JPH04136096A - 冷凍機油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、冷媒として１．１−ジフルオロエタンを用い
る冷媒圧縮機に適した冷凍機油組成物に関（従来の技術
） 室内あるいは車内の空気調和機や冷蔵犀などには、冷風
あるいは温風を送り出すために、冷媒圧縮機が組み込ま
れている。

冷媒圧縮機の一種としては、密閉容器内にモータ機構と
圧縮機構とが収容され、冷媒が密閉容器内を循環するも
のがある。

第１図はこのような冷媒圧縮機の一例を示す図であり、
密閉されたケーシング１内にステータ２とロータ３とで
構成されるモータ機構４が設置され、このモータ機構４
の下部に圧縮機構５が設けられ、上記モータ機構４によ
って圧縮機構５を駆動することによって、図示しないア
キュームレータを介して供給管６から導入された冷媒が
圧縮され、ケーシング１内に一旦吐出された後、ケーシ
ング１の上部に設けられた吐出管７から冷凍機側に供給
されるものである。

密閉型冷媒圧縮機の冷媒としては、ジクロロジフルオロ
エタン（以下ＣＰＣＩ２と称する）やクロロジフルオロ
メタン（以下ＨＣＰＣ２２と称する）が主に用いられて
おり、また圧縮機構５に封入される冷凍機油としては、
ＣＦＣｌ２やＨＣＦＣ２２に対して溶解性を示すナフテ
ン系やパラフィン系鉱油が用いられている。

ところで最近、上述した冷媒であるＣＦＣｌ２等のフロ
ンの放出がオゾン層の破壊につながり、人体や生態系に
深刻な影響を与えることがはっきりしてきたため、オゾ
ン破壊係数（ＣＦＣｌ２においては１．０）の高いＣＦ
Ｃｌ２等は段階的に使用が削減され、将来的には使用し
ない方向に決定している。

このような状況下にあって、ＣＦＣｌ２の代替冷媒とし
て、１．１．１．２−テトラフルオロエタン（以下ＨＦ
Ｃ１３４ａと称する）や、１．１−ジフルオロエタン（
以下ＨＦＣ１５２ａと称する）が開発され、これに伴っ
て新しい冷媒に適した冷凍機油の要求が高ま。

ている。

（発明が解決しようとする課題） このような密閉容器内を直接循環する冷凍機油に必要な
特性としては、サイクル内の油戻りを良好にするために
冷媒との相溶性を有すること、圧縮機構の各部材を円滑
に作動させために適度な潤滑性を有することなどが重要
である。

０１元素を含有しない新しい冷媒として注目されている
ＨＦＣ１５２ａは、これまで使用されていた冷凍機油で
ある鉱油にはほとんど溶解しないため、溶解性を示すポ
リエーテル系油、エステル系油、フッ素系油などの使用
が試みられている。これらの分子式は次に示すとおりで
ある。

ポリエーテル系油・・・・・・ｌ？＋　−０−＋−Ｒｚ
　０）−Ｈフッ素系油　　　・・・・・・Ｆｏｃｉ　Ｐ
　ｂ　０ｈ−Ｃ２Ｆ　ｓしかし、ｌＰＣｌ３４ａまたは
ＨＦＣ１５２ａ用に冷凍機油として用いるポリエーテル
系油は、吸湿性が高く、長期間使用すると圧縮機内の金
属材料に錆の発生、電気絶縁性の不足等の品質低下を招
くという問題がある。

また、ポリエーテル系油に含まれた水分により絶縁材料
の加水分解が生じ、品質劣化が著しく促進されることか
ら、長期間の使用に耐えないという問題がある。

エステル系油に関しては、ポリエーテル系油より吸湿性
は低いものの、従来の鉱油と比較すると劣っている。

フッ素系油に関しては、製造コストが非常に高く、実用
性の点で難点を有している。

また、潤滑性の面から見ると、従来の鉱油系冷凍機油に
は環状化合物が含まれており、油膜形成能力が比較的高
かったのに対し、ＨＦＣ１３４ａまたはＨＦＣ１５２ａ
゛との相溶性を有する油は、先に示した分子式から分る
ように鎖状化合物であり、厳しい摺動条件下では適切な
油膜厚さを保つことができない。

また、従来使用されていたＣＦＣｌ２では、ＣＦＣｌ２
中のＣＩ原子が、圧縮機構における金属基材のＰｅ原子
と反応して塩化鉄膜を形成し、この塩化鉄膜が自己潤滑
膜として作用し、耐摩耗性向上に寄与していた。これに
対して、ＨＦＣ１３４ａまたはＨＦＣ１５２ａを用いた
場合にＩイ、分子中にＣ＋原子が存在しないため塩化鉄
のような自己潤滑膜が形成されず、潤滑性の点で不利で
ある。

このようにＣＦＣｌ２に替わる冷媒であるＨＦＣ１３４
ａまたはＨＦＣ１５２ａの冷媒圧縮機への適用に際して
、これまでと同様の冷凍機油を使用すると、構成部品に
欠陥が生じて品質並びに耐久性が大きく低下するという
問題があった。

本発明はこのような従来の事情に対処してなされたもの
で、冷媒ＨＦＣ１３４ａまたはＨＦＣ１５２ａと相溶性
を有し、かつ冷媒圧縮機に使用した場合、潤滑性が良好
で構成部品に支障を生じさず、耐久性を向上させること
のできる冷凍機油組成物を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の冷凍機油組成物は、ケース本体に圧縮機構が内
蔵され、かつ冷媒として１．１−ジフルオロエタンを使
用した冷媒圧縮機に用いられる冷凍機油組成物であり、
（Ａ）エステル系油と、（Ｂ）ナフテン系鉱油、パラフ
ィン系鉱油およびアルキルベンゼン合成油の中の少なく
とも一種の油が混合され、これら（Ａ）成分と（Ｂ）成
分との合計１００体積％に対して、前記（Ａ）成分が３
０〜９０体積％の割合で混合されたことを特徴としてい
る。

本発明において、（Ａ）成分のエステル系油はＨＦＣ１
５２ａと溶解性を有するもので、このエステル系油と混
合する（Ｂ）成分の油は、吸湿性の低いナフテン系鉱油
、パラフィン系鉱油およびアルキルベンゼン合成油の中
の少なくとも　１種であり、２種以上を混合して用いて
もよい。

本発明において、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との混合割合
は、冷凍機油組成物１００体積％に対して（Ａ）成分の
割合が３０〜９０体積％とされる。

エステル系油が、全体量の半分以下であると、冷媒ＨＦ
Ｃ１５２ａとの相溶性が低下し、全体量の９割を超える
と（Ｂ）成分であるナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油
およびアルキルベンゼン合成油の中の少なくとも　１種
の油の量が少なくなるため、これらの有する特性、すな
わち吸湿性の低減効果が充分に発揮されない。

また、エステル系油と混合する（Ｂ）成分が、パラフィ
ン系鉱油単独の場合、混合割合はｌ：１がより好ましく
　、ｌＰＣｌ５２ａとの相溶性および摩耗量ともに優れ
た結果が得られる。

（Ｂ）成分を組合せる場合は、たとえばパラフィン系油
とナフテン系油とを１＝９〜９：■程度の割合で混合し
たり、（Ｂ）成分の３種すべてを混合する場合は、たと
えば、ナフテン系鉱油：パラフィン系鉱油：アルキルベ
ンゼン合成油−ｌ：１：　　０．１や、ｌ：　　ｌ：　
　ｌなどの割合で混合して（Ｂ）成分を調製する。

なお、本発明の冷凍機油組成物は、必要に応じてイオウ
系、リン系、ハロゲン系の極圧添加剤、もしくは耐摩耗
性向上剤や酸化防止剤、耐熱性向上剤、腐食防止剤、消
泡剤などを含んでもよい。、（作　用） 本発明の冷凍機油組成物におけるエステル系油は、ＨＦ
Ｃ１５２ａと溶解性を有するもので、冷凍機油としての
溶解性を確保する。

ナフテン系またはパラフィン系鉱油、およびアルキルベ
ンゼン合成油は吸湿性が低く、冷凍機油の吸水量を減少
させ、さらにナフテン系鉱油やアルキルベンゼン合成油
は環状化合物であるため、潤滑性の向上に寄与する。

ここで、エステル系油と鉱油との混合割合の変化に伴う
吸水量の変化を第２図に示す。

同図において、横軸はエステル系油（Ａ成分として表示
する）と鉱油との比率がＡ：鉱油−０：１００〜１００
：　　０まで変化するときの混合割合を示し、縦軸は各
混合比率での吸水量を示している。

この図から、エステル系油単独の場合（すなわちＡ成分
が１００　ｖｏ１％の場合）より、これに鉱油を混合す
ることによって、吸水量が大きく減少することがわかる
。

そして、鉱油の割合が高いほど吸水量は低減されるので
あるが、その反面ＨＦＣ１５２ａとの溶解性が低下して
冷媒圧縮機には使用できなくなる。

そこで、エステル系油と鉱油とを本発明の混合割合で混
合することにより、ＨＦＣ１５２ａとの相溶性を維持し
つつ、かつ吸湿性を低減することができる。また、エス
テル系油を単独で用いた場合に生じるカーボンスラッジ
を減少させ、本発明における（Ｂ）成分に含まれる環状
化合物によって潤滑性を保つことができる。

したがって、ＨＦＣ１５２ａを冷媒として使用した冷媒
圧縮機の構成部品の劣化を防止し、良好な性能の維持、
耐久性の向上を図ることができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１ エステル系油と、分子量２５０〜４００のパラフィン系
鉱油とを体積比ｌ：ｌの割合（すなわち、冷凍機油組成
物１００　ｖｏ１％に対してエステル系油が５０　ｖｏ
１％混合されている）で混合し、ＨＦＣ１５２ａ用冷凍
機油を調製した。

この冷凍機油を、第１図に示した冷媒圧縮機に封入し、
冷媒としてＩＰ、Ｃ１５２ａを使用して、２５℃におけ
る１０００時間の運転を行った。

運転終了後、モーターコイルの電線被覆材および絶縁紙
、さらには冷凍機油そのものについて調べたところ、す
べてについて異常はなく、非常に良好であることが判明
した。

摺動部材については、特に顕著な摩耗は認められず、吐
出弁におけるカーボンスラッジもほとんど認められなか
った。

さらに、第３図に示すような摩耗試験機を用いて冷媒、
冷凍機油、金属材における潤滑性を評価した。

この装置は、シャフト３１をＶ−ブロック３２・３２で
挟み込み、■−ブロック３２の締め付けによる荷重を一
定の値に設定し、シャフト３１の回転を２９０ｒｐ■に
して冷媒を吹込み、温度調節を行いながら、一定時間の
摩耗量を調べるものである。

この結果、エステル系油二パラフィン系鉱油の混合割合
をｌ：１としたこの実施例にょるＨＦＣ１５２ａ用冷凍
機油は、摩耗量が７ｍｇであった。この摩耗試験の結果
を第４図に示す。

実施例２ エステル系油と、分子量３００〜３５０のナフテン系鉱
油とを９＝１の割合（すなわち、冷凍機油組成物１００
　ｖｏ１％に対してエステル系油が９０　ＶＯＩ％混合
されている）で混合し、ＨＦＣｌ５２ａ用冷凍機油を調
製した。

この冷凍機油を、第１図に示した冷媒圧縮機に封入し、
冷媒としてＲＰＣ１５２ａを使用して、２５℃における
１０００時間の運転を行った。

運転終了後、モーターコイルの電線被覆材および絶縁紙
、さらには冷凍機油そのものについて調べたところ異常
はなく、非常に良好であることが判明した。

摺動部材についても、顕著な摩耗は認められず、吐出弁
におけるカーボンスラッジもほとんど認められなかった
。

さらに、実施例１と同様に摩耗試験を行い、冷媒、冷凍
機油、金属材における潤滑性を評価した。

その結果、この実施例の冷凍機油を用いた場合のシャフ
トの摩耗量は２３ｍｇであった。この摩耗試験の結果を
第４図に示す。

実施例３ エステル系油と、分子量３００〜３５０のナフテン系鉱
油および分子量２００〜４００のアルキルベンゼン合成
油とを２：　　２：　　ｌの割合（すなわち、冷凍機油
組成物１００　ｖｏ１％に対してエステル系油が４゜ｖ
ｏ１％混合されている）で混合し、ＨＦＣ１５２ａ用冷
凍機油を調製した。

この冷凍機油を、第１図に示した冷媒圧縮機に封入し、
実施例１と同一条件で運転し、運転終了後の各部材、冷
凍機油の品質を調べた。その結果は、上述した実施例の
結果と同様に非常に良好であった。

また、実施例１と同様に摩耗試験を行ったところ、この
実施例の３種の油を混合した冷凍機油を用いた場合のシ
ャフトの摩耗量は７Ｂであった。

この摩耗試験の結果を第４図に示す。

実施例４ エステル系油と混合するパラフィン系鉱油、ナフテン系
鉱油およびアルキルベンゼン合成油とをそれぞれにおい
て混合割合を変化させ、冷凍機油を調製した。

そして、実施例１と同様に摩耗試験を行った結果を第５
図に示す。第５図において、パラフィン系鉱油、ナフテ
ン系鉱油およびアルキルベンゼン合成油をＢ成分として
示し、パラフィン系鉱油のみを混合した結果は実線、ナ
フテン系鉱油のみを混合した結果は点線、そしてアルキ
ルベンゼン合成油のみを混合した結果は二点鎖線で表し
た。

これと同時に、各混合割合におけるＨＰＣ１５２ａとの
相溶性を調べた。相溶性の試験は、シールドチューブに
冷媒と上述した冷凍機油５ｍｌとを液体状態で封じ込み
、２５℃における両者の混ざり具合を目視検査で確認す
るという方法で行゛った。

この結果から相溶性の度合を１０点法で評価し、第６図
に示した。点数の高いほど相溶性に優れていることを表
している。第６図においても、第５図と同様にパラフィ
ン系鉱油の結果は実線、ナフテン系鉱油の結果は点線、
アルキルベンゼン合成油の結果は二点鎖線で表した。

エステル系油とパラフィン系鉱油との組合せでは、■＝
１の混合割合で充分な相溶性を示し、工ステル系油とナ
フテン系鉱油との組合せおよびエステル系油とアルキル
ベンゼン合成油との組合せでは、エステル系油が６〜８
割を占める混合割合のとき良好な相溶性が得られた。

比較例１ 冷凍機油としてエステル系油のみを使用し、冷媒にＨＦ
Ｃ１５２ａを使用した冷媒圧縮機を用い、実施例１と同
一条件で１０００時間の運転を行った。

運転終了後、冷媒圧縮機の構成部品などの検査を行った
結果、モーターコイルの電線被覆材および絶縁紙、さら
には冷凍機油そのものの劣化など種々の品質劣化が認め
られ、圧縮機構における摺動部材の摩耗も著しく、吐出
弁にはカーボンスラッジが認められた。

さらに、実施例１と同一条件で摩耗試験を行ったところ
、摩耗量は２５Ｂと実施例１の約３倍に達していた。こ
の結果を第４図に実施例の結果と併せて示す。

比較例２ 冷凍機油としてパラフィン系鉱油のみを使用し、冷媒に
ＨＦＣ１５２ａを使用した冷媒圧縮機を用い、実施例１
と同一条件で１０００時間の運転を行い、摩耗試験を行
った。

パラフィン系鉱油のみを用いた場合、摩耗試験の結果は
良好で摩耗量はＢｍｇと低い値であったが、ＨＦＣ１５
２ａとの相溶性が低いため、運転時に油戻りの不良か生
じ、構成部品の品質劣化が認められ、耐久性は低下して
いた。

比較例３ 冷凍機油としてポリエーテル系鉱油の１種であるポリア
ルキレングリコール油のみを使用し、冷媒にＨＦＣ１５
２ａを使用した冷媒圧縮機を用い、実施例１と同一条件
で１０００時間の運転を行い、摩耗試験を行った。

このポリアルキレングリコール油は、摩耗量が３７１ｇ
と著しく、構成部品の品質劣化が認められ、信頼性の低
いものであった。摩耗試験の結果を第４図に示す。

これらの結果から明らかなように、冷凍機油組成物とし
て、エステル系油に対して、ナフテン系鉱油、パラフィ
ン系鉱油およびアルキルベンゼン合成油の中の少なくと
も一種を所定の割合で混合することにより、冷媒ＨＰＣ
１５２ａとの相溶性および潤滑性を向上させ、冷媒圧縮
機の耐久性を向上させることができた。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によればエステル系油にナフ
テン系鉱油、パラフィン吊鉱油およびアルキルベンゼン
合成油の中の少なくとも一種を混合することにより、冷
媒ＨＦＣ１５２ａとの相溶性を有し、かつ吸湿性が低い
冷凍機油組成物を得ることができる。

したがって、本発明による冷凍機油組成物は、ＨＦＣ１
５２ａ用冷媒圧縮機に最適であり、耐久性並びに信頼性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は密閉型冷媒圧縮機を破断して示す図、第２図は
混合割合の変化に伴う吸水量の変化を示す図、第３図は
摩耗試験機の断面図、第４図は摩耗試験結果を示す図、
第５図は冷凍機油の混合割合を変化させたときの摩耗量
の変化を示す図、第６図は冷凍機油の混合割合を変化さ
せたときの冷１ＨＰｃ１５２ａとの相溶性の変化を示す
図である。 １・・・ケーシング、２・・・ステータ、３・・・ロー
タ、４・・・モータ機構、５・・・圧縮機構、６・・・
供給管、７・・・吐出管、８・・・シャフト、９・・・
軸受、１０・・・シリンダ、１１・・・サブベアリング
、１２・・・クランク、１３・・・ローラ、１４・・・
ブレード、１５・・・スプリング、２０・・・冷凍機油
、３１・・・シャフト、３２・・・Ｖ−ブロック。 出願人　　　　　　株式会社　東芝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケース本体に圧縮機構が内蔵され、かつ冷媒とし
   て１，１−ジフルオロエタンを使用した冷媒圧縮機に用
   いられる冷凍機油組成物であり、 （Ａ）エステル系油と、 （Ｂ）ナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油およびアルキ
   ルベンゼン合成油の中の少なくとも一種の油が混合され
   、 これら（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計１００体積％に
   対して、前記（Ａ）成分が３０〜９０体積％の割合で混
   合されたことを特徴とする冷凍機油組成物。