調整手段４２は、圧縮機１０の圧縮機構を駆動するモータである。組成変化検知手段４１によって作動媒体の組成が変化したと検知された場合に、制御手段４３が、圧縮機１０のモータの回転数を増加させる。
【００８６】
例えば、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体においてＨＦＯ−１１２３の方がＨＦＯ−１１２３以外の成分よりも凝縮温度が低い場合に、ＨＦＯ−１１２３以外の成分の方がＨＦＯ−１１２３よりも多くアキュムレータ１１内に滞留した冷凍機油に溶解することで、冷凍サイクル装置４０１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合にも、圧縮機１０のモータの回転数を増加させると冷凍サイクル装置４０１内を循環する作動媒体の流速が増加するので、圧縮機１０の外部に排出されてアキュムレータ１１などに溜まっている冷凍機油を圧縮機１０に戻す量を増やすことができる。圧縮機１０へと戻った冷凍機油は圧縮機１０の内部で加熱されるので冷凍機油に溶け込んでいた冷媒成分を追い出すことができる。これにより、作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。
【００８７】
[変形例５]
組成調整手段４２（図５参照）は、膨張弁１３であってもよい。図１１は、冷凍サイクル５０１における組成調整手段４２について説明する図である。図１と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。図１１に示すように、組成調整手段４２は、膨張弁１３である。組成変化検知手段４１によって作動媒体の組成が変化したと検知された場合に、制御手段４３が膨張弁１３の開度を増加させる。
【００８８】
例えば、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体においてＨＦＯ−１１２３の方がＨＦＯ−１１２３以外の成分よりも凝縮温度が低い場合に、ＨＦＯ−１１２３以外の成分の方がＨＦＯ−１１２３よりも多くアキュムレータ１１内に滞留した冷凍機油に溶解することで、冷凍サイクル装置５０１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合にも、膨張弁１３の開度を増加させると冷凍サイクル装置５０１を循環する作動媒体の流速が増加するので、圧縮機１０の外部に排出されてアキュムレータ１１などに溜まっている冷凍機油を圧縮機１０に戻す量を増やすことができる。圧縮機１０へと戻った冷凍機油は圧縮機１０の内部で加熱されるので冷凍機油に溶け込んでいた冷媒成分を追い出すことができる。これにより、作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。
【００８９】
[変形例６]
冷凍サイクル装置が例えば大型の空気調和機である場合、循環経路において、凝縮器と膨張弁との間に余剰の作動媒体を溜めるレシーバを設ける構成が一般的である。組成調整手段４２（図５参照）は、このレシーバに溜まった液冷媒を圧縮機の中間圧部へと戻す液冷媒戻し手段であってもよい。図１２は、冷凍サイクル装置６０１における液冷媒戻し手段９０について説明する図である。図１と共通の構成要素には共通の符号を付し、その説明を省略する。図１２に示すように、液冷媒戻し手段９０は、レシーバ１７に溜まった液冷媒を取り出し補助膨張弁９２を介して圧縮機１０の中間圧部に注入するための液冷媒バイパス路９１を有する。補助膨張弁９２は、液冷媒バイパス路９１を導通する冷媒を減圧して膨張させるものであり、例えば電子膨張弁で構成される。補助膨張弁９２は、通常時は閉じられている。組成変化検知手段４１によって作動媒体の組成が変化したと検知された場合に、制御手段４３が、補助膨張弁９２の開度を増加させる。
【００９０】
例えば、作動媒体における冷媒成分の中でＨＦＯ−１１２３が最も低沸点である場合に、レシーバ１７内にＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒が多く滞留し、冷凍サイクル装置６０１の循環経路を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなっていたとする。このような場合に、制御手段４３が補助膨張弁９２の開度を増加させることで、レシーバ１７内に溜まったＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒は、補助膨張弁９２によって減圧され膨張してから圧縮機１０の中間圧部に注入される。
圧縮機１０の中間圧部に注入されたＨＦＯ−１１２３以外の成分の比率が高い液冷媒は、圧縮機１０で再び圧縮され高温高圧のガス冷媒となって吐出されるので、冷凍サイクル装置１の循環経路を循環する作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。これにより、ＨＦＯ−１１２３を含む作動媒体を用いる場合に、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の発生を効果的に抑制することができる。
【００９１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、各々の変形例は適宜組み合わせることができる。例えば、変形例３の組成変化検知手段として、変形例１または変形例２の組成変化検知手段を用いることができる。変形例４の組成変化検知手段として、変形例１または変形例２の組成変化検知手段を用いることができる。変形例５の組成変化検知手段として、変形例１または変形例２の組成変化検知手段を用いることができる。変形例６の組成変化検知手段として、変形例１または変形例２の組成変化検知手段を用いることができる。
【００９２】
また、冷凍サイクル装置内で液冷媒が多く溜まるアキュムレータ以外の箇所（以下、液冷媒滞留箇所という）においても、上記実施の形態でアキュムレータを例として説明したのと同様に、ヒータの通電やホットガスの導入によって滞留した液冷媒を加熱し蒸発させる方法は適用できる。つまり、組成変化検知手段が、作動冷媒の組成が定常の組成から変化したことを検知した際に、液冷媒滞留箇所に取り付けたヒータの通電や液冷媒滞留箇所へのホットガスの導入を行って、液冷媒滞留箇所に滞留した液冷媒を加熱することにより、作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。
【００９３】
さらに、上記実施の形態では、冷凍サイクル装置の運転中において冷凍機油にＨＦＯ−１１２３以外の成分が選択的に溶け込む場合について説明したが、冷凍サイクル装置の停止中においても圧縮機のクランクケース内に溜まった冷凍機油にＨＦＯ−１１２３以外の成分が選択的に溶け込む場合がある。冷凍サイクル装置の停止中において、圧縮機のクランクケース内に溜まった冷凍機油にＨＦＯ−１１２３以外の成分が選択的に溶け込む場合にも、冷凍サイクル装置の運転を開始した際に、冷凍サイクル内を循環する作動媒体におけるＨＦＯ−１１２３の比率が高くなり、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応が生じるリスクが高まる。この場合、冷凍サイクル装置の運転を開始する前に、クランクケースヒータなどによってクランクケース内に溜まった冷凍機油を加熱し、冷凍機油に溶け込んでいた冷媒成分を追い出すことで、作動媒体の組成を定常の組成に戻すことができる。
【００９４】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１６年２月２４日出願の日本特許出願（特願２０１６−３２６９２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００９５】
１  冷凍サイクル装置
１０  圧縮機
１１  アキュムレータ
１２  凝縮器
１３  膨張弁
１４  蒸発器
４０  組成調整機構
４１  組成変化検知手段
４２  組成調整手段
４３  制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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