JP7393680B2

JP7393680B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP7393680B2
Application number: JP2022025587A
Authority: JP
Inventors: ありさ吉良; 秀樹松浦; 勝田中; 遥新宅
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2042-02-22
Also published as: WO2023162923A1; JP2023122122A

Description

冷凍サイクル装置に関する。

従来、プロパン等の炭化水素系冷媒を圧縮する圧縮機が用いられている。例えば、特許文献１（米国特許出願公開第２０１９／０３８３２８９号明細書）には、冷媒としてプロパンを用いる圧縮機であって、磨耗を抑制するために樹脂でコーティングされたオルダムリングを備える圧縮機が開示されている。

炭化水素系冷媒は冷凍機油に溶けやすく、その結果、冷凍機油の粘度が低下して、圧縮機内部の摺動部が過剰に磨耗するおそれがある。また、特許文献１（米国特許出願公開第２０１９／０３８３２８９号明細書）に記載のように、磨耗の抑制のために摺動部を樹脂等でコーティングすると、摺動部の摺動性が低下するおそれがある。

第１観点の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、膨張機構及び吸熱器が順に接続され冷媒が循環する冷媒回路を備える。圧縮機は、軸受又はオルダムリングを含む摺動部を有する。摺動部において互いに摺動する２つの部材の少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成される。冷媒回路を循環する冷媒は、炭化水素系冷媒である。圧縮機に用いられる冷凍機油は、圧力が１．９ＭＰａであり、かつ、温度が６０℃であるときにおける冷媒溶解度が３０ｗｔ％以下である。

この冷凍サイクル装置では、冷媒と冷凍機油との混合物中における冷凍機油の濃度である油濃度が、所定の温度および圧力において所定の値以上になる冷凍機油を用いることで、冷凍機油の粘度の低下が抑えられて、圧縮機の摺動部の磨耗量が低減される。

第２観点の冷凍サイクル装置は、第１観点の冷凍サイクル装置であって、冷凍機油は、全末端基に対する水酸基の割合が４０モル％以上、かつ、９０モル％以下であるポリアルキレングリコールである。

この冷凍サイクル装置では、油濃度が所定の範囲内になる冷凍機油を用いることで、圧縮機の摺動部の磨耗量が低減され、かつ、冷凍機油が圧縮機に戻りにくくなる現象の発生が抑制される。

第３観点の冷凍サイクル装置は、第２観点の冷凍サイクル装置であって、冷凍機油は、全末端基に対する水酸基の割合が５０モル％より高く、かつ、９０モル％以下であるポリアルキレングリコールである。

第４観点の冷凍サイクル装置は、第１乃至第３観点のいずれか１つの冷凍サイクル装置であって、アルミニウム合金は、１２．６ｗｔ％－１８ｗｔ％のシリコンを含有する。

第５観点の冷凍サイクル装置は、第１乃至第４観点のいずれか１つの冷凍サイクル装置であって、摺動部において互いに摺動する２つの部材の一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、他方は、鉄又はアルミニウムで構成される。

第６観点の冷凍サイクル装置は、第１乃至第５観点のいずれか１つの冷凍サイクル装置であって、冷媒回路を循環する冷媒は、プロパンである。

空気調和装置１の概略構成図である。圧縮機１１の概略的な断面図である。圧縮機１１のフローティング部材３０の周辺の拡大図である。冷凍機油の水酸基率と、油濃度と、圧縮機１１の摺動部の磨耗量との関係を示すグラフである。

（１）全体構成
空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の空気を調和させる冷凍サイクル装置である。図１に示されるように、空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、室内ユニット３と、ガス冷媒連絡配管５と、液冷媒連絡配管６と、コントローラ７と、リモコン８とを有する。ガス冷媒連絡配管５および液冷媒連絡配管６は、室外ユニット２と室内ユニット３とを接続する。

空気調和装置１では、冷媒回路１０内に封入された冷媒が、圧縮され、凝縮（放熱）し、減圧され、蒸発（吸熱）した後に、再び圧縮されるという冷凍サイクルが繰り返し行われる。

冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒が充填される。冷媒回路１０に充填される冷媒は、炭化水素系冷媒である。炭化水素系冷媒とは、炭化水素化合物を主成分とする冷媒である。冷媒の主成分である炭化水素化合物の炭素数は、好ましくは１－８であり、より好ましくは１－５である。冷媒の主成分である炭化水素化合物は、例えば、メタン、エタン、プロパン、ｎ－ブタン、イソブタン、ｎ－ペンタン、イソペンタン、エチレン、およびプロピレンである。炭化水素系冷媒は、ＨＣＦＣ系冷媒などの塩素含有冷媒、および、ＨＦＣ系冷媒などのフッ素含有冷媒と比較して、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ：ＯｚｏｎｅＤｅｐｌｅｔｉｏｎＰｏｔｅｎｔｉａｌ）および地球温暖化係数（ＧＷＰ：ＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ）が低い傾向がある。

冷媒回路１０に用いられる炭化水素系冷媒は、炭化水素化合物のみからなる冷媒でもよく、炭化水素化合物と、炭化水素化合物以外の冷媒との混合物であってもよい。炭化水素化合物以外の冷媒は、例えば、Ｒ－１３４ａなどのフッ素含有冷媒、および二酸化炭素である。炭化水素系冷媒が、炭化水素化合物以外の冷媒を含む場合、炭化水素化合物の含有量は５０ｗｔ％以上、６０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以上、または９０ｗｔ％以上である。炭化水素系冷媒は、１種のみの炭化水素化合物を含んでもよく、２種以上の炭化水素化合物を含んでもよい。

冷媒回路１０には、冷媒と共に冷凍機油が封入される。冷凍機油は、主に圧縮機１１の摺動部を潤滑するために用いられる。冷凍機油が冷媒と共に冷媒回路１０を循環できるように、冷凍機油と冷媒との相溶性はある程度高いことが好ましい。一方、冷凍機油と冷媒との相溶性が高すぎると、冷媒が冷凍機油に溶解することにより冷凍機油の粘度が低下して、冷凍機油の潤滑性が低下するおそれがある。そのため、冷凍機油と冷媒との相溶性が適切な範囲内となるように、冷媒に応じて適切な冷凍機油が選択されることが好ましい。冷媒回路１０に炭化水素系冷媒を用いる場合、冷凍機油は、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）を主成分として含むものが好ましい。ＰＡＧは、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、および、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの共重合化合物である。

冷媒回路１０に用いられる冷凍機油は、ＰＡＧのみからなる冷媒でもよく、ＰＡＧと、ＰＡＧ以外の潤滑油との混合物であってもよい。ＰＡＧ以外の潤滑油は、例えば、鉱油およびアルキルベンゼンである。冷凍機油が、ＰＡＧ以外の潤滑油を含む場合、ＰＡＧの含有量は５０ｗｔ％以上、６０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以上、または９０ｗｔ％以上である。冷凍機油は、１種のみのＰＡＧを含んでもよく、２種以上のＰＡＧを含んでもよい。

冷凍機油は、極圧剤、酸捕捉剤および酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも１種以上を、添加剤として含むことが好ましい。これらの添加剤は、例えば、冷凍機油中に５．０ｗｔ％以下配合されることが好ましい。

極圧剤としては、例えば、リン酸エステル類を含む極圧剤；モノスルフィド類、ポリスルフィド類、スルホキシド類、スルホン類、チオスルフィネート類、硫化油脂、チオカーボネート類、チオフェン類、チアゾール類、メタンスルホン酸エステル類等の有機硫黄化合物系の極圧剤；チオリン酸トリエステル類等のチオリン酸エステル系の極圧剤；高級脂肪酸、ヒドロキシアリール脂肪酸類、多価アルコールエステル類、アクリル酸エステル類等のエステル系の極圧剤；塩素化パラフィン等の塩素化炭化水素類、塩素化カルボン酸誘導体等の有機塩素系の極圧剤；フッ素化脂肪族カルボン酸類、フッ素化エチレン樹脂、フッ素化アルキルポリシロキサン類、フッ素化黒鉛等の有機フッ素化系の極圧剤；高級アルコール等のアルコール系の極圧剤；ナフテン酸塩類（ナフテン酸鉛等）、脂肪酸塩類（脂肪酸鉛等）、チオリン酸塩類（ジアルキルジチオリン酸亜鉛等）、チオカルバミン酸塩類、有機モリブデン化合物、有機スズ化合物、有機ゲルマニウム化合物、ホウ酸エステル等の金属化合物系の極圧剤が挙げられる。

酸捕捉剤としては、例えば、フェニルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、アルキレングリコールグリシジルエーテル、シクロヘキセンオキシド、α－オレフィンオキシド、エポキシ化大豆油等のエポキシ化合物、カルボジイミド等が挙げられる。これらのうち、冷凍機油との相溶性の観点からは、フェニルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエーテル、アルキレングリコールグリシジルエーテル、シクロヘキセンオキシド、α－オレフィンオキシドが好ましい。これらの酸捕捉剤の炭素数は、３以上３０以下であれば好ましく、４以上２４以下であればより好ましい。α－オレフィンオキシドは、炭素数が４以上５０以下であれば好ましく、４以上２４以下であればより好ましい。酸捕捉剤は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

酸化防止剤としては、例えば、フェノール系の酸化防止剤、アミン系の酸化防止剤が挙げられる。フェノール系の酸化防止剤は、例えば、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール（ＤＢＰＣ）、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール、ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール、ビスフェノールＡ等である。アミン系の酸化防止剤は、例えば、Ｎ，Ｎ’－ジイソプロピル－ｐ－フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ジ－ｓｅｃ－ブチル－ｐ－フェニレンジアミン、フェニル－α－ナフチルアミン、Ｎ．Ｎ’－ジ－フェニル－ｐ－フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ－ジ（２－ナフチル）－ｐ－フェニレンジアミン等である。

（１－１）室外ユニット２
室外ユニット２は、ガス冷媒連絡配管５および液冷媒連絡配管６を介して室内ユニット３と接続され、冷媒回路１０の一部を構成する。室外ユニット２は、主として、圧縮機１１と、四路切換弁１２と、室外熱交換器１３と、膨張弁９と、低圧レシーバ１４と、室外ファン１５と、ガス側閉鎖弁１６と、液側閉鎖弁１７とを有する。

圧縮機１１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。圧縮機１１は、ロータリ式およびスクロール式等の圧縮要素が圧縮機モータによって回転駆動されることで圧縮室の容積を変化させて、圧縮室の冷媒を圧縮する。圧縮機モータは、インバータによって運転周波数の制御が可能である。

四路切換弁１２は、冷媒回路１０の接続状態を切り換えることで、第１接続状態（図１の実線）と第２接続状態（図１の点線）とを相互に切り換える。第１接続状態は、圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１３とを接続し、かつ、圧縮機１１の吸入側とガス側閉鎖弁１６とを接続する。第２接続状態は、圧縮機１１の吐出側とガス側閉鎖弁１６とを接続し、かつ、圧縮機１１の吸入側と室外熱交換器１３とを接続する。四路切換弁１２は、４つの接続ポートを有する。

室外熱交換器１３は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器または放熱器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器または吸熱器として機能する。室外熱交換器１３は、冷媒が内部を流れる複数の伝熱管（図示せず）と、互いの隙間を空気が流れる複数の伝熱フィン（図示せず）とを有する。複数の伝熱管は、上下方向に並んでおり、各伝熱管は実質的に水平方向に延びている。伝熱管の材質は、例えば、銅、銅合金（黄銅等）、および、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）である。上下方向に延びた複数の伝熱フィンは、互いに所定の間隔をあけて、伝熱管が延びる方向に沿って並んでいる。各伝熱フィンを複数の伝熱管が貫通するように、複数の伝熱フィンと複数の伝熱管とが組み合わされている。

室外ファン１５は、室外の空気を室外熱交換器１３に供給し、室外熱交換器１３において冷媒と熱交換させた後に、室外ユニット２の外部に排出するための空気流を生じさせる。室外ファン１５は、室外ファンモータによって回転駆動される。

膨張弁９は、室外熱交換器１３の液側端部と液側閉鎖弁１７との間に設けられている。膨張弁９は、例えば、電子制御により弁開度を調節可能な電子膨張弁である。

低圧レシーバ１４は、圧縮機１１の吸入側と、四路切換弁１２の４つの接続ポートの１つとの間に設けられている。低圧レシーバ１４は、冷媒回路１０における余剰冷媒を液冷媒として貯留することが可能な冷媒容器である。

ガス側閉鎖弁１６は、室外ユニット２内においてガス冷媒連絡配管５との接続部分に設けられる手動弁である。

液側閉鎖弁１７は、室外ユニット２内において液冷媒連絡配管６との接続部分に設けられる手動弁である。

室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部７１を有する。室外ユニット制御部７１は、ＣＰＵおよびメモリ等を含むマイクロコンピュータを有する。室外ユニット制御部７１は、各室内ユニット３の室内ユニット制御部７２と通信線を介して接続され、制御信号等の送受信を行う。

（１－２）室内ユニット３
室内ユニット３は、対象空間である室内の壁面および天井等に設置されている。室内ユニット３は、ガス冷媒連絡配管５および液冷媒連絡配管６を介して室外ユニット２と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成する。室内ユニット３は、主として、室内熱交換器１８と、室内ファン１９とを有する。

室内熱交換器１８の液側端部は、液冷媒連絡配管６と接続される。室内熱交換器１８のガス側端部は、ガス冷媒連絡配管５と接続される。室内熱交換器１８は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器または吸熱器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器または放熱器として機能する。室内熱交換器１８は、室外熱交換器１３と同様に、冷媒が内部を流れる複数の伝熱管（図示せず）と、互いの隙間を空気が流れる複数の伝熱フィン（図示せず）とを有する。

室内ファン１９は、対象空間である室内の空気を吸入して、室内熱交換器１８において冷媒と熱交換させた後に、室内ユニット３の外部に排出するための空気流を生じさせる。室内ファン１９は、室内ファンモータによって回転駆動される。

室内ユニット３は、室内ユニット３を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部７２を有する。室内ユニット制御部７２は、ＣＰＵおよびメモリ等を含むマイクロコンピュータを有する。室内ユニット制御部７２は、室外ユニット制御部７１と通信線を介して接続され、制御信号等の送受信を行う。

（１－３）コントローラ７
空気調和装置１では、室外ユニット制御部７１と室内ユニット制御部７２とが通信線を介して接続されることで、空気調和装置１の動作を制御するコントローラ７が構成される。コントローラ７は、主として、ＣＰＵと、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリとを有する。コントローラ７による各種処理および制御は、室外ユニット制御部７１および室内ユニット制御部７２に含まれる各部が一体的に機能することによって実現される。

コントローラ７は、室外ユニット制御部７１および室内ユニット制御部７２を介して、冷媒回路１０の構成要素を制御する。コントローラ７による制御対象は、例えば、膨張弁９、圧縮機１１、四路切換弁１２、室外ファン１５、室内ファン１９およびリモコン８である。コントローラ７は、例えば、空気調和装置１の冷媒回路１０中を流れる流体（冷媒および冷凍機油）の温度が所定温度以下となるように、冷媒回路１０の構成要素を制御する。このような制御としては、例えば、圧縮機１１の駆動周波数が所定値以上にならないようにする制御、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度が所定温度以上にならないようにする制御、および、圧縮機１１から吐出される冷媒の圧力が所定圧力以上にならないようにする制御等が挙げられる。

（１－４）リモコン８
リモコン８は、対象空間である室内、または、対象空間を含む建物の特定の空間に設置され、空気調和装置１の運転制御指令、および、運転状態の監視を行うためにユーザ等により使用される。

リモコン８は、操作ボタンおよびタッチパネル等の受付部８ａと、各種情報を表示可能なディスプレイ８ｂとを備える。受付部８ａは、ユーザ等により操作されることで各種情報の入力を受け付ける。リモコン８は、室外ユニット制御部７１および室内ユニット制御部７２に対して通信線を介して接続され、ユーザ等から受付部８ａにおいて受け付けた情報をコントローラ７に供給する。リモコン８は、コントローラ７から受信した情報を、ディスプレイ８ｂに出力する。

ユーザ等から受付部８ａが受け付ける情報としては、特に限定されないが、冷房運転モードを実行させる指令、暖房運転モードを実行させる指令、運転を停止させる指令、および、温度を設定させる指定等に関する情報が挙げられる。ディスプレイ８ｂに表示される情報としては、特に限定されないが、現在の運転モード（冷房または暖房運転モード）、設定温度、および、各種の異常が生じていることを示す情報等が挙げられる。

（２）圧縮機１１の詳細構成
圧縮機１１は、いわゆる低圧ドーム型のスクロール圧縮機である。圧縮機１１は、図２に示されるように、主として、ケーシング５０と、圧縮機構２０と、フローティング部材３０と、ハウジング４０と、シール部材６０と、モータ７０と、クランクシャフト８０と、下部軸受ハウジング９０とを有する。

（２－１）ケーシング５０
ケーシング５０は、略円筒状の円筒部材５０ａと、円筒部材５０ａの上端に取り付けられる上蓋５０ｂと、円筒部材５０ａの下端に取り付けられる下蓋５０ｃとを有する。円筒部材５０ａと、上蓋５０ｂおよび下蓋５０ｃとは、気密を保つように溶接により固定される。ケーシング５０には、圧縮機構２０、フローティング部材３０、ハウジング４０、シール部材６０、モータ７０、クランクシャフト８０および下部軸受ハウジング９０を含む圧縮機１１の構成部品が収容される。

ケーシング５０の上部には、圧縮機構２０が設置される。圧縮機構２０の下方には、フローティング部材３０およびハウジング４０が設置される。ハウジング４０の下方には、モータ７０が設置される。モータ７０の下方には、下部軸受ハウジング９０が設置される。

ケーシング５０の底部には、油溜空間１１ａが形成されている。油溜空間１１ａには、圧縮機構２０等を潤滑するための冷凍機油が溜められる。ケーシング５０は、油溜空間１１ａを形成する油溜め部５０ｄを有する。油溜め部５０ｄは、ケーシング５０の一部であって、下部軸受ハウジング９０より下方の部分に相当する。例えば、油溜め部５０ｄは、図２に示されるように、下蓋５０ｃと、円筒部材５０ａの下端部とから構成される。

ケーシング５０の内部空間は、仕切板４２によって、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とに仕切られている。第１空間Ｓ１は、仕切板４２より下側の空間である。第２空間Ｓ２は、仕切板４２より上側の空間である。仕切板４２は、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間で気密が保たれるように、圧縮機構２０およびケーシング５０に溶接により固定されている。

仕切板４２は、平面視において環状に形成された板状の部材である。仕切板４２の内周側は、全周にわたって、圧縮機構２０の固定スクロール２１の上部に固定されている。仕切板４２の外周側は、全周にわたって、ケーシング５０の内面に固定されている。

第１空間Ｓ１は、モータ７０が設置される空間である。第１空間Ｓ１は、圧縮機１１を有する冷媒回路１０から、圧縮機１１によって圧縮される前の冷媒が流入する空間である。第１空間Ｓ１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒が流入する空間である。

第２空間Ｓ２は、圧縮機構２０から吐出される冷媒（圧縮機構２０により圧縮された冷媒）が流入する空間である。第２空間Ｓ２は、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒が流入する空間である。

ケーシング５０には、吸入管５１、吐出管５２およびインジェクション管５３が、ケーシング５０の内部と外部とを連通するように取り付けられている。

吸入管５１は、ケーシング５０の上下方向（鉛直方向）における中央付近に取り付けられている。具体的には、図２に示されるように、吸入管５１は、ハウジング４０とモータ７０との間の高さ位置において、円筒部材５０ａに水平方向に取り付けられている。吸入管５１は、ケーシング５０の外部と、ケーシング５０の内部の第１空間Ｓ１とを連通する。圧縮前の冷媒（冷凍サイクルにおける低圧の冷媒）は、吸入管５１を通って、第１空間Ｓ１に流入する。

吐出管５２は、ケーシング５０の上部であって、仕切板４２より上方の高さ位置に取り付けられている。具体的には、図２に示されるように、吸入管５１は、上蓋５０ｂに水平方向に取り付けられている。吐出管５２は、ケーシング５０の外部と、ケーシング５０の内部の第２空間Ｓ２とを連通する。圧縮機構２０により圧縮されて第２空間Ｓ２に流入した冷媒（冷凍サイクルにおける高圧の冷媒）は、吐出管５２を通って、圧縮機１１の外部に流出する。

インジェクション管５３は、ケーシング５０の上部であって、仕切板４２より下方の高さ位置に取り付けられている。具体的には、図２に示されるように、インジェクション管５３は、圧縮機構２０の高さ位置において、円筒部材５０ａに水平方向に取り付けられている。インジェクション管５３のケーシング５０内部側の端部は、図２に示されるように、圧縮機構２０の固定スクロール２１に接続されている。インジェクション管５３は、固定スクロール２１に形成された通路（図示せず）を介して、圧縮機構２０内部の圧縮途中の圧縮室Ｓｃと連通している。圧縮機１１を有する冷媒回路１０から、中間圧の冷媒（冷凍サイクルにおける低圧と高圧との中間の圧力の冷媒）が、インジェクション管５３を通って、圧縮途中の圧縮室Ｓｃに供給される。

（２－２）圧縮機構２０
圧縮機構２０は、主として、固定スクロール２１と可動スクロール２２とを有する。固定スクロール２１および可動スクロール２２は、互いに組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。圧縮機構２０は、圧縮室Ｓｃにおいて冷媒を圧縮して、圧縮された冷媒を吐出する。

（２－２－１）固定スクロール２１
固定スクロール２１は、図２に示されるように、ハウジング４０の上に戴置されている。固定スクロール２１およびハウジング４０は、ボルト等の固定手段により互いに固定されている。

固定スクロール２１は、円板状の固定側鏡板２１ａと、渦巻状の固定側ラップ２１ｂと、周縁部２１ｃとを有する。固定側ラップ２１ｂおよび周縁部２１ｃは、固定側鏡板２１ａの前面（下面）から可動スクロール２２側（下方）に延びている。固定スクロール２１を下から見ると、固定側ラップ２１ｂは、固定側鏡板２１ａの中心付近から外周側に向かって渦巻状（インボリュート形状）に形成されている。周縁部２１ｃは、円筒形状を有する。周縁部２１ｃは、固定側ラップ２１ｂを取り囲むように、固定側鏡板２１ａの外周側に位置する。

圧縮機１１の運転時において、可動スクロール２２が固定スクロール２１に対して旋回することで、第１空間Ｓ１から周縁側の圧縮室Ｓｃに流入した冷媒（冷凍サイクルにおける低圧の冷媒）は、最内側（中央側）の圧縮室Ｓｃへ移動するにつれ圧縮される。固定側鏡板２１ａの中心付近には、圧縮室Ｓｃで圧縮された冷媒を吐出する吐出ポート２１ｄが、固定側鏡板２１ａをその厚さ方向（上下方向）に貫通して形成されている。吐出ポート２１ｄは、最内側の圧縮室Ｓｃと連通している。固定側鏡板２１ａの上方には、吐出ポート２１ｄを開閉する吐出弁２３が取り付けられている。吐出ポート２１ｄと連通する最内側の圧縮室Ｓｃの圧力が、吐出弁２３より上方の空間（第２空間Ｓ２）の圧力に比べて所定値以上大きくなった場合、吐出弁２３が開き、吐出ポート２１ｄから第２空間Ｓ２へ冷媒が流入する。

固定側鏡板２１ａの吐出ポート２１ｄの外周側には、リリーフ穴２１ｅが、固定側鏡板２１ａをその厚さ方向に貫通して形成されている。リリーフ穴２１ｅは、吐出ポート２１ｄと連通する最内側の圧縮室Ｓｃよりも外周側に形成される圧縮室Ｓｃと連通している。リリーフ穴２１ｅは、圧縮機構２０の圧縮途中の圧縮室Ｓｃと連通している。リリーフ穴２１ｅは、固定側鏡板２１ａに複数形成されていてもよい。固定側鏡板２１ａの上方には、リリーフ穴２１ｅを開閉するリリーフ弁２４が取り付けられている。リリーフ穴２１ｅと連通する圧縮室Ｓｃの圧力が、リリーフ弁２４より上方の空間（第２空間Ｓ２）の圧力に比べて所定値以上大きくなった場合、安全弁であるリリーフ弁２４が開き、リリーフ穴２１ｅから第２空間Ｓ２へ冷媒が流入する。

（２－２－２）可動スクロール２２
可動スクロール２２は、円板状の可動側鏡板２２ａと、渦巻状の可動側ラップ２２ｂと、円筒状のボス部２２ｃとを有する。可動側ラップ２２ｂは、可動側鏡板２２ａの前面（上面）から固定スクロール２１側（上方）に延びている。ボス部２２ｃは、可動側鏡板２２ａの背面（下面）からモータ７０側（下方）に延びている。可動スクロール２２を上から見ると、可動側ラップ２２ｂは、可動側鏡板２２ａの中心付近から外周側に向かって渦巻状（インボリュート形状）に形成されている。

固定スクロール２１の固定側ラップ２１ｂと、可動スクロール２２の可動側ラップ２２ｂとは、互いに組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する。固定スクロール２１および可動スクロール２２は、固定側鏡板２１ａの前面（下面）と可動側鏡板２２ａの前面（上面）とが対向するように組み合わされる。これにより、固定側鏡板２１ａ、固定側ラップ２１ｂ、可動側ラップ２２ｂおよび可動側鏡板２２ａに囲まれた圧縮室Ｓｃが形成される。

圧縮機構２０は、対称ラップ構造または非対称ラップ構造を有する。対称ラップ構造を有する圧縮機構２０では、可動側ラップ２２ｂの外周面と固定側ラップ２１ｂの内周面とによって囲まれる第１の圧縮室と、可動側ラップ２２ｂの内周面と固定側ラップ２１ｂの外周面とによって囲まれる第２の圧縮室とが、鉛直方向に沿って見た場合に、点対称に形成されている。非対称ラップ構造を有する圧縮機構２０では、第１の圧縮室と、第２の圧縮室とが、鉛直方向に沿って見た場合に、点対称に形成されていない。

可動側鏡板２２ａは、フローティング部材３０の上方に配置されている。圧縮機１１の運転中には、フローティング部材３０は、フローティング部材３０の下方に形成される背圧空間Ｓｂの圧力によって可動スクロール２２に向かって押される。これにより、フローティング部材３０の上部の押圧部３４が、可動側鏡板２２ａの背面（下面）に接触すると、フローティング部材３０は、可動スクロール２２を固定スクロール２１に向かって押し付ける。フローティング部材３０が可動スクロール２２を固定スクロール２１に向かって押し付ける力により、可動スクロール２２は固定スクロール２１に密着する。これにより、固定側ラップ２１ｂの歯先（先端面）と可動側鏡板２２ａの底面（歯先と接触する主表面）との間の隙間、および、可動側ラップ２２ｂの歯先と固定側鏡板２１ａの底面との間の隙間からの冷媒の漏れが抑制される。

背圧空間Ｓｂは、フローティング部材３０とハウジング４０との間に形成される空間である。背圧空間Ｓｂは、図３に示されるように、主として、フローティング部材３０の背面側（下方側）に形成される。背圧空間Ｓｂには、圧縮機構２０の圧縮室Ｓｃの冷媒が導かれる。背圧空間Ｓｂと、背圧空間Ｓｂの周りの第１空間Ｓ１との間は、シールされている。圧縮機１１の運転中、背圧空間Ｓｂの圧力は、第１空間Ｓ１内の圧力よりも高い。

可動スクロール２２とフローティング部材３０との間には、オルダムリング２５が配置される。オルダムリング２５は、可動スクロール２２およびフローティング部材３０の両方と摺動自在に係合する。オルダムリング２５は、可動スクロール２２の自転を抑制しつつ、可動スクロール２２を固定スクロール２１に対して旋回させる。

ボス部２２ｃは、フローティング部材３０の内面によって囲まれた偏心部空間３８に配置されている。ボス部２２ｃの内部には、第１軸受メタル２６が配置されている。第１軸受メタル２６は、例えば、ボス部２２ｃの内部に圧入され固定されている。第１軸受メタル２６には、クランクシャフト８０の偏心部８１が挿入されている。第１軸受メタル２６に偏心部８１が挿入されることで、可動スクロール２２とクランクシャフト８０とが連結される。

（２－３）フローティング部材３０
フローティング部材３０は、可動スクロール２２の背面側（固定スクロール２１が配置される側とは反対側）に配置される。フローティング部材３０は、背圧空間Ｓｂの圧力によって可動スクロール２２に向かって押されることで、可動スクロール２２を固定スクロール２１に向かって押し付ける。フローティング部材３０の一部は、クランクシャフト８０を支持する軸受としても機能する。

フローティング部材３０は、主として、円筒状の本体部３０ａと、押圧部３４と、上部軸受ハウジング３１とを有する。

本体部３０ａは、本体部３０ａの内面により囲まれた偏心部空間３８を形成する。偏心部空間３８には、可動スクロール２２のボス部２２ｃが配置される。

押圧部３４は、本体部３０ａの上端から可動スクロール２２に向かって延びている円筒形状の部材である。図３に示されるように、押圧部３４の上端のスラスト面３４ａは、可動スクロール２２の可動側鏡板２２ａの背面と対向する。スラスト面３４ａは、平面視において環状に形成されている。フローティング部材３０が、背圧空間Ｓｂの圧力によって可動スクロール２２に向かって押されると、スラスト面３４ａが可動側鏡板２２ａの背面と接触して、可動スクロール２２を固定スクロール２１に向かって押し付ける。

上部軸受ハウジング３１は、本体部３０ａの下方（偏心部空間３８の下方）に配置される円筒形状の部材である。上部軸受ハウジング３１の内部には、第２軸受メタル３２が配置されている。第２軸受メタル３２は、例えば、上部軸受ハウジング３１の内部に圧入され固定されている。第２軸受メタル３２は、クランクシャフト８０の主軸８２を回転自在に支持する。

（２－４）ハウジング４０
ハウジング４０は、固定スクロール２１およびフローティング部材３０の下方に配置される略円筒形状の部材である。ハウジング４０は、フローティング部材３０を支持する。ハウジング４０とフローティング部材３０との間には背圧空間Ｓｂが形成される。ハウジング４０は、例えば、圧入によってケーシング５０の内面に取り付けられている。

（２－５）シール部材６０
シール部材６０は、フローティング部材３０とハウジング４０との間に背圧空間Ｓｂを形成するための部材である。シール部材６０は、例えば、Ｏリング等のガスケットである。図３に示されるように、シール部材６０は、背圧空間Ｓｂを、第１室Ｂ１と第２室Ｂ２とに区画する。第１室Ｂ１および第２室Ｂ２は、平面視において略円環状に形成されている空間である。第２室Ｂ２は、第１室Ｂ１の内側に配置される。平面視において、第１室Ｂ１の面積は、第２室Ｂ２の面積より大きい。

第１室Ｂ１は、圧縮途中の圧縮室Ｓｃと、第１流路６４を介して連通している。第１流路６４は、圧縮機構２０における圧縮途中の冷媒（中間圧の冷媒）を第１室Ｂ１に導く流路である。第１流路６４は、固定スクロール２１およびハウジング４０に形成されている。

第２室Ｂ２は、固定スクロール２１の吐出ポート２１ｄと、第２流路６５を介して連通している。第２流路６５は、圧縮機構２０から吐出された冷媒（高圧の冷媒）を第２室Ｂ２に導く流路である。第２流路６５は、固定スクロール２１およびハウジング４０に形成されている。

圧縮機１１の運転中、第２室Ｂ２の圧力は、第１室Ｂ１の圧力より高い。しかし、平面視において第１室Ｂ１の面積は第２室Ｂ２の面積より大きいので、背圧空間Ｓｂの圧力による、可動スクロール２２の固定スクロール２１への押し付け力が過大になりにくい。第２室Ｂ２は第１室Ｂ１よりも内側に配置されているので、圧縮室Ｓｃの圧力により可動スクロール２２が下方に押される力と、フローティング部材３０により可動スクロール２２が上方に押される力との間のバランスが確保されやすい。

（２－６）モータ７０
モータ７０は、可動スクロール２２を駆動する。モータ７０は、ステータ７０ａとロータ７０ｂとを有する。ステータ７０ａは、ケーシング５０の内面に固定された環状の部材である。ロータ７０ｂは、ステータ７０ａの内側に配置される円筒形状の部材である。ステータ７０ａの内周面と、ロータ７０ｂの外周面との間には、僅かな隙間（エアギャップ）が形成されている。

ロータ７０ｂは、その軸方向に沿ってクランクシャフト８０が貫通している。ロータ７０ｂは、クランクシャフト８０を介して可動スクロール２２と連結されている。モータ７０は、ロータ７０ｂが回転することで可動スクロール２２を駆動し、可動スクロール２２を固定スクロール２１に対して旋回させる。

（２－７）クランクシャフト８０
クランクシャフト８０は、モータ７０のロータ７０ｂと、圧縮機構２０の可動スクロール２２とを連結する。クランクシャフト８０は、上下方向に延びる。クランクシャフト８０は、モータ７０の駆動力を可動スクロール２２に伝達する。

クランクシャフト８０は、主として、偏心部８１と主軸８２とを有する。

偏心部８１は、主軸８２の上方に配置される。偏心部８１の中心軸は、主軸８２の中心軸に対して偏心している。偏心部８１は、可動スクロール２２のボス部２２ｃの内部に配置された第１軸受メタル２６に連結される。

主軸８２は、フローティング部材３０の上部軸受ハウジング３１に配置された第２軸受メタル３２、および、下部軸受ハウジング９０に配置された第３軸受メタル９１によって、回転自在に支持される。主軸８２は、上部軸受ハウジング３１と下部軸受ハウジング９０との間で、モータ７０のロータ７０ｂに連結される。主軸８２は、上下方向に延びる。

クランクシャフト８０の内部には、油通路（図示せず）が形成されている。油通路は、主経路と分岐経路とを有する。主経路は、クランクシャフト８０の下端から上端まで、クランクシャフト８０の軸方向に延びる。分岐経路は、主経路から、クランクシャフト８０の径方向に延びる。油溜空間１１ａの冷凍機油は、クランクシャフト８０の下端に設けられたポンプ（図示せず）により汲み上げられ、油経路を通って、クランクシャフト８０と、第１軸受メタル２６、第２軸受メタル３２および第３軸受メタル９１のそれぞれとの摺動部、および、圧縮機構２０の摺動部等に供給される。

（２－８）下部軸受ハウジング９０
下部軸受ハウジング９０は、ケーシング５０の内面に固定されている。下部軸受ハウジング９０は、モータ７０の下方に配置される。下部軸受ハウジング９０の内部には、第３軸受メタル９１が配置されている。第３軸受メタル９１は、例えば、下部軸受ハウジング９０の内部に圧入され固定されている。第３軸受メタル９１には、クランクシャフト８０の主軸８２が通過している。第３軸受メタル９１は、クランクシャフト８０の主軸８２の下部側を回転自在に支持する。

（３）圧縮機１１の動作
通常状態における圧縮機１１の動作について説明する。通常状態とは、圧縮機構２０の吐出ポート２１ｄから吐出される冷媒の圧力が、圧縮途中の圧縮室Ｓｃの圧力よりも高い状態である。

モータ７０が駆動すると、ロータ７０ｂが回転し、ロータ７０ｂと連結されたクランクシャフト８０も回転する。クランクシャフト８０が回転すると、オルダムリング２５により、可動スクロール２２は、自転することなく、固定スクロール２１に対して旋回する。吸入管５１から第１空間Ｓ１に流入した低圧の冷媒は、ハウジング４０に形成された冷媒通路（図示せず）を通過して、圧縮機構２０の周縁側の圧縮室Ｓｃに吸入される。可動スクロール２２が旋回すると、第１空間Ｓ１と圧縮室Ｓｃとは連通しなくなり、圧縮室Ｓｃの容積が減少して、圧縮室Ｓｃの圧力が上昇する。圧縮途中の圧縮室Ｓｃには、インジェクション管５３から中間圧の冷媒がインジェクションされる。冷媒の圧力は、周縁側（外側）の圧縮室Ｓｃから、中央側（内側）の圧縮室Ｓｃへ移動するにつれて上昇し、最終的に冷凍サイクルにおける高圧となる。圧縮機構２０によって圧縮された冷媒は、固定側鏡板２１ａの吐出ポート２１ｄから第２空間Ｓ２に吐出される。第２空間Ｓ２の高圧の冷媒は、吐出管５２から吐出される。

（４）冷凍機油の詳細
圧縮機１１は、冷凍機油によって潤滑される摺動部を有する。摺動部とは、２つの部材が互いに摺動する部分である。圧縮機１１は、以下の摺動部を有する。
・オルダムリング２５と、可動スクロール２２とが互いに摺動する摺動部。
・オルダムリング２５と、フローティング部材３０とが互いに摺動する摺動部。
・第１軸受メタル２６と、クランクシャフト８０とが互いに摺動する摺動部。
・第２軸受メタル３２と、クランクシャフト８０とが互いに摺動する摺動部。
・第３軸受メタル９１と、クランクシャフト８０とが互いに摺動する摺動部。

圧縮機１１のこれらの摺動部の少なくとも１つにおいて、互いに摺動する２つの部材の少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成される。アルミニウム合金は、例えば、１２．６ｗｔ％－１８ｗｔ％のシリコンを含有する。摺動部において互いに摺動する２つの部材は、樹脂などの保護膜によってコーティングされていない。言い換えると、摺動部において互いに摺動する２つの部材の表面は、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面である。

圧縮機１１の摺動部を潤滑する冷凍機油は、以下の化学式で表される組成物Ａ－ＣであるＰＡＧを主成分として含む。
・組成物Ａ：Ｒ^１－［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｍ－Ｒ^４
・組成物Ｂ：Ｒ^２－［ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ］_ｎ－Ｒ^５
・組成物Ｃ：Ｒ^３－［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｏ－［ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ］_ｐ－Ｒ^６
式中、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは、繰り返し単位の数であり、自然数である。

式中、Ｒ^１－Ｒ^３は、水素原子、水酸基（－ＯＨ）、または、炭素数１－８の炭化水素基またはアルコキシ基である。

式中、Ｒ^４－Ｒ^６は、水素原子、または、炭素数１－８の炭化水素基またはアルコキシ基である。

組成物Ａは、ポリエチレングリコールである。組成物Ｂは、ポリプロピレングリコールである。組成物Ｃは、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの共重合化合物である。組成物Ａ－Ｃの分子量は、例えば、１万－１０万である。

圧縮機１１に用いられる冷凍機油は、冷凍機油の圧力が１．９ＭＰａであり、かつ、冷凍機油の温度が６０℃であるときにおける冷媒溶解度が３０ｗｔ％以下である。

冷媒溶解度（単位：ｗｔ％）は、冷媒が冷凍機油に溶けることで生成される、冷凍機油と冷媒との混合物に関するパラメータであり、以下の式で表される。
・冷媒溶解度＝混合物中の冷媒の重量／混合物の重量
・混合物の重量＝冷媒の重量＋冷凍機油の重量

油濃度（単位：ｗｔ％）は、冷凍機油と冷媒との混合物に関するパラメータであり、以下の式で表される。
・油濃度＝混合物中の冷凍機油の重量／混合物の重量＝１－冷媒溶解度

冷凍機油の冷媒溶解度が３０ｗｔ％以下である場合、油濃度は、７０ｗｔ％以上である。

また、圧縮機１１に用いられる冷凍機油は、冷凍機油の圧力が１．９ＭＰａであり、かつ、冷凍機油の温度が６０℃であるときにおける冷媒溶解度が５ｗｔ％以上であることが好ましい。言い換えると、同じ条件下において、油濃度は、９５ｗｔ％以下であることが好ましい。

冷凍機油が、ＰＡＧである組成物Ａ－Ｃを主成分として含む場合、組成物Ａ－Ｃの全末端基に対する水酸基の割合である水酸基率は、４０モル％以上、かつ、９０モル％以下であることが好ましい。

冷凍機油が組成物Ａの場合、末端基は、組成物Ａの化学式に含まれるＲ^１およびＲ^４である。この場合、水酸基率は、全てのＲ^１およびＲ^４の数に占める、水酸基を構成するＲ^１およびＲ^４の数の割合である。Ｒ^１が水酸基である場合、または、Ｒ^４が水素原子である場合に、末端基が水酸基となる。例えば、冷凍機油が組成物Ａのみからなり、かつ、全ての組成物Ａの分子に含まれるＲ^１が炭化水素基であり、かつ、Ｒ^４が水素原子である場合、Ｒ^４を含む末端基は水酸基となり、水酸基率は５０モル％となる。

冷凍機油が組成物Ｂの場合、末端基は、組成物Ｂの化学式に含まれるＲ^２、Ｒ^５、および、繰り返し単位［ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ］_ｎに含まれるメチル基である。この場合、水酸基率は、全てのＲ^２、Ｒ^５およびメチル基の数に占める、水酸基を構成するＲ^２およびＲ^５の数の割合である。Ｒ^２が水酸基である場合、または、Ｒ^５が水素原子である場合に、末端基が水酸基となる。例えば、冷凍機油が組成物Ｂのみからなり、かつ、全ての組成物Ｂの分子に含まれるＲ^２が炭化水素基であり、かつ、Ｒ^５が水素原子である場合、Ｒ^５を含む末端基は水酸基となり、水酸基率は、繰り返し単位の数ｎによって決まる。

冷凍機油が組成物Ｃの場合、末端基は、組成物Ｃの化学式に含まれるＲ^３、Ｒ^６、および、繰り返し単位［ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ］_ｐに含まれるメチル基である。この場合、水酸基率は、全てのＲ^３、Ｒ^６およびメチル基の数に占める、水酸基を構成するＲ^３およびＲ^６の数の割合である。Ｒ^３が水酸基である場合、または、Ｒ^６が水素原子である場合に、末端基が水酸基となる。例えば、冷凍機油が組成物Ｃのみからなり、かつ、全ての組成物Ｃの分子に含まれるＲ^３が炭化水素基であり、かつ、Ｒ^６が水素原子である場合、Ｒ^６を含む末端基は水酸基となり、水酸基率は、繰り返し単位の数ｐによって決まる。

（５）実施例
冷凍機油の水酸基率［モル％］と、油濃度［ｗｔ％］と、圧縮機１１の摺動部の磨耗量［ｍｇ］との関係を測定する実験を行った。実験で使用した３種類の冷凍機油Ａ－Ｃは、それぞれ異なるＰＡＧを主成分として含む。冷凍機油Ａ－Ｃに含まれるＰＡＧは、以下の通りである。
・冷凍機油Ａ：ＣＨ_３－［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｎ－［ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ］_ｍ－Ｈ
・冷凍機油Ｂ：ＣＨ_３－［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｎ－Ｈ
・冷凍機油Ｃ：ＣＨ_３－［ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ］_ｎ－［ＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２Ｏ］_ｍ－Ｒ
冷凍機油Ａ－Ｃの式中のｎ，ｍは、繰り返し単位の数であり、自然数である。冷凍機油Ｃの式中のＲは、炭素数１－１０の炭化水素基である。

冷凍機油Ａおよび冷凍機油Ｂに含まれるＰＡＧは、末端基として水酸基を有するため、冷凍機油Ａおよび冷凍機油Ｂの水酸基率は高い。冷凍機油Ｃに含まれるＰＡＧは、末端基として水酸基を有さないため、冷凍機油Ｃの水酸基率は低い。冷凍機油Ａおよび冷凍機油Ｃの水酸基率は、ｍの値に応じて異なる。一般的に、冷凍機油Ａおよび冷凍機油Ｂの水酸基率は、３０モル％より高い。一般的に、冷凍機油Ｃの水酸基率は、３０モル％以下である。

実験では、水酸基率が異なる複数種類の冷凍機油を用いて、油濃度、および、圧縮機１１の摺動部の磨耗量の測定を行った。これにより、冷凍機油の水酸基率が所定の範囲内で変化する場合における、油濃度、および、圧縮機１１の摺動部の磨耗量の変化の傾向を調べた。実験で使用した冷媒は、プロパンである。

油濃度は、冷媒の凝縮温度５５℃、かつ、冷凍機油の温度６０℃の条件下で測定された。

圧縮機１１の摺動部の磨耗量は、密閉ファレックス摩耗試験によって測定された。ファレックス試験で使用したピン及びブロックは、以下の通りである。
・ピン：１２．６ｗｔ％－１８ｗｔ％のシリコンを含有するアルミニウム合金
・ブロック：ＦＣ２５０鋳鉄

ファレックス試験は、ファレックス試験機を用いて、ＡＳＴＭＤ２６７０に準拠して以下のように行った。

最初に、ファレックス試験機に、ピンおよびブロックをセットし、試験容器内に、冷凍機油を２００ｍｌ入れ、冷媒を２００ｍｌ充填して、試験容器を密閉した。次に、回転速度０．４ｍ／ｓ、冷凍機油の温度５０℃、荷重８９Ｎの条件下で、１０分間ピンおよびブロックを摺動させて、ピンおよびブロックの摩耗量（ｍｇ）の合計を測定した。摩耗量が少ない程、ピンおよびブロックの耐摩耗性が優れる。

図４は、実験の結果を示すグラフである。図４において、横軸は、冷凍機油の水酸基率［モル％］を示し、左側の縦軸は、油濃度［ｗｔ％］を示し、右側の縦軸は、圧縮機１１の摺動部の磨耗量［ｍｇ］を示す。

図４に示されるように、冷凍機油の水酸基率が高いほど、冷凍機油と冷媒との相溶性が低下して、油濃度が上昇する傾向が示された。油濃度が高いほど、冷凍機油に溶解する冷媒の量が低減するため、冷凍機油の粘度の低下が抑制される。そのため、図４に示されるように、油濃度が高いほど、冷凍機油の潤滑性が向上して、圧縮機１１の摺動部の磨耗量が低減する傾向が示された。

しかし、油濃度が高すぎると、冷凍機油に溶解する冷媒の量が低減し、その結果、冷凍機油の粘度が過剰となり、冷媒回路１０を流れる冷凍機油が圧縮機１１に戻りにくくなる。その結果、圧縮機１１内部の冷凍機油が不足して、圧縮機１１の摺動部の焼き付きなどの問題が発生するおそれがある。そのため、油濃度は、圧縮機１１の摺動部の磨耗量が十分に低くなる所定の下限値から、十分な量の冷凍機油が圧縮機１１に戻される所定の上限値までの範囲内にあることが好ましい。

図４に示されるように、冷凍機油の水酸基率が４０モル％以下の範囲では磨耗量が高く、冷凍機油の水酸基率が４０モル％まで上昇するに従って磨耗量は急激に減少した。冷凍機油の水酸基率が４０モル％を超えてさらに上昇すると磨耗量は減少傾向を示したが、ほとんど変化しなかった。そのため、磨耗量が十分に低減されるための条件として、冷凍機油の水酸基率は、４０モル％以上であることが好ましい。冷凍機油の水酸基率が４０モル％以上の場合、油濃度は７０ｗｔ％以上である。

また、油濃度が９５ｗｔ％より高いと、圧縮機１１に冷凍機油が戻りにくくなる現象が発生しやすいことが確認された。そのため、油濃度は９５ｗｔ％以下であることが好ましい。油濃度が９５ｗｔ％以下である場合、冷凍機油の水酸基率は９０モル％以下である。

従って、図４に示される実験結果から、冷凍機油としてＰＡＧを用いる場合、油濃度が７０ｗｔ％以上となる冷凍機油、言い換えると、冷媒溶解度が３０ｗｔ％以下となる冷凍機油を用いることが好ましい。また、冷凍機油の水酸基率は、４０モル％以上、かつ、９０モル％以下であることが好ましい。この場合、油濃度は、７０ｗｔ％以上、かつ、９５ｗｔ％以下である。

（６）特徴
ＨＣＦＣ系冷媒などの塩素含有冷媒、および、ＨＦＣ系冷媒などのフッ素含有冷媒と比較して、炭化水素系冷媒は、潤滑性が低く、かつ、冷凍機油に溶解しやすい傾向を示す。そのため、冷凍サイクル装置の冷媒として炭化水素系冷媒を用いる場合、冷媒自体の潤滑性が低く、かつ、冷媒が溶解することで冷凍機油の粘度が低下しやすいため、摺動部の磨耗量が上昇しやすい。特に、摺動部において摺動する部材がアルミニウム製の場合、異常磨耗が発生しやすく、耐摩耗性に優れるシリコン含有アルミニウム合金製の場合でも、摩耗が発生しやすい。また、耐摩耗性を向上させるため、摺動部において摺動する部材を樹脂などでコーティングすると、摺動に伴う樹脂の変性や、摺動性の低下などの問題が生じるおそれがある。

空気調和装置１では、冷媒と冷凍機油との混合物中における冷凍機油の濃度である油濃度が、所定の温度および圧力において所定の値以上になる冷凍機油が用いられる。具体的には、空気調和装置１に用いられる冷凍機油は、圧力が１．９ＭＰａであり、かつ、温度が６０℃であるときにおける冷媒溶解度が３０ｗｔ％以下である。言い換えると、空気調和装置１では、油濃度は７０ｗｔ％以上に維持される。これにより、空気調和装置１の運転中に、冷媒回路１０を循環する冷媒と冷凍機油との混合物における油濃度が低下して、冷凍機油の粘度が低下することが抑えられる。従って、冷凍機油の粘度が過剰に低下することに起因する、圧縮機１１の摺動部の磨耗量の増加が抑制される。

また、冷凍機油がＰＡＧを含有する場合、ＰＡＧの全末端基に対する水酸基の割合である水酸基率が４０モル％以上、かつ、９０モル％以下であるＰＡＧが用いられる。図４に示されるように、ＰＡＧの水酸基率が４０モル％より低い場合、冷凍機油に溶解する冷媒の量が多くなる。その結果、圧縮機１１の摺動部の異常磨耗が発生しやすくなる。一方、ＰＡＧの水酸基率が９０モル％より高い場合、冷媒が冷凍機油にほとんど溶解しなくなり、圧縮機１１から吐出された冷凍機油が圧縮機１１に戻りにくくなる。その結果、圧縮機１１の摺動部の焼き付きなどが発生しやすくなる。

従って、空気調和装置１では、冷凍機油の冷媒溶解度の上限値を適切に設定することで、圧縮機１１の摺動部の磨耗量が低減される。また、空気調和装置１では、冷凍機油に含有されるＰＡＧの水酸基率の下限値および上限値を適切に設定することで、圧縮機１１の摺動部の磨耗量が低減され、かつ、冷凍機油が圧縮機に戻りにくくなる現象の発生が抑制される。また、空気調和装置１では、圧縮機１１の摺動部において互いに摺動する部材を樹脂などでコーティングしなくても、圧縮機１１の摺動部の異常磨耗の発生が抑制される。

（７）変形例
（７－１）変形例Ａ
実施形態の空気調和装置１では、冷凍機油がＰＡＧを含有する場合、ＰＡＧの水酸基率は、４０モル％以上、かつ、９０モル％以下に設定される。しかし、水酸基率の下限値は、４０モル％より大きい値に設定されてもよい。例えば、ＰＡＧの水酸基率は、５０モル％より高く、かつ、９０モル％以下であってもよい。図４において、ＰＡＧの水酸基率が５０モル％より高い場合、圧縮機１１の摺動部の磨耗量は、０．９５ｍｇ未満となる。

図４に示されるように、ＰＡＧの水酸基率が５０モル％－９０モル％の範囲では、圧縮機１１の摺動部の磨耗量はほぼ一定である。そのため、ＰＡＧの水酸基率は、６０モル％以上、かつ、９０モル％以下であってもよい。また、ＰＡＧの水酸基率は、７０モル％以上、かつ、９０モル％以下であってもよい。また、ＰＡＧの水酸基率は、８０モル％以上、かつ、９０モル％以下であってもよい。

（７－２）変形例Ｂ
実施形態の空気調和装置１では、圧縮機１１の摺動部において互いに摺動する２つの部材の少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。しかし、摺動部を構成する部材の材質は特に限定されない。例えば、摺動部において互いに摺動する２つの部材の一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、他方は、鉄又はアルミニウムで構成されてもよい。この場合、摺動部において互いに摺動する２つの部材は、樹脂などの保護膜によってコーティングされていない。

以上、本開示の実施形態を説明したが、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。

１：空気調和装置（冷凍サイクル装置）
９：膨張弁（膨張機構）
１０：冷媒回路
１１：圧縮機
１３：室外熱交換器（放熱器）
１８：室内熱交換器（吸熱器）
２５：オルダムリング
２６：第１軸受メタル（軸受）
３２：第２軸受メタル（軸受）
９１：第３軸受メタル（軸受）

米国特許出願公開第２０１９／０３８３２８９号明細書

Claims

圧縮機（１１）、放熱器（１３）、膨張機構（９）及び吸熱器（１８）が順に接続され冷媒が循環する冷媒回路（１０）を備える冷凍サイクル装置であって、
前記圧縮機は、軸受（２６，３２，９１）又はオルダムリング（２５）を含む摺動部を有し、
前記摺動部において互いに摺動する２つの部材の少なくとも一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、
前記冷媒は、炭化水素系冷媒であり、
前記圧縮機に用いられる冷凍機油は、圧力が１．９ＭＰａであり、かつ、温度が６０℃であるときにおける冷媒溶解度が３０ｗｔ％以下であり、
前記冷凍機油は、全末端基に対する水酸基の割合が４０モル％以上、かつ、９０モル％以下であるポリアルキレングリコールであり、
前記冷媒は、プロパンである、
冷凍サイクル装置（１）。
前記圧縮機に用いられる冷凍機油は、圧力が１．９ＭＰａであり、かつ、温度が６０℃であるときにおける冷媒溶解度が５ｗｔ％以上かつ３０ｗｔ％以下である、
請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍機油は、全末端基に対する水酸基の割合が５０モル％より高く、かつ、９０モル％以下であるポリアルキレングリコールである、
請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
前記アルミニウム合金は、１２．６ｗｔ％－１８ｗｔ％のシリコンを含有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
前記２つの部材の一方は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、他方は、鉄又はアルミニウムで構成される、
請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。