(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機（１），凝縮器（２），膨張機構（３），および蒸発器（４）を有する冷凍装置において、
実質的にＲ３２単体からなる冷媒を備え、
上記圧縮機（１）はモータ（８）を内蔵していて、そのモータ（８）の絶縁フィルムはポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートからなり、
上記絶縁フィルムの引張強度保持率が５０％を超えるように、３０℃、相対湿度８０％における飽和水分量が５０００ｐｐｍ以上を呈するポリビニールエーテル油からなる冷凍機油を備えることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒を使用する冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）系冷媒に替えてＨＦＣ系冷媒を用いた冷凍装置の開発が盛んになってきている。このようなＨＦＣ系冷媒として、Ｒ４０７Ｃ（ＨＦＣ３２とＨＦＣ１２５とＨＦＣ１３４ａとの混合冷媒）やＲ４１０Ａ（ＨＦＣ３２とＨＦＣ１２５との混合冷媒）等がある。しかし、上記Ｒ４０７ＣおよびＲ４１０Ａ冷媒は、オゾン破壊作用が無い反面、地球温暖化効果が高く、さらに、成績係数が低いので冷凍装置の冷却効率が悪いという欠点がある。
【０００３】
そこで、最近、Ｒ３２（ジフルオロメタン）単体、若しくは、Ｒ３２を主成分とするＨＦＣ系冷媒を用いる冷凍装置が提案されている。Ｒ３２は上記Ｒ４０７ＣおよびＲ４１０Ａ冷媒よりも地球温暖化効果が低く、かつ、成績係数が高いので冷凍装置の冷却効率が向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記Ｒ３２冷媒を用いる冷凍装置は、圧縮過程において、圧縮機から吐出される際の温度が上記Ｒ４０７Ｃ冷媒を用いた場合よりも約２０℃高くなるので、上記圧縮機の温度が高くなる。一方、圧縮機内蔵のモータが備える絶縁フィルムは、加工が容易であるため、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）やポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮという）からなる。しかし、このＰＥＴ，ＰＥＮは加水分解性を有する。そのため、上記圧縮機がモータを内蔵するタイプの場合、上記絶縁フィルムが、Ｒ３２を使用する圧縮機の高い温度によって、冷凍回路内の水分による加水分解が促進されて急速に劣化する。その結果、モータの絶縁が破壊されて圧縮機が故障するという問題がある。本発明者は、Ｒ３２を主成分とする冷媒とモータを内蔵する圧縮機を使用すると、このような問題があることを発見した。
【０００５】
上記絶縁フィルムに加水分解を起こさず耐熱温度の高いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用いると、この問題がないが、コストアップや硬さによる生産性の悪化といった課題が生じる。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、Ｒ３２を主成分とする冷媒を使用しても、圧縮機のモータの絶縁フィルムが安価かつ加工性が良く、しかも、加水分解を起こさなくて、そのため、性能を安定して維持できる冷凍装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の冷凍装置は、少なくとも圧縮機，凝縮器，膨張機構，および蒸発器を有する冷凍装置において、
実質的にＲ３２単体からなる冷媒を備え、
上記圧縮機（１）はモータ（８）を内蔵していて、そのモータ（８）の絶縁フィルムはポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートからなり、
上記絶縁フィルムの引張強度保持率が５０％を超えるように、３０℃、相対湿度８０％における飽和水分量が５０００ｐｐｍ以上を呈するポリビニールエーテル油からなる冷凍機油を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項１による冷凍装置によれば、ポリビニルエーテル油からなる冷凍機油を備えている。ポリビニルエーテル油は吸水性があるので、冷凍回路内の水分を吸収する。また、実質的にＲ３２単体からなる冷媒は圧縮機において高温になる。ここで、ＰＥＴまたはＰＥＮからなるモータの絶縁フィルムは加水分解性であるが、冷凍回路内の水分が上記冷凍機油に吸収されているので、高温の圧縮機においても加水分解し難い。したがって、上記絶縁フィルムは劣化し難いので、圧縮機の故障が回避されて、冷凍装置の性能が安定する。
【０００９】
また、ポリビニルエーテル油からなる冷凍機油の３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５０００ｐｐｍ以上の場合、１つの実験例によると、上記圧縮機に内蔵するモータの絶縁フィルムとしてのＰＥＴまたはＰＥＮの引張強度保持率は５０％以上となる。すなわち、この冷凍機油は、上記絶縁フィルムの強度を保持して劣化を回避するので、圧縮機の故障が回避されて、冷凍装置の性能が安定する。
【００１０】
また、ポリビニルエーテル油は水分に対して安定なので、吸水機能および潤滑機能を安定して保持する。また、ポリビニルエーテル油は冷媒としてのＲ３２との相溶性が良いので、２層分離などの不都合を起こすことなく良好に潤滑機能を果たす。さらに、ポリビニルエーテル油は電気絶縁性が良いので、モータを内蔵した圧縮機に好適である。したがって、ポリビニルエーテル油を冷凍機油に用いることによって、冷凍装置の性能が長期に亘って安定する。
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態の冷凍装置の１例としての空気調和機の冷凍回路図である。この冷凍回路は、圧縮機１と、室外熱交換器２と、膨張機構３と、室内熱交換器４と、４路切換弁５とを備える。上記圧縮機１は圧縮部７と、圧縮部７を駆動するモータ８とを内蔵しており、上記モータ８は冷媒および冷凍機油の雰囲気中で作動する。モータ８の図示しないコイルの相間や積層鋼鈑の間には、その絶縁を保持するために絶縁フィルムが配置されている。この絶縁フィルムは、加水分解性を有するが加工が容易なＰＥＴまたはＰＥＮからなる。
【００１２】
図１において、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器２で凝縮し、膨張機構３で膨張し、室内熱交換器４で蒸発し、４路切換弁５を介して圧縮機１に戻る。その場合における蒸発熱を室内空気から奪って室内を冷却する。また、４路切換弁５を切り換えることによって、室内熱交換器４を凝縮器として使用して凝縮熱で室内空気を加熱する。なお、図１に示す構成から４路切換弁５を削除して、冷房あるいは暖房のいずれか一方のみの機能を有するように構成してもよい。
【００１３】
本実施の形態においては、冷媒としてＲ３２単体を使用し、冷凍機油としてポリビニルエーテル油を使用する。このポリビニルエーテル油は吸水性であるので、圧縮機や冷凍装置の製造工程や施工の際に冷凍回路内に混入した水分を吸収する。一方、Ｒ３２単体は、上記圧縮機１から吐出される際の温度が従来のＲ４０７Ｃ冷媒よりも約２０℃高く、そのため圧縮機１の温度が高温になる。しかし、冷凍機油が冷凍回路内に混入した水分を吸水するため、絶縁フィルムが保持する水分量は少なくなっているので、上記圧縮機１のモータ８に備えるＰＥＴまたはＰＥＮからなる絶縁フィルムは、加水分解性の樹脂であるにもかかわらず、高温の圧縮機１内においても加水分解し難い。したがって、上記絶縁フィルムは劣化せず、モータ８の絶縁が保たれるので圧縮機１の故障が回避され、その結果、空気調和機の性能を安定して維持できる。
【００１４】
上記ポリビニルエーテル油の吸水性は、上記ＰＥＴおよびＰＥＮの強度保持率と相関を有している。図２は、ポリビニールエーテル油の３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量と、ＰＥＴおよびＰＥＮの引張強度保持率との関係を示す。上記ＰＥＴおよびＰＥＮの引張強度保持率は、１４０℃のＲ３２単体とポリビニルエーテル油との混合液中に５００時間浸した後の引張強度保持率である。図２から分かるように、冷凍回路内に混入している水分量が冷却機油に対する重量比１０００ｐｐｍの一定量であるとき、ポリビニルエーテル油の飽和水分量が上昇すると、つまり、冷凍機油による冷凍回路内の水分の吸収量が多くなると、絶縁フィルムとしてのＰＥＴおよびＰＥＮの引張強度保持率も向上する。
【００１５】
一般に、モータ絶縁フィルムとして使用されるＰＥＴおよびＰＥＮは、実機圧縮機の実用試験などから、引張強度保持率で５０％前後が要求される。図２によると、ＰＥＴおよびＰＥＮの両方の引張強度保持率が５０％を超える際のポリビニールエーテル油の飽和水分量は、３０℃，相対湿度８０％において５０００ｐｐｍである。そして、上述のとおり、ポリビニルエーテル油の吸水性は、上記ＰＥＴおよびＰＥＮの強度保持率と相関を有しているので、３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５０００ｐｐｍ以上であるポリビニルエーテル油を使用することによって、上記ＰＥＴおよびＰＥＮの強度を確保して絶縁フィルムの劣化を防止することができるのである。
【００１６】
さらに、上記ポリビニルエーテル油は水分に対して安定であるので、水分の吸収能力と潤滑能力を長期に亘って発揮できる。また、ポリビニルエーテル油は上記Ｒ３２単体との相溶性が良いので、２層分離などの不都合なく良好に潤滑機能を果たす。さらに、ポリビニルエーテル油は電気絶縁性が良いので、モータ内蔵型の圧縮機に好適である。したがって、ポリビニルエーテル油は、上記実施の形態の冷凍装置の性能を長期に亘って維持することができる。
【００１７】
上記実施の形態においては空気調和機の場合を例に説明しているが、冷凍冷蔵機器等であってもよい。
【００１８】
また、上記実施の形態においては、冷媒は、Ｒ３２単体を用いたが、例えばＲ３２を７０ｗｔ％以上含むものであれば、全く同じ作用効果を奏し、Ｒ３２を主成分とする冷媒であれば略同様の作用効果が得られる。
【００１９】
また、上記実施の形態においては、冷凍機油は、３０℃，相対湿度８０％における飽和水分量が５０００ｐｐｍ以上であるポリビニルエーテル油を用いたが、冷凍機油は吸水性を有していれば他のものでもよい。
【００２０】
また、上記実施の形態においては、圧縮機が備えるモータの絶縁フィルムは、ＰＥＴまたはＰＥＮからなるが、エステル結合を有する他の重合樹脂でもよい。
【００２１】
また、この発明による冷凍装置は、上記凝縮器と蒸発器とが分離されて冷媒管で連結されたセパレートタイプであっても、上記凝縮器あるいは蒸発器を複数有するマルチタイプであっても適用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置によれば、Ｒ３２を主成分とする冷媒を使用しても、圧縮機のモータの絶縁フィルムが安価かつ加工性が良く、しかも、加水分解を起こさなくて、そのため、性能を安定して維持できる。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態の冷凍装置における冷凍回路図である。
【図２】  図１に示す冷凍装置に用いられる冷凍機油としてのポリビニルエーテル油の吸水性と、圧縮機に内蔵するモータの絶縁フィルムとしてのＰＥＴおよびＰＥＮの強度保持率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  室外熱交換器
３  膨張機構
４  室内熱交換器
５  ４路切換弁
７  圧縮部
８  モータ
【図１】
0004836305.tif 000002
【図２】
0004836305.tif 000003