工作介质及应用其的制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷技术领域,特别是涉及一种工作介质及应用其的制冷装置。
背景技术
一般空调领域有由双级增焓旋转式压缩机、R410A制冷剂和多元醇酯油(POE)或聚乙烯醚油(PVE)构成的工作流体等组成的制冷装置。R410A制冷剂属于HFC(Hydrofluorocarbon,氢氟烃)制冷剂,由于其全球变暖系数(GWP)较高(约2100),逐渐成为限制对象。R32制冷剂作为不含氯的HFC类以及GWP较低的候补制冷剂之一,具有环保、能效高、易处理等特点。但是,广泛用于R410A制冷剂的多元醇酯油(POE)和聚乙烯醚油(PVE)等难以与R32制冷剂相溶。这样使得冷冻机油与制冷剂难以回到制冷系统的压缩机内,从而造成压缩机的运动部件缺油,润滑不良导致磨损,进而影响压缩机的可靠性。同时,滞留在蒸发器的冷冻机油又会影响蒸发器的热交换效率,造成制冷系统的效率下降。
发明内容
鉴于现有技术的现状,本发明的目的在于提供一种工作介质及应用其的制冷装置,该工作介质中的制冷剂与冷冻机油组合物具有良好的相溶性,可以改善压缩机的回油性,提高压缩机运行的可靠性,从而提高制冷装置的可靠性。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种工作介质,包括:
制冷剂,所述制冷剂为100%重量的R32制冷剂;以及
冷冻机油组合物,所述冷冻机油组合物包括按一定比例混合的多元醇酯和聚α烯烃,所述冷冻机油组合物中所述多元醇酯和所述聚α烯烃的质量比优选为85:15~95:5。
在其中一个实施例中,所述冷冻机油组合物中所述多元醇酯和所述聚α烯烃的质量比为90:10。
在其中一个实施例中,所述制冷剂与所述冷冻机油组合物的二层分离温度小于或等于-30℃。
在其中一个实施例中,所述冷冻机油组合物还包括添加剂,所述添加剂包括抗氧化剂、极压抗磨剂、酸捕捉剂和消泡剂中的一种或多种。
在其中一个实施例中,所述添加剂的含量小于或等于所述冷冻机油组合物总量的5%。
本发明还提供了一种应用上述任一项所述的工作介质的制冷装置,包括:
室外机,所述室外机包括压缩机、室外换热器和节流装置;以及
室内机,所述室内机包括室内换热器,所述压缩机、所述室外换热器、所述节流装置和所述室内换热器依次连接形成制冷回路;所述工作介质在所述制冷回路中循环流动。
在其中一个实施例中,还包括四通阀和储液器,所述四通阀包括第一阀口至第四阀口;
所述第一阀口串联所述储液器连接到所述压缩机的吸气口;所述第二阀口连通所述室外换热器的第一端口;所述第三阀口连通所述压缩机的排气口;所述第四阀口连通所述室内换热器的第一端口,所述室内换热器的第二端口串联所述节流装置连通所述室外换热器的第二端口。
在其中一个实施例中,还包括多个温度传感器和与所述多个传感器电连接的控制装置;
多个所述温度传感器分别为第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器;
所述第一温度传感器设置在所述压缩机的排气口处,适用于检测所述压缩机的排气温度;所述第二温度传感器设置在所述室外换热器上,适用于检测所述室外换热器内所述制冷剂的温度;所述第三温度传感器设置在所述室内换热器上,适用于检测所述室内换热器内所述制冷剂的温度;所述第四温度传感器设置在所述压缩机的吸气口处,适用于检测所述压缩机的吸气温度。
在其中一个实施例中,所述压缩机为双级增焓旋转式压缩机。
在其中一个实施例中,还包括两个以上截止阀;所述室内机与所述室外机之间串联有所述截止阀。
本发明的有益效果是:
本发明的工作介质及应用其的制冷装置,该工作介质由R32制冷剂与多元醇酯和聚α烯烃混合形成的冷冻机油组合物构成,使得R32制冷剂与冷冻机油组合物具有良好的相溶性,使得制冷剂与冷冻机油组合物的分离温度低于-30℃,解决了制冷剂与冷冻机油容易分层而造成的压缩机运动部件缺油的问题,可以改善压缩机的回油性,从而保证压缩机运行的可靠性,提高该制冷装置的系统性能。
附图说明
图1为本发明的制冷装置一实施例的结构图;
图2为本发明的制冷装置中双级增焓旋转式压缩机一实施例的剖面图;
图3为本发明的工作介质中制冷剂与冷冻机油组合物的二层分离温度曲线。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚,以下结合附图,对本发明的工作介质及应用其的制冷装置作进一步详细的说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种应用于压缩机及制冷装置的工作介质,包括制冷剂和冷冻机油组合物。其中,制冷剂为100%重量的R32制冷剂,冷冻机油组合物包括按一定比例混合的多元醇酯和聚α烯烃。优选地,冷冻机油组合物中多元醇酯和聚α烯烃的质量比为85:15~95:5。
R32制冷剂要想与冷冻机油具有良好的相溶性,冷冻机油必须具有较高的极性,这样需要减短冷冻机油中基础油的分子链段,但是这会降低冷冻机油的运动粘度,影响冷冻机油的润滑性。本发明的工作介质中的冷冻机油为多元醇酯和聚α烯烃组合物,所选的多元醇酯基础油虽然与R32制冷剂具有良好的相溶性但粘度较低,润滑性差,而聚α烯烃基础油的润滑性优异,将两者按一定比例进行混合使用,解决了多元醇酯油与R32制冷剂引起的润滑性差的问题,且该冷冻机油组合物与R32制冷剂相溶性良好,与R32制冷剂不容易发生分层,解决了因分层导致的压缩机缺油的问题,从而可以改善压缩机的回油性,提高了压缩机运行的可靠性和制冷装置的系统性能。
进一步地,冷冻油组合物中多元醇酯和聚α烯烃的质量比为90:10。在该混合比例下,冷冻机油组合物的运动粘度适中,且与R32制冷剂具有良好的相溶性,不容易与R32制冷剂发生分层,解决了因分层导致的压缩机缺油的问题,从而可以进一步改善压缩机的回油性,进一步提高了压缩机运行的可靠性和制冷装置的系统性能。
较优地,如图3所示,制冷剂与冷冻机油组合物的二层分离温度小于或等于-30℃,即在-30℃的环境温度下,R32制冷剂与冷冻机油组合物可以以任意比例互溶,不会产生二层分离现象,确保了使用该工作介质的压缩机的回油性和运行的可靠性。从图3中可以看出,制冷剂与冷冻机油组合物的二层分离温度与工作介质中的含油率有关,当含油率发生变化时,制冷剂与冷冻机油组合物的二层分离温度随之改变。本实施例中,含油率是指冷冻机油组合物在整个工作介质中所占的比例,体现了冷冻机油组合物与R32制冷剂的配比关系。
因此,通过测量制冷剂和冷冻机油组合物在不同含油率下的二层分离温度,可以得到制冷剂和冷冻机油的二层分离温度曲线,如图3所示。其中,曲线上最高点对应的分离温度记为制冷剂与冷冻机油组合物的二层分离温度。由于在制冷系统的各个部件中,制冷剂在冷冻机油组合物中的溶解量不同,随着温度的降低,制冷剂和冷冻机油组合物将出现二层分离的现象。应当清楚的是,制冷剂和冷冻机油组合物的二层分离温度是指制冷剂与冷冻机油组合物由均相出现两相分层时的温度。
本实施例中,将冷冻机油组合物和R32制冷剂按照一定的质量比充注到透明耐压试管中,其中,R32制冷剂与冷冻机油组合物的配比没有特别的限制。然后,在室温或水浴中升温,使得该工作介质成为均一、透明的溶液。之后,冷却试管,溶液分离成两相或整个溶液浑浊时的温度即为该含油率下的二层分离温度。
冷冻机油组合物与R32制冷剂在不同配比下的二层分离温度如表1所示:
表1
作为一种可实施方式,冷冻机油组合物还包括添加剂,添加剂包括抗氧化剂、极压抗磨剂、酸捕捉剂和消泡剂中的一种或多种,进一步保证了冷冻机油组合物的性能。其中,抗氧化剂用于提高冷冻机油组合物的抗氧化安定性,极压抗磨剂用于防止或减小金属表面在高负荷下的磨损,消泡剂用于减小冷冻机油组合物的起泡性。较优地,添加剂的含量小于或等于冷冻机油组合物总量的5%。
如图1所示,本发明还提供了一种应用上述任一实施例的工作介质的制冷装置,包括室外机、室内机、四通阀200、储液器600、控制装置700、多个温度传感器和截止阀。其中,室外机包括压缩机100、室外换热器300和节流装置400,室内机包括室内换热器500,压缩机100、室外换热器300、节流装置400和室内换热器500依次连接形成制冷回路;工作介质在制冷回路中循环流动。本实施例中,压缩机100优选为双级增焓旋转式压缩机,节流装置400可以采用电子膨胀阀或毛细管等。
较优地,四通阀200包括第一阀口A至第四阀口D。第一阀口A串联储液器连接到压缩机100的吸气口;第二阀口B连通室外换热器300的第一端口;第三阀口C连通压缩机100的排气口;第四阀口D连通室内换热器500的第一端口,室内换热器500的第二端口串联节流装置400连通室外换热器300的第二端口。此处需要说明的是,在只具有制冷功能的制冷装置中,可不使用四通阀200。
作为一种可实施方式,该制冷装置的多个温度传感器分别为第一温度传感器110、第二温度传感器310、第三温度传感器510、第四温度传感器610。其中,第一温度传感器110设置在压缩机100的排气口处,适用于检测压缩机100的排气温度。第二温度传感器310设置在室外换热器300上,适用于检测室外换热器300内工作介质的温度。第三温度传感器510设置在室内换热器500上,适用于检测室内换热器500内工作介质的温度。第四温度传感器610设置在压缩机100的吸气口处,适用于检测压缩机100的吸气温度。当然,该制冷装置还可以包括用于检测室内空气温度的第五温度传感器和用于检测室外空气温度的第六温度传感器。
控制装置700用于根据上述多个温度传感器测得的温度控制双级增焓旋转式压缩机100和/或电子膨胀阀的动作。控制装置700分别与上述温度传感器电连接。截止阀的数量为两个以上;室内机与室外机之间串联有截止阀。在本实施例中,节流装置400和室内换热器500之间配设有截止阀800,在室内换热器500和四通阀200之间配设有截止阀900。通过设置截止阀,使得该制冷装置方便维修更换。
如图2所示,双级增焓旋转式压缩机包括上盖组件101、壳体组件102、电机转子103、电机定子104、曲轴105、上法兰106、上滚子107、上气缸108、中间隔板109、增焓部件111、下气缸112、下滚子113、下法兰114、下盖115、安装板116和分液器组件117。该双级增焓旋转式压缩机的内部设置有电机,该电机由电机转子103和电机定子104构成,通过该电机驱动的低压级压缩部和高压级压缩部对制冷剂进行压缩。高压级压缩部和低压级压缩部之间设置有中间通道118,中间通道上设置有增焓回路。
具有上述结构的制冷装置,在进行送冷气运转时,使四通阀200转换到指定的位置,当启动双级增焓旋转式压缩机时,低压制冷剂通过储液器600进入低压级压缩部,在低压级压缩部完成一级压缩后通过低压级排气口排出到中间通道118,同时从增焓回路进入的中压制冷剂与一级排气在中间通道内混合,混合气体进入高压级压缩部,在完成二级压缩后排出的高温高压制冷剂带着一部分冷冻机油组合物通过四通阀200进入室外换热器300。接着,由节流装置400将室外换热器300凝结的制冷剂减压之后,通过连接管路而进入室内换热器500。由室内交换器500蒸发的制冷剂通过连接管路、四通阀200和储液器600回到双级增焓旋转式压缩机的吸入口。这样,使工作介质在上述双级增焓旋转式压缩机100、室外换热器300、节流装置400、室内换热器500和储液器600构成的制冷剂回路里循环,实现制冷循环。
本发明的工作介质及应用其的制冷装置,该工作介质由R32制冷剂与多元醇酯和聚α烯烃混合形成的冷冻机油组合物构成,使得R32制冷剂与冷冻机油组合物具有良好的相溶性,使得制冷剂与冷冻机油组合物的分离温度低于-30℃,解决了制冷剂与冷冻机油容易分层而造成的压缩机运动部件缺油的问题,改善了压缩机的回油性,从而保证了压缩机运行的可靠性,改善了该制冷装置的系统性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。