(57)【要約】  少なくとも圧縮機１と、凝縮器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、を有する冷媒流路と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する吐出温度検知手段１１と、を備えた冷凍サイクル装置であって、冷媒としてエチレン系フッ化炭化水素、または、エチレン系フッ化炭化水素を含む混合物を用いるものであり、前記吐出温度検知手段１１で検出した前記吐出冷媒温度が第１規定値以下となるように制御する吐出冷媒温度制御手段を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を有する冷媒流路と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する吐出温度検知手段と、を備えた冷凍サイクル装置であって、
冷媒としてエチレン系フッ化炭化水素、または、エチレン系フッ化炭化水素を含む混合物を用いるものであり、
前記吐出温度検知手段で検出した前記吐出冷媒温度が第１規定値以下となるように制御する吐出冷媒温度制御手段を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第１規定値は、前記冷媒の分解率の中央値に対応する分解中央温度から一定温度低い閾値として規定されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記吐出冷媒温度制御手段は、少なくとも前記圧縮機の回転数、または、前記膨張弁の開度のいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒流路の前記凝縮器の出口側から凝縮した液冷媒を分岐し、前記圧縮機に接続するインジェクション回路を備え、前記インジェクション回路には冷媒流量を制御する第２膨張弁を設置し、
前記吐出冷媒温度制御手段は、少なくとも前記第２膨張弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記圧縮機は、第１圧縮機と第２圧縮機を前記冷媒流路上で冷媒が流通する順に直列に接続した二段圧縮機であり、
前記インジェクション回路は、前記第１圧縮機と前記第２圧縮機の間の前記冷媒流路に接続するとともに、前記吐出温度検知手段は、前記第２圧縮機の吐出冷媒温度を検知することを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記インジェクション回路には、前記凝縮器の出口側の液冷媒を過冷却する過冷却器を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記インジェクション回路には、冷媒を冷却する中間冷却器を設けたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記圧縮機は、第１圧縮機と第２圧縮機を前記冷媒流路上で冷媒が流通する順に直列に接続した二段圧縮機であり、
前記第１圧縮機の出口側に冷媒を冷却する中間冷却器を備え、前記中間冷却器で冷却した冷媒を前記第２圧縮機に供給するとともに、前記吐出温度検知手段は、前記第２圧縮機の吐出冷媒温度を検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記圧縮機と、前記凝縮器と、前記膨張弁と、前記吐出温度検知手段と、を有する冷媒流路を高元側冷凍サイクルとし、前記蒸発器をカスケードコンデンサーとして機能させるカスケード形冷凍サイクルを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記吐出冷媒温度が第１規定値よりも小さい第２規定値以上となるように制御する吐出冷媒温度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記エチレン系フッ化炭化水素は、フルオロエチレン（Ｒ１１４１）、トランス−１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｅ））、シス−１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｚ））、１，１ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２ａ）、１，１，２トリフルオロエチレン（Ｒ１１２３）のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１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】
この発明は、冷媒としてエチレン系のフッ化炭化水素、またはそれを含む混合物を用いた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコンの分野において、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）冷媒として、プロピレン系フッ化炭化水素であるＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）が使用されている。【０００３】
一般的に、組成中に二重結合を有するプロピレン系フッ化炭化水素では、二重結合の存在により、高温条件下で分解や重合が発生しやすいという特徴を有する。このため、圧縮機の中で高温となる金属製の摺動部の表面を非金属部品で構成することで冷媒の分解や重合を抑制する圧縮機の構成が開示されている（特許文献１を参照）。【０００４】
また、エチレン系フッ化炭化水素と類似の分子構造を持つエチレンの誘導体であるテトラフルオロエチレン（Ｃ２Ｆ４）は、耐熱性、耐薬品性等の優れたフッ素樹脂、含フッ素エラストマー製造用のモノマーとして有用であるが、極めて重合しやすい物質なので、その重合を抑制するためにテトラフルオロエチレンの生成時から重合禁止剤を加える必要があることが知られている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９９６４９号公報
【特許文献２】特開平１１−２４６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プロピレン系フッ化炭化水素であるＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒では、標準沸点が−２９℃と高く、従来、定置式の空気調和機に用いられていたＲ４１０Ａ冷媒（標準沸点−５１℃）等に比べて、動作圧力が低く吸入容積当たりの冷凍能力が小さい。定置式の空気調和機にて、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒を使用しＲ４１０Ａ冷媒と同等の冷凍能力を得るには、冷媒の体積流量を増大しなければならず、圧縮機の押しのけ量増大のための課題や、体積流量増大に伴う圧力損失の増加、効率低下の課題があった。【０００７】
したがって、定置式の空気調和機用に低ＧＷＰ冷媒を適用するためには、標準沸点の低い低ＧＷＰ冷媒が適当であり、一般的に、炭素数の少ない分子構造の方が低沸点の冷媒となることが知られている。
そこで発明者らは、従来の炭素数３のプロピレン系フッ化炭化水素より炭素数の少ない分子構造の化合物を試行錯誤しながら研究し、様々な化合物の中から炭素数が２のエチレン系フッ化炭化水素を冷媒として使用することを試みた。
このエチレン系フッ化炭化水素を冷媒として使用することができる場合には、従来のＲ４１０Ａ冷媒と同等の低沸点の物性を備える冷媒を得ることが可能となる。【０００８】
しかしながら、エチレン系フッ化炭化水素は、プロピレン系フッ化炭化水素に比べて反応性が高く、熱的、化学的に不安定で分解や重合を発生しやすいため、特許文献１に示される圧縮機の摺動部の表面を非金属部品で構成することだけでは分解や重合を抑制することが困難となる問題があった。【０００９】
また、エチレン系フッ化炭化水素を冷媒として使用する場合、冷媒生成直後から分解や重合を起こし易く、保管時であっても分解や重合が発生する。保管時から冷媒の分解、重合を抑制するために、エチレン系フッ化炭化水素冷媒は、冷媒生成時から特許文献２に示されるような冷媒の重合を抑制する重合禁止剤が添加する必要がある。【００１０】
しかし、冷媒に重合禁止剤が添加されていたとしても、冷媒は冷凍回路内で液体、気体と相変化を繰り返しながら循環するので、高温となり重合を起こしやすい圧縮機の摺動部やモータの巻線部では重合禁止剤が添加された状態で冷媒が気化してしまう。
すると、重合禁止剤は気化した冷媒とともに圧縮機の摺動部やモータの巻線部から失われてしまうため高温部位に行渡らず、冷媒の重合を防止する効果を十分に得ることが困難となっていた。【００１１】
特に、摺動部が互いに金属で構成されているとき、摺動動作により、摺動面が高温となり、摺動面の金属が活性化する。エチレン系フッ化炭化水素は、活性化した金属が反応触媒として作用し、分解が促進されるので、重合禁止剤が不十分であると分解物の重合も促進される問題があった。【００１２】
このように、エチレン系フッ化炭化水素を冷媒として使用する場合には、高温時における冷媒の物性の不安定さから、冷媒として冷凍サイクル装置に使用することが困難であった。【００１３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル中で最も高温となる圧縮機の吐出温度を低く抑え、冷媒の分解や重合を抑制して、エチレン系フッ化炭化水素、またはそれを含む混合物を冷媒として用いた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】
【００１４】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、少なくとも圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を有する冷媒流路と、前記圧縮機の吐出冷媒温度を検知する吐出温度検知手段と、を備えた冷凍サイクル装置であって、冷媒としてエチレン系フッ化炭化水素、または、エチレン系フッ化炭化水素を含む混合物を用いるものであり、前記吐出温度検知手段で検出した前記吐出冷媒温度が第１規定値以下となるように制御する吐出冷媒温度制御手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る冷凍サイクル装置によれば、圧縮機の吐出温度を抑制する吐出温度抑制手段を設けたので、圧縮要素の摺動部の温度上昇を抑え、摺動面の金属の活性化を抑制することができる、そのため、活性化した金属によるエチレン系フッ化炭化水素、またはそれを含む混合物の冷媒の分解を抑制するとともに、冷媒の分解物の重合を抑制することができ、エチレン系フッ化炭化水素、またはそれを含む混合物を冷媒として使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１〜５に係る冷凍サイクル装置において冷媒として用いられるエチレン系フッ化炭化水素の一例を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る吐出冷媒温度と冷媒の分解率の関係を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るインジェクション回路を備える冷凍サイクル装置の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る二段圧縮回路の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る二段圧縮インジェクション回路の冷凍サイクル装置の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る二元冷凍サイクル装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、第１圧縮機１、凝縮器２、第１膨張弁３、蒸発器４から構成されている。また、第１圧縮機１の出口部に吐出冷媒温度（Ｔｄ）を検知する吐出温度検知手段１１を設ける。
【００１９】
上記の冷媒回路内を循環させる冷媒としては、Ｒ４１０Ａと同様に低沸点冷媒である、エチレン系フッ化炭化水素、又はエチレン系フッ化炭化水素を含む混合物が用いられる。図２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置において冷媒として用いられるエチレン系フッ化炭化水素の一例を示している。本例では、トランス−１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｅ））を冷媒として用いているが、図２に示すエチレン系フッ化炭化水素、又はそれ以外のエチレン系フッ化炭化水素を用いることもできる。具体的には、Ｒ１１３２（Ｅ）以外に、シス−１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｚ））、１，１ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２ａ）、１，１，２トリフルオロエチレン（Ｒ１１２３）、フルオロエチレン（Ｒ１１４１）、又は、これらの組成においてフッ素（Ｆ）のうちの１個が別のハロゲン元素（Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ又はＡｔ）と置換されたもの、等を用いることができる。
【００２０】
また、本実施の形態では、第１膨張弁３として弁内部の開度を変化させて流量調整が可能な電子式膨張弁を用いる。但し、これに限るものではなく、弁内部のバネの力が調整され、感温筒を備えて吐出冷媒温度（Ｔｄ）が所定値となるように制御される温度式膨張弁でも良い。なお、本実施の形態では、冷房専用機を示しているが、これに限るものではなく、四方弁を設けて冷房と暖房が切り替えられる構成としても良い。
【００２１】
次に、動作を説明する。第１圧縮機１から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、凝縮器２で凝縮、液化し、第１膨張弁３で減圧されたあと、蒸発器４で蒸発、気化し第１圧縮機１へ戻る。この時、冷媒温度が最も高くなるのは、第１圧縮機１の内部であり、この温度を冷媒の分解、重合が生じる限界温度未満となるように制御する必要がある。
【００２２】
吐出冷媒温度（Ｔｄ）と冷媒の分解率の関係を図３に示す。冷媒の分解率は一般的に、ある温度範囲で急激に増加する傾向にあり、図３の破線の間の温度範囲で上昇する。この温度範囲は、冷媒の分解率の中央値に対応する吐出冷媒温度（Ｔｄ）を分解中央温度Ｔｄｍとすると、Ｔｄｍ±δの範囲となる。分解開始温度Ｔｄｅは、この温度範囲の下限値としてＴｄｍから一定値δ低い温度で規定される。このときのδは、動作圧力（高圧）にも依存するが一般に１０℃程度である。圧縮機からの吐出冷媒温度（Ｔｄ）は、この温度範囲の下限値である分解開始温度（Ｔｄｅ＝Ｔｄｍ−δ）未満とする必要がある。
【００２３】
ここで、エチレン系フッ化炭化水素冷媒とプロピレン系フッ化炭化水素冷媒（Ｒ１２３４ｙｆ）とＲ４１０Ａ冷媒とにおける、通常運転時の吐出冷媒温度（Ｔｄ）と各冷媒自身の分解開始温度（Ｔｄｅ）の温度差を比較する。
【００２４】
エチレン系フッ化炭化水素冷媒であるトランス−１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｅ））、シス−１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｚ））では、通常運転時の吐出冷媒温度（Ｔｄ）がＲ４１０Ａより若干低く、Ｒ１２３４ｙｆより若干高い程度となる（運転条件に依存するが、例えば Ｒ４１０Ａ：１００℃程度に対し、 Ｒ１２３４ｙｆ：８０℃程度、 Ｒ１１３２：９０℃程度）。
【００２５】
一方で、分解開始温度（Ｔｄｅ）は、Ｒ１１３２冷媒と同様に分子構造内に二重結合を有するＲ１２３４ｙｆ冷媒よりも１０〜２０℃程度低くなる（例えば、Ｒ４１０Ａ：１８０℃に対し、Ｒ１２３４ｙｆ：１２０℃、Ｒ１１３２：１００℃）。
【００２６】
すると、エチレン系フッ化炭化水素冷媒は、分解開始温度（Ｔｄｅ）と通常運転時の吐出冷媒温度（Ｔｄ）との温度差（ΔＴｄｅ＝Ｔｄｅ−Ｔｄ）が従来の他の冷媒に比べて小さくなり、通常運転時の吐出冷媒温度（Ｔｄ）が冷媒自身の分解開始温度（Ｔｄｅ）に近くなる（上記例では、ΔＴｄｅがＲ４１０Ａ：８０℃に対し、 Ｒ１２３４ｙｆ：４０℃、 Ｒ１１３２：１０℃）。
【００２７】
すなわち、エチレン系フッ化炭化水素冷媒は、吐出冷媒温度（Ｔｄ）に対して冷媒分解温度（Ｔｄｅ）までの余裕温度差が小さくなるため、従来の冷媒に比べ冷媒の分解を考慮して、より厳格な吐出冷媒温度（Ｔｄ）の制御が必要となる。
一方、第１圧縮機１への過度な液戻り防止の観点から、吐出冷媒温度（Ｔｄ）の下限値（Ｔ２）を凝縮温度Ｔｃ＋１０[℃]として規定する。
【００２８】
従って、本実施の形態１では、高温冷媒の代表温度として吐出温度検知手段１１で吐出冷媒温度（Ｔｄ）を検出し、吐出冷媒温度（Ｔｄ）がＴ２＜Ｔｄ＜Ｔｄｅの範囲に入るように、冷凍サイクル装置を制御するものである。制御のアクチュエータとしては、第１圧縮機１の回転数、第１膨張弁３の開度があげられる。
【００２９】
具体的には、吐出冷媒温度（Ｔｄ）が分解開始温度（Ｔｄｅ）を超える場合には、第１圧縮機１の回転数を下げる、もしくは、第１膨張弁３の開度を開く制御を行う。また、吐出冷媒温度（Ｔｄ）が下限値（Ｔ２）を下回る場合には、第１圧縮機１の回転数を上げる、もしくは、第１膨張弁３の開度を絞る制御を行う。
【００３０】
また、図１に図示していないが、蒸発器４に送風する送風機の回転数、凝縮器２に送風する送風機の回転数で吐出冷媒温度（Ｔｄ）を制御することもできる。
以上より、本実施の形態では、エチレン系フッ化炭化水素冷媒を用いる冷凍サイクル装置の吐出冷媒温度（Ｔｄ）を低く抑え、冷媒の温度上昇による分解を抑制でき、エチレン系フッ化炭化水素冷媒を安定した状態で冷凍サイクル装置に適用することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置を示す図である。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置は、第１圧縮機１、凝縮器２、第１膨張弁３、蒸発器４からなる実施の形態１の構成に加え、過冷却器５と第２膨張弁６を備えたインジェクション回路が付加されている。なお、過冷却器５を用いる構成を示したが、特に無くてもよく、過冷却器５がない場合、液インジェクション回路が形成される。
【００３２】
次に、動作を説明する。第１圧縮機１から吐出された高温・高圧の冷媒ガスは、凝縮器２で凝縮、液化し、過冷却器５で更に過冷却される。過冷却された液冷媒は、第１膨張弁３で減圧されたあと、蒸発器４で蒸発、気化し、第１圧縮機１へ戻る。
一方、過冷却器５を出た冷媒の一部（インジェクション冷媒）は、第２膨張弁６で減圧されて過冷却器５の低圧側に流入し、ある程度蒸発した気液二相状態となり、凝縮器２を出た液冷媒を過冷却して、第１圧縮機１へ吸入される。
【００３３】
この時、冷媒温度が最も高くなるのは、第１圧縮機１の内部温度であり、この温度が冷媒の分解、重合が生じる分解温度未満となるように第１圧縮機１へ注入される気液二相冷媒の流量を第２膨張弁６により制御する。
【００３４】
具体的に本実施の形態２では、高温冷媒の代表温度として吐出温度検知手段１１で吐出冷媒温度（Ｔｄ）を検出し、吐出冷媒温度（Ｔｄ）がＴ２＜Ｔｄ＜Ｔｄｅの範囲に入るように、第２膨張弁６の開度でインジェクション冷媒の流量を制御する。
本実施の形態２では、インジェクション流量を調整して第１圧縮機１の吐出温度を抑制するようにしたので、冷媒の分解、重合を抑制でき、エチレン系フッ化炭化水素冷媒を安定した状態で冷凍サイクル装置に適用することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置を示す図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置は、第１圧縮機１、凝縮器２、第１膨張弁３、蒸発器４からなる実施の形態１の構成に、第２圧縮機７、中間冷却器８を付加した二段圧縮回路の構成である。
【００３６】
中間冷却器８は管内の冷媒温度が低いため凝縮器２の風上側に配置され、風下側に凝縮器２が配置される。もちろん、図示しない室外ユニットの内部スペースに余裕があれば、凝縮器２と中間冷却器８を並列配置とし、両熱交換器とも新鮮空気と熱交換する構成としても良い。また、中間冷却器８と凝縮器２が分離された例を示したが、これに限るものではなく、一体型の多列熱交換器で一列目を中間冷却器８、２列目以降を凝縮器２として構成しても良い。
【００３７】
次に、動作を説明する。第１圧縮機１から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、中間冷却器８である程度温度が低下し、第２圧縮機７に吸引される。第２圧縮機７から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは凝縮器２で凝縮、液化した冷媒は、第１膨張弁３で膨張したあと、蒸発器４で蒸発、気化し、第１圧縮機１へ戻る。
【００３８】
本実施の形態３では、実施の形態１と同様に、高温冷媒の代表温度として吐出温度検知手段１１で吐出冷媒温度（Ｔｄ）を検出し、吐出冷媒温度（Ｔｄ）がＴ２＜Ｔｄ＜Ｔｄｅの範囲に入るように、冷凍サイクル装置を制御するものである。制御のアクチュエータとしては、第１圧縮機１の回転数、第２圧縮機７の回転数、第１膨張弁３の開度などがあげられる。
【００３９】
本実施の形態３では、圧縮機を直列に２個接続する二段圧縮構成としたので、第１圧縮機１および第２圧縮機７の圧縮比が小さくなり、圧縮機効率が向上して第２圧縮機７出口の吐出温度を低く抑えることができる。また、中間冷却器８を設けたので、第２圧縮機７に吸引されるガス冷媒の温度を低下させることができ、第２圧縮機７の吐出冷媒温度（Ｔｄ）の上昇を抑制することができる。よって、冷媒の分解、重合を抑制して、エチレン系フッ化炭化水素冷媒を安定した状態で冷凍サイクル装置に適用することができる。
【００４０】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置を示す図である。本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置は、実施の形態３の冷凍サイクル装置の構成に、過冷却器５と第２膨張弁６を備えるインジェクション回路を付加した二段圧縮回路の構成である。インジェクション回路の接続位置は、中間冷却器８を介して第２圧縮機７の吸入部の中間圧部となっている。
【００４１】
次に、動作を説明する。第２圧縮機７から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、凝縮器２で凝縮、液化し、過冷却器５で更に過冷却される。過冷却状態の液冷媒は、第１膨張弁３で減圧されたあと、蒸発器４で蒸発、気化し、第１圧縮機１へ吸引される。
一方、過冷却器５を出た冷媒の一部（インジェクション冷媒）は、第２膨張弁６で減圧されて過冷却器５の低圧側に流入し、ある程度蒸発した気液二相状態となり、凝縮器２を出た液冷媒を過冷却して、中間冷却器８に流入する。中間冷却器８で冷却されたインジェクション冷媒は、第１圧縮機１から吐出された高温、高圧のガス冷媒と合流してガス冷媒を冷却し、第２圧縮機７に吸引される。
【００４２】
本実施の形態４では、実施の形態２と同様に、高温冷媒の代表温度として吐出温度検知手段１１で吐出冷媒温度（Ｔｄ）を検出し、吐出冷媒温度（Ｔｄ）がＴ２＜Ｔｄ＜Ｔｄｅの範囲に入るように、第２膨張弁６の開度でインジェクション冷媒の流量を制御する。
【００４３】
本実施の形態４は、圧縮機を直列に２個接続する二段圧縮の構成のため、第１圧縮機１および第２圧縮機７の圧縮比が小さくなり、圧縮機効率が向上して第２圧縮機７出口の吐出冷媒温度（Ｔｄ）を低く抑えることができる。
また、中間冷却器８を設けてインジェクション冷媒を冷却し、二段圧縮の中間圧に合流させたので、第２圧縮機７に吸引されるガス冷媒の温度を低下させることができ、第２圧縮機７の吐出冷媒温度（Ｔｄ）の上昇をさらに抑制することができる。
よって、冷媒の分解、重合を抑制して、エチレン系フッ化炭化水素冷媒を安定した状態で冷凍サイクル装置に適用することができる。
【００４４】
実施の形態５．
図７は、実施の形態５の冷凍サイクル装置を示す図である。実施の形態５に係る冷凍サイクル装置は、第１圧縮機１、第１膨張弁３、蒸発器４からなる実施の形態１の構成に、第２圧縮機７、第３膨張弁９、高元側と低元側の冷媒を熱交換させるカスケードコンデンサー１０を付加した二元圧縮回路の構成である。
【００４５】
本実施の形態では、高元側にエチレン系フッ化炭化水素、またはそれを含む混合物を用いる例を示す。この場合、低元側は第１圧縮機１の吐出温度が低く抑えられるため、どのような冷媒を用いても良い。
カスケードコンデンサー１０には、例えばプレート熱交換器が使用され、高元側、低元側の冷凍サイクル動作が最適となるように、すなわち高元側冷凍サイクルの圧縮比、低元側冷凍サイクルの圧縮比が略等しくなるように、伝熱面積が選定される。
【００４６】
次に、動作を説明する。低元側のサイクル動作は、第１圧縮機１から吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、カスケードコンデンサー１０で凝縮し、第１膨張弁３で膨張したあと、蒸発器４で蒸発し第１圧縮機１へ戻る。高元側冷凍サイクルの動作は、第２圧縮機７で圧縮された冷媒は、凝縮器２で凝縮し、第３膨張弁９で膨張し、カスケードコンデンサー１０で蒸発した後、第２圧縮機７へ再び吸引される。
【００４７】
本実施の形態５では、実施の形態１と同様に、高温冷媒の代表温度として吐出温度検知手段１１で吐出冷媒温度（Ｔｄ）を検出し、吐出冷媒温度（Ｔｄ）がＴ２＜Ｔｄ＜Ｔｄｅの範囲に入るように、冷凍サイクル装置を制御するものである。制御のアクチュエータとしては、第１圧縮機１または第２圧縮機７の回転数、第１膨張弁３または第３膨張弁９の開度などがあげられる。
【００４８】
本実施の形態では、二元冷凍サイクルの構成とすることで第１圧縮機および第２圧縮機の圧縮比が小さくなり、圧縮機効率が向上して第２圧縮機７出口の吐出温度が抑制できるため、冷媒の分解、重合を抑制して、エチレン系フッ化炭化水素冷媒を安定した状態で冷凍サイクル装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  第１圧縮機、２  凝縮器、３  第１膨張弁、４  蒸発器、５  過冷却器、６  第２膨張弁、７  第２圧縮機、８  中間冷却器、９  第３膨張弁、１０  カスケードコンデンサー、１１  吐出温度検出手段。
【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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【国際調査報告】
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2014203354.tif 000011
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