BRPI0906192B1 - aparelho de refrigeração - Google Patents

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BRPI0906192B1
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refrigerant
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BRPI0906192-4A
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Hideki Matsuura
Masaru Tanaka
Hideki Hara
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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Abstract

APARELHO DE REFRIGERAÇÃO. Aparelho de refrigeração (20) inclui um circuito de refrigeração (10) no qual o refrigerante é circulado por um compressor (30) para realizar um ciclo de refrigeração. O compressor (30) inclui uma máquina de fluido (82) para compressão do refrigerante e um motor elétrico (85) para dirigir a máquina de fluido (82). Óleo refrigerante que possui resistividade de volume maior ou igual a 10(10) (Ômega). m a 20 °C é utilizado para o compressor (30)

Description

CAMPO DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um aparelho de refrigeração no qual é realizado um ciclo de refrigeração.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
Convencionalmente, um aparelho de refrigeração que inclui um circuito de refrigeração no qual é realizado um ciclo refrigerante vem sendo amplamente aplicado a um sistema de condicionamento de ar, um sistema de fornecimento de água quente etc.
Por exemplo, o pedido de Patente Japonês n° 04- 110388 descreve um aparelho de refrigeração deste tipo. O aparelho de refrigeração inclui um circuito de refrigeração que é um circuito fechado cheio de refrigerante. No circuito de refrigeração, um compressor, um condensador, uma válvula de expansão e um evaporador são conectados entre si. Durante a operação do compressor, o refrigerante comprimido no compressor é condensado por meio de liberação de calor para o ar no condensador. A pressão do refrigerante condensado no condensador é reduzida pela válvula de expansão e, em seguida, esse refrigerante é evaporado no evaporador. O refrigerante evaporado é sugado para o interior do compressor para nova compressão.
O refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: CsHmFn (observe-se que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e um relacionamento representado por uma expressão m + n = 6 é satisfeito) e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular é utilizado para o circuito de refrigeração da patente 04-110388. Sabe-se que esse refrigerante não contém átomos de cloro e bromo e possui uma pequena influência sobre a destruição da camada de ozônio.
O documento W02008105366 revela uma composição de fluido de trabalho para geladeira caracterizada por conter um éster de um álcool poli-hidrico e um ácido graxo contendo 50- 100% em mol de um ácido graxo ramificado com 5-9 átomos de carbono e um refrigerante de fluoropropeno e/ou um refrigerante de trifluoroiodometano. Também é revelado um óleo de geladeira, caracterizado por conter um éster de um álcool poli-hidrico e um ácido graxo contendo 50-100% em mole de um ácido graxo ramificado com 5-9 átomos de carbono e sendo usado em conjunto com um refrigerante de fluoropropeno e/ou um refrigerante de trifluoroiodometano.
Já o documento JP2006274057 objetiva resolver o problema de fornecer um óleo refrigerante que tenha excelente estabilidade ao calor/hidrólise, compatibilidade com refrigerantes e lubrificação. Tal óleo refrigerante compreende um composto carboxilato polibásico aliciclico, um ácido carboxilico polibásico aliciclico que possui um anel aliciclico e dois ou mais grupos carboxila cujos pelo menos dois grupos carboxila estão ligados aos átomos de carbono mutuamente adjacentes no anel aliciclico e um álcool.
O documento W02007053697 refere-se a composições de fluoroolefina. As composições de fluoroolefina dessa invenção são úteis como refrigerantes ou fluidos de transferência de calor e em processos para produzir resfriamento ou calor. Além disso, tais composições podem ser usadas para substituir as composições de fluido refrigerante ou de transferência de calor atualmente usadas que têm maior potencial de aquecimento global.
RESUMO DA INVENÇÃO
Problema da Técnica O refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular é refrigerante que possui resistividade de volume relativamente baixa. Isso significa que esse refrigerante é refrigerante que possui propriedades de isolamento relativamente baixas. Desta forma, ao utilizar-se o refrigerante para o aparelho de refrigeração, a resistividade de volume cai no compressor, o que prejudica as propriedades de isolamento de voltagem. A corrente de um motor elétrico é propensa a vazar através do refrigerante e, portanto, existe a possibilidade de aumentar a corrente de vazamento.
A presente invenção foi elaborada em vista do acima e é um objeto da presente invenção reduzir ou evitar a degradação das propriedades de isolamento de voltagem em um compressor e reduzir o vazamento de corrente de um motor elétrico em um aparelho de refrigeração para o qual é utilizado o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: CsHmFn (observe-se que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita uma relação representada pela expressão m + n = 6) e que possui a única ligação dupla em uma estrutura molecular.
Solução do Problema
Um primeiro aspecto da presente invenção, que corresponde à sua forma de realização preferida, refere-se a um aparelho de refrigeração que inclui um circuito de refrigeração (10) no qual o refrigerante é circulado por um compressor (30) para realizar um ciclo de refrigeração. O compressor (30) inclui uma máquina de fluido (82) para compressão do refrigerante e um motor elétrico (85) para dirigir a máquina de fluido (82) . O circuito de refrigeração (10) é cheio de refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn (observe-se que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e um relacionamento representado por uma expressão m + n = 6 é satisfeito) e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular ou uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante. É utilizado para o compressor (30) óleo refrigerante que possui resistividade de volume maior ou igual a 1010 Ω-m a 20 °C.
No primeiro aspecto ou realização preferida da presente invenção, como a refrigeração do circuito de refrigeração (10), utiliza-se o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular ou a mistura de refrigerantes que contém esse refrigerante. Além disso, é utilizado para o compressor (30) óleo refrigerante que possui resistividade de volume maior ou igual a 1010 Ω-m a 20 °C. Isso significa que é utilizado para o compressor (30) óleo refrigerante que possui uma faixa relativamente ampla da resistividade de volume.
Um segundo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com a realização preferida da presente invenção, em que o óleo refrigerante contém principalmente pelo menos um dentre poliol éster e polivinil éter.
No segundo aspecto da presente invenção, utiliza-se para o compressor (30) o óleo refrigerante que contém principalmente pelo menos um dentre poliol éster e polivinil éter. Ambos, poliol éster e polivinil éter, são óleos refrigerantes que possuem resistividade de volume relativamente alta, possuem compatibilidade com o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e possuem a ligação dupla isolada na estrutura molecular, ou seja, são facilmente dissolvidos com esse refrigerante. Desta forma, no circuito de refrigeração (10), o refrigerante é levemente dissolvido no óleo refrigerante.
Um terceiro aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da presente invenção, em que o óleo refrigerante possui viscosidade cinética maior ou igual a 30 cSt e menor ou igual a 400 cSt a 40 °C.
No terceiro aspecto da presente invenção, a viscosidade cinética do óleo refrigerante é menor ou igual a 400 cSt a 40 °C. Desta forma, o refrigerante é levemente dissolvido no óleo refrigerante. Além disso, a viscosidade cinética do óleo refrigerante é maior ou igual a 30 cSt a 40 °C. Desta forma, a viscosidade cinética extremamente baixa não resulta em resistência insuficiente de filme de óleo, de forma a garantir a lubrificação.
Um quarto aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao terceiro aspecto da presente invenção, em que o óleo refrigerante possui ponto de despejamento menor ou igual a -30 °C.
No quarto aspecto da presente invenção, é utilizado para o compressor (30) o óleo refrigerante que possui o ponto de despejamento menor ou igual a -30 °C. Desta forma, ao realizar-se o ciclo de refrigeração sob uma condição em que uma temperatura de evaporação do refrigerante excede -30 °C, o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) no circuito de refrigeração (10) garante a fluidez, mesmo em uma seção sob baixa temperatura, e pode retornar ao compressor (30).
Um quinto aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao quarto aspecto da presente invenção, em que o óleo refrigerante possui tensão superficial maior ou igual a 0,02 N/m e menor ou igual a 0,04 N/m a 20 °C.
No quinto aspecto da presente invenção, a tensão superficial do óleo refrigerante cai na faixa entre maior ou igual a 0,02 N/m e menor ou igual a 0,04 N/m. Caso a tensão superficial do óleo refrigerante seja extremamente baixa, pequenas goticulas de óleo do óleo refrigerante tendem a ser produzidas em refrigerante gasoso no compressor (30) , de forma a descarregar uma quantidade relativamente grande do óleo refrigerante do compressor (30) junto com o refrigerante. Existe, portanto, uma possibilidade de que a quantidade do óleo refrigerante a ser descartada do compressor (30) junto com refrigerante aumente significativamente. Por outro lado, caso a tensão superficial do óleo refrigerante seja extremamente alta, o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) poderá ter grandes goticulas de óleo no circuito de refrigeração (10). Desta forma, o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) é dificilmente empurrado para fluxo pelo refrigerante e dificilmente retorna para o compressor (30). No quinto aspecto da presente invenção, é utilizado óleo refrigerante que possui tensão superficial dentro da faixa na qual são menos propensas à produção as pequenas goticulas de óleo que resultam na descarga da grande quantidade do óleo refrigerante do compressor (30) e são menos propensas à produção as grandes goticulas de óleo que resultam na dificuldade de garantir o fluxo do óleo refrigerante pelo refrigerante.
Um sexto aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao quinto aspecto da presente invenção, no qual, no compressor (30) , como material isolante do motor elétrico (85) , são utilizados um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: polivinil formal, poliéster, poliéster modificado por THEIC, poliamida, poliamida imida, poliéster imida, poliéster amida imida, tereftalato de polietileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, sulfeto de polifenileno, poliéter éter cetona, polimero de cristal liquido e resina epóxi.
Um sétimo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com qualquer um dentre o primeiro e o sexto aspecto da presente invenção, em que o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn em que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita a relação representada pela expressão m + n = 6) e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular é 2,3,3,3-tetrafluoro-l-propeno.
No sétimo aspecto da presente invenção, o refrigerante que enche o circuito de refrigeração (10) é o refrigerante com um único componente de 2,3,3,3-tetrafluoro- l-propeno ou a mistura de refrigerantes que contém 2,3,3,3- tetrafluoro-l-propeno.
Um oitavo aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao sétimo aspecto da presente invenção, em que o refrigerante que enche o circuito de refrigeração (10) é uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn (observe-se que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita a relação representada pela expressão m + n = 6) e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular e difluorometano.
No oitavo aspecto da presente invenção, como o refrigerante do circuito de refrigeração (10), utiliza-se a mistura de refrigerantes que contém o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular e difluorometano. O refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular é denominado "refrigerante sob baixa pressão". Desta forma, por exemplo, caso se utilize um refrigerante com único componente do refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, a influência de uma queda de pressão de refrigerante sobre a eficiência de operação de um aparelho de refrigeração (20) é relativamente grande, o que resulta em uma degradação relativamente maior da eficiência real de operação em comparação com uma eficiência de operação teórica. Desta forma, no oitavo aspecto da presente invenção, difluorometano, que é denominado "refrigerante sob alta pressão", é adicionado ao refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular.
Um nono aspecto da presente invenção refere-se ao aparelho de refrigeração, de acordo com qualquer um dentre o primeiro ao sétimo aspecto da presente invenção, em que o refrigerante que enche o circuito de refrigeração (10) é uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn (observe-se que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita a relação representada pela expressão m + n = 6) e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular e pentafluoroetano.
No nono aspecto da presente invenção, como o refrigerante do circuito de refrigeração (10), utiliza-se a mistura de refrigerantes que contém o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e possui a única ligação dupla na estrutura molecular e pentafluoroetano. O refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular é refrigerante com baixa inflamabilidade. No nono aspecto da presente invenção, portanto, pentafluoroetano, que é refrigerante não inflamável, é adicionado ao refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular.
Um décimo aspecto da presente invenção refere-se a um aparelho de refrigeração que inclui um circuito de refrigeração (10) no qual o refrigerante é circulado por um compressor (30) para realizar um ciclo de refrigeração. O compressor (30) inclui uma máquina de fluido (82) para compressão do refrigerante e um motor elétrico (85) para dirigir a máquina de fluido (82) . O circuito de refrigeração (10) é cheio de refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn (observe-se que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e um relacionamento representado por uma expressão m + n = 6 é satisfeito) e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular ou uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante. No compressor (30), como material isolante do motor elétrico (85), são utilizados um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: polivinil formal, poliéster, poliéster modificado por THEIC, poliamida, poliamida imida, poliéster imida, poliéster amida imida, tereftalato de polietileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, sulfeto de polifenileno, poliéter éter cetona, polimero de cristal liquido e resina epóxi.
No sexto e no décimo aspecto da presente invenção, como material isolante do motor elétrico (85) , é utilizada um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: polivinil formal, poliéster, poliéster modificado por THEIC, poliamida, poliamida imida, poliéster imida, poliéster amida imida, tereftalato de polietileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, sulfeto de polifenileno, poliéter éter cetona, polimero de cristal liquido e resina epóxi. Esses materiais possuem propriedades que não são propensas a serem desnaturadas fisica ou quimicamente por refrigerante sob alta pressão e alta temperatura. Desta forma, no motor elétrico (85), o material isolante não é propenso à desnaturação, mesmo se o material isolante entrar em contato com refrigerante e, portanto, as propriedades de isolamento do material isolante não são propensas à degradação.
Vantagens da Invenção
Na presente invenção, no aparelho de refrigeração para o qual é utilizado o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, o óleo refrigerante que possui a faixa relativamente ampla da resistividade de volume é utilizado para o compressor (30) . Desta forma, em um invólucro (70) do compressor (30), a resistividade de volume da mistura de fluidos de refrigerante e óleo refrigerante é um valor um tanto alto. Consequentemente, o vazamento de corrente do motor elétrico (85) pode ser reduzido no compressor (30).
No segundo aspecto da presente invenção, é utilizado no compressor (30) o óleo refrigerante que contém pelo menos um dentre poliol éster e polivinil éter que são facilmente dissolvidos no refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular. Desta forma, o refrigerante é levemente dissolvido no óleo refrigerante no circuito de refrigeração (10) .
A fluidez do óleo refrigerante descarregado do compressor (30) junto com refrigerante aumenta por meio da dissolução de refrigerante com o óleo de refrigerante, de forma a mover-se facilmente no circuito de refrigeração (10). Caso o refrigerante não seja facilmente dissolvido no óleo refrigerante, o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) dificilmente retorna para o compressor (30) . Existe, portanto, uma possibilidade de causar redução do óleo refrigerante no compressor (30), o que resulta em lubrificação inadequada no compressor (30). Caso a lubrificação inadequada seja causada no compressor (30), o refrigerante é decomposto devido ao aquecimento por fricção, de forma a reduzir a resistividade de volume do refrigerante. O refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular possui estabilidade relativamente baixa e, portanto, existe uma possibilidade de redução extrema da resistividade de volume ao causar lubrificação inadequada.
Por outro lado, no segundo aspecto da presente invenção, o refrigerante é levemente dissolvido no óleo refrigerante e, portanto, o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) retorna facilmente para o compressor (30) . Desta forma, pode-se garantir uma quantidade de armazenagem suficiente do óleo refrigerante no compressor (30) , de forma a reduzir a lubrificação inadequada devido à falta de óleo refrigerante no compressor (30) . A decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada pode ser reduzida, de forma a reduzir a queda da resistividade de volume do refrigerante. Consequentemente, pode-se reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) devido à decomposição do refrigerante.
No terceiro aspecto da presente invenção, utiliza- se óleo refrigerante que possui a viscosidade cinética dentro da faixa em que se pode garantir a lubrificação e o refrigerante é levemente dissolvido no óleo refrigerante. Isso reduz a lubrificação inadequada no compressor (30) , de forma a reduzir a decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada. Desta forma, pode-se reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) devido à decomposição do refrigerante.
No quarto aspecto da presente invenção, ao realizar-se o ciclo de refrigeração sob a condição em que a temperatura de evaporação do refrigerante excede -30 °C, a fluidez do óleo refrigerante pode ser garantida mesmo na seção sob baixa temperatura do circuito de refrigeração (10) e o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) pode retornar ao compressor (30) . Isso reduz a falta de óleo refrigerante no compressor (30). Desta forma, a lubrificação inadequada no compressor (30) pode ser reduzida, de forma a reduzir a decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada. Consequentemente, pode-se reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) devido à decomposição do refrigerante.
No quinto aspecto da presente invenção, é utilizado óleo refrigerante que possui tensão superficial dentro da faixa na qual são menos propensas à produção as pequenas goticulas de óleo que resultam na descarga da grande quantidade do óleo refrigerante do compressor (30) e são menos propensas à produção as grandes goticulas de óleo que resultam na dificuldade de garantir o fluxo do óleo refrigerante pelo refrigerante. A quantidade do óleo refrigerante a ser descartada do compressor (30) junto com refrigerante é reduzida. O óleo refrigerante descarregado do compressor (30) é facilmente lavado pelo refrigerante e retorna em seguida para o compressor (30). Pode-se garantir a quantidade de armazenagem suficiente do óleo refrigerante no compressor (30) . Desta forma, a lubrificação inadequada devido à falta de óleo refrigerante no compressor (30) pode ser reduzida, de forma a diminuir a decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada. Consequentemente, pode-se reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) devido à decomposição do refrigerante.
No oitavo aspecto da presente invenção, difluorometano, que é denominado "refrigerante sob alta pressão", é adicionado ao refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular. Isso reduz a influência da queda de pressão de refrigerante sobre a eficiência de operação do aparelho de refrigeração (20), de forma a aumentar a eficiência de operação real do aparelho de refrigeração (20).
No nono aspecto da presente invenção, portanto, pentafluoroetano, que é o refrigerante não inflamável, é adicionado ao refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular. Desta forma, o refrigerante do circuito de refrigeração (10) é propenso a pegar fogo, de forma a aumentar a confiabilidade do aparelho de refrigeração (20).
Nos sexto e décimo aspectos da presente invenção, o material que possui as propriedades de isolamento que não são propensas à degradação, mesmo se esse material entrar em contato com o refrigerante, é utilizado como material isolante do motor elétrico (85). Isso evita a degradação das propriedades de isolamento do material isolante do motor elétrico (85), de forma a reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85).
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A Fig. 1 é um diagrama de configuração esquemática de um aparelho de refrigeração, de acordo com uma realização.
A Fig. 2 é uma vista em seção longitudinal de um compressor, de acordo com a realização.
A Fig. 3 é uma vista em seção transversal de uma máquina de fluido do compressor, de acordo com a realização.
DESCRIÇÃO DOS CARACTERES DE REFERÊNCIA 10 Circuito de refrigeração 11 Trocador de calor externo 15 Trocador de calor interno 20 22 Aparelho Unidade < de refrigeração externa 23 Unidade interna 30 Compressor
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES
As realizações da presente invenção serão descritas em detalhes a seguir com referência às figuras.
A presente realização refere-se a um sistema de condicionamento de ar (20) que inclui um aparelho de refrigeração (20), de acordo com a presente invenção., de acordo com ilustrado na Fig. 1, o sistema de condicionamento de ar (20) , de acordo com a presente realização inclui uma unidade externa (22) e três unidades internas (23a, 23b, 23c) . O número das unidades internas (23a, 23b, 23c) é estabelecido meramente para fins de exemplo.
O sistema de condicionamento de ar (20) inclui um circuito de refrigeração (10) cheio de refrigerante para realizar um ciclo de refrigeração. O circuito de refrigeração (10) inclui um circuito externo (9) acomodado na unidade externa (22); e um circuito interno (17a, 17b, 17c) acomodado em cada uma das unidades internas (23a, 23b, 23c). Os circuitos internos (17a, 17b, 17c) são conectados ao circuito externo (9) por meio de uma tubulação de comunicação do lado fluido (18) e uma tubulação de comunicação do lado de gás (19). Os circuitos internos (17a, 17b, 17c) são conectados em paralelo entre si.
O circuito de refrigeração (10), de acordo com a presente realização é cheio com um refrigerante com componente único de 2,3, 3, 3-tetrafluoro-l-propeno (designado a seguir "HFO-1234yf") como refrigerante. Observe-se que uma fórmula quimica do HFO-1234yf é representada por uma expressão CF3 - CF = CH2.
Configuração do circuito externo
O circuito externo (9) inclui um compressor (30), um trocador de calor externo (11), uma válvula de expansão externa (12) e uma válvula de comutação de quatro vias (13).
O compressor (30) é, por exemplo, um compressor inversor com capacidade de operação variável. Energia elétrica é fornecida para o compressor (30) por meio de um inversor. Um lado de descarga do compressor (30) é conectado a uma segunda porta (P2) da válvula de comutação de quatro vias (13) e um lado de sucção do compressor (30) é conectado a uma primeira porta (Pl) da válvula de comutação de quatro vias (13). O compressor (30) será descrito em detalhes posteriormente.
O trocador de calor externo (11) é um trocador de calor de aleta e tubo do tipo aleta cruzada. É fornecido um ventilador externo (14) perto do trocador de calor externo (11) . No trocador de calor externo (11), o calor é trocado entre o ar externo e o refrigerante. Uma extremidade do trocador de calor externo (11) é conectada a uma terceira porta (P3) da válvula de comutação de quatro vias (13) e a outra extremidade é conectada à válvula de expansão externa (12) . Uma quarta porta (P4) da válvula de comutação de quatro vias (13) é conectada à tubulação de comunicação do lado de gás (19).
A válvula de expansão externa (12) é fornecida entre o trocador de calor externo (11) e uma extremidade do lado fluido do circuito externo (9) . A válvula de expansão externa (12) é uma válvula de expansão elétrica com abertura variável.
A válvula de comutação de quatro vias (13) pode ser comutada entre um primeiro estado em que à primeira porta (Pl) comunica-se com a quarta porta (P4) e a segunda porta (P2) comunica-se com a terceira porta (P3) (estado indicado por uma linha sólida na Fig. 1); e um segundo estado em que à primeira porta (Pl) comunica-se com a terceira porta (P3) e a segunda porta (P2) comunica-se com a quarta porta (P4) (estado indicado por uma linha tracejada na Fig. 1).
Configuração do circuito interno
Em cada um dos circuitos internos (17a, 17b, 17c), um trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) e uma válvula de expansão interna (16a, 16b, 16c) são fornecidos na ordem de uma extremidade do lado de gás em direção a uma extremidade do lado fluido.
O trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) é um trocador de calor de aleta e tubo do tipo aleta cruzada. É fornecido um ventilador interno (21a, 21b, 21c) perto do trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) . No trocador de calor interno (15a, 15b, 15c), o calor é trocado entre o ar ambiente e o refrigerante. Além disso, a válvula de expansão interna (16a, 16b, 16c) é uma válvula de expansão elétrica com abertura variável.
Configuração do compressor
O compressor (30) é, por exemplo, um compressor do tipo espiral com cúpula de alta pressão hermético. Uma configuração do compressor (30) será descrita com referência às Figs. 2 e 3.
O compressor (30) é o chamado "compressor vertical" e inclui um invólucro (70) que é um recipiente hermético. Um motor elétrico (85) e uma máquina de fluido (82) são dispostos no interior do invólucro (70) na ordem de baixo para cima.
O motor elétrico (85) inclui um estator (83) e um rotor (84) . O estator (83) é fixado a uma seção de corpo do invólucro (70). Por outro lado, o rotor (84) é disposto sobre um lado interno com relação ao estator (83) e é conectado a um eixo de manivela (90).
A máquina de fluido (82) inclui uma espiral móvel (76) e uma espiral fixa (75) e serve de mecanismo de compressão do tipo espiral. A espiral móvel (76) inclui uma placa posterior lateral móvel aproximadamente discóide (76b) e uma embalagem do lado móvel em espiral (7 6a) . A embalagem lateral móvel (76a) é disposta verticalmente sobre uma superficie frontal (superficie superior) da placa posterior lateral móvel (76b). Uma protuberância cilindrica (76c) na qual é inserida uma seção excêntrica do eixo de manivela (90) é disposta verticalmente sobre uma superficie de apoio (superficie inferior) da placa posterior lateral móvel (76b). A espiral móvel (76) é sustentada por um abrigo (77) disposto abaixo da espiral móvel (76), por meio de um anel de Oldham (79) . Por outro lado, a espiral fixa (75) inclui uma placa posterior lateral fixa aproximadamente discóide (75b) e uma embalagem lateral fixa em espiral (75a). A embalagem lateral fixa (75a) é disposta verticalmente sobre uma superficie frontal (superficie inferior) da placa posterior lateral fixa (75b) . Na máquina de fluido (82), a embalagem lateral fixa (75a) é encaixada com a embalagem lateral móvel (76a), de maneira a formar uma série de câmaras de compressão (73a, 73b) entre seções de contato das duas embalagens (75a, 76a).
No compressor (30), de acordo com a presente realização, é empregada a chamada "estrutura espiral assimétrica" e a embalagem lateral fixa (75a) e a embalagem lateral móvel (76a) possuem uma quantidade diferente de voltas (comprimento diferente da embalagem espiral) entre si. A série de câmaras de compressão (73a, 73b) inclui uma primeira câmara de compressão (73b) definida entre uma superficie em circunferência interna da embalagem lateral fixa (75a) e uma superficie em circunferência externa da embalagem lateral móvel (75a); e uma segunda câmara de compressão (76a) definida entre uma superficie em circunferência externa da embalagem lateral fixa (75a) e uma superficie em circunferência interna da embalagem lateral móvel (76a).
Na máquina de fluido (82), é formada uma porta de sucção (98) em uma seção de extremidade externa da espiral fixa (75) . Uma tubulação de sucção (57) que penetra em uma seção superior do invólucro (70) é conectada à porta de sucção (98). A porta de sucção (98) comunica-se intermitentemente com cada uma dentre a primeira câmara de compressão (73a) e a segunda câmara de compressão (73b) em resposta ao movimento orbital da tela móvel (76). Além disso, é fornecida uma válvula de verificação de sucção (não exibida na figura) para suspender o fluxo do refrigerante de volta da câmara de compressão (73a, 73b) para a tubulação de sucção (57) na porta de sucção (98).
Na máquina de fluido (82), é formada uma porta de descarga (93) em uma seção central da placa posterior lateral fixa (75b). A porta de descarga (93) comunica-se intermitentemente com cada uma dentre a primeira câmara de compressão (73a) e a segunda câmara de compressão (73b) em resposta ao movimento orbital da espiral móvel (76). A porta de descarga (93) abre-se para um espaço amortecedor (96) formado acima da espiral fixa (75).
O invólucro (70) é dividido em um espaço de sucção superior (101) e um espaço de descarga inferior (100) por meio do abrigo discóide (77) . O espaço de sucção (101) comunica-se com a porta de sucção (98) por meio de uma porta de comunicação que não é exibida na figura. O espaço de descarga (100) comunica-se com o espaço amortecedor (96) por meio de um trajeto de comunicação (103) formado através da espiral fixa (75) e do abrigo (77) . O refrigerante descarregado através da porta de descarga (93) flui para o interior do espaço de descarga (100) através do espaço amortecedor (96) durante uma operação e, portanto, o espaço de descarga (100) torna-se um espaço de alta pressão cheio de refrigerante comprimido na máquina de fluido (82). Uma tubulação de descarga (56) que penetra na seção de corpo do invólucro (70) abre-se para o espaço de descarga (100) .
Para material isolante do motor elétrico (85) no compressor (30) , de acordo com a presente realização, utiliza-se material que não é desnaturado fisica ou quimicamente por refrigerante, mesmo se esse material entrar em contato com refrigerante sob alta pressão e alta temperatura e que possui particularmente resistência contra solventes, resistência à extração, estabilidade térmica e quimica e resistência à formação de espuma. O material isolante do motor elétrico (85) inclui, por exemplo, o isolamento de material de revestimento de enrolamentos do estator (83) ; e filmes de isolamento do estator (83) e do rotor (84).
Especificamente, para o material de revestimento isolante dos enrolamentos do estator (83), são utilizados um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: polivinil formal, poliéster, poliéster modificado por THEIC, poliamida, poliamida imida, poliéster imida e poliéster amida imida. São preferíveis os fios revestidos duplos em que uma camada superior é feita de poliamida imida e uma camada inferior é feita de poliéster imida. Pode-se utilizar revestimento com verniz que possui uma temperatura de transição em vidro maior ou igual a 120 °C além dos materiais descritos acima.
Além disso, para o filme isolante, são utilizados um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: tereftalato de polietileno (PET), naftalato de polietileno, sulfeto de polifenileno (PPS) e tereftalato de polibutileno (PBT) . Pode ser utilizado um filme formador de espuma do mesmo material formador de espuma do refrigerante do ciclo de refrigeração. Para material isolante para sustentar enrolamentos tais como isoladores, utiliza-se um ou mais materiais selecionados a partir de poliéter éter cetona (PEEK) e polimero de cristal liquido (LCP). Utiliza-se resina epóxi como verniz.
No compressor (30) , como material de vedação, são utilizados um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: politetrafluoroetileno; embalagem feita de fibras de aramida ou NBR; perfluoroelastômero; borracha de silicone; borracha de NBR hidrogenada; borracha que contém flúor; e borracha de hidrina.
O reservatório de óleo no qual é armazenado óleo refrigerante é formado em uma seção inferior do invólucro (70) . Um primeiro trajeto de fornecimento de óleo (104) que se abre para o reservatório de óleo é formado no interior do eixo de manivela (90). Um segundo trajeto de fornecimento de óleo (105) conectado ao primeiro trajeto de fornecimento de óleo (104) é formado na placa posterior lateral móvel (76b). No compressor (30), óleo refrigerante no reservatório de óleo é fornecido para a câmara de compressão do lado de baixa pressão (73a, 73b) através do primeiro trajeto de fornecimento de óleo (104) e do segundo trajeto de fornecimento de óleo (105) .
Na presente realização, pode-se utilizar para o compressor (30) óleo refrigerante que contém principalmente pelo menos um dentre dois óleos básicos que são poliol éster e polivinil éter. Para o óleo refrigerante, de acordo com a presente realização, por exemplo, utiliza-se óleo refrigerante que contém principalmente apenas polivinil éter dentre os dois óleos básicos.
Para o óleo refrigerante, de acordo com a presente realização, utiliza-se óleo refrigerante que contém principalmente polivinil éter que contém um bloco de construção representado pela Expressão Geral (I). Dentre os polivinil éteres, polivinil éter com essa estrutura possuiexcelente compatibilidade com o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a ligação dupla isolada na estrutura molecular.
Figure img0001
Na Expressão Geral (I), os simbolos "RI", "R2" e "R3" representam um grupo hidrocarboneto no qual o número de hidrogênio ou carbono é maior ou igual ale menor ou igual a 8. Os simbolos "Rl", "R2" e R3" podem ser idênticos ou diferentes entre si. Além disso, na Expressão Geral (I), o simbolo "R4" possui uma razão de composição na qual um grupo alquila com o número de carbono 1 ou 2 é maior ou igual a 40% e menor ou igual a 100% e um grupo alquila com o número de carbono 3 ou 4 é maior ou igual a 0% e menor ou igual a 60% em cada um dos blocos de construção.
O óleo refrigerante, de acordo com a presente realização possui resistividade de volume maior ou igual a 1010 Ω-m e menor ou igual a 1015 Ω-m; viscosidade cinética maior ou igual a 30 cSt e menor ou igual a 400 cSt a 40 °C; ponto de despejamento menor ou igual a -30 °C; tensão superficial maior ou igual a 0,02 N/m e menor ou igual a 0,04 N/m a 20 °C; densidade maior ou igual a 0,8 g/cm3 e menor ou igual a 1,8 g/cm3 a 15 °C; e quantidade de água saturada maior ou igual a 2000 ppm sob temperatura de 30 °C e umidade relativa de 90%; e ponto de anilina que se enquadra dentro de uma faixa de valores previamente determinada. Esses valores de propriedade do óleo refrigerante são os mesmos para óleo refrigerante descrito em uma variação e outras realizações que serão descritas posteriormente. Os valores de propriedade são valores do próprio óleo refrigerante em um estado no qual o refrigerante não se dissolve.
O valor do ponto de despejamento é obtido por meio de um método de teste especificado como "JIS K 2269". O "ponto de anilina" indica um valor que representa a solubilidade, por exemplo, de solvente hidrocarboneto e representa uma temperatura quando uma amostra (óleo refrigerante na presente realização) for resfriada por meio da sua mistura com o volume igual de anilina e a amostra e a analina não se dissolvem mais entre si para torná-las opacas. O valor do ponto de anilina é obtido por meio de um método de teste especificado como "JIS K 2256". Ao selecionar-se material de resina compativel com o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, é importante selecionar o material de resina considerando o ponto de anilina do óleo refrigerante.
Na presente realização utiliza-se óleo refrigerante que contém uma faixa relativamente ampla da resistividade de volume. No invólucro (70) do compressor (30), a resistividade de volume da mistura de fluidos de refrigerante e óleo refrigerante é um valor um tanto alto. Desta forma, o vazamento de corrente do motor elétrico (85) é relativamente reduzido no compressor (30) .
Na presente realização, polivinil éter, que é o principal componente do óleo refrigerante, possui compatibilidade com HFO-1234yf. A viscosidade cinética do óleo refrigerante é menor ou igual a 400 cSt a 40 °C. Desta forma, o HFO-1234yf é levemente dissolvido no óleo refrigerante. O ponto de despejamento do óleo refrigerante é menor ou igual a -30 °C, de forma a não causar um estado em que o óleo refrigerante não flui em uma área em que flui o refrigerante sob baixa temperatura. A tensão superficial do óleo refrigerante é menor ou igual a 0,04 N/m a 20 °C e, portanto, o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) é menos propenso a produzir grandes goticulas de óleo, que são dificilmente empurradas para o fluxo pelo refrigerante. A densidade do óleo refrigerante é menor ou igual a 1,8 g/cm3 a 15 °C e, portanto, evita-se um estado em que o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) é menos propenso a retornar ao compressor (30) devido à densidade extremamente alta. Desta forma, o óleo refrigerante descarregado pelo compressor (30) é dissolvido com o HFO-1234yf e é devolvido em seguida para o compressor (30) junto com o HFO-1234yf.
Além disso, a tensão superficial do refrigerante é maior ou igual a 0,02 N/m a 20 °C e, portanto, goticulas pequenas de óleo são menos propensas à produção em refrigerante gasoso no interior do compressor (30) . Desta forma, não é descarregada uma grande quantidade do óleo refrigerante do compressor (30) . Além disso, a densidade do óleo refrigerante é maior ou igual a 0,8 g/cm3 a 15 °C e, portanto, a densidade extremamente baixa não resulta em descarga de uma grande quantidade do óleo refrigerante do compressor (30).
Conforme descrito acima, na presente realização, a quantidade do óleo refrigerante a ser descartada do compressor (30) junto com refrigerante é reduzida. O óleo refrigerante descarregado do compressor (30) é dissolvido com refrigerante e retorna em seguida para o compressor (30) . Pode-se garantir a quantidade de armazenagem suficiente do óleo refrigerante no compressor (30) .
A viscosidade cinética do óleo refrigerante é maior ou igual a 30 cSt e 40 °C e, portanto, a viscosidade cinética extremamente baixa não resulta em resistência de filme de óleo insuficiente. Consequentemente, pode-se garantir a lubrificação., de acordo com descrito acima, na presente realização, a falta de óleo refrigerante não é causada no compressor (30), de forma a garantir resistência de filme de óleo suficiente. Isso reduz a lubrificação inadequada no compressor (30) e reduz a queda de resistividade de volume de refrigerante por meio da decomposição do refrigerante devido ao aquecimento por fricção. Desta forma, pode-se reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) devido à decomposição do refrigerante.
Na presente realização, a quantidade de água saturada do óleo refrigerante é maior ou igual a 2000 ppm à temperatura de 30 °C e umidade relativa de 90%, o que resulta em propriedades higroscópicas relativamente altas do óleo refrigerante. Isso permite que o óleo refrigerante capture certa quantidade de umidade no HFO-1234yf. O HFO-1234yf possui uma estrutura molecular que tende a ser alterada ou deteriorada devido a uma influência da umidade contida. Desta forma, um efeito higroscópico do óleo refrigerante pode reduzir essa deterioração.
Na presente realização, utiliza-se o óleo refrigerante que possui o ponto de anilina dentro da faixa de valores previamente determinada na qual as propriedades de isolamento do material isolante do motor elétrico (85) , que é resina, não são degradadas. Caso o ponto de anilina seja extremamente baixo, o óleo refrigerante expande o material isolante do motor elétrico (85), que é resina, de forma a prejudicar as propriedades de isolamento. Por outro lado, caso o ponto de anilina seja extremamente alto, o óleo refrigerante contrai o material isolante do motor elétrico (85), e a dureza do material isolante aumenta. A vibração do compressor (30) é propensa a danificar o material isolante e existe uma possibilidade de prejudicar as propriedades isolantes do motor elétrico (85) . Desta forma, na presente realização, utiliza-se o óleo refrigerante que possui o ponto de anilina dentro da faixa de valores previamente determinada na qual o material isolante do motor elétrico (85) não é expandido e não é endurecido. Isso significa que é utilizado o óleo refrigerante que possui o ponto de anilina dentro da faixa de valores previamente determinada na qual as propriedades de isolamento do motor elétrico (85) não são degradadas. Isso evita a degradação das propriedades de isolamento do material isolante do motor elétrico (85) devido a uma influência do óleo refrigerante.
Um agente de captura de ácidos, um aditivo sob pressão extrema, um agente antioxidante, um agente antiespumante, um agente de oleosidade e um desativador de cobre são adicionados ao óleo refrigerante, de acordo com a presente invenção como aditivos. Todos os seis aditivos são utilizados na presente realização. Pode-se adicionar, entretanto, cada um dos aditivos, de acordo com o necessário e apenas um único tipo de aditivo pode ser adicionado. Uma quantidade de mistura de cada aditivo é definida de tal forma que a proporção contida no óleo refrigerante seja maior ou igual a 0,01% em massa e menor ou igual a 5% em massa. Quantidades de mistura do agente de captura de ácidos e do agente antioxidante caem preferencialmente dentro de uma faixa entre maior ou igual a 0,05% em massa e menor ou igual a 3% em massa.
Para o agente de captura de ácidos, pode-se utilizar o seguinte: compostos epóxi, tais como fenil glicidil éter, alquil glicidil éter, alquileno glicol glicidil éter, óxido de ciclo-hexeno, óxido de a-olefina e óleo de soja epoxidado. Dentre esses agentes, os agentes de captura de ácidos preferíveis em termos de compatibilidade são fenil glicidil éter, alquil glicidil éter, alquileno glicol glicidil éter, óxido de ciclo-hexeno e óxido de a- olefina. Um grupo alquila de alquil glicidil éter e um grupo alquileno de alquileno glicol glicidil éter podem possuir ramificações. O número de carbono desses grupos pode ser maior ou igual a 3 e menor ou igual a 30; preferencialmente, maior ou igual a 4 e menor ou igual a 24; e, de maior preferência, maior ou igual a 6 e menor ou igual a 16. Além disso, para óxido de a-olefina, o número total de carbono pode ser maior ou igual a 4 e menor ou igual a 50; preferencialmente, maior ou igual a 4 e menor ou igual a 24; e, de maior preferência, maior ou igual a 6 e menor ou igual a 16. Pode ser utilizado um único tipo de agente de captura de ácidos ou podem ser combinados diversos tipos de agentes de captura de ácidos.
Pode-se utilizar um aditivo sob pressão extrema que contém ésteres fosfóricos. Como ésteres fosfóricos, podem ser utilizados os seguintes: éster fosfórico, éster de fosfito, éster fosfórico ácido, éster de fosfito ácido etc. Além disso, pode ser utilizado um aditivo sob pressão extrema, que contém ésteres fosfóricos tais como éster fosfórico, éster de fosfito, éster fosfórico ácido e éster de fosfito ácido que contêm sal de amina.
Éster fosfórico inclui, por exemplo, fosfato de triarila, fosfato de trialquila, fosfato de trialquil arila, fosfato de triaril alquila e fosfato de trialquenila. Além disso, éster fosfórico inclui especificamente, por exemplo, fosfato de trifenila, fosfato de tricresila, fosfato de benzil difenila, fosfato de etil difenila, fosfato de tributila, fosfato de etil dibutila, fosfato de cresil difenila, fosfato de dicresil fenila, fosfato de etil fenil difenila, fosfato de dietil fenil fenila, fosfato de propil fenil difenila, fosfato de dipropil fenil fenila, fosfato de trietil fenila, fosfato de tripropil fenila, fosfato de butil fenil difenila, fosfato de dibutil fenil fenila, fosfato de tributil fenila, fosfato de tri-hexila, fosfato de tri (2- etil-hexila), fosfato de tridecila, fosfato de trilaurila, fosfato de trimiristila, fosfato de tripalmitila, fosfato de triestearila e fosfato de trioleíla.
Éster de fosfito inclui especificamente, por exemplo, fosfito de trietila, fosfito de tributila, fosfito de trifenila, fosfito de tricresila, fosfito de tri(nonilfenila) , fosfito de tri(2-etil-hexila, fosfito de tridecila, fosfito de trilaurila, fosfito de tri-iso-octila, fosfito de difenil isodecila, fosfito de triestearila e fosfito de trioleila.
Éster fosfórico ácido inclui especificamente, por exemplo, fosfato ácido de 2-etil-hexila, fosfato ácido de etila, fosfato ácido de butila, fosfato ácido de oleila, fosfato ácido de tetracosila, fosfato ácido de isodecila, fosfato ácido de laurila, fosfato ácido de tridecila, fosfato ácido de estearila e fosfato ácido de isoestearila.
Éster de fosfito ácido inclui especificamente, por exemplo, hidrogênio fosfito de dibutila, hidrogênio fosfito e dilaurila, hidrogênio fosfito de dioleila, hidrogênio fosfito de diestearila e hidrogênio fosfito e difenila. Dentre os ésteres fosfóricos descritos acima, prefere-se fosfato ácido de oleila ou fosfato ácido de estearila.
Amina monossubstituida de amina utilizada para sal de amina de éster fosfórico, éster de fosfito, éster fosfórico ácido ou éster de fosfito ácido inclui especificamente, por exemplo, butilamina, pentilamina, hexilamina, ciclo-hexilamina, octilamina, laurilamina, estearilamina, oleilamina e benzilamina. Amina dissubstituida inclui especificamente, por exemplo, dibutilamina, dipentilamina, di-hexilamina, diciclo-hexilamina, dioctilamina, dilaurilamina, diestearilamina, dioleilamina, dibenzilamina, estearil monoetanolamina, decil monoetanolamina, hexil monopropanolamina, benzil monoetanolamina, fenil monoetanolamina e tolil monopropanolamina Amina trissubstituida inclui especificamente, por exemplo, tributilamina, tripent ilamina, tri-hexilamina, triciclo-hexilamina, trioctilamina, trilaurilamina, triestearilamina, trioleilamina, tribenzilamina, dioleil monoetanolamina, dilauril monopropanolamina, dioctil monoetanolamina, di-hexil monopropanolamina, dibutil monopropanolamina, oleil dietanolamina, estearil dipropanolamina, lauril dietanolamina, octil dipropanolamina, butil dietanolamina, benzil dietanolamina, fenil dietanolamina, tolil dipropanolamina, xilil dietanolamina, trietanolamina e tripropanolamina. Além disso, podem ser adicionados aditivos sob pressão extrema diferentes dos acima. Pode-se utilizar, por exemplo, os seguintes: um aditivo sob pressão extrema composto de enxofre orgânico tal como monossulfetos, polissulfetos, sulfóxidos, sulfonas, tiossulfinatos, sulfetos de óleo, tiocarbonatos, tiofenos, tiazóis e ésteres de metanossulfonato; um aditivo sob pressão extrema de tiofosfato tal como triésteres de tiofosfato; um aditivo sob pressão extrema de éster tal como ácidos graxos superiores, ácidos graxos hidroxiarila, ésteres de álcoois póli-hidricos e ésteres de ácidos acrilicos; um aditivo sob pressão extrema de cloreto orgânico, tal como hidrocarbonetos clorados e derivados de ácido carboxilico clorados; um aditivo sob pressão extrema de flúor orgânico, tal como ácidos carboxilicos alifáticos fluoretados, resina de etileno fluoretado, alquil polissiloxanos fluoretados e grafites fluoretados; um aditivo sob pressão extrema de álcool tal como álcool superior; e um aditivo sob pressão extrema de composto metálico tal como naftenatos (naftenato de chumbo etc.), sais de ácidos graxos (ácido graxo de chumbo etc.), tiofosfatos (dialquil fosforoditioato de zinco etc.), sais de ácidos tiocarbâmicos, um composto de molibdênio orgânico, um composto de organoestanho, um composto de organogermânio e ésteres de borato.
Para o agente antioxidante, pode-se utilizar um agente antioxidante de fenol ou um agente antioxidante de amina. O agente antioxidante de fenol inclui, por exemplo, 2,6-di-terc-butil-4-metilfenol (DBPC); 2,6-di-terc-butil-4- etilfenol; 2,2'-metilenobis(4-metil-6-terc-butilfenol); 2,4- dimetil-6-terc-butilfenol; e 2, 6-di-terc-butilfenol. Além disso, o agente antioxidante de amina inclui, por exemplo, N,N'-di-isopropil-p-fenilenodiamina; N,N'-di-sec-butil-p- fenilenodiamina; fenil-a-naftilamina; e N,N'-difenil-p- fenilenodiamina.
Para o desativador de cobre, pode-se utilizar benzotriazol, seu derivado etc. Para o agente antiespumante, pode ser utilizado um composto de silicio. Para o agente de oleosidade, podem ser utilizados álcoois superiores.
Conforme o necessário, pode-se adicionar um aditivo que sustenta carga, um agente de captura de cloro, um dispersante de detergentes, aprimorador do indice de viscosidade, agente anticorrosão, estabilizante, inibidor da corrosão, agente redutor do ponto fluido etc. ao óleo refrigerante, de acordo com a presente realização. O agente de captura de oxigênio é um aditivo para a captura de oxigênio. Uma quantidade de combinação de cada aditivo pode ser definida de tal forma que a proporção contida no óleo refrigerante seja maior ou igual a 0,01% em massa e menor ou igual a 5% em massa, preferencialmente maior ou igual a 0,05% em massa e menor ou igual a 3% em massa. O óleo refrigerante, de acordo com a presente realização possui uma concentração de cloro menor ou igual a 50 ppm e uma concentração de enxofre menor ou igual a 50 ppm.
Operação
Será descrita uma operação do sistema de condicionamento de ar (20) . O sistema de condicionamento de ar (20) pode realizar uma operação de resfriamento e uma operação de aquecimento e comutar entre a operação de resfriamento e a operação de aquecimento por meio da válvula de comutação de quatro vias (13).
Operação de Resfriamento
Na operação de resfriamento, a válvula de comutação de quatro vias (13) é definida no primeiro estado. Neste estado, ao operar o compressor (30), o refrigerante sob alta pressão descarregado do compressor (30) é condensado por meio de liberação de calor para o ar externo no trocador de calor externo (11). O refrigerante condensado no trocador de calor externo (11) é distribuído para cada um dos circuitos internos (17a, 17b, 17c) . A pressão do refrigerante que flui para o circuito interno (17a, 17b, 17c) é reduzida pela válvula de expansão interna (16a, 16b, 16c) e, em seguida, esse refrigerante é evaporado por meio da absorção de calor do ar ambiente no trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) . Enquanto isso, o ar ambiente é resfriado e fornecido para uma sala.
O refrigerante evaporado no circuito interno (17a, 17b, 17c) reúne o refrigerante evaporado nos outros circuitos internos (17a, 17b, 17c) e é devolvido em seguida para o circuito externo (9). No circuito externo (9), o refrigerante devolvido pelos circuitos internos (17a, 17b, 17c) é novamente comprimido no compressor (30) e, em seguida, esse refrigerante é descarregado. Durante a operação de resfriamento, é realizado um controle de grau de superaquecimento, em que a abertura da válvula de expansão interna (16a, 16b, 16c) é controlada de tal forma que o grau de superaquecimento de refrigerante em uma porta de saida do trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) seja um valor constante (tal como de 5 °C).
Operação de aquecimento
Na operação de aquecimento, a válvula de comutação de quatro vias (13) é definida no segundo estado. Nesse estado, ao operar o compressor (30), o refrigerante sob alta pressão descarregado pelo compressor (30) é distribuído para cada um dos circuitos internos (17a, 17b, 17c) . O refrigerante que flui para o circuito interno (17a, 17b, 17c) é condensado por meio de liberação de calor para o ar ambiente no trocador de calor interno (15a, 15b, 15c). Enquanto isso, ar ambiente é aquecido e fornecido para uma sala. O refrigerante condensado no trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) reúne o refrigerante condensado no outro trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) e esse refrigerante retorna para o circuito externo (9).
No circuito externo (9), a pressão do refrigerante devolvido pelos circuitos internos (17a, 17b, 17c) é reduzida pela válvula de expansão externa (12) e, em seguida, esse refrigerante é evaporado por meio da absorção de calor de ar externo no trocador de calor externo (11) . O refrigerante evaporado no trocador de calor externo (11) é novamente comprimido no compressor (30) e, em seguida, esse refrigerante é descarregado. Durante a operação de aquecimento, é realizado um controle de subresfriamento, em que a abertura da válvula de expansão interna (16a, 16b, 16c) é controlada de tal forma que o grau de super-resfriamento de refrigerante na porta de saida do trocador de calor interno (15a, 15b, 15c) seja um valor constante (tal como de 5 °C).
Vantagens da realização
Na presente realização, no aparelho de refrigeração para o qual é utilizado o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, o óleo refrigerante que possui a faixa relativamente ampla da resistividade de volume é utilizado para o compressor (30) . Desta forma, no invólucro (70) do compressor (30), a resistividade de volume da mistura de fluidos de refrigerante e óleo refrigerante é um valor um tanto alto. O vazamento de corrente do motor elétrico (85) é relativamente reduzido, portanto, no compressor (30).
Na presente realização, é utilizado no compressor (30) o óleo refrigerante que contém principalmente pelo menos um dentre poliol éster e polivinil éter que são facilmente dissolvidos no refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular. Desta forma, o refrigerante é levemente dissolvido no óleo refrigerante no circuito de refrigeração (10) e, portanto, o óleo refrigerante descarregado do compressor (10) retorna facilmente para o compressor (30) . Isso garante a quantidade de armazenagem suficiente do óleo refrigerante no compressor (30) , de forma a reduzir a lubrificação inadequada devido à falta de óleo refrigerante no compressor (30) . A decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada pode ser reduzida, de forma a reduzir a queda da resistividade de volume do refrigerante. Consequentemente, pode-se reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) devido à decomposição do refrigerante.
Na presente realização, utiliza-se óleo refrigerante que possui a viscosidade cinética dentro da faixa em que se pode garantir a lubrificação e o refrigerante é levemente dissolvido. Isso reduz a lubrificação inadequada no compressor (30), de forma a reduzir a decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada. Desta forma, pode-se reduzir a queda da resistividade de volume do refrigerante e o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85).
Na presente realização, o ponto de despejamento do óleo refrigerante é menor ou igual a -30 °C. Desta forma, é garantida a fluidez do óleo refrigerante, mesmo em uma seção sob baixa temperatura do circuito de refrigeração (10), de forma a permitir que o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) retorne para o compressor (30) . Isso evita o estado em que o óleo refrigerante descarregado do compressor (30) não retorna para o compressor (30). Consequentemente, a lubrificação inadequada no compressor (30) pode ser reduzida, de forma a reduzir a decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada. Isso reduz a queda da resistividade de volume do refrigerante e o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85) .
Na presente realização, é utilizado óleo refrigerante que possui tensão superficial dentro da faixa na qual são menos propensas à produção as pequenas goticulas de óleo que resultam na descarga da grande quantidade do óleo refrigerante do compressor (30) e são menos propensas à produção as grandes goticulas de óleo que resultam na dificuldade de garantir o fluxo do óleo refrigerante pelo refrigerante. Isso reduz a quantidade do óleo refrigerante a ser descartada do compressor (30) junto com refrigerante. O óleo refrigerante descarregado do compressor (30) é facilmente lavado pelo refrigerante e retorna em seguida para o compressor (30). Desta forma, pode-se garantir a quantidade de armazenagem suficiente do óleo refrigerante no compressor (30) . Consequentemente, a lubrificação inadequada devido à falta de óleo refrigerante no compressor (30) pode ser reduzida, de forma a reduzir a decomposição de refrigerante devido à lubrificação inadequada. Isso reduz a queda da resistividade de volume do refrigerante e o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85).
Na presente realização, utiliza-se o óleo refrigerante que possui o ponto de anilina dentro da faixa em que as propriedades de isolamento do motor elétrico (85) não são degradadas. Isso evita a degradação das propriedades de isolamento do motor elétrico (85), devido à influência do óleo refrigerante, de forma a reduzir o aumento do vazamento de corrente do motor elétrico (85).
Na presente realização, o material que possui as propriedades de isolamento que não são propensas à degradação, mesmo se esse material entrar em contato com o refrigerante, é utilizado como material isolante do motor elétrico (85) . Isso evita a degradação das propriedades de isolamento do material isolante do motor elétrico (85).
Variação da realização
Em uma primeira variação da presente realização, utiliza-se para o compressor (30) óleo refrigerante que contém principalmente apenas poliol éter dentre dois óleos básicos que são poliol éster e polivinil éter. Qualquer dos seguintes é utilizado para poliol éster: "éster de álcool póli-hidrico alifático e ácido graxo linear ou ramificado", "éster parcial de álcool póli-hidrico alifático e ácido graxo linear ou ramificado" e "éster complexo de éster parcial de álcool póli-hidrico alifático e ácido graxo linear ou ramificado que contém o número de carbono maior ou igual a 3 e menor ou igual a 9 e ácido dibásico alifático ou aromático". Dentre os poliol ésteres, esses poliol ésteres possuem excelente compatibilidade com o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a ligação dupla isolada na estrutura molecular.
Álcool póli-hidrico alifático contido no "éster de" ou "éster parcial de álcool póli-hidrico alifático e ácido graxo linear ou ramificado" inclui, por exemplo, etileno glicol; propileno glicol; butileno glicol; neopentil glicol; trimetiloletano; ditrimetiloletano; trimetilolpropano; ditrimetilolpropano; glicerina; pentaeritritol; dipentaeritritol; tripentaeritritol; e sorbitol. Como álcool póli-hidrico alifático, são preferíveis pentaeritritol, dipentaeritritol e tripentaeritritol.
Pode-se utilizar ácido graxo que contém o número de carbono maior ou igual a 3 e menor ou igual a 12. Para ácido graxo, pode-se utilizar o seguinte: ácido propiônico, ácido butirico, ácido piválico, ácido valérico, ácido caproico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido nonanoico, ácido decanoico, ácido dodecanoico, ácido isovalérico, ácido neopentanoico, ácido 2-metilbutirico, ácido 2-etilbutirico, ácido 2-metil-hexanoico, ácido 2-etil-hexanoico, ácido iso- octanoico, ácido isononanoico, ácido isodecanoico, ácido 2,2- dimetiloctanoico, ácido 2-butiloctanoico e ácido 3,5,5- trimetil-hexano. Como ácido graxo, o número de carbono é preferencialmente maior ou igual a 5 e menor ou igual a 12; e, de maior preferência, maior ou igual a 5 e menor ou igual a 9. Especificamente, são preferíveis ácido valérico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, ácido 2-metil-hexanoico, ácido 2-etil-hexanoico, ácido iso-octanoico, ácido isononanoico, ácido isodecanoico, ácido 2,2-dimetiloctanoico, ácido 2- butiloctanoico, ácido 3,5,5-trimetil-hexano etc.
No "éster complexo de éster parcial de álcool póli- hidrico alifático e ácido graxo linear ou ramificado que contém o número de carbono maior ou igual a 3 e menor ou igual a 9 e ácido dibásico alifático ou aromático", é preferível ácido graxo que contém o número de carbono maior ou igual a 5 e menor ou igual a 7 e é de maior preferência ácido graxo que contém o número de carbono 5 ou 6. Especificamente, é preferível ácido valérico, ácido hexanoico, ácido isovalérico, ácido 2-metilbutirico, ácido 2- etilbutirico ou suas misturas. Pode-se utilizar ácido graxo, em que ácido graxo que contém o número de carbono 5 é misturado com ácido graxo que contém o número de carbono 6 em razão em peso maior ou igual a 10:90 e menor ou igual a 90:10.
Ácido dibásico alifático inclui ácido succinico, ácido adipico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, diácido undecanoico, diácido dodecanoico, diácido tridecanoico e diácido docosanoico. Ácido dibásico aromático inclui ácido ftálico e ácido isoftálico. Em uma reação de esterificação para a preparação de éster complexo, álcool póli-hidrico reage com ácido dibásico em uma velocidade previamente determinada para esterificação parcial e, em seguida, esse éster parcial reage com ácido graxo. Uma sequência de reação de ácido dibásico e ácido graxo pode ser revertida e ácido dibásico pode ser misturado com ácido graxo para esterificação.
Outras realizações:
As realizações acima podem possuir as configurações a seguir.
Nas realizações acima, pode-se utilizar óleo refrigerante que contém principalmente ambos, poliol éster e polivinil éter.
Nas realizações acima, como o refrigerante do circuito de refrigeração (10), pode ser utilizado o refrigerante com um único componente de refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que possui a única ligação dupla na estrutura molecular, diferente do HFO- 1234yf. Especificamente, pode-se utilizar o seguinte: 1,2,3,3,3-pentafluoro-l-propeno (denominado "HFO-1225ye" e sua formula quimica é representada por uma expressão CF3 - CF = CHF); 1,3,3,3-tetrafluoro-l-propeno (denominado "HFO- 1234ze" e sua formula quimica é representada por uma expressão CF3 - CH = CHF); 1,2,3,3-tetrafluoro-l-propeno (denominado "HFO-1234ye" e sua fórmula química é representada por uma expressão CHF2 - CF = CHF); 3,3,3-trifluoro-l-propeno (denominado "HFO-1243zf" e sua fórmula química é representada por uma expressão CF3 - CH = CH2) ; 1,2,2-trifluoro-l-propeno (sua fórmula química é representada por uma expressão CH3 - CF = CF2) ; e 2-fluoro-l-propeno (sua fórmula química é representada por uma expressão CH3 - CF = CH2).
Nas realizações acima, pode-se utilizar uma mistura de refrigerantes, que é elaborada por meio da adição de pelo menos um dentre HFC-32 (difluorometano) , HFC-125 (pentafluoroetano) , HFC-134 (1,1,2,2-tetrafluoroetano) , HFC- 134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano), HFC-143a (1,1,1- trifluoroetano) , HFC-152a (1,1-difluoroetano) , HFC-161, HFC- 227ea, HFC-236ea, HFC-236fa, HFC-365mfc, metano, etano, propano, propeno, butano, isobuteno, pentano, 2-metilbutano, ciclopentano, dimetil éter, sulfeto de bistrifluorometila, dióxido de carbono e hélio; ao refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1 e que contém a única ligação dupla na estrutura molecular (1,2,3,3,3-pentafluoro-l-propeno; 2,3,3,3-tetrafluoro-l-propeno; 1,3,3,3-tetrafluoro-l-propeno; 1,2,3,3-tetrafluoro-l-propeno; 3,3,3-trifluoro-l-propeno; 1,2,2-trifluoro-l-propeno; e 2-fluoro-l-propeno).
Pode ser utilizada uma mistura de refrigerantes, por exemplo, do HFO-1234yf e HFC-32. Neste caso, pode ser utilizada a mistura de refrigerantes em que a proporção do HFO-1234yf é de 78,2% em massa e a proporção do HFC-32 é de 21,8% em massa. Além disso, pode ser utilizada a mistura de refrigerantes em que a proporção do HFO-1234yf é de 77,6% em massa e a proporção do HFC-32 é de 22,4% em massa. Na mistura de refrigerantes do HFO-1234yf e HFC-32, a proporção do HFO— 1234yf pode ser maior ou igual a 70% em massa e menor ou igual a 94% em massa e a proporção do HFC-32 pode ser maior ou igual a 6% em massa e menor ou igual a 30% em massa. A proporção do HFO-1234yf pode ser maior ou igual a 77% em massa e menor ou igual a 87% em massa e a proporção do HFC-32 pode ser maior ou igual a 13% em massa e menor ou igual a 23% em massa. De maior preferência, a proporção do HFO-1234yf é maior ou igual a 77% em massa e menor ou igual a 79% em massa e a proporção do HFC-32 é maior ou igual a 21% em massa e menor ou igual a 23% em massa.
Pode ser utilizada uma mistura de refrigerantes do HFO-1234yf e HFC-125. Neste caso, a proporção do HFC-125 é preferencialmente maior ou igual a 10% em massa e, de maior preferência, maior ou igual a 20% em massa e menor ou igual a 20% em massa.
Pode ser utilizada uma mistura de refrigerantes HFO-1234yf, HFC-32 e HFC-125. Neste caso, pode-se utilizar uma mistura de refrigerantes que contém o HFO-1234yf em 52% em massa, o HFC-32 em 23% em massa e o HFC-125 em 25% em massa.
Nas realizações acima, um secador cheio com ácido silicico ou zeólito sintético como dissecante pode ser fornecido no circuito de refrigeração (10).
Nas realizações acima, o compressor (30) pode ser um compressor horizontal ou pode ser um outro tipo de compressor, tal como um compressor reciproco, giratório e de rosca.
Nas realizações acima, o aparelho de refrigeração (20) pode ser um sistema de condicionamento de ar apenas para aquecimento; um refrigerador ou um congelador para resfriar alimentos; um sistema de refrigeração no qual um condicionador de ar é combinado com um refrigerador ou um congelador; ou um sistema de fornecimento de água quente no qual a água é aquecida em um radiador de um circuito de refrigeração (10). Além disso, nas realizações acima, uma fonte de calor do circuito de refrigeração (10) é ar, mas essa fonte de calor pode ser uma fonte de calor de água ou uma fonte de calor subterrânea. 5 As realizações acima foram descritas meramente como formas de exemplos de natureza preferida e não se destinam a limitar o escopo, aplicações e uso da presente invenção.
Aplicabilidade Industrial:
Conforme descrito acima, a presente invenção é útil 10 para o aparelho de refrigeração no qual é realizado um ciclo de refrigeração.

Claims (8)

1. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, que compreende: um circuito de refrigeração (10) no qual o refrigerante é circulado por um compressor (30) para realizar um ciclo de refrigeração; em que o compressor (30) inclui uma máquina de fluido (82) para compressão do refrigerante e um motor elétrico (85) para dirigir a máquina de fluido (82); caracterizado pelo circuito de refrigeração (10) ser cheio de refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: CsHmFn, em que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e uma relação representada por uma expressão m + n = 6 é satisfeita, e que possui uma única ligação dupla em uma estrutura molecular ou uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante; e óleo refrigerante que possui resistividade de volume maior ou igual a 1010 Ω-m a 20 °C é utilizado para o compressor (3 0) ; - o óleo refrigerante possui tensão superficial maior ou igual a 0,02 N/m e menor ou igual a 0,04 N/m a 20 °C.
2. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo óleo refrigerante conter principalmente pelo menos um dentre poliol éster e polivinil éter.
3. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo óleo refrigerante possuir viscosidade cinética maior ou igual a 30 cSt e menor ou igual a 400 cSt a 40 °C.
4. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo óleo refrigerante possuir um ponto de despejamento menor ou igual a -30 °C.
5. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por, no compressor (30), como material isolante do motor elétrico (85), serem utilizados um ou mais materiais selecionados a partir dos seguintes: polivinil formal, poliéster, poliéster modificado por THEIC, poliamida, poliamida imida, poliéster imida, poliéster amida imida, tereftalato de polietileno, naftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, sulfeto de polifenileno, poliéter éter cetona, polímero de cristal líquido e resina epóxi.
6. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn em que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita a relação representada pela expressão m + n = 6 e que possui uma única ligação dupla na estrutura molecular que é 2,3,3,3-tetrafluoro-l- propeno.
7. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo refrigerante que enche o circuito de refrigeração (10) ser uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn em que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita a relação representada pela expressão m + n = 6 e que possui uma única ligação dupla na estrutura molecular, e difluorometano.
8. APARELHO DE REFRIGERAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo refrigerante que enche o circuito de refrigeração (10) ser uma mistura de refrigerantes que contém o refrigerante representado pela Fórmula Molecular 1: C3HmFn em que "m" e "n" são números inteiros maiores ou iguais ale menores ou iguais a 5 e é satisfeita a relação representada pela expressão m + n = 6 e que possui uma única ligação dupla na estrutura molecular, e pentafluoroetano.
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