(57)【要約】【課題】炭化水素系冷媒を使用する回転式圧縮機において、密閉容器内が高圧であっても、冷媒封入量を増加させることなく、少なくすることが出来る圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】炭化水素系冷媒に相互溶解性のあるオイルＡ１１と、炭化水素系冷媒と前記相互溶解性のあるオイルＡ１１に相互溶解性がなく、比重が小さいオイルＢ１２を少量使用することにより、相互溶解性のあるオイルＡ１１に炭化水素系冷媒が溶け込むことを防止し、冷媒封入量を低減する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素及びフッ素を含まない炭化水素系冷媒を主成分とする冷媒を使用し、密閉容器内に回転式の圧縮要素及び前記圧縮要素を駆動する電動要素を収容するとともに、前記冷媒と相互溶解性の高いオイルＡと、前記冷媒及び前記オイルＡと相互溶解性が低く且つ前記オイルＡより少量で比重が小さいオイルＢとを使用した回転式圧縮機。
【請求項２】
前記オイルＡはアルキルベンゼン又は鉱油の単独あるいはこれらの混合油である請求項１記載の回転式圧縮機。
【請求項３】
前記オイルＢはＰＡＧである請求項１又は請求項２記載の回転式圧縮機。
【請求項４】
前記オイルＡに極圧添加剤が含まれている請求項２又は請求項３記載の回転式圧縮機。
【請求項５】
凝縮機と、乾燥器と、膨張機構と、蒸発器と、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転式圧縮機とを備えた冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素、フッ素を含まない炭化水素冷媒、例えばＲ−６００ａ又はＲ−２９０等を主成分とする冷媒に最適な圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境汚染、特にオゾン層破壊、地球温暖化の問題から、塩素系フロンが使用規制の対象となり、ＣＦＣ１２も規制対象になり、代替冷媒として塩素を含まないＲ１３４ａが幅広く使用されてきている。しかしＲ１３４ａは、フッ素を含むため、地球温暖化係数が比較的高いという欠点を有している。この対応として炭化水素系冷媒であるＲ−６００ａを採用した冷蔵庫が製品化され、また空調用及び高冷凍能力用としてＲ２９０の採用検討も進んでいる。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の炭化水素系冷媒をもちいた回転式圧縮機を説明する。図３は従来の回転式圧縮機の断面図である。図３において、密閉容器１内には圧縮要素２および圧縮要素２を駆動する電動要素３が収容されている。圧縮要素２は圧縮室（図示せず）内を転動するローラ４とこのローラ４に当接することで圧縮室を高低圧室に分けるベーン５を備えたローリングピストン型の圧縮機構を形成する。また冷媒６は炭化水素系の冷媒であるＲ６００ａであり、冷媒６と相溶性の高い冷凍機油１１が封入されている。冷凍機油１１はナフテン油、パラフィン油等の鉱油またはアルキルベンゼン油の合成油等が用いられる。
【０００４】
以上のように構成された回転式圧縮機について、以下その動作を説明する。電動要素３により、圧縮要素２が駆動すると圧縮室内をローラ４が転動し、ベーン５が圧縮室を高低圧室に分けることで冷媒６が圧縮され密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内は圧縮された冷媒で満たされるので高圧になると共に、この冷媒６は密閉容器１内からシステム（図示せず）へと吐出される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１２１１７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の回転式圧縮機において用いているナフテン油、パラフィン油等の鉱油やアルキルベンゼン油の合成油といった冷凍機油はいずれも炭化水素系冷媒と相溶性が非常に高い。加えて密閉容器内が高圧であるため、極めて大量の冷媒がオイルに溶け込んでしまう。従ってシステムには冷凍サイクル内の循環に必要な冷媒量に加えて前記した冷凍機油に溶け込んだ大量の冷媒量を加えた量の冷媒を封入する必要があり、封入冷媒は著しく増加してしまう。その結果、システムに漏洩が発生した場合、可燃性冷媒の漏洩量が多くなり、引火の可能性が増大してしまうという欠点があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、密閉容器内が高圧の回転式圧縮機であっても、冷媒封入量を少なくすることが出来る圧縮機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、塩素及びフッ素を含まない炭化水素系冷媒を主成分とする冷媒と、密閉容器内の冷凍機油と、回転式の圧縮要素と、前記圧縮要素を駆動する電動要素と、前記冷凍機油は前記冷媒と相互溶解性の高いオイルＡと、前記冷媒及び前記オイルＡと相互溶解性が低く且つ前記オイルＡより少量で比重が小さいオイルＢを用いることで、密閉容器内で炭化水素系冷媒に対して相互溶解性のオイルＢが相互溶解性の高いオイルＡの表面に分離して浮揚するためオイルＢがバリアーとなり、オイルＡへの溶け込みを防止するという作用する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、オイルＡをアルキルベンゼン又は鉱油の単独あるいはこれらの混合油を用いたものであり、炭化水素系冷媒と相溶性があるため、圧縮機へのオイルリターンを確実にできるという作用を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、オイルＢにＰＡＧを用いたもので、ＰＡＧは炭化水素系冷媒に対して相互溶解性が低く、オイルＡの表面に分離して浮揚するためＰＡＧがバリアーとなり、オイルＡへの冷媒の溶け込みを防止するという作用を有する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、オイルＡに極圧添加剤を添加したものであり、摺動部における耐磨耗性をさらに向上させるという作用を有する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、凝縮機と、乾燥器と、膨張機構と、蒸発器と、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転式圧縮機とを備えた冷凍装置で、冷凍装置の冷媒封入量を少なくできるという作用を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による回転式圧縮機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、従来の技術と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による回転式圧縮機の断面図である。図１において、密閉容器１内にはローリングピストン型の回転式圧縮機構を形成する圧縮要素２及び圧縮要素２を駆動する電動要素３とが収納されており、冷媒６が封入されている。圧縮要素２は圧縮室（図示せず）内を転動するローラ４とこのローラ４に当接することで圧縮室を高低圧室に分けるベーン５を備えており、冷媒６は炭化水素系冷媒であるＲ６００ａを用いている。そして、炭化水素系冷媒と相互溶解性があるオイルＡ１１が封入されるとともに、オイルＡ１１より比重が小さく、炭化水素系冷媒及びオイルＡ１１と相互溶解性が低いオイルＢ１２が少量封入されている。本実施の形態においてオイルＡ１１はアルキルベンゼンで１７０ｍｍ３、オイルＢ１２はＰＡＧで３０ｍｍ３封入した。またオイルＡ１１には極圧添加剤であるＴＣＰを０．３ｗｔ％添加している。
【００１５】
以上のように構成された回転式圧縮機について、以下その作用を説明する。電動要素３が圧縮要素２を駆動することで圧縮室内をローラ４が転動し、ベーン５が圧縮室を高低圧室に分けることで炭化水素系冷媒６が圧縮され、高圧になった炭化水素系冷媒６は密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内は高圧になると共に、圧縮された炭化水素系冷媒６はシステムに吐出される。
【００１６】
ＰＡＧからなるオイルＢ１２はアルキルベンゼンからなるオイルＡ１１より比重が小さくかつ極性を持つため、比重が大きくかつ極性を持たないオイルＡ１１の表面に分離、浮揚する。こうして分離、浮揚したオイルＢ１２の層はバリアーとしての役割りを果たし、冷媒６がオイルＡ１１へ直接接触することを妨げるので、冷媒６がオイルＡ１１へ溶け込むことを阻止する作用が得られる。
【００１７】
従来例と、本発明との、同一システムにおける最低必要冷媒量の実験確認結果を（表１）に示す。本実験ではまず従来例で適正化された冷媒封入量における蒸発器の入口、出口双方の温度を把握し、本発明の構成において上記従来例の入口、出口双方の温度とほぼ同等の温度となる冷媒封入量を求めた。その結果、冷媒封入量は従来例の５０ｇから３９ｇまで２０％強も削減することができた。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
更にこの実験で安定した冷却効果が得られたことからも、冷媒とともにシステムへ吐出されたオイルは確実に密閉容器１に戻ってきていると推定される。これはオイルＡ１１に炭化水素系冷媒６と相互溶解性が高いオイルを用いたため、システムへ吐出されたオイルが冷媒とともに圧縮機へ確実に戻ってきた結果と考えられる。
【００２０】
なお、本実施の形態ではオイルＡ１１にアルキルベンゼンを用いてその効果を確認したが、同様の性質を有するナフテン油、パラフィン油等の鉱油を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２１】
次に本発明による回転式圧縮機のオイルＡ１１に極圧添加剤であるＴＣＰを０．３ｗｔ％添加したものと、極圧添加剤を添加していないものとでの耐久試験の比較をした結果を（表２）に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
（表２）において、ローリングピストン型の回転式圧縮機を構成する摺動部品間で一般的に最も摺動状態が厳しくなるローラ４とベーン５の接触部の摩耗量が極圧添加剤であるＴＣＰを０．３ｗｔ％添加したことで著しく改善されていることが確認できる。この結果から主に摺動潤滑を司るオイルＡ１１に極圧添加剤を添加することで特に重要部品であるベーン及びローラの摩耗量を低減することができ、回転式圧縮機の耐久性を大きく改善できることが分かった。
【００２４】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施形態２による回転式圧縮機を用いた冷凍装置の概略図である。図２において冷凍装置は回転式圧縮機１３、凝縮器１４、乾燥器（ドライヤー）１５、膨張機構（キャピラリー）１６、蒸発器１７で構成されている。回転式圧縮機１３は実施の形態１に示した回転式圧縮機であり、冷媒封入量は従来例の５０ｇから３９ｇまで２０％強も削減することができたことから、より冷媒封入量が少ない冷却システムを提供することが出来る。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明は炭化水素系冷媒に対して相互溶解性のオイルＢが相互溶解性の高いオイルＡの表面に分離して浮揚するためオイルＡへの冷媒の溶け込みを阻止するので冷媒封入量を少なくするという効果が得られる。
【００２６】
また請求項２に記載の本発明は、アルキルベンゼン又は鉱油は炭化水素系冷媒と相溶性があるため、圧縮機へのオイルリターンを確実にでき、信頼性を維持できるという効果が得られる。
【００２７】
また請求項３に記載の本発明は、相互溶解性が低いＰＡＧを用いることで、オイルＡへの溶け込みを防止するので冷媒封入量を少なくするという効果が得られる。
【００２８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３の効果に加え、極圧添加剤の効果によって特に摺動条件の厳しい回転式圧縮機を構成するローラ及びベーン間の摩耗が低減され、より信頼性の高い圧縮機を提供することが出来るという効果が得られる。
【００２９】
また請求項５記載によれば、より冷媒封入量が少ない冷却システムを提供することが出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による回転式圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態２による回転式圧縮機の冷却システム図
【図３】従来の回転式圧縮機の断面図
【符号の説明】
１    密閉容器
２    圧縮要素
３    電動要素
４    ローラ
５    ベーン
６    冷媒
１１  オイルＡ
１２  オイルＢ
１３  回転式圧縮機
１４  凝縮器
１５  乾燥器
１６  膨張機構
１７  蒸発器
【図１】
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【図２】
2004278391.tif 000006
【図３】
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