JP2021088991A - 密閉型冷媒圧縮機およびこれを用いた冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低粘度の潤滑油を用いた場合であっても良好な信頼性を実現することが可能な密閉型冷媒圧縮機およびこれを備える冷凍装置を提供する。【解決手段】 密閉型冷媒圧縮機１００は、密閉容器１０１内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮要素１０７と、当該圧縮要素１０７を駆動する電動要素１０６とを備える。密閉容器１０１内には、潤滑油１０３が貯留されるとともに当該潤滑油１０３により潤滑される摺動部を有し、当該密閉容器１０１内に収容される部材には樹脂部材が含まれる。樹脂部材は、当該樹脂部材に含まれるオリゴマー量が、当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下のものである。また、潤滑油１０３は、４０℃での動粘度が０．１ｍｍ2／ｓ〜５．１ｍｍ2／ｓの範囲内であり、かつ、引火点が１１０℃以上である。【選択図】 図１

Description

本発明は、低粘度の潤滑油を用いた良好な信頼性を有する密閉型冷媒圧縮機と、この密閉型冷媒圧縮機を用いた冷凍装置とに関する。

近年、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を少なくする高効率の冷媒圧縮機の開発が進められている。例えば、高効率化を図るために、より低粘度の潤滑油を用いることが提案されている。

例えば、特許文献１および２には、低粘度であり、潤滑性が良く、かつ低温領域での長期安定性に優れた冷凍機用潤滑油組成物として、エステルを含有する特定組成のものが開示されている。これら潤滑油組成物は、いずれも４０℃における動粘度が６〜２８ｍｍ² ／ｓの範囲内となっている。

ところで、密閉型の冷媒圧縮機においては、密閉容器に収容されている内部構成に樹脂製の部材（樹脂部材）が含まれている。この樹脂部材を構成する樹脂すなわち高分子材料には、高分子成分だけでなくオリゴマー等の低分子成分が含まれている。潤滑油としてより低粘度のものを用いると、樹脂部材に含まれるオリゴマー等の低分子成分が潤滑油により抽出され、冷媒圧縮機の信頼性の低下を招くことが知られている。

具体的には、潤滑油により抽出されたオリゴマーは、例えば、吸入リードに付着し、これが高温で炭化するとオイルスラッジとなって吸入リードに堆積するおそれがある。これにより、吸入リードのシール性の低下を招く可能性がある。また、潤滑油により抽出されたオリゴマーが冷凍サイクルの高圧側に送り出されると、冷凍サイクルのキャピラリーチューブを閉塞する可能性がある。これにより、冷媒の循環量の低下を招く可能性がある。

そこで、例えば、特許文献３では、４０℃における動粘度が８ｍｍ² ／ｓ以下の低粘度のオイル（潤滑油）を用いる場合に、樹脂部材に含まれる抽出可能な低分子成分の含有量を０．１重量部以内とする構成が開示されている。なお、特許文献３では、実施例として、４０℃における動粘度が１０ｍｍ² ／ｓ、８ｍｍ² ／ｓ、および５ｍｍ² ／ｓのものを例示している。

特開２００６−１６０７８１号公報 特開２００６−３２８２７５号公報 特開２００７−２３９６３２号公報

最近では、冷媒圧縮機用の潤滑油として、特許文献１〜３に開示される動粘度の範囲の下限を下回る、より低粘度のものを用いることが検討されている。

ここで、より低粘度の潤滑油を用いれば、樹脂部材に含まれるオリゴマーをより抽出しやすくなり、前述した吸入リードのシール性低下、あるいは、キャピラリーチューブの閉塞等が発生する可能性が高くなる恐れがある。その結果、冷媒圧縮機の信頼性がより低下する可能性がある。

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、低粘度の潤滑油を用いた場合であっても良好な信頼性を実現することが可能な密閉型冷媒圧縮機およびこれを備える冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る密閉型冷媒圧縮機は、前記の課題を解決するために、密閉容器内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮要素と、当該圧縮要素を駆動する電動要素とを備え、前記密閉容器内には潤滑油が貯留されるとともに、当該密閉容器内に収容される部材には樹脂部材が含まれ、前記樹脂部材は、当該樹脂部材に含まれるオリゴマー量が、当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下のものであり、前記潤滑油は、４０℃での動粘度が０．１ｍｍ² ／ｓ〜５．１ｍｍ² ／ｓの範囲内であり、かつ、引火点が１１０℃以上である構成である。

前記構成によれば、密閉容器内の樹脂部材のオリゴマー量を限定するとともに、動粘度が前記の範囲内に入り、かつ、引火点の下限が前記値となる潤滑油を用いている。低粘度の潤滑油であっても引火点が相対的に高ければ、樹脂部材に潤滑油が浸透しにくくなるため、樹脂部材からオリゴマーが抽出されにくくなる。そのため、低粘度の潤滑油を用いても、従来よりもオリゴマー量が相対的に多い樹脂部材を用いることが可能になるとともに、オリゴマーの抽出に由来する吸入リードのシール性低下、あるいは、キャピラリーチューブの閉塞等が発生する可能性を有効に抑制することができる。その結果、低粘度の潤滑油を用いた場合であっても密閉型冷媒圧縮機の信頼性を良好なものとすることができる。

また、本発明には、前記構成の密閉型冷媒圧縮機を備える冷凍装置も含まれる。これにより、良好な信頼性を有する冷凍装置を提供することができる。

本発明では、以上の構成により、低粘度の潤滑油を用いた場合であっても良好な信頼性を実現することが可能な密閉型冷媒圧縮機およびこれを備える冷凍装置を提供することができる、という効果を奏する。

本開示の実施の形態１に係る密閉型冷媒圧縮機の代表的な構成の一例を示す概略断面図である。 本開示の実施の形態２に係る冷凍装置の代表的な構成の一例を示す模式図である。

本開示に係る密閉型冷媒圧縮機は、密閉容器内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮要素と、当該圧縮要素を駆動する電動要素とを備え、前記密閉容器内には潤滑油が貯留されるとともに、当該密閉容器内に収容される部材には樹脂部材が含まれ、前記樹脂部材は、当該樹脂部材に含まれるオリゴマー量が、当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下のものであり、前記潤滑油は、４０℃での動粘度が０．１ｍｍ² ／ｓ〜５．１ｍｍ² ／ｓの範囲内であり、かつ、引火点が１１０℃以上である構成である。

前記構成によれば、密閉容器内の樹脂部材のオリゴマー量を限定するとともに、動粘度が前記の範囲内に入り、かつ、引火点の下限が前記値となる潤滑油を用いている。低粘度の潤滑油であっても引火点が相対的に高ければ、樹脂部材に潤滑油が浸透しにくくなるため、樹脂部材からオリゴマーが抽出されにくくなる。そのため、低粘度の潤滑油を用いても、従来よりもオリゴマー量が相対的に多い樹脂部材を用いることが可能になるとともに、オリゴマーの抽出に由来する吸入リードのシール性低下、あるいは、キャピラリーチューブの閉塞等が発生する可能性を有効に抑制することができる。その結果、低粘度の潤滑油を用いた場合であっても密閉型冷媒圧縮機の信頼性を良好なものとすることができる。

前記構成の密閉型冷媒圧縮機においては、前記オリゴマー量は、前記樹脂部材の全重量の０．０１〜１重量％の範囲内である構成であればよい。

前記構成によれば、樹脂部材のオリゴマー量が前記の範囲内であれば、樹脂部材からオリゴマー成分がより抽出されにくくなる。

また、前記構成の密閉型冷媒圧縮機においては、前記オリゴマーは、２量体、３量体、および４量体の単体もしくは少なくともいずれか一つ以上を含む構成であってもよい。

前記構成によれば、オリゴマーが２〜４量体の少なくともいずれか単体であるか、これらいずれか一つ以上含むものであれば、低粘度かつ高引火点の潤滑油により樹脂部材から抽出されにくくなる。

また、前記構成の密閉型冷媒圧縮機においては、前記潤滑油には、添加剤として少なくとも安定剤が、前記潤滑油全量の０．１〜１０重量％の範囲内の含有量で添加されている構成であってもよい。

前記構成によれば、潤滑油に対して少なくとも安定剤を添加することで、潤滑油の安定性を良好なものとすることができ、密閉型冷媒圧縮機の信頼性を向上することができる。

また、前記構成の密閉型冷媒圧縮機においては、前記安定剤が、酸捕捉剤およびフラーレンの少なくとも一方である構成であってもよい。

前記構成によれば、安定剤が酸捕捉剤またはフラーレンもしくはその両方であれば、潤滑油の安定性をより良好なものとすることができ、密閉型冷媒圧縮機の信頼性を向上することができる。

また、前記構成の密閉型冷媒圧縮機においては、前記安定剤がフラーレンであれば、その含有量は、前記潤滑油全量の０．１〜５重量％の範囲内である構成であってもよい。

前記構成によれば、フラーレンを安定剤として添加する場合の含有量が前記の範囲内であれば、フラーレンによる潤滑油の安定性をより良好なものとすることができ、密閉型冷媒圧縮機の信頼性を向上することができる。

また、前記構成の密閉型冷媒圧縮機においては、前記樹脂部材の密度は１．２〜３．０ｇ／ｃｍ³ の範囲内である構成であってもよい。

前記構成によれば、樹脂部材の密度が前記の範囲内であっても、低粘度かつ高引火点の潤滑油により樹脂部材から抽出されにくくなる。

さらに、本開示に係る冷凍装置は、前記いずれかの構成の密閉型冷媒圧縮機を備える構成である。これにより、冷凍装置は、低粘度の潤滑油を用いた場合であっても良好な信頼性を実現する密閉型冷媒圧縮機を備えていることになるので、信頼性に優れる冷凍装置を提供することができる。

以下、本発明の代表的な実施の形態を、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］
まず、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機の代表的な一例について、図１を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００の概略断面図である。

図１に示すように、冷媒圧縮機１００においては、密閉容器１０１内には、冷媒ガス１０２が充填されるとともに、底部には潤滑油１０３が貯留されている。本開示では、冷媒ガス１０２としては、後述するように、例えば、炭化水素系冷媒が用いられ、潤滑油１０３としては、後述するように、低粘度かつ高引火点のものが用いられる。また、密閉容器１０１内には、固定子１０４および回転子１０５からなる電動要素１０６と、これによって駆動される往復式の圧縮要素１０７とが収容されている。

そして、圧縮要素１０７は、クランクシャフト１０８、シリンダーブロック１１２、ピストン１１５等によって構成されている。圧縮要素１０７の構成を以下に説明する。

クランクシャフト１０８は、回転子１０５を圧入固定した主軸部１０９と、主軸部１０９に対し偏心して形成された偏心軸１１０と、から少なくとも構成される。クランクシャフト１０８の下端には潤滑油１０３に連通する給油ポンプ１１１を備えている。

シリンダーブロック１１２は鋳鉄からなり、略円筒形のボアー１１３を形成するとともに、主軸部１０９を軸支する軸受部１１４を備えている。

また、回転子１０５にはフランジ面１１６が形成され、軸受部１１４の上端面がスラスト面１１７になっている。フランジ面１１６と軸受部１１４のスラスト面１１７との間には、スラストワッシャ１１８が挿入されている。フランジ面１１６、スラスト面１１７およびスラストワッシャ１１８でスラスト軸受１１９を構成している。

ピストン１１５はある一定量のクリアランスを保ってボアー１１３に遊嵌され、鉄系の材料からなり、ボアー１１３と共に圧縮室１２０を形成する。また、ピストン１１５は、ピストンピン１２１を介して連結手段であるコンロッド１２２により偏心軸１１０と連結されている。ボアー１１３の端面はバルブプレート１２３で封止されている。

ヘッド１２４は高圧室を形成している。ヘッド１２４は、バルブプレート１２３のボアー１１３の反対側に固定される。サクションチューブ（図示せず）は、密閉容器１０１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス１０２を密閉容器１０１内に導く。サクションマフラー１２５は、バルブプレート１２３とヘッド１２４に挟持される。

電動要素１０６を構成する固定子１０４には、リード線１２６を介してクラスタ１２７が接続されている。また、密閉容器１０１には、当該密閉容器１０１の内外を貫通するターミナル１２８が設けられている。ターミナル１２８にはクラスタ１２７が連結される。これにより、商用電源（図示せず）から電動要素１０６に対して電力が供給される。

本開示に係る冷媒圧縮機１００で用いられる冷媒ガス１０２の種類は特に限定されないが、前述した炭化水素系冷媒が好ましく用いられる。炭化水素系冷媒としては、具体的には、例えば、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ６００（ブタン）、Ｒ１２７０（プロピレン）等が挙げられるが特に限定されない。代表的な炭化水素系冷媒としては、Ｒ６００ａまたはＲ２９０が挙げられる。

また、本開示に係る冷媒圧縮機１００では、後述するように、低粘度かつ高引火点の潤滑油１０３を用いており、この潤滑油１０３は、前記の通り、鉱油および合成油の混合油である。冷媒ガス１０２は、冷媒圧縮機１００を含む冷媒回路（冷凍サイクル、実施の形態２参照）で用いられ、密閉容器１０１内で冷媒ガス１０２と潤滑油１０３とは接触および混合可能な状態で存在する。それゆえ、冷媒ガス１０２および潤滑油１０３は、冷凍サイクル用作動媒体を構成していると見なすこともできる。この冷凍サイクル用作動媒体は、冷媒成分および潤滑油成分に加えて、他の成分を含んでもよい。

ここで、本開示に係る冷媒圧縮機１００においては、密閉容器１０１内に収容されている構成に樹脂部材が含まれている。樹脂部材は、樹脂すなわち高分子で少なくとも構成される部材であれば特に限定されないが、本開示においては、樹脂部材に含まれるオリゴマー量が当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下となっている。代表的な樹脂部材としては、例えば、サクションマフラー１２５、電動要素１０６に装着される絶縁部材、クラスタ１２７等を挙げることができる。なお、樹脂部材の具体的な構成については後述する。

このような構成を有する、本開示に係る冷媒圧縮機１００について、その動作の一例について説明する。まず、商用電源（図示せず）からターミナル１２８およびクラスタ１２７を介して電動要素１０６に電力が供給され、これにより電動要素１０６の回転子１０５が回転する。回転子１０５はクランクシャフト１０８を回転させ、偏心軸１１０の偏心運動が連結手段のコンロッド１２２からピストンピン１２１を介してピストン１１５を駆動する。

ピストン１１５はボアー１１３内を往復運動し、サクションチューブ（図示せず）を通して密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガス１０２をサクションマフラー１２５から吸入し、圧縮室１２０内で圧縮する。潤滑油１０３はクランクシャフト１０８の回転に伴い、給油ポンプ１１１から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑するとともに、ピストン１１５とボアー１１３の間においてはシールを司る。

［潤滑油の構成］
ここで、近年では、さらなる高効率化を図るため、潤滑油１０３としてより粘度の低いものを使用する等の対応が行われている。本開示では、冷媒圧縮機１００に用いられている潤滑油１０３が、前記の通り、低粘度かつ高引火点を有するものである。具体的には、潤滑油１０３における４０℃での動粘度は０．１ｍｍ² ／ｓ〜５．１ｍｍ² ／ｓの範囲内であり、かつ、潤滑油１０３の引火点が１１０℃以上である。

本開示に係る潤滑油１０３の具体的な構成は特に限定されず、前記の動粘度の範囲内であり、引火点が前記下限値以上の物であればよい。代表的には、鉱油、合成油、またはこれらの混合物（混合油）を挙げることができる。また、潤滑油１０３には、鉱油、合成油等の油状物質以外の成分を含有してもよい、したがって、本開示に係る潤滑油１０３は、油状物質を少なくとも含有する潤滑油組成物であってもよい。

本開示に係る潤滑油１０３の代表的な一例としては、鉱油および合成油の混合油を挙げることができる。この混合油は、鉱油が主成分であって合成油が副成分である構成であってもよいし、合成油が主成分であって鉱油が副成分である構成であってもよいし、両者が主成分である構成であってもよい。ここでいう主成分とは、鉱油または合成油が、潤滑油１０３（潤滑油組成物）全体として見たときに「主成分」と判断できる含有量であればよい。同様に、副成分とは、潤滑油１０３（潤滑油組成物）全体として見たときに主成分の油状物質よりも含有量の少ない「副成分」となる含有量であればよい。

本開示においては、潤滑油１０３のより具体的な一例として、鉱油を主成分とし合成油を副生分とする混合油を挙げることができる。潤滑油１０３の全量を１００重量％として見たときに、副成分である合成油の含有量としては、例えば、０．１〜４０．０重量％の範囲内であればよく、１〜３５重量％の範囲内を好ましい一例として挙げることができ、５〜２５重量％の範囲内をより好ましい一例として挙げることができる。また、潤滑油１０３における主成分である鉱油の含有量は合成油よりも多ければよい。例えば、合成油の含有量が、前記の通り、潤滑油１０３全量の４０．０重量％以下であれば、鉱油の含有量は、潤滑油１０３全量の４０．０重量％を超えていればよく、例えば、５０重量％以上であってもよい。

鉱油に対して合成油を配合（ブレンド）することによって、単に潤滑油１０３を低粘度化するだけでなく、潤滑油１０３の引火点が低下しないよう調整することができる。そのため、合成油の含有量を前記の範囲内にすることで、潤滑油１０３の動粘度および引火点の下限を前述した数値範囲に容易に調整することが可能になる。なお、潤滑油１０３を前記の通り低粘度かつ高引火点に調整できるのであれば、潤滑油１０３としては、鉱油を主成分とし合成油を副生分とする混合油に限定されないことは言うまでもない。

潤滑油１０３を構成する鉱油および合成油の種類は特に限定されない。鉱油としては、一般的には、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油が挙げられるが、本開示においては、これらいずれの鉱油が用いられてもよいし、これらが混合して用いられてもよい。また、物性の異なる複数種類のパラフィン系鉱油を組み合わせて用いてもよいし、同様に、物性の異なる複数種類のナフテン系鉱油を組み合わせて用いてもよいし、異なるパラフィン系鉱油の組合せと異なるナフテン系鉱油の組合せとを混合して用いてもよい。

合成油としては、具体的には、例えば、ポリアルファオレフィン油、アルキルベンゼン油、エステル油、エーテル油、ポリアルキレングリコール油、フッ素系合成油、シリコン系合成油等が挙げられるが、特に限定されない。これら合成油は、１種類のみを選択して鉱油に配合してもよいし、複数種類を組み合わせて鉱油に配合してもよい。

これらの中でも、本開示においては、特に、エステル油、エーテル油、ポリアルキレングリコール油、およびアルキルベンゼン油からなる群より選択される少なくともいずれか１種を用いることが好ましい。これら合成油の少なくともいずれか１種を鉱油に配合することで、潤滑油１０３の動粘度および引火点の下限を前記の数値範囲に容易に調整することが可能になる。また、合成油の種類によっては、潤滑油１０３に対して、前述した動粘度および引火点の下限以外の特性を付与することが可能となる。例えば、合成油として極性を有するエステル油を選択して鉱油に配合することで、潤滑油１０３に極性を付与することが可能となる。

本開示においては、少なくとも鉱油および合成油を混合して潤滑油１０３を製造することにより、前記の通り、４０℃における動粘度を０．１ｍｍ² ／ｓ〜５．１ｍｍ² ／ｓの範囲内に調整するとともに、引火点を１１０℃以上に調整している。ここで、潤滑油１０３の４０℃における動粘度は前記の範囲内であれば特に限定されないものの、例えば、０．１ｍｍ² ／ｓ〜４．５ｍｍ² ／ｓの範囲内を好ましい一例として挙げることができ、０．１ｍｍ² ／ｓ以上３．０ｍｍ² ／ｓ未満の範囲内をより好ましい一例として挙げることができる。なお、本開示における動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３に基づいて測定したものである。

潤滑油１０３の４０℃における動粘度が５．１ｍｍ² ／ｓを超えると、潤滑油１０３をより低粘度化していることにならないため、低粘度化による高効率化の効果が十分に得られない。一方、４０℃における動粘度が０．１ｍｍ² ／ｓ未満であれば、潤滑油１０３としての潤滑効果を十分に得られないおそれがある。

同様に、本開示においては、潤滑油１０３の引火点の下限は１１０℃以上であれば特に限定されないものの、例えば、１２０℃以上を好ましい一例として挙げることができ、１５０℃以上をより好ましい一例として挙げることができる。なお、本開示における引火点は、ＪＩＳ Ｋ２２６５に基づいて測定したものである。潤滑油１０３の引火点の下限が１１０℃未満であれば、潤滑油１０３の取扱いに際して火気に対するより厳重な注意が必要になるとともに、特別な保管条件を満たさなければ経時的に粘度が上昇するおそれがある。それゆえ、潤滑油１０３の取扱性が低下する。

具体的には、潤滑油１０３の引火点が低下すれば、潤滑油１０３に含まれる低蒸留成分が多くなる。そのため、通常の条件で保管すると、潤滑油１０３に含まれる低蒸留成分が先に蒸発して粘度が経時的に上昇するおそれがある。一般的な潤滑油１０３は、低真空かつ高温の条件、例えば、１０^-2Ｐａ雰囲気かつ４０〜６０℃の温度範囲で保管するが、潤滑油１０３の引火点が低ければ、このような低真空かつ高温の条件では、低蒸留成分が蒸発して経時的に粘度が上昇する。そのため、化学フィルターを用いた特別な保管条件が必要となる。

ここで、潤滑油１０３においては、４０℃における動粘度の範囲と、引火点の下限値だけでなく、さらに、所定の蒸留特性を満たすことがより好ましい。具体的には、本開示に係る潤滑油１０３は、蒸留範囲が２００〜４００℃の蒸留特性（すなわち初留点が２００℃で終点が４００℃の蒸留特性）を有するものであることが好ましい。なお、本開示における蒸留特性は、ＪＩＳ Ｋ２２５４に基づいて測定したものである。

鉱油は基本的には多数種類の油状物質の混合物であるため、幅広い蒸留特性を有するが、合成油は基本的には合成された単独種類（もしくは数種類）の化合物で構成されているため、その蒸留特性は一点（もしくは数点）に特定される。それゆえ、鉱油に合成油を配合することで、混合油である潤滑油１０３の蒸留特性を前記の蒸留範囲に調整することが可能となる。なお、必要に応じて、鉱油についても前記の蒸留範囲に入るように精製してもよい。

本開示においては、潤滑油１０３が、４０℃における動粘度の範囲および引火点の下限値という基本条件に加えて、前記の蒸留特性という条件を満たしていれば、潤滑油１０３に含まれる低蒸留成分をより少なくすることができる。それゆえ、潤滑油１０３の引火点の低下傾向をより一層有効に抑制できるとともに、潤滑油１０３の安定性も良好なものとすることができる。その結果、潤滑油１０３の取扱性をより一層好適なものとすることができる。

本開示に係る潤滑油１０３は、前記の通り、鉱油および合成油により構成される潤滑油組成物であり、鉱油および合成油以外の他の成分を含んでもよい。具体的な他の成分としては、潤滑油１０３の分野で公知の各種の添加剤を挙げることができる。

具体的な添加剤としては、特に限定されないが、例えば、極圧添加剤、油性剤、消泡剤および安定剤の少なくともいずれかを挙げることができる。鉱油および合成油の混合油に対して、これら添加剤を添加することで、潤滑油１０３の性質を改善し、冷媒圧縮機１００の信頼性を向上することができる。

これら添加剤の添加量（含有量）は特に限定されないが、本開示においては、いずれの添加剤も、潤滑油１０３全量の０．１〜１０重量％の範囲内で添加されていればよい。添加剤の含有量が潤滑油１０３全量の０．１重量％未満であれば、添加剤の種類にもよるが、添加量が少なすぎて添加剤による効果が十分に得られないおそれがある。これに対して、添加剤の含有量が潤滑油１０３全量の１０重量％を超えると、添加剤の種類にもよるが、添加量に見合った添加剤による効果が得られなくなるだけでなく、添加剤の含有量が過剰になることで、潤滑油１０３の他の物性に影響を及ぼすおそれがある。

本開示においては、代表的な添加剤として安定剤を挙げることができる。安定剤の添加により、低粘度かつ高引火点の潤滑油１０３の物性を良好に安定化することができる。本開示においては、安定剤としては、酸捕捉剤またはフラーレンを挙げることができる。安定剤が酸捕捉剤またはフラーレンもしくはその両方であれば、潤滑油１０３の安定性をより良好なものとすることができ、冷媒圧縮機１００の信頼性を向上することができる。

酸捕捉剤は、水または酸素により基油（鉱油および合成油で構成される混合油）が劣化して酸価が上昇することを抑制するために用いられる。酸捕捉剤の添加により基油である混合油の劣化を抑制することで、潤滑油１０３の４０℃における動粘度が前記の範囲内から外れることを有効に抑制することができる。

なお、酸捕捉剤の具体的な種類は特に限定されず、公知のものを好適に用いることができる。また、フラーレンは、潤滑油１０３の引火点の低下を抑制する作用を有するため「引火点低下抑制剤」として用いることができる。それゆえ、フラーレンの添加により潤滑油１０３における引火点をより一層有効に抑制することができる。

安定剤である酸捕捉剤および／またはフラーレンの添加量は、前記の通り、潤滑油１０３全量の０．１〜１０重量％の範囲内であればよい。これら安定剤の添加量（含有量）を前記の範囲内に調整することで、潤滑油１０３の性質を適量の安定剤で改善することができるため、冷媒圧縮機１００の信頼性をより一層向上することができる。特に、安定剤がフラーレンであれば、その含有量は、潤滑油１０３全量の０．１〜５重量％の範囲内であることが好ましい。これにより、フラーレンによる潤滑油１０３の安定性をより良好なものとすることができる。

［樹脂部材の構成］
本開示に係る冷媒圧縮機１００においては、前記の通り、密閉容器１０１内に低粘度かつ高引火点の潤滑油１０３が貯留されているとともに、密閉容器１０１内に収容される部材には樹脂部材が含まれる。この樹脂部材は、含まれるオリゴマー量が、当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下のものである。オリゴマーは、樹脂部材を構成する高分子材料に含まれる低分子成分であり、通常は、高分子材料を構成するモノマーが、相対的に少ない量で重合したものを意味する。オリゴマーの具体的な重合度の範囲については特に明確に規定されているわけではないが、代表的には、重合度が１００以下のもの、あるいは、分子量が１０００未満のものが挙げられる。

本開示においては、樹脂部材に含まれるオリゴマーは、一般的な潤滑油により抽出され得る低重合度の成分であればよく、代表的には、２量体、３量体、および４量体の少なくともいずれかを挙げることができる。これらオリゴマーは単体で含まれてもよいし、もしくは少なくともいずれか一つ以上が含まれてもよい。これらオリゴマーは分子量が特に小さいものであるため、一般的な低粘度の潤滑油であれば、この潤滑油が樹脂部材に浸透することで抽出されやすくなる。しかしながら、本開示においては、潤滑油１０３は、低粘度かつ高引火点であるため、オリゴマーが２〜４量体の少なくともいずれかであっても、樹脂部材から抽出されにくくなる。

樹脂部材に含まれるオリゴマー量の上限は、前記の通り、樹脂部材の全重量の２．５重量％以下であればよいが、樹脂部材の全重量の０．０１〜１重量％の範囲内であればよい。いわゆる低オリゴマータイプの樹脂では、オリゴマーの含有量は全重量の０．２重量％程度とされる。本開示においては、潤滑油１０３が低粘度かつ高引火点のものであるため、低オリゴマータイプの樹脂よりもオリゴマーの含有量が多い樹脂部材であっても、オリゴマーの抽出を有効に抑制することができる。

本開示においては、樹脂部材の密度は特に限定されないが、代表的には、１．２〜３．０ｇ／ｃｍ³ の範囲内であると好ましく、１．３〜１．６ｇ／ｃｍ³ の範囲内であるとより好ましい。一般的には、密度が高くなると潤滑油１０３は樹脂部材に浸透しにくくなるので、オリゴマーが樹脂部材から抽出されにくくなる。言い換えれば、密度の低い樹脂部材であれば、潤滑油１０３によりオリゴマーが抽出されやすくなる。本開示においては、樹脂部材の密度が前記の範囲内のように広くても、樹脂部材から低粘度かつ高引火点の潤滑油１０３によりオリゴマーが抽出されにくくなる。

本開示において、密閉容器１０１内に収容されている代表的な樹脂部材としては、前記の通り、例えば、サクションマフラー１２５、電動要素１０６に装着される絶縁部材、クラスタ１２７等を挙げることができる。これら樹脂部材は、樹脂（高分子）のみで構成されてもよいが、例えば、樹脂以外に繊維材料またはフィラー等の異種材料を含む複合材料であってもよい。例えば、クラスタ１２７としては、ガラス繊維を含有するポリエステル系樹脂で成形された部材を挙げることができる。同様にサクションマフラー１２５も、ガラス繊維を含有するポリエステル系樹脂で成形された部材を挙げることができる。

樹脂部材を構成する樹脂（高分子）としては特に限定されないが、具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（または液晶ポリエステル、ＬＣＰ）等が挙げられる。これら樹脂は、耐熱性、耐冷媒性、耐油性等に優れているため、密閉容器１０１内に収容される樹脂部材の材料として好ましく用いられる。樹脂部材を構成する樹脂材料は、１種類の樹脂であればよいが、２種類以上を適宜組み合わせたポリマーアロイ（ポリマーブレンド）が用いられてもよい。また、樹脂部材を構成する樹脂には、公知の添加剤が含まれてもよい。

樹脂部材に含まれる異種材料としては、前記の通り、繊維材料またはフィラー等が挙げられる。繊維材料としては、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等が挙げられるが特に限定されない。これら繊維材料は、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。フィラーは、粒子状または粉体状であればよいが、短繊維状であってもよい。繊維材料をフィラーと見なす場合もある。具体的なフィラーとしては、シリカ、ケイ酸塩、粘土類、石膏、アルミナ、二酸化チタン、タルク、カーボンブラック等の無機フィラーを挙げることができるが、特に限定されない。

このように、本開示に係る冷媒圧縮機１００においては、密閉容器１０１内の部材に樹脂部材が含まれ、この樹脂部材に含まれるオリゴマー量は、当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下であるとともに、密閉容器１０１内に貯留される潤滑油１０３は、４０℃での動粘度が０．１ｍｍ² ／ｓ〜５．１ｍｍ² ／ｓの範囲内であり、かつ、引火点が１１０℃以上である。これにより、密閉容器１０１内の樹脂部材のオリゴマー量を限定するとともに、動粘度が前記の範囲内に入り、かつ、引火点の下限が前記値となる潤滑油１０３を用いていることになる。

低粘度の潤滑油であっても引火点が相対的に高ければ、樹脂部材に潤滑油１０３が浸透しにくくなるため、樹脂部材からオリゴマーが抽出されにくくなる。そのため、低粘度の潤滑油１０３を用いても、従来よりもオリゴマー量が相対的に多い樹脂部材を用いることが可能になるとともに、オリゴマーの抽出に由来する吸入リードのシール性低下、あるいは、キャピラリーチューブの閉塞等が発生する可能性を有効に抑制することができる。その結果、低粘度の潤滑油１０３を用いた場合であっても冷媒圧縮機１００の信頼性を良好なものとすることができる。

なお、本実施の形態１では、冷媒圧縮機１００は、電動要素１０６が圧縮要素１０７の上方に配置された構成を有するものであるが、本開示に係る冷媒圧縮機は、電動要素１０６が圧縮要素１０７の下方に配置された構成を有するものであってもよいことは言うまでもない。本開示が適用可能な冷媒圧縮機は、前述した潤滑油１０３を用いることが可能な構成であれば、本実施の形態１で説明する作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では、冷媒圧縮機１００は、前記の通りレシプロ式（往復動式）であるが、本開示に係る冷媒圧縮機は、レシプロ式に限定されず、回転式、スクロール式、振動式等のように、公知の他の構成であってもよいことは言うまでもない。本開示が適用可能な冷媒圧縮機は、密閉容器１０１内の部材に樹脂部材が含まれ、かつ、前述した潤滑油１０３を用いることが可能な構成であれば、本実施の形態１で説明する作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施の形態１では、冷媒圧縮機１００は、商用電源によって駆動されるものであるが、本開示に係る冷媒圧縮機は、これに限定されず、例えば、複数の運転周波数でインバータ駆動されるものであってもよい。冷媒圧縮機がこのような構成であっても、密閉容器１０１内の部材に樹脂部材が含まれ、かつ、前述した潤滑油１０３を用いることで、良好な潤滑性が実現できる。それゆえ、各摺動部に給油量が少なくなるような低速運転時、あるいは、電動要素の回転数が増加する高速運転時においても、冷媒圧縮機の信頼性を向上させることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、前記実施の形態１で説明した冷媒圧縮機１００を備える冷凍装置の一例について、図２を参照して具体的に説明する。図２は、前記実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００を備える冷凍装置２００の概略構成を模式的に示している。そのため、本実施の形態２では、冷凍装置２００の基本構成の概略についてのみ説明するが、冷凍装置２００の具体的構成はこれに限定されないことはいうまでもない。

図２に示すように、本実施の形態２に係る冷凍装置２００は、本体２０６、区画壁２０９、および冷媒回路２０１（冷凍サイクル）等を備えている。本体２０６は、断熱性の箱体および扉体等により構成されており、箱体はその一面が開口した構成であり、扉体は箱体の開口を開閉する構成である。本体２０６の内部は、区画壁２０９により物品の貯蔵空間２０７と機械室２０８とに区画される。貯蔵空間２０７内には、図示しない送風機が設けられている。なお、本体２０６の内部は、貯蔵空間２０７および機械室２０８以外の空間等に区画されてもよい。

冷媒回路２０１（冷凍サイクル）は、貯蔵空間２０７内を冷却する構成であり、例えば、前記実施の形態１で説明した冷媒圧縮機１００と、放熱器２０２と、減圧装置２０３と、吸熱器２０４とを備え、これらが環状に配管２０５で接続された構成となっている。吸熱器２０４は、貯蔵空間２０７内に配置されている。吸熱器２０４の冷却熱は、図２の破線の矢印で示すように、図示しない送風機によって貯蔵空間２０７内を循環するように撹拌される。これにより貯蔵空間２０７内は冷却される。

このように、本実施の形態２に係る冷凍装置２００は、前記実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００を含む冷媒回路２０１を備えている。冷媒圧縮機１００は、前記実施の形態１で説明したように、低粘度かつ高引火点の潤滑油１０３を用いているので、高効率化されたものとなっている。

しかも、このような低粘度かつ高引火点の潤滑油１０３であれば、冷媒圧縮機１００の密閉容器１０１内に収容される樹脂部材に浸透しにくいため、樹脂部材からオリゴマーを抽出しにくくなる。そのため、抽出されたオリゴマーに由来する吸入リードのシール性低下、あるいは、キャピラリーチューブの閉塞等が発生する可能性を有効に抑制することができる。これにより冷媒圧縮機１００の信頼性を向上することができる。

このように、本実施の形態２に係る冷凍装置２００は、消費電力を低減することができるので、省エネルギー化を実現することができるとともに、信頼性も向上させることができる。

なお、本実施の形態２で説明した冷凍装置２００は、本開示に係る冷凍装置（本開示に係る冷媒圧縮機を備える冷凍装置）の一例であり、本開示は、この冷凍装置２００に限定されないことはいうまでもない。本開示に係る冷凍装置としては、例えば、冷蔵庫（家庭用、業務用）、除湿器、ショーケース、製氷機、ヒートポンプ式給湯機、ヒートポンプ式洗濯乾燥機、自動販売機、エアーコンディショナー等を挙げることができる。

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。

また、上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、低粘度の潤滑油を用いる冷媒圧縮機と、このような冷媒圧縮機を用いた冷凍装置の分野に広く好適に用いることができる。

１００ 冷媒圧縮機
１０１ 密閉容器
１０２ 冷媒ガス
１０３ 潤滑油
１０４ 固定子
１０５ 回転子
１０６ 電動要素
１０７ 圧縮要素
１２５ サクションマフラー（樹脂部材）
１２７ クラスタ（樹脂部材）
２００ 冷凍装置
２０１ 冷媒回路
２０２ 放熱器
２０３ 減圧装置
２０４ 吸熱器
２０５ 配管

Claims (8)

1. 密閉容器内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮要素と、当該圧縮要素を駆動する電動要素とを備え、
   前記密閉容器内には、潤滑油が貯留されるとともに当該潤滑油により潤滑される摺動部を有し、当該密閉容器内に収容される部材には樹脂部材が含まれ、
   前記樹脂部材は、当該樹脂部材に含まれるオリゴマー量が、当該樹脂部材の全重量の２．５重量％以下のものであり、
   前記潤滑油は、４０℃での動粘度が０．１ｍｍ² ／ｓ〜５．１ｍｍ² ／ｓの範囲内であり、かつ、引火点が１１０℃以上であることを特徴とする、
   密閉型冷媒圧縮機。
2. 前記オリゴマー量は、前記樹脂部材の全重量の０．０１〜１重量％の範囲内であることを特徴とする、
   請求項１に記載の密閉型冷媒圧縮機。
3. 前記オリゴマーは、２量体、３量体、および４量体の単体もしくは少なくともいずれか一つ以上を含むことを特徴とする、
   請求項１または２に記載の密閉型冷媒圧縮機。
4. 前記潤滑油には、添加剤として少なくとも安定剤が、前記潤滑油全量の０．１〜１０重量％の範囲内の含有量で添加されていることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の密閉型冷媒圧縮機。
5. 前記安定剤が、酸捕捉剤およびフラーレンの少なくとも一方であることを特徴とする、
   請求項４に記載の密閉型冷媒圧縮機。
6. 前記安定剤がフラーレンであれば、その含有量は、前記潤滑油全量の０．１〜５重量％の範囲内であることを特徴とする、
   請求項５に記載の密閉型冷媒圧縮機。
7. 前記樹脂部材の密度は１．２〜３．０ｇ／ｃｍ³ の範囲内であることを特徴とする、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の密閉型冷媒圧縮機。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の密閉型冷媒圧縮機を備えていることを特徴とする、冷凍装置。

Images