(57)【要約】  【課題】低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒圧縮機を提供する。  【解決手段】密閉容器１０１内に貯留する潤滑剤を、蒸発温度が４００℃〜１０００℃であるイオン液体１０３とすることで、摺動部での潤滑剤の蒸発により生ずる油膜の破断による異常摩耗を防止することができ、また潤滑剤が蒸発することでＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が吐出リード１２０等の表面に析出するために発生する圧縮不良を防止できるので、信頼性の向上が図れるものである。【選択図】図１
2006037826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に潤滑剤を貯留するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮機構を収容し、前記潤滑剤をイオン液体とした冷媒圧縮機。
【請求項２】
イオン液体をＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とピリジニウム系カチオン（ＲＰ）もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）とイミダゾリウム系カチオン（ＲＩ）もしくはＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）とした請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
リン系極圧添加剤を加えたイオン液体を用いた請求項１または請求項２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
冷媒がＲ６００ａ、Ｒ２９０のいずれかひとつ、またはこれらの混合物である請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
冷媒がＨＦＣ系冷媒、またはそれらの混合物である請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
冷媒がＣＯ２である請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項７】
圧縮機構が往復動式の圧縮機構である請求項１から６のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー等に使用される冷媒圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷媒圧縮機としては、地球環境保護の観点から化石燃料の使用を少なくする高効率の冷媒圧縮機の開発が進められており、その中で特に潤滑剤の粘度を低下させ摺動損失の低減が図られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下図面を参照しながら上記従来の回転式圧縮機について説明する。
【０００４】
図３は従来技術の密閉型電動冷媒圧縮機の断面図である。図４は、従来技術の図３のＢ部拡大図である。密閉容器１は底部に、ＶＧ１０〜２０の鉱油からなる潤滑油２を貯留するとともに、固定子３、および回転子４からなる電動要素５とこれによって駆動される往復式の圧縮機構６を収容している。また、冷媒としてＲ６００ａを用いている。
【０００５】
次に圧縮機構６の詳細を以下に説明する。
【０００６】
クランクシャフト７は回転子４を圧入固定した主軸部８および主軸部８に対し偏心して形成された偏心部９からなり、給油ポンプ１０を設けている。シリンダーブロック１１は略円筒形のボアー１２からなる圧縮室１３を有するとともに主軸部８を軸支する軸受け１４を有している。
【０００７】
ボアー１２に遊嵌されたピストン１５は、ピストンピン１６を介して偏心部９との間を連結手段であるコンロッド１７によって連結されている。
【０００８】
バルブプレート２０はボアー１２の端面を封止するよう配設され、吸入孔２４および吐出孔２５が形成されている。板状のバネ材からなる吸入リード１８はボアー１２の端面とバルブプレート２０との間に挟持され、吸入孔を開閉する。板状のバネ材からなる吐出リード１９はバルブプレート２０の反ボアー１２側に配設され、吐出孔を開閉する。ヘッド２１はバルブプレート２０の反ボアー１２側に固定され、吐出リード１９を収納する高圧室２６を形成する。
【０００９】
サクションチューブ２２は密閉容器１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス（図示せず）を密閉容器１内に導く。サクションマフラー２３は、バルブプレート２０とヘッド２１に挟持される。
【００１０】
クランクシャフト７の主軸部８と軸受け１４、ピストン１５とボアー１２、ピストンピン１６とコンロッド１７、クランクシャフト７の偏心部９とコンロッド１７は相互に摺動部を形成する。
【００１１】
次に以上のような構成における一連の動作について説明する。
【００１２】
商用電源（図示せず）から供給される電力は電動要素５に供給され、電動要素５の回転子４を回転させる。回転子４はクランクシャフト７を回転させ、偏心部９の偏心運動が連結手段のコンロッド１７からピストンピン１６を介してピストン１５を駆動することでピストン１５はボアー１２内を往復運動する。
【００１３】
そしてサクションチューブ２２を通して密閉容器１内に導かれた冷媒のガスはサクションマフラー２３を経て吸入リード１８を開け、吸入孔２４から圧縮室１３内に吸入される。圧縮室１３内に吸入された冷媒のガスは連続して圧縮され、吐出リード１９を開け、吐出孔２５から高圧室２６へと吐出され、冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に送り出される。
【００１４】
潤滑油２はクランクシャフト７の回転に伴い、給油ポンプ１０から各摺動部に給油され、摺動部を潤滑させることで摩擦係数を低下させるとともに、ピストン１５とボアー１２の間においてはシールを司る。
【特許文献１】特開２０００−２９７７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来の鉱油等からなる潤滑油２では、高効率化を目的に粘度を低くすると沸点が低下してしまい、摺動部における摺動発熱により潤滑油の蒸発が起こり易くなる。その結果、油膜が破断され摩擦係数が上昇し、効率の低下並びに異常摩耗が発生する可能性があった。
【００１６】
また、圧縮室１３内で圧縮された冷媒ガスは吐出リード１９を開け、吐出孔２５から高圧室２６へと吐出されるがこの際、高圧室の冷媒ガスの温度は最大１６０℃程度となる。一方、潤滑油２には固定子の絶縁材料として用いられるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が抽出されており、潤滑油２は冷媒ガスに運ばれて循環し、吐出リード１９に付着する。ここで従来の鉱油等からなる潤滑油２の粘度を下げると高温となる吐出リード等で潤滑油が蒸発しやすくなり、潤滑油中のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が吐出リード１９の表面に析出する。この析出物は高温下で炭化しオイルスラッジとなって堆積し、吐出リード１９のシール性を阻害して圧縮不良が起きるという問題が有った。
【００１７】
本発明は、従来の問題を解決するもので、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒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】
【００１８】
本発明の冷媒圧縮機は、密閉容器内に貯留する潤滑剤をイオン液体とすることにより、摺動部での潤滑剤の蒸発により油膜が破断することを防止できるとともに、吐出リード等で潤滑剤の蒸発により潤滑剤中に抽出されたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が吐出リード等の表面に析出することを防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の冷媒圧縮機は、潤滑剤の蒸発による摺動部材の摩耗やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のスラッジの発生を防ぐことで、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒圧縮機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
請求項１に記載の発明は、密閉容器内に潤滑剤を貯留するとともに冷媒ガスを圧縮する圧縮機構を収容し、前記潤滑剤をイオン液体とすることにより、イオン液体の蒸発温度が４００℃〜１０００℃であることから、摺動部における潤滑剤の蒸発による油膜の破断を防止できるとともに、吐出リード等で潤滑剤の蒸発が生じ潤滑剤中に含まれていたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が吐出リード等の表面に析出することを防止できることから潤滑剤の蒸発による摺動部材の摩耗やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のスラッジの発生を防ぐことで、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い冷媒圧縮機を提供することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明のイオン液体をＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とピリジニウム系カチオン（ＲＰ）  もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）とイミダゾリウム系カチオン（ＲＩ）もしくはＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）とすることにより、蒸発温度が４００℃〜１０００℃となることから、摺動部並びに吐出リード等での潤滑剤の蒸発が防止でき、信頼性を高くすることができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載または請求項２に記載の発明のイオン液体にリン系極圧添加剤を加えたもので、低粘度のイオン液体を用いて油膜厚さが薄くなってもリン系極圧添加剤の極圧効果により耐摩耗性が向上することから、さらに信頼性を高くすることができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の冷媒をＲ６００ａ、Ｒ２９０のいずれかひとつ、またはこれらの混合物としたもので、潤滑剤の粘度を低下させやすい冷媒との組合せにおいても、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性を高くすることができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の冷媒をＨＦＣ系冷媒、またはそれらの混合物としたもので、潤滑性の悪い冷媒との組合せにも関わらず、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性を高くすることができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の冷媒をＣＯ２冷媒としたもので、凝縮・蒸発圧力が高圧となる冷媒との組合せにも関わらず、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性高くすることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の圧縮機構が往復式の圧縮機構であり、潤滑剤循環量が少ない状態でも、吐出リードでの潤滑剤の蒸発を防止することで、性能低下を防ぐとともに、摺動部に潤滑剤を保持することで、摺動部の異常摩耗の発生を防止することとなり、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性高くすることができる。
【００２７】
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、この実施の形態よってこの発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の断面図である。図２は、同実施の形態の図１のＡ部拡大図である。
【００２９】
図１において、密閉容器１０１内にはＲ６００ａからなる冷媒ガス１０２を充填するとともに、底部には成分がＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）であるイオン液体１０３を貯留し、固定子１０４、および回転子１０５からなる電動要素１０６とこれによって駆動される往復式の圧縮機構１０７を収容している。
【００３０】
次に圧縮機構１０７の詳細を以下に説明する。
【００３１】
クランクシャフト１０８は回転子１０５を圧入固定した主軸部１０９および主軸部１０９に対し偏心して形成された偏心部１１０からなり、下端にはイオン液体１０３に連通する給油ポンプ１１１を設けている。鋳鉄からなるシリンダーブロック１１２は略円筒形のボアー１１３と主軸部１０９を軸支する軸受け部１１４を形成している。
【００３２】
ボアー１１３に遊嵌されたピストン１１５は鉄系の材料からなり、ボアー１１３と共に圧縮室１１６を形成し、ピストンピン１１７を介して連結手段であるコンロッド１１８によって偏心部１１０と連結されている。ボアー１１３の端面は吸入リード１１９、吐出リード１２０、バルブプレート１２１で封止されている。
【００３３】
バルブプレート１２１はボアー１１３の端面を封止するよう配設され、吸入孔１２２および吐出孔１２３が形成されている。板状のバネ材からなる吸入リード１１９はボアー１１３の端面とバルブプレート１２１との間に挟持され、吸入孔を開閉する。板状のバネ材からなる吐出リード１２０はバルブプレート１２１の反ボアー１１３側に配設され、吐出孔を開閉する。ヘッド１２４はバルブプレート１２１の反ボアー１１３側に固定され、吐出リード１２０を収納する高圧室１２５を形成する。
【００３４】
サクションチューブ１２６は密閉容器１０１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、冷媒ガス（図示せず）を密閉容器１０１内に導く。消音空間を有するサクションマフラー１２７は、バルブプレート１２１とヘッド１２４に挟持され、密閉容器１０１と吸入孔１２２を連通する。
【００３５】
主軸部１０９と軸受け部１１４、ピストン１１５とボアー１１３、ピストンピン１１７とコンロッド１１８、偏心部１１０とコンロッド１１８は相互に摺動部を形成する。
【００３６】
以上のように構成された冷媒圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３７】
商用電源（図示せず）から供給される電力は電動要素１０６に供給され、電動要素１０６の回転子１０５を回転させる。回転子１０５はクランクシャフト１０８を回転させ、偏心部１１０の偏心運動が連結手段のコンロッド１１８からピストンピン１１７を介してピストン１１５を駆動することでピストン１１５はボアー１１３内を往復運動する。
【００３８】
そしてサクションチューブ１２６を通して密閉容器１０１内に導かれた冷媒のガスはサクションマフラー１２７を経て吸入リード１１９を開け、吸入孔１２２から圧縮室１３内に吸入される。圧縮室１１６内に吸入された冷媒のガスは連続して圧縮され、吐出リード１２０を開け、吐出孔１２３から高圧室１２５へと吐出され、冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に送り出される。
【００３９】
イオン液体１０３はクランクシャフト１０８の回転に伴い、給油ポンプ１１１から主軸部１０９と軸受け部１１４、ピストン１１５とボアー１１３、ピストンピン１１７とコンロッド１１８、偏心部１１０とコンロッド１１８が相互に形成する各摺動部に給油されこれを潤滑するとともに、ピストン１１５とボアー１１３の間においてはシールを司る。
【００４０】
圧縮室１１６内に吸入された冷媒のガスが圧縮される際、ヘッド１２４の高圧室の冷媒ガス１０２温度は最大１６０℃程度となり、冷媒ガスに含まれるイオン液体１０３も１６０℃程度まで上昇する。
【００４１】
しかしながら、イオン液体１０３は非対称化した構造を持つイオン結合であることから、分子間の結合が結合エネルギーの高いイオン結合により成り立っている。このことから、イオン液体１０３の蒸発温度は４００℃〜１０００℃であり、イオン液体１０３の温度が１６０℃程度またはそれ以上の高温となっても蒸発は起こらず、固定子１０４等に用いられているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の有機材料がイオン液体１０３に混入していても吐出リード１２０の表面に析出することを防止でき、析出物により吐出リード１２０のシール性の阻害等による圧縮不良の抑制ができることで信頼性が向上する。
【００４２】
給油ポンプ１１１から各摺動部間に供給されたイオン液体１０３は、各摺動部の摺動発熱によって温度が上昇するが、イオン液体１０３の持つ結合エネルギーが高いイオン結合により、摺動部におけるイオン液体１０３の蒸発が生じない。その結果、冷媒がＲ６００ａであり、イオン液体１０３に溶け込みやすく粘度を低下させやすいにもかかわらず、油膜が破断されにくいので金属接触による摩擦係数の上昇を防止でき、効率の低下を防止することができる。
【００４３】
また、この油膜の破断を防止する効果はあらゆる摺動部材料に有効である。つまり、鉄系の材料組合せだけでなく、アルミ系の材料やその他、窒化等の表面処理を施したものやセラミクスを初めとするコーティング材料等の組み合わせにおいても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４４】
また、ピストン１１５とボアー１１３、ピストンピン１１７とコンロッド１１８とがなす摺動部においては、１圧縮工程当たり２回、相互摺動速度が０ｍ／ｓとなる。この時、イオン液体１０３の発生圧はゼロとなり、固体接触が生じやすい状態が生じるが、イオン液体１０３にリン系極圧添加剤を加えることにより、添加剤の極圧作用により固体接触時の凝着を防ぐことで、耐摩耗性が向上し信頼性を高めることができる。
【００４５】
また、今回イオン液体１０３に混入している物質を固定子１０４の絶縁材料として用いられているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）の有機材料としたが、固定子１０４に用いられるＬＣＰ（液晶ポリマーコンパウンド）等の他の有機材料並びにサクションマフラー１２７に用いられるＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の有機材料といった他の構成部品に用いられる有機材料に関しても、イオン液体１０３の温度が１５０℃以上の高温となっても、蒸発は起こらないことから、抽出される物質に関わらず同等の効果が得られる。
【００４６】
また、今回Ｒ６００ａと鉱油の組合せを例に挙げて説明をしたが、使用する冷媒を同じハイドロカーボン系冷媒であるＲ２９０した場合や、冷媒自身の潤滑性が悪いＨＦＣ系冷媒においても、イオン液体１０３が１５０℃以上の高温となっても蒸発は起こらないことから同様の効果が得られる。さらに凝縮・蒸発圧力が高く高温になりやすいＣＯ２冷媒においては特に効果が高い。
【００４７】
また、本実施の形態において往復動式の冷媒圧縮機を例示して説明したが、回転式やスクロール式、振動式等、摺動部や吐出弁を有する他の圧縮機においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
なお本実施の形態においてはイオン液体１０３をＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）としたが、イオン液体１０３をＴＦＳＩ（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−）とピリジニウム系カチオン（ＲＰ）  もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）とイミダゾリウム系カチオン（ＲＩ）もしくはテトラフルオロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）とメチル酸２−（ジエチルアミノ）エチル系カチオン（ＤＥＭＡ）としても各イオン液体とも結合エネルギーが高いイオン結合を有することから同様の作用効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる冷媒圧縮機は、低粘度潤滑剤を用いながら信頼性が高い圧縮機を提供することが可能となるので、冷凍サイクルを用いた機器に幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における冷媒圧縮機の断面図
【図２】同実施の形態の図１のＡ部拡大図
【図３】従来の冷媒圧縮機の断面図
【図４】図３のＢ部拡大図
【符号の説明】
【００５１】
１０１  密閉容器
１０２  冷媒ガス
１０３  イオン液体
１０７  圧縮機構
【図１】
2006037826.tif 000003
【図２】
2006037826.tif 000004
【図３】
2006037826.tif 000005
【図４】
2006037826.tif 000006