JPH04302967A

JPH04302967A - 冷凍システム

Info

Publication number: JPH04302967A
Application number: JP6439591A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takaichi; 健二高市
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷蔵庫、冷凍庫、カー
エアコン等に用いる冷凍システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、クロロフルオロカ−ボン（以下Ｃ
ＦＣと称する）の影響によるオゾン層破壊及び地球の温
暖化等の環境問題が注目されている。このような観点よ
り、冷媒であるＣＦＣの使用量削減が、極めて重要なテ
−マとなってきている。従来、ＣＦＣとして使用されて
来た完全ハロゲン化炭素化合物は、少なくとも水素を１
個以上含むハロゲン化炭素化合物に代替化が図られつつ
ある。

【０００３】さらに具体的には、代表的な冷媒であるジ
クロロジフルオロメタン（以下ＣＦＣ−１２と称する）
は、ＣＦＣの代替物質であり、オゾン破壊に対する影響
の少ない水素を２個含むハロゲン化炭素化合物である１
，１，１，２−テトラフルオロエタン（以下ＨＦＣ−１
３４ａと称する）へ代替化を図るため種々の改善取組み
がなされている。

【０００４】例えば、１９７８年１０月発行のＤｕＰｏ
ｎｔ社の　　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　　Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒ
ｅの記載によれば、ＨＦＣ−１３４ａは従来のどのよう
な油とも相溶性が悪く全ての温度域で二層分離を生じ、
唯一グリコール系油にのみ溶解する。しかし、その後の
研究によりエステル系油にも溶解することが判ってきた
。例えば、米国特許　　４８５１１４４号　　において
エステル系とグリコール系の混合した冷凍機油が冷媒Ｈ
ＦＣ−１３４ａに溶解することが示されている。

【０００５】そして、最近の研究ではエステル系油単品
でもＨＦＣ−１３４ａに溶解するものが見出され、その
適用検討が推進されている。例えば、Ｐｕｄｕｅ　ＣＦ
Ｃ　Ｃｏｎｆｅｒａｎｃｅ１９９０年７月開催の予稿集
ｐ１９０〜１９５。さらに、エステル系油での問題点で
あった加水分解特性の改善のために、加水分解しても二
酸化炭素しか発生しないようなカーボネート構造を有す
るような新種のエステル系油も提案されつつある。

【０００６】次に図３を用いて従来の冷蔵庫の冷凍シス
テムの概略を説明する。冷凍システムとしては特開昭６
０−２３５９７４号や三菱電気技報Ｖｏｌ５８．Ｎｏ５
．ｐ３３〜３６等に記載されている一般的な冷凍システ
ムの内、冷蔵庫や冷凍庫等に使用されている電磁弁付き
の例によって説明する。

【０００７】１０は冷凍システムである。１１は圧縮機
であり、１２は圧縮機１１の中に位置する機械部である
。１３は圧縮機吐出部であり、１４はディスチャージラ
インであり、１５は凝縮器である。１６は第一のフィル
ターであり内部に乾燥剤１７が固定してある。

【０００８】１８はソレノイドを使用した電磁弁であり
、１９はキャピラリーチューブである。２０は蒸発器で
あり、２１はアキュムレータである。２２はサクション
ラインであり、２３は逆止弁である。２４は圧縮機吸入
部である。

【０００９】そしてこれらの冷凍要素は銅やアルミ配管
によって相互に接続され密閉され、冷媒２５が封入され
ている。

【００１０】以上のように構成された冷凍システムにつ
いて、以下その動作について説明する。機械部１２によ
って圧縮された冷媒２５は、その時に発生する圧縮熱な
どにより気相状態のままで圧縮機吐出部１３に吐出され
る。吐出された冷媒２５は凝縮器１５で熱を放出し徐々
に気液混合状態となり、最終的には液化する。

【００１１】そして第一のフィルター１６の内部に固定
された乾燥剤１７によって水分を除去される。この水分
を除去された冷媒は圧縮機運転と同期して開く電磁弁１
８を通過し、キャピラリー１９を減圧されながら通過す
る。減圧された冷媒２５は、蒸発器２０で膨張し周囲か
ら熱を奪う。そして、熱を吸収した冷媒２５は気相状態
となりアキュムレータ２１、サクションライン２２、逆
止弁２３、圧縮機吸入部２４を通過し圧縮機１１に戻る
。この繰り返しにより冷却が行なわれる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た冷凍システムにおいて、圧縮された冷媒は凝縮器で液
化し、ドライヤ内にある乾燥剤で脱水された後、蒸発器
で気化し冷却を行なった後再び圧縮機に戻ってくる。こ
の乾燥剤は通常分子口径が０．３ないし０．４ｎｍの合
成ゼオライトが使用される。そして、この合成ゼオライ
トはその結晶口径により分子を選択吸着するため、水程
度の分子径（０．２８ｎｍ）を持つ物質以外は吸着し難
い。

【００１３】また、図に示したような圧縮機は、近年省
スペース化を目的として小型化される傾向に有るため放
熱が悪くなり高温で使われることが多くなっている。こ
のため、一般的に耐熱性がよいエステル系油やグリコー
ル系油でも、空気、特に酸素が共存し高温になると化学
反応を起こし冷凍システムにとって有害な物質を生成す
る。

【００１４】特にエステル系油は冷凍機油中に残った酸
素によって酸化分解を起こして酸化物を生じ、その反応
で生じた酸化物が触媒作用を持ち、さらに多量の酸化物
や有害物質を生じさせる（参照文献：潤滑第２５巻第１
号　　ｐ３０　　平野、藤原）。そしてさらに反応が進
むと、エステル系油の分解が進み構造の簡単な二酸化炭
素が発生する。また、カーボネート構造を有するエステ
ル系油は酸を生じない変わりに、直接二酸化炭素を発生
する。そして、この二酸化炭素は凝縮温度が低いため容
易に液化せず冷凍システム内に循環すると非凝縮性ガス
となりキャピラリーでチョーク現象に近い症状から冷凍
能力を低下させたり、圧縮され難いため入力を増加させ
たりする問題が有った。

【００１５】従って、本発明では上記点に鑑み、少なく
とも１個以上の水素で置換されたハロゲン化炭素化合物
からなる冷媒と前記冷媒に溶解し、分解を起こし二酸化
炭素を発生するような冷凍機油でも使用できるような冷
凍システムを提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の冷凍システムは、少なくとも１個以上の水素
で置換されたハロゲン化炭素化合物からなる冷媒と、前
記冷媒に溶解する冷凍機油を封入した圧縮機と、前記圧
縮機に接続された凝縮器と蒸発器と乾燥剤を満たした第
一のフィルターと反応型非凝縮性ガス除去剤を満たした
第二のフィルターという構成を備えたものである。

【００１７】この非凝縮性ガス吸着剤は、非凝縮性ガス
が主として酸素であるので、反応型の脱酸素剤を用いる
。

【００１８】また冷媒中の非凝縮ガス成分を効率的に除
去するために、この第二のフィルターは、冷媒が気液混
合相状態にある圧縮機吐出部と第一のフィルターとの間
に設けられたバイパス回路か、蒸発器と圧縮機吸入部と
の間に設けられたバイパス回路かに設置される。

【００１９】

【作用】本発明は上記した構成によって、乾燥剤を満た
した第一のフィルターと別に酸素のような反応型非凝縮
性ガス除去剤を満たした第二のフィルターをに備えるこ
とにより、冷媒中の非凝縮性ガスを除去し、キャピラリ
ーでチョーク現象により冷凍能力が低下したり、圧縮さ
れ難いため入力が増加したりすることがなくなる。

【００２０】そして、反応型の脱酸素剤を用いるため、
一度吸着された酸素は容易に脱離しない。そのため、冷
凍能力が低下したり、入力が増加したりすることがなく
なる。

【００２１】また、第二のフィルターを冷媒が気液混合
相状態にある圧縮機吐出部と第一のフィルターとの間に
設けたバイパス回路か、蒸発器と圧縮機吸入部との間に
設けたバイパス回路に設置することによって凝縮した冷
媒の影響や、混入している冷凍機油の影響を受けずに効
率的に非凝縮性ガスを除去できることとなる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例の冷凍システムについ
て、図面を参照しながら説明するが、従来例と同じもの
は、同一番号を付して説明を省略する。

【００２３】図１は本発明の第１の実施例における冷凍
システムの構成図を示すものである。　　図１において
、１は圧縮機吐出部１３の直後にディスチャージライン
と並列に形成された吐出バイパス回路である。２は吐出
バイパス回路１に設置された第二のフィルターであり、
３はその中にパンチメタルやメッシュによって第二のフ
ィルターの上部に固定されている反応型非凝縮性ガス除
去剤である。

【００２４】反応型非凝縮性ガス除去剤３としては、問
題となるガスが酸素であるため通常フロン共存下におい
ても酸素の除去効果の大きな鉄系の脱酸素剤がよい。具
体的には耐熱性が高く、高温でも酸素の除去力が高いエ
ージレス（三菱瓦斯化学社製）が適している。

【００２５】４は反応型非凝縮性ガス除去剤３の下方に
設けられた金属繊維からなる、油除去フィルターであり
、パンチメタルやメッシュによって固定されている。

【００２６】以上のように構成された冷凍システムにつ
いてその動作を説明する。機械部１２によって冷媒２５
が圧縮されると、その圧縮熱やモーターの発熱により冷
凍機油が加熱される。その結果冷凍機油中に溶解してい
た酸素は冷媒２５中に移行する。この酸素を含有した冷
媒２５は、発生する圧縮熱などにより気相状態のままで
圧縮機吐出部１３に吐出される。吐出された冷媒２５は
大部分がディスチャージラインを通過し、凝縮器に流れ
て行く。また、冷媒２５の一部は吐出バイパス回路１に
流れる。吐出バイパス回路１に流れた冷媒は第二のフィ
ルター２を通過し、その時、脱酸素剤からなる反応型非
凝縮性ガス除去剤３と接触し含有された酸素が除去され
る。

【００２７】特に、吐出バイパス回路１の入口部は概略
、管の中央に位置する。一方、部分的に液化した冷媒２
５は管壁を流れるので、吐出バイパス回路１には気相状
態の冷媒が優先的に導入される。さらに、反応型非凝縮
性ガス除去剤３の前方に油除去フィルター４を設けてあ
るため、冷媒中にわずかに含まれる油も捕捉され反応型
非凝縮性ガス除去剤３に接触しない。そのため、油が反
応型非凝縮性ガス除去剤３の表面を被覆し酸素除去を妨
げることがない。すなわち、冷媒２５の気相中にある酸
素を効率的に除去できることとなる。

【００２８】酸素が除去された冷媒２５は、非凝縮性ガ
スである酸素を含まないため容易に凝縮器１５で熱を放
出し液化する。そして、第一のフィルター１６の内部に
固定された乾燥剤１７によって水分を除去される。この
水分を除去された冷媒は圧縮機運転と同期して開く電磁
弁１８を通過し、キャピラリー１９を減圧されながら通
過する。この時、冷媒２５は、非凝縮性ガスである酸素
を含まないためキャピラリーチョークの様な現象を生じ
ず冷凍能力が低下することがない。

【００２９】そして減圧された冷媒２５は、蒸発器２０
で膨張し周囲から熱を奪う。そして、熱を吸収した冷媒
２５は気相状態となりアキュムレータ２１、サクション
ライン２２、逆止弁２３、圧縮機吸入部２４を通過し圧
縮機１１に戻る。圧縮機に戻った冷媒２５は非凝縮性ガ
スである酸素を含まないため容易に圧縮され、入力が増
加したりすることがなくなる。そして、この冷媒２５は
酸素を含有しないので、再び冷凍機油中から酸素が移行
してくる。この繰り返しにより、冷凍機油中の酸素は減
少していく。

【００３０】以上のように本実施例によれば、冷媒２５
の中の非凝縮ガス成分の一つである酸素を除去するため
の第二のフィルター２を、圧縮機吐出部１３と第一のフ
ィルター１６との間に設けた吐出バイパス回路に設置し
たことにより、気相中から高圧状態で酸素を除去するこ
とができるため迅速に除去が行なえる。

【００３１】以下本発明の第２の実施例について図面を
参照しながら説明する。図２は本発明の第２の実施例に
おける冷凍システムの構成図を示すものである。図２に
おいて、５はアキュムレータ２１と逆止弁２３の間のサ
クションライン２２に並列に形成された吸入バイパス回
路である。２は吸入バイパス回路５に設置された第二の
フィルターであり、３はその中にパンチメタルやメッシ
ュによって第二のフィルターの上部に固定されている反
応型非凝縮性ガス除去剤である。この反応型非凝縮性ガ
ス除去剤３は、第一の実施例と同じく鉄系の脱酸素剤が
よい。

【００３２】４は、反応型非凝縮性ガス除去剤３の下方
に設けられた金属繊維からなる、油除去フィルターであ
り、パンチメタルやメッシュによって固定されている。

【００３３】以上のように構成された冷凍システムにつ
いてその動作を説明する。機械部１２によって冷媒２５
が圧縮されると、その圧縮熱やモーターの発熱により冷
凍機油が加熱される。その結果冷凍機油中に溶解してい
た酸素は冷媒２５中に移行する。この酸素を含有した冷
媒２５は、発生する圧縮熱などにより気相状態のままで
圧縮機吐出部１３に吐出される。吐出された冷媒２５は
凝縮器１５で熱を放出し徐々に液化する。

【００３４】そして第一のフィルター１６の内部に固定
された乾燥剤１７によって水分を除去される。この水分
を除去された冷媒は圧縮機１１の運転と同期して開く電
磁弁１８を通過し、キャピラリー１９を減圧されながら
通過する。そして減圧された冷媒２５は、蒸発器２０で
膨張し周囲から熱を奪う。

【００３５】そして、熱を吸収した冷媒２５は気相状態
となりアキュムレータ２１で液相状態の冷媒２５が分離
される。

【００３６】気相状態の冷媒２５は大部分が圧縮機に流
れて行き、一部は吸入バイパス回路１に流れる。吸入バ
イパス回路１に流れた冷媒は第二のフィルター２を通過
し、その時、脱酸素剤からなる反応型非凝縮性ガス除去
剤３と接触し含有された酸素が除去される。

【００３７】酸素を除去された冷媒２５は逆止弁２３、
圧縮機吸入部２４を通過し圧縮機１１に戻る。圧縮機に
戻った冷媒２５は非凝縮性ガスである酸素を含まないた
め容易に圧縮され、入力が増加することがなくなる。そ
して、この冷媒２５は酸素を含有しないので、再び冷凍
機油中から酸素が移行してくる。この繰り返しにより、
冷凍機油中の酸素は減少していく。

【００３８】そして、この冷媒２５は、非凝縮性ガスで
ある酸素を含まないため再度冷凍システムに循環しても
キャピラリーチョークの様な現象を生じず冷凍能力が低
下することもない。

【００３９】以上のように本実施例によれば、冷媒２５
の中の非凝縮ガス成分を除去するための第二のフィルタ
ー３を蒸発器２０と圧縮機吸入部２４との間の温度の低
い部分に設けたことにより、低温状態で酸素と反応し、
反応した酸素は周囲温度が低いため再び脱離することが
ない。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の冷凍システムは、
少なくとも１個以上の水素で置換されたハロゲン化炭素
化合物からなる冷媒と前記冷媒に溶解する冷凍機油を封
入した圧縮機と、前記圧縮機内に収納された機械部と、
前記圧縮機に接続された凝縮器と蒸発器と乾燥剤を満た
した第一のフィルターと反応型非凝縮性ガス除去剤を満
たした第二のフィルターとを設けることにより、冷媒中
の非凝縮性ガスを迅速かつ多量に除去することができ、
キャピラリーチョーク現象により冷凍能力が低下したり
、圧縮され難いため入力が増加したりすることがなくな
る。

【００４１】また、冷媒中の非凝縮ガス成分を除去する
ために、この第二のフィルターを冷媒が気液混合相状態
にある圧縮機吐出部と第一のフィルターとの間に設けた
吐出バイパス回路か、蒸発器と圧縮機吸入部との間に設
けた吸入バイパス回路上に設置するので、凝縮した冷媒
の影響を受けずに効率的に非凝縮性ガスを除去できるこ
ととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例における冷凍システムの
構成図。

【図２】本発明の第二の実施例における冷凍システムの
構成図。

【図３】従来の冷凍システムの構成図。

【符号の説明】

１　　吐出バイパス回路２　　第二のフィルター３　　反応型非凝縮性ガス除去剤５　　吸入バイパス回路１３　　圧縮機吐出部１６　　第一のフィルター２０　　蒸発器２４　　圧縮機吸入部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　少なくとも１個以上の水素で置換され
たハロゲン化炭素化合物からなる冷媒と、前記冷媒に溶
解する冷凍機油を封入した圧縮機と、前記圧縮機内に収
納された機械部と、前記圧縮機に接続された凝縮器と蒸
発器と乾燥剤を満たした第一のフィルターと反応型非凝
縮性ガス除去剤を満たした第二のフィルターとからなる
冷凍システム。
【請求項２】　　冷媒が１、１、１、２−テトラフルオ
ロエタンであり、冷凍機油がエステル系油とグリコール
系油であり、第二のフィルターに満たされた反応型非凝
縮性ガス除去剤が酸素を除去する脱酸素剤であることを
特徴とする請求項１記載の冷凍システム。
【請求項３】　　冷媒中の非凝縮ガス成分を除去するた
めの第二のフィルターを圧縮機吐出部と第一のフィルタ
ーとの間に設けたバイパス配管に設置したことを特徴と
する請求項１記載の冷凍システム。
【請求項４】　　冷媒中の非凝縮ガス成分を除去するた
めの第二のフィルターを蒸発器と圧縮機吸入部との間に
設けたバイパス配管に設置したことを特徴とする請求項
１記載の冷凍システム。