JP6271102B1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮機および蒸発機を含む冷媒回路を備える。冷媒回路内に冷媒が封入されている。圧縮機内に冷凍機油が充填されている。圧縮機の電動機部において、冷凍機油中にポリエステル系樹脂を含む絶縁材料が浸漬されている。冷媒と冷凍機油との混合物の溶解性パラメータが８．２以上９．０以下である。冷凍機油がポリオールエステル油である。ポリオールエステル油は、ペンタエリスリトールおよびネオペンチルグリコールの少なくともいずれかと脂肪酸とのエステル反応生成物であって、脂肪酸の炭素数は４以上９以下である。脂肪酸に含まれる直鎖脂肪酸の比率が１０質量％以上７０質量％以下である。

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

地球温暖化防止対策の一環として、空気調和機などの冷凍サイクルを構成する装置（冷凍サイクル装置）に使用される冷媒（作動流体）を、従来主として使用されてきたＨＦＣ−４１０Ａ冷媒から、より地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）が低い冷媒へ代替することが検討されている。

ＨＦＣ−４１０Ａの主成分の一つであるＨＦＣ−３２は、ＨＦＣ−４１０ＡのＧＷＰ（２０９０）よりも低いＧＷＰ（６７５）を有している。また、ＨＦＣ−３２の理論ＣＯＰ（成績係数）や熱伝達率が比較的高く、冷媒の圧力損失も低いため、冷凍サイクルに使用した場合にエネルギー効率が高いという特性を備えている。このため、ＨＦＣ−３２は、代替冷媒として導入が進められている。

しかしながら、ＨＦＣ−３２の熱特性から、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いた場合、冷凍サイクル装置を構成する圧縮機の内部温度が従来よりも高くなる傾向がある。例えば、圧縮機の圧縮機構部を回転駆動させる電動機部の温度は、従来冷媒のＨＦＣ−４１０Ａを用いた場合は９０℃であるのに対して、ＨＦＣ−３２を用いた場合は最高で１３０℃程度まで上昇することがある。

このため、ＨＦＣ−３２が用いられる圧縮機では、冷凍機油や絶縁材料等の有機材料に対して、より高いレベルの化学的安定性（耐熱性、耐油性、耐湿性等）が要求される（特許文献２参照）。

このような状況下で、低ＧＷＰ冷媒を用いた圧縮機については、以下のような技術がある。

特許文献１（特開平７−１８８６８７号公報）には、ハイドロフルオロアルカン冷媒（ＨＦＣ−３２冷媒）と相溶性の優れた冷凍機油として、脂肪酸と脂肪族アルコールとから形成される脂肪族エステルであって、溶解度パラメータが８．８以上、末端アルキル基の炭素数が直鎖部分で炭素数６以下で、かつ分子量が９００以下のエステル油を使用した冷凍機油が開示されている。

特許文献２（特開２０１５−１７２２０４号公報）には、水酸基価が１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリオキシアルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体、およびポリオールエステル類の中から選ばれる少なくとも１種からなる含酸素有機化合物を基油として用いる潤滑油組成物が開示される。この潤滑油組成物は、冷媒として炭素数１〜３の飽和フッ化炭化水素を含む冷媒を用いた場合でも、熱安定性および化学安定性に優れる旨が記載されている。

また、特許文献３（特開２０１５−１６８７６９号公報）には、（１）オイル中へのオリゴマー溶出試験において、オリゴマーの溶出量が特定範囲であり、かつ、（２）ポリエステルフィルムの表面をフーリエ変換型赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）にて測定したとき、特定の２つの波長の各々について観察されるスペクトル強度の比率が特定範囲にある、ポリエステルフィルムを、圧縮機の絶縁材料として用いることが開示されている。

特開平７-１８８６８７号公報 特開２０１５−１７２２０４号公報 特開２０１５−１６８７６９号公報

本発明者らは、絶縁材料としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いた圧縮機を作製し、試運転を行った。その結果、冷凍サイクルの絞り部等に異物（スラッジ）が析出し、目詰まりを引き起こすことで、機器が停止する場合があった。

本発明者らは、原因を調査するために、目詰まりの原因となったスラッジ成分を赤外分光法によって調べたところ、スラッジ成分はＰＥＴであることが分かった。

ＨＦＣ−３２の特性から、ＨＦＣ−３２を冷媒として用いると、圧縮機の電動機部の温度が高くなることが分かっている。電動機部が高温であるため、ＰＥＴフィルムが冷媒／冷凍機油混合物に曝されたときに、ＰＥＴフィルム中に含まれるオリゴマーは冷媒／冷凍機油混合物中へ溶出しやすくなる。

一方、ＨＦＣ−３２の特性から、蒸発機の温度は２０℃程度低くなることも分かっている。このため、電動機部で溶出したオリゴマーは、低温部では冷媒／冷凍機油混合物中に溶解できなくなり、析出してしまう。このようにして、冷凍サイクルに動作不良が生じることが分かった。

本発明は、上記の課題に鑑み、冷凍サイクル内で高分子オリゴマーが析出しにくく、動作不良を起こさない冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮機および蒸発機を含む冷媒回路と、電動機部と、を備える。冷媒回路内に冷媒が封入されている。圧縮機内に冷凍機油が充填されている。冷凍機油中に電動機部に用いられるポリエステル系樹脂を含む絶縁材料が浸漬されている。冷媒と冷凍機油との混合物の溶解性パラメータが８．２以上９．０以下である。冷凍機油がポリオールエステル油である。ポリオールエステル油は、ペンタエリスリトールおよびネオペンチルグリコールの少なくともいずれかと脂肪酸とのエステル反応生成物であって、脂肪酸の炭素数は４以上９以下である。脂肪酸に含まれる直鎖脂肪酸の比率が１０質量％以上７０質量％以下である。

本発明によれば、冷凍サイクル内で高分子オリゴマーが析出しにくく、動作不良を起こさない冷凍サイクル装置を提供することができる。

実施の形態１の冷凍サイクル装置の一例の基本構成を示す模式図である。 実施の形態１に用いられる圧縮機の一例の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表す。

実施の形態１．
まず、実施の形態１の冷凍サイクル装置の構成等を説明する前に、冷凍サイクル装置の絞り部の閉塞の原因となる高分子オリゴマーの析出を抑制するメカニズムについて説明する。なお、「絞り部」とは、圧縮機内の細管およびキャピラリーチューブ等の冷媒回路内の狭小部を意味する。

閉塞の原因となる高分子オリゴマーは、電動機等の絶縁に使われる高分子材料に含まれている。電動機部は、冷凍サイクル装置内において比較的高温である。このため、電動機部においては、オリゴマーが高分子材料（ポリエステル系樹脂）から冷媒と冷凍機油との混合物（冷媒／冷凍機油混合物）に溶出しやすい。

冷媒／冷凍機油混合物に溶出したオリゴマーは、この混合物と共に冷凍サイクル（冷媒回路）内を循環する。オリゴマーを含む混合物が、冷凍サイクル内において低温部である蒸発機を通過すると、低温のため冷媒／冷凍機油混合物に対するオリゴマーの溶解性が極端に低くなり、混合物中からオリゴマーが析出する。その結果、析出したオリゴマーが絞り部を閉塞してしまう。

本実施の形態においては、高温部でオリマゴマーが冷媒／冷凍機油混合物に溶出せず、低温部でオリゴマーが冷媒／冷凍機油混合物から析出しないようにするため、主に特定の冷凍機油を選択して、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値（溶解性パラメータ）が８．２以上９．０以下となるように調整している。

ＳＰ値は２つの成分の混ざりやすさを表す数値であり、２成分のＳＰ値の差が小さいほど２つの成分の相互の溶解性が高くなる。例えば、絶縁材料に用いられるポリエチレンテレフタレートのＳＰ値は１０．７であり、このＳＰ値と冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値の差を調整することでオリゴマーの溶出量を調整することができる。なお、ＰＥＮのＳＰ値は１０．９であり、ＰＢＴのＳＰ値は１０．０である。

冷凍サイクル内（蒸発器等の内部）での高分子オリゴマーの析出を抑制し、動作不良の発生を抑制するためには、高温部で、オリゴマーが冷媒／冷凍機油混合物中に溶出しにくく、低温部で、オリゴマーが析出しにくい（オリゴマーが溶解された状態が維持されやすい）ようにする必要がある。

ここで、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値とポリエステル系樹脂のＳＰ値との差が特定の値よりも小さくなると、高温部で、ポリエステル系樹脂のオリゴマーの冷媒／冷凍機油混合物への溶出量が多くなり、冷媒／冷凍機油混合物中のオリゴマー濃度が高くなってしまう。一方、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値とポリエステル系樹脂のＳＰ値との差が特定の値よりも大きくなると、オリゴマーの冷媒／冷凍機油混合物への溶解性が低くなり、低温部でオリゴマーが析出しやすくなるからである。

このような観点から、本実施の形態においては、後述する実施例（試験例）の実験結果に基づいて、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値の範囲を８．２以上９．０以下と規定している。

なお、ＳＰ値は、電動機部の条件を元に基準とした。電動機部の条件は、具体的には、９０℃以上１３０℃以下の温度条件、および、１．９ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下の圧力条件であり、例えば、１３０℃の温度条件、および、４．５ＭＰａの圧力条件である。

圧縮機の電動機内に充填された冷凍機油は、冷媒とともに（冷媒／冷凍機油混合物として）、冷媒回路を循環して圧縮機に戻ってくる。冷媒／冷凍機油混合物（冷媒と冷凍機油との混合物）の溶解性パラメータは、冷媒と冷凍機油の種類だけではなく、冷媒と冷凍機油との混合比によっても変化する。

そして、その混合比は、冷媒回路を循環している間で一定ではなく、冷媒回路内の温度と圧力の条件によって変化するが、温度と圧力が決まれば混合比は定まる。このため、上記の特定の温度および圧力条件において、冷媒と冷凍機油との混合物の溶解性パラメータの範囲（８．２以上９．０以下）を規定している。なお、上記の温度条件および圧力条件は、最もオリゴマーが冷媒／冷凍機油混合物中に溶出しやすい電動機内における一般的な条件に相当する。

なお、冷凍サイクル内での高分子オリゴマーの析出が抑制され、動作不良が抑制された冷凍サイクル装置を提供するためには、オリゴマーを含まない高分子材料を用いることも考えられる。しかし、この場合は、オリゴマーを含まない高分子材料の作製に高度な精製技術とコストを要するという問題がある。これに比べ、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、簡便に低コストで作製することができる。

（冷凍サイクル装置）
本実施の形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮機および蒸発機を含む冷媒回路を備える。冷媒回路内に冷媒が封入されている。圧縮機内に冷凍機油が充填されている。冷凍機油中にポリエステル系樹脂を含む絶縁材料が浸漬されている。

図１は、本発明の実施の形態１に係わる冷凍サイクル装置の一例の基本構成を示すものである。

図１において、冷凍サイクル装置１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された冷媒を凝縮する凝縮機１２と、凝縮機１２から流出した冷媒を膨張させる膨張弁１３と、膨張弁１３から流出した冷媒を蒸発させる蒸発機１４と、これらを接続して、冷媒を循環させる冷媒配管１５と、を有している。これらが冷媒回路を構成し、冷媒回路内に冷媒が封入されている。

なお、冷媒配管１５としては、例えば、内径１ｍｍのキャピラリーチューブが用いられる。また、必要に応じて、冷媒の流れ方向を変更する切り替え弁（例えば、四方弁）、凝縮機１２や蒸発機１４に向けて冷媒等を送風するための送風機などがさらに設けられていてもよい。

蒸発機１４の温度は、−３５℃〜−２５℃程度であり、ＨＦＣ−３２を使用した場合に特に低温になりやすい。このため、冷媒／冷凍機油混合物に溶解したオリゴマーは、蒸発機１４の内部で析出しやすい。

（圧縮機）
図２は、本実施の形態に用いられる圧縮機の一例の断面図である。図２に示されるように、密閉容器２１には、冷媒を圧縮するための圧縮機構部２２と、圧縮機構部２２を回転駆動させる電動機部２３とが設置されている。

密閉容器２１の底部には、圧縮機構部２２を円滑に回転させるための潤滑剤である冷凍機油を貯留するための油溜まり２４が設けられている。冷凍機油は、圧縮機構部２２によって圧縮された高温高圧の冷媒と共に、吐出口２５から吐出される。このため、電動機部２３は、高温高圧の冷媒および冷凍機油混合物に曝される。

（電動機）
電動機部２３は、密閉容器に固定された固定子２６と、固定子２６に包囲されて回転する回転子２７とを有し、回転子２７には、圧縮機構部を駆動する駆動軸２８が設置されている。

回転子２７は、筒状であり、バックヨーク部から中心に向かって突出する複数のティース部（図示せず）と、ティース部に絶縁材（インシュレータ）を介して巻線が設けられている。

絶縁材料は、ポリエステル系樹脂を含む。ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが挙げられる。なお、絶縁材料中に含まれるオリゴマーの含有量は、特に制限されない。

ポリエステル系樹脂は、ＰＥＴ、ＰＥＮおよびＰＢＴからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの樹脂については、ＳＰ値が近似しているため、ＰＥＴについて実験的に規定された冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値の範囲（８．２以上９．０以下）を満たせば、同様に本発明の効果が得られるためである。

電動機の圧力（内部圧力）は、１．９ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下であり、暖房運転時には冷房運転時よりも低くなる。

また、電動機内の最高温度は、９０℃以上１３０℃以下の範囲である。冷媒としてＨＦＣ−３２を使用した場合に、特に電動機内の最高温度が高くなる傾向があり、絶縁材料に含まれるポリエステル系樹脂のオリゴマーが冷媒／冷凍機油混合物に溶解しやすくなる。

（冷媒）
冷媒は、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）およびハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）系冷媒の少なくとも１種の冷媒であることが好ましい。冷媒が、ＨＦＣ−３２とＨＦＯ系冷媒の混合物である場合、ＨＦＣ−３２に対するハイドロフルオロオレフィン系冷媒の比率が１０〜７０質量％であることが好ましい。ただし、この場合でも、冷媒が他の成分を含んでいてもよく、例えば、１０質量％以下のペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）を含んでいてもよい。冷媒は、好ましくはＨＦＣ−３２のみからなる冷媒である。

ＨＦＯ系冷媒としては、例えば、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、トランス−１，３，３，３，−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）、トランス−１，２−ジフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１３２（Ｅ））、１，１−ジフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１３２ａ）、シス−１，２−ジフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１３２（Ｚ））、フルオロエチレン（ＨＦＯ−１１４１）、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）などが挙げられる。なお、ＨＦＯ系冷媒は、１種のＨＦＯ系冷媒であってもよく、複数のＨＦＯ系冷媒からなる混合冷媒であってもよい。

（冷凍機油）
冷凍機油としては、温度が９０℃以上１３０℃以下であり、圧力が１．９ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下である場合（電動機部２３内の条件）において、冷媒／冷凍機油の混合物の溶解性パラメータ（ＳＰ値）が８．２以上９．０以下となるような冷凍機油が選定される。

具体的な冷凍機油としては、例えば、ポリオールエステル油（ＰＯＥ油）、ポリビニルエーテル油（ＰＶＥ油）、アルキルベンゼン油（ＡＢ油）、ポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ油）、ポリαオレフィン油（ＰＡＯ油）、ナフテン系鉱油、および、パラフィン系鉱油から選択される少なくとも１種の冷凍機油が挙げられる。

これらの冷凍機油の中でも、極性の高いＰＯＥ油またはＡＢ油を用いることが好ましい。冷媒／冷凍機油の混合物のＳＰ値を８．２以上９．０以下の範囲にするのに適しているからである。

ＰＯＥ油は、多価アルコールと脂肪酸とのエステル反応生成物、すなわち、多価アルコールに由来する基と脂肪酸に由来する基とがエステル結合により結合してなるエステル化合物である。

上記多価アルコールは、ペンタエリスリトールおよびネオペンチルグリコールの少なくともいずれかであることが好ましい。圧縮機用潤滑剤として適切な粘度範囲になるからである。

上記脂肪酸の炭素数は４以上９以下であることが好ましい。圧縮機用潤滑剤として適切な粘度範囲になるからである。また、上記脂肪酸に含まれる直鎖脂肪酸の比率が１０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。これによって、冷媒／冷凍機油の混合物のＳＰ値の範囲が８．２以上９．０以下になるからである。

直鎖脂肪酸としては、例えば、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸などが挙げられる。これらの脂肪酸を用いることで上記エステル化合物のＳＰ値を高く（例えば、９．３〜１０．０）することができる。

上記脂肪酸のうち上記直鎖脂肪酸以外の成分は、分岐脂肪酸でよい。分岐脂肪酸としては、例えば、２−メチルプロピオン酸、２−メチルブタン酸、３−メチルブタン酸、２，２−ジメチルプロパン酸、３−メチルペンタン酸、４−メチルペンタン酸、２，２−ジメチルブタン酸、２，３−ジメチルブタン酸、２，４−ジメチルブタン酸、３，３−ジメチルブタン酸、２−エチルブタン酸、ヘプタン酸、２−メチルヘキサン酸、３−メチルヘキサン酸、４−メチルヘキサン酸、５−メチルヘキサン酸、２，２−ジメチルペンタン酸、２，３−ジメチルペンタン酸、２，４−ジメチルペンタン酸、３，３−ジメチルペンタン酸、３，４−ジメチルペンタン酸、４，４−ジメチルペンタン酸、２−エチルペンタン酸、３−エチルペンタン酸、１，１，２−トリメチルブタン酸、１，２，２−トリメチルブタン酸、１−エチル−１メチルブタン酸、１−エチル−２−メチルブタン酸、オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、３−エチルヘキサン酸、３，５−ジメチルヘキサン酸、２，４−ジメチルヘキサン酸、３，４−ジメチルヘキサン酸、４，５−ジメチルヘキサン酸、２，２−ジメチルヘキサン酸、２−メチルヘプタン酸、３−メチルヘプタン酸、４−メチルヘプタン酸、５−メチルヘプタン酸、６−メチルヘプタン酸、２−プロピルペンタン酸、２，２−ジメチルヘプタン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸、３−メチル−５−ジメチルヘキサン酸２−メチルオクタン酸、２−エチルヘプタン酸、３−メチルオクタン酸、２−エチル−２，３，３−トリメチル酪酸、２，２，４，４−テトラメチルペンタン酸、２，２，３，３−テトラメチルペンタン酸、２，２，３，４−テトラメチルペンタン酸、２，２−ジイソプロピルプロピオン酸等が挙げられる。

これらの冷凍機油は、一般的な潤滑油用添加剤を含んでいてもよい。潤滑油用添加剤としては、例えば、酸化防止剤（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等）、極圧剤（リン酸トリクレジル等）、酸捕捉剤（４−ビニルシクロヘキセンジオキシド等）が挙げられる。

（冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値）
冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値は、以下のように計算される。

まず、冷媒および冷凍機油の各々のＳＰ値を計算する。冷媒および冷凍機油の各々のＳＰ値、電動機部における冷媒／冷凍機油の混合比を用いて、ＳＰ値の平均値を冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値として算出する。

まず、冷媒および冷凍機油の各々（単体）のＳＰ値（δ）は、下記式（１）によって算出される。

δ＝［ΣＥｃｏｈ／ΣＶ］１／２ ・・・式（１）

ここで、Ｅ_ｃｏｈは凝集エネルギーを、Ｖはモル分子容を示す。ここでの凝集エネルギーの単位はｃａｌ／ｍｏｌを用いることにする。表１に、種々の置換基についての凝集エネルギーとモル分子容（Ｆｅｄｏｒｓの提案したＥ_ｃｏｈとＶ）の値を記す。

冷凍機油中に溶け込んでいる冷媒の割合は、実験室的に求める必要がある。「冷媒／冷凍機油の混合物」の溶解性パラメータを求める方法については、例えば、圧力容器内に所定量の冷媒と冷凍機油を充填し、各温度における圧力の測定と気相の冷媒量を除いて液相の冷媒量を算出し、液相の冷媒量と冷凍機油量から算出するのが一般的である。

具体的には、冷凍機油３５０ｍＬと液冷媒１００ｍＬを９５０ｃｃの圧力容器に封入して試験を行った。この圧力容器内の圧力を計測しながら温度を変化させて冷凍機油中の冷媒量を推定した。

冷媒／冷凍機油混合物は、冷媒回路内で気体または液体の状態で存在するが、本実施の形態において、溶解性パラメータは液体についての値である。なお、温度が９０℃以上１３０℃以下、圧力が１．９ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下である場合、冷媒／冷凍機油の混合物は液体である。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（試験例）
本試験例では、実施の形態１で説明した冷凍サイクル装置の構成により、目詰まりによる機器の停止が起こらないことを実証するための実機試験を行った。

各試験条件を表２に示す。表２に示すように、試験機Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３およびＡ−４の冷媒にはＨＦＣ−３２を用いた。これらの試験機の電動機部２３の温度は１３０℃で内部圧力は４．５ＭＰaである。さらに蒸発機１４の温度は−３５℃となっている。電動機部２３に用いられる絶縁材料は、ＰＥＴである。

試験機Ａ−１には、上記の条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が９．１となるように、ペンタエリスリトールと３，５，５−トリメチルヘキサン酸からなるエステル化合物（組成比：約３０％）と、ペンタエリスリトールとペンタン酸からなるエステル化合物（組成比：約６０％）と、ペンタエリスリトールとヘプタン酸からなるエステル化合物（組成比：約１０％）とからなる冷凍機油を使用した。

試験機Ａ−２には、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が９．０となるように、ペンタエリスリトールと３，５，５−トリメチルヘキサン酸からなるエステル化合物（組成比：約４０％）と、ペンタエリスリトールとペンタン酸からなるエステル化合物（組成比：約５０％）と、ペンタエリスリトールとヘプタン酸からなるエステル化合物（組成比：約１０％）とからなる冷凍機油を使用した。

試験機Ａ−３には、上記の温度と圧力条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が８．２となるように、アルキルベンゼン油を用いた。

試験機Ａ−４には、上記の温度と圧力条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が８．１となるように、ポリビニルエーテル油を用いた。Ａ−４に用いたポリビニルエーテル油は、出光興産（株）製のダフニーハ−メチックオイルである。

表２に、絞り部の目詰まりの有無を示す。

表２に示されるように、ＳＰ値が９．０の試験機Ａ−２では目詰まりが発生しなかった。しかしながら、ＳＰ値が９．１の試験機Ａ−１では目詰まりが発生した。一方、ＳＰ値が８．２の試験機Ａ−３では目詰まりが発生しなかった。しかしながら、ＳＰ値が８．１の試験機Ａ−４では目詰まりが発生した。

以上述べたように、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が９．０よりも大きくなるとＰＥＴのＳＰ値１０．７に対する混合物のＳＰ値の差が小さくなり、混合物へオリゴマーが多量に溶出されて混合物中のオリゴマー濃度が高くなる。

一方、冷媒／冷凍機油のＳＰ値が８．２よりも小さくなるとＰＥＴのＳＰ値１０．７と混合物のＳＰ値の差が大きくなり、オリゴマーの溶解性が低くなる。その結果、低温部でオリゴマーが析出しやすくなる。

これらの実験結果から、上記実施の形態１では、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値の範囲を８．２以上９．０以下に規定した。

なお、冷媒のＳｐ値（溶解性パラメータ）、および、各冷凍機油のＳｐ値は、式（１）と上記表１の値を用いて計算した。例えば、ＨＦＣ−３２（ＣＨ_２Ｆ_２）は、表１の−ＣＨ_２−とＦ（二基置換）の値を用いて計算することができ、具体的には、ＳＰ値＝√〔（１１８０×２×８５０）／（１６．１＋２０×２）〕で計算することができる。冷凍機油の場合は、脂肪酸とアルコールとのエステル化反応物のＳＰ値を計算し、複数のエステル化反応物を含む場合は、それらの混合比率から冷凍機油のＳＰ値を計算することができる。

冷媒と冷凍機油の混合物（冷媒が溶解した冷凍機油）のＳｐ値は、混合比の平均値から算出される。冷凍機油３５０ｍＬと液冷媒１００ｍＬを９５０ｃｃの圧力容器に封入して試験を行った。この圧力容器内の圧力を計測しながら温度を変化させて、冷凍機油中の冷媒量を推定した。

本参考例では、実機試験機Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３およびＢ−４を用いて、冷媒としてＨＦＣ−４１０Ａを用いた場合について、上記試験例１と同様の試験を実施した。各試験条件を表３に示す。

表３に示されるように、試験機Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３およびＢ−４には現行冷媒であるＨＦＣ−４１０Ａを用いており、これらの試験機の電動機部２３の温度は１００℃であり、内部圧力は２ＭＰａである。蒸発機１４の温度は、−１０℃となっている。電動機部２３に用いられる絶縁材料は、ＰＥＴである。

試験機Ｂ−１には、上記の条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が９．１となるように、ペンタエリスリトールと３，５，５−トリメチルヘキサン酸からなるエステル化合物（組成比：約５０％）と、ペンタエリスリトールとペンタン酸からなるエステル化合物（組成比：約４０％）と、ペンタエリスリトールとヘプタン酸からなるエステル化合物（組成比：約１０％）とからなる冷凍機油を使用した。

試験機Ｂ−２には、上記の条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が９．０となるように、ペンタエリスリトールと３，５，５−トリメチルヘキサン酸からなるエステル化合物（組成比：約５０％）と、ペンタエリスリトールとペンタン酸からなるエステル化合物（組成比：約２０％）と、ペンタエリスリトールとヘプタン酸からなるエステル化合物（組成比：約３０％）とからなる冷凍機油を使用した。

試験機Ｂ−３には、上記の温度と圧力条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が８．２となるように、アルキルベンゼン油を用いた。

試験機Ｂ−４には、上記の温度と圧力条件で、冷媒／冷凍機油混合物のＳＰ値が８．０となるように、ポリビニルエーテル油を用いた。試験機Ｂ−４に用いたポリビニルエーテル油は、出光興産（株）製のダフニーハ−メチックオイルである。

表３に、絞り部の目詰まりの有無を示す。

表３に示されるように、全ての試験機で目詰まりが発生しなかった。このことから、ＨＦＣ−４１０Ａを用いた場合では、いずれの冷凍機油を使用しても目詰まりのない冷凍サイクル装置を作製できる。このことから、特に冷媒がＨＦＣ−３２等の電動機の温度が高くなる冷媒のときに、上記実施の形態は有効であることが分かる。

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。本発明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。

１０ 冷凍サイクル装置、１１ 圧縮機、１２ 凝縮機、１３ 膨張弁、１４ 蒸発機、１５ 冷媒配管、２１ 密閉容器、２２ 圧縮機構部、２３ 電動機部、２４ 油溜まり、２５ 吐出口、２６ 固定子、２７ 回転子、２８ 駆動軸。

Claims (3)

1. 圧縮機、凝縮機および蒸発機を含む冷媒回路と、電動機部と、を備える冷凍サイクル装置であって、
   前記冷媒回路内に冷媒が封入されており、
   前記圧縮機内に冷凍機油が充填されており、前記冷凍機油中に前記電動機部に用いられるポリエステル系樹脂を含む絶縁材料が浸漬されており、
   前記冷媒と前記冷凍機油との混合物の溶解性パラメータが８．２以上９．０以下であり、
   前記冷媒と前記冷凍機油との混合物の溶解性パラメータは、前記冷媒および前記冷凍機油の各々の溶解性パラメータと、前記電動機部における液体の前記冷媒および液体の前記冷凍機油の混合比とを用いて算出された前記冷媒および前記冷凍機油の各々の溶解性パラメータの平均値であり、
   前記冷凍機油がポリオールエステル油であり、
   前記ポリオールエステル油は、ペンタエリスリトールおよびネオペンチルグリコールの少なくともいずれかと脂肪酸とのエステル反応生成物であって、
   前記脂肪酸の炭素数は４以上９以下であり、
   前記脂肪酸に含まれる直鎖脂肪酸の比率が１０質量％以上７０質量％以下であり、
   前記電動機部の温度が９０℃以上１３０℃以下であり、
   前記電動機部の圧力が１．９ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下であり、
   前記冷媒がジフルオロメタンであり、
   前記蒸発機の温度は、−３５℃以上−２５℃以下である、
   冷凍サイクル装置。
2. 圧縮機、凝縮機および蒸発機を含む冷媒回路と、電動機部と、を備える冷凍サイクル装置であって、
   前記冷媒回路内に冷媒が封入されており、
   前記圧縮機内に冷凍機油が充填されており、前記電動機部に用いられるポリエステル系樹脂を含む絶縁材料が浸漬されており、
   前記冷媒と前記冷凍機油との混合物の溶解性パラメータが８．２以上９．０以下であり、
   前記冷媒と前記冷凍機油との混合物の溶解性パラメータは、前記冷媒および前記冷凍機油の各々の溶解性パラメータと、前記電動機部における液体の前記冷媒および液体の前記冷凍機油の混合比とを用いて算出された前記冷媒および前記冷凍機油の各々の溶解性パラメータの平均値であり、
   前記冷凍機油がアルキルベンゼン油であり、
   前記電動機部の温度が９０℃以上１３０℃以下であり、
   前記電動機部の圧力が１．９ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下であり、
   前記冷媒がジフルオロメタンであり、
   前記蒸発機の温度は、−３５℃以上−２５℃以下である、
   冷凍サイクル装置。
3. 前記ポリエステル系樹脂が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよび、ポリブチレンテレフタレートからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。

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