CN102679604A

CN102679604A - 冷冻循环装置

Info

Publication number: CN102679604A
Application number: CN2012100602295A
Authority: CN
Inventors: 前山英明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: CZ2012161A3; KR20120103457A; CZ306890B6; JP5721480B2; JP2012189255A; KR101309325B1; CN102679604B

Abstract

本发明提供使用冷冻机油的冷冻循环装置，在制冷剂使用碳氢化合物时，在高压壳型的压缩机的内部，相对于冷冻机油的制冷剂溶解性不会大到必要量以上，可防止冷冻机油的粘度大幅降低。采用高压壳型的压缩机，作为制冷剂使用碳氢化合物，作为冷冻机油使用聚烷撑二醇，聚烷撑二醇将作为其共聚成分的环氧丙烯和环氧乙烯的成分比，设定为在制冷剂和冷冻机油在冷冻循环中的从冷凝温度到蒸发温度的整个温度范围内成为两层分离状态的成分比之中的、以环氧乙烯比率最少的成分比为中心的规定范围的成分比。

Description

冷冻循环装置

技术领域

本发明涉及空调机、冷冻机、热泵等冷冻循环装置，特别是涉及在作为制冷剂使用了碳氢化合物的冷冻循环装置中所采用的冷冻机油。

背景技术

作为现有技术公知有以下例子，即，在作为制冷剂使用碳氢化合物并利用密闭容器内成为排出压力(高压壳型)的压缩机的冷冻循环装置中，使用具有与制冷剂的相溶性的油。在该现在技术中，指出了在矿物油中溶解大量的碳氢化合物而导致冷冻机油的粘度大幅降低的问题，示出了为了在该系统中保证压缩机的滑动耐力(或润滑性能)而使用粘度在40℃时为46cSt以上的冷冻机油(例如，参照专利文献1)。

另外，在该文献中，作为表示与碳氢化合物的相溶性的冷冻机油，记述了石蜡系碳氢化合物、环烷系碳氢化合物、碳酸酯油、烷基苯、亚烃基乙二醇的单品或这些材料的混合油，但表示油的粘度需要为46cSt以上的根据的数据使用的是矿物油(石蜡系碳氢化合物或环烷系碳氢化合物)，没有关于其它冷冻机油和碳氢化合物的组合的具体叙述。

另外，若亚烃基乙二醇表示与后述的聚烷撑二醇(ポリ·ァルキレン·グリコ一ル，polyalkylene glycol)同等的物质，则烃相对于聚烷撑二醇的溶解性与以往使用的CFC/HCFC相比要小，所以并不适用被列举在发明要解决的课题中的叙述内容，即“制冷剂向冷冻机油的溶入量变多而导致冷冻机油的粘度降低，压缩机的机械润滑性降低，使得设备的可靠性降低”。另外，油的粘度的46cSt的值本身，例如考虑到用于HCFC制冷剂的一般空调机用高压壳型压缩机的相溶性的冷冻机油的粘度为56cSt左右，则要附加的是与“为了保证润滑性而需要把所使用的冷冻机油调质到某种程度的高粘度”这样的宗旨相反的数值设定。

在其他的现在技术中公开了以下内容，即，通过使用包含与碳氢化合物系制冷剂相互不溶解的酮化合物的冷冻机油，可以抑制冷冻机油中溶解的制冷剂量，可降低可燃性的碳氢化合物制冷剂的量(例如，参照专利文献2)。

以下的现有技术例，还叙述了涉及制冷剂、冷冻机油的一般事项的补充说明。

首先，对于本发明说明中使用的“相溶性”，一般定义成“两种或多种物质相互具有亲和性而形成溶液或混合物的性质”。在制冷剂与冷冻机油的关系上，制冷剂在冷冻机油中溶解一定量，另外，冷冻机油在液态制冷剂中溶解一定量。为此，根据制冷剂和冷冻机油的混合比、温度或压力，存在形成与上述的“相溶性”的定义相当的混合物的情况、和全部量没成为混合物而分离成两层的情况。一般地把表示出相互的溶解量充分大且不根据制冷剂与冷冻机油的混合比、温度或压力地不分离为两层或难以分离成两层的举动的、制冷剂和冷冻机油的组合称为“相溶”，把难以相互溶解且在制冷剂和冷冻机油的混合比、温度或压力的多种组合范围内分离成两层的情况称为“非相溶”或“弱相溶”(以后由“非相溶”代表)。在“非相溶”的情况下，制冷剂虽在冷冻机油中溶解某种程度，但冷冻机油在液态制冷剂中却只溶解很少的量。对于上述的“相溶”、“非相溶”，虽然要定义出明确的边界是困难的，但现状被称为“非相溶”的情况与“相溶”区别明显，表示的是难以相互溶解。

作为“非相溶”的例子，表示了HFC制冷剂与烷基苯油或聚α烯烃油的组合(例如，参照专利文献3)。特别是对于HFC制冷剂和烷基苯油的组合，具有以冰箱或室内空调等进行了产品化的实际成绩。

虽然从文献不能发现“非相溶”时的实际溶解度，但在实际上被产品化了的HFC制冷剂与烷基苯油的组合中，向冷冻机油中的制冷剂溶解度最大是20～30％左右，向液态制冷剂中的冷冻机油溶解度是1％左右。

在专利文献3中公开了以下技术，即，在使用了比液态制冷剂密度小且与制冷剂不相溶的油(“非相溶油”)的冷冻循环中，使在储蓄器内与制冷剂分离了的冷冻机油返回压缩机。

对于以往使用的R410A、R407C或R134a等的HFC制冷剂，在一般按空调用途等进行使用的运行条件的范围内，因为具有液态制冷剂比冷冻机油密度大、沉到油下侧的特性，所以在使用非相溶油的情况下，在油的下侧形成液态制冷剂层，存在阻碍从设于压缩机下部的供油孔进行供油的问题。对此，公开了在压缩机下部的供油孔部搅拌油而把油导向供油孔的技术(例如，参照专利文献4)。

先前技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-264619号公报

专利文献2：日本特开平11-302675号公报

专利文献3：日本专利第2803451号公报

专利文献4：日本特开平10-082392号公报

发明内容

发明要解决的课题

以往的碳氢化合物制冷剂用的冷冻机油大多如专利文献1所示，因为与制冷剂的相溶性高，向冷冻机油中的制冷剂溶解量大，所以在压缩机内因溶解在冷冻机油中的制冷剂使得油的粘度大幅降低。为此，为了在压缩机内溶入了制冷剂的状态下具有充分的滑动耐力(或润滑性能)，所以需要设定高的基油粘度。例如，在高压壳压缩机中使用的相溶性冷冻机油中的一般的基油(制冷剂不溶入的状态)的粘度，在HCFC(R22)制冷剂系的情况下，40℃时的动粘度为56mm²/s(＝56cSt)左右，在R410A制冷剂系的情况下，为46～74mm²/s左右，与此相对，因为例如在丙烷(R290)与石蜡系矿物油的组合中相溶性高，向冷冻机油中的制冷剂溶解量大，所以为了实现同等的粘度，需要使40℃时的动粘度为100mm²/s以上。另外，在以下的说明中，“粘度”表示动粘度。

如上所述，在以往的碳氢化合物用冷冻机油中，由于压缩机运行时(制冷剂溶解时)的油的粘度与基油的粘度的差别大，所以当压力或温度变化时，由于向冷冻机油的制冷剂溶解量的变化，油的溶解粘度(在冷冻机油中溶解了制冷剂的状态下的混合物的动粘度)大幅变化。具体的是，存在以下课题，即产生以下状态，在制冷剂溶解量比较少的压缩机内的制冷剂气体的过热度(与过热蒸气温度的沸点之差)大的条件下，油的粘度过高，在制冷剂溶解量多的压缩机内的制冷剂气体的过热度变小的条件下，油的粘度过低。

另外，在碳氢化合物制冷剂中使用的相溶性的冷冻机油，为了保证压缩机内的溶解粘度，需要设定高的基油粘度，所以在把油封入压缩机时，油的流动性恶化，存在封入量容易出现偏差这样的课题。

另外，在使用非相溶的冷冻机油的情况下，因为在冷冻回路内液态制冷剂与油分离，所以为了保证油从冷冻回路向压缩机的油返回性，需要专利文献3所示的特别技术，存在冷冻回路的设计复杂化这样的课题。

进而，在压缩机内液态制冷剂与冷冻机油分离的情况下，因为密度大的液态制冷剂沉入冷冻机油下侧，所以需要如专利文献4所示的用于把油吸入到供油孔的特别技术，存在随部件数量增加而导致成本增加这样的课题。

本发明是为了解决上述课题而做出的，第一目的是提供以下使用了冷冻机油的冷冻循环装置，在制冷剂中使用碳氢化合物时，在压缩机的内部，相对于冷冻机油的制冷剂溶解性不会大到必要量以上，可防止冷冻机油的粘度大幅降低。

本发明的第二目的是提供以下使用了冷冻机油的冷冻循环装置，在冷冻回路内液态制冷剂具有适度的制冷剂溶解性，在通常使用中，冷冻机油在冷冻回路内的液态制冷剂中不分离而可以溶解。

解决课题的手段

本发明的冷冻循环装置，其具备：

冷冻回路，该冷冻回路通过利用配管连接压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器而构成；

制冷剂，该制冷剂被封入于所述冷冻回路，在所述冷冻回路内反复进行压缩、冷凝、膨胀、蒸发地循环，由碳氢化合物构成；和

冷冻机油，该冷冻机油与所述制冷剂一起被封入，由通过环氧丙烯和环氧乙烯共聚而成的聚烷撑二醇构成；

所述聚烷撑二醇按所述环氧丙烯与所述环氧乙烯的以下成分比构成，即：在为该所述环氧丙烯与所述环氧乙烯的成分比的情况下，在所述制冷剂循环时的从冷凝温度到蒸发温度的整个温度范围内所述制冷剂与所述冷冻机油形成分离成两层的状态，且环氧乙烯的成分比最少。

发明的效果

本发明的冷冻循环装置，作为被封入冷冻回路的制冷剂使用碳氢化合物，作为冷冻机油使用通过环氧丙烯(PO)和环氧乙烯(EO)共聚而成的聚烷撑二醇(PAG)，由于所述PAG是按照在冷冻循环所使用的从冷凝温度到蒸发温度的整个温度范围内制冷剂与冷冻机油成为分离成两层的状态且EO的成分比最少的、PO与EO的成分比(最接近相溶的状态)构成的，所以可减小向冷冻机油的制冷剂溶解性，而且，可将向液态制冷剂中的冷冻机油的溶解量保持为一定水平以上，因此，具有可减小取决于压力或温度条件的冷冻机油的溶解粘度变化、可以提高滑动部的可靠性这样的效果。

另外，通过液态制冷剂中的溶解了一定量的冷冻机油，可以保证从冷冻回路的回油量，具有不需要专利文献3所示那样的使用非相溶油时必要的用于使冷冻机油从冷冻循环返回到压缩机的设计这样的效果。

进而，由于可降低冷冻机油中的制冷剂溶解性，所以可使冷冻机油的基油的粘度与使用矿物油等的情况相比变低，具有可改进冷冻机油的密封性这样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置一例的冷冻回路图。

图2是作为本发明的实施方式1的高压壳型压缩机一例表示的旋转式压缩机的剖视图。

图3是表示相溶油系中的取决于温度的向冷冻机油中的制冷剂溶解量特性的图，为了进行比较也表示了非相溶油的制冷剂溶解量特性。

图4是表示相溶油系中的取决于制冷剂分数(分率)的油粘度特性的图。

图5是表示制冷剂与冷冻机油的相溶性变化时的两层分离温度曲线的图。

图6是表示相溶油与非相溶油的得失比较的图。

图7是表示各种制冷剂的饱和液密度和冷冻机油的密度的取决于温度的变化的图。

图8是表示制冷剂/冷冻机油混合比与冷冻机油的粘度的关系的图。

图9是表示与制冷剂的过热度对应的冷冻机油的溶解粘度的图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置10的一例的冷冻回路图。

如图1所示，该实施方式1的冷冻循环装置10利用配管6依次连接压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4和储蓄器5，封入后述的制冷剂及冷冻机油，形成冷冻回路。冷冻回路内的制冷剂在压缩机1压缩成高温高压的制冷剂，被送到冷凝器2。被送到冷凝器2的高温高压制冷剂在冷凝器2与例如空气等的介质进行热交换而被冷凝，温度下降的制冷剂被送到膨胀阀3。被送到膨胀阀3的制冷剂在膨胀阀膨胀(减压)，成为低温低压的制冷剂，被送到蒸发器4。被送到蒸发器4的低温低压制冷剂在蒸发器4中与例如空气等的介质进行热交换而蒸发，被加热了的制冷剂经由储蓄器5，再次返回压缩机，被压缩。即，在冷冻回路中，制冷剂在冷冻回路内按图示箭头那样循环，而且，进行制冷剂反复压缩、冷凝、减压、蒸发的冷冻循环。通过把这样的冷冻循环装置10适用于例如空调机，可以进行制冷运行、制热运行。另外，此时，与制冷剂一起封入的冷冻机油也混入或溶入到制冷剂中，在冷冻回路内循环。

图2是作为本发明的实施方式1的高压壳型压缩机的一例表示的旋转式压缩机的剖视图。

作为高压壳型的压缩机1的一例的旋转式压缩机在密闭容器11的内部具备：压缩制冷剂的压缩机构部101，和驱动压缩机构部101的电动机构部102。压缩机构部101与电动机构部102经由驱动轴12被同轴地连结。在密闭容器11的底部贮存冷冻机油13，冷冻机油13通过泵的作用经过设于驱动轴12的供油路径14被供给到压缩机构部101，润滑压缩机构部101的滑动部(包含轴承部)。驱动轴12的下端部浸渍在冷冻机油13中，供油路径14由从驱动轴12下端的供油孔15沿轴向延伸的通路和从该通路通往需要润滑的各个部位的分支通道构成。

制冷剂气体从吸入管16经过储蓄器5被吸入上述压缩机构部101。被吸入的制冷剂气体由压缩机构部101压缩，成为高温高压的制冷剂气体从压缩机构部101暂且被排到密闭容器11内。进而，密闭容器11内的高温高压的制冷剂气体被排向排出管17，流入图1的冷凝器2。

另外，在本实施方式，作为制冷剂使用R290(丙烷)，冷冻机油13使用后述的聚烷撑二醇。

在对本发明的技术内容进行说明之前，首先，关于制冷剂与冷冻机油的相溶性对一般的技术进行解说。

图3是关于相对于压力一定时的制冷剂及冷冻机油的混合物的过热度的、制冷剂向冷冻机油中溶解的溶解性进行表示的特性图，表示相溶油(完全相溶)和非相溶油的特性。

如图3所示，向油中的制冷剂溶解性随过热度变小而增大的倾向都是相同的，但一般来讲，非相溶油比相溶油的制冷剂溶解性小。另外，在相溶油的情况下，因为油与制冷剂不分离，所以制冷剂溶入油的状态和油溶入制冷剂的状态连续出现；与此相对，在非相溶油中，因为制冷剂不在油中溶解一定量以上，所以分离成油主体的层和制冷剂主体的层。即，分离成两层。

图4是示出了表示相溶油系中的取决于制冷剂分数的油粘度的特性的图。制冷剂分数0％表示油100％。另外，图4的纵轴为双重对数轴。

如图4所示，具有随着油中的制冷剂分数提高而油的粘度下降的倾向。在非相溶油的情况下，因为通过制冷剂分数达到一定比率以上而分离成两层，所以画不出连结制冷剂分数整个区域的线。

图5是表示由制冷剂与冷冻机油的相溶性决定的两层分离特性的图。图5的纵轴表示制冷剂和冷冻机油的混合物的温度，横轴表示混合物中的冷冻机油的比例、即油分数。即，图5表示以下情况：在油分数为0wt％时，混合物中的制冷剂为100wt％，在油分数为100wt％时，混合物中的制冷剂为0wt％。另外，在制冷剂溶入冷冻机油或冷冻机油溶入制冷剂的情况下，在油分数小时成为液态制冷剂主体的溶解区域，表示冷冻机油溶入制冷剂的状态，在油分数大时成为冷冻机油主体的溶解区域，表示制冷剂溶入冷冻机油的状态。另外，图5的(a)到(h)表示从(a)状态到(h)状态改变冷冻机油的成分比等、相溶性缓缓地降低的状态。(a)是完全相溶的状态，在被使用的冷冻循环中的从冷凝温度到蒸发温度的温度范围不具有两层分离区域。(h)表示被称为非相溶或弱相溶的油的两层分离曲线，在冷冻循环中使用的从最高冷凝温度到最低蒸发温度的整个温度范围分离成两层，此外，对于以往使用的HFC制冷剂和烷基苯的组合，在油分数大的油主体的溶解区域时、即在图的右侧为20～30％左右的制冷剂溶解量，在油分数小的液态制冷剂主体的溶解区域时、即在图的左侧为1％左右的油溶解量。

在(a)～(h)之间存在中间的区域。在从(a)向(h)按顺序说明变化时，首先，在高温区域及低温区域开始出现两层分离的区域(b)，在随着相溶性降低而发生上述两个两层分离的区域有向中温区域扩展的倾向(c～e)。其后，高温侧及低温侧的两层分离区域连起来，隔着两层分离区域在油分数变大的方向及变小的方向、即在图的左右形成溶解区域(f)。油分数小的区域、即图的左侧是液态制冷剂主体的溶解区域，油分数大的区域、即图的右侧是油主体的溶解区域。进而当相溶性降低时，显示左右的溶解区域缓缓地变窄的倾向(g～h)。

以往，在使用HFC制冷剂的室内空调等中使用相溶油和非相溶油这两者，分别具有优点及缺点。冷冻回路中的油的相溶性的影响，主要相对于在以下所示的针对冷冻机油所要求的三个项目的特性进行体现。

1)在压缩机内保证适当的油粘度

2)经常可从压缩机下部的供油孔吸入油

3)被放出到冷冻回路的油返回压缩机

在图6用○及△表示相对于上述三个项目的相溶油和非相溶油的得失。另外，在图6也同时对后述的本发明的中间相溶油的例子一并进行表述。

对上述的各项目进行说明。首先，对于1)的在压缩机内保证适当的油粘度这方面，制冷剂的溶解量少的非相溶油比相溶油优异。特别是在排出气体的过热度小的条件下，非相溶油因为制冷剂溶解量少，所以油的粘度难以降低。另外，因为制冷剂不能溶解一定量以上，所以制冷剂量增加时可以通过分离成两层来保证油的粘度。与此相对，在相溶油中，由于可没有界限地溶解制冷剂(从途中起成为油溶入到制冷剂中的状态)，所以油被稀释，有可能导致粘度大幅降低。由于油的粘度降低，在压缩机内的滑动部、轴承部不能形成适当的油膜，有可能造成压缩机的可靠性降低。

接着，对于2)的经常可从压缩机下部的供油孔吸入油、即在压缩机下部的供油孔部存在油这方面，相溶油比非相溶油优异。如上所述，当排出气体的过热度变小、压缩机内的液态制冷剂量增加时，在非相溶油的情况下，液态制冷剂与油分离。在液态制冷剂与油分离了的情况下，在HFC制冷剂中，形成密度大的液态制冷剂下沉、油浮在其上的倾向。为此，粘度非常小的液态制冷剂有可能取代油而从位于压缩机下部的供油孔被吸入，有可能造成压缩机的可靠性降低。

最后，对于3)的被放出到冷冻回路的油返回压缩机这方面，相溶油比非相溶油优异。在相溶油中，因为在液态制冷剂中可以溶解大量的油，所以在冷冻回路中油也在溶解于液态制冷剂中的状态下被运输。与此相对，在非相溶油中，因为液态制冷剂中只溶解微量的油，所以当来自压缩机的油排出量超过一定量时，存在油不能从冷冻回路返回压缩机的可能性。

如上所述，相溶油和非相溶油各有长处和不足，但关于位于两者的中间位置的油，因为需要针对液态制冷剂与油分离成两层、液态制冷剂沉到油下侧的课题，通过压缩机侧的对策(例如，如专利文献4所示的设置在供油孔周围具有多个大小不同的孔的分隔板等的对策)或冷冻回路的控制来加以解决，所以优点不那么明显，也找不到使用例。

在使用丙烷或丙烯作为制冷剂的情况下，上述的想法有一部分发生改变。在图7表示各种制冷剂的饱和液态制冷剂密度和各自相对于冷冻机油的温度的密度变化。相对于以往使用的HFC系的制冷剂，丙烷、丙烯的密度小，比冷冻机油的密度小。即，即使在制冷剂与油分离成两层的情况下，因为冷冻机油也会沉到液态制冷剂之下，所以上述的2)的问题可以自行得到解决。

对于丙烷或丙烯，以往使用的矿物油、POE油、PVE油、烷基苯等大部分的油，都存在相溶且溶解性过大、油的粘度大幅降低的问题，但也存在可解决该问题的油。即，在本发明中，通过作为冷冻机油使用聚烷撑二醇，可以降低制冷剂向油中的溶解性。

聚烷撑二醇是环氧丙烯和环氧乙烯的共聚体，由以下的结构式定义。

[化1]

(1)式中的CH₂-CH(CH₃)-O表示环氧丙烯成分，CH₂-CH₂-O表示环氧乙烯成分。另外，n、m表示环氧丙烯和环氧乙烯的比率。另外，R1、R2为甲基是理想的，也可以是羟基或羧酸等。

以下，对本发明的特征部分进行说明。

通过改变聚烷撑二醇油中的环氧丙烯及环氧乙烯的共聚比率，可以相对于丙烷或丙烯来调整相溶性。因此，可以获得从相溶到非相溶的广泛范围的特性。

丙烷或丙烯等的碳氢化合物制冷剂，因为如上所述在分离成两层时液态制冷剂也浮在冷冻机油之上，没有向压缩机进行供油的问题，所以关于油的相溶性，对于伴随上述的相溶性、非相溶性的课题(上述的1)、3))的两者，选择问题最少的溶解度是理想的。具体的是，为了防止冷冻机油由制冷剂无限制地稀释，所以分离成两层是理想的。另外，使液态制冷剂中的冷冻机油溶解性尽量大是理想的。即，对于环氧丙烯和环氧乙烯的成分比，在冷冻循环中使用的从最高冷凝温度到最低蒸发温度的整个温度范围内、分别使液态制冷剂和冷冻机油具有分离成两层的混合比(接近非相溶的状态)的成分比之中，环氧乙烯比率最小的(最接近相溶的状态)的成分比(呈现“相溶”和“非相溶”的中间性质的成分比)、也就是图5(f)的状态成为理想的状态。因为该状态位于相溶和非相溶的中间位置，所以此后记作为“中间相溶”。

以下，对中间相溶的具体范围进行说明。

可实现中间相溶的状态的环氧乙烯比率(环氧丙烯和环氧乙烯的成分比)，在制冷剂是丙烷的情况下，在聚烷撑二醇油的粘度等级为ISO VG32时，环氧乙烯比率约为20％，在粘度等级为ISO VG46时，环氧乙烯比率约为15％，在粘度等级为ISO VG68时，环氧乙烯比率约为10％左右。

通过把聚烷撑二醇油(PAG油)的环氧丙烯和环氧乙烯的共聚成分比设定为上述的中间相溶状态，可以解决以往的相溶油及非相溶油的课题。具体的是，因为在冷冻循环所使用的从最高冷凝温度到最低蒸发温度的整个温度范围内，分别具有液态制冷剂和冷冻机油分离成两层的混合比，所以可防止冷冻机油由制冷剂无限制地稀释，防止冷冻机油的粘度降低到一定值以下，能保证压缩机的滑动部的可靠性，同时通过设成为其中环氧乙烯的比率最小的成分比，可以使液态制冷剂中可溶解的冷冻机油的量为最大，与非相溶油相比可改进来自冷冻循环的油的返回性。

在上述的说明中，作为本发明的理想状态，对成为中间相溶状态这一点说明了其成分比及效果，但也可以是部分地得到上述效果的成分比。作为其范围，有以下定义。首先，环氧乙烯比率(环氧丙烯和环氧乙烯的成分比)的下限为以下所述。施加在压缩机各滑动部的负荷存在高压(冷凝)侧的压力越高则变得越大的倾向。为此，由于只要在实际使用的冷冻循环的最大高压(冷凝侧)条件附近存在两层分离区域，就可以得到本发明的效果，所以，把如图5(c)状态所示高温侧的两层分离区域在冷冻循环中的最高冷凝温度(最高饱和温度)开始形成、即在最高冷凝温度产生两层分离状态的环氧乙烯比率设为下限。另外，最高冷凝温度在空调机中为65℃左右，在供热水器中为80℃左右，在本发明的说明中，以80℃来定义以下的环氧乙烯比率(环氧丙烯和环氧乙烯的成分比)。

接着，环氧乙烯比率(环氧丙烯与环氧乙烯的成分比)的上限为以下所述。即，只要能保证油从制冷剂回路的充分的油返回性即可。因为认为通常的高压壳型压缩机的油排出量即使在油排出量大的情况下也为2％左右，所以在液态制冷剂中溶解2％左右的冷冻机油就足够。因为液态制冷剂中的冷冻机油溶解量存在越成为低温则越小的倾向，所以在冷冻循环中的最低蒸发温度(最低饱和温度)下，在液态制冷剂中只要能溶解2％以上的冷冻机油即可。也就是，把图5(g)中表示的A点的冷冻机油溶解量为2％以上的环氧乙烯比率设为上限。另外，最低冷凝蒸发温度在空调机、供热水器中为-10℃～-30℃左右，在本发明的说明中，作为-30℃来定义以下的环氧乙烯比率(环氧丙烯与环氧乙烯的成分比)。

可实现上述的下限、上限的定义的环氧乙烯的成分比，相对于大体成为上述的中间相溶的成分比，成为±10％的范围。即，在使用丙烷作为制冷剂的情况下，在聚烷撑二醇油的粘度等级为ISO VG32时，环氧乙烯比率为10～30％左右，在粘度等级为ISO VG46时，环氧乙烯比率为5～25％左右，在粘度等级为ISO VG68时，环氧乙烯比率为0～20％左右。对于上述粘度等级间的粘度的冷冻机油，只要适用根据连结粘度等级ISO VG32、46、68的数据的曲线进行了补充的成分比即可。

图8是表示制冷剂/冷冻机油混合比与冷冻机油粘度的关系的图，是表示液态制冷剂(制冷剂过热度为0)与油混合存在时的油的状况。

如图所示，对于不分离成两层的相溶油(矿物油等)，随着制冷剂比率的增加，油的粘度没有界限地降低，但本发明的油因为分离成两层，所以油侧的粘度不会降低到一定值以下。

图9是表示与制冷剂的过热度对应的冷冻机油的溶解粘度的图，表示加热制冷剂(气体)溶解在油中的状态下的油粘度。

如图9所示，过热制冷剂向油中的溶解量根据过热度而有所变化。即，过热度越小则油越容易溶解。另外，制冷剂的溶入量越多，则油的粘度越降低。由于矿物油易于溶解，所以溶解量多，相应地粘度的降低大。

与此相对，本发明的油在制冷剂的过热度小时制冷剂也难以溶入到油中，可以保证高的溶解粘度。

另外，在前面叙述中表示了制冷剂为丙烷时的特性，但制冷剂也可以是丙烯。在制冷剂是丙烯的情况下，虽然可实现中间相溶的状态的、具体的环氧乙烯比率不明，但在环氧乙烯比率比针对丙烷的情况要高时，可实现图5(f)的状态，大致可推定出环氧乙烯比率为50％左右。

接着对动作进行说明。首先，对冷冻回路内的制冷剂及油的状态进行说明。

压缩机1由吸入管16吸入低压的制冷剂气体，在压缩机构部101将制冷剂气体压缩为高压后，暂时排到密闭容器11内，此后，由在密闭容器11内开口的排出管17排到密闭容器11外。此时，被使用于压缩机1内部润滑的冷冻机油13也少量地与制冷剂气体一起被排出。在高压壳方式的压缩机中，在通常的运行条件下，与制冷剂气体一起被排出的冷冻机油的量最大为2％左右。由压缩机1排出的高压的制冷剂气体及少量的冷冻机油进入图1的冷凝器2，制冷剂气体被冷凝液化，成为液态制冷剂而向膨胀阀3移动。

另外，在该液态制冷剂中也含有与从压缩机1被排出的量相等的量的冷冻机油13，但如上所述，因为冷冻机油13可溶解2％以上的液态制冷剂，所以冷冻机油13不分离地与液态制冷剂一起移动到膨胀阀3。

由膨胀阀3使液态制冷剂减压而成为气液两相状态，移动到蒸发器4中。在蒸发器4中，冷冻机油13也是在液相中溶解的状态。在蒸发器4内，制冷剂被气化，随之，冷冻机油13缓缓地析出，当液态制冷剂完全气化时，成为制冷剂与油分离开的状态。另外，因为在低压空间中的向油中的制冷剂溶解量少，所以油的粘度有增加的倾向，但因为基油的粘度等级被设定得低到ISO VG32～68左右，所以油可以与制冷剂气体一起没有问题地移动，返回压缩机1。

如上所述，对于碳氢化合物制冷剂，通过选择具有中间相溶的特性的冷冻机油，显示出针对冷冻机油所要求的所有上述三个项目的特性都良好的特性。

1)在压缩机内保证适当的油粘度

·因为向冷冻机油中的制冷剂溶解量相对少，另外，冷冻机油与液态制冷剂分离，所以冷冻机油中的制冷剂量不会增加到一定比例以上，可保证适当的油的粘度。

2)经常可从压缩机下部的供油孔吸入油

·因为即使在冷冻机油与液态制冷剂在密闭容器内分离了的情况下，碳氢化合物制冷剂也比冷冻机油密度小，所以冷冻机油在任何压力/温度条件下都会沉到碳氢化合物制冷剂的下侧，能够经常把冷冻机油保持在压缩机下部的供油孔部。

3)被放出到冷冻回路中的油返回压缩机

·因为溶入液态制冷剂中的冷冻机油的量为2％以上，所以相对于从通常的压缩机放出的油的量(2％以下)，可以在保持溶入液态制冷剂中的状态下在冷冻回路内循环，因而可保证充分的油返回性。

进而，因为该冷冻机油在冷冻回路所使用的冷凝温度的范围的全部/或一部分分离成两层，所以溶解到冷冻机油中的制冷剂量不会增加到分离成两层的浓度以上，可防止冷冻机油无界限地稀释，具有能够提高压缩机滑动部的可靠性这样的效果。

另外，在液态制冷剂和冷冻机油分离成两层时，因为丙烷或丙烯的液态制冷剂密度比冷冻机油小，所以油沉到冷冻机油的下侧，压缩机的供油孔附近经常形成冷冻机油层，所以不需要像现有技术例那样用于把浮在液态制冷剂上侧的冷冻机油供给压缩机的供油孔的特别设计，具有可得到低价的冷冻循环装置这样的效果。

另外，在冷冻回路内，因为在液态制冷剂中可溶解2％以上的冷冻机油，所以在通常的运行状态下，从压缩机与制冷剂一起被排出的冷冻机油可溶解于液态制冷剂中，具有可确保充分的油返回性这样的效果。

另外，在本发明的实施方式中表示压缩机的图2中，表示了高压壳型的旋转式压缩机，但作为压缩机的类型，不特别指定高压壳型、低压壳型。另外，也可以是涡旋压缩机等其它压缩形式。另外，对于压缩机构部与电动机构部的位置关系，在图2中表示了压缩机构部配置于下侧的方式，但若构成为冷冻机油13贮存在压缩机的下侧、供油孔15在压缩机下侧的冷冻机油贮存部开口，则即使压缩机构部配置于上侧也显现同样的效果。

附图标记说明

1：压缩机，2：冷凝器，3：膨胀阀，4：蒸发器，5：储蓄器，6：配管，10：冷冻循环装置，11：密闭容器，12：驱动轴，13：冷冻机油，14：供油路径，15：供油孔，16：吸入管，17：排出管，101：压缩机构部，102：电动机构部。

Claims

1.一种冷冻循环装置，其特征在于，具备：

2.一种冷冻循环装置，其特征在于，具备：

所述聚烷撑二醇按包括所述环氧丙烯与所述环氧乙烯的以下成分比的规定范围的成分比构成，即：在为该所述环氧丙烯与所述环氧乙烯的成分比的情况下，在所述制冷剂循环时的从冷凝温度到蒸发温度的整个温度范围内所述制冷剂与所述冷冻机油形成分离成两层的状态，且环氧乙烯的成分比最少。

3.如权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述聚烷撑二醇的所述环氧乙烯的成分比的下限，是在该冷冻循环所使用的最高冷凝温度下所述制冷剂与所述冷冻机油分离成两层的成分比。

4.如权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述聚烷撑二醇的所述环氧乙烯的成分比的上限，是在该冷冻循环所使用的最低蒸发温度下所述冷冻机油在所述制冷剂中溶解2％以上的成分比。

5.如权利要求2～4中任何一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，作为所述制冷剂使用丙烷，作为所述冷冻机油使用粘度等级为ISOVG32的聚烷撑二醇，将所述聚烷撑二醇中的所述环氧乙烯的成分比设为10～30％。

6.如权利要求2～4中任何一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，作为所述制冷剂使用丙烷，作为所述冷冻机油使用粘度等级为ISOVG46的聚烷撑二醇，将所述聚烷撑二醇中的环氧乙烯的成分比设为5～25％。

7.如权利要求2～4中任何一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，作为所述制冷剂使用丙烷，作为所述冷冻机油使用粘度等级为ISOVG68的聚烷撑二醇，将所述聚烷撑二醇中的所述环氧乙烯的成分比设为0～20％。

8.如权利要求2所述的冷冻循环装置，其特征在于，作为所述制冷剂使用丙烷，作为所述冷冻机油使用粘度等级为ISO VG32～68的聚烷撑二醇，将所述聚烷撑二醇中的所述环氧乙烯的成分比设为由将相对于粘度等级ISO VG32、VG46、VG68所示的值连结起来的曲线进行了补充的范围。

9.如权利要求1～4中任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，作为所述制冷剂使用丙烯，作为所述冷冻机油使用聚烷撑二醇。