JPH0933122A

JPH0933122A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH0933122A
Application number: JP21511495A
Authority: JP
Inventors: Shigeji Taira; 繁治平良; Eiji Seki; 英司関; Fumihiko Yamaguchi; 史彦山口; Hideki Hara; 日出樹原
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】減圧機構に詰まり等の不具合が生じることを
防止し、これによってその信頼性を向上させることが可
能な、ＨＦＣ系冷媒を用いた冷凍装置を提供する。【解決手段】冷凍装置の冷媒としてＨＦＣ系冷媒を用
いる。冷凍機油は、エステル油、エーテル油等のような
合成油を基本成分とし、これにフッ素系油を添加剤的に
混合したものを用いる。さらにこのフッ素系油は、高粘
度形のものと低粘度形のものとを混成して構成する。

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、冷媒回路中に圧
縮機等を備えて冷凍サイクルを構成した冷凍装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような冷凍装置は、圧縮機、凝縮
器、減圧機構及び蒸発器を備えた冷媒回路に冷媒を循環
させて、蒸発器で吸収した熱量を凝縮器へ移送して放出
する冷凍サイクルを構成するものである。そして上記冷
媒としては、低温においても大気圧以上の圧力で蒸発
し、常温において比較的低圧で液化するという性質や、
値段が安く、また銅や銅合金を侵すことがないという性
質を備えていることから、ＨＣＦＣ２２等のフロン系冷
媒が用いられてきた。そして冷凍装置に使用する潤滑
油、すなわち冷凍機油としては、粘度、安定性、冷媒と
の間の溶解性等を考慮して、鉱油（ナフテン系）が用い
られている。そして上記フロン系冷媒及び鉱油の化学的
安定性の高さによって、キャピラリチューブ等の減圧機
構にもスラッジ等による詰まりが生じることはほとんど
なく、１０数年以上の装置寿命を得ることが可能となっ
ていた（図２の実線参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＨＣＦＣ
２２等のフロン系冷媒がフロン規制の対象となったこと
から、これに替わる冷媒として、ＨＣＦＣ２２と沸点や
臨界温度等の熱力学的性質が近く、かつ分子中に塩素を
含まないＨＦＣ１３４ａ等のハイドロフルオロカーボン
を主成分とするようなＨＦＣ系冷媒が用いられるように
なった（１、１、１、２−テトラフロロエタンあるいは
１、１、２、２−テトラフロロエタン）。そして冷凍機
油としては、冷媒との相互溶解性がその重要な特性のひ
とつとなることから、上記ＨＦＣ系冷媒に対してはエス
テル油やエーテル油、あるいはカーボネイト油等のよう
な合成油が用いられるようになった。

【０００４】ところが上記のような合成油は極性が強
く、そのため冷凍機油及び冷媒以外の残留不純物（いわ
ゆるコンタミと呼ばれるもので、冷媒回路内に残留した
切削油、転造油、拡管油、加工油、組立油及び洗浄剤
等）を溶かし易いという性質を有している。従ってこれ
らの残留不純物等も冷媒や冷凍機油と共に冷媒回路中を
流通することになり、冷媒が蒸発した後には上記残留不
純物だけが残っていわゆるスラッジを発生するようにな
る。そのためこのような冷凍装置ではキャピラリチュー
ブの詰まりや膨張弁の不具合が生じ易く、フロン系冷媒
（ＨＣＦＣ２２）と鉱油（ナフテン系）とを組み合わせ
て使用していた上記従来例（図２の実線）と比べる
と、冷凍サイクルに異常が発生し易くなるという問題が
あった（エーテル油について示す同図の一点鎖線参
照）。また冷凍機油としてエステル油を用いた場合に
は、これが水分によって加水分解を起してカルボン酸を
発生するが、このカルボン酸は銅と反応して銅メッキや
スラッジを発生させるので、銅管で構成されたキャピラ
リチューブには詰まりがさらに生じ易くなるという問題
があった（図２の二点鎖線参照）。特にキャピラリチ
ューブの内径が細くなるほど上記間題は深刻となり、不
具合が進行して最終的に装置の機能停止に至るという問
題があった。

【０００５】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、減圧機構に詰
まり等の不具合が生じることを防止し、これによってそ
の信頼性を向上させることが可能な、ＨＦＣ系冷媒を用
いた冷凍装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の冷凍装
置は、冷媒回路中に圧縮機１と、凝縮器２と、キャピラ
リチューブ等の減圧機構３と、蒸発器４とを備えて冷凍
サイクルを構成し、冷媒としてハイドロフルオロカーボ
ンを主成分とするようなＨＦＣ系冷媒を用いた冷凍装置
において、冷凍機油として、エステル油、エーテル油等
のような合成油と、フッ素化ペンタエリスリトール油等
のフッ素系油との混合油を用いたことを特徴としてい
る。

【０００７】上記請求項１の冷凍装置では、スラッジ等
を折出することなく冷媒回路内を循環するフッ素系油を
合成油に混合することにより、使用実績による信頼性が
高く低コストであるという合成油の長所を生かしなが
ら、減圧機構における不具合を防止することが可能とな
る。

【０００８】また請求項２の冷凍装置は、上記冷凍機油
は、上記合成油を基本成分とし、これに上記フッ素系油
を添加剤的に混合したものであることを特徴としてい
る。

【０００９】さらに請求項３の冷凍装置は、上記冷凍機
油における合成油とフッ素系油との混合比は、重量％に
して約９９：１〜約８０：２０であることを特徴とし、
また請求項４の冷凍装置は上記混合比が、重量比にして
約９７：３〜約９０：１０であることを特徴としてい
る。

【００１０】上記請求項２、請求項３又は請求項４の冷
凍装置では、合成油の長所とフッ素系油の長所とを互い
により発揮させた冷凍機油を用いて冷凍装置を構成する
ことが可能となる。

【００１１】請求項５の冷凍装置は、上記フッ素系油
は、フッ素化ペンタエリスリトール油のような低粘度形
フッ素系油と、フッ素化ジペンタエリスリトール油のよ
うな高粘度形フッ素系油との混成油であることを特徴と
している。

【００１２】請求項６の冷凍装置は、上記フッ素系油に
おける低粘度形フッ素系油と高粘度形フッ素系油との混
成比は、重量％にして約２０：８０であることを特徴と
している。

【００１３】上記請求項５又は請求項６の冷凍装置で
は、熱等に対する安定性に優れた冷凍機油を用いて冷凍
装置を構成することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明の冷凍装置の具体
的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

【００１５】図１は、この発明を適用した空気調和機の
冷媒回路図である。この空気調和機では、同図に示すよ
うに圧縮機１の吐出管１ａと吸込管１ｂとが四路切換弁
１０に接続され、この四路切換弁１０には室外熱交換器
２、キャピラリチューブ（滅圧機構）３、室内熱交換器
４が、順次第１ガス管１９ａ、第１液管１９ｂ、第２液
管１９ｃ及び第２ガス管１９ｄによって環状に接続され
ている。なお同図において９は、圧縮機１での液圧縮を
防止すべく設けられたアキュームレータであり、また７
は液閉鎖弁、そして８はガス閉鎖弁であって、それぞれ
配管作業時における冷媒漏れを防止すべく設けられたも
のである。そして上記空気調和機では、冷媒としてＨＦ
Ｃ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒を用いると共に、冷凍機油
としては、上記ＨＦＣ系冷媒との間の相互溶解性が良好
なエーテル油やエステル油等の合成油を基本成分とし、
これにフッ素系油を添加剤的に混ぜ合わせた混合油を用
いている。すなわち、合成油とフッ素系油との混合比
は、重量％にして約９９：１〜約８０：２０、好ましく
は約９７：３〜約９０：１０となるようにしている。さ
らに上記フッ素系油は、高粘度形のフッ素化ジペンタエ
リスリトール（ＦＤＰＥ）油と低粘度形のフッ素化ペン
タエリスリトール（ＦＰＥ）油とを混ぜ合わせた混成油
（ＦＤＰＥ：ＦＰＥ＝８０：２０重量比）を用いてい
る。

【００１６】上記のように構成された空気調和機では、
冷房運転時には四路切換弁１０を図１に示す実線方向に
切り替えて、冷媒を圧縮機１から順に室外熱交換器２、
キャピラリチューブ３、室内熱交換器４を流通させ、室
外熱交換器２を凝縮器として機能させる一方で、室内熱
交換器３を蒸発器として機能させる。そして室内で吸収
した熱量を冷媒を介して室外に放出することにより、冷
房運転を行う。一方、暖房運転時には四路切換弁１０を
同図に示す破線方向に切り替えて、冷媒を上記冷房運転
時とは逆方向に循環させ、室内熱交換器３を凝縮器とし
て機能させる一方で室外熱交換器２を蒸発器として機能
させる。そして室外で吸収した熱量を冷媒を介して室内
に放出し、これによって暖房運転を行うようになってい
る。

【００１７】ところで上記キャピラリチューブ３におい
て、ＨＦＣ系冷媒に対して合成油を用いた場合にスラッ
ジ等による詰まりが生じ易いのは上述の通りである。し
かしながら上記空気調和機では、冷凍機油として合成油
とフッ素油との混合油を用いているため、両者の長所を
互いに生かしてキャピラリチューブ３における詰まりの
発生を防止することができるようになっている。そこで
次に、この空気調和機に用いた冷凍機油について詳述す
る。

【００１８】この空気調和機で冷凍機油として用いた各
油の特徴は表１に示す通りである。

【００１９】

【表１】

【００２０】エステル油やエーテル油等の合成油では、
今までの製品等における使用実績から、信頼性実績には
優れているということができる。しかしその反面、上記
のようにキャピラリチューブの詰まりという点ではやや
劣る面があるのは否定できない。これに対してフッ素系
油だけを用いると、キャピラリチューブの詰まりという
点では優れているものの、過去の製品等における使用実
績がなく、従って信頼性実績という点では劣っていると
言わざるを得ない。

【００２１】またフッ素系油だけでは物性評価において
やや劣るとされているが、これは合成油等と比較して粘
性が好適でないという面があるからである。そこでこの
粘性に関して上記空気調和機では、高粘度形フッ素系油
と低粘度形フッ素系油とを混成することによって鉱油
（スニソ４ＧＳ）に略等しい粘性とし、そしてこの混成
フッ素系油では、合成油と略同等な物性評価が得られる
ようになっている。

【００２２】さらに上記空気調和機では、合成油を基本
成分としてこれに上記混成フッ素系油を添加剤的に用い
た混合油を冷凍機油として使用している。フッ素系油は
キャピラリチューブにおける減圧過程でスラッジ等を折
出することがないので、表１に示すようにキャピラリチ
ューブの詰まりを生じ難いという利点を有している。し
かしながら、ここではこのような利点のみならず、詰ま
りを生じ難いフッ素系油が冷凍機油に混合されて冷媒回
路中を循環することにより、基本成分である合成油によ
って生じ得るキャピラリチューブの詰まりの発生を、こ
のフッ素系油の流れによって抑制することができるとい
う効果が発揮される。またこの効果はフッ素系油を添加
剤的に用いることによっても十分に発揮されるものであ
るため、フッ素系油が一般に高価であり、また信頼性実
績に欠ける面があるとしても、これを添加剤的に用いる
にとどめることによって、その長所のみを生かすことが
できるようになっている。そして以上より総合的な評価
を行えば、上記混合油は、ＨＦＣ系冷媒に対しては合成
油よりも優れた冷凍機油であるということができる。従
って上記のような混合油を冷凍機油として用いることに
より、上記空気調和機ではＨＦＣ系冷媒を用いてもキャ
ピラリチューブ３に詰まりが容易に生じることがなく、
その信頼性を向上させることができるのである。

【００２３】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。例えば上記空気調和機では合成油を主成分
としてフッ素系油を添加剤的に用いたが、フッ素系油の
欠点よりも利点の方により着目してこれをさらに生かし
たいと希望する場合には、合成油とフッ素系油との混合
比を、重量％にして約１０：９０程度にまで変更して用
いるようにしてもよい。また上記形態はこの発明を空気
調和機に適用した例であるが、これは例えば冷蔵庫に適
用するなどしてもよい。さらに高粘度形フッ素系油と低
粘度形フッ素系油との混成比は、必要とされる物性に応
じて適宜変更することができる。場合によってはいずれ
か一方のみを用いて混合油を構成するようにしてもよ
い。

【００２４】

〔密度１．５８４、粘度（４０℃）ｃＰ＝３０、ｃＳｔ＝１９〕

高粘度形ＦＤＰＥ油（ＶＧ６００）：８０ｗｔ％〔密度１．５６１、粘度（４０℃）ｃＰ＝３８６、ｃＳ
ｔ＝２４７〕として構成している。ここで得られた混成フッ素系油
は、密度１．５６６、粘度（４０℃）ｃＰ＝２０５、ｃ
Ｓｔ＝１３１であった。また冷媒はＨＦＣ１３４ａを用
いた。

【００２５】以上のような冷凍機油及び冷媒を用いるこ
とにより、上記空気調和機では、冷媒としてＨＣＦＣ２
２を用いると共に冷凍機油として鉱油を用いた従来例
と、略等しい信頼性を得ることができる（図２に示す破
線参照）。

【００２６】

【発明の効果】上記請求項１の冷凍装置では、使用実績
による信頼性が高く低コストであるという合成油の長所
を生かしながら減圧機構における不具合を防止して、装
置の信頼性を向上させることが可能となる。

【００２７】上記請求項２、請求項３又は請求項４の冷
凍装置では、合成油の長所とフッ素系油の長所とを互い
により発揮させた冷凍機油を用いて冷凍装置を構成し、
その信頼性を一層向上させることが可能となる。

【００２８】上記請求項５又は請求項６の冷凍装置で
は、熱等に対する安定性に優れた冷凍機油を用いて冷凍
装置を構成し、その信頼性をさらに向上させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の冷凍装置の一実施形態である空気調
和機の冷媒回路図である。

【図２】各冷凍機油を冷凍装置に用いた場合における、
運転時間とキャピラリチューブの詰まり率との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１圧縮機２室外熱交換器３キャピラリチューブ４室内熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口史彦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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒回路中に圧縮機（１）と、凝縮器
（２）と、キャピラリチューブ等の減圧機構（３）と、
蒸発器（４）とを備えて冷凍サイクルを構成し、冷媒と
してハイドロフルオロカーボンを主成分とするようなＨ
ＦＣ系冷媒を用いた冷凍装置において、冷凍機油とし
て、エステル油、エーテル油等のような合成油と、フッ
素化ペンタエリスリトール油等のフッ素系油との混合油
を用いたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】上記冷凍機油は、上記合成油を基本成分
とし、これに上記フッ素系油を添加剤的に混合したもの
であることを特徴とする請求項１の冷凍装置。
【請求項３】上記冷凍機油における合成油とフッ素系
油との混合比は、重量％にして約９９：１〜約８０：２
０てあることを特徴とする請求項２の冷凍装置。
【請求項４】上記冷凍機油における合成油とフッ素系
油との混合比は、重量にして約９７：３〜約９０：１０
であることを特徴とする請求項３の冷凍装置。
【請求項５】上記フッ素系油は、フッ素化ペンタエリ
スリトール油のような低粘度形フッ素系油と、フッ素化
ジペンタエリスリトール油のような高粘度形フッ素系油
との混成油であることを特徴とする請求項１〜請求項４
のいずれかの冷凍装置。
【請求項６】上記フッ素系油における低粘度形フッ素
系油と高粘度形フッ素系油との混成比は、重量％にして
約２０：８０であることを特徴とする請求項５の冷凍装
置。