(57)【要約】【課題】ハイドロフルオロオレフィンを主成分とする冷媒を使用する冷凍装置において、冷凍サイクル内に発生する重合物の生成を抑制することで、信頼性、および高効率を確保した冷凍装置を提供する。【解決手段】炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、圧縮機１２０から凝縮器１２１、膨張機構１２２、蒸発器１２３を経て該圧縮機に至り、前記冷媒が循環する冷媒循環経路と、前記圧縮機１２０の運転時の冷凍機油の動粘度が０．１ｍｍ2／ｓ以上１００ｍｍ2／ｓとした構成としてある。これにより、冷媒重合物の発生条件となる高圧、高温状態が起きるのを防いで重合物生成を抑制し、重合物による冷凍装置内の機器の劣化、破損を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、当該冷媒が圧縮機によって循環される冷媒循環経路を備え、前記圧縮機には運転時の冷凍機油の動粘度が０．１ｍｍ2／ｓ以上１００ｍｍ2／ｓ以下となる冷凍機油が用いられていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
冷凍機油中に酸捕捉剤を含有したことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
冷凍機油中に磨耗防止剤を含有したことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍装置。
【請求項４】
圧縮機の圧縮機構部はシリンダ内にピストンとベーンとを有し、前記ベーンの原材料に、高速度工具鋼を用いて窒化処理、または焼結合金鋼を用いて焼結化および焼き入れ処理を行ったことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項５】
ベーンの焼結合金鋼は高速度工具鋼であることを特徴とする請求項４記載の冷凍装置。
【請求項６】
圧縮機の圧縮機構部はシリンダ内にピストンとベーンとを有し、前記ベーンは、基材をセラミックス、あるいは基材を鉄系としてその表面にセラミックス表面処理したもので形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項７】
ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、単一冷媒、またはそれらを主成分とし、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した混合冷媒を作動冷媒としたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項８】
ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンを主成分とし、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した混合冷媒を作動冷媒としたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項９】
冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油としたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素と炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを冷媒として用いた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界規模で地球温暖化を防止する取り組みが盛んである。これに対して冷媒メーカー、冷凍機油メーカー及び空調機器メーカーは、安全でありながら地球温暖化係数（ＧＷＰ）などのさらなる低減と改善を目指して、新冷媒及び新冷媒用冷凍機油の研究・開発が行われている。このような改善を目指した新冷媒として現在、ＨＦＯ１２３４ｙｆやＨＦＯ１２３４ｚｅなどの不飽和フッ化炭化水素冷媒が採用される見込みがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のＨＦＣ系冷媒を用いた圧縮機、冷凍サイクル装置を図４から図６を参照して説明する（例えば、特許文献２、３参照）
図４は、特許文献２に記載された従来のＨＦＣ系冷媒下で使用されるロータリ圧縮機の縦断面図である。
【０００４】
密閉容器１の上部にモータ２の固定子２ａが固定され、その回転子２ｂで駆動されるシャフト４を有する圧縮機構部５が密閉容器１の下部に固定されている。圧縮機構部５のシリンダ６の上端に主軸受７、下端に副軸受８が、ボルト等で固定されている。シリンダ６内にはシャフト４の偏心部４ａにピストン９が挿入され偏心回転を行う。
【０００５】
また、密閉容器１内には冷媒としてＲ４１０Ａ（ＨＦＣ３２とＨＦＣ１２５の混合物）が封入されており、密閉容器１の底部には冷媒との相溶性の観点から、例えばポリオールエステル（ＰＯＥ）またはポリビニルエーテル（ＰＶＥ）のような、極性を有する冷凍機油３が溜められている。
【０００６】
図５は、特許文献２に記載された従来のＨＦＣ系冷媒下で使用されるロータリ圧縮機の横断面図である。シリンダ６の内面にピストン９が挿入されシャフト４の回転と共に回転し、ベーン１０で仕切られた吸入室１３および圧縮室１４で冷媒を吸入および圧縮する構成になっている。
【０００７】
以上のように構成されたロータリ圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【０００８】
まず、シリンダ６に設けられた吸入口１２より冷媒が吸入室１３に吸入される。また、圧縮室１４にある冷媒はピストン９の左方向の回転（矢印方向）とともに圧縮され、吐出切り欠き１５を通って吐出口（図示せず）より密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内に吐出された圧縮冷媒はモータ２のすき間を通って密閉容器１の上部にある吐出管１６より吐出され、その際まわりにある冷凍機油３のミストも一緒に吐出される。
【０００９】
次に、特許文献３に記載されたＨＦＣ系冷媒を吸入圧縮し、吐出するロータリ圧縮機２０を配設した基本的な冷凍サイクル装置について図６を参照して説明する。
【００１０】
図６に示すように、ロータリ圧縮機２０は、低温、低圧の冷媒ガスを圧縮し、高温、高圧の冷媒ガスを吐出して凝縮器２１に送る。凝縮器２１に送られたＨＦＣ系冷媒ガスは、その熱を空気中に放出しながら高温、高圧の冷媒液となり膨張機構（例えば、膨張弁、またはキャピラリチューブ）２２に送られる。膨張機構２２を通過する高温、高圧の冷媒液
は絞り効果により低温、低圧の湿り蒸気となり蒸発器２３へ送られる。蒸発器２３に入った冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器２３を出た低温、低圧の冷媒ガスはロータリ圧縮機２０に吸い込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２０７４号公報
【特許文献２】特開平１１−２３６８９０号公報
【特許文献３】特開平８−２４０３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、近年検討されている不飽和フッ化炭化水素冷媒は低ＧＷＰ値を特長のひとつとする反面、分子内に不飽和結合を有するため、ＨＦＣ４１０Ａをはじめとする従来の飽和フッ化炭化水素系冷媒と比較して反応性が高く、熱・化学的安定性に乏しい。したがって、圧縮機の摺動部分のように高温となる部分において発生したラジカルと反応する可能性がある。ラジカルと反応したハイドロフルオロオレフィンは分解してフッ化水素を放出したり、ハイドロフルオロオレフィンが複数個重合してオリゴマー化し、粘凋性の液体やさらに重合が進むと固体を形成したりする。確認実験の結果、エアコン信頼性試験において冷媒の重合物と推定される固形状の生成物が発生した。このような生成物が発生すると装置内の微少隙間へのかみこみ等、悪影響を及ぼす可能性が高い。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、冷凍サイクル内の冷凍機油の粘度を作動冷媒に適した粘度を圧縮機運転中の実運転状態で最適とすることで、冷媒重合物の発生を抑制し、装置内の破損、および冷凍サイクルの性能低下を防止し、長期間に渡って安定的に動作可能な冷凍装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために本発明は、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、当該冷媒が圧縮機によって循環される冷媒循環経路を備え、前記圧縮機には運転時の冷凍機油の動粘度が０．１ｍｍ2／ｓ以上１００ｍｍ2／ｓ以下となる冷凍機油を用いた構成としたものである。これにより、重合物の発生を抑制することができ、装置の破損、性能低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の冷凍装置は、冷媒重合物が発生しやすい性質の低ＧＷＰ冷媒を使用する場合においても冷凍機油を耐摩耗性にすぐれた状態のままに維持できて、金属接触を起きにくくし、冷媒重合物の発生条件となる高圧、高温状態が起きるのを防ぐことで重合物生成を抑制し、装置の破損、及び性能低下を防止できる。これにより高効率、高信頼性を実現した冷凍装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍装置のサイクル図
【図２】同実施の形態１の冷凍装置におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【図３】同実施の形態１の冷凍装置におけるロータリ圧縮機の横断面図
【図４】従来の冷凍層におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【図５】同従来のロータリ圧縮機の横断面図
【図６】同従来の冷凍サイクル装置のサイクル図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、炭素と炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンを単一冷媒、またはそれを少なくとも必ず含有し、２重結合を有しないハイドロフルオロカーボンと混合した作動冷媒を封入し、当該冷媒が圧縮機によって循環される冷媒循環回路を備え、前記圧縮機には運転時の冷凍機油の動粘度が０．１ｍｍ2／ｓ以上１００ｍｍ2／ｓ以下である冷凍機油を用いた構成としてある。
【００１８】
この構成によれば冷凍機油を耐摩耗性にすぐれた状態のままに維持できて重合物の発生要因である極所的な摺動箇所での高温、高圧状態の発生を抑制することができ、重合物による循環経路の詰まりを防止し、動作安定性を実現することにより、冷凍サイクル内の各装置の破損、及び性能低下の防止が可能となる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明の冷凍装置において冷凍機油中に酸捕捉剤を含有することである。この構成によれば、冷凍機油の劣化を防ぎ、さらに冷媒の分解を抑制することができ、重合物の生成を抑制することができ、さらなる冷凍装置の信頼性向上が可能となる。
【００２０】
第３の発明は、特に第１または２の発明の冷凍装置において、冷凍機油中に磨耗防止剤を含有することである。この構成によれば、摺動箇所での高温、高圧状態の発生を抑制することで重合物の生成を抑制しかつ耐磨耗特性を向上させることができる。
【００２１】
第４の発明は、特に第１の発明の冷凍装置において、圧縮機の圧縮機構部はシリンダ内にピストンとベーンとを有し、前記ベーンの原材料に、高速度工具鋼を用いて窒化処理、または焼結合金鋼を用いて焼結化および焼き入れ処理を行ったものである。この構成によれば、圧縮機構部の耐摩耗性を維持した上で、冷媒や冷凍機油の分解を抑制し、またベーンとピストンの摺動部での局所的な温度上昇を緩和し重合物の発生を防止することで、圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置の長期信頼性を確保することができる。加えて、ベーンを焼結化および焼き入れ処理することにより微細なマルテンサイト生地中にＷ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｖ系炭化物が分散した硬い組織を得ることができる。鋳鉄は安価であることから、量産性に優れた圧縮機とすることができる。
【００２２】
第５の発明は、特に第４の発明の冷凍装置の焼結合金鋼は高速度工具鋼であるものである。この構成によれば、焼結合金鋼の中でもより耐摩耗性が優れたものとすることができる。
【００２３】
第６の発明は、特に第１から５いずれかの発明の冷凍装置において、圧縮機の圧縮機構部はシリンダ内にピストンとベーンとを有し、前記ベーンは、基材をセラミックス、あるいは基材を鉄系としてその表面にセラミックス表面処理したもので形成するものである。この構成によれば、摺動の厳しいベーン先端部とピストン外周部における摺動の摩擦による温度上昇を抑えて冷媒の分解を緩和でき、加えて摺動部分表面の極性を保持することができ、摺動面上での均一な極圧層を形成するため摺動面の信頼性を確保できる。
【００２４】
第７の発明は、特に第１から６いずれかの発明の冷凍装置における作動冷媒を、ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンとし、単一冷媒、またはそれらを主成分とし、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した混合冷媒を作動冷媒としたもので、環境負荷が小さく、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。
【００２５】
第８の発明は、特に第１から８いずれかの発明の冷凍装置における作動冷媒を、ハイドロフルオロオレフィンはテトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンを主成分と
し、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した混合冷媒を作動冷媒としたもので、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。
【００２６】
第９の発明は、特に第１から６いずれかの発明の冷凍装置における作動冷媒に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類およびポリカーボネート類の含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油としたもので、効果的に高信頼性で高効率な回転式圧縮機を提供することができる。
【００２７】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍装置のサイクル図を示すものである。なお図１において、図６の従来の冷凍装置と同じ構成要素については１００番台の同じ番号を使い、説明を省略する。
【００２９】
図１において、冷凍装置は、圧縮機１２０と、凝縮器１２１と、膨張機構（例えば、膨張弁、またはキャピラリチューブ）１２２と、蒸発器１２３とを循環経路でつなぎ冷凍サイクルを構成している。
【００３０】
圧縮機１２０は、低温、低圧の冷媒ガスを圧縮し、高温、高圧の冷媒ガスを吐出して凝縮器１２１に送る。凝縮器１２１に送られた冷媒ガスは、その熱を空気中に放出しながら高温、高圧の冷媒液となり膨張機構１２２に送られる。膨張機構１２２を通過する高温、高圧の冷媒液は絞り効果により低温、低圧の湿り蒸気となり蒸発器１２３へ送られる。蒸発器１２３に入った冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器１２３を出た低温、低圧の冷媒ガスはロータリ圧縮機１２０に吸い込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。
【００３１】
冷凍装置に使用するハイドロフルオロオレフィン冷媒は、高温環境で酸化により分解してフッ化水素を生じ、同時に重合反応を起こして重合物を形成する場合がある。
【００３２】
冷凍装置内では圧縮機１２０内の後述するモータ部１０２および吐出部分１１５が最も高温になる部分であり、また摺動部がさらに高温になる。このような高温となる部分において、前述のようにハイドロフルオロオレフィン冷媒は重合反応を起こし、オリゴマー、有機固体重合物を形成することがある。
【００３３】
本実施の形態では、圧縮機１２０の運転時の冷凍機油１０３（後述する）はその動粘度が０．１ｍｍ2／ｓ以上１００ｍｍ2／ｓ以下のものである。冷凍機油１０３は作動冷媒に対して相溶性をもち、圧縮機１２０の運転時の圧力と温度により冷凍機油１０３に対する溶解度は変化する。作動冷媒の溶解度によって冷凍機油１０３の動粘度は変化するため、圧縮機１２０の運転時の実動粘度を確保することによって、大気雰囲気下での粘度に依存せず、実際の運転範囲における圧力、温度条件に対応した、正確な油膜強度を保つことができる。このため、摺動部における高温の発生を抑制することができ、高信頼性を維持することができる。
【００３４】
一般的に冷凍装置では、起動時に冷凍機油１０３の動粘度が最も低下する。これは停止時に雰囲気温度が低温となったとき冷凍機油１０３に作動冷媒が多量に溶け込むためである。本発明の確認実験において、この起動時の実オイル粘度が０．１ｍｍ2／ｓ以上であ
れば冷媒重合物の発生が起きないことが確認された。冷凍機油１０３の動粘度を上昇させると摺動部の信頼性は向上するが動粘度が上がるに伴い、圧縮機１２０の回転、摺動部分において高粘度の冷凍機油１０３を攪拌することとなり、そのことによる損失が増加する。確認実験において一般的な冷凍装置性能測定を実施し、冷凍機油１０３の動粘度が１００ｍｍ2／ｓ以上となる冷凍機油１０３を使用した場合、圧縮機１２０への必要投入電力が従来の冷凍機油１０３より１０％以上増えることが確認された。このことから性能面での影響が大きくなり、動粘度が１００ｍｍ2／ｓ以上となるものを冷凍機油１０３として活用することは実用的ではない。
【００３５】
図２は、本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図を示している。なおこの図２および後述する図３においても、図４、図５に示す従来の冷凍装置と同じ構成要素については１００番台を附記して説明する。
【００３６】
密閉容器１０１の上部にモータ１０２の固定子１０２ａが固定され、回転子１０２ｂで駆動されるシャフト１０４を有する圧縮機構部１０５が密閉容器１０１の下部に固定されている。圧縮機構部１０５のシリンダ１０６の上端に主軸受１０７、下端に副軸受１０８が、ボルト等で固定されている。シリンダ１０６内にはシャフト１０４の偏心部１０４ａにピストン１０９が挿入され偏心回転を行う。シリンダ１０６のベーン溝１０６ａにベーン１１０が挿入され、ベーン１１０の背面部１１０ｂにはベーンバネ１１１が設置されており、ベーン１１０の先端部１１０ａをピストン１０９の外周に当接するように付勢している。
【００３７】
また、密閉容器１０１内には炭素間に二重結合を有するハイドロフルオロオレフィンの一種であるテトラフルオロプロペン（以下、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒と称す）が封入されている。密閉容器１０１の底部には、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒と相溶性のある基油を含む冷凍機油１０３が溜められている。本実施の形態ではポリオールエステル、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールの基油のうち少なくとも１種類を主成分とする冷凍機油１０３を用いることが可能である。本実施の形態の冷凍機油１０３にはこの３種類のうちポリオールエステルだけを主成分とする冷凍機油１０３が用いられている。
【００３８】
ここで、ポリオールエステル系冷凍機油１０３は多価アルコールと飽和または不飽和脂肪酸との脱水反応により合成される。多価アルコールとしては、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールなどが冷凍機油１０３の粘度に合わせて用いられる。また一方の飽和脂肪酸としては、ヘキサン酸、ヘプタン酸、ノナン酸、デカン酸などの直鎖の脂肪酸ならびに２−メチルヘキサン酸、２−エチルヘキサン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸などの分岐鎖の脂肪酸が用いられる。直鎖脂肪酸を含むポリオールエステル油は摺動特性が良好だが加水分解性に劣り、分岐鎖脂肪酸を含むエステル油は摺動特性が若干劣るものの加水分解しにくいという特長を有している点に留意すべきである。
【００３９】
また、本実施の形態の冷凍機油１０３には硫黄系極圧添加剤および、ジブチル−ｐ−クレゾールなどの酸化防止剤や含エポキシ化合物などの酸捕捉剤および消泡剤などの各種の添加剤が選択的に加えられる。硫黄系極圧添加剤としては硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジアルキルポリスルフィド、ジベンジルジスルフィド、オリゴマポリスルフィドなどが挙げられる。これらの硫黄系極圧添加剤の硫黄架橋数は３以下であることが好ましい。硫黄の架橋長が４以上になると冷凍機油１０３中に硫黄を放出しやすくなるため冷凍サイクル内の配管等に使用されている銅を腐食する可能性があり好ましくない。また硫黄の銅配管腐食を防止する目的で金属不活性化剤を使用するのが好ましい。本実施の形態では金属不活性化剤としてベンゾトリアゾール類を用いている。極圧効果を向上させるためにはリン系極圧添加剤を使用してもよい。リン系極圧添加剤はトリクレ
ジルフォスフェートやトリフェニルフォスフェートなどのリン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステルのアミン塩などが用いられるが、冷凍機油１０３との相溶性に優れたトリクレジルフォスフェートやトリフェニルフォスフェートなどの酸性リン酸エステルが最適である。リン系極圧添加剤は硫黄系極圧添加剤よりも低い荷重から効果が出るため、硫黄系極圧添加剤とリン系極圧添加剤を併用することは、インバータ制御により広い周波数範囲で運転される冷凍サイクルの圧縮機での使用に最適である。
【００４０】
本実施の形態で使用する圧縮機は一般的なロータリ圧縮機であって、シリンダ１０６内をピストン１０９が偏心回転し、ベーン１１０先端を押しながら冷媒を吸入・圧縮・吐出するものである。そのため摺動部となるベーン１１０の先端は表面処理膜が形成されている。具体的にはＣｒＮやＤＬＣ、ＴｉＮなどがあげられる。ベーン１１０先端の表面処理膜は極性保持効果を有するものであり、例えばベンゼン環がつながったグラファイトなどが分散して構成されている。冷凍機油１０３が近づくとその極性に誘起されて表面処理膜で分極が起き、極性を示す。その結果、冷凍機油１０３内の極圧添加剤が吸着されてさらに極圧層が形成されるものである。形成された極圧層により過酷な摺動条件、たとえば−１０℃以下の低外気温時に半日放置した後に暖房で起動し最大能力で運転開始するような場合、摺動部の潤滑油が不足気味になるが、本実施の形態のように摺動部に充分に極圧層が形成されていることによって摺動部の異常摩耗が生じることがない。
【００４１】
以上のように構成されたロータリ圧縮機について、以下その動作、作用について図３を用いて説明する。
【００４２】
まず、シリンダ１０６に設けられた吸入口１１２よりＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒が吸入室１１３に吸入される。また、ベーン１１０とピストン１０９とシリンダ１０６などで構成される圧縮室１１４にある冷媒はピストン１０９の左方向の回転（矢印方向）とともに圧縮され、吐出切り欠き１１５を通って吐出口（図示せず）より密閉容器１０１内に吐出される。密閉容器１０１内に吐出された冷媒ガスはモータ１０２のすき間を通って密閉容器１０１の上部にある吐出管１１６より吐出され、その際まわりにある冷凍機油１０３のミストも一緒に吐出される。
【００４３】
ロータリ圧縮機構の構成上、摺動状態が最も厳しいところはベーン１１０の先端１１０ａとピストン１０９の外周との接触摺動部位である。ベーン１１０の背部１１０ｂにはベーンバネ１１１以外に高圧の吐出圧力がかかりシリンダ１０６内の圧力との差圧による大きな力が働いているため、ベーン１１０の先端部１１０ａとピストン１０９の外周との接触状態は混合潤滑あるいは境界潤滑となり、厳しい環境下にある。
【００４４】
ここで、ベーン１１０の基材にはＳＫＨ（高速度工具鋼）、ＳＫＤ、ＳＵＳ、ＳＣＭなどの鋼を用いて窒化処理を行ない、ベーン１１０の先端部１１０ａの表面に窒化クロム（以下、ＣｒＮと称す）あるいはダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣと称す）などのセラミックスからなる表面処理膜をＰＶＤ処理法にて施している。表面硬さはＨＶ１５００〜２０００程度で、摺動面であるベーン１１０の先端部１１０ａの面粗さはＲａ０．２μｍ程度である。
【００４５】
一方、ピストン１０９の基材にクロム（Ｃｒ）を０．７〜１．０ｗｔ％、モリブデン（Ｍｏ）を０．２〜０．４ｗｔ％、ニッケル（Ｎｉ）を０．２〜０．４ｗｔ％含有してなる鋳鉄（以下、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉを含有する鋳鉄をモニクロ鋳鉄と称する）を用い、焼入れ、サブゼロ、焼戻し、放冷などにより表面硬さをＨＲＣ５０〜５１程度としている。また、摺動面であるピストン１０９の外周には、グラファイトによる微小凹部が存在するので、微小凹部を除いた平坦部分の面粗さをＲａ０．２μｍ程度に仕上げている。
【００４６】
尚、本実施の形態で用いたテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）は、二重結合を有さないハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１２５）を混合させることで、非共沸混合冷媒にも関わらず温度差を小さくできて擬似共沸混合冷媒に挙動が近づくため、冷却装置の冷却性能や冷却性能係数（ＣＯＰ）も改善することができる。本実施の形態では、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒単体で用いたが、混合冷媒を用いても同様の効果が得られる。
【００４７】
ここで、混合冷媒のＧＷＰについては、５以上で７５０以下、望ましくは３５０以下となるように、それぞれ２成分混合もしくは３成分混合させる必要がある。ＨＦＯ１２３４ｙｆとＨＦＣ３２とを混合してＧＷＰ３５０以下とするためにはＨＦＯ１２３４ｙｆが４８．５ｗｔ％以上とすることが望ましい。また、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＨＦＣ１２５とを混合してＧＷＰ７５０以下とするためにはＨＦＯ１２３４ｙｆが７８．７ｗｔ％以上、さらにＧＷＰ３５０以下とするためにはＨＦＯ１２３４ｙｆが９１．６ｗｔ％以上とすることが望ましい。これによって、万一回収されない冷媒が大気に放出されても地球温暖化に対しその影響を極少に保つことができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、冷凍機油１０３としてＨＦＯ１２３４ｙｆと相溶性のあるポリオールエステル油を用いたが、同様に相溶性のあるポリビニルエーテル、あるいはポリアルキレングリコールからなる冷凍機油１０３を使用しても、冷凍サイクルに出て行った冷凍機油１０３を圧縮機１２０に回収することができ、同様に信頼性の高い圧縮機１２０を得ることができる。また、ＨＦＣ冷媒との混合冷媒としても、上記の冷凍機油は相溶性があるので、同様な効果が得られる。
【００４９】
また、本実施の形態では、圧縮機としてロータリ圧縮機を例にして説明したが、これは例えばスクロール圧縮機等、すでに知られている他のどのようなタイプの圧縮機であってもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明にかかる冷凍装置は、冷媒重合物が発生しやすい性質の低ＧＷＰ冷媒を使用する場合においても、冷凍サイクルに適切な冷凍機油を使用することで、冷凍装置の破損、劣化、及び性能低下を抑えることが可能となり、空調機、カーエアコン、冷凍冷蔵庫、除湿機、ヒートポンプ式乾燥洗濯機、ヒートポンプ式給湯器、飲料用自動販売機等多くの用途に適用できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０３  冷凍機油
１０５  圧縮機構部
１０６  シリンダ
１０９  ピストン
１１０  ベーン
１２０  圧縮機
１２１  凝縮器
１２２  膨張機構
１２３  蒸発器
【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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