专利名称：冷媒压缩机及使用该冷媒压缩机的冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷媒压缩机及使用该冷媒压缩机的冷冻装置。
背景技术：
在现有的冷冻空调机中，有将三种成分的混合冷媒(R32/R125/R134a)及由刚性烷基苯(Hard Alkylbenzene)(支链型)构成的冷冻机油进行组合的冷媒压缩机及冷冻装置。
这种例子已经在特开平7-208819号公报中公开。
此外，冷冻空调机内，通常也广泛使用R134a单一冷媒。参照图3对上述现有的冷冻装置进行说明。
如图3所示，冷媒压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4通过管线依次连接，从而构成冷冻装置。
由R32/R125/R134a构成的混合冷媒5被密封入这种冷冻装置内。
冷媒压缩机1的密闭容器6内容纳着冷媒压缩装置7、驱动该冷媒压缩装置的电动机8、混合冷媒5以及由具有与混合溶媒5非相溶性的刚性烷基苯(支链型)构成的冷冻机油9。冷媒压缩装置7具有压缩室，还具有排出阀，其排出在压缩室内被压缩的混合冷媒5的同时，防止发生逆流。
下面对上述构造的冷媒压缩机的运行情况进行说明。
通过电动机8驱动冷媒压缩装置7，在压缩室内被压缩的混合冷媒5从排出阀排出至密闭容器6内，并依次通过冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4，进行众所周知的冷冻循环。
在此过程中，储存在密闭容器6底部的冷冻机油9在其结构上暴露于冷媒压缩装置7压缩的混合冷媒5中。而作为冷冻机油9，由于使用由相对于混合冷媒5具有非溶解性的刚性烷基苯(支链型)构成的冷冻机油9，因此，大量的混合冷媒5不会溶解于冷冻机油9中。这样，混合冷媒5在冷冻装置内循环时，就可以防止冷冻机油9从冷冻装置中的冷媒压缩机1流出。于是，冷媒压缩机1内的冷冻机油9不足所产生的磨耗就会消失，从而获得高信赖性的冷冻装置。
但是，由于定压比热Cp与定容比热Cv之比Cp/Cv大，因此与R134a相比，R32具有排出气体温度高的特性。这样，包含这种冷媒成分的混合冷媒5的排出气体温度也变高。此外，这种冷媒压缩机1是高压式旋转压缩机。
在高压式旋转压缩机中，由于密闭容器6位于高压一侧，因此，冷媒压缩机1本身的温度高，排出气体温度更高。
如果冷冻机油9暴露于高温之下，会产生由于热劣化导致的聚合物。于是，有机材料提取物不会完全溶解于冷冻机油9内，而是在排出阀部分析出。由于排出阀部分暴露于高温之下，只有冷冻机油9蒸发，于是，残留的有机材料提取物很容易在排出阀部分产生污垢。
通常，通过冷冻机油9冲洗去污垢，以防止污垢在排出阀部分堆积。但是，这里所使用的冷冻机油9是由刚性烷基苯(支链型)构成，它具有低沸点成分多易蒸发的性质。结果，可把有机材料提取物运至排出阀部分，刚性烷基苯在其上面蒸发，这样就可能助长污垢的产生。
如果这种污垢堆积在它所产生的地方，并通过热影响而焦化，就会导致排出阀开关不畅或冷媒气体流路堵塞。
这样，适量的冷媒不会在冷冻装置内循环，于是就产生了冷冻机不制冷或制冷缓慢等现象。
而如果排出气体温度变高，则冷媒压缩机本身的温度升高，滑动部中冷冻机油9的粘度降低。其结果是滑动条件恶化，很容易加速压缩构件的滑动部的磨耗。
如果磨耗一直进行，那么由于磨耗粉末进入滑动部，阻碍向滑动部供给冷冻机油9，因此，滑动部被固定附着在金属接触的末端，从而导致冷媒压缩机本身的功能停止，产生不制冷的现象。还有，这里所使用的冷冻机油9是刚性烷基苯(支链型)，由于它的粘度指数低，因此高温条件下粘度容易下降。结果，具有特别在高温条件下，容易产生滑动部的磨耗的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有的课题，提供一种高信赖性的冷媒压缩机及冷冻装置。
本发明提供一种冷媒压缩机，这种冷媒压缩机由以下构件构成，即由转子和定子构成的电动马达、被前述电动马达驱动的压缩装置、容纳前述电动马达和前述压缩装置并储存冷冻机油的密闭容器。前述压缩装置具有排出在压缩室内被压缩的冷媒的排出阀，前述冷冻机油是直链烷基苯。
本发明还提供一种使用上述冷媒压缩机的冷冻装置。
图1是本发明实施方式中的冷媒压缩机的截面图。
图2是使用本发明实施方式中的冷媒压缩机的冷冻装置的结构图。
图3是现有冷媒压缩机截面与冷冻装置的结构图。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明并非局限于该实施方式。
(实施方式)图1、图2中，冷媒压缩机20在密闭容器21内储存由直链烷基苯构成的冷冻机油22。
在密闭容器21内还容纳着将电能转换成转动能的、由转子23与定子24构成的电动马达25、以及被电动马达25驱动，对混合冷媒进行压缩的压缩装置26。
压缩装置26具有排出阀29，它排出在压缩室27内压缩的气体的同时，防止发生逆流。
本实施方式的冷冻装置，是通过管线依次连接冷媒压缩机20、冷凝器31、干燥器32、膨胀装置33、蒸发器34而构成。混合冷媒28是RA407C，它由R32/R125/R134a构成，并被封入本实施方式的冷冻装置内。
下面对上述构造的冷媒压缩机20的运作、作用进行说明。
通过电动马达25驱动压缩装置26，在压缩室27内被压缩的混合冷媒28从排出阀29排出至密闭容器21内。之后依次流经冷凝器31、干燥器32、膨胀装置33、蒸发器34，从而进行众所周知的冷冻循环运行。
在此过程中，从结构上看储存在密闭容器21底部的冷冻机油22暴露于混合冷媒28内。混合冷媒28在冷凝器31内放热液化，在干燥器32内出去水分，在膨胀装置33内急剧减压，在蒸发器34内混合冷媒28蒸发吸热。通过压缩装置26压缩混合冷媒28时，由于是绝热压缩，因此，压缩室27的排出阀29的温度升高。该温度的升高根据冷媒的混合比率而有所不同。表1表示各个冷媒混合比率下的排出气体温度。
各个冷媒的定压比热Cp与定容比热Cv的比Cp/Cv越大，该排出气体温度越高。
表1
如上所示，随着R32比率的增大，排出气体温度增高。排出气体温度变高，则容易在排出阀29部分产生污垢。此处所说的污垢是指，一旦排出气体温度增高，则冷冻机油22在阀部分很容易蒸发，因此，溶解于冷冻机油22内并被运来的有机材料提取物、冷冻机油22的劣化成分在高温的排出阀29部分蒸发完之后所产生的粘着物。
此外，如果这种污垢在产生场所堆积，并因热而聚合从而产生固化物(焦化)，则会引起排出阀29的开关不良以及冷媒气体的流路堵塞。这样，就会导致冷冻装置出现不制冷、制冷缓慢。
但是，在本发明中，如果是相同粘度，由于使用高沸点成分多且不易蒸发的直链烷基苯，因此，可以抑制在排出阀29部分发生蒸发。同时，由于洗净度高，可以洗掉排出阀29部分的污垢，因此，可以减少污垢的堆积。
本发明中所使用的直链烷基苯，在40℃时的粘度如果相等，则与现有的刚性烷基苯(支链型)相比，包含更多的高沸点成分。
其原因可以从以下几个方面考虑。
所谓烷基苯是由芳环与烷基所构成，在刚性烷基苯(支链型)中烷基成为支链。
另一方面，本发明中所使用的直链烷基苯的烷基是直链。通常情况下，与烷基相比芳环具有极性。此时，烷基越长极性越低，换言之，直链比支链极性低。
如果是相同的粘度，那么极性低的一方包含较多的高沸点成分，因此，直链烷基苯洗掉排出部污垢的效果明显，可以减少污垢的沉积。
下面，在由冷媒压缩机20、冷凝器31、干燥器32、膨胀装置33、蒸发器34所构成的冷冻装置内，进行以下的冷冻机油22的比较试验。
对使用本实施方式中的直链烷基苯的情况，与使用现有技术的例子中刚性烷基苯(支链型)作为冷冻机油22的情况进行比较。混合冷媒28是通用的。
此外，冷媒压缩机20为高压式旋转压缩机，在上述条件下进行使用寿命试验。
现有的刚性烷基苯(支链型)在蒸发器34中的粘度是1200cst，本发明使用粘度为750cst的直链烷基苯。
此外，冷媒压缩机20的电动马达25的绝缘膜使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，电线使用PEW-N线。
根据上述使用寿命试验的结果可知，与现有的装置相比，可以减少30％的排出阀29部的污垢沉积。
此外，本实施方式的使用寿命试验中，冷媒压缩机20的电动马达25的绝缘膜材料使用PET。
除此之外，也可以使用比PET耐热性更高的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、或者比PET更便宜的PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)，这可以获得同样的效果。
换言之，与现有的材料相比，它可以减少30％的排出阀29部的污垢沉积。
此外，在冷媒压缩机20的电动马达25的定子24上缠绕电线成为框架的绝缘体中，虽然通常使用有机材料提取物比PEN少的PPS(聚苯硫醚)或LCP(液晶聚合物)，但是，即使用这些有机材料作为绝缘膜，也可以获得同样的效果。
此外，本实施方式的使用寿命试验中，电动马达25的电线材料使用PEW-N。除此之外，使用比PEW-N有机材料提取物更少的EI/AI或HPE/N，也可以获得同样的效果。
此外，PEW-N、EI/AI、HPE/N分别表示电线的覆盖材料。即其意思分别是聚酯-尼龙、酰亚胺酯(ester imide)/酰胺酰亚胺、聚酯/尼龙。
另外，表示粘度的温度梯度的粘度指数，通常直链型的烷基苯比支链型的高。
换言之，40℃时的粘度如果相等，则与刚性烷基苯(支链型)相比，直链烷基苯的低温粘度更低。这样，与刚性烷基苯(支链型)相比，冷冻机油回油良好，可以提高冷冻装置的可靠性。
还有，与刚性烷基苯(支链型)相比，直链烷基苯高温时的粘度更高，因此，可以抑制滑动部的磨耗。
本发明中使用的冷媒是包含R32的HFC(hydrofluorocarbon/氢氟碳)混合冷媒，作为冷冻机油，使用高沸点成分多且不易蒸发的直链烷基苯。
这样，由于洗净度高，可以洗掉排出阀部分的污垢，因此可以减少污垢的堆积。
此外，通常情况下，直链烷基苯与刚性烷基苯(支链型)相比，其表示相对于温度变化的粘度变化的粘度指数高，因此即使在高温时也可以维持高粘度。这样，不仅可以抑制滑动部的磨耗，还可以提供高信赖性的冷媒压缩机。
本发明中，在冷媒压缩机的冷冻机油内添加选自抗氧化剂、极压添加剂、酸·水分捕捉剂中的至少一种作为添加剂。此处的抗氧化剂具有抑制冷冻机油氧化的作用。还有，极压添加剂具有提高耐磨耗性，降低磨耗产生的发热的效果。酸·水分捕捉剂与冷冻机油中的水分或酸发生反应，从而抑制极压添加剂的分解。
举TCP(Tricresyl phosphate/磷酸三甲苯酯)作为极压添加剂的一例。根据上述各种添加剂的效果，不仅可以抑制高温时油分解所产生的污垢，还可以提供一种高信赖性的冷媒压缩机。
当然，除此之外，还可以使用众所周知的材料作为上述各种添加剂。
本发明中使用的冷冻机油是在冷冻装置的蒸发温度下，粘度在1000cst以下的冷冻机油。更优选是5～100cst范围的粘度。
这样，就可以改善冷冻机油回油。由于蒸发器部分成为低温，冷冻机油的粘度有增高的倾向。
在本发明中，通过使蒸发器中冷冻机油的粘度在1000cst以下，以此提高冷冻机油的流动性。这样就可以改善冷媒压缩机内的油面下降的状况，使油面不会低下。于是，由于冷冻机油被稳定地供给冷媒压缩机，因此，有减少温度升高的效果。通过这些效果，不仅可以防止高温时因油分解而产生污垢，还可以提供一种高信赖性的冷媒压缩机。
在本发明中，在冷媒压缩机内所使用的有机材料中，使用选自PBT、PET、PEN、PPS、LCP中的至少一种。
即使在冷媒压缩机的实际使用条件下使用上述有机材料，通过在冷冻机油中使用低萃取性的直链烷基苯，也可以减少有机材料的提取物。这样，不仅可以减少排出阀部分的污垢，还可以提供一种高信赖性的冷媒压缩机。
本发明的冷媒压缩机中，定子的电线材料中使用EI/AI、PEW-N、HPE/N中的至少一种，通过使用低萃取性的直链烷基苯，能够改善有机材料的萃取性，因此，不仅可以减少阀部分的污垢，还可以提供一种高信赖性的冷媒压缩机。
本发明的冷媒压缩机是密闭容器内为高压侧的旋转式压缩机。
由于旋转式压缩机把排出气体直接排出至冷媒压缩机内部，因此，使冷媒压缩机容器内的温度升高。这样，排出气体温度进一步升高，从而容易产生污垢。
由于排出阀部分被暴露于高温之下，于是冷冻机油蒸发，从而很容易在排出阀部分产生污垢。
由于本发明使用高沸点成分多且不易蒸发的直链烷基苯，因此，洗净度高，可以洗掉排出阀部分的污垢。这样不仅可以减少污垢的堆积，还可以提供一种高信赖性的冷媒压缩机。
如上所述，本发明的冷媒压缩机使用含R32成分的冷媒，同时使用包含大量高沸点成分的冷冻机油，因此可以减少污垢的产生，提供一种高信赖性的冷媒压缩机以及使用该冷媒压缩机的冷冻装置。
工业上的可利用性本发明中的冷媒压缩机及冷冻装置，可以减少在使用包含R32成分的冷媒压缩机内产生的污垢。这样，就可以广泛适用于所有使用包含R32成分的冷媒的冷冻空调机。
权利要求
1.一种冷媒压缩机，其特征在于，由下述部件构成由转子和定子构成的电动马达；被所述电动马达驱动的压缩装置；以及容纳所述电动马达和所述压缩装置并储存冷冻机油的密闭容器，所述压缩装置具有排出在压缩室内被压缩的冷媒的排出阀，所述冷冻机油是直链烷基苯。
2.如权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于，所述冷媒是包含R32的HFC混合冷媒。
3.如权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于，所述冷冻机油以选自抗氧化剂、极压添加剂、酸·水分捕捉剂中的至少一种作为添加剂。
4.如权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于，在冷冻装置的蒸发温度下，所述冷冻机油的粘度在1000cst以下。
5.如权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于，作为在冷媒压缩机内所使用的有机材料，使用选自PBT、PET、PEN、PPS、LCP中的至少一种。
6.如权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于，所述定子的电线材料中使用选自EI/AI、PEW-N、HPE/N中的至少一种。
7.如权利要求1所述的冷媒压缩机，其特征在于，所述密闭容器内为高压侧。
8.一种具备冷媒压缩机、冷凝器、干燥器、膨胀装置和蒸发器的冷冻装置，其特征在于，所述冷媒压缩机具有由转子和定子构成的电动马达、被所述电动马达驱动的压缩装置、容纳所述电动马达与所述压缩装置并储存冷冻机油的密闭容器，所述压缩装置具有排出在压缩室内被压缩的冷媒的排出阀，所述冷冻机油是直链烷基苯。
全文摘要
本发明提供一种即使在设置环境温度高，排出气体温度高的情况下，信赖性仍然高的冷媒压缩机及使用该冷媒压缩机的冷冻装置。冷媒压缩机(20)在密闭容器(21)内储存冷冻机油(22)，并且容纳由转子(23)及定子(24)构成的电动马达(25)、被电动马达(25)驱动的压缩装置(26)，压缩装置(26)具有排出在压缩室(27)内被压缩的冷媒的排出阀(29)，冷媒是包含R32的HFC混合冷媒(28)，冷冻机油(22)是直链烷基苯。
文档编号F04C29/00GK1601085SQ200410062309
公开日2005年3月30日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年9月25日
发明者伊藤信也 申请人:松下电器产业株式会社