JP2000129250A

JP2000129250A - 冷凍サイクル用組成物、乾燥剤、冷媒圧縮機および冷凍装置

Info

Publication number: JP2000129250A
Application number: JP10309045A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ushimaru; 茂雄牛丸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】炭化水素系物質からなる冷媒を用いた冷凍サ
イクルに適合した基本材料構成を検討して、摺動特性、
信頼性および安全性を向上させることができる冷媒、冷
媒圧縮機および冷凍装置を提供する。【解決手段】少なくとも１種類の不飽和炭化水素と、
−９０℃から０℃の沸点を有する少なくとも１種類の飽
和炭化水素とを含有する炭化水素系冷媒と、冷媒と相溶
性を有する冷凍機油とを含む冷凍サイクル用組成物、そ
の組成物を用いる系において収容される乾燥剤、その組
成物を用いる冷媒圧縮機およびこれらを組み合わせて用
いた冷凍装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気調和機
や冷蔵庫等に組み込まれる冷凍装置に関し、特に炭化水
素系冷媒を用いた冷媒、冷凍機油、冷凍圧縮機および冷
凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在までの空調調和機や冷蔵庫などに
は、冷風や温風などを作り出して、ある特定空間を一定
温度雰囲気にする機能を有している。このため、例えば
図１に示す密閉型冷媒圧縮機やカーエアコン用等の半密
閉型冷媒圧縮機（図示省略）などの冷媒圧縮機が用いら
れている。

【０００３】一例として、図１に縦断図を示した代表的
な密閉型回転式冷媒圧縮機を説明する。ステーター２と
ローター３とで構成されるモーター機構４と、このモー
ター機構４の下部にシャフト８を介して圧縮機構５とが
密閉されたケーシング１内には冷凍機油９が収容されて
いる。図示を省略したアキュームレーターを介して供給
管７から冷凍機側に供給された冷媒は、上記モーター機
構４によって駆動される圧縮機構５によって圧縮され、
ケーシング１内に一旦吐出された後、ケーシング１の上
部に設けられた吐出管７から冷凍機側に供給される。な
お、１０は軸受け、１１はサブベアリング、１２はクラ
ンク、１３はローラー、１４はブレード、１５はスプリ
ングをそれぞれ図示している。

【０００４】従来、これら圧縮機の冷媒としては、ジク
ロロジフルオロメタン（以下、ＣＦＣ−１２と略称）や
モノクロロジフルオロメタン（以下、ＨＣＦＣ−２２と
略称）およびＨＦＣ−１１５とＨＣＦＣ−２２の混合冷
媒であるＲ−５０２等が主に用いられてきた。また、こ
れらの冷媒とともに用いられる冷凍機油には高い潤滑性
を有するとともに、ＣＦＣ−１２やＨＣＦＣ−２２、Ｒ
−５０２に対して相溶性を有するナフテン系鉱油やパラ
フィン系鉱油等の冷凍機油が用いられてきた。しかしな
がら、ＣＦＣ−１２、ＨＣＦＣ−２２、Ｒ−５０２等の
塩素原子を含むフロンが大気に放出されるとオゾン層の
破壊に繋がり、人体や生態系に深刻な影響を与えるため
にオゾン破壊係数（ＯＤＰ）の高いＣＦＣの使用禁止や
ＯＤＰ値が０以上であるＨＣＦＣの段階的な削減が提案
され、将来的に不使用の方向にある。このフロン規制
に伴って、代替としてジフルオロメタン（ＨＦＣ−３
２）、ペンタフルオロメタン（ＨＦＣ−１２５）、１，
１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４
ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４
３ａ）等の単体あるいは混合物の使用検討がなされてい
る。それと共に、これらの代替冷媒に適合する冷凍機油
としては、冷媒と相溶性があるポリエステル系合成油、
ポリアルキレングリコール系合成油、ポリエーテル系合
成油、フッ素系油等や相溶性が低いアルキルベンゼン合
成油、低粘度鉱油などが開発されている。例えばＨＦＣ
−１３４ａやＨＦＣ−３２，ＨＦＣ−１２５を単体ある
いは混合した冷媒を使用して、冷蔵庫や空気調和機など
の冷凍サイクルには、現在ポリエステル系合成油が、カ
ーエアコンにはポリアルキレングリコール系油が主に使
用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＨＦＣ
系の代替冷媒はオゾンの分解性は低いが、地球温暖化係
数（ＧＷＰ）が高く、温室効果ガス作用があるとの問題
がある。そのため、気候変動枠組条約で、ＨＦＣ冷媒は
温室効果ガスの規制対象ガスに指定されて、将来的には
排出の抑制および使用量削減の数値目標が設定される見
込みである。

【０００６】また、ポリエステル系油やポリアレキレン
グリコール系油は、吸湿性が高いため冷凍サイクル材料
の劣化が促進されやすいとの問題がある。

【０００７】このため、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）と地
球温暖化係数（ＧＷＰ）が共に低い冷媒およびこれに適
応した冷凍機油ならびに冷凍サイクル材料の開発が望ま
れている。そのような冷媒として、炭化水素系物質が検
討されている。しかし、炭化水素系物質は本質的に潤滑
性を示さないため、摺動特性が十分でなく、従来冷媒の
ＣＦＣ−１２やＨＣＦＣ−２２等を用いた場合、ＣＦＣ
−１２やＨＣＦＣ−２２中の塩素（Ｃｌ）原子が、金属
基材の鉄（Ｆｅ）原子と反応して耐摩耗性の良い塩化鉄
皮膜を形成するのに対して、炭化水素のような物質には
塩素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問題がある。

【０００８】さらに炭化水素系物質を冷媒に用いた場合
においても冷凍サイクル自身に吸着水分があり、冷凍装
置の長期信頼性を維持する上で問題がある。

【０００９】本発明はこのような課題に対処するためな
されたもので、炭化水素系物質からなる冷媒を用いた冷
凍サイクルに適合した基本材料構成を検討して、摺動特
性、信頼性および安全性を向上させることができる冷
媒、冷媒圧縮機および冷凍装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
冷凍サイクル組成物は、少なくとも１種類の不飽和炭化
水素と、−９０℃から０℃の沸点を有する少なくとも１
種類の飽和炭化水素とを含有する炭化水素系冷媒と、前
記冷媒と相溶性を有する冷凍機油とを含むことを特徴と
している。

【００１１】本発明の冷媒は、冷媒圧縮機、凝縮器、凝
縮器、膨張器、および蒸発器などから構成される冷凍サ
イクルにおいて使用される媒体である。本発明の冷媒は
飽和炭化水素を主成分とし、不飽和炭化水素を含むもの
である。本発明において、飽和炭化水素とは炭化水素を
構成する炭素骨格の原子価がすべて水素原子で飽和され
ているものをいい、不飽和炭化水素とは炭化水素のうち
エチレン結合（または二重結合）あるいはアセチレン結
合（または三重結合）を有するものをいう。不飽和炭化
水素を含むことにより、冷媒圧縮機の摺動材表面におけ
る摺動特性が向上する。これは、不飽和炭化水素に含ま
れる２重結合あるいは３重結合を構成するπ電子が関与
して冷媒圧縮機の摺動材表面の金属と吸着あるいは結合
することにより、摺動性を向上させ、摺動材の摩耗性が
減少するためと考えられる。このような作用の模式図を
プロピレン（Ｃ₃Ｈ₆）や２−ブチン（Ｃ₄Ｈ₆）を例
にとり図５に示す。

【００１２】飽和炭化水素の沸点が−９０℃〜０℃の範
囲にあると、本発明における冷媒の特性を維持すること
ができる。飽和炭化水素の沸点は好ましくは、−６０℃
〜−１０℃である。具体的にはエタン（Ｃ₂Ｈ₆）、プ
ロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、あるいはイソブタン（Ｃ₄Ｈ₁₀）
を挙げることができ、これらは単独でも、あるいは混合
物でも使用することができる。また、不飽和炭化水素は
上述の飽和炭化水素と混合して使用する。具体的にはポ
リピレン（Ｃ₃Ｈ₆）、ブテン（Ｃ₄Ｈ₆）、ブチン
（Ｃ₄Ｈ₆）などを単独、あるいは混合物として使用す
ることができる。

【００１３】本発明の冷凍サイクル用組成物によれば、
飽和炭化水素のみからなる冷媒と比較して、不飽和炭化
水素が含まれていることから、冷媒圧縮機の摺動部材表
面における摺動特性が向上する。

【００１４】本発明の請求項２に係る冷凍サイクル用組
成物において、前記炭化水素系冷媒における前記不飽和
炭化水素の含有量は３重量％以下であることを特徴とし
ている。

【００１５】飽和炭化水素冷媒の冷却能力、安定性、信
頼性等の特性を維持しつつ、摺動特性を向上させるため
に、不飽和炭化水素の含有量は０．００１〜１．０重量
％の範囲が好ましいが、より好ましい範囲は０．０１〜
０．５重量％である。

【００１６】本発明の請求項３に係る冷凍サイクル組成
物において、前記炭化水素系冷媒に含有される前記飽和
炭化水素は、エタン、プロパン、ブタン、イソブタンお
よびシクロプロパンからなる群より選択される少なくと
も１種であることを特徴としている。

【００１７】本発明の請求項４に係る冷凍サイクル用組
成物において、前記飽和炭化水素は、エタンとプロパン
であることを特徴としている。また、本発明の請求項５
に係る冷凍サイクル用組成物において、前記飽和炭化水
素は、プロパンとイソブタンであることを特徴としてい
る。

【００１８】具体的には、エアコンにはエタンとプロパ
ンの混合冷媒を、冷温機器にはプロパンとイソブタンの
混合冷媒を用いれば、機器の冷却・暖房性能を向上さ
せ、省エネを実現できる。

【００１９】このように、使用対象機器によって最適な
混合冷媒を用いることで冷却性能や省エネが向上する。

【００２０】本発明の請求項６に係る冷凍サイクル用組
成物において、前記冷媒は、付臭剤を添加されているこ
とを特徴としている。このように、本発明によれば、冷
媒に付臭剤を添加、あるいは検知感度の高い気体をイナ
ートとして添加する。

【００２１】本発明の炭化水素系冷媒は無臭性であるた
め付臭剤をすることにより、その存在を検知することが
できる。したがって極少量で臭気を検知できる物質であ
ることが望ましい。

【００２２】具体的にはアルキルメルカプタン類のう
ち、特に沸点の低いメチルメルカプタンまたはエチルメ
ルカプタンを０．００５〜０．５ppm の範囲で用いるこ
とが好ましい。また、アンモニアを５〜５３ppm の範囲
内で用いることもできる。また、一酸化炭素も検知し易
く、サイクル内の酸素を除去できる作用も有することか
ら用いることも可能で、その添加量は０．１重量％以下
が望ましい。

【００２３】以上説明したように、付臭気を添加するこ
とにより冷媒漏れを容易に検知することができる。

【００２４】本発明の請求項７に係る冷凍サイクル用組
成物において、前記冷凍機油はナフテン系鉱油、パラフ
ィン系鉱油およびアルキルベンゼン系合成油からなる群
より選ばれる少なくとも１種であることを特徴としてい
る。

【００２５】冷媒に炭化水素を用いるので、主にナフテ
ン系油やパラフィン系油などの鉱油、あるいはアルキル
ベンゼン系油などの合成油群の中から単独あるいは混合
油と冷凍機油として使用することにより、炭化水素系冷
媒を冷凍機油との相溶性が向上して、冷媒圧縮機の摺動
部への油戻りが維持されて、摺動部材の長期信頼性を確
保することができる。

【００２６】炭化水素と冷凍機油との相溶性が高いた
め、冷媒圧縮機の摺動部での油面形成改善、摺動表面の
極圧添加剤の作用促進、油戻りの維持がなされ、摺動部
材の信頼性が向上できる。また、数ある候補材の中から
信頼性が高く油を選択することができるので、工業的に
有用である。

【００２７】具体的に、ナフテン系鉱油としてはスニソ
３ＧＳ、４ＧＳ等（日本サン石油社製）を、パラフィン
系鉱油としてはフレオールＳ−１５、Ｓ−２２、Ｓ−３
２、（ジャパンエナジー社製）があり、アルキルベンゼ
ン系合成油とはアルキル基を側鎖に有する芳香族化合物
であり、その分子構造内にエステル基を含まない物質を
いい、具体的には、例えばアトモスＨＡＢ−１５、ＨＡ
Ｂ−２２、ＨＡＢ−３２等（日本石油社製）を挙げるこ
とができる。

【００２８】本発明の請求項８に係る冷凍サイクル用組
成物において、前記冷凍機油は、極圧添加剤を添加され
ていることを特徴としている。

【００２９】例えば、極圧添加剤としては、硫黄系、塩
素系、よう素系、りん系または亜鉛、鉛やモリブデンな
どの有機金属系化合物を用いる。

【００３０】本発明の請求項９に係る冷凍サイクル用組
成物において、前記極圧添加剤は、トリクレジルホスフ
ェート（ＴＣＰ）、トリフェニルホスフェート（ＴＰ
Ｐ）であることを特徴としている。

【００３１】本発明の請求項１０に係る冷凍サイクル用
組成物において、前記冷凍機油中の前記極圧添加剤の含
有量は２重量％以下であることを特徴としている。極圧
添加剤の添加量は、好ましくは０．１〜１．０重量％で
ある。

【００３２】本発明の請求項１１に係る冷凍サイクル用
組成物において、前記冷凍機油は、酸化防止剤、酸捕捉
剤、金属不活性剤、油性剤および消泡剤のうち少なくと
も１種以上が添加されていることを特徴としている。

【００３３】酸化防止剤としては、フェノール類系化合
物、アミン類系化合物またはチオりん酸亜鉛などを用い
る。

【００３４】酸捕捉剤としてはエポキシ系化合物では、
水分・酸性物質・ラジカル等を捕捉する作用を有して、
その添加量は油吸湿水分濃度１０００ppm 当量以下にす
る。

【００３５】金属不活性剤としては、窒素化合物、硫黄
および窒素を含有する化合物またはジアルキルジチオり
ん酸塩を用いる。

【００３６】油性向上剤としては、末端基を有する炭化
水素鎖の骨格を有し、炭素数が１０以上の有機物、例え
ばステアリン酸が例示され、添加量は０．０１から５重
量％である。

【００３７】消泡剤としては、シリコーン油、金属石け
ん、エステル類、シリケート等の化合物を用いる。特
に、シリコーン油が主流で、粘度が１００から１００，
０００cSt の油状のものである。その化合物としては、
主にトリフルオロプロピルメチルシリコーン油、フェニ
ルメチルシリコーン油、ジメチルシリコーン油、ポリエ
ーテル変性シリコーン、溶液性シリコーン等を挙げるこ
とができる。また、吸湿性を低下させて、オイルスラッ
ジの発生を低減し、かつ該冷凍機油に溶存している気体
を脱気する際の泡立ちを防止することなどを図る。該冷
凍機油に対する添加量は１００ppm 以下にする。

【００３８】上述したこのような添加剤により、冷媒圧
縮機の摺動部材の摺動性の向上、油の安定性向上、オイ
ルスラッジの発生抑制、冷凍サイクル全体の寿命維持な
どを図ることができる。

【００３９】本発明の請求項１２に係る冷凍サイクル用
組成物において、前記冷凍機油は、ポリエステル油、ポ
リアルキレングルコール油、ポリビニルエーテル油およ
びフッ素系油のうち少なくとも１種以上が添加されてい
ることを特徴としている。これらは、炭化水素と非相溶
性が高く、極性を有する冷凍機油である。

【００４０】少なくとも密閉された容器内に圧縮機構が
収容された圧縮機、凝縮機、膨張機構および蒸発機構か
ら構成される冷凍サイクルにおいて、本発明の冷凍サイ
クル組成物は炭化水素の単体あるいは混合物を主成分と
する冷媒と、粘度が４０℃で２から１００cSt 、１００
℃で１から１２cSt である冷凍機油を用いる。炭化水素
と鉱油等の無極性の冷凍機油を混合すると粘度低下が著
しいことが判明した。これを防止するために、炭化水素
との相溶性を持たない極性を有する冷凍機油を混合する
ことで粘度の維持ができる。

【００４１】例えば、極性を有する冷凍機油は、主にポ
リエステル系合成油、ポリエーテル系合成油、ポリアル
キレングリコール系合成油、フッ素化系油等の合成油群
の中から単独あるいは混合して用いることができる。

【００４２】具体的には、本発明の冷凍機油に使用する
ことができるエステル系油の性状としては、分子量が２
００から２０００程度まで、好ましくは３００から８０
０程度、粘度が４０℃で５から１００cSt 程度、好まし
くは８から６８cSt 程度であることが望ましい。

【００４３】具体的には、例えばフレオールαシリーズ
（ジャパンエナジー社製）、アトモスＲＢシリーズ（日
本石油社製）である。エーテル系油は分子構造内にエー
テル結合を有する化合物で、具体的には、例えばＰＶＥ
（ポリビニルエーテル）油であるＦＶＢ−３２（出光興
産社製）を挙げることができる。フッ素系合成油は一般
的にはフッ素原子と炭素原子との化合物である。具体的
には、例えばデムナムＳ−６５（ダイキン工業社製）を
挙げることができる。

【００４４】上記の分子が無極性で、かつ反応性が低い
鉱油や合成油に、分子内に極性を有する油を少なくとも
１種以上を混合した冷凍機油において、無極性である油
に対する極性を有する油の混合比率は１０から５０重量
％であることが望ましい。

【００４５】本発明の請求項１３に係る乾燥剤は、請求
項１記載の冷凍サイクル用組成物を用いる系において収
容される乾燥剤であって、細孔径が３．５オングストロ
ーム以下で、Ｎａ・Ｋ型アルミノケイ酸塩を含有するＡ
型合成ゼオライトからなることを特徴としている。

【００４６】本発明の乾燥剤によれば、冷凍サイクル内
への水分吸着を防止することができ、装置の寿命が向上
する。

【００４７】本発明の請求項１４に係る乾燥剤におい
て、前記乾燥剤は、破壊強度が５．０kg以上で、摩耗強
度が０．１重量％以下であることを特徴としている。ま
た、本発明の請求項１５に係る乾燥剤において、前記乾
燥剤の初期水分吸着容量は１０重量％以下であることを
特徴としている。

【００４８】本発明の冷媒の分子径がほとんど３．５オ
ングストローム以上であるために、水を吸着する細孔径
が３．５オングストローム以下のＡ型の合成ゼオライト
には吸着されにくい。ゆえに冷媒の分解は起こりにく
い。したがって、冷凍サイクル内に水分吸着性が高く、
冷媒に適した３．５オングストローム以下のナトリウム
・カリウム型アルミノケイ酸塩からなるＡ型の合成ゼオ
ライトを装着すると、内部の水分を十分吸着し、サイク
ルの性能低下を起こさない。また、摩耗強度が０．１重
量％以下であれば、ゼオライト粉の発生による冷凍サイ
クルおよび圧縮機への悪影響はない。

【００４９】本発明の請求項１６に係る冷媒圧縮機は、
電線を備えた回転子と固定子とからなる電動機と、前記
電動機に駆動連結される圧縮機構と、請求項１記載の冷
凍サイクル用組成物とを具備することを特徴としてい
る。

【００５０】本発明の冷媒圧縮機には往復式、ロータリ
式、スクロール式等があるが、いずれにも本発明の冷媒
を使用することができる。

【００５１】本発明の請求項１７に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記電線に配設される絶縁紙は、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート
（ＰＥＮ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリサルホン
（ＰＳＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）およびポリイミド
（ＰＩ）からなる群より選択される少なくとも１種の材
質からなることを特徴としている。

【００５２】本発明の請求項１８に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記ポリエチレンテレフタレートは、０．６重量
％以下のオリゴマーを含有していることを特徴とする。

【００５３】ポリエチレンテレフタレートやポリエチレ
ンナフタレートなどは特に絶縁性、引っ張り強度・伸び
率、オリゴマーの低抽出率の点から、冷凍サイクル材料
の特性を有している。したがって、冷媒圧縮機のステー
タから電線コアを保護し、両者を絶縁するものとして、
現在では上記のプラスチックフィルムを使用することが
できる。

【００５４】その材料の基本特性は、絶縁性が１８kV以
上、引っ張り強度が、１５６Ｎ／mm²以上・伸び率５０
％以上保持、オリゴマーの抽出率が０．３重量％以下で
ある。絶縁紙としては、ＣＦＣ、ＨＣＦＣおよびＨＦＣ
系冷媒に実績があるポリエチレンテレフタレートやポリ
エチレンナフタレートが上記特性を十分に満たすもの
で、冷媒圧縮機の長期信頼性を保証できる。

【００５５】また、含有オリゴマー量が０．６重量％以
下のポリエチレンテレフタレートであれば、含有オリゴ
マーが全て抽出されたとしても、サイクルを閉塞させる
ことはない。

【００５６】本発明の請求項１９に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記電線には固定するためにしばり糸が巻き付け
られており、前記しばり糸はポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリサルホン、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミドおよび
ポリイミドからなる群より選択あれる少なくとも１種の
材質からなることを特徴としている。

【００５７】具体的に、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は引
っ張り強度・伸び率、オリゴマーの低抽出率の点から、
冷凍サイクル材料の特性を有している。ある形状に形成
された電線コイルを維持するために、電線を縛るものと
して、現在ではプラスチック製の糸が使用されている。
その材料の基本特性としては、オリゴマーの抽出率が
１．１重量％以下である。しばり糸としては、ＣＦＣ、
ＨＣＦＣおよびＨＦＣ系冷媒に実績があるポリエチレン
テレフタレートやポリエチレンナフタレートが上記特性
を十分に満たすもので、冷媒圧縮機の長期信頼性を保証
できる。

【００５８】本発明の請求項２０に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記電線は、ポリエステルイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリアミドおよびポリイミドからなる群より選択
される少なくとも１種の絶縁被覆層を有するシングルコ
ートエナメル線、少なくとも２枚以上の絶縁被覆層を有
する多層コートエナメル線、または前記エナメル線と繊
維またはフィルムとを組み合わせた複合電線から選ばれ
ることを特徴としている。

【００５９】本発明の請求項２１に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記電線の下層材がポリエステル、上層材がポリ
アミドイミド、あるいは下層材がエステルイミド、上層
材がポリアミドイミドであることを特徴としている。

【００６０】本発明の請求項２２に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記絶縁被覆層表面に接着層または自己潤滑層を
少なくとも１層以上有することを特徴としている。

【００６１】本発明の請求項２３に係る冷媒圧縮機にお
いて、前記電動機が樹脂でモールドされていることを特
徴としている。

【００６２】炭化水素系冷媒を用いた冷凍サイクルにお
いて、安全性の面から、特に内部の電装部品の絶縁性と
耐熱性が重要になってきた。ポリエステルに比べて、ポ
リエステルイミド、ポリアミドおよびポリアミドイミド
は絶縁性と耐熱性に優れている。したがって、電線被覆
材にポリエステルイミド、ポリアミドイミドエステル、
ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリイミドから選ばれ
た少なくとも１種の絶縁被覆層を有するシングルコート
エナメル線、少なくとも２種以上の絶縁被覆層を有する
多層コートエナメル線、および前記エナメル線と繊維ま
たはフィルムとを組み合わせた複合電線を用いることで
冷媒圧縮機の電線の絶縁性と耐熱性は向上し、信頼性が
向上する。

【００６３】特にまた、被覆材にフッ素系樹脂粉を含有
あるいはフッ素系樹脂をコーティングしたり、被覆の表
面に均一な凹凸をつけて、表面摩擦係数を低減すること
によって、電線コイルの製造性が向上した。また、電線
表面の摩擦抵抗が減少したことで、電線と電線との摩擦
力が低下して、表面の被覆材摩耗も起こりにくくなっ
た。

【００６４】本発明の請求項２４に係る冷媒圧縮機は、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフ
タレートおよびポリサルホンからなる群より選択される
少なくとも１種の材質からなる消音器（マフラー）およ
び接続端子カバー（クラスター）をさらに具備すること
を特徴としている。

【００６５】上記の有機材料は引っ張り強度・伸び率、
オリゴマーの低抽出率の点から、冷凍サイクル材料の特
性を有している。マフラーとしては、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ
およびＨＦＣ系冷媒に実績があるポリエチレンテレフタ
レートとポリエチレンナフタレートが上記特性を十分に
満たすもので、冷媒圧縮機の長期信頼性を保証できる。
特にクラスターは絶縁性と耐熱性が重要であり、ポリブ
チレンテレフタレートが最適な材料であり、冷媒圧縮機
の長期信頼性を保証できる。

【００６６】以上のように炭化水素系冷媒に適合した有
機材料を使用することで、冷媒圧縮機の長期信頼性を保
証できる。

【００６７】本発明の請求項２５に係る冷凍装置は、請
求項１記載の冷凍サイクル用組成物と、請求項１３記載
の乾燥剤と請求項１６記載の冷媒圧縮機とを具備するこ
とを特徴としている。

【００６８】本発明による炭化水素系冷媒、炭化水素に
適合した冷凍機油、冷媒圧縮機の有機材および摺動材を
組み合わせた組成物は冷凍サイクル機能を良好に維持す
ることができる。

【００６９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の冷凍サイクル用組
成物および乾燥剤を用いた冷媒圧縮機について、図面に
より説明する。

【００７０】図１に、本発明の一実施例である密閉型回
転式圧縮機を示す。密閉されたケーシング１内にステー
タ２とローター３とで構成されたモーター機構４が設置
されている。また、モーター機構４の下部に圧縮機構５
を設け、シャフト８を介してモーター機構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
が収容されている。なお、図１において、９は軸受け、
１０はシリンダー、１１はサブベアリング、１２はクラ
ック、１３はローラー、１４はブレード、１５はスプリ
ングを表す。

【００７１】図２に、本発明の変形実施例である密閉型
往復運動式冷媒圧縮機を示す。この冷媒圧縮機は上述の
密閉型回転式圧縮機と同様、冷凍装置などに多用されて
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。

【００７２】冷媒圧縮機のステータ２に用いられる電
線、絶縁紙、しばり糸を図４に示す。この電線にはポリ
エステルイミドを下層にポリアミドを上層にしたダブル
コートエナメル線を用いた。なお、電線としてはこの他
にポリエステルイミド、ポリアミドイミドエステル、ポ
リアミドイミド、ポリアミド、ポリイミド線を、炭化水
素系冷媒であるので、ホルマール、アクリル、ポリエス
テル線も使用可能である。また、これら表面に自己接着
層を持たせた電線、自己潤滑性を持たせた電線等を使用
することができる。さらにステータのコイル部分を樹脂
モールドすることもできる。

【００７３】層間および対地間絶縁材として使用される
絶縁紙およびしばり糸の材料としてはポリエチレンテレ
フタレートと用いた。なお、この他にポリエチレンナフ
タレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレン
テレフタレート、ポリサルポン、ポリエーテエーテルケ
トン、ポリアミドイミド、およびポリイミドを使用する
ことができる。

【００７４】クラスターにはポリブチレンテレフタレー
トを、マフラーにはポリエチレンテレフタレートを成型
して用いた。なお、この他にポリエチレンナフタレー
ト、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホンを使用
することができる。

【００７５】圧縮機構５における摺動表面はリン酸塩皮
膜処理を施したビッカース硬度が４００以上で、かつ厚
さ２μｍ以上の表面硬化層を形成した。なお、摺動表面
はこの他にイオン窒化処理、鉄と硫黄とを主成分とする
化合物層を形成することにより処理を行うこともでき
る。また、特に図１に示す密閉型回転式圧縮機のブレー
ド１４はセラミックスを使用することができる。

【００７６】冷媒圧縮機で圧縮された冷媒は冷媒サイク
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。

【００７７】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２
５、クリーンパイプ２６を通り冷却され、膨張機構であ
るキャピラリーチューブ２１を通り膨張し、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。なお、図３に
おいて、２８は乾燥剤を入れる容器を示す。乾燥剤とし
て細孔径が３．５オングストローム以下で、ナトリウム
・カリウム型アルミノケイ酸塩からなるＡ型の合成ゼオ
ライトを用いた。

【００７８】このような密閉型冷凍サイクル内にプロパ
ン４９重量％、イソブタン５０重量％およびプロピレン
やブテン等の不飽和炭化水素を１重量％が混合した冷媒
を封入する。冷媒圧縮機は図１に示す圧縮機を用い、そ
の潤滑性を保つためにナフテン系鉱油スニソ３Ｇを封入
した。なお、冷媒に極少量の付臭材を添加することもで
きる。

【００７９】上述の冷凍サイクルを有する冷蔵庫は、冷
蔵庫内を−３０℃程度に冷却することができた。また、
プロピレン等の不飽和炭化水素１重量％を含まない冷媒
を使用した場合と比較すると、摺動部材表面の摩耗量は
５０％低減された。

【００８０】また、このような密閉型冷凍サイクル内に
プロパン４９重量％、イソブタン５０％およびプロピレ
ンやブテン等の不飽和炭化水素を１重量％が混合した冷
媒を封入する。冷媒圧縮機は図２に示す圧縮機を用い、
その粘度特性の維持と潤滑性確保のために、パラフィン
系鉱油フレオールＳ−１５とポリオールエステル油α−
３２を５０：５０に組み合わせた混合油を封入した。

【００８１】上述の冷凍サイクルを有する冷蔵庫は、冷
蔵庫内を−３０℃程度に冷却することができた。また、
摺動部材表面の摩耗量はＳ−１５単体と比べて、２０〜
３０％低減された。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、オゾン破壊係数（ＯＤ
Ｐ）と地球温暖化係数（ＧＷＰ）が共に低い炭化水素系
物質からなる冷媒を用いることにより、環境に配慮した
冷凍サイクル用組成物を提供することができる。

【００８３】また、この炭化水素系冷媒に適合した冷凍
サイクルや冷媒圧縮機からなる冷凍装置の摺動特性、信
頼性および安全性を向上させることのできる冷凍機油、
乾燥剤、冷媒圧縮機および冷凍装置を用いることで、炭
化水素系冷媒の劣化が起こりにくくなり、冷凍サイクル
の信頼性が向上する。さらに、油戻り問題の懸念も解消
される。また、本発明の冷凍サイクル用組成物におい
て、冷凍機油の特性を向上させることができる添加剤を
用いることで、冷媒圧縮機の摺動性も向上する。

【００８４】以上の結果、本発明の冷凍サイクル組成物
は炭化水素系物質単独あるいはその混合物からなる冷媒
を用いる冷凍装置の信頼性および耐久性の大幅な向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉型回転式冷媒圧縮機の断面図。

【図２】密閉型往復運動式冷媒圧縮機の断面図。

【図３】冷蔵庫用の冷凍サイクルを示す図。

【図４】冷媒圧縮機に用いられるステータの斜視図。

【図５】不飽和炭化水素と摺動材表面との相互作用を示
す図。

【符号の説明】

１…ケーシング２…ステータ３…ローター４…モーター機構５…圧縮機構６…供給管７…吐出管８…シャフト９…軸受１０…シリンダー１１…サブベアリング１２…クランク１３…ローラー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ー２０…冷凍機油２１…キャピラリーチューブ２２…蒸発器２３…コンプレッサー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…乾燥剤容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１種類の不飽和炭化水素と、
−９０℃から０℃の沸点を有する少なくとも１種類の飽
和炭化水素とを含有する炭化水素系冷媒と、前記冷媒と相溶性を有する冷凍機油とを含むことを特徴
とする冷凍サイクル用組成物。
【請求項２】前記炭化水素系冷媒における前記不飽和
炭化水素の含有量は３重量％以下であることを特徴とす
る請求項１記載の冷凍サイクル用組成物。
【請求項３】前記炭化水素系冷媒に含有される前記飽
和炭化水素は、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン
およびシクロプロパンからなる群より選択される少なく
とも１種であることを特徴とする請求項１記載の冷凍サ
イクル用組成物。
【請求項４】前記飽和炭化水素は、エタンとプロパン
であることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル用
組成物。
【請求項５】前記飽和炭化水素は、プロパンとイソブ
タンであることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイク
ル用組成物。
【請求項６】前記冷媒は、付臭剤を添加されているこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一記載の冷凍
サイクル用組成物。
【請求項７】前記冷凍機油はナフテン系鉱油、パラフ
ィン系鉱油およびアルキルベンゼン系合成油からなる群
より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請
求項１記載の冷凍サイクル用組成物。
【請求項８】前記冷凍機油は、極圧添加剤を添加され
ていることを特徴とする請求項１または７記載の冷凍サ
イクル用組成物。
【請求項９】前記極圧添加剤は、トリクレジルホスフ
ェート、トリフェニルホスフェートであることを特徴と
する請求項８記載の冷凍サイクル用組成物。
【請求項１０】前記冷凍機油中の前記極圧添加剤の含
有量は２重量％以下であることを特徴とする請求項８ま
たは９記載の冷凍サイクル用組成物。
【請求項１１】前記冷凍機油は、酸化防止剤、酸捕捉
剤、金属不活性剤、油性剤および消泡剤のうち少なくと
も１種以上が添加されていることを特徴とする請求項１
または７記載の冷凍サイクル用組成物。
【請求項１２】前記冷凍機油は、ポリエステル油、ポ
リアルキレングルコール油、ポリビニルエーテル油およ
びフッ素系油のうち少なくとも１種以上が添加されてい
ることを特徴とする請求項１または７記載の冷凍サイク
ル用組成物。
【請求項１３】請求項１記載の冷凍サイクル用組成物
を用いる系において収容される乾燥剤であって、細孔径
が３．５オングストローム以下で、Ｎａ・Ｋ型アルミノ
ケイ酸塩を含有するＡ型合成ゼオライトからなることを
特徴とする乾燥剤。
【請求項１４】前記乾燥剤は、破壊強度が５．０kg以
上で、摩耗強度が０．１重量％以下であることを特徴と
する請求項１３記載の乾燥剤。
【請求項１５】前記乾燥剤の初期水分吸着容量は１０
重量％以下であることを特徴とする請求項１３記載の乾
燥剤。
【請求項１６】電線を備えた回転子と固定子とからな
る電動機と、前記電動機に駆動連結される圧縮機構と、
請求項１記載の冷凍サイクル用組成物とを具備すること
を特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項１７】前記電線に配設される絶縁紙は、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、
ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリサルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポ
リアミドイミドおよびポリイミドからなる群より選択さ
れる少なくとも１種の材質からなることを特徴とする請
求項１６記載の冷媒圧縮機。
【請求項１８】前記ポリエチレンテレフタレートは、
０．６重量％以下のオリゴマーを含有していることを特
徴とする請求項１７記載の冷媒圧縮機。
【請求項１９】前記電線には固定するためにしばり糸
が巻き付けられており、前記しばり糸はポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニ
レンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
サルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイ
ミドおよびポリイミドからなる群より選択あれる少なく
とも１種の材質からなることを特徴とする請求項１６記
載の冷媒圧縮機。
【請求項２０】前記電線は、ポリエステルイミド、ポ
リアミドイミド、ポリアミドおよびポリイミドからなる
群より選択される少なくとも１種の絶縁被覆層を有する
シングルコートエナメル線、少なくとも２枚以上の絶縁
被覆層を有する多層コートエナメル線、または前記エナ
メル線と繊維またはフィルムとを組み合わせた複合電線
から選ばれることを特徴とする請求項１６記載の冷媒圧
縮機。
【請求項２１】前記電線の下層材がポリエステル、上
層材がポリアミドイミド、あるいは下層材がエステルイ
ミド、上層材がポリアミドイミドであることを特徴とす
る請求項２０記載の冷媒圧縮機。
【請求項２２】前記絶縁被覆層表面に接着層または自
己潤滑層を少なくとも１層以上有することを特徴とする
請求項２０記載の冷媒圧縮機。
【請求項２３】前記電動機が樹脂でモールドされてい
ることを特徴とする請求項１６記載の冷媒圧縮機。
【請求項２４】ポリエチレンテレフタレート、ポリエ
チレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リブチレンテレフタレートおよびポリサルホンからなる
群より選択される少なくとも１種の材質からなる消音器
および接続端子カバーをさらに具備することを特徴とす
る請求項１６記載の冷媒圧縮機。
【請求項２５】請求項１記載の冷凍サイクル用組成物
と、請求項１３記載の乾燥剤と請求項１６記載の冷媒圧
縮機とを具備することを特徴とする冷凍装置。