JPH09189453A - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JPH09189453A
JPH09189453A JP33123895A JP33123895A JPH09189453A JP H09189453 A JPH09189453 A JP H09189453A JP 33123895 A JP33123895 A JP 33123895A JP 33123895 A JP33123895 A JP 33123895A JP H09189453 A JPH09189453 A JP H09189453A
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JP
Japan
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oil
compressor
iron
refrigerant
refrigerating
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Pending
Application number
JP33123895A
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English (en)
Inventor
Takashi Sunaga
高史 須永
Yoshinobu Obokata
芳信 小保方
Masazo Okajima
政三 岡島
Takeo Komatsubara
健夫 小松原
Yasuki Takahashi
康樹 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 HFC系冷媒を使用してもポリオールエステ
ル系油の加水分解によるカルボン酸の発生、及びこれに
伴うスラッジの発生などが抑えられ、長期に亘り安定し
て運転できる耐久性に優れた高性能な冷凍装置を提供す
る。 【解決手段】 特定の多価アルコールと脂肪酸からなる
ポリオールエステル系油を基油とし、この基油に特定量
のトリクレジルフォスフェートと、特定量のグリシジル
エーテルからなるエポキシあるいは特定量のカルボジイ
ミドが添加含有された冷凍機油を用い、圧縮機部を構成
する摺動部材が鉄系材料、アルミニウムとカーボンの複
合材料、セラミック材料などの特定の材料で形成された
密閉電動型圧縮機を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は冷凍装置に関し、
さらに詳しくは、冷媒として1,1,1,2−テトラフ
ルオロエタン(以下R134aという)単体又はR13
4aとジフルオロメタン(以下R−32という)とペン
タフルオロエタン(以下R−125という)との混合冷
媒、R−32とR−125との混合冷媒などのHFC系
冷媒およびこの冷媒と相溶性のある冷凍機油を使用した
密閉電動型圧縮機を使用した冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】冷蔵庫、自動販売機及びショーケース用
の圧縮機は従来冷媒としてジクロロジフルオロメタン
(以下R12という)を多く使用していた。このR12
は、その高いオゾン破壊の潜在性により、大気中に放出
されて地球上空のオゾン層に到達すると、このオゾン層
を破壊する問題からフロン規制の対象となっている。こ
のオゾン層の破壊は冷媒中の塩素基(Cl)により引き
起こされる。そこで、この塩素基を含有しない冷媒、例
えばR32、R125やR134a、あるいはこれらの
混合物が代替冷媒として考えられており、前記R12の
代替冷媒としてR134aなどが冷凍機用として検討さ
れている(例えば、特開平1−271491号公報を参
照)。
【0003】また、空気調和機等は従来冷媒としてクロ
ロジフルオロメンタ(以下R22という)が使用されて
いたが、やはり、オゾン層の破壊の環境問題の観点から
HFC系冷媒が着目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たR134a等のHFC系冷媒は現在使われている鉱物
油やアルキルベンゼン油等の冷凍機油との相溶性が悪
く、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時の分離冷
媒の吸い上げなどから圧縮機の潤滑不良に至る問題があ
った。
【0005】このため、本発明者らはR134a等のH
FC系冷媒と相溶性のある冷凍機油としてポリオールエ
ステル系油を検討した。しかし、このポリオールエステ
ル系油は圧縮機に使用する場合に、圧縮機内部の摺動部
材の摩擦・摩耗で温度が上昇しやすく、その熱により加
水分解したり、酸化鉄などの作用で分解したりして、脂
肪酸や金属石鹸などが生じ、この脂肪酸などにより摺動
部材に腐食を起こさせたり、摩耗によってスラッヂ成分
が発生してキャピラリチューブなどを詰まらせたり、ま
た、これらにより圧縮機の電動要素のマグネットワイヤ
などの有機系材料に悪影響がでるなど、圧縮機の耐久性
を損なう問題があった。
【0006】本発明の目的は、冷媒としてR134a等
のHFC系冷媒を使用し、且つこの冷媒と相溶性のある
ポリオールエステル系油を使用しても、摺動部材の摩擦
熱による熱分解やポリオールエステル系油の加水分解に
よるカルボン酸の発生、及びこれに伴うスラッジの発生
を抑え、摺動部材の腐食の発生やスラッヂによるキャピ
ラリチューブなどの詰りがなく、圧縮機の電動要素のマ
グネットワイヤなどの有機系材料への悪影響などの問題
のない、長期に亘り安定して運転することができる耐久
性に優れた高性能な冷凍装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは冷媒として
HFC系冷媒を用い、HFC系冷媒と相溶性のある冷凍
機油としてポリオールエステル系油を組み合わせて圧縮
機に使用すべく研究を重ねた結果、圧縮機の摺動部材の
摩擦熱によってこの摺動部材を潤滑するポリオールエス
テル系油が加水分解し、生じた脂肪酸で摺動部材が腐食
することが明らかとなり、そして、特定のポリオールエ
ステル系油と特定の添加剤と特定の摺動材料との限定し
た組み合わせによって前記摺動部材で発生する摩擦熱に
よるポリオールエステル系油の熱分解が抑えられること
を見出し、この発明を完成するに至った。
【0008】即ち、耐久試験の結果、例えば、回転式圧
縮機の場合、その摺動部材であるベーンやローラーが激
しく摩耗し、ポリオールエステル系油の全酸価が高くな
り、ローラー表面にピットが発生し、腐食摩耗が起きる
ことが観察された。この原因は、この摺動部材の摩擦熱
によってポリオールエステル系油が加水分解してカルボ
ン酸が発生し、これが鉄系材料を腐食させたり、鉄系材
料と反応して金属石鹸やスラッジとなることが推測でき
た。
【0009】本発明の請求項1の冷凍装置は、密閉容器
内に圧縮機部を収納すると共に、HFC系冷媒とこの冷
媒と相溶性のある冷凍機油を封入した圧縮機、凝縮器、
減圧器、蒸発器を順次冷媒管でつないで冷凍サイクルを
形成した冷凍装置であって、前記冷凍機油はペンタエリ
スリトール(PET)、トリメチロールプロパン(TM
P)、ネオペンチルグリコール(NPG)から選ばれる
多価アルコールと脂肪酸とからなるポリオールエステル
系油を基油とし、この基油に対して0.1〜2.0重量
%のトリクレジルフォスフェート(TCP)と、0.0
1〜10重量%のグリシジルエーテルからなるエポキシ
あるいは0.01〜10重量%のカルボジイミドが添加
含有されており、かつ、前記圧縮機部を構成する摺動部
材が鉄系材料、アルミニウムとカーボンの複合材料、窒
化クロムで表面処理された鉄系材料、セラミック材料か
ら選ばれる材料にて形成されていることを特徴とするも
のである。
【0010】本発明の請求項2の冷凍装置は、請求項1
記載の冷凍装置において、前記冷凍機油がペンタエリス
リトール(PET)と脂肪酸とからなるポリオールエス
テル系油を基油とすることを特徴とするものである。
【0011】本発明の請求項3の冷凍装置は、請求項1
記載の冷凍装置において、前記冷凍機油がトリメチロー
ルプロパン(TMP)と脂肪酸とからなるポリオールエ
ステル系油を基油とすることを特徴とするものである。
【0012】本発明の請求項4の冷凍装置は、請求項1
記載の冷凍装置において、前記冷凍機油がネオペンチル
グリコール(NPG)と脂肪酸とからなるポリオールエ
ステル系油を基油とすることを特徴とするものである。
【0013】本発明の請求項5の冷凍装置は、請求項1
ないし請求項4記載の冷凍装置において、前記圧縮機が
回転式圧縮機であり、前記圧縮機部を構成するローラー
が鉄系材料にて構成され、ベーンが鉄系材料、アルミニ
ウムとカーボンの複合材料、窒化クロムで表面処理され
た鉄系材料から選ばれる材料にて形成されていることを
特徴とするものである。
【0014】本発明の請求項6の冷凍装置は、請求項1
ないし請求項4記載の冷凍装置において、前記圧縮機が
レシプロ式圧縮機であり、前記圧縮機部を構成するピス
トン/シリンダ、回転軸/軸受が鉄系材料、アルミニウ
ムとカーボンの複合材料、窒化クロムで表面処理された
鉄系材料から選ばれる材料にて形成されていることを特
徴とするものである。
【0015】本発明の請求項7の冷凍装置は、密閉容器
内に圧縮機部を収納すると共に、HFC系冷媒とこの冷
媒と相溶性のある冷凍機油を封入した圧縮機、凝縮器、
減圧器、蒸発器を順次冷媒管でつないで冷凍サイクルを
形成した冷凍装置であって、前記冷凍機油はトリメチロ
ールプロパン(TMP)もしくはペンタエリスリトール
(PET)と脂肪酸とからなるポリオールエステル系油
を基油とし、この基油に対して0.1〜2.0重量%の
トリクレジルフォスフェート(TCP)、グリシジルエ
ーテルからなるエポキシまたはカルボジイミドが添加含
有されており、かつ、前記圧縮機部を構成する摺動部材
が鉄系材料、アルミニウムとカーボンの複合材料、窒化
クロムで表面処理された鉄系材料から選ばれる材料にて
形成されていることを特徴とするものである。
【0016】本発明の請求項8の冷凍装置は、請求項7
記載の冷凍装置において、前記圧縮機が回転式圧縮機で
あり、前記圧縮機部を構成するローラーが鉄系材料にて
構成され、ベーンがアルミニウムとカーボンの複合材
料、窒化クロムで表面処理された鉄系材料から選ばれる
材料にて形成されていることを特徴とするものである。
【0017】本発明の請求項9の冷凍装置は、請求項7
記載の冷凍装置において、前記圧縮機がレシプロ式圧縮
機であり、前記圧縮機部を構成するピストン/シリン
ダ、回転軸/軸受が鉄系材料、アルミニウムとカーボン
の複合材料、窒化クロムで表面処理された鉄系材料から
選ばれる材料にて形成されていることを特徴とするもの
である。
【0018】本発明の請求項10の冷凍装置は、請求項
1ないし請求項9記載の冷凍装置において、前記基油に
さらに0.01〜1.0重量%のフェノール系酸化防止
剤が添加含有されていることを特徴とする。
【0019】本発明の請求項11の冷凍装置は、請求項
10記載の冷凍装置において、前記フェノール系酸化防
止剤が、2,6−ジ−t−ブチル−パラクレゾール、
2,6−ジ−t−ブチル−フェノールおよび2,4,6
−トリ−t−ブチル−フェノールからなる群から選ばれ
るものであることを特徴とする。
【0020】本発明の請求項12の冷凍装置は、請求項
1ないし請求項11記載の冷凍装置において、前記基油
にさらに1〜100ppmの銅不活性化剤が添加含有さ
れていることを特徴とする。
【0021】本発明の請求項13の冷凍装置は、請求項
12記載の冷凍装置において、前記銅不活性化剤がベン
ゾトリアゾール系化合物から選ばれるものであることを
特徴とする。
【0022】
【作用】この発明は上記のように構成したことにより、
R134a等のHFC系冷媒との相溶性のあるポリオー
ルエステル系油を冷凍機油として使用したときの摺動部
材の摩擦熱による熱分解やポリオールエステル系油の加
水分解によるカルボン酸などの発生、及びこれに伴うス
ラッジの発生を抑え、摺動部材の腐食の発生やスラッヂ
によるキャピラリチューブなどの詰りがなく、圧縮機の
電動要素のマグネットワイヤなどの有機系材料への悪影
響などの問題のない、長期に亘り安定して運転すること
ができる耐久性に優れた高性能な冷凍装置を提供でき
る。このポリオールエステル系油には、長期保存下の酸
化劣化を防止する目的で、添加剤としてフェノール系酸
化防止剤を加えることが好ましく、その量は0.01〜
1.0重量%、さらに好ましくは0.05〜0.3重量
%である。酸化防止剤としては、2,6−ジ−t−ブチ
ル−パラクレゾール、2,6−ジ−t−ブチル−フェノ
ール、2,4,6−トリ−t−ブチル−フェノール等を
用いることができる。また、このポリオールエステル系
油には、必要に応じてベンゾトリアゾール系の銅不活性
化剤を加えることが好ましく、その量は1〜100pp
m、さらに好ましくは5〜50ppmである。ベンゾト
リアゾール系の銅不活性化剤としては例えば、具体的に
は5−メチル−1H−ベンゾトリアゾール、1−ジオク
チルアミノメチルベンゾトリアゾール等を用いることが
できる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下本発明を図1〜6に基づいて
説明する。図1に、蒸発気化したHFC系冷媒を圧縮し
て凝縮器に吐出する密閉電動型圧縮機a、同冷媒を凝縮
液化する凝縮器b、同冷媒の圧力を減じるキャピラリチ
ューブc、液化冷媒を蒸発させる蒸発器dなどを順次冷
媒管でつないで形成した本発明の冷凍装置の冷凍サイク
ルを示す。上記の密閉電動型圧縮機aの形式は特に限定
されず、具体的には、回転式圧縮機、レシプロ式圧縮
機、振動式圧縮機、マルチベーン式回転式圧縮機、スク
ロール式圧縮機などを例示することができる。以下、本
発明を図2〜3に示す回転式圧縮機および図4に示すレ
シプロ式圧縮機の場合について説明する。
【0024】図2は、回転式圧縮機の縦断面図である。
図3は、回転式圧縮機の横断面図である。図2及び図3
において、1は密閉容器で、この容器内には上側に電動
要素2が、下側にこの電動要素によって駆動される回転
圧縮要素3が夫々収納されている。電動要素2は有機系
材料で絶縁された巻線4を有する固定子5とこの固定子
の内側に設けられた回転子6とで構成されている。回転
圧縮要素3はシリンダ7と、回転軸8の偏心部9によっ
てシリンダ7の内壁に沿って回転させるローラー10
と、このローラーの周面に圧接されてシリンダ7内を吸
込側と吐出側とに区画するようにバネ11で押圧される
ベーン12と、シリンダ7の開口を封じるとともに、回
転軸8を軸支する上部軸受13及び下部軸受14とで構
成されている。
【0025】そして、上部軸受13にはシリンダ7の吐
出側と連通する吐出孔15が設けられている。また、上
部軸受13には吐出孔15を開閉する吐出弁16と、こ
の吐出弁を覆うように吐出マフラ17とが取付けられて
いる。
【0026】ローラー10は下述するように鋳鉄等の鉄
系材料で形成されており、ベーン12は鉄系材料、アル
ミニウムとカーボンの複合材料、窒化クロムで表面処理
された鋼などの鉄系材料で形成されている。
【0027】密閉容器1内の底部にはHFC系冷媒、例
えば、R134aとR32とR125との3種混合冷媒
あるいはR32とR125との2種混合冷媒が封入され
ており、この冷媒と相溶性のある冷凍機油であるペンタ
エリスリトール(PET)やトリメチロールプロパン
(TMP)あるいはネオペンチルグリコール(NPG)
などの多価アルコールと、脂肪酸とからなるポリオール
エステル系油を基油とし、この基油に対して0.1〜
2.0重量%のトリクレジルフォスフェート(TCP)
からなるリン酸トリエステルや0.01〜10重量%の
グリシジルエーテルからなるエポキシあるいは0.01
〜10重量%のカルボジイミドが添加含有されたオイル
18が封入されている。
【0028】尚、エポキシであるグリシジルエーテル
は、ヘキシルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシル
グリシジルエーテル、イソオクタデシルグリシジルエー
テル等の群から選ばれる。
【0029】そして、オイル18は回転圧縮要素3の摺
動部材であるローラー10とベーン12との摺動面を潤
滑している。
【0030】回転圧縮要素3のシリンダ7内に流入して
ローラー10とベーン12との協働で圧縮される冷媒は
上述のようにポリオールエステル系油のオイル18との
相溶性のある例えば製R407C[R134aとR32
とR125との混合冷媒]、R410A[R32とR1
25との混合冷媒]などである。
【0031】19は密閉容器1に取付けてシリンダ7の
吸込側に冷媒を案内する吸込管、20は密閉容器1の上
壁に取付けられて回転圧縮要素3で圧縮されて電動要素
2を介して密閉容器1外に冷媒を吐出する吐出管であ
る。
【0032】前記冷凍機油組成物を使用した回転型圧縮
機において、吸込管19からシリンダ7内の吸込側に流
入した冷媒はローラー10とベーン12との協働で圧縮
され、吐出孔15を通って吐出弁16を開放して吐出マ
フラ17内に吐出される。この吐出マフラ内の冷媒は電
動要素2を介して吐出管20から密閉容器1外に吐出れ
さる。そして、オイル18は回転圧縮要素3のローラー
10やベーン12等の摺動部材の摺動面に供給されて潤
滑を行っている。また、シリンダ7内で圧縮された冷媒
が低圧側にリークしないようにしている。
【0033】図4はレシプロ式圧縮機の断面説明図であ
る。1aは密閉容器で、この容器内には下側に配置され
た電動機部2aと、上側に配置された往復圧縮部3aと
が収納されている。往復圧縮部3aと電動機部2aとは
密閉容器1aの内壁に弾性的に取り付けられている。電
動機部2aは内部に巻線4aを巻回した固定子5aと、
この固定子の内側に配置された回転子6aと、この回転
子の中央に挿着して軸受13aで軸支される回転軸8a
とで構成されている。
【0034】往復圧縮部3aはシリンダ7aと、このシ
リンダ内を回転軸8aのクランクピン24に嵌合されて
往復運動するピストン25と、シリンダ7aの端面に設
けられる弁座26と、この弁座を介してシリンダ7aに
取り付けられるシリンダヘッド27とで構成されてい
る。弁座26にはシリンダヘッド27側に吐出ポートを
開閉する吐出弁(図示せず)が取り付けられている。
【0035】前記冷凍機油組成物を使用したレシプロ式
圧縮機において、ピストン25の往復摺動によってシリ
ンダ7a内に流入した前記3種混合HFC系冷媒はこの
シリンダ7a内で圧縮され、吐出弁を開放して外部冷媒
回路(図示せず)に吐出される。
【0036】そして、密閉容器1aの底部に入れられた
オイル18aは潤滑油カップ28の孔29から潤滑油カ
ップ内を満たし、潤滑油カップ28の中央部分には、中
空の潤滑油通路30を有する回転軸8aがあり、回転軸
8aの高速回転によって上方開放端にできる渦流による
真空現象によってオイル18aが吸い上げられ、ピスト
ン25/シリンダ7a、回転軸8a/軸受13aなどの
各摺動部に循環して潤滑させるように自己潤滑を行って
いる。
【0037】
【実施例】以下本発明を実施例および比較例により具体
的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。
【0038】尚、図5はアムスラー摩耗試験器を使用し
て行った摩耗試験の設明図である。
【0039】ここで、21はベーンやシリンダなどに相
当する固定片で、この固定片の先端は半径4.7mmの
曲面で形成され、100kgの荷重Lを受けている。2
2はローラーやピストンなどに相当する回転片で、この
回転片は直径45mmで固定片21との圧接部に種々の
ポリオールエステル系油を供給管23から毎分120c
cづつ供給しながら毎分400回転の速さで20時間回
転させている。
【0040】(摩耗試験1)表1に、図5に示すアムス
ラー摩耗試験器を使用して下記の組み合わせにて摩耗試
験を行った結果を示す。
【0041】
【表1】
【0042】ベーン(固定片) :JISSUP7相当
のバネ鋼材(以下AISIという) 組成(wt%):C:0.56〜0.64,Si:0.
2〜0.35 Mn:0.75〜0.10,P:0.035max S:0.040max,Cr:0.70〜0.90 残部は鉄 ローラー(回転片):鋳鉄材(以下E−3という) 組成(wt%):T.C(トータルカーボン):3.2
〜3.6 Si:2.2〜2.9,Mn:0.6〜1.0,P:
0.18max,S:0.08max Ni:0.1〜0.2,Cr:0.20max MO:0.07〜0.2,Ti:0.25max 残部は鉄
【0043】オイル :粘度がIS032とIS056
とIS068の三種類のオイル組成物を使用した。ペン
タエリスリトール(PET)とトリメチロールプロパン
(TMP)の2種類の多価アルコールと側鎖脂肪酸[炭
素数7の側鎖脂肪酸と炭素数8の側鎖脂肪酸(B7B8
と略す),炭素数8の側鎖脂肪酸と炭素数9の側鎖脂肪
酸(B8B9と略す)]とからなるポリオールエステル
系油を基油とし、この基油に対して0.1〜2.0重量
%のトリクレジルフォスフェート(TCP)、0.01
〜10重量%のエポキシ(EPOX)[以下、総称して
添加剤(EP)という]、あるいは、0.05〜0.5
重量%のカルボジイミド[以下、総称して添加剤(C
I)という]を添加含有したもの。さらに、基油には
0.05〜0.3重量%の2,6−ジ−t−ブチル−パ
ラクレゾールが添加されている。
【0044】この結果、表1のように、ISO32及び
ISO68では、PETと添加剤(EP)または添加剤
(CI)との組み合わせが、全酸価(TAN)及び摩耗
量(Wear quantity of TP)共に改
善されていることが確認された。
【0045】その理由は回転片22と固定片21との摺
動面での摺動摩擦熱によるポリオールエステル系油の熱
分解や加水分解が添加剤(EP)や添加剤(CI)で抑
えられ、脂肪酸による腐食を防止したためと考えられ
る。
【0046】(摩耗試験2)表2に、図3に示すアムス
ラー摩耗試験器を使用して下記の組み合わせにて摩耗試
験を行った結果を示す。
【0047】
【表2】
【0048】 ベーン(固定片) :アルミニウムとカーボンの複合材 組成:C:55,Al:36,Si:6,その他(Mg
等):3(いずれも重量%) ローラー(回転片):E−3 組成(wt%):T.C(トータルカーボン):3.2
〜3.6 Si:2.2〜2.9,Mn:0.6〜1.0,P:
0.18max,S:0.08max Ni:0.1〜0.2,Cr:0.20max MO:0.07〜0.2,Ti:0.25max 残部は鉄
【0049】オイル :粘度がISO32とIS056
とIS068の三種類のオイル組成物を使用した。ペン
タエリスリトール(PET)とトリメチロールプロパン
(TMP)の2種類の多価アルコールと側鎖(B7B
8,B8B9)脂肪酸とからなるポリオールエステル系
油を基油とし、この基油に対して0.01〜10重量%
の添加剤(EP)、あるいは、前記基油に対して0.0
1〜10重量%の添加剤(CI)を添加含有したもの。
さらに、基油には0.05〜0.3重量%の2,6−ジ
−t−ブチル−パラクレゾールが添加されている。表2
中の添加剤の欄のTCPは前記基油に対して0.1〜
2.0重量%のトリクレジルフォスフェート(TCP)
のみを添加含有したものを示す。
【0050】この結果、表2のように、アルミニウムと
カーボンの複合ベーンについては、ISO32及びIS
O68では、PETと添加剤(EP)あるいは添加剤
(CI)との組み合わせが、添加剤(TCP)と比較し
て、全酸価及び摩耗量共に優れていることが確認され、
ISO56では、TMPと添加剤(EP)あるいは添加
剤(CI)との組み合わせが、全酸価及び摩耗量共に優
れていることが確認された。
【0051】その理由は、アルミニウムとカーボンの複
合ベーンと鉄系ローラの組み合わせの場合、エステル油
の加水分解作用が減少しエステル油の分解が生じ難いと
ともに、エステル油が加水分解して生成する脂肪酸と添
加剤(EP)、特に添加剤(CI)が安定化させたため
と考えられる。
【0052】(摩耗試験3)表3に、図3に示すアムス
ター摩耗試験器を使用して下記の組み合わせにて摩耗試
験を行った結果を示す。
【0053】
【表3】
【0054】(固定片) ベーンA:高速度工具鋼(High Speed St
eel) ベーンB:アルミニウムを溶浸させたカーボンの複合材
(Carbon AL) 組成:C:55,Al:36,Si:6,その他(Mg
等):3(いずれも重量%) ベーンC:繊維補強アルミニウム合金(Fiber R
einforced AL) 組成:炭化ケイ素ウイスカー:25〜40(容量%)、
ベースマトリックス(重量%):Cu:4.0〜5.
0、Si:16〜18、Mg:0.5〜0.65、F
e:0.2以上、Mn:0.01以上、Ti:0.01
2、Al:残部 ベーンD:ジルコニア等のセラミック(Cerami
c) ベーンE:窒化クロム表面処理鋼(高速度工具鋼JIS
SKH51に厚さ50μmのイオン窒化処理をした
後、厚さ4μmの窒化クロムをイオンプレーテイング処
理したもの)
【0055】(回転片) ローラー:E−3 組成(wt%):T.C(トータルカーボン):3.2
〜3.6 Si:2.2〜2.9,Mn:0.6〜1.0,P:
0.18max,S:0.08max Ni:0.1〜0.2,Cr:0.20max MO:0.07〜0.2,TI:0.25max 残部は鉄
【0056】オイル :粘度がISO32のペンタエリ
スリトール(PET)と側鎖(B7B8)脂肪酸とから
なるポリオールエステル系油を基油とし、この基油に対
して0.1〜2.0重量%のトリクレジルフォスフェー
ト(TCP)と0.01〜10重量%の添加剤(EP)
を含有したもの。さらに、基油には0.05〜0.3重
量%の2,6−ジ−t−ブチル−パラクレゾールおよび
5〜50ppmのベンゾトリアゾール系銅不活性化剤が
添加されている。
【0057】この結果、表3に示すように、油の劣化や
ベーン材料の摩耗の順番は、良い方から、セラミック、
窒化クロム表面処理鋼、AL溶浸カーボン複合材、繊維
補強AL合金、高速度工具鋼の順であった。これは、金
属の割合が小さいもの程、凝着摩耗が減少し、ポリオー
ルエステル系油の加水分解に対する触媒作用が小さくな
ったためと考えられる。
【0058】(摩耗試験4)表4に、表3の評価に基づ
いて、図6に示すベンチスタンド試験装置を使用して下
記の組み合わせにて実機の耐久試験を行った結果を示
す。
【0059】
【表4】
【0060】ベンチスタンド試験装置は、回転式圧縮機
A、凝縮機B、膨張弁C、蒸発器Dを配管で連結したも
のであり、試験条件は、下記の通りである。
【0061】圧力条件:高圧27〜28kg/cm2
G、低圧:4.6kg/cm2 ・G 運転周波数:100HZ、運転時間:1000hr、冷
媒:デュポン社製R407C[R134aとR32とR
125との52:23:25の混合冷媒] ケース上部温度:95〜100℃ また、摺動部の各材料は以下の通りである。
【0062】ベーンA:高速度工具鋼(High Sp
eed Steel) ベーンB:アルミニウムを溶浸させたカーボンの複合材
(Carbon AL) 組成:C:55,Al:36,Si:6,その他(Mg
等):3(いずれも重量%) ベーンC:繊維補強アルミニウム合金(Fiber R
einforced AL) 組成:炭化ケイ素ウイスカー:25〜40(容量%)、
ベースマトリックス(重量%):Cu:4.0〜5.
0、Si:16〜18、Mg:0.5〜0.65、F
e:0.2以上、Mn:0.01以上、Ti:0.01
2、Al:残部 ベーンD:セラミック(Ceramic) ベーンE:窒化クロム表面処理鋼(高速度工具鋼JIS
SKH51に厚さ50μmのイオン窒化処理をした
後、厚さ4μmの窒化クロムをイオンプレーテイング処
理したもの)
【0063】(回転片) ローラー:鋳鉄 組成(wt%):T.C(トータルカーボン):3.2
〜3.6 Si:2.2〜2.9,Mn:0.6〜1.0,P:
0.18max,S:0.08max Ni:0.1〜0.2,Cr:0.20max MO:0.07〜0.2,Ti:0.25max 残部は鉄
【0064】オイル :粘度がISO68のペンタエリ
スリトール(PET)と側鎖(B8B9)脂肪酸とから
なるポリオールエステル系油を基油とし、この基油に対
して0.1〜2.0重量%のトリクレジルフォスフェー
ト(TCP)と0.01〜10重量%のエポキシとの添
加剤(EP)を添加含有したもの。さらに、基油には
0.05〜0.3重量%の2,6−ジ−t−ブチル−パ
ラクレゾールが添加されている。
【0065】表4中の数字は摩耗度および全酸価度を5
段階評価で表したものであり、5は悪い、3迄が許容さ
れる範囲、1は良好であることを示す。
【0066】この結果、表4のように、繊維補強AL合
金ベーン材は、ローラーをアタックする傾向がやや見ら
れたが、AL溶浸カーボンおよび窒化クロム表面処理
鋼、セラミックについては、油の劣化、摩耗ともに良好
であり(すべてレベル1)、比較のために同様にして試
験した従来の冷媒R−22と鉱物油(Mineral)
の組み合わせとほぼ同じレベルの耐久性を示した。
【0067】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、特定構
造のポリオールエステル系油と特定の添加剤と特定の摺
動材料との限定した組み合わせによって、R134a等
のHFC系冷媒を使用しても摺動部材の摩擦熱による熱
分解やポリオールエステル系油の加水分解によるカルボ
ン酸の発生、及びこれに伴うスラッジの発生を抑えるこ
とができ、摺動部材の腐食や摩耗の発生や、スラッヂに
よるキャピラリチューブなどの詰りがなく、圧縮機の電
動要素のマグネットワイヤなどの有機系材料への悪影響
などの問題のない、長期に亘り安定して運転することが
できる耐久性に優れた高性能な冷凍装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の冷凍装置の冷凍回路図である。
【図2】 本発明で用いる回転式圧縮機の縦断面図であ
る。
【図3】 図2の回転式圧縮機の横断面図である。
【図4】 本発明で用いるレシプロ式圧縮機の縦断面図
である。
【図5】 アムスラー型試験機の説明図である。
【図6】 ベンチスタンド試験機の説明図である。
【符号の説明】
1、1a 密閉容器 2 電動要素 2a 電動機部 3 回転圧縮要素 3a 往復圧縮部 4、4a 巻線 5、5a 固定子 6、6a 回転子 7、7a シリンダ 8、8a 回転軸 9 偏心部 10 ローラー 11 バネ 12 ベーン 13 上部軸受 13a 軸受 14 下部軸受 15 吐出孔 16 吐出弁 17 吐出マフラ 18、18a オイル 19 吸込管 20 吐出管 21 固定片 22 回転片 23 供給管 24 クランクピン 25 ピストン 26 弁座 27 シリンダヘッド 28 潤滑油カップ 29 孔 30 潤滑油通路
───────────────────────────────────────────────────── 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 137:04 129:18 133:16) C10N 40:30 (72)発明者 小松原 健夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 高橋 康樹 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密閉容器内に圧縮機部を収納すると共
    に、HFC系冷媒とこの冷媒と相溶性のある冷凍機油を
    封入した圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次冷媒管
    でつないで冷凍サイクルを形成した冷凍装置であって、
    前記冷凍機油はペンタエリスリトール(PET)、トリ
    メチロールプロパン(TMP)、ネオペンチルグリコー
    ル(NPG)から選ばれる多価アルコールと脂肪酸とか
    らなるポリオールエステル系油を基油とし、この基油に
    対して0.1〜2.0重量%のトリクレジルフォスフェ
    ート(TCP)と、0.01〜10重量%のグリシジル
    エーテルからなるエポキシあるいは0.01〜10重量
    %のカルボジイミドが添加含有されており、かつ、前記
    圧縮機部を構成する摺動部材が鉄系材料、アルミニウム
    とカーボンの複合材料、窒化クロムで表面処理された鉄
    系材料、セラミック材料から選ばれる材料にて形成され
    ていることを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】 前記冷凍機油がペンタエリスリトール
    (PET)と脂肪酸とからなるポリオールエステル系油
    を基油とすることを特徴とする請求項1記載の冷凍装
    置。
  3. 【請求項3】 前記冷凍機油がトリメチロールプロパン
    (TMP)と脂肪酸とからなるポリオールエステル系油
    を基油とすることを特徴とする請求項1記載の冷凍装
    置。
  4. 【請求項4】 前記冷凍機油がネオペンチルグリコール
    (NPG)と脂肪酸とからなるポリオールエステル系油
    を基油とすることを特徴とする請求項1記載の冷凍装
    置。
  5. 【請求項5】 前記圧縮機が回転式圧縮機であり、前記
    圧縮機部を構成するローラーが鉄系材料にて構成され、
    ベーンが鉄系材料、アルミニウムとカーボンの複合材
    料、窒化クロムで表面処理された鉄系材料から選ばれる
    材料にて形成されていることを特徴とする請求項1ない
    し請求項4記載の冷凍装置。
  6. 【請求項6】 前記圧縮機がレシプロ式圧縮機であり、
    前記圧縮機部を構成するピストン/シリンダ、回転軸/
    軸受が鉄系材料、アルミニウムとカーボンの複合材料、
    窒化クロムで表面処理された鉄系材料から選ばれる材料
    にて形成されていることを特徴とする請求項1ないし請
    求項4記載の冷凍装置。
  7. 【請求項7】 密閉容器内に圧縮機部を収納すると共
    に、HFC系冷媒とこの冷媒と相溶性のある冷凍機油を
    封入した圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を順次冷媒管
    でつないで冷凍サイクルを形成した冷凍装置であって、
    前記冷凍機油はトリメチロールプロパン(TMP)もし
    くはペンタエリスリトール(PET)と脂肪酸とからな
    るポリオールエステル系油を基油とし、この基油に対し
    て0.1〜2.0重量%のトリクレジルフォスフェート
    (TCP)、グリシジルエーテルからなるエポキシまた
    はカルボジイミドが添加含有されており、かつ、前記圧
    縮機部を構成する摺動部材が鉄系材料、アルミニウムと
    カーボンの複合材料、窒化クロムで表面処理された鉄系
    材料から選ばれる材料にて形成されていることを特徴と
    する冷凍装置。
  8. 【請求項8】 前記圧縮機が回転式圧縮機であり、前記
    圧縮機部を構成するローラーが鉄系材料にて構成され、
    ベーンがアルミニウムとカーボンの複合材料、窒化クロ
    ムで表面処理された鉄系材料から選ばれる材料にて形成
    されていることを特徴とする請求項7記載の冷凍装置。
  9. 【請求項9】 前記圧縮機がレシプロ式圧縮機であり、
    前記圧縮機部を構成するピストン/シリンダ、回転軸/
    軸受が鉄系材料、アルミニウムとカーボンの複合材料、
    窒化クロムで表面処理された鉄系材料から選ばれる材料
    にて形成されていることを特徴とする請求項7記載の冷
    凍装置。
  10. 【請求項10】 前記基油にさらに0.01〜1.0重
    量%のフェノール系酸化防止剤が添加含有されているこ
    とを特徴とする請求項1ないし請求項9記載の冷凍装
    置。
  11. 【請求項11】 前記フェノール系酸化防止剤が、2,
    6−ジ−t−ブチル−パラクレゾール、2,6−ジ−t
    −ブチル−フェノールおよび2,4,6−トリ−t−ブ
    チル−フェノールからなる群から選ばれるものであるこ
    とを特徴とする請求項10記載の冷凍装置。
  12. 【請求項12】 前記基油にさらに1〜100ppmの
    銅不活性化剤が添加含有されていることを特徴とする請
    求項1ないし請求項11記載の冷凍装置。
  13. 【請求項13】 前記銅不活性化剤がベンゾトリアゾー
    ル系化合物から選ばれるものであることを特徴とする請
    求項12記載の冷凍装置。
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