CN106605108A - 空气调节器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供在运行期间长期确保制冷循环内的除酸剂的残存量而使可靠性提高的空气调节器。在将压缩制冷剂的压缩机(11)、使制冷剂和室外空气进行热交换的室外热交换器(13)、使制冷剂和室内空气进行热交换的室内热交换器(31)、以及使制冷剂减压的膨胀阀进行配管连接而构成制冷循环的空气调节器中，使用以多元醇酯油为基油且含有具有环氧基的烷基缩水甘油醚化合物的制冷机油。

Description

空气调节器

技术领域

本发明涉及空气调节器。

背景技术

作为本发明的背景技术，专利文献1中记载了，在具有工作介质的蒸汽压缩式制冷装置中，使用合成沸石作为工作介质的干燥器，所述工作介质包含以作为氢氟烃(HFC)之一的R32为必须成分的制冷剂、以及选自由醚系制冷机油和酯系制冷机油组成的组中的至少一种制冷机油。

此外，专利文献2中记载了，关于制冷剂R410A、R407C或R404A，在以多元醇酯油为基油的制冷机油中添加烷基缩水甘油酯化合物作为除酸剂，从而抑制制冷机油酸值上升，使压缩机耐久性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO98/38264号公报

专利文献2：日本特开2010-139171号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在使用包含70质量％以上作为氢氟烃之一的R32的制冷剂的空气调节器中，作为其制冷循环的制冷机油，有包含酯基(-O-CO-)的多元醇酯油、具有醚键的聚乙烯醚油等。

以多元醇酯油为代表的酯油通过将作为原料的酸与醇脱水缩合而制作。另一方面，如果存在水分，则会引起水解而分解为原料的酸和醇。

这里，有时因施工工事等而在空气调节器的制冷循环内混入水分，如果如上所述因水解而产生酸，则存在引起金属部腐蚀、压缩机滑动部磨损的问题。因此，专利文献1中，在循环内利用吸附水分的干燥器来去除水分，避免了酸的产生。

然而，就利用干燥器的方法而言，虽然对于去除施工工事等导致的初期水分是有效的，但存在如下问题：对于在空气调节器运转后所实施的设备更换等维护时混入的水分，干燥器所带来的效力降低而无法完全去除。

此外，作为针对混入循环内的水所引起的水解的对策，如专利文献2那样，有在制冷机油中添加与因水解而产生的酸反应从而使酸在制冷循环中变成无害物质的除酸剂的方法。

然而，虽然伴随制冷机油水解的酸产生借助除酸剂而得到了抑制，但在空气调节器施工后的初期阶段，除酸剂会被大量消耗，因此长期运行时对酸产生的耐久性存在问题。即，在施工后的维护中混入水分时，无法确保充分的除酸剂的残存量而无法去除制冷循环内的酸。

本发明的目的在于，提供在运行期间长期确保制冷循环内的除酸剂的残存量而使可靠性提高的空气调节器。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明的特征在于，在将压缩制冷剂的压缩机、使制冷剂和室外空气进行热交换的室外热交换器、使制冷剂和室内空气进行热交换的室内热交换器、以及使制冷剂减压的膨胀阀进行配管连接而构成制冷循环的空气调节器中，使用以多元醇酯油为基油且含有具有环氧基的烷基缩水甘油醚化合物的制冷机油。

发明效果

根据本发明，能够提供在运行期间长期确保制冷循环内的除酸剂的残存量而使可靠性提高的空气调节器。

附图说明

图1是本发明的空气调节器的制冷循环图。

图2是本发明的空气调节器中所用的压缩机的截面图。

图3是表示制冷机油的相溶性特性的图。

图4是表示在本发明的空气调节器的制冷循环中连接了干燥器时的水分量与总酸值的关系的图。

图5A是表示本发明的空气调节器中的干燥器安装位置的例子的图。

图5B是表示本发明的空气调节器中的干燥器安装位置的另一例子的图。

具体实施方式

实施例1

以下，关于本发明的第一实施方式的空气调节器1，基于附图进行说明。图1是空气调节器1的制冷循环系统图。空气调节器1具备室外机10和室内机30。室外机10和室内机30通过气体连接配管2及液体连接配管3而连接。本实施方式中，室外机10和室内机30被一对一连接，但也可将多台室外机与一台室内机连接，还可将多台室内机与一台室外机连接。

室外机10具有压缩机11、四通阀12、室外热交换器13、室外送风机14、室外膨胀阀15、储液器20、压缩机吸入配管16、和气体制冷剂配管17。

压缩机11和储液器20通过压缩机吸入配管16而连接，四通阀12和储液器20通过气体制冷剂配管17而连接。

压缩机11将制冷剂压缩并向配管排出。通过将四通阀12转换，从而制冷剂的流动发生变化，冷气运行和暖气运行进行转换。室外热交换器13使制冷剂与外部空气之间进行热交换。室外送风机14对室外热交换器13供给外部空气。室外膨胀阀15将制冷剂减压而使其为低温。储液器20是为了存积过渡时的回液而设置的，将制冷剂调节为适度的干度。

室内机30具备室内热交换器31、室内送风机32和室内膨胀阀33。室内热交换器31使制冷剂与内部空气之间进行热交换。室内送风机32对室内热交换器31供给室内空气。室内膨胀阀33能够通过改变其节流量而使室内热交换器31中流动的制冷剂的流量发生变化。

接下来，对空气调节器1的冷气运行进行说明。图1中的实线箭头表示空气调节器1的冷气运行时制冷剂的流动。冷气运行时，四通阀12如实线所示使压缩机11的排出侧与室外热交换器13连通，使储液器20与气体连接配管2连通。

于是，被压缩机11压缩并排出的高温高压的气体制冷剂经由四通阀12流入室外热交换器13，借助由室外送风机14所送风的室外空气而被冷却、凝缩。凝缩的液体制冷剂通过室外膨胀阀15及液体连接配管3而被送至室内机30。流入室内机30的液体制冷剂借助室内膨胀阀33而被减压，成为低压低温的气液二相制冷剂并流入室内热交换器31。室内热交换器31中，气液二层液体制冷剂借助由室内送风机32所送风的室内空气而被加热，蒸发而成为气体制冷剂。此时，室内空气因制冷剂的蒸发潜热而冷却，冷风被送至室内。之后，气体制冷剂通过气体连接配管2回到室外机10。

回到室外机10的气体制冷剂通过四通阀12及气体制冷剂配管17，流入储液器20。在储液器20中被调节为预定的制冷剂干度，介由压缩机吸入配管16而被吸入压缩机11，再次在压缩机11中被压缩，从而形成一连串的制冷循环。

接下来，对空气调节器1的暖气运行进行说明。图1中的虚线箭头表示空气调节器100暖气运行时的制冷剂的流动。暖气运行时，四通阀12如虚线所示使压缩机11的排出侧与气体连接配管2连通，使储液器20与室外热交换器13连通。

于是，被压缩机11压缩并排出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀12及气体连接配管2，被送至室内机30。流入室内机30的气体制冷剂流入室内热交换器31，借助由室内送风机32所送风的室内空气，制冷剂被冷却、凝缩，成为高压的液体制冷剂。此时，室内空气被制冷剂加热，温风被送至室内。之后，液化的制冷剂通过室内膨胀阀33及液体连接配管3回到室外机10。

回到室外机10的液体制冷剂借助室外膨胀阀15进行预定量减压，成为低温的气液二相状态，流入室外热交换器13。流入室外热交换器13的制冷剂与由室外送风机14所送风的室外空气进行热交换，成为低压的气体制冷剂。从室外热交换器13流出的气体制冷剂通过四通阀12及气体制冷剂配管17流入储液器20，在储液器20中被调节为预定的制冷剂干度，且被吸入压缩机11，再次在压缩机11中被压缩，从而形成一连串的制冷循环。

图2中显示作为空气调节器所使用的压缩机的结构的一例的密闭型压缩机的截面。就密闭型压缩机而言，有涡旋方式、回转方式、往复方式等，以涡旋方式的压缩机为例进行以下说明。

关于压缩机11，在密闭容器103内固定有构架108和形成了漩涡状的涡旋的固定涡旋件106。在该构架108的中央设有借助电机104进行旋转驱动的旋转轴110，在旋转轴的上部设有借助旋转轴110的旋转进行偏心旋转的曲柄销111。该曲柄销111与构架108所支撑的回旋涡旋件107的轴承部嵌合。回旋涡旋件107形成与固定涡旋件106咬合的漩涡状的涡旋，从而形成压缩制冷剂的压缩室109。借助这些结构，旋转轴110及曲柄销111旋转，从而回旋涡旋件107回旋移动，在压缩室109中制冷剂被压缩。

接下来，说明制冷剂的压缩过程。循环完制冷循环的气体制冷剂从吸入管101进入压缩室109。压缩室109内的气体制冷剂借助回旋涡旋件107的回旋移动，从而随着压缩室109的容积减少，一边被压缩一边从中央的排出口105a排出至排出压力空间。然后，排出压力空间的被压缩的气体制冷剂从排出管102排出。

这里，在旋转轴110的内部，为了润滑回旋涡旋件106与固定涡旋件107的滑动面，形成有供给油的油通路113。而且，制冷机油被存积于压缩机底部的油池112。

本实施例中，为了润滑压缩机滑动部，存积于压缩机底部的制冷机油使用具有酯基(-O-CO-)的、例如多元醇酯油。

这种制冷机油通过将酸和醇进行脱水缩合而制造，因此如果制冷机油与水分同时存在，则会发生相当于脱水缩合的逆反应的水解而产生酸。而且，在空气调节器的施工时、配管工事等中，存在水分混入的危险性，从而有时在制冷循环内如上所述发生水解。制冷循环内的酸的产生成为金属腐蚀、压缩机滑动部磨损的原因，因此有损害空气调节器的可靠性的危险。

此外，制冷设备功率为7.1kw以上的商务用空气调节器等中，由于还需要部件更换那样的维护，因此在设置空气调节器后还存在特别是水分混入的可能。此外，对于商务用空气调节器，所连接的室内机台数也变多，总配管长也变为数10m长。例如，对于制冷设备功率为12.5kW的店铺用空气调节器，总配管长允许达75m。因此，施工时进行抽真空，但存在水分残留的可能性。

因此，本发明的空气调节器中，对制冷机油添加与因水解而产生的酸反应从而在制冷循环内成为无害物质的除酸剂。作为除酸剂，优选环氧系除酸剂，采用〔化1〕所代表的作为醇与表氯醇的反应物的烷基缩水甘油醚化合物。

[化1]

R表示烷基

这里，本实施例中，除酸剂使用了醚化合物，但在使用酯化合物的情况下，酯化合物在与因水解而产生的酸反应的同时还与水解前的水反应。因此，制冷循环内的残存量容易降低，在运转空气调节器后，会在短时间内失去除酸能力。

然而，在添加醚化合物作为除酸剂的情况下，醚化合物与制冷循环内成为问题的因水解而产生的酸的反应率高，而与水的反应率低，因此在运转空气调节器后，能够长期残存于制冷循环内。因此，能够在运转空气调节器后长时间维持除酸剂的酸去除能力。

此外，在包含R32的氢氟烃系制冷剂中，当将烷基的碳原子数设为4～10时，烷基缩水甘油醚化合物会成为容易溶于作为基油的酯油的低粘度液态，并且分散性变高，发挥高除酸能力。

此外，相对于制冷机油，除酸剂优选添加0.1～1.0质量％。如果除酸剂添加量少于该量，则制冷机油中的除酸量的绝对值会不足。另一方面，在添加多于该添加量的除酸剂的情况下，前述的碳原子数4～10的烷基缩水甘油醚化合物由于具有在添加于制冷机油时使粘度降低的性质，制冷机油的粘度降低，因此不会在压缩机滑动部形成油膜，发生摩耗，导致可靠性降低。例如，在相对于制冷机油添加1.0质量％的除酸剂的情况下，在油温40℃时低至6mm²/s左右。此外，还存在因除酸剂彼此聚合而使除酸性能降低的危险。

〔表1〕表示根据除酸剂种类的加热劣化试验的结果。表中的各除酸剂以具有除酸能力的环氧基成为等量的方式进行了调整。即，使理论上的除酸能力为同等程度。

[表1]

(表1)

加热劣化试验通过将制冷剂R32和多元醇酯油与金属催化剂一同密封于压力容器内而进行。比较例1是添加了〔化2〕所代表的烷基缩水甘油酯化合物的例子。此外，比较例2是添加了〔化3〕所代表的环缩水甘油醚化合物的例子。

[化2]

R表示烷基

[化3]

加热劣化试验中，以相当于商务用空气调节器运行10年的方式进行加热、使劣化加速而进行试验。比较例1中，除酸剂残存率降低，除酸能力的充裕度会在长期运行后消失。此外，比较例2中，通过与实施例1同样地使用醚化合物而能够确保残存量，但除酸能力变低，总酸值的上升值变大。

另一方面，关于本发明的空气调节器中所使用的制冷机油，虽然与比较例1相比总酸值的上升变大，但处于作为制冷循环可允许的范围以内(～0.02mgKOH/g)，并且除酸剂也能够残存，从而在长期运行后也保持了除酸能力。

制冷设备功率为7.1kw以上的商务用空气调节器中，如上所述，移设、设备更换等水分混入的可能性在施工后也存在较多，由制冷机油水解导致的酸产生的可能性比家庭用空气调节器高。因此，如本发明所述添加除酸剂，从而长期确保制冷机油的稳定性，确保空气调节器的可靠性。

图3显示在使用包含70质量％以上R32的制冷剂作为制冷循环的工作制冷剂时的R32用制冷机油及以往制冷剂R410A用制冷机油的二层分离的特性。图中的曲线4a、4b的上侧区域表示液体制冷剂与制冷机油相溶的区域，下侧区域表示液体制冷剂与制冷机油分离的区域。

在空气调节器内，液体制冷剂与制冷机油优选均等地相溶。但是，在制冷循环低温部，液体制冷剂与制冷机油的密度差变大，从而有时发生分离。图3显示了相对于各液体制冷剂中的油浓度的二层分离温度。如果对于使用包含70质量％以上R32的制冷剂的空气调节器应用以往的制冷剂、例如R410A用制冷机油，则如曲线4a所示二层分离温度变高，空气调节器运行温度范围内的二层分离域变宽，制冷剂与制冷机油的相溶性下降。

如果在设置于室外机的压缩机内液体制冷剂与制冷机油发生二层分离，则液体制冷剂被供给至各滑动部，会引起润滑不良。此外，压缩机运行中制冷机油利用机械作用变为雾状并向循环侧排出，但相溶性低的情况下，制冷机油滞留于循环低温部配管、槽，向压缩机的回油量减少。这样一来，压缩机内油不足，引起润滑不良。

因此，将分子极化大的R32(二氟甲烷)设为制冷剂的空气调节器的情况下，有必要改善制冷机油与制冷剂的相溶性。图3的曲线4b是调整分子结构从而改善了与R32的相溶性的制冷机油的二层分离特性例子。

然而，改善了与分子极化大的R32(二氟甲烷)的相溶性的制冷机油容易吸收同样分子极化大的水(H₂O)。即，应用于使用包含70质量％以上R32的制冷剂的空气调节器的制冷机油在水分共存下吸湿性变高。因此，通过应用本发明，即使在水分混入制冷循环内而发生了制冷机油水解的情况下，也可利用所添加的除酸剂而长期确保空气调节器可靠性，显著发挥本发明的效果。

此外，关于使用包含70质量％以上R32的制冷剂的空气调节器，由于与以往的制冷剂例如R410A相比绝热指数不同，因此与R410A同等地运行空气调节器时会变为高温，所添加的除酸剂也被要求耐热性。就本发明的除酸剂而言，从前述的加热劣化试验可知，在制冷剂R32的高温高压下除酸剂也残存一定量以上，保持除酸能力，因此即使在制冷剂中使用了70质量％以上R32的情况下，也能够长期确保空气调节器的可靠性。

本发明的空气调节器中所应用的制冷机油优选在油温为40℃时制冷机油的粘度为40mm²/s～100mm²/s。在粘度小于该范围的情况下，存在无法在压缩机滑动部形成油膜而发生润滑不良、无法保持压缩室的密闭性而发生效率降低等问题。此外，在粘度高于该范围的情况下，粘性阻力、摩擦阻力等机械损耗增加，导致压缩机效率降低。

实施例2

本实施例中，除了实施例1的空气调节器以外，还设置吸附水分的干燥器，从而去除施工时混入等情况下的初期水分，能够防止制冷机油水解，避免空气调节器运行初期的除酸剂消耗，长期确保除酸剂效果。

图4表示将干燥器设置于本发明的空气调节器时的循环内水分量、除酸剂量、总酸值的例子。曲线5a、5b、5c分别表示运行中的循环内水分量、除酸剂量、总酸值。在空气调节器运行初期，因施工工事时混入的水分，总酸值逐渐增加，但在水解大量发生之前通过设置于循环的干燥器，水分被去除，因此总酸值没有极端上升。此外，在运行至中间阶段以后，借助制冷机油中所添加的本发明的除酸剂，也能够去除设备更换、维护等时的水分混入所产生的酸，因此能够将总酸值抑制在一定值以下，能够长期确保空气调节器的可靠性。

在该空气调节器中，作为封入干燥器的干燥剂，优选选择例如由硅酸、铝酸碱金属复合盐构成的合成沸石。此外，为了提高水分吸附性，使用珠型物而增大表面积也是有效的。

此外，在将干燥器应用于空气调节器制冷循环的情况下，安装于液体连接配管时，制冷剂形成气液2相流，合成沸石彼此摩擦而产生磨损粉，存在发生配管堵塞的可能。如果将干燥器设于液体连接配管主流部，则除杂质填充部中的压力损失增大，存在使空气调节器1的性能降低的可能。

图5A表示避免该问题的实施例。设置从连接空气调节器1的室外机10和室内机30的液体连接配管3经过且并列连接的旁通配管19，在该旁通配管19设置干燥器18。由此，能够减小制冷剂流路的阻力，不会使空气调节器1的性能降低，能够去除水分、酸。

此外，如图5B所示，在上述干燥器18前后的上述旁通配管19设置打开流路和关闭流路的电磁阀18a，仅在基于液体连接配管3的温度及压力判断只有液体制冷剂流动时，打开电磁阀18a，使制冷剂流经过，去除水分，从而能够防止干燥器18的磨损粉产生所造成的配管、阀类的堵塞。此外，也可在进行预定时间运行后，将电磁阀18a预先关闭，在实施维护后的运行时打开电磁阀18a，以此进行控制，从而仅在制冷循环内的水分及酸的量增加时使干燥器18发挥功能。

符号说明

1：空气调节器、2：气体连接配管、3：液体连接配管、10：室外机、11：压缩机、12：四通阀、13：室外热交换器、14：室外送风机、15：室外膨胀阀、16：压缩机吸入配管、18：干燥器、18a：电磁阀、19：旁通配管、30：室内机、31：室内热交换器、32：室内送风机、33：室内膨胀阀、101：吸入管、102：排出管、103：密闭容器、104：电机、105：排出压力空间、105a：排出口、106：回旋涡旋件、107：固定涡旋件、108：构架、109：压缩室、110：旋转轴、111：曲柄销、112：油池、113：油通路。

Claims (8)

1.一种空气调节器，其特征在于，在将压缩制冷剂的压缩机、使制冷剂和室外空气进行热交换的室外热交换器、使制冷剂和室内空气进行热交换的室内热交换器、以及使制冷剂减压的膨胀阀进行配管连接而构成制冷循环的空气调节器中，

使用以多元醇酯油为基油且含有具有环氧基的烷基缩水甘油醚化合物的制冷机油。

2.根据权利要求1所述的空气调节器，其特征在于，在所述制冷循环中封入有包含70质量％以上R32的制冷剂。

3.根据权利要求2所述的空气调节器，其特征在于，所述烷基缩水甘油醚化合物的烷基的碳原子数为4～10。

4.根据权利要求3所述的空气调节器，其特征在于，所述制冷机油含有0.1～1.0质量％的所述烷基缩水甘油醚化合物。

5.根据权利要求1所述的空气调节器，其特征在于，所述制冷机油在油温40℃时粘度为40mm²/s～100mm²/s。

6.根据权利要求1所述的空气调节器，其特征在于，具备：

将所述室内热交换器和所述室外热交换器介由所述膨胀阀进行连接的液体连接配管、

与所述液体连接配管并列连接的旁通配管、以及

设于所述旁通配管并吸附所述制冷循环内的水分的干燥器。

7.根据权利要求6所述的空气调节器，其特征在于，在所述旁通配管的所述干燥器前后，设有打开流路和关闭流路的电磁阀。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的空气调节器，其特征在于，制冷设备的额定功率为7.1kW以上。