制冷空调用压缩机和制冷空调装置的制作方法

文档序号:11445823阅读:321来源:国知局
制冷空调用压缩机和制冷空调装置的制造方法

本发明涉及制冷空调用压缩机和制冷空调装置。



背景技术:

在制冷空调装置领域,从地球环保的观点出发,正在寻求环境负荷更小且高效率的替代制冷剂。尤其是对于长久以来使用的cfc(氯氟碳化合物,chlorofluorocarbons)、hcfc(氢氯氟碳化合物,hydrochlorofluorocarbons)而言,为了防止臭氧层破坏、地球变暖,正迅速进行向hfc(氢氟碳化合物hydrofluorocarbons)的转换。作为替代制冷剂的性能,除了需要环境负荷小以外,还需要能源效率高、毒性弱、可燃性低等。

气候变化框架公约第3次缔约方会议(cop3)以后,房间空调、柜式空调等中使用r410a,此外,汽车空调中多使用hfc134a(1,1,1,2-四氟乙烷)。r410a是hfc32(二氟甲烷)50质量%与hfc125(五氟乙烷)50质量%的混合制冷剂,地球变暖系数(gwp:globalwarmingpotential)被认为是2088。此外,hfc134a的gwp被认为是1430。

然而,在eu(欧盟),2011年以后禁止搭载使用了gwp超过150的制冷剂的汽车空调等,产生了管制进一步扩大的可能性。因此,近年来,代替r410a等的新的替代制冷剂的研究正在加速。作为替代制冷剂的候选,可列举hfc32(二氟甲烷)、hfo1234yf(2,3,3,3-四氟-1-丙烯)、hfo1234ze(反式1,3,3,3-四氟丙烯)等单独制冷剂、由它们混合组成的混合制冷剂。

制冷空调装置所具备的压缩机中使用制冷机油。制冷机油在压缩机的内部发挥滑动部的润滑、电动机的冷却、制冷剂的密封等各种作用。然而,如果制冷机油与制冷剂的相溶性低,则制冷机油与制冷剂无法充分混和,制冷机油相与制冷剂相会分离。而且,与制冷机油分离的制冷剂局部妨碍制冷机油与滑动部的接触。其结果是,无法通过制冷机油进行适当的润滑,产生损害压缩机的耐久性的担忧。

此外,制冷机油的一部分在压缩机的内部气化或飞沫化,与制冷剂一起来到压缩机的外部,在制冷循环中循环。如果制冷机油与制冷剂的相溶性低,则制冷机油会在配管类等的内部聚集,在制冷循环中滞留。而且,回到压缩机的制冷机油量减少,压缩机的功能会因制冷机油量减少而降低。此外,在制冷循环中滞留的制冷机油会妨碍制冷剂的循环、热交换。其结果是,导致制冷空调装置的cop(性能系数,coefficientofperformance)等效率降低。因此,在向替代制冷剂转换时,与制冷剂并用的制冷机油也需要转换为适当的种类。

以往,作为适合与hfc32(二氟甲烷)并用的制冷机油,已知有以多元醇酯为基油的制冷机油。专利文献1中记载了以酯基质的油作为润滑油的方案,所述酯基质的油包含:选自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷和新戊二醇中的至少1种新戊基多元醇,与选自线状和支链脂肪族羧酸类中的至少1种脂肪族羧酸或者该酸的1种或多种的被酯化性衍生物的反应生成物。

制冷空调装置的环境性能可以通用采用如二氟甲烷那样gwp低的替代制冷剂来提高。另外,gwp低的替代制冷剂一般具有潜热高的倾向,因此如果采用二氟甲烷作为替代制冷剂,则能够减少需要封入于制冷空调装置中的制冷剂量。而且,通过减少制冷剂量,还能够实现设置于制冷空调装置中的配管类的细径化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特表平08-502769号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

然而,以往的以多元醇酯为基油的制冷机油并没有兼顾与二氟甲烷的良好相溶性和适当的高粘性。以往的多元醇酯一般存在粘度过低的倾向。因此,如果处于在多元醇酯中进一步混合了二氟甲烷的状态,则制冷机油的粘度几乎不会达到通常所要求的水平。即,就以往的以多元醇酯为基油的制冷机油而言,在压缩机内部无法充分发挥滑动部的润滑等功能。

作为提高多元醇酯那样的高分子的粘度的方法,有利用高分子的高级化的方法。然而,以往的多元醇酯并不具备与二氟甲烷的良好的相溶性。因此,如果如专利文献1中记载的那样,在酯化时使用庚酸等进行高级化,则多元醇酯的非极性度过度增强,存在大幅损害与二氟甲烷的相溶性的担忧。此外,伴随分子量的增大,制冷机油的放热性也会降低。因此,造成压缩机的功能降低、制冷空调装置的效率降低的可能性高。

此外,专利文献1中记载的反应生成物是各种分子结构的化合物混合存在的,并不是适合于表现与二氟甲烷的良好相溶性、高粘度的分子结构。因此,不适合将制冷空调装置的效率保持于充分的水平。

因此,本发明的目的在于,提供能够兼顾良好的环境性能和良好的效率的制冷空调用压缩机和制冷空调装置。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题,本发明涉及的制冷空调用压缩机的特征在于,封入有含有多元醇酯而成的制冷机油、以及含有二氟甲烷的制冷剂,所述多元醇酯含有下述通式(1)所表示的结构单元,其中,在式中,r1和r2各自独立地表示直链状或支链状的烷基,n表示2以上的整数,上述多元醇酯仅包含环状多元醇酯和交联多元醇酯中的任一方或包含这双方,所述环状多元醇酯是具有上述结构单元的分子链环状聚合而成,所述交联多元醇酯是具有上述结构单元的分子链彼此介由聚合于上述结构单元的被交联结构单元相互交联而成,且上述结构单元中的n为3以上。

此外,本发明涉及的制冷空调装置的特征在于,具备上述制冷空调用压缩机。

发明的效果

根据本发明,可以提供能够兼顾良好的环境性能和良好的效率的制冷空调用压缩机和制冷空调装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式涉及的空调机(制冷空调装置)的构成的示意图。

图2是本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机的纵截面图。

图3是说明在本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机中封入的制冷机油与制冷剂的易相溶性的概念图。

图4是说明在本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机中封入的制冷机油的高粘性表现原理的概念图。

具体实施方式

以下,对本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机和制冷空调装置进行详细说明。其中,在以下的说明中,作为具备制冷空调用压缩机的制冷空调装置的一例,以空调机为例进行说明。此外,对于各图中共同的构成赋予同一符号,省略重复的说明。

<空调机>

图1是表示本发明的一个实施方式涉及的空调机(制冷空调装置)的构成的示意图。

如图1所示,本实施方式涉及的空调机100具有室外机1和室内机3。室外机1具备压缩机(制冷空调用压缩机)5、四通阀10、膨胀阀6、室外热交换器2以及螺旋桨式风扇9。另一方面,室内机3具备室内热交换器4和贯流风扇8。

室外机1与室内机3之间通过配管7连接。配管7形成循环流路,使制冷剂在室外机1和室内机3之间循环。配管7上分别连接有四通阀10、压缩机5、室外热交换器2、膨胀阀6、室内热交换器4。制冷剂能够以下述方式进行循环:按顺序分别流过四通阀10、室外热交换器2、膨胀阀6、室内热交换器4、压缩机5,再次回到四通阀10。此外,通过四通阀10的切换,制冷剂能够以下述方式进行循环:按顺序流过四通阀10、压缩机5、室内热交换器4、膨胀阀6、室外热交换器2,再次回到四通阀10。

图1所示的空调机100采取的是能够通过四通阀10来切换制冷运行和制热运行的热泵式形态。图1中,以实线箭头表示制冷运行中的制冷剂的循环方向。此外,以虚线箭头表示制热运行中的制冷剂的循环方向。

制冷运行中,室外热交换器2作为冷凝器发挥功能,室内热交换器4作为蒸发器发挥功能。由压缩机5压缩而成为高温高压的气体制冷剂经过四通阀10被供应至室外热交换器2。然后,制冷剂在室外热交换器2中与外气进行热交换。通过热交换,外气夺取热量,而高温高压的气体制冷剂成为低温高压的液体制冷剂。在此期间,螺旋桨式风扇9吸入或排出外气,促进热交换。

接下来,制冷剂通过膨胀阀6而成为低温低压的气体制冷剂和液体制冷剂的两相状态后,被供应至室内热交换器4。然后,制冷剂在室内热交换器4中与内气进行热交换。通过热交换,低温低压的制冷剂气化,从内气夺取热量。在此期间,贯流风扇8将冷却后的内气送入室内。之后,制冷剂再次由压缩机5压缩,进行热泵循环(制冷循环)。

另一方面,制热运行中,室内热交换器4作为冷凝器发挥功能,室外热交换器2作为蒸发器发挥功能。由压缩机5压缩而成为高温高压的气体制冷剂经过四通阀10被供应给室内热交换器4。然后,制冷剂在室内热交换器4中与内气进行热交换。通过热交换,内气夺取热量,而高温高压的气体制冷剂成为高压的液体制冷剂。在此期间,贯流风扇8将加热后的内气送入室内。

接下来,制冷剂通过膨胀阀6而成为低温低压的气体制冷剂和液体制冷剂的两相状态后,被供应给室外热交换器2。然后,制冷剂在室外热交换器2中与外气进行热交换。通过热交换,低温低压的制冷剂气化,从外气夺取热量。在此期间,螺旋桨式风扇9吸入或排出外气,促进热交换。之后,制冷剂再次由压缩机5压缩,进行热泵循环。

空调机100的配管7中封入有含有二氟甲烷的制冷剂。作为制冷剂,可封入由二氟甲烷构成的单独制冷剂、以及含有二氟甲烷与其他制冷剂的混合制冷剂中的任一种。作为混合制冷剂,优选为含有50质量%以上的二氟甲烷的制冷剂,更优选为含有70质量%以上的二氟甲烷的制冷剂,进一步优选为含有90质量%以上的二氟甲烷的制冷剂。

混合制冷剂可以设为例如含有反式1,3,3,3-四氟丙烯(hfo1234ze)、丙烯(r1270)、丙烷(r290)、五氟乙烷(r125)、1,1,1,2-四氟乙烷(r134a)、氟代乙烷(r161)、1,1-二氟乙烷(r152a)等作为其他制冷剂的混合组成。

<压缩机>

图2是本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机的纵截面图。

如图2所示,本实施方式涉及的制冷空调用压缩机(压缩机)5具备:由旋转涡旋盘11、固定涡旋盘12构成的压缩机构部、电动机13、以及密闭容器14。该压缩机5采用的是涡旋方式的密闭型压缩机。电动机13驱动压缩机构部,压缩机构部将制冷剂压缩。密闭容器14容纳该压缩机构部、电动机13。

在密闭容器14内的上部侧配置有压缩机构部。详细而言,压缩机构部由旋转涡旋盘11、固定涡旋盘12、框架17、欧丹环(オルダムリング)21等构成。此外,在密闭容器14内的下部侧配置有贮留制冷机油的液池15。在夹在压缩机构部与液池15之间的中间部配置有电动机13。

固定涡旋盘12由端板12b以及架设于端板12b上的漩涡状的涡齿(lap)12a构成。固定涡旋盘12通过螺栓16固定在接合于密闭容器14内面的框架17上。在固定涡旋盘12的端板12b的中央,以贯通的方式设置有喷出口12c。此外,在固定涡旋盘12的涡齿12a的侧面设置有吸入口12d。

旋转涡旋盘11由端板11b以及立设于端板11b上的螺旋状的涡齿11a构成。旋转涡旋盘11的涡齿11a与固定涡旋盘12的涡齿12a以相互啮合的方式设置。通过涡齿11a、12a彼此相互啮合而形成压缩室20。在旋转涡旋盘11的端板11b的背面中央固定有旋转轴承11c。旋转涡旋盘11通过由旋转轴承11c支承的曲轴18,以能够旋转运动的方式支撑在固定涡旋盘12与框架17之间。

欧丹环21设置在旋转涡旋盘11和框架17之间。欧丹环21上部侧所具有的键与在旋转涡旋盘11的端板11b背面设置的键槽咬合。另一方面,下部侧所具有的键与设置于框架17的键槽咬合。进行旋转运动的旋转涡旋盘11通过欧丹环21来防止自转运动。

电动机13在转子的中央具备曲轴18。在压缩机5的上部侧,曲轴18由主轴承17a以能够回旋的方式支撑。另一方面,在压缩机5的下部侧,由下轴承19以能够回旋的方式支撑。在曲轴18的上端设置有从曲轴18的主轴偏心的曲柄,曲柄由旋转轴承11c支承。另一方面,在曲轴18的下端的下方连接有吸引管15a。吸引管15a的一端插入油池15内。

曲轴18具有以贯通轴向的方式设置的供油通道18a。供油通道18a分别在被旋转轴承11c支承的高度、被主轴承17a支承的高度和被下轴承19支承的高度分支。这些分支向着曲轴18的侧面贯通,形成从油池15至旋转轴承11c、主轴承17a或下轴承19的滑动部为止的制冷机油的流路。

在压缩机5的上部设置有吸入管14a。吸入管14a连通于构成制冷循环的配管7(参照图1)与通往压缩室20的吸入口12d之间。此外,在压缩机5的侧部设置有喷出管14b。喷出管14b连通于构成制冷循环的配管7(参照图1)与框架17的下方空间之间。

电动机13在压缩机5中工作时,旋转涡旋盘11以相对于固定涡旋盘12偏心的轨道进行旋转运动。被涡齿11a、12a所夹而气密化的压缩室20通过该旋转运动而渐渐从涡齿11a、12a的圆周方向外侧向中心侧移动。伴随其移动,压缩室20的容积渐渐缩小,从而进行制冷剂的压缩。

即,通过电动机13的运行,从吸入管14a吸入在构成制冷循环的配管7(参照图1)内通流的制冷剂,将所述制冷剂通过吸入口12d输送至压缩室20并进行压缩。然后,经压缩的制冷剂通过喷出口12c到达喷出压力室14c。之后,其通过设置于框架17的连通孔并从喷出管14b被取出,再次在配管7内循环。

伴随制冷剂的压缩,贮留于油池15内的制冷机油由于压力差等而被吸引管15a吸上来。接下来,制冷机油通过供油通道18a被供应给旋转轴承11c、主轴承17a、下轴承19、压缩机构部等的滑动部。而且,对滑动部的润滑、电动机13的冷却、制冷剂的密封等做出贡献。此外,制冷机油的一部分伴随压缩机5的运行而气化或飞沫化,与制冷剂一起在配管7中通流后,再次回到压缩机5。

<制冷机油>

制冷机油含有具有下述通式(1)[其中,在式中,r1和r2各自独立地表示直链状或支链状的烷基,n表示2以上的整数。]所表示的结构单元的多元醇酯。具有通式(1)所表示的结构单元的多元醇酯构成为仅包含环状多元醇酯和交联多元醇酯中的任一方或包含这双方。

[化1]

通式(1)所表示的聚[2,2-二(烷酰氧基甲基)氧三亚甲基]结构单元的重复数(n)至少为2以上。这样的结构单元构成多元醇酯的分子链(主链)的至少一部分。而且,对于主链,结合有烷酰氧基甲基的侧链、即r1和r2所表示的具有烷基和羰基的侧链。这里,对含有具有这样的侧链的多元醇酯的制冷机油的作用效果进行说明。

图3是说明在本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机中封入的制冷机油与制冷剂的易相溶性的概念图。

制冷剂的二氟甲烷(hfc32)是强极性分子。如图3所示,二氟甲烷的氢原子带正电性(+),氟原子带负电性(-),另一方面,具有通式(1)所表示的结构单元的多元醇酯具有羰基和烷基。

如果制冷机油与制冷剂的二氟甲烷混合,则如图3所示,多元醇酯的分子链200能够介由带负电性(-)的羰基的氧原子配位于二氟甲烷的氢原子侧。此外,多元醇酯的分子链300、400能够介由带正电性(+)的烷基的氢原子配位于二氟甲烷的氟原子侧。其中,分子链300的烷基为直链状,分子链400的烷基为支链状,但并不一定限于这样的组合。此外,这些烷基和羰基可以存在于同一分子链中和不同分子链中的任一种。

如图3中以阴影表示的那样,分子链200的羰基的氧原子与二氟甲烷的氢原子之间、以及分子链300、400的烷基的氢原子与二氟甲烷的氟原子之间,形成了较强的偶极相互作用。这样的强偶极相互作用使多元醇酯对于二氟甲烷的配位在能量上稳定。根据这样的作用机制,具有通式(1)所表示的结构单元的多元醇酯对于二氟甲烷显示良好的相溶性。

图4是说明在本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机中封入的制冷机油的高粘性表现原理的概念图。

如图4所示,具有通式(1)所表示的结构单元的多元醇酯具有在主链中的一个碳原子500上结合有两条侧链的重复结构单元。此外,该结构单元的重复数为2以上,在碳原子500上结合的侧链在聚合方向上重复排列。而且,如图4所示,侧链的羰基的氧原子501带负电性(-)。此外,构成主链的氧原子也处于负电性(-)较强的状态。

多元醇酯的侧链由于这样的氧原子彼此的电斥力,空间配置(构象)受到制约。具体而言,在主链中的一个碳原子500上结合的两条侧链的羰基彼此之间、侧链的羰基与主链的氧原子之间产生斥力。此外,在聚合方向上重复排列的侧链的羰基彼此之间也产生斥力。其结果是,多元醇酯的侧链在从主链立起的方向上取向。而且,多元醇酯的分子能够形成图4中以阴影表示那样的二维扩展的平面结构。

多元醇酯通过形成这样的平面结构,分子彼此能够更强地相互作用。此外,通过侧链进行取向,从而多元醇酯的主链(分子链)容易采取伸长的立体结构。因此,多元醇酯的分子彼此的强相互作用会在分子链的整个聚合方向上形成。通过这样的作用机制,具有通式(1)所表示的结构单元的多元醇酯显示出良好的高粘度。

此外,这样的作用机制所带来的高粘度化是不用使多元醇酯高级化就能够实现的。因此,不会因高级化而损害与二氟甲烷的相溶性,并能够使制冷机油为适当的高粘度。此外,用于无需通过高级化使多元醇酯的热容量增大,因而难以损害制冷机油的放热性。因此,适合于使制冷空调装置的效率为高水平。

具有通式(1)所表示的结构单元的多元醇酯除了具有这样的侧链的特征以外,进一步,主链本身也具有结构上的特征。该多元醇酯仅包含环状多元醇酯和交联多元醇酯中的任一方或包含这双方,具有通式(1)所表示的结构单元的分子链(主链)具有预定的高级分子结构。

环状多元醇酯具有环状结构,该环状结构是具有通式(1)所表示的结构单元的分子链环状聚合而成。通过主链进行环状聚合,从而环状多元醇酯的环化了的分子链可以采取在二轴方向上平面扩展的立体结构。因此,环状多元醇酯如果在液相中受到外力,则分子彼此能够相互地在同轴方向上取向。

其中,环状多元醇酯所具有的环状结构可以在环状多元醇酯的分子内存在一个,也可以存在多个。即,环状多元醇酯可以是一条分子链的两个末端进行环化的单环式,也可以是具有多个独立的环状结构、或具有单环由分子链交联而成的环状结构的多环式。

另一方面,交联多元醇酯具有交联结构,该交联结构是具有通式(1)所表示的结构单元的分子链彼此介由聚合于该结构单元的被交联结构单元相互交联而成。通过分子链彼此相互交联,从而交联多元醇酯的各分子链可以采取在二轴方向上平面扩展的立体结构。因此,交联多元醇酯如果在液相中受到外力,则分子彼此能够相互地在同轴方向上取向。

其中,交联多元醇酯所具有的被交联结构单元,与通式(1)所表示的结构单元一起构成多元醇酯的分子链(主链)的至少一部分。被交联结构单元,与通式(1)所表示的结构单元同样地具有氧三亚甲基结构的主链。通过在多条多元醇酯的分子链各自具有的被交联结构单元上结合其他多官能团,从而各分子链彼此交联。作为多官能团,只要是与通式(1)所表示的结构单元不同结构的基团就没有特别限制,优选为二官能团,更优选为二羧酸酯,进一步优选为直链状或支链状的烷烃二羧酸酯。

如果环状多元醇酯、交联多元醇酯分子彼此相互在同轴方向上取向,则通过侧链的取向而形成的平面结构(参照图4)容易并列状排列。因此,介由这些平面结构发生的分子间相互作用由于多元醇酯受到外力而变得更强。因此,环状多元醇酯、交联多元醇酯由于在压缩机5的滑动部产生的剪切应力而分子彼此进行取向,从而显示出进一步高的粘度,能够在滑动部的润滑、制冷剂的密封中发挥优异的性能。

作为环状多元醇酯,优选为下述通式(2)所表示的化合物,其中,在式中,r1和r2各自独立地表示直链状或支链状的烷基,n表示2以上的整数。该化合物具有仅通式(1)所表示的结构单元进行环状聚合而成的分子结构。这样的化合物在具有与二氟甲烷的良好的相溶性和适当的高粘度的同时,热容量也受到抑制,在这一点上是有利的。

[化2]

另一方面,作为交联多元醇酯,优选分别具有下述通式(3)、(4)和(5)所表示的结构单元的化合物,其中,在式中,r1和r2各自独立地表示直链状或支链状的烷基,*表示与**的结合位置、氢原子的结合位置、直链状或支链状的烷基的结合位置、或者直链状或支链状的烷酰基的结合位置,**表示与*或***的结合位置、羟基的结合位置、直链状或支链状的烷氧基的结合位置、或者直链状或支链状的烷酰氧基的结合位置,x表示直链状或支链状的烷烃二基或双键,***表示与**的结合位置,n表示3以上的整数。

该化合物是分别具有通式(3)所表示的结构单元和聚合于该结构单元的通式(4)所表示的被交联结构单元的分子链彼此,介由通式(4)所表示的被交联结构单元交联而成。对于通式(4)所表示的被交联结构单元,通过结合通式(5)所表示的二官能团而形成交联。这样的化合物与二氟甲烷的相溶性良好,也适合于分子彼此的取向性的控制,容易高粘度化,在这一点上是有利的。

[化3]

[化4]

[化5]

作为交联多元醇酯,可以为链状的分子链彼此交联而成的化合物、环状的分子链彼此交联而成的化合物、以及链状的分子链和环状的分子链交联而成的化合物中的任一种。此外,进行交联的各分子链的聚合度可以相同,也可以互不相同。其中,它们中的优选化合物是链状的分子链彼此交联而成的化合物。由于链状的分子链的合成收率比较高,因此如果是这样的交联多元醇酯,则合成效率变好。

构成交联多元醇酯的分子链的数量没有特别限制。具有取向性的交联多元醇酯可以通过使至少两分子以上的具有通式(1)即通式(3)所表示的结构单元的分子链相互交联而得到。其中,从使制冷机油为适当的高粘度而不损害制冷机油的放热性的观点出发,分子链的数量优选为3分子以下,更优选为2分子。

构成交联多元醇酯的交联的数量没有特别限制。具有取向性的交联多元醇酯只要通过至少一个多官能团(通式(5)所表示的结构单元等)交联就能够获得。此外,各分子链中的交联的结合位置可以在主链的中间部,也可以在主链的末端。从提高交联多元醇酯的取向性的观点出发,交联的数量优选为2以上,更优选在一对分子链间存在2以上。如果交联的数量为2以上,则交联多元醇酯能够更稳定地采取二维扩展的平面分子结构。因此,在受到外力的情况下,分子彼此能够并列状取向并在分子间更强地相互作用。

交联多元醇酯优选在链状的分子链的末端具有直链状或支链状的烷酰基、或者直链状或支链状的烷基。如果在链状的分子链的末端具备烷酰基,即在o末端(通式(3)中以*表示)处具备烷酰基、在c末端(通式(3)和(4)中以**表示)处具备烷酰氧基,或者,在链状的分子链的末端具备烷基,即在o末端处具备烷基、在c末端处具备烷氧基,则二氟甲烷更容易与带正电性(+)的氢原子相互作用。此外,交联多元醇酯的粘度也更加提高。

交联多元醇酯的重复数(n)为3以上的情况下,在链状的分子链的末端可以具有直链状或支链状的烷基。在链状的分子链的末端具备烷基的分子链,即在o末端时具备烷基、在c末端时具备烷氧基的分子链,在合成交联多元醇酯时,能够在进行聚合方向的控制的同时获得,在这一点上是进一步有利的。

作为交联多元醇酯,更优选为下述通式(6)所表示的化合物,其中,在式中,r1、r2、r3和r4各自独立地表示直链状或支链状的烷基,r5、r6、r7和r8各自独立地表示氢原子、或者直链状或支链状的烷基、或者直链状或支链状的烷酰基,x表示直链状或支链状的烷烃二基或双键,p、q、r和s各自独立地表示0以上的整数,p和q中的至少一方为3以上的整数,r和s中的至少一方为3以上的整数。

该化合物是分别具有通式(3)所表示的结构单元和聚合于该结构单元的通式(4)所表示的被交联结构单元的两条分子链彼此介由通式(4)所表示的被交联结构单元交联而成。通过在通式(4)所表示的被交联结构单元上结合一个通式(5)所表示的二官能团而形成交联。此外,被交联结构单元的未交联基上结合有烷酰氧基。这样的化合物在具有与二氟甲烷的良好的相溶性和适当的高粘度的同时,热容量也受到抑制,在这一点上是有利的。

[化6]

关于以上各通式中的重复数(n),环状多元醇酯中为2以上的整数,优选为3以上的整数,更优选为4以上的整数。另一方面,交联多元醇酯中为3以上的整数,优选为4以上的整数。如果重复数(n)增加,则能够利用进行取向的多条侧链而使多元醇酯的粘度更高。另一方面,如果重复数(n)过大,则制冷机油的粘性有可能脱离适当的水平,或分子彼此的取向有可能难以实现。因此,n的上限优选设为10以下,更优选设为8以下,进一步优选设为6以下。

作为各通式中的烷基,可列举例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基等直链状的烷基,异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、叔戊基等支链状的烷基等。

作为各通式中的烷酰基,可列举例如甲酰基(formylgroup)、乙酰基(acetylgroup)、正丙酰基(propionylgroup)、正丁酰基、正戊酰基等直链状的烷酰基,异丙酰基、异丁酰基、仲丁酰基、叔丁酰基、异戊酰基、1-甲基丁酰基、2-甲基丁酰基、1-乙基丙酰基、1,2-二甲基丙酰基、新戊酰基、叔戊酰基等支链状的烷酰基等。

作为各通式中的烷氧基,可列举例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、正丁氧基、正戊氧基等直链状的烷氧基,异丙氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、异戊氧基、1-甲基丁氧基、2-甲基丁氧基、1-乙基丙氧基、1,2-二甲基丙氧基、新戊氧基、叔戊氧基等支链状的烷氧基等。

作为各通式中的烷酰氧基,可列举例如甲酰氧基、乙酰氧基、正丙酰氧基、正丁酰氧基、正戊酰氧基等直链状的烷酰氧基,异丙酰氧基、异丁酰氧基、仲丁酰氧基、叔丁酰氧基、异戊酰氧基、1-甲基丁酰氧基、2-甲基丁酰氧基、1-乙基丙酰氧基、1,2-二甲基丙酰氧基、新戊酰氧基、叔戊酰氧基等支链状的烷酰氧基等。

作为各通式中的烷烃二基,可列举例如亚甲基、亚乙基、三亚甲基、四亚甲基、五亚甲基等直链状的烷烃二基,亚丙基、丙烷-2,2-二基、丁烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基、2-甲基丙烷-1,3-二基等支链状的烷烃二基等。

以上各通式中、r1和r2优选为碳原子数为1以上5以下的烷基,更优选为碳原子数为3以上5以下的烷基。如果是碳原子数为1以上5以下的烷基,则多元醇酯良好地兼备与二氟甲烷的相溶性和高粘度。此外,多元醇酯的热容量不会过大,因此能够使制冷机油的放热性良好。其中,r1和r2可以相同也可以互不相同。

各通式中,r1和r2优选为直链状的烷基和支链状的烷基的混合组成,更优选为支链状的烷基。即使支链状的烷基为低碳原子数,也容易在与二氟甲烷、其他多元醇酯之间形成相互作用。因此,适合对于多元醇酯抑制侧链的长度而使其兼顾适当的高粘度和良好的相溶性。此外,除了结合于仲碳原子的氢原子以外,结合于叔碳原子的氢原子也能够配位于二氟甲烷。直链状的烷基与支链状的烷基的混合组成可以是适当的比率,例如可以使支链状的烷基取代为50%以上的摩尔比。

各通式中的烷氧基、烷酰基和烷酰氧基各自独立地优选碳原子数为1以上5以下,更优选碳原子数为3以上5以下。其中,关于碳原子数,可以每一种取代基中是相同的,也可以互不相同。此外,碳原子数在取代基的结合位置间可以相同也可以互不相同。如果碳原子数为1以上5以下,则能够获得与烷基同样的效果。

各通式中的烷氧基、烷酰基和烷酰氧基优选为直链状和支链状的混合组成,更优选为支链状。其中,每一种取代基可以为直链状和支链状中的任一种,对于同一种取代基,也可以是直链状和支链状的混合组成。如果取代基为支链状,则能够获得与烷基同样的效果。

作为环状多元醇酯的具体例,可列举例如以下所示的化合物(2-1)~化合物(2-9)。其中,环状多元醇酯不限于这些化合物。

[化7]

[化8]

作为交联多元醇酯的具体例,可列举例如以下所示的化合物(6-1)~化合物(6-6)。其中,交联多元醇酯不限于这些化合物。

[化9]

[化10]

环状多元醇酯和交联多元醇酯可以使用公知的起始原料和合成方法获得。例如可以通过使季戊四醇根据需要与三羟甲基丙烷、一元醇等一起缩聚,得到主链环化而成的环状多元醇、主链为直链状的链状多元醇。接下来,通过用脂肪酸等使环状多元醇酯化,得到环状多元醇酯。此外,通过利用二羧酸、二羧酸卤化物、二酯、酸酐等使链状多元醇交联,同时用脂肪酸等使未进行交联反应而残留的未交联基团酯化,得到交联多元醇酯。

作为制冷机油的基油的多元醇酯中,作为环状多元醇酯,可以含有聚合度、取代基不同的多种化合物,并作为交联多元醇酯,可以含有聚合度、取代基、交联结构不同的多种化合物。其中,多元醇酯更优选仅包含环状多元醇酯和交联多元醇酯中的任一方,进一步优选包含聚合度、取代基和交联结构中的至少任一个相同的化合物,特别优选仅包含单一种类的化合物。如果多元醇酯彼此的分子结构类似,则在制冷机油受到外力的情况下,多元醇酯的分子彼此容易相互在同轴方向上取向。因此,制冷机油对剪切应力的阻力增大,能够显示出更良好的高粘度。制冷机油在40℃时的运动粘度优选为30mm2/s以上100mm2/s以下。

制冷机油可以在含有作为基油的多元醇酯的同时含有稳定剂、阻燃剂、极压添加剂、抗磨耗剂、消泡剂、吸酸剂等其他成分。作为稳定剂,可列举例如二烯系化合物类、磷酸盐类、酚化合物类、环氧化物类等。作为阻燃剂,可列举例如三(2-氯乙基)磷酸盐、(氯丙基)磷酸盐、三(2,3-二溴丙基)磷酸盐、三(1,3-二氯丙基)磷酸盐、磷酸二铵、卤化芳香族化合物、氧化锑、三水合铝、聚氯乙烯、氟碘碳、氟溴碳、三氟碘甲烷、全氟烷基胺类、溴氟烷基胺类等。

以上对本发明的一个实施方式涉及的制冷空调用压缩机和制冷空调装置进行了说明,但上述制冷机油在含有上述多元醇酯的同时还可以含有其他种类的化合物作为制冷机油。作为其他化合物,可列举例如矿物油、硅油、聚烷基苯类、聚亚烷基二醇类、聚亚烷基二醇酯类、聚乙烯基醚类、聚α-烯烃类等。其中,优选含有上述多元醇酯作为基油,优选将其含有50质量%以上。

此外,作为本发明的制冷空调装置,并非限于空调机,也可以是冰箱、热泵式热水器等其他制冷循环装置。此外,作为本发明的压缩机,并非限于涡旋盘型,也可以是活塞型、旋转型、螺杆型、隔膜型等。

符号说明

1:室外机、2:室外热交换器、3:室内机、4:室内热交换器、5:压缩机(制冷空调用压缩机)、6:膨胀阀、7:配管、8:贯流风扇、9:螺旋桨式风扇、10:四通阀、11:旋转涡旋盘、11c:旋转轴承、12:固定涡旋盘、12c:喷出口、12d:吸入口、13:电动机、14:密闭容器、14a:吸入管、14b:喷出管、14c:喷出压力室、15:液池、15a:吸引管、17:框架、17a:主轴承、18:曲轴、18a:供油通道、19:下轴承、20:压缩室、21:欧丹环、100:空调机(制冷空调装置)

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