JPH074789A - Ｈｆｃ系冷媒使用冷凍サイクル内の不純物除去フィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクル内に配設して使用することによ
り、圧縮機内部の摺動部品の摩擦・摩耗その他の理由で
発生する異物を吸着除去して冷凍サイクルを長期に亘り
安定して運転することを可能にする不純物除去フィルタ
ーを開発する。 【構成】 活性炭を主成分とする焼成物と活性アルミナ
および合成ゼオライトを主成分とする焼成物とから構成
されることを特徴とするＨＦＣ系冷媒使用冷凍サイクル
内の不純物除去フィルターにより目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＨＦＣ系冷媒（「新代替
物質」と呼ばれているフロン）使用冷凍サイクル内の不
純物除去フィルターに関し、詳しくは冷凍サイクル内に
配設して使用することにより、圧縮機内部の摺動部品の
摩擦・摩耗その他の理由で発生する異物を吸着除去して
冷凍サイクルを長期に亘り安定して運転することを可能
にする不純物除去フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に冷凍サイクルの例を示す。１１は
圧縮機、１２は凝縮器、１３はドライヤー、１４は活性
炭を入れたフィルター、１５は膨張弁、１６は蒸発器、
１７はアキュムレーターである。矢印は冷媒の流れ方向
を示す。ＣＦＣ系冷媒（特定フロン）を使用した冷凍サ
イクルは、約３０年程度の歴史があり改善の努力がなさ
れて信頼性、耐久性などの高い今日の品質レベルに至っ
ているが、ＨＦＣ系冷媒を使用した冷凍サイクルは、従
来のＣＦＣ、ＨＣＦＣ系冷媒（指定フロン）を使用した
冷凍サイクルと比較して、潤滑性が低下する傾向が大き
く、問題がある。

【０００３】冷凍システム内に発生しやすい問題として
は、圧縮機では摩擦・摩耗の増大、油温度の上昇、
吐出温度の上昇、汚れ成分の堆積などがあり、凝縮
器では放熱不良、ドライヤーでは振動、水分吸着量
の増加に伴う強度不足、膨張弁では脂肪酸鉄塩の析
出、汚れ成分の析出、蒸発器では組立加工油の汚れ
成分の析出、有機材料の溶出成分の析出、戻り配管で
は有機材料の溶出成分（オリゴマ成分）の析出などがあ
る。これらを防止する対策としては潤滑油や摺動材質
を変更することにより潤滑性を改善する、冷凍サイク
ルの使用温度の管理限界を把握する、汚れ成分管理
（純度・水分・溶剤・組立加工油・酸素・有機材料の溶
出成分・油添加剤の安定性等）を行う、乾燥剤自身の
摩耗粉末によって摺動部品の摩耗が発生するので、乾燥
剤の強度管理を行うなどであるが十分な効果を挙げるこ
とはできなかった。

【０００４】この原因は色々考えられるが、ＨＦＣ系冷
媒と混合して用いるエステル系潤滑油は、極圧剤として
の効果が不十分であり、圧縮機内部の摺動部品の摩擦・
摩耗で温度が上昇しやすく、摩耗によってスラッヂ成分
（ゴミ）が発生しやすく、また塩素成分と酸化鉄の作用
で分解しやすい傾向がある。従来のエステル系潤滑油よ
り加水分解性が少なく、潤滑性能力が高く、しかも経済
的な潤滑油は未だ得られていないので、ＨＦＣ系冷媒使
用冷凍サイクルの耐久性や安定性を確保するには、エス
テル系潤滑油使用時の摺動部品の摩擦・摩耗を抑えて温
度上昇を低下させ、摩耗によるスラッヂ成分の発生を抑
え、また塩素成分などを除去することが大きな問題とな
る。これらの問題を最小限に抑えるために、ＨＦＣ系冷
媒使用冷凍サイクル内に図２に示す構成の活性炭の焼結
体からなるフィルター１４を上記冷凍サイクル内に配設
していた。２は活性炭の焼結体、４と５はスチールケー
ス、６は板バネ、７はＳＰＣＣ材、８は耐熱性接着剤、
９は金網（ネット）、１０はガラスウール／アルミナウ
ールからなるパッキンである。矢印は冷媒の流れ方向を
示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フィルターはＨＦＣ系冷媒使用冷凍サイクルの耐久評価
で、キャピラリチューブの出口サイドに流量抵抗の変動
を発生させる程度の推積物が発生し、ＨＦＣ系冷媒使用
冷凍サイクル内の不純物除去フィルターとしての機能が
十分でないことが見いだされた。この堆積物の成分評価
の結果、金属石けん・防錆剤の不溶解成分・エステル油
の重合成分・摺動部品の摩擦・摩耗で発生する摩耗粉末
・有機材料の抽出物などが検出された。したがって、冷
凍サイクルを長期に亘り安定して運転するためにはキャ
ピラリチューブの出口サイドに流量抵抗の変動を発生さ
せる推積物を未然に防止し、これらの発生源を消減させ
ると共に、発生した成分の除去を十分に行うことが必要
となる。本発明は、冷凍サイクル内に配設して使用する
ことにより、圧縮機内部の摺動部品の摩擦・摩耗その他
の理由で発生する異物を吸着除去して冷凍サイクルを長
期に亘り安定して運転することを可能にする不純物除去
フィルターを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく研究を重ねた結果、活性炭を主成分とする
焼成物と活性アルミナおよび合成ゼオライトを主成分と
する焼成物とから一体的に構成される簡単な構造のフィ
ルターを用いることにより、上記の問題を解決すること
ができることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００７】本発明の請求項１の発明は、ＨＦＣ系冷媒
を用いた冷凍サイクル内に配設して使用する、活性炭を
主成分とする焼成物と活性アルミナおよび合成ゼオライ
トを主成分とする焼成物とから構成されることを特徴と
するＨＦＣ系冷媒使用冷凍サイクル内の不純物除去フィ
ルターである。

【０００８】本発明の請求項２の発明は、活性炭を主成
分とする焼成物と活性アルミナおよび合成ゼオライトを
主成分とする焼成物とが一体成型されていることを特徴
とする請求項１記載のＨＦＣ系冷媒使用冷凍サイクル内
の不純物除去フィルターである。

【０００９】

【作用】図１は本発明の一例を示す不純物除去フィルタ
ー１の断面説明図である。２は活性炭の焼結体、３は活
性アルミナおよび合成ゼオライトを主成分とする焼成
体、４と５はスチールケース、６は板バネ、７はＳＰＣ
Ｃ材、８は耐熱性接着剤、９は金網（ネット）、１０は
ガラスウール／アルミナウールからなるパッキンであ
る。矢印は冷媒の流れ方向を示す。

【００１０】不純物除去フィルター１は活性アルミナと
合成ゼオライトの混合物を適当なバインダーを用いて焼
結したガス通気抵抗の少ない構造体３と、活性炭を適当
なバインダーを用いて焼結したガス通気抵抗の少ない構
造体２を適宜組み合わせた構成を有するものであるが、
本発明の不純物除去フィルター１の他の実施態様として
は、活性炭、活性アルミナと合成ゼオライトの混合物を
適当なバインダーを用いて焼結したガス通気抵抗の少な
い構造体としたものを挙げることができる。

【００１１】本発明で用いる活性炭、活性アルミナ、合
成ゼオライト、バインダーなどは特に限定されるもので
はなく、例えば、市販のものを適宜組み合わせて使用す
ることが可能である。

【００１２】ＨＦＣ系冷媒使用冷凍サイクル内に本発明
の不純物除去フィルター１を配設して上記冷凍サイクル
の耐久性確保の補助部品として使用することにより、 部品洗浄時に残留する微量の塩素成分を吸着除去でき
る。 従来のＣＦＣ、ＨＣＦＣ系潤滑油では溶解するので問
題視されなかった部品洗浄時に残留する微量の防錆剤成
分が、冷凍サイクルの低温サイド、冷媒の流量が低下し
た部分に推積して冷媒の流れ抵抗となり、究極には冷却
不良に陥るのを防止することができる。 圧縮機内部の摺動部品の摩擦・摩耗で発生する重合生
成物を吸着除去できる。 キャピラリチューブの流量抵抗の変動を最低限にコン
トロールすることができる。 一つのケースに一体的に構成された簡単な構造のフィ
ルターであるので経済的である。 などの作用効果があるので、上記ＨＦＣ系冷媒使用冷凍
サイクルを長期に亘り安定して運転することが可能にな
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の内容を実施例および比較例に
よりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの内容
に何ら限定されるものではない。 （本発明の不純物除去フィルターの製造例） （Ａ）（活性炭を主成分とする焼成物の製造） （１）活性炭は３０〜６０メッシュのものを使用し、環
境破壊につながらない不活性ガス成分、例えば、炭酸ガ
ス、ＨＦＣ１３４ａなどをあらかじめ吸着させ、活性を
失わせておくことが好ましい。また、活性化処理を行う
前の活性炭を用いても差し支えない。 （２）バインダーとしては、有機材料や無機材料など色
々なタイプがあるが、一例とて、有機材料を使用したと
きの例を挙げるが、無機バインダーを使用しても同様に
して本発明の不純物除去フィルターを製造できる。 有機バインダーとしては、耐ＨＦＣ性のある材料が好ま
しく、例えばエポキシフェノール変成ワニス、フェノー
ルエポキシ変成ワニス、アクリルワニスなどを挙げるこ
とができる。バインダーを活性炭と混合、成形する際に
バインダーの粘着性（チクソトロピー性なども含む）は
作業性におおいに関係があるので、バインダーは作業性
も考慮して適宜選定して使用することが好ましい。活性
炭に対するバインダー濃度としては、特に限定されない
が、２０〜３０重量％程度の固形分を使用するのが好ま
しい。

【００１４】（３）不活性化した活性炭とワニスを混合
し、活性炭表面にワニスをコーティングする。 （４）次に、この混合物を金型の中に入れ、プレス成形
機で成形する。プレス成形は、不純物除去フィルターと
して使用したときの圧力損失を可能な限り小さくし、か
つ、上記不純物を除去できる程度のコア（形状、寸法、
構造など）が得られるように最適化することが肝要であ
る。 冷凍サイクル中での圧力損失をサクションサイドで０．
０５ｋｇ／ｍｍ² 以下にコントロールするすることが好
ましい。

【００１５】（５）その後、焼成・脱水処理を行う。焼
成温度で一気に焼成を行うと、固着力が大幅に低下する
ことがあるので、例えば下記のようにして低温度から徐
々に温度を上げて溶剤を飛ばし、焼成することが好まし
い。なお、低温度で処理した際に空気が封じ込められる
と、活性炭が燃焼し、固着力が低下する傾向があるので
注意する必要がある。 １２０℃×１ｈｒ、１４０℃×１ｈｒ、１５０℃×３ｈ
ｒ、１７０℃×３ｈｒ。この過程で、活性炭に吸着して
いた炭酸ガスなどの不活性ガスを放出させることで、活
性炭表面にコーティングしたワニス皮膜に亀裂を発生さ
せ、活性炭の吸着性能などを低下させることなく活性化
を行うことができる。

【００１６】（Ｂ）（活性アルミナおよび合成ゼオライ
トを主成分とする焼成物の製造）活性アルミナと合成ゼ
オライトを主成分とする焼成物は従来約２５年間使用さ
れてきた実績のあるものである。その製造工程の概略を
示す。 （１）活性アルミナおよび合成ゼオライト（例えばモレ
キュラーシーブ）は３０〜６０メッシュのものを使用す
る。 （２）例えば、活性アルミナ７重量部および合成ゼオラ
イト３重量部、重合燐酸アルミニウム系バインダーをそ
れらの２０〜３０重量％程度適宜の割合で混合する。 （３）次に、この混合物を金型の中に入れ、プレス成形
機で成形する。プレス成形は、上記のような注意が必要
である。 （４）その後、焼成・脱水処理を行う。焼成条件につい
ても上記のような注意が必要である。

【００１７】（Ｃ）このようにして製造された活性炭を
主成分とする焼成物と活性アルミナおよび合成ゼオライ
トを主成分とする焼成物を用いて、図１に示すような、
スチールケース４、５などの部品を使用して本発明の不
純物除去フィルターを作った。この不純物除去フィルタ
ーを図３に示すＨＦＣ系冷媒を使用する冷凍サイクル内
に配設して使用した結果、長期に亘り安定して運転する
ことができた。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、活性炭を主成分とする焼成物
と活性アルミナおよ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ことを特徴とするＨＦＣ系冷媒使
用冷凍サイクル内の不純物除去フィルターであり、冷凍
サイクル内に配設して使用することにより、冷凍サイ
クル中のエステル系潤滑油使用時の摺動部品の摩擦・摩
耗から発生する汚れ成分を減少できる、摺動部品の摩
擦・摩耗を減少を減少できる、金属石けん・エステル
油の重合成分の発生を抑制し、かつ、吸着除去できる、
有機材料の抽出物を吸着除去できる、組立て加工部
品の防錆剤などの不溶解成分を吸着除去できる、乾燥
剤の流速・破損の関係が緩和され、乾燥剤の摩耗粉末に
よる摺動部品の摩耗を軽減できるので、冷凍サイクルを
長期に亘り安定して運転することができる。本発明の不
純物除去フィルターは簡単な構成からなるので経済的で
ある上、上記のように効果が大きいので産業上の利用価
値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の不純物除去フィルターの断面説明図
である。

【図２】 従来の不純物除去フィルターの断面説明図で
ある。

【図３】 冷凍サイクルの説明図である。

【符号の説明】

１ 不純物除去フィルター ２ 活性炭の焼結体 ３ 活性アルミナおよび合成ゼオライトを主成分とする
焼成体 ４、５ スチールケース ６ 板バネ ７ ＳＰＣＣ材 ８ 耐熱性接着剤 ９ 金網（ネット） １０ パッキン １１ 圧縮機 １２ 凝縮器 １３ ドライヤー １４ 活性炭フィルター １５ 膨張弁 １６ 蒸発器 １７ アキュムレーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＨＦＣ系冷媒を用いた冷凍サイクル内に
   配設して使用する、活性炭を主成分とする焼成物と活性
   アルミナおよび合成ゼオライトを主成分とする焼成物と
   から構成されることを特徴とするＨＦＣ系冷媒使用冷凍
   サイクル内の不純物除去フィルター。
2. 【請求項２】 活性炭を主成分とする焼成物と活性アル
   ミナおよび合成ゼオライトを主成分とする焼成物とが一
   体成型されていることを特徴とする請求項１記載のＨＦ
   Ｃ系冷媒使用冷凍サイクル内の不純物除去フィルター。