JP6979563B2

JP6979563B2 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP6979563B2
Application number: JP2017079337A
Authority: JP
Inventors: 晃鶸田; 桂司佐藤; 健苅野; 宏治室園; 健二高市; 敬森本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2021-12-15
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: JP2018177966A

Description

本発明は、ＨＦＯ１１２３を含む作動媒体を用いる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、その内部に冷凍サイクル用作動媒体（冷媒または熱媒体）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凍サイクル用作動媒体としては、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２０９０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、ＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、ＨＦＯ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）が注目されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

国際公開第２０１２／１５７７６４号公報国際公開第２０１２／１５７７６５号公報

しかしながら、ＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、ＨＦＯ１１３２（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、これに起因して、不均化反応と呼ばれる自己分解反応およびこの自己分解反応に続く重合反応（以下、不均化反応と記載する。）が生じやすい。不均化反応とは、狭義では自己分解反応のみであり、広義では自己分解反応およびこの自己分解反応に続く重合反応である。

不均化反応は大きな熱放出を伴って圧力上昇するため、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、ＨＦＯ１１２３やＨＦＯ１１３２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。

このような不均化反応は、過度に高温高圧となった冷媒雰囲気下、特に圧縮機内にて、高エネルギが付加されると、これが起点となって発生する。

例えば、一例を挙げると、正常な運転条件下ではない状態、すなわち、凝縮器側の送風ファン停止、冷凍サイクル回路の閉塞等が生じると、吐出圧力（冷凍サイクルの高圧側）が過度に上昇する。

このような状態下で圧縮機のロック異常が生じ、このロック異常下においても、圧縮機への電力供給を続けると、圧縮機の電動機へ電力が過剰に供給され、電動機が異常に発熱する。その結果、電動機の固定子を構成する固定子巻線の導線同士でレイヤーショートと呼ばれる現象を引き起こし、これが高エネルギ源となって不均化反応を誘起することになる。

そして、不均化反応が発生すると圧縮機内の圧力が異常に上昇し、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。

そこで出願人はＨＦＯ１１２３（１，１，２−トリフルオロエチレン）や、ＨＦＯ１１３２（１，２−ジフルオロエチレン）等の不均化反応を抑制または緩和する不均化抑制剤を添加した作動媒体を提案している。

上記不均化抑制剤を添加した作動媒体はその不均化反応を抑制でき、冷凍サイクル装置の信頼性を高めることが可能である。その半面、作動媒体に対する添加量が多くなると、作動媒体への影響が大きくなって冷凍サイクルの性能を低下させることになる。

したがって、必要最小限の少ない不均化抑制剤によってその効果を確実に発揮させるようにする必要がある。

本発明は、このような点に鑑みてなしたもので、不均化抑制剤の不均化抑制効果を効果的に発揮させて、性能を低下させることなく信頼性を高めた冷凍サイクル装置の提供を目的としたものである。

本発明は、上記目的を達成するため、圧縮機構部と電動構部と潤滑油を収納した密閉型圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を有する冷凍サイクル回路に、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を封入した冷凍サイクル装置において、前記作動媒体に前記１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を抑制する不均化抑制剤を添加するとともに、前記不均化抑制剤は前記潤滑油に対して溶解性を有し、前記不均化抑制剤が前記潤滑油に溶解したときの表面張力が、前記作動媒体が前記潤滑油に溶解した時の表面張力よりも小さい冷凍サイクル装置としてある。

上記構成によれば、不均化抑制剤が潤滑油に溶解したときの表面張力が小さいので、表面張力が小さい液体、すなわち不均化抑制剤を溶解した潤滑油は濡れ性が高く、密閉型圧縮機内で大きな表面積を占める電動機部の表面に多く付着する。つまり、レイヤーショート等の不均化反応を誘起する事象が生じる電動機部分の不均化抑制剤が多くなる。これにより、不均化抑制剤はその効果を確実に発揮可能となる。したがって、不均化反応を確実に抑制することができ、冷凍サイクル装置の信頼性を高めることができる。

本発明は、上記構成により、不均化抑制剤の効果を確実に発揮させることができ、ＨＦＯ１１２３を含む作動媒体を用いた信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置としての空気調和機を示す概略構成図同実施の形態１に係る空気調和機の密閉型圧縮機を示す概略構成図

第１の発明は、圧縮機構部と電動構部と潤滑油を収納した密閉型圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を有する冷凍サイクル回路に、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を封入した冷凍サイクル装置であって、前記作動媒体に前記１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を抑制する不均化抑制剤を添加するとともに、前記不均化抑制剤は前記潤滑油に対して溶解性を有し、前記不均化抑制剤が前記潤滑油に溶解したときの表面張力が、前記作動媒体が前記潤滑油に溶解した時の表面張力よりも小さい冷凍サイクル装置としてある。

第２の発明は、第１の発明において、前記不均化抑制剤は、次式（１）
ＣＨ_mＸ_n ・・・（１）
（ただし、式（１）におけるＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群より選択されるハロゲン原子であり、ｍは０以上の整数であるとともにｎは１以上の整数であり、さらに、ｎおよびｍの和は４であり、ｎが２以上のときＸは同一または異なる種類のハロゲン原子である。）
に示す構造を有するハロメタン（ＸがＦのみの場合を除く）である。

前記構成によれば、不均化抑制剤となるハロメタンが、不均化反応の連鎖分岐反応を引き起こすフッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルを良好に捕捉する。そのため、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を有効に抑制したり、不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。その結果、冷凍サイクル用作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクルシステムの信頼性を向上させることができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記不均化抑制剤は、炭素数２〜５の飽和炭化水素を含有し、冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量を１００質量％としたときに、前記１，１，２−トリフルオロエチレンの含有量が４０質量％以上であり、かつ、前記飽和炭化水素の含有量が０．６質量％以上１０質量％以下の範囲内である構成である。

前記構成によれば、所定範囲内となっている飽和炭化水素が不均化反応を有効に抑制したり不均化反応の急激な進行を緩和したりする。すなわち、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応では、フッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルにより連鎖分岐反応を引き起こすが、飽和炭化水素は、これらラジカルを良好に捕捉することができる。そのため、全冷媒成分中において１，１，２−トリフルオロエチレンの含有量を増加させても、不均化反応を有効に抑制したり不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。その結果、作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができる。

第４の発明は、第１の発明において、前記不均化抑制剤は、炭素数２〜５の飽和炭化水素と、炭素数１または２であってハロゲン原子が全てフッ素の場合を除くハロアルカンと、を含有する構成である。

前記構成によれば、不均化抑制剤となる飽和炭化水素およびハロアルカンが不均化反応
を有効に抑制したり不均化反応の急激な進行を緩和したりする。すなわち、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応では、フッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルにより連鎖分岐反応を引き起こすが、飽和炭化水素およびハロアルカンは、いずれも、これらラジカルを良好に捕捉することができる。そのため、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を有効に抑制したり、不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。しかも、飽和炭化水素単独、または、ハロアルカン単独を不均化抑制剤として添加する場合よりも少ない量で不均化反応の抑制または進行の緩和を実現することも可能となる。その結果、作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について空気調和機を例にし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１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の概略構成図、図２は同空気調和機に用いた密閉型圧縮機の概略構成図である。

本実施の形態の空気調和機１０は、室内機１１および室外機１２、並びにこれらを接続する配管１３を備えており、室内機１１は熱交換器１４を備え、室外機１２は熱交換器１５、圧縮機１６、および減圧装置１７を備えている。

室内機１１の熱交換器１４と室外機１２の熱交換器１５とは、配管１３で環状に接続され、これにより冷凍サイクルが形成されている。具体的には、室内機１１の熱交換器１４、圧縮機１６、室外機１２の熱交換器１５、減圧装置１７の順で配管１３により環状に接続されている。また、熱交換器１４、圧縮機１６、および熱交換器１５を接続する配管１３には、冷暖房切換用の四方弁１８が設けられている。なお、室内機１１は、図示しない送風ファン、温度センサ、操作部等を備えており、室外機１２は、図示しない送風機、アキュームレータ等を備えている。さらに、配管１３には、図示しない各種弁装置（四方弁１８も含む）、ストレーナ等が設けられている。

室内機１１が備える熱交換器１４は、送風ファンにより室内機１１の内部に吸い込まれた室内空気と、熱交換器１４の内部を流れる冷媒（冷凍サイクル用作動媒体）との間で熱交換を行う。室内機１１は、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に送風し、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に送風する。室外機１２が備える熱交換器１５は、送風機により室外機１２の内部に吸い込まれた外気と熱交換器１５の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。

冷凍サイクル中には冷媒（冷凍サイクル用作動媒体）が封入されており、圧縮機１６がこの冷媒を圧縮して冷凍サイクル中を循環させている。この圧縮機１６はいわゆる密閉型のロータリ式圧縮機で、内部に潤滑油が封入してある。

上記圧縮機１６は、図２に示すように、その外郭となる密閉容器１６１の内部に、電動機部１６２、圧縮機構部１６３が収納され、内部は高温高圧の吐出冷媒と、潤滑油で満たされ、底部は潤滑油を溜める貯油部１６４となっている。電動機モータ１６２ａは、所謂ブラシレス・モータである。電動機部１６２は、圧縮機構部１６３に接続された回転子１６２ｂと、回転子１６２ｂの周囲に設けられた固定子１６２ｃとを備えている。

固定子１６２ｃには三相の固定子巻線が施され、固定子１６２ｃ上下方向の端部でコイルエンドを形成している。そして、三相の固定子巻線の端部はそれぞれリード線１６５となっている。つまり、固定子１６２ｃは、三相の固定子巻線のそれぞれから延びる３本の
リード線１６５を備えている。３本のリード線１６５の他端は、給電ターミナル１６６に接続される。給電ターミナル１６６は、３つの端子を備え、それぞれの端子は、電動機駆動装置１１５に接続されている。

なお、室内機１１および室外機１２の具体的な構成、あるいは、熱交換器１４または熱交換器１５、圧縮機１６、減圧装置１７、四方弁１８、送風ファン、温度センサ、操作部、送風機、アキュームレータ、その他の弁装置、ストレーナ等の具体的な構成は特に限定されず、公知の構成を好適に用いることができる。

次に上記冷凍サイクル回路内に封入した冷媒（冷凍サイクル用作動媒体）について説明する。本実施の形態の空気調和機１０に封入される作動媒体は、冷媒成分が少なくとも１，１，２−トリフルオロエチレンで構成されるとともに、不均化抑制剤が添加してある。

上記不均化抑制剤は、前記潤滑油に対して溶解性を有し、前記潤滑油に溶解したときの表面張力が、前記冷媒が前記潤滑油に溶解した時の表面張力よりも小さいものである。

例えば、次式（１）
ＣＨ_mＸ_n ・・・（１）
（ただし、式（１）におけるＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群より選択されるハロゲン原子であり、ｍは０以上の整数であるとともにｎは１以上の整数であり、さらに、ｎおよびｍの和は４であり、ｎが２以上のときＸは同一または異なる種類のハロゲン原子である。）
に示す構造を有するハロメタン（ＸがＦのみの場合を除く）である。

前記ハロメタンは、不均化反応の連鎖分岐反応を引き起こすフッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルを良好に捕捉することが可能である。そのため、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を有効に抑制したり、不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。その結果、冷凍サイクル用作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクルシステムの信頼性を向上させることができる。

なお、式（１）に示すハロメタンとしては、具体的には、例えば、（モノ）ヨードメタン（ＣＨ₃Ｉ）、ジヨードメタン（ＣＨ₂Ｉ₂）、ジブロモメタン（ＣＨ₂Ｂｒ₂）、ブロモメタン（ＣＨ₃Ｂｒ）、ジクロロメタン（ＣＨ₂Ｃｌ₂）、クロロヨードメタン（ＣＨ₂ＣｌＩ）、ジブロモクロロメタン（ＣＨＢｒ₂Ｃｌ）、四ヨウ化メタン（ＣＩ₄ ）、四臭化炭素（ＣＢｒ₄ ）、ブロモトリクロロメタン（ＣＢｒＣｌ₃ ）、ジブロモジクロロメタン（ＣＢｒ₂Ｃｌ₂）、トリブロモフルオロメタン（ＣＢｒ₃Ｆ）、フルオロヨードメタン（ＣＨＦＩ₂ ）、ジフルオロジヨードメタン（ＣＦ₂Ｉ₂）、ジブロモジフルオロメタン（ＣＢｒ₂Ｆ₂）、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ₃Ｉ）等が挙げられるが、特に限定されない。

これら不均化抑制剤は、１種類のみが用いられてもよいし２種類以上が適宜組み合わせられて用いられてもよい。

これらの中でも、不均化抑制剤として好ましいハロメタンとしては、例えば、ハロゲン原子Ｘに臭素が含まれているものを挙げることができ、より好ましいハロメタンとしては、ジブロモメタン（ＣＨ₂Ｂｒ₂）、ブロモメタン（ＣＨ₃Ｂｒ）、またはジブロモジクロロメタン（ＣＢｒ₂Ｃｌ₂）を挙げることができる。

ここで前記ハロメタンの添加量は、前記冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量を１０
０モル％としたときに１０モル％以下としてある。これにより不均化抑制剤であるハロメタン過剰な添加による冷媒成分（冷凍サイクル用作動媒体）の性質に影響が及ぼされることを有効に回避することができる。

なお、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記ハロメタンは、前記ハロゲン原子Ｘに臭素が含まれている構成であってもよい。不均化抑制剤であるハロメタンが臭素を含むため、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応をより一層良好に抑制または緩和することができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記ハロメタンが、ジブロモメタン、ブロモメタン、またはジブロモジクロロメタンである構成であってもよい。不均化抑制剤であるハロメタンがジブロモメタンまたはブロモメタンであるため、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応をさらに一層良好に抑制または緩和することができる。

更にまた、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、冷媒成分としてジフルオロメタンを含有する構成であってもよい。ジフルオロメタンは、１，１，２−トリフルオロエチレンと同様に環境への影響が少ないため、冷凍サイクル用作動媒体として良好な性質を実現することができる。

次に上記のように構成した空気調和機１０の作用効果について以下説明する。

まず、空気調和機の基本的な動作を簡単に説明しておく。冷房運転または除湿運転では、室外機１２の圧縮機１６はガス冷媒を圧縮して吐出し、これによりガス冷媒は四方弁１８を介して室外機１２の熱交換器１５に送出される。熱交換器１５は外気とガス冷媒とを熱交換するので、ガス冷媒は凝縮して液化する。液化した液冷媒は減圧装置１７により減圧され、室内機１１の熱交換器１４に送出される。熱交換器１４では、室内空気との熱交換により液冷媒が蒸発してガス冷媒となる。このガス冷媒は、四方弁１８を介して室外機１２の圧縮機１６に戻る。圧縮機１６はガス冷媒を圧縮して四方弁１８を介して再び熱交換器１５に吐出する。

また、暖房運転では、室外機１２の圧縮機１６はガス冷媒を圧縮して吐出し、これによりガス冷媒は四方弁１８を介して室内機１１の熱交換器１４に送出される。熱交換器１４では、室内空気との熱交換によりガス冷媒が凝縮して液化する。液化した液冷媒は、減圧装置１７により減圧されて気液二相冷媒となり、室外機１２の熱交換器１５に送出される。熱交換器１５は外気と気液二相冷媒とを熱交換するので、気液二相冷媒は蒸発してガス冷媒となり、圧縮機１６に戻る。圧縮機１６はガス冷媒を圧縮して四方弁１８を介して再び室内機１１の熱交換器１４に吐出する。

次に不均化抑制剤の作用効果について説明する。

上記運転中、冷媒に添加した不均化抑制剤は、潤滑油中に一部が溶解しており、圧縮機構部１６３の圧縮動作によって潤滑油とともに圧縮機１６の密閉容器１６１内に掻き上げられている。

そして、上記不均化抑制剤は潤滑油に溶解した時の表面張力が、冷媒が潤滑油に溶解した時の表面張力よりも小さいため、濡れ性が高く、圧縮機１６の内部に設けられている圧縮機構部１６３や電動機部１６２を構成する部品の表面に付着する。

この時、上記電動機部１６２は電線及び積層された電磁鋼鈑を有するためその表面積が
大きく、結果的に電動機部１６２を構成する電磁鋼鈑等の部品表面に不均化抑制剤が多く付着するようになる。また、冷凍サイクル中の圧力が高まり、温度が上昇して不均化反応が生じやすい状態になると、前記電動機部１６２を構成する電磁鋼鈑等の部品表面等に付着している不均化抑制剤が蒸発して電動機部１６２付近の不均化抑制剤の濃度が高まる。

つまり、レイヤーショート等の不均化反応を誘引する事象が発生しやすい電動機部１６２付近の不均化抑制剤濃度が集中的に高くなり、不均化抑制剤はその効果を強力に発揮可能となる。

従って、圧縮機１６内において、圧力が高まりレイヤーショート等が発生しても、不均化反応を確実に防止することができ、冷凍サイクル装置の信頼性を確保することができる。

また、不均化抑制剤は圧縮機１６内の電動機部１６２に集中して保持されるようになるので、冷媒に対する添加割合を少なくしても不均化抑制効果を効率よく発揮させることができる。

したがって、不均化抑制剤の添加量を増やして、１，１，２−トリフルオロエチレンで構成される冷媒成分（作動媒体）の性質に影響を及ぼすことを回避でき、冷凍サイクルの性能も高く維持することができる。

なお、上記不均化抑制剤として、本実施の形態ではハロメタン（ＸがＦのみの場合を除く）を例示したが、ハロメタン（ＸがＦのみの場合を除く）以外に更に次のようなものがあげられる。

その一つは、炭素数２〜５の飽和炭化水素であり、前記冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量を１００質量％としたときに、前記１，１，２−トリフルオロエチレンの含有量が４０質量％以上であり、かつ、前記飽和炭化水素の含有量が０．６質量％以上１０質量％以下の範囲内としたものである。

この不均化抑制剤の場合不均化抑制作用は次の通りである。すなわち１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応では、フッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルにより連鎖分岐反応を引き起こすが、飽和炭化水素は、これらラジカルを良好に捕捉することができる。そのため、全冷媒成分中において１，１，２−トリフルオロエチレンの含有量を増加させても、不均化反応を有効に抑制したり不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。その結果、冷凍サイクル用作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクルシステムの信頼性を向上させることができる。

前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記飽和炭化水素が、ｎ−プロパンである構成であってもよい。

前記構成によれば、飽和炭化水素がｎ−プロパンであれば、より一層良好な不均化反応抑制剤として作用する。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量における前記飽和炭化水素の含有量は、１．０質量％以上９．５質量％以下の範囲内である構成であってもよい。

前記構成によれば、飽和炭化水素の含有量が少なくとも前記の範囲内となるように１，１，２−トリフルオロエチレンに混合されていれば、不均化反応をより一層有効に抑制し
たり急激な進行をより一層緩和したりすることができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、さらに、冷媒成分としてジフルオロメタンを含有するとともに、前記冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量における前記ジフルオロメタンの含有量は、６０質量％未満である構成であってもよい。

前記構成によれば、１，１，２−トリフルオロエチレンと同様に環境への影響が少なく、良好な冷媒成分であるジフルオロメタンを含有するため、冷凍サイクル用作動媒体として良好な性質を実現することができる。

さらに不均化抑制剤としては次のようなものがある。すなわち、炭素数２〜５の飽和炭化水素と、炭素数１または２であってハロゲン原子が全てフッ素の場合を除くハロアルカンと、を含有するものである。

この不均化抑制剤の場合不均化抑制作用は次の通りである。すなわち前記構成によれば、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ１１２３）を主成分とする冷媒成分に対して、不均化抑制剤として、飽和炭化水素およびハロアルカンを組み合わせて添加している。１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応では、フッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルにより連鎖分岐反応を引き起こすが、飽和炭化水素およびハロアルカンは、いずれも、これらラジカルを良好に捕捉することができる。そのため、１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を有効に抑制したり、不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。

しかも、飽和炭化水素単独、または、ハロアルカン単独を不均化抑制剤として添加する場合よりも少ない量で不均化反応の抑制または進行の緩和を実現することも可能となる。その結果、冷凍サイクル用作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクルシステムの信頼性を向上させることができる。

前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記ハロアルカンが、次式（１）
Ｃ₂Ｈ_mＸ_n ・・・（１）
（ただし、式（１）におけるＸは、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉからなる群より選択されるハロゲン原子であり、ｍは０以上の整数であるとともにｎは１以上の整数であり、さらに、ｍおよびｎの和は６であり、ｎが２以上のときＸは同一または異なる種類のハロゲン原子である。）
に示す構造を有するハロエタン（ＸがＦのみの場合を除く）であるか、または、次式（２）
ＣＨ_pＸ_q ・・・（２）
（ただし、式（２）におけるＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群より選択されるハロゲン原子であり、ｐは０以上の整数であるとともにｑは１以上の整数であり、さらに、ｐおよびｑの和は４であり、ｑが２以上のときＸは同一または異なる種類のハロゲン原子である。）
に示す構造を有するハロメタン（ＸがＦのみの場合を除く）である構成であってもよい。

前記構成によれば、ハロアルカンとして、前記式（１）に示すハロエタンまたは前記式（２）に示すハロメタンを用いることになるので、不均化反応の抑制または進行の緩和を良好に実現することができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記不均化抑制剤として、前記飽和炭化水素と、前記ハロエタンおよび前記ハロメタンの少なくとも一方とを含有している構成であってもよい。

前記構成によれば、不均化抑制剤の組合せとして、［１］飽和炭化水素、ハロエタンおよびハロメタンの３種類の組合せ、［２］飽和炭化水素およびハロエタンの２種類の組合せ、あるいは、［３］飽和炭化水素およびハロメタンの２種類の組合せ、のいずれかの組合せを用いることになるので、不均化反応の抑制または進行の緩和を良好に実現することができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記ハロエタンは、前記ハロゲン原子ＸがＦおよびＩの少なくともいずれかであり、前記ハロメタンは、前記ハロゲン原子Ｘに臭素が含まれている構成であってもよい。

前記構成によれば、ハロアルカンとして、不均化反応の抑制または進行の緩和の効果をより良好に実現できるもの、あるいは、入手性または取扱性に制限を受けにくいものを用いることができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記飽和炭化水素がｎ−プロパンであり、前記ハロエタンが１，１，１−トリフルオロ−２−ヨードエタン（ＣＦ₃ＣＨ₂Ｉ）であり、前記ハロメタンがトリフルオロヨードメタン（ＣＦ₃Ｉ）である構成であってもよい。

前記構成によれば、飽和炭化水素およびハロアルカンとして前記の各化合物を用いることで、不均化反応の抑制または進行の緩和をより良好に実現することができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量を１００質量％としたときに、前記不均化抑制剤の含有量は３質量％以下である構成であってもよい。

前記構成によれば、飽和炭化水素およびハロアルカンの全量を３質量％以下に抑えても、不均化反応の抑制または進行の緩和を良好に実現することができる。それゆえ、少ない含有量（添加量）でも良好な不均化抑制剤として利用することができる。

また、前記構成の冷凍サイクル用作動媒体においては、前記不均化抑制剤の含有量は１．２質量％以上である構成であってもよい。

前記構成によれば、飽和炭化水素およびハロアルカンの全量が１．２質量％以上であれば、特に良好に不均化反応の抑制または進行の緩和を実現することができる。それゆえ少ない含有量（添加量）でも良好な不均化抑制剤として利用することができる。

なお、不均化抑制剤としては更にリモネンやピカン、カンフェン、シメン、テルピネン等のテルペン類、あるいは、シトロネロール、チルピネオール、ボルネオール等のテルペノイド類のいずれか一種類を含む物質で構成することもできる。

ここで、本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体には、いずれの場合も冷媒成分として、１，１，２−トリフルオロエチレン以外の化合物（他の冷媒成分）が含まれてもよい。代表的な他の冷媒成分としては、ジフルオロメタン、ジフルオロエタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン、ヘプタフルオロプロパン、ペンタフルオロブタン、ヘプタフルオロシクロペンタン等のハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）；モノフルオロプロペン、トリフルオロプロペン、テトラフルオロプロペン、ペンタフルオロプロペン、ヘキサフルオロブテン等のハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等を挙げることができるが、特に限定されない。

これらＨＦＣまたはＨＦＯは、いずれもオゾン層破壊および地球温暖化への影響が少ないものとして知られているため、１，１，２−トリフルオロエチレンとともに冷媒成分として併用することができる。前述した他の冷媒成分は、１種類のみ併用してもよいし２種類以上を適宜組み合わせて併用してもよい。これらの中でも、特に好ましい一例としては、ジフルオロメタン（Ｒ３２）を挙げることができる。

本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体においては、他の冷媒成分を含有する場合、全ての冷媒成分の半分以上が１，１，２−トリフルオロエチレンであればよい。したがって、本発明では、１，１，２−トリフルオロエチレンが冷媒成分の主成分であるということができる。なお、冷媒成分は、もちろん、１，１，２−トリフルオロエチレンのみで構成されてもよい。

さらに、冷凍サイクル用作動媒体と併用する潤滑油成分は、冷凍サイクルシステムで公知の各種潤滑油を好適に用いることができる。具体的な潤滑油としては、エステル系潤滑油、エーテル系潤滑油、グリコール系潤滑油、アルキルベンゼン系潤滑油、フッ素系潤滑油、鉱物油、炭化水素系合成油等を挙げることができるが、特に限定されない。これら潤滑油は、１種類のみが用いられてもよいし、２種類以上が適宜組み合わせられて用いられてもよい。

また、作動媒体含有組成物には、不均化抑制剤以外の公知の各種添加剤が添加されてもよい。具体的な添加剤としては、酸化防止剤、水分捕捉剤、金属不活性化剤、摩耗防止剤、消泡剤等が挙げられるが、特に限定されない。酸化防止剤は、冷媒成分もしくは潤滑油の熱安定性、耐酸化性、化学的安定性等を改善するために用いられる。水分捕捉剤は、冷凍サイクルシステム内に水分が浸入した場合に当該水分を除去し、特に潤滑油の性質変化を抑制するために用いられる。金属不活性化剤は、金属成分の触媒作用による化学反応を抑制または防止するために用いられる。摩耗防止剤は、圧縮機内の摺動部分における摩耗、特に圧力の高い運転時の摩耗を軽減するために用いられる。消泡剤は、特に潤滑油に気泡が発生することを抑制するために用いられる。

これら添加剤の具体的な種類は特に限定されず、諸条件に応じて公知の化合物等を好適に用いることができる。また、これら添加剤としては、１種類の化合物等みが用いられてもよいし２種類以上の化合物等が適宜組み合わせられて用いられてもよい。さらに、これら添加剤の添加量も特に限定されず、本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体、もしくは、これを含有する作動媒体含有組成物の性質を損なわない限り、公知の範囲内で添加することができる。

また、圧縮機には、スクロール式、ロータリ式、レシプロ式、スライディングベーン式等の様々な形式があるが、密閉型で且つ内部に潤滑油が封入されていれば、圧縮機の形式によらず同様の効果を発揮できる。また、アキュームレータやストレーナ等の部品についても、圧縮機の形式によっては備える必要がない場合があるが、有無によらず同様の効果
を発揮できる。

以上、本実施の形態では、冷凍サイクル装置として空気調和機を例に挙げて説明したが、これは圧縮機、凝縮器、膨張手段、および蒸発器等の構成要素が配管にて接続された冷凍サイクル装置であれば具体的な適用例は特に限定されず、例えば、冷蔵庫（家庭用、業務用）、除湿器、ショーケース、製氷機、ヒートポンプ式給湯機、ヒートポンプ式洗濯乾燥機、自動販売機等を挙げることができる。

上述したように本発明は、不均化抑制剤の効果を確実に発揮させることができ、ＨＦＯ１１２３を含む作動媒体を用いた冷凍サイクル装置の信頼性を向上させることができる。したがって、住居及び業務用の各エアコン、カーエアコン、給湯器、冷凍冷蔵庫、ショーケース、除湿機等の用途に幅広く適用することができる。

１０空気調和機
１１室内機
１２室外機
１３配管
１４、１５熱交換器
１６圧縮機
１７減圧装置
１８四方弁
１６１密閉容器
１６２電動機部
１６３圧縮機構部
１６４貯油部
１６５リード線
１６６給電ターミナル
１６２ｂ回転子
１６２ｃ固定子

Claims

圧縮機構部と電動機部と潤滑油を収納した密閉型圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を有する冷凍サイクル回路に、１，１，２−トリフルオロエチレンを含む作動媒体を封入した冷凍サイクル装置であって、前記作動媒体に前記１，１，２−トリフルオロエチレンの不均化反応を抑制する不均化抑制剤を添加するとともに、前記不均化抑制剤は前記潤滑油に対して溶解性を有し、前記冷凍サイクル装置運転中の前記不均化抑制剤が前記潤滑油に溶解したときの表面張力が、前記作動媒体が前記潤滑油に溶解した時の表面張力よりも小さい冷凍サイクル装置。
前記不均化抑制剤として、次式（１）
ＣＨｍＸｎ・・・（１）
（ただし、式（１）におけるＸはＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉからなる群より選択されるハロゲン原子であり、ｍは０以上の整数であるとともにｎは１以上の整数であり、さらに、ｎおよびｍの和は４であり、ｎが２以上のときＸは同一または異なる種類のハロゲン原子である。）
に示す構造を有するハロメタン（ＸがＦのみの場合を除く）が添加されている請求項１記載の冷凍サイクル装置。
前記不均化抑制剤として、炭素数２〜５の飽和炭化水素を添加し、冷媒成分および前記不均化抑制剤の全量を１００質量％としたときに、前記１，１，２−トリフルオロエチレンの含有量が４０質量％以上であり、かつ、前記飽和炭化水素の含有量が０．６質量％以上１０質量％以下の範囲内とした請求項１記載の冷凍サイクル装置。
前記不均化抑制剤は、炭素数２〜５の飽和炭化水素と、炭素数１または２であってハロゲン原子が全てフッ素の場合を除くハロアルカンと、を含有する構成とした請求項１記載の冷凍サイクル装置。