JPH04120187A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フッ素系冷媒を含む作動媒体を用いた冷凍圧
縮機を備えた冷凍装置に関する。

［従来技術］ 近年、冷蔵庫、エアコン等の冷凍装置に用いられる圧縮
機は、小型、高性能化の傾向から従来のレシプロ型から
ローリングピストン式で代表されるロータリ型に移行し
ている。

このロータリ型の採用により、インバータ制御と呼ばれ
る回転数制御による冷凍能力の調節も可能となってきた
。

第１図（ａ）は、ローリングピストン式圧縮機の縦断面
図、第１図（ｂ）は、ローリングピストン部の横断面図
である。

また第２図は、冷蔵庫の冷凍サイクルを示す。

第１図に示すように、圧縮機は偏心運動するシャフト２
により駆動されるローラ６が、シリンダ５の内壁に一部
が密着した状態で回転して冷媒を圧縮する。低圧室と高
圧室はベーン８によって仕切られており、該ベーン８は
シリンダ５に設けられた溝内においてその下端はバネ１
１によってローラ６に押つけられており、該ローラ６の
回転に伴って上下動する。これらによって、冷媒は吸入
ポート９から吸入され、前記ローラ６の回転によって圧
縮され、吐出ボート１０から吐出される。

一方、潤滑油１２は、ベーン８の上下動を利用したポン
プ（図示せず）により汲み上げられ、給油バイブ７を経
由して軸受３．４を始めその他の摺動部に供給される。

圧縮機１３で圧縮された冷媒は、第２図の矢印しに沿っ
て送られて凝縮器１４、液タンク１５、膨張弁を備えた
キャピラリーチューブ１６、蒸発器１７と順次運ばれて
、箱体１８内を冷却する。

こうした冷凍装置の作動媒体の冷媒として、塩化フッ化
炭化水素の一種であるジクロロジフルオロメタン（ＣＣ
Ｎ２Ｆ、；　ＣＦＣ１２）が用いられている。また、潤
滑油としては、ナフテン系やパラフィン系の鉱油が前記
冷媒との相溶性が良いことから一般に用いられている。

前記冷媒と潤滑油との組合せにおいて、圧縮機内の温度
が高い場合、冷媒の一部が分解して塩化水素を発生する
。この塩化水素は、銅製の凝縮器等を腐食し、冷媒中に
銅イオンを混入させる。該銅イオンは圧縮機に運ばれ、
軸受その池槽動部に沈着して銅めっきを形成する。

シャフトと軸受の双方が銅めっきされると友がね同士の
摩擦となり、焼付きを引き起こす原因となる。このため
池中にエポキシ化合物等の塩化水素捕捉剤を添加する方
策がとられている（特公昭６０−１９３５２号公報）。

ところで前記ＣＦＣｌ２は、地球のオゾン層を破壊する
と云う環境問題から、その使用が規制されることになり
、これに代わるものが要求されている。ＣＦＣｌ２に代
わる冷媒として考えられるものは、ＣＦＣｌ２と沸点が
近いハイドロフルオロカーボンまたはフルオロカーボン
等である。現在、その代替冷媒として実用化が考えられ
ているものとしては、１，１，１．２−テトラフルオロ
エタン（ＣＦ、ＣＨＦ、　；　ＨＦＣ１３４ａ）がある
。

ところが、これらの冷媒は一般の鉱油系潤滑油との相溶
性が極めて悪いという欠点がある〔冷凍６０８１６　（
１９８５年）〕。

この理由としては、ＣＦＣ１２のように分子中に塩素を
有していないためと考えられる〔アシュレ　ガイド　ア
ンド　データ　ブック （ＡＳＲＡＥ　　Ｇｕｉｄｅ　　ａｎｄ　　ＤａｔａＢ
ｏｏｋ）３０７頁（１９６９年）〕。

［発明が解決しようとする課題］ 前記ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ１３４ａ）に溶
解する潤滑油として、極性基を有するポリアルキレング
リコールあるいはネオペンデルポリオールエステルが知
られている。これら極性基を有する潤滑油は、吸湿性が
大きいという問題がある。

更にこのＨＦＣ１３４ａは、分子中に塩素を有していな
いので、前記した塩化水素に基づく銅めっき現象は起ら
ないと考えられていたが、本発明者等の検討によれば、
予想に反して前記極性基をもつ潤滑油と組合せ、圧縮機
を運転した場合にも銅めっき現象が認められた。圧縮機
の軸受や摺動部が銅めっきされると、同種金属の摺動と
なり融着し易く、焼付きの原因となるので、こうした銅
めっき現象は抑制する必要がある。

ところで冷媒であるフッ化炭化水素は、従来の塩素を含
むＣＦＣｌ２に比較して熱安定性が良好なことから、熱
安定性が一般の鉱油よりも劣る例えばポリアルキレング
リコールと組み合わせても、ＣＦＣｌ２を用いた場合に
発生するＨＣＪの発生量に比較して、該ＨＦＣ１３４ａ
冷媒の分解により発生するＨ　Ｆは非常に少ないことが
分かった。

しかし水分が存在するとＨＦの生成量は多くなり、水分
とＨＦとにより潤滑油の加水分解が起り、水溶性の低級
脂肪酸（Ｃ，〜Ｃ５程度）を生成し、軸受その池槽動部
に銅めっきを生起する。

このように作動媒体中の水分は、ＨＦの発生、潤滑油の
加水分解による低級脂肪酸の生成に太きく係っている。

従ってＨＦ、低級脂肪酸の生成を抑制するには油中水分
を少な（することが最も望ましいが、吸湿性の大きい潤
滑油の水分を除去することは非常に困難である。

本発明の目的は、作動媒体中の銅イオンを効果的に除去
して、冷凍圧縮機の軸受その池槽動部の銅めっき現象を
抑制し、長寿命の冷凍装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための本発明の要旨は次のとおりで
ある。

（１）冷凍圧縮機、該冷凍圧縮機で圧縮された冷媒を凝
縮する凝縮器、該凝縮器によって凝縮された冷媒を断熱
膨張させる膨張弁、該膨張弁により膨張された冷媒の冷
熱を交換する熱交換器を備えた冷凍装置において、 前記冷媒の流路中にスルホン酸基を交換基とする強酸性
陽イオン交換樹脂またはイミノジ酢酸型のキレート化合
物からなる陽イオン交換樹脂を配置したことを特徴とす
る冷凍装置。

（２）前記冷凍装置の作動媒体が一般式（Ｉ）ＣｘＨｙ
Ｆｚ　　　　　［Ｉ］ （但し、Ｘは１〜３、ｙは１〜７．２は１〜７の整数）
で示される臨界温度が４０’Ｃ以下のフッ化炭化水素系
冷媒と、ポリアルキレングリコール、ネオペンチルポリ
オールエステル、ポリエーテル変性シリコーンから選ば
れる脂肪族系合成潤滑油およびベンゾトリアゾール誘導
体を含む前項記載の冷凍装置。

前記フッ化炭化水素系冷媒として、例えば１゜１．１．
２−テトラフルオロエタン（ＣＦ３ＣＨＦ。

ＨＦＣ１３４ａ）、１，１，２．２−テトラフルオＯｘ
タン（ＣＨＦ、ＣＨＦ、：　ＨＦＣ１３４）等分子中に
塩素を含まない冷媒が用いられる。

また、前記ポリアルキレングリコールとしては、ニラサ
ン・ユニループＭＢ−１１（日本油脂製）、ネオペンチ
ルポリオールエステルとしてはニラサン・ユニスタＨ３
Ｏ８Ｂ（日本油脂製）、ポリエーテル変性シリコーンと
しては、ＰＳ５５５（チッソ製）等がある。

前記スルホン酸基を交換基とする強酸性陽イオン交換樹
脂としては、例えばアンバーリスト１５（オルガノ製）
、ダイヤイオン５Ｋ−ＩＢがある。

また、イミノジ酢酸型のキレート化合物からなる陽イオ
ン交換樹脂としては、例えばダイヤイオンＣｒ＜−１Ｏ
（三菱化成製）がある。該イオン交換樹脂は、前記１４
　Ｆと水分による潤滑油の加水分解によって発生した水
溶性の低級脂肪酸（Ｃ，〜Ｃ８程度）等によって溶出し
た銅イオンを吸着する効果がある。

該イオン交換樹脂は、第１図（ａ）に示す圧縮機の底部
、あるいは第２図の冷媒の循環経路中例えば液タンク１
５の内部等に装填することができる。その際は、布製の
袋に入れて装填するのが簡便でよい。装填量としては、
冷媒の総重量に対して０．５〜２重量％用いるのが好ま
しい。

また、作動媒体を構成する潤滑油中に、式［ＩＩ］（但
し、Ｒ，Ｒ′は水素原子、アルキル基を示す）で示され
るベンゾトリアゾール誘導体を添加することにより、Ｈ
Ｆの発生を抑制することができる。

該ベンゾトリアゾール誘導体としては、前記潤滑油に可
溶な、例えばチヌビンＰ、チヌビン３２０、チヌビン３
２７（日本チパガイギ製）、ケミソープ（住友化学製）
等が用いられ、前記潤滑油に対して０．０５〜０．２重
量％添加することが好ましい。

なお、本発明の目的を阻害しない範囲内で、前記作動媒
体に消泡剤や潤滑特性向上のための極圧剤等を添加する
ことができる。

［作用］ 本発明が、圧縮機の軸受その他の摺動部の銅めつき現象
を抑制することができるのは、銅パイプから溶出した銅
イオンを前記イオン交換樹脂が次のように吸着すること
による効果と考えられる。

（１）強酸性陽イオン交換樹脂 キレート化合物の陽イオン交換樹脂 ＼ ＣＨｚ−Ｃ−ＯＮ　ａ ■ ＣＨ，−Ｃ−０ また、フッ化炭化水素系冷媒の分解生成物である）ＴＦ
の発生、潤滑油の加水分解生成物である水溶性の低級脂
肪酸の腐食作用をベンゾトリアゾール誘導体が抑制する
ためである。

［実施例］ 次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

〔実施例１〜１１〕および〔比較例１〜３〕４０℃にお
ける粘度が５０ｃＳｔのネオペンチルポリオールエステ
ルにッサンユニスタＨ３Ｏ８Ｈ）を用いて、前記イオン
交換樹脂、該イオン交換樹脂とベンゾトリアゾール誘導
体配合の有無による銅めっき現象を比較した。

実験方法はシールドチューブテストと冷凍装置として冷
蔵庫を用いた実機運転試験により行なった。

前記シールドチューブテストは、内径７ｍｍＸ厚さ２ｍ
ｍＸ長さ２００ｍｍの耐圧ガラス容器中に直径１　、６
　ｍ　ｍ　Ｘ長さ４０ｍｍの鉄線と銅線を入れ、１ｍｌ
の潤滑油ニッサンユニスタＨ３０８Ｈ（水分量０．２型
皿％）を注入し、排気後、ドライアイス−メタノール浴
中に入れて冷却し、１ｍ２の冷媒（ＨＣＦ１３４ａ）を
導入し封止する。

これを金属保護管におさめ、１５０℃の恒温槽中で７日
間加熱後、開封して鉄線への銅の移着、即ち、銅めっき
現象の有無を調べた。

また第２図に示すようなサイクルの冷蔵庫の液タンク１
５内に全冷媒量に対して０．５〜２．０重量％に相当す
る前記イオン交換樹脂を、乾燥した木綿布袋に入れて装
填し、９０日間の運転を行つ運転後、圧縮機１３を分解
して、軸受およびその他の摺動部の銅めっきの有無を観
察した。また、ベンゾトリアゾール誘導体の添加は合成
潤滑油に対して０．０５〜０．２重量％である。

なお、本実施例においてはベンゾトリアゾール誘導体は
、チヌビンＰ（Ｒ：ＣＩ！、、Ｒ′：ｔｌ）。

ケミソーブ（Ｒ：Ｃ）（、、Ｒ′・ＣＨ，）、チヌビン
３２７　（Ｒ：　Ｃ，Ｈ，、Ｒ′：　Ｃ，Ｈ，）および
チヌビン３２０　（Ｒ：　Ｃａ１Ｌ＋、Ｒ′：　Ｃ−Ｈ
ｌｌ　）をそれぞれ用いた。

これらの結果を第１表に示す。

表から明らかなようにイオン交換樹脂を共存させたもの
は銅めっきの発生が抑制される。また、イオン交換樹脂
とベンゾトリアゾール誘導体とを共存させたものは銅め
っき発生の抑制効果がイオン交換樹脂単独の場合よりも
、より優れている。

さらに冷蔵庫サイクルの運転でも軸受その他の摺動部へ
の銅めっきは起らず、本発明が銅めっき現象の抑制に極
めて優れていることが分かる。

本実施例においては、冷凍装置として一般の冷蔵庫を用
いたが、本発明は一般のエアコン等の冷凍装置にも適用
することができる。

［発明の効果コ 本発明の冷凍装とは、圧縮機の軸受その池槽動部への銅
めっき現象を抑制することができるので、該冷凍装置の
寿命を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷蔵庫用のローリングピストン式圧縮機の縦断
面図、第２図は冷蔵庫の冷凍サイクルを示す模式図であ
る。 １・・・モータ、２・・シャフト、３　上部軸受、４．
５・・・下部軸受、６・・・ローラ、７・・・給油パイ
プ、８・・ベーン、９・・・吸入ボート、１０−・・吐
出ボート、１１・・ばね、１２・・・潤滑油、１３　・
圧縮機、１４・凝縮器、１５・・液タンク、１６・キャ
ピラリーチューブ、１７・・蒸発器、１８・箱体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷凍圧縮機、該冷凍圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮
   する凝縮器、該凝縮器によって凝縮された冷媒を断熱膨
   張させる膨張弁、該膨張弁により膨張された冷媒の冷熱
   を交換する熱交換器を備えた冷凍装置において、 前記冷媒の流路中にスルホン酸基を交換基とする強酸性
   陽イオン交換樹脂またはイミノジ酢酸型のキレート化合
   物からなる陽イオン交換樹脂を配置したことを特徴とす
   る冷凍装置。 ２、前記冷媒が一般式〔 I 〕 ＣｘＨｙＦｚ〔 I 〕 （但し、ｘは１〜３、ｙは１〜７、ｚは１〜７の整数）
   で示される臨界温度が４０℃以下のフッ化炭化水素系冷
   媒であることを特徴とする請求項第１項記載の冷凍装置
   。 ３、前記陽イオン交換樹脂は、前記冷媒の総量に対して
   ０．５〜２重量％配置したことを特徴とする請求項第１
   項または第２項に記載の冷凍装置。 ４、前記冷凍装置の作動媒体が一般式〔 I 〕ＣｘＨｙ
   Ｆｚ〔 I 〕 （但し、ｘは１〜３、ｙは１〜７、ｚは１〜７の整数）
   で示される臨界温度が４０℃以下のフッ化炭化水素系冷
   媒と、ポリアルキレングリコール、ネオペンチルポリオ
   ールエステル、ポリエーテル変性シリコーンから選ばれ
   る脂肪族系合成潤滑油およびベンゾトリアゾール誘導体
   を含むことを特徴とする請求項第１項記載の冷凍装置。 ５、前記ベンゾトリアゾール誘導体が一般式〔II〕▲数
   式、化学式、表等があります▼〔II〕 （但し、Ｒ、Ｒ′は水素原子、アルキル基を示す）で表
   されることを特徴とする請求項第４項記載の冷凍装置。 ６、前記合成潤滑油が前記ベンゾトリアゾール誘導体を
   ０．０５〜０．２重量％が含むことを特徴とする請求項
   第４項記載の冷凍装置。