CN101541931A - 封闭式压缩机和制冷系统 - Google Patents

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Abstract

使用以40度时的运动粘度为6mm2/s以下并且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物作为基油并且具有作为主要成分的一个酯基的油，作为与电动元件(111)和由该电动元件(111)驱动的压缩元件(112)一同被封入在密封容器(106)中的制冷机油(108)。因此，能够抑制有机材料中含有的低聚物的分离力以使油中保持比较多的低聚物，能够防止低聚物析出和沉积在制冷系统中，从而阻止如消音器或管道等冷却通路的堵塞。

Description

封闭式压缩机和制冷系统
技术领域
本发明涉及一种封闭式压缩机和一种制冷系统。
背景技术
传统上，如专利文献1或专利文献2所公开的，使用封闭式压缩机的制冷系统使用的制冷剂是氟氯烃(chlorofluocarbon)制冷剂R12和R134a。但是，由于氟氯烃制冷剂具有大的臭氧消耗潜势或全球变暖潜势，近来例如R600a和R290等碳氢化合物制冷剂被用作氟氯烃制冷剂的替代产品。用于碳氢化合物制冷剂R600a的制冷机油包括矿物油、烷基苯、酯油等等。
图8是专利文献1中公开的传统的封闭式压缩机的纵剖视图。
在图8中，由碳氢化合物构成的制冷剂2被填充入密封容器1中，制冷机油3储存在密封容器的底部，由定子4和转子5组成的电动元件6和由电动元件驱动的往复式压缩元件7被收容在密封容器中。具体地，碳氢化合物制冷剂R600a用作制冷剂2。
接着，下面将详细说明压缩元件7。曲轴8由主轴9和与主轴9偏心形成的偏心轴10组成，其中，转子5被固定地、压配合到主轴9中，曲轴的下端设置有与制冷机油3连通的给油泵11。缸体12形成基本上为圆筒形的缸孔(bore)13和轴支撑(journal)主轴9的轴承14。
松地配合在缸孔13中的活塞15与缸孔13一起形成压缩室16，并经由活塞销17通过作为连接部件的连杆18连接到偏心轴10。缸孔13的端面由阀板19密封。
盖(head)20形成高压室并且固定到阀板19的与缸孔13相反的部分。消音器21被阀板19和盖20夹持。
吸入管22和排出管23被固定到密封容器1并且连接到制冷系统(未示出)。吸入管22将制冷剂2导入密封容器1中，排出管23将制冷剂2传送给制冷系统(未示出)。
以下将说明如上所述构造的封闭式压缩机的动作和作用。
由商用电源(未示出)供应的电力被供应给电动元件6，以使电动元件6的转子5转动，从而使曲轴8转动。通过曲轴8的转动，偏心轴10的偏心运动经由活塞销17从用作连接部件的连杆18驱动活塞15，活塞15由此在缸孔13中往复运动。因而，通过吸入管22从致冷循环(未示出)导入密封容器1中的制冷剂2被从消音器21吸出，随后在压缩室16中被连续压缩。将压缩后的制冷剂2从排出管23传送到致冷循环。
在这种封闭式压缩机中，通过将对制冷剂R600a具有较高的稳定性且对内部部件具有较高适合性(compatibility)的矿物油、烷基苯或酯油用作制冷机油3来提高该封闭式压缩机的可靠性。
然而，如果40摄氏度(以下称为度)下的运动粘度为6mm2/s以下并且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的低粘度制冷机油被用作以上常规的制冷机油3以减小滑动部分的摩擦损耗，则构成制冷机油的分子变得相对小。因此，认为，有机材料用于构成封闭式压缩机内部的元件(以下称为封闭式压缩机内部)。然而，如果将有机材料用于封闭式压缩机内部，则制冷机油很容易渗透过有机材料，并且容易分离出低聚物。同时，难以完全去除上述有机材料中含有的低聚物成分。
特别是如果使用聚酯类有机材料，并且在矿物油被用作制冷机油3的情况下，能够保持在制冷机油3中的低聚物的量很少，有低聚物沉积的可能性，因而封闭式压缩机或制冷系统的能力劣化，可靠性受损。
此外，在将烷基苯用作制冷机油3的情况下，并且在将例如聚酯或聚苯硫醚等在骨架构造中具有苯环的材料用作有机材料的情况下，低聚物的分离(extraction)量可能会增加。结果，低聚物可能沉积，因而封闭式压缩机或制冷系统的能力劣化，可靠性受损。
此外，在酯油用作制冷机油3的情况下，从耐磨性的观点看，经常使用二元到四元的酯油。如果使用具有相同酯键合的聚酯类有机材料，低聚物的分离力变大。结果，低聚物有可能析出和沉积在制冷剂通路中，因而使封闭式压缩机或制冷系统的能力劣化，可靠性受损。
[专利文献1]
日本特开2004-92514号公报
[专利文献2]
日本特开2000-129250号公报
发明内容
本发明解决了上述传统问题，并实现具有高可靠性的封闭式压缩机。
在本发明的封闭式压缩机中，制冷机油以40度时的运动粘度为6mm2/s以下并且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物为基油，并且包括以一个以式1表示的酯基为主要成分的羧酸脂化合物。
[化学式1]
-COOR1
(在化学式1中，R1表示烃基)
在本发明的制冷系统中，包括本发明的封闭式压缩机，以及蒸发器、冷凝器和膨胀机构。
这可以减少有机材料中含有的低聚物的析出量，并防止低聚物阻塞管道或消音器入口，从而实现高效和高可靠性的封闭式压缩机。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的制冷系统的示意图；
图2是该实施方式中的封闭式压缩机的纵剖视图；
图3是本发明的实施方式2中的制冷系统的示意图；
图4是本发明的实施方式2的封闭式压缩机的纵剖视图；
图5是沿图4的线5-5截取的剖视图；
图6是图5的B部分的放大图；
图7是图6的C部分的放大图；
图8是传统的封闭式压缩机的纵剖视图。
附图标记说明
101，201  封闭式压缩机
102，202  冷凝器
103，203  干燥器
104，204  膨胀机构
105，205  蒸发器
106，206  密封容器
107，207  制冷剂
108，208  制冷机油
109，209  定子
110，210  转子
111，211  电动元件
112，212  压缩元件
113，213  曲轴
114，214  主轴
115，215  偏心轴
116       给油泵
117，216  缸体
118       缸孔
119       轴承
120       主轴承
121，218  活塞
122，217  压缩室
123       活塞销
124，219  连杆
125       阀板
126       盖
127       消音器
128，220  吸入管
129，221  排出管
222       芯
223       绕组
223a      主绕组
223b      辅助绕组
224       捆绑绳(binding yarn)
225       槽
226       绝缘体
226a      相关绝缘纸
226b      槽绝缘纸
227     绝缘覆层
227a    上层
227b    下层
228     漆包线
具体实施方式
本发明的封闭式压缩机包括储存制冷机油并收容电动元件和由电动元件驱动的压缩元件的密封容器。压缩元件压缩以碳氢化合物作为主要成分的制冷剂，制冷机油以40度时的运动粘度为6mm2/s以下且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物作为基油，并且制冷机油包括以一个以公式表示的酯基为主要成分的羧酸脂化合物。
[化学式1]
-COOR1
(在以上公式中，R1表示烃基)
因而，能够减少有机材料中含有的低聚物的分离量，能够增加能够保持在油中的低聚物的量。因而，能够防止低聚物析出和沉积在制冷系统的制冷剂通路上，能够实现高效并高可靠性的封闭式压缩机和制冷系统。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，电动元件具有设置有绝缘体的定子，该绝缘体由从聚酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
因而，即使在碳氢化合物制冷剂和以羧酸脂化合物作为基油的制冷机油的组合中，也能够使作为绝缘体的适合性高，能够抑制绝缘体的劣化，并且能够提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，电动元件具有设置有绕组(winding)的定子，该绕组是具有从由聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯和聚酰胺组成的组中选出的至少一层绝缘覆层的单层涂覆漆包线，或者是具有从所述组中选出的至少两层绝缘覆层的多层涂覆漆包线。
因而，即使碳氢化合物制冷剂和在以羧酸脂化合物作为基油的制冷机油的组合中，也能够使作为绕组的适合性高，能够抑制绝缘体的劣化，并且能够提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，绕组是单层涂覆漆包线、多层涂覆漆包线以及通过将单层涂覆漆包线或多层涂覆漆包线与纤维或膜组合得到的复合电线中的至少一种。
因而，与上面类似，即使在碳氢化合物制冷剂和以羧酸脂化合物作为基油的制冷机油的组合中，也能够使作为绕组的适合性高，能够抑制绝缘体的劣化，并且能够提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，电动元件具有设置有绕组的定子，用于将绕组固定到定子的捆绑绳由从聚酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
因而，即使在碳氢化合物制冷剂和以羧酸脂化合物作为基油的制冷机油的组合中，也能够使作为捆绑绳的适合性高，能够抑制绝缘体的劣化，并且能够提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，电动元件具有设置有绕组的定子，绕组表面上形成具有自润滑性的绝缘覆层。
由于，即使绕组部分之间由于压缩机的运转而产生的微滑动，上述构造仍能够抑制绕组的任何破损，故进一步提高了绕组的可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，压缩元件具有消音器，该消音器由从聚酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
因而，即使在碳氢化合物制冷剂和以羧酸脂化合物作为基油的制冷机油的组合中，也能够使作为消音器的适合性高，能够抑制绝缘体的劣化，并且能够提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，压缩元件具有彼此滑动的滑动部件，一个滑动部件由铁基材料制成。
因而，由于酯基被吸附到一个滑动部件的铁表面上，故容易形成油膜并且进一步提高了耐磨性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，对由铁基材料制成的滑动部件的表面进行磷酸盐涂覆、渗碳处理、离子氮化处理、固体润滑剂涂覆处理中的至少一种。
因而，能够进一步提高滑动面的耐磨性，并且能够提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，铁基材料是烧结体，烧结体的表面开口部形成以氧化铁作为主要成分的覆层，从而使距表面深度在几毫米以内的滑动表面层的密度的偏差(dispersion)(以下称为表面密度)为2％以下。
因而，由于能够抑制制冷剂的渗漏，能够进一步提高效率。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，另一滑动部件由铝材制成，使该滑动部件的硬度为HRB 78以上。
因而，能够进一步提高耐磨性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，制冷机油含有酸捕捉剂(acid scavenger)。
因而，即使封闭式压缩机中残留少量空气或水分，也能够抑制油的劣化，并且能够进一步提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，制冷机油含有抗氧化剂。
因而，与上面类似，即使封闭式压缩机中残留少量空气或水分，也能够抑制油的劣化，并且能够进一步提高可靠性。
此外，在本发明的封闭式压缩机中，制冷机油含有极压添加剂。
因而，能够进一步提高滑动部件的耐磨性，并且能够提高可靠性。
此外，本发明的致冷系统包括上述封闭式压缩机中的任一种以及蒸发器、冷凝器和膨胀机构。
因而，能够提供高可靠性的致冷系统。
以下，将参照附图说明本发明的实施方式。本发明不受实施方式的限制。
[实施方式1]
图1是本发明的实施方式1中的制冷系统的示意图，图2是本实施方式中的封闭式压缩机的纵剖视图。
图1中，本实施方式的制冷系统包括封闭式压缩机101、用于使制冷剂与外界空气进行热交换以使制冷剂冷凝的冷凝器102和用于去除通过冷凝器102排出的制冷剂中的水分的干燥器103。此外，制冷系统包括用于使已被干燥器103去除水分的制冷剂膨胀的膨胀机构104、用于使已经过通过膨胀机构104的制冷剂与外界空气进行热交换以使制冷剂蒸发的蒸发器105。
接着，将参照图2详细说明封闭式压缩机101。制冷剂107被填充在密封容器106中，制冷机油108被储存在密封容器的底部。此外，在密封容器中收容由定子109和转子110组成的电动元件111以及由电动元件111往复驱动的压缩元件112。
具体地，碳氢化合物制冷剂R600a用作制冷剂107。此外，以40度时的运动粘度为6mm2/s以下并且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物作为基油的油被用作制冷机油108。
用作制冷机油108的羧酸脂化合物具有作为主要成分的一个以式1表示的酯基。
接着，将详细说明压缩元件112。由铁基金属制成的曲轴113由主轴114和相对主轴114偏心形成的偏心轴115组成，其中电动元件的转子110被固定地压配合到主轴114。此外，主轴114的下端设置有与制冷机油108连通的给油泵116。
缸体117形成基本上为圆筒形的缸孔118和轴支撑主轴114的轴承119。在轴承119和曲轴113之间设置由铝材制成的主轴承120。
松配合在缸孔118中并且由铁基金属制成的活塞121与缸孔118一起形成压缩室122，并且活塞121经由活塞销123由作为连接部件的连杆124连接到偏心轴115。
将阀板125布置成密封缸孔118的端面。盖126被固定到阀板125的与缸孔118相反的一侧。消音器127被阀板125和盖126夹持。
吸入管128和排出管129被固定到密封容器106并连接到构成致冷循环的蒸发器105(参照图1)和冷凝器102(参照图1)。吸入管128将制冷剂107导入密封容器106中，排出管129将制冷剂107传送给致冷循环。
以下将说明如上所述构造的制冷系统的动作和作用。由商用电源(未示出)供应的电力被供应给电动元件111，以使电动元件111的转子110转动。转子110使曲轴113转动，偏心轴115的偏心运动从用作连接部件的连杆124经由活塞销123驱动活塞121，由此活塞121在缸孔118中往复运动。
而后，通过消音器127将从吸入管128导入密封容器106中的制冷剂107吸入压缩室122。
连续压缩被吸入压缩室122中的制冷剂107，并将压缩后的制冷剂107从排出管129传送到致冷循环。传送到致冷循环的制冷剂107顺序经过图1示出的冷凝器102、干燥器103、膨胀机构104和蒸发器105，而后再次从吸入管128导入密封容器106中。
以下，说明关于制冷机油108与封闭式压缩机内部之间的适合性的调查试验1至4。
在试验1中，测试制冷剂107、制冷机油108和封闭式压缩机内部的聚对苯二甲酸丁二醇酯之间的适合性。表1示出试验的结果。
通过在密封容器106中封入制冷剂107和制冷机油108进行试验1。由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成的消音器127被封入密封容器106中，以使消音器127浸渍在制冷机油108中。将密封容器106密封，并在140度时老化两周。
封入碳氢化合物制冷剂R600a作为制冷剂107。封入并试验作为制冷机油108的40度时的运动粘度为6mm2/s的的油(分别以一元、二元和四元酯油作为基油)、矿物油或烷基苯。此处“酯油”是以羧酸脂化合物为基油的油，“一元”表示由式1表示的酯基为一个。
此外，还对40度时的运动粘度为4mm2/s的、以一元酯油为基油的油进行试验。在任何制冷机油108中，100度时的运动粘度为2mm2/s以下。
[表1]
油的种类   以一元酯油为基油的油   以一元酯油为基油的油   以二元和四元酯油为基油的油 矿物油 烷基苯
  油的运动粘度(40℃)/mm2·S-1 6 4 6 6 6
  低聚物析出   几乎没有   几乎没有   是   是   是
由表1可以看出，尽管在以二元和四元酯油为基油的油、矿物油、烷基苯中低聚物大量析出，但在以一元酯油为基油的制冷机油中低聚物的析出被抑制到极少量。
相信，这是因为在矿物油中的40度时的运动粘度为6mm2/s的油被用作制冷机油108的情况下，分子尺寸变得相对较小。也就是，据推断，如果分子尺寸变得相对较小，则由于分子容易透过有机材料，因此低聚物的分离量增加，能够被保持在制冷机油中的低聚物的量小，导致大量低聚物析出。
此外，认为，在烷基苯用作制冷机油108的情况下，这除了因为粘度较小之外，还因为聚对苯二甲酸丁二醇酯的骨架结构中具有苯环。也就是，在烷基苯的情况下，据认为与矿物油相比，透过有机材料聚对苯二甲酸丁二醇酯仍然很容易，低聚物的分离量增加，导致析出。
此外，还认为，这是因为甚至在聚对苯二甲酸丁二醇酯中都含有酯基，所以，在以二元和四元酯油作为基油的油被用作制冷机油108的情况下，被保持在制冷机油中的低聚物的量增加。然而，据推断，由于上述油具有两个或四个酯基，所以对由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成的消音器127的透过性(transparency)增加，使低聚物的分离量增加，并且超过制冷机油中能够保持的限量就会出现析出。
然而，在以一元酯油作为基油的油被用作制冷机油108的情况下，即使40度时的运动粘度被设定为4mm2/s，也不会观察到低聚物析出。
认为，这是因为使用一元酯油抑制了对由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成的消音器127的透过性，保持在制冷机油中的低聚物的量通过聚对苯二甲酸丁二醇酯含有酯基的效果能够增加，从而抑制低聚物的析出。
因此，通过在碳氢化合物制冷剂中使用以40度时的运动粘度为6mm2/s以下且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸酯化合物作为基油的一元酯油，能够抑制低聚物的析出。这防止低聚物沉积在制冷系统中的致冷剂通路上，从而得到高效和高可靠性的封闭式压缩机101。因此，可以得到包括封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的高效和高可靠性的制冷系统。
此外，即使在碳氢化合物制冷剂R600a和以一元酯油作为基油的制冷机油中进行老化，也不会观察到由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成的消音器127的劣化，不会污染制冷机油。因而，认为，聚对苯二甲酸丁二醇酯是与碳氢化合物制冷剂和以一元酯油作为基油的制冷机油适合性高的材料。
此外，尽管本实施方式中说明了聚对苯二甲酸丁二醇酯用于消音器127的实施例，即使聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯基有机材料(聚酯)也可以得到同样的效果。
此外，在如聚酰胺酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮等有机材料用于消音器127的情况下，与聚酯基树脂相比，它们的表面硬度更大，更难以透过粘度比聚酯基有机材料低的制冷机油。从而，能够进一步抑制低聚物的析出。
此外，在如聚酰胺和液晶聚合物等有机材料被用于消音器127的情况下，抑制了与具有酯基的酯油的亲和性。从而能够抑制酯油的透过，因而，能够抑制低聚物的析出。
此外，即使通过组合上述聚酯基有机材料、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮和液晶聚合物形成复合体，也可以得到相同的效果，也可以采用发泡体。此外，可以加入例如玻璃纤维等无机填料。
在试验2中，对制冷机油108与作为封闭式压缩机内部的滑动部件的曲轴113之间的适合性进行试验。表2示出试验的结果。
在试验2中，使用铸铁FC250作为曲轴113测试有关制冷机油108的磨损量。在冷凝温度和蒸发温度分别是54.4度和-23.3度的条件下，R600a被用作制冷剂107。此外，分别使用一元酯油和以40度时的运动粘度为5mm2/s和100度时的运动粘度为2mm2/s的矿物油作为制冷机油108进行可靠性试验。“酯油”是以羧酸脂化合物为基油的油，“一元”(式1)表示由式1表示的酯基为一个。
[表2]
油的种类   以一元酯油作为基油的油 矿物油
  曲轴的磨损量   0.5μm以下   0.5μm
从表2中可以看出，矿物油和一元酯油互相比较时，一元酯油的曲轴113的表面磨损量较少。认为，这是因为构成酯油的酯基和由铸铁制成的曲轴113之间的吸附力与矿物油与曲轴113之间的吸附力相比较强，因而，形成比矿物油更强的油膜。
此外，即使铁基金属烧结材料和其他铸铁被用作曲轴113用的材料，仍得到相同的效果。
因此，不仅可以通过使用一元酯油来抑制低聚物的析出，还可以在至少一个滑动部件由铁基材料制成时提高封闭式压缩机101的可靠性。因此，能够提高包括上述封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的制冷系统的可靠性。
此外，对由铁基材料制成的滑动部件的表面进行磷酸盐涂覆、渗碳处理、离子氮化处理、固体润滑剂涂覆中的至少一种，从而提高滑动部件的耐磨性。因此，能够进一步提高经受了上述处理的封闭式压缩机101的可靠性。因此，能够进一步提高包括经受了上述处理的封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的制冷系统的可靠性。
在试验3中，对制冷机油108和作为封闭式压缩机内部的滑动部件的轴承119之间的适合性进行试验。表3示出试验的结果。
在试验3中，使用铝材作为轴承119测试有关制冷机油108的磨损量。铸铁FC250被用于作为滑动部件的配合材料的曲轴113。在冷凝温度和蒸发温度分别是54.4度和-23.3度的条件下，将R600a用作制冷剂107。此外，使用以40度时的运动粘度为5mm2/s并且100度时的运动粘度为2mm2/s的一元酯油作为制冷机油108进行可靠性试验。“酯油”是以羧酸脂化合物作为基油的制冷机油108，“一元”(式1)意味着由式1表示的酯基为一个。
通过改变铝材中含有的Si(硅)含量来调整轴承119的硬度。具体地，使用硬度为HRB 78以上的铝材和硬度为HRB 75的铝材。表3中仅示出使用硬度为HRB 78以上的铝材时的结果。此外，硬度是采用洛氏硬度计(Rockwell hardness meter)和B级(B scale)测量的值。
[表3]
  油的种类   以一元酯油作为基油的油   矿物油
  曲轴的磨损量   0.5μm以下   0.5μm
从表3中可以看出，当硬度为HRB 78以上时，铝材和曲轴113的磨损都被抑制了。另一方面，尽管表3中没有示出，当硬度为HRB 75时，铝材中发生磨损。
认为，这是因为除了通过使制冷机油108的粘性降低而使油膜形成力减小这一事实之外，铝材表面的硬度也减小了。也就是，据推断，归因于铝材与铁基金属的曲轴113的硬度不相同，所以在比铁软的铝材中发生了磨损。
同样，通过使用一元酯油不仅能够抑制低聚物的析出，而且通过将硬度为HRB 78以上的铝材用于一个滑动部件，还提高了滑动部件的耐磨性。因而，能够提高这种封闭式压缩机101的可靠性。因此，能够提高包括上述封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的制冷系统的可靠性。
在试验4中，对制冷机油108与封闭式压缩机内部的活塞121之间的适合性进行试验。表4示出试验的结果。
在试验4中，测试当铁基烧结金属用于活塞121时，活塞的表面密度偏差与制冷能力的关系。在冷凝温度和蒸发温度分别是54.4度和-23.3度的条件下，将R600a用作制冷剂107。此外，将以40度时的运动粘度为5mm2/s且100度时的运动粘度为2mm2/s的一元酯油用作制冷机油108。“酯油”是以羧酸脂化合物作为基油的油，“一元”(式1)意味着由式1表示的酯基为一个。
活塞121的表面密度是6.5g/cm3，通过进行蒸汽处理，在活塞的表面开口处形成以氧化铁为主要成分的覆层。此外，通过调整蒸汽处理来改变表面密度的偏差。
[表4]
  表面密度的偏差   1.5％   2.0％   2.5％
  制冷能力   100   100   95
从表4中可以看出，当表面密度的偏差为2％以下时，制冷能力不发生改变，但假定在表面密度的偏差为2％以下时制冷能力为100％，当表面密度的偏差为2.5％时，制冷能力仅为95％，下降了5％。
据推断，这是因为除了油膜随制冷机油108的粘度减小而变薄的事实外，归因于表面密度的偏差，油膜的形成状态变得不均匀，制冷剂107容易泄漏。
因此，首先，通过使用一元酯油能够抑制低聚物的析出。除此之外，在将烧结体用于铁基材料的情况下，在烧结体的表面开口部中形成以氧化铁为主要成分的覆层，从而使表面密度的偏差为2％以下。因此，获得高效的封闭式压缩机101。因此，能够得到包括上述封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的高可靠性的制冷系统。
此外，如果将具有酸捕获效果或抗氧化效果的添加剂加入到制冷机油108，则得到捕获水分或空气以抑制酸性物质的形成的效果，或得到捕获或分解生成的酸性物质的效果。因而通过抑制铜离子的产生能够进一步提高封闭式压缩机101的可靠性。因此，能够进一步提高包括上述封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的制冷系统的可靠性。
此外，在本实施方式中，可以添加作为具有捕获水分或空气的效果的添加剂的酸捕捉剂和作为具有捕获或分解生成的酸性物质的效果的添加剂的抗氧化剂二者。
此外，如果在制冷机油108中加入极压添加剂，则由于极压添加剂被吸附到滑动表面上，得到能够提高耐磨性的封闭式压缩机101。因此，能够进一步提高包括上述封闭式压缩机101、冷凝器102、膨胀机构104和蒸发器105的制冷系统的可靠性。
此外，在本实施方式中，R600a被用作制冷剂107。但是即使使用如R290和R600等碳氢化合物制冷剂，仍可得到相同的效果。
如上所述，本实施方式提供了一种封闭式压缩机，其使用40度时的运动粘度为6mm2/s以下且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物作为基油并且使用包括以一个酯基为主要成分的羧酸脂化合物的制冷机油，本发明还提供了一种包括该封闭式压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀机构的制冷系统。根据本实施方式，能够极大地提高封闭式压缩机和制冷系统的可靠性。
[实施方式2]
图3是本发明的实施方式2中的制冷系统的示意图。图4是本实施方式中的封闭式压缩机的纵剖视图。图5是沿图4中的线5-5截取的剖视图，图6是图5的B部分的放大图，图7是图6的C部分的放大图。
在图3中，本实施方式的制冷系统包括封闭式压缩机201、用于使制冷剂与外界空气进行热交换以冷凝制冷剂的冷凝器202和用于去除通过冷凝器202排出的制冷剂中的水分的干燥器203。此外，制冷系统包括用于使已被干燥器203去除了水分的制冷剂膨胀的膨胀机构204、用于使已经过膨胀机构204的制冷剂与外界空气进行热交换以蒸发制冷剂的蒸发器205。
接着，参照图4详细说明封闭式压缩机201。制冷剂207被填充在密封容器206中，制冷机油208被储存在闭封容器的底部。此外，在密封容器中收容由定子209和转子210组成的电动元件211以及由电动元件211驱动的往复式压缩元件212。具体地，碳氢化合物制冷剂R600a用作制冷剂207。此外，以40度时的运动粘度为6mm2/s以下并且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物作为基油的油被用作制冷机油208。
此外，用于制冷机油208的羧酸脂化合物具有作为主要成分的一个以式1表示的酯基。
接着，将详细说明压缩元件212。曲轴213具有固定到转子210的主轴214和与主轴214偏心形成的偏心轴215，并且缸体216具有基本上圆筒形的压缩室217。
活塞218往复可滑动地插入缸体216的压缩室217，并通过作为活塞218与偏心轴215的连接部件的连杆219连接到偏心轴215。
吸入管220和排出管221被固定到密封容器206并且连接到致冷循环(未示出)。吸入管220将制冷剂207导入密封容器206中，排出管221将制冷剂207传送到致冷循环。
接着，将详细说明驱动元件221。图5是沿图4中的线5-5截取的剖视图，图6是图5的B部分的放大图，图7是图6的C部分的放大图。
电动元件211形成包括定子209和转子210的感应电动机，并且用捆绑绳224固定(参照图4)，其中，绕组223缠绕到定子209的芯222上(参照图5和图6)。
如图5和图6所示，定子209被缠绕成使得主绕组223a和辅助绕组223b可以穿过槽225。主绕组223a和辅助绕组223b都缠绕绝缘体226的相关绝缘纸226a，以便不在槽225内相互接触。此外，绝缘体226的槽绝缘纸226b被装配到槽225的内壁使得主绕组223a和辅助绕组223b可以在槽225内不相互接触。如图7所示，绕组223是多层涂覆漆包线，其中，由上层227a和下层227b组成的绝缘覆层227被涂覆在漆包线228上。
以下将说明如上所述构造的制冷系统的动作。当由商用电源(未示出)向主绕组223a和辅助绕组223b供电时，转子210开始转动。当主轴214由转子210转动驱动时，活塞218经由连杆219通过偏心轴215的偏心运动而在压缩室217内往复运动。
然后，从吸入管220导入密封容器206中的制冷剂207吸入压缩室217中。连续压缩被吸入压缩室217中的制冷剂207，并将压缩后的制冷剂207从排出管221传送到制冷系统。传送到制冷系统的制冷剂207顺序经过冷凝器202、干燥器203、膨胀机构204和蒸发器205，而后再次从吸入管220被导入密封容器206中。
在本实施方式中，作为试验5，对制冷剂207和制冷机油208、以及绕组223、捆绑绳224和绝缘体226之间的适合性进行调查和测试。表5示出试验的结果。
在本实施方式的试验5中，在冷凝温度和蒸发温度分别是54.4度和-23.3度的条件下运转2000小时，由试验前后漏电流的变化量评价绕组223的多层涂覆漆包线和绝缘体226。对于多层涂覆漆包线的评价，除了上层是酰胺酰亚胺(amideimide)且下层是变性聚酯的组合的漆包线外，也评价上层是聚酰胺且下层是聚酯的组合的漆包线和上层是酰胺酰亚胺且下层是变性的酯酰亚胺(esterimide)的组合的漆包线。
此外，对于绝缘体226的评价，除了评价属于聚酯的聚对苯二甲酸乙二酯以外，还评价例如聚苯硫醚、液晶聚合物、聚醚醚酮、聚醚酮、聚砜等聚酯和聚酰胺的复合体。
此外，将属于聚酯的聚对苯二甲酸乙二酯和聚酰胺用作捆绑绳224。
此处，通过测量密封容器206的储存制冷机油208的底部的外壁部分与地面之间的电流差得到漏电流的量。
[表5]
Figure A20088000034200251
※1PET＝聚对苯二甲酸乙二酯
※2PPS＝聚苯硫醚
※3PEEK＝聚醚醚酮
※4PEK＝聚醚酮
从表5中可以看出，在下面的物质被用作多层涂覆漆包线228、绝缘体226和捆绑绳224的情况下，在封闭式压缩机201中的漏电流的量在试验之前和之后没有变化，并且绕组223、捆绑绳224和绝缘体226没有劣化。
也就是，多层涂覆漆包线是上层是酰胺酰亚胺且下层是变性聚酯的组合，上层是聚酰胺且下层是聚酯的组合，以及上层是酰胺酰亚胺且下层是酯亚胺的组合中的任一种。
绝缘体226是聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚醚醚酮和聚砜中的任一种。
捆绑绳224是聚对苯二甲酸乙二酯和聚酰胺中的任一种。
因此，当考虑到具有强的分子间力的酰亚胺键合时，认为，酰胺酰亚胺及其酯衍生物、聚酰亚胺及其酯衍生物、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、液晶聚合物、聚醚醚酮、聚醚酮和聚砜与碳氢化合物制冷剂R600a和酯油相容。
根据上述，绕组223可以是由从聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯和聚酰胺类有机材料(聚酰胺)中选出的至少一种制成的单层涂覆漆包线或多层涂覆漆包线。
捆绑绳224可以由从聚酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
绝缘体226可以由从聚酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
通过如上所述地选择材料，能够提高封闭式压缩机201的可靠性，能够提高包括封闭式压缩机201的制冷系统的可靠性。
此外，即使将除聚对苯二甲酸乙二酯以外的聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二酯用作绝缘体226和捆绑绳224用的聚酯，也可以得到相同的效果。
此外，通过将纤维或膜与被绝缘覆层涂覆的单层涂覆漆包线或多层涂覆漆包线组合来得到绕组223，能够进一步提高绝缘性和耐力，其中绝缘覆层由从聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯和聚酰胺中选出的至少一种制成。
因此，在本实施方式中，能够进一步提高具有上述电动元件211的封闭式压缩机201的可靠性。此外，能够进一步提高包括上述封闭式压缩机201、冷凝器202、膨胀机构204和蒸发器205的制冷系统的可靠性。
此外，通过提供具有绝缘覆层227的绕组223，其中，通过将例如PTFE(聚四氟乙烯)等具有高润滑性的材料加入或涂覆在覆层上而使该绝缘覆层227具有自润滑性，即使封闭式压缩机201和绕组223的与封闭式压缩机201互相接触的部分发生微滑动，也能够减小绕组223的磨损。
因此，在本实施例中，能够进一步提高具有这种电动元件211的封闭式压缩机201的可靠性。此外，能够进一步提高包括上述封闭式压缩机201、冷凝器202、膨胀机构204和蒸发器205的制冷系统的可靠性。
此外，在本实施方式中，R600a被用于制冷剂207。然而，即使使用如R290和R600等碳氢化合物制冷剂，仍能得到相同的效果。
如上所述，本实施方式提供了一种封闭式压缩机，其使用以40度时的运动粘度为6mm2/s以下并且100度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物作为基油并且使用包括以一个酯基为主要成分的羧酸脂化合物的制冷机油。根据本实施方式，能够实现封闭式压缩机的高可靠性。此外，本实施方式是包括上述封闭式压缩机的制冷系统。根据本实施方式，同样地能够实现制冷系统的高可靠性。
产业上的可利用性
如上所述，本发明是高可靠性的封闭式压缩机和制冷系统，能够广泛用于使用致冷循环的设备。

Claims (15)

1.一种封闭式压缩机，其包括：
密封容器，该密封容器储存制冷机油并且收容电动元件和由该电动元件驱动的压缩元件，该压缩元件压缩以碳氢化合物作为主要成分的制冷剂，所述制冷机油以40摄氏度时的运动粘度为6mm2/s以下并且100摄氏度时的运动粘度为2mm2/s以下的羧酸脂化合物为基油并且包括以具有一个以化学式1表示的酯基为主要成分的羧酸脂化合物，
[化学式1]
-COOR1
在化学式1中，R1表示烃基。
2.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述电动元件具有设置有绝缘体的定子，该绝缘体由从聚酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
3.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述电动元件具有设置有绕组的定子，该绕组是具有由从聚酯酰亚胺、聚酰胺酰亚胺酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯和聚酰胺组成的组中选出的至少一个绝缘覆层的单层涂覆漆包线，或者所述绕组是具有从所述组中选出的至少两个绝缘覆层的多层涂覆漆包线。
4.根据权利要求3所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述绕组是所述单层涂覆漆包线、所述多层涂覆漆包线以及通过将所述单层涂覆漆包线或所述多层涂覆漆包线与纤维或膜组合而得到的复合电线中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述电动元件具有设置有绕组的定子，用于将所述绕组固定到所述定子的捆绑绳由从聚酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚砜、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺和液晶聚合物中选出的至少一种制成。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述电动元件具有设置有所述绕组的所述定子，在所述绕组的表面上形成具有自润滑性的绝缘覆层。
7.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述压缩元件具有消音器，该消音器由从聚酯、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮和液晶聚合物中选出的至少一种形成。
8.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述压缩元件具有相对于彼此滑动的滑动部件，所述滑动部件中的一方由铁基材料制成。
9.根据权利要求8所述的封闭式压缩机，其特征在于，
对由铁基材料制成的所述滑动部件的表面进行磷酸盐涂覆、渗碳处理、离子氮化处理、固体润滑剂涂覆中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述铁基材料是烧结体，在该烧结体的表面开口部形成以氧化铁作为主要成分的覆层，从而使滑动表面层的密度的偏差为2％以下。
11.根据权利要求8所述的封闭式压缩机，其特征在于，
另一滑动部件由铝材制成，使该另一滑动部件的硬度为HRB78以上。
12.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述制冷机油含有酸捕捉剂。
13.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述制冷机油含有抗氧化剂。
14.根据权利要求1所述的封闭式压缩机，其特征在于，
所述制冷机油含有极压添加剂。
15.一种制冷系统，其包括：
权利要求1至14中的任一项所述的封闭式压缩机，
以及蒸发器、冷凝器和膨胀机构。
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