冷冻循环装置的制作方法

文档序号:23313959发布日期:2020-12-15 11:45阅读:133来源:国知局
冷冻循环装置的制作方法

本发明涉及使用了全球变暖系数(globalwarmingpotential:gwp)小的制冷剂的冷冻循环装置。



背景技术:

以往,为了防止全球变暖,国际上寻求了针对气候变化的各种对策。在2015年举行的第21届气候变化框架公约缔约方大会(cop21)上通过了巴黎协定,确定了今后应实现的长期目标。巴黎协定的目标是将世界平均气温升幅保持为与工业革命以前相比充分低于2℃,而且追求努力抑制为1.5℃。

目前,世界的平均气温与工业革命以前相比上升了大约1℃。为了今后将平均气温升幅抑制在2℃以内,必须将大气中的co2的平均浓度抑制在450ppm以下。但是,基于近年来确认的co2排放量的增加速度,预测co2的平均浓度在未来30年会超过该水平。为了抑制平均气温的上升,预计在将来需要更严格的措施。

以往,作为冷冻空调装置的制冷剂,除了小型的装置之外,多采用氟系制冷剂。碳-氟间的键(c-f键)会降低化合物的燃烧性,因此采用氟系制冷剂时安全性提高。但是,c-f键会增大地球辐射(相当于平均288k的黑体辐射,主要由红外光构成。)的窗口区域(难以被大气吸收的波长区域)的红外线吸收率,且结合能大,使得释放到大气层中的化合物的寿命变长,从而成为高gwp化的重要因素。

现在,氟系制冷剂的使用、管理受到了各种法令的限制。“与氟利昂类的使用合理化和管理优化有关的法律(氟利昂排放抑制法)”中规定了限制对象设备、限制对象物质。关于具体的限制对象物质,在“与通过特定物质的限制等来保护臭氧层有关的法律”中列举了破坏臭氧层的物质(主要是含氯、溴的氟化合物)、在“与全球变暖对策推进有关的法律”中列举了具有温室效应的物质(主要是由氢、氟、碳组成的高gwp化合物)。

以往,作为冷冻空调装置的制冷剂,一直使用r410a[hfc(氢氟烃)32/hfc125(50/50重量%)]、r404a[hfc125/hfc143a/hfc134a(44/52/4重量%)]。但是,r410a的gwp高达1924,r404a的gwp高达3943,因此近年来正在进行向gwp更低的替代制冷剂的置换。制冷剂的gwp与燃烧性存在相反的关系,如果使制冷剂低gwp化,则会有燃烧性提高的倾向。

作为替代制冷剂,从热物性、低gwp、低毒性、低燃烧性等理由出发,已知二氟甲烷(hfc32)(gwp=677)、2,3,3,3-四氟丙烯(hfo(氢氟烯烃)1234yf)(gwp=0)、1,3,3,3-四氟丙烯(hfo1234ze)(gwp=1)、三氟乙烯(hfo1123)(gwp<1)、3,3,3-三氟丙烯(hfo1243zf)(gwp=0)。

此外,已知hfo与hfc32、hfc125、hfc134a等的混合制冷剂;丙烷、丙烯等烃;单氟乙烷(hfc161)、二氟乙烷(hfc152a)等低gwp的氢氟烃。此外,也已知用碘、溴、氯等进行卤化而使其不燃性化的低沸点化合物。

作为空气调节机用的制冷剂,以室内空调、商业用中央空调为首,广泛使用了微燃性的hfc32。在高压气体安全法的冷冻安全规则修正(2016年11月)中,将hfc32、hfo1234yf、hfo1234ze分类为“非活性气体”。但是,这些制冷剂由于具有微燃性,因此也被列为“特定非活性气体”。对于5个冷冻吨以上的装置,需要用于使泄漏的制冷剂不滞留的换气装置、设备结构,在泄漏的制冷剂容易滞留的地方需要设置检测警报设备。

另一方面,作为冷冻机用的制冷剂,从与氟利昂排放抑制法的关系考虑,gwp为1500以下且含有hfo1234yf、hfo1234ze的不燃性混合制冷剂受到关注。例如,使用了r448a(hfc32/hfc125/hfc134a/hfo1234ze/hfo1234yf)、r449a(hfc32/hfc125/hfc134a/hfo1234yf)的冷冻机的开发正在进行。但是,r448a、r449a除非使gwp停留在1100~1400程度,否则无法使其不燃化,因此,在进行低gwp化时,需要抑制燃烧性。

在这样的情况下,由honeywell公司开发了r466a(hfc32/hfc125/三氟碘甲烷的3成分混合制冷剂)。r466a的gwp为750以下,兼具低gwp和低燃烧性,期待作为能够替代以往的r410a的新型制冷剂。专利文献1、专利文献2中公开了在hfc32和hfc125的混合制冷剂中混合三氟碘甲烷(cf3i)并进一步添加烃、稳定剂的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-044169号公报

专利文献2:日本专利第5662294号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

如专利文献1、2所记载的那样,如果在r32(hfc32)等制冷剂中混合三氟碘甲烷,则能够在保持低gwp的同时抑制混合制冷剂的燃烧性,因而能够获得兼顾了低gwp和低燃烧性的制冷剂。根据专利文献1,还能够使这样的制冷剂与用于压缩机的润滑剂(冷冻机油)充分相溶。

然而,确认到:三氟碘甲烷会与水分、氧反应而分解,生成氟化氢、碘化氢等劣化物质。在使制冷剂循环的冷冻循环内带入了大量水分、氧时,由于三氟碘甲烷的分解会使制冷剂的功能受损,或者由于所生成的劣化物质而使冷冻机油变差。因此,会有不能稳定维持热力学冷冻循环、压缩机的运转而使冷冻循环装置的性能降低或者安全性降低的担忧。

在此,本发明的目的在于,提供一直gwp低至750以下、燃烧性低且能够长时间维持性能、安全性的冷冻循环装置。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题,本发明涉及的冷冻循环装置是具有压缩制冷剂的压缩机、使由上述压缩机压缩后的制冷剂冷凝的冷凝器、对由上述冷凝器冷凝后的制冷剂进行减压的减压器、和使由上述减压器减压后的制冷剂蒸发的蒸发器的冷冻循环装置,上述制冷剂是包含二氟甲烷、五氟乙烷和三氟碘甲烷的混合制冷剂,全球变暖系数为750以下且25℃时的蒸气压为1.1mpa以上1.8mpa以下,上述压缩机是在密闭容器内具有压缩机构部和驱动上述压缩机构部的马达并且填充有对滑动部进行润滑的冷冻机油的密闭型电动压缩机,上述冷冻机油是多元醇酯油,水分量为300重量ppm以下,上述多元醇酯油是由下述化学式(1)表示的化合物或者由下述化学式(2)表示的化合物或者它们的混合物,其中,化学式(1)和(2)中,r1表示碳原子数4~9的烷基,可以相互相同也可以不同。

发明效果

根据本发明,提供一种gwp低至750以下、燃烧性低且能够长时间维持性能、安全性的冷冻循环装置。

附图说明

图1是表示作为冷冻循环装置的建筑物用多联机空调的一个例子的冷冻循环构成图。

图2是表示作为冷冻循环装置的冷冻机的一个例子的冷冻循环构成图。

图3是表示密闭型电动压缩机的一个例子的纵截面图。

具体实施方式

以下,针对本发明的一个实施方式涉及的冷冻循环装置,参照附图进行详细说明。

<冷冻循环装置>

本实施方式涉及的冷冻循环装置是具备利用制冷剂形成的热力学冷冻循环对冷却对象进行冷却的能力的装置。冷冻循环装置在具备进行冷却的能力的限度内,也可以具有与冷冻循环相反的热循环的能力。冷冻循环装置例如可以适用于空气调节机、冷冻机等各种冷冻空调装置。

本实施方式涉及的冷冻循环装置具有:压缩制冷剂的压缩机、使由压缩机压缩后的制冷剂冷凝的冷凝器、对由冷凝器冷凝后的制冷剂进行减压的减压器、和使由减压器减压后的制冷剂蒸发的蒸发器。作为压缩机,使用在密闭容器内具有压缩机构部和驱动压缩机构部的马达且填充有对滑动部进行润滑的冷冻机油的密闭型电动压缩机。

在此,对于本实施方式涉及的冷冻循环装置、冷冻循环装置中所使用的压缩机,给出具体例来进行说明。

图1是表示作为冷冻循环装置的建筑用多联机空调的一个例子的冷冻循环构成图。

本实施方式涉及的冷冻循环装置可以适用为如图1所示的建筑用多联机空调(多室型空气调节机)等空气调节机。

如图1所示,建筑用多联机空调100具有室外机1和室内机2a,2b。需说明的是,图1中,建筑用多联机空调100具有2台室内机2a,2b,但建筑用多联机空调100可以具有3台以上的任意数量的室内机(2a,2b,···)。

室外机1具有压缩机3、四通阀4、室外热交换器(冷凝器/蒸发器)5、室外膨胀阀(减压器)6、储液器7和室外送风机8。四通阀4、储液器7与压缩机3经由制冷剂配管而连接成闭环状。此外,四通阀4的另一连接部经由制冷剂配管而与室内机2a,2b连接。四通阀4的剩余的连接部经由制冷剂配管而与室外热交换器5、室外膨胀阀6、室内机2a,2b依次连接。

将这些设备、设备彼此相连的制冷剂配管在室外机1与室内机2a,2b之间,形成有作为制冷剂的循环路径的冷冻循环。在冷冻循环内封入后述的预定制冷剂。此外,出于润滑、制冷剂的密封、冷却等目的,在压缩机3中封入后述的预定冷冻机油。

压缩机3是密闭型电动压缩机,在密闭容器内内置有压缩机构部和驱动压缩机构部的马达。四通阀4根据热力学循环而对从压缩机3排出的制冷剂在冷冻循环内的循环方向进行切换。

室外热交换器5进行制冷剂与外部空气的热交换,在制冷运转时作为冷凝器来工作,在制热运转时作为蒸发器来工作。室外膨胀阀6例如由电子膨胀阀、温度式膨胀阀等构成,在制冷运转时作为减压器来工作。储液器7是进行制冷剂气体和液体制冷剂的气液分离的装置。室外送风机8是为了对室外热交换器5输送外部空气而具备的,促进制冷剂与外部空气的热交换。

室内机2a,2b分别具有室内热交换器(蒸发器/冷凝器)9a,9b、室内膨胀阀(减压器)10a,10b和室内送风机11a,11b。在建筑用多联机空调100具有2台以上室内机(2a,2b,···)时,各室内机可以设为同样的构成,并且用制冷剂配管进行连接以形成并排状的冷冻循环。

室内热交换器9a,9b进行制冷剂与室内空气的热交换,在制冷运转时作为蒸发器来工作,在制热运转时作为冷凝器来工作。室内膨胀阀10a,10b例如由电子膨胀阀、温度式膨胀阀等构成,在制热运转时作为减压器来工作。室内送风机11a,11b是为了向室内热交换器9a,9b输送室内空气而具备的,促进制冷剂与室内空气的热交换。

由建筑用多联机空调100进行的制冷按照如下原理进行。由压缩机3进行绝热压缩后的高温高压的制冷剂气体通过四通阀4被送至室外热交换器5。然后,制冷剂气体在作为冷凝器工作的室外热交换器5中通过与外部空气的热交换被冷却而成为高压液体制冷剂。高压液体制冷剂在室外膨胀阀6被减压而膨胀,成为气液二相制冷剂(包含少量制冷剂气体的低温低压液体制冷剂)。气液二相制冷剂被送至各个室内热交换器9a,9b。然后,在作为蒸发器工作的室内热交换器9a,9b,通过与室内空气的热交换而蒸发,夺取热而成为低温低压气体制冷剂。低温低压的气体制冷剂通过四通阀4而进入储液器7,未完全蒸发的低温低压液体制冷剂被分离。液体制冷剂被分离后的低温低压气体制冷剂返回到压缩机3。然后,重复进行同样的循环而持续进行制冷。

由建筑用多联机空调100进行的制热,通过与制冷时相反的循环来进行。由压缩机3进行绝热压缩后的高温高压制冷剂气体通过四通阀4的切换而分别被送至各个室内热交换器9a,9b。然后,通过作为冷凝器工作的室内热交换器9a,9b向室内空气供热,然后,通过作为蒸发器工作的室外热交换器5由外部空气夺取热。重复进行这样同样的循环而持续进行制热。

图2是表示作为冷冻循环装置的冷冻机的一个例子的冷冻循环构成图。

本实施方式涉及的冷冻循环装置也可以适用为如图2所示的冷冻机。

如图2所示,冷冻机200具有热源机12和冷却单元13。冷却单元13是对冷却对象进行冷却的设备,例如,为展示柜、冷冻室等形态。

热源机12具有压缩机14、热源侧热交换器(冷凝器)15、过冷却器16、减压器17,18、储液器19和热源侧送风机20。此外,冷却单元13具有利用侧热交换器(蒸发器)21和利用侧送风机22。

储液器19、压缩机14、热源侧热交换器15、过冷却器16、减压器17和利用侧热交换器21经由制冷剂配管而依次连接成闭环状。此外,在热源侧热交换器15的出口侧,从构成冷冻循环的主制冷剂配管分岔出过冷却制冷剂回路50。过冷却制冷剂回路50从主制冷剂配管连接至过冷却器16,从过冷却器16的另一端连接至压缩机14。

将这些设备、设备彼此相连的制冷剂配管在热源机12与冷却单元13之间形成有作为制冷剂的循环路径的冷冻循环。与上述建筑用多联机空调100同样,在冷冻循环内封入后述的预定制冷剂。此外,在压缩机14内封入后述的预定冷冻机油。

压缩机14是密闭型电动压缩机,在密闭容器内内置有压缩机构部和驱动压缩机构部的马达。热源侧热交换器15进行制冷剂与外部空气的热交换,作为使制冷剂冷凝的冷凝器来工作。

过冷却器16进行流过主制冷剂配管的制冷剂与流过过冷却制冷剂回路50的制冷剂的热交换。减压器17,18例如由毛细管、膨胀阀等构成。储液器19是进行制冷剂气体与液体制冷剂的气液分离的装置。热源侧送风机20是为了向热源侧热交换器15输送外部空气而具备的,促进制冷剂与外部空气的热交换。

利用侧热交换器21进行制冷剂与单元内空气的热交换,作为使制冷剂蒸发的蒸发器来工作。利用侧送风机22是为了向利用侧热交换器21输送单元内空气而具备的,促进制冷剂与单元内空气的热交换。

由冷冻机200进行的冷冻按照如下原理进行。由压缩机14进行绝热压缩后的高温高压制冷剂气体被送至热源侧热交换器15。然后,制冷剂气体在作为冷凝器工作的热源侧热交换器15通过与外部空气的热交换被冷却而成为高压液体制冷剂。高压液体制冷剂的一部分被分流至过冷却制冷剂回路50,在减压器18被减压而膨胀,成为气液二相制冷剂(含有制冷剂气体的低温低压液体制冷剂)。气液二相制冷剂被送至过冷却器16。另一方面,流过主制冷剂配管的主流液体制冷剂从热源侧热交换器15被直接送至冷却器16。然后,主流液体制冷剂在过冷却器16通过与分流后减压的液体制冷剂的热交换而被过冷却。

在过冷却器16被过冷却的制冷剂在减压器17被减压而膨胀,成为气液二相制冷剂(包含少量制冷剂气体的低温低压液体制冷剂)。气液二相制冷剂被送至利用侧热交换器21。然后,在作为蒸发器工作的利用侧热交换器21通过与单元内空气的热交换而蒸发,夺取热而成为低温低压气体制冷剂。低温低压气体制冷剂进入储液器19,未完全蒸发的低温低压液体制冷剂被分离。液体制冷剂分离后的低温低压气体制冷剂返回到压缩机14。然后,重复进行同样的循环而持续冷冻。

冷冻机用压缩机14中制冷剂的压缩比高达10~20程度,因而制冷剂气体的排出温度易于为高温。因此,分流到过冷却制冷剂回路50并对主流制冷剂进行了过冷却的制冷剂从过冷却器16返回到压缩机14的中间压部,用于对压缩机14所吸入的制冷剂进行冷却。如果对压缩机14所吸入的制冷剂进行冷却,则压缩机14的排出温度会降低,从而能够持续正常的运转。

需说明的是,图2中,过冷却制冷剂回路50与压缩机14连接,分流到过冷却制冷剂回路50的制冷剂从过冷却器16返回到压缩机14的中间压部。但是,也可以是过冷却制冷剂回路50与压缩机14的吸入侧的制冷剂配管连接,分流到过冷却制冷剂回路50的制冷剂返回到压缩机14的吸入侧。即使是这样的连接,也能够降低压缩机14的排出温度。

图3是表示密闭型电动压缩机的一个例子的纵截面图。

本实施方式涉及的冷冻循环装置例如可以具有如图3所示的涡旋式密闭型电动压缩机作为压缩制冷剂的压缩机。密闭型电动压缩机可以用作图1所示的建筑用多联机空调100的压缩机3、图2所示的冷冻机200的压缩机14。

如图3所示,密闭型电动压缩机300具备:具有垂直设置于端板的漩涡状固定绕组23a的固定涡旋构件23、具有与固定绕组23a实质上相同形状的漩涡状旋转绕组24a的旋转涡旋构件24、框架25、使旋转涡旋构件24旋转运动的曲轴26、驱动曲轴26的马达27、和将这些内置的密闭容器28。

固定涡旋构件23由螺栓固定于框架25。限制旋转涡旋构件24自转的奥海姆环(oldhamring)以能够滑动的状态配合(係合)在旋转涡旋构件24上。旋转涡旋构件24由嵌入了使旋转涡旋构件24偏心驱动的偏心销的旋转轴承来支撑。

固定涡旋构件23与旋转涡旋构件24面对面配置以使得固定绕组23a与旋转绕组24a相互咬合,形成了进行制冷剂压缩的压缩机构部。在固定绕组23a与旋转绕组24a之间形成了压缩室29。

曲轴26的主轴部以可转动的状态受到作为滚动轴承的主轴承33的支撑。此外,副轴部以可转动的状态受到作为滚动轴承的副轴承34的支撑。在曲轴26的中间部安装了配重。

曲轴26被马达27以一定旋转速度或者以与逆变器控制电压对应的旋转速度驱动旋转。如果曲轴26因马达的动作27而旋转,则旋转涡旋构件24相对于固定涡旋构件23偏心而进行旋转运动。

在密闭型电动压缩机300中,在密闭容器28的上部具有作为制冷剂的循环路径的从冷冻循环吸入制冷剂的吸入管。吸入管与朝着设置于固定涡旋构件23外侧的压缩室29的吸入口连通。如果旋转涡旋构件24进行旋转运动,则位于最外侧的压缩室29一边逐渐缩小容积一边朝着压缩机构部的中央移动。伴随着该动作,通过吸入口逐渐导入到压缩室29内的制冷剂被连续地压缩。

如果压缩室29移动到压缩机构部的中央,则与贯通固定涡旋构件23而设置的排出口30连通。在密闭容器28内隔着固定涡旋构件23而存在上方空间和下方空间。被压缩室29压缩的制冷剂气体从排出口30释放到密闭容器28内的上方空间。被释放到上方空间的制冷剂气体通过贯通固定涡旋构件23的多个排出气体通路而向下方空间移动。然后,从设置在下方空间的贯通密闭容器28的排出管31排出至作为制冷剂的循环路径的冷冻循环。

在密闭容器28内,在马达27的下方,设有储存冷冻机油的储油部36。储油部36的冷冻机油在压缩机构部的动作中因压力差而被吸引。然后,通过设置在曲轴26的油孔32,被供给至旋转涡旋构件24与曲轴26的滑动部、支撑曲轴26的主轴部的主轴承33的滚动轴承、支撑曲轴26的副轴部的副轴承34的滚动轴承等。

需说明的是,图3中,密闭型电动压缩机300为涡旋压缩机,但作为构成冷冻循环装置的压缩机,也可以使用涡旋压缩机之外的例如螺杆式压缩机、旋转式压缩机、双缸旋转式压缩机、两级压缩旋转式压缩机、滚筒和叶片一体化的摆动式压缩机等的任一种。

从降低因制冷剂泄漏导致的危险性的观点出发,如图1所示的空气调节机(建筑用多联机空调)、如图2所示的冷冻机优选使用低燃烧性的制冷剂。尤其是建筑用多联机空调由于空调能力大、制冷剂封入量多,因此燃烧性比hfc32等大幅低的制冷剂是适合的。对于建筑用多联机空调等空气调节机,推荐使用gwp为750以下的制冷剂,对于冷冻机,推荐使用gwp为1000以下的制冷剂。

在此,在本实施方式中,将能够兼顾低gwp和低燃烧性的三氟碘甲烷用作组成混合制冷剂的制冷剂成分。本实施方式涉及的冷冻循环装置使用含有三氟碘甲烷的混合制冷剂作为制冷剂,并且,使用降低了水分量的预定油作为冷冻机油。

三氟碘甲烷虽然能够兼顾低gwp和低燃烧性,但如果在冷冻循环内共存大量水分,则其自身会分解,伴随着分解,会生成氟化氢、碘化氢、碳酰氟等劣化物质。其结果是,发生制冷剂的功能下降、冷冻机油等的劣化,难以继续冷冻循环装置的正常运转。

相对于此,如果使用降低了水分量的预定冷冻机油,则能够防止三氟碘甲烷的分解、伴随分解的劣化物质生成。由于能够降低混合制冷剂自身的劣化、变质、由劣化物质导致的冷冻机油等分解,因此对于冷冻循环装置的冷冻能力、耐久寿命、安全性等能够提高长期可靠性。

以下,对本实施方式涉及的冷冻循环装置中所使用的制冷剂和冷冻机油进行详细说明。

<制冷剂>

作为冷冻循环装置的制冷剂,具体地,使用含有二氟甲烷(hfc32)、五氟乙烷(hfc125)和三氟碘甲烷(r13i1)的混合制冷剂。混合制冷剂可以仅含有上述三种成分作为制冷剂成分,也可以除上述三种成分以外还含有其他制冷剂成分。混合制冷剂可以加入添加剂,也可以不加入添加剂。

制冷剂成分中,hfc32主要用于确保高冷冻能力、能量效率。此外,hfc125主要用于缩小温度梯度。此外,r13i1主要用于降低混合制冷剂自身的gwp、燃烧性。需说明的是,本说明书中,温度梯度的意思是制冷剂的相变(蒸发、冷凝)的开始温度和结束温度的温度差。

如果使用这三种成分,则能够得到冷冻能力、能量效率优异、温度梯度小、gwp和燃烧性低的混合制冷剂。因此,能够得到安全性、环境适合性高且冷冻能力、电力效率优异的冷冻循环装置。

冷冻循环装置的制冷剂的全球变暖系数(gwp)为750以下,优选为500以下,更优选为150以下。如果gwp为750以下,则成为环境性能优异的制冷剂,对于法令上的限制的适合性高,不仅能用于冷冻机,还能用于空气调节机。gwp使用政府间气候变化专门委员会(ipcc)第5次评价报告书(ar5)的值(100年值)。此外,ar5中未记载的制冷剂的gwp可以使用其他公知文献中记载的值,也可以使用利用公知方法算出或测定的值。

制冷剂的gwp可以通过改变混合制冷剂的组成比来调整至750以下。hfc32的gwp为677,hfc125的gwp为3500,r13i1的gwp为0.4。

冷冻循环装置的制冷剂在25℃时的饱和蒸气压优选为1.1mpa以上1.8mpa以下。如果饱和蒸气压为该范围,则对于使用r32、r410a、r404a等的以往的一般冷冻循环装置,即使对系统、设计、制冷剂配管的施工方法等不进行大的变更,也能得到同等的冷冻能力、制冷剂封入性等。

制冷剂的饱和蒸气压可以通过改变混合制冷剂的组成比来调整至上述范围。关于25℃时的饱和蒸气压,hfc32为约1.69mpa,hfc125为约1.38mpa,r13i1为约0.5mpa。

冷冻循环装置的制冷剂的hfc32优选为10重量%以上,更优选为20重量%以上80重量%以下,进一步优选为20重量%以上60重量%以下,特别优选为30重量%以上50重量%以下。此外,hfc125优选为5重量%以上25重量%以下。此外,r13i1优选为30重量%以上60重量%以下。如果为这样的组成,则对于含有微燃性的hfc32的混合制冷剂,能够利用hfc125而疑似共沸化,利用r13i1而低gwp化,且利用少量hfc125和r13i1而使其充分不燃性化。

冷冻循环装置的制冷剂除了上述三种成分以外,还可以含有co2、烃、醚、氟醚、氟烯烃、hfc、hfo、hclfo、hclfo、hbrfo等作为其他制冷剂成分。

需说明的是,“hfc”表示氢氟烃。“hfo”表示由碳原子、氟原子和氢原子形成的氟烯烃,至少具有1个碳-碳双键。“hclfo”由碳、氯、氟和氢原子组成,至少具有1个碳-碳双键。“hbrfo”由碳、溴、氟和氢原子组成,至少具有1个碳-碳双键。

作为hfc,可例示二氟甲烷(hfc32)、五氟乙烷(hfc125)、1,1,2,2-四氟乙烷(hfc134)、1,1,1,2-四氟乙烷(hfc134a)、三氟乙烷(hfc143a)、二氟乙烷(hfc152a)、1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(hfc227ea)、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷(hfc236fa)、1,1,1,3,3-五氟丙烷(hfc245fa)、1,1,1,3,3-五氟丁烷(hfc365mfc)。

作为氟烯烃,可例示氟乙烯、氟丙烯、氟丁烯、氯氟乙烯、氯氟丙烯、氯氟丁烯。作为氟丙烯,可例示3,3,3-三氟丙烯(hfo1243zf)、1,3,3,3-四氟丙烯(hfo1234ze)、2,3,3,3-四氟丙烯(hfo1234yf)、hfo1225。作为氟丁烯,可例示c4h4f4、c4h3f5(hfo1345)、c4h2f6(hfo1336)。

作为氯氟乙烯,可例示c2f3cl(ctfe)。作为氯氟丙烯,可例示2-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯(hcfo1233xf)、1-氯-3,3,3-三氟-1-丙烯(hcfo1233zd)。

例如,对于上述三种成分,如果添加2,3,3,3-四氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯、1,1,1,2-四氟乙烷、三氟乙烯等作为制冷剂成分,则能够调整与能力相关的蒸气压、影响效率的温度梯度程度。

具体地,如果对上述三种成分添加hfo1123,则混合制冷剂的蒸气压提高。此外,如果对上述三种成分添加hfo1234系,则混合制冷剂的蒸气压降低。r466a虽然是蒸气压较高的制冷剂,但如果添加hfo1234系等,则蒸气压降低,从而能够用作r404a的替代制冷剂。作为其他制冷剂成分,对于上述三种成分可以添加一种,也可以添加二种以上。

冷冻循环装置的制冷剂中可以包含稳定剂、阻聚剂等添加剂。如果添加稳定剂、阻聚剂,则能抑制热化学稳定性低的r13i1的分解,从而能够防止混合制冷剂自身的劣化、伴随分解的劣化物质生成。

作为稳定剂,可列举例如环氧系化合物、硝基系化合物、胺系化合物、苯并三唑系化合物、蒎烯系化合物等。作为阻聚剂,可列举例如硫醚系化合物、胺系化合物、亚硝基化合物、羟基芳香族化合物、醌化合物等。

<冷冻机油>

作为冷冻循环装置的冷冻机油,具体地,使用多元醇酯油。多元醇酯油优选为由下述化学式(1)表示的季戊四醇系化合物或者由下述化学式(2)表示的二季戊四醇系化合物或者它们的混合物。[其中,化学式(1)和(2)中,r1表示碳原子数4~9的烷基,可以相互相同也可以不同。]

[化1]

[化2]

作为r1,可以是直链状的烷基和支链状的烷基中的任一种。作为r1的具体例,可列举正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、3-戊基、叔戊基、新戊基、1-乙基戊基、异己基、2-乙基己基等。

由化学式(1)表示的季戊四醇系化合物和由下述化学式(2)表示的二季戊四醇系化合物中,优选仅具有支链状的烷基作为r1。如果这些化合物被支链状的烷基取代,则由于酯基难以与混入到冷冻循环内的水分等反应,从而能够有效抑制冷冻机油劣化。

作为一般的冷冻机油,除了多元醇酯油之外,还已知石蜡系矿物油、环烷系矿物油、聚α-烯烃油、软质型烷基苯油等。但是,这些油与含有上述三种成分的混合制冷剂的相溶性低,在冷冻循环内的低温部容易分离为两层。因此,这些油不适合作为与含有上述三种成分的混合制冷剂一起使用的冷冻机油。

此外,作为一般的冷冻机油,还已知聚乙烯醚油、聚亚烷基二醇油等。但是,这些油的醚基易于受到伴随r13i1分解而生成的劣化物质的攻击。在水分共存下生成的氢氟酸、碘化氢等强酸会作用于醚基而表现出使分子裂解的作用。因此,这些油不适合作为与含有上述三种成分的混合制冷剂一起使用的冷冻机油。

此外,聚乙烯醚油这样的润滑性差的冷冻机油需要添加极压剂。但是,一般用作极压剂的磷酸三甲苯酯等易于因伴随r13i1分解而生成的劣化物质而分解,因而不表现出作为极压剂的作用,不能抑制压缩机的滑动部的摩擦、磨耗。

与此相对,如果使用多元醇酯油作为冷冻机油,则能得到对于含有上述三种成分的混合制冷剂的高相溶性。此外,多元醇酯油具有在滑动面上形成的油膜难以断裂的特征,因此无论有无极压剂都能得到良好的润滑性。此外,多元醇酯油通过取代支链状的烷基,从而能够在不大大损害相溶性、粘度等作为冷冻机油所要求的性能的情况下降低与因r13i1分解而生成的劣化物质、混入到冷冻循环内的水分等的反应性。

冷冻循环装置的冷冻机油在40℃时的运动粘度优选为22mm2/s以上84mm2/s以下。如果运动粘度为该范围,则即使在低温也能得到充分的相溶性,因此能够在各种形式的密闭型电动压缩机中无障碍地使用。无论压缩机的形式如何,都能适当地确保压缩机的滑动部的润滑性、与制冷剂相溶时的压缩室的密闭性。

冷冻机油的运动粘度主要可以通过改变多元醇酯油的组成来调整。冷冻机油的运动粘度可以基于iso(internationalorganizationforstandardization,国际标准化组织)3104、astm(americansocietyfortestingandmaterials,美国材料试验协会)d445、d7042等标准来测定。

冷冻循环装置的冷冻机油在与制冷剂一起封入到冷冻循环内的状态下,水分量优选保持在300重量ppm以下。一般地,冷冻机油的水分量在制造时已降低,但水分有时会在填充到压缩机时混入冷冻机油中,或者在冷冻循环装置的制造时侵入冷冻循环内。混入冷冻机油中的水分、侵入冷冻循环内的水分在冷冻循环装置运转时,并非局部存在于制冷剂的相中,而是主要局部存在于冷冻机油的相中。

冷冻机油中所含的水分量被降低至300重量ppm以下时,水分与r13i1、多元醇酯油的反应量极度减小,因此能够大大抑制r13i1、多元醇酯油的分解。其结果是,伴随r13i1分解的劣化物质的生成量也变得极微量。因此,能够实质性地阻止在冷冻循环装置运转中混合制冷剂自身的劣化、冷冻机油的劣化的进行。冷冻机油的水分量更优选为200重量ppm以下,进一步优选为150重量ppm以下,特别优选为100重量ppm以下。

冷冻机油的水分量例如可以通过冷冻机油的干燥处理、冷冻机油填充时的气氛调整、冷冻机油填充时对冷冻循环实施的抽真空的减压程度(真空度等)、在冷冻循环内设置干燥器、干燥剂等来降低。这些降低水分量的方法也可以适当组合使用。冷冻机油的水分量例如可以通过从冷冻循环内选取与制冷剂相溶的冷冻机油作为测定试样来求出。冷冻机油中的水分量(油中水分量)的测定可以按照jisk2275-3:2015“原油和石油制品-水分的求出方法-第3部:卡尔费歇尔式电量滴定法”来进行。

冷冻循环装置的冷冻机油与含有上述三种成分的混合制冷剂的低温侧临界溶解温度优选为-10℃以下。如果低温侧临界溶解温度为-10℃以下,则冷冻机油与制冷剂具有充分的相溶性,因此能够防止冷冻机油和制冷剂在冷冻循环中分离为两层。由于返回到压缩机的冷冻机油的回油量改善,因此能够适当地保持压缩机中滑动部的润滑性、制冷剂的密封性、冷却性等。

低温侧临界溶解温度可以主要通过改变多元醇酯油的组成来调整。低温侧临界溶解温度可以按照jisk2211中规定的相溶性试验方法来测定。将冷冻机油和制冷剂封入耐压玻璃容器中,改变温度来进行内容物的观察。在内容物产生白浊时,溶液分离为两层,在内容物为透明时,可以判断为相溶。可以将溶液分离为两层时的温度作为低温侧临界溶解温度来求出。

冷冻循环装置的冷冻机油可以含有润滑性提升剂、抗氧化剂、稳定剂、酸捕捉剂、消泡剂、金属钝化剂等作为添加剂。尤其是从防止铜管内表面腐蚀的观点出发,优选配合以苯并三唑、苯并咪唑、苯并噻唑等为代表的金属钝化剂。

作为润滑性提升剂,可以使用由热化学性稳定的叔磷酸酯类构成的极压剂、例如,例如磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三(二甲苯)酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸2-乙基己基二苯酯、磷酸三(2-乙基己基)酯等。

在添加极压剂作为添加剂时,优选相对于多元醇酯油为0.1质量%以上2.0质量%以下。但是,即使不添加极压剂,多元醇酯油的润滑性也良好,此外,叔磷酸酯类等磷酸酯易于因通过r13i1分解而生成的劣化物质而分解。因此,作为冷冻机油的添加剂,也可以不使用极压剂。

作为抗氧化剂,例如,可以使用dbpc(2,6-二叔丁基-对甲酚)等酚系抗氧化剂等。

作为稳定剂,例如,可以使用脂环式环氧化合物、单萜化合物等。脂环式环氧化合物由于在低温会与水分反应,因此能够在冷冻循环装置运转的初期快速地捕捉冷冻机油中所含的水分。此外,单萜化合物表现出通过捕捉氧来抑制冷冻机油的氧化劣化的作用。

作为脂环式环氧化合物,可列举例如1,2-环氧环己烷、1,2-环氧环戊烷、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯、双(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、外-2,3-环氧降莰烷、双(3,4-环氧-6-甲基环己基甲基)己二酸酯、2-(7-氧杂双环[4.1.0]庚-3-基)-螺(1,3-二噁烷-5,3’-[7]氧杂双环[4.1.0]庚烷、4-(1’-甲基环氧乙基)-1,2-环氧-2-甲基环己烷、4-环氧乙基-1,2-环氧环己烷等。

作为脂环式环氧化合物,特别优选由下述化学式(3)表示的3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯。

[化3]

脂环式环氧化合物优选相对于多元醇酯油为0.1质量%以上2.0质量%以下。

作为单萜化合物,可列举例如单环式单萜、多环式单萜、非环式单萜等。作为单萜化合物,优选单环式单萜。作为单环式单萜,可列举例如柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、γ-萜品烯等。

单萜化合物优选相对于多元醇酯油为0.1质量%以上2.0质量%以下。

作为酸捕捉剂,例如,可以使用脂肪族环氧化合物、碳化二亚胺系化合物等。脂肪族环氧化合物由于在低温会与水分、脂肪酸等反应,因此在冷冻循环装置的运转初期能够快速捕捉冷冻机油中所含的水分、脂肪酸等。另一方面,碳化二亚胺系化合物由于在高温会与水分、脂肪酸等反应,因此在冷冻循环装置的运转中能够捕捉冷冻循环内残存的水分等、新生成的水分、脂肪酸等。

作为脂肪族环氧化合物,可列举例如烷基缩水甘油酯化合物、烷基缩水甘油醚化合物等。

作为烷基缩水甘油酯化合物,可列举由下述化学式(4)表示的化合物。[其中,化学式(4)中r2表示碳原子数4~12的烷基。]

[化4]

作为烷基缩水甘油醚化合物,可列举由下述化学式(5)表示的化合物。[其中,化学式(5)中r3表示碳原子数4~12的烷基。]

[化5]

作为r2、r3,可以是直链状的烷基和支链状的烷基中的任一种。作为r2、r3的具体例,可列举正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、3-戊基、叔戊基、新戊基、1-乙基戊基、异己基、2-乙基己基等。

作为碳化二亚胺化合物,可列举由下述化学式(6)表示的化合物。[其中,化学式(6)中r4和r5各自独立地为烷基或者烷基取代芳香族基,并且表示分子中至少具有两个-ch(ch3)2或者-c(ch3)3的取代基。]

[化6]

r4-n=c=n-r5····(6)

酸捕捉剂优选相对于多元醇酯油为0.1质量%以上2.0质量%以下。

冷冻循环装置的冷冻机油优选含有脂环式环氧化合物和脂肪族环氧化合物中的至少一者作为添加剂,更优选含有两者,特别优选含有3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯和烷基缩水甘油酯化合物。

脂环式环氧化合物表现出不仅与因多元醇酯油水解而生成的脂肪酸等反应,还有效地捕捉伴随r13i1分解而生成的氟化氢、碘化氢的作用。此外,脂肪族环氧化合物表现出快速捕捉水分等的作用。因此,如果并用这些添加剂,则能够在刚刚向冷冻循环内填充冷冻机油后迅速地除去混入的水分、产生的劣化物质,能够确实且持续地防止制冷剂、冷冻机油等的劣化。此外,烷基缩水甘油酯化合物由于不会像烷基缩水甘油醚化合物那样受到醚基的攻击,因此能够避免由劣化物质造成的消耗。

根据以上的本实施方式涉及的冷冻循环装置,由于使用含有hfc32/hfc125/r13i1三种成分的混合制冷剂作为制冷剂,并且使用降低了水分量的预定的多元醇酯油作为冷冻机油,因而能够兼顾制冷剂的低gwp和低燃烧性,并且确保制冷剂和冷冻机油的相溶性,同时,能够防止r13i1的分解。由于能够大大抑制由r13i1的分解引起的制冷剂功能下降、因伴随分解而生成的劣化物质而引起的冷冻机油、添加剂等的劣化在运转中进行,因此能够长时间适当地维持冷冻循环装置的性能、安全性。

尤其是含有hfc32/hfc125/r13i1三种成分的混合制冷剂为低毒性,能够确保不燃性,同时能够容易地使gwp降低至750以下。此外,还可以根据制冷循环装置的形态将蒸气压调节至适当的水平,例如与r404a同等的蒸气压。由此,通过使用含有hfc32/hfc125/r13i1三种成分的混合制冷剂和降低了水分量的预定的多元醇酯油,能够得到gwp低至750以下、燃烧性低且能长时间维持性能、安全性的长期可靠性高的冷冻循环装置。

以上对本发明涉及的冷冻循环装置的实施方式进行了说明,但本发明不限于上述实施方式,在不脱离技术范围的限度内,含有各种变形例。例如,上述实施方式不必限于具有所说明的全部构成。此外,某实施方式的构成的一部分可以置换为其他构成,或者某实施方式的构成中可以加入其他构成。此外,对于某实施方式的构成的一部分,也可以进行其他构成的追加、构成的削除、构成的置换。

例如,上述实施方式中,作为冷冻循环装置的具体例,示出了建筑用多联机空调和冷冻机,但本发明涉及的冷冻循环装置也可以适用于具有1台室内机的室内空调、中央空调。此外,本发明涉及的冷冻循环装置也可以适用于冰箱、冷冻库、热泵式热水供应装置等。

实施例

以下,示出实施例对本发明进行具体说明,但本发明的技术范围不限于此。

<试验1>

对于含有hfc32、hfc125和r13i1的混合制冷剂与各种冷冻机油的组合,进行基于加热的加速劣化试验来评价混合制冷剂、冷冻机油的稳定性与冷冻机油所含水分的关系。

作为制冷剂,使用hfc32与hfc125与r13i1的重量比为假定为建筑用多联机空调的hfc32:hfc125:r13i1=50:10:40的混合制冷剂和假定为冷冻机的hfc32:hfc125:r13i1=28:17:55的混合制冷剂中的任一种。

需说明的是,假定为建筑用多联机空调的混合制冷剂的gwp为730上下,25℃时的蒸气压为约1.46mpa。假定为冷冻机的混合制冷剂的gwp为730上下,25℃时的蒸气压为约1.27mpa。

作为冷冻机油,使用如下的(a)~(c)中的任一种。需说明的是,在各冷冻机油中配合0.3重量%的dbpc。此外,仅对润滑性差的(c)的冷冻机油配合1.0重量%的作为常规极压剂的磷酸三甲苯酯(tcp)。为了准确评价混合制冷剂和冷冻机油的热化学稳定性,任一冷冻机油中均未配合其他添加剂。

(a)受阻型多元醇酯油(h-poe)(季戊四醇系的2-乙基己酸/3,5,5-三甲基己酸的混合脂肪酸酯油,40℃时的运动粘度=64.9mm2/s)

(b)受阻型多元醇酯油(h-poe)(季戊四醇/二季戊四醇系的2-甲基丁酸/2-乙基己酸的混合脂肪酸酯油,40℃时的运动粘度=68.7mm2/s)

(c)聚乙烯醚油(pve)(为烷氧基乙烯基的聚合物,烷氧基为乙氧基和异丁氧基的共聚物醚油,40℃时的运动粘度=66.8mm2/s)

(加速劣化试验)

加速劣化试验按如下步骤进行。首先,在洗净的压力容器(耐压:最大20mpa,内容积:220ml)内,以与压力容器不直接接触的方式放入玻璃容器。然后,在该玻璃容器中放入60g冷冻机油和金属催化剂。冷冻机油的水分量调节至小于100重量ppm和600重量ppm的任一个。冷冻机油的水分量(油中水分量)按照jisk2275-3:2015“原油和石油制品-水分的求出方法-第3部:卡尔费歇尔式电量滴定法”来测定。作为金属催化剂,将铝、铜和铁(直径:2.0mm,长度:300mm)用砂纸研磨,用丙酮和乙醇洗净后,卷绕成线圈状后放入。

接下来,将放入了冷冻机油和金属催化剂的玻璃容器抽真空减压至100pa以下后,导入12g制冷剂并密闭。然后,将该玻璃容器使用高压釜在175℃加热504小时。加热后打开玻璃容器,测定冷冻机油的总酸值和冷冻机油中的氟量。此外,目视观察金属催化剂的外观。冷冻机油的总酸值按照jisk2501:2003“石油制品和润滑油-中和值试验方法”来测定。冷冻机油中的氟量(油中氟量)使用燃烧式离子色谱来测定。具体地,使试验油在1000℃燃烧,将由双氧水捕集的氟成分注入至离子色谱仪,在洗提液(na2co3/nahco3)的流量:1.5ml/min下使用电导率检测仪来测定。氟量主要来自热化学稳定性低的r13i1,成为混合制冷剂自身劣化、冷冻机油等劣化的指标。

在如下的表1中,示出制冷剂和冷冻机油的组合、冷冻机油中的水分量、冷冻机油的总酸值、冷冻机油中的氟量、金属催化剂的外观的评价结果。

[表1]

如表1所示,试样1-1~1-8由于冷冻机油是多元醇酯油,因此冷冻机油的总酸值相对于初期值(0mgkoh/g)的增加少,充分抑制了冷冻机油的劣化。此外,试样1-1~1-8由于冷冻机油是多元醇酯油,因此冷冻机油中所含的氟量相对于初期值(0ppm)的增加少,充分抑制了混合制冷剂的劣化。r13i1在与水分共存下生成氟化合物时,在试样1~8中,氟化合物的生成量少,成为混合制冷剂能够保持热化学稳定的结果。

在冷冻机油为多元醇酯油的试样1-1~1-8中,将冷冻机油中所含的水分量为100重量ppm的试样与水分量为600重量ppm的试样相比,确认到水分量越少,越能够抑制总酸值的增加、氟量的增加。水分量多的试样在金属催化剂中铜和铁确认到少许变色,但对于水分量少的试样,金属催化剂、冷冻机油没有发生显著的变色。

与此相对,试样1-9~1-14由于冷冻机油是聚乙烯醚油,因此冷冻机油的总酸值的增加变大,显著进行了冷冻机油的劣化。此外,试样1-9~1-14由于冷冻机油是聚乙烯醚油,因此冷冻机油中所含的氟量的增加变大,显著进行了混合制冷剂的劣化。通过r13i1与水分反应而分解,从而伴随着攻击醚基等的氟化氢等生成,检测出大量氟离子。

在冷冻机油为聚乙烯醚油的试样1-9~1-14中,将冷冻机油中所含的水分量为100重量ppm的试样与水分量为600重量ppm的试样相比,即使在水分量少的情况下,也确认到总酸值的增加、氟量的增加。与为多元醇酯油的试样1-1~1-8相比,氟量显著增加,确认到是r13i1自身的分解性高、聚乙烯醚油的稳定性易于极端降低的状态。

此外,在冷冻机油为聚乙烯醚油的试样1-9~1-14中,将添加了磷酸三甲苯酯作为极压剂的试样与未添加的试样相比,在添加的试样中,确认到总酸值的增加、氟量的增加变得明显,冷冻机油、混合制冷剂的劣化更显著地进行。可认为:伴随着r13i1的分解而生成的氢氟酸、碘化氢与作为极压剂的磷酸三甲苯酯反应,在使极压剂分解、消耗的同时生成磷酸等,使总酸值增大。

此外,在冷冻机油为聚乙烯醚油的试样1-9~1-14中,就任一试样而言,金属催化剂都发生变色,没有未确认到变色的试样。

<试验2>

对于各种添加剂的组合,进行基于加热的加速劣化试验来评价混合制冷剂、冷冻机油的稳定性与冷冻机油中所含水分的关系。

作为制冷剂,与试样1-1同样地,使用假定为建筑用多联机空调的hfc32:hfc125:r13i1=50:10:40的混合制冷剂。作为冷冻机油,与试样1-1同样地,使用多元醇酯油(a)。

作为添加剂,使用作为酸捕捉剂的如下的(x)~(z)的任一种。添加剂的配合量相对于多元醇酯油在0.1~2.0重量%的范围内变为各自量。

(x)3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯

(y)烷基缩水甘油酯(具有碳原子数4~9的烷基的混合物)

(z)2-乙基己基缩水甘油醚

在如下的表2中,示出添加剂的组合、冷冻机油中的水分量、冷冻机油的总酸值、冷冻机油中的氟量、金属催化剂的外观的评价结果。需说明的是,用于评价的加速劣化试验与上述<试验1>同样地进行。

[表2]

如表2所示,试样2-1~2-17由于添加了添加剂(酸捕捉剂),因此与试样1-1相比,总酸值的增加、氟量的增加大体上得到了抑制。添加剂为0.1~2.0重量%的范围时,总酸值的增加、氟量的增加被有效地抑制,添加剂的试验后的残存率也大体上为高值,确认到冷冻循环装置的长期可靠性提高。尤其是试样2-7~2-14由于并用了多种添加剂,因此得到了总酸值的增加、氟量的增加被显著抑制的结果。

但是,试样2-9由于冷冻机油中所含的水分量多达600重量ppm,因此虽然抑制了总酸值的增加、氟量的增加,但添加剂的试验后的残存率为低值。此外,试样2-15~2-16由于添加剂没有达到0.1~2.0重量%的有效量,因此添加剂的试验后的残存率为低值,总酸值的增加、氟量的增加未被充分抑制。

将冷冻机油中所含的水分量为100重量ppm的试样2-15与水分量为600重量ppm的试样2-16相比,确认到水分量越多,则添加剂的试验后的残存率越为低值,难以抑制总酸值的增加、氟量的增加。此外,试样2-17由于添加剂超过了0.1~2.0重量%的有效量,因此虽充分抑制了总酸值的增加、氟量的增加,但在冷冻机油中确认到大量被认为是添加剂自身的聚合物的析出物。

加速劣化试验后,将各试样供于利用核磁共振波谱法的分析和气相色谱-质谱分析。其结果是,确定了伴随r13i1与水分反应的分解产物。对劣化的机理进行考察,结果可知:(x)3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷甲酸酯表现出捕捉氟化氢、碘化氢的作用,(y)烷基缩水甘油酯在早期会与水分反应而表现出降低冷冻机油中的水分量的作用。

<试验3>

对于具有干燥器的冷冻循环装置和不具有干燥器的冷冻循环装置,分别在高速高负荷条件下实施3000小时的耐久试验。

作为冷冻循环装置,是搭载了涡旋式密闭型电动压缩机的装置,使用制冷能力为28kw的建筑用多联机空调用装置。压缩机的旋转速度为6000min-1。马达的铁芯与线圈的绝缘使用厚度为250μm的耐热pet膜(b种,温度指数:130℃)。线圈中,使用实施了聚酯酰亚胺-酰胺酰亚胺的双层涂布的双重被覆铜线。

作为制冷剂,与试样1-1同样地使用hfc32:hfc125:r13i1=50:10:40的混合制冷剂。将8000g制冷剂封入冷冻循环内。作为冷冻机油,与试样2-8同样地使用在作为多元醇酯油的(a)中添加了0.5重量%的(x)和(y)的油。

作为干燥器,在冷冻循环内中配置合成沸石。对于具有干燥器的冷冻循环装置,将进行脱水使得油中水分量达到200重量ppm以下的冷冻机油1500ml封入压缩机内。另一方面,对于不具有干燥器的冷冻循环装置,将油中水分量调整为600重量ppm的冷冻机油1500ml封入压缩机内。

将具有干燥器的冷冻循环装置和不具有干燥器的冷冻循环装置各自运转3000小时。然后,拆解各压缩机,调查滑动部的磨耗状态、滚动轴承的剥落产生状态。

其结果是,对于具有干燥器的冷冻循环装置,在主轴承、副轴承的转动体、内轮、外轮的轨道面都没有发现剥落。此外,旋转涡旋、固定涡旋的绕组的齿顶、奥海姆环等滑动部确认到极少的磨耗。运转3000小时后,冷冻机油的总酸值为0.03mgkoh/g,添加剂(x)的残存率为70%,添加剂(y)的残存率为40%。成为冷冻机油的劣化小、添加剂的消耗也小的结果,确认到长期可靠性良好。

另一方面,对于不具有干燥器的冷冻循环装置,在主轴承确认到剥落痕迹。此外,旋转涡旋、固定涡旋的绕组的齿顶、奥海姆环等滑动部确认到较多的磨耗。运转3000时间后,冷冻机油的总酸值为0.30mgkoh/g,添加剂(x)的残存率为20%,添加剂(y)的残存率为5%。成为冷冻机油的劣化大、添加剂的消耗也大的结果。

由以上结果确认到,对于使用了含有hfc32/hfc125/r13i1三种成分的混合制冷剂的冷冻循环装置,如果使用降低了水分量的预定的冷冻机油,则能够提高冷冻循环装置的长期可靠性。需说明的是,不仅是空气调节机,在冷冻机中使用hfc32:hfc125:r13i1=28:17:55的混合制冷剂时,也可得到同样的效果。

考虑到以上的油中水分量调整至200重量ppm以下的<试验3>的结果、添加剂的具体使用量、在冷冻机油填充前存在于冷冻循环内的初期含量等,认为:如果在填充于冷冻循环之后,冷冻机油中所含的水分量为300重量ppm以下,则能确保充分的长期可靠性。

符号说明

1:室外机,2:室内机,3:压缩机,4:四方阀,5:室外热交换器(冷凝器/蒸发器),6:室外膨胀阀(减压器),7:储液器,8:室外送风机,9:室内热交换器(蒸发器/冷凝器),10:室内膨胀阀(减压器),11:室内送风机,12:热源机,13:冷却单元,14:压缩机,15:热源侧热交换器(冷凝器),16:过冷却器,17:减压器,18:减压器,19:储液器,20:热源侧送风机,21:利用侧热交换器(蒸发器),22:利用侧送风机,23:固定涡旋构件,23a:固定绕组,24:旋转涡旋构件,24a:旋转绕组,25:框架,26:曲轴,27:马达,28:密闭容器,29:压缩室,30:排出口,31:排出管,32:油孔,33:主轴承,34:副轴承,36:储油部,100:建筑用多联机空调,200:冷冻机,300:密闭型电动压缩机。

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