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WO2020039692A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2020039692A1
WO2020039692A1 PCT/JP2019/022392 JP2019022392W WO2020039692A1 WO 2020039692 A1 WO2020039692 A1 WO 2020039692A1 JP 2019022392 W JP2019022392 W JP 2019022392W WO 2020039692 A1 WO2020039692 A1 WO 2020039692A1
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WO
WIPO (PCT)
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refrigerant
refrigeration cycle
terminal
motor
compressor
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/022392
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
有希子 前島
田中　勝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to US17/266,914 priority Critical patent/US12085318B2/en
Priority to ES19852339T priority patent/ES3042578T3/es
Priority to CN201980054969.8A priority patent/CN112601917B/zh
Priority to EP19852339.1A priority patent/EP3842708B1/en
Publication of WO2020039692A1 publication Critical patent/WO2020039692A1/ja
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    • F04C18/48—Rotary-piston pumps with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F04C18/50—Rotary-piston pumps with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/30—Windings characterised by the insulating material

Definitions

  • Refrigeration cycle device used for cooling or heating.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 4932793 uses HFO-1234yf as a refrigerant.
  • Parts used in refrigeration cycle equipment may contain resin materials. Some types of resin materials generate an acid by a chemical reaction with a refrigerant. The acid thus generated can cause corrosion or deterioration of the component.
  • the refrigeration cycle device includes a refrigerant and a refrigeration cycle circuit.
  • the refrigeration cycle circuit has a compressor and circulates a refrigerant.
  • the refrigerant is a single HFO-based refrigerant or a mixed refrigerant. In the mixed refrigerant, the mixing ratio of the HFO-based refrigerant is 10% by weight or more.
  • the compressor has a motor.
  • the motor has a resin part.
  • the resin component is made of polyimide having a terminal sealed by a terminal group.
  • the motor has a resin component made of PI (polyimide) having a terminal sealed by a terminal group. Therefore, the amount of acid generated by the reaction between the resin component and the HFO-based refrigerant is smaller than when such a resin component is made of PI having an unsealed end group. For this reason, in the components constituting the refrigeration cycle system, corrosion due to acid can be suppressed.
  • PI polyimide
  • a refrigeration cycle apparatus is the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect, wherein a ratio of the resin component to the refrigerant is 0.2% by weight or more.
  • the ratio of the resin component to the refrigerant is 0.2% by weight or more. Therefore, since a large amount of resin parts does not easily react with the HFO-based refrigerant, generation of acid can be suppressed.
  • a refrigeration cycle apparatus is the refrigeration cycle apparatus according to the first aspect or the second aspect, further comprising a refrigerating machine oil stored in a compressor, and an acid scavenger added to the refrigerating machine oil.
  • the ratio of the acid scavenger to the refrigerant is 1.6% by weight or less.
  • the ratio of the acid scavenger to the refrigerant is 1.6% by weight or less. Therefore, it is possible to suppress the lubricity of the refrigerating machine oil from being reduced by the acid scavenger.
  • a refrigeration cycle apparatus is the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first aspect to the third aspect, wherein the motor has an electric wire covered with an insulating coating and insulating paper.
  • the resin component includes an insulating coating or insulating paper.
  • the insulating coating or the insulating paper contains PI. Therefore, a decrease in the heat resistance of the motor can be suppressed.
  • a refrigeration cycle apparatus is the refrigeration cycle apparatus according to any one of the first aspect to the fourth aspect, wherein the resin component is at least one selected from an insulating sleeve of a motor and a binding thread. Including one.
  • the component used for the motor is made of PI having an end sealed by an end group. Therefore, generation of acid in the motor is suppressed, and corrosion of the motor can be suppressed.
  • a refrigeration cycle device is the refrigeration cycle device according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a sliding portion made of polyimide having a terminal sealed by a terminal group.
  • the sliding portion is made of PI having a terminal sealed by a terminal group. Therefore, generation of acid in the sliding portion is suppressed, and corrosion of the sliding portion can be suppressed.
  • FIG. 2 is a sectional view of the compressor 10.
  • FIG. 2 is another sectional view of the compressor 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the motor 30. It is a perspective view of the screw rotor 52 and the gate rotor 53. It is a test result about the easiness of acid generation of the combination of resin and refrigerant. It is a test result about the easiness of acid generation of the combination of resin and refrigerant.
  • FIG. 1 shows a refrigeration cycle apparatus 1 according to one embodiment.
  • the refrigeration cycle apparatus 1 includes a refrigeration cycle circuit and a refrigerant circulating through the refrigeration cycle circuit.
  • the refrigerant is an HFO-based refrigerant alone or a mixed refrigerant.
  • the mixing ratio of the HFO-based refrigerant is 10% by weight or more, preferably 14% by weight or more.
  • the HFO-based refrigerant include R1123, R1234yf, and R1234ze.
  • refrigerants 1 to 75 shown in the following table can be used.
  • the refrigeration cycle circuit has a compressor 10, a four-way switching valve 3, a heat source heat exchanger 4, an expansion valve 5, and a utilization heat exchanger 6.
  • the configuration of the compressor 10 will be described later.
  • the utilization heat exchanger 6 provides the user with cold heat.
  • the utilization heat exchanger 6 provides heat to the user.
  • the expansion valve 5 has a sliding portion.
  • the sliding portion of the expansion valve 5 is covered with a coating material.
  • the coating material may consist of PI (polyimide) having a terminal sealed by a terminal group. Details of the PI having a terminal blocked by a terminal group will be described later.
  • the compressor 10 shown in FIGS. 2 and 3 is a screw compressor.
  • the compressor 10 has a casing 20, a motor 30, a shaft 40, and a compression mechanism 50.
  • the casing 20 is a cylindrical container extending horizontally in the figure.
  • the space inside the casing 20 is partitioned into a low-pressure space S1 and a high-pressure space S2.
  • Refrigeration oil L is stored below the high-pressure space S2.
  • the refrigerating machine oil L is supplied to sliding parts of the compressor 10 via an oil supply path (not shown).
  • a suction port 25 is provided on the low pressure space S1 side of the casing 20.
  • a discharge port 26 is formed on the high pressure space S2 side of the casing 20. The low-pressure gas refrigerant is taken into the compressor 10 from the suction port 25. From the discharge port 26, a high-pressure gas refrigerant is discharged.
  • the motor 30 is disposed in the low-pressure space S1. As shown in FIG. 2, the motor 30 has a stator 31 and a rotor 32. Stator 31 is fixed to the inner peripheral surface of casing 20. The rotor 32 is arranged in the cavity of the stator 31 and is fixed to the shaft 40.
  • the stator 31 includes a stator core 31a, an insulator 31b, a coil winding 31c, insulating paper 31d, an insulated wire 31e, an insulating sleeve 31f, a binding thread 31g, and a cluster block 31h.
  • the stator core 31a is made of a laminated steel plate.
  • the insulator 31b is made of resin and is provided on an end face of the stator core 31a.
  • the coil winding 31c is made of a conductive material, and is wound around the stator core 31a and the insulator 31b.
  • the insulating paper 31d is made of resin, and is attached to a slot or the like between the adjacent coil windings 31c.
  • the insulated wire 31e is made of a wire and an insulating coating covering the wire.
  • the insulating sleeve 31f is made of resin, and insulates a connection portion of the insulated wire 31e from the surroundings.
  • the binding thread 31g is made of resin and fixes the insulated wire 31e to the insulator 31b.
  • the cluster block 31h is a housing for a connector made of resin, and detachably connects a plurality of insulated wires 31e.
  • the insulator 31b, the insulating paper 31d, the covering of the insulated wire 31e, the insulating sleeve 31f, the binding thread 31g, and the cluster block 31h are resin parts.
  • the coating of the insulated wire 31e and the insulating paper 31d are made of PI (polyimide) having an end sealed by an end group. Details of the PI having a terminal blocked by a terminal group will be described later.
  • the insulating sleeve 31f and the binding thread 31g may be made of PI having an end sealed by an end group.
  • the insulator 31b and the cluster block 31h are made of a resin material other than PI.
  • resin materials other than PI include PET (polyethylene terephthalate), PA (polyamide), LCP (liquid crystal polymer), PBT (polyethylene terephthalate), phenol resin, melamine resin, PEEK (polyetheretherketone), and PTFE (PTFE).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • LCP liquid crystal polymer
  • PBT polyethylene terephthalate
  • phenol resin melamine resin
  • PEEK polyetheretherketone
  • PTFE PTFE
  • PAI polyamideimide
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the ratio of PI having a terminal blocked by a terminal group to the refrigerant is 1.5% by weight or more.
  • the shaft 40 transmits the power generated by the motor 30 to the compression mechanism 50.
  • the shaft 40 is fixed to the rotor 32 and rotates together with the rotor 32.
  • the shaft 40 is rotatably supported by a bearing 41.
  • the resin material included in the plain bearing may be made of PI having an end sealed by an end group.
  • the compression mechanism 50 compresses the low-pressure gas refrigerant to generate a high-pressure gas refrigerant.
  • the compression mechanism 50 has a cylinder 51, a screw rotor 52, a gate rotor 53, and a gate rotor support 54.
  • Cylinder 51 The cylinder 51 is formed as a part of the casing 20.
  • the cylinder 51 houses a screw rotor 52.
  • the cylinder 51 has a gap through which a gate 53a described later penetrates.
  • Screw rotor 52 is a metal member having a substantially cylindrical shape.
  • the screw rotor 52 is connected to the shaft 40.
  • the screw rotor 52 is rotatable with the shaft 40.
  • the outer diameter of the screw rotor 52 is slightly smaller than the inner diameter of the cylinder 51.
  • FIG. 5 shows the screw rotor 52 and the gate rotor 53.
  • the cylinder 51 is omitted.
  • a plurality of spiral grooves 52a spirally extending in the direction in which the rotation axis of the screw rotor 52 extends are provided.
  • Gate rotor 53 is a rotating body having a plurality of radially extending gates 53a.
  • the gate 53a penetrates the gap of the cylinder 51 and meshes with the spiral groove 52a of the screw rotor 52.
  • the screw rotor 52 rotates by the rotational force received from the shaft 40, and as a result, the spiral groove 52a moves.
  • the gate 53a moves in response to the movement of the spiral groove 52a, whereby the gate rotor 53 rotates.
  • Gate rotor support 54 The gate rotor support part 54 supports the gate rotor 53 rotatably.
  • the two gate rotor supports 54 are arranged symmetrically with respect to the rotation axis of the screw rotor 52.
  • the screw rotor 52 slides with the cylinder 51 and the gate rotor 53 with each other. These sliding parts may be covered with a coating material.
  • the coating material may consist of PI having ends sealed by end groups.
  • the refrigerating machine oil L is a lubricating oil that is used to prevent abrasion and seizure in sliding portions of the compressor 10.
  • the refrigerating machine oil L mainly includes a base oil, an acid scavenger, an extreme pressure agent, and an antioxidant.
  • Base oil Mineral oil or synthetic oil is used as the base oil.
  • the base oil one having good compatibility with the refrigerant used in the refrigeration cycle apparatus 1 is appropriately selected.
  • the mineral oil is, for example, a naphthenic mineral oil or a paraffinic mineral oil.
  • the synthetic oil is, for example, an ester compound, an ether compound, a poly- ⁇ -olefin, or an alkylbenzene. Specific examples of the synthetic oil include polyvinyl ether, polyol ester, polyalkylene glycol, and the like. In the present embodiment, it is preferable to use a synthetic oil such as polyvinyl ether and polyol ester as the base oil.
  • As the base oil a mixture of two or more of the above mineral oils or synthetic oils may be used.
  • the acid scavenger is an additive used to suppress the deterioration of the refrigerating machine oil L due to the acid by reacting with the acid generated by the decomposition of the refrigerant.
  • the acid scavenger is, for example, an epoxy compound, a carbodiimide compound, a tempen-based compound.
  • Specific examples of the acid scavenger include 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, epoxidized cyclohexyl carbinol, di (alkylphenyl) carbodiimide, ⁇ -pinene, and the like.
  • An extreme pressure agent is an additive used to prevent abrasion and seizure in a sliding portion.
  • the refrigerating machine oil L prevents the sliding members from contacting each other by forming an oil film between the surfaces of the sliding members in the sliding portion.
  • a low-viscosity refrigerating machine oil L such as polyvinyl ether
  • the extreme pressure agent suppresses the occurrence of abrasion and image sticking by reacting with the surfaces of the members sliding on each other in the sliding portion to form a film.
  • the extreme pressure agent is, for example, a phosphoric ester, a phosphite, a thiophosphate, a sulfurized ester, a sulfide, a thiobisphenol, or the like.
  • Specific examples of extreme pressure agents include tricresyl phosphate (TCP), triphenyl phosphate (TPP), triphenyl phosphorothioate (TPPT), amines, C11-14 side chain alkyls, monohexyl and dihexyl phosphate.
  • TCP forms a phosphate coating by adsorbing and decomposing on the surface of the sliding member.
  • antioxidant is an additive used to prevent the oxidation of the refrigerator oil L.
  • antioxidants include zinc dithiophosphate, organic sulfur compounds, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-ethylphenol, 2,2 Phenolic compounds such as' -methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol); amine-based antioxidants such as phenyl- ⁇ -naphthylamine and N, N'-di-phenyl-p-phenylenediamine;'-Disalicylidene-1,2-diaminopropane and the like.
  • the acid scavenger is contained, for example, in the refrigerator oil L in an amount of 1.0% by weight or more. Thereby, deterioration of the refrigerating machine oil L and corrosion of the expansion valve 5 due to the acid are suppressed. Further, corrosion of other components of the refrigeration cycle device 1 is also suppressed. Therefore, by using the refrigerating machine oil L in the present embodiment, the reliability of the refrigerating cycle device 1 is improved.
  • the ratio of the acid scavenger to the refrigerant is 1.6% by weight or less. This suppresses a decrease in lubrication performance of the refrigerating machine oil L.
  • terminal group As used herein excludes the terminal H group. For PIs whose terminal groups are blocked, not all terminals need be necessarily blocked by terminal groups. For example, if 50% of the terminals are sealed, the effect may be exhibited. Below, the structural example of a terminal group is shown.
  • the terminal group is [Formula 2] CH 3 , CH 3 CH 2 , ... CH 3 (CH 2 ) 9 , It is represented by
  • R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are each independently represented by the structure of H, Br, Cl, F, alkyl, alkoxy, or fluoroalkyl.
  • n is an integer of 1 or more and 4 or less.
  • X 1 represents a non-reactive electron withdrawing group. Any of the plurality of X 1 is a terminal of the polyimide. Of those remaining of the plurality of X 1, it may be the same group or may be different groups.
  • the terminal blocking method of the PI is not limited, and any conventionally known method may be used.
  • a preferred method is to use a terminal blocking agent.
  • the terminal blocking agent any conventionally known one may be used.
  • a terminal blocking agent for blocking a terminal amino group a C 1 -C 10 alkyl group, phthalic anhydride, 1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride, 4-methylcyclohexane-1,2- Acid anhydrides such as dicarboxylic anhydride or (2-methyl-2-propenyl) succinic anhydride; and organic acid chlorides such as benzoic acid chloride.
  • terminal capping agent for capping the terminal acid anhydride group examples include amine compounds such as 3-aminophenylacetylene, aniline, and cyclohexylamine. Materials may be used.
  • Test (6-1) PI having unsealed end
  • the test method for obtaining the knowledge is as follows.
  • HFO refrigerants R1234ze, R1234yf
  • HFC refrigerants R134a
  • PET polyethylene terephthalate
  • PA polyamide
  • PI polyimide
  • Fig. 6 shows the test results. It is understood that the acid value when the HFO refrigerant (R1234ze, R1234yf) and PI (polyimide) are put together in a container is significantly higher than in other cases.
  • (6-2) PI having a terminal blocked by a terminal group The inventor has found that a PI having a terminal capped by a terminal group hardly causes a reaction with an HFO-based refrigerant, and therefore hardly generates an acid.
  • the test method for obtaining the knowledge is the same as that described above in (6-1).
  • HFO refrigerant (R1234ze, R1234yf) was used as the refrigerant.
  • resin material a PI whose terminal was not sealed and a PI whose terminal was sealed were used.
  • Fig. 7 shows the test results. It is understood that a PI having a terminal blocked by a terminal group is less likely to generate an acid as compared to a PI having a non-blocked terminal.
  • the motor 30 has a resin part made of PI having an end sealed by an end group (that is, at least a part of the insulating paper 31d, the insulating coating of the electric wire 31e, the insulating sleeve 31f, the binding thread 31g, and the cluster block 31h). . Therefore, the amount of acid generated by the reaction between the resin component and the HFO-based refrigerant is smaller than when such a resin component is made of PI having an unsealed end. For this reason, in the components constituting the refrigeration cycle system, corrosion due to acid can be suppressed.
  • the ratio of the resin component made of PI having a terminal sealed by a terminal group to the refrigerant is 0.2% by weight or more. Therefore, since a large amount of resin parts does not easily react with the HFO-based refrigerant, generation of acid can be suppressed.
  • the ratio of the acid scavenger to the refrigerant is 1.6% by weight or less. Therefore, the lubricity of the refrigerating machine oil can be suppressed from being reduced by the acid scavenger.
  • the electric wire 31e insulating coating or insulating paper 31d contains PI. Therefore, a decrease in the heat resistance of the motor can be suppressed.
  • the components used for the motor 30 may be made of PI having a terminal end sealed by a terminal group. In this case, generation of acid in the motor 30 is suppressed, and corrosion of the motor 30 can be suppressed.
  • the sliding part such as the coating material of the expansion valve 5, the coating material of the motor 30, or the sliding bearing of the shaft 40 may be made of PI having a terminal end sealed by a terminal group. In this case, generation of acid in the sliding portion is suppressed, and corrosion of the sliding portion can be suppressed.
  • the compressor 10 is a screw compressor.
  • the compressor may be another type of compressor, such as a scroll compressor or a rotary compressor.
  • refrigeration cycle device 5 expansion valve 10: compressor 30: motor 31: stator 31a: stator core 31b: insulator 31c: coil winding 31d: insulating paper 31e: insulated wire 31f: insulating sleeve 31g: binding thread 31h: cluster block 32: rotor 40: shaft 50: compression mechanism L: refrigerating machine oil

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Abstract

冷凍サイクル装置（１）は、冷媒と、冷凍サイクル回路と、を備える。冷凍サイクル回路は、圧縮機（１０）を有し、冷媒を循環させる。冷媒は、ＨＦＯ系冷媒単体であるか、又は、混合冷媒である。混合冷媒は、ＨＦＯ系冷媒の混合率が１０重量％以上である。圧縮機（１０）はモータ（３０）を有する。モータ（３０）は樹脂部品（３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ）を有する。樹脂部品（３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ）は、末端基によって封止された末端を有するポリイミドからなる。

Description

冷凍サイクル装置
　冷房又は暖房等に用いられる冷凍サイクル装置。
　特許文献１（特許４９３２７９３号公報）の冷凍サイクル装置は、ＨＦＯ－１２３４ｙｆを冷媒として用いる。
　冷凍サイクル装置に用いられる部品には樹脂材料が含まれることがある。樹脂材料の種類によっては、冷媒と化学反応して酸を発生するものがある。こうして発生した酸は、部品の腐食又は劣化を誘発するおそれがある。
　第１観点に係る冷凍サイクル装置は、冷媒と、冷凍サイクル回路と、を備える。冷凍サイクル回路は、圧縮機を有し、冷媒を循環させる。冷媒は、ＨＦＯ系冷媒単体であるか、又は、混合冷媒である。混合冷媒は、ＨＦＯ系冷媒の混合率が１０重量％以上である。圧縮機はモータを有する。モータは樹脂部品を有する。樹脂部品は、末端基によって封止された末端を有するポリイミドからなる。
　この構成によれば、モータは、末端基によって封止された末端を有するＰＩ（ポリイミド）からなる樹脂部品を有する。したがって、そのような樹脂部品が、封止されない末端基を有するＰＩからなる場合と比較して、樹脂部品とＨＦＯ系冷媒との反応によって発生する酸の量が少ない。このため、冷凍サイクルシステムを構成する部品において、酸による腐食を抑制できる。
　第２観点に係る冷凍サイクル装置は、第１観点に係る冷凍サイクル装置において、樹脂部品の、冷媒に対する比率が、０．２重量％以上である。
　この構成によれば、樹脂部品の冷媒に対する比率が０．２重量％以上である。したがって、量の多い樹脂部品がＨＦＯ系冷媒と反応しにくいので、酸の発生を抑制できる。
　第３観点に係る冷凍サイクル装置は、第１観点又は第２観点に係る冷凍サイクル装置において、圧縮機に貯留された冷凍機油と、冷凍機油に添加された酸捕捉剤と、をさらに備える。酸捕捉剤の冷媒に対する比率が、１．６重量％以下である。
　この構成によれば、酸捕捉剤の冷媒に対する比率が１．６重量％以下である。したがって、冷凍機油の潤滑性が酸捕捉剤によって低下することを抑制できる。
　第４観点に係る冷凍サイクル装置は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る冷凍サイクル装置において、モータは、絶縁被覆で覆われた電線、及び絶縁紙を有する。樹脂部品は、絶縁被覆又は絶縁紙を含む。
　この構成によれば、絶縁被覆又は絶縁紙はＰＩを含む。したがって、モータの耐熱性の低下を抑制できる。
　第５観点に係る冷凍サイクル装置は、第１観点から第４観点のいずれか１つに係る冷凍サイクル装置において、樹脂部品は、モータの絶縁スリーブ、及び縛り糸、の中から選択される少なくとも１つを含む。
　この構成によれば、モータに使用される部品が、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなる。したがって、モータにおける酸の発生が抑制され、モータの腐食を抑制できる。
　第６観点に係る冷凍サイクル装置は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る冷凍サイクル装置において、末端基によって封止された末端を有するポリイミドからなる摺動部をさらに備える。
　この構成によれば、摺動部は末端基によって封止された末端を有するＰＩからなる。したがって、摺動部における酸の発生が抑制され、摺動部の腐食を抑制できる。
冷凍サイクル装置１を示す模式図である。 圧縮機１０の断面図である。 圧縮機１０の別の断面図である。 モータ３０の断面図である。 スクリューロータ５２及びゲートロータ５３の斜視図である。 樹脂及び冷媒の組合せの、酸の発生しやすさについての試験結果である。 樹脂及び冷媒の組合せの、酸の発生しやすさについての試験結果である。
　（１）全体構成
　図１は、一実施形態に係る冷凍サイクル装置１を示す。冷凍サイクル装置１は、冷凍サイクル回路と、当該冷凍サイクル回路を循環する冷媒とを含む。
　（１－１）冷媒
　冷媒は、ＨＦＯ系冷媒単体であるか、又は混合冷媒である。混合冷媒の場合は、ＨＦＯ系冷媒の混合率が１０重量％以上、好ましくは１４重量％以上である。ＨＦＯ系冷媒の例としては、Ｒ１１２３、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅなどが挙げられる。冷媒としては、例えば下表に示す冷媒１～冷媒７５を用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　（１－２）冷凍サイクル回路
　冷凍サイクル回路は、圧縮機１０、四路切替弁３、熱源熱交換器４、膨張弁５、利用熱交換器６を有する。圧縮機１０の構成は後述する。
　四路切替弁３が実線の接続を形成する時、利用熱交換器６はユーザに冷熱を提供する。四路切替弁３が破線の接続を形成する時、利用熱交換器６はユーザに温熱を提供する。
　膨張弁５は、摺動部を有する。膨張弁５の摺動部は、コーティング材で覆われている。コーティング材は、末端基によって封止された末端を有するＰＩ（ポリイミド）からなってもよい。末端基によって封止された末端を有するＰＩの詳細については後述する。
　（２）圧縮機１０の詳細構成
　図２及び図３に示す圧縮機１０は、スクリュー型圧縮機である。圧縮機１０は、ケーシング２０、モータ３０、シャフト４０、圧縮機構５０を有する。
　（２－１）ケーシング２０
　ケーシング２０は、図中において水平方向に延びる円筒状の容器である。ケーシング２０の内部の空間は、低圧空間Ｓ１と高圧空間Ｓ２に区画される。高圧空間Ｓ２の下方には、冷凍機油Ｌが貯留される。冷凍機油Ｌは、図示しない給油経路を介して、圧縮機１０の各所の摺動部へと供給される。
　ケーシング２０の低圧空間Ｓ１の側には、吸入口２５が設けられている。ケーシング２０の高圧空間Ｓ２の側には吐出口２６が形成されている。低圧ガス冷媒は、吸入口２５から圧縮機１０の中へ取り込まれる。吐出口２６からは、高圧ガス冷媒が吐出される。
　（２－２）モータ３０
　モータ３０は低圧空間Ｓ１に配置される。図２に示すように、モータ３０は、ステータ３１、ロータ３２を有する。ステータ３１は、ケーシング２０の内周面に固定される。ロータ３２は、ステータ３１の空洞の中に配置され、シャフト４０に固定される。
　図４に示すように、ステータ３１は、ステータコア３１ａ、インシュレータ３１ｂ、コイル巻線３１ｃ、絶縁紙３１ｄ、絶縁電線３１ｅ、絶縁スリーブ３１ｆ、縛り糸３１ｇ、クラスターブロック３１ｈを有する。
　ステータコア３１ａは積層鋼板よりなる。インシュレータ３１ｂは樹脂製であり、ステータコア３１ａの端面に設けられる。コイル巻線３１ｃは、導電性の材料からなり、ステータコア３１ａ及びインシュレータ３１ｂに巻きつけられている。絶縁紙３１ｄは樹脂からなり、隣接するコイル巻線３１ｃの間のスロット等に取り付けられている。絶縁電線３１ｅは、電線と当該電線を覆う絶縁性の被覆からなる。絶縁スリーブ３１ｆは樹脂からなり、絶縁電線３１ｅの接続箇所を周囲から絶縁する。縛り糸３１ｇは樹脂からなり、絶縁電線３１ｅをインシュレータ３１ｂに固定する。クラスターブロック３１ｈは、樹脂からなるコネクタのハウジングであり、複数の絶縁電線３１ｅを着脱可能に接続する。
　インシュレータ３１ｂ、絶縁紙３１ｄ、絶縁電線３１ｅの被覆、絶縁スリーブ３１ｆ、縛り糸３１ｇ、クラスターブロック３１ｈは樹脂部品である。このうち、絶縁電線３１ｅの被覆及び絶縁紙３１ｄは、末端基によって封止された末端を有するＰＩ（ポリイミド）からなる。末端基によって封止された末端を有するＰＩの詳細については後述する。
　また、絶縁スリーブ３１ｆ、及び縛り糸３１ｇも、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなってもよい。
　一方、インシュレータ３１ｂ及びクラスターブロック３１ｈは、ＰＩ以外の樹脂材料からなる。ＰＩ以外の樹脂材料の例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ（ポリエチレンテレフタレート）、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、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）が挙げられる。
　末端基によって封止された末端を有するＰＩの冷媒に対する比率は、１．５重量％以上である。
　（２－３）シャフト４０
　図２及び図３に戻り、シャフト４０は、モータ３０が生み出した動力を圧縮機構５０に伝達する。シャフト４０は、ロータ３２と固定されており、ロータ３２と共に回転する。シャフト４０は、軸受４１によって回転可能に支持されている。軸受４１にすべり軸受が使われる場合には、すべり軸受に含まれる樹脂材料は、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなってもよい。
　（２－４）圧縮機構５０
　圧縮機構５０は、低圧ガス冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒を生み出す。圧縮機構５０は、シリンダ５１、スクリューロータ５２、ゲートロータ５３、ゲートロータ支持部５４を有する。
　（２－４－１）シリンダ５１
　シリンダ５１は、ケーシング２０の一部として形成される。シリンダ５１は、スクリューロータ５２を収容する。シリンダ５１は、後述するゲート５３ａが貫通するための空隙を有する。
　（２－４－２）スクリューロータ５２
　スクリューロータ５２は、概ね円柱形状を有する金属製の部材である。スクリューロータ５２はシャフト４０と連結されている。スクリューロータ５２はシャフト４０と共に回転可能である。スクリューロータ５２の外径は、シリンダ５１の内径よりもわずかに小さい。
　図５は、スクリューロータ５２とゲートロータ５３を示す。本図において、シリンダ５１は省略されている。スクリューロータ５２の外周には、スクリューロータ５２の回転軸心の延びる方向に螺旋状に延びる複数本の螺旋溝５２ａが設けられている。
　（２－４－３）ゲートロータ５３
　ゲートロータ５３は、放射状に延びる複数のゲート５３ａを有する回転体である。ゲート５３ａは、シリンダ５１の空隙を貫通して、スクリューロータ５２の螺旋溝５２ａと噛み合う。シャフト４０から受け取った回転力により、スクリューロータ５２は回転し、その結果、螺旋溝５２ａが動く。螺旋溝５２ａの動きに応じてゲート５３ａが動き、それによってゲートロータ５３が回転する。
　（２－４－４）ゲートロータ支持部５４
　ゲートロータ支持部５４は、ゲートロータ５３を回転可能に支持する。２つのゲートロータ支持部５４は、スクリューロータ５２の回転軸心に対して対象となるように配置される。
　（２－５）その他
　スクリューロータ５２は、シリンダ５１及びゲートロータ５３と互いに摺動する。これらの摺動部は、コーティング材で覆われていてもよい。例えばコーティング材は、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなってもよい。
　（３）圧縮動作
　図２に示す吸入口２５から吸入された低圧ガス冷媒は、低圧空間Ｓ１へ入る。圧縮機構５０において、シリンダ５１、螺旋溝５２ａ、ゲート５３ａによって囲まれた空間が圧縮室として機能する。スクリューロータ５２の回転と共に、低圧空間Ｓ１の側の圧縮室は、その容積を徐々に減少させながら、高圧空間Ｓ２の側へと移動する。これにより、低圧ガス冷媒は圧縮されて高圧ガス冷媒となり、高圧空間Ｓ２へ吐出される。最後に、高圧ガス冷媒は、吐出口２６から圧縮機１０の外部へ吐出される。
　（４）冷凍機油Ｌ
　冷凍機油Ｌは、圧縮機１０の摺動部における摩耗及び焼き付きの防止のために用いられる潤滑油である。冷凍機油Ｌは、主として、基油、酸捕捉剤、極圧剤及び酸化防止剤からなる。
　（４－１）基油
　基油は、鉱油又は合成油が用いられる。基油は、冷凍サイクル装置１に使用される冷媒との相溶性が良いものが、適宜に選択される。鉱油は、例えば、ナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油である。合成油は、例えば、エステル化合物、エーテル化合物、ポリα‐オレフィン、アルキルベンゼンである。合成油の具体例としては、ポリビニルエーテル、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール等が挙げられる。本実施形態では、基油として、ポリビニルエーテル、ポリオールエステル等の合成油を用いることが好ましい。なお、基油として、上記の鉱油又は合成油を２種以上組み合わせた混合物が用いられてもよい。
　（４－２）酸捕捉剤
　酸捕捉剤は、冷媒の分解によって発生した酸と反応することにより、酸による冷凍機油Ｌの劣化を抑制するために用いられる添加剤である。酸捕捉剤は、例えば、エポキシ化合物、カルボジイミド化合物、テンペン系化合物である。酸捕捉剤の具体例としては、２－エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、エポキシ化シクロヘキシルカルビノール、ジ（アルキルフェニル）カルボジイミド、β－ピネン等が挙げられる。
　（４－３）極圧剤
　極圧剤は、摺動部における摩耗及び焼き付きを防止するために用いられる添加剤である。冷凍機油Ｌは、摺動部において互いに摺動する部材表面の間に油膜を形成することで、摺動部材同士の接触を防止する。しかし、ポリビニルエーテルのような低粘度の冷凍機油Ｌを使用する場合、及び、摺動部材にかかる圧力が高い場合には、摺動部材同士が接触しやすくなる。極圧剤は、摺動部において互いに摺動する部材表面と反応して被膜を形成することで、摩耗及び焼き付きの発生を抑制する。極圧剤は、例えば、リン酸エステル、亜リン酸エステル、チオリン酸塩、硫化エステル、スルフィド、チオビスフェノール等である。極圧剤の具体例としては、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリフェニルフォスフェート（ＴＰＰ）、トリフェニルホスホロチオエート（ＴＰＰＴ）、アミン、Ｃ１１－１４側鎖アルキル、モノヘキシル及びジヘキシルフォスフェートが挙げられる。ＴＣＰは、摺動部材の表面に吸着し、分解することで、リン酸塩の被膜を形成する。
　（４－４）酸化防止剤
　酸化防止剤は、冷凍機油Ｌの酸化を防止するために用いられる添加剤である。酸化防止剤の具体例としては、ジチオリン酸亜鉛、有機硫黄化合物、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール、２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）等のフェノール系、フェニル－α－ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’－ジ－フェニル－ｐ－フェニレンジアミン等のアミン系の酸化防止剤、Ｎ，Ｎ’‐ジサリシリデン‐１，２‐ジアミノプロパン等が挙げられる。
　（４－５）混合比
　酸捕捉剤は、例えば冷凍機油Ｌに１．０重量％以上含まれる。これにより、酸に起因する冷凍機油Ｌの劣化及び膨張弁５の腐食が抑制される。また、冷凍サイクル装置１の他の部品の腐食も抑制される。したがって、本実施形態における冷凍機油Ｌを使用することにより、冷凍サイクル装置１の信頼性が向上する。
　酸捕捉剤の冷媒に対する比率は、１．６重量％以下である。これにより、冷凍機油Ｌの潤滑性能の低下が抑制される。
　（５）末端基を封止されたＰＩ
　ＰＩ（ポリイミド）の分子式は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
で表される。この末端が末端基によって封止される。ここでいう末端基とは、末端Ｈ基を除くものである。末端基を封止されたＰＩについては、必ずしも全ての末端が末端基によって封止されておらずともよい。例えば、末端の５０％が封止されていれば効果を発揮できる場合がある。以下に、末端基の構造例を示す。
　（５－１）第１構造例
　第１構造例においては、Ｃ１～Ｃ１０までのアルキル基をＰＩの封止に用いる。
　すなわち、末端基は、
　[化２]
　　　ＣＨ３、
　　　ＣＨ３ＣＨ２、
　　　・・・・
　　　ＣＨ３（ＣＨ２）９、
で表される。
　（５－２）第２構造例
　第２構造例においては、無水フタル酸、又は無水フタル酸の誘導体をＰＩの封止に用いる。すなわち、末端基は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
で表される。ここで、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７のうちのいずれかがポリイミドの末端である。Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７のうちの残りのものはそれぞれ独立して、Ｈ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｆ、アルキル、アルコキシ、またはフルオロアルキル、の構造で表される。
　（５－３）第３構造例
　第３構造例においては、末端基は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
で表される。ここで、ｎは１以上４以下の整数である。Ｘ１は非反応性電子吸引基を表す。複数のＸ１のうちのいずれかがポリイミドの末端である。複数のＸ１のうちの残りのものは、同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。
　（５－４）末端封止方法
　ＰＩの末端封止方法は、限定されるものではなく、従来公知のいずれの方法を用いても良い。
　好ましい方法としては、末端封止剤を用いる方法である。末端封止剤としては、従来公知のいずれのものを用いても構わない。
　一般に、末端アミノ基を封止する際の末端封止剤としては、Ｃ１～Ｃ１０のアルキル基、無水フタル酸、１，２－シクロヘキサンジカルボン酸無水物、４－メチルシクロヘキサンー１，２－ジカルボン酸無水物又は（２－メチル－２－プロペニル）コハク酸無水物等の酸無水物；安息香酸クロリド等のような有機酸クロリドがあげられる。
　また、末端酸無水物基を封止する際の末端封止剤としては、３－アミノフェニルアセチレン、アニリン又はシクロヘキシルアミン等のようなアミン化合物が挙げられる
　ＰＩの末端封止にこれらの末端封止材を利用してもよい。
　（６）試験
　（６－１）封止されない末端を有するＰＩ
　発明者は、封止されない末端を有するＰＩがＨＦＯ系冷媒との反応により酸を発生しやすいという知見を得た。その知見を得るための試験方法は下記の通りである。
　容器の中にエーテル油、冷媒、及び樹脂材料を入れる。次に、容器内を１４０℃に保ったまま５００時間放置する。最後に、容器の内容物の酸価を測定する。
　今回の試験では、冷媒としては、ＨＦＯ冷媒（Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ１２３４ｙｆ）及びＨＦＣ冷媒（Ｒ１３４ａ）を各々使用した。樹脂材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＩ（ポリイミド）を各々使用した。
　図６は、試験結果である。ＨＦＯ冷媒（Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ１２３４ｙｆ）とＰＩ（ポリイミド）を一緒に容器に入れたときの酸価が、他の場合に比べて有意に高いこと理解される。
　（６－２）末端基によって封止された末端を有するＰＩ
　発明者は、末端基によって封止された末端を有するＰＩがＨＦＯ系冷媒との反応を起こしにくく、それゆえに酸を発生しにくいという知見を得た。その知見を得るための試験方法は、（６－１）で上述したものと同じである。
　今回の試験では、冷媒としては、ＨＦＯ冷媒（Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ１２３４ｙｆ）を使用した。樹脂材料としては、末端を封止しないＰＩ、及び末端封止型のＰＩを各々使用した。
　図７は試験結果である。末端基によって封止された末端を有するＰＩが、封止されない末端を有するＰＩと比較して、酸を発生しにくいことが理解される。
　（７）特徴
　（７－１）
　モータ３０は、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなる樹脂部品（すなわち、絶縁紙３１ｄ、電線３１ｅの絶縁被覆、絶縁スリーブ３１ｆ、縛り糸３１ｇ、クラスターブロック３１ｈの少なくとも一部）を有する。したがって、そのような樹脂部品が、封止されない末端を有するＰＩからなる場合と比較して、樹脂部品とＨＦＯ系冷媒との反応によって発生する酸の量が少ない。このため、冷凍サイクルシステムを構成する部品において、酸による腐食を抑制できる。
　（７－２）
　末端基によって封止された末端を有するＰＩからなる樹脂部品の、冷媒に対する比率が０．２重量％以上である。したがって、量の多い樹脂部品がＨＦＯ系冷媒と反応しにくいので、酸の発生を抑制できる。
　（７－３）
　酸捕捉剤の冷媒に対する比率が１．６重量％以下である。したがって、冷凍機油の潤滑性が酸捕捉剤によって低下することを抑制できる。
　（７－４）
　電線３１ｅ絶縁被覆又は絶縁紙３１ｄはＰＩを含む。したがって、モータの耐熱性の低下を抑制できる。
　（７－５）
　モータ３０に使用される部品（すなわち、絶縁スリーブ３１ｆ、及び縛り糸３１ｇ）が、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなってもよい。この場合、モータ３０における酸の発生が抑制され、モータ３０の腐食を抑制できる。
　（７－６）
　膨張弁５のコーティング材、モータ３０のコーティング材、又はシャフト４０のすべり軸受などの摺動部は、末端基によって封止された末端を有するＰＩからなってもよい。この場合、摺動部における酸の発生が抑制され、摺動部の腐食を抑制できる。
　（８）変形例
　上記実施形態では、圧縮機１０はスクリュー型圧縮機である。これに代えて、圧縮機はスクロール型圧縮機又はロータリ型圧縮機など、他の種類の圧縮機であってもよい。
　＜むすび＞
　以上、本開示の実施形態を説明したが、請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
１　　　：冷凍サイクル装置
５　　　：膨張弁
１０　　：圧縮機
３０　　：モータ
３１　　：ステータ
３１ａ　：ステータコア
３１ｂ　：インシュレータ
３１ｃ　：コイル巻線
３１ｄ　：絶縁紙
３１ｅ　：絶縁電線
３１ｆ　：絶縁スリーブ
３１ｇ　：縛り糸
３１ｈ　：クラスターブロック
３２　　：ロータ
４０　　：シャフト
５０　　：圧縮機構
Ｌ　　　：冷凍機油
特許４９３２７９３号公報

Claims (6)

  1. 　冷媒と、
    　圧縮機（１０）を有し、前記冷媒を循環させる冷凍サイクル回路と、
    を備え、
    　前記冷媒は、ＨＦＯ系冷媒単体であるか、又は、ＨＦＯ系冷媒の混合率が１０重量％以上である混合冷媒であり、
    　前記圧縮機はモータ（３０）を有し、前記モータは樹脂部品（３１ｄ；３１ｅ；３１ｆ；３１ｇ；３１ｈ）を有し、
    　前記樹脂部品は、末端基によって封止された末端を有するポリイミドからなる、
    冷凍サイクル装置（１）。
  2. 　前記樹脂部品の、前記冷媒に対する比率が、０．２重量％以上である、
    請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
  3. 　前記圧縮機に貯留された冷凍機油（Ｌ）と、
    　前記冷凍機油に添加された酸捕捉剤と、
    をさらに備え、
    　前記酸捕捉剤の前記冷媒に対する比率が、１．６重量％以下である、
    請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
  4. 　前記モータは、絶縁被覆で覆われた電線（３１ｅ）、及び絶縁紙（３１ｄ）を有し、
    　前記樹脂部品は、前記絶縁被覆又は前記絶縁紙を含む、
    請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  5. 　前記樹脂部品は、前記モータの絶縁スリーブ（３１ｆ）、及び縛り糸（３１ｇ）の中から選択される少なくとも１つを含む、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
  6. 　末端基によって封止された末端を有するポリイミドからなる摺動部をさらに備える、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
PCT/JP2019/022392 2018-08-20 2019-06-05 冷凍サイクル装置 Ceased WO2020039692A1 (ja)

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