CN107420285A - 压缩机和制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制冷设备领域，公开了压缩机和制冷装置。所述压缩机包括制冷剂、冷冻机油和用于压缩制冷剂的压缩机构，其中，所述压缩机构中的至少一个运动部件表面的至少部分区域涂覆有碳基薄膜涂层，所述冷冻机油含有基础油、酚型抗氧剂和胺型抗氧剂。本发明还公开了一种制冷装置，该制冷装置包括上述压缩机。通过上述技术方案，本发明能够有效改善运动部件的可靠性。另外，本发明配合使用酚型抗氧剂和胺型抗氧剂，从而使得冷冻机油在100℃左右和120℃以上的温度下均表现出较佳的抗氧化性能，能够适应车载空调压缩机的应用要求。进一步地，通过以特定比例配合酚型抗氧剂和胺型抗氧剂，在不使用抗磨剂的情况下也能够获得较佳的润滑性能。

Description

压缩机和制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，具体涉及压缩机和制冷装置。
背景技术
压缩机是空调器利用制冷循环系统工作的家用电器的重要组成部件。利用其在电机带动下运动的部件(滚动转子或往复运动活塞等)将机械能转变为压力能，实现对压缩机气缸内制冷剂的压缩，并将压缩的制冷剂排出进入制冷循环。常用压缩机主要有往复活寨式压缩机、旋转式压缩机等。在车载空调领用，压缩机和冷凝器被安装在温度变化非常大的发动机室内，因此压缩机的排气温度比较高，而且近几年由于高全球变暖潜能值(GWP)的冷媒会被低GWP冷媒所替代，因此氟代烃类制冷剂和CO2制冷剂被认为是较理想的环保制冷剂。
由于CO2制冷剂压力高，运动部件负荷加大，运动部件的可靠性有待进一步加强。
此外，在采用CO2制冷剂时，经压缩机压缩后CO2制冷剂的排气压力非常高，最高达到14MPa，排气温度达到160℃以上，因此车载CO2空调要求压缩机冷冻机油具有高抗氧化能和抗磨性。而醚类基础油由于含有C＝O键，分子结构不稳定，在100℃时可能就会发生氧化反应。因此针对车载空调压缩机用冷冻机油，既要保证高温抗氧化能力，也需要保证100℃左右的抗氧化能力。
在空调压缩机用冷冻机油抗氧化方面，目前主要是采用酚类抗氧剂，但酚类抗氧剂的高温(特别是120℃以上)抗氧化能力较弱。CN102482611A针对氟代烃制冷剂提出了在醚类基础油油中添加胺类抗氧剂以提高抗氧化能力，但是其在100℃左右时抗氧化效果不明显。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的运动部件可靠性和冷冻机油抗氧化性能不足的问题，提供一种压缩机和制冷装置。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种压缩机，该压缩机包括制冷剂、冷冻机油和用于压缩制冷剂的压缩机构，其中，所述压缩机构中的至少一个运动部件表面的至少部分区域涂覆有碳基薄膜涂层，所述冷冻机油含有基础油、酚型抗氧剂和胺型抗氧剂。
本发明第二方面提供了一种制冷装置，该制冷装置包括上述压缩机。
通过上述技术方案，本发明能够有效改善运动部件的可靠性(特别是耐磨性)。另外，本发明配合使用酚型抗氧剂和胺型抗氧剂，从而使得冷冻机油在100℃左右和120℃以上的温度下均表现出较佳的抗氧化性能，能够适应车载空调压缩机的应用要求。进一步地，通过以特定比例配合酚型抗氧剂和胺型抗氧剂，在不使用抗磨剂的情况下也能够获得较佳的润滑性能。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的压缩机包括制冷剂、冷冻机油和用于压缩制冷剂的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构中的至少一个运动部件表面的至少部分区域(优选表面的完整区域)涂覆有碳基薄膜涂层，所述冷冻机油含有基础油、酚型抗氧剂和胺型抗氧剂。
本发明中，只要在运动部件表面的至少部分区域涂覆碳基薄膜涂层即可实现本发明的目的，对涂覆的厚度没有特别的要求，优选情况下，所述碳基薄膜涂层的厚度为1-10μm(更优选为5-10μm)。
本发明中，所述碳基薄膜涂层可以为常见的碳基薄膜涂层，例如，可以为类金刚石涂层(DLC)、类石墨涂层(GLC)、TiC涂层或CrC涂层。
本发明中，所述碳基薄膜涂层可以通过常规的方法涂覆至运动部件表面，例如，真空溅射法或化学气相沉积法(CVD法)。
本发明中，所述运动部件可以为压缩机构的各种常规运动部件，以旋转式压缩机为例，所述运动部件可以包括滚动转子、滑片、轴承、曲轴等。
在本发明的优选实施方式中，相对于100重量份的基础油，所述酚型抗氧剂的含量为0.01-5重量份，所述胺型抗氧剂的含量为0.01-2重量份。如前所述，通过配合酚型抗氧剂和胺型抗氧剂可以获得更佳的抗氧化性能和润滑性能。
在优选的实施方式中，酚型抗氧剂和胺型抗氧剂的重量比为1:(0.5-2)。
根据本发明，只要配合酚型抗氧剂和胺型抗氧剂即可实现本发明的目的，酚型抗氧剂和胺型抗氧剂可以为本领域常见的选择。但在优选情况下，所述酚型抗氧剂选自2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-对甲苯酚(抗氧剂264)和4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)(抗氧剂702)中的至少一种。优选地，所述胺型抗氧剂选自二辛基二苯胺、二壬基二苯胺、辛基丁基二苯胺(如德国巴斯夫BASF液态辛基丁基二苯胺抗氧剂IRGANOX L57)、N,N’-二仲丁基对苯二胺和N-苯基-α-萘胺中的至少一种。
根据本发明的一种优选实施方式，所述酚型抗氧剂为2,6-二叔丁基-对甲苯酚，且所述胺型抗氧剂为二辛基二苯胺和/或N-苯基-α-萘胺。
根据本发明，所述基础油可以为常见的作为冷冻基础油的含氧类合成油。例如，所述基础油可以选自聚链烷二醇醚(PAG)、聚乙烯醚(PVE)、多元醇酯(POE)和聚碳酸酯中的至少一种。优选地，所述基础油在40℃时的运动粘度为30-150mm2/s，更优选为40-60mm2/s。更优选地，所述基础油为PAG。
根据本发明，所述冷冻机油还可以含有其它添加剂，例如抗磨剂、酸捕捉剂和金属钝化剂等中的至少一种。更优选地，相对于100重量份的基础油，所述抗磨剂的含量为0.1-5重量份，酸捕捉剂的含量为0.01-2重量份。更优选地，以基础油的重量为基准，所述金属钝化剂的含量为1-100ppm。1ppm表示每重量份的基础油中某成分的含量为1×10-6重量份。
其中，所述抗磨剂可以为常见的用于冷冻机油抗磨的含磷化合物，如磷酸酯、磷酸酯胺盐和亚磷酸酯等中的至少一种，优选为磷酸三甲基酚酯。相对于100重量份的基础油，所述抗磨剂的含量进一步优选为0.5-3重量份。
所述酸捕捉剂可以是常见的具有环氧环的化合物或碳二亚胺化合物，相对于100重量份的基础油，所述酸捕捉剂的含量进一步优选为0.2-1重量份。
所述金属钝化剂可以为常用的苯并三唑衍生物和/或噻二唑衍生物。以每重量份的基础油为基准，所述金属钝化剂含量进一步优选为45-55ppm。
根据本发明，对所述制冷剂的含量没有特别的要求，可以为常规选择，例如，相对于100重量份的基础油，所述制冷剂的含量可以为100-200重量份。本发明的抗氧体系尤其适用于氢氟烯烃和/或二氧化碳作为制冷剂的制冷体系，因此，所述制冷剂优选为氢氟烯烃和/或二氧化碳。
根据本发明，所述压缩机可以为涡旋式压缩机、斜盘式压缩机或往复式压缩机，其具体构造可以为常规选择。但是，所述压缩机优选为车载空调的压缩机，特别是电动汽车压缩机，因此，基于减重考虑，所述压缩机的壳体材质优选为铝合金。
本发明提供的制冷装置包括上述压缩机。如前所述，本发明的制冷装置优选为车载空调。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1-5和对比例1
按照表1(各成分的用量是相对于100重量份的基础油的用量)示出的配方配制冷冻机油，并进行性能测试，结果见表1。
表1中：
A1：二辛基二苯胺
A2：N-苯基-α-萘胺
B：2,6-二叔丁基-对甲苯酚
C：磷酸三甲基酚酯
PAG：40℃时的运动粘度为50mm2/s
性能测试的具体方法如下：
化学稳定性试验：为考察冷冻机油的抗氧化能力，采用《SH/T 0698在制冷剂系统中冷冻机油的化学稳定性试验法(密封玻璃管法)》规定的试验方法，按照每重量份基础油1.5重量份制冷剂(触媒，二氧化碳)将冷冻机油与制冷剂混合，在试验中加入50ppm的空气，试验温度除规定的175℃外，追加185℃、200℃的试验，观察触媒外观，试验后对油品按照《GB/T 4945石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法(颜色指示剂法)》对进行酸值测试，以此来判断油品的劣化程度，酸值的单位为mg KOH/g。
刮痕宽度：采用Falex环块法摩擦磨损试验机对冷冻机油进行摩擦磨损试验(润滑性评价)，试验载荷为20N，转速为1000rpm，25℃，60min。试验块采用高速钢材质，并在表面进行DLC(类金刚石涂层，5μm)处理(通过真空溅射法完成)，试验环采用钼镍铬铸铁。试验后以试验块的刮痕宽度作为磨损评价。
试验结果如表1所示：
表1
从表1可以看出，本发明能够使200℃下的油品的酸值降低，也即有效提高了高温下冷冻机油的抗氧化能力，润滑性也较佳。此外，比较实施例1-5与对比例1可以看出，即使不使用抗磨剂，本发明仍能够获得较佳的润滑性能。
实施例6
按照实施例5的方法配制冷冻机油并进行性能测试，不同的是，A1的用量为0.15重量份，B1的用量为0.05重量份，结果如表2所示。
实施例7
按照实施例5的方法配制冷冻机油并进行性能测试，不同的是，A1的用量为0.05重量份，B1的用量为0.15重量份，结果如表2所示。
实施例8
按照实施例5的方法配制冷冻机油并进行性能测试，不同的是，将基础油替换为PVE(40℃时的运动粘度为50mm2/s)，结果如表2所示。
对比例2
按照实施例5的方法配制冷冻机油并进行性能测试，不同的是，将B1替换为等重量的A1，结果如表2所示。
表2
比较实施例5和实施例7-8可以看出，使用优选配比的酚型抗氧剂和胺型抗氧剂(或优选的基础油)，能够获得更佳的抗氧化和润滑性能。此外，比较实施例5与对比例1-2可以看出，单独使用酚型抗氧剂或胺型抗氧剂并不能有效改善高温抗氧化性和润滑性。
对比例3
按照实施例5的方法配制冷冻机油并进行性能测试，不同的是，不进行DLC处理，结果显示，刮痕宽度为0.35cm。
从该对比例和实施例5可以看出，样块采用DLC处理后，磨痕宽度远远小于未进行DLC处理的样品。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压缩机，该压缩机包括制冷剂、冷冻机油和用于压缩制冷剂的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构中的至少一个运动部件表面的至少部分区域涂覆有碳基薄膜涂层，所述冷冻机油含有基础油、酚型抗氧剂和胺型抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述碳基薄膜涂层的厚度为1-10μm。
3.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述碳基薄膜涂层为类金刚石涂层、类石墨涂层、TiC涂层或CrC涂层。
4.根据权利要求1所述的压缩机，其中，相对于100重量份的基础油，所述酚型抗氧剂的含量为0.01-5重量份，所述胺型抗氧剂的含量为0.01-2重量份。
5.根据权利要求1所述的压缩机，其中，酚型抗氧剂和胺型抗氧剂的重量比为1:(0.5-2)。
6.根据权利要求1、4或5所述的压缩机，其中，所述酚型抗氧剂选自2,6-二叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基-对甲苯酚和4,4’-亚甲基双(2,6-二叔丁基苯酚)中的至少一种；
和/或，所述胺型抗氧剂选自二辛基二苯胺、二壬基二苯胺、辛基丁基二苯胺、N,N’-二仲丁基对苯二胺和N-苯基-α-萘胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述基础油选自聚链烷二醇醚、聚乙烯醚、多元醇酯和聚碳酸酯中的至少一种；优选地，所述基础油在40℃时的运动粘度为30-150mm2/s，更优选为40-60mm2/s。
8.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述制冷剂为氢氟烯烃和/或二氧化碳；
优选地，相对于100重量份的基础油，所述制冷剂的含量为100-200重量份。
9.根据权利要求1或8所述的压缩机，其中，所述压缩机的壳体材质为铝合金。
10.一种制冷装置，其特征在于，该制冷装置包括权利要求1-9中任意一项所述的压缩机。
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