JP2001181667A - 作動流体および冷凍装置 - Google Patents

作動流体および冷凍装置

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JP2001181667A JP37344599A JP37344599A JP2001181667A JP 2001181667 A JP2001181667 A JP 2001181667A JP 37344599 A JP37344599 A JP 37344599A JP 37344599 A JP37344599 A JP 37344599A JP 2001181667 A JP2001181667 A JP 2001181667A
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Shigeji Taira
繁治 平良
Hideki Matsuura
秀樹 松浦
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＦＣ系冷媒を使用しても、減圧機構で詰ま
りが生じにくい作動流体および冷凍装置を提供するこ
と。 【解決手段】 冷凍回路１に、Ｒ３２を５０ｗｔ％以上
含むＨＦＣ系冷媒と混合冷凍機油からなる作動流体を充
填する。この混合冷凍機油は、エーテル油やエステル油
等の合成油と詰まり防止剤としてのＰＡＧ油とからな
り、このＰＡＧ油は、混合冷凍機油に対して１〜１５ｗ
ｔ％を占めている。

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、冷凍装置に使用
する作動流体および冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、冷凍装置においては、ＨＣＦＣ
（ハイドロクロロフルオロカーボン）系冷媒がオゾン層
を破壊するため規制の対象になったことから、その代替
冷媒としてＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒
が用いられるようになった。そして、このＨＦＣ系冷媒
とともに用いる冷凍機油としては、ＨＦＣ系冷媒との相
互溶解性が重要な特性の一つとなるため、エーテル油や
エステル油等の合成油が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記エーテ
ル油やエステル油等の合成油は極性が強いため、ＨＦＣ
系冷媒以外の残留不純物を溶かし易いという性質を有し
ている。そのため、ＨＦＣ系冷媒と合成油とからなる作
動流体を用いた冷凍装置では、電動膨張弁やキャピラリ
で構成された減圧機構において、ＨＦＣ系冷媒が蒸発し
た後に、スラッジ、コンタミが現れて、詰まりが生じ易
いという問題がある。この詰まりが生じると、冷凍装置
が作動しなくなる。
【０００４】そこで、この発明の課題は、ＨＦＣ系冷媒
を使用しても、減圧機構で詰まりが生じにくい作動流体
および冷凍装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明の作動流体は、Ｒ３２を少なくとも
５０ｗｔ％（重量％）含むＨＦＣ系冷媒と、基油として
の合成油と詰まり防止剤としてのＰＡＧ（ポリプロアル
キルグリコール）油からなる混合冷凍機油とを備え、上
記ＰＡＧ油は混合冷凍機油に対して１〜１５ｗｔ％であ
ることを特徴としている。
【０００６】上記Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨＦＣ系
冷媒と、基油としてのエーテルやエステル等の合成油と
詰まり防止剤としての１〜１５ｗｔ％のＰＡＧ油とから
なる混合冷凍機油とから構成された作動流体は、極性の
強い合成油を使用していても、ＰＡＧ油の作用でコンタ
ミ、スラッジを溶かすから、減圧機構での詰まりが防止
される。また、上記ＨＦＣ系冷媒と上記混合冷凍機油と
の相互溶解性がよいから、良好な潤滑性が得られて、圧
縮機の信頼性が向上する。また、上記作動流体は電気絶
縁性に問題がないから、冷凍装置の電気系の故障を防止
できる。
【０００７】より詳しくは、合成油を基油とする混合冷
凍機油に対してＰＡＧ油の割合が１ｗｔ％を超えると詰
まり率の改善が認められ、ＰＡＧ油の割合が１ｗｔ％よ
りも増大すると、ＰＡＧ油のｗｔ％の増大につれて詰ま
り防止率がよくなる。また、ＰＡＧ油が１５ｗｔ％を超
えても、１５ｗｔ％時の詰まり防止性能とあまり変化が
ない。
【０００８】また、基油としてのエーテル油やエステル
油等の合成油に対して詰まり防止剤としてのＰＡＧ油の
割合を増やすと、混合冷凍機油と、Ｒ３２を５０ｗｔ％
以上含むＨＦＣ系冷媒との相互溶解性（相溶性）が悪く
なる。しかし、ＰＡＧ油が混合冷凍機油に対して、１５
ｗｔ％を超えないと、相溶性が実際上問題になる程、悪
くならない。
【０００９】また、作動流体の電気絶縁性について、混
合冷凍機油においてＰＡＧ油が１５ｗｔ％を超えると、
作動流体の電気絶縁性が悪くなって、漏れ電流が大きく
なって、冷凍装置に使えない。ＰＡＧ油が１５ｗｔ％以
下であると、実用上、作動流体の漏れ電流は問題がな
い。
【００１０】請求項２の発明の作動流体は、請求項１の
作動流体において、上記ＰＡＧ油は混合冷凍機油に対し
て５〜１５ｗｔ％であることを特徴としている。
【００１１】混合冷凍機油においてＰＡＧ油が５ｗｔ％
を超えると、著しい詰まり防止効果が得られる。
【００１２】請求項３の発明の作動流体は、Ｒ３２を少
なくとも５０ｗｔ％含むＨＦＣ系冷媒と、基油としての
合成油と詰まり防止剤としての鎖式炭化水素系油とから
なる混合冷凍機油とを備え、上記鎖式炭化水素系油は混
合冷凍機油に対して１〜１５ｗｔ％であることを特徴と
している。
【００１３】請求項４の発明の作動流体は、請求項３の
作動流体において、上記鎖式炭化水素系油は混合冷凍機
油に対して５〜１５ｗｔ％であることを特徴としてい
る。
【００１４】請求項３，４の発明の作動流体は、請求項
１，２の発明のＰＡＧ油を鎖式炭化水素系油に置き換え
たもので、請求項１，２の発明と同様の機能、効果を有
する。
【００１５】請求項５の発明の冷凍装置は、請求項１乃
至４のいずれか１つの作動流体を冷凍回路に充填したこ
とを特徴としている。
【００１６】請求項５の発明の冷凍装置は、Ｒ３２を少
なくとも５０ｗｔ％含むＨＦＣ系冷媒を使用しているか
ら、オゾン層を破壊することがない上に、ＣＯＰ（成績
係数）が良い。さらに、上記作動流体が、Ｒ３２を少な
くとも５０ｗｔ％含むＨＦＣ系冷媒と、合成油と１〜１
５ｗｔ％より好ましくは５〜１５ｗｔ％のＰＡＧ油また
は鎖式炭化水素系油とを含む混合冷凍機油とからなるの
で、減圧機構で詰まりが生じることがなく、かつ、ＨＦ
Ｃ系冷媒と混合冷凍機油との相溶性が良くて、圧縮機の
信頼性が高く、かつ、電気絶縁性が高くて、漏れ電流が
ない。したがって、この発明の冷凍装置は、信頼性の高
いものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
【００１８】図１は冷凍装置の一例としての空気調和機
の冷凍回路１を示し、この冷凍回路１は、圧縮機２と四
路切換弁３と室外熱交換器５と減圧機構の一例としての
電動膨張弁６と室内熱交換器７を順次接続してなる。
【００１９】この冷凍回路１にＲ３２を５０ｗｔ％以上
含むＨＦＣ系冷媒と混合冷凍機油からなる作動流体を充
填している。この混合冷凍機油は、合成油の一例として
のエーテル油と詰まり防止剤としてのＰＡＧ（ポリプロ
アルキルグリコール）油とからなり、このＰＡＧ油は、
混合冷凍機油に対して１〜１５ｗｔ％を占めている。こ
こで、Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨＦＣ系冷媒は、残
りの冷媒として例えばＲ１２５、Ｒ２２または炭酸ガス
等を用いる。
【００２０】上記Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨＦＣ系
冷媒と、基油としてのエーテル油の他にＰＡＧ油を１〜
１５ｗｔ％含む混合冷凍機油とからなる作動流体は、極
性の強い合成油に起因してコンタミ、スラッジが生じて
も、このコンタミ、スラッジをＰＡＧ油が溶かすから、
電動膨張弁６等の個所で詰まりが生じることがなく、か
つ、上記Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨＦＣ系冷媒と上
記混合冷凍機油との相溶性がよくて、圧縮機２の潤滑性
を損ねることがなく、かつ、電気絶縁性もよい。したが
って、上記空気調和機は信頼性が極めて高い。このよう
に、上記作動流体が相溶性、詰まり防止性能、電気絶縁
性がよいのは、Ｒ３２を５０ｗｔ%以上含むＨＦＣ系冷
媒と、エーテル油を基油とする混合冷凍機油と、この混
合冷凍機油に１〜１５ｗｔ％含まれるＰＡＧ油との相乗
作用による。
【００２１】上記作動流体は、Ｒ３２を少なくとも５０
ｗｔ％含むＨＦＣ系冷媒を使用しているから、オゾン層
を破壊することがない上に、ＣＯＰ（成績係数）が良
い。
【００２２】図２は、Ｒ３２が７０ｗｔ％でＲ１２５が
３０ｗｔ％であるＨＦＣ系冷媒と、エーテル油（出光興
産製：型番ＦＶＣ６８Ｄ）とＰＡＧ油とからなる混合冷
凍機油とから構成される作動流体について、混合冷凍機
油に対するＰＡＧ油のｗｔ％を変化させて、詰まり率を
みたものである。
【００２３】この図２から分かるように、上記混合冷凍
機油に対するＰＡＧ油のｗｔ％の増大につれて詰まり率
が少なくなった。特に、混合冷凍機油に対するＰＡＧ油
のｗｔ％が５ｗｔ％を超えると、詰まり率が極めて小さ
くなって、実用的に極めて満足できるものであった。な
お、図２からは明確ではないが、混合冷凍機油に対して
ＰＡＧ油の割合が１ｗｔ％を超えると詰まり率の改善が
認められた。また、図２から明らかなように、ＰＡＧ油
が１５ｗｔ％を超えても、１５ｗｔ％時の詰まり防止性
能とあまり変化がなかった。詰まり率の観点から、上記
混合冷凍機油に対するＰＡＧ油の割合は、１〜１５ｗｔ
％にするのが望ましく、５〜１５ｗｔ％にするのが最も
望ましいことが分かった。なお、詰まり率とは、キャピ
ラリに詰まりが全くないときの流量を１００％として、
そのときの流量に対して例えば９０％の流量のときを詰
まり率１０％といい、詰まりがないときの流量に対して
低下した流量の割合をいう。
【００２４】この傾向は、混合冷凍機油の基油として、
エーテル油に代えてエステル油を用いても、また、冷媒
として上記ＨＦＣ系冷媒に代えてＲ３２単体を用いて
も、殆ど同じであった。Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨ
ＦＣ系冷媒であるならば、殆ど同じ傾向が得られること
が分かった。
【００２５】図３は、Ｒ３２が７０ｗｔ％でＲ１２５が
３０ｗｔ％であるＨＦＣ系冷媒と、エーテル油（出光興
産製：型番ＦＶＣ６８Ｄ）とＰＡＧ油とからなる混合冷
凍機油とから構成される作動流体について、混合冷凍機
油に対するＰＡＧ油のｗｔ％を変化させて、上記ＨＦＣ
系冷媒と混合冷凍機油との相溶性を示すものである。
【００２６】この図３から分かるように、混合冷凍機油
に対するＰＡＧ油のｗｔ％を増やすにつれて、混合冷凍
機油とＨＦＣ系冷媒との相溶性が悪くなって、ＰＡＧ油
のｗｔ％が１５ｗｔ％を超えると、相溶性が許容値より
も悪くなった。つまり、２層分離がおこった。また、Ｐ
ＡＧ油が混合冷凍機油に対して、１５ｗｔ％を超えない
と、相溶性が実際上問題がないことが分かった。つま
り、ＰＡＧ油が１５ｗｔ％を超えないと、圧縮機２のト
ライボロジー（潤滑性）に悪影響を与えることがなく、
空気調和機の信頼性を損なうことがなかった。
【００２７】この傾向は、混合冷凍機油の基油として、
エーテル油に代えてエステル油を用いても、また、冷媒
として上記ＨＦＣ系冷媒に代えてＲ３２単体を用いて
も、殆ど同じであった。Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨ
ＦＣ系冷媒であるならば、殆ど同じ傾向が得られた。
【００２８】図４は、Ｒ３２が７０ｗｔ％でＲ１２５が
３０ｗｔ％であるＨＦＣ系冷媒と、エーテル油（出光興
産製：型番ＦＶＣ６８Ｄ）とＰＡＧ油とからなる混合冷
凍機油とから構成される作動流体について、混合冷凍機
油に対するＰＡＧ油のｗｔ％を変化させて、漏れ電流ま
たは電気絶縁性を測定したものである。
【００２９】この図４から分かるように、混合冷凍機油
に対するＰＡＧ油のｗｔ％を増やすにつれて、漏れ電流
が多くなって、電気絶縁性が悪くなった。そして、混合
冷凍機油に対するＰＡＧ油のｗｔ％が１５ｗｔ％を超え
ると、漏れ電流が許容値１ｍＡ（日本規格）を超えた。
また、ＰＡＧ油が混合冷凍機油に対して、１５ｗｔ％を
超えないと、電気絶縁性が実際上問題がないことが分か
った。
【００３０】この傾向は、混合冷凍機油の基油として、
エーテル油に代えてエステル油を用いても、また、冷媒
として上記ＨＦＣ系冷媒に代えてＲ３２単体を用いて
も、殆ど同じであった。Ｒ３２を５０ｗｔ％以上含むＨ
ＦＣ系冷媒であるならば、殆ど同じ傾向が得られた。
【００３１】上述した詰まり防止性能、相溶性、漏れ電
流（電気絶縁性）の観点から、Ｒ３２を５０ｗｔ％以上
含むＨＦＣ系冷媒と、エーテル油やエステル油等の合成
油とＰＡＧ油とからなる混合冷凍機油とから構成された
作動流体においては、ＰＡＧ油は混合冷凍機油に対して
１〜１５ｗｔ％であることが必要であり、５〜１５ｗｔ
％が最も望ましいことが分かった。上記作動流体は、化
学的にも安定で、長期間に渡って、劣化しなかった。
【００３２】また、上記作動流体は、詰まりにくいの
で、空気調和機において、電動膨張弁に代えて、安価な
キャピラリを使用できる。
【００３３】上記ＰＡＧ油に代えて、鎖式炭化水素系油
を用いた場合、図示しないが、図２，３，４と実質的に
同じ特性が得られた。したがって、Ｒ３２を５０ｗｔ％
以上含むＨＦＣ系冷媒と、エーテル油やエステル油等の
合成油と鎖式炭化水素系油とからなる混合冷凍機油とか
ら構成された作動流体においては、鎖式炭化水素系油は
混合冷凍機油に対して１〜１５ｗｔ％であることが必要
であり、５〜１５ｗｔ％が最も望ましいことが分かっ
た。
【００３４】上記実施の形態では、冷凍装置として空気
調和機を説明したが、冷凍装置は製氷機、冷蔵庫、冷蔵
装置であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の作動流体は、Ｒ３２を少なくとも５０ｗｔ％含むＨ
ＦＣ系冷媒と、基油としてのエーテル油やエステル油等
の合成油と詰まり防止剤としての１〜１５ｗｔ％のＰＡ
Ｇ油とからなる混合冷凍機油とから構成しているので、
キャピラリや電動膨張弁等の減圧機構で詰まりが生じる
ことを防止でき、かつ、ＨＦＣ系冷媒と混合冷凍機油と
の相溶性がよくて圧縮機の故障を防止でき、かつ、電気
絶縁性もよいという利点を有する。
【００３６】請求項２の発明の作動流体は、ＰＡＧ油が
混合冷凍機油に対して５〜１５ｗｔ％含まれているの
で、著しい詰まり防止効果を有する。
【００３７】請求項３，４の発明の作動流体は、請求項
１，２の発明のＰＡＧ油を鎖式炭化水素系油に置き換え
たもので、請求項１，２の発明と同じ効果を有する。
【００３８】請求項５の発明の冷凍装置は、請求項１乃
至４のいずれか１つの作動流体を冷凍回路に充填してい
るので、冷媒回路における減圧機構の詰まりを防止で
き、かつ、ＨＦＣ系冷媒と混合冷凍機油との相溶性がよ
くて潤滑性がよくて圧縮機の信頼性を高めることがで
き、かつ、作動流体の電気絶縁性が高いので、冷凍回路
の信頼性が高いという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態の空気調和機の冷凍回
路図である。
【図２】 混合冷凍機油に対するＰＡＧ油のｗｔ％と詰
まり率の関係を示すグラフである。
【図３】 混合冷凍機油に対するＰＡＧ油のｗｔ％と、
Ｒ３２と混合冷凍機油との相溶性との関係を示すグラフ
である。
【図４】 混合冷凍機油に対するＰＡＧ油のｗｔ％と漏
れ電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 冷凍回路 ２ 圧縮機 ５ 室外熱交換器 ６ 電動膨張弁 ７ 室内熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５Ｚ // Ｃ１０Ｎ 30:00 Ｃ１０Ｎ 30:00 Ｚ 30:04 30:04 40:30 40:30

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｒ３２を少なくとも５０ｗｔ％含むＨＦ
    Ｃ系冷媒と、 基油としての合成油と詰まり防止剤としてのＰＡＧ油と
    からなる混合冷凍機油とを備え、 上記ＰＡＧ油は混合冷凍機油に対して１〜１５ｗｔ％で
    あることを特徴とする作動流体。
  2. 【請求項２】 請求項１の作動流体において、上記ＰＡ
    Ｇ油は混合冷凍機油に対して５〜１５ｗｔ％であること
    を特徴とする作動流体。
  3. 【請求項３】 Ｒ３２を少なくとも５０ｗｔ％含むＨＦ
    Ｃ系冷媒と、 基油としての合成油と詰まり防止剤としての鎖式炭化水
    素系油とからなる混合冷凍機油とを備え、 上記鎖式炭化水素系油は混合冷凍機油に対して１〜１５
    ｗｔ％であることを特徴とする作動流体。
  4. 【請求項４】 請求項３の作動流体において、上記鎖式
    炭化水素系油は混合冷凍機油に対して５〜１５ｗｔ％で
    あることを特徴とする作動流体。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つの作動流
    体を冷凍回路に充填したことを特徴とする冷凍装置。
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