专利名称：制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用 不含氯原子并含有碳碳双键的氢氟烯烃作为制冷剂的制冷装置，其含有装入其中的冷冻油并配备有压缩机、冷凝器、膨胀机构和蒸发器。
背景技术：
通常，含有氟和氢原子的氢氟烃(HFC)已经被用作空调、汽车空调和其它的制冷齐U。此外，从与制冷剂的相容性的角度来看，极性冷冻油例如聚亚烷基二醇(PAG)、多元醇酯(POE)和聚乙烯醚(PVE)已经被用在采用这些HFC作为制冷剂的制冷循环中。在这样的制冷循环中，经常从其中使用的材料例如氟树脂中生成氟离子。已知酯类冷冻油然后被提取到冷冻油中的氟离子所分解，造成由酸组分引起的金属滑动材料的腐蚀以及电机绝缘纸的劣化。因此在专利文件I中，例如通过之前的树脂热处理，将冷冻油中从氟树脂中提取的氟离子的量限制在Ippm或更少。引用列表专利文件I JP-A 第 2004-204679 号
发明内容
抟术问是页然而，在这样的传统配置中，在高温区域例如压缩机中的滑动部件中，在制冷剂氢氟烯烃与制冷循环中剩余的氧的反应中，不可能防止通过分解生成氟化氢，并且用于制冷循环中的材料经常会退化。制作来解决上述问题的本发明的目的是提供一种制冷装置，其采用含氢氟烯烃制冷剂和冷冻油作为能够可靠运行较长时间的工作液，因为氟化氢通过反应得到去除并且用于制冷循环的组件的退化得到抑制。问题的解决方案解决了上述传统问题的本发明的制冷装置，采用含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油，并且在该制冷装置中装入碳碳双键氢氟烯烃的单一制冷剂、或者含有作为主要组分的氢氟烯烃和不具有双键的氢氟烃的混合制冷剂。通过与冷冻油中的不饱和脂肪酸残基的反应来去除系统中的氟化氢，即制冷剂的分解产物。尽管不饱和脂肪酸残基在与氟化氢的反应中提供氟化氢加合物，但是该加合物可以作为冷冻油一直在系统中循环。本发明的有利效果在根据本发明的制冷装置中，在与含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油的不饱和键的反应中，从系统中去除制冷装置中生成的氟化氢，因此，用于制冷循环的组件的退化得到抑制。
图I是示出本发明的实施方式I中的制冷装置的循环的图。图2是示出全球变暖潜能与双组分混合制冷剂的混合比例之间的关系的表格。
具体实施例方式根据权利要求I的制冷装置的发明，包括酯类冷冻油和制冷循环，该酯类冷冻油含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸，该制冷循环具有从压缩机延伸经由冷凝器、膨胀机构和蒸发器回到压缩机的制冷剂循环路线，其中将制冷剂装入制冷循环中，从而防止用于制冷循环中的组件的退化，因为通过制冷剂的分解而在制冷循环中生成的氟化氢在与冷冻油的反应中被引入冷冻油中而被稳定化，该制冷剂包括单一制冷剂或混合制冷剂，该单一制冷剂是具有碳碳双键的氢氟烯烃的单一制冷剂，该混合制冷剂含有作为主要组分的氢氟烯烃和不具有双键的氢氟烃。本发明中使用的“主要组分”是至少一种必须用于本发明的制冷剂中的组分。主 要组分不必要是组分率最高的组分。根据权利要求2的制冷装置的发明，装入权利要求I的制冷装置中的含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油，在一个分子中具有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两者作为组分脂肪酸，从而酯类冷冻油在一个酯油分子中含有能与通过制冷剂的分解所生成的氟化氢反应的脂肪酸残基以及不与其进行反应的脂肪酸残基。因此，与氟化氢反应之后的酯油保持其物理特性而无显著变化且起到冷冻油的作用，从而抑制制冷循环中使用的组件的退化。根据权利要求3的制冷装置的发明，装入权利要求I的制冷装置中的在含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油中的不饱和脂肪酸残基，在每一不饱和脂肪酸残基中不含有两个或更多碳碳不饱和键，制冷装置可以防止不饱和键之间的聚合反应，因此在与氟化氢的反应中有效地去除氟化氢。因此，可以防止用于制冷循环中的组件的退化。根据权利要求4的制冷装置的发明，装入权利要求I的制冷装置中的含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油中的不饱和脂肪酸残基是支链脂肪酸，酯键部分很容易被相邻取代基所环绕。因此，酯类冷冻油自身可耐受水解反应，可以抑制有机酸的产生和用于制冷循环中的组件的退化。根据权利要求5的制冷装置的发明，装入权利要求I的制冷装置中的含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油可与制冷剂混合，因此可以更有效地捕获通过制冷剂的分解所生成的氟化氢，从而抑制用于制冷循环中的组件的退化。根据权利要求6的制冷装置的发明，装入权利要求I的制冷装置中的制冷剂是被调整成具有不高于750的全球变暖潜能的双或三组分混合制冷剂，即使将未回收的制冷剂排放到空气中，也可以使对全球变暖的不利作用最小化。在下文中，本发明的优选实施方式将参考附图进行描述，但是应该理解的是本发明并不受到这些实施方式的限制。(实施方式I)图I是示出本发明的实施方式I中的制冷装置的循环的图。如图I所示，制冷装置具有用于压缩制冷剂的压缩机I、用于使制冷剂冷凝的冷凝器2、用于使制冷剂膨胀的膨胀机构3例如膨胀阀、和用于蒸发制冷剂的蒸发器4、以及另外的使单元相互连接的管道5和四通阀6以及蓄能器(accumulator)(未在图中示出)，并且含有制冷剂和冷冻油作为工作液。装入制冷装置中的制冷剂，是含有作为主要组分的氢氟烯烃例如四氟丙烯(HF01234yf)和二氟甲烷(HFC32)或/和五氟乙烷(HFC125)的双或三组分混合制冷剂，这些组分被加入以使制冷剂的全球变暖潜能(GWP)为5 750，理想的是5 300。其可以是单一的氢氟烯烃制冷剂(GWP=4)。图2是示出全球变暖潜能与混合有二氟甲烷或五氟乙烷的四氟丙烯的双组分制冷剂的混合比例之间的关系的表格。具体如图2所示，在双组分混合物的情况下，当四氟丙烯与二氟甲烷混合时，二氟甲烷应该以44wt%或更低的量混合以使GWP不大于300，当使用四氟丙烯和五氟乙烷时，五氟乙烷应该以21. 3wt%或更低的量进行使用以使GWP不大于750，并且五氟乙烷应该以8. 4wt%或更少的量进行使用以使GWP不大于300。当制冷剂是四氟丙烯的单一制冷剂时，其具有相当优选的GWP 4。然而，因为具有比与氢氟烃混合的制冷剂更大的比容，其具有较小的制冷容量，因此需要更大的制冷装置。 换言之，通过使用作为主要组分的具有碳碳双键的氢氟烯烃与不具有双键的氢氟烃的组合制冷剂，与单一的氢氟烯烃制冷剂相比，可以改善特定的特性例如制冷容量，并且使其更易于使用。因此，在装入的制冷剂中，在混合制冷剂的情况下，或甚至在使用四氟丙烯作为单一制冷剂的情况下，可以根据安装有压缩机的制冷装置等的目的以及例如上述的GWP的限制的条件来适当选择四氟丙烯的比例。因此，可以使未回收的制冷剂对全球变暖的不利影响最小化，即使将其排放到空气中。此外，以上述比例混合的混合制冷剂可以使得温差更小，尽管其是非共沸混合物制冷齐U，并且显示出与假共沸混合物制冷剂相似的行为，因此，可以改善制冷装置的性能和性能系数(C0P)。此外，装入压缩机I中的可与制冷剂混合的冷冻油，包括含有不饱和脂肪酸作为其组分脂肪酸的酯类冷冻油。含不饱和脂肪酸的酯类冷冻油的典型例子包括，在一个分子内含有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯油、以及含有饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯油和在一个分子内具有不饱和脂肪酸作为至少一种组分脂肪酸的酯油的混合物。在多元醇与饱和或不饱和脂肪酸的脱水反应中生成本发明的酯类冷冻油。根据冷冻油的粘度使用多元醇例如新戊二醇、季戊四醇或二季戊四醇。使用的其它饱和脂肪酸是例如直链脂肪酸例如己酸、庚酸、壬酸或癸酸，或支链脂肪酸例如2-甲基己酸、2-乙基己酸和3，5，5-三甲基己酸。应该注意到含有直链脂肪酸的酯油的滑动特性优异但耐水解性较差，而含有支链脂肪酸的酯油的滑动特性稍差但有利地耐受水解。在本发明的酯类冷冻油的一个实施方式中，用不饱和脂肪酸替代部分饱和脂肪酸，即构成可与上述制冷剂相容的酯油的脂肪酸。可以在多元醇和饱和与不饱和脂肪酸的混合物的脱水反应中生成这样的酯油。不饱和脂肪酸中不饱和键的数目没有特别限定，但不优选存在两个或更多个不饱和键，因为其会导致过高的反应性且其容易聚合。含有三键的化合物具有最高度的反应性，因此不优选。用于本发明的不饱和脂肪酸的优选例子包括不饱和键数目为I的不饱和脂肪酸例如2-己烯酸、3-己烯酸、6-庚烯酸、10-十一碳烯酸、2-辛烯酸、2，2- 二甲基-4-戊烯酸、2-乙基-2-己烯酸、香茅酸等。本发明的酯类冷冻油的另一实施方式是含有饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯油与在一个分子内含有至少一个不饱和脂肪酸作为其组分脂肪酸的酯油的混合物。在这种情况下，酯油中不饱和脂肪酸残基的含量可以进行任意的调整。含有不饱和脂肪 酸作为组分脂肪酸的酯油具有捕获残留在制冷装置中的酸的作用，因此抑制沉淀物的生成。此外，不饱和键具有与滑动面上的铁配位的作用，从而抑制铁的腐蚀。本发明的冷冻油可以按需要含有适当选择的多种添加剂，例如，极压添加剂例如磷酸三苯酯和磷酸三甲苯酯、油性改进剂例如长链醇、抗氧化剂例如二丁基对甲酚和萘胺、除酸剂例如含环氧化合物、以及消泡剂。尽管本发明已经描述为主要用作空气调节用空调的制冷装置，如果是非开放式制冷装置，制冷装置的有利效果是相同的，并且不需要说的是这是可用于例如冷冻冰箱、冷冻机、减湿器、热泵干洗机、热泵热水器和饮料自动售卖机的技术。工业实用性能够在与冷冻油中不饱和键的反应中从系统中去除制冷装置中生成的氟化氢并抑制用于制冷循环中的组件的退化的本发明的制冷装置，可以用于空调、汽车空调、热水器、冷冻冰箱、冷冻机、减湿器、热泵干洗机、热泵热水器、饮料自动售卖机和其它。
权利要求
1.一种制冷装置，包括 含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油，和 制冷循环，其具有从压缩机延伸经由冷凝器、膨胀机构和蒸发器回到所述压缩机的制冷循环路线， 其中将制冷剂装入所述制冷循环中，所述制冷剂包括单一制冷剂或混合制冷剂，所述单一制冷剂是具有碳碳双键的氢氟烯烃的单一制冷剂，所述混合制冷剂含有作为主要组分的氢氟烯烃和不具有双键的氢氟烃。
2.根据权利要求I所述的制冷装置，其中所述含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油含有酯油，所述酯油在一个分子内含有饱和与不饱和脂肪酸两者作为组分脂肪酸。
3.根据权利要求I所述的制冷装置，其中所述不饱和脂肪酸不含有两个或更多个碳碳 不饱和键。
4.根据权利要求I所述的制冷装置，其中所述不饱和脂肪酸是支链脂肪酸。
5.根据权利要求I所述的制冷装置，其中所述含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油与所述制冷剂相容。
6.根据权利要求I所述的制冷装置，其中装入的制冷剂包括双或三组分混合制冷剂，所述双或三组分混合制冷剂以调节成提供5 750、理想地5 300的全球变暖潜能的比例，含有作为主要组分的氢氟烯烃四氟丙烯以及另外的氢氟烃二氟甲烷或/和五氟乙烷。
全文摘要
含双键氢氟烯烃制冷剂的使用，在氧的影响下通过分裂和分解造成生成氟化氢的问题，从而导致用于制冷装置中的材料和冷冻油的退化，并且在制冷装置中造成麻烦。可以通过不昂贵的方法来提供高度可靠的更持久的制冷装置，即通过在包括含有不饱和脂肪酸作为组分脂肪酸的酯类冷冻油的制冷循环中使用含双键氢氟烯烃制冷剂，其中该制冷循环具有从压缩机1延伸经由冷凝器2、膨胀机构3和蒸发器4回到压缩机1的制冷循环路线。
文档编号F25B9/00GK102741626SQ20108006288
公开日2012年10月17日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年2月1日
发明者佐藤成广, 高市健二 申请人:松下电器产业株式会社