CN1187562C - 使用二氧化碳为冷却介质的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种冷却设备，该设备对环境造成的负担小，可以移除大量的热，而且冷却装置的油也可以回收到压缩机。此种冷却装置至少包括一个冷却压缩机、一个热释放装置、一个膨胀机械装置、以及一个蒸发器，它们通过冷却介质导管连接呈一个环状的排列，而当二氧化碳溶解达到饱和程度时，在压缩机中使用的冷却装置油，在摄氏40度下的粘度为5至300cSt，容积电阻至少为108欧姆·cm，而其倾注点(pour point)不高于摄氏-30度；冷却回路中所用的有机材料不会因为高温高压二氧化碳而产生物理和/或化学上的变化，且冷却回路包括有一个装置，用以捕捉冷却回路中的水气。

Description

使用二氧化碳为冷却介质的冷却装置
本发明是有关于一种冷却装置，且特别是有关于一种对环境不会产生太大的负担且可以移除大量热的一种冷却装置。
冷冻库、空气压缩机、用在自动贩卖机的冷却装置以及展示柜通常会使用氯氟化碳比如二氯二氟甲烷(CFC-12)等传统冷却介质，或是氢氯氟化碳冷却介质，如氯二氟甲烷(HCFC-12)。当这些冷却介质被释放到大气中，并到达地球上方的臭氧层时，臭氧层被破坏的问题会变得更为严重，因此至今已经被使用于冷却装置的氯氟化碳仿(chlorofluorocarbon flon)、氢氯氟化碳仿等冷却介质，已经被禁止或限制使用。
因此，氢氟化碳的冷却介质，如CH2FCF3(HFC-134a)已被用来作为一种替代上述冷却介质的仿。无论如何，即使使用如HFC冷却介质，对全球温室效应这个问题仍会造成恶化的影响，这是另一个全球性的环境问题，其造成的影响与传统使用的一种HCFC冷却介质，HCFC-22(CHClF2)程度相同。
此外，在冷却装置中配备一个供应热水的功能，以增加加热与冷却的功能，传统冷却介质的凝结温度不能够太高，因此在热释放装置上仅可以将温度约为摄氏80度(其中的热水温度约为摄氏50度)的热移除，不可能移走更大量的热，比如摄氏120度(其中的热水约为摄氏80度)，而补充的热源，如电热器或是其他类似的东西将被用来提高热水的温度。
利用此方法，冷却装置并无法达到不对环境产生大负担以及可以移除大量热的要求。
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种冷却设备，该设备不会对环境造成大的负担，可以移除大量的热，而且冷却装置的油也可以回收到压缩机。
本发明的另一目的在于提供一种可以长时间稳定地运转的冷却设备。
本发明的另一目的在于提供一种冷却装置，该装置可以避免因为含在冷却回路中的水而有生锈或类似的状况发生。
为达到上述及其他目的，本发明提供冷却装置，叙述如下。
(1)一种冷却装置，其中循环使用二氧化碳作为冷却回路中的冷却介质，其中至少包括一个冷却压缩机、一个热释放装置、一个膨胀机械装置、以及一个蒸发器，它们通过冷却介质导管连接呈一个环状的排列，而当二氧化碳溶解达到饱和程度时，在压缩机中使用的冷却装置油，在摄氏40度下的粘度为5至300cSt，容积电阻为108欧姆cm或更高，而其倾注点(pour point)为摄氏-30度或更低。
(2)一种冷却装置，其中循环使用二氧化碳作为冷却回路中的冷却介质，其中至少包括一个冷却压缩机、一个热释放装置、一个膨胀机械装置、以及一个蒸发器，通过冷却介质导管连接呈一个环状的排列，而当二氧化碳溶解达到饱和程度时，在压缩机中使用的冷却装置油，在摄氏40度下的粘度为5至300cSt，容积电阻为108欧姆·cm或更高，而其倾注点为摄氏-30度或更低，另外在冷却回路中使用的材料包括有机材料，此有机材料并不会因为高温高压的二氧化碳而有物理以和/或化学上的变化。
(3)一种冷却装置，其中循环使用二氧化碳作为冷却回路中的冷却介质，其中至少包括一个冷却压缩机、一个热释放装置、一个膨胀机械装置、以及一个蒸发器，通过冷却介质导管连接呈一个环状的排列，而当二氧化碳溶解达到饱和程度时，在压缩机中使用的冷却装置油，在摄氏40度下的粘度为5至300cSt，容积电阻为108欧姆·cm或更高，而其倾注点为摄氏-30度或更低，而且冷却回路包括一个干燥装置，用以捕捉在冷却回路中的水分。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图简单说明：
图1为本发明一优选实施例的一种冷却装置的简示图；
图2为本发明一优选实施例的冷却装置中的压缩机的说明图；
图3为使用如图2所示的压缩机的一种冷却装置的装置简示图；
图4为运用到图2的压缩机的一种热水供应装置回路的装置简示图；以及
图5为如图1所示的干燥装置的结构剖面图。
图示标记说明：
100      冷却压缩机    120    外部的热交换机
140      膨胀机械装置  160    内部热交换机
180      四个方向的阀  200    干燥装置
2        密封的主体    2A     容器主体
2B        密封盖                3         电子元件
4         旋转辕轴              5         旋转压缩元件
6         末端                  7         旋转部
8         固定子                10，12    层状主体
11        卷线                  19        平衡器
13        金属板中心            14，15    汽缸
16，17    离心部分              18，19    滚轮
22        主架构                23        轴承金属板
24        螺丝钉                30，31    排出管路
32，33，34，40，41，44  冷却介质管路
42        过冷装置              35        基座
1         双汽缸旋转压缩装置
37        气体冷却器(热释放装置)
38        蒸发器(冷却装置)
39        膨胀阀                41        分流膨胀阀
43        分流管路              301       水热交换机
302       水泵                  305       热水储存槽
306       热水储存槽底部的阀
80        压力调节阀            81        活栓
82        自来水                83        排水管
84        压缩机                85        第一阶段
86        冷却器                87        第二阶段
201       人工泡沸石            202       过滤器
203       筛网                  204       玻璃封盖
205       冷却管路
实施例
经过一个冷却回路循环使用二氧化碳作为冷却介质的冷却装置至少包括一个冷却压缩机、一个热释放装置、一个膨胀机械装置、以及一个蒸发器，它们通过冷却介质导管连接呈一个环状的排列，而当二氧化碳溶解达到饱和程度时，在压缩机中使用的冷却装置油，在摄氏40度下的粘度为5至300cSt，容积电阻为108欧姆·cm或更高，而其倾注点为摄氏-30度或更低。利用二氧化碳作为冷却介质，并使用具有与上述特性相似的冷却装置油灌入压缩机中，冷却装置对环境的影响较小，且可以移除大量的热。此外，此冷却装置具有压缩机回收使用冷却装置中的冷却装置油的优点，且捕捉(seizing)的状况不会发生。
由于冷却回路中使用的有机材料不会因为高温高压的二氧化碳而有物理和/或化学上的变化，因此本发明的冷却装置可以稳定地使用一段很长的时间。
此外，根据本发明可以实现一种冷却装置，在冷却回路上具有一种干燥装置，因此因为存在冷却回路中的水气造成的冷却装置油的分解或是生锈的现象可被避免。
本发明的冷却装置不仅达到冷却的目的(室内冷却或其他相似的状况)，而且同时达到冷却(室内冷却或其他)与加热的功能(室内加热、水加热或其他效果)。
接下来，本发明的冷却装置将配合附图说明如下。
图1为本发明一优选实施例的一种冷却装置的简示图，图1介绍一种在冷却装置中的一种冷却回路的例子，可以进行室内冷却与室内加热。在图1中，参考标号100代表一个冷却压缩机，120代表一个外部的热交换机(其功能是在室内冷却时用以作为一个热释放装置，或是在室内加热或加热一个实体等状况时用以作为一个蒸发器)，140代表一个膨胀机械装置，160代表一个内部热交换机(其功能是在室内冷却时用以作为一个蒸发器，并在室内加热或加热一个实体时作为一个热释放装置)，180代表一个四个方向的阀，而200代表一个干燥装置。这些个别的单元系利用冷却介质管路连接成一个环(呈一个环状的排列)，其中的箭头表示冷却介质流动的方向，实线的箭头表示当内部热交换机进行室内冷却时冷却介质流动的方向，而虚线的箭头则表示内部热交换机进行室内加热时冷却介质流动的方向。在图1中，利用一个例子来介绍，其中干燥装置系位于膨胀阀(膨胀机械装置)140与内部热交换机160之间，但是干燥装置并不一定要在这个位置上，也可能在另一个低压的位置。注意到图1中的实线说明了在室内冷却时干燥装置的位置，有一个管路开关部分被用来控制，将干燥装置连接到与在室内加热(或加热一个实体)时用虚线表示的位置的开与关。
举例来说，在一个房间的内部被冷却的情况下，处在高温与高压下，并被压缩机100压缩的冷却介质气体(二氧化碳)会被传过四个开口的阀180，而在外部热交换机120释放掉热，且冷却介质会被降温而变成一个低温高压的冷却介质。利用膨胀机械装置(比如一个毛细管路、一个温度型的膨胀阀、或其他类似的装置)可以降低冷却介质液体的压力，藉以变成一个低温低压且含有少量气体的液体，此液体到达内部热交换机160，由房间内的空气中得到热，进一步蒸发，经过四个开口的阀180，而变成一个低温的气体状态，而后到达压缩机100。当要加热房间的内部时，通过四个开口的阀180将冷却介质的流动变成相反方向，并进行一个反向操作。
接下来，将叙述本发明的冷却装置中使用的压缩机的一个例子。图2介绍在本发明的冷却装置中使用的一种双汽缸旋转型压缩机(旋转型压缩机)的一个例子，其中用以作为冷却介质气体的二氧化碳气体会分成两个阶段压缩。
在图2中，参考标号1为旋转型压缩机，2代表一个密封的容器，是由比如铁的金属形成，包括一个容器主体2A与一个密封盖2B；一个电子元件3、电子元件的旋转辕轴4、与一个由旋转辕轴4驱动的旋转压缩元件5，均被提供放置在密封容器2中。参考标号6代表装设在密封盖2B上的一个末端(未介绍在末端与电子元件之间的线路)，系用以提供电源给电子元件3。
电子元件3是由一个旋转部(rotor)7与一个固定子(stator)8构成，旋转部7包括一个层状主体10，其中有多个电磁钢板分层放置，而在其内部也有多个永久磁铁；固定子8则是一个结构，其中有一个卷线11装设在一个层状主体12上，而层状主体12则有多个内部环状的电磁钢板，这些电磁钢板的内部具有多个齿或槽。标号19代表一个与旋转压缩元件的离心有关的平衡器，假如应用到一个已知的钢骨结构旋转部的话，此结构称为一个直流电马达，或是称为一个电磁感应马达。
旋转压缩元件5是由一个金属板中心(中间分隔的金属板)13、一个上汽缸14与一个下汽缸15，分别安装在金属板中心13的顶部与底部。通过旋转辕轴4上的上与下离心部分16、17，在上汽缸14与下汽缸15中分别有一个上滚轮18与下滚轮19在其中转动，而上下涡轮叶20、21与上下滚轮18、19接触，并将上下汽缸14、15的内部分隔为一个高压室与一个低压室。且更包括一个主架构22与一个封住上下汽缸14、15的上下开口，并允许转动辕轴4转动的轴承金属板23。
这些元件以下列的顺序分配：主要架构22、上汽缸14、金属板中心13、下汽缸15、以及轴承金属板23，均通过螺丝钉24连接在一起。
此外，在上与下汽缸14、15上有用以传输冷却介质的上下输入管路(未显示)，另外还有用以排出冷却介质的上下排出管路30、31，冷却介质管路34、32系连接到上、下输入管路与上下排出管路30、31，一个冷却介质管路33系连接到上汽缸14。
冷却介质管路44为一条管路，利用一个过冷装置42可以在冷却介质通过此管路将冷却介质变成气体，这将叙述于后。注意参考标号35是一个支撑密封容器2的基座。
冷却装置油被装在压缩机的容器主体2A的底部部分。
接下来，将说明利用上述的双汽缸旋转压缩装置的冷却循环。图3为一种使用如图2所示的双汽缸旋转压缩装置的一种冷却循环的装置说明图，并说明由四个开口的阀中的一个方向的循环，而省略干燥装置。在图3中，参考标号1为一个双汽缸旋转压缩装置，37为一个气体冷却器(热释放装置)，38是一个蒸发器(冷却装置)，39是一个膨胀阀、41是一个分流膨胀阀，而42是一个过度冷却装置。标号32、33、40、41、44分别为冷却介质管路。在旋转压缩装置1的下汽缸15上的下排放管路31，经过一个排放端的冷却介质管路32，与一个气体冷却器37连接，而上汽缸14则通过一个吸入端的冷却介质管路33与蒸发器38相连接。
来自于压缩机1(在图3中的点B)的高温高压二氧化态气体，会被气体冷却器37给冷却，藉以使其变成低温高压的气体(在图3中的点C)。低温高压气体接续被分开，一部分流经分流膨胀阀41，其中的压力会被降低而使气体变成低温低压液体(见点D)，而后流经过度冷却装置42，二氧化碳会在过度冷却装置42处蒸发。
在点B被分开的另一部分的冷却介质会流进冷却介质管路40。在过度冷却装置42处，流经分流膨胀阀41的冷却介质会被蒸发与降温。比如，过度冷却装置42为一个双管，来自分流管路43的冷却介质流到内部，而来自于冷却介质管路40的冷却介质会流到外部；或者是利用颠倒上述的结构，可以进行热交换，藉以获得具有较低温度的冷却介质。
经过分流膨胀阀41与过度冷却装置42的冷却介质会流进冷却介质管路44，与来自于冷却介质管路33的冷却介质混合在一起，继而进入压缩机1，利用下汽缸15压缩以后再被导到冷却介质管路32；来自于冷却介质管路34的冷却介质则是已经被上汽缸14压缩过的冷却介质。
在使用上述双汽缸旋转压缩装置的冷却回路上，因为上述结构，压缩机中的压力可以变成一个中间状态的压力，而由分流膨胀阀与过度冷却压缩机释放的气体的温度可以维持在低温。
在上述的例子中，虽然有提到用两个阶段进行压缩的压缩机结构，但是在本发明的冷却装置中，也可以使用仅用一个阶段进行压缩的压缩机结构。
接下来，参考图4，本发明的另一个实施例，一种热水供应装置循环将叙述于下，图4的循环与图3的冷却循环的差异在于，使用水热交换机301取代气体冷却器(热释放装置)37，并提供水管，利用水泵302经过水热交换机301到达槽的上部，藉以回收水或加热槽305中的水。
根据此结构，热水储存槽305的内部会被分隔成两个部分，因此已经被加热高温(约为摄氏90度)的热水会被储存在热水储存槽305的上部分，而低温的水或温水会被储存在下面部分。
在自来水管路中的水压被调整以后，热水储存槽305会被接通，在使用热水储存槽305中的热水后，槽中的水压会降低，而来自水会过槽底部的阀306自动的补充。
在此，使用一个结构用来作为水热交换机，在以螺旋型态缠绕的双管或双铜管路被装设在一起以后，热交换可能因此发生。
本发明的冷却装置优选使用在一种水加热器上，可以自热释放装置端移除并利用热，一般的冷冻库是用来提供蒸发器、冷却器/冷冻库、空气调节器、除湿机、自动贩卖机、展示柜与其他类似的装置冷却的效果。
在本发明中，在冷却装置中用来作为冷却介质的二氧化碳的纯度优选为99.9体积百分比或更高，且硫的总含量约为0.1重量ppm或更低。假如纯度低于99.9体积百分比，将会造成杂质的增加，因此纯度至少要大于上述的状态才是理想的。此外，假如整个硫的含量超过0.1重量ppm，与构成管路的铜之间的反应将会高过许可的限度，这是不希望的。
冷却装置油为一种灌进压缩机里的润滑油，冷却介质与少量冷却装置油的混合物会经过整个冷却回路循环，因此对应于冷却介质的低温的特性与易混合性，冷却装置油对于冷却***的效能来说是很重要的，因此在冷却装置的操作温度下，冷却介质与少量冷却装置油的混合物必须很稳定(比如必须可以抗水解)。此外，混合物不可对压缩机有伤害(比如不可以腐蚀或低的绝缘效果)，就像用在冷却回路中的其他材料一样。
此外，有一部分的冷却装置油会与压缩的冷却介质气体混合，而在冷却装置的冷却回路中与冷却介质一起循环，且经由如毛细管路或是膨胀阀等膨胀机械设备，流进蒸发器中。在冷却回路的低温区域，由压缩机流出的冷却装置油会丧失流动性，对于冷却装置油来说很容易维持这种状态。假如冷却装置油没有由蒸发器回到压缩机中，在压缩机中油表面的高度会下降，标记(scoring)或捕捉(seizing)的情况可能会发生。
在摄氏40度下的冷却油的粘度必须介于5至500cSt之间，当粘度大于300cSt时，流动性就会不足，且很容易丧失其流动性，特别是在低温的状态下。另外，当粘度低于5cSt时，会在润滑表面造成不足的油膜强度，并在压缩机设备上产生不足的密封效果。
再者，优选的状态是二氧化碳对应于冷却装置油的溶解度高，藉着使用这样的冷却装置油，当二氧化碳溶入冷却装置油时，倾注点可以低于冷却装置油原本的倾注点；换句话说，当二氧化碳气体溶入冷却装置油达饱和状态时，倾注点为摄氏-30度或更低的冷却装置油是较适当的。
另外，本发明的冷却装置中的冷却装置油的容积比电阻率(volumespecific resistivity)必须为108欧姆或更高。
一般的石油润滑油、醚类合成油、酯类合成油、含氟的合成油、与其他类似性质，可以满足上述条件的油均可以作为冷却装置油，石油润滑油的例子如煤油与环烷润滑油；另外，聚二醇类，比如聚乙二醇以及聚丙二醇，也可以用来作为醚类合成油。而酯类合成油的例子包括多元醇酯油、碳酸酯等。
聚丙二醇是较好的聚二醇，而由一个多价的醇与一个多价的羧酸形成的聚酯是优选的酯类合成油，而在这之间，由脂肪酸与选自多价的醇，如季戊四醇(pentaerithrytol，PET)、三羟甲基丙烷(trimethoylpropane，TMP)与新戊基甘醇(neopentylglycol，NPG)的聚酯润滑油是优选的材料。
在上述的冷却装置油之间，最好使用醚类合成油如聚二醇类等，而一或多种型态的冷却装置油的混合物也可以用来作为冷却装置油。
添加剂，如除泡剂、抗氧化剂、水分和/或酸的吸收剂、高压添加剂或抗磨损增进剂、以及金属去活性剂，均可以加入冷却装置油中，藉此方法，可以避免冷却装置油变质(分解、氧化、沉淀物的形成等)并达到较理想的状态。此外，耐热增进剂、抗腐蚀剂、防锈剂等也适合加入。
冷却装置油的添加剂不仅对冷却装置油本身有特别的效果，更可以对压缩机的滑动部分、绝缘材料与管路金属也有确定的效果。可以用一种或多种的添加剂，最好的是添加剂可以抑制冷却装置油在高温高压的二氧化碳环境下的功能退化。另外，如上所述，因为冷却介质与小量冷却装置油的混合物会经过冷却管路循环，冷却装置油必须不会对使用于冷却回路中的材料造成任何的损害效果。
再者，因为二氧化碳在本发明中被用来作为冷却介质，即使采用二氧化碳作为冷却介质的冷却回路，上述的添加剂仍必须具有稳定的特性。
以除泡剂来说，聚二甲基硅氧烷油、三氟丙基甲基硅酮油、苯基甲基硅酮油等是优选的材料。
对应于冷却装置油，除泡剂添加的量优选为1至50ppm，当量少于1ppm时，除泡剂的效果会不够，而即使除泡剂的量超过50ppm时，除泡的效果也不会在增加，因此上述的除泡剂范围是优选的量。
当冷却压缩机与回路中的空气在冷却介质密封前被移除时，在冷却装置油中加入除泡剂会使产生的泡沫量减少，可以避免泡沫进入除气装置。另外，可以避免当空气溶入冷却装置油时产生的泡沫。
抗氧化剂可以采用化合苯酚(phenol)的抗氧化剂，如二特丁基对甲酚(ditertiary butylparacresol，DBPC)、2，6-二-t-丁基-4-甲基苯酚(2，6-di-t-butyl-4-methylphenol)、4，4′-亚甲基二(2，6-二-丁基苯酚)(4，4′-methylenebis(2，6-di-butylphenol))、2，2′-硫代二(4-甲基-6-t-丁基苯酚)(2，2′-thiobis(4-methyl-6-t-butylphenol))等；胺类抗氧化剂包括p，p′-二辛基二苯基胺(p，p′-dioctyldiphenylamine)、3，7-二辛基吩噻嗪(3，7-dioctylphenothiazine)、苯基-α-萘基胺(phenyl-α-naphthylamine)、二(烷基苯基)胺(di(alkylphenyl)amine)(其中烷基包括4至20个碳原子)、烷基二苯基胺(alkyldiphenylamine)(其中烷基包括4至20个碳原子)、N-亚硝基二苯基胺(N-nitrosodiphenylamine)、吩噻嗪(phenothiazine)、N，N′-二萘基-p-苯二胺(N，N′-dinaphthyl-p-phenylenediamine)、吖啶(acridine)、N-甲基吩噻嗪(N-methylphenothiazine)、N-乙基吩噻嗪(N-ethylphenothiazine)、双吡啶胺(dipyridylamine)、二苯基胺(diphenylamine)、苯酚胺(phenolamine)、2，6-二特丁基甲-α-二甲基氨基对甲酚(2，6-di-t-butyl-α-dimethylaminoprarcresol)等；而含硫的抗氧化剂包括烷基二硫化物(alkyl disulfides)等，在上述氧化剂之间，DBPC是优选的抗氧化剂。
对应于冷却装置油，抗氧化剂添加的量优选为0.1至0.5重量百分比，当添加的量少于0.1重量百分比时，抗氧化剂的效果不够，而当添加的量超过0.5重量百分比时，并无法达到额外的效果，因此上述的范围是较适当的。
对应于冷却管路的内部体积，在冷却回路中剩余的氧气量优选为0.1体积百分比或更少。
在冷却装置油中最好要加入水分和/或酸的吸收剂，水与酸性的物质会造成压缩机中的金属腐蚀，另外当使用酯类油作为冷却装置油时，水与酸性物质会造成水解并释放出脂肪酸成分，这会导致冷却回路因为腐蚀或金属肥皂盐的产生、及酯类绝缘材料的水解而阻塞的可能性。环氧化合物、碳化二亚氨(carbondiimide)的化合物等可以用来作为水分和/或酸的吸收剂，环氧化合物可以吸取离子基，其化合物比如为缩水甘油酯(glycidyl ester)、缩水甘油醚(glycidyl ethers)等。举例来说，可以用一个苯基缩水甘油醚(phenylglycidyl)的环氧化合物或一个环氧化的(epoxidated)脂肪酸单酯，也可以用苯基缩水甘油醚或烷苯基缩水甘油醚，其中烷基苯基缩水甘油醚包括1至3个具有1至13个碳的烷基。环氧化的脂肪酸单酯的例子为具有12至20个碳原子的环氧脂肪酸的酯类，与具有1至8个碳原子的醇、苯醇或烷基苯醇，特别是丁基、己基、苯基、环己基、甲氧乙基、辛基、酚基等环氧硬脂酸是较适当的。
对应于冷却装置油，水分和/或酸的吸收剂添加的量优选为0.1至0.5重量百分比，当量少于0.1重量百分比时，吸收剂的效果不足，而当量高于0.5重量百分比时，容易产生聚合反应，因此上述范围的量是最适当的。
对应于全部的冷却介质与冷却装置油，残留的水分适当的量为500ppm或是更低，最好的量是在200ppm或更低，如此可以将在冷却回路中含有的平衡水分，在一开始的冷却装置操作阶段中的含量维持在200ppm或更低，当水分含量超过500ppm时，其含量将利用下列的方程式来表示，很容易在毛细管路上产生一层霜，此外使用聚酯类的油作为冷却装置油时，也会有水解的现象产生，并会因此产生金属肥皂盐的沉淀物。
配方1：
[(在冷却回路中残留水气的量)/(填充油的量+填充冷却介质的量)]×106ppm
举例来说，一个热稳定的0三级的磷酸亚磷化合物，如磷酸三苯酯(triphenylphosphate，TPP)或是磷酸三甲苯酯(tricresylphosphate，TCP)等可以用来作为高压添加剂，在这些之中，TCP是较适当的。
对应于冷却装置油，高压添加剂的量优选为0.1至2重量百分比，当量少于0.1重量百分比时，高压添加剂的效果不够，而当添加的量超过2重量百分比时，并不会有额外的效果，因此上述的范围是最适当的。
金属(比如铜)去活性剂的例子包括苯并***(benzotriazole，BTA)、***(triazole)、***的衍生物、硫代二唑(thiadiazole)、硫代二唑的衍生物、二硫代碳酸盐、茜素(alizarin)、qunizarin等，其中BTA是较适合的。
对应于冷却装置油，金属去活性剂添加的量优选为1至100ppm，假如添加的量少于1ppm，金属去活性剂的效果将会不够，而当添加的量超过100ppm时，并不会有额外的效果产生，因此上述的量是最适当的范围。
在本发明的冷却装置中，使用二氧化碳作为冷却介质，因此二氧化碳不会对构成冷却回路的必要材料造成物理和/或化学上的损害。另外，当二氧化碳处于高压状态时，有时候会达到一个超临界状态，在压缩二氧化碳的压缩机中的二氧化碳处于高压下，可能会变成一种超临界状态，特别的是，超临界状态的二氧化碳对有机材料会有不好的效果，举例来说，在超临界状态的二氧化碳容易扩散穿过有机材料，比如硅氧树脂的聚合材料，因此用硅氧树脂作成的密封材料无法使用于压缩机上。此外，因为在超临界状态的二氧化碳也像一种有机溶剂一样，因此二氧化碳可能会穿透材质表面，而对材料有物理和/或化学的变化的顾虑并不会发生。因此，在与冷却回路中的其他元件相同的压缩机中，即使二氧化碳变成超临界状态而转变成有机材料，也不会改变冷却回路中使用的有机材料的性质。
因为本发明的冷却装置使用二氧化碳作为冷却介质，冷却回路会曝露在高温高压的二氧化碳气体中，在此，“高压”表示在冷却回路部分，也就是说压缩机释放的压力很大。另外，“高温”表示在冷却回路中温度增加的部分的温度。
因此，在冷却回路中使用的材料必须是即使接触到高温高压的二氧化碳，且即使当二氧化碳变成临界状态仍不会有物理和/或化学上的变化。
上述“不会因为高温高压的二氧化碳而有物理和/或化学上的变化”表示“即使当材料接触到高温高压的二氧化碳，以及即使当二氧化碳达到临界状态时，在冷却回路中使用的材料不会有物理和/或化学上的变化”。如此，材料具有较好的溶剂抵抗性、较好的萃取抵抗性、较好的热与化学稳定性、以及较好的抗起泡的性质。
因此，在用于冷却回路的材料中，该有机材料必须具备“不会因高温高压的二氧化碳而有物理和/或化学上的变化”的性质，特别的是，具有较好的溶剂抵抗性、较好的萃取抵抗性、较好的热与化学稳定性、以及较好的抗起泡的性质的材料更适当。
举例来说，压缩机马达卷线的绝缘涂布材料必须也具有上述的性质，绝缘涂布材料的例子包括聚乙烯醇缩甲醛(polyvinylformal)、聚酯(polyester)、THEIC改性聚酯(THEIC modified polyester)、聚酰胺(polyamide)、聚酰胺亚酰胺(polyamideimide)、聚酯酰亚胺(polyesterimide)、聚酯酰胺亚酰胺(polyesteramideimide)等，一种上层为聚酰胺亚酰胺(polyamideimide)而下层为聚酯酰亚胺(polyesterimide)的两层的覆盖线路是较适当的。
马达的绝缘膜优选是由具有相似性质的材质制程，比如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二酸二乙酯(polyethylenenaphthalate)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)、聚酰胺(polyamide)等，而全氟代高弹体(perfluoro elastomers)具有较好的性质。
在本发明的冷却装置中，优选是在膨胀机械装置与蒸发器之间装一个干燥装置200，如图1所示的冷却回路(如上所述，在冷却与加热的情况下冷却介质的流动路径会被切换)。较适当的是干燥装置200并未被安排在冷却回路的顺序中，而是将干燥装置200安排在回路的分叉处，这样安排的理由是假如干燥装置被安排在冷却回路的顺序中，当高压的冷却介质液体硫经干燥装置时，里面的干燥剂很容易被破坏，为了考虑便于替换干燥剂，干燥装置中的干燥剂被放置在较高的位置，此位置以垂直方向来看，是高于干燥装置与回路连接的连接处(分叉点)，这样可以避免冷却介质渗透到干燥剂中，较适当的干燥剂为人工合成的泡沸石等，在人工泡沸石中，钠A型人工泡沸石与钾B型人工泡沸石是较适当的，此外为了使泡沸石的颗粒可以在冷却回路中有效的吸取水分，较适当的有效直径在范围3至6埃之间。
当在冷却回路中使用干燥装置时，干燥剂可以被装在一个容器内，且此容器通过一个管路连接到冷却回路上，本发明的干燥装置的一个例子的结构剖面图绘示如图5，参考标号201表示人工合成泡沸石，202表示有水通过的过滤器，203表示一个筛网，而204表示一个玻璃密封盖，此外参考标号205表示冷却介质的管路。
在此之后，本发明将会以一个例子来作说明。但是，须注意到本发明并不受限于此例子。
实施例1
利用如图1所示的冷却回路与图2所示的压缩机，依照下列材料设置一个冷却装置。
◆冷却介质：二氧化碳(纯度99.95％)
◆冷却装置油：聚丙烯甘醇
粘度(在摄氏40度时)：100cSt
容积比电阻：5×108欧姆
当溶解的二氧化碳达到饱和的倾注点：摄氏-70度
◆冷却装置油的添加剂(加入的量以对应于冷却装置油的重量百分比来表示)
除泡剂；硅氧烷除泡剂(10ppm)
抗氧化剂：DBPC(0.3％)
水和/或酸的吸收剂：环氧烷基化合物(0.25％)
高压添加剂：TCP(1％)
金属去活性剂：BTA(5ppm)
◆马达卷线的绝缘涂布材料：上层为聚酰胺酰亚胺(polyamideimide)，下层为聚酯酰亚胺(polyesterimide)
◆绝缘膜：PET
◆O-环：含氟的橡胶
◆干燥剂：人工合成泡沸石(有效直径：3埃)
当上述冷却装置被用来作为热水供应装置时，在热释放部分的温度为摄氏100度，利用热水交换可以得到摄氏80度的热水；当冷却装置被用来作为冷却时，在热吸收部分的温度为摄氏-5度，因此可以足够达到降温与冷却的效果。此外，在操作2000小时以后，检查压缩机马达卷线的绝缘涂布材料、绝缘膜与O-环表面的状态，将会发现并没有变化(异常)。
如上所述，在本发明的冷却装置中，使用二氧化碳作为冷却介质，对环境的负担，如全球温室效应与臭氧层的破坏，影响很小，且可以利用热交换机移除高的温度，并使用与二氧化碳相配合的冷却装置油。因此，可以将冷却装置油回收到压缩机，且压缩机的记录与终止的情形不会发生，此外本发明的冷却装置在使用一段长时间以后依旧很稳定。
虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域熟练的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (23)

1.一种冷却装置，其中循环使用二氧化碳作为一冷却回路中的冷却介质；其中至少包括一冷却压缩机、一热释放装置、一膨胀机械装置、以及一蒸发器，通过多个冷却介质导管连接呈环状的排列；
其中当二氧化碳溶解达到饱和程度时，在该压缩机中使用的一冷却装置油在摄氏40度下的粘度为5至300cSt，容积比电阻为108欧姆·cm或更高，而其倾注点为摄氏-30度或更低。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其中该冷却装置油含有一添加剂，所述的添加剂在高温高压的二氧化碳环境下，可以抑制该冷却装置油功能的退化。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其中该添加剂为一抗氧化剂。
4.如权利要求2所述的冷却装置，其中该添加剂为一水份和/或酸的吸收剂。
5.如权利要求2所述的冷却装置，其中该添加剂为一高压添加剂。
6.如权利要求2所述的冷却装置，其中该添加剂为一金属去活性剂。
7.如权利要求1所述的冷却装置，其中用以作为该冷却介质的二氧化碳的纯度至少为99.9体积百分比，且整个二氧化碳中的硫含量不超过0.1重量ppm。
8.如权利要求1所述的冷却装置，其中在该冷却回路中残留的氧含量不超过该冷却回路内部体积的0.1体积百分比，且在该冷却回路中残留的水分含量，对应于全部的该冷却介质与该冷却装置油，不超过500ppm。
9.如权利要求1所述的冷却装置，其中来自该热释放装置的热水是被储存在一储存槽中，且热水会由该储存槽供应。
10.如权利要求1所述的冷却装置，其中在冷却回路中使用的材料包括有机材料，此有机材料并不会因为高温高压的二氧化碳而有物理和/或化学上的变化。
11.如权利要求10所述的冷却装置，其中该材料具有溶剂抵抗性、萃取抵抗性、热与化学稳定性及抗起泡性。
12.如权利要求10所述的冷却装置，其中该材料为一马达的卷线上的绝缘涂布材料。
13.如权利要求12所述的冷却装置，其中该马达的卷线上的该绝缘涂布材料为选自聚乙烯醇缩甲醛(polyvinylformal)、聚酯(polyester)、THEIC改性的聚酯(modified polyester)、聚酰胺(polyamide)、聚酰胺酰亚胺(polyamideimide)、聚酯亚酰胺(polyesterimide)与聚酯酰胺酰亚胺(polyesteramideimide)组成的组其中之一。
14.如权利要求10所述的冷却装置，其中该材料系为一马达的一绝缘膜。
15.如权利要求14所述的冷却装置，其中该马达的该绝缘膜系选自聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚萘二酸二乙酯(polyethylenenaphthalate)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)与聚酰胺(polyamide)组成的组其中之一。
16.如权利要求10所述的冷却装置，其中该材料为一密封材料。
17.如权利要求16所述的冷却装置，其中该密封材料是选自聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、全氟代高弹体(perfluoro elastomers)与含氟橡胶组成的组其中之一。
18.如权利要求10所述的冷却装置，其中来自该热释放装置的热水被储存在一储存槽中，且热水会由该储存槽供应。
19.如权利要求1所述的冷却装置，其中该冷却回路还包括一干燥装置，用以捕捉在该冷却回路中的水分。
20.如权利要求19所述的冷却装置，其中该干燥装置中的一干燥剂为人工合成泡沸石。
21.如权利要求19所述的冷却装置，其中该干燥装置安装在该膨胀机械装置与该蒸发器之间，且介于该膨胀机械装置与该热释放装置之间。
22.如权利要求19所述的冷却装置，其中该干燥装置的装设位置，在一垂直方向来看，高于用以连接该冷却装置与该干燥装置的一管路与该冷却装置相连接的一连接点。
23.如权利要求19所述的冷却装置，其中来自该热释放装置的热水被储存在一储存槽中，且热水会由该储存槽供应。
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