JP6596667B2 - 圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いる圧縮機及びそれを用いた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）。

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うため、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を抑制するために出願人は不均化反応を誘起する現象（以下不均化反応誘起現象と称す）自体を発生させないようにする種々の方策を既に提案している。

しかしながら、このような方策を採用していても、不均化反応誘起現象が発生し不均化反応を起こす場合があり得る。例えば、圧縮機の圧縮機構駆動用電動機の固定子巻線でレイヤーショートが発生し、そのレイヤーショートを起点に不均化反応が発生する等の事が考えられる（この場合、レイヤーショートが不均化反応誘起現象となる）。

従って、このような不均化反応誘起現象が仮に発生したとしても不均化反応の発生若しくはその進行を抑制し圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性を確保する必要がある。

本発明は、このような観点に鑑みてなしたもので、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性をより高め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、圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動機と、前記電動機の不均化反応誘起現象発生が予測される部位に不均化反応誘起現象もしくは不均化反応誘起現象を起こさせる事象により破壊されて不均化反応抑制材を放出する不均化反応抑制部材を設けた構成としてある。そして冷凍サイクル装置はこの圧縮機を用いて構成してある。

上記構成によれば、電動機にレイヤーショートもしくはレイヤーショート等の不均化反応誘起現象を起こさせる事象、例えば異常な温度上昇等が生じると、不均化反応抑制部材が破壊されて内包している不均化反応抑制材が放出され、不均化反応の発生若しくはその進行を阻止する。これにより、圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置の信頼性を高めることができる。

本発明は、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた信頼性の高い圧縮機とそれを用いた冷凍サイクル装置を得ることができる。

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 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の概略構成図 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の集中巻の電動機の概略構成図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の電動機の巻線部分を示す斜視図、（ｂ）同分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の電動機に用いている不均化反応抑制材の一例を示す概略断面図 本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の分布巻の電動機の概略構成図

第１の発明の圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動機と、前記電動機の不均化反応誘起現象発生が予測される部位に不均化反応誘起現象もしくは不均化反応誘起現象を起こさせる事象により破壊されて不均化反応抑制材を放出する不均化反応抑制部材とを備えた構成としてある。

これにより、電動機にレイヤーショートもしくはレイヤーショート等の不均化反応誘起現象を起こさせる事象、例えば異常な温度上昇等が生じると、不均化反応抑制部材が破壊されて内包している不均化反応抑制材が放出され、不均化反応の発生若しくはその進行を阻止する。これにより、圧縮機の信頼性を高めることができる。

第２の発明は、第１の発明の圧縮機において、前記不均化反応抑制部材は、電動機のショートが発生する部位に配置した構成としてある。

これにより、電動機の固定子巻線でレイヤーショート等のショートが発生すると不均化反応抑制部材が不均化反応抑制材を放出し、不均化反応の発生若しくはその進行を阻止する。これにより、圧縮機の信頼性を高めることができる。

第３の発明は、第１の発明の圧縮機において、前記不均化反応抑制部材は、不均化反応誘起現象を起こさせる電動機の異常な温度上昇発生部位に配置するとともに、不均化反応を誘起する異常温度になると溶解する構成としてある。

これにより、電動機の不均化反応誘起現象を起こさせる事象ともいえる固定子巻線の異常な温度上昇や、電動機内の他の部分での異常な温度上昇が生じると、この異常温度によって不均化反応抑制部材が溶解して内包している不均化反応抑制材を放出し、不均化反応の発生若しくはその進行を阻止する。これにより、圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置の信頼性を高めることができる。

第４の発明は、第１〜第３の発明の圧縮機において、前記不均化反応抑制部材は、電動機のショートが発生する部位に施してある絶縁紙に不均化反応抑制材を内包させてこれを不均化反応抑制部材とした構成としてある。

これにより、絶縁紙を利用して固定子巻線のレイヤーショート等のショート発生時に不均化反応の発生若しくはその進行を阻止することができ、構成の簡素化と同時に、不均化反応の発生若しくはその進行阻止動作の信頼性を高めることができる。すなわち、絶縁紙と不均化反応抑制部材とを別にしていると、絶縁紙が破壊してショートが生じたのにもかかわらず不均化反応抑制部材の方は破壊されない場合が生じ得るが、絶縁紙が不均化反応抑制部材を兼ねているとそのような恐れがなくなり、不均化反応の発生若しくはその進行阻止動作を確実に実行でき、信頼性が向上する。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記不均化抑制剤は、リモネン、テルペン類、テルペノイド類のいずれか一種類を含む構成としてある。

これにより、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体の不均化の発生若しくはその信仰を効率よく抑制することができる。

第６の発明は第１〜第５発明のいずれかの圧縮機を用いた冷凍サイクル装置であり、この冷凍サイクル装置は、圧縮機、蒸発器、凝縮器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を第１〜第５のいずれかに記載の圧縮機とした構成としてある。

これにより、圧縮機の持つ高い信頼性によって冷凍サイクル装置の信頼性も高めることができる。

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と室内機ユニット１０１ａ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）である室内送風ファン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、冷凍サイクル回路を構成している。冷凍サイクル回路は、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、冷凍サイクル回路は、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。

また、圧縮機１０２の吐出側には、電子制御式の開閉弁であるリリーフ弁１１４が設けられている。なお、リリーフ弁１１４は、圧縮機１０２の吐出部から膨張弁１０４までの間、または、圧縮機１０２の吐出部から三方弁１０８までの間に設けられていればよいが、圧縮機１０２の圧力を急速に逃すためには、圧縮機１０２の吐出部から四方弁１０６ま
での間に設けられていることが望ましい。

冷凍サイクル回路は、圧縮機１０２の吐出側と膨張弁１０４の入口との間に設けられた高圧側圧力検出手段１１６を備えている。高圧側圧力検出手段１１６は、加圧されるダイヤフラムのひずみをひずみゲージなどで電気的に検出して測定する構成でもよい。さらに、機械的に圧力を検出する金属ベローズや金属ダイヤフラムで構成してもよい。

冷凍サイクル回路は、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。

高圧側圧力検出手段１１６や、吐出温度検出手段１１７の検出値は、制御装置へ電気的に送信される。

冷凍サイクル回路内には、作動流体（冷媒）が封入されている。作動流体について説明する。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、（２）Ｒ３２（ジフオロメタン）からなる２成分系の混合作動流体であり、特に、Ｒ３２が３０重量％以上６０重量％以下の混合作動流体である。

ＨＦＯ１１２３にＲ３２を３０重量％以上混合することで、ＨＦＯ１１２３の不均化反応を抑制できる。また、Ｒ３２の濃度が高いほど不均化反応をより抑制できる。これは、Ｒ３２のフッ素原子への分極が小さいことによる不均化反応を緩和する作用と、ＨＦＯ１１２３とＲ３２は物理特性が似ていることから凝縮・蒸発など相変化時の挙動が一体となることによる不均化の反応機会を減少させる作用とにより、ＨＦＯ１１２３の不均化反応を抑制することができる。

また、ＨＦＯ１１２３とＲ３２の混合冷媒は、Ｒ３２が３０重量％、ＨＦＯ１１２３が７０％で共沸点を持ち、温度すべりがなくなる為、単一冷媒と同様な取り扱いが可能である。つまり、Ｒ３２を６０重量％以上混合すると、温度すべりが大きくなり、単一冷媒と同様な取り扱いが困難となる可能性があるため、Ｒ３２を６０重量％以下で混合することが望ましい。特に、不均化を防止するとともに、共沸点に近づくため温度すべりをより小さくし、機器の設計が容易とするために、Ｒ３２を４０重量％以上５０重量％以下で混合することが望ましい。

表１、表２は、ＨＦＯ１１２３とＲ３２の混合作動流体のうち、Ｒ３２が３０重量％以上６０重量％以下となる混合割合での、冷凍サイクルの圧力、温度、圧縮機の押しのけ容積が同じ場合の冷凍能力およびサイクル効率（ＣＯＰ）を計算し、Ｒ４１０ＡとＨＦＯ１１２３と比較したものである。

まず、表１、表２の計算条件について説明する。近年、機器のサイクル効率を向上するため、熱交換器の高性能化が進み、実際の運転状態では、凝縮温度は低下し、蒸発温度は上昇する傾向にあり、吐出温度も低下する傾向にある。このため、実際の運転条件を考慮し、表１の冷房計算条件は、冷凍サイクル装置１００の冷房運転時（室内乾球温度 ２７℃、湿球温度 １９℃、室外乾球温度 ３５℃）に対応し、蒸発温度は１５℃、凝縮温度は４５℃、圧縮機の吸入冷媒の過熱度は５℃、凝縮器出口の過冷却度は８℃とした。

また、表２の暖房計算条件は、冷凍サイクル装置１００の暖房運転時（室内乾球温度２０℃、室外乾球温度 ７℃、湿球温度 ６℃）に対応した計算条件で、蒸発温度は２℃、凝縮温度は３８℃、圧縮機の吸入冷媒の過熱度は２℃、凝縮器出口の過冷却度は１２℃とした。

表１、表２より、Ｒ３２を３０重量％以上６０重量％以下で混合することにより、冷房および暖房運転時に、Ｒ４１０Ａと比較して、冷凍能力は約２０％増加し、サイクル効率（ＣＯＰ）は９４〜９７％となり、温暖化係数はＲ４１０Ａの１０〜２０％に低減できる。

以上説明したように、ＨＦＯ１１２３とＲ３２の２成分系において、不均化の防止、温度すべりの大きさ、冷房運転時・暖房運転時の能力、ＣＯＰを総合的に鑑みると（すなわち、後述する圧縮機を用いた空気調和機器に適した混合割合を特定すると）、３０重量％以上６０重量％以下のＲ３２を含む混合物が望ましく、さらに望ましくは、４０重量％以上５０重量％以下のＲ３２を含む混合物が望ましい。

次に、冷凍サイクル回路を構成する各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には、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には、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。

圧縮機１０２の詳細について、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、三相の固定子巻線の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。

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１０２
ｍ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。

そして前記固定子１０２２ｅは、図４に示すように固定子１０２２ｅに集中巻きした固定子巻線４０のコイルエンド部に絶縁紙４１を挿入しコイルエンド縛り糸（図示せず）で固定した状態で、電位差の生じる異極間の絶縁を確保できる構成となっている。

ここで、上記絶縁紙４１は主に厚み０．０７５ｍｍ〜０．３ｍｍのポリエチレンテレフタレート樹脂が使用されるが、ポリエチレンテレフタレート樹脂以外としてポリエチレンナフタレート樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂等の樹脂部材もよい。そして、上記絶縁紙４１は図５に示すように、二重にしてその間に不均化反応抑制材４３を内包する形に形成してある。さらに、絶縁紙はモータ固定子のスロット外縁のモータ鉄心とモータ巻線とを絶縁するようにも挿入されている。

不均化反応抑制材４３としては、リモネンを用いるが、リモネン、カンフェン、シメン、テルピネン等のテルペン類、あるいは、シトロネロール、チルピネオール、ボルネオール等のテルペノイド類のいずれか一種類を含む物質で構成すればよい。

また、不均化反応抑制材４３はそれ自体を直接二重の絶縁紙４１に内包させてもよいが、これをシートに浸透させ当該シートを二重の絶縁紙素材４１ａに挟み込む形として内包させてもよい。当該シートの材料としては、例えば、クラフト紙などの木材繊維や、不均化反応抑制材４３を浸透できる多孔質状の構造を有する不織布であり、薄膜状に加工可能なものであればよい。

なお、永久磁石の固定方法は、エポキシ樹脂等の接着剤を用いて固定しても構わない。
また、永久磁石の配置方法として、上記では、永久磁石３４を回転子コア３３の外周部に配置する構造として説明したが、永久磁石を回転子コアの内部に配置した構造（図示せず）としてもよい。

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（図示せず）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、冷凍作用を行っている。

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。図６は、分布巻きの電動機１０２ｅの横断面図である。固定子１０２２ｅは、複数のティース６１と、ティース６１をつなぐ環状のヨーク６２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６３とその外周部に配置された
永久磁石６４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６４は、外周をステンレス等の非磁性体の環６６を外周に挿入することにより固定されている。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の外周部に切り欠き６７、または溝、穴を設けることにより、そこを冷凍機油が通ることにより、冷凍作用を行っている。

回転子１０２１ｅは４極であり、固定子１０２２ｅのティース数はスロット数と等しく１２または２４である。各スロットには、三相巻線が施されている。

なお、回転子の極数および固定子のスロット数は、６極９スロット、６極１８スロット、４極６スロット、８極１２スロット、１０極１２スロットでも良い。

圧縮機１０２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。

圧縮機構１０２ｃは、電動機１０２ｅと、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。

次に本実施の形態の冷凍サイクル装置において、不均化反応発生の原因となり得る事象について説明する。

不均化反応が発生しやすい条件は、冷媒が過度に高温高圧下での条件である。この実施の形態では、不均化反応が生じ難い作動流体、例えばＨＦＯ１１２３に対するＲ３２の混合比率が３０重量％以上６０重量％以下となるような作動流体を用いているが、それでも冷媒が過度に高温高圧になって、そのような高温高圧下の冷媒雰囲気下にて、高エネルギ源が付加されると、不均化反応発生の起点となり得る。

このような、高エネルギ源が付加される状況を考える。

所定の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、冷凍サイクル回路の閉塞等によって、吐出圧力（冷凍サイクルの高圧側）が過度に上昇した状態や、圧縮機１０２の圧縮機構１０２ｃの摺動部が異物の噛み込みが発生した状態などにおいては、電動機が電気から機械エネルギへの変換と、圧縮機構へ伝達できるエネルギの上限値を超え、圧縮機構がそれ以上は冷媒を昇圧する圧縮仕事を行えなくなる、いわゆる圧縮機１０２のロック異常が生じる。

この状態下においても、圧縮機１０２への電力供給を続けると、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が異常に発熱する。その結果、電動機１０２ｅの固定子１０２２ｅを構成する固定子巻線４０の絶縁紙４１が溶解し破損して、巻線の導線同士が直接接触し、レイヤーショートと呼ばれる現象を引き起こす。

上記レイヤーショートは、冷媒雰囲気下にて、高エネルギが発生する現象（放電現象）なので、不均化反応を誘起することになる。また、分布巻の電動機にあってはコイル巻線の絶縁体が破損して、巻線と固定子鉄心、もしくは、その他の周囲構成部材との間でショートが発生し、このショートが不均化反応を誘起することになる。

しかし、本実施の形態においては、前記レイヤーショート、すなわち、固定子巻線４０にレイヤーショートが生じる程の過度な温度上昇あるいはレイヤーショート自体が生じると、これと同時に絶縁紙４１が破壊され、この絶縁紙４１の破壊によって絶縁紙４１に内包している不均化反応抑制材４３が放出されるので、不均化反応自体の発生を抑制もしくはその進行を抑制することになる。

したがって、異常な圧力上昇による圧縮機等の損傷を防止でき、信頼性を高めることができる。

上記絶縁紙４１の破壊は、固定子巻線４０の発熱による異常な温度上昇によって絶縁紙素材４１ａを構成する樹脂が溶解すること等によっても生じるが、冷媒が過度に高温高圧となった時の温度によっても溶解し破壊する温度の樹脂で絶縁紙を構成しておけば、前記冷媒の異常な温度上昇によって生じる圧縮機内の異常温度によっても生じるようにすることができる。

これにより、固定子巻線４０の異常な温度上昇のみならず圧縮機内の固定子巻線４０以外の異常な温度によっても絶縁紙４１が破壊して不均化反応抑制材４３が放出されるので、不均化反応自体の発生を抑制もしくはその進行を抑制することが可能となる。

また、この実施の形態では絶縁紙４１自体に不均化反応抑制材４３を包含させて不均化反応抑制部材としているので、絶縁紙を利用して固定子巻線４０のレイヤーショートを防止するとともにレイヤーショートが発生したときの不均化反応の発生若しくはその進行を阻止することができ、構成の簡素化と同時に不均化反応の発生若しくはその進行阻止動作の信頼性を高めることができる。

すなわち、絶縁紙と不均化反応抑制部材とを別にしていると、絶縁紙が破壊してレイヤーショートが生じたのにもかかわらず別に設けた不均化反応抑制部材の方は破壊されない場合が生じ得るが、絶縁紙が不均化反応抑制部材を兼ねているとそのような恐れがなくなり、不均化反応の発生若しくはその進行阻止動作を確実に実行できる。そして、レイヤーショートが生じた部位で不均化反応抑制材４３を放出するので不均化反応抑制材４３の不均化抑制効果を確実に発揮させることができる。よって、信頼性が向上する。また、局所的な不均化反応抑制材４３の放出で対応できるので少ない不均化反応抑制材４３で済み、経済的である。

また、上記不均化反応抑制材４３は、リモネン、テルペン類、テルペノイド類のいずれか一種類を含む物質で構成してあるから、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体の不均化の発生若しくはその進行を効率よく抑制することができる。

なお、上記不均化抑制防止部材による不均化抑制作用を行うときには、例えばレイヤーショートを検出して固定子巻線４０への通電を停止する方策を併せて講じておくのが好ましく、これによって不均化反応の進行を確実に防止できる。

上記、不均化反応発生の抑止策としては、上述したような、固定子巻線４０、すなわち、圧縮機１０２への供給電力の停止に併せて、四方弁１０６を均圧方向へ切り替え（暖房運転ならば冷房運転へ、冷房運転ならば暖房運転へ）てもよい。または、圧縮機１０２へ
の供給電力の停止に併せて、開閉弁１１３ａを開として、バイパス手段１１３を介して圧縮機１０２の吐出側と吸入側を連通させてもよい。または、圧縮機１０２への供給電力の停止に併せて、リリーフ弁１１４を開として、冷媒を外部空間へ放出してもよい。これらによって、冷凍サイクル回路内の高圧側圧力を低下させることができるので、より確実に不均化反応の進行を防止できる。

なお、圧縮機１０２は、ロータリ式圧縮機として説明したが、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、遠心式圧縮機を用いても良い。もちろん、高圧型、低圧型のいずれであってもよい。

また、不均化反応誘起現象としてはレイヤーショート以外にも、電動機１０２ｅへ電力が過剰に供給されると、電動機１０２ｅへ電力を供給するリード線や給電ターミナルの絶縁体が破損して、ショートが発生する恐れがあるが、これらの箇所でのショートも、不均化反応誘起現象となり得る。そして、このような場合には前記ショートを起こす部分の絶縁に不均化反応抑制材を内包した絶縁体で絶縁しておけばよく、本発明の請求項１はこのような場合をも含むものである。

上述したように、本発明にかかる圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置は、ＨＦＯ１１２３を含む作動流体を用いた圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができる。よって、住居用のエアコン、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。

４０ 固定子巻線
４１ 不均化反応抑制部材（絶縁紙）
４１ａ 絶縁紙素材
４３ 不均化反応抑制材
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
１０２ｃ 圧縮機構
１０２ｅ 電動機
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
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

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動機と、前記電動機の不均化反応誘起現象発生が予測される部位に不均化反応誘起現象もしくは不均化反応誘起現象を起こさせる事象により破壊されて不均化反応抑制材を放出する不均化反応抑制部材とを備えた圧縮機。
2. 不均化反応抑制部材は、電動機のショートが発生する部位に配置した請求項１記載の圧縮機。
3. 不均化反応抑制部材は、不均化反応誘起現象を起こさせる電動機の異常な温度上昇発生部位に配置するとともに、不均化反応を誘起する異常温度になると溶解する構成とした請求項１記載の圧縮機。
4. 不均化反応抑制部材は、電動機のショートが発生する部位に施してある絶縁紙に不均化反応抑制材を内包させてこれを不均化反応抑制部材とした構成とした請求項１〜３のいずれか１項記載の圧縮機。
5. 不均化抑制剤は、リモネン、テルペン類、テルペノイド類のいずれか一種類を含む請求項１〜４のいずれか１項記載の圧縮機。
6. 圧縮機、蒸発器、凝縮器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機とした冷凍サイクル装置。
   

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