JP2018096652A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた冷凍サイクル装置の安全性を高める。【解決手段】圧縮機１０２と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを環状に接続して構成した冷凍サイクルに、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動流体を封入して構成した冷凍サイクル装置であって、前記冷凍サイクルに封入した作動流体が不均化反応を起こした時に前記冷凍サイクルを構成するサイクル構成部品（圧縮機１０２）の移動を抑制する緩衝部材２０１を備えた構成としてある。これにより、作動流体が不均化反応を起こしてサイクル構成部品が破損すると、当該破損によって飛散或いは移動するサイクル構成部品の移動を緩衝部材によって抑制するので、当該サイクル構成部品が冷凍サイクル装置の筐体外に飛び出すのを防止でき、冷凍サイクル装置の安全を確保することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いる冷凍サイクル装置に関する。

一般に、冷凍サイクル装置は、圧縮機、必要に応じて四方弁、放熱器（または凝縮器）、キャピラリーチューブや膨張弁等の減圧器、蒸発器、等を配管接続して冷凍サイクルを構成し、その内部に冷媒を循環させることにより、冷却または加熱作用を行っている。

これらの冷凍サイクル装置における冷媒としては、フロン類（フロン類はＲ○○またはＲ○○○と記すことが、米国ＡＳＨＲＡＥ３４規格により規定されている。以下、Ｒ○○またはＲ○○○と示す）と呼ばれるメタンまたはエタンから誘導されたハロゲン化炭化水素が知られている。

上記のような冷凍サイクル装置用冷媒としては、Ｒ４１０Ａが多く用いられているが、Ｒ４１０Ａ冷媒の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は２０９０と大きく、地球温暖化防止の観点から問題がある。

そこで、地球温暖化防止の観点からは、ＧＷＰの小さな冷媒として、例えば、ＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、ＨＦＯ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）が提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

国際公開第２０１２／１５７７６４号 国際公開第２０１２／１５７７６５号

しかしながら、ＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、ＨＦＯ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）は、Ｒ４１０Ａなどの従来の冷媒に比べて安定性が低く、ラジカルを生成した場合、不均化反応により別の化合物に変化する恐れがある。不均化反応は大きな熱放出を伴って圧力上昇するため、圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性を低下させる恐れがある。このため、ＨＦＯ１１２３やＨＦＯ１１３２を圧縮機や冷凍サイクル装置に用いる場合には、この不均化反応を抑制する必要がある。

このような不均化反応は、過度に高温高圧となった冷媒雰囲気下にて、高エネルギが付加されると、これが起点となって発生する。

例えば、一例を挙げると、正常な運転条件下ではない状態、すなわち、凝縮器側の送風ファン停止、冷凍サイクルの閉塞等によって、吐出圧力（冷凍サイクルの高圧側）が過度に上昇する。

このような状態下で圧縮機のロック異常が生じ、このロック異常下においても、圧縮機への電力供給を続けると、圧縮機の電動機へ電力が過剰に供給され、電動機が異常に発熱する。その結果、電動機の固定子を構成する固定子巻線の導線同士でレイヤーショートと呼ばれる現象を引き起こし、これが高エネルギ源となって不均化反応を誘起することになる。

そして、不均化反応が発生すると圧縮機内の圧力が異常に上昇し、圧縮機が破損して周囲に飛散する恐れがある。

本発明は、このような点に鑑みてなしたもので、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた冷凍サイクル装置の不均化反応発生時に、冷凍サイクル装置が破損した場合、その破損を冷凍サイクル装置の筐体内に留めることで、反応発生時の影響を最小化することを目的としたものである。

本発明は、上記目的を達成するため、冷凍サイクルに、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動流体を封入して構成した冷凍サイクル装置において、前記冷凍サイクルに封入した作動流体が不均化反応を起こした時に前記冷凍サイクルを構成するサイクル構成部品の移動を抑制する抑制部材を設けた構成としてある。

上記構成によれば、作動流体が不均化反応を起こしてサイクル構成部品が破損すると、当該破損によって飛散或いは移動するサイクル構成部品の移動を緩衝部材によって抑制するので、当該サイクル構成部品が冷凍サイクル装置の筐体外に飛び出すのを防止でき、冷凍サイクル装置の安全を確保することができる。

本発明は、上記構成により、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた安全な冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する内部高圧型圧縮機を拡大して示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する内部高圧型圧縮機の集中巻の電動機の概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機を示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例を示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の室外機の他の例示す概略構成図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の圧縮機に設けた圧力脆弱部を示し、（ａ）は吐出管の接合部分を圧力脆弱部とした図、（ｂ）は給電ターミナルの接合部を圧力脆弱部とした図、（ｃ）は圧縮機の外郭一部に専用の圧力脆弱部を設けた図 同実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の配管部分に設けた圧力脆弱部を示し、（ａ）は吐出管に接続した配管の一部に圧力脆弱部を設けた図、（ｂ）は配管に応力集中により開放する部分を設けた図

第１の発明は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを配管で環状に接続して構成した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルに、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動流体を封入して構成した冷凍サイクル装置であって、前記冷凍サイクルに封入した作動流体が不均化反応を起こした時に前記冷凍サイクルを構成するサイクル構成部品の移
動を抑制する抑制部材を設けた構成としてある。

上記構成によれば、作動流体が外部エネルギ源によって不均化反応を起こしてサイクル構成部品が破損すると、当該破損によって飛散或いは移動するサイクル構成部品の移動を緩衝部材によって抑制するので、当該サイクル構成部品が冷凍サイクル装置の筐体外に飛び出すのを防止でき、冷凍サイクル装置の安全を確保することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記サイクル構成部品の一つは不均化反応が生じた際に開放する圧力脆弱部を備えた構成としてある。

上記構成によれば、作動流体が不均化反応を起こすと、その時の圧力によって瞬時に圧力脆弱部が開放し内部の作動流体を外部に放出して圧力を下げ、サイクル構成部品が大きく破損等するのを防止できる。そしてその上で前記圧力脆弱部の開放による部品飛散やサイクル構成部品の反動移動を抑制でき、冷凍サイクル装置の信頼性を大きく向上させることができる。

第３発明は、第１または第２の発明において、前記緩衝部材は圧力脆弱部が臨む位置に設けた構成としてある。

上記構成によれば、圧力脆弱部が開放したときに飛散する部品等は抑制部材に衝突して冷凍サイクル装置の筐体外まで飛散移動するのを抑制でき、冷凍サイクル装置の安全を確保することができる。

第４の発明は、第３の発明において、前記緩衝部材は圧力脆弱部が臨む位置とともに、前記冷凍サイクル構成部品に対し当該圧力脆弱部が臨む位置とは反対側の位置にも設けた構成としてある。

上記構成によれば、圧力脆弱部が開放してその部品等が冷凍サイクル装置の筐体外に飛散するのを抑制できるのはもちろん、圧力脆弱部品の飛散等による反動でサイクル構成部品自体が冷凍サイクル装置の筐体外に飛出し移動するのを防止でき、冷凍サイクル装置に、冷凍サイクル装置が破損した場合、その破損を冷凍サイクル装置の筐体内に留めることで、反応発生時の影響を最小化することができる。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記サイクル構成部品は圧力脆弱部を有する圧縮機とした構成としてある。

上記構成によれば、不均化反応の発生によって最も早く圧力が上昇するサイクル構成部品が圧縮機であるところから、素早く作動流体を放出してサイクル構成部品の極端な破損を防止できると同時に緩衝部材による飛散移動抑制効果も発揮でき、冷凍サイクル装置に、冷凍サイクル装置が破損した場合、その破損を冷凍サイクル装置の筐体内に留めることで、反応発生時の影響を最小化することができる。

第６の発明は、第５の発明において、前記圧縮機は不均化反応時に生じる反動移動の方向を規制する構成としてある。

これにより、圧力脆弱部の開放による反動によって移動する圧縮機の移動方向を規制されるので、緩衝部材による圧縮機の移動を確実に抑制することができる。

第７の発明は、第６の発明において、前記圧縮機は当該圧縮機を固定する複数の脚部の一つを固定しない構成としたもので、これによって圧縮機の不均化反応時に生じる反動移
動の方向を規制することができ、圧縮機の反動移動を確実に抑制することができる。

第８の発明は、第１〜第４の発明において、前記サイクル構成部品は圧縮機から凝縮器或いは蒸発器までの間の配管とし、前記配管は不均化反応時に開放する構成としてある。

上記構成によれば、不均化反応の発生によって最も早く圧力上昇するサイクル構成部品が圧縮機の次に当該圧縮機から凝縮器或いは蒸発器までの間の配管であるので、素早く作動流体を放出して圧縮機等のサイクル構成部品の破損を防止すると同時に緩衝部材による飛散移動抑制効果も発揮して、冷凍サイクル装置に、冷凍サイクル装置が破損した場合、その破損を冷凍サイクル装置の筐体内に留めることで、反応発生時の影響を最小化することができる。

第９の発明は、第１〜第８の発明において、前記緩衝部材は冷凍サイクル装置を制御する回路基板設置部とした構成としてある。

上記構成によれば、飛散・移動するサイクル構成部品によって回路基板設置部内の基板が衝撃等を受けることを利用して、基板の電源供給機能を瞬時に停止すること、もしくは、上記衝撃を瞬時に検知して、他の機能部品、例えば室外送風ファンの動作を停止させたり、あるいは不均化反応が生じたことを表示させたりする、等のことができ、冷凍サイクル装置の信頼性を上げることができる。

第１０の発明は、第１〜第９の発明において、前記緩衝部材は凝縮器或いは蒸発器とした構成としてある。

上記構成によれば、圧力脆弱サイクル構成部品が破損したときに飛散する部品や反動移動するサイクル構成部品を筐体内にとどめ置くことができる。さらに、部品の飛散によって凝縮器あるいは蒸発器が衝撃等を受け、破損して作動流体の放出が一気に行われることになり、作動流体の放出遅れによる他のサイクル構成部品の損傷等をより確実に防止することができる。

第１１の発明は、第１〜第８の発明において、前記緩衝部材は冷凍サイクル構成部品を収容した筐体とした構成としてある。

上記構成によれば、圧力脆弱部品が破損したときに飛散する部品や反動移動するサイクル構成部品は筐体内らとどめ置くことができ、冷凍サイクル装置の不均化反応発生時に、冷凍サイクル装置が破損した場合、その破損を冷凍サイクル装置の筐体内に留めることで、反応発生時の影響を最小化することができる。

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。

（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１００を示す。本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、室内機ユニット１０１ａと室外機ユニット１０１ｂとが冷媒配管及び制御配線等により互いに接続された、所謂セパレート型の空気調和機である。

室内機ユニット１０１ａは、室内熱交換器１０３と、室内熱交換器１０３に送風するとともに、室内熱交換器１０３で熱交換した空気を室内に吹き出す貫流ファン（クロスフローファン）等の室内送風ファン１０７ａを備えている。室外機ユニット１０１ｂは、圧縮
機１０２、減圧手段である膨張弁１０４、室外熱交換器１０５、四方弁１０６、室外熱交換器１０５に送風するプロペラファンである室外送風ファン１０７ｂを備えている。

室内機ユニット１０１ａと室外機ユニット１０１ｂとを分離できるように、室内機ユニット１０１ａは、配管接続部１１２を備えている。室外機ユニット１０１ｂは、配管接続部１１２、配管接続部１１２と四方弁１０６との間に設けられた三方弁１０８、配管接続部１１２と膨張弁１０４との間に設けられた二方弁１０９を備えている。また、室内機ユニット１０１ａは、圧縮機１０２内に設けられた電動機を駆動する電動機駆動装置１１５を備えている。

そして、室内機ユニット１０１ａの一方の配管接続部１１２と室外機ユニット１０１ｂの二方弁１０９が設けられた側の配管接続部１１２とは、冷媒配管の１つである液管１１１ａで接続されている。また、室内機ユニット１０１ａの他方の配管接続部１１２と室外機ユニット１０１ｂの三方弁１０８が設けられた側の配管接続部１１２とは、冷媒配管の１つであるガス管１１１ｂで接続されている。

このように、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、主に、圧縮機１０２、室内熱交換器１０３、膨張弁１０４、室外熱交換器１０５の順に冷媒配管で接続し、冷凍サイクルを構成している。冷凍サイクルは、圧縮機１０２と室内熱交換器１０３または室外熱交換器１０５との間に、圧縮機１０２から吐出された冷媒の流れ方向を室内熱交換器１０３または室外熱交換器１０５のいずれかに切替える四方弁１０６を備えている。

四方弁１０６を備えることで、本実施の形態の冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と、暖房運転の切り替えが可能となる。つまり、冷房運転時には、圧縮機１０２の吐出側と室外熱交換器１０５とを連通させるとともに、室内熱交換器１０３と圧縮機１０２の吸入側とを連通されるように、四方弁１０６を切換える。これによって、室内熱交換器１０３を蒸発器として作用させ、周囲大気（室内空気）から熱を吸熱し、室外熱交換器１０５を凝縮器として作用させ、室内で吸熱した熱を周囲大気（室外空気）へ放熱する。一方、暖房運転時には、圧縮機１０２の吐出側と室内熱交換器１０３とを連通させるとともに、室外熱交換器１０５と圧縮機１０２の吸入側とを連通されるように、四方弁１０６を切換える。これによって、室外熱交換器１０５を蒸発器として作用させ、（室外空気）から吸熱し、室内熱交換器１０３を凝縮器として作用させ、室外で吸熱した熱を室内空気へ放熱する。

なお、四方弁１０６は、制御装置（図示せず）からの電気的信号によって、冷房と暖房と切り替える電磁弁式のものが用いられている。

また、冷凍サイクルは、四方弁１０６をバイパスし、圧縮機１０２の吸入側と吐出側とを連通するバイパス手段１１３と、バイパス手段１１３の冷媒の流れを開放、閉止する開閉弁１１３ａを備えている。

冷凍サイクルは、圧縮機１０２の吐出側と凝縮器の入口との間に設けられた吐出温度検出手段１１７を備えている。本実施の形態では、四方弁１０６の切り替えによって、室内熱交換器１０３または室外熱交換器１０５のいずれかが凝縮器となるため、吐出温度検出手段１１７は、圧縮機１０２の吐出側と四方弁１０６の入口との間に設けられている。吐出温度検出手段１１７は、サーミスタや熱電対などで構成され、温度を電気的に検出する。

冷凍サイクル内には、作動流体（冷媒）が封入されている。本実施の形態の冷凍サイクル装置１００に封入される作動流体は、（１）ＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオ
ロエチレン）と、ＨＦＯ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）を含むものとしてある。

次に、冷凍サイクルを構成する各サイクル構成要素について説明する。

室内熱交換器１０３、室外熱交換器１０５は、フィンアンドチューブ型熱交換器やパラレルフロー形（マイクロチューブ型）熱交換器などが用いられる。

なお、なお、図１に示したようなセパレート型の空気調和機ではなく、例えば、室内熱交換器１０３の周囲媒体としてブライン（ブラインを居住スペースの冷暖房に使用）を用いる場合や、二元式冷凍サイクルの冷媒を用いる場合には、熱交換器の形態として、二重管熱交換器やプレート式熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器を用いてもよい（図示せず）。この場合、室内熱交換器１０３は、被冷却、加熱対象（セパレート型の空気調和機の場合、室内空気）を直接、冷却、加熱はしないので、必ずしも、室内に配置されなくともよい。

膨張弁１０４は、例えば、パルスモータ駆動方式の電子膨張弁などが使用される。

次に圧縮機１０２について、図２を用いて説明する。圧縮機１０２はいわゆる密閉型のロータリ式圧縮機であり、電動機を備える部分が高圧の作動流体で満たされる内部高圧型圧縮機である。

なお、圧縮機は低圧の作動流体で満たされる内部低圧型圧縮機であってもよく、内部構成は同じであるので、内部高圧型圧縮機を例示して説明する。

圧縮機１０２はその外郭となる密閉容器１０２ｇの内部に、電動機１０２ｅ、圧縮機構１０２ｃが収納され、内部は高温高圧の吐出冷媒と、冷凍機油で満たされ、底部は冷凍機油を溜める貯油部１０２ｆとなっている。電動機（モータ）１０２ｅは、所謂ブラシレス・モータである。電動機１０２ｅは、圧縮機構１０２ｃに接続された回転子１０２１ｅと、回転子１０２１ｅの周囲に設けられた固定子１０２２ｅとを備えている。

固定子１０２２ｅには三相の固定子巻線が施され、固定子１０２２ｅ上下方向の端部でコイルエンド１０２３ｅを形成している。そして、三相の固定子巻線の端部はそれぞれリード線１０２ｉとなっている。つまり、固定子１０２２ｅは、三相の固定子巻線それぞれから延びる３本のリード線１０２ｉを備えている。３本のリード線１０２ｉの他端は、給電ターミナル１０２ｈに接続される。給電ターミナル１０２ｈは、３つの端子を備え、それぞれの端子は、電動機駆動装置１１５に接続されている。そして、上記三相の固定子巻線は絶縁体（図示せず）によって絶縁されている。

図２に示すように、３本のリード線１０２ｉのそれぞれは、電動機１０２ｅの水平断面において、コイルエンド１０２３ｅの離れた位置から延びている。より詳細には、３本のリード線１０２ｉのそれぞれは、固定子１０２２ｅ側（後述するコイルエンド１０２３ｅ側）の隣接するリード線１０２ｉ同士の間隔が、給電ターミナル１０２ｈ側の隣接するリード線同士の間隔より大きくなっている。また、３本のリード線１０２ｉは、電動機１０２ｅの水平断面において、回転子１０２１ｅの回転中心を中心として約１２０度ごとに配置されていてもよい。

図３は、電動機１０２ｅの横断面図である。電動機１０２ｅはいわゆる集中巻の電動機である。固定子１０２２ｅは、１つのティース３１と、ティース３１をつなぐ環状のヨーク３２からなり、固定子１０２２ｅの内周部に対向して、略円筒形の回転子コア３３とそ
の外周部に配置された永久磁石３４からなる回転子１０２１ｅがクランクシャフト１０２ｍを中心として回転自在に保持されている。永久磁石３４は、外周をステンレス等の非磁性体の環３５を外周に挿入することにより固定されている。

一方、固定子１０２２ｅは、圧縮機のシェルに焼きばめされることによって密閉容器１０２ｇ内部で固定されている。固定子１０２２ｅの固定方法は、これに限らず、例えば、溶接等の方法で固定しても構わない。

ティース３１には、三相の固定子巻線が施され、インバータ式の電動機駆動装置１１５のスイッチング素子により、回転子１０２１ｅに回転磁界が発生するように巻線に電流を流している。回転磁界は、インバータにより可変速で発生させることが可能であり、圧縮機１０２の運転開始直後等には高速で、安定運転時等には低速で運転される。

固定子１０２２ｅの外周部に切り欠き、または溝、穴３７を設けることにより、圧密閉容器１０２ｇと固定子１０２２ｅとの間または固定子１０２２ｅそのものに、固定子１０２２ｅの全長に貫通した部分があり、そこを冷凍機油が通ることにより、モータの冷却を行っている。

電動機１０２ｅを集中巻の電動機とすることで、巻線抵抗が低減でき、大幅に銅損が低減できると共に、モータ全長も小さくできる。

なお、電動機１０２ｅは、集中巻きの電動機であるとして説明したが、分布巻きの電動機であってもよい。

以上のようにして構成した冷凍サイクル装置において、蒸発器から流出した低圧冷媒は、四方弁１０６を介して、吸入管１０２ａから吸入され、圧縮機１０２の圧縮機構１０２ｃで昇圧される。昇圧され、高温高圧となった吐出冷媒は、吐出マフラー１０２ｌから吐出され、電動機１０２ｅ周囲で構成される隙間（回転子１０２１ｅと固定子１０２２ｅ間、固定子１０２２ｅと密閉容器１０２ｇ間）を通って、吐出空間１０２ｄへと流動する。その後、吐出管１０２ｂから圧縮機１０２の外へと吐出され、四方弁１０６を介して、凝縮器へと向う。

圧縮機１０２は、圧縮機構１０２ｃと電動機１０２ｅとがクランクシャフト１０２ｍを介して接続されている。電動機１０２ｅでは、外部電源から受け取った電力を電気的エネルギから機械的（回転）エネルギに変換している。圧縮機構１０２ｃでは、電動機１０２ｅからクランクシャフト１０２ｍを介して伝達される機械的エネルギを用いて、冷媒を昇圧する圧縮仕事を行っている。

ここで、既述した通り正常な運転条件下ではない状態、すなわち、凝縮器側の送風ファン停止、冷凍サイクルの閉塞等が生じると、作動流体の吐出圧力（冷凍サイクルの高圧側）が過度に上昇する。

この状態下において、圧縮機１０２への電力供給を続けていると、圧縮機１０２を構成する電動機１０２ｅへ電力が過剰に供給され、電動機１０２ｅが異常に発熱し、電動機１０２ｅの固定子巻線４０の絶縁が破損して、巻線の導線同士が直接接触し、レイヤーショートを引き起こす。その結果、作動流体は上記レイヤーショートを起点に不均化反応を発生し、圧縮機１０２内の圧力は０．２ｓｅｃ程度で急激に上昇する。

そこでこの冷凍サイクル装置１００は、図４に示すように、サイクル装置を構成するサイクル構成部品、例えば圧縮機１０２に、前記作動流体が不均化反応を起こした時に他の
部位よりも容易に開放され、他の部位の破損を防止するように圧力脆弱部２００が設けてある。そして、上記不均化反応によって圧力脆弱部２００が開放した際に生じる前記圧縮機１０２もしくはその圧力脆弱部２００の部品移動を抑制する緩衝部材２０１が設けてある。

上記図４は冷凍サイクル装置の室外機ユニット１０１ｂを示し、圧縮機１０２に設けた圧力脆弱部２００は不均化反応時の高い圧力によって開放される強度としてある。そして、上記圧力脆弱部２００が開放した際に飛散する方向にその飛散移動を抑制する緩衝部材２０１が設けてある。この例では、緩衝部材２０１は冷凍サイクル装置を制御する回路基板設置部２０１ａで構成してある。

これによって、不均化反応が生じると、圧力脆弱部２００が開放して圧縮機１０２内の作動流体の圧力が瞬時に低下し、圧縮機１０２自体の極端な破損を防止できるのはもちろん、上記圧力脆弱部２００の開放によって生じる圧力脆弱部品の破線矢印で示す飛散移動を緩衝部材２０１によって抑制することができる。

また、上記圧力脆弱部２００の開放時の反動によって生じる圧縮機１０２自体の移動（実践矢印）も室外機ユニット１０１ｂの筐体１１０となる外壁（底板）１１０ａが第二緩衝部材２０２となって抑制することができる。

したがって、作動流体の不均化反応という万が一の事態が発生したときでも、圧力脆弱部２００或いは圧縮機１０２が冷凍サイクル装置の筐体１１０外に飛び出すのを防止でき、冷凍サイクル装置の安全を確保することができる。

しかも、この実施の形態では、圧力脆弱部２００の部品の飛散移動方向に設けた緩衝部材２０１は回路基板設置部２０１ａで構成しているから、圧力脆弱部品の飛散による衝撃等で基板の制御機能を瞬時に失わせて他の機能部品、例えば室外送風ファン１０７ｂの動作を停止させたり、或いは強い衝撃を感知して不均化反応が生じたことを室内機側で表示させたりする、等の事ができ、効果的である。

ここで、上記圧力脆弱部２００の部品飛散移動を抑制する緩衝部材２０１ならびにその反動で移動する圧縮機１０２自体の移動を抑制する第二緩衝部材２０２は、圧力脆弱部２００の設置位置によって種々考えられるものであり、その幾つかを例示する。

図５は圧力脆弱部２００を圧縮機１０２の上部コーナ部分に設けて破線矢印で示す方向に飛散移動する形態とし、圧力脆弱部２００の部品飛散移動を抑制する緩衝部材２０１は図４の場合と同様に回路基板設置部２０１ａで構成するとともに、反動で実線矢印の如く移動する圧縮機１０２自体の移動抑制のための第二緩衝部材２０２は圧縮機１０２と室外送風ファン１０７ｂとの間を仕切る仕切板２０３で構成してある。

また、図６は圧力脆弱部２００を仕切板２０３側の圧縮機１０２の上部コーナ部分に設けて仕切板２０３を圧力脆弱部２００の部品の飛散移動を抑制する緩衝部材２０１とするとともに、前記仕切板２０３と対向する筐体１１０の外壁１１０ａを圧縮機１０２の反動移動を抑制する緩衝部材２０１としてある。

さらに、図７は、圧力脆弱部２００を圧縮機１０２の吐出管１０２ｂの仕切板２０３側に設け、仕切板２０３を圧力脆弱部２００の部品の飛散移動を抑制する緩衝部材２０１とするとともに、実線矢印で示す如く反動移動する吐出管１０２ｂの移動抑制のための第二緩衝部材２０２は前記仕切板２０３と対向する筐体１１０の外壁１１０ａで構成してある。

さらに、図８は室外機を平面視したものであるが、この場合は圧力脆弱部２００を圧縮機１０２の室外機コーナ部と対向する部分に設け、筐体１１０のコーナ部の外壁１１０ａ部分を圧力脆弱部２００の部品飛散移動を抑制する緩衝部材２０１とするとともに、その反対側の仕切板２０３に形成されているガイダ―部分２０３ａを圧縮機１０２の反動移動を抑制する第二緩衝部材２０２としてある。

そして、この場合は、図中、１０５で示す室外熱交換器も圧縮機１０２の反動移動を抑制する第二緩衝部材２０２となる。

さらにまた、図９は前記図８の場合とまったく逆の配置設定としたものである。この場合、仕切板２０３のガイダ―部分２０３ａとともに室外熱交換器１０５も圧力脆弱部２００の部品飛散移動を抑制する緩衝部材２０１となる。すなわち、ガイダ―部分２０３ａの強度が弱くて圧力脆弱部２００の部品がガイダ―部分２０３ａを突き抜けるようなことがあっても室外熱交換器１０５が前記圧力脆弱部２００の部品のさらなる飛散移動を抑制する。そして、この場合は、室外熱交換器１０５の破損等によって作動流体の放出が一気に行われることになり、作動流体の放出遅れによる他のサイクル構成部分の損傷等を防止することができる利点がある。

また、図１０は、圧力脆弱部２００を吐出管１０２ｂに設けたもので、この場合も圧力脆弱部２００の部品がガイダ―部分２０３ａを突き抜けるようなことがあっても室外熱交換器１０５が前記圧力脆弱部２００の部品のさらなる飛散移動を抑制するものである。

さらに、図１１は圧縮機１０２の底面を黒丸で示す三つの脚部で固定するタイプにおいて、圧力脆弱部２００の開放による反動移動が実線矢印となるように脚部の一つＸを固定することなく載置しただけの状態としたものである。

これにより不均化を生じて圧縮機１０２に反動が加わったときに、圧縮機１０２は実線矢印のように反動移動し、その移動をガイダ―部分２０３ａ若しくは室外熱交換器１０５によって抑制することができる。

なお、上記圧力脆弱部２００はサイクル構成部品であれば何に設けてもよいが、不均化反応時に圧力が最も早く上昇するもの、具体的には、圧縮機１０２やこの圧縮機１０２から室内外の熱交換器に至るまでの配管部分が好ましい。そして、この圧力脆弱部２００はサイクル構成部品の少なくとも一つに設けてあればよく、この圧力脆弱部２００を有するサイクル構成部品に対応して緩衝部材２０１が設けられていればいものである。

そして、上記圧力脆弱部２００は、不均化反応によって生じる高い圧力で開放、若しくは高い温度で強度が低下して開放するものであればどのようなものでもよいが、その一例を幾つか上げると次の通りである。

図１２はサイクル構成部品となる圧縮機１０２に圧力脆弱部２００を設けた例を示す。同図の（ａ）は圧縮機１０２が内部高圧型の場合であって、その吐出管１０２ｂの接合部分を圧力脆弱部２００としたものである。

このような内部高圧型圧縮機の吐出管部分は圧力が他の部分に比べ高くなる部位であるから、作動流体の不均化反応によって生じる圧力の上昇が最も大きな値として早く現れ、その結果、圧力上昇に伴って素早く開放されるので、作動流体を迅速に外部に放出することができる。したがって、圧縮機１０２の極端な破損を防止することができる。

また、圧縮機１０２が内部低圧型である場合は、その吸入管１０２ａの接合部を圧力脆弱部２００とする。

このような内部低圧型圧縮機の吸入管部分は、不均化反応が生じた際には吐出圧力を超えて圧力が他の部分に比べ高くなるから、作動流体の不均化反応によって生じる圧力の上昇が最も大きな値として現れ、その結果、圧力上昇に伴って素早く開放されるので、作動流体を迅速に外部に放出することができる。したがって、圧縮機１０２の極端な破損を防止することができる。

また、同図の（ｂ）は圧縮機１０２の電動機１０２ｅに通電するための給電ターミナル１０２ｈの接合部を圧力脆弱部２００としたものである。

これにより、作動流体が不均化反応を起こして圧力が異常に上昇すると給電ターミナルの接合部が開放されて給電ターミナル１０２ｈが離反し、圧縮機１０２内の作動流体を外部に放出して圧縮機１０２の破損を防止する。したがって、特別な圧力脆弱部を設けることなく簡単な構成で圧縮機１０２の極端な破損を防止できる。

そして、同図の（ｃ）は、圧縮機の外郭一部に別途専用に圧力脆弱部２００を設けたものである。

このように別途専用に設けることによって所定の圧力で最も開放されやすいようにすることができ、しかも作動流体を瞬時（０．２ｓｅｃ以内）に放出する２０ｍｍ以上の作動流体流路形を確保することも容易にできる。

なお、前記各構成下において、圧力脆弱部２００は、圧縮機１０２の底部に設けてある貯油部１０２ｆより上方に設けておくのが好ましい。このような構成とすることにより、作動流体を放出した時、貯油部１０２ｆの油が作動流体とともに外部に放出されるのを防止することができる。

また、図１３は不均化反応時に生じる急激な圧力で開放される配管構造としたものである。

例えば、同図の（ａ）は圧縮機１０２の吐出管１０２ｂに接続した配管１１８の一部に他の部分よりも強度が弱い圧力脆弱部２００を設けた構成、若しくは温度上昇に伴いその一部が他の部分よりも強度が弱くなる圧力脆弱部２００を設けた構成としてある。例えば、配管１１８を銅で構成し、その一部となる圧力脆弱部２００をアルミニウムで構成してある。あるいは吐出管１０２ｂも配管１１８の一部と見做すことができるから、この吐出管１０２ｂをアルミニウムで構成し、配管１１８を銅で構成してある。 これにより、配管１１８は不均化反応時の高い圧力でその圧力脆弱部２００が開放等の不可逆変化を起こす、或いは、不均化反応が起こる高い温度によって強度が弱くなってその圧力脆弱部２００が開放等の不可逆変化を起こし、圧縮機１０２内の作動流体を瞬間的に放出して圧縮機１０２の異常な圧力上昇を防止でき、圧縮機の極端な破損等を防止して冷凍サイクル装置の信頼性を確保することができる。

また、同図の（ｂ）は、配管１１８の一部を配管１１８が貫通する壁体１２１に固定し、不均一化反応発生時の圧力上昇で生じる圧縮機１０２の矢印Ａに示す変位によりその応力が集中する部位１２０もしくは１２０ａを設け、当該部分を圧力脆弱部２００としたものである。

これにより、不均一化による圧力上昇によって圧縮機１０２の外郭が膨張（１０ｍｍ程
度膨張）すると、これに伴って配管１１８も変位し、その応力が部位１２０もしくは１２０ａに集中して当該部分が瞬時に破断等の不可逆な変形を起こし圧縮機１０２内の作動流体を外部に放出する。したがって、圧縮機１０２に特別な構成を施すことなく圧縮機１０２の極端な破損を防止して冷凍サイクル装置の信頼性を確保することができる。

以上、本実施の形態では、ロータリ式圧縮機を例にして説明したが、これは他の形式、例えば、スクロール式、レシプロ式などの容積式圧縮機、もしくは、遠心式圧縮機等、いずれの圧縮機であってもよいものである。

また、サイクル構成部品およびこれに設ける圧力脆弱部も本実施の形態で例示した以外のものであってもよいものである。

上述したように本発明は、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた冷凍サイクル装置の安全性を向上させることができ、住居及び業務用の各エアコン、カーエアコン、給湯器、冷凍冷蔵庫、ショーケース、除湿機等の用途に幅広く適用することができる。

１００ 冷凍サイクル装置
１０１ａ 室内機ユニット
１０１ｂ 室外機ユニット
１０２ 圧縮機
１０２ａ 吸入管
１０２ｂ 吐出管
１０２ｃ 圧縮機構
１０２ｅ 電動機
１０２ｆ 貯油部
１０２ｇ 密閉容器
１０２ｈ 給電ターミナル
１０２ｉ リード線
１０２１ｅ 回転子
１０２２ｅ 固定子
１０２３ｅ コイルエンド
１０３ 室内熱交換器
１０４ 膨張弁
１０５ 室外熱交換器
１０６ 四方弁
１０７ａ 室内送風ファン
１０７ｂ 室外送風ファン
１０８ 三方弁
１０９ 二方弁
１１０ 筐体
１１０ａ 外壁
１１１ａ 液管
１１１ｂ ガス管
１１２ 配管接続部
１１３ バイパス手段
１１３ａ 開閉弁
１１４ リリーフ弁
１１８ 配管
２００ 圧力脆弱部
２００ａ 可溶栓
２０１ 緩衝部材
２０１ａ 回路基板設置部
２０２ 第二緩衝部材
２０３ 仕切板
２０３ａ ガイダ―部分

Claims (11)

1. 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを配管で環状に接続して構成した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルに、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動流体を封入して構成した冷凍サイクル装置であって、前記冷凍サイクルに封入した作動流体が不均化反応を起こした時に前記冷凍サイクルを構成するサイクル構成部品の移動を抑制する抑制部材を設けた冷凍サイクル装置。
2. 前記サイクル構成部品の一つは不均化反応が生じた際に開放する圧力脆弱部を備えている請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記緩衝部材を前記圧力脆弱部が臨む位置に設けた請求項１または２記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記緩衝部材は前記圧力脆弱部が臨む位置とともに当該圧力脆弱部が臨む位置とは反対側の位置にも設けた請求項３記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記サイクル構成部品は圧力脆弱部を有する圧縮機とした請求項請求項１〜４のいずれか１項記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記圧縮機の不均化反応時に生じる反動移動の方向を規制する構成とした請求項５記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記圧縮機を固定する複数の脚部の一つを固定しない構成とした請求項６記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記サイクル構成部品は圧縮機から凝縮器或いは蒸発器までの間の室外機筐体内の配管とし、前記配管は不均化反応時に開放する構成とした請求項１〜４のいずれか１項記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記緩衝部材は冷凍サイクル装置を制御する回路基板設置部とした請求項１〜８のいずれか１項記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記緩衝部材は凝縮器或いは蒸発器とした請求項１〜８のいずれか１項記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記緩衝部材は冷凍サイクル構成部品を収容した筐体である請求項１〜８のいずれか１項記載の冷凍サイクル装置。

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