(57)【要約】【課題】本発明は、電気的絶縁性を良好に維持することができるとともに、冷媒としての二酸化炭素と冷凍機油との相溶性が適度であって、冷凍機油中で二酸化炭素が発泡することを抑制することができ、摺動部での耐摩耗性に優れる冷媒圧縮機を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、冷凍機油を貯溜する密閉容器内に、モータとこのモータに回転軸を介して連結されて冷媒を圧縮する冷媒圧縮機部とを収納する冷媒圧縮機において、前記冷媒が二酸化炭素であり、前記冷凍機油として、消泡剤を含む下記式（１）および式（２）で示されるポリオールエステルの少なくとも１種であることを特徴とする。    Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯＲ）４    ・・・（１）  （Ｒ−ＣＯＯＣＨ２）３−Ｃ−Ｏ−Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯ−Ｒ）３  ・・・（２）（但し、Ｒは、独立して炭素数１１〜１９のアルキル基を表す）【選択図】図３
2009138037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍機油を貯溜する密閉容器内に、モータとこのモータに回転軸を介して連結されて冷媒を圧縮する圧縮機部とを収納する冷媒圧縮機において、
前記冷媒が二酸化炭素であり、前記冷凍機油として、消泡剤を含む下記式（１）および式（２）で示されるポリオールエステルの少なくとも１種であることを特徴とする冷媒圧縮機。
Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯＲ）４    ・・・（１）
（Ｒ−ＣＯＯＣＨ２）３−Ｃ−Ｏ−Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯ−Ｒ）３  ・・・（２）
（但し、前記式（１）および前記式（２）中、Ｒは、独立して炭素数１１〜１９のアルキル基を表す）
【請求項２】
前記ポリオールエステルは、その動粘度（１００℃）が１０〜３０ｍｍ２／秒であり、かつその粘度指数が１２０以上であることを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
前記消泡剤は、シリコーン系消泡剤であることを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記冷凍機油中の前記消泡剤の含有率が、０．１〜１００質量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
請求項１に記載の冷媒圧縮機を備えることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
【請求項６】
２つの前記冷媒圧縮機が並行して運転されて２つのヒートポンプサイクルが形成されることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプ式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒として二酸化炭素を使用し、冷凍機油としてポリオールエステルを使用した冷媒圧縮機、およびこれを搭載したヒートポンプ式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全の観点から冷凍サイクルの冷媒は、ハイドロフルオロカーボン（以下、ＨＦＣと称することがある）から自然系冷媒に移行している。特に、二酸化炭素は、不燃性で、しかも低毒性であるとともに、冷凍サイクルの適用機器の省エネルギ化や高効率化を図ることができる。このような適用機器としては、例えば、電動カーエアコン、寒冷地用暖房機器、給湯機等が挙げられる。中でも、二酸化炭素を使用したヒートポンプ式給湯機は、一般に家庭用給湯機として使用されるガス式の給湯機と比較して、ランニングコストが約５分の１と低い。また、電気温水器と比較すると、二酸化炭素を使用したヒートポンプ式給湯機は、成績係数（ＣＯＰ）が３．０以上となって、給湯機の高効率化を図ることができる。また、冷媒としてＨＦＣを使用したヒートポンプ式の給湯機は、この冷媒の物性から給湯の温度が６０℃程度に止まることから、さらに高い温度の給湯を行うためには、極めて高出力の冷媒圧縮機が必要となる。これに対して、二酸化炭素を使用したヒートポンプ式の給湯機は、高出力の冷媒圧縮機を使用しなくとも、給湯の温度を約９０℃にすることも可能となる。
【０００３】
その一方で、密閉型の冷媒圧縮機には、冷凍機油が使用される。この冷凍機油は、冷媒圧縮機の摺動部における潤滑、密封、冷却等の役割を担う。ところで、前記した二酸化炭素を使用する冷媒圧縮機では、冷凍機油が１２０〜１３０℃の高温下で、しかも１５ＭＰａ程度の高圧下で使用される。したがって、この冷媒圧縮機で使用される冷凍機油としては、冷媒圧縮機の信頼性を確保するために、その潤滑性が要求されるとともに、この冷媒圧縮機が使用される冷凍サイクルの適用機器の省エネルギ化や高効率化を図ることができるものが要求される。
【０００４】
従来、二酸化炭素を使用する冷媒圧縮機の冷凍機油としては、両末端がアルキル化されたポリアルキレングリコールが知られている（例えば、特許文献１参照）。この冷凍機油は、二酸化炭素との相溶性に優れているとともに、熱化学的な安定性にも優れている。
しかしながら、ポリアルキレングリコールは、体積抵抗率が電気用品安全法の規格の１０１３Ω・ｃｍを大きく下回るとともに、誘電率が５．０Ｆ・ｍ−１と非常に高いために、漏れ（リーク）電流値を電気用品安全法に定められた基準値（１．０ｍＡ）以下にすることが困難となっている。特に、瞬間式給湯機に使用される大容量の冷媒圧縮機では、給湯を開始する始動時から高速回転となって漏れ電流値が大きくなる傾向にあるために、使用する冷凍機油の体積抵抗率は可能な限り低いことが望まれる。また、ポリアルキレングリコールは、冷媒圧縮機のモータ部に使用されるエステル系絶縁フィルムを加水分解するおそれもあることから、モータ部の電気的絶縁性を阻害するおそれもある。
また、このポリアルキレングリコールと比較して、体積抵抗率の高い冷凍機油としては、ポリオールエステル（例えば、特許文献２参照）や、炭化水素油（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）が知られている。
【特許文献１】特開平１０−４６１６９号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４０８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２９４８８６号公報
【特許文献４】特開２０００−１１０７２５号公報
【特許文献５】特開２００３−３３６９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ポリオールエステル（例えば、特許文献２参照）は、冷媒としての二酸化炭素との相溶性に富み過ぎるために、運転中の冷媒圧縮機内で粘度が大幅に低下することとなる。その結果、冷媒圧縮機の冷媒圧縮機部におけるシール性が不充分となって、運転効率が低下する。特に、冷媒として二酸化炭素を使用した冷凍サイクルは、超臨界状態で運転するために、二酸化炭素とポリオールエステルの相溶性が富み過ぎることによって、冷媒圧縮機側から冷媒とともに送り出されるポリオールエステルの量が多くなって圧力損失を生じるおそれがある。そして、冷媒圧縮機側から送り出される二酸化炭素中のポリオールエステル量が多くなることで、熱交換効率が大幅に低下するおそれもある。また、ポリオールエステルに溶解した二酸化炭素が減圧状態で発泡することによって、冷媒圧縮機の摺動部で油膜形成が不充分となる。その結果、冷媒圧縮機の摺動部での耐摩耗性が悪化する。また、二酸化炭素が減圧状態で発泡することによって、冷凍サイクルは圧縮効率の低下を引き起こすおそれもある。
【０００６】
また、炭化水素油（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）は、冷媒としての二酸化炭素に対して相溶性が乏し過ぎて冷凍サイクルの低温部で滞留するために、いわゆる油戻り性が悪い。その結果、冷媒圧縮機内での冷凍機油の量が減少して、摺動部での耐摩耗性が悪化するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、電気的絶縁性を良好に維持することができるとともに、冷媒としての二酸化炭素と冷凍機油との相溶性が適度であって、冷凍機油中で二酸化炭素が発泡することを抑制することができ、摺動部での耐摩耗性に優れる冷媒圧縮機、およびこれを搭載したヒートポンプ式給湯機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する本発明は、冷凍機油を貯溜する密閉容器内に、モータとこのモータに回転軸を介して連結されて冷媒を圧縮する圧縮機部とを収納する冷媒圧縮機において、  前記冷媒が二酸化炭素であり、前記冷凍機油として、消泡剤を含む下記式（１）および式（２）で示されるポリオールエステルの少なくとも１種であることを特徴とする。
Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯＲ）４    ・・・（１）
（Ｒ−ＣＯＯＣＨ２）３−Ｃ−Ｏ−Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯ−Ｒ）３  ・・・（２）
（但し、前記式（１）および前記式（２）中、Ｒは、独立して炭素数１１〜１９のアルキル基を表す）
また、前記課題を解決する本発明のヒートポンプ式給湯機は、前記した冷媒圧縮機を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電気的絶縁性を良好に維持することができるとともに、冷媒としての二酸化炭素と冷凍機油との相溶性が適度であって、冷凍機油中で二酸化炭素が発泡することを抑制することができ、摺動部での耐摩耗性に優れる冷媒圧縮機、およびこれを搭載したヒートポンプ式給湯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】
【００１０】
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態での冷媒圧縮機およびこれを搭載したヒートポンプ式給湯機は、二酸化炭素を冷媒とし、後記する消泡剤を含む所定のポリオールエステルを冷凍機油としたことを主な特徴としている。ここでは本実施形態に係る冷媒圧縮機が搭載された瞬間式の給湯機について説明した後に、この冷媒圧縮機について説明する。ここで参照する図面において、図１は、実施形態に係る冷媒圧縮機が搭載されたヒートポンプ式給湯機の構成説明図である。図２は、図１のヒートポンプ式給湯機における冷媒圧縮機、水冷媒熱交換器、空気側熱交換器、貯湯タンク、および送風ファンの配置を示す概念図であって、送風ファン側から見た側面図である。図３は、冷媒圧縮機の断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｓは、二酸化炭素を冷媒とする２つの冷媒圧縮機１Ａ、および冷媒圧縮機１Ｂが並行して運転されて２つのヒートポンプサイクルが形成されるものである。
このヒートポンプ式給湯機Ｓにおいて、冷媒圧縮機１Ａ，１Ｂは、低温で低圧の冷媒ガス（二酸化炭素）を圧縮し、高温で高圧の冷媒ガスを吐出して水冷媒熱交換器２に送る。水冷媒熱交換器２に送られた冷媒ガスは、その熱を給水された低温の水に顕熱交換する。その後、電動膨張弁３Ａ，３Ｂを通り、低温で低圧となって空気側熱交換器４Ａ、４Ｂへ送られる。空気側熱交換器４Ａ、４Ｂに入った冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、送風ファン５Ａ、５Ｂにより冷気を放出する。空気側熱交換器４Ａ、４Ｂを出た低温で低圧の冷媒ガスは再び冷媒圧縮機１Ａ、１Ｂに吸込まれ、以下同じサイクルが繰り返される。
このように冷媒としての二酸化炭素を使用したヒートポンプ式給湯機Ｓでは、ヒートポンプサイクルが超臨界状態で運転されるために、高圧側が臨界点を超える。したがって、このヒートポンプ式給湯機Ｓでは、高温側の圧力を特に制限されることなく設定できることとなって容易に１００℃近い高温水を得ることが可能となる。
【００１２】
次に、図１中、破線で示す水を加熱するサイクルについて説明する。所定の給水口から供給された低温の水６は、弁Ｖ１を介して水冷媒熱交換器２に送られるとともに、前記した冷媒圧縮機１Ａ，１Ｂから送られた冷媒ガスとの顕熱交換によってお湯８となる。このヒートポンプ式給湯機Ｓは、瞬間式であるから弁Ｖ２および弁Ｖ３を介して所定の出湯口から給湯することができる。この際、給水口からの水６は、水冷媒熱交換器２から送られてきたお湯８の温度を調節するために、このお湯８と混合して使用することもできる。
また、水冷媒熱交換器２からのお湯８は、弁Ｖ２を介して一度貯湯タンク７に貯めてから使用することもできる。また、このヒートポンプ式給湯機Ｓでは、貯湯タンク７内のお湯８を再び水冷媒熱交換器２に供給することによって再加熱できるように構成することもできる。また、このヒートポンプ式給湯機Ｓは、図示しないが、風呂浴槽の追い炊きや、床暖房、浴室暖房といった家庭用のトータルエネルギーシステムの熱源にも使用することができる。
【００１３】
また、このヒートポンプ式給湯機Ｓでは、瞬間式であるから、貯湯タンク７が補助的な小型にすることが可能となる。したがって、このヒートポンプ式給湯機Ｓは、図２に示すように、例えば、空気側熱交換器４Ａ、および送風ファン５Ａの組と、空気側熱交換器４Ｂ、および送風ファン５Ｂの組とを上下に配置するとともに、冷媒圧縮機１Ａ，１Ｂを空気側熱交換器４Ｂ、および送風ファン５Ｂの組の下方に配置し、水冷媒熱交換器２を巻回した貯湯タンク７を、前記した組の側方に配置することができる。つまり、このヒートポンプ式給湯機Ｓは、空気側熱交換器４Ａ、４Ｂ、送風ファン５Ａ、５Ｂ、および冷媒圧縮機１Ａ，１Ｂからなる熱源ユニットと、水冷媒熱交換器２および貯湯タンク７からなる貯湯タンクユニットとの一体型とすることができる。その結果、このヒートポンプ式給湯機Ｓによれば、設備のコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
次に、本実施形態に係る冷媒圧縮機１Ａ，１Ｂについて説明する。なお、冷媒圧縮機１Ａ、および冷媒圧縮機１Ｂは、同じ構造を有しているので以下の説明では、冷媒圧縮機１Ａについてのみ説明して冷媒圧縮機１Ｂの説明は省略する。
図３に示すように、冷媒圧縮機１Ａは、固定スクロール９と旋回スクロール１４とを有する圧縮機部Ｃを備えている。固定スクロール９は、端板１０と、この端板１０に直立するように形成された渦巻状ラップ１１とを備えており、旋回スクロール１４は、端板１２と、この端板１２に直立する渦巻状ラップ１３とを備えている。そして、端板１０と端板１２、および渦巻状ラップ１１と渦巻状ラップ１３とは、実質的に同一形状を呈しており、渦巻状ラップ１１と渦巻状ラップ１３とが相互に噛み合わせられることで、固定スクロール９と旋回スクロール１４との間には、圧縮室１６が形成されている。そして、旋回スクロール１４は、クランクシャフト１５によって旋回運動するようになっている。なお、このクランクシャフト１５は、特許請求の範囲にいう「回転軸」に相当する。
【００１５】
このような旋回スクロール１４がクランクシャフト１５で旋回すると、渦巻状ラップ１１と渦巻状ラップ１３とが噛み合って形成される圧縮室１６は、吸入パイプ１８ａから取り込んだ冷媒ガスを圧縮するとともに、圧縮した冷媒ガスを、吐出口１７を介して吐出室１９ａに送り出す。そして、冷媒ガスは、吐出室１９ａと連通するモータ室１９ｂを介して吐出パイプ１８ｂから吐出される。ちなみに、二酸化炭素と適度に相溶性のある後記する冷凍機油２１は、二酸化炭素とともに吐出パイプ１８ｂを介して水冷媒熱交換器２（図１参照）側に送り出される。そして、送り出された冷凍機油２１は、二酸化炭素とともに吸入パイプ１８ａを介して空気側熱交換器４Ａ（図１参照）側から戻されることとなる。
【００１６】
また、密閉容器１９内のモータ室１９ｂには、モータ２０（電動モータ）が内蔵されている。このモータ２０は、一定速、または図示しないインバータによって制御された電圧に応じた回転速度でクランクシャフト１５を回転させる。そして、この回転するクランクシャフト１５によって前記した旋回スクロール１４は旋回する。ちなみに、モータ２０の図示しない固定子には、マグネットワイヤを巻き付けるスロットに絶縁フィルムが施されている。本実施形態での絶縁フィルムは、エステル系樹脂で形成されている。
【００１７】
また、密閉容器１９内には、吐出パイプ１８ｂの下部に油溜め部２４が設けられており、この油溜め部２４には、後記する冷凍機油２１が貯留されている。この冷凍機油２１は圧力差によってクランクシャフト１５に設けられた油孔２２を通って、旋回スクロール１４とクランクシャフト１５との摺動部、滑り軸受け２３等の潤滑に供される。冷凍機油２１には後記する消泡剤が添加されている。
【００１８】
本実施形態に係る冷媒圧縮機１Ａに使用される冷凍機油２１（以下、符号を省略して単に「冷凍機油」と記すことがある）は、次式（１）または次式（２）で示されるポリオールエステルの少なくとも１種に消泡剤を添加したものである。
Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯＲ）４    ・・・（１）
（Ｒ−ＣＯＯＣＨ２）３−Ｃ−Ｏ−Ｃ−（ＣＨ２ＯＣＯ−Ｒ）３  ・・・（２）
（但し、前記式（１）および前記式（２）中、Ｒは、独立して炭素数１１〜１９のアルキル基を表す）
【００１９】
このようなポリオールエステルとしては、多価アルコールと１価の脂肪酸とから合成され、熱安定性に優れるヒンダードタイプが好ましい。
多価アルコールとしては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
１価の脂肪酸としては、炭素数が１２〜２０のものが挙げられ、具体的には、例えば、ｎ−ドデカン酸、ｎ−トリデカン酸、ｎ−テトラデカン酸、ｎ−ペンタデカン酸、ｎ−ヘキサデカン酸、ｎ−ヘプタデカン酸、ｎ−オクタデカン酸、ｎ−ノナデカン酸、ｎ−エイコサン酸、ｉ−ドデカン酸、ｉ−トリデカン酸、ｉ−テトラデカン酸、ｉ−ペンタデカン酸、ｉ−ヘキサデカン酸、ｉ−ヘプタデカン酸、ｉ−オクタデカン酸、ｉ−ノナデカン酸、ｉ−エイコサン酸等が挙げられる。また、これらの脂肪酸は、単独で、または２種類以上を混合して使用することができる。
【００２０】
このようなポリオールエステルの動粘度（ＪＩＳ  Ｋ  ２２８３に準拠して測定）は、１００℃において１０〜３０ｍｍ２／秒の範囲のものが好ましい。ちなみに、動粘度が１０ｍｍ２／秒以上のポリオールエステルは、二酸化炭素が溶解しても動粘度が低下し過ぎることがなく、摺動部での油膜形成が十分に行われて潤滑性が良好となる。また、このような範囲の動粘度を有するポリオールエステルは、圧縮機部Ｃ（図３参照）において、拡散係数が大きい二酸化炭素に対しても良好なシール性を発揮する。
また、動粘度が３０ｍｍ２／秒以下のポリオールエステルは、粘性抵抗、摩擦抵抗等の機械損失が増大することもなく、冷媒圧縮機の運転効率を良好に維持することができる。また、このような範囲の動粘度を有するポリオールエステルは、油戻り性も良好となる。なお、冷媒として二酸化炭素を使用する冷媒圧縮機１Ａでは、フロン系冷媒に組み合わされる冷凍機油と比べて、若干高めの粘度グレードのポリオールエステルを使用することが良好な潤滑性やシール性を発揮させるうえで好ましい。
【００２１】
また、ポリオールエステルの粘度指数（ＪＩＳ  Ｋ  ２２８３に準拠して測定）は、１２０以上のものが好ましい。ちなみに、前記式（１）および前記式（２）中のＲで表されるアルキル基の炭素数が１１未満のポリオールエステルは、その粘度指数が１００以下となる。このような粘度指数が１２０以上のポリオールエステルは、ヒートポンプサイクルの低温部での滞留が防止されて油戻り性が良好となる。なお、本実施形態でのポリオールエステルは、粘度指数が大きいほど温度による粘度変化が少ないために、その粘度指数の上限に定めはない。
【００２２】
消泡剤としては、例えば、シリコーン系、エステル系、アルコール系、金属石鹸系のもの、およびこれらの混合物等を挙げることができる。中でもシリコーン系消泡剤、具体的にはシリコーンオイルが好ましい。
消泡剤の含有率は、ポリオールエステルおよび消泡剤を含む冷凍機油の全量に対して０．１〜１００質量ｐｐｍであることが望ましく、０．５〜５０質量ｐｐｍであることがさらに望ましい。ここでの消泡剤は、このような範囲内で冷凍機油に含まれることによって、消泡効果を良好に発揮することができるとともに、冷凍機油中に均一に溶解する。
【００２３】
本実施形態での冷凍機油は、ポリオールエステルおよび消泡剤の他、潤滑性向上剤、酸化防止剤、酸捕捉剤、金属不活性剤等を添加することができる。ちなみに、酸化防止剤および酸捕捉剤は、前記したポリオールエステルの加水分解を防止するために添加することができる。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤であるＤＢＰＣ（２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）が好ましい。酸捕捉剤としては、例えば、エポキシ系酸捕捉剤、カルボジイミド系酸捕捉剤等が挙げられる。中でも、脂肪族のエポキシ系酸捕捉剤が好ましい。
【００２４】
以上のような冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）およびこれを搭載したヒートポンプ式給湯機Ｓは、次のような作用効果を奏する。
本実施形態に係る冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）は、二酸化炭素を冷媒とすることで、高圧側が約１５ＭＰａ、低圧側でも約３ＭＰａとなって摺動条件が過酷であっても、前記式（１）および前記式（２）で示されるポリオールエステルの少なくとも１種と消泡剤とを含む冷凍機油を使用しているので、その摺動部で良好な潤滑性を発揮する。さらに詳しくは、このポリオールエステルは、冷媒としての二酸化炭素と適度な相溶性を示すので、相溶性に富み過ぎる従来の冷凍機油（例えば、特許文献２参照）のように運転中の冷媒圧縮機内で粘度が大幅に低下することもなく、摺動部での油膜形成が良好となる。そして、圧縮機部Ｃでのシール性も良好になる。
【００２５】
また、本実施形態でのポリオールエステルは、相溶性に富み過ぎる従来の冷凍機油（例えば、特許文献２参照）と異なって、冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）側から冷媒とともに送り出されるポリオールエステルの量が多くなることもなく圧力損失を生じるおそれが低減される。そして、冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）側から送り出される二酸化炭素中のポリオールエステル量が多くなることもないので、熱交換効率が大幅に低下することも避けることができる。
【００２６】
また、本実施形態でのポリオールエステルは、二酸化炭素との相溶性が乏し過ぎる従来の冷凍機油（例えば、特許文献３、特許文献４、および特許文献５参照）と異なって、ヒートポンプサイクルの低温部で滞留することもないので良好な油戻り性を示す。したがって、冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）内での冷凍機油の量が減少することもなく、摺動部で耐摩耗性が悪化するおそれが低減される。
【００２７】
また、本実施形態での冷凍機油には、ポリオールエステルに消泡剤が添加されているので、減圧状態でポリオールエステルに発生した二酸化炭素の泡は直ちに消される。したがって、本実施形態での冷凍機油は、従来の冷凍機油（例えば、特許文献２参照）と異なって、減圧状態で発生した二酸化炭素の泡で摺動部での油膜形成が阻害されるおそれが低減される。その結果、冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）の摺動部での耐摩耗性が良好となる。また、冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）は、従来の冷凍機油（例えば、特許文献２参照）と異なって、減圧状態で発生した二酸化炭素の泡でヒートポンプサイクルの圧縮効率が低下するおそれが低減される。
【００２８】
また、本実施形態に係る冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）では、前記式（１）または前記式（２）で示されるポリオールエステルを冷凍機油として使用しているので、従来の冷凍機油（例えば、特許文献１参照）を使用した冷媒圧縮機と比較して、冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）内に使用されるエステル系絶縁フィルムに対する加水分解性が抑制される。しかも、ポリオールエステルは、体積抵抗率が比較的に大きいので、本実施形態に係る冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）では、従来の冷媒圧縮機（例えば、特許文献１参照）と比較して、電気的絶縁性に優れる。そして、このような冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）を搭載したヒートポンプ式給湯機Ｓでは、長期的な信頼性を確保することができる。
【００２９】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、１Ａ（１Ｂ）を搭載したヒートポンプ式給湯機Ｓについて説明したが、本発明の冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）は、電動カーエアコン、ルームエアコン、寒冷地向暖房器具、自動販売機の温冷機器等の他の冷凍システムに好適に使用することができる。
【００３０】
また、前記実施形態では、スクロール式の冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロータリ式、レシプロ式等の他の方式による冷媒圧縮機であってもよい。
【００３１】
また、前記実施形態では、横置き用の冷媒圧縮機１Ａ（１Ｂ）を想定して説明したが、本発明は縦置き用の冷媒圧縮機であってもよい。
【００３２】
また、前記実施形態では、漏れ電流や耐摩耗性が重要視される高出力の２つの冷媒圧縮機１Ａ，１Ｂを搭載した瞬間式のヒートポンプ式給湯機Ｓであって、２つのヒートポンプサイクルを有するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの冷媒圧縮機を備えるものであってもよい。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の冷媒圧縮機、およびこれを搭載したヒートポンプ式給湯機の作用効果を検証した実施例について説明する。
ここでは先ず表１に示すＮｏ．１からＮｏ．７までの化合物としてのポリオールエステル（表１中、ＰＯＥと略記する）、ポリアルキレングリコール（表１中、ＰＡＧと略記する）、およびポリαオレフィン（表１中、ＰＡＯと略記する）を準備した。そして、表１に示す化合物の１５℃における密度（ｇ／ｃｍ３）、４０℃および１００℃における動粘度（ｍｍ２／秒）、ならびに粘度指数を測定するとともに、これらを冷凍機油として使用した場合の油膜形成性、シール性、粘性抵抗、および油戻り性について評価した。その結果を表１に示す。密度の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９ 「原油および石油製品―密度試験方法および密度・質量・容量換算表」に規定する、附属書１（Ｉ形浮ひょうのメモリ検査方法）に従って行った。
【００３４】
なお、表１中、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５のポリオールエステル（ＰＯＥ）、およびＮｏ．６のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）は、それぞれ以下の化学式で表されるものである。また、表１中、Ｎｏ．７は、前記したとおり、ポリαオレフィン（ＰＡＯ）である。
【００３５】
Ｎｏ．１：
次式（１）で示されるポリオールエステル
Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）４  ・・・・（１）
（式中、Ｒ２は、炭素数１７及び１５のアルキル基を表す）
【００３６】
Ｎｏ．２：
次式（２）で示されるポリオールエステル
Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）４  ・・・・（１）
（式中、Ｒ２は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）
【００３７】
Ｎｏ．３：
次式（１）および次式（２）で示されるポリオールエステルの混合物
Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）４  ・・・・（１）
Ｏ−(ＣＨ２−Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）３)２  ・・・・（２）
（式中、Ｒ２は、炭素数７及び８のアルキル基を表す）
【００３８】
Ｎｏ．４：
次式（１）および次式（２）で示されるポリオールエステルの混合物
Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）４  ・・・・（１）
Ｏ−(ＣＨ２−Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）３)２  ・・・・（２）
（式中、Ｒ２は、炭素数１７及び１５のアルキル基を表す）
【００３９】
Ｎｏ．５：
次式（１）および次式（２）で示されるポリオールエステルの混合物
Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）４  ・・・・（１）
Ｏ−(ＣＨ２−Ｃ−（ＣＨ２−Ｏ−ＣＯ−Ｒ２）３)２  ・・・・（２）
（式中、Ｒ２は、炭素数１７及び１５のアルキル基を表す）
【００４０】
Ｎｏ．６：
次式（３）で示されるポリアルキレングリコール
ＣＨ２Ｏ−（Ｃ（ＣＨ３）ＨＣＨ２Ｏ）ｎ―ＣＨ３・・・・（３）
（平均分子量Ｍｗは約１６００である）
【００４１】
【表１】
2009138037.tif 000003
【００４２】
ちなみに、油膜形成性、シール性、粘性抵抗、および油戻り性についての評価は次の基準で行った。
（油膜形成性およびシール性）
１００℃における動粘度が１０ｍｍ２／秒以上であって、かつ粘度指数が１２０を超える化合物の油膜形成性およびシール性は非常に良好として表１中「◎」と記した。１００℃における動粘度が１０ｍｍ２／秒以上であって、かつ粘度指数が１２０未満の化合物の油膜形成性およびシール性は良好として表１中「○」と記した。そして、１００℃における動粘度が１０ｍｍ２／秒近傍で、かつ粘度指数が１２０近傍ではあるが、その両方が下回っている化合物の油膜形成性およびシール性は普通として表１中「△」と記した。
（粘性抵抗）
１００℃における動粘度が３０ｍｍ２／秒未満のものは粘性抵抗が非常に良好として表1中「◎」と記した。そして、３０ｍｍ２／秒以上のものは粘性抵抗が普通として表１中「△」と記した。
（油戻り性）
二酸化炭素と相溶性を示すポリオールエステル（ＰＯＥ）であって、粘度指数が１２０を超えるものは油戻り性が非常に良好であるとして表１中「◎」と記し、粘度指数が９０前後のものは油戻り性が良好であるとして表１中「○」と記した。また、ポリαオレフィン（ＰＡＯ）は、二酸化炭素との相溶性が乏しいとして表１中「×」と記した。なお、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）については、粘度指数が１２０を超えるポリオールエステル（ＰＯＥ）と油戻り性が同等であった。
（ポリオールエステルの評価）
冷凍機油としてのポリオールエステルは、１００℃における動粘度が１０〜３０ｍｍ２／秒であり、かつその粘度指数が１２０以上であることが望ましい。
【００４３】
（実施例１から実施例６）
実施例１から実施例６では、前記した表1の化合物Ｎｏ．１のポリオールエステルに消泡剤としてのシリコーンオイルを表２の添加量で加えて冷凍機油を調製した。
【００４４】
【表２】
2009138037.tif 000004
【００４５】
そして、これらの冷凍機油について消泡性および溶解性を評価した。その結果を表２に示す。なお、消泡性および溶解性の試験は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５１８「潤滑油泡立ち試験方法」に準拠して行った。
【００４６】
（消泡性および溶解性の判断基準）
冷凍機油の消泡性は、液面の泡が殆ど生成しなかったものを非常に良好として「◎」と記し、僅かに発泡が生成したものを良好として「○」と記した。そして、冷凍機油の溶解性は、消泡剤が十分に溶解しているものを非常に良好として「◎」と記し、消泡剤の析出が僅かであったものを良好として「○」と記した。
【００４７】
（冷凍機油の消泡性および溶解性の評価結果）
表２から明らかなように、消泡剤を０．１〜１００質量ｐｐｍで含む冷凍機油は、消泡効果を良好に発揮することができるとともに、消泡剤を均一に溶解することが判明した。
【００４８】
（実施例７および比較例１）
実施例７では、前記した表1の化合物Ｎｏ．１のポリオールエステルに消泡剤としてのシリコーンオイルを添加して冷凍機油を調製した。冷凍機油中のシリコーンオイルの含有率は１０質量ｐｐｍとした。
この冷凍機油について、次のようなオートクレーブによる加熱試験を行って冷凍機油の劣化の程度を判定した。ちなみに、次の試験は加速試験であり、実際の稼動年数に換算すると１５年以上に相当する。
この加熱試験では、ＳＵＳ製の耐圧容器（２００ｍＬ）に、調製した冷凍機油４０ｇと、二酸化炭素４０ｇと、触媒（鉄、銅、およびアルミニウム）とを入れ、１５ＭＰａの圧力下に１７５℃で加熱した。なお、耐圧容器の内容物の水分は、５０ｐｐｍであった。そして、７日間加熱した後、および２１日間加熱した後の内容物の色相（ＡＳＴＭ）、酸価、触媒変化、および泡立ち性を評価した。その評価結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
2009138037.tif 000005
【００５０】
なお、色相（ＡＳＴＭ）の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５８０「石油製品―色試験方法」に従って行った。酸価の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  ２５０１「石油製品中和価試験方法」に規定する５．１．２電位差滴定法に従って行った。触媒変化は、触媒の外観に変化がないものを「○」とし、変化があるものを「×」とした。泡立ち性は、内容物をデシケータ内で真空引きして泡立ちが殆どないものを「○」とし、激しく発泡したものを「×」とした。
【００５１】
比較例１では、ポリオールエステルに消泡剤を添加しなかった以外は実施例７と同様に冷凍機油を調製し、実施例７と同様にオートクレーブによる加熱試験を行った。その結果を表３に示す。
【００５２】
（加熱試験の評価結果）
表３に示すように、実施例７および比較例１で調製した冷凍機油は、前記した加熱後においても色相、酸価、触媒変化の外観などは初期と比べて変化が見られず、消泡剤が冷凍機油に及ぼす影響もないことを確認した。そして、消泡剤を含む実施例７の冷凍機油は、泡立ち性が認められなかったものの、消泡剤を含まない比較例１の冷凍機油は、泡立ち性が認められた。
【００５３】
（実施例８、ならびに比較例２および比較例３（図４および図５参照））
実施例８では、前記した表1の化合物Ｎｏ．１のポリオールエステル（粘度指数（ＶＧ）１５０）に、消泡剤としてのシリコーンオイルを添加して冷凍機油を調製した。冷凍機油中のシリコーンオイルの含有率は１０質量ｐｐｍとした。
この冷凍機油の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）と誘電率（Ｆ・ｍ−１）とを測定した。なお、これらの測定試験は、ＪＩＳ  Ｃ  ２１０１「電気絶縁油試験方法」に規定する絶縁破壊電圧試験及び体積抵抗率測定試験に準拠して行った。その結果を図４（ａ）および（ｂ）に示す。図４（ａ）は、縦軸に体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を示すグラフ、図４（ｂ）は、縦軸に誘電率（Ｆ・ｍ−１）を示すグラフである。ちなみに、図４（ａ）中、体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍのレベルは、電気用品安全法の規格の基準値である。
【００５４】
比較例２では、ペンタエリスリトール／ジペンタエリスリトール混合系のポリオールエステルであって、炭素数１８の分岐鎖脂肪酸と炭素数１６の直鎖脂肪酸とのポリオールエステル（粘度指数（ＶＧ）２２０）を使用した以外は実施例８と同様に冷凍機油を調製した。そして、この冷凍機油について実施例８と同様にして体積抵抗率（Ω・ｃｍ）と誘電率（Ｆ・ｍ−１）とを測定した。その結果を図４（ａ）および（ｂ）に示す。
【００５５】
比較例３では、ポリオールエステルに代えてポリアルキレングリコール（粘度指数（ＶＧ）１００）を使用した以外は実施例８と同様に冷凍機油を調製した。そして、この冷凍機油について実施例８と同様にして体積抵抗率（Ω・ｃｍ）と誘電率（Ｆ・ｍ−１）とを測定した。その結果を図４（ａ）および（ｂ）に示す。
【００５６】
（体積抵抗率および誘電率の評価結果）
図４（ａ）および（ｂ）に示すように、体積抵抗率は実施例８の冷凍機油が１０１５Ω・ｃｍと最も高く、電気用品安全法の規格（基準値１０１３Ω・ｃｍ以上）を満たしており、比較例３のポリアルキレングリコールを含む冷凍機油の１００００倍以上であった。誘電率については実施例８が最も低く、比較例３の約１／２倍であった。また、比較例２のポリオールエステルを含む冷凍機油は、実施例８の冷凍機油よりも体積抵抗率が低く、誘電率も高かった。
以上のことから、前記した所定のポリオールエステルを含む実施例８の冷凍機油は、電気的特性に優れ、製品に組み込んだ場合でも漏洩電流の低減に寄与できることが判明した。
【００５７】
（潤滑性の評価）
次に、実施例８、比較例２、および比較例３で調製した冷凍機油について潤滑性の評価を行った。ここでの潤滑性の評価は、各冷凍機油についてＡＳＴＭ  Ｄ３２３３「ファレックス潤滑特性試験方法」に準拠した焼付荷重（Ｎ）と摩耗量（μｍ）を測定して行った。その結果を図５（ａ）および（ｂ）に示す。図５（ａ）は、縦軸に焼付荷重（Ｎ）を示すグラフ、図５（ｂ）は、縦軸に摩耗量（μｍ）を示すグラフである。なお、焼付荷重（Ｎ）の測定は、連続負荷法で行い、摺動部に二酸化炭素を１５０ｍＬ／分の条件で吹き付けて行った。また、摩耗量の測定は、荷重４４５Ｎ、温度１２０℃、摺動時間３時間で行い、摺動部に二酸化炭素を１５０ｍＬ／分の条件で吹き付けて行った。
なお、図５（ａ）には、比較例３の冷凍機油に更に極圧添加剤（トリクレジルホスフェート）を含む冷凍機油を使用した際の焼付荷重（Ｎ）を参考例として併記した。
また、図５（ｂ）には、実施例２の冷凍機油に更に酸捕捉剤を含む冷凍機油を使用した際の摩耗量（μｍ）を実施例９として併記した。
【００５８】
図５（ａ）に示すように、実施例８の冷凍機油は、ポリアルキレングリコールを含む比較例３の冷凍機油と比較して焼付荷重（Ｎ）が大きく、この比較例３の冷凍機油に更に極圧添加剤を加えた参考例の冷凍機油と同等の大きい焼付荷重（Ｎ）を示した。ちなみに、比較例２のポリオールエステルを含む冷凍機油は、ペンタエリスリトール／ジペンタエリスリトール混合系のポリオールエステルとなっているために、焼付荷重（Ｎ）が実施例８の冷凍機油よりも小さくなっている。
【００５９】
そして、図５（ｂ）に示すように、摩耗量（μｍ）は、実施例８の冷凍機油に更に酸捕捉剤を加えた実施例９の冷凍機油が最も少なかった。また、酸捕捉剤を含まない実施例８の冷凍機油であっても、比較例３の冷凍機油に更に極圧添加剤を加えた参考例の冷凍機油と同等の少ない摩耗量（μｍ）となった。
以上のことから、前記した所定のポリオールエステルを含む実施例８（実施例９）の冷凍機油は、潤滑性の面でも優れており、製品に組み込んだ場合でも圧縮機部Ｃ（図３参照）の摩耗量（μｍ）の低減に寄与できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施形態に係る冷媒圧縮機が搭載されたヒートポンプ式給湯機の構成説明図である。
【図２】図１のヒートポンプ式給湯機における冷媒圧縮機、水冷媒熱交換器、空気側熱交換器、貯湯タンク、および送風ファンの配置を示す概念図であって、送風ファン側から見た側面図である。
【図３】実施形態に係る冷媒圧縮機の断面図である。
【図４】（ａ）は、縦軸に体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を示すグラフ、（ｂ）は、縦軸に誘電率（Ｆ・ｍ−１）を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、縦軸に焼付荷重（Ｎ）を示すグラフ、（ｂ）は、縦軸に摩耗量（μｍ）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１Ａ    冷媒圧縮機
１Ｂ    冷媒圧縮機
２      水冷媒熱交換器
９      固定スクロール
１４    旋回スクロール
１５    クランクシャフト（回転軸）
１９    密閉容器
２０    モータ
Ｓ      ヒートポンプ式給湯機
Ｃ      圧縮機部
【図１】
2009138037.tif 000006
【図２】
2009138037.tif 000007
【図３】
2009138037.tif 000008
【図４】
2009138037.tif 000009
【図５】
2009138037.tif 000010