CN1714240A - 具有往复式压缩机的制冷*** - Google Patents

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Abstract

一种制冷***，包括：一蒸发器(2)，用于当致冷剂被蒸发时进行冷却操作；一压缩机(4)，用于当动子做往复运动时压缩从蒸发器排出的致冷剂；一冷凝器(6)，用于将在往复式压缩机中被压缩的致冷剂转变成液体致冷剂；和一毛细管(8)，用于将从冷凝器排出的润滑剂减压，并将其转移到蒸发器。该致冷剂是HFC致冷剂，即氢氟烃，包括氢、氟与碳，而润滑剂为酯基润滑剂，即一种合成液体，从而能够提高润滑性能和制冷***的性能。

Description

具有往复式压缩机的制冷***
技术领域
本发明涉及一种用于通过往复式压缩机对致冷剂进行压缩操作的制冷***，特别是涉及一种具有往复式压缩机的制冷***，其能够通过增强用于往复式压缩机的润滑剂来提高润滑性能，并且从而增强制冷***的性能。
背景技术
由于用于制冷机、空调或类似物的致冷剂，如氟氯化碳(CFC)已经被认为是破坏同温层的臭氧层的源头材料，因此对替代致冷剂的研究被积极地进行着。
CFC/HCFC(氢氯氟烃)的替代致冷剂需要对环境无害，同时具有优良的热力学以及化学和物理特性。也就是说，替代致冷剂应该具有高能效，零臭氧层衰变指数，低的全球变暖指数，没有毒性特征，及不可燃性。
在甲烷基和乙烷基卤碳化合物中有一些致冷剂不具有毒性和可燃性，同时也不是CFC：R22、R23、R134a、R123、R124和R125。它们当中，作为HCFC的R22、R123和R124在法规的要求之内，而在R23的情况下，即使它是HFC(氢氟烃)的一种，它的热力学生质也没有好到可以被作为致冷剂。
在卤碳中可用于替代致冷剂的HFC纯致冷剂是非常有限的。因此，通过以合适的成分比混和两种或三种纯材料来研究和开发混和致冷剂作为替代致冷剂，从而弥补纯材料的缺点，并且从而获得优良的环境指数。
R134a、R152a或环丙烷(RC270)可以代替已经被广泛用于家用制冷机和移动空调的R12。HFC混和致冷剂，例如R404A和R507被考虑作为主要用于低温致冷剂的R502的替代致冷剂。同时，包括R32的HFC混和致冷剂被考虑用于热力泵和各种空调设备的R22的替代致冷剂。对于这些替代致冷剂的研究正在进行中。
CFC包括R11(三氯-氟化甲烷)、R12(二氯二氟甲烷)、R113等，其中主要作为制冷机致冷剂的R12由于是造成臭氧层减少和产生全球变暖效应的一种源头材料，是一种受到法规限制的材料。因此，目前R134a作为R12的替代致冷剂被实际使用。
作为HCF的一个典型实例，R134a显示了零臭氧消耗潜能、不燃性以及类似于R12的物理性质，并且因此而被广泛应用。
但是，由于它特殊的化学和电学性质，具有所有这些优点的R134a很难与目前用于R12的制冷***的制冷机油结合。因此，适合致冷剂R134a的制冷机油需要被开发。特别是，对适用于往复式压缩机用于压缩致冷剂R134a的制冷机油的需要变得更加迫切。
图1示出了传统制冷循环的结构。
如图1所示，目前使用的制冷循环包括：一蒸发器2，用于当低温和低压液体致冷剂被蒸发时的冷却操作；一压缩机4，用于将从蒸发器2排出的低温和低压气体致冷剂压缩成高温和高压气体致冷剂；一冷凝器6，用于将从压缩机4排出的高温和高压气体致冷剂转变成高温和高压液体致冷剂；和一毛细管8，用于减压从冷凝器6排出的致冷剂，从而很容易的将其蒸发并转移到蒸发器2。
用于该制冷***的致冷剂是R134a，用于压缩机4的制冷机油需要具有很好地与致冷剂R134a协调的物理和化学性质。
也就是说，制冷***的制冷机油应该具有如下特征：即使致冷剂被溶解，它也能很好地保护油膜，它具有足够的热和化学稳定性，从而在高温或低温时尽管与致冷剂或有机材料金属接触也不发生反应，并且它具有高的热稳定性，从而不会产生碳沉淀物或者不会在压缩机的高温部分被氧化。
为了满足这些特征，诸如运动粘度、流动点、密度、总酸值、含水量等润滑剂性能成作为关键因素起作用。
因此，如果用于制冷***的制冷机油没有与致冷剂协调，则机油循环被恶化从而使制冷***的传热性能和润滑性能下降，造成每个运动部分的摩擦部分被磨损，从而每个部分均被损坏。然后，制冷***的性能被恶化。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种制冷***，具有一往复式压缩机，其通过使用HFC，即氢氟烃作为用在制冷***的致冷剂以及使用与用于往复式压缩机的HFC致冷剂协调的制冷机油，能够提高润滑性能和制冷***的性能。
为了达到这些目的，提供一种往复式压缩机的制冷***，包括：一蒸发器，用于当致冷剂被蒸发时进行冷却操作；一往复式压缩机，其包括一驱动单元，具有一定子，所述定子包括固定在密封容器内部的外侧定子、设置成与外侧定子的内圆周表面之间有一定空气间隙的内侧定子、以及缠绕在外侧定子和内侧定子中的一个上的缠绕线圈构成，从外部向该缠绕线圈施加电力；一动子，其包括以规则间隙设置在外侧定子和内侧定子之间的并且当向缠绕线圈施加电力时做线性往复运动的磁体，和将磁体安装在其中的磁铁支架，用于将线性往复运动力传送到压缩单元；一压缩单元，用于当接收到驱动单元的线性往复运动力时对致冷剂进行压缩操作，以及一润滑单元，即一种矿物油，用于向驱动单元和压缩单元的每一个运动部分提供润滑剂，并进行润滑操作；一冷凝器，用于将在往复式压缩机中被压缩的致冷剂转变成液体致冷剂；和一毛细管，用于将从冷凝器排出的致冷剂减压，并将其转移到蒸发器，其中致冷剂是HFC致冷剂，即氢氟烃包括氢、氟、碳但不包含氯，而润滑剂为酯基润滑剂，即一种合成液体，具有高的湿气吸收性以及1500-2000PPM的饱和水量。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，一L-塞绳型加热器被安装在蒸发器的下部，它的加热导线被硅材料涂覆，并且由铝制成的涂覆材料被涂覆在它的外圆周表面。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，附加地设置一控制器，用于根据周围的温度和环境改变压缩机的能力。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，控制器根据电流和电压之间的相差来决定输出值。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，磁体为Nd(钕)磁体。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，润滑剂具有零臭氧消耗潜能(ODP)且不可燃。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，润滑剂为HFC134a，其纯度高于99.9％、分子式为CF3CFH2、分子量为102。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，润滑剂的密度在15℃时优选为0.93-0.99g/cm3，并且润滑剂的总酸值低于0.01mgKOH/g。
在本发明具有往复式压缩机的制冷***中，润滑剂具有低于240℃的闪点，以及在40℃时10.0-22.5mm2/s的运动粘度(cSt)。
在具有本发明的往复式压缩机的制冷***中，润滑剂包含例如稳定剂和抗氧化剂等的添加剂。
附图说明
图1示出常规制冷***的制冷循环的结构。
图2是常规往复式压缩机的剖视图。
具体实施方式
图1示出常规制冷***的制冷循环的结构，而图2是常规往复式压缩机的剖视图。
制冷***的制冷循环包括：一蒸发器2，用于当低温和低压的液体致冷剂被蒸发时进行冷却操作；一压缩机4，用于将从蒸发器2排出的低温和低压气体致冷剂压缩成高温和高压气体致冷剂；一冷凝器6，用于将从压缩机4排出的高温和高压气体致冷剂转变成高温和高压液体致冷剂；以及一毛细管8，用于减压从冷凝器6排出的致冷剂，从而可以很容易地将其蒸发并转移到蒸发器。
制冷***包括一控制器(未示出)，其根据电流和电压之间的相差来决定输出值，从而根据周围的温度和环境改变压缩机的能力。
蒸发器2是翅片管型蒸发器，具有安装在它的下部的L-塞绳型加热器(未示出)。该L-塞绳型加热器具有这样的结构：加热导线被硅材料涂覆，并且由铝制成的涂覆材料被涂覆在它的外圆周表面。
如图2所示，压缩机4包括：一密封容器24，在其上连接有用于吸取致冷剂的吸入管20和用于排出被压缩的致冷剂的排出管；一驱动单元26，其被设置在密封容器24的内侧，并且产生往复运动力；一压缩单元28，用于当接收到驱动单元26产生的往复运动力时对致冷剂进行压缩操作；以及一润滑单元30，用于对驱动单元26和压缩单元28的每一运动部分进行润滑操作。
驱动单元26包括固定在密封容器24内侧的定子32，以及设置成与定子32隔开且当向定子32施加电力时通过与定子32的相互作用做线性往复运动的动子34。
定子32包括一被固定在密封容器24内侧的支架36固定的圆筒形外侧定子38，一设置成与外侧定子38的内圆周表面具有一定空气间隙的内侧定子40，以及缠绕在外侧定子38内侧的且由外部向其施加电力的缠绕线圈42。
动子34包括一以一定间隔设置在外侧定子38和内侧定子40之间的且当向缠绕线圈42施加电力时做直线往复地运动磁体46，和一使磁体46以等间距安装在它的外圆周表面且被连接到压缩单元28的活塞50上的磁铁支架48。
压缩单元28包括一活塞50，其被连接到磁铁支架48上且做线性往复运动；一圆筒54，活塞50被可移动地***其中从而形成一确定的压缩室52；一吸入阀58，安装在形成在活塞50的致冷剂通道56处，并且阻止致冷剂在进入压缩室52后的回流；和一排出阀60，安装在圆筒54的前侧，并且对被压缩的致冷剂进行开启和闭合的操作。
润滑单元30包括在密封容器24的下部填充一定数量的润滑剂62；一润滑剂泵送单元68，用于泵送润滑剂62；以及一润滑剂供应通道64，用于将被润滑剂泵送单元68泵送的润滑剂62提供到活塞50和圆筒54之间的摩擦部分。
下面将解释具有上述结构的制冷***的操作。
当压缩机4被驱动时，低温和低压气体致冷剂被压缩成高温和高压的气体致冷剂，然后被引入冷凝器6并且被转变成液体致冷剂。从冷凝器排出的液体致冷剂穿过毛细管8时被减压，然后被转移到蒸发器2。这时，空气穿过蒸发器2时被冷却并且被输送到制冷***，从而在那里进行冷却操作。
下面将详细地描述往复式压缩机的操作。
当向缠绕线圈42施加电力时，在缠绕线圈42周围形成磁通，沿着外侧定子38和内侧定子40形成闭环。通过形成在外侧定子38和内侧定子40之间的磁通与由磁体46形成的磁通的相互作用，磁体46在轴向上做线性移动。当施加到缠绕线圈42的电流的方向依次改变时，磁体46随着缠绕线圈42磁通方向的改变而做线性往复运动。
然后，磁体46的运动被磁铁支架48传递到活塞50，并且因此，活塞50在圆筒54的内侧做线性往复运动，从而对致冷剂进行压缩操作。
也就是说，当活塞50缩回时，引入吸入管20的致冷剂通过形成在活塞50的吸入通道56被提供到压缩室52。同时，当活塞50前进时，吸入通道56被吸入阀58关闭，在压缩室52内的致冷剂被压缩，且被压缩的致冷剂通过排出管22被排到外面。
在压缩操作中，填充在密封容器24中的润滑剂62根据润滑剂泵送单元68的操作被泵送，并通过润滑剂供应通道64被提供到在活塞50和圆筒54之间的摩擦部分，用于润滑操作。
对于被如上所述结构和操作的往复式压缩机压缩的致冷剂，由于HFC致冷剂，即包括氢、氟、碳但不包含氯的氢氟烃具有高能效和零ODP(臭氧消耗潜能)、它不可燃、具有低的全球变暖指数、没有毒性、且具有不可燃性，其主要地被使用。
特别地，R32、R143a、R152a等被用作HFC致冷剂，其中由于HFC134a具有99.9％以上的纯度、CF3CFH2的分子式，以及102的分子量，它优选地用于替代现有的致冷剂。
对于使用HFC34a致冷剂的往复式压缩机的润滑剂，由于酯基润滑剂，即一种合成液体与致冷剂具有好的相溶性并满足物理和化学特性，使其被使用。
该酯基润滑剂的密度在15℃时优选为0.93-0.99g/cm3。
优选地，酯基润滑剂的总酸值被设置成低于0.01mgKOH/g。
润滑剂总酸值代表油中包含酸性成分的量，表示用于中和1g试样油中包含的酸性成分所需的氢氧化钾量的毫克数。由于用于制冷机的润滑剂应被彻底地中和，总酸值作为用于确定制冷机油的退化水平的基础。
酯基润滑剂的闪点根据往复式压缩机的尺寸和类型变化。优选地，低于240℃，根据所使用的压缩机的类型，也可低于165℃、低于175℃、低于185℃和低于200℃。
酯基润滑剂的运动粘度(cSt)优选在40℃时为10.0-22.5mm2/s。
酯基润滑剂的饱和水量优选为1500-2000PPM。包含在润滑剂中的湿气应该低于一个适当的水平，因为它会引起结冰、沉淀物的产生和腐蚀。
酯基润滑剂的击穿电压优选高于30KV。
如上所述，由于具有本发明往复式压缩机的制冷***使用酯基润滑剂，一种合成液体，与HFC致冷剂，即包括氢、氟、碳但不包含氯的氢氟烃具有好的相溶性，所以它具有下面的优点，即润滑性能被提高，往复式压缩机的使用寿命增长，并且制冷***的性能被提高。
很明显，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的用于制冷机的往复式压缩机做出修改与改变，因此本发明的保护范围应当以附加的权利要求书和它们的等同物来限定。

Claims (10)

1、一种往复式压缩机的制冷***，包括：
一蒸发器，用于当致冷剂被蒸发时进行冷却操作；
一往复式压缩机，其包括一驱动单元，其具有一定子，所述定子包括固定在密封容器内部的外侧定子、设置成与外侧定子的内圆周表面之间有一定空气间隙的内侧定子、以及缠绕在外侧定子和内侧定子中的一个上的缠绕线圈，从外部向该缠绕线圈施加电力，一动子，其包括以规则间隙设置在外侧定子和内侧定子之间的并且当向缠绕线圈施加电力时做线性往复运动的磁体和使磁体安装在其中的磁铁支架，用于将线性往复运动力传送到压缩单元；一压缩单元，用于当接收到驱动单元的线性往复运动力时对致冷剂进行压缩操作，以及一润滑单元，用于向驱动单元和压缩单元的每一个运动部分提供润滑剂，即一种矿物油，并进行润滑操作；
一冷凝器，用于将在往复式压缩机中被压缩的致冷剂转变成液体致冷剂；和
一毛细管，用于将从冷凝器排出的减压，并将致冷剂转移到蒸发器，
其中致冷剂是HFC致冷剂，即氢氟烃包括氢、氟、碳但不包含氯，并且润滑剂为酯基润滑剂，即一种合成液体，具有高的湿气吸收性以及1500-2000PPM的饱和水量。
2、如权利要求1所述的制冷***，其中一L-塞绳(L-cord)型加热器被安装在蒸发器的下部，它的加热导线被硅材料涂覆，并且由铝制成的涂覆材料被涂覆在它的外圆周表面。
3、如权利要求1所述的制冷***，还包括：一控制器，用于根据周围的温度和环境改变压缩机的能力。
4、如权利要求3所述的制冷***，其中控制器根据电流和电压之间的相差来决定输出值。
5、如权利要求1所述的制冷***，其中磁体为Nd(钕)磁体。
6、如权利要求1所述的制冷***，其中润滑剂具有零臭氧消耗潜能且不可燃。
7、如权利要求1所述的制冷***，其中润滑剂为HFC134a，其纯度高于99.9％、分子式为CF3CFH2、分子量为102。
8、如权利要求1所述的制冷***，其中润滑剂的密度在15℃时优选为0.93-0.99g/cm3，并且润滑剂的总酸值低于0.01mgKOH/g。
9、如权利要求1所述的制冷***，其中润滑剂具有低于240℃的闪点，以及在40℃时10.0-22.5mm2/s的运动粘度(cSt)。
10、如权利要求1所述的制冷***，其中润滑剂包含例如稳定剂和抗氧化剂等的添加剂。
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