JP6919741B1 - グリス及びグリスが潤滑剤として使用される冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路に設置される機器に使用されても、潤滑剤としての機能の低下を抑制可能なグリス、及び、このグリスが潤滑剤として使用される冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路５０に設置される機器に使用されるグリスは、成分にフッ素を含む。チラー装置では、このグリスが、圧縮機１００の第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４、圧縮機１００のインレットガイドベーン１２４の駆動部、及び、膨張弁の駆動部、の少なくとも１つにおいて、潤滑剤として使用される。【選択図】図２

Description

分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路に設置される機器に使用されるグリス、及びこのグリスを潤滑剤として使用する冷凍サイクル装置に関する。

特許文献１（特表２０１１−５２００８９）のように、環境保全のため、冷凍サイクル装置に、地球温暖化係数の小さな、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が使用される場合がある。

さて、冷媒が流れる冷媒回路に設置される機器の各種摺動部には、潤滑剤としてグリスが使用される場合がある。

しかし、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合、従来冷凍サイクル装置に使用されているグリスを使用すると、グリスの潤滑剤としての機能が低下する等の不具合が発生する可能性がある。

第１観点に係るグリスは、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路に設置される機器に使用されるグリスである。グリスは、成分にフッ素を含む。

第１観点のグリスでは、化学的安定性の高い、フッ素を含有するグリスを用いることで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、グリスの潤滑剤としての機能低下を抑制できる。

第２観点に係るグリスは、第１観点のグリスであって、冷媒はＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）を含む。

第２観点のグリスを用いることで、地球温暖化係数が小さくオゾン破壊係数がゼロであって環境負荷が小さく、かつ、不燃性かつ毒性の低い安全なＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）を冷媒回路で用いつつ、冷媒回路中の機器の摺動部の摺動不具合の発生を抑制できる。

第３観点に係るグリスは、第１観点又は第２観点のグリスであって、基油としてフッ素を含有する油を用いる。

第３観点の化学的安定性の高いフッ素を含有する油を基油として用いるグリスを使用することで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、グリスの潤滑剤としての機能低下を抑制できる。

第４観点に係るグリスは、第１観点から第３観点のいずれかのグリスであって、増ちょう剤としてフッ素樹脂を用いる。

第４観点の化学的安定性の高いフッ素樹脂を増ちょう剤として用いるグリスを使用することで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、グリスの潤滑剤としての機能低下を抑制できる。

第５観点に係るグリスは、第１観点から第４観点のいずれかのグリスであって、冷媒回路に設置される圧縮機のモータと連結されるシャフトを軸支する転がり軸受、冷媒回路に設置される圧縮機の吸入口に設けられるインレットガイドベーンの駆動部、及び、冷媒回路に設置される膨張弁の弁体の駆動部、の少なくとも１つにおいて潤滑剤として使用される。

化学的安定性の高いグリスを用いることで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、転がり軸受、インレットガイドベーン、膨張弁等の損傷を抑制できる。

第６観点に係る冷凍サイクル装置は、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路を含む。冷媒回路には、ターボ圧縮機と、膨張弁と、が少なくとも設置される。ターボ圧縮機は、インレットガイドベーンと、モータと、シャフトと、インペラと、転がり軸受と、を含む。インレットガイドベーンは、ターボ圧縮機の吸入口に設けられる。シャフトは、モータに連結されている。インペラは、シャフトに設けられている。転がり軸受は、シャフトを軸支する。膨張弁は、弁体と、弁体の駆動部と、を含む。ターボ圧縮機の転がり軸受、ターボ圧縮機のインレットガイドベーンの駆動部、及び、膨張弁の駆動部、の少なくとも１つにおいて、フッ素を含むグリスが潤滑剤として使用される。

第６観点の冷凍サイクル装置では、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、グリスの使用される転がり軸受、インレットガイドベーン、膨張弁等の損傷を抑制できる。

冷凍サイクル装置の一実施形態に係るチラー装置のブロック構成図である。 図１のチラー装置で用いられる圧縮機の概略断面図である。

以下、図面を参照して、グリス及び冷凍サイクル装置の実施形態を説明する。

（１）チラー装置の全体概要
本開示に係るグリスが潤滑剤として使用されるチラー装置１０について、図１を参照しながら説明する。図１は、チラー装置１０のブロック構成図である。

チラー装置１０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを利用する冷凍サイクル装置の一例である。チラー装置１０は、液（熱媒体）を冷媒と熱交換させて、液を冷却する装置である。チラー装置１０で冷却された液は、図示しない利用側機器に供給され、空気調和や、設備機器の冷却等に利用される。本実施形態で使用される液は、例えば、水やブラインである。ブラインは、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩化カルシウム水溶液、エチレングリコール水溶液、プロピレングリコール水溶液等である。なお、冷媒と熱交換する液（熱媒体）は、ここに例示した種類に限定されるものではなく、適宜選択されればよい。本実施形態では、液（熱媒体）として水が使用される。

なお、冷凍サイクル装置の種類は、液を冷却するチラー装置１０に限定されない。例えば、冷凍サイクル装置は、液（熱媒体）と冷媒とを熱交換させて、液を加熱する装置であってもよい。また、冷凍サイクル装置は、液ではなく、空気と冷媒とを熱交換させて、空気を冷却したり、加熱したりする装置であってもよい。

チラー装置１０は、冷媒回路５０を備える。冷媒回路５０に配置される機器には、圧縮機１００、凝縮器２０、膨張弁３０、及び蒸発器４０を主に含む。冷媒回路５０は、圧縮機１００、凝縮器２０、膨張弁３０及び蒸発器４０が冷媒配管により以下のように接続されて構成されている。圧縮機１００の後述する吐出管１１６は、冷媒配管により凝縮器２０の入口と接続されている。凝縮器２０の出口は、冷媒配管により蒸発器４０の入口と接続されている。凝縮器２０の出口と蒸発器４０の入口とを接続する冷媒配管には、膨張弁３０が配置されている。蒸発器４０の出口は、圧縮機１００の後述する吸入管１１４と接続されている。

なお、冷媒回路５０に配置される機器は、圧縮機１００、凝縮器２０、膨張弁３０、及び蒸発器４０に限定されるものではなく、これらに加えて、冷凍サイクル装置の冷媒回路５０において一般的に使用されるその他の機器を含んでもよい。

冷媒回路５０には、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が充填されている。冷媒の種類を限定するものではないが、冷媒回路５０に充填される、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒には、例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）（トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）、Ｒ１２３３ｘｆ（２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）、Ｒ１２２４ｙｄ（Ｚ）（（Ｚ）−１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）を含む。冷媒回路５０に充填される冷媒は、単一成分の冷媒であってもよいし、２種類以上の冷媒を混合した混合冷媒であってもよい。本実施形態のチラー装置１０では、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）の単体が冷媒として用いられる。

また、チラー装置１０は、圧縮機１００の各種構成（後述する、インレットガイドベーン１２４、モータ１４０、磁気軸受１５０）や、膨張弁３０の、チラー装置１０の各部の動作を制御するコントローラ６０を含む。

チラー装置１０が運転されると、冷媒回路５０内を冷媒が循環して冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機１００のモータ１４０が運転されると、圧縮機１００は、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒を吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮して冷凍サイクルにおける高圧のガス冷媒として吐出する。圧縮機１００が吐出する高圧のガス冷媒は、凝縮器２０へと送られる。凝縮器２０に送られた高圧のガス冷媒は、凝縮器２０において放熱して凝縮し、高圧の液冷媒となる。凝縮器２０で凝縮した冷媒は、膨張弁３０を通過して蒸発器４０へと送られる。なお、凝縮器２０から蒸発器４０に向かって流れる高圧の液冷媒は、膨張弁３０を通過する際に減圧され、低圧の気液二相冷媒になる。蒸発器４０に流入した低圧の気液二相冷媒は、蒸発器４０に供給される液（熱媒体）から吸熱して蒸発し、低圧のガス冷媒となる。蒸発器４０において冷媒が液から吸熱することで、液は冷却される。蒸発器４０において冷却された液は、冷却された液を利用する図示しない利用側機器に供給される。一方、蒸発器４０において蒸発したガス冷媒は、圧縮機１００に吸入され、再び圧縮される。

（２）チラー装置の詳細構成
（２−１）圧縮機
圧縮機１００は、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒を吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮して冷凍サイクルにおける高圧のガス冷媒として吐出する装置である。本実施形態では、圧縮機１００は、単段圧縮のターボ圧縮機である。

ただし、圧縮機１００は、単段圧縮のターボ圧縮機に限定されるものではなく、多段圧縮のターボ圧縮機であってもよい。また、冷凍サイクル装置で使用される圧縮機の種類は、ターボ圧縮機に限定されるものではなく、他の種類の圧縮機であってもよい。例えば、冷凍サイクル装置の圧縮機は、ターボ圧縮機のような遠心式圧縮機ではなく、スクリュー圧縮機のような容積式圧縮機であってもよい。

本実施形態の圧縮機１００は、摺動部の潤滑のために冷凍機油（潤滑油）を使用しない、オイルフリーの圧縮機である。

圧縮機１００の構造について、図２を参照しながら説明する。図２は、圧縮機１００の概略断面図である。圧縮機１００は、主に、ケーシング１１０と、圧縮機構１２０と、シャフト１３０と、モータ１４０と、磁気軸受１５０と、タッチダウン軸受（補助軸受）１６０と、を備える。

圧縮機１００のこれらの構成について概説する。

ケーシング１１０は、圧縮機構１２０、シャフト１３０、モータ１４０、磁気軸受１５０及びタッチダウン軸受１６０を含む、圧縮機１００の各種部品をその内部に収容する。

圧縮機構１２０は、インペラ１２２と、インレットガイドベーン１２４と、ケーシング１１０に設けられているディフューザ部１２６と、を主に含む。圧縮機構１２０は、インペラ１２２の回転により冷媒ガスを加速した後、ディフューザ部１２６で冷媒ガスの運動エネルギーを圧力に変換して冷媒ガスを圧縮する。

シャフト１３０には、圧縮機構１２０のインペラ１２２が取り付けられている。シャフト１３０は、モータ１４０の後述する回転子１４４に連結されている。モータ１４０の回転子１４４が回転すると、シャフト１３０が回転し、シャフト１３０に取り付けられているインペラ１２２が回転する。

磁気軸受１５０は、シャフト１３０を磁気浮上させ、シャフト１３０を回転可能に支持する。タッチダウン軸受１６０は、停電時等の磁気軸受１５０に対する非通電時に、言い換えるとシャフト１３０が磁気浮上していない時に、シャフト１３０を支持する。

ケーシング１１０、圧縮機構１２０、シャフト１３０、モータ１４０、磁気軸受１５０、及びタッチダウン軸受１６０について詳細を説明する。

（２−１−１）ケーシング
ケーシング１１０は、両端が閉塞された円筒形状を有する。圧縮機１００は、円筒形状のケーシング１１０の中心軸Ｏが、実質的に水平方向に延びるような姿勢で設置される。ケーシング１１０の内部空間は、壁部１１２により、圧縮機構１２０のインペラ１２２を収容するインペラ室Ｓ１と、モータ１４０を収容するモータ室Ｓ２と、に区画されている。図２中では、壁部１１２の右側にインペラ室Ｓ１が配置され、壁部１１２の左側にモータ室Ｓ２が配置される。なお、インペラ室Ｓ１とモータ室Ｓ２とは、壁部１１２により気密状に区画されるのではなく、互いに連通している。

ケーシング１１０には、吸入管１１４と、吐出管１１６と、が設けられている。

吸入管１１４は、その一端が、ケーシング１１０の中心軸Ｏの軸方向における一方の端部（図２中では右端部）に形成されている吸入口１１５に接続されている。吸入口１１５は、中心軸Ｏに沿って見た時に、インペラ室Ｓ１の中央部に開口している。吸入管１１４の他端（ケーシング１１０の吸入口１１５に接続される側とは反対側の端部）は、配管を介して蒸発器４０に接続されている。圧縮機１００が運転されると、インペラ室Ｓ１には、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒が吸入管１１４を介して吸入される。上述のようにインペラ室Ｓ１とモータ室Ｓ２とは連通しているため、吸入管１１４を介してインペラ室Ｓ１に流入した冷媒の一部は、モータ室Ｓ２にも流入する。

吐出管１１６は、その一端が、ケーシング１１０の側部に接続されている。吐出管１１６は、第１空間１１８に開口している。第１空間１１８は、インペラ１２２で加速された冷媒が、ディフューザ部１２６を通過して流入する空間である。吐出管１１６の他端（ケーシング１１０と接続される側とは反対側の端部）は、配管を介して凝縮器２０に接続されている。圧縮機１００が運転されると、圧縮機構１２０により圧縮された高圧のガス冷媒は、第１空間１１８及び吐出管１１６を通過して、凝縮器２０へと送られる。

（２−１−２）圧縮機構
圧縮機構１２０は、上述のように、主に、インペラ１２２と、インレットガイドベーン１２４と、ディフューザ部１２６と、を備える。

インペラ１２２は、複数の羽根を有し、略円錐形状の外形を有する。インペラ１２２は、インペラ室Ｓ１に配置されている。インペラ１２２は、シャフト１３０に取り付けられている。シャフト１３０が回転し、インペラ１２２が回転すると、ガス冷媒は、インペラ１２２に取り込まれ、インペラ１２２において加速される。

インレットガイドベーン１２４は、吸入管１１４が接続される圧縮機１００の吸入口１１５に設けられ、インペラ１２２への冷媒の流入量を調節する機構である。インレットガイドベーン１２４は、圧縮機１００の冷媒の吸い込み方向において、インペラ１２２の上流側に配置される。インレットガイドベーン１２４は、ケーシング１１０に取り付けられている。

インレットガイドベーン１２４は、主に、複数のベーン本体１２４ａと、支持部１２５ａと、取付部１２５ｂと、ベーン本体１２４ａを駆動する駆動部１２４ｂと、を含む。駆動部１２４ｂは、限定するものではないが、ステッピングモータである。ベーン本体１２４ａは、薄板上に形成された翼状の部材である。支持部１２５ａは、ベーン本体１２４ａを支持する。支持部１２５ａは、ベーン本体１２４ａに連結され、ベーン本体１２４ａを回動させるための軸となる部材である。取付部１２５ｂは、支持部１２５ａを回転可能に支持する。取付部１２５ｂは、直接的に又は間接的に、ケーシング１１０に固定されている。駆動部１２４ｂが、図示しない動力伝達機構を介して支持部１２５ａを取付部１２５ｂに対して回動させることで、ベーン本体１２４ａが回動し、中心軸Ｏに沿って見た時の、吸入口１１５からインペラ１２２へと向かう冷媒の流路の流路面積が変化する。その結果、インペラ１２２への冷媒の流入量が変化する。

ディフューザ部１２６は、冷媒速度を変化させて冷媒圧力を増加させる冷媒の流路である。ディフューザ部１２６は、インペラ室Ｓ１と第１空間１１８との間に配置される。

（２−１−３）シャフト
シャフト１３０は、モータ１４０の駆動力をインペラ１２２に伝える駆動軸である。シャフト１３０は、インペラ室Ｓ１とモータ室Ｓ２とにわたって延びる。言い換えれば、シャフト１３０は、インペラ室Ｓ１とモータ室Ｓ２との間を、壁部１１２を超えて延びる。シャフト１３０は、シャフト１３０の軸方向（ケーシング１１０の中心軸Ｏの軸方向と同じ）における中央部分で、モータ１４０の回転子１４４と連結されている。シャフト１３０の一方の端部には、インペラ１２２が取り付けられている。シャフト１３０の他方の端部には、円盤部１３２が設けられる。

この圧縮機１００では、シャフト１３０が磁気軸受１５０により支持されるため、シャフト１３０及び円盤部１３２は、磁性材料製である。

（２−１−４）モータ
モータ１４０は、シャフト１３０を回転させる。モータ１４０は、主として、固定子１４２と、回転子１４４とを有する。固定子１４２は、円筒形状に形成されている。固定子１４２の外面は、ケーシング１１０の内面に固定されている。回転子１４４は、円柱形状に形成されている。回転子１４４は、固定子１４２の内側に、僅かな隙間を空けて回転可能に設置されている。回転子１４４の中心部には、シャフト１３０が挿通されて固定される軸孔が形成されている。

（２−１−５）磁気軸受
磁気軸受１５０は、シャフト１３０を磁気浮上させることで、シャフト１３０を非接触で回転可能に支持する。

磁気軸受１５０は、好ましくは、第１ラジアル磁気軸受１５２と、第２ラジアル磁気軸受１５４と、スラスト磁気軸受１５６と、を含む。第１ラジアル磁気軸受１５２は、シャフト１３０の軸方向において、インペラ１２２と、モータ１４０と、の間に配置されている。第２ラジアル磁気軸受１５４は、シャフト１３０の軸方向において、モータ１４０と、シャフト１３０の端部に設けられた円盤部１３２と、の間に配置されている。スラスト磁気軸受１５６は、シャフト１３０の端部に設けられた円盤部１３２に隣接して配置されている。

第１ラジアル磁気軸受１５２、第２ラジアル磁気軸受１５４、及びスラスト磁気軸受１５６のそれぞれは、複数の電磁石（図視せず）を含み、複数の電磁石の合成電磁力によりシャフト１３０を非接触に支持する。

第１ラジアル磁気軸受１５２の複数の電磁石は、シャフト１３０の周囲に、周方向に並べて配置されている。第２ラジアル磁気軸受１５４の複数の電磁石は、シャフト１３０の周囲に、周方向に並べて配置されている。スラスト磁気軸受１５６の複数の電磁石は、シャフト１３０の軸方向において、シャフト１３０の端部に設けられている円盤部１３２を挟むように配置されている。第１ラジアル磁気軸受１５２及び第２ラジアル磁気軸受１５４は、シャフト１３０の径方向の位置を調節する。スラスト磁気軸受１５６は、シャフト１３０の軸方向の位置を調節する。

シャフト１３０の位置調整についてより詳しく説明する。圧縮機１００には、磁気軸受１５２，１５４，１５６に対するシャフト１３０の径方向位置及び軸方向位置を検知するためのセンサが複数設けられている（図示省略）。磁気軸受１５２，１５４，１５６に対するシャフト１３０の径方向位置及び軸方向位置を検知するためのセンサは、例えば、渦電流式の変位センサである。後述するコントローラ６０は、これらのセンサの検出結果に基づいて、シャフト１３０が磁気軸受１５２，１５４，１５６に対して所定の位置に配置されるように、シャフト１３０に作用する合成電磁力を制御する。具体的には、コントローラ６０は、第１ラジアル磁気軸受１５２、第２ラジアル磁気軸受１５４、及びスラスト磁気軸受１５６の複数の電磁石のそれぞれに流れる電流を制御することで、シャフト１３０に作用する合成電磁力を制御し、シャフト１３０の磁気軸受１５２，１５４，１５６に対する位置を制御する。

（２−１−６）タッチダウン軸受
タッチダウン軸受１６０は、磁気軸受１５０に対する非通電時に、言い換えるとシャフト１３０が磁気浮上していない時に、シャフト１３０を支持する軸受である。

タッチダウン軸受１６０は、第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４を含む。第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４は、転がり軸受である。転がり軸受は、転動体が“玉”である玉軸受であってもよいし、転動体が“ころ”であるころ軸受であってもよい。限定するものではないが、第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４の内輪、外輪、及び転動体は、例えば高炭素クロム軸受鋼製である。

第１ラジアルタッチダウン軸受１６２は、第１ラジアル磁気軸受１５２に隣接して配置される。第１ラジアルタッチダウン軸受１６２は、シャフト１３０の軸方向において、インペラ１２２と、第１ラジアル磁気軸受１５２と、の間に配置されている。ただし、これに限定されるものではなく、第１ラジアルタッチダウン軸受１６２は、シャフト１３０の軸方向において、第１ラジアル磁気軸受１５２と、モータ１４０と、の間に配置されてもよい。

第２ラジアルタッチダウン軸受１６４は、第２ラジアル磁気軸受１５４に隣接して配置される。第２ラジアルタッチダウン軸受１６４は、シャフト１３０の軸方向において、第２ラジアル磁気軸受１５４と、シャフト１３０の端部に設けられた円盤部１３２と、の間に配置されている。ただし、これに限定されるものではなく、第２ラジアルタッチダウン軸受１６４は、シャフト１３０の軸方向において、モータ１４０と、第２ラジアル磁気軸受１５４と、の間に配置されてもよい。

（２−２）凝縮器
凝縮器２０は、本実施形態では水冷式の凝縮器である。なお、チラー装置１０の凝縮器２０は、水冷式の凝縮器に限定されるものではなく、空冷式の凝縮器であってもよい。

凝縮器２０は、熱交換器の種類を限定するものではないが、例えばシェルアンドチューブ凝縮器である。凝縮器２０には、例えば図示しない冷却塔で冷却された冷却水が供給され、冷却水と冷媒との間で熱交換が行われる。

（２−３）膨張弁
膨張弁３０は、本実施形態では電子膨張弁である。ただし、膨張弁３０は、感温筒を有する温度自動膨張弁であってもよい。また、チラー装置１０は、膨張弁３０に代えて、膨張機構としてキャピラリチューブを有してもよい。

膨張弁３０は、図１のように、弁体３２と、弁体３２を駆動する駆動部３４と、を主に含む。駆動部３４は、限定するものではないが、ステッピングモータである。後述するコントローラ６０は、冷媒回路５０の所定箇所における冷媒の温度又は圧力を測定する、１又は複数のセンサ（図視せず）の測定結果に基づき、駆動部３４を制御して弁体３２を駆動し、膨張弁３０の開度を制御する。駆動部３４が弁体３２を駆動する際、弁体３２は、弁体３２を囲む側壁３２ａと摺動しながら、膨張弁３０内の冷媒の流路を狭めるように、又は、膨張弁３０内の冷媒の流路を広げるように移動する。例えば、図１中では、弁体３２は、弁体３２を囲む側壁３２ａと摺動しながら、上下に移動する。制御方法を限定するものではないが、コントローラ６０は、例えば、センサの測定する、冷媒の蒸発温度及び蒸発器４０の出口の冷媒温度から算出される過熱度が目標値になるように、駆動部３４を制御して弁体３２を駆動し、膨張弁３０の開度を制御する。

（２−４）蒸発器
蒸発器４０は、本実施形態では液体冷却用の蒸発器である。なお、チラー装置１０の蒸発器４０は、液体冷却用の蒸発器に限定されるものではなく、空気冷却用の蒸発器であってもよい。

蒸発器４０は、熱交換器の種類を限定するものではないが、例えばシェルアンドチューブ蒸発器である。蒸発器４０には、液（熱媒体）が供給され、液と冷媒との間で熱交換が行われて、液が冷却される。蒸発器４０において冷却された液は、冷却された液を利用する図示しない利用側機器に供給され、空気調和や、設備機器の冷却等に利用される。

（２−５）コントローラ
コントローラ６０は、チラー装置１０の各部の動作を制御する装置である。コントローラ６０は、例えば、圧縮機１００及び膨張弁３０の動作を制御可能に、圧縮機１００及び膨張弁３０と電気的に接続されている。また、コントローラ６０は、磁気軸受１５２，１５４，１５６に対するシャフト１３０の径方向位置及び軸方向位置を検知するためのセンサ（図示省略）や、冷媒回路５０の所定箇所における冷媒の温度又は圧力を測定するセンサ（図示省略）と、センサからの信号を受信可能に接続されている。

コントローラ６０は、例えば、マイクロプロセッサ又はＣＰＵや、入出力インターフェースや、ＲＡＭ及びＲＯＭや、チラー装置１０の動作を制御するための制御プログラムが記憶される記憶装置を有する。また、コントローラ６０は、ユーザからの入力を受け取る入力装置や、ユーザに対して様々な情報を提示する表示装置等を有してもよい。

コントローラ６０は、前述したように、磁気軸受１５２，１５４，１５６に対するシャフト１３０の径方向位置及び軸方向位置を検知するためのセンサの検出結果に基づいて、シャフト１３０が磁気軸受１５２，１５４，１５６に対して所定の位置に配置されるように、シャフト１３０に作用する合成電磁力を制御する。

また、コントローラ６０は、冷媒回路５０の所定箇所における冷媒の温度又は圧力を測定するセンサ（図視せず）の測定結果等に基づき、圧縮機１００のモータ１４０の回転速度を制御して、圧縮機１００の容量を制御する。また、コントローラ６０は、冷媒回路５０の所定箇所における冷媒の温度又は圧力を測定するセンサ（図視せず）の測定結果等に基づき、インレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂを制御して、インペラ１２２に流入する冷媒の量を制御する。また、コントローラ６０は、冷媒回路５０の所定箇所における冷媒の温度又は圧力を測定するセンサ（図視せず）の測定結果等に基づき、膨張弁３０の駆動部３４を制御し、膨張弁３０の開度を調節する。コントローラ６０によるモータ１４０、インレットガイドベーン１２４及び膨張弁３０の制御方法には、各種方法を利用可能である。

（３）グリス
チラー装置１０では、冷媒回路５０に設置される機器の少なくとも１つにおいて、以下のグリス（グリスＧと呼ぶ）が使用される。より具体的には、グリスＧは、冷媒回路５０に設置される機器中の、潤滑が必要であり、かつ、冷媒が流れる可能性のある部位で使用される。言い換えれば、グリスＧは、冷媒回路５０に設置される機器中の、１の部材が他の部材に対して摺動し、かつ、冷媒が流れる可能性のある部位で使用される。

具体例として、グリスＧは、タッチダウン軸受１６０（第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４）、インレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂ、及び、膨張弁３０の駆動部３４の少なくとも１つにおいて使用される。特に、本実施形態のチラー装置１０では、タッチダウン軸受１６０、インレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂ、及び、膨張弁３０の駆動部３４の全てにおいて、グリスＧが潤滑剤として利用される。なお、インレットガイドベーン１２４でグリスＧが用いられるのは、具体的には、インレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂとしてのステッピングモータ内の転がり軸受１２４ｂａである。膨張弁３０でグリスＧが用いられるのは、具体的には、膨張弁３０の駆動部３４としてのステッピングモータ内の転がり軸受３４ａである。なお、転がり軸受３４ａ，１２４ｂａは、転動体が“玉”である玉軸受であってもよいし、転動体が“ころ”であるころ軸であってもよい。また、限定するものではないが、転がり軸受３４ａ，１２４ｂａの内輪、外輪、及び転動体は、例えば高炭素クロム軸受鋼製である。

なお、グリスＧは、タッチダウン軸受１６０、インレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂ、及び、膨張弁３０の駆動部３４の内、一部だけで使用されてもよい。また、グリスＧは、圧縮機１００及び／又は膨張弁３０の、例示した以外の、潤滑が必要であり、かつ、冷媒が流れる可能性のある部位で使用されてもよい。また、グリスＧは、圧縮機１００及び膨張弁３０以外の機器の、潤滑が必要であり、かつ、冷媒が流れる可能性のある部位で使用されてもよい。

グリスＧは、成分に、化学的安定性の高いフッ素を含むグリスである。特に、冷媒回路５０において分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を用いることでグリスに生じる影響を抑制するためには、１０ｗｔ％以上フッ素を含むグリスが、グリスＧとして使用されることが好ましい。

グリスＧは、主に、基材となる基油と、基油に分散される増ちょう剤と、を含む。グリスＧに使用される基油には、例えば、鉱油、合成炭化水素油、エーテル油、エステル油、ポリグレコール油、シリコーン油、フロロシリコーン油、フッ素油を含む。グリスＧに使用される増ちょう剤には、例えば、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん、カルシウム複合石けん、アルミニウム複合石けん、リチウム複合石けん、バリウム複合石けん、ベントナイト、尿素化合物、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）を含む。

グリスＧで、基油にフッ素を含有しない油が用いられる場合には、増ちょう剤にはフッ素を含有する成分が用いられる。また、グリスＧでは、増ちょう剤にフッ素を含有する油が用いられない場合には、基油にフッ素を含有する成分が用いられる。

特に好ましくは、グリスＧには、基油にフッ素を含有する油（例示した基油の例の中であれば、フロロシリコーン油、又は、フッ素油）が使用され、なおかつ、増ちょう剤にフッ素樹脂が用いられる。そして、上述のように、グリスＧは、１０ｗｔ％以上のフッ素を含むことが好ましい。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態のグリスＧは、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路５０に設置される機器に使用されるグリスである。グリスＧは、成分にフッ素を含む。

化学的安定性の高い、フッ素を含有するグリスＧを用いることで、油の溶解性の高い分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、グリスＧの潤滑剤としての機能低下を抑制できる。

（４−２）
分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒は、例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）（トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）を含む冷媒である。冷媒は、単一成分の冷媒であってもよいし、２種類以上の冷媒を混合した混合冷媒であってもよい。

Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）は、地球温暖化係数が小さくオゾン破壊係数がゼロであって環境負荷が小さく、かつ、不燃性かつ毒性の低い安全な冷媒である。グリスＧを潤滑剤として使用することで、上記のような環境負荷が小さく、なおかつ安全な冷媒を使用しつつ、冷媒回路５０中の機器の摺動部の摺動不具合の発生を抑制できる。

（４−３）
本実施形態のグリスＧは、基油としてフッ素を含有する油を用いることが好ましい。

化学的安定性の高いフッ素を含有する油を基油として用いるグリスＧを使用することで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む油の溶解性の高い冷媒を使用する場合であっても、グリスＧの潤滑剤としての機能低下を抑制できる。

また、本実施形態のグリスＧは、増ちょう剤としてフッ素樹脂を用いることが好ましい。

化学的安定性の高いフッ素樹脂を増ちょう剤として用いるグリスＧを使用することで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む油の溶解性の高い冷媒を使用する場合であっても、グリスＧの潤滑剤としての機能低下を抑制できる。

なお、グリスＧは、基油としてフッ素を含有する油を用い、増ちょう剤としてフッ素樹脂を用いることが特に好ましい。

（４−４）
本実施形態のグリスＧは、
１．冷媒回路５０に設置される圧縮機１００のモータ１４０と連結されるシャフト１３０を軸支する転がり軸受の例としての第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４
２．冷媒回路５０に設置される圧縮機１００の吸入口１１５に設けられるインレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂ
３．冷媒回路５０に設置される膨張弁３０の弁体３２の駆動部３４、
の少なくとも１つにおいて潤滑剤として使用されることが好ましい。

本実施形態では、グリスＧは、上記３カ所の全てで使用される。

なお、インレットガイドベーン１２４でグリスＧが用いられるのは、具体的には、インレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂ内の転がり軸受１２４ｂａである。膨張弁３０でグリスＧが用いられるのは、具体的には、膨張弁３０の駆動部３４内の転がり軸受３４ａである。

化学的安定性の高いグリスＧを用いることで、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、ラジアルタッチダウン軸受１６２，１６４、インレットガイドベーン１２４、膨張弁３０等の損傷を抑制できる。

（４−５）
本実施形態の冷凍サイクル装置の一例に係るチラー装置１０は、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路５０を含む。冷媒回路５０には、圧縮機１００と、膨張弁３０と、が少なくとも設置される。圧縮機１００は、インレットガイドベーン１２４と、モータ１４０と、シャフト１３０と、インペラ１２２と、転がり軸受の一例としての第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４と、を含む。インレットガイドベーン１２４は、圧縮機１００の吸入口１１５に設けられる。シャフト１３０は、モータ１４０に連結されている。インペラ１２２は、シャフト１３０に設けられている。第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４は、シャフト１３０を軸支する。膨張弁３０は、弁体３２と、弁体３２の駆動部３４と、を含む。圧縮機１００の第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４、圧縮機１００のインレットガイドベーン１２４の駆動部１２４ｂ、及び、膨張弁３０の駆動部３４、の少なくとも１つにおいて、フッ素を含むグリスＧが潤滑剤として使用される。

本実施形態のチラー装置１０では、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒を使用する場合であっても、グリスの使用されるラジアルタッチダウン軸受１６２，１６４、インレットガイドベーン１２４、膨張弁３０等の損傷を抑制できる。

（５）変形例
以下に、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例は、互いに矛盾しない範囲で適宜組み合わせられてもよい。

（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、チラー装置１０の圧縮機１００は、ターボ圧縮機である。しかし、上述のように、チラー装置１０の圧縮機１００は、スクリュー圧縮機であってもよい。圧縮機１００がスクリュー圧縮機である場合には、例えば、ロータの取り付けられたシャフトを軸支する転がり軸受にグリスＧが使用されてもよい。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、圧縮機１００は、シャフト１３０を軸支する軸受として、磁気軸受１５０及びタッチダウン軸受１６０を有するが、これに限定されるものではない。

例えば、圧縮機１００は、磁気軸受１５０を有さず、転がり軸受だけをシャフト１３０の軸受として有してもよい。言い換えれば、圧縮機１００では、転がり軸受でシャフト１３０を常時軸支してもよい。この場合、圧縮機１００の転がり軸受の潤滑剤としてグリスＧが使用されることが好ましい。

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、圧縮機１００は、冷凍機油を使用しないタイプの圧縮機であるが、これに限定されるものではない。圧縮機１００は、冷凍機油を使用する圧縮機であってもよい。なお、この場合には、第１ラジアルタッチダウン軸受１６２及び第２ラジアルタッチダウン軸受１６４に関しては、グリスＧは用いられなくてもよい。

＜付記＞
以上、本開示の実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

本開示のグリスは、冷凍サイクル装置の、分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路に設置される機器に広く使用でき有用である。

１０ チラー装置（冷凍サイクル装置）
３０ 膨張弁
３２ 弁体
３４ 駆動部
５０ 冷媒回路
１００ 圧縮機（ターボ圧縮機）
１１５ 吸入口
１２２ インペラ
１２４ インレットガイドベーン
１２４ｂ 駆動部
１３０ シャフト
１４０ モータ
１６２ 第１ラジアルタッチダウン軸受（転がり軸受）
１６４ 第２ラジアルタッチダウン軸受（転がり軸受）
Ｇ グリス

特表２０１１−５２００８９

Claims (6)

1. 分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路（５０）に設置される機器に使用されるグリスであって、
   成分にフッ素を含む、
   グリス（Ｇ）。
2. 前記冷媒は、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）を含む、
   請求項１に記載のグリス。
3. 基油としてフッ素を含有する油を用いる、
   請求項１又は２に記載のグリス。
4. 増ちょう剤としてフッ素樹脂を用いる、
   請求項１から３のいずれかに記載のグリス。
5. 前記冷媒回路（５０）に設置される圧縮機（１００）のモータと連結されるシャフト（１３０）を軸支する転がり軸受（１６２，１６４）、前記冷媒回路に設置される前記圧縮機の吸入口（１１５）に設けられるインレットガイドベーン（１２４）の駆動部（１２４ｂ）、及び、前記冷媒回路に設置される膨張弁（３０）の弁体（３２）の駆動部（３４）、の少なくとも１つにおいて潤滑剤として使用される、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のグリス。
6. 分子内に塩素原子とオレフィン結合とを含む冷媒が流れる冷媒回路（５０）を含む冷凍サイクル装置であって、
   前記冷媒回路には、ターボ圧縮機（１００）と、膨張弁（３０）と、が少なくとも設置され、
   前記ターボ圧縮機は、前記ターボ圧縮機の吸入口（１１５）に設けられるインレットガイドベーン（１２４）と、モータ（１４０）と、前記モータに連結されているシャフト（１３０）と、前記シャフトに設けられているインペラ（１２２）と、前記シャフトを軸支する転がり軸受（１６２，１６４）と、を含み、
   前記膨張弁は、弁体（３２）と、前記弁体の駆動部（３４）と、を含み、
   前記ターボ圧縮機の前記転がり軸受、前記ターボ圧縮機の前記インレットガイドベーンの駆動部（１２４ｂ）、及び、前記膨張弁の前記駆動部（３４）、の少なくとも１つにおいて、フッ素を含むグリス（Ｇ）が潤滑剤として使用される、
   冷凍サイクル装置（１０）。

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