JPH11142006A - 冷媒循環システム - Google Patents

冷媒循環システム

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JPH11142006A
JPH11142006A JP30399397A JP30399397A JPH11142006A JP H11142006 A JPH11142006 A JP H11142006A JP 30399397 A JP30399397 A JP 30399397A JP 30399397 A JP30399397 A JP 30399397A JP H11142006 A JPH11142006 A JP H11142006A
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JP
Japan
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refrigerant
refrigerating machine
oil
compressor
machine oil
Prior art date
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Pending
Application number
JP30399397A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Funayama
功 舟山
Satoshi Suzuki
聡 鈴木
Kunihiro Morishita
国博 森下
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH11142006A publication Critical patent/JPH11142006A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機に封入された冷凍機油に冷媒と溶解性
の高いものを使用したとき、比誘電率の高い冷媒を冷凍
機中に多量に含んでしまうため、モータに付着した油を
介して漏れ電流が増加してしまうという課題。 【解決手段】 供給電圧を元電源を平滑した電圧より大
きくできると共に回転速度を制御可能なインバータ駆動
回路によりモータ部を制御する圧縮機1、室外熱交換器
3、絞り機構4、室内熱交換器5を冷媒配管により連結
し、冷媒としてハイドロフルオロカーボン(HFC)を
主成分とするものを用い、圧縮機1に封入された冷凍機
油として、冷媒に対して相互溶解性がないか或は弱溶解
性のものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、家庭用・産業用
に利用される冷媒循環システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は例えば特開平5−17789号公
報に示された従来の冷媒循環システム(ここでは冷凍空
調装置)を示す冷媒回路図である。図において、1はイ
ンバータ駆動により回転速度を制御可能な圧縮機、5は
利用側熱交換器である室内熱交換器、4は絞り機構、3
は熱源側熱交換器である室外熱交換器、2は冷媒の流れ
を逆転させる機能を有する四方弁である。これらは配管
によって直列に接続されて冷凍サイクルを構成してい
る。
【0003】また、この冷凍空調装置には、冷媒として
例えば可燃性冷媒であるHFC32を含む混合冷媒が用
いられ、また冷凍機油としては、例えばこの混合冷媒に
対して相互溶解性があるエステル系油が用いられてい
る。
【0004】ところで、漏洩電流は圧縮機1のモータ部
に電圧がかかっている状態で、モータ部に付着した冷凍
機油を介して発生する。図7は、冷凍機油中の冷媒溶解
量と漏洩電流との関係を示したものであるが、図7より
冷凍機油中の冷媒溶解量が上昇すると、冷凍機油中に比
誘電率の高い冷媒の溶け込み量が増加するので、圧縮機
1のモータ部に付着した油を介して漏洩電流が流れやす
くなる。使用する圧縮機のモータ部に供給される電圧が
元電源を平滑した電圧より大きくなるインバータ駆動の
場合、更に漏洩電流は流れやすくなる。
【0005】一般に漏洩電流は使用される油や冷媒の比
誘電率が大きくなるにつれて増加する傾向にある。また
液冷媒は冷凍機油と比べて、2〜3倍の比誘電率を有す
る。漏洩電流を抑制するためには、冷凍機油の比誘電率
の低い冷凍機油および冷媒を使用するか、もしくは比誘
電率の高い冷媒の冷凍機油への溶け込みを削減する必要
があるが、エステル系油のような相溶性の冷凍機油では
溶け込み量を制御することはできなかった。
【0006】図8は、冷媒・冷凍機油混合時の比誘電率
の関係を示している。HCFC系冷媒であるR22とH
FC系冷媒であるR410Aの飽和物性の比誘電率とを
比較すると、HFC系冷媒であるR410Aの方が比誘
電率は1.5倍程度高く、漏洩電流は流れやすい特徴が
ある。また従来使用していたエステル系油は油そのもの
の比誘電率が高く、更にエステル系油は相溶油であるた
め、比誘電率の高い冷媒の溶け込み量を増加させ、漏洩
電流を増加させる要因となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷媒循環システ
ムは以上のように構成されていたので、HFC系冷媒を
使用し、インバータ駆動回路のように圧縮機のモータ部
に供給される電圧が元電源を平滑した電圧より大きくな
る電気回路を備えた冷媒回路で、圧縮機に封入された冷
凍機油に冷媒と溶解性の高いものを使用したとき、比誘
電率の高い冷媒を油中に多量に含んでしまうため、モー
タに付着した油を介して漏れ電流が増加してしまうとい
う問題点があった。
【0008】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、漏洩電流が少ない冷媒循環シス
テムを実現することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
【0010】この発明に係る冷媒循環システムは、供給
電圧を元電源を平滑した電圧より大きくできると共に回
転速度を制御可能なインバータ駆動回路によりモータ部
を制御する圧縮機、熱源側熱交換器、絞り機構、利用側
熱交換器を冷媒配管により連結し、冷媒としてハイドロ
フルオロカーボン(HFC)を主成分とするものを用
い、前記圧縮機に封入された冷凍機油として、冷媒に対
して相互溶解性がないか或は弱溶解性のものを用いたも
のである。
【0011】また、冷凍機油としてアルキルベンゼン系
油又は鉱油を用いたものである。
【0012】また、冷凍機油として、圧縮機のモータ部
の使用される圧力条件下における冷媒の飽和温度に対し
10deg以上の温度範囲において、冷凍機油中に溶解
している冷媒の飽和重量溶解率を15%以下としたもの
である。(ここで、飽和重量溶解率(α)はα=油に溶
け込んだ液冷媒の重量/(油に溶け込んだ液冷媒の重量
+油の重量)を意味する)
【0013】また、冷媒としてR410Aを用いると共
に、冷凍機油としてアルキルベンゼン系油を用いたもの
である。
【0014】
【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の形態を図について説明する。図1はこの発明の実
施の形態の一例を示す冷媒回路図であり、図において1
はモータ部を有し、回転速度を制御可能なインバータ駆
動の圧縮機、2は冷房・暖房時の流れを切り替える四方
弁、3は熱源側熱交換器である室外熱交換器、4は絞り
機構である電子膨張弁、5は利用側熱交換器である室内
熱交換器であり、これらは冷媒配管により順次連結され
ている。11はインバータ駆動回路により前記圧縮機1
の回転速度を制御する圧縮機駆動装置である。圧縮機1
のモータ部へは外部の商用電源から圧縮機駆動装置11
を介して電源が供給される。
【0015】31は圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器
3、電子膨張弁等を備えた室外機、32は室内熱交換器
5等を備えた室内機で、これら室内機31と室外機32
とはガス側室内外接続配管21及び液側室内外接続配管
22で接続され、冷媒循環システムを構成している。6
は室外熱交換器にて送風する室外送風ファン、7は室内
熱交換器にて送風する室内送風ファン、12は室外送風
ファン6の回転速度を制御する室外送風ファン駆動装
置、13は室内送風ファン7の回転速度を制御する室内
送風ファン駆動装置である。
【0016】14は圧縮機駆動装置11、室外送風ファ
ン駆動装置12等をトータル制御する室外マイコン制御
部、15は室内送風ファン駆動装置13等をトータル制
御すると共に、室外マイコン制御部14と信号接続され
た室内マイコン制御部である。また、この冷媒循環シス
テム内には、冷媒としてR32とR125の混合冷媒で
あるR410Aが用いられており、冷凍機油としては例
えばR410Aと相互溶解性が小さく、しかもその比重
が液冷媒の比重より小さいアルキルベンゼン系油が用い
られている。
【0017】次に動作について、図2に示した圧力−エ
ンタルピー線図を用いて説明する。まず暖房運転時は、
図1中実線矢印で示すように、圧縮機1で圧縮された高
温高圧の冷媒(図中A点)は、ガス側室内外接続配管2
1を通って凝縮器として動作する室内熱交換器5で凝縮
し液化する(図中B点)。この液冷媒は液側室内外接続
配管22を通って、電子式膨張弁4で減圧されて低温低
圧の気液二相冷媒となって蒸発器として動作する室外熱
交換器3で蒸発し、四方弁2を通って、圧縮機1に戻
り、再び圧縮される。
【0018】一方、冷房時は図中破線矢印で示すよう
に、圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒蒸気(図中A
点)は、凝縮器として動作する室外熱交換器3で凝縮し
液化する(図中B点)。この液冷媒は、電子式膨張弁4
で減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、液側室内
外接続配管22を通って、蒸発器として動作する室内熱
交換器5に流入する(図中C点)。さらに、この冷媒は
室内熱交換器3で蒸発し、ガス側室内外接続配管21お
よび四方弁2を通って、圧縮機1に戻り、再び圧縮され
る。
【0019】図7は冷凍機油中の冷媒溶解率と漏洩電流
との関係を示したものであるが、従来使用していた冷媒
との溶解性の高い冷凍機油(相溶油)では、油中に比誘
電率の高い冷媒が多量に含まれ、更に圧縮機モータに高
い電圧が供給されている状態では、モータに付着した油
を介して漏れ電流が流れやすくなる。
【0020】そこで、この実施の形態では、冷媒との溶
解性の少ない冷凍機油(弱相溶油)を用いている。図7
のように、冷媒との溶解性の少ない冷凍機油(弱相溶
油)には油中に比誘電率の高い冷媒をほとんど溶解して
いないため、モータに高い電圧が供給されている状態に
おいても、モータに付着した油を介して漏れる電流が増
加することを抑制することができる。
【0021】また、圧縮機のモータ効率改善を実施する
手段として圧縮機のモータ部のコア積み幅アップがある
が、その場合圧縮機シェル部とモータ部のスペースが縮
まり、その結果漏洩電流が増加する。これまでは漏洩電
流を抑制するため、圧縮機の効率改善にも限度があった
が、冷媒との溶解性の少ない冷凍機油を用いることで、
圧縮機の効率改善をはかることが可能となる。
【0022】また、圧縮機をインバータ駆動回路により
回転速度を可変する際、キャリア周波数を高くすると波
形が正弦波に近づき効率改善となるが、その際漏洩電流
も増加する傾向にあり、これまでは効率とのトレードオ
フが必要であった。冷媒との溶解性の少ない冷凍機油を
用いることで漏洩電流が減少するので、インバータ効率
の改善をはかることが可能となる。
【0023】実施の形態2.図9はこれまで冷媒循環装
置用として使用してきた、冷媒としてはHCFC系冷媒
であるR22、冷凍機油としてはアルキルベンゼン油+
鉱油の、冷凍機油温度と飽和液冷媒温度との差(以後は
冷凍機油温のスーパーヒートと称する)と冷凍機油の粘
度、冷媒の冷凍機油中の溶解率の関係を示したものであ
る。冷凍機油温のスーパーヒートが10deg以下にな
ると、冷凍機油の粘度が急激に低下し、圧縮機の摺動部
の潤滑不良による異常磨耗、焼き付き等の信頼性が問題
となる。
【0024】図5は各冷媒・冷凍機油混合時の冷凍機油
のスーパーヒートと漏洩電流を示す図である。冷媒とし
てHCFC系冷媒であるR22、冷凍機油としてはアル
キルベンゼン油+鉱油を使用したこれまでの冷凍サイク
ルにおいては、冷媒そのものの比誘電率はHFC系冷媒
より低いため、冷媒の冷凍機油への溶解率が少ない条件
下では冷媒・冷凍機油混合時の比誘電率は低くなる。
【0025】図9より、冷凍機油温のスーパーヒートが
付く運転条件下では、冷媒の冷凍機油への溶解率が低い
ため、図5で示すとおり、冷媒・冷凍機油混合時の比誘
電率はHFC系冷媒を使用したものより低い。しかし、
図9より、冷凍機油温のスーパーヒートが少なくなる
と、冷媒の冷凍機油への溶解量が増大するため、冷媒・
冷凍機油混合時の比誘電率は増加し、圧縮機のモータ部
の使用される圧力条件下で圧縮機の安全性が確保可能な
冷凍機油温のスーパーヒート10degを確保するため
には、図3から冷凍機油中に溶解する冷媒の重量溶解率
が30%であり、その時の冷媒・冷凍機油混合時の比誘
電率は3.5程度となる。
【0026】冷媒としてR410A、冷凍機油としてア
ルキルベンゼン油を使用した場合、図4の様に冷凍機油
中に溶解する冷媒の重量溶解率が15%以下とすること
で、図5で示すようにこれまでの冷媒循環装置で実績の
ある比誘電率を越えることなく、高い効率の冷媒循環シ
ステムを得ることができる。
【0027】
【発明の効果】以上のとおり、この発明によれば供給電
圧を元電源を平滑した電圧より大きくできると共に回転
速度を制御可能なインバータ駆動回路によりモータ部を
制御する圧縮機、熱源側熱交換器、絞り機構、利用側熱
交換器を冷媒配管により連結し、冷媒としてハイドロフ
ルオロカーボンを主成分とするものを用い、前記圧縮機
に封入された冷凍機油として、冷媒に対して相互溶解性
がないか或は弱溶解性のものを用いたので、比誘電率の
高い冷媒を冷凍機中にほとんど含んでいないため、モー
タに高い電圧が供給されている状態においても、モータ
に付着した油を介して漏れる電流を低減できる効果が得
られる。
【0028】また、冷凍機油としてアルキルベンゼン系
油又は鉱油を用いたので、比誘電率の高い冷媒を冷凍機
中にほとんど含まないため、圧縮機モータ部からの漏洩
電流を低減できる効果が得られる。
【0029】また、冷凍機油として、圧縮機のモータ部
の使用される圧力条件下における冷媒の飽和温度に対し
10deg以上の温度範囲において、冷凍機油中に溶解
している冷媒の飽和重量溶解率を15%以下としたの
で、冷凍機油温のスーパーヒートが少ない領域において
も、モータに付着した油を介して漏れる電流を低減でき
る効果が得られる。
【0030】また、冷媒としてR410Aを用いると共
に、冷凍機油としてアルキルベンゼン系油を用いたの
で、冷凍機油温のスーパーヒートが少ない領域において
も、モータに付着した油を介して漏れる電流を低減でき
る効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における冷媒循環シ
ステムを示す冷媒回路図である。
【図2】 図1の冷媒循環システムの動作を示す圧力−
エンタルピー線図である。
【図3】 R22,(アルキルベンゼン系油+鉱油)の
溶解度曲線図である。
【図4】 R410A,アルキルベンゼン系油の溶解度
曲線である。
【図5】 冷凍機油温のスーパーヒートと漏洩電流の関
係を示す相関図である。
【図6】 従来の冷媒循環システムを示す冷媒回路図で
ある。
【図7】 冷凍機油中の冷媒溶解率と漏洩電流の関係を
示す相関図である。
【図8】 冷媒・冷凍機油混合時の比誘電率を示す相関
図である。
【図9】 冷凍機油温のスーパーヒートと冷凍機油の粘
度の関係を示す相関図(冷媒:R22,冷凍機油:アル
キルベンゼン油+鉱油)である。
【符号の説明】
1 圧縮機、 2 四方弁、 3 室外熱交換器、 4
絞り機構、 5 室内熱交換器、 11 圧縮機駆動
装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給電圧を元電源を平滑した電圧より大
    きくできると共に回転速度を制御可能なインバータ駆動
    回路によりモータ部を制御する圧縮機、熱源側熱交換
    器、絞り機構、利用側熱交換器を冷媒配管により連結
    し、冷媒としてハイドロフルオロカーボン(HFC)を
    主成分とするものを用い、前記圧縮機に封入された冷凍
    機油として、冷媒に対して相互溶解性がないか或は弱溶
    解性のものを用いたことを特徴とする冷媒循環システ
    ム。
  2. 【請求項2】 冷凍機油としてアルキルベンゼン系油又
    は鉱油を用いたことを特徴とする請求項1記載の冷媒循
    環システム。
  3. 【請求項3】 冷凍機油として、圧縮機のモータ部の使
    用される圧力条件下における冷媒の飽和温度に対し10
    deg以上の温度範囲において、冷凍機油中に溶解して
    いる冷媒の飽和重量溶解率を15%以下としたことを特
    徴とする請求項1記載の冷媒循環システム。
  4. 【請求項4】 冷媒としてR410Aを用いると共に、
    冷凍機油としてアルキルベンゼン系油を用いたことを特
    徴とする請求項3記載の冷媒循環システム。
JP30399397A 1997-11-06 1997-11-06 冷媒循環システム Pending JPH11142006A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001065954A (ja) * 1999-08-27 2001-03-16 Mitsubishi Electric Corp 壁掛け式空気調和機
JP2002227767A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Mitsubishi Electric Corp 密閉型圧縮機
US9903629B2 (en) 2012-06-20 2018-02-27 Mitsubishi Electric Corporation Heat pump device, air conditioner, and freezer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001065954A (ja) * 1999-08-27 2001-03-16 Mitsubishi Electric Corp 壁掛け式空気調和機
JP2002227767A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Mitsubishi Electric Corp 密閉型圧縮機
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