JP6417535B2 - 圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｒ１１２３を含む作動流体を用いる圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

一般に、冷凍サイクル装置は、圧縮機、必要に応じて四方弁、放熱器（または凝縮器）、キャピラリーチューブや膨張弁等の減圧器、蒸発器、等を配管接続して冷凍サイクルを構成し、その内部に冷媒を循環させることにより、冷却または加熱作用を行っている。

これらの冷凍サイクル装置における冷媒としては、フロン類（フロン類はＲ○○またはＲ○○○と記すことが、米国ＡＳＨＲＡＥ３４規格により規定されている。以下、Ｒ○○またはＲ○○○と示す）と呼ばれるメタンまたはエタンから誘導されたハロゲン化炭化水素が知られている。

上記のような冷凍サイクル装置用冷媒としては、Ｒ４１０Ａが多く用いられているが、Ｒ４１０Ａ冷媒の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は１７３０と大きく、地球温暖化防止の観点から問題がある。

そこで、地球温暖化防止の観点からは、ＧＷＰの小さな冷媒として、例えば、Ｒ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、Ｒ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）が提案されている（例えば特許文献１または特許文献２）。

国際公開第２０１２／１５７７６４号 国際公開第２０１２／１５７７６５号

しかしながら、Ｒ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、Ｒ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）は、Ｒ４１０Ａなどの従来の冷媒に比べて安定性が低く、ラジカルを生成した場合、不均化反応により別の化合物に変化する恐れがある。不均化反応は大きな熱放出を伴うため、圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性を低下させる恐れがある。このため、Ｒ１１２３やＲ１１３２を圧縮機や冷凍サイクル装置に用いる場合には、この不均化反応を抑制する必要がある。

本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば、空気調和機などの用途に用いられる圧縮機において、Ｒ１１２３を含む作動流体を用いるのにより適した圧縮機の形態を特定したものである。また、Ｒ１１２３を含む作動流体を用いるのにより適した潤滑油を特定したものである。また、Ｒ１１２３を含む作動流体を用いるのにより適した冷凍サイクル装置を提供するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、少なくとも１つのシリンダと、前記シリンダ内に設けられたクランク軸の偏心部に嵌合されたピストンと、前記ピストンの偏心運動に伴い前記シリンダ内を吸入室と圧縮室に仕切るベ
ーンと、前記シリンダの両端面を閉塞する二つの端板とを備え、前記クランク軸の表面処理として、リン酸マンガン皮膜が施されているものである。

本発明は、Ｒ１１２３を含む作動流体を用いるのにより適した圧縮機および冷凍サイクル装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の拡大断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機構部の組立図 本発明の実施の形態１の冷凍サイクル装置の概略構成図 本発明の実施の形態１の圧縮機の給電ターミナル付近の要部拡大横断面図 本発明の実施の形態２の圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の概略構成図 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の動作を説明するモリエル線図 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の動作を説明するモリエル線図 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の動作を説明するモリエル線図 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置を構成する冷媒配管継手の概略構成図 本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の概略構成図 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の概略構成図 本発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の動作を説明するモリエル線図

第１の発明は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、少なくとも１つのシリンダと、前記シリンダ内に設けられたクランク軸の偏心部に嵌合されたピストンと、前記ピストンの偏心運動に伴い前記シリンダ内を吸入室と圧縮室に仕切るベーンと、前記シリンダの両端面を閉塞する二つの端板とを備え、前記クランク軸の表面処理として、リン酸マンガン皮膜が施されているものである。これによれば、クランク軸を軸支する上軸受および下軸受との摺動箇所およびピストンとの摺動箇所の摺動状態を緩和することが可能となり、局所的な摺動熱の発生を抑制できるので、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。また、ポリオールエステル油のカルボニル基が、不均化反応が開始するきっかけとなるラジカルを補足するので、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。

第２の発明は、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方向に形成される圧縮室を備え、前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールの少なくともいずれか一方の表面処理として、リン酸マンガン皮膜が施されているものである。これによれば、固定スクロールと旋回スクロールの摺動箇所の摺動状態を緩和することが可能となり、局所的な摺動熱の発生を抑制できるので、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記作動流体は、ジフルオロメタンを含む混合作動流体であって、前記ジフルオロメタンは３０重量％以上６０重量％以下であ
る、または、テトラフルオロエタンを含む混合作動流体であって、前記テトラフルオロエタンは３０重量％以上６０重量％以下である、または、ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンを含む混合作動流体であって、前記ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンとを混合し、前記ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンを合わせた混合割合は３０重量％以上６０重量％以下であるものである。これによれば、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制するとともに、冷凍能力やＣＯＰを向上できる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記ポリオールエステル油が、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールからなる群から選ばれた少なくとも１種を構成アルコールとするものである。これによれば、冷凍機油の粘度を自由に調整することができるため、ベーンとピストンの間の油膜を確保することができ摺動熱の発生を抑制できる。

第５の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記ポリオールエステル油が、リン酸エステル系摩耗防止剤を含有するものである。これによれば摩耗防止剤が摺動部表面に吸着し摩擦を低減することで発熱を抑制することで、Ｒ１１２３冷媒の自己分解反応を抑制する。

第６の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記ポリオールエステル油が、フェノール系酸化防止剤を含有するものである。これによればフェノール系酸化防止剤が摺動部にて発生したラジカルを速やかに捕捉するため、ラジカルが冷媒Ｒ１１２３と反応するのを防止する。

第７の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記ポリオールエステル油が、１％以上５０％未満のテルペン類またはテルペノイド類に基油より高粘度の潤滑油を混ぜるか、もしくはテルペン類またはテルペノイド類と同等量以上の超高粘度の潤滑油をあらかじめ混ぜて基油と同等の粘度に調整した添加油を基油と混合した潤滑油であるものである。これによれば、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。

第８の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記ピストンまたは前記旋回スクロールを駆動するモータ部を備え、前記モータは、熱硬化性絶縁材が導体上に絶縁被膜を介して塗布焼き付けされてなる電線をコイルに用いたものである。これによれば、圧縮機内の電動機用コイルの巻線に熱硬化性絶縁材を塗布することで、コイルが液冷媒に浸漬した状態でも巻線間の抵抗を高いまま保ち、放電を抑制しその結果Ｒ１１２３冷媒の分解を抑制できる。

第９の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記圧縮室と前記モータ部とを収納する密閉容器を備え、前記密閉容器は、口部に絶縁部材を介して設置された給電ターミナルと、前記給電ターミナルをリード線と接続するための接続端子を有し、前記密閉容器の内側の給電ターミナル上に前記絶縁部材に密着させてドーナツ状の絶縁部材を配接するものである。これによれば、金属筐体内側の給電ターミナルに絶縁物を付加したため、導体間の最短距離を延長することで給電ターミナルの絶縁不良を抑制することができ、Ｒ１１２３の放電エネルギーによる着火を防止する。また、Ｒ１１２３が分解した際に発生するフッ化水素がガラス絶縁物と接触することを防止し、ガラス絶縁物が腐食して破損することを防止する。

第１０の発明は、第１〜９のいずれか１つの発明の圧縮機と、前記圧縮機により圧縮されて高圧になった冷媒ガスを冷却する凝縮器と、前記凝縮器により液化された高圧冷媒を減圧する絞り機構と、前記絞り機構により減圧された冷媒をガス化する蒸発器と、を配管により連結して構成した冷凍サイクル装置である。これによれば、Ｒ１１２３の不均化反
応を抑制するとともに、冷凍能力やＣＯＰを向上できる。

第１１の発明は、第１０の発明において、凝縮器に設けられた凝縮温度検知手段を備え、前記作動流体の臨界温度と前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度の差が、５Ｋ以上になるように、前記絞り機構の開度を制御するものである。これによれば、温度検知手段によって測定される作動流体温度をその圧力に相当するとして、臨界圧力から安全性の余裕を考えた５Ｋ以上に高圧側作動流体温度（圧力）を制限するように、絞り機構の開度を制御することで、より高圧の凝縮圧力を過度に高まらないようにできるので、過度の圧力上昇の結果（分子間距離が近接した結果）、発生する恐れのある不均化反応を抑制することができ、装置の信頼性を確保することが可能となる。

第１２の発明は、第１０の発明において、圧縮機の吐出部と前記絞り機構の入口との間に設けられた高圧側圧力検知手段を備え、前記作動流体の臨界圧力と前記高圧側圧力検知手段で検知される圧力との差が、０．４ＭＰａ以上となるように、前記絞り機構の開度を制御するものである。これによれば、Ｒ１１２３を含む作動流体について、特に、温度勾配が大きい非共沸冷媒を使用する場合において、冷媒圧力をより正確に検知できること、さらには、その検知結果を用いて、絞り機構の開度制御を行い、冷凍サイクル装置内の高圧側圧力（凝縮圧力）を下げることができるので、不均化反応を抑制でき、装置の信頼性を向上することが可能となる。

第１３の発明は、第１０の発明において、凝縮器と前記絞り機構との間に設けられた凝縮器出口温度検知手段を備え、前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度と前記凝縮器出口温度検知手段で検知される凝縮器出口温度の差が１５Ｋ以下にするように、前記絞り機構の開度を制御するものである。

これによれば、凝縮温度検知手段と凝縮器出口温度検知手段との差で示される過冷度の検知結果を用いて絞り機構の開度制御を行うことで、冷凍サイクル装置内の作動流体の過度な圧力上昇を防ぐことができるので、不均化反応を抑制でき、装置の信頼性を向上することができる。

第１４の発明は、第１０の発明において、前記凝縮器で熱交換する第１媒体を搬送する第１搬送手段と、前記蒸発器で熱交換する第２媒体を搬送する第２搬送手段と、前記凝縮器に設けられた凝縮温度検知手段と、前記凝縮器に流入する前の第１の媒体の温度を検知する第１媒体温度検知手段と、前記蒸発器に流入する前の第２の媒体の温度を検知する第２媒体温度検知手段とを備え、前記圧縮機の入力の単位時間あたりの変化量、前記第１搬送手段の入力の単位時間当たりの変化量、前記第２搬送手段の入力の単位時間当たりの変化量があらかじめ定めた所定値より小さい場合に、前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度の単位時間当たりの変化量が、前記第１媒体温度検知手段で検知される第１媒体の温度の単位時間当たりの変化量と、前記第２媒体温度検知手段で検知される第２媒体の温度の単位時間当たりの変化量のいずれよりも大きい場合には、前記絞り機構を開方向に制御するものである。これによれば、周囲媒体の様相が変化しない場合に、凝縮温度に急峻な変化が生じた場合には、不均化反応による圧力上昇が生じたと考えられるので、絞り機構の開度を開く方向に制御する。そうすることで、装置の信頼性を向上することが可能となる。

第１５の発明は、第１０〜１４のいずれか１つの発明において、冷凍サイクルを構成する配管の継手の外周を、重合促進剤を含んだシール剤で覆ったものである。これによれば、継手から作動流体が漏れた場合には、シール剤に含まれる重合促進剤と、Ｒ１１２３を含む作動流体とが重合反応をして、重合生成物が発生するので、視覚的に漏れを確認しやすくなるとともに、その重合生成物が外部へ放出される冷媒流の妨げとして作用し、冷媒
漏えい抑制が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる圧縮機を用いた冷凍サイクル装置のシステム構成図を示している。

図４に示されるように、本実施の形態の冷凍サイクル装置は、例えば冷房専用のサイクルとして説明した場合、主として圧縮機６１、凝縮器６２、絞り機構６３および蒸発器６４から構成されており、これらの機器は配管により作動流体（冷媒）が循環するように連結されている。

以上のように構成された冷凍サイクル装置においては、冷媒は加圧、冷却により液体に変化し減圧、加熱により気体に変化する。圧縮機６１はモータにより駆動され、低温低圧の気体冷媒を高温高圧の気体冷媒に加圧し凝縮器６２に搬送される。凝縮器６２においてはファン等により送風される空気により冷却され凝縮し低温高圧の液体冷媒になる。この液体冷媒は絞り機構６３により減圧されて一部は低温低圧の気体冷媒に、残りは低温低圧の液体冷媒となって、蒸発器６４に搬送される。蒸発器６４においてファン等により送風される空気により加熱されて蒸発し、低温低圧の気体冷媒となって再び圧縮機６１に吸入され加圧されるサイクルを繰り返す。

また、上記実施の形態では冷房専用の冷凍サイクル装置として説明したが、四方弁等を介して暖房サイクル装置として作動させて実施できることはもちろん可能である。

なお、凝縮器６２、蒸発器６４の少なくともいずれか一方の熱交換器の冷媒流路を構成する伝熱管は、アルミニウム又はアルミニウム合金を含むアルミニウム製冷媒管であることが望ましく、特に、複数の冷媒流通孔を備えた偏平管であることが、凝縮温度を低下させる、または、蒸発温度を上昇させる上で望ましい。

本実施の形態の冷凍サイクル装置に封入される作動流体（冷媒）は、（１）Ｒ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）と、（２）Ｒ３２（ジフオロメタン）からなる２成分系の混合作動流体であり、特に、Ｒ３２が３０重量％以上６０重量％以下の混合作動流体である。

後述する圧縮機への適用においては、Ｒ１１２３にＲ３２を３０重量％以上混合することで、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。また、Ｒ３２の濃度が高いほど不均化反応をより抑制できる。これは、Ｒ３２のフッ素原子への分極が小さいことによる不均化反応を緩和する作用と、Ｒ１１２３とＲ３２は物理特性が似ていることから凝縮・蒸発など相変化時の挙動が一体となることによる不均化の反応機会を減少させる作用とにより、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制することができる。

また、Ｒ１１２３とＲ３２の混合冷媒は、Ｒ３２が３０重量％、Ｒ１１２３が７０％で共沸点を持ち、温度すべりがなくなる為、単一冷媒と同様な取り扱いが可能である。つまり、Ｒ３２を６０重量％以上混合すると、温度すべりが大きくなり、単一冷媒と同様な取り扱いが困難となる可能性があるため、Ｒ３２を６０重量％以下で混合することが望ましい。特に、不均化を防止するとともに、共沸点に近づくため温度すべりをより小さくし、機器の設計が容易とするために、Ｒ３２を４０重量％以上５０重量％以下で混合することが望ましい。

表１、表２は、Ｒ１１２３とＲ３２の混合作動流体のうち、Ｒ３２が３０重量％以上６０重量％以下となる混合割合での、冷凍サイクルの圧力、温度、圧縮機の押しのけ容積が同じ場合の冷凍能力およびサイクル効率（ＣＯＰ）を計算し、Ｒ４１０ＡとＲ１１２３と比較したものである。

まず、表１、表２の計算条件について説明する。近年、機器のサイクル効率を向上するため、熱交換器の高性能化が進み、実際の運転状態では、凝縮温度は低下し、蒸発温度は上昇する傾向にあり、吐出温度も低下する傾向にある。このため、実際の運転条件を考慮し、表１の冷房計算条件は、空気調和機器の冷房運転時（室内乾球温度 ２７℃、湿球温度 １９℃、室外乾球温度 ３５℃）に対応し、蒸発温度は１５℃、凝縮温度は４５℃、圧縮機の吸入冷媒の過熱度は５℃、凝縮器出口の過冷却度は８℃とした。また、表２の暖房計算条件は、空気調和機器の暖房運転時（室内乾球温度 ２０℃、室外乾球温度 ７℃、湿球温度 ６℃）に対応した計算条件で、蒸発温度は２℃、凝縮温度は３８℃、圧縮機の吸入冷媒の過熱度は２℃、凝縮器出口の過冷却度は１２℃とした。

表１、表２より、Ｒ３２を３０重量％以上６０重量％以下で混合することにより、冷房および暖房運転時に、Ｒ４１０Ａと比較して、冷凍能力は約２０％増加し、サイクル効率（ＣＯＰ）は９４〜９７％となり、温暖化係数はＲ４１０Ａの１０〜２０％に低減できる。

以上説明したように、Ｒ１１２３とＲ３２の２成分系において、不均化の防止、温度すべりの大きさ、冷房運転時・暖房運転時の能力、ＣＯＰを総合的に鑑みると（すなわち、後述する圧縮機を用いた空気調和機器に適した混合割合を特定すると）、３０重量％以上６０重量％以下のＲ３２を含む混合物が望ましく、さらに望ましくは、４０重量％以上５０重量％以下のＲ３２を含む混合物が望ましい。

＜作動流体の変形例１＞
本実施の形態の冷凍サイクル装置に封入される作動流体は、（１）Ｒ１１２３（１，１
，２−トリフルオロエチレン）と、（２）Ｒ１２５（テトラフオロエタン）からなる２成分系の混合作動流体であり特に、Ｒ１２５が３０重量％以上６０重量％以下の混合作動流体であってもよい。

後述する圧縮機への適用においては、Ｒ１２５を３０重量％以上混合することで、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。また、Ｒ１２５の濃度が高いほど不均化反応をより抑制できる。これは、Ｒ１２５のフッ素原子への分極が小さいことによる不均化反応を緩和する作用と、Ｒ１１２３とＲ１２５は物理特性が似ていることから凝縮・蒸発など相変化時の挙動が一体となることによる不均化の反応機会を減少させる作用とにより、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制することができる。また、Ｒ１２５は不燃性冷媒であるため、Ｒ１２５はＲ１１２３の燃焼性を低減できる。

表３、表４は、Ｒ１１２３とＲ１２５の混合作動流体のうち、Ｒ１２５が３０重量％以上６０重量％以下となる混合割合での、冷凍サイクルの圧力、温度、圧縮機の押しのけ容積が同じ場合の冷凍能力およびサイクル効率（ＣＯＰ）を計算し、Ｒ４１０ＡとＲ１１２３と比較したものである。なお、計算条件については、表１、表２と同様である。

表３、表４より、Ｒ１２５を３０重量％以上６０重量％以下で混合することにより、Ｒ４１０Ａと比較して、冷凍能力は９６〜１１０％となり、サイクル効率（ＣＯＰ）は９４〜９７％となる。

特に、Ｒ１２５を４０重量％以上５０重量％以下で混合することにより、Ｒ１１２３の不均化を防止するとともに、吐出温度を低減できるため、吐出温度が上昇する高付加運転時や冷凍冷蔵機器の設計が容易となる。さらに、温暖化係数はＲ４１０Ａの５０〜１００％に低減できる。

以上説明したように、Ｒ１１２３とＲ１２５の２成分系において、不均化の防止、燃焼
性の低減、冷房運転時・暖房運転時の能力、ＣＯＰ、吐出温度を総合的に鑑みると（すなわち、後述する圧縮機を用いた空気調和機器に適した混合割合を特定すると）、３０重量％以上６０重量％以下のＲ１２５を含む混合物が望ましく、さらに望ましくは、４０重量％以上５０重量％以下のＲ１２５を含む混合物が望ましい。

＜作動流体の変形例２＞
本実施の形態の冷凍サイクル装置に封入される作動流体は、（１）Ｒ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）と、（２）Ｒ３２（ジフオロメタン）、（３）Ｒ１２５（テトラフオロエタン）からなる３成分系の混合作動流体であり、特に、Ｒ３２とＲ１２５を合わせた混合割合が３０以上６０重量％未満であり、Ｒ１１２３の混合割合が４０重量％以上７０重量％未満である混合作動流体であってもよい。

後述する圧縮機への適用においては、Ｒ３２とＲ１２５を合わせた混合割合が３０重量％以上で、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。また、Ｒ３２とＲ１２５を合わせた混合割合が高いほど不均化反応をより抑制できる。また、Ｒ１２５はＲ１１２３の燃焼性を低減する。

表５、表６は、Ｒ３２とＲ１２５の混合割合をそれぞれ５０重量％と固定し、Ｒ１１２３と混合した場合の冷凍サイクルの圧力、温度、圧縮機の押しのけ容積が同じ場合の冷凍能力およびサイクル効率（ＣＯＰ）を計算し、Ｒ４１０ＡとＲ１１２３と比較したものである。なお、計算条件については、表１、表２と同様である。

表５、表６より、Ｒ３２とＲ１２５を合わせた混合割合が３０重量％以上６０重量％以下で、Ｒ４１０Ａと比較して、冷凍能力は１０７〜１１６％となり、サイクル効率（ＣＯＰ）は９３〜９６％となる。

特に、Ｒ３２とＲ１２５を合わせた混合割合が４０重量％以上５０重量％以下で、不均
化を防止するとともに、吐出温度を低減でき、燃焼性も低減できる。さらに、温暖化係数はＲ４１０Ａの６０〜３０％に低減できる。

なお、＜作動流体の変形例２＞では、３成分系の作動流体のＲ３２とＲ１２５の混合割合をそれぞれ５０重量％として説明したが、Ｒ３２の混合割合を０重量％以上１００重量％以下でとしてもよく、冷凍能力を増加させたい場合はＲ３２の混合割合を増加させ、反対にＲ３２の混合割合を減少させ、Ｒ１２５の混合割合を増加させると、吐出温度を低減させ、そして燃焼性を低減さることができる。

以上説明したように、Ｒ１１２３とＲ３２とＲ１２５の３成分系において、不均化の防止、燃焼性の低減、冷房運転時・暖房運転時の能力、ＣＯＰ、吐出温度を総合的に鑑みると（すなわち、後述する圧縮機を用いた空気調和機器に適した混合割合を特定すると）、Ｒ３２とＲ１２５を混合し、Ｒ３２とＲ１２５との和を３０重量％以上６０重量％以下とした混合物が望ましく、さらに望ましくは、Ｒ３２とＲ１２５との和を４０重量％以上５０重量％以下を含む混合物が望ましい。

図１は第１の実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図である。図２は第１の実施の形態における圧縮機構部の拡大図面である。図１と図２においてロータリ圧縮機は、電動機（モータ部）２と圧縮機構部３をクランク軸３１で連結して密閉容器１内に収納したものであって、圧縮機構部３は、シリンダ３０とこのシリンダ３０の両端面を閉塞する上軸受３４ａの端板３４と下軸受３５ａの端板３５とで形成された吸入室４９および圧縮室３９と、シリンダ３０内に上軸受３４ａおよび下軸受３５ａに支持されたクランク軸３１の偏心部３１ａに嵌合されたピストン３２と、このピストン３２の外周に偏心回転に追従して往復運動しシリンダ３０内を吸入室４９と圧縮室３９とに仕切るベーン３３を備えている。

クランク軸３１には軸線部に油穴４１が設けられるとともに、上軸受３４ａ、下軸受３５ａに対する壁部には、それぞれ油穴４１に連通した給油穴４２、４３が設けられている。また、クランク軸３１の偏心部３１ａに対する壁部には油穴４１に連通した給油穴４４が設けられ、外周部には油溝４５が形成されている。

一方、シリンダ３０には、吸入部に向けてガスを吸入する吸入ポート４０が開通され、上軸受３４ａには、吸入室４９から転じて形成される圧縮室３９からガスを吐出する吐出ポート３８が開通されている。吐出ポート３８は上軸受３４ａを貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポート３８の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁３６が設けられており、この吐出弁３６を覆うカップマフラ−３７とで構成されている。

圧縮機構部３は、低圧部側ではピストン３２の摺接部が吸入ポート４０を通過して吸入室４９を徐々に拡大しながら離れていき、吸入ポート４０から吸入室内にガスを吸入する。一方、圧縮室側ではピストン３２の摺動部が吐出ポート３８へ圧縮室３９を徐々に縮小しながら近づいていき、所定圧力以上に圧縮された時点で吐出弁３６が開いて吐出ポート３８からガスを流出し、カップマフラ−３７より密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内に吐出されたガスは、吐出管２３から冷凍サイクルに吐出される。

吐出ポート３８は上軸受３４ａを貫通する平面視円形の孔として形成されており、吐出ポート３８の上面には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される吐出弁３６が設けられており、この吐出弁３６を覆うカップマフラ−３７とで構成されている。

一方、クランク軸３１の偏心部３１ａと上軸受３４ａの端板３４とピストン３２の内周
面で囲まれる空間４６、クランク軸３１の偏心部３１ａと下軸受３５ａの端板３５とピストン３２の内周面で囲まれる空間４７が構成されている。その空間４６、４７には油穴４１から給油穴４２、４３を経て油が漏れ込んでくる。またこの空間４６、４７の圧力はほぼ常に圧縮室３９内部の圧力より高く、概ね吐出圧力と同じ状態にある。

また、シリンダ３０の高さはピストン３２が内部で摺動できるようにこのピストン３２の高さよりやや大きめに設定しなければならず、その結果として、このピストン３２の端面と上軸受３４ａ、下軸受３５ａの端面との間に隙間がある。そのため、この隙間を介して空間４６，４７から圧縮室３９へ油が漏れる。

クランク軸３１の表面にはリン酸マンガン皮膜処理が行われている。

以上のように構成されたロータリ圧縮機において、クランク軸３１の表面にリン酸マンガン皮膜処理を行うことにより、クランク軸３１を軸支する上軸受３４ａおよび下軸受３５ａとの摺動箇所およびピストン３２との摺動箇所の摺動状態を緩和することが可能となり、局所的な摺動熱の発生を抑制できるので、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。

また、本実施の形態の圧縮機は、圧縮機用潤滑油（冷凍機油）として、ポリオールエステル油が使用されている。本発明のポリオールエステルはとくに限定されるものではないが、構成アルコールとしてネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールからなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることで冷凍機油の粘度を幅広く調整することができて好ましい。これによれば、冷凍機油の粘度を自由に調整することができるため、ベーンとピストンの間の油膜を確保することができ摺動熱の発生を抑制できる。ポリオールエステル油のカルボニル基が、不均化反応が開始するきっかけとなるラジカルを補足するので、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。

また、本発明のポリオールエステルの構成脂肪酸としては特に限定されるものではないが、炭素数６から１２の脂肪酸を用いるのが最適である。構成脂肪酸が直鎖脂肪酸であっても分岐鎖脂肪酸であっても構わないが、直鎖脂肪酸の方がカルボニル基がアルキル基に立体的に遮蔽されていないためにラジカルをトラップする能力が高い。

また、圧縮機用潤滑油に添加される添加剤としては摩耗防止剤、酸化防止剤、重合抑制剤、反応物吸着剤を用いることができる。摩耗防止剤としては、リン酸エステル系・亜リン酸エステル系・チオリン酸塩系等があるが、冷凍サイクルに悪影響を及ぼしにくい、リン酸エステル系が最適である。

リン酸エステル系として具体的にはトリブチルホスフェート、トリペンチルホスフェート、トリヘキシルホスフェート、トリヘプチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリノニルホスフェート、トリデシルホスフェート、トリウンデシルホスフェート、トリドデシルホスフェート、トリトリデシルホスフェート、トリテトラデシルホスフェート、トリペンタデシルホスフェート、トリヘキサデシルホスフェート、トリヘプタデシルホスフェート、トリオクタデシルホスフェート、トリオレイルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート等が挙げられる。通常、リン酸エステル系摩耗防止剤は冷凍機油中に０．１〜３ｗｔ％添加することで、摺動部表面に効率的に吸着して摺動面でせん断力の小さな膜を作成することで摩耗防止効果が得られる。

これによれば、摩耗防止剤が摺動部表面に吸着し摩擦を低減することで発熱を抑制することで、Ｒ１１２３冷媒の自己分解反応を抑制する。

また、フェノール系酸化防止剤としては、具体的にプロピルガレート、２，４，５−トリヒドロキシブチロフェノン、ｔ−ブチルヒドロキノン、ノルジヒドログアイヤレチン酸、ブチルヒドロキシアニソール、４−ヒドロキシメチル−２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール、オクチルガレート、ブチルヒドロキシトルエン、ドデシルガレート等を用いることができる。これら酸化防止剤は基油に対して０．１〜１ｗｔ％添加することでラジカルを効率的に捕捉し反応を防止することができる。また酸化防止剤による基油自体の着色を最小限に抑えることができる。

これによれば、フェノール系酸化防止剤が、密閉容器１内で発生したラジカルを効率的に捕捉することで、Ｒ１１２３の分解反応を抑制する効果が得られる。

またＲ１１２３のような２重結合とフッ素原子を含む反応性の高い分子の反応を防ぐために、Ｒ１１２３の冷媒量に対して５％程度のリモネンを添加してもよい。本発明の圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル装置は密閉系であり、前述したように潤滑油が基油として封入されている。一般的にこのような圧縮機に封入される基油となる潤滑油の粘度は３２ｍｍ２／ｓから６８ｍｍ２／ｓ程度が一般的であり、一方リモネンの粘度は０．８ｍｍ２／ｓ程度とかなり低粘度であり、５％程度混ぜた場合には６０ｍｍ２／ｓ、１５％混ぜた場合には４８ｍｍ２／ｓ、３５％混ぜた場合には３２ｍｍ２／ｓと急激に粘度が下がる。そのためＲ１１２３の反応を防ぐために多量のリモネンを混ぜると、潤滑油の粘度低下から潤滑不良による磨耗や、摺動面の金属接触による金属せっけんの生成など、圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性に影響する。

本実施の形態の圧縮機の潤滑油は、反応を防ぐに適した量のリモネンの混合によって生じる基油の粘度低下を補うために、あらかじめ高粘度の潤滑油をベースにするか、リモネンの混合量と同等以上の量の超高粘度の潤滑油を混ぜることによって適正な潤滑油粘度を確保するものである。

具体的には５％リモネンを混合する場合の潤滑油の粘度は７８ｍｍ２／ｓ、３５％リモネンを混合する場合の潤滑油の粘度は２３０ｍｍ２／ｓ程度のものを選択すれば６８ｍｍ２／ｓを確保できる。なおリモネンによるＲ１１２３の反応を防ぐ効果を最大とするため、リモネンの混合量を７０％や８０％に増やすなど極端な例も考えられるが、ベースとなる高粘度の潤滑油の粘度がそれぞれ８５００ｍｍ２／ｓや２５０００ｍｍ２／ｓとなりＩＳＯ規格の最大値である３２００ｍｍ２／ｓを超え、またリモネンとの均一な混合も難しく実用的な適用は困難と考えられる。

また超高粘度潤滑油をリモネンと等量混合する場合には、８００ｍｍ２／ｓから１０００ｍｍ２／ｓの潤滑油を混合すれば３２ｍｍ２／ｓから６８ｍｍ２／ｓの粘度が得られる。なお、粘度差の異なるリモネンと超高粘度油を混合する場合に、リモネンに超高粘度油を少量ずつ添加しながら混合すれば比較的均一な組成粘度の潤滑油が得られる。

なお本実施の形態ではリモネンを例にしたが、テルペン類またはテルペノイド類ならば同様の効果が得られ、例えばヘミテルペン類のイソプレン、プレノール、３−メチルブタン酸やモノテルペン類のゲラニル二リン酸、シネオール、ピネンやセスキテルペン類のファルネシル二リン酸、アーテミシニン、ビサボロール、ジテルペン類のゲラニルゲラニル二リン酸、レチノール、レチナール、フィトール、パクリタキセル、ホルスコリン、アフィジコリンやトリテルペン類のスクアレン、ラノステロールなど圧縮機や冷凍サイクル装置の使用温度や要求される潤滑油粘度に応じて選択することができる。

また、例記した粘度については高圧容器を有する圧縮機での具体例であり、さらに５ｍ
ｍ２／ｓから３２ｍｍ２／ｓの低い潤滑油の粘度で使用される低圧容器の圧縮機でも同様の実施が可能であり、同様の効果が得られることは言うまでもない。

なお、リモネンなどのテルペン類とテルペノイド類はプラスチックに対して溶解性を有するが、３０％以下程度の混合ならばその影響は僅かであり、圧縮機内のプラスチックに要求される電気絶縁性が問題となるレベルではない。しかし長期的な信頼性が要求される場合や、常時使用温度が高い場合など、問題がある場合には耐薬品性を有するポリイミド、ポリイミドアミドやポリフェニレンスルファイドを使用することが望ましい。

また、本実施の形態の圧縮機のモータ２の巻き線は、ワニス（熱硬化性絶縁材）が、導体上に絶縁被膜を介して塗布焼き付けされている。熱硬化性絶縁材は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。この中でポリイミド樹脂は、前駆体であるポリアミド酸の状態で塗布し３００℃前後で焼き付けることによりポリイミド化することができる。イミド化反応はアミンとカルボン酸無水物の反応により起こることが知られている。Ｒ１１２３冷媒は電極間のショートでも反応する可能性があるため、モータ巻線上に芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを反応させてできるポリイミド前駆体を主成分とするポリイミド酸ワニスを塗布することで電極間のショートを防止できる。

このため、モータ２のコイルが液冷媒に浸漬した状態でも巻線間の抵抗を高いままに保つことが可能になり、巻線間の放電を抑制しその結果Ｒ１１２３冷媒の自己分解反応を抑制する効果が得られる。

図５は本実施の形態に係る圧縮機の給電ターミナル付近の構造を示した部分断面図である。図５において、７１は給電ターミナル、７２はガラス絶縁物、７３は給電用端子を保持する金属製蓋体、７４は給電ターミナルに接続した旗型端子、７５はリード線である。本実施の形態に係る圧縮機では、圧縮機の密閉容器１の内側の給電ターミナル上に前記絶縁部材と密着させたドーナツ状の絶縁部材７６を配接している。ドーナツ状の絶縁部材は絶縁性を保つものでフッ酸に耐性を有するものが最適である。たとえば、セラミック製ガイシやＨＮＢＲゴム製ドーナツ型スペーサなどが挙げられる。ドーナツ状の絶縁部材はガラス絶縁物と密着することは必須であるが、接続端子とも密着している方が好ましい。

このように構成された給電ターミナルは、ドーナツ状の絶縁部材により給電端子と蓋体の圧縮機内面での沿面距離が長くなっており、ターミナルトラッキングを防止しＲ１１２３の放電エネルギーによる着火を防止することができる。またＲ１１２３の分解により発生したフッ酸がガラス絶縁物を腐食することを防止する。

なお、本実施の形態の圧縮機は、吐出口が密閉容器１内に開放され、密閉容器１内が圧縮室１５で圧縮された冷媒で満たされる、いわゆる高圧シェル型の圧縮機でもよいが、吸入口１８が密閉容器１内に開放され、密閉容器１内が圧縮室１５で圧縮される前の冷媒で満たされる、いわゆる低圧シェル型の圧縮機であれば、密閉容器１内で加熱されて圧縮室１５内に導入されるまでの間に温度上昇が生じやすい構成において、圧縮室１５での低温冷媒導入による低温化がより顕著となり、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制する上で望ましい。

また、高圧シェル型の圧縮機でも、吐出口から吐出された冷媒をモータ部２の周囲を通過させ、密閉容器１内でモータ部２で加熱された後に、吐出管２３から密閉容器１の外へ吐出されるように構成してもよい。これによれば、吐出管２３から吐出される冷媒の温度が同等としても、圧縮室１５での冷媒温度を低下させることができるため、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制する上で望ましい。
（実施の形態２）
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、圧縮機の形式が異なる点である。図６は、本発明の第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。以下、スクロール圧縮機について、その動作、作用を説明する。

図６に示すように本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機は、密閉容器７と、その内部にモータ部（電動機）８と、圧縮機構部（圧縮機構）９を備えて構成されている。圧縮機構９は、電動機８により駆動されるクランク軸１０と、旋回スクロール１１と、固定スクロール１２と、旋回スクロール１１を固定スクロール１２に対して自転させずに旋回運動させるように支持するオルダムリング１３と、このオルダムリング１３を前記支持のために移動できるように支持するフレーム１４で構成されている。

クランク軸１０はフレーム１４の軸受１６および軸受１７によって支持されている。旋回スクロール１１はその軸１１ａがクランク軸１０のクランク部１０ａに設けられた軸受１０ｃで支持され、一方固定スクロール１２と互いに噛み合わされて圧縮室１５を形成している。なお、１８は吸入口であり、１９は吐出口である。

固定スクロール１２と旋回スクロール１１の摺動面にはリン酸マンガン皮膜処理が行われている。

密閉容器７の１６は吸入管であり、蒸発器６４に接続され、２３は吐出管であり、凝縮器６２に接続されている。

密閉容器７内の最下部には油溜め２０が設けられ、油溜め２０内の圧縮機用潤滑油（潤滑油、冷凍機油）２１はクランク軸１０の油供給路１０ｂを通じて潤滑対象部へ供給されるが、軸受１６には油供給穴１０ｄより供給される。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動機８に駆動されてクランク軸１０が回転すると、オルダムリング１３を介し旋回スクロール１１が旋回運動し、ガス冷媒を吸入管２２から吸入口１８へと吸入する。圧縮室１５において、ガス冷媒は吸入口１８に通じる外周側から吐出口１９に通じる内周側に移動されながらその容積を縮小して圧縮され、吐出口１９から密閉容器７内に吐出される。高温高圧のガス冷媒は、吐出管２３から冷凍サイクルに供給されるが、凝縮器６２で液化され、絞り機構６３で減圧され二相となり、蒸発器６４に至る。その後、二相冷媒は、蒸発器６４にてガス化されてスクロール圧縮機の吸入管２２に至る。

以上のように構成されたスクロール圧縮機において、固定スクロール１２と旋回スクロール１１の摺動面の表面にリン酸マンガン皮膜処理を行うことにより、固定スクロール１２と旋回スクロール１１の摺動箇所の摺動状態を緩和することが可能となり、局所的な摺動熱の発生を抑制できるので、Ｒ１１２３の不均化反応を抑制できる。尚、本効果は、旋回スクロール１１または固定スクロール１２のいずれか一方にのみリン酸マンガン皮膜処理を行った場合にも同様の効果が期待できる。

（実施の形態３）
図７に、本発明の第３の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１０１を示す。本実施の形態の冷凍サイクル装置１０１は、圧縮機１０２、凝縮器１０３、絞り機構である膨張弁１０４、蒸発器１０５の順に冷媒配管１０６で接続し、冷凍サイクル回路を構成している。冷凍サイクル回路内には、作動流体（冷媒）が封入されている。

次に、冷凍サイクル装置の構成について説明する。

凝縮器１０３、蒸発器１０５には、周囲媒体が空気の場合には、フィンアンドチューブ型熱交換器やパラレルフロー形（マイクロチューブ型）熱交換器などが用いられる。

一方、周囲媒体がブライン、もしくは、二元式冷凍サイクルの冷媒の場合の凝縮器１０３、蒸発器１０５には、二重管熱交換器やプレート式熱交換器、シェルアンドチューブ熱交換器が用いられる。

膨張弁１０４には、例えば、パルスモータ駆動方式の電子膨張弁などが使用される。

冷凍サイクル装置１０１には、凝縮器１０３において、冷媒と熱交換する周囲媒体（第１の媒体）を、凝縮器１０３の熱交換面へと駆動（流動）する流体機械（第１搬送手段）１０７ａが設置されている。また、冷凍サイクル装置１０１には、蒸発器１０５において、冷媒と熱交換する周囲媒体（第２の媒体）を、蒸発器１０５の熱交換面へと駆動（流動）する流体機械（第２搬送手段）１０７ｂが設置されている。

周囲媒体としては、大気中の空気が用いられることもあれば、水、もしくは、エチルグリコールなどのブラインが用いられる場合もあるし、冷凍サイクル装置１０１が二元式冷凍サイクルの場合には、冷凍サイクルおよび作動温度域に好ましい冷媒、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、二酸化炭素などが用いられる。

周囲媒体を駆動する流体機械１０７ａ、ｂには、周囲媒体が空気の場合、プロペラファンなどの軸流送風機、横流送風機、ターボ送風機などの遠心送風機が使用され、周囲媒体がブラインの場合には、遠心ポンプなどが使用される。

なお、冷凍サイクル装置１０１が二元式冷凍サイクルの場合には、周囲媒体搬送用の流体機械１０７ａ、１０７ｂは圧縮機がその役目を負う。

凝縮器１０３において、その内部を流れる冷媒が二相（ガスと液が混合した状態）で流れる箇所（以下、本明細書では「凝縮器の二相管」と称する）には、凝縮温度検知手段１１０ａが設置されており、冷媒温度が測定可能となっている。

また、凝縮器１０３出口と膨張弁１０４入口との間には、凝縮器出口温度検知手段１１０ｂが設置されている。凝縮器出口温度検知手段１１０ｂは、膨張弁１０４入口の過冷度（膨張弁入口温度から凝縮器温度を引いた値）を検出可能としている。

蒸発器１０５において、その内部を流れる冷媒が二相で流れる箇所（以下、本明細書では「蒸発器の二相管」と称する）には、蒸発温度検知手段１１０ｃが設けられ、蒸発器１０５内の冷媒の温度の計測が可能となっている。

圧縮機１０２吸入部（蒸発器１０５出口と圧縮機１０２入口との間）には、吸入温度検知手段１１０ｄが設けられている。これにより、圧縮機１０２に吸入される冷媒の温度（吸入温度）の計測が可能となっている。

温度検知手段１１０ａ〜１１０ｄには、例えば、冷媒が流れる配管や伝熱管の外管で接触接続された電子式サーモスタットが使用されている場合もあれば、直接、作動流体と接触するさや管方式の電子式サーモスタットが使用されている場合もある。

凝縮器１０３出口と膨張弁１０４入口との間には、冷凍サイクルの高圧（圧縮機１０２出口から膨張弁１０４入口までの冷媒が高圧で存在する領域）側の圧力を検知する高圧側圧力検知手段１１５ａが設置されている。

膨張弁１０４出口には、冷凍サイクルの低圧（膨張弁１０４出口から圧縮機１０２入口までの冷媒が低圧で存在する領域）側の圧力を検知する低圧側圧力検知手段１１５ｂが設置されている。

圧力検知手段１１５ａ、１１５ｂとしては、例えば、ダイヤフラムの変位を電気的信号に変換するものなどが用いられる。なお、高圧側圧力検知手段１１５ａと低圧側圧力検知手段１１５ｂに替えて、差圧計（膨張弁１０４出入口の圧力差を計測する計測手段）を使用してもよい。

なお、以上の構成の説明において、温度検知手段１１０ａ〜１１０ｄ、圧力検知手段１１５ａ、１１５ｂをすべて備えるものとして説明しているが、後述する制御において、検出値を用いない検知手段を省略できることは、いうまでもない。

冷凍サイクル装置１０１の制御方法について説明する。まず、通常の運転時での制御について説明する。

通常の運転時には、吸入温度検知手段１１０ｄと蒸発温度検知手段１１０ｃとの温度差である、圧縮機１０２の吸入部での作動流体の過熱度を計算する。そして、この過熱度があらかじめ定められた目標過熱度（例えば、５Ｋ）となるように、膨張弁１０４を制御する。

あるいは、圧縮機１０２の吐出部に吐出温度検知手段（図示せず）をさらに設け、その検出値を用いて、制御を行うことも可能である。この場合には、吐出温度検知手段と凝縮温度検知手段１１０ａとの温度差である、圧縮機１０２の吐出部での作動流体の過熱度を計算する。そして、この過熱度があらかじめ定められた目標過熱度となるように、膨張弁１０４を制御する。

次に、不均化反応が起こる可能性が高まる特異な運転状態となった場合の制御について説明する。

本実施の形態においては、凝縮温度検知手段１１０ａの温度検出値が過大になった場合には、膨張弁１０４を開き、冷凍サイクル装置１０１内の高圧側作動流体圧力・温度を下げる制御を行う。

一般的に、二酸化炭素を除いた冷媒では、臨界点（後述の図８においてＴ_ｃｒｉと記載された点）を超えた超臨界条件とならないようにする必要がある。超臨界状態においては、物質はガスでも液体でもない状態となり、その挙動は不安定かつ活発である。

ここで、本実施の形態においては、この臨界点での温度（臨界温度）を一つの目安として、この温度より、あらかじめ定められた値（５Ｋ）以内には凝縮温度が近づかないように、膨張弁１０４の開度を制御するものである。なお、Ｒ１１２３を含む作動流体（混合冷媒）を使用する場合には、その混合冷媒の臨界温度を用いて、作動流体の温度が（臨界温度−５）℃以上にならないように制御される。

具体的には、図８のモリエル線図を用いて説明する。図８において、不均化反応発生の原因となる過大な圧力条件下にある冷凍サイクルを実線（ＥＰ）で示し、破線（ＮＰ）で
正常運転下にある冷凍サイクルを示す。

もし、凝縮器１０３の二相管に設けられた凝縮温度検知手段１１０ａでの温度値が、あらかじめ制御装置に記憶された臨界温度に対して、５Ｋ以内となると（図８中のＥＰ）、膨張弁１０４開度を開く側に制御する。その結果、図８のＮＰのように、冷凍サイクル装置１０１の高圧側である凝縮圧力が低下するので、冷媒圧力の過度な上昇によって生じる不均化反応を抑制することが可能となるか、不均化反応が生じた場合においては、圧力上昇を抑制することが可能となる。

なお、凝縮温度検知手段１１０ａによって計測された凝縮温度から、間接的に凝縮器１０３内圧力を把握し、膨張弁１０４開度を制御する上述の制御方法は、Ｒ１１２３を含んだ作動流体が共沸、もしくは、擬共沸で、凝縮器１０３内のＲ１１２３を含む作動流体の露点と沸点に温度差（温度勾配）がないか、小さい場合には、凝縮圧力の代わりに、凝縮温度を指標として用いることができるので、特に好ましい。

＜制御方法の変形例１＞
あるいは、上述のように、臨界温度と凝縮温度とを比較することで、間接的に、冷凍サイクル装置１０１の高圧（凝縮器内冷媒圧力）状態を検知して、適切な動作を膨張弁１０４などに指示する制御方法に替えて、直接測定した圧力を元にして、膨張弁１０４開度制御を行うものであってもよい。

図９は、この制御動作をモリエル線図に示した図である。図９において、圧縮機吐出部から凝縮器、膨張弁入口にかけて、過度な圧力上昇が生じつつある状態の冷凍サイクルを実線（ＥＰ）で示し、破線（ＮＰ）で上述の過度な圧力状態から脱した状態の冷凍サイクルを示す。

運転中において、あらかじめ制御装置に記憶された臨界点での圧力（臨界圧力）Ｐ_ｃｒｉから、例えば高圧側圧力検知手段１１５ａで検知される凝縮器出口圧力Ｐ_ｃｏｎｄを引いた圧力差があらかじめ定められた値（Δｐ＝０．４ＭＰａ）より小さくなった場合（図９中のＥＰ）には、圧縮機１０２吐出から膨張弁１０４入口にかけて、Ｒ１１２３を含む作動流体にて不均化反応が生じたか、もしくは、生じる恐れが高いと判定して、この高圧条件下の持続を避けるように、膨張弁１０４開度を開く側に制御する。

その結果、図９中の冷凍サイクルは図中のＮＰのように高圧（凝縮圧力）が下がる側に作用し、不均化反応発生の原因となる、もしくは、不均化反応後生じる圧力上昇を抑制する。

本制御方法は、Ｒ１１２３を含む作動流体において、非共沸状態である場合、とりわけ、凝縮圧力において温度勾配が大きい場合に使用するのが好ましい。

＜制御方法の変形例２＞
あるいは、臨界温度や臨界圧力を基準とした制御方法に替えて、過冷度に基づく制御方法であってもよい。図１０は、この制御動作をモリエル線図に示した図である。図１０において、不均化反応発生の原因となる過大な圧力条件下にある冷凍サイクルをＥＰとし、実線で示し、正常運転下にある冷凍サイクルをＮＰとし、破線で示す。

一般に、冷凍サイクル装置において、膨張弁、圧縮機等の冷凍サイクルの適正な制御、熱交換器サイズ、冷媒充填量適正化によって、凝縮器内冷媒の温度は、周囲媒体に対して、一定程度温度が高くなるように設置される。過冷度については、５Ｋ程度の値をとるのが一般的である。同様の冷凍サイクル装置を使用するＲ１１２３を含む作動流体において
も同様な措置がとられる。

上記のような措置がとられた冷凍サイクル装置において、もし、冷媒圧力が過度に高くなると、図１０のＥＰに示す通り、膨張弁１０４入口の過冷度も上昇する傾向がある。そこで、本実施の形態では、膨張弁１０４入口の冷媒の過冷度を基準として、膨張弁１０４の開度を制御している。

なお、本実施形態においては、正常運転時の膨張弁１０４入口での冷媒の過冷度を５Ｋと考え、その値の３倍の１５Ｋを目安として、膨張弁１０４開度を制御することにしている。閾値とする過冷度を３倍としたのは、運転条件によっては、その範囲で過冷度が変化する可能性があるからである。

具体的に、まず、過冷度を凝縮温度検知手段１１０ａと凝縮器出口温度検知手段１１０ｂの検出値から算出する。過冷度は、凝縮温度検知手段１１０ａに検出値から凝縮器出口温度検知手段１１０ｂの検出値を引いた値である。そして、膨張弁１０４入口での過冷度があらかじめ定められた値（１５Ｋ）に達すると、膨張弁１０４開度を開く方向に動作し、冷凍サイクル装置１０１の高圧部分である凝縮圧力を下げる方向に制御する（図１０の実線から破線）。凝縮圧力が低下することは、凝縮温度が低下することと同じであるので、凝縮温度Ｔｃｏｎｄ１からＴｃｏｎｄ２へと減少し、膨張弁１０４入口での過冷度は、Ｔｃｏｎｄ１−Ｔｅｘｉｎ から、Ｔｃｏｎｄ２−Ｔｅｘｉｎへと過冷度が減少（ここで、膨張弁１０４入口の作動流体温度は変わらずＴｅｘｉｎであるとする）する。上述の通り、冷凍サイクル装置内の凝縮圧力低下に伴って過冷度も低下するので、過冷度を基準とした場合でも、冷凍サイクル装置内の凝縮圧力の制御が可能であることがわかる。

図１１には、本実施の形態の冷凍サイクルの配管の一部を構成する配管継手１１７を示す。本発明の冷凍サイクル装置１０１を、例えば、家庭用のスプリット型の空気調和装置（空調装置）に使用する場合、室外熱交換器を有する室外ユニットと室内熱交換器を有する室内ユニットから構成される。室外ユニットと室内ユニットはその構成上、一体とすることはできないので、図１１に示したユニオンフレア１１１のような機械的継手を用いて、設置場所で接続される。

もし、作業の不手際などの原因によって、機械的継手の接続状態が悪くなると、継手部分から冷媒が漏えいし、機器性能に悪影響を及ぼす。また、Ｒ１１２３を含む作動流体自身は温暖化効果を有する温室効果ガスであるので、地球環境に悪い影響を与える恐れがある。それゆえ、冷媒漏えいを迅速に検知し、修繕することが求められる。

冷媒漏えいの検知には、検知剤を当該部位に塗布して、バブルが発生したら検知する方法や、検知センサーを用いる方法などがあるが、これらはいずれも作業の手間が大きい。

そこで、本実施の形態においては、ユニオンフレア１１１外周に重合促進剤を含んだシール１１２を巻くことで冷媒漏えい検知を容易にするとともに、漏れ量の低減を図っている。

具体的には、Ｒ１１２３を含む作動流体において、重合反応が生じると、フッ素化炭素樹脂の一つであるポリテトラフルオロエチレンが発生することを利用する。Ｒ１１２３を含む作動流体と重合促進剤とを漏えい箇所で意図的に接触させて、当該漏えい箇所で、ポリテトラフルオロエチレンが析出・固化するようにしている。その結果、視覚的に漏れを容易に検知しやすくなるので、漏えいの発見と修繕までにかかる時間を短縮できる。

さらに、ポリテトラフルオロエチレンの発生部位は、Ｒ１１２３を含む作動流体の漏え
い部位であるために、おのずと、漏えいを妨げる部位に重合生成物が発生・付着するので
（実施の形態４）
図１２には、本発明の第４の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１３０を示す。図１２に示した冷凍サイクル装置１３０と実施の形態３の冷凍サイクル装置１０１との構成の差異は、新たに、膨張弁１０４入口、出口と接続された開閉弁を備えたバイパス管１１３が設置された点と、凝縮器１０３出口と膨張弁１０４入口との間には、リリーフ弁１１４を有するパージラインが備えられている点である。そして、リリーフ弁１１４の開口側は室外に配置されている。なお、図１２においては、図７を用いて説明した温度検知手段１１０ａ〜ｄ、圧力検知手段１１５ａ、１１５ｂ等の記載は省略した。

実施の形態３で説明した制御方法（例えば、Ｒ１１２３を含む作動流体の臨界点温度から凝縮器１０３の二相管で測定される作動流体温度を差し引いた値が５Ｋ以上となるように、膨張弁１０４開度を制御する制御方法や、作動流体の臨界圧力と高圧側圧力検知手段１１５ａで検知される圧力との差が、０．４ＭＰａ以上となるように制御する制御方法）を行い、膨張弁１０４開度を開いた場合においても、圧力降下に改善が見られない場合や、圧力降下速度を速めたい状況が生じる可能性がある。

そこで、上記のような状況がもし発生した場合においては、本実施の形態のバイパス管１１３に設けた開閉弁を開き、バイパス管１１３に冷媒を流すことで、急速に高圧側の作動流体圧力を下げ、冷凍サイクル装置１３０の破損を抑制することが可能となる。

さらに、膨張弁１０４開度の開度大とする制御と、バイパス管１１３に設けた開閉弁の制御に加えて、圧縮機１０２を非常停止すれば、冷凍サイクル装置１３０の破損を防ぐ上でさらに好ましい。なお、圧縮機１０２を非常停止する場合において、第１搬送手段１１７ａや第２搬送手段１１７ｂは停止させないことが、急速に高圧側の作動流体圧力を下げる上で望ましい。

以上の対応を行った場合においても、なお不均化反応が抑制されなければ、具体的には、作動流体の臨界温度と凝縮温度検知手段１１０ａで検知される凝縮温度の差が５Ｋ未満である、または、作動流体の臨界圧力と高圧側圧力検知手段１１５ａで検知される圧力との差が、０．４ＭＰａ未満である、場合には、さらに冷凍サイクル装置１３０内の冷媒圧力が上昇してしまう恐れがあるので、高圧となった冷媒を外部に逃し、冷凍サイクル装置１３０の破損を防ぐ必要性が生じる。そこで、冷凍サイクル装置１３０内のＲ１１２３を含む作動流体を外部空間にパージするリリーフ弁１１４を開く。

リリーフ弁１１４の冷凍サイクル装置での設置位置は高圧側が好ましく、本実施例で示した凝縮器出口から膨張弁入口（この位置で、作動流体は、高圧の過冷液状態であるので、不均化反応に伴う急峻な圧力上昇の結果生じる水撃作用が起こりやすい）にかけて設置するか、圧縮機吐出部から凝縮器入口（この位置で、作動流体は、高温高圧のガス状態で存在するので、分子運動が活発になり、不均化反応そのものが発生しやすい）にかけての設置が特に好ましい。

リリーフ弁１１４は、室外ユニット側に設けられている。この形態の場合、空調装置であれば、室内側の居住スペースへの作動流体放出がないように、冷凍冷蔵ユニットであれば、ショーケースなど商品陳列側への作動流体放出をしないようにする構成として、人間や商材や直接影響が及ぼさないように考慮されている。

なお、リリーフ弁１１４を開くとともに、冷凍サイクル装置１３０を停止する、例えば、電源をＯＦＦすることが、安全上望ましい。

（実施の形態５）
図１３には、本発明の第５の実施の形態に係る冷凍サイクル装置１４０を示す。図１３に示した冷凍サイクル装置１４０と実施の形態１の冷凍サイクル装置１０１との構成の差異は、凝縮器１０３に流入する前の第１の媒体の温度を検知する第１媒体温度検知手段１１０ｅと、蒸発器１０５に流入する前の第２の媒体の温度を検知する第２媒体温度検知手段１１０ｆとを設けた点と、温度検知手段１１０ａ〜１１０ｆ、圧力検知手段１１５ａ、１１５ｂの検出値や、圧縮機１０２、流体機械１０７ａ、１０７ｂの入力電力が一定時間、電子記録装置（図示せず）に記録される点である。

図１４は、本実施の形態の冷凍サイクル装置１４０の動作をモリエル線図上に示した図である。図１４において、ＥＰで示した冷凍サイクルが不均化反応発生時の凝縮圧力、ＮＰで示した冷凍サイクルが正常運転時の冷凍サイクルを示す。なお、図１４において、凝縮圧力上昇時のサイクル変化（例：ＮＰとＥＰの蒸発圧力の差異など）については、説明の簡単のため、記載していない。

凝縮器１０３内の二相管で測定されるＲ１１２３を含む作動流体の凝縮温度が急激に上昇する原因としては、（１）周囲媒体温度Ｔｍｃｏｎ，Ｔｍｅｖａの急激な上昇、（２）圧縮機１０２の動力上昇による昇圧作用、（３）周囲媒体の流動変化（周囲媒体を駆動する流体機械１０７ａ、１０７ｂのいずれかの動力上昇）が考えられる。これらの要因以外、Ｒ１１２３を含む作動流体特有の事象としては、（４）不均化反応による昇圧作用が挙げられる。そこで、不均化反応が生じたと特定するために、（１）から（３）の事象が生じていないことを判別して制御することが本実施の形態の特徴である。

そこで、本実施の形態の制御方法としては、（１）〜（３）の温度あるいは入力電力の変化量に対して、Ｒ１１２３を含む作動流体の凝縮温度の変化量が大きい場合に膨張弁が開く側に制御する。

以下に具体的な制御方法について説明する。まず、温度変化量と入力電力値の変化量とを同じ基準の下で比較するのは困難なので、温度変化量を計測する際は、入力電力が変化しないように制御する。つまり、温度変化量の計測時には、圧縮機１０２や流体機械１０７ａ、１０７ｂのモータ回転数を一定に保つ。

例えば、温度変化量は、ある時間間隔で、例えば、１０秒〜１分間計測される。この計測に先立って、たとえば、１０秒〜１分程度前から、圧縮機１０２、および、流体機械１０７ａ、７ｂの入力電力量を一定値に保つ。このとき、圧縮機１０２、および、流体機械１０７ａ、１０７ｂの入力電力量の単位時間当たりの変化量は概ねゼロとなる。ここで、概ねゼロとしたのは、圧縮機１０２においては、冷媒偏りによる圧縮機吸入状態の変化や、流体機械１０７ａ、１０７ｂにおいては、第１、２媒体が周囲空気の場合には、風の吹き込み等の影響によって、入力電力に若干の変動が生じるためである。つまり、この概ねゼロとは、若干の変動を含んであらかじめ定めた所定値より小さいことを意味する。

以上のような条件下において、凝縮温度検知手段１１０ａで測定される凝縮温度の単位時間当たりの変化量が、第１媒体温度検知手段１１０ｅで検知される第１媒体の温度の単位時間当たりの変化量と、第２媒体温度検知手段１１０ｆで検知される第２媒体の温度の単位時間のいずれかよりも大きい場合には、不均化反応が発生したとみなして、膨張弁１０４を開方向に制御する。

なお、膨張弁１０４開度制御のみで、不均化反応に伴って発生する圧力上昇が制御できない場合に備えて、実施の形態４で示したような、膨張弁１０４と並列にバイパス管１１３を備えたり、圧縮機１０２の非常停止、さらに、外部への冷媒放出して圧力を下げるリ
リーフ弁１１４などの手段を設けてもよい。

また、本実施形態においては、凝縮器１０３の二相管に設置した温度検知手段の変化量を基準として実施する膨張弁１０４の制御例を示したが、圧縮機１０２吐出部から膨張弁１０４入口にかけて、どこかのポイントでの圧力の変化量を基準としてもかまわないし、膨張弁１０４入口の過冷度の変化量を基準としてもかまわない。

なお、本実施の形態を上述の本発明の実施の形態３または４のいずれかと組み合わせて用いると、さらなる信頼性の向上を得ることが可能となり好ましい。

上述したように、本発明にかかる圧縮機や冷凍サイクル装置は、Ｒ１１２３を含む作動流体を用いるのに適しているため、給湯器、カーエアコン、冷凍冷蔵庫、除湿機等の用途にも適用できる。

１、７ 密閉容器
２、８ 電動機
３、９ 圧縮機構部
１０ クランク軸
１１ 旋回スクロール
１２ 固定スクロール
１３ オルダムリング
１４ フレーム
１５ 圧縮室
１６、１７ 軸受
１８ 吸入口
１９ 吐出口
２１ 潤滑油
２２ 吸入管
２３ 吐出管
３０ シリンダ
３１ クランク軸
３２ ピストン
３１ａ 偏心部
３４ 端板
３４ａ 上軸受
３５ 端板
３５ａ 下軸受
３６ 吐出弁
３７ カップマフラー
３８ 吐出ポート
３９ 圧縮室
４０ 吸入ポート
４１ 油穴
４２、４３、４４ 給油穴
４６、４７ 空間
４５ 油溝
４９ 吸入室
６１ 圧縮機
６２ 凝縮器
６３ 絞り機構
６４ 蒸発器
７１ 給電ターミナル
７２ ガラス絶縁物
７３ 給電用端子を保持する金属製蓋体
７４ 旗型端子
７５ リード線
７６ ドーナツ状の絶縁部材
１０１、１３０、１４０ 冷凍サイクル装置
１０２ 圧縮機
１０３ 凝縮器
１０４ 膨張弁
１０５ 蒸発器
１０６ 冷媒配管
１０７ａ、１０７ｂ 流体機械
１０８ 等温線
１０９ 飽和液線、飽和蒸気線
１１０ａ 凝縮温度検知手段
１１０ｂ 凝縮器出口温度検知手段
１１０ｃ 蒸発温度検知手段
１１０ｄ 吸入温度検知手段
１１０ｅ 第１媒体温度検知手段
１１０ｆ 第２媒体温度検知手段
１１１ ユニオンフレア
１１２ 重合促進剤を含んだシール
１１３ バイパス管
１１４ リリーフ弁
１１５ａ 高圧側圧力検知手段
１１５ｂ 低圧側圧力検知手段
１１６ 周囲媒体の流路
１１７ 配管継手
ＥＰ 過度な圧力条件下にある冷凍サイクルの状態変化
ＮＰ 正常運転時の冷凍サイクルの状態変化

Claims (15)

1. １，１，２−トリフルオロエチレンを含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、少なくとも１つのシリンダと、前記シリンダ内に設けられたクランク軸の偏心部に嵌合されたピストンと、前記ピストンの偏心運動に伴い前記シリンダ内を吸入室と圧縮室に仕切るベーンと、前記シリンダの両端面を閉塞する二つの端板とを備え、前記クランク軸の表面処理として、リン酸マンガン皮膜が施され、前記ポリオールエステル油は、基油と、テルペン類またはテルペノイド類と、前記基油より高粘度の潤滑油とを含み、前記高粘度の潤滑油は前記テルペン類またはテルペノイド類と同等量以上であって、前記ポリオールエステル油は前記基油と同等の粘度であることを特徴とする圧縮機。
2. １，１，２−トリフルオロエチレンを含む冷媒を作動流体として用い、ポリオールエステル油を圧縮機用潤滑油として用い、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方向に形成される圧縮室を備え、前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールの少なくともいずれか一方の表面処理として、リン酸マンガン皮膜が施され、前記ポリオールエステル油は、基油と、テルペン類またはテルペノイド類と、前記基油より高粘度の潤滑油とを含み、前記高粘度の潤滑油は前記テルペン類またはテルペノイド類と同等量以上であって、前記ポリオールエステル油は前記基油と同等の粘度であることを特徴とする圧縮機。
3. 前記作動流体は、ジフルオロメタンを含む混合作動流体であって、前記ジフルオロメタンは３０重量％以上６０重量％以下である、または、テトラフルオロエタンを含む混合作動流体であって、前記テトラフルオロエタンは３０重量％以上６０重量％以下である、または、ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンを含む混合作動流体であって、前記ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンとを混合し、前記ジフルオロメタンとテトラフルオロエタンを合わせた混合割合は３０重量％以上６０重量％以下である、請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記ポリオールエステル油が、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトールからなる群から選ばれた少なくとも１種を
   構成アルコールとする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
5. 前記ポリオールエステル油が、リン酸エステル系摩耗防止剤を含有する請求項１〜３のい ずれか１項に記載の圧縮機。
6. 前記ポリオールエステル油が、フェノール系酸化防止剤を含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
7. 前記テルペン類またはテルペノイド類の量は、前記１，１，２−トリフルオロエチレンの量に対して１％以上５０％未満である請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
8. 前記ピストンまたは前記旋回スクロールを駆動するモータ部を備え、前記モータ部は、熱硬化性絶縁材が導体上に絶縁被膜を介して塗布焼き付けされてなる電線をコイルに用いたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
9. 前記圧縮室と前記モータ部とを収納する密閉容器を備え、前記密閉容器は、口部に絶縁部材を介して設置された給電ターミナルと、前記給電ターミナルをリード線と接続するための接続端子を有し、前記密閉容器の内側の給電ターミナル上に前記絶縁部材に密着させてドーナツ状の絶縁部材を配接することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮機と、前記圧縮機により圧縮されて高圧になった冷媒ガスを冷却する凝縮器と、前記凝縮器により液化された高圧冷媒を減圧する絞り機構と、前記絞り機構により減圧された冷媒をガス化する蒸発器と、を配管により連結して構成した冷凍サイクル装置。
11. 前記凝縮器に設けられた凝縮温度検知手段を備え、前記作動流体の臨界温度と前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度の差が、５Ｋ以上になるように、前記絞り機構の開度を制御する請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記圧縮機の吐出部と前記絞り機構の入口との間に設けられた高圧側圧力検知手段を備え、前記作動流体の臨界圧力と前記高圧側圧力検知手段で検知される圧力との差が、０．４ＭＰａ以上となるように、前記絞り機構の開度を制御する請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記凝縮器と前記絞り機構との間に設けられた凝縮器出口温度検知手段を備え、前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度と前記凝縮器出口温度検知手段で検知される凝縮器出口温度の差が１５Ｋ以下にするように、前記絞り機構の開度を制御することを特徴とする請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
14. 前記凝縮器で熱交換する第１媒体を搬送する第１搬送手段と、前記蒸発器で熱交換する第２媒体を搬送する第２搬送手段と、前記凝縮器に設けられた凝縮温度検知手段と、前記凝縮器に流入する前の第１の媒体の温度を検知する第１媒体温度検知手段と、前記蒸発器に流入する前の第２の媒体の温度を検知する第２媒体温度検知手段とを備え、前記圧縮機の入力電力の単位時間あたりの変化量、前記第１搬送手段の入力電力の単位時間当たりの変化量、前記第２搬送手段の入力電力の単位時間当たりの変化量があらかじめ定めた所定値より小さい場合に、前記凝縮温度検知手段で検知される凝縮温度の単位時間当たりの変化量が、前記第１媒体温度検知手段で検知される第１媒体の温度の単位時間当たりの変化量と、前記第２媒体温度検知手段で検知される第２媒体の温度の単位時間当たりの変化量のいずれよりも大きい場合には、前記絞り機構を開方向に制御する請求項１０に記載の冷
    凍サイクル装置。
15. 前記冷凍サイクルを構成する配管の継手の外周を、重合促進剤を含んだシール剤で覆った請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。