(57)【要約】【課題】低ＧＷＰ冷媒用の圧縮機における効率の向上。【解決手段】冷凍サイクルを構成する冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４を一成分とする混合冷媒とした圧縮機１であって、前記圧縮機１の摺動部を潤滑する潤滑油１７は極性を有し、前記摺動部を構成する摺動部材３は表面化改質層３ａ、３ｂを有するとしたことで、環境負荷が小さいだけではなく、良好な潤滑状態が得られるので内部漏れの防止および低摩擦な摺動により圧縮機の効率を向上できるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルを構成する冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４を一成分とする混合冷媒とした圧縮機であって、前記圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油は極性を有し、前記摺動部を構成する摺動部材は表面化改質層を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
混合冷媒はＨＦＯ−１２３４ｙｆと、ＨＦＯ−１２３４ｙｆより沸点が低い冷媒を用いて構成した請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
潤滑油は飽和水分量が６０００ｐｐｍ以上である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
表面改質層は極性保持効果を有する請求項１に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境負荷が小さい冷凍装置に使用される圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧縮機は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
図３は、上記特許文献１に記載された冷凍装置を示すものである。図３に示すように、圧縮機２０、放熱器２１、膨張機構２２および蒸発器２３を含む冷凍回路に冷媒として二酸化炭素を循環させる冷凍装置であって、圧縮機２０に用いる冷凍機油として粘度が４０℃において５〜３００ｃＳｔで、体積固有抵抗が１０８Ω・ｃｍ以上で、また二酸化炭素が飽和溶解したときの流動点が−３０℃以下であるポリアルキレングリコール冷凍機油を使用して成るものである。
【特許文献１】特許第３６００１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、確かに圧縮機２０への冷凍機油の戻りは良好で焼き付きを防止できるが、二酸化炭素を冷媒として使っているため圧縮機２０の内部で発生する高差圧対応が必要になる。すなわち内部漏れを抑制して圧縮機２０の効率の低下を抑える必要があり、高粘度な冷凍機油を採用して圧縮機２０のシール性能を強化せざるを得ない。その結果、摺動損失が増えて消費電力が増加することになり、摺動損失の抑制が圧縮機２０の高効率化における課題となっている。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高効率な低ＧＷＰ冷媒用の圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４ｙｆを一成分とする混合冷媒と、極性を有する潤滑油と、表面改質層を有する摺動部材とよりなるものである。
【０００７】
これによって、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が小さくできるだけでなく、低差圧による内部漏れの防止、また低粘度な潤滑油と表面改質層による低摩擦な摺動によって圧縮機の効率が向上し、ＬＣＣＰ（ライフサイクル温暖化特性）を小さくできるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の圧縮機は、環境負荷を小さくできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、冷凍サイクルを構成する冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはＨＦＯ−１２３４を一成分とする混合冷媒とした圧縮機であって、前記圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油は極性を有し、前記摺動部を構成する摺動部材は表面化改質層を有するとしたことにより、ＧＷＰもＬＣＣＰも小さくなり、環境負荷を小さくできる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の混合冷媒をＨＦＯ−１２３４ｙｆと、ＨＦＯ−１２３４ｙｆより沸点が低い冷媒を用いて構成したことにより、摺動面の温度が低下することになり、運転可能な負荷範囲を拡大できる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１の発明の潤滑油を飽和水分量が６０００ｐｐｍ以上であるとしたことにより、摺動部の油切れが起きにくくなり、過渡時の立ち上がり性能を向上できる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１の発明の表面改質層を極性保持効果を有するものとしたことにより、ＨＦＯ−１２３４ｙｆが表面改質層に吸着されることになり、安定性の高い運転ができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態におけるスライディングベーン型ロータリ圧縮機の断面図を示すものである。
【００１５】
図１に示すように、圧縮機１は、シリンダ２と、ロータ３と、ベーン４と、前部側板５と、後部側板６と、駆動軸７で構成されている。シリンダ２は内周面を摺接面とした筒状に形成され、このシリンダ２は前部側板５と後部側板６との間にボルトで固定されている。駆動軸６は前部側板５の軸受８と後部側板６の軸受９によって支持されている。また、駆動軸７には円柱状のロータ３が軸着されている。ロータ３にはベーン溝１０が形成され、ベーン溝１０には、ベーン４が摺動自在に収納されている。これら前部側板５、後部側板６およびロータ３、ベーン４が互いに摺動する摺動部材を形成する。
【００１６】
また、背圧室１１の圧力によってベーン４はベーン溝１０から突出する方向に付勢されている。そして、ベーン４の先端はシリンダ２の内周面に摺接しながらロータ３とともに回転し、隣り合うベーン４の間に吸入室１２と圧縮室１３が形成される。吸入室１２は、シリンダ２に設けられた吸入口１４に連通し、上記圧縮室１３はシリンダ２に設けられた吐出口１５に連通している。吐出口１５はリアケース１６に通じ、高圧となっているリアケース１６内の下部には潤滑油１７が貯留されている。
【００１７】
上記のように構成された圧縮機では冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いる。このＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰは４であり、二酸化炭素のＧＷＰ１に匹敵するほど低く、かつＯＤＰ（オゾン破壊係数）も０であり、非常に環境負荷が小さい冷媒である。動作圧力は現在使われているＲ１３４ａ冷媒と同等であり、高圧は十分低く、二酸化炭素とは異なり圧縮機１の内部で発生する差圧は低差圧である。また極性はＲ１３４ａより高い冷媒である。
【００１８】
また潤滑油１７は極性を有するＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）である。油の極性は飽和水分量の大きさである程度判断できる。すなわち、水は極性が高く、その飽和水分量が大きいほど潤滑油の極性も高いということになる。ここでは、潤滑油１７の極性は飽和水分量は６０００ｐｐｍ以上相当であるが、１００００ｐｐｍ以上相当が好ましい。
【００１９】
またロータ３のサイドは前部側板５と後部側板６と摺動する部分であり、表面改質層３ａ、３ｂが形成されている。表面改質層３ａ、３ｂは極性保持効果を有するものであり、例えば、ベンゼン環がつながった平面構造であるグラファイトなどが分散して構成されている。冷媒中のＨＦＯ−１２３４ｙｆが近づくとその極性に誘起されて表面改質層３ａ、３ｂで分極が起き、極性を示す。その結果、ＨＦＯ−１２３４ｙｆが吸着されて更に表面改質層３ａ、３ｂの分極が進むものである。この相互作用によって表面改質層３ａ、３ｂの極性が高まり、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの吸着量が増すものである。この作用は極性のあ
る潤滑油にも発揮されるものである。なお、グラファイトの分散は樹脂層内でもロータ３の基材中でもよい。
【００２０】
以下に本実施例による圧縮機の動作について説明する。
【００２１】
エンジンからベルトを介して圧縮機１の駆動軸７に動力が伝達されロータ３が回転する。この回転による遠心力と背圧室１１の圧力によってベーン４はベーン溝１０から突出し、ベーン４の先端はシリンダ２の内周面に摺接しながらロータ３とともに回転する。ロータ３の回転に伴って、冷媒は吸入口１４から吸入室１２に吸入され、その後圧縮室１３で圧縮されて吐出口１５そしてリアケース１６を経て外部に吐出される。
【００２２】
一方、潤滑油１７は、その一部がシリンダ２に供給され、前部側板５、後部側板６とロータ３との隙間やシリンダ２内周面の潤滑が行われる。
【００２３】
上記のように、内部漏れが発生する箇所としては、ベーン４周りの隙間やロータ３のサイドの隙間があるが、ＨＦＯ−１２３４ｙｆにより吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さいため低粘度の潤滑油によってシール確保ができる。更に表面改質層３ａ、３ｂのグラファイトの固体潤滑作用もあって摺動損失が小さくなり、圧縮機の効率が向上するだけではなくＬＣＣＰも小さくなり、更に環境負荷を小さくできる。
【００２４】
また潤滑油１７は極性が高く、各摺動部には潤滑油１７が吸着されて油量が確保されるため、始動や再起動などの過渡運転でも油切れを防止できる。その結果、高速始動や高速再起動により立ち上がり性能を向上できる。
【００２５】
また表面改質層３ａ、３ｂを極性保持効果を有するものとしたことにより、分子サイズが小さいＨＦＯ−１２３４ｙｆが優先的に表面改質層３ａ、３ｂに吸着され、摩擦とともに冷却効果を発揮する。また分子サイズがより大きい潤滑油１７も吸着されるが、表面改質層３ａ、３ｂのグラファイトの固体潤滑作用もあって良好な潤滑状態が得られる。その結果、ロータ３のサイドにおける発熱が抑えられてＨＦＯ−１２３４ｙｆに対する攻撃性が抑制され、安定性の高い運転ができる。
【００２６】
またＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＯ−１２３４ｙｆより沸点が低い冷媒との混合冷媒とすることによって、低沸点側冷媒による冷却効果が発揮されて摺動部温度の上昇が抑制されるため、より高い負荷でも運転できるようになり、運転可能な負荷範囲を拡大できる。なお、低沸点側冷媒の沸点としては、例えば−４０℃以下、好ましくは−５０℃以下であり、その構成割合は４０％以下、好ましくは２０％以下である。
【００２７】
また極性のある潤滑油としてＰＡＧをあげたが、ＰＯＥやカーボネイトでも同様の作用効果は得られる。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、圧縮機としてスライディングベーン型圧縮機を例にして説明したが、圧縮機であればどのようなタイプのものであってもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、環境負荷を小さくできるものであり、空調設備や給湯設備にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスライディングベーン型ロータリ圧縮機の断面図
【図２】同スライディングベーン型ロータリ圧縮機の圧縮機構部の断面図
【図３】従来の冷凍装置の概念図
【符号の説明】
【００３１】
１  圧縮機
２  シリンダ
３  ロータ
３ａ、３ｂ  表面改質層
４  ベーン
５  前部側板
６  後部側板
７  駆動軸
８、９  軸受
１０  ベーン溝
１１  背圧室
１２  吸入室
１３  圧縮室
１４  吸入口
１５  吐出口
１６  リアケース
１７  潤滑油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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