| 【発明の名称】 |
圧縮機及びこの圧縮機を備える冷凍装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】平野 裕
【氏名】小松原 健夫
【氏名】須永 高史
【氏名】高橋 康樹
【氏名】赤沢 清
【氏名】伊藤 亨
【氏名】渡邉 正人
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を駆動させ、巻線を有する固定子及び固定子の内側に設けられた回転子とで構成された電動要素を備える圧縮機において、巻線は、内側に耐熱エステル又はエステルイ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で被覆されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】 巻線間を絶縁する絶縁紙として低オリゴマ仕様のＰＥＴフィルムを用いたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、乾燥器を配管接続して構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧縮機を備える冷凍装置。
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【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を用いる冷凍サイクルで、ポリオールエス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（ＨＦＣ，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Ｒ１３４ａ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、特に回転型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Ｒ１３４ａ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価が上昇し、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をつきとめた。
【０００６】そこで、本発明者らはポリオールエステル油を用いる圧縮機や冷凍装置の材料に特定の材料を用いることにより、上記の問題を解決できることを見いだした。
【０００７】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Ｒ１３４ａ）との相溶性のあるポリオールエス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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１記載の如く、回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を駆動させ、巻線を有する固定子及び固定子の内側に設けられた回転子とで構成された電動要素を備える圧縮機において、【０００９】巻線は、内側に耐熱エステル又はエステルイ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で被覆されている圧縮機を提供する。
【００１０】この様に、エステル油に対する耐性がある耐熱エステル又はエステルイミドからなる層を内側に、加工性の良好なアミドイミドからなる層を外側に形成した絶縁材料にて巻線を被覆した。
【００１１】また、請求項２記載の如く、巻線間を絶縁する絶縁紙として低オリゴマ仕様のＰＥＴフィルムを用いた請求項１記載の圧縮機を提供する。
【００１２】この様に、低オリゴマ仕様のＰＥＴフィルムを用いたため、加水分解を極力防止することができる。
【００１３】更に、請求項３記載の如く、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器、乾燥器を配管接続して構成される請求項１又は請求項２記載の圧縮機を備える冷凍装置を提供する。
【００１４】
【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。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】ローラ１０とベーン１２とは鉄系材料で形成されている。
【００１９】密閉容器１内の底部には、ポリオールと、直鎖又は側鎖のアルキル系脂肪酸とを無触媒で重合した原料からなり、流動点が−５０℃、二液分離温度が−３０℃、全酸価が０．０１ｍｇＫＯＨ／ｇ以下で、粘度が４０℃で３２ｃｓｔ、粘度指数が９５のポリオールエステル油のオイル１８が貯溜されている。
【００２０】このポリオールエステル油には、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クレゾール（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。
【００２１】尚、このポリオールエステル油には、必要に応じて５ｐｐｍのベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）の銅不活性化剤、及び１ｗｔ％のトリクレジルフォスフェート（ＴＣＰ）の極圧添加剤が添加される。
【００２２】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。
【００２３】Ｒ１３４ａは、純度が９９．９７ｗｔ％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Ｉで示す）が運転初期状態において１５０ｐｐｍとなるように調整されている。
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０．００５ｖｏｌ％に調整されている。
【００２４】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）又はエステルイ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０．６ｗｔ％以下）のＰＥＴフィルムが使用されている。
【００２５】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。
【００２６】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Ｒ１３４ａで形成されている。
【００２７】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。
【００２８】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２０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。
【００２９】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。
【００３０】本発明のポリオールエステル油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。
【００３１】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オールエステル油１８が１３４ａ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。
【００３２】しかも、本発明のポリオールエステル油１８は、油自身が保有するエステル結合が主に圧縮機Ｂの軸８、軸受１３，１４の鉄系摺動部表面に分子配向して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。
【００３３】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、ポリオールエステル油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。
【００３４】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、全酸価の低減、金属石鹸の生成によるスラッジの発生を抑制して摺動部での潤滑特性を確保できる。
【００３５】また、ポリオールエステル油１８の酸化劣化、重合によるスラッジ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。
【００３６】また、特に請求項１の構成により、このポリオールエステル油１８は、グリコール油等に比べて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。
【００３７】このことは、ＤＢＰＣを添加した本発明のポリオールエステル系油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。
【００３８】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オールエステル系油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。
【００３９】また、請求項２の構成により、軸受摺動面８，１０，１３，１４となる銅表面に吸着し、その触媒作用を抑制することができ、加水分解を抑制できる。
【００４０】また、請求項３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。
【００４１】また、請求項４の構成により、加水分解を抑制することができ、全酸価を低減して金属石鹸の生成を抑制し、装置の信頼性を向上できる。
【００４２】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。
【００４３】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オールエステル系油１８の試料Ｚ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、酸素量を制限したもの）による試料ＩＶが最良の結果を示した。
【００４４】尚、図２中、試料Ｉ〜ＩＶの内容は以下の通りである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
但し、添加剤Ｘ：ＤＢＰＣ＋ＢＴＡ 但し、添加剤Ｙ：ＤＢＰＣ＋ＢＴＡ＋ＴＣＰ 添加剤Ｚ：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内の残留酸素量：０．０３ｖｏｌ％ 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内の残留酸素量：０．０１ｖｏｌ％ 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。
【００４７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ポリオールエステル油を用いる圧縮機や冷凍装置の材料に特定の材料、即ち、エステル油に対する耐性がある耐熱エステル又はエステルイミドからなる層を内側に、加工性の良好なアミドイミドからなる層を外側に形成した絶縁材料にて巻線を被覆することより、加工性を良好に保つと共に、耐油性も向上することとなる。更に、低オリゴマ仕様のＰＥＴフィルムを用いたため、加水分解を極力防止することができ、オリゴマ溶出により冷媒配管内のつまりを防止することができる。以って、良好な冷凍装置を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成５年２月１２日（１９９３．２．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７９０４９
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４６７９（Ｐ２００１−２５４６７９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１２８３６（Ｐ２００１−１２８３６） |
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