CN108700339A - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

制冷装置具备通过制冷剂配管连接压缩机、冷凝器、膨胀机构及蒸发器而使制冷剂循环的制冷剂回路。制冷剂包含至少10重量％以上的HFO类制冷剂和至少50重量％以上的HFC类制冷剂，在对压缩机的滑动部进行润滑的制冷机油中混合有添加量为0.1重量％至1.0重量％的除酸剂。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及将在制冷循环中循环的制冷剂设定为丙烯类氟代烃、或者包含丙烯类氟代烃的混合物的制冷装置。
背景技术
以往，空气调节装置等制冷装置中使用的制冷机油，含有用于抑制由制冷剂的分解产生的氢氟酸等酸引起的制冷机油的劣化及膨胀阀的腐蚀的物质。例如，下述专利文献1公开了在制冷机油中混合有添加量为0.005～10.0重量％的除酸剂的制冷机用润滑油组合物。
另外，以往，在空气调节装置等制冷装置的制冷循环中循环的制冷剂，使用作为单一制冷剂的R32、作为混合制冷剂的R410A及R407C等氟类制冷剂。然而，这些氟类制冷剂由于不含氯，因此破坏臭氧层的影响小，但是由于温室效应而存在对地球温暖化的影响大的问题。因此，近年来，作为地球温暖化系数小且对地球温暖化的影响小的丙烯类氟代烃制冷剂，HFO-1234yf制冷剂、HFO-1234ze(E)制冷剂等受到关注。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-202031号公报
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
丙烯类氟代烃制冷剂与R32、R410A等其他的氟类制冷剂相比，稳定性低，由于曝露在高温环境下或者混入空气及水而容易分解，因分解而产生的氢氟酸等酸的产生量也多。因制冷剂的分解而产生的酸存在使制冷装置使用的制冷机油劣化而使膨胀阀等部件腐蚀的可能性，或者制冷机油劣化物与构成空气调节装置内的压缩机的滑动磨损粉结合而成为夹杂物(以下，称为油泥。)，使膨胀阀等制冷剂回路部件堵塞的可能性。而且，基于上述专利文献1公开的制冷机用润滑油组合物，在添加了10重量％的除酸剂的情况下，虽然能够抑制氟的产生量，但是无法抑制油泥的异常产生。
另外，丙烯类氟代烃制冷剂与其他的氟类制冷剂相比，与制冷机油的相溶性好，由于向压缩机的滑动部供给制冷剂溶入了的粘度低的制冷机油，导致压缩机的滑动部进行金属接触而异常发热，促进了制冷剂的分解引起的酸的产生。
本发明就是为了解决上述那样的课题而作出的，其目的在于提供一种能抑制制冷机油的劣化、膨胀阀的腐蚀及油泥异常产生，且可靠性高的制冷装置。
用于解决课题的方案
本发明的制冷装置具备通过制冷剂配管连接压缩机、冷凝器、膨胀机构及蒸发器而使制冷剂循环的制冷剂回路，其中，所述制冷剂包含至少10重量％以上的HFO类制冷剂和至少50重量％以上的HFC类制冷剂，在对所述压缩机的滑动部进行润滑的制冷机油中，混合有添加量为0.1重量％至1.0重量％的除酸剂。
发明效果
本发明的制冷装置由于形成为如下的结构，即，使用丙烯类氟代烃或包含丙烯类氟代烃的混合物作为制冷剂，并在封入到压缩部件内的制冷机油中，混合有对于捕捉制冷剂的分解产生的氢氟酸等酸而言有效的量的除酸剂，因此能够抑制制冷机油的劣化及膨胀阀的腐蚀、油泥的异常产生。
附图说明
图1是概略性地表示本发明的实施方式的制冷装置的制冷剂回路的示意图。
具体实施方式
实施方式.
以下，基于图示的实施方式，说明本发明的制冷装置的结构及动作。图1是概略性地表示本发明的实施方式的制冷装置的制冷剂回路的示意图。如图1所示，本实施方式的制冷装置1具备将压缩机2、四通切换阀3、室外换热器4、膨胀机构5及室内换热器6依次通过制冷剂配管连接而使制冷剂循环的制冷剂回路，通过进行蒸气压缩式的制冷循环运转而用于屋内的制冷制热。
压缩机2是对吸入的制冷剂进行压缩并形成为高温高压的状态而排出的装置，制冷剂排出侧连接于四通切换阀3，制冷剂吸入侧连接于储液器9。作为一例，压缩机2是能够使运转容量(频率)可变的结构，例如使用容积式压缩机，该容积式压缩机通过由变换器控制的电动机(图示省略)来驱动。
四通切换阀3具有对制冷剂的流路进行切换的功能。四通切换阀3在制冷运转时，如图1的实线的箭头所示对制冷剂流路进行切换，以将压缩机2的制冷剂排出侧与室外换热器4的气体侧连接，并将压缩机2的制冷剂吸入侧与室内换热器6的气体侧连接。另一方面，四通切换阀3在制热运转时，如图1的虚线的箭头所示对制冷剂流路进行切换，以将压缩机2的制冷剂排出侧与室内换热器6的气体侧连接，并将压缩机2的制冷剂吸入侧与室外换热器4的气体侧连接。
室外换热器4在制冷运转时作为冷凝器发挥作用，在从压缩机2排出的制冷剂与空气之间进行换热。另外，室外换热器4在制热运转时作为蒸发器发挥作用，在从膨胀机构5流出的制冷剂与空气之间进行换热。室外换热器4通过室外鼓风机7吸入室外空气，将与制冷剂之间进行了换热后的空气向室外排出。室外换热器4的气体侧连接于四通切换阀3，液体侧连接于膨胀机构5。
膨胀机构5对在制冷剂回路内流动的制冷剂进行减压而使其膨胀，作为一例可由开度被可变地控制的电子膨胀阀构成。膨胀机构5的一方连接于室外换热器4，另一方连接于室内换热器6。
室内换热器6在制冷运转时作为蒸发器发挥作用，在从膨胀机构5流出的制冷剂与空气之间进行换热。另外，室内换热器6在制热运转时作为冷凝器发挥作用，在从压缩机2排出的制冷剂与空气之间进行换热。室内换热器6通过室内鼓风机8吸入室内空气，将与制冷剂之间进行了换热后的空气向室内供给。室内换热器6的气体侧连接于四通切换阀3，液体侧连接于膨胀机构5。
接下来，说明制冷运转时的制冷装置1的动作。
压缩机2对低压的气体制冷剂进行压缩，排出高温、高压的气体制冷剂。从压缩机2排出的制冷剂通过四通切换阀3，向室外换热器4供给。制冷剂通过室外换热器4，由此高温、高压的气体制冷剂被冷凝，成为高压的液体制冷剂。通过了室外换热器4的液体制冷剂在膨胀机构5的膨胀阀中通过而成为低压的气液混合制冷剂，被向室内换热器6供给。通过了室内换热器6的制冷剂从低压的气液混合状态成为低温、低压的气体制冷剂。通过了室内换热器6的制冷剂被向压缩机2供给。
在制冷运转时，室外换热器4作为冷凝器发挥作用，室内换热器6作为蒸发器发挥作用。即，通过在室内换热器6中产生的制冷剂的蒸发潜热而冷却室内。另一方面，在制热运转时，通过切换四通切换阀3，室外换热器4作为蒸发器发挥作用，室内换热器6作为冷凝器发挥作用。即，通过在室外换热器4中产生的制冷剂的冷凝潜热而加热室内。
在本实施方式中，作为在制冷装置1的制冷剂回路中循环的制冷剂，使用丙烯类氟代烃制冷剂、即HFO类制冷剂。具体而言，HFO类制冷剂是HFO单体或包含R32的混合制冷剂。包含HFO制冷剂的混合制冷剂是包含至少10重量％以上的HFO制冷剂，并包含至少50重量％以上的R32制冷剂作为HFC类制冷剂的混合制冷剂。HFO制冷剂优选为HFO-1234yf及HFO-1234ze(E)等。而且，作为混合制冷剂的地球温暖化系数优选为1000以下，更优选为500以下。
HFO类制冷剂与其他的作为单一制冷剂的R32、作为混合制冷剂的R410A及R407C等氟类制冷剂相比，对于地球温暖化的影响小，但是稳定性低，因此分解产生的氟化氢(氢氟酸)、甲酸及乙酸等酸的产生量多。通过制冷剂的分解而产生的酸溶解于制冷剂及制冷机油所包含的水中并在制冷剂回路中循环，使制冷机油劣化，进而当酸附着于膨胀机构5的膨胀阀时，膨胀阀的金属部件腐蚀，导致膨胀机构5发生故障。而且，因酸而劣化的制冷机油与压缩机2的滑动磨损粉结合而形成油泥，可能会使膨胀阀等的制冷剂回路部件堵塞。
接下来，列举HFO制冷剂的分解容易发生的、制冷装置1的运转模式的例子。在从压缩机2排出的高压的气体制冷剂的温度超过例如120℃的运转的情况下，压缩机2内部的滑动部的温度有时会局部性地成为高温，HFO制冷剂可能会热分解。而且，在制冷装置1的起动时大量的液体制冷剂返回压缩机2的情况下，液体制冷剂溶解于压缩机2的制冷机油，存在以向压缩机2的滑动部供给低粘度的制冷机油的状态进行的运转。在这种情况下，压缩机2的滑动部产生金属接触，有可能因滑动部的异常的发热而导致HFO制冷剂热分解。
因此，在本实施方式的制冷装置1使用的制冷机油中混合有0.1重量％至1.0重量％的除酸剂。制冷机油是为了防止压缩机2的滑动部的磨损及烧结而使用的润滑油。例如，在压缩机2为旋转压缩机的情况下，压缩机2的滑动部是叶片与辊之间的滑动面、及曲轴与轴承之间的滑动面等。除酸剂是为了捕捉由HFO类制冷剂的分解所产生的氢氟酸等酸而使用的添加剂。
接下来，说明本实施方式中使用的制冷机油的组成。制冷机油主要由基础油、除酸剂、高压润滑油添加剂及抗氧化剂构成。
基础油使用矿物油或合成油。基础油适当选择虽然与制冷装置1使用的HFO类制冷剂的相溶性好，但是在压缩机2的滑动部能够进行流体润滑的粘度的制冷机油。矿物油例如是环烷烃类矿物油、石蜡类矿物油。合成油例如可列举聚乙烯醚、多元醇酯、聚亚烷基二醇、烷基苯等。在本实施方式中，作为基础油，优选使用聚乙烯醚、多元醇酯等合成油。需要说明的是，作为基础油，可以使用将上述的矿物油或合成油组合两种以上而形成的混合物。
除酸剂是为了与由HFO类制冷剂的分解所产生的氢氟酸等酸进行反应，由此抑制酸引起的制冷机油的劣化而使用的添加剂。除酸剂在制冷机油中含有0.1重量％至1.0重量％。除酸剂例如是环氧化合物、碳化二亚胺化合物、萜烯类化合物。
高压润滑油添加剂是为了防止压缩机2等的滑动部的磨损及烧结而使用的添加剂。制冷机油通过在滑动部中的相互滑动的构件表面之间形成油膜来防止滑动构件彼此的接触。然而，制冷机油在基础油粘度低的情况下，制冷剂大量地溶解而低粘度化的情况下，或者作用于滑动构件的压力高的情况下，滑动构件彼此容易进行金属接触。即使在上述的情况下，高压润滑油添加剂通过与滑动部中的相互滑动的构件表面发生反应而形成覆膜，也能抑制磨损及烧结的发生。高压润滑油添加剂例如是磷酸酯、亚磷酸酯、硫代磷酸盐、硫化酯等，作为具体例，可列举磷酸三甲酚酯(TCP)、磷酸三苯脂(TPP)、硫代磷酸三苯酯(TPPT)等。
抗氧化剂是为了防止制冷机油的氧化而使用的添加剂。作为抗氧化剂的具体例，可列举二硫代磷酸锌、有机硫化物、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)等苯酚类、苯基-α-萘胺、N,N'-二苯基对苯二胺等胺类的抗氧化剂、N,N'-双水杨醛缩丙二胺(N,N'-disalicylidene-1,2-diaminopropane)等。
接下来，基于下述的表1说明本实施方式的制冷装置所使用的制冷机油对制冷装置1的影响。本申请人进行了产品实机试验，分析了制冷机油对制冷装置1的影响。
产品实机试验的试验条件是，从压缩机2排出的制冷剂气体的温度为140℃，制冷装置1的运转时间为500小时，制冷装置1的运转压力为适当设定的值。作为制冷机油的基础油，使用了聚乙烯醚油。将除酸剂的添加量变更为0.005重量％、0.05重量％、0.1重量％、1.0重量％、6.0重量％、10.0重量％而混合在制冷机油中，使制冷装置1运转，确认了制冷装置1的膨胀机构5的膨胀阀的状态。具体而言，利用X射线装置对试验后的膨胀阀进行元素分析，确认了作为制冷剂分解物的氟的量和附着于膨胀阀的油泥量。下述的表1表示产品实机试验的试验结果。
[表1]
作为制冷机油为合格还是不合格的判定基准，以R410A制冷剂的评价结果为参考，将氟检测量为5重量％以下且油泥产生量为1重量％以下的情况认为合格，将除此以外的情况认为不合格。
在表1中，在除酸剂的添加量为0.005～0.05重量％的“I”、“II”的示例中，氟检测量比5重量％高，确认到了膨胀阀的腐蚀，因此判定为不合格。而且，在除酸剂的添加量为6～10重量％的“V”、“VI”的示例中，油泥的产生量为1重量％以上，确认到了油泥的大量产生，因此判定为不合格。另一方面，在除酸剂的添加量为0.1～1.0重量％的“III”、“IV”的示例中，氟检测量及油泥的产生量都确认为没有问题，因此判定为合格。
根据表1，在使用HFO类制冷剂的制冷装置中，在制冷机油的除酸剂的添加量为0.1至1.0重量％的情况下，抑制了膨胀阀的腐蚀及油泥异常产生。
此外，在除酸剂的添加量为0.2至1.0重量％的情况下，确认到了氟检测量显著下降，膨胀阀的耐腐蚀效果提高的结果。
因此，在本实施方式的制冷装置1中，通过HFO类制冷剂的分解而产生的氢氟酸等酸，由在制冷机油中含有0.1重量％至1.0重量％的除酸剂、更优选为由含有0.2重量％至1.0重量％的除酸剂来捕捉。由此，能够抑制由HFO类制冷剂的分解产生的酸引起的制冷机油的劣化及膨胀机构5的膨胀阀的腐蚀及油泥的异常产生。因此，能够提高制冷装置1的可靠性。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定为上述的实施方式的结构。例如，制冷剂的流路结构(配管连接)、压缩机2、四通切换阀3、室外换热器4、膨胀机构5、室内换热器6等的制冷剂回路元件的结构等内容并不限定为在实施方式中说明的内容，在本发明的技术范围内能够适当变更。总之，为了慎重起见，补充而言，所谓本领域技术人员根据需要而作出的各种变更、应用、利用的范围也包含于本发明的主旨(技术范围)。
符号说明
1制冷装置，2压缩机，3四通切换阀，4室外换热器，5膨胀机构，6室内换热器，7室外鼓风机，8室内鼓风机，9储液器。

Claims (10)

1.一种制冷装置，具备通过制冷剂配管连接压缩机、冷凝器、膨胀机构及蒸发器而使制冷剂循环的制冷剂回路，其中，
所述制冷剂包含至少10重量％以上的HFO类制冷剂和至少50重量％以上的HFC类制冷剂，
在对所述压缩机的滑动部进行润滑的制冷机油中，混合有添加量为0.1重量％至1.0重量％的除酸剂。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，
所述除酸剂的添加量为0.2重量％以上。
3.根据权利要求1或2所述的制冷装置，其中，
在所述制冷机油中混合有高压润滑油添加剂。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制冷装置，其中，
在所述制冷机油中混合有抗氧化剂。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制冷装置，其中，
所述制冷机油包含聚乙烯醚油。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制冷装置，其中，
所述制冷机油包含多元醇酯油。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的制冷装置，其中，
所述制冷机油包含烷基苯油。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的制冷装置，其中，
所述HFO类制冷剂至少为HFO-1234yf或HFO-1234ze(E)。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的制冷装置，其中，
所述HFC类制冷剂为R32。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的制冷装置，其中，
所述制冷剂的地球温暖化系数为1000以下。
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