JPH08210712A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキュムレータや予熱運転を省略して冷凍機
油の粘度を所定値に保持できるようにすると同時に、コ
ストダウン及び省エネルギ化を図る。 【解決手段】 冷媒回路（11）に充填される冷凍機油
は、常温の比重が１．３以上で冷媒より大きく且つ冷媒
との臨界溶解温度が＋１０℃以上の油で構成されてい
る。具体的に例えば、冷媒がＨＦＣ１３４ａで、冷凍機
油が、フッ素系油を主成分とする油で、1,1,1,2-テトラ
フルオロ-3-(1',2',2',2'-テトラフルオロ-1'-トリフル
オロメチルエチル)-2-トリフルオロメチル-4−トリフル
オロメチル-5−オキサ-3−トリコセンと、1,1,1,2,2,3,
3-ヘプタフルオロ-5-(1',2',2',2'-テトラフルオロ-1'-
トリフルオロメチルエチル)-4-トリフルオロメチル-6−
オキサ-4−テトラコセンとの混合物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に関し、
特に、冷凍機油に係るものである

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍装置は、ＣＦＣ系冷媒やＨＣ
ＦＣ系冷媒が主として用いられていたが、近年、環境へ
の影響等を考慮してＨＦＣ系冷媒を冷凍装置に使用する
ことが検討されている。このＨＦＣ系冷媒用冷凍装置に
は、特開平６−２４０２７２号公報に開示されているよ
うに、冷凍機油（圧縮機の潤滑油）として、油戻りが容
易であるという観点から、上記ＨＦＣ系冷媒との相溶性
を有するエステル油を用いているものがある。

【０００３】図８は、ＨＦＣ１３４ａとエステル油との
相溶線図であって、例えば、ＨＦＣ１３４ａとエステル
油とが５０％づつの場合、臨界溶解温度がほぼ−４０℃
以上であり、このほぼ−４０℃以上で均一に溶解し、ほ
ぼ−４０℃より低温では２層分離することになる。

【０００４】この様に冷媒と相溶性のある冷凍機油を用
いた場合、圧縮機に液冷媒が溜り込んだ寝込み時やデフ
ロスト時、更にまた、蒸発負荷が小さい時などにおい
て、図９に示すように、圧縮機（ａ）におけるケーシン
グ（ｂ）の底部に溜る冷凍機油（ｃ）に液冷媒が多量に
溶け込み、冷凍機油（ｃ）の粘度が大きく低下し、圧縮
機（ａ）の摺動部が境界潤滑状態になるため、磨耗や焼
付きの原因となるという問題があった。

【０００５】そこで、従来の冷凍装置は、圧縮機の吸込
側にアキュムレータを設け、該アキュムレータで冷媒よ
り液冷媒を分離し、該液冷媒が圧縮機に急激に戻ること
を防止するようにしている。

【０００６】また、運転の停止時に液冷媒が圧縮機に寝
込むことを防止するために、圧縮機の周囲にクランクケ
ースヒータを設けて圧縮機を予熱したり、インバータを
搭載した圧縮機では、欠相運転をして予熱し、停止時の
冷凍機油の温度を所定値に保持して液冷媒を蒸発させる
ようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の冷凍装置においては、冷媒と相溶性のある冷凍
機油を用いているため、アキュムレータを設ける必要が
あり、このアキュムレータを配置すると、圧力損失が大
きくなると共に、冷媒音が大きくなるという問題があっ
た。また、上記アキュムレータに溜った冷凍機油を圧縮
機に戻すための配管構造を要し、例えば、油戻し穴や均
圧穴や配管形状に工数を要するという問題があった。更
に、アキュムレータ自体がコストアップの要因となる
他、アキュムレータに大きな設置スペースを要するとい
う問題があった。

【０００８】一方、上記クランクケースヒータや欠相運
転によって予熱する場合、ヒータ自体がコストアップの
要因になると共に、低外気温時に常時通電する必要があ
るので、省エネルギ化を損なうという問題があった。

【０００９】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、アキュムレータや予熱運転を省略して冷凍機油の粘
度を所定値に保持できるようにすると同時に、コストダ
ウン及び省エネルギ化を図ることを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

−発明の概要− 本発明は、比重が冷媒よりも大きく且つ冷媒と非相溶性
の冷凍機油を用いるようにしたものである。

【００１１】−発明の特定事項− 具体的に、図１に示すように、請求項１に係る発明が講
じた手段は、先ず、少なくとも圧縮機（20）と熱源側熱
交換器（13）と減圧機構（14，15）と利用側熱交換器
（16）とを有する冷媒回路（11）を備えた冷凍装置を前
提としている。そして、上記冷媒回路（11）には、冷媒
と冷凍機油とが充填される一方、該冷凍機油は、比重が
冷媒より大きく且つ冷媒との臨界溶解温度が＋１０℃以
上の油で構成されている。

【００１２】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、先ず、少なくとも圧縮機（20）と熱源側熱交換器
（13）と減圧機構（14，15）と利用側熱交換器（16）と
を有する冷媒回路（11）を備えた冷凍装置を前提として
いる。そして、上記冷媒回路（11）には、冷媒と冷凍機
油とが充填される一方、該冷凍機油は、圧縮機（20）に
おける使用温度範囲で冷媒と２層分離し且つ比重が冷媒
より大きい油で構成されている。

【００１３】すなわち、空気調和装置や冷蔵庫などの冷
凍装置において、低圧ドーム型の圧縮機（20）を備えて
いる場合、冷媒液がドーム内に存在する状態では、通
常、冷凍機油の温度が＋１０℃以下である場合が多い。
従って、上記圧縮機（20）の吸込過熱温度が高い場合
や、吐出ドーム型で冷凍機油の温度が高い場合、冷凍機
油の使用温度範囲で２層分離が生じる冷凍機油を用いる
ようにしている。

【００１４】また、上記請求項１又は２記載の発明にお
いて、請求項３に係る発明が講じた手段は、冷凍機油
が、４０℃における動粘度が８〜２５センチストークス
（ｃＳｔ）の冷凍機油である構成とし、また、請求項４
に係る発明が講じた手段は、冷凍機油が、フッ素系油を
主成分とする構成とし、また、請求項５に係る発明が講
じた手段は、冷媒が、ＨＦＣ系冷媒である構成としてい
る。

【００１５】また、請求項６に係る発明が講じた手段
は、上記請求項４記載の発明において、具体的に、冷凍
機油が、1,1,1,2-テトラフルオロ-3-(1',2',2',2'-テト
ラフルオロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-2-トリフル
オロメチル-4−トリフルオロメチル-5−オキサ-3−トリ
コセンである構成としている。

【００１６】また、請求項７に係る発明が講じた手段
は、上記請求項３又は４記載の発明において、他の油と
して、冷凍機油が、上記請求項６記載の発明の化合物で
ある1,1,1,2-テトラフルオロ-3-(1',2',2',2'-テトラフ
ルオロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-2-トリフルオロ
メチル-4−トリフルオロメチル-5−オキサ-3−トリコセ
ンと、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロ-5-(1',2',2',2'-
テトラフルオロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-4-トリ
フルオロメチル-6−オキサ-4−テトラコセンとの混合物
である構成としている。

【００１７】また、請求項８に係る発明が講じた手段
は、上記請求項４記載の発明において、他の油として、
冷凍機油が、1,4-ジクロロメチル-9,9,10,10,11,11,12,
12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,18-ヘプタデ
カフルオロ-3，6-ジオキサ-1−オクタデカノールである
構成としている。

【００１８】また、請求項９に係る発明が講じた手段
は、上記請求項１又は２記載の発明において、冷凍機油
は、比重が１．３以上の冷凍機油である構成としてい
る。

【００１９】−作用− 上記の構成により、請求項１〜９に係る発明では、冷媒
回路（11）に充填された冷媒は、この冷媒回路（11）を
循環する一方、冷凍機油は、圧縮機（20）の摺動部に供
給される。そして、上記冷凍機油は、圧縮機（20）に貯
溜されており、デフロスト運転時等に液冷媒が圧縮機
（20）に戻る場合がある。その際、上記冷凍機油は、比
重が冷媒より大きく且つ冷媒との臨界溶解温度が＋１０
℃以上の油であるので、該冷凍機油と冷媒とが確実に２
層分離すると共に、冷凍機油が液冷媒の下方に溜ること
になる。特に、圧縮機（20）の使用温度範囲で冷凍機油
と冷媒とが分離するので、確実に冷凍機油が液冷媒の下
方に溜ることになる。

【００２０】従って、上記冷凍機油の粘度が低下するこ
とがなく、しかも、液冷媒の下方に位置することから、
圧縮機（20）のオイルポンプが冷凍機油を確実に吸込
み、冷凍機油が摺動部に確実に供給されることになる。

【００２１】特に、請求項３に係る発明では、所定の動
粘度の冷凍機油を用いるので、摺動部により確実に供給
されると同時に、確実に冷凍機油が圧縮機（20）に戻る
ことになり、油不足が防止される。

【００２２】また、フッ素系油を主成分とする冷凍機油
を用いるので、従来の冷媒ＨＦＣ１３４ａとエステル油
とを用いる場合に比して、キャピラリ詰りや油劣化が生
じることがなく、その上、コンタミネーションや水管理
に要する多大な工数や設備が削減されることになる。

【００２３】

【発明の効果】従って、請求項１〜９に係る発明によれ
ば、比重が冷媒より大きく且つ冷媒との臨界溶解温度が
＋１０℃以上の冷凍機油を用いるようにしたために、冷
凍機油に冷媒が溶け込み難いので、液冷媒が圧縮機（2
0）に戻った際においても冷凍機油の粘度を所定値に保
持することができる。

【００２４】特に、圧縮機（20）における使用温度範囲
で冷媒と２層分離し且つ比重が冷媒より大きい冷凍機油
を用いるようにしたために、冷凍運転中において、冷凍
機油に冷媒が溶け込むことを確実に防止することができ
るので、冷凍機油の粘度を確実に所定値に保持すること
ができる。

【００２５】そして、上記冷凍機油の比重を冷媒より大
きくしているので、圧縮機（20）のオイルポンプが確実
に冷凍機油を吸込むことができるので、摺動部に冷凍機
油を確実に供給することができることから、磨耗や焼付
きを確実に防止することができる。

【００２６】また、従来におけるアキュムレータを省略
することができるので、部品点数を少なくすることがで
きることから、コストダウンを図ることができると共
に、小スペース化を図ることができる。更に、アキュム
レータを省略することができるので、圧力損失が低減す
ることができると共に、冷媒音の低減を図ることができ
る。

【００２７】また、上記アキュムレータに溜った冷凍機
油を圧縮機（20）に戻すための配管構造が不要となり、
配管系統の簡素化を図ることができる。

【００２８】また、従来のクランクケースヒータや欠相
運転によって予熱する必要がないので、ヒータ自体を省
略してコストダウンを図ることができると共に、低外気
温時に常時通電する必要がないので、省エネルギ化を図
ることができる。

【００２９】また、請求項３に係る発明によれば、４０
℃における動粘度が８〜２５センチストークス（ｃＳ
ｔ）の冷凍機油としたために、潤滑不良を起こすことな
く摺動部の潤滑を確実に行うことができると同時に、圧
縮機（20）より吐出した潤滑油が確実に該圧縮機（20）
に戻ることになるので、冷凍機油不足を確実に防止する
ことができ、信頼性の向上をより図ることができる。

【００３０】また、フッ素系油を主成分とする冷凍機油
を用いるようにしたために、従来の冷媒ＨＦＣ１３４ａ
とエステル油とを用いる場合に比して、キャピラリ詰り
や油劣化が生じないので、空調運転の信頼性を向上させ
ることができる。

【００３１】また、フッ素系油を主成分とする冷凍機油
であるので、コンタミネーションや水管理に要する多大
な工数や設備を削減することができることから、施工や
維持管理の容易化を図ることができる。

【００３２】

【実施形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて
詳細に説明する。

【００３３】−冷凍装置の説明− 図１に示すように、（10）は、ＨＦＣ系冷媒を用いた冷
凍装置であって、例えば、ビルの空気調和装置として適
用されるものである。

【００３４】該冷凍装置（10）は、冷房サイクルと暖房
サイクルとに可逆運転可能な冷媒回路（11）を備えてお
り、該冷媒回路（11）は、圧縮機（20）と四路切換弁
（12）と室外熱交換器（13）と暖房用減圧機構（14）と
冷房用減圧機構（15）と室内熱交換器（16）とが順に接
続されて構成されると共に、冷媒と冷凍機油とが充填さ
れている。

【００３５】上記各減圧機構（14，15）は、一方向弁
（V1，V2）とキャピラリ（C1，C2）とが並列に接続され
て構成される一方、上記室外熱交換器（13）及び室内熱
交換器（16）には、それぞれ室外ファン（13-F）及び室
内ファン（16-F）が備えられており、上記圧縮機（20）
と四路切換弁（12）と室外熱交換器（13）と暖房用減圧
機構（14）とによって室外ユニット（1A）が、冷房用減
圧機構（15）と室内熱交換器（16）とによって室内ユニ
ット（1B）がそれぞれ構成されている。

【００３６】そして、上記冷凍装置（10）の冷房サイク
ル運転時には、圧縮機（20）より吐出した冷媒が室外熱
交換器（13）で凝縮し、冷房用減圧機構（15）のキャピ
ラリ（C2）で減圧した後、室内熱交換器（16）で蒸発
し、圧縮機（20）に戻る循環となり、一方、暖房サイク
ル運転時には、圧縮機（20）より吐出した冷媒が室内熱
交換器（16）で凝縮し、暖房用減圧機構（14）のキャピ
ラリ（C1）で減圧した後、室外熱交換器（13）で蒸発
し、圧縮機（20）に戻る循環となる。

【００３７】−冷媒及び冷凍機油の説明− 上記冷媒回路（11）に充填された冷媒は、ＨＦＣ系冷媒
であって、ＨＦＣ１３４ａが用いられる一方、上記冷凍
機油は、比重が冷媒ＨＦＣ１３４ａより大きく且つ冷媒
との臨界溶解温度が＋１０℃以上の冷凍機油、特に、圧
縮機（20）における使用温度範囲で冷媒と２層分離する
冷凍機油が適用されている。

【００３８】すなわち、空気調和装置などの冷凍装置
（10）において、低圧ドーム型の圧縮機（20）を備えて
いる場合、冷媒液がドーム内に存在する状態では、通
常、冷凍機油の温度が＋１０℃以下である場合が多い。
従って、上記圧縮機（20）の吸込過熱温度が高い場合
や、吐出ドーム型で冷凍機油の温度が高い場合、冷凍機
油の使用温度範囲で２層分離が生じる冷凍機油を用いる
ようにしている。

【００３９】この冷凍機油としては、具体的に例えば、
1,1,1,2-テトラフルオロ-3-(1',2',2',2'-テトラフルオ
ロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-2-トリフルオロメチ
ル-4−トリフルオロメチル-5−オキサ-3−トリコセン
と、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロ-5-(1',2',2',2'-テ
トラフルオロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-4-トリフ
ルオロメチル-6−オキサ-4−テトラコセンとの混合物
（以下、６ＦＴ−ＳＴＥという。）が適用されている。

【００４０】上記冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥの他に、比重
が冷媒ＨＦＣ１３４ａより大きく且つ冷媒との臨界溶解
温度が＋１０℃以上の冷凍機油としては、1,4-ジクロロ
メチル-9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15,16,
16,17,17,18,18,18-ヘプタデカフルオロ-3，6-ジオキサ
-1−オクタデカノール（以下、ＲＦＯＨ２という。）が
ある。

【００４１】更にまた、他の冷凍機油としては、上記冷
凍機油６ＦＴ−ＳＴＥを構成する１つの化合物である1,
1,1,2-テトラフルオロ-3-(1',2',2',2'-テトラフルオロ
-1'-トリフルオロメチルエチル)-2-トリフルオロメチル
-4−トリフルオロメチル-5−オキサ-3−トリコセンがあ
る。

【００４２】−冷凍機油と冷媒との非相溶性及び比重− 上記冷媒ＨＦＣ１３４ａと冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥと
は、図２に示すように、広い温度範囲に亘って２層分離
し、冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥと冷媒ＨＦＣ１３４ａとの
臨界溶解温度は、＋２０℃以上であり、また、冷凍機油
ＲＦＯＨ２と冷媒ＨＦＣ１３４ａとの臨界溶解温度は、
＋１０℃である。つまり、この臨界溶解温度は、冷凍機
油と冷媒とが２層分離する上限の温度であり、この温度
以上では、冷媒に冷凍機油が溶解することになる。この
臨界溶解温度が従来に比して高い冷凍機油を用いるよう
にしている。

【００４３】一方、上記冷媒ＨＦＣ１３４ａの比重は、
常温下で１．１であるのに比して、上記冷凍機油６ＦＴ
−ＳＴＥの比重は、常温下で１．３であり、冷凍機油Ｒ
ＦＯＨ２の比重は、常温下で１．６であり、何れの冷凍
機油６ＦＴ−ＳＴＥ及び冷凍機油ＲＦＯＨ２も比重が冷
媒ＨＦＣ１３４ａより大きい冷凍機油である。

【００４４】以上のことから、図３に示すように、圧縮
機（20）におけるケーシング（21）の底部に液冷媒と冷
凍機油とが貯溜した際、冷凍機油が液冷媒の下部に位置
することになる。

【００４５】つまり、上記圧縮機（20）は、ケーシング
（21）に駆動モータ（22）が収納されると共に、図示し
ないが、圧縮部が収納されて成り、駆動モータ（22）に
連結されたクランク軸（23）の下部が、ケーシング（2
1）の底部に延長され、このクランク軸（23）の下部に
オイルポンプ（24）が取付けられている。

【００４６】従って、上記オイルポンプ（24）から冷凍
機油が各摺動部に供給されることになるが、液冷媒が溜
り込んだ際などにおいて、液冷媒リッチ層（L1）が上方
に、冷凍機油リッチ層（L2）が下部に位置することにな
り、オイルポンプ（24）が常に冷凍機油リッチ層（L2）
に浸漬し、冷凍機油が確実に軸受け等の摺動部に供給さ
れることになる。

【００４７】具体的に、図４は、暖房運転時のデフロス
ト時において、オイルポンプ（24）が吸込む冷凍機油の
濃度を測定した結果を示しており、実線Ａは、本実施形
態に示す冷媒ＨＦＣ１３４ａと冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥ
とを用いた場合で、破線Ｂは、従来の冷媒ＨＦＣ１３４
ａとエステル油（ポリオールエステルＶＧ６８）とを用
いた場合である。

【００４８】この図４から明らかなように、従来では、
デフロスト運転の突入時と暖房運転の復帰時とにおい
て、液冷媒が多量に戻り、冷凍機油の濃度が大きく低下
していたのに対し、本実施形態の冷媒ＨＦＣ１３４ａと
冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥとを用いると、上述したように
冷凍機油リッチ層（L2）が液冷媒リッチ層（L1）の下方
に位置するので、オイルポンプ（24）が確実に冷凍機油
を吸込むことになる。この結果、オイルポンプ（24）が
吸込む冷凍機油の濃度は、全運転範囲においてほぼ一定
となり、上記冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥが圧縮機（20）の
摺動部に確実に供給されることになる。

【００４９】−冷凍機油のキャピラリ詰りについて− 次に、上記冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥのキャピラリ詰りに
ついて考察すると、図５のキャピラリ詰りの実験結果の
通りとなる。この図５に示すように、この冷凍機油６Ｆ
Ｔ−ＳＴＥを用いて冷凍装置（10）を長時間運転しても
キャピラリ（C1，C2）の冷媒流量比はさほど低下せず、
ほぼ一定であるのに対し（図５の実線Ａ−１参照）、従
来のエステル油を用いて冷凍装置（10）を運転すると、
運転時間と共にキャピラリ（C1，C2）の冷媒流量比は低
下することになる（図５の破線Ｂ−１参照）。

【００５０】この理由は、従来のエステル油は、運転時
間と共に冷媒に混入した水分等によって加水分解して駆
動モータ（22）のエナメルを溶したり、圧縮機（20）の
内部に存在する加工油、洗浄油及び防錆油などの不純物
を溶し易いため、この不純物を圧縮機（20）からキャピ
ラリ（C1，C2）まで運び出すことになる。また、上記不
純物は冷媒ＨＦＣ１３４ａに溶け難いのに対し、エステ
ル油は冷媒ＨＦＣ１３４ａに溶け易いので、凝縮器とな
る室外熱交換器（13）や室内熱交換器（16）の内部で不
純物が析出し、キャピラリ詰りを起こすことになる。

【００５１】これに対して、本実施形態の冷凍機油６Ｆ
Ｔ−ＳＴＥでは、不純物を溶し難く、且つ冷媒ＨＦＣ１
３４ａに溶けないので、不純物を運搬したり、不純物が
析出することがなく、キャピラリ詰りが生じ難いと考え
られる。

【００５２】−冷凍機油の劣化について− 次に、上記冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥの劣化、つまり、全
酸価について考察すると、図６の耐久試験によって測定
した結果の通りとなる。この図６に示すように、この冷
凍機油６ＦＴ−ＳＴＥを用いて冷凍装置（10）を長時間
運転しても全酸価の値は上昇せず、ほぼ一定であるのに
対し（図６の実線Ａ−２参照）、従来のエステル油を用
いて冷凍装置（10）を運転すると、運転時間と共に全酸
価の値が上昇することになる（図６の破線Ｂ−２参
照）。尚、この全酸価の値は、空調運転した冷凍機油に
水酸化カリウムを滴下して中和した際の水酸化カリウム
の量で表している。

【００５３】この変化特性に差が生じる理由は、従来の
エステル油では運転時間と共に冷媒に混入した水分等に
よって加水分解して全酸価が上昇することなるのに対し
て、本実施形態の冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥでは、加水分
解しないので、全酸価が上昇しないと考えられる。

【００５４】−冷凍機油の全体評価について− 上述した本実施形態の冷凍機油の各種の特性について、
他の冷凍機油と比較すると、表１に示すようになる。
尚、表１の冷凍機油は、本実施形態の冷凍機油６ＦＴ−
ＳＴＥと冷凍機油ＲＦＯＨ２の他、鉱油（ナフテン系鉱
油ＶＧ５６）とエステル油（ポリオールエステルＶＧ６
８）とデムナム（パーフルオロポリエーテル）とであ
る。

【００５５】

【表１】

【００５６】この表１から明らかなように、冷凍機油６
ＦＴ−ＳＴＥ及び冷凍機油ＲＦＯＨ２は、エステル油等
に比して、比重が冷媒より大きく、臨界溶解温度が高
い。しかも、エステル油は、スラッジや不純物（加工
油、組立油、防錆油、洗浄剤）を溶し易いのに対し、冷
凍機油６ＦＴ−ＳＴＥ及び冷凍機油ＲＦＯＨ２は、デム
ナムと共に、熱安定性がよく、不純物を溶し難いので、
キャピラリ詰りが発生し難いことになる。

【００５７】−冷凍機油の動粘度について− 更に、上記冷凍機油の動粘度について考察すると、冷凍
機油には、圧縮機（20）を潤滑するために要求される下
限の動粘度が必要であり、且つまた圧縮機（20）より冷
媒と共に吐出した冷凍機油が該圧縮機（20）に戻ってく
るために要求される上限の動粘度が必要である。

【００５８】本発明では、上述したように冷媒と非相溶
の冷凍機油を用いるようにしているため、この冷凍機油
は冷媒との相溶性が乏しく、圧縮機（20）のケーシング
（21）の底部（油溜め部）において、冷媒の溶解による
動粘度の低下が、従来の相溶性の冷凍機油に比して格段
に小さくなる。

【００５９】その上、本発明の冷凍機油の比重は、冷媒
の比重より大きく、図３に示すように、圧縮機（20）の
底部に液冷媒と冷凍機油とが貯溜した際、冷凍機油が二
相分離して液冷媒の下部に位置し、冷凍機油リッチ層
（L2）から冷凍機油が摺動部に供給されることになる。
したがって、冷凍機油自体に潤滑のため下限の動粘度が
必要となる。そして、この動粘度の下限値としては、実
験結果より、４０℃における動粘度が８ｃＳｔ（センチ
ストークス）の冷凍機油であれば、潤滑不良が生じるこ
とはない。

【００６０】一方、冷媒と非相溶の冷凍機油を用いた場
合、圧縮機（20）より吐出した冷凍機油は、冷媒の溶解
率が非常に低いために冷媒の溶解による動粘度の低下が
小さいことから、冷凍機油自体の動粘度で圧縮機（20）
への油戻り性を確保する必要がある。したがって、冷凍
機油自体に油戻りのための動粘度の上限がある。

【００６１】そこで、冷凍機油における動粘度に関し、
圧縮機（20）より吐出される冷媒と冷凍機油の総量に対
する冷凍機油の比率である油上り率の実験結果は、図７
に示す通りとなる。この図７は、冷凍機油としてアルベ
ン油を用い、冷媒にＲ４０７Ｃ（ＨＦＣ３２が２３Ｗｔ
％、ＨＦＣ１２５が２５Ｗｔ％、及びＨＦＣ１３４ａが
５２Ｗｔ％である３種混合冷媒）を用いて、油上り率に
対する系内に滞留する油量の特性を示しており、動粘度
の異なる３種類のアルベン油に関する実験結果である。
尚、実験条件は、運転状態が暖房運転、圧縮機（2
0）の運転容量が１２０Hz、冷媒回路（11）の配管長
さが３０ｍ、室外熱交換器（13）における冷媒の蒸発
温度が−２０℃である。

【００６２】上記図７は、油上り率を強制的に変化させ
た場合の系内の滞留油量の変化特性を示し、Ｃは、４０
℃における動粘度が８ｃＳｔ（センチストークス）のア
ルベン油を用いた場合の特性、Ｄは、４０℃における動
粘度が１５ｃＳｔのアルベン油を用いた場合の特性、Ｅ
は、４０℃における動粘度が２５ｃＳｔのアルベン油を
用いた場合の特性である。

【００６３】また、上記冷凍機油は、当初に３００ｃｃ
の量を圧縮機（20）に充填しており、該圧縮機（20）よ
り吐出して冷媒配管等の系内に滞留する油量が２４０ｃ
ｃになると、つまり、圧縮機（20）に貯溜されている油
量が６０ｃｃ未満になると、冷凍機油不足となる。

【００６４】一方、通常の冷凍機（10）における油上り
率が、０．６Ｗｔ％程度であるので（図７のＦ点参
照）、４０℃における動粘度が２５ｃＳｔの冷凍機油Ｅ
（アルベン油）であれば、冷凍機油不足になることがな
い。

【００６５】以上のことから、本実施形態における冷凍
機油は、動粘度に関し、４０℃における値が８〜２５セ
ンチストークス（ｃＳｔ）の冷凍機油が適している。そ
して、本実施形態の冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥは、４０℃
における動粘度が１２センチストークス（ｃＳｔ）の冷
凍機油であり、この結果、冷媒ＨＦＣ１３４ａと冷凍機
油６ＦＴ−ＳＴＥとを用いることが好ましいことにな
る。

【００６６】−実施形態における特有の効果− 以上のように、本実施形態によれば、比重が冷媒より大
きく且つ冷媒との臨界溶解温度が＋１０℃以上の冷凍機
油を用いるようにしたために、冷凍機油に冷媒が溶け込
み難いので、液冷媒が圧縮機（20）に戻った際において
も冷凍機油の粘度を所定値に保持することができる。

【００６７】特に、圧縮機（20）における使用温度範囲
で冷媒と２層分離し且つ比重が冷媒より大きい冷凍機油
を用いるようにしたために、冷凍運転中において、冷凍
機油に冷媒が溶け込むことを確実に防止することができ
るので、冷凍機油の粘度を確実に所定値に保持すること
ができる。

【００６８】そして、上記冷凍機油の比重を冷媒より大
きくしているので、圧縮機（20）のオイルポンプ（24）
が確実に冷凍機油を吸込むことができるので、摺動部に
冷凍機油を確実に供給することができることから、磨耗
や焼付きを確実に防止することができる。

【００６９】また、従来におけるアキュムレータを省略
することができるので、部品点数を少なくすることがで
きることから、コストダウンを図ることができると共
に、小スペース化を図ることができる。更に、アキュム
レータを省略することができるので、圧力損失が低減す
ることができると共に、冷媒音の低減を図ることができ
る。

【００７０】また、上記アキュムレータに溜った冷凍機
油を圧縮機（20）に戻すための配管構造が不要となり、
配管系統の簡素化を図ることができる。

【００７１】また、従来のクランクケースヒータや欠相
運転によって予熱する必要がないので、ヒータ自体を省
略してコストダウンを図ることができると共に、低外気
温時に常時通電する必要がないので、省エネルギ化を図
ることができる。

【００７２】また、４０℃における動粘度が８〜２５セ
ンチストークス（ｃＳｔ）の冷凍機油としたために、潤
滑不良を起こすことなく摺動部の潤滑を確実に行うこと
ができると同時に、圧縮機（20）より吐出した潤滑油が
確実に該圧縮機（20）に戻ることになるので、冷凍機油
不足を確実に防止することができ、信頼性の向上をより
図ることができる。

【００７３】また、フッ素系油を主成分とする冷凍機
油、例えば、冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥ或いは冷凍機油Ｒ
ＦＯＨ２を用いるようにしたために、従来の冷媒ＨＦＣ
１３４ａとエステル油とを用いる場合に比して、キャピ
ラリ詰りや油劣化が生じないので、空調運転の信頼性を
向上させることができる。

【００７４】また、フッ素系油を主成分とする冷凍機油
であるので、コンタミネーションや水管理に要する多大
な工数や設備を削減することができることから、施工や
維持管理の容易化を図ることができる。

【００７５】

【発明の他の実施の形態】尚、本実施形態においては、
冷媒ＨＦＣ１３４ａを用いたものについて説明したが、
３種混合冷媒Ｒ４０７Ｃ（ＨＦＣ３２／１２５／１３４
ａ）などを用いてもよいことは勿論である。

【００７６】また、本実施形態においては、冷房サイク
ルと暖房サイクルとに可逆運転可能な冷凍装置（10）に
ついて説明したが、本発明は、冷房運転専用機や暖房運
転専用機などの各種の冷凍装置に適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷凍装置の冷媒回路を示す配管系統図
である。

【図２】冷凍機油６ＦＴ−ＳＴＥと冷媒ＨＦＣ１３４ａ
との相溶線図である。

【図３】冷凍機油の貯溜状態を示す圧縮機の底部の断面
図である。

【図４】デフロスト運転時における油濃度の遷移図であ
る。

【図５】空調運転時におけるキャピラリを通る冷媒の流
量比の特性図である。

【図６】空調運転の耐久試験における冷凍機油の全酸価
の特性図である。

【図７】動粘度に関する油上り率と系内の滞留油量との
特性図である。

【図８】従来のエステル油と冷媒ＨＦＣ１３４ａとの相
溶線図である。

【図９】従来の冷凍機油の貯溜状態を示す圧縮機の底部
の断面図である。

【符号の説明】

10 冷凍装置 11 冷媒回路 13 室外熱交換器（熱源側熱交換器） 14，15 減圧機構 16 室外熱交換器（熱源側熱交換器） 20 圧縮機 24 オイルポンプ C1，C2 キャピラリ L1 液冷媒リッチ層 L2 冷凍機油リッチ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沼 洋一 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 原 日出樹 大阪府摂津市西一津屋１番１号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 北 宏一 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも圧縮機（20）と熱源側熱交換
   器（13）と減圧機構（14，15）と利用側熱交換器（16）
   とを有する冷媒回路（11）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（11）には、冷媒と冷凍機油とが充填され
   る一方、 該冷凍機油は、比重が冷媒より大きく且つ冷媒との臨界
   溶解温度が＋１０℃以上の油で構成されていることを特
   徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 少なくとも圧縮機（20）と熱源側熱交換
   器（13）と減圧機構（14，15）と利用側熱交換器（16）
   とを有する冷媒回路（11）を備えた冷凍装置において、 上記冷媒回路（11）には、冷媒と冷凍機油とが充填され
   る一方、 該冷凍機油は、圧縮機（20）における使用温度範囲で冷
   媒と２層分離し且つ比重が冷媒より大きい油で構成され
   ていることを特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の冷凍装置におい
   て、 冷凍機油は、４０℃における動粘度が８〜２５センチス
   トークス（ｃＳｔ）の冷凍機油であることを特徴とする
   冷凍装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の冷凍装置におい
   て、 冷凍機油は、フッ素系油を主成分とすることを特徴とす
   る冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の冷凍装置におい
   て、 冷媒は、ＨＦＣ系冷媒であることを特徴とする冷凍装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の冷凍装置において、 冷凍機油は、1,1,1,2-テトラフルオロ-3-(1',2',2',2'-
   テトラフルオロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-2-トリ
   フルオロメチル-4−トリフルオロメチル-5−オキサ-3−
   トリコセンであることを特徴とする冷凍装置。
7. 【請求項７】 請求項３又は４記載の冷凍装置におい
   て、 冷凍機油は、1,1,1,2-テトラフルオロ-3-(1',2',2',2'-
   テトラフルオロ-1'-トリフルオロメチルエチル)-2-トリ
   フルオロメチル-4−トリフルオロメチル-5−オキサ-3−
   トリコセンと、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロ-5-(1',
   2',2',2'-テトラフルオロ-1'-トリフルオロメチルエチ
   ル)-4-トリフルオロメチル-6−オキサ-4−テトラコセン
   との混合物であることを特徴とする冷凍装置。
8. 【請求項８】 請求項４記載の冷凍装置において、 冷凍機油は、1,4-ジクロロメチル-9,9,10,10,11,11,12,
   12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,18-ヘプタデ
   カフルオロ-3，6-ジオキサ-1−オクタデカノールである
   ことを特徴とする冷凍装置。
9. 【請求項９】 請求項１又は２記載の冷凍装置におい
   て、 冷凍機油は、比重が１．３以上の冷凍機油であることを
   特徴とする冷凍装置。