KR20120099076A - 레시프로식 압축기 및 이를 사용한 냉장고 - Google Patents

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Abstract

냉매로서 이소부탄을 사용하는 레시프로식 압축기의 내(耐)마모성을 향상함과 함께, 이 레시프로식 압축기를 사용한 냉장고의 고(高)효율화를 실현한다.
냉매로서 이소부탄을 사용하고, 모노에스테르유 또는 폴리올에스테르유를 함유하는 냉동기유(冷凍機油) 주제(主劑)와, 이에 첨가하는 첨가 폴리올에스테르유를 함유하는 냉동기유를 봉입한 레시프로식 압축기를 사용하고, 상기 첨가 폴리올에스테르유의 조성을 1?30중량％로 한다. 상기 냉동기유 주제의 40℃에서의 동점도(動粘度)는 10㎟／s 이하인 것이 바람직하고, 상기 첨가 폴리올에스테르유의 40℃에서의 동점도는 130㎟／s 이상인 것이 바람직하다.

Description

레시프로식 압축기 및 이를 사용한 냉장고{RECIPROCATING COMPRESSOR AND REFRIGERATOR USING THE SAME}
본 발명은 레시프로식 압축기 및 이를 사용한 냉장고에 관한 것이다.
냉동 공조 기기 분야에 있어서의 지구 환경 대책으로서는, 오존층 파괴 물질로서 냉매나 단열재에 사용되고 있던 CFC(Chlorofluorocarbons)나 HCFC(Hydrochlorofluorocarbons)의 대체, 그리고 지구 온난화 대책으로서의 고(高)효율화나 냉매에 사용되고 있는 HFC(Hydrofluorocarbons)의 대체를 들 수 있으며, 이들이 적극적으로 진행되어 왔다.
오존층 파괴 물질인 CFC나 HCFC의 대체로서는, 오존층을 파괴하지 않는 것, 독성이나 연소성이 낮은 것, 효율을 확보할 수 있는 것을 주안으로 하여 냉매나 단열재의 선정, 그리고 기기 개발이 진행되었다. 그 결과, 냉장고의 단열재에 있어서는, CFC11, HCFC14lb, 시클로펜탄의 순으로 발포제를 대체해 가, 현재는, 진공 단열재와의 병용으로 이행하고 있다.
냉매로서는, 냉장고나 카 에어컨에 있어서 CFC12C, HFC134a(GWP(Global Warming Potential)＝1430)의 순으로 대체하고, 룸 에어컨이나 패키지 에어컨에 있어서 HCFC22, R410A(GWP＝2088)의 순으로 대체했다.
그러나, 1997년에 교토에서 개최된 기후 변동 구조 조약 제3회 체약국 회의(COP3)에서, HFC 배출량이 온실 효과 가스로서 CO2 환산되어 규제 대상이 되었기 때문에, HFC의 삭감이 진행되어지게 되었다.
그래서, 가정용 냉장고에 있어서는, 냉매 봉입량이 적고, 가연성 냉매도 제조상 사용 가능하다고 판단되어, HFC134a를 가연성인 R600a(이소부탄: GWP＝3)로 대체했다. 또한, 여론이 높아짐에 따라, 현재는, 카 에어컨용 HFC134a나 룸 에어컨 그리고 패키지 에어컨용 R410A에도 시선이 향해져 있다. 또한, 업무용 냉장고에 있어서는, R600a의 봉입량이 많아, 가연성의 염려로, 현재에도 HFC134a가 사용되고 있다.
한편, 냉동기유(冷凍機油)는, 밀폐형 전동 압축기에 사용되며, 그 접동부(摺動部)의 윤활, 밀봉, 냉각 등의 역할을 다하는 것이다.
냉장고에 있어서는, 연간 전기 소비량의 저감을 위해, 압축기의 성능 향상이 필수이다. 그 때문에, 압축기의 기계 손실을 저감하는 것을 목적으로 하여 냉동기유의 저(低)점도화가 검토되고 있다.
그러나, 냉동기유의 저점도화에 의해 접동부에 있어서의 유막(油膜)이 엷어지므로, 냉매 누설 손실이 증가하게 되는 문제가 있다.
특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 상이한 유(油)점도를 혼합하는 냉동기유를 사용한 냉동 공조(空調) 기기가 개시되어 있다.
일본국 특개소58-93796호 공보 일본국 특표2009-540170호 공보
본 발명의 목적은, 냉매로서 이소부탄을 사용하는 레시프로식 압축기의 내(耐)마모성을 향상함과 함께, 이 레시프로식 압축기를 사용한 냉장고의 고효율화를 실현하는 것에 있다.
본 발명의 레시프로식 압축기는, 냉매로서 이소부탄을 사용하며, 모노에스테르유 또는 폴리올에스테르유를 함유하는 냉동기유 주제(主劑)와, 이에 첨가하는 첨가 폴리올에스테르유를 함유하는 냉동기유를 봉입한 레시프로식 압축기로서, 상기 첨가 폴리올에스테르유의 조성이 1?30중량％인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 냉동기유의 저점도화가 가능해져, 유해한 인계 극압제를 사용하지 않고 압축기의 성능 향상과 내마모성을 양립한 압축기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 냉동기유의 저점도화가 가능해져, 환경에 유해한 인계 극압제를 사용하지 않고 냉장고의 성능 향상과 장기 신뢰성을 양립할 수 있는 환경에 배려한 냉장고를 얻을 수 있다.
도 1은 실시예의 냉장고를 나타내는 개략 종단면도.
도 2는 냉장고의 냉동 사이클을 나타내는 개략도.
도 3은 실시예의 냉장고용 레시프로식 밀폐형 압축기를 나타내는 단면도.
이하, 본 발명의 1실시형태에 따른 레시프로식 압축기 및 이를 사용한 냉장고에 대해서 설명한다.
상기 레시프로식 압축기는, 냉매로서 이소부탄 (R600a)을 사용하고, 하기 화학식 (1)로 표시되는 모노에스테르유(식 중, R1은 탄소수 5?9의 알킬기를 나타내고, R2은 탄소수 8?10의 알킬기를 나타냄), 하기 화학식 (2)로 표시되는 폴리올에스테르유(식 중, R3은 탄소수 5?9의 알킬기를 나타냄) 및 하기 화학식 (3)으로 표시되는 폴리올에스테르유(식 중, R3은 탄소수 5?9의 알킬기를 나타냄)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종류의 기유(基油)를 함유하는 냉동기유 주제와, 하기 화학식 (4)로 표시되는 첨가 폴리올에스테르유(식 중, R4은 탄소수 7?9의 알킬기를 나타냄)를 함유하는 냉동기유를 봉입한 것이다. 그리고, 첨가 폴리올에스테르유의 조성은 1?30중량％이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
상기 레시프로식 압축기에 있어서는, 냉동기유 주제의 40℃에서의 동점도(動粘度)가 10㎟／s 이하이며, 첨가 폴리올에스테르유의 40℃에서의 동점도가 130㎟／s 이상인 것이 바람직하다.
상기 레시프로식 압축기는, 철계 재료로 형성된 접동부를 포함하고, 접동부에 있어서의 접촉면압이 10㎫ 이상이다.
상기 레시프로식 압축기에 있어서, 첨가 폴리올에스테르유는, 철계 재료에 대한 흡착 능력이 냉동기유 주제보다 1.6배 이상 높다. 또한, 첨가 폴리올에스테르유의 철계 재료에 대한 흡착 능력은 2배 이상이 바람직하고, 4배 이상이 더 바람직하다.
상기 냉장고는, 상기 레시프로식 압축기를 사용하는 것이다.
이하, 실시예를 이용하여 상세하게 설명한다.
실시예는, 이소부탄을 사용한 압축기 및 이를 사용한 냉장고에 대해서 개시하는 것이다.
실시예의 냉매는 이소부탄이며, 냉동기유는 철계 재료에 흡착 능력이 낮은 기유(흡착하기 어려운 기유)와 철계 재료에 흡착 능력이 높은 기유(흡착하기 쉬운 기유)를 함유한다.
흡착 능력이 낮은 기유로서는, 분자 구조 중에 에스테르기를 갖는 화합물이며, 모노에스테르유 및 폴리올에스테르유를 들 수 있다.
모노에스테르유는, 1가의 알코올과 1가의 지방산의 축합 반응에 의해 얻을 수 있다.
1가의 알코올로서는, n-헵탄올, n-옥탄올, n-노난올, n-데칸올, n-운데칸올, 이소헵탄올, 이소옥탄올, 이소노난올, 이소데칸올, 이소운데칸올, 2-에틸헥산올, 1-메틸헵탄올, 3,5,5-트리메틸헥산올, 2,6-디메틸-4-헵탄올 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용한다.
1가의 지방산으로서는, n-펜탄산, n-헥산산, n-헵탄산, n-옥탄산, 2-메틸부탄산, 2-메틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산, 이소옥탄산, 3,5,5-트리메틸헥산산 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용한다.
폴리올에스테르유는, 다가 알코올과 1가의 지방산의 축합 반응에 의해 얻을 수 있다.
폴리올에스테르유로서는, 열 안정성이 우수한 힌더드 타입이 바람직하고, 다가 알코올로서 바람직한 것은, 예를 들면 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등이다.
1가의 지방산으로서는, n-펜탄산, n-헥산산, n-헵탄산, n-옥탄산, 2-메틸부탄산, 2-메틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산, 이소옥탄산, 3,5,5-트리메틸헥산산 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용한다.
철계 재료에 흡착 능력이 높은 기유로서는, 분자 구조 중에 에스테르기를 많이 함유하는 폴리올에스테르유이며, 헥산2산(아디프산) 등의 디카르복시산을 사용한 2가 지방산 콤플렉스 에스테르유가 바람직하고, 다가 알코올과 1가의 지방산으로 합성되는 힌더드 타입이 더 바람직하다.
다가 알코올의 예로서는, 디펜타에리트리톨이 있다.
1가의 지방산으로서는, n-펜탄산, n-헥산산, n-헵탄산, n-옥탄산, 2-메틸부탄산, 2-메틸펜탄산, 2-메틸헥산산, 2-에틸헥산산, 이소옥탄산, 3,5,5-트리메틸헥산산 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용한다.
실시예의 냉장고에 사용하는 냉동기유의 점도 그레이드는, 압축기의 종류에 따라 상이하지만, 레시프로식 압축기에서는, 40℃에서의 점도가 2.5?15㎟／s의 범위가 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기의 냉동기유에 윤활성 향상제, 산화 방지제, 산포착제, 소포제, 금속 불활성제 등을 첨가해도 된다. 특히, 모노에스테르유, 폴리올에스테르유는, 수분 공존 하에서 가수 분해에 기인하는 열화가 생기기 때문에, 산화 방지제 및 산포착제의 배합은 필수이다.
산화 방지제로서는, 페놀계인 DBPC(2,6-디-t-부틸-p-크레졸)가 바람직하다.
산포착제로서는, 일반적으로, 에폭시환을 갖는 화합물로서 지방족의 에폭시 화합물이 사용된다. 또한, 카르보디이미드계 화합물은, 지방산과의 반응성이 매우 높고, 지방산으로부터 분해한 수소 이온을 포착함으로써 폴리올에스테르유의 가수 분해 반응이 억제되는 효과가 매우 높다. 카르보디이미드계 화합물로서는, 비스(2,6-이소프로필페닐) 카르보디이미드를 들 수 있다. 산포착제의 배합량은, 냉동기유에 대하여 0.05?1.0중량％로 하는 것이 바람직하다.
(냉동기유 성분)
레시프로식 냉매 압축기의 고효율화에는, 점성 저항을 저감하는 냉동기유의 저점도화가 유효하다. 그러나, 기름의 저점도화를 행하면, 압축기 접동부에 있어서의 유막 강도가 저하되어 버리기 때문에, 마모가 진행되어 버린다. 이 때문에, 냉동기유 성분의 접동부에 대한 흡착성이 중요한 파라미터가 된다.
접동부의 대부분은 철계 재료로 형성되어 있으며, 그 표면에는 산화철이 형성되어 있다.
본 명세서에 있어서의 냉동기유의 철계 재료에의 흡착 능력은, 실질적으로 냉동기유의 산화철에의 흡착 능력이라고 생각한다.
이 사고 방식에 의거하여 본 실시예에서는, 평균 입경 1㎛의 Fe3O4(사삼산화철)의 분말(비표면적 1.57㎡／g)을 사용하여 냉동기유의 흡착 능력의 평가를 행했다.
용매에 희석한 냉동기유 성분의 흡착 전후의 농도를 핵자기 공명 분석(NMR)에 의해 정량하고, 산화철분에 흡착한 양을 산출했다. 용매에는 헥산을 사용하며, 각 냉동기유 성분이 0.3mol-ppm이 되도록 조정했다. 20ml 스크류관에 산화철분을 3g 채취 후, 냉동기유 성분의 용액을 10g 넣어, 초음파 세정기에서 30분간 분산시켜 48시간 방치 후의 상징액(上澄液)의 1H-NMR 분석을 행했다.
여기에서, mol-ppm은 몰 기준의 ppm(parts per million)이다. 즉, 용액(용매 및 용질의 혼합물)의 몰수를 분모로 하고, 용질의 몰수를 분자로 하여 산출한 백만분률이다.
냉동기유 성분으로서 사용한 기유를 하기에 나타낸다. 여기에서, 40℃ 점도는, 40℃에서의 점도이다.
(A) 모노에스테르유(옥탄올과 2-에틸헥산산의 축합물): 40℃ 점도 2.8㎟／s
(B) 모노에스테르유(2-에틸헥산올과 2-에틸헥산산의 축합물): 40℃ 점도 2.7㎟／s
(C) 힌더드 타입 폴리올에스테르유(POE)(네오펜틸글리콜계의 2-에틸헥산산 에스테르유): 40℃ 점도 7.5㎟／s
(D) 힌더드 타입 폴리올에스테르유(POE)(네오펜틸글리콜계의 3,5,5-트리메틸헥산산 에스테르유): 40℃ 점도 13.1㎟／s
(E) 힌더드 타입 폴리올에스테르유(POE)(펜타에리트리톨계의 3,5,5-트리메틸헥산산 에스테르유): 40℃ 점도 44.8㎟／s
(F) 힌더드 타입 폴리올에스테르유(POE)(디펜타에리트리톨계의 2-에틸헥산산 에스테르유): 40℃ 점도 150㎟／s
(G) 힌더드 타입 폴리올에스테르유(POE)(디펜타에리트리톨계의 3,5,5-트리메틸헥산산 에스테르유): 40℃ 점도 417㎟／s
(H) 힌더드 타입 폴리올에스테르유(POE)(디펜타에리트리톨계의 분기쇄 혼합 지방산 에스테르유): 40℃ 점도 217㎟／s
(I) 폴리비닐에테르유(PVE): 40℃ 점도 65㎟／s
(J) 폴리알킬렌글리콜유(PAG)(폴리프로필렌글리콜디메틸에테르): 40℃ 점도 22.36㎟／s
(K) 나프텐계 광유: 40℃ 점도 4.85㎟／s
(L) 폴리 α 올레핀유: 40℃ 점도 30.3㎟／s
(M) 소프트형 알킬벤젠유: 40℃ 점도 4.24㎟／s
(N) 파라핀계 광유: 40℃ 점도: 7.8㎟／s
(O) 나프텐계 광유: 40℃ 점도 145㎟／s
산화철분에 대한 화합물의 흡착량을 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00005
각 화합물에 의해 산화철분에 대한 흡착량(흡착 능력)이 상이하며, 유극성 화합물쪽이 철계 재료에 흡착하기 쉬움을 알 수 있다.
유극성 화합물에 있어서도, 분자 구조 중에 에스테르기가 많이 존재하는 화합물 (F), (G) 및 (H)가 특히 흡착량이 많음을 알 수 있다. 즉, (F), (G) 및 (H)는, 철계 재료(산화철)에 대한 흡착 능력이 다른 냉동기유 성분 (A)?(E) 및 (I)?(O)에 비해 1.6배 이상 높음을 알 수 있다.
이 점에서, 기유 6?8(냉동기유 성분 (F), (G) 및 (H))는, 압축기 접동부에 있어서 유막을 형성하기 쉬움을 생각할 수 있다.
이는, 다음의 이유에 의한다고 생각할 수 있다.
에스테르기에 함유되는 탄소와 산소의 이중 결합(C＝O)의 산소가 마이너스로 대전하는 경향이 있다. 이에 대하여 산화철에 함유되는 철이 플러스로 대전하기 쉽다(양이온이 되기 쉽다). 이 때문에, 산화철의 철과 이중 결합의 산소 사이에 쿨롬력에 의한 인력(引力)이 생겨, 흡착하기 쉬워진다고 생각할 수 있다.
이 결과로부터, 기유 6?8(냉동기유 성분 (F), (G) 및 (H))를 본 발명에 있어서의 첨가 폴리올에스테르유로서 사용하기로 했다. 또한, 기유 1?5 및 9?15(냉동기유 성분 (A)?(E) 및 (I)?(O))는, 본 발명에 있어서의 냉동기유 주제로서 사용하기로 했다.
(실시예 1?3)
(비교예 1?4)
본 실시예의 구체적인 냉장고의 예를 도 1에 나타낸다.
냉장고 케이스(1) 내에는 냉장실(2) 및 냉동실(3)이 있으며, 양(兩)실은 벽에 의해 구분되어 있다. 냉장고 내를 냉각하기 위한 냉동 사이클은, 압축기(4), 응축기(5), 탈수기(6), 캐필러리 튜브, 증발기(7) 및 송풍 팬(8)을 포함하는 구성이다.
증발기(7)에 의해 식혀진 냉기는, 송풍 팬(8)에 의해 냉동실(3)로 보내지고, 그 후, 도면 중의 화살표와 같이 댐퍼(9)를 통과하여 냉장실(2)로 보내지며, 댐퍼(9)를 거쳐 다시 증발기(7)에 의해 냉각되는 유로를 순환한다.
다음으로, 도 1에 나타낸 냉장고의 냉동 사이클에 대해서 설명한다. 냉장고의 기본적인 냉동 사이클 구성도를 도 2에 나타낸다.
압축기(4)는, 저온, 저압의 냉매 가스를 압축하고, 고온, 고압의 냉매 가스를 토출하여 응축기(5)에 보낸다. 응축기(5)로 보내진 냉매 가스는, 그 열을 공기 중에 방출하면서 고온, 고압의 냉매액이 되고, 탈수기(6)를 거쳐 캐필러리 튜브(10)로 보내진다. 캐필러리 튜브(10)를 통과하는 고온, 고압의 냉매액은, 다이어프램 효과(diaphragm effect)에 의해 저온, 저압의 습한 증기가 되며, 증발기(7)로 보내진다. 증발기(7)에 들어간 냉매는, 주위로부터 열을 흡수하여 증발하고, 이에 따라 발생한 냉기를 송풍 팬(8)에 의해 케이스 내에 보낸다. 증발기(7)를 나온 저온, 저압의 냉매 가스는, 압축기(4)에 흡입되며, 같은 냉동 사이클이 반복되는 기구로 되어 있다.
냉장고용 냉매 압축기는, 레시프로식 등 용적형 압축기가 주이다.
압축 수단의 예로서 레시프로식 냉매 압축기의 개략 구조를 도 3에 나타낸다.
본 도면에 있어서, 레시프로식 냉매 압축기는, 밀폐 용기(11) 내에 압축부 및 모터(12)를 수납하고, 밀폐 용기 저부(底部)(모터(12)의 하부)의 유저류부(油貯溜部)에 냉동기유(13)를 저류하고 있다.
압축부를 구성하는 실린더(14)의 내경(內徑)에 접동 가능한 피스톤(15)이 감합(嵌合)되고, 이 피스톤(15)은, 모터(12)의 회전력을 전달하는 회전축의 크랭크 샤프트(16)의 편심 회전에 의해 실린더(14) 내를 왕복 운동하며, 이에 따라 냉매 가스를 흡입, 압축, 토출시키는 구조로 되어 있다.
압축된 냉매 가스는, 토출구(17)에 의해 외부 냉동 사이클에 토출된다. 모터(12)의 하부에 마련된 유저류부에 저류되어 있는 냉동기유(13)는, 크랭크 샤프트(16)에 마련된 유공(油孔)(18)을 통과하여, 압축기의 각 접동부의 윤활에 공급된다.
실시예 1?3에 있어서는, 표 1에 나타내는 기유 1?15(냉동기유 성분 (A)?(O)) 중 철계 재료에의 흡착 능력이 높은 기유 6?8(냉동기유 성분 (F)?(H))을 하나의 성분으로서 조합시킨 것을 사용한다.
상기의 냉동기유를 함유하는 냉매를 레시프로식 압축기에 봉입하고, 도 1에 나타내는 냉장고에 설치하여, 항온실(40℃)에서 고압, 고부하에서 2160시간 운전하는 장기 수명 실기 시험을 행했다.
냉동기유의 조합은, 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00006
본 표에 있어서, 냉동기유 성분 (A)?(O)는 표 1에 나타내는 것이다.
즉, (A) 80중량％와 흡착 능력이 높은 (H) 20중량％를 혼합하고, 40℃에서의 동점도를 5.2㎟／s로 한 실시예 1, (C) 97중량％와 흡착 능력이 높은 (H) 3중량％를 혼합하고, 40℃에서의 동점도를 8.1㎟／s로 한 실시예 2, 및 (C) 97중량％와 흡착 능력이 높은 (F) 3중량％를 혼합하고, 40℃에서의 동점도를 8.0㎟／s로 한 실시예 3을 사용했다.
비교예 1 및 2로서는, 흡착 능력이 낮은 화합물끼리의 조합을 사용했다.
구체적으로는, (K) 80중량％와 흡착 능력이 동등하고, 동점도가 높은 (O) 20중량％를 혼합하고, 40℃에서의 동점도를 8.5㎟／s로 한 비교예 1, 및 (C) 80중량％와 실시예 1?3에 비해 흡착 능력이 낮은 (E) 20중량％를 혼합하고, 40℃에서의 동점도를 10.2㎟／s로 한 비교예 2를 사용했다.
또한, 실시예 2와 동일한 성분의 조합으로서, 성분 2(H)의 농도를 0.5중량％로 한 비교예 3, 및 성분 2(H)의 농도를 40중량％로 한 비교예 4에 대해서도 시험을 행했다.
상기의 실시예 및 비교예의 냉동기유에는, 모두 인계 극압 첨가제를 배합하고 있지 않다.
냉장고의 신뢰성의 향상에 있어서는, 압축기의 마찰 마모를 억제하는 것이 중요하다. 그 때문에 냉장고의 평가에는, 레시프로식 압축기의 마모 상태에 착안하여, 접동면압이 10㎫ 이상이 되어 가장 심한 조건에 놓이는 접동부의 철계 재료를 가공한 부품인 콘 로드 외구(外球) 및 피스톤 내구(內球)의 마모량을 측정했다.
또한, 실시예 1?3의 냉동기유를 사용한 냉장고에 대해서, JIS C 9801(가정용 전기 냉장고 및 전기 냉동고의 특성 및 시험 방법)에 의해 소비 전력량 측정을 행하고, 연간 소비 전력량을 산출했다.
여기에서는, 비교예 2의 냉동기유를 사용한 냉장고의 연간 소비 전력량을 100％로서 표시했다.
이들 시험에 있어서의 목표값은, 피스톤 내구면의 마모량이 10㎛ 이하이며, 연간 소비 전력량이 100％ 미만이다.
실시예 1?3 및 비교예 1?4의 결과는 표 2에 나타낸다.
표 2로부터, 실시예 1?3의 냉동기유를 사용한 냉장고는, 비교예 1 및 2의 냉동기유를 사용한 냉장고의 레시프로식 압축기와 비교하여 피스톤 내구의 마모량이 대폭 저감되어 있으며, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 실시예 1?3의 냉동기유를 사용한 냉장고는, 비교예 2와 비교하여 냉동기유의 동점도를 낮게 한 것에 의해 기계 손실이 저감되어, 연간 소비 전력량이 적어져 있다.
비교예 1에 있어서는, 냉동기유의 동점도를 낮게 한 것에 의해, 연간 소비 전력량의 저감이 인정된다. 그러나, 저점도유와 고점도유를 혼합해도 철계 재료에 대한 흡착 능력이 낮은 조합이기 때문에 윤활성이 유지되지 않아, 시험 개시로부터 몇 시간에 있어서 접동이 가장 심한 콘 로드-피스톤간에서 소부(燒付)가 발생하여, 시험을 중단했다. 그 때문에 마모량의 측정을 할 수 없었다.
동점도가 낮은 폴리올에스테르유와 동점도가 높은 폴리올에스테르유를 혼합한 비교예 2에 있어서는, 흡착 능력이 낮은 화합물을 배합하고 있기 때문에, 압축기의 접동부의 마모가 증가하게 되어, 목표값인 마모량 10㎛ 이하를 달성할 수 없다.
이 결과로부터, 철계 재료에 대한 흡착 능력이 모두 낮으며, 저점도유와 고점도유를 조합시킨 냉동기유를 사용했을 경우, 냉장고 및 레시프로식 압축기의 마모량의 억제와 효율 향상의 양립을 할 수는 없음을 알 수 있다.
또한, 비교예 3은, 실시예 2에서 효과가 확인된 냉동기유의 조합에 있어서, 철계 재료에 흡착 능력이 높은 화합물 (H)의 배합량을 0.5중량％로 한 것이다. 냉장고의 연간 소비 전력량의 저감은 가능하지만, 마모를 억제할 수 없음을 알 수 있다. 이는, 압축기의 접동부에 충분한 양의 냉동기유가 흡착해 있지 않기 때문이라고 생각할 수 있다.
또한, 이와 동일한 냉동기유의 조합에 있어서, 흡착 능력이 높은 화합물 (H)를 40중량％ 배합한 냉장고에 있어서는, 마모를 대폭 억제할 수 있지만, 연간 소비 전력량을 저감할 수 없다. 이는, 압축기의 접동부에 충분한 양의 냉동기유가 흡착해 있지만, 동점도가 높아져, 압축기의 효율이 저하하기 때문이라고 생각할 수 있다.
이상으로부터, 레시프로식 압축기의 마모가 대폭 억제되며, 또한, 연간 소비 전력량이 적은 냉장고를 얻기 위해서는, 철계 재료에 대한 흡착 능력이 높은 화합물을 1?30중량％ 배합한 냉동기유를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 또한, 철계 재료에 대한 흡착 능력이 높은 화합물을 2?25중량％ 배합한 냉동기유를 사용하는 것은 더 바람직하다.
철계 재료에 흡착 능력이 높은 화합물의 배합량이 1중량％ 미만일 경우, 압축기 접동부의 충분한 내마모성을 얻을 수 없고, 30중량％를 초과하면 연간 소비 전력량의 저감이 어려운 바와 같이, 특성을 양립할 수 없다.
본 발명에 의하면, 냉동기유의 점도(동점도)를 낮게 함과 함께, 접동면에 있어서의 유막을 유지하여, 접동면의 마모를 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 광유 단독으로 접동면의 윤활성을 유지하며, 환경 누설시의 생태 독성이 크고, 바젤 조약의 규제 물질(일본 국내법: 특정 유해 폐기물 등의 수출입 등의 규제에 관한 법률)에 해당하고 있는 TCP: 트리크레질포스페이트로 대표되는 극압 첨가제를 사용하지 않고, 내마모성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 레시프로식 냉매 압축기 및 냉장고에 적용 가능하다.
1: 케이스 2: 냉장실
3: 냉동실 4: 압축기
5: 응축기 6: 탈수기
7: 증발기 8: 송풍 팬
9: 댐퍼 10: 캐필러리 튜브
11: 밀폐 용기 12: 모터
13: 냉동기유 14: 실린더
15: 피스톤 16: 크랭크 샤프트
17: 토출구 18: 유공(油孔)

Claims (5)

  1. 냉매로서 이소부탄을 사용하고, 하기 화학식 (1)로 표시되는 모노에스테르유(식 중, R1은 탄소수 5?9의 알킬기를 나타내고, R2은 탄소수 8?10의 알킬기를 나타냄), 및, 하기 화학식 (2)로 표시되는 폴리올에스테르유(식 중, R3은 탄소수 5?9의 알킬기를 나타냄)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종류의 기유(基油)를 함유하는 냉동기유(冷凍機油) 주제(主劑)와, 하기 화학식 (4)로 표시되는 첨가 폴리올에스테르유(식 중, R4은 탄소수 7?9의 알킬기를 나타냄)를 함유하는 냉동기유를 봉입한 레시프로식 압축기로서, 상기 첨가 폴리올에스테르유의 조성이 1?30중량％인 것을 특징으로 하는 레시프로식 압축기.
    Figure pct00007

    Figure pct00008

    Figure pct00009
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉동기유 주제의 40℃에서의 동점도(動粘度)가 10㎟／s 이하이며, 상기 첨가 폴리올에스테르유의 40℃에서의 동점도가 130㎟／s 이상인 것을 특징으로 하는 레시프로식 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    철계 재료로 형성된 접동부(摺動部)를 포함하고, 상기 접동부에 있어서의 접촉면압이 10㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 레시프로식 압축기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 첨가 폴리올에스테르유는, 철계 재료에 대한 흡착 능력이 상기 냉동기유 주제보다 1.6배 이상 높은 것을 특징으로 하는 레시프로식 압축기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 레시프로식 압축기를 사용한 것을 특징으로 하는 냉장고.
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