JP3627941B2

JP3627941B2 - 冷媒圧縮機の製造方法およびそれに用いる潤滑油

Info

Publication number: JP3627941B2
Application number: JP22609295A
Authority: JP
Inventors: 貴開米
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: JPH0953862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１，１，１，２−テトラフルオロエタンなどのハイドロフルオロカーボン冷媒を用いる冷媒圧縮機の製造方法、および、冷媒圧縮機の組立て・その後の動作試験などのために用いられる潤滑油に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷媒圧縮機は、カーエアコン、冷蔵庫、空調機などの冷凍システムに用いられる。冷凍システムは、冷媒と冷凍機油などからなる作動流体が封入され、冷媒圧縮機、コンデンサー、エバポレータなどが直列に接続された系からなる。一般に、冷媒圧縮機は、作動流体を封入する以前にその正常な作動を確認するための動作試験を行っており、その際の潤滑性を満足するために潤滑油（以下、組立て油という。）を少量添加した状態で試験運転を行う。この試験の前に冷媒圧縮機内部の水分除去などのために１００℃以上の温度で熱処理を行う。
【０００３】
圧縮式冷凍機の冷媒としては、従来、クロロフルオロカーボンやハイドロクロロフルオロカーボンが用いられていた。近年、環境問題からこれらの冷媒の使用が制限されつつあり、その代替となる冷媒として、塩素を含有しないふっ化炭化水素であるハイドロフルオロカーボン冷媒（以下、ＨＦＣ冷媒ともいう。）が採用されつつある。ハイドロフルオロカーボン冷媒には、従来用いられた鉱油系の冷凍機油は適合しない。そこで、冷凍機油として、合成油、特に、ポリオキシアルキレングリコール系化合物（以下、ＰＡＧ系冷凍機油ともいう。）や多価アルコールエステル系化合物（以下、エステル系冷凍機油ともいう。）などが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＰＡＧ系冷凍機油、エステル系冷凍機油などからなる合成油を用いた場合の組立て油には、次のような問題点がある。
【０００５】
これらの合成油は、残留する水分の影響を受けやすい。そのため、冷媒圧縮機の組立て後に充分な乾燥を行うことが必要となり、１５０℃以上のような比較的高温の熱処理を行う。しかし、この場合、冷媒圧縮機内部に組立て油に起因するデポジット（炭化物、重合物などの付着物）が生じ、冷凍システムのつまりなどが予想される。
【０００６】
また、組立て油として、ＰＡＧ系冷凍機油、エステル系冷凍機油などの利用は適切でない。組立て時・熱処理時に酸化し、また、水分を吸収するためである。他方、鉱油は、ＨＦＣ冷媒と相溶性がないために、大量に注入した場合、作動流体注入時には排除することが必要となるため、少量の添加が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、ＰＡＧ系冷凍機油、エステル系冷凍機油などとハイドロフルオロカーボン冷媒の混合組成物を作動流体に用いる圧縮式冷凍機の組立てに適する組立て油を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による潤滑油は、５容量％留出温度が２５０℃以上であり、流動点が−３５℃以下である鉱油基油を主成分とし、０．１〜１．０重量％の亜鉛ジチオホスフェートを含むことを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明による冷媒圧縮機の製造方法は、冷媒圧縮機の組立て時に少量の潤滑油を添加し、その後、該冷媒圧縮機を熱処理する工程からなるハイドロフルオロカーボン冷媒を用いる冷媒圧縮機の製造方法において、前記潤滑油が、前記熱処理温度よりも１００℃以上高い５容量％留出温度を有し、流動点が−３５℃以下である鉱油基油を主成分とし、０．１〜１．０重量％の亜鉛ジチオホスフェートを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明において、熱処理温度は、冷媒圧縮機内部に残存する水分を充分に少なくするために、通常１００℃以上、好ましくは１５０℃以上が用いられる。通常、熱処理する工程の後に冷媒圧縮機の動作試験を行うが、動作試験を熱処理する工程以後に行ってもよいし、行わない場合もある。また、熱処理が乾燥以外を目的とする場合もある。
【００１１】
組立て時の冷媒圧縮機への潤滑油（組立て油）の添加は、部品への塗布、組立て工程での添加などにより行うが、組立てが完了した後に添加してもよい。また、添加する組立て油の量は、動作時に封入される作動流体の５重量％以下、好ましく２重量％以下であり、これ以上の場合は組立て油が冷凍サイクルに内に滞留しし、コンデンサーなどでの伝熱効率を低下させるなどの問題を生じうる。
【００１２】
本発明は、冷媒圧縮機と電動機を同一の密閉容器に納めた密閉型圧縮機の組立てにおいて、特に有効である。この場合、冷媒・潤滑油中で電動機が作動するため、潤滑油の不純物・劣化に対して敏感であるからである。
【００１３】
本発明に用いる鉱油基油は、５容量％留出温度が２５０℃以上、または、熱処理温度よりも１００℃以上高い５容量％留出温度を有するものである。５容量％留出温度がこれ以下では、熱処理する工程において鉱油基油の多くの部分が気化してしまうため、その後の潤滑性を保つことができず、また、防錆も困難となる。鉱油基油の他の蒸留性状として、５容量％留出温度と９５容量％留出温度との差が、２００℃以下、特に１５０℃以下であることが、蒸発分が少なく、かつ、重質分に起因するデポジットの生成が少ないことから好ましい。その動粘度は、４０℃において１０〜１００ｃＳｔ、好ましくは１５〜４６ｃＳｔのものが用いられ、これ以上の高粘度では圧縮機内に行き渡らないし、これ以下の低粘度では潤滑性が低い。
【００１４】
また、この鉱油基油は、流動点が−３５℃以下であり、−４５℃以下であることが好ましい。これにより、ワックス分が低く抑えられ、キャピラリーへのワックスのつまりなどを生じない。また、不純物として、硫黄分が０．２重量％以下、特に０．１重量％以下、また、硫黄分が２０ｐｐｍ以下、特に１０ｐｐｍ以下であることが安定性の点から好ましい。
【００１５】
このような鉱油は、パラフィン系原油、ナフテン系原油から得られた留出油を常法にしたがい精製した後、脱ろう処理、深脱ろう処理を順次行うのことで製造できる。留出油は、原油を常圧蒸留して得られるもの、あるいは、原油を常圧蒸留した残渣油を減圧蒸留して得られるものである。留出油の精製方法としては、１段または２〜３段の水素化処理または溶剤精製、さらにその後のアルカリ蒸留、硫酸洗浄などが単独または組み合わせて用いられる。脱ろう処理としては溶剤脱ろう法などを用いて流動点−１５℃程度までの処理が可能であり、その後の深脱ろう処理としては苛酷な条件下での溶剤脱ろう法または接触水添脱ろうなどを用いて流動点−３５℃以下とすることができる。なお、流動点−３５℃以下とすることのできるプロセスであれば、これらの工程に限定されるものではない。
【００１６】
本発明に用いられる亜鉛ジチオホスフェートは、次の一般式化１の構造で表される化合物である。
【化１】

ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、炭素数３〜１２のアルキル基または炭素数３〜１８のアリール基であり、同一であっても異なっていてもよい。特に、酸化防止効果が高いので、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、アリール基であることが好ましい。このような化合物は、日本ルブリゾール（株）のＬＺシリーズ、オロナイトジャパン（株）のオロアシリーズなどとして一般に入手することができる。亜鉛ジチオホスフェートの添加量は０．１重量％〜１．０重量％、特には０．２重量％〜０．５重量％が好ましい。これ以下の添加では酸化防止・潤滑性の向上が充分でなく、これ以上の添加は熱安定性を低下させ、スラッジが生成することから好ましくない。
【００１７】
ハイドロフルオロカーボン冷媒は、炭素数１〜２の炭化水素の水素をふっ素で置換したハイドロフルオロカーボンであり、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）、ジフルオロメタン（Ｒ３２）、１，１，１−トリフルオロエタン（Ｒ１４３ａ）、１，１−ジフルオロエタン（Ｒ１５２ａ）などの単体またはこれらの混合物が例示できる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明による組立て油、および、それを用いた冷媒圧縮機の組立てを実施例として詳しく説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００１９】
本実施例の組立て油（以下、本組立て油という。）は、表１に示す性状を有する鉱油基油に、０．３重量％の亜鉛ジチオホスフェートを添加して調製した。亜鉛ジチオホスフェートとしては、オロナイトジャパン（株）のオロア２６０を用いた。また、鉱油基油は、パラフィン系原油からの留出油（１５０ニュートラル相当）を溶剤精製した後に水素化精製し、さらに水素化脱ろうしたものを用いた。なお、流動点はＪＩＳＫ２２６９により、動粘度・粘度指数はＪＩＳＫ２２８３により、蒸留性状はガスクロマトグラフ蒸留（ＡＳＴＭＤ−２８８７）により測定した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
実施例である本組立て油の酸化安定度の評価結果を表２に示す。併せて、比較例として亜鉛ジチオホスフェートの添加量を０．０８重量％とし、他は実施例と同様に調製した比較油１、および、亜鉛ジチオホスフェートを添加せず、他は実施例と同様に調製した比較油２の評価結果も示す。酸化安定度の評価は、潤滑油酸化安定度試験（ＪＩＳＫ２５１４）により１６５．５℃、２４時間の条件で行った。この表から、本組立て油は、高い酸化安定性を持っていることがわかる。
【００２２】
【表２】

【００２３】
次に、冷媒圧縮機内で冷凍機油と混合された場合の本組立て油の安定度の評価結果を表３に示す。併せて、比較例として亜鉛ジチオホスフェートの添加量を１．２重量％とし、他は実施例と同様に調製した比較油３の評価結果も示す。この安定度の評価は、エステル系冷凍機油（（株）ジャパンエナジー製フレオールα２２）に、本組立て油および比較油３をそれぞれ５重量％加えた試料のシールドチューブテスト（ＪＩＳＫ２１１１）により行った。試験条件は、１７５℃、１４日である。この表から、比較油３では、触媒の変色があり、冷媒圧縮機内で冷凍機油と混合された場合の安定性に問題があることがわかる。また、本組立て油は、このような場合でも安定であることがわかる。
【００２４】
【表３】

【００２５】
次に、本組立て油を用いた密閉型冷媒圧縮機の組立てを説明する。密閉型冷媒圧縮機の断面構造を図１に示す。モータ（駆動用電動機）１０および圧縮機構２０の主要部となるフレーム１は、シリンダ２を内蔵する。シリンダ２に嵌合し、弁機構３とともに圧縮機構を構成するピストン４が設けられている。ピストン４は、コネクチングロッド５によりクランク軸６に連結され、往復動する。クランク軸６は、軸受部７で回転可能に支持され、他端にはモータのロータ１１が設けられている。モータのロータ１１は、その外周部のステータ１２と駆動源となるモータ１０を構成している。そして、これらのモータ１０と圧縮機構２０は、ケース３０に納められ密閉される。
【００２６】
この組立ては、まず、シリンダ２を含むフレーム１、ピストン４、コネクチングロッド５、クランク軸６などの部品を洗浄し、部品加工時の水分、油分を取り除く。そして、本組立て油を、摺動部分や密閉する部分などに塗布しながら組み立てる。組み立てた後、この冷媒圧縮機を１５０℃、５分間、大気中で乾燥させる。その後、通電し、冷媒圧縮機のモータ１０の駆動および圧縮機構２０の気密性などについての動作試験を行う。
【００２７】
この動作試験時に焼き付きや摩耗を生じることはなく、短時間の運転を行うことができる。その後、冷媒圧縮機に１５０〜２００ｇの１，１，１，２−テトラフルオロエタン冷媒と２５０〜３００ｇのエステル系冷凍機油を封入して、冷凍システムを構成する。なお、本組立て油の塗布量は、２〜５ｃｃであり、冷凍機油の２重量％以下としている。
【００２８】
さらに、本組立て油の評価のために、乾燥工程の熱処理を１６０℃、５時間行った。その後、冷媒圧縮機を分解し、内部の部品の表面に組立て油によるデポジットを生じないことを確認した。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による潤滑油は、ハイドロフルオロカーボン冷媒を用いる冷媒圧縮機の製造に用いるものであり、５容量％留出温度が２５０℃以上であり、流動点が−３５℃以下である鉱油基油を主成分とし、０．１〜１．０重量％の亜鉛ジチオホスフェートを含むことを特徴とするものである。
【００３０】
本発明によれば、冷媒圧縮機の製造時に比較的高温の熱処理温度を行っても組立て油に起因するデポジット（炭化物、重合物などの付着物）が生ずることなく、長時間放置しても錆などを生じることはなく、かつ、少量でも十分な潤滑性を得ることができる。したがって、冷凍機油としてＰＡＧ系冷凍機油、エステル系冷凍機油などとハイドロフルオロカーボン冷媒の混合組成物を作動流体に用いる圧縮式冷凍機の組立てに有効なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で用いた密閉型冷媒圧縮機の断面構造である。
【符号の説明】
１フレーム
２シリンダ
３弁機構
４ピストン
５コネクチングロッド
６クランク軸
７軸受部
１０モータ
１１ロータ
１２ステータ
２０圧縮機構
３０ケース

Claims

５容量％留出温度が２５０℃以上であり、流動点が−３５℃以下である鉱油基油を主成分とし、０.１〜１.０重量％の亜鉛ジチオホスフェートを含むことを特徴とするハイドロフルオロカーボン冷媒を用いる冷媒圧縮機用組立て油。
冷媒圧縮機の組立て時に少量の潤滑油を添加し、その後、該冷媒圧縮機を熱処理する工程からなるハイドロフルオロカーボン冷媒を用いる冷媒圧縮機の製造方法において、
前記潤滑油が、前記熱処理温度よりも１００℃以上高い５容量％留出温度を有し、流動点が−３５℃以下である鉱油基油を主成分とし、０.１〜１.０重量％の亜鉛ジチオホスフェートを含むことを特徴とする冷媒圧縮機の製造方法。