JP2001227827A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｒ３２を主成分とする冷媒を使用しても圧縮
機内蔵のモータの絶縁フィルムが加水分解を起こさなく
て、性能を安定して維持できる冷凍装置を提供するこ
と。 【解決手段】 冷凍機油として、吸水性を有するポリビ
ニルエーテル油を用いて、冷凍回路内の水分を吸収する
ので、Ｒ３２単体からなる冷媒の使用に起因して圧縮機
が高温になっても、圧縮機内蔵のモータの絶縁フィルム
は加水分解し難い。また、ポリビニルエーテルの３０
℃，相対湿度８０％における飽和水分量を５０００ｐｐ
ｍ以上とすることによって、加工が容易なＰＥＴまたは
ＰＥＮからなるモータの絶縁フィルムの引張強度保持率
を５０％以上にすることができて、絶縁フィルムの劣化
を防止することができる。したがって、圧縮機の故障を
回避して冷凍装置の性能を長期に亘って安定させること
ができる。

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、ＨＦＣ（ハイド
ロフルオロカーボン）系冷媒を使用する冷凍装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオ
ロカーボン）系冷媒に替えてＨＦＣ系冷媒を用いた冷凍
装置の開発が盛んになってきている。このようなＨＦＣ
系冷媒として、Ｒ４０７Ｃ（ＨＦＣ３２とＨＦＣ１２５
とＨＦＣ１３４ａとの混合冷媒）やＲ４１０Ａ（ＨＦＣ
３２とＨＦＣ１２５との混合冷媒）等がある。しかし、
上記Ｒ４０７ＣおよびＲ４１０Ａ冷媒は、オゾン破壊作
用が無い反面、地球温暖化効果が高く、さらに、成績係
数が低いので冷凍装置の冷却効率が悪いという欠点があ
る。
【０００３】そこで、最近、Ｒ３２（ジフルオロメタ
ン）単体、若しくは、Ｒ３２を主成分とするＨＦＣ系冷
媒を用いる冷凍装置が提案されている。Ｒ３２は上記Ｒ
４０７ＣおよびＲ４１０Ａ冷媒よりも地球温暖化効果が
低く、かつ、成績係数が高いので冷凍装置の冷却効率が
向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｒ
３２冷媒を用いる冷凍装置は、圧縮過程において、圧縮
機から吐出される際の温度が上記Ｒ４０７Ｃ冷媒を用い
た場合よりも約２０℃高くなるので、上記圧縮機の温度
が高くなる。一方、圧縮機内蔵のモータが備える絶縁フ
ィルムは、加工が容易であるため、ポリエチレンテレフ
タレート（以下、ＰＥＴという）やポリエチレンナフタ
レート（以下、ＰＥＮという）からなる。しかし、この
ＰＥＴ，ＰＥＮは加水分解性を有する。そのため、上記
圧縮機がモータを内蔵するタイプの場合、上記絶縁フィ
ルムが、Ｒ３２を使用する圧縮機の高い温度によって、
冷凍回路内の水分による加水分解が促進されて急速に劣
化する。その結果、モータの絶縁が破壊されて圧縮機が
故障するという問題がある。本発明者は、Ｒ３２を主成
分とする冷媒とモータを内蔵する圧縮機を使用すると、
このような問題があることを発見した。
【０００５】上記絶縁フィルムに加水分解を起こさず耐
熱温度の高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）や
ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用いると、
この問題がないが、コストアップや硬さによる生産性の
悪化といった課題が生じる。
【０００６】そこで、この発明の目的は、Ｒ３２を主成
分とする冷媒を使用しても、圧縮機のモータの絶縁フィ
ルムが安価かつ加工性が良く、しかも、加水分解を起こ
さなくて、そのため、性能を安定して維持できる冷凍装
置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の冷凍装置は、少なくとも圧縮機，
凝縮器，膨張機構，および蒸発器を有する冷凍装置にお
いて、Ｒ３２を主成分とする冷媒と、吸水性を有する冷
凍機油とを備え、上記圧縮機はモータを内蔵していて、
そのモータの絶縁フィルムはエステル結合を有する重合
樹脂からなることを特徴としている。
【０００８】請求項１による冷凍装置によれば、冷凍機
油は吸水性を有していて、冷凍回路を循環する間に冷凍
回路内の水分を吸収する。そのため、上記モータの絶縁
フィルムに吸水される水分量が減り、Ｒ３２を主成分と
する冷媒が圧縮過程で高温になって圧縮機が高温になっ
ても、絶縁フィルムは加水分解し難い。すなわち、上記
絶縁フィルムは劣化し難いので、冷凍装置は性能を安定
して維持できる。
【０００９】請求項２による冷凍装置は、請求項１によ
る冷凍装置において、上記冷凍機油は、エーテル系油で
あることを特徴としている。
【００１０】請求項２による冷凍装置によれば、エーテ
ル系油は水に対して安定であり、加水分解を起こすこと
がないので、冷凍回路内の水分を吸収する機能を安定し
て保持する。したがって、上記絶縁フィルムの劣化を長
期に亘って防止して、冷凍装置の性能を安定させる。ま
た、本来の潤滑機能も安定して保持するので、冷凍装置
の性能が安定する。
【００１１】請求項３による冷凍装置は、請求項１また
は２による冷凍装置において、上記モータの絶縁フィル
ムは、ＰＥＴまたはＰＥＮからなることを特徴としてい
る。
【００１２】請求項３による冷凍装置によれば、冷凍回
路内の水分が冷凍機油に吸収されているので、ＰＥＴま
たはＰＥＮからなるモータの絶縁フィルムは、加水分解
性であるにもかかわらず、高温の圧縮機においても加水
分解し難い。すなわち、上記絶縁フィルムは劣化し難い
ので圧縮機の故障が回避されて、冷凍装置の性能が安定
する。
【００１３】請求項４による冷凍装置は、請求項１乃至
３のいずれか１つによる冷凍装置において、上記冷媒
は、Ｒ３２を７０ｗｔ％以上含むことを特徴としてい
る。
【００１４】請求項４による冷凍装置によれば、Ｒ３２
を７０ｗｔ％以上含んだ冷媒が圧縮機において高温にな
るにもかかわらず、冷凍回路内の水分は冷凍機油に吸収
されているので、上記圧縮機のモータの絶縁フィルムは
加水分解し難い。すなわち、上記絶縁フィルムは劣化し
難いので圧縮機の故障が回避されて、冷凍装置の性能が
安定する。
【００１５】請求項５による冷凍装置は、請求項１乃至
３のいずれか１つによる冷凍装置において、上記冷媒
は、実質的にＲ３２単体からなることを特徴としてい
る。
【００１６】請求項５による冷凍装置によれば、実質的
にＲ３２単体からなる冷媒が圧縮機において高温になる
にもかかわらず、冷凍回路内の水分が冷凍機油に吸収さ
れているので、上記圧縮機のモータの絶縁フィルムは加
水分解し難い。したがって、上記絶縁フィルムは劣化し
難いので圧縮機の故障が回避されて、冷凍装置の性能が
安定する。
【００１７】請求項６による冷凍装置は、請求項１乃至
５のいずれか１つによる冷凍装置において、上記冷凍機
油は、３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５
０００ｐｐｍ以上を呈することを特徴としている。
【００１８】請求項６による冷凍装置によれば、冷凍機
油の３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５０
００ｐｐｍ以上の場合、１つの実験例によると、上記圧
縮機に内蔵するモータの絶縁フィルムとしてのＰＥＴま
たはＰＥＮの引張強度保持率は５０％以上となる。すな
わち、この冷凍機油は、上記絶縁フィルムの強度を保持
して劣化を回避するので、圧縮機の故障が回避されて、
冷凍装置の性能が安定する。
【００１９】請求項７による冷凍装置は、請求項１乃至
６のいずれか１つによる冷凍装置において、上記冷凍機
油は、ポリビニールエーテル油であることを特徴として
いる。
【００２０】請求項７による冷凍装置によれば、ポリビ
ニルエーテル油は吸水性があるので、冷凍回路内の水分
を吸収して、圧縮機が内蔵するモータの絶縁フィルムの
加水分解を回避する。すなわち、絶縁フィルムの劣化を
防止して圧縮機の故障を回避する。また、ポリビニルエ
ーテル油は水分に対して安定なので、吸水機能および潤
滑機能を安定して保持する。また、ポリビニルエーテル
油は冷媒としてのＲ３２との相溶性が良いので、２層分
離などの不都合を起こすことなく良好に潤滑機能を果た
す。さらに、ポリビニルエーテル油は電気絶縁性が良い
ので、モータを内蔵した圧縮機に好適である。したがっ
て、ポリビニルエーテル油を冷凍機油に用いることによ
って、冷凍装置の性能が長期に亘って安定する。
【００２１】
【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。
【００２２】図１は、本実施の形態の冷凍装置の１例と
しての空気調和機の冷凍回路図である。この冷凍回路
は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、膨張機構３と、室
内熱交換器４と、４路切換弁５とを備える。上記圧縮機
１は圧縮部７と、圧縮部７を駆動するモータ８とを内蔵
しており、上記モータ８は冷媒および冷凍機油の雰囲気
中で作動する。モータ８の図示しないコイルの相間や積
層鋼鈑の間には、その絶縁を保持するために絶縁フィル
ムが配置されている。この絶縁フィルムは、加水分解性
を有するが加工が容易なＰＥＴまたはＰＥＮからなる。
【００２３】図１において、圧縮機１から吐出された高
温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器２で凝縮し、膨張機
構３で膨張し、室内熱交換器４で蒸発し、４路切換弁５
を介して圧縮機１に戻る。その場合における蒸発熱を室
内空気から奪って室内を冷却する。また、４路切換弁５
を切り換えることによって、室内熱交換器４を凝縮器と
して使用して凝縮熱で室内空気を加熱する。なお、図１
に示す構成から４路切換弁５を削除して、冷房あるいは
暖房のいずれか一方のみの機能を有するように構成して
もよい。
【００２４】本実施の形態においては、冷媒としてＲ３
２単体を使用し、冷凍機油としてポリビニルエーテル油
を使用する。このポリビニルエーテル油は吸水性である
ので、圧縮機や冷凍装置の製造工程や施工の際に冷凍回
路内に混入した水分を吸収する。一方、Ｒ３２単体は、
上記圧縮機１から吐出される際の温度が従来のＲ４０７
Ｃ冷媒よりも約２０℃高く、そのため圧縮機１の温度が
高温になる。しかし、冷凍機油が冷凍回路内に混入した
水分を吸水するため、絶縁フィルムが保持する水分量は
少なくなっているので、上記圧縮機１のモータ８に備え
るＰＥＴまたはＰＥＮからなる絶縁フィルムは、加水分
解性の樹脂であるにもかかわらず、高温の圧縮機１内に
おいても加水分解し難い。したがって、上記絶縁フィル
ムは劣化せず、モータ８の絶縁が保たれるので圧縮機１
の故障が回避され、その結果、空気調和機の性能を安定
して維持できる。
【００２５】上記ポリビニルエーテル油の吸水性は、上
記ＰＥＴおよびＰＥＮの強度保持率と相関を有してい
る。図２は、ポリビニールエーテル油の３０℃，相対湿
度８０％における飽和水分量と、ＰＥＴおよびＰＥＮの
引張強度保持率との関係を示す。上記ＰＥＴおよびＰＥ
Ｎの引張強度保持率は、１４０℃のＲ３２単体とポリビ
ニルエーテル油との混合液中に５００時間浸した後の引
張強度保持率である。図２から分かるように、冷凍回路
内に混入している水分量が冷却機油に対する重量比１０
００ｐｐｍの一定量であるとき、ポリビニルエーテル油
の飽和水分量が上昇すると、つまり、冷凍機油による冷
凍回路内の水分の吸収量が多くなると、絶縁フィルムと
してのＰＥＴおよびＰＥＮの引張強度保持率も向上す
る。
【００２６】一般に、モータ絶縁フィルムとして使用さ
れるＰＥＴおよびＰＥＮは、実機圧縮機の実用試験など
から、引張強度保持率で５０％前後が要求される。図２
によると、ＰＥＴおよびＰＥＮの両方の引張強度保持率
が５０％を超える際のポリビニールエーテル油の飽和水
分量は、３０℃，相対湿度８０％において５０００ｐｐ
ｍである。そして、上述のとおり、ポリビニルエーテル
油の吸水性は、上記ＰＥＴおよびＰＥＮの強度保持率と
相関を有しているので、３０℃，相対湿度８０％におけ
る飽和水分量が５０００ｐｐｍ以上であるポリビニルエ
ーテル油を使用することによって、上記ＰＥＴおよびＰ
ＥＮの強度を確保して絶縁フィルムの劣化を防止するこ
とができるのである。
【００２７】さらに、上記ポリビニルエーテル油は水分
に対して安定であるので、水分の吸収能力と潤滑能力を
長期に亘って発揮できる。また、ポリビニルエーテル油
は上記Ｒ３２単体との相溶性が良いので、２層分離など
の不都合なく良好に潤滑機能を果たす。さらに、ポリビ
ニルエーテル油は電気絶縁性が良いので、モータ内蔵型
の圧縮機に好適である。したがって、ポリビニルエーテ
ル油は、上記実施の形態の冷凍装置の性能を長期に亘っ
て維持することができる。
【００２８】上記実施の形態においては空気調和機の場
合を例に説明しているが、冷凍冷蔵機器等であってもよ
い。
【００２９】また、上記実施の形態においては、冷媒
は、Ｒ３２単体を用いたが、例えばＲ３２を７０ｗｔ％
以上含むものであれば、全く同じ作用効果を奏し、Ｒ３
２を主成分とする冷媒であれば略同様の作用効果が得ら
れる。
【００３０】また、上記実施の形態においては、冷凍機
油は、３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５
０００ｐｐｍ以上であるポリビニルエーテル油を用いた
が、冷凍機油は吸水性を有していれば他のものでもよ
い。
【００３１】また、上記実施の形態においては、圧縮機
が備えるモータの絶縁フィルムは、ＰＥＴまたはＰＥＮ
からなるが、エステル結合を有する他の重合樹脂でもよ
い。
【００３２】また、この発明による冷凍装置は、上記凝
縮器と蒸発器とが分離されて冷媒管で連結されたセパレ
ートタイプであっても、上記凝縮器あるいは蒸発器を複
数有するマルチタイプであっても適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の冷凍装置は、少なくとも圧縮機，凝縮器，膨張機
構，および蒸発器を有し、Ｒ３２を主成分とする冷媒
と、吸水性を有する冷凍機油とを備え、上記圧縮機はモ
ータを内蔵していて、そのモータの絶縁フィルムはエス
テル結合を有する重合樹脂からなるので、Ｒ３２を主成
分とする冷媒によって上記圧縮機が高温になっても、上
記冷凍機油が冷凍回路内に混入した水分を吸収するの
で、上記モータの絶縁フィルムは加水分解しなくて劣化
し難い。したがって、この冷凍装置は性能を安定して維
持できる。
【００３４】請求項２による冷凍装置は、上記冷凍機油
はエーテル系油であるので、水に対して安定なエーテル
系油を使用することによって、冷凍回路内の水分を安定
して吸収して、上記絶縁フィルムの劣化を長期に亘って
防止できる。したがって、この冷凍装置の性能を安定し
て維持できる。
【００３５】請求項３による冷凍装置は、上記モータの
絶縁フィルムは、加工が容易なＰＥＴまたはＰＥＮから
形成しているが、冷凍回路内の水分を冷凍機油が吸収す
るので、Ｒ３２を主成分とする冷媒の使用に起因して圧
縮機が高温になっても、上記ＰＥＴまたはＰＥＮの加水
分解を回避できる。すなわち上記モータの絶縁フィルム
の劣化を回避して圧縮機の故障を防止できて、この冷凍
装置の性能を安定して維持できる。
【００３６】請求項４による冷凍装置は、上記冷媒は、
Ｒ３２を７０ｗｔ％以上含むので、圧縮機が高温になる
にもかかわらず、冷凍回路内の水分を冷凍機油が吸収す
るので、上記圧縮機のモータの絶縁フィルムは加水分解
し難く、劣化し難い。したがって、上記圧縮機の故障を
回避できて、この冷凍装置の性能を安定して維持でき
る。
【００３７】請求項５による冷凍装置は、上記冷媒が、
実質的にＲ３２単体からなって、圧縮機において高温に
なるにもかかわらず、冷凍回路内の水分は冷凍機油に吸
収されているので、上記圧縮機のモータの絶縁フィルム
は加水分解し難く、劣化し難い。したがって、上記圧縮
機の故障を回避できて、この冷凍装置の性能を安定して
維持できる。
【００３８】請求項６による冷凍装置は、上記冷凍機油
は、３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５０
００ｐｐｍ以上を呈するので、上記圧縮機に内蔵するモ
ータの絶縁フィルムとしてのＰＥＴまたはＰＥＮの引張
強度保持率は高くなる。したがって、上記絶縁フィルム
の劣化を回避できるので、圧縮機の故障を回避できて、
冷凍装置の性能を安定して維持できる。
【００３９】請求項７による冷凍装置は、上記冷凍機油
は、ポリビニールエーテル油であるので、冷凍回路内の
水分を吸収して、圧縮機が内蔵するモータの絶縁フィル
ムの加水分解を回避できて、圧縮機の故障を回避でき
る。また、ポリビニルエーテル油は冷媒としてのＲ３２
との相溶性が良く、さらに、電気絶縁性が良いので、冷
凍装置の性能を長期に亘って安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態の冷凍装置における冷
凍回路図である。
【図２】 図１に示す冷凍装置に用いられる冷凍機油と
してのポリビニルエーテル油の吸水性と、圧縮機に内蔵
するモータの絶縁フィルムとしてのＰＥＴおよびＰＥＮ
の強度保持率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機 ２ 室外熱交換器 ３ 膨張機構 ４ 室内熱交換器 ５ ４路切換弁 ７ 圧縮部 ８ モータ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも圧縮機（１），凝縮器
    （２），膨張機構（３），および蒸発器（４）を有する
    冷凍装置において、 Ｒ３２を主成分とする冷媒と、 吸水性を有する冷凍機油とを備え、 上記圧縮機（１）はモータ（８）を内蔵していて、その
    モータ（８）の絶縁フィルムはエステル結合を有する重
    合樹脂からなることを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項２】 請求項１による冷凍装置において、 上記冷凍機油は、エーテル系油であることを特徴とする
    冷凍装置。
  3. 【請求項３】 請求項１または２による冷凍装置におい
    て、 上記モータ（８）の絶縁フィルムは、ポリエチレンテレ
    フタレートまたはポリエチレンナフタレートからなるこ
    とを特徴とする冷凍装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１つによる冷
    凍装置において、 上記冷媒は、Ｒ３２を７０ｗｔ％以上含むことを特徴と
    する冷凍装置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１つによる冷
    凍装置において、 上記冷媒は、実質的にＲ３２単体からなることを特徴と
    する冷凍装置。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１つによる冷
    凍装置において、 上記冷凍機油は、３０℃，相対湿度８０％における飽和
    水分量が５０００ｐｐｍ以上を呈することを特徴とする
    冷凍装置。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１つによる冷
    凍装置において、 上記冷凍機油は、ポリビニールエーテル油であることを
    特徴とする冷凍装置。
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