(57)【要約】【課題】冷凍機用潤滑油組成物において二酸化炭素溶解に伴って発生する潤滑性能の低下を防ぎ、特に高負荷において十分な潤滑性を確保する。【解決手段】水酸化フラーレンを添加したポリアルキレングリコールを潤滑油、または添加剤として用い、これによって、水酸化フラーレンは１ｎｍ程度の大きさで骨格がカーボンよりなる球状分子であるが、ＯＨ基を有するためポリアルキレングリコールに均一分散し、水酸化フラーレンはポリアルキレングリコールとともに摺動部に供給されて、特に局所的に固体接触している摺動部において固体潤滑作用を発揮することにより、その非凝着性と転がり作用によって摩耗や焼付きを防止し、高負荷においてポリアルキレングリコールの潤滑性を補って高い潤滑性が得られるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化フラーレンを添加したポリアルキレングリコールを潤滑油、または添加剤として用いたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
水酸化フラーレンの添加量を５ｗｔ％以下とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
圧縮機を構成する摺動部材として軟質材料または硬質粒子を分散させた軟質材料を用いた請求項１〜２のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項４】
圧縮機を構成する摺動部材として少なくとも摺動面に微細な多孔層を有する材料を用いた請求項１〜２のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項５】
圧縮機の作動流体として二酸化炭素を用いた請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項６】
圧縮機の作動流体としてＨＦＣ冷媒を用いた請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項７】
圧縮機の作動流体としてＨＣ冷媒を用いた請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用および家庭用の主として冷凍空調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（Ａ）二酸化炭素を主成分とする冷媒、及び（Ｂ）ポリオキシアルキレングリコール及びポリビニルエーテルから選ばれる少なくとも一種からなり、１００℃における動粘度が５ｃＳｔ以上である基油、を含有する冷凍機用潤滑油組成物を用いているものがあった（例えば、特許文献１参照）。二酸化炭素雰囲気下で高い潤滑性と高いシール性が得られるものである。
【特許文献１】特開平１０−０４６１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、基油の特性に対して二酸化炭素溶解の影響があり、特に高負荷において基油の実粘度は大きく低下する。そのため油膜が切れて固体接触部が現れる可能性があるので、極圧添加剤などの摩耗防止剤を添加して基油の潤滑性を補っている。すなわち、冷凍機用潤滑油組成物においては二酸化炭素溶解に伴って発生する潤滑性能の低下を防ぎ、特に高負荷において十分な潤滑性を確保するという課題を有している。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フラーレンの誘導体である水酸化フラーレンを潤滑油中に均一分散させ、水酸化フラーレンの固体潤滑作用によって潤滑油の潤滑性を補い、高負荷において十分高い耐久性を有する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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、水酸化フラーレンを添加したポリアルキレングリコールを潤滑油、または添加剤として用いたものである。
【０００６】
これによって、水酸化フラーレンは１ｎｍ程度の大きさで骨格がカーボンよりなる球状分子であるが、ＯＨ基を有するためポリアルキレングリコールに均一分散する。水酸化フラーレンはポリアルキレングリコールとともに摺動部に供給されて、特に局所的に固体接触している摺動部において固体潤滑作用を発揮する。その非凝着性と転がり作用によって摩耗や焼付きを防止し、高負荷においてポリアルキレングリコールの潤滑性を補って高い潤滑性が得られるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧縮機は、水酸化フラーレンによってポリアルキレングリコールの潤滑性を補うことができ、固体接触が現れる高負荷運転に対する圧縮機の耐久性を十分向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は水酸化フラーレンを添加したポリアルキレングリコールを潤滑油、または添加剤として用いたことにより、水酸化フラーレンが固体潤滑作用を発揮して、ポリアルキレングリコールの潤滑性を補うことができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の流体機械を水酸化フラーレンの添加量を５ｗｔ％以下とすることにより、低価格にできる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の圧縮機を構成する摺動部材として軟質材料または硬質粒子を分散させた軟質材料を用いたことにより、軟質材料を摺動面から遮断することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明の圧縮機を構成する摺動部材として少なくとも摺動面に微細な多孔層を有する材料を用いたことにより、長寿命な固体潤滑層を形成することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の圧縮機の作動流体として二酸化炭素を用いたことにより、圧縮機を大容量の冷凍冷蔵設備や給湯設備に展開することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の圧縮機の作動流体としてＨＦＣ冷媒を用いたことにより、部品コストを大幅に削減できる。
【００１４】
第７の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の圧縮機の作動流体としてＨＣ冷媒を用いたことにより、冷蔵庫を小型で高効率にできる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図を示すものである。
【００１７】
図１において、１は密閉容器、２は吸入管、３は吐出管である。密閉容器１内には圧縮機構部４とモータ部５が内蔵され、密閉容器１の下部には潤滑油６が貯留されている。潤滑油はポリアルキレングリコールを基油として、水酸化フラーレンが５ｗｔ％以下添加されている。作動流体は二酸化炭素である。
【００１８】
圧縮機構部４はフレーム７に固定された固定スクロール８と、固定スクロール８に対向配置された旋回スクロール９と、旋回スクロール９とフレーム７との間に設けられたオルダムリング１０と、モータ部に連結されているクランク軸１１より構成されている。固定スクロール８は鏡板８ａ、はね８ｂ、吸入ポート８ｃ、吐出ポート８ｄから構成され、吸入ポート８ｃには吸入管２が接続され、吐出ポート８ｄには吐出弁１２が設置されている。
【００１９】
図２に旋回スクロール９の断面図を示す。旋回スクロール９は鏡板９ａ、９ｂ、はね９ｃ、軸受９ｄから構成され、はね９ｃの高さは固定スクロール８のはね８ｂの高さより低く設定されている。また、フレーム７には環状溝１３にシール部材１４が設けられ、シール部材１４の内側は高圧に設定されている。この圧力によって旋回スクロール９は固定スクロール８に押付けられ、旋回スクロール９と固定スクロール８の軸方向の隙間がシールされている。
【００２０】
図３に旋回スクロール９の鏡板９ａにおける表層部の断面組織を示す。旋回スクロール９は軟質基材であるＡｌ１５に硬質粒子である微細な共晶Ｓｉ１６を分散させたＡｌ−Ｓｉ合金１７である。鏡板９ａはＡｌ１５が多い摺動面になっている。
【００２１】
次に、動作について説明する。
【００２２】
モータ部の回転はクランク軸１１を介して旋回スクロール９に伝達され、オルダムリング１０と協働して旋回スクロール９を旋回運動させる。この旋回運動によって互いに噛合う位置に配置された旋回スクロール９と固定スクロール８のはね９ｃ、８ｂは吸入管２から吸入ポート８ｃを介して二酸化炭素を吸入し圧縮する。圧縮された二酸化炭素は吐出ポート８ｄから密閉容器１内に吐出され、後に吐出管３から密閉容器１外に導き出される。密閉容器１内は高圧になっている。
【００２３】
さて、シール部材１４内側は吐出圧力であるが、二酸化炭素は高差圧冷媒であり高負荷における吐出圧力は非常に高い。その圧力によって旋回スクロール９の鏡板９ａは固定スクロール８の鏡板８ａに強く押しつけられるため、スラスト面での摺動が厳しくなる。
【００２４】
一方、潤滑油は密閉容器１の下部からクランク軸１１を経て旋回スクロール９の背面に至り、鏡板９ｂ、シール部材１４及びオルダムリング１０を潤滑した後、固定スクロール８と旋回スクロール９に供給される。
【００２５】
旋回スクロール９の鏡板９ａと固定スクロールの鏡板８ａにはポリアルキレングリコールとともに水酸化フラーレンが供給され、水酸化フラーレンは局所的に固体接触しているスラスト面に介在して固体潤滑作用を発揮する。すなわち、カーボンの非凝着性と球状分子の転がり作用によってポリアルキレングリコールの潤滑性を補うことができる。
【００２６】
更に高負荷になると水酸化フラーレンの一部は旋回スクロール９の鏡板９ａのＡｌ１５表面に埋め込まれ極薄い硬質層を形成する。その結果、摺動面からＡｌ１５を遮断することができる。
【００２７】
二酸化炭素を冷媒とする圧縮機の高負荷における耐久性が向上するので、圧縮機を更に大きな冷凍冷蔵設備に低価格で展開することが可能となる。
【００２８】
またＨＦＣ冷媒を用いる圧縮機、例えばスライディングベーン型ロータリ圧縮機についても同様に高負荷における耐久性が向上するので、潤滑皮膜などのコーティングが不要になり部品コストを大幅に削減できる。
【００２９】
またＨＣ冷媒を用いる圧縮機の潤滑油に、水酸化フラーレンを添加したポリアルキレングリコールを添加剤として加えた鉱油やＰＯＥを使うことによって同様に高負荷における耐久性を向上できる。その結果、冷蔵庫用として密閉容器内が高圧であるローリングピストン型ロータリ圧縮機などが使用可能になり、冷蔵庫の小型化及び高効率化が可能となる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態のスクロール圧縮機における旋回スクロールの断面組織である。
【００３１】
図４に旋回スクロール９の鏡板９ａにおける表層部の断面組織を示す。旋回スクロール９は軟質基材であるＡｌ１５に硬質粒子である微細な共晶Ｓｉ１６を分散させたＡｌ−Ｓｉ合金１７である。更に鏡板９ａの表層部には柱状組織で微細な空孔を有する陽極酸化皮膜１８が形成されている。
【００３２】
陽極酸化皮膜１８は共晶Ｓｉ粒子の１／２以下の膜厚であり、その脆さによって高面圧下での固体潤滑作用を発揮するものである。１ｎｍ程度の大きさである水酸化フラーレンはポリアルキレングリコールとともに陽極酸化皮膜１８の微細な空孔に流入し蓄積され、陽極酸化皮膜１８に対して水酸化フラーレンが固体潤滑作用を発揮する。その結果、陽極酸化皮膜１８の摩耗速度は遅くなり、長寿命の馴染み層を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、ポリアルキレングリコールに均一分散した水酸化フラーレンによって高負荷での耐久性が大幅に向上するものであり、給湯設備や自動車用空調機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における旋回スクロールの断面図
【図３】本発明の実施の形態１における旋回スクロールの断面組織図
【図４】本発明の実施の形態２における旋回スクロールの断面組織図
【符号の説明】
【００３５】
６  潤滑油
９  旋回スクロール
１５    Ａｌ
１６    共晶Ｓｉ
１８    陽極酸化皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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