JP2018128022A - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 フタル酸エステルを含有しないニトリルゴムを用いた内部部材を備える、密閉型の冷媒圧縮機において、当該部材の品質の低下を抑制し、良好な信頼性を実現する。【解決手段】 冷媒圧縮機において冷媒または冷媒が溶け込んだ潤滑油が存在する密閉容器内に設けられ、電動要素および圧縮要素を構成する少なくとも一つの内部部材がゴム材料で構成される。このゴム材料は、条件１：結合アクリロニトリル含有量が４０〜５１重量％の範囲内であり、条件２：加硫促進剤として、硫黄原子、窒素原子、または炭素原子と二重結合を形成し、かつ、硫黄原子または窒素原子と単結合を形成する炭素原子を含む有機化合物を含まず、条件３：フタル酸エステルを含まず、追加条件：硬度が５５°〜８０°の範囲内にあるニトリルゴムを用いたものである。内部部材は、吸入マフラーまたは消音器との間に設けられるガイド３３３、もしくは、吸入マフラーの吸入口３３２である。【選択図】 図１

Description

本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー等に使用される冷媒圧縮機に関するものである。

近年、密閉型の冷媒圧縮機の高効率化が進められている。これは、主として、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を少なくするためである。高効率化の手法の一つとしては、吸入時の冷媒の温度を低減することにより冷凍能力の向上を図る技術が知られている。この技術では、一般に、冷媒圧縮機内に設けられる部材（説明の便宜上「内部部材」と称する。）に、エラストマー製の部材が用いられている。

例えば、特許文献１または特許文献２には、密閉容器内に冷媒を導入する吸入管と、密閉容器内に設けられる吸入マフラー（または消音器）との間に、ゴム製のガイドを設ける技術が開示されている。このゴム製のガイドは、前述した内部部材に該当し、例えば特許文献１に開示されるようにニトリルゴムが好ましく用いられる。

ここで、ニトリルゴム製の内部部材は、通常、ニトリルゴムの可塑剤等としてフタル酸エステルを含んでいる。フタル酸エステルについては、近年、人体並びに自然環境に対して影響を及ぼす可能性が指摘されている。

特開２００８−２２３６０５号公報 特開２００８−２１５１９４号公報

そこで、フタル酸エステルを含まないニトリルゴムを用いた内部部材を製造すれば、内部部材の品質が低下するおそれがある。

例えば、冷媒圧縮機に用いられる冷媒としては、Ｒ６００ａ等の炭化水素系冷媒、あるいは、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等のいわゆる代替フロンが挙げられる。また、密閉容器内では、潤滑油等の油系材料も用いられる。これら冷媒または油系材料、もしくはこれらの混合物が、フタル酸エステルを含まないニトリルゴムに接触すると、ニトリルゴムの表面に付着物が生じたりブリスターが生じたりすることがある。これらの表面異常は、内部部材の品質の低下を招く。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、フタル酸エステルを含有しないニトリルゴムを用いた部材（内部部材）を内部に備える、密閉型の冷媒圧縮機において、当該部材の品質の低下を抑制し、良好な信頼性を実現することを目的とする。

本発明に係る冷媒圧縮機は、密閉容器内に、粘度がＶＧ３〜ＶＧ２２の潤滑油を貯留するとともに、電動要素と、当該電動要素によって駆動され、冷媒を圧縮する圧縮要素とを収容し、前記電動要素を構成する部材および前記圧縮要素を構成する部材（内部部材）のうち少なくとも一つの部材がゴム材料で構成され、当該ゴム材料として、結合アクリロニトリル含有量が３５〜５１重量％の範囲内であり、架橋時に、加硫促進剤として、硫黄原子、窒素原子、または炭素原子と二重結合を形成し、かつ、硫黄原子または窒素原子と単結合を形成する炭素原子を含む有機化合物を使用せず、かつ、フタル酸エステルを含まないニトリルゴムを用いた構成である。

前記構成によれば、ニトリルゴムが、前記加硫促進剤を使用せず（条件１）、フタル酸エステルを含まず（条件２）、さらに、結合アクリロニトリル含有量が前記範囲内にある（条件３）ので、内部部材が、例えばＨＦＣ系冷媒に接触しても、品質の低下が抑制される。その結果、密閉型の冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

前記冷媒圧縮機においては、前記ニトリルゴムは、過酸化物加硫により加硫されたものであってもよい。

前記構成によれば、ニトリルゴムが、さらに過酸化物加硫（条件４）という条件を満たしているので、内部部材が、例えば炭化水素系冷媒に接触しても品質の低下が抑制される。その結果、密閉型の冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

本発明では、以上の構成により、フタル酸エステルを含有しないニトリルゴムを用いた部材（内部部材）を内部に備える、密閉型の冷媒圧縮機において、当該部材の品質の低下を抑制し、良好な信頼性を実現することができる、という効果を奏する。

本発明に係る冷媒圧縮機の構成の代表的な一例を示す横断面図である。 図１に示す冷媒圧縮機において、吸入管の軸心方向から見た断面を示す縦断面図である。 ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量とガラス転移温度との関係を示すグラフである。 本発明の比較例１の結果であって、フタル酸エステルを含有しないニトリルゴムを用いた内部部材のサンプルにおいて、その表面に生じた付着物をフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）で分析した結果を示すＩＲスペクトルである。 本発明の比較例２の結果であって、フタル酸エステルを含有しないニトリルゴムを用いた内部部材のサンプルにおいて、その表面に生じた付着物をＦＴ−ＩＲで分析した結果を示すＩＲスペクトルである。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

本発明に係る冷媒圧縮機は、密閉容器内に、粘度がＶＧ３〜ＶＧ２２の潤滑油を貯留するとともに、電動要素と、当該電動要素によって駆動され、冷媒を圧縮する圧縮要素とを収容し、前記電動要素を構成する部材および前記圧縮要素を構成する部材のうち、少なくとも一つの部材（内部部材）がゴム材料で構成され、当該ゴム材料として、結合アクリロニトリル含有量が３５〜５１重量％の範囲内であり、架橋時に、加硫促進剤として、硫黄原子、窒素原子、または炭素原子と二重結合を形成し、かつ、硫黄原子または窒素原子と単結合を形成する炭素原子を含む有機化合物を使用せず、かつ、フタル酸エステルを含まないニトリルゴムを用いた構成である。

前記構成によれば、ニトリルゴムが、条件１：前記加硫促進剤を使用せず、条件２：フタル酸エステルを含まず、さらに、条件３：結合アクリロニトリル含有量が前記範囲内にあるので、内部部材が、例えばＨＦＣ系冷媒に接触しても、品質の低下が抑制される。その結果、密閉型の冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

前記構成の冷媒圧縮機においては、前記ニトリルゴムは、１００℃におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄ が５０〜１５０の範囲内にあり、硬度が５５°〜８０°の範囲内にあってもよい。

前記構成によれば、ニトリルゴムは、前記ムーニー粘度の範囲および前記硬度の範囲という追加条件を満たしているので、内部部材の種類によっては製造および装着が容易となる。それゆえ、冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記ニトリルゴムは、前記結合アクリロニトリル含有量が４０〜５１重量％の範囲内にあってもよい。

前記構成によれば、結合アクリロニトリル含有量が前記範囲内であれば、ニトリルゴムの物性をより良好なものとすることができる。それゆえ、冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記冷媒が、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒であるか、当該ＨＦＣ系冷媒を含有する混合冷媒であり、前記潤滑油は、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。

前記構成によれば、ニトリルゴムが前記条件１〜３を満たしている場合に、特に、冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記ニトリルゴムは、過酸化物加硫により加硫されたものであってもよい。

前記構成によれば、ニトリルゴムが、前記条件１〜３に加えて、さらに条件４：過酸化物加硫を満たしているので、内部部材が、例えば炭化水素系冷媒に接触しても品質の低下が抑制される。その結果、密閉型の冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

また、前記構成の冷媒圧縮機においては、前記冷媒が、Ｒ６００ａおよびＲ２９０の少なくとも一方の炭化水素系冷媒であるか、当該炭化水素系冷媒を含有する混合冷媒であり、前記潤滑油は、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種であってもよい。

前記構成によれば、ニトリルゴムが前記１〜４の条件を満たしている場合に、特に、冷媒圧縮機の信頼性をより一層良好なものとすることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
［冷媒圧縮機の構成例］
図１の横断面図および図２の縦断面図に示すように、本実施の形態に係る冷媒圧縮機１００は、密閉容器１０、電動要素２０、および圧縮要素３０を備えている。

密閉容器１０は、電動要素２０および圧縮要素３０を内部に収容した状態で密閉する筐体であり、その底部で潤滑油１１が貯留可能となっている。本実施の形態では、この潤滑油１１は、ＩＳＯ粘度分類でＶＧ３〜ＶＧ２２の範囲内、好ましくはＶＧ５〜ＶＧ２２の範囲内の粘度を有するものである。また、密閉容器１０の内外は、吸入管４０で連通されている。

潤滑油１１の具体的な種類は特に限定されないが、本発明では、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種のオイル材料が好ましく用いられる。これらオイル材料は、単独で潤滑油１１として用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせた混合物を潤滑油１１として用いてもよい。

一般的に、冷媒圧縮機１００に用いられる潤滑油１１は、粘度の異なるオイル材料をブレンドして粘度を調整する。そのため、本発明においても、潤滑油１１としては、前記オイル材料を２種類以上ブレンドして、ＶＧ３〜ＶＧ２２の範囲内に入るように調整すればよい。また、粘度がＶＧ３〜ＶＧ２２の範囲内に入るオイル材料を１種類のみ潤滑油１１として用いることもできる。

電動要素２０は、少なくとも固定子２１および回転子２２から構成され、圧縮要素３０を回転駆動する。圧縮要素３０は、電動要素２０とともに一体的に組み立てられており、シリンダーブロック３１、ピストン３２、および吸入マフラー３３を備えている。シリンダーブロック３１は、円筒状の圧縮室３１１を形成するよう設けられている。ピストン３２は、シリンダーブロック３１の内部空間を往復運動するように設けられている。吸入マフラー３３は、圧縮室３１１に連通する消音空間３３１を有している。

吸入マフラー３３は、吸入管４０からの冷媒を導入可能とする吸入口３３２をさらに有している。この吸入口３３２は、吸入管４０の軸心方向から見た投影図において、吸入管４０と重ならない位置（吸入管４０の投影位置から外れた位置）に設けられている。また、吸入口３３２には、ニトリルゴム製のガイド３３３が設けられている。

ガイド３３３は、吸入口３３２から延出するような状態で吸入マフラー３３に固定されている。また、吸入管４０と密閉容器１０との接続個所は、吸入管４０内と密閉容器１０内を連通する開口となっているが、ガイド３３３は、この吸入管４０の開口に対向する位置に配置されている。

それゆえ、吸入管４０から吸入される冷媒は、このガイド３３３を介して吸入口３３２内に導入可能となっている。吸入口３３２は、吸入マフラー３３における冷媒の「導入開口」であるので、吸入マフラー３３内に導入された冷媒は、さらに吸入マフラー３３の消音空間３３１から圧縮室３１１に導入されることになる。

なお、図１および図２に示す冷媒圧縮機１００は一般的な構成であり、前述した密閉容器１０、電動要素２０、圧縮要素３０および吸入管４０以外にも公知の様々な機構または部材等を備えている。また、密閉容器１０、電動要素２０、圧縮要素３０、および吸入管４０の具体的な構成は特に限定されず、公知のものが好適に用いられる。

また、本発明で使用可能な冷媒も特に限定されず、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０等の炭化水素系冷媒；Ｒ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒；これら冷媒に混合可能な他の公知の冷媒；等を挙げることができる。これら冷媒は、１種類のみを用いてもよいし、複数種類を適宜組み合わせた混合物として用いてもよい。なお、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ１３４ａ等は、いずれもＩＳＯ８１７で定義された冷媒番号である。

前記構成の密閉型の冷媒圧縮機１００について、その動作の一例を具体的に説明する。

まず、図１および図２には図示しない外部電源を電動要素２０に接続することにより、電動要素２０に電力が供給されると、当該電動要素２０の回転子２２が回転する。回転子２２の回転に伴って、圧縮要素３０のピストン３２は、シリンダーブロック３１の内部空間で圧縮のための往復運動を行う。

冷媒を吸入する工程では、圧縮要素３０が前記のような動作を行うことで、圧縮室３１１内の圧力が低下する。これにより、密閉容器１０の内部圧力も低下する。図１および図２には図示しないが、吸入管４０には、外部冷凍システムが接続されているので、当該外部冷凍システムからの冷媒は、吸入管４０を通過して、一旦、密閉容器１０内に導入されて、ガイド３３３の前方に開放される。

密閉容器１０内では潤滑油１１が飛散している。それゆえ、多くの冷媒は、飛散した潤滑油１１とともに、吸入管４０に対向するガイド３３３に衝突する。あるいは、液状の冷媒が直接ガイド３３３に衝突する。ここで、ガイド３３３は、吸入マフラー３３の吸入口３３２につながっているので、ガイド３３３に衝突した冷媒（および潤滑油１１）は、圧力の低い吸入口３３２に導かれ、吸入マフラー３３内に吸入される。

吸入マフラー３３に吸入された冷媒は、吸入マフラー３３の消音空間３３１を通過して圧縮要素３０の圧縮室３１１内に吸入される。圧縮室３１１に吸入された冷媒（および潤滑油１１）は、ピストン３２の往復運動により、当該圧縮室３１１内で圧縮される。圧縮された冷媒は、再び、外部冷凍システムに吐出されることになる。

前記構成では、ガイド３３３と吸入管４０とが近接した状態で対向している。それゆえ、外部冷凍システムから導入された冷媒は、比較的低温のまま吸入マフラー３３内に吸入されて、圧縮室３１１内で圧縮される。これにより、冷媒の単位時間内の吸入質量（冷媒循環量）が大きくなる。その結果、冷媒圧縮機１００は良好な効率を実現することができ、外部冷凍システムの冷凍能力を向上させることが可能となる。

［ニトリルゴム製の内部部材］
本実施の形態では、前述したガイド３３３が、冷媒圧縮機１００の内部に設けられる、ニトリルゴム製の内部部材に相当する。

ガイド３３３に用いられるゴム材料は、公知のニトリルゴム、すなわちニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ，アクリロニトリルおよび１，３−ブタジエンの共重合体）であればよいが、本発明においては、不飽和結合を水素化した水素化ニトリルゴム；カルボキシル基変性ニトリルゴム、シリコーン変性ニトリルゴム、マレイン酸変性ニトリルゴム、水酸基変性ニトリルゴム等の変性ニトリルゴムあるいはこれらを水素化したもの；ブタジエンの一部をイソプレンに置き換えたアクリロニトリルーブタジエンーイソプレン共重合体；等も「ニトリルゴム」に含まれるものとする。

また、本発明において、ガイド３３３等の内部部材として用いられるゴム材料は、ニトリルゴムを用いたものであればよく、それゆえ、前述したニトリルゴム以外のゴム材料を含んでいてもよいし、フタル酸エステルを除いて種々の添加剤を含んでいてもよい。したがって、内部部材に用いられるゴム材料は、ニトリルゴムを主成分として含むニトリルゴム組成物であればよい。それゆえ、本明細書においては、「ニトリルゴム製の内部部材」または「ニトリルゴム製のガイド３３３」とは、「ニトリルゴム組成物を用いて製造された内部部材またはガイド３３３」を指すものとする。

ニトリルゴム以外のゴム材料としては、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム等の公知のゴムを挙げることができるが、特に限定されない。

また、添加剤としては、カーボン、タルク、クレー、グラファイトなどの無機充填剤；パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、パラフィンワックス等の加工助剤：酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト等の受酸剤；キノリン系、アミン系、フェノール系等の老化防止剤；フタル酸エステルを除く可塑剤；等が挙げられるが、特に限定されない。

さらに、ニトリルゴムを製造するためには加硫剤が用いられるが、この加硫剤としても公知のものを用いることができる。例えば、加硫剤として硫黄または硫黄系化合物を用いた硫黄加硫、または、加硫剤として有機過酸化物等を用いた過酸化物加硫、もしくは、硫黄加硫および過酸化物加硫の併用を挙げることができる。

過酸化物加硫に用いられる有機化酸化物の具体的な種類は特に限定されず、例えば、アルキル系過酸化物、アシル系過酸化物、ケトンパーオキサイド系過酸化物、ジアシルパーオキサイド系過酸化物、ハイドロパーオキサイド系過酸化物、ジアルキルパーオキサイド系過酸化物、パーオキシケタール系過酸化物、アルキルパーエステル系過酸化物、パーカーボネート系過酸化物等が挙げられる。これら過酸化物は１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。

また、ニトリルゴムの製造に際しては、加硫剤とともに加硫促進剤を併用してもよい。この加硫促進剤としては公知のものを好適に用いることができるが、本発明では、チウラム等の有機化合物については、加硫促進剤として使用しない。この点については後述する。

なお、前述した添加剤の中には加硫促進作用を示すもの（すなわち加硫促進剤としても使用可能な成分）も含まれている（例えば、酸化亜鉛等の受酸剤、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸（加工助剤）等）。それゆえ、これら添加剤が加硫促進剤としても機能する場合には、別途加硫促進剤を添加しなくてもよい。

また、ニトリルゴムの受酸剤として用いられる酸化亜鉛等は、無機化合物系の加硫剤としても使用可能であるが、本発明においては、加硫剤は、前述した硫黄加硫または過酸化物加硫に限定され、これら以外の加硫剤を用いた加硫は行わない。

また、本実施の形態では、ニトリルゴム製の内部部材として、ガイド３３３を例示しているが、本発明はこれに限定されない。本発明における内部部材は、電動要素２０を構成する部材および圧縮要素３０を構成する部材であって、（ｉ）冷媒圧縮機１００の密閉容器１０内に位置しており、（ｉｉ）冷媒、または、冷媒が溶け込んだ潤滑油１１が接触しやすい、（ｉｉｉ）ゴム製の部材またはゴム材料を用いて製造できる部材であれば、どのような部材であってもよい。ガイド３３３以外の内部部材としては、例えば、吸入マフラー３３の吸入口３３２を挙げることができる。すなわち、この吸入口３３２をニトリルゴム製の開口部材とすれば、本発明における内部部材に該当する。

［ニトリルゴムを満たす条件］
ここで、本発明で内部部材（ガイド３３３）に用いられるニトリルゴムは、条件１：加硫促進剤として、硫黄原子、窒素原子、または炭素原子と二重結合を形成し、かつ、硫黄原子または窒素原子と単結合を形成する炭素原子を含む有機化合物を使用せず、かつ、条件２：フタル酸エステルを含まないで製造されたものとなっている。さらに、本発明においては、条件３：ニトリルゴムの結合アクリロニトリルの含有量が３５〜５１重量％の範囲内となっている。

ここで、「硫黄原子、窒素原子、または炭素原子と二重結合を形成し、かつ、硫黄原子または窒素原子と単結合を形成する炭素原子を含む有機化合物」とは、本発明においては、分子構造中に、−Ｃ（＝Ｓ）−Ｎ，−Ｃ（＝Ｎ）−Ｎ，−Ｃ（＝Ｃ）−Ｎ，−Ｃ（＝Ｎ）−Ｓ，−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ等の構造を含む化合物を指す。具体的には、例えば、チウラム（−Ｃ（＝Ｓ）−Ｎ構造および−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ構造を含む）、チアゾール（−Ｃ（＝Ｃ）−Ｎ構造および−Ｃ（＝Ｎ）−Ｓ構造を含む）、チオウレア（−Ｃ（＝Ｓ）−Ｎ構造を含む）、ジチオカルバミン酸（−Ｃ（＝Ｓ）−Ｎ構造および−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ構造を含む）、およびグアニジン（−Ｃ（＝Ｎ）−Ｎ構造を含む）等を挙げることができる。

なお、本発明における「ジチオカルバミン酸」とは、ジチオカルバミン酸の基本構造（Ｎ−Ｃ（＝Ｓ）−Ｓ）を有する化合物を含む。具体的には、種々のジチオカルバミン酸塩は、本発明における「ジチオカルバミン酸」に含まれる。また、本発明における「ジチオカルバミン酸」は、基本構造の窒素原子（Ｎ）に水素原子が２つ結合した「狭義のジチオカルバミン酸（塩）」に限定されず、窒素原子にアルキル基等の有機基が結合したものも含む。

本発明者らの検討によれば、前記条件１〜３を満たすニトリルゴムを用いることにより、フタル酸エステルを含まなくても、ニトリルゴムの耐油性および耐薬品性が良好なものとなる。そのため、ニトリルゴム製の内部部材に冷媒が接触しても、その品質低下を有効に回避することができる。それゆえ、冷媒圧縮機１００の信頼性を維持しつつ、高効率化を実現することができる。

各条件について検討する。まず、条件１については、前記加硫促進剤を用いた場合には、後述する実施例に示すように、ニトリルゴム製の内部部材の表面に付着物の発生が認められる。この付着物は、加硫促進剤の一部が表面にブリードアウトしたものと判断される。したがって、条件１を満たしていないと、ニトリルゴム製の内部部材に加硫促進剤のブリードアウトが生じ、当該内部部材の品質の低下を招くことになる。

また、条件２については、フタル酸エステルを含まないことで、フタル酸エステルに由来する種々の懸念事項を回避することができる。なお、本発明において、ニトリルゴムに含有させないフタル酸エステルとは、オルト−フタル酸とアルコールとのエステルを指し、特定の化合物のみに限定されず、包括的なものとして定義される。フタル酸エステルの代表的なものとしては、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジノルマルオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ブチルベンジル等を挙げられるが、これらに限定されない。

また、条件３については、ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量が３５〜５１重量％の範囲内であれば、ゴムとしての良好な物性を発揮できるとともに、ゴム分子中に、アクリロニトリルに由来するニトリル基（−ＣＮ）が多くなる。これによりニトリルゴムそのものの極性が高くなるので、極性の低い冷媒（または冷媒が混入した潤滑油１１等）に対する親和性が低くなる。その結果、冷媒等がニトリルゴム製の内部部材に過剰に浸透することを抑制することができる。

一方、ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量が３５重量％未満であると、冷媒等が内部部材に過剰に浸透しやすくなり、表面異常の発生を有効に抑制することができない可能性がある。一方、結合アクリロニトリルの含有量が５１重量％を超えると、図３に示すように、ニトリルゴムのガラス転移温度が−１０℃以上となるため、周囲の温度が低下すると脆性が高くなり、ゴムとしての特性が維持できなくなる。したがって、結合アクリロニトリルの含有量は３５〜５１重量％の範囲内であればよく、好ましくは、実施例に示すように、４０〜５１重量％の範囲内であればよい。

次に、密閉容器１０内でのガイド３３３の環境を例に挙げて、前記条件１〜３を満たすニトリルゴムによる、内部部材の品質低下の抑制について具体的に説明する。

前述したように、フタル酸エステルは、ニトリルゴムの可塑剤等として用いられているが、近年では使用が制限されている。ここで、ニトリルゴムに添加されたフタル酸エステルは、可塑剤として機能するだけでなく、冷媒の浸透を防止する機能も有している。すなわち、フタル酸エステルがニトリルゴムに添加されると、鎖状高分子であるニトリルゴムのゴム分子の間隙に入り込んだ状態で保持される。それゆえ、内部部材が冷媒、または、冷媒が溶け込んだ潤滑油１１に接触しても、ゴム分子の間のフタル酸エステルが冷媒の浸透を阻害する。

これに対して、ニトリルゴムにフタル酸エステルを添加しない場合には、ゴム分子の間隙を埋める存在がなくなる。そのため、内部部材が冷媒または潤滑油１１（冷媒を含む）に接触すると、冷媒がゴム分子の間に浸透しやすくなる。その結果、ニトリルゴム製の内部部材の表面に付着物が生じたりブリスター等の材料欠陥が発生したりするおそれがある。これらの表面異常は、内部部材の品質を低下させることになる。

特に、ガイド３３３は、吸入管４０に対向する位置に、当該吸入管４０に近接して設けられている。そのため、吸入管４０から冷媒が導入されると、当該冷媒が直接衝突する。したがって、ガイド３３３は、高濃度の冷媒に高頻度で曝露されることになる。また、冷媒が液体状態のままガイド３３３に衝突すれば、衝突によって冷媒が蒸発する。そのため、ガイド３３３が冷媒の蒸発によって温度が低下することもある。

これに対して、本発明では、内部部材（例えばガイド３３３）は、前述した条件１〜３を満たすニトリルゴムを用いて製造されている。それゆえ、後述する実施例に示すように、冷媒が内部部材に接触しても、当該内部部材に表面異常が発生するおそれを回避できるとともに、条件３により、ニトリルゴム製の内部部材の温度が低下しても、ゴム材料として十分な物性を発揮することもできる。その結果、冷媒圧縮機の信頼性を良好なものとすることができる。特に、本実施の形態では、後述の実施例に示すように、冷媒がＲ１３４ａ等のＨＦＣ系冷媒である場合に、表面異常の発生をより有効に抑制することができる。

さらに本発明においては、ニトリルゴムが、前記の条件１〜３に加えて、追加条件１：１００℃におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄ が５０〜１５０の範囲内にあり、かつ、追加条件２：硬度が５５°〜８０°の範囲内にあることが好ましい。なお、ニトリルゴムのムーニー粘度は、ＪＩＳＫ６３００−１に基づいて測定され、ニトリルゴムの硬度は、ＪＩＳＫ６２５３−３に基づいて測定される。

ニトリルゴムが追加条件１・２を満たせば、当該ニトリルゴムの引張強度等の機械的性質が向上する。それゆえ、内部部材がガイド３３３であれば、その製造および装着が容易となる。したがって、ニトリルゴムが条件１〜３および追加条件１・２を満たすものであれば、表面異常の発生を抑制できることに加え、内部部材の品質も良好なものとすることができる。その結果、冷媒圧縮機１００の信頼性をさらに良好なものとすることができる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、冷媒圧縮機１００の内部部材に用いられるニトリルゴムが、前記条件１〜３を少なくとも満たすものとなっていたが、本実施の形態２では、ニトリルゴムが、条件１〜３に加えて条件４を満たすものとなっている。

なお、本実施の形態で用いられる冷媒圧縮機１００は、前記実施の形態１で説明したものと同じである（図１および図２参照）。また、内部部材に用いられるニトリルゴムの構成も、前記実施の形態１で説明したものと同じである。

本実施の形態では、冷媒が、Ｒ６００ａおよび／またはＲ２９０であるか、これらを含む場合に、前記条件１〜３も加えて、条件４：ニトリルゴムが過酸化物加硫により加硫されたものであると、冷媒の浸透を良好に抑制することができる。

前記実施の形態１では、ニトリルゴムの加硫は、硫黄加硫であっても過酸化物加硫であってもよい。これに対して、本実施の形態では、条件４により加硫を過酸化物加硫に特定している。これにより、後述する実施例に示すように、炭化水素系冷媒がニトリルゴムに浸透しても、表面異常の発生を良好に抑制することができる。

具体的には、条件１〜３を満たすニトリルゴムが、Ｒ６００ａまたはＲ２９０等の炭化水素系溶媒に接触すると、後述する実施例に示すように、付着物およびブリスターの発生は抑制できるものの表面荒れが生じるおそれがある。本実施の形態では、ニトリルゴムが条件４の過酸化物加硫を満たすことで、表面荒れという表面異常の発生も実質的に防止することができる。そのため、ニトリルゴム製の内部部材（ガイド３３３等）の品質低下を有効に回避することができので、信頼性の高い冷媒圧縮機１００を提供することができる。

また、本実施の形態においても、ニトリルゴムは、前記条件１〜４に加えて、前記追加条件１：１００℃におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄ が５０〜１５０の範囲内にあること、並びに、前記追加条件２：硬度が５５°〜８０°の範囲内にあることを満たすことが好ましい。ニトリルゴムが条件１〜４および追加条件１・２の全てを満たせば、冷媒の浸透を一層有効に抑制することができるとともに、内部部材の品質も良好なものとすることができるので、冷媒圧縮機１００の信頼性をさらに良好なものとすることができる。

また、前記実施の形態では、潤滑油１１として好適に使用可能なオイル材料としては、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールを挙げたが、本実施の形態では、これらオイル材料に加えて、鉱油も好適に用いることができる。

なお、前記実施の形態１および本実施の形態２において例示した冷媒圧縮機１００は、図１および図２に示すように、往復動式であるが、本発明はもちろんこれに限定されない。本発明で使用可能な冷媒圧縮機１００は、摺動部、吐出弁等を有する構成であって、例えば、回転式、スクロール式、振動式等であってもよいことはいうまでもない。

本発明について、実施例、比較例および従来例に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、および改変を行うことができる。

（従来例１）
フタル酸エステルを含有し、硫黄加硫で加硫し、加硫促進剤としてチウラムを用いた従来のニトリルゴムを用いて、試料を準備した。このニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量は３２重量％であった。この試料を、Ｒ１３４ａおよびポリオールエステルとともに密閉容器内に封入し、１２５℃、２時間の条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表１に示す。

（比較例１）
フタル酸エステルを含有させず、硫黄加硫で加硫し、加硫促進剤としてチウラムを用いた比較のニトリルゴム（結合アクリロニトリル含有量は３２重量％）を用いて、従来例１と同様の試料を作製した。この試料を従来例１と同じ条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表１に示す。

（実施例１）
ニトリルゴムとして、硫黄加硫で加硫し、フタル酸エステルを含有させず（条件２）、加硫促進剤としてチウラムを含有させず（条件１）、結合アクリロニトリル含有量を４０重量％とした（条件３）ものを用いて、従来例１と同様の試料を作製した。この試料を従来例１と同じ条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表１に示す。

（実施例２）
加硫を硫黄加硫ではなく過酸化物加硫とした以外は、実施例１と同様のニトリルゴムを用いて、従来例１と同様の試料を作製し、従来例１と同様の条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表１に示す。

比較例１の結果を見れば、フタル酸エステルを含有させないだけのニトリルゴムを用いても、試料の表面に付着物が認められた。この付着物をフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）で分析したところ、図４のＩＲスペクトルに示すように、加硫促進剤に特徴的な硫黄−炭素の二重結合（Ｃ＝Ｓ）のピークが認められた。それゆえ、単にフタル酸エステルを含有させないだけ（条件２だけ）では、加硫促進剤（チウラム）の一部が表面にブリードアウトするという問題が生じる。

これに対して、実施例１および２の結果を見れば、フタル酸エステルを含有させない（条件２）とともに、加硫促進剤（チウラム）を使用せず（条件１）、結合アクリロニトリル含有量が３５〜５１重量％の範囲内にある（条件３）ニトリルゴムを用いれば、加硫が硫黄加硫であっても過酸化物加硫であっても、試料に付着物の発生が認められなかった。

したがって、従来例１、比較例１、実施例１および２の結果に基づけば、条件１〜３を満たすニトリルゴムをＨＦＣ系冷媒（Ｒ１３４ａ）に接触させたときには、次のように考察される。

フタル酸エステルを含有しないニトリルゴムを用いた試料（比較例１）では、ゴム分子の間隙に冷媒の浸透を阻害するものが存在しなくなる。特に、Ｒ１３４ａが溶け込んだポリオールエステルは、Ｒ１３４ａの溶け込みによって粘度が低下してゴム分子の間隙に入り込みやすくなる。それゆえ、ゴム分子の間隙に入り込んだＲ１３４ａ、あるいは、ポリオールエステルは、ゴム分子の間隙に先に存在していた加硫促進剤の一部を表面に押し出す。その結果、ニトリルゴム製の試料の表面に付着物が生じたと考えられる。

これに対して、加硫促進剤を使用しないニトリルゴムを用いた試料（実施例１および２）では、加硫促進剤がニトリルゴムの表面に押し出されるようなことがなくなり、付着物がブリードアウトしなくなる。

また、ニトリルゴムの加硫が硫黄加硫であっても（実施例１）過酸化物加硫であっても、（実施例２）いずれも、付着物のブリードアウトは認められなかった。硫黄加硫の場合では、硫黄同士の結合（−Ｓ−Ｓ−）によりゴム分子間に架橋が生成する。一方、過酸化物加硫の場合では、ゴム分子は、炭素同士の結合（−Ｃ−Ｃ−）によりゴム分子間に架橋が生成する。これら２種類の架橋のうち、−Ｃ−Ｃ−結合の方が−Ｓ−Ｓ−結合より結合エネルギーが高い。それゆえ、−Ｓ−Ｓ−結合の架橋を有する実施例１のニトリルゴムにおいて、表面に付着物の発生が防止できれば、当然、−Ｃ−Ｃ−結合の架橋を有する実施例２のニトリルゴムにおいても有効となる。

（従来例２）
フタル酸エステルを含有し、硫黄加硫で加硫し、加硫促進剤としてチウラムを用いた従来のニトリルゴムを用いて、試料を準備した。このニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量は３２重量％であった。この試料を、Ｒ６００ａとともに密閉容器内に封入し、１２５℃、２時間の条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表２に示す。

（比較例２）
フタル酸エステルを含有させず、硫黄加硫で加硫し、加硫促進剤としてチウラムを用いた比較のニトリルゴム（結合アクリロニトリル含有量は３２重量％）を用いて、従来例１と同様の試料を作製した。この試料を従来例２と同じ条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表２に示す。

（比較例３）
ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量を４０重量％とした以外は、比較例２と同様にして試料を作製した。この試料を従来例２と同じ条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表２に示す。

（比較例４）
ニトリルゴムの加硫時に加硫促進剤を用いなかった以外は、比較例３と同様にして試料を作製した。この試料を従来例２と同じ条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表２に示す。

（実施例３）
ニトリルゴムとして、フタル酸エステルを含有させず（条件２）、加硫促進剤としてチウラムを含有させず（条件１）、結合アクリロニトリル含有量を４０重量％とし（条件３）、過酸化物加硫で加硫した（条件４）ものを用いて、従来例２と同様の試料を作製した。この試料を従来例２と同じ条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表２に示す。

（実施例４）
ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量を５１重量％とした以外は、実施例２と同様にして試料を作製した。この試料を従来例２と同様の条件でエージング処理を行った。その後、目視により試料の表面を観察した。その結果を表２に示す。

従来例２および比較例２の結果から明らかなように、ニトリルゴムの試料に曝露させる媒体を、Ｒ１３４ａおよびポリオールエステルからＲ６００ａに代えても、フタル酸エステルを含有させないだけのニトリルゴムを用いれば、試料の表面に付着物が認められるとともに、ブリスターの発生も認められた。

試料の付着物をＦＴ−ＩＲで分析したところ、図５のＩＲスペクトルに示すように、加硫促進剤に特徴的な硫黄−炭素の二重結合（Ｃ＝Ｓ）のピークが認められた。それゆえ、単にフタル酸エステルを含有させないだけ（条件２だけ）では、比較例１の結果と同様に、加硫促進剤（チウラム）の一部が表面にブリードアウトするという問題が生じる。

次に、比較例３の結果を見れば、試料の表面にはブリスターは認められないものの、付着物は認められた。それゆえ、ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量を３２重量％から４０重量％に増加させただけ（条件２、３）では、付着物の発生を有効に回避できないことになる。次に、比較例４の結果を見ると、加硫促進剤（チウラム）を使用しない（条件１〜３）ことで、付着物の発生を回避できるものの、新たな表面異常として、表面荒れが認められた。

ここで、比較例２〜４の結果を比較すれば、フタル酸エステルを含有させずに（条件２）加硫促進剤を使用しない（条件１）ことにより、付着物のブリードアウトを回避できること、ニトリルゴムの結合アクリロニトリル含有量を増加すれば、ブリスターの発生を防止できることが明らかとなった。

結合アクリロニトリル含有量を増加させると、ニトリルゴムのゴム分子において、アクリロニトリルに由来するニトリル基（−ＣＮ）の数が多くなる。ニトリル基は極性を有しているので、ニトリルゴム全体として見ても極性が強くなる。ここで、Ｒ６００ａは炭化水素系冷媒であるため極性が低い。そのため、ニトリルゴムの極性が相対的に高ければ、Ｒ６００ａは、ニトリルゴム材料中への浸透が有効に抑制される。これにより、ブリスターの発生を実質的に防止することができる。

これに対して、実施例３および４の結果を見れば、ニトリルゴムの加硫を硫黄加硫ではなく過酸化物加硫とすると（条件１〜４）、ブリスター、付着物、および表面荒れのいずれも認められなかった。

ニトリルゴムの加硫が硫黄加硫である場合、チウラム等の加硫促進剤を使用しないと、ニトリルゴムの耐油性等が低下する。耐油性が低下すると、Ｒ６００ａ等の炭化水素系冷媒に接触することで、表面荒れが生じやすくなる。これに対して、実施例３および４では、ニトリルゴムの加硫は過酸化物加硫である。前述したように、硫黄加硫では、架橋は硫黄同士の結合（−Ｓ−Ｓ−）であるが、過酸化物加硫では、架橋は、炭素同士の結合（−Ｃ−Ｃ−）である。これら２種類の架橋のうち、−Ｃ−Ｃ−結合の方が−Ｓ−Ｓ−結合より結合エネルギーが高い。それゆえ、実施例３および４ではニトリルゴムの表面荒れを実質的に防止することができる。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以上のように、本発明によれば、信頼性の高い冷媒圧縮機を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用することができる。

１０ 密閉容器
１１ 潤滑油
２０ 電動要素
２１ 固定子
２２ 回転子
３０ 圧縮要素
３１ シリンダーブロック
３２ ピストン
３３ 吸入マフラー
４０ 吸入管
１００ 冷媒圧縮機
３１１ 圧縮室
３３１ 消音空間
３３２ 吸入口
３３３ ガイド

Claims (5)

1. 密閉容器内に、粘度がＶＧ３〜ＶＧ２２の潤滑油を貯留するとともに、電動要素と、当該電動要素によって駆動され、冷媒を圧縮する圧縮要素とを収容し、
   前記冷媒または前記冷媒が溶け込んだ潤滑油が存在する前記密閉容器内に設けられ、前記電動要素を構成する内部部材および前記圧縮要素を構成する内部部材のうち、少なくとも一つの内部部材がゴム材料で構成され、
   当該ゴム材料として、
   加硫促進剤として、硫黄原子、窒素原子、または炭素原子と二重結合を形成し、かつ、硫黄原子または窒素原子と単結合を形成する炭素原子を含む有機化合物を含まない条件と、
   フタル酸エステルを含まない条件と、
   結合アクリロニトリル含有量が４０〜５１重量％の範囲内である条件と、
   １００℃におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄ が５０〜１５０の範囲内にある条件と、
   硬度が５５°〜８０°の範囲内にある条件と、を満たすことにより、
   前記冷媒または前記冷媒が溶け込んだ前記潤滑油に接触することによる表面異常を抑制する、ニトリルゴムを用い、
   さらに、前記内部部材は、前記密閉容器内に前記冷媒を導入する吸入管と前記密閉容器内に設けられる吸入マフラーまたは消音器との間に設けられるガイド、もしくは、前記吸入マフラーの吸入口である、
   冷媒圧縮機。
2. 前記ニトリルゴムは、水素化したものを除くものである、
   請求項１に記載の冷媒圧縮機。
3. 前記冷媒が、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系冷媒であるか、当該ＨＦＣ系冷媒を含有する混合冷媒であり、
   前記潤滑油は、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種である、
   請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
4. 前記ニトリルゴムは、過酸化物加硫により加硫されたものである、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
5. 前記冷媒が、Ｒ６００ａおよびＲ２９０の少なくとも一方の炭化水素系冷媒であるか、当該炭化水素系冷媒を含有する混合冷媒であり、
   前記潤滑油は、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種である、
   請求項４に記載の冷媒圧縮機。

Images