(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得る。【解決手段】密閉容器１０１内に貯留するＶＧ３〜ＶＧ２２エステル油１１２油のベース油を、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％とし、前記ベース油に、極圧添加剤を含有させることにより、粘度の低いベース油を使用しても耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止する。これにより、冷媒圧縮機の高効率化並びに信頼性の向上をはかることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、粘度がＶＧ３〜ＶＧ２２のエステル油を貯留するとともに、電動要素と前記電動要素によって駆動され、かつ冷媒を圧縮する圧縮要素を収容し、前記エステル油のベース油を、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％からなるものとし、さらに、前記ベース油に、極圧添加剤を含有した冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記ベース油に含有される極圧添加剤の量を、０．１〜３．０ｗｔ％とした請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記ベース油に含有される前記極圧添加剤を、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）、トリブチルホスフェイト（ＴＢＰ）、トリフェニルホスフェイト（ＴＰＰ）等のリン系添加剤とした請求項１または２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記冷媒をＲ１３４ａ、Ｒ１３４ａを主成分とする混合物、Ｒ１２３４ｙｆ、またはＲ１２３４ｙｆを主成分とする混合物とした請求項１から３のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
前記圧縮要素を、回転子と回転子に連結されたシャフトの自重を支えるスラスト軸受部を有する構成とし、前記スラスト軸受部をスラストボールベアリングを具備する構成とした請求項１から４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、摺動損失の低減を図る技術が知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【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４は、従来技術の密閉型電動冷媒圧縮機の断面図である。図５は、図４におけるＢ部の拡大図である。
【０００５】
図４、図５において、密閉容器２内には、固定子４と回転子６とからなる電動要素８と、この電動要素８により回転駆動される圧縮要素１０がそれぞれ収納され、底部に、ジエステルもしくはテトラエステルからなるＶＧ２〜７０のエステル油である潤滑油１２を貯留している。電動要素８と圧縮要素１０は、一体に組み立てられて圧縮機構１４を形成し、この圧縮機構１４は、複数のコイルばね１６により、密閉容器２内に弾性的に支持されている。
【０００６】
圧縮要素１０は、主軸部２０とツバ部２２を介して形成された偏心軸部２４を備えるシャフト２６と、圧縮室３０を形成するシリンダーブロック３２と、シリンダーブロック３２に設けられ、シャフト２６を支持する主軸受３４を備えている。さらに、圧縮要素１０は、圧縮室３０内で往復運動するピストン３６と、ピストン３６と偏心軸部２４とを連結する連結機構３８を備えている。さらに、圧縮要素１０は、シャフト２６のツバ部２２の下部３９に設けられ主軸部２０の軸心４０ａと略直角に設けられた上レース着座面４２と、主軸受３４の上部に主軸受３４の軸心４０ｂと略直角に設けられシャフト２６、および回転子６の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部４４と、上レース着座面４２とスラスト摺動部４４との間に設けられたスラストボールベアリング４６を備え、レシプロ式密閉型圧縮機を形成している。
【０００７】
シャフト２６は、一端が密閉容器２内に貯留した潤滑油１２に連通する給油機構５０と、主軸部２０に給油機構５０によって汲み上げられた潤滑油１２の一部をスラスト摺動部４４に供給する給油溝５２を有している。
【０００８】
電動要素８は、シリンダーブロック３２の下方に固定された固定子４と、主軸部２０に焼嵌めなどで固定された回転子６とから構成されている。
【０００９】
スラストボールベアリング４６は、複数のボール６０と、ボール６０を保持するホルダー部６２と、ボール６０の上下に各々配設された上レース６４と下レース６６を備えている。そして、上レース６４は、ツバ部２２の上レース着座面４２と接しており、下レース６６は、スラスト摺動部４４と接している。
【００１０】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１１】
電動要素８に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子６が回転し、これに伴
ってシャフト２６が回転する。そして、偏心軸部２４の運動が連結機構３８を介してピストン３６に伝えられる。このことにより、ピストン３６は圧縮室３０内で往復運動を行い、圧縮要素１０が所定の圧縮動作を行う。
【００１２】
それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室３０内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。
【００１３】
このときにシャフト２６の給油機構５０は、潤滑油１２を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。そして、潤滑油１２の一部は、給油溝５２からスラスト摺動部４４へ供給されてスラストボールベアリング４６を潤滑する。
【００１４】
シャフト２６と回転子６の重量は、スラストボールベアリング４６で支えられると共に、シャフト２６の回転時は、ボール６０が上レース６４と下レース６６の間で転がる。このことにより、シャフト２６を回転させるトルクは、スラストすべり軸受けに比べて小さくなる。そのために、スラスト軸受けでの損失を小さくすることができ、入力を低減することができるので、圧縮動作を高効率で行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−１５６１６５号公報
【特許文献２】特開２００５−１２７３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来の潤滑油１２では粘度をＶＧ２２以下に低下させた場合、耐摩耗性が低下する。特に粘度をＶＧ１０以下にした場合においては、スラストボールベアリング４６の回転時は、ボール６０が上レース６４と下レース６６の間での転がりに加えて滑りが生じる。その際に、ボール６０が上レース６４と下レース６６の間での潤滑状態は点接触となり、異常摩耗が生じ入力が増加するという問題が有った。
【００１７】
また、一般的に点接触等の耐摩耗性の改善としては、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を添加する方法が採用されているが、従来の潤滑油１２は、ジエステルもしくはテトラエステルからなるエステル油であることから、エステル自身のもつ高い吸着性のため、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）の吸着反応が阻害され、極圧添加剤としての効果が殆ど認められず、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を添加による耐摩耗性の改善が出来ないという問題があった。
【００１８】
本発明は、従来の問題を解決するもので、モノエステルを５０〜９５ｗｔ％含有し、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％含有するエステル油を用いることで、エステル油の粘度を低下させても、冷媒圧縮機の高い効率と高い信頼性を維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の冷媒圧縮機は、密閉容器内に貯留するエステル油のベース油を、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％からなるものとし、前記ベース油に極圧添加剤を含有させたもので、粘度の低いベース油を使用しても耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の冷媒圧縮機は、エステル油のベース油をモノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％からなるものとし、前記ベース油に極圧添加剤を含有させることにより、粘度の低いベース油を使用しても耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止することで、高効率で信頼性が高い冷媒圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】図１におけるＡ部の拡大図
【図３】同実施の形態１におけるトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）の効果を示した図
【図４】従来の冷媒圧縮機の断面図
【図５】図４におけるＢ部の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、粘度がＶＧ３〜ＶＧ２２のエステル油を貯留するとともに、電動要素と、前記電動要素によって駆動され、冷媒を圧縮する圧縮要素を収容し、前記油のベース油を、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％含有するものとし、前記ベース油に極圧添加剤を含有したものである。
【００２３】
かかることにより、ベース油の粘度をＶＧ３〜ＶＧ２２としても耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止できる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ベース油に含有される極圧添加剤の量を、０．１〜３．０ｗｔ％としたものである。
【００２５】
かかることにより、前記ベース油の粘度を低下させても耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止できる。
【００２６】
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に記載の発明において、前記極圧添加剤を、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）、トリブチルホスフェイト（ＴＢＰ）、トリフェニルホスフェイト（ＴＰＰ）等のリン系添加剤としたものである。
【００２７】
かかることにより、摺動部表面に吸着層を生成することでベース油の粘度が低下しても耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止できる。
【００２８】
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において、前記冷媒を、Ｒ１３４ａ、Ｒ１３４ａを主成分とする混合物、Ｒ１２３４ｙｆ、またはＲ１２３４ｙｆを主成分とする混合物としたものである。
【００２９】
かかることにより、前記ベース油に前記冷媒が溶け込み、前記ベース油の粘度が低下しても、前記極圧添加剤の効果によって耐摩耗性が向上し、異常摩耗を防止できる。
【００３０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮要素を、回転子と回転子に連結されたシャフトの自重を支えるスラスト軸受部を有する構成とし、前記スラスト軸受部を、スラストボールベアリングで構成したものである。
【００３１】
かかることにより、スラストボールベアリングにおいて点接触によるすべりが生じても異常摩耗を防止し、効率低下が防止できる。
【００３２】
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。
【００３３】
（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１における図１のＡ部の拡大図である。図３は、同実施の形態１におけるトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）の効果を示した図である。
【００３４】
図１、図２において、密閉容器１０２内には、固定子１０４と回転子１０６を具備した電動要素１０８と、この電動要素１０８によって回転駆動される圧縮要素１１０がそれぞれ収納されている。また密閉容器１０２内の底部には、エステル油１１２が貯留されている。このエステル油１１２は、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％とするベース油に、３．０ｗｔ％のトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を含有したＶＧ５のエステル油１１２である。
【００３５】
また、電動要素１０８と圧縮要素１１０とは一体に組み立てられて圧縮機構１１４を形成し、この圧縮機構１１４は、複数のコイルばね１１６によって密閉容器１０２内で弾性的に支持されている。
【００３６】
圧縮要素１１０は、主軸部１２０とツバ部１２２を介して形成された偏心軸部１２４を備えたシャフト１２６と、圧縮室１３０を形成するシリンダーブロック１３２と、シリンダーブロック１３２に設けられ、かつシャフト１２６を支持する主軸受１３４とを備えている。
【００３７】
さらに、圧縮要素１１０は、圧縮室１３０内で往復運動するピストン１３６と、ピストン１３６と偏心軸部１２４を連結する連結機構１３８とを備えている。そして、圧縮要素１１０は、シャフト１２６のツバ部１２２の下部１３９に設けられ、主軸部１２０の軸心１４０ａと略直角に設けられた上レース着座面１４２と、主軸受１３４の上部に主軸受１３４の軸心１４０ｂと略直角に設けられ、かつシャフト１２６や回転子１０６の重力方向の荷重を支持するスラスト摺動部１４４と、上レース着座面１４２とスラスト摺動部１４４との間に設けられたスラストボールベアリング１４６を備え、これらによってレシプロ式密閉型圧縮機を構成している。
【００３８】
シャフト１２６は、一端が密閉容器１０２内に貯留したＶＧ５のエステル油１１２に連通した給油機構１５０と、主軸部１２０に給油機構１５０によって汲み上げられたＶＧ５のエステル油１１２の一部をスラスト摺動部１４４に供給する給油溝１５２とを有している。
【００３９】
電動要素１０８は、シリンダーブロック１３２の下方に固定された固定子１０４と主軸部１２０に焼嵌めなどで固定された回転子１０６とから構成されている。
【００４０】
スラストボールベアリング１４６は、複数のボール１６０と、ボール１６０を保持するホルダー部１６２と、ボール１６０の上下に各々配設された上レース１６４と下レース１６６とを備えている。そして、上レース１６４は、ツバ部１２２の上レース着座面１４２と接しており、下レース１６６は、スラスト摺動部１４４と接している。
【００４１】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００４２】
電動要素１０８に外部電源（図示せず）より通電がされると、回転子１０６が回転しこ
れに伴ってシャフト１２６が回転する。そして、偏心軸部１２４の旋回運動が、連結機構１３８を介して往復運動に変換され、ピストン１３６に伝えられる。このことにより、ピストン１３６は、圧縮室１３０内で往復運動を行い、圧縮要素１１０が所定の圧縮動作を行う。
【００４３】
その結果、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１３０内へ吸入、圧縮された後、再び冷却システムへと吐出される。
【００４４】
このときに、シャフト１２６の給油機構１５０は、ＶＧ５のエステル油１１２を汲み上げ、各摺動部（図示せず）を潤滑する。そして、ＶＧ５のエステル油１１２の一部は、給油溝１５２からスラスト摺動部１４４へ供給されてスラストボールベアリング１４６を潤滑する。
【００４５】
シャフト１２６と回転子１０６の重量は、スラストボールベアリング１４６で支えられると共に、シャフト１２６の回転時は、ボール１６０が上レース１６４と下レース１６６との間で転がる。このことにより、シャフト１２６を回転させるトルクは、スラストすべり軸受けに比べて小さくなる。
【００４６】
さらに、ＶＧ５のエステル油１１２を使用することにより、シャフト１２６の回転時において、ボール１６０が上レース１６４と下レース１６６との間で点接触による滑りが生じても、添加しているトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）により、摺動部表面にリン化鉄ができる。その結果、異常摩耗による摺動損失の増加が防止でき、転がりの優位性を確保することができる。これに伴って、潤滑油の低粘度化による全摺動部の損失を小さくすることができ、入力を低減することができるので、圧縮動作を高効率で行うことができる。
【００４７】
ここで、図３を用いて、ベース油を、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％からなるものとした場合のトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）の効果を説明する。
【００４８】
図３は、ボール・オン・ディスク式摩耗試験機を用いたＲ１３４ａ冷媒（圧力：０．４ＭＰａ）雰囲気下で、ヘルツの接触荷重が３００ＭＰａで摺動速度：０．７ｍ／ｓ、摺動時間：１８００ｓｅｃの条件下において、従来のエステル油、従来のエステル油にトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を２．０ｗｔ％含有させた油、本発明のベース油、本発明のベース油にトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を０．１ｗｔ％含有させた油、本発明のベース油にトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を３．０ｗｔ％含有させた油（各油の温度：８０℃）の摩耗特性を評価した結果である。
【００４９】
評価は、従来のエステル油での摩耗量に対する各油の摩耗量の比を求めて行った。
【００５０】
図３に示した結果から、ジエステル、テトラエステルからなる従来のエステル油においては、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を含有しても摩耗量比が９９．５％と殆ど耐摩耗性の改善効果がないことがわかる。また、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％とした本発明のベース油においては、摩耗量比が１０９．８％と摩耗量が増加する傾向にある。このことは、本発明のベース油がジエステル、テトラエステルに比較して吸着性が低いモノエステルを５０ｗｔ％以上有していることによると考えられる。
【００５１】
しかしながら、本発明のベース油にトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を０．１ｗｔ％含有させた油では、摩耗率が８０．３％と減少した。さらに本発明のベース油にトリク
レジルホスフェイト（ＴＣＰ）を３．０ｗｔ％含有させた油では、摩耗率が４６．４％と約半減した。
【００５２】
このことは、本発明のベース油がジエステル、テトラエステルに比較して吸着性が低いモノエステルを５０ｗｔ％以上有していることから油に含有しているトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）が優先的に摺動面と反応して吸着層を生成することが可能となり、その結果、耐摩耗性が向上したと考えられる。また、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）の含有量を０．１ｗｔ％から３．０ｗｔ％に増加することで耐摩耗性の向上が図れていることからも、本発明のベース油へのトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）含有が有効に働いていることが分る。
【００５３】
したがって、本実施の形態１におけるベース油を、モノエステル：５０〜９５ｗｔ％、ジエステルもしくはテトラエステルの少なくとも１種類以上を５〜５０ｗｔ％とし、前記ベース油に３．０ｗｔ％のトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を含有するＶＧ５のエステル油を用いることで冷媒の溶け込み等によりでベース油の粘度が低下し、スラストボールベアリングにおいて点接触によるすべりが生じても、トリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）が摺動部表面に吸着層を生成することにより、異常摩耗を防止し、信頼性および効率の向上が図れる。
【００５４】
また、今回ベース油に３．０ｗｔ％のトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）を含有するＶＧ５のエステル油としたが、図３に示す結果から、含有するトリクレジルホスフェイト（ＴＣＰ）量が０．１ｗｔ％〜３．０ｗｔ％の範囲で有効な効果が得られることは明白である。
【００５５】
さらに、同様のリン系極圧添加剤であるトリブチルホスフェイト（ＴＢＰ）ならびにトリフェニルホスフェイト（ＴＰＰ）等の添加剤を同様に添加しても、同等の効果が得られることはいうまでもない。
【００５６】
また、今回冷媒としてＲ１３４ａを例に挙げて説明したが、使用する冷媒をＲ１３４ａと同じくエステル油と相溶性があり、冷媒自身の吸着性が低いＲ１３４ａを主成分とする混合物、Ｒ１２３４ｙｆ、またはＲ１２３４ｙｆを主成分とする混合物としても同様の効果が期待できる。
【００５７】
なお、本実施の形態１においては、一定速度の圧縮機の場合についてのべたが、インバーター化に伴い、冷媒圧縮機の低速化が進む中、特に２０Ｈｚを切るような超低速運転においては、さらに油膜生成が困難になり、６０Ｈｚ以上高速運転においてはさらに摺動部周辺の温度が上昇して油の粘度が低下し、潤滑状態が厳しくなるが、かかる場合に実施しても、本発明の効果が顕著に得られることはいうまでもない。
【００５８】
また、本実施の形態１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。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１０２  密閉容器
１０６  回転子
１０８  電動要素
１１０  圧縮要素
１１２  エステル油
１２６  シャフト
１４４  スラスト摺動部
１４６  スラストボールベアリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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