JP2001255029A - Freezing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍装置に関
し、特に環境に対する負荷が小さくまた大きな熱量を取
り出すことが可能な冷凍装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus which has a small environmental load and can extract a large amount of heat.
【０００２】[0002]
【従来の技術】冷蔵庫、自動販売機及びショーケース用
の冷凍機は従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン
（ＣＦＣ−１２）などのクロロフルオロカーボン系冷媒
やクロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ−１２）などのハ
イドロクロロフルオロカーボン系冷媒が多様されてい
た。これらの冷媒は、大気中に放出されて地球上空のオ
ゾン層に到達すると、オゾン層を破壊する問題があるこ
とから、これまで冷凍機に使用されてきた冷媒であるク
ロロフルオロカーボン系フロンやハイドロクロロフルオ
ロカーボン系フロンが使用禁止または規制されつつあ
る。そのため、上記冷媒の代替フロンとして、ＣＨ2Ｆ
ＣＦ3（ＨＦＣ−１３４ａ）等のハイドロフルオロカー
ボン系のものが使用されるようになってきた。しかし、
ＨＦＣ冷媒であっても、地球環境問題のもう一つの課題
である地球温暖化に対する影響が、従来のＨＣＦＣ冷媒
のＨＣＦＣ−２２（ＣＨＣｌＦ2）と同程度に近いとい
う問題点がある。また、暖房および冷房、さらにこれら
の機能に加え給湯の機能を備えた冷凍装置においては、
従来の冷媒では放熱器において８０℃程度の熱を取り出
すことしかできず、たとえば１２０℃（得られる湯温に
しておよそ８０℃）といった高熱量を取り出すことは不
可能であり、給湯機能としては不充分であった。このよ
うに、環境に対する負荷が小さくかつ大きな熱量を取り
出すことが可能な冷凍装置は実現されていなかった。2. Description of the Related Art Refrigerators, vending machines and refrigerators for showcases are conventionally known as chlorofluorocarbon refrigerants such as dichlorodifluoromethane (CFC-12) or hydrochlorofluorocarbon refrigerants such as chlorodifluoromethane (HCFC-12). The refrigerants were varied. When these refrigerants are released into the atmosphere and reach the ozone layer above the earth, they have a problem of destruction of the ozone layer. Therefore, chlorofluorocarbon-based fluorocarbons and hydrochlorofluorocarbons, which have been used in refrigerators, have been used. Fluorocarbon-based fluorocarbons are being banned or regulated. Therefore, CH 2 F
Hydrofluorocarbon materials such as CF 3 (HFC-134a) have been used. But,
Even with the HFC refrigerant, there is a problem that the influence on global warming, which is another global environmental problem, is almost the same as that of the conventional HCFC refrigerant HCFC-22 (CHClF 2 ). In addition, in a refrigeration apparatus having a heating and cooling function, and a hot water supply function in addition to these functions,
The conventional refrigerant can only extract heat of about 80 ° C. from the radiator, and cannot extract a high amount of heat such as 120 ° C. (approximately 80 ° C. in the obtained hot water temperature). It was enough. As described above, a refrigeration apparatus that has a small load on the environment and can extract a large amount of heat has not been realized.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境に対す
る負荷が小さく、また高熱量を取り出すことが可能であ
り、かつ冷凍機油の圧縮機への戻りも良好な冷凍装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to reduce the load on the environment, to extract a large amount of heat, and to obtain a refrigerating machine oil. Another object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that can return to the compressor well.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、以
下の冷凍装置を提供することにより解決される。 （１）圧縮機、放熱器、膨張機構および蒸発器を含む冷
凍回路に冷媒として二酸化炭素を循環させる冷凍装置で
あって、前記圧縮機に用いる冷凍機油として粘度が４０
℃において５〜３００ｃＳｔであり、体積固有抵抗が１
０8Ω・ｃｍ以上であり、かつ二酸化炭素が飽和溶解し
たときの流動点が−３０℃以下である冷凍機油を用いる
ことを特徴とする冷凍装置。 （２）前記冷凍機油が高温高圧の二酸化炭素雰囲気下で
前記冷凍機油の機能低下を抑制する添加剤を含むことを
特徴とする前記（１）に記載の冷凍装置。 （３）前記添加剤が酸化防止剤であることを特徴とする
前記（１）または（２）に記載の冷凍装置。 （４）前記添加剤が水分および／または酸捕捉剤である
ことを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか１
に記載の冷凍装置。 （５）前記添加剤が極圧添加剤であることを特徴とする
前記（１）ないし（４）のいずれか１に記載の冷凍装
置。 （６）前記添加剤が金属不活性化剤であることを特徴と
する前記（１）ないし（５）のいずれか１に記載の冷凍
装置。 （７）冷媒である二酸化炭素の純度が９９．９ｖｏｌ％
以上で、全硫黄分が０．１ｗｔｐｐｍ以下であることを
特徴とする前記（１）ないし（６）のいずれか１に記載
の冷凍装置。 （８）冷媒回路における残留酸素が、冷凍回路の内容積
の０．１ｖｏｌ％以下であり、残留水分が冷媒と冷凍機
油の合計に対し５００ｐｐｍ以下であることを特徴とす
る前記（１）ないし（７）のいずれか１に記載の冷凍装
置。The above object of the present invention is attained by providing the following refrigeration apparatus. (1) A refrigeration apparatus for circulating carbon dioxide as a refrigerant in a refrigeration circuit including a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator.
5 to 300 cSt at ℃, and the volume resistivity is 1
A refrigerating machine characterized by using a refrigerating machine oil having a pour point of not more than 0 8 Ω · cm and a pour point of not more than -30 ° C when carbon dioxide is saturated and dissolved. (2) The refrigerating apparatus according to (1), wherein the refrigerating machine oil contains an additive that suppresses a decrease in the function of the refrigerating machine oil under a high-temperature and high-pressure carbon dioxide atmosphere. (3) The refrigeration apparatus according to (1) or (2), wherein the additive is an antioxidant. (4) The additive according to any one of (1) to (3), wherein the additive is a water and / or acid scavenger.
A refrigeration apparatus according to claim 1. (5) The refrigeration apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the additive is an extreme pressure additive. (6) The refrigeration apparatus according to any one of (1) to (5), wherein the additive is a metal deactivator. (7) The purity of carbon dioxide as a refrigerant is 99.9 vol%
The refrigerating apparatus according to any one of (1) to (6), wherein the total sulfur content is 0.1 wtppm or less. (8) The above (1) to (1), wherein the residual oxygen in the refrigerant circuit is 0.1 vol% or less of the internal volume of the refrigeration circuit, and the residual moisture is 500 ppm or less with respect to the total of the refrigerant and the refrigerating machine oil. The refrigeration apparatus according to any one of 7).
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】本発明の冷凍装置は、圧縮機、放
熱器、膨張機構および蒸発器を含む冷凍回路に冷媒とし
て二酸化炭素を循環させる冷凍装置であって、圧縮機に
用いる冷凍機油として粘度が４０℃において５〜３００
ｃＳｔであり、体積固有抵抗が１０8Ω・ｃｍ以上で、
かつ二酸化炭素が飽和溶解したときの流動点が−３０℃
以下であることを特徴とし、冷媒として二酸化炭素を使
用しかつ圧縮機に封入する冷凍機油として、前記のごと
き特徴を有する冷凍機油を使用したことにより、環境に
対する影響が小さくまた高熱量を取り出すことが可能な
冷凍装置であって、圧縮機への冷凍機油の戻りが良好で
焼きつきを起こさない冷凍装置を実現することができた
ものである。本発明の冷凍装置は、冷却（冷房等）だけ
を目的とするのみならず、冷却（冷房等）および加熱
（暖房、給湯等）の両機能を備えた冷凍装置にも使用す
ることが可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The refrigerating apparatus of the present invention is a refrigerating apparatus for circulating carbon dioxide as a refrigerant in a refrigerating circuit including a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator. 5 to 300 at 40 ° C
cSt, volume resistivity is 10 8 Ω · cm or more,
The pour point when carbon dioxide is saturated and dissolved is -30 ° C
By using carbon dioxide as a refrigerant and using a refrigerating machine oil having the above characteristics as a refrigerating machine oil to be sealed in a compressor, the effect on the environment is small and a large amount of heat can be extracted. And a refrigerating machine that can return the refrigerating machine oil to the compressor well and does not cause seizure. The refrigeration apparatus of the present invention can be used not only for cooling (cooling and the like) but also for a refrigeration apparatus having both functions of cooling (cooling and the like) and heating (heating and hot water supply). is there.
【０００６】次に、本発明の冷凍装置を図を用いて説明
する。図１は、本発明の冷凍装置における冷凍回路の一
例を説明する概念図である。図１は冷房および暖房が可
能な冷凍装置の冷凍回路の一例を示す。図１中、１００
は圧縮機、１２０は室外熱交換器（冷房時には放熱器と
して、暖房時（または加熱時）には蒸発器として機
能）、１４０は膨張機構、１６０は室内熱交換器（冷房
時には蒸発器として、暖房時（または加熱時）には放熱
器として機能）、１８０は四方弁、２００は乾燥装置を
それぞれ示す。また矢印は冷媒が流れる方向を示し、実
線は室内熱交換器が冷房を行う場合を、破線は室内熱交
換器が暖房を行う場合を示す。乾燥装置は、図１では膨
張弁と室内熱交換器の間に設けている例を示している
が、この位置だけでなく、低圧の位置に設けてもよい。
なお、図１の実線は冷房時の乾燥装置の位置を示してい
る。暖房（加熱）時には点線で示す位置に乾燥装置の接
続を切り換えることができるような配管切換部を設け
る。Next, the refrigeration apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example of a refrigeration circuit in a refrigeration apparatus of the present invention. FIG. 1 shows an example of a refrigeration circuit of a refrigeration apparatus capable of cooling and heating. In FIG. 1, 100
Is a compressor, 120 is an outdoor heat exchanger (functions as a radiator during cooling, functions as an evaporator during heating (or heating)), 140 is an expansion mechanism, 160 is an indoor heat exchanger (as an evaporator during cooling, At the time of heating (or at the time of heating), 180 indicates a four-way valve, and 200 indicates a drying device. Arrows indicate the direction in which the refrigerant flows, solid lines indicate cases where the indoor heat exchanger performs cooling, and broken lines indicate cases where the indoor heat exchanger performs heating. FIG. 1 shows an example in which the drying device is provided between the expansion valve and the indoor heat exchanger. However, the drying device may be provided not only at this position but also at a low pressure position.
The solid line in FIG. 1 indicates the position of the drying device during cooling. At the time of heating (heating), a pipe switching portion is provided at a position shown by a dotted line so that the connection of the drying device can be switched.
【０００７】例えば、室内を冷房する場合、圧縮機１０
０より断熱的に圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、四方
弁２００を通り室外熱交換器１２０で冷却され、低温高
圧の冷媒液となる。この冷媒液は膨張機構１４０（例え
ば、キャピラリーチューブ、温度式膨張弁など）で断熱
的に減圧され、僅かにガスを含む低温低圧液となって室
内熱交換器１６０に至り、室内の空気から熱を得て低温
ガスの状態で再び四方弁２００を通って圧縮機１００に
至る。室内を暖房する場合は、四方弁２００によって冷
媒の流れは逆方向に変えられ、逆の作用となる。For example, when cooling a room, the compressor 10
The high-temperature and high-pressure refrigerant gas adiabatically compressed from zero passes through the four-way valve 200 and is cooled by the outdoor heat exchanger 120 to become a low-temperature and high-pressure refrigerant liquid. This refrigerant liquid is adiabatically decompressed by an expansion mechanism 140 (for example, a capillary tube, a temperature-type expansion valve, etc.), becomes a low-temperature low-pressure liquid containing a slight amount of gas, reaches the indoor heat exchanger 160, and generates heat from indoor air. And the compressed gas is returned to the compressor 100 through the four-way valve 200 again in a low-temperature gas state. When heating the room, the flow of the refrigerant is changed in the opposite direction by the four-way valve 200, and the operation is reversed.
【０００８】次に、本発明の冷凍装置において使用され
る圧縮機の一例を示す。図２は、本発明の冷凍装置に使
用する２シリンダの回転式圧縮機（ロータリ式コンプレ
ッサ）の一例を示すもので、冷媒ガスである二酸化炭素
ガスを二段階で圧縮する。図２中、１は回転式圧縮機、
２は鉄などの金属からなる密閉容器、２Ａは容器体、２
Ｂは密閉蓋、３は電動要素、４は電動要素の回転軸、５
は回転軸４により駆動される回転圧縮要素、６は密閉蓋
２Ｂ に取りつけられた前記電動要素３に電力を供給す
るためのターミナル端子（配線は省略）をそれぞれ示
す。Next, an example of a compressor used in the refrigeration apparatus of the present invention will be described. FIG. 2 shows an example of a two-cylinder rotary compressor (rotary compressor) used in the refrigeration apparatus of the present invention, in which carbon dioxide gas as a refrigerant gas is compressed in two stages. In FIG. 2, 1 is a rotary compressor,
2 is a sealed container made of metal such as iron, 2A is a container, 2
B is a closed lid, 3 is an electric element, 4 is a rotating shaft of the electric element, 5
Denotes a rotary compression element driven by the rotary shaft 4, and 6 denotes a terminal terminal (wiring omitted) for supplying electric power to the electric element 3 attached to the closed lid 2B.
【０００９】電動要素３は、ロータ７及びステータ８か
らなり、ロータ７は電磁鋼板からなる積層体１０の内部
に図示しない永久磁石を設けてなるもので、ステータ８
はリング状の電磁鋼板を積層した積層体１２に巻線１１
を取り付けてなるものである。尚、９はバランサーであ
る。この構造は、直流モータと称するものであるが、積
層した電磁鋼板にアルミニウム製のアルミ芯を挿入して
なる交流モータと称するモータを用いてもよい。また、
回転圧縮要素５は、プレートミドル（中間仕切板）１３
と、このプレートミドル１３の上下に取り付けられた上
シリンダ１４、下シリンダ１５と、この上下シリンダ１
４、１５ 内を回転軸４ の上下偏心部１６、１７ によ
って回転する上下ローラ１８、１９ と、この上下ロー
ラ１８、１９に接して上下シリンダ１４、１５内を高圧
室と低圧室とに区画する上下ベーン２０、２１と、上下
シリンダ１４、１５の上下の開口を閉塞すると共に、前
記回転軸４の回転を許容するメインフレーム２２、ベア
リングプレート２３とで構成されている。The electric element 3 is composed of a rotor 7 and a stator 8, and the rotor 7 is provided with a permanent magnet (not shown) inside a laminated body 10 made of an electromagnetic steel plate.
Is a winding 11 on a laminated body 12 in which ring-shaped electromagnetic steel sheets are laminated.
Is attached. In addition, 9 is a balancer. Although this structure is referred to as a DC motor, a motor referred to as an AC motor in which an aluminum core made of aluminum is inserted into a laminated electromagnetic steel plate may be used. Also,
The rotary compression element 5 includes a plate middle (intermediate partition) 13
An upper cylinder 14 and a lower cylinder 15 mounted above and below the plate middle 13,
Upper and lower rollers 18 and 19 that rotate inside the upper and lower rollers 4 and 15 by the upper and lower eccentric portions 16 and 17 of the rotating shaft 4, and partition the inside of the upper and lower cylinders 14 and 15 into a high-pressure chamber and a low-pressure chamber in contact with the upper and lower rollers 18 and 19. It comprises upper and lower vanes 20 and 21, a main frame 22 for closing the upper and lower openings of the upper and lower cylinders 14 and 15 and allowing rotation of the rotary shaft 4, and a bearing plate 23.
【００１０】更にこれらは、メインフレーム２２、上シ
リンダ１４、プレートミドル１３、下シリンダ１５、ベ
アリングプレート２３の順に配置され、ボルト２４にて
連結されているものである。Further, they are arranged in the order of a main frame 22, an upper cylinder 14, a plate middle 13, a lower cylinder 15, and a bearing plate 23, and are connected by bolts 24.
【００１１】また、前記回転軸４には、前記回転圧縮要
素５の各摺動部に潤滑油、即ちオイルを供給するための
給油孔２５が設けられている。更に、回転軸４の外周面
には、この給油孔２５と連通し、オイルを上下ローラ１
８、１９の内側に導く給油溝２６が形成されている。更
に、前記上下ベーン２０、２１には前記上下ローラ１
８、１９に対して常時付勢するためのスプリング２７が
設けられている。また、前記上下シリンダ１４、１５に
は冷媒を導入する上下導入管（図示せず）が設けられて
いると共に、冷媒を吐出する上下出口管３０、３１がそ
れぞれ設けられている。そして、これら上下導入管及び
上下出口管３０、３１には冷媒配管３４、３２がそれぞ
れ接続され、冷媒配管３３は上シリンダ１４に接続して
いる。また、冷媒配管４４は、後述の過冷却器４２から
の冷媒が通る管であり、前記冷媒配管３４とは、サクシ
ョンマフラー３６内で結合されている。尚 、３５は密
閉容器２を支持するための台座である。そして、圧縮機
の容器体２Ａの底部には、冷凍機油が貯留される。The rotary shaft 4 is provided with an oil supply hole 25 for supplying lubricating oil, that is, oil, to each sliding portion of the rotary compression element 5. Further, the outer peripheral surface of the rotating shaft 4 communicates with the oil supply hole 25 so that the oil is supplied to the upper and lower rollers 1.
An oil supply groove 26 leading to the inside of each of 8 and 19 is formed. Further, the upper and lower vanes 20 and 21 are provided with the upper and lower rollers 1.
A spring 27 for constantly biasing the springs 8 and 19 is provided. The upper and lower cylinders 14 and 15 are provided with upper and lower introduction pipes (not shown) for introducing the refrigerant, and upper and lower outlet pipes 30 and 31 for discharging the refrigerant, respectively. Refrigerant pipes 34 and 32 are connected to the upper and lower introduction pipes and the upper and lower outlet pipes 30 and 31, respectively, and the refrigerant pipe 33 is connected to the upper cylinder 14. The refrigerant pipe 44 is a pipe through which a refrigerant from a subcooler 42 described later passes, and is connected to the refrigerant pipe 34 in the suction muffler 36. Reference numeral 35 denotes a pedestal for supporting the closed container 2. Refrigeration oil is stored at the bottom of the container 2A of the compressor.
【００１２】次に前記のごとき２シリンダ回転圧縮機を
用いた冷凍サイクルについて説明する。図３は、図２で
示す２シリンダ回転圧縮機を用いる冷凍サイクルの概念
図であり、四方弁および乾燥装置は省略している。図３
中、１は２シリンダ回転圧縮機、３７は凝縮器、３８は
冷却器（蒸発器）、３９は膨張弁、４１はバイパス膨張
弁、４２は過冷却器をそれぞれ示し、３２、３３、４
０、４１、４３および４４はそれぞれ冷媒配管を示す。
３４、、回転式圧縮機１の下シリンダ１５に設けられた
下出口管３１は、凝縮器３７と、吐出側冷媒配管３２を
介して接続されており、また、上シリンダ１４は吸込側
冷媒配管３３を介して冷却器３８と接続されている。Next, a refrigeration cycle using the two-cylinder rotary compressor as described above will be described. FIG. 3 is a conceptual diagram of a refrigeration cycle using the two-cylinder rotary compressor shown in FIG. 2, omitting a four-way valve and a drying device. FIG.
Among them, 1 is a two-cylinder rotary compressor, 37 is a condenser, 38 is a cooler (evaporator), 39 is an expansion valve, 41 is a bypass expansion valve, 42 is a subcooler, 32, 33, 4
Reference numerals 0, 41, 43, and 44 denote refrigerant pipes, respectively.
The lower outlet pipe 31 provided in the lower cylinder 15 of the rotary compressor 1 is connected to a condenser 37 via a discharge side refrigerant pipe 32, and the upper cylinder 14 is connected to a suction side refrigerant pipe. It is connected to a cooler 38 via 33.
【００１３】圧縮機１からの高温高圧の圧縮ガス（図の
Ｂ点）は凝縮器３７で放熱するとともに高温高圧の液体
（図のＣ点）となる。高温高圧の液体は、途中で分岐
し、１つはバイパス膨張弁４１を通って低温低圧の液体
となり（Ｄ点参照）さらに過冷却器４２を通る。Ｃ点か
らの冷媒で分岐したもう一方の冷媒は、冷媒配管４０内
を流れ、前記過冷却器４２においてバイパス膨張弁４１
を通って低温低圧の液体となった冷媒と熱交換される。
たとえば過冷却器４２を二重管に構成し、内側にバイパ
ス管４３からの冷媒を、外側に冷媒配管４０からの冷媒
が流れるようにする、あるいはこの逆にすることにより
熱交換を行って、より低温の冷媒とする。バイパス膨張
弁４１および過冷却器４２を通った冷媒は、冷媒管４４
内を流れ、後述の冷媒管３４からの冷媒と合流して圧縮
機１に入り、下シリンダ１５により圧縮を受け冷媒配管
３２に向かう。冷媒配管３４からの冷媒は、上シリンダ
１４によって圧縮され高温高圧になった冷媒である。上
記の２シリンダ回転圧縮機を用いた冷凍回路において
は、上記のような構成としたために圧縮機における圧力
を中間圧とすることができ、またバイパス膨張弁および
過冷却機圧縮機からの吐出ガスの温度を低く抑えること
ができる。上記の例では、圧縮機は２段で圧縮するタイ
プのものを説明したが、本発明の冷凍回路において使用
する圧縮機は、１段で圧縮するものであってもよい。The high-temperature and high-pressure compressed gas (point B in the figure) from the compressor 1 is radiated by the condenser 37 and becomes a high-temperature and high-pressure liquid (point C in the figure). The high-temperature and high-pressure liquid branches on the way, and one of the high-temperature and high-pressure liquid passes through the bypass expansion valve 41 to become a low-temperature and low-pressure liquid (see point D) and further passes through the subcooler 42. The other refrigerant branched by the refrigerant from the point C flows in the refrigerant pipe 40, and in the subcooler 42, the bypass expansion valve 41
The heat is exchanged with the refrigerant that has become a low-temperature low-pressure liquid through the refrigerant.
For example, the supercooler 42 is configured as a double pipe, and the refrigerant from the bypass pipe 43 flows inward, and the refrigerant from the refrigerant pipe 40 flows outward, or vice versa to perform heat exchange. Use a lower temperature refrigerant. The refrigerant that has passed through the bypass expansion valve 41 and the subcooler 42 is
The refrigerant flows into the compressor 1 and merges with a refrigerant from a refrigerant pipe 34 described later, enters the compressor 1, is compressed by the lower cylinder 15, and travels toward the refrigerant pipe 32. The refrigerant from the refrigerant pipe 34 is a refrigerant that has been compressed by the upper cylinder 14 to have a high temperature and a high pressure. In the refrigeration circuit using the above-described two-cylinder rotary compressor, the pressure in the compressor can be set to an intermediate pressure because of the above-described configuration, and the discharge gas from the bypass expansion valve and the supercooler compressor can be obtained. Temperature can be kept low. In the above-described example, the type in which the compressor is compressed in two stages has been described. However, the compressor used in the refrigeration circuit of the present invention may be one in which compression is performed in one stage.
【００１４】本発明の冷凍装置は、放熱器からの熱を取
り出して利用する湯沸し機、蒸発器で冷却を行う通常の
冷凍庫、冷凍冷蔵庫、エアコン、除湿機、自動販売機、
ショーケース等に好ましく用いられる。The refrigeration apparatus of the present invention includes a water heater that extracts and uses heat from a radiator, a normal freezer that cools with an evaporator, a refrigerator, an air conditioner, a dehumidifier, a vending machine,
It is preferably used for showcases and the like.
【００１５】本発明の冷凍装置で使用する冷媒である二
酸化炭素の純度は９９．９ｖｏｌ％以上であることが好
ましく、また、全硫黄分が０．１ｗｔｐｐｍ以下である
ことが好ましい。純度は９９．９ｖｏｌ％より低いと不
純物の影響が出る場合があるので、前記の純度以上であ
ることが好ましい。また全硫黄分が０．１ｗｔｐｐｍを
超えると、配管である銅との反応が許容量を超えるため
好ましくない。[0015] The purity of carbon dioxide as a refrigerant used in the refrigeration system of the present invention is preferably 99.9 vol% or more, and the total sulfur content is preferably 0.1 wtppm or less. If the purity is lower than 99.9 vol%, the influence of impurities may occur, so that the purity is preferably higher than the above-mentioned purity. On the other hand, if the total sulfur content exceeds 0.1 wtppm, the reaction with copper as a pipe exceeds the allowable amount, which is not preferable.
【００１６】冷凍機油は、圧縮機のなかに封入される潤
滑油であり、冷凍回路を冷媒および少量の冷凍機油の混
合物がその系全体にわたって循環することになる。した
がって、この冷凍機油の低温特性および冷媒に対する混
和性は、この冷却系の性能に対して重要な要素となる。
冷媒および冷凍機油の混合物は、冷凍装置における作動
温度において安定（たとえば耐加水分解性）でなければ
ならず、しかも圧縮機をはじめとする冷凍回路において
使用する材料に対して、有害な作用（たとえば腐食性、
絶縁性低下）を及ぼしてはならない。また、冷凍機油の
一部は、圧縮された冷媒ガスに混入し、冷媒と共に冷凍
機の冷凍回路内を循環して、毛細管あるいは膨張弁など
の膨張機構を経て蒸発器に流入する。冷凍回路における
低温部分では圧縮機から移動した冷凍機油は流動性を失
いやすく、そのままそこに留まりやすい。冷凍機油が蒸
発器から圧縮機に戻らないと、圧縮機において油面低下
が起こり、かじりや焼きつきが発生する。冷凍機油の４
０℃における粘度は５〜３００ｃＳｔであることが必要
である。３００以上であると流動性が十分でなく特に低
温下では流動性を失い易い。また、５以下であると、潤
滑面における油膜強度不足や圧縮機構におけるシール効
果不足となりやすい。また、冷凍機油に対する二酸化炭
素の溶解度が大きいものが好ましい。このような冷凍機
油を用いることにより、冷凍機油に二酸化炭素が溶解す
ると、流動点を冷凍機油が本来有している流動点よりさ
らに、低温側に移行させることが可能である。すなわ
ち、二酸化炭素が飽和溶解したときの流動点が−３０℃
以下であるような冷凍機油が好ましく用いられる。さら
に、本発明の冷凍装置における冷凍機油の体積固有抵抗
は１０8Ω・ｃｍ以上であることが必要である。Refrigeration oil is lubricating oil sealed in a compressor, and a mixture of a refrigerant and a small amount of refrigeration oil circulates through the refrigeration circuit throughout the entire system. Therefore, the low-temperature characteristics of the refrigerating machine oil and the miscibility with the refrigerant are important factors for the performance of the cooling system.
The mixture of the refrigerant and the refrigerating machine oil must be stable (eg, resistant to hydrolysis) at the operating temperature of the refrigerating apparatus, and also have a detrimental effect on the materials used in the refrigerating circuit including the compressor (eg, Corrosive,
(Reduction in insulation). A part of the refrigerating machine oil is mixed with the compressed refrigerant gas, circulates together with the refrigerant in the refrigerating circuit of the refrigerating machine, and flows into the evaporator via an expansion mechanism such as a capillary tube or an expansion valve. In the low temperature part of the refrigeration circuit, the refrigerating machine oil transferred from the compressor easily loses its fluidity and tends to stay there. If the refrigerating machine oil does not return from the evaporator to the compressor, the oil level in the compressor will drop, causing galling and seizure. Refrigerator oil 4
The viscosity at 0 ° C. needs to be 5 to 300 cSt. If it is more than 300, the fluidity is not sufficient and the fluidity tends to be lost particularly at low temperatures. On the other hand, if it is less than 5, the oil film strength on the lubricating surface tends to be insufficient and the sealing effect in the compression mechanism tends to be insufficient. Further, those having a high solubility of carbon dioxide in refrigerating machine oil are preferable. By using such refrigerating machine oil, when carbon dioxide is dissolved in the refrigerating machine oil, it is possible to shift the pour point to a lower temperature side than the pour point originally possessed by the refrigerating machine oil. That is, the pour point when carbon dioxide is saturated and dissolved is −30 ° C.
The following refrigerating machine oils are preferably used. Further, the volume resistivity of the refrigerating machine oil in the refrigerating apparatus of the present invention needs to be 10 8 Ω · cm or more.
【００１７】上記のごとき条件を満たす冷凍機油として
は、一般的な鉱油系油、エーテル系合成油、エステル系
合成油、フッ素系合成油などが使用される。鉱油系油と
しては、パラフィン油、ナフテン油などが用いられる。
また、エーテル系合成油としてはポリアルキレングリコ
ール、たとえばポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコールが用いられる。エステル系合成油として
は、たとえばポリオールエステル油、カーボネートエス
テル等が用いられる。ポリアルキレングリコールとして
はポリプロピレングリコールが好ましく使用される。ま
た前記エステル系合成油としては、多価アルコールと多
価カルボン酸からのポリエステルが好ましく用いられ、
中でもペンタエリスリトール（ＰＥＴ）、トリメチロー
ルプロパン（ＴＭＰ）、ネオペンチルグリコール（ＮＰ
Ｇ）から選ばれる多価アルコールと脂肪酸とから合成さ
れるポリオールエステル系油が好ましく使用される。前
記の冷凍機油の中でもポリアルキレングリコール等のエ
ーテル系合成油が好ましく使用される。また、前記冷凍
機油としては１種あるいは２種以上の冷凍機油を混合し
てもよい。As the refrigerating machine oil satisfying the above conditions, general mineral oils, ether synthetic oils, ester synthetic oils, fluorine synthetic oils and the like are used. As the mineral oil, paraffin oil, naphthenic oil and the like are used.
Further, as the ether-based synthetic oil, a polyalkylene glycol such as polyethylene glycol or polypropylene glycol is used. As the ester-based synthetic oil, for example, polyol ester oil, carbonate ester and the like are used. As the polyalkylene glycol, polypropylene glycol is preferably used. As the ester-based synthetic oil, a polyester from a polyhydric alcohol and a polycarboxylic acid is preferably used,
Above all, pentaerythritol (PET), trimethylolpropane (TMP), neopentyl glycol (NP
A polyol ester oil synthesized from a polyhydric alcohol selected from G) and a fatty acid is preferably used. Among the refrigerating machine oils, ether-based synthetic oils such as polyalkylene glycol are preferably used. Further, as the refrigerating machine oil, one or more refrigerating machine oils may be mixed.
【００１８】前記冷凍機油には、消泡剤、酸化防止剤、
水分および／または酸捕捉剤、極圧添加剤若しくは耐摩
耗性向上剤、金属不活性化剤等の、添加剤を添加するこ
とにより、冷凍機油の変性（分解、酸化劣化、スラッジ
生成等）を防止することが好ましい。この他に耐熱性向
上剤、腐食防止剤、防錆剤等を適宜添加してもよい。冷
凍機油に対する添加剤は、冷凍機油自身に特定の効果を
発現させるのみならず、結果的にコンプレッサの摺動
部、絶縁材や配管金属に対しても効果を発揮させるもの
である。これらの添加剤は１種または２種以上を配合す
ることも可である。また、前記添加剤は、高温高圧の二
酸化炭素雰囲気下において前記冷凍機油の機能低下を抑
制するものであることが好ましい。また、前記のように
冷凍回路の中を冷媒と少量の冷凍機油の混合物が循環す
るため、冷凍機油が冷凍回路で使用する材料に有害な作
用を及ぼさないようにすることも必要である。さらに、
本件発明においては冷媒として二酸化炭素を使用するた
め、前記の添加剤は二酸化炭素を冷媒として用いる冷凍
回路に用いても安定な性質を有していることが必要であ
る。The refrigerating machine oil includes an antifoaming agent, an antioxidant,
Addition of additives such as moisture and / or acid scavengers, extreme pressure additives or antiwear agents, metal deactivators, etc. to modify the refrigerating machine oil (decomposition, oxidative deterioration, sludge formation, etc.) Preferably, it is prevented. In addition, a heat resistance improver, a corrosion inhibitor, a rust inhibitor, and the like may be appropriately added. The additive to the refrigerating machine oil not only exerts a specific effect on the refrigerating machine oil itself, but also exerts an effect on the sliding portion of the compressor, the insulating material and the piping metal as a result. These additives can be used alone or in combination of two or more. Further, it is preferable that the additive suppresses a decrease in the function of the refrigerating machine oil under a high-temperature and high-pressure carbon dioxide atmosphere. In addition, since the mixture of the refrigerant and a small amount of the refrigerating machine oil circulates in the refrigerating circuit as described above, it is necessary to prevent the refrigerating machine oil from having a harmful effect on the materials used in the refrigerating circuit. further,
In the present invention, since carbon dioxide is used as a refrigerant, the additive needs to have stable properties even when used in a refrigeration circuit using carbon dioxide as a refrigerant.
【００１９】消泡剤としては、ジメチルポリシロキサン
油、トリフルオロプロピルメチルシリコーン油、フェニ
ルメチルシリコーン油等が好ましく使用される。消泡剤
の添加量は冷凍機油に対し１〜５０ｐｐｍが好ましい。
１ｐｐｍより少ないと消泡剤としての効果が十分でな
く、また５０ｐｐｍを超えて添加しても消泡剤としての
効果が増加しないので、前記範囲が好ましい。消泡剤を
添加することにより、冷媒封入前に冷媒圧縮機と回路内
の空気を脱気する際、冷凍機油から発生する泡量を低減
し、脱気装置への泡混入を防止することができる他、冷
凍機油に溶存している気体を脱気する際の泡立ちを防止
するなどが可能である。As antifoaming agents, dimethylpolysiloxane oil, trifluoropropylmethylsilicone oil, phenylmethylsilicone oil and the like are preferably used. The addition amount of the defoaming agent is preferably 1 to 50 ppm based on the refrigerating machine oil.
If the amount is less than 1 ppm, the effect as an antifoaming agent is not sufficient, and if it exceeds 50 ppm, the effect as an antifoaming agent does not increase, so the above range is preferable. By adding an anti-foaming agent, the amount of foam generated from the refrigerating machine oil can be reduced when air in the refrigerant compressor and the circuit is degassed before filling the refrigerant, and foam is prevented from being mixed into the deaerator. Besides, it is possible to prevent foaming when degassing gas dissolved in the refrigerating machine oil.
【００２０】また、前記酸化防止剤としてはジターシャ
リーブチルパラクレゾール（ＤＢＰＣ）、２，６−ジ−
ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４，４′−メレチ
ンビス（２，６−ジ−ブチルフェノール）、２，２′−
チオビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等
のヒンダードフェノール系酸化防止剤、ｐ，ｐ′−ジオ
クチルジフェニルアミン、３，７−ジオクチルフェノチ
アジン、フェニルーα−ナフチルアミン、ジ（アルキル
フェニル）アミン（アルキル基は炭素数４〜２０）、フ
ェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジフェニルアミ
ン（アルキル基は炭素数４〜２０）、Ｎ−ニトロソジフ
ェニルアミン、フェノチアジン、Ｎ、Ｎ’−ジナフチル
−ｐ−フェニレンジアミン、アクリジン、Ｎ−メチルフ
ェノチアジン、Ｎ−エチルフェノチアジン、ジビルジル
アミン、ジフェニルアミン、フェノールアミン、２，６
−ジ−ｔ−ブチル−α−ジメチルアミノパラクレゾール
等のアミン系酸化防止剤、アルキルジサルファイド等の
硫黄系などが使用できる。中でも特にＤＢＰＣが好まし
く使用される。酸化防止剤の添加量は冷凍機油に対し
０．１〜０．５重量％が好ましい。０．１重量％より少
ないと酸化防止剤としての効果が十分でなく、また０．
５重量％を超えて添加しても酸化防止剤としての効果が
それ以上得られないので前記範囲が好ましい。冷凍回路
における残留酸素は冷凍回路内容積に対し０．１ｖｏｌ
％以下であることが好ましい。The antioxidants include di-tert-butyl paracresol (DBPC), 2,6-di-
t-butyl-4-methylphenol, 4,4'-meletin bis (2,6-di-butylphenol), 2,2'-
Hindered phenolic antioxidants such as thiobis (4-methyl-6-t-butylphenol), p, p'-dioctyldiphenylamine, 3,7-dioctylphenothiazine, phenyl-α-naphthylamine, di (alkylphenyl) amine (alkyl Groups having 4 to 20 carbon atoms), phenyl-α-naphthylamine, alkyldiphenylamine (alkyl groups having 4 to 20 carbon atoms), N-nitrosodiphenylamine, phenothiazine, N, N′-dinaphthyl-p-phenylenediamine, acridine, N -Methylphenothiazine, N-ethylphenothiazine, divirdylamine, diphenylamine, phenolamine, 2,6
Amine-based antioxidants such as -di-t-butyl-α-dimethylaminoparacresol, and sulfur-based such as alkyl disulfide can be used. Among them, DBPC is particularly preferably used. The addition amount of the antioxidant is preferably 0.1 to 0.5% by weight based on the refrigerating machine oil. If the amount is less than 0.1% by weight, the effect as an antioxidant is not sufficient, and
The above range is preferable because the effect as an antioxidant cannot be obtained any more even if it is added in excess of 5% by weight. Residual oxygen in the refrigeration circuit is 0.1 vol.
% Is preferable.
【００２１】冷凍機油には水分および／または酸捕捉剤
を添加することが好ましい。水および酸性物質は圧縮機
の中で使用される金属を腐食させる原因となる他、冷凍
機油としてエステル系油を用いた場合加水分解を起こ
し、脂肪酸成分を遊離させ、これがまた腐食や金属石鹸
の生成による閉塞現象などを起こすこと、さらに、エス
テル系絶縁材の加水分解を引き起こすことなどが危惧さ
れる。 水分および／または酸捕捉剤としては、エポキ
シ化合物、カルボジイミド化合物等が用いられる。ま
た、エポキシ化合物はラジカルを補足することもでき
る。前記エポキシ系化合物としては、グリシジルエステ
ル、グリシジルエーテル等が例示される。たとえばフェ
ニルグリシジルエーテル型エポキシ化合物およびエポキ
シ化脂肪酸モノエステル等を使用することができる。例
えば、フェニルグリシジルエーテル、アルキルフェニル
グリシジルエーテルを用いることができ、アルキルフェ
ニルグリシジルエーテルとしては、炭素数１〜１３のア
ルキル基を１〜３個有するものであり、エポキシ化脂肪
酸モノエステルとしては、例えば、エポキシ化された炭
素数１２〜２０の脂肪酸と炭素数１〜８のアルコールま
たはフェノール、アルキルフェノールとのエステルを挙
げることができる。特に、エポキシステアリン酸のブチ
ル、ヘキシル、ベンジル、シクロヘキシル、メトキシエ
チル、オクチルおよびフェニル等が好ましい。It is preferable to add a water and / or acid scavenger to the refrigerating machine oil. Water and acidic substances cause corrosion of metals used in compressors.In addition, when ester oil is used as refrigerating machine oil, it causes hydrolysis and liberates fatty acid components, which also causes corrosion and metal soap. It is feared that a clogging phenomenon or the like due to the generation is caused, and that the ester-based insulating material is hydrolyzed. As the water and / or acid scavenger, an epoxy compound, a carbodiimide compound, or the like is used. Epoxy compounds can also scavenge radicals. Examples of the epoxy compound include glycidyl esters and glycidyl ethers. For example, a phenylglycidyl ether type epoxy compound and an epoxidized fatty acid monoester can be used. For example, phenyl glycidyl ether and alkyl phenyl glycidyl ether can be used. As the alkyl phenyl glycidyl ether, those having 1 to 3 alkyl groups having 1 to 13 carbon atoms, and as the epoxidized fatty acid monoester, for example, And an ester of an epoxidized fatty acid having 12 to 20 carbon atoms and an alcohol or phenol having 1 to 8 carbon atoms, or an alkylphenol. Particularly, butyl, hexyl, benzyl, cyclohexyl, methoxyethyl, octyl, phenyl and the like of epoxystearic acid are preferred.
【００２２】水分および／または酸捕捉剤の添加量は冷
凍機油に対し０．１〜０．５重量％が好ましい。０．１
重量％より少ないと捕捉剤としての効果が十分でなく、
また０．５重量％を超えると重合物を生成しやすくなる
ので前記範囲が好ましい。残留水分は、冷媒と冷凍機油
の合計に対し５００ｐｐｍ以下とすることが好ましく、
２００ｐｐｍ以下とすることがさらに好ましい。上記の
ように水分捕捉剤を用いることにより下記式で示す冷凍
回路内の平衡水分を運転初期状態において２００ｐｐｍ
以下とすることができる。前記水分量が５００ｐｐｍを
超えるとキャピラリ−チュ−ブ内での氷結となりやす
く、また、前記冷凍機油としてポリエステル系油を用い
た場合に生ずる加水分解、またそれに伴う金属セッケン
スラッジの生成等を抑制することができる。 式１ ［（冷凍回路内の残留水分量）／（充填オイル量＋充填
冷媒量）］×１０6PPMThe addition amount of the water and / or acid scavenger is preferably 0.1 to 0.5% by weight based on the refrigerating machine oil. 0.1
If it is less than the weight%, the effect as a scavenger is not sufficient,
When the content exceeds 0.5% by weight, a polymer is easily formed, so the above range is preferable. Preferably, the residual moisture is 500 ppm or less based on the total of the refrigerant and the refrigerating machine oil,
More preferably, it is 200 ppm or less. By using the water scavenger as described above, the equilibrium water in the refrigeration circuit represented by the following equation is reduced to 200 ppm in the initial operation state.
It can be: If the water content exceeds 500 ppm, freezing tends to occur in the capillary tube, and the hydrolysis that occurs when a polyester-based oil is used as the refrigerating machine oil, and the resulting formation of metal soap sludge are suppressed. be able to. Formula 1 [(Amount of residual moisture in refrigeration circuit) / (Amount of filled oil + Amount of filled refrigerant)] × 10 6 PPM
【００２３】前記極圧添加剤としては、例えば、熱的に
安定なトリフェニルホスフェート（ＴＰＰ）やトリクレ
ジルホスフェート（ＴＣＰ）等の第三級ホスフェート系
のリン化合物が用いられる。中でも特にＴＣＰが好まし
く使用される。極圧添加剤の添加量は冷凍機油に対し
０．１〜２重量％が好ましい。０．１重量％より少ない
と極圧剤としての効果が十分でない。く、また２重量％
を超えて添加しても効果が増加しないので前記範囲が好
ましい。As the extreme pressure additive, for example, a tertiary phosphate phosphorus compound such as thermally stable triphenyl phosphate (TPP) or tricresyl phosphate (TCP) is used. Among them, TCP is particularly preferably used. The addition amount of the extreme pressure additive is preferably 0.1 to 2% by weight based on the refrigerating machine oil. If it is less than 0.1% by weight, the effect as an extreme pressure agent is not sufficient. 2% by weight
Since the effect does not increase even if it is added in excess of the above range, the above range is preferable.
【００２４】前記金属（銅等）不活性化剤としては、例
えばベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）、トリアゾール、ト
リアゾール誘導体、チアジアゾール、チアジアゾール誘
導体、ジチオカルパメート、アリザニン、キニザリン等
が用いられるが、中でもＢＴＡが好ましく使用される。
金属不活性化剤の添加量は冷凍機油に対し１〜１００ｐ
ｐｍが好ましい。１ｐｐｍより少ないと金属不活性化剤
としての効果が十分でなく、また１００ｐｐｍを超えて
添加してもそれ以上の効果が得られないので前記範囲が
好ましい。As the metal (copper or the like) deactivator, for example, benzotriazole (BTA), triazole, triazole derivative, thiadiazole, thiadiazole derivative, dithiocarbamate, alizanin, quinizarin and the like are used. Among them, BTA is preferable. used.
Addition amount of metal deactivator is 1 to 100 p
pm is preferred. If the amount is less than 1 ppm, the effect as a metal deactivator will not be sufficient, and if it exceeds 100 ppm, no further effect will be obtained, so the above range is preferable.
【００２５】また、本発明の冷凍装置においては冷媒と
して二酸化炭素を使用するため、冷凍回路を構成する部
材は二酸化炭素により物理的・化学的な攻撃を受けない
材料を用いることが必要である。加えて、二酸化炭素を
高圧状態におくと超臨界状態に移行することが往々にし
てあり、二酸化炭素を高圧で圧縮する圧縮機内では二酸
化炭素が超臨界状態になることがある。特に、超臨界状
態の二酸化炭素は有機材料に対して悪影響を与える。た
とえば超臨界状態にある二酸化炭素は有機材料たとえば
高分子材料であるシリコーン樹脂を透過し易いので、シ
リコーン樹脂からなるシール材料を圧縮機に使用するこ
とはできない。また超臨界状態の二酸化炭素は有機溶剤
としても作用するので、材料の表面が侵されるなどの物
理的および／または化学的に変性を受ける虞がある。し
たがって、圧縮機をはじめとする冷凍回路において、超
臨界状態に曝される可能性のある箇所で使用する有機材
料としては、二酸化炭素が超臨界状態であっても前記変
性を受けない有機材料を用いることが必要である。Further, in the refrigerating apparatus of the present invention, since carbon dioxide is used as a refrigerant, it is necessary to use a material which is not physically and chemically attacked by carbon dioxide for a member constituting the refrigerating circuit. In addition, when carbon dioxide is kept at a high pressure, it often transitions to a supercritical state. In a compressor that compresses carbon dioxide at a high pressure, carbon dioxide may be in a supercritical state. In particular, carbon dioxide in a supercritical state has an adverse effect on organic materials. For example, carbon dioxide in a supercritical state easily permeates an organic material such as a silicone resin which is a polymer material, so that a seal material made of a silicone resin cannot be used for a compressor. In addition, since carbon dioxide in a supercritical state also acts as an organic solvent, there is a possibility that the surface of the material is physically and / or chemically modified such as being attacked. Therefore, in a refrigeration circuit such as a compressor, as an organic material used in a portion that may be exposed to a supercritical state, an organic material that does not undergo the modification even when carbon dioxide is in a supercritical state. It is necessary to use.
【００２６】さらに、本発明の冷凍装置は冷媒として二
酸化炭素を使用することに起因して、冷凍回路が高温高
圧の二酸化炭素に曝されることになる。ここで高圧とは
冷凍回路の中の最も圧力が大きくなる箇所、すなわち圧
縮機内の最大圧力を意味し、また高温とは冷凍回路の中
の最も温度が上昇する箇所を意味する。したがって、冷
凍回路において使用する材料は高温高圧の二酸化炭素に
接触した場合でも、またその二酸化炭素が臨界状態にあ
る場合でも、物理的および／または化学的に変性を受け
ないことが必要となる。前記「高温高圧の二酸化炭素に
より物理的および／または化学的に変性を受けない」と
は、前記のように「冷凍回路において使用する材料は高
温高圧の二酸化炭素に接触した場合でも、またその二酸
化炭素が臨界状態にある場合でも、物理的および／また
は化学的に変性を受けないこと」を意味する。このよう
な材料として、特に耐溶剤性、耐抽出性、熱的・化学的
安定性、耐発泡性を有しているものがよい。Further, in the refrigeration apparatus of the present invention, the refrigeration circuit is exposed to high-temperature and high-pressure carbon dioxide due to the use of carbon dioxide as the refrigerant. Here, the high pressure means a location in the refrigeration circuit where the pressure is highest, that is, the maximum pressure in the compressor, and the high temperature means a location in the refrigeration circuit where the temperature rises most. Therefore, the material used in the refrigeration circuit must not be physically and / or chemically modified even when it is in contact with high-temperature and high-pressure carbon dioxide or when the carbon dioxide is in a critical state. As described above, “the material used in the refrigeration circuit is not subjected to physical and / or chemical denaturation by high-temperature and high-pressure carbon dioxide” even if it is in contact with high-temperature and high-pressure carbon dioxide, Even when carbon is in a critical state, it is not physically and / or chemically modified. " As such a material, a material having solvent resistance, extraction resistance, thermal / chemical stability, and foaming resistance is particularly preferable.
【００２７】したがって、冷凍回路に使用される材料、
中でも有機材料は「高温高圧の二酸化炭素により物理的
および／または化学的に変性を受けない」性質を有して
いることが必要で、特に耐溶剤性、耐抽出性、熱的・化
学的安定性、耐発泡性を有しているものが望ましい。た
とえば圧縮機のモーターの巻線の絶縁被覆材料も上記の
ごとき特性を有している必要があり、そのための絶縁被
覆材料としてはポリビニルフォルマール、ポリエステ
ル、ＴＨＥＩＣ変性ポリエステル、ポリアミド、ポリア
ミドイミド、ポリエステルイミド、ポリエステルアミド
イミド等が使用される。中でも上層がポリアミドイミ
ド、下層がポリエステルイミドの二重被覆線が好ましく
使用される。モーターの絶縁フィルムも同様の特性を有
する材料を用いることが好ましく、たとえばポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレー
ト、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド
等が用いられ、ＰＥＴにより良好な結果が得られた。ま
たシール材料についても同様であり、シール材料はポリ
テトラフルオロエチレン、パーフルオロエラストマー、
フッ素ゴム等が使用され、パーフルオロエラストマーに
より良好な結果が得られた。Therefore, the materials used for the refrigeration circuit,
In particular, organic materials must have the property that they are not physically and / or chemically modified by high-temperature and high-pressure carbon dioxide, especially solvent resistance, extraction resistance, and thermal and chemical stability. It is desirable to use a material having water resistance and foam resistance. For example, the insulating coating material for the windings of the compressor motor must also have the above-mentioned properties. For this purpose, the insulating coating material may be polyvinyl formal, polyester, THEIC modified polyester, polyamide, polyamide imide, polyester imide. , Polyester amide imide and the like are used. Above all, a double-coated wire in which the upper layer is polyamide imide and the lower layer is polyester imide is preferably used. It is preferable to use a material having similar characteristics for the insulating film of the motor. For example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide or the like is used, and good results are obtained by PET. The same applies to the sealing material, and the sealing material is polytetrafluoroethylene, perfluoroelastomer,
Fluororubber and the like were used, and good results were obtained with a perfluoroelastomer.
【００２８】また、本発明の冷凍装置は、図１に示すよ
うに冷凍回路の膨張機構と蒸発器の間に乾燥装置を配置
することが好ましく（前記のように冷房と暖房では冷媒
の流路を切り換える）、乾燥装置は冷凍回路に直列に配
置せず、回路から分岐させて配置することが好ましい。
その理由は、乾燥装置を回路に直列に挿入すると高圧冷
媒液体がその中を流通する際乾燥剤が破砕されやすいか
らである。また乾燥装置の中に入れられる乾燥剤が、乾
燥装置の回路における接続点（分岐点）よりも垂直方向
において上方に位置するように乾燥剤の配置を配慮する
ことが好ましい。これは、冷媒により乾燥剤が浸漬され
ないようにするためである。乾燥剤としては合成ゼオラ
イト等が好ましく使用され、中でもナトリウムＡ型合成
ゼオライト、カリウムＡ型合成ゼオライトが好ましい。
また、ゼオライトの粒径は、冷媒回路中の水分を有効に
捕捉するために、有効径が３〜６Åの範囲内にあること
が好ましい。冷凍装置で使用する乾燥装置としては、容
器内に乾燥剤を収容しこれを冷媒回路に配管で接続すれ
ばよい。Further, in the refrigeration apparatus of the present invention, it is preferable to arrange a drying apparatus between the expansion mechanism of the refrigeration circuit and the evaporator as shown in FIG. It is preferable that the drying device is not arranged in series with the refrigeration circuit but is branched from the circuit.
The reason is that when the drying device is inserted in series in the circuit, the desiccant is easily broken when the high-pressure refrigerant liquid flows through it. In addition, it is preferable to consider the arrangement of the desiccant such that the desiccant put in the drying device is positioned vertically above a connection point (branch point) in a circuit of the drying device. This is to prevent the desiccant from being immersed by the refrigerant. As the desiccant, synthetic zeolite or the like is preferably used, and among them, sodium A-type synthetic zeolite and potassium A-type synthetic zeolite are preferable.
Further, the zeolite preferably has an effective diameter in the range of 3 to 6 ° in order to effectively capture moisture in the refrigerant circuit. As a drying device used in the refrigeration device, a desiccant may be contained in a container and connected to the refrigerant circuit by a pipe.
【００２９】[0029]
【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例により限定される
ものではない。 実施例１ 図１に示す冷凍回路および図２に示す圧縮機を用い、以
下のような材料を用いて冷凍装置を組み立てた。 冷媒：二酸化炭素（純度９９．９５％） 冷凍機油：ポリプロピレングリコール 粘度（４０℃）１００ｃＳｔ、 体積固有抵抗５×１０
8Ω・ｃｍ 、二酸化炭素が飽和溶解したときの流動点
−７０℃ 冷凍機油添加剤（添加量は冷凍機油に対する重量％） 消泡剤：シリコーン系消泡剤（１０ｐｐｍ） 酸化防止剤：ＤＢＰＣ（０．３％） 水分および／または酸捕捉剤：エポキシ化合物（０．２
５％） 極圧添加剤：ＴＣＰ（１％） 金属不活性化剤：ＢＴＡ（５ｐｐｍ）The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited to these Examples. Example 1 Using the refrigeration circuit shown in FIG. 1 and the compressor shown in FIG. 2, a refrigeration apparatus was assembled using the following materials. Refrigerant: carbon dioxide (purity 99.95%) Refrigeration oil: polypropylene glycol Viscosity (40 ° C.) 100 cSt, volume resistivity 5 × 10
8 Ω · cm, pour point when carbon dioxide is saturated and dissolved -70 ° C. Refrigerator oil additive (addition amount is% by weight based on refrigeration oil) Antifoaming agent: silicone-based antifoaming agent (10 ppm) Antioxidant: DBPC ( 0.3%) Moisture and / or acid scavenger: epoxy compound (0.2
5%) Extreme pressure additive: TCP (1%) Metal deactivator: BTA (5 ppm)
【００３０】モーター巻線の絶縁被覆材料：上層がポリ
アミドイミド、下層がポリエステルイミド 絶縁フィルム：ＰＥＴ Ｏ−リング：フッ素ゴム 乾燥剤：合成ゼオライト（有効径３Å） この冷凍機を給湯器として使用した場合、放熱部で１０
０℃の温度が得られ、熱交換により８０℃の湯を得るこ
とができた。また冷却に用いる場合は、吸熱部では−５
℃の温度が得られ、冷却冷凍にも十分対応することがで
きた。また、２０００時間運転の後、圧縮機のモーター
巻線の絶縁被覆材料、絶縁フィルム、Ｏ−リングの表面
状態を点検したところ、表面の変性（異常）は観察され
なかった。Insulating coating material for motor winding: upper layer is polyamide imide, lower layer is polyester imide Insulating film: PET O-ring: fluoro rubber Desiccant: synthetic zeolite (effective diameter 3 mm) When this refrigerator is used as a water heater , 10
A temperature of 0 ° C. was obtained, and hot water of 80 ° C. was obtained by heat exchange. When used for cooling, -5
° C temperature was obtained, and it was possible to sufficiently cope with cooling and freezing. After the operation for 2000 hours, the surface condition of the insulating coating material, the insulating film, and the O-ring of the motor winding of the compressor was inspected, and no surface modification (abnormality) was observed.
【００３１】[0031]
【発明の効果】上記のように、本発明の冷凍装置は冷媒
として二酸化炭素を使用したため、地球の温暖化やオゾ
ン破壊を起こすなどの環境に対する負荷が小さく、熱交
換器において高温を取り出すことができ、また二酸化炭
素に対し特定の冷凍機油を使用したため、冷凍機油の圧
縮機への戻りがよく、圧縮機のかじりや焼きつきが発生
することがない。As described above, since the refrigeration system of the present invention uses carbon dioxide as a refrigerant, the load on the environment such as global warming and ozone depletion is small, and high temperatures can be taken out in the heat exchanger. Also, since a specific refrigerating machine oil is used for carbon dioxide, the refrigerating machine oil returns well to the compressor, and the compressor does not seize or seize.
【図１】 本発明における冷凍回路の一例を示す概念図
である。FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating an example of a refrigeration circuit according to the present invention.
【図２】 本発明の冷凍回路に用いる圧縮機の一例を示
す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a compressor used in the refrigeration circuit of the present invention.
【図３】 図２の圧縮機を用いる冷凍回路の一例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a refrigeration circuit using the compressor of FIG.
１ ２ シリンダの回転式圧縮機 ２ 密閉容器 ３ 電動要素 ５ 回転圧縮要素 １４ 上シリンダ １５ 下シリンダ １８ 上ローラ １９ 下ローラ ２０ 上ベーン ２１ 下ベーン ２２ メインフレーム ２３ ベアリングプレート ３７ 放熱器 ３８ 蒸発器 ３９ 膨張弁 ４１ バイパス膨張弁 ４２ 過冷却器 １００ 圧縮機 １２０ 室外熱交換器 １４０ 膨張機構 １６０ 室外熱交換器 １４０ 乾燥装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2 Cylinder rotary compressor 2 Airtight container 3 Electric element 5 Rotary compression element 14 Upper cylinder 15 Lower cylinder 18 Upper roller 19 Lower roller 20 Upper vane 21 Lower vane 22 Main frame 23 Bearing plate 37 Radiator 38 Evaporator 39 Expansion Valve 41 Bypass expansion valve 42 Subcooler 100 Compressor 120 Outdoor heat exchanger 140 Expansion mechanism 160 Outdoor heat exchanger 140 Drying device
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ１０Ｎ 30:06 Ｃ１０Ｎ 30:06 30:10 30:10 30:14 30:14 40:30 40:30 (72)発明者 江原 俊行 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 川村 美由紀 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4H104 BB05C BB09C BB32C BB34A BB37A BD05A BE07C BE11C BE26C BE29C BG10C BG19C BH03C CB14A CD04A DA02A EA01A EA02A EA04Z EB08 EB09 EB11 EB20 LA03 LA05 LA07 PA20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) C10N 30:06 C10N 30:06 30:10 30:10 30:14 30:14 40:30 40:30 ( 72) Inventor Toshiyuki Ehara 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Miyuki Kawamura 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. F term (reference) 4H104 BB05C BB09C BB32C BB34A BB37A BD05A BE07C BE11C BE26C BE29C BG10C BG19C BH03C CB14A CD04A DA02A EA01A EA02A EA04Z EB08 EB09 EB11 LA20 LA03 LA05
Claims (8)
を含む冷凍回路に冷媒として二酸化炭素を循環させる冷
凍装置であって、前記圧縮機に用いる冷凍機油として粘
度が４０℃において５〜３００ｃＳｔであり、体積固有
抵抗が１０8Ω・ｃｍ以上であり、かつ二酸化炭素が飽
和溶解したときの流動点が−３０℃以下である冷凍機油
を用いることを特徴とする冷凍装置。1. A refrigerating apparatus for circulating carbon dioxide as a refrigerant in a refrigerating circuit including a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and an evaporator, wherein the refrigerating machine oil used in the compressor has a viscosity of 5 to 300 cSt at 40 ° C. And a refrigerating machine characterized by using a refrigerating machine oil having a volume resistivity of 10 8 Ω · cm or more and a pour point of -30 ° C. or less when carbon dioxide is saturated and dissolved.
囲気下で前記冷凍機油の機能低下を抑制する添加剤を含
むことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。2. The refrigerating machine according to claim 1, wherein the refrigerating machine oil contains an additive that suppresses a decrease in the function of the refrigerating machine oil in a high-temperature and high-pressure carbon dioxide atmosphere.
徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。3. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the additive is an antioxidant.
剤であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のい
ずれか１項に記載の冷凍装置。4. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the additive is a water and / or acid scavenger.
徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載
の冷凍装置。5. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the additive is an extreme pressure additive.
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に
記載の冷凍装置。6. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the additive is a metal deactivator.
ｖｏｌ％以上で、全硫黄分が０．１ｗｔｐｐｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか
１項に記載の冷凍装置。7. The purity of carbon dioxide as a refrigerant is 99.9.
The refrigerating apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the total sulfur content is 0.1 wtppm or less when the content is not less than vol%.
の内容積の０．１ｖｏｌ％以下であり、残留水分が冷媒
と冷凍機油の合計に対し５００ｐｐｍ以下であることを
特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
載の冷凍装置。8. The refrigerant circuit according to claim 1, wherein the residual oxygen in the refrigerant circuit is 0.1 vol% or less of the internal volume of the refrigeration circuit, and the residual moisture is 500 ppm or less with respect to the total of the refrigerant and the refrigerating machine oil. The refrigeration apparatus according to claim 7.
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