JP6453849B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。

近年、地球温暖化防止の観点より、温室効果ガスの削減が求められている。空気調和機等の冷凍サイクル装置に用いられている冷媒についても、地球温暖化係数（ＧＷＰ）のより低いものが検討されている。現在、空気調和機用として広く用いられているＲ４１０ＡのＧＷＰは２０８８と非常に大きい値である。近年導入され始めているジフルオロメタン（Ｒ３２）のＧＷＰも６７５とかなり大きい値になっている。

ＧＷＰの低い冷媒としては、二酸化炭素（Ｒ７４４：ＧＷＰ＝１）、アンモニア（Ｒ７１７：ＧＷＰ＝０）、プロパン（Ｒ２９０：ＧＷＰ＝６）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｙｆ：ＧＷＰ＝４）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｚｅ：ＧＷＰ＝６）等がある。

これらの低ＧＷＰ冷媒は、下記の課題があるため、一般的な空気調和機に適用することは困難である。
・Ｒ７４４：動作圧力が非常に高いため、耐圧確保の課題がある。また、臨界温度が３１℃と低いため、空気調和機用途での性能の確保が課題となる。
・Ｒ７１７：高毒性であるため、安全確保の課題がある。
・Ｒ２９０：強燃性であるため、安全確保の課題がある。
・Ｒ１２３４ｙｆ／Ｒ１２３４ｚｅ：低動作圧で体積流量が大きくなるため、圧力損失増大による性能低下の課題がある。

上記の課題を解決する冷媒として、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）がある（例えば、特許文献１参照）。この冷媒には、特に、以下の利点がある。
・動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、性能を確保しやすい。
・ＧＷＰが１未満であり、地球温暖化対策として優位性が高い。

国際公開第２０１２／１５７７６４号

Ａｎｄｒｅｗ Ｅ． Ｆｅｉｒｉｎｇ， Ｊｏｎ Ｄ． Ｈｕｌｂｕｒｔ， "Ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ"， Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎｅｗｓ （２２ Ｄｅｃ １９９７） Ｖｏｌ． ７５， Ｎｏ． ５１， ｐｐ． ６

ＨＦＯ−１１２３には、下記の課題がある。
（１）高温、高圧の状態において、着火エネルギーが加わると、爆発が発生する（例えば、非特許文献１参照）。
（２）大気寿命が２日未満と非常に小さい。冷凍サイクル系の化学的安定性の低下が懸念される。

ＨＦＯ−１１２３を冷凍サイクル装置に適用するには、上記の課題を解決する必要がある。

（１）の課題については、不均化反応の連鎖によって爆発が発生することが明らかになった。この現象が発生する条件は、下記の２点である。
（１ａ）冷凍サイクル装置（特に、圧縮機）の内部に着火エネルギー（高温部）が発生し、不均化反応が起こる。
（１ｂ）高温、高圧の状態において、不均化反応が連鎖して拡散する。

（２）の課題については、冷凍サイクル系の化学的安定性を確保する必要がある。

本発明は、例えば、圧縮機において、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応による爆発を防止することを目的とする。本発明は、特に、（１ｂ）の条件の成立を回避することを目的とする。

本発明の一の態様に係る冷凍サイクル装置は、
圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器とが接続され、１，１，２−トリフルオロエチレンを含有する冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路の前記圧縮機から前記膨張機構までの流路における前記冷媒の圧力を閾値以下に制御する制御機構とを備える。

本発明では、１，１，２−トリフルオロエチレンを含有する冷媒を冷凍サイクル装置に適用している。冷凍サイクル装置の制御機構は、冷媒回路の圧縮機から膨張機構までの流路における冷媒の圧力を閾値以下に制御する。これにより、冷凍サイクル装置において、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応が連鎖反応として拡散しないようにして、不均化反応による爆発を防止することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置（冷房時）の回路図。 実施の形態１に係る冷凍サイクル装置（暖房時）の回路図。 実施の形態１に係る圧縮機の縦断面図。 実施の形態１に係る圧縮機の縦断面部分拡大図、及び、実施の形態１に係る圧縮機が備えるバイパス弁の平面図。 実施の形態１に係る圧縮機が備える電動要素の固定子及び圧力ヒューズの電気接続図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

実施の形態１．
図１及び図２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１０の回路図である。図１は、冷房時の冷媒回路１１ａを示している。図２は、暖房時の冷媒回路１１ｂを示している。

本実施の形態において、冷凍サイクル装置１０は、空気調和機である。なお、冷凍サイクル装置１０が空気調和機以外の機器（例えば、ヒートポンプサイクル装置）であっても、本実施の形態を適用することができる。

図１及び図２において、冷凍サイクル装置１０は、冷媒が循環する冷媒回路１１ａ，１１ｂを備える。

冷媒回路１１ａ，１１ｂには、圧縮機１２と、四方弁１３と、室外熱交換器１４と、膨張弁１５と、室内熱交換器１６とが接続されている。圧縮機１２は、冷媒を圧縮する。四方弁１３は、冷房時と暖房時とで冷媒の流れる方向を切り換える。室外熱交換器１４は、第１熱交換器の例である。室外熱交換器１４は、冷房時には凝縮器として動作し、圧縮機１２により圧縮された冷媒を放熱させる。室外熱交換器１４は、暖房時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張弁１５で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。膨張弁１５は、膨張機構の例である。膨張弁１５は、凝縮器で放熱した冷媒を膨張させる。室内熱交換器１６は、第２熱交換器の例である。室内熱交換器１６は、暖房時には凝縮器として動作し、圧縮機１２により圧縮された冷媒を放熱させる。室内熱交換器１６は、冷房時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張弁１５で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。

冷凍サイクル装置１０は、さらに、制御装置１７を備える。

制御装置１７は、例えば、マイクロコンピュータである。図では、制御装置１７と圧縮機１２との接続しか示していないが、制御装置１７は、圧縮機１２だけでなく、冷媒回路１１ａ，１１ｂに接続された各要素に接続されている。制御装置１７は、各要素の状態を監視したり、制御したりする。

冷凍サイクル装置１０は、さらに、圧力センサ９１と、圧力スイッチ９２とを備える。圧力センサ９１及び圧力スイッチ９２については後述する。

冷媒回路１１ａ，１１ｂには、さらに、バイパス弁９３が接続されている。バイパス弁９３についても後述する。

本実施の形態において、冷媒回路１１ａ，１１ｂを循環する冷媒としては、１，１，２−トリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）を含有する冷媒が使用される。この冷媒は、ＨＦＯ−１１２３単体であってもよいし、ＨＦＯ−１１２３を１％以上含有する混合物であってもよい。即ち、冷凍サイクル装置１０に使用される冷媒がＨＦＯ−１１２３を１〜１００％含有していれば、本実施の形態を適用することができ、後述する効果を得ることができる。

好適な冷媒として、ＨＦＯ−１１２３とジフルオロメタン（Ｒ３２）との混合物を使用することができる。例えば、ＨＦＯ−１１２３を４０ｗｔ％、Ｒ３２を６０ｗｔ％含有する混合物を使用することができる。この混合物のＨＦＯ−１１２３とＲ３２とのいずれか一方又は両方を別の物質に置き換えても構わない。ＨＦＯ−１１２３は、ＨＦＯ−１１２３と、他のエチレン系フッ化炭化水素との混合物に置き換えても構わない。他のエチレン系フッ化炭化水素としては、フルオロエチレン（ＨＦＯ−１１４１）、１，１−ジフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１３２ａ）、トランス−１，２−ジフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１３２（Ｅ））、シス−１，２−ジフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１３２（Ｚ））を使用することができる。Ｒ３２は、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｙｆ）、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ））、シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ））、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）、１，１，１，２，２−ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）のいずれかに置き換えても構わない。あるいは、Ｒ３２は、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２５のうち、いずれか２種類以上からなる混合物に置き換えても構わない。

いずれの冷媒を使用する際にも、前述した（１）の課題を考慮する必要がある。特に、前述した（１ｂ）の条件の成立を回避する必要がある。即ち、冷凍サイクル装置１０において、不均化反応が連鎖して拡散することを回避する必要がある。

冷凍サイクル装置１０は、制御機構によって、冷媒回路１１ａ，１１ｂの圧縮機１２から膨張弁１５までの流路（即ち、高圧側）における冷媒の圧力を閾値以下に制御する。これにより、不均化反応の拡散を防止することができる。

図３は、圧縮機１２の縦断面図である。なお、この図では、断面を表すハッチングを省略している。

本実施の形態において、圧縮機１２は、１気筒のロータリ圧縮機である。なお、圧縮機１２が多気筒のロータリ圧縮機、あるいは、スクロール圧縮機であっても、容器の内部が吐出圧力雰囲気（即ち、冷媒の吐出圧力と同程度の高圧な状態）であれば、本実施の形態を適用することができる。

図３において、圧縮機１２は、密閉容器２０と、圧縮要素３０と、電動要素４０と、軸５０とを備える。

密閉容器２０は、容器の例である。密閉容器２０には、冷媒を吸入するための吸入管２１と、冷媒を吐出するための吐出管２２とが取り付けられている。

圧縮要素３０は、密閉容器２０の中に収納される。具体的には、圧縮要素３０は、密閉容器２０の内側下部に設置される。圧縮要素３０は、吸入管２１に吸入された冷媒を圧縮する。

電動要素４０も、密閉容器２０の中に収納される。具体的には、電動要素４０は、密閉容器２０の中で、圧縮要素３０により圧縮された冷媒が吐出管２２から吐出される前に通過する位置に設置される。即ち、電動要素４０は、密閉容器２０の内側で、圧縮要素３０の上方に設置される。電動要素４０は、圧縮要素３０を駆動する。電動要素４０は、集中巻のモータである。

密閉容器２０の底部には、圧縮要素３０の摺動部を潤滑する冷凍機油が貯留されている。冷凍機油としては、例えば、ＰＯＥ（ポリオールエステル）、ＰＶＥ（ポリビニルエーテル）、ＡＢ（アルキルベンゼン）が使用される。

圧縮機１２は、さらに、バイパス弁９４と、圧力ヒューズ９５と、リリーフバルブ９６とを備える。これらについては後述する。バイパス弁９４には、バネ９７が取り付けられている。

以下では、圧縮要素３０の詳細について説明する。

圧縮要素３０は、シリンダ３１と、ローリングピストン３２と、ベーン（図示していない）と、主軸受３３と、副軸受３４とを備える。

シリンダ３１の外周は、平面視略円形である。シリンダ３１の内部には、平面視略円形の空間であるシリンダ室が形成される。シリンダ３１は、軸方向両端が開口している。

シリンダ３１には、シリンダ室に連通し、半径方向に延びるベーン溝（図示していない）が設けられる。ベーン溝の外側には、ベーン溝に連通する平面視略円形の空間である背圧室が形成される。

シリンダ３１には、冷媒回路１１ａ，１１ｂからガス冷媒が吸入される吸入ポート（図示していない）が設けられる。吸入ポートは、シリンダ３１の外周面からシリンダ室に貫通している。

シリンダ３１には、シリンダ室から圧縮された冷媒が吐出される吐出ポート（図示していない）が設けられる。吐出ポートは、シリンダ３１の上端面を切り欠いて形成されている。

ローリングピストン３２は、リング状である。ローリングピストン３２は、シリンダ室内で偏心運動する。ローリングピストン３２は、軸５０の偏心軸部５１に摺動自在に嵌合する。

ベーンの形状は、平坦な略直方体である。ベーンは、シリンダ３１のベーン溝内に設置される。ベーンは、背圧室に設けられるベーンスプリングによって常にローリングピストン３２に押し付けられている。密閉容器２０内が高圧であるため、圧縮機１２の運転が開始すると、ベーンの背面（即ち、背圧室側の面）に密閉容器２０内の圧力とシリンダ室内の圧力との差による力が作用する。このため、ベーンスプリングは、主に圧縮機１２の起動時（密閉容器２０内とシリンダ室内の圧力に差がないとき）に、ベーンをローリングピストン３２に押し付ける目的で使用される。

主軸受３３は、側面視略逆Ｔ字状である。主軸受３３は、軸５０の偏心軸部５１よりも上の部分である主軸部５２に摺動自在に嵌合する。主軸受３３は、シリンダ３１のシリンダ室及びベーン溝の上側を閉塞する。

副軸受３４は、側面視略Ｔ字状である。副軸受３４は、軸５０の偏心軸部５１よりも下の部分である副軸部５３に摺動自在に嵌合する。副軸受３４は、シリンダ３１のシリンダ室及びベーン溝の下側を閉塞する。

主軸受３３は、吐出弁（図示していない）を備える。主軸受３３の外側には、吐出マフラ３５が取り付けられる。吐出弁を介して吐出される高温・高圧のガス冷媒は、一旦吐出マフラ３５に入り、その後吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間に放出される。なお、吐出弁及び吐出マフラ３５は、副軸受３４、あるいは、主軸受３３と副軸受３４との両方に設けられてもよい。

シリンダ３１、主軸受３３、副軸受３４の材質は、ねずみ鋳鉄、焼結鋼、炭素鋼等である。ローリングピストン３２の材質は、例えば、クロム等を含有する合金鋼である。ベーンの材質は、例えば、高速度工具鋼である。

密閉容器２０の横には、吸入マフラ２３が設けられる。吸入マフラ２３は、冷媒回路１１ａ，１１ｂから低圧のガス冷媒を吸入する。吸入マフラ２３は、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ３１のシリンダ室に入り込むことを抑制する。吸入マフラ２３は、シリンダ３１の吸入ポートに吸入管２１を介して接続される。吸入マフラ２３の本体は、溶接等により密閉容器２０の側面に固定される。

以下では、電動要素４０の詳細について説明する。

本実施の形態において、電動要素４０は、ブラシレスＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ・Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータである。なお、電動要素４０がブラシレスＤＣモータ以外のモータ（例えば、誘導電動機）であっても、本実施の形態を適用することができる。

電動要素４０は、固定子４１と、回転子４２とを備える。

固定子４１は、密閉容器２０の内周面に当接して固定される。回転子４２は、固定子４１の内側に０．３〜１ｍｍ程度の空隙を介して設置される。

固定子４１は、固定子鉄心４３と、固定子巻線４４とを備える。固定子鉄心４３は、厚さが０．１〜１．５ｍｍの複数枚の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。固定子巻線４４は、固定子鉄心４３に絶縁部材４８を介して集中巻で巻回される。絶縁部材４８の材質は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール樹脂である。固定子巻線４４には、リード線４５が接続されている。

固定子鉄心４３の外周には、周方向に略等間隔に複数の切欠が形成されている。それぞれの切欠は、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の１つとなる。それぞれの切欠は、電動要素４０の上から密閉容器２０の底部に戻る冷凍機油の通路にもなる。

回転子４２は、回転子鉄心４６と、永久磁石（図示していない）とを備える。回転子鉄心４６は、固定子鉄心４３と同様に、厚さが０．１〜１．５ｍｍの複数枚の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。永久磁石は、回転子鉄心４６に形成される複数の挿入孔に挿入される。永久磁石としては、例えば、フェライト磁石、希土類磁石が使用される。

回転子鉄心４６には、略軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。それぞれの貫通孔は、固定子鉄心４３の切欠と同様に、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の１つとなる。

密閉容器２０の頂部には、外部電源と接続する電源端子２４（例えば、ガラス端子）が取り付けられている。電源端子２４は、例えば、溶接により密閉容器２０に固定されている。電源端子２４には、電動要素４０からのリード線４５が接続される。

密閉容器２０の頂部には、軸方向両端が開口した吐出管２２が取り付けられている。圧縮要素３０から吐出されるガス冷媒は、密閉容器２０内の空間から吐出管２２を通って外部の冷媒回路１１ａ，１１ｂへ吐出される。

以下では、圧縮機１２の動作について説明する。

電源端子２４からリード線４５を介して電動要素４０の固定子４１に電力が供給される。これにより、電動要素４０の回転子４２が回転する。回転子４２の回転によって、回転子４２に固定された軸５０が回転する。軸５０の回転に伴い、圧縮要素３０のローリングピストン３２が圧縮要素３０のシリンダ３１のシリンダ室内で偏心回転する。シリンダ３１とローリングピストン３２との間の空間は、圧縮要素３０のベーンによって２つに分割されている。軸５０の回転に伴い、それらの２つの空間の容積が変化する。一方の空間では、徐々に容積が拡大することにより、吸入マフラ２３から冷媒が吸入される。他方の空
間では、徐々に容積が縮小することにより、中のガス冷媒が圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、吐出マフラ３５から密閉容器２０内の空間に一度吐出される。吐出されたガス冷媒は、電動要素４０を通過して密閉容器２０の頂部にある吐出管２２から密閉容器２０の外へ吐出される。

以下では、本実施の形態に係る制御機構の実装例について説明する。実装例のうち、いずれか１つのみを適用してもよいし、いくつか又は全てを組み合わせて適用してもよい。

前述したように、制御機構は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧側における冷媒の圧力を閾値以下に制御する。

ＨＦＯ−１１２３を含有する冷媒は、高圧になるほど、不均化反応の連鎖反応が起きやすい。本実施の形態では、高圧側が一定以上の圧力にならないように制御を行うことで、圧縮機１２等、一部で不均化反応が起こっても、その拡散を防止することができる。

以下に説明する実装例では、それぞれ１つの閾値が設定される。２つ以上の実装例を組み合わせる場合、２つ以上の閾値が設定されることになる。その場合、制限の緩い閾値から順番に適用することで、不均化反応の拡散を多段階で防止することができる。

まず、閾値として第１値が設定される第１例について説明する。

第１例では、図１及び図２に示した制御装置１７及び圧力センサ９１が、制御機構の主要素として機能する。制御装置１７は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧側における冷媒の圧力が第１値に達すると、圧縮機１２の電動要素４０の回転数を下げる。例えば、第１値は、４〜５ＭＰａに設定される。

制御装置１７は、圧力変化の傾向より、圧力が第１値を超えることを予測し、圧力が第１値を超える前に電動要素４０の減速制御を実施してもよい。制御装置１７は、圧力変化が急激で、明らかに回路閉塞等の異常が発生していると判断した場合には、減速制御ではなく、電動要素４０の停止制御を実施してもよい。

高圧側の圧力は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧配管に設置された圧力センサ９１によって、精度よく検知することができる。なお、圧力センサ９１を用いずに、熱交換器あるいは圧縮機１２の温度を計測し、その温度から高圧側の圧力を推定する方法を用いてもよい。

第１例では、圧縮機１２の運転を停止しなくて済む。そのため、圧縮機１２の運転中の圧力条件が大幅に変化しない。したがって、冷凍サイクル装置１０の運転状態を損なわずに運転を継続することができる。また、制御装置１７は、保護動作を行ったことを認識できるため、圧力が再び第１値を超えないように圧縮機１２又はその他の要素の状態を制御することも可能となる。

次に、閾値として第２値が設定される第２例について説明する。

図４は、圧縮機１２の縦断面部分拡大図、及び、圧縮機１２が備えるバイパス弁９４の平面図である。

第２例では、図１及び図２に示したバイパス弁９３、あるいは、図３及び図４に示したバイパス弁９４が、制御機構の主要素として機能する。冷媒回路１１ａ，１１ｂに接続されたバイパス弁９３は、圧縮機１２により圧縮される前と後の冷媒の圧力差が第２値に達すると、圧縮機１２をバイパスするための冷媒の流路を開く。圧縮機１２の圧縮要素３０に設置されたバイパス弁９４は、圧縮要素３０により圧縮される前と後の冷媒の圧力差が第２値に達すると、圧縮要素３０をバイパスするための冷媒の流路を開く。具体的には、バイパス弁９４は、圧縮要素３０により圧縮される前と後の冷媒の圧力差が第２値に達すると、バネ９７の作用によって開くことで、シリンダ３１内の吸入経路と吐出マフラ３５とを連通させる。例えば、第２値は、３．５〜４．５ＭＰａに設定される。

バイパス弁９３，９４は、高圧と低圧との圧力差が第２値を超えると開いて高圧の上昇を防止する。例えば、バイパス弁９４は、圧縮機１２の吐出マフラ３５とシリンダ３１の吸入部との間にバイパスを形成することにより、圧縮機１２内の高圧搬送経路が閉塞された場合においても確実に高圧を下げることができる。

第２例では、高圧と低圧との圧力差が第２値を超えている間のみ、バイパス弁９３，９４が動作する。そのため、冷凍サイクル装置１０の運転状態を損なわずに運転を継続することができる。

次に、閾値として第３値が設定される第３例について説明する。

図５は、圧縮機１２が備える電動要素４０の固定子４１及び圧力ヒューズ９５の電気接続図である。

第３例では、図１及び図２に示した圧力スイッチ９２、あるいは、図３及び図５に示した圧力ヒューズ９５が、制御機構の主要素として機能する。冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧配管に設置された圧力スイッチ９２は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧側における冷媒の圧力が第３値に達すると、圧縮機１２への給電を機械的に停止する。圧縮機１２の電動要素４０に設置された圧力ヒューズ９５は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧側における冷媒の圧力が第３値に達すると、電動要素４０への給電を停止する。具体的には、圧力ヒューズ９５は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧側における冷媒の圧力が第３値に達すると、電動要素４０と外部電源との間の通電を遮断する。第３値は、第１値よりも高い値に設定される。例えば、第３値は、５〜６ＭＰａに設定される。

圧力ヒューズ９５は、圧縮機１２の吐出管２２が閉塞した場合にも動作可能なため、圧力スイッチ９２よりも好適である。圧力ヒューズ９５としては、自動復帰式のものを用いることが好ましい。図５に示すように、圧力ヒューズ９５は、Ｙ結線により接続された３相の固定子巻線４４の中性点を遮断することで、電動要素４０への電流の流れを止める。これにより、圧縮機１２の動作を停止することができる。

第３例では、圧縮機１２が停止するため、冷凍サイクル装置１０の運転状態を保つことはできない。しかし、冷凍サイクル装置１０の復帰運転が可能な状態で安全を確保することができる。

次に、閾値として第４値が設定される第４例について説明する。

第４例では、図１及び図２に示した制御装置１７と、図３に示したリリーフバルブ９６が、制御機構の主要素として機能する。リリーフバルブ９６は、圧縮機１２の密閉容器２０の外に冷媒を排出するために使用される。制御装置１７は、冷媒回路１１ａ，１１ｂの高圧側における冷媒の圧力が第４値に達すると、リリーフバルブ９６を開く。第４値は、第３値よりも高い値に設定される。例えば、第４値は、５．５〜６．５ＭＰａに設定される。

第４例では、冷媒を冷凍サイクルの外部へ放出してしまう。そのため、冷凍サイクル装置１０は、その後に正常運転を行うことができなくなる。しかし、より確実に安全を確保することができる。

前述したように、第１例から第４例までの４つの実装例のうち、２つ以上を併用することで、より確実な保護が可能となる。４つの実装例の動作優先順位は、第１例が最も高く、第２例、第３例、第４例の順に低くなっていく。これにより、初期は、運転状態への影響が少ない手段で保護をかけることができる。センサの異常等、冷凍サイクル装置１０に明らかな異常が生じた場合には、冷凍サイクル装置１０の運転を停止することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＨＦＯ−１１２３の不均化反応の拡散を防止することができる。そのため、ＨＦＯ−１１２３を含有する冷媒の不均化反応による爆発を防止することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態を部分的に実施しても構わない。例えば、各図において符号を付した要素のうち、いずれか１つ又はいくつかを省略したり、別の要素に置き換えたりしてもよい。なお、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０ 冷凍サイクル装置、１１ａ，１１ｂ 冷媒回路、１２ 圧縮機、１３ 四方弁、１４ 室外熱交換器、１５ 膨張弁、１６ 室内熱交換器、１７ 制御装置、２０ 密閉容器、２１ 吸入管、２２ 吐出管、２３ 吸入マフラ、２４ 電源端子、３０ 圧縮要素、３１ シリンダ、３２ ローリングピストン、３３ 主軸受、３４ 副軸受、３５ 吐出マフラ、４０ 電動要素、４１ 固定子、４２ 回転子、４３ 固定子鉄心、４４ 固定子巻線、４５ リード線、４６ 回転子鉄心、４８ 絶縁部材、５０ 軸、５１ 偏心軸部、５２ 主軸部、５３ 副軸部、９１ 圧力センサ、９２ 圧力スイッチ、９３ バイパス弁、９４ バイパス弁、９５ 圧力ヒューズ、９６ リリーフバルブ、９７ バネ。

Claims (8)

1. 圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器とが接続され、１，１，２−トリフルオロエチレンを含有し高圧になるほど不均化反応の連鎖反応が起きやすい冷媒が循環する冷媒回路と、
   前記冷媒の不均化反応の連鎖反応によって爆発が発生しないように、前記冷媒回路の前記圧縮機から前記膨張機構までの流路における前記冷媒の圧力が４ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の第１値に達すると、前記圧縮機の電動要素の回転数を下げ、前記冷媒回路の前記圧縮機から前記膨張機構までの流路における前記冷媒の圧力が５ＭＰａ以上６ＭＰａ以下で前記第１値よりも高い第３値に達すると、前記圧縮機の電動要素への給電を停止する制御機構と
   を備える冷凍サイクル装置。
2. 前記制御機構は、前記圧縮機の容器の外に前記冷媒を排出するためのリリーフバルブを前記圧縮機に具備し、前記冷媒回路の前記圧縮機から前記膨張機構までの流路における前記冷媒の圧力が５．５ＭＰａ以上６．５ＭＰａ以下で前記第３値よりも高い第４値に達すると、前記リリーフバルブを開く請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記制御機構は、前記圧縮機の圧縮要素により圧縮される前と後の前記冷媒の圧力差が第２値に達すると、前記圧縮機の圧縮要素をバイパスするための前記冷媒の流路を開くバイパス弁を前記圧縮機に具備する請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記圧縮機の圧縮要素は、前記冷媒回路から内部のシリンダ室に前記冷媒を吸入し、前記シリンダ室で前記冷媒を圧縮するシリンダと、前記シリンダにより圧縮された前記冷媒を前記圧縮機の容器内の空間へ吐出する吐出マフラとを備え、
   前記バイパス弁は、前記圧縮機の圧縮要素により圧縮される前と後の前記冷媒の圧力差が前記第２値に達すると、前記シリンダで前記シリンダ室に前記冷媒が吸入される経路と前記吐出マフラとを連通させる請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第２値が３．５ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下の値である請求項３又は４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記制御機構は、前記冷媒回路に接続され、前記圧縮機により圧縮される前と後の前記冷媒の圧力差が３．５ＭＰａ以上４．５ＭＰａ以下の第２値に達すると、前記圧縮機をバイパスするための前記冷媒の流路を開くバイパス弁を具備する請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記冷媒が１，１，２−トリフルオロエチレンである請求項１から６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記冷媒が１，１，２−トリフルオロエチレンを１％以上含有する混合物である請求項１から６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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