JPH08231972A

JPH08231972A - 冷凍装置

Info

Publication number: JPH08231972A
Application number: JP8001561A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Fukuda; 克美福田; Tadashi Iizuka; 董飯塚; Reiji Naka; 礼司中; Hiroaki Hatake; 裕章畠; Yoshihiko Kenmori; 仁彦権守; Kichiji Honma; 吉治本間
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】フロン１２の代替冷媒であるフロン１３４ａ等
の使用を可能ならしめるフロン規制に対応した優れた冷
凍機油を用いて長期使用に耐え得る信頼性の高い冷媒圧
縮機を備えた冷凍機を実現することにある。【解決手段】本発明の冷凍機に備えられた圧縮機に使用
する冷凍機油は、エステル油、アルキルベンゼン、鉱油
等の冷凍機油に、分子内に２個以上のエポキシ基を保有
するエポキシ化合物を、さらに好ましくはフェノール系
酸化防止剤をも適量添加したものであり、冷媒と油ある
いは冷媒と水との反応により生成する酸をこのエポキシ
基が開環して捕捉し、これによって油の耐冷媒性を大巾
に改善する。油の全酸価の上昇や銅メッキ現象等による
圧縮機摺動部の腐食摩耗や損傷を防止することができ、
信頼性の高い冷媒圧縮機を備えた冷凍機が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍装置に係り、特に
冷媒と比較的高温度で接触しても劣化が少なく、圧縮機
の信頼性を高めるのに好適な冷凍機油組成物を内蔵した
冷媒圧縮機を具備した冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フロンガスによる成層圏のオゾン層破壊
の問題から、分子中に塩素を含むフロン（クロロフルオ
ロカーボン類）が使用規制の対象になっている。規制の
対象となっているフロンは、フロン１１、フロン１２、
フロン１１３、フロン１１４、フロン１１５等で、例え
ば冷蔵庫など冷凍機器の冷凍サイクルに用いられてきた
フロン１２も規制の対象となっている。

【０００３】その代替品としては、フロン２２に代表さ
れる分子中に水素元素を含んだハイドロクロロフルオロ
カーボン系やフロン５０２（フロン２２，４８.８％と
フロン１１５の共沸混合冷媒）等が検討されているが、
これらはフロン１２を１としたときのオゾン破壊係数が
フロン２２で０.０５、フロン５０２が０.３であり、恒
久的には分子中に塩素を含まないハイドロフルオロカー
ボン系が採用される気運にある。フロン１３４ａはその
代表的冷媒である。すなわち、フロン１３４ａはオゾン
破壊係数が０であり、不燃性で、熱力学的特性がフロン
１２と近似しており、冷蔵庫、除湿機などの冷凍装置や
冷媒圧縮機の構造を大巾に変更することなく実用化でき
る利点がある。

【０００４】しかしながら、フロン１３４ａ（ＣＨ₂Ｆ
ＣＦ₃）は化学構造が特異なため非常に特徴的な性質を
有しており、フロン１２の冷凍システムで使用されてき
た冷凍機油である鉱油（ナフテン系油、パラフィン系
油）や合成油のアルキルベンゼンとは全く相溶しないた
め、冷凍サイクル中に油が流出した場合には油戻りが悪
くなり、熱交換機器内に油が滞留して伝熱性能を低下さ
せるとともに、最悪の場合には圧縮機内の油が不足し、
潤滑不良により摺動部の焼付きや異常摩耗を生じるとい
う問題がある。したがって、フロン１３４ａ用の新たな
冷凍機油の開発が必要となっている。

【０００５】フロン１３４ａとの相溶性のある冷凍機油
としては、ポリグリコール系油やエステル系油などが知
られている。例えば特公平１−２５９０９３号公報には
「フロン圧縮機用冷凍機油」として、プロピレングリコ
ールモノエーテルを基油とするものでフロン１３４ａの
圧縮に使用する方法が開示されている。この他に、特公
平１−２５９０９４号公報ではプロピレングリコールの
末端をエーテル化したジエーテルタイプの化合物が、特
公平１−２５９０９５号公報ではプロピレングリコール
とエチレングリコール共重合体のモノエーテルタイプ化
合物などが開示されている。また、雑誌「冷凍第６５
巻、第７５６号、第４７〜５２頁（１９９０年１０月
号）」には「代替フロンＲ−１３４ａ用冷凍機油につい
て」としてエステル油が紹介されている。また、鉱油系
や合成系冷凍機油の熱安定性を向上させるためには、フ
ェニルグリシジルエーテルやアルキレンオキシド化合物
を添加することが知られている。この種の冷凍機油組成
物として関連するものには例えば特開昭５７−１０６９
４号公報を挙げることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ハ
イドロフルオロカーボンのフロン１３４ａ用冷凍機油の
場合、ポリグリコール油では（１）吸湿性が大きい（飽
和水分量１００００〜３００００ｐｐｍ）、（２）電気
絶縁抵抗値が低い（体積抵抗率１０¹²Ω・ｃｍ以下）、
（３）酸化劣化性が大きい、という欠点があり、駆動源
であるモータが一体となった密閉形圧縮機を用いる場合
には、モータコイルや端子部等の絶縁特性を低下させる
恐れがあり、信頼性の点で問題があった。

【０００７】一方、エステル系油ではポリグリコール系
油に比べて、電気絶縁特性（体積抵抗率１０¹²Ω・ｃ
ｍ）及び吸湿特性（飽和水分量１０００〜５０００ｐｐ
ｍ）が改善されるが、それでもフロン１２システムで使
用される冷凍機油である鉱油やアルキルベンゼンの飽和
水分量５０〜１００ｐｐｍに比べると吸湿性が大きく、
エステル油の分子構造上、加水分解は避けられない。し
たがって、水分濃度の高いエステル油を冷凍機油として
用いると、冷凍システム内で最も高温になる圧縮機摺動
部周辺でエステル油が加水分解して有機酸を生成し、冷
凍機油の全酸価が上昇する。これにより、圧縮機摺動材
料の腐食、損傷あるいは銅メッキの生成、さらには粘稠
な金属石けんを生成し摺動部が固渋する、冷凍サイクル
のキャピラリーチューブ内を閉塞する等、圧縮機および
冷凍装置としての長期信頼性を著しく損うことになり改
善が望まれていた。また、冷媒としてハイドロクロロフ
ルオロカーボン系のフロン２２やフロン５０２を用い、
冷凍機油として鉱油やアルキルベンゼンを使用する冷凍
サイクルにおいては、圧縮機摺動部材料表面への銅メッ
キの発生があり、圧縮機の信頼性の点で問題があった。

【０００８】したがって、本発明の目的は上記課題を解
決することにあり、具体的にはフロン１２の代替冷媒で
あるハイドロフルオロカーボン系およびハイドロクロロ
フルオロカーボン系の少なくとも１種の共存下において
も、耐熱安定性，耐摩耗性に優れた冷凍機油組成物を密
閉容器内に充填した冷媒圧縮機を備えた冷凍装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、冷媒が循環
し圧縮される圧縮機内に潤滑油として以下に詳述する冷
凍機油組成物を充填した冷凍圧縮機を備えた冷凍装置に
より達成される。

【００１０】すなわち、冷凍サイクルに用いる圧縮機と
凝縮機と膨張手段と蒸発器とこれらを接続する冷媒配管
により構成された冷凍装置において、前記圧縮機内に貯
溜する冷凍機油を、エステル油、アルキルベンゼン油及
び鉱油からなる群から選択される少なくとも１種の油を
基油とし、これに少なくともエポキシ基を２個以上保有
するエポキシ化合物を含有せしめて構成して成る冷凍装
置によって、達成される。

【００１１】このような冷凍装置としては、冷蔵庫、除
湿機、エアコンデショナに代表される家庭電化品及びシ
ョーケースや飲料品ストッカー等商業用冷凍サイクルを
備えた各種冷凍装置は勿論のこと、カーエアコン、パッ
ケージ型大型エアコンなどあらゆる冷凍サイクルを必要
とする冷凍装置が対象となる。

【００１２】本発明においては、ハイドロフルオロカー
ボン又はハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒が臨界
温度４０℃以上の相当に高い温度条件下で使用されて
も、油と冷媒あるいは油と水の反応を抑止するため、十
分に安定した状態で駆動可能な冷媒圧縮機を備えた冷凍
装置が実現できる。

【００１３】また、上記目的は、冷凍サイクルに用いる
圧縮機と凝縮機と膨張手段と蒸発器とこれらを接続する
冷媒配管により構成された冷凍装置を駆動する方法にお
いて、エステル油、アルキルベンゼン油及び鉱油からな
る群から選択される少なくとも１種の基油と、少なくと
もエポキシ基を２個以上保有するエポキシ化合物とを有
してなる冷凍機油を含む冷媒が、その冷凍サイクル内を
循環するようにしたことを特徴とする冷凍装置の駆動方
法によっても達成される。

【００１４】また、上記目的は、冷凍機中において、ハ
イドロフルオロカーボン系及びハイドロクロロフルオロ
カーボン系の少なくとも１種から成る冷媒中に混和しや
すい冷凍機油の使用方法であって、前記冷凍機油を、エ
ステル油、アルキルベンゼン油及び鉱油からなる群から
選択される少なくとも１種の基油と、前記冷凍機油に対
して重量比で０．０５〜１０％の少なくともエポキシ基
を２個以上保有するエポキシ化合物と、前記冷凍機油に
対して重量比で０．０１〜５％のフェノール系酸化防止
剤とで構成して成る冷凍機油の使用方法によっても達成
される。

【００１５】上記冷凍機油としては、特に、エステル油
は、多価アルコールと有機（脂肪）酸のエステル反応に
より得られるヒンダードエステル油及び多価アルコール
と多塩基酸と有機（脂肪）酸より得られるコンプレック
スエステル油などを対象とするもので、これらを単独も
しくは複合して基油とするものである。

【００１６】なお、上記エポキシ化合物の好ましい含有
量は０．０５〜１０重量％であり、また、好ましいエポ
キシ化合物としては、例えばアルキレングリコールジグ
リシジルエーテル及び脂肪族環状エポキシ化合物の少な
くとも１種を主成分として含有して成るものであり、具
体的には以下に示すような化合物を挙げることができ
る。

【００１７】上記アルキレングリコールジグリシジルエ
ーテルとしては、例えば、下記一般式１（ただし、式中
Ｒ₁はアルキレン基、Ｒ₂はＨ又はアルキル基）、式２
（ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル）、式
３（１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル）
及び式４（ソルビトールポリグリシジルエーテル）の少
なくとも一つで表わされるグリシジルエーテル化合物を
含有して成るものが望ましい。

【００１８】

【化２７】

【００１９】

【化２８】

【００２０】

【化２９】

【００２１】

【化３０】

【００２２】上記脂肪族環状エポキシ化合物としては、
例えば下記式５で表わされる３，４−エポキシシクロヘ
キシルメチル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカル
ボキシレート、式１０で表される環内エポキシ系化合
物、式１１０で表される環内エポキシ＋グリシジルエー
テル系化合物、式１２で表されるグリシジルエステル系
化合物、式１３で表されるヒダントイン系化合物を挙げ
ることができる。

【００２３】

【化３１】

【００２４】

【化３２】

【００２５】

【化３３】

【００２６】

【化３４】

【００２７】

【化３５】

【００２８】また、上記一般式１の中ではＲ₁がＣＨ₂，
Ｒ₂がＨもしくはＣＨ₃から成り、下記式６（エチレン・
プロピレングリコールジグリシジルエーテル）もしくは
式７（プロピレン・ポリプロピレングリコールジグリシ
ジルエーテル）で表わされるエポキシ化合物を含有して
成るものが特に好ましい。

【００２９】

【化３６】

【００３０】

【化３７】

【００３１】本発明におけるエポキシ化合物は上記のと
おり分子中に２個以上のエポキシ基を保有しているとこ
ろに特徴があり、例えばフェニルグリシジルエーテルの
如く分子中にエポキシ基を１個しか保有しないモノエポ
キシ化合物に比べて酸補捉効果が良好である。また、エ
ステル油、アルキルベンゼン油、鉱油の単独もしくは混
合油の基油に対するエポキシ基を２個以上保有するエポ
キシ化合物は、プロピレン・ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテルもしくは３，４−エポキシシクロ
ヘキシルメチル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカ
ルボキシレートが好ましく、基油への混合量は前述した
ように０．０５〜１０重量％、好ましくは０．１〜１重
量％である。

【００３２】また、ここに使用する基油は目的に応じた
粘度範囲のものでよく、本発明の目的を阻害しない範囲
であれば酸化防止剤、極圧剤、消泡剤等を配合しても差
し支えない。特に、酸化防止剤としてフェノール系化合
物を添加することは有効で、油の変質、劣化を防止して
耐久性を保持する上からも積極的に含有させることが望
ましい。わずかでも添加すればそれなりの効果は認めら
れるが、実用的に好ましい含有量は０．０１〜５重量％
である。この種のフェノール系化合物の好ましい例とし
ては、下記式８、９で表される化合物を挙げることがで
きる。これらは単独でも混合しても良い。

【００３３】

【化３８】

【００３４】

【化３９】

【００３５】本発明における臨界温度４０℃以上のハイ
ドロフルオロカーボン系冷媒の例としては、ジフルオロ
メタン（フロン３２）、ペンタフルオルエタン（フロン
１２５）、１，１，２，２−テトラフルオロメタン（フ
ロン１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン
（フロン１３４ａ）、１，１，２−トリフルオロエタン
（フロン１４３ａ）、１，１−ジフルオロエタン（フロ
ン１５２ａ）、モノフルオロエタン（フロン１６１）等
が挙げられる。また、ハイドロクロロフルオロカーボン
系の例としては、ジクロロモノフルオロメタン（フロン
２１）、モノクロロジフルオロメタン（フロン２２）、
モノクロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタン
（フロン１２４）、１−クロロ−１，１，２，２−テト
ラフルオロエタン（フロン１２４ａ）、ペンタフルオロ
エタン（フロン１２５）、１−クロロ−１，１−ジフル
オロエタン（フロン１４２ｂ）、モノクロロジフルオロ
メタン（フロン２２）とモノクロロペンタフルオロエタ
ン（フロン１１５）の共沸混合物（フロン５０２）等が
挙げられる。これらの中で特に１，１，２，２−テトラ
フルオロエタン（フロン１３４）、１，１，１，２−テ
トラフルオロエタン（フロン１３４ａ）、１，１，２−
トリフルオロエタン（フロン１４３）、１，１，１−ト
リフルオロエタン（フロン１４３ａ）は従来のジクロロ
フルオロメタン（フロン１２）に近い沸点を持ってお
り、代替冷媒として好ましい。また、モノクロロジフル
オロメタン（フロン２２）、モノクロロジフルオロメタ
ン（フロン２２）とモノクロロペンタフルオロエタン
（フロン１１５）の共沸混合物（フロン５０２）は、オ
ゾン破壊係数が０ではないが冷媒としての実用実績があ
り、ジクロロフルオロメタン（フロン１２）の短期的な
代替冷媒として有効である。

【００３６】また、これらハイドロフルオロカーボン又
はハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒を単独で用い
る他に２種以上の混合物として用いることも可能であ
る。ところで、冷媒の臨界温度を４０℃以上としたのは
凝縮器での凝縮温度として４０℃以上の冷凍装置を必要
としたことによる。

【００３７】

【作用】エステル油、アルキルベンゼン、鉱油の単独も
しくは混合油にエポキシ基を２個以上保有するエポキシ
化合物を添加することにより、エステル油の場合、加水
分解により生成する有機酸をエポキシ基が補捉し全酸価
の上昇を抑制することにより、圧縮機摺動材料の腐食摩
耗や銅メッキ現象および金属石けんの生成を防止して圧
縮機の正常な性能を確保するものである。すなわち、エ
ステル油が加水分解すると有機酸とアルコールに変る
が、そこにエポキシ基が存在するとそれが開環し有機酸
を補捉するものである。その反応機構は下記の式１４に
示す如くである。

【００３８】

【化４０】

【００３９】また、アルキルベンゼンおよび鉱油とハイ
ドロクロロフルオロカーボン系冷媒の組合せの場合、過
酷な条件下では冷媒が油と反応して塩酸を生成し圧縮機
摺動部材料の腐食摩耗や銅メッキ現象を生じるが、同様
にエポキシ基が開環し塩酸を捕捉して圧縮機の正常な性
能を確保するものである。エポキシ基を分子内に１個保
有するモノグリシジルエーテルでも同様の効果が認めら
れるが、エポキシ基を２個以上保有するグリシジルエー
テルの方がその効果が顕著である。エポキシ基を２個以
上保有するエポキシ化合物の添加量は０．０５〜１０重
量％が好ましく、より好ましくは０．１〜１．０重量％
であり、０．０５％未満では酸捕捉効果が十分ではな
く、１０％を越えると基油の冷凍機油としての機能を阻
害する恐れがあり実用的でなくなる。

【００４０】

【実施例】以下に本発明の代表的な一実施例を示し、更
に具体的に説明する。

【００４１】〈実施例１〜６及び１５〜１８〉この例は
冷凍機油の一例を示すものである。

【００４２】表１に本発明の冷凍機油組成物及び従来品
の比較例について耐冷媒安定性試験結果を示す。ここで
の耐冷媒安定性は次の方法により調べた。

【００４３】内径６ｍｍ、内厚２ｍｍの耐圧ガラス製試
験管中に、供試油を０．５ｍｌ採取し、この中に触媒と
して鉄片、銅片、アルミニウム片を入れ、これをドライ
アイスで冷却して０．５ｍｌのフロン冷媒を採取し溶封
したものを１７５℃又は２００℃で９６０時間加熱し
た。加熱後、ガラス試験管内の油・冷媒混合溶液の色を
ＡＳＴＭ標準色と比較して、油・冷媒間の化学反応の進
行度を評価した。また、鉄片表面に銅が付着するいわゆ
る銅メッキ現象の度合を５段階で目視評価し、銅メッキ
微少（＋）〜鉄片全周銅メッキ（５＋）として表わし
た。さらに、油・冷媒間の化学反応により生成する析出
物の有無を評価した。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１で明らかな如く、本発明の冷凍機油組
成物であるヒンダードタイプエステル油に、式７に示し
たエチレン・プロピレングリコールジグリシジルエーテ
ル（エポキシと表わす）を０．２５重量％添加した実
施例１および式５に示した３，４−エポキシシクロヘキ
シルメチル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカルボ
キシレート（エポキシと表わす）を０．２５重量％添
加した実施例２は、フロン１３４ａとの共存状態におい
て油の変色が少なく、銅メッキおよび析出物がなく、比
較例１で示した同一のヒンダードエステルの上記エポキ
シ添加剤を加えないものの欠点である銅メッキや析出物
の生成を抑制し、油の耐冷媒安定性が大巾に改善されて
いる。

【００４６】また、アルキルベンゼン及びナフテン系鉱
油に上記エポキシ、エポキシをそれぞれ０．２５重
量％添加した実施例３〜６は、フロン２２との共存状態
において、銅メッキおよび析出物がなく、比較例２、３
で示した従来油に比べて耐冷媒安定性が向上しているこ
とが明白である。

【００４７】更にまた、式８に示したフェノール系酸化
防止剤の一つである２，６ジターシャリブチル・パラク
レゾール（以下ＤＢＰＣと略称）を０．２５重量％添加
した実施例１５〜１８は、エポキシおよびエポキシ
を単独で添加したものに比べて、油の耐冷媒安定性がさ
らに向上した。また、この表中には示してないが、式９
で示したフェノール系酸化防止剤も略同等の作用効果を
示した。

【００４８】〈実施例７〜９及び１９〜２２〉表２に本
発明の冷凍機油組成物の加水分解性試験結果を示す。こ
こでの加水分解性は次の方法により調べた。

【００４９】内径１０ｍｍ、肉厚２ｍｍの耐圧ガラス制
試験管中に水分量を３０００ｐｐｍに調整した供試油５
ｍｌを採取し、この中に触媒として鉄片、銅片、アルミ
ニウム片を入れ、これをドライアイスで冷却して２ｍｌ
のフロン１３４ａを採取し溶封したものを１５０℃で７
日及び２１日間加熱した。加熱終了後、ガラス管内の
油、冷媒混合溶液の色、銅メッキの度合を評価したの
ち、ガラス管を開封し、油・冷媒混合溶液の全酸価をＪ
ＩＳ．Ｋ２５０１「石油製品中和価試験方法」に準拠し
て測定した。

【００５０】

【表２】

【００５１】表２で明らかな如く、実施例７〜８で示す
本発明の冷凍機油組成物であるヒンダードエステル油に
式７で示したエチレン・プロピレングリコールジグリシ
ジルエーテル（エポキシ）及び式５で示した３，４−
エポキシシクロヘキシルメチル（３，４−エポキシ）シ
クロヘキサンカルボキシレート（エポキシ）を、それ
ぞれ０．２５重量％添加したものは、フロン１３４ａ共
存下での加熱後の全酸価が比較例４、５に示す添加剤を
入れない油に比べて明らかに低い値を示している。これ
はエステル油が加水分解してできる有機酸を、上記エポ
キシ化合物が有効に捕捉している証拠であり、耐加水分
解性が大巾に改善されている。

【００５２】更にまた、式８に示したフェノール系酸化
防止剤の一つである２，６ジターシャリブチル・パラク
レゾール（ＤＢＰＣ）を０．２５重量％添加した実施例
１９〜２２は、エポキシおよびエポキシを単独で添
加したものに比べて、エステル油の耐加水分解性がさら
に向上した。また、この表中には示してないが、式９で
示したフェノール系酸化防止剤も略同等の作用効果を示
した。

【００５３】〈実施例１０〜１３〉表３に本発明の冷凍
機油組成物の酸化安定度試験結果を示す。酸化安定度試
験はＪＩＳ．Ｋ２５１４「潤滑油酸化安定度試験方法」
に準拠した。

【００５４】

【表３】

【００５５】アルキルベンゼン又はナフテン系鉱油にエ
チレン・プロピレングリコールジグリシジルエーテル
（エポキシ）及び３，４−エポキシシクロヘキシルメ
チル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカルボキシレ
ート（エポキシ）を、それぞれ０．５重量％添加した
ものは、実施例１０〜１３に示すごとく酸化安定度試験
後の全酸価の上昇が比較例６、７で示す従来油に比べ
て、約１／１０以下であり、酸化劣化に対しても有効に
作用することが確認できた。

【００５６】〈実施例１４〉図１は、冷媒圧縮機の要部
断面正面図を、図２は、この冷媒圧縮機を備えた冷凍サ
イクルを模式的に示した冷凍装置の概略図を示したもの
である。図１において、１は油溜めを兼ねた密閉容器に
係るケースであり、このケース１内に電動機部２２と圧
縮機部２３とが収納されている。電動機２２は、固定子
１９と回転子２０とからなり、回転子２０には鋳鉄製の
回転軸４Ａが嵌着されている。回転軸４Ａは、偏心部３
を有し、一端側に中空状に軸穴１７が形設されている。

【００５７】前記固定子１９の巻線部１９ａは、その芯
線がエステルイミド被膜で覆われ、固定子のコア部と巻
線部の間にポリエチレンテレフタレートの電気絶縁フィ
ルムが挿着され、また回転軸４Ａの表面は研削加工によ
り仕上げられている。

【００５８】圧縮機部２３は、鉄系焼結体のシリンダ
２、前記回転軸４Ａの偏心部３に嵌入されシリンダ２の
内側に沿って偏心回転する鋳鉄製ローラ７、このローラ
７に先端が当接し他端がばね９に押されながらシリンダ
２の溝８内を往復運動する高速度鋼製ベーン１０、前記
回転軸４Ａの軸受とシリンダ２の側壁とを兼ね前記シリ
ンダの両端に配設されている鋳鉄又は鉄系焼結体の主軸
受５および副軸受６を主要機構要素としている。

【００５９】副軸受６には、吐出弁２７が具備されてお
り、サイレンサ２８を形成するように吐出カバー２５が
取付けられ、主軸受５、シリンダ２、副軸受６をボルト
２１で締結している。ポンプ室１２は、前記ベーン１０
の背面１１と、シリンダ２の溝８と、主軸受５、副軸受
６とで囲まれて構成されている。主軸受５には、ケース
１内の底部に貯溜した冷媒フロンガスの溶解した冷凍機
油１３をポンプ室１２内へ吸入できる吸込ピース１４が
あり、副軸受６には、ポンプ室１２から冷凍機油１３を
送油管１５へ吐出できる吐出ポート１６がある。前記送
油管１５は、回転軸４Ａの軸穴１７へ冷凍機油１３を供
給し、さらに軸穴１７から分岐穴１８を通して所要の摺
動部へ給油できるようになっている。

【００６０】このようにして構成したロータリ圧縮機の
作用について説明する。

【００６１】圧縮機を運転し、鋳鉄製回転軸４Ａが回転
すると、それに伴って調質鋳鉄製ローラ７が回転し、高
速度鋼製ベーン１０は、ばね９によって押され、ローラ
７に先端を当接しながら鋳鉄又は鉄系焼結体のシリンダ
２の溝８内を往復運動し、冷媒吸込口（図示せず）から
流入した冷媒を圧縮し、冷媒は冷媒吐出口２４を介して
吐出パイプ２９から圧縮機外に吐出される。固定子１９
の巻線部１９ａ及び電気絶縁フィルム（図示せず）は、
冷媒が溶解した冷凍機油中に浸漬もしくは、ミストによ
り吹付けの環境に暴される。

【００６２】上記冷凍機油１３として、前記実施例１〜
１３に例示した組成の冷凍機油を用いて運転したとこ
ろ、油が熱安定性、耐熱性、耐酸化劣化性に優れている
ことから、過酷な条件下で運転しても油劣化による圧縮
機摺動部の損傷、例えば軸受の腐食、焼き付き、電気系
統の絶縁不良の問題等が無くなり、長期にわたり信頼性
の高い運転を可能とする冷媒圧縮機を実現することがで
きた。

【００６３】図２は、冷凍装置の冷凍サイクル構成図を
示したものである。同図において、４０は冷媒圧縮機、
４１は凝縮機、４５は乾燥器、４２は膨張器、４３は蒸
発器を、それぞれ示す。図示のように、冷媒圧縮機４０
は、上記実施例の冷凍機油を充てんしたものであり、低
温、低圧の冷媒ガスを圧縮し、高温、高圧の冷媒ガスを
吐出して凝縮器４１に送る。凝縮器４１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、高圧の冷
媒液となり乾燥器４５で水分を除去されつつ、膨張機構
（例えば膨張弁またはキャピラリチューブ）４２に送ら
れる。膨張機構を通過する高温、高圧の冷媒液は絞り効
果により低温、低圧の湿り蒸気となり蒸発器４３へ送ら
れる。蒸発器４３に入った冷媒は周囲から熱を吸収して
蒸発し、蒸発器４３を出た低温、低圧の冷媒ガスは圧縮
機４０に吸込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。

【００６４】この冷凍サイクルの一例として家庭用電気
冷蔵庫に適用したところ、図１に示した冷媒圧縮機４０
の性能が発揮され、冷凍サイクル内の蒸発器から冷媒圧
縮機４０への油戻りが良く、長期使用に耐え得る信頼性
の高い電気冷蔵庫を実現することができた。すなわち、
以上述べてきたように本発明によれば下記の如き冷凍サ
イクルでの寿命試験により、良好な結果を確認してい
る。

【００６５】寿命試験条件：モータコイル温度１２５
℃、圧縮機の吐出圧力１３Ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、冷凍サイク
ルのキャピラリーチューブ内径０．６５ｍｍ、冷媒Ｒ−
１３４ａ、周囲温度４０℃、冷凍機油としては、実施例
１５及び１７に記載のものを使用した。なお、この試験
は冷蔵庫の実運転の１０年分に相当する。

【００６６】試験結果：比較例としてエポシキ化合物を
含有しない冷凍機油を使用した場合は、約３０日で、キ
ャピラリーチューブ内に金属石ケンが析出し、流路を閉
塞することが確認された。一方、本実施例の場合は、９
０日でも何ら異常が認められなかった。

【００６７】

【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
の冷凍装置は、ハイドロフルオロカーボンやハイドロク
ロロフルオロカーボン系冷媒との組合せに対して、優れ
た熱安定性、耐加水分解性、耐酸化劣化性を有する冷凍
機油を充填した冷媒圧縮機を備えているので、フロン規
制に対応した信頼性の高い状態で長期間冷凍装置の性能
を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉形ロータリ冷媒圧縮機の要部縦断正面図で
ある。

【図２】冷凍装置の冷凍サイクル構成図である。

【符号の説明】

１…ケース、２…シリン
ダ、３…偏心部、４…回転
軸、５…主軸受、６…副軸
受、７…ローラ、８…シリ
ンダの溝、９…ばね、１
０…ベーン、１３…冷凍機油、
１７…軸穴、１９…固定子、
１９ａ…巻線、２０…回転子、
２２…電動機、２３…圧縮機部、
４０…圧縮機、４１…凝縮器、
４２…膨張機構、４３…蒸発器、
４５…乾燥器。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 129:10）Ｃ１０Ｎ 30:00 30:06 30:08 30:10 30:12 40:02 40:30 (72)発明者畠裕章栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者権守仁彦栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者本間吉治茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクルに用いる圧縮機と凝縮機と膨
張手段と蒸発器とこれらを接続する冷媒配管により構成
された冷凍装置において、前記圧縮機内に貯溜する冷凍
機油を、エステル油、アルキルベンゼン油及び鉱油から
なる群から選択される少なくとも１種の油を基油とし、
これに少なくともエポキシ基を２個以上保有するエポキ
シ化合物を含有せしめて構成して成る冷凍装置。
【請求項２】冷凍サイクルに用いる圧縮機と凝縮機と膨
張手段と蒸発器とこれらを接続する冷媒配管により構成
された冷凍装置において、前記圧縮機内に貯溜する冷凍
機油を、エステル油、アルキルベンゼン油及び鉱油から
なる群から選択される少なくとも１種の油を基油とし、
これに少なくともエポキシ基を２個以上保有するエポキ
シ化合物と、フェノール系酸化防止剤とを含有を含有せ
しめて構成して成る冷凍装置。
【請求項３】上記エポキシ化合物の含有量を０.０５〜
１０重量％、フェノール系酸化防止剤の含有量を０.０
１〜５重量％として成る請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】上記フェノール系酸化防止剤が、下記一般
式８及び一般式９の少なくとも一方を満足するフェノー
ル系化合物から成る請求項２記載の冷凍装置。【化１】【化２】
【請求項５】上記フェノール系酸化防止剤を２，６ジタ
ーシャリブチル・パラクレゾールとして成る請求項４記
載の冷凍装置。
【請求項６】冷蔵庫、除湿機、エアコンディショナー、
ショーケース、飲料品ストッカー、パッケージ型エアコ
ンの群から選ばれる冷凍サイクルに適用する請求項１乃
至５いずれか一つに記載の冷凍装置。
【請求項７】冷媒配管に封入される冷媒が、臨界温度４
０℃以上のハイドロフルオロカーボン系及びハイドロク
ロロフルオロカーボン系の少なくとも１種から成る請求
項１乃至６いずれか一つに記載の冷凍装置。
【請求項８】上記エポキシ化合物が、アルキレングリコ
ールジグリシジルエーテル及び脂肪族環状エポキシ化合
物の少なくとも１種を主成分として含有して成る請求項
１乃至７のいずれか一つに記載の冷凍機。
【請求項９】上記アルキレングリコールジグリシジルエ
ーテルが下記一般式１（ただし、式中Ｒ₁はアルキレン
基、Ｒ₂はＨ又はアルキル基）、式２、式３及び式４の
少なくとも一つで表わされるグリシジルエーテル化合物
を含有して成る請求項８記載の冷凍機。【化３】【化４】【化５】【化６】
【請求項１０】上記脂肪族環状エポキシ化合物が、下記
式５で表わされる３，４−エポキシシクロヘキシルメチ
ル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカルボキシレー
ト、式１０で表される環内エポキシ系化合物、式１１で
表される環内エポキシ＋グリシジルエーテル系化合物、
式１２で表されるグリシジルエステル系化合物、及び式
１３で表されるヒダントイン系化合物からなる群から選
択される少なくとも１種のエポキシ化合物から成る請求
項８記載の冷凍機。【化７】【化８】【化９】【化１０】【化１１】
【請求項１１】上記一般式１のＲ₁がＣＨ₂，Ｒ₂がＨも
しくはＣＨ₃から成り、下記式６もしくは式７で表わさ
れるグリシジルエーテル化合物を含有して成る請求項９
記載の冷凍機。【化１２】【化１３】
【請求項１２】冷凍サイクルに用いる圧縮機と凝縮機と
膨張手段と蒸発器とこれらを接続する冷媒配管により構
成された冷凍装置を駆動する方法において、エステル
油、アルキルベンゼン油及び鉱油からなる群から選択さ
れる少なくとも１種の基油と、少なくともエポキシ基を
２個以上保有するエポキシ化合物とを有してなる冷凍機
油を含む冷媒が、その冷凍サイクル内を循環するように
したことを特徴とする冷凍装置の駆動方法。
【請求項１３】冷凍機中において、ハイドロフルオロカ
ーボン系及びハイドロクロロフルオロカーボン系の少な
くとも１種から成る冷媒中に混和しやすい冷凍機油の使
用方法であって、前記冷凍機油を、エステル油、アルキ
ルベンゼン油及び鉱油からなる群から選択される少なく
とも１種の基油と、前記冷凍機油に対して重量比で０．
０５〜１０％の少なくともエポキシ基を２個以上保有す
るエポキシ化合物と、前記冷凍機油に対して重量比で
０．０１〜５％のフェノール系酸化防止剤とで構成して
成る冷凍機油の使用方法。
【請求項１４】上記エポキシ化合物が、アルキレングリ
コールジグリシジルエーテル及び脂肪族環状エポキシ化
合物の少なくとも１種から成る請求項１３記載の冷凍機
油の使用方法。
【請求項１５】上記エポキシ化合物が、下記一般式１
（ただし、式中Ｒ₁はアルキレン基、Ｒ₂はＨ又はアルキ
ル基）、式２、式３及び式４の少なくとも１種の化合物
から成る請求項１３記載の冷凍機油の使用方法。【化１４】【化１５】【化１６】【化１７】
【請求項１６】上記脂肪族環状エポキシ化合物が、下記
の式５の化合物から成る請求項１４記載の冷凍機油の使
用方法。【化１８】
【請求項１７】一般式１の化合物が、下記の式６及び式
７の少なくとも１種の化合物から成る請求項１５記載の
冷凍機油の使用方法。【化１９】ただし、ｎは１〜２２の整数【化２０】ただし、ｎは１〜２０の整数
【請求項１８】上記フェノール系酸化防止剤が、下記一
般式８及び式９の少なくとも１種の化合物から成る請求
項１３記載の冷凍機油の使用方法。【化２１】【化２２】
【請求項１９】上記脂肪族環状エポキシ化合物が、下記
の式１０の化合物から成る請求項１４記載の冷凍機油の
使用方法。【化２３】
【請求項２０】上記脂肪族環状エポキシ化合物が、下記
の式１１の化合物から成る請求項１４記載の冷凍機油の
使用方法。【化２４】
【請求項２１】上記エポキシ化合物が、下記の式１２の
化合物から成る請求項１３記載の冷凍機油の使用方法。【化２５】
【請求項２２】上記エポキシ化合物が、下記の式１３の
化合物から成る請求項１３記載の冷凍機油の使用方法。【化２６】
【請求項２３】冷凍機が、圧縮機と凝縮機と膨張手段と
蒸発器とこれらを接続する冷媒配管と、冷凍サイクル中
を循環する冷媒とで構成されて成る請求項１３乃至２２
いずれか一つに記載の冷凍機油の使用方法。
【請求項２４】圧縮機が、冷凍機油をその底部に貯溜す
る密閉容器と、さらに前記密閉容器内に回転子と固定子
からなるモーターと、前記回転子に嵌着された回転軸
と、この回転軸を介して前記モータに連結された圧縮機
部と、ハイドロフルオロカーボン系及びハイドロクロロ
フルオロカーボン系から選ばれる少なくとも１種の臨界
温度が４０℃以上の冷媒とで構成されて成る請求項２３
記載の冷凍機油の使用方法。