(57)【要約】【課題】冷凍機油のパラメータを増やすことなく、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いるのに適した圧縮機を提供する。【解決手段】冷媒としてＨＦＣ−３２、冷凍機油としてＳＰ値が９．６以上のエステル化合物を含むポリオールエステル油を用いた圧縮機であって、ＳＰ値が９．６以上のシール材を備える、圧縮機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒としてＨＦＣ−３２、冷凍機油としてＳＰ値が９．６以上のエステル化合物を含むポリオールエステル油を用いた圧縮機であって、ＳＰ値が９．６以上のシール材を備える、圧縮機。
【請求項２】
シール材が、結合アクリロニトリル量が３６％以上の水素化アクリロニトリルブタジエンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴムで形成されたものである、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
内部温度が６５℃以上であり、内部圧力が２ＭＰａ以上である、請求項１または２に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵機器、空気調和機における、ＨＦＣ−３２を冷媒として用いた圧縮機であって、冷凍機油中において劣化されにくいシール材を備える圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍冷蔵機器、空気調和機、給湯用機器（特に、冷凍冷蔵機器、空気調和機）において冷凍サイクルを構成する圧縮機では、冷媒（作動流体）として、ＨＦＣ−４１０Ａ、１，２，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）が現在においても主として使用されている。しかしながら近年、地球温暖化防止の一環として、より地球温暖化係数（ＧＷＰ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｗａｒｍｉｎｇ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が低い冷媒への代替が検討されている。
【０００３】
たとえば特開２０１１−４３２７６号公報（特許文献１）、特開２００９−２２２０３４号公報（特許文献２）には、低ＧＷＰ冷媒として分子式：Ｃ３ＨｍＦｎ（ｍおよびｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６）で表され、分子構造中に二重結合を１個有する冷媒、または当該冷媒を含む混合冷媒を用いた圧縮機が開示されている。特許文献１、２には、このような冷媒の具体例として、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、またはＨＦＯ−１２３４ｙｆとその他の冷媒（たとえばＨＦＣ−３２）との混合冷媒が挙げられている。
【０００４】
ＨＦＣ−４１０Ａの主成分の一つであるジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）は、理論ＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：成績係数）および熱伝達率が比較的高く、冷媒の圧力損失も低いため、冷凍サイクルに使用した場合にエネルギー効率が高いという特性を備えている。さらに、ＨＦＣ−３２のＧＷＰ値は６７５と、ＨＦＣ−４１０Ａ（ＧＷＰ値：２０９０）よりも低く、代替冷媒の一つとして候補となっている。たとえば特開平７−１８８６８７号公報（特許文献３）、特表２０１０−５１４８５１号公報（特許文献４）には、ＨＦＣ−３２を含む混合冷媒を用いた圧縮機が記載されている。
【０００５】
冷媒としてＨＦＣ−３２を用いる場合の圧縮機に適用される冷凍機油としては、冷媒としてＨＦＣ−４１０Ａを用いた場合よりも極性が高くなるように基油の化学構造を設計した冷凍機油が一般的に用いられる。具体的には、炭素数６以下の有機酸と多価アルコールとでポリオールエステル油を合成することで、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いる場合の圧縮機に適した冷凍機油が製造できることが知られている（たとえば、Ｔｅｒｕ  Ｓｈｉｂａｔａ，  ＪＸ  Ｎｉｐｐｏｎ  Ｏｉｌ  ＆  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｊａｐａｎ，  “Ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｏｉｌ  ｆｏｒ  Ｒ３２”,  Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｎｅｗ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２０１２（非特許文献１）を参照。）。また、ポリビニルエーテル油の場合には、基油の化合物の側鎖のモノマー比率を変化させて極性を高くすることで、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いる場合の圧縮機に適した冷凍機油が製造できることが知られている（たとえば、Ｔｏｍｏｙａ  Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，  Ｉｄｅｍｉｔｓｕ  Ｋｏｓａｎ  Ｃｏ．,Ｌｔｄ，  Ｊａｐａｎ，  “Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ＰＶＥ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｒ３２”，  Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｎｅｗ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２０１２（非特許文献２）を参照。）。
【０００６】
また、地球温暖化の防止および機器の品質向上の観点から冷媒漏れのない圧縮機の提供が要求されており、圧縮機には密封体として多くのシール材が使用されている。圧縮機に用いられるシール材は、基本的に、硬さ、伸び、引張強度、耐熱性、耐油性に優れ、かつ、圧縮永久歪みが小さいといった良好なシール性を備える必要がある。さらに、圧縮機に用いられるシール材は、冷媒に接触しても発泡・クラックが生じにくいというような冷媒に対する耐性を有することが要求される。冷媒としてＨＦＣ−４１０Ａを用いた圧縮機では、鉱油、ポリオールエステル油、ポリビニルエーテル油に対して広く耐油性の高い水素化ニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ  Ｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ）をシール材として用いるのが一般的であった。また、たとえば特開２００８−１２１６３４号公報（特許文献５）には、シール材の耐油性を向上させる技術として、ＨＦＣ−１３４ａ冷媒に対して気体透過性の低いエチレン−プロピレン−非共役ジエン三次元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｄｉｅｎｅ  Ｍｏｎｏｍｅｒ）を基材に使用し、その表面に鉱油、冷凍機油との相溶性が小さく優れた耐油性を有する樹脂層を設けて基材の膨潤を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４３２７６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２２０３４号公報
【特許文献３】特開平７−１８８６８７号公報
【特許文献４】特表２０１０−５１４８５１号公報
【特許文献５】特開２００８−１２１６３４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｔｅｒｕ  Ｓｈｉｂａｔａ，  ＪＸ  Ｎｉｐｐｏｎ  Ｏｉｌ  ＆  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，  Ｊａｐａｎ，  “Ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｏｉｌ  ｆｏｒ  Ｒ３２”,  Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｎｅｗ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２０１２
【非特許文献２】Ｔｏｍｏｙａ  Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ，  Ｉｄｅｍｉｔｓｕ  Ｋｏｓａｎ  Ｃｏ．,Ｌｔｄ，  Ｊａｐａｎ，  “Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ＰＶＥ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｒ３２”，  Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｎｅｗ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔｓ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２０１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
低ＧＷＰ冷媒への代替技術として、ＨＦＣ−３２を単独で冷媒として用いた圧縮機について、様々な研究が進められている。ＨＦＣ−３２を用いた圧縮機では、ＨＦＣ−４１０Ａを用いた場合に比べて圧縮機の吐出温度・圧力が高くなる特性がある。このため、ＨＦＣ−３２を用いた圧縮機において、有機材料（シール材、絶縁材料）は、化学的安定性に優れたものが要求される。また上述のように、ＨＦＣ−３２は、ＨＦＣ−４１０Ａよりも極性が高いため、相溶性の観点から従来使用してきた冷凍機油よりも極性の高い冷凍機油へ変更しなければならない。その結果、シール材を形成する材料としては、新たに開発されたＨＦＣ−３２に適した冷凍機油に対して耐油性の高い有機材料が要求される。
【００１０】
シール材の耐油性は、使用雰囲気が高温・高圧になるほど悪化し、また、シール材と冷凍機油の相溶性が高くなるほど悪化する。特に、冷凍機油の変更によりシール材の耐膨潤性の悪化が予想される。たとえば上述した特許文献１には、潤滑油の動粘度指数やゴムの膨潤性を推定できる値として知られているアニリン点が−１００℃以上０℃以下の範囲の冷凍機油を適用することで、軸受、樹脂製部品（ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、クロロプレンゴム、シリコンゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム）の膨潤／収縮変形を抑制できることが記載されている。しかしながら、冷凍機油の選定には、軸摩耗、スラッジ生成、さらに冷媒と冷凍機油の相溶性という圧縮機を製造する上で最も重要なパラメータを検討することが必須であり、冷凍機油のパラメータを限定することで、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いた圧縮機に適用可能な冷凍機油が少なくなってしまうという不具合がある。
【００１１】
本発明は、検討すべきパラメータが多く、機器性能の観点から変更することが容易でない冷凍機油のパラメータを増やすことなく、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いるのに適した圧縮機を提供することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
冷媒としてＨＦＣ−３２を用い、かつ、ポリオールエステル油と樹脂製のシール材が設置された圧縮機は、未だ実用化されていない。ポリオールエステル油は、その他の冷凍機油（たとえばポリビニルエーテル油、アルキルベンゼン油）と比較して、ＨＦＣ−３２との相溶性が高く、効率的に冷凍機油が循環する。このため、主に大型の冷凍空調機、冷凍冷蔵機器には冷凍機油としてポリオールエステル油を用いることで、機器性能が向上すると期待される。
【００１３】
本発明者らは、樹脂製部品の選定を進める上で、ＨＦＣ−３２対応圧縮機において冷凍機油としてポリオールエステル油を用いた場合は、その他の冷凍機油と異なりシール材の耐膨潤性が悪化することを見出し、単独の冷媒としてＨＦＣ−３２を用い、かつ、冷凍機油としてＨＦＣ−３２に適したポリオールエステル油を用いた使用雰囲気で耐膨潤性の高いシール材を設置し、漏れの無い圧縮機を提供すべく、本発明を完成させた。
【００１４】
すなわち、本発明は、冷媒としてＨＦＣ−３２、冷凍機油としてＳＰ値が９．６以上のエステル化合物を含むポリオールエステル油を用いた圧縮機であって、ＳＰ値が９．６以上のシール材を備える圧縮機である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、冷媒としてＨＦＣ−３２を単独で用い、ＨＦＣ−３２用に適したポリオールエステル油を冷凍機油として用いた圧縮機雰囲気（好ましくは内部温度が６５℃以上であり、かつ、内部圧力が２ＭＰａ以上）としても、シール材に膨潤が起こりにくく、漏れのない圧縮機（ＨＦＣ−３２対応圧縮機）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態の圧縮機１を模式的に示す図である。
【図２】実験例１において、ＨＦＣ−４１０Ａ用冷凍機油とＨＦＣ−３２用冷凍機油に対するシール材の耐膨潤性を評価するために用いられた超臨界流体抽出装置２１の構成を模式的に示す図である。
【図３】表２に示すシール材のＳＰ値と膨潤度との関係を示すグラフであり、縦軸は膨潤度（％）、横軸はシール材のＳＰ値を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施の形態１：ＨＦＣ−３２対応圧縮機＞
図１は、本実施の形態の圧縮機１を模式的に示す図である。本実施の形態の圧縮機１は、単独の冷媒としてＨＦＣ−３２、冷凍機油としてＳＰ値が９．６以上のエステル化合物を含むポリオールエステル油を用いた圧縮機であって、ＳＰ値が９．６以上のシール材を備えることを特徴とする。本実施の形態の圧縮機（ＨＦＣ−３２対応圧縮機）は、上述のような冷媒と、冷凍機油と、シール材とを兼ね備え、冷媒としてＨＦＣ−３２の使用に耐え得るものであれば、従来公知の適宜の構成部品、機構を用いた圧縮機であってよい。なお、図１には、スクロール圧縮機の例を示しているが、たとえばロータリー圧縮機のような他の種類の圧縮機であっても勿論よい。
【００１８】
図１に示す例の圧縮機１は、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いた圧縮機であり、密閉容器２の内部に冷媒を圧縮する圧縮機構部３と、圧縮機構部３を駆動する電動機構部４とを基本的に備える。図１に示す例の圧縮機１は、冷凍サイクルの低圧側の低温の蒸気の状態となっている冷媒（ＨＦＣ−３２）を、マフラー５に接続された吸入管６から吸入して圧縮機構部３で圧縮し、高圧・高温の蒸気冷媒にして、吐出管７から吐出する機構を備える。圧縮機構部３の下端は冷凍機油８に浸漬されており、また、冷媒の漏れ防止のため、シール材９（たとえばガスケット）が設置されている。
【００１９】
本実施形態において、冷凍機油８としては、上述のようにＳＰ値が９．６以上のエステル化合物を含むポリオールエステル油を用いる。ここで、ＳＰ値は、「溶解パラメータ（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）」と呼ばれる、ヒルデブラント（Ｈｉｌｄｅｂｒａｎｄ）によって導入された正則溶液論により定義された値であり、二成分系溶液の溶解度の目安となる。冷凍機油８のＳＰ値は、下記式（１）で表されるＦｅｄｏｒｓの推算法を用いて求めることができる。
【００２０】
冷凍機油のＳＰ値＝［ΣＥｃｏｈ／ΣＶ］１／２  ……式（１）
ここで、ΣＥｃｏｈは凝集エネルギーを、ΣＶはモル分子容を示す。ここでの凝集エネルギーの単位はｃａｌ／ｍｏｌを用いることにする。表１にＦｅｄｏｒｓの提案したＥｃｏｈとＶの値を記す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
ここで、ＳＰ値が９．６以上のエステル化合物としては、たとえば多価アルコールのペンタエリスリトールと有機酸のプロピオン酸（ｎ−Ｃ３）、ブタン酸（ｎ−Ｃ４）、ペンタン酸（ｎ−Ｃ５）、ヘキサン酸（ｎ−Ｃ６）のいずれかを用いて合成したエステル化合物がその好適な例として挙げられる。本実施形態に好適に用いられる冷凍機油は、このようなＳＰ値９．６以上のエステル化合物を好ましくは３９質量％以上、より好ましくは３９〜８１質量％含むポリオールエステル油であることが好ましい。ここで、冷凍機油中のＳＰ値９．６以上のエステル化合物の含有率は、冷凍機油中のエステル化合物に脂肪酸とアルコールに分解して、これらの脂肪酸とアルコールを定量することで求めることができる。たとえば、エステル化合物に硫酸を加えることで、エステル化合物は脂肪酸とアルコールへ加水分解する。これらの脂肪酸とアルコールをガスクロマトグラフィーによって分析・定量することができる。また、ポリオールエステル油には、ＳＰ値９．６以上のエステル化合物以外に、たとえば冷凍機油の摩耗防止剤として添加されているリン酸エステル類というような従来からの冷凍機油に通常含まれる成分が含まれていてもよい。なお、前記エステル化合物のＳＰ値は、その上限値については特に制限されないが、シール材との相溶性の観点から、前記エステル化合物のＳＰ値は１５．７以下であることが好ましく、１０．０以下であることがより好ましい。
【００２３】
また本実施形態において、シール材９としてＳＰ値が９．６以上のものを用いる。ＳＰ値が９．６以上のシール材９の形成材料としては、たとえば水素化ニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリスチレンが挙げられる。中でも、耐膨潤性以外のゴム特性である耐熱性、耐寒性、耐発泡性、ガス透過性の観点から、水素化ニトリルブタジエンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴムで形成されたシール材を用いることが好ましく、水素化ニトリルブタジエンゴムで形成されたシール材を用いることが特に好ましい。なお、本実施形態において用いられるシール材は、ＳＰ値が９．６以上であれば、従来よりシール材に用いられる添加剤、たとえば充填剤、顔料、可塑剤、酸化防止剤、滑剤、安定剤などが適宜添加されたものであって勿論よい。なお、前記シール材のＳＰ値は、その上限値については特に制限されないが、シール材との相溶性の観点から、前記シール材のＳＰ値は１５．７以下であることが好ましく、１０．０以下であることがより好ましい。
【００２４】
なお、水素化ニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）またはアクリロニトリルブタジエンゴムで形成されたシール材が全てＳＰ値９．６以上となる訳ではなく、後述する実験例２で実験的に明らかにされたように、結合アクリロニトリル量（中心値）が３６％以上である場合に、ＳＰ値が９．６を満たす。したがって、本実施形態においては、結合アクリロニトリル量が３６％以上の水素化アクリロニトリルブタジエンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴムで形成されたシールを用いることが好ましい。また、冷凍機油との相溶性の観点から、シール材を形成する水素化ニトリルブタジエンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴムにおける結合アクリロニトリル量は、より好ましくは３６％以上の範囲内であり、特に好ましくは３６％以上４４％以下の範囲内である。
【００２５】
なお、シール材の組成は、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法によって好適に求めることができる。たとえば水素化ニトリルブタジエンゴムの場合、実験例で後述するように、アクリロニトリルとブタジエンの比率が既知の水素化ニトリルブタジエンゴムを約１ｍｇ採取し、５００℃×３分間の熱分解条件で加熱した場合に発生したアクリロニトリルとブタジエンのガスクロマトグラフを検出してこれら化合物のピーク面積値を求める。アクリロニトリルとブタジエンのピーク面積値の比率と既知のアクリロニトリルとブタジエンの比率を用いて検量線を作成する。この検量線を用いて、アクリロニトリルとブタジエンの比率が未知のＨＮＢＲについて、アクリロニトリルとブタジエンの比率を計算し、結合アクリロニトリル量（中心値）も算出できる。
【００２６】
本実施形態におけるＳＰ値が９．６以上のシール材は、水素化ニトリルブタジエンゴムまたはアクリロニトリルブタジエンゴムを用いる場合、結合アクリロニトリル量が３６％以上となるように適宜調製することで従来公知の適宜の方法を用いて製造することができる。また、このようなシール材として市販のものを用いても勿論よい。
【００２７】
図１に示す例の圧縮機１は、上述のような冷媒、冷凍機油およびシール材を組み合わせて用いていることで、冷媒としてＨＦＣ−３２を単独で用い、ＨＦＣ−３２用に適したポリオールエステル油を冷凍機油として用いた圧縮機雰囲気としたとしても、シール材の膨潤が起こりにくく、冷媒の漏れが低減されたものである（後述する実験例３で実験的に明らかにされたように、２０００時間稼働しても冷媒漏れが生じない）。冷媒漏れが発生すると、地球温暖化の観点から環境に影響を与えると同時に、圧縮機の効率が大幅に低減してしまう。本実施形態の圧縮機１は、その内部温度が６５℃以上であり、かつ、内部圧力が２ＭＰａ以上の雰囲気でも好適に使用することができる。本実施の形態の圧縮機では、このように、ＨＦＣ−３２を単独で冷媒に用い、ＨＦＣ−３２用の冷凍機油を用い、上述した使用雰囲気で圧縮機を稼働させたとしても、シール材の膨潤が抑制され、冷媒の漏れが生じにくい。
【００２８】
以下、実験例により本発明を具体的に説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
【００２９】
＜実験例１＞
ここで、図２は、実験例１において、ＨＦＣ−４１０Ａ用冷凍機油とＨＦＣ−３２用冷凍機油に対するシール材の耐膨潤性を評価するために用いられた超臨界流体抽出装置２１の構成を模式的に示す図である。図２に示されるように、超臨界流体抽出装置２１において、冷媒用ポンプ２３により冷媒２２が所定の流量で配管２４を流れるように制御され、また、冷凍機用ポンプ２６により冷凍機油２５が所定の流量で配管２７を流れるように制御されている。冷媒２２と冷凍機油２５とは、混合器２８において混合され、冷媒２２と冷凍機油２５との混合物は、シール材２９を封入した、オーブン３１を備える圧力容器３０を通った後、背圧弁３２を介して排出される。このように構成された超臨界流体抽出装置２１において、後述するような試料をシール材２９として用いて、評価を行なった。
【００３０】
ＨＦＣ−４１０Ａ用冷凍機油に対するシール材の評価方法では、冷媒流量が１ｍＬ／分で、冷凍機油流量が０．５ｍＬ／分となるように制御した。圧力容器３０の雰囲気条件は、圧力４ＭＰａ、温度１４０℃でシール材を１時間加熱した。現行の圧縮機（比較例）を想定した評価に用いた冷媒はＨＦＣ−４１０Ａであり、冷凍機油はＨＦＣ−４１０Ａ用ポリオールエステル（ＰＯＥ）油およびＨＦＣ−４１０Ａ用ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）油についてそれぞれ評価した。また、ＨＦＣ−３２対応圧縮機（実施例）を想定した評価に用いた冷媒はＨＦＣ−３２であり、冷凍機油はＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油およびＨＦＣ−３２用ポリビニルエーテル油を用いてそれぞれ評価した。なお、冷凍機油のＳＰ値は上記式（１）に示したＦｅｄｏｒｓの推算法を用いて求めた。
【００３１】
実験例１において、シール材としては現行の圧縮機（比較例）に設置されているＳＰ値：９．３のＨＮＢＲ種のシール材Ａを用いた。
【００３２】
また、シール材の膨潤度は、下記式（２）を用いて、試験前のシール材初期重量に対する試験前後のシール材の重量変化により算出した。
【００３３】
シール材の膨潤度（％）＝シール材初期重量／（試験後のシール材重量−シール材初期重量）×１００  ……式（２）
なお、一般的に冷媒および冷凍機油の化学的安定性評価に用いるシールドガラスチューブテストまたはオートクレーブテストによっても耐膨潤性評価は可能と考えられる。シール材Ａの耐膨潤性評価結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２に示すように、ＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油を用いた場合の膨潤度は１８％であり、ＨＦＣ−４１０Ａ用ポリオールエステル油を用いた場合の８％に比べて膨潤度が著しく大きくなった。ＨＦＣ−３２用ポリビニルエーテル油の場合では膨潤度が８％であり、ＨＦＣ−４１０Ａ用ポリビニルエーテル油の５％と異なるものの、ポリビニルエーテル油では、ポリオールエステル油に比べて冷媒の変更で耐膨潤性はほとんど変わらなかった。
【００３６】
ＨＦＣ−４１０Ａ用ポリオールエステル油は、ＳＰ値が８．９〜９．６のポリオールエステル類を含む冷凍機油が使用されている（上述した特開平７−１８８６８７号公報（特許文献３）を参照）。これに対し、冷媒としてＨＦＣ−３２を冷媒として用いた圧縮機では、冷媒との相溶性の観点から従来使用してきた冷凍機油の極性以上の極性を有する冷凍機油を使用している。このため、ＨＦＣ−３２を冷媒として用いた圧縮機では、ＨＦＣ−４１０Ａ用冷凍機油のＳＰ値以上のＳＰ値を有する（ＳＰ値９．６以上）冷凍機油が使用されると考えられる。ＨＦＣ−３２用冷凍機油のＳＰ値が高極性化したことでシール材と冷凍機油との相溶性が高くなったことから耐膨潤性が低下したと考えられる。また、ポリビニルエーテル油のＳＰ値は、ポリオールエステル油のＳＰ値よりも低いため、ポリビニルエーテル油ではシール材の耐膨潤性が高かったと考えられる。以上の結果から、特にＨＦＣ−３２対応圧縮機に、冷凍機油としてポリオールエステル油を用いた場合において膨潤によるシール材の劣化が発生することが分かった。
【００３７】
＜実験例２＞
次に、ＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油に対して耐膨潤性の高いシール材を選定した。ＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油に対する耐膨潤性の高いシール材を見つけるため、ＳＰ値の異なるＨＮＢＲ種のシール材Ａ（実験例１と同じ）、シール材Ｂ、シール材Ｃ、シール材Ｄ、シール材Ｅを用意した。シール材ＡのＳＰ値は９．３、シール材ＢのＳＰ値は９．４、シール材ＣのＳＰ値は９．５、シール材ＤのＳＰ値は９．６、シール材ＥのＳＰ値は９．８である。また、これらシール材の結合アクリロニトリル量の中心値は、シール材Ａが１８％、シール材Ｂが２４％、シール材Ｃが２９％、シール材Ｄが３６％、シール材Ｅが４４％である。ＨＮＢＲは、シール材組成のアクリロニトリルとブタジエンの比率を変化させることができる。アクリロニトリルのニトリル基（−ＣＮ）は極性が高いためシール材の組成中の結合アクリロニトリル量が多くなるにしたがってＳＰ値も大きくなる。なお、シール材の組成は、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析法によって求め、上述したようにしてアクリロニトリルとブタジエンの比率が未知の水素化ニトリルブタジエンゴムについて、アクリロニトリルとブタジエンの比率を計算し、結合アクリロニトリル量（％）を算出した。
【００３８】
また耐膨潤評価は、冷媒としてＨＦＣ−３２を、冷凍機油としてＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油を用いて実施した。冷媒流量は１ｍＬ／分で、冷凍機油流量は０．５ｍＬ／分で制御した。圧力容器の雰囲気条件は、圧力４ＭＰａ、温度１４０℃でシール材を１時間加熱した。表３にシール材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの耐膨潤性評価結果を記す。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
また、図３は、表３に示すシール材のＳＰ値と膨潤度との関係を示すグラフであり、縦軸は膨潤度（％）、横軸はシール材のＳＰ値を示している。シール材の膨潤度は、シール材Ａが１８％、シール材Ｂが１７％、シール材Ｃが１７％、シール材Ｄが７％、シール材Ｅが５％であった。シール材Ｄは現行の圧縮機（比較例）を想定したＨＦＣ−４１０Ａ用ポリオールエステル油を用いて耐膨潤評価を実施したときのシール材Ａの膨潤度（表１に記載）と同等であった。このように、ＳＰ値を９．５と９．６を境にシール材の膨潤度が変化することが分かった。このことから、ＳＰ値が９．６以上のシール材を圧縮機に設置すればＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油においても現行相当の耐膨潤性を保つことが可能となると考えられる。
【００４１】
＜実験例３＞
図１に示した機構を備える圧縮機１を用いて、シール材Ｃおよびシール材Ｄを用いて性能評価を実施した。圧縮機１の内部温度を６５℃、内部圧力を２ＭＰａとし、冷媒としてＨＦＣ−３２、冷凍機油としてＳＰ値が９．６以上であるエステル化合物を含む、ＨＦＣ−３２用ポリオールエステル油を用い、シール材として、実験例２で用いたシール材Ｃ（耐膨潤性が低い）、シール材Ｄ（耐膨潤性が高い）をそれぞれ用いた場合について、実験を行なった。圧縮機を２０００時間運転した結果、シール材Ｃを用いた場合の圧縮機でのみ冷媒漏れが発生した。圧縮機を解体してシール材Ｃを目視観察したところ、シール材Ｃには亀裂が発生していることが分かった。一方、シール材Ｄを用いた場合の圧縮機は冷媒漏れが発生せず、ＳＰ値が９．６以上のシール材を使用することで、漏れのないＨＦＣ−３２を冷媒として用いた圧縮機を作製できることが分かった。
【符号の説明】
【００４２】
１  圧縮機（ＨＦＣ−３２対応圧縮機）、２  密閉容器、３  圧縮機構部、４  電動機構部、５  マフラー、６  吸入管、７  吐出管、８  冷凍機油、９  シール材、２１  超臨界流体抽出装置、２２  冷媒、２３  冷媒用ポンプ、２４  配管、２５  冷凍機油、２６  冷凍機用ポンプ、２７  配管、２８  混合器、２９  シール材、３０  圧力容器、３１  オーブン、３２  背圧弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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