JP2002277117A

JP2002277117A - 冷凍空調装置

Info

Publication number: JP2002277117A
Application number: JP2001080646A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ishibashi; 義弘石橋; Hitoshi Maruyama; 等丸山; Shinobu Ogasawara; 忍小笠原; Nobumasa Amagasa; 信正天笠
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】地球温暖化に悪影響を与えない炭化水素等の
冷媒は強可燃性冷媒のため、冷媒漏洩が生じた場合は製
品自身に着火源が無い仕様にしても、コントロールでき
ない室内の着火源により発火生じるおそれがあり，この
ため可燃性冷媒を使用する場合は、冷媒漏洩防止に対し
て最大限の安全策を施さなければならない。【解決手段】圧縮器から吐出された冷媒が凝縮器とド
ライヤ及び絞り装置と蒸発器とを通り、吸入管を通って
再び圧縮器に戻る冷凍サイクルを備え、冷媒に分子の有
効直径が５〜６Åの飽和炭化水素系の可燃性冷媒を用い
る一方、前記飽和炭化水素冷媒の漏れを知らせるために
分子の有効直径がドライヤ内の乾燥剤の結晶の持つ空洞
を連結する細孔径より大きい着臭材を有し、前記ドライ
ヤ内の乾燥剤の細孔径を２.８Å以上４Å以下としたこ
とを特徴とする。

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、地球環境に悪影
響を与えることのない冷媒を用いた冷凍冷蔵庫やショー
ケース、あるいはエアコン等の様に冷凍サイクルを使用
する冷凍空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、冷凍冷蔵庫の冷媒には、物性が安
定し、扱い易いことから塩素を含まないフロン系の冷媒
が用いられている。又自然冷媒である炭化水素系冷媒を
使用する例として特開平８‐２９６９０９号公報のよう
に，冷媒が漏れたときにジブチルアッシドホスへートな
どの燐を含む有機物質を混合しておき，この有機物質が
発する匂いを検知するなどの技術が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】フロン系の冷媒は物性
が安定し扱い易いが、オゾン層を破壊しないＨＦＣ１３
４ａなどの冷媒でも地球温暖化係数であるＧＷＰが１３
００と炭化水素系冷媒の３程度と比べてかなり高いこと
から、地球温暖化等の環境に悪影響を与えると考えら
れ、ドイツ・北欧では炭化水素系冷媒が使用されてい
る。

【０００４】しかし、炭化水素等の環境にやさしい冷媒
は強可燃性冷媒のため、冷媒漏洩が生じた場合は冷蔵庫
自身に着火源が無い製品に作り上げたとしても、コント
ロールできない室内の着火源により火災を生じる危険性
がある。このため可燃性冷媒を使用する場合は、冷媒漏
洩防止に対して最大限の安全策を施さなければならなか
った。

【０００５】万一冷媒が漏れた時に、冷媒漏れを気付か
せる手段としては着臭材を冷凍サイクル中に混ぜること
で検知出来るので有効と考えられている。しかし、冷蔵
庫のような冷凍空調装置は室内に配置されており漏れ出
た冷媒や燐を含むような着臭材はなかなか拡散されず検
出が遅れるという問題があった。更に冷蔵庫やショーケ
ース等の冷凍サイクルでは蒸発温度が０℃以下となるこ
とが多く、水分による絞り部出口部の氷結で冷凍サイク
ルが詰まってしまわないようにドライヤが冷凍サイクル
中に配設されている場合がある。そして、このドライヤ
内の乾燥剤として用いられている合成ゼオライトの吸着
性を利用した乾燥剤は、燃料用炭化水素からエアゾール
用炭化水素に精製する時の脱臭剤としても用いられてい
る。このため、燃料用の炭化水素の不純物を着臭材とし
て用いる場合や新たに着臭材を冷媒回路内に混ぜる場合
においても吸湿はしても脱臭はしない策を講じなければ
ならなかった。

【０００６】この発明は上記のような問題を解決するも
のであって、代替冷媒として地球環境に悪影響を与える
ことのない炭化水素系冷媒等の可燃性冷媒を用い、万一
ガス漏れが発生した時でもユーザに早く漏れを気付かせ
ることができる冷凍空調装置を提案するものである。更
に本発明は着臭材を確実に機能させる安全な装置とし
て、人と地球に優しい冷蔵庫等の冷凍空調装置の提供を
目的としている。更に本発明はドライヤの性能を維持し
冷凍サイクルの運転に支障を発生させない信頼性の高い
装置を得ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の冷凍空調装置
は，圧縮機から吐出された冷媒が配管にて接続された凝
縮器と絞り装置と蒸発器とを通り吸入管を通って再び圧
縮機に戻る冷凍サイクルと、冷凍サイクルを循環する、
塩素を含まず地球温暖化係数がＨＦＣ１３４ａより小さ
く可燃性である冷媒と，冷媒に混合され冷媒の漏れを知
らせるように匂いを発する，冷媒の分子の有効直径と同
程度もしくはそれより小さい分子の有効直径を有する化
合物，又は冷媒の比重と同程度もしくはそれより小さい
比重を有する着臭材と，を備えたものである。

【０００８】この発明の冷凍空調装置は，圧縮機から吐
出された冷媒が凝縮器とドライヤと絞り装置と蒸発器と
を通り吸入管を通って再び圧縮機に戻る冷凍サイクル
と、冷凍サイクルを循環する、塩素を含まず地球温暖化
係数がＨＦＣ１３４ａより小さく可燃性である冷媒と，
冷媒に混合され冷媒の漏れを知らせるように匂いを発す
る着臭材と，ドライヤ内に設けられ内部に水分を吸着す
ると共にこの内部と細孔にて外部と接続している乾燥剤
と、を備え、冷媒及び着臭材の分子の有効直径が細孔の
径より大きく，且つ，この乾燥剤の細孔径を２.８Å以
上としたものである。

【０００９】この発明の冷凍空調装置の，圧縮機に使用
される冷凍機油の添加物は細孔の径より０．５Å以上大
きな分子の有効直径を有する。

【００１０】この発明の冷凍空調装置の，圧縮機に使用
される冷凍機油及び冷凍機油の添加物が分解した初期分
解物が細孔の径より大きな分子の有効直径となるような
脂肪酸などから合成されている。

【００１１】この発明の冷凍空調装置は，細孔の径より
０．５Å以上大きな分子の有効直径を有する冷媒及び着
臭材の化合物を用いたものである。

【００１２】この発明の冷凍空調装置は，冷媒として炭
化水素系冷媒を用い，着臭材として燃料用炭化水素中に
含まれる不純物を用いたものである。

【００１３】この発明の冷凍空調装置は，冷媒に分子の
有効直径が５〜６Åである炭化水素系冷媒のイソブタン
を用いたものである。

【００１４】この発明の冷凍空調装置は，冷媒の分子の
有効直径と同程度もしくはそれより小さい分子の有効直
径を有する化合物，または冷媒の比重と同程度もしくは
それより小さい比重を有する化合物である着臭材を用い
たものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の構成につ
いて、図１、図２、図６，図７の図面にて具体的に説明
する。図１冷凍サイクルのブロック説明図，図２の熱交
換部詳細図にて本例で述べる冷蔵庫やショーケース等に
用いられる冷凍サイクルの構造を説明する。５は凝縮器
出口パイプ，６は蒸発器出口パイプ，８は圧縮機７から
吐出する冷媒１７を凝縮器９に導く吐出配管，１０は冷
媒中の水分を除去する乾燥器であるドライヤ、１１は毛
細管を使用した絞り装置，１４は着臭材、１６はヘッダ
ー、２０は半田１８で毛細管１１と接触する熱交換部１
９を有する吸入管である。図１に示すように圧縮機７か
ら吐出された冷媒が凝縮器9で凝縮され液冷媒と成り、
ドライヤ10で冷媒中に混入した水分が除去され、毛細管
から成る絞り装置11で減圧された後、蒸発器13で０℃以
下で気化し、吸入管20を通って再び圧縮機７に戻る冷凍
サイクルである。この例で示すように、特に冷蔵庫等
（冷蔵庫、冷凍冷蔵庫、冷凍庫、ワインクーラ、自動販
売機等の総称を以下冷蔵庫等とする）の冷凍サイクルに
おいては、絞り装置１１中を流れる冷媒から吸入管２０
中を流れる冷媒が熱を奪うように熱交換部１９を有する
例が多いのが特徴であり、図２の拡大図に示すように毛
細管から成る絞り装置11と冷却器13から圧縮機７へ戻る
吸入管20とをハンダ18等で接触させた熱交換部19によっ
て吸入管20への露付防止を図ると共に蒸発前の冷媒から
熱回収を行って冷凍能力を上げている。

【００１６】図６は冷蔵庫を室内に配置した構成図，図
７はエアコン室内機を壁面に取り付けた構成図である。
２４はハンドル２５を設けた扉により開閉され食品を収
納する庫室を有し室内３０の床面２３に置かれた冷蔵
庫，２７は室内３０の空気を吸いこむグリル２８を有し
壁面２６の天井面２９に近い部分に取り付けられたエア
コンの室内機である。図１にて説明した冷凍サイクルは
冷蔵庫下部に設けられた機械室や冷蔵庫の庫室を取り囲
む壁の中に設けられている。エアコンの場合，冷凍サイ
クルは室内機と室外機に分離して設けられ配管で接続さ
れる。この場合熱交換部１９は設けず、絞り手段１１と
して膨張弁が設けられるなどの構造が多い。室内機には
蒸発器１３を配置して冷房を行う。

【００１７】冷凍サイクル中には冷媒１７と着臭材１４
が混合された状態で圧縮機から吐出され圧縮機に戻る循
環が配管を通して行われる。冷凍サイクルには圧縮機や
ヘッダーなど多くの機器が存在し，配管で接続されてお
り製造，取り扱い，運転時等の問題によりこの接続のロ
ー付け部から内部の冷媒がもれるおそれがある。又，凝
縮器や蒸発器の熱交換器には多くの接続部や薄肉部があ
り長期運転を通じて腐食や亀裂などにより冷媒が漏れる
おそれがある。このような冷凍サイクルから漏れた冷媒
は室内３０へ放出されるが冷媒が空気より重いため先ず
下方へ流れ床面２３に溜まりながら徐々に拡散してい
く。

【００１８】次に，図３，図４，図５にてドライヤ１０
の構成と動作を説明する。図３はドライヤ断面図，図４
は乾燥剤の結晶模型による細孔径説明図，図５は水分子
モデルによる有効直径説明図である。１は結晶性ゼオラ
イトやシリカゲルなどの内部で水分を吸着させる乾燥
剤，３、４は冷凍サイクル内部で発生したり循環する塵
や析出物を除くドライヤ入り口部と出口部のフィルタ，
１２は水の分子の有効直径，２１は乾燥剤の結晶２２に
より構成される細穴である。冷凍サイクルの基本構成
は、図１に示すように、圧縮機７を出た高温高圧の冷媒
は、吐出配管８を通って凝縮器９に入り凝縮する。凝縮
器９で凝縮した冷媒は、凝縮器出口パイプ５を通ってド
ライヤ１０に入り、図２に示すように結晶性ゼオライト
からなる乾燥剤1で冷媒１７中の水分が除去された後、
絞り装置１１に入って減圧されながら、蒸発器１３に入
って蒸発する。蒸発器１３で蒸発した低温低圧の冷媒17
は、蒸発器出口パイプ６を通って冷媒液溜であるヘッダ
16に入った後、吸入管２０を通って、圧縮機７に戻って
くる。図４の結晶模型は、合成結晶アルミノ・シリケー
トの含水金属塩の持つ結晶水を取り除いた後の結晶２２
の空洞を内部に有し，表面からこの空洞には均一な細孔
２１を持っている。この合成ゼオライトの結晶からなる
乾燥剤はこの細孔を通り得る小さい分子径を持つ物質だ
けを吸着し水のような極性物質を優先的に吸着する。

【００１９】この冷凍サイクルを循環する冷媒17にも、
図５の水分子モデルを用いて示す分子の有効直径１２に
示すように分子の有効直径を有し、この例では、冷媒17
の分子の有効直径が５〜６Åの炭化水素系の可燃性冷媒
である。図５のように水の分子は酸素と水素の原子が結
びついて構成されるが、この場合原子，分子、またはこ
れらのイオン間に離れているときには引力と接近すると
反発力が相互に作用する分子間力が存在し、振動運動を
しており温度などにより運動エネルギーが高くなると離
れていくことになる。通常の温度における分子のこのよ
うな弾力性と運動エネルギーのためこの有効直径はプラ
スマイナス１０％程度の伸び縮みを起す。更に安定な分
子どおしが分子間力による相互作用によって形成した化
合物である分子間化合物の場合など，分子形状が細長な
どの複雑な形状が多い。図５の水の場合は２．８オング
ストローム（Å）であり，塩素を含まない自然冷媒や冷
凍機油の場合，アンモニアは３オングストローム以下，
メタンやエタン、ＨＦＣ−３２は３‐４、Å、、プロパ
ン，ブタン，エタノールは５〜６オングストローム、メ
ルカブタン類，エステル，エーテルは５‐１０Åであ
る。この分子径の関係から，乾燥剤の細孔の径が３や４
Åであれば，水を吸着するがアンモニアも吸着し、もし
冷媒にアンモニアを使用しこのような吸着材を設ければ
冷凍サイクルとして冷媒が吸着され運転に支障が起こ
り，乾燥剤も役に立たなくなる。その他の冷媒や油にと
って見れば３‐５Å程度の細孔を有する乾燥剤を冷媒の
種類に合わせれば良いということになる。

【００２０】一方、従来冷媒として使用されてきたＲ２
２は分子径が３．８Åであるが，塩素を含むＨＣＦＣで
あり，且つ地球温暖化係数は１７００と大きくオゾン層
破壊や温暖化への影響が大きい。塩素を含まないＨＦＣ
１３４ａは分子径が４．２Åであるが地球温暖化係数が
１３００とＲ２２より小さいが、やはり大きく温暖化と
いう地球環境保護に問題を残す。可燃性冷媒ではある
が，ＨＦＣ３２やプロパン，イソブタン，アンモニアな
どの自然冷媒の場合は塩素を含まないと共に地球温暖化
係数もＨＦＣ１３４ａに比べても小さい。地球温暖化係
数ＧＷＰの例を示すとハイドロフルオロカーボンのＲ３
２は６５０でＨＦＣ１３４ａの半分と大幅に小さく，更
にイソブタンＨＣ６００ａやアンモニアなどは３もしく
はそれ以下とほとんど環境へ悪影響を与えない。

【００２１】冷凍サイクル中を冷媒とともに循環する着
臭材には，匂いの種類で分けるとチオリン酸やシクロオ
クタンのような７オングストロームの有効直径を有する
樟脳系，１０オングストロームの平たい円板状の麝香
系，４‐５オングストローム以下の分子径を有しエチレ
ンやジエチルエーテルなどのエーテル系，メルカプタン
などの匂いを感ずる機能として強い電子親性を有する腐
敗臭系が存在する。但し着臭材として使用可能で分子径
が４‐５Å以下の材料は，上記以外ではアンモニア，亜
硫酸ガス，硫化水素など種類が限られる。着臭材につい
ても分子径を乾燥剤の細孔径、当然ながら２．８Åより
大きな径を有するが，よりも大きくしておけば吸着され
ることなく乾燥剤も着臭材も有効に機能させることが出
来る。

【００２２】可燃性冷媒の一例である炭化水素冷媒の漏
れを知らせるために着臭材を冷凍サイクル内に含ませる
場合、着臭材は分子の弾力性や運動エネルギーによって
着臭材分子の有効直径より小さい乾燥剤の結晶の細孔径
２１であっても着臭材分子が変形して乾燥剤結晶内の空
洞部にまで細孔を通って進入してくる場合が考えられ
る。このためドライヤ10内の図４に示す結晶性ゼオライ
トからなる乾燥剤の結晶の持つ均一な細孔径２より0.5
Å以上大きい分子の有効直径を有する着臭材を使用すれ
ば、乾燥剤に着臭材が吸着されることが無くなってい
る。さらに、ドライヤ10内の結晶性ゼオライトやシリカ
ゲル等の乾燥剤の細孔径２１を、水の分子の有効直径
２.８Å以上で、且つ冷媒17の分子の有効直径より０．
５5Å小さい細孔径以下とすれば、冷媒や着臭材を吸着
せずに冷媒１７中の水分を確実に吸着することができ
る。これらにより絞り装置１１出口における水分氷結に
よる冷凍サイクルの閉塞が無く、かつ万が一可燃性冷媒
が漏れた場合でもユーザに着臭材の臭いで冷媒漏れを知
らせることができる安全性の高い炭化水素系冷媒を用い
た冷凍サイクルを提供することができる。

【００２３】また冷凍サイクルとして図１のように圧縮
機７から吐出された冷媒17が凝縮器９とドライヤ10と絞
り装置11と蒸発器13とを通り、吸入管20を通って再び圧
縮機７に戻る冷凍サイクルの構成を持つ一方、冷媒17に
は着臭材を入れる前の燃料用炭化水素の内、分子の有効
直径が５〜６Åの炭化水素をそのまま可燃性冷媒として
用いている。更に、炭化水素系冷媒の漏れを知らせるた
めの着臭材としてはこの炭化水素自身もややエーテル臭
を持つが、燃料用炭化水素の精製時に含まれる芳香族等
の不純物をそのまま着臭材として使用できるように、ド
ライヤ10内の結晶性やシリカゲル等の乾燥剤１の細孔２
１の径を、水の分子の有効直径２.８Å以上で且つ前記
炭化水素系冷媒の分子の有効直径−0.5Å以下とすると
良い。これらにより、絞り装置１１出口における水分氷
結による冷凍サイクルの閉塞が無く、かつ万が一可燃性
冷媒が漏れた場合でもユーザに着臭材の臭いで冷媒漏れ
を知らせることができる安全性の高い炭化水素系冷媒を
用いた冷凍サイクルを提供することができる。

【００２４】又冷凍サイクルとして圧縮機７から吐出さ
れた冷媒17が凝縮器９とドライヤ10と絞り装置11と蒸発
器13とを通り、吸入管20を通って再び圧縮機７に戻る冷
凍サイクルの構成を持つ一方、冷媒にイソブタンを用
い、炭化水素冷媒の漏れを知らせるために分子の有効直
径がドライヤ内の乾燥剤の細孔径＋0.5Åより大きいメ
ルカプタン類やエステル類エーテル類等の着臭材または
分子の有効直径がドライヤ10内の乾燥剤１の細孔径＋0.
5Åより大きく臭いの有る芳香族等のイソブタン精製時
の不純物を有し、ドライヤ10内の結晶性やシリカゲル等
の乾燥剤１の細孔径２１をイソブタンの分子の有効直径
−０．５Å以下としたものである。これらにより、絞り
装置１１出口における水分氷結による冷凍サイクルの閉
塞が無く、かつ万が一可燃性冷媒が漏れた場合でもユー
ザに着臭材の臭いで冷媒漏れを知らせることができる安
全性の高い炭化水素系冷媒を用いた冷凍サイクルを提供
することができる。

【００２５】冷凍空調装置から漏れた冷媒は空気より重
いため，例えばプロパンであれば比重１．５５であり，
空気より重く床面に溜まるように流れ出す。しかし室内
には自然対流が存在し，２‐３時間も経てば冷媒が室内
全体に拡散し，冷媒と混合している着臭材の匂いにより
いずれ人間が気が付くことになる。このとき冷凍空調装
置から漏れた冷媒と着臭材の室内への拡散の仕方は、冷
媒や着臭材の拡散係数にもよるが、多くは比重に影響さ
れ、比重の大きな気体ほど、室内の床面に滞留し易く、
人間が気付き易い高さまで拡散するまでの時間を要す
る。つまり、着臭材の比重が冷媒の比重より相当重い場
合、例えば燐の様に原子量が大きく比重の大きな元素を
含む着臭材はなかなか拡散されず検出が遅れる。一般に
分子の有効直径が大きい材料は比重も大きい。但し，鎖
構造や環構造等の分子化合物は有効直径が大きくとも比
重が小さいものも存在する。冷媒と混合された着臭材に
おいて，冷媒と同じ程度の比重であれば冷媒と一緒に拡
散され確実に検出が可能となる。更に冷媒よりも小さい
比重であれば拡散がより早く行われ気が付くのも早くな
る。冷媒として、例えばイソブタンを使用する場合に、
これより小さい比重を持つ着臭材としては、メチルメル
カブタン、ブテン、ビニルアセチレンがある。また、イ
ソブタンと同程度の比重をもつ着臭材としては、エチル
メルカブタン、プロピルメルカブタン、ブチルメルカブ
タン、ピコリン、ジアセチル、アクリル酸メチル、ヘキ
シンなどがある。冷媒としてＨＦＣ−３２を使用する場
合も、イソブタンとＨＦＣ−３２はほぼ同等の比重のた
め、同様の着臭材が適用できる。また、上記の着臭材
は、その分子の有効直径が５〜１０Åであり、冷媒とし
てのイソブタンや、ＨＦＣ−３２とほぼ同程度の分子の
有効直径である。更に一般には分子の拡散は熱移動や運
動エネルギーによるので，分子の有効直径が同程度，あ
るいは小さいものの方が原子数の関係で分子振動が左右
されるので冷媒と同程度もしくは早く拡散する。このよ
うに冷媒分子の有効直径と同程度もしくはそれより小さ
い分子の有効直径を有する着臭材，または冷媒分子の比
重もしくはそれより小さい比重を有する着臭材を使用す
ることにより冷媒が漏れたことを確実に検出できるし，
いち早く知ることにより室内の発火源となるガスやヒー
タ，スイッチなどの機器や機器の動作を停止させ室内の
換気を良くして可燃性冷媒が爆発限界量を超えて溜まる
ようなことを防止できる。

【００２６】すなわち本発明は、分子の有効直径が決ま
っている炭化水素系等の可燃性冷媒を用いる場合、この
冷媒分子と混合する着臭材の分子との両方とも有効直径
がドライヤ内の乾燥剤の細孔径より＋0.5Åほど大き
し、ドライヤ内の結晶性の乾燥剤やシリカゲル等の乾燥
剤の細孔径を２.８Å以上としたことで、冷媒回路内の
水分を吸湿できると共に冷媒回路内の冷媒や着臭材を吸
着することがなくなるため、水分の氷結による冷凍サイ
クルの閉塞が無く、万一冷媒漏れが生じた時でも臭いで
漏れを知らせることができる冷凍サイクルを供給するこ
とができる。

【００２７】又本発明は、着臭材を入れる前の燃料用炭
化水素で分子の有効直径が５〜６Åの炭化水素を可燃性
冷媒として用いる一方、前記炭化水素系冷媒の漏れを知
らせるための着臭材として燃料用炭化水素中に含まれる
不純物を用い、前記ドライヤ内の結晶性乾燥剤やシリカ
ゲル等の乾燥剤の細孔径を２.８Å以上４Å以下とし
た。更に、分子サイズが５〜６Åである炭化水素系冷媒
のイソブタンを用いる一方、前記冷媒の漏れを知らせる
ために分子の有効直径がドライヤ内の乾燥剤の細孔径よ
り＋0.5Åほど大きい着臭材または燃料用イソブタン中
の分子の有効直径がドライヤ内の乾燥剤の細孔径より＋
0.5Åほど大きく臭いの有る不純物を有し、ドライヤ内
のモレキュラシーブスやシリカゲル等の乾燥剤の細孔径
をイソブタンの分子の有効直径より0.5Åほど小さくし
たので、臭いで漏れを確実に知ることが出来る。

【００２８】また、冷媒として炭化水素系冷媒を使用す
る場合の冷凍機油としては、ナフテン系またはパラフィ
ン系の鉱油、アルキルベンゼン油などが用いられ、これ
らの冷凍機油の特性を補う目的で添加される添加剤とし
ては、酸化防止剤、摩耗防止剤、酸捕捉剤などが挙げら
れる。これらの添加剤の分子の有効直径も、乾燥剤の細
孔径よりも大きなものを選定することで乾燥剤に吸着せ
れるのを防ぐことができる。

【００２９】更にこれら冷凍機油組成物の冷凍空調装置
運転により生ずる分解物として，水素，メタンなどの低
分子量のものが挙げられ，これらは有効分子径がそれぞ
れ３Åや３−４Åであるため、乾燥剤の細孔径によって
は容易に乾燥剤に付着される。但し炭化水素の熱分解は
１７５゜Ｃで２週間以上という条件で水素やメタンとな
るし、長時間の運転により熱分解がゆっくり進行してメ
タン類が発声する可能性は残るので，これらの最終的な
分解物形態としてこのような成分が発生することは避け
られないが，少なくとも分解初期の分解物としては、乾
燥剤の細孔径よりも大きな物となることが望ましい。例
えば上記酸捕捉材としてグリシジルエステル化合物が使
用されることがあるが、グリシジルエステルは水分共存
下で加熱されると容易に加水分解反応を起し低分子脂肪
酸を生成する。従ってこの低分子脂肪酸の有効分子径が
乾燥剤の細孔径よりも大きな物となるようにグリシジル
エステル化合物を選定する。更にエステルは熱分解でも
低分子脂肪酸を生成する。例えば炭素数１８のステアリ
ン酸などは長鎖脂肪酸存在下でもエステル交換反応によ
り低分子脂肪酸を発生する。

【００３０】具体的には冷媒にイソブタン，着臭材にプ
ロピルメルカプタンを使用する場合，４Å以下の細孔径
の乾燥剤を使用できるが，このとき冷凍機油の添加剤と
して酢酸グリシジルエステルなどの酸捕捉剤を使用する
と，この添加剤が加水分解したときに生ずる酢酸が乾燥
剤に吸着され乾燥剤の機能を阻害するという不具合を生
ずる可能性がある。従ってこの乾燥剤のもとで冷凍機油
添加剤に脂肪酸グリシジルエステルを使用する場合には
炭素数３以上の脂肪酸から合成されるものを選定すべき
である。なお炭素数３の脂肪酸はプロピオン酸，炭素数
４は酢酸，炭素数５は吉草酸、炭素数６はカプロン酸な
どがあり，それぞれ異性体が存在する。従ってカプロン
酸−デカン酸程度を用いると良い。

【００３１】またＲ３２のような可燃性のＨＦＣ冷媒を
使用する場合、冷凍機油にはエステル系もしくはエーテ
ル系の化合物をベースとしたものが使用されることがあ
るが，例えばエステル系化合物であれば冷凍空調装置の
運転条件によっては上記グリシジルエステルと同様に加
水分解を生じ、より低分子量の脂肪酸やアルコール類を
発生する。これらの分解物も乾燥剤に吸着されない有効
分子径の物を選定する必要があり、具体的には有効分子
径を４Å以上とするために炭素数３以上の脂肪酸やアル
コールから合成されたエステル油を使用することが望ま
しい。

【００３２】以上の様に、代替冷媒として地球環境に悪
影響を与えることのない炭化水素系冷媒等の可燃性冷媒
を用いた上で、着臭材をいち早く拡散させられる，又絞
り装置１１出口における水分氷結による冷凍サイクルの
閉塞が無く、又万一可燃性冷媒が漏れた場合でもユーザ
に着臭材の臭いで冷媒漏れを確実に知らせることができ
るため、冷凍空調装置が配置された室内のコントロール
できない発火源に対しても安全性の面で大変好ましいも
のとなり、人と地球に優しい冷凍サイクルが得られる。

【００３３】更にまた本発明のように乾燥剤の細孔より
も大きな有効分子径を有する冷媒，着集材や冷凍機油及
び冷凍機油添加剤などを有するので運転中に冷媒の循環
により発生する性能低下を防ぐことが出来るだけでな
く、温度変化を繰り返す冷凍空調装置の冷凍サイクルの
運転特性とメインテナンス時の開放などによって冷凍サ
イクルへ侵入する水分の存在により発生する合成された
化合物が加水分解してもその分解物により乾燥剤の性能
低下の可能性が低くなり，長期的に安定した性能を維持
できる空調装置が得られる。

【００３４】

【発明の効果】この発明の冷凍空調装置は，圧縮機から
吐出された冷媒が配管にて接続された凝縮器と絞り装置
と蒸発器とを通り吸入管を通って再び圧縮機に戻る冷凍
サイクルと、冷凍サイクルを循環する、塩素を含まず地
球温暖化係数がＨＦＣ１３４ａより小さく可燃性である
冷媒と，冷媒に混合され冷媒の漏れを知らせるように匂
いを発する，冷媒の分子の有効直径と同程度もしくはそ
れより小さい分子の有効直径を有する化合物，又は冷媒
の比重と同程度もしくはそれより小さい比重を有する着
臭材と，を備えたので、確実に，いち早く漏れを検出で
き信頼性の高い装置が得られる。

【００３５】この発明の冷凍空調装置は，圧縮機から吐
出された冷媒が凝縮器とドライヤと絞り装置と蒸発器と
を通り吸入管を通って再び圧縮機に戻る冷凍サイクル
と、冷凍サイクルを循環する、塩素を含まず地球温暖化
係数がＨＦＣ１３４ａより小さく可燃性である冷媒と，
冷媒に混合され冷媒の漏れを知らせるように匂いを発す
る着臭材と，ドライヤ内に設けられ内部に水分を吸着す
ると共にこの内部と細孔にて外部と接続している乾燥剤
と、を備え、冷媒及び着臭材の分子の有効直径が細孔の
径より大きく，且つ，この乾燥剤の細孔径を２.８Å以
上としたので、性能低下のない，安心できる装置が得ら
れる。

【００３６】この発明の冷凍空調装置の，圧縮機に使用
される冷凍機油及び冷凍機油の添加物は細孔の径より
０．５Å以上大きな分子の有効直径を有するので、信頼
性の高い装置が得られる。

【００３７】この発明の冷凍空調装置の，圧縮機に使用
される冷凍機油及び冷凍機油の添加物が分解した初期分
解物が細孔の径より大きな分子の有効直径となるような
脂肪酸などから合成されているので、長期間性能が維持
できる信頼性の高い装置が得られる。

【００３８】この発明の冷凍空調装置は，細孔の径より
０．５Å以上大きな分子の有効直径を有する冷媒及び着
臭材の化合物を用いたので、機能を十分発揮できる着臭
材を使用する装置が得られる。

【００３９】この発明の冷凍空調装置は，冷媒として炭
化水素系冷媒を用い，着臭材として燃料用炭化水素中に
含まれる不純物を用いたので、確実に冷媒の漏れを検出
できる装置が得られる。

【００４０】この発明の冷凍空調装置は，冷媒に分子の
有効直径が５〜６Åである炭化水素系冷媒のイソブタン
を用いたので、性能が良く信頼性の高い装置が得られ
る。

【００４１】この発明の冷凍空調装置は，冷媒の分子の
有効直径と同程度もしくはそれより小さい分子の有効直
径を有する化合物，または冷媒の比重と同程度もしくは
それより小さい比重を有する化合物である着臭材を用い
たので、漏れた場合も早い検出が可能で安全な装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷凍サイクルのブロック説明
図。

【図２】本発明に係る熱交換部詳細図。

【図３】本発明に係るドライヤ断面図。

【図４】本発明に係る乾燥剤の結晶模型による細孔径
説明図。

【図５】本発明に係る水分子モデルによる有効直径説
明図。

【図６】本発明に係る冷蔵庫配置構成図。

【図７】本発明に係るエアコンの室内機配置構成図。

【符号の説明】

１乾燥剤、３ドライヤ入口部フィルタ、４ド
ライヤ出口部フィルタ、５凝縮器出口パイプ、６
蒸発器出口パイプ、７圧縮機、８吐出配管、
９凝縮器、１０ドライヤ（乾燥器）、１１
絞り装置（毛細管）、１２有効直径、１３蒸発
器、１４着臭材、１５機械室マフラー、１６
ヘッダ、１７冷媒、１８ハンダ、１９熱
交換部、２０吸入管、２１細孔径、２２結
晶、２３床面，２４冷蔵庫，２７エアコン
の室内機。

フロントページの続き (72)発明者小笠原忍東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者天笠信正東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機から吐出された冷媒が配管にて接
続された凝縮器と絞り装置と蒸発器とを通り吸入管を通
って再び圧縮機に戻る冷凍サイクルと、前記冷凍サイク
ルを循環する、塩素を含まず地球温暖化係数がＨＦＣ１
３４ａより小さく可燃性である冷媒と，前記冷媒に混合
され前記冷媒の漏れを知らせるように匂いを発する，前
記冷媒の分子の有効直径と同程度もしくはそれより小さ
い分子の有効直径を有する化合物，又は前記冷媒の比重
と同程度もしくはそれより小さい比重を有する着臭材
と，を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器とド
ライヤと絞り装置と蒸発器とを通り吸入管を通って再び
圧縮機に戻る冷凍サイクルと、前記冷凍サイクルを循環
する、塩素を含まず地球温暖化係数がＨＦＣ１３４ａよ
り小さく可燃性である冷媒と，前記冷媒に混合され前記
冷媒の漏れを知らせるように匂いを発する着臭材と，前
記ドライヤ内に設けられ内部に水分を吸着すると共にこ
の内部と細孔にて外部と接続している乾燥剤と、を備
え、前記冷媒及び前記着臭材の分子の有効直径が前記細
孔の径より大きく，且つ，この乾燥剤の細孔径を２.８
Å以上としたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項３】前記圧縮機に使用される冷凍機油及び冷
凍機油の添加物は前記細孔の径より０．５Å以上大きな
分子の有効直径を有することを特徴とする請求項２記載
の冷凍空調装置。
【請求項４】前記圧縮機に使用される冷凍機油及び冷
凍機油の添加物が分解した初期分解物が前記細孔の径よ
り大きな分子の有効直径となるような脂肪酸などから合
成されていることを特徴とする請求項２または３記載の
冷凍空調装置。
【請求項５】前記細孔の径より０．５Å以上大きな分
子の有効直径を有する冷媒及び着臭材の化合物を用いた
ことを特徴とする請求項２または３記載の冷凍空調装
置。
【請求項６】前記冷媒として炭化水素系冷媒を用い，
前記着臭材として燃料用炭化水素中に含まれる不純物を
用いたことを特徴とする請求項１または２または３また
は４または５記載の冷凍空調装置。
【請求項７】前記冷媒に分子の有効直径が５〜６Åで
ある炭化水素系冷媒のイソブタンを用いたことを特徴と
する請求項１または２または３または４または５または
６記載の冷凍空調装置。
【請求項８】前記冷媒の分子の有効直径と同程度もし
くはそれより小さい分子の有効直径を有する化合物，ま
たは前記冷媒の比重と同程度もしくはそれより小さい比
重を有する化合物である着臭材を用いたことを特徴とす
る請求項２または３または４または５または６または７
記載の冷凍空調装置。