KR20080025666A - 냉동기유 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치 - Google Patents

냉동기유 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치 Download PDF

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마나부 스기우라
마사미 오노
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다까히로 스기오까
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Abstract

본 발명은 압축 기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 접동면에, 열 변형 온도가 100 ℃ 이상인 수지를 결합제로 하고, 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅한 냉동기용 압축기에 이용되는 냉동기유 조성물이며, 100 ℃의 동점도가 3 내지 50mm2/s인 폴리옥시알킬렌글리콜을 포함하는 기재유에, 특정 구조식을 갖는 아미드 화합물, 아미드화 아미노산 화합물, 및 지방족 아민으로부터 선택되는 화합물을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 1 질량％ 포함하는, 냉동기용 압축기의 기동시 및 운전시에서의 접동 부위의 윤활성을 확보할 수 있는 냉동기유 조성물, 상기 냉동기유 조성물을 이용한 압축기, 및 상기 압축기를 포함하는 냉동 장치를 제공한다.
냉동기유 조성물, 압축기, 냉동 장치

Description

냉동기유 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치{REFRIGERATING-MACHINE OIL COMPOSITION AND COMPRESSOR AND REFRIGERATING APPARATUS BOTH EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 냉동기유 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 결합제와 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을 접동 부위(sliding surface)에 코팅한 압축기이며, 냉동기유 조성물로서 기재유(base oil)에 특정 화합물을 첨가한 것을 사용하는 냉동기유 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치에 관한 것이다.
냉동기용으로서 이용되는 압축기의 각 접동 부위의 윤활성은 귀환 냉매 중에 포함되는 냉매와 상용성이 있는 윤활유에 의해 확보된다. 그러나, 압축기 기동시에는, 압축기 내의 귀환 냉매가 각 접동 부위에 공급될 때까지 어느 정도의 시간을 요하기 때문에, 압축기 기동시의 윤활 불량이 문제가 된다. 이러한 기동시의 윤활 불량을 보충하기 위해, 접동 부위에 고체 윤활제를 함유하는 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅하는 것이 제안되었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
그러나, 이러한 코팅을 실시했다 하더라도, 이것만으로 접동 부위의 기동시의 윤활성을 충분히 만족시킨다고는 할 수 없고, 조건에 따라서는 코팅된 윤활 피 막이 마모되어 소부에 이르는 경우도 있었다.
또한, 정상 상태의 운전시에 있어서도, 예를 들면 탄산 가스 냉매 등의 사용하는 냉매의 종류에 따라서는 접동 부위의 면압이 높아져, 상기 코팅을 실시했다 하더라도 상기 코팅층이 마모되어, 접동 부위의 윤활 불량이 발생하는 경우가 있었다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)7-247493호 공보
<발명의 개시>
본 발명은 이러한 상황하에서 이루어진 것으로서, 냉동기용 압축기의 기동시 및 운전시에서의 접동 부위의 윤활성을 확보할 수 있는 냉동기용 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 결합제와 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을, 압축 기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 접동면에 코팅하고, 특정 조성의 냉동기유 조성물을 조합함으로써 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 지견에 기초하여 완성된 것이다.
즉, 본 발명은 압축 기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 접동면에, 열 변형 온도가 100 ℃ 이상인 수지를 결합제로 하여, 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅한 냉동기용 압축기에 이용되는 냉동기유 조성물이며, 100 ℃의 동점도가 3 내지 50 mm2/s인 폴리옥시알킬렌글리콜을 포함하는 기재유에, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 1 질량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물을 제공하는 것이다.
R1－CO－NR2R3
[식 중, R1은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
R4－CO－NR5－R6－COO－X
[식 중, R4는 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R5는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기를 나타내고, X는 수소 원자, 알칼리 금속 원자, 탄소수 1 내지 30의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
R7－NR8R9
[식 중, R7은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타냄]
본 발명의 냉동기유 조성물에 따르면, 냉동기용 압축기의 기동시 및 운전시에서의 접동 부위의 윤활성을 확보할 수 있다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명은 냉동기용 압축기의 압축 기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부에, 열 변형 온도가 100 ℃ 이상인 수지를 결합제로 하여, 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 열 변형 온도(HDT: Heat Distortion Temperature)란, 일정한 하중을 건 상태에서 일정 속도로 승온시켰을 때에 플라스틱이 변형하는 온도를 말하며, 본 발명에서는 열 변형 온도 시험 ASTM D648(1.8 MPa)에 의한 온도로 나타낸다.
본 발명에 이용하는 결합제로서는 열 변형 온도가 100 ℃ 이상인 수지인 것이 필요하고, 열 변형 온도가 150 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 나아가 200 ℃ 이상, 특히 250 ℃ 이상인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 불소 수지, 불포화 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌술피드, 폴리벤조아졸 등을 들 수 있지만, 본 발명의 냉동기유 조성물 중에 첨가 되는 화합물과 유사한 구조식을 갖는 점에서, 질소 원자를 포함하는 수지가 바람직하고, 특히 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 및 폴리벤조아졸이 바람직하다.
폴리이미드로서는 방향족 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 및 이들의 변성체 등을 들 수 있고, 폴리아미드이미드로서는 방향족 폴리아미드이미드 및 이들의 변성체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리벤조아졸로서는 폴리벤조이미다졸 등을 바람직하게 들 수 있다. 이들 수지는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 결합제는 윤활 피막 형성용 조성물에 함유되고, 압축 기구부를 구성하는 적어도 일부의 부재의 접동면에 코팅된다. 상기 윤활 피막 형성용 조성물 중의 결합제의 함유량은 상기 조성물 전량 기준으로 20 내지 80 질량％ 범위인 것이 바람직하다. 20 질량％ 이상이면, 후술하는 고체 윤활제를 윤활 피막 중에 견고하게 유지할 수 있고, 80 질량％ 이하이면, 충분한 윤활성이 얻어진다. 이상의 측면에서, 윤활 피막 형성용 조성물 중의 결합제의 함유량은 30 내지 70 질량％ 범위인 것이 더욱 바람직하다.
다음으로, 고체 윤활제로서는 고체 상태에서 윤활성을 나타내는 것이면 특별히 제한은 없고, 구체적으로는, 흑연, 이황화 몰리브덴, 황화 텅스텐, 불소 수지, 질화 붕소, 그라파이트 등을 들 수 있고, 이들 중에서 이황화 몰리브덴 및 불소 수지가 바람직하다. 이들 고체 윤활제는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
고체 윤활제의 윤활 피막 중에서의 평균 입경은 특별히 한정되는 것은 아니 지만, 1 내지 100 ㎛ 범위가 치밀한 윤활 피막을 형성하는 점에서 바람직하다.
고체 윤활제의 함유량은 상기 결합제 수지 100 질량부에 대하여 20 내지 80 질량부 범위인 것이 바람직하다. 20 질량부 이상이면 충분한 윤활성이 얻어지고, 80 질량부 이하이면, 결합제 함유량의 감소에 따른, 윤활 피막 중에서의 고체 윤활제의 유지성이 저하되지 않아, 고체 윤활제의 마모나 박리가 생기지 않는다. 이상의 측면에서, 고체 윤활제의 함유량은 결합제 수지 100 질량부에 대하여 30 내지 70 질량부 범위인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 윤활 피막 형성용 조성물에는 피막 형성 보조제를 첨가하는 것이 바람직하다. 피막 형성 보조제로서는, 예를 들면 에폭시기를 갖는 화합물, 실란 커플링제 등을 바람직하게 들 수 있고, 고체 윤활제의 유지성을 향상시킬 수 있다.
상기 결합제 수지에 대한 피막 형성 보조제의 함유량은 결합제 수지와 피막 형성 보조제의 질량비로서 99:1 내지 70:30의 범위가 바람직하다.
윤활 피막 형성용 조성물에는 필요에 따라 공지된 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 예를 들면, 트리크레실포스페이트(TCP) 등의 인산 에스테르나 트리스노닐페닐포스파이트 등의 아인산 에스테르 등의 극압제; 페놀계, 아민계의 산화 방지제; 페닐글리시딜에테르, 시클로헥센옥시드, 에폭시화 대두유 등의 안정제; 벤조트리아졸이나 그의 유도체 등의 구리 불활성화제 등을 적절히 배합할 수 있다. 이들 외에, 내하중 첨가제, 염소 포착제, 청정 분산제, 점도 지수 향상제, 유성제, 방청제, 부식 방지제, 유동점 강하제 등을 원한다면 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 통상, 윤활 피막 형성용 조성물 중에 0.5 내지 10 질량％의 양으로 함유된다.
윤활 피막의 막 두께와 관련해서는 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에서 특별히 한정되지 않지만, 2 내지 50 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 2 ㎛ 이상이면 충분한 윤활성이 확보되고, 50 ㎛ 이하이면 내피로성이 유지된다. 이상의 측면에서, 윤활 피막의 막 두께는 4 내지 25 ㎛ 범위인 것이 더욱 바람직하다.
상기 윤활 피막 형성용 조성물은 압축 기구부를 구성하는 적어도 일부의 부재의 접동면에 코팅되지만, 코팅 방법으로서는 특별히 한정은 없고, 예를 들면 유기 용매에 상기 결합제를 용해시키고, 고체 윤활제를 분산시켜 윤활 피막 형성용 조성물을 제조한 후, 상기 조성물을 접동 부위에 직접 도포하는 방법, 상기 조성물에 접동 부위를 침지하는 방법 등을 들 수 있다. 접동 부위에 도포된 조성물은 용매를 건조 등의 방법에 의해 제거하여, 윤활 피막이 형성된다.
본 발명의 냉동기유 조성물은, 기재유로서, 100 ℃의 동점도가 3 내지 50 mm2/s인 폴리옥시알킬렌글리콜을 이용하는 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로는, 하기 화학식 4로 표시되는 폴리옥시알킬렌글리콜이 바람직하다.
R10-O-(AO)m-R11
여기서, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, 이들 중에서 특히 R10 및 R11이 모두 메틸기인 경우가 바람직하다. R10 및 R11은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 다음으로, A는 탄소수 2 내 지 8의 알킬렌기를 나타내고, 특히 탄소수 3의 알킬렌기가 바람직하다. 또한, m은 1 이상의 정수를 나타내고, m이 2 이상인 경우에는 복수개의 A는 동일하거나 상이할 수 있다. 한편, A가 복수종 있는 경우에는 AO는 랜덤형으로 또는 블록형으로 공중합될 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물은 상술한 폴리옥시알킬렌글리콜에 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 함유하는 것이다.
<화학식 1>
R1－CO－NR2R3
여기서, R1은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, 이들 알킬기 및 알케닐기는 직쇄상, 분지상 또는 환상 중 어느 하나일 수 있다. 또한, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 1 내지 10의 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 10의 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타내고, 이들 탄화수소기는 직쇄상, 분지상 또는 환상 중 어느 하나일 수 있고, 또한 방향족환, 불포화 결합 등을 포함할 수 있다. 또한, R2 및 R3은 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 1로 표시되는 화합물로서는 지방산과 아민의 반응에 의한 아미드를 들 수 있다. 반응에 이용되는 지방산의 구체예로서는, 스테아르산, 이소스테아르산, 올레산, 리시놀산, 라우르산, 야자유 지방산 등을 들 수 있고, 이들 중에서 특 히 스테아르산, 올레산이 바람직하다. 또한, 반응에 이용되는 아민의 구체예로서는, 테트라에틸렌펜타민, 암모니아, 디에탄올아민, 디에틸아미노에틸아민 등을 들 수 있고, 이들 중에서 특히 디에틸아미노에틸아민이 바람직하다.
<화학식 2>
R4－CO－NR5－R6－COO－X
여기서, R4는 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, 화학식 1에서의 R1과 동일하다. 또한, R5는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기를 나타낸다. X는 수소 원자, 알칼리 금속 원자, 탄소수 1 내지 30의 탄화수소기, 탄소수 1 내지 30의 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 탄소수 1 내지 30의 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타낸다. 한편, 이들 탄화수소기는 직쇄상, 분지상 또는 환상 중 어느 하나일 수 있고, 또한 방향족환, 불포화 결합 등을 포함할 수 있다.
화학식 2로 표시되는 화합물은 지방산과 아미노산, 그의 염 또는 아미노산 에스테르와의 반응에 의해 얻어지고, 지방산으로서는 스테아르산, 이소스테아르산, 올레산, 리시놀산, 라우르산, 야자유 지방산 등을 들 수 있고, 이들 중에서, 용해성 면에서 스테아르산, 이소스테아르산, 올레산이 바람직하고, 또한 입수 용이성을 고려하면, 올레산, 라우르산, 및 야자유 지방산이 바람직하다. 또한, 아미노산의 구체예로서는, 사르코신(N-메틸글리신), 글리신, 글루탐산 등을 들 수 있고, 아미 노산염으로서는 상기 아미노산의 칼륨염, 나트륨염 등을 들 수 있다. 아미노산 에스테르로서는, 아미노산이소프로필에스테르, 아미노산-2-히드록시헥사데실에스테르, 아미노산-2-히드록시테트라데실에스테르, 아미노산-2-히드록시도데실에스테르 등을 들 수 있다. 이들 중에서 특히, 아미노산-2-히드록시헥사데실에스테르, 아미노산-2-히드록시테트라데실에스테르, 아미노산-2-히드록시도데실에스테르 등의 아미노산-2-히드록시지방산 에스테르가 입수 용이성, 합성 용이성 면에서 바람직하다.
<화학식 3>
R7－NR8R9
여기서, R7은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, 화학식 1에서의 R1과 동일하다. R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R8 및 R9는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 3으로 표시되는 화합물은 지방족 아민이고, 구체적으로는 올레일아민, 디이소프로필아민 등을 들 수 있다.
본 발명의 냉동기유 조성물은 필요에 따라 공지된 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 본 발명의 냉동기유 조성물에 있어서는, 극압제로서 인계 극압제를 함유하는 것이 바람직하고, 산성 인산 에스테르류 및/또는 그의 아민염, 산성 아인산 에 스테르류 및/또는 그의 아민염 등이 바람직하다. 특히, 산성 인산 에스테르류 및/또는 그의 아민염이 바람직하다. 산성 인산 에스테르류 및/또는 그의 아민염의 구체예로서는, 디-n-부틸포스페이트, 디-n-부틸포스페이트의 도데실아민염, n-옥틸아민염, 시클로헥실아민염; 디-2-에틸헥실포스페이트, 디-2-에틸헥실포스페이트의 n-옥틸아민염, n-부틸아민염, n-에틸아민염, 시클로헥실아민염 등을 들 수 있다. 또한, 산성 아인산 에스테르류 및/또는 그의 아민염의 구체예로서는, 디올레일하이드로젠포스파이트, 디올레일하이드로젠포스파이트의 도데실아민염, n-옥틸아민염, 시클로헥실아민염; 디라우릴하이드로젠포스파이트, 디라우릴하이드로젠포스파이트의 도데실아민염, n-옥틸아민염, 시클로헥실아민염 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 냉동기유 조성물은 산화 방지제, 산 포착제를 함유하는 것이 바람직하다.
산화 방지제로서는 페놀계, 아민계의 산화 방지제를 들 수 있고, 구체적으로는, 페놀계로서 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀(DBPC), 2,4-디메틸-6-tert-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸페놀 등, 아민계로서 N,N'-디이소프로필-p-페닐렌디아민, N,N'-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민, α-나프틸아민 등을 들 수 있다.
산 포착제로서는, 예를 들면 글리시딜에테르기 함유 화합물, 에폭시화 지방산 모노에스테르류, 에폭시화 유지, 에폭시시클로알킬기 함유 화합물, α-올레핀에폭시드, 글리시딜에스테르기 함유 화합물 등을 들 수 있다.
그 밖에, 본 발명의 냉동기유 조성물에는 종래 윤활유에 이용되는 공지된 첨가제를 함유할 수 있고, 예를 들면 상기에 기재된 것 이외의 극압제를 함유할 수 있다. 상기 극압제로서는, 예를 들면 모노술피드류, 폴리술피드류, 술폭시드류, 술폰류, 티오술피네이트류, 황화 유지, 티오카르보네이트류, 티오펜류, 티아졸류, 메탄술폰산 에스테르류 등의 유기 황 화합물계의 것, 티오인산트리에스테르류 등의 티오인산 에스테르계의 것, 고급 지방산, 히드록시아릴지방산류, 다가 알코올 에스테르류, 아크릴산 에스테르류 등의 에스테르계의 것, 염소화 탄화수소류, 염소화 카르복실산 유도체 등의 유기 염소계의 것, 불소화 지방족 카르복실산류, 불소화 에틸렌 수지, 불소화 알킬폴리실록산류, 불소화 흑연 등의 유기 불소화계의 것, 고급 알코올 등의 알코올계의 것, 나프텐산염류(나프텐산 납 등), 지방산염류(지방산 납 등), 티오인산염류(디알킬디티오인산아연 등), 티오카르밤산염류, 유기 몰리브덴 화합물, 유기 주석 화합물, 유기 게르마늄 화합물, 붕산 에스테르 등의 금속 화합물계의 것 등을 들 수 있다.
그 밖에, 페닐글리시딜에테르, 시클로헥센옥시드, 에폭시화 대두유 등의 안정제; 벤조트리아졸이나 그의 유도체 등의 구리 불활성화제 등을 적절히 배합할 수 있다. 또한, 내하중 첨가제, 염소 포착제, 청정 분산제, 점도 지수 향상제, 유성제, 방청제, 부식 방지제, 유동점 강하제 등을 원한다면 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 통상, 냉동기유 조성물 중에 0.5 내지 10 질량％의 양으로 함유된다.
본 발명의 냉동기유는 다양한 냉매에 사용할 수 있고, 예를 들면, 탄산 가스 냉매, 탄화수소계 냉매, 암모니아계 냉매, 플루오로카본계 냉매 등에 사용할 수 있다. 이들 냉매 중, 특히 탄산 가스 냉매에 바람직하게 이용된다.
다음으로, 본 발명의 압축기는 상술한 냉동기유 조성물을 이용하는 압축기이 며, 압축 기구부를 구성하는 부재의 접동면에, 질소 원자를 포함하는 수지를 결합제로 하여, 이황화 몰리브덴 및 불소 수지로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 압축 기구부를 구성하는 부재란, 예를 들면 사판식 압축기에 있어서는 사판, 피스톤, 슈(shoe) 등을 말하며, 이들 부재의 접동면에 상기 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅하고, 상기 냉동기유 조성물을 이용함으로써, 이들 접동면의 윤활성을 확보하는 것이다.
사판식 압축기는 통상, 한쌍의 실린더 블록이 전후에 대향 설치되어 결합 부분에 귀환 냉매의 흡입구와 연통되는 사판실을 형성하고 있고, 각 실린더 블록은 그 양쪽 외측 단부를, 각각 밸브판을 통해 전후의 하우징에 의해 폐색하고 있다. 각 하우징에는 모두 흡입실 및 토출실이 형성되고, 후방측의 토출실은 토출 냉매를 토출하는 토출구와 연통되어 있다. 각 실린더 블록의 공통 중심축 구멍에는 구동축이 끼워져 지지되어 있고, 이 구동축에 고착된 사판은 사판실 내에 회전 가능하게 수용되어 있다. 또한, 실린더 블록에는 구동축 주위에 평행하게 배열된 전후 여러 쌍의 구멍이 형성되고, 각 구멍에는 사판에 슈를 통해 연결된 쌍두형 피스톤이 직선 운동 자유롭게 끼워져 있다. 각 밸브판에는 각 구멍과의 사이에 흡입 밸브를 통해 각 하우징의 흡입실과 연통되는 흡입 포트가 형성되어 있는 동시에, 각 구멍과의 사이에 토출 밸브를 통해 각 하우징의 토출실과 연통되는 토출 포트가 형성되어 있다. 그리고, 사판실과 각 하우징의 흡입실은 실린더 블록에 형성된 흡입 통로에 의해 연통되고, 전방측 하우징의 토출실과 후방측 하우징의 토출실은 실린 더 블록에 형성된 토출 통로에 의해 연통되어 있다.
상술한 사판식 압축기에서는 냉동 회로로부터 흡입구를 통해 귀환 냉매가 사판실로 도입되고, 사판실 내의 귀환 냉매는 흡입 통로를 통해 전후의 흡입실로 유도된다. 그리고, 구동축의 회전에 의해 사판을 통해 피스톤이 각 구멍 내에서 직선 운동하기 때문에, 각 흡입실 내의 귀환 냉매는 각각 흡입 포트를 통해 용적이 확대되면서 각 구멍 내에 흡입된다. 그 후, 용적이 축소되면서 각 구멍으로부터 압축 냉매가 각각 토출 포트를 통해 전후의 토출실로 토출된다. 전방측 토출실 내의 압축 냉매는 토출 통로를 통해 후방측 토출실로 모이고, 후방측 토출실 내의 압축 냉매는 토출구로부터 냉동 회로로 토출되고, 다시 냉동 회로로 순환된다.
또한, 본 발명은 상기 압축기, 방열기, 팽창 기구 및 증발기를 포함하는 냉동 회로에 냉매로서 이산화탄소를 순환시키는 냉동 장치도 포함하는 것이다.
다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해 한정되지 않는다.
냉동기유 조성물의 평가는 왕복 운동 마찰 마모 시험(바우덴 레이벤 시험)에 의해 행하였다. 평가는 5회 왕복, 100회 왕복, 및 200회 왕복 후의 마찰 계수로 행하였다. 시험 조건은 이하와 같다.
구; SUJ2 3/16 인치
판; 가부시끼가이샤 도요다 지도숏키 제조의 실기의 사판을 잘라내어 사용하였다. 상기 사판은, 구체적으로는 FCD700 모재 위에, 폴리아미드이미드를 결합제 로 하고, 고체 윤활제로서 이황화 몰리브덴, 그라파이트, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 이용한 윤활 피막 형성용 조성물을 두께가 30 ㎛가 되도록 도포한 후, 막 두께를 10 내지 20 ㎛, 표면 조도 Rz(10점 평균 조도)를 3.2 ㎛ 이하가 되도록 가공한 것이다.
하중; 0.5 kgf
속도; 20 mm/s
스트로크; 10 mm
시험 온도; 실온
분위기; 공기
실시예 1 내지 26 및 비교예 1
기재유로서, 반복 단위가 프로필렌옥시드(PO)이고, 양쪽 말단이 메틸기이고, 100 ℃ 점도가 10 mm2/s인 폴리알킬렌글리콜을 이용하고, 여기에 표 1에 기재한 첨가제, 및 산화 방지제로서 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸(DBPC)을 0.5 질량％, 산 포착제로서 α-올레핀에폭시드를 1.5 질량％, 및 트리크레실포스페이트(TCP)를 0.9 질량％ 첨가한 냉동기유 조성물을 제조하였다. 상기 방법에 따라 평가한 결과를 표 1에 나타내었다.
한편, 마찰 계수의 0.115라는 값은 코팅층이 마모되어 판(모재의 FCD700)과 구(SuJ2)가 접촉했을 때의 마찰 계수를 나타내고 있다.
Figure 112007080627228-PCT00001
Figure 112007080627228-PCT00002
본 발명의 냉동기유 조성물, 이를 이용한 압축기 및 냉동 장치에 따르면, 냉동기용 압축기의 기동시 및 운전시에서의 접동 부위의 윤활성을 확보할 수 있다.

Claims (13)

  1. 압축 기구부를 구성하는 부재의 적어도 일부의 접동면(sliding surface)에, 열변형 온도가 100 ℃ 이상인 수지를 결합제로 하여 고체 윤활제를 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물을 코팅한 냉동기용 압축기에 이용되는 냉동기유 조성물이며, 100 ℃의 동점도가 3 내지 50mm2/s인 폴리옥시알킬렌글리콜을 포함하는 기재유(base oil)에, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 냉동기유 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 1 질량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동기유 조성물.
    <화학식 1>
    R1－CO－NR2R3
    [식 중, R1은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
    <화학식 2>
    R4－CO－NR5－R6－COO－X
    [식 중, R4는 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기 를 나타내고, R5는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기를 나타내고, X는 수소 원자, 알칼리 금속 원자, 탄소수 1 내지 30의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
    <화학식 3>
    R7－NR8R9
    [식 중, R7은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타냄]
  2. 제1항에 있어서, 결합제가 질소 원자를 포함하는 수지인 냉동기유 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 결합제가 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 및 폴리벤조아졸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 수지인 냉동기유 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고체 윤활제에 이황화 몰리브덴 및 불소 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 냉동기유 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리옥시알킬렌글리콜이 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 갖는 것인 냉동기유 조성물.
    <화학식 4>
    R10－O－(AO)m-R11
    [식 중, R10 및 R11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 8의 탄화수소기를 나타내고, A는 탄소수 2 내지 8의 알킬렌기를 나타내고, m은 1 이상의 정수를 나타내되, 단, m이 2 이상인 경우에는 복수의 A는 동일하거나 상이할 수 있음]
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로, 산성 인산에스테르류 및/또는 그의 아민염을 함유하는 냉동기유 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로, 산화 방지제 및 산 포착제에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 냉동기유 조성물.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 압축기가 냉매인 이산화탄소를 압축하는 것인 냉동기유 조성물.
  9. 100 ℃의 동점도가 3 내지 50 mm2/s인 폴리옥시알킬렌글리콜을 포함하는 기재유에, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 1 질량％ 포함하는 냉동기유 조성물을 이용하는 압축기이며, 압축 기구부를 구성하는 부재의 접동면에, 질소 원자를 포함하는 수지를 결합제로 하여, 이황화 몰리브덴 및 불소 수지에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 윤활 피막 형성용 조성물이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
    <화학식 1>
    R1－CO－NR2R3
    [식 중, R1은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
    <화학식 2>
    R4－CO－NR5－R6－COO－X
    [식 중, R4는 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R5는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기를 나타내고, X는 수소 원자, 알칼리 금속 원자, 탄소수 1 내지 30의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수 소기를 나타냄]
    <화학식 3>
    R7－NR8R9
    [식 중, R7은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타냄]
  10. 제9항에 있어서, 결합제가 폴리아미드이미드, 폴리이미드, 및 폴리벤조아졸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 수지인 압축기.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 압축기가 냉매인 이산화탄소를 압축하는 것인 압축기.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 압축 기구부를 구성하는 부재가 경사판, 피스톤 및 슈(shoe)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 압축기.
  13. 압축기, 방열기, 팽창 기구 및 증발기를 포함하는 냉동 회로에 냉매로서 이산화탄소를 순환시키는 냉동 장치이며, 압축기에 이용하는 냉동기유 조성물로서 100 ℃의 동점도가 3 내지 50 mm2/s인 폴리옥시알킬렌글리콜을 포함하는 기재유에 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 조성물 전량 기준으로 0.01 내지 1 질량％ 포함하는 냉동기유 조성물을 사용하고, 또한 결합제로서 폴리아미드이미드, 폴리이미드 및 폴리벤조아졸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 수지와 이황화 몰리브덴 및 불소 수지에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 윤활 피막 형성용 조성물을 접동 부위에 코팅한 압축기인 것을 특징으로 하는 냉동 장치.
    <화학식 1>
    R1－CO－NR2R3
    [식 중, R1은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
    <화학식 2>
    R4－CO－NR5－R6－COO－X
    [식 중, R4는 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R5는 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, R6은 탄소수 1 내지 8의 알킬렌기를 나타내고, X는 수소 원자, 알칼리 금속 원자, 탄소수 1 내지 30의 탄화수소기, 질소 원자 함유 탄화수소기, 또는 산소 원자 함유 탄화수소기를 나타냄]
    <화학식 3>
    R7－NR8R9
    [식 중, R7은 탄소수 6 내지 30의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30의 알케닐기를 나타내고, R8 및 R9는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타냄]
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