JP5086782B2 - 冷媒圧縮機および冷凍サイクル - Google Patents

Description

本発明は、冷媒圧縮機およびこれを使用した冷凍サイクルに関する。

近年、冷凍サイクルに使用する冷媒は、地球環境保全を目的にＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）から自然系冷媒に移行している。特に、自然系冷媒としての炭化水素は、地球温暖化係数が低いという観点から、冷蔵庫の冷媒としてイソブタンが既に実用化されている。また、炭化水素は、欧州を中心に、冷凍ショーケースやルームエアコンの冷媒としても注目されている。
一方、冷凍サイクルの冷媒圧縮機に使用される冷凍機油は、摺動部の潤滑、シール部の密封、発熱部の冷却、電気的な絶縁等を担う役割を果たしている。そして、冷媒圧縮機の省エネルギー化、小型化、低騒音化、高効率化が要求される昨今では、冷凍機油の使用条件が苛酷となっている。したがって、このような苛酷な使用条件で冷媒圧縮機の信頼性を確保するためには、優れた潤滑性が冷凍機油に要求されることとなる。
従来、自然系冷媒のプロパンを使用する冷媒圧縮機において、ポリアルキレングリコールを冷凍機油として使用したもの（例えば、特許文献１参照）や、鉱油とポリオールエステルとの混合油を冷凍機油として使用したもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
特開２０００−１２９２７５号公報 特開２００２−１９４３６９号公報

しかしながら、ポリアルキレングリコールを冷凍機油として使用した冷媒圧縮機（例えば、特許文献１参照）では、吸湿性の高いポリアルキレングリコールに取り込まれた水分によって冷媒圧縮機内に設けられたエステル系絶縁フィルムが加水分解される恐れがあること、およびポリアルキレングリコール自体の体積抵抗率が低いことから、冷媒圧縮機内での電気的絶縁性が阻害される恐れがある。

また、鉱油とポリオールエステルとの混合油を冷凍機油として使用した冷媒圧縮機（例えば、特許文献２参照）では、冷媒としてのプロパンがこの混合油に溶け込み過ぎるという問題がある。さらに詳しく説明すると、この冷媒圧縮機では、プロパンが溶け込むことで冷凍機油の粘度が低下するために、摺動部での油膜形成が不充分となる。また、プロパンは、ＨＦＣ系冷媒と異なって、フッ素を分子中に含まないので、それ自体の潤滑性も望めない。したがって、この混合油を冷凍機油に使用した冷媒圧縮機では、摺動部の潤滑性が不充分となる。また、プロパンが冷凍機油に溶け込み過ぎると、冷媒圧縮機に封入するプロパンの量を予め増加させる必要があるところ、可燃性ガスであるプロパンの封入量を規制すると冷媒圧縮機が初期の性能を発揮しない場合も起こりうる。
したがって、自然系冷媒であるプロパンを使用した冷媒圧縮機においては、従来の冷媒圧縮機と比較して、電気的絶縁性に優れるとともに、冷凍機油へのプロパンの溶解量を低減することができる冷媒圧縮機が望まれている。

そこで、本発明は、従来の冷媒圧縮機と比較して、電気的絶縁性に優れるとともに、冷媒としてのプロパンの冷凍機油への溶解量を低減することができる冷媒圧縮機、およびこれを使用した冷凍サイクルを提供することを課題とする。

前記課題を解決する本発明は、冷凍機油を貯溜する密閉容器内に、モータとこのモータに回転軸を介して連結されて冷媒を圧縮する圧縮機部とを収納する冷媒圧縮機において、前記冷媒がＲ２９０であり、前記冷凍機油がポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油であると共に、前記混合油における前記ポリオールエステルの割合が４０〜８０質量％であり、前記ポリオールエステルが、次式：
Ｃ−（ＣＨ _２ −Ｏ−ＣＯ−Ｒ ^２ ） _４
（式中、Ｒ ^２ は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）
で示されるもの、またはこの式で示されるものと、次式：
Ｏ−(ＣＨ _２ −Ｃ−（ＣＨ _２ −Ｏ−ＣＯ−Ｒ ^２ ） _３ ) _２
（式中、Ｒ ^２ は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）
で示されるものとの混合物であり、前記混合油の粘度（４０℃）が４０〜１００ｍｍ^２／秒であることを特徴とする。
また、本発明の冷凍サイクルは、このような冷媒圧縮機を備えることを特徴とする。

本発明によれば、電気的絶縁性に優れるとともに、冷媒としてのプロパンの冷凍機油への溶解量を低減することができる冷媒圧縮機、およびこれを使用した冷凍サイクルを提供することができる。

次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態での冷媒圧縮機およびこれを使用した冷凍サイクルは、後記するように、プロパン（Ｒ２９０）を冷媒とし、ポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油を冷凍機油としたことを主な特徴としている。ここでは本実施形態に係る冷媒圧縮機が使用された冷凍サイクルについて説明した後に、この冷媒圧縮機について説明する。ここで参照する図面において、図１は、実施形態に係る冷媒圧縮機が使用された冷凍サイクルの構成説明図である。図２は、冷媒圧縮機の断面図である。

図１に示すように、冷凍サイクルＳ１は、後記する冷媒圧縮機Ｃ、凝縮器１６、減圧装置１７、および蒸発器１８を備えており、冷凍装置用の冷凍サイクルＳ１として構成されている。
この冷凍サイクルＳ１では、冷媒圧縮機Ｃが、低温で低圧の冷媒ガス（プロパンガス）を圧縮し、高温で高圧の冷媒ガスを凝縮器１６に送る。凝縮器１６に送られた冷媒ガスは、その熱を空気中に放出しながら高温で高圧の冷媒液となり、減圧装置１７に送られる。減圧装置１７を通過する高温で高圧の冷媒液は、絞り効果により低温で低圧の湿り蒸気となって蒸発器１８へ送られる。蒸発器１８に入った冷媒は、周囲から熱を吸収して蒸発する。そして、蒸発器１８から出た低温で低圧の冷媒ガスは、冷媒圧縮機Ｃに吸い込まれる。この冷凍サイクルＳ１では、以上の工程が繰り返されることとなる。

次に、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃについて説明する。なお、以下の冷媒圧縮機Ｃの説明において、上下左右の方向は、図２の上下左右の方向を基準とする。
図２に示すように、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃは、冷凍機油１４を貯める油溜めを兼ねた密閉容器１内に、モータ３と、圧縮機部２とが収納されている。そして、モータ３と圧縮機部２とは、クランク軸７で連結されている。なお、クランク軸７は、特許請求の範囲にいう「回転軸」に相当する。
モータ３は、回転子１０と、固定子１１とで主に構成されている。そして、圧縮機部２は、固定スクロール５と、旋回スクロール４と、フレーム６と、オルダムリング８とで主に構成されている。

密閉容器１は、密閉空間を有する略円筒形状を呈しており、その左端側の下方には、密閉容器１の外部から内部に連通するように吸入パイプ９ａが設けられている。この吸入パイプ９ａは、冷凍サイクルＳ１の蒸発器１８（図１参照）側に接続されることによって、冷媒ガスであるプロパン（Ｒ２９０）を蒸発器１８側から吸入することとなる。また、密閉容器１の右端側の上方には、密閉容器１の内部から外部に連通するように吐出パイプ９ｂが設けられている。この吐出パイプ９ｂは、密閉容器１の右側に隔壁１２で区画される吐出室１ｃに連通している。ちなみに、隔壁１２には、小孔１２ａが形成されており、この小孔１２ａによってモータ室１ｂと吐出室１ｃとは連通している。吐出パイプ９ｂは、冷凍サイクルＳ１の凝縮器１６（図１参照）側に接続されることによって、圧縮されたプロパン（Ｒ２９０）を凝縮器１６側に送り出すこととなる。ちなみに、プロパンと相溶性のある後記する冷凍機油１４は、プロパンとともに吐出パイプ９ｂを介して凝縮器１６側に送り出される。そして、送り出された冷凍機油１４は、プロパンとともに吸入パイプ９ａを介して蒸発器１８側から戻されることとなる。

モータ３は、密閉容器１の中ほどに区画されるモータ室１ｂに配置されている。モータ３の回転子１０には、鋳鉄製の後記するクランク軸７が嵌着されている。固定子１１は、回転子１０を取り囲むように密閉容器１の内周面に取り付けられている。ちなみに、固定子１１にマグネットワイヤを巻き付けるためのスロット（図示省略）の表面は、周知のとおり、絶縁フィルムで被覆されており、本実施形態での絶縁フィルムは、エステル系樹脂で形成されている。

次に圧縮機部２について説明する。固定スクロール５は、密閉容器１の左側寄りに配置されることで、密閉容器１の左側に吐出圧力空間１ａを区画している。この固定スクロール５は、後記するように、フレーム６に固定される。固定スクロール５には、旋回スクロール４が噛み合うように配置されることで、固定スクロール５と旋回スクロール４との間には、圧縮室４ａが形成されている。そして、固定スクロール５には、吸入パイプ９ａが圧縮室４ａに連通するように取り付けられている。また、固定スクロール５には、圧縮室４ａから吐出圧力空間１ａに連通する吐出穴５ａが形成されている。

フレーム６は、旋回スクロール４を固定スクロール５との間で覆うように配置されている。このフレーム６の外周部は、密閉容器１の内周面に固定されている。そして、フレーム６は、前記したように固定スクロール５をその外周部で固定している。ちなみに、フレーム６と固定スクロール５には、吐出圧力空間１ａとモータ室１ｂとを連通させる連通穴１ｄが形成されている。

オルダムリング８は、旋回スクロール４とフレーム６との間に配置されている。このオルダムリング８は、周知のとおり、旋回スクロール４側に形成された図示しないオルダム溝と、フレーム６側に形成された図示しないオルダム溝とに摺動自在に配置されることによって、旋回スクロール４の自転を阻止しつつ、公転させるようになっている。

クランク軸７は、密閉容器１の中心を左右方向に延びるように配置されている。クランク軸７には、前記したようにモータ３の回転子が取り付けられることでその軸周りに回転するようになっている。このクランク軸７の左側は、フレーム６に挿通されており、クランク軸７とフレーム６との間には、軸受け１３が配置されている。
クランク軸７の左端には、偏心部７ｃが形成されており、この偏心部７ｃは、旋回スクロール４の背面側（右側）に形成された凹部に回転自在に嵌入されている。そして、クランク軸７の右端は、隔壁１２に回転自在に支持されている。

このようなクランク軸７および偏心部７ｃには、その長さ方向に貫くように軸穴７ａが形成されている。軸穴７ａの左端は、偏心部７ｃが嵌入されている旋回スクロール４の凹部に開口しており、軸穴７ａの右側は、吐出室１ｃに開口している。そして、この軸穴７ａから分岐した小孔７ｂは、軸受け１３に臨んでいる。つまり、冷凍機油１４は、クランク軸７の小孔７ｂを介して軸受け１３に供給されるとともに、偏心部７ｃが嵌入された旋回スクロール４の凹部に供給される。また、冷凍機油１４は、前記した旋回スクロール４の凹部を介して旋回スクロール４の摺動部、オルダムリング８の摺動部等にも行き渡る。その結果、冷凍機油１４は、偏心部７ｃや軸受け１３、前記したその他の摺動部における潤滑、冷却等の役割を担う。そして、冷凍機油１４は、前記したように、軸受け１３の密封を重要な役割とする。

本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃに使用される冷凍機油１４（以下、符号を省略して単に「冷凍機油」と記すことがある）は、ポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油である。

ポリオールエステルとしては、多価アルコールと１価の脂肪酸とから合成され、熱安定性に優れるヒンダードタイプが好ましい。多価アルコールとしては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。１価の脂肪酸としては、例えば、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、２−メチルブタン酸、２−メチルペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、２−エチルヘキサン酸、イソオクタン酸、３，５，５-トリメチルヘキサン酸等が挙げられる。これらの脂肪酸は、所定の多価アルコールに対して、１種類単独で、または２種類以上を選択して使用することができる。

このようなポリオールエステルの中でも、分子中にエステル結合を少なくとも２個保有するものが冷凍機油の基油として好ましく、具体的には、次式（１）、次式（２）または次式（３）で示されるポリオールエステルから選ばれる少なくとも１種であるものが好ましい。

（Ｒ^１−ＣＨ_２）_２−Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_２ ・・・・（１）
（式（１）中、Ｒ^１は、それぞれ独立して水素原子または炭素数１〜３のアルキル基を表し、Ｒ^２は、それぞれ独立して炭素数５〜１２のアルキル基を表す）
（Ｒ^１−ＣＨ_２）−Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_３ ・・・・（２）
（式（２）中、Ｒ^１およびＲ^２は、前記と同義である）
Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_４ ・・・・（３）
（式（３）中、Ｒ^２は、前記と同義である）

ポリアルキレングリコールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリイソピロピレングリコール、ポリエチレングリコール・ポリイソピロピレングリコール共重合体、ポリイソプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコール・ポリイソピロピレングリコール共重合体のモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジエチルエーテル、ポリエチレングリコールジプロピルエーテル、ポリエチレングリコールジブチルエーテル、ポリエチレングリコールメチルエチルエーテル、ポリエチレングリコールメチルプロピルエーテル、ポリエチレングリコールメチルブチルエーテル、ポリエチレングリコールエチルプロピルエーテル、ポリエチレングリコールエチルブチルエーテル、ポリエチレングリコールプロピルブチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールジメチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールジエチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールジプロピルエーテル、ポリイソプロピレングリコールジブチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールメチルプロピルエーテル、ポリイソプロピレングリコールメチルブチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールエチルプロピルエーテル、ポリイソプロピレングリコールエチルブチルエーテル、ポリイソプロピレングリコールプロピルブチルエーテル、１，２−ビス（メトキシポリエチレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（メトキシポリエチレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（メトキシポリエチレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（エトキシポリエチレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（エトキシエチレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（エトキシポリエチレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（プロポキシポリエチレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（プロポキシポリエチレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（プロポキシポリエチレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（ブトキシポリエチレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（ブトキシポリエチレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（ブトキシポリエチレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（メトキシポリイソプロピレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（メトキシポリイソプロピレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（メトキシポリイソプロピレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（エトキシポリイソプロピレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（エトキシポリイソプロピレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（エトキシポリイソプロピレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（プロポキシポリイソプロピレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（プロポキシポリイソプロピレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（プロポキシポリイソプロピレンオキシ）ブチレン、１，２−ビス（ブトキシポリイソプロピレンオキシ）エチレン、１，２−ビス（ブトキシポリイソプロピレンオキシ）プロピレン、１，２−ビス（ブトキシポリイソプロピレンオキシ）ブチレン等が挙げられる。

このようなポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油は、ポリオールエステルの割合が１０〜８０質量％であって、粘度（４０℃）が４０〜１００ｍｍ^２／秒であるものが望ましい。ちなみに、粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３に準拠して測定することができる。

なお、混合油中のポリオールエステルの割合を１０質量％以上とすることによって、冷媒圧縮機Ｃの各摺動部での耐摩耗性を発揮させることができ、摩耗量を低減することができる。また、混合油中のポリオールエステルの割合を８０質量％以下とすることによって、混合油に対するプロパン（Ｒ２９０）の溶解量を低減することができるので、混合油の粘度を高く維持することができ、各摺動部で油膜を充分に形成することができる。
また、混合油の粘度（４０℃）を４０ｍｍ^２／秒以上とすることによって、プロパンが溶解した後においても、後記する潤滑性を良好に維持することができる。そして、圧縮機部２（図１参照）でのシール性も良好に維持することができる。また、混合油の粘度（４０℃）を１００ｍｍ^２／秒以下にすることによって、冷媒圧縮機Ｃ内で混合油の粘性抵抗、摩擦抵抗等によって生じる機械損失が過大となることもないので冷媒圧縮機Ｃの運転効率を良好に維持することができる。

このような冷凍機油には、例えば、潤滑性向上剤、酸化防止剤、酸捕捉剤、消泡剤、金属不活性剤等を添加することができる。ちなみに、酸化防止剤および酸捕捉剤は、前記したポリオールエステルの加水分解を防止するために添加することできる。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤であるＤＢＰＣ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）が好ましい。酸捕捉剤としては、例えば、エポキシ系酸捕捉剤、カルボジイミド系酸捕捉剤等が挙げられる。中でも。脂肪族のエポキシ系酸捕捉剤が好ましい。

以上のような冷媒圧縮機Ｃおよびこれを使用した冷凍サイクルＳ１によれば次のような作用効果を奏する。
本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃでは、ポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油を冷凍機油として使用している。その結果、ポリオールエステルのみからなる冷凍機油を使用した冷媒圧縮機と比較して、冷媒としてのプロパンの溶解量を低減することができる。
したがって、この冷媒圧縮機Ｃでは、冷凍機油の粘度が低下することが避けられるので、前記した各摺動部での油膜形成が充分に行われる。つまり、ＨＦＣ系冷媒と異なって分子中にフッ素含まず、それ自体に潤滑性が期待できない自然系冷媒であるプロパンを使用するものであっても、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃは、前記した各摺動部での良好な潤滑性を確保することができる。

また、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃでは、前記したように、冷凍機油に対するプロパンの溶解量を低減することができるので、冷媒圧縮機に封入するプロパンの量を予め増加させる必要がない。したがって、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃによれば、可燃性のプロパンガスを使用しながらも、より安全性を確保することができる。

また、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃでは、ポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油を冷凍機油として使用しているので、ポリアルキレングリコールのみからなる冷凍機油を使用した冷媒圧縮機と比較して、冷媒圧縮機Ｃ内に使用されるエステル系絶縁フィルムに対する加水分解性が抑制される。しかも、ポリオールエステルは、ポリアルキレングリコールと比較して体積抵抗率が大きいので、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃでは、ポリアルキレングリコールのみからなる冷凍機油よりも体積抵抗率が大きい冷凍機油を使用することになる。したがって、本実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃは、従来の冷媒圧縮機（例えば、特許文献１参照）と比較して、電気的絶縁性に優れる。

また、本実施形態に係る冷凍サイクルＳ１では、冷媒圧縮機Ｃに使用する冷凍機油が、前記したポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油であることから、冷媒としてのプロパンに対して適度な相溶性を示す。その結果、本実施形態に係る冷凍サイクルＳ１は、冷媒圧縮機Ｃへのいわゆる油戻りが良好となる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、冷凍装置用の冷凍サイクルＳ１について説明したが、本発明は空調機用の冷凍サイクルであってもよい。ここで参照する図３は、他の実施形態に係る冷凍サイクルの構成説明図であって、空調機用の冷凍サイクルを示す図である。

図３に示すように、他の実施形態に係る冷凍サイクルＳ２は、前記実施形態に係る冷媒圧縮機Ｃ、凝縮器１６、減圧装置１７、蒸発器１８、および切替え弁１９を備えており、空調機用の冷凍サイクルＳ２として構成されている。

この冷凍サイクルＳ２では、冷媒圧縮機Ｃが、低温で低圧の冷媒ガス（プロパンガス）を圧縮し、切替え弁１９を介して高温で高圧の冷媒ガスを凝縮器１６に送る。凝縮器１６に送られた冷媒ガスは、その熱を空気中に放出しながら高温で高圧の冷媒液となり、減圧装置１７に送られる。減圧装置１７を通過する高温で高圧の冷媒液は、絞り効果により低温で低圧の湿り蒸気となって蒸発器１８へ送られる。蒸発器１８に入った冷媒は、周囲から熱を吸収して蒸発する。そして、蒸発器１８から出た低温で低圧の冷媒ガスは、冷媒圧縮機Ｃに吸い込まれる。この冷凍サイクルＳ２では、以上の工程が繰り返されることで、蒸発器１８側で冷房が実施されることとなる。この冷凍サイクルＳ２で冷房を暖房に切り替える場合には、切替え弁１９によって冷媒ガスの流路が変更されて凝縮器１６と蒸発器１８の作用が入れ替わることとなる。

また、冷媒圧縮機Ｃを使用した冷凍サイクルＳ１，Ｓ２は、ヒートポンプ式の給湯機、電動カーエアコン、自動販売機の温冷機器等の他の冷凍システムに好適に使用することができる。

また、前記実施形態では、スクロール式冷媒圧縮機Ｃについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロータリ式、レシプロ式等の他の方式による冷媒圧縮機であってもよい。

前記実施形態では、横置き用の冷媒圧縮機Ｃを想定して説明したが、本発明は縦置き用の冷媒圧縮機であってもよい。

次に、本発明の冷媒圧縮機、およびこれを使用した冷凍サイクルの作用効果を検証した実施例について説明する。
ここでは先ず表１に示すＮｏ．１からＮｏ．７までの化合物としてのポリオールエステル（表１中、ＰＯＥと略記する）およびポリアルキレングリコール（表１中、ＰＡＧと略記する）を準備した。そして、表１に示す化合物の１５℃における密度（ｇ／ｃｍ^３）、ならびに４０℃および１００℃における粘度（ｍｍ^２／秒）を測定するとともに、これらを冷凍機油として使用した場合の油膜形成性、シール性、粘性抵抗、および油戻り性について評価した。その結果を表１に示す。密度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２４９ 「原油および石油製品―密度試験方法および密度・質量・容量換算表」に規定する、附属書１（Ｉ形浮ひょうのメモリ検査方法）に従って行った。

なお、表１中、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５のポリオールエステル（ＰＯＥ）、ならびにＮｏ．６およびＮｏ．７のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）は、それぞれ以下の化学式で表されるものである。

Ｎｏ．１：
次式（１）および次式(２)で示されるポリオールエステルの混合物
（ＣＨ_３）_２−Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_２ ・・・・（１）
Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_４ ・・・・（２）
（式中、Ｒ^２は、炭素数７のアルキル基を表す）

Ｎｏ．２：
次式（２）で示されるポリオールエステル
Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_４ ・・・・（２）
（式中、Ｒ^２は、炭素数７のアルキル基を表す）

Ｎｏ．３：
次式（３）で示されるポリオールエステル
Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_４ ・・・・（３）
（式中、Ｒ^２は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）

Ｎｏ．４：
次式（３）および次式(４)で示されるポリオールエステルの混合物
Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_４ ・・・・（３）
Ｏ−(ＣＨ_２−Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_３)_２ ・・・・（４）
（式中、Ｒ^２は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）

Ｎｏ．５：
次式（３）および次式(４)で示されるポリオールエステルの混合物
Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_４ ・・・・（３）
Ｏ−(ＣＨ_２−Ｃ−（ＣＨ_２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ^２）_３)_２ ・・・・（４）
（式中、Ｒ^２は、炭素数１７及び１５のアルキル基を表す）

Ｎｏ．６：
次式（５）で示されるアルキレングリコール
ＣＨ_２Ｏ−（Ｃ（ＣＨ_３）ＨＣＨ_２Ｏ）_ｎ―ＣＨ_３・・・・（５）
（平均分子量（Ｍｗ）は約１２００）

Ｎｏ．７：
次式（５）で示されるアルキレングリコール
ＣＨ_２Ｏ−（Ｃ（ＣＨ_３）ＨＣＨ_２Ｏ）_ｎ―ＣＨ_３・・・・（５）
（平均分子量（Ｍｗ）は約１６００）

ちなみに、油膜形成性、シール性、粘性抵抗、および油戻り性についての評価は次の基準で行った。
（油膜形成性およびシール性）
４０℃における粘度が４０ｍｍ^２／秒以下である化合物の油膜形成性およびシール性は、悪いとして表１中「×」と記した。表１中「○」は、シール性が優れているものであり、「△」はやや劣るもののシール性は確保できるものである。
（粘性抵抗）
４０℃における粘度が１００ｍｍ^２／秒を超えると粘性抵抗、摩擦抵抗等の機械損失が増大し、圧縮機効率を低下させることから、１００ｍｍ^２／秒未満である化合物の粘性抵抗は低いとして表１中「○」と記した。また、４０℃における粘度が１００ｍｍ^２／秒の化合物については「△」、１００ｍｍ^２／秒を超える化合物の粘性抵抗は高いとして、「×」と記した。
（油戻り性）
プロパンと相溶性のあるポリオールエステル（ＰＯＥ）については、油戻り性が良好であるとして表１中「○」と記し、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）については、プロパンとの相溶性が乏しいとして表１中「×」と記した。

（実施例１から実施例４、ならびに比較例１および比較例２）
次に、表１に示すＮｏ．１からＮｏ．７までの化合物を表２の質量比（質量％）で混合したポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とポリオールエステル（ＰＯＥ）とからなる冷凍機油を調製した。

なお、実施例１のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、実施例２のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、実施例３のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、実施例４のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、比較例１のポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３ を使用した。
また、比較例２のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用した。

そして、実施例１から実施例４、ならびに比較例１および比較例２のそれぞれで調製した冷凍機油ついて、１５℃における密度（ｇ／ｃｍ^３）、色相（ＡＳＴＭ）、流動点（℃）、４０℃および１００℃における粘度（ｍｍ^２／秒）、酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）、体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、ならびに臨界溶解温度（℃）を測定した。その結果を表２に示す。そして、臨界溶解温度（℃）、および体積抵抗率（Ω・ｃｍ）についてはグラフで併せて示す。図４は、冷凍機油中のポリオールエステルの混合率（質量％）に対する臨界溶解温度（℃）の関係を示すグラフである。図５は、冷凍機油中のポリオールエステルの混合率（質量％）に対する体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の関係を示すグラフである。図４および図５中、「実施例」は「実」と略記し、「比較例」は「比」と略記している。

なお、密度の測定は、前記と同様に、ＪＩＳ Ｋ ２２４９に準拠して行った。色相（ＡＳＴＭ）の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２５８０「石油製品―色試験方法」に従って行った。流動点の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油および石油製品流動点ならびに石油製品曇り点試験方法」に従って行った。粘度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３「原油および石油製品の動粘度試験方法」に従って行った。酸価の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２５０１「石油製品中和価試験方法」に規定する５．１．２電位差滴定法に従って行った。体積抵抗率の測定は、ＪＩＳ Ｃ ２１０１「電気絶縁油試験方法」に規定する体積抵抗率測定試験の方法に従って行った。臨界溶解温度の測定は、ＪＩＳ Ｋ ２２１１「冷凍機油」４．１２（冷媒との相溶性）に従って行った。

表２から明らかなように、密度、色相、流動点、および酸価については実施例１から実施例４、ならびに比較例１および比較例２において殆ど変化がない。粘度（４０℃）についてもプロパンが溶解しない場合には、４０〜１００ｍｍ^２／秒の範囲となっている。
そして、図４に示すように、冷凍機油中のポリオールエステルの混合率が減少するほど、言い換えれば、ポリアルキレングリコールの混合率が増加するほど臨界溶解温度は上昇している。
また、図４に示すように、ポリオールエステルの混合率が８０質量％では完全に冷媒が溶解している状態（＜６０（℃））であった。ポリオールエステルの混合率が６０質量％で臨界溶解温度は−５０℃を示した。完全に溶解した状態では冷媒溶解性の緩和効果が得られないため、ポリオールエステルの混合率は８０質量％未満が好ましいことが確認された。

ちなみに、前記した冷凍装置用の冷凍サイクルＳ１（図２参照）においては、一般に、蒸発器１８で低温度 (−４０℃以下)が要求される。つまり、この冷凍サイクルＳ１では、蒸発器１８でポリオールエステルが分離しない条件設定を考えると、冷凍機油中のポリオールエステルの混合率は４０質量％以上が好ましいことが確認された。

また、前記した空調機用の冷凍サイクルＳ２（図３参照）の蒸発器１８においては、冷房温度で−１０℃以下という温度が要求される。つまり、この冷凍サイクルＳ２では、図４に示すように、冷凍機油の臨界溶解温度が−１０℃以下となるので、冷凍サイクルＳ２の蒸発器１８でポリオールエステルが分離することは回避されることとなる。

図５に示すように、ポリアルキレングリコール単独の冷凍機油（ポリオールエステル０質量％の比較例２参照）の体積抵抗率は、５．６×１０^１０Ω・ｃｍと低い値を示した。そして、冷凍機油中のポリオールエステルの混合率が増加するほど、体積抵抗率は上昇している。したがって、ポリオールエステルを含む冷凍機油を使用した本発明の冷媒圧縮機Ｃ（図２参照）は、ポリアルキレングリコール単独の冷凍機油を使用した従来の冷媒圧縮機（例えば、特許文献１参照）と比較して、電気的絶縁性に優れることが確認された。

（実施例５から実施例８、および比較例３）
次に、表３に示す実施例５から実施例８、および比較例３の質量比（質量％）で混合したポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）とポリオールエステル（ＰＯＥ）とからなる各冷凍機油を調製した。

なお、実施例５のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、実施例６のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、実施例７のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、実施例８のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用し、ポリオールエステル（ＰＯＥ）としては、表１の化合物Ｎｏ．３を使用した。
また、比較例３のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）としては、表１の化合物Ｎｏ．６を使用した。

実施形態に係る冷媒圧縮機が使用された冷凍サイクルの構成説明図である。 冷媒圧縮機の断面図である。 他の実施形態に係る冷凍サイクルの構成説明図であって、空調機用の冷凍サイクルを示す図である。 冷凍機油中のポリオールエステルの混合率（質量％）に対する臨界溶解温度（℃）の関係を示すグラフである。 冷凍機油中のポリオールエステルの混合率（質量％）に対する体積抵抗率（Ω・ｃｍ）の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機部
３ モータ
７ クランク軸（回転軸）
１４ 冷凍機油
Ｃ 冷媒圧縮機
Ｓ１ 冷凍サイクル
Ｓ２ 冷凍サイクル

Claims (2)

1. 冷凍機油を貯溜する密閉容器内に、モータとこのモータに回転軸を介して連結されて冷媒を圧縮する圧縮機部とを収納する冷媒圧縮機において、
   前記冷媒がＲ２９０であり、前記冷凍機油がポリオールエステルとポリアルキレングリコールとの混合油であると共に、
   前記混合油における前記ポリオールエステルの割合が４０〜８０質量％であり、
   前記ポリオールエステルが、次式：
   Ｃ−（ＣＨ _２ −Ｏ−ＣＯ−Ｒ ^２ ） _４
   （式中、Ｒ ^２ は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）
   で示されるもの、またはこの式で示されるものと、次式：
   Ｏ−(ＣＨ _２ −Ｃ−（ＣＨ _２ −Ｏ−ＣＯ−Ｒ ^２ ） _３ ) _２
   （式中、Ｒ ^２ は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）
   で示されるものとの混合物であり、
   前記混合油の粘度（４０℃）が４０〜１００ｍｍ^２／秒であることを特徴とする冷媒圧縮機。
2. 請求項１に記載の冷媒圧縮機を備えることを特徴とする冷凍サイクル。

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