CN1097085C - 制冷剂循环系统及制冷剂压缩机以及使用该制冷剂压缩机的制冷循环 - Google Patents

制冷剂循环系统及制冷剂压缩机以及使用该制冷剂压缩机的制冷循环 Download PDF

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Abstract

在具备压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器而构成连续制冷剂回路、使用不含氯制冷剂的制冷剂循环系统中,作为制冷机油,使用具有有醚键的苯环作为基油结构的芳香族聚醚油,由此构成的制冷剂循环系统及制冷压缩机以及使用该制冷压缩机的制冷循环。

Description

制冷剂循环系统及制冷压缩机以 及使用该制冷压缩机的制冷循环
本发明涉及制冷剂循环系统及制冷压缩机以及使用该制冷压缩机的冷冻机、空调机等制冷循环。特别是涉及对于由保护臭氧层的观点出发不含氯的替代制冷剂而言适合的、以及与制冷剂的相溶性、低温流动性、热化学稳定性、耐磨损·烧结性和电绝缘性优良的制冷机油组合物,并且涉及具备该组合物的、具备化学稳定性、耐磨损·烧结性、电绝缘性优良的机械部件、电绝缘材等的制冷压缩机,以及使用该制冷压缩机的制冷循环。
近年来,由保护臭氧层的观点出发,可在冷冻机、冷藏库、除湿器、空调机等当中使用的含氯的CFC、HCFC等氟里昂系制冷剂,成为被限制使用的对象。
因此,作为替代制冷剂,对不含氯、与臭氧反应性小、在大气中分解时间短的氟烃(ハイドロフルオロカ-ボン)(HFC)和烃(HC)进行了研究,使之实用化。
但是,不含氯的替代制冷剂在它们的分子内极性都高,与在过去的含氯制冷剂的制冷循环中使用的矿物油或烷基苯油等制冷机油,与制冷剂的相溶性差,因此进行了新的制冷机油的开发。
图15是特开平8-240351号公报中示出的过去的与替代制冷剂对应的制冷循环图,图16(a)及(b)是过去的与替代制冷剂对应的制冷循环中使用的一般制冷压缩机的剖面图,图16(a)是纵剖面图,图16(b)是由油缸上面所见到的剖面图。
其中,101表示制冷压缩机、102表示其密封容器、103表示蒸发器、104表示冷凝器、105表示膨胀阀或毛细管等膨胀机构,将不含氯的氟化烃封入回路内,构成制冷循环。
在制冷压缩机101的密封容器102内,收纳电动元件106和压缩元件107,而且在底部贮留制冷机油180。此外,电动元件106由定子109和转子110构成,定子109由线圈部111和铁芯部112构成,电力由气密端子113通过导线供给电动元件106。压缩元件107由连结转子110的主轴114、与主轴114的偏心部系合的滚筒活塞115、形成压缩室的油缸116、闭塞油缸116端面同时支持主轴114的主轴承117和副轴承118、与滚筒活塞115外周滑动相接将压缩室切换成高低压的叶片119及叶片弹簧120构成。
制冷压缩机101通过吸入管121和吐出管122连结到制冷循环中。
以下对过去的制冷循环的动作进行说明。
压缩机运转时,电动元件106的回转力由连结转子110的主轴114传达到压缩元件107。使油缸116内与主轴114的偏心部系合的滚筒活塞115偏心回转,将油缸116内切换成高低压的叶片119,由于背压和叶片弹簧120的弹力,使叶片119的前端接在滚筒活塞115外周,进行往复运动。
制冷剂由吸入管121导到油缸116内,由滚筒活塞115的偏心回转而被压缩,由油缸116吐出到密封容器102内,将电动元件106冷却后,由吐出管122导到外部的制冷循环。
由制冷压缩机101出来的高压、高温过热制冷剂气体,在冷凝器104中与外部气体热交换被夺去潜热,成为高压、高温的制冷剂液体,通过膨胀机构105减压,成为低压的饱和制冷剂液体,再由蒸发器103与外部气体热交换吸收潜热,成为制冷剂气体。
其中,贮留在制冷压缩机101密封容器102底部的制冷机油180,由主轴114的下端给油,使压缩元件107各滑动部润滑后,大部分回到密闭容器102的底部,但一部分与制冷剂气体一起由吐出管122吐出到制冷压缩机101外部,在制冷循环中循环,再由吸入管121回到制冷压缩机101。
因此,制冷循环中所用的制冷机油,由于要与制冷剂共同循环,所以对其首先的要求是,在由低温到高温的广阔温度范围内,与制冷剂的相溶性高,以及低温流动性优良。
此外,在氯氟烃(chlorofluorocarbon)(CFC)和氯氟烃(ハイドロクロロフルオロカ-ボン)(HCFC)等含氯的过去的制冷剂中,氯分子在滑动部件的表面有作为极压剂的机能,润滑性极为良好,与此相对照,在不破坏臭氧层的不含氯的替代制冷剂中,则不能期待制冷剂自身的这种极压效果,因此作为制冷机油,为了在高温高压下对滑动部件进行润滑,要求耐磨损·烧结性、热稳定性和化学稳定性优良。
另外,由于制冷机油要同时在电动元件106和密闭容器102内部使用,所以要求绝缘特性也要优良。
在特开平1-259093号公报中,公开了适于氟烃的制冷机油,提出了以通式(2)
Figure C9910604800061
                          R是烷基表示的丙二醇单醚(PAG)作为基油,而另外在特开平1-259094号公报中,揭示了将丙二醇的末端醚化的二醚类型的化合物。但是,对于PAG油一般公知的是,其电绝缘性、吸湿性、耐磨损·烧结性差,在密闭型的制冷压缩机中不实用。
在特开平8-240351号公报中,公开适合于氟烃(HFC)制冷剂的制冷机油,该机油包含了分子中至少保有2个酯键(-O-CO-)的按照下列通式的脂肪酸酯油作为基油,例如带有多元醇和碳数6-8的脂肪酸的具有支化结构的受阻系酯或配位系酯的例子。
(R1·CH2)2·C·(CH2COOR2)2                        …(3)
R1·CH2·C·(CH2·COOR2)3                          …(4)
C(CH2-CHOOR2)4                                       …(5)
(R2·OOCH2C)3·C·CH2·O·CH2·(CH2·COOR2)3    …(6)
其中,R1是H或碳数1-3的烷基,R2是碳数5-12的烷基,可以将碳数不同的多种烷基进行混合。
此外,在特开平8-151590号公报中,叙述了以多元醇酯作为基油,对基油配合7.0-15.0%(重量)的磷酸酯,和0.2-3.0%(重量)的1,2-环氧链烷烃和/或乙烯基环己烯二氧化物而成的制冷机油组合物。
这些酯油电绝缘性和吸湿性优良,因此作为对应于替代制冷剂的制冷机油,现在正进行着最为广泛的研究。
最近,对以下列通式表示的聚乙烯醚油也进行着研究(参考下面文献)。
Figure C9910604800071
其中,R1、R2、R3、R4是各自碳数不同的烷基,n、m是1以上的整数(参考文献:高木实“关于HCFC的替代制冷剂用新型醚油的实用性能”TheInternational Symposium On HCFC Alternative Refrigernts,96年,141页,Proceedings December 5-6,1996 International Conference Center Kobe,The Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association)。
如上所述,迄今还在对酯系合成油和聚乙烯醚系合成油等含氧烃系合成油进行研究。
酯系合成油,与聚醚系合成油相比润滑特性良好,电绝缘性优良,吸湿性低,由于有这些特征,所以进行着最为广泛的研究。
但是众所周知,酯油是由脂肪酸和醇的脱水缩合反应而构成的合成油,该反应是可逆的,因此水存在时产生水解。然后如下述那样,因水解使酸游离,此时会发生腐蚀磨损。
                        …(8)
                      …(9)
与金属的反应,在因磨损产生新生面时变快,因此,在其密封容器102内保持高温高压,而且具有象叶片119前端和滚筒活塞115外周那样难以能确保流体润滑的滑动部的旋转型压缩机中,易于促进水解反应。
由水解造成的磨损和制冷机油的劣化,使污物堆积在制冷循环内毛细管和膨胀阀等膨胀机构105中。引起膨胀机构105的闭塞,产生冷却不良和不能正常运转的问题。
对此,完成了对具有考虑了水解的支化链的基油结构,和以捕捉和中和水解后的游离脂肪酸作为目的的环氧物等添加剂的研究,以减低加水分解加速造成的磨损为目的的极压添加剂的种类或添加量的研究,但是因为分子中具有酯结构,所以无论如何也避不开水解。
另外,在空调机的情况,安装施工时因为要将室外设备和室内设备连结,安装施工时有水分混入制冷循环内的可能性,不能仅在生产工厂内严密管理水分量,因此将酯油作为制冷机油使用会使膨胀机构105闭塞,有发生冷却不良的可能性。
另一方面,虽然醚油没有这些酯油的缺点即不产生水解,但却有以下缺点:易氧化致劣化,润滑性差,在滑动条件严峻的情况下,叶片119的前端和滚筒活塞115的外周部等处发生磨损或烧结。
而且作为制冷压缩机用制冷机油,必需有绝缘性,醚油还有绝缘特性差的缺点。
本发明的目的就是为解决上述问题,经过对由制冷剂循环系统及制冷压缩机的实际制造现场的生产工序,到安装施工和市场中的实际使用状态的分析调查,提供一种使用新型制冷机油的可信赖性高的制冷剂循环系统,该新型机油解决了这些过去研究的与替代制冷剂对应的制冷剂循环系统中所使用的制冷机油的问题。
本发明的目的还在于,在制冷剂循环系统及制冷压缩机在冷冻、冷藏、空调、除湿等一般运转使用条件下,对制冷剂循环系统及压缩机的可信赖性及能量效率有决定影响的制冷机油的粘度等级,规定最适宜的粘度范围。
本发明的目的还在于,即使在对于制冷机油过于严酷的环境使用的制冷压缩机中使用高压式旋转型压缩机的场合,或使用已设置的含多量污物的配管长度长的配管的场合,也能够带来高度可信赖性的制冷剂循环系统的、按照新型制冷机油添加剂配方而改善的、绝缘特性改善的制冷剂循环系统构成的改善方法。
本发明的目的还在于,提供一种在将现行的制冷剂循环系统所用的含氯制冷剂变更为不含氯的制冷剂而实施改装时,得到更高的可信赖性的方法。
本发明的其它目的在于,提供一种具有对于不含氯制冷剂相溶性良好、而且润滑特性、化学稳定性等良好的制冷机油的、高信赖性高性能的制冷压缩机。
本发明的目的还在于,提供一种相对于这些制冷剂和制冷机油的组合而言,具备化学稳定性、耐磨损·烧结性等优良的轴承、弹簧、密封材等机械部件的制冷压缩机。
本发明的目的还在于,提供一种相对于这些制冷剂和制冷机油的组合而言,具备优良的化学稳定性和电绝缘性的气密端子、定子线圈、定子铁心等的制冷压缩机。
本发明的目的还在于,提供一种使用上述制冷压缩机和不含氯制冷剂的高信赖性的制冷循环。
本发明的第一观点的制冷剂循环系统,是为解决以上的问题而完成的,该系统包含一个制冷循环,该循环具备制冷压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器,形成了连续的制冷剂回路,该循环使用不含氯的制冷剂,其中,作为制冷机油,使用在基油结构中具有有醚键的苯环的芳香族聚醚油。
本发明的第2观点的制冷剂循环系统,其芳香族聚醚油的基油结构是由下列通式(1)表示的。〔化8〕
其中
Figure C9910604800092
表示苯环R0、R1、R2表示碳数0-7的烷基,其中,对于R0也可以在1-3个的范围内进行附加。R0对苯环的附加不论苯环5个位置的哪个都可以。O是氧原子。n表示聚合度,为1-48的整数。
本发明第3观点的制冷剂循环系统,是在上述第1观点的制冷循环中,制冷机油是上述芳香族聚醚油与选自烷基苯、石蜡系矿物油、环烷系矿物油等烃系油的至少1种油的混合物。
本发明第4观点的制冷剂循环系统,其制冷机油的粘度在40℃时为5-50cSt,在蒸发温度范围为-40~0℃的冷冻或冷藏用途中使用。
本发明第5观点的制冷剂循环系统,其制冷机油的粘度在40℃时为20-80cSt,作为制冷循环的蒸发温度范围为-20~+20℃的空调或除湿用。
本发明第6观点的制冷剂循环系统,其中制冷剂临界温度为40℃以上,而且是不含氯的氟烃(HFC)的单一或混合制冷剂,含有R134a、R32、R125中的至少一种氟烃。
本发明第7观点的制冷剂循环系统,其中制冷剂临界温度为40℃以上,而且是不含氯的含氟醇、含氟醚、含氟胺、含氟烷氧基硅烷等含氟杂化合物。
本发明第8个观点的制冷剂循环系统,具备在制冷剂回路中为除去水分的干燥剂。
本发明第9个观点的制冷剂循环系统,使用向制冷机油中添加极压添加剂、油性剂、抗氧化剂、除酸剂(酸捕捉剂)、消泡剂、减活剂中至少一种添加剂而构成的制冷机油。
本发明第10个观点的制冷剂循环系统,为除去水分而具备干燥剂,该干燥剂在其成分中不含活性铝土。
本发明第11个观点的制冷剂循环系统的改装方法,是由具备制冷压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器而形成连续制冷剂回路、并将含氯的氯氟烃(CFC)、氯氟烃(HCFC)等作为制冷剂封入而成的制冷剂循环系统中,将制冷剂排除,再进行替入成氟烃(HFC)、烃(HC)、含氟杂化合物等不含氯的制冷剂的所谓改装,同时再将封入制冷压缩机中的制冷机油更换成基油结构中具有有醚键的苯环的芳香族聚醚油或其混合油。
本发明第12个观点的制冷压缩机,具备电动元件、和由上述电动元件使主轴回转以对制冷剂进行压缩的压缩元件,在这种使用不含氯的制冷剂作为制冷剂的制冷压缩机中,作为制冷机油使用基油结构中具有有醚键的苯环的芳香族聚醚油。
本发明第13个观点的制冷压缩机,是在第12个观点中,作为支持主轴的轴承部的轴承材使用含浸青铜材或使用石墨材。
本发明第14个观点的制冷压缩机,其中使用由SUS材料制的弹簧或使用进行过耐腐蚀性表面处理的弹簧。
本发明第15个观点的制冷压缩机,具备由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮、聚砜、氟系树脂或聚硅氧烷等电绝缘性、耐腐蚀性优良的树脂覆盖的密封的气密端子。
本发明第16个观点的制冷压缩机,作为密封材,使用天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯丙烯二烯烃单体或丁基橡胶等非极性橡胶或加氢丁腈橡胶。
本发明第17个观点的制冷压缩机,作为电动元件定子线圈的绝缘被覆材,使用聚酯/聚酰胺、聚酯酰亚胺、聚酯/聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺/聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
本发明第18个观点的制冷压缩机,装在电动元件定子铁芯的线圈孔内面的作为这线圈电绝缘用的电绝缘薄膜材,使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟系树脂、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
本发明第19个观点的制冷循环,是在具备制冷压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器的制冷循环中,作为制冷剂,使用由二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、氟烃(HFC)、以及含氟杂化合物组成的组中选择的任意1种。
图1是显示本发明实施方式1的制冷剂循环系统的回路结构的图。
图2是本发明实施方式1的制冷剂循环系统中所使用的制冷压缩机的纵剖面图。
图3是表示本发明实施方式1的制冷剂循环系统中所使用的制冷机油的临界溶解度的特性图。
图4是显示按照本发明实施方式1的制冷剂循环系统中所使用的制冷机油的粘度等级而得到的压缩机效率的特性图。
图5是显示由本发明实施方式1的制冷剂循环系统中所使用的制冷机油的粘度等级而得到的摩擦系数的特性图。
图6是显示本发明实施方式1中的制冷循环系统中所使用的制冷机油润滑性的特性图。
图7是表示本发明实施方式4的制冷剂循环系统的回路结构图。
图8是显示本发明实施方式4中使用的干燥机的剖面图。
图9是显示按本发明改装制冷剂循环系统的程序的流程图。
图10是本发明实施方式6的制冷循环图。
图11是本发明实施方式6的制冷循环中使用的制冷压缩机的纵剖面图(涡旋类型)。
图12是本发明实施方式7的制冷循环图。
图13是本发明实施方式7的制冷循环中使用的制冷压缩机的剖面图(旋转类型)。
图14是显示相对于本发明的制冷机油和制冷剂的轴承烧结特性的图。
图15是过去的制冷循环图。
图16是过去的制冷循环中所用的制冷压缩机的剖面图。
下面将详细说明本发明。
实施方式1
图1是本发明的制冷剂循环系统的结构图,图2是本发明的制冷剂循环系统中所使用的所谓旋转型制冷压缩机的纵剖面图。图中,1是制冷压缩机、2是密闭容器、3是蒸发器、4是冷凝器、5是膨胀机构、6是吸入管、7是吐出管、8是电动元件、9是压缩元件、10是制冷机油、11是电动机定子、12是电动机转子、13是主轴、14是滚筒活塞、15是油缸、16是主轴承、17是副轴承、18是叶片。
制冷机油10贮留在制冷压缩机1的密闭容器2的底部。其中的制冷机油10,使用将有醚键的苯环作为基油结构、用下列通式(1)表示的芳香族聚醚。
Figure C9910604800121
其中 是苯环
R0、R1、R2表示碳数0-7的烷基。但对于R0也可以在1-3个的范围内附加。R0对苯环的附加无论是苯环的5个位置的那个均可。O是氧原子。n表示聚合度,为1-48的整数。
具体取实用的基油结构式(10)
其中R1
Figure C9910604800132
中的至少1个
R2:-CH3-H中的至少1个
R3:R1或R2
O:氧原子
n:聚合度,按粘度改变,可为2-24。
其制冷剂是不含氯分子的临界温度为40℃以上的氟烃(HFC),在用于空调的场合,含R32和R125各自50%的假共沸混合物制冷剂即R410a或R134a,和R32、R125的非共沸混合物制冷剂即R407C、R407E被封入,作为冷冻·冷藏用时,将R134a单一制冷剂,或R125、R134a、R143的假共沸混合物制冷剂即R404A等封入。
这里,作为制冷机油10使用上述基油结构的芳香族聚醚油,因此,由于其醚键,所以与这些极性高的氟烃(HFC)系制冷剂的相溶性良好,即使在制冷机油由制冷压缩机1的密闭容器2与吐出的制冷剂一起流出时,也溶解在制冷剂中,容易地在制冷循环内循环,并返油到密封容器2内。为比较相溶性,图3示出了芳香族聚醚油及过去的多元醇酯油和氟烃(HFC)制冷剂的临界溶解度曲线。可看出,芳香族聚醚油与多元醇酯油相比较,能在极广的温度范围内与HFC制冷剂溶解。
此外,如上述通式(10)那样,由于芳香族聚醚油具有在分子中有醚键而没有酯基团的结构,因此不象酯油那样因水分存在而产生水解。因此在制冷剂循环系统内,芳族聚醚油不可能引起下列危险:在摩擦面促进劣化,与金属反应生成金属皂,从而发生膨胀机构5闭塞。因此,在空调机那样通过安装施工连结室外设备和室内设备的制品中,即使设想成雨中施工或者利用原来已设配管进行施工那样会多量混入水分的消费市场最恶劣的情况下,也能够提供可信赖性极高的制冷剂循环系统。
在本实施方式1中,示出了系统中冷凝器、蒸发器、膨胀机构各设置1个的制冷剂循环系统的情况,但也可以是如近年来增加的对于1台室外设备具有多台室内设备的多道类型的空调机那样,具有多个冷凝器、蒸发器、膨胀机构的制冷剂循环系统。此时由于制冷剂循环系统全体的配管长度变长,所以制冷机油与制冷剂的相溶性良好对于制冷机油的流动性、油的返回更为有利。另外,由于此时混入的水分等污物的量也相对变多,所以与酯油相比,制冷机油劣化的危险性显著降低。
以上叙述了作为密闭型压缩机采用高压容器旋转型的情况,但在低压容器类型的往复式压缩机、涡旋式压缩机的情况下,也得到同样的效果。
其次,制冷机油10粘度等级的选定,对于制冷压缩机1的润滑性及由制冷压缩机1流出的制冷机油10的流动性、油返回特性是重要的。这就有必要考虑由制冷机油10的基油结构决定的粘度指数、溶解特性及制冷压缩机1的类型、密封容器2内的压力和温度、以及制冷剂循环系统的使用温度条件,对最佳的粘度等级进行选定。也就是说,在制冷压缩机1的密封容器2内部的压力温度范围内,制冷剂溶解的状态下,要能在滑动部维持必要的粘度而不产生过大的磨损和烧结,而且是不会因粘性过大产生滑动损失而降低系统效率,要以此选制冷机油适宜的粘度。其次,其粘度要求能在制冷机油10由制冷压缩机1流出时,在制冷剂循环系统的低温部制冷剂和制冷机油10处于溶解状态能够按运转条件决定的制冷剂流速流动、能够返油到制冷压缩机1内,因此不发生制冷压缩机1润滑油不足。
图5示出了芳香族聚醚油的粘度等级对摩擦系数μ的影响。而图4示出了芳香族聚醚油的粘度等级对压缩机效率η的影响。这些是以上述的基油结构和粘度指数以及溶解特性为基础决定的,但是由于制冷剂循环系统的使用温度范围和制冷压缩机的类型不同,在冷冻、冷藏用途的场合和空调、除湿用途的场合下,最佳粘度范围不同,可以按下述那样设定最佳粘度范围。
在冷冻、冷藏用的制冷剂循环系统中,使用R134a、R404A、R407C等制冷剂,因为制冷剂蒸发温度范围是-45~0℃,所以要求有低温下的流动性,因此使用40℃下粘度等级为5~50cSt的芳香族聚醚最为适宜,在空调、除湿机用的制冷剂循环系统中,使用R410A、R407C等制冷剂,因为制冷循环的蒸发温度范围为-20~+20℃,所以将40℃的粘度设定为20~80cSt,由此能够得到对效率、可信赖性两方面均适宜的制冷机油。
图6示出了芳香族聚醚油和过去的聚乙烯醚油、多元醇酯油、PAG油的润滑特性的比较。该比较以FALEX磨损试验得到的比磨损量示出。可看出,芳香族聚醚油不仅润滑特性比过去的聚乙烯醚油或PAG油那样的醚系制冷机油格外优良,而且也比酯油优良。因此,即使在使用氟烃(HFC)那样不含氯的替代制冷剂的场合,制冷压缩机的压缩元件部也不会产生过大的磨损和烧结。
而且,即使在润滑条件最为严格的部分,诸如在高压式旋转型制冷压缩机中的叶片前端和滚筒活塞外周那样要求润滑条件严峻的部分,在不添加极压添加剂或油性剂等提高润滑性的添加剂时,也不产生过大的磨损或烧结,可得到良好的滑动性。
在上述实施方式1中,虽然仅示出了以不含氯的氟烃(HFC)作为制冷剂的情况,但是它们无论是对于制冷剂临界温度40℃以上而且象不含氯的含氟醇((CH3)3COH、CH3CF2(OH)CF3等)、含氟醚(CF3CH2OCHF3、CHF2CF2OCH3、CF3CH2OCF3、CF3CF2OCH3等)、含氟胺((CF3)2NCH3等)、含氟烷氧基硅烷((CH3)2Si(OCH2CF2CF3)2等)含氟杂化合物那样不含氯、温暖化系数更小的所谓的被称之为第3代制冷剂的物质,还是对于氨等的情况,都能达到同样的效果。
实施方式2
在上述实施方式1中,使用芳香族聚醚油作为制冷机油,而以下将对具有该基油结构的芳香族聚醚与烷基苯油混合使用情况下的作用进行说明。
制冷压缩机1中,密封容器2的内部收纳电动元件8和压缩元件9,电动元件8浸渍在贮存在密封容器2底部的制冷机油10内或处于被该机油喷洒的喷雾状的环境下,制冷压缩机1的电动元件8通过溶解了制冷机油10的制冷剂气体的流动而被冷却。而且在制冷压缩机1停止时,液态制冷剂存留在制冷压缩机1内部,电动元件8处于浸渍在溶解了制冷机油10的液态制冷剂中的状态。因此,在制冷机油10的体积电阻率小的情况下,制冷压缩机1的绝缘不良和漏泄电流的现象会加剧,有时进而达到电动元件8的烧损。
一般而言,醚键的情况比酯键电绝缘性差。特开平1-259093号公报中叙述的以丙二醇单醚(PAG)作为基油的。另外特开平1-259094号公报中叙述的二醚类型的,其体积电阻率处于109Ω-cm值,将其用作在密封容器2内有电动元件的密闭型压缩机用的制冷机油在实用化上困难,就是因为体积电阻率低。而对于芳香族聚醚,由于基油结构中具有芳香族结构,电子排列不同,因此改善了绝缘特性,其绝缘电阻处于1012~1013Ω-cm值,使其用作在密封容器内有电动元件的密闭型压缩机的制冷机油8能够实用化。但是,过去的石蜡系矿物油、环烷系矿物油、烷基苯油等烃系油的体积电阻率为1014~1015Ω-cm,芳香族聚醚比之稍差。
由于在具有该基油结构的芳香族聚醚油中混入了绝缘特性高的烷基苯油进行粘度调整,所以能够提供体积电阻率更高的绝缘特性优良的制冷机油8。虽然烷基苯的混入使与制冷剂的相溶性恶化,但只要混合比例是在10-60wt%的范围内,就能确保与氟烃(HFC)等制冷剂的相溶性在满足制冷剂循环系统的运转范围内,并且设想能够确保体积电阻率在1014Ω-cm。
这里叙述了使芳香族聚醚油和烷基苯油混合作为制冷机油使用的例子,但混合的油也可以是绝缘特性高的其它烃系油,即使单独或混合使用适度精制的石蜡系矿物油、环烷系矿物油等烃系油,也能达到同样的效果。
实施方式3
在上述实施方式2中,作为制冷机油,对使用芳香族聚醚油或其混合油的场合进行了叙述,但采取在制冷机油中添加各种添加剂的方法,能够使润滑性、热稳定性、化学稳定性更高。润滑性的提高可通过在芳香族聚醚油中添加极压添加剂而达到的。作为极压添加剂,可举出由下列通式(11)表示的磷酸酯(如磷酸三甲苯酯等)。
式中R表示烷基。
可是,在使用氟烃(HFC)等不含氯的制冷剂的制冷循环中,极压添加剂的添加虽然改善了耐磨损、耐烧结性,但该添加剂却在摩擦面上与金属表面反应,生成磷酸铁盐等金属皂,它们作为污物堆积在膨胀机构中,成为膨胀机构闭塞的原因。因此,有必要充分研究极压添加剂的种类和添加量。
将上述基油结构的芳香族聚醚油及其混合油作为制冷机油使用的场合,作为极压添加剂或油性改进剂,磷酸酯、硫代磷酸烷基酯及硫代磷酸芳香酯是有效的,作为磷酸酯,采用磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、苯基异丙基苯基磷酸酯、二苯基异丙基苯基磷酸酯、三(异丙基苯基)磷酸酯是有效的。作为硫代磷酸烷基酯,可举出硫代磷酸三甲酯、硫代磷酸三乙酯、硫代磷酸三丁酯、硫代磷酸三辛酯、硫代磷酸三癸酯,作为硫代磷酸芳香酯,可举出硫代磷酸三苯酯。
另外,这些添加剂的最佳添加量,对于各个制冷机油而言,处于0.1-2%(重量)的范围内,这也是经实验阐明的。
其次,抗氧化剂对防止油在流通过程和保管过程中的氧化劣化、而且对防止高温高压下使用的制冷机油的氧化劣化是有效的,可举出受阻酚系、胺系、硫系等的抗氧化剂,例如2,2’-硫代双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、烷基吩噻嗪-1-羧酸酯、苯基-2-萘胺、2,6-二-叔丁基-2-二甲基-对-甲酚、烷基二硫化物,最适宜的添加量是0.05-1%(重量)的范围。
另外,除酸剂对防止制冷机油的热劣化或化学劣化是有效的,在环氧化物中,可举出苯基环氧丙基醚、烷基苯基环氧丙基醚、1,2-环氧链烷烃、乙烯基环己烯二氧化物,最适宜的添加量为0.05-1%(重量)的范围。
其次,作为减活剂,具有抑制与制冷压缩机内滑动部表面或制冷剂回路铜配管表面反应的效果,可举出茜素、醌茜(キリザニン)、苯并三唑、油溶性苯并三唑、巯基苯并三唑等,其最适宜添加量为0.01-0.5%(重量)的范围。
在制冷压缩机长时间停止的场合,液态制冷剂存留在制冷压缩机内部,呈溶解在制冷机油中的状态。由此状态再起动制冷压缩机时,液态制冷剂蒸发,急剧发泡。为缓和这种“睡眠起动”(起动时制冷剂处于液态)时冷冻机油的发泡,也可考虑添加消泡剂。
实施方式4
在上述实施方式3中,作为制冷循环,叙述了用在具备制冷压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器而构成的制冷剂回路中,具有上述基油结构的芳香族聚醚油或其混合油作为制冷机油这一情况下的实施例。图7示出了为除去混入制冷剂回路内部的水分而使用干燥剂场合的实施方式。图8示出了干燥机的剖面图。图7中,19表示将干燥材收纳在内部的干燥机,在通常的制冷循环内,它设置在膨胀机构5和蒸发器3之间液体制冷剂的管线内。20是干燥机容器,21是收纳在该干燥机容器内的干燥剂,22表示滤网。作为上述干燥剂21,必须将活性氧化铝排除在外,使用分子筛或合成沸石等。
虽然芳香族聚醚油在水分混入时不产生水解,没有制冷机油劣化、形成污物的危险,但是制冷机油自身的饱和水分量,相对于过去的烷基苯或石蜡系矿物油、环烷系矿物油的数百ppm水平而言,高达2000~3000ppm,因此,在使用芳香族聚醚油中,依据制冷剂循环系统的制造状态或安装状态,在制冷剂回路内混入多量水分的场合,就认为在制冷机油自身中含有多量的水分。该水分具有使制冷剂回路中使用的有机材料劣化、或是在制冷剂回路内的低温部分冻结而使运转状态变化、或是使膨胀机构闭塞的危险性。由这些观点出发,在制冷循环内装着为除去水分的干燥剂,这在使用本制冷机油的制冷剂循环系统中是极其有效的。
将装着过去一般使用的干燥剂、用本制冷机油进行实机加速试验后的制冷机油的劣化状况汇总,示于表1。其中可知,在使用过去干燥剂中最一般使用的活性铝土的场合,制冷机油添加剂残存量中的极压添加剂残存量显著降低,这表明本制冷机油的极压添加剂被吸着在活性氧化铝内部,并表明经长期运转,存在使为提高制冷机油润滑性而添加的极压剂枯竭,产生磨损和烧结的危险性。在使用活性氧化铝以外的干燥剂时,添加剂残存量的降低少,对于消费市场中的本制冷剂循环系统的必要寿命而言,直到使用寿命终结添加剂也不会枯竭,这样就能够提供可信赖性高的机器。表1   实机加速寿命试验后的冷冻机油分析结果
      干燥机No.      1      2      3      4
      干燥材料  活性氧化铝 分子筛XH10C 分子筛XH11   合成沸石
添加剂残存量 极压添加剂1     31%     85%     91%     79%
极压添加剂2     64%     98%     78%     85%
抗氧化剂     82%     79%     89%     91%
除酸剂     79%     82%     85%     79%
减活剂     93%     91%     85%     90%
消泡剂 95% 89% 85% 92%
实施方式5
在上述实施方式4中,叙述了在封入不含氯的制冷剂的制冷剂循环系统中,使用芳香族聚醚油或其混合油作为制冷机油的制冷剂循环系统的情况,但是对于从使用含氯的氯氟烃(CFC)或氯氟烃(HCFC)等作为制冷剂的已经生产出厂并安装运转的制冷剂循环系统中,排出含氯制冷剂并更换成氟烃(HFC)等不含氯的制冷剂(所谓改装操作)的情况本发明也可适用,对于将已经封入的烷基苯、石蜡系矿物油或环烷系矿物油、或者它们的混合油等氯氟烃(CFC)、氯氟烃(HCFC)用的制冷机油更换成上述基油结构的芳香族聚醚油或其混合油的场合,或者对于将现有制冷压缩机更换成封入芳香族聚醚油或其混合油作为制冷机油的制冷压缩机的场合,也能够达到同样的效果。所以能够提供高信赖性的制冷剂循不系统。
图9示出了将已设的制冷剂循环系统中的制冷剂更换成不含氯的制冷剂的替代制冷剂的改装程序流程图。
作为改装程序,首先在步骤S1中,检查装置的运转状态,其次在步骤S2中,在该装置中安装为排出已封入的含氯制冷剂的制冷剂接收罐。接着在步骤S3中,将含氯的制冷剂由该装置排出,送入到该接收罐。然后在步骤S4中,将封入的制冷机油从压缩机底部排出。接着在步骤S5中,将芳香族聚醚或其混合油封入制冷压缩机。在步骤S6中,将不含氯的替代制冷剂封入该装置内,进行短时间运转。接着在步骤S7中,回收制冷剂,检查制冷机油中残留的原来的制冷机油的比例。再进到步骤S8。
在步骤S8中,判断残留的原来的制冷机油的比例是否在规定值以下,若不在规定值以下时,进到步骤S9,在步骤S9中,将混合的制冷机油排出,返回步骤S5,再进到步骤S6和步骤S7。而且在步骤S8中,再度判断残留的原来的制冷机油的比例是否在规定值以下,在规定值以下时,进到步骤S10,在步骤S10中排出制冷机油。在步骤S10中排完制冷机油之后,在步骤S11中,用适于替代制冷剂的过滤器·干燥机更换原有的过滤器和干燥机。在步骤S12中,抽全真空检漏,在步骤S13中,充入替代制冷剂。最后,在步骤S14中,使该装置运转,检查运转状态,使之最佳化,然后结束。
如由图9所示的改装程序可看出的那样,在改装时,不可能将原来的含氯制冷剂和该制冷剂用的原来的制冷机油完全由装置内排除,该装置是在含微量氯的制冷剂和制冷机油残存于制冷剂循环系统内的状态下运转,所以在本制冷机油那样耐污物能力高、热稳定和化学稳定的制冷机油的场合,与过去的与替代制冷剂对应的制冷机油相比较,即使在水分混入时,也具有极优良的可信赖性。
在上述实施方式5中,对于使用含氯制冷剂的制冷剂循环系统,将制冷剂更换成不含氯的制冷剂的情况进行了叙述,但本发明也适用于使用氟烃(HFC)等不含氯的制冷剂的制冷剂循环系统中,从已经生产出厂或安装运转的制冷剂循环系统中,排出与不含氯的制冷剂对应的酯油等制冷机油,更换成具有上述基油结构的芳香族聚醚油或其混合油,如前所述,同过去的与不含氯的制冷剂对应的酯油等制冷机油相比较,即使在混入微量氯时,也具有优良的特性,因此能够使机器的可信赖性大幅度提高。
实施方式6
图10是本发明实施方式6的制冷循环图,图11是同一制冷循环中所用的所谓涡旋类型的制冷压缩机的纵剖面图,图中,与过去的制冷循环图、制冷压缩机相对应的结构,注以相同编号并省略说明。
在制冷压缩机101的密闭容器102底部,贮留着制冷机油108。其中制冷机油将使用具有醚键的苯环作为基油结构,如上述实施方式1中所说明的芳香族聚醚。
在本实施方式中,作为制冷剂,封入不含氯的、而且极性高的二氧化碳(CO2)或氨(NH3)。
另外,气密端子113如图11所示,将由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮、聚砜、氟系树脂(聚四氟乙烯等)或聚硅氧烷等电绝缘性、耐腐蚀性优良的树脂形成的收缩管123,在配线接合时被覆在各端子上,由于在密封容器102内用该收缩管123将各端子完全密闭,所以确保了端子导体部的绝缘性。
另外,在图11所示的涡旋类型制冷压缩机的给油泵中,作为密封材使用的O形密封圈124的材料,使用天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯丙烯二烯烃单体或丁基橡胶等非极性橡胶或加氢丁腈橡胶。此外,电动机定子109的线圈部111的线圈,是用绝缘被覆材将其芯线瓷漆被覆而构成,在电动机定子109铁芯部112的线圈孔的内面,装着电绝缘薄膜(未图示),以充分确保该线圈部111的线圈和铁芯部的绝缘性。作为该瓷漆被覆材,由选自聚酯/聚酰胺(其中聚酯写法表示内侧,聚酰胺写法表示外侧,下同)、聚酯酰亚胺、聚酯/聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺/聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺中的至少1种的绝缘层构成,作为该电绝缘薄膜材,系由选择聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟系树脂、聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺中的至少1种构成。
以下对本实施方式的作用进行说明。
在图10所示的制冷循环中,作为制冷机油108,使用上述基油结构的芳香族聚醚油,因此,由于其醚键,与那些极性高的CO2或NH3制冷剂的相溶性良好,在制冷机油108与由制冷压缩机101的密闭容器102吐出的制冷剂一起流出时,也溶解在制冷剂中,容易地在制冷循环内循环,并返油到密闭容器102内。因而不会发生制冷压缩机的制冷机油不足而致的轴承部等滑动部件的润滑不良。
如上述实施方式1中所说明的那样,图3为比较相溶性示出了本基油结构的芳香族聚醚油及过去的多元醇酯油和极性高的制冷剂(氟烃HFC)的临界溶解度曲线。可知本基油结构的芳香族聚醚油与多元醇酯油比较,可在极广的温度范围内溶解在HFC制冷剂中。
上述比较是用HFC制冷剂作为制冷剂的,但即使用极性高的制冷剂即二氧化碳(CO2)或氨(NH3),也显示出同样的倾向。
本基油结构的芳香族聚醚油,如上述通式所示,在分子中含醚键而不含有酯基的结构,因此不象酯油那样因水分存在而发生水解。因此在制冷循环内,没有引起在摩擦面促进劣化,与金属反应生成金属皂而发生膨胀机构105闭塞的危险性。因此,在空调机那样经安装施工连结室外设备和室内设备的制品中,即使是设想成在雨中施工或利用原来的已设置的配管的施工那样有多量水分混入的消费市场最恶劣的情况下,也能够提供可信赖性极高的制冷循环。
在本实施方式中,对于系统中各设1个冷凝器、蒸发器和膨胀机构的制冷循环情况进行了叙述,但也可以是近年增加的对1台室外设备具有多台室内设备的多道类型空调机那一样的具有多数个冷凝器、蒸发器和膨胀机构的制冷循环,此时由于制冷循环全体的配管长度变长,所以制冷机油与制冷剂的相溶性良好时对制冷机油的流动性、油的返回变得更加有利。此外,由于此时混入的水分等污物量也相对变多,所以与酯油相比,可以说制冷机油显著降低了制冷机油劣化的危险性。
本基油结构的芳香族聚醚的体积电阻率为1012~1013Ω-cm值,作为在密封容器102内有电动元件106的制冷压缩机101的制冷机油108,是可以实用化的水平。然而,过去的石蜡系矿物油、环烷系矿物油和烷基苯油等烃系油的体积电阻率为1014~1015值,比之稍差。因此,气密端子113如图11所示,将由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮、聚砜、氟系树脂(聚四氟乙烯等)或聚硅氧烷等电绝缘性、而腐蚀性优良的树脂形成的收缩管123,在配线接合时被覆在各端子上,由于在密封容器102内用该收缩管123将各端子完全密闭,所以确保了端子导体部的绝缘性,从而提高了制冷压缩机及制冷循环的可信赖性。
在本实施方式中,为确保气密端子113的绝缘性,叙述了上述树脂收缩管123,但若是将由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮、聚砜、氟系树脂(聚四氟乙烯等)或聚硅氧烷等树脂形成的端子套在端子接合时被覆在气密端子113上,再用Si系等粘接剂固定,成为上述那样的由树脂将气密端子113在制冷压缩机内覆盖并完全密封的形态,无论怎样都能得到与本实施方式中所述的同样效果。
在图11所示的涡旋类型制冷压缩机的给油泵中,作为密封材使用的O形密封圈的材质使用了天然橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯丙烯二烯烃单体或丁基橡胶等非极性橡胶或加氢丁腈橡胶,因此对于本实施方式中的极性高的制冷剂和制冷机油108的组合而言,难以产生膨润等劣化,能够得到可信赖性高的制冷压缩机及制冷循环。
另外,作为电动机定子109的线圈111的芯线的瓷漆被覆材,采取由选自聚酯/聚酰胺(其中聚酯的写法表示内侧,聚酰胺的写法表示外侧,下同)、聚酯酰亚胺、聚酯/聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺/聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺中的至少1种的绝缘层而构成,作为线圈部111的线圈通过的电动机定子109铁芯部112的线圈孔的内面装着的电绝缘薄膜(未图示)材,采取由选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟系树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺中的至少1种而构成,对于本实施方式中的极性高的制冷剂和制冷机油的组合而言,是耐药品性、耐腐蚀性的,不存在信赖性的问题,是适用的。
在本实施方式中,作为制冷剂,叙述了CO2或NH3的情况,但作为制冷剂只要是极性高的物质,即使是象不含氯的氟烃(HFC)、含氟醇((CH3)3COH、CF3CF2CH(OH)CF3等)、含氟醚(CF3CH2OCHF3、CHF2CF2OCH3、CF3CH2OCF3、CF3CF2OCH3等)、含氟胺((CF3)2NCH3等)和含氟烷氧基硅烷((CH3)2Si(OCH2CF2CF3)2等)等含氟杂化合物那样不含氯、温暖化系数更小、所谓的被称为第三代制冷剂的物质,也可得到同样的效果。
实施方式7
图12示出了本发明实施方式7的制冷循环图,图13示出了同一制冷循环中所用的旋转类型制冷压缩机的剖面图。图中对与过去的制冷压缩机对应的结构和作用标以相同编号并省略说明。
制冷机油108贮留在制冷压缩机101的密封容器102底部。其中制冷机油108与本发明实施方式6的场合同样,使用本基油结构的芳香族聚醚。
作为制冷剂,封入CO2或NH3,但此时也如前所述,只要是极性高的物质作为制冷剂,也可以是象不含氯的氟烃(HFC)、含氟醇(CH3)3COH、CF3CF2CH(OH)CF3等)、含氟醚(CF3CH2OCHF3、CHF2CF2OCH3、CF3CH2OCF3、CF3CF2OCH3等)、含氟胺((CF3)2NCH3等)和含氟烷氧基硅烷((CH3)2Si(OCH2CF2CF3)2等)等含氟杂化合物那样不含氯、温暖化系数更小、所谓的被称作第三代制冷剂的物质。
此外,作为制冷压缩机101中的轴承117、118的材料,使用含浸青铜材(对于基块材即青铜材,含浸例如聚四氟乙烯(PTFE)和铅的混合物(以下称作PTFE含浸材)的,或者含浸PTFE、铅、石墨和青铜粉混合物的),或石墨材(C:80%+Al:20%或C:100%),阀弹簧120的材料使用有耐腐蚀性的SUS材。
在本实施方式的制冷压缩机101中,将气密端子113设在密闭容器102上部。
以下对本实施方式的作用进行说明。
如上述实施方式1所述,图6示出了本基油结构的芳香族聚醚油和过去的聚乙烯醚油、多元醇酯油、PAG油润滑特性的比较。比较示出了经FALEX磨损试验得到的比磨损量。可以看出,本基油结构的芳香族聚醚油,其润滑特性不仅比过去的聚乙烯醚油或PAG油那样的醚系制冷机油格外优良,而且比酯油也优良。因此,即使是在使用氟烃(HFC)那样的不含氯的替代制冷剂的场合,制冷压缩机的压缩元件部也不会产生过大的磨损或烧结。
另外,即使在象润滑条件最为严格的高压式旋转型制冷压缩机的叶片前端和滚筒活塞外围那样滑动条件严峻的部分,不采用添加极压添加剂或油性剂等使润滑性提高的添加剂,也不会发生过大的磨损和烧结,能够得到良好的滑动特性。
作为制冷压缩机101的轴承117、118的材料,与上述说明的相同。
图14作为一个例子,示出了对于氟烃(HFC)的R134a、R32及R125的非共沸混合制冷剂即R407C,和本基油结构的芳香族聚醚油的组合的烧结特性。可看出,虽然在PTFE含浸轴承的表面青铜露出率为80%以上的场合(PTFE和铅的含浸量少、基块材露出80%以上表面的场合),比Al金属轴承(Al-Pb)烧结耐性低,但是在表面青铜露出率为50%以下的场合(PTFE和铅的含浸量多、基块材表面露出量为50%以下的场合),烧结耐性比Al金属轴承(Al-Pb)大幅度上升。另外可看出,在石墨轴承(C:80%+Al:20%、C:100%)的场合,也比Al金属轴承(Al-Pb)烧结耐性高,在实用上可信赖性高。
虽然本基油结构的芳香族聚醚油不会因水分混入而产生水解,没有制冷机油劣化和形成污物化的危险性,但是制冷机油自身的饱和水分量与过去的烷基苯或石蜡系矿物油、环烷系矿物油的数百ppm相对照,高达2000-3000ppm,在因制冷剂循环系统的制造方式和安装方式而在制冷剂回路内混入多量水分的情况下,在制冷机油自身中含有多量水分,作为最坏的情况,认为在使阀弹簧120那样连续反复承受荷重的部位腐蚀时,会由于使表面粗糙造成抗疲劳强度降低。当然,在考虑因腐蚀而降低的抗疲劳强度来设计阀弹簧120时,如果采取加大强度安全系数的方法,对防止由腐蚀产生的粗糙(微小开裂)进展到开裂甚至破断是有效的,但是只要对阀弹簧120的材料采用有耐蚀性的SUS材,阀弹簧120的表面也就不会产生粗糙,使该制冷压缩机及制冷循环的可信赖性更为提高。
在本实施方式中,叙述了使用SUS材作为阀弹簧120材料的情况,但也可以进行下述的表面处理。即,经过电镀(镀Zn等)谋求防蚀也可得到与上述情况相同的效果。此外,采取喷丸硬化、表面研磨等机械加工或氮化处理等方法使表面层硬化以提高抗疲劳强度,也可使弹簧材的可信赖性提高,从而使该制冷压缩机及制冷循环的可信赖性变得更高。
在本实施方式的制冷压缩机101中,将气密端子113设在密闭容器102上部。因此,浸渍在制冷剂溶解其中的制冷机油中或者暴露在液态制冷剂中的危险性极低,能够适当地保持端子间的绝缘性。
如上述实施方式6及7所叙述的,本发明通过对制冷压缩机及制冷循环实际制造现场的生产工艺、安装施工和市场中的实际使用状态的分析调查,解决了在过去研究的替代制冷剂相对应的制冷压缩机及制冷循环中使用的制冷机油的问题,提供了使用新型制冷机油的可信赖性高的制冷压缩机,及使用该压缩机的可信赖性高的制冷循环。
此外,对于使用对制冷机油构成过于严酷的使用环境的制冷压缩机的高压式压缩机的情况、或者使用含多量污物的配管长度长的已经设置的配管的情况,也提供了能够造成可信赖性高的制冷循环的改善的轴承或弹簧材。
而且,为了更加提高在制冷压缩机,运转时浸渍在制冷剂溶解其中的制冷机油中、或者置于被该制冷机油喷洒的喷雾状的环境下,停止时暴露在存留于制冷压缩机内的液态制冷剂中的电动元件的可信赖性,提供了有效改善了电绝缘性的气密端子。
另外,作为供制冷压缩机的电绝缘薄膜和线圈绝缘被覆材等的有机材,提供了可适用于本基油结构的芳香族聚醚油的、具有长期可信赖性的种类。
而且,由于制冷循环相对于制冷压缩机而言,使用了润滑性、热稳定性、化学稳定性、与制冷剂的相溶性优良的本基油结构的芳香族聚醚油作为制冷机油,提供了对于不含氯极性高的制冷剂和该制冷机油的组合最适宜的轴承材、弹簧材、气密端子的绝缘方法,以及有机材,因此,对于水分和制造污物混入的场合,使用润滑条件严格的高压壳型制冷压缩机的场合,制冷剂配管长度长、而且利用已经设置的配管的场合等,也能够提供可信赖性极高的制冷循环。
本发明第1个观点的制冷剂循环系统,具有以下的效果:能够提供即使在假定的混入多量水分的最恶劣的情况下,可信赖性也极高的制冷剂循环系统。
本发明第2个观点的制冷剂循环系统,具有以下的效果:由于芳香族聚醚油其基油构造采用了由上述通式(1)表示的构成,所以与极性高的氟烃的相溶性良好,即使对于制冷机油从制冷压缩机中与吐出的制冷剂一起流出的场合,也能溶解在制冷剂中,容易地在制冷循环内循环,使压缩机及制冷循环的性能及可信赖性显著提高。
本发明第3个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,由于调整了粘度,能够提供体积电阻率更高、绝缘特性更优良的制冷机油。
本发明第4个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,获得了在冷冻、冷藏用压缩机及制冷循环的性能效率及可信赖性方面均适宜的制冷机油。
本发明第5个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,获得了在空调、除湿用压缩机及制冷循环的性能效率及可信赖性方面均适宜的制冷机油。
本发明第6个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,即使是在地球环境保护中构成问题的臭氧破坏系数(OPP)为零的制冷循环中,也能提供可信赖性极高的制冷剂循环系统。
本发明第7个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,即使是在地球环境保护中构成问题的臭氧破坏系数(OPP)为零,以及地球温暖化系数(GWP)为零的制冷循环中,也能提供可信赖性极高的制冷剂循环系统。
本发明第8个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,与过去的与替代制冷剂对应的制冷机油相比较,即使在水分混入的场合,也具有极优良的可信赖性。
本发明的第9个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,相对于市场中的制冷剂循环系统的必要寿命而言,直到寿命终结添加剂也不会枯竭,可以提供可信赖性高的机器。
本发明的第10个观点的制冷剂循环系统,具有以下效果,与过去的替代制冷剂对应的制冷机油相比较,即使在水分混入的场合,也具有极优良的可信赖性。
本发明的第11个观点的制冷剂循环系统,具有以下的效果,与过去的不含氯的制冷剂对应的制冷机油相比较,即使混入微量氯的场合,也具有优良的特性,因此使机器的可信赖性大幅度提高。
本发明的第12个观点的制冷压缩机,即使在使用不含氯的极性高的替代制冷剂为制冷剂的场合,制冷机油和制冷剂的相溶性也良好,与制冷剂同时流出到制冷循环中也能返油到压缩机,不会因制冷机油不足而产生滑动部的润滑不良,而且制冷机油自身润滑特性良好,不必为提高润滑性而添加添加剂,得到良好的滑动特性,而且本基油结构的芳香族聚醚油在水分存在下也不会水解、不易劣化、是稳定的,因而可得到可信赖性高、高性能的制冷压缩机。
本发明的第13个观点的制冷压缩机,除了第12个观点的效果外,还得到相对于不含氯的极性高的制冷剂和本基油结构的芳香族聚醚油的组合而言,具有烧结耐性高的轴承的、可信赖性高的高性能的制冷压缩机。
本发明的第14个观点的制冷压缩机,除第12个观点的效果之外,即使使用饱和水分量比较多的本基油结构的芳香族聚醚油,也能够防止水分造成的弹簧的腐蚀,得到可信赖性高的高性能制冷压缩机。
本发明的第15个观点的制冷压缩机,除第12个观点的效果之外,能够得到相对于不含氯的极性高的制冷剂和本基油结构的芳香族聚醚油的组合而言,气密端子呈高耐腐蚀性,即使使用比矿物油等体积电阻率低的本基油结构的芳香族聚醚,也能够确保气密端子的绝缘性,得到可信赖性高的高性能的制冷压缩机。
本发明的第16个观点的制冷压缩机,除了第12个观点的效果之外,相对于不含氯的极性高的制冷剂和本基油结构的芳香族聚醚油的组合而言,不易产生密封材的膨润等劣化,得到可信赖性高的高性能的制冷压缩机。
本发明的第17个观点的制冷压缩机,除了第12个观点的效果之外,相对于不含氯的极性高的制冷剂和本基油结构的芳香族聚醚油的组合而言,电动机定子线圈呈耐腐蚀性,即使使用比矿物油等体积电阻率低的本基油结构的芳香族聚醚作为制冷机油,也能够更确实地保证电动机定子线圈的绝缘性,得到可信赖性高的高性能的制冷压缩机。
本发明的第18个观点的制冷压缩机,除了第12个观点的效果之外,相对于不含氯的极性高的制冷剂和本基油结构的芳香族聚醚油的组合而言,电动机定子线圈的铁芯部呈耐腐蚀性,即使使用比矿物油等体积电阻率低的本基油结构的芳香族聚醚作为制冷机油,也能够更确实地保证电动机定子线圈和铁芯部之间的绝缘性,得到可信赖性高的高性能的制冷压缩机。
本发明的第19个观点的制冷循环,相对于极性高的那样的制冷剂和本基油结构的芳香族聚醚油的组合而言,制冷压缩机呈高度可信赖性和高性能,得到具备该制冷压缩机的可信赖性高的制冷循环。

Claims (18)

1、制冷剂循环系统,其特征在于,具备制冷压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器,形成连续的制冷剂回路,在使用不含氯的制冷剂的制冷循环中,作为制冷机油,使用在基油结构中具有有醚键的苯环的芳香族聚醚油。
2、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,该芳香族聚醚油的基油结构是由下列通式(1)表示的:
其中 表示苯环R0、R1、R2表示碳数0-7的烷基,其中,对于R0可以在1-3个的范围内进行附加,R0对苯环的附加不论苯环5个位置的哪个都可以,O是氧原子,n表示聚合度,为1-48的整数。
3、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,在上述制冷循环中,制冷机油是上述芳香族聚醚油和至少1种烃系油的混合物。
4、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,制冷机油的粘度,在40℃时为5-50cSt,在制冷循环的蒸发温度范围为-45~0℃的冷冻或冷藏用途中使用。
5、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,制冷机油的粘度在40℃时为20-80cSt,在制冷循环的蒸发温度范围为-20~+20℃的空调或除湿用途中使用。
6、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,制冷剂临界温度为40℃以上,而且是不含氯的氟烃(HFC)的单一或混合制冷剂,含有R134a、R32、R125中至少一种氟烃。
7、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,制冷剂临界温度为40℃以上,而且是不含氯的至少一种含氟杂化合物。
8、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,具备在制冷剂回路中为除去水分的干燥剂。
9、权利要求1所述的制冷剂循环系统,其特征在于,使用向上述制冷机油中添加极压添加剂、油性剂、抗氧化剂、除酸剂、消泡剂、金属减活剂中至少一种添加剂而构成的制冷机油。
10、权利要求1或3所述的制冷剂循环系统,其特征在于,为除去水分而在制冷剂回路中具备干燥剂,该干燥剂主成分中不含活性铝土。
11、制冷压缩机,其特征在于,具备电动元件、和由上述电动元件使主轴回转以对制冷剂进行压缩的压缩元件,在这种使用不含氯的制冷剂作为制冷剂的制冷压缩机中,作为制冷机油使用基油结构中具有有醚键的苯环的芳香族聚醚油。
12、权利要求11所述的制冷压缩机,其特征在于,作为支持主轴的轴承部的轴承材,使用含浸青铜材或使用石墨材。
13、权利要求11所述的制冷压缩机,其特征在于,作为弹簧使用SUS材或使用进行过耐腐蚀表面处理的弹簧。
14、权利要求11所述的制冷压缩机,其特征在于,具备由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚砜、聚醚醚酮、聚砜、氟系树脂或聚硅氧烷覆盖的密封的气密端子。
15、权利要求11所述的制冷压缩机,其特征在于,作为密封材,使用非极性橡胶或加氢丁腈橡胶。
16、权利要求11所述的制冷压缩机,其特征在于,作为电动元件定子线圈的绝缘被覆材,使用聚酯/聚酰胺、聚酯酰亚胺、聚酯/聚酰胺酰亚胺、聚酯酰亚胺/聚酰胺酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
17、权利要求11所述的制冷压缩机,其特征在于,作为装在电动元件定子芯部的线圈孔内面、与线圈电绝缘用的电绝缘薄膜材,使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯硫、聚萘二甲酸乙二醇酯、氟系树脂、聚酰胺酰亚胺或聚酰亚胺。
18、制冷循环,其特征在于,在该具备制冷压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器的制冷循环中,作为制冷剂,使用由二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、氟烃(HFC)及含氟杂化合物组成的组中选择的任意1种,作为制冷压缩机,使用权利要求11中所述的制冷压缩机,其中该制冷压缩机使用基油结构中具有有醚键的苯环的芳香族聚醚油作为制冷机油。
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