JP2000320912A - 冷媒循環システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の効率および摺動部の潤滑を良好にし
て性能と信頼性の高い冷媒循環システムを提供するこ
と。 【解決手段】 冷媒を循環させる冷媒回路と、この冷媒
回路に設けられ、密閉容器内に電動要素と、この電動要
素により駆動される圧縮要素とを有し、密閉容器内が圧
縮要素より吐出された高圧冷媒ガス雰囲気である圧縮機
と、冷媒回路内に封入されるＨＣ（ハイドロカーボン）
系の冷媒と、圧縮機に封入されるアルキルベンゼン系の
冷凍機油とを備えたものである。

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、冷媒としてＨＣ
（ハイドロカーボン）系冷媒を使用する冷媒循環システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷媒循環システムの冷媒としては
ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイド
ロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオ
ロカーボン）といったフロン系冷媒が広く使用されてき
たが、オゾン層の保護及び地球温暖化の防止を目的とし
て使用規制、代替化が行われている。そこで環境に与え
る影響が小さいＨＣ（ハイドロカーボン）系の自然冷媒
の検討・実用化が進められている。

【０００３】図１０，１１は従来の冷媒循環システムを
示す図で、図１０は冷媒としてＨＣ（ハイドロカーボ
ン）系冷媒、圧縮機として低圧シェルタイプの圧縮機を
用いた冷媒循環システムを示す図、図１１は冷媒として
ＨＣ系冷媒、圧縮機として高圧シェルタイプの圧縮機を
用いた冷媒循環システムである。図１０、１１におい
て、１は冷媒ガスを圧縮する圧縮機、５はその密閉容器
であり、密閉容器５内には電動要素６と圧縮要素７が収
納され、また密閉容器５底部には冷凍機油８が貯留され
ている。冷凍機油８には、従来から一般的に鉱油を主成
分とした油が使用されている。２は高温高圧の過熱冷媒
ガスを凝縮する凝縮器、４は減圧装置３で減圧されて膨
張した低温低圧の冷媒液を蒸発させる蒸発器、９は冷媒
の流れ方向を切り換える四方弁である。

【０００４】次に、図１０により低圧シェルタイプの圧
縮機を使用した冷媒循環システムの動作について説明す
る。圧縮機１を運転すると、電動要素６の回転力は圧縮
要素７に伝達され、冷媒の吸入・圧縮・吐出を行う。低
圧シェルタイプの圧縮機では、冷媒は吸入管より圧縮機
１の密閉容器５内へ入り、電動要素６を冷却した後圧縮
要素７に吸入され、吐出管を通って圧縮機１より流出す
る。このため、密閉容器５内は吸入された、低圧・低温
の冷媒雰囲気となる。

【０００５】一方、図１１にて高圧シェルタイプの圧縮
機を使用した冷媒循環システムの動作について説明す
る。高圧シェルタイプの圧縮機では、冷媒は吸入管より
圧縮機の圧縮要素７へ吸入され、圧縮された冷媒は密閉
容器５内に吐出され電動要素６を冷却した後、吐出管を
通って圧縮機１より流出する。このため、密閉容器５内
は圧縮された、高圧・高温の冷媒雰囲気となる。

【０００６】図１０，１１にて、圧縮機１を出た高圧、
高温の過熱冷媒ガスは凝縮器２にて外気と熱交換して潜
熱を奪われて高圧、高温の冷媒液となり、減圧装置３に
よって減圧されて低圧の飽和冷媒液となり、さらに蒸発
器４によって外気と熱交換し潜熱を奪われて冷媒ガスと
なる。

【０００７】ここで、圧縮機１の密閉容器２の底部に貯
留された冷凍機油８は圧縮要素７に給油され、圧縮要素
７の各摺動部を潤滑した後、密閉容器５の底部に戻され
る。このように、冷凍機油８は、摺動部の潤滑を良好に
保つため十分な潤滑性を有することが必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、冷媒としてＨＣ
（ハイドロカーボン）系冷媒を使用する冷媒循環システ
ムにおいて低圧シェルタイプの圧縮機を使用する場合、
圧縮機の効率および起動時の信頼性の面で高圧シェルタ
イプの圧縮機に劣るという問題があった。密閉型圧縮機
は、密閉容器内のモータの冷却を冷媒ガスによって行っ
ている。低圧シェルタイプの圧縮機の場合、吸入管から
導入された低圧・低温の冷媒ガスによってモータの冷却
を行っている。このため、吸入ガスはモータから熱を奪
うことで加熱・膨張し、圧縮要素に吸入される冷媒ガス
の密度は低下してしまう。この吸入ガスの過熱損失のた
め、低圧シェルタイプの圧縮機は、吸入ガスが直接圧縮
要素に流入する高圧シェルタイプの圧縮機にくらべて、
効率が低下するという問題点があった。

【０００９】また、圧縮機の停止時、密閉容器内に貯留
された冷凍機油には数十％の冷媒が溶け込んでおり、特
に低温時には圧縮機内に冷媒が移動する寝込み現象によ
り多量の液冷媒が溜まり込み、冷凍機油は希釈された状
態となる。この状態で圧縮機を起動すると低圧シェルタ
イプの圧縮機ではシェル内の圧力が急激に低下するため
冷凍機油に溶解していた冷媒が蒸発・発泡してしまい、
圧縮要素に吸入・吐出されてシェル内の油面が急激に低
下する現象が生じてしまう。これにより十分な潤滑が出
来ずに摺動部の摩耗・焼き付き等の不具合を起こすとい
う問題点があった。

【００１０】また、従来、冷媒としてＨＣ（ハイドロカ
ーボン）系冷媒を使用する冷媒循環システムにおいて高
圧シェルタイプの圧縮機を使用する場合、圧縮機の信頼
性の面で以下の問題点があった。まず、ＨＣ（ハイドロ
カーボン）系冷媒を使用した場合、圧縮要素の潤滑性に
問題があった。ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒は分子
中に塩素を持たないため、塩素によって生じる摺動部の
極圧効果が得られない。また、従来より冷媒循環システ
ムの圧縮機に封入する冷凍機油として一般的に使用され
ている鉱油は、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒との相
溶性が非常に高い。このため、冷凍機油が高圧冷媒雰囲
気中に貯留される高圧シェルタイプの圧縮機において
は、冷媒の溶け込みによる冷凍機油の粘度低下が激し
い。

【００１１】これらの理由により、圧縮機の摺動部の潤
滑を良好に保つことが難しくなり、摩耗・焼き付き等の
不具合が生じやすく、圧縮機の信頼性を低下させてい
た。また、信頼性を確保するために摺動材料の変更・表
面処理の追加等も必要となり、コストアップの要因にも
なっていた。また、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒は
可燃性の冷媒であるため、装置からの漏洩が起きた場合
の火災・爆発等の危険性を抑えるため、冷媒封入量はで
きるだけ少なくする必要がある。冷媒循環システムへの
冷媒の封入量は冷凍機油への溶解量を考慮して決定する
ため、溶解量が多い場合はその分余分に封入する必要が
ある。しかし、高圧シェルタイプの圧縮機の場合、密閉
容器内が高圧雰囲気となるために、貯留された冷凍機油
への冷媒の溶解量が低圧シェルタイプの圧縮機に比べ多
くなり、従って回路へ封入する冷媒量も多くなってしま
うという問題点があった。

【００１２】上記の問題点では、冷媒としてＨＣ（ハイ
ドロカーボン）系冷媒を使用した冷媒循環システムにつ
いて示したが、オゾン層保護・地球温暖化の観点から、
ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイド
ロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオ
ロカーボン）等を冷媒として用い、既に生産出荷され、
据えつけ稼動している冷媒循環システムから、冷媒を排
出して、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に交換する
（いわゆるレトロフィット）場合、以下のような問題が
あった。

【００１３】まず、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒が
分子中に塩素を持たないことによる潤滑性の低下が問題
であった。また、回路・配管内に残留した冷媒・冷凍機
油等のコンタミの混入が免れないため、これらの影響に
よる冷凍機油の劣化、スラッジ発生による回路の閉塞
等、冷媒循環システムに重大な欠陥を引き起こす恐れが
あった。

【００１４】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、圧縮機の効率および摺動部の潤滑を
良好にして性能と信頼性の高い冷媒循環システムを提供
することを目的とする。また、可燃性であるＨＣ（ハイ
ドロカーボン）系冷媒の装置への封入量を低減させ、安
全性の高い冷媒循環システムを提供することを目的とす
る。さらに、ＣＦＣ・ＨＣＦＣ・ＨＦＣ冷媒を使用した
冷媒循環システムを、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒
に入れ替えるレトロフィットを実施する場合について、
より信頼性の高い方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る冷媒循環
システムは、冷媒を循環させる冷媒回路と、この冷媒回
路に設けられ、密閉容器内に電動要素と、この電動要素
により駆動される圧縮要素とを有し、密閉容器内が圧縮
要素より吐出された高圧冷媒ガス雰囲気である圧縮機
と、冷媒回路内に封入されるＨＣ（ハイドロカーボン）
系の冷媒と、圧縮機に封入されるアルキルベンゼン系の
冷凍機油とを備えたものである。

【００１６】また、冷媒として、Ｒ２９０又はＲ６００
ａを使用したものである。

【００１７】また、圧縮機をローリングピストンの回転
運動により冷媒の圧縮を行うロータリ圧縮機で構成した
ものである。

【００１８】また、圧縮機をスクロール圧縮機で構成し
たものである。

【００１９】また、圧縮機の容量制御を行うためのイン
バータ制御装置を設けたものである。

【００２０】また、圧縮機の容量制御を行うためのイン
バータ制御装置を設け、圧縮機をロータリ圧縮機で構成
したものである。

【００２１】また、圧縮機の容量制御を行うためのイン
バータ制御装置を設け、圧縮機をスクロール圧縮機で構
成したものである。

【００２２】また、冷媒回路内に封入する冷媒としてＣ
ＦＣ（クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロ
クロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロ
カーボン）等を用い、既に生産出荷され、据えつけ稼動
している当該冷媒循環システムから、冷媒を排出して、
ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に交換する（いわゆる
レトロフィット）場合において、ＨＣ（ハイドロカーボ
ン）系冷媒に入れ替えるとともに、圧縮機に封入された
冷凍機油をアルキルベンゼン系の油に入れ替えるもので
ある。

【００２３】また、冷媒回路内に封入する冷媒としてＣ
ＦＣ（クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロ
クロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロ
カーボン）等を用い、既に生産出荷され、据えつけ稼動
している当該冷媒循環システムから、冷媒を排出して、
ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に交換する（いわゆる
レトロフィット）場合において、ＨＣ（ハイドロカーボ
ン）系冷媒に入れ替えるとともに、圧縮機をアルキルベ
ンゼン系の油を冷凍機油として封入した高圧シェルタイ
プの圧縮機に交換するものである。

【００２４】また、レトロフィットの場合に、圧縮機を
ロータリ圧縮機に交換するものである。

【００２５】また、レトロフィットの場合に、圧縮機を
スクロール圧縮機に交換するものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。 実施の形態１．図１〜３は実施の形態１を示す図で、図
１は冷媒循環システムの構成図、図２は冷媒の冷凍機油
中への溶解量を示した図、図３は冷媒雰囲気中における
冷凍機油の潤滑性を示したものである。図１において、
１は高圧シェルタイプの冷媒ガスを圧縮する圧縮機、２
は高温高圧の過熱冷媒ガスを凝縮する凝縮器、３は減圧
装置、４は低温低圧の冷媒液を蒸発させる蒸発器、８は
密閉容器５底部に貯留される冷凍機油である。冷媒回路
内に封入する冷媒としてＨＣ系冷媒、圧縮機１に封入す
る冷凍機油としてアルキルベンゼン系の油を使用してい
る。

【００２７】実施の形態１では、まず圧縮機１として高
圧シェルタイプの圧縮機を使用した。このため、吸入管
より流入した冷媒ガスは直接圧縮要素７に入るので、従
来の低圧シェルを使用した圧縮機に比べ、吸入ガスのモ
ータによる加熱・膨張から生じる損失がなく高い圧縮機
効率が得られる。

【００２８】また、高圧シェルタイプとしたことで、圧
縮機１停止時に冷媒回路内の冷媒が温度差により移動し
圧縮機１の密閉容器５内で液化して溜まり込む、いわゆ
る寝込み現象が生じた場合においても、圧縮機１起動時
に密閉容器５内の圧力が低下して起こる油の発泡現象が
生じないため、急激な油面低下により引き起こされる摺
動部の摩耗・焼き付き等の不具合が回避される。

【００２９】次に実施の形態１では、圧縮機に封入する
冷凍機油としてアルキルベンゼン系の油を使用した。図
２は冷凍機油中に溶け込む冷媒の溶解率を示したもので
ある。このように同一温度の場合、圧力が高くなるほど
冷凍機油中に溶解する冷媒量も多くなる傾向にある。ま
た、従来冷凍機油として主に使用されている鉱油に比べ
て、アルキルベンゼン系の油の方が同一条件において冷
媒の溶解量が少ないことが分かる。このため冷媒回路内
に封入する冷媒量は、アルキルベンゼン系の油を使用す
ることで油中の溶け込み分を考慮して少なくすることが
可能となり、可燃性であるＨＣ（ハイドロカーボン）系
冷媒が回路から漏洩した場合の安全性を向上させること
ができる。

【００３０】図３は摩耗試験機（ＦＡＬＥＸ）にて行っ
た、冷媒雰囲気中における冷凍機油の潤滑性を示したも
のである。ＨＣＦＣ冷媒であるＲ２２と鉱油の組合せに
くらべ、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒であるＲ２９
０と鉱油の組合せではテスト材の摩耗量が増加してい
る。これは、ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒が分子中
に塩素を持たないため、塩素によって生じる摺動部の極
圧効果が得られないためと考えられる。

【００３１】しかし、Ｒ２９０とアルキルベンゼン系の
油の組合せにおいては、油の持つ優れた潤滑性によりテ
スト材の摩耗量はＲ２２と鉱油の組合せと同等に抑えら
れている。よって、冷媒としてＨＣ（ハイドロカーボ
ン）系冷媒を使用した装置においてもアルキルベンゼン
系の油を使用することで、圧縮機要素部の摩耗・焼き付
きに対する信頼性が向上するとともに摺動材料の変更・
表面処理の追加等も必要なく価格も低く抑えられる。

【００３２】このように実施の形態１は、圧縮機１とし
て高圧タイプの圧縮機を使用し、圧縮機に封入する冷凍
機油としてアルキルベンゼン系の油を使用することで、
性能・信頼性・安全性に優れた冷凍装置を安価に提供す
ることができるものである。

【００３３】ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒の例とし
てＲ２９０を示したが、Ｒ２９０以外にＲ６００ａもあ
る。

【００３４】実施の形態２．図４は実施の形態２を示す
図で、ロータリー圧縮機の圧縮要素を示す図である。冷
媒循環システムの構成は、実施の形態１の図１と同様で
あり、圧縮機１として高圧シェルタイプのロータリ圧縮
機を用いている。図４において、１０は密閉容器５に嵌
合して収納されたシリンダー、１１は低圧室と高圧室を
仕切りシリンダー１０内に出没自在なベーン、１２はロ
ーリングピストン、１３はローリングピストン１２が嵌
合するクランクシャフト偏心部、１４はクランクシャフ
ト偏心部１３に設けられた給油ポンプ穴、１５は給油ポ
ンプ穴１４からローリングピストン１２内周部に冷凍機
油８を導くための給油穴、１６はその油溝である。

【００３５】図４において、クランクシャフトの回転に
よりクランクシャフト偏心部４が偏心運動を行うこと
で、シリンダー２内では冷媒ガスの吸入・圧縮・吐出が
繰り返される。そしてベーン１９の先端部は、スプリン
グの押しつけ力と密閉容器５内の高圧ガスによる背圧を
受けローリングピストン１２の外周面に常に接触してい
る。ローリングピストン１２は、クランクシャフト偏心
部１３の偏心部に回転自在に挿嵌されているが、クラン
クシャフトの回転に伴いローリングピストン１２も回転
運動を行う。よってベーン１９先端部とローリングピス
トン１２外周面は常に接触したまま摺動しており、厳し
い潤滑環境にさらされている。

【００３６】この実施の形態よれば、高圧シェルタイプ
のロータリ圧縮機に封入する冷凍機油としてアルキルベ
ンゼン系の油を使用している。よって、アルキルベンゼ
ン系の油の持つ高い潤滑性により、過酷な摺動条件とな
る高圧シェルタイプのロータリ圧縮機のベーン・ローリ
ングピストンの摩耗を抑えることが可能となり、信頼性
が向上するとともに摺動材料の変更・表面処理の追加等
も必要なく価格も低く抑えられる。

【００３７】また、高圧シェルタイプとしたことによる
吸入ガスの加熱・膨張損失の低減、低温起動時の冷凍機
油の発泡・油面低下の回避、および冷媒の溶解量が少な
いアルキルベンゼン系の油を使用したことによる回路内
冷媒封入量の削減の効果が得られるのは言うまでもな
い。

【００３８】実施の形態３．図５，６は実施の形態３を
示す図で、図５は冷媒循環システムの構成図、図６はス
クロール圧縮機の断面図である。図５において、１は高
圧シェルタイプの冷媒ガスを圧縮するスクロール圧縮
機、２は高温高圧の過熱冷媒ガスを凝縮する凝縮器、３
は減圧装置、４は低温低圧の冷媒液を蒸発させる蒸発
器、８は密閉容器５底部に貯留される冷凍機油である。
冷媒回路内に封入する冷媒としてＨＣ系冷媒、スクロー
ル圧縮機１に封入する冷凍機油としてアルキルベンゼン
系の油を使用している。

【００３９】図６において、５は密閉容器、６は電動要
素、８は冷凍機油、１７は固定スクロール鏡板１７ａ
と、固定スクロールラップ１７ｂとを有する固定スクロ
ール、１８は揺動スクロール鏡板１８ａと、揺動スクロ
ールラップ１８ｂと、揺動スクロール軸受部１８ｃと、
揺動スクロールオルダム溝１８ｄとを有する揺動スクロ
ール、１９はオルダムリング、１９ａは揺動スクロール
側オルダム爪、１９ｂはフレーム側オルダム爪、２０は
フレーム、２０ａはフレーム軸受部、２０ｂはフレーム
オルダム溝、２１はクランクシャフトである。

【００４０】図６において、電動要素６により駆動され
るクランクシャフト２１の回転力は、揺動スクロール軸
受部１８ｃを介して、揺動スクロール１８に伝えられ
る。揺動スクロール１８は自転防止機構であるオルダム
リング１９により円軌道を描く公転運動を行い、固定ス
クロール１７との間に形成される圧縮室の容積変化に従
って冷媒の圧縮が行われる。

【００４１】ここで、オルダムリング１９の揺動スクロ
ール側オルダム爪１９ａと、フレーム側オルダム爪１９
ｂとは、それぞれ揺動スクロール側オルダム溝１８ｄ
と、フレーム側オルダム溝２０ｂとにおいて、線接触し
ながら往復運動を繰り返しており、かつ高温となるた
め、厳しい潤滑環境にさらされている。

【００４２】また、揺動スクロール１８の公転運動によ
って、固定スクロールラップ１７ｂ及び揺動スクロール
ラップ１８ｂ先端部はそれぞれ固定スクロール鏡板１７
ａ、揺動スクロール鏡板１８ａと常に摺動しており、同
様に厳しい潤滑環境にさらされている。

【００４３】この実施の形態によれば、高圧シェルタイ
プのスクロール圧縮機１に封入する冷凍機油としてアル
キルベンゼン系の油を使用している。よって、アルキル
ベンゼン系の油の持つ高い潤滑性により、過酷な摺動条
件となる高圧シェルタイプのスクロール圧縮機１のオル
ダム爪１９ａ，１９ｂ・オルダム溝１８ｂ，２０ｂ、固
定・揺動スクロールラップ１７ｂ，１８ｂの先端部の摩
耗を抑えることが可能となり、信頼性が向上するととも
に摺動材料の変更・表面処理の追加等も必要なく価格も
低く抑えられる。

【００４４】また、高圧シェルタイプとしたことによる
吸入ガスの加熱・膨張損失の低減、低温起動時の冷凍機
油の発泡・油面低下の回避、および冷媒の溶解量が少な
いアルキルベンゼン系の油を使用したことによる回路内
冷媒封入量の削減の効果が得られるのは言うまでもな
い。

【００４５】実施の形態４．図７，８は実施の形態４を
示す図で、図７は冷媒循環システムの構成図、図８はロ
ータリ圧縮機のベーン・ローリングピストンの摺動速度
と圧縮機運転周波数の関係を示した図である。図７にお
いて、１は高圧シェルタイプの冷媒を圧縮するロータリ
圧縮機、２は高温高圧の過熱冷媒ガスを凝縮する凝縮
器、３は減圧装置、４は低温低圧の冷媒液を蒸発させる
蒸発器、８は密閉容器５底部に貯留される冷凍機油、２
２はロータリ圧縮機１の容量制御を行うためのインバー
タ制御装置である。

【００４６】インバータ制御装置２２により、ロータリ
圧縮機１内のモータの回転数を幅広く可変させることが
できる。また、冷媒回路内に封入する冷媒としてＨＣ系
冷媒、ロータリ圧縮機１に封入する冷凍機油としてアル
キルベンゼン系の油を使用している。尚、ロータリー圧
縮機１の圧縮要素は、実施の形態２の図４で示したもの
と同じ構成であり、ベーン先端部とローリングピストン
外周面は常に接触したまま摺動しており、厳しい潤滑環
境にさらされている。

【００４７】図８に示すように、圧縮機運転周波数の上
昇とともに、ローリングピストン１２の回転も上昇する
傾向にあり、ベーン・ローリングピストンの潤滑もより
厳しい状態となる。

【００４８】この実施の形態によれば、高圧シェルタイ
プのロータリ圧縮機１に封入する冷凍機油としてアルキ
ルベンゼン系の油を使用している。よって、アルキルベ
ンゼン系の油の持つ高い潤滑性により、インバータ制御
装置２２により高い周波数にて運転する場合でも、過酷
な摺動条件となる高圧シェルタイプのロータリ圧縮機１
のベーン・ローリングピストンの摩耗を抑えることが可
能となり、信頼性が向上するとともに摺動材料の変更・
表面処理の追加等も必要なく価格も低く抑えられる。

【００４９】これはスクロール圧縮機等、他の形式の圧
縮機においても同様に得られる効果であり、また、高圧
シェルタイプとしたことによる吸入ガスの加熱・膨張損
失の低減、低温起動時の冷凍機油の発泡・油面低下の回
避、および冷媒の溶解量が少ないアルキルベンゼン系の
油を使用したことによる回路内冷媒封入量の削減の効果
が得られるのは言うまでもない。

【００５０】実施の形態５．上記実施の形態では、冷媒
としてＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒を使用した冷媒
循環システムについて示したが、オゾン層保護・地球温
暖化の観点から、ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）や
ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ
（ハイドロフルオロカーボン）等を冷媒として用い、既
に生産出荷され、据えつけ稼動している冷媒循環システ
ムから、冷媒を排出して、ＨＣ（ハイドロカーボン）系
冷媒に交換する（いわゆるレトロフィット）場合につい
て適用しても良く、既に封入されているパラフィン系鉱
油やナフテン系鉱油、エステル油やエーテル油、ＰＡＧ
油等の合成油、もしくはそれらの混合油等の冷凍機油を
アルキルベンゼン系の油に交換する場合、もしくは冷媒
圧縮機をアルキルベンゼン系の油を冷凍機油として封入
した高圧シェルタイプの圧縮機に交換する場合について
も同様の効果を奏することができ、極めて信頼性の高い
冷媒循環システムを提供することが出来る。

【００５１】図９に、既設の冷媒循環システムより冷媒
をＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に交換するレトロフ
ィット方法のフローチャートを示す。この図からも解る
ように、レトロフィットの場合は、従来の冷媒やその冷
媒用の従来の冷凍機油を装置内から完全に排除すること
が出来ず、微量の冷媒や冷凍機油が冷媒循環システム内
へ残存した状態にて運転されるが、アルキルベンゼン系
の油の様にコンタミ耐力が高く、熱・化学的に安定な冷
凍機油の場合には、極めて優れた信頼性を有する。

【００５２】

【発明の効果】この発明に係る冷媒循環システムは、密
閉容器内が圧縮要素より吐出された高圧冷媒ガス雰囲気
である圧縮機と、冷媒回路内に封入されるＨＣ（ハイド
ロカーボン）系の冷媒と、圧縮機に封入されるアルキル
ベンゼン系の冷凍機油とを備えたことにより、圧縮機に
流入した冷媒ガスは直接圧縮要素に入るので、従来の低
圧シェルを使用した圧縮機に比べ、吸入ガスの電動要素
による加熱・膨張から生じる損失が少なく高い圧縮機効
率が得られる。また、圧縮機を高圧冷媒ガス雰囲気とし
たことで、圧縮機停止時に冷媒回路内の冷媒が温度差に
より移動し密閉容器内で液化して溜まり込む、いわゆる
寝込み現象が生じた場合においても、圧縮機起動時に密
閉容器内の圧力が低下して起こる油の発泡現象が生じな
いため、急激な油面低下により引き起こされる摺動部の
摩耗・焼き付き等の不具合が回避される。また、アルキ
ルベンゼン系の冷凍機油を使用したことで、鉱油に比べ
て冷凍機油中の冷媒の溶解量が減少するので、冷媒回路
内に封入する冷媒量は油中の溶け込み分を考慮して少な
くすることが可能となり、可燃性であるＨＣ系冷媒が回
路から漏洩した場合の安全性を向上させることができ
る。また、アルキルベンゼン系の油を使用したことで、
ＨＣ系冷媒が分子中に塩素を持たないために生じる冷媒
による潤滑効果の低下を、アルキルベンゼン系の冷凍機
油の高い潤滑性により補うため、圧縮機要素部の摩耗・
焼き付きに対する信頼性が向上するとともに、摺動材料
の変更・表面処理の追加等も必要なく価格も低く抑えら
れる。

【００５３】また、冷媒としてＲ２９０又はＲ６００ａ
を使用し、これらの冷媒とアルキルベンゼン系の油の組
合せたものは、油の持つ優れた潤滑性により摩耗量はＲ
２２と鉱油の組合せと同等に抑えられるという効果を奏
する。

【００５４】また、圧縮機がローリングピストンの回転
運動により冷媒の圧縮を行うロータリ圧縮機の場合、ア
ルキルベンゼン系の油の持つ高い潤滑性により、過酷な
摺動条件となるロータリ圧縮機のベーン・ローリングピ
ストンの摩耗を抑えることが可能となり、信頼性が向上
するとともに摺動材料の変更・表面処理の追加等も必要
なく価格も低く抑えられる。

【００５５】また、圧縮機がスクロール圧縮機の場合、
アルキルベンゼン系の油の持つ高い潤滑性により、過酷
な摺動条件となるスクロール圧縮機のオルダムリング・
スクロールラップの摩耗を抑えることが可能となり、信
頼性が向上するとともに摺動材料の変更・表面処理の追
加等も必要なく価格も低く抑えられる。

【００５６】また、圧縮機の容量制御をインバータ制御
装置で行う場合、アルキルベンゼン系の油の持つ高い潤
滑性により、インバータにて高速で運転される圧縮機の
摺動部摩耗を抑えることが可能となり、信頼性が向上す
るとともに摺動材料の変更・表面処理の追加等も必要な
く価格も低く抑えられる。

【００５７】また、圧縮機の容量制御をインバータ制御
装置で行い、圧縮機がロータリ圧縮機の場合、アルキル
ベンゼン系の油の持つ高い潤滑性により、さらに過酷な
摺動条件となるロータリ圧縮機のベーン・ローリングピ
ストンの摩耗を抑えることが可能となり、信頼性が向上
するとともに摺動材料の変更・表面処理の追加等も必要
なく価格も低く抑えられる。

【００５８】また、圧縮機の容量制御をインバータ制御
装置で行い、圧縮機がスクロール圧縮機の場合、さらに
過酷な摺動条件となるスクロール圧縮機のオルダムリン
グ・スクロールラップの摩耗を抑えることが可能とな
り、信頼性が向上するとともに摺動材料の変更・表面処
理の追加等も必要なく価格も低く抑えられる。

【００５９】また、レトロフィットを行う場合において
も、従来の冷媒やその冷媒用の従来の冷凍機油を装置内
から完全に排除することが出来ず、微量の冷媒や冷凍機
油が冷媒循環システム内へ残存した状態にて運転される
が、アルキルベンゼン系の油の様にコンタミ耐力が高
く、熱・化学的に安定な冷凍機油の場合には、極めて優
れた信頼性を有する。

【００６０】また、レトロフィットの場合に、圧縮機を
アルキルベンゼン系の油を冷凍機油として封入した高圧
シェルタイプの圧縮機に交換することにより、最良の選
択である高圧シェルタイプの圧縮機とアルキルベンゼン
系の油を組み合わせにでき、安全性・信頼性上の問題を
回避できるとともに、効率・コストについても効果を得
ることができるものである。

【００６１】また、圧縮機をロータリ圧縮機に交換する
レトロフィットの場合に、アルキルベンゼン系の油の持
つ高い潤滑性、熱安定性、化学安定性、絶縁性、冷媒と
の相溶性のため、潤滑条件の厳しい高圧シェルタイプの
ロータリ形式の冷媒圧縮機を使用した場合についても極
めて信頼性の高い冷媒循環システムを提供することがで
きる。

【００６２】また、圧縮機をスクロール圧縮機に交換す
るレトロフィットの場合に、アルキルベンゼン系の油の
持つ高い潤滑性、熱安定性、化学安定性、絶縁性、冷媒
との相溶性のため、潤滑条件の厳しい高圧シェルタイプ
のスクロール圧縮機を使用した場合についても極めて信
頼性の高い冷媒循環システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１を示す図で、冷媒循環システム
の構成図である。

【図２】 実施の形態１を示す図で、冷媒の冷凍機油中
への溶解量を示した図である。

【図３】 実施の形態１を示す図で、冷媒雰囲気中にお
ける冷凍機油の潤滑性を示した図である。

【図４】 実施の形態２を示す図で、ロータリー圧縮機
の圧縮要素を示す図である。

【図５】 実施の形態３を示す図で、冷媒循環システム
の構成図である。

【図６】 実施の形態３を示す図で、スクロール圧縮機
の断面図である。

【図７】 実施の形態４を示す図で、冷媒循環システム
の構成図である。

【図８】 実施の形態４を示す図で、ロータリ圧縮機の
ベーン・ローリングピストンの摺動速度と圧縮機運転周
波数の関係を示した図である。

【図９】 実施の形態５を示す図で、既設の冷媒循環シ
ステムより冷媒をＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に交
換するレトロフィット方法のフローチャート図である。

【図１０】 従来の冷媒循環システムを示す図で、冷媒
としてＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒、圧縮機として
低圧シェルタイプの圧縮機を用いた冷媒循環システムを
示す図である。

【図１１】 従来の冷媒循環システムを示す図で、冷媒
としてＨＣ系冷媒、圧縮機として高圧シェルタイプの圧
縮機を用いた冷媒循環システムを示す図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機、２ 凝縮器、３ 減圧装置、４ 蒸発器、
５ 密閉容器、６ 電動要素、７ 圧縮要素、８ 冷凍
機油、９ 四方弁、１０ シリンダー、１１ベーン、１
２ ローリングピストン、１３ クランクシャフト偏心
部、１４ 給油ポンプ穴、１５ 給油穴、１６ 油溝、
１７ 固定スクロール、１７ａ 固定スクロール鏡板、
１７ｂ 固定スクロールラップ、１８ 揺動スクロー
ル、１８ａ 揺動スクロール鏡板、１８ｂ 揺動スクロ
ールラップ、１８ｃ 揺動スクロール軸受部、１８ｄ
揺動スクロールオルダム溝、１９ オルダムリング、１
９ａ 揺動スクロール側オルダム爪、１９ａ フレーム
側オルダム爪、２０ フレーム、２０ａ フレーム軸受
部、２０ｂ フレームオルダム溝、２１ クランクシャ
フト、２２ インバータ制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 1/04 Ｆ２５Ｂ 1/04 Ａ 45/00 45/00 Ｚ // Ｃ１０Ｍ 105/06 Ｃ１０Ｍ 105/06 127/00 127/00 Ｃ１０Ｎ 30:06 40:30 (72)発明者 関屋 慎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H003 AA01 AB02 AC03 BD02 CD05 CF01 3H029 AA02 AA14 AA21 AB03 BB02 BB10 BB43 CC09 CC32 CC38 3H039 AA03 AA06 AA12 BB11 BB28 CC33 CC35 CC41 4H104 BA03A BA03C LA03 PA20

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を循環させる冷媒回路と、 この冷媒回路に設けられ、密閉容器内に電動要素と、こ
   の電動要素により駆動される圧縮要素とを有し、前記密
   閉容器内が前記圧縮要素より吐出された高圧冷媒ガス雰
   囲気である圧縮機と、 前記冷媒回路内に封入されるＨＣ（ハイドロカーボン）
   系の冷媒と、 前記圧縮機に封入されるアルキルベンゼン系の冷凍機油
   と、を備えたことを特徴とする冷媒循環システム。
2. 【請求項２】 前記冷媒として、Ｒ２９０又はＲ６００
   ａを使用したことを特徴とする請求項１記載の冷媒循環
   システム。
3. 【請求項３】 前記圧縮機をローリングピストンの回転
   運動により冷媒の圧縮を行うロータリ圧縮機で構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の冷媒循環システム。
4. 【請求項４】 前記圧縮機をスクロール圧縮機で構成し
   たことを特徴とする請求項１記載の冷媒循環システム。
5. 【請求項５】 前記圧縮機の容量制御を行うためのイン
   バータ制御装置を設けたことを特徴とする請求項１記載
   の冷媒循環システム。
6. 【請求項６】 前記圧縮機をロータリ圧縮機で構成した
   ことを特徴とする請求項５記載の冷媒循環システム。
7. 【請求項７】 前記圧縮機をスクロール圧縮機で構成し
   たことを特徴とする請求項５記載の冷媒循環システム。
8. 【請求項８】 冷媒回路内に封入する冷媒としてＣＦＣ
   （クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロクロ
   ロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカー
   ボン）等を用い、既に生産出荷され、据えつけ稼動して
   いる当該冷媒循環システムから、冷媒を排出して、ＨＣ
   （ハイドロカーボン）系冷媒に交換する（いわゆるレト
   ロフィット）場合において、 ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に入れ替えるととも
   に、圧縮機に封入された冷凍機油をアルキルベンゼン系
   の油に入れ替えることを特徴とする冷媒循環システム。
9. 【請求項９】 冷媒回路内に封入する冷媒としてＣＦＣ
   （クロロフルオロカーボン）やＨＣＦＣ（ハイドロクロ
   ロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカー
   ボン）等を用い、既に生産出荷され、据えつけ稼動して
   いる当該冷媒循環システムから、冷媒を排出して、ＨＣ
   （ハイドロカーボン）系冷媒に交換する（いわゆるレト
   ロフィット）場合において、 ＨＣ（ハイドロカーボン）系冷媒に入れ替えるととも
   に、圧縮機をアルキルベンゼン系の油を冷凍機油として
   封入した高圧シェルタイプの圧縮機に交換することを特
   徴とする冷媒循環システム。
10. 【請求項１０】 前記圧縮機をロータリ圧縮機に交換す
    ることを特徴とする請求項９記載の冷媒循環システム。
11. 【請求項１１】 前記圧縮機をスクロール圧縮機に交換
    することを特徴とする請求項９記載の冷媒循環システ
    ム。