CN106460840B - 压缩机和使用其的制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的压缩机,将含有R1123(1,1,2‑三氟乙烯)的制冷剂用作工作流体,且将多元醇酯油用作压缩机用润滑油。而且,包括:涡旋状的涡旋齿从端板立起的固定涡旋件(12)和回旋涡旋件(13);和使固定涡旋件(12)和回旋涡旋件(13)啮合而形成的压缩室(15)。另外,设有:设于固定涡旋件(12)的端板中心位置并向排出室(31)开口的排出孔(18);设于固定涡旋件(12)的端板且在与压缩室(15)跟排出孔(18)连通的时刻不同的时刻将压缩室(15)和排出室(31)连通的旁通孔(68);和设于旁通孔(68)且允许从压缩室(15)侧向排出室(31)侧的流通的止回阀。

Description

压缩机和使用其的制冷循环装置
技术领域
本发明涉及使用含有R1123的工作流体的压缩机和使用其的制冷循环装置。
背景技术
一般而言,在制冷循环装置中,通过将压缩机、四通阀(根据需要)、散热器(或冷凝器)、毛细管或膨胀阀等减压器、和蒸发器等进行配管连接,而构成制冷循环回路。而且,通过使制冷剂在其内部循环,进行冷却作用或加热作用。
作为这些制冷循环装置中的制冷剂,已知有称为氟里昂类(氟里昂类记载为R○○或R○○○,但根据美国ASHRAE34标准限定。以下,简单表示为R○○或R○○○)的、由甲烷或乙烷衍生的卤代烃。
作为上述那样的制冷循环装置用制冷剂,大多使用R410A。但是,R410A制冷剂的全球变暖潜势(GWP)大为1730,从地球温暖化防止的观点来看,存在课题。
因此,从地球温暖化防止的观点来看,作为GWP较小的制冷剂,例如提出了R1123(1,1,2-三氟乙烯)和R1132(1,2-二氟乙烯)(例如参照专利文献1或专利文献2)。
但是,与R410A等现有的制冷剂相比,R1123(1,1,2-三氟乙烯)和R1132(1,2-二氟乙烯)的稳定性低,在生成了自由基的情况下,可能由于歧化反应变为其它化合物。歧化反应伴随着大量的热释放,所以可能降低压缩机和制冷循环装置的可靠性。因此,在将R1123或R1132用于压缩机和制冷循环装置的情况下,需要抑制该歧化反应。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/157764号
专利文献2:国际公开第2012/157765号
发明内容
本发明是鉴于上述现有的课题而研发的,在用于例如空气调节机等用途的压缩机中,特定更适于使用含有R1123的工作流体的压缩机的形式。另外,提供一种更适于使用含有R1123的工作流体的制冷循环装置。
本发明提供一种压缩机,将含有1,1,2-三氟乙烯的制冷剂用作工作流体,且将多元醇酯油用作压缩机用润滑油。而且,包括:涡旋状的涡旋齿从端板立起的固定涡旋件和回旋涡旋件;和使固定涡旋件和回旋涡旋件啮合而形成的压缩室。还包括:设于固定涡旋件的端板中心位置的、向排出室开口的排出孔;和设于固定涡旋件的端板上,且在与压缩室和排出孔连通的时刻不同的时刻将压缩室和排出室连通的旁通孔。另外,具有设于旁通孔且允许从压缩室侧向排出室侧的流通的止回阀。
另外,本发明提供一种压缩机,将含有1,1,2-三氟乙烯的制冷剂用作工作流体,且将多元醇酯油用作压缩机用润滑油。而且,包括:涡旋状的涡旋齿从端板立起的固定涡旋件和回旋涡旋件;使固定涡旋件和回旋涡旋件啮合而形成的压缩室;形成于回旋涡旋件的涡旋齿外壁侧的第1压缩室;和形成于回旋涡旋件的涡旋齿内壁侧的第2压缩室。而且,第1压缩室的吸入容积比第2压缩室的吸入容积大。
另外,本发明提供一种制冷循环装置,包括:上述的压缩机;将对被压缩机压缩而成为高压的制冷剂气体进行冷却的冷凝器;对被冷凝器液化后的高压制冷剂进行减压的节流机构;对被节流机构减压后的制冷剂进行气化的蒸发器;和将压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器连结的配管。
如以上所述,根据本发明,能够得到更适于使用含有R1123的工作流体的压缩机和制冷循环装置。
附图说明
图1是使用了本发明第1实施方式的压缩机的制冷循环装置的系统结构图。
图2是计算本发明第1实施方式中的、R1123和R32的混合工作流体中、R32成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图3是计算本发明第1实施方式中的、R1123和R32的混合工作流体中、R32成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图4是计算本发明第1实施方式中的、R1123和R125的混合工作流体中、R125成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图5是计算本发明第1实施方式中的、R1123和R125的混合工作流体中、R125成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图6是计算本发明第1实施方式中的、将R32和R125的混合比例分别固定为50重量%且与R1123混合时的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图7是计算本发明第1实施方式中的、将R32和R125的混合比例分别固定为50重量%且与R1123混合时、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图8是本发明第1实施方式的涡旋式压缩机的纵截面图。
图9是本发明第1实施方式的涡旋式压缩机的压缩机构部的主要部分放大截面图。
图10是表示本发明第1实施方式的涡旋式压缩机的压缩机构部的压缩室结构的平面图。
图11是在本发明第1实施方式(设有旁通孔的情况)和不设置旁通孔的情况(比较例)下,用于说明各个压缩室的压力的比较的图。
图12是表示本发明第1实施方式的变形例的涡旋式压缩机的压缩机构部的压缩室的结构的平面图。
图13是表示本发明第1实施方式的压缩机的供电端子附近的构造的局部截面图。
图14是用于说明本发明第2实施方式的制冷循环装置的结构的图。
图15是用于说明本发明第2实施方式中的制冷循环装置的动作的莫里尔线图。
图16是用于说明本发明第2实施方式中的变形例1的控制动作的莫里尔线图。
图17是表示本发明第2实施方式中的制冷循环装置的控制方法的变形例2的控制动作的莫里尔线图。
图18是表示构成本发明第2实施方式的制冷循环装置的配管的一部分的配管接头的图。
图19是表示本发明第3实施方式的制冷循环装置的结构的图。
图20是表示本发明第4实施方式的制冷循环装置的结构的图。
图21是将本发明第4实施方式的制冷循环装置的动作在莫里尔线图上表示的图。
图22是本发明第5实施方式的涡旋式压缩机的压缩机构部的主要部分放大截面图。
图23是使用了本发明第6实施方式的压缩机的制冷循环装置的系统结构图。
图24是计算本发明第6实施方式中的、R1123和R32的混合工作流体中、R32成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图25是计算本发明第6实施方式中的、R1123和R32的混合工作流体中、R32成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图26是计算本发明第6实施方式中的、R1123和R125的混合工作流体中、R125成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图27是计算本发明第6实施方式中的、R1123和R125的混合工作流体中、R125成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图28是计算本发明第6实施方式中的、将R32和R125的混合比例分别固定为50重量%且与R1123混合时的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图29是计算本发明第6实施方式中的、将R32和R125的混合比例分别固定为50重量%且与R1123混合时的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
图30是本发明第6实施方式的涡旋式压缩机的纵截面图。
图31是本发明第6实施方式的涡旋式压缩机的压缩机构部的主要部分放大截面图。
图32是表示本发明第6实施方式中的、将回旋涡旋件啮合到固定涡旋件的状态的图。
图33是表示本发明第6实施方式中的、第1压缩室和第2压缩室的压力上升曲线的图。
图34是表示本发明第6实施方式中、将回旋涡旋件啮合到固定涡旋件且从回旋涡旋件的背面观察的状态的图。
图35是表示本发明第6实施方式的涡旋式压缩机的供电端子附近的构造的局部截面图。
图36是用于说明本发明第7实施方式中的制冷循环装置的结构的图。
图37是用于说明本发明第7实施方式中的制冷循环装置的动作的莫里尔线图。
图38是用于说明本发明第7实施方式中的变形例1的控制动作的莫里尔线图。
图39是表示本发明第7实施方式中的制冷循环装置的控制方法的变形例2的控制动作的莫里尔线图。
图40是表示构成本发明第7实施方式的制冷循环装置的配管的一部分的配管接头的图。
图41是表示本发明第8实施方式的制冷循环装置的结构的图。
图42是表示本发明第9实施方式的制冷循环装置的结构的图。
图43是将本发明第9实施方式的制冷循环装置的动作在莫里尔线图上表示的图。
图44是本发明第10实施方式的涡旋式压缩机的截面图。
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施方式。其中本发明不限定于这些实施方式。
(第1实施方式)
首先说明本发明的第1实施方式。
图1是使用了本发明第1实施方式的压缩机61的制冷循环装置100的系统结构图。
如图1所示,本实施方式的制冷循环装置100在例如设为供冷专用的循环的情况下,主要由压缩机61、冷凝器62、节流机构63和蒸发器64构成。而且,这些设备利用配管连结,使工作流体(制冷剂)进行循环。
以上那样构成的制冷循环装置100中,制冷剂通过加压和冷却的至少一者变为液体,且通过减压和加热的至少一者变为气体。压缩机61由电动机驱动,将低温低压的气体制冷剂加压成高温高压的气体制冷剂并将其输送到冷凝器62。冷凝器62中,高温高压的气体制冷剂利用由风扇等送风的空气冷却冷凝,而成为低温高压的液体制冷剂。该液体制冷剂利用节流机构63进行减压,一部分成为低温低压的气体制冷剂,剩余部分成为低温低压的液体制冷剂,并被输送至蒸发器64。蒸发器64中,低温低压的液体制冷剂利用由风扇等送风的空气加热且蒸发,成为低温低压的气体制冷剂,再次被吸入到压缩机61并进行加压。重复进行这种循环。
此外,上述说明中,作为供冷专用的制冷循环装置100进行了说明,但当然也能够使用四通阀等,作为供暖循环装置进行工作。
此外,构成冷凝器62和蒸发器64中、至少某个热交换器的制冷剂流路的传热管优选是含有铝或铝合金的铝制制冷剂管。特别是在降低冷凝温度或使蒸发温度上升的方面上,优选为具有多个制冷剂流通孔的扁平管。
封入到本实施方式的制冷循环装置100的工作流体(制冷剂,工作制冷剂)是由(1)R1123(1,1,2-三氟乙烯)和(2)R32(二氟甲烷)构成的双组分体系的混合工作流体,特别是R32为30重量%以上60重量%以下的混合工作流体。
在向后述的涡旋式压缩机200的应用中,通过在R1123中混合30重量%以上的R32,能够抑制R1123的歧化反应。R32的浓度越高,越能够进一步抑制歧化反应。这是因为,通过R32的、对氟原子的极化较小而带来的缓和歧化反应的作用;和由于R1123和R32的物理特性相似所以因冷凝、蒸发等相变化时的一体化行为而带来的使歧化的反应机会减少的作用,能够抑制R1123的歧化反应。
另外,R1123和R32的混合制冷剂由于R32为30重量%,R1123为70重量%且具有共沸点,并没有温度下滑,所以能够进行与单一制冷剂同样的处理。此外,当混合60重量%以上的R32时,温度下滑变大,可能难以进行与单一制冷剂同样的处理,所以优选混合60重量%以下的R32。特别是为了防止歧化,并且接近共沸点进一步缩小温度下滑,并使设备的设计容易,优选以40重量%以上50重量%以下的比例混合R32。
图2和图3是计算本发明第1实施方式中的、R1123和R32的混合工作流体中、R32成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
首先,说明图2和图3的计算条件。近年来,为了提高设备的循环效率,热交换器的高性能化发展,在实际的运转状态下,冷凝温度降低,蒸发温度处于上升的倾向,排出温度也处于降低的倾向。因此,考虑到实际的运转条件,图2的制冷计算条件设为与空气调节设备的供冷运转时(室内干球温度27℃,湿球温度19℃,室外干球温度35℃)对应的条件,蒸发温度设为15℃,冷凝温度设为45℃,压缩机的吸入制冷剂的过热度设为5℃,冷凝器出口的过冷却度设为8℃。
另外,图3的供暖计算条件是与空气调节设备的供暖运转时(室内干球温度20℃,室外干球温度7℃,湿球温度6℃)对应的计算条件,蒸发温度设为2℃,冷凝温度设为38℃,压缩机的吸入制冷剂的过热度设为2℃,冷凝器出口的过冷却度设为12℃。
如图2和图3所示可知,通过以30重量%以上60重量%以下的比例混合R32,在供冷和供暖运转时,与R410A相比,制冷能力增加约20%,循环效率(COP)成为94~97%,全球变暖潜势能够降低至R410A的10~20%。
如以上说明,在R1123和R32的双组分体系中,综合性地根据歧化的防止、温度下滑的大小、供冷运转时供暖运转时的能力和COP(即,特定适用于使用了后述的涡旋式压缩机200的空气调节设备的混合比例时),优选为含有30重量%以上60重量%以下的比例的R32的混合物。更优选为含有40重量%以上50重量%以下的比例的R32的混合物。
<工作流体的变形例1>
此外,封入到本实施方式的制冷循环装置100的工作流体可以为由(1)R1123(1,1,2-三氟乙烯)和(2)R125(四氟乙烷)构成的双组分体系的混合工作流体,特别是R125为30重量%以上60重量%以下的混合工作流体。
在向后述的涡旋式压缩机200的应用中,通过混合30重量%以上的R125,能够抑制R1123的歧化反应。R125的浓度越高,越能够进一步抑制歧化反应。这是因为,通过R125的、对氟原子的极化较小而带来的缓和歧化反应的作用;和由于R1123和R125的物理特性相似所以因冷凝蒸发等相变化时的一体化行为而带来的使歧化的反应机会减少的作用,能够抑制R1123的歧化反应。另外,R125是不燃性制冷剂,所以R125能够降低R1123的燃烧性。
图4和图5是计算本发明第1实施方式中的、R1123和R125的混合工作流体中、R125成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。此外,图4和图5的计算条件分别与图2和图3的计算条件同样。
如图4和图5所示可知,通过以30重量%以上60重量%以下的比例混合R125,与R410A相比,制冷能力成为96~110%,循环效率(COP)成为94~97%。
特别是通过混合40重量%以上50重量%以下的R125,能够防止R1123的歧化,并且降低排出温度,所以排出温度上升的高负荷运转时和冷冻冷藏时的设备的设计变得容易。而且,能够将全球变暖潜势降低至R410A的50~100%。
如以上说明,在R1123和R125的双组分体系中,综合性地根据歧化的防止、燃烧性的降低、供冷运转时供暖运转时的能力、COP和排出温度(即,特定适用于使用了后述的涡旋式压缩机200的空气调节设备的混合比例时),优选为含有30重量%以上60重量%以下的R125的混合物,更优选为含有40重量%以上50重量%以下的R125的混合物。
<工作流体的变形例2>
另外,封入到本实施方式的制冷循环装置的工作流体也可以是由(1)R1123(1,1,2-三氟乙烯)、(2)R32(二氟甲烷)和(3)R125(四氟乙烷)构成的三组分体系的混合工作流体。特别是也可以是混合R32和R125的混合比例为30以上且低于60重量%且R1123的混合比例为40重量%以上且低于70重量%的混合工作流体。
在向后述的涡旋式压缩机200的应用中,通过将混合R32和R125的混合比例设为30重量%以上,能够抑制R1123的歧化反应。另外,混合R32和R125的混合比例越高,越能够进一步抑制歧化反应。另外,R125能够降低R1123的燃烧性。
图6和图7是计算本发明第1实施方式中的、将R32和R125的混合比例分别固定为50重量%且与R1123混合时的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP),并与R410A和R1123比较的图。此外,图6和图7的计算条件分别与图2和图3的计算条件同样。
如图6和图7所示可知,通过将混合R32和R125的混合比例设为30重量%以上60重量%以下,与R410A相比,制冷能力成为107~116%,循环效率(COP)成为93~96%。
特别是通过将混合R32和R125的混合比例设为40重量%以上50重量%以下,能够防止歧化,并且降低排出温度,也能够降低燃烧性。而且,能够将全球变暖潜势降低至R410A的60~30%。
此外,<工作流体的变形例2>中,将三组分体系的工作流体的R32和R125的混合比例分别设为50重量%进行了说明,但也可以将R32的混合比例设为0重量%以上且100重量%以下,在增加了制冷能力的情况下,也可以增加R32的混合比例。相反,当减少R32的混合比例,且增加R125的混合比例时,能够降低排出温度,而且降低燃烧性。
如以上说明,在R1123、R32和R125的三组分体系中,综合性地根据歧化的防止、燃烧性的降低、供冷运转时供暖运转时的能力、COP和排出温度(即,特定适用于使用了后述的涡旋式压缩机200的空气调节设备的混合比例时),优选为混合R32和R125且将R32和R125的和设为30重量%以上60重量%以下的混合物。更优选为含有40重量%以上50重量%以下的R32和R125的和的混合物。
接着,对作为本实施方式的压缩机61的一例的涡旋式压缩机200的结构进行说明。
图8是本发明第1实施方式的涡旋式压缩机200的纵截面图,图9是该涡旋式压缩机200的压缩机构部2的主要部分放大截面图,图10是表示该涡旋式压缩机200的压缩机构部2的压缩室15的结构的平面图。以下,对涡旋式压缩机200说明其结构、动作和作用。
如图8所示,本发明第1实施方式的涡旋式压缩机200具有密闭容器1和密闭容器1内部的压缩机构部2、电动机部3和贮油部20。
使用图9说明压缩机构部2的详情。压缩机构部2具有:焊接或热套等而固定于密闭容器1内的主轴承部件11;被轴支承于该主轴承部件11的轴4;和被螺止在该主轴承部件11上的固定涡旋件12。压缩机构部2在主轴承部件11和固定涡旋件12之间夹入与固定涡旋件12啮合的回旋涡旋件13而构成。
在回旋涡旋件13与主轴承部件11之间设有防止回旋涡旋件13的自转并进行引导使其进行圆轨道运动的十字滑环等自转限制机构14。利用处于轴4的上端的偏心轴部4a,使回旋涡旋件13进行偏心驱动,由此,能够使回旋涡旋件13进行圆轨道运动。另外,固定涡旋件12和回旋涡旋件13分别具有涡旋状的涡旋齿从端板立起(突出)的构造。
由此,形成于固定涡旋件12与回旋涡旋件13之间的压缩室15,使工作制冷剂从外周侧向中央部缩小容积地移动,由此经由通至密闭容器1外的吸入管16和固定涡旋件12的外周部的吸入口17,吸入工作制冷剂,并将其封闭于压缩室15内之后,进行压缩。到达规定压力的工作制冷剂从形成于固定涡旋件12的中央部(端板中心位置)的贯通孔即排出孔18、和在固定涡旋件12的端板上的、形成在与排出孔18不同的位置的贯通孔即圆形的旁通孔68,推开簧片阀19(止回阀),并向排出室31排出。
排出室31是由以覆盖排出孔18的方式设置的消音器32形成的空间。排出至排出室31的工作制冷剂经由设于压缩机构部2的连通路,向密闭容器1内排出。排出至密闭容器1内的工作制冷剂经由排出管50,从密闭容器1向制冷循环装置100排出。
此外,为了避免簧片阀19的过量的变形带来的损伤,设有限制升程量的阀挡69。此外,簧片阀19设于例如固定涡旋件12的端板的旁通孔68的形成位置的端板面上。
另外,如图8所示,在轴4的另一端设有泵25,泵25的吸入口以存在于贮油部20内的方式配置。泵25与涡旋式压缩机200同时驱动,所以不管压力条件和运转速度,均能够可靠地吸上处于设置在密闭容器1的底部的贮油部20的压缩机用润滑油6(油,冷冻机油),还消除油不足的担心。
由该泵25吸上的压缩机用润滑油6通过贯通轴4内的油供给孔26(参照图9)向压缩机构部2供给。此外,该压缩机用润滑油6通过在被泵25吸上之前或吸上之后,利用滤油器等除去异物,能够防止异物混入到压缩机构部2,能够实现进一步提高可靠性。
被引导至压缩机构部2的压缩机用润滑油6也成为具有与涡旋式压缩机200的排出压力大致同等的压力的、对于回旋涡旋件13的背压源。由此,回旋涡旋件13不会远离或偏触固定涡旋件12,而稳定地发挥规定的压缩机能。另外,压缩机用润滑油6的一部分通过供给压和自重,以求得逃避容纳处的方式浸入到偏心轴部4a与回旋涡旋件13的嵌合部、和轴4与主轴承部件11之间的轴承部66,在将各个部分润滑后落下,并返回至贮油部20。
另外,通过在回旋涡旋件13的端板的背面13e上配置密封部件78,将密封部件78的内侧区划成高压区域30,且将密封部件78的外侧区划成背压室29。这样,能够完全分离高压区域30的压力和背压室29的压力,所以能够稳定地控制来自回旋涡旋件13的背面13e的压力负荷。
接着,使用图10对由固定涡旋件12和回旋涡旋件13形成的压缩室15的压力上升进行说明。在由固定涡旋件12和回旋涡旋件13形成的压缩室15中具有形成于回旋涡旋件13的涡旋齿外壁侧的第1压缩室15a-1、15a-2、和形成于涡旋齿内壁侧的第2压缩室15b-1、15b-2。(将该形成于涡旋齿的外壁侧和内壁侧各自的压缩室的结构记载为“双方向上形成有压缩室的结构”)被吸入到各个压缩室15的气体随着回旋涡旋件13的回旋运动,一边缩小容积一边向中心移动。而且,压缩室15内到达排出压力,且与排出孔18或旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2连通时,压缩室15的工作制冷剂推开簧片阀19向排出室31排出。此时,在设有旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2的情况(本实施方式)和不设置的情况(比较例),说明各个压缩室15内的压力的比较。
图11是在不设为本发明第1实施方式(设有旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2的情况)的情况下(比较例),用于说明各个压缩室15的压力的比较的图。
如图11所示,在不设置旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2的情况下(不论是实线的情况还是虚线的情况),压缩室15的压力持续升压,直到压缩室15与排出孔18连通。因此,有可能比排出室31的排出压力过量地升压,且使排出温度上升至必要以上。
因此,本实施方式中,将旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2设置于比排出孔18更早期地(在较早的时刻)与压缩室15连通的位置。由此,能够实现如下结构,在压缩室15的压力到达排出压力的同时,通过旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2开始向排出室31的排出,能够抑制过量的升压引起的排出温度上升。
另外,通过使旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2为圆形的连通孔,与为其它形状的情况相比,能够以最小的方式构成对于旁通孔68a-1、68a-2、68b-1、68b-2的面积的流路阻力。另外,如图11所示,第1压缩室15a-1、15a-2(实线)和第2压缩室15b-1、15b-2(虚线)各自到达排出压力的曲柄旋转角不同。因此,本实施方式中,旁通孔68a-1、68a-2设于仅与第1压缩室15a-1、15a-2连通的恰当的位置,旁通孔68b-1、68b-2设于仅与第2压缩室15b-1、15b-2连通的恰当的位置。由此,能够抑制从排出孔18喷出之前的、制冷剂的过压缩引起的温度上升,所以能够抑制R1123的歧化反应。
接着,对上述的涡旋式压缩机200的变形例进行说明。
图12是表示本发明第1实施方式的变形例的涡旋式压缩机200的压缩机构部2的压缩室15的结构的平面图。
旁通孔68ab以外的结构与图10中说明的结构同样,所以图12中,对于与图10相同的构成要素使用相同的符号,仅说明与旁通孔68ab相关的说明,并省略其它说明。
图12所示的涡旋式压缩机200中,将旁通孔68ab设于通过回旋涡旋件13的回旋运动与第1压缩室15a和第2压缩室15b双方连通的位置。另外,同时以不对第1压缩室15a和第2压缩室15b开口的方式,比回旋涡旋件涡旋齿13c的厚度小地构成旁通孔68ab的直径。由此,在图中的曲柄旋转角时,旁通孔68ab-1与第2压缩室15b-1连通,旁通孔68ab-3与第1压缩室15a-1连通,发挥防止过压缩的作用。另外,通过设为这种直径,如图12的旁通孔68ab-2,在回旋涡旋件涡旋齿13c跨过时,旁通孔68ab均不与第1压缩室15a-1和第2压缩室15b-1连通。由此,不会引起压缩室间的工作制冷剂泄漏,能够抑制温度上升,所以能够抑制R1123的歧化反应。
本实施方式的压缩机中,使用多元醇酯油作为压缩机用润滑油。本发明的多元醇酯不限定于特定的种类,但通过使用从新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇和双季戊四醇中选出的至少1种作为构成醇,能够广泛地调整冷冻机油的粘度。根据该结构,能够自由地调整冷冻机油的粘度,所以能够确保叶片和活塞之间的油膜,能够抑制滑动热的产生。另外,多元醇酯油的羰基捕捉成为开始歧化反应的契机的自由基,所以能够抑制R1123的歧化反应。
另外,本发明的多元醇酯的结构脂肪酸不限定于特定的脂肪酸,但优选使用碳原子数6~12的脂肪酸。构成脂肪酸既可以是直链脂肪酸,也可以是支链脂肪酸,但由于羰基不会被烷基立体地遮蔽,所以直链脂肪酸捕集自由基的能力较高。
另外,作为添加于压缩机用润滑油6的添加剂,能够使用防磨损剂、抗氧化剂、聚合抑制剂和反应物吸附剂等。作为防磨损剂,具有磷酸酯类、亚磷酸酯类和硫代磷酸盐类等,但优选为不易对制冷循环装置造成不良影响的磷酸酯类。
作为磷酸酯类,具体而言,可举出:磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三庚酯、磷酸三辛酯、磷酸三壬酯、磷酸三癸酯、磷酸三(十一烷基)酯、磷酸三(十二烷基)酯、磷酸三(十三烷基)酯、磷酸三(十四烷基)酯、磷酸三(十五烷基)酯、磷酸三(十六烷基)酯、磷酸三(十七烷基)酯、磷酸三(十八烷基)酯、磷酸三油醇酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲酚二苯酯、和磷酸(二甲苯基)二苯酯等。通常,磷酸酯类防磨损剂通过向冷冻机油中添加0.1~3wt%,有效地吸附于滑动部表面,在滑动面上制作剪切力较小的膜,由此,能够得到磨耗防止效果。
根据这样的结构,通过防磨损剂吸附于滑动部表面来降低摩擦,能够抑制发热,能够抑制R1123制冷剂的自分解反应。
另外,作为酚类抗氧化剂,具体而言,能够使用:没食子酸丙酯、2,4,5-三羟基丁酰苯、叔丁基对苯二酚、去甲二氢愈创木酸、丁基羟基茴香醚、4-羟甲基-2,6-二-叔丁基苯酚、没食子酸辛酯、丁基烃基甲苯、和没食子酸十二酯等。这些抗氧化剂通过对基油添加0.1~1wt%,能够有效地捕捉自由基,并防止反应。另外,也能够将抗氧化剂引起的基油本身的着色抑制到最小限度。
根据这种结构,酚类抗氧化剂有效地捕捉在密闭容器1内产生的自由基,由此,能够得到抑制R1123的分解反应的效果。
另外,为了防止R1123那样的、含有双键和氟原子的、反应性高的分子的反应,也可以对R1123的制冷剂量添加5%左右的柠檬烯。本实施方式的涡旋式压缩机200、和使用了该涡旋式压缩机200的制冷循环装置100为密闭系统,如上述将润滑油作为基油封入。一般而言,这种封入到涡旋式压缩机200的基油的润滑油的粘度通常为32mm2/s~68mm2/s左右,另一方面,柠檬烯的粘度是比0.8mm2/s左右低很多的粘度。因此,润滑油的粘度在混入5%左右的柠檬烯的情况下急剧下降至60mm2/s,在混入15%的情况下急剧下降至48mm2/s,在混入35%的情况下急剧下降至32mm2/s。因此,当要防止R1123的反应而混入大量柠檬烯时,由于润滑油的粘度降低,产生润滑不良引起的磨损、和滑动面的金属接触引起的金属皂的生成等,影响涡旋式压缩机200和制冷循环装置100的可靠性。
与之相对,本实施方式的涡旋式压缩机200的润滑油为了补充通过适于防止反应的量的柠檬烯的混合产生的基油的粘度降低,通过预先以高粘度的润滑油为基础或混入与柠檬烯的混合量同等以上的量的超高粘度的润滑油,确保适当的润滑油粘度。
具体而言,如果选择混合5%柠檬烯时的润滑油的粘度为78mm2/s、混合35%柠檬烯时的润滑油的粘度为230mm2/s左右的润滑油,则能够确保混合后的粘度68mm2/s。此外,为了将柠檬烯产生的防止R1123的反应的效果设为最大,还考虑将柠檬烯的混合量增加至70%或80%等极端的例子。但是,在该情况下,成为基础的高粘度的润滑油的粘度分别成为8500mm2/s或25000mm2/s,超过作为ISO标准的最大值的3200mm2/s。另外,与柠檬烯的均匀的混合也较难,所以认为实用的应用困难。
另外,在与柠檬烯等量混合超高粘度润滑油的情况下,通过混合800mm2/s~1000mm2/s的润滑油,可得到32mm2/s~68mm2/s的粘度。此外,在混合粘度不同的柠檬烯和超高粘度油的情况下,如果向柠檬烯少量逐步添加超高粘度油进行混合,则可得到比较均匀的组成粘度的润滑油。
此外,本实施方式中,以柠檬烯为例子,但如果是萜烯类或类萜类,则可得到同样的效果。例如,能够根据半萜烯类的异戊二烯、异戊烯醇、3-甲基丁酸和单萜类的香叶基二磷酸、桉树脑、蒎烯和倍半萜烯类的法尼基二磷酸、青蒿素、没药醇、二萜烯类的香叶基香叶基二磷酸、视黄醇、视黄醛、叶绿醇、紫杉醇、毛喉素、阿非迪霉素和三萜烯类的鲨烯、以及羊毛甾醇等、涡旋式压缩机200和制冷循环装置100的使用温度、以及要求的润滑油粘度进行选择。
另外,对于示例的粘度,是具有高压容器的涡旋式压缩机200下的具体例,但即使是可使用5mm2/s~32mm2/s的、较低粘度的润滑油的、具有低压容器的涡旋式压缩机200,也同样能够实施,且可得到同样的效果。
此外,柠檬烯等的萜烯类和类萜类对于塑料具有溶解性,但如果混合30%以下左右,则其影响极少,对涡旋式压缩机200内的塑料要求的电绝缘性不是成为问题的水平。但是,在具有要求长期的可靠性的情况和使用温度总是高的情况等问题的情况下,优选使用具有耐化学性的聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺或聚苯硫醚。
另外,本实施方式的涡旋式压缩机200的电动机部3的绕组中,将清漆(varnish)(热固化性绝缘材料)经由绝缘覆膜涂敷烧附于导体上。作为热固化性绝缘材料,可以举出聚酰亚胺树脂、环氧树脂和不饱和聚酯树脂等。其中,聚酰亚胺树脂以作为前体的聚酰胺酸的状态涂敷,并以300℃左右烧附,由此,能够进行聚酰亚胺化。已知酰亚胺化反应通过胺与羧酸酐的反应而引起。R1123制冷剂即使在电极间的短路中,也可能进行反应,所以通过在电动机绕组上(以使芳香族二胺和芳香族四羧酸二酐反应而形成的聚酰亚胺前体为主成分)涂敷聚酰亚胺酸清漆,能够防止电极间的短路。
因此,即使在将电动机部3的线圈浸渍于液体制冷剂的状态下,也能够保持成绕组间的电阻较高的状态,抑制绕组间的放电,其结果,能够得到抑制R1123制冷剂的自分解反应的效果。
图13是表示本发明第1实施方式的涡旋式压缩机200的供电端子附近的构造的局部截面图。
图13中,表示有供电端子71、玻璃绝缘物72、保持供电用端子的金属制盖体73、与供电端子71连接的旗型端子74、和引线75。本实施方式的涡旋式压缩机200中,在涡旋式压缩机200的密闭容器1的内侧的供电端子71上配接有与作为绝缘部件的玻璃绝缘物72紧贴的甜甜圈状的绝缘部件76。甜甜圈状的绝缘部件76优选具有绝缘性,且对氢氟酸具有耐性。例如,可以举出陶瓷制绝缘子和HNBR橡胶制甜甜圈形间隔件等。甜甜圈状的绝缘部件76必须与玻璃绝缘物72紧贴,但优选也与连接端子紧贴。
这样构成的供电端子71利用甜甜圈状的绝缘部件76,在供电端子和盖体的涡旋式压缩机200内表面的沿面距离变长,能够防止终端跟踪,且防止R1123的放电能量引起的着火。另外,能够防止通过R1123的分解而产生的氢氟酸腐蚀玻璃绝缘物72。
此外,本实施方式的涡旋式压缩机200也可以是将排出口开放向密闭容器1内,且密闭容器1内被由压缩室15压缩的制冷剂充满的所谓的高压壳型的压缩机。另一方面,也可以是将吸入口17开放向密闭容器1内,密闭容器1内被由压缩室15压缩之前的制冷剂充满的所谓的低压壳型的涡旋式压缩机200。在该情况下,在密闭容器1内加热且直到导入压缩室15内的期间易于产生温度上升的结构中,压缩室15内的低温制冷剂导入引起的低温化更显著,在抑制R1123的歧化反应上优选。
另外,高压壳型的涡旋式压缩机200也可以以如下方式构成,使从排出口排出的制冷剂通过电动机部3的周围,在密闭容器1内利用电动机部3加热后,从排出管50向密闭容器1外排出。根据该结构,即使从排出管50排出的制冷剂的温度相等,也能够降低压缩室15内的制冷剂温度,所以在抑制R1123的歧化反应上优选。
(第2实施方式)
接着,说明本发明的第2实施方式。
图14是用于说明本发明第2实施方式的制冷循环装置101的结构的图。
本实施方式的制冷循环装置101中,以压缩机102、冷凝器103、作为节流机构的膨胀阀104、和蒸发器105的顺序,利用制冷剂配管106连接,而构成制冷循环回路。在制冷循环回路内封入有工作流体(制冷剂)。
接着,对制冷循环装置101的结构进行说明。
作为冷凝器103和蒸发器105,在周围介质为空气的情况下,可使用翅片管型热交换器或并流形(微管型)热交换器等。
另一方面,作为周围介质为盐水或二元式制冷循环装置的制冷剂时的冷凝器103和蒸发器105,可使用双管热交换器、板式热交换器或壳管式热交换器。
作为膨胀阀104,例如可使用脉冲电动机驱动方式的电子膨胀阀等。
制冷循环装置101中,在冷凝器103上设置有作为将与制冷剂进行热交换的周围介质(第1介质)向冷凝器103的热交换面驱动(流动)的第1输送部的流体机械107a。在蒸发器105上还设置有作为将与制冷剂进行热交换的周围介质(第2介质)向蒸发器105的热交换面驱动(流动)的第2输送部的流体机械107b。另外,在各个周围介质设有周围介质的流路116。
在此,作为周围介质,如果使用大气中的空气,则有时也可使用水或乙基乙二醇等的盐水。另外,在制冷循环装置101为二元式制冷循环装置的情况下,可使用制冷循环回路和工作温度域所优选的制冷剂、例如氢氟烃(HFC)、烃(HC)或二氧化碳等。
作为驱动周围介质的流体机械107a、107b,在周围介质为空气的情况下,可使用螺旋桨风扇等轴流风机、横流风机或涡轮风机等离心风机,在周围介质为盐水的情况下,可使用离心泵等。此外,在制冷循环装置101为二元式制冷循环装置的情况下,作为周围介质输送用的流体机械107a、107b,压缩机102承担该职责。
冷凝器103中,在流过其内部的制冷剂以二相(气体和液体混合的状态)流过的部位(以下,本说明书中,称为“冷凝器的二相管”)设置有冷凝温度检测部110a,能够测定制冷剂温度。
另外,在冷凝器103的出口与膨胀阀104的入口之间设置有冷凝器出口温度检测部110b。冷凝器出口温度检测部110b能够检测膨胀阀104入口的过冷却度(膨胀阀104的入口温度减去冷凝器103的温度的值)。
蒸发器105中,在流过其内部的制冷剂以二相流过的部位(以下,本说明书中,称为“蒸发器的二相管”)设有蒸发温度检测部110c,能够测量蒸发器105内的制冷剂的温度。
在压缩机102的吸入部(蒸发器105的出口和压缩机102的入口之间)设有吸入温度检测部110d。由此,能够测量被吸入到压缩机102的制冷剂的温度(吸入温度)。
作为上述的各温度检测部,例如,有时也使用由制冷剂流过的配管或传热管的外管进行接触连接的电子式恒温器,有时也直接使用与工作流体接触的护套管方式的电子式恒温器。
在冷凝器103的出口与膨胀阀104的入口之间设置有检测制冷循环回路的高压侧(从压缩机102的出口到膨胀阀104的入口的制冷剂以高压存在的区域)的压力的高压侧压力检测部115a。
在膨胀阀104的出口设置有检测制冷循环回路的低压侧(从膨胀阀104的出口到压缩机102的入口的制冷剂以低压存在的区域)的压力的低压侧压力检测部115b。
作为高压侧压力检测部115a、低压侧压力检测部115b,例如可使用将隔膜的位移转换成电信号的检测部等。此外,也可以使用差压计(测量膨胀阀104的出入口的压力差的测量机构),代替高压侧压力检测部115a和低压侧压力检测部115b。
此外,在上述结构的说明中,制冷循环装置101作为全部具有各温度检测部、各压力检测部的装置进行说明,但在后述的控制中,能够省略不使用检测值的检测部。
接着,进行制冷循环装置101的控制方法进行说明。首先,对通常的运转时的控制进行说明。
在通常的运转时,计算作为吸入温度检测部110d和蒸发温度检测部110c的温度差的压缩机102的吸入部中的工作流体的过热度。而且,控制膨胀阀104以使得该过热度成为预定的目标过热度(例如,5K)。
此外,在压缩机102的排出部还设置排出温度检测部(未图示),能够使用其检测值进行控制。在该情况下,计算作为排出温度检测部和冷凝温度检测部110a的温度差的压缩机102的排出部中的工作流体的过热度。而且,控制膨胀阀104以使得该过热度成为预定的目标过热度。
接着,对成为歧化反应引起的可能性变高的特殊的运转状态时的控制进行说明。
本实施方式中,在冷凝温度检测部110a的温度检测值过大的情况下,打开膨胀阀104,进行降低制冷循环装置101内的高压侧工作流体的压力、温度的控制。
一般而言,在除去了二氧化碳的制冷剂中,需要进行控制,以使得不成为超过临界点(在后述的图15中记载为Tcri的点)的超临界条件。这是因为,在超临界状态下,物质成为既不是气体也不是液体的状态,其行为不稳定且活跃。
在此,本实施方式中,以在该临界点的温度(临界温度)为一个基准,根据该温度控制膨胀阀104的开度,以使得冷凝温度不接近于预定的值(5K)以内。此外,在使用含有R1123的工作流体(混合制冷剂)的情况下,使用该混合制冷剂的临界温度进行控制,以使得工作流体的温度不成为(临界温度-5℃)以上。
图15是用于说明本发明第2实施方式中的制冷循环装置101的动作的莫里尔线图。图15中表示有等温线108和饱和液线-饱和蒸气线109。
图15中,处于成为歧化反应产生的原因的过大的压力条件下的制冷循环以实线(EP)表示,处于正常运转下的制冷循环以虚线(NP)表示。
如果设于冷凝器103的二相管的冷凝温度检测部110a中的温度值相对于预先存储在控制装置的临界温度成为5K以内(图15中的EP),则控制装置将膨胀阀104的开度控制为打开一侧。其结果,如图15的NP所示,制冷循环装置101的高压侧的冷凝压力降低,所以能够抑制由于制冷剂压力的过度上升产生的歧化反应,或即使在产生歧化反应的情况下,也能够抑制压力上升。
此外,上述的控制方法是根据由冷凝温度检测部110a测量的冷凝温度,间接性地掌握冷凝器103内的压力并控制膨胀阀104的开度的方法。该方法在含有R1123的工作流体共沸或类共沸,与冷凝器103内的含有R1123的工作流体的露点和沸点没有温度差(温度梯度)或较小的情况下,能够使用冷凝温度作为指标来代替冷凝压力,所以特别优选。
<控制方法的变形例1>
此外,如上所述,也可以使用基于直接测定的压力进行膨胀阀104的开度控制的方法,来代替通过比较临界温度和冷凝温度间接性地检测制冷循环装置101的高压(冷凝器103内的制冷剂压力)状态并向膨胀阀104等指示恰当的动作的控制方法。
图16是用于说明本发明第2实施方式中的变形例1的控制动作的莫里尔线图。
图16中,将从压缩机102的排出部到冷凝器103,膨胀阀104的入口,且产生过度的压力上升的状态的制冷循环以实线(EP)表示,以虚线(NP)表示从上述的过度的压力状态脱离的状态的制冷循环。
运转中,在预先存储在控制装置的临界点的压力(临界压力)Pcri减去由例如高压侧压力检测部115a检测出的在冷凝器103的出口的压力Pcond的压力差比预定的值(例如Δp=0.4MPa)小的情况下(图16中的EP),判定为从压缩机102的排出口到膨胀阀104的入口,含有R1123的工作流体中产生歧化反应,或产生的可能性较高,为了避免该高压条件下的持续,将膨胀阀104的开度控制为打开一侧。
其结果,图16中的制冷循环如图中的NP所示那样,能够抑制作用于高压(冷凝压力)降低的侧,而成为歧化反应产生的原因或在歧化反应后产生的压力上升。
本控制方法优选用于含有R1123的工作流体为非共沸状态的情况、特别是冷凝压力下温度梯度较大的情况。
<控制方法的变形例2>
此外,也可以使用基于过冷却度的控制方法,来代替上述的以临界温度或临界压力为基准的控制方法。
图17是表示本发明第2实施方式中的制冷循环装置101的控制方法的变形例2的控制动作的莫里尔线图。
图17中,将处于成为歧化反应产生的原因的过大的压力条件下的制冷循环设为EP并以实线表示,将处于正常运转下的制冷循环设为NP并以虚线表示。
一般而言,制冷循环装置101中,通过膨胀阀104和压缩机102等的制冷循环的适当的控制、热交换器尺寸、和制冷剂充填量适当化,冷凝器103内制冷剂的温度以温度相对于周围介质高一定程度的方式设定。此外,过冷却度通常采用5K左右的值。同样的制冷循环装置101中使用的含有R1123的工作流体也采用同样的措施。
采用上述那样的措施的制冷循环装置101中,如果制冷剂压力过度变高,则如图17的EP所示那样,处于膨胀阀104入口的过冷却度也上升的倾向。因此,本实施方式中,以膨胀阀104入口的制冷剂的过冷却度为基准,控制膨胀阀104的开度。
此外,本实施方式中,将正常运转时的在膨胀阀104的入口的制冷剂的过冷却度看作5K,以该值的3倍的15K为基准,控制膨胀阀104的开度。将设为阈值的过冷却度设为3倍是因为,根据运转条件不同,过冷却度可能在该范围内变化。
具体而言,首先,根据冷凝温度检测部110a的检测值和冷凝器出口温度检测部110b的检测值计算过冷却度。过冷却度是冷凝温度检测部110a的检测值减去了冷凝器出口温度检测部110b的检测值的值。而且,在膨胀阀104的入口的过冷却度到达预定的值(15K)时,向打开膨胀阀104的开度的方向进行动作,并控制为作为制冷循环装置101的高压部分的降低冷凝压力的方向(从图17的实线到虚线)。
冷凝压力降低与冷凝温度降低同样,所以从冷凝温度Tcond1向Tcond2减少,在膨胀阀104入口的过冷却度从Tcond1-Texin向Tcond2-Texin减少过冷却度(在此,膨胀阀104入口的工作流体温度不会改变,设为Texin)。如上所述,随着制冷循环装置101内的冷凝压力降低,过冷却度也降低,所以即使在以过冷却度为基准的情况下,也能够控制制冷循环装置101内的冷凝压力。
图18是表示构成本发明第2实施方式的制冷循环装置101的配管的一部分的配管接头117的图。
在将本发明的制冷循环装置101用于例如家庭用的分流型的空气调节装置(空调装置)的情况下,制冷循环装置101由具有室外热交换器的室外单元和具有室内热交换器的室内单元构成。室外单元和室内单元在其结构上不能设为一体。因此,使用图18所示的扩张连接管(ユニオンフレア)111那样的机械性的接头,在设置场所将室外单元和室内单元连接。
如果由于作业的笨拙等原因,机械性的接头的连接状态差,则制冷剂从接头部分泄漏,对设备性能造成不良影响。另外,含有R1123的工作流体本身是具有温暖化效果的温室效果气体,所以也可能对地球环境造成不良的影响。因此,要求迅速地检测修缮制冷剂泄漏。
制冷剂泄漏的检测方法中具有向该部位涂敷检测剂,并以是否产生气泡进行检测的方法和使用检测传感器的方法等,但这些方法的作业的时间均较大。
因此,本实施方式中,通过在扩张连接管111外周卷绕含有聚合促进剂的密封件112,使制冷剂泄漏检测容易,并且实现泄漏量的降低。
具体而言,在含有R1123的工作流体中,利用当产生聚合反应时产生作为氟化碳树脂之一的聚四氟乙烯的原理。具体而言,以如下方式构成,使含有R1123的工作流体和聚合促进剂在泄漏部位有意图地接触,在该泄漏部位,聚四氟乙烯析出、固化。其结果,视觉性地容易检测到泄漏,所以能够缩短直到泄漏的发现和修缮所花费的时间。
另外,聚四氟乙烯的产生部位是含有R1123的工作流体的泄漏部位,所以自然而然地在防止泄漏的部位产生、附着聚合生成物,所以还能够降低泄漏量。
(第3实施方式)
接着,说明本发明的第3实施方式。
图19是表示本发明第3实施方式的制冷循环装置130的结构的图。
图19中所示的制冷循环装置130和第2实施方式的制冷循环装置101的结构的差异点在于,重新与膨胀阀104的入口和出口连接,且设置有具有开闭阀的旁通管113。另外,作为其它差异点在于,在冷凝器103的出口与膨胀阀104的入口之间具有具有释放阀114的清洗线(purge line)。释放阀114的开口侧配置于室外。此外,图19中,省略了使用图14说明的各温度检测部、各压力检测部等的记载。
在进行第2实施方式中说明的控制方法(例如,控制膨胀阀104的开度以使得含有R1123的工作流体的临界温度减去在冷凝器103的二相管测定的工作流体温度的值成为5K的控制方法,或进行控制以使得工作流体的临界压力和由高压侧压力检测部115a检测的压力的差成为0.4MPa以上的控制方法),打开膨胀阀104的开度的情况下,也有可能在压力下降中未看到改善的情况或产生加快了压力下降速度的状况。
因此,在产生了上述那样的状况的情况下,打开设于本实施方式的旁通管113的开闭阀,使制冷剂流过旁通管113,由此,能够快速地降低高压侧的工作流体压力,抑制制冷循环装置130的破损。
而且,将膨胀阀104的开度设为大开度的控制和设于旁通管113的开闭阀的控制的基础上,当紧急停止压缩机102能够防止制冷循环装置130的破损,在该方面上更优选。此外,在使压缩机102紧急停止的情况下,在快速地降低高压侧的工作流体压力上优选流体机械107a、107b不会停止。
进行了以上对应的情况还假定不抑制歧化反应的情况,具体而言,工作流体的临界温度与由冷凝温度检测部110a检测的冷凝温度之差低于5K的情况或工作流体的临界压力与由高压侧压力检测部115a检测的压力之差低于0.4MPa的情况。这种情况下,制冷循环装置130内的制冷剂压力还可能上升,所以需要向外部排放成为高压的制冷剂,防止制冷循环装置130的破损。因此,进行打开将制冷循环装置130内的含有R1123的工作流体向外部空间清洗的释放阀114的控制。
在此,释放阀114在制冷循环装置130中的设置位置优选为高压侧。另外,特别优选从本实施方式中表示的冷凝器103的出口设置到膨胀阀104的入口(在该位置,工作流体为高压的过冷液状态,所以易于引起随着歧化反应的急剧的压力上升的结果产生的水冲击作用),或从压缩机102的排出部设置到冷凝器103的入口(在该位置,工作流体以高温高压的气体状态存在,所以分子运动变得活跃,易于产生歧化反应其本身)。
释放阀114设于室外单元侧。在该形式的情况下,如果是空调装置,则能够以工作流体不向室内侧的居住空间放出的方式构成,如果是冷冻冷藏单元,则能够以工作流体不向陈列柜等的商品陈列侧放出的方式构成,所以能够说是对人类和商品不直接造成影响的方式考虑的形式。
此外,在安全上,优选打开释放阀114,并且停止制冷循环装置130、例如使电源OFF。
(第4实施方式)
接着,对本发明的第4实施方式进行说明。
图20是表示本发明第4实施方式的制冷循环装置140的结构的图。
图20所示的制冷循环装置140与第2实施方式的制冷循环装置101的结构的差异点在于,设有:检测流入到冷凝器103之前的第1介质的温度的第1介质温度检测部110e;和检测流入到蒸发器105之前的第2介质的温度的第2介质温度检测部110f。另外,各温度检测部和各压力检测部的检测值、以及压缩机102、和流体机械107a、107b的输入电力以一定时间记录于电子记录装置(未图示)中的点也不同。
图21是将本发明第4实施方式的制冷循环装置140的动作在莫里尔线图上表示的图。
图21中,以EP表示的制冷循环为歧化反应产生时的冷凝压力,以NP表示的制冷循环表示正常运转时的制冷循环。此外,图21中,对冷凝压力上升时的循环变化(例:NP和EP的蒸发压力的差异等)进行简单说明,所以没有记载。
作为在冷凝器103内的二相管测定的、含有R1123的工作流体的冷凝温度急剧上升的原因,考虑:(1)周围介质温度Tmcon、Tmeva的急剧的上升、(2)压缩机102的动力上升引起的升压作用、和(3)周围介质的流动变化(驱动周围介质的流体机械107a、107b任一项的动力上升)。另外,作为这些主要原因以外的含有R1123的工作流体特有的现象,可举出(4)歧化反应引起的升压作用。因此,本实施方式中,为了确定为发生了(4)的歧化反应,对没有产生(1)~(3)的现象进行判别并控制。
因此,本实施方式的控制方法中,在相对于(1)~(3)的温度或输入电力的变化量,含有R1123的工作流体的冷凝温度的变化量较大的情况下,将膨胀阀104控制为打开一侧。
以下,对具体的控制方法进行说明。首先,在相同基准下不易比较温度变化量和输入电力值的变化量,所以测量温度变化量时,进行控制以使得输入电力不改变。即,在测量温度变化量时,压缩机102和流体机械107a、107b的电动机转速保持一定。
例如,温度变化量以某个时间间隔,测量例如10秒钟~1分钟测量。在该测量之前,例如从10秒钟~1分钟左右前开始进行控制,以将压缩机102和流体机械107a、107b的输入电力量保持成一定值。此时,压缩机102和流体机械107a、107b的输入电力量的每单位时间的变化量大致为零。在此,“大致”设为零是因为,在压缩机102中的制冷剂偏斜引起的压缩机102的吸入状态的变化或流体机械107a、107b中的第1介质和第2介质为周围空气的情况下,由于风的吹入等的影响,输入电力产生少许变动。即,该“大致为零”是指,包含少许变动,且比预定的规定值小。
在以上那样的条件下,在由冷凝温度检测部110a测定出的冷凝温度的每单位时间的变化量比由第1介质温度检测部110e检测出的第1介质的温度的每单位时间的变化量和由第2介质温度检测部110f检测出的第2介质的温度的每单位时间的变化量的任一个都大的情况下,认为产生了歧化反应,将膨胀阀104控制为开方向。
此外,如果仅膨胀阀104的开度控制,则应对不能控制随着歧化反应产生的压力上升的情况,也能够如第3实施方式中表示那样,与膨胀阀104并联地具有旁通管113,或使压缩机102紧急停止,或进一步设置向外部放出制冷剂而降低压力的释放阀114等装置。
另外,本实施方式中,表示了以设置于冷凝器103的二相管的温度检测部的变化量为基准实施控制的膨胀阀104的控制例,但也可以以从压缩机102的排出部到膨胀阀104的入口的、在任一点的压力的变化量为基准,也可以以膨胀阀104入口的过冷却度的变化量为基准。
此外,当将本实施方式与上述的第2实施方式或第3实施方式的任一方式组合使用时,能够得到可靠性的进一步提高,而优选。
(第5实施方式)
接着,说明本发明的第5实施方式。
图22是本发明第5实施方式的涡旋式压缩机200的压缩机构部2的主要部分放大截面图。
除了设于排出孔18的簧片阀19的有无以外,与第1实施方式相同,所以对该其它结构省略说明。
第1实施方式中,与旁通孔68同样,在排出孔18还设有簧片阀19(止回阀),但本实施方式中,也可以不在排出孔18设置簧片阀19。因此,排出室31经由排出孔18总是与附近的压缩室15连通,排出室31和压缩室15成为大致相等的压力状态。此外,本实施方式中,未在排出孔18设置簧片阀19,所以也不设置阀挡69。
特别易于产生歧化反应的条件是过度的高温高压下的条件,所以有时产生不是规定的运转条件下的状态,例如由于制冷循环回路中的制冷剂配管的堵塞、冷凝器的送风停止、二通阀或三通阀的忘记打开等,排出压力(制冷循环回路的高压侧)过度上升的状态,或由于压缩机的电动机(电动机部3)的扭矩不足等,压缩机构进行不了使制冷剂升压的压缩工作的状态。
在这种条件下,当继续向涡旋式压缩机200供给电力时,向构成涡旋式压缩机200的电动机过量供给电流,电动机发热。其结果,涡旋式压缩机200内的电动机相对于制冷剂作为发热体发挥作用,内部的制冷剂压力和温度过度上升。其结果,构成电动机的定子的绕组的绝缘体熔接,绕组的芯线(电导线)彼此接触,引起称为层短路的现象。层短路瞬间向周围制冷剂传播高能量,所以可成为歧化反应的起点。
因此,本实施方式中,在以压缩机构进行不了升压动作的状态继续向电动机供给电力的情况下,抑制制冷循环回路的高压侧,即收纳电动机的密闭容器1的压力上升,设为通过压力避免歧化反应的发生条件的形式。具体而言,设为排出室31经由排出孔18总是与附近的压缩室15连通的结构。
如以上叙述,根据本实施方式,在压缩机构进行不了压缩动作而向电动机供给电力的情况下,电动机作为发热体加热密闭容器1内部的制冷剂。但是,例如即使由于加热,制冷剂压力上升,也能够经由排出孔18对压缩室15作用该压力,使压缩机构逆旋转向制冷循环回路的低压侧排放密闭容器1内的压力,所以能够避免成为歧化反应的发生条件的异常压力上升。
如以上叙述,本发明的第1实施方式~第5实施方式中表示的第1方式,将含有1,1,2-三氟乙烯的制冷剂用作工作流体,将多元醇酯油用作压缩机用润滑油,并具有使涡旋状的涡旋齿从端板立起的固定涡旋件和回旋涡旋件啮合而在双方向上形成的压缩室。而且,在固定涡旋件的端板中心位置设置有向排出室开口的排出孔,并且将在压缩室与排出孔连通之前连通压缩室和排出室的旁通孔设于固定涡旋件的端板。而且,旁通孔设有允许从压缩室侧向排出室侧的流通的止回阀。
根据这种结构,能够抑制从排出孔喷出之前的制冷剂的、过压缩引起的温度上升,所以能够抑制R1123的歧化反应。另外,多元醇酯油的羰基捕捉成为开始歧化反应的契机的自由基,所以能够抑制R1123的歧化反应。
此外,也可以设置多个旁通孔。由此,旁通孔和压缩室连通的区间成为更大范围,同时能够使各个流路阻力缩小成为有效的旁通孔的流路面积合计的量,能够得到可靠地抑制过压缩引起的温度上升的效果。
此外,旁通孔内的至少一个也可以设为圆形的连通孔。由此,能够得到使对于旁通孔的面积的流路阻力最小,且进一步降低过压缩引起的温度上升的效果。
此外,旁通孔内的至少一个也可以设于仅在形成于回旋涡旋件的涡旋齿外壁侧的第1压缩室或形成于回旋涡旋件的涡旋齿内壁侧的第2压缩室中的任一者开口的位置。
由此,各个压缩室到达排出压力,打开旁通孔的止回阀,能够在最佳的位置设置旁通孔,能够得到将过压缩引起的温度上升抑制到最小限度的效果。
此外,旁通孔内的至少一个设于在形成于回旋涡旋件的涡旋齿外壁侧的第1压缩室和形成于回旋涡旋件的涡旋齿内壁侧的第2压缩室双方开口的位置,并且旁通孔也可以为不同时在第1和第2压缩室开口的形状和大小。
由此,第1压缩室和第2压缩室经由旁通孔进行连通,能够防止由于其压力差,工作制冷剂再膨胀,而引起压缩室内的温度上升。
此外,旁通孔内的至少一个也可以是将旁通孔的直径设为D,且将端板厚度方向的长度设为L时,D/L为2.4~7.2的范围的结构。
由此,能够提供使通过旁通孔的工作制冷剂的压力损失和旁通孔内的工作流体再膨胀产生的损失的比例最佳化、高效率且抑制压缩室内的温度上升的压缩机。
接着,第2方式在第1方式的基础上,也可以是止回阀为设于固定涡旋件的端板面的簧片阀的结构。
由此,与在旁通孔的内部设置弹簧等那样的止回阀相比,能够得到抑制流路阻力,且降低过压缩引起的温度上升的效果。
另外,第3方式在第1方式或第2方式的基础上,工作流体也可以是含有二氟甲烷的混合工作流体,且二氟甲烷为30重量%以上60重量%以下。另外,也可以是含有四氟乙烷的混合工作流体,且四氟乙烷为30重量%以上60重量%以下。另外,也可以是含有二氟甲烷和四氟乙烷的混合工作流体,且混合二氟甲烷和四氟乙烷,使二氟甲烷和四氟乙烷混合的混合比例为30重量%以上60重量%以下。
由此,能够抑制R1123的歧化反应,并且提高制冷能力和COP。
第4方式在第1~3方式中任一方式的基础上,也可以以从新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇和双季戊四醇中选出的至少种作为构成所述多元醇酯油的醇。
由此,能够自由地调整冷冻机油的粘度,所以能够确保叶片和活塞之间的油膜,能够抑制滑动热的产生。
第5方式在第1~3方式中任一方式的基础上,多元醇酯油也可以含有磷酸酯类防磨损剂。
由此,通过使防磨损剂吸附于滑动部表面上来降低摩擦,能够抑制发热,并抑制R1123制冷剂的自分解反应。
第6方式在第1~第3方式中任一方式的基础上,多元醇酯油含有酚类抗氧化剂。
由此,酚类抗氧化剂快速地捕捉在滑动部产生的自由基,所以能够防止自由基与制冷剂R1123反应。
第7方式在第1~3方式中任一方式的基础上,多元醇酯油也可以是在1%以上且低于50%的萜烯类或类萜类中混合粘度比基油高的润滑油,或预先混合与萜烯类或类萜类同等量以上的超高粘度的润滑油,并将调节成与基油同等粘度的添加油与基油混合的润滑油。
由此,能够抑制R1123的歧化反应。
第8方式在第1~3方式中任一方式的基础上,也可以包括驱动回旋涡旋件的电动机部,电动机部将热固化性绝缘材料隔着绝缘覆膜涂敷烧附于导体上而成的电线用于线圈。
由此,通过对压缩机内的电动机用线圈的绕组涂敷热固化性绝缘材料,即使将线圈浸渍于液体制冷剂的状态下,也以较高的状态保持绕组间的电阻,抑制放电,其结果,能够抑制R1123制冷剂的分解。
第9方式在第1~3方式中任一方式的基础上,包括收纳压缩室和电动机部的密闭容器,密闭容器具有隔着绝缘部件设置于口部的供电端子和用于将供电端子与引线连接的连接端子。而且,在密闭容器内侧的供电端子上配接与绝缘部件紧贴的甜甜圈状的绝缘部件。
由此,在金属壳体内侧的供电端子上附加绝缘物,所以通过延长导体间的最短距离,能够抑制供电端子的绝缘不良,能够防止R1123的放电能量引起的着火。另外,能够防止在R1123分解时产生的氟化氢与玻璃绝缘物接触,并防止玻璃绝缘物腐蚀而破损。
第10方式提供一种制冷循环装置,将第1~9方式中任一方式的压缩机、对被压缩机压缩而成为高压的制冷剂气体进行冷却的冷凝器、对被冷凝器液化后的高压制冷剂进行减压的节流机构、和被节流机构减压后的制冷剂气化的蒸发器利用配管连结而构成。
由此,能够抑制R1123的歧化反应,并且提高制冷能力和COP。
第11方式在第10方式的基础上,也可以具有设于冷凝器的冷凝温度检测部,控制节流机构的开度以使得工作流体的临界温度和由冷凝温度检测部检测的冷凝温度的差成为5K以上。
由此,能够将由温度检测部测定的工作流体温度设为与其压力相当,控制节流机构的开度,以使得根据临界压力将高压侧工作流体温度(压力)限制在考虑了安全性的余裕的5K以上。由此,能够不使高压的冷凝压力进一步过度变高,所以能够抑制可能产生过度的压力上升的结果(分子间距离接近的结果)的歧化反应,能够确保装置的可靠性。
第12方式在第10方式的基础上,也可以具有设于压缩机的排出部和节流机构的入口之间的高压侧压力检测部,控制节流机构的开度,以使得工作流体的临界压力与由高压侧压力检测部检测的压力之差成为0.4MPa以上。
由此,对于含有R1123的工作流体,特别是在使用温度梯度较大的非共沸制冷剂的情况下,能够更精确地检测制冷剂压力,进一步使用其检测结果,进行节流机构的开度控制,并降低制冷循环装置内的高压侧压力(冷凝压力)。因此,能够抑制歧化反应,并能够提高装置的可靠性。
第13方式在第10方式的基础上,也可以具有设于冷凝器与节流机构之间的冷凝器出口温度检测部,控制节流机构的开度,以使得由冷凝温度检测部检测的冷凝温度与由冷凝器出口温度检测部检测的冷凝器出口温度之差成为15K以下。
由此,能够使用以冷凝温度检测部与冷凝器出口温度检测部之差表示的过冷却度的检测结果,进行节流机构的开度控制,能够防止制冷循环装置内的工作流体的过度的压力上升。因此,能够抑制歧化反应,并能够提高装置的可靠性。
第14方式在第10方式的基础上,包括:输送由冷凝器进行热交换的第1介质的第1输送部;输送由蒸发器进行热交换的第2介质的第2输送部;设于冷凝器的冷凝温度检测部;检测流入到冷凝器之前的第1介质的温度的第1介质温度检测部;和检测流入到蒸发器之前的第2介质的温度的第2介质温度检测部。而且,假定压缩机的输入的每单位时间的变化量、第1输送部的输入的每单位时间的变化量和第2输送部的输入的每单位时间的变化量中至少一者比预定的规定值小的情况。而且,在由冷凝温度检测部检测的冷凝温度的每单位时间的变化量比由第1介质温度检测部检测的第1介质的温度的每单位时间的变化量和由第2介质温度检测部检测的第2介质的温度的每单位时间的变化量的任一个都大的情况下,也可以将节流机构控制在开方向。
由此,在周围介质的样态没有变化时,在冷凝温度产生急剧的变化的情况下,认为产生了歧化反应引起的压力上升,所以能够将节流机构的开度控制在打开的方向。因此,能够提高装置的可靠性。
第15方式在第10~14方式中任一方式的基础上,也可以利用含有聚合促进剂的密封剂覆盖构成制冷循环回路的配管的接头的外周。
由此,在工作流体从接头泄漏的情况下,密封剂所含的聚合促进剂和含有R1123的工作流体进行聚合反应,产生聚合生成物。因此,视觉上易于确认到泄漏,并且该聚合生成物作为向外部放出的制冷剂流的障碍发挥作用,能够抑制制冷剂泄漏。
第16方式在第1~9方式中任一方式的基础上,排出室也可以经由排出孔总是与压缩室连通。
由此,即使压缩机构不进行压缩动作而向电动机供给电力,电动机作为发热体加热密闭容器内部的制冷剂,制冷剂压力上升,也经由排出孔对压缩室作用该压力,使压缩机构逆旋转,向制冷循环回路的低压侧排放密闭容器内的压力。因此,能够避免成为歧化反应的发生条件的异常压力上升。
(第6实施方式)
接着,说明本发明的第6实施方式。
图23是使用了本发明第6实施方式的压缩机161的制冷循环装置1100的系统结构图。
如图23所示,本实施方式的制冷循环装置1100在例如设为供冷专用的循环的情况下,主要由压缩机161、冷凝器162、节流机构163和蒸发器164构成。而且,这些设备利用配管连结,使工作流体(制冷剂)进行循环。
以上那样构成的制冷循环装置1100中,制冷剂通过加压和冷却的至少一者变为液体,且通过减压和加热的至少至少一者变为气体。压缩机161由电动机驱动,将低温低压的气体制冷剂加压成高温高压的气体制冷剂并向冷凝器162输送。冷凝器162中,高温高压的气体制冷剂利用由风扇等送风的空气冷却冷凝,而成为低温高压的液体制冷剂。该液体制冷剂利用节流机构163进行减压,一部分成为低温低压的气体制冷剂,剩余部分成为低温低压的液体制冷剂,并输送至蒸发器164。蒸发器164中,低温低压的液体制冷剂利用由风扇等送风的空气加热且蒸发,成为低温低压的气体制冷剂,再次被吸入到压缩机161并进行加压。重复进行这种循环。
此外,上述说明中,作为供冷专用的制冷循环装置1100进行了说明,但当然也能够使用四通阀等,作为供暖循环装置进行工作。
此外,构成冷凝器162和蒸发器164中、至少某个热交换器的制冷剂流路的传热管优选是含有铝或铝合金的铝制制冷剂管。特别是在降低冷凝温度或使蒸发温度上升的方面上,优选为具有多个制冷剂流通孔的扁平管。
封入到本实施方式的制冷循环装置1100的工作流体(制冷剂)是由(1)R1123(1,1,2-三氟乙烯)和(2)R32(二氟甲烷)构成的双组分体系的混合工作流体,特别是R32为30重量%以上60重量%以下的混合工作流体。
在向后述的涡旋式压缩机1200的应用中,通过在R1123中混合30重量%以上的R32,能够抑制R1123的歧化反应。R32的浓度越高,越能够进一步抑制歧化反应。这是因为,通过R32的、对氟原子的极化较小而带来的缓和歧化反应的作用;和由于R1123和R32的物理特性相似所以因冷凝、蒸发等相变化时的一体化行为而带来的使歧化的反应机会减少的作用,能够抑制R1123的歧化反应。
另外,R1123和R32的混合制冷剂由于R32为30重量%,R1123为70重量%且具有共沸点,并没有温度下滑,所以能够进行与单一制冷剂同样的处理。此外,当混合60重量%以上的R32时,温度下滑变大,可能难以进行与单一制冷剂同样的处理,所以优选混合60重量%以下的R32。特别是为了防止歧化,并且接近共沸点进一步缩小温度下滑,并使设备的设计容易,优选以40重量%以上50重量%以下的比例混合R32。
图24和图25是计算本发明第6实施方式中的、R1123和R32的混合工作流体中、R32成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。
首先,说明图24和图25的计算条件。近年来,为了提高设备的循环效率,热交换器的高性能化发展,在实际的运转状态下,冷凝温度降低,蒸发温度处于上升的倾向,排出温度也处于降低的倾向。因此,考虑到实际的运转条件,图24的制冷计算条件设为与空气调节设备的供冷运转时(室内干球温度27℃,湿球温度19℃,室外干球温度35℃)对应的条件,蒸发温度设为15℃,冷凝温度设为45℃,压缩机的吸入制冷剂的过热度设为5℃,冷凝器出口的过冷却度设为8℃。
另外,图25的供暖计算条件是与空气调节设备的供暖运转时(室内干球温度20℃,室外干球温度7℃,湿球温度6℃)对应的计算条件,蒸发温度设为2℃,冷凝温度设为38℃,压缩机的吸入制冷剂的过热度设为2℃,冷凝器出口的过冷却度设为12℃。
如图24和图25所示可知,通过以30重量%以上60重量%以下的比例混合R32,在供冷和供暖运转时,与R410A相比,制冷能力增加约20%,循环效率(COP)成为94~97%,全球变暖潜势能够降低至R410A的10~20%。
如以上说明,在R1123和R32的双组分体系中,综合性地根据歧化的防止、温度下滑的大小、供冷运转时供暖运转时的能力和COP(即,特定适用于使用了后述的涡旋式压缩机1200的空气调节设备的混合比例时),优选为含有30重量%以上60重量%以下的比例的R32的混合物。更优选为含有40重量%以上50重量%以下的比例的R32的混合物。
<工作流体的变形例1>
此外,封入到本实施方式的制冷循环装置1100的工作流体可以为由(1)R1123(1,1,2-三氟乙烯)和(2)R125(四氟乙烷)构成的双组分体系的混合工作流体,特别是R125为30重量%以上60重量%以下的混合工作流体。
在向后述的涡旋式压缩机1200的应用中,通过混合30重量%以上的R125,能够抑制R1123的歧化反应。R125的浓度越高,越能够进一步抑制歧化反应。这是因为,通过R125的、对氟原子的极化较小而带来的缓和歧化反应的作用;和由于R1123和R125的物理特性相似所以因冷凝蒸发等相变化时的一体化行为而带来的使歧化的反应机会减少的作用,能够抑制R1123的歧化反应。另外,R125是不燃性制冷剂,所以R125能够降低R1123的燃烧性。
图26和图27是计算本发明第6实施方式中的、R1123和R125的混合工作流体中、R125成为30重量%以上60重量%以下的混合比例下的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP)并与R410A和R1123比较的图。此外,图26和图27的计算条件分别与图24和图25的计算条件同样。
如图26和图27所示可知,通过以30重量%以上60重量%以下的比例混合R125,与R410A相比,制冷能力成为96~110%,循环效率(COP)成为94~97%。
特别是通过混合40重量%以上50重量%以下的R125,能够防止R1123的歧化,并且降低排出温度,所以排出温度上升的高负荷运转时和冷冻冷藏时的设备的设计变得容易。而且,能够将全球变暖潜势降低至R410A的50~100%。
如以上说明,在R1123和R125的双组分体系中,综合性地根据歧化的防止、燃烧性的降低、供冷运转时供暖运转时的能力、COP和排出温度(即,特定适用于使用了后述的涡旋式压缩机1200的空气调节设备的混合比例时),优选为含有30重量%以上60重量%以下的R125的混合物,更优选为含有40重量%以上50重量%以下的R125的混合物。
<工作流体的变形例2>
另外,封入到本实施方式的制冷循环装置的工作流体也可以是由(1)R1123(1,1,2-三氟乙烯)、(2)R32(二氟甲烷)和(3)R125(四氟乙烷)构成的三组分体系的混合工作流体。特别是也可以是混合R32和R125的混合比例为30以上且低于60重量%且R1123的混合比例为40重量%以上且低于70重量%的混合工作流体。
在向后述的涡旋式压缩机1200的应用中,通过将混合R32和R125的混合比例设为30重量%以上,能够抑制R1123的歧化反应。另外,混合R32和R125的混合比例越高,越能够进一步抑制歧化反应。另外,R125能够降低R1123的燃烧性。
图28和图29是计算本发明第6实施方式中的、将R32和R125的混合比例分别固定为50重量%且与R1123混合时的、制冷循环的压力、温度、压缩机的位移容积相同时的制冷能力和循环效率(COP),并与R410A和R1123比较的图。此外,图28和图29的计算条件分别与图24和图25的计算条件同样。
如图28和图29所示可知,通过将混合R32和R125的混合比例设为30重量%以上60重量%以下,与R410A相比,制冷能力成为107~116%,循环效率(COP)成为93~96%。
特别是通过将混合R32和R125的混合比例设为40重量%以上50重量%以下,能够防止歧化,并且降低排出温度,也能够降低燃烧性。而且,能够将全球变暖潜势降低至R410A的60~30%。
此外,<工作流体的变形例2>中,将三组分体系的工作流体的R32和R125的混合比例分别设为50重量%进行了说明,但也可以将R32的混合比例设为0重量%以上且100重量%以下,在增加了制冷能力的情况下,也可以增加R32的混合比例。相反,当减少R32的混合比例,且增加R125的混合比例时,能够降低排出温度,而且降低燃烧性。
如以上说明,在R1123、R32和R125的三组分体系中,综合性地根据歧化的防止、燃烧性的降低、供冷运转时供暖运转时的能力、COP和排出温度(即,特定适用于使用了后述的涡旋式压缩机1200的空气调节设备的混合比例时),优选为混合R32和R125且将R32和R125的和设为30重量%以上60重量%以下的混合物。更优选为含有40重量%以上50重量%以下的R32和R125的和的混合物。
接着,对作为本实施方式的压缩机161的一例的涡旋式压缩机1200的结构进行说明。
图30是本发明第6实施方式的涡旋式压缩机1200的纵截面图,图31是该涡旋式压缩机1200的压缩机构部202的主要部分放大截面图。以下,对涡旋式压缩机1200说明其结构、动作和作用。
如图30所示,本发明第6实施方式的涡旋式压缩机1200具有密闭容器201和密闭容器201内部的压缩机构部202、电动机部203和贮油部120。
使用图31说明压缩机构部202的详情。压缩机构部202具有焊接或热套等而固定于密闭容器201内的具有轴204的主轴承部件211。而且,通过在螺固于该主轴承部件211上的固定涡旋件212和主轴承部件211之间夹入与固定涡旋件212啮合的回旋涡旋件213,构成涡旋式的压缩机构部202。固定涡旋件212和回旋涡旋件213分别具有涡旋状的涡旋齿从端板立起(突出)的构造。
在回旋涡旋件213与主轴承部件211之间设有防止回旋涡旋件213的自转并进行引导使其进行圆轨道运动的十字滑环等自转限制机构214。利用处于轴204的上端的偏心轴部204a,使回旋涡旋件213进行偏心驱动,由此,能够使回旋涡旋件213进行圆轨道运动。
由此,形成于固定涡旋件212与回旋涡旋件213之间的压缩室215,使工作制冷剂从外周侧向中央部缩小容积地移动,由此经由通至密闭容器201外的吸入管216和固定涡旋件212的外周部的吸入口217,吸入工作流体,并将其封闭于压缩室215之后,进行压缩。到达规定压力的工作流体从固定涡旋件212的中央部的排出孔218推开簧片阀219,并向排出室122排出。
排出室122是由以覆盖排出孔218的方式设置于固定涡旋件212的端板面的消音器124形成的空间。排出至排出室122的工作制冷剂经由设于压缩机构部202的连通路,向密闭容器201内排出。排出至密闭容器201内的工作制冷剂经由排出管123,从密闭容器201向制冷循环装置1100排出。
此外,为了避免簧片阀219的过量的变形带来的损伤,设有限制升程量的阀挡121。此外,簧片阀219设于例如固定涡旋件212的端板的排出孔218的形成位置中的端板面上。
图32是表示本发明第6实施方式中的、将回旋涡旋件212啮合到固定涡旋件213的状态的图。图32的左侧是表示第1压缩室密封有工作流体的状态的图,图32的右侧是表示第2压缩室密封有工作流体的状态的图。
如图32所示,在由固定涡旋件212和回旋涡旋件213形成的压缩室215中具有形成于回旋涡旋件213的涡旋齿外壁侧的第1压缩室215a和形成于涡旋齿内壁侧的第2压缩室215b。第1压缩室215a的吸入容积比第2压缩室215b的吸入容积大。即,关入工作流体的时刻不同,所以成对的第1压缩室215a的压力和第2压缩室215b的压力也不同。
图33是表示本发明第6实施方式中的、第1压缩室215a和第2压缩室215b的压力上升曲线的图。
最初,第1压缩室215a和第2压缩室215b中,封闭的时刻不同,所以压力曲线的开始点不一致。但是,在此,为了使不同明确,使用使封闭的时刻一致的图表进行说明。如图33所示可知,吸入容积较小的第2压缩室215b的压力变化率比第1压缩室215a的压力变化率大。即,在上一个形成的第2压缩室215b-1和下一个形成的第2压缩室215b-0的压力差ΔPb比相同的第1压缩室215a的压力差ΔPa大,关于第2压缩室215b,经由涡旋齿的径方向的接点部,工作流体易于泄漏。
返回图30,在轴204的一端设有泵125,泵125的吸入口以存在于贮油部120内的方式配置。泵125与涡旋式压缩机1200同时驱动,所以不管压力条件和运转速度,均能够可靠地吸上处于在密闭容器201的底部设置的贮油部120的压缩机用润滑油206(油,冷冻机油),还消除油不足的担心。
由该泵125吸上的压缩机用润滑油206通过按照纵方向贯通轴204内的油供给孔126(参照图31)向压缩机构部202供给。此外,该压缩机用润滑油206通过在被泵125吸上之前或吸上之后,利用滤油器等除去异物,能够防止异物混入到压缩机构部202,能够实现进一步提高可靠性。
被引导至压缩机构部202的压缩机用润滑油206也成为具有与涡旋式压缩机1200的排出压力大致同等的压力的、对于回旋涡旋件213的背压源。由此,回旋涡旋件213不会远离或偏触固定涡旋件212,而稳定地发挥规定的压缩机能。另外,压缩机用润滑油206的一部分通过供给压和自重,以求得逃避容纳处的方式浸入到偏心轴部204a与回旋涡旋件213的嵌合部、和轴204与主轴承部件211之间的轴承部166,在将各个部分润滑后落下,并返回至贮油部120。
另外,关于第1压缩室215a和第2压缩室215b的关入工作流体的位置,在一般的对称涡旋件中,如由图32的虚线(对称翼的固定涡旋件卷绕结束曲线)表示,固定涡旋件212的螺旋的卷绕结束部以排放至外侧,不与回旋涡旋件213形成接点的方式形成。在该情况下,第1压缩室215a的封闭位置成为图32的左侧的T点(非对称时采用位置),工作流体在到达T点的路径中被加热,R1123的稳定性比R410A等的现有的制冷剂的稳定性低,所以可能产生聚合反应和伴随较大的热释放的歧化反应。
因此,本实施方式中,以第1压缩室215a和第2压缩室215b的关入工作流体的位置偏离大致180度的方式构成螺旋涡旋齿。具体而言,在使固定涡旋件212和回旋涡旋件213啮合的状态下,使固定涡旋件212的螺旋涡旋齿延长至与回旋涡旋件213的螺旋涡旋齿相等。在该情况下,第1压缩室215a关入工作流体的位置成为图32的左侧的S点(对称时封闭位置),封闭第1压缩室215a后,轴204的旋转进行180度左右后,封闭第2压缩室215b。由此,相对于第1压缩室215a,能够使吸入加热引起的制冷剂温度上升的影响最小,进而能够确保最大吸入容积。即,能够较低地设定涡旋齿高度,其结果,能够缩小涡旋齿的径方向接点部的泄漏间隙(=泄漏截面面积),所以能够进一步降低泄漏损失。
另外,如图31所示,在回旋涡旋件213的背面213e形成高压区域230和设定成高压与低压的中间压的背压室129,并设置多个供油路径,其一部分或全部以经由背压室129的方式构成。通过来自背面213e的压力附加,回旋涡旋件213稳定地按压于固定涡旋件212,能够降低从背压室129向压缩室215的泄漏,并且进行稳定的运转。
另外,通过将供油路径设为多个,能够向必要的部位进行必要量的供油。例如,在封闭压缩室215之前的吸入行程中,需要某个程度的密封油,但当供给大量的油时,引起工作流体的吸入过热,且引起体积效率降低。另外,在压缩中途中也同样,当大量供给油时,由于粘性损失引起输入增大。因此,理想性的是对各部位供给必要量的油,为了实现该情况,形成多个供油路径。另外,通过经由背压室129,能够缩小与供给的压缩室215的压力差。例如,与对于吸入行程或压缩中途,从高压区域230直接供给油相比,从设定成中间压的背压室129供给油一方的压力差变小,所以能够进行必要最低限的极小供油。这样,能够防止过量的供油,能够抑制吸入加热引起的性能降低和粘性损失引起的输入增大等。
另外,通过在回旋涡旋件213的背面213e上配置密封部件178,将密封部件178的内侧区划成高压区域230,且将密封部件178的外侧区划成背压室129。另外,将供油路径的至少1个路径利用从高压区域230到背压室129的背压室供油路径151和从背压室129到第2压缩室215b的压缩室供油路径152构成。这样,通过使用密封部件178,能够完全分离高压区域230和背压室129的压力,所以能够稳定地控制来自回旋涡旋件213的背面213e的压力负荷。
另外,通过设置从高压区域230到背压室129的背压室供油路径151,能够向自转限制机构214的滑动部和固定涡旋件212和回旋涡旋件213的推力滑动部供给压缩机用润滑油206。另外,通过设置从背压室129到第2压缩室215b的压缩室供油路径152,能够积极地增加向第2压缩室215b的供油量,能够抑制第2压缩室215b中的泄漏损失。
另外,将背压室供油路径151的一开口端151b形成于回旋涡旋件213的背面213e,使开口端151b来往于密封部件178的内外,另一开口端151a总是在高压区域230开口。由此,能够实现间歇供油。
图34是表示本发明第6实施方式中使回旋涡旋件213与固定涡旋件212啮合,且从回旋涡旋件213的背面观察的状态的图。此外,图34的4个附图是使相位每90度偏离的图。
如图34所示,利用密封部件178,回旋涡旋件213的背面区域隔开成内侧的高压区域230和外侧的背压室129。在(II)的状态下,开口端151b在密封部件178的外侧即背压室129开口,所以被供给油。与之相对,在(I)、(III)、(IV)的状态下,开口端151b在密封部件178的内侧开口,所以不会被供给油。
即,背压室供油路径151的一方的开口端151b来往于高压区域230和背压室129,但仅在背压室供油路径151的两开口端151a、151b产生压力差时,向背压室129供给压缩机用润滑油206。通过设为这种结构,供油量可根据开口端151b来往于密封部件178的(跨越)比例进行调节,所以能够以相对于滤油器10倍以上的尺寸构成背压室供油路径151的通路径。
由此,异物不可能啮入通路而闭塞。因此,在施加稳定的背压的同时,推力滑动部和自转限制机构214的润滑也能够维持良好的状态,能够提供高效率且实现高可靠性的涡旋式压缩机1200。此外,本实施方式中,以开口端151a总是处于高压区域230,且开口端151b来往于高压区域230和背压室129的情况为例子进行了说明。但是,即使在开口端151a来往于高压区域230和背压室129,且开口端151b总是处于背压室129那样的情况下,在开口端151a、151b间产生压力差,所以能够实现间歇供油,能够得到同样的效果。
在来自回旋涡旋件213的背面213e的压力附加不充分的情况下,可能引起回旋涡旋件213从固定涡旋件212脱离的倾斜现象。在倾斜状态下,从背压室129向封闭前的压缩室215泄漏工作流体,所以体积效率恶化。为了不产生该情况,需要背压室129维持规定的压力。因此,以封闭工作流体后的第2压缩室215b和背压室129连通的方式构成压缩室供油路径152。由此,背压室129的压力成为比吸入压力高的规定的压力,所以能够防止倾斜现象,能够实现高效率。另外,即使产生倾斜,也能够将第2压缩室215b的压力引导至背压室129,所以能够进行向正常运转的早期恢复。
本实施方式中,使形成于回旋涡旋件213的涡旋齿外壁侧的第1压缩室215a的吸入容积比形成于回旋涡旋件213的涡旋齿内壁侧的第2压缩室215b的吸入容积大。由此,能够缩短直到第1压缩室215a的封闭位置的路径地构成,能够抑制在压缩开始前加热制冷剂,所以能够抑制R1123的歧化反应。
另外,本实施方式的压缩机中,使用多元醇酯油作为压缩机用润滑油(冷冻机油)。本发明的多元醇酯不限定于特定的种类,但通过使用从新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇和双季戊四醇中选出的至少1种作为构成醇,能够广泛地调整冷冻机油的粘度。根据该结构,能够自由地调整冷冻机油的粘度,所以能够确保叶片和活塞之间的油膜,能够抑制滑动热的产生。另外,多元醇酯油的羰基捕捉成为开始歧化反应的契机的自由基,所以能够抑制R1123的歧化反应。
另外,本发明的多元醇酯的结构脂肪酸不限定于特定的脂肪酸,但优选使用碳原子数6~12的脂肪酸。构成脂肪酸既可以是直链脂肪酸,也可以是支链脂肪酸,但由于羰基不会被烷基立体地遮蔽,所以直链脂肪酸捕集自由基的能力较高。
另外,作为添加于压缩机用润滑油206的添加剂,能够使用防磨损剂、抗氧化剂、聚合抑制剂和反应物吸附剂等。作为防磨损剂,具有磷酸酯类、亚磷酸酯类和硫代磷酸盐类等,但优选为不易对制冷循环装置造成不良影响的磷酸酯类。
作为磷酸酯类,具体而言,可举出:磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三庚酯、磷酸三辛酯、磷酸三壬酯、磷酸三癸酯、磷酸三(十一烷基)酯、磷酸三(十二烷基)酯、磷酸三(十三烷基)酯、磷酸三(十四烷基)酯、磷酸三(十五烷基)酯、磷酸三(十六烷基)酯、磷酸三(十七烷基)酯、磷酸三(十八烷基)酯、磷酸三油醇酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲酚二苯酯、和磷酸(二甲苯基)二苯酯等。通常,磷酸酯类防磨损剂通过向冷冻机油中添加0.1~3wt%,有效地吸附于滑动部表面,在滑动面上制作剪切力较小的膜,由此,能够得到磨耗防止效果。
根据这样的结构,通过防磨损剂吸附于滑动部表面来降低摩擦,能够抑制发热,能够抑制R1123制冷剂的自分解反应。
另外,作为酚类抗氧化剂,具体而言,能够使用:没食子酸丙酯、2,4,5-三羟基丁酰苯、叔丁基对苯二酚、去甲二氢愈创木酸、丁基羟基茴香醚、4-羟甲基-2,6-二-叔丁基苯酚、没食子酸辛酯、丁基烃基甲苯、和没食子酸十二酯等。这些抗氧化剂通过对基油添加0.1~1wt%,能够有效地捕捉自由基,并防止反应。另外,也能够将抗氧化剂引起的基油本身的着色抑制到最小限度。
根据这种结构,酚类抗氧化剂有效地捕捉在密闭容器201内产生的自由基,由此,能够得到抑制R1123的分解反应的效果。
另外,为了防止R1123那样的、含有双键和氟原子的、反应性高的分子的反应,也可以对R1123的制冷剂量添加5%左右的柠檬烯。本实施方式的涡旋式压缩机1200、和使用了该涡旋式压缩机200的制冷循环装置1100为密闭系统,如上述将润滑油作为基油封入。一般而言,这种封入到涡旋式压缩机1200的基油的润滑油的粘度通常为32mm2/s~68mm2/s左右,另一方面,柠檬烯的粘度是比0.8mm2/s左右低很多的粘度。因此,润滑油的粘度在混入5%左右的柠檬烯的情况下急剧下降至60mm2/s,在混入15%的情况下急剧下降至48mm2/s,在混入35%的情况下急剧下降至32mm2/s。因此,当要防止R1123的反应而混入大量柠檬烯时,由于润滑油的粘度降低,产生润滑不良引起的磨损、和滑动面的金属接触引起的金属皂的生成等,影响涡旋式压缩机1200和制冷循环装置1100的可靠性。
与之相对,本实施方式的涡旋式压缩机1200的润滑油为了补充通过适于防止反应的量的柠檬烯的混合产生的基油的粘度降低,通过预先以高粘度的润滑油为基础或混入与柠檬烯的混合量同等以上的量的超高粘度的润滑油,确保适当的润滑油粘度。
具体而言,如果选择混合5%柠檬烯时的润滑油的粘度为78mm2/s、混合35%柠檬烯时的润滑油的粘度为230mm2/s左右的润滑油,则能够确保混合后的粘度68mm2/s。此外,为了将柠檬烯产生的防止R1123的反应的效果设为最大,还考虑将柠檬烯的混合量增加至70%或80%等极端的例子。但是,在该情况下,成为基础的高粘度的润滑油的粘度分别成为8500mm2/s或25000mm2/s,超过作为ISO标准的最大值的3200mm2/s。另外,与柠檬烯的均匀的混合也较难,所以认为实用的应用困难。
另外,在与柠檬烯等量混合超高粘度润滑油的情况下,通过混合800mm2/s~1000mm2/s的润滑油,可得到32mm2/s~68mm2/s的粘度。此外,在混合粘度不同的柠檬烯和超高粘度油的情况下,如果向柠檬烯少量逐步添加超高粘度油进行混合,则可得到比较均匀的组成粘度的润滑油。
此外,本实施方式中,以柠檬烯为例子,但如果是萜烯类或类萜类,则可得到同样的效果。例如,能够根据半萜烯类的异戊二烯、异戊烯醇、3-甲基丁酸和单萜类的香叶基二磷酸、桉树脑、蒎烯和倍半萜烯类的法尼基二磷酸、青蒿素、没药醇、二萜烯类的香叶基香叶基二磷酸、视黄醇、视黄醛、叶绿醇、紫杉醇、毛喉素、阿非迪霉素和三萜烯类的鲨烯、以及羊毛甾醇等、涡旋式压缩机1200和制冷循环装置1100的使用温度、以及要求的润滑油粘度进行选择。
另外,对于示例的粘度,是具有高压容器的涡旋式压缩机1200下的具体例,但即使是可使用5mm2/s~32mm2/s的、较低粘度的润滑油的、具有低压容器的涡旋式压缩机1200,也同样能够实施,且可得到同样的效果。
此外,柠檬烯等的萜烯类和类萜类对于塑料具有溶解性,但如果混合30%以下左右,则其影响极少,对涡旋式压缩机1200内的塑料要求的电绝缘性不是成为问题的水平。但是,在具有要求长期的可靠性的情况和使用温度总是高的情况等问题的情况下,优选使用具有耐化学性的聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺或聚苯硫醚。
另外,本实施方式的涡旋式压缩机1200的电动机部203的绕组中,将清漆(热固化性绝缘材料)经由绝缘覆膜涂敷烧附于导体上。作为热固化性绝缘材料,可以举出聚酰亚胺树脂、环氧树脂和不饱和聚酯树脂等。其中,聚酰亚胺树脂以作为前体的聚酰胺酸的状态涂敷,并以300℃左右烧附,由此,能够进行聚酰亚胺化。已知酰亚胺化反应通过胺与羧酸酐的反应而引起。R1123制冷剂即使在电极间的短路中,也可能进行反应,所以通过在电动机绕组上(以使芳香族二胺和芳香族四羧酸二酐反应而形成的聚酰亚胺前体为主成分)涂敷聚酰亚胺酸清漆,能够防止电极间的短路。
因此,即使在将电动机部203的线圈浸渍于液体制冷剂的状态下,也能够保持成绕组间的电阻较高的状态,抑制绕组间的放电,其结果,能够得到抑制R1123制冷剂的自分解反应的效果。
图35是表示本发明第6实施方式的涡旋式压缩机1200的供电端子附近的构造的局部截面图。
图35中,表示有供电端子171、玻璃绝缘物172、保持供电用端子的金属制盖体173、与供电端子连接的旗型端子174、和引线175。本实施方式的涡旋式压缩机1200中,在涡旋式压缩机1200的密闭容器201的内侧的供电端子171上配接有与作为绝缘部件的玻璃绝缘物172紧贴的甜甜圈状的绝缘部件176。甜甜圈状的绝缘部件176优选具有绝缘性,且对氢氟酸具有耐性。例如,可以举出陶瓷制绝缘子和HNBR橡胶制甜甜圈形间隔件等。甜甜圈状的绝缘部件176必须与玻璃绝缘物172紧贴,但优选也与连接端子紧贴。
这样构成的供电端子171利用甜甜圈状的绝缘部件176,在供电端子和盖体的涡旋式压缩机1200内表面的沿面距离变长,能够防止终端跟踪,且防止R1123的放电能量引起的着火。另外,能够防止通过R1123的分解而产生的氢氟酸腐蚀玻璃绝缘物172。
此外,本实施方式的涡旋式压缩机1200也可以是将排出孔218开放向密闭容器201内,且密闭容器201内被由压缩室215压缩的制冷剂充满的所谓的高压壳型的压缩机。另一方面,也可以是将吸入孔118开放向密闭容器201内,密闭容器201内被由压缩室215压缩之前的制冷剂充满的所谓的低压壳型的涡旋式压缩机1200。在该情况下,在密闭容器201内加热且直到导入压缩室215内的期间易于产生温度上升的结构中,压缩室215内的低温制冷剂导入引起的低温化更显著,在抑制R1123的歧化反应上优选。
另外,高压壳型的涡旋式压缩机1200也可以以如下方式构成,使从排出孔218排出的制冷剂通过电动机部203的周围,在密闭容器201内利用电动机部203加热后,从排出管123向密闭容器201外排出。根据该结构,即使从排出管123排出的制冷剂的温度相等,也能够降低压缩室215内的制冷剂温度,所以在抑制R1123的歧化反应上优选。
(第7实施方式)
接着,说明本发明的第7实施方式。
图36是用于说明本发明第7实施方式的制冷循环装置1101的结构的图。
本实施方式的制冷循环装置1101中,以压缩机1102、冷凝器1103、作为节流机构的膨胀阀1104、和蒸发器1105的顺序,利用制冷剂配管1106连接,而构成制冷循环回路。在制冷循环回路内封入有工作流体(制冷剂)。
接着,对制冷循环装置1101的结构进行说明。
作为冷凝器1103和蒸发器1105,在周围介质为空气的情况下,可使用翅片管型热交换器或并流形(微管型)热交换器等。
另一方面,作为周围介质为盐水或二元式制冷循环装置的制冷剂时的冷凝器1103和蒸发器1105,可使用双管热交换器、板式热交换器或壳管式热交换器。
作为膨胀阀1104,例如可使用脉冲电动机驱动方式的电子膨胀阀等。
制冷循环装置1101中,在冷凝器1103上设置有作为将与制冷剂进行热交换的周围介质(第1介质)向冷凝器1103的热交换面驱动(流动)的第1输送部的流体机械1107a。在蒸发器1105上还设置有作为将与制冷剂进行热交换的周围介质(第2介质)向蒸发器1105的热交换面驱动(流动)的第2输送部的流体机械1107b。另外,在各个周围介质设有周围介质的流路1116。
在此,作为周围介质,如果使用大气中的空气,则有时也可使用水或乙基乙二醇等的盐水。另外,在制冷循环装置1101为二元式制冷循环装置的情况下,可使用制冷循环回路和工作温度域所优选的制冷剂、例如氢氟烃(HFC)、烃(HC)或二氧化碳等。
作为驱动周围介质的流体机械1107a、1107b,在周围介质为空气的情况下,可使用螺旋桨风扇等轴流风机、横流风机或涡轮风机等离心风机,在周围介质为盐水的情况下,可使用离心泵等。此外,在制冷循环装置1101为二元式制冷循环装置的情况下,作为周围介质输送用的流体机械1107a、1107b,压缩机1102承担该职责。
冷凝器1103中,在流过其内部的制冷剂以二相(气体和液体混合的状态)流过的部位(以下,本说明书中,称为“冷凝器的二相管”)设置有冷凝温度检测部1110a,能够测定制冷剂温度。
另外,在冷凝器1103的出口与膨胀阀1104的入口之间设置有冷凝器出口温度检测部1110b。冷凝器出口温度检测部1110b能够检测膨胀阀1104入口的过冷却度(膨胀阀1104的入口温度减去冷凝器1103的温度的值)。
蒸发器1105中,在流过其内部的制冷剂以二相流过的部位(以下,本说明书中,称为“蒸发器的二相管”)设有蒸发温度检测部1110c,能够测量蒸发器1105内的制冷剂的温度。
在压缩机1102的吸入部(蒸发器1105的出口和压缩机1102的入口之间)设有吸入温度检测部1110d。由此,能够测量被吸入到压缩机1102的制冷剂的温度(吸入温度)。
作为上述的各温度检测部,例如,有时也使用由制冷剂流过的配管或传热管的外管进行接触连接的电子式恒温器,有时也直接使用与工作流体接触的护套管方式的电子式恒温器。
在冷凝器1103的出口与膨胀阀1104的入口之间设置有检测制冷循环回路的高压侧(从压缩机1102的出口到膨胀阀1104的入口的制冷剂以高压存在的区域)的压力的高压侧压力检测部1115a。
在膨胀阀1104的出口设置有检测制冷循环回路的低压侧(从膨胀阀1104的出口到压缩机1102的入口的制冷剂以低压存在的区域)的压力的低压侧压力检测部1115b。
作为高压侧压力检测部1115a、低压侧压力检测部1115b,例如可使用将隔膜的位移转换成电信号的检测部等。此外,也可以使用差压计(测量膨胀阀1104的出入口的压力差的测量机构),代替高压侧压力检测部1115a和低压侧压力检测部1115b。
此外,在上述结构的说明中,制冷循环装置1101作为全部具有各温度检测部、各压力检测部的装置进行说明,但在后述的控制中,能够省略不使用检测值的检测部。
接着,进行制冷循环装置1101的控制方法进行说明。首先,对通常的运转时的控制进行说明。
在通常的运转时,计算作为吸入温度检测部110d和蒸发温度检测部110c的温度差的压缩机1102的吸入部中的工作流体的过热度。而且,控制膨胀阀1104以使得该过热度成为预定的目标过热度(例如,5K)。
此外,在压缩机1102的排出部还设置排出温度检测部(未图示),能够使用其检测值进行控制。在该情况下,计算作为排出温度检测部和冷凝温度检测部1110a的温度差的压缩机1102的排出部中的工作流体的过热度。而且,控制膨胀阀1104以使得该过热度成为预定的目标过热度。
接着,对成为歧化反应引起的可能性变高的特殊的运转状态时的控制进行说明。
本实施方式中,在冷凝温度检测部1110a的温度检测值过大的情况下,打开膨胀阀1104,进行降低制冷循环装置1101内的高压侧工作流体的压力、温度的控制。
一般而言,在除去了二氧化碳的制冷剂中,需要进行控制,以使得不成为超过临界点(在后述的图37中记载为Tcri的点)的超临界条件。这是因为,在超临界状态下,物质成为既不是气体也不是液体的状态,其行为不稳定且活跃。
在此,本实施方式中,以在该临界点的温度(临界温度)为一个基准,根据该温度控制膨胀阀1104的开度,以使得冷凝温度不接近于预定的值(5K)以内。此外,在使用含有R1123的工作流体(混合制冷剂)的情况下,使用该混合制冷剂的临界温度进行控制,以使得工作流体的温度不成为(临界温度-5℃)以上。
图37是用于说明本发明第7实施方式中的制冷循环装置1101的动作的莫里尔线图。图37中表示有等温线1108和饱和液线-饱和蒸气线1109。
图37中,处于成为歧化反应产生的原因的过大的压力条件下的制冷循环以实线(EP)表示,处于正常运转下的制冷循环以虚线(NP)表示。
如果设于冷凝器1103的二相管的冷凝温度检测部1110a中的温度值相对于预先存储在控制装置的临界温度成为5K以内(图37中的EP),则控制装置将膨胀阀1104的开度控制为打开一侧。其结果,如图37的NP所示,制冷循环装置1101的高压侧的冷凝压力降低,所以能够抑制由于制冷剂压力的过度上升产生的歧化反应,或即使在产生歧化反应的情况下,也能够抑制压力上升。
此外,上述的控制方法是根据由冷凝温度检测部1110a测量的冷凝温度,间接性地掌握冷凝器1103内的压力并控制膨胀阀1104的开度的方法。该方法在含有R1123的工作流体共沸或类共沸,与冷凝器1103内的含有R1123的工作流体的露点和沸点没有温度差(温度梯度)或较小的情况下,能够使用冷凝温度作为指标来代替冷凝压力,所以特别优选。
<控制方法的变形例1>
此外,如上所述,也可以使用基于直接测定的压力进行膨胀阀1104的开度控制的方法,来代替通过比较临界温度和冷凝温度间接性地检测制冷循环装置1101的高压(冷凝器1103内的制冷剂压力)状态并向膨胀阀1104等指示恰当的动作的控制方法。
图38是用于说明本发明第7实施方式中的变形例1的控制动作的莫里尔线图。
图38中,将从压缩机1102的排出部到冷凝器1103,膨胀阀1104的入口,且产生过度的压力上升的状态的制冷循环以实线(EP)表示,以虚线(NP)表示从上述的过度的压力状态脱离的状态的制冷循环。
运转中,在预先存储在控制装置的临界点的压力(临界压力)Pcri减去由例如高压侧压力检测部1115a检测出的在冷凝器1103的出口的压力Pcond的压力差比预定的值(Δp=0.4MPa)小的情况下(图38中的EP),判定为从压缩机102的排出口到膨胀阀1104的入口,含有R1123的工作流体中产生歧化反应,或产生的可能性较高,为了避免该高压条件下的持续,将膨胀阀1104的开度控制为打开一侧。
其结果,图38中的制冷循环如图中的NP所示那样,能够抑制作用于高压(冷凝压力)降低的侧,而成为歧化反应产生的原因或在歧化反应后产生的压力上升。
本控制方法优选用于含有R1123的工作流体为非共沸状态的情况、特别是冷凝压力下温度梯度较大的情况。
<控制方法的变形例2>
此外,也可以使用基于过冷却度的控制方法,来代替上述的以临界温度或临界压力为基准的控制方法。
图39是表示本发明第7实施方式中的制冷循环装置1101的控制方法的变形例2的控制动作的莫里尔线图。
图39中,将处于成为歧化反应产生的原因的过大的压力条件下的制冷循环设为EP并以实线表示,将处于正常运转下的制冷循环设为NP并以虚线表示。
一般而言,制冷循环装置1101中,通过膨胀阀1104和压缩机1102等的制冷循环的适当的控制、热交换器尺寸、和制冷剂充填量适当化,冷凝器1103内制冷剂的温度以温度相对于周围介质高一定程度的方式设定。此外,过冷却度通常采用5K左右的值。同样的制冷循环装置1101中使用的含有R1123的工作流体也采用同样的措施。
采用上述那样的措施的制冷循环装置1101中,如果制冷剂压力过度变高,则如图39的EP所示那样,处于膨胀阀1104入口的过冷却度也上升的倾向。因此,本实施方式中,以膨胀阀1104入口的制冷剂的过冷却度为基准,控制膨胀阀1104的开度。
此外,本实施方式中,将正常运转时的在膨胀阀1104的入口的制冷剂的过冷却度看作5K,以该值的3倍的15K为基准,控制膨胀阀1104的开度。将设为阈值的过冷却度设为3倍是因为,根据运转条件不同,过冷却度可能在该范围内变化。
具体而言,首先,根据冷凝温度检测部1110a的检测值和冷凝器出口温度检测部1110b的检测值计算过冷却度。过冷却度是冷凝温度检测部1110a的检测值减去了冷凝器出口温度检测部1110b的检测值的值。而且,在膨胀阀的入口的过冷却度到达预定的值(15K)时,使膨胀阀1104的开度向打开的方向进行动作,并控制为作为制冷循环装置1101的高压部分的降低冷凝压力的方向(从图39的实线到虚线)。
冷凝压力降低与冷凝温度降低同样,所以从冷凝温度Tcond1向Tcond2减少,在膨胀阀1104入口的过冷却度从Tcond1-Texin向Tcond2-Texin减少过冷却度(在此,膨胀阀1104入口的工作流体温度不会改变,设为Texin)。如上所述,随着制冷循环装置1101内的冷凝压力降低,过冷却度也降低,所以即使在以过冷却度为基准的情况下,也能够控制制冷循环装置1101内的冷凝压力。
图40是表示构成本发明第7实施方式的制冷循环装置1101的配管的一部分的配管接头1117的图。
在将本发明的制冷循环装置1101用于例如家庭用的分流型的空气调节装置(空调装置)的情况下,制冷循环装置1101由具有室外热交换器的室外单元和具有室内热交换器的室内单元构成。室外单元和室内单元在其结构上不能设为一体。因此,使用图40所示的扩张连接管1111那样的机械性的接头,在设置场所将室外单元和室内单元连接。
如果由于作业的笨拙等原因,机械性的接头的连接状态差,则制冷剂从接头部分泄漏,对设备性能造成不良影响。另外,含有R1123的工作流体本身是具有温暖化效果的温室效果气体,所以也可能对地球环境造成不良的影响。因此,要求迅速地检测修缮制冷剂泄漏。
制冷剂泄漏的检测方法中具有向该部位涂敷检测剂,并以是否产生气泡进行检测的方法和使用检测传感器的方法等,但这些方法的作业的时间均较大。
因此,本实施方式中,通过在扩张连接管1111外周卷绕含有聚合促进剂的密封件1112,使制冷剂泄漏检测容易,并且实现泄漏量的降低。
具体而言,在含有R1123的工作流体中,利用当产生聚合反应时产生作为氟化碳树脂之一的聚四氟乙烯的原理。具体而言,以如下方式构成,使含有R1123的工作流体和聚合促进剂在泄漏部位有意图地接触,在该泄漏部位,聚四氟乙烯析出、固化。其结果,视觉性地容易检测到泄漏,所以能够缩短直到泄漏的发现和修缮所花费的时间。
另外,聚四氟乙烯的产生部位是含有R1123的工作流体的泄漏部位,所以自然而然地在防止泄漏的部位产生、附着聚合生成物,所以还能够降低泄漏量。
(第8实施方式)
接着,说明本发明的第8实施方式。
图41是表示本发明第8实施方式的制冷循环装置1130的结构的图。
图41中所示的制冷循环装置1130和第7实施方式的制冷循环装置1101的结构的差异点在于,重新与膨胀阀1104的入口和出口连接,且设置有具有开闭阀的旁通管1113。另外,作为其它差异点在于,在冷凝器1103的出口与膨胀阀1104的入口之间具有具有释放阀1114的清洗线。释放阀1114的开口侧配置于室外。此外,图41中,省略了使用图36说明的各温度检测部、各压力检测部等的记载。
在进行第7实施方式中说明的控制方法(例如,控制膨胀阀1104的开度以使得含有R1123的工作流体的临界温度减去在冷凝器1103的二相管测定的工作流体温度的值成为5K的控制方法,或进行控制以使得工作流体的临界压力和由高压侧压力检测部1115a检测的压力的差成为、0.4MPa以上的控制方法),打开膨胀阀1104的开度的情况下,也有可能在压力下降中未看到改善的情况或产生加快了压力下降速度的状况。
因此,在产生了上述那样的状况的情况下,打开设于本实施方式的旁通管1113的开闭阀,使制冷剂流过旁通管1113,由此,能够快速地降低高压侧的工作流体压力,抑制制冷循环装置1130的破损。
而且,将膨胀阀1104的开度设为大开度的控制和设于旁通管1113的开闭阀的控制的基础上,当紧急停止压缩机1102能够防止制冷循环装置1130的破损,在该方面上更优选。此外,在使压缩机1102紧急停止的情况下,在快速地降低高压侧的工作流体压力上优选流体机械1107a、1107b不会停止。
进行了以上对应的情况还假定不抑制歧化反应的情况,具体而言,工作流体的临界温度与由冷凝温度检测部1110a检测的冷凝温度之差低于5K的情况或工作流体的临界压力与由高压侧压力检测部1115a检测的压力之差低于0.4MPa的情况。这种情况下,制冷循环装置1130内的制冷剂压力还可能上升,所以需要向外部排放成为高压的制冷剂,防止制冷循环装置1130的破损。因此,进行打开将制冷循环装置1130内的含有R1123的工作流体向外部空间清洗的释放阀1114的控制。
在此,释放阀1114在制冷循环装置1130中的设置位置优选为高压侧。另外,特别优选从本实施方式中表示的冷凝器1103的出口设置到膨胀阀1104的入口(在该位置,工作流体为高压的过冷液状态,所以易于引起随着歧化反应的急剧的压力上升的结果产生的水冲击作用),或从压缩机1102的排出部设置到冷凝器1103的入口(在该位置,工作流体以高温高压的气体在,所以分子运动变得活跃,易于产生歧化反应其本身)。
释放阀1114设于室外单元侧。在该形式的情况下,如果是空调装置,则能够以工作流体不向室内侧的居住空间放出的方式构成,如果是冷冻冷藏单元,则能够以工作流体不向陈列柜等的商品陈列侧放出的构成,所以能够说是对人类和商品不直接造成影响的方式考虑的形式。
此外,在安全上,优选打开释放阀1114,并且停止制冷循环装置1130、例如使电源OFF。
(第9实施方式)
接着,说明本发明的第9实施方式。
图42是表示本发明第9实施方式的制冷循环装置1140的结构的图。
图42所示的制冷循环装置1140与第7实施方式的制冷循环装置1101的结构的差异点在于,设有:检测流入到冷凝器1103之前的第1介质的温度的第1介质温度检测部1110e;和检测流入到蒸发器1105之前的第2介质的温度的第2介质温度检测部1110f。另外,各温度检测部和各压力检测部的检测值、以及压缩机1102、和流体机械1107a、1107b的输入电力以一定时间记录于电子记录装置(未图示)中的点也不同。
图43是将本发明第9实施方式的制冷循环装置1140的动作在莫里尔线图上表示的图。
图43中,以EP表示的制冷循环为歧化反应产生时的冷凝压力,以NP表示的制冷循环表示正常运转时的制冷循环。此外,图43中,对冷凝压力上升时的循环变化(例:NP和EP的蒸发压力的差异等)进行简单说明,所以没有记载。
作为在冷凝器1103内的二相管测定的、含有R1123的工作流体的冷凝温度急剧上升的原因,考虑:(1)周围介质温度Tmcon、Tmeva的急剧的上升、(2)压缩机1102的动力上升引起的升压作用、和(3)周围介质的流动变化(驱动周围介质的流体机械1107a、1107b任一项的动力上升)。另外,作为这些主要原因以外的含有R1123的工作流体特有的现象,可举出(4)歧化反应引起的升压作用。因此,本实施方式中,为了确定为发生了(4)的歧化反应,对没有产生(1)~(3)的现象进行判别并控制。
因此,本实施方式的控制方法中,在相对于(1)~(3)的温度或输入电力的变化量,含有R1123的工作流体的冷凝温度的变化量较大的情况下,将膨胀阀1104控制为打开一侧。
以下,对具体的控制方法进行说明。首先,在相同基准下不易比较温度变化量和输入电力值的变化量,所以测量温度变化量时,进行控制以使得输入电力不改变。即,在测量温度变化量时,压缩机1102和流体机械1107a、1107b的电动机转速保持一定。
例如,温度变化量以某个时间间隔,测量例如10秒钟~1分钟测量。在该测量之前,例如从10秒钟~1分钟左右前开始进行控制,以将压缩机1102和流体机械1107a、1107b的输入电力量保持成一定值。此时,压缩机1102和流体机械1107a、1107b的输入电力量的每单位时间的变化量大致为零。在此,“大致”设为零是因为,在压缩机1102中的制冷剂偏斜引起的压缩机1102的吸入状态的变化或流体机械1107a、1107b中的第1介质和第2介质为周围空气的情况下,由于风的吹入等的影响,输入电力产生少许变动。即,该“大致为零”是指,包含少许变动,且比预定的规定值小。
在以上那样的条件下,在由冷凝温度检测部1110a测定出的冷凝温度的每单位时间的变化量比由第1介质温度检测部1110e检测出的第1介质的温度的每单位时间的变化量和由第2介质温度检测部110f检测出的第2介质的温度的每单位时间的变化量的任一个都大的情况下,认为产生了歧化反应,将膨胀阀1104控制为开方向。
此外,如果仅膨胀阀1104的开度控制,则应对不能控制随着歧化反应产生的压力上升的情况,也能够如第8实施方式中表示那样,与膨胀阀1104并联地具有旁通管1113,或使压缩机1102紧急停止,或进一步设置向外部放出制冷剂而降低压力的释放阀1114等装置。
另外,本实施方式中,表示了以设置于冷凝器1103的二相管的温度检测部的变化量为基准实施控制的膨胀阀1104的控制例,但也可以以从压缩机1102的排出部到膨胀阀1104的入口的、在任一点的压力的变化量为基准,也可以以膨胀阀1104入口的过冷却度的变化量为基准。
此外,当将本实施方式与上述的第7实施方式或第8实施方式的任一方式组合使用时,能够得到可靠性的进一步提高,而优选。
(第10实施方式)
接着,说明本发明的第10实施方式。
图44是本发明第10实施方式的涡旋式压缩机1200的截面图。
除了设于排出孔218的簧片阀219的有无以外,与第6实施方式相同,所以对该其它结构省略说明。
第6实施方式中,在排出孔218还设有簧片阀219(止回阀),但本实施方式中,也可以不在排出孔218设置簧片阀219。因此,排出室122经由排出孔218总是与附近的压缩室215连通,排出室122和压缩室215成为大致相等的压力状态。此外,本实施方式中,未在排出孔218设置簧片阀219,所以也不设置阀挡121。
特别易于产生歧化反应的条件是过度的高温高压下的条件,所以有时产生不是规定的运转条件下的状态,例如由于制冷循环回路中的制冷剂配管的堵塞、冷凝器的送风停止、二通阀或三通阀的忘记打开等,排出压力(制冷循环回路的高压侧)过度上升的状态,或由于压缩机的电动机(电动机部3)的扭矩不足等,压缩机构进行不了使制冷剂升压的压缩工作的状态。
在这种条件下,当继续向涡旋式压缩机1200供给电力时,向构成涡旋式压缩机1200的电动机过量供给电流,电动机发热。其结果,涡旋式压缩机1200内的电动机相对于制冷剂作为发热体发挥作用,内部的制冷剂压力和温度过度上升。其结果,构成电动机的定子的绕组的绝缘体熔接,绕组的芯线(电导线)彼此接触,引起称为层短路的现象。层短路瞬间向周围制冷剂传播高能量,所以可成为歧化反应的起点。
因此,本实施方式中,在以压缩机构进行不了升压动作的状态继续向电动机供给电力的情况下,抑制制冷循环回路的高压侧,即收纳电动机的密闭容器201的压力上升,设为通过压力避免歧化反应的发生条件的形式。具体而言,设为排出室122经由排出孔218总是与附近的压缩室215连通的结构。
如以上叙述,根据本实施方式,在压缩机构进行不了压缩动作而向电动机供给电力的情况下,电动机作为发热体加热密闭容器201内部的制冷剂。但是,例如即使由于加热,制冷剂压力上升,也能够经由排出孔218对压缩室215作用该压力,使压缩机构逆旋转向制冷循环回路的低压侧排放密闭容器201内的压力,所以能够避免成为歧化反应的发生条件的异常压力上升。
如以上叙述,本发明的第6实施方式~第10实施方式中表示的第1方式,将含有1,1,2-三氟乙烯的制冷剂用作工作流体,将多元醇酯油用作压缩机用润滑油,并具有使涡旋状的涡旋齿从端板立起的固定涡旋件和回旋涡旋件啮合而在双方向上形成的压缩室。而且,使形成于回旋涡旋件的涡旋齿外壁侧的第1压缩室的吸入容积比形成于回旋涡旋件的涡旋齿内壁侧的第2压缩室的吸入容积大。
根据这种结构,能够抑制制冷剂在到达第1压缩室15a的封闭位置的路径中被加热,所以能够抑制R1123的歧化反应。另外,多元醇酯油的羰基捕捉成为开始歧化反应的契机的自由基,所以能够抑制R1123的歧化反应。
另外,第2方式在第1方式或的基础上,工作流体也可以是含有二氟甲烷的混合工作流体,且二氟甲烷为30重量%以上60重量%以下。另外,也可以是含有四氟乙烷的混合工作流体,且四氟乙烷为30重量%以上60重量%以下。另外,也可以是含有二氟甲烷和四氟乙烷的混合工作流体,且混合二氟甲烷和四氟乙烷,使二氟甲烷和四氟乙烷混合的混合比例为30重量%以上60重量%以下。
由此,能够抑制R1123的歧化反应,并且提高制冷能力和COP。
第3方式在第1方式或第2方式的基础上,也可以以从新戊二醇、三羟甲基丙烷季戊四醇和双季戊四醇中选出的至少种作为构成所述多元醇酯油的醇。
由此,能够自由地调整冷冻机油的粘度,所以能够确保叶片和活塞之间的油膜,能够抑制滑动热的产生。
第4方式在第1~第3方式中任一方式的基础上,多元醇酯油也可以含有磷酸酯类防磨损剂。
由此,通过使防磨损剂吸附于滑动部表面上来降低摩擦,能够抑制发热,并抑制R1123制冷剂的自分解反应。
第5方式在第1~3方式中任一方式的基础上,多元醇酯油也可以含有酚系抗氧化剂。
由此,酚类抗氧化剂快速地捕捉在滑动部产生的自由基,所以能够防止自由基与制冷剂R1123反应。
第6方式在第1~第3方式中任一方式的基础上,多元醇酯油也可以是在1%以上且低于50%的萜烯类或类萜类中混合粘度比基油高的润滑油,或预先混合与萜烯类或类萜类同等量以上的超高粘度的润滑油,并将调节成与基油同等粘度的添加油与基油混合的润滑油。
由此,能够抑制R1123的歧化反应。
第7方式在第1~第3方式中任一方式的基础上,也可以包括驱动回旋涡旋件的电动机部,电动机部将热固化性绝缘材料隔着绝缘覆膜涂敷烧附于导体上而成的电线用于线圈。
由此,通过对压缩机内的电动机用线圈的绕组涂敷热固化性绝缘材料,即使将线圈浸渍于液体制冷剂的状态下,也以较高的状态保持绕组间的电阻,抑制放电,其结果,能够抑制R1123制冷剂的分解。
第8方式在第1~第3方式中任一方式的基础上,包括收纳压缩室和电动机部的密闭容器,密闭容器具有隔着绝缘部件设置于口部的供电端子和用于将供电端子与引线连接的连接端子。而且,在密闭容器内侧的供电端子上配接与绝缘部件紧贴的甜甜圈状的绝缘部件。
由此,在金属壳体内侧的供电端子上附加绝缘物,所以通过延长导体间的最短距离,能够抑制供电端子的绝缘不良,能够防止R1123的放电能量引起的着火。另外,能够防止在R1123分解时产生的氟化氢与玻璃绝缘物接触,并防止玻璃绝缘物腐蚀而破损。
第9方式提供一种制冷循环装置,将第1~第8方式中任一方式的压缩机、对被压缩机压缩而成为高压的制冷剂气体进行冷却的冷凝器对被冷凝器液化后的高压制冷剂进行减压的节流机构、和被节流机构减压后的制冷剂气化的蒸发器利用配管连结而构成。
由此,能够抑制R1123的歧化反应,并且提高制冷能力和COP。
第10方式在第9方式的基础上,也可以具有设于冷凝器的冷凝温度检测部,控制节流机构的开度以使得工作流体的临界温度和由冷凝温度检测部检测的冷凝温度的差成为5K以上。
由此,能够将由温度检测部测定的工作流体温度设为与其压力相当,控制节流机构的开度,以使得根据临界压力将高压侧工作流体温度(压力)限制在考虑了安全性的余裕的5K以上。由此,能够不使高压的冷凝压力进一步过度变高,所以能够抑制可能产生过度的压力上升的结果(分子间距离接近的结果)的歧化反应,能够确保装置的可靠性。
第11方式在第9方式的基础上,也可以具有设于压缩机的排出部和节流机构的入口之间的高压侧压力检测部,控制节流机构的开度,以使得工作流体的临界压力与由高压侧压力检测部检测的压力之差成为0.4MPa以上。
由此,对于含有R1123的工作流体,特别是在使用温度梯度较大的非共沸制冷剂的情况下,能够更精确地检测制冷剂压力,进一步使用其检测结果,进行节流机构的开度控制,并降低制冷循环装置内的高压侧压力(冷凝压力)。因此,能够抑制歧化反应,并能够提高装置的可靠性。
第12方式在第9方式的基础上,也可以具有设于冷凝器与节流机构之间的冷凝器出口温度检测部,控制节流机构的开度,以使得由冷凝温度检测部检测的冷凝温度与由冷凝器出口温度检测部检测的冷凝器出口温度之差成为15K以下。
由此,能够使用以冷凝温度检测部与冷凝器出口温度检测部之差表示的过冷却度的检测结果,进行节流机构的开度控制,能够防止制冷循环装置内的工作流体的过度的压力上升。因此,能够抑制歧化反应,并能够提高装置的可靠性。
第13方式在第9方式的基础上,包括:输送由冷凝器进行热交换的第1介质的第1输送部;输送由蒸发器进行热交换的第2介质的第2输送部;设于冷凝器的冷凝温度检测部;检测流入到冷凝器之前的第1介质的温度的第1介质温度检测部;和检测流入到蒸发器之前的第2介质的温度的第2介质温度检测部。而且,假定压缩机的输入的每单位时间的变化量、第1输送部的输入的每单位时间的变化量和第2输送部的输入的每单位时间的变化量中至少一者比预定的规定值小的情况。而且,在由冷凝温度检测部检测的冷凝温度的每单位时间的变化量比由第1介质温度检测部检测的第1介质的温度的每单位时间的变化量和由第2介质温度检测部检测的第2介质的温度的每单位时间的变化量的任一个都大的情况下,也可以将节流机构控制在开方向。
由此,在周围介质的样态没有变化时,在冷凝温度产生急剧的变化的情况下,认为产生了歧化反应引起的压力上升,所以能够将节流机构的开度控制在打开的方向。因此,能够提高装置的可靠性。
第14方式在第9~第13方式中任一方式的基础上,也可以利用含有聚合促进剂的密封剂覆盖构成制冷循环回路的配管的接头的外周。
由此,在工作流体从接头泄漏的情况下,密封剂所含的聚合促进剂和含有R1123的工作流体进行聚合反应,产生聚合生成物。因此,视觉上易于确认到泄漏,并且该聚合生成物作为向外部放出的制冷剂流的障碍发挥作用,能够抑制制冷剂泄漏。
第15方式在第1~第8方式中任一方式的基础上,排出室也可以经由排出孔总是与压缩室连通。
由此,即使压缩机构不进行压缩动作而向电动机供给电力,电动机作为发热体加热密闭容器内部的制冷剂,制冷剂压力上升,也经由排出孔对压缩室作用该压力,使压缩机构逆旋转,向制冷循环回路的低压侧排放密闭容器内的压力。因此,能够避免成为歧化反应的发生条件的异常压力上升。
产业上的可利用性
如上所述,本发明可提供更适于使用含有R1123的工作流体的压缩机、润滑油和制冷循环装置,所以也能够用于热水器、汽车空调机、冷冻冷藏库和除湿机等用途,是有用的。
附图标记说明
1 密闭容器
2 压缩机构部
3 电动机部
4 轴
4a 偏心轴部
6 压缩机用润滑油
11 主轴承部件
12 固定涡旋件
13 回旋涡旋件
13c 回旋涡旋件涡旋齿
13e 背面
14 自转限制机构
15 压缩室
15a、15a-1、15a-2 第1压缩室
15b、15b-1、15b-2 第2压缩室
16 吸入管
17 吸入口
18 排出孔
19 簧片阀
20 贮油部
25 泵
26 油供给孔
29 背压室
30 高压区域
31 排出室
32 消音器
50 排出管
61 压缩机
62 冷凝器
63 节流机构
64 蒸发器
66 轴承部
68、68a-1、68a-2、68b-1、68b-2、68ab-1、68ab-2、68ab-3 旁通孔
69 阀挡
71 供电端子
72 玻璃绝缘物
73 金属制盖体
74 旗型端子
75 引线
76 绝缘部件
78 密封部件
100、101、130、140 制冷循环装置
102 压缩机
103 冷凝器
104 膨胀阀
105 蒸发器
106 制冷剂配管
107a、107b 流体机械
108 等温线
109 饱和液线-饱和蒸气线
110a 冷凝温度检测部
110b 冷凝器出口温度检测部
110c 蒸发温度检测部
110d 吸入温度检测部
110e 第1介质温度检测部
110f 第2介质温度检测部
111 扩张连接管
112 密封件
113 旁通管
114 释放阀
115a 高压侧压力检测部
115b 低压侧压力检测部
116 周围介质的流路
117 配管接头
120 贮油部
121 阀挡
122 排出室
123 排出管
124 消音器
125 泵
126 油供给孔
129 背压室
161 压缩机
162 冷凝器
163 节流机构
164 蒸发器
166 轴承部
168、168a-1、168a-2、168b-1、168b-2、168ab-1、168ab-2、168ab-3 旁通孔
171 供电端子
172 玻璃绝缘物
173 金属制盖体
174 旗型端子
175 引线
176 绝缘部件
178 密封部件
200 涡旋式压缩机
201 密闭容器
202 压缩机构部
203 电动机部
204 轴
204a 偏心轴部
206 压缩机用润滑油
211 主轴承部件
212 固定涡旋件
213 回旋涡旋件
213e 背面
214 自转限制机构
215 压缩室
215a 第1压缩室
215b 第2压缩室
216 吸入管
217 吸入口
218 排出孔
219 簧片阀
230 高压区域
1100、1101、1130、1140 制冷循环装置
1102 压缩机
1103 冷凝器
1104 膨胀阀
1105 蒸发器
1106 制冷剂配管
1107a、1107b 流体机械
1108 等温线
1109 饱和液线-饱和蒸气线
1110a 冷凝温度检测部
1110b 冷凝器出口温度检测部
1110c 蒸发温度检测部
1110d 吸入温度检测部
1110e 第1介质温度检测部
1110f 第2介质温度检测部
1111 扩张连接管
1112 密封件
1113 旁通管
1114 释放阀
1115a 高压侧压力检测部
1115b 低压侧压力检测部
1116 周围介质的流路
1117 配管接头
1200 涡旋式压缩机。

Claims (14)

1.一种制冷循环装置,其特征在于,包括:
压缩机,将含有1,1,2-三氟乙烯的制冷剂用作工作流体,且将多元醇酯油用作压缩机用润滑油;
对被所述压缩机压缩而成为高压的制冷剂气体进行冷却的冷凝器;
对被所述冷凝器液化后的高压制冷剂进行减压的节流机构;
对被所述节流机构减压后的制冷剂进行气化的蒸发器;
将所述压缩机、所述冷凝器、所述节流机构和所述蒸发器连结的配管;
输送在所述冷凝器中进行热交换的第1介质的第1输送部;
输送在所述蒸发器中进行热交换的第2介质的第2输送部;
设于所述冷凝器的冷凝温度检测部;
检测流入到所述冷凝器之前的所述第1介质的温度的第1介质温度检测部;和
检测流入到所述蒸发器之前的所述第2介质的温度的第2介质温度检测部,
在进行控制以将所述压缩机和所述第1输送部、所述第2输送部的输入电力量保持成固定值的条件下,由所述冷凝温度检测部检测的冷凝温度的每单位时间的变化量比由所述第1介质温度检测部检测的所述第1介质的温度的每单位时间的变化量和由所述第2介质温度检测部检测的所述第2介质的温度的每单位时间的变化量的任一个都大的情况下,将所述节流机构向开方向控制,
所述压缩机包括:
涡旋状的涡旋齿从端板立起而成的固定涡旋件和回旋涡旋件;
使所述固定涡旋件和所述回旋涡旋件啮合而形成的压缩室;
设于所述固定涡旋件的所述端板中心位置的、向排出室开口的排出孔;
旁通孔,其设于所述固定涡旋件的所述端板,在与所述压缩室跟所述排出孔连通的时刻不同的时刻将所述压缩室和所述排出室连通;和
止回阀,其设于所述旁通孔,允许从所述压缩室侧向所述排出室侧的流通。
2.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机中,所述止回阀为设于所述固定涡旋件的端板面的簧片阀。
3.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机中,所述排出室经由所述排出孔总是与所述压缩室连通。
4.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述工作流体是含有二氟甲烷的混合工作流体且所述二氟甲烷为30重量%以上60重量%以下的结构、含有四氟乙烷的混合工作流体且所述四氟乙烷为30重量%以上60重量%以下的结构、以及含有二氟甲烷和四氟乙烷的混合工作流体且将所述二氟甲烷和所述四氟乙烷混合,混合所述二氟甲烷和所述四氟乙烷的混合比例为30重量%以上60重量%以下的结构中的任一结构。
5.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
以从新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇和双季戊四醇中选出的至少1种作为构成所述多元醇酯油的醇。
6.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述多元醇酯油含有磷酸酯类防磨损剂。
7.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述多元醇酯油含有酚类抗氧化剂。
8.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述多元醇酯油是在1%以上且低于50%的萜烯类或类萜类中混合粘度比基油高的润滑油,或预先混合与萜烯类或类萜类同等量以上的超高粘度的润滑油并将调节成与基油同等粘度的添加油与基油混合而成的润滑油。
9.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机包括驱动所述回旋涡旋件的电动机部,所述电动机部将热固化性绝缘材料隔着绝缘覆膜涂敷烧附于导体上而成的电线用于线圈。
10.如权利要求9所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机包括收纳所述压缩室和所述电动机部的密闭容器,
所述密闭容器包括:
经由绝缘部件设置于口部的供电端子;
用于将所述供电端子与引线连接的连接端子;和
与所述绝缘部件紧贴地配置在所述密闭容器的内侧的所述供电端子上的、甜甜圈状的绝缘部件。
11.如权利要求1所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机包括:
涡旋状的涡旋齿从端板立起而成的固定涡旋件和回旋涡旋件;
使所述固定涡旋件和所述回旋涡旋件啮合而形成的压缩室;
形成于所述回旋涡旋件的涡旋齿外壁侧的第1压缩室;和
形成于所述回旋涡旋件的涡旋齿内壁侧的第2压缩室。
12.如权利要求11所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机中,在所述固定涡旋件的端板设置有排出室,并且所述排出室经由排出孔总是与所述压缩室连通。
13.如权利要求11所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机中,包括驱动所述回旋涡旋件的电动机部,所述电动机部将热固化性绝缘材料隔着绝缘覆膜涂敷烧附于导体上而成的电线用于线圈。
14.如权利要求11所述的制冷循环装置,其特征在于:
所述压缩机包括收纳所述压缩室和所述电动机部的密闭容器,
所述密闭容器包括:
经由绝缘部件设置于口部的供电端子;
用于将所述供电端子与引线连接的连接端子;和
与所述绝缘部件紧贴地配置在所述密闭容器的内侧的所述供电端子上的、甜甜圈状的绝缘部件。
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