CN103512278B - 一种制冷装置 - Google Patents

Abstract

一种制冷装置，包括至少由压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器构成的制冷循环，该制冷循环内充注有R32制冷剂和冷冻机油，冷冻机油为多元醇脂类油。所述多元醇脂类油由季戊四醇和两种脂肪酸{C(CH2OCOR2)4……}化学合成，该多元醇脂类油为支链型聚酯油。所述支链型聚酯油含有抗氧化剂、积压添加剂、油性剂、酸/水份捕捉剂、除泡剂的中的一种以上。所述积压添加剂为化学式一或化学式二中的烷基聚亚氧烷基磷酸脂，其中，R4是一个具有1~8个碳原子的烷基团，R5是一个具有1~3个碳原子的一个烷基团或是H。所述支链型聚酯油在40℃时，粘度为50cst～1000cst。本发明具有工作可靠和性能良好的特点。

Description

一种制冷装置

技术领域

本发明涉及一种制冷装置，尤其涉及一种使用R32制冷剂的制冷装置。

背景技术

由于R22制冷剂具有破坏同温层臭氧的能力，所以经由蒙特利尔国际条约决定对其使用量及生产量进行限制并在将来停止其使用、生产的倾向，为消除对同温层臭氧的破坏，在分子结构中不含氯是必要条件。另外一个环境问题是全球气温变暖，R32相对于现有市场上在买的R410A、R22、R407C等等均有优势。R32作为不含氯的氟化烃类以及全球变暖指数（GWP）较低的候补制冷剂之一，以其环保、能效高、成本低等特点受到行业界的关注，以及以R32为主体的合成制冷剂均被行业界所关注。

R32制冷剂存在着与现有市面上所使用的矿物润滑油或者烷基苯油AB（Alkylbenzene）油相容性差的缺点，当采用R32制冷剂或者R32含量＞70％以上的制冷剂的制冷装置采用烷基苯油（AB）时，制冷剂与冷冻机油不相容，由压缩机排出的冷冻机油不能跟随制冷剂一同顺利的返回到压缩机，部分冷冻机油滞留在制冷系统的管壁上，使得整个制冷系统的换热系数降低，性能变差。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种R32制冷剂和冷冻机油的相溶性良好、工作可靠、性能良好的制冷装置，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种制冷装置，包括至少由压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器构成的制冷循环，该制冷循环内充注有R32制冷剂和冷冻机油，其特征是冷冻机油为多元醇脂类油。

所述多元醇脂类油由季戊四醇和两种脂肪酸{C(CH2OCOR2)4……}化学合成，该多元醇脂类油为支链型聚酯油。

所述支链型聚酯油含有抗氧化剂、积压添加剂、油性剂、酸/水份捕捉剂、除泡剂的中的一种以上。

所述积压添加剂为化学式一或化学式二中的烷基聚亚氧烷基磷酸脂，其中，R4是一个具有1~8个碳原子的烷基团，R5是一个具有1~3个碳原子的一个烷基团或是H；

化学式一；

化学式二。

所述支链型聚酯油在40℃时，粘度为50cst～1000cst。

所述支链型聚酯油在40℃时，粘度为60cst～100cst。

所述支链型聚酯油与R32制冷剂的质量百分比为20％条件下的二层分离温度为30℃～10℃。

所述支链型聚酯油的倾点为-30℃～-40℃之间。

所述支链型聚酯油的酸值≤0.05mgKOH/g。

所述支链型聚酯油的酸值≤0.01mgKOH/g。

本发明采用上述的技术方法后，R32制冷剂与作为冷冻机油的支链型聚酯油具有良好相溶性，能显著改善整个制冷装置的回油性，从而改善系统性能，提升压缩机的可靠性。

本发明提出采用R32制冷剂的系统使用聚酯油（POE油）的最大好处在于改善冷冻机油与R32制冷剂的互溶性，改善整个系统的回油性，减小系统的回油时间；从而改善系统性能，提升压缩机的信赖性。另外，POE油具有良好的润滑性、化学稳定性、氧化稳定性、加水稳定性以及稳定的市场供应性等优点。

本发明具有工作可靠和性能良好的特点。

附图说明

图1为本发明一实施例中压缩机截面及整个制冷装置的示意图。

图2为聚酯油（POE油）、烷基苯油（AB油）特性对比表。

图3为低温条件下，POE油与R32制冷剂混合后的二层分离温度示意图。

图4为压缩机的压缩机构中的部分零部件的相互位置关系示意图。

图中：1为压缩机，2为冷凝器，3为膨胀机构，4为蒸发器，12为电机，121为转子，131为曲轴，132为上轴承，133为气缸，134为下轴承，135为活塞，136为滑片，137为滑片弹簧，138为消音器，14为冷冻机油。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1-图2，本制冷装置，包括至少由压缩机1、冷凝器2、膨胀机构3和蒸发器4构成的制冷循环，该制冷循环内充注有R32制冷剂和冷冻机油14，该冷冻机油为多元醇脂类油。R32的化学名称为二氟甲烷。这里的R32制冷剂指的是R32的含量＞60％以上的制冷剂。

所述多元醇脂类油由季戊四醇和两种脂肪酸{C(CH2OCOR2)4……}化学合成，该多元醇脂类油为支链型聚酯油。

所述支链型聚酯油含有抗氧化剂、积压添加剂、油性剂、酸/水份捕捉剂、除泡剂的中的一种以上。

所述积压添加剂为化学式一或化学式二中的烷基聚亚氧烷基磷酸脂，其中，R4是一个具有1~8个碳原子的烷基团，R5是一个具有1~3个碳原子的一个烷基团或是H；

化学式一；

化学式二；

所述支链型聚酯油在40℃时，粘度为50cst～1000cst。

作为优选，所述支链型聚酯油在40℃时，粘度为60cst～100cst。

所述支链型聚酯油与R32制冷剂的质量百分比为20％条件下的二层分离温度为30℃～10℃。

所述支链型聚酯油的倾点为-30℃～-40℃之间。

所述支链型聚酯油的酸值≤0.05mgKOH/g。

所述支链型聚酯油的酸值≤0.01mgKOH/g。

在本实施例中，冷冻机油14是由季戊四醇+异辛酸(含8个C）脂肪酸+异壬酸（含9个C）脂肪酸化学合成的聚酯油（POE油），以下简称POE油；在40℃下的粘度为60cst~100cst之间。

采用R32制冷剂的制冷装置使用POE油的最大好处在于改善冷冻机油与制冷剂的相容性，改善整个系统的回油性，从而改善系统性能，提升压缩机的信赖性。

参见图3，为低温条件下的POE油与R32制冷剂混合后的二层分离温度，与R32制冷剂混合后出现二层分离是的温度在-20℃~10℃之间的聚酯油（POE油）且该聚酯油（POE油）与制冷剂有着极好的相容性。该POE油添加了抗氧化剂、积压添加剂、油性剂、酸/水份捕捉剂、除泡剂中的一种以上。

制冷装置采用了R32制冷剂，由于R32制冷剂的主体部分是R32，而R32属于氢氟烃HFC类，与烷基苯油（AB油）不相容。由压缩机排出的冷冻机油不能跟随R32制冷剂一同顺利的返回到压缩机，部分冷冻机油滞留在制冷系统的管壁上，使得整个制冷系统的换热系数降低（制冷量小），性能变差（EER值小）；如表1所示，R32空调系统中采用AB油时的制冷能力为2700W，较采用POE油的空调系统的制冷能力低了200多瓦，其能效EER也较采用POE油的低。由于压缩机中的冷冻机油返回困难或返回时间较长，使得压缩机因为缺少油润滑而导致信赖性变差的风险，参考表2：1000h系统耐久后曲轴131的磨耗结果。

表1采用同一系统不同冷冻机油性能结果。

这样使用了R32制冷剂或者R32含量＞60％以上的制冷剂的空调系统的性能及信赖性均不需担心。

参见图4，为旋转式压缩机的压缩机构13中的各零部件之间相互运动情况简明示意图。

电机12包括转子121；连接电机12与压缩机构13的动力传递通过曲轴131实现。

各零件间运动摩擦状况简述：

电机12将动力由曲轴131传递出来，气缸133、上轴承132、下轴承134相对固定不动；曲轴131带动活塞135做运动；曲轴131的偏心部位与活塞135相对滑动摩擦区域为图3中的a处阴影部分；被曲轴带动的活塞135平动与下轴承134端面，形成滑动摩擦，滑片136作径向运动，与上轴承132、下轴承134之间存在滑动摩擦；滑片136前端与活塞135紧密靠近，两者相对滑动运动；滑片的侧面与气缸133存在滑动摩擦；曲轴131与上轴承132内径接触相对滑动摩擦区域为图3中的b处阴影部分；曲轴131与下轴承134的内壁之间接触相对滑动摩擦区域为图3中的c处阴影部分。

采用R32制冷剂的旋转式压缩机分别采用相同量的AB油、POE油进行空调系统搭载1000h耐久实验后在曲轴上表现的磨耗情况如表2所示，表2为1000h耐久结果。

表2

空调系统回油时间记录了压缩机开机到观测到由压缩机吸入侧返回冷冻机油的时间，该回油时间越短，表明压缩机缺油的时间就越短，压缩机的可靠性就越好（磨耗量较小）；反之，回油时间越长，则压缩机缺油的时间就长，压缩机的可靠性就越差（磨耗量）。

当压缩机连续运行达到稳定后就会见到一个稳定的油面高度，该油面高度越高，此时，压缩机中的存油量就越多，压缩机的可靠性就越好（通常不要高于消音器138），磨耗量就越小。

采用R32制冷剂的旋转式压缩机的空调系统采用AB油稳定后的油面高度在-5mm，也就是低于下轴承134的上平面。而在同样条件下，采用POE油的油面高度在3mm，也就是高于下轴承134的上平面3mm，考察曲轴131的a处及b处的磨耗量可以看出，油面高度低的AB油磨耗量就会大，油面高度高的POE油磨耗量就会小。

由于R32制冷剂与AB油相溶性较差，AB油跟随制冷剂排出压缩机，存留在空调系统中难以返回压缩机，表现为回油时间长，使得压缩机中存油量较少，表现为油面高度低。图3中的A为曲轴131的磨耗偏大。

R32制冷剂与POE油有着良好的相溶性，POE油在空调系统中很容易就被带回到压缩机，压缩机中就不会出现缺油的现象，曲轴131的磨耗量就很小。

由于压缩机中的冷冻机油返回困难，使得压缩机因为缺少油润滑而导致信赖性变差的风险。如果空调系统采用了与制冷剂相容性差的冷冻机油，就存在由压缩机排出的冷冻机油不能从低温的蒸发器侧返回到压缩机或者冷冻机油返回压缩机的时间较长，尤其在配管较长的时候，会有时间就会更长，使得整个制冷系统性能差及压缩机信赖性差的风险。因此用R32做制冷剂的场合希望使用相容性良好的润滑冷冻机油。

Claims (6)

1.一种制冷装置，包括至少由压缩机(1)、冷凝器(2)、膨胀机构(3)和蒸发器(4)构成的制冷循环，该制冷循环内充注有R32制冷剂和冷冻机油(14)，其特征是冷冻机油(14)为多元醇脂类油，

其中，

所述多元醇脂类油由季戊四醇和两种脂肪酸{C(CH2OCOR2)4……}化学合成，该多元醇脂类油为支链型聚酯油，

所述支链型聚酯油在40℃时，粘度为74cst～100cst，

所述支链型聚酯油与R32制冷剂的质量百分比为20％条件下的二层分离温度为30℃～10℃。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征是所述支链型聚酯油含有抗氧化剂、积压添加剂、油性剂、酸/水份捕捉剂、除泡剂的中的一种以上。

3.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征是所述积压添加剂为化学式一或化学式二中的烷基聚亚氧烷基磷酸脂，其中，R4是一个具有1～8个碳原子的烷基团，R5是一个具有1～3个碳原子的一个烷基团或是H；

4.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征是所述支链型聚酯油的倾点为-30℃～-40℃之间。

5.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征是所述支链型聚酯油的酸值≤0.05mgKOH/g。

6.根据权利要求5所述的制冷装置，其特征是所述支链型聚酯油的酸值≤0.01mgKOH/g。