WO2024009348A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2024009348A1
WO2024009348A1 PCT/JP2022/026585 JP2022026585W WO2024009348A1 WO 2024009348 A1 WO2024009348 A1 WO 2024009348A1 JP 2022026585 W JP2022026585 W JP 2022026585W WO 2024009348 A1 WO2024009348 A1 WO 2024009348A1
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refrigerant
refrigeration cycle
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group
hydrogen atom
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PCT/JP2022/026585
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English (en)
French (fr)
Inventor
健嗣 小島
研吾 平塚
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-109185 describes a mixed refrigerant containing a halogenated hydrocarbon having a C-I bond such as trifluoroiodomethane, which has a low GWP and is nonflammable. Disclosed.
  • trifluoroiodomethane is more easily decomposed than saturated fluorohydrocarbon compounds (Hydro-Fluoro-Carbon: HFC), and decomposition produces degraded products such as hydrogen fluoride and hydrogen iodide. It is known that the deterioration products accelerate the deterioration of the refrigerating machine oil that circulates in the refrigerant circuit together with the refrigerant, and that they corrode copper if the parts that come into contact with the refrigerant that circulates in the refrigerant circuit contain copper.
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 6924888 recommends that in refrigerant piping where trifluoroiodomethane easily decomposes, stainless steel pipes or aluminum alloy pipes with a low copper content are used only at high temperature points. It has been disclosed that by using this, the amount of copper iodide generated and the deterioration of the refrigerant itself can be suppressed, and malfunctions of equipment such as valves and pumps can be reduced.
  • the present inventors used a refrigerant containing trifluoroiodomethane and unsaturated fluoro-olefin (HFO) as a refrigerant, and a refrigerating machine oil containing polyol ester oil (POE) as a refrigerating machine oil.
  • HFO trifluoroiodomethane and unsaturated fluoro-olefin
  • POE polyol ester oil
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and uses a refrigerant containing trifluoroiodomethane and an unsaturated fluorohydrocarbon compound as a refrigerant, and a refrigerating machine oil containing polyol ester oil as a refrigerating machine oil.
  • a refrigerating machine oil containing polyol ester oil as a refrigerating machine oil.
  • the refrigeration cycle device includes: Equipped with a refrigerant circuit including a compressor and a heat exchanger, A refrigerant is sealed in the refrigerant circuit, The refrigerant includes trifluoroiodomethane and an unsaturated fluorohydrocarbon compound, Refrigerating machine oil is filled in the compressor, At least a portion of the refrigerating machine oil circulates within the refrigerant circuit together with the refrigerant during operation; The refrigeration oil includes polyol ester oil, The refrigerant circuit has parts that come into contact with the refrigerant, The component includes a first component group made of a metal containing aluminum and a second component group made of a metal containing zinc, The ratio of the total amount of zinc contained in the second component group to the total amount of aluminum contained in the first component group is 2.5 or less.
  • a refrigerant containing trifluoroiodomethane and an unsaturated fluorohydrocarbon compound is used as the refrigerant
  • a refrigerating machine oil containing polyol ester oil is used as the refrigerating machine oil
  • parts that come into contact with the refrigerant in the refrigerant circuit are coated with zinc.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a refrigeration cycle device according to a first embodiment.
  • the refrigeration cycle device includes a refrigerant circuit including a compressor 1, a flow path switching valve 2 that switches the flow direction during cooling and heating, an outdoor heat exchanger 3, an expansion valve 4, and an indoor heat exchanger 5. Be prepared. Note that in a refrigeration cycle device that does not require switching between cooling and heating, the flow path switching valve 2 is not necessary.
  • the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor 1 flows into the outdoor heat exchanger 3 via the flow path switching valve 2 (flow path indicated by a solid line) and is condensed there.
  • the liquid refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger 3 flows into the indoor heat exchanger 5 via the expansion valve 4, where it evaporates (vaporizes).
  • the gaseous refrigerant evaporated in the indoor heat exchanger 5 returns to the compressor 1 via the flow path switching valve 2 (flow path indicated by a solid line). In this way, during cooling, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit of the refrigeration cycle device in the direction of the solid arrow shown in FIG.
  • the high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor 1 flows into the indoor heat exchanger 5 via the flow path switching valve 2 (flow path indicated by the dotted line), where it is condensed. do.
  • the liquid refrigerant condensed in the indoor heat exchanger 5 flows into the outdoor heat exchanger 3 via the expansion valve 4, where it evaporates (vaporizes).
  • the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger 3 returns to the compressor 1 via the flow path switching valve 2 (the flow path indicated by the dotted line). In this way, during heating, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit of the refrigeration cycle device in the direction of the dashed arrow shown in FIG.
  • the refrigeration cycle device of the present embodiment may further include other equipment such as a gas-liquid splitter, a receiver, an accumulator, and a high-low pressure heat exchanger.
  • the refrigerant includes trifluoroiodomethane and HFO.
  • the contents of trifluoroiodomethane and HFO are not particularly limited.
  • the content of trifluoroiodomethane may be 1 to 70% by weight.
  • the content of HFO may be 1 to 95% by weight.
  • the refrigerant used in this embodiment may be only trifluoroiodomethane and HFO, or may further contain other components.
  • other components include natural refrigerants containing chlorofluorocarbons (CFC), hydrochlorofluorocarbons (HCFC), hydrofluorocarbons (HFC), hydrofluoroolefins, and hydrocarbons (HC).
  • CFC chlorofluorocarbons
  • HCFC hydrochlorofluorocarbons
  • HFC hydrofluorocarbons
  • HC hydrofluoroolefins
  • HC hydrocarbons
  • the refrigerating machine oil filled to lubricate the inside of the compressor contains POE. At least a portion of the refrigerating machine oil filled in the compressor circulates in the refrigerant circuit together with the refrigerant during operation.
  • the refrigerating machine oil used in this embodiment may be only POE, or may further contain other components.
  • other components include commonly used refrigeration oils (ester lubricating oils, ether lubricating oils, fluorine lubricating oils, mineral lubricating oils, hydrocarbon lubricating oils, etc.).
  • Specific refrigerating machine oils include, but are not limited to, polyvinyl ether oil, polyalkylene glycol oil, alkylbenzene oil, mineral oil, poly ⁇ -olefin, or mixtures thereof. The types and contents of other components are set within a range that does not impair the purpose of this embodiment.
  • the refrigerating machine oil is selected from extreme pressure agents, oily agents, antioxidants, acid scavengers, metal deactivators, and antifoaming agents to the extent that the purpose of this embodiment is not impaired. It may contain at least one selected additive.
  • extreme pressure agents include phosphorus-based extreme pressure agents such as phosphoric acid esters, thiophosphoric acid esters, acidic phosphoric acid esters, phosphite esters, acidic phosphite esters, and amine salts thereof.
  • oily agents examples include aliphatic saturated monocarboxylic acids and aliphatic unsaturated monocarboxylic acids such as stearic acid and oleic acid, polymerized fatty acids such as dimer acid and hydrogenated dimer acid, and hydroxyl acids such as ricinoleic acid and 12-hydroxystearic acid.
  • Fatty acids such as lauryl alcohol and oleyl alcohol, aliphatic saturated monoamines and aliphatic unsaturated monoamines such as stearylamine and oleylamine, aliphatic compounds such as lauric acid amide and oleic acid amide
  • Examples include saturated monocarboxylic acid amides and aliphatic unsaturated monocarboxylic acid amides, partial esters of polyhydric alcohols such as glycerin and sorbitol, and aliphatic saturated monocarboxylic acids or aliphatic unsaturated monocarboxylic acids.
  • antioxidants examples include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol, and 2,2'-methylenebis(4-methyl-6-tert).
  • -butylphenol examples include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol, and 2,2'-methylenebis(4-methyl-6-tert).
  • amines such as phenyl- ⁇ -naphthylamine and N,N'-di-phenyl-p-phenylenediamine.
  • the acid scavenger examples include epoxy compounds such as phenyl glycidyl ether, alkyl glycidyl ester, alkyl glycidyl ether, alkylene glycol glycidyl ether, cyclohexene oxide, ⁇ -olefin oxide, and epoxidized soybean oil.
  • epoxy compounds such as phenyl glycidyl ether, alkyl glycidyl ester, alkyl glycidyl ether, alkylene glycol glycidyl ether, cyclohexene oxide, ⁇ -olefin oxide, and epoxidized soybean oil.
  • metal deactivator examples include benzotriazole compounds such as 1,2,3-benzotriazole and N,N-bis(2-ethylhexyl)-4-methyl-1H-benzotriazole-1-methanamine.
  • antifoaming agents examples include silicone, polyether, mineral oil, and the like.
  • the refrigerant circuit has parts that come into contact with the refrigerant.
  • these parts include, for example, parts (first parts group) made of metal containing Al, such as the outdoor heat exchanger 3, the indoor heat exchanger 5, the oscillating scroll, and the piping, the flow path switching valve 2, and the expansion valve.
  • the piping is a tubular member forming a refrigerant circuit, and the brazing material is a member used for joining parts together.
  • the brazing material is a member used for joining parts together.
  • the ratio of the total amount of Zn contained in the second parts group to the total amount of Al contained in the first parts group (hereinafter also simply referred to as "Zn/Al ratio") is 2.5 or less It is. When the Zn/Al ratio is 2.5 or less, occurrence of corrosion in the first component group can be suppressed.
  • the Zn/Al ratio is preferably 2.0 or less.
  • the total amount of Al contained in the first parts group means that the amount of Al in each first part is calculated by the product of the Al content of each first part and the surface area of each first part, The value is the sum of all of them.
  • the “total amount of Zn contained in the second parts group” means that the amount of Zn in each second part is calculated by the product of the Zn content of each second part and the surface area of each second part, The value is the sum of all of them.
  • the refrigeration cycle device is not particularly limited, but may be used in a commercial or home air conditioner (air conditioner), a car air conditioner, a heat pump for a vending machine, a refrigerator, a container for marine transportation, or a refrigerator.
  • air conditioner air conditioner
  • car air conditioner heat pump for a vending machine
  • refrigerator a container for marine transportation
  • refrigerator a refrigerator
  • Examples include cooling refrigerators, chiller units, turbo refrigerators, and the like.
  • the refrigeration cycle device of this embodiment can also be used for dedicated heating cycle devices such as floor heating devices and snow melting devices. It is particularly useful as a commercial or home air conditioner (air conditioner), which requires miniaturization of the device.
  • air conditioner air conditioner
  • the explanation is given for the case where the outdoor unit and the indoor unit are connected one-to-one, but it is also possible that there are multiple indoor units for one outdoor unit. Alternatively, there may be a plurality of indoor units for a plurality of outdoor units.
  • the refrigeration cycle device of this embodiment may be a room air conditioner or a package air conditioner that can switch between cooling and heating, or may be a refrigeration cycle device for low-temperature equipment such as a refrigerator.
  • the refrigeration cycle device of this embodiment is preferably a refrigeration cycle device (air conditioner) for air conditioning.
  • refrigeration cycle devices for air conditioning include room air conditioners, package air conditioners, building multi-air conditioners, window air conditioners, and mobile air conditioners.
  • Embodiment 2 The refrigeration cycle device according to the present embodiment is the first embodiment in that it contains at least one of the first compound shown in the following chemical formula 1 and the second compound shown in the following chemical formula 2 as a stabilizer added to the refrigeration oil. It is different from. Other points are the same as those in Embodiment 1, so duplicate explanation will be omitted.
  • the basic skeleton of the compound having the effect of suppressing the decomposition of trifluoroiodomethane is either the first compound represented by Chemical Formula 1 or the second compound represented by Chemical Formula 2.
  • R 1 to R 5 are each independently a substituent composed of at least one of a carbon atom, a hydrogen atom, and an oxygen atom, preferably a hydrogen atom, a methoxy group, an ethoxy group, and an alkyl group. At least one type of R 1 to R 5 may be the same or different. Furthermore, at least one substituent of R 6 to R 8 is a hydrogen atom. The others are each independently a substituent composed of at least one of a carbon atom, a hydrogen atom, and an oxygen atom, preferably at least one of a hydrogen atom, a methoxy group, an ethoxy group, and an alkyl group. R 6 to R 8 may be the same or different.
  • R 3 is -O-R 9
  • R 9 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 7 is -COO-R 10
  • R 10 is , is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
  • R 1 to R 2 , R 4 to R 6 and R 8 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms; Good too.
  • the above ranges of carbon numbers of R 1 to R 2 , R 4 to R 6 and R 8 to R 10 are illustrative, and the present disclosure is not limited to the above ranges.
  • Examples of the first compound include ethylhexyl methoxycinnamate, anethole, and cinnamyl acetate, with ethylhexyl methoxycinnamate and anethole being preferred.
  • the content of the first compound in the refrigeration oil is preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 15% by mass or less, based on the total amount of the refrigeration oil.
  • the content of the first compound in the refrigerating machine oil is less than 5% by mass based on the total amount of the refrigerating machine oil, the effect of suppressing the decomposition of trifluoroiodomethane by the first compound is insufficient, and the Zn/Al ratio described below Even if it is in the range of 4.5 or less, there is a risk that corrosion will occur in the first parts group.
  • the content of the first compound in the refrigerating machine oil exceeds 20% by mass based on the total amount of the refrigerating machine oil, there is a possibility that the first compound may unintentionally precipitate from the refrigerating machine oil.
  • R 2 to R 5 are each independently a substituent composed of at least one of a carbon atom, a hydrogen atom, and an oxygen atom, preferably a hydrogen atom, a methoxy group, an ethoxy group, and an alkyl group. At least one type of R 2 to R 5 may be the same or different. Furthermore, at least one substituent among R 6 to R 7 is a hydrogen atom. The others are each independently a substituent composed of at least one of a carbon atom, a hydrogen atom, and an oxygen atom, preferably at least one of a hydrogen atom, a methoxy group, an ethoxy group, and an alkyl group. R 6 to R 7 may be the same or different.
  • R 1 forms a ring structure together with two adjacent carbon atoms of the benzene ring to which R 1 is bonded.
  • the ring structure forms a 5- to 8-membered carbocycle or a heterocycle, preferably a 6-membered heterocycle.
  • R 2 to R 6 may each independently be a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Note that the above range of carbon numbers of R 2 to R 6 is an example, and the present disclosure is not limited to the above range.
  • Examples of the second compound include coumarin, coumaron, and alkylnaphthalene (AN) (see Chemical Formula 4 below), with coumarin and AN being preferred.
  • R 1 to R 8 are each independently an alkyl group or a hydrogen atom. R 1 to R 8 may be the same or different.
  • the content of the second compound in the refrigeration oil is preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 10% by mass or less, based on the total amount of the refrigeration oil.
  • the content of the second compound in the refrigerating machine oil is less than 1% by mass based on the total amount of the refrigerating machine oil, the effect of suppressing the decomposition of trifluoroiodomethane by the second compound is insufficient, and the Zn/Al ratio described below Even if it is in the range of 4.5 or less, there is a risk that corrosion will occur in the first parts group.
  • the content of the second compound in the refrigerating machine oil exceeds 15% by mass based on the total amount of the refrigerating machine oil, there is a possibility that the second compound may unintentionally precipitate from the refrigerating machine oil.
  • the Zn/Al ratio is 4.5 or less.
  • the first compound and the second compound having the basic skeleton that enables the radical scavenging reaction of chemical formula 3 are highly effective in capturing radicals generated when trifluoroiodomethane is decomposed, and undecomposed trifluoroiodomethane is It suppresses chain decomposition by the above radicals. Therefore, by containing at least one of the first compound and the second compound, the decomposition of trifluoroiodomethane can be further suppressed. It is possible to suppress the occurrence of corrosion in one group of parts.
  • the Zn/Al ratio is preferably 4.0 or less.
  • the Zn/Al ratio is preferably 4.0 or less.

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Abstract

圧縮機、室外熱交換器、室内熱交換器および膨張弁を含む冷媒回路を備え、前記冷媒回路内に冷媒が封入されており、前記冷媒は、トリフルオロヨードメタンおよび不飽和フッ化炭化水素化合物を含み、前記圧縮機内に冷凍機油が充填されており、前記冷凍機油の少なくとも一部は、運転時に前記冷媒回路内を循環し、前記冷凍機油は、ポリオールエステル油であり、前記冷媒回路は、前記冷媒に触れる部品を有し、前記部品は、アルミニウムを含む金属で構成される第１部品群および亜鉛を含む金属で構成される第２部品群を有し、前記第１部品群に含まれるアルミニウムの総量に対する、前記第２部品群に含まれる亜鉛の総量の比は、２．５以下である、冷凍サイクル装置。

Description

冷凍サイクル装置
　本開示は、冷凍サイクル装置に関する。
　現在、冷凍サイクル装置に使用する冷媒は、例えば、フロン排出抑制法（平成２７年４月施行）によって規制されている。具体的には、使用する冷媒の地球温暖化係数（Ｇｌｏｂａｌ　Ｗａｒｍｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：ＧＷＰ）値の上限が設定されている。
　このため、ＧＷＰを考慮した冷媒を用いるようになっている。このような冷媒として、特許文献１（特開２０１８－１０９１８５号公報）には、ＧＷＰが低く不燃性であるトリフルオロヨードメタン等のＣ－Ｉ結合を有するハロゲン化炭化水素を含んだ混合冷媒が開示されている。
　しかし、トリフルオロヨードメタンは飽和フッ化炭化水素化合物（Ｈｙｄｒｏ－Ｆｌｕｏｒｏ－Ｃａｒｂｏｎ：ＨＦＣ）に比べて分解しやすく、分解によりフッ化水素やヨウ化水素等の劣化生成物が生じる。劣化生成物は冷媒と共に冷媒回路内を循環する冷凍機油の劣化を促進させることや、冷媒回路内を循環する冷媒が接触する部品が銅を含む場合、銅を腐食させることが知られている。
　このような課題に対して、特許文献２（特許第６９２４８８８号公報）には、トリフルオロヨードメタンが分解しやすい冷媒配管で、高温になる箇所のみ銅の含有率が低いステンレス管やアルミニウム合金管を用いることで、ヨウ化銅の発生量や冷媒自体の劣化を抑制し、弁、ポンプ等の機器の動作不良を低減することが開示されている。
特開２０１８－１０９１８５号公報 特許第６９２４８８８号公報
　しかし、本願発明者らは、冷媒としてトリフルオロヨードメタンおよび不飽和フッ化炭化水素化合物（Ｈｙｄｒｏ－Ｆｌｕｏｒｏ－Ｏｌｅｆｉｎ：ＨＦＯ）を含む冷媒を用い、冷凍機油としてポリオールエステル油（ＰＯＥ）を含む冷凍機油を用い、冷媒回路内で冷媒が接触する部品に亜鉛（Ｚｎ）およびアルミニウム（Ａｌ）が含まれている場合、トリフルオロヨードメタンの分解が促進され、Ａｌが腐食するという新たな課題を見出した。
　また、本願発明者らがさらに検討した結果、冷媒回路内で冷媒が接触する部品にＺｎが多く含まれている場合に、Ａｌの腐食が促進されることが判明した。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、冷媒としてトリフルオロヨードメタンおよび不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒を用い、冷凍機油としてポリオールエステル油を含む冷凍機油を用い、冷媒回路内で冷媒が接触する部品に亜鉛およびアルミニウムが含まれている場合に、アルミニウムを含む部品の腐食の発生を抑制し、長期間信頼性を維持する冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
　本開示に係る冷凍サイクル装置は、
　圧縮機および熱交換器を含む冷媒回路を備え、
　前記冷媒回路内に冷媒が封入されており、
　前記冷媒は、トリフルオロヨードメタンおよび不飽和フッ化炭化水素化合物を含み、
　前記圧縮機内に冷凍機油が充填されており、
　前記冷凍機油の少なくとも一部は、運転時に前記冷媒と共に前記冷媒回路内を循環し、
　前記冷凍機油は、ポリオールエステル油を含み、
　前記冷媒回路は、前記冷媒に触れる部品を有し、
　前記部品は、アルミニウムを含む金属で構成される第１部品群および亜鉛を含む金属で構成される第２部品群を有し、
　前記第１部品群に含まれるアルミニウムの総量に対する、前記第２部品群に含まれる亜鉛の総量の比は、２．５以下である。
　本開示によれば、冷媒としてトリフルオロヨードメタンおよび不飽和フッ化炭化水素化合物を含む冷媒を用い、冷凍機油としてポリオールエステル油を含む冷凍機油を用い、冷媒回路内で冷媒が接触する部品に亜鉛およびアルミニウムが含まれている場合に、アルミニウムを含む部品の腐食の発生を抑制し、長期間信頼性を維持する冷凍サイクル装置を提供することができる。
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一例を示す概略構成図である。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　実施の形態１.
　まず、本実施の形態の冷凍サイクル装置の概要について簡単に説明する。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。冷凍サイクル装置は、圧縮機１と、冷房時と暖房時の流れ方向を切替える流路切替弁２と、室外熱交換器３と、膨張弁４と、室内熱交換器５とを含む冷媒回路を備える。なお、冷房と暖房を切替える必要のない冷凍サイクル装置においては、流路切替弁２は必要ない。
　冷房時において、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス状冷媒は、流路切替弁２（実線で示す流路）を経由して室外熱交換器３へと流入し、そこで凝縮する。室外熱交換器３で凝縮した液状冷媒は、膨張弁４を経由して室内熱交換器５に流入し、そこで蒸発（気化）する。最後に、室内熱交換器５にて蒸発したガス状冷媒は、流路切替弁２（実線で示す流路）を経由して圧縮機１へ戻る。このように、冷房時において、冷媒は、冷凍サイクル装置の冷媒回路内を図１に示す実線矢印の方向に循環する。
　一方、暖房時においては、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス状冷媒は、流路切替弁２（点線で示す流路）を経由して室内熱交換器５へと流入し、そこで凝縮する。室内熱交換器５で凝縮した液状冷媒は、膨張弁４を経由して室外熱交換器３へと流入し、そこで蒸発（気化）する。室外熱交換器３で蒸発した冷媒は、流路切替弁２（点線で示す流路）を経由して圧縮機１へ戻る。このように、暖房時において、冷媒は、冷凍サイクル装置の冷媒回路内を図１に示す破線矢印の方向に循環する。
　なお、上記構成は、冷房および暖房運転を実施可能な冷凍サイクル装置の最小構成要素である。本実施の形態の冷凍サイクル装置は、さらに、気液分岐器、レシーバー、アキュームレータ、高低圧熱交換器等の他の機器を備えていてもよい。
　次に、本実施の形態において、冷媒回路内に封入される冷媒について説明する。該冷媒は、トリフルオロヨードメタンおよびＨＦＯを含んでいる。トリフルオロヨードメタンおよびＨＦＯの含有率は、特に制限はない。例えば、トリフルオロヨードメタンの含有率は、１～７０質量％であってもよい。例えば、ＨＦＯの含有率は、１～９５質量％であってもよい。
　また、本実施の形態において用いられる冷媒は、トリフルオロヨードメタンおよびＨＦＯのみであってもよく、さらに他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロフルオロオレフィン、ハイドロカーボン（ＨＣ）を含む自然冷媒等が挙げられる。他の成分の種類および含有率は、本実施の形態の目的が損なわれない範囲で設定される。
　（冷凍機油）
　本実施の形態において、圧縮機内を潤滑するために充填される冷凍機油は、ＰＯＥを含んでいる。圧縮機内に充填された冷凍機油の少なくとも一部は、運転時に冷媒と共に冷媒回路内を循環する。
　また、本実施の形態において用いられる冷凍機油は、ＰＯＥのみであってもよく、さらに他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、一般に用いられる冷凍機油（エステル系潤滑油、エーテル系潤滑油、フッ素系潤滑油、鉱物系潤滑油、炭化水素系潤滑油等）が挙げられる。具体的な冷凍機油としては、例えば、ポリビニルエーテル油、ポリアルキレングリコール油、アルキルベンゼン油、鉱物油、ポリα―オレフィンまたはそれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されない。他の成分の種類および含有率は、本実施の形態の目的が損なわれない範囲で設定される。
　本実施の形態において、冷凍機油は、本実施の形態の目的が損なわれない範囲で、極圧剤、油性剤、酸化防止剤、酸捕捉剤、金属不活性化剤および消泡剤の中から選ばれる少なくとも１種の添加剤を含有してもよい。
　極圧剤（摩耗防止剤）としては、リン酸エステル、チオリン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステルおよびこれらのアミン塩等のリン系極圧剤が挙げられる。
　油性剤としては、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪族飽和モノカルボン酸および脂肪族不飽和モノカルボン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸等の重合脂肪酸、リシノレイン酸、１２－ヒドロキシステアリン酸等のヒドロキシ脂肪酸、ラウリルアルコール、オレイルアルコール等の脂肪族飽和モノアルコールおよび脂肪族不飽和モノアルコール、ステアリルアミン、オレイルアミン等の脂肪族飽和モノアミンおよび脂肪族不飽和モノアミン、ラウリン酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪族飽和モノカルボン酸アミドおよび脂肪族不飽和モノカルボン酸アミド、グリセリン、ソルビトール等の多価アルコールと、脂肪族飽和モノカルボン酸または脂肪族不飽和モノカルボン酸との部分エステル等が挙げられる。
　酸化防止剤としては、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、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）等のフェノール系、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等のアミン系が挙げられる。
　酸捕捉剤としては、フェニルグリシジルエーテル、アルキルグリシジルエステル、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が挙げられる。
　金属不活性化剤としては、１，２，３－ベンゾトリアゾール、Ｎ，Ｎ－ビス（２－エチルヘキシル）－４－メチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール－１－メタンアミン等のベンゾトリアゾール系化合物が挙げられる。
　消泡剤としては、シリコーン、ポリエーテル、鉱物油等が挙げられる。
　（部品）
　本実施の形態において、冷媒回路は、冷媒に触れる部品を有する。該部品としては、例えば、室外熱交換器３、室内熱交換器５、揺動スクロール、配管等のＡｌを含む金属で構成される部品（第１部品群）や、流路切替弁２、膨張弁４、ロウ材、ストレーナー、バランスウェイト等のＺｎを含む金属または合金（真鍮、黄銅等）で構成される部品（第２部品群）等が挙げられる。上記配管は、冷媒回路を形成する管状部材であり、上記ロウ材は、部品同士の接合に用いられる部材である。上記の部品は一例であり、これらに限定されるものではない。なお、ＡｌおよびＺｎの双方を含む金属で構成される部品は、第１部品群および第２部品群のいずれにも属する。
　（第１部品群に含まれるＡｌの総量と第２部品群に含まれるＺｎの総量との比）
　第１部品群に含まれるＡｌの総量に対する、第２部品群に含まれるＺｎの総量の比（Ｚｎ／Ａｌ比）（以下、単に「Ｚｎ／Ａｌ比」とも称する。）は、２．５以下である。Ｚｎ／Ａｌ比が２．５以下である場合、第１部品群の腐食の発生を抑制することができる。Ｚｎ／Ａｌ比は２．０以下であることが好ましい。
　ここで、「第１部品群に含まれるＡｌの総量」とは、各第１部品のＡｌの含有率と各第１部品の表面積との積により各第１部品のＡｌの量を算出し、それらを全て足した値のことをいう。同様に、「第２部品群に含まれるＺｎの総量」とは、各第２部品のＺｎの含有率と各第２部品の表面積との積により各第２部品のＺｎの量を算出し、それらを全て足した値のことをいう。
　（用途）
　本実施の形態において、冷凍サイクル装置としては、特に限定されないが、業務用または家庭用の空気調和機（エアコン）、カーエアコン、自動販売機用ヒートポンプ、冷蔵庫、海上輸送等のコンテナ内や冷蔵庫を冷却する冷凍機、チラーユニット、ターボ冷凍機等が挙げられる。
　また、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、床暖房装置、融雪装置等の暖房サイクル専用機にも使用できる。特に、機器の小型化が要求される業務用または家庭用の空気調和機（エアコン）として有用である。
　なお、本実施の形態の冷凍サイクル装置では、室外機と室内機とが一対一で接続される場合で説明を記載しているが、１つの室外機に対して室内機が複数台であってもよく、複数台の室外機に対して室内機が複数台であってもよい。
　また、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、冷房と暖房を切替え可能なルームエアコンやパッケージエアコン等であってもよく、冷凍機等の低温機器向けの冷凍サイクル装置であってもよい。
　本実施の形態の冷凍サイクル装置は、空気調和用の冷凍サイクル装置（空気調和機）であることが好ましい。
　空気調和用の冷凍サイクル装置（空気調和機）としては、例えば、ルームエアコン、パッケージエアコン、ビル用マルチエアコン、ウィンドウ型エアコンおよびモバイルエアコン等が挙げられる。
　実施の形態２.
　本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、冷凍機油に添加する安定剤として、下記化学式１に示す第一化合物および下記化学式２に示す第二化合物のうち少なくとも一種を含有する点で実施の形態１とは異なる。それ以外の点は、実施の形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　トリフルオロヨードメタンの分解反応および分解により生じるラジカルが化合物に捕捉される反応は、下記化学式３の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　上記化学式３より、トリフルオロヨードメタンの分解を抑制する効果を有する化合物の基本骨格は、化学式１で表される第一化合物および化学式２で表される第二化合物のいずれかである。
　上記化学式１において、Ｒ1～Ｒ5は、それぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、好ましくは水素原子、メトキシ基、エトキシ基およびアルキル基の少なくとも１種である。Ｒ1～Ｒ5は、同一でもよく、異なっていてもよい。また、Ｒ6～Ｒ8は、少なくともいずれか一つの置換基は水素原子である。その他は、それぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、好ましくは水素原子、メトキシ基、エトキシ基およびアルキル基の少なくとも１種である。Ｒ6～Ｒ8は、同一でもよく、異なっていてもよい。
　また、化学式１中、Ｒ3は、－Ｏ－Ｒ9であり、Ｒ9は、炭素数が１～１０の炭化水素基であり、Ｒ7は、－ＣＯＯ－Ｒ10であり、Ｒ10は、炭素数が１～１０の炭化水素基であり、Ｒ1～Ｒ2、Ｒ4～Ｒ6およびＲ8は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数が１～１０の炭化水素基であってもよい。なお、上記Ｒ1～Ｒ2、Ｒ4～Ｒ6およびＲ8～Ｒ10の炭素数の範囲は例示であって、本開示は、上述の範囲に限定されない。
　第一化合物としては、例えば、メトキシケイヒ酸エチルヘキシル、アネトールおよび酢酸シンナミル等が挙げられ、メトキシケイヒ酸エチルヘキシルおよびアネトールが好ましい。
　冷凍機油中の第一化合物の含有率は、冷凍機油の総量に対して、５質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。冷凍機油中の第一化合物の含有率が、冷凍機油の総量に対して５質量％未満の場合、第一化合物によるトリフルオロヨードメタンの分解を抑制する効果が不足し、後述するＺｎ／Ａｌ比が４．５以下の範囲であっても、第１部品群に腐食が生じるおそれがある。冷凍機油中の第一化合物の含有率が、冷凍機油の総量に対して２０質量％を超える場合、冷凍機油から第一化合物が意図せず析出するおそれがある。
　上記化学式２において、Ｒ2～Ｒ5は、それぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、好ましくは水素原子、メトキシ基、エトキシ基およびアルキル基の少なくとも１種である。Ｒ2～Ｒ5は、同一でもよく、異なっていてもよい。また、Ｒ6～Ｒ7のうち少なくともいずれか一つの置換基は水素原子である。その他は、それぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、好ましくは水素原子、メトキシ基、エトキシ基およびアルキル基の少なくとも１種である。Ｒ6～Ｒ7は、同一でもよく、異なっていてもよい。
　さらに、Ｒ1は、Ｒ1が結合するベンゼン環の隣接する２つの炭素原子とともに環構造を形成する。環構造は５員環から８員環の炭素環またはヘテロ環を形成し、好ましくは６員環の複素環である。また、化学式２中、Ｒ2～Ｒ6は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数が１～１０の炭化水素基であってもよい。なお、上記Ｒ2～Ｒ6の炭素数の範囲は例示であって、本開示は、上述の範囲に限定されない。
　第二化合物としては、例えば、クマリン、クマロン、アルキルナフタレン（ＡＮ）（下記化学式４参照）等が挙げられ、クマリン、ＡＮが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　上記化学式４中、Ｒ１からＲ８は、それぞれ独立に、アルキル基または水素原子である。Ｒ１からＲ８は、同一でもよく、異なっていてもよい。
　冷凍機油中の第二化合物の含有率は、冷凍機油の総量に対して、１質量％以上１５質量％以下であることが好ましく、２質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。冷凍機油中の第二化合物の含有率が、冷凍機油の総量に対して１質量％未満の場合、第二化合物によるトリフルオロヨードメタンの分解を抑制する効果が不足し、後述するＺｎ／Ａｌ比が４．５以下の範囲であっても、第１部品群に腐食が生じるおそれがある。冷凍機油中の第二化合物の含有率が、冷凍機油の総量に対して１５質量％を超える場合、冷凍機油から第二化合物が意図せず析出するおそれがある。
　本実施の形態において、Ｚｎ／Ａｌ比は、４．５以下である。化学式３のラジカル捕捉反応を可能とする基本骨格を持つ第一化合物および第二化合物は、トリフルオロヨードメタンが分解した際に発生するラジカルを捕捉する効果が高く、未分解のトリフルオロヨードメタンが上記ラジカルにより連鎖的に分解されることを抑制する。そのため、第一化合物および第二化合物のうち少なくとも一種を含有することで、トリフルオロヨードメタンの分解をより抑制できるため、実施の形態１よりもＺｎ／Ａｌ比が大きくなった場合においても、第１部品群の腐食の発生を抑制することができる。Ｚｎ／Ａｌ比は、４．０以下であることが好ましい。
　以下、実施例を挙げて本開示を詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。
　＜評価試験１＞
　冷媒、冷凍機油、Ａｌを含む金属触媒およびＺｎを含む金属触媒（真鍮）を混合した試料（試料１～５）について、ＪＩＳ　Ｋ２２１１：２００９（附属書Ｂ　シールドチューブテスト）に準拠した実験方法で、トリフルオロヨードメタンの化学的安定性を確認した。ＨＦＯとしてはＲ－１２３４ｙｆを、真鍮ＡとしてはＣ２８０１（Ｚｎ比率：４０％）を、真鍮ＢとしてはＣ２７００（Ｚｎ比率：３５％）を、それぞれ用いた。下記表１に試験条件、下記表２に真鍮の仕様、および、評価結果として冷凍機油中のヨウ素イオン（トリフルオロヨードメタンの分解生成物）の濃度をそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記表２に示す試料１～３の評価結果から、冷媒が接触する、Ｚｎを含む金属触媒の表面積が大きくなるほど、トリフルオロヨードメタンの分解が促進されることが確認された。また、試料２および３と、試料４および５との比較から、冷媒が接触する、Ｚｎを含む金属触媒中のＺｎの比率が大きいほど、トリフルオロヨードメタンの分解が促進されることが確認された。
　＜評価試験２＞
　冷媒、冷凍機油、Ａｌを含む金属触媒およびＺｎを含む金属触媒（真鍮）を混合した試料（試料６～１０）について、ＪＩＳ　Ｋ２２１１：２００９（附属書Ｂ　シールドチューブテスト）に準拠した実験方法で、Ａｌを含む金属触媒の腐食の発生の有無を確認した。ＨＦＯとしてはＲ－１２３４ｙｆを、真鍮としてはＣ２８０１（Ｚｎ比率：４０％）を、ＡｌとしてはＡ１０７０（Ａｌ比率：９９．７％）を、それぞれ用いた。下記表３に試験条件、下記表４に真鍮の本数、および、評価結果をそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　上記表４の評価結果から、Ｚｎ／Ａｌ比が２．０以下の場合、Ａｌを含む金属触媒の腐食の発生が確認されなかった。一方、Ｚｎ／Ａｌ比が２．８の場合、Ａｌを含む金属触媒の腐食の発生が確認された。これらの結果から、部品中のＺｎ／Ａｌ比を調整することによって、Ａｌを含む金属触媒の腐食の発生を抑制することができる。また、Ｚｎ／Ａｌ比は、２．０以下であることが好ましいと考えられる。
　＜評価試験３＞
　冷媒、冷凍機油、冷凍機油の安定剤、Ａｌを含む金属触媒およびＺｎを含む金属触媒（真鍮）を混合した試料（試料１１～１４）について、ＪＩＳ　Ｋ２２１１：２００９（附属書Ｂ　シールドチューブテスト）に準拠した実験方法で、Ａｌを含む金属触媒の腐食の発生の有無を確認した。ＨＦＯとしてはＲ－１２３４ｙｆを、真鍮としてはＣ２８０１（Ｚｎ比率：４０％）を、ＡｌとしてはＡ１０７０（Ａｌ比率：９９．７％）を、安定剤としてはＡＮ（Ｋｉｎｇ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ　Ｉｎｃ．製、ＫＲ―００７Ａ）を、それぞれ用いた。下記表５に試験条件、下記表６に真鍮の本数、および、評価結果をそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　上記表６の評価結果から、冷凍機油の安定剤を配合することで、Ｚｎの総量が増加しても、Ａｌを含む金属触媒の腐食の発生を抑制することが確認された。また、Ｚｎ／Ａｌ比は、４．０以下であることが好ましいと考えられる。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　圧縮機、２　流路切替弁、３　室外熱交換器、４　膨張弁、５　室内熱交換器。

Claims (8)

  1. 　圧縮機および熱交換器を含む冷媒回路を備え、
    　前記冷媒回路内に冷媒が封入されており、
    　前記冷媒は、トリフルオロヨードメタンおよび不飽和フッ化炭化水素化合物を含み、
    　前記圧縮機内に冷凍機油が充填されており、
    　前記冷凍機油の少なくとも一部は、運転時に前記冷媒と共に前記冷媒回路内を循環し、
    　前記冷凍機油は、ポリオールエステル油を含み、
    　前記冷媒回路は、前記冷媒に触れる部品を有し、
    　前記部品は、アルミニウムを含む金属で構成される第１部品群および亜鉛を含む金属で構成される第２部品群を有し、
    　前記第１部品群に含まれるアルミニウムの総量に対する、前記第２部品群に含まれる亜鉛の総量の比は、２．５以下である、冷凍サイクル装置。
  2. 　前記第１部品群は、室外熱交換器、室内熱交換器、揺動スクロールおよび配管からなる群より選択される少なくとも一種であり、
    　前記第２部品群は、流路切替弁、膨張弁、ロウ材、ストレーナー、バランスウェイトからなる群より選択される少なくとも一種である、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記冷凍機油は、下記化学式１で表される第一化合物および下記化学式２で表される第二化合物のうち少なくとも一種を含有し、
    　前記第１部品群に含まれるアルミニウムの総量に対する、前記第２部品群に含まれる亜鉛の総量の比は、４．５以下である、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    　前記化学式１中、
    　Ｒ1～Ｒ5は、それぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、
    　Ｒ6～Ｒ8は、少なくとも一つが水素原子であり、その他はそれぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、
    　前記化学式２中、
    　Ｒ1は、隣接する炭素原子と環構造を形成する置換基であり、
    　前記環構造は５員環から８員環の炭素環またはヘテロ環であり、
    　Ｒ2～Ｒ5は、それぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基であり、
    　Ｒ6～Ｒ7は、少なくとも一つが水素原子であり、その他はそれぞれ独立に、炭素原子、水素原子および酸素原子の少なくとも１種で構成される置換基である。
  4. 　前記化学式１中、
    　前記Ｒ7は、－ＣＯＯ－Ｒ10であり、
    　前記Ｒ10は、炭素数が１～１０の炭化水素基である、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記化学式１中、
    　前記Ｒ3は、－Ｏ－Ｒ9であり、
    　前記Ｒ9は、炭素数が１～１０の炭化水素基である、請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　前記化学式１中、
    　前記Ｒ1～Ｒ2、Ｒ4～Ｒ6およびＲ8は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数が１～１０の炭化水素基である、請求項３から５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  7. 　前記化学式２中、
    　前記Ｒ2～Ｒ6は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数が１～１０の炭化水素基である、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
  8. 　前記第二化合物は、クマリンおよびアルキルナフタレンのうち少なくとも一種である、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
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JP2018115774A (ja) * 2017-01-16 2018-07-26 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 熱交換器の接続配管構造、及び、空気調和機
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