CN102408936A - 冷冻空调用压缩机以及冷冻空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的冷冻空调用压缩机是将冷冻机油混合在含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯等的制冷剂中而填充的压缩机，所述冷冻机油含有多元醇酯油等冷冻机油主剂和添加用多元醇酯油。添加用多元醇酯油组分为1～30重量％。使用本发明的冷冻空调用压缩机可提高冷冻空调用压缩机的耐磨性，同时还能实现使用该压缩机的冷冻空调装置的高效率化。

Description

冷冻空调用压缩机以及冷冻空调装置
【技术领域】
本发明涉及使用热泵循环的冷冻空调用压缩机以及冷冻空调装置。
【背景技术】
作为冷冻空调设备领域中的地球环境对策，可举出替代作为臭氧层破坏物质用于制冷剂或隔热材料的CFC(Chlorofluorocarbons氯氟烃)或HCFC(Hydrochlorofluorocarbons含氯氟烃)、作为地球温暖化对策的高效率化以及替代制冷剂中所使用的HFC(Hydrofluorocarbons)，并对该对策积极地进行了推进。
作为属于臭氧层破坏物质CFC或HCFC的替代品，以不破坏臭氧层、毒性和燃烧性低、能够确保效率为着眼点，进行了制冷剂和隔热材料的选择以及设备开发。其结果，对于电冰箱的隔热材料，按照HCFC141b、环戊烷的顺序替代CFC11作为发泡剂，目前已转移到与真空隔热材料的并用。
作为制冷剂，对于电冰箱或汽车空调机而言，是将CFC12C替代为HFC134a(地球温暖化系数GWP(Global Warming Potential)＝1430)，对于室内空调机或小型空调机而言，是将HCFC22替代为R410A(HFC32/HFC125(50/50重量％)混合物：GWP＝2088)。
但是，在1997年在京都召开的气候变化框架条约第三次缔约国会议(COP3)上，按照作为温室效应气体的CO2换算，HFC排放量成为限制对象，因此推进对HFC的削减。
因此，在家庭用电冰箱中，制冷剂填充量少，判定为制造上也可以使用可燃性制冷剂，将HFC134a替代为可燃性的R600a(异丁烷：GWP＝3)。而且，由于舆论的高涨，目前也开始关注汽车空调机用的HFC134a以及室内空调机、小型空调机用的R410A。另外，在工作用电冰箱中，R600a的填充量多，从担心可燃性的角度考虑，目前使用HFC134a。
现实中，根据在2001年施行的家电再循环法(特定家庭用设备再商品化法)或2003年施行的汽车再循环法(与使用报废汽车的再生资源化等有关的法律)，设备的再循环被义务化，对用作制冷剂的HFC等进行回收、处理。但是，EU(欧洲联盟)在2006年指令(Directive 2006/40/EC)中规定，从2011年1月出厂产品开始，禁止使用GWP＞150的制冷剂作为汽车空调机用的制冷剂。受此影响，在汽车空调机业界中看到各种各样的动向，甚至对于室内空调机，是否要限制使用R410A都产生了悬念。基于上述EU指令，在2011年对包括定置型空调机在内的各种限制有可能要做重新评估，并要加速对替代制冷剂的研究。
作为这些替代品制冷剂，从具有与HFC134a同等的热学物性，低GWP、低毒性、低可燃性等理由出发，2，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234yf(Hydrofluoroolefine)(GWP＝4)或1，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234ze)(GWP＝10)单独地或者它们的混合制冷剂被看作候补者。作为可与2，3，3，3-四氟丙烯混合的制冷剂，主要是二氟甲烷(HFC32)。
进而，根据低燃烧性所允许的GWP，也可以考虑将HFC134a和HFC125等混合使用。作为其他的制冷剂，可举出丙烷、丙烯等烃类和氟乙烷(HFC161)、二氟乙烷(HFC152a)、二氟甲烷(HFC32)等的低GWP的氢氟烃。
另一方面，冷冻机油在密闭型电动压缩机中使用，起到其滑动部的润滑、密封、冷却等作用。
对于空调机，根据2006年修正的节能法(与能量使用的合理化有关的法律)，采用APF(Annual Performance Factor)作为表示实际使用状态下的节能性能的指标，对压缩机也需要进一步节能化、高效率化。由于使用条件变得严格，因此，在确保可靠性方面要求润滑性好的冷冻机油。
由于上述的状况，公开了聚亚烷基二醇油、矿物油、聚α烯烃油和烷基苯油(例如，专利文献1)作为用于使用2，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234yf)和1，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234ze)的单独制冷剂或者含有这些制冷剂的混合制冷剂的压缩机的冷冻机油。
在专利文献2中公开了在含有石蜡烃系冷冻机油、环烷烃系冷冻机油以及合成冷冻机油中的至少一种冷冻机油中，含有常压下沸点为50～250℃、且粘度为5厘沲/40℃以下的馏分的冷冻机油组合物。
此外，专利文献3和4～9中公开了含有HFO-1234yf、HFO-1225yeZ、反式-1，3，3，3-五氟丙烷(反式HFO-1234ze)、1、1-二氟乙烷(HFC-152a)、1、1、1、2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)、1、1、1、2-四氟乙烷(HFC-134a)、1、1、1、2、2-五氟乙烷(HFC-125)等的类共沸混合物组合物、以及矿物油(包括石蜡烃油或者环烷烃油)、硅油、聚烷基苯、多元醇酯、聚亚烷基二醇、聚亚烷基二醇酯、聚乙烯基醚、聚(α-烯烃)、卤代烃油等润滑剂。
【先有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】特表2009-540170号公报
【专利文献2】特开昭58-93796号公报
【专利文献3】特表2007-532767号公报
【专利文献4】特表2007-538115号公报
【专利文献5】特表2008-504374号公报
【专利文献6】特表2008-505989号公报
【专利文献7】特表2008-506793号公报
【专利文献8】特表2008-524433号公报
【专利文献9】特表2008-239814号公报
【发明内容】
【发明所要解决的课题】
与R410A相比，2，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234yf)和1，3，3，3-四氟丙烯(HFO1234ze)为低压制冷剂，因此，为了获得制冷剂循环量，必须使压缩机压力排气大容量化和高速旋转。因此，在上述冷冻机油的情况下，存在着与压缩机轴承等滑动部位的耐磨性有关的问题。
另外，由于HFO1234yf、HFO1234ze、丙烷、丙烯、氟乙烷等制冷剂对上述冷冻机油的溶解性非常高，因此在压缩机内制冷剂大量地溶入冷冻机油，从而使冷冻机油的制冷剂溶解粘度降低。因此，产生压缩部的密封性降低、进而产生滑动部的磨损量增加的问题。
由于上述理由，冷冻空调装置中，优选使用能够兼有提高设备效率和耐磨性的冷冻机油。
本发明的目的在于，提高冷冻空调用压缩机的耐磨性，同时实现使用该压缩机的冷冻空调设备的高效率化，所述冷冻空调用压缩机使用含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯等的制冷剂，或者使用丙烷、丙烯等碳氢化合物；氟乙烷(HFC161)、二氟乙烷(HFC152a)、二氟甲烷(HFC32)、R410A等冷冻空调用制冷剂作为制冷剂。
【用于解决课题的手段】
本发明的冷冻空调用压缩机是将冷冻机油混合在含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯等的制冷剂中而填充的压缩机，该冷冻机油含有多元醇酯油等冷冻机油主剂和添加用多元醇酯油的，其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％。
【发明的效果】
根据本发明，可以获得压缩机，其在不使用对环境有害的磷系极压剂作为冷冻机油的添加剂下同时实现压缩机性能改善和耐磨损性。
另外，根据本发明，可以获得冷冻空调装置，其在不使用对环境有害的磷系极压剂作为冷冻机油的添加剂下同时实现又冷冻空调装置的性能改善和长期可靠性并且考虑了环境。
【附图说明】
图1为示出室内空调机的概略构成图。
图2为示出室内空调用的涡轮式密闭型压缩机的截面图。
【具体实施方式】
下面说明本发明的一个实施方案的冷冻空调用压缩机以及使用该冷冻空调用压缩机的冷冻空调装置。
上述冷冻空调用压缩机是将冷冻机油混合在含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯或者二氟甲烷的制冷剂或者为R410A的填充制冷剂中而填充的冷冻空调用压缩机，所述冷冻机油含有包含选自由下述化学式(1)和(2)表示的多元醇酯油(式中，R1表示碳数5～9的烷基)中的至少一种基油的冷冻机油主剂以及由下述化学式(3)表示的添加用多元醇酯油(式中，R2表示碳数7～9的烷基)；其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％。
Figure BDA0000079535290000051
上述冷冻空调用压缩机是将冷冻机油混合在含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯、丙烷、丙烯或者氟乙烷作为制冷剂的填充制冷剂中而填充的冷冻空调用压缩机，所述冷冻机油含有包含选自矿物油或者聚乙烯基醚油或者由下述化学式(1)和(2)表示的多元醇酯油(式中，R1表示碳数5～9的烷基)中的至少一种基油且低温侧临界溶解温度为-30℃以下的冷冻机油主剂以及由下述化学式(3)表示的添加用多元醇酯油(式中，R2表示碳数7～9的烷基)，其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％。
上述冷冻空调用压缩机中，冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度优选在25～120mm2/s的范围内，添加用多元醇酯油在40℃时的运动粘度优选为180mm2/s以上。
上述冷冻空调装置具备：上述冷冻空调用压缩机、用于使从上述冷冻空调用压缩机排出的填充制冷剂的热放出的热交换器、用于将从热交换器流出的填充制冷剂减压的减压部、用于将在减压部中减压了的填充制冷剂加热的热交换器。
在上述冷冻空调装置中，冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度为25～120mm2/s，添加用多元醇酯油对铁系材料的附着能力，与冷冻机油主剂相比，优选高2倍以上。
上述冷冻空调用压缩机将冷冻机油混合在地球温暖化系数为1000以下的制冷剂或者为R410A的冷冻空调用制冷剂中而填充的冷冻空调用压缩机，所述冷冻机油含有包含选自由下述化学式(1)和(2)表示的多元醇酯油(式中，R1表示碳数5～9的烷基)中的至少一种基油且其40℃时的运动粘度为25～120mm2/s的冷冻机油主剂以及由下述化学式(3)表示的添加用多元醇酯油(式中，R2表示碳数7～9的烷基)；其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％。
添加用多元醇酯油组分优选为1～30重量％。
作为上述冷冻空调用压缩机，可举出发动机内置的涡轮式或者旋转式密闭型压缩机，此外还可举出双旋转式压缩机(twin rotarycompressor)、2段压缩旋转式压缩机、以及滚筒和叶片一体化的摆动式压缩机(swing compressor)，冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度优选为25mm2/s～120mm2/s，添加用多元醇酯油在40℃时的运动粘度优选为180mm2/s以上。
上述冷冻空调用压缩机包括由铁系材料形成的滑动部，滑动部的接触面压为10MPa以上。
在上述冷冻空调用压缩机中，添加用多元醇酯油对铁系材料的附着能力，比冷冻机油主剂高2倍以上。进而，添加用多元醇酯油对铁系材料的附着能力优选为是其2倍以上，更优选是其4倍以上。
上述冷冻空调装置使用上述的涡轮式或者旋转式压缩机。
下面，用实施例详细地进行说明。
实施例公开了使用2，3，3，3-四氟丙烯或者1，3，3，3-四氟丙烯或者含有这些的混合制冷剂，或者丙烷、丙烯、氟乙烷、二氟甲烷或者R410A作为制冷剂的压缩机以及使用该压缩机的冷冻空调装置。
本说明书中，冷冻空调用制冷剂包括2，3，3，3-四氟丙烯或者1，3，3，3-四氟丙烯或者含有它们的混合制冷剂，或者丙烷、丙烯、氟乙烷、二氟甲烷等GWP为1000以下的制冷剂，以及R410A。
实施例的冷冻机油含有对铁系材料的附着能力比基油高得多的添加用多元醇酯油。
作为附着能力比添加用多元醇酯油低的基油，可举出矿物油、聚乙烯基醚油、以及分子结构中具有酯基的多元醇酯油。
作为矿物油，可以使用环烷烃类矿物油和石蜡烃类矿物油。作为这些矿物油，可举出例如，通过对石蜡烃类原油、中间物系原油或者环烷烃类原油进行常压蒸馏得到的、或者对常压蒸馏的渣油进行减压蒸馏得到的馏出油按照常规方法进行精制而得到的精制油、精制后通过进一步深度脱蜡处理而得到的深度脱蜡油、通过氢化处理而得到的氢化处理油等。此时的精制方法没有特殊限制，可以采用各种方法。
多元醇酯油通过对多元醇与一元脂肪酸的缩合反应而得到。
作为多元醇酯油，优选热稳定性优良的受阻型，作为多元醇，优选例如，新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。
作为一元脂肪酸，可举出正戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、2-甲基丁酸、2-甲基戊酸、2-甲基己酸、2-乙基己酸、异辛酸、3、5、5-三甲基己酸等，它们可以单独使用或者2种以上混合使用。
作为对铁系材料的附着能力高的添加用多元醇酯油，优选在分子结构中含有多个酯基的多元醇酯油，可举出由多元醇与一元脂肪酸合成的受阻型的二季戊四醇。
作为一元脂肪酸，可举出正戊酸、正己酸、正庚酸、正辛酸、2-甲基丁酸、2-甲基戊酸、2-甲基己酸、2-乙基己酸、异辛酸、3、5、5-三甲基己酸等，它们可以单独使用或者2种以上混合使用。
实施例的空调装置和冷冻机中使用的冷冻机油的粘度等级，根据压缩机的种类而不同，对于涡轮式压缩机，其40℃时的运动粘度优选在46～120mm2/s的范围内。另外，对于旋转式压缩机，其40℃时的运动粘度优选在25～70mm2/s的范围内。
电绝缘的耐热级别由电绝缘的耐热级别和耐热性评价JEC-6147(电气学会电气规格调查标准规格)规定，冷冻空调机用压缩机中所采用的绝缘材料也根据上述规格的耐热种类选择。但是，在冷冻空调设备用的有机绝缘材料的情况下，要在制冷剂氛围中的特殊的环境下使用，因此，除了温度以外，还需要考虑抑制压力引起的变形、变性。另外，由于也接触到制冷剂或冷冻机油这样的极性化合物，因此，还必须考虑其耐溶剂性、耐浸出性、热·化学·机械稳定性、耐制冷剂性(产生细裂纹(对被膜给予应力后，浸渍于制冷剂时产生的微细的蛇腹状裂纹)、浮泡(被膜所吸收的制冷剂因温度上升而引起的被膜的气泡))等也必须考虑。
因此，需要使用高耐热级别(E种120℃以上)的绝缘材料。
在压缩机内最多使用的绝缘材料为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。作为用途，如果在使分布卷发动机的铁芯和线圈绝缘时使用膜材料，则在线圈的捆绑丝、发动机的出口线的包覆材料中使用纤维状的PET。
作为这些材料以外的绝缘膜，可列举：PPS(聚苯硫醚)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯))、PEEK(聚醚醚酮)、PI(聚酰亚胺)、PA(聚酰胺)等。
另外，在线圈的主绝缘包覆材料中，使用THEIC改性聚酯、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺等，优选使用涂覆有聚酯酰亚胺-酰胺酰亚胺的双重涂层的双层包覆铜线。
即使在冷冻机油中添加润滑性提高剂、抗氧化剂、酸捕集剂、消泡剂、金属钝化剂等，也完全没有问题。特别是多元醇酯油在水分共存下产生由水解引起的劣化，因此，必须配合抗氧化剂、酸捕集剂。
作为抗氧化剂，优选酚类的DBPC(2，6-二叔丁基-对甲酚)。
作为酸捕集剂，一般使用作为具有环氧环的化合物的脂肪族的环氧系化合物和碳二亚胺类化合物。特别是由于碳二亚胺类化合物与脂肪酸的反应性极高，能捕集从脂肪酸解离出的氢离子，因此，对多元醇酯油水解反应的抑制效果非常大。
作为碳二亚胺类化合物，可列举双(2，6-异丙苯基)碳二亚胺。酸捕集剂的配合量相对冷冻机油优选为0.05～1.0重量％。
予以说明，一般来说，在压缩机中使用的制冷剂中往往混合极压剂。作为极压剂，以往使用磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯等三代磷酸酯。
本发明的冷冻空调用压缩机中，通过使用上述的制冷剂和冷冻机油，可以提高耐磨性，因此，不需要使用极压剂。
实施例1～12
(冷冻机油成分)
在冷冻空调用压缩机的高效率化中，制冷剂和冷冻机油在溶解状态下的溶解粘度(以下简单地称为“溶解粘度”)是重要的因素。
当将在低温下开始引起液液二层分离的低温侧临界溶解温度在-30℃以下的制冷剂与冷冻机油组合使用时，由于在压缩机运转条件下引起制冷剂在冷冻机油中溶解过多，因此，溶解粘度大幅降低。如果压缩机内的溶解粘度低，则不仅压缩部密封性降低，而且压缩机滑动部的油膜强度也会降低，发生磨损，从而使冷冻空调装置的可靠性也降低。因此，冷冻机油成分对于滑动部的附着性是重要的参数。
滑动部由铁系材料构成的部位多，会在其表面上形成氧化铁。
本说明书中，冷冻机油对铁系材料的附着能力，实际上可以认为是冷冻机油对氧化铁的附着能力。
基于这种考虑，在本实施例中，使用平均粒径1μm的Fe3O4(四氧化三铁)的粉末(比表面积1.57m2/g)进行冷冻机油的附着能力的评价。
溶剂中稀释的冷冻机油成分在附着前后的浓度采用核磁共振分析(NMR)进行定量，计算出在氧化铁粉末上附着的量。作为溶剂，使用己烷，各冷冻机油成分按照0.3mol-ppm进行调整。在20ml螺纹管中取样氧化铁粉3g后，加入冷冻机油成分的溶液10g，在超声波洗涤器中使其分散30分钟，放置48小时后，对上清液进行1H-NMR分析。
此处，mol-ppm为以摩尔为基准的ppm(百万分之一)。即，以溶液(溶剂和溶质的混合物)的摩尔数作为分母、以溶质的摩尔数作为分子计算出的百万分率。
作为冷冻机油成分使用的基油如下。此处，40℃运动粘度是指在40℃时的运动粘度。
(A)受阻型多元醇酯油(POE)(季戊四醇系的2-甲基己酸/2-乙基己酸的混合脂肪酸酯油)：40℃运动粘度31.8mm2/s
(B)受阻型多元醇酯油(POE)(新戊二醇/季戊四醇系的2-乙基己酸/3、5、5-三甲基己酸的混合脂肪酸酯油)：40℃运动粘度46.9mm2/s
(C)受阻型多元醇酯油(POE)(新戊二醇/季戊四醇系的2-乙基己酸/3、5、5-三甲基己酸的混合脂肪酸酯油)：40℃运动粘度64.8mm2/s
(D)受阻型多元醇酯油(POE)(季戊四醇系的2-乙基己酸/3、5、5-三甲基己酸的混合脂肪酸酯油)：40℃运动粘度91.3mm2/s
(E)受阻型多元醇酯油(POE)(双季戊四醇系的2-乙基己酸/3、5、5-三甲基己酸的混合脂肪酸酯油)：40℃运动粘度190mm2/s
(F)受阻型多元醇酯油(POE)(双季戊四醇系的2-乙基己酸/3、5、5-三甲基己酸的混合脂肪酸酯油)：40℃运动粘度217mm2/s
(G)受阻型多元醇酯油(POE)(双季戊四醇系的3、5、5-三甲基己酸酯油)：40℃运动粘度417mm2/s
(H)聚乙烯基醚油(PVE)：40℃运动粘度50.1mm2/s
(I)聚乙烯基醚油(PVE)：40℃运动粘度65mm2/s
(J)聚亚烷基二醇油(PAG)(聚丙二醇二甲醚)：40℃运动粘度112mm2/s
(K)环烷烃系矿物油：40℃运动粘度54.1mm2/s
(L)聚α烯烃油：40℃运动粘度61.8mm2/s
化合物对氧化铁粉末的附着量的测定结果示于表1。
Figure BDA0000079535290000121
可以看出，对氧化铁粉末的附着量(附着能力)随各化合物的不同而异，极性化合物较容易附着到铁系材料上。
可以看出，即使在极性化合物中，在分子结构中存在多个酯基的化合物(E)、(F)和(G)，其附着量特别多。即，可以看出，(E)、(F)和(G)对铁系材料(氧化铁)的附着能力，与其他冷冻机油成分(A)～(D)和(H)～(L)相比，是其2.0倍以上高。
由此可以认为，冷冻机油成分(E)、(F)和(G)容易在压缩机滑动部形成膜。
可以认为，其理由如下。
可以认为，酯基中所含的羰基(C＝O)的氧具有带负电的倾向。与此相反，氧化铁的表面一般由于被水合而成为具有羟基的结构。因此，在氧化铁表面的羟基所含的氢与酯基所含的氧之间，产生由库仑力引起的引力，从而变得容易附着。
从结果看出，可以将(E)、(F)和(G)作为本发明的添加用多元醇酯油使用。
实施例13～25
在冷冻空调用压缩机中填充制冷剂和冷冻机油。
从冷冻循环到压缩机的回油(确保压缩机内部的油量)或者从热交换效率的降低等的保证压缩机的可靠性的方面考虑，制冷剂与冷冻机油的相容性是重要的特性之一。然而，由于制冷剂的存在，随着制冷剂在冷冻机油中的溶解量的变化而使混合液的溶解粘度大幅变化，溶解量多时，则油的粘度降低就显著，在滑动部得不到充分的油膜强度，进而，作为压缩部的密封材料的功能也会受到破坏。
对制冷剂与冷冻机油的相容性评价，按照JIS K 2211进行测定。
在耐压玻璃容器中以任意的油浓度填充制冷剂，改变温度，观察内容物。此时，如果内容物变白浊，则判定为二层分离；如果内容物为透明，则判定为溶解。该分离成二层的油浓度对温度的相关性，一般形成具有极大值的曲线。将该极大值作为低温侧临界溶解温度。低温侧临界溶解温度为表示制冷剂与冷冻机油的相容性程度的参数。
选择与各制冷剂相溶的冷冻机油，测定低温侧临界溶解温度，结果示于表2。
【表2】
根据制冷剂与冷冻机油的相容性程度，低温侧临界溶解温度有很大差异。特别是当使用HFO1234yf、丙烷、丙烯或者氟乙烷作为制冷剂时，在冷冻机油中的溶解性非常高，在压缩机的运转条件下，引起大幅度的粘度降低。通常情况下，虽然提高冷冻机油的粘度等级，但在冷冻空调用压缩机的运转条件下，制冷剂溶解量会随着温度和压力的增加而变大，而实际上粘度没有多大的增加。
实施例26～31、比较例1～6
使用壳式四球摩擦磨损试验机，评价冷冻机油的润滑性。
将1/2英寸SUJ2钢球作为试验片，在荷重：280N、温度：120℃、旋转速度：1200/min、时间：10min的条件下进行试验，测定试验后的固定试验片的磨损痕径(3个值平均)和摩擦系数。
作为冷冻机油主剂，使用多元醇酯油(A)～(D)、聚乙烯基醚油(I)以及环烷烃系矿物油(K)，向其中配合5.0wt％的添加用多元醇酯油(F)，对其进行评价。
作为比较例，对于分别单独使用多元醇酯油(A)～(D)的情况、单独使用聚乙烯基醚油(I)的情况以及单独使用环烷烃系矿物油(K)的情况进行评价。
各冷冻机油的润滑性的评价结果示于表3。
【表3】
Figure BDA0000079535290000151
从该结果可以看出，没有配合添加用多元醇酯油(F)的比较例1～4的冷冻机油，其磨损痕径大，摩擦系数高。比较例5和6的情况下，试验开始之后就立即发热胶着，因此将试验中断。
与此相反，配合了实施例26～31所示的添加用多元醇酯油(F)的冷冻机油，不管冷冻机油主剂的油是什么种类，磨损痕径和摩擦系数均被抑制，获得润滑性提高的效果。这是因为，添加用多元醇酯油(F)对铁系材料的附着能力比冷冻机油主剂还要大，因此使得摩擦面的表面能降低，从而获得耐磨性并使摩擦系数降低。冷冻机油主剂即使在聚乙烯基醚油(I)和环烷烃系矿物油(K)中也能防止发热胶着。特别如表1所示，当冷冻机油主剂为附着量比添加用多元醇酯油(F)少的聚乙烯基醚油(I)或环烷烃系矿物油(K)时，添加用多元醇酯油(F)变得容易附着到摩擦面，因此，容易获得润滑性提高的效果。
实施例32～37、比较例7～8
为了确认添加用多元醇酯油(E)和(G)的效果，使用壳式四球摩擦磨损试验机，改变添加用多元醇酯油的种类和添加量，进行与实施例26同样的试验。
各冷冻机油的润滑性的评价结果示于表4。
【表4】
Figure BDA0000079535290000161
本表所示的实施例32～37的冷冻机油，使用(C)作为冷冻机油主剂，与不加入添加剂的比较例3(示于表3)的冷冻机油相比，磨损痕径和摩擦系数受到抑制，可以确认润滑性的提高效果。
另外，在添加用多元醇酯油(F)的添加量少的比较例7和8的情况下，磨损痕径大，摩擦系数提高，难以展现润滑性的提高效果。与此相反，实施例32～35中示出的相对于冷冻机油主剂配合1.0重量％以上添加用多元醇酯油(F)的冷冻机油，其磨损痕径和摩擦系数受到抑制，获得润滑性的提高效果。
实施例38、39、比较例9、10
图1为示出本实施例中使用的冷暖气设备兼用的室内空调机的概略图。
将室内进行冷却时，由压缩机1的排出泵隔热地压缩成的高温高压的制冷剂气体(填充制冷剂)通过四通阀2由室外热交换器3(作为冷凝装置使用)冷却，成为高压的液体制冷剂。该制冷剂在膨胀装置4(例如，毛细管或温度式膨胀阀等。也称为减压部)中膨胀，成为仅含有气体的低温低压液体，到达室内热交换器5(作为蒸发装置使用)，从室内的空气得到热，在低温气体的状态下再通过四通阀2到达压缩机1。当要使室内变暖时，控制四通阀2使制冷剂的流动方向反转，成为相反的作用。
本实施例中，使用涡轮式压缩机作为压缩机。
图2示出其概略结构。
压缩机的结构如下，使直立于固定涡轮构件6的端板7上的涡卷状百页窗片8、和与该固定涡轮构件6基本上为同一形状并具有百页窗片10的旋转涡轮构件9，按照百页窗片8与百页窗片10相互面向的方式啮合，形成压缩机构部，利用曲轴11使旋转涡轮构件9进行旋转运动。在由固定涡轮构件6和旋转涡轮构件9形成的压缩室12a、12b中，位于最外侧的压缩室一边伴随旋转运动而使容积逐渐缩小，一边向由固定涡轮构件6和旋转涡轮构件9构成的中心部移动。当压缩室12a、12b到达由固定涡轮构件6和旋转涡轮构件9构成的中心部附近时，压缩室12a、12b与排出口13连通，压缩室12a、12b内部的压缩气体从排出管16排出到压缩机外。
在本实施例的压缩机中，在压力容器15内安装有电动机17，压缩机以一定速度或者对应于利用没有图示的转换开关控制电压的旋转速度使曲轴11旋转，进行压缩动作。另外，在发动机17的下方设有油积存部20，利用压力差将该油积存部20的油通过设置于曲轴11的油孔19供给到旋转涡轮构件9和曲轴11的滑动部、滑动轴承18等以使其润滑。
实施例38、39、比较例9、10中，使用图1所示的室内空调机，将室内机设置在恒温室(35℃、湿度75％)中，进行2160小时运转的实机试验。
为了使发动机17的铁芯与线圈绝缘，使用耐热PET膜(B种130℃)，作为线圈的主绝缘，使用涂覆有聚酯酰亚胺-酰胺酰亚胺的双重涂层的双层包覆铜线。
室内空调机的评价着眼于涡轮式压缩机的磨损状态，测定试验前后的框架14～曲轴11间(框架14与曲轴11之间)的磨损引起的缝隙增加量。框架14～曲轴11间(以下也称为框架～曲轴间)的缝隙增加量越大，表示磨损量越大，一般而言，随着缝隙增加量的增大，振动或噪音变大。
单独使用HFO1234yf(2，3，3，3-四氟丙烯)作为制冷剂。HFO1234yf为低压制冷剂，由于制冷剂循环量少，因此在配管内的压力损失变大。因此，在使压缩机的加压排出量为通常的2倍、扩大连接配管的直径、增加热交换器的通过数和对分配平衡进行调整的条件下进行评价。
在使用HFO1234yf和HFO1234ze以及含有它们的混合制冷剂的冷冻空调循环中，制冷剂与冷冻机油的相容性是用于确保返回压缩机的回油量的重要特性。在冷冻空调循环中，冷冻机油与制冷剂同样也要进行循环。如果相容性差，则会由于机械的要素使得从压缩机排出的冷冻机油不进行循环，特别是在低温部分离出的油发生滞留，因此，压缩机的油量变少，从而导致滑动部的润滑油缺乏。因此，在循环中的在运转条件温度范围内，优选制冷剂与冷冻机油相互溶解。
由于环烷烃系矿物油、石蜡烃系矿物油、烷基苯油、聚α烯烃油等烃油难以与HFO1234yf相溶，因此，优选多元醇酯油或者聚乙烯基醚油。
实施例38中，使用与HFO1234yf具有相容性的在实施例28中采用的冷冻机油((C)+(F))进行评价。另外，在实施例39中，使用在实施例30中采用的冷冻机油((I)+(F))进行评价。
使用(C)或(I)作为冷冻机油主剂，向其中配合附着能力高的(F)5重量％，使其40℃时的运动粘度成为68.6mm2/s或者68.9mm2/s，以这样得到的冷冻机油进行试验。
比较例9和10中，在实施例38和39中不配合添加用多元醇酯油，只用冷冻机油主剂进行试验。
本试验的目标值要求试验后由框架～曲轴间的磨损引起的缝隙增加量为10μm以下。
实施例38、39和比较例9、10的结果示于表5。
Figure BDA0000079535290000191
从表5可看出，与比较例9和10相比，实施例38和39的室内空调机在框架～曲轴间的缝隙增加量可以大幅度减少，磨损受到抑制，使室内空调机获得高的可靠性。
另外，表5中还示出关于制冷剂与冷冻机油的组合，在制冷室中间条件下粘度和效率的测定结果。
粘度的测定使用ジヤパンコントロ一ル社的活塞式粘度计。
另外，对于效率，使用性能系数(COP：Coefficient ofPerformance)，将比较例9作为基准(100)，以比率表示。
从该结果可以看出，在比较例9和10中，发生粘度降低，在压缩部得不到充分的密封性。与此相反，在实施例38和39中，粘度增加。
进而，如表3的实施例28和30中所示，由于呈现由添加用多元醇酯油带来的摩擦抑制效果，因此，与比较例9(基准1)相比，性能系数提高。
从以上的实施例的结果看出，可以得到能够抑制压缩机的磨损并充分确保长期绝缘可靠性的冷冻空调装置。
另外，虽然没有图示，但使用HFO1234yf和HFC32(20重量％和40重量％)的混合制冷剂作为制冷剂与实施例28采用的冷冻机油((C)+(F))进行组合，采用同样的实机试验进行了评价，得到与实施例38和39大致相同的结果，确认即便使用混合制冷剂也可以得到效果，没有任何问题。
实施例40～42、比较例11～13
在实施例40～42中，使用丙烷和R410A作为制冷剂，组成适合各制冷剂的冷冻循环，采用与实施例38同样的实机试验进行评价。
实施例40中，使用以丙烷为制冷剂、以(C)为冷冻机油主剂、并配合5.0重量％作为添加用多元醇酯油的(F)而形成的冷冻机油。
实施例41中，使用以丙烷为制冷剂、以(K)为冷冻机油主剂、并配合5.0重量％作为添加用多元醇酯油的(F)而形成的冷冻机油。
实施例42中，使用以R410A为制冷剂、以(C)为冷冻机油主剂、并配合5.0重量％作为添加用多元醇酯油的(F)而形成的冷冻机油。
比较例40～42中使用不配合添加用多元醇酯油的冷冻机油，并分别对其进行评价。
评价结果示于表5。
如表2的相容性评价结果中所示，由于丙烷与多元醇酯油、矿物油等的溶解性高，因此，在压缩机内引起粘度大幅度降低。进而，由于分子结构中不含卤元素，在发生摩擦的部位不会生成能赋予润滑性的卤化铁，因此，如比较例11和12中所示，由框架～曲轴间的磨损引起的缝隙增加量大幅度增加。
与此相反，如实施例40和41所示，对于在冷冻机油主剂中配合添加用多元醇酯油(F)的组合，由框架～曲轴间的磨损引起的缝隙增加量大幅度降低，使摩擦缓和，由此，与比较例11(基准2)相比，性能系数提高。
另外，在使用R410A作为制冷剂的实施例42中，与比较例13(基准3)相比，由框架～曲轴间的磨损引起的缝隙增加量受到抑制，性能系数也得到提高。
由此看出，不管制冷剂是什么种类，即使是二氟甲烷、氟乙烷、丙烯等制冷剂也可以获得同样的效果。
此外，对于旋转式压缩机、双旋转式压缩机、2段压缩旋转式压缩机、以及滚筒和叶片一体化的摆动式压缩机也获得同样的效果。
【工业上的可利用性】
本发明可适用于冷冻空调装置用制冷剂压缩机和冷冻空调装置。
【附图标记说明】
1：压缩机、2：四通阀、3：室外热交换器、4：膨胀装置、5：室内热交换器、6：固定涡轮构件、7：端板、8：百页窗片、9：旋转涡轮构件、10：百页窗片、11：曲轴、12a、12b：压缩室、13：排出口、14：框架、15：压缩容器、16：排出管、17：电动机、18：滑动轴承、19：油孔、20：油积存部。

Claims (11)

1.冷冻空调用压缩机，其是将冷冻机油混合在含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯或者二氟甲烷的制冷剂或者为R410A的填充制冷剂中而填充的冷冻空调用压缩机，所述冷冻机油含有包含选自由下述化学式(1)和(2)表示的多元醇酯油(式中，R1表示碳数5～9的烷基)中的至少一种基油的冷冻机油主剂以及由下述化学式(3)表示的添加用多元醇酯油(式中，R2表示碳数7～9的烷基)；其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％，
Figure FDA0000079535280000011
2.权利要求1所述的冷冻空调用压缩机，其特征在于，上述冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度为25～120mm2/s的范围内，上述添加用多元醇酯油在40℃时的运动粘度为180mm2/s以上。
3.冷冻空调装置，其特征在于，该装置具备：权利要求1所述的冷冻空调用压缩机、用于使从上述冷冻空调用压缩机排出的上述填充制冷剂的热放出的热交换器、用于将从上述热交换器流出的上述填充制冷剂减压的减压部、以及用于将在上述减压部中减压了的上述填充制冷剂加热的热交换器。
4.权利要求3所述的冷冻空调装置，其特征在于，上述冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度为25～120mm2/s，上述添加用多元醇酯油对铁系材料的附着能力是上述冷冻机油主剂的2倍以上高。
5.冷冻空调用压缩机，其是将冷冻机油混合在含有2，3，3，3-四氟丙烯、1，3，3，3-四氟丙烯、丙烷、丙烯或者氟乙烷作为制冷剂的填充制冷剂中而填充的冷冻空调用压缩机，所述冷冻机油含有包含选自矿物油或者聚乙烯基醚油或者由下述化学式(1)和(2)表示的多元醇酯油(式中，R1表示碳数5～9的烷基)中的至少一种基油且低温侧临界溶解温度为-30℃以下的冷冻机油主剂以及由下述化学式(3)表示的添加用多元醇酯油(式中，R2表示碳数7～9的烷基)，其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％，
Figure FDA0000079535280000021
Figure FDA0000079535280000031
6.权利要求5所述的冷冻空调用压缩机，其特征在于，上述冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度在25～120mm2/s的范围内，上述添加用多元醇酯油在40℃时的运动粘度为180mm2/s以上。
7.冷冻空调装置，其特征在于，该装置具备：权利要求5所述的冷冻空调用压缩机、用于使从上述冷冻空调用压缩机排出的上述填充制冷剂的热放出的热交换器、用于将从上述热交换器流出的上述填充制冷剂减压的减压部、以及用于将在上述减压部中减压了的上述填充制冷剂加热的热交换器。
8.权利要求7所述的冷冻空调装置，其特征在于，上述冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度为25～120mm2/s，上述添加用多元醇酯油对铁系材料的附着能力是上述冷冻机油主剂的2倍以上高。
9.冷冻空调用压缩机，其是将冷冻机油混合在地球温暖化系数为1000以下的制冷剂或者为R410A的冷冻空调用制冷剂中而填充的冷冻空调用压缩机，所述冷冻机油含有包含选自由下述化学式(1)和(2)表示的多元醇酯油(式中，R1表示碳数5～9的烷基)中的至少一种基油且其40℃时的运动粘度为25～120mm2/s的冷冻机油主剂以及由下述化学式(3)表示的添加用多元醇酯油(式中，R2表示碳数7～9的烷基)；其特征在于，上述添加用多元醇酯油组分为1～30重量％，
Figure FDA0000079535280000041
10.冷冻空调装置，其特征在于，该装置具备：权利要求9所述的冷冻空调用压缩机、用于使从上述冷冻空调用压缩机排出的上述冷冻空调用制冷剂的热放出的热交换器、用于将从上述热交换器流出的上述冷冻空调用制冷剂减压的减压部、以及用于将在上述减压部中减压了的上述冷冻空调用制冷剂加热的热交换器。
11.权利要求10所述的冷冻空调装置，其特征在于，上述冷冻机油主剂在40℃时的运动粘度为25～120mm2/s，上述添加用多元醇酯油对铁系材料的附着能力是上述冷冻机油主剂的2倍以上高。
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