CN108603506B - 制冷剂压缩机和使用其的制冷装置 - Google Patents

Abstract

一种制冷剂压缩机(171)，包括电动构件(106)和压缩构件(107)，该压缩构件由电动构件(106)驱动，具有滑动部并对制冷剂进行压缩。而且，在使滑动部润滑的冷冻机油(103)中添加了直径为100pm至10nm的富勒烯(181)。

Description

制冷剂压缩机和使用其的制冷装置

技术领域

本发明涉及冷藏库和空调机等所使用的制冷剂压缩机，以及使用该制冷剂压缩机的制冷装置。

背景技术

近年来，从地球环境保护的观点出发，化石燃料的使用减少，因此，高效率的制冷剂压缩机的开发逐步推进。

作为适于这样的制冷剂压缩机高效率化的技术，以往，具有在制冷剂压缩机的活塞和曲轴等的滑动面形成磷酸盐覆膜的技术。由此，已知该技术能够消除机械加工完成后的加工面的凹凸，使滑动部件彼此的初始磨合变得良好(例如，参照专利文献1)。

此外，为了使滑动面的摩擦系数变小，已知有在润滑油添加通过对石油类或煤炭类的重质馏分进行热处理而得的直径为0.1μm至100μm的碳系光学各向异性球体(例如，参照专利文献2)。

该润滑油通过使添加的直径为0.1μm至100μm的碳系光学各向异性球体作为固体润滑剂发挥作用，而减小滑动面的摩擦系数，进而减少发热，并使磨损减轻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-238885号公报

专利文献2：日本特公昭60-3360号公报

发明内容

本发明提供可靠性高、且高效率的制冷剂压缩机和使用其的制冷装置。

本发明的制冷剂压缩机采用如下构成：包括电动构件和压缩构件，上述压缩构件由电动构件驱动，具有滑动部，并对制冷剂进行压缩，上述制冷剂压缩机在使滑动部润滑的冷冻机油中添加了直径为100pm至10nm的富勒烯。

由此，富勒烯稳定地向滑动部供给，作为固体润滑剂发挥作用，因此，能够防止固结磨损和异常磨损的发生，并能够减少摩擦损失。

本发明的制冷剂压缩机使用添加了直径为100pm至10nm的富勒烯的冷冻机油，由此，能够防止固结磨损和异常磨损的发生。此外，能够减少摩擦损失，因此，能够提供可靠性高、且高效率的制冷剂压缩机，和使用其的制冷装置。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式中的制冷剂压缩机的截面图。

图2是本发明的第1实施方式中的富勒烯的示意图。

图3是表示本发明的实施方式的、摩擦磨损试验中使用各富勒烯添加油时的摩擦系数的特性图。

图4是表示本发明的实施方式的、摩擦磨损试验中使用各富勒烯添加油时在滚珠产生的滑动痕迹的长度的特性图。

图5A是表示本发明的实施方式的、在摩擦磨损试验后的滚珠产生的滑动痕迹的一例的放大图。

图5B是表示本发明的实施方式的、在摩擦磨损试验后的滚珠产生的滑动痕迹的一例的放大图。

图6是表示本发明的第2实施方式中的制冷装置的结构的示意图。

图7是成为本发明的比较例的制冷剂压缩机的截面图。

具体实施方式

首先，进行比较例的说明，从而对本发明要解决的课题进行详细地说明。

图7是成为本发明的比较例的制冷剂压缩机100的截面图。

如图7所示，制冷剂压缩机100具有密闭容器1。密闭容器1在底部贮存有冷冻机油2。此外，密闭容器1收纳有由定子3和转子4构成的电动构件5和由电动构件5驱动的往复式的压缩构件6。

接着，对压缩构件6的详情进行说明。

曲轴7包括压入固定有转子4的主轴部8和相对于主轴部8偏心地形成的偏心轴9。在曲轴7设置有供油泵10。

缸体11形成由大致圆筒形(包含圆筒形)的缸腔12构成的压缩室13。在缸体11设置有对主轴部8进行轴支承的轴承部14。

间隙配合于缸腔12的活塞15经由活塞销16，利用作为连结单元的连杆17将其与偏心轴9之间连结。缸腔12的端面由阀板18密封。

缸盖19形成高压室。缸盖19固定在阀板18的、设置有缸腔12侧的相反侧。吸入管20固定在密闭容器1，并且与制冷循环的低压侧(未图示)连接，将制冷剂气体(未图示)导入密闭容器1内。吸入消音器21由阀板18和缸盖19夹持。

曲轴7的主轴部8与轴承部14、活塞15与缸腔12、活塞销16与连杆17、和曲轴7的偏心轴9与连杆17分别彼此形成滑动部。在构成这些多个滑动部的滑动部件中，在铁系材料彼此的组合中，在任意一方的滑动部件表面形成有由多孔结晶体构成的不溶性的磷酸盐覆膜。

在如上所述的结构中，接着对动作进行说明。

从工频电源(未图示)供给的电力被供给至电动构件5，使电动构件5的转子4旋转。转子4使曲轴7旋转，通过偏心轴9的偏心运动，经由连结单元的连杆17和活塞销16来驱动活塞15。活塞15在缸腔12内往复运动。由此，从吸入管20通过并被导入密闭容器1内的制冷剂气体从吸入消音器21被吸入压缩室13内，并在压缩室13内被连续地压缩。

冷冻机油2伴随曲轴7的旋转，从供油泵10向各滑动部供油。冷冻机油2对各滑动部进行润滑，并在活塞15与缸腔12之间起到密封的作用。

此处，在曲轴7的主轴部8与轴承部14之间会进行旋转运动，制冷剂压缩机停止时，旋转速度为0m/s。并且，在启动时，由金属接触状态开始旋转运动。但是，通过在曲轴7的主轴部8形成磷酸盐覆膜，因为磷酸盐覆膜具有初始磨合性，所以能够防止启动时因金属接触而引起的异常磨损。

在近年来的制冷剂压缩机中，在这样的结构中，为了使其高效化水平更高，会使用粘度更低的冷冻机油2或者将各滑动部的滑动长度设计得更短。在该情况下，在比较例所记载得磷酸盐覆膜中，可能导致提早发生磨损或摩耗，磨合效果难以持续，而致使长期性的耐磨损性下降。

进一步，在制冷剂压缩机100中，在曲轴7一次旋转期间，曲轴7的主轴部8所受到的载荷发生大幅变动。伴随该负载变动，在曲轴7与轴承部14之间，有时溶入冷冻机油2的制冷剂气体气化而起泡，油膜破裂，金属接触的频率增大。

其结果是，形成在曲轴7的主轴部8的磷酸盐覆膜提早磨损，摩擦系数升高，滑动部的发热变大，可能发生固结等异常磨损。在活塞15与缸腔12之间也会发生同样的现象，因此，具有同样的课题。

此外，在比较例中，可能发生上述的、即使将专利文献2记载的润滑油用作冷冻机油2，长期性的耐磨损性依旧会下降的情况。

即，在制冷剂压缩机100中，构成轴颈轴承的、主轴部8与轴承部14之间的余隙(clearance)一般为大致十数μm至30μm。此外，为了抑制压缩时的制冷剂泄露而实现高效化，往复运动的活塞15与缸腔12之间的余隙倾向于设定为较小，具体而言，倾向于设定为10μm以下。

此处，直径在30μm至100μm范围内的碳系光学各向异性球体大于滑动部件间的余隙，因此，无法进入滑动部件间，可能无法作为固体润滑剂发挥作用。

此外，虽然与余隙相比，直径在0.1μm至30μm范围内的光学各向异性球体的各个球体较小，但因受分子间力的影响所以易于凝聚。其结果是，因为凝聚的光学各向异性球体的尺寸大于余隙，所以可能球体不会进入滑动部件间、或者即使进入滑动部件间也因尺寸较大而在滑动部件表面造成损伤，使摩擦损失变大，以致成为固结磨损和异常磨损的原因。

加之，制冷剂压缩机100会在运转和停止间反复，因此，特别是在制冷剂压缩机100静止时，由于光学各向异性球体自身的自重或凝聚体的自重，会产生沉淀。于是，例如即使添加特殊的分散剂等而使光学各向异性球体或凝聚体暂时分散在冷冻机油中，由于各自的自重，也终究会产生沉淀。

其结果是，可能难以使光学各向异性球体均匀地分散在冷冻机油中，而长期作为固体润滑剂稳定地发挥作用。

本发明鉴于以上问题，解决了比较例中的上述课题，提供可靠性高、高效的制冷剂压缩机和使用其的制冷装置。

本发明的第1方案具有电动构件和利用电动构件驱动的、具有滑动部且对制冷剂进行压缩的压缩构件。并且，采用在使滑动部润滑的冷冻机油中添加直径为100pm至10nm的富勒烯的结构。

由此，富勒烯稳定地像滑动部件间供给并作为固体润滑剂发挥作用。因而，能够将固结磨损和异常磨损抑制于未然，提高长期可靠性，并且因为减少了摩擦损失，所以能够实现高性能。

第2方案为，在第1方案中，富勒烯是碳原子数多于C60富勒烯、C70富勒烯和碳原子数多于C70的高富勒烯中的任一种富勒烯，或者也可以是混合C60富勒烯、C70富勒烯和碳原子数多于C70的高富勒烯中的至少两种的混合富勒烯。

由此，能够进一步将固结磨损抑制于未然，提高长期可靠性。并且，任意的富勒烯均具有活性，因此，在贫油条件和启动时，能够捕集(trap)成为冷冻机油的劣化原因的自由基反应而非活性化。由此，冷冻机油的润滑性能能够长期得到保持。

第3方案为，在第1方案或第2方案中，富勒烯的形状可以为圆球形或椭圆球形。

由此，进一步，在相对的滑动面相对移动时，富勒烯滚动，滑动面间的摩擦成为滚动摩擦，因此，滑动部的摩擦系数变小，能够实现高性能。

第4方案为，在第1方案至第3方案的任一个方案中，富勒烯的添加量可以是相对于冷冻机油的饱和溶解量或者其以下的结构。

由此，进一步，即使制冷剂压缩机停止，也能维持富勒烯均匀地分散在冷冻机油中的状态。因而，再启动时的滑动部件间的金属接触得以缓和，能够提高长期耐久性。

第5方案为，在第1方案至第4方案的任一个方案中，由压缩构件压缩的制冷剂可以是R134a等HFC类制冷剂或包含HFC类制冷剂的混合制冷剂。此外，冷冻机油可以是酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者是酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的至少两种的混合油。

由此，从减少消耗电力的观点出发，即使使用粘度较低的冷冻机油或将各滑动部件间的滑动长度设计得更短，也能够防止异常磨损并实现滑动损失的减少。因而，能够实现具有高可靠性且高效率的制冷剂压缩机。

第6方案为，在第1方案至第4方案的任一个方案中，制冷剂也可以是R600a、R290和R744中的任一种自然制冷剂、或者是包含R600a、R290和R744中的至少任一种的混合制冷剂。此外，冷冻机油也可以是矿物油、酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者为矿物油、酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的至少两种的混合油。

由此，能够防止异常磨损，且实现滑动损失的减少，进而能够实现具有高可靠性且高效率的制冷剂压缩机。并且，能够通过使用温室效应较少的制冷剂实现抑制全球气候变暖。

第7方案为，在第1方案至第4方案的任一个方案中，由压缩构件压缩的制冷剂也可以是R1234yf等HFO类制冷剂或包含HFO类制冷剂的混合制冷剂。并且，冷冻机油也可以是酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者是酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的至少两种的混合油。

由此，进一步，即使由于滑动热等而在制冷剂分解时产生了酸性物质(例如氢氟酸)，富勒烯也能够捕集这些物质而非活性化。由此，冷冻机油的总酸值的升高和向滑动部件表面的攻击性减少，能够实现具有高可靠性且高效率的制冷剂压缩机。进一步，通过使用不具有可燃性且温室效应较少的制冷剂，能够实现抑制全球气候变暖。

第8方案为，在第1方案至第7方案的任一个方案中，电动构件可以采用以多个运转频率变频驱动的结构。

由此，进一步，即使在向各滑动部的供油量变少的低速运转时，或者在像转速增大，滑动部受到的载荷增大，因滑动部的发热而冷冻机油的粘度下降这样的苛刻的高速运转时，也能够防止异常磨损，维持较高的可靠性。加之，通过由变频控制而使制冷剂压缩机的运转最优化能够实现节能化。

第9方案为，在第1方案至第8方案的任一个方案中，压缩构件包括：具有主轴部的曲轴；具有对主轴部进行轴支承的轴承部，且形成缸腔的缸体；和间隙配合于缸腔的活塞。并且，滑动部也可以采用至少形成于主轴部与轴承部之间和活塞与缸腔之间的结构。

第10方案可以采用包括：第1方案至第9方案中任一个方案的制冷剂压缩机；和利用配管将制冷剂压缩机、散热器、减压装置和吸热器连结成环状的制冷剂回路的结构。

由此，通过装载摩擦损失减少、性能提升的制冷剂压缩机，能够减少制冷装置的消耗电力，实现节能化。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，并非利用这些实施方式对本发明进行限定。

(第1实施方式)

图1是本发明的第1实施方式的制冷剂压缩机171的截面图，图2是该第1实施方式的富勒烯181的示意图。

在图1中，在密闭容器101内填充有包含R134a的制冷剂气体102。在密闭容器101的底部，作为冷冻机油103贮存有酯油。密闭容器101收纳有包括定子104和转子105的电动构件106和利用电动构件106驱动的往复式的压缩构件107。

在冷冻机油103混入有截面实质上为圆形(包含圆形)且截面的平均粒径为100pm至10nm的微细颗粒的富勒烯181。

此处，所谓富勒烯181是碳原子181a构成球状的网状结构，且仅由碳原子181a构成的碳分子的总称。富勒烯181是继金刚石和石墨后的第三种碳同素异形体。富勒烯181与其他的碳同素异形体不同，作为单分子取出，其分子的直径为约1nm。

作为最有名的富勒烯181，有C60的分子。如图2所示，关于C60的分子，60个碳原子181a包括12个五元环181b和20个六元环181c，构成球状的截角正二十面体。C60的分子为所谓的足球状的球形结构，被认为尤其具有分子轴承效应。除这样的C60之外，同样地存在由70个碳原子构成的C70和碳原子数更多的高富勒烯等。

接着，对富勒烯181的制造工艺进行简单地说明。

通过特殊的燃烧工序对烃原料进行燃烧合成，由此，可得到含有富勒烯181的被称为碳黑(soot)的烟灰。若将该碳黑用有机溶剂过滤，则包含C60、C70和高富勒烯的富勒烯181溶解，与被称为“nanom black”的残渣分离。该溶解了的包含C60、C70和高富勒烯的富勒烯被称为混合富勒烯。通过对该混合富勒烯进行分离纯化，能够得到混合富勒烯或各种富勒烯单体。

在本实施方式中，作为富勒烯181，使用包含C60、C70和高富勒烯的混合富勒烯。

这些富勒烯181因其结构表现出极其特殊的性质，虽然是碳同素异形体，但也可以溶于苯和甲苯等有机溶剂。

此处，对富勒烯181是否可以溶于作为冷冻机油103的酯油进行实验性确认。

在室温(25℃)下，将直径为100pm至10nm且包含C60、C70和高富勒烯(C76、C82等)的混合富勒烯适量添加于酯油，充分地搅拌而制成样品。之后，将该样品放置一定时间，确认是否有富勒烯181的沉淀和析出。其结果是，确认了供此次评价的酯油能够溶解富勒烯181。进一步确认从其浓度超过0.1至0.2％的附近开始，产生富勒烯181的沉淀和析出。

由以上结果可以判明，在作为冷冻机油103的酯油，即具有C＝O(羰基结构)或C-O-C(醚结构)的溶剂中，富勒烯181能够溶解。此外，还可判明，此次，相对于作为供评价的冷冻机油103的酯油的富勒烯181的饱和溶解量(富勒烯181分散在冷冻机油103中形成均匀系统的溶解现象中，富勒烯最大限度溶解于冷冻机油103的比例)为0.1至0.2％。

接着，以下就压缩构件107的详情进行说明。

曲轴108包括压入固定有转子105的主轴部109和相对于主轴部109偏心地形成的偏心轴110。在曲轴108的下端设置有与冷冻机油103连通的供油泵111。

由铸铁构成的缸体112形成大致圆筒形(包含圆筒形)的缸腔113，并且具有对主轴部109进行轴支承的轴承部114。

此外，在转子105形成有凸缘面120，轴承部114的上端面成为推力面122。在凸缘面120与轴承部114的推力面122之间插入有推力垫圈124。凸缘面120、推力面122和推力垫圈124构成推力轴承126。

活塞132确保某一定量的余隙地间隙配合于缸腔113，且其由铁系材料构成，并与缸腔113共同形成压缩室134。此外，活塞132经由活塞销137，利用作为连结单元的连杆138与偏心轴110连结。缸腔113的端面由阀板139密封。

像这样，在彼此形成滑动部的、曲轴108的主轴部109与轴承部114、活塞132与缸腔113、活塞销137与连杆138和曲轴108的偏心轴110与连杆138中，在铁系材料彼此的组合中，在任意一方的滑动部件表面形成有由多孔结晶体构成不溶性的磷酸盐覆膜。具体而言，作为一例，在曲轴108和活塞132的滑动面的表面分别形成有磷酸盐覆膜。

缸盖140形成高压室，固定在阀板139的设置有缸腔113侧的相反侧。吸入管(未图示)固定于密闭容器101，并且与制冷循环的低压侧(未图示)连接。吸入管将制冷剂气体102导入密闭容器101内。吸入消音器142由阀板139与缸盖140夹持。

就如上所述构成的制冷剂压缩机171，以下对其动作进行说明。

从工频电源(未图示)供给的电力向电动构件106供给，使电动构件106的转子105旋转。转子105使曲轴108旋转。通过基于曲轴108旋转的偏心轴110的偏心运动，从连结单元的连杆138经由活塞销137对活塞132进行驱动。活塞132在缸腔113内往复运动，被导入密闭容器101内的制冷剂气体102通过吸入管(未图示)从吸入消音器142被吸入压缩室134内，并在压缩室134内被压缩。

冷冻机油103伴随曲轴108的旋转，从供油泵111向各滑动部供给。冷冻机油103使滑动部润滑，并且在活塞132与缸腔113之间起到密封作用。

在近年来的制冷剂压缩机171中，为了实现高效化，会使用粘度更低的冷冻机油103或者将各滑动部件间的滑动长度设计得更短。换言之，滑动条件向更为严苛的方向、即向滑动部间的油膜变得更薄或难以形成的方向变化。

进一步，利用被压缩的制冷剂气体102的气压，在曲轴108的主轴部109与缸体112的轴承部114之间和相对于主轴部109偏心地形成的偏心轴110与连杆138之间，施加伴随负载变动的变动载荷。伴随该负载变动，在主轴部109与轴承部114之间等，溶入冷冻机油103的制冷剂气体102反复气化而起泡。由于这些原因，在曲轴108的主轴部109与轴承部114之间等滑动部，油膜破裂而与金属接触的频率增大的可能性增加。

在这样的状况下，在现有的制冷剂压缩机中，形成于滑动部表面的由多孔结晶体构成的不溶性的磷酸盐覆膜发生磨损或摩耗，提早消失，铁系材料彼此滑动。因此，可能导致长期的耐磨损性下降。

但是，如本实施方式所示，若使用混入有截面的平均粒径为100pm至10nm的微细颗粒的富勒烯181的冷冻机油103，则能够将固结磨损和异常磨损抑制于未然，减少摩擦损失。

以下，详细地说明。

首先，将富勒烯181的溶解量作为参数，为了明确其对酯油的摩擦磨损特性的作用而进行了元件实验。

使用高碳铬轴承钢(SUJ2)制的市售的滚珠3个和同样由高碳铬轴承钢(SUJ2)制并用金刚石浆体对表面进行研磨，而将表面粗糙度加工为Ra0.01以下的盘(disk)，实施3滚珠-盘(3ball on disk)式磨损试验。

设想形成于表面的磷酸盐覆膜磨损而露出基材的状态、即所谓铁系彼此滑动的状态，没有对本元件实验中使用的试料(滚珠和盘)实施磷酸盐覆膜处理。

将VG10(40℃下的粘度为10mm²/s)的酯油作为参考，将适量添加了富勒烯181的多种冷冻机油适量滴加在试验前的盘的表面，试验中不补充，即在所谓贫油条件下进行实验。

所准备的酯油如下所述。

准备了以下5中溶液：饱和溶液(富勒烯浓度为0.1％至0.2％)，以饱和溶液为基准稀释为1/20倍的溶液(浓度为0.005％至0.01％，以下称为1/20稀释液)，稀释为1/5倍的溶液(浓度为0.02％至0.04％，以下称为1/5稀释液)，浓缩为5倍的溶液(浓度为0.5％至1％，以下称为5倍浓缩液)和浓缩为10倍的溶液(浓度为1％至2％，以下称为10倍浓缩液)。

在5倍浓缩液和10倍浓缩液的情况下，即使搅拌，若经过一段时间，则会发生富勒烯181和富勒烯181的凝聚体沉淀和析出的现象。这被推测为是因富勒烯181的量较多而导致的。

另一方面，在饱和溶液、1/5倍稀释液和1/20倍稀释液中，即使长时间(60日)在室温下放置，也完全没有发生沉淀和析出现象。

此外，在摩擦磨损试验中，作为比较例，使用了没有添加富勒烯181的酯油(以下称为基础油(base oil))。

另外，在摩擦磨损试验中，在试验开始前，使在超声波清洗槽搅拌30分钟后的富勒烯添加酯油在盘的滑动部滴下10滴(约60μL左右)后，试验开始。此外，在负载载荷20N、旋转速度0.2m/s、滑动5分钟(滑行距离100m)的条件下实施试验。

并且，从试验中的摩擦系数计测和试验后的滑动痕迹观察的结果出发，对富勒烯181的溶解量与摩擦磨损特性的相关性进行了评价。

图3是表示本发明的实施方式的摩擦磨损试验中使用各富勒烯添加油时的摩擦系数的特性图。

在图3中，示出有启动时的摩擦系数和运转时的摩擦系数。此处，启动时的摩擦系数是指从试验开始至滑行距离到达10m时所产生的摩擦系数的平均值。另一方面，运转时的摩擦系数是指从滑行距离到达50m时至试验结束时所产生的摩擦系数的平均值。

如图3所示，可知与基础油相比，富勒烯添加油启动时和运转时的摩擦系数均下降。进一步，可知饱和溶液的摩擦系数最低。

图4是表示本发明的实施方式的摩擦磨损试验中使用各富勒烯添加油时在滚珠产生的滑动痕迹的长度的特性图。

此处，滑动痕迹的长度是指相对于滑动方向在垂直方向上的最大长度。

此外，图5A和图5B是表示本发明的实施方式的、在摩擦磨损试验后的滚珠产生的滑动痕迹的一例的放大图。图5A示出饱和溶液中的摩擦磨损试验后的滑动痕迹，图5B示出5倍浓缩液中的试验后的滑动痕迹。

如图4所示，与基础油相比，富勒烯添加油的滑动痕迹的长度短。加之，可知1/5倍稀释液、饱和溶液和5倍浓缩液的滑动痕迹长度较小。

此外，如图5A和图5B所示，可知与饱和溶液相比，在5倍浓缩液的情况下，在滚珠表面会产生微细的损伤。并可知在1/20倍稀释液和1/5倍稀释液的情况下，会显示出与图5A同样的滑动痕迹形态，而在基础油和10倍浓缩液的情况下，会产生与图5B同样的滑动痕迹形态，即微细的损伤。

关于以上的结果，以如下方式进行研究。

富勒烯181或其一部分进入滑动部中的局部性接触的部位，而发挥固体润滑效果。即，通过碳所具有的非固结性和球状分子的滚动作用，对酯油的润滑性能进行补偿。

此外，在富勒烯181的饱和溶液中，摩擦系数最低，与此相对，随着富勒烯添加量相较于饱和溶液变少，摩擦系数增大。其被认为是由于存在于局部性接触的部位的富勒烯181的量变少，固体润滑作用所呈现的效力下降所致。

另一方面，伴随富勒烯添加量相较于饱和溶液增多，呈现摩擦系数增大的倾向。其原因被认为是无法完全溶解而析出的富勒烯181或富勒烯181彼此凝聚而形成的凝聚体使滑动面的表面产生了伤损。

从这些情况可以得出，为了在冷冻机油103添加富勒烯181而使摩擦磨损特性最大限度提升，根据使用的冷冻机油103，将富勒烯181的添加量设为饱和溶解量是很重要的。具体而言，从饱和溶解量至1/20倍稀释液，优选为从饱和溶解量至1/50倍稀释液左右的添加量较好。

接着，使用制冷剂压缩机171，进行了使用实机的耐久性试验。

另外，关于所使用的冷冻机油103，采用1/5倍稀释液、饱和溶液和基础油(酯油)这3种，分别封入制冷剂压缩机171。本试验中，为了使曲轴108的主轴部109的磨损加速，采用了在短时间内反复运转和停止地高温高负载断续运转模式进行试验。

并且，在实机可靠性试验后，将制冷剂压缩机171拆解，取出曲轴108，对其滑动部进行观察。

其结果是，在使用基础油的情况下，形成于滑动表面的磷酸盐覆膜的大部分磨损或摩耗而消失，且在铁系彼此滑动的部位发生了推测是因固结磨损而导致的损伤。

另一方面，在1/5倍稀释液和饱和溶液的情况中，与基础油相比，磷酸盐覆膜的损耗得到显著地抑制，滑动部件的损伤显著轻微。

根据本实施方式，构成如下制冷剂压缩机171：具有电动构件106和由电动构件106驱动并对制冷剂进行压缩的压缩构件107，且使用添加了直径为100pm至10nm的富勒烯181的冷冻机油103。

由此，从以上的元件实验和基于实机的可靠性试验的结果来看，通过将富勒烯181稳定地向滑动部件间供给而作为固体润滑剂发挥作用，能够将固结磨损和异常磨损抑制于未然。并且，能够提高长期可靠性，且因为摩擦损失得到抑制，所以能够实现高性能。

另外，在本实施方式的实机可靠性试验中，在滑动部件表面形成有由多孔结晶体构成的不溶性的磷酸盐覆膜，但从元件实验的结果来看，推测认为即使在不形成磷酸盐覆膜的情况下，也可得到同样的效果。

此外，富勒烯181因为如图2所示的结构对称性而具有较高的电子接收性。具体而言，在1个富勒烯181中能够捕捉6个电子。因而，对于富勒烯181，能够期待其可以去除作为冷冻机油103和制冷剂气体102氧化的主要原因的自由基，进而抑制冷冻机油103和制冷剂气体102的劣化的效果。由此，能够长期确保制冷剂压缩机171的可靠性。

另外，富勒烯181的形状为圆球形或椭圆球形，因此，在相对的滑动面相对移动时，通过富勒烯181滚动，发挥滚动摩擦、即分子轴承效果。由此，滑动部的摩擦系数变小，能够实现高性能。此外，通过在启动时使转矩减少，能够使制冷剂压缩机171的启动性显著提高。

此外，在本实施方式中，作为冷冻机油103使用了酯油，但对于其他冷冻机油103添加富勒烯181也能够起到同样的效果。此外，普遍已知在如以酯油等为代表的具有极性的冷冻机油103中，以TCP(磷酸三甲酚酯，Tricresyl phosphate)等为代表的极压剂(抗磨剂)不会发生作用。但是，通过使用本实施方式的富勒烯181，不论冷冻机油103具有极性或无极性，均能够起到固体润滑作用。

加之，作为冷冻机油103所使用的矿物油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇各自中的富勒烯181的饱和溶解量大致在0.1％至0.5％的范围。若富勒烯181过量地添加，则由于生成的凝聚体等的影响而在滑动面产生损伤，摩擦减少效果降低。因而，优选为将富勒烯181的添加量设为饱和溶解量或其以下。

除制冷剂压缩机171内的温度变动和压力变动之外，由于制冷剂气体102的溶入量的变动，冷冻机油103的粘度时常变动。从该情况可以考虑到相比于室温气氛下的富勒烯181的饱和溶解量，实际上的制冷剂压缩机171内的饱和溶解量可能会少许变低。

由于该情况，为了尽可能地抑制富勒烯181析出和沉淀的可能性，在能够改善摩擦磨损特性地范围内，优选为将富勒烯181的添加量尽可能设为所需的最小量，即少于室温下的饱和溶解量。进一步，即使制冷剂压缩机171成为停止状态，富勒烯181均匀地分散在冷冻机油103中的状态得以维持。由此，再启动时的滑动部件间的金属接触得到缓和，能够使长期耐久性提高。

另外，在本实施方式中，制冷剂气体102采用了R134a制冷剂，冷冻机油103采用了酯油，但即便制冷剂使用其他HFC(氢氟烃，hydrofluorocarbon)类制冷剂中的任一种或它们的混合制冷剂，冷冻机油103使用烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种或它们的混合油，也能得到相同的效果，即高可靠性和高效化。

另外，制冷剂气体102也可以使用R600a、R290和R744等自然制冷剂中的任一种或包含它们的混合制冷剂。此外，冷冻机油103也可以使用矿物油、酯油或烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者它们中的至少两种的混合物。在这种情况下，也能够得到相同的效果，并且，通过使用温室效应较少的制冷剂气体102，能够实现抑制全球气候变暖。

加之，即使制冷剂气体102采用HFO(氢氟烯烃，hydrofluoroolefins)类制冷剂的任一种或其混合制冷剂，冷冻机油103采用酯油、聚亚烷基二醇、聚乙烯醚和矿物油中的任一种或它们的混合油，富勒烯181也会捕集由于滑动热等而在制冷剂分解时产生的酸性物质(例如氢氟酸)而非活性化。由此，冷冻机油的总酸值的升高和滑动部件表面的攻击性减少，能够实现高可靠性且高效率的制冷剂压缩机171。并且，通过使用不具有可燃性且温室效应较少的制冷剂，能够实现抑制全球气候变暖。

另外，在本实施方式中，对直接将富勒烯181添加在冷冻机油103的情况进行了说明，但也可以在压缩机组装时等将富勒烯181预先添加在曲轴108等部件所使用的润滑油中，通过将该润滑油与冷冻机油103混合而进行添加。

此外，在本实施方式中，对利用工频电源驱动的制冷剂压缩机171进行了说明，但也适用于以多个运转频率变频驱动的制冷剂压缩机171。

在像这样变频驱动的制冷剂压缩机171中，滑动部因转速的变动而被置于严苛的条件下。这样严苛的条件，即向各滑动部的供油量变少的低速运转时，和转速增大、对滑动部施加的载荷增大且因滑动部的发热而冷冻机油103的粘度下降等苛刻的高速运转时，也能防止异常磨损，维持高可靠性。加之，可通过变频控制而使制冷剂压缩机171的运转最优化，由此，能够实现节能化。

(第2实施方式)

接着，对本发明的第2实施方式进行说明。

图6是表示本发明的第2实施方式的制冷装置300的结构的示意图。

此处，就在制冷剂回路270装载有第1实施方式所说明的制冷剂压缩机171的制冷装置300的基本结构的概况进行说明。

在图6中，制冷装置300包括：由一面开口的隔热性的箱体和开闭该开口的门体构成的主体275；将主体275的内部分隔为物品的贮藏空间276和机械室277的分隔壁278；和对贮藏空间276内进行冷却的制冷剂回路270。

制冷剂回路270通过将制冷剂压缩机171、散热器272、减压装置273和吸热器274以环状进行配管连接而构成。

吸热器274配置在具有风机(未图示)的贮藏空间276内。如箭头所示，对吸热器274的冷却热以利用风机使其贮藏空间276内循环的方式进行搅拌，贮藏空间276内得以冷却。

如以上说明所示，通过在制冷装置300装载本发明的第1实施方式中说明的、可靠性高且高效率的制冷剂压缩机171，能够确保长期可靠性。进一步，制冷装置300的消耗电力减少，能够实现节能化。

工业上的利用可能性

如上所述，根据本发明，能够在使用低粘度冷冻机油的条件下，提供可靠性高的制冷剂压缩机和使用其的制冷装置，因此，能够广泛地适用于使用制冷循环的设备，具有实用性。

附图标记说明

1 密闭容器

2 冷冻机油

3 定子

4 转子

5 电动构件

6 压缩构件

7 曲轴

8 主轴部

9 偏心轴

10 供油泵

11 缸体

12 缸腔

13 压缩室

14 轴承部

15 活塞

16 活塞销

17 连杆

18 阀板

19 缸盖

20 吸入管

21 吸入消音器

100 制冷剂压缩机

101 密闭容器

102 制冷剂气体

103 冷冻机油

104 定子

105 转子

106 电动构件

107 压缩构件

108 曲轴

109 主轴部

110 偏心轴

111 供油泵

112 缸体

113 缸腔

114 轴承部

120 凸缘面

122 推力面

124 推力垫圈

126 推力轴承

132 活塞

134 压缩室

137 活塞销

138 连杆

139 阀板

140 缸盖

142 吸入消音器

171 制冷剂压缩机

181 富勒烯

181a 碳原子

181b 五元环

181c 六元环

270 制冷剂回路

272 散热器

273 减压装置

274 吸热器

275 主体

276 贮藏空间

277 机械室

278 分隔壁

300 制冷装置。

Claims (9)

1.一种制冷剂压缩机，其特征在于，包括：

电动构件；和

对制冷剂进行压缩的压缩构件，其由所述电动构件驱动，具有滑动部，

通过在使所述滑动部润滑的冷冻机油中添加具有100pm至10nm的直径且比室温下的相对于所述冷冻机油的饱和溶解量少的富勒烯，所述冷冻机油中的富勒烯即使在所述制冷剂压缩机处于停止状态下也维持均匀地分散在所述冷冻机油中的状态。

2.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述富勒烯为C60富勒烯、C70富勒烯和碳原子数多于所述C70的高富勒烯中的任一种富勒烯，

或者为混合所述C60富勒烯、所述C70富勒烯和所述高富勒烯中的至少两种而得到的混合富勒烯。

3.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述富勒烯的形状为圆球形或椭圆球形。

4.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

由所述压缩构件压缩的制冷剂是HFC类制冷剂或含有所述HFC类制冷剂的混合制冷剂，

所述冷冻机油为酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者为所述酯油、所述烷基苯油、所述聚乙烯醚和所述聚亚烷基二醇中的至少两种的混合油。

5.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

由所述压缩构件压缩的制冷剂为R600a、R290和R744中的任一种自然制冷剂，或者是含有所述R600a、所述R290和所述R744中的至少任一种的混合制冷剂，

所述冷冻机油是矿物油、酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者是所述矿物油、所述酯油、所述烷基苯油、所述聚乙烯醚和所述聚亚烷基二醇中的至少两种的混合油。

6.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

由所述压缩构件压缩的制冷剂是HFO类制冷剂或含有所述HFO类制冷剂的混合制冷剂，

所述冷冻机油为酯油、烷基苯油、聚乙烯醚和聚亚烷基二醇中的任一种，或者是所述酯油、所述烷基苯油、所述聚乙烯醚和所述聚亚烷基二醇中的至少两种的混合油。

7.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述电动构件能够以多个运转频率变频驱动。

8.如权利要求1所述的制冷剂压缩机，其特征在于：

所述压缩构件包括：

具有主轴部的曲轴；

形成缸腔的缸体，其具有对所述主轴部进行轴支承的轴承部；和

活塞，其间隙配合于所述缸腔，

所述滑动部至少形成在所述主轴部与所述轴承部之间和所述活塞与所述缸腔之间。

9.一种制冷装置，其特征在于，包括：

权利要求1～8中任一项所述的制冷剂压缩机；和

利用配管将所述制冷剂压缩机、散热器、减压装置和吸热器连结成环状的制冷剂回路。

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