JP2020051253A

JP2020051253A - 圧縮機及び冷凍サイクル装置

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Publication number: JP2020051253A
Application number: JP2018177778A
Authority: JP
Inventors: 板倉　俊二; Shunji Itakura; 俊二板倉; 健治小峰; Kenji Komine; 田中　順也; Junya Tanaka; 順也田中; 将弘近藤; Masahiro Kondo; 和也船田; Kazuya Funada
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-04-02
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: JP7155804B2

Abstract

【課題】冷媒中の酸を効率的に除去する。【解決手段】圧縮機は、炭素原子間の結合として単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒、炭素の１０倍を超える原子量のハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒、エーテル結合を持つ冷媒、のうち、少なくとも一つを含む低ＧＷＰ冷媒を２０重量％以上含む混合冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部が内部に設けられた圧縮機筐体と、を備える。圧縮機筐体の内部には、圧縮部から吐出される混合冷媒中の酸を除去する第１除去部が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

例えば、空気調和機、冷蔵機器、給湯器等の冷凍サイクル装置には、冷媒が循環する冷媒回路に、圧縮機及びアキュムレータが接続されたものがある。このような冷凍サイクル装置で使用する冷媒は、ＧＷＰ（Global Warming Potential:地球温暖化係数）がより一層低い冷媒へ切り替えられている。

特開平７−２９４０６６号公報

ＧＷＰが低い冷媒としては、従来の冷媒と比べて分子間結合が弱い冷媒の利用が検討されている。このような冷媒は、大気中で分解し易く、温暖化への影響も小さくなるので、環境への負荷を低減する観点において望ましい。しかしながら、分子間結合が弱い冷媒の一例として、単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒は、高温環境下での安定性が低く、高温環境下で分解されたときや、冷媒回路に残留する水分や酸素と反応することで酸化や分解を起こしたときに、冷媒から酸が発生するおそれがある。冷凍サイクル装置内で酸が発生した場合には、その酸によって冷媒の分解が促進され、また金属部品が腐食するなどにより、冷凍サイクル装置の損傷を招くおそれがある。この対策の一例としては、冷媒中から酸を除去する酸除去剤が冷媒回路に配置されたものが知られている（特許文献１）。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、冷媒中の酸を効率的に除去することができることができる圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本願の開示する圧縮機の一態様は、「炭素原子間の結合として単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒」、「炭素の１０倍を超える原子量のハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒」、「エーテル結合を持つ冷媒」のうち、少なくとも一つを含む低ＧＷＰ冷媒を２０重量％以上含む混合冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部が内部に設けられた圧縮機筐体と、を備え、圧縮機筐体の内部には、圧縮部から吐出される混合冷媒中の酸を除去する第１除去部が配置されている。

本願の開示する圧縮機の一態様によれば、冷媒中の酸を効率的に除去することができる。

図１は、実施例の冷凍サイクル装置全体を示す模式図である。図２は、実施例の圧縮機を示す断面図である。

以下に、本願の開示する圧縮機及び冷凍サイクル装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する圧縮機及び冷凍サイクル装置が限定されるものではない。

実施例の冷凍サイクル装置としては、空気調和装置を一例として、１台の室外機に１台の室内機が接続され、室内機が冷房運転または暖房運転を行うことが可能に構成されたものを説明する。図１は、実施例の冷凍サイクル装置全体を示す模式図である。

［冷媒］
まず、実施例の冷凍サイクル装置１で使用される冷媒について説明する。実施例の冷凍サイクル装置１は、「炭素原子間の結合として、単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒」、「炭素の１０倍を超える原子量のハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒」、「エーテル結合を持つ冷媒」のうち、少なくとも一つを含む低ＧＷＰ冷媒を２０重量％以上含む混合冷媒を作動流体として用いる。炭素原子間に単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒は、例えば、炭素原子間の二重結合を有するＨＦＯ冷媒や、炭素原子間の三重結合を有するトリフルオロプロピンがある。また、炭素の１０倍を超える原子量のハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒としては、トリフルオロヨードメタンがあり、エーテル結合（ＨＦＥ冷媒とも言う）を持つ冷媒としてはＨＦＥ−１４３ｍ等が挙げられる。これらの冷媒は、冷凍サイクル装置の中での安定性が低い。また、これらの冷媒は、大気中での安定性も低く、ＧＷＰが比較的低い傾向がある。その代わり、当該冷媒は、圧力が比較的低い。圧力の低い冷媒は、空気調和装置の作動流体として用いると、冷媒性能の指標の一つである体積能力（単位はｋＪ／ｍ^３）が低くなる。そのため、空気調和装置の作動流体として用いる場合は、他の冷媒性能の高い冷媒（例えば、Ｒ３２）と混合して用いることが考えられている。本実施例では、炭素原子間に単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒の「ＧＷＰが低い」という、環境負荷が小さいという特性を十分に発揮するため、炭素原子間の結合として単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒を少なくとも２０重量％以上含む混合冷媒を作動流体として用いる。

炭素原子間の結合として、単結合を持つ冷媒のうち、空気調和装置で使用された実績があり、不燃性、低毒性、かつ、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）＝０の冷媒でＧＷＰが一番低い単一冷媒はＲ１３４ａ（ＧＷＰ：１４３０）である。本実施例の「低ＧＷＰ冷媒」はＲ１３４ａよりもＧＷＰが低いものとする。
ハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒は、塩素（原子量：３５．５）と炭素との結合を有するＲ１２を代表としたクロロフルオロカーボン、臭素（原子量：７９．９）と炭素との結合を持つハロン１３０１、ヨウ素（原子量：１２６．９）と炭素との結合を持つトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）がある。
塩素を含むＲ１２は、ＧＷＰが１０９００である。臭素を含むハロン１３０１は、ＧＷＰが７１４０である。ヨウ素を含むトリフルオロヨードメタンは、ＧＷＰが１以下である。このことからわかるように、ハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒は、ハロゲン族元素の原子量が大きい程、ＧＷＰが低い。なお、上記した各冷媒のＧＷＰ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施行規則第一条第三項及びフロン類算定漏えい量等の報告等に関する命令第二条第三号の規定に基づき、国際標準化機構の規格八一七等に基づき、環境大臣及び経済産業大臣が定める種類並びにフロン類の種類ごとに地球の温暖化をもたらす程度の二酸化炭素に係る当該程度に対する比を示す数値として国際的に認められた知見に基づき環境大臣及び経済産業大臣が定める係数（フロン類ＧＷＰ告示）（平成28年経済産業省・環境省告示第２号）」において定められたものである。トリフルオロヨードメタンのＧＷＰは、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、略称：NEDO（New Energy and Industrial Technology Development Organization）［平成30年8月10日検索］のインターネットサイト＜URL:http://www.nedo.go.jp/hyoukabu/articles/201207f_tech/index.html＞において定められたものである。

ハロゲン族元素の原子量と、当該ハロゲン族元素を含む代表的な冷媒のＧＷＰの関係は、以下の式で示すことができる。
（原子量）＝−４．０×１０^−８×（ＧＷＰ）^２−３．０×１０^−４×（ＧＷＰ）＋１０．５８
上記式から、ＧＷＰをＲ１３４ａ（ＧＷＰ：１４３０）よりも低くするためには、炭素（原子量：１２）の１０倍を超える原子量のハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒であることが必要だとわかる。
説明の便宜上、以下の説明において単に冷媒と称した場合には、上述した混合冷媒を指す。

［冷凍サイクル装置の構成］
図１に示すように、実施例の冷凍サイクル装置１は、室外機２と、室外機２に液管８及びガス管９を介して接続された室内機５と、を備えている。液管８は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に接続され、他端が分岐して室内機５の各液管接続部５３にそれぞれ接続されている。ガス管９は、一端が室外機２の閉鎖弁２６に接続され、他端が分岐して室内機５の各ガス管接続部５４にそれぞれ接続されている。以上により、冷凍サイクル装置１が有する冷媒回路１００が構成されている。

まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、液管８の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９の一端が接続された閉鎖弁２６と、冷媒貯留器であるアキュムレータ２８と、室外ファン２７と、を備えている。室外ファン２７を除くこれら各部は、後述する各冷媒配管を介して相互に接続されており、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０を構成している。

［圧縮機の構成］
図２は、実施例の圧縮機２１を示す縦断面図である。圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御されるモータ１１によって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型のロータリ圧縮機である。圧縮機２１は、圧縮された冷媒で圧縮機筐体２１ａ内が満たされる内部高圧型の圧縮機である。図２に示すように、圧縮機２１は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体２１ａ内の下部に配置された圧縮部１２と、圧縮機筐体２１ａ内の上部に配置され回転軸１５を介して圧縮部１２を駆動するモータ１１と、圧縮機筐体２１ａの外周面に固定され密閉された縦置き円筒状のアキュムレータ２８と、を備えている。

圧縮機筐体２１ａは、冷媒を吸入する２つの吸入管４２を有しており、吸入管４２が圧縮機筐体２１ａの側面下部に設けられている。アキュムレータ２８は、吸入管４２を介して圧縮部１２内のシリンダと接続されている。

モータ１１は、外側に配置されたステータ１１１と、内側に配置されたロータ１１２と、を備えている。ステータ１１１は、圧縮機筐体２１ａの内周面に固定されている。ロータ１１２は、回転軸１５に固定されている。

回転軸１５は、圧縮部１２の上方に設けられた副軸受部１６１Ｓと、圧縮部１２の下方に設けられた主軸受部１６１Ｔと、に回転自在に支持されている。回転軸１５は、圧縮部１２全体に対して回転自在に支持されており、回転されることで圧縮部１２内のピストンの外周面をシリンダの内周面に沿って公転運動させる。

圧縮機筐体２１ａ内の下部には、圧縮部１２内で摺動するシリンダ及びピストン等の摺動部分の潤滑性を確保すると共に、圧縮部１２内をシール（封止）するための潤滑油としての冷凍機油１０が、圧縮部１２全体をほぼ浸漬する量だけ封入されている。また、圧縮機筐体２１ａ内には、圧縮部１２から吐出される冷媒中の酸を除去する第１除去部１８が設けられている。第１除去部１８については後述する。

圧縮部１２は、吸入管４２から吸入された冷媒を圧縮し、吐出管４１ａから吐出する。圧縮部１２内で圧縮された冷媒は、圧縮部１２の上方に設けられた上端板カバー吐出孔１７２Ｔから圧縮機筐体２１ａ内に吐出される。圧縮機筐体２１ａ内に吐出された冷媒は、ステータ１１１外周に設けられた上下に連通する切欠き（図示せず）、又はステータ１１１の巻線部の隙間（図示せず）、又はステータ１１１とロータ１１２との隙間１１５（図２参照）を通ってモータ１１の上方に導かれ、圧縮機筐体２１ａの上部に接続された吐出管４１ａから吐出される。

圧縮機２１の冷媒吐出側は、圧縮機２１から吐出された冷媒中から冷凍機油１０を分離する油分離器３７と吐出管４１ａを介して接続されている。また、油分離器３７は、後述する四方弁２２のポートａと冷媒配管４１ｂを介して接続されており、冷凍機油１０から分離された冷媒が四方弁２２へ送られる。さらに、油分離器３７は、アキュムレータ２８の冷媒流入側と冷媒配管４１ｃを介して接続されており、冷媒から分離された冷凍機油１０がアキュムレータ２８へ送られる。冷媒配管４１ｃには、油分離器３７からの冷凍機油１０を減圧するためのキャピラリーチューブ４０が設けられている。なお、冷媒配管４１ｃには、キャピラリーチューブ４０の代わりに減圧弁（図示せず）が設けられてもよい。上述のように油分離器３７は、冷媒回路１００において相対的に高圧の冷媒が流れる高圧回路部１００Ａに接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２８の冷媒流出側と吸入管４２を介して接続されている。このように圧縮機２１は、冷媒が充填された冷媒回路１００に接続されている。

四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り換えるための切換弁であり、４つのポートａ、ｂ、ｃ、ｄを有している。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側に吐出管４１ａで接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口に冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２８の冷媒流入側、すなわち冷媒配管４１ｃの下流側に冷媒配管４６を介して接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６に室外機ガス管４５で接続されている。

冷媒配管４６には、冷媒中から水分または酸素の少なくとも一方を除去するための第２除去部３８が設けられている。また、冷媒配管４６には、第２除去部３８を迂回して冷媒を流すバイパス配管４７が、第２除去部３８の上流側と下流側とを連結して設けられている。第２除去部３８は、冷媒回路１００において相対的に低圧の冷媒が流れる低圧回路部１００Ｂに接続されており、アキュムレータ２８の冷媒吸入側に配置されている。バイパス配管４７と冷媒配管４６との接続部分には、流路切換部材としての切換弁４８が設けられている。切換弁４８によって、四方弁２２のポートｃからの冷媒が、第２除去部３８へ向かう流れと、第２除去部３８を迂回しバイパス配管４７へ向かう流れとの二方へ切り換えられる。切換弁４８は、室外機制御回路２００によって切換動作が制御される。

室外熱交換器２３は、室外機２の内部に取り込まれた外気を、冷媒と後述する室外ファン２７による送風によって熱交換させる。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述のように四方弁２２のポートｂに冷媒配管４３で接続されており、他方の冷媒出入口が室外機液管４４を介して閉鎖弁２５に接続されている。

室外膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外膨張弁２４は、電子膨張弁であり、その開度が調整されることにより、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、または、室外熱交換器２３から流出する冷媒量を調整する。室外膨張弁２４の開度は、冷凍サイクル装置１が冷房運転を行っている場合に全開とされる。また、冷凍サイクル装置１が暖房運転を行っている場合は、後述する吐出温度センサ３３が検出した圧縮機２１の吐出温度に応じて、室外膨張弁２４の開度を制御することにより、冷媒の吐出温度が、圧縮機２１の使用上の上限値を超えないように調整される。

室外ファン２７は、樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、ファンモータ（図示せず）によって回転されることで、吸込口（図示せず）から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を、吹出口（図示せず）から室外機２の外部へ放出する。

上述のように、アキュムレータ２８の冷媒流入側は四方弁２２のポートｃに冷媒配管４６を介して接続されるとともに、アキュムレータ２８の冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側に吸入管４２を介して接続されている。このように、アキュムレータ２８は、冷媒回路１００と圧縮機２１とに接続されている。アキュムレータ２８は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離してガス冷媒を圧縮機２１に吸入させる。また、アキュムレータ２８は、圧縮機２１から冷媒回路１００を経て流入した冷凍機油１０を、流出管３０の油戻し穴３０ａ（図２参照）を通して液冷媒と共に吸引し、ガス冷媒と共に液冷媒及び冷凍機油１０を圧縮機２１へ戻す。

また、室外機２は、上述した構成に加えて、各種のセンサを有している。図１に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口の近傍には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ３４とが設けられている。

室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度、または室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の吸込口（図示せず）の近傍には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が設けられている。

また、室外機２は、室外機制御回路２００を備えている。室外機制御回路２００は、室外機２の電装品箱（図示せず）に格納されている制御基板に搭載されている。室外機制御回路２００は、室外機２の各種センサが検出した検出結果及び制御信号に基づいて、圧縮機２１及び室外ファン２７の駆動制御を行う。また、室外機制御回路２００は、室外機２の各種センサが検出した検出結果及び制御信号に基づいて、四方弁２２の切り換え制御を行うと共に、室外膨張弁２４の開度を調整する。

次に、室内機５について説明する。室内機５は、室内熱交換器５１と、室内膨張弁５２と、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３と、分岐したガス管９の他端が接続されたガス管接続部５４と、室内ファン５５と、を備えている。そして、室内ファン５５を除くこれら各部は、後述する各冷媒配管を介して相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０を構成している。

室内熱交換器５１は、吸込口（図示せず）から室内機５の内部に取り込まれた室内空気を、冷媒と後述する室内ファン５５による送風によって熱交換させる。室内熱交換器５１は、一方の冷媒出入口と液管接続部５３が室内機液管７１で接続されており、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４が室内機ガス管７２で接続されている。室内熱交換器５１は、室内機５が冷房運転を行う場合に蒸発器として機能し、室内機５が暖房運転を行う場合に凝縮器として機能する。

室内膨張弁５２は、室内機液管７１に設けられている。室内膨張弁５２は、電子膨張弁であり、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合、すなわち室内機５が冷房運転を行う場合、室内熱交換器５１の冷媒出口（ガス管接続部５４側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度とは、室内機５で十分な冷房能力が発揮されるための冷媒過熱度である。また、室内膨張弁５２は、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合、すなわち室内機５が暖房運転を行う場合、室内熱交換器５１の冷媒出口（液管接続部５３側）での冷媒過冷却度が平均冷媒過冷却度となるように調整される。

室内ファン５５は、樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１の近傍に配置されている。室内ファン５５は、ファンモータ（図示せず）によって回転されることで、吸込口（図示せず）から室内機５の内に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換した室内空気を吹出口（図示せず）から室内へ供給する。

上述した構成に加えて、室内機５には各種のセンサが設けられている。室内機液管７１における室内熱交換器５１と室内膨張弁５２との間には、室内熱交換器５１に流入、または室内熱交換器５１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１が設けられている。室内機ガス管７２には、室内熱交換器５１から流出、または室内熱交換器５１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２が設けられている。室内機５の吸込口（図示せず）の近傍には、室内機５の内部に流入する室内空気の温度、すなわち吸込温度を検出する吸込温度センサ６３が設けられている。室内機５の吹出口（図示せず）の近傍には、室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って室内機５から室内に放出される空気の温度、すなわち吹出温度を検出する吹出温度センサ６４が設けられている。

また、室内機５は、室内機制御回路５００を備えている。室内機制御回路５００は、室内機５の電装品箱（図示せず）に格納された制御基板に搭載されている。室内機制御回路５００は、室内機５の各種センサが検出した検出結果やリモコン及び室外機２から送信された信号に基づいて、室内膨張弁５２の開度調整や室内ファン５５の駆動制御を行う。なお、冷凍サイクル装置１の制御回路は、上述の室外機制御回路２００と室内機制御回路５００とによって構成される。

（冷凍サイクル装置の動作）
次に、本実施形態における冷凍サイクル装置１の空調運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１を用いて説明する。以下、室内機５が暖房運転を行う場合について説明し、冷房／除霜運転を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図１における矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。

図１に示すように、室内機５が暖房運転を行う場合、室外機制御回路２００は、四方弁２２を図１中に実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄを連通させ、ポートｂとポートｃを連通させるように切り換える。これにより、冷媒回路１００が、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに室内熱交換器５１ｃが凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から室外機ガス管４５、閉鎖弁２６、ガス管９、ガス管接続部５４の順に流れて室内機５に流入する。室内機５に流入した冷媒は、室内機ガス管７２を流れて室内熱交換器５１に流入し、室内ファン５５の回転によって室内機５の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器５１が凝縮器として機能し、室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が吹出口（図示せず）から室内に吹き出されることによって、室内機５が設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器５１から流出した冷媒は室内機液管７１を流れ、室内膨張弁５２を通過して減圧される。減圧された冷媒は、室内機液管７１を流れて液管接続部５３を介して液管８に流入する。液管８を流れる冷媒は、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、室外機液管４４を流れ、吐出温度センサ３３で検出した圧縮機２１の吐出温度に応じて開度が調整された室外膨張弁２４を通過するときに更に減圧される。室外機液管４４から室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転によって室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から流出した冷媒は、冷媒配管４３、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２８、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

なお、室内機５が冷房／除霜運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、四方弁２２を図１中に破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとを連通させ、ポートｃとポートｄとを連通させるように切り換える。これにより、冷媒回路１００は、室外熱交換器２３が凝縮器として機能すると共に室内熱交換器５１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。

［冷凍サイクル装置の特徴的な構成］
次に、実施例の冷凍サイクル装置１の室外機の特徴的な構成について説明する。冷凍サイクル装置１で用いられる混合冷媒は、上述したような低ＧＷＰ冷媒を２０重量％以上含む混合冷媒であり、高温環境下での安定性が低く、高温環境下で分解されたときや、冷媒回路１００に残留する水分や酸素と反応することで酸化、分解を起こしたときに、混合冷媒から塩酸、フッ酸等の無機酸（以下、単に酸と称する。）が発生するおそれがある。冷凍サイクル装置１内で酸が発生した場合には、その酸によって冷媒の分解が促進され、また金属部品が腐食するなどにより、冷凍サイクル装置の損傷を招くおそれがある。加えて、混合冷媒の分解によって生じた混合冷媒中のフッ素は、混合冷媒中の酸素や水分との反応によってフッ酸等の酸を発生させるおそれがある。

そこで、本実施例における圧縮機２１内には、圧縮部１２から吐出される混合冷媒中の酸を除去する第１除去部１８が設けられている。言い換えると、第１除去部１８は、圧縮機筐体２１ａ内において、混合冷媒から発生した酸を除去する。これにより、酸によって冷凍サイクル装置１が損傷することを抑制できる。

図２に示すように、第１除去部１８ａは、圧縮部１２から冷媒が吐出される上端板カバー吐出孔１７２に対向する位置に配置されており、主軸受部１６１Ｔの外周面に接着剤等によって固定されている。また、第１除去部１８ｂは、圧縮機筐体２１ａにおける吐出管４１の近傍に配置されており、圧縮機筐体２１ａの上面部に接着剤等によって固定されている。このように第１除去部１８ａ、１８ｂ（以下、説明の便宜上、第１除去部１８ａ、１８ｂを第１除去部１８と称する。）は、圧縮機２１内で相対的に高温になる圧縮部１２から吐出された冷媒が流れる位置、すなわち圧縮部１２からの冷媒の流れの下流側に配置されている。これにより、第１除去部１８は、酸が生成されやすい高温の環境である圧縮部１２から吐出された冷媒に効果的に晒されるので、冷媒中から酸を効率的に除去することができる。また、第１除去部１８が上述のような位置に配置されることで、既存の圧縮機２１において圧縮機筐体２１ａ等の寸法を変更することなく容易に適用することができる。

第１除去部１８は、図２に示すような外形形状、個数、配置に限定されるものではない。なお、圧縮機筐体２１ａの底面部等の下部には冷凍機油１０が溜められるので、圧縮機筐体２１ａの底面部に第１除去部１８が配置された場合、圧縮部１２から吐出された冷媒と第１除去部１８との接触が少なく、冷媒中から酸を十分に除去することが困難である。このため、第１除去部１８を配置する位置として、圧縮機筐体２１ａの下部は好ましくない。

第１除去部１８は、２０［重量％］以上、５０［重量％］以下のクロムを含む金属発泡体（多孔質金属）を有する。金属発泡体は、例えば、クロム３５重量％、ニッケル６５重量％の合金からなり、多孔率９０体積％である。クロムは、冷媒回路１００に残留する酸素に対して、金属発泡体の表面に形成される酸化クロムの不動態皮膜によって腐食を防ぐ作用が得られるが、無機酸（ＨＦ、ＨＣＩ等）に対して腐食を防ぐことができない。しかし、クロムは、無機酸の化学吸着性に優れているので、金属発泡体の材質としてクロムが適している。クロムによって酸を除去する作用を適正に得ると共に、金属発泡体の大きさを冷媒流路１００を流れる冷媒の流れを阻害しない大きさにするために、金属発泡体に含まれるクロムが、２０［重量％］以上であることが好ましい。一方、多量の無機酸が発生した場合には、無機酸によりクロム全体が腐食して機械的強度の低下を招くので、腐食を抑える観点で、金属発泡体に含まれるクロムが、５０［重量％］以下であることが好ましい。金属発泡体は、クロムに加えて、無機酸（塩酸）に対する活性が低く、腐食しにくいスズが組み合わされて形成されている。このように、金属発泡体に含まれるクロムは、２０［重量％］以上、５０［重量％］以下の範囲を満たすことで、無機酸の化学吸着性に優れるクロムが適正に含有されるので、冷媒中から酸を適正に除去することができ、かつ、多量の酸が発生した場合であっても適正な機械的強度を保つことができる。

加えて、冷媒回路１００に、後述する第２除去部３８が設けられた場合、圧縮機２１内で第１除去部１８が酸を除去することによって、圧縮機２１から冷媒回路１００へ酸が流出することが抑えられるので、第２除去部３８が有する乾燥剤または脱酸素剤の劣化、粉砕を防ぎ、冷凍サイクル装置１の耐久性を向上することができる。

また、圧縮機筐体２１ａ内には、冷媒の分解によって生じた冷媒中のフッ素を吸着する表面処理が施された被処理部材１９が設けられている。例えば、モータ１１の一部及び圧縮部１２の一部は、被処理部材１９によって構成されている。本実施例では、冷媒の分解等で発生したフッ素（フッ素イオン）を吸着して冷媒から除去する被処理部材１９と、冷媒から発生したフッ素と、酸素や水分とが反応して生成される酸を除去する第１除去部１８と、を備えるが、被処理部材１９と第１除去部１８の一方のみを備えて構成されてもよい。

被処理部材１９としては、例えば、ピストンに摺動するベーンの先端等の摺動部分を有する部品であり、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）の被膜で部品の表面が覆われた部品である。この場合、フッ素との結合力が高いシリコンによってフッ素が吸着される。また、被処理部材１９としては、例えば、圧縮部１２の上端板カバー（上部マフラー）、ステータ１１１等の非摺動部分の部品であり、例えば、シランカップリング剤を用いた表面処理によってシラン層が形成された部品である。この場合も、上端板カバー、ステータ１１１の表面に形成されたシラン層によって、冷媒の分解等で発生したフッ素が吸着される。さらに、被処理部材１９としては、モータ１１のステータ１１１に巻回された電線等の部品であり、例えば、フッ素吸着剤が添加された被膜で覆われた部品である。このような被処理部材１９を、モータ１１及び圧縮部１２が有することにより、圧縮機筐体２１ａ内の冷媒中からフッ素を除去することができる。これにより、フッ素と、冷媒中の酸素や水分との反応によってフッ酸等の酸が発生することを抑えることができる。

また、被処理部材１９は、圧縮部１２の運転時に温度が８０［℃］以上になる位置に配置されている。これにより、圧縮機２１内の局所的な高温によって冷媒が酸化や分解されてフッ素を発生し易い位置に被処理部材１９が配置されるので、被処理部材１９によってフッ素を吸着する効果が高められる。

また、実施例の冷凍サイクル装置１の冷媒回路１００には、第１除去部１８に加えて、図１に示すように、冷媒中の水分または酸素の少なくとも一方を除去する第２除去部３８が設けられている。第２除去部３８は、水分を除去する乾燥剤または酸素を除去する脱酸素剤、または乾燥剤と脱酸素剤の両方を有している。第２除去部３８は、冷媒中の水分または酸素を除去することにより、冷媒の酸化や分解を抑制することができる。また、冷凍サイクル装置１は、第１除去部１８が冷媒中の酸を除去するので、圧縮機２１から流出する酸によって第２除去部３８の乾燥剤や脱酸素剤に劣化や粉砕が生じることを抑えることができる。

１つの第２除去部３８は、乾燥剤及び脱酸素剤の両方を有してもよい。脱酸素剤としては、例えば、鉄粉等が用いられる。乾燥剤としては、例えば、シリカゲル、合成ゼオライト等が用いられる。また、低圧回路部１００Ｂには、複数の第２除去部３８が独立して配置されてもよく、乾燥剤を有する第２除去部３８と、脱酸素剤を有する第２除去部３８との個数が限定されるものではない。

本実施例の圧縮機２１は、圧縮機筐体２１ａ内が圧縮後の冷媒（高圧の冷媒）で満たされる内部高圧型の圧縮機に適用されたが、圧縮機筐体内が圧縮前の冷媒（低圧の冷媒）で満たされる内部低圧型のスクロール圧縮機等に適用されてもよい。

上述のように実施例の圧縮機２１は、上述した低ＧＷＰ冷媒を２０重量％以上含む混合冷媒を圧縮する圧縮部１２を備える圧縮機２１であって、圧縮機筐体２１ａの内部に、圧縮部１２から吐出される混合冷媒中の酸を除去する第１除去部１８が配置されている。これにより、第１除去部１８が、特に高温の冷媒から酸が発生し易い圧縮部１２の近く、すなわち酸の発生源の近くに配置されるので、混合冷媒中の酸を効率的に除去することができる。このように圧縮部１２から吐出される混合冷媒中から酸が第１除去部１８によって除去することにより、圧縮機２１から冷媒回路１００へ酸が流出することが抑えられ、酸で冷媒回路１００の構成部品が損傷することを抑制できる。

また、実施例の圧縮機２１の第１除去部１８は、２０［重量％］以上、５０［重量％］以下のクロムを含む金属発泡体を有する。これにより、酸に対する活性が高いクロムが金属発泡体に適正に含有されるので、多量の酸が発生した場合であっても、混合冷媒中から酸を適正に除去することができ、かつ、金属発泡体の機械的強度を適正に確保し、冷凍サイクル装置１の耐久性を高めることができる。

また、実施例の圧縮機２１の圧縮機筐体２１ａ内には、混合冷媒中のフッ素を吸着する表面処理が施された被処理部材１９が設けられている。これにより、圧縮機筐体２１ａ内において混合冷媒の分解によって生じた混合冷媒中のフッ素を除去することで、混合冷媒のフッ素が、酸素や水分と反応して酸を生成することが抑えられるので、冷凍サイクル装置１の耐久性を更に高めることができる。

また、実施例の圧縮機２１が有する被処理部材１９は、圧縮部１２の運転時に温度が８０［℃］以上になる位置に配置されている。これにより、混合冷媒が酸を発生し易い位置に被処理部材１９が配置されるので、被処理部材１９によってフッ素を吸着する効果が高めることができる。

また、実施例の冷凍サイクル装置１は、冷媒回路１００には、混合冷媒中の水分または酸素の少なくとも一方を除去する第２除去部３８が設けられている。これにより、圧縮機２１内へ送られる混合冷媒に水分や酸素が含まれることが抑えられるので、圧縮機２１内における混合冷媒が酸化や分解を起こすことを抑制することができる。したがって、混合冷媒から酸が発生することが抑制され、酸によって冷凍サイクル装置１が損傷することを抑制できる。

加えて、第２除去部３８は、例えば、合成ゼオライト等の乾燥剤を用いる場合、第１除去部１８を有することによって、酸によって乾燥剤や脱酸素剤に劣化や粉砕が生じることが抑えられる。このため、第２除去部３８の乾燥剤の粉末等が冷媒回路１００へ流出することが抑えられ、冷凍サイクル装置１の耐久性を高めることができる。

本実施例の冷凍サイクル装置１が備える圧縮機２１は、ロータリ圧縮機に限定されるものではなく、スクロール圧縮機等の他の圧縮機に適用されてもよい。

１冷凍サイクル装置
１２圧縮部
１８、１８ａ、１８ｂ第１除去部
１９被処理部材
２１圧縮機
２１ａ圧縮機筐体
３８第２除去部
１００冷媒回路

Claims

炭素原子間の結合として単結合以外の炭素間結合を持つ冷媒、炭素の１０倍を超える原子量のハロゲン族元素と炭素との単結合を持つ冷媒、エーテル結合を持つ冷媒、のうち、少なくとも一つを含む低ＧＷＰ冷媒を２０重量％以上含む混合冷媒を圧縮する圧縮部と、前記圧縮部が内部に設けられた圧縮機筐体と、を備え、
前記圧縮機筐体の内部には、前記圧縮部から吐出される前記混合冷媒中の酸を除去する第１除去部が配置されている、圧縮機。
前記第１除去部は、２０［重量％］以上、５０［重量％］以下のクロムを含む金属発泡体を有する、
請求項１に記載の圧縮機。
前記圧縮機筐体内には、前記混合冷媒中のフッ素を吸着する表面処理が施された被処理部材が設けられている、
請求項１または２に記載の圧縮機。
前記被処理部材は、前記圧縮部の運転時に温度が８０［℃］以上になる位置に配置されている、
請求項３に記載の圧縮機。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧縮機と、
前記圧縮機が接続され、前記混合冷媒が充填された冷媒回路を備え、
前記冷媒回路には、前記混合冷媒中の水分または酸素の少なくとも一方を除去する第２除去部が設けられている、冷凍サイクル装置。