JP2945844B2

JP2945844B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP2945844B2
Application number: JP6313136A
Authority: JP
Inventors: 誠志中岡
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1999-09-06
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JPH08170586A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塩素フッ素を含まない
炭化水素冷媒、例えばＰ−６００ａを主成分とする冷媒
に好適な冷凍装置及び冷媒圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染、特にオゾン層破壊，地
球温暖化の問題から、世界的に塩素系フロンが使用規制
の対象となり、例えば冷蔵庫，除湿機など冷凍装置に冷
媒として専ら用いられてきたフロン１２も規制の対象と
なり、その代わりの冷媒として特開平４−１８３７８８
号公報に示されるごとくオゾンとの反応性が無くオゾン
破壊係数が０であるフッ素炭化水素系冷媒が注目を集
め、その代表的冷媒としてフロン１３４ａがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フロン
１３４ａはフッ素を含むため、地球温暖化係数が比較的
高い他、特開平４−１８３７８８号公報に示される通
り、特異的性質を有し、エステル油などごく一部の限ら
れた冷凍機油を使用する必要がある。また適合する冷凍
機油も非常に特殊であり、この為合成工程も複雑で製造
コストの高いものとなっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明の冷凍装置は、塩素及びフッ素を含
まない炭化水素系冷媒を主成分とする冷媒と、粘度が４
０℃のとき５〜１５００ｃＳｔ、相互溶解温度が−２５
℃以下の潤滑油から成るものである。

【０００５】また、潤滑油内に消泡剤を含んでいる。ま
た、潤滑油内に水分捕捉剤を含んでいる。

【０００６】また、潤滑油内に極圧添加剤を含んでい
る。また、塩素及びフッ素を含まない炭化水素系冷媒を
主成分とする冷媒が、フッ化炭素及び水素化フッ化炭素
の少なくとも１種のフロン系冷媒と混合した状態の冷媒
から成るものである。

【０００７】また、本発明の冷凍装置は、潤滑油を貯溜
する密閉容器内に、回転子と固定子とからなるモータ
と、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転軸を介
して前記モータに連結された圧縮機部とを収納し、前記
固定子の巻線は、その芯線のエナメル被覆が、架橋ポリ
エチレン，ポリビニルホルマール，ポリエステル，ポリ
エステルイミド，ポリアミド及びポリアミドイミドの群
から選ばれる少なくとも１種の絶縁層から成る冷媒圧縮
機を備えたものである。

【０００８】また、モータの絶縁フィルムが、ポリプロ
ピレン，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート，
ポリブチレンテレフタレート，ポリアミドの群から選ば
れる少なくとも１種の絶縁フィルム又は複合構造から成
るものである。

【０００９】

【作用】粘度が４０℃のとき５〜１００ｃＳｔ、好まし
くは７〜５６ｃＳｔで、炭化水素系冷媒との相互溶解温
度が−２５．０℃以下の本発明の冷凍機油は、少なくと
も、圧縮機、凝縮器、膨脹機構及び蒸発器から構成さ
れ、Ｒ−６００ａに代表される塩素及びフッ素を含まな
い炭化水素系冷媒を用いる冷凍装置において、相互溶解
温度が−２５℃以下であれば、２層分離，油戻り性の問
題が解消できた。

【００１０】次に、本発明の冷凍機油中に消泡剤とし
て、ジメチルシロキサンなどを添加し、泡立ち性を押さ
える事で、冷媒寝込み時発泡現象による冷媒吸い込みに
よる主軸などの焼付きなどを防ぐ事ができる。

【００１１】次に、水分捕捉剤として、エポキシ結合を
持つ添加剤を入れることにより、水分の影響による化学
反応劣化や蒸発器など温度の低い部分での氷結を防ぐこ
とができる。

【００１２】次に、極圧添付剤として、有機リン酸や、
含イオウ化合物を加える事で、化学吸着膜を形成するこ
とができ、摺動部の潤滑性をより良好なものとし、噛り
や焼き付きを防止することができる。

【００１３】次に、上記塩素及びフッ素を含まない炭化
水素系冷媒に、フロン１３４ａのような水素化フッ化炭
素を混合した場合も、同様な効果が得られる。

【００１４】次に、Ｒ−６００ａを使用する本発明の冷
媒圧縮機の電気絶縁材料についてであるが、モータ部の
電気絶縁システム材料である絶縁フィルムは、ポリプロ
ピレン，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート，
ポリブチレンテレフタレート，ポリアミドあるいはこれ
らの複合フィルムからなるもので、これは従来のフロン
系冷媒に比べて炭化水素系冷媒は断熱圧縮指数が低いた
めに温度上昇が低く、フィルムの劣化現象が生じにくい
ためである。同様に、モータ部に使われるマグネットワ
イヤについても、架橋ポリエチレン，ポリビニルホルマ
ール，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミド
等の単一層、あるいは複合したエナメル被膜は、前記フ
ィルム同様に耐熱性の面より被膜の劣化，軟化，絶縁破
壊電圧の低下等が少なく、実用面において信頼性上問題
のない事が分かった。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図３及び
（表１）及び（表３）により説明する。

【００１６】本実施例は、第１の目的を達成するための
一実施例を示すものであり、冷凍装置及び冷媒圧縮機に
係り、４０℃のときの粘度５〜１００ｃＳｔ、より好ま
しくは７〜３２ｃＳｔで、炭化水素系冷媒との相互溶解
温度が−２５℃以下の潤滑油を使用することの実施例に
ついて説明する。

【００１７】なお、（表１）には比較のために従来の冷
凍機油についても表示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】図１は、冷媒と冷凍機油を封じ、溶解比率
と各温度毎の二層分離の状態を示したものである。横軸
に冷媒中の油の濃度，縦軸に二層分離温度を示す。この
図に表示した目標値とは、普通の冷蔵庫の蒸発器温度
（−２５℃）を有する冷凍装置が必要とする溶解温度を
示したものである。

【００２０】従来の冷媒フロン１３４ａと冷凍機油で
は、溶解温度を確保するために、特開平４−１８３７８
８号公報にあるように、分子中にエステル基を２ヶ以上
保有するような特殊なエステル油が必要であった。

【００２１】これに対して、本発明の炭化水素系冷媒用
の潤滑油は、相互溶解温度が−２５℃以下であり、通常
冷凍機油に必要とされるワックス分の除去などを必要と
しない。

【００２２】実施例１については、ナフテン系鉱油と呼
ばれるもので、冷凍機油に必要なワックス分除去をして
いない。

【００２３】実施例２，３については、パラフィン系鉱
油と呼ばれるもので、ワックス分除去レベルを変えたも
のである。

【００２４】実施例４については、従来例４のエステル
油である。これらの実施例を整理すると、ワックス分除
去等特殊な処理を行わないでも相互溶解温度−２５℃以
下が達成でき、粘度が４０℃のとき５〜１００ｃＳｔ、
好ましくは７〜４６ｃＳｔのものを選定することによ
り、圧縮機及び冷凍装置の性能及び信頼性を基本的に満
足するものが得られた。

【００２５】次に本発明の第２の目的を達成するための
冷凍装置の実施例を例示する。密閉型圧縮機に冷媒及び
本発明の（表１）に例示の潤滑油を併用し、冷蔵庫運転
状態での潤滑油の粘度を横軸に、密閉型圧縮機の性能を
示す成績係数を縦軸に目盛り、冷凍機油の４０℃におけ
る粘度が、（表１）の実施例で示した、５，１０，１
５，２２，３２，５６，１００ｃＳｔの潤滑油での関係
をプロットしたものである。

【００２６】この結果から、５ｃＳｔのものではシール
性が低下し、１００ｃＳｔのものでは粘度が高いことに
よる摺動抵抗の増加により入力が増加し、成績係数が低
下している。この事より７〜３２ｃＳｔの範囲のものが
好ましいといえる。

【００２７】次に本発明の第３の目的を達成するための
密閉型圧縮機における泡立性について下記実施例を参考
にして説明する。

【００２８】泡立性の評価方法としては、ＪＩＳＫ２５
１８の泡立ち試験方法に従って試験した結果と、炭化水
素系冷媒の代表的なＲ−６００ａを封入し、可視化した
圧縮機での実際の泡立ち性を評価した結果を図３に示
す。

【００２９】消泡剤としてジメチルシロキサンを用い
た。この結果から明らかな様に、消泡剤は起動初期にお
いて有効的に作用していることが明らかである。

【００３０】本発明の第４の目的を達成するための実施
例として、圧縮機のモータに使用する電気絶縁材料がＲ
−６００ａと本発明の潤滑油の共存下での挙動について
評価した結果を（表２），（表４）に、従来例として特
開平４−１８３７８８号公報に示されている（表３），
（表５）を用いて説明する。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】Ｒ−６００ａと潤滑油の評価は、外的影響
をなくすため、シールドチューブテストによりマグネッ
トワイヤ（エナメル被覆線）と絶縁フィルム材の特性劣
化の状態を観察した。

【００３６】その（１）．マグネットワイヤ（エナメル
被覆線）の絶縁特性について：マグネットワイヤの試験
は、５％伸長品とツイストペア試験中の２種類につい
て、従来の評価基準の１５０℃に対し、炭化水素系冷媒
であるＲ−６００ａを使用することにより、２０℃温度
が下がるので、１３０℃で評価した結果を用いて、以下
説明する。

【００３７】（表３）に示される通り、従来は試料Ｎ
ｏ．７のポリエステル線（ＰＥＮ）、試料Ｎｏ．８のポ
リエステルイミド線（ＦＩＷ−Ｒ）は、５％伸長線に対
しいずれもクレージングが発生し、ツイストペア試験中
の絶縁破壊電圧の保持率においても、３０％レベル迄低
下しているのに対し、同様な評価を本発明の潤滑油とＲ
−６００ａの組合せにより実施した結果では、前述の試
料、ポリエステル線やポリエステルイミド線だけでな
く、ポリビニルホルマール線についても外観異常が認め
られず、また絶縁破壊電圧の保持率も９０％以上と高
く、マグネットワイヤに対する劣化の程度が極めて少な
いことが分かった。

【００３８】この理由は、本発明の潤滑油と炭化水素系
冷媒の組み合せが、熱安定性に優れ、劣化を促進する物
質を生成しにくいことなどの特長が、改善効果をもたら
しているものである。

【００３９】その（２）．絶縁フィルムの絶縁特性につ
いて次に、モータの絶縁フィルムにおけるシールドチューブ
テストを１３０℃，４０日間の絶縁強度試験を実施し、
外観及び引張強さ保持率について評価した。その結果を
（表４）に示す。従来例を（表５）に示す。

【００４０】圧縮機のモータに用いる一般的なポリエス
テルフィルムでは、従来は試料Ｎｏ．１２に示される通
り、オリゴマ成分の析出などが問題となった。

【００４１】これに対して、本発明の潤滑油とＲ−６０
０ａの組合せにおいては、ポリエステルフィルムはもち
ろんのこと、ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリブチ
レンテレフタレートフィルムのいずれに於いてもオリゴ
マの析出もなく、また引張り強さ保持率においても、実
用上問題のないレベルであることが分かった。

【００４２】すなわち、Ｒ−６００ａと本発明の潤滑油
が共存する環境において、ポリエステルフィルム，ポリ
エステルコート及びポリプロピレンフィルムを適当に選
択して、モータの絶縁システムを完成することが、従来
で問題となっていたオリゴマの析出やフィルム強度低下
による圧縮機や冷凍装置における性能上の問題や長期信
頼性に関する実用上の問題点を解消できることが分かっ
た。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４４】（１）圧縮機，凝縮機，乾燥器，膨脹機構
及び蒸発器から構成され、Ｒ−６００ａに代表される塩
素及びフッ素を含まない炭化水素系冷媒を使用する冷凍
装置において、冷凍機油粘度が４０℃のとき５〜１００
ｃＳｔ、より好ましくは７〜３２ｃＳｔの相互溶解温度
が−２５℃以下の潤滑油を冷蔵庫等の低温冷凍装置に用
いることにより、使用環境の全温度領域において、潤滑
油と冷媒が２層分離することがなく、圧縮機及び冷凍装
置の性能及び信頼性を確保した上で、経済的に非常に優
れたものを提供できる。

【００４５】（２）さらに上記潤滑油中にジメチルシロ
キサンやリン酸エステル系の極圧添加剤や水分捕捉剤を
併用することにより、より圧縮機の潤滑油などの信頼性
の向上が図れる。

【００４６】（３）粘度が４０℃のとき５〜１００、よ
り好ましくは７〜３２ｃＳｔの本発明の潤滑油をＲ−６
００ａと併用することにより、圧縮機の性能を示す成績
係数を改善することができる。

【００４７】（４）Ｒ−６００ａに代表される塩素及び
フッ素を含まない炭化水素系冷媒を使用する圧縮機のモ
ータ絶縁材料として耐熱温度１０５℃以上の絶縁被覆巻
線及び耐熱温度９０℃以上の絶縁フィルムを潤滑油とし
て本発明の潤滑油を基油として使用することにより、冷
凍装置の電気的な絶縁性能及び信頼性を確保した上で、
経済的に優れたものを提供できる。

【００４８】（５）以上説明した内容により構成した冷
凍装置は、従来のフッ素を含むフロン系冷媒（例えばフ
ロン１３４ａ）に比べて、地球環境で問題となっている
温暖化係数（ＧＷＰ）をほぼ０に下げることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒と冷凍機油の相解性を示す溶解度線特性図

【図２】潤滑油の４０℃の時の粘度と成績係数との関係
を示す特性図

【図３】ＪＩＳＫ２５１８に基づく泡立性と実機での泡
立を可視化したものの関係を示す特性図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ１０Ｍ 135/00 Ｃ１０Ｍ 135/00 137/02 137/02 155/02 155/02 171/02 171/02 Ｆ０４Ｂ 39/02 Ｆ０４Ｂ 39/02 ＺＦ２５Ｂ 1/00 ３９５Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５ＺＨ０２Ｋ 3/30 Ｈ０２Ｋ 3/30 // Ｃ１０Ｎ 20:00 20:02 30:00 30:06 30:18 40:30 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 39/00 106 C09K 5/04 F25B 1/00 395 H02K 3/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨脹機構及び
蒸発器から構成される冷凍装置において、塩素及びフッ
素を含まない炭化水素系冷媒を主成分とする冷媒と、粘
度が４０℃のとき５〜１５００ｃＳｔ、相互溶解温度が
−２５℃以下の潤滑油から成る冷凍装置。
【請求項２】潤滑油内に消泡剤が含まれている請求項
１記載の冷凍装置。
【請求項３】潤滑油内に水分捕捉剤が含まれている請
求項１記載の冷凍装置。
【請求項４】潤滑油内に極圧添加剤が含まれている請
求項１記載の冷凍装置。
【請求項５】塩素及びフッ素を含まない炭化水素系冷
媒を主成分とする冷媒が、フッ化炭素及び水素化フッ化
炭素の少なくとも１種のフロン系冷媒と混合した状態の
冷媒から成る請求項１乃至４の何れかに記載の冷凍装
置。
【請求項６】潤滑油を貯溜する密閉容器内に、回転子
と固定子とからなるモータと、前記回転子に嵌着された
回転軸と、この回転軸を介して前記モータに連結された
圧縮機部とを収納し、前記固定子の巻線は、その芯線の
エナメル被覆が、架橋ポリエチレン，ポリビニルホルマ
ール，ポリエステル，ポリエステルイミド，ポリアミド
及びポリアミドイミドの群から選ばれる少なくとも１種
の絶縁層から成る冷媒圧縮機を備えたことを特徴とする
請求項１記載の冷凍装置。
【請求項７】ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリエ
チレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート，
ポリアミドの群から選ばれる少なくとも１種の絶縁フィ
ルム又は複合構造から成るモータの絶縁フィルムを備え
たことを特徴とする請求項６記載の冷凍装置。