JPH1114204A - 不純物除去フィルター及びそれを用いた冷凍システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍機油が熱劣化あるいは酸化劣化を起こし
た際に発生する非凝縮性の気体成分を効率よく除去する
ことにより、ハイドロフルオロカーボンを含む冷媒とポ
リエーテル油等の冷凍機油を作動流体とする冷凍用圧縮
機，凝縮器，膨張機構ならびに蒸発器を備えた冷凍シス
テムの長期安定動作を確保する。 【解決手段】 金属製のメッシュ３によって区切られた
空間内に繊維状フィルター２と合成ゼオライトを主成分
とする多孔質材料１が充填された構成からなる不純物除
去フィルター６を冷凍システム中、冷媒が気相状態にて
流れる流路に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイドロフルオロ
カーボンを含む冷媒中より非凝縮性のガスを吸着あるい
は化学反応によって除去するフィルターに関するもので
あり、またハイドロフルオロカーボンを含む冷媒と冷凍
機油を作動流体とする冷凍圧縮機，凝縮器，膨張機構な
らびに蒸発器を備えた冷凍システムにおいて長期間に渡
って安全に動作させるために冷媒中より非凝縮性のガス
を除去する機構を配置した冷凍システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より冷蔵庫，空調機，冷凍機等の冷
凍空調分野においては冷媒として、フッ素原子及び塩素
原子をその分子構造中に有するフロン、例えばクロロフ
ルオロカーボン（ＣＦＣ）と総称されるＲ−１１（トリ
クロロモノフルオロメタン）やＲ−１２（ジクロロジフ
ルオロメタン）、ハイドロクロロフルオロカーボン（Ｈ
ＣＦＣ）と総称されるＲ−２２（モノクロロジフルオロ
メタン）などが使用されてきた。

【０００３】しかしこれらのフロン化合物は、大気中に
放出されると対流圏において殆ど分解されることがな
く、成層圏で紫外光と反応し、その分解過程においてオ
ゾン層を破壊してゆくことにより地球規模における環境
破壊問題として国際的に使用が規制されつつある。

【０００４】そのために、分子中に塩素原子を含まない
ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）と総称されるオゾ
ン層破壊係数ゼロの代替フロン物質の検討が広くなされ
ている。

【０００５】これらＨＦＣを冷媒として用いる冷凍シス
テムでは、圧縮機の回転と共に冷媒が冷凍システム中に
吐出されるが、この際に冷凍機油も冷媒と共に一部冷凍
システム内に吐出される。

【０００６】そこで吐出された冷凍機油が冷媒と共に再
び圧縮機内に戻り、圧縮機内の冷凍機油が枯渇しないよ
う、ＨＦＣ冷媒との相溶性の観点から冷凍機油として
は、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）類やエステル
類あるいはエーテル類など、極性を有する冷凍機油を使
用する必要がある。さらに冷凍システム中への吐出量を
低減化する構造的な工夫がなされたり、粘度を下げるこ
とによる流動性の向上を図ることによりＨＦＣ冷媒との
相溶性に劣るアルキルベンゼン油も用いられている。

【０００７】しかし、上記冷凍機油は、圧縮機内におけ
る潤滑特性が十分でなく、圧縮機の摺動面における表面
温度が高くなった場合や、冷凍システム内で冷媒以外に
多量の空気が混入した場合等においては熱分解あるいは
酸化分解さらには両分解反応が同時に起こる事によっ
て、ＣＯ₂ ，ＣＯ，ＣＨ₄ ，Ｃ₂Ｈ₆ 等、多量の非凝縮
性ガスを生成する。

【０００８】このため、冷凍システム内に冷媒を充填す
る際に、システム内を１Ｔｏｒｒ程度まで真空引きを行
い、混入空気量を減らしたり、摺動特性を向上させるた
めに摺動材を改善する方法が採られてきた。

【０００９】冷凍システム内に設置する不純物に対する
除去フィルターとしては、例えば特開平７−４７８９号
公報において活性炭を主成分とする焼成物と活性アルミ
ナ及び合成ゼオライトを主成分とする焼成物とから構成
される方法が提案されている。

【００１０】また、特に炭酸ガスの吸着剤としては特開
平５−４９９１８号公報においてアルミナ，シリカゲル
及びゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも一つ
の吸着剤に炭酸カリウム，炭酸水素カリウム，炭酸ナト
リウム及び炭酸水素ナトリウムからなる群より選ばれた
少なくとも一つの炭酸塩を添着させた方法が提案されて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成は冷凍システム中に存在する摺動部からの摩耗粉や、
システム設置時における溶接作業によって生成される銅
の酸化スケール等の無機固形物や冷凍機油の分解物、冷
凍機油中の添加剤の分解物等の有機化合物あるいは冷媒
中の水分を除去する事を目的とし、冷媒気相状態からの
低級炭化水素の除去やＣＯ₂ 及びＣＯといった非凝縮性
の気体の除去には有効ではないといった課題が存在し
た。

【００１２】さらに、従来の構成においては、活性アル
ミナ及び合成ゼオライトの長期使用における吸着剤間の
接触，摩耗によって吸着剤自身が粉化し、粒状に成形さ
れた吸着剤に関しては、その強度が課題であり、バイン
ダー物質と共に焼成物としたものについては活性アルミ
ナ及び合成ゼオライトの含有量に制限があり、その吸着
能力に課題が存在した。

【００１３】さらに従来の構成においては、不純物除去
フィルターとして設置された活性炭を主成分とする焼成
物と活性アルミナ及び合成ゼオライトを主成分とする焼
成物とからなるものは、冷凍システム稼働時の振動，冷
媒が脈動する際の振動、さらには冷房・暖房運転時にお
いては不純物除去フィルター内を通過する冷媒流の方向
が逆転することによって活性炭や活性アルミナを主成分
とする焼成物が粉体化し、粉体化した焼成物が冷凍シス
テム内に冷媒流とともに入り込むことによって冷凍シス
テム中の細管部位での堆積、あるいは圧縮機の摺動部に
入り、アブレシブ摩耗の原因となるといった課題が存在
した。

【００１４】また、例えばＣＯ₂ といった特定の気相成
分の吸着除去には有効な効果を得られることができて
も、冷凍システムにおけるような、冷媒中、わずかに存
在する複数種の非凝縮性ガスの吸着除去には適用された
例が無く、有効な効果が得られるのかどうかが不明であ
った。

【００１５】本発明は、これら従来の課題を解決するも
ので、熱劣化及び酸化劣化によって冷凍機油が分解した
際に生成される非凝縮性の気体成分を効率良く吸着ある
いは化学的に除去するフィルターを提供することを目的
とする。

【００１６】また、本発明は長期間における使用に際し
て、粉化して形状が崩れることの無い不純物除去フィル
ターを提供することを目的とする。

【００１７】さらに、上記フィルターを冷媒が気相状態
において流れている流路に配置することにより長期間に
渡って安定に動作可能なハイドロフルオロカーボンを含
む冷媒とポリエーテル冷凍機油，ポリアルキレングリコ
ール冷凍機油，ポリオールエステル冷凍機油及びアルキ
ルベンゼン冷凍機油の中から選ばれた少なくとも一種類
の冷凍機油を作動流体とする冷凍圧縮機，凝縮器，膨張
弁等の膨張機構ならびに蒸発器を備えた冷凍サイクルを
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、以下のような構成とする。

【００１９】すなわち本発明は金属製のメッシュによっ
て区切られた空間内に、繊維状フィルターと合成ゼオラ
イトを主成分とする粒状に成形された多孔質材料が充填
された構成から成る不純物除去フィルターとした。

【００２０】これにより、長期使用において形状が崩れ
ることなく、ハイドロフルオロカーボンを含む冷媒中に
含まれる非凝縮性の気相成分を吸着除去することが可能
となる。

【００２１】また本発明は金属製のメッシュによって区
切られた空間内に、繊維状フィルターと粒状に成形され
た炭酸塩化合物から成る層及び粒状に成形された合成ゼ
オライトを主成分とする多孔質材料から成る層が形成さ
れており、冷凍システム本体内を流れる作動流体が炭酸
塩化合物の層を通過後に多孔質材料の層に流入する構造
を有する不純物除去フィルターとした。

【００２２】これにより、長期使用において形状が崩れ
ることなく、ハイドロフルオロカーボンを含む冷媒中に
含まれる非凝縮性の気相成分を吸着及び化学反応によっ
て除去することが可能となる。

【００２３】さらに本発明はハイドロフルオロカーボン
を含む冷媒とポリエーテル冷凍機油，ポリアルキレング
リコール冷凍機油，ポリオールエステル冷凍機油及びア
ルキルベンゼン冷凍機油の中から選ばれた少なくとも一
種類の冷凍機油を作動流体とする冷凍圧縮機，凝縮器，
膨張機構ならびに蒸発器を備えた冷凍システムにおい
て、冷媒中に含まれる非凝縮性の気相成分を冷媒中より
除去する機構が冷媒が気相状態にて流れている流路に配
置されている冷凍システムとした。

【００２４】これにより、液相状態における作動流体の
流速と液相中での非凝縮性気体分子の拡散力に依存して
いた吸着剤との衝突確率に比べ、運動エネルギーが大き
く吸着剤との高い衝突確率が得られる気相成分での非凝
縮性気体分子の効率的な吸着あるいは化学反応を伴う除
去を行うことが可能となり、冷凍システムの長期運転時
において圧縮効率の低下や冷凍システムの能力低下を防
ぐことが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、金属製のメッシュによって区切られた空間内に、繊
維状フィルターと合成ゼオライトを主成分とする粒状に
成形された多孔質材料が充填された構成とした不純物除
去フィルターであり、合成ゼオライトの細孔部に拡散に
よって入りこんだ非凝縮性気体分子がゼオライト細孔中
の静電場により捕捉され吸着除去される作用を有する。
また、繊維状フィルターと共に構成されているために、
粒状に成形された多孔質材料間の直接的な接触が緩和さ
れ摩耗が起きにくい作用を有し、摩耗が発生した場合に
おいても、生成される摩耗粉を除去フィルターより外へ
漏れ出させない作用を有している。

【００２６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に、さらに化学的な反応を伴う除去作用を有して
いる。すなわち、冷凍機油の熱劣化及び酸化劣化により
生成された非凝縮性気相成分のうち、特にＣＯ₂ を炭酸
塩の層においてあらかじめ除去するようにしたものであ
り、合成ゼオライトを含む多孔質材料における非凝縮性
気相成分の吸着除去に対する負荷を低減させることによ
って吸着除去能力を向上させる作用を有している。

【００２７】例えば、ポリアルキレングリコール油にお
いては熱分解によってかなりのＣＯ ₂ ガスを生成し、発
生する非凝縮性気相成分中に占める比率は高くなってい
る。そのため、あらかじめＣＯ₂ のみを化学反応によっ
て除去することで、合成ゼオライトを含む多孔質材料に
おける非凝縮性気相成分の吸着除去を他の気相成分にと
って有効に活用させる作用を有している。

【００２８】ここで、上記合成ゼオライトを主成分とし
た多孔質材料の孔径が４Å以下であることが好ましい。
４Å以下の孔径とすることにより、ＣＯ₂ ，ＣＯを始め
分子の有効直径が４Å以下のＣＨ₄ ，Ｃ₂Ｈ₆ 等の低級
炭化水素を吸着除去することが可能となる。

【００２９】請求項４に記載の発明は、ハイドロフルオ
ロカーボンを含む冷媒とポリエーテル冷凍機油，ポリア
ルキレングリコール冷凍機油，ポリオールエステル冷凍
機油及びアルキルベンゼン冷凍機油の中から選ばれた少
なくとも一種類の冷凍機油を作動流体とする冷凍圧縮
機，凝縮器，膨張機構ならびに蒸発器を備えた冷凍シス
テムにおいて、請求項１または請求項２に記載の冷媒中
に含まれる非凝縮性の気相成分を冷媒中より除去する機
構が冷媒が気相状態にて流れている流路に配置されてい
ることを特徴とする冷凍システムであり、冷凍機油の熱
劣化あるいは酸化劣化によって生成される非凝縮性の気
相成分を除去することにより、圧縮効率の低下や冷凍シ
ステムの能力低下を防ぐ作用を有している。

【００３０】これにより、液相状態における作動流体の
流速と液相中での非凝縮性気体分子の拡散力に依存して
いた吸着剤との衝突確率に比べ、運動エネルギーが大き
く吸着剤との高い衝突確率が得られる気相成分での非凝
縮性気体分子の効率的な吸着あるいは化学反応を伴う除
去を行うことが可能となる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明による不純物除去フィルター及
びそれを用いた冷凍システムについて、図面を参照しな
がら具体的に説明する。

【００３２】（実施例１）図１は本発明における不純物
除去フィルターの断面図である。図中、６は不純物除去
フィルター本体であり、１は冷媒以外の非凝縮性の気相
成分を除去するための多孔質材料、２は多孔質材料同士
の摩擦を低減し、かつ多孔質材料の一部が粉化した場合
においてもその摩耗粉を捕捉し、冷凍システム中に入ら
ないように防ぐための繊維状のフィルターである。

【００３３】また、３は多孔質材料及び繊維状のフィル
ターを一定空間中に保つための金属製のメッシュであ
り、４は前記金属製メッシュ３間に挟まれた空間内に充
填された多孔質材料１及び繊維状のフィルター２が振動
しないために設けられたスプリング、５は冷媒流れを示
している。

【００３４】ここで、本発明の多孔質材料１とは天然ゼ
オライト，合成ゼオライト，シリカゲル及びモレキュラ
ーシービングカーボン等の無機化合物からなり、上記の
化合物中、単一で用いても複数の化合物を組み合わせて
用いても構わない。

【００３５】また、本発明の繊維状フィルター２とはハ
イドロフルオロカーボンを含む冷媒及び冷凍システム中
で用いられている冷凍機油に溶解することなく、軟化温
度が１００℃以上であれば合成繊維であっても天然繊維
であっても特に問題は無い。また、繊維状フィルター２
の長さや径については特に制限されるものではない。具
体的には、ポリエステル樹脂，フッ素樹脂，酢酸セルロ
ース，ポリエチレン，ポリアミド樹脂，ポリイミド樹
脂，ポリアミドイミド樹脂，ポリスルホン樹脂，ポリカ
ーボネート樹脂，エポキシ樹脂，ポリフェニレンオキサ
イド樹脂等が挙げられ、この中でもポリエステル樹脂が
好ましい。

【００３６】さらに、本発明の冷媒中に含まれる非凝縮
性の気相成分とは、ＣＯ，ＣＯ₂ 及び炭素数１〜４まで
の飽和及び不飽和炭化水素等が挙げられる。

【００３７】また、本発明のハイドロフルオロカーボン
を含む冷媒５とは、１，１，１，２−テトラフルオロカ
ーボン，ジフルオロメタン，ペンタフルオロエタン等の
ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ），ジクロロジフル
オロメタン，モノクロロジフルオロメタン等のハイドロ
クロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ），プロパン，イソ
ブタン等のハイドロカーボン（ＨＣ），トリクロロモノ
フルオロメタン等のクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）
が挙げられる。

【００３８】さらに、図２は本発明における不純物除去
フィルターを設置した冷凍システム概略図である。図
中、６は本発明の不純物除去フィルター、９は冷凍用圧
縮機、１２は配管、１４は膨張機構、１５はアキュムレ
ータ、１６は凝縮器、１７は蒸発器である。

【００３９】図２においては、冷凍用圧縮機９によって
圧縮され、高温気相状態となった冷媒が凝縮器１６にお
いて放熱され液相状態の冷媒と換えられる。液相状態と
なった冷媒が、本発明の不純物除去フィルター６に導入
され、多孔質材料１と接触する。この際に、冷凍機油が
熱劣化あるいは酸化劣化されることにより生成される液
相冷媒と共に冷凍システム内を循環する非凝縮性の気相
成分が吸着除去される。またさらに本発明は、冷媒流れ
の脈動による多孔質材料１同士の接触や振動を最小限に
するために繊維状のフィルター２が不純物除去フィルタ
ー６内に充填されていることで摩耗による粉末化を抑え
ることが可能である。

【００４０】続いて、非凝縮性気相成分が除去された液
相冷媒は膨張機構１４において断熱膨張することにより
低温液相冷媒と変換される。さらにこの低温液相冷媒は
蒸発器１７において低温気相冷媒となり、アキュムレー
タ１５を経て冷凍用圧縮機９へと導かれる。

【００４１】より具体的な実施例として銅管で作製され
た容器を用いて、金属製のメッシュ３と長さ５０ｍｍ、
繊維径１ｍｍのポリエステル繊維及びモレキュラーシー
ブＸＨ−６（粒径ＡＳＴＭふるい番号４×８メッシュ）
（ユニオン昭和（株）社製）から構成される図１に示さ
れるようなフィルターを作製し、図２で示されるような
冷凍システムに接続した。冷凍機油としてはポリアルキ
レングリコール油を用い、冷媒はＲ−４０７Ｃを用いて
２０００時間の稼働試験を行った。試験時においては、
冷凍用圧縮機の吐出温度を１２０℃と設定し、不純物と
して空気を冷凍機油重量に対し約１０００ｗｔ．ｐｐ
ｍ、システム内に混在させた。稼働試験後、冷凍システ
ム内の気相成分を採取しガスクロマトグラフ分析法にて
分析したところ、Ｒ−４０７Ｃ冷媒以外にＣＯ₂ が１５
０ｐｐｍ、ＣＨ₄ が８０ｐｐｍ不純物気相成分として検
出された。

【００４２】また、試験後に不純物除去フィルターを解
体し、多孔質材料の調査検討を行ったが、多孔質材料の
重量変化はなく、摩耗粉も観察されなかった。

【００４３】比較例として、図２に示されるような冷凍
システムを作製し、本発明のフィルターを設置せずに先
の実施例と同様の試験条件にて稼働試験を行った。本比
較例における冷凍システムでは、本発明の代わりに従来
用いられているモレキュラーシーブ２０ｇが充填されて
いるドライヤーを設置した。稼働試験後、冷凍システム
内の気相成分を採取しガスクロマトグラフ分析法にて分
析したところ、Ｒ−４０７Ｃ冷媒以外にＣＯ₂ が２００
ｐｐｍ、ＣＨ₄ が１２０ｐｐｍ不純物気相成分として検
出された。また、試験後にドライヤを解体し、モレキュ
ラーシーブの調査検討を行ったところ、１０ｍｇの重量
減少が測定され、冷凍システム内の膨張弁の所で摩耗粉
起因と思われるＳｉの物質が観察された。

【００４４】以上のように本実施例の不純物除去フィル
ターは繊維状フィルター２によって多孔質材料１間の摩
擦が低減され、摩耗粉が発生しにくい構造となってお
り、例え発生した場合においても冷凍システム内への流
出を防ぐことができる。

【００４５】（実施例２）図３は本発明における別の形
態での不純物除去フィルターの断面図である。

【００４６】図中、７は冷媒以外の非凝縮性の気相成分
を除去するための多孔質材料からなる層、２は多孔質材
料同士の摩擦を低減し、かつ多孔質材料の一部が粉化し
た場合においてもその摩耗粉を捕捉し、冷凍システム中
に入らないように防ぐための繊維状のフィルターであ
る。

【００４７】また、３は多孔質材料及び繊維状のフィル
ターを一定空間中に保つための金属製のメッシュであ
り、４は前記金属製メッシュ３間に挟まれた空間内に充
填された多孔質材料１及び繊維状のフィルター２が振動
しないために設けられたスプリング、５は冷媒流れを示
している。またさらに、８は特にＣＯ₂ を化学的に除去
するための炭酸塩層である。

【００４８】ここで、本発明の炭酸塩８とは、炭酸カリ
ウム，炭酸水素カリウム，炭酸ナトリウム及び炭酸水素
ナトリウム等が挙げられる。

【００４９】また、本発明の多孔質材料からなる層７と
は天然ゼオライト，合成ゼオライト，シリカゲル及びモ
レキュラーシービングカーボン等の無機化合物からな
り、上記の化合物中、単一で用いても複数の化合物を組
み合わせて用いても構わない。

【００５０】さらに本発明では、炭酸塩の層８を冷媒が
通過した後に、多孔質材料の層７を通過する構成をとる
が、粒状に成形された炭酸塩と粒状に成形された多孔質
材料が混在した構成をとっていても特に問題はない。

【００５１】図４は本発明において、不純物除去フィル
ターを冷房・暖房が可能な冷凍システムに適用した実施
例の一例である。図中、１０１は本発明の不純物除去フ
ィルター、９は冷凍用圧縮機、１０はオイルセパレー
タ、１１は四方弁、１２は配管、１３は熱交換器、１４
は膨張機構、１５はアキュムレータ、１８はサクション
・ストレーナである。

【００５２】図４においては、冷凍用圧縮機９によって
圧縮され、高温気相状態となった冷媒がオイルセパレー
タ１０に導入され、ここで吐出時に冷媒中に含まれてい
た冷凍機油が冷媒中から除かれる。さらに気相状態の冷
媒５は、四方弁１１によって冷房運転あるいは暖房運転
と区別されて流れてゆき、凝縮器の働きをする熱交換器
１３を通り、液相状態となった冷媒が、本発明の不純物
除去フィルター１０１に導入される。不純物除去フィル
ター１０１に導入された冷媒は、まず炭酸塩層８と接触
し、ここで冷凍機油が熱劣化あるいは酸化劣化すること
によって生成され、液相冷媒と共に冷凍システム内を循
環する非凝縮性気相成分のうち、特にＣＯ₂ が選択的に
炭酸塩化合物との間で化学反応を起こし、選択的に冷媒
より除去される。炭酸塩層８を通過した冷媒は次に多孔
質材料層７と接触する。この際には、液相冷媒と共に冷
凍システム内を循環する種々の非凝縮性の気相成分が吸
着除去される。

【００５３】またさらに本発明は、冷媒流れの脈動によ
る炭酸塩層８や多孔質材料層７同士の接触や振動を最小
限にするために繊維状のフィルター２が不純物除去フィ
ルター１０１内に充填されていることで摩耗による粉末
化を抑えることが可能である。続いて、非凝縮性気相成
分が除去された液相冷媒は膨張機構１４において断熱膨
張することにより低温液相冷媒と変換される。さらにこ
の低温液相冷媒は蒸発器の働きをする熱交換器１３にお
いて低温気相冷媒となり、アキュムレータ１５及びサク
ション・ストレーナ１８を経て冷凍用圧縮機９へと導か
れる。

【００５４】より具体的な実施例として銅管で作製され
た容器を用いて、金属製のメッシュ３と長さ５０ｍｍ、
繊維径１ｍｍの繊維状フッ素樹脂、粒状に成形された炭
酸カリウム及びモレキュラーシーブＸＨ−９（粒径ＡＳ
ＴＭふるい番号８×１２メッシュ）（ユニオン昭和
（株）社製）から構成される図３に示されるようなフィ
ルターを作製し、図４で示されるような冷凍システムに
接続した。冷凍機油としてはポリエーテル油を用い、冷
媒はＲ−４０７Ｃを用いて２０００時間の稼働試験を行
った。試験時においては、冷凍用圧縮機の吐出温度を１
２０℃と設定し、不純物として空気を冷凍機油重量に対
し約１０００ｗｔ．ｐｐｍ、システム内に混在させた。
稼働試験後、冷凍システム内の気相成分を採取しガスク
ロマトグラフ分析法にて分析したところ、Ｒ−４０７Ｃ
冷媒以外にＣＯ₂ が１５ｐｐｍ、ＣＨ ₄ が３０ｐｐｍ、
Ｃ₂Ｈ₆ が１００ｐｐｍ不純物気相成分として検出され
た。

【００５５】また、試験後に不純物除去フィルターを解
体し、多孔質材料及び炭酸塩化合物の調査検討を行った
が、多孔質材料の重量変化はなく、摩耗粉も観察されな
かった。

【００５６】比較例として、図４に示されるような冷凍
システムを作製し、本発明のフィルターを設置せずに先
の実施例と同様の試験条件にて稼働試験を行った。本比
較例における冷凍システムでは、本発明の代わりに従来
用いられているモレキュラーシーブ２０ｇが充填されて
いるドライヤーを設置した。稼働試験後、冷凍システム
内の気相成分を採取しガスクロマトグラフ分析法にて分
析したところ、Ｒ−４０７Ｃ冷媒以外にＣＯ₂ が１６０
ｐｐｍ、ＣＨ₄ が８０ｐｐｍ、Ｃ₂Ｈ₆ が１２０ｐｐｍ
不純物気相成分として検出された。また、試験後にドラ
イヤを解体し、モレキュラーシーブの調査検討を行った
ところ、８ｍｇの重量減少が測定され、冷凍システム内
の膨張弁の所で摩耗粉起因と思われるＳｉの物質が観察
された。

【００５７】以上の様に本実施例の不純物除去フィルタ
ー１０１は、冷凍機油の熱劣化あるいは酸化劣化によっ
て生成された冷媒以外の非凝縮性気相成分を炭酸塩層８
によってＣＯ₂ を選択的に化学的に固定し、さらに多孔
質層７によってＣＯ，ＣＨ₄等の低級炭化水素を冷媒中
より吸着除去することができる。これにより、冷凍シス
テムの長期運転時において圧縮効率の低下や冷凍システ
ムの能力低下を防ぐことが可能となる。

【００５８】（実施例３）図５は暖房・冷房運転が可能
な冷凍システムにおいて、本発明である不純物除去フィ
ルター１０２をオイルセパレーター１０と熱交換器１３
との間に設置した概略図である。

【００５９】ここで、本実施例の不純物除去フィルター
１０２は実施例１で作製した不純物フィルター６であっ
ても実施例２で作製した不純物除去フィルター１０１で
あっても問題は無い。

【００６０】図５においては、冷凍用圧縮機９によって
高温気相冷媒として圧縮され、吐出された冷媒は、オイ
ルセパレータ１０に導入され、ここで吐出時に冷媒中に
含まれていた冷凍機油が冷媒中より除かれる。続いて、
冷凍機油が除かれた冷媒５が本発明の不純物除去フィル
ター１０２に導入されることにより、冷凍機油の熱劣化
及び酸化劣化によって発生する非凝縮性の気相成分が冷
媒中から除去される。ここでは、液相状態における作動
流体の流速と液相中での非凝縮性気体分子の拡散力に依
存していた吸着剤との衝突確率に比べ、運動エネルギー
が大きく、吸着剤との高い衝突確率が得られる気相成分
での非凝縮性気体分子の吸着あるいは化学反応を伴う除
去を行っていることにより、高い除去特性を得られる。

【００６１】さらに気相状態の冷媒５は、四方弁１１に
よって冷房運転あるいは暖房運転と区別されて流れてゆ
き、凝縮器の働きをする熱交換器１３を通り、液相状態
となり膨張機構１４部において断熱膨張されることによ
り低温液相冷媒と変わる。さらに蒸発器の働きをする熱
交換器１３を通り、低温の気相冷媒としてアキュムレー
タ１５及びサクション・ストレーナ１８を経由して冷凍
用圧縮機９に戻ってゆく。

【００６２】本実施例においては図５に示される冷凍シ
ステムを作製し、冷凍機油としてはポリエーテル油を用
い、冷媒はＲ−４０７Ｃを用いて２０００時間の稼働試
験を行った。試験時においては、冷凍用圧縮機の吐出温
度を１２０℃と設定し、不純物として空気を約１０００
ｐｐｍシステム内に混在させた。稼働試験後、冷凍シス
テム内の気相成分を採取しガスクロマトグラフ分析法に
て分析したところ、Ｒ−４０７Ｃ冷媒以外の気相成分は
検出限界以下であった。

【００６３】以上の様に本実施例の不純物除去フィルタ
ー１０２を冷媒が気相状態にて流れている冷凍システム
部位に設置することによって、液相状態における作動流
体の流速と液相中での非凝縮性気体分子の拡散力に依存
していた吸着剤との衝突確率に比べて、運動エネルギー
が大きく、吸着剤との高い衝突確率が得られる気相成分
での除去を行っていることにより、冷媒中からの非凝縮
性の気相成分の吸着除去を効率的に行うことができる。

【００６４】ここで、本発明の不純物除去フィルターを
用いた冷凍システムにおいては、本発明の不純物除去フ
ィルターと冷媒中に含まれる水分の除去を目的として冷
媒が液相状態で流れる部位に設置されて使用されるモレ
キュラーシーブを主成分として構成されるドライヤを併
用して用いても問題はない。

【００６５】また、本発明の冷凍システムに適用される
冷凍機油としては、特に限定されることは無いが、パラ
フィン系又はオレフィン系鉱油，アルキルベンゼン油，
エステル油，ポリカーボネート油，ポリオキシアルキレ
ングリコール油，ポリエーテル油及びこれらの冷凍機油
の混合物等が挙げられ、この中でも特にポリエーテル
油，ポリカーボネート油，エステル油が好ましい。

【００６６】さらには、極圧剤，油性向上剤，消泡剤，
清浄分散剤，金属不活性化剤，防錆剤，酸化防止剤等の
添加剤を上記冷凍機油に添加した冷凍機油組成物も本発
明での冷凍システムに適用することができる。

【００６７】また、本発明で適用される冷凍用圧縮機と
してはレシプロタイプ，ロータリータイプ及びスクロー
ルタイプの圧縮機であり、縦型であっても横型であって
も問題は無い。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
請求項１に記載の発明は、金属製のメッシュによって区
切られた空間内に、繊維状フィルターと合成ゼオライト
を主成分とする粒状に成形された多孔質材料が充填され
た構成とした不純物除去フィルターであり、合成ゼオラ
イトの細孔部に拡散によって入りこんだ非凝縮性気体分
子をゼオライト細孔中の静電場により捕捉し吸着除去す
ることができる。また、繊維状フィルターと共に構成さ
れているために、粒状に成形された多孔質材料間の直接
的な接触が緩和され摩耗が起きにくい作用を有し、摩耗
が発生した場合においても、生成される摩耗粉が除去フ
ィルターより外へ漏れ出すことを防ぐことができる。

【００６９】また本発明の請求項２に記載の発明は、請
求項１に記載の発明に、さらに化学的な反応を伴う除去
作用を有している。すなわち、冷凍機油の熱劣化及び酸
化劣化により生成された非凝縮性気相成分のうち、特に
ＣＯ₂ を炭酸塩の層においてあらかじめ除去するように
したものであり、合成ゼオライトを含む多孔質材料にお
ける非凝縮性気相成分の吸着除去に対する負荷を低減さ
せることによって吸着除去能力を向上させることができ
る。

【００７０】また本発明の請求項４に記載の発明は、ハ
イドロフルオロカーボンを含む冷媒とポリエーテル冷凍
機油，ポリアルキレングリコール冷凍機油，ポリオール
エステル冷凍機油及びアルキルベンゼン冷凍機油の中か
ら選ばれた少なくとも一種類の冷凍機油を作動流体とす
る冷凍圧縮機，凝縮器，膨張機構ならびに蒸発器を備え
た冷凍システムにおいて、冷媒中に含まれる非凝縮性の
気相成分を冷媒中より除去する機構が冷媒が気相状態に
て流れている流路に配置されている冷凍システムであ
り、冷凍機油の熱劣化あるいは酸化劣化によって生成さ
れる非凝縮性の気相成分と吸着剤との衝突確率を高める
ことで効率的に除去することが可能となり、圧縮効率の
低下や冷凍システムの能力低下を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１の不純物除去フィルター
の断面図

【図２】本発明における実施例１の冷凍システム概略図

【図３】本発明による実施例２の不純物除去フィルター
の断面図

【図４】本発明における実施例２の冷房・暖房が可能な
形態での冷凍システム概略図

【図５】本発明における実施例３の冷房・暖房が可能な
形態での冷凍システム概略図

【符号の説明】

１ 多孔質材料 ２ 繊維状フィルター ５ 冷媒 ６，１０１，１０２ 不純物除去フィルター本体 ７ 多孔質材料層 ８ 炭酸塩層 ９ 冷凍用圧縮機 １０ オイルセパレーター １３ 熱交換器 １４ 膨張機構 １５ アキュムレータ １６ 凝縮器 １７ 蒸発器 １８ サクション・ストレーナ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製のメッシュによって区切られた空
   間内に、繊維状フィルターと合成ゼオライトを主成分と
   する粒状に成形された多孔質材料が充填された構成から
   成ることを特徴とする不純物除去フィルター。
2. 【請求項２】 金属製のメッシュによって区切られた空
   間内に、繊維状フィルターと粒状に成形された炭酸塩化
   合物から成る層及び粒状に成形された合成ゼオライトを
   主成分とする多孔質材料から成る層が形成されており、
   冷凍システム本体内を流れる作動流体が炭酸塩化合物の
   層を通過後に多孔質材料の層に流入する構造を有するこ
   とを特徴とする不純物除去フィルター。
3. 【請求項３】 合成ゼオライトを主成分とした多孔質材
   料の孔径が４Å以下であることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載の不純物除去フィルター。
4. 【請求項４】 ハイドロフルオロカーボンを含む冷媒と
   ポリエーテル冷凍機油，ポリアルキレングリコール冷凍
   機油，ポリオールエステル冷凍機油及びアルキルベンゼ
   ン冷凍機油の中から選ばれた少なくとも一種類の冷凍機
   油を作動流体とする冷凍圧縮機，凝縮器，膨張機構なら
   びに蒸発器を備えた冷凍システムにおいて、金属製のメ
   ッシュによって区切られた空間内に繊維状フィルターと
   合成ゼオライトを主成分とする多孔質材料が充填された
   不純物除去フィルターが、冷媒が気相状態にて流れてい
   る流路に配置されていることを特徴とする冷凍システ
   ム。
5. 【請求項５】 ハイドロフルオロカーボンを含む冷媒と
   ポリエーテル冷凍機油，ポリアルキレングリコール冷凍
   機油，ポリオールエステル冷凍機油及びアルキルベンゼ
   ン冷凍機油の中から選ばれた少なくとも一種類の冷凍機
   油を作動流体とする冷凍圧縮機，凝縮器，膨張機構なら
   びに蒸発器を備えた冷凍システムにおいて、金属製のメ
   ッシュによって区切られた空間内に繊維状フィルターと
   粒状に成形された炭酸塩化合物から成る層及び粒状に成
   形された合成ゼオライトを主成分とする多孔質材料から
   成る層が形成されており冷凍システム本体内を流れる作
   動流体が炭酸塩化物の層を通過後に多孔質材料の層に流
   入する構造を有する不純物除去フィルターが、冷媒が気
   相状態にて流れている流路に配置されていることを特徴
   とする冷凍システム。