封闭式压缩机及制冷装置以及冰箱的制作方法

专利名称：封闭式压缩机及制冷装置以及冰箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及作为制冷剂使用烃的封闭式压缩机及制冷装置以及冰箱。
背景技术：
以往，在冰箱或空气调节器的制冷剂上使用了CFC(chlorofluorocarbons)，但由于考虑环境问题，在国际上被限制使用，而转换为如HFC(hydrofluorocarbon)制冷剂这种不含有氯的制冷剂。具体地，具有与CFC12(dichlorodifluoromethane)相近的热力学特性的R134a(1，1，1，2-tetrafluoroethane)用于冰箱上。这时，代替与R134a制冷剂相溶性差的矿物油，将酯油用于制冷机油上而被实用化。在专利文献1(特开平4-183788号公报)中公开了制冷剂使用HFC系的R134a，并作为制冷机油使用酯油的例子。
但是，HFC制冷剂虽然不会破坏臭氧层，但是温室效应系数大，从防止地球变暖的观点来看，今年来使用烃系的HC(hydrocarbon)制冷剂等自然制冷剂，在冰箱等制冷装置上正在实用化。实际上，在欧洲对于代替制冷剂使用地球变暖系数小的HC制冷剂的冰箱已产品化。
在日本国内也有在1997年召开的防止地球变暖京都会议(COP3)上指定HFC制冷剂为温室效应物质的背景，从2002年前后开始已经制造、销售将异丁烷(R600a)用于制冷剂的冰箱。
对于丙烷(R290)或异丁烷等HC制冷剂，环烷系或石蜡系的矿物油相溶性高。而且，有优良的获得性或经济性，在使用HC制冷剂的制冷装置中，作为制冷机油使用矿物油(参照专利文献2特开2004-60952号公报)。另外，在专利文献3(特开2002-38135号公报)中也公开了作为使用HC制冷剂的制冷装置的制冷机油可以使用酯油的内容。
另外，制冷装置串联连接以下部分而构成用于高温高压地压缩制冷剂的压缩机；凝结被压缩的制冷剂作为液态制冷剂的凝结器；对经过凝结器的制冷剂进行减压的毛细管等减压(膨胀)装置；以及蒸发被减压的制冷剂的蒸发器。在冰箱或空气调节器中使用封闭式压缩机，如专利文献4～6(依次为特开2003-184751号公报、特开2003-214343号公报、特开2004-27969号公报)所示，采用在封闭容器内容纳压缩单元和电动单元的结构。
作为封闭式压缩机已知如专利文献4～6的具有往复运动的活塞的往复式压缩机，往复式压缩机用连杆(con rod)连接曲轴和活塞，成为将旋转运动的轴的运动改变为往复运动的构造。
作为活塞和连杆的连接方式，已知有利用球面轴承连接的所谓球铰方式，在专利文献4～5的封闭式压缩机中也采用这种方式。在专利文献4中，同时消除活塞的内球面的一部分和连杆的外球面的一部分，在将连杆的外球部分插入到活塞的内球部后旋转活塞而连接连杆和活塞。
在专利文献5中，将设置于活塞上的内球面做成利用塑性加工成型的构造，包覆支撑构成连杆的一端的球体部。而且，在球体部和内球面之间介入热塑性树脂材料。
另一方面，专利文献6在活塞和连杆的连接上使用活塞销。活塞销方式是对齐活塞和连杆的位置，与曲轴的延伸方向一致地插入活塞销而进行连接。而且，构成为向活塞或活塞销的滑动部供给润滑油的构造。
近年来制冷装置的节能化、小型化以及高效化的要求变得越来越严格，对封闭式压缩机的内部条件越来越苛刻。制冷机油起到润滑或密封、冷却等制冷剂压缩机内的滑动部的作用，但从确保压缩机的可靠性方面考虑，要求润滑性特别是耐磨性优良的制冷机油。
在专利文献2中将环烷系或石蜡系矿物油用于制冷机油，但由于与异丁烷(R600a)的溶解性过高，而容易发生制冷剂/油混合液的粘度的下降。而且容易产生泡沫，所以容易成为无供给油状态，从而会担心润滑不良。
另外，环烷系或石蜡系的矿物油由烃构成分子构造，大致为非极性油，所以不会吸附在铁系的滑动部件上，从而存在难以形成油膜的问题。而且，由于HC制冷剂自身在制冷剂分子中不包含氯或氟，因此不能期待制冷剂自身的润滑性。
在专利文献3中公开了制冷机油使用酯油的例子，但并不是对应封闭式压缩机的上述内部条件的苛刻化的制冷机油。
作为用于驱动压缩机的电动单元使用电动机。近年来，利用变频化的电动机的转数可变控制，实现按照负载的控制。这时，要求从高速旋转区域到低速旋转区域稳定的运转，还要求在各个旋转区域的高效化。
另外，在封闭式压缩机内，封闭容器内的滑动部的磨损给压缩机的可靠性带来了影响。作为封闭容器内的滑动部可例举汽缸和活塞之间、连杆—活塞连接部或者曲轴—连杆连接部等处所。其中，最容易发生连杆—活塞连接部的滑动问题。由于往复式压缩机的连杆—活塞连接部在曲轴的一周旋转中的负载经常变动，因此容易产生在连杆或/及活塞的滑动部发生磨损或发热变大的问题，从而需要确保材料耐热性(耐力)或选择最佳制冷机油。
另外，压缩机内部的条件的苛刻化引起滑动部(例如连杆—活塞连接部)的接触应力的问题或发热而产生的温度上升。具体地可例举例如由压缩机的形状或运转条件引起的接触应力(接触表面压力)增大的问题、由制冷剂及制冷机油的特性或压缩机的运转条件引起的烧蚀(焼付)临界载荷的问题或者制冷机油起泡沫的问题等。
作为为提高滑动部的润滑性而对制冷机油要求的特性，可例举与制冷剂的相溶状态的粘度。具体地，若粘度过高则成为滑动的阻力，有导致制冷装置的效率下降的倾向。另一方面，若粘度过低则作为润滑油的特性变差，存在滑动部的密封性下降或发热、磨损的问题。
在专利文献4中，连杆和活塞利用球铰方式连接。而且，同时消除了活塞的内球面的一部分和连杆的外球面的一部分，成为装配性优良、容易实现装置的小型化的构造。另外，确保了对连杆—活塞连接部供给制冷机油的空间。但是，由于同时消除了活塞的内球面的一部分和连杆的外球面的一部分，因此接触面积变小，而滑动部的表面压力容易变大。
在专利文献5中，对球铰构造的球面支座施加氮化处理及磷酸锰处理的两方或一方，球面使用高碳铬钢材料，再有，在球和球支座之间另外具备由PTFE、PFA等热塑性树脂材料构成的缓冲件，从而提高耐磨性。但是，为了使其塑性变形而进行形状的加工，该构造不仅需要确保加工性，而且在构造上也容易提高成本。另外，并没有考虑随着封闭式压缩机的内部条件的苛刻化，由滑动部的高负载化引起的磨损的增大或者如起泡沫或烧蚀临界载荷等制冷机油的特性。
在专利文献6中，采用了利用活塞销连接连杆和活塞的方式。而且，做成确保用于向滑动部供给制冷机油的供给路径的构造，但并没有特别考虑由于压缩机的内部条件的进一步苛刻化等，表面压力变高或制冷机油的粘度下降的问题。

发明内容
本发明鉴于上述问题而做成，其目的在于实现封闭式压缩机、制冷装置以及使用这些封闭式压缩机或制冷装置的冰箱的节能化、小型化以及高效化，同时有助于提高这些装置的可靠性。
为了达到上述目的，本发明提供一种封闭式压缩机，在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，具有使上述连杆和上述活塞的连接部滑动的构造，本发明的第一方案中，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油。
另外，为了达到上述目的，在第二方案中，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用脂肪酸酯油，该脂肪酸酯油的法列克司试验的烧蚀临界载荷换算为应力的值比作为上述连接部的接触应力而换算的赫兹应力还大。再有具体地，上述连接部的接触表面压力为10MPa以上，具备可以对上述连接部供给制冷机油的构造。
另外，在上述各方式中更优选的构造如下(1)使用法列克司试验的烧蚀临界载荷为3000N以上的制冷机油；(2)制冷机油的粘度以在40℃下的动粘度系数为5～15cSt；(3)作为制冷机油使用起泡性为50mL以下、泡沫稳定性为10mL以下的脂肪酸酯油；(4)作为脂肪酸酯油，使用如下一般化学式(1)～(3)(式中，R1表示氢或碳个数为1～3的烷基，R2表示碳个数为5～12的烷基)的物质；化学式1

化学式2
化学式3
(5)在用一般化学式(1)～(3)所示的上述脂肪酸酯油中包含由不饱和脂肪酸构成的脂肪酸酯油，这时，添加了抗氧化剂；(6)上述活塞和上述连杆的连接部利用球铰方式连接上述活塞的内部的内球面和上述连杆的球体部，在上述连杆上设有从上述曲轴的偏心部连通到上述连接部而向上述连接部供给制冷机油的贯通孔，向上述活塞的内球面和上述连杆的球体部的接触面供给制冷机油；以及(7)在上述活塞及上述连杆上使用施加水蒸气处理或气体碳氮共渗处理的铁系的烧结材料。
另外，在上述任何一种构造中，其特征在于，将在上述活塞和上述连杆的连接部的上述连杆的滑动面的十点平均粗糙度设定为0.1μm～2.2μm。再有，其特征在于，将在活塞和连杆的连接部的两者的间隙尺寸设定为3μm～10μm。
另外，本发明的第三方案提供一种制冷装置，在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，在上述压缩单元内具有滑动部的封闭式压缩机上直接连接凝结器、减压机构以及蒸发器，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油。
另外，本发明的第四方案具备在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，并利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，且在上述压缩单元内具有滑动部的封闭式压缩机；以及配设在隔开上述封闭式压缩机和绝热壁的绝热空间内部，并与上述封闭式压缩机一起构成制冷循环的蒸发器，作为用上述压缩单元压缩且用上述蒸发器蒸发的制冷剂使用异丁烷(R600a)，作为制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油。
本发明具有以下效果。
根据本发明，可以实现封闭式压缩机、制冷装置或冰箱的节能化、小型化、高效化，同时提高可靠性。


图1是表示本实施例的制冷循环的图。
图2是表示本实施例的冰箱的示意图。
图3是本实施例的封闭式压缩机的纵剖视图。
图4是表示活塞的内部构造的图。
图5是表示连杆的形状的图。
图6是防脱部件的立体图。
图7是表示活塞和连杆的装配状态的图。
图8是表示磨损发展的图表。
图9是表示磨损滑动试验结果的图表。
图10是表示制冷机油的烧蚀临界载荷的图。
图11是表示表面粗糙度和烧蚀临界载荷的关系的图。
图12是在法列克司试验中的接触点的载荷的概念图。
图中1-汽缸；2-连杆；2a-球体部；2a′-平面部；4-活塞；4a-活塞的内球面；4c-槽；7-曲轴；10-防脱部件；10a-第一弹性部；10b-第二弹性部；10c-支撑部；10d-旋转限制部；10d′-凸形部；10e-延伸部；100-封闭式压缩机；101-试验机；102-试验片；110-凝结器；111-制冷剂配管；115-干燥器；120-毛细管；130-蒸发器。
具体实施例方式
以下，使用

本发明的一实施方式。
图1是表示本发明的一实施方式的制冷装置的图，图2是表示本发明的一实施方式的冰箱的示意图。
如图1所示，制冷装置用制冷剂配管111串联连接以下部分而成将制冷剂高温高压地压缩的封闭式压缩机100；通过散热而凝结制冷剂的凝结器110；作为减压机构的毛细管120；以及通过使制冷剂蒸发而吸热，生成冷气的蒸发器130。图中的实线箭头表示制冷剂的流动方向，虚线箭头表示热移动。
制冷装置装入绝热箱体内，形成冰箱。如图2所示，串联连接封闭式压缩机100、凝结器110、毛细管120以及蒸发器130。蒸发器130配设在箱内，利用在制冷剂配管111内流动的制冷剂的状态变化冷却箱内。另外，在沿绝热箱体的外周配设的制冷剂配管111上也进行散热，作为抑制在冰箱的开口周围发生结露的部件。另外，用标记115表示的是干燥器。
图3是本发明的一实施方式的封闭式压缩机100的纵剖视图。本实施例的封闭式压缩机是使活塞4在汽缸1内往复运动而构成压缩单元的往复式压缩机，该汽缸1与设置于封闭容器内的轴承部1a及机架1b一体成型。在机架1b的下部作为电动单元具备构成电动机的定子5及转子6，在从曲轴7的旋转中心偏心的位置上设有曲柄销7a。
曲轴7贯通机架的轴承部1a并从机架1b的下部向上部延伸，设置成曲柄销7a位于机架1b的上方侧。曲轴7的下部直接与转子6连接，曲轴7利用电动机的动力旋转。曲柄销7a和活塞4之间用连杆2连接，成为通过曲柄销7a及连杆2活塞4往复运动的结构。
即，本实施例的封闭式压缩机以如下结构作为前提，即在封闭容器内容纳汽缸1、活塞4等压缩单元和电动机等电动单元，利用曲轴7传递来自电动单元的旋转力。关于连杆2和活塞4的连接构造将在后面叙述，活塞4在曲轴7侧开口，在该开口内具有内球面。
于是，向汽缸1内供给的制冷剂通过活塞4的往复运动而被压缩，被压缩的气体制冷剂输送到与气缸盖侧连通的排出管内。制冷剂经过凝结器、减压机构、蒸发器，再次返回压缩机内，形成具有这些各机构的制冷循环。
在封闭容器内积存有制冷机油(润滑油)，用依靠曲轴7的旋转运动的泵作用而引上来，并输送到压缩单元部。另外，该制冷装置使用丙烷(R290)或异丁烷(R600a)等烃系的制冷剂(HC制冷剂)。而作为用于冰箱的制冷剂优选异丁烷(R600a)。
接着使用图4说明活塞4。图4是表示本实施例的活塞4的图，图4(a)是活塞4的内侧构造的详细图，是从曲轴7侧看到活塞4的图，图4(b)是图4(a)的A-A剖视图，图4(c)是图4(a)的B-B剖视图。
如图3所示，在活塞4安装于封闭式压缩机内的状态下，图4(a)的上下方向与图3的封闭式压缩机的上下方向一致。而且，图4(a)的左右方向成为在图3中连接面前侧和里侧的水平方向。从而，图4(b)是表示从活塞4的上侧或下侧看到作为水平面的剖面的A-A剖面的状态的图，图4(c)是表示从活塞4的左侧或右侧看到作为铅垂方向的剖面的B-B剖面的状态的图。另外，在图4(b)中图中的下侧成为活塞4的里侧，在图4(c)中图中的右侧成为活塞4的里侧。
如后所述，活塞4的内球面4a是构成支撑设置于连杆2的前端部上的球体部的外球面的轴承构造的部件，在A-A剖面中成为以180°以上的角度包覆连杆2的外球面的形状。从而，连杆2的外球面被活塞4的内球面4a包覆支撑，连接连杆2和活塞4。另一方面，在B-B剖面中成为以180°以下的角度包覆连杆2的外球面的形状，成为在B-B剖面中滑动面积比A-A剖面还小的构造。
这样，由于形成在内球面4a的水平方向(A-A剖面)的圆弧的中心角比在铅垂方向(B-B剖面)的圆弧的中心角大的构造，因此成为在上下方向上滑动面积小的剖面的球铰构造。从而，润滑油容易通过，而且润滑油通过的路径自身也变短，润滑油容易在连接部流入及流出，能够降低由于滑动的磨损等。而且，由于确保了润滑油向滑动部内外的流入流出，因此能够抑制滑动部的异常发热。另外，由于在内球面4a的里侧具有凹部，因此可以进一步减小滑动面。
在封闭式压缩机运转的状态下，活塞4在内部和外部具有滑动部。即，是活塞4的外周和汽缸1的内周面之间的滑动和在与连杆2的连接部分的滑动。内球面4a是与连杆2之间的滑动部，若滑动面积变小，则有发生磨损的部分变小而接触表面压力变大的倾向。
如图4所示，在内球面4a的里侧具有凹部4a′，而且，上下方向的滑动面局部形成。若将从内球面4a的圆弧除去凹部4a′的部分作为滑动部，则在内球面4a的半径为r的场合，水平方向的滑动部的大小为r×θ41×2，对此在上下方向上是r×θ42×2(参照图4(b)、(c))。由于θ41＞θ42，因此在位于活塞4的内周部的里侧的内球面4a的上方或/及下方存在空间，在该空间内配设防脱部件10。
接着，使用图5说明与活塞4连接的连杆2。本实施例的连杆2是将与活塞4的内球面4a连接的球体部2a作为一端，另一端为与曲轴7连接的轴承部2b，并具有连接这些两端的杆部2c的构造，图5是具备该构造的连杆2的立体图。
如图所示，连杆2具备插入活塞4的内球面4a内的球体部2a；插入曲柄销7a的向心轴承部2b；以及连接球体部2a和向心轴承部2b的杆部2c，球体部2a的外球面成为球体的一部分被切削的构造。
这样，由于做成在球体部2a的一侧和另一侧具有平面部2a′的结构，所以即使连接活塞4和连杆2，润滑油通过的路径也短，而且由于润滑油容易流动，所以成为可以向滑动部分供给润滑油的构造。
连杆2和活塞4的连接利用设置于连杆2的球体部2a上的平面部2a′。如图4(b)所示，活塞4的内球面4a成为以180°以上的角度包覆连杆2的球体部2a的形状，在A-A剖面的内球面4a的开口尺寸L成为比球体部2a的外径还小的尺寸。另一方面，两个平面部2a′之间的尺寸设定为比内球面4a的开口尺寸L还小。该开口尺寸L的部分成为用于插入连杆2的球体部2a的间隙。
本实施例的平面部设为大致平行，在向内球面4a的开口内插入两平平面部2a′后，使连杆2和活塞4相对旋转而连接两者。
这样连接的连杆2和活塞4不存在如下情况，即若没有两者的相对滑动则由于内球面4a的开口尺寸比球体部2a的外径还小而脱落，另外，可以减小滑动部。
但是，若由于冲击等任何作用而使两者相对旋转，则连杆2和活塞4的连接被解除，所以在本实施例中为了防止连接脱离而具备防脱部件10。
使用图6及图7说明防脱部件10。图6是本实施例的防脱部件10的立体图，图7是表示装入防脱部件10而连接的活塞4和连杆2的状态的图。作为一个特征，防脱部件10成为兼有作为防止连杆2和活塞4的相对旋转的旋转限制部的作用的形状，固定在活塞4侧，并不是在连杆2侧。
如图6所示，本实施例的防脱部件(且旋转限制部件。以下相同)10具备第一弹性部10a；第二弹性部10b；连接这些两弹性部的支撑部10c；以及限制连杆2的相对旋转的旋转限制部10d。在这些构成中，第一弹性部10a及第二弹性部10b与活塞4的开口内部的内周部抵接，由弹力支撑防脱部件10。
旋转限制部10d是形成用于在连杆2和活塞4将要相对旋转的场合限制该相对的壁的部件，这些壁相对设置。在安装连杆2的状态下，设置于连杆2的球体部2a上的平面部2a′和各个旋转限制部10d相对配置。
旋转限制部10d具有大致平面的部分，而且，设置为使相对的两旋转限制部10d大致平行。即，在相对的两旋转限制部10d之间，分别相对配置各旋转限制部10d和连杆2侧的平面部。在平面部2a′和旋转限制部10d之间设有间隙，在通常的运转状态下两者不会使接触。
另外，具备从支撑部10c向外侧延伸的延伸部10e。延伸部10e的端部向与弹性部10a、10b相反的一侧弯曲而形成。
图7是表示安装该防脱部件10的状态的图，图7(a)是立体图，图7(b)是横剖视图。安装防脱部件10，则第一弹性部10a产生按压活塞4的内周部4b的力，通过摩擦力将防脱部件10固定在活塞4的开口内部。同样第二弹性部也与内周部4b抵接，使防脱部件10牢固地固定在活塞4的开口内部。
通过这样固定防脱部件10，可以成为即使活塞4在汽缸1内旋转而使连杆2和活塞4将要相对旋转，连杆2也不会到达从活塞4脱落的位置的结构。
另外，在将延伸部10e的端部插入到槽4c内的状态下，由于延伸部10e的弯曲形状及防脱部件10的脱落方向的关系，延伸部10e的前端部成为支撑，而能够抑制从活塞4的脱落。另一方面，在安装防脱部件10的场合，若延伸部10e的端部压入到槽4c的位置，则可以使两者简单地配合，安装性也良好。从而，即使是在防脱部件10从活塞4脱落的方向上作用力的时候，也能够抑制脱落，而防止活塞4和连杆2的连接脱离。
接着，说明用于向滑动部供给润滑油(制冷机油)的构造。如图7(b)所示，在连杆2上设有贯通孔2g。贯通孔2g从轴承部2b经过杆部2c贯通到球体部2a的端部。积存在封闭容器内的润滑油通过曲轴7旋转而被引上来，一部分从曲柄销7a的上方飞溅。飞溅的润滑油向汽缸1和活塞4之间的滑动部供给，另一部分通过贯通孔2g引入到活塞4和连杆2之间的滑动部。
如前所述，在内球面4a的里侧设有凹部4a′。该凹部4a′起暂时积存润滑油的作用，该润滑油是从贯通孔2g向滑动部供给的润滑油，或者从曲柄销7a飞溅而到达设置于球体部2a的上侧的平面部2a′，并从该上侧的平面部2a′向滑动部供给的润滑油。
另外，如上所述，与平面部2a′相对设置防脱部件10，但由于在平面部2a′和防脱部件10之间设有间隙，因此可以向滑动部供给经过上侧的平面部2a′的润滑油。
接着说明滑动部。由于封闭式压缩机的内部条件的苛刻化，产生了滑动部磨损的问题明显化，容易导致可靠性下降的问题。于是，综合结合实机调查的结果发现，原因在于接触表面压力的增大、润滑油的供给不足或者滑动部的发热。
特别明确了由于上述苛刻化的条件，有滑动部的接触应力变高的倾向。因此，为了探求连接部的最佳形状，对各种形状实施了实机的磨损滑动试验，结果可知若换算为赫兹应力，该值增高到超过10MPa的程度，则滑动部的磨损变得明显，进而容易导致装置整体的可靠性的下降。以下详细叙述这些见解。
在如本实施例的往复式压缩机中，作为主要的滑动部可例举连杆—活塞连接部、活塞—汽缸之间的滑动部、曲轴—连杆滑动部或者作为主轴的曲轴和轴承之间的滑动部。对如图3所示的封闭式压缩机实施磨损滑动试验，结果可知在这些各滑动部中，连杆—活塞连接部的磨损最明显。
对连杆—活塞连接部的磨损量变大的原因进行研究的结果表明连杆—活塞连接部与其他滑动部比较，滑动形式不同。而且可知，该滑动形式的不同由封闭式压缩机运转时的滑动部的运动而引起。
在这里，考虑在各滑动部的1个循环的滑动距离。(A)连杆—活塞连接部是根据连杆和活塞的相对运动而产生的滑动部。从活塞侧看，在球铰构造部分，连杆只往复旋转运动规定角度。(B)活塞—汽缸滑动部是由于活塞和汽缸的相对运动而产生的滑动部，并进行按照曲柄销的偏心量的距离的往复运动。(C)曲轴—连杆滑动部是根据曲轴(曲轴销)和连杆的相对运动而产生的滑动部，成为在连杆的向心轴承部一个周期旋转一周的运动。(D)主轴部的滑动部是根据电动单元的曲轴的旋转运动的滑动部，成为一个周期旋转一周的运动。
若对这些(A)～(D)的滑动部的运动形式进行分类，则(A)连杆—活塞连接部是低速往复运动，与此相对，(B)活塞—汽缸滑动部是高速往复运动，(C)曲轴—连杆滑动部及(D)主轴部的滑动部是高速旋转运动。而且，在成为低速往复运动的连杆—活塞连接部，有时也容易被施加制冷剂压缩时的载荷，容易成为临界润滑。与此相对，其他滑动部由于运动形式或负载的方向等关系而容易维持流体润滑。这些关系在表1中汇总。
另外，在这里所说的高速/低速是相对速度，在本实施例中，作为滑动速度最小的滑动部例举了连杆—活塞滑动部。另外，往复运动并不只是如活塞—汽缸滑动部那样圆筒面之间的滑动的直线型往复运动，而且还包括如连杆—活塞滑动部那样球面之间的滑动的旋转型往复运动，表示去路和归路共同的运动。
表1

若滑动形式成为临界润滑，则会担心金属面之间的接触，这时，磨损或发热变得明显。从而，需要连杆—活塞连接部的滑动形式成为临界润滑而不会产生明显损伤的情况的对策。因此，在本实施例的封闭式压缩机中，对低速往复运动的滑动部进行了进一步研究。
在本实施例的封闭式压缩机中，活塞4的内球面4a和连杆2的球体部2a相当于连杆—活塞连接部。如上所述，在内球面4a的里侧设有凹部4a′，连杆2的球体部2a一部分被切除而成为平面部2a′，所以实际上滑动的部分变小。具体地，在内球面4a的滑动部是图4(b)所示的θ41角度部分及图4(c)所示的θ42角度部分，在球体部2a的滑动部是除去平面部2a′的部分。
假设若在该连杆—活塞连接部的接触应力变高，则容易发生临界润滑，进行了赫兹应力的评价。
具有上述构造的连杆—活塞连接部的接触应力(赫兹应力)由接触部的曲率、接触部的载荷(N)、材料特性(杨氏模量E、泊松比v)来确定。即，若作为接触部的活塞4的内球面4a的曲率R、同样作为接触部的连杆2的球体部2a的曲率r、接触部的载荷P、活塞材料的杨氏模量ER、连杆材料的杨氏模量Er、活塞材料的泊松比vR、连杆材料的泊松比vr，则接触面半径a1可用如下公式表示。这时，赫兹应力pmax＝3P/(2πa12)。其中，凹面时的曲率作为负值进行计算。以下，称pmax为赫兹应力。
公式1a1=3P4(1-vR2ER+1-vr2Er)/(1R+1r)3]]>如上所述，在本实施例中，由于球体部2a的一部分被切除，再有在内球面4a的里侧设有凹部4a′，因此有滑动部的接触面减小相当于这部分的面积的倾向。另外，球体部2a和内球面4a近似于真球而进行评价，但若考虑加工上的误差或装配误差或者在实际运转状态下的旋转的偏心量等，则可以预料到在实机上的连杆—活塞连接部的接触应力(接触表面压力)在局部进一步变大。也就是说，可以设想在实机上的接触应力(接触表面压力)比从上述公式得到的理论接触应力还高。
对于可靠性下降的原因，进一步进行考察。如图3所示，活塞4和连杆2利用球铰机构连接。这时，活塞4的内球面4a的直径设定为比连杆2的球体部2a的直径还稍微大，在两者之间存在间隙。通过制冷机油在该间隙内形成油膜，在抑制磨损的同时，封闭式压缩机的稳定运转得以进行。
若内球面4a的直径和球体部2a的直径的差变小，则两者的接触接近“面接触”，所以赫兹应力减小。另一方面，由于间隙减小，所以制冷机油难以流入。另外，若考虑制造误差等，则难以将间隙做得比规定尺寸还小。
若内球面4a的直径和球体部2a的直径的差变大，则两者的接触接近“点接触”，所以赫兹应力增大。另外，通过计算，虽然从外表上看间隙变大，但是容易形成局部接触，不能对该接触部分充分供给制冷机油。
因此，将内球面4a和球体部2a的间隙定义为两者的半径之差，对于在将该定义的间隙设定为0.5μm～10μm时的赫兹应力和在该赫兹应力下的磨损滑动试验的可靠性评价的关系进行调查，得到表2。作为接触部的载荷，考虑局部接触，作为代表性的载荷设定为411N。另外，制冷机油使用了与异丁烷等HC制冷剂相溶性良好的矿物油。
表2

在结果中的记号分别表示如下意思。
◎良好○～△实用上没问题的水平×不可实用的水平从这些结果可知，若要将赫兹应力设定为10MPa以下，需要将间隙设定为1μm左右或其以下。即，为了抑制存在于封闭式压缩机内的滑动部的磨损而提高可靠性，采用抑制滑动部的赫兹应力为10MPa以下的构造比较有效。
但是，若是如一个制品这种单件生产制品，则可以为了减小间隙而进行研磨等，但是在以进行大量生产作为前提的场合，如上所述存在制造误差或装配误差等，而难以将间隙做得比规定尺寸还小。另外，在对作为滑动面的连杆2或活塞4进行水蒸汽处理或氮化处理的场合，必须要控制氮化膜等表面的膜厚，在制造上成本变得极高。因此，对增大接触表面压力的其他主要原因进行了研究。
作为其他增大接触表面压力的原因，认为由异物的混入、滑动部的形状引起的问题比较大。因此，关于在活塞—连杆连接部的滑动的问题，在采用用于确保润滑油供给路径的构造(凹部4a′、贯通孔2g、平面部2a′等)的同时，试图实现滑动部形状的最佳化。具体地，做成避免如凹部4a′周围的边缘等成为磨损的原因的部位与连杆2的球体部2a的接触的构造。另外，也可以在连杆2的球体部2a上设置用于使容易积存于凹部4a′内的异物漏到凹部的外侧的排出槽。
接着，对润滑油进行了研究。关于向滑动部的润滑油供给不足，研究了在确保润滑油供给构造(上述凹部4a′、贯通孔2g、平面部2a′等)同时避免发生起泡沫的内容(关于起泡沫在后面叙述)。另外，关于发热的问题，认为滑动部件材料或制冷机油的耐热性不足成为磨损进展的原因，从而对滑动部件材料的选择和制冷机油的特性进行了研究。作为制冷机油的特性，对法列克司烧蚀临界载荷(试验方法ASTM D3233)进行了评价。以下，只对烧蚀临界载荷的场合，表示根据该法列克司试验的载荷。
以下研究适于批量生产的封闭式压缩机的连杆—活塞连接部(球铰连接部)的赫兹应力。将圆筒状的活塞4的外径(直径)设定为26.2mm，这时，施加到活塞4的前端的压力负载的最大值达到大致1MPa，以及施加到球铰部上的载荷为大约400～500N。
当考虑批量生产性选择铁系材料的活塞材料和连杆材料时，根据强度或加工性的适应性，考虑使用(A)锻造的钢材(锻造材料)、(B)铸造的铸物(铸造材料)或者(C)烧结的烧结材料。烧结材料由于容易加工而也能够较大地抑制成本，但从磨损滑动特性的观点出发，(A)锻造材料最优，(C)烧结材料最差。从而认为，若使用烧结材料也能够确保磨损滑动的耐力，则第一可以实现低成本化，第二使用其他材料也能够抑制磨损。
本实施例的活塞4使用杨氏模量E为110GPa、泊松比v为0.23的铁系烧结材料(JIS规格SMF4040)，连杆2使用杨氏模量E为100GPa、泊松比v为0.21的铁系烧结材料(JIS规格SMF4020)。而且，将活塞4的内球面4a的内球直径设定为13mm，将间隙尺寸设定为3μm以上。即，赫兹应力为10MPa以上。
如表2所示，若赫兹应力(理论接触应力)比10MPa还高，则有容易发生由于磨损的可靠性下降的倾向。因此，关于产生超过10MPa的赫兹应力的封闭式压缩机，使用多种制冷机油实施了滑动部的滑动磨损试验。表3表示在制冷剂的排出压力为1.7MPa、4900rpm的条件下进行长期滑动磨损试验的场合，测量活塞和连杆之间的磨损量的结果。
表3

在制冷机油使用矿物油的场合，在排出压力为1.7MPa、转数为4900rpm的条件下发生较重的磨损，所以出现会担心可靠性的结果，在使用酯油(VG8、VG10)的场合，未确认到明显的磨损。
图8是表示在改变压力条件下实施试验时的磨损发展的图表。制冷剂的排出压力与滑动部的载荷有密切关系。这是因为若排出压力变大，则连杆2按压活塞4的力变大。从而，若排出压力变大，则在连杆—活塞连接部的接触应力变大。
如图8所示，在制冷机油使用矿物油的场合，随着时间产生磨损。在图中表示排出压力为1.7MPa、1.6MPa、1.39MPa时磨损量的时间推移，在减小排出压力的场合也只是缓慢产生磨损，没有特别发现变化的倾向。
另一方面，在作为制冷机油使用酯油时，倾向与矿物油的场合大不相同。已知虽然产生一些磨损，但逐渐变得缓慢，并处在一定磨损量的范围内。而且，对于将间隙设为5～10μm的各试验机，也得到相同的倾向。即得到以下结果在间隙为5μm以上、赫兹应力超过20MPa时，也能够抑制磨损。
图9是假想在使用石蜡系矿物油(VG10)和酯油时的临界润滑的磨损滑动试验结果，表示在对磨损试验机施加载荷使其滑动时的摩擦系数和润滑油的油温的关系。纵轴表示摩擦系数μ、油温(℃)以及载荷(kgf)，出于写法上的方便，将载荷的单位设为kgf。活塞材料及连杆材料与上述材料无特别变化，使用JIS规格SMF4040、JIS规格SMF4020的铁系烧结材料，使用利用水蒸汽处理形成四氧化三铁而封闭各个烧结粒子的粒子间的粒间间隙的材料或者复合施加该水蒸汽处理和气体碳氮共渗处理的材料。
在图中，比较矿物油和酯油，在矿物油的场合摩擦系数和油温的变动大，酯油时摩擦系数和油温稳定地发展。可以认为摩擦系数或油温的变动表示滑动面的表面状态的变化或摩擦发热的举动。
总之，在矿物油的例子中，表面状态变化大以至磨损的可能性高。而且，若滑动面的润滑性差，则导致油温的上升。若油温过度上升，则在性能上或可靠性上也不理想，因此需要避免这些。在酯油的例子中，虽然在负载载荷时存在若干不均匀，但摩擦系数、油温都处在大致一定的范围内。这表示滑动面被充分润滑。
对这些结果进行考察，得到如下结论。第一，可知认为是磨损的一个原因的滑动部的发热由制冷机油的润滑性、特别是烧蚀临界载荷与材料的耐热性不足一起引起。第二，可知对于制冷机油适合使用酯油，特别是为了保持容易发热的滑动部的润滑性，在酯油中尤其热稳定性优良的酯油比较有效。以这些结论为基础，关于优选的制冷机油可以说明以下内容。
作为适于本实施例的制冷装置的酯油，优选由多元醇和一元脂肪酸合成，且热稳定性优良的受阻类型(ヒンダ一ドタイプ)。这里所说的受阻类型的酯指的是在羟基的β碳上不具有氢原子的酯。在β碳上具有氢原子的醇的酯(非受阻)通过加热β碳上的氢原子和酯键的氧原子接近，形成六员环构造的中间体，所以在低能量下容易引起热分解。受阻酯在β碳上不具有氢原子而不能得到六员环构造，所以在低能量下不能热分解，在高温下引起游离基的热分解(稻叶惠一、平野二郎编著“新版脂肪酸化学第二版”；辛书房)。从而，在本实施例中使用了具有热稳定性优良的构造的受阻酯。
例如，作为多元醇有新戊二醇、三甲醇丙烷、季戊四醇。作为一元脂肪酸有戊酸、己酸、庚酸、辛酸、2-甲基丁酸、2-甲基戊酸、2-甲基己酸、2-乙基己酸、异辛酸、3，5，5-三甲基己酸等，单独使用这些或使用这些中的2种以上的混合脂肪酸。
特别是，作为制冷机油的基础油，优选使用从分子中至少具有两个酯键的用下述一般化学式(1)～(3)表示的脂肪酸的酯油的组中选择的至少一种。
化学式1


化学式2


化学式3


在式中，R1及R2表示如下内容。
R1H或碳个数为1～3的烷基R2碳个数为5～12的烷基代表性的化学合成一元脂肪酸和多元醇的酯显示如表4的动粘度或动粘度系数(40℃、cSt)。
表4

这些脂肪酸酯作为润滑油的基础油，通过适量混合而调制标准动粘度等级(VG40℃时的动粘度系数(cSt))。
例如，对于标准粘度VG5，将新戊二醇和庚酸的酯油的单独或者低粘度油的2乙基丁酸和新戊二醇的酯与其他高粘度酯油混合调制，另外，VG8、VG10、VG15、VG22、VG32基于同样的概念，将低粘度的新戊二醇酯油和高粘度的季戊四醇酯油适量混合，可以精确调制为所希望的粘度。
另外，也可以在酯油中添加抗氧化剂、氧捕获剂、消泡剂、金属惰性剂等。脂肪酸包括不饱和脂肪酸，但在使用不饱和脂肪酸的场合特别添加抗氧化剂是有效的。若制冷机油使用用不饱和脂肪酸的油，则提高润滑性，这时，可以实现滑动特性的提高。
从上述试验结果明确了制冷机油的耐热性对可靠性带来很大影响，因此对各制冷机油的烧蚀临界载荷进行了评价而用表5表示。
表5

根据该结果可以明确，受阻酯油(VG8、VG10)的烧蚀临界载荷与矿物油比较非常大，从滑动磨损试验结果可知，即使是赫兹应力超过10MPa的封闭式压缩机也可以实现可靠性的提高。
因此，在将受阻酯油(以下，简称为酯油)用于制冷机油的场合，为了进一步进行考察，在粘度等级为VG5、VG10、VG15、VG22、VG32的范围内将排出压力设为2.0MPa实施了高压试验。在这种苛刻的条件下滑动部也没有烧蚀，抑制了磨损的发生。另外，从使用烧蚀临界载荷不同的制冷机油的试验的结果可以确认，若使用烧蚀临界载荷超过3000N的制冷机油，则在滑动部的赫兹应力超过10MPa的环境下也能够维持高可靠性。对该3000N的技术意义，在后面再研究。
接着，对活塞4及连杆2的材质和烧蚀临界载荷进行了研究。图10是使用连杆试验片测量在作为活塞4使用通过水蒸汽处理进行封孔的铁系的烧结材料(JIS规格SMF4040)时制冷机油的烧蚀临界载荷的图表。作为制冷机油对石蜡系矿物油(VG10)和酯油进行了表示。
另外，作为连杆材料使用了施加水蒸气处理及气体碳氮共渗处理的铁系的烧结材料(JIS规格SMF4020)，使用了十点评价粗糙度Rz为0.1～0.2μm的材料。对连杆材料施加气体碳氮共渗处理的理由之一是为了提高硬度。即，活塞4和连杆2的滑动系统使连杆2相对静止的活塞运动，并通过该两者的相对运动产生滑动，但若两者的硬度接近则产生不良状况的情况多。因此，提高滑动系统的运动侧的连杆材料的硬度。
如图10所示可知，在结合实机的形状的情况下酯油的烧蚀临界载荷与矿物油比较也非常高，作为制冷机油的耐热性优良。实际上已确认，伴随压缩机的运转环境的苛刻化，向滑动部的载荷增大或者压缩机高速旋转，也能够充分发挥润滑性能。
图11是表示在作为润滑油使用酯油时连杆2的滑动面(球体部2a)的表面粗糙度和烧蚀临界载荷的关系的图表。具体地，是使用试验材料评价在十点平均粗糙度Rz为0.1～0.2μm、0.4～0.6μm、1.2～1.5μm时的烧蚀临界载荷的图表。如图11所示，即使在连杆的表面粗糙度上产生一些不均匀，也没看到烧蚀临界载荷的很大不同。
因此，滑动面的十点平均粗糙度Rz的值在试运转后为0.4～2.2μm的范围，实施了实机试验。具体地，封入180g制冷剂R600a，在排出压力为2.0MPa、转数为4900rpm的条件下进行运转，之后确认了滑动部的磨损。其结果，在任何表面粗糙度的情况下都没发现在活塞内球面4a及连杆球体部2a上产生大的磨损，得到良好结果。可以认为这是因为由于酯油具有向金属面的高吸附性，从而即使表面粗糙度有一些不同也能确保润滑性。这样可知，在试运转后的十点评价粗糙度Rz为0.1～2.2μm的情况下，可以得到磨损抑制效果。
另外，省略详细说明，在使用矿物油的场合，烧蚀临界载荷因表面粗糙度而变化较大。由此可以想定磨损特性因表面粗糙度而发生变化。即可知，通过使用酯油，至少在Rz为0.1～2.2μm的范围内可以减小表面粗糙度的对润滑性的影响。
从这些结果可知，即使有一些表面粗糙度的不均匀也能维持酯油的磨损抑制效果，以及根据烧蚀临界载荷的制冷机油的评价是有效的。
因此，基于试验结果，对滑动部的赫兹应力和表示制冷机油的耐热性的烧蚀临界载荷的关系进行了考察。从到目前为止的试验结果等得到如下结论，即在使用烧结材料的场合，若使用烧蚀临界载荷超过3000N的制冷机油，则也可以发挥充分的磨损抑制效果，从赫兹应力和烧蚀临界载荷的关系上进一步进行了考察。
图12是在法列克司试验中的接触点的载荷的概念图。用载荷P压紧被试验机101夹住的试验片102，则试验机101和试验片102在4个点上接触。从而，在这些接触点上被施加与载荷P相同方向的P/4的载荷。在图12中，作为代表接触点，以左上的接触点为例进行说明，若用载荷P表述垂直方向的载荷Pf，则为P/8。从而，在使用烧蚀临界载荷为3000N的酯油的场合，接触点相当于被施加大约530N的负载的状态。
从该研究可以导出以下见解。如上所述，在通常的使用状态下施加在球铰部的载荷为大约400～500N。从而，从磨损试验结果得到的“若使用超过3000N的烧蚀临界载荷的酯油，则可以得到充分的磨损抑制效果”的结论，可以利用以下事实进行说明。
·利用润滑油能够确保流体润滑的载荷(＝大约530N)比实际施加在球铰部的载荷(大约400～500N)大。
·由于矿物油能够维持流体润滑的水平的烧蚀临界载荷比酯油小，从而产生磨损。
换言之，通过使用将烧蚀临界载荷换算为应力的值比作为进行容易成为临界润滑的低速往复运动的滑动部(例如，连杆2和活塞4的滑动部)的接触应力而换算的赫兹应力还大的制冷机油，能够抑制产生过度的磨损。
这些是在使用铁系的烧结材料时的评价。从而，在使用锻造材料和铸造材料的场合，即使是相同形状物理性能也不同，磨损滑动特性也改变。但是，如上所述，若鉴于烧结材料也能够抑制产生磨损，则很明显锻造材料或铸造材料也当然能够抑制磨损。事实上确认，在使用试验片的试验水平上，即使是其他材料也表现出对磨损很高的耐磨性。
另外，为了提高烧蚀临界载荷，除了使用酯油以外，也考虑使用添加剂的方法。例如，通过在矿物油中添加磷系的高压润滑油添加剂的磷酸酯(TCP)等，可以提高烧蚀临界载荷，能够提高对滑动的耐热性。另外，聚二醇(PAG)通过使用同样的添加剂，烧蚀临界载荷比酯油还高，耐热性优良。
但是，酯油在分子构造中具备酯键，具有对金属表面的吸附作用，与此相对，在使用添加剂的场合，若继续使用制冷装置，则添加剂渐渐被消耗掉。从而，不能避免由于长期使用带来的可靠性下降。另外，PAG具有润滑性差的缺点。可以说在确保长期可靠性方面哪一个都差，从而优选使用酯油。实际上，如图8所示，运转时间超过1000小时也看不到润滑性能的下降，实现了稳定的运转。
接着，对制冷机油的起泡进行了研究。作为在封闭容器内的起泡，除了由于漰沸的起泡之外，可例举由于搅拌作用的起泡。若制冷机油起泡，则对滑动部的润滑油的供给不充分，因此需要避免。特别是在润滑油容易起泡的场合，或者难以从起泡的状态恢复的场合，会难以确保向滑动部供给油。
因此，根据起泡试验(JIS K2518)的结果，关于对封闭式压缩机或制冷装置的润滑性带来的影响进行了评价及确认。作为制冷机油使用在JIS K2518试验中的起泡性为50mL以下(24℃、93.5℃、93.5℃～24℃)、泡沫稳定性为10mL以下(24℃、93.5℃、93.5℃～24℃)的酯油，结果没有看到对封闭式压缩机及制冷装置的可靠性有较大影响。
通过使用酯油，比矿物油还明显地抑制了漰沸。作为该理由可例举与制冷剂的相溶性的不同。即，酯油与HC制冷剂的相溶性优良，但不如矿物油那样溶解。从而，能够抑制在压缩机起动时的漰沸，防止发生异常噪音。另外，由于与矿物油比较，向制冷剂的溶入少，所以可以保持在相溶状态下的实际粘度，能够有助于可靠性的提高。实际上已确认，通过使用制冷机油的粘度在40℃下动粘度系数为5～32cSt的酯油，能够确保可靠性，并且最好在使用5～15cSt酯油时还能够实现制冷装置的高效化。
具体地，在如图1所示的制冷装置中连接使用如上说明的制冷剂及制冷机油的封闭式压缩机，在酯油的粘度不到5cSt时，可以确认发生若干磨损，但通过使用5cSt以上的酯油，不会产生特别的问题。另外确认，在封闭容器内为低压的所谓低压膜腔(低压チヤンバ)式压缩机中，通过将酯油的粘度设定为15cSt以下，磨损处在作为制冷装置的效率没问题的范围内。
这样在酯油的粘度为5～15cSt的低粘度下也能够确保可靠性和高效化，作为其理由可认为有以下几点。由于酯油与金属表面的吸附性优良，所以即使是5cSt左右的低粘度也发挥滑动部的磨损抑制效果。若在滑动部上介有粘度高的润滑油，则成为滑动的阻力而有运转效率下降的倾向，在粘度低的场合阻力小，从而可以提高效率。根据这些研究，通过使用在40℃下的动粘度系数为5～15cSt的酯油，可以在减小滑动阻力的同时，抑制磨损，结果可以同时实现可靠性确保和高效化。
同样，根据这些研究的结果，由于作为酯油自身所具有的特性具备与金属表面的高吸附性，因此在使用与矿物油混合的制冷机油的场合，也能够得到同样的作用效果。
接着叙述制冷剂的封入量。在本实施例中使用的HC制冷剂是可燃性的，从而要求减少封入制冷装置内的量。若制冷机油使用酯油，则减少制冷剂封入量而对提高制冷装置的安全性也有效。其理由如下。
在使用异丁烷等HC制冷剂的场合，酯油相比矿物油，溶解性下降。根据该溶解性的不同，如上所述，不仅具有起泡抑制效果，而且对制冷剂封入量的减少也有效。因为若是封入相同量的制冷剂时，作用于制冷循环的实际制冷剂增加相当于不溶解于制冷机油中的部分。即，若将制冷机油从矿物油变更为酯油，则可以减少用于发挥作为制冷装置所需的能力的制冷剂的封入量。从而，抑制可燃性制冷剂的封入量，可以提供安全性高的制冷装置。
另外也确认，关于COP(制冷系数)也处于与使用矿物油时比较毫不逊色的水平。即，使用酯油不会导致效率下降，实现了相同程度或其以上的效率。另外，在转数可变的所谓能力可变型封闭式压缩机中，有由于运转转数的变化、即高旋转化或低旋转化引起的封闭容器内的温度变化较大的倾向，但通过使用在范围宽的温度带内可维持稳定的润滑性能的受阻酯油，在各转数区域内可以实现高效运转。
在以上所示的例中，说明了使用通过球铰机构连接的往复式压缩机的场合，但并不特别局限于此。在使用所谓止转棒轭式或活塞销方式的往复运动压缩机的场合，也可适用于滑动部(特别是低速往复运动的滑动部)的接触应力高的场合。
权利要求
1.一种封闭式压缩机，其构造为在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，上述连杆和上述活塞的连接部进行滑动，其特征在于，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油。
2.一种封闭式压缩机，在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，用上述电动单元的动力驱动上述压缩单元，在上述电动单元和上述压缩单元之间具备相对运动为低速往复运动的滑动部，其特征在于，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用脂肪酸酯油，该脂肪酸酯油的法列克司试验的烧蚀临界载荷换算为应力的值比作为成为上述低速往复运动的滑动部的接触应力而换算的赫兹应力还大。
3.一种封闭式压缩机，其构造为在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，上述连杆和上述活塞的连接部进行滑动，其特征在于，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用脂肪酸酯油，该脂肪酸酯油的法列克司试验的烧蚀临界载荷换算为应力的值比作为上述连接部的接触应力而换算的赫兹应力还大。
4.根据权利要求3所述的封闭式压缩机，其特征在于，上述连接部的接触表面压力为10MPa以上，具备可以向上述连接部供给制冷机油的构造。
5.根据权利要求3所述的封闭式压缩机，其特征在于，使用法列克司试验的烧蚀临界载荷为3000N以上的制冷机油。
6.根据权利要求4所述的封闭式压缩机，其特征在于，使用法列克司试验的烧蚀临界载荷为3000N以上的制冷机油。
7.根据权利要求1～6中任何一项所述的封闭式压缩机，其特征在于，以40℃时的动粘度系数表示，上述制冷机油的粘度为5～15cSt。
8.根据权利要求1～6中任何一项所述的封闭式压缩机，其特征在于，作为制冷机油使用起泡性为50mL以下、泡沫稳定性为10mL以下的脂肪酸酯油。
9.根据权利要求7所述的封闭式压缩机，其特征在于，作为制冷机油使用起泡性为50mL以下、泡沫稳定性为10mL以下的脂肪酸酯油。
10.根据权利要求1～6中任何一项所述的封闭式压缩机，其特征在于，上述脂肪酸酯油如以下通式(1)～(3)(式中，R1表示氢或碳个数为1～3的烷基，R2表示碳个数为5～12的烷基)所示，化学式1
化学式2
化学式3
11.根据权利要求10所述的封闭式压缩机，其特征在于，作为上述脂肪酸酯油包含由不饱和脂肪酸构成的脂肪酸酯油，并添加有抗氧化剂。
12.根据权利要求1、3、4、5或6中任何一项所述的封闭式压缩机，其特征在于，上述活塞和上述连杆的连接部利用球铰方式连接上述活塞的内部的内球面和上述连杆的球体部，在上述连杆上设有从上述曲轴的偏心部连通到上述连接部而向上述连接部供给制冷机油的贯通孔，向上述活塞的内球面和上述连杆的球体部的接触面供给制冷机油。
13.根据权利要求10所述的封闭式压缩机，其特征在于，上述活塞和上述连杆的连接部利用球铰方式连接上述活塞的内部的内球面和上述连杆的球体部，在上述连杆上设有从上述曲轴的偏心部连通到上述连接部而向上述连接部供给制冷机油的贯通孔，向上述活塞的内球面和上述连杆的球体部的接触面供给制冷机油。
14.根据权利要求10所述的封闭式压缩机，其特征在于，上述活塞及上述连杆使用通过水蒸汽处理形成四氧化三铁而封孔的铁系烧结材料、或者实施了水蒸汽处理与气体碳氮共渗处理的复合处理的铁系烧结材料。
15.根据权利要求14所述的封闭式压缩机，其特征在于，在上述活塞和上述连杆的连接部处的上述连杆的滑动面的十点平均粗糙度Rz为0.1μm～2.2μm。
16.根据权利要求15所述的封闭式压缩机，其特征在于，在上述活塞和上述连杆的连接部处的两者的间隙尺寸为3μm～10μm。
17.一种制冷装置，在封闭式压缩机上直接连接凝结器、减压机构以及蒸发器，该封闭式压缩机在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，在上述压缩单元内具有滑动部，其特征在于，用上述压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油。
18.一种冰箱，其特征在于，具备封闭式压缩机，其在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，在上述压缩单元内具有滑动部；以及蒸发器，其配设在隔开上述封闭式压缩机和绝热壁的绝热空间内部，并与上述封闭式压缩机一起构成制冷循环，作为用上述压缩单元压缩且用上述蒸发器蒸发的制冷剂使用异丁烷(R600a)，作为制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油。
全文摘要
本发明提供一种封闭式压缩机及制冷装置以及冰箱，实现使用烃系的制冷剂的制冷装置等的节能、小型化、高效化，同时提高可靠性。该封闭式压缩机的制冷装置在使用在封闭容器内容纳压缩单元及电动单元，并利用连杆连接用上述电动单元驱动的曲轴和活塞，用压缩单元压缩的制冷剂使用异丁烷(R600a)，并且制冷机油使用分子中具有酯键的脂肪酸酯油，从而提高滑动部的润滑性，同时实现高效化和可靠性提高。
文档编号F04B39/02GK101042125SQ20071000820
公开日2007年9月26日 申请日期2007年1月25日 优先权日2006年3月20日
发明者佐藤真一, 石山明彦, 绀野元, 长尾智大, 别役健二 申请人:日立空调·家用电器株式会社