JPH04183788A - 冷凍装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍サイクルおよび冷媒圧縮機に係り、特に
、臨界温度が４０℃以上で、しかも塩素を含まないフロ
ン系冷媒、例えばフロン１３４ａに適合する冷凍機油組
成物とこの冷凍機油組成物にて劣化されにくい電気絶縁
材料および乾燥剤などの冷凍サイクル構成材料システム
に関する。

〔従来の技術〕

近年、環境汚染、特にオゾン破壊および地球温暖化の問
題から、世界的に塩素系フロン（クロロ・フルオロ・カ
ーボン、ＣＦＣと略称）が使用規制の対象となっている
。

規制の対象となっているフロンは、フロン１１、フロン
１２、フロン１１３、フロン１１４、フロン１１５等い
ずれも塩素を含むフロンで、例えば冷蔵庫、除湿機など
冷凍機器の冷凍装置に冷媒として専ら用いられてきたフ
ロン１２も規制の対象となっている。

そこで、代りとなる冷媒が必要となり、最近では、オゾ
ンとの反応性が小さく、大気中での分解期間の短い水素
化弗化炭素（’ＨＦＣ）が代替冷媒として注目を集め、
フロン１３４ａはその代表的冷媒である。すなわち、フ
ロン１３４ａはオゾン破壊係数（ＯＤＰ）が、フロン１
２（ジクロロジフルオロメタンＣＣＱ２Ｆ２）を１とし
たとき０、地球温暖化係数（ＧＷＰ）がフロン１２を１
としたとき０．３以下であり、不燃性で、温度−圧力特
性等の熱物性がフロン１２と近似しており、従来からフ
ロン１２を用いていた冷蔵庫、除湿機などの冷凍装置や
冷媒圧縮機の構造を大巾に変更することなく、実用化で
きる利点があるといわれてきたものである。

しかしながら、フロン１３４　ａ　（１，１，１−テト
ラフルオロエタンＣＨ２ＦＣＦ、）は、化学構造が特異
なため、非常に特徴的な性質を有しており、従来のフロ
ン１２の冷凍システムで使用されてきた鉱油やアルキル
ベンゼン油等の冷凍機油では、相溶性が劣り、全く実用
化不可能である。さらに、圧縮機械部の摺動部品への潤
滑性、耐摩擦摩耗性、電気絶縁材への一影響、乾燥剤へ
の影響などの適合性が問題であり、圧縮機および冷凍装
置を構成する新材料システムの開発が熱望されてきた。

そこで、まず、冷媒と冷凍機油との相溶性の問題に触れ
る前に、フロン系冷媒を用いた従来の冷媒圧縮機ならび
に冷凍装置を第７図乃至第９図を参照して説明する。

第７図は、従来の密閉形ロータリ圧縮機の要部縦断面図
、第８図は、その圧縮機部の押除量を説明するための断
面図、第９図は、−船釣な冷凍サイクルの構成図である
。

第７図において、１は油溜めを兼ねた密閉容器に係るケ
ースで、このケース１内に電動機部２２と圧縮機部２３
とが収納されている。

電動機２２は、固定子１９と回転子２０とからなり１回
転子２ｏには鋳鉄製の回転軸４Ａが嵌着されている。回
転軸４Ａは、偏心部３を有し、−端側に中空状に軸穴１
７が形設されている。

前記固定子１９の巻線部１９ａは、その芯線がエステル
イミド被膜で覆われ、固定子のコア部と巻線部の間にポ
リエチレンテレフタレートの電気絶縁フィルムが挿着さ
れ、また回転軸４Ａの表面は研削加工により仕上げられ
ている。

圧縮機部２３は、鉄系焼結体のシリンダ２、前記回転軸
４Ａの偏心部３に嵌入されシリンダ２の内側に沿って偏
心回転する鋳鉄製ローラ７、このローラ７に先端が当接
し他端がばね９に押されながらシリンダ２の溝８内を往
復運動する高速度鋼製ベーン１０、前記回転軸４Ａの軸
受とシリンダ２の側壁とを兼ね前記シリンダの両端に配
設されている鋳鉄又は鉄系焼結体の主軸受５および副軸
受６を主要機構要素としている。

副軸受６には、吐出弁２７が具備されており。

サイレンサ２８を形成するように吐出カバー２５が取付
けられ、主軸受５、シリンダ２．副軸受６をボルト２１
で締結している。

前記ベーン１ｏの背面１１と、シリンダ２の溝８と、主
軸受５、副軸受６とで囲まれてポンプ室１２が構成され
ている。

主軸受５には、ケース１内の底部に貯溜した冷媒フロン
ガスの溶解したナフテン系あるいはアルキルベンゼン系
冷凍機油１３Ａをポンプ室１２内へ吸入できる吸込ピー
ス１４があり、副軸受６にはポンプ室１２から冷凍機油
１３Ａを送油管１５へ吐出できる吐出ボート１６がある
。前記送油管１５は回転軸４Ａの軸穴１７へ冷凍機油１
３Ａを供給し、さらに軸穴１７から分岐穴１８を通して
所要の摺動部へ給油できるようになっている。

このように構成したロータリ圧縮機の作用を第７．８図
を参照して説明する。圧縮機を運転し、鋳鉄製回転軸４
Ａが回転すると、それに伴って調質鋳鉄製ローラ７が回
転し、高速度鋼製ベーン１０はばね９によって押され、
ローラフに先端を当接しながら鋳鉄又は鉄系焼結体のシ
リンダ２の溝８内を往復運動し、冷媒吸込口（図示せず
）から流入した冷媒（フロン１２）を圧縮し、冷媒は冷
媒吐出口２４を介して吐出パイプ２９から圧縮機外に吐
出される。固定子１９の巻線部１９ａおよび電気絶縁フ
ィルム（図示せず）は、フロンが溶解した冷凍機油中に
浸漬もしくは、ミストにより吹付けの環境に暴される。

従来の鉱油又はアルキルベンゼンからなる冷凍機油とフ
ロン１２の組合せにおいては、あらゆる使用範囲におい
て、フロン１２は冷凍機油と完全に相溶しているため、
後述する圧縮機内の冷凍機油と冷媒の二層分離現象や熱
交換器内に冷凍機油が滞留するいわゆるフロン１３４ａ
と冷凍機油の相溶性に関する諸問題については、全く気
にする必要はなかった。しかし、特異な性質を有する塩
素を含まない弗化炭化水素系冷媒１例えば、フロン１３
４ａの場合は、容易に冷媒を溶解する実用性のある冷凍
機油がないことから、冷媒と冷凍機油の相溶性の問題は
実用上の最大の課題となっている。

一般に圧縮機の性能、すなわち、エネルギー効率を示す
成績係数（ｃｏｐ）を高めるためには、圧縮機の機械損
失を最小にすることと容積効率を最高にすることが必要
であった。

冷媒圧縮機の機械損失としては１機械部におけるジャー
ナル軸受やスラスト軸受における摩擦損失や油のかき混
ぜ動力などが、大部分を占めており、一般には、ジャー
ナル軸受の流体潤滑理論に基づいて下記に示す式の摩擦
係数（μ）値を最小にすることが最善の手段であるとい
われてきた。

μ＝２π２（Ｄ／Ｃ）　ηＮ／Ｐ　　　　・・・・・（
９）ここで　Ｎ：回転数 Ｐ：面圧 η：粘度 Ｄ：軸直径 Ｃ：直径すきま すなわち、流体潤滑条件で運転される冷媒圧縮機におい
ては、寸法形状の構造的因子の他に、運転環境により支
配される因子であるフロンの溶解した状態における冷凍
機油の実粘度が圧縮機の機械損失に大きく関係してくる
ことを示すものである。

一方、容積効率を最高に保つ条件としては、冷媒ガスを
圧縮する機械室において、圧縮動作する部品間のシール
を完全に行い、高圧例から低圧側へ冷媒ガスが漏れない
ようにすることである。この場合においても、冷媒が溶
解した冷凍機油の実粘度が重要な働きをしていることに
注目する必要がある。

以上の通り、従来からフロン１２で使用されてきた冷媒
圧縮機やこれを用いた冷凍装置においては、通常運転条
件における定格運転ポイントにおける冷媒溶解時の冷凍
機油の実粘度を最善の状態にしておくことが、圧縮機の
性能上、重要であることを意味している。

これに対して、冷蔵庫や除湿機などの冷凍装置は、まれ
ではあるが、通常の運転条件を遥かに超える高温環境で
運転されることが多々あり、この場合、潤滑油膜が薄く
なって、軸受摺動部間が金属接触を伴う、いわゆる境界
潤滑領域に突入して、摩擦係数が瞬時に増大すると共に
１発熱を伴うことになるので、軸受と回転軸間で噛りゃ
焼付凝着現象が発生し、冷媒圧縮機の信頼性を損う原因
となる。そのため、境界潤滑条件においても、致命的な
問題が発生しないように工夫を施すことが必要である。

従来のフロン１２を用いた冷媒圧縮機においては、フロ
ン１２中の塩素が極圧剤として有効に作用していた。つ
まり、軸受と回転軸間で噛りゃ焼付凝着現象が発生する
と、その摩擦熱で軸受潤滑油としての冷凍機油中に溶解
した冷媒フロン１２が分解し、分解生成物の塩素が軸受
表面の鉄と反応し塩化鉄を生成し、これが潤滑剤の作用
をする。

以上のごとく、高圧容器方式のロータリ形圧縮機を用い
た冷凍装置、例えば、冷蔵庫においては、周囲温度３０
℃における運転条件が、圧縮機の吐出圧力約１０ｋｇ／
ｃｍ２ａｂｓ、油温約１００℃、油の実粘度１〜４ｃＳ
ｔになるアルキルベンゼンまたは鉱油の冷凍機油（４０
℃のとき、５６ｃＳｔ、１００℃のとき、６ｃＳｔ）の
ものが、エネルギー効率を示す成績係数および製品の信
頼性の面で良好であり、大部分の製品がこの範囲で使用
されてきた。

これに対して、低圧容器方式のレシプロ形圧縮機（構造
、動作の説明は省略）を用いた冷凍装置、例えば、冷蔵
庫においては、周囲温度３０℃における運転条件が、圧
縮機吸込圧力約１．６ｋｇ／ｃｍ”ａｂｓ、油温８５℃
、油の実粘度２〜６ｃＳｔになる鉱油系の冷凍機油（４
０℃のとき、８〜１５ｃＳｔ、１００℃のとき、１．８
〜４．２ｃＳｔ）のものが冷媒圧縮機および冷凍装置と
して使用されてきた。

次に、このようにフロン系冷媒を吸込み圧縮し吐出する
冷媒圧縮機を配設した基本的な冷凍サイクルを第９図を
参照して説明する。

第９図に示すように、圧縮機４０は、低温、低圧の冷媒
ガスを圧縮し、高温、高圧の冷媒ガスを吐出して凝縮器
４１に送る。凝縮器４１に送られた冷媒ガスは、その熱
を空気中に放出しながら高温、高圧の冷媒液となり乾燥
器４５で水分を除去されつつ、膨張機構（例えば膨張弁
またはキャピラリチューブ）４２に送られる。膨張機構
を通過する高温、高圧の冷媒液は絞り効果により低温、
低圧の湿り蒸気となり蒸発器４３へ送られる。蒸発器４
３に入った冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発し、蒸発器
４３を出た低温、低圧の冷媒ガスは圧縮機４０に吸込ま
れ、以下同じサイクルが繰り返される。

従来からこの冷媒としてはフロン１２が用いられていた
。しかるに前述のように、フロン１２が使用規則される
に至ったので、その代替えとしてフロン１３４ａを使用
することになると、従来のフロン１２用の鉱油系やアル
キルベンゼン系の冷凍機油では、フロン１３４ａとの相
溶性が著るしく劣り、実用上多くの問題をかかえること
となった。そのため、フロン１３４ａとの相溶性の優れ
た冷凍機油の開発が盛んに行なわれており、種々の冷凍
機油が提案されてきた。その代表的なものとして以下に
例示するようなエーテル結合を有する化合物が知られて
いる。

例えば特開平１−２５９０９３号公報には［）ロン圧縮
機用冷凍機油」として、プロピレングリコールモノエー
テルの一般式 ％式％ （ただし、式中のＲは炭素数１〜８個のアルキルに基、
ｎは４〜１９の整数） を基油とするものが、 マタ、特開平１−２５９０９４号公報では、プロピレン
グリコールの末端をエーテル化したジエーテルタイプの
化合物の一般式 ％式％ （ただし、式中のＲ□、Ｒ２は炭素数１〜８個のアルキ
ルに基、ｎは整数、平均分子量３００〜６００） が、更にまた、特開平１−２５９０９５号公報では、プ
ロピレングリコールとエチレンゴリコール共重合体のモ
ノエーテルタイプ化合物の一般式％式％ （ただし、式中のＲは炭素数１〜１４個のアルキル基、
ｍ、ｎは整数、ｍ：ｎの比は６：４〜１：９平均分子量
３００〜２０００）などが開示されている。

これらのポリアルキレングリコールが、従来の鉱油やア
ルキルベンゼン油と異なる点は分子中にエーテル結合を
導入することにより、フロン１３４ａに対する親和性を
強化し相溶性の大巾な改善を図り、圧縮機摺動部の二層
分離現象（冷媒と冷凍機油とが溶は合わず分離）による
冷媒潤滑の防止や熱交換器内壁への油付着による滞留現
象が誘因となる圧縮機への油戻り性の改善がはかれ、圧
縮機摺動部の焼付きや噛りなどの圧縮機および冷凍装置
の信頼性に関する諸問題を解決できるものとされている
。

しかし、このように分子中にエーテル結合（Ｃ−Ｏ・Ｃ
）を多く含むものは、 （１）飽和吸湿率が大きい（水分を吸収し易い）（２）
体積抵抗率が低い （３）酸化安定性に乏しく、全酸価が上昇しやすい。な
どの問題点があり、電動機としてハーメチックモータを
使用する冷媒圧縮機および冷凍装置には不適当であった
。つまり、冷媒との相溶性は改善されるがモータの絶縁
物を侵し、電気絶縁特性を劣化させるという問題がある
。上記いずれの化合物もエーテル結合を有する分子の末
端基が水素でエンドキャップされており、この水素がさ
らに吸湿性を増大させている。そこでこの水素をエステ
ル化して次式に示すような冷凍機油とする提案もなされ
ている（特開平２１３２１７８号公報参照）。

Ｒ−Ｏ・（Ｒ１−０）−ＦＩＣ−ＯＲ”層 （ただし、式中のＲは炭化水素基、Ｒ１はアルキレン基
、Ｒ２はアルキル基、ｎはこの化合物の粘度が１０ない
し３００（４０℃）となる整数） しかし、この化合物も冷媒に対する相溶性の改善は上記
のものと同様に分子内に存する多数のエーテル結合によ
るものであるため、同様の問題がある。

このようにエーテル結合を有する化合物は、上記問題点
（１）から、水分を取り込み易く、この水分により化合
物自体が加水分解され不安定となる。

また、水分は氷結して冷凍サイクルのキャピラリを詰ま
らせ圧力のバランスを崩す要因となる。また（２）から
５体積抵抗率が低くなり、電気絶縁性が低下する。（３
）から、全酸価が上昇すると化合物が加水分解を受は不
安定となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の通り、従来のフロン１２の代替冷媒となるフロン
１３４ａは、特異な分子構造であるがゆえに、従来から
使用されてきた鉱油系およびアルキルベンゼン系等の冷
凍機油との親和性に乏しく、冷媒圧縮機および冷凍装置
の基本となる冷凍機油との相溶性を欠くという致命的な
問題があった。

また、相溶性を改善する試みも為されているが。

それに伴い新たな電気絶縁性の低下、水分の問題、加水
分解および酸による化合物を分解する等の不安定性の問
題等が生じてきた。以下、それぞれの問題について更に
詳述する。

相溶性の悪い冷凍機油を無理して使用すると、冷媒圧縮
機および冷凍装置において、以下に述べるように性能お
よび信頼性の面で実用化できない。

一般に冷凍機油の冷媒に対する溶解性がホさいと、圧縮
機より排出された油が、熱交換器内で分離して油成分が
壁面に付着残留し、圧縮機内に戻る油量が減少し、結果
として圧縮機の油面が低下し、いわゆる油あがり現象を
生じ、給油レベルが低下する。

また、冷媒量が多量に封入された冷凍装置において、圧
縮機の温度が低温にさらされた場合、液冷媒が圧縮機内
底部に偏在する、いわゆる寝込み状態においては、二層
分離により底部に存在する低粘度の液冷媒を回転軸摺動
面に給油することになり、潤滑油膜の確保が困難となり
、圧縮機に損傷を与える原因となる。

一方、冷凍装置としては、低温の蒸発器の内壁に分離し
た冷凍機油が固着して、断熱層を形成するので伝熱性能
を著しく阻害し、さらには、このワックス状の冷凍機油
が、膨張機構（キャピラリチューブ）やパイプ配管を閉
塞する作用がはたらくと、冷媒循環量が激減し、冷力低
下を招くことになる。圧縮機としては、吸込みガスの圧
力が低下し、吐呂ガス圧力が上昇するので冷凍機油の熱
劣化現象や機械軸受部の損傷に至り、冷媒圧縮機および
冷凍装置としての長期信頼性を著しく損うことになる。

したがって、本発明の目的はこれら従来の問題点を解消
することにあり、その第１の目的は、フロン１３４ａに
代表される塩素を含まないフロン系冷媒に適合した相溶
性の高い冷凍機油を備えた冷凍装置および冷媒圧縮機を
提供することにあり、更に具体的に詳述すれば、（１）
水分吸収性、（２）体積抵抗率、（３）酸化劣化性など
の改善を図ると共に、冷媒圧縮機および冷凍装置のあら
ゆる運転条件において、フロン１３４ａと相溶スる新規
冷凍機油組成物を探索することを基本とし、少くとも、
除湿機などの中温冷凍装置を対象にした臨界溶解温度が
０℃以下とする第１の目標を満足する冷凍機油、および
冷蔵庫などの低温冷凍装置を対象にした臨界溶解温度が
一３０℃以下とする第２の目標を満足する冷凍機油を開
発することにより、それぞれの目的の異なる冷凍装置お
よび冷媒圧縮機において、性能、効率、信頼性のすぐれ
た冷凍システムを提供することを目的としている。

次に、冷媒圧縮機および冷凍装置が、一般に運転される
通常の使用条件において、冷媒圧縮機の冷凍能力と入力
との比であるエネルギー効率を示す成績係数（ＣＯＰ）
を高めることが、長期的視野でみると地球温暖化（ＧＷ
Ｐ）防止に役立つことになる。

圧縮機の性能向上の手段として、圧縮機の入力を小さく
するためには、同軸軸受の流体潤滑理論に基ずく、摩擦
係数を小さくすることが、必要である。それには、フロ
ン１３４ａと本発明の冷凍機油の溶解度を測定して、圧
縮機で使用される油の実粘度の最適値を設定することが
、軸受の摩擦係数を最小にし、圧縮機および冷凍装置と
しての成績係数を最高に導き出すことにある。

したがって、第２の目的は、上記軸受理論に基づいて、
高圧容器方式のロータリ形圧縮機および低圧容器方式の
レシプロ形圧縮機を用いた冷凍装置に最適な冷凍機油の
粘度範囲を規定することにより高性能化、高信頼性をは
かることにある。

しかしながら、冷凍装置および冷媒圧縮機は、実際には
、ごくまれではあるが、設計予想を超える高温環境や過
負荷運転などの超過酷運転などが実施されることがあり
、この場合においても、十分な信頼性を確保することが
必要である。

フロン１３４ａを使用した圧縮機は、同軸軸受の流体潤
滑領域をこえて、金属接触を伴う、いわゆる境界潤滑領
域で使われると、圧縮機軸受摺動部の噛りゃ焼き付き現
象の発生が、従来のフロン１２の場合に比べて多い傾向
にある。これは、軸受摺動部が金属接触を生じた時に、
油中に溶解しているフロン１２が分解して、鉄系摺動摩
擦面に塩化鉄の化成膜を形成し、これが極圧作用として
働いて、凝着や焼付現象を抑制するものである。

一方、フロン１３４ａを用いた圧縮機においては、塩素
を含まない冷媒であることから塩素の供給が不可能であ
るため、上記フロン１２のような極圧作用を期待するこ
とは困難である。

したがって、第３の目的は、フロン１３４ａに代表され
る塩素を含まないフロン系冷媒を使用して圧縮機の摺動
軸受に油切れを起しても、極圧剤の添加された冷凍機油
を使用することにより超過酷運転などが実施された場合
においても、摺動部の噛りゃ焼き付きが防止でき十分な
信頼性を確保することのできる冷凍装置および冷媒圧縮
機を提供することにある。

さらに、第４の目的は、フロン１３４ａに代表される塩
素を含まないフロン系冷媒と冷凍機油組成物を使用する
冷媒圧縮機及び冷凍装置において、電動機部を構成する
電気絶縁フィルムや＃！縁被被覆巻線どの電気絶縁材料
が長期信頼性に耐え得る電気絶縁システムを備えた冷凍
装置および冷媒圧縮機を提供することにある。

また、フロン１３４ａは、水分吸収率が高いという特徴
があり、フロン１３４ａを相溶する冷凍機油も、かなり
改善はされても比較的親水性があり、いずれも冷凍サイ
クル内に水分を持込み易い。

冷凍装置内の水分は、低温側の蒸発器の中で承前して、
キャピラリチューブなどの細径パイプを閉塞し、冷凍性
能を低下させることになる。また、長期的には、冷凍機
油、冷媒、電気絶縁材料などが加水分解反応を起し、酸
性物質の生成や機械的強度の低下等のマイナス特性を誘
因することになる。

したがって、第５の目的は、フロン１３４ａに代表され
る塩素を含まないフロン系冷媒と冷凍機油の共存する冷
凍装置において、冷媒を吸収しないで水分のみを分別吸
着して冷凍装置の信頼性を向上させるのに有効に働く乾
燥剤を充填した乾燥器を具備した冷凍装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の第１の目的は、 （１）、少なくとも、圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張機
構および蒸発器から構成される冷凍サイクルにおいて、
臨界温度４０℃以上で、しかも塩素を含まない弗化炭素
系冷媒を主成分とする冷媒と。

粘度が４０℃ノドき２〜７０ｃＳｔ、１００℃のとき１
〜９ｃＳｔであり、分子中にエステル結合（−Ｏ−Ｃ−
）を少なくとも２ケ保有する脂肪■ 酸のエステル油を基油とした冷凍機油とを有して成る冷
凍装置により、達成される。

（２）、上述の通り、エステル油としては分子中にエス
テル結合を２個以上保有する脂肪酸のエステルが必須で
あり、エステル結合１個のものでは冷媒との相溶性が悪
く使用に供し得ない。脂肪酸のエステル油は、アルコー
ル類と脂肪酸とのエステル反応により得られるが、アル
コール類としては多価アルコールが望ましく、脂肪酸と
しては炭素数６〜８のものが望ましく一塩基性でも多塩
基性でもよい。また、エステル油はヒンダード系エステ
ル油とコンプレックス系エステル油とがあり、冷媒との
相溶性の点では直鎖構造よりも分岐構造を有するエステ
ル油の方が望ましい傾向にある。

実用的な脂肪酸のエステル油の例を以下に一般式（１）
〜（５）で表示する。

なお、一般式（１）〜（４）はヒンダード系エステル油
、一般式（５）はコンプレックス系エステル油の例であ
る。

これらエステル油は単独でも２種以上を配合してもよく
、また、これらを少なくとも５０ｗｔ％基油として含み
、残部をその他周知の冷凍機油で補ってもよい。

一般式、 （Ｒ，−ＣＨ２）２−Ｃ−（ＣＨ２ＣＯＯＲ２）２　　
＝・（１）（分子中に２ケのエステル結合を保有するネ
オペンチルグリコール（ＮＰＧと略す）系エステルの例
） 一般式、 Ｒ，−ＣＨ２−Ｃ−（ＣＨ２−ＣＯＯＲ２）３　・・・
・・・（２）（分子中に３ケのエステル結合を保有する
トリメチロールアルキル（プロパン、ＴＭＰと略す）系
エステルの例） 一般式、 Ｃ・（ＣＨ２・Ｃ０ＯＲ２）、　　　　　　　　・旧・
・（３）（分子中に４ケのエステル結合を保有するペン
タエリスリトール（ＰＥＴと略す）系エステルの例） 一般式。

（Ｒ２・ＯＯＣＨ２Ｃ）３・Ｃ−ＣＨ２・○・ＣＨ２・
ｃ（ＣＨ２・ｃｏＯＲ２）３・聞・（４）（分子中に６
ケのエステル結合を保有するジペンタエリスリトール（
Ｄ　Ｐ　Ｅ　Ｔと略す）系エステルの例） 一般式、 Ｒ３ 藍 Ｒ２−Ｃ００ＣＨ２−Ｃ−ＣＨ２Ｏ・Ｃｏ−ＣＨ２（Ｃ
Ｈ２）　ｎ　−＊＊−ＣＨ２−Ｃｏｏ−ＣＨ２−Ｃ−Ｃ
Ｈ２００ｃｍＲ２・聞・（５）Ｒ□ （分子中に４ケ以上のエステル結合を保有するコンプレ
ックス系エステルの例） なお、上記各一般式において。

Ｒ□はＨまたは炭素数１〜３のアルキル基Ｒ２は炭素数
５〜１２のアルキル基 Ｒ１は炭素数１〜３のアルキル基 ｎ　はＯもしくは１〜５の整数 をそれぞれ表す。

上記一般式（１）〜（４）に関しては、多価アルコール
とモノカルボン酸のエステルであり、アルコールの種類
とモノカルボン酸の単独もしくは複数種の配合を任意に
選択することにより、所望の粘度グレードのものを得る
ことができる。

また、一般式（５）で代表されるコンプレックス系エス
テルに関しては、中央の二塩基酸（ジカルボン酸）の化
学構造を、コハク酸（ｎ＝２）、グリタール酸（Ｇ　１
　ｕ　を略）、アジピン酸（Ａ　Ｚ　Ｐと略）、ピメリ
ン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸（ｎ＝８
）と変えたり、多価アルコールおよび末端のモノカルボ
ン酸の分子鎖を種々のものを選択すると共に配合比（モ
ル分率）を変えることにより、高粘度で、臨界溶解温度
域の広いものを得ることができる。

これらのヒンダード系エステル油およびコンプレックス
系エステル油を単独又は複合して粘度を調整し、基油と
する。

なお、本発明における臨界温度４０℃以上で、しかも塩
素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とする冷媒として
は、ハイドロフルオロカーボンとフルオロカーボンがあ
る。ハイドロフルオロカーボンの具体例としては、ジフ
ルオロメタン（Ｒ３２）、ペンタフルオルエタン（Ｒ１
２５）、１，１，２．２−テトラフルオロエタン（Ｒ１
３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１
３４ａ　）、１，１．２−トリフルオロエタン（Ｒ１４
３）、１，１．１−トリフルオロエタン（Ｒ１４３ａ）
、１．１−ジフルオロエタン（Ｒ１５２ａ）、モノフル
オロエタン（Ｒ１６１）が挙げられる。また、フルオロ
カーボンの具体例としては、ヘキサフルオロプロパン（
Ｃ２１６）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ３１８）
がある。これらの中で特に１，１，２．２−テトラフル
オロエタン（Ｒ１３４）、１，１，１．２−テトラフル
オロエタン（Ｒ１３４ａ　）、１，１．２−トリフルオ
ロエタン（Ｒ１４３）、１．１．１−トリフルオロエタ
ン（Ｒ１４３ａ　）、ヘキサフルオロプロパン（Ｃ２１
６）は、従来のジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）に
近い沸点を持っており、代替冷媒として好ましい。また
、これらハイｌ−’Ｏ−フルオロカーボンもしくはフル
オロカーボン系冷媒を単独で用いる外に２種以上の混合
物として用いることも可能である。ところで冷媒の臨界
温度を４０℃以上としたのは、凝縮器での凝縮温度とし
て４０℃以上の冷凍装置を必要としたことによる。

上記本発明の第２の目的は、 （３）、冷凍サイクルに用いる冷媒圧縮機であって、冷
凍機油を貯溜する密閉容器内に回転子と固定子からなる
モータと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転
軸を介して、前記モータに連結された圧縮機部とを収納
し、前記圧縮機部より吐出された高圧冷媒ガスが密閉容
器内に滞留する高圧容器方式の冷媒圧縮機において、臨
界温度４０℃以上で、しかも塩素を含まない弗化炭素系
冷媒を主成分とする冷媒と、粘度が４０℃のとき２〜７
０ｃＳｔ、１００℃のとき１〜９ｃＳｔであり、分子中
にエステル結合 （−〇−Ｃ−）を少なくとも２ケ保有する脂肪酸のエス
テル油を基油とした冷凍機油とを有して成る冷媒圧縮機
により、達成される。

上記分子中にエステル結合を少なくとも２ケ保有する脂
肪酸のエステル油の構成については、前記（２）項で詳
述した通りである。

この種の高圧容器方式のロータリ形圧縮機では、ガス圧
力９〜１１ｋｇ／ｃｍ２ａｂｓ、油温約１００℃におけ
るフロン１３４ａ溶解による油実粘度が、１．０〜４．
０ｃＳｔにおさまるように、４０℃の粘度が２〜７０ｃ
Ｓｔ、好ましくは５．０〜３２ｃＳｔの上記（２）項記
載の冷凍機油を予め封入しておくことである。

これに対して、低圧容器方式のレシプロ形圧縮機におい
ては、 （４）、冷凍サイクルに用いる冷媒圧縮機であって、冷
凍機油を貯溜する密閉容器内に回転子と固定子からなる
モータと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転
軸を介して、前記モータに連結された圧縮機部とを収納
し、前記圧縮機部より吐出された高圧冷媒ガスが密閉容
器外へ直接排呂される低圧容器方式の冷媒圧縮機におい
て、臨界温度４０℃以上で、しかも塩素を含まない弗化
炭素系冷媒を主成分とする冷媒と、粘度が４０℃のとき
２〜７０ｃＳｔ、１００℃のとき１−９ｃＳｔであり、
分子中にエステル結合（−〇−Ｃ−）を少なくとも２ケ
保有する脂肪酸のエステル油を基油とした冷凍機油とを
有して成る冷媒圧縮機により、達成される。

上記分子中にエステル結合を少なくとも２ケ保有する脂
肪酸のエステル油の構成については、前記（２）項で詳
述した通りである。

低圧容器方式のレシプロ形圧縮機では、吸込みガス圧力
１．０〜２．０　ｋ　ｇ／　ｃｍ２ａ　ｂ　ｓ油温８５
℃におけるフロン１３４ａ溶解における油の実粘度が、
２．０〜４．５ｃＳ、ｔにおさまるように、粘度が４０
℃のとき５．０〜１５ｃＳｔ、１００℃のとき２．０〜
４．０ｃＳｔの上記（２）項記載の冷凍機油を予め、封
入しておくことである。

上記第３の目的は、 （５）、上記（２）項記載の冷凍機油中に極圧剤を添加
することにより、達成される。

上記極圧剤は摺動部の摩耗防止剤となるものであり、例
えば一般式（６）および（７）で示されるアルキルポリ
オキシアルキレンリン酸エステル、一般式（８）で示さ
れるジアルキルリン酸エステル等が挙げられる。

但し、Ｒ４：炭素数１〜８のアルキル基Ｒ，：Ｈ又は炭
素数１〜３のアルキル基分子量＝４００〜７００ ゜ （ＲＧＯ）２・Ｐ・○Ｈ・旧・・（８）但し、ＲＧ：炭
素数８〜１６のアルキル基これらリン酸エステルは、単
独もしくは２種以上を複合して添加してもよい。また、
実用的な添加量としては０．０５〜１０ｗｔ％である。

また、上記極圧剤（摩耗防止剤）と共に、酸捕捉剤、酸
化防止剤、消泡剤等を添加することも有効である。

なお、酸捕捉剤は、冷凍機油中に酸成分が存在するとそ
れによりエステル油が分解され不安定となるためそれを
取り除きくために添加するもので、例えばエポキシ化合
物等の酸と反応する化合物が好ましい。とりわけポリア
ルキレングリコールジグリシジルエーテルなどのジグリ
シジルエーテル化合物やフェニルグリシジルエーテルな
どのモノグリシジルエーテル化合物や脂肪族環状二ボキ
シ化合物の如くエポキシ基とエーテル結合を有するもの
が好ましい。その理由はこれらの化合物のエポキシ基が
酸を捕捉し、エーテル結合が多少なりとも冷凍機油と冷
媒との相溶性の改善に寄与するからである。

上記その他の添加剤は、圧縮機や冷凍装置を製作する際
に使用する塩素系洗浄剤等の残留物の影響をなくすため
の塩素捕捉剤や、油の流通や保管中の酸化劣化の防止用
の添加剤、泡立ち性の防止をするための添加剤等であり
、従来の一般的技術で対応できるレベルのものであり、
ここでは特別に規制しない。

第４の目的を達成するためには、フロン１３４ａに代表
される塩素を含まないフロン系冷媒と前記（２）項記載
の脂肪酸エステル油を基油とする冷凍機油とを併用する
冷凍装置及び冷媒圧縮機において、電動機部を構成する
電気絶縁フィルムとして、ガラス転移温度５０℃以上の
結晶性プラスチックフィルム、あるいはガラス転移温度
の低いフィルム上にガラス転移温度の高い樹脂層を被覆
した複合フィルムを、絶縁被覆巻線としては、ガラス転
移温度１２０℃以上のエナメル被覆線、あるいはガラス
転移温度の低い層を下層に、高い層を上層に複合被覆し
たエナメル線を用いることが望ましい。

そして、実用的な＃Ｉ！Ｓフィルムとしては、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエチレンナフタレート。

ポリアミドイミドおよびポリイミドの群から選ばれる少
なくとも１種の絶縁フィルムが好ましく、エナメル被覆
としては、ポリエステルイミド、ポリアミドおよびポリ
アミドイミドの群から選ばれる少なくとも１種の絶縁層
が好ましい。

第５の目的を達成するためには、フロン１３４ａに代表
される塩素を含まないフロン系冷媒と前記（２）項記載
の脂肪酸エステル油を基油とする冷凍機油とを併用する
上記（１）記載の冷凍装置において、乾燥器に充填する
乾燥剤として細孔径３．３オングストローク以下、２５
℃の炭酸ガス分圧２５０ｍｍＨｇにおける炭酸ガス吸収
容量が、１．０％以下であるケイ酸、アルミン酸アルカ
リ金属複合塩よりなる合成ゼオライトを用いることであ
る。

〔作用〕

分子中にエステル結合を２ヶ以上保有するヒンダードエ
ステルおよびコンプレックスエテルで。

粘度が、４０℃のとき２〜７０ｃＳｔ、好ましくは５−
３２　ｃ　Ｓ　ｔ、１００℃のとき１〜９ｃＳｔ、好ま
しくは２〜６ｃＳｔの本発明冷凍機油は、少くとも、圧
縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器から構成され、フ
ロン１３４ａに代表される塩素を含まないフロン系冷媒
を用いる冷凍装置において、使用される各部分の全温度
帯域において冷媒との相溶性が良好であるため、冷媒と
冷凍機油の２層分離状態が存在しなくなる。したがって
、（１）圧縮機内の貯油部で２層分離がなくなり、軸受
摺動部への給油が保証される。

（２）圧縮機より吐出されたフロンガスか凝縮器で液化
した状態、蒸発器の一３０℃以下の低温環境において、
常に油が低粘度のフロン１３４ａに溶解した状態で存在
しており、全体として低粘度状態であるので、圧縮機へ
の油戻りが良くなる。

したがって、圧縮機の油面低下現象がなくなるので、軸
受摺動部への油の供給が確保できるので、噛りゃ焼付き
現象を生ずる問題が解消できた。

さらに、この冷凍機油は、従来のポリオキシアルキレン
グリコール油の欠点であった飽和水分量が１０分の１以
下と少なく、酸化劣化安定性の改善作用が大きく、電気
絶縁油のレベルである体積抵抗率が１０１３ΩＣｍに到
達するものである。したがって、モータ部を圧力容器内
に収納する冷媒圧縮機およびこれを利用する冷凍装置に
おいて、フロン１３４ａと本発明の冷凍機油が分離する
ことがなく、圧縮機の性能および信頼性の双方ですぐれ
た特徴を示す。この冷凍機油は、従来のフロン１２やフ
ロン２２等の塩素を含むフロン冷媒に対しても相溶性が
優れているため、場合によってはフロン１３４ａの一部
をこれら従来の塩素を含むフロン冷媒で置き換え、混合
して使用することもできる。

次に、上記本発明の冷凍機油のうち、４０℃の油粘度が
好ましい５〜３２ｃＳｔのものを高圧容器方式のロータ
リ形圧縮機に封入し、圧縮機の成績係数をみると、１５
ｃＳｔの油を使用した点がピークを示し、５〜３２ｃＳ
ｔが、圧縮機の性能を表す成績係数でおおよそ１．４以
上、従来のフロン１２とアルキルベンゼン油の組合せを
１とすると０．９５〜０．９３の範囲となり、実用上何
ら問題のないことを示している。また、４０℃における
粘度が５６ｃＳｔのものでは、圧縮機の成績係数が、ポ
リオキシプロピレングリコール油に比べて、本発明の冷
凍機油の方がすぐれていることがわかった。これは、油
自身が保有するエステル結合が主に圧縮機の軸、軸受部
の鉄系摺動部表面に分子配向して潤滑性を向上する作用
と、フロン１３４ａに溶は易い性質により、実粘度が下
って機械損失を改善する作用が相互に働いて、圧縮機の
成績係数を改善するものである。

一方、低圧容器方式のレシプロ形圧縮機においては、容
器内の圧力が、１〜２ｋｇ／ｃｍ２ａｂ　ｓと小さいと
ころで運転するため、フロン１３４ａの溶解量および実
粘度の変動範囲が少ない。そのため、冷媒、冷凍機油の
種類による特徴が表われにくく、従来のごとく、粘度は
、４０℃のときが５〜１５ｃＳｔ、１００℃のとき２〜
４ｃＳｔの範囲のものが、信頼性および性能において、
良好であることがわかった。

次に、本発明の冷凍機油中に、極圧剤として例えば、ア
ルキルポリオキシアルキレンリン酸エステルおよびジア
ルキルリン酸エステルなどの分子中にＯＲ基を残留する
第１級、第２級の強力なリン酸エステルを０．０５〜１
０ｗｔ％の適量ブレンドすると、圧縮機の軸、軸受を構
成する鉄系摺動部の表面に分子配向しているエステル結
合ノ潤滑油膜を、押除けてさらに強力なリン階エステル
の化学吸着膜を形成することができ、摺動部の潤滑性を
より良好なものとし、噛りゃ焼き付きを防止することが
できる。

この極圧剤を添加した本発明冷凍機油の潤滑性について
試験検討したところ、フロン１３４ａが溶解していない
状態を想定したファレックス試験（油の焼き付き試験）
においては、限界焼き付き面圧の大巾な改善が達成され
、さらに高濃度溶解を想定してフロン１３４ａを５０％
溶解した冷凍機油の鉄系摺動部材の摩耗量については、
無添加量に比べて、その摩耗量を５分の１以下に低減す
ることが可能であった。添加量の適正範囲は、上記のと
おり０．０５〜１０ｗｔ％である。なお、この摩耗量の
試験結果については、後の実施例の項で具体的に述べる
が第６図に示す通りであり、添加による摩耗量の低減効
果は顕著である。

また、上記極圧剤と共に通常使用される酸捕捉剤、酸化
防止剤、消泡剤などの添加剤を配合することができ、さ
らに効果的に作用するものである。

次ぎに、フロン１３４ａと本発明の冷凍機油を併用する
冷媒圧縮機の電気絶縁材料についてであるが、モータ部
の電気絶縁システム材料である絶縁フィルムは、ガラス
転移温度５０℃以上の結晶性プラスチックスフィルム、
例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエー
テルニーチルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリ
アミドイミド、ポリイミドあるいは、ガラス転移温度の
低いフィルム上に、ガラス転移温度の高い樹脂層を被覆
する複合フィルムは、引張強度特性、電気絶縁特性の劣
化現象が生じにくく、実用上問題のない範囲におさまる
ものである。これは、従来のポリオキシアルキレングリ
コール油に比べて、水分持込量、酸の生成量が非常に少
いため、フィルム自体の加水分解による劣化現象が生じ
にくいためである。

同様にモータ部に使われるマグネットワイヤについても
、ガラス転移温度１２０℃以上のエナメル被覆１例えば
、ポリエステルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド
等の単一層、あるいはガラス転移温度の低いものを下層
に、ガラス転移温度の高いものを上層に複合したエナメ
ル被膜は、前記フィルム同様に、加水分解による被膜の
劣化、亀裂の発生、軟化、膨潤、絶縁破壊電圧の低下等
が少なく、実用面において信頼性の向上に役立つことが
わかった。なお、マグネットワイヤのエナ・メル被覆の
中に自己潤滑性を有し、電工作業性を改善する目的で、
内部潤滑剤、外部潤滑剤を添加するものがあるが、基本
的には、エナメル被膜自体の特性は上述の基本構造をそ
のまま継承するものである。

最後に、フロン１３４ａと前記本発明の冷凍機油の共存
する冷凍装置の乾燥器に充填する乾燥剤についてである
が、本発明では細孔径３．３オングストローム以下、２
５℃、炭酸ガス分圧２５０ｍｍＨｇにおける炭酸ガスの
吸収容量が、１．０％以下であるケイ酸、アルミン酸ア
ルカリ金属複合塩よりなる合成ゼオライトが好ましく、
この種のものとしては例えば、ユニオン昭和（株）製の
商品名ＸＨ−９、ＸＨ−６００等を挙げることができ、
いずれも弗素イオン吸着量が少ない。

なお、同上の炭酸ガス吸収容量が１．５％以上のもので
は、弗素イオン吸収量が、０．２４％以上に及び、モレ
キュラーシーブスとしての吸着特性。

破壊強度を低下させる。また、腐食した結晶崩潰物が、
冷凍サイクル配管部の詰りゃ圧縮機の軸受摺動部を損傷
する原因となる。かかる観点から本発明の細孔径を上記
の炭酸ガス吸収量で規制したものは、このような心配が
なく、信頼性の高い冷凍装置を構成することが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図乃至第６図および第１
表乃至第４表により説明する。

実施例１〜１７゜ 本実施例は第１の目的を達成するための一実施例を示す
ものであり、冷凍サイクルおよび冷媒圧縮機に係る密閉
形ロータリ圧縮機には、冷媒としてフロン１３４ａを用
い、冷凍機油としては、４０℃のときの粘度２〜７０ｃ
Ｓｔ、より好ましくは５″′〜３２ｃＳｔ、１００°Ｃ
のときの粘度１〜９ｃＳｔ、より好ましくは２〜６ｃＳ
ｔの、分子中にエステル基を２ヶ以上有する第１表に表
示のエステル油を併用することの実施例について解説す
る。なお、第１表には比較のために従来の冷凍機油につ
いても表示した。

第１図は、フロン１３４ａと冷凍機油の相溶性を説明す
る二相分離温度線図を示したもので、高圧ガラス容器の
中にフロン１３４ａと冷凍機油とを封じ、溶解比率と各
温度毎の二層分離の状態について目視ｗ１察した結果を
纏めたものである。横軸にフロン１３４ａ中の油の濃度
、縦軸に二層分離温度を示す。この図に表示した第１の
目標値とは、除湿機などの中湿度の蒸発器温度（０℃以
下）を有する冷凍装置が必要とする下臨界溶解温度、そ
して第２の目標値とは、冷蔵庫などの低温度の蒸発器温
度（−３０℃以下）を有する冷凍装置が必要とする下臨
界溶解温度（何れも仕様値）を示したものである。

従来の冷凍機油、例えば日本サン石油（株）製の商品名
スニソ４ＧＳＤ　（ナフテン系）や２３００　（アルキ
ルベンゼン系）は溶解せず、また、同じく日本サン石油
（株）製の商品名ＰＡＧ５６（ポリアルキレンゲリコー
ル）では、下臨界溶解温度（Ｌｌで表示）が−６０℃、
上臨界溶解温度（ｔＪｌで表示）が３５℃であることを
示している。本発明の分子中にエステル基を２ヶ以上保
有するエステル油は下臨界溶解温度（Ｌ２で表示）が、
−７０℃、上臨界溶解温度（Ｕ２）が７０℃以上と臨界
溶解温度がすぐれていることを示している。このうち、
冷凍装置の熱交換器においては下臨界溶解温度が、冷媒
圧縮機においては上臨界溶解温度が実用上重要な要素と
なる。

すなわち、第９図は、冷凍装置の冷凍サイクル構成図を
示したものであるが、冷媒圧縮機４ｏ、凝縮機４１、乾
燥器４５、膨張器４２、蒸発器４３より成る冷凍装置に
おいて、上記冷凍機油をフロン１３４ａと併用して運転
すると、従来例１及び２に示すナフテン系鉱油のスニソ
４ＧＳＤやアルキルベンゼン油の２３００Ａ（同じく日
本サン石油（株）製の商品名）は、冷媒が多量に存在し
、圧縮機内に寝込む場合においては、二相分離によって
密度の大きい冷媒層が下層に、密度の小さい冷凍機油層
が上層に偏在することとなるので、第７図の冷媒圧縮機
（密閉形ロータリ圧縮機の例）の要部縦断面図で示した
ごとく、軸４Ａと主軸受５、副軸受６への給油は、ポン
プの吸込口１４がら、下層に偏在する冷媒層を吸引する
ことになる。

したがって、冷媒層の粘度が冷凍機油に比べて小さく、
軸受部に給油された場合、油膜の厚みが薄く金属接触を
発生しやすくなる。また、摺動摩擦面は、瞬時に温度上
昇が起るので、冷媒がガス化して更にシビアな条件へと
移行した。この現象が繰り返されると、軸と軸受部の噛
りゃ焼付きによる損傷が発生し、冷媒圧縮機としての性
能を失うことになる。

また、第９図に示す冷凍装置の熱交換器、例えば０〜−
６０℃で使用する蒸発器４３に用いると、圧縮機４０よ
り、冷媒ガスと共に吐出された冷凍機油は、蒸発器４１
の中で二層分離を起し、冷凍機油が、熱交換器配管の内
壁に固着し、冷凍機油の滞留現象や熱交換器の熱ＩＩ！
縁現象を発生するので、冷凍装置としての冷却性能を著
しく阻害し、実用的でない。この点、第１表に従来例３
で示したポリアルキレンゲリコールは、下臨界溶解温度
が一６０℃であるので蒸発器４１の中では二層分離を起
さず有利であるが、稼働時の圧縮機４０の温度は少なく
とも８０℃になることから下臨界溶解温度が３５では完
全に二層分離を起してしまい、従来例１および２と同様
に軸受部に給油された場合、軸と軸受部の噛りゃ焼付き
による損傷が発生し、冷媒圧縮機としての性能を失うこ
とになる。

また、ハーメチックモータを備えた冷媒圧縮機、例えば
第７図に示すロータリ形圧縮機においては、当然電気絶
縁油としての特性が要求される。

第２図は、本発明のエステル油と従来の鉱油およびポリ
アルキレンゲリコールの水分吸収量と体積抵抗率の関係
を示したものである。水分が５００ｐｐｍ以下に管理さ
れた状態においても、従来例のポリアルキレンゲリコー
ルは分子中のエーテル結合の作用により、１０１２Ωｃ
ｍ以下の低い値を示し望ましくない。

これに対して、本発明のエステル基を導入したものでは
１０１３Ωｃｍ以上の高絶縁性能を示し、ｒＪ　Ｉ　５
Ｃ２３２０Ｊ電気絶縁油の基準値を満足するので十分に
実用に供し得るものであることがわかった。なお、従来
例の鉱油は高１１１！縁性能を有しているが、フロン１
３４ａとの相溶性が悪いので実用に供し得ない。

次にフロン１３４ａに適合するエステル油の種類、化学
構造および下臨界溶解温度との関係について、第１表を
用いて詳細に説明する。

本発明で示した分子中にエステル基を２ヶ以上有するエ
ステル油の種類は、−塩基性有機酸、もしくは多塩基性
有機酸と多価アルコールとのエステルを意味し、代表的
なエステル油として、ネオペンチルグリコール系工、ス
テル、トリメチロールプロパン（又はエタン）系エステ
ル、ペンタエリスリトール系エステルで代表されるヒン
ダードエステル油およびコンプレックス系エステルなど
があり、各々代表的な化学合成物の名称と粘度、臨界溶
解温度との関係を示した。

以下余白 注２＝トリメチロールプロパン系エステル注３；ペンタ
エリスリトール系エステル注４＝コンプレックス系エス
テル なお、第１表の試料名の中にはエステル油の化学合成物
の名称を簡略表示したものがあり１例えば実施例１のＮ
　Ｇ　Ｐ　／　ｎ　−Ｃ、であれば、ＮＧＰはネオペン
チルグリコールの略、ｎ　−Ｃ，は炭素数８個のノルマ
ル有機酸（直鎖脂肪酸）の略であり、ネオペンチルグリ
コールと炭素・数８個のノルマル有機酸（直鎖脂肪酸）
とのエステルを表す。また、実施例３のＮＧＰ／１−２
ＥＨであれば、１−２ＥＨはイソ・２エチル・ヘキシル
酸の略であり、ネオペンチルグリコールとイソ・２エチ
ル・ヘキシル酸（分岐鎖を有する脂肪酸）とのエステル
を表す。

この結果、 （１）ネオペンチルグリコールエステル（ＮＰＣ）類に
ついては、実施例１〜４に示萱ごとく、二価アルコール
のネオペンチルグリコールと一塩基性有機酸であるモノ
カルボン酸のエステルであり、分子中に２ケのエステル
基を保有することが特徴である。これらの化学構造がフ
ロン１３４ａとの相溶性や油の粘度特性に重要な関係を
示すものである。

すなわち、モノカルボン酸の炭素数が７〜８の範囲のエ
ステル油が良好で、下臨界溶解温度が　、−２９〜−７
０℃であり、４０℃の粘度が２．８〜７．０ｃＳｔであ
った。

下臨界溶解温度は、モノカルボン酸（脂肪ａ）の炭素数
が小さいほど低く、また分子中に分岐鎖を有する実施例
３のイソ−２エチル・ヘキシル（ｉ−２ＥＨ）酸や実施
例４のイソ−ヘプタン（ｌ　　Ｃ７）酸の方が低く、好
都合であることがわかった。また、高粘度化をはかるた
めに、カルボン酸の炭素数（１１個）を増加した場合の
例を実施例５であり、４０℃の粘度が１４．９ｃＳｔ、
下臨界溶解温度が一４０℃で限界であることがわかった
。

（２）次に分子中にエステル結合を３ケ保有するトリメ
チルプロパツール系（ＴＭＰ）エステルについては、実
施例６〜１０により説明する。

三価アルコールのトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）と
−塩基性有機酸であるモノカルボン酸の縮合により得ら
れるエステル油は、分子中にエステル基が３ケ保有され
、モノカルボン酸の炭素数６〜８個に対して、４０℃の
粘度が１０．８〜３２．２ｃＳｔ、下臨界溶解温度が、
−２０〜−６０℃の範囲を示す。−２０℃以下のものは
、実施例６のへブタン酸（ｎ−Ｃ，’）、実施例８のオ
クタン酸（ｎ−Ｃ２）、実施例９のイソ−２エチル・ヘ
キシン酸（ｉ−２ＥＨ）、−６０℃以下のものは、実施
例７のヘキサン（ｎ　　ｃｓ）酸、実施例１０のイソ−
ヘプタン酸（ｉ−Ｃ７）のエステル油である。ここでも
、下臨界溶解温度は、炭素数が小さいほど低く、また、
同炭素数でも分岐鎖（イソ）を含むものほど低いという
特徴がある。

（３）四価アルコールのペンタエリスリトール（ＰＥＴ
）とモノカルボン酸の縮合により得られるエステル油は
、実施例１１〜１３に示すごとく分子中にエステル基が
４ケ保有され、モノカルボン酸の炭素数６〜８個に対し
て、４０℃の粘度が１７．５〜５２．Ｏｃ　Ｓ　ｔと高
粘度化となり、下臨界溶解温度は、−８〜−４４℃の範
囲を示し、前述の二価アルコール、三価アルコールのエ
ステル油に対して、高温側にシフトしている。この中で
、下臨界溶解温度が、−４０℃以下を示すものは、実施
例１１のヘキサン（ｎ　　ｃｓ）酸、実施例１３のイソ
−ヘプタン（ｉ−Ｃ７）酸とのエステル油である。ここ
でも、下臨界溶解温度は、炭素数が、少ないほど低く、
分岐鎖を含むものほど低いという特徴がある。

（４）次に、分子中のエステル基を４ケ含有する方法と
して、二塩基性有機酸の代表であるジカルボン酸を中心
に、多価アルコール、更にモノカルボン酸の縮合により
、エステル化をはかると、下臨界溶解温度が低く、かつ
高粘度化が容易にはかれる。このように分子設計したも
のがコンプレックスエステルであり、本発明の実施例１
４〜１７で説明する。

実施例１４はジカルボン酸のグルタル酸（Ｇｌｕｔと略
）と二価アルコールのネオペンチルグリコール（ＮＰＧ
）、モノカルボン酸のベキサン（Ｃ５）酸のコンプレッ
クスエステルであり、４０”Ｃ（７）粘度が３２．６ｃ
Ｓｔ、１００℃が５．９　ｃ　Ｓ　ｔ、臨界溶解温度が
一７５℃以下であった。

実施例１５は、実施例４と実施例１６の混合により、中
間の粘度グレードを調製した例を示し、この場合も下臨
界溶解温度の大きな変化はないことがわかった。

実施例１６は、ジカルボン酸のアジピン酸（Ａ　Ｚ　Ｐ
と略）、二価アルコールのネオペンチルグリコール（Ｎ
ＰＧ）、モノカルボン酸のデカン酸（ｎ−Ｃ，。）のコ
ンプレックスエステル、実施例１７は、ジカルボン酸の
グルタル酸（Ｇｌｕｔ）、二価アルコールのネオペンチ
ルグリコール（ＮＰＣ）、モノカルボン酸のイソ−ヘキ
サン酸（ｌ　　ｃｓ）のコンプレックスエステルを示し
、４０℃の粘度５’４．５〜５６．６　ｃ　Ｓ　ｔ、１
００℃の粘度７．３〜８．６ｃＳｔ、下臨界溶解温度が
一６０℃とすぐれていることがわかった。コンプレック
スエステルにおいては、二塩基性有機酸のジカルボン酸
の炭素数Ｃ２〜Ｃ１゜や−塩基性酸のモノカルボン酸の
炭素数Ｃ５〜Ｃ工。を任意に設定し、さらに、配合する
モル比を選定して多価アルコールと縮合させると、任意
の粘度のものが合成できることを示すものである。

これらの実施例を整理するとエステル類を一般式で次の
ように表わすことができる。

ネオペンチルグリコール系エステル： （Ｒ，−ＣＨ２）、−Ｃ−（ＣＨ２ＣＯＯＲ２）、−（
１）トリメチロールプロパン（又はエタン）系エステル
： ＲニーＣＨ，−Ｃ−（ＣＨ２ＣＯＯＲ２）、　　・・・
・・・（２）ペンタエリスリトール系エステル： Ｃ−（ＣＨ２−ＣＯＯＲ２）４　　　　　　・・・・・
・（３）コンプレックス系エステル：例えば、 ＊　−ＣＨ，０ＯＣ−Ｒ２・・・・・・（４）更に容易
に得られるものとして、 ジペンタエリスリトール系エステル： （Ｒ２００ＣＨ，Ｃ）、−Ｃ−ＣＨ２−Ｏ・ＣＨ２−Ｃ
−（ＣＨ２−ＣＯＯＲ２）３・・・（５）但し、Ｒユニ
Ｈ又は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ２：炭素数５〜１
２のアルキル基、 Ｒ１：炭素数１〜３のアルキル基、 ｎ　：ｏ又は１〜５の整数 で表わすことができ、任意の粘度を設計する場合は、多
価アルコールと塩基性有機酸であるカルボン酸の種類を
選択することにより可能であった。

また、中間の粘度を得るためには、低粘度油と高粘度油
をブレンドする方式により容易に調整可能であった。

以上のごとく、塩素を含まないフロン系冷媒。

例えばフロン１３４ａを使用する冷凍装置において分子
中に２ヶ以上のエステル結合を保有するヒンダードエス
テルおよびコンプレックスエステルの中から、第１の目
標値である下臨界溶解温度０℃以下の油、あるいは第２
の目標値である下臨界溶解温度−３０℃以下の油で、そ
れぞれ、粘度が４０℃のとき、２〜７０ｃＳｔ、より好
ましくは５＋−３２ｃＳｔ、１００℃のとき１〜９ｃＳ
ｔ、より好ましくは２−６ｃＳｔのものを選定すること
により、圧縮機および冷凍装置の性能および信頼性を基
本的に満足するものが得られた。

これらのエステル系冷凍機油はフロン１３４ａばかりで
なく、フロン１５２ａ（ジフルオロエタンＣＨ，ＣＨＦ
２）などの塩素を含まないフロン系冷媒ガス全般にわた
り、相溶性が良いことを確認しており、冷凍装置の高性
能、高信頼性に有効であった。

さらに、本発明のこれらエステル油はフロン１２、フロ
ン２２など従来の塩素を含むフロン系冷媒（塩化弗化炭
化水素系冷媒）にもよく溶けるので、その一部を混合し
て使用する場合においても、有効であることを確認した
。

ただし、これら従来の塩素を含むフロン系冷媒は環境破
壊の問題で使用規制対象のものであることから５０％以
下とし１本発明のエステル油を少なくとも５０％以上と
することが望ましい。

次に、本発明の第２の目的を達成するための冷凍装置の
実施例を例示する。

実施例１８゜ 冷媒圧縮機である第７図のロータリー形圧縮機を、第９
図で構成する冷凍装置に組み込んで、冷蔵庫の信頼性試
験条件である圧縮機温度１００℃、吐出ガス温度９．５
〜ｌＯｋｇｆ／ｃｍ２Ｇにおける圧縮機内に貯溜する冷
凍機油の粘度と圧縮機の冷凍能力と入力との比である成
績係数（ｃｏｐ）の関係を、第１表に例示した代表的な
粘度グレードのエステル油を用いて測定し、その結果を
、第３図に示した。

第３図は、横軸にロータリ型圧縮機に貯溜する冷凍機油
の実粘度を、縦軸に圧縮機の成績係数（相対値で表示）
を目盛り、本発明のエステル油が４０℃における粘度が
５〜５６ｃＳｔのもの、従来例のポリアルキレングリコ
ールおよびフロン１２を使用した時のアルキルベンゼン
油（スニソＺ−３０ＯＡ）について、冷凍機油実粘度と
成績係数（ｃｏｐ）との関係を表わしたものである。

これによると、従来のフロン１２と４０℃のときの粘度
が５６ｃＳｔのＺ−３００Ａ　（アルキルベンゼン油）
の成績係数を１．０として相対比較すると、従来例３の
ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ５６）とフロン１３
４ａとの組合せは０．８５９と低く、エネルギ効率が約
１４％悪くなることを示している。

これに対して本発明の実施例１７の４０℃のときの粘度
が５６．６ｃＳｔのコンプレックスエステル油は、０．
９０６と良好であった。これは、同じ運転条件における
フロン１３４ａ溶解時の冷凍機油の粘度が４．３５ｃＳ
ｔと低くなるため、先に従来の技術の項で説明した摩擦
係数を示す式（９）で代表されるジャーナル軸受理論に
基づく摩擦損失を減少することによる効果と、油のかき
混ぜ動力や放熱効果なども働くものと考えられた。

次に、本発明のエステル油の粘度を更に低い範囲の５〜
３２ｃＳｔ　（４０℃）の油のもので、同条件で成績係
数を比較すると、実施例１４の３２．６ｃＳｔ　（４０
℃）のものが、０．９２６、実施例５の１４，９ｃＳｔ
　（４０℃）のものが０．９６６、実施例１０の１４．
９ｃＳｔ　（４０℃）のものが０．９７３と順次良くな
り、実施例４の５．５ｃＳｔ　（４０℃）では逆に０．
９５３と若干低下の傾向を示した。

この結果より、ロータリ形圧縮機に適合する理想的なエ
ステル油は、最良値である４０℃のときの粘度１４．９
ｃＳｔの前後の範囲を含む、５〜３２（正確には５．５
〜３２．６）ｃ　Ｓ　ｔのエステル油であって、前述し
たごとく、分子中にエステル結合を２ヶ以上含有してい
るものである。

実施例１９゜ 次に低圧容器方式のレシプロ形圧縮機に、フロン１３４
ａおよび本発明の第１表に例示の冷凍機油を併用し、冷
凍装置である冷蔵庫に組込んで、高温信頼性試験（ケー
ス内圧力１．６ｋｇ／Ｃｍ”ａｂｓ、ケース温度８５℃
、１００Ｖ、５０Ｈｚ）を実施した。

第４図はその結果を示したもので、圧縮機の中に貯溜中
する冷凍機油の粘度の実測値を横軸に。

圧縮機の性能を示す成績係数（ｃｏｐ）を縦軸に目盛り
、冷凍機油の４０℃における粘度が第１表の実施例で示
した５、５．１４．９．２２．０．３２．６および５６
．６ｃＳｔの試料冷凍機油の実機運転における実粘度と
成績係数との関係の特性をプロットし、はぼ直線で結ば
れたものである。

この結果から、低圧容器方式のレシプロ形圧縮機は、低
粘度の冷凍機油はど成績係数がすぐれていることを示し
、実粘度において２〜４．２ｃＳｔ、冷凍機油の４０℃
における粘度が。

５．５〜１４．９ｃＳｔのものが優れていると云える。

なお、実粘度が２ｃＳｔよりも小さくなると、圧縮機の
摺動部品表面の粗さが、従来の鋳鉄や鉄系焼結材におい
ては、仕上精度に限界があり、金属接触を伴う境界潤滑
領域に突入し、成績係数が下り、また軸受信頼性が劣る
傾向にある。

実施例２０゜ 次に本発明の第３の目的を達成するための冷凍機および
冷媒圧縮器における潤滑性について、下記実施例を参考
にして説明する。

潤滑性の評価方法としては、大気中のファレックス試験
における焼付荷重と、フロン１３４ａを５０％溶解した
冷凍機油中での焼付荷重を求める高圧雰囲気摩擦試験を
実施し、それぞれの結果の相関図を第５図に示した。な
お、焼付荷重は回転する試料ピンに両サイドから荷重を
加えて行き、焼付を起した時点の荷重をボンドＱｂで表
示したものである。

ここでは、本発明の冷凍機に使用する冷凍樹油を、第１
表に例示した実施例１０のトリメチロールプロパン（Ｔ
ＭＰ）とイソ−ヘプタン（ｉ　−Ｃ２）酸のエステル油
を代表例とし、このエステル油中に添加する極圧剤の種
類および添加量と潤滑特性との関係を求めた。なお、潤
滑性評価に用いた試験片の材質は、ファレックス試験に
おけるピンがＪＩＳ規格の５ＮＣ−２１にッケル・クロ
ム鋼）、ブロックが同じ＜ＪＩＳ規格のＳＵＭ４１（硫
黄快削鋼）の標準的なものであり、これに対して高圧雰
囲気摩擦試験は、ロータリ形圧縮機で実績のあるシャフ
ト材（共晶黒鉛鋳鉄）とローラ材（共晶黒鉛鋳鉄調質材
）の円筒同志の摩擦試験により評価し、焼付現象が発生
した時の荷重をもって表すものである。

第５図の試料Ｎｏ、１に示すごとく、極圧剤無添加のエ
ステル油（実施例１０の油）は、ファレックス焼付荷重
７００Ｑｂ、フロン１３４ａ雰囲気中では９０ｋｇｆ／
ｃｍ２と低い値を示したのに対して、試料Ｎｏ、２では
、極圧剤として分子中に活性な○Ｈ基を保有する酸性リ
ン酸エステルの一つであるジアルキルリン酸エステルか
らなる堺化学製の商品名チクレックスＨ−１０を１％添
加したことにより、また、試料Ｎ０１３では、アルキレ
ングリコールとリン酸のエステル化合物（ブチルポリオ
キシプロピレンリン酸エステル）を１％添加したことに
より、ファレックス焼付荷重で更に４００Ｑｂ改善して
１１００１２ｂ、フロン１３４ａ雰囲気中では９Ｑｋｇ
／ｃｍ”改善して１８０ｋｇ／ａｍ”の効果を確認した
。。

すなわち、酸性リン酸エステルやアルキレングリコール
リン酸エステル化合物などのリン系化合物が極圧剤とし
て有効に作用し、フロン１３４ａの共存の有無にかかわ
らず、焼付防止の極圧作用として効果的であることが実
証された。

次にファレックス試験において、荷重を一定の１００Ｑ
ｂに固定し、連続最高１２０分の試験を行い、鉄系試験
片であるピンの摩耗量について測定した。その結果は、
第６図に示す通りであり、極圧剤無添加の試料Ｎｏ、４
の油では、２５ｍｇ摩耗したのに対し、前述のリン系化
合物を添加したものは、試料Ｎ０１７および試料Ｎｏ、
８に示すごとくいずれも０．４ｍｇと小さく、５分の１
以下にすることができた。このリン系化合物の添加量は
試料Ｎｏ、５に示すごと＜０．０５ｗｔ％付近から効果
が得られ、増量するに従って改善されるが＋　１０ｗｔ
％をこえると潤滑性の改善効果が飽和に達し、経済的に
不利となるので実用的でなくなる。

また、油の粘度を試料Ｎ００４の１４．９ｃＳｔ（４０
℃）から、試料Ｎｏ、６の５６．６ｃＳｔ（４０℃）に
高粘度化することによっても摩耗量は減少した。

以上のことから、本発明の冷凍機油に対して、酸性リン
酸エステル、リン酸エズチル、アルキレングリコールリ
ン酸エステルなどのリン系化合物を極圧剤として０．０
５〜１０ｗｔ％添加することにより、また、極圧剤を添
加する代わりに油の粘度を調整し、高粘度化することに
よっても鉄系摺動部材の焼付荷重および耐摩耗性、潤滑
性を飛躍的に改善できることがわかった。特に、塩素を
含まないフロン１３４ａのごときフロン系冷媒が共存し
た時に優れた性能を発揮するものである。

実施例２１゜ 本発明の第４の目的を達成するための実施例として、圧
縮機のハーメチックモータに使用する電気絶縁材料が、
フロン１３４ａと本発明の冷凍機油の共存下での挙動に
ついて評価した結果を第２表および第３表を用いて説明
する。

フロン１３４ａと冷凍機油の評価は、外部からの影響を
なくすため、シールドチューブテストにより、マグネッ
トワイヤ（エナメル被覆線）と絶縁フィルム材の特性劣
化の状態を観察した。

その（１）、マグネットワイヤ（エナメル被覆線）の絶
縁特性について： マグネットワイヤの試験は、５％伸長品と、ツイストペ
ア試験片の２種類について、１５０℃、４０日間のシー
ルドチューブテストを行ったもので、第２表に掲げた結
果を用いて、以下説明する。

先に第１表の従来例３で示したフロン１３４ａに適合で
きるといわれている冷凍機油のポリアルキレングリコー
ルとフロン１３４ａの組合せにおけるシールドチューブ
テスト結果では、第２表の試料Ｎｏ、９のポリエステル
線（ＰＥＷ）、試料Ｎ　ｏ　、　１０のエステルイミド
線（ＥＩＷ−Ｒ）では、５％伸長線に対しいずれもクレ
ージング（亀裂）を発生し、ツイストペア試験片の絶縁
破壊電圧の保持率においては、３０〜３２％に著しく低
下した。

一方、同様な評価を、第１表に例示の本発明の冷凍機油
である実施例１７のグルタル酸（Ｇｌｕｔ）とネオペン
チルグリコール（ＴＰＯ）とイソ−ヘキサン酸（ｉ−Ｃ
２）のコンポジットエステル油とフロン１３４ａの組合
せにより実施した結果、前述の従来例の試料Ｎｏ、９や
１０で劣化を示したポリエステル線（ガラス転移温度：
Ｔｇは第２表中に記す）やポリエステルイミド線は、試
料Ｎ　ｏ　、　１１や試料Ｎｏ、１２に示す通り外観異
常が認められず、また、絶縁破壊電圧の保持率も９５％
以上と高く、マグネットワイヤに対する劣化の程度が極
めて少いことがわかった。この理由は、本発明の冷凍機
油が初期の段階で保有する水分量が少いこと、熱安定性
がすぐれ、加水分解を促進するような酸性物質を生成し
にくいことなどの特長が、改善効果をもたらしているも
のである。

試料Ｎｏ、１３は、試料Ｎｏ、１２のエステルイミド線
の上に更にポリアミドイミド層を被覆、複合したもの、
また、試料Ｎ　ｏ　、　１４はポリアミドイミド単独（
Ａ　Ｉ　Ｗ）被覆のもの、何れにおいても良好な特性を
示した。このようにガラス転移温度の低い層の上に、ガ
ラス転移温度の高い層を被覆したマグネットワイヤは、
フロン１３４ａと冷凍機油の侵食に対して、上層の被膜
が保護作用として有効に働くので、圧縮機の信頼性の向
上に寄与することがわかった。

その（２）、絶縁フィルムの絶縁特性について二次に、
モータの絶縁フィルムにおけるシールドチューブテスト
を、１３０℃、４０日間の絶縁強度試験を実施し、外観
および引張強さ保持率について評価した。その結果を第
３表に示す。

圧縮機のハーメチックモータに用いる一船釣ナポリエス
テルフィルム（東し製の商品名、ルミラーＸ工。）では
、試料Ｎ　ｏ　、　１５に示す従来のポリアルキレング
リコール油では、油中にオリゴマ成分の析出が認められ
、引張強さの保持率が８３％であった。

これに対して、本発明の実施例１７のコンプレックスエ
ステル油とフロン１３４ａの組合せに於いては、試料Ｎ
ｏ、１６のルミラーＸ工。、試料Ｎｏ、１７のポリアミ
ドイミドコートポリエステルであるＰＡ−６１Ｍ　（日
立化成工業（株）製の商品名）、試料Ｎｏ、１８のポリ
フェニレンサルファイド（ｐｐｓ）フィルム、試料Ｎｏ
、１９のポリエーテルエーテルケトン（Ｐ　Ｅ　Ｅ　Ｋ
）フィルムのいずれに於いてもオリゴマの析出がなく、
また、引張強さ保持率が８９％以上とすぐれており、フ
ロン１３４ａを用いる圧縮機の電気絶縁システムとして
、信頼性を著るしく改善できることがわかった・ すなわち、フロン１３４ａと本発明の分子中にエステル
基を２ヶ以上保有する冷凍機油の共存する環境において
、ガラス転移温度が６５℃以上のポリエステルフィルム
、ポリアミドイミドコードポリエステルフィルムおよび
ＰＰＳフィルム、ＰＥＥＫフィルムを適当に選択して、
ハーメチックモータの絶縁システムを完成させることが
、試料Ｎｏ、１５に示す従来例３の油で問題となってい
たオリゴマー成分の析出やフィルム強度低下による圧縮
機や冷凍装置における性能上の問題や長期信頼性に関す
る実用上の問題点を解消できることがわかった。

（注２）二ツイストペア試験１片で、試験後の値を試験
前の値（１００とした）で除した相対値性１′１試験後
の値を試験前の値（１００とした）で除した相対値実施
例２２゜ 次に、本発明の第５の目的を達成するための実施例を示
す。

冷凍装置の中で、特に０℃以下の熱交換器を利用するも
のでは、冷凍装置中の水分の管理が、冷却性能や電気絶
縁材の品質の保証の面で重要な影響を及ぼすことが知ら
れており、水分除去法に対する技術確立が冷凍装置のシ
ステムの上で、欠くことのできない要件となっている。

冷凍装置の水分は、第９図に示すごとく、構成される冷
凍サイクルにおいて、圧縮機４０より吐出されたフロン
１３４ａガスが、凝縮器４１において、放熱により凝縮
して液冷媒となり、高温。

高圧の液冷媒が次の膨張機構４２によって、低温、低圧
の湿り蒸気となり蒸発器４３へ送られる工程のなかで、
凝縮器４１と膨張機構４２の間に乾燥器４５が配設され
、合成ゼオライトで代表される乾燥剤で吸着除去される
。本発明の冷凍機油とフロン１３４ａが共存する使用環
境の中で、乾燥剤の種類を適切に選択することが重要で
あり、これらの適合性について、第４表の実施例にもと
すいて説明する。

供試した乾燥剤は、いずれもユニオン昭和（株）製の商
品名モレキュラーシーブスと称する合成ゼオライトであ
り、吸着する細孔径の分布を表わす指標として、２５℃
、炭酸ガス分圧２５０ｍｍＨｇにおける吸着容量（％）
をもって分類をした種々の合成ゼオライトである。

合成ゼオライトのフロン１３４ａと本発明の冷凍機油に
対する適合性について、第４表に掲げるシールドチュー
ブテスト結果に基づいて説明する。

試料Ｎｏ、２０（従来例、商品名４ＡＮＲＧ）に示すア
ルミン酸、ケイ酸のナトリウム塩を主成分とする合成ゼ
オライトは、フッ素イオン吸着量が、１．０５％と大き
く、合成ゼオライ、トの反応による強度低下や粉化によ
る問題が生ずることがわかった。また、アルミン酸、ケ
イ酸のナトリウム、カリウム塩を主成分とする試料Ｎｏ
、２１　（従来例、商品名４ＡＸＨ−６）や試料Ｎｏ、
２２（比較例、商品名ＸＨ−７）は、炭酸ガス吸着容量
が４．５〜１．５％のもので、フッ素イオン吸着量は０
．２４％と低減した。しかし、実用に供するには未だフ
ッ素イオン吸着量が多い。

更にアルミン酸、ケイ酸のカリウム、ナトリウム塩を主
体とする合成ゼオライトからなる試料Ｎｏ、２３（実施
例、商品名ＸＨ−６００）および試料Ｎｏ、２３（実施
例、商品名ＸＨ−９）は、炭酸ガス吸着容量が０．２％
のもので、フッ素イオン吸着量は０．０４％と激減した
。実用に供し得るフッ素イオン吸着量が０．１％以下で
あることからすれば、これらの試料はいずれも十分に使
用可能であることを示している。

なお、合成ゼオライトの細孔径の分布が、フロン１３４
ａの分子を吸着して、合成ゼオライト自体の特性を低下
させることが問題となることから、フッ素イオン吸着量
を０．１％以下に管理するためには、炭酸ガスの吸着容
量を、１．０％以下に管理された合成ゼオライトを使用
すればよいことを確認している。すなわち、フロン１３
４ａと本発明の分子中に２ヶ以上のエステル結合を保有
する冷凍機油を共存状態で使用する冷凍装置において、
炭酸ガスの吸着容量が、２５℃、炭酸ガス分圧、２５０
ｍｍＨｇで、１．０％以下に管理されたケイ酸、アルミ
ン酸のアルカリ塩よりなる合成ゼオライト、例えば、ユ
ニオン昭和（株）製の商品名モレキュラーシーブＸＸ）
Ｉ−６００，ＸＨ−９を乾燥剤として、実用することが
水分のみを効果的に除去でき、フッ素イオン吸着による
粉化やビーズの強度低下などの影響が少なく、実用面に
おいて著しく優れていることがわかった。

本シールドチューブテスト：１５０℃、７日なお、炭酸
ガスの吸着容量が、２５℃、炭酸ガス分圧、２５０ｍｍ
Ｈｇで、１．０％以下の下限値は、可能な限り小さいこ
とが望ましく、これがゼロ％の場合、Ｆイオンは吸収せ
ず水分のみを選択的に吸収し理想的な分子篩いとなる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

（１）圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張機構および蒸発器
から構成され、臨界温度４０℃以上のフロン１３４ａに
代表される塩素を含まないフロン系冷媒を使用する冷凍
装置において、冷凍機油粘度が、４０℃のとき２〜７０
より好ましくは５〜３２ｃＳｔ、１００℃のとき１〜９
より好ましくは２〜６ｃＳｔの分子中にエステル結合を
２個以上保有する本発明のエステル油を基油とし、下臨
界溶解温度が０℃以下もしくは一３０℃以下の冷凍機油
を、それぞれ第１の目標である除湿機等の中温冷凍装置
および第２の目標である冷蔵庫等の低温冷凍装置に用い
ることにより、使用環境の全温度領域において、冷凍機
油と冷媒が二層分離することがなく良く相溶するので、
圧縮機の軸、軸受部の潤滑油膜および熱交換器の冷媒熱
伝達性能が保証されることとなり、圧縮機および冷凍装
置の性能および信頼性を着るしく改善することができる
。

（２）さらに、上記冷凍機油中に、分子中に水酸基を保
有するリン酸エステル系の極圧剤やその他の摩耗防止剤
、酸捕捉剤、酸化防止剤、消泡剤等の添加剤を併用する
ことにより、冷媒圧縮機の軸受摺動部の潤滑性を改善す
る効果により、性能、信頼性の向上がはかられる。

（３）高圧容器方式のロータリ形圧縮機においては、粘
度が４０℃のとき、２〜７０より好ましくは５〜３２ｃ
Ｓｔの、また、低圧容器方式のレシプロ形圧縮機におい
ては、粘度が４０℃のとき、２〜７０より好ましくは５
〜１５ｃＳｔのそれぞれ分子中にエステル結合を２個以
上保有する本発明の冷凍機油を、フロン１３４ａと併用
することにより、圧縮機の性能を示す成績係数を改善す
ることができ、これを用いる冷凍装置の電力消費量を少
なくでき、冷凍能力を大きくする、いわゆる性能を改善
することが可能である。

（４）フロン１３４ａをに代表される塩素を含まないフ
ロン系冷媒を使用する冷媒圧縮機のモータ絶縁材料とし
て、ガラス転移温度１２０℃以上の絶縁被覆巻線および
ガラス転移温度７０℃以上の絶縁フィルムを、冷凍機油
として本発明のエステル油を基油とした冷凍機油を使用
することにより、冷凍装置の電気的な絶縁性能および長
期信頼性を著しく改善することができる。

（５）冷凍装置を構成する乾燥器中に、２５℃、炭酸ガ
ス分圧２５０ｍｍＨｇにおける炭酸ガス吸収容量が、１
．０％以下であるケイ酸、アルミン酸アルカリ金属塩よ
りなる合成ゼオライトを用いることにより、冷凍サイク
ル中の水分を効率よく分別吸着すると共に、乾燥剤自体
の劣化による粉化現象がもたらす冷媒配管の閉塞による
問題や圧縮機摺動部への侵入による異常摩耗現象をもな
くすことが可能となり、性能および長期信頼性において
改善効果が大である。

（６）以上説明した内容により構成した冷凍装置は、従
来の塩素を含むフロン系冷媒ガス（例えばフロン１２）
に比べて、地球環境で問題となっているオゾン破壊係数
（○ＰＰ）をゼロに、地球温暖化係数（ＧＷＰ）を０．
３以下に下げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフロン１３４ａ冷媒と冷凍機油の相溶性を説明
する二層分離温度線図、第２図は各種冷凍機油の水分溶
解量と体積抵抗率の関係を示す図、第３図は高圧容器方
式のロータリ形圧縮機の定格運転時の冷凍機油の実粘度
と成績係数との関係を示す図、第４図は低圧容器方式の
レシプロ形圧縮機の定格運転時の実粘度と成績係数との
関係を示す図、第５図は鉄系摩擦摺動面を有するファレ
ックス試験とフロン１３４ａ溶解油の高圧雰囲気摩擦試
験の関係を示す図、第６図はファレックス試験による摩
耗量を示す図、第７図は密閉形ロータリ圧縮機の要部縦
断面図、第８図はロータリ圧縮機の圧縮機械部の要部縦
断面図、そして第９図は冷凍装置の冷凍サイクル構成図
である。 く符号の説明〉 １・・・ケース、　　　　　　　２・・・シリンダ、３
・・・偏心部、　　　　　　４・・・回転軸。 ５・・・主軸受、　　　　　　６・・・副軸受、７・・
・ローラ、　　　　　　　８・・・シリンダの溝、９・
・・ばね、　　　　　　　１０・・・ベーン。 １３・・・冷凍機油、　　　　１７・・・軸穴、１９・
・・固定子、　　　１９ａ・・・巻線、２０・・・回転
子、　　　　２２・・・電動機、２３・・・圧縮機部、
　　　４０・・・圧縮機、４１・・・凝縮器、　　　　
４２・・・膨張機構。 ４３・・・蒸発器、　　　　４５・・・乾燥器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも、圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張機構お
   よび蒸発器から構成される冷凍サイクルにおいて、臨界
   温度４０℃以上で、しかも塩素を含まない弗化炭素系冷
   媒を主成分とする冷媒と、粘度が４０℃のとき２〜７０
   ｃＳｔ、１００℃のとき１〜９ｃＳｔであり、分子中に
   エステル結合（▲数式、化学式、表等があります▼）を
   少なくとも２ヶ保有する脂肪酸のエステル油を基油とし
   た冷凍機油とを有して成る冷凍装置。 ２、上記エステル油は、下記の一般式（１）乃至（５）
   で示される脂肪酸のエステル油の群から選ばれる少なく
   とも１種を含有して成る請求項１記載の冷凍装置。 （Ｒ＿１・ＣＨ＿２）＿２・Ｃ・（ＣＨ＿２ＯＯＲ＿２
   ）＿２・・・・・・（１）Ｒ＿１・ＣＨ＿２・Ｃ・（Ｃ
   Ｈ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・・（２）Ｃ・（
   ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿４・・・・・・（３）（Ｒ
   ＿２・ＯＯＣＨ＿２Ｃ）＿３・Ｃ−ＣＨ＿２・Ｏ・ＣＨ
   ＿２・Ｃ（ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・・
   （４）▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・
   （５） 但し、Ｒ＿１：Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基Ｒ＿
   ２：炭素数５〜１２のアルキル基 Ｒ＿３：炭素数１〜３のアルキル基 ｎ：０もしくは１〜５の整数 ３、上記塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とする
   冷媒が、弗化炭素（ＦＣ）および水素化弗素化炭素（Ｈ
   ＦＣ）の少なくとも１種のフロン系冷媒から成る請求項
   １もしくは２記載の冷凍装置。 ４、上記フロン系冷媒が、フロン１３４ａから成る請求
   項３記載の冷凍装置。 ５、少なくとも、圧縮機、凝縮器、乾燥器、膨張機構お
   よび蒸発器から構成される冷凍サイクルにおいて、フロ
   ン１３４ａを主成分とする冷媒と、分子中にエステル結
   合（▲数式、化学式、表等があります▼） を少なくとも２ケ保有する下記の一般式（１）乃至（５
   ）で示される脂肪酸のエステル油の群から選ばれる少な
   くとも１種を基油とした冷凍機油とを有して成る冷凍装
   置。 （Ｒ＿１・ＣＨ＿２）＿２・Ｃ・（ＣＨ＿２ＣＯＯＲ＿
   ２）＿２・・・・・・（１）Ｒ＿１・ＣＨ＿２・Ｃ・（
   ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・・（２）Ｃ・
   （ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿４・・・・・・（３）（
   Ｒ＿２・ＯＯＣＨ＿２Ｃ）＿３・Ｃ・ＣＨ＿２・Ｏ・Ｃ
   Ｈ＿２・Ｃ（ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・（４
   ）▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（５
   ） 但し、Ｒ＿１：Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基Ｒ＿
   ２：炭素数５〜１２のアルキル基 Ｒ＿３：炭素数１〜３のアルキル基 ｎ：０もしくは１〜５の整数 ６、上記エステル油を基油として少なくとも５０ｗｔ％
   含む請求項１、２もしくは５記載の冷凍装置。 ７、上記冷凍機油中に極圧剤を添加して成る請求項１、
   ２もしくは５記載の冷凍装置。 ８、上記極圧剤として冷凍機油中に次式（６）および（
   ７）で示されるアルキルポリオキシアルキレンリン酸エ
   ステル ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（６） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（７） 但し、Ｒ４：炭素数１〜８のアルキル基 Ｒ５：Ｈ又は炭素数１〜３のアルキル基 分子量：４００〜７００ の少なくとも１種を０．０５〜１０ｗｔ％添加して成る
   請求項７記載の冷凍装置。 ９、上記極圧剤として冷凍機油中に次式で示されるジア
   ルキルリン酸エステル ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（８） 但し、Ｒ６：炭素数８〜１６のアルキル基 を、０．０５〜１０ｗｔ％添加して成る請求項７記載の
   冷凍装置。 １０、上記極圧剤と共に酸捕捉剤、酸化防止剤および消
   泡剤の内の少なくとも１種が冷凍機油中に添加されて成
   る請求項７乃至９何れか記載の冷凍装置。 １１、上記乾燥器中に乾燥剤として、細孔径３．３オン
   グストローム以下、２５℃の炭酸ガス分圧２５０ｍｍＨ
   ｇにおける炭酸ガス吸収容量が、１．０％以下であるケ
   イ酸、アルミン酸アルカリ金属複合塩よりなる合成ゼオ
   ライトを充填して成る請求項１乃至１１何れか記載の冷
   凍装置。 １２、冷凍サイクルに用いる冷媒圧縮機であって、冷凍
   機油を貯溜する密閉容器内に回転子と固定子からなるモ
   ータと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転軸
   を介して、前記モータに連結された圧縮機部とを収納し
   、前記圧縮機部より吐出された高圧冷媒ガスが密閉容器
   内に滞留する高圧容器方式の冷媒圧縮機において、臨界
   温度４０℃以上で、しかも塩素を含まない弗化炭素系冷
   媒を主成分とする冷媒と、粘度が４０℃のとき２〜７０
   ｃＳｔ、１００℃のとき１〜９ｃＳｔであり、分子中に
   エステル結合（▲数式、化学式、表等があります▼）を
   少なくとも２ヶ保有する脂肪 酸のエステル油を基油とした冷凍機油とを有して成る冷
   媒圧縮機。 １３、冷凍サイクルに用いる冷媒圧縮機であって、冷凍
   機油を貯溜する密閉容器内に回転子と固定子からなるモ
   ータと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転軸
   を介して、前記モータに連結された圧縮機部とを収納し
   、前記圧縮機部より吐出された高圧冷媒ガスが密閉容器
   外へ直接排出される低圧容器方式の冷媒圧縮機において
   、臨界温度４０℃以上で、しかも塩素を含まない弗化炭
   素系冷媒を主成分とする冷媒と、粘度が４０℃のとき２
   〜７０ｃＳｔ、１００℃のとき１〜９ｃＳｔであり、分
   子中にエステル結合（▲数式、化学式、表等があります
   ▼）を少なくとも２ケ保有する 脂肪酸のエステル油を基油とした冷凍機油とを有して成
   る冷媒圧縮機。 １４、上記エステル油は、下記の一般式（１）乃至（５
   ）で示される脂肪酸のエステル油の群から選ばれる少な
   くとも１種を含有して成る請求項１２もしくは１３記載
   の冷媒圧縮機。 （Ｒ＿１・ＣＨ＿２）＿２・Ｃ・（ＣＨ＿２ＣＯＯＲ＿
   ２）＿２・・・・・・（１）Ｒ＿１・ＣＨ＿２・Ｃ・（
   ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・・（２）Ｃ・
   （ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿４・・・・・・（３）（
   Ｒ＿２・ＯＯＣＨ＿２Ｃ）＿３・Ｃ・ＣＨ＿２・Ｏ・Ｃ
   Ｈ＿２・Ｃ（ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・
   ・（４）▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・
   ・（５） 但し、Ｒ＿１：Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基Ｒ＿
   ２：炭素数５〜１２のアルキル基 Ｒ＿３：炭素数１〜３のアルキル基 ｎ：０もしくは１〜５の整数 １５、上記塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とす
   る冷媒が、弗化炭素（ＦＣ）および水素化弗素化炭素（
   ＨＦＣ）の少なくとも１種のフロン系冷媒から成る請求
   項１２もしくは１３記載の冷媒圧縮機。 １６、上記フロン系冷媒がフロン１３４ａから成る請求
   項１５記載の冷媒圧縮機。 １７、上記塩素を含まない弗化炭素系冷媒を主成分とす
   る冷媒が、フロン１３４ａを主成分とする冷媒であり、
   分子中にエステル結合 （▲数式、化学式、表等があります▼） を少なくとも２ケ保有する脂肪酸のエステル油が、下記
   の一般式（１）乃至（５）で示される群から選ばれる少
   なくとも１種から成る請求項１２もしくは１３記載の冷
   媒圧縮機。 （Ｒ＿１・ＣＨ＿２）＿２・Ｃ・（ＣＨ＿２ＣＯＯＲ＿
   ２）＿２・・・・・・（１）Ｒ＿１・ＣＨ＿２・Ｃ・（
   ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・・（２）Ｃ・
   （ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿４・・・・・・（３）（
   Ｒ＿２・ＯＯＣＨ＿２Ｃ）＿３・Ｃ・ＣＨ＿２・Ｏ・Ｃ
   Ｈ＿２・Ｃ（ＣＨ＿２・ＣＯＯＲ＿２）＿３・・・・・
   ・（４）▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・
   ・（５） 但し、Ｒ＿１：Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基Ｒ＿
   ２：炭素数５〜１２のアルキル基 Ｒ＿３：炭素数１〜３のアルキル基 ｎ：０もしくは１〜５の整数 １８、上記エステル油を基油として少なくとも５０ｗｔ
   ％含む請求項１２乃至１７何れか記載の冷媒圧縮機。 １９、上記冷凍機油中に極圧剤を添加して成る請求項１
   ２乃至１８何れか記載の冷媒圧縮機。 ２０、上記極圧剤として冷凍機油中に次式（６）および
   （７）で示されるアルキルポリオキシアルキレンリン酸
   エステル ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（６） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（７） 但し、Ｒ＿４：炭素数１〜８のアルキル基 Ｒ＿５：Ｈ又は炭素数１〜３のアルキル基 分子量：４００〜７００ の少なくとも１種を０．０５〜１０ｗｔ％添加して成る
   請求項１９記載の冷媒圧縮機。 ２１、上記極圧剤として冷凍機油中に次式で示されるジ
   アルキルリン酸エステル ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（８） 但し、Ｒ＿６：炭素数８〜１６のアルキル基を、０．０
   ５〜１０ｗｔ％添加して成る請求項１９記載の冷媒圧縮
   機。 ２２、上記極圧剤と共に酸捕捉剤、酸化防止剤および消
   泡剤の内の少なくとも１種が上記冷凍機油中に添加され
   て成る請求項１９乃至２１何れか記載の冷媒圧縮機。 ２３、上記密閉容器内に、回転子と固定子からなるモー
   タと、前記回転子に嵌着された回転軸と、この回転軸を
   介して前記モータに連結された圧縮部とを収納してなる
   請求項１２もしくは１３記載の冷媒圧縮機において、前
   記固定子の巻線は、その芯線をガラス転移温度１２０℃
   以上のエナメル被覆として成る冷媒圧縮機。 ２４、上記エナメル被覆が、ポリエステルイミド、ポリ
   アミドおよびポリアミドイミドの群から選ばれる少なく
   とも１種の絶縁層から成る請求項２３記載の冷媒圧縮機
   。 ２５、上記モータの絶縁フィルムが、ガラス転移温度５
   ０℃以上の結晶性プラスチックフィルムから成る請求項
   １２もしくは１３記載の冷媒圧縮機。 ２６、上記モータの絶縁フィルムが、ポリエチレンテレ
   フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニ
   レンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
   エチレンナフタレート、ポリアミドイミドおよびポリイ
   ミドの群から選ばれる少なくとも１種の絶縁フィルムか
   ら成る請求項２３記載の冷媒圧縮機。