(57)【要約】【課題】本発明に係る冷凍装置は、圧縮機内部に貯留される冷凍機油の減少を抑制することができる。【解決手段】空気調和装置１２０は、圧縮機１１２と冷媒回路１１０とを備える。圧縮機１１２は、冷媒を圧縮する。冷媒回路１１０は、冷媒および冷凍機油を含む流体が封入され、圧縮機１１２によって冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。冷媒回路１１０に封入される流体は、限界溶解量を超える量の消泡剤が添加される。限界溶解量は、常温かつ大気圧下において、冷媒回路１１０に封入される流体に含まれる冷凍機油に溶解し得る消泡剤の最大量である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（１１２）と、
前記冷媒および冷凍機油を含む流体が封入され、前記圧縮機によって前記冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（１１０）と、
を備え、
前記流体は、限界溶解量を超える量の消泡剤が添加され、
前記限界溶解量は、常温かつ大気圧下において、前記流体に含まれる前記冷凍機油に溶解し得る前記消泡剤の最大量である、
冷凍装置（１２０）。
【請求項２】
前記流体は、前記冷媒に溶解する前記消泡剤が添加されている、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記消泡剤は、フルオロシリコーンを主成分とする、
請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷媒は、フッ素を含有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置は、冷媒を圧縮して冷媒回路に供給するための圧縮機を備えている。圧縮機を長時間停止させると、圧縮機底部の油溜り部に貯留されている冷凍機油に冷媒が徐々に溶け込む。この状態で圧縮機を起動させると、冷凍機油に溶け込んでいた冷媒が加熱されて一気に蒸発し、油溜り部に貯留されている冷凍機油の液面に、冷凍機油の泡の層が形成される。そして、圧縮された冷媒ガスと共に、冷凍機油の泡が圧縮機外部の冷媒回路に吐出され、油溜り部に貯留される冷凍機油が減少する。これにより、圧縮機内部の摺動部に冷凍機油が十分に供給されず、焼き付き等の不具合が発生するおそれがある。
【０００３】
従来、特許文献１（特開昭５９−１２８９８６号公報）および特許文献２（特開２０１０−２１０２０８号公報）に記載されているように、圧縮機の起動時に冷凍機油の泡が発生することを防止するために、クランクケースヒーターが用いられている。クランクケースヒーターは、圧縮機の油溜り部に取り付けられている電気ヒーターである。圧縮機が長時間停止していた場合においても、圧縮機の起動前にクランクケースヒーターで油溜り部を加熱することで、油溜り部に貯留されている冷凍機油に溶け込んでいる冷媒を蒸発させて低減し、圧縮機の起動時における冷凍機油の泡の発生を抑制することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、小規模店舗等では、営業時間外においてブレーカーを完全に落とすことがあり、その間はクランクケースヒーターが通電しない。また、冬季等の外気温が低い状況では、圧縮機の停止中に冷凍機油に溶け込む冷媒の量が多くなる。そのため、圧縮機がクランクケースヒーターを備えていても、空気調和装置の運用状況によっては、圧縮機の起動時に冷凍機油の泡が発生するおそれがある。また、圧縮機の起動前にクランクケースヒーターで油溜り部を加熱する場合、油溜り部に貯留されている冷凍機油が所定の温度になるまで圧縮機を停止させておくことが好ましい。そのため、クランクケースヒーターを用いる場合、圧縮機の起動に時間がかかるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、圧縮機内部に貯留される冷凍機油の減少を抑制することができる冷凍装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る冷凍装置は、圧縮機と冷媒回路とを備える。圧縮機は、冷媒を圧縮する。冷媒回路は、冷媒および冷凍機油を含む流体が封入され、圧縮機によって冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。冷媒回路に封入される流体は、限界溶解量を超える量の消泡剤が添加される。限界溶解量は、常温かつ大気圧下において、冷媒回路に封入される流体に含まれる冷凍機油に溶解し得る消泡剤の最大量である。
【０００７】
この冷凍装置では、冷媒回路に封入される流体に限界溶解量を超える量の消泡剤を添加することで、圧縮機の起動時において油溜り部に貯留されている冷凍機油の液面に発生する泡を大幅に低減することができる。そのため、圧縮機の起動時において、圧縮された冷媒ガスと共に冷凍機油の泡が圧縮機外部の冷媒回路に吐出されることが抑制される。従って、この冷凍装置は、圧縮機内部に貯留される冷凍機油の減少を抑制することができる。
【０００８】
本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、冷媒回路に封入される流体は、冷媒に溶解する消泡剤が添加されている。
【０００９】
この冷凍装置では、冷媒に溶解する消泡剤が用いられるので、圧縮機の外部に吐出された消泡剤は、冷媒に溶け込んだ状態で圧縮機に戻る。そのため、圧縮機内の消泡剤が不足して圧縮機の起動時に冷凍機油の液面に発生する泡が十分に低減されない現象の発生が防止される。
【００１０】
本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第２観点に係る冷凍装置であって、消泡剤は、フルオロシリコーンを主成分とする。
【００１１】
本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つに係る冷凍装置であって、冷媒は、フッ素を含有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機内部に貯留される冷凍機油の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路の構成図である。
【図２】冷媒回路の圧縮機の縦断面図である。
【図３】実施例の試験で用いられる圧力容器の構成図である。ヒーターによる加熱前の状態を表す図である。
【図４】実施例の試験で用いられる圧力容器の構成図である。ヒーターによる加熱後の状態を表す図である。
【図５】実施例の試験で測定されたフォーミング低減率と、消泡剤の添加量との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（１）空気調和装置の構成
本発明の実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１２０について説明する。空気調和装置１２０は、冷媒回路１１０を備える。冷媒回路１１０は、冷媒が充填されて、冷凍サイクルを行う。図１は、冷媒回路１１０の構成図である。冷媒回路１１０は、主として、圧縮機１１２と、四方切替弁１１３と、室外熱交換器１１４と、膨張機構１１５と、室内熱交換器１１６とから構成される。図１において、実線の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを表し、点線の矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを表す。なお、空気調和装置１２０は、１台の室内熱交換器１１６を備えているが、複数台の室内熱交換器１１６を備えてもよい。
【００１５】
冷房運転時において冷媒回路１１０が行う冷凍サイクルについて説明する。最初に、圧縮機１１２は、低圧のガス冷媒を圧縮して、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１２から吐出された冷媒は、四方切替弁１１３を通過して、室外熱交換器１１４に供給される。室外熱交換器１１４は、高圧のガス冷媒を凝縮して、高圧の液冷媒を吐出する。室外熱交換器１１４から吐出された冷媒は、膨張機構１１５の膨張弁を通過して低圧の気液混合状態の冷媒となり、室内熱交換器１１６に供給される。室内熱交換器１１６は、低圧の気液混合状態の冷媒を蒸発させて、低圧のガス冷媒を吐出する。室内熱交換器１１６から吐出された冷媒は、圧縮機１１２に供給される。
【００１６】
冷房運転時では、室外熱交換器１１４は凝縮器として機能し、室内熱交換器１１６は蒸発器として機能する。すなわち、室内熱交換器１１６で発生する冷媒の蒸発潜熱によって、室内が冷却される。一方、暖房運転時では、四方切替弁１１３を切り換えることで、室外熱交換器１１４は蒸発器として機能し、室内熱交換器１１６は凝縮器として機能する。すなわち、室外熱交換器１１４で発生する冷媒の凝縮潜熱によって、室内が加熱される。
【００１７】
本実施形態では、空気調和装置１２０の冷媒回路１１０を循環する冷媒として、フッ素を含有する冷媒が用いられる。冷媒回路１１０に充填される冷媒は、例えば、Ｒ３２系冷媒である。Ｒ３２系冷媒は、分子式ＣＨ２Ｆ２で表されるＲ３２を含む冷媒である。具体的には、Ｒ３２系冷媒は、Ｒ３２単体冷媒、または、Ｒ３２を含む混合冷媒である。Ｒ３２を含む混合冷媒は、例えば、Ｒ４１０ＡおよびＲ４０７Ｃ等の混合冷媒である。
【００１８】
（２）圧縮機の構成
次に、冷媒回路１１０を構成する圧縮機１１２について説明する。本実施形態において、圧縮機１１２は、互いに噛み合う渦巻き形状のラップを有する２つのスクロール部材を用いて冷媒を圧縮するスクロール圧縮機である。圧縮機１１２は、高低圧ドーム型のスクロール圧縮機である。
【００１９】
図２は、圧縮機１１２の縦断面図である。圧縮機１１２は、主として、ケーシング１０と、圧縮機構１５と、ハウジング２３と、オルダム継手３９と、駆動モータ１６と、下部軸受６０と、クランクシャフト１７と、吸入管１９と、吐出管２０とから構成される。
【００２０】
（２−１）ケーシング
ケーシング１０は、円筒状の胴部ケーシング部１１と、椀状の上壁部１２と、椀状の底壁部１３とから構成される。上壁部１２は、胴部ケーシング部１１の上端部に気密状に溶接される。底壁部１３は、胴部ケーシング部１１の下端部に気密状に溶接される。ケーシング１０は、ケーシング１０の内部および外部において圧力や温度が変化した場合に、変形および破損が起こりにくい剛性部材で成型されている。ケーシング１０は、胴部ケーシング部１１の円筒状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置される。
【００２１】
ケーシング１０の内部には、圧縮機構１５と、圧縮機構１５の下方に配置されるハウジング２３と、ハウジング２３の下方に配置される駆動モータ１６と、鉛直方向に延びるように配置されるクランクシャフト１７等が収容されている。ケーシング１０には、吸入管１９および吐出管２０が気密状に溶接されている。
【００２２】
ケーシング１０の底部には、冷凍機油が貯留される油溜まり空間１０ａが形成されている。冷凍機油は、圧縮機１１２の運転中において、圧縮機構１５等の摺動部の潤滑性を良好に保つために使用される。冷凍機油は、冷媒と共に冷媒回路１１０に封入されている。
【００２３】
（２−２）圧縮機構
圧縮機構１５は、ケーシング１０の内部に収容され、低温低圧の冷媒ガスを吸引および圧縮して、高温高圧の冷媒ガス（以下、「圧縮冷媒」という。）を吐出する。圧縮機構１５は、主に、固定スクロール２４と、可動スクロール２６とから構成される。固定スクロール２４は、ハウジング２３に対して固定されている。可動スクロール２６は、固定スクロール２４に対して公転運動を行う。
【００２４】
（２−２−１）固定スクロール
固定スクロール２４は、第１鏡板２４ａと、第１鏡板２４ａの上面に直立して形成される渦巻き形状の第１ラップ２４ｂとを有する。第１鏡板２４ａには、主吸入孔２４ｃが形成されている。主吸入孔２４ｃは、吸入管１９と、後述する圧縮室４０とを接続する空間である。主吸入孔２４ｃは、低温低圧の冷媒ガスを吸入管１９から圧縮室４０に導入するための吸入空間を形成する。
【００２５】
第１鏡板２４ａの中央部には、吐出孔４１が形成され、第１鏡板２４ａの上面には、吐出孔４１と連通する拡大凹部４２が形成されている。拡大凹部４２は、第１鏡板２４ａの上面に凹設された空間である。固定スクロール２４の上面には、拡大凹部４２を塞ぐように蓋体４４がボルト４４ａにより固定されている。固定スクロール２４および蓋体４４は、ガスケット（図示せず）を介して密着してシールされている。拡大凹部４２に蓋体４４が覆い被せられることにより、圧縮機構１５の運転音を消音させるマフラー空間４５が形成されている。固定スクロール２４には、マフラー空間４５と連通し、固定スクロール２４の下面に開口する第１圧縮冷媒流路４６が形成されている。第１鏡板２４ａの下面には、油溝２４ｅが形成されている。
【００２６】
（２−２−２）可動スクロール
可動スクロール２６は、円盤形状の第２鏡板２６ａと、第２鏡板２６ａの上面に直立して形成される渦巻き形状の第２ラップ２６ｂとを有する。第２鏡板２６ａの下面中央部には、上端軸受２６ｃが形成されている。可動スクロール２６には、給油細孔６３が形成されている。給油細孔６３は、第２鏡板２６ａの上面外周部と、上端軸受２６ｃの内側の空間とを連通している。
【００２７】
固定スクロール２４および可動スクロール２６は、第１ラップ２４ｂと第２ラップ２６ｂとが噛み合うことにより、第１鏡板２４ａと、第１ラップ２４ｂと、第２鏡板２６ａと、第２ラップ２６ｂとによって囲まれる空間である圧縮室４０を形成する。圧縮室４０の容積は、可動スクロール２６の公転運動によって徐々に減少し、これにより、圧縮室４０内の冷媒が圧縮される。可動スクロール２６の公転中に、固定スクロール２４の第１鏡板２４ａおよび第１ラップ２４ｂの下面は、可動スクロール２６の第２鏡板２６ａおよび第２ラップ２６ｂの上面と摺動する。以下、可動スクロール２６と摺動する固定スクロール２４の面を、スラスト摺動面２４ｄと呼ぶ。固定スクロール２４の油溝２４ｅは、スラスト摺動面２４ｄに納まるように第１鏡板２４ａの下面に形成されている。
【００２８】
（２−３）ハウジング
ハウジング２３は、圧縮機構１５の下方に配置されている。ハウジング２３の外周面は、胴部ケーシング部１１の内周面に気密状に接合されている。これにより、ケーシング１０の内部空間は、ハウジング２３の下方の高圧空間Ｓ１と、ハウジング２３の上方の空間である上部空間Ｓ２とに区画されている。ハウジング２３は、固定スクロール２４を載置し、固定スクロール２４と共に可動スクロール２６を挟持している。ハウジング２３の外周部には、第２圧縮冷媒流路４８が鉛直方向に貫通して形成されている。第２圧縮冷媒流路４８は、ハウジング２３の上面において第１圧縮冷媒流路４６と連通し、ハウジング２３の下面において高圧空間Ｓ１と連通する。
【００２９】
ハウジング２３の上面には、クランク室Ｓ３が凹設されている。ハウジング２３には、ハウジング貫通孔３１が形成されている。ハウジング貫通孔３１は、クランク室Ｓ３の底面中央部から、ハウジング２３の下面中央部まで、ハウジング２３を鉛直方向に貫通している。以下、ハウジング２３の一部であり、かつ、ハウジング貫通孔３１が形成されている部分を、上部軸受３２という。ハウジング２３には、ケーシング１０の内面近傍の高圧空間Ｓ１とクランク室Ｓ３とを連通する油戻し通路２３ａが形成されている。
【００３０】
（２−４）オルダム継手
オルダム継手３９は、可動スクロール２６とハウジング２３との間に設置される環状の部材である。オルダム継手３９は、公転している可動スクロール２６の自転を防止するための部材である。
【００３１】
（２−５）駆動モータ
駆動モータ１６は、ハウジング２３の下方に配置されるブラシレスＤＣモータである。駆動モータ１６は、主に、ケーシング１０の内面に固定されるステータ５１と、ステータ５１の内側にエアギャップを設けて配置されるロータ５２とから構成される。
【００３２】
ステータ５１の外周面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り、かつ、周方向に所定間隔をおいて切欠形成されている複数のコアカット部が設けられている。コアカット部は、胴部ケーシング部１１とステータ５１との間を鉛直方向に延びるモータ冷却通路５５を形成する。
【００３３】
ロータ５２は、その回転中心を鉛直方向に貫通するクランクシャフト１７に連結されている。ロータ５２は、クランクシャフト１７を介して、圧縮機構１５に接続されている。
【００３４】
（２−６）下部軸受
下部軸受６０は、駆動モータ１６の下方に配置される。下部軸受６０の外周面は、ケーシング１０の内面に気密状に接合されている。下部軸受６０は、クランクシャフト１７を支持する。下部軸受６０の上端には、油分離板６５が取り付けられている。油分離板６５は、ケーシング１０の内部に収容される平板状の部材である。油分離板６５は、下部軸受６０の上端面に固定されている。
【００３５】
（２−７）クランクシャフト
クランクシャフト１７は、ケーシング１０の内部に収容される。クランクシャフト１７は、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置されている。クランクシャフト１７は、その上端部の軸心が上端部を除く部分の軸心に対してわずかに偏心している形状を有している。クランクシャフト１７は、バランスウェイト１８を有する。バランスウェイト１８は、ハウジング２３の下方かつ駆動モータ１６の上方の高さ位置において、クランクシャフト１７に密着して固定されている。
【００３６】
クランクシャフト１７は、ロータ５２の回転中心を鉛直方向に貫通してロータ５２に連結されている。クランクシャフト１７は、その上端部が上端軸受２６ｃに嵌入することで、可動スクロール２６に接続されている。クランクシャフト１７は、ハウジング２３の上部軸受３２および下部軸受６０によって支持されている。
【００３７】
クランクシャフト１７は、その軸方向に延びている主給油路６１を内部に有している。主給油路６１の上端は、クランクシャフト１７の上端面と第２主表面２６ｅとによって形成される油室６７と連通している。油室６７は、第２鏡板２６ａの給油細孔６３を介して、スラスト摺動面２４ｄおよび油溝２４ｅに連通し、圧縮室４０を介して最終的に低圧空間Ｓ２に連通する。主給油路６１の下端は、油溜まり空間１０ａに連通する。
【００３８】
クランクシャフト１７は、主給油路６１から分岐する第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂおよび第３副給油路６１ｃを有している。第１副給油路６１ａ、第２副給油路６１ｂおよび第３副給油路６１ｃは、水平方向に延びている。第１副給油路６１ａは、クランクシャフト１７と可動スクロール２６の上端軸受２６ｃとの摺動面に開口している。第２副給油路６１ｂは、クランクシャフト１７とハウジング２３の上部軸受３２（上部軸受メタル３３）との摺動面に開口している。第３副給油路６１ｃは、クランクシャフト１７と下部軸受６０との摺動面に開口している。
【００３９】
（２−８）吸入管
吸入管１９は、ケーシング１０の外部から圧縮機構１５へ、冷媒回路の冷媒を導入するための管である。吸入管１９は、ケーシング１０の上壁部１２に気密状に嵌入されている。吸入管１９は、上部空間Ｓ２を鉛直方向に貫通する。吸入管１９の内端部は、固定スクロール２４の主吸入孔２４ｃに嵌め込まれている。吸入管１９の内端部は、ケーシング１０の内部空間における吸入管１９の端部である。
【００４０】
（２−９）吐出管
吐出管２０は、高圧空間Ｓ１からケーシング１０の外部へ、圧縮冷媒を吐出するための管である。吐出管２０は、ケーシング１０の胴部ケーシング部１１に気密状に嵌入されている。吐出管２０は、高圧空間Ｓ１を水平方向に貫通する。ケーシング１０内にある吐出管２０の開口部２０ａは、ハウジング２３の近傍に位置している。
【００４１】
（３）冷凍機油の組成
次に、冷媒回路１１０に封入されている冷凍機油について説明する。冷凍機油は、圧縮機１１２等の摺動部における摩耗および焼き付きの防止のために用いられる潤滑油である。冷凍機油は、主として、基油、酸捕捉剤、極圧剤、酸化防止剤および消泡剤からなる。
【００４２】
基油は、鉱油または合成油が用いられる。基油は、空気調和装置１２０に使用されるＲ３２系冷媒との相溶性が良いものが、適宜に選択される。鉱油は、例えば、ナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油である。合成油は、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ポリα‐オレフィン、アルキルベンゼンである。合成油の具体例としては、ポリビニルエーテル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。本実施形態では、基油として、ポリビニルエーテル、ポリオールエステル等の合成油を用いることが好ましい。なお、基油として、上記の鉱油または合成油を２種以上組み合わせた混合物が用いられてもよい。
【００４３】
酸捕捉剤は、Ｒ３２系冷媒の分解によって発生したフッ酸等の酸と反応することにより、酸による冷凍機油の劣化を抑制するために用いられる添加剤である。酸捕捉剤は、例えば、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、テンペン系化合物である。酸捕捉剤の具体例としては、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、エポキシ化シクロヘキシルカルビノール、ジ（アルキルフェニル）カルボジイミド、β−ピネン等が挙げられる。
【００４４】
極圧剤は、圧縮機１１２等の摺動部における摩耗および焼き付きを防止する効果を向上させるために用いられる添加剤である。冷凍機油は、摺動部において互いに摺動する部材表面の間に油膜を形成することで、摺動部材同士の接触を防止する。しかし、ポリビニルエーテルのような低粘度の冷凍機油を使用する場合、および、摺動部材にかかる圧力が高い場合には、摺動部材同士が接触しやすくなる。極圧剤は、摺動部において互いに摺動する部材表面と反応して被膜を形成することで、摩耗および焼き付きの発生を抑制する。極圧剤は、例えば、リン酸エステル、亜リン酸エステル、チオリン酸塩、硫化エステル、スルフィド、チオビスフェノール等である。極圧剤の具体例としては、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ）、トリフェニルホスホロチオエート（ＴＰＰＴ）、アミン、Ｃ１１−１４側鎖アルキル、モノヘキシルおよびジヘキシルフォスフェートが挙げられる。ＴＣＰは、摺動部材の表面に吸着し、分解することで、リン酸塩の被膜を形成する。
【００４５】
酸化防止剤は、冷凍機油の酸化を防止するために用いられる添加剤である。酸化防止剤の具体例としては、ジチオリン酸亜鉛、有機硫黄化合物、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のフェノール系、フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系の酸化防止剤、Ｎ，Ｎ’‐ジサリシリデン‐１，２‐ジアミノプロパン等が挙げられる。
【００４６】
消泡剤は、圧縮機１１２の起動時に発生する、冷凍機油のフォーミングを低減するために用いられる添加剤である。消泡剤は、シリコーンオイル（ジメチルポリシロキサン）およびポリメタクリレート類等である。
【００４７】
消泡剤を添加する目的、および、消泡剤の効果について説明する。空気調和装置１２０の電源を落として圧縮機１１２を長時間停止させると、油溜まり空間１０ａに貯留されている冷凍機油に、高圧空間Ｓ１等に残っている冷媒が徐々に溶け込む。その結果、油溜まり空間１０ａには、冷凍機油と冷媒との混合物が徐々に生成される。この混合物における冷凍機油の濃度である油濃度は、冷凍機油に冷媒が溶け込むに従って、徐々に低下する。油溜まり空間１０ａに貯留されている混合物の油濃度が低い状態で圧縮機１１２を起動させると、冷凍機油に溶け込んでいた冷媒が加熱されて一気に蒸発することで、混合物中に冷媒ガスが発生する。発生した冷媒ガスによって、油溜まり空間１０ａに貯留されている冷凍機油の液面に、冷凍機油の泡の層が形成される場合がある。このとき、圧縮された冷媒ガスと共に、冷凍機油の泡が圧縮機１１２外部の冷媒回路１１０に吐出されることで、油溜まり空間１０ａに貯留される冷凍機油が減少して、冷凍機油の液面が徐々に低下するおそれがある。その結果、圧縮機１１２内部の摺動部に冷凍機油が十分に供給されず、焼き付き等の不具合が発生するおそれがある。冷凍機油に添加されている消泡剤は、圧縮機１１２の起動時におけるフォーミングの形成を抑制して、圧縮された冷媒ガスと共に冷凍機油の泡が圧縮機１１２外部の冷媒回路１１０に吐出されることを抑制する。従って、消泡剤は、圧縮機１１２の起動時における油溜まり空間１０ａに貯留される冷凍機油の液面の低下を抑制し、摺動部の焼き付き等の不具合の発生を防止する効果を有する。
【００４８】
本実施形態において、冷媒回路１１０に封入され冷媒および冷凍機油を含む封入流体には、限界溶解量を超える量の消泡剤が添加されている。限界溶解量は、常温かつ大気圧下において、封入流体に含まれる冷凍機油に溶解し得る消泡剤の最大量である。すなわち、封入流体に添加されている消泡剤の量から限界溶解量を減じた分の消泡剤は、封入流体に含まれる冷凍機油に溶解していない。
【００４９】
また、冷媒回路１１０内の封入流体に添加されている消泡剤は、封入流体に含まれる冷媒に溶解する性質を有することが好ましい。すなわち、封入流体に添加される消泡剤の量から限界溶解量を減じた分の消泡剤の少なくとも一部は、封入流体に含まれる冷媒に溶解することが好ましい。
【００５０】
また、消泡剤は、フルオロシリコーンを主成分とすることが好ましい。
【００５１】
（４）特徴
本実施形態に係る空気調和装置１２０では、冷媒回路１１０内の封入流体に限界溶解量を超える量の消泡剤を添加することで、圧縮機１１２の起動時において油溜まり空間１０ａに貯留されている冷凍機油の液面に発生する泡であるフォーミングを大幅に低減することができる。すなわち、封入流体に消泡剤を過剰に添加することで、圧縮機１１２の起動時におけるフォーミングが抑制される。そのため、圧縮機１１２の起動時において、圧縮された冷媒ガスと共に冷凍機油の泡が圧縮機１１２外部の冷媒回路１１０に吐出されることが抑制される。従って、空気調和装置１２０は、圧縮機１１２内部に貯留される冷凍機油の減少を抑制することができる。
【００５２】
また、空気調和装置１２０では、冷媒回路１１０内の封入流体に含まれる冷媒に溶解する消泡剤が用いられる。そのため、冷凍機油に溶解されない消泡剤が、圧縮機１１２外部の冷媒回路１１０に吐出された場合、消泡剤は、冷媒回路１１０を循環する冷媒に溶け込むことができる。その結果、冷媒回路１１０に吐出された消泡剤の少なくとも一部は、冷媒に溶解された状態で、冷媒回路１１０を流れて圧縮機１１２に再び吸引される。これにより、圧縮機１１２から吐出された消泡剤は圧縮機１１２に戻されるので、圧縮機１１２内の消泡剤が不足することが抑制される。従って、空気調和装置１２０は、圧縮機１１２内の消泡剤の不足に起因して圧縮機１１２の起動時におけるフォーミングが十分に低減されない現象を抑制することができる。
【００５３】
（５）実施例
本実施形態における空気調和装置１２０の冷媒回路１１０に封入される冷凍機油に添加される消泡剤の効果を確認する試験を行った。次に、この試験の詳細および結果について説明する。
【００５４】
図３および図４は、この試験で用いられる圧力容器２００の構成図である。圧力容器２００は、円筒形状の容器である。圧力容器２００は、内部の圧力や温度が変化した場合に、変形および破損が起こりにくい剛性部材で成型されている。圧力容器２００は、その円筒形状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置されている。圧力容器２００の内部には、棒状のヒーター２０２が設置されている。ヒーター２０２は、その長手方向が鉛直方向に沿うように設置されている。
【００５５】
圧力容器２００の内部空間には、液層２０４およびガス層２０６が形成されている。液層２０４は、冷媒と冷凍機油との混合物から構成される。ガス層２０６は、液層２０４に含まれる冷媒のガスから構成される。冷媒は、Ｒ３２単体である。冷凍機油は、ポリビニルエーテルである。冷凍機油に添加される消泡剤の限界溶解量は、５０ｐｐｍである。
【００５６】
ヒーター２０２は、液層２０４を加熱するために設置されている。図３は、ヒーター２０２による液層２０４の加熱前の状態を表す図である。図４は、ヒーター２０２による液層２０４の加熱後の状態を表す図である。図４に示されるように、ヒーター２０２による液層２０４の加熱後において、液層２０４とガス層２０６との境界には、冷凍機油の泡の層であるフォーミング層２０８が形成されている。フォーミング層２０８は、上述したように、液層２０４中の冷凍機油に溶け込んでいた冷媒が加熱されて一気に蒸発することによって形成される。以下、ヒーター２０２を用いて液層２０４の温度を２０℃から３５℃に上げたときに形成されるフォーミング層２０８の鉛直方向の寸法を、フォーミング高さＨと呼ぶ。
【００５７】
図５は、４種類の消泡剤に関して、フォーミング低減率と、消泡剤の添加量との関係を表すグラフである。図５には、各消泡剤の測定結果がプロットされている。図５の横軸は、消泡剤の添加量（ｐｐｍ）を表す。図５の縦軸は、フォーミング低減率（％）を表す。フォーミング低減率は、消泡剤によるフォーミング高さＨの低減率を表す。フォーミング低減率が高いほど、消泡剤の効果が大きい。具体的には、消泡剤を含まない冷凍機油と冷媒との混合物からなる液層２０４をヒーター２０２で加熱した場合に形成されるフォーミング高さをＨ１とし、消泡剤を含む冷凍機油と冷媒との混合物からなる液層２０４をヒーター２０２で加熱した場合に形成されるフォーミング高さをＨ２とした場合に、フォーミング低減率は、（（Ｈ１−Ｈ２）／Ｈ１）×１００（％）で表される。
【００５８】
本実施例で使用した４種類の消泡剤は、フルオロシリコーンを主成分とする粘度３００ｃＳｔの消泡剤、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１０００ｃＳｔの消泡剤、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１００００ｃＳｔの消泡剤、および、比較例としてのシリコーン系消泡剤である。フルオロシリコーンを主成分とする粘度３００ｃＳｔの消泡剤のフォーミング低減率の測定結果は、図５において白丸で示されている。フルオロシリコーンを主成分とする粘度１０００ｃＳｔの消泡剤のフォーミング低減率の測定結果は、図５において白い三角で示されている。フルオロシリコーンを主成分とする粘度１００００ｃＳｔの消泡剤のフォーミング低減率の測定結果は、図５において黒丸で示されている。比較例としてのシリコーン系消泡剤のフォーミング低減率の測定結果は、図５において菱形で示されている。比較例としてのシリコーン系消泡剤の添加量は、２０００ｐｐｍである。図５に示される鎖線は、フルオロシリコーンを主成分とする粘度３００ｃＳｔの消泡剤の測定結果を１次線形補間した線である。図５に示される点線は、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１０００ｃＳｔの消泡剤の測定結果を１次線形補間した線である。図５に示される実線は、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１００００ｃＳｔの消泡剤の測定結果を１次線形補間した線である。
【００５９】
また、図５には、参考例として、フッ素含有冷媒Ｒ４１０Ａと、ポリビニルエーテルとの混合物を用いて測定されたフォーミング低減率が、白い四角で示されている。この混合物には、シリコーン系消泡剤が１０ｐｐｍ添加されている。
【００６０】
本実施例では、図５に示されるように、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１００００ｃＳｔの消泡剤を用いる場合、限界溶解量である５０ｐｐｍ以上の消泡剤が冷凍機油に添加されると、白い四角で示される参考例のフォーミング低減率と同等のフォーミング低減率が達成されることが確認された。また、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１００００ｃＳｔの消泡剤を用いる場合、参考例と同等の１０ｐｐｍの消泡剤が冷凍機油に添加されると、フォーミング低減率が非常に低くなることが確認された。
【００６１】
また、フルオロシリコーンを主成分とする粘度３００ｃＳｔの消泡剤、および、フルオロシリコーンを主成分とする粘度１０００ｃＳｔの消泡剤を消泡剤として用いる場合、白い四角で示される参考例のフォーミング低減率と同等のフォーミング低減率を達成するためには、消泡剤の添加量が少なくとも１０００ｐｐｍである必要があることが確認された。
【００６２】
従って、本実施例では、冷凍装置の冷媒回路を循環する冷媒としてＲ３２を用いる場合には、限界溶解量を超える量の消泡剤を冷凍機油に添加することで、圧縮機の起動時に発生するフォーミングを十分に抑制できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る冷凍装置は、圧縮機内部に貯留される冷凍機油の減少を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１０      冷媒回路
１１２      圧縮機
１２０      空気調和装置（冷凍装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開昭５９−１２８９８６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１０２０８号公報
【図１】
2017089982.tif 000003
【図２】
2017089982.tif 000004
【図３】
2017089982.tif 000005
【図４】
2017089982.tif 000006
【図５】
2017089982.tif 000007