WO2020095905A1 - 冷媒圧縮機及びこれを用いた機器 - Google Patents

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WO2020095905A1
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refrigerant compressor
oil
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compressor according
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小林　正則
石田　貴規
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パナソニック株式会社
パナソニック アプライアンシズ リフリジレーション デヴァイシズ シンガポール
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Definitions

  • the present invention relates to a refrigerant compressor used for an air conditioner (air conditioner), a refrigerating device, a washer / dryer, a water heater, and the like, and a device using the refrigerant compressor.
  • Patent Document 1 a refrigerant compressor has been developed in which a leakage loss of refrigerant from a compression chamber is reduced by providing an annular oil supply groove on an outer peripheral portion of a piston of the refrigerant compressor.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the conventional refrigerant compressor disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. 7 is a front view of a part of the refrigerant compressor of FIG. 6 viewed from the arrow A.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the piston of the refrigerant compressor shown in FIG.
  • this refrigerant compressor has, for example, a configuration in which a compression element 6 and an electric element 5 are housed in a closed container 1.
  • the compression element 6 has a main shaft portion 9 and an eccentric shaft portion 10 each of which extends in the vertical direction, and has a crankshaft 8 axially supported by a shaft support portion 18, a piston 19 connected to the eccentric shaft portion 10, and a cylinder. And a cylinder block 15 in which 16 is formed.
  • the cylinder 16 has a cylindrical compression chamber 17 in which the piston 19 is inserted.
  • the electric element 5 has a rotor 4 in which a main shaft portion 9 is press-fitted and fixed and a permanent magnet (not shown) is built in, and a stator 3 having a winding. Refrigerating machine oil 7 is stored in the lower portion of the closed container 1.
  • the crankshaft 8 is provided with a refueling structure 8a.
  • the oil supply structure 8a is connected to the other end of the tilt pump 11 and is connected to the other end of the tilt pump 11 with the tilt pump 11 formed of a passage extending vertically in the main shaft part 9 with one end opened in the refrigerating machine oil 7. It has a viscous pump 12 formed of an orbital groove formed on the outer surface, and a vertical hole portion 13 and a horizontal hole portion 14 formed in the eccentric shaft portion 10. The vertical hole portion 13 and the horizontal hole portion 14 open at the upper portion of the crankshaft 8 toward the internal space 2 of the closed container 1.
  • the piston 19 is connected to the eccentric shaft portion 10 by a connecting member 20 and is reciprocally slidably inserted into the cylinder 16.
  • a connecting member 20 On the outer peripheral portion of the piston 19, two annular oil supply grooves 21 are formed over the entire circumference of the piston 19.
  • the piston 19 has a top dead center (for example, an upper end surface 19a of the piston 19 opposite to the eccentric shaft portion 10 and one end of the cylinder block 15 opposite to the eccentric shaft portion 10 are arranged along the radial direction of the cylinder 16). 8, the fuel supply groove 21 overlaps the inner circumferential surface of the cylinder block 15 when viewed in the radial direction of the cylinder block 15.
  • the oil supply groove 21 communicates with the internal space 2.
  • the crankshaft 8 When driving the refrigerant compressor, the crankshaft 8 rotates together with the rotor 4 of the electric element 5 by the electric power supplied from the outside.
  • the eccentric movement of the eccentric shaft portion 10 is transmitted to the piston 19 via the connecting member 20, so that the piston 19 reciprocates in the compression chamber 17 between the top dead center and the bottom dead center.
  • the piston 19 compresses the refrigerant gas supplied into the closed container 1 from an external cooling system (not shown) in the compression chamber 17. By repeating this compression operation, the refrigerant is sequentially sent from the refrigerant compressor to the cooling system.
  • the refrigerating machine oil 7 in the closed container 1 is pumped upward by the tilt pump 11 by the centrifugal force generated by the rotation of the crankshaft 8 and supplied to each sliding portion via the viscous pump 12. Further, the refrigerating machine oil 7 is scattered into the internal space 2 through the vertical hole portion 13 and the horizontal hole portion 14. At this time, as shown in FIGS. 7 and 8, the refrigerating machine oil 7 is scattered toward the piston 19 from the vertical hole portion 13 and the horizontal hole portion 14, particularly along the discharge path D formed in advance.
  • the refrigerating machine oil 7 adheres to the peripheral surface of the piston 19 and the end surface of the cylinder block 15 on the side of the eccentric shaft 10 to form an oil sump 7a due to surface tension or the like.
  • the oil sump 7 a is formed around the entire circumference of the annular oil supply groove 21.
  • An oil film is formed between the piston 19 and the cylinder 16 by the refrigerating machine oil 7 in the oil sump 7a accumulated in the oil supply groove 21, and the sealability of the gap (hereinafter, also simply referred to as sealability) is ensured, so that the refrigerant is cooled. Leakage loss is reduced.
  • the present invention can prevent the deterioration of the refrigerating capacity and the efficiency by preventing the deterioration of the sealing property due to the oil film breakage between the piston and the cylinder even when the low-viscosity refrigerating machine oil is used and operating at a low speed.
  • An object of the present invention is to provide a refrigerant compressor and a device using the same.
  • a refrigerant compressor includes a closed container in which refrigerating machine oil is stored, an electric element housed in the closed container, and driven by electric power supplied from the outside. And a compression element that is housed in the closed container and attached to the refrigerating machine oil, is driven by the electric element, and compresses a refrigerant gas supplied from the outside, and does not deposit on the refrigerating machine oil at least during operation.
  • the oil film cutting regulator adjusted to the concentration is contained in a dissolved state.
  • the oil film cutting regulator is contained in the refrigerating machine oil stored in the closed container in a dissolved state, it is possible to easily maintain the oil film of the refrigerating machine oil on the surface of the compression element. As a result, even when a low-viscosity refrigerating machine oil is used to operate at low speed, an oil film can be stably formed and maintained in the sliding gap between the compression element, for example, between the piston and the cylinder.
  • the refrigerating machine oil contains at least an oil film cut adjuster adjusted to a concentration that does not precipitate during operation in a dissolved state, for example, a deposit of the oil film cut adjuster may scratch the sliding surface between the piston and the cylinder. Does not occur. Therefore, it is possible to prevent the sealability between the piston and the cylinder from being deteriorated due to the oil film running out, and to prevent the refrigeration capacity and the efficiency from being deteriorated.
  • a refrigerating apparatus includes a refrigerant circuit in which the refrigerant compressor, a radiator that radiates the refrigerant, a decompressor that decompresses the refrigerant, and a heat absorber that absorbs the refrigerant are annularly connected by a pipe.
  • a refrigerant compressor and a refrigerating apparatus using the same can be provided.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing of the reciprocating type (reciprocating type) refrigerant compressor concerning a 1st embodiment. It is a principal part sectional drawing of the piston of the refrigerant compressor of FIG. 1, and its periphery. It is a schematic diagram of the fullerene used for the refrigerant compressor of FIG.
  • A is a comparison figure of a coefficient of performance COP of the refrigerant compressor of an example and a comparative example.
  • B is a comparison figure of the input of the refrigerant compressor of an example and a comparative example.
  • C is a comparison figure of the refrigerating capacity of the refrigerant compressor of an example and a comparative example.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of main parts of a piston of the refrigerant compressor of FIG. 6 and its periphery.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a reciprocating (reciprocating) refrigerant compressor 100 according to the first embodiment.
  • the refrigerant compressor 100 shown in FIG. 1 is provided in equipment such as an air conditioner or a refrigerating device.
  • the refrigerant compressor 100 includes a closed container 101, an electric element 105, and a compression element 106.
  • the closed container 101 is filled with a refrigerant gas.
  • the refrigerant gas is, for example, a natural refrigerant, an HFC (hydrofluorocarbon) -based refrigerant, an HFO (hydrofluoroolefin) -based refrigerant, or a mixed refrigerant containing the same.
  • a mixed refrigerant containing at least one of R600a, R290, and R744, or a mixed refrigerant containing two or more thereof can be mentioned.
  • the refrigerant of the present embodiment is R600a, which is a typical hydrocarbon refrigerant as a natural refrigerant having a low global warming potential.
  • HFC-based refrigerants include mixed refrigerants containing at least one of R134a, 152a, R407c, R404A, R410A, and R32, or two or more thereof.
  • HFO-based refrigerants are 1,1,2 trifluoroethylene (R1123), trans-1,2, difluoroethylene (R1132 (E)), cis-1,2 difluoroethylene (R1132 (Z)), 1,1.
  • a mixed refrigerant containing at least one kind of difluoroethylene (R1132a) and 2,3,3,3-tetrafluoro-1-propene (HFO-1234yf), or two or more kinds thereof can be mentioned.
  • R1234yf is desirable.
  • the HFO-based refrigerant has a molecular structure containing a double bond and two carbon atoms.
  • Refrigerating machine oil 107 is stored in the closed container 101.
  • the refrigerator oil 107 contains at least one of mineral oil, ester oil, alkylbenzene oil, polyvinyl ether, and polyalkylene glycol.
  • the refrigerating machine oil 107 of the present embodiment contains a paraffinic mineral oil having high compatibility with R600a as a base oil.
  • the refrigerating machine oil 107 contains, in a dissolved state, at least an oil film cutting regulator 180 adjusted to a concentration that does not precipitate during operation.
  • the refrigerating machine oil 107 of the present embodiment has a first viscosity characteristic in which the refrigerating machine oil has a viscosity at 40 ° C. of 100 mm 2 / s or less. To be done.
  • the refrigerating machine oil 107 of the present embodiment has a second viscosity characteristic in which the viscosity at 40 ° C. is set to a value in the range of 4.9 mm 2 / s or less. .. Further, in the same case, the refrigerating machine oil 107 is set to have a third viscosity characteristic such that the viscosity at 120 ° C. is 10.0 mm 2 / s or less (more preferably 5.0 mm 2 / s or less).
  • the refrigerating machine oil 107 may have at least one of the second and third viscosity characteristics. For example, the refrigerating machine oil 107 may not have the second viscosity characteristic and may have the third viscosity characteristic.
  • the above-mentioned viscosity at 40 ° C. corresponds to the kinematic viscosity described in the ISO viscosity classification according to ISO 3448: 1975, and the viscosity grade of the refrigerating machine oil 107 is the ISO viscosity grade number (VG notation) of the classification.
  • VG notation ISO viscosity grade number
  • the electric element 105 is housed in the closed container 101 and driven by electric power supplied from the outside.
  • the electric element 105 has a stator 103 and a rotor 104.
  • the rotor 104 has a winding and is fixed to a crankshaft 108 described later.
  • the stator 103 contains a permanent magnet (not shown) and is arranged so as to surround the outer circumference of the rotor 104.
  • the electric element 105 is, for example, driven by an inverter with a plurality of operating frequencies including an operating frequency of less than 20 r / sec.
  • the compression element 106 is housed in the closed container 101, adhered to the refrigerating machine oil 107, driven by the electric element 105, and compresses the refrigerant gas supplied from the outside.
  • the compression element 106 has a crankshaft 108, a cylinder block 115, a connecting member 120, and a piston 119.
  • the crankshaft 108 is made of cast iron as an example.
  • the crankshaft 108 is arranged so as to extend in the vertical direction.
  • the crankshaft 108 has a main shaft portion 109 and an eccentric shaft portion 110 which are arranged side by side in the longitudinal direction. Both the main shaft portion 109 and the eccentric shaft portion 110 extend in the vertical direction.
  • the rotor 104 is press-fitted and fixed to the main shaft portion 109.
  • the main shaft portion 109 is pivotally supported by a main bearing 118.
  • the eccentric shaft portion 110 is arranged above the main shaft portion 109.
  • the eccentric shaft portion 110 is arranged eccentrically with respect to the main shaft portion 109.
  • the crankshaft 108 is provided with an oil supply structure 108a.
  • the oil supply structure 108a is connected to the other end of the tilt pump 111, which is a tilt pump 111 formed of a passage extending vertically in the main shaft 109 with one end opened in the refrigeration oil 107, and the other end of the main shaft 109. It has a viscous pump 112 formed of an orbital groove formed on the outer surface, and a vertical hole portion 113 and a horizontal hole portion 114 formed in the eccentric shaft portion 110.
  • the vertical hole portion 113 and the horizontal hole portion 114 open at the upper part of the crankshaft 108 toward the internal space 102 of the closed container 101.
  • the cylinder block 115 is made of cast iron as an example.
  • a substantially cylindrical cylinder 116 is formed inside the cylinder block 115.
  • the cylinder 116 extends in the horizontal direction, and the piston 119 is reciprocally slidably inserted therein.
  • the internal space between the piston 119 and the cylinder head in the cylinder 116 is a compression chamber 117.
  • the cylinder block 115 has a main bearing 118.
  • the eccentric shaft portion 110 and the piston 119 are connected by a connecting member (connecting rod) 120.
  • a plurality of annular oil supply grooves 121 are formed over the entire circumference of the piston 119.
  • the oil supply groove 121 overlaps the inner peripheral surface of the cylinder block 115 when viewed in the radial direction of the cylinder block 115.
  • at least a part of the oil supply groove 121 communicates with the internal space 102 outside the cylinder block 115, and the remaining part is located inside the cylinder block 115.
  • the compression element 106 has at least a pair of sliding members that slide with each other, and at least one sliding surface of the pair of sliding members is made of a non-ferrous material.
  • This non-ferrous material includes at least one of aluminum alloy, magnesium alloy, and resin material.
  • the compression element 106 of this embodiment has a plurality of pairs of sliding members.
  • the pair of sliding members include the piston 119 and the cylinder 116, and the eccentric shaft portion 110 and the connecting member 120.
  • Each of the sliding members may be made of a material different from that of the sliding surface except for the sliding surface.
  • the eccentric shaft 110 is eccentrically moved by the crankshaft 108 being rotated by the rotor 104 of the electric element 105.
  • the connecting member 120 reciprocates the piston 119 between the top dead center and the bottom dead center in the compression chamber 117 of the cylinder block 115.
  • the refrigerant gas introduced into the closed container 101 from the cooling system (not shown) is sucked into the compression chamber 117 and compressed.
  • the refrigerant is compressed and sequentially sent out from the refrigerant compressor 100 toward the cooling system.
  • the refrigerating machine oil 107 in the closed container 101 is pumped up by a tilting pump 111 by centrifugal force due to the rotation of the crankshaft 108, and is supplied to each sliding portion via a viscous pump 112.
  • the sliding parts are lubricated by the refrigerating machine oil 107.
  • the refrigerating machine oil 107 is scattered into the internal space 102 via the vertical hole portion 113 and the horizontal hole portion 114.
  • the refrigerating machine oil 107 is scattered into the internal space 102 from the vertical hole portion 113 and the horizontal hole portion 114 along the preformed discharge paths M and N.
  • the refrigerating machine oil 107 thus scattered adheres to the peripheral surface of the piston 119 and the end surface of the cylinder block 115 on the eccentric shaft 110 side, and an oil sump 107a is formed by surface tension or the like.
  • the oil sump 107a is formed so as to fill the annular oil supply groove 121 over its entire circumference by a capillary phenomenon.
  • An oil film is formed by the refrigerating machine oil 107 in the oil sump 107a accumulated in the annular oil supply groove 121, the sealability between the piston 119 and the cylinder 116 is maintained, and refrigerant leakage loss is reduced.
  • the refrigerating machine oil 107 stored in the closed container 101 contains the oil film cutting adjuster 180 in a dissolved state, so that the oil film of the refrigerating machine oil 107 is formed on the surface of the sliding portion of the compression element 106. Can be maintained easily. As a result, even when the low-viscosity refrigerating machine oil 107 is used for low speed operation, an oil film can be stably formed and maintained in the sliding gap between the compression element 106, for example, the piston 119 and the cylinder 116. ..
  • the refrigerating machine oil 107 contains at least the oil film cutoff adjusting agent 180 adjusted to a concentration that does not precipitate during operation in a dissolved state, for example, the precipitate of the oil film cutoff adjusting agent 180 causes the piston 119 and the cylinder 116 to be separated. No scratches on the sliding surface. Therefore, it is possible to prevent the sealability between the piston 119 and the cylinder 116 from being deteriorated due to the oil film running out, and to prevent the refrigerating capacity and the efficiency from being deteriorated.
  • the refrigerant compressor 100 is configured by using the refrigerating machine oil 107 to which the electric element 105 and the compression element 106 that drives the electric element 105 and compresses the refrigerant are contained, and the refrigerating machine oil 107 to which the oil film cutting regulator 180 is added is configured.
  • the oil film between the 119 and the cylinder 116 can be prevented from running out, and the sealing performance can be maintained. Thereby, the leakage loss of the refrigerant from the compression chamber 117 can be reduced, so that the highly efficient refrigerant compressor 100 can be realized.
  • the details of the oil film cut adjusting agent 180 will be described.
  • the oil film cut adjusting agent 180 facilitates formation of an oil film of the refrigerating machine oil 107 on the surface of the sliding portion of the compression element 106 and the like, and maintains the oil film by preventing oil film breakage.
  • the oil film cut-off adjusting agent 180 is dissolved in the refrigerating machine oil 107 and does not precipitate under normal operating conditions of the refrigerant compressor 100. As a result, it is possible to prevent the surface of the sliding portion of the compression element 106 from being rubbed and scratched by the deposits of the oil film cut-off adjusting agent 180.
  • the oil film cutting regulator 180 is soluble in an organic solvent.
  • the oil film cutting regulator 180 includes, for example, fullerenes 181.
  • the oil film cutting regulator 180 is composed of only the fullerene 181.
  • FIG 3 is a schematic diagram of the fullerene 181 used in the refrigerant compressor 100 of FIG.
  • the fullerene 181 is formed by bonding a plurality of carbon atoms so as to form a spherical network structure.
  • Fullerene 181 is a third carbon allotrope following diamond and graphite, and can separate single clusters (molecules).
  • fullerene 181 Due to its structural characteristics, fullerene 181 is soluble in organic solvents such as benzene and toluene, despite being a carbon allotrope. As a result, the fullerene 181 is well dissolved in the refrigerator oil 107. Further, it has been found that the oil film cutting regulator 180 containing the fullerene 181 improves the elongation of the refrigerating machine oil 107, and prevents the oil film from breaking even if the refrigerating machine oil 107 has a low viscosity, thereby making it easier to maintain the oil film. There is. Further, as described below, the upper limit of the addition amount of the fullerene 181 added to the refrigerating machine oil 107 is limited, so that the precipitation of the fullerene 181 in the refrigerating machine oil 107 is prevented.
  • the single cluster of fullerene 181 is, for example, set to a value in the range of 100 pm or more and 10 nm or less (here, about 1 nm) in average particle size.
  • the fullerene 181 is a fine particle having a substantially circular cross section.
  • the average particle size referred to in this document refers to a value derived by the Einstein-Stokes equation by detecting the scattered light of particles in Brownian motion by using the dynamic light scattering method and obtaining the diffusion coefficient.
  • the fullerene 181 of the present embodiment is a mixed fullerene which is a mixture of C60, C70 and higher fullerenes.
  • FIG. 3 shows the structure of C60. As shown in FIG. 3, in the C60 cluster, 60 carbon atoms 181a are bonded so as to form a truncated icosahedron composed of 12 5-membered rings 181b and 20 6-membered rings 181c. It is composed of C60 is believed to have a particularly high molecular bearing effect.
  • C70 is composed of 70 carbon atoms 181a and is considered to have a molecular bearing effect like C60.
  • the mixed fullerenes may include fullerenes other than the above.
  • the single cluster of fullerene 181 may have less than 60 carbon atoms.
  • the oil film cutting modifier 180 may include a plurality of types of fullerenes 181 having a different number of carbon atoms contained in a single cluster, a plurality of types of fullerenes 181 having different average particle sizes, and the like. Further, the oil film cutting regulator 180 may include only one type of fullerene 181.
  • a known method can be appropriately selected.
  • a soot (soot) containing fullerene 181 is obtained by synthesizing a hydrocarbon raw material by a predetermined combustion process. By filtering this soot with an organic solvent, a solution in which fullerene 181 (also referred to as mixed fullerene) containing C60, C70 and higher fullerenes is dissolved can be separated from the residue. By purifying this solution, mixed fullerenes are obtained or various fullerenes are isolated.
  • the saturated dissolution amount of fullerene 181 in paraffinic mineral oil is the value when the refrigerator oil 107 contains 0.5% by weight of fullerene 181 at room temperature (25 ° C).
  • this saturated dissolution amount is the maximum addition amount of fullerenes 181 in which all the added fullerenes 181 are dispersed in the paraffinic mineral oil to form a homogeneous system.
  • the refrigerating machine oil 107 preferably contains the fullerene 181 in an amount of 0.05 wt% or less. It was
  • the amount of fullerene 181 in the refrigerating machine oil 107 may be appropriately set according to the types and states of the refrigerant used in the refrigerant compressor 100 and the oil components of the refrigerating machine oil 107, the operating temperature of the refrigerant compressor 100, the internal pressure value, and the like. desirable.
  • the refrigerating machine oil 107 preferably contains the fullerene 181 in the range of 0.0001% by weight or more and 0.5% by weight or less, and more preferably in the range of 0.001% by weight or more and 0.05% by weight or less. ..
  • FIG. 4A is a comparison diagram of the coefficient of performance (COP) of the refrigerant compressor between the example and the comparative examples 1 and 2.
  • the coefficient of performance is a coefficient used as a standard (index) of energy consumption efficiency of refrigerating equipment and the like, and is a value obtained by dividing the refrigerating capacity (W) by the applied input (W).
  • FIG. 4B is a comparison diagram of the inputs of the refrigerant compressor between the embodiment and the comparative examples 1 and 2.
  • FIG.4 (c) is a comparison figure of the refrigerating capacity of the refrigerant compressor of an Example and Comparative Examples 1 and 2.
  • the evaluation results of Example and Comparative Examples 1 and 2 are shown by the relative ratios when the evaluation result of Comparative Example 1 is 100.
  • fullerene 181 was dissolved as an oil film cutting regulator 180 in paraffinic mineral oil having a viscosity of 3.0 mm 2 / s at 40 ° C., and the refrigerating machine oil 107 was prepared so as to contain 0.001 wt% of fullerene 181. Refrigerating machine oil 107 was used.
  • Comparative Example 1 a refrigerating machine oil consisting only of paraffinic mineral oil having a viscosity at 40 ° C. of 4.9 mm 2 / s was used.
  • Comparative Example 2 a refrigerating machine oil consisting of only paraffinic mineral oil having a viscosity at 40 ° C. lower than that of Comparative Example 1 and having a viscosity of 3.0 mm 2 / s was used. That is, the fullerene 181 was not added to the refrigerator oils of Comparative Examples 1 and 2.
  • the example has a higher coefficient of performance than the comparative examples 1 and 2. It was also found that the input of the example is reduced as compared with the comparative examples 1 and 2. It was also found that the example has a higher refrigerating capacity than the comparative example 2 and the same refrigerating capacity as the comparative example 1.
  • Comparative Example 2 has a lower coefficient of performance than Comparative Example 1, and has a significantly lower refrigerating capacity than Comparative Example 1.
  • the viscosity of the refrigerating machine oil is lower than in Comparative Example 1, and the friction loss in the fluid lubrication region such as the sliding surface of the compression element can be reduced, so that the input can be relatively reduced, but the formation of an oil film or It is probable that the refrigeration capacity was remarkably reduced because it was difficult to maintain.
  • the annular oil supply groove 121 formed in the piston 119 normally holds the oil film of the refrigerating machine oil 107 by the capillary phenomenon, so that the sealing property between the piston 119 and the cylinder 116 is exhibited. Thus, the leakage of the refrigerant gas from the gap is suppressed.
  • the viscosity of the refrigerating machine oil when the viscosity of the refrigerating machine oil is lowered (specifically, the viscosity is lowered to 4.9 mm 2 / s or less), the oil component contained in the refrigerating machine oil has a large molecular motion due to, for example, a low molecular weight, Even under the same temperature conditions, it is likely to volatilize.
  • the viscosity of the refrigerating machine oil is reduced, so that the adsorbing force of the refrigerating machine oil on the sliding surface of the compression element or the like may be reduced.
  • the reduction of the refrigerating capacity was suppressed even though the low-viscosity refrigerating machine oil 107 having a viscosity at 40 ° C. of 3.0 mm 2 / s was used. From this result, it has been clarified that the oil film cutting regulator 180 dissolved in the refrigerating machine oil 107 can stably maintain a good sealing property even in the refrigerating machine oil 107 having a low viscosity.
  • the fullerene 181 contained in the oil film cutting modifier 180 exerts its effect has not been clearly clarified, the fullerene has a radical trap effect derived from high electron accepting property due to structural symmetry. It has been proposed. Therefore, in the refrigerating machine oil 107 containing the fullerene 181, for example, the fullerene 181 acts on the intermolecular attractive force of the oil component to inactivate the molecular motion of the oil component, and it is considered that the volatilization of the oil component is suppressed. ..
  • paraffinic mineral oil having a viscosity at 40 ° C. of 3.0 mm 2 / s was used as the refrigerating machine oil 107, but paraffinic mineral oil having a viscosity at 40 ° C. of 2.2 mm 2 / s was used. It has been confirmed that the same effect can be obtained. From this confirmation result, it is considered that the viscosity of the refrigerating machine oil 107 at 40 ° C. is preferably at least 2.2 mm 2 / s or more.
  • Each refrigerant compressor filled with refrigerating machine oil containing the oil film cutting regulator was also operated in a predetermined high-temperature high-load intermittent operation mode in which the operation was stopped and repeated for a short time. As a result, the wear of each sliding surface between the eccentric shaft portion 110 and the connecting member 120 was accelerated. After the test, the refrigerant compressor was disassembled and the wear of the connecting member 120 was confirmed.
  • the wear amount of the connecting member 120 of the comparative example is 100
  • the wear amount of the connecting member 120 of Examples 1 and 2 was a value in the range of 46.1 or more and 72.4 or less.
  • the wear amount of the connecting member 120 was significantly reduced in Examples 1 and 2 as compared with the comparative example, even though the connecting member 120 having the sliding surface made of the aluminum alloy was used. It was From this result, according to the refrigerant compressor 100 of the present embodiment, even when an aluminum alloy or other non-ferrous material is used for the sliding surface of the sliding member, the wear amount of the sliding member can be appropriately reduced. it is conceivable that.
  • the refrigerant compressor 100 of the present embodiment even when the low-viscosity refrigerating machine oil 107 is used, as described above, the wear amount of the sliding surfaces of the pair of sliding members is appropriate. Therefore, the refrigerant compressor 100 can be driven with high efficiency. Further, from the results of Examples 1 and 2, it was found that the viscosity of the refrigerating machine oil 107 at 40 ° C. is preferably at least 2.2 mm 2 / s or more in order to obtain such favorable effects.
  • one sliding surface of the pair of sliding members included in the compression element of the refrigerant compressor is made of a non-ferrous material, and the other sliding surface is It was confirmed that the same good effects as described above can be obtained even when the material is made of an iron-based material. Further, when the sliding surfaces of the pair of sliding members of the pair of sliding members included in the compression element of the refrigerant compressor are made of iron-based materials, the sliding surfaces are made of non-ferrous materials. It was confirmed that the amount of wear on the sliding surface was relatively small compared to the case, and the refrigerant compressor 100 could be driven with high efficiency.
  • the refrigerant compressor 100 of the present embodiment even when the low-viscosity refrigerating machine oil 107 is used, the sealing performance between the piston 119 and the cylinder 116 is maintained and the compression chamber is maintained. The leakage loss of the refrigerant at 117 can be reduced. Further, it is possible to reduce wear of the sliding member included in the compression element 106 of the refrigerant compressor 100, and to stably drive the refrigerant compressor 100. Therefore, high performance of the refrigerant compressor 100 can be realized.
  • the oil film cutting regulator 180 contains the fullerene 181, formation of an oil film between the piston 119 and the cylinder 116 can be promoted. As a result, it is possible to prevent the sealing property between the piston 119 and the cylinder 116 from being deteriorated due to the disappearance of the oil film, and it is possible to reduce the leakage loss of the refrigerant from the compression chamber 117. Therefore, high performance of the refrigerant compressor 100 can be realized.
  • the fullerene 181 has a high electron accepting property due to the structural symmetry, and for example, in the case of C60, one cluster can capture 6 electrons. Therefore, the fullerene 181 can be expected to have an effect of removing radicals that are a cause of oxidation of the refrigerating machine oil 107 and the refrigerant, and suppressing deterioration of the refrigerating machine oil 107 and the refrigerant.
  • the fullerene 181 is not consumed by the chemical reaction. Thereby, the reliability of the refrigerant compressor 100 can be ensured for a long period of time.
  • the refrigerant compressor 100 when the refrigerant compressor 100 is provided in a stationary refrigeration apparatus arranged in a room or the like, it is possible to stably drive the refrigeration apparatus while suppressing generation of vibration and noise for several years.
  • a usage environment of the stationary refrigeration apparatus for example, an environment in which the refrigeration apparatus is continuously driven without maintenance for a long period of time is assumed. Even in such a case, the fullerene 181 contained in the refrigerating machine oil 107 does not disappear, so that the refrigerating apparatus can be stably driven.
  • the refrigerant compressor 100 is particularly well used in a stationary refrigeration system.
  • the fullerene 181 included in the refrigerating machine oil 107 rolls when the facing sliding surfaces relatively move, and thus the molecular bearing effect due to rolling friction is obtained. To be demonstrated. As a result, the friction coefficient of the sliding portion is reduced, and input reduction can be favorably realized. Therefore, for example, the torque at the time of starting the refrigerant compressor 100 can be reduced, and the startability of the refrigerant compressor 100 can be significantly improved.
  • the fullerene 181 is uniformly dispersed and dissolved in the refrigeration oil 107, even when the refrigerant compressor 100 shifts from the operating state to the stopped state, the state in which the fullerene 181 is uniformly dispersed in the refrigeration oil 107 is Maintained. As a result, when the refrigerant compressor 100 is restarted, metal contact on the surface of the sliding portion of the compression element 106 and the like can be relaxed, and good durability of the refrigerant compressor 100 can be maintained for a long period of time.
  • the oil film cutting regulator 180 contains a polar organic compound, it is possible to promote the formation of an oil film between the piston 119 and the cylinder 116. Therefore, it is possible to prevent the sealing property between the piston 119 and the cylinder 116 during low-speed rotation and when the low-viscosity refrigerating machine oil 107 is used from being lowered due to the disappearance of the oil film. Therefore, the leakage loss of the refrigerant from the compression chamber 117 can be further reduced, and the higher performance of the refrigerant compressor 100 can be realized.
  • the refrigerating machine oil 107 used in the refrigerant compressor 100 contains the oil film cutting regulator 180 in a range of 0.0001% by weight or more and 0.5% by weight or less.
  • oil film cutting regulator 180 in a range of 0.0001% by weight or more and 0.5% by weight or less.
  • the refrigerating machine oil 107 used in the refrigerant compressor 100 has a viscosity at 40 ° C. set to a value in the range of 100 mm 2 / s or less.
  • the refrigerant compressor 100 can be reduced while reducing the leakage loss of the refrigerant.
  • the viscous loss of 100 can be reduced, and the input of the refrigerant compressor 100 can be reduced.
  • the refrigerating machine oil 107 used in the refrigerant compressor 100 has a viscosity at 40 ° C. set to a value in the range of 4.9 mm 2 / s or less. Accordingly, for example, when the refrigerant compressor 100 is used for a refrigeration system, the refrigerant loss can be reduced and the viscosity loss of the refrigerant compressor 100 can be reduced, and the input of the refrigerant compressor 100 can be reduced.
  • the refrigerating machine oil 107 used in the refrigerant compressor 100 has a viscosity at 120 ° C. set to a value in the range of 10.0 mm 2 / s or less.
  • the viscosity of the refrigerating machine oil 107 is kept low in the temperature range of 40 ° C. to 120 ° C., the viscosity loss of the refrigerant compressor 100 can be stably reduced in a wide temperature range. Therefore, for example, even in an application in an environment where a high temperature is likely to occur or an application in which the temperature of the environment changes drastically, the input of the refrigerant compressor 100 can be reduced while reducing the leakage loss of the refrigerant.
  • the refrigerant a natural refrigerant that is a mixed refrigerant containing at least one kind or two or more kinds of R600a, R290, and R744 is used, and the refrigerating machine oil 107 is mineral oil, ester oil, alkylbenzene oil, polyvinyl ether, polyalkylene. Even if at least one of the glycols is used, the same effect as that of the present embodiment can be obtained, and the use of a refrigerant having a small greenhouse effect can contribute to the suppression of global warming.
  • the refrigerant at least one of R134a, 152a, R407c, R404A, R410A, and R32, or an HFC-based refrigerant that is a mixed refrigerant containing two or more kinds is used, and the refrigerating machine oil 107 is mineral oil, ester oil, Even when at least one of alkylbenzene oil, polyvinyl ether, and polyalkylene glycol is used, the same effect as described above can be obtained, and the refrigerant compressor 100 having high reliability and high efficiency can be realized.
  • an HFO-based refrigerant such as R1234yf or a mixed refrigerant containing the same is used as the refrigerant, and at least one of mineral oil, ester oil, alkylbenzene oil, polyvinyl ether, and polyalkylene glycol is used as the refrigerating machine oil 107, The same effect as is obtained.
  • the fullerene 181 when the fullerene 181 is included in the refrigerating machine oil 107, the fullerene 181 can trap and deactivate an acidic substance (for example, hydrofluoric acid) generated when the refrigerant is decomposed by sliding heat or the like.
  • an acidic substance for example, hydrofluoric acid
  • a refrigerant that is not flammable and has a small greenhouse effect it is possible to contribute to the suppression of global warming.
  • the electric element 105 is driven by an inverter at a plurality of operating frequencies, during low-speed operation in which the amount of oil supplied to each sliding portion decreases, or the rotation speed increases and the load applied to the sliding portion increases. Also, in any severe high-speed operation where the viscosity of the refrigerating machine oil is reduced due to the heat generation of the sliding portion, abnormal wear can be prevented and high reliability can be maintained. In addition, energy saving can be realized by optimizing the operation of the refrigerant compressor 100 by inverter control.
  • the refrigerating machine oil 107 of the present embodiment contains a paraffinic mineral oil, but also when it contains at least one of other mineral oils, ester oils, alkylbenzene oils, polyvinyl ethers, and polyalkylene glycols, the fullerene 181. Dissolves well.
  • the oil film cutting regulator 180 including the fullerene 181 has been exemplified, but the oil film cutting regulator 180 may be composed of only the fullerene 181, or may contain a component other than the fullerene 181. ..
  • the oil film cut-off adjusting agent 180 according to the modified example includes a polar organic compound.
  • the organic compound may be a polar organic polymer. Specific examples thereof include polymethacrylate (PMA) -based materials, olefin copolymer (OCP) -based materials, and polyisobutylene (PIB) -based materials.
  • PMA polymethacrylate
  • OCP olefin copolymer
  • PIB polyisobutylene
  • the effect of preventing the performance from deteriorating when the refrigerant compressor 100 is operated at a low speed has been described, but when operating at a speed at a commercial speed, The same effect can be obtained even during high-speed operation at a large rotation speed.
  • the refrigerant compressor 100 of the present embodiment is driven by an inverter at a plurality of operating frequencies, the amount of oil supplied to each sliding portion is reduced during low speed operation. High performance can be maintained. Further, at the time of high speed rotation, the load applied to the sliding portion increases and the viscosity of the refrigerating machine oil decreases due to the heat generation of the sliding portion. However, the action of the oil film cutoff adjusting agent 180 prevents abnormal wear and provides high reliability. Can be maintained. In addition, energy saving can be realized by optimizing the operation of the refrigerant compressor 171 by inverter control.
  • the type of the refrigerant compressor is not limited to the reciprocating type (reciprocating type), and other types such as a rotary type and a scroll type may be used.
  • reciprocating type reciprocating type
  • other types such as a rotary type and a scroll type may be used.
  • other embodiments will be described focusing on differences from the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the refrigeration apparatus 270 according to the second embodiment.
  • the refrigeration system 270 is an example of a device that uses the refrigerant compressor 100.
  • the refrigerator may be equipped with the refrigerator 270.
  • the refrigeration system 270 includes a main body 275, a partition wall 278, and a refrigerant circuit 271.
  • the main body 275 has a heat insulating box body having an opening communicating with the inside thereof, and a door for opening and closing the opening of the box body. Further, the main body 275 has a storage space 276 in which articles are stored and a machine room 277 in which a refrigerant circuit 271 for cooling the storage space 276 is arranged. The storage space 276 and the machine room 277 are partitioned by a partition wall 278. A blower (not shown) is arranged in the storage space 276. In FIG. 5, a part of the box body is cut away to show the inside of the main body 275.
  • the refrigerant circuit 271 includes the refrigerant compressor 100, a radiator 272, a pressure reducing device 273, and a heat absorber 274.
  • the refrigerant compressor 100, the radiator 272, the decompression device 273, and the heat absorber 274 are annularly connected by piping.
  • the radiator 272 radiates heat from the refrigerant.
  • the decompression device 273 decompresses the refrigerant.
  • the heat absorber 274 absorbs heat of the refrigerant.
  • the heat absorber 274 is disposed in the storage space 276 to generate cooling heat. As shown by the arrow in FIG. 5, the cooling heat of the heat absorber 274 is circulated in the storage space 276 by the blower. Thereby, the air in the storage space 276 is agitated and the inside of the storage space 276 is cooled.
  • the refrigerating apparatus 270 having the above-described configuration, by including the refrigerant compressor 100 described above, even when the refrigerating machine oil 107 having a low viscosity is used for low speed operation, the oil film breaks between the piston 119 and the cylinder 116. It is possible to prevent deterioration of the sealing property of, and to prevent deterioration of refrigerating capacity and efficiency.
  • the refrigeration apparatus 270 includes the refrigerant compressor 100, the radiator 272, the decompression device 273, and the heat absorber 274, which includes the refrigerant circuit 271 connected to each other in an annular shape by pipes, and thus the refrigerant compressor having improved volumetric efficiency.
  • the refrigerant compressor 100 With 100, power consumption can be reduced and energy can be saved.
  • the present invention is not limited to each embodiment, and its configuration can be changed, added, or deleted without departing from the spirit of the present invention.
  • the respective embodiments may be arbitrarily combined with each other, and for example, a part of the configuration in one embodiment may be applied to another embodiment.
  • the scope of the present invention is defined by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
  • the device using the refrigerant compressor 100 is not limited to the air conditioner or the refrigerating device, and may be, for example, a dry washing machine or a water heater.
  • the present invention reduces the refrigerating capacity and efficiency by preventing the deterioration of the sealing property due to the oil film breakage between the piston and the cylinder even when the low-viscosity refrigerating machine oil is used and operating at low speed. It is possible to provide a refrigerant compressor capable of preventing the above and a refrigerating apparatus using the same, which has an excellent effect. Therefore, it is beneficial to widely apply the present invention to a refrigerant compressor and a refrigerating apparatus using the same, which can exert the significance of this effect.
  • Refrigerant Compressor 100 Refrigerant Compressor 105 Electric Element 106 Compressing Element 107 Refrigerator Oil 180 Oil Film Cutting Agent 181 Fullerene 270 Refrigerator 271 Refrigerant Circuit 272 Radiator 273 Pressure Reducer 274 Heat Absorber

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Abstract

冷媒圧縮機は、冷凍機油が貯留された密閉容器と、密閉容器に収容され、外部より供給される電力により駆動される電動要素と、密閉容器に収容されて冷凍機油に被着され、電動要素により駆動されて、外部から供給される冷媒ガスを圧縮する圧縮要素とを備える。冷凍機油に、少なくとも運転時に析出しない濃度に調整された油膜切調整剤が溶解状態で含まれている。

Description

冷媒圧縮機及びこれを用いた機器
　本発明は、空調装置（エアーコンディショナー）、冷凍装置、洗濯乾燥機、給湯機等に使用される冷媒圧縮機、及び、これを用いた機器に関する。
　近年、地球環境保護の観点から、化石燃料使用量の削減のために冷媒圧縮機の高効率化が進められている。例えば、特許文献１に開示されるように、冷媒圧縮機のピストンの外周部に環状の給油溝を設けることで、圧縮室からの冷媒の漏れ損失の低減を図った冷媒圧縮機が開発されている。
　図６は、特許文献１に開示された従来の冷媒圧縮機の概略的な断面図である。図７は、図６の冷媒圧縮機の一部を矢印Ａから見た正面図である。図８は、図６の冷媒圧縮機のピストンとその周辺の要部断面図である。
　図６～８に示すように、この冷媒圧縮機は、例えば、圧縮要素６と電動要素５とが密閉容器１に収納された構成を有する。圧縮要素６は、いずれも上下方向に延びる主軸部９と偏心軸部１０とを有し、軸支部１８により軸支されたクランクシャフト８と、偏心軸部１０に接続されたピストン１９と、シリンダ１６が形成されたシリンダブロック１５とを有する。シリンダ１６には、ピストン１９が挿入される円筒形の圧縮室１７が形成されている。電動要素５は、主軸部９が圧入固定されて永久磁石（図示せず）が内蔵される回転子４と、巻線を有する固定子３とを有する。密閉容器１の下部には、冷凍機油７が貯留されている。
　クランクシャフト８には、給油構造８ａが設けられている。給油構造８ａは、一端が冷凍機油７中で開口した状態で主軸部９内を上下方向に傾斜して延びる通路からなる傾斜ポンプ１１と、傾斜ポンプ１１の他端に接続されて主軸部９の外表面に形成された周回溝からなる粘性ポンプ１２と、偏心軸部１０に形成された縦孔部１３及び横孔部１４とを有する。縦孔部１３と横孔部１４とは、クランクシャフト８の上部において、密閉容器１の内部空間２に向けて開口している。
　ピストン１９は、連結部材２０により偏心軸部１０と連結されてシリンダ１６に往復摺動自在に挿入されている。ピストン１９の外周部には、環状の２本の給油溝２１が、ピストン１９の全周にわたって形成されている。ピストン１９が上死点（例えば、ピストン１９の偏心軸部１０とは反対側の上端面１９ａと、シリンダブロック１５の偏心軸部１０とは反対側の一端とが、シリンダ１６の径方向に沿って見たときに重なる、図８の矢印Ｂの位置）にある場合、給油溝２１は、シリンダブロック１５の内周面と、シリンダブロック１５の径方向から見て重なる。ピストン１９が下死点（例えば、ピストン１９の上端面１９ａと、シリンダブロック１５の長手方向途中部分とが、シリンダブロック１５の径方向に沿って見たときに重なる、図８の矢印Ｃの位置）にある場合、給油溝２１は、内部空間２と連通する。
　冷媒圧縮機の駆動時には、外部からの供給電力により電動要素５の回転子４と共にクランクシャフト８が回転する。偏心軸部１０の偏心運動が連結部材２０を介してピストン１９に伝えられることで、ピストン１９が圧縮室１７内を上死点と下死点との間で往復運動する。ピストン１９は、外部の冷却システム（図示せず）から密閉容器１内に供給される冷媒ガスを圧縮室１７内で圧縮する。この圧縮動作を繰り返すことで、冷媒は、冷却システムへ向けて冷媒圧縮機から順次送り出される。
　密閉容器１内の冷凍機油７は、クランクシャフト８の回転による遠心力で傾斜ポンプ１１により上方へ汲み上げられ、粘性ポンプ１２を介して各摺動部分へ給油される。また冷凍機油７は、縦孔部１３及び横孔部１４を介して内部空間２に飛散される。図７及び８に示すように、このとき、特に予め形成された放出路Ｄに沿って、縦孔部１３及び横孔部１４から冷凍機油７がピストン１９に向けて飛散する。この冷凍機油７がピストン１９の周面とシリンダブロック１５の偏心軸部１０側の端面とに付着することで、表面張力等により油溜７ａが形成される。油溜７ａは、環状の給油溝２１の全周に形成される。給油溝２１に溜まった油溜７ａの冷凍機油７により、ピストン１９とシリンダ１６との間に油膜が形成され、当該隙間のシール性（以下、単にシール性とも称する。）が確保されて冷媒の漏れ損失が低減される。
特開２００３－６５２３６号公報
　最近では、冷媒圧縮機の更なる高効率化のため、例えば、冷凍機油の低粘度化と共に、インバータ駆動等による冷媒圧縮機の低速運転化が望まれている。しかしながら、これにより油膜が形成され難くなったり、例えば給油溝のエッジが油膜を切断する起点となって油膜が維持されにくくなったりする（以下、これらの問題を単に油膜切れとも称する。）場合がある。油膜切れが生じると、冷媒圧縮機の冷却能力が低下すると共に効率が低下する問題が生じうる。
　そこで本発明は、低粘度の冷凍機油が用いられて低速運転される場合でも、ピストンとシリンダとの間の油膜切れによるシール性の低下を防止することにより、冷凍能力及び効率の低下を防止できる冷媒圧縮機及びこれを用いた機器を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る冷媒圧縮機は、冷凍機油が貯留された密閉容器と、前記密閉容器に収容され、外部より供給される電力により駆動される電動要素と、前記密閉容器に収容されて前記冷凍機油に被着され、前記電動要素により駆動されて、外部から供給される冷媒ガスを圧縮する圧縮要素とを備え、前記冷凍機油に、少なくとも運転時に析出しない濃度に調整された油膜切調整剤が溶解状態で含まれている。
　上記構成によれば、密閉容器に貯留される冷凍機油に油膜切調整剤が溶解状態で含まれているため、圧縮要素の表面に冷凍機油による油膜を維持し易くできる。これにより、低粘度の冷凍機油が用いられて低速運転される場合でも、圧縮要素の例えばピストンとシリンダとの間の摺動隙間等に、油膜を安定して形成し且つ維持できる。
　また冷凍機油に、少なくとも運転時に析出しない濃度に調整された油膜切調整剤が溶解状態で含まれているので、例えば、油膜切調整剤の析出物により、ピストンとシリンダとの摺動面が傷を生じることがない。よって、油膜切れによりピストンとシリンダとの間のシール性が低下するのを防止できると共に、冷凍能力及び効率の低下を防止できる。
　本発明の一態様に係る冷凍装置は、前記冷媒圧縮機と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を減圧する減圧装置と、冷媒を吸熱する吸熱器とを配管により環状に連結した冷媒回路を備える。
　上記構成によれば、上記した冷媒圧縮機を備えることで、冷媒圧縮機に低粘度の冷凍機油が用いられて低速運転される場合でも、油膜切れによりピストンとシリンダとの間のシール性が低下するのを防止できると共に冷凍能力及び効率の低下を防止可能な冷凍装置を提供できる。
　本発明によれば、低粘度の冷凍機油が用いられて低速運転される場合でも、ピストンとシリンダとの間の油膜切れによるシール性の低下を防止できるため、冷凍能力及び効率の低下を防止できる冷媒圧縮機及びこれを用いた冷凍装置を提供できる。
第１実施形態に係る往復動式（レシプロ式）の冷媒圧縮機の概略的な断面図である。 図１の冷媒圧縮機のピストンとその周辺の要部断面図である。 図１の冷媒圧縮機に用いられるフラーレンの模式図である。 （ａ）は、実施例と比較例との冷媒圧縮機の成績係数ＣＯＰの比較図である。（ｂ）は、実施例と比較例との冷媒圧縮機の入力の比較図である。（ｃ）は、実施例と比較例との冷媒圧縮機の冷凍能力の比較図である。 第２実施形態に係る冷凍装置の模式図である。 従来の冷媒圧縮機の概略的な断面図である。 図６の冷媒圧縮機の一部を矢印Ａから見た正面図である。 図６の冷媒圧縮機のピストンとその周辺の要部断面図である。
　以下、図面を参照して各実施形態を説明する。
　（第１実施形態）
［冷媒圧縮機］
　図１は、第１実施形態に係る往復動式（レシプロ式）の冷媒圧縮機１００の概略的な断面図である。図１に示す冷媒圧縮機１００は、空調装置、又は、冷凍装置等の機器に備えられる。冷媒圧縮機１００は、密閉容器１０１、電動要素１０５、及び圧縮要素１０６を備える。
　密閉容器１０１内には、冷媒ガスが充填される。冷媒ガスは、一例として、自然冷媒、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒、又は、ＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）系冷媒又はこれを含む混合冷媒である。
　自然冷媒としては、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ７４４のうち少なくともいずれか１種、又は２種以上を含む混合冷媒が挙げられる。本実施形態の冷媒は、温暖化係数の低い自然冷媒として代表的な炭化水素系冷媒であるＲ６００ａである。ＨＦＣ系冷媒としては、例えば、Ｒ１３４ａ、１５２ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、及びＲ３２のうち少なくともいずれか１種、または２種以上を含む混合冷媒があげられる。
　ＨＦＯ系冷媒としては、１，１，２トリフルオロエチレン（Ｒ１１２３）、トランス－１，２，ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｅ））、シス－１，２ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２（Ｚ））、１，１ジフルオロエチレン（Ｒ１１３２ａ）、２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）のうち少なくともいずれか１種、又は２種以上を含む混合冷媒が挙げられる。ＨＦＯ系冷媒としては、例えばＲ１２３４ｙｆが望ましい。ＨＦＯ系冷媒は、二重結合と２つの炭素原子とを含む分子構造を有する。
　また密閉容器１０１には、冷凍機油１０７が貯留されている。冷凍機油１０７は、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのうち少なくともいずれかを含む。本実施形態の冷凍機油１０７は、Ｒ６００ａに対して高い相溶性を有するパラフィン系鉱油を基油として含む。また冷凍機油１０７は、後述するように、少なくとも運転時に析出しない濃度に調整された油膜切調整剤１８０を溶解状態で含む。
　また本実施形態の冷凍機油１０７は、冷媒圧縮機１００が例えば空調装置用である場合、第１の粘度特性として、冷凍機油は、４０℃における粘度が１００ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定される。
　また本実施形態の冷凍機油１０７は、冷媒圧縮機１００が例えば冷凍装置用である場合、第２の粘度特性として、４０℃における粘度が４．９ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定される。また同様の場合、冷凍機油１０７は、第３の粘度特性として、１２０℃における粘度が１０．０ｍｍ２／ｓ以下（より好ましくは５．０ｍｍ２／ｓ以下）の範囲の値に設定される。冷媒圧縮機１００が例えば冷凍装置用である場合、冷凍機油１０７は、この第２及び第３の粘度特性のうち少なくとも一方を有していてもよい。例えば冷凍機油１０７は、第２の粘度特性を有さず、且つ、第３の粘度特性を有していてもよい。
　ここで上記した４０℃における粘度は、ＩＳＯ　３４４８：１９７５に準拠するＩＳＯ粘度分類に記載の動粘度に相当するものであり、冷凍機油１０７の粘度グレードは当該分類のＩＳＯ粘度グレード番号（ＶＧ表記）で表すことができる。
　電動要素１０５は、密閉容器１０１に収容されて外部からの供給電力により駆動される。電動要素１０５は、固定子１０３と回転子１０４とを有する。回転子１０４は、巻線を有し、後述するクランクシャフト１０８に固定される。固定子１０３は、永久磁石（図示せず）を内蔵し、回転子１０４の外周を囲むように配置される。電動要素１０５は、例えば、例えば２０ｒ／ｓｅｃ未満の運転周波数を含む複数の運転周波数によりインバータ駆動される。
　圧縮要素１０６は、密閉容器１０１に収容されて冷凍機油１０７に被着され、電動要素１０５により駆動されて、外部から供給される冷媒ガスを圧縮する。具体的に圧縮要素１０６は、クランクシャフト１０８、シリンダブロック１１５、連結部材１２０、及びピストン１１９を有する。
　クランクシャフト１０８は、一例として鋳鉄により構成される。クランクシャフト１０８は、上下方向に延びるように配置されている。クランクシャフト１０８は、長手方向に並んで配置された主軸部１０９と偏心軸部１１０とを有する。主軸部１０９と偏心軸部１１０とは、いずれも上下方向に延びている。主軸部１０９には、回転子１０４が圧入固定される。主軸部１０９は、主軸受１１８により軸支される。一例として、偏心軸部１１０は主軸部１０９の上方に配置されている。偏心軸部１１０は、主軸部１０９に対して偏心して配置されている。
　クランクシャフト１０８には、給油構造１０８ａが設けられている。給油構造１０８ａは、一端が冷凍機油１０７中で開口した状態で主軸部１０９内を上下方向に傾斜して延びる通路からなる傾斜ポンプ１１１と、傾斜ポンプ１１１の他端に接続されて主軸部１０９の外表面に形成された周回溝からなる粘性ポンプ１１２と、偏心軸部１１０に形成された縦孔部１１３及び横孔部１１４とを有する。縦孔部１１３と横孔部１１４とは、クランクシャフト１０８の上部において、密閉容器１０１の内部空間１０２に向けて開口している。
　シリンダブロック１１５は、一例として鋳鉄により構成される。シリンダブロック１１５の内部には、略円筒形のシリンダ１１６が形成されている。シリンダ１１６は、水平方向に延び、ピストン１１９が往復摺動自在に挿入されている。シリンダ１１６におけるピストン１１９とシリンダヘッドとの間の内部空間は、圧縮室１１７となっている。シリンダブロック１１５は、主軸受１１８を有する。偏心軸部１１０とピストン１１９とは、連結部材（コンロッド）１２０により連結されている。
　ピストン１１９の外周部には、環状の複数本（ここでは２本）の給油溝１２１が、ピストン１１９の全周にわたって形成されている。給油溝１２１は、ピストン１１９の上死点では、シリンダブロック１１５の内周面と、シリンダブロック１１５の径方向から見て重なる。また給油溝１２１は、ピストン１１９の下死点では、その少なくとも一部がシリンダブロック１１５外で内部空間１０２と連通すると共に、残余の部分が、シリンダブロック１１５内に位置する。
　ここで圧縮要素１０６は、互いに摺動する少なくとも一対の摺動部材を有し、一対の摺動部材のうち少なくとも一方の摺動面が、非鉄系材料により構成されている。この非鉄系材料は、アルミ合金、マグネシウム合金、及び樹脂材料の少なくともいずれかを含む。本実施形態の圧縮要素１０６は、複数対の摺動部材を有する。この対をなす摺動部材には、ピストン１１９とシリンダ１１６、及び、偏心軸部１１０と連結部材１２０が含まれる。各摺動部材は、摺動面以外の部分では、摺動面とは異なる材料により構成されていてもよい。
　冷媒圧縮機１００の駆動時には、外部から供給される商用電源等の電力が、外部のインバータ駆動回路（図示せず）を介して、電動要素１０５に供給される。これにより電動要素１０５は、複数の運転周波数によりインバータ駆動される。
　電動要素１０５の回転子１０４によりクランクシャフト１０８が回転させられることで、偏心軸部１１０が偏心運動する。連結部材１２０は、シリンダブロック１１５の圧縮室１１７内において、ピストン１１９を上死点と下死点との間で往復運動させる。これにより、冷却システム（図示せず）から密閉容器１０１内に導かれた冷媒ガスが圧縮室１１７内へ吸入されて圧縮される。この圧縮動作を繰り返すことにより、冷媒は圧縮され、冷却システムへ向けて冷媒圧縮機１００から順次送り出される。
　一方、密閉容器１０１内の冷凍機油１０７は、クランクシャフト１０８の回転による遠心力で傾斜ポンプ１１１により上方へ汲み上げられ、粘性ポンプ１１２を介して各摺動部分へ給油される。これにより、各摺動部分が冷凍機油１０７により潤滑される。また冷凍機油１０７は、縦孔部１１３及び横孔部１１４を介して内部空間１０２に飛散される。
　図２に示すように、このとき特に、予め形成された放出路Ｍ，Ｎに沿って、縦孔部１１３及び横孔部１１４から冷凍機油１０７が内部空間１０２に飛散する。これにより飛散した冷凍機油１０７は、ピストン１１９の周面とシリンダブロック１１５の偏心軸部１１０側の端面とに付着し、表面張力等により油溜１０７ａが形成される。
　油溜１０７ａは、毛細管現象によって、環状の給油溝１２１をその全周で満たすように形成される。この環状の給油溝１２１に溜まった油溜１０７ａの冷凍機油１０７により油膜が形成され、ピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性が維持され、冷媒の漏れ損失が低減される。
　ここで冷媒圧縮機１００では、密閉容器１０１に貯留される冷凍機油１０７に油膜切調整剤１８０が溶解状態で含まれているため、圧縮要素１０６の摺動部分の表面等に冷凍機油１０７による油膜を維持し易くできる。これにより、低粘度の冷凍機油１０７が用いられて低速運転される場合でも、圧縮要素１０６の例えばピストン１１９とシリンダ１１６との間の摺動隙間等に、油膜を安定して形成し且つ維持できる。
　また冷凍機油１０７に、少なくとも運転時に析出しない濃度に調整された油膜切調整剤１８０が溶解状態で含まれているので、例えば、油膜切調整剤１８０の析出物により、ピストン１１９とシリンダ１１６との摺動面が傷を生じることがない。よって、油膜切れによりピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性が低下するのを防止できると共に、冷凍能力及び効率の低下を防止できる。
　即ち、電動要素１０５と電動要素１０５を駆動し冷媒を圧縮する圧縮要素１０６とを収容すると共に、油膜切調整剤１８０を添加した冷凍機油１０７を用いて冷媒圧縮機１００を構成することで、ピストン１１９とシリンダ１１６との間の油膜切れを防止してシール性を維持できる。これにより、圧縮室１１７からの冷媒の漏れ損失を低減できるので、高効率な冷媒圧縮機１００を実現できる。以下、油膜切調整剤１８０の詳細について説明する。
［油膜切調整剤］
　油膜切調整剤１８０は、圧縮要素１０６の摺動部分の表面等に冷凍機油１０７の油膜を形成し易くすると共に、油膜切れを防止することにより油膜を維持する。油膜切調整剤１８０は、冷凍機油１０７に溶解しており、通常の冷媒圧縮機１００の運転条件では析出することがない。これにより、油膜切調整剤１８０の析出物により、圧縮要素１０６の摺動部分の表面等が擦られて傷を生じるのが回避されている。
　油膜切調整剤１８０は、有機溶媒に可溶である。油膜切調整剤１８０は、一例として、フラーレン１８１を含む。ここでは、油膜切調整剤１８０はフラーレン１８１のみにより構成されている。
　図３は、図１の冷媒圧縮機１００に用いられるフラーレン１８１の模式図である。フラーレン１８１は、複数の炭素原子が球状のネットワーク構造をなすように結合されて構成されている。フラーレン１８１は、ダイヤモンド及びグラファイトに続く第三の炭素同素体であって、単一のクラスター（分子）を分離できる。
　フラーレン１８１は、その構造特性により、炭素同素体であるにも関わらずベンゼンやトルエン等の有機溶剤に可溶である。これによりフラーレン１８１は、冷凍機油１０７に良好に溶解する。また、油膜切調整剤１８０がフラーレン１８１を含むことで、冷凍機油１０７の伸びが改善され、冷凍機油１０７が低粘度化しても油膜切れを防止することにより油膜を維持し易くなることが分かっている。また後述するように、冷凍機油１０７に添加されるフラーレン１８１の添加量の上限が制限されることで、冷凍機油１０７中でのフラーレン１８１の析出が防止される。
　フラーレン１８１の単一クラスターは、一例として、平均粒径が１００ｐｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の値（ここでは約１ｎｍ）に設定されている。フラーレン１８１は、断面形状が略円形の微細粒子である。なお、本書で言う平均粒径は、動的光散乱法を用いて、ブラウン運動中の粒子の散乱光を検出して拡散係数を求め、アインシュタイン・ストークス式により導き出した値を指す。
　本実施形態のフラーレン１８１は、Ｃ６０、Ｃ７０及び高次フラーレンの混合物であるミックスフラーレンである。図３は、Ｃ６０の構造を示している。図３に示すように、Ｃ６０のクラスターは、６０個の炭素原子１８１ａが、１２個の５員環１８１ｂと２０個の６員環１８１ｃとからなる切頭正二十面体をなすように結合されることで構成されている。Ｃ６０は、特に高い分子ベアリング効果を有すると考えられる。Ｃ７０は、７０個の炭素原子１８１ａからなり、Ｃ６０と同様に分子ベアリング効果を有すると考えられる。
　なお、ミックスフラーレンは、上記以外のフラーレンを含んでいてもよい。フラーレン１８１の単一クラスターが含む炭素原子数は、６０個未満であってもよい。また油膜切調整剤１８０は、単一クラスターが含む炭素原子数が異なる複数種のフラーレン１８１や、平均粒径が異なる複数種類のフラーレン１８１等を含んでいてもよい。また油膜切調整剤１８０は、一種類のみのフラーレン１８１を含んでいてもよい。
　フラーレン１８１の製造方法としては、公知の方法を適宜選択可能である。一例として、炭化水素原料を所定の燃焼プロセスで合成することにより、フラーレン１８１を含むスート（煤）が得られる。このスートを有機溶媒で濾過することにより、Ｃ６０とＣ７０と高次フラーレンとを含んだフラーレン１８１（ミックスフラーレンとも称する。）が溶解した溶液を残渣から分離できる。この溶液を精製することで、ミックスフラーレンが得られ、又は各種フラーレンが単離される。
　［確認試験１］
　パラフィン系鉱油に対するフラーレン１８１の溶解性を確認するための確認試験を以下の手順で行った。室温（２５℃）において、直径が１００ｐｍ以上１０ｎｍ以下の範囲の値に設定されたＣ６０、Ｃ７０、及び高次フラーレン（Ｃ７６、Ｃ８２等）からなるミックスフラーレンをフラーレン１８１として用意した。油膜切調整剤１８０を、このフラーレン１８１のみから構成した。フラーレン１８１をパラフィン系鉱油に適量添加し、十分に攪拌することにより、複数の冷凍機油１０７のサンプルを作製した。その後、各サンプルを一定時間放置して、フラーレン１８１の沈殿及び析出の有無を確認した。
　その結果、冷凍機油１０７が、フラーレン１８１を０．５重量％以下の範囲で含む場合、各サンプルのいずれでもフラーレン１８１の沈殿及び析出は確認されなかった。一方、冷凍機油１０７が、フラーレン１８１を０．５重量％を超える範囲で含む場合、フラーレン１８１の沈殿及び析出が発生することが確認された。これにより、今回の試験に供したパラフィン系鉱油は、所定の範囲内でフラーレン１８１を溶解可能であることが確認された。
　次に、冷媒圧縮機１００内の冷媒－冷凍機油共存雰囲気下において想定される温度－圧力範囲を考慮した条件にて、上記と同様の試験を行った。その結果、冷凍機油１０７が、フラーレン１８１を０．０５重量％を超える範囲で含むと、フラーレン１８１の沈殿及び析出が発生することが確認された。
　以上の試験結果から、パラフィン系鉱油に対するフラーレン１８１の飽和溶解量は、室温（２５℃）では、冷凍機油１０７がフラーレン１８１を０．５重量％含む場合の値であることが分かった。この飽和溶解量は、言い換えると、添加された全てのフラーレン１８１がパラフィン系鉱油中に分散して均一系を形成する溶解現象が成立するフラーレン１８１の最大添加量である。
　更に、冷媒圧縮機１００内の冷媒－冷凍機油共存雰囲気下において想定される温度－圧力範囲を考慮すると、冷凍機油１０７がフラーレン１８１を０．０５重量％以下の範囲で含むことが望ましいことが分かった。
　また別の試験結果から、室温（２５℃）では、冷凍機油１０７がフラーレン１８１を０．０００１重量％未満の範囲で含む場合、フラーレン１８１を添加した効果が相当に低くなることが分かった。
　冷媒圧縮機１００に用いられる冷媒及び冷凍機油１０７の油成分の種類や状態、冷媒圧縮機１００の使用温度や内圧値等に応じて、冷凍機油１０７中のフラーレン１８１の量を適宜設定することが望ましい。一例として、冷凍機油１０７がフラーレン１８１を０．０００１重量％以上０．５重量％以下の範囲で含むことが望ましく、０．００１重量％以上０．０５重量％以下の範囲で含むことが更に望ましい。
　そこで次に、仕様の異なる各種冷凍機油を封入した実施例及び比較例１，２の冷媒圧縮機の性能評価試験を行った。図４（ａ）は、実施例と比較例１，２との冷媒圧縮機の成績係数（ＣＯＰ：Coefficient of Performance）の比較図である。成績係数とは、冷凍冷蔵機器等のエネルギー消費効率の目安（指標）として使われる係数であり、冷凍能力（Ｗ）を印加入力（Ｗ）で除した値である。図４（ｂ）は、実施例と比較例１，２との冷媒圧縮機の入力の比較図である。図４（ｃ）は、実施例と比較例１，２との冷媒圧縮機の冷凍能力の比較図である。図４では、比較例１の評価結果を１００とした場合の相対比率により、実施例及び比較例１，２の評価結果を示している。
　近年の冷媒圧縮機１００においては高効率化を図るため、従来よりも低粘度（具体的には４０℃における粘度が４．９ｍｍ２／ｓ以下）の冷凍機油の検討が進められている。そこで実施例では、４０℃における粘度が３．０ｍｍ２／ｓのパラフィン系鉱油に油膜切調整剤１８０としてフラーレン１８１を溶解させ、冷凍機油１０７がフラーレン１８１を０．００１重量％含むように作製した冷凍機油１０７を用いた。
　比較例１では、４０℃における粘度が４．９ｍｍ２／ｓであるパラフィン系鉱油のみからなる冷凍機油を用いた。比較例２では、４０℃における粘度が比較例１よりも低粘度な３．０ｍｍ２／ｓのパラフィン系鉱油のみからなる冷凍機油を用いた。即ち、比較例１，２の冷凍機油には、フラーレン１８１を添加しなかった。
　図４（ａ）～（ｂ）に示されるように、実施例は、比較例１，２に比べて成績係数が高いことが分かった。また実施例は、比較例１，２に比べて入力が低減されることが分かった。また実施例は、比較例２よりも高く且つ比較例１と同等の冷凍能力を有することが分かった。
　一方、比較例２は、比較例１に比べて成績係数が低く、且つ、比較例１に比べて冷凍能力が著しく低いことが分かった。比較例２は、比較例１に比べて冷凍機油の粘度が低く、圧縮要素における摺動面等の流体潤滑領域の摩擦損失を低減できるため、入力は比較的大きく低減できるが、油膜の形成や維持が困難であることから著しい冷凍能力の低下を招いたものと考えられる。
　具体的に、冷媒圧縮機では、通常、ピストン１１９に形成された環状の給油溝１２１が毛細管現象により冷凍機油１０７の油膜を保持することで、ピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性が発揮され、当該隙間からの冷媒ガスの漏れが抑制される。
　ここで、冷凍機油を低粘度化（具体的には粘度が４．９ｍｍ２／ｓ以下まで低粘度化）すると、冷凍機油に含まれる油成分は、例えば低分子化により分子運動が大きくなり、温度条件が同じでも揮発し易くなる。また、冷凍機油が低粘度化されることで、圧縮要素等の摺動面への冷凍機油の吸着力が低下するおそれがある。
　これにより比較例２では、シール性が低下し、ピストン１１９の往復運動時における冷媒の吸入・圧縮過程において、ピストン１１９とシリンダ１１６との間から冷媒が漏れ易くなり、冷凍能力の顕著な低下が生じたものと考えられる。
　これに対して実施例では、４０℃における粘度が３．０ｍｍ２／ｓである低粘度の冷凍機油１０７を使用したにも関わらず冷凍能力の低下が抑制された。この結果により、冷凍機油１０７に溶解させた油膜切調整剤１８０によって、低粘度な冷凍機油１０７においても良好なシール性を安定して維持できることが明らかになった。
　なお、油膜切調整剤１８０に含まれるフラーレン１８１が効果を発揮する理由の詳細については明確に解明されていないが、フラーレンが構造対称性に起因する高い電子受容性に由来するラジカルトラップ効果を有することが提唱されている。このため、フラーレン１８１を含む冷凍機油１０７では、例えば、フラーレン１８１が油成分の分子間引力に作用して当該油成分の分子運動が不活発化し、油成分の揮発が抑制されることが考えられる。
　また本確認試験１では、冷凍機油１０７として４０℃における粘度が３．０ｍｍ２／ｓのパラフィン系鉱油を用いたが、４０℃における粘度が２．２ｍｍ２／ｓのパラフィン系鉱油を用いても、同様の効果が得られることが確認されている。この確認結果から、冷凍機油１０７の４０℃における粘度は少なくとも２．２ｍｍ２／ｓ以上が望ましいと考えられる。
　［確認試験２］
　次に、冷媒圧縮機の実機を用いた耐久性試験を行った。本試験では、摺動面がアルミ合金からなる連結部材１２０と、摺動面が鉄系材料からなる偏心軸部１１０とを有する冷媒圧縮機を用いた。フラーレン１８１を５０ｐｐｍ濃度で含む油膜切調整剤１８０の実施例１と、フラーレン１８１を１００ｐｐｍ濃度で含む油膜切調整剤１８０の実施例２とを用意した。また、フラーレンを含まない油膜切調整剤の比較例を用意した。また、実施例１，２及び比較例では、冷凍機油として、４０℃における粘度が２．２ｍｍ２／ｓのパラフィン系鉱油を用いた。
　上記油膜切調整剤を含む冷凍機油を封入した各冷媒圧縮機を、短時間で運転と停止とを繰り返しながら運転する所定の高温高負荷断続運転モードで同様に運転した。これにより、偏心軸部１１０と連結部材１２０との各摺動面の摩耗を加速させた。試験後、冷媒圧縮機を解体して、連結部材１２０の摩耗を確認した。
　その結果、比較例の連結部材１２０の摩耗量を１００とすると、実施例１及び２の連結部材１２０の摩耗量は、４６．１以上７２．４以下の範囲の値であった。このように摺動面がアルミ合金からなる連結部材１２０を用いたにも関わらず、実施例１及び２では、比較例に比べて連結部材１２０の摩耗量が大幅に低減されることが確認された。この結果から、本実施形態の冷媒圧縮機１００によれば、摺動部材の摺動面にアルミ合金又はこれ以外の非鉄系材料を用いた場合でも、摺動部材の摩耗量を適切に低減できると考えられる。
　ここで近年、冷媒圧縮機では、高効率化のために冷凍機油として低粘度油が用いられているが、これにより冷媒圧縮機の圧縮要素が有する摺動部材の摺動面の摩耗が増大するおそれがある。このため、例えばリン系等の極圧添加剤を用いることにより、当該摩耗の抑制が図られている。しかしながら、このような添加剤を用いても、一対の摺動部材の少なくとも一方の摺動面が非鉄系材料により構成される場合、十分な摩耗抑制効果を得ることは困難である。
　これに対して本実施形態の冷媒圧縮機１００によれば、低粘度の冷凍機油１０７を用いた場合であっても、上記したように、一対の摺動部材の摺動面の摩耗量を適切に低減でき、冷媒圧縮機１００を高効率で駆動できる。また実施例１，２の結果から、このような良好な効果を得るためには、冷凍機油１０７の４０℃における粘度は少なくとも２．２ｍｍ２／ｓ以上が望ましいことが分かった。
　なお、発明者らが行った別の実験により、冷媒圧縮機の圧縮要素が有する一対の摺動部材のうち、一方の摺動面が、非鉄系材料により構成され、他方の摺動面が、鉄系材料により構成されている場合でも、上記と同様の良好な効果が奏されることが確認された。また、冷媒圧縮機の圧縮要素が有する一対の摺動部材のうち、一対の摺動部材の各摺動面が、鉄系材料により構成されている場合、摺動面を非鉄系材料により構成した場合に比べて摺動面の摩耗量は比較的少なく、冷媒圧縮機１００を高効率で駆動できることが確認された。
　以上の各試験結果から、本実施形態の冷媒圧縮機１００によれば、低粘度な冷凍機油１０７を用いる場合であっても、ピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性能を維持し、圧縮室１１７での冷媒の漏れ損失を低減できる。また、冷媒圧縮機１００の圧縮要素１０６が有する摺動部材の摩耗を低減し、冷媒圧縮機１００を安定して駆動できる。よって、冷媒圧縮機１００の高い性能を実現できる。
　また、油膜切調整剤１８０がフラーレン１８１を含むことにより、ピストン１１９とシリンダ１１６との間の油膜の形成を促進できる。これにより、ピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性が油膜の消失により低下するのを防止でき、圧縮室１１７からの冷媒の漏れ損失を低減できる。よって、冷媒圧縮機１００の高い性能を実現できる。
　また前述の通り、フラーレン１８１は、構造対称性に起因した高い電子受容性を有し、例えばＣ６０の場合、１個のクラスターで６個の電子を捕捉可能である。従ってフラーレン１８１には、冷凍機油１０７や冷媒の酸化の要因であるラジカルを除去し、冷凍機油１０７及び冷媒の劣化を抑制する効果を期待できる。またフラーレン１８１は、化学反応により消費されることがない。これにより、長期にわたって冷媒圧縮機１００の信頼性を確保できる。
　従って、例えば冷媒圧縮機１００が、室内等に配置される据置型の冷凍装置に備えられる場合、数年間にわたって振動や騒音の発生を抑制しながら冷凍装置を安定して駆動できる。また据置型の冷凍装置の使用環境としては、例えば、長期にわたって冷凍装置がメンテナンスされないまま連続的に駆動される環境が想定される。このような場合でも、冷凍機油１０７に含まれるフラーレン１８１は消失しないため、安定して冷凍装置を駆動できる。このように冷媒圧縮機１００は、特に据置型の冷凍装置において良好に用いられる。
　なお、フラーレン１８１の形状は円球形、又は楕円球形であることから、冷凍機油１０７に含まれるフラーレン１８１は、対向する摺動面が相対移動する際に転がることで、転がり摩擦による分子ベアリング効果が発揮される。これにより、摺動部分の摩擦係数が低減され、入力低減を良好に実現できる。よって、例えば冷媒圧縮機１００の起動時のトルクを低減でき、冷媒圧縮機１００の起動性を大幅に向上できる。
　更に、冷凍機油１０７にフラーレン１８１が均一に分散して溶解しているため、冷媒圧縮機１００が運転状態から停止状態に移行した場合でも、冷凍機油１０７中にフラーレン１８１が均一に分散した状態が維持される。これにより、冷媒圧縮機１００を再起動させた場合、圧縮要素１０６の摺動部分の表面等における金属接触を緩和でき、長期にわたり冷媒圧縮機１００の良好な耐久性を維持できる。
　また油膜切調整剤１８０は、極性を有する有機化合物を含むため、ピストン１１９とシリンダ１１６との間の油膜の形成を促進できる。よって、低速回転時並びに低粘度の冷凍機油１０７の使用時におけるピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性が、油膜の消失により低下するのを防止できる。従って、圧縮室１１７からの冷媒の漏れ損失をより低減でき、冷媒圧縮機１００の更なる高性能化を実現できる。
　また、冷媒圧縮機１００に用いられる冷凍機油１０７は、油膜切調整剤１８０を０．０００１重量％以上０．５重量％以下の範囲で含む。これにより、例えば冷媒圧縮機１００を冷凍装置用途に使用した場合において、油膜形成を促進できる。また、油膜切調整剤１８０を過剰に添加することで油膜切調整剤１８０が析出するのを防止して、圧縮要素１０６中に存在する細管の詰まりや摺動面の傷の発生を防止できる。
　また、冷媒圧縮機１００に用いられる冷凍機油１０７は、４０℃における粘度が１００ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定される。これにより、例えば冷媒圧縮機１００を空調装置用途に使用した場合、空調装置の設置環境下において比較的高温状態で冷媒圧縮機１００が駆動されても、冷媒の漏れ損失を低減しながら冷媒圧縮機１００の粘性損失を低減でき、冷媒圧縮機１００の入力低減を図れる。
　また、冷媒圧縮機１００に用いられる冷凍機油１０７は、４０℃における粘度が４．９ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定される。これにより、例えば冷媒圧縮機１００を冷凍装置用途に使用した場合において、冷媒の漏れ損失を低減しながら冷媒圧縮機１００の粘性損失を低減でき、冷媒圧縮機１００の入力低減を図れる。
　また、冷媒圧縮機１００に用いられる冷凍機油１０７は、１２０℃における粘度が１０．０ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定される。これにより、例えば冷媒圧縮機１００を冷凍装置用途に使用した場合において、冷凍装置の設置環境下において比較的高温状態で冷媒圧縮機１００が駆動される場合でも、冷媒の漏れ損失を低減しながら冷媒圧縮機１００の粘性損失を低減でき、冷媒圧縮機１００の入力低減を図れる。
　また本実施形態では、４０℃から１２０℃に至る温度範囲内において冷凍機油１０７の粘度が低く保たれるため、幅広い温度範囲において冷媒圧縮機１００の粘性損失を安定して低減できる。このため、例えば、高温状態になり易い環境での用途や、環境の温度変化が激しい用途においても、冷媒の漏れ損失を低減しながら冷媒圧縮機１００の入力低減を図れる。
　また冷媒として、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ７４４のうち少なくともいずれか１種、または２種以上を含む混合冷媒である自然冷媒を用い、冷凍機油１０７として、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのうち少なくともいずれかを用いても、本実施形態と同様の効果が得られると共に、温室効果の少ない冷媒を使用することで、地球温暖化の抑制に貢献できる。
　また冷媒として、Ｒ１３４ａ、１５２ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、及びＲ３２のうち少なくともいずれか１種、または２種以上を含む混合冷媒であるＨＦＣ系冷媒を用い、冷凍機油１０７として、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのうち少なくともいずれかを用いても、上記と同様の効果が奏され、高信頼性を有し高効率化を図れる冷媒圧縮機１００を実現できる。
　また冷媒として、Ｒ１２３４ｙｆ等のＨＦＯ系冷媒、又はこれを含む混合冷媒を用い、冷凍機油１０７として、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのうち少なくともいずれかを用いても、上記と同様の効果が奏される。
　更にこの場合、冷凍機油１０７にフラーレン１８１が含まれると、摺動熱等により冷媒が分解した際に生じる酸性物質（例えばフッ酸等）をフラーレン１８１がトラップして不活性化できる。これにより、冷凍機油１０７の油成分における全酸価の上昇を低減できると共に、圧縮要素１０６の摺動部分の表面等が酸性物質により攻撃されるのを低減できる。従って、高信頼性を有し高効率化を図れる冷媒圧縮機１００を実現できる。また、可燃性を有さず且つ温室効果の少ない冷媒を使用することで、地球温暖化の抑制に貢献できる。
　また電動要素１０５が、複数の運転周波数によりインバータ駆動されることで、各摺動部分への給油量が少なくなる低速運転時や、回転数が増加して摺動部分に掛かる荷重が増加すると共に、摺動部分の発熱により冷凍機油の粘度が低下するような過酷な高速運転時のいずれにおいても、異常摩耗を防止して高い信頼性を維持できる。加えて、インバータ制御により冷媒圧縮機１００の運転を最適化することで、省エネルギー化を実現できる。
　本実施形態の冷凍機油１０７は、パラフィン系鉱油を含んでいるが、その他の鉱油や、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのうち少なくともいずれかを含んでいる場合にも、フラーレン１８１は良好に溶解する。例えば、カルボニル基（Ｃ＝Ｏ基）又はエーテル基（Ｒ－Ｏ－Ｒ´基）（但し、Ｒ，Ｒ´は有機基とする。）を有する化合物を含む溶媒に対してフラーレン１８１は可溶であり、また、エステル油を含む冷凍機油１０７に対するフラーレン１８１の飽和溶解量が、パラフィン系鉱油と同様であることが、実験的に確認されている。
　また本実施形態では、フラーレン１８１を含む油膜切調整剤１８０を例示したが、油膜切調整剤１８０は、フラーレン１８１のみで構成されていてもよいし、フラーレン１８１以外の成分を含んでいてもよい。
　ここで変形例に係る油膜切調整剤１８０は、極性を有する有機化合物を含む。この成分としては、この有機化合物には、例えば、極性を有する有機高分子が挙げられる。具体的には、例えば、ポリメタクリレート（ＰＭＡ）系材料、オレフィンコポリマー（ＯＣＰ）系材料、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）系材料の材料を挙げることができる。以上の変形例に係る油膜切調整剤１８０を用いた場合にも、上記と同様の効果を期待できる。
　また本実施形態では、冷媒圧縮機１００が低速運転（一例として運転周波数１７Ｈｚ）される場合に性能が低下するのを防止できる効果を説明したが、商用回転数での速度における運転時や、より大きな回転数による高速運転時においても、同様の効果が得られる。
　即ち、本実施形態の冷媒圧縮機１００は、複数の運転周波数でインバータ駆動されるため、低速運転時においては、各摺動部分への給油量が少なくなるが、油膜切調整剤１８０の作用により高い性能を維持できる。また高速回転時においては、摺動部分に掛かる荷重が増加すると共に、摺動部分の発熱により冷凍機油の粘度が低下するが、油膜切調整剤１８０の作用により異常摩耗を防止して高い信頼性を維持できる。加えて、インバータ制御により冷媒圧縮機１７１の運転を最適化することで、省エネルギー化を実現できる。
　また、冷媒圧縮機の形式は往復動式（レシプロ式）に限定されず、その他の形式、例えば、ロータリ式やスクロール式等であってもよい。以下、その他の実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。
　（第２実施形態）
　図５は、第２実施形態に係る冷凍装置２７０の模式図である。以下、冷凍装置２７０の基本構成の概略を説明する。図５に示すように、冷凍装置２７０は、冷媒圧縮機１００を用いた機器の一例である。冷凍装置２７０は、冷蔵庫が備えていてもよい。冷凍装置２７０は、本体２７５、区画壁２７８、及び冷媒回路２７１を備える。
　本体２７５は、内部に連通する開口が形成された断熱性の箱体と、箱体の開口を開閉する扉とを有する。また本体２７５は、物品が貯蔵される貯蔵空間２７６と、貯蔵空間２７６内を冷却する冷媒回路２７１が配置される機械室２７７とを有する。貯蔵空間２７６と機械室２７７とは、区画壁２７８により区画されている。貯蔵空間２７６には、送風機（図示せず）が配置されている。図５では、箱体の一部を切り欠いて本体２７５の内部を示している。
　冷媒回路２７１は、冷媒圧縮機１００、放熱器２７２、減圧装置２７３、及び吸熱器２７４を有する。冷媒圧縮機１００、放熱器２７２、減圧装置２７３、及び吸熱器２７４は、配管により環状に接続されている。
　放熱器２７２は、冷媒を放熱させる。減圧装置２７３は、冷媒を減圧する。吸熱器２７４は、冷媒を吸熱する。吸熱器２７４は、貯蔵空間２７６内に配置されて冷却熱を発生させる。図５中の矢印で示すように、吸熱器２７４の冷却熱は、送風機によって貯蔵空間２７６内を循環する。これにより、貯蔵空間２７６内の空気が撹拌され、貯蔵空間２７６内が冷却される。
　以上の構成を有する冷凍装置２７０によれば、上記した冷媒圧縮機１００を備えることで、低粘度の冷凍機油１０７を用いて低速運転される場合でも、油膜切れによりピストン１１９とシリンダ１１６との間のシール性が低下するのを防止できると共に冷凍能力及び効率の低下を防止できる。
　即ち、冷凍装置２７０は、冷媒圧縮機１００、放熱器２７２、減圧装置２７３、及び吸熱器２７４が配管により環状に接続された冷媒回路２７１を備えているため、体積効率が向上された冷媒圧縮機１００により消費電力を低減できると共に省エネルギー化を実現できる。
　本発明は、各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除できる。各実施形態は、互いに任意に組み合わせてもよく、例えば１つの実施形態中の一部の構成を、他の実施形態に適用してもよい。また本発明の範囲は、特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。冷媒圧縮機１００を用いた機器は、空調装置又は冷凍装置に限定されず、例えば乾燥洗濯機又は給湯機であってもよい。
　以上のように本発明は、低粘度の冷凍機油が用いられて低速運転される場合でも、ピストンとシリンダとの間の油膜切れによるシール性の低下を防止することにより、冷凍能力及び効率の低下を防止可能な冷媒圧縮機及びこれを用いた冷凍装置を提供できる優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる冷媒圧縮機及びこれを用いた冷凍装置に本発明を広く適用すると有益である。
　１００　冷媒圧縮機
　１０５　電動要素
　１０６　圧縮要素
　１０７　冷凍機油
　１８０　油膜切調整剤
　１８１　フラーレン
　２７０　冷凍装置
　２７１　冷媒回路
　２７２　放熱器
　２７３　減圧装置
　２７４　吸熱器

Claims (20)

  1. 　冷凍機油が貯留された密閉容器と、
    　前記密閉容器に収容され、外部より供給される電力により駆動される電動要素と、
    　前記密閉容器に収容されて前記冷凍機油に被着され、前記電動要素により駆動されて、外部から供給される冷媒ガスを圧縮する圧縮要素とを備え、
    　前記冷凍機油に、少なくとも運転時に析出しない濃度に調整された油膜切調整剤が溶解状態で含まれている、冷媒圧縮機。
  2. 　前記油膜切調整剤は、フラーレンを含む、請求項１に記載の冷媒圧縮機。
  3. 　前記油膜切調整剤は、極性を有する有機化合物を含む、請求項１に記載の冷媒圧縮機。
  4. 　前記圧縮要素は、互いに摺動する少なくとも一対の摺動部材を有し、
    　前記一対の摺動部材のうち少なくとも一方の摺動面が、非鉄系材料により構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  5. 　前記一対の摺動部材のうち他方の摺動面が、鉄系材料により構成されている、請求項４に記載の冷媒圧縮機。
  6. 　前記非鉄系材料は、アルミ合金、マグネシウム合金、及び樹脂材料の少なくともいずれかを含む、請求項４又は５に記載の冷媒圧縮機。
  7. 　前記圧縮要素は、互いに摺動する少なくとも一対の摺動部材を有し、
    　前記一対の摺動部材の各摺動面が、鉄系材料により構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  8. 　前記冷凍機油は、前記油膜切調整剤を０．０００１重量％以上０．５重量％以下の範囲で含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  9. 　前記冷凍機油は、４０℃における粘度が１００ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定されている、請求項１～８のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  10. 　前記冷凍機油は、４０℃における粘度が４．９ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定されている、請求項９に記載の冷媒圧縮機。
  11. 　前記冷凍機油は、１２０℃における粘度が１０．０ｍｍ２／ｓ以下の範囲の値に設定されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  12. 　前記冷媒ガスは、自然冷媒を含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  13. 　前記自然冷媒は、Ｒ６００ａ、Ｒ２９０、Ｒ７４４のうち少なくともいずれか１種、又は２種以上を含む混合冷媒である、請求項１２に記載の冷媒圧縮機。
  14. 　前記冷媒ガスは、ＨＦＣ系冷媒を含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  15. 　前記ＨＦＣ系冷媒は、Ｒ１３４ａ、１５２ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、及びＲ３２のうち少なくともいずれか１種、又は２種以上を含む混合冷媒である、請求項１４に記載の冷媒圧縮機。
  16. 　前記冷媒ガスは、ＨＦＯ系冷媒、又はこれを含む混合冷媒である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  17. 　前記ＨＦＯ系冷媒は、二重結合と２つの炭素原子とを含む分子構造を有する、請求項１６に記載の冷媒圧縮機。
  18. 　前記冷凍機油は、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコールのうち少なくともいずれかを含む、請求項１～１７のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  19. 　前記電動要素が、複数の運転周波数によりインバータ駆動される、請求項１～１８のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機。
  20. 　請求項１～１９のいずれか１項に記載の冷媒圧縮機と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を減圧する減圧装置と、冷媒を吸熱する吸熱器とを配管により環状に連結した冷媒回路を備える、機器。
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