壓縮機和使用該壓縮機的製冷循環裝置的製作方法

2023-05-16 22:38:11 2

專利名稱：壓縮機和使用該壓縮機的製冷循環裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用全球變暖潛能值低、具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴為主體的製冷劑的壓縮機和使用該壓縮機的製冷循環裝置。
背景技術：
壓縮機和使用該壓縮機的製冷循環裝置中使用的製冷劑，已經變為臭氧層破壞係數為O的HFC (氫氟烴:Hydro Fluoro Carbon)類(以下稱為「HFC類製冷劑」)。對使用HFC類製冷劑的壓縮機、製冷循環裝置參照圖7至圖9進行說明(例如參照專利文獻1、2)。圖7是專利文獻I記載的、使用HFC類製冷劑的旋轉壓縮機的縱截面圖。在密閉容器I的上部固定有電動機2的定子2a。具有由電動機2的轉子2b驅動的軸4的壓縮機構部5，固定在密閉容器I的下部。在壓縮機構部5的氣缸6的上端以螺栓等固定有軸承7，氣缸6的下端以螺栓等固定有軸承8。氣缸6內配置有活塞9。在活塞9中插入有軸4的偏心部4a，通過該偏心部4a使得活塞9偏心旋轉。另外，密閉容器I內封入有作為製冷劑的R410A (HFC32和HFC125的混合物)。在密閉容器I的底部，儲存有與製冷劑具有相容性的，例如多元醇酯(POE:polyol ester)或聚乙烯醚(PVE)等具有極性的冷凍機油103。圖8是專利文獻I記載的、使用HFC類製冷劑的旋轉壓縮機的橫截面圖。氣缸6和活塞9之間的空間以葉片(vane) 10分隔，由此形成吸入製冷劑的吸入室13和壓縮製冷劑的壓縮室14。針對上述結構的旋轉壓縮機，對其動作、作用進行說明。首先，製冷劑經由設置於氣缸6的吸入口 12被吸入至吸入室13。另外，壓縮室14內的製冷劑由於活塞9的左方向的旋轉(箭頭方向)而被壓縮，通過排出切口 15，經由排出口(未圖示)被排出至密閉容器I內。排出至密閉容器I內的壓縮製冷劑，通過電動機2的間隙，經由配置於密閉容器I的上部的排出管16被排出至密閉容器I的外部。此時，存在於附近的冷凍機油103的霧也被一起排出。接著，針對專利文獻2所記載的、具有吸入HFC類製冷劑並壓縮而排出的旋轉壓縮機20的基本的製冷循環裝置，參照圖9進行說明。如圖9所示，旋轉壓縮機20壓縮低溫、低壓的製冷劑氣體，將高溫、高壓的製冷劑氣體向冷凝器21排出。送至冷凝器21的HFC類製冷劑氣體，其熱向空氣中放出而成為高溫、高壓的製冷劑液體，被送至膨脹機構(例如膨脹閥或毛細管)22。通過膨脹機構22的高溫、高壓的製冷劑液體，因收縮效應成為低溫、低壓的溼的蒸氣，向蒸發器23輸送。進入蒸發器23的製冷劑從周圍吸收熱而蒸發。離開蒸發器23的低溫、低壓的製冷劑氣體被吸入旋轉壓縮機20。這樣的循環反覆進行。但是，該HFC類製冷劑在大氣中難以被分解，另外全球變暖潛能值(grobalwarming potential,以下稱為GWP)非常高，因此從地球環保的觀點出發在近年成為問題。於是，以GWP低、具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴為主體的製冷劑的研究正在推進。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開平11-236890號公報專利文獻2:日本特開平8-240362號公報

發明內容
發明要解決的課題但是，具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴為主體的製冷劑，雖然全球變暖潛能值(GWP)低，但與HFC類製冷劑相比容易分解，穩定性成為問題。因此，例如由於壓縮機的葉片10的前端部10a、活塞9的外周面等的旋轉壓縮機的滑動部產生的熱，使得製冷劑和冷凍機油的分解、聚合發生，其結果是產生淤積(sludge)。由於該淤積的發生，導致旋轉壓縮機故障、製冷循環裝置內發生淤積。於是，發明人為了抑制製冷劑的反應生成物的發生，在冷凍機油中添加了抗氧化劑等。於是，判明了能夠抑制製冷劑的分解，並且反應生成物中包含的氟類化合物的產生也得到抑制。該氟類化合物吸附於葉片的前端部和活塞的外周面等的滑動部，提高了耐磨損特性，這樣的效果得到了確認。因此，如果抑制了這樣的氟類化合物的生成，滑動部的磨損將變大，壓縮機、即使用壓縮機的製冷循環裝置的可靠性有可能無法維持。作為其對策，發明人考慮到在冷凍機油中添加極壓添加劑等的防磨損劑的措施。但是，發明人通過反覆實驗發現，在使用以具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴為主體的製冷劑時，僅靠在冷凍機油中添加防磨損劑還是難以得到防止磨損的效果。於是，為了提高該防磨損劑的效果，維持壓縮機、即製冷循環裝置和可靠性成為重要的課題。於是，本發明的目的在於，提供一種通過抑制製冷劑和冷凍機油的分解、聚合而抑制淤積的發生，且能夠維持壓縮機的耐磨損性、可靠性高的壓縮機和使用該壓縮機的製冷循環裝置。用於解決課題的技術手段為了達成上述目的，本發明如下構成。根據本發明的一個實施方式，提供一種壓縮機，其為製冷循環裝置中使用的壓縮機，使用具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或包含上述氫氟烯烴與不具有碳碳雙鍵的氫氟烴的混合製冷劑，使用包含抑制冷凍機油的劣化的添加劑和防磨損劑的上述冷凍機油，具有暴露於上述混合製冷劑和上述冷凍機油的、具備HRC47 55的硬度的滑動部。根據本發明的另一實施方式，提供一種具有上述壓縮機、冷凝器、膨脹機構和蒸發器，形成使製冷劑壓縮、冷凝、膨脹、蒸發的製冷循環的製冷循環裝置。發明效果根據本發明，製冷劑和冷凍機油的分解、聚合得到抑制，由此引發的淤積的發生也得到抑制。另外，壓縮機的滑動部、例如葉片和活塞的耐磨損性能夠得以維持。其結果是，能夠確保壓縮機和使用該壓縮機的製冷循環裝置的可靠性。


本發明的這些實施方式和特徵，通過針對附加的附圖的優選實施方式涉及的下面的記述能夠明了。在該附圖中，圖1是本發明的實施方式的製冷循環裝置的結構圖。圖2是實施方式的旋轉壓縮機的縱截面圖。圖3是實施方式的旋轉壓縮機的橫截面圖。圖4是表示實施方式的、針對不同的冷凍機油表示運轉時間、活塞磨損量和冷凍機油總酸值的特性相關的附圖。圖5是表示實施方式的、針對不同的活塞表示運轉時間、活塞磨損量和冷凍機油總酸值的特性相關的附圖。圖6是表不實施方式的、相對於活塞表面硬度的活塞磨損量和冷凍機油總酸值的特性相關的附圖。圖7是現有技術中的旋轉壓縮機的縱截面圖。圖8是現有技術中的旋轉壓縮機的橫截面圖。圖9是現有技術中製冷循環裝置的結構圖。
具體實施例方式本發明的壓縮機為製冷循環裝置中使用的壓縮機，使用具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或包含上述氫氟烯烴和不具有碳碳雙鍵的氫氟烴的混合製冷劑，使用包含抑制冷凍機油的劣化的添加劑和防磨損劑的上述冷凍機油，具有暴露於上述混合製冷劑和上述冷凍機油的、具備HRC (Rockwell Hardness C 一 Scale:以C分度表示的洛氏硬度)47 55的硬度的滑動部。根據這樣的壓縮機，製冷劑和冷凍機油的分解、聚合得到抑制，由此引發的淤積的發生也得到抑制。另外，壓縮機的滑動部、例如相互滑動的活塞和葉片的耐磨損性能夠得以維持。其結果是，能夠確保壓縮機的可靠性。葉片可以由鐵類材料製成，經過氮化處理，另外也可以由燒結合金鋼製成，經過燒結處理和淬火處理。在葉片由鐵類材料製成並經過氮化處理時，葉片能夠以低價被製成。其結果是能夠量產壓縮機。另外，在葉片由燒結合金鋼製成並經過燒結處理和淬火處理時，能夠得到在細微的馬氏體組織中分散有W、Mo、Cr、V類碳化物的堅硬組織。葉片優選由高速工具鋼製成。由此能夠得到耐磨損性優異的葉片。葉片可以被施加陶瓷塗敷。通過陶瓷塗敷，在葉片的前端部和活塞外周面之間，能夠抑制摩擦引起的溫度上升，其結果是能夠抑制製冷劑的分解。另外，通過陶瓷塗敷，葉片的前端部的極性得以保持，在葉片前端部的表面形成有極壓層(防磨損劑膜)。由此能夠抑制葉片的異常磨損。也可以通過陶瓷塗敷，使Ti (鈦)、V (釩)、Ta (鉭)、W (鎢)、Nb (鈮)的氮化物或碳化物塗敷在葉片的表面。其結果是，能夠提高葉片的耐磨損性並降低滑動阻力。由此，能夠抑制摩擦帶來的溫度上升，抑制製冷劑和冷凍機油的分解、聚合。優選與活塞接觸的葉片的前端部的陶瓷塗敷的厚度為5 15 μ m。由此，能夠確保在嚴苛的滑動條件下滑動的葉片的前端部的可靠性。陶瓷塗敷優選僅在葉片的前端部實施。陶瓷塗敷僅施加於在嚴苛的滑動條件下滑動的陶瓷的前端部，因此能夠降低塗敷成本。
葉片可以由陶瓷材料製成。由此，在葉片的前端部和活塞外周面之間，能夠抑制摩擦引起的溫度上升，其結果是能夠抑制製冷劑和冷凍機油的分解。另外，葉片的前端部的極性得以保持，在葉片前端部的表面形成有極壓層(防磨損劑膜)。由此能夠抑制葉片的異常磨損。活塞可以由鑄鐵製成。活塞由鑄鐵製成，由此能夠通過淬火和回火而有效地提高表面硬度，並且鑄鐵含有的碳能夠在滑動時用作固體潤滑劑。由此，能夠提高活塞的耐磨損性，抑制摩擦引起的溫度上升，其結果是使製冷劑和冷凍機油的分解、聚合得到抑制。即，能夠抑制淤積的發生。另外，通過使用鑄鐵，能夠以低價製造活塞。其結果是能夠量產壓縮機。優選使作為活塞的材料的鑄鐵中，含有的鉻為0.4 1.2wt%,鑰為0.15 0.7wt%。由此，鑄鐵中的碳化物穩定，鑄鐵組織變得緻密而使機械特性提高。另外，能夠對活塞的滑動面有效地精加工而使其成為所期望的表面特性。優選使作為活塞的材料的鑄鐵中，含有的鎳為0.15 0.4wt%。由此，能夠抑制石墨的粗大化，使鑄鐵組織變得緻密而使鑄鐵的機械特性提高。另外，能夠對活塞的滑動面有效地精加工而使其成為所期望的表面特性。進而，通過促進石墨化而抑制激冷(chill)化，能夠得到更好的切削性。其結果是，能夠提高活塞的生產性、即壓縮機的生產性。葉片的表面和活塞的表面優選具備Ra為0.4μ m以下的表面粗糙度。由此，葉片的表面和活塞的表面的磨合期間變短，能夠更早地在表面上形成均勻的極壓層(防磨損劑膜)。即，製冷劑和冷凍機油的分解、聚合容易發生的高溫狀態的期間變短。其結果是，能夠抑制淤積的發生。製冷劑中，包含作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯(Tetrafluoro propene)和三氟丙烯(trifluoro propene)的至少一種，也可以為全球變暖潛能值為5以上750以下,優選為5以上350以下。通過這樣的製冷劑，能夠提供環境負擔小的壓縮機。製冷劑以作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯或三氟丙烯作為主要成分，也可以為混合二氟甲燒(difIuoromethane)和五氟乙燒(Pentafluoroethane)的混合物，使得全球變暖潛能值為5以上750以下，優選為5以上350以下。通過這樣的製冷劑，能夠提供環境負擔小的壓縮機。作為冷凍機油，可以使用(I)聚氧化亞燒基二醇(Polyoxyalkylene glycol)類、(2)聚乙烯醚(polyvinyl ether)類、(3)聚(氧化)亞燒基二醇(Poly (oxy) alkyleneglycol)或其單醚(monoether)與聚乙烯醚的共聚物、(4)以多元醇酯(polyol ester)類和聚碳酸酯類的含氧化合物為主要成分的合成油、(5)以燒基苯(alkyl benzene)類為主要成分的合成油、或(6)以α烯烴類為主要成分的合成油。根據這樣的冷凍機油，製冷劑和冷凍機油的分解、聚合得到抑制，由此引發的淤積的發生也得到抑制。另外，壓縮機的滑動部、例如相互滑動的活塞和葉片的耐磨損性能夠得以維持。其結果是，能夠確保壓縮機的可靠性。本發明的製冷循環裝置，具有上述壓縮機、冷凝器、膨脹機構、蒸發器，形成使製冷劑壓縮、冷凝、膨脹、蒸發的製冷循環。根據這樣的製冷循環裝置，製冷劑和冷凍機油的分解、聚合得到抑制，由此淤積的發生也得到抑制。另外，壓縮機的滑動部、例如相互滑動的活塞和葉片的耐磨損性能夠得以維持。其結果是，能夠確保製冷循環裝置的可靠性。以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。此外，並不根據以下的實施方式限定本發明。(實施方式)圖1表示本發明的實施方式的基本的製冷循環裝置。該製冷循環裝置如圖1所示，具有壓縮機120。壓縮機120將低溫、低壓的製冷劑氣體壓縮，並將高溫、高壓的製冷劑氣體向冷凝器121排出。送至冷凝器121的製冷劑氣體，其熱排出到空氣中而成為高溫、高壓的製冷劑液體，被送至膨脹機構(例如膨脹閥或毛細管)122。通過膨脹機構122的高溫、高壓的製冷劑液體，通過收縮效應成為低溫、低壓的溼的蒸氣，向蒸發器123輸送。進入蒸發器123的製冷劑，從周圍吸收熱而蒸發。於是，離開蒸發器123的低溫、低壓的製冷劑氣體被吸入旋轉壓縮機120。這樣的循環反覆進行。使用這樣的製冷循環裝置的壓縮機120如圖2和圖3所示。圖2和圖3所示的壓縮機120是旋轉壓縮機。該旋轉壓縮機120具有固定於密閉容器101的上部的電動機102的定子102a。另外，具有由電動機102的轉子102b驅動的軸104的壓縮機構部105，固定在密閉容器101的下部。在壓縮機構部105的氣缸106的上端以螺栓等固定有軸承107，另一方面，在下端以螺栓等固定有軸承108。氣缸106內配置有活塞109。在活塞109中插入有軸104的偏心部104a，通過該偏心部104a使活塞109偏心旋轉。在氣缸106的葉片槽106a插入有葉片110，在葉片110的背部IlOb設置有葉片彈簧111。該葉片彈簧111以葉片110的前端部IlOa與活塞109的外周面抵接的方式對葉片110施力。在包含上述壓縮機120的製冷循環裝置內，封入有作為具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴的一種的四氟丙烯(以下稱為HF01234yf製冷劑)。另外，在密閉容器101的底部，儲存有含有與HF01234yf製冷劑具有相容性的基礎油的冷凍機油103。能夠使用以多元醇酯、聚乙烯醚、聚亞烷基乙二醇的基油中至少一種為主要成分的冷凍機油103。在本實施方式中，使用以多元醇酯為主要成分的冷凍機油103。多元醇酯類冷凍機油103，通過多價乙醇和飽和或非飽和脂肪酸的脫水反應合成。作為對冷凍機油103的粘度有貢獻的多價乙醇，能夠使用新戍二醇(neopentylglycol )、季戍四醇(Pentaerythritol )、雙季戍四醇(Dipentaerythritol)等。另外作為飽和脂肪酸，能夠使用己酸、庚酸、壬酸、癸酸等的直鏈脂肪酸以及2-甲基己酸(2-Methylhexanoic Acid)、2_ 乙基己酸(2-ethyl hexanoic acid)、3, 5，5_ 三甲基己酸(3，5，5-Trimethylhexanoic Acid)等的分支鏈的脂肪酸。此外，含有直鏈脂肪酸的多元醇酯油雖然滑動特性良好，但水解性不佳，含有分支鏈脂肪酸的酯油(ester oil)雖然在滑動特性方面有一定程度劣勢，但具有難以加水分解的優點而應當留意。另外，本實施方式的冷凍機油103添加有防止磨損的硫系極壓添加劑和抑制冷凍機油的劣化的添加劑。作為抑制冷凍機油的劣化的添加劑，例如二丁基-對-甲酚(dibutyl-p-cresol)等的抗氧化劑,含環氧基化合物等的吸酸劑、金屬抑制劑和消泡劑等的各種添加劑能夠被選擇性地加入冷凍機油103。作為防止磨損的硫系極壓添加劑，能夠舉出硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化酯、硫化聚烯烴、二烴基多硫化物(dialkyl polysulfide)、二節基二硫(dibenzyl disulfide)、低聚多硫化物(oligomeric polysulfide)等。優選這些硫系極壓添加劑的硫交聯數為3以下。硫的交聯長度為4以上時，冷凍機油103中容易放出硫，製冷循環內的配管等中使用的銅可能被腐蝕。
另外，在金屬抑制劑中具有防止硫對銅配管的腐蝕的物質，作為這樣的金屬抑制齊U，能夠使用苯並三唑(benzotriazole)類。為了提高極壓效果，也可以使用磷系極壓添加劑。作為磷系極壓添加劑，能夠使用磷酸三甲苯酯(tricresyl phosphate)、磷酸三苯酯(Triphenyl phosphate)等的磷酸酯、亞磷酸酯、酸性磷酸酯的胺鹽等。優選為與冷凍機油103的相容性優異的磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯等的酸性磷酸酯。磷系極壓添加劑與硫系極壓添加劑相比，其低載荷下的磨損防止效果好。因此，一起使用硫系極壓添加劑與磷系極壓添加劑，對於通過逆變器控制以寬帶運轉的製冷循環裝置的壓縮機是最適合的。如上所述，在本實施方式的旋轉壓縮機120中，通過活塞109在氣缸106內偏心旋轉、持續推壓葉片110的前端部110a，使製冷劑被吸入、被壓縮、並被排出。因此，作為滑動部的葉片110的前端部IlOa形成有塗敷膜，因此與葉片110的前端部IlOa以外的部分相比具有高的硬度。具體而言，作為塗敷膜，能夠舉出CrN (氮化鉻)、DLC (diamond likecarbon (類金剛石碳))、TiN (氮化鈦)等。葉片110的前端部IlOa的塗敷膜具有極性保持效果，例如使連接有苯的石墨等分散而構成。冷凍機油103接近時，因冷凍機油103的極性而在塗敷膜引起分級，塗敷膜具有極性。其結果是，冷凍機油103內的極壓添加劑被吸附，在塗敷膜上形成極壓層(極壓添加劑膜)。通過這樣地形成於滑動部的極壓層，即使在嚴苛的滑動條件的情況下(例如即使在-10°C以下的外部氣溫下放置半日後以最大能力使壓縮機的運轉開始時)，也能夠抑制滑動部的潤滑油不足和滑動部的異常磨損的問題。針對上述結構的製冷循環裝置和旋轉壓縮機，對其動作、作用使用圖2、圖3進行說明。首先，製冷劑(HF01234yf製冷劑)經由設置於氣缸106的吸入口 112被吸入至吸入室113。另外，由葉片110、活塞109和氣缸106構成的壓縮室114內的製冷劑，因活塞109的左方向的旋轉(箭頭方向)而被壓縮，通過排出切口 115，經由排出口(未圖示)被排出至密閉容器101內。排出至密閉容器101內的壓縮製冷劑通過電動機102的間隙，經由配置於密閉容器101的上部的排出管116被排出至製冷循環中。此時，存在於附近的冷凍機油103的霧也被一起排出。於是，排出至製冷循環中的製冷劑，如上所述，依次通過冷凝器121、膨脹機構122、蒸發器123，再經由壓縮機的吸入口 112被吸入至吸入室113。在此，旋轉壓縮機120的結構中，滑動條件最嚴苛的滑動部，為相互接觸的葉片110的前端部IlOa和活塞109的外周面。在葉片110的背部110b，除了葉片彈簧111的施加力還作用有高壓的排出壓力，因此與氣缸106內的壓力的壓力差所對應的大的力作用於葉片110，葉片110的前端部IlOa和活塞109的外周面之間的區域，為混合潤滑或邊界潤滑的狀態。鑑於這一點，在本實施方式中，葉片110由SKH、SKD、SUS、SCM等的鋼製成，並經過氮化處理。進而，在葉片110的前端部IlOa的表面，CrN或DLC等的陶瓷塗敷膜通過PVD處理法形成。由此，葉片110的前端部IlOa的表面具有HV1500 2000左右的硬度，前端Ra0.2 μ m左右的表面粗糙度。另一方面，活塞109 由含有鉻(Cr) 0.7 1.0wt%、鑰(Mo) 0.2 0.4wt%、鎳(Ni)
0.2 0.4wt%的鑄鐵(以下稱為「鎳鉻鑰鑄鐵」)製成，通過淬火、深冷(subzero)、回火、冷卻等而具有HRC47 55左右的表面硬度。表面硬度為HRC47 55的理由在後面敘述。另夕卜，在作為滑動面的活塞109的外周面，存在石墨的微小凹部，因此對活塞109的外周面的除去微小凹部的平坦部分，以表面粗糙度為Ra0.2 μ m左右的方式進行精加工。接著，針對裝入有旋轉壓縮機120的製冷循環裝置進行的實機運轉實驗的結果的一例進行說明。實驗中使用的葉片110由高速度工具鋼(SKH51)製成，在其前端部IlOa的表面形成有表面硬度HV1800左右、膜厚5 μ m、表面粗糙度Ra0.2 μ m的CrN陶瓷塗敷膜。實驗中使用的活塞 109 由含有鉻(Cr)0.7 1.0wt%、鑰(Mo)0.2 0.4wt%、鎳(Ni)0.2 0.4wt%的鎳鉻鑰鑄鐵製成，具有HRC50左右的表面粗糙度。HF01234yf製冷劑被用於實驗中。另一方面，冷凍機油103準備了多種。具體而言，準備了僅多元醇酯的比較例I的冷凍機油、含有吸酸劑的多元醇酯的比較例2的冷凍機油、含有吸酸劑和防磨損劑的多元醇酯的實施例1的冷凍機油。另外，分別針對比較例1、比較例2和實施例1，準備了 3臺旋轉壓縮機120。在比較例1、比較例2和實施例1中，對第I個旋轉壓縮機120進行300小時的過負載運轉實驗，對第2個旋轉壓縮機120進行1000小時的過負載運轉實驗，對第3個旋轉壓縮機120進行2000小時的過負載運轉實驗。實驗結束後，對於各旋轉壓縮機120，對活塞109的磨損量和冷凍機油103的總酸值進行測算。總酸值是為了中和Ig試料中所含的全酸性成分所需的氫氧化鉀的毫克(mg)數。酸價是用於了解潤滑油的使用中的氧化程度的、或作為評價潤滑油的氧化實驗和實用實驗後的評價的廣泛使用的指標。在此，總酸值對應於作為製冷劑的分解物的氟酸的生成量和作為冷凍機油103的分解物的羧酸的生成量。進而，總酸值也對應於製冷劑和冷凍機油的分解、聚合而發生的淤積的量。圖4 (a)和圖4 (b)是表示針對實施例1、比較例I和比較例2的,表示運轉時間、活塞磨損量和冷凍機油總酸值的特性相關的附圖。橫軸表示運轉時間，圖4 (a)的縱軸表示活塞磨損量，圖4 (b)的縱軸表示總酸值。如圖4 (b)所示，在為比較例I的僅多元醇酯的冷凍機油103的情況下，酸價的值的急劇上升得到確認。這能夠被推定為是與HFC類製冷劑相比穩定性低、HF01234yf製冷齊U (以具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴為主體的製冷劑)容易分解，因該分解而產生的酸促進了冷凍機油的劣化。作為對策，在多元醇酯這種添加吸酸劑時，即比較例2的冷凍機油的情況下，酸價值的上升得到抑制。但是，如圖4 (a)所示，比較例2與僅多元醇酯的比較例I相比磨損量增加。這被推測為是在比較例2這樣的多元醇酯中添加氧化劑時，能夠通過吸酸劑抑制冷凍機油的酸價值的上升，與此同時作為製冷劑的分解生成物的氟系反應物的生成也得到抑制。推測為氟系反應物具有固定於壓縮機的滑動部、作為固體潤滑劑減少滑動部的磨損的效果。另一方面，根據實施例1的結果可知，在多元醇酯中添加吸酸劑和防磨損劑時，通過吸酸劑抑制冷凍機油的酸價的值的上升(防止冷凍機油的劣化)，且通過防磨損劑減低滑動部的磨損量。接著，對使用不同的多個活塞109的進一步實驗的結果進行說明。實驗中使用的實施例2、比較例3和比較例4的活塞109的詳細情況如表I所示。實驗中使用的製冷劑為HF01234yf製冷劑。在實驗中，為了排除冷凍機油103的影響，使用僅多元醇酯的冷凍機油103。此外，實驗的結果，確認了在冷凍機油103中添加各種添加劑的情況下也具有相同的傾向。[表I]
權利要求
1.一種壓縮機，其特徵在於: 該壓縮機為製冷循環裝置中使用的壓縮機， 使用具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或包含所述氫氟烯烴與不具有碳碳雙鍵的氫氟烴的混合製冷劑， 使用包含抑制冷凍機油的劣化的添加劑和防磨損劑的所述冷凍機油， 具有暴露於所述混合製冷劑和所述冷凍機油的、具備HRC47 55的硬度的滑動部。
2.按權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於: 具有相互滑動的活塞和葉片作為所述滑動部。
3.按權利要求2所述的壓縮機，其特徵在於: 所述葉片由鐵類材料製成並經過氮化處理，或者由燒結合金鋼製成並經過燒結處理和淬火處理。
4.按權利要求3所述的壓縮機，其特徵在於: 所述鐵類材料或所述燒結合金鋼為高速工具鋼。
5.按權利要求3或4所述的壓縮機，其特徵在於: 所述葉片被實施陶瓷塗敷。
6.按權利要求5所述的壓縮機，其特徵在於: 通過所述陶瓷塗敷，使Ti (鈦)、V (釩)、Ta (鉭)、W (鎢)、Nb (鈮)的氮化物或碳化物塗敷在所述葉片的表面。
7.按權利要求5或6所述的壓縮機，其特徵在於: 與所述活塞接觸的所述葉片的前端部的所述陶瓷塗敷的厚度為5 15 μ m。
8.按權利要求5 7中任一項所述的壓縮機，其特徵在於: 所述陶瓷塗敷僅在所述葉片的前端部進行。
9.按權利要求2所述的壓縮機，其特徵在於: 所述葉片由陶瓷材料製成。
10.按權利要求2 9中任一項所述的壓縮機,其特徵在於: 所述活塞由鑄鐵製成。
11.按權利要求10所述的壓縮機，其特徵在於: 所述鑄鐵含有0.4 1.2wt%的鉻、0.15 0.7wt%的鑰。
12.按權利要求10或11所述的壓縮機，其特徵在於: 所述鑄鐵含有0.15 0.4wt%的鎳。
13.按權利要求2 12中任一項所述的壓縮機,其特徵在於: 所述葉片的表面和所述活塞的表面具備Ra0.4 μ m以下的表面粗糙度。
14.按權利要求1 13中任一項所述的壓縮機,其特徵在於: 所述製冷劑包含作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯和三氟丙烯的至少一個，全球變暖潛能值為5以上750以下，優選為5以上350以下。
15.按權利要求1 13中任一項所述的壓縮機,其特徵在於: 所述製冷劑以作為氫氟烯烴的一種的四氟丙烯或三氟丙烯作為主要成分， 二氟甲烷和五氟乙烷被混合於所述製冷劑，使得全球變暖潛能值為5以上750以下，優選為5以上350以下。
16.按權利要求1 15中任一項所述的壓縮機,其特徵在於: 所述冷凍機油為:(I)聚氧化亞烷基二醇類、(2)聚乙烯醚類、(3)聚(氧化)亞烷基二醇或其單醚與聚乙烯醚的共聚物、(4)含有多元醇酯類和聚碳酸酯類的含氧化合物的合成油、(5)以烷基苯類為主要成分的合成油、或(6)以α烯烴類為主要成分的合成油。
17.一種製冷循環裝置，其特徵在於，具有: 權利要求1 16中任一項所述的壓縮機； 冷凝器； 膨脹機構；和 蒸發器， 形成使製冷劑壓縮、冷凝 、膨脹、蒸發的製冷循環。
全文摘要
壓縮機(120)使用具有碳碳雙鍵的氫氟烯烴的單一製冷劑或包含氫氟烯烴和不具有碳碳雙鍵的氫氟烴的混合製冷劑，使用包含抑制冷凍機油(103)的劣化的添加劑和防磨損劑的上述冷凍機油(103)，具有暴露於這些混合製冷劑和冷凍機油(103)的具備HRC47～55的硬度的滑動部。由此，能夠抑制製冷劑和冷凍機油(103)的分解、聚合(即能夠抑制淤積的發生)，壓縮機(120)的滑動部、例如葉片(110)和活塞(109)的耐磨損性能夠得到維持。其結果是，能夠確保壓縮機(120)和使用該壓縮機的製冷循環裝置的可靠性。
文檔編號F04C2/356GK103097733SQ20118004311
公開日2013年5月8日 申請日期2011年9月6日 優先權日2010年9月7日
發明者石田貴規, 飯田登, 大八木信吾, 佐藤成廣 申請人:松下電器產業株式會社