JP2011052032A

JP2011052032A - ２，３，３，３−テトラフルオロプロペンを用いた冷凍空調装置

Info

Publication number: JP2011052032A
Application number: JP2009199191A
Authority: JP
Inventors: Akira Ota; 亮太田; Norimi Sugano; 典伺菅野; Kuninari Araki; 邦成荒木
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-17
Also published as: CN102003840A; KR20110023764A

Abstract

【課題】２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を用いた冷凍空調装置において、圧縮機への油戻り性が確保でき、漏洩電流値を低減できる、かつ環境に配慮した冷凍空調装置を提供する。
【解決手段】２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、該冷媒との二層分離が−４０から８０℃の範囲で起こらない冷凍機油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンを用いた冷凍空調装置に関する。

冷凍空調機器分野における地球環境対策としては、オゾン層破壊物質として冷媒や断熱材に用いられていたＣＦＣ（Chloro Fluoro Carbons）やＨＣＦＣ（Hydro Chloro Fluoro Carbons）の代替え並びに、地球温暖化対策としての高効率化や冷媒に用いられているＨＦＣ（Hydro Fluoro Carbons）の代替えが挙げられ、この対策を積極的に進めてきた。

オゾン層破壊物質であるＣＦＣやＨＣＦＣの代替えとして、オゾン層を破壊しないこと、毒性や燃焼性が低いこと、効率を確保できることを主眼として冷媒や断熱材の選定、並びに機器開発が進められた。その結果、冷蔵庫の断熱材ではＣＦＣ１１→ＨＣＦＣ１４１ｂ→シクロペンタンへと発泡剤を代替えしていき、現在は真空断熱材との併用に移行している。冷媒としては、冷蔵庫やカーエアコンがＣＦＣ１２Ｃ→ＨＦＣ１３４ａ（ＧＷＰ（Global Warming Potentail）＝１４３０）、ルームエアコンやパッケージエアコンがＨＣＦＣ２２→Ｒ４１０Ａ（ＧＷＰ＝２０８８）へと代替えした。しかし、１９９７年に京都で開催された気候変動枠組条約第３回締約国会議（ＣＯＰ３）で、ＨＦＣ排出量が温室効果ガスとしてＣＯ₂換算されて規制対象となったため、ＨＦＣの削減が進められることとなった。そこで、家庭用冷蔵庫では冷媒封入量が少なく可燃性冷媒も製造上使用可能と判断し、ＨＦＣ１３４ａを可燃性のＲ６００ａ（イソブタン：ＧＷＰ＝３）へと更に代替えした。さらに世論の高まりにより、現在はカーエアコン用のＨＦＣ１３４ａやルームエアコン・パッケージエアコン用のＲ４１０Ａにも目が向けられている。また、業務用冷蔵庫ではＲ６００ａの封入量が多く可燃性の危惧から現在でもＨＦＣ１３４ａを使用している。

現実には２００１年に施行された家電リサイクル法（特定家庭用機器再商品化法）や２００３年施行の自動車リサイクル法（使用済自動車の再資源化等に関する法律）により機器のリサイクルが義務化され、冷媒として用いられているＨＦＣ等が回収され処理されている。しかし、ＥＵ（欧州連合）では、２００６年指令（Directive ２００６／４０／ＥＣ）において、２０１１年１月出荷のカーエアコンから、これに用いる冷媒としてＧＷＰ＞１５０の冷媒の使用を禁じた。これを受けてカーエアコン業界では様々な動きをみせており、ルームエアコンでもＲ４１０Ａがいずれは規制されるのではないかと言う懸念が生じている。これら代替え冷媒としては、ＨＦＣ１３４ａと同等の熱物性を有し、低ＧＷＰ，低毒性，低可燃性などの理由から２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ（Hydro Fluoro Clefin）（ＧＷＰ＝４）単独もしくはこの混合冷媒（ＧＷＰ＜１５０）が候補とされている。２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと混合する冷媒としては、特許文献１〜９などに開示された、トリフルオロヨードメタン、二酸化炭素、ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ）などの共沸となるハイドロフルオロカーボンが挙げられているが、毒性・安定性・熱物性からこれらの混合冷媒でルームエアコンを効率よく運転することは難しい。

一方、冷凍機油は密閉型電動圧縮機に使用され、その摺動部の潤滑，密封，冷却等の役割を果たすものである。２００６月から改正された省エネ法（エネルギーの使用の合理化に関する法律）により、実使用状態に沿った省エネ性能を示す指標としてＡＰＦ（Annual Performance Factor）が採用され、圧縮機にも更なる省エネルギー化，高効率化が必要であり、使用条件が厳しくなることから信頼性確保の面において潤滑性が良い冷凍機油が要求される。また、圧縮機内にはエステル系絶縁フィルム（主に耐熱ＰＥＴ：Poly Ethylene Terephtalate）が使用されていることから、吸水性が低い冷凍機油が好ましい。２，３，３，３−テトラフルオロプロペンとの冷媒単独もしくは該冷媒を含む混合冷媒を用いた圧縮機に用いる冷凍機油としては、前記からポリアルキレングリコール油，ポリオールエステル油，鉱油，ポリαアレフィン油，アルキルベンゼン油が開示されている。カーエアコンのように開放系圧縮機ではポリアルキレングリコールのように電気絶縁性が劣る冷凍機油においても適用が可能である。しかし、ルームエアコンのような密閉系圧縮機ではポリアルキレングリコール油は電気絶縁油としての体積抵抗率の規格である１０¹³Ω・cmを大きく下回り、更に誘電率が約５.０と非常に高いためシステム運転時における漏れ電流が増大し、電気用品安全法（電気用品の製造，輸入，販売等を規制するとともに、電気用品の安全性の確保につき民間事業者の自主的な活動を促進することにより、電気用品による危険及び障害の発生を防止することを目的）に定められる漏れ（リーク）電流値１.０ｍＡ以下を満足することが難しい。そのため漏洩電流低減回路（キャンセラ回路）を追加したり、雑音端子電圧フィルタ（ノイズフィルタ）を最適化する必要が生じる。更にポリアルキレングリコール油は非常に吸水性が高く、水分を管理するために設備や時間を要する。ポリアルキレングリコール油は加水分解に対して安定であるため油中水分は圧縮機内のエステル系絶縁フィルムの加水分解に寄与してしまう問題がある。また、鉱油，ポリαオレフィン油，アルキルベンゼン油などは２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒との相溶性が劣るため圧縮機への油戻り特性低下の懸念がある。更には基材単独では潤滑性が劣るという問題があるため、環境漏洩時の生態毒性が大きく、バーゼル条約の規制物質（国内法：特定有害廃棄物等の輸出入等の規制に関する法律）に該当しているＴＣＰ：トリクレジルホスフェートのようなリン系極圧剤などを配合しなくてはならない。

上記した理由から冷凍空調装置には、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒と相溶性を示し、かつ電気絶縁性，潤滑性の良好な冷凍機油を用いることが好ましい。

特表２００７−５３２７６６号公報特表２００７−５３２７６７号公報特表２００７−５３６３９０号公報特表２００７−５３８１１５号公報特表２００８−５０４３７４号公報特表２００８−５０５９８９号公報特表２００８−５０６７９３号公報特表２００８−５２４４３３号公報特開２００８−２３９８１４号公報

本発明は上記に鑑み、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を用いた冷凍空調機器の漏れ電流を容易に低減でき、圧縮機の長期信頼性，油戻り特性を確保しつつ、かつ省エネルギー化，高効率化が可能な環境に配慮した冷凍空調装置を提供することにある。

課題の具体的解決手段は、下記の通りである。
（１）２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、該冷媒との二層分離が−４０から８０℃の範囲で起こらない冷凍機油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
（２）前記（１）記載の密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、次の一般式（式中、Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基を表す。）のポリオールエステル油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。

（３）２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、次の一般式（式中、Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基を表す。）のポリオールエステル油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。

（４）前記（３）記載の該冷凍機油に酸捕捉剤としてエポキシ環を有する化合物もしくはビス（２，６−イソプロピルフェニル）カルボジイミドを１.０重量％以下配合したことを特徴とする冷凍空調装置。
（５）前記（３）記載の密閉型電動圧縮機がスクロール式圧縮機であり、ポリオールエステル油の動粘度が４０℃で４０〜８０mm²／ｓの粘度範囲であることを特徴とする空調装置。
（６）前記（３）記載の密閉型電動圧縮機がレシプロ式圧縮機であり、ポリオールエステル油の動粘度が４０℃で５〜３０mm²／ｓの粘度範囲であることを特徴とする冷蔵庫。
（７）前記（３）記載の冷凍空調装置に用いる圧縮機内の有機絶縁材料が、物理的及び化学的に劣化を受けない材料であることを特徴とする冷凍空調装置。
（８）前記（３）記載の密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、冷凍空調装置のフィルタ回路の一方を交流電源とアースに接続し、もう一方の端子間の交流電圧を測定し、この電圧を１ｋΩで除した漏れ電流値が１ｍＡ以下となる冷凍機油を用いることを特徴とする冷凍空調装置。
（９）２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、冷凍空調装置のフィルタ回路の一方を交流電源とアースに接続し、もう一方の端子間の交流電圧を測定し、この電圧を１ｋΩで除した漏れ電流値が１ｍＡ以下となる冷凍機油を用いることを特徴とする冷凍空調装置。

本発明により、漏れ電流を容易に低減でき、圧縮機の長期信頼性，油戻り特性を確保しつつ、かつ省エネルギー化，高効率化が可能な環境に配慮した冷凍空調装置を提供することができる。

ルームエアコンを説明する概略図である。スクロール式圧縮機を説明する断面図である。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。本実施例では２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を用いたルームエアコンに関して記載するが、これに限定されるものではなく、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を用いた電動カーエアコン，パッケージエアコン，業務用の冷蔵庫等にも適用される。

本発明の冷凍空調装置の冷媒は２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒である。電動カーエアコンや業務用の冷蔵庫といったＨＦＣ１３４ａ代替えには２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独が好ましく、ルームエアコン，パッケージエアコンといった空調機器には冷媒流量を確保するためジフルオロメタンとの混合冷媒が良い。ジフルオロメタンの混合比率はＧＷＰ＜１５０が好ましく、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）の第４次レポートの１００年後のＧＷＰで計算するとジフルオロメタンの混合量は２３重量％以下であれば１５０以下を満足できる。但し、非共沸であるため熱交換効率の低下や冷媒組成の変動、更には熱交換器での温度勾配などが起こる問題がある。

本発明のように、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機に該冷媒との任意の濃度における二層分離温度が−４０から８０℃の範囲で起こらず、電気絶縁性が優れる冷凍機油としては、ポリビニルエーテル油やポリオールエステル油が挙げられる。ポリオールエステル油としては、ヘキサン二酸（アジピン酸）などのジカルボン酸を用いた二価脂肪酸コンプレックスエステル油や更に好ましくは多価アルコールと１価の脂肪酸とから合成され、熱安定性に優れるヒンダードタイプが良い。例えば、多価アルコールとしては、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がある。１価の脂肪酸としては、ペンタン酸，ヘキサン酸，ヘプタン酸，オクタン酸，２−メチルブタン酸，２−メチルペンタン酸，２−メチルヘキサン酸，２−エチルヘキサン酸，イソオクタン酸、３，５，５−トリメチルヘキサン酸等があり、これら単独又は２種類以上の混合脂肪酸を用いる。特に、冷凍機油の基油として、分子中にエステル結合を少なくとも２ケ保有する下記の一般式（１）乃至（４）で示される脂肪酸のエステル油の群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。

但し、Ｒ：炭素数５〜１２のアルキル基
本発明のルームエアコン，パッケージエアコンなどの空調機器に用いる冷凍機油の粘度グレードは圧縮機の種類により異なるが、スクロール式冷媒圧縮機では４０℃における粘度が４０〜８０mm²／ｓの範囲が好ましい。また、業務用の冷蔵庫などに用いるレシプロ式圧縮機では、５〜３０mm²／ｓの範囲が良い。

電気絶縁の耐熱クラスは電気絶ＪＥＣ−６１４７（電気学会電気規格調査標準規格）で規定されており、冷凍空調機用圧縮機に採用されている絶縁材料も前記規格の耐熱種により選定される。しかし、冷凍空調機器用の有機絶縁材料の場合、冷媒雰囲気中という特殊な環境で使用されるため、温度以外にも圧力による変形・変性を抑制すること、更には冷媒や冷凍機油といった有極性化合物にも接触するため耐溶剤性，耐抽出性，熱的・化学的・機械的安定性，耐冷媒性（クレージング（皮膜にストレスを与えた後、冷媒に浸漬すると発生する微細な蛇腹状クラック）、ブリスタ（皮膜に吸収された冷媒が、温度上昇によって引き起こされる皮膜の気泡））等も考慮しなくてはいけない。このため高い耐熱クラス（Ｅ種１２０℃以上）の絶縁材料を使用する必要がある。圧縮機内で最も多く使用される絶縁材料はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である。用途としては、分布巻モータの鉄心とのコイル絶縁にフィルム材が用いられ、コイルの縛り糸、モータの口出し線の被覆材に繊維状のＰＥＴが使用されている。これ以外の絶縁フィルムとしては、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン），ＰＩ（ポリイミド），ＰＡ（ポリアミド）などが挙げられる。また、コイルの主絶縁被覆材料には、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル，ポリアミド，ポリアミドイミド，ポリエステルイミド，ポリエステルアミドイミド等が使用され、ポリエステルイミド−アミドイミドのダブルコートを施した二重被覆銅線が好ましく使用される。

本発明では前記した冷凍機油に潤滑性向上剤，酸化防止剤，酸捕捉剤，消泡剤，金属不活性剤等を添加しても全く問題はない。特にポリオールエステル油は、水分共存下で加水分解に起因する劣化が生じるため、酸化防止剤，酸捕捉剤の配合は必須である。酸化防止剤としては、フェノール系であるＤＢＰＣ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）が好ましい。酸捕捉剤としては、一般にエポキシ環を有する化合物として脂肪族のエポキシ化合物が使用される。特にカルボジイミド系化合物は脂肪酸との反応性が極めて高く、脂肪酸から解離した水素イオンを捕捉することからポリオールエステル油の加水分解反応が抑制される効果が非常に大きい。カルボジイミド系化合物としてはビス（２，６−イソプロピルフェニル）カルボジイミドが挙げられる。酸捕捉剤の配合量は冷凍機油に対して０.０５〜１.０重量％以下とすることが好ましい。

本実施例で用いた冷暖房兼用のルームエアコンの概略を図１に示す。室内を冷房する場合、圧縮機１の吐出パイプより断熱的に圧縮された高温高圧の冷媒ガスは四方弁２を通り室外熱交換器３（凝縮手段として使用される）で冷却され、高圧の液冷媒となる。この冷媒は膨張手段４（例えば、キャピラリーチューブや温度式膨張弁など）で膨張され、僅かにガスを含む低温低圧液となって室内熱交換器５（蒸発手段として使用される）に至り、室内の空気から熱を得て低温ガスの状態で再び四方弁２を通って圧縮機１に至る。室内を暖房する場合は、四方弁２によって冷媒の流れは逆方向に変えられ、逆作用となる。

圧縮機としてはスクロール式圧縮機を用いた。その概略構造を図２に示す。圧縮機は固定スクロール部材６の端板７に直立する渦巻状ラップ８と、この固定スクロール部材６と実質的に同一形状の端板９，ラップ１０からなる旋回スクロール部材とをお互いにラップ８とラップ１０とを向い合わせにして噛み合わせて圧縮機構部を形成し、旋回スクロール部材をクランクシャフト１１によって旋回運動させる。固定スクロール部材６及び旋回スクロール部材によって形成される圧縮室１２（１２ａ，１２ｂ……）のうち、最も外側に位置している圧縮室は、旋回運動にともなって容積が次第に縮小しながら、両スクロール部材の中心に向かって移動していく。両圧縮室１２ａ，１２ｂが両スクロール部材の中心近傍に達したとき、両圧縮室１２ａ，１２ｂが吐出口１３と連通して、両圧縮室内の圧縮ガスが吐出パイプ１６から圧縮機外に吐出される。

本圧縮機では、圧力容器１５内に電動モータ１７が内蔵されており、圧縮機は一定速あるい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クランクシャフト１１が回転し、圧縮動作を行う。また、前記電動モータ１７の下部に油溜め部が設けられており、この油は圧力差によってクランクシャフトに設けられた油孔１８を通って、旋回スクロール部材とクランクシャフト１１との摺動部、滑り軸受け１９等の潤滑に供される。

〔実施例１〜３〕及び〔比較例１〜５〕
表１に示す冷凍機油を用い相溶性（溶解性）試験を行った。
冷媒：ＨＦＯ１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）
冷凍機油：
（Ａ）ヒンダードタイプポリオールエステル油（ＰＯＥ）４０℃粘度６１.８mm²／ｓ
（ペンタエリスリトール系の分岐鎖混合脂肪酸エステル）
（Ｂ）ヒンダードタイプポリオールエステル油（ＰＯＥ）４０℃粘度１０１mm²／ｓ
（ペンタエリスリトール系の分岐鎖混合脂肪酸エステルとジペンタエリスリトール系の分岐鎖混合脂肪酸エステルとの混合エステル油）
（Ｃ）ポリビニルエーテル油（ＰＶＥ）４０℃粘度６５mm²／ｓ
（Ｄ）ポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ）４０℃粘度７１.８mm²／ｓ
（ポリプロピレングリコールジメチルエーテル）
（Ｅ）ポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ）４０℃粘度５２.７mm²／ｓ
（ポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルの共重合タイプ）
（Ｆ）ナフテン系鉱油（ＭＯ）４０℃粘度５５.１mm²／ｓ
（Ｇ）ポリαアレフィン油（ＰＡＯ）４０℃粘度６９.４mm²／ｓ
（Ｈ）ハード型アルキルベンゼン油（ＡＢ）４０℃粘度６０.１mm²／ｓ
（Ｉ）パラフィン系鉱油４０℃粘度６１.１６mm²／ｓ
ＨＦＯ１２３４ｙｆと上記冷凍機油との相溶性評価はＪＩＳＫ２２１１に準じて測定した。耐圧ガラス容器に２０重量％の油濃度において冷媒を封入し、温度を変化させた状態での内容物の観察を行った。内容物が白濁していれば分離，透明であれば溶解と判定した。

相溶性評価結果を表２に示す表２中の○は溶解、×が分離を示す。冷媒と冷凍機油との相溶性は、圧縮機への油戻り量を確保するための重要な特性である。冷凍空調サイクルでは冷媒と同様に冷凍機油も循環することが必要である。相溶性が劣ると圧縮機から機械的要素により吐出された冷凍機油が循環せず特に低温部で分離した油が滞留するため圧縮機の油量が少なくなり、摺動部の潤滑油支障をきたす。このためサイクル中での運転条件温度範囲で冷媒と冷凍機油とが溶解していることが必須である。表２で示すようにＨＦＯ１２３４ｙｆと全温度範囲で相溶する冷凍機油は実施例１〜３で示すポリオールエステル油とポリビニルエーテル油である。比較例１〜５で示した油種は使用範囲温度で分離が見られるので上記の懸念が生じる。

〔実施例４，５〕及び〔比較例６〕
実施例４，５，比較例６では図１に示すルームエアコンを用い、室内機を恒温室（３５℃、湿度７５％）に設置して２１６０時間運転する実機試験を行った。冷媒，冷凍機油の組み合わせとしては実施例４，５では（Ａ）ポリオールエステル油、比較例５（Ｄ）ポリアルキレングリコール油を取り上げ、水分を１００ppm以下にした油を圧縮機に封入した。実施例４と比較例６では、酸捕捉剤としてエポキシ環を有する化合物を、実施例５ではビス（２，６−イソプロピルフェニル）カルボジイミドをそれぞれ冷凍機油に対して０.５重量％配合した。なお、モータの鉄心とのコイル絶縁には耐熱ＰＥＴフィルム（Ｂ種１３０℃）を、コイル主絶縁には、ポリエステルイミド−アミドイミドのダブルコートを施した二重被覆銅線を用いた。ルームエアコンの評価にはスクロール式圧縮機の摩耗状態に着眼し、試験前後でのフレーム〜シャフト間の摩耗による隙間増加量を測定した。フレーム〜シャフト間の隙間増加量が増えるほど摩耗量が大きいことを示しており、一般に隙間増加量が増えるに伴い振動や騒音が大きくなる。また、試験油の全酸価を測定した。更に、漏れ電流を測定するため、フィルタ回路の一方を交流電源とアースに接続し、もう一方の端子間の交流電圧を測定し、この電圧を１ｋΩで除した値を漏れ電流として測定した。エアコン起動時に漏れ電流が多くなることから運転開始１分間で最も高い電流値を実施例に記載した。本試験の目標値は試験後の圧縮機内残油量が減少なきこと、フレーム〜シャフト間の摩耗による隙間増加量が１０μｍ以下、冷凍機油の全酸価が０.１mgＫＯＨ／ｇ以下であり、漏れ電流値が１.０ｍＡ以下であることの全項目を満たすことを目標とした。

実施例４，５及び比較例６の結果を表３に示す。表３から明らかなように、実施例４，５で示した本発明のルームエアコンは、比較例６と比べてフレーム〜シャフト間の隙間増加量が大幅に低減でき、摩耗を抑制することからルームエアコンにおいて高い信頼性が得られる。また、試験後の全酸価の増加も少なく、特に実施例５で示すように冷凍機油に酸捕捉剤としてビス（２，６−イソプロピルフェニル）カルボジイミドを配合したものでは、ポリオールエステル油の加水分解を大幅に抑制するため全酸価が低いためより好ましい。比較例６では、相溶性が劣ることから試験後の圧縮機内に存在する油量が少なくなっており、フレーム〜シャフト間の隙間増加量も大きくなっているため信頼性が問題である。さらにポリアルキレングリコール油は誘電率が約５.０と非常に大きいため漏洩電流値が１.０ｍＡを大幅に超えてしまっているため対策が必要である。

試験後の絶縁材料の評価項目について説明する。絶縁フィルムについては、試験前後での引張強度保持率並びに伸び保持率を測定した。保持率５０％以上を目標とした。また、エナメル銅線に関しては外観変化や鉛筆硬度変化，巻付特性，絶縁破壊電圧（ＪＩＳＣ３００３）を測定し、耐冷媒性ではクレージングとブリスタを観察した。これらの項目については、試験前後で変化がないことを目標とした。実施例４，５の絶縁フィルムの引張強度保持率は８０％、伸び保持率が６０％であり問題がないことを確認した。また、エナメル銅線については、鉛筆硬度が５Ｈ、巻付特性が自己径に問題はなく良好であった。絶縁破壊電圧も初期値とほぼ同等の１４.８ｋＶ、クレージングやブリスタも発生していないことを外観から確認でき、目標を満足できた。これに対して、比較例６で示した給湯機の絶縁フィルムは、引張強度保持率と伸び保持率が５０％以下であり、目標値を満足していない。さらにＰＥＴのオリゴマー成分が多量に油側へ溶出しており、モータの勘合部に入り込み起動不良を引き起こす危険がある。また、エナメル銅線にもおいても、鉛筆硬度の低下がみられ、耐冷媒性で問題になるクレージングやブリスタが観察から発生していることを確認した。

以上の実施例の結果から、本発明の冷凍空調装置は圧縮機の摩耗を抑制し、漏れ電流を大幅に抑制可能であり、長期絶縁信頼性が十分に確保できる冷凍空調装置が得られる。図示はしていないが、冷媒にＨＦＯ１２３４ｙｆとＨＦＣ３２（２０重量％）の混合冷媒を同様に実機試験を行ったが、実施例４，５とほぼ同様な結果が得られ、混合冷媒でも問題がないことを確認した。本実施例では高圧チャンバ方式のスクロール式圧縮機を用いたが、この他、レシプロ式圧縮機，２段圧縮ロータリー式圧縮機やローラとベーンが一体化されたスイング式圧縮機でも同様な効果が得られる。

ルームエアコン以外にもパッケージエアコン，電動カーエアコン，業務用の冷蔵庫などにも適用可能である。

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４膨張手段
５室内熱交換器
６固定スクロール部材
７，９端板
８渦巻状ラップ
１０ラップ
１１クランクシャフト
１２圧縮室
１３吐出口
１４フレーム
１５圧縮容器
１６吐出パイプ
１７電動モータ
１８油孔
１９滑り軸受け

Claims

２，３，３，３−テトラフルオロプロペン冷媒単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、該冷媒との二層分離が−４０から８０℃の範囲で起こらない冷凍機油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
請求項１記載の冷凍空調装置において、密閉型電動圧縮機の前記冷凍機油として、次の一般式（式中、Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基を表す。）のいずれかで示されるポリオールエステル油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、次の一般式（式中、Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基を表す。）のいずれかで示されるポリオールエステル油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
請求項３記載の冷凍空調装置において、該冷凍機油に酸捕捉剤としてエポキシ環を有する化合物もしくはビス（２，６−イソプロピルフェニル）カルボジイミドを１.０重量％以下配合したことを特徴とする冷凍空調装置。
請求項３記載の密閉型電動圧縮機がスクロール式圧縮機であり、ポリオールエステル油の動粘度が４０℃で４０〜８０mm²／ｓの粘度範囲であることを特徴とする空調装置。
請求項３記載の密閉型電動圧縮機がレシプロ式圧縮機であり、ポリオールエステル油の動粘度が４０℃で５〜３０mm²／ｓの粘度範囲であることを特徴とする冷蔵庫。
請求項３記載の冷凍空調装置に用いる圧縮機内の有機絶縁材料が、物理的及び化学的に劣化を受けない材料であることを特徴とする冷凍空調装置。
請求項１記載の冷凍空調装置において、密閉型電動圧縮機の前記冷凍機油として、冷凍空調装置のフィルタ回路の一方を交流電源とアースに接続し、もう一方の端子間の交流電圧を測定し、この電圧を１ｋΩで除した漏れ電流値が１ｍＡ以下となる冷凍機油を用いたことを特徴とする冷凍空調装置。
２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独もしくは該冷媒とジフルオロメタンとの混合冷媒を吸入圧縮する密閉型電動圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出する冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器にて減圧された冷媒を吸熱させる熱交換器を介し循環する冷凍サイクルにおいて、密閉型電動圧縮機の冷凍機油として、冷凍空調装置のフィルタ回路の一方を交流電源とアースに接続し、もう一方の端子間の交流電圧を測定し、この電圧を１ｋΩで除した漏れ電流値が１ｍＡ以下となる冷凍機油を用いることを特徴とする冷凍空調装置。