(57)【要約】  不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を使用して冷媒回路を構成し、外殻となるシェル４５と、シェル４５内に設置され、吸入した冷媒を圧縮してシェル４５内に流出し、シェル４５内を高圧冷媒雰囲気として外部に吐出する圧縮室４７と、圧縮室４７に動力供給を行うモータ４４とを備えるものであり、不均化反応を起きにくくすることで、不均化反応を起こす性質の物質を、安全に冷媒として使用できるものである。
2015140880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を使用して冷媒回路を構成し、
外殻となる密閉容器と、
該密閉容器内に設置され、吸入した冷媒を圧縮して前記密閉容器内に流出し、前記密閉容器内を高圧冷媒雰囲気として外部に吐出する圧縮室と、
該圧縮室に動力供給を行うモータと
を備える圧縮機。
【請求項２】
二相状態の冷媒を吸入する請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記圧縮機に、乾き度０．８以上かつ０．９９以下の二相状態の冷媒を流入させる運転状態を有する請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記モータの絶縁材料に、樹脂材料を用いる請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記モータの絶縁材料として、ポリビニルフォルマール、ポリエステル、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂の群のうち、１または複数の物質を用いる請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記圧縮室から密閉容器内に流出する冷媒の温度を５０℃以上とする駆動状態を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮室から密閉容器内に流出する冷媒の温度を８０℃以上とする駆動状態を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記冷媒と相溶性を有する冷凍機油を充填する請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記冷凍機油は、ポリオールエステル及びポリビニルエーテルのうちいずれか一方を主成分とする請求項８に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記冷凍機油は、２０℃における体積抵抗率が２×１０１０Ω・ｍ以上である請求項８または請求項９に記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記冷凍機油は、前記冷媒の温度が８０℃、かつ、前記冷媒の圧力が、前記冷媒の温度が５０℃での飽和圧力である状態において、前記冷媒に対する溶解度が１０重量％以上である請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１２】
前記冷媒として、１，１，２−トリフルオロエチレンまたは１，１，２−トリフルオロエチレンを含む混合冷媒を使用する請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の圧縮機、第一の熱交換器、絞り装置及び第二の熱交換器を冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置等の冷凍サイクル装置に用いる圧縮機等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル用マルチエアコン等のように、冷媒を循環する冷媒回路を構成して空気調和等を行う冷凍サイクル装置においては、一般的に、不燃性であるＲ４１０Ａ、弱い可燃性を有するＲ３２、強い可燃性を示すプロパン等の水素と炭素を含む物質が冷媒として用いられる。これらの物質は、大気中に放出された場合に、大気中で分解されて別の物質に変わるまでの寿命は異なるが、冷凍サイクル装置内においては、安定性が高く、数十年の長い間冷媒として使用することができる。【０００３】
これに対して、水素と炭素を含む物質の中には、冷凍サイクル装置内においても安定性が悪く、冷媒としては使用し難いものも存在する。これらの安定性が悪い物質としては、たとえば、不均化反応を起こす性質のものがある。不均化とは、同一種類の物質同士が反応して別の物質に変化する性質のことである。たとえば、液状態等の隣り合う物質同士の距離が非常に近い状態で、冷媒に対して何らかの強いエネルギーが加わると、このエネルギーによって、不均化反応が起き、隣り合う物質同士が反応して、別の物質に変化してしまう。不均化反応が起きると、発熱し、急激な温度上昇が起き、そのため圧力が急激に上昇する可能性がある。たとえば、不均化反応を起こす性質の物質を冷凍サイクル装置の冷媒として用い、銅等の配管内に封入していると、配管が内部の冷媒の圧力上昇に耐え切れず、配管が破裂してしまう、等の事故が起きる可能性がある。この不均化反応を起こす性質の物質としては、たとえば、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）、アセチレン等が知られている。【０００４】
また、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を熱サイクル用作動媒体として用いる熱サイクルシステム（冷凍サイクル装置）が存在している（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ１２／１５７７６４号公報（第３頁、第１２頁、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている熱サイクルシステム等の冷凍サイクル装置においては、熱サイクル用作動媒体として、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を使用することが記載されている。１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）は、不均化反応を起こす性質の物質である。そのまま冷媒として使用すると、何らかのエネルギーによって、隣り合う冷媒の物質同士が反応して、別の物質に変化し、冷媒として機能しなくなるばかりか、急激な圧力上昇により配管破裂等の事故が起こる可能性がある。このため、冷媒として使用するためには、この不均化反応を起こさないように使用しなければならないという課題がある。そこで、この不均化反応を起こさせないための工夫が必要になるが、特許文献１等には、不均化反応を起こさせない装置等を実現する方法については、何ら記述されていない。【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、冷媒の不均化反応が起きにくい構造の圧縮機等を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る圧縮機は、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を使用して冷媒回路を構成し、外殻となる密閉容器と、密閉容器内に設置され、吸入した冷媒を圧縮して密閉容器内に流出し、密閉容器内を高圧冷媒雰囲気として外部に吐出する圧縮室と、圧縮室に動力供給を行うモータとを備えるものであり、不均化反応を起こす性質の物質を、安全に冷媒として使用できるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧縮機は、密閉容器内をガス冷媒で満たす高圧シェル型の圧縮機とすることで、圧縮機内において、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）等の不均化反応を起こす性質の物質による不均化反応が起きにくくなるため、不均化反応して冷媒として使用できなくなる、配管破裂等の事故発生等を防ぎ、安全に冷媒として使用することができる圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の設置例を示す概略図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の回路構成図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷房運転時の回路構成図。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の暖房運転時の回路構成図。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の圧縮機の構成の概略図。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の圧縮機の圧縮部の拡大図。
【図７】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。
【００１２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の設置例を示す概略図である。図１に示す冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させる冷媒回路を構成して冷媒による冷凍サイクルを利用することで、運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードのいずれかを選択できるものである。ここで、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、空調対象空間（室内空間７）の空気調和を行う空気調和装置を例として説明する。
【００１３】
図１においては、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、を有している。室外機１と室内機２とは、冷媒を導通する延長配管（冷媒配管）４で接続され、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、室内機２に配送されるようになっている。
【００１４】
室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、室内機２に冷熱または温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に温調された空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置においては、室外機１と各室内機２とが２本の延長配管４を用いて、それぞれ接続されている。
【００１６】
なお、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではない。天井埋込型や天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。
【００１７】
図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよい。また、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよい。さらに、水冷式の室外機１を用いて建物９の内部に設置するようにしてもよい。どのような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。
【００１８】
また、室外機１及び室内機２の接続台数を図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。
【００１９】
図２は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置１００と称する）の回路構成の一例を示す回路構成図である。図２に基づいて、冷凍サイクル装置１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と室内機２とが、内部に冷媒が流れる延長配管（冷媒配管）４で接続されている。
【００２０】
［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２とが冷媒配管で直列に接続されて搭載されている。
【００２１】
圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。圧縮機１０については後に詳述する。熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器（または放熱器）として機能する。そして、第一の熱交換器となる熱源側熱交換器１２は、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、その冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。熱源側熱交換器１２は、室内空間７を冷房する運転の場合には凝縮器として作用する。また、室内空間７を暖房する運転の場合には蒸発器として作用する。
【００２２】
室外機１には、圧縮機１０、冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、高圧検出装置３７、低圧検出装置３８、及び、制御装置６０が備えられている。また、圧縮機１０は、たとえば、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が高圧の冷媒圧雰囲気となり、圧縮室で圧縮された高圧冷媒を密閉容器内に吐出する高圧シェル構造のものを使用する。また、室外機１は、制御装置６０を備えており、各種検出装置での検出情報、リモコンからの指示等に基づいて、機器の制御を行う。たとえば、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。ここで、本実施の形態の制御装置６０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit ）等の制御演算処理手段を有するマイクロコンピュータ等で構成されている。また、記憶手段（図示せず）を有しており、制御等に係る処理手順をプログラムとしたデータを有している。そして、制御演算処理手段がプログラムのデータに基づく処理を実行して制御を実現する。
【００２３】
［室内機２］
室内機２には、それぞれ第二の熱交換器となる負荷側熱交換器１５が搭載されている。この負荷側熱交換器１５は、延長配管４によって室外機１に接続するようになっている。この負荷側熱交換器１５は、図示省略の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。負荷側熱交換器１５は、室内空間７を暖房する運転の場合には凝縮器として作用する。また、室内空間７を冷房する運転の場合には蒸発器として作用する。
【００２４】
この図２では、４台の室内機２が接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、負荷側熱交換器１５も、紙面下側から負荷側熱交換器１５ａ、負荷側熱交換器１５ｂ、負荷側熱交換器１５ｃ、負荷側熱交換器１５ｄとして図示している。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図２に示す４台に限定するものではない。
【００２５】
冷凍サイクル装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この冷凍サイクル装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、室外機１の運転モードを冷房運転モードか暖房運転モードかのいずれかに決定する。すなわち、冷凍サイクル装置１００は、室内機２の全部で同一運転（冷房運転か暖房運転）をすることができ、室内の温度調節を行う。なお、冷房運転モード、暖房運転モードのいずれにおいても、各室内機２の運転／停止は自由に行うことができる。
【００２６】
冷凍サイクル装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転（停止も含む）を実行する冷房運転モード、及び、駆動している室内機２の全てが暖房運転（停止も含む）を実行する暖房運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。
【００２７】
［冷房運転モード］
図３は、冷凍サイクル装置１００の吐出温度が低い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、全部の負荷側熱交換器１５において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
【００２８】
図３に示す冷房運転モードの場合、室外機１では、冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入するように切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となり、室外機１から流出する。
【００２９】
室外機１を流出した高圧の液冷媒は、延長配管４を通って、室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）に流入して、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で絞られて、減圧され、低温低圧の二相冷媒となる。さらに、蒸発器として作用する負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）のそれぞれに流入し、負荷側熱交換器１５の周囲を流通する空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。そして、低温低圧のガス冷媒は、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出し、延長配管４を通って再び室外機１へ流入し、冷媒流路切替装置１１を通り、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００３０】
このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、負荷側熱交換器ガス冷媒温度検出装置２８の検出温度と、室外機１の制御装置６０から各室内機２の制御装置（図示せず）に通信で送信された蒸発温度と、の温度差（過熱度）が目標値に近づくように制御される。
【００３１】
なお、冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない負荷側熱交換器１５（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がないため、運転を停止させる。このとき、停止している室内機２に対応する絞り装置１６は、全閉または冷媒が流れない小さい開度としておく。
【００３２】
［暖房運転モード］
図４は、冷凍サイクル装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図４では、全部の負荷側熱交換器１５において温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。なお、図４では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
【００３３】
図４に示す暖房運転モードの場合、室外機１では、冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を、熱源側熱交換器１２を経由させずに室内機２へ流入させるように切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出され、冷媒流路切替装置１１を通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温高圧のガス冷媒は、延長配管４を通って室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高温高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）のそれぞれに流入し、負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）の周囲を流通する空気に放熱しながら凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。負荷側熱交換器１５（１５ａ〜１５ｄ）から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）に流入し、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で絞られて、減圧され、低温低圧の二相冷媒となり、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出する。室内機２から流出した低温低圧の二相冷媒は、延長配管４を通って再び室外機１へ流入する。
【００３４】
このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、室外機１の制御装置６０から各室内機２の制御装置（図示せず）に通信で送信された凝縮温度と、負荷側熱交換器液冷媒温度検出装置２７の検出温度と、の温度差（過冷却度）が目標値に近づくように制御される。
【００３５】
室外機１に流入した低温低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器１２に流入し、熱源側熱交換器１２の周囲に流れる空気から吸熱し、蒸発して低温低圧のガス冷媒または低温低圧の乾き度の大きい二相冷媒となる。低温低圧のガス冷媒または二相冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して、再び圧縮機１０に吸入される。
【００３６】
暖房運転モードを実行する際、熱負荷のない負荷側熱交換器１５（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がない。しかし、暖房運転モードにおいて、暖房負荷のない負荷側熱交換器１５と対応する絞り装置１６を全閉または冷媒が流れない小さい開度とすると、運転していない負荷側熱交換器１５の内部で冷媒が周囲空気によって冷やされて凝縮し、冷媒が溜まり込んでしまい、冷媒回路全体として冷媒不足に陥ってしまう可能性がある。そこで、暖房運転時においては、熱負荷のない負荷側熱交換器１５と対応する絞り装置１６の開度（開口面積）は全開等の大きい開度にし、冷媒の溜まり込みを防止する。
【００３７】
また、冷媒流路切替装置１１は、四方弁を用いるのが一般的であるが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【００３８】
［冷媒の種類］
冷凍サイクル装置１００で使用する冷媒として、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ等のように、通常、冷媒として使用されている物質を使用する場合は、冷媒回路内での冷媒の安定性を改善するための工夫を施すことなく、このまま普通に使用すればよい。しかし、本実施の形態では、冷媒として、Ｃ２Ｈ１Ｆ３で表され分子構造中に二重結合を１つ有する１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）等のような不均化反応を起こす性質の物質、または、不均化反応を起こす性質の物質と別の物質とを混合した混合冷媒を用いるものとする。混合冷媒を生成させるために、不均化反応を起こす性質の物質に混合させる物質としては、たとえば、Ｃ３Ｈ２Ｆ４で表されるテトラフルオロプロペン（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２で表される２，３，３，３−テトラフルオロプロペンであるＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＦで表される１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンであるＨＦＯ−１２３４ｚｅ等）や化学式がＣＨ２Ｆ２で表されるジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）等が用いられる。ただ、これらに限るものではなく、ＨＣ−２９０（プロパン）等を混合させてもよく、冷凍サイクル装置の冷媒として使用できる熱性能を有する物質であれば、どのようなものを用いてもよく、どのような混合比としてもよい。
【００３９】
ここで、不均化反応を起こす性質の物質は、外部から何らかの強いエネルギーが加わると、隣り合う物質同士が反応して別の物質に変化する可能性がある。このため、冷媒回路において何の対策も行わずに不均化反応を起こす性質の物質を冷媒として使用すると、別の物質となって冷媒として機能しなくなるばかりか、発熱による急激な圧力上昇のため配管破裂等の事故が起こる可能性がある。不均化反応は、たとえば液状態、二相状態等のように、隣り合う物質同士の距離が非常に近い状態において、特に起こりやすいが、ガス状態においても、強いエネルギーが加わると不均化反応が起こる可能性がある。そこで、不均化反応を起こす性質の物質を冷媒として使用するために、冷媒回路において、不均化反応を起こさないような工夫が必要となる。ここで、電流が流れたときのエネルギー、冷媒と構造物とが衝突したときのエネルギー等が、物質が不均化反応を起こす要因になる。
【００４０】
［圧縮機１０］
本実施の形態の圧縮機１０は、たとえば全密閉の高圧シェル型のロータリー式圧縮機を用いる。ロータリー式圧縮機の構造及び動作を図５及び図６に基づいて説明する。図５は、圧縮機１０を側面から見た側面断面図である。圧縮機１０は、冷媒を圧縮機１０内に流入させる流入管４１、冷媒を圧縮機１０から流出させる流出管４２、冷媒を圧縮する圧縮部４３、圧縮機１０の駆動源であるモータ４４、圧縮部４３とモータ４４とを覆う密閉容器である圧縮機シェル４５（以下、シェル４５という）を備えている。電流が流れるモータ４４は圧縮部４３の上部に配置されている。
【００４１】
モータ４４は、ステータ４８とロータ４９とを備えている。ステータ４８は、シェル４５に固定されている。また、ロータ４９は、ステータ４８の内側に配置され、軸５０が連結されている。
【００４２】
図６は、圧縮機１０の圧縮部４３の拡大図である。圧縮部４３は、ローリングピストン５１を備えている。ローリングピストン５１は、ロータ４９と同じ軸５０に固定されており、ロータ４９の回転がローリングピストン５１に伝えられる。ここで、ローリングピストン５１は、軸５０に偏心して取り付けられている。
【００４３】
冷媒は、流入管４１から圧縮機１０に流入し、吸入ポート４６を介して、圧縮室４７に流入する。圧縮室４７は、軸５０に偏心して取り付けられているローリングピストン５１、ベーン５４、及び、ベーンスプリング５５の作用により、ローリングピストン５１の回転に応じて、容積が変化し、流入した冷媒を圧縮する。圧縮されて温度と圧力が高まった高温高圧のガス冷媒は、吐出弁５３から吐出されて、圧縮室４７を流出し、シェル４５内に噴出される。このとき、シェル４５内は高圧冷媒雰囲気となる。シェル４５内の高温高圧のガス冷媒は、モータ４４の周囲を流動して、流出管４２から圧縮機１０を流出する。
【００４４】
さて、暖房運転モードにおいて、熱源側熱交換器１２の周囲の空気温度が低い、低外気暖房時等では、冷媒の蒸発温度が低くなる。このため、圧縮機１０に、加熱ガスを吸入させると、圧縮機１０の吐出温度が高くなりすぎてしまう。圧縮機１０の吐出温度が高くなりすぎると、冷凍機油が劣化したり、熱変形により、圧縮機１０の性能が極端に悪化したりする。そこで、このような場合は、圧縮機１０に、気体と液体が混在している二相冷媒を吸入させることにより、吐出温度を低下させる。
【００４５】
密閉型圧縮機の種類には、先に説明した高圧シェル型圧縮機のほかに、低圧シェル型圧縮機が存在する。低圧シェル型圧縮機は、密閉容器内に圧縮室とモータとを有する。圧縮機に吸入した冷媒が、密閉容器内に流入することで、密閉容器内は低圧冷媒雰囲気となる。そして、密閉容器内の冷媒を圧縮室に吸入して圧縮し、圧縮完了後、圧縮室から流出させる。低圧シェル型圧縮機においては、圧縮部が上部に配置され、モータが下部に配置される。このタイプの圧縮機だと、圧縮機に流入した二相冷媒のうち、液成分については、圧縮室に吸入される前に、圧縮機のシェルに流入した時点で分離され、圧縮部の下部に配置されたモータと衝突しながら圧縮機の下部まで落下する。また、シェルの下部に溜まった液冷媒は、給油のため、軸により、攪拌される。このシェルの下部に溜まった液冷媒とモータとの衝突や軸による攪拌のため、冷媒の不均化反応が起こる可能性がある。
【００４６】
しかし、高圧シェル型圧縮機は、先に説明したような構成である。このため、低外気時の暖房運転モード等において、圧縮機１０に気体と液体が混在している二相冷媒を混入させた場合でも、二相冷媒は直接圧縮室４７に吸入される。そして、モータ等の構造物に、二相冷媒が衝突することもない。また、シェル４５内には高温高圧のガス冷媒が噴出されるため、シェル４５の下部に液冷媒が溜まって軸５０で攪拌されることもない。したがって、圧縮機１０を高圧シェル型圧縮機で構成することで、冷媒の不均化反応が起きにくい。
【００４７】
なお、圧縮機１０に、二相冷媒を流入させる場合、多くの場合、０．８以上かつ０．９９以下の乾き度の二相冷媒を流入させて使用する。
【００４８】
また、高圧シェル型圧縮機の場合、圧縮室４７で圧縮されて高温になったガス冷媒が、モータ４４が露出している空間であるシェル４５内に吐出される。冷媒の不均化反応は、分子間の距離が短い、液状態や二相状態で起きやすい。また、化学反応である不均化反応は温度が高いと進みやすい（反応速度が速くなる）ことは広く知られている。したがって、冷媒がガス状態であっても、温度が高ければ、不均化反応が起きやすくなる。このため、高圧シェル型圧縮機のシェル内は、高温高圧のガス冷媒で満たされているため、不均化反応が起きやすい状態にある。しかし、ガス状態の物質において不均化反応が起こるためには、液状体や二相状態に比べると、さらに強いエネルギーが必要になる。そのため、高圧シェル型圧縮機で、圧縮室４７から吐出されたガス冷媒の温度が低ければ、シェル４５内でモータ４４と衝突しても、ガス状態の物質は不均化反応を起こす程の衝突エネルギーを受けない。
【００４９】
なお、前述したように、冷媒がガス状態であっても、温度が高ければ、不均化反応が起きやすい。温度は高ければ高い程、反応が進みやすい（反応速度が速くなる）が、特に、５０℃以上の温度では不均化反応が起きやすくなる。高圧シェル型圧縮機を備える冷凍サイクル装置においては、圧縮機１０のシェル４５内における冷媒の温度は、起動時等の過渡状態を除けば、殆どの場合、５０℃以上の温度になっている。そのため、なるべく多くの不均化反応防止対策を導入しておく方が望ましい。なお、温度が高い方が不均化反応が起きやすく、８０℃以上では、更に不均化反応が起きやすい。
【００５０】
モータ４４では、ステータ４８及びロータ４９には、電流が流れるため、絶縁処理が必要になる。モータ４４を絶縁しないと、周囲の冷媒にも電流が流れてしまうことになり、漏電の危険があるばかりでなく、本実施の形態のように、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒に電流が流れると、電流のエネルギーにより不均化反応を起こしてしまう可能性がある。
【００５１】
モータ４４の絶縁材料として、高温高圧の冷媒に接触した場合でも、冷媒により物理的や化学的に変性を受けない物質で、特に耐溶剤性、耐抽出性、熱的・化学的安定性、耐発泡性等を有する物質が用いられている。モータ４４の絶縁材料としては、ステータ４８の巻き線の絶縁被覆材料、絶縁フィルム、絶縁チューブ等があり、いずれも樹脂材料を用いるのがよい。
【００５２】
具体的に、ステータ４８の巻き線の絶縁被覆材料には、ポリビニルフォルマール、ポリエステル、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミドのうちの１種類または複数種類の物質が用いられている。また、ガラス転移温度が１２０℃以上のエナメル被覆を用いてもよい。
【００５３】
また、ステータ４８の絶縁フィルムには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテフタレート（ＰＢＴ）のうちの１種類または複数種類の物質が用いられている。インシュレーター等の巻き線を保持する絶縁材料には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）のうちから選ばれる１種類または複数種類の物質が用いられている。ワニスには、エポキシ樹脂が用いられている。さらに、ステータ４８の絶縁チューブには、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）のうちから選ばれる１種類または複数種類の物質が用いられている。
【００５４】
また、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００においては、冷凍機油として、たとえば２０℃において２×１０１０Ω・ｍ以上等のように、比較的大きい体積抵抗率を有する冷凍機油を用いる。体積抵抗率が大きいと、圧縮機１０において、モータ４４からの漏れ電流が比較的少なくなるので、さらに冷媒の不均化反応が起き難くなる。また、相溶性の冷凍機を用いると、圧縮機１０のシェル４５内での冷媒と冷凍機油とが混合して、冷媒−冷凍機油混合物の体積抵抗率が大きくなり、冷媒に電流が流れ難くなり、不均化反応が更に起き難くなる。冷媒の不均化反応を抑制するためには、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が大きい方がより効果が大きくなる。実用的には、冷媒がガス状態の場合は、溶解度が１０ｗｔ％（重量％）以上であれば、十分、高温のガス状態の冷媒の不均化反応を抑制することができる。よって、圧縮機１０として、高圧シェル型の圧縮機１０を使用する場合、たとえば、シェル４５内の冷媒の温度が８０℃、かつ、圧力が、冷媒の温度が５０℃での飽和圧力である状態で、冷媒の冷凍機油に対する溶解度が１０ｗｔ％（重量％）以上であれば、冷媒の不均化反応を十分に抑制することができる。
【００５５】
なお、冷凍機油としては、ポリオールエステル及びポリビニルエーテルのうち、いずれかを主成分とするものを用いる。ポリオールエステル及びポリビニルエーテルは、いずれも、体積抵抗率が比較的高く、分子構造中に二重結合を１個有する冷媒に対して溶解しやすい相溶性を有する冷凍機油である。
【００５６】
また、本実施の形態においては、圧縮機１０のシェル４５内において、圧縮部４３が下方側、モータ４４が上方側にある場合を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、圧縮部４３が上方、モータ４４が下方にあっても構わない。
【００５７】
また、圧縮機１０は、ロータリー式圧縮機である場合を例に説明を行ったが、これに限るものではない。たとえば、スクロール式圧縮機、スクリュー式圧縮機等、圧縮機１０に吸入された冷媒を直接圧縮室に吸入し、圧縮後、密閉容器（シェル）内に吐出することで、密閉容器内が高圧冷媒雰囲気になる高圧シェル型圧縮機であれば、どのような方式のものを用いてもよく、同様の効果を奏する。
【００５８】
［延長配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機１と室内機２とを接続する延長配管４には冷媒が流れている。
【００５９】
なお、高圧検出装置３７，低圧検出装置３８は、冷凍サイクル高圧と低圧を目標値に制御するために設置されているが、飽和温度を検出する温度検出装置でもよい。
【００６０】
また、冷媒流路切替装置１１は四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【００６１】
また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができる。放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんな熱交換器でも用いることができる。
【００６２】
また、ここでは、負荷側熱交換器１５ａ〜１５ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。更に、室外機１が複数接続され、１つの冷凍サイクルを構成していてもよい。
【００６３】
また、室内機２が冷房運転か暖房運転のいずれかの運転のみを行う冷房暖房切替型の冷凍サイクル装置１００を例に説明を行ったが、これに限定するものではない。たとえば、室内機２が冷房運転と暖房運転のいずれかの運転を任意に選択でき、システム全体として、冷房運転を行う室内機２と暖房運転を行う室内機２との混在運転を行うことができる冷凍サイクル装置にも適用することができ、同様の効果を奏する。
【００６４】
また、室内機２が１つだけ接続できるルームエアコン等の空気調和装置、ショーケースやユニットクーラを接続する冷凍装置等にも適用することができ、冷凍サイクルを使用する冷凍サイクル装置であれば、同様の効果を奏する。
【００６５】
また、負荷側熱交換器１５として、水や不凍液等と熱交換を行うプレート式熱交換器等を用い、熱交換した水や不凍液等を、室内機に循環させ、空調対象空間に温調された空気を供給するように構成された冷凍サイクル装置であっても構わない。
【００６６】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の回路図である。本実施の形態では、吸入側において圧縮機１０と接続し、余剰冷媒を溜めるアキュムレータ１９を有する。また、圧縮機１０が吐出した冷媒の一部を分岐し、圧縮機１０の吸入側に流すバイパス配管２０を有している。バイパス絞り装置１７ａは、バイパス配管２０を通過する冷媒量を調整する。絞り装置１７ｂは、暖房運転時は開度を調整して中圧を生成し、冷房運転時は全開状態で使用する。また、冷媒間熱交換器１８は、バイパス配管２０を通過する冷媒をバイパス絞り装置１７ａの前後で熱交換させることで、バイパス絞り装置１７ａに流入する冷媒を液化する。
【００６７】
圧縮機１０の吸入側にアキュムレータ１９を備える場合は、二相冷媒の液成分は、アキュムレータ１９で分離され、アキュムレータ１９内に溜まる。このため、アキュムレータ１９から圧縮機１０へは、わずかに湿った乾き度の大きい状態の冷媒しか戻らなくなる。したがって、暖房運転モードにて、圧縮機１０の吐出温度を下げる場合、たとえば冷媒回路において冷房運転時の液部（暖房運転時の二相部）が通過する配管の下方側から冷媒を分岐してバイパス配管２０を通過させる。そして、冷媒間熱交換器１８において、バイパス絞り装置１７ａに流入する冷媒を冷却して、バイパス絞り装置１７ａに確実に液冷媒が流入するようにし、圧縮機１０とアキュムレータ１９との間の流路に、インジェクションする等する。このような方法で、圧縮機１０が、二相状態の冷媒を吸入できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  熱源機（室外機）、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  室内機、３  熱媒体変換機、４  延長配管（冷媒配管）、４ａ  第１接続配管、４ｂ  第２接続配管、５  配管（熱媒体配管）、６  室外空間、７  室内空間、８  天井裏等の室外空間及び室内空間とは別の空間、９  ビル等の建物、１０  圧縮機、１１  冷媒流路切替装置（四方弁）、１２  熱源側熱交換器、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  負荷側熱交換器、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  絞り装置、１７ａ  バイパス絞り装置、１７ｂ  絞り装置、１８  冷媒間熱交換器、１９  アキュムレータ、２０  バイパス配管、２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ  負荷側熱交換器液冷媒温度検出装置、２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ  負荷側熱交換器ガス冷媒温度検出装置、３７  高圧検出装置、３８  低圧検出装置、４１  流入管、４２  流出管、４３  圧縮部、４４  モータ、４５  シェル、４６  吸入ポート、４７  圧縮室、４８  ステータ、４９  ロータ、５０  軸、５１  ローリングピストン、５２  吐出ポート、５３  吐出弁、５４  ベーン、５５  ベーンスプリング、６０  制御装置、１００  冷凍サイクル装置。
【図１】
2015140880.tif 000003
【図２】
2015140880.tif 000004
【図３】
2015140880.tif 000005
【図４】
2015140880.tif 000006
【図５】
2015140880.tif 000007
【図６】
2015140880.tif 000008
【図７】
2015140880.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月8日(2016.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る圧縮機は、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を使用して冷媒回路を構成し、外殻となる密閉容器と、密閉容器内に設置され、吸入した冷媒を圧縮して密閉容器内に流出し、密閉容器内を高圧冷媒雰囲気として外部に吐出する圧縮室と、圧縮室に動力供給を行うモータとを備え、冷媒と相溶性を有し、２０℃における体積抵抗率が２×１０１０Ω・ｍ以上である冷凍機油を充填するものであり、不均化反応を起こす性質の物質を、安全に冷媒として使用できるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を使用して冷媒回路を構成し、
外殻となる密閉容器と、
該密閉容器内に設置され、吸入した冷媒を圧縮して前記密閉容器内に流出し、前記密閉容器内を高圧冷媒雰囲気として外部に吐出する圧縮室と、
該圧縮室に動力供給を行うモータと
を備え、
前記冷媒と相溶性を有し、２０℃における体積抵抗率が２×１０１０Ω・ｍ以上である冷凍機油を充填する圧縮機。
【請求項２】
二相状態の冷媒を吸入する請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記圧縮機に、乾き度０．８以上かつ０．９９以下の二相状態の冷媒を流入させる運転状態を有する請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記モータの絶縁材料に、樹脂材料を用いる請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記モータの絶縁材料として、ポリビニルフォルマール、ポリエステル、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエステルアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン及び四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂の群のうち、１または複数の物質を用いる請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記圧縮室から密閉容器内に流出する冷媒の温度を５０℃以上とする駆動状態を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記圧縮室から密閉容器内に流出する冷媒の温度を８０℃以上とする駆動状態を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記冷凍機油は、ポリオールエステル及びポリビニルエーテルのうちいずれか一方を主成分とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記冷凍機油は、前記冷媒の温度が８０℃、かつ、前記冷媒の圧力が、前記冷媒の温度が５０℃での飽和圧力である状態において、前記冷媒に対する溶解度が１０重量％以上である請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記冷媒として、１，１，２−トリフルオロエチレンまたは１，１，２−トリフルオロエチレンを含む混合冷媒を使用する請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮機、第一の熱交換器、絞り装置及び第二の熱交換器を冷媒配管で接続して冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
2015140880.tif 000010
2015140880.tif 000011
2015140880.tif 000012
2015140880.tif 000013