(57)【要約】【課題】密閉容器内に収納されるプラスチック部品の耐油耐冷媒性、及び機械強度を向上できるようにする。【解決手段】密閉容器内に電動機部２８と、この電動機部２８により駆動される圧縮要素を収納してなり、冷媒としてプロパンを使用する密閉形圧縮機において、密閉容器内に収納されたクラスタハウジング３１、絶縁部材２８ｂ、吸込マフラを、固相重合法によって形成されるとともにガラス繊維が配合され、環状２量体〜４量体のオリゴマ含有率が０．３５％以下のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂により成形する。【選択図】図３
2009221872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に電動機部と、この電動機部により駆動される圧縮要素と、プラスチック部品を収納してなり、冷媒としてプロパンを使用する密閉型圧縮機において、
上記密閉容器内に収納されたプラスチック部品の少なくとも一つは、固相重合法によって形成されるとともにガラス繊維が配合され、環状２量体〜４量体のオリゴマ含有率が０．３５％以下のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂により成形されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
上記プラスチック部品は、メルトインデックスが２０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機、及びこの密閉型圧縮機を備える冷凍サイクル装置に係わり、特に、密閉型圧縮機の内部に用いられるプラスチック部品の材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の密閉型圧縮機においては、その内部にプラスチック部品が使用されている。例えば、密閉容器の密閉端子と電動機部のコイル端部とを接続するための口出し線の端部に設けられるクラスタハウジングや、冷媒ガスを吸い込むための吸込マフラーなどはプラスチック材によって成形されている。
【０００３】
また、近年には、ＤＣブラシレスの集中巻モータの採用により、絶縁部材（ボビン）などもプラスチック材によって成形されている。
【０００４】
プラスチック材の素材としては、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート））、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ樹脂（液晶ポリマー）などが用いられている。その中でも、低価格であるＰＢＴ樹脂が注目されているが、機械強度、耐熱性に劣るためガラス繊維強化の複合ＰＢＴ樹脂が使用されている。
【０００５】
また、上記したプラスチック部品は射出成形により製造されるが、ＰＢＴ樹脂は、成形時の流動性が良好でバリの発生が少なく、しかも、金型寿命が長いなど生産性が高いことも利点として上げられる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−５５９７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したＰＢＴ樹脂には、以下のような問題がある。
【０００７】
（１）加水分解による強度低下
（２）環状オリゴマの抽出による密閉型圧縮機の不具合(機構部の停止)
（３）フロック点(析出温度)の上昇によってキャピラリが詰まることによる冷却不良
[詳細]
（１）加水分解による強度低下
ＰＢＴ樹脂は、密閉型圧縮機内の水分の影響を受け、加熱されると加水分解により材料劣化が進行する。一般に、ＰＢＴ樹脂の耐加水分解性を向上させるために、酸化防止剤などの添加剤が用いられるが、密閉型圧縮機内に抽出してフロック点上昇の虞れがあるため、好ましくない。
【０００８】
（２）環状オリゴマの抽出よる密閉型圧縮機の不具合(機構部の停止)
ＰＢＴ樹脂に含まれる環状オリゴマは、分子量が小さい２量体〜４量体が問題である。分子量が小さいため抽出され易く、また環状構造によリ熱的、化学的に比較的安定な特性であることから冷凍機油に溶解し難く、冷凍サイクルの低温部分では固形分として析出する。このため、密閉型圧縮機の機構部の隙間(クリアランス)に固形分が詰まり、停止するなどの不具合を招く。
【０００９】
（３）フロック点(析出温度)の上昇によってキャピラリチューブが詰まることによる冷却不良
フロック点とは、冷凍機油や冷媒に溶解した物質が、低温で析出する現象である。このフロック点の上昇によって、キャピラリチューブの内壁に析出した物質が堆積して詰まりを起こし、冷媒の循環流量が低下して冷却不良を招く。
【００１０】
[冷媒、冷凍機油と環状オリゴマの関連]
近年、環境を重視した自然冷媒、例えば、炭化水素冷媒（以下、ＨＣ冷媒）であるイソブタン、プロパン等が使われ始めた。潤滑油は、ＨＣ冷媒との相溶性の点で鉱油が使用されている。これらＨＣ冷媒は、ＨＦＣ冷媒に比べＰＢＴ樹脂等のプラスチック部品に対して浸透性が高く、環状オリゴマの抽出を促すばかりか、機械強度の低下を招く。
【００１１】
また、ＨＦＣ冷媒に使用するエステル油（ＰＯＥ油）には、ＰＢＴ樹脂の環状オリゴマは溶解しやすいが、鉱油には溶解し難い。よってＨＣ冷媒を使用する密閉型圧縮機へのＰＢＴ樹脂の使用は難しい。
【００１２】
[ＰＢＴ樹脂の製法と材料特性]
ＰＢＴ樹脂は、一般に溶融重合法で製造される。溶融重合法で製造されたＰＢＴ樹脂は、重合度が低いためカルボキシル末端基濃度が高く加水分解し易い。このＰＢＴ樹脂の課題解決のため、固相重合により重合度を高め、カルボキシル末端基濃度を低減する製造方法が考案されている（例えば、特公昭５７−２７２８号「高重合度ポリブチレンテレフタレートの製造方法」、特開平６−１７２５０３号「加水分解安定性の優れたポリブチレンテレフタレート重合体の製造方法」、特開平９−３１６１８３号「ポリブチレンテレフタレート及びその製造方法」参照）。
【００１３】
一方、溶融重合法で製造されたＰＢＴ樹脂は、重合度が低いために低分子量物の含有が多く、環状オリゴマの含有率も高い。このため、オリゴマ含有率が低いＰＢＴ樹脂を得るために、製造過程で洗浄や抽出によってオリゴマを除去する方法があるが、この場合には、生産性が悪く、材料コストが高いという問題があった。
【００１４】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、密閉容器内に収納されるプラスチック部品の少なくとも一つを成形するＰＢＴ樹脂の耐加水性を向上するとともに、環状オリゴマの抽出量を低減し、かつ、ブロック点の上昇を防止できるようにした密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、密閉容器内に電動機部と、この電動機部により駆動される圧縮要素と、プラスチック部品を収納してなり、冷媒としてプロパンを使用する密閉型圧縮機において、上記密閉容器内に収納されたプラスチック部品の少なくとも一つは、固相重合法によって形成されるとともにガラス繊維が配合され、環状２量体〜４量体のオリゴマ含有率が０．３５％以下のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂により成形されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、密閉容器内に収納されるプラスチック部品の耐油耐冷媒性、及び機械強度を向上でき、しかも、冷凍能力を良好に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。  
図１は本発明の第１の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の構成、及び密閉型圧縮機１の内部構成を示すものである。
【００１８】
冷凍サイクル装置は、密閉型圧縮機１と、この密閉型圧縮機１の吐出側に冷媒管を介して順次接続される凝縮器２、膨張装置３、及び蒸発器４を備えて構成され、冷媒としてはプロパン（Ｒ２９０）が用いられている。
【００１９】
密閉型圧縮機１は、密閉容器としての密閉ケース１１内にスプリング１２ａにより弾性的に支持されるフレーム１２と、このフレーム１２の上部側に配置された圧縮機構部１３と、フレーム１２の下部側に配置された電動機部１４とを備えている。
【００２０】
圧縮機構部１３と電動機部１４とは、フレーム１２に設けられた枢支用孔１２ｂに嵌合軸支された回転軸１５により連結され、電動機部１４により庄縮機構部１３が駆動される。圧縮機構部１３は、フレーム１２の上面に載置され圧縮室１７ａを形成するシリンダ１７と、回転軸のクランクピン１５ｂからボールジョイント機構部２０を介して連結され圧縮室内に往復動自在に配置されるピストン１８とを備えている。
【００２１】
ボールジョイント機構部２０は、回転軸１５のクランクピン１５ｂに回転自在に嵌合された大端部２１と、この大端部２１に結合された連接部材１９と、連接部材１９に設けられたボールジョイント２２を備えている。ボールジョイント２２とピストン１８はピストン１８に設けられた嵌合部２３により回転自在に嵌合されている。
【００２２】
電動機部１４は、回転軸１５に固着された回転子２７と、フレーム１２に支持ボルト１６ａによって固定された固定子２８とを備えている。固定子２８は、図３に示すように固定子鉄心２８ａに、図２にも示す絶縁部材２８ｂを介してコイルが集中巻方式により巻かれ、図４に示すようにコイルの端部には、コイルを密閉ケース１１に設けられた図示しない密封端子に接続するためのロ出し線３０が接続、またはコイルと一体形成されている。口出し線３０の端部には、クラスタハウジング３１が設けられている。また、シリンダ１７の端面には弁座板２５が設けられ、この弁座板２５には吸込孔と吐出孔が形成されている。弁座板２５の吸込孔の上流側には、図５に示すような吸込マフラ２９が接続されている。
【００２３】
このように構成された冷凍サイクル装置では、まず密閉型圧縮機１で、電動機部１４への外部エネルギ(例えば商用電源等)の供給により回転子２７が回転する。これにより、回転子２７に固着された回転軸１５が回転し、この回転軸１５の回転により、クランクピン１５ｂが偏心回転される。クランクピン１５ｂの偏心回転は、ボールジョイント機構部２０を介してピストン１８の往復動に変換され、ピストン１８は圧縮室１７ａ内で往復動し、この往復動により冷媒であるプロパン（Ｒ２９０）を圧縮する。圧縮されたプロパン（Ｒ２９０）は吐出孔から吐出室を通り、密閉型圧縮機１から冷媒管３２を介して凝縮器２、膨張装置３及び蒸発器４を順次通過する。蒸発器４を通過したプロパン（Ｒ２９０）は冷媒管３２を介して密閉型圧縮機１へ入り、吸込マフラ２９を介して吸込孔を通過し圧縮室１７ａへ戻る。
【００２４】
ところで、上記したクラスタハウジング３１、絶縁部材２８ｂ、吸込マフラ２９は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂によって成形されている。このポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂は、固相重合法によって形成されるとともにガラス繊維が配合され、環状２量体〜４量体のオリゴマ含有率が０．３５％以下のものである。
【００２５】
以下に、本発明の効果を調べるために実施した試験結果について示す。
【００２６】
（第１の実施例）
オートクレープ試験の実施
【表１】
2009221872.tif 000003
【００２７】
【表２】
2009221872.tif 000004
【００２８】
表１は、評価項目、試験規格方法、試験条件を示すものである。
【００２９】
表２は、実施例１と比較例１，２における試験媒体、ＰＢＴ材、オリゴマ含有率の組み合わせを示すものである。
【００３０】
試験後の評価は、ＰＢＴ樹脂の試験片の引張強度、ＭＩ値、環状オリゴマー含有量を測定、試験油はフロック点の測定を行った。
【００３１】
具体的には、ガラス繊維３０ｗｔ％のＰＢＴ複合材において、本発明の固相重合法で製造されたＰＢＴ樹脂と、比較例として溶融重合法で製造されたＰＢＴ樹脂を用いた。
【００３２】
詳細には、本発明のＰＢＴ材は、ジュラネックス３３０ＬＣ{ポリプラスチックス（株）｝、比較としたＰＢＴ材は、バロックス４２０{ＧＥプラスチックス（株）}である。また各材料のオリゴマ含有率を併記した。
【００３３】
オートクレープ試験の試験媒体は、本発明のＲ２９０と鉱油の組合せ、比較例としてＲ１３４ａとエステル油の組合せとした。
【表３】
2009221872.tif 000005
【００３４】
表３は、引張強度保持率（％）、環状オリゴマー含有率（ｗｔ％）、環状オリゴマー抽出率（ｗｔ％）、フロック点（℃）を実施例１と比較例１，２とを比較して示すものである。ここでは、耐圧密閉容器に試験媒体と前記ＰＢＴ材の試験片を封入して、試験温度１３０℃、エージング５００時間、１０００時間を実施した。
【００３５】
表３と図６から、実施例１の引張強度保持率は、比較例２と同等であるが、比較例１の低下が大きく、比較例２と比較してＲ２９０冷媒と鉱油の組合せでは、ＰＢＴ材にとって過酷であることが判る。
【００３６】
しかしながら、実施例１では強度低下が抑えられ、従来のＨＦＣ冷媒とエステル油の組合せと同等の特性を維持することができる。
【００３７】
図７は、前記オートクレープ試験の環状オリゴマ含有率(試験片重量に対する２量体〜４量体の合計重量の比)を示している。
【００３８】
表３、図７から、エージング時間と共にオリゴマ含有率は低下し、抽出されたことを意味している。
【００３９】
図８は、初期の含有率と試験後の含有率の差から、抽出率を算出した線図である。
【００４０】
抽出率は、それぞれ、試験時間と共に増加傾向を示すが、実施例１は初期の含有率が少ないため、抽出率は比較例２よりも少ない。一方、比較例２に対して比較例１は増加しており、Ｒ２９０冷媒と鉱油の組合せでは環状オリゴマが抽出され易いことが判る。
【００４１】
図９は、試験終了後の冷凍機油のフロック点を示している。
【００４２】
具体的には、冷凍機油:液冷媒を１：９の割合でシールドチューブに封入し、フロック(析出物)を目視で確認する。
【００４３】
低温側が析出し易いため、フロックが確認された温度を測定する。Ｒ２９０冷媒と鉱油の組合せでは、氷点が低いため−５０℃程度まで確認可能であるが、Ｒ１３４ａとエステル油は氷点が高いので、比較のため−３５℃を下限とした。低温となる冷蔵庫などの冷凍サイクルにおいては、−３５℃は想定される温度である。
【００４４】
図９に示すように実施例１と比較例２は、試験終了後の初期と同じ−３５℃以下で、フロックは無い。一方、比較例１は、５００時間で−３１℃、１０００時間で０℃とフロック点の上昇が確認された。
【００４５】
このフロック点は、環状オリゴマの抽出率と関連があり、比較例１の５００時間、環状オリゴマ抽出率０．３６ｗｔ％を境に、フロック点が−３０℃を超えることが判った。つまり、低オリゴマ含有率のＰＢＴ材を使用することによって、フロック点上昇を防止することが判明した。
【００４６】
従って、環状オリゴマー含有率が０．３５ｗｔ％以下のＰＢＴ材によって、長期に渡って高い信頼性が得られる。また環状オリゴマ含有率０．３５ｗｔ％以下のＰＢＴ材は、固相重合法による製法が低コストで生産性に優れることは言うまでもない。
【００４７】
尚、本発明はＰＢＴ材の特性を高めたもので、冷媒や冷凍機油が異なっても圧縮機内部に使用されるプラッスチック部材に有効である。
【００４８】
（第２の実施例）
固相重合法の効果(耐加水分解性)と、メルトフローインデックス(以下、ＭＩ)と強度の関連を示すために、加水分解を促進するＰＣＴ試験（プレッシャークッカーテスト：１２１℃、２．０ａｔｍ、１００％ＲＨ)を実施した。
【００４９】
具体的には、２４時間毎に試験片を取り出し、引張強度とＭＩを測定した。ＰＢＴ樹脂は、前記の２種であり、オートクレープ試験と区別するために、表４に示すように実施例２、比較例３とした。
【表４】
2009221872.tif 000006
【００５０】
図１０に示すように、実施例２は、試験時間（Ｈｒ）に対する強度低下の速度が遅く、耐加水分解性に優れることが判る。また、図１１に示すように、ＭＩと強度保持率に強い相関があり、ＭＩの対数軸に対してほぼ直線的な強度変化を示すことが判る。これは、加水分解によって分子量が低下し、これに伴って強度低下と溶融粘度低下が起こり、流れ出る重量を測定するＭＩ値は大きくなる関係がある。
【００５１】
図１２は、図１１の加水分解による引張強度−ＭＩの線図に、表５に示す実施例１〜比較例２のオートクレープ試験後のＭＩを併記した。その結果、加水分解による引張強度−ＭＩの線図に対して一致し、冷媒と油による強度低下も同じ挙動を示すことが判る。
【表５】
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【００５２】
ここで、実施例１と比較例１のＰＢＴ材を用いて、射出成形加工にて作成した図２〜図５のプラスチック部材のＭＩを表６に示すように測定した。また、初期値としてペレット（成形の素材）のＭＩも測定した。
【表６】
2009221872.tif 000008
【００５３】
表６から、重合度(分子量)の違いで実施例のＰＢＴ材が小さい。また、同じペレットから作成しても部品によって、ＭＩが異なることが判る。これは射出成形加工の加熱による熱分解、ガラス繊維のせん断などの影響である。従って、ＭＩは、材料と加工条件によって変化する特性であるが、図１２に示されるように、ＭＩは、充分な強度を保持する部品であることを判断できる特性であって、簡便であるこことが判る。
【００５４】
ところで、特に、機械強度を必要とする部品に集中巻モータの絶縁部材がある。
【００５５】
これは、着磁処理によって絶縁部材に大きな力が加わるからである。そのため、ペレットの強度の９０％以上の強度を保持することが望ましい。図１２から、プラスチック部材の強度保持率９０％以上を達成するために、ＭＩは、２０ｇ／１０ｍｉｎ以下が必要であることが判る。しかしながら、ＭＩの小さい素材は、射出成形加工時の流動性に乏しく、製造性の面では弊害がある。好ましくは、ペレットのＭＩで５〜１５ｇ／１０ｍｉｎが適している。また、この範囲であれば、射出成形加工後の部品のＭＩは、２０ｇ／１０ｍｉｎ以下が可能である。
【００５６】
さらに，ガラス繊維の配合量としては、成形加工性と機械強度のバランスがあり、２０〜４５ｗｔ％の範囲が好ましい（ガラス繊維が増えると強度を向上できるが、成形加工性が低し、成形不良及び強度低下を招きやすい。）。
【００５７】
上記したように、この実施の形態によれば、密閉ケース１１内に収納されるクラスタハウジング３１、絶縁部材２８ｂ、吸込マフラ２９を、固相重合法によって形成されるとともにガラス繊維が配合され、環状２量体〜４量体のオリゴマ含有率が０．３５％以下のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂によって成形するため、耐加水性を向上できるとともに、環状オリゴマの抽出量を低減でき、かつ、ブロック点の上昇を防止できる。
【００５８】
従って、クラスタハウジング３１、絶縁部材２８ｂ、吸込マフラ２９の耐油耐冷媒性、及び機械強度を向上でき、しかも、冷凍能力を良好に維持でき信頼性を向上できる。
【００５９】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態である密閉型圧縮機を備える冷凍サイクル装置を示す構成図。
【図２】図１の密閉型圧縮機の集中巻モータ用ボビンを示す斜視図。
【図３】図１の密閉型圧縮機の電動機を示す図。
【図４】図３のモータ用口出し線のクラスタハウジングを示す図。
【図５】図１の密閉型圧縮機の吸込みマフラーを示す図。
【図６】図１の密閉型圧縮機のオートクレープ試験後の引張強度保持率の変化を示す線図。
【図７】同じくオートクレープ試験後の環状オリゴマー含有率の変化を示す線図。
【図８】同じくオートクレープ試験後の環状オリゴマー抽出率の変化を示す線図。
【図９】同じくオートクレープ試験後のフロック点の変化を示すグラフ。
【図１０】ＰＣＴ試験後の引張強度保持率の変化を示す線図。
【図１１】ＰＣＴ試験後の引張強度保持率とメルトインデックスの関係を示す線図。
【図１２】図８の線図上にオートクレープ試験後の結果をプロットした線図。
【符号の説明】
【００６１】
１…密閉型圧縮機、１１…密閉ケース（密閉容器）、１３…圧縮機構部（圧縮要素）、１４…電動機部、２８ａ…絶縁部材（プラスチック部品）、２９…吸込マフラ（プラスチック部品）、３１…クラスタハウジング（プラスチック部品）、２…凝縮器、３…膨張装置、４…蒸発器。
【図１】
2009221872.tif 000009
【図２】
2009221872.tif 000010
【図３】
2009221872.tif 000011
【図４】
2009221872.tif 000012
【図５】
2009221872.tif 000013
【図６】
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【図７】
2009221872.tif 000015
【図８】
2009221872.tif 000016
【図９】
2009221872.tif 000017
【図１０】
2009221872.tif 000018
【図１１】
2009221872.tif 000019
【図１２】
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