JP2020056517A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エステル系油の加水分解と、エステル系油の分解時に生成された酸による冷媒回路の腐食とを抑制する。【解決手段】空気調和装置１に設けられた冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮機２１を潤滑する冷凍機油とを備えている。冷凍機油は、エステル系油から形成される基油と、水分を除去する水分除去添加剤と、酸を除去する酸除去添加剤とを含有している。冷凍機油における水分除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい。冷凍機油における酸除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、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２０１５−１４３９５号公報 特開２０１６−２３９０２号公報

ＧＷＰが低い冷媒との相溶性が高い冷凍機油としてエステル系油が挙げられる。エステル系油は、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、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、その酸によって冷凍機油の分解が促進され、また、その酸で金属部品が酸で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。これに対して、冷凍機油に酸除去剤が含有され、冷凍機油の加水分解を抑制する空気調和機が知られている（特許文献１、２）。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、エステル系油の加水分解と、エステル系油の分解時に生成された酸による冷媒回路の腐食とを抑制する冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本願が開示する冷凍サイクル装置の一態様は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機を潤滑する冷凍機油とを備えている。前記冷凍機油は、エステル系油から形成される基油と、酸を除去する酸除去添加剤と、水分を除去する水分除去添加剤とを含有している。前記冷凍機油における前記水分除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい。前記冷凍機油における前記酸除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい。

開示の冷凍サイクル装置は、エステル系油の加水分解と、エステル系油の分解時に生成された酸による冷媒回路の腐食とを抑制することができる。

図１は、実施例の冷凍サイクル装置が設けられた空気調和装置を示す冷媒回路図である。 図２は、実施例の冷凍サイクル装置の圧縮機を示す断面図である。

以下に、本願の開示する冷凍サイクル装置の実施例として空気調和装置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、本願の開示する空気調和装置が限定されるものではない。

［空気調和装置の構成］
図１は、実施例の冷凍サイクル装置が設けられた空気調和装置１を示す冷媒回路図である。空気調和装置１は、図１に示すように、一つの室外機２と、一つの室内機５とを備えた、シングルタイプである。詳細な説明は省略するが、シングルタイプの他に、一つの室外機に対して複数の室内機が接続された、マルチタイプがある。室外機２と室内機５が液管６ａ及びガス管６ｂにより接続されて冷媒が循環する冷媒回路１ａを形成している。室外機２は、圧縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２３、絞り装置２４、液側閉鎖弁６１、ガス側閉鎖弁６２及び室外機制御部２００を備えている。

圧縮機２１は、室外機制御部２００によって制御される。これにより、吸入管４２を介して供給される冷媒を圧縮する。圧縮された冷媒は、吐出管４１を介して四方弁２２へ供給する。

四方弁２２は、吐出管４１及び吸入管４２と接続されると共に、冷媒配管４３を介して室外熱交換器２３に、冷媒配管４４、ガス側閉鎖弁６２を介して室内機５にそれぞれ接続されている。室内機５と室外熱交換器２３は、液側閉鎖弁６１、冷媒配管４５を介して接続されている。四方弁２２は室外機制御部２００に制御されることにより、空気調和装置１を暖房モードまたは冷房モードのどちらかに切り替える。冷房モードに切り替えられたとき四方弁２２は、吐出管４１を介して圧縮機２１から吐出された冷媒を室外熱交換器２３に供給し、室内機５から流出した冷媒を圧縮機２１に吸入管４２を介して供給する。暖房モードに切り替えられたとき四方弁２２は、吐出管４１を介して圧縮機２１から吐出された冷媒を室内機５に供給し、室外熱交換器２３から流出した冷媒を圧縮機２１に吸入管４２を介して供給する。

室外熱交換器２３は、冷媒配管４５を介して絞り装置２４に接続されている。室外熱交換器２３の近傍には、室外ファン２７が配置されている。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、室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３によって冷媒と熱交換した外気を室外機２の外部へ放出する。室外熱交換器２３は、冷房モードの場合凝縮器として動作し、四方弁２２から供給された冷媒と、室外機２の内部に取り込まれた外気とを熱交換させ、その熱交換された冷媒を絞り装置２４に供給する。室外熱交換器２３は、暖房モードの場合蒸発器として動作し、絞り装置２４から供給された冷媒と、室外機２の内部に取り込まれた外気とを熱交換させ、その熱交換された冷媒を四方弁２２に供給する。

絞り装置２４は、冷媒配管４５、液側閉鎖弁６１を介して室内機５に接続されている。絞り装置２４は、冷房モードの場合に、室外熱交換器２３から供給された冷媒を断熱膨張させることにより減圧し、低温低圧となった二相冷媒を室内機５に供給する。

室内機５は、室内熱交換器５１、室内ファン５５及び室内機制御部５００を有する。室内ファン５５は、室内熱交換器５１の近傍に配置されており、ファンモータ（図示せず）によって回転されることで、室内機５の内部へ室内空気を取り込み、室内熱交換器５１によって冷媒と熱交換した室内空気を室内へ放出する。室内熱交換器５１は、ガス側閉鎖弁６２、冷媒配管４４を介して四方弁２２に、冷媒配管４５を介して室外機２の絞り装置２４にそれぞれ接続されている。室内熱交換器５１は、空気調和装置１が冷房モードに切り替えられたときに蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房モードに切り替えられたときに凝縮器として機能する。すなわち、室内熱交換器５１は、冷房モードの場合に、絞り装置２４から供給された低温低圧となった二相冷媒と、室内機５の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させ、その熱交換された室内空気を室内へ放出し、その熱交換された冷媒を四方弁２２に供給する。室内熱交換器５１は、暖房モードの場合に、四方弁２２から供給された冷媒と、室内機５の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させ、その熱交換された室内空気を室内へ放出し、その熱交換された冷媒を絞り装置２４に供給する。

［圧縮機］
図２は、実施例の冷凍サイクル装置の圧縮機２１を示す断面図である。圧縮機２１は、図２に示されているように、圧縮機筐体１０とシャフト１５とモータ部１１と圧縮部１２とを備えた内部高圧式のロータリ圧縮機である。圧縮機筐体１０は、概ね円筒形に形成され、密閉された内部空間１６を形成している。内部空間１６は、概ね円柱状に形成されている。圧縮機筐体１０は、圧縮機筐体１０を水平面上に垂直に置いたとき内部空間１６の円柱の軸が鉛直方向に平行になるように、配置されている。圧縮機筐体１０は、内部空間１６の下部に油溜め１７が形成されている。油溜め１７には、冷凍機油が貯留される。

冷凍機油は、基油と水分除去添加剤と酸除去添加剤とを含有している。基油は、エステル系油から形成されている。エステル系油は、エステル結合を有する化合物から形成されている。このため、エステル系油は、水分と熱とにより加水分解され、アルコールと酸とを生成する。

水分除去添加剤は、基油に溶解している。冷凍機油における水分除去添加剤の濃度は、水分除去添加剤の質量を冷凍機油の質量で除算した重量％で表され、０．１重量％〜１０重量％の範囲に含まれている。水分除去添加剤は、グリシジルエステルから形成されている。グリシジルエステルとしては、酪酸グリシジルエステル、ヘキサン酸グリシジルエステル、２−エチルヘキサン酸グリシジルエステル、ピバル酸グリシジルエステル、デカン酸グリシジルエステル、ステアリン酸グリシジルエステル、オレイン酸グリシジルエステル、安息香酸グリシジルエステル、フタル酸グリシジルエステル、メチルオキサシクロヘキシルカルボン酸エステルが例示される。

酸除去添加剤は、基油に溶解している。冷凍機油における酸除去添加剤の濃度は、水分除去添加剤の質量を冷凍機油の質量で除算した重量％で表され、０．１重量％〜１０重量％の範囲に含まれている。酸除去添加剤は、グリシジルエーテルから形成されている。グリシジルエーテルとしては、ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ネオペンチルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、オレイルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トルイルグリシジルエーテル、キシレニルグリシジルエーテル、ターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテル、オキサシクロヘキシルが例示される。

水分除去添加剤と酸除去添加剤を併せて添加剤と呼び、冷凍機油におけるこの添加剤濃度は、水分除去添加剤の質量と酸除去添加剤の質量との和を冷凍機油の質量で除算した重量％で表される。冷凍機油は、さらに、添加剤濃度が１重量％〜１２重量％の範囲に含まれるように調製されている。

圧縮機筐体１０は、内部空間１６に吸入管４２と吐出管４１が接続されている。吸入管４２は、第１吸入管４２１と第２吸入管４２２とを含んでいる。シャフト１５は、棒状に形成され、圧縮機筐体１０の内部空間１６に配置されている。シャフト１５は、内部空間１６が形成する円柱の軸と同軸である回転軸を中心に回転可能に圧縮機筐体１０に支持されている。

［モータ部］
モータ部１１は、内部空間１６のうちの上部に配置されている。モータ部１１は、ロータ１１２とステータ１１１とを備えている。ロータ１１２は、概ね円柱状に形成され、シャフト１５に固定されている。ステータ１１１は、概ね円筒状に形成されている。ステータ１１１は、ロータ１１２を囲むように配置され、圧縮機筐体１０に固定されている。ステータ１１１は、ステータコア１１３と複数の巻き線１１４を備えている。複数の巻き線１１４は、ステータコア１１３に形成される複数のティース部にそれぞれ巻かれている。また、シャフト１５は、上端と下端がそれぞれ軸受１４０によって回転自在に固定されている。

なお、モータ部１１はブラシレスＤＣモータで構成されると共に、リラクタンストルクによって駆動するように構成されている。さらに、ロータ１１２の永久磁石が希土類磁石、若しくは、フェライト磁石である。

［圧縮部］
圧縮部１２は、第１の圧縮部１２Ｓと第２の圧縮部１２Ｔとを備えている。第１の圧縮部１２Ｓは、第１シリンダ１２１Ｓと第１環状ピストン１２５Ｓとを備え、図示されていない第１ベーンを備えている。第１シリンダ１２１Ｓは、第１シリンダ室１３０Ｓを形成している。第１環状ピストン１２５Ｓは、第１シリンダ室１３０Ｓに配置され、シャフト１５に固定されている。第１ベーンは、移動可能に第１シリンダ室１３０Ｓに支持され、第１シリンダ１２１Ｓと第１環状ピストン１２５Ｓとの間に形成される作動室を吸入室と圧縮室とに区画している。吸入室は、第１シリンダ１２１Ｓと第１環状ピストン１２５Ｓと第１ベーンで区画され、且つ、吸入管４２のうちの第１吸入管４２１に接続された空間である。圧縮室は、第１シリンダ１２１Ｓと第１環状ピストン１２５Ｓと第１ベーンで区画され、且つ、圧縮機筐体１０の内部空間１６に接続された空間である。吸入室は、シャフト１５が回転することにより、容積が拡張し、所定の容積（排除容積）まで拡張する吸入工程の後に、圧縮室に遷移する。圧縮室は、シャフト１５が回転することにより、容積が縮小し、所定の容積まで縮小した後に、吸入室に遷移する。

第２の圧縮部１２Ｔは、第１の圧縮部１２Ｓと概ね同様に形成され、第１の圧縮部１２Ｓの上部に配置されている。第２の圧縮部１２Ｔは、第２シリンダ１２１Ｔと第２環状ピストン１２５Ｔとを備え、図示されていない第２ベーンを備えている。第２シリンダ１２１Ｔは、第２シリンダ室１３０Ｔを形成している。第２環状ピストン１２５Ｔは、第２シリンダ室１３０Ｔに配置され、シャフト１５に対して第２環状ピストン１２５Ｔと１８０°の位相差が形成されるように、シャフト１５に固定されている。第２ベーンは、移動可能に第２シリンダ室１３０Ｔに支持され、第２シリンダ１２１Ｔと第２環状ピストン１２５Ｔとの間に形成される作動室を吸入室と圧縮室とに区画している。吸入室は、第２シリンダ１２１Ｔと第２環状ピストン１２５Ｔと第２ベーンで区画され、且つ、吸入管４２のうちの第２吸入管４２２に接続された空間である。圧縮室は、第２シリンダ１２１Ｔと第２環状ピストン１２５Ｔと第２ベーンで区画され、且つ、圧縮機筐体１０の内部空間１６に接続された空間である。吸入室は、シャフト１５が回転することにより、容積を拡張し、所定の容積まで拡張した後に、圧縮室に遷移する。圧縮室は、シャフト１５が回転することにより、容積が縮小し、所定の容積まで縮小した後に、吸入室に遷移する。

空気調和装置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冷媒回路１ａに充填されている。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（ＣＦ_３Ｉ）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13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。

［空気調和装置の冷房運転動作］
室外機制御部２００は、室内機５が冷房運転を行うときに、四方弁２２を制御することにより、吐出管４１を冷媒配管４３に接続し、冷媒配管４４を吸入管４２に接続する。冷媒回路１ａは、これにより、室外熱交換器２３が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器５１が蒸発器として機能する冷房サイクルとなる。図１における矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。圧縮機２１は、四方弁２２から供給された低温低圧のガス冷媒を圧縮し、それにより生成された高温高圧のガス冷媒を四方弁２２に供給する。四方弁２２は、圧縮機２１から供給された高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器２３に供給する。室外熱交換器２３は、室外ファン２７により室外機２の内部に取り込まれた外気とその高温高圧のガス冷媒とを熱交換させることにより、外気を加熱し、その高温高圧のガス冷媒は凝縮する。室外熱交換器２３は、その高温高圧のガス冷媒が凝縮することにより生成された高温高圧の液冷媒を絞り装置２４に供給する。

絞り装置２４は、室外熱交換器２３から供給された高温高圧の液冷媒を断熱膨張させる。絞り装置２４は、高温高圧の液冷媒が断熱膨張することにより生成された低温低圧の二相冷媒を室内機５の室内熱交換器５１に供給する。室内熱交換器５１は、絞り装置２４から供給された低温低圧の冷媒と、室内ファン５５により室内機５の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させることにより、室内空気を冷却し、その低温低圧の二相冷媒は蒸発する。室内機５が設置された室内は、室内空気が冷却されることにより、冷房される。室内熱交換器５１は、低温低圧の液冷媒が蒸発することにより生成された低温低圧のガス冷媒を、四方弁２２に供給する。四方弁２２は、室内熱交換器５１から供給された低温低圧のガス冷媒を圧縮機２１に供給する。

［空気調和装置の暖房運転動作］
室外機制御部２００は、室内機５が暖房運転を行うときに、四方弁２２を制御することにより、吐出管４１を冷媒配管４４に接続し、冷媒配管４３を吸入管４２に接続する。冷媒回路１ａは、これにより、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５１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。圧縮機２１は、四方弁２２から供給された低温低圧のガス冷媒を圧縮し、それにより生成された高温高圧のガス冷媒を四方弁２２に供給する。四方弁２２は、圧縮機２１から供給された高温高圧のガス冷媒を室内機５の室内熱交換器５１に供給する。室内熱交換器５１は、その高温高圧のガス冷媒と、室内ファン５５により室内機５の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させることにより、室内空気を加熱し、その高温高圧のガス冷媒は凝縮する。室内機５が設置された室内は、室内空気が加熱されることにより、暖房される。室内熱交換器５１は、高温高圧のガス冷媒が凝縮することにより生成された高温高圧の液冷媒を室外機２の絞り装置２４に供給する。

絞り装置２４は、室内熱交換器５１から供給された高温高圧の液冷媒を断熱膨張させる。絞り装置２４は、高温高圧の液冷媒を断熱膨張させることにより生成された低温低圧の二相冷媒を室外熱交換器２３に供給する。室外熱交換器２３は、室外ファン２７により室外機２の内部に取り込まれた外気と、絞り装置２４から供給された低温低圧の二相冷媒とを熱交換させることにより、外気を冷却し、その低温低圧の液冷媒は蒸発する。室外熱交換器２３は、その低温低圧の液冷媒が蒸発することにより生成された低温低圧のガス冷媒を四方弁２２に供給する。四方弁２２は、室外熱交換器２３から供給された低温低圧のガス冷媒を圧縮機２１に供給する。

［空気調和装置の設置］
空気調和装置１は、屋外に設置された室外機２と、屋内に設置された室内機５とを液管６ａとガス管６ｂとで接続することにより、設置される。空気調和装置１は、設置された後に、図示されない真空ポンプがガス側閉鎖弁６２に接続される。空気調和装置１は、真空ポンプを用いて液管６ａとガス管６ｂとの内部が真空引きされる。真空引きは、冷媒回路１ａ内の圧力が所定圧力以下になるまで行われる。所定圧力としては、−０.１ＭＰａＧ（ゲージ圧）が例示される。空気調和装置１は、このような真空引きにより、液管６ａとガス管６ｂとに残存した湿気（水分）や酸素が冷媒回路１ａから取り除かれる。空気調和装置１は、冷媒回路１ａが真空引きされた後に、冷媒回路１ａに所定量の冷媒が充填される。

しかし、冷媒回路１ａの内部は、このように真空引きされた場合でも水や酸素が完全には排出されず、少量の水や酸素が残存する。このため、冷媒回路１ａに充填された冷媒は、空気調和装置１の運転中に、冷媒回路１ａに残存した水や酸素と反応することにより、分解され、酸を生成することがある。生成された酸は、冷媒回路１ａに充填された冷媒の分解を促進する。生成された酸は、さらに、冷媒回路１ａを形成する金属部材を腐食させることがある。圧縮機２１の摺動部が腐食すると、空気調和装置１の信頼性を著しく低下させる。

冷凍機油は、冷媒と相溶性を有している。このため、冷凍機油は、一部が冷媒とともに冷媒回路１ａを循環する。冷凍機油は、さらに、摺動部の隙間に油膜を形成し、摺動部の摩擦力や摩耗を低減させ、且つ、摺動部の隙間から冷媒が漏洩しないようにシールする。摺動部としては、圧縮部１２の第１シリンダ１２１Ｓと第１環状ピストン１２５Ｓとの間、第１環状ピストン１２５Ｓと第１ベーンとの間、第２シリンダ１２１Ｔと第２環状ピストン１２５Ｔとの間、第２環状ピストン１２５Ｔと第２ベーンとの間が例示される。冷凍機油は、空気調和装置１の運転中に、冷媒回路１ａに残存した水と圧縮部１２の摺動部の摩擦熱とにより、基油であるエステル系油がアルコールと酸とに加水分解されることがある。

冷凍機油に含有された水分除去添加剤は、冷媒回路１ａに残留する水分を除去する。空気調和装置１は、水分除去添加剤が水分を除去することにより、冷媒回路１ａに残留する水分の量を減少させ、エステル系油がアルコールと酸とに加水分解されることを抑制することができる。空気調和装置１は、エステル系油の加水分解が抑制されることにより、冷凍機油から冷媒回路１ａ内で生成される酸の量を低減することができる。

一方、エステル系油は、水分除去添加剤によって除去されなかった水分により加水分解されることがある。また、冷媒回路１ａに充填された冷媒は、水分除去添加剤により除去されなかった水分により分解されることがある。このとき、冷凍機油に含有された酸除去添加剤は、エステル系油の加水分解により生成された酸を除去し、冷媒の分解により生成された酸を除去する。空気調和装置１は、酸除去添加剤が酸を除去することにより、冷媒回路１ａ内の酸の量を低減することができる。空気調和装置１は、冷媒回路１ａ内の酸の量が低減されることにより、冷媒回路の腐食を抑制することができる。空気調和装置１は、さらに、酸が低減されることにより、冷媒の分解を抑制することができる。空気調和装置１は、冷媒回路の腐食と冷媒の分解とが抑制されることにより、信頼性を確保することができる。

［冷凍サイクル装置の特徴的な構成］
実施例の冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機２１と、圧縮機２１を潤滑する冷凍機油とを備えている。冷凍機油は、エステル系油から形成される基油と、水分を除去する水分除去添加剤と、酸を除去する酸除去添加剤とを含有している。冷凍機油における水分除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい。冷凍機油における酸除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい。このような冷凍サイクル装置は、水分除去添加剤が水分を除去することにより、水分を低減し、エステル系油がアルコールと酸とに加水分解されることを抑制することができる。酸除去添加剤は、エステル系油の加水分解により生成された酸を除去する。冷凍サイクル装置は、酸除去添加剤が酸を除去することにより、酸を低減することができる。冷凍サイクル装置は、酸が低減されることにより、冷媒回路の腐食を抑制することができる。冷凍サイクル装置は、冷凍機油における水分除去添加剤の濃度が０．１重量％より大きく、酸除去添加剤の濃度が０．１重量％より大きいときに、エステル系油の加水分解をより確実に抑制することができ、冷媒回路の腐食をより確実に抑制することができる。

また、実施例の冷凍サイクル装置は、冷凍機油における水分除去添加剤の濃度が１０重量％より小さい。冷凍機油における酸除去添加剤の濃度が１０重量％より小さい。このような冷凍サイクル装置は、冷凍機油の潤滑性能の低下を抑制することができ、冷媒回路の内部で水分除去添加剤と酸除去添加剤とが析出することを抑制することができる。冷凍サイクル装置は、冷凍機油の潤滑性能の低下が抑制されることにより、摺動部を適切に潤滑することができ、摺動部の摩擦熱を適切に低減することができる。冷凍サイクル装置は、水分除去添加剤と酸除去添加剤との析出が抑制されることにより、水分除去添加剤の析出物と酸除去添加剤の析出物とにより冷媒回路１ａが閉塞されることを防止することができる。

また、実施例の冷凍サイクル装置は、水分除去添加剤の質量と酸除去添加剤の質量との和を冷凍機油の質量で除算した添加剤濃度が１２重量％より小さい。このような冷凍サイクル装置は、冷凍機油の潤滑性能の低下をより抑制することができ、冷媒回路の内部で水分除去添加剤と酸除去添加剤とが析出することをより抑制することができる。なお、実施例の冷凍サイクル装置は、添加剤濃度が１０重量％より小さくしてもよい。このような冷凍サイクル装置は、添加剤濃度が１０重量％より大きいものに比較して、冷凍機油の潤滑性能の低下をより抑制することができ、冷媒回路の内部で水分除去添加剤と酸除去添加剤とが析出することをより抑制することができる。また、実施例の冷凍サイクル装置の冷凍機油は、添加剤濃度が１重量％より大きくなるように形成されてもよい。このような冷凍サイクル装置は、エステル系油の加水分解と冷媒回路の腐食とをより確実に抑制することができる。

また、実施例の冷凍サイクル装置は、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％以上含む混合冷媒が利用される。このような混合冷媒は、高温環境下での分解や、冷媒回路に残留する水分や酸素と反応することによる分解が、酸によって促進される。冷凍サイクル装置は、冷凍機油の加水分解より生成される酸の量が低減されることにより、冷媒の酸化や分解を抑制することができる。

ところで、実施例の冷凍サイクル装置は、このような混合冷媒が利用されているが、酸により分解が促進される他の冷媒が利用されてもよい。その冷媒としては、ＨＣＦＯ、ＨＦＯ、ＨＦＥ、炭素−炭素間に３重結合を持つ化合物が例示される。ＨＣＦＯとしては、Ｒ１２２４ｙｄ、Ｒ１２３３ｚｄが例示される。ＨＦＯとしては、Ｒ１１２３、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ，Ｚ）が例示される。ＨＦＥとしては、ＨＦＥ−１４３ｍ、ペルフルオロジメトキシメタンが例示される。炭素−炭素間に３重結合を持つ化合物としては、トリフルオロプロピンが例示される。実施例の冷凍サイクル装置は、このような冷媒が利用される場合でも、エステル系油の加水分解を抑制することができ、冷媒回路の腐食を抑制することができる。

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ ：空気調和装置
１ａ ：冷媒回路
２１ ：圧縮機
１２１Ｓ：第１シリンダ
１２１Ｔ：第２シリンダ
１２５Ｓ：第１環状ピストン
１２５Ｔ：第２環状ピストン
１３０Ｓ：第１シリンダ室
１３０Ｔ：第２シリンダ室

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機を潤滑する冷凍機油とを備え、
   前記冷凍機油は、
   エステル系油から形成される基油と、
   水分を除去する水分除去添加剤と、
   酸を除去する酸除去添加剤とを含有し、
   前記冷凍機油における前記水分除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きく、
   前記冷凍機油における前記酸除去添加剤の濃度は、０．１重量％より大きい
   冷凍サイクル装置。
2. 前記冷凍機油における前記水分除去添加剤の濃度は、１０重量％より小さく、
   前記冷凍機油における前記酸除去添加剤の濃度は、１０重量％より小さい
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記水分除去添加剤の質量と前記酸除去添加剤の質量との和を前記冷凍機油の質量で除算した添加剤濃度は、１２重量％より小さい
   請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記添加剤濃度は、１０重量％より小さい
   請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記添加剤濃度は、１重量％より大きい
   請求項３または請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記冷媒は、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
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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