(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒の循環方向を切り替える四方弁と、前記四方弁から流れる冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備える冷凍サイクル装置であって、
前記冷媒は、トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒で、２５℃における蒸気圧が１．１ＭＰａ以上１．８ＭＰａ以下であり、
前記圧縮機は、密閉容器内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータと、を備え、且つ、摺動部を潤滑する冷凍機油が充填されている密閉型電動圧縮機であり、
前記冷凍機油は、全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のポリオールエステル油であり、
冷凍サイクルの運転中に冷媒が７０℃以上の高温になる区間である前記圧縮機と前記四方弁との間を接続する冷媒配管が、Ｃｕ量が０．５質量％未満であるステンレス鋼管、Ｃｕ量が０．５質量％未満であるアルミニウム管またはＣｕ量が０．５質量％未満であるアルミニウム合金管であり、
前記凝縮器と前記蒸発器との間を接続する冷媒配管が銅管であ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、地球温暖化係数（Global Warming Potential：ＧＷＰ）が小さい冷媒を用いた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球温暖化の防止のために、気候変動に対する種々の方策が国際的に講じられている。２０１５年に開催された第２１回気候変動枠組条約締約国会議（ＣＯＰ２１）では、パリ協定が採択され、今後達成すべき長期目標が定められた。パリ協定は、世界的な平均気温の上昇を産業革命以前に比べて２℃より十分低く保つと共に１．５℃に抑える努力を追求する旨を目的としている。
【０００３】
日本では、フッ素化合物に関係する地球温暖化防止のための法整備が進んでいる。冷凍空調機器に用いるフッ素系冷媒の使用や管理に関しては、「フロン類の使用の合理化及び管理の適正化に関する法律（フロン排出抑制法）」に規制対象機器と規制対象物質が規定されている。
【０００４】
規制対象物質は、「特定物質等の規制等によるオゾン層の保護に関する法律」に規定されるオゾン層破壊物質（主に塩素或いは臭素が結合したフッ素化合物）と、「地球温暖化対策の推進に関する法律」に掲げられる温室効果ガス物質（主に水素とフッ素と炭素からなる高ＧＷＰの物質）である。
【０００５】
現在、環境影響度を表す指標であるＧＷＰは、フロン排出抑制法の改正により、指定製品毎の加重平均で目標値が設定されるようになっている。家庭用エアコンについては、２０１８年までに７５０に、店舗・オフィス用エアコンについては、２０２０年までに７５０に、コンデンシングユニット及び定置式冷凍冷蔵ユニット（以下、冷凍機等と略する。）については、２０２５年までに１５００にすることが目標になっている。
【０００６】
家庭用エアコンについては、他の法令の改正もあって、大半が微燃性のＨＦＣ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）３２に切り替えられつつある。一方、ビル用マルチエアコン（多室型空気調和機）や冷凍機では、冷媒封入量が多く、冷媒漏洩時のリスクが高いため、微燃性冷媒の適用が難しい現状がある。
【０００７】
従来、地球温暖化防止のための国際的な対策としては、モントリオール議定書による規制が強化されてきた。当初の規制対象物質は、日本の「特定物質の規制等によるオゾン層の保護に関する法律」に規定される特定物質であった。しかし、２０１６年１０月にルワンダ・キガリで開催された第２８回モントリオール議定書締約国会議（ＭＯＰ２８）では、日本の「地球温暖化の推進に関する法律」に掲げられる代替フロン等に対しても規制が拡大されることになった。
【０００８】
キガリ改正では、規制物質の生産量および消費量を、２０１１年から２０１３年を基準として、２０１９年に−１０％、２０２４年に−４０％、２０２９年に−７０％、２０３４年に−８０％、２０３６年に−８５％とすることが合意された。この合意に対し、２０２４年までは、現行のフロン排出抑制法で目標値を達成できる見通しである。しかし、２０２９年以降については、規制目標の達成が難しい見込みである。
【０００９】
従来、冷凍空調装置の冷媒としては、Ｒ４１０Ａ［ＨＦＣ３２／ＨＦＣ１２５（５０／５０重量％）］や、Ｒ４０４Ａ［ＨＦＣ１２５／ＨＦＣ１４３ａ／ＨＦＣ１３４ａ（４４／５２／４重量％）］が使用されてきた。しかし、Ｒ４１０Ａは、ＧＷＰ＝１９２４、Ｒ４０４Ａは、ＧＷＰ＝３９４３と高いため、近年では、よりＧＷＰが低い代替冷媒への置き換えが進められている。冷媒のＧＷＰと燃焼性とは相反する関係にあり、冷媒を低ＧＷＰ化すると、燃焼性が高くなる傾向がある。
【００１０】
代替冷媒としては、熱物性、低ＧＷＰ、低毒性、低燃焼性等の理由から、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）（ＧＷＰ＝６７７）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｏｌｅｆｉｎ）１２３４ｙｆ）（ＧＷＰ＝０）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｚｅ）（ＧＷＰ＝１）、トリフルオロエテン（ＨＦＯ１１２３）（ＧＷＰ＜１）、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ１２４３ｚｆ）（ＧＷＰ＝０）が知られている。
【００１１】
また、ＨＦＯとＨＦＣ３２、ＨＦＣ１２５、ＨＦＣ１３４ａ等との混合冷媒や、プロパン、プロピレン等のハイドロカーボンや、モノフルオロエタン（ＨＦＣ１６１）、ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ）等の低ＧＷＰであるハイドロフルオロカーボンが知られている。また、ヨウ素、臭素、塩素等でハロゲン化して不燃性化させた低沸点化合物も知られている。
【００１２】
家庭用ルームエアコンや業務用パッケージエアコンの冷媒としては、微燃性のＨＦＣ３２が用いられている。高圧ガス保安法の冷凍保安規則の改正（２０１６年１１月）では、ＨＦＣ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅが「不活性ガス」として分類された。しかし、これらの冷媒は、微燃性であるため、「特定不活性ガス」としても掲名されている。５冷凍トン以上の装置については、漏洩した冷媒を滞留させないための換気装置・設備構造が必要であるし、漏洩した冷媒が滞留し易い場所に検知警報設備の設置が必要である。このような背景から、ビル用マルチエアコン（多室型空気調和機）等の空気調和機では、低ＧＷＰである微燃性冷媒の適用が進んでなく、現状ではＲ４１０Ａが使用されている。
【００１３】
一方、冷凍機用の冷媒としては、フロン排出抑制法との関係から、ＧＷＰが１５００以下であり、ＨＦＯ１２３４ｙｆやＨＦＯ１２３４ｚｅを含む不燃性の混合冷媒が注目されてきた。例えば、Ｒ４４８Ａ（ＨＦＣ３２／ＨＦＣ１２５／ＨＦＣ１３４ａ／ＨＦＯ１２３４ｚｅ／ＨＦＯ１２３４ｙｆ）や、Ｒ４４９Ａ（ＨＦＣ３２／ＨＦＣ１２５／ＨＦＣ１３４ａ／ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を用いた冷凍機が製品化されている。しかし、Ｒ４４８ＡやＲ４４９Ａは、ＧＷＰを１１００〜１４００程度に留めないと不燃化させることができないため、更なる低ＧＷＰ化を進めるにあたって、燃焼性の抑制が必要とされている。
【００１４】
このような状況下、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含み低ＧＷＰで不燃性の混合冷媒であるＲ４６６ａが注目されている。Ｒ４６６ａによると、現在のビル用マルチエアコン等で使用されているＲ４１０Ａに近い冷凍能力が得られるため、据え付けの煩雑さや、大きな設計変更の必要がなく、環境適合性が高い空気調和機を提供できると期待されている。
【００１５】
空気調和機をはじめ、熱力学的な冷凍サイクルを利用する冷凍サイクル装置は、冷媒を循環させるための冷媒回路を備えている。一般に、冷媒回路を構成する冷媒配管としては、機械的強度や加工性の高さ、材料コストの低さ等の観点から、銅管が用いられている。特許文献１には、銅管に代えて、冷媒配管を延性ステンレス素材で構成した空気調和機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特公表２０２０−５１０８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む混合冷媒によると、ＧＷＰを低く保ちつつ、燃焼性を抑制することができるため、低ＧＷＰと低燃焼性とが両立した冷媒を使用した冷凍サイクル装置を得ることができる。しかし、ＣＦ３Ｉは、水分、酸素、冷凍機油、樹脂材料、金属材料等が存在すると、これらと直接的または間接的な化学反応を生じ、ＣＦ３Ｉ自体が分解すると共に、フッ化水素、ヨウ化水素等の劣化生成物を生じる。
【００１８】
特に、空気調和機等の冷凍サイクル装置では、冷媒配管として銅管が用いられているため、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒が通流する銅管の内面に、ヨウ化銅（ＣｕＩ）が生じることが確認されている。ヨウ化銅は、難溶性の粒状物やスラッジを形成し、銅管の内面から剥離して、冷媒と共に冷媒回路を循環する。
【００１９】
冷媒回路内に生じたヨウ化銅は、四方弁、膨張弁等に目詰まりを生じたり、弁の摺動部への噛み込みを生じたりするため、動作不良の要因となることが懸念されている。また、密閉型圧縮機は、シャフト内に給油用のネジポンプ等を備えており、ヨウ化銅が給油用ポンプの流路内に堆積するため、給油量の減少による動作不良が懸念されている。
【００２０】
また、冷媒配管である銅管が高温になる箇所では、ヨウ化銅の生成だけでなく、ＣＦ３Ｉの分解自体が、熱で促進される可能性も示唆されている。そのため、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いた冷凍サイクル装置に関して、ヨウ化銅の生成や冷媒自体の劣化を抑制し、弁、ポンプ等の機器の動作不良を低減する技術が望まれている。
【００２１】
特許文献１では、冷媒配管を銅管ではなく延性ステンレス素材で構成している。しかし、冷媒としてＲ３２を使用するため、空気調和機上でヨウ化銅への対策は不要であると考えられる。この延性ステンレス素材は、Ｃｕ量が１．０〜４．０ｗｔ％と多いため、仮にＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いたとしても、ヨウ化銅が多量に生成する可能性が高く、対策として不十分である。
【００２２】
また、空気調和機等の冷凍サイクル装置において、冷媒配管の全体を銅管以外に変更すると、据え付け現場等での冷媒配管の加工・接続が難しくなるし、強度や材料コストに問題を生じる。
【００２３】
そこで、本発明は、トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒を用いるにもかかわらず、冷媒の劣化が抑制され、冷媒の反応により生じるヨウ化銅の生成量が低減し、機器の動作不良が長期的に防止され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】
【００２４】
前記課題を解決するために本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒の循環方向を切り替える四方弁と、前記四方弁から流れる冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備える冷凍サイクル装置であって、前記冷媒は、トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒で、２５℃における蒸気圧が１．１ＭＰａ以上１．８ＭＰａ以下であり、前記圧縮機は、密閉容器内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータと、を備え、且つ、摺動部を潤滑する冷凍機油が充填されている密閉型電動圧縮機であり、前記冷凍機油は、全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のポリオールエステル油であり、冷凍サイクルの運転中に冷媒が７０℃以上の高温になる区間である前記圧縮機と前記四方弁との間を接続する冷媒配管が、Ｃｕ量が０．５質量％未満であるステンレス鋼管、Ｃｕ量が０．５質量％未満であるアルミニウム管またはＣｕ量が０．５質量％未満であるアルミニウム合金管であり、前記凝縮器と前記蒸発器との間を接続する冷媒配管が銅管である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒を用いるにもかかわらず、冷媒の劣化が抑制され、冷媒の反応により生じるヨウ化銅の生成量が低減し、機器の動作不良が長期的に防止される冷凍サイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】冷凍サイクル装置であるビル用マルチエアコンの一例を示す冷凍サイクル構成図である。
【図２】密閉型電動圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【図３】１５０℃の加速劣化試験後の金属管の表面を観察した走査型電子顕微鏡画像である。
【図４】圧縮機の吐出側に接続された冷媒配管の耐久試験後の表面を観察した走査型電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
＜冷凍サイクル装置＞
本実施形態に係る冷凍サイクル装置は、冷媒による熱力学的な冷凍サイクルを利用して冷却対象を冷却する能力を備えた装置である。冷凍サイクル装置は、冷却を行う能力を備える限り、冷凍サイクルと反対の熱サイクルを行う能力を備えてもよい。この冷凍サイクル装置は、例えば、空気調和機等の各種の冷凍空調装置に適用することができる。
【００２９】
本実施形態に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒の循環方向を切り替える四方弁と、四方弁から流れる冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する減圧器と、減圧器で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備える。圧縮機としては、密閉容器内に、圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するモータと、を備え、且つ、摺動部を潤滑する冷凍機油が充填されている密閉型電動圧縮機が用いられる。
【００３０】
本実施形態に係る冷凍サイクル装置は、必要に応じて、蒸発器で蒸発した液滴を含む冷媒から液滴を分離して一時的に蓄えるアキュムレータや、冷媒中の水分を除去する乾燥器や、余剰冷媒を調整するレシーバタンクや、圧縮機が吐出した冷媒から冷凍機油を分離する油分離器を備えることができる。
【００３１】
本実施形態に係る冷凍サイクル装置において、冷媒としては、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む混合冷媒が用いられる。ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いる場合、冷媒を通流させる冷媒配管が銅管であると、銅管の内面にヨウ化銅（ＣｕＩ）が生成する。ＣｕＩは、ＣＦ３Ｉの分解に伴って生じるが、冷媒回路中の高温になる区間で生成量が多いことが、実機において確認されている。
【００３２】
そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置では、冷凍サイクルの運転中に冷媒が７０℃以上の高温になる区間の冷媒配管として銅の含有量が低い金属管を用いる。冷媒が７０℃以上の高温になる区間としては、例えば、圧縮機の吐出側の冷媒配管が挙げられる。銅の含有量が低い金属管の具体例としては、後記するように、鋼管、ステンレス鋼管、アルミニウム管、アルミニウム合金管等が挙げられる。
【００３３】
ここで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置や、冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機について、具体例を示して説明する。
【００３４】
図１は、冷凍サイクル装置であるビル用マルチエアコンの一例を示す冷凍サイクル構成図である。
本実施形態に係る冷凍サイクル装置は、図１に示すようなビル用マルチエアコン（多室型空気調和機）等の空気調和機として適用することができる。
【００３５】
図１に示すように、ビル用マルチエアコン１００は、室外機１と、室内機２ａ，２ｂと、を備えている。なお、図１において、ビル用マルチエアコン１００は、２台の室内機２ａ，２ｂを備えているが、ビル用マルチエアコン１００は、３台以上の任意の数の室内機（２ａ，２ｂ，・・・）を備えることができる。
【００３６】
図１において、室外機１は、圧縮機３と、四方弁４と、室外熱交換器（凝縮器／蒸発器）５と、室外膨張弁（減圧器）６と、レシーバタンク７と、ドライヤ８と、アキュムレータ９と、室外送風機１０と、を備えている。
【００３７】
室内機２ａ，２ｂは、それぞれ、室内熱交換器（蒸発器／凝縮器）１１ａ，１１ｂと、室内膨張弁（減圧器）１２ａ，１２ｂと、室内送風機１３ａ，１３ｂと、を備えている。ビル用マルチエアコン１００が２台以上の室内機（２ａ，２ｂ，・・・）を備える場合、各室内機は、同様の構成に設けて、並列状の冷凍サイクルを形成するように冷媒配管で繋ぐことができる。
【００３８】
圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、室外膨張弁６、レシーバタンク７、ドライヤ８および室内熱交換器１１ａ，１１ｂは、この順に冷媒配管を介して接続されている。冷媒配管は、室内熱交換器１１ａ，１１ｂから四方弁４に接続し、四方弁４からアキュムレータ９を経て再び圧縮機３に接続している。
【００３９】
圧縮機３は、密閉型電動圧縮機であり、密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するモータを内蔵している。圧縮機３は、本体を構成する密閉容器を備えており、冷媒を圧縮機構部に吸い込む吸込口と、圧縮機構部で圧縮された冷媒を吐出する吐出口を有している。
【００４０】
圧縮機３の吸込側には、吸込配管１１０が接続されている。吸込配管１１０の他端は、アキュムレータ９の流出側に接続されている。また、圧縮機３の吐出側には、吐出配管１２０が接続されている。吐出配管１２０の他端は、四方弁４に接続されている。
【００４１】
四方弁４は、流路が設けられた弁本体の内部に、流路を切り替えるスライド弁等の弁体を内蔵しており、冷媒を流路内に流入させる入口ポートと、冷媒を流路内から流出させる出口ポートと、二つの切替ポートを有している。二つの切替ポートは、入口側および出口側との連通の状態や、流体の流入出の方向が、弁体の動作によって相互に切り替えられる。
【００４２】
アキュムレータ９は、ガス冷媒と液冷媒との気液分離を行う装置であり、液滴を含む冷媒から液滴を分離して一時的に蓄える。アキュムレータ９は、分離された液冷媒を蓄える容器を備えており、冷媒を容器内に流入させる流入管と、液滴が分離された冷媒を容器内から流出させる流出管を有している。流入管は、一端が容器内の上部に開口している。流出管は、Ｕ字管として設けられ、一端が容器内の上部に開口しており、ガス冷媒中の液滴を遠心力や衝突によって分離する。
【００４３】
アキュムレータ９の流入側には、冷媒配管１３０が接続されている。冷媒配管１３０の他端は、四方弁４の出口ポートに接続されている。四方弁４の切替ポートには、それぞれ、室外熱交換器５に接続する冷媒配管１４０と、室内熱交換器１１ａ，１１ｂに接続する液管を含む冷媒配管１５０が接続されている。室外熱交換器５と室内熱交換器１１ａ，１１ｂとは、ガス管を含む冷媒配管１６０で接続されている。
【００４４】
吸込配管１１０および吐出配管１２０は、四方弁４とアキュムレータ９とを接続する冷媒配管１３０や、四方弁４と室外熱交換器５とを接続する冷媒配管１４０や、四方弁４と室内熱交換器１１ａ，１１ｂとを接続する冷媒配管１５０や、室外熱交換器５と室内熱交換器１１ａ，１１ｂとを室外膨張弁６や室内膨張弁１２ａ，１２ｂ等を介して接続する冷媒配管１６０と同様に、冷媒を通流させる冷媒配管に相当する。
【００４５】
これらの機器や、機器同士を接続する冷媒配管は、室外機１と室内機２ａ，２ｂとの間に、冷媒を循環させる循環路としての冷媒回路を形成している。冷媒回路内には、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒が封入される。また、圧縮機３には、潤滑、冷媒の密封、冷却等の目的で、冷凍機油として所定のポリオールエステル油が封入される。
【００４６】
圧縮機３は、ガス冷媒を吸い込み、低温低圧のガス冷媒を断熱的に圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。四方弁４は、圧縮機３から吐出される冷媒の冷媒回路内での循環方向を、熱力学的サイクルに応じて切り替えることができる。室外熱交換器５は、冷媒と外気との熱交換を行い、冷房運転時には凝縮器として働き、暖房運転時には蒸発器として働く。室外送風機１０は、室外熱交換器５に外気を送風するために備えられており、冷媒と外気との熱交換を促進する。
【００４７】
室外膨張弁６は、例えば、電子膨張弁、温度式膨張弁等で構成され、暖房運転時には減圧器として働く。レシーバタンク７は、余剰冷媒を調整するための容器である。レシーバタンク７には、液冷媒から分離されたガス冷媒が一時的に蓄えられる。なお、図１には、レシーバタンク７が備えられているが、レシーバタンク７は備えられなくてもよい。レシーバタンク７は、冷凍サイクル装置の機種によっては非設置の仕様もある。
【００４８】
ドライヤ８は、冷媒中の水分を除去するために備えられる。ドライヤ８は、インライン型の容器を備えており、容器内に乾燥剤が充填されている。乾燥剤としては、例えば、水を吸着する細孔径を持つモレキュラシーブ等の合成ゼオライトを用いることができる。なお、図１において、ドライヤ８は、冷媒回路を構成する本流配管から分岐したバイパスに備えられているが、本流配管に備えることもできる。
【００４９】
室内熱交換器１１ａ，１１ｂは、冷媒と室内の空気との熱交換を行い、冷房運転時には蒸発器として働き、暖房運転時には凝縮器として働く。室内膨張弁１２ａ，１２ｂは、例えば、電子膨張弁、温度式膨張弁等で構成され、冷房運転時には減圧器として働く。室内送風機１３ａ，１３ｂは、室内熱交換器１１ａ，１１ｂに室内の空気を送風するために備えられており、冷媒と室内の空気との熱交換を促進する。
【００５０】
ビル用マルチエアコン１００による冷房は、次の原理で行われる。圧縮機３で断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁４を通って、室外熱交換器５に送られる。そして、冷媒ガスは、凝縮器として働く室外熱交換器５で外気との熱交換によって冷却されて高圧の液冷媒となる。高圧の液冷媒は、室内膨張弁１２ａ，１２ｂで減圧されて膨張し、気液二相冷媒（僅かに冷媒ガスを含む低温低圧の液冷媒）となる。
【００５１】
気液二相冷媒は、個々の室内熱交換器１１ａ，１１ｂに送られる。そして、蒸発器として働く室内熱交換器１１ａ，１１ｂで、室内の空気との熱交換によって蒸発して熱を奪い低温低圧のガス冷媒となる。低温低圧のガス冷媒は、四方弁４を通って、アキュムレータ９に入り、蒸発しきれていない低温低圧の液冷媒が分離される。液冷媒が分離された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機３に戻る。その後、同様のサイクルが繰り返されて冷房が続けられる。
【００５２】
ビル用マルチエアコン１００による暖房は、冷房時とは反対のサイクルで行われる。圧縮機３で断熱圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁４の切り替えによって、個々の室内熱交換器１１ａ，１１ｂに送られる。そして、凝縮器として働く室内熱交換器１１ａ，１１ｂで室内の空気に熱を与え、その後、蒸発器として働く室外熱交換器５で外気から熱を奪う。このような同様のサイクルが繰り返されて暖房が続けられる。
【００５３】
なお、図１において、圧縮機３の吐出側には、四方弁４が直接的に接続されているが、圧縮機３の吐出側と四方弁４との間に、油分離器が備えられてもよい。油分離器は、冷媒と冷凍機油との混合物から冷凍機油を分離する装置である。油分離器には、圧縮機３から油分離器に冷媒を送る入口側の冷媒配管と、冷媒を油分離器から四方弁４に向けて送る出口側の冷媒配管と、冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機３またはアキュムレータ９に戻す油戻し配管が接続される。
【００５４】
また、図１において、ビル用マルチエアコン１００は、複数の室内機（２ａ，２ｂ，・・・）が同時に冷房または暖房を行う構成とされているが、室内機毎に冷房または暖房を切り替える構成とされてもよい。室内機毎の切り替え運転は、例えば、室内機毎の冷媒回路を３本配管とし、室内機毎且つ冷媒回路毎に冷媒の通流を切り替える切替弁を設けることにより行うことができる。
【００５５】
図１に示すようなビル用マルチエアコン１００は、空調能力が大きく、冷媒封入量が多いため、冷媒の漏洩による危険性を低減する観点から、ＨＦＣ３２等と比較して燃焼性が低い冷媒の使用が望まれる。また、ビル用マルチエアコン等の空気調和機については、ＧＷＰが７５０以下である冷媒が推奨される。そのため、低ＧＷＰと低燃焼性とを両立させるＣＦ３Ｉを含む混合冷媒が好ましく用いられる。
【００５６】
図１に示すような空気調和機において、冷凍サイクルの運転中に冷媒が高温になる箇所は、圧縮機３の吐出側がある。冷媒配管のうちで冷凍サイクルの運転中に高温になる区間としては、圧縮機３の吐出側に接続される吐出配管１２０が挙げられる。圧縮機３の吐出口と四方弁４との間に油分離器が備えられる場合は、圧縮機３と油分離器とを接続する冷媒配管や油分離器と四方弁４とを接続する冷媒配管が、冷凍サイクルの運転中に高温になる区間に該当する。
【００５７】
図２は、密閉型電動圧縮機の一例を示す縦断面図である。
本実施形態に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機として、例えば、図２に示すようなスクロール式の密閉型電動圧縮機を備えることができる。密閉型電動圧縮機は、図１に示すビル用マルチエアコン１００の圧縮機３として用いることができる。
【００５８】
図２に示すように、密閉型電動圧縮機３は、端板に垂直に設けられた渦巻き状の固定ラップ２０ａを有する固定スクロール部材２０と、固定ラップ２０ａと実質的に同一形状である渦巻き状の旋回ラップ２１ａを有する旋回スクロール部材２１と、フレーム２２と、旋回スクロール部材２１を旋回運動させるクランクシャフト２３と、クランクシャフト２３を駆動するモータ２４と、これらを内蔵する密閉容器２５と、を備えている。
【００５９】
固定スクロール部材２０は、フレーム２２にボルトで固定されている。旋回スクロール部材２１の背面には、旋回スクロール部材２１の自転を規制するオルダムリングが摺動可能な状態で係合している。旋回スクロール部材２１は、旋回スクロール部材２１を偏心駆動させる偏心ピンが嵌め込まれた旋回軸受に支持されている。
【００６０】
固定スクロール部材２０と旋回スクロール部材２１とは、固定ラップ２０ａと旋回ラップ２１ａとが互いに噛み合うように対向して配置されており、冷媒の圧縮を行う圧縮機構部を形成している。固定ラップ２０ａと旋回ラップ２１ａとの間には、圧縮室２６が形成されている。
【００６１】
クランクシャフト２３は、主軸部が、転がり軸受である主軸受３０に回動可能な状態で支持されている。また、副軸部が、転がり軸受である副軸受３１に回動可能な状態で支持されている。クランクシャフト２３の中間部には、バランスウェイトが取り付けられている。
【００６２】
クランクシャフト２３は、モータ２４によって、一定の回転速度またはインバータ制御による電圧に応じた回転速度で回転が駆動される。旋回スクロール部材２１は、モータ２４の作動によってクランクシャフト２３が回転すると、固定スクロール部材２０に対して偏心して旋回運動するようになっている。
【００６３】
密閉型電動圧縮機３において、密閉容器２５の上部には、冷媒配管から冷媒を吸い込む吸込パイプが備えられている。吸込パイプは、固定スクロール部材２０の外側に設けられた圧縮室２６への吸込口に連通している。旋回スクロール部材２１が旋回運動すると、最も外側に位置している圧縮室２６が、容積を次第に縮小しながら、圧縮機構部の中央に向かって移動していく。この動作に伴って、吸込口を通じて圧縮室２６に導入されてくる冷媒が連続的に圧縮される。
【００６４】
圧縮室２６は、圧縮機構部の中央まで移動すると、固定スクロール部材２０に貫通して設けられた吐出口２７と連通する。密閉容器２５内には、固定スクロール部材２０を挟んで、上方空間と下方空間とがある。圧縮室２６で圧縮された冷媒ガスは、吐出口２７から密閉容器２５内の上方空間に放出される。上方空間に放出された冷媒ガスは、固定スクロール部材２０を貫通する複数の吐出ガス通路を通じて下方空間に移動する。そして、下方空間に設けられた密閉容器２５を貫通する吐出パイプ２８から冷媒配管に吐出される。
【００６５】
密閉容器２５内には、モータ２４の下方に、冷凍機油を溜める油溜め部３２が設けられている。油溜め部３２の冷凍機油は、圧縮機構部の作動中に吸引される。そして、クランクシャフト２３に設けられている油孔２９を通り、旋回スクロール部材２１とクランクシャフト２３との摺動部や、クランクシャフト２３の主軸部を支持する主軸受３０の転がり軸受や、クランクシャフト２３の副軸部を支持する副軸受３１の転がり軸受等に供給される。
【００６６】
このような密閉型電動圧縮機３によると、スクロール式であるため、冷媒漏れや摺動部の面積が小さくなり、高いエネルギ効率や運転信頼性が得られる。なお、図２において、密閉型電動圧縮機３は、スクロール圧縮機とされているが、冷凍サイクル装置を構成する圧縮機としては、スクロール圧縮機の他に、例えば、スクリュー圧縮機、ロータリー圧縮機、ツインロータリー圧縮機、２段圧縮ロータリー圧縮機、ローラとベーンが一体化されたスイング式圧縮機等のいずれを用いてもよい。
【００６７】
次に、本実施形態に係る冷凍サイクル装置で用いる冷媒および冷凍機油の詳細について説明する。
【００６８】
＜冷媒＞
冷凍サイクル装置の冷媒としては、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む混合冷媒を用いるが、好ましい冷媒は、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）およびトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む混合冷媒である。混合冷媒は、これらの三成分のみを冷媒成分として含んでもよいし、これらの三成分以外に他の冷媒成分を含んでもよい。混合冷媒は、添加剤が添加されてもよいし、添加剤が添加されなくてもよい。
【００６９】
冷媒成分のうち、ＨＦＣ３２は、主に、高い冷凍能力やエネルギ効率を確保するために用いられる。また、ＨＦＣ１２５は、主に、温度勾配を縮小させるために用いられる。また、ＣＦ３Ｉは、主に、混合冷媒自体のＧＷＰや燃焼性を低下させるために用いられる。なお、本明細書において、温度勾配とは、冷媒の相変化（蒸発・凝縮）の開始温度と終了温度との温度差を意味する。
【００７０】
これらの三成分によると、冷凍能力やエネルギ効率に優れ、温度勾配が小さく、ＧＷＰや燃焼性が低い混合冷媒を得ることができる。そのため、このような混合冷媒を用いると、安全性や環境適合性が高く、且つ、冷凍能力や電力効率に優れた冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００７１】
冷凍サイクル装置の冷媒は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が、７５０以下であり、好ましくは５００以下であり、より好ましくは１５０以下である。ＧＷＰが７５０以下であると、環境性能に優れた冷媒となり、法令上の規制に対する適合性が高く、冷凍機だけでなく空気調和機にも使用可能になる。冷媒のＧＷＰは、混合冷媒の組成比を変えることによって調整することができる。ＨＦＣ３２は、ＧＷＰ＝６７７、ＨＦＣ１２５は、ＧＷＰ＝３５００、ＣＦ３Ｉは、ＧＷＰ＝０．４である。
【００７２】
冷凍サイクル装置の冷媒は、２５℃における飽和蒸気圧が１．１ＭＰａ以上１．８ＭＰａ以下であることが好ましい。飽和蒸気圧がこの範囲であると、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ等を用いた従来の一般的な冷凍サイクル装置に対し、システム、設計、冷媒配管の施工法等に大きな変更を加えなくとも、同等の冷凍能力や冷媒の封入性等を得ることができる。冷媒の飽和蒸気圧は、混合冷媒の組成比を変えることによって調整することができる。２５℃における飽和蒸気圧は、ＨＦＣ３２：約１．６９ＭＰａ、ＨＦＣ１２５：約１．３８ＭＰａ、ＣＦ３Ｉ：約０．５ＭＰａである。
【００７３】
冷凍サイクル装置の冷媒は、ＨＦＣ３２が、好ましくは１０重量％以上、より好ましくは２０重量％以上８０重量％以下、更に好ましくは２０重量％以上６０重量％以下、特に好ましくは３０重量％以上５０重量％以下である。また、ＨＦＣ１２５が、好ましくは５重量％以上２５重量％以下である。また、ＣＦ３Ｉが、好ましくは３０重量％以上６０重量％以下である。このような組成であると、微燃性であるＨＦＣ３２を含む混合冷媒を、ＨＦＣ１２５で疑似共沸化し、ＣＦ３Ｉで低ＧＷＰ化し、且つ、少量のＨＦＣ１２５とＣＦ３Ｉとで十分に不燃性化させることができる。
【００７４】
冷凍サイクル装置の冷媒は、前記の三成分以外に、他の冷媒成分として、ＣＯ２、炭化水素、エーテル、フルオロエーテル、フルオロアルケン、ＨＦＣ、ＨＦＯ、ＨＣｌＦＯ、ＨＢｒＦＯ等を含んでもよい。
【００７５】
なお、「ＨＦＣ」は、ハイドロフルオロカーボンを示す。「ＨＦＯ」は、炭素原子、フッ素原子および水素原子からなるハイドロフルオロオレフィンであり、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する。「ＨＣｌＦＯ」は、炭素原子、塩素原子、フッ素原子および水素原子からなり、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する。「ＨＢｒＦＯ」は、炭素原子、臭素原子、フッ素原子および水素原子からなり、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する。
【００７６】
ＨＦＣとしては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４ａ）、トリフルオロエタン（ＨＦＣ１４３ａ）、ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ２２７ｅａ）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ２３６ｆａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ２４５ｆａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ３６５ｍｆｃ）が例示される。
【００７７】
フルオロアルケンとしては、フルオロエテン、フルオロプロペン、フルオロブテン、クロロフルオロエテン、クロロフルオロプロペン、クロロフルオロブテンが例示される。
【００７８】
フルオロエテンとしては、１，１−ジフルオロエテン（ＨＦＯ１１３２ａ）、（Ｅ）−１，２−ジフルオロエテン（ＨＦＯ１１３２（Ｅ））、（Ｚ）−１，２−ジフルオロエテン（ＨＦＯ１１３２（Ｚ））、トリフルオロエテン（ＨＦＯ１１２３）が例示される。
【００７９】
フルオロプロペンとしては、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ１２４３ｚｆ）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｚｅ）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）、ＨＦＯ１２２５が例示される。
【００８０】
フルオロブテンとしては、Ｃ４Ｈ４Ｆ４（ＨＦＯ１３５４）、Ｃ４Ｈ３Ｆ５（ＨＦＯ１３４５）、Ｃ４Ｈ２Ｆ６（ＨＦＯ１３３６）が例示される。
【００８１】
クロロフルオロエテンとしては、Ｃ２Ｆ３Ｃｌ（ＣＴＦＥ）が例示される。クロロフルオロプロペンとしては、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（ＨＣＦＯ１２３３ｘｆ）、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（ＨＣＦＯ１２３３ｚｄ）が例示される。
【００８２】
＜冷凍機油＞
冷凍サイクル装置の冷凍機油としては、ポリオールエステル油（ＰＯＥ）を用いることができる。冷凍空調用の化学合成油としては、ポリビニルエーテル油（ＰＶＥ）等も知られている。しかし、ＰＶＥは、ＣＦ３Ｉの存在下で高温に加熱されると、容易に化学反応を起こして劣化する。これに対し、ＰＯＥであれば、ＣＦ３Ｉの存在下であっても、長期的に潤滑等の作用を得ることができる。また、ＰＯＥは、摺動面に破断し難い油膜を形成するため、極圧剤の有無にかかわらず、良好な潤滑性を得ることができる。
【００８３】
ポリオールエステル油は、多価アルコールと一価の脂肪酸との縮合反応によって得ることができる。多価アルコールとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。一価の脂肪酸としては、ｎ−ペンタン酸、ｎ−ヘキサン酸、ｎ−ヘプタン酸、ｎ−オクタン酸、２−メチルブタン酸、２−メチルペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、２−エチルヘキサン酸、イソオクタン酸、３、５、５−トリメチルヘキサン酸等が挙げられる。多価アルコールや一価の脂肪酸としては、一種を用いてもよいし、複数種を用いてもよい。
【００８４】
ポリオールエステル油としては、下記化学式（１）で表されるペンタエリスリトール系化合物、または、下記化学式（２）で表されるジペンタエリスリトール系化合物、または、これらの混合物が好ましい。［但し、化学式（１）および（２）中、Ｒ１は、炭素数４〜９のアルキル基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。］
【００８５】
【化１】
0006924888.tif 000002
【００８６】
【化２】
0006924888.tif 000003
【００８７】
Ｒ１としては、直鎖状のアルキル基、および、分枝状のアルキル基のいずれであってもよい。Ｒ１の具体例としては、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｓｅｃ−ペンチル基、３−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基、１−エチルペンチル基、イソへキシル基、２−エチルヘキシル基等が挙げられる。
【００８８】
化学式（１）で表されるペンタエリスリトール系化合物、および、下記化学式（２）で表されるジペンタエリスリトール系化合物は、Ｒ１として、分枝状のアルキル基のみを有することが好ましい。分枝状のアルキル基で置換されていると、エステル基が冷媒回路内に混入している水分等と反応し難くなるため、冷凍機油の劣化を抑制することができる。
【００８９】
なお、一般的な冷凍機油としては、ポリオールエステル油以外に、ポリアルキレングリコール油、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、ポリαオレフィン油、ソフト型アルキルベンゼン油等も知られている。しかし、これらの油は、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒と併用した場合に、熱化学的に不安定で反応し易いため、冷凍機油として適切ではない。
【００９０】
冷凍サイクル装置の冷凍機油は、４０℃における動粘度が２２ｍｍ２／ｓ以上８４ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましい。この範囲であると、低温でも冷媒との十分な相溶性が得られるため、様々な形式の密閉型電動圧縮機において支障なく使用することができる。圧縮機の形式にかかわらず、圧縮機の摺動部の潤滑性や、冷媒と相溶したときの圧縮室の密閉性を適切に確保することができる。
【００９１】
冷凍機油の動粘度は、主としてポリオールエステル油の組成を変えることによって調整することができる。冷凍機油の動粘度は、ＩＳＯ（International Organization for Standardization、国際標準化機構）３１０４、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials、米国材料試験協会）Ｄ４４５、Ｄ７０４２等の規格に基づいて測定することができる。
【００９２】
冷凍サイクル装置の冷凍機油は、冷媒回路内に冷媒と共に封入された状態において、水分量が３００重量ｐｐｍ以下に保持されることが好ましい。冷凍機油の水分量は、より好ましくは２００重量ｐｐｍ以下、更に好ましくは１５０重量ｐｐｍ以下、特に好ましくは１００重量ｐｐｍ以下である。
【００９３】
一般に、冷凍機油の水分量は製造時に低減されている。しかし、水分は、圧縮機への充填時に冷凍機油に混入したり、冷凍機油が循環する冷媒回路内に侵入したりする。冷媒回路内の水分は、冷凍サイクル装置の運転時には、冷媒の相ではなく、主として冷凍機油の相に局在する。
【００９４】
冷凍機油の水分量が３００重量ｐｐｍ以下に低減されていると、水分とＣＦ３ＩやＰＯＥとの反応量が極めて小さくなるため、ＣＦ３ＩやＰＯＥの加水分解を大きく抑制することができる。ＣＦ３Ｉの分解が抑制されると、ヨウ化水素が生成しなくなり、ヨウ化水素との反応によるヨウ化銅の生成も抑制されると考えられる。そのため、冷媒自体の劣化や、冷凍機油の劣化や、弁、ポンプ等の機器の動作不良を長期間にわたって抑制することができる。
【００９５】
冷凍機油の水分量は、例えば、冷凍機油の乾燥処理や、冷凍機油の充填時における雰囲気の調整や、冷媒配管の据え付け時に施す真空引きの減圧度合（真空度等）や、冷媒回路へのドライヤ・乾燥剤の設置等によって低減することができる。これらの水分量を低減する手段は、適宜組み合わせて用いてもよい。
【００９６】
冷凍機油の水分量は、冷媒と相溶している冷凍機油を冷媒回路内から採取して測定試料とし、カールフィッシャー式電量滴定法を用いて測定することができる。冷凍機油中の水分量（油中水分量）の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２７５−３：２０１５「原油及び石油製品−水分の求め方−第３部：カールフィッシャー式電量滴定法」に準じて行うことができる。
【００９７】
冷凍機油の全酸価は、冷媒回路内への初期封入時から全酸価を測定する試験終了時まで、０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に保持されることが好ましい。冷凍機油の全酸価は、より好ましくは０．０５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、更に好ましくは０．０３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。
【００９８】
全酸価は、冷凍機油の劣化の指標として用いられており、数値が大きいほど冷凍機油の劣化が進行していることを意味する。ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を冷凍機油と併用する場合、冷凍機油の加水分解や酸化だけでなく、ＣＦ３Ｉの反応による酸性成分の生成があり、冷凍機油の全酸価が高くなる。全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると、冷媒配管等の金属材料の腐食や圧縮機の摺動部の潤滑不良が生じる虞がある。
【００９９】
これに対し、冷凍機油の全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に低減されていると、金属材料の腐食や摺動部の潤滑不良が大きく抑制される。一方、ＣＦ３Ｉの反応を抑制しない場合、すなわち、冷媒配管の材料の選択や冷凍機油の水分量の低減を行わない場合や、冷凍機油としてＰＯＥ以外を用いる場合や、冷凍機油に添加剤を添加しない場合には、５０〜１５０℃で５０４時間の加速劣化試験に相当する運転時間後の全酸価を測定する試験終了時まで、全酸価を０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に保つことが困難である。
【０１００】
冷凍機油の全酸価は、主に、冷凍機油への添加剤の添加や、冷凍機油の水分量の低減によって小さくすることができる。また、銅は金属表面上でＣＦ３Ｉ自体と直接的に反応している可能性があり、冷媒配管の材料、特に、冷凍サイクルの運転中に冷媒が約７０℃以上の高温になる区間の材料の選択によっても小さくすることができる。全酸価は、油１ｇ中に含まれる全酸性成分を中和するのに要する水酸化カリウム（ＫＯＨ）のミリグラム（ｍｇ）数として定義される。全酸価の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５０１：２００３「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」に準じて行うことができる。
【０１０１】
冷凍サイクル装置の冷凍機油は、添加剤として、潤滑性向上剤、酸化防止剤、安定剤、酸捕捉剤、消泡剤、金属不活性化剤等が添加されてもよい。
【０１０２】
潤滑性向上剤としては、熱化学的に安定な第三級ホスフェート類からなる極圧剤、例えば、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、２−エチルヘキシルジフェニルホスフェート、トリス（２−エチルヘキシル）ホスフェート等を用いることができる。
【０１０３】
極圧剤は、添加剤として添加する場合には、冷凍機油１００質量％に対して０．１質量％以上２．０質量％以下とすることが好ましい。但し、ＰＯＥは、極圧剤を添加しなくとも潤滑性が良好である。また、第三級ホスフェート類等のリン酸エステルは、ＣＦ３Ｉの反応で生じるフッ化水素等の劣化生成物に分解され易い。そのため、ＰＯＥには、極圧剤を添加しなくてもよい。
【０１０４】
酸化防止剤としては、例えば、ＤＢＰＣ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）等のフェノール系酸化防止剤等を用いることができる。一般に、冷凍機油中は、酸化防止剤が消費され難い環境である。しかし、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いる場合、酸化力を持つヨウ素酸（ＨＩＯ３）等が生成するため、酸化防止剤を用いることが好ましい。
【０１０５】
酸化防止剤は、冷凍機油１００質量％に対して０．１質量％以上２１．０質量％以下であることが好ましい。
【０１０６】
酸捕捉剤としては、例えば、脂肪族エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、モノテルペン化合物等を用いることができる。脂肪族エポキシ化合物は、低温で水分と反応するため、冷凍機油に含まれる水分を運転の初期に速やかに捕捉することができる。また、ＣＦ３Ｉの反応で生じる酸性物質を効率良く捕捉できる。脂環式エポキシ化合物は、冷媒回路内に長期的に残存し、全酸価を持続的に抑制する作用を示す。
【０１０７】
脂肪族エポキシ化合物としては、例えば、アルキルグリシジルエステル化合物、アルキルグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。アルキルグリシジルエステル化合物としては、炭素数４〜１２のアルキル基が結合したモノグリシジルエステルが好ましい。アルキルグリシジルエーテル化合物としては、炭素数４〜１２のアルキル基が結合したモノグリシジルエーテルが好ましい。
【０１０８】
脂肪族エポキシ化合物のアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分枝状であってもよい。アルキル基の具体例としては、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ｓｅｃ−ペンチル基、３−ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ネオペンチル基、１−エチルペンチル基、イソへキシル基、２−エチルヘキシル基等が挙げられる。
【０１０９】
脂環式エポキシ化合物としては、例えば、１，２−エポキシシクロヘキサン、１，２−エポキシシクロペンタン、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、エキソ−２，３−エポキシノルボルナン、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、２−（７−オキサビシクロ［４．１．０］ヘプト−３−イル）−スピロ（１，３−ジオキサン−５，３’−［７］オキサビシクロ［４．１．０］ヘプタン、４−（１’−メチルエポキシエチル）−１，２−エポキシ−２−メチルシクロヘキサン、４−エポキシエチル−１，２−エポキシシクロヘキサン等が挙げられる。
【０１１０】
酸捕捉剤は、冷凍機油１００質量％に対して０．１質量％以上２．０質量％以下であることが好ましい。酸捕捉剤としては、脂肪族エポキシ化合物と脂環式エポキシ化合物を併用することが好ましい。
【０１１１】
次に、本実施形態に係る冷凍サイクル装置で用いる冷媒配管の詳細について説明する。
【０１１２】
本実施形態に係る冷凍サイクル装置では、冷凍サイクルの運転中に冷媒が７０℃以上の高温になる区間の冷媒配管として、銅の含有量が低い金属管を用いる。銅の含有量が低い金属管としては、Ｃｕ量が０．５質量％未満である金属管、例えば、鋼管、ステンレス鋼管、アルミニウム管、アルミニウム合金管等を用いることができる。
【０１１３】
従来の空気調和機等の冷凍サイクル装置では、機械的強度や加工性の高さ、材料コストの低さ等の観点から、冷媒配管として、銅管が用いられている。一般的な冷媒配管は、銅及び銅合金の継目無管である。冷媒配管の材料としては、無酸素銅である合金番号Ｃ１０２０、リン脱酸銅である合金番号Ｃ１２２０、Ｃ１２０１等が用いられている。
【０１１４】
一般に、冷媒配管の仕様は、高圧ガス保安法や、冷凍保安規則や、冷凍保安規則関係例示基準に定められた技術上の基準に従う必要がある。一般に、冷媒配管の耐圧種別や最小肉厚は、ＪＩＳ  Ｂ  ８６０７：２０２０の付属書に挙げられた冷媒配管用銅及び銅合金管の中から選定されている。
【０１１５】
従来の冷媒配管を構成する銅は、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いた場合、ＣＦ３Ｉの反応によって、銅管の内面にＣｕＩを生成することが確認されている。銅は、ＣＦ３Ｉと水分等との反応で生じるヨウ化水素等と反応するだけでなく、金属表面上でＣＦ３Ｉ自体と直接的に反応している可能性がある。
【０１１６】
ＣｕＩの生成量は、冷媒回路中の銅管のうち、冷媒が約７０℃以上の高温になる区間で多いことが確認されている。特に、圧縮機の吐出側に接続される冷媒配管で顕著に多く、圧縮機と四方弁との間の区間が主な発生源となる。ＣｕＩは、銅管の内面に付着した形態の粒状物やスラッジを形成するが、銅管の内面から剥離して冷媒回路中を循環し、冷媒回路内の狭隘な箇所に溜まることが確認されている。
【０１１７】
例えば、ＣｕＩが、四方弁、膨張弁等の弁本体内に流入した場合、流路に目詰まりを生じたり、弁体や弁棒の摺動部に噛み込みを生じたりして、動作不良の要因となる。また、密閉型圧縮機は、シャフト内やクランク周辺に給油ポンプを備えているが、ＣｕＩが圧縮機に流入した場合、給油ポンプの流路内や給油用ポケット等に堆積して、給油不足による動作不良を引き起こす。
【０１１８】
また、ＣｕＩの粒状物やスラッジは、ＣｕＩだけでなく、有機成分や、金属石鹸等の二次的な反応生成物を含んでいる可能性がある。二次的な反応生成物としては、ＣＦ３Ｉ自体や、ＣＦ３Ｉの反応によって生じた反応生成物と、冷凍機油や、冷媒回路中のシール材等の有機材料や、金属材料由来の金属イオン等との反応生成物があり得る。
【０１１９】
ＣｕＩや二次的な反応生成物の生成は、機器の動作不良の可能性を高めるだけでなく、ＣＦ３Ｉの分解や冷媒の劣化が進行していることを意味する。ＣＦ３Ｉの分解が進行すると、冷媒の難燃性が悪化すると共に、トリフルオロメタン（ＨＦＣ２３）等の生成によってＧＷＰが増大することが懸念される。また、ＣｕＩと二次的な反応生成物とが複合化して、スラッジの堆積や目詰まりが起こり易くなることが懸念される。
【０１２０】
また、従来の冷媒配管を構成する銅は、ＣＦ３Ｉ自体と直接的に反応する可能性があり、冷媒自体の劣化を積極的に促進させている可能性もある。冷媒配管を構成する銅の金属表面は、イオン化しないまま、ＣＦ３Ｉ等に対して触媒的に作用する可能性がある。このような場合、冷媒回路内の水分量が低減されていたとしても、冷媒が高温になる箇所をはじめ、ＣＦ３Ｉ自体の分解が進行することが懸念される。
【０１２１】
このような銅管の使用による問題に対し、冷凍サイクルの運転中に冷媒が７０℃以上の高温になる区間の冷媒配管として銅の含有量が低い金属管を用いると、ＣｕＩや二次的な反応生成物の生成が抑制されるため、ＣｕＩや二次的な反応生成物が、弁、給油ポンプ等に固着・堆積するのを防ぐことができる。また、銅管とＣＦ３Ｉとの直接的な反応が低減するため、冷媒自体の劣化を抑制することができると考えられる。そのため、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いるにもかかわらず、冷媒の劣化が抑制され、冷媒の反応により生じるＣｕＩの生成量が低減し、各種の弁や、給油ポンプ等の機器の動作不良が長期的に防止されるエネルギ効率や運転信頼性が高い冷凍サイクル装置が得られる。
【０１２２】
弁の具体例としては、四方弁、室外膨張弁、過冷却冷媒を熱交換する熱交換器に過冷却冷媒を送る過冷却膨張弁、圧縮機の吐出配管等や圧縮機に内蔵して備えられる逆止弁、凝縮器で生じた過冷却冷媒を圧縮機に向けてバイパスさせるバイパス回路に備えられる過冷却バイパス逆止弁、室内膨張弁、冷媒回路中の安全弁、マルチエアコンに備えられる切替弁等が挙げられる。給油ポンプとしては、圧力差を利用して油上げする給油用スリットや、ネジポンプ、ギヤポンプ等の各種の機構によるものが挙げられる。
【０１２３】
銅の含有量が低い金属管を用いる冷凍サイクル装置は、ビル用マルチエアコン、ルームエアコン、パッケージエアコン等、装置の種類が特に制限されるものではないが、大型の空気調和機であることが好ましく、複数の室内機を備えるビル用マルチエアコンであることが特に好ましい。
【０１２４】
大型の空気調和機は、冷媒封入量が多く、冷媒配管の配管長が長いし、圧縮機が並列化される場合もある。このような空気調和機において、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用い、且つ、冷凍サイクルの運転中に冷媒が高温になる区間の冷媒配管として銅管を用いると、多量のＣｕＩが生じる。冷媒回路中に不溶性物質が溜まり易い箇所がある場合、その箇所に多量のＣｕＩが集中するため、機器の動作不良等が起こり易くなる。
【０１２５】
これに対し、大型の空気調和機において、冷凍サイクルの運転中に冷媒が約７０℃以上の高温になる区間の冷媒配管として銅の含有量が低い金属管を用いると、冷媒回路内におけるＣｕＩの生成量が大きく減少するため、多量のＣｕＩの集中による機器の動作不良を防止することができる点で有効である。
【０１２６】
冷媒が高温になる区間に用いる銅の含有量が低い金属管は、管を形成する材料のＣｕ量が、０．５質量％未満であり、好ましくは０．４質量％以下、より好ましくは０．３質量％以下、更に好ましくは０．２質量％以下、更に好ましくは０．１質量％以下である。Ｃｕ量が０．５質量％程未満であると、冷凍サイクルの運転中に約７０℃以上の高温になる箇所においても、ＣｕＩの生成や冷媒自体の劣化が十分に抑制されるため、冷媒配管として適切に用いることができる。
【０１２７】
銅の含有量が低い金属管としては、Ｃｕ量が少なくとも０．５質量％未満である鋼管、ステンレス鋼管、アルミニウム管、アルミニウム合金管等を、冷媒配管に要求される耐圧に応じて、材料毎且つ外径毎の最小肉厚を満たす寸法として用いる。これらの金属管は、押出管および引抜管のいずれであってもよい。また、めっき、陽極酸化処理等の表面処理や、防錆塗装等のコーティングを施されてもよい。但し、管内面に関しては、コーティングを施されなくてもよい。
【０１２８】
鋼管としては、ＪＩＳ  Ｇ  ３４５４：２０１７に規定された圧力配管用炭素鋼鋼管が好ましい。鋼管の好ましい材料としては、Ｃｕ量が０．５質量％以下であるＳＴＰＧ３７０、ＳＴＰＧ４１０等が挙げられる。
【０１２９】
ＳＴＰＧ３７０は、質量％で、Ｃ：０．２５％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｍｎ：０．３０〜０．９０％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下、引張強さ：３７０Ｎ／ｍｍ２以上、耐力：２１５Ｎ／ｍｍ２以上、伸び：試験片に応じて１６〜３０％以上である。
【０１３０】
ＳＴＰＧ４１０は、質量％で、Ｃ：０．３０％以下、Ｓｉ：０．３５％以下、Ｍｎ：０．３０〜１．００％、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０４０％以下、引張強さ：４１０Ｎ／ｍｍ２以上、耐力：２４５Ｎ／ｍｍ２以上、伸び：試験片に応じて１１〜２５％以上である。
【０１３１】
ステンレス鋼管としては、ＪＩＳ  Ｇ  ３４５９：２０１６に規定された配管用ステンレス鋼鋼管が好ましい。ステンレス鋼管の好ましい材料としては、Ｃｕ量が０．５質量％以下であるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等が挙げられる。
【０１３２】
ＳＵＳ３０４は、質量％で、Ｃ：０．０８％以下（Ｈ：０．０４〜０．１０％、Ｌ：０．０３０％以下）、Ｓｉ：１．００％以下（Ｈ：０．７５％以下）、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下（Ｈ：０．０４０％以下）、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：８．００〜１１．００％（Ｌ：９．００〜１３．００％）、Ｃｒ：１８．００〜２０．００％、引張強さ：５２０Ｎ／ｍｍ２以上（Ｌ：４８０Ｎ／ｍｍ２以上）、耐力：２０５Ｎ／ｍｍ２以上（Ｌ：１７５Ｎ／ｍｍ２以上）、伸び：試験片に応じて２２〜３５％以上である。
【０１３３】
ＳＵＳ３１６は、質量％で、Ｃ：０．０８％以下（Ｈ：０．０４〜０．１０％、Ｌ：０．０３０％以下）、Ｓｉ：１．００％以下（Ｈ：０．７５％以下）、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０４５％以下（Ｈ：０．０３０％以下）、Ｓ：０．０３０％以下、Ｎｉ：１０．００〜１４．００％（Ｈ：１１．００〜１４．００％、Ｌ：１２．００〜１６．００％）、Ｃｒ：１６．００〜１８．００％、引張強さ：５２０Ｎ／ｍｍ２以上（Ｌ：４８０Ｎ／ｍｍ２以上）、耐力：２０５Ｎ／ｍｍ２以上（Ｌ：１７５Ｎ／ｍｍ２以上）、伸び：試験片に応じて２２〜３５％以上である。
【０１３４】
アルミニウム管およびアルミニウム合金管としては、ＪＩＳ  Ｈ  ４０８０：２０１５に規定されたアルミニウム及びアルミニウム合金継目無管が好ましい。アルミニウム合金管の好ましい材料としては、Ｃｕ量が０．５質量％以下であるＡ１０７０、Ａ１１００、Ａ３００３、Ａ３００４、Ａ３００５、Ａ３１０３、Ａ６０６１、Ａ６０６３等が挙げられる。
【０１３５】
Ａ１０７０は、質量％で、Ｓｉ：０．２０％以下、Ｆｅ：０．２５％以下、Ｃｕ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．０３％以下、Ｍｇ：０．０３％以下、Ｚｎ：０．０４％以下、Ｖ：０．０５％以下、Ｔｉ：０．０３％以下、その他の元素：個々に０．０３％以下、押出管の引張強さ：５５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の耐力：１５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の引張強さ：質別に応じて５５Ｎ／ｍｍ２以上９５Ｎ／ｍｍ２以下〜１２０Ｎ／ｍｍ２以上である。
【０１３６】
Ａ１１００は、質量％で、Ｓｉ＋Ｆｅ：０．９５％以下、Ｃｕ：０．０５〜０．２０％、Ｍｎ：０．０５％以下、Ｚｎ：０．１０％以下、その他の元素：個々に０．０５％以下、合計で０．１５％以下、押出管の引張強さ：７５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の耐力：２０Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の伸び：２５％以上、引抜管の引張強さ：質別に応じて７５Ｎ／ｍｍ２以上１１０Ｎ／ｍｍ２以下〜１５５Ｎ／ｍｍ２以上である。
【０１３７】
Ａ３００３は、質量％で、Ｓｉ：０．６％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ：０．０５〜０．２０％、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｚｎ：０．１０％以下、Ｖ：０．０５％以下、その他の元素：個々に０．０３％以下、合計で０．１５％以下、押出管の引張強さ：９５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の耐力：３５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の引張強さ：質別に応じて９５Ｎ／ｍｍ２以上１２５Ｎ／ｍｍ２以下〜１８５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の耐力：質別に応じて３５Ｎ／ｍｍ２以上〜１６５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の伸び：質別に応じて３０％以上〜２％以上である。
【０１３８】
Ａ３１０３は、質量％で、Ｓｉ：０．５０％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．９〜１．５％、Ｍｇ：０．３０％以下、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．２０％以下、Ｚｒ＋Ｔｉ：０．１０％以下、その他の元素：個々に０．０５％以下、合計で０．１５％以下、押出管の引張強さ：質別に応じて９５Ｎ／ｍｍ２以上〜９５Ｎ／ｍｍ２以上１２５Ｎ／ｍｍ２以下、押出管の耐力：３５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の伸び：２０％以上、引抜管の引張強さ：質別に応じて９５Ｎ／ｍｍ２以上〜９５Ｎ／ｍｍ２以上１２５Ｎ／ｍｍ２以下、引抜管の耐力：質別に応じて３５Ｎ／ｍｍ２以上〜１６５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の伸び：質別に応じて３０％以上〜２％以上である。
【０１３９】
Ａ６０６１は、質量％で、Ｓｉ：０．４０〜０．８％、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ：０．１５〜０．４０％、Ｍｎ：０．１５％以下、Ｍｇ：０．８〜１．２％、Ｃｒ：０．０４〜０．３５％、Ｚｎ：０．２５％以下、Ｔｉ：０．１５％以下、その他の元素：個々に０．０５％以下、合計で０．１５％以下、押出管の引張強さ：質別に応じて１４５Ｎ／ｍｍ２以下〜２６５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の耐力：質別に応じて１１０Ｎ／ｍｍ２以下〜２４５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の伸び：１６％以上〜８％以上、引抜管の引張強さ：質別に応じて１４５Ｎ／ｍｍ２以下〜２９５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の耐力：質別に応じて１００Ｎ／ｍｍ２以下〜２４５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の伸び：質別に応じて２０％以上〜１０％以上である。
【０１４０】
Ａ６０６３は、質量％で、Ｓｉ：０．２０〜０．６％、Ｆｅ：０．３５％以下、Ｃｕ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１０％以下、その他の元素：個々に０．０５％以下、合計で０．１５％以下、押出管の引張強さ：質別に応じて１３５Ｎ／ｍｍ２以下〜２４５Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の耐力：質別に応じて６０Ｎ／ｍｍ２以下〜２００Ｎ／ｍｍ２以上、押出管の伸び：１６％以上〜８％以上、引抜管の引張強さ：質別に応じて１２５Ｎ／ｍｍ２以下〜２７５Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の耐力：質別に応じて７５Ｎ／ｍｍ２以上〜２４０Ｎ／ｍｍ２以上、引抜管の伸び：質別に応じて１６％以上〜５％以上である。
【０１４１】
アルミニウム合金管の材料としては、Ｃｕ量が０．５質量％以上である点で、Ａ２０１１、Ａ２０１４、Ａ４０３２、Ａ７０７５等は好ましくない。アルミニウム管やアルミニウム合金管は、銅管と比較して機械的強度が低いため、管の肉厚を厚くしなければならない。
【０１４２】
銅の含有量が低い金属管は、内面に圧力を受ける圧力配管として用いる場合、次の補正式（Ｉ）で求められる最小厚さ以上とする必要がある（冷凍保安規則関係例示基準  ２３．６．１参照）。
ｔ＝Ｐ・Ｄｏ／（２・σa・η＋０．８Ｐ）  ・・・（Ｉ）
ここで、ｔ：管の最小厚さ（ｍｍ）、Ｐ：設計圧力（ＭＰa）、Ｄｏ：管の外径（ｍｍ）、σa：材料の許容引張応力（Ｎ／ｍｍ２）、η：溶接継ぎ手の効率を表す。
【０１４３】
銅の含有量が低い金属管は、少なくとも、圧縮機と四方弁との間の区間に用いることが好ましい。圧縮機と四方弁との間の区間は、冷媒の温度が７０℃以上になるため、ＣｕＩが生成し易い区間である。そのため、このような区間の冷媒配管として銅の含有量が低い金属管を用いると、冷媒回路内におけるＣｕＩの生成量を効果的に減少させることができる。銅の含有量が低い金属管には、逆流を防止するためのＵ字トラップや、振動を抑制するための曲部を形成してもよい。
【０１４４】
銅の含有量が低い金属管は、圧縮機と四方弁との間に油分離器を設ける場合は、少なくとも圧縮機と油分離器とを接続する冷媒配管に用いることが好ましく、圧縮機と油分離器とを接続する冷媒配管と油分離器と四方弁とを接続する冷媒配管の両方に用いることがより好ましい。また、圧縮機の吐出側に、振動、液ハンマ、騒音等の防止のために、金属製ベローズ等の可撓管を設ける場合は、可撓管に接続される冷媒配管に用いることが好ましい。
【０１４５】
銅の含有量が低い金属管は、圧縮機と四方弁との間の区間に加え、冷媒回路中の他の区間に用いてもよい。冷媒回路中の他の区間の具体例としては、四方弁と室外熱交換器との間の区間や、四方弁と室内熱交換器との間の区間等が挙げられる。但し、機械的強度や加工性の高さ、材料コストの低さ等の観点からは、これらの区間や、室外熱交換器と室内熱交換器との間の区間等は、銅管で構成されることが好ましい。
【０１４６】
四方弁は、黄銅製、ステンレス鋼製等のいずれであってもよい。銅の含有量が低い金属管と、四方弁や圧縮機の吐出側との接続は、材質に応じて、銀ろう、銅ろう、黄銅ろう、ニッケルろう、アルミろう等を用いたろう付け、融接、共晶圧接等によって行うことができる。圧縮機の吐出側等には、異種金属の接触、振動による疲労破壊等を防止するために継手を用いることができる。
【０１４７】
以上の本実施形態に係る冷凍サイクル装置によると、冷凍サイクルの運転中に冷媒が約７０℃以上の高温になる区間の冷媒配管として銅の含有量が低い金属管を用いるため、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いるにもかかわらず、ＣｕＩや、有機成分、金属石鹸等の生成量が低減し、目詰まり等による機器の動作不良が長期的に防止される。銅とＣＦ３Ｉ自体との直接的な反応も抑制されるため、５０〜１５０℃で５０４時間の加速劣化試験に相当する運転時間を超えるような長期間にわたって、冷凍機油の全酸価を０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に保つことができる。また、このような低い全酸価は、冷媒が低温である区間に銅管を用いる場合に、銅管とヨウ化水素との反応を低減する方向に作用する可能性がある。そのため、低ＧＷＰと低燃焼性とが両立するＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いるエネルギ効率や運転信頼性が高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【０１４８】
以上、本発明に係る冷凍サイクル装置の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、技術的範囲を逸脱しない限り、様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成に他の構成を加えたりすることが可能である。また、或る実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、構成の削除、構成の置換をすることも可能である。
【実施例】
【０１４９】
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。
【０１５０】
＜試験１〜３５＞
トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む混合冷媒と、冷凍機油と、冷媒配管の管材の組み合わせについて、ヨウ化金属の生成の傾向を評価するため、オートクレーブを用いた加熱による加速劣化試験を行った。
【０１５１】
冷媒としては、ビル用マルチエアコンを想定したＨＦＣ３２：ＨＦＣ１２５：ＣＦ３Ｉ＝５０質量％：１０質量％：４０質量％の混合冷媒を用いた。
【０１５２】
試験１〜１５については、冷凍機油として、次のポリオールエステル油（記号ＰＯＥ）を用いた。なお、各冷凍機油には、酸化防止剤であるＤＢＰＣ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）を０．２５重量％配合した。また、脂環式エポキシ化合物であるＣＧＥ（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）を０．５重量％配合した。
【０１５３】
（記号ＰＯＥ）ヒンダードタイプポリオールエステル油（ペンタエリスリトール系の２−エチルヘキサン酸／３，５，５−トリメチルヘキサン酸の混合脂肪酸エステル油、４０℃における動粘度＝６４．９ｍｍ２／ｓ）
【０１５４】
試験１６〜２０については、冷凍機油として、添加剤を含まないポリオールエステル油のベース油（記号ＰＯＥ−Ｂ）を用いた。
【０１５５】
試験２１〜３５については、冷凍機油として、次のポリビニルエーテル油（記号ＰＶＥ）を用いた。なお、各冷凍機油には、酸化防止剤であるＤＢＰＣ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）を０．３重量％配合した。また、エポキシ系の酸捕捉剤を０．３重量％配合した。また、極圧剤であるＴＣＰ（トリクレジルホスフェート）を１．０重量％配合した。
【０１５６】
（記号ＰＶＥ）ポリビニルエーテル油（アルコキシビニルの重合体でありアルコキシ基がエチルオキシ基およびイソブチルオキシ基である共重合体エーテル油、４０℃における動粘度＝６６．８ｍｍ２／ｓ）
【０１５７】
（オートクレーブを用いた加速劣化試験）
加速劣化試験は、次の手順で行った。はじめに、洗浄したオートクレーブ（耐圧：最大２０ＭＰａ、内容積：２２０ｍＬ）に、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ）製の容器を入れた。そして、このＰＴＦＥ容器に、２４ｇの冷凍機油と、金属管（外径：６．３５ｍｍ、肉厚：１．２ｍｍ、長さ：５０ｍｍ）を入れた。
【０１５８】
金属管の材質は、銅（リン脱酸銅：Ｃ１２２０）、ステンレス鋼（オーステナイト系ステンレス鋼：ＳＵＳ３０４）、アルミニウム合金（マンガン添加アルミニウム合金：Ａ３００５）の３種類とした。金属管は、冷凍機油毎に用意した各ＰＴＦＥ容器に２本ずつ入れた。冷凍機油は、初期の水分量を１００重量ｐｐｍ未満に調節した。冷凍機油の水分量は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２７５−３に準じてカールフィッシャー式電量滴定法によって測定した。
【０１５９】
続いて、冷凍機油と金属管を入れたＰＴＦＥ容器入りのオートクレーブを、１００Ｐａ以下に減圧して真空引きした後、１２ｇの冷媒を導入して密閉した。そして、このオートクレーブを、恒温槽に入れて加熱した。加熱時間は、５０４時間とした。加熱温度は、５０℃、７５℃、１００℃、１２５℃、１５０℃のいずれかとした。７５〜１２５℃は、実機における高温域に該当する。加熱後にＰＴＦＥ容器を開封し、冷凍機油の全酸価と色相、金属管の重量変化を測定した。
【０１６０】
全酸価は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５０１：２００３「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」に準じて測定した。色相は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５８０：２００３「石油製品−色試験方法」に準じてＡＳＴＭ色で試験した。金属管の重量変化は、試験前と比較した重量の増加分を測定し、表面積の単位面積（ｍ２）当たりの重量変化量として求めた。重量の増加分は、金属管の反応による生成物、冷媒や冷凍機油の反応による生成物等の合計重量を表すといえる。
【０１６１】
図３は、１５０℃の加速劣化試験後の金属管の表面を観察した走査型電子顕微鏡画像である。
図３には、ＣＦ３Ｉを含む混合冷媒と冷凍機油の存在下、金属管を１５０℃の高温に加熱して加速劣化させた後、金属管の表面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）で観察した結果を示す。図３に示すように、銅管の場合、表面に微細な粒状の生成物が認められた。一方、ステンレス鋼管や、アルミニウム合金管の場合、生成物は殆ど認められなかった。
【０１６２】
続いて、金属管の表面をＳＥＭ−ＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：エネルギ分散型Ｘ線分光法）で元素分析した。その結果、銅管に生じた生成物の化学組成は、炭素Ｃ：４．６質量％、ヨウ素Ｉ：６１．７質量％、銅Ｃｕ：３３．７質量％であった。銅管に生じた生成物は、ヨウ素と銅のモル比から、ヨウ化銅（ＣｕＩ）であり、有機成分等が含まれていると推定される。一方、ステンレス鋼管やアルミニウム合金管の場合、ヨウ素等のハロゲンは検出されなかった。
【０１６３】
表１および表２に、試験１〜３５について、冷凍機油の色相、冷凍機油の全酸価、金属管の重量変化の測定結果を示す。
【０１６４】
【表１】
0006924888.tif 000004
【０１６５】
【表２】
0006924888.tif 000005
【０１６６】
試験１〜１５は、冷凍機油として、添加剤を添加したポリオールエステル油を用いたものであるが、試験後の冷凍機油の全酸価が、初期値（０．０１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下）に対して小さい増加に抑えられている。全酸価は、全ての温度および管材の場合に０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、冷凍機油の劣化が十分に抑制されている。
【０１６７】
金属管の重量変化は、銅管の場合に最も大きく、次いでアルミニウム合金管が大きく、ステンレス鋼管が最も小さくなった。金属管の重量変化は、温度が高いほど大きい傾向を示している。ヨウ化金属等の生成量は、銅管の場合に多く、高温であるほど増加することが分かる。銅管の場合、７５〜１５０℃で、０．５ｇ／ｍ２以上の大きな重量変化が生じたのに対し、５０℃では小さい重量変化に留まった。
【０１６８】
これらの結果から、ステンレス鋼管やアルミニウム合金管は、高温の冷媒配管内であっても、ヨウ化金属等のハロゲン化金属の生成を抑制できることが分かる。また、従来の銅管であっても、約７５℃よりも低い温度であれば、ヨウ化銅の生成が抑制されるため、冷凍サイクルの運転中に高温にならない箇所の冷媒配管として使用できるといえる。
【０１６９】
試験１６〜２０は、冷凍機油として、添加剤を含まないポリオールエステル油のベース油を用いたものであるが、試験後の冷凍機油の全酸価が、試験１〜１５と比較して、大幅に増加している。金属管の重量変化は、５０℃の低温でも生じている。冷凍機油としてポリオールエステル油を用いた場合であっても、適切な添加剤が添加されていない場合には、全酸価を０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下に保つことや、ヨウ化金属等の生成量を０．５ｇ／ｍ２以下に保つことが難しいといえる。
【０１７０】
試験２１〜３５は、冷凍機油として、ポリビニルエーテル油を用いたものであるが、試験後における冷凍機油の全酸価が、試験１〜１５と比較して、高い傾向を示している。特に、銅管の場合には、全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上に大幅に増加している。金属管の重量変化は、試験１〜１５と比較して、大きい傾向を示している。
【０１７１】
特に、試験２１〜２５に示されるとおり、銅管の場合には、５０℃の低温であっても、全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以上に顕著に増加しており、金属管の重量変化も顕著に大きくなっている。７５〜１５０℃では、全酸価や重量変化が更に増大している。これらの結果から、銅管を用いた冷媒回路では、ポリビニルエーテル油が好ましくないことが分かる。
【０１７２】
また、試験２６〜３０に示されるとおり、ステンレス鋼管の場合には、５０〜１００℃において、全酸価が抑制されており、金属管の重量変化も小さくなっている。しかし、１００℃よりも高温では、全酸価が若干増加すると共に、金属管の重量変化が０．５ｇ／ｍ２以上に大きくなっている。ポリビニルエーテル油を用いる場合、ステンレス鋼管でも十分な対策にならず、ポリオールエステル油が好ましいことが分かる。
【０１７３】
また、試験３１〜３５に示されるとおり、アルミニウム合金管の場合には、５０〜７５℃において、全酸価が抑制されており、金属管の重量変化も小さくなっている。しかし、７５℃よりも高温では、ステンレス鋼管の場合よりも、全酸価が増加すると共に、金属管の重量変化が大きくなっている。ポリビニルエーテル油を用いる場合、アルミニウム合金管でも十分な対策にならず、ステンレス鋼管よりも反応する可能性があり、ポリオールエステル油が好ましいことが分かる。
【０１７４】
＜実施例１＞
図１に示す冷凍サイクル装置において、圧縮機と四方弁との間の冷媒配管をステンレス鋼管（材質：ＳＵＳ３０４、外径：１５．８８ｍｍ、肉厚：１．０ｍｍ）に変更して、高速高負荷条件における３０００時間の耐久試験を実施した。
【０１７５】
冷凍サイクル装置としては、スクロール式の密閉型電動圧縮機を搭載した装置であって、冷房能力が２８ｋＷのビル用マルチエアコン用の装置を用いた。圧縮機の回転速度は、６０００ｍｉｎ−１とした。モータの鉄心とコイルとの絶縁には、厚さが２５０μｍの耐熱ＰＥＴフィルム（Ｂ種、温度指数：１３０℃）を用いた。コイルには、ポリエステルイミド−アミドイミドのダブルコートを施した二重被覆銅線を用いた。
【０１７６】
冷媒としては、試験１〜３５と同様に、ビル用マルチエアコンを想定したＨＦＣ３２：ＨＦＣ１２５：ＣＦ３Ｉ＝５０質量％：１０質量％：４０質量％の混合冷媒を用いた。冷媒は、冷媒回路内に８０００ｇを封入した。冷凍機油としては、試験１〜１５と同様に、添加剤を添加したポリオールエステル油を用い、圧縮機内に１５００ｍＬを封入した。
【０１７７】
＜比較例１＞
図１に示す冷凍サイクル装置において、圧縮機と四方弁との間の冷媒配管を従来の銅管（材質：Ｃ１２２０、外径：１５．８８ｍｍ、肉厚：１．２ｍｍ）で構成して、実施例１と同様に、高速高負荷条件における３０００時間の耐久試験を実施した。
【０１７８】
（耐久試験）
実施例１に係る冷凍サイクル装置および比較例１に係る冷凍サイクル装置は、３０００時間にわたって運転した。その後、圧縮機と四方弁との間の冷媒配管を切断して内面を切り出し、劣化生成物の生成や付着の状態を走査型電子顕微鏡で観察した。
【０１７９】
図４は、圧縮機の吐出側に接続された冷媒配管の耐久試験後の表面を観察した走査型電子顕微鏡画像である。
図４に示すように、圧縮機と四方弁との間の冷媒配管がステンレス鋼管である実施例１では、耐久試験後のステンレス鋼管の内面において、生成物は殆ど認められなかった。一方、圧縮機と四方弁との間の冷媒配管が銅管である比較例１では、耐久試験後の銅管の内面において、多量の生成物の付着が認められた。
【０１８０】
ステンレス鋼管である実施例１では、耐久試験後の冷媒配管の内面をＳＥＭ−ＥＤＸで元素分析したところ、ヨウ素等のハロゲンは検出されなかった。また、耐久試験後の室外熱交換器の室外膨張弁と室内膨張弁を解体し、異物の付着の状態を観察したところ、いずれの膨張弁においても、異物の付着は認められなかった。また、いずれの膨張弁においても、弁座漏れが発生してなく、動作電圧が規格の範囲内であった。圧縮機の給油ポンプの吸込口には、ヨウ化銅等の堆積物が微量しか存在しなかった。
【０１８１】
一方、銅管である比較例１では、耐久試験後の室外熱交換器の室外膨張弁と室内膨張弁を解体し、異物の付着の状態を観察したところ、いずれの膨張弁においても、弁体の周辺に多量の異物の付着が認められた。また、室外熱交換器の室外膨張弁では、弁座漏れが発生しており、室内膨張弁では、動作電圧が規格の範囲外となっていた。圧縮機の給油ポンプの吸込口がある給油ポンプケースの底部には、ヨウ化銅等の堆積物が多量に認められた。
【０１８２】
以上の結果から、低ＧＷＰと低燃焼性とが両立するＣＦ３Ｉを含む混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置に関して、冷凍サイクルの運転中に冷媒が高温になる区間の冷媒配管として銅の含有量が低い金属管を用いると、弁、給油ポンプ等の機器への付着物や堆積物が減少し、これらの機器の動作不良が長期間にわたって防止されることが確認された。
【符号の説明】
【０１８３】
１      室外機
２      室内機
３      圧縮機
４      四方弁
５      室外熱交換器（凝縮器／蒸発器）
６      レシーバタンク
７      ドライヤ
８      室外膨張弁（減圧器）
９      アキュムレータ
１０    室外送風機
１１    室内熱交換器（蒸発器／凝縮器）
１２    室内膨張弁（減圧器）
１３    室内送風機
２０    固定スクロール部材
２０ａ  固定ラップ
２１    旋回スクロール部材
２１ａ  旋回ラップ
２２    フレーム
２３    クランクシャフト
２４    モータ
２５    密閉容器
２６    圧縮室
２７    吐出口
２８    吐出パイプ
２９    油孔
３０    主軸受
３１    副軸受
３２    油溜め部
１１０  吸込配管
１２０  吐出配管
１３０  冷媒配管
１４０  冷媒配管
１５０  冷媒配管
１６０  冷媒配管
【要約】      （修正有）【課題】トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒を用い、冷媒の劣化が抑制され、機器の動作不良が長期的に防止される冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機３と、冷媒の循環方向を切り替える四方弁４と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器とを備える冷凍サイクル装置１００であって、冷媒は、トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒で、２５℃における蒸気圧が１．１ＭＰａ以上１．８ＭＰａ以下であり、圧縮機３は、密閉容器内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するモータとを備え、且つ、摺動部を潤滑する冷凍機油が充填されている密閉型電動圧縮機であり、冷凍機油は、全酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のポリオールエステル油であり、冷凍サイクルの運転中に冷媒が７０℃以上の高温になる区間の冷媒配管１２０が、鋼管、ステンレス鋼管、アルミニウム管またはアルミニウム合金管である。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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