JP2001098290A

JP2001098290A - 冷媒圧縮機

Info

Publication number: JP2001098290A
Application number: JP2000252798A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sunaga; 高史須永; Masato Watanabe; 正人渡邉
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2001-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、塩素を含まない弗化炭化水素系冷
媒（例えばＲ１３４ａ）との相溶性のあるポリビニルエ
ーテル系油を冷凍機油として使用したときの上記の問題
を解決し、良好な冷凍装置を得ることを目的とするもの
である。【解決手段】前記冷凍機油は、下記一般式（１）で表さ
れる構成単位を有するポリビニルエーテル系化合物を主
成分とし、且つ、構成単位毎において、Ｒ４が炭素数１
〜２のアルキル基４０〜１００％、炭素数３〜４のアル
キル基０〜６０％の構成比を有し、流動点が−４０℃以
下、二液分離温度が−２０℃以下、全酸価が０．０２ｍ
ｇＫ０Ｈ／ｇ以下で、粘度が４０℃以下で８〜１００ｃ
ｓｔ、粘度指数が８０以上としたものである。【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は冷媒に１，１，１，２
−テトラフルオロエタン（以下Ｒ１３４ａという）等の
塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒単体或いは混合冷媒
を用いる冷凍サイクルで、ポリビニルエーテル油を基油
とした冷凍機油を有する冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷蔵庫、自動販売機及びショーケース用
の圧縮機は従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン
（以下Ｒ１２という）を多く使用していた。このＲ１２
はオゾン層の破壊の問題からフロン規制の対象となって
いる。そして、このＲ１２の代替冷媒としてＲ１３４ａ
を代表とする塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒（ＨＦ
Ｃ，ＦＣ）が冷凍機用として検討されている（例えば、
特開平１−２７１４９１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷媒Ｒ
１３４ａは現在使われている鉱物油やアルキルベンゼン
油等の冷凍機油との相溶性が悪く、圧縮機への油の戻り
の悪化や寝込み起動時の分離冷媒の吸い上げなどから圧
縮機の潤滑不良に至る問題があった。

【０００４】このため、本発明者らは冷媒Ｒ１３４ａと
相溶性のある冷凍機油としてポリオールエステル系油を
検討した。しかし、このポリオールエステル系油は冷媒
圧縮機に使用する場合に、熱により分解して生成する脂
肪酸で摺動部材に腐食を起こさせ、摩耗を生じさせるこ
とが知られている。

【０００５】そして、本発明者らは冷媒としてＲ１３４
ａと冷凍機油としてポリオールエステル系油とを組合わ
せて冷媒圧縮機に使用すべく研究を重ねた結果、上記問
題の他に、ポリオールエステル系油は、水分の影響によ
り加水分解を起こして全酸化が上昇し、金属石鹸が生成
されてスラッジとなり、冷凍サイクルに悪影響を与えた
り、酸素や塩素の影響により、分解、酸化劣化、重合反
応が起こり、金属石鹸や高分子スラッジが生成されて冷
凍サイクルに悪影響を与えることが解った。

【０００６】一方、ホリオキシアルキレングリコール系
油は加水分解等を起こさずそれほど厳密な管理は必要な
いことが知られているものの、絶縁性が悪くそのままで
は此の種の電動機を内蔵した冷媒圧縮機には不適当であ
る。

【０００７】そこで、本発明者らは特殊な組成のポリビ
ニルエーテル油に特定の添加剤等を加え、特定のＨＦＣ
系冷媒と組み合わせた上で、所定の管理をすることによ
り、上記の問題を解決できることを見いだした。

【０００８】この発明は上記の問題を解決するもので、
塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒（例えばＲ１３４
ａ）との相溶性のあるポリビニルエーテル系油を冷凍機
油として使用したときの上記の問題を解決し、良好な冷
凍装置を得ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１の記
載により、塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒単体又は
その混合冷媒を用いる冷凍サイクルで、この冷媒と相溶
性のある冷凍機油を封入してなる冷媒圧縮機において、
前記冷凍機油は、下記一般式（１）で表される構成単位
を有するポリビニルエーテル系化合物を主成分とし、且
つ、構成単位毎において、Ｒ４が炭素数１〜２のアルキ
ル基４０〜１００％、炭素数３〜４のアルキル基０〜６
０％の構成比を有し、流動点が−４０℃以下、二液分離
温度が−２０℃以下、全酸価が０．０２ｍｇＫ０Ｈ／ｇ
以下で、粘度が４０℃以下で８〜１００ｃｓｔ、粘度指
数が８０以上のものであって、この油に対して０．０１
〜１．０重量％のフェノール系酸化防止剤を必須成分と
し、０．０１〜２重量％のエポキシ系もしくはカルボジ
イミド系化合物を配合したものである。

【００１０】

【化３】また、請求項２の記載により、塩素を含まない弗化炭化
水素系冷媒単体又はその混合冷媒を用いる冷凍サイクル
で、この冷媒と相溶性のある冷凍機油を封入してなる冷
媒圧縮機において、前記冷凍機油は、下記一般式（１）
で表される構成単位を有するポリビニルエーテル系化合
物を主成分とし、且つ、構成単位毎において、Ｒ４が炭
素数１〜２のアルキル基４０〜１００％、炭素数３〜４
のアルキル基０〜６０％の構成比を有し、流動点が−４
０℃以下、二液分離温度が−２０℃以下、全酸価が０．
０２ｍｇＫ０Ｈ／ｇ以下で、粘度が４０℃以下で８〜１
００ｃｓｔ、粘度指数が８０以上のものであって、この
油に対して０．１〜２重量％のリン酸エステル系化合物
を配合したものである。

【００１１】

【化４】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下この発明を図に示す実施例に
基いて説明する。

【００１３】図１は回転型圧縮機の縦断面図である。図
１において、Ａは冷凍装置を構成する冷凍サイクルであ
り、圧縮機Ｂ、凝縮器Ｃ、減圧装置Ｄ、蒸発器Ｅ、乾燥
器Ｆを配管接続して構成される。そして、前記圧縮機Ｂ
は以下の構造を有する。

【００１４】１は密閉容器で、この容器内には上側に電
動要素２が、下側にこの電動要素によって駆動される回
転圧縮要素３が夫々収納されている。電動要素２は有機
系材料で絶縁された巻線４を有する固定子５とこの固定
子の内側に設けられた回転子６とで構成されている。回
転圧縮要素３はシリンダ７と、回転軸８の偏心部９によ
ってシリンダ７の内壁に沿って回転させるローラ１０
と、このローラの周面に圧接されてシリンダ７内を吸込
側と吐出側とに区画するようにバネ１１で押圧されるベ
ーン１２と、シリンダ７の開口を封じるとともに、回転
軸８を軸支する上部軸受１３及び下部軸受１４とで構成
されている。

【００１５】そして、上部軸受１３にはシリンダ７の吐
出側と連通する吐出孔１５が設けられている。また、上
部軸受１３には吐出孔１５を開閉する吐出弁１６と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ１７とが取付けられて
いる。

【００１６】ローラ１０とベーン１２とは鉄系材料で形
成されている。

【００１７】密閉容器１内の底部には、下記一般式
（１）で示すように、ポリビニルエーテル系化合物を主
成分とし、構成単位毎において、Ｒ４が炭素数１〜２の
アルキル基４０〜１００重量％、炭素数３〜４のアルキ
ル基０〜６０重量％の構成比を有し、流動点が−４０℃
以下、二液分離温度が−２０℃以下、全酸価が０．０２
ｍｇＫ０Ｈ／ｇ以下で、粘度が４０℃以下で８〜１００
ｃｓｔ、粘度指数が８０以上とされたオイル１８が貯留
されている。

【００１８】

【化５】このポリビニルエーテル油には、長期保存下の酸化劣化
を防止する目的で、添加剤として２，６ジターシャブチ
ルパラプレソール（ＤＢＰＣ）のフェノール系酸化防止
剤が０．３ｗｔ％添加されており、また、加水分解を防
止する目的で、０．２５ｗｔ％のエポキシ系添加剤が添
加されている。

【００１９】尚、このポリオールエステル油には、必要
に応じて１ｗ％のトリクレジルフォスフェート（ＴＣ
Ｐ）の極圧添加剤が添加される。

【００２０】冷凍サイクルＡには、塩素を含まない弗化
炭化水素系冷媒、例えばＲ１３４ａが封入されている。

【００２１】Ｒ１３４ａは、純度が９９．５ｗｔ％で、
塩素系冷媒の混入が５６ｐｐｍに調整される。また、冷
凍サイクルＡ内の平衡水分（下式(２)で示す）が１５０
ｐｐｍとなるように調整されている。

【００２２】

【化６】また、冷凍サイクルＡに使用する乾燥器Ｆには、水分吸
着剤のポア径が３Å程度のものが使用されている。更
に、冷凍サイクルＡ内の残留酸素量は、サイクル内容積
の０．００５ｗｔ％に調整されている。

【００２３】また、圧縮機Ｂの電動要素２のうち、巻線
４は、内側に耐熱エステル（ＴＨＥＩＣ）又はエステル
ミドからなる層を施し、かつ、外側にアミドイミドから
なる層を施した二層構造の絶縁材料が被覆されており、
又、巻線４間等を絶縁する絶縁紙Ｈとして低オリゴマ仕
様（３量体として０．６ｗ％以下）のＰＥＴフィルムが
使用されている。

【００２４】そして、オイル１８は回転圧縮要素３の摺
動部材であるローラ１０とベーン１２との摺動面を潤滑
している。

【００２５】回転圧縮要素３のシリンダ７内に流入して
ローラ１０とベーン１２との協働で圧縮される冷媒はポ
リオールエステル系油のオイル１８との相溶性のあるＲ
１３４ａで形成されている。

【００２６】１９は密閉容器１に取付けてシリンダ７の
吸込側に冷媒を案内する吸込管、２０は密閉容器１の上
壁に取付けられて回転圧縮要素３で圧縮されて電動要素
２を介して密閉容器１外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。

【００２７】このように構成された回転型圧縮機に使用
される冷凍機油組成物において、吸込管１９からシリン
ダ７内の吸込側に流入した冷媒Ｒ１３４ａはローラ１０
とベーン１２との協働で圧縮され、吐出孔１５を通って
吐出弁１６を開放して吐出マフラ１７内に吐出される。
この吐出マフラ内の冷媒は電動要素２を介して吐出管２
０から密閉容器１外に吐出される。そして、オイル１８
は回転圧縮要素３のローラ１０やベーン１２等の摺動部
材の摺動面に供給されて潤滑を行っている。また、シリ
ンダ７内で圧縮された冷媒が低圧側にリークしないよう
にしている。

【００２８】本実施例によれば上記の構成により、以下
の作用を奏する。

【００２９】本発明のポリビニルエーテル油１８は、冷
凍装置Ａで使用する全温度帯にてＲ１３４ａとの相溶性
が良好となり、冷媒とオイルの二層分離をなくすことが
できる。

【００３０】このため、冷凍サイクルＡ中の−３０℃以
下の低温領域で常にポリビニルエーテル油１８が１３４
ａに溶解した状態で存在し、全体として低粘度になるた
め、圧縮機Ｂへの油戻りが良好となる。従って、圧縮機
Ｂの油面低下はなくなり、軸受摺動部８，１３，１４へ
の給油を確保でき、噛りや焼付きを防止できる。

【００３１】しかも、本発明のポリビニルエーテル油１
８は、油自身の特性である圧縮機Ｂの軸８、軸受１３，
１４の鉄系摺動部表面の潤滑性を高める作用と、冷媒
（１３４ａ）に溶けやすい作用とにより、実粘度を下げ
ることができ、機械損失を低減して圧縮機Ｂの成績係数
を向上できる。

【００３２】また、１３４ａ冷媒の純度を極めて高いも
のとしたので、冷凍サイクルＡ中の異物の混入やＣＦＣ
の混入が殆どなく、ポリビニルエーテル油１８と冷媒と
の相溶性を確保して安定した性能を得ることができる。

【００３３】また、冷凍装置の運転初期において、オイ
ルが加水分解を起こすのを防止することができ、全酸化
の低減、金属石鹸の生成によるスラッヂの発生を抑制し
て摺動部での潤滑特性を確保できる。

【００３４】また、ポリビニルエーテル油１８の酸化劣
化、重合によるスラッヂを防止することができ、信頼性
に優れた冷凍装置を提供できる。

【００３５】また、請求項１の構成により、このポリビ
ニルエーテル油１８は、酸化劣化安定性を向上でき、圧
縮機Ｂの性能、信頼性を向上できる。

【００３６】このことは、ＤＢＰＣを添加した本発明の
ポリビニルエーテル油１８を封入したシールドチューブ
テストによる実験結果からも確認された。

【００３７】即ち、９０℃×２９日のエージングで、水
分を２００ｐｐｍに調整した条件において、ＤＢＰＣを
添加した本発明のポリビニルエーテル油１８によれば、
初期段階において、全酸価が０．０１以下となり、良好
な結果が得られた。

【００３８】また、請求項２の構成により、軸受摺動面
８，１０，１３，１４に強力な化学吸着膜を形成するこ
とができ、摺動部８，１０，１３，１４の潤滑性をより
良好として噛りや焼付きを防止できる。

【００３９】以上の作用効果は、図２に示す実機による
耐久試験結果からも確認された。

【００４０】即ち、横軸に耐久テストの時間を取り、縦
軸にコンタミ量（スラッジ量）を取った図２のグラフに
ついて、添加剤（ＤＢＰＣ，エポキシ等）を添加した本
発明のポリビニルエーテル系油１８の試料Ｙを使用し、
装置の製造基準を本発明のように制限した基準Ｂ（冷媒
の純度、冷凍サイクルＡ内の水分、塩素、空気量を制限
したもの）による試料IVが最良の結果を示した。

【００４１】尚、図２中、試料I〜IVの内容は以下の通
りである。

【００４２】

【表１】但し、添加剤Ｘ：ＤＢＰＣ＋ＢＴＡ＋ＴＣＰ添加剤Ｙ：ＤＢＰＣ＋ＢＴＡ＋ＴＣＰ＋エポキシ製造基準Ａ：（従来の基準）冷媒の純度：９９．９０ｗｔ％冷凍サイクルＡ内の平衡水分量：６００ｐｐｍ冷凍サイクルＡ内の残留空気量：０．０３ｗｔ％冷凍サイクルＡ内の塩素残量：４００ｐｐｍ製造基準Ｂ：（本発明の基準）冷媒の純度：９９．９５ｗｔ％冷凍サイクルＡ内の平衡水分量：２００ｐｐｍ冷凍サイクルＡ内の残留空気量：０．０１ｗｔ％冷凍サイクルＡ内の塩素残量：１００ｐｐｍ尚、本実施例では塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒と
してＲ１３４ａを例に説明したが、これに限定されるも
のではなく、他のＨＦＣの冷媒に対しても本発明のポリ
オールエステル系油は優れた相溶性を発揮し、これらの
冷媒に対しても適用できる。

【００４３】また、図３に本発明の他の実施例となるス
コッチヨーク式の往復動型圧縮機を示す。図３は全体構
成を示すもので、１１０は圧縮機、１１１は冷媒を圧縮
する機構部、１１２はケース、１１３は吊り下げばねで
ある。また、１１４は電動機部（圧縮機の電動要素）を
構成するステータ、１１５はステータ固定ボルト、１１
６は合成ゴムのワッシャー（座金）である。

【００４４】１１７は圧縮機本体の枠体より成るステー
タ取付脚、１１８はクランクシャフトである。なお、ス
テータ１１４とロータとの間には通常の圧縮機の電動要
素としてロータが駆動するための所定の間隙が設けられ
ているものとする。

【００４５】上述した機構部１１１を動かす電動機部に
より圧縮機本体が構成されており、圧縮機本体は図３に
示すように、吊り下げばね１１３によってケース１１２
に吊り下げられている。

【００４６】なお、ステータ１１４は、上記合成ゴムの
ワッシャー１１６を介して複数本のステータ固定ボルト
１１５によりステータ取付脚１１７に対し固定される。

【００４７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ポリビ
ナルエーテル油に特定の原料を使用し、特定の物性範囲
で使用したり、特殊な添加剤を加えたり、弗化炭化水素
系冷媒の純度を高い値に維持したり、冷凍サイクルの平
衡水分を抑えたりすることにより、ポリビニルエーテル
系油の、全酸化を低減し、金属石鹸の生成を抑制して冷
凍サイクルに悪影響を与えるのを防ぐと共に、酸素や塩
素の影響による、分解、酸化劣化、重合反応を抑制して
金属石鹸や高分子スラッジの生成を防ぎ、良好な冷凍装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回転型圧縮機の縦断
面図である。

【図２】冷凍装置の実機による耐久試験結果を示すグラ
フである。

【図３】この発明の他の実施例を示す往復動式圧縮機の
縦断面図である。

【符号の説明】

Ａ冷凍装置Ｂ回転圧縮機Ｆ乾燥器１密閉容器３回転圧縮要素１０ローラ１２ベーン１８オイル１１０往復動型圧縮機１１４ステータ１１５ステータ固定ボルト１１６合成ゴムのワッシャー１１７ステータ取付脚

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 ３９５Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５Ｚ // Ｃ１０Ｎ 20:00 Ｃ１０Ｎ 20:00 ＡＺ 20:02 20:02 30:00 30:00 Ｚ 30:10 30:10 40:30 40:30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒単体
又はその混合冷媒を用いる冷凍サイクルで、この冷媒と
相溶性のある冷凍機油を封入してなる冷媒圧縮機におい
て、前記冷凍機油は、下記一般式（１）で表される構成単位
を有するポリビニルエーテル系化合物を主成分とし、且
つ、構成単位毎において、Ｒ４が炭素数１〜２のアルキ
ル基４０〜１００％、炭素数３〜４のアルキル基０〜６
０％の構成比を有し、流動点が−４０℃以下、二液分離
温度が−２０℃以下、全酸価が０．０２ｍｇＫ０Ｈ／ｇ
以下で、粘度が４０℃以下で８〜１００ｃｓｔ、粘度指
数が８０以上のものであって、この油に対して０．０１
〜１．０重量％のフェノール系酸化防止剤を必須成分と
し、０．０１〜２重量％のエポキシ系もしくはカルボジ
イミド系化合物を配合したことを特徴とする冷媒圧縮
機。【化１】
【請求項２】塩素を含まない弗化炭化水素系冷媒単体
又はその混合冷媒を用いる冷凍サイクルで、この冷媒と
相溶性のある冷凍機油を封入してなる冷媒圧縮機におい
て、前記冷凍機油は、下記一般式（１）で表される構成単位
を有するポリビニルエーテル系化合物を主成分とし、且
つ、構成単位毎において、Ｒ４が炭素数１〜２のアルキ
ル基４０〜１００％、炭素数３〜４のアルキル基０〜６
０％の構成比を有し、流動点が−４０℃以下、二液分離
温度が−２０℃以下、全酸価が０．０２ｍｇＫ０Ｈ／ｇ
以下で、粘度が４０℃以下で８〜１００ｃｓｔ、粘度指
数が８０以上のものであって、この油に対して０．１〜
２重量％のリン酸エステル系化合物を配合したことを特
徴とする冷媒圧縮機。【化２】