CN112601917B - 冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

冷冻循环装置(1)包括制冷剂和冷冻循环回路。冷冻循环回路具有压缩机(10)，使制冷剂循环。制冷剂是HFO类制冷剂单体或混合制冷剂。混合制冷剂的HFO类制冷剂的混合率为10重量％以上。压缩机(10)具有马达(30)。马达(30)具有树脂部件(31d、31e、31f、31g、31h)。树脂部件(31d、31e、31f、31g、31h)由具有通过末端基团封闭的末端的聚酰亚胺构成。

Description

冷冻循环装置

技术领域

本发明涉及一种冷冻循环装置，用于制冷或制热等。

背景技术

专利文献1(日本特许4932793号)的冷冻循环装置将HFO-1234yf用作制冷剂。

发明内容

发明所要解决的技术问题

用于冷冻循环装置的部件有时包含树脂材料。根据树脂材料的种类，有时会与制冷剂进行化学反应而产生酸。如上所述那样产生的酸有可能导致部件的腐蚀或劣化。

解决技术问题所采用的技术方案

第一观点的冷冻循环装置包括制冷剂以及冷冻循环回路。冷冻循环回路具有压缩机，并且使制冷剂循环。制冷剂是HFO类制冷剂单体或混合制冷剂。混合制冷剂的HFO类制冷剂的混合率为10重量％以上。压缩机具有马达。马达具有树脂部件。树脂部件由具有通过末端基团封闭的末端的聚酰亚胺构成。

根据上述结构，马达具有树脂部件，该树脂部件由具有通过末端基团封闭的末端的PI(聚酰亚胺)构成。因此，与由具有未被封闭的末端基团的PI构成的情况相比，上述这样的树脂部件由于该树脂部件与HFO类制冷剂的反应而产生的酸的量较少。因此，在构成冷冻循环系统的部件中，能够抑制由于酸引起的腐蚀。

在第一观点所述的冷冻循环装置的基础上，在第二观点的冷冻循环装置中，树脂部件相对于制冷剂的比率为0.2重量％以上。

根据上述结构，树脂部件相对于制冷剂的比率为0.2重量％以上。因此，由于量较多的树脂部件不容易与HFO类制冷剂发生反应，因此，能够抑制酸的产生。

第一观点或第二观点所述的冷冻循环装置的基础上，第三观点的冷冻循环装置还包括冷冻机油和酸捕捉剂，所述冷冻机油贮存于压缩机，所述酸捕捉剂被添加至冷冻机油。酸捕捉剂相对于制冷剂的比率为1.6重量％以下。

根据上述结构，酸捕捉剂相对于制冷剂的比率为1.6重量％以下。因此，能够抑制冷冻机油的润滑性由于酸捕捉剂而降低这一情况。

第一观点至第三观点中任一观点所述的冷冻循环装置的基础上，在第四观点的冷冻循环装置中，马达具有被绝缘保护层覆盖的电线以及绝缘纸。树脂部件包括绝缘保护层或绝缘纸。

根据上述结构，绝缘保护层或绝缘纸包含PI。因此，能够抑制马达的耐热性的降低。

第一观点至第四观点中任一观点所述的冷冻循环装置的基础上，在第五观点的冷冻循环装置中，树脂部件包括从马达的绝缘套筒以及绑线之中选择的至少一者。

根据上述结构，用于马达的部件由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。因此，马达中产生酸这一情况得到抑制，能够抑制马达的腐蚀。

第一观点至第五观点中任一观点所述的冷冻循环装置的基础上，第六观点的冷冻循环装置还包括滑动部，所述滑动部由具有通过末端基团封闭的末端的聚酰亚胺构成。

根据上述结构，滑动部由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。因此，滑动部处产生酸这一情况得到抑制，能够抑制滑动部的腐蚀。

附图说明

图1是表示冷冻循环装置1的示意图。

图2是压缩机10的剖视图。

图3是压缩机10的另一剖视图。

图4是马达30的剖视图。

图5是螺杆转子52和星轮53的立体图。

图6是关于树脂和制冷剂的组合的、易产生酸的程度的试验结果。

图7是关于树脂和制冷剂的组合的、易产生酸的程度的试验结果。

具体实施方式

(1)整体结构

图1示出了一实施方式的冷冻循环装置1。冷冻循环装置1包括冷冻循环回路、在该冷冻循环回路中循环的制冷剂。

(1-1)制冷剂

制冷剂是HFO类制冷剂单体或混合制冷剂。在混合制冷剂的情况下，HFO类制冷剂的混合率为10重量％以上，优选为14重量％以上。作为HFO类制冷剂的例子，可以列举R1123、R1234yf、R1234ze等。作为制冷剂，例如能够利用下表所示的制冷剂一～七十五。

(表1)

(1-2)冷冻循环回路

冷冻循环回路具有压缩机10、四通换向阀3、热源热交换器4、膨胀阀5、利用热交换器6。压缩机10的结构将在后文中进行描述。

当四通换向阀3形成实线的连接时，利用热交换器6向用户提供冷热。当四通换向阀3形成虚线的连接时，利用热交换器6向用户提供温热。

膨胀阀5具有滑动部。膨胀阀5的滑动部通过涂覆材料覆盖。涂覆材料可由具有通过末端基团封闭的末端的PI(聚酰亚胺)构成。关于具有通过末端基团封闭的末端的PI的细节，将在后文中进行描述。

(2)压缩机10的详细结构

图2和图3所示的压缩机10是螺杆型压缩机。压缩机10具有外壳20、马达30、轴40、压缩机构50。

(2-1)外壳20

外壳20是图中在水平方向上延伸的圆筒状容器。外壳20的内部空间被划分成低压空间S1和高压空间S2。在高压空间S2的下方贮存冷冻机油L。冷冻机油L通过未图示的供油路径向压缩机10的各处的滑动部供给。

在外壳20的低压空间S1侧设置有吸入口25。在外壳20的高压空间S2侧形成有排出口26。低压气体制冷剂从吸入口25被引入压缩机10中。从排出口26排出高压气体制冷剂。

(2-2)马达30

马达30配置于低压空间S1。如图2所示，马达30具有定子31和转子32。定子31固定于外壳20的内周面。转子32配置于定子31的空洞中，并且固定于轴40。

如图4所示，定子31具有定子芯体31a、绝缘件31b、线圈绕组31c、绝缘纸31d、绝缘电线31e、绝缘套筒31f、绑线31g、集束块31h。

定子芯体31a由层叠钢板构成。绝缘件31b是树脂制的，设置于定子芯体31a的端面。线圈绕组31c由导电性材料构成，卷绕于定子芯体31a和绝缘件31b。绝缘纸31d由树脂构成，安装于相邻的线圈绕组31c之间的切槽等。绝缘电线31e由电线以及覆盖该电线的绝缘性保护层构成。绝缘套筒31f由树脂构成，使绝缘电线31e的连接部位与周围绝缘。绑线31g由树脂构成，将绝缘电线31e固定至绝缘件31b。集束块31h是由树脂构成的连接器的壳体，以可装卸的方式连接多根绝缘电线31e。

绝缘件31b、绝缘纸31d、绝缘电线31e的保护层、绝缘套筒31f、绑线31g、集束块31h是树脂部件。其中，绝缘电线31e的保护层以及绝缘纸31d由具有通过末端基团封闭的末端的PI(聚酰亚胺)构成。关于具有通过末端基团封闭的末端的PI的细节，将在后文中进行描述。

此外，绝缘套筒31f以及绑线31g也可由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。

另一方面，绝缘件31b和集束块31h由PI以外的树脂材料构成。作为PI以外的树脂材料的例子，可以列举PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PA(聚酰胺)、LCP(液晶聚合物)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、苯酚树脂、三聚氰胺树脂、PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)、PAI(聚酰胺酰亚胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)。

具有通过末端基团封闭的末端的PI相对于制冷剂的比率为1.5重量％以上。

(2-3)轴40

回到图2和图3，轴40将马达30产生的动力传递至压缩机构50。轴40与转子32固定在一起，与转子32一起旋转。轴40通过轴承41支承为能够旋转。在作为轴承41使用滑动轴承的情况下，滑动轴承所包含的树脂材料也可由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。

(2-4)压缩机构50

压缩机构50对低压气体制冷剂进行压缩而产生高压气体制冷剂。压缩机构50具有缸体51、螺杆转子52、星轮53、星轮支承部54。

(2-4-1)缸体51

缸体51形成为外壳20的一部分。缸体51收纳螺杆转子52。缸体51具有用于供后述的星轮片53a贯穿的空隙。

(2-4-2)螺杆转子52

螺杆转子52是具有大致圆柱形状的金属制构件。螺杆转子52与轴40连结。螺杆转子52能够与轴40一起旋转。螺杆转子52的外径比缸体51的内径略小。

图5示出了螺杆转子52和星轮53。在本图中省略了缸体51。在螺杆转子52的外周设置有在螺杆转子52的旋转轴心的延伸方向上呈螺旋状延伸的多根螺旋槽52a。

(2-4-3)星轮53

星轮53是具有呈放射状延伸的多个星轮片53a的旋转体。星轮片53a贯穿缸体51的空隙，从而与螺杆转子52的螺旋槽52a啮合。在从轴40接收到的旋转力的作用下，螺杆转子52旋转，其结果是，螺旋槽52a运动。根据螺旋槽52a的运动，星轮片53a运动，由此，星轮53旋转。

(2-4-4)星轮支承部54

星轮支承部54将星轮53支承为能够旋转。两个星轮支承部54配置成关于螺杆转子52的旋转轴心对称。

(2-5)其他

螺杆转子52与缸体51和星轮53相互滑动。这些滑动部也可被涂覆材料覆盖。例如，涂覆材料也可由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。

(3)压缩动作

从图2所示的吸入口25吸入的低压气体制冷剂进入低压空间S1。在压缩机构50中，通过缸体51、螺旋槽52a、星轮片53a围成的空间作为压缩室起作用。随着螺杆转子52的旋转，使低压空间S1侧的压缩室的容积逐渐减小，并向高压空间S2侧移动。由此，低压气体制冷剂被压缩而成为高压气体制冷剂，向高压空间S2排出。最后，高压气体制冷剂从排出口26向压缩机10的外部排出。

(4)冷冻机油L

冷冻机油L是用于防止压缩机10的滑动部处的磨损以及烧伤的润滑油。冷冻机油L主要由基油、酸捕捉剂、极压剂以及抗氧化剂构成。

(4-1)基油

基油采用矿物油或合成油。适当地选择与用于冷冻循环装置1的制冷剂的相溶性好的基油。矿物油例如是环烷类矿物油、链烷烃类矿物油。合成油例如是酯化合物、醚化合物、聚α-烯烃、烷基苯。作为合成油的具体例，可以列举聚乙烯基醚、聚醇酯、聚亚烷基二醇等。在本实施方式中，作为基油，优选聚乙烯基醚、聚醇酯等合成油。另外，作为基油，也可采用将两种以上的上述矿物油或合成油组合而成的混合物。

(4-2)酸捕捉剂

酸捕捉剂是通过与由于制冷剂的分解而产生的酸进行反应而用于抑制由酸引起的冷冻机油L的劣化的添加剂。酸捕捉剂例如是环氧化合物、碳二亚胺化合物、萜类化合物。作为酸捕捉剂的具体例，可以列举2-乙基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、环氧化环己基甲醇、二(烷基苯基)碳二亚胺、β-蒎烯等。

(4-3)极压剂

极压剂是用于防止滑动部处的磨损以及烧伤的添加剂。冷冻机油L通过在滑动部处相互滑动的构件表面之间形成油膜而防止滑动构件彼此的接触。不过，在使用聚乙烯基醚这样低粘度的冷冻机油L的情况下，以及在施加于滑动构件的压力高的情况下，滑动构件彼此容易接触。极压剂通过与在滑动部处相互滑动的构件表面进行反应而形成覆膜，从而抑制磨损以及烧伤的发生。极压剂例如是磷酸酯、亚磷酸酯、硫磷盐、硫化酯、硫醚、硫代酚等。作为极压剂的具体例，可以列举磷酸三甲苯酯(TCP)、三苯基膦(TPP)、三苯基硫代磷酸酯(TPPT)、胺、C11-14侧链烷基、单羟基以及二羟基磷酸盐。TCP通过吸附至滑动构件的表面并分解，从而形成磷酸盐的覆膜。

(4-4)抗氧化剂

抗氧化剂是用于防止冷冻机油L氧化的添加剂。作为抗氧化剂的具体例，可以列举二硫代酸锌、有机硫化合物、2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、2,6-二-叔丁基-4-乙基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)等苯酚类、苯基-α-萘胺、N,N’-二-苯基-对苯二胺等胺类抗氧化剂、N,N’-二亚水杨基-1,2-二氨基丙烷等。

(4-5)混合比

酸捕捉剂例如在冷冻机油L中含有1.0重量％以上。由此，由于酸引起的冷冻机油L的劣化以及膨胀阀5的腐蚀得到抑制。此外，冷冻循环装置1的其他部件的腐蚀也得到抑制。因此，通过使用本实施方式的冷冻机油L，冷冻循环装置1的可靠性提高。

酸捕捉剂相对于制冷剂的比率为1.6重量％以下。由此，能够抑制冷冻机油L的润滑性能的降低。

(5)被末端基团封闭的PI

PI(聚酰亚胺)的分子式通过下述化学式1示出。

[化学式1]

其末端通过末端基团封闭。此处所说的末端基团除去末端H基团。关于被末端基团封闭的PI，也可不必是所有末端都被末端基团封闭的。例如，存在只要末端的50％被封闭就能够发挥效果的情况。以下，将示出末端基团的结构例。

(5-1)第一结构例

在第一结构例中，将C1～C10的烷基用于PI的封闭。

即，末端基团通过下述化学式2示出。

[化学式2]

CH₃、

CH₃CH₂、

····

CH₃(CH₂)₉。

(5-2)第二结构例

在第二结构例中，将无水邻苯二甲酸或无水邻苯二甲酸的衍生物用于PI的封闭。即，末端基团通过下述化学式3示出。

[化学式3]

此处，R⁴、R⁵、R⁶、R⁷中的任意一者是聚酰亚胺的末端。R⁴、R⁵、R⁶、R⁷中的其余部分分别独立，以H、Br、Cl、F、烷基、烷氧基或氟代烷基的结构示出。

(5-3)第三结构例

在第三结构例中，末端基团通过下述化学式4示出。

[化学式4]

此处，n是1以上4以下的整数。X¹表示非反应性吸电子基团。多个X¹中的任意一者是聚酰亚胺的末端。多个X¹中的其余部分可以是同一基团，也可是不同基团。

(5-4)末端封闭方法

PI的末端封闭方法没有限定，可以采用目前公知的任意方法。

作为优选的方法，有采用末端封闭剂这一方法。作为末端封闭剂，采用目前公知的任意末端封闭剂也无妨。

一般而言，作为将末端氨基封闭时的末端封闭剂，可以列举C₁～C₁₀的烷基、无水邻苯二甲酸、1,2-环己烷二元羧酸酐、4-甲基环己烷-1,2-二羧酸酐或(2-羟基-2-丙烯)琥珀酸酐等酸酐、苯甲酸氯乙烯等这样的有机氯酸。

此外，作为将末端酸酐基团封闭时的末端封闭剂，可以列举3-氨基苯乙炔、苯胺或环己胺等这样的胺化合物。

针对PI的末端封闭，也可利用这些的末端封闭材料。

(6)试验

(6-1)具有未被封闭的末端的PI

发明人得到一种见解，即，具有未被封闭的末端的PI通过与HFO类制冷剂的反应而容易产生酸。用于得到上述见解的试验方法如下所述。

将醚油、制冷剂以及树脂材料放入容器之中。接着，使容器内保持140℃，并放置500个小时。最后，对容器的内容物的酸值进行测定。

在本次试验中，作为制冷剂，分别使用了HFO制冷剂(R1234ze、R1234yf)以及HFC制冷剂(R134a)。作为树脂材料，分别使用了PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PA(聚酰胺)、PI(聚酰亚胺)。

图6是试验结果。可以理解的是，与其他情况相比，将HFO制冷剂(R1234ze、R1234yf)和PI(聚酰亚胺)一起放入容器时的酸值明显较高。

(6-2)具有通过末端基团封闭的末端的PI

发明人得到一种见解，即，具有通过末端基团封闭的末端的PI不容易与HFO类制冷剂发生反应，从而不容易产生酸。用于得到上述见解的试验方法与(6-1)中说明的相同。

在本次试验中，作为制冷剂，使用了HFO制冷剂(R1234ze、R1234yf)。作为树脂材料，分别使用了未将末端封闭的PI以及末端封闭类型的PI。

图7是试验结果。可以理解的是，与具有未被封闭的末端的PI相比，具有通过末端基团封闭的末端的PI不容易产生酸。

(7)特征

(7-1)

马达30具有由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成的树脂部件(即，绝缘纸31d、电线31e的绝缘保护层、绝缘套筒31f、绑线31g、集束块31h中的至少一部分)。因此，与由具有未被封闭的末端的PI的情况相比，上述这样的树脂部件由于该树脂部件与HFO类制冷剂的反应而产生的酸的量较少。因此，在构成冷冻循环系统的部件中，能够抑制由于酸引起的腐蚀。

(7-2)

由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成的树脂部件相对于制冷剂的比率为0.2重量％以上。因此，由于量较多的树脂部件不容易与HFO类制冷剂发生反应，因此，能够抑制酸的产生。

(7-3)

酸捕捉剂相对于制冷剂的比率为1.6重量％以下。因此，能够抑制冷冻机油的润滑性由于酸捕捉剂而降低这一情况。

(7-4)

电线31e的绝缘保护层或绝缘纸31d包含PI。因此，能够抑制马达的耐热性的降低。

(7-5)

用于马达30的部件(即，绝缘套筒31f以及绑线31g)也可由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。在该情况下，马达30中产生酸这一情况得到抑制，能够抑制马达30的腐蚀。

(7-6)

膨胀阀5的涂覆材料、马达30的涂覆材料或轴40的滑动轴承等滑动部也可由具有通过末端基团封闭的末端的PI构成。在该情况下，滑动部处产生酸这一情况得到抑制，能够抑制滑动部的腐蚀。

(8)变形例

在上述实施方式中，压缩机10是螺杆型压缩机。作为其替代，压缩机也可是涡旋型压缩机或旋转型压缩机等其他种类的压缩机。

＜结语＞

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但应当理解的是，能够在不脱离权利要求书所记载的本公开的主旨以及范围的情况下进行形态和细节的多种变更。

符号说明

1：冷冻循环装置；

5：膨胀阀；

10：压缩机；

30：马达；

31：定子；

31a：定子芯体；

31b：绝缘件；

31c：线圈绕组；

31d：绝缘纸；

31e：绝缘电线；

31f：绝缘套筒；

31g：绑线；

31h：集束块；

32：转子；

40：轴；

50：压缩机构；

L：冷冻机油。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特许第4932793号公报。

Claims (10)

1.一种冷冻循环装置(1)，其特征在于，包括：

制冷剂；以及

冷冻循环回路，所述冷冻循环回路具有热交换器(4、6)和压缩机(10)，并且使所述制冷剂循环，

所述制冷剂是HFO类制冷剂单体，或者是HFO类制冷剂的混合率为10重量％以上的混合制冷剂，

所述压缩机具有马达(30)，所述马达具有树脂部件(31d、31e、31f、31g、31h)，

所述树脂部件由具有通过末端基团封闭的末端的聚酰亚胺构成。

2.如权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述树脂部件相对于所述制冷剂的比率为0.2重量％以上。

3.如权利要求1或2所述的冷冻循环装置，其特征在于，所述冷冻循环装置还包括：

冷冻机油(L)，所述冷冻机油贮存于所述压缩机；以及

酸捕捉剂，所述酸捕捉剂被添加至所述冷冻机油，

所述酸捕捉剂相对于所述制冷剂的比率为1.6重量％以下。

4.如权利要求1或2所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述马达具有被绝缘保护层覆盖的电线(31e)以及绝缘纸(31d)，

所述树脂部件包括所述绝缘保护层或所述绝缘纸。

5.如权利要求3所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述马达具有被绝缘保护层覆盖的电线(31e)以及绝缘纸(31d)，

所述树脂部件包括所述绝缘保护层或所述绝缘纸。

6.如权利要求1或2所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述树脂部件包括从所述马达的绝缘套筒(31f)以及绑线(31g)之中选择的至少一者。

7.如权利要求3所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述树脂部件包括从所述马达的绝缘套筒(31f)以及绑线(31g)之中选择的至少一者。

8.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述树脂部件包括从所述马达的绝缘套筒(31f)以及绑线(31g)之中选择的至少一者。

9.如权利要求1或2所述的冷冻循环装置，其特征在于，

所述冷冻循环装置还包括滑动部，所述滑动部由具有通过末端基团封闭的末端的聚酰亚胺构成。

10.一种压缩机(10)，所述压缩机(10)构成为对制冷剂进行压缩，其特征在于，

包括马达(30)，所述马达具有树脂部件(31d、31e、31f、31g、31h)，

所述制冷剂是HFO类制冷剂单体，或者是HFO类制冷剂的混合率为10重量％以上的混合制冷剂，

所述树脂部件由具有通过末端基团封闭的末端的聚酰亚胺构成。