WO2020050022A1

WO2020050022A1 - 電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置

Info

Publication number: WO2020050022A1
Application number: PCT/JP2019/032568
Authority: WO
Inventors: 植田　英之; 内藤　宏治; 亮太田
Original assignee: 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2020-03-12
Also published as: JP2021191808A

Abstract

本発明の目的は、冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を用いたものにおいて冷凍機油の劣化を抑制することにある。本発明の電動圧縮機３は、冷媒を圧縮する圧縮機構部３３と、圧縮機構部３３をクランクシャフト２３を介して駆動する電動モータ２４と、クランクシャフト２３を軸支する主軸受３１，副軸受３２とを備えている。密閉容器２５の底部には冷凍機油２９が貯留されている。冷媒はトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、もしくはトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒とする。冷凍機油２９には酸捕捉剤が配合されている。冷凍機油２９は、酸捕捉剤を配合した冷凍機油２９の飽和水分量が、冷媒の飽和水分量よりも高いものを用いた。

Description

電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置

　本発明は、電動圧縮機及びこれを用いた空気調和機、冷蔵・冷凍ショーケースなどの冷凍空調装置に関する。

　冷凍機、空気調和機、冷蔵庫などに用いられる冷媒としては、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどが使用されている。これらの冷媒は、オゾン層への影響が少ないものの地球温暖化係数（ＧＷＰ）が大きい。これに対する代替冷媒として、例えばトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）が提案されている。トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）のＧＷＰは５以下であり、Ｒ４１０ＡのＧＷＰ２０９０と比較して小さい。このような技術として、例えば特許文献１がある。

特開２００９－２３５１１１号公報

　トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）は電動圧縮機の密閉容器内に充填される。冷媒として用いられるトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）は、Ｒ４１０Ａと比較し、地球温暖化係数が四百分の一以下であるものの、安定性が悪く、水分により分解する。分解により発生した生成物は、圧縮機内に封入された冷凍機油を劣化させ、圧縮機の摺動部の摩耗等を引き起こす恐れがあった。

　本発明の目的は上記課題を解決し、冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を用いたものにおいて冷凍機油の劣化を抑制した電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を提供することにある。

　前記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、密閉容器と、前記密閉容器に収容され、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部をシャフトを介して駆動する電動モータと、前記シャフトを軸支する軸受と、前記密閉容器の底部の貯留された冷凍機油とを備えた電動圧縮機であって、前記冷媒はトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、もしくは前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒であり、前記冷凍機油には酸捕捉剤が配合されており、前記冷凍機油は、前記酸捕捉剤を配合した前記冷凍機油の飽和水分量が、前記冷媒の飽和水分量よりも高いものを用いたことにある。

　また本発明の特徴とするところは、室外機と、室内機とを備え、前記室外機は、電動圧縮機と、四方弁と、膨張手段と、室外熱交換器とが配管で接続された冷凍空調装置において、前記電動圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器に収容され、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部をシャフトを介して駆動する電動モータと、前記シャフトを軸支する軸受と、前記密閉容器の底部の貯留された冷凍機油とを備えた圧縮機であって、前記冷媒はトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）単体、もしくは前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒であり、前記冷凍機油には酸捕捉剤が配合されており、前記冷凍機油は、前記酸捕捉剤を配合した前記冷凍機油の飽和水分量が、前記冷媒の飽和水分量よりも高いものを用いたことにある。

　本発明によれば、冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を用いたものにおいて冷凍機油の劣化を抑制した電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る空気調和機（冷凍空調装置）の構成説明図である。本発明の実施例に係る冷蔵・冷凍ショーケース（冷凍空調装置）の構成説明図である。本発明の実施例に係る電動圧縮機の縦断面図である。

　以下、本発明に係る実施例について図面に基づいて説明する。本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。

　本実施例の電動圧縮機は、冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、もしくはトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒を用いることを特徴としている。他の冷媒としては、例えば弗化炭素水素系冷媒群のうちの一種または２種以上の冷媒にトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を混合する。冷凍機油としては、ポリオールエステル油、ポリビニルエーテル油を使用する。

　以下では、空気調和機を例にとって冷凍空調装置の全体構成について説明した後に、電動圧縮機並びにこれに使用する前記の冷媒及び冷凍機油について詳細に説明する。
＜空気調和機＞
　図１は、冷凍空調装置としての空気調和機５０Ａの構成説明図である。図１に示すように、空気調和機５０Ａは、室外機１と、室内機２とを備えている。室外機１は、電動圧縮機３、四方弁４、膨張手段６（膨張部）、室外熱交換器５、及びアキュムレータ８が所定の配管で接続されて構成されている。

　電動圧縮機３は、後に詳しく説明するように電動モータ２４（図３参照）によって駆動する摺動部を有する冷媒の圧縮機構部３３（図３参照）を備えている。

　室内機２は、室内熱交換器７及び貫流ファン７ａを備えている。

　なお、本実施形態で使用される冷媒、及びこの電動圧縮機３に貯留される冷凍機油については、後記する電動圧縮機３とともに詳しく説明する。
　この空気調和機５０Ａは、四方弁４を切替えることで室内熱交換器７を蒸発器、室外熱交換器５を凝縮器として使用する冷房運転と、室内熱交換器７を凝縮器、室外熱交換器５を蒸発器として使用する暖房運転とを行うヒートポンプ式のものである。

　例えば、冷房運転時の空気調和機５０Ａにおいては、電動圧縮機３で圧縮された高温高圧の冷媒は、四方弁４を通過して室外熱交換器５に流入し、軸流ファン５ａで生じた空気流との熱交換により放熱して凝縮する。その後、冷媒は、膨張手段６により等エンタルピ膨張し、低温低圧でガス冷媒と液冷媒とが混在した気液二相流となって室内熱交換器７へ流入する。

　貫流ファン７ａによって生じた空気流は、室内熱交換器７を通流する液冷媒と熱交換を行う。室内熱交換器７での液冷媒は、空気からの吸熱作用によりガス冷媒に気化する。つまり、液冷媒が気化する際に室内熱交換器７が周囲の空気を冷却することで空気調和機５０Ａは、冷房機能を発揮する。

　次いで、室内熱交換器７を出た低温ガスの状態の冷媒は、四方弁４を通ってからアキュムレータ８に入る。室内熱交換器７で蒸発できなかった低温低圧の液冷媒はアキュムレータ８において分離され、低温低圧ガスの冷媒が電動圧縮機３に戻る。その後、この冷媒は、電動圧縮機３で再び高温高圧に圧縮されるとともに、四方弁４、室外熱交換器５、膨張手段６及び室内熱交換器７を循環する。つまり、この循環が繰り返されることで冷凍サイクルが構成される。

　また、暖房運転時の空気調和機５０Ａにおいては、四方弁４の切り替えによって、前記の冷房運転時とは逆方向に冷媒の流れが変えられる。これにより電動圧縮機３で圧縮された高温高圧の冷媒は、四方弁４を通過して室内熱交換器７に流入する。高温高圧の冷媒は、貫流ファン７ａで生じた空気流との熱交換により放熱して凝縮する。つまり室内熱交換器７が周囲の空気を加熱することで空気調和機５０Ａは、暖房機能を発揮する。
＜冷蔵・冷凍ショーケース＞
　図２は、本発明の実施形態に係る冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂの構成説明図である。図２に示すように、冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂは、室外機９と、クーラーユニット１０とを備えている。

　室外機９は、電動圧縮機３、凝縮器１２、過冷却器１３、膨張手段１４，１７（膨張部）、及びアキュムレータ１６が所定の配管で接続されて構成されている。

　クーラーユニット１０は、蒸発器１５及び貫流ファン１５ａを備えている。

　この冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂでは、電動圧縮機３で断熱的に圧縮された高温高圧の冷媒ガスが、吐出パイプ２８（図３参照）を通って凝縮器１２に送り出され、軸流ファン１２ａで生じた空気流との熱交換により放熱して凝縮する。凝縮器１２で凝縮して高圧液となった冷媒は、過冷却器１３に送り出されて過冷却される。過冷却器１３から送り出される過冷却の冷媒は、膨張手段１４（例えば、温度式膨張弁など）にて膨張し、僅かにガスを含む低温低圧液となってクーラーユニット１０の蒸発器１５に送り出される。

　クーラーユニット１０の貫流ファン１５ａによって生じた空気流は、蒸発器１５を通流する低温低圧液となった冷媒と熱交換を行う。蒸発器１５での冷媒は、空気からの吸熱作用によりガス冷媒に気化する。つまり、液冷媒が気化する際に蒸発器１５が周囲の空気を冷却することで、冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂは、冷蔵・冷凍機能を発揮する。

　蒸発器１５にて空気から吸熱した冷媒は、低温ガスの状態でアキュムレータ１６に入る。蒸発器１５で蒸発できなかった低温低圧の液冷媒はアキュムレータ１６において分離され、低温低圧ガスの冷媒が電動圧縮機３に戻る。その後、この冷媒は、電動圧縮機３で再び高温高圧に圧縮されるとともに、凝縮器１２、過冷却器１３、膨張手段１４、及び蒸発器１５を循環する。つまり、この循環が繰り返されることで冷凍サイクルが構成される。

　ちなみに、本実施形態の冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂに使用される電動圧縮機３は、冷媒圧縮比が１０～２０程度と高く、冷媒ガスが高温になりやすい。このため冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂにおいては、凝縮器１２から過冷却器１３に向かう配管を分岐させ、その分岐させた一方の配管に膨張手段１７（例えば、キャピラリーチューブなど）を配置している。

　そして、本実施形態の冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂにおいては、膨張手段１７によって冷媒ガスを含む低温低圧液を得ることで主系統にある高圧の液冷媒を過冷却器１３でさらに冷却している。冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂでは、過冷却器１３で冷却した冷媒を電動圧縮機３に戻すことによって、吸入した冷媒の温度を下げて、吐出温度を低くさせている。

　＜電動圧縮機＞
　本発明の冷凍空調装置として説明した前記空気調和機５０Ａ（図１参照）及び前記冷蔵・冷凍ショーケース５０Ｂ（図２参照）に使用される電動圧縮機３についてさらに詳しく説明する。本実施例では、電動圧縮機３としてスクロール式圧縮機を用いた例で説明する。

　図３は、本実施例の電動圧縮機３の縦断面図である。図３に示すように、電動圧縮機３は、密閉容器２５と、圧縮機構部３３と、電動モータ２４とを主要構成要素として備えている。

　密閉容器２５の密閉空間内には、圧縮機構部３３と電動モータ２４とが収納されている。また、密閉容器２５の底部には、後に詳しく説明する冷凍機油２９（以下、冷凍機油の符号は省略する）が貯留されている。

　圧縮機構部３３は、後に詳しく説明する冷媒ガスを圧縮して密閉容器２５内に吐出するものであり、密閉容器２５内の上部に配置されている。

　圧縮機構部３３は、固定スクロール部材１９と、旋回スクロール部材２１と、フレーム２２と、オルダムリング３８とを主要構成要素として備えている。

　固定スクロール部材１９は、端板上に渦巻状ラップ１８を有しており、フレーム２２上にボルト止めされている。旋回スクロール部材２１は、固定スクロール部材１９の渦巻状ラップ１８と噛み合わされる渦巻状ラップ２０を端板上に有している。これらの渦巻状ラップ１８，２０が相互に噛み合うことで圧縮室２６が形成される。

　なお、本実施例での旋回スクロール部材２１及び固定スクロール部材１９は、アルミニウム合金で形成されている。

　固定スクロール部材１９の周縁部には吸込パイプ３７に連通する吸込口３５が設けられ、中央部には吐出口２７が設けられている。この吐出口２７は、密閉容器２５内の圧縮機構部３３の上方空間に連通している。

　旋回スクロール部材２１の反固定スクロール部材１９側には、旋回軸受が組み込まれるボス部が設けられている。この旋回軸受には、旋回スクロール部材２１を偏心駆動させる偏心ピン部３９が嵌め込まれている。

　オルダムリング３８は、旋回スクロール部材２１の自転規制機構を構成している。オルダムリング３８は、旋回スクロール部材２１とフレーム２２との間に設置され、公転する旋回スクロール部材２１の自転を防止して円軌道運動を行わせる。

　本実施例でのフレーム２２は、密閉容器２５に溶接で固定されている。このフレーム２２は、固定スクロール部材１９、オルダムリング３８及び旋回スクロール部材２１を支持している。フレーム２２の中央には、下方に突出する筒部が設けられている。この筒部内には、クランクシャフト２３（シャフト）を軸支する主軸受３１が設けられている。

　固定スクロール部材１９及びフレーム２２の外周部には、固定スクロール部材１９の上方空間とフレーム２２の下方空間とを連通する複数の吐出ガス通路（図示省略）が形成されている。

　電動モータ２４は、回転子２４ａと、固定子２４ｂと、クランクシャフト２３と、バランスウェイト２４ｃとを主要構成要素として備え、圧縮機構部３３を駆動する。電動モータの駆動力はクランクシャフト２３（シャフト）を介して圧縮機構部３３に伝達される。

　固定子２４ｂは、電流を流して回転磁界を発生させる複数の導体を有するコイルと、回転磁界を効率よく伝達するための鉄芯とを主要構成要素として備えている。

　固定子２４ｂの外周には、全周にわたって多数の切欠きが形成され、この切欠きと密閉容器２５との間に吐出ガス通路が形成されている。

　クランクシャフト２３は、回転子２４ａの中央穴に嵌合されて回転子２４ａと一体化されている。クランクシャフト２３の一側（図示例では上側）は、回転子２４ａより突出して圧縮機構部３３に係合され、圧縮機構部３３の圧縮動作により偏心力が加えられる。本実施例では、クランクシャフト２３は、その両側が回転子２４ａの両側より突出され、回転子２４ａの両側で２つの軸受である主軸受３１及び副軸受３２により軸支され、安定的に回転することができる。

　なお、本実施例での主軸受３１及び副軸受３２は、転がり軸受で構成されている。主軸受３１及び副軸受３２の構成については、後述する。

　クランクシャフト２３の下端は密閉容器２５の底部の冷凍機油溜に延びている。冷凍機油は、圧力差によってクランクシャフト２３に設けられた油孔３０を通って、旋回スクロール部材２１とクランクシャフト２３との摺動部、転がり軸受からなる前記の主軸受３１、副軸受３２などに供給される。

　以上のような電動圧縮機３においては、電動モータ２４に通電されて回転子２４ａが回転する。回転子２４ａは、一定速で、又は図示しないインバータによって制御された電圧に応じた回転速度で回転する。回転子２４ａの回転に同期してクランクシャフト２３が回転することによって、旋回スクロール部材２１は前記のように偏心駆動される。固定スクロール部材１９と旋回スクロール部材２１との間に形成される圧縮室２６は、外周側から中央部に移動しながら容積を縮小させる。前記の吸込パイプ３７及び吸込口３５を介して吸い込まれた冷媒ガスは、圧縮室２６で圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール部材１９の中央部の吐出口２７から密閉容器２５内の上部空間（吐出圧空間）に吐出された後、吐出パイプ２８を介して密閉容器２５外に排出される。
＜冷媒及び冷凍機油＞
　冷媒として、トリフルオロヨードメタンと他の冷媒とを含む混合冷媒を用いてもよい。他の冷媒としては、ＣＯ２、炭化水素、エーテル、フルオロエーテル、フルオロアルケン、ＨＦＣ、ＨＦＯ、ＨＣｌＦＯ、ＨＣｌＦＯ、およびＨＢｒＦＯなどが例示される。なお、「ＨＦＣ」は、ハイドロフルオロカーボンを示す。「ＨＦＯ」は、炭素原子、フッ素原子、および水素原子からなるハイドロフルオロオレフィンであり、少なくとも１つの炭素－炭素二重結合を有する。「ＨＣｌＦＯ」は、炭素、塩素、フッ素、および水素原子からなり、少なくとも１つの炭素－炭素二重結合を有する。「ＨＢｒＦＯ」は、炭素、臭素、フッ素、および水素原子からなり、少なくとも１つの炭素－炭素二重結合を有する。

　ＨＦＣとしては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）、１，１，２，２－テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４）、１，１，１，２－テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４ａ）、トリフルオロエタン（ＨＦＣ１４３ａ）、ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ）、１，１，１，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ２２７ｅａ）、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ２３６ｆａ）、１，１，１，３，３－ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ２４５ｆａ）、および１，１，１，３，３－ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ３６５ｍｆｃ）が例示される。

　フルオロアルケンとしては、フルオロエテン、フルオロプロペン、フルオロブテン、クロロフルオロエテン、クロロフルオロプロペン、およびクロロフルオロブテンが例示される。フルオロプロペンとしては、３，３，３－トリフルオロプロペン（ＨＦＯ１２４３ｚｆ）、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｚｅ）、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）、およびＨＦＯ１２２５が例示される。フルオロブテンとしては、Ｃ４Ｈ４Ｆ４、Ｃ４Ｈ３Ｆ５（ＨＦＯ１３４５）、およびＣ４Ｈ２Ｆ６（ＨＦＯ１３３６）が例示される。クロロフルオロエテンとしては、Ｃ２Ｆ３Ｃｌ（ＣＴＦＥ）が例示される。クロロフルオロプロペンとしては、２－クロロ－３，３，３－トリフルオロ－１－プロペン（ＨＣＦＯ１２３３ｘｆ）、および１－クロロ－３，３，３－トリフルオロ－１－プロペン（ＨＣＦＯ１２３３ｚｄ）が例示される。

　地球温暖化係数（ＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ：ＧＷＰ）、蒸気圧、および難燃化パラメータを調整するため、冷媒として、トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）、およびヘキサフルオロプロペン（ＦＯ１２１６）の１種以上を用いることが好ましい。また、機器の能力に合う蒸気圧を得るために、冷媒にＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、１，１，１，２－テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４ａ）、ＨＦＯ１１２３などを含め、能力に関係する蒸気圧や効率に影響する温度勾配度合いを混合濃度により調整することが好ましい。

　混合冷媒中のトリフルオロヨードメタンの配合量は、質量ベースで、１０％以上１００％以下、好ましくは２０％以上８０％以下、より好ましくは３０％以上５０％以下である。

　ＧＷＰは、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）第４次評価報告書（ＡＲ４）の値（１００年値）が用いられる。また、ＡＲ４に記載されていない冷媒のＧＷＰは、ＩＰＣＣ第５次評価報告書（ＡＲ５）の値を用いてもよいし、他の公知文献に記載された値を用いてもよいし、公知の方法を用いて算出または測定した値を用いてもよい。ＡＲ４によると、トリフルオロヨードメタンのＧＷＰは０．４であり、ＨＦＣ３２のＧＷＰは６７５であり、ＨＦＣ１２５のＧＷＰは３，５００である。

　冷媒のＧＷＰは、７５０以下であり、好ましくは５００以下であり、より好ましくは１５０以下であり、更に好ましくは１００以下であり、特に好ましくは７５以下である。

　冷媒の２５℃の蒸気圧は、好ましくは１．４ＭＰａから１．８ＭＰａの範囲である。また数式（１）で示される冷媒の難燃化パラメーターは、好ましくは０．４６以下である。

　Ｆｍｉｘ＝ΣｉＦｉｘｉ・・・・（１）
　なお、Ｆｍｉｘは混合冷媒の難燃化パラメーター、Ｆｉは各冷媒成分の難燃化パラメーター、ｘｉは各冷媒成分のモル分率を示す。

　冷凍機油としては、４０℃における動粘度が３０～１００ｍｍ２／ｓのポリオールエステル油又はポリビニルエーテル油が好ましい。動粘度は、ISO（International Organization for Standardization，国際標準化機構）3104、ASTM（American Society for Testing and Materials，米国材料試験協会）D445、D7042等の規格に基づいて測定される。冷媒と冷凍機油との低温側臨界溶解温度は、＋１０℃以下であることが好ましい。

　上記特性を有する冷凍機油としては、化学式（１）、（２）で表わされるポリオールエステル油、化学式（３）で表されるポリビニルエーテル油が例示される。式（１）、（２）中、Ｒ１～Ｒ１０は、炭素数４～９のアルキル基を表し、それぞれ同一であっても異なってもよい。また、式（３）中、ＯＲ１１は、メチルオキシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基又はブチルオキシ基であり、ｎは、５～１５である。

　冷凍機油には、酸捕捉剤、酸化防止剤、極圧剤、油性剤、金属不活性剤、紫外線吸収剤、消泡剤といった添加剤が配合されている。

　酸捕捉剤は、冷凍機油中に存在する酸性化合物（例えば、脂肪酸など）や水分と反応してこれらを捕捉する。酸化防止剤は、遊離基、過酸化物と反応して安定な物質に変えることにより、冷凍機油の酸化を防止し、冷凍機油の酸化に起因するワニス，スラッジの生成を抑制する。極圧剤は、極圧潤滑状態における焼付きや、スカッフィング(摺動面に現れる引っかき傷)を防止する。油性剤は、低荷重下における摩擦面に油膜を形成し、摩擦および摩耗を減少させる。金属不活性化剤は、金属表面が、油の酸化において触媒として作用しないようにその表面を不活性にする。紫外線吸収剤は太陽光や蛍光中の紫外線を吸収し、紫外線光を熱エネルギーに変換し又は破壊せずにより長い光波を放出することにより、紫外線吸収剤を添加した物質を保護して紫外線からの損傷を回避する。消泡剤は、潤滑油の泡立ちを抑制し、生成した泡を破壊する。

　さて、上述したように本実施例では冷媒として、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、もしくはトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒を用いているので、この冷媒を密閉型電動圧縮機に使用した場合、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）が水分により分解（加水分解）し、分解によって発生する生成物が冷凍機油を劣化させ、圧縮機の摺動部の摩耗等を引き起こす恐れがあった。摺動部の摩耗は圧縮機の寿命を短くする。これを解決する手段について以下説明する。本実施例は、冷凍機油に配合した酸捕捉剤を利用してトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）が加水分解するのを抑制するものであり、加えてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の飽和水分量よりも高い飽和水分量を有する冷凍機油を用いることを特徴としている。

　その一例として本実施例では、冷凍機油として、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と相溶性があるポリオールエステル油又はポリビニルエーテル油を用いている。基油の構造、粘度グレード等によって値が変化するが、温度３０℃、相対湿度８５％の環境における飽和水分量は、ポリオールエステル油が１８００ｐｐｍ程度、ポリビニルエーテル油が８０００ｐｐｍ程度である。トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の飽和水分量は、１８００ｐｐｍよりも低い。すなわち、ポリオールエステル油及びポリビニルエーテル油は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）に対して吸湿性が高い。ポリオールエステル油及びポリビニルエーテル油には、酸捕捉剤が配合されているので、ポリオールエステル油及びポリビニルエーテル油で吸湿した水分を効率的に捕捉できる。本実施例では、酸捕捉剤で水分が捕捉されるので、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の加水分解を抑制でき、その結果、ポリオールエステル油及びポリビニルエーテル油といった冷凍機油の劣化を抑制することができる。
＜酸捕捉剤＞
　次に酸捕捉剤について説明する。ポリオールエステル油及びポリビニルエーテル油は、熱の影響等による分解によって、酸が生成する恐れがあり、生成した酸は金属表面の腐食を引き起こし、又、生成した酸を触媒として冷凍機油の劣化が進行する恐れがある。

　冷凍機油の劣化を抑制する手段としては、冷凍機油中に生成した酸を捕捉する作用のある酸捕捉剤を添加する方法が用いられている。酸捕捉剤は、冷凍機油中に存在する酸性化合物（例えば、脂肪酸など）と反応してこれらを捕捉し、これらによる影響を軽減する役割を果たす。又、酸捕捉剤は酸のほかに水分とも反応し、これを捕捉する作用も期待できる。

　本実施例で用いる酸捕捉剤の比誘電率は９以下のものを用いる。Ｒ４１０Ａの比誘電率は約９であるので、本実施例で用いる酸捕捉剤の比誘電率はＲ４１０Ａの比誘電率を超えない９以下とする。
酸捕捉剤として本実施例では、化学式（４）に示すアルキルグリシジルエステル、化学式（５）に示すビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレート、化学式（６）に示すファティグリシジルエーテル、化学式（７）に示すビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドを用いている。

　化学式（４）に示すアルキルグリシジルエステルは、水分との反応性が高く、また低温で反応するため、冷凍サイクル中の水分と素早く反応し、冷凍機油の加水分解を抑制することが出来る。すなわち、速効性であり、冷凍サイクル中の初期水分を低下させることが出来る。しかし、アルキルグリシジルエステルは速効性のため、残存量の低下が早く、長期運転後に冷凍機油の劣化が発生する可能性がある。

　化学式（５）に示すビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレートは、水分との反応性が低く、重合しやすい。また、冷凍サイクル中の水分とゆっくりと反応し、冷凍機油の加水分解を抑制することが出来る。すなわち、遅効性であり、冷凍サイクル中の水分を長期に亘って低下させることが出来る。しかし、ビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレートは遅効性のため、冷凍サイクル中の初期水分を低下させ難く、初期運転において冷凍機油の劣化が発生する可能性がある。

　化学式（６）に示すファティグリシジルエーテルは、水分との反応性が低く、冷凍サイクル中の水分とゆっくりと反応し、冷凍機油の加水分解を抑制することが出来る。すなわち、遅効性であり、冷凍サイクル中の水分を長期に亘って低下させることが出来る。しかし、ファティグリシジルエーテルは遅効性のため、冷凍サイクル中の初期水分を低下させ難く、初期運転において冷凍機油の劣化が発生する可能性がある。

　化学式（７）に示すビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドは、水分との反応性が高く、また低温で反応するため、冷凍サイクル中の水分と素早く反応し、冷凍機油の加水分解を抑制することが出来る。すなわち、速効性であり、冷凍サイクル中の初期水分を低下させることが出来る。しかし、ビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドは速効性のため、残存量の低下が早く、長期運転後に冷凍機油の劣化が発生する可能性がある。

　本実施例では、冷凍機油であるポリオールエステル油及びポリビニルエーテル油に、酸捕捉剤としてアルキルグリシジルエステル、ビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレート、ファティグリシジルエーテル、ビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドの何れかを配合している。

　また、複数の酸捕捉剤を混合させるようにしても良い。上述したように、アルキルグリシジルエステル、ビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレート、ファティグリシジルエーテル、ビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドには、水分を補足するにあたり、速効性と遅効性といった特性がある。
この特性を生かし、速効性の酸捕捉剤と遅効性の酸捕捉剤は混合させて利用すると好ましい。例えばアルキルグリシジルエステルとビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレートとを混合させる。速効性であるアルキルグリシジルエステルは、冷凍サイクル中の初期水分を低下させることが出来るが、残存量の低下が早く、長期運転後に冷凍機油の劣化が発生する可能性がある。これを補うものとして、遅効性であるビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレートを用いる。ビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレートは、冷凍サイクル中の水分とゆっくりと反応し、冷凍サイクル中の水分を長期に亘って低下させることが出来る。このように速効性と遅効性といった特性の酸捕捉剤を用いることにより、それぞれの欠点を補い、初期から長期に亘って冷凍サイクル中の水分を低下させることが出来る。また、速効性の酸捕捉剤と遅効性の酸捕捉剤の組み合わせとして、速効性のビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドと遅効性のファティグリシジルエーテルとを混合させて用いるようにしても良い。
＜冷凍機油の粘度＞
　本実施例において、冷凍機油としてポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油を使用する場合は、粘度グレードとしてVG10～VG460のポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油を使用する。また、このポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油に配合する酸捕捉剤の質量パーセント濃度はポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油の粘度グレードの値の１０％以下とする。本実施例では、酸捕捉剤の配合する濃度をポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油の粘度グレードの値の１０％以下とすることにより、選択するポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油の粘度グレードの低下、又は増加を抑制することができる。

　また、同様に、ポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油に酸化防止剤、極圧剤、油性剤、金属不活性剤、紫外線吸収剤、消泡剤の中の少なくとも一種類と酸捕捉剤を配合する場合は、配合する質量パーセント濃度の合計をポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油の粘度グレードの値の１０％以下とする。本実施例では、酸化防止剤、極圧剤、油性剤、金属不活性剤、紫外線吸収剤、消泡剤の中の少なくとも一種類と酸捕捉剤の配合する濃度の合計をポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油の粘度グレードの値の１０％以下とすることにより、選択するポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油の粘度グレードの低下、又は増加を抑制することができる。

　以上説明したように、本実施例によれば、冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を用いたものにおいて冷凍機油の劣化を抑制した電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を提供することができる。

　なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。

　１…室外機、２…室内機、３…電動圧縮機、４…四方弁、５…室外熱交換器、６…膨張手段、７…室内熱交換器、１９…固定スクロール部材、２１…旋回スクロール部材、２２…フレーム、２３…クランクシャフト、２４…電動モータ、２５…密閉容器、２９…冷凍機油、３１…主軸受、３２…副軸受、３３…圧縮機構部、５０Ａ…空気調和機、５０Ｂ…冷蔵・冷凍ショーケース

Claims

　密閉容器と、前記密閉容器に収容され、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部をシャフトを介して駆動する電動モータと、前記シャフトを軸支する軸受と、前記密閉容器の底部の貯留された冷凍機油とを備えた電動圧縮機であって、
　前記冷媒はトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、もしくは前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒であり、
　前記冷凍機油には酸捕捉剤が配合されており、
　前記冷凍機油は、前記酸捕捉剤を配合した前記冷凍機油の飽和水分量が、前記冷媒の飽和水分量よりも高いものを用いたことを特徴とする電動圧縮機。
　請求項１において、
　前記酸捕捉剤は比誘電率が９以下のものとしたことを特徴とする電動圧縮機。
　請求項１において、
　前記酸捕捉剤は、アルキルグリシジルエステル、ビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレート、ファティグリシジルエーテル、ビス(2,6-イソプロピルフェニル)カルボジイミドの何れかであることを特徴とする電動圧縮機。
　請求項１において、
　前記酸捕捉剤は、アルキルグリシジルエステルとビス(3,4-エポキシクロへキシル)メチルカルボキシレートとの混合であることを特徴とする電動圧縮機。
　請求項１乃至４の何れか１項において、
　前記冷凍機油は、粘度グレードがVG10～VG460のポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油であり、かつ前記酸捕捉剤を配合する質量パーセント濃度を前記ポリビニルエーテル油、又は前記ポリオールエステル油の前記粘度グレードの値の１０％以下としたことを特徴とする電動圧縮機。
　請求項１乃至４の何れか１項において、
　前記冷凍機油は、粘度グレードがVG10～VG460のポリビニルエーテル油、又はポリオールエステル油であり、かつ酸化防止剤、極圧剤、油性剤、金属不活性剤、紫外線吸収剤、消泡剤の中の少なくとも一種類と前記酸捕捉剤を配合し、配合する質量パーセント濃度の合計を前記ポリビニルエーテル油、又は前記ポリオールエステル油の前記粘度グレードの値の１０％以下としたことを特徴とする電動圧縮機。
　室外機と、室内機とを備え、前記室外機は、電動圧縮機と、四方弁と、膨張手段と、室外熱交換器とが配管で接続された冷凍空調装置において、
　前記電動圧縮機は、
　密閉容器と、前記密閉容器に収容され、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部をシャフトを介して駆動する電動モータと、前記シャフトを軸支する軸受と、前記密閉容器の底部の貯留された冷凍機油とを備えた圧縮機であって、
　前記冷媒はトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、もしくは前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と他の冷媒を含む混合冷媒であり、
　前記冷凍機油には酸捕捉剤が配合されており、
　前記冷凍機油は、前記酸捕捉剤を配合した前記冷凍機油の飽和水分量が、前記冷媒の飽和水分量よりも高いものを用いたことを特徴とする冷凍空調装置。