JPH06194009A

JPH06194009A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH06194009A
Application number: JP34030492A
Authority: JP
Inventors: Shoichiro Kitaichi; 昌一郎北市
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】ハイドロフルオロカーボンと、このハイドロ
フルオロカーボンと相溶性を有するエステル系油とを使
用する冷凍サイクルの系内異物を除去し構成部品に支障
を生じさせず、耐久性と信頼性を向上させる。【構成】冷媒と、この冷媒を低圧より高圧に圧縮する
圧縮機構と、高圧に圧縮された冷媒を冷却する凝縮機構
と、凝縮された冷媒を膨脹させる膨脹機構と、膨脹した
冷媒を蒸発させ低圧の冷媒とする蒸発機構とからなる密
閉された冷凍サイクルを有する冷凍装置において、冷凍
サイクル内において生成する冷凍サイクル阻害物質を除
く手段を凝縮機構と膨脹機構との間に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍装置に関し、とく
にハイドロフルオロカーボン系の冷媒を使用する冷凍装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン層の破壊に繋がるフロンの使用が
規制されるとともにオゾン層を破壊しないハイドロフル
オロカーボン系の冷媒を使用した冷凍装置の開発が早急
に必要とされている。

【０００３】冷凍装置は、蒸発、圧縮、凝縮、膨脹の４
つの作用からなる冷凍サイクルが組込まれた空気調和機
や冷蔵庫等に代表される。冷凍サイクルにおいて、冷媒
は液体から気体へ、気体から液体へ変化を繰り返しなが
ら循環している。

【０００４】従来の冷凍サイクル内における冷媒圧縮機
を図１をもとに説明する。図１は密閉型回転式圧縮機の
例を示す。密閉されたケーシング１内にステータ２とロ
ータ３とで構成されるモータ機構４が設置されている。
またモータ機構４の下部に圧縮機構５を設け、シャフト
８を介してモータ機構４により圧縮機構５を駆動する。
圧縮機構５によって、図示しないアキュームレータを介
して供給管６から導入された冷媒を圧縮し、ケーシング
１内に一旦吐出させた後、ケーシング１の上部に設けら
れた吐出管７から冷凍機側に冷媒を供給する。なお、圧
縮機構５を潤滑するために冷凍機油２０が収容されてい
る。なお、図１において、９は軸受け、１０はシリン
ダ、１１はサブベアリング、１２はクランク、１３はロ
ーラ、１４はブレード、１５はスプリングを表す。図２
は密閉型往復運動式冷媒圧縮機であり、密閉型回転式圧
縮機とともに冷凍装置に多用されている。圧縮機構５は
ピストン１６と往復運動式用シリンダ１７によって構成
され、冷凍機油２０によって潤滑されている。

【０００５】冷媒圧縮機で圧縮された冷媒は冷凍サイク
ル内を循環する。冷蔵庫を例にとり、冷凍サイクルを図
３により説明する。冷媒は圧縮機構である圧縮機２３に
より圧縮され、凝縮機構である受台パイプ２４、放熱パ
イプ２５、クリーンパイプ２６を通り冷却され、膨脹機
構であるキャピラリーチューブ２１を通り膨脹し、蒸発
機構である蒸発器２２において蒸発し、冷蔵庫２７内を
冷却する。その後再び圧縮機２３で圧縮される。

【０００６】従来、このような密閉型冷凍サイクルの冷
媒としては、ジクロロジフルオロエタン（以下 CFC12と
称する）やモノクロロジフルオロメタン（以下 HCFC22
と称する）が主に用いられており冷凍サイクル内を循環
している。また圧縮機２３の潤滑性を保つために封入さ
れる冷凍機油としては、 CFC12や HCFC22 に対して溶解
性を示すナフテン系やパラフィン系鉱油が用いられてい
る。

【０００７】しかしながら、最近上記冷媒（ CFC12）等
のフロン放出がオゾン層の破壊に繋がり、人体や生物系
に深刻な影響を与えることがはっきりしてきたため、オ
ゾン破壊係数（ CFC12の場合は1.0 ）の高い CFC12等は
段階的に使用が削減され、将来的には使用しない方向に
決定している。このような状況下にあって、 CFC12の代
替冷媒として、塩素を含有しないフロンとして 1,1,1,2
- テトラフルオロエタン（以下 HFC134aと称する）や
1,1- ジフルオロエタン（以下 HFC152aと称する）等の
ハイドロフルオロカーボン系の冷媒が開発されており、
この冷媒に適した冷凍機油の開発が望まれている。ここ
で、冷凍機油の必要な特性として、サイクル内の油戻り
などから冷媒との相溶性が挙げられる。 HFC134a等は、
従来の冷凍機油である鉱油にはほとんど溶解しないた
め、溶解性を示すポリエーテル系油、ポリエステル系
油、ふっ素系油などの使用が試みられている。

【０００８】これらの中で、ポリエーテル系油は、吸湿
性が高いため電気絶縁性が不足し、また含まれている水
分により共存する絶縁材料の加水分解劣化を著しく促進
するため、長期使用には適していないという問題があっ
た。ふっ素系油は、製造コストが非常に高いとの問題が
あった。これらに対して、ポリエステル系油は、従来の
鉱油と比較すると吸湿性の点において劣っているが、ポ
リエーテル系油より改善されており、またふっ素系油よ
り製造コストが安価であり、ハイドロフルオロカーボン
系冷媒と共に使用できる冷凍機油として有望である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリエ
ステル系油およびハイドロフルオロカーボンは、それぞ
れの分子構造中に極性基を有するため、図４および表１
に示すように、従来の冷凍機油や冷媒に比較して高い吸
湿性を有する。

【００１０】

【表１】以上の結果、冷凍機油中に水が存在しやすくなる。この
水の存在により、加水分解されやすいポリエステル系油
は、加水分解が少なからず生じること、および摺動部に
よる摩擦熱によって熱劣化を生じることなどにより、油
の劣化物質が生成する。油の劣化物質生成過程の一例を
反応式で表すと以下のようになる。

【００１１】

【化１】また、系内不純物による油の劣化に対する触媒作用、反
応物の生成も起こる。これらが原因となって生成した物
質（以下デポジットと称す）は、圧縮された冷媒ととも
に図３に示すサイクル内を循環し、極めて内径の小さい
（たとえばφ1.0 ｍｍ以下）キャピラリーチューブ２１
内に堆積するという問題がある。このキャピラリーチュ
ーブ２１内にデポジットが堆積すると冷媒の循環が妨げ
られ、冷却不良を生じることとなる。

【００１２】たとえば、冷媒として HFC134aを、冷凍機
油としてポリエステル系油を用いたコンプレッサを冷蔵
庫用として 4000 時間の実機耐久試験を行い、その冷凍
サイクルを分析した結果について説明する。実機耐久試
験後、冷凍サイクル内のキャピラリーチューブを分解し
たところ、銅（Ｃｕ）製のキャピラリーチューブの内部
にデポジットが堆積しているのが認められた。このデポ
ジット成分のフーリエ変換赤外分光分析（ＦＴ−ＩＲ）
による分析結果を図５に、試料を金（Ａｕ）コーティン
グして分析したエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）に
よる無機成分分析結果を図６に示す。また、耐久試験後
の冷媒のガスクロマトグラフィによるガス分析結果を表
２に示す。

【００１３】

【表２】図５に示すＦＴ−ＩＲ分析結果から、未使用の冷凍機油
には認められなかった1520cm^-1付近の吸収がデポジット
成分にみられた。また、図６に示すＥＤＳ分析結果か
ら、デポジット成分に鉄と塩素の存在が認められた。さ
らに、ポリエステル系油の化学分析の析結果から、酸価
の増大もみられ、加水分解による酸の生成（脂肪族カル
ボン酸）や、Ｃｌ等に起因する無機酸の生成の可能性が
ポリエステル系油に認められた。一方、表２に示す冷媒
のガス分析結果から、 HFC134a、 HFC152aとも冷媒自身
はほとんど分解していないことが認められた。

【００１４】以上の分析結果から、デポジットの生成は
主にポリエステル系油が関与し、ポリポリエステル系油
のエステル結合（−ＣＯＯ−）が摺動による摩擦熱と水
の存在によって開裂反応して、金属摺動部の鉄と反応し
金属セッケンまたは脂肪族カルボン酸が生成したものと
考えられる。なお、塩素については冷媒不純物や、工程
副資材によるもので、冷凍サイクル系内では酸として存
在する可能性があり、ポリエステル系油に存在するエス
テル結合の加水分解触媒となる。

【００１５】また、潤滑性の面からは、従来の鉱油系冷
凍機油には環状化合物が含まれており、油膜形成能力が
比較的高かったのに対し、ポリエステル系油は、環状化
合物が含まれてなく鎖状化合物であり、厳しい摺動条件
では適切な油膜厚さを保つことができない。また、従来
冷媒として CFC12を用いた場合、 CFC12中のＣｌ原子
が、金属基材のＦｅ原子と反応して耐摩耗性の良い塩化
鉄膜を形成するのに対し、 HFC134aを用いた場合には、
Ｃｌ原子が存在しないために塩化鉄のような自己潤滑膜
が形成されないという潤滑面での不利な点がある。した
がって、摺動部での材質変更や、設計変更によって潤滑
性不足を改善しなければならないという問題があった。

【００１６】このように CFC12等に替わる冷媒である H
FC134a等とポリエステル系油の冷凍サイクルへの適用に
際して、これまでと同様のポリエステル系の冷凍機油を
使用すると、構成部品に欠陥が生じて品質ならびに耐久
性が大きく低下するという問題があった。

【００１７】さらに最近では、 CFCと分類されるフロン
の他にHCFCと分類される水素と塩素が含有されるフロン
についても規制の方向となってきている。したがって、
HCFC系の冷媒、例えば HCFC22 についてもその代替とし
てジフルオロメタン（以下 HFC32と称する）や、混合冷
媒として HFC32／ペンタフルオロエタン（以下 HFC125
と称する）、 HFC32／ HFC152a、 HFC32／ HFC134aなど
が候補として挙げられている。これらの冷媒は、すべて
ハイドロフルオロカーボン系であり、極性を持った冷媒
である。したがって、ハイドロフルオロカーボン系の冷
媒と組合わせて使用することができるポリエステル系油
の特性を安定化させることは重要である。

【００１８】本発明は、このような従来の事情に対処し
てなされたもので、冷媒としてハイドロフルオロカーボ
ンを冷凍機油としてハイドロフルオロカーボンと相溶性
を有するエステル系油とを冷凍サイクルに使用した場
合、系内異物を除去し構成部品に支障を生じさせず、耐
久性と信頼性を向上させることのできる冷凍装置を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の冷凍装置は、冷
媒と、この冷媒を低圧より高圧に圧縮する圧縮機構と、
高圧に圧縮された冷媒を冷却する凝縮機構と、凝縮され
た冷媒を膨脹させる膨脹機構と、膨脹した冷媒を蒸発さ
せ低圧の冷媒とする蒸発機構とからなる密閉された冷凍
サイクルを有する冷凍装置において、冷凍サイクル内に
おいて生成する冷凍サイクル阻害物質を除く手段を凝縮
機構と膨脹機構との間に備えることを特徴とする。

【００２０】本発明の冷凍装置内において生成する冷凍
サイクル阻害物質とは、冷凍サイクルを密閉状態に組立
てた後、外部からの物質の出入りがなく冷凍サイクル内
のみの反応や摺動部材の摺動で生成する物質であり、か
つ冷凍サイクル内を循環し、サイクル内壁に堆積して冷
媒の循環を妨げ冷却不良を生じさせる物質をいう。具体
的にはキャピラリーチューブ内などに堆積するデポジッ
トなどをいう。

【００２１】また、冷凍サイクル阻害物質を除く手段と
は、冷凍サイクル内にて上述のデポジットの堆積原因と
なる物質の循環を阻止する手段をいう。そのような手段
としては、冷凍サイクル系内にフィルタを設ける、デポ
ジット吸着トラップを設けるなどの手段がある。本発明
の冷凍装置においては、とくに吸着トラップを兼ねたフ
ィルタを設けることがとくに好ましい。

【００２２】このようなフィルタを設ける部位として
は、図３に示す冷凍サイクル内で凝縮機構と膨脹機構と
の間に存在し、冷媒と冷凍機油の混合物が液相状態であ
る場所が好ましい。これは、系内が高温高圧となり、か
つ摺動部分の多い圧縮機構部で冷凍機油などの分解が発
生しやすく、その結果生成する系内異物が凝縮機構で冷
却されることにより、サイクル内壁に析出する場所だか
らである。

【００２３】従来より冷蔵庫などの冷凍サイクル内の水
分除去を目的としてサイクル内に乾燥剤としてモレキュ
ラシーブス（ユニオン・カーバイド社商品名）等のゼオ
ライトを用いた脱水装置を介設しているが、本発明に係
わるフィルタをその装置内に設けてもよい。

【００２４】本発明に係わるフィルタは、球状、板状ま
たは繊維状の形状をした充填物をフィルタ材として用い
ることが好ましい。球状や板状の形状のなかでも、表面
に存在する孔等によりデポジットをトラップしやすい多
孔質の球状や板状がとくに好ましい。焼結合金はこの目
的に適している。また繊維状の形状である場合、その繊
維自身でデポジットをトラップすることができる。

【００２５】さらに、本発明に係わるフィルタは、フィ
ルタ材自身が冷凍サイクル内で安定であり、冷媒や冷凍
機油と反応しないことが必要である。

【００２６】フィルタ材の冷媒および冷凍機油に対する
安定性を調査するため、次のようなシールドチューブ試
験を行った。

【００２７】耐熱性ガラス製の試験管を 8本準備し、そ
れぞれにポリエステル系油を 2ｍｌづつ入れる。本発明
に使用できるフィルタ材として、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆ
ｅ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ）、酸化けい素（ＳｉＯ₂）、窒化けい素
（ＳｉＮ）、炭化けい素（ＳｉＣ）からなる長さ 3ｃｍ
の棒状試料をそれぞれ試験管 1本ずつに入れ、残りの試
験管はフィルタ材を入れないでブランクテスト用とす
る。最後に HFC134aを 2ｍｌ入れ、冷却しながら充分脱
気脱水した後、試験管の上部を封管してシールドチュー
ブを作製する。このシールドチューブを温度が 175℃に
保たれた恒温槽内に入れ、1000時間加熱した。1000時間
経過後のシールドチューブ内の冷凍機油とフィルタ材の
変化を観察する。その結果を図７に示すが、フィルタ材
なしのブランクテストの冷凍機油の色相と比較して本発
明で使用されるいずれのフィルタ材もほぼ同じ色相であ
り安定している。また、劣化物の生成も認められない。
したがって、前述の金属材料やセラミック材料が本発明
のフィルタ材として好ましい。これらのフィルタ材は、
金属材料またはセラミック材料単体でも、また組合わせ
た複合材としても使用できる。これらがフィルタ材とし
て好ましい他の理由は以下のように考えられる。デポジ
ット生成の原因の一つとしてカルボン酸の生成があり、
カルボン酸による金属の腐食により金属部に凸凹がで
き、あるいは金属と結合して冷凍サイクル配管内に付着
すると考えられる。このため、フィルタ材として酸によ
る腐食や酸との吸着能力を有する銅系、鉄系の金属、ま
たは無機物を系内異物発生直後の凝縮機構と膨脹機構と
の間に設けることにより、キャピラリーチューブ内にデ
ポジットが堆積するのを防ぐことができる。

【００２８】また、本発明のフィルタ材に好ましい物質
として、磁石としての特性を有する物質がある。このよ
うな物質としては、アルニコ系磁石、フェライト系磁
石、希土類（Ｓｍ、Ｃｅ）−Ｃｏ系磁石、希土類（Ｎ
ｅ）−Ｆｅ系磁石、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系磁石等の永久磁
石がある。フィルタ材としての永久磁石は、冷凍サイク
ル内における摺動部材の摺動等で生成する鉄を主体とす
るデポジット成分をトラップすることができる。

【００２９】また、冷凍サイクル内においてフィルタは
冷媒や冷凍機油の流れに対して過度の抵抗となってはな
らない。したがって、フィルタ材の形状としては球状や
板状および繊維状が適している。

【００３０】本発明の冷凍機油を構成する冷媒のハイド
ロフルオロカーボンと相溶性を有するポリエステル系油
は、水酸基とカルボキシル基との反応によって生成する
エステル結合を分子内に有し、ハイドロフルオロカーボ
ンの単独または混合物を溶解させることができ、かつ冷
凍サイクル内において摺動部材間の潤滑性を保つ化合物
をいう。これらポリエステル系油のなかでも、ネオペン
タンジオール、ネオペンタントリオール、ペンタエリト
リトールなどのヒンダードアルコール類とモノカルボン
酸類またはジカルボン酸類との反応生成物であるコンプ
レックスエステル（ポリエステル）系油がハイドロフル
オロカーボンとの相溶性に優れ、また冷凍サイクル内に
おける摺動部材間の潤滑性にも優れているため好適であ
る。

【００３１】また、本発明の冷凍機油は、必要に応じて
硫黄系、燐系、ハロゲン系の極圧添加剤、もしくは耐摩
耗性向上剤や酸化防止剤、耐熱性向上剤、腐食防止剤
（特に銅用金属不活性化剤）、加水分解防止剤、消泡剤
などを含んでもよい。

【００３２】本発明に係わるハイドロフルオロカーボン
は、炭素、弗素、水素からなる化合物であって、従来の
冷媒である CFC12、HCFC22を代替しうるものをいう。例
えばHFC134a、 HFC152a、 HFC32、 HFC125 を例示する
ことができる。これらのハイドロフルオロカーボンは単
独でも、 2種以上の混合物としても使用することができ
る。

【００３３】

【作用】凝縮機構と膨脹機構との間に金属および／また
はセラミックスを用いたフィルタを用いると圧縮機構で
発生しやすいデポジットが冷凍サイクル内を循環する前
にトラップおよび濾別することができる。とくに、冷凍
サイクル組立て後、冷凍装置の使用初期にみられる初期
デポジットの循環を抑えることができる。したがって、
冷凍サイクル内のデポジットの堆積を抑えることがで
き、信頼性が高く良好な性能を維持する冷凍サイクルが
得られる。また、フィルタを用いることにより、 CFC12
や HCFC22 を用いる従来の冷凍サイクルを大幅に変更す
ることなく使用することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。実施例１実施例１に使用するフィルタを図８に示す。このフィル
タは、銅製の保護管２９に銅系の球状金属（直径 1.4〜
2.4mm ）からなるフィルタ材３０を 10 ｇ充填してあ
り、 8〜12メッシュ相当の粗さを有している。なお、フ
ィルタ材３０はフィルタの両端部に設けられた網部３１
によって保持されている。このフィルタを図３に示した
冷凍サイクル内の２８の位置に取り付けた。

【００３５】つぎに、冷凍機油としてポリエステル系油
であるヒンダードエステルを準備し、この冷凍機油を、
図２に示した冷媒圧縮機に封入し、冷媒として HFC134a
（三井・デュポンフロロケミカル（株）製）を使用して
冷蔵庫を組み立て、25℃において2000時間の運転を行っ
た。

【００３６】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００３７】実施例２フィルタ材３０を銅系の球状焼結合金（直径 1.4〜2.4m
m ）とした以外は実施例１と同一のフィルタを実施例１
と同一の冷凍サイクル内の同位置に取り付けた。実施
例１と同一の冷蔵庫を組み立て、25℃において2000時間
の運転を行った。運転終了後、圧縮機構部を構成する
モータの電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そ
のものについて調べたところ、全てについて異常はなく
（冷凍機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好で
あることが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラ
リーチューブを分解しデポジットの生成状況を調査した
が、キャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下で
あり、デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００３８】実施例３フィルタ材３０を球状の窒化けい素（SiN ）（直径 1.4
〜2.4mm ）とした以外は実施例１と同一のフィルタを実
施例１と同一の冷凍サイクル内の同位置に取り付けた。

【００３９】実施例１と同一の冷蔵庫を組み立て、25℃
において2000時間の運転を行った。運転終了後、圧縮機
構部を構成するモータの電線被覆材および絶縁紙、さら
には冷凍機油そのものについて調べたところ、全てにつ
いて異常はなく（冷凍機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g
）、非常に良好であることが判明した。また、冷凍サ
イクル内のキャピラリーチューブを分解しデポジットの
生成状況を調査したが、キャピラリーチューブ内の膜厚
増加は 2μm 以下であり、デポジットの生成は殆ど認め
られなかった。

【００４０】実施例４線径 0.5 mm の銅系金属ワイヤーを球状に丸め、フィル
タ材３０とした以外は実施例１と同一のフィルタを実施
例１と同一の冷凍サイクル内の同位置に取り付けた。

【００４１】実施例１と同一の冷蔵庫を組み立て、25℃
において2000時間の運転を行った。運転終了後、圧縮機
構部を構成するモータの電線被覆材および絶縁紙、さら
には冷凍機油そのものについて調べたところ、全てにつ
いて異常はなく（冷凍機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g
）、非常に良好であることが判明した。また、冷凍サ
イクル内のキャピラリーチューブを分解しデポジットの
生成状況を調査したが、キャピラリーチューブ内の膜厚
増加は 2μm 以下であり、デポジットの生成は殆ど認め
られなかった。

【００４２】実施例５ 5mm ×5mm ×1mm の板状銅系金属をフィルタ材３０とし
た以外は実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の
冷凍サイクル内の同位置に取り付けた。

【００４３】実施例１と同一の冷蔵庫を組み立て、25℃
において2000時間の運転を行った。運転終了後、圧縮機
構部を構成するモータの電線被覆材および絶縁紙、さら
には冷凍機油そのものについて調べたところ、全てにつ
いて異常はなく（冷凍機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g
）、非常に良好であることが判明した。また、冷凍サ
イクル内のキャピラリーチューブを分解しデポジットの
生成状況を調査したが、キャピラリーチューブ内の膜厚
増加は 2μm 以下であり、デポジットの生成は殆ど認め
られなかった。

【００４４】実施例６実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００４５】冷媒として HFC152a（三井・デュポンフロ
ロケミカル（株）製）を用いた以外は実施例１と同一の
冷蔵庫を組み立て、25℃において2000時間の運転を行っ
た。

【００４６】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００４７】実施例７実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００４８】冷媒として HFC32／ HFC125 （60／40）の
混合冷媒を用いた以外は実施例１と同一の冷蔵庫を組み
立て、25℃において2000時間の運転を行った。

【００４９】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００５０】実施例８実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００５１】冷媒として HFC32／ HFC152a（60／40）の
混合冷媒を用いた以外は実施例１と同一の冷蔵庫を組み
立て、25℃において2000時間の運転を行った。

【００５２】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００５３】実施例９実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００５４】冷媒として HFC32／ HFC134a（30／70）の
混合冷媒を用いた以外は実施例１と同一の冷蔵庫を組み
立て、25℃において2000時間の運転を行った。

【００５５】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００５６】実施例１０実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００５７】冷媒として HFC32／ HFC134a（35／65）の
混合冷媒を用いた以外は実施例１と同一の冷蔵庫を組み
立て、25℃において2000時間の運転を行った。

【００５８】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００５９】実施例１１実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００６０】冷媒として HFC32（三井・デュポンフロロ
ケミカル（株）製）の混合冷媒を用いた以外は実施例１
と同一の冷蔵庫を組み立て、25℃において2000時間の運
転を行った。

【００６１】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００６２】実施例１２実施例１と同一のフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付けた。

【００６３】冷媒として HFC125 （三井・デュポンフロ
ロケミカル（株）製）の混合冷媒を用いた以外は実施例
１と同一の冷蔵庫を組み立て、25℃において2000時間の
運転を行った。

【００６４】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００６５】実施例１３実施例１３に使用するフィルタを図９に示す。このフィ
ルタは、銅製の保護管２９に希土類（Ｎｅ）−Ｆｅ系磁
石であるＦｅ−Ｎｅ−Ｂ磁石に粉砕防止のための表面Ｎ
ｉコーティングした材料をフィルタ材３０として充填し
ている。なお、フィルタ材３０はフィルタの両端部に設
けられた網部３１によって保持されており、図９に示す
ように複数個配設してもよい。

【００６６】このフィルタを実施例１と同一の冷凍サイ
クル内の同位置に取り付け、実施例１と同一の冷蔵庫を
組み立て、25℃において2000時間の運転を行った。

【００６７】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙、さらには冷凍機油そのもの
について調べたところ、全てについて異常はなく（冷凍
機油の全酸価は 0.01 mgKOH/g ）、非常に良好であるこ
とが判明した。また、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査したが、キ
ャピラリーチューブ内の膜厚増加は 2μm 以下であり、
デポジットの生成は殆ど認められなかった。

【００６８】さらに、フィルタ部を分解してフィルタ材
に付着するものを分析したところ、鉄粉および鉄石けん
成分が認められ、冷凍サイクル内で発生したデポジット
が捕えられていることがわかった。したがって、キャピ
ラリーチューブ内のデポジットの生成を抑制しているこ
とが認められた。

【００６９】比較例図３に示した冷凍サイクル内にフィルタ部を接続しない
で、実施例１と同一の冷凍サイクルを組み立てた。

【００７０】つぎに、冷凍機油としてポリエステル系油
であるヒンダードエステルを準備し、この冷凍機油を、
図２に示した冷媒圧縮機に封入し、冷媒として HFC134a
（三井・デュポンフロロケミカル（株）製）を使用して
冷蔵庫を組み立て、25℃において2000時間の運転を行っ
た。運転終了時に冷凍サイクル内の冷媒の流量が約10％
低下していることが認められた。

【００７１】運転終了後、圧縮機構部を構成するモータ
の電線被覆材および絶縁紙などの有機絶縁材料、さらに
は冷凍機油そのものについて調査した。有機絶縁材料は
初期特性に比較して、加水分解に基づく特性低下がみら
れた。また、冷凍機油の全酸価は 0.10 mgKOH/g と大き
く増加していた。

【００７２】つぎに、冷凍サイクル内のキャピラリーチ
ューブを分解しデポジットの生成状況を調査した。キャ
ピラリーチューブ内にデポジットの生成が認められ、Ｆ
Ｔ−ＩＲおよびＥＤＳによる分析の結果、金属セッケン
の存在が推定された。このデポジットの生成が冷凍サイ
クルを流れる冷媒の流量減の原因であることが判明し
た。

【００７３】また、キャピラリーチューブ内のデポジッ
トの膜厚を調査したところ、図１０に示すように実施例
１〜１２については、キャピラリーチューブ内の膜厚増
加が2μm 以下と少ないのに対して、比較例ではデポジ
ットの膜厚が 20 μm と 10倍以上の膜厚となってい
た。

【００７４】

【発明の効果】本発明の冷凍装置は、冷凍サイクル内に
おいて生成する冷凍サイクル阻害物質を除く手段を凝縮
機構と膨脹機構との間に備えているので、冷凍サイクル
内で発生する異物（デポジット）が冷凍サイクル配管へ
堆積することを抑えることができる。とくに冷媒として
ハイドロフルオロカーボンと冷凍機油としてハイドロフ
ルオロカーボンと相溶性を有するポリエステル系油とを
使用する冷凍サイクル内に金属またはセラミックスから
なるフィルタ材を使用すると、冷媒および冷凍機油に対
してフィルタ材が安定であるので、信頼性が高く良好な
性能を維持する冷凍サイクルが得られる。また、フィル
タを用いることにより、 CFC12や HCFC22を用いる従来
の冷凍サイクルを大幅に変更することなく使用すること
ができる。

【００７５】したがって、本発明の冷凍装置は、ハイド
ロフルオロカーボンを用いた冷凍サイクルを有する冷蔵
庫に最適であり、耐久性ならびに信頼性の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の密閉型回転式冷媒圧縮機を破断して示す
図である。

【図２】従来の密閉型往復動式冷媒圧縮機を破断して示
す図である。

【図３】冷蔵庫用の冷凍サイクルを示す図である。

【図４】冷媒の吸湿性を示す図である。

【図５】冷蔵庫の実機耐久試験後でのキャピラリー部で
発生したデポジットのＦＴ−ＩＲ分析結果を示す図であ
る。

【図６】冷蔵庫の実機耐久試験後でのキャピラリー部で
発生したデポジットのＥＤＳによる無機成分分析結果を
示す図である。

【図７】シールドチューブテストによるフィルタ材の冷
媒／冷凍機油安定性を示す図である。

【図８】冷凍サイクル内に接続するフィルタ部の構成を
示す図である。

【図９】実施例１３に使用するフィルタ部の構成を示す
図である。

【図１０】実施例１と比較例におけるキャピラリーチュ
ーブ内でのデポジット膜厚量を示す図である。

【符号の説明】

１………ケーシング、２………ステータ、３………ロー
タ、４………モータ機構、５………圧縮機構、６………
供給管、７………吐出管、８………シャフト、９………
軸受、１０………シリンダ、１１………サブベアリン
グ、１２………クランク、１３………ローラ、１４……
…ブレード、１５………スプリング、１６………ピスト
ン、１７………往復運動式用シリンダ、２０………冷凍
機油、２１………キャピラリーチューブ、２２………蒸
発器、２３………コンプレッサ、２４………受台パイ
プ、２５………放熱パイプ、２６………クリーンパイ
プ、２７………冷蔵庫、２８………フィルタ部、２９…
……保護管、３０………フィルタ材、３１………網部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒と、前記冷媒を低圧より高圧に圧縮
する圧縮機構と、前記高圧に圧縮された冷媒を冷却する
凝縮機構と、前記凝縮された冷媒を膨脹させる膨脹機構
と、前記膨脹した冷媒を蒸発させ低圧の冷媒とする蒸発
機構とからなる密閉された冷凍サイクルを有する冷凍装
置において、前記冷凍サイクル内において生成する冷凍サイクル阻害
物質を除く手段を前記凝縮機構と前記膨脹機構との間に
備えることを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】請求項１記載の冷凍装置において、前記
冷凍サイクル阻害物質を除く手段は、前記冷凍サイクル
内の前記冷媒および冷凍機油に対し安定な物質により形
成されることを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】請求項１記載の冷凍装置において、前記
冷凍サイクル阻害物質を除く手段は、前記冷凍サイクル
内に配設された金属および／またはセラミックスを用い
たフィルタであることを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】請求項３記載の冷凍装置において、前記
金属を用いたフィルタは、銅系金属、鉄系金属、銅系焼
結合金、鉄系焼結合金または磁石としての特性を有する
物質をフィルタ材に使用することを特徴とする冷凍装
置。
【請求項５】請求項３記載の冷凍装置において、前記
セラミックスを用いたフィルタは、シリコン系、アルミ
ニウム系またはマグネシウム系セラミックスをフィルタ
材に使用することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】請求項３記載の冷凍装置において、前記
フィルタは、球状、板状または繊維状の形状を有するフ
ィルタ材を使用することを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】請求項１記載の冷凍装置において、前記
冷凍サイクル阻害物質を除く手段は、前記冷凍サイクル
内の前記冷媒と冷凍機油混合組成物が液相状態にある部
位に介設することを特徴とする冷凍装置。
【請求項８】請求項７記載の冷凍装置において、前記
冷凍サイクル阻害物質を除く手段は、前記冷凍サイクル
内の脱水装置内に介設することを特徴とする冷凍装置。
【請求項９】請求項１記載の冷凍装置において、前記
冷媒はハイドロフルオロカーボン系冷媒、冷凍機油はポ
リエステル系油であることを特徴とする冷凍装置。