专利名称：压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将以全球变暖系数低的在碳间具有双键的氢氟烯烃作为主体的制冷剂作为工作制冷剂的组装于室内空调机、冷藏库、空气调节装置的压缩机，以及使用该压缩机的制冷循环装置的可靠性的提高。
背景技术：
现有的压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置中，作为工作制冷剂使用臭氧层破坏系数为零的HFC (氢氟烃)类制冷剂(以下称为HFC类制冷剂)而进行工作，但是另一方面，该HFC类制冷剂的全球变暖系数(Global Warming Potential,以下称为GWP)非常高，所以从地球环境保护的观点看，近年来形成问题。于是，进行着以GWP低的在碳间具有双键的氢氟烯烃为主体的制冷剂的研究。参照图6 图8说明现有的使用HFC类制冷剂的压缩机、制冷循环装置(例如，参·照专利文献1、2)。图6是现有的使用HFC类制冷剂的旋转式压缩机的纵截面图。在密闭容器I的上部固定有电动机2的定子2a，具有以转子2b驱动的轴4的压缩机构部5固定于密闭容器I的下部。在压缩机构部5的气缸6的上端由螺栓等固定有主轴承7，在下端由螺栓等固定有副轴承8。在气缸6内，活塞9插入轴4的偏心部4a进行偏心旋转。另外，在密闭容器I内，作为制冷剂，封入R410A (HFC32和HFC125的混合物)，在密闭容器I的底部留有含有与制冷剂具有相溶性的多元醇酯的冷冻机油3。图7是现有的使用HFC类制冷剂的旋转式压缩机的横截面图。在气缸6的内表面，活塞9被插入并与轴4的旋转一同旋转，在由叶片10分隔得到的吸入室13和压缩室14内吸入制冷剂并进行压缩。对以上结构的旋转式压缩机，以下说明其动作、作用。首先，由设置于气缸6的吸入口 12向吸入室13中吸入制冷剂。另外，位于压缩室14内的制冷剂随着活塞9的左向旋转(箭头方向)被压缩，通过排出切口 15，由排出口(未图示)向密闭容器I内排出。向密闭容器I内排出的压缩制冷剂通过电动机2的缝隙，由位于密闭容器I的上部的排出管16排出，此时，存在于周围的冷冻机油的雾也被一同排出。在旋转式压缩机构的结构方面，滑动状态最严格的是叶片10的前端与活塞9的外周的接触部位。在叶片10的背部10b，除叶片弹簧11以外，施加高压的排出压力，由与气缸内的压力之差得到的大的力发挥作用，所以叶片10的前端部IOa与活塞9的外周的接触状态处于形成边界润滑的高温的严格的环境下。于是，如专利文献2所述，对叶片10进行氮化处理，或者对其表面实施CrN (氮化铬)或者TiN (氮化钛)离子镀，提高耐磨损性，确保可靠性。接着，参照图8，说明专利文献2中所记载的配设有吸入压缩并排出HFC类制冷剂的旋转式压缩机20的基本的制冷循环装置。
如图8所示，旋转式压缩机20压缩低温低压的制冷剂气体，排出高温高压的制冷剂气体，送至冷凝器21。送至冷凝器21的HFC类制冷剂气体向空气中放出其热，并形成高温高压的制冷剂液体，送至膨胀机构22 (例如，膨胀阀或者毛细管)。通过膨胀机构22的高温高压的制冷剂液体利用节流效应形成低温低压的湿蒸气，送至蒸发器23。进入蒸发器23的制冷剂从周围吸收热而蒸发，离开蒸发器23的低温低压的制冷剂气体被吸入旋转式压缩机20，以下重复相同的循环。先行技术文献专利文献专利文献I :日本特开平11 - 236890号公报专利文献2 :日本特开平8 - 240362号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，以具有碳碳双键的氢氟烯烃为主体的制冷剂在稳定性方面存在问题。在制冷循环装置中使用以氢氟烯烃为主体的制冷剂时，构成循环的部件基本由金属(铜、铁、铝)形成，所以部件自身作为催化剂发挥作用，存在冷冻机油、具有碳碳双键的制冷剂分解、聚合的担心。其中，在滑动部件，特别是在拥有与叶片10前端和活塞9的外周的接触部位的压缩机20内，由于摩擦，部件表面被活化，可以认为形成容易作为催化剂发挥作用的状态。由此，冷冻机油或制冷剂的分解和聚合加速而形成淤浆，存在由压缩机的故障或制冷循环内、例如膨胀机构22 (例如作为细管的毛细管)中的制冷剂流量损失引起的冷冻能力下降等的可能性。本发明是鉴于现有技术所具有的这些问题点而作出的，目的在于抑制冷冻机油或制冷剂的分解、聚合，确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的可靠性。用于解决课题的方法为了实现上述目的，本发明将制冷剂和冷冻机油密封，上述制冷剂是在组成中具有碳碳双键的氢氟烯烃和以氢氟烯烃为基本成分、与不具有碳碳双键的氢氟烃混合的混合物中的任一种，冷冻机油中含有苯并三唑、二烷基二硫代磷酸锌类、二烷基硒、金属酚盐类和有机氮化合物类中的至少一种，在构成制冷循环的金属部件、特别是压缩机滑动部件的表面形成吸附膜，抑制冷冻机油分子或含有氢氟烯烃的制冷剂分子与金属部件直接接触，或者与冷冻机油中浮游的磨损粉末或溶出的金属反应、生成非活性金属化合物而抑制催化作用，由此，能够使制冷剂和冷冻机油的劣化速度下降。发明的效果本发明在构成制冷循环的金属部件、特别是压缩机滑动部件的表面形成吸附膜，抑制冷冻机油分子或含有氢氟烯烃的制冷剂分子与金属部件直接接触，或者与冷冻机油中浮游的磨损粉末或溶出的金属反应、生成非活性金属化合物而抑制催化作用，由此，使制冷剂和冷冻机油的劣化速度下降，能够确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。
图I是本发明的实施方式I的旋转式压缩机的纵截面图。图2是本发明的实施方式I的旋转式压缩机的横截面图。图3是本发明的实施方式I的制冷循环装置结构图。图4是本发明的实施方式I的劣化时间与总酸值的特性相关图。图5是本发明的实施方式2的劣化时间与总酸值的特性相关图。图6是现有的旋转式压缩机的纵截面图。
图7是现有的旋转式压缩机的横截面图。图8是现有的制冷循环装置结构图。
具体实施例方式发明的第一方面是一种压缩机，将制冷剂和冷冻机油密封，上述制冷剂是在组成中具有碳碳双键的氢氟烯烃和以氢氟烯烃为基本成分、与不具有碳碳双键的氢氟烃混合的混合物中的任一种，上述冷冻机油中含有苯并三唑、二烷基二硫代磷酸锌类、二烷基硒、金属酚盐类和有机氮化合物类中的至少一种，由此，在构成制冷循环的金属部件、特别是压缩机滑动部件的表面形成吸附膜，抑制冷冻机油分子或含有氢氟烯烃的制冷剂分子与金属部件直接接触，或者与冷冻机油中浮游的磨损粉末或溶出的金属反应、生成非活性金属化合物而抑制催化作用，由此，使制冷剂和冷冻机油的劣化速度下降，能够确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第二方面是，通过在发明的第一方面的冷冻机油中含有胺类抗氧化剂，抑制金属部件等的催化作用，并且，捕捉作为冷冻机油或制冷剂的分解物的高活性连锁传递物，抑制制冷剂和冷冻机油的氧化连锁反应，由此，能够协同地确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第三方面是通过使发明的第二方面的胺类抗氧化剂为苯基-a-萘胺和二烷基二苯胺中的至少一种，由于使用通用性高的物质，合理地抑制制冷剂和冷冻机油的劣化，由此，能够协同地确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第四方面是，通过在发明的第一方面的冷冻机油中含有苯酚类抗氧化剂，抑制金属部件等的催化作用，并且，捕捉作为冷冻机油或制冷剂的分解物的高活性连锁传递物，抑制制冷剂和冷冻机油的氧化连锁反应，由此，能够协同地确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第五方面是通过使发明的第四方面的苯酚类抗氧化剂为2，6- 二叔丁基对甲酚(DBPC)和3-芳基苯并呋喃-2-酮(羟基羧酸的分子内环状酯)中的至少一种，由于使用通用性高的物质，合理地抑制制冷剂和冷冻机油的劣化，由此，能够协同地确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第六方面是，通过在发明的第一方面的冷冻机油中含有硫磷类抗氧化剂，抑制金属部件等的催化作用，并且将氧化劣化反应中生成的氢过氧化物(Hydroperoxide)分解转换为稳定的化合物从而抑制氧化连锁反应，由此，能够协同地确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第七方面是通过使发明的第六方面的硫磷类抗氧化剂为二苄基二硫、二鲸蜡基硫、二烷基二硫代磷酸锌和二烯丙基二硫代磷酸锌(ZnDTP)中的至少一种，由于使用通用性高的物质，合理地抑制制冷剂和冷冻机油的劣化，由此，能够协同地确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第八方面是在发明的第一 第七方面的任一个方面中，氢氟烯烃为四氟丙烯(HF01234yf)，氢氟烃为二氟甲烷(HFC32)和五氟乙烷(HFC125)中的任一种或两种，冷冻机油为聚乙烯醚类、多元醇酯类和聚亚烷基二醇中的任一种，由此，能够确保GWP低、比容小、冷冻能力高的制冷剂，并且能够使用与制冷剂具有相溶性的冷冻机油，所以能够确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。发明的第九方面是一种制冷循环装置，特征在于，在形成使制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发的制冷循环的制冷循环装置中，使用发明的第I 第八方面中任一方面所述的压缩机，在构成制冷循环的金属部件、特别是压缩机滑动部件的表面形成吸附膜，抑制冷冻机油分子或含有氢氟烯烃的制冷剂分子与金属部件直接接触，或者与冷冻机油中浮游的磨损粉末或溶出的金属反应、生成非活性金属化合物而抑制催化作用，由此，使制冷剂和冷冻机油的劣化速度下降，能够确保压缩机和使用该压缩机的制冷循环装置的长期可靠性。 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。(实施方式I)图I是表示本发明的实施方式I的旋转式压缩机的纵截面图。在密闭容器101的上部固定有电动机102的定子102a，具有以转子102b驱动的轴104的压缩机构部105固定于密闭容器101的下部。在压缩机构部105的气缸106的上端由螺栓等固定有主轴承107，在下端由螺栓等固定有副轴承108。在气缸106内，活塞109插入轴104的偏心部104a进行偏心旋转。另外，这些部件由铁、铜、铝等金属材料形成。另外，在密闭容器101内，作为制冷剂，封入在碳间具有双键的氢氟烯烃(四氟丙烯HF01234yf )。在密闭容器101的底部留有含有与HF01234yf制冷剂具有相溶性的多元醇酯的冷冻机油103。另外，在冷冻机油103中适量分散有苯并三唑。图2是本发明的实施方式I的旋转式压缩机的横截面图。在气缸106的内表面，活塞109被插入并与轴104的旋转一同旋转，在由叶片110分隔得到的吸入室113和压缩室114内吸入制冷剂并进行压缩。对以上结构的旋转式压缩机，以下说明其动作、作用。首先，由设置于气缸106的吸入口 112向吸入室113中吸入HFC类制冷剂。另外，位于压缩室114内的制冷剂随着活塞109的左向旋转(箭头方向)被压缩，通过排出切口 115，由排出口(未图示)向密闭容器101内排出。向密闭容器101内排出的制冷剂气体通过电动机102的缝隙，由位于密闭容器101的上部的排出管116排出，此时，存在于周围的冷冻机油的雾也被一同排出。在旋转式压缩机构的结构方面，滑动状态最严格的是叶片110的前端与活塞109的外周的接触部位。在叶片110的背部110b，除叶片弹簧111以外，施加高压的排出压力，由与气缸106内的压力之差得到的大的力发挥作用，所以叶片110的前端部IlOa与活塞109的外周的接触状态处于形成边界润滑的高温的严格的环境下。边界润滑是指在不以流体润滑的样子保持充分厚度的油膜的状况下，隔着在摩擦部分的两个面之间形成的吸附分子膜(边界膜)进行摩擦的状态。
接着，参照图3说明配设有吸入压缩并排出制冷剂的旋转式压缩机120的基本的制冷循环装置。如图3所示，该制冷循环装置具有压缩机120、冷凝器121、膨胀机构122、蒸发器123。旋转式压缩机120压缩低温低压的制冷剂气体，排出高温高压的制冷剂气体，送至冷凝器121。送至冷凝器121的制冷剂气体向空气中放出其热，并形成高温高压的制冷剂液体，送至膨胀机构122 (例如，膨胀阀或者毛细管)。通过膨胀机构122的高温高压的制冷剂液体利用节流效应形成低温低压的湿蒸气，送至蒸发器123。进入蒸发器123的制冷剂从周围吸收热而蒸发，离开蒸发器123的低温低压的制冷剂气体被吸入旋转式压缩机120，以下重复相同的循环。另外，制冷循环装置中所使用的部件，包括压缩机120，任一个基本均由铁、铜、铝等金属材料形成。这里，在进行旋转式压缩机120的实机运转试验之前，应当进行加速冷冻机油的劣化的随时间变化的评价，首先，进行热压膨胀(autoclave，高压釜)试验。在耐压容器(耐压装置)的内部装入对象气体、液体等，进一步形成高压(根据情况，为高温高压)，由此，使装入容器内部的物体内部加快进行特定的化学反应，这就是高压爸(autoclave)的原理。在耐压玻璃管内，封入30g冷冻机油与作为催化剂的铜、铁、铝的直径I. 5mm、长度50mm各一根之后，将这些一并收纳于不锈钢瓶中，抽真空后，封入制冷剂30g。为了促进冷冻机油、制冷剂的劣化，一并封入水分lOOOppm、空气100cc。并且，在任一组合中使用的冷冻机油，为现有的HFC类制冷剂中实际使用的多元醇酯油。试验中所使用的制冷剂和冷冻机油的组合如表I所示。[表 I]
权利要求
1.一种压缩机，其特征在于 将制冷剂和冷冻机油密封，所述制冷剂是在组成中具有碳碳双键的氢氟烯烃和以氢氟烯烃为基本成分、与不具有碳碳双键的氢氟烃混合的混合物中的任一种，所述冷冻机油中含有苯并三唑、二烷基二硫代磷酸锌类、二烷基硒、金属酚盐类和有机氮化合物类中的至少一种。
2.如权利要求I所述的压缩机，其特征在于 在所述冷冻机油中含有胺类抗氧化剂。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于 所述胺类抗氧化剂为苯基-a -萘胺和二烷基二苯胺中的至少一种。
4.如权利要求I所述的压缩机，其特征在于 在所述冷冻机油中含有苯酚类抗氧化剂。
5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于 所述苯酚类抗氧化剂为2，6- 二叔丁基对甲酚(DBPC)和3-芳基苯并呋喃-2-酮(羟基羧酸的分子内环状酯)中的至少一种。
6.如权利要求I所述的压缩机，其特征在于 在所述冷冻机油中含有硫磷类抗氧化剂。
7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于 所述硫憐类抗氧化剂为_■节基_■硫、_■餘腊基硫、_■烧基_■硫代憐酸锋和_■稀丙基_■硫代磷酸锌(ZnDTP)中的至少一种。
8.如权利要求I 7中任一项所述的压缩机，其特征在于 所述氢氟烯烃为四氟丙烯(HF01234yf)，氢氟烃为二氟甲烷(HFC32)和五氟乙烷(HFC125)中的任一种或两种，冷冻机油为聚乙烯醚类、多元醇酯类和聚亚烷基二醇中的任一种。
9.一种制冷循环装置，其特征在于 在形成使制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发的制冷循环的制冷循环装置中，使用权利要求I 8中任一项所述的压缩机。
全文摘要
在制冷循环装置中使用以氢氟烯烃作为主体的制冷剂的情况下，构成循环的金属作为催化剂发挥作用，冷冻机油和具有碳碳双键的制冷剂分解、聚合，存在由压缩机的故障或制冷循环内的制冷剂流量损失引起的冷冻能力下降的可能性。本发明的压缩机，在密闭容器(101)中，密封制冷剂和冷冻机油(103)，上述制冷剂是在组成中具有碳碳双键的氢氟烯烃和与以氢氟烯烃为基本成分、与不具有碳碳双键的氢氟烃混合的混合物中的任一种，在冷冻机油(103)中，含有苯并三唑、二烷基二硫代磷酸锌类、二烷基硒、金属酚盐和有机氮化合物类中的至少一种。
文档编号F25B1/00GK102971591SQ20118003292
公开日2013年3月13日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年7月2日
发明者石田贵规 申请人:松下电器产业株式会社