CN109072895B - 电动压缩机及冷冻空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动压缩机(3)的特征在于，在密闭容器(25)内具备压缩制冷剂的压缩机构部(33)和驱动所述压缩机构部(33)的电动马达(24)，所述制冷剂含有20质量％以上的氢氟烯烃，储存于所述密闭容器(25)中的冷冻机油包含：作为基础油的聚乙烯醚、相对于所述基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的脂环式环氧化合物、相对于所述基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的脂肪族环氧化合物、以及相对于所述基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的叔磷酸酯。

Description

电动压缩机及冷冻空调装置
技术领域
本发明涉及电动压缩机及冷冻空调装置。
背景技术
作为例如空气调节机、冷藏·冷冻展示柜等冷冻空调装置中使用的期望制冷剂，氢氟碳由于热物性、低全球变暖系数(GWP；Global Warming Potential)、低毒性、低燃烧性等理由而受到关注。
以往已知使用以R32(二氟甲烷)作为主要成分的氢氟碳系制冷剂和使用聚乙烯醚油作为冷冻机油的空气调节机(例如，参照专利文献1)。根据该空气调节机，由于聚乙烯醚油吸收冷冻回路内的水分，因此能够提高电动压缩机的电动机的电绝缘性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4836305号公报
发明内容
发明要解决的课题
另外，对于制冷剂封入量比较多的大型冷冻空调装置，在上述氢氟碳中，期望使用富有更低燃烧性(不燃性)的氢氟烯烃。
但是，如果使用上述聚乙烯醚油作为冷冻机油，则氢氟烯烃的热化学稳定性降低。
另外，聚乙烯醚油的润滑性能较差。因此电动压缩机的摩擦损失增大。特别是对于轴承设有滚动机构的电动压缩机而言，轴承的疲劳寿命也降低。因此，聚乙烯醚油一般与作为润滑性提高剂(极压添加剂)的叔磷酸酯并用。
但是，如果在氢氟烯烃的存在下并用聚乙烯醚油和叔磷酸酯，则存在叔磷酸酯被分解消耗的问题。因此存在电动压缩机不能得到充分的产品可靠性的课题。
本发明的课题在于提供一种使用环境负荷小的氢氟烯烃作为制冷剂，并且也能够良好地维持产品可靠性的电动压缩机和冷冻空调装置。
用于解决课题的方法
解决了上述课题的本发明的电动压缩机的特征在于，在密闭容器内具备压缩制冷剂的压缩机构部、驱动上述压缩机构部的旋转轴、和支撑上述旋转轴的轴承，上述制冷剂含有20质量％以上的氢氟烯烃，上述氢氟烯烃为选自2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、三氟乙烯和3,3,3-三氟丙烯中的至少一种，上述轴承为滚动轴承，储存于上述密闭容器中的冷冻机油为聚乙烯醚油，上述冷冻机油分别以0.1质量％以上且2.0质量％以下的范围含有脂环式环氧化合物、脂肪族环氧化合物和叔磷酸酯。
另外，解决了上述课题的本发明的冷冻空调装置的特征在于，具备上述电动压缩机。
发明效果
根据本发明，能够提供一种使用环境负荷小的氢氟烯烃作为制冷剂，并且也能够良好地维持产品可靠性的电动压缩机和冷冻空调装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的空气调节机(冷冻空调装置)的构成说明图。
图2是本发明的实施方式涉及的冷藏·冷冻展示柜(冷冻空调装置)的构成说明图。
图3是本发明的实施方式涉及的电动压缩机的纵截面图。
具体实施方式
接着，对用于实施本发明的方式(实施方式)一边适当参照附图一边进行说明。
本实施方式的电动压缩机的主要特征在于：使用含有20质量％以上的氢氟烯烃的制冷剂、以及分别以0.1质量％以上且2.0质量％以下的范围含有脂环式环氧化合物、脂肪族环氧化合物和叔磷酸酯的作为冷冻机油的聚乙烯醚油。另外，本实施方式的冷冻空调装置的主要特征在于：具备该电动压缩机。
以下，以空气调节机和冷藏·冷冻展示柜为例对冷冻空调装置的整体构成进行说明后，对电动压缩机以及电动压缩机中所用的上述制冷剂和冷冻机油进行详细说明。
＜空气调节机＞
图1是作为冷冻空调装置的空气调节机50A的构成说明图。
如图1所示，空气调节机50A具备室外机1和室内机2。
室外机1通过用特定配管连接电动压缩机3、四通阀4、膨胀单元6(膨胀部)、室外热交换器5和储液器8而构成。
电动压缩机3具备制冷剂的压缩机构部33(参照图3)，所述制冷剂的压缩机构部33具有如后面详细说明的那样通过电动马达24(参照图3)进行驱动的滑动部。
室内机2具备室内热交换器7。
需要说明的是，对于本实施方式中使用的制冷剂和储存于该电动压缩机3的冷冻机油，与后述的电动压缩机3一起进行详细说明。
该空气调节机50A是通过切换四通阀4而进行使室内热交换器7作为蒸发器使用、使室外热交换器5作为冷凝器使用的冷气运转以及使室内热交换器7作为冷凝器使用、使室外热交换器5作为蒸发器使用的暖气运转的热泵式的空气调节机。
例如，在冷气运转时的空气调节机50A中，通过电动压缩机3被压缩的高温高压制冷剂通过四通阀4而流入室外热交换器5，通过与由轴流风扇5a产生的空气流进行热交换而散热并冷凝。然后，制冷剂通过膨胀单元6而等焓膨胀，在低温低压下成为气体制冷剂与液体制冷剂混合存在的气液二相流并流入室内热交换器7。
由贯流风扇7a产生的空气流与流过室内热交换器7的液体制冷剂进行热交换。室内热交换器7中的液体制冷剂通过来自空气的吸热作用而气化为气体制冷剂。也就是说，液体制冷剂气化时，室内热交换器7冷却周围空气，从使空气调节机50A发挥冷气功能。
接着，流出室内热交换器7的低温气体状态的制冷剂通过四通阀4后进入储液器8。在室内热交换器7中无法蒸发的低温低压的液体制冷剂在储液器8中分离，低温低压气体的制冷剂返回至电动压缩机3。然后，该制冷剂通过电动压缩机3再次被压缩至高温高压，并且在四通阀4、室外热交换器5、膨胀单元6和室内热交换器7中循环。也就是说，通过重复该循环而构成冷冻循环。
另外，在暖气运转时的空气调节机50A中，通过切换四通阀4而将制冷剂的流向改变为与上述冷气运转时相反的方向。由此，通过电动压缩机3被压缩的高温高压制冷剂通过四通阀4而流入室内热交换器7。高温高压的制冷剂通过与由贯流风扇7a产生的空气流进行热交换而散热并冷凝。也就是说，通过室内热交换器7加热周围空气，从而空气调节机50A发挥暖气功能。
＜冷藏·冷冻展示柜＞
图2是本发明的实施方式涉及的冷藏·冷冻展示柜50B的构成说明图。
如图2所示，冷藏·冷冻展示柜50B具备室外机9和冷却单元10。
室外机9通过用预定配管连接电动压缩机3、冷凝器12、过冷却器13、膨胀单元14，17(膨胀部)和储液器16而构成。
电动压缩机3具备制冷剂的压缩机构部33(参照图3)，该制冷剂的压缩机构部33具有如后面详细说明的那样通过电动马达24(参照图3)进行驱动的滑动部。
冷却单元10具备蒸发器15。
对于该冷藏·冷冻展示柜50B，通过电动压缩机3被绝热压缩的高温高压制冷剂气体通过排出管28(参照图3)而送出至冷凝器12，通过与由轴流风扇12a产生的空气流进行热交换而散热并冷凝。通过冷凝器12冷凝而成为高压液的制冷剂被送出至过冷却器13进行过冷却。从过冷却器13送出的过冷却制冷剂通过膨胀单元14(例如，温度式膨胀阀等)进行膨胀，成为包含少量气体的低温低压液并被送出至冷却单元10的蒸发器15。
由冷却单元10的贯流风扇15a所产生的空气流与流过蒸发器15的成为低温低压液的制冷剂进行热交换。蒸发器15中的制冷剂通过来自空气的吸热作用而气化为气体制冷剂。也就是说，液体制冷剂气化时蒸发器15冷却周围空气，从而冷藏·冷冻展示柜50B发挥冷藏·冷冻功能。
蒸发器15中从空气吸热的制冷剂以低温气体的状态进入储液器16。在蒸发器15中无法蒸发的低温低压的液体制冷剂在储液器16中分离，低温低压气体的制冷剂返回至电动压缩机3。然后，该制冷剂通过电动压缩机3再次被压缩至高温高压，并且在冷凝器12、过冷却器13、膨胀单元14和蒸发器15中循环。也就是说，通过重复该循环，从而构成冷冻循环。
顺便说一下，关于本实施方式的冷藏·冷冻展示柜50B中使用的电动压缩机3，其制冷剂压缩比高达10～20程度，制冷剂气体容易成为高温。因此，在冷藏·冷冻展示柜50B中，使从冷凝器12朝着过冷却器13的配管分岔，在其分岔的一个配管上配置有膨胀单元17(例如毛细管等)。
然后，在本实施方式的冷藏·冷冻展示柜50B中，通过膨胀单元17得到包含制冷剂气体的低温低压液，从而将位于主系统的高压液体制冷剂通过过冷却器13进一步冷却。在冷藏·冷冻展示柜50B中，将通过过冷却器13冷却后的制冷剂返回至电动压缩机3，从而使吸入的制冷剂的温度降低，降低排出温度。
＜电动压缩机＞
接着，对本发明的作为冷冻空调装置说明的上述空气调节机50A(参照图1)和上述冷藏·冷冻展示柜50B(参照图2)中使用的电动压缩机3进一步详细说明。顺便说一下，本实施方式的电动压缩机3假定为涡旋(scroll)式压缩机。
图3为本实施方式的电动压缩机3的纵截面图。
如图3所示，电动压缩机3具备密闭容器25、压缩机构部33和电动马达24作为主要构成要素。
在密闭容器25的密闭空间内收纳有压缩机构部33和电动马达24。另外，在密闭容器25的底部储存有在后面详细说明的冷冻机油29(以下，省略冷冻机油的符号)。
压缩机构部33将后面详细说明的制冷剂气体压缩并排出至密闭容器25内，并且配置于密闭容器25内的上部。
压缩机构部33具备固定涡旋构件19、旋转涡旋构件21、框架22和十字滑环(Oldhamring)38作为主要构成要素。
固定涡旋构件19在端板上具有漩涡状绕组(wrap)18，用螺栓固定于框架22上。旋转涡旋构件21在端板上具有与固定涡旋构件19的漩涡状绕组18咬合的漩涡状绕组20。这些漩涡状绕组18，20相互咬合而形成压缩室26。
需要说明的是，本实施方式中的旋转涡旋构件21和固定涡旋构件19假定为由铝合金形成的构件。
在固定涡旋构件19的周边部设有与吸入管37连通的吸入口35，在中央部设有排出口27。该排出口27连通于密闭容器25内的压缩机构部33的上方空间。
在旋转涡旋构件21的与固定涡旋构件19相反一侧设有组装旋转轴承的毂部。在该旋转轴承嵌入有使旋转涡旋构件21偏心驱动的偏心销部37。
十字滑环38构成旋转涡旋构件21的自转限制机构。十字滑环38设置于旋转涡旋构件21与框架22之间，防止公转的旋转涡旋构件21的自转而进行圆轨道运动。
本实施方式中的框架22通过焊接而固定于密闭容器25。该框架22支撑固定涡旋构件19、十字滑环38和旋转涡旋构件21。在框架22的中央设有向下方突出的筒部。在该筒部内设有轴支承曲轴23的主轴承31。
在固定涡旋构件19和框架22的外周部形成有使固定涡旋构件19的上方空间和框架22的下方空间连通的多个排出气体通路(图示省略)。
电动马达24具备转子24a、定子24b、曲轴23和配重24c作为主要构成要素。
定子24b具备线圈和铁芯作为主要构成要素，所述线圈具有使电流流过而产生旋转磁场的多个导体，所述铁芯用于高效地传递旋转磁场。
在定子24b的外周的整个圆周形成有多个缺口，在该缺口与密闭容器25之间形成有排出气体通路。
曲轴23嵌合于转子24a的中央孔并与转子24a一体化。曲轴23的一侧(图示例中为上侧)比转子24a更突出并与压缩机构部33啮合，通过压缩机构部33的压缩动作而施加偏心力。在本实施方式中，曲轴23的两侧比转子24a的两侧更突出，在转子24a的两侧由主轴承31和副轴承32进行轴支承从而能够稳定地旋转。
需要说明的是，本实施方式中的主轴承31和副轴承32由滚动轴承构成。
曲轴23的下端延伸至密闭容器25的底部的冷冻机油积存部。冷冻机油因压力差而通过设于曲轴23的油孔30，并供给至旋转涡旋构件21和曲轴23的滑动部、由滚动轴承构成的上述主轴承31、副轴承32等。
在以上那样的电动压缩机3中，对电动马达24通电并使转子24a旋转。转子24a以一定速度、或以与通过未图示的变换器被控制的电压相对应的旋转速度旋转。通过曲轴23与转子24a的旋转同步地旋转，从而旋转涡旋构件21如上述那样被偏心驱动。形成于固定涡旋构件19与旋转涡旋构件21之间的压缩室26一边从外周侧移动至中央部一边使容积缩小。通过上述吸入管37和吸入口35吸入的制冷剂气体在压缩室26被压缩。经压缩的制冷剂气体从固定涡旋构件19的中央部的排出口27被排出至密闭容器25内的上部空间(排出压力空间)后，通过排出管28被排出至密闭容器25外。
＜制冷剂＞
在本实施方式的电动压缩机3中，使用含有20质量％以上的氢氟烯烃的制冷剂。
作为氢氟烯烃，没有特别限制，其中优选为2,3,3,3-四氟丙烯(HFO1234yf)、1,3,3,3-四氟丙烯(HFO1234ze)、三氟乙烯(HFO1123)和3,3,3-三氟丙烯(HFO1243zf)。这些氢氟烯烃可以单独使用也可以组合两种以上使用。
本实施方式中的制冷剂可以单独由氢氟烯烃构成，也可以使用含有80质量％以下的除氢氟烯烃以外的其他制冷剂的混合制冷剂。
作为构成混合制冷剂的其他制冷剂，例如可列举二氟甲烷、1,1,2,2,2-五氟乙烷、1,1,1,2,2-五氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷、1,1,1-三氟乙烷、单氟乙烷、二氟乙烷等，但不限于这些。这些其他制冷剂可以单独也可以组合两种以上而与氢氟烯烃构成混合制冷剂。
作为氢氟烯烃与其他制冷剂的组合，没有特别限制，但优选为2,3,3,3-四氟丙烯和二氟甲烷的混合制冷剂；1,3,3,3-四氟丙烯和二氟甲烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷和1,1,1,2,2-五氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷和1,1,2,2,2-五氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、1,1,1,2,2-五氟乙烷和1,1,2,2,2-五氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、1,1,1,2,2-五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、1,1,2,2,2-五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、1,1,1,2,2-五氟乙烷、1,1,2,2,2-五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、1,1,1,2,2-五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、二氟甲烷、1,1,2,2,2-五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合制冷剂；2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、1,1,1,2,2-五氟乙烷、1,1,2,2,2-五氟乙烷和1,1,1,2-四氟乙烷的混合制冷剂；三氟乙烯和二氟甲烷的混合制冷剂。
＜冷冻机油＞
本实施方式中的冷冻机油包含由聚乙烯醚油组成的基础油、脂环式环氧化合物、脂肪族环氧化合物和叔磷酸酯而构成。
(聚乙烯醚油)
本实施方式中的聚乙烯醚油由下述式(1)所表示的聚乙烯醚构成。
[化1]
Figure GDA0002177825620000081
(其中，在式(1)中，R1为碳原子数1～4的烷基，m为5～15的整数。另外，包含m个的各乙烯基醚单元彼此的R1相互独立地可以相同也可以不同，各乙烯基醚单元彼此可以为无规键合和嵌段键合中的任一个)
作为上述式(1)中的R1所表示的烷基，可列举甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基。
假定为涡旋式压缩机的本实施方式中的聚乙烯醚油的运动粘度(40℃)优选为46～84mm2/s的范围。另外，聚乙烯醚油的运动粘度可以根据适用的电动压缩机的种类而适当变更，例如适用于旋转式压缩机的聚乙烯醚油的运动粘度(40℃)可以设定为32～74mm2/s的范围内。
需要说明的是，本实施方式中的聚乙烯醚油的粘度压力系数(40℃)假定为11GPa-1以上。特别是更优选粘度压力系数(40℃)为15.1GPa-1以上的聚乙烯醚油。
(脂环式环氧化合物)
作为本实施方式中的脂环式环氧化合物，可列举构成环氧基的碳原子直接构成脂环式环的化合物。
作为这样的脂环式环氧化合物，例如可列举1,2-环氧环己烷、1,2-环氧环戊烷、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、外-2,3-环氧降冰片烷、双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、2-(7-氧杂双环[4.1.0]庚-3-基)-螺(1,3-二
Figure GDA0002177825620000082
烷-5,3′-[7]氧杂双环[4.1.0]庚烷、4-(1′-甲基环氧乙基)-1,2-环氧-2-甲基环己烷、4-环氧乙基-1,2-环氧环己烷等，但不限于这些。这些脂环式环氧化合物可以单独使用或组合两种以上来使用。
其中，优选下述式(2)所表示的3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯。
[化2]
Figure GDA0002177825620000091
在本实施方式中的冷冻机油中，相对于聚乙烯醚油(基础油)包含0.1～2.0质量％的脂环式环氧化合物。
(脂肪族环氧化合物)
作为本实施方式中的脂肪族环氧化合物，例如可列举烷基缩水甘油酯化合物、烷基缩水甘油醚化合物等。
作为烷基缩水甘油酯化合物，例如可列举下述式(3)所表示的化合物。
[化3]
Figure GDA0002177825620000092
(其中，在上述式(3)中，R2为碳原子数4～12的烷基)
作为上述式(3)中的R2所表示的烷基，可以为直链结构或支链结构中的任一者，例如可列举丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、异丙基、异戊基、新戊基、叔戊基、异己基、2-乙基己基等，但不限于这些。
作为上述烷基缩水甘油醚化合物，例如可列举下述式(4)所表示的化合物。
[化4]
Figure GDA0002177825620000093
(其中，在上述式(4)中，R3为碳原子数4～12的烷基)
作为上述式(4)中R3所表示的烷基，可列举与上述式(3)中的R2所表示的烷基同样的烷基。
另外，作为本实施方式中的脂肪族环氧化合物，例如也可以使用甘油、山梨糖醇、聚甘油等多元醇的缩水甘油醚化合物。
作为这样的脂肪族环氧化合物，例如可列举甘油二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚等，但不限于这些。
脂肪族环氧化合物中优选的化合物为上述烷基缩水甘油酯化合物和上述烷基缩水甘油醚化合物。
以上那样的脂肪族环氧化合物可以单独使用或组合两种以上来使用。
在本实施方式中的冷冻机油中，相对于聚乙烯醚油(基础油)含有0.1～2.0质量％的脂环式环氧化合物。
(叔磷酸酯)
作为本实施方式中的叔磷酸酯(正磷酸酯)，例如可列举磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯及其衍生物、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸2-乙基己基二苯酯、磷酸三(2-乙基己基)酯等，但不限于这些。其中优选的叔磷酸酯为磷酸三甲苯酯。
以上那样的叔磷酸酯可以单独使用或组合两种以上来使用。
在本实施方式中的冷冻机油中，相对于聚乙烯醚油(基础油)包含0.1～2.0质量％的叔磷酸酯。
(其他成分)
本实施方式中的冷冻机油可以根据需要包含其他润滑性提高剂、抗氧化剂、酸捕捉剂、消泡剂、金属钝化剂等。作为抗氧化剂，优选酚系的DBPC(2,6-二叔丁基-对甲酚)。
接着，对本实施方式所实现的作用效果进行说明。
上述空气调节机50A(参照图1)、冷藏·冷冻展示柜50B(参照图2)等冷冻空调装置中使用的冷冻机油在电动压缩机3(参照图3)的滑动部中起到润滑、密封、冷却等作用。
另外，电动压缩机3通过在主轴承31和副轴承32(参照图3)中使用滚动轴承，从而能够降低摩擦损失，提高全年能源消耗效率(APF；Annual Performance Factor)。
以往，作为冷冻机油，广泛使用电绝缘性优异的聚乙烯醚(例如，参照专利文献1)。
然而，在使用环境负荷小的氢氟烯烃作为制冷剂的冷冻空调装置中，如果使用聚乙烯醚作为冷冻机油，则氢氟烯烃的热化学稳定性降低。因此，在使用氢氟烯烃的冷冻空调装置中不能使用聚乙烯醚作为冷冻机油。
另外，聚乙烯醚由于润滑性差，因此为了提高其润滑性需要添加叔磷酸酯。
但是，在氢氟烯烃和聚乙烯醚的共存下，由于叔磷酸酯被分解消耗，因此无法良好地维持冷冻机油的性能。
因此，可考虑代替聚乙烯醚而在冷冻机油中使用即使不配合叔磷酸酯等添加剂也显示良好的润滑性的多元醇酯。
但是，多元醇酯存在粘度压力系数小的问题。因此，如果在使用滚动轴承的电动压缩机中使用多元醇酯，则滚动轴承的疲劳寿命降低，存在由片状剥落引起的振动、噪音会在早期发生的问题。
另外，在以涡旋压缩机的高效率化作为目的而将漩涡状绕组铝合金化的电动压缩机中，由于多元醇酯发生摩擦化学反应(tribochemical reaction)，因此也存在漩涡状绕组间大幅磨损的问题。
与此相对，关于本实施方式的电动压缩机3，上述制冷剂含有20质量％以上的氢氟烯烃，冷冻机油包含作为基础油的聚乙烯醚、相对于基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的脂环式环氧化合物、相对于基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的脂肪族环氧化合物、以及相对于基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的叔磷酸酯。
根据这样的本实施方式的电动压缩机3，由于使用了上述组成的冷冻机油，因此能够抑制氢氟烯烃和叔磷酸酯的分解消耗。冷冻机油的润滑性能可良好地维持。由此电动压缩机3由于摩擦损失降低而运转效率提高。另外，通过防止滑动部中的磨损，从而电动压缩机3的可靠性提高并且耐用寿命延长。
另外，本实施方式中的聚乙烯醚油的粘度压力系数(40℃)为11GPa-1以上。因此，本实施方式的电动压缩机3的由滚动轴承构成的主轴承31(参照图3)和副轴承32(参照图3)与使用上述多元醇酯的情况不同，疲劳寿命长，且能够抑制由片状剥落引起的振动、噪音的产生。
另外，根据本实施方式的电动压缩机3，通过使用聚乙烯醚油，从而与使用上述多元醇酯的情况不同，能够抑制由铝合金构成的漩涡状绕组18，20之间的摩擦化学反应。由此，能够防止伴随摩擦化学反应的摩擦表面的减少量。由此，通过防止滑动部中的磨损，从而电动压缩机3的可靠性提高并且耐用寿命延长。
另外，根据具备本实施方式的电动压缩机3的空气调节机50A和冷藏·冷冻展示柜50B(冷冻空调装置)，通过电动压缩机3实现上述那样的作用效果，从而产品可靠性进一步提高。
以上，对本实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可以以各种方式进行实施。
在上述实施方式中，对涡旋式的电动压缩机3(参照图3)进行了说明，但本发明也可以适用于例如旋转式压缩机、双旋转式压缩机、2段压缩旋转式压缩机、摆动式压缩机、往复式压缩机等其他电动压缩机。
另外，在上述实施方式中，对作为冷冻空调装置的空气调节机50A(参照图1)和冷藏·冷冻展示柜50B(参照图2)进行了说明，但本发明也可以适用于冷藏库、冷冻库、热泵式供给热水装置等其他冷冻空调装置。
实施例
以下，对验证了本发明的作用效果的实施例进行说明。
首先，在说明本发明的实施例之前，对验证了使用含有20质量％以上的环境负荷小的氢氟烯烃的物质作为制冷剂且使用聚乙烯醚作为冷冻机油时氢氟烯烃的热化学稳定性降低的参考例进行说明。
(参考例1至参考例10和参考例14)
在参考例1至参考例10和参考例14中，如表1所示，由选自两种氢氟烯烃(HFO1234yf和HFO1234ze)、以及二氟甲烷(HFC32)的物质构成制冷剂。表1所示的制冷剂的各栏数字为HFO1234yf、HFO1234ze和HFC32在制冷剂中所占的比例(％)。也就是说，参考例1至参考例10和参考例14中，使用含有20质量％以上的氢氟烯烃的制冷剂。
需要说明的是，HFO1234yf为2,3,3,3-四氟丙烯，HFO1234ze为1,3,3,3-四氟丙烯。
[表1]
Figure GDA0002177825620000131
另外，对于参考例1至参考例10和参考例14，使用表1中以(A)、(B)和(C)表示的上述式(1)所表示的作为聚乙烯醚的下述冷冻机油。
(A)出光兴产公司制聚乙烯醚油Daphne Hermetic Oil(注册商标)
FVC68(40℃的运动粘度67.8mm2/s)
(B)出光兴产公司制聚乙烯醚油Daphne Hermetic Oil(注册商标)
FV50(40℃的运动粘度为50.7mm2/s)
(C)出光兴产公司制聚乙烯醚油Daphne Hermetic Oil(注册商标)
FVC32(40℃的运动粘度为31.8mm2/s)
在参考例1至参考例10及参考例14中，将含水量小于100ppm的表1所示的冷冻机油60g、金属催化剂、以及相对于冷冻机油为0.2质量％的抗氧化剂(DBPC；2,6-二叔丁基-对甲酚)装入玻璃容器中，将其配置于压力容器内。金属催化剂使用将包含铝、铜和铁的合金线材(直径2.0、长度300mm)卷绕成线圈状的物质。需要说明的是，合金线材使用预先用砂纸摩擦后，用丙酮和乙醇洗涤后的材料。
接着，将压力容器内真空排气至100Pa以下后，将制冷剂钢瓶连接于压力容器，并向压力容器内导入表1所示的制冷剂12g。
将该压力容器在175℃的恒温槽中加热处理504小时。
接着，从压力容器中取出加热处理后的冷冻机油和金属催化剂，测定冷冻机油的总酸值(mgKOH/g)和冷冻机油中的氟量(ppm)。将其结果示于表1中。表1中，冷冻机油中的氟量(油中的氟量)通过离子色谱法测定。另外，通过目测观察所取出的金属催化剂表面有无变色。将其结果以“金属催化剂外观”的形式示于表1中。
(参考例11至参考例13和参考例15)
在参考例11至参考例13和参考例15中，使用氢氟烯烃小于20质量％的制冷剂(参照表1)，除此以外，与参考例1同样地操作，测定加热处理后的冷冻机油的总酸值(mgKOH/g)、和冷冻机油中的氟量(ppm)，并且通过目测观察金属催化剂表面有无变色。将其结果示于表1中。
(参考例16)
在参考例16中，作为冷冻机油，使用表1中以(D)表示的下述多元醇酯代替聚乙烯醚。
(D)受阻型的多元醇酯，40℃的运动粘度为68.7mm2/s。使用该冷冻机油，除此以外，与参考例1同样地操作，测定加热处理后的冷冻机油的总酸值(mgKOH/g)和冷冻机油中的氟量(ppm)，并且通过目测观察金属催化剂表面有无变色。将其结果示于表1中。
(参考例的评价结果)
如参考例1至参考例3所示，对于聚乙烯醚(冷冻机油A、B、C)和2,3,3,3-四氟丙烯(HFO1234yf)的组合，不管冷冻机油的运动粘度的值如何，总酸值(初期值0.01mgKOH/g以下)的值都变大。另外，油中氟量也多，金属催化剂也变色。
另外，如参考例4至参考例6所示，对于聚乙烯醚(冷冻机油A、B、C)和1,3,3,3-四氟丙烯(HFO1234ze)的组合，不管冷冻机油的运动粘度的值如何，总酸值(初期值0.01mgKOH/g以下)的值都变大。另外，油中氟量也变多。需要说明的是，未观察到金属催化剂的变色。
如参考例7至参考例10和参考例14所示，如果使用含有20质量％以上的氢氟烯烃(HFO1234yf、HFO1234ze)的制冷剂，则总酸值(初期值0.01mgKOH/g以下)的值变大。另外，油中氟量也变多。另外，参考例7至参考例9中，金属催化剂变色。需要说明的是，参考例10和参考例14中，未观察到金属催化剂的变色。
如参考例11、参考例12和参考例15所示，在使用氢氟烯烃小于20质量％的制冷剂(参照表1)的情况下，总酸值小，油中氟量也少。另外，未观察到金属催化剂的变色。
如参考例16所示，使用表1中以(D)表示的多元醇酯作为冷冻机油的情况下，总酸值小，油中氟量也少。另外，未观察到金属催化剂的变色。
由以上确认，如果使用含有20质量％以上的氢氟烯烃的制冷剂，则与聚乙烯醚的热化学稳定性极端降低。
(实施例1至实施例12、和比较例1至比较例5)
实施例1至实施例12、和比较例1至比较例5中，如表2所示，将预定量的下述添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)(参照表2中的“试验前(质量％)”)加入制冷剂和冷冻机油中，并且对其与上述参考例1至参考例10、和参考例14同样地进行加热处理。
[表2]
Figure GDA0002177825620000161
顺便说一下，如表2所示，制冷剂和冷冻机油各自使用与参考例1同样的单独的2,3,3,3-四氟丙烯(HFO1234yf)、以及上述(A)的聚乙烯醚。
表2中，由(V)表示的添加剂为作为脂环式环氧化合物的3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯。
表2中，由(X)表示的添加剂为作为脂肪族环氧化合物的2-乙基己基缩水甘油醚。
表2中，由(Y)表示的添加剂由作为脂肪族环氧化合物的、烷基碳原子数为4至9的烷基缩水甘油酯的混合物组成。
表2中，由(Z)表示的添加剂为作为叔磷酸酯的磷酸三甲苯酯。
需要说明的是，表2中，添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)的“试验前(质量％)”为相对于冷冻机油(聚乙烯醚)的质量％。
然后，在实施例1至实施例12、和比较例1至比较例5中，与参考例1同样地操作，测定加热处理后的冷冻机油的总酸值(mgKOH/g)、和冷冻机油中的氟量(ppm)，并且通过目测观察金属催化剂表面有无变色。将其结果示于表2中。
另外，加热处理后的冷冻机油中所含的添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)的各成分的残存率以试验后(％)的形式示于表2中。
(实施例1至实施例12、和比较例1至比较例5的评价结果)
对于实施例1至实施例12，如表2中添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)所示，脂环式环氧化合物、脂肪族环氧化合物和叔磷酸酯各自相对于冷冻机油含有0.1质量％～2.0质量％。
与此相对，对于比较例1至比较例4，脂环式环氧化合物、脂肪族环氧化合物和叔磷酸酯中的任一者均小于0.1质量％。
另外，对于比较例5，由(V)表示的脂环式环氧化合物超过了2.0质量％。
对于比较例1至比较例4，总酸值大，油中氟量也多。另外，对于比较例2至比较例4，金属催化剂变色。
另外，对于比较例1至比较例4，在加热处理后的冷冻机油中，添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)减少。特别是比较例1的由(V)表示的脂环式环氧化合物、比较例2的由(X)表示的脂肪族环氧化合物和由(Z)表示的叔磷酸酯、比较例3的由(Y)表示的脂肪族环氧化合物和由(Z)表示的叔磷酸酯、以及比较例4的由(V)表示的脂环式环氧化合物、由(X)表示的脂肪族环氧化合物、和由(Z)表示的叔磷酸酯的分解消耗显著。
另外，对于比较例5，在加热处理后的冷冻机油中，总酸值大，由(V)表示的脂环式环氧化合物的分解消耗显著。另外，在加热处理后的冷冻机油中，被认为是添加剂的聚合物的析出物确认到较多。
与此相对，对于实施例1至实施例12，总酸值小，油中氟量也少。另外，未观察到金属催化剂的变色。
而且，加热处理后的冷冻机油中所含的添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)的残存率也大。由此，在本发明中，验证了：通过在冷冻机油中含有分别相对于冷冻机油为0.1质量％～2.0质量％的脂环式环氧化合物、脂肪族环氧化合物和叔磷酸酯，从而这些组合物中的各成分相互的热化学稳定性优异。
(实施例13和比较例6)
对于实施例13，如表3所示，使用与实施例1同样的由(A)表示的聚乙烯醚作为冷冻机油，调制相对于该冷冻机油以与实施例相同的比例(参照表2的试验前(质量％))包含表2所示的添加剂(V)、(X)和(Z)的冷冻机油。
[表3]
Figure GDA0002177825620000181
对于含有这些添加剂的冷冻机油，使用落体式高压粘度计测定20℃～160℃、1～130MPa时的高压粘度。然后，基于该高压粘度，依据文献“畑等，Tribologist，55(9)，635(2010)”所记载的算出方法，算出60℃时的粘度压力系数(GPa-1)。将粘度压力系数(GPa-1)记载于表3中。
另外，对于实施例13，使用含有上述添加剂的冷冻机油，测定滚动轴承疲劳平均寿命(h)。
滚动轴承疲劳平均寿命(h)的测定通过IP305/79(The Institute of Petroleum)的Unisteel试验法进行。作为测定条件，使用单向推力球轴承5110(轴承No.51110)，设定旋转轴的旋转速度1500rpm、载荷4800N、油量150ml、油温120℃。然后，进行11件测定，通过韦伯分布算出滚动轴承的疲劳寿命作为平均寿命时间。将其结果示于表3中。
另外，对于比较例6，使用不含添加剂(V)、(X)、(Y)和(Z)中的任一者的上述参考例16的(D)受阻型的多元醇酯作为冷冻机油。
对于该冷冻机油，与实施例13同样地测定粘度压力系数(GPa-1)和滚动轴承疲劳平均寿命(h)。将其结果示于表3中。
如表3所示，判明：实施例13中，粘度压力系数为15.1GPa-1，滚动轴承疲劳平均寿命(h)也达到340小时。
与此相对，比较例6中，粘度压力系数(GPa-1)低于实施例13而仅为10.2Pa-1。因此，成为滚动轴承疲劳平均寿命(h)也短至126小时的结果。
(实施例14、以及比较例7和比较例8)
使用搭载有图3所示的涡旋式电动压缩机3的柜式空调(14.0kW机型)，实施高速高负荷条件下的3000小时耐久试验。
电动压缩机3的旋转速度设为6000rpm。电动马达24的铁芯与线圈的绝缘使用250μm的耐热PET膜(B种130℃)。线圈的主绝缘使用实施了聚酯酰亚胺-酰胺酰亚胺的双层涂布的双重被覆铜线。制冷剂使用HFC32/HFO1234yf/HFC125的混合制冷剂(GWP＝约680)，以4000g密封于冷冻循环。冷冻机油使用实施例1中所用的40℃时的运动粘度为67.8mm2/s的聚乙烯醚油(基础油)1000mL。
关于该冷冻机油(基础油)的添加剂，相对于冷冻机油(基础油)，作为上述由(V)表示的脂环式环氧化合物的3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯为0.5质量％、作为由(X)表示的脂肪族环氧化合物的2-乙基己基缩水甘油醚为0.5质量％、作为由(Z)表示的叔磷酸酯的磷酸三甲苯酯为1.0质量％。另外，在该冷冻机油(基础油)中加入相对于冷冻机油(基础油)为0.25质量％的抗氧化剂(DBPC；2,6-二叔丁基-对甲酚)。
与此相对，对于比较例7，代替实施例14中的含添加剂的冷冻机油而使用参考例16中的冷冻机油(D)的多元醇酯(参照表1)，除此以外，在与实施例14相同条件下实施3000小时耐久试验。
另外，对于比较例8，使用比较例2(参照表2)中所用的冷冻机油和添加剂的组合，在与实施例14相同条件下实施3000小时耐久试验。
将该柜式空调运转3000小时后，将所搭载的电动压缩机3解体，对磨损状态、滚动轴承(主轴承31和副轴承32(参照图3))的片状剥落产生状态进行调查。
实施例14的构成电动压缩机3的主轴承31、副轴承32的滚动轴承的转动体、内轮外轮的轨道面未观察到片状剥落。另外判明，旋转涡旋构件21和固定涡旋构件19(参照图3)的齿尖、十字滑环38等滑动部中磨损也非常少。
另外，作为冷冻机油的劣化判断，以滴定法测定总酸值，以气体色谱法测定添加剂残存量。试验后的总酸值显示了低至0.04mgKOH/g的值。对于各添加剂的残存量，上述添加剂(V)为74％、上述添加剂(X)为68％、上述添加剂(Z)为91％，确认到长期可靠性优异。
与此相对，对于比较例7，在主轴承31和副轴承32(参照图3)的内轮轨道面可见片状剥落痕迹，进一步显著观察到其他滑动部的磨损。
另外，对于比较例8，虽然电动压缩机3的上述滑动部的磨损少，但试验后的总酸值增加至0.95mgKOH/g。另外，关于各添加剂的残存量，添加剂(X)也消失为0％，添加剂(Z)也大幅减少至33％。
(实施例15和比较例9)
对于实施例15，准备在固定涡旋构件19和旋转涡旋构件21(参照图3)、以及框架36(参照图3)中使用了高强度且耐磨损性优异的含有10～12质量％硅的铝-硅共晶系合金的电动压缩机3(参照图3)。
对于该电动压缩机3，将试验时间从3000小时变更为500小时，除此以外，实施与实施例14同样的耐久试验。需要说明的是，由该铝-硅共晶系合金构成的固定涡旋构件19和旋转涡旋构件21(参照图3)、以及框架36(参照图3)未实施表面处理。
另外，对于比较例9，使用比较例7的冷冻机油，除此以外，与实施例15同样地实施耐久试验。
对于实施例15，在固定涡旋构件19和旋转涡旋构件21(参照图3)、以及框架36(参照图3)中未发生较大磨损。另外，冷冻机油的总酸值也未增加而为0.04mgKOH/g。
与此相对，对于比较例9，在固定涡旋构件19和旋转涡旋构件21(参照图3)、以及框架36(参照图3)中的滑动部进行了摩擦化学反应。因此，由于滑动部的磨损而在经过72小时后中断试验。冷冻机油的总酸值也大幅增加至0.53mgKOH/g，劣化推进。
由以上实施例的结果可知，本发明可得到环境负荷小且高效率的冷冻空调装置和高可靠性的电动压缩机。
符号说明
1室外机；2室内机；3电动压缩机；4四通阀；5室外热交换器；6膨胀单元；7室内热交换器；7a贯流风扇；8储液器；9室外机；10冷却单元；12冷凝器；13过冷却器；14膨胀单元；15蒸发器；15a贯流风扇；16储液器；17膨胀单元；18固定涡旋构件的漩涡状绕组；19固定涡旋构件；20旋转涡旋构件的漩涡状绕组；21旋转涡旋构件；23曲轴；24电动马达；24a转子；24b定子；25密闭容器；26压缩室；27排出口；28排出管；30油孔；31主轴承；32副轴承；33压缩机构部；35冷冻机油；36框架；37吸入管；38十字滑环；50A空气调节机(冷冻空调装置)；50B冷冻展示柜(冷冻空调装置)。

Claims (7)

1.一种电动压缩机，其特征在于，在密闭容器内具备压缩制冷剂的压缩机构部和驱动所述压缩机构部的电动马达，
所述制冷剂含有相对于制冷剂为20质量％以上的氢氟烯烃，所述氢氟烯烃为选自2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、三氟乙烯和3,3,3-三氟丙烯中的至少一种，
储存于所述密闭容器的冷冻机油包含：
由聚乙烯醚组成的基础油、
相对于所述基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的脂环式环氧化合物、
相对于所述基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的脂肪族环氧化合物、以及
相对于所述基础油为0.1质量％以上且2.0质量％以下的叔磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，
所述电动马达通过旋转轴来驱动所述压缩机构部，所述旋转轴由滚动轴承支撑，所述滚动轴承用所述冷冻机油润滑。
3.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，
所述脂环式环氧化合物为3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯。
4.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，
脂肪族环氧化合物为选自烷基缩水甘油酯化合物和烷基缩水甘油醚化合物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，
所述叔磷酸酯为磷酸三甲苯酯。
6.根据权利要求1所述的电动压缩机，其特征在于，
所述压缩机构部具备相互咬合而形成压缩室的旋转涡旋构件和固定涡旋构件，
所述旋转涡旋构件和所述固定涡旋构件由铝合金形成。
7.一种冷冻空调装置，其特征在于，具备权利要求1至6中任一项所述的电动压缩机。
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