專(zhuān)利名稱：具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，所用易燃致冷劑具有以丙烷(R290)、異丁烷(R600a)和乙烷(R170)中之一作為主要成分，或具有多種這些成分的混合物。
目前，以氟利昂(氟三氯甲烷)為基的致冷劑由于性能穩(wěn)定、使用方便，被用作具有冷凍循環(huán)的設(shè)備如冰箱和空調(diào)機(jī)的致冷劑。
但氟利昂致冷劑雖然性能穩(wěn)定、使用方便，據(jù)說(shuō)它會(huì)破壞臭氧層，并且由于它會(huì)有害地影響地球環(huán)境，在經(jīng)過(guò)一段準(zhǔn)備時(shí)間后，將來(lái)氟利昂致冷劑的使用將完全被禁止。在氟利昂致冷劑中，氫化氟碳化合物(HFC)致冷劑似乎并不破壞臭氧層，但它具有促進(jìn)地球變暖的性能。尤其在歐洲，人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題很關(guān)注，那里的傾向是這種致冷劑也要被禁止。這就是說(shuō)，像氟利昂那樣的人造致冷劑的使用將傾向于被禁止，而天然致冷劑如碳?xì)浠衔锸沁^(guò)去使用過(guò)的。但這種致冷劑易燃并且資源有限，必須有效地利用，存在著必須控制使用量的問(wèn)題。
因此，當(dāng)在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中使用如同丙烷或異丁烷那樣的致冷劑時(shí)，為了減少致冷劑的使用量，有效的辦法是使用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油。
但為了減少致冷劑和冷凍機(jī)器油之間的互溶性，由于致冷劑的極性幾乎是非極性的，有效的辦法是使用具有大極性的冷凍機(jī)器油，但這樣又帶來(lái)另外的問(wèn)題，因?yàn)榫哂写髽O性的冷凍機(jī)器油容易吸收水，而吸收水的冷凍機(jī)器油在強(qiáng)烈滑動(dòng)時(shí)會(huì)被分解。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是要防止冷凍機(jī)器油由于吸收水而被分解，并要通過(guò)使用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，來(lái)減少致冷劑在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中的使用量。
本發(fā)明另一個(gè)目的是要通過(guò)使用適宜減少致冷劑的冷凍機(jī)器油，來(lái)進(jìn)一步減少致冷劑在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中的使用量。
本發(fā)明另一個(gè)目的是要提供一個(gè)具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，它由于所使用的冷凍機(jī)器油只產(chǎn)生極少的沉積物，且在滑動(dòng)表面上的密封效能和潤(rùn)滑效能均優(yōu)，因而能得到長(zhǎng)期的可靠性。
將壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器成為環(huán)狀地互相連接便可構(gòu)成一個(gè)冷凍循環(huán)。本發(fā)明涉及具有這種冷凍循環(huán)的設(shè)備，它所使用的致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分的混合物，它所使用于壓縮機(jī)的冷凍機(jī)器油具有與致冷劑較少的互溶性。
因此，按照本發(fā)明，通過(guò)選用這種致冷劑和冷凍機(jī)器油，能減少致冷劑溶入冷凍機(jī)器油中的溶液數(shù)量，并能減少裝到具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中的致冷劑的數(shù)量。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的第一方案，所提供的設(shè)備具有由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器成為環(huán)狀地互相連接而構(gòu)成的冷凍循環(huán)。該設(shè)備所使用的致冷劑具有以丙烷、異丁烷或乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分的混合物。所使用的冷凍機(jī)器油具有與致冷劑較少的互溶性。在冷凍循環(huán)中還設(shè)有用來(lái)吸收水的干燥器。
由于丙烷、異丁烷等致冷劑幾乎為非極性的，冷凍機(jī)器油要具有較少互溶性，最好具有大極性，但這樣就容易從大氣中吸收水，而吸收水后的冷凍機(jī)器油在壓縮機(jī)機(jī)械部的強(qiáng)烈滑動(dòng)下會(huì)被分解，致使滑動(dòng)損失增加，不能得到足夠的可靠性。因此，為了在冷凍循環(huán)中將水的濃度維持在低水平，設(shè)有干燥劑以吸收、固定并保持水。依靠這個(gè)特點(diǎn)，即使在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中使用的冷凍機(jī)器油具有大極性，也能得到足夠的可靠性。
按照本發(fā)明的第二方案，所提供的設(shè)備具有由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器成為環(huán)狀地互相連接而構(gòu)成的冷凍循環(huán)。該設(shè)備所使用的致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分的混合物。所使用的冷凍機(jī)器油具有與致冷劑較少的互溶性并具有能與水起作用的添加劑。
這樣便能容易地將水的濃度維持在低水平，而不必另外設(shè)置零件如干燥器。
按照第三方案，在第一或第二方案中，冷凍機(jī)器油為碳酸酯化合物(Carbonate Compound)。這種冷凍機(jī)器油的基油為具有線狀或環(huán)狀碳酯分子鍵的液體材料。碳酯鍵具有大的極化性，具有這種碳酯分子鍵的化合物的極性也是大的，因此能將其與具有非極性的丙烷、異丁烷或乙烷的互溶性抑制到低水平，從而能減少在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中使用的致冷劑。
按照第四方案，在第三方案中，在所有構(gòu)成碳酸酯化合物的碳原子數(shù)中構(gòu)成碳酸酯鍵的碳原子數(shù)至少占10原子％。采用具有這種結(jié)構(gòu)的碳酸酯化合成，能夠得到更大的極性，因此能將其與具有非極性的丙烷、異丁烷或乙烷的互溶性抑制到低水平，從而能進(jìn)一步減少在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備中的致冷劑。另外，如果在一部分碳酸酯化合物內(nèi)，除了碳酯鍵部外，還包括異型原子鍵部如醚鍵、酯鍵、酰胺鍵或尿素鍵，極性還可增加，互溶性還可進(jìn)一步降低。
按照第五方案，在第三方案中，冷凍機(jī)器油的碳酸酯化合物的純度為99％或更高。依靠這個(gè)特點(diǎn)，便能通過(guò)控制尚未起反應(yīng)的官能團(tuán)的總量，抑制致冷劑在膨脹裝置中產(chǎn)生的沉積物，從而能得到期限足夠長(zhǎng)的可靠性。
按照第六方案，在第一或第二方案中，在冷凍機(jī)器油和致冷劑之間的互溶性在25℃時(shí)為5重量％或更少。為了減少致冷劑的裝入數(shù)量，最好使互溶性為5重量％或更少。要完全抑制冷凍機(jī)器油不讓它從壓縮機(jī)排出是很困難的，但當(dāng)冷凍機(jī)器油從壓縮機(jī)被排出后，要將它重新收集起來(lái)返回到壓縮機(jī)卻可用簡(jiǎn)便的辦法，這時(shí)只要致冷劑對(duì)冷凍機(jī)器油有若干互溶性，便可通過(guò)循環(huán)致冷劑把冷凍機(jī)器油帶回，從而能得到期限足夠長(zhǎng)的可靠性。
按照第七方案，在第三方案中，冷凍裝配油在碳酸酯化合物中包括2重量％或更少的礦物油或硬烷基苯。當(dāng)裝配壓縮機(jī)的機(jī)械部分時(shí)需要有一定數(shù)量的裝配油。在裝配時(shí)采用礦物油或硬烷基苯作為裝配油能將從大氣中混合的水量抑制到低水平，但由于裝配油和致冷劑在一定程度上互溶，使用量被限制在2重量％或更少。如果礦物油或硬烷基苯的使用量在該范圍內(nèi)，即使裝配油和具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油一起使用，也能確保長(zhǎng)期可靠性。
按照第八方案，在第一或第二方案中，冷凍機(jī)器油在40℃的運(yùn)動(dòng)粘度為在5至20cst(厘斯托克)的范圍內(nèi)。采用這個(gè)特點(diǎn)，即使使用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，在壓縮機(jī)滑動(dòng)部分上的潤(rùn)滑效能和密封效能也可不受損害，從而能夠確保長(zhǎng)期可靠性。
按照第九方案，在第一或第二方案中，冷凍機(jī)器油在100℃的運(yùn)動(dòng)粘度為在2至5cst的范圍內(nèi)。采用這個(gè)特點(diǎn)，即使使用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，在壓縮機(jī)滑動(dòng)部分上的潤(rùn)滑效能和密封效能也可不受損害，從而能夠確保長(zhǎng)期可靠性。
按照第十方案，在第一或第二方案中，冷凍機(jī)器油的介電常數(shù)為30或更高。采用這個(gè)特點(diǎn)，能夠抑制致冷劑和冷凍機(jī)器油之間的互溶性，從而能確保長(zhǎng)期可靠性。
按照第十一方案，在第一或第二方案中，冷凍機(jī)器油的體積電阻率為1011Ωcm或更高。采用這個(gè)特點(diǎn)，能夠抑制由于冷凍機(jī)器油而發(fā)生的電流泄漏，從而能確保長(zhǎng)期可靠性。
按照第十二方案，在第一或第二方案中，在冷凍循環(huán)中的含水量為50ppm(百萬(wàn)分之50)或更少。那就是說(shuō)，在冷凍循環(huán)中的含水量已由干燥器保持，或已由添加劑起反應(yīng)使含水量保持在50ppm或更少。采用這個(gè)特點(diǎn)，能將冷凍循環(huán)中的水限制到低濃度，以防止冷凍機(jī)器油由于分解而致?lián)p壞，從而可進(jìn)一步確保具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
按照第十三方案，在第一或第二方案中，在冷凍循環(huán)中的含氧量為800ppm或更少。依靠這個(gè)特點(diǎn)，便能確保易燃致冷劑的安全，防止冷凍機(jī)器油由于氧化而致敗壞，從而進(jìn)一步確保具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
按照第十四方案，在第一方案中，將干燥器設(shè)在從冷凝器到蒸發(fā)器的液態(tài)側(cè)管路內(nèi)。依靠這個(gè)特點(diǎn)，便能更可靠地去除水，不會(huì)由于壓力損失的增加而損害冷凍循環(huán)的能力，從而進(jìn)一步確保具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
按照第十五方案，在第一方案中，將干燥器設(shè)在壓縮機(jī)的儲(chǔ)油槽內(nèi)。依靠這個(gè)特點(diǎn)，便能較可靠地去除易受水影響的冷凍機(jī)器油中的水，從而進(jìn)一步確保具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
按照第十六方案，在第一方案中，干燥器主要含有K-交換A型沸石。采用這個(gè)特點(diǎn)，致冷劑丙烷、異丁烷或乙烷在實(shí)際上并不進(jìn)入到沸石的結(jié)構(gòu)內(nèi)，只有水分子被吸收并固定，因此能確保具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
按照第十七方案，在第一方案中，干燥器主要含有經(jīng)過(guò)抗水處理的沸石。依靠這個(gè)特點(diǎn)，便能降低對(duì)高度親水性的冷凍機(jī)器油的作用。即使沸石的表面具有抗水性，但它在壓力有些高的冷凍循環(huán)中具有吸水能力是沒(méi)有問(wèn)題的。
按照第十八方案，在第十七方案中，沸石的抗水處理是用硅烷偶合。由于這個(gè)特點(diǎn)，沸石的二氧化硅表面和用作粘結(jié)材料的粘土能均勻而又強(qiáng)烈地具有抗水性，從而能進(jìn)一步確保具有冷凍循環(huán)的設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性。
下面簡(jiǎn)要說(shuō)明附圖圖1為按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的冷凍循環(huán)的示意圖；及圖2為按照本發(fā)明的實(shí)施例的壓縮機(jī)的剖視圖。
下面首先結(jié)合


在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中使用的冷凍循環(huán)和壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)。
圖1示出一臺(tái)空調(diào)機(jī)內(nèi)的冷凍循環(huán)，而圖2示出在該空調(diào)機(jī)內(nèi)使用的壓縮機(jī)的剖視圖。
如圖1所示，壓縮機(jī)1、四路閥2、室內(nèi)熱交換器3、膨脹裝置4和室外熱交換器5通過(guò)管路成為環(huán)狀地互相連接在一起，從而構(gòu)成一個(gè)冷凍循環(huán)。室內(nèi)熱交換器3在加熱操作時(shí)起到冷凝器的作用，而在冷卻操作時(shí)起到蒸發(fā)器的作用。室外熱交換器5在加熱操作時(shí)起到蒸發(fā)器的作用，而在冷卻操作中起到冷凝器的作用。
如圖1所示，有一用來(lái)吸收水的干燥器6設(shè)在室內(nèi)熱交換器3和室外熱交換器5之間的液態(tài)側(cè)管路內(nèi)。
丙烷或異丁烷被用來(lái)作為冷凍循環(huán)中的致冷劑。具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油被用來(lái)作為壓縮機(jī)1中的冷凍機(jī)器油。作為這種冷凍機(jī)器油，含有碳酸酯化合物的冷凍機(jī)器油是有效的，而在碳酸酯化合物中，構(gòu)成碳酸酯鍵的碳原子數(shù)占有構(gòu)成碳酸酯化合物的全部碳原子數(shù)的至少10原子％是更為有效的。在致冷劑和冷凍機(jī)器油之間的互溶性最好在25℃為5重量％或更少。干燥器6含有用25重量％的粘土作為粘結(jié)材料煅燒的K-交換A型(K-exchange A-type)沸石作為主要材料。其時(shí)沸石最好經(jīng)過(guò)用硅烷偶合進(jìn)行的抗水處理。
在這樣一個(gè)冷凍循環(huán)中，在加熱操作時(shí)，被壓縮機(jī)1壓縮的致冷劑的熱在室內(nèi)熱交換器3內(nèi)被釋放，致冷劑被膨脹裝置4減壓，并吸收在室外熱交換器5內(nèi)的熱，再被吸入到壓縮機(jī)1內(nèi)。
在冷卻操作時(shí)，被壓縮機(jī)1壓縮的致冷劑流動(dòng)順序通過(guò)室外熱交換器5、膨脹裝置4和室內(nèi)熱交換器3，再被吸入到壓縮機(jī)1內(nèi)。
包含在冷凍循環(huán)中的水連同致冷劑一起循環(huán)通過(guò)冷凍循環(huán)，當(dāng)流動(dòng)通過(guò)干燥器6時(shí)，水就被干燥器6吸收。將干燥器6設(shè)在液態(tài)側(cè)管路內(nèi)如圖1所示，被膨脹裝置4減少的壓力數(shù)量能夠把在干燥器6內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失考慮進(jìn)去，因此冷凍循環(huán)的能力能被適當(dāng)?shù)乇３帧?br> 圖2為本實(shí)施例使用的壓縮機(jī)的剖視圖。
圖2所示壓縮機(jī)為一臥式高壓渦卷壓縮機(jī)(Scroll compressor)，其中壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)40、電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)50和泵65均橫向地設(shè)置在一個(gè)圓筒形殼體30內(nèi)。壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)40具有兩個(gè)渦卷47、48、一個(gè)Oldham十字環(huán)49等，其上制有一個(gè)致冷劑連通孔91用來(lái)將壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)40排氣口46一側(cè)的空間A與電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)50一側(cè)的空間B連通在一起。
電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)50具有一個(gè)定子51、一個(gè)轉(zhuǎn)子52等。在電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)50的定子51和殼體30之間設(shè)有一個(gè)間隙92，供致冷劑流動(dòng)通過(guò)。轉(zhuǎn)子52和渦卷47通過(guò)一根曲軸53連接在一起。
有一儲(chǔ)油槽60設(shè)在殼體30的下部靠近電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)50而遠(yuǎn)離壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)40的部分上。儲(chǔ)油槽60這樣設(shè)置使干燥器100被浸泡在冷凍機(jī)器油內(nèi)。干燥器100含有用25重量％的粘土作為粘結(jié)材料經(jīng)過(guò)煅燒的K-交換A型沸石作為主要材料。干燥器100可設(shè)置在任何地方只要它能充分浸泡在冷凍機(jī)器油內(nèi)。就這點(diǎn)而言，如果干燥器100被設(shè)置在泵65的進(jìn)氣口附近如圖2所示，那么就能有效地供應(yīng)去除水后的冷凍機(jī)器油。但由于干燥器100總是與高壓狀態(tài)下的冷凍機(jī)器油接觸，從長(zhǎng)期可靠性
干燥器6設(shè)在冷凍循環(huán)內(nèi)，在壓縮機(jī)1內(nèi)沒(méi)有設(shè)置干燥器100。
下列系列可靠性評(píng)估試驗(yàn)是在具有冷凍循環(huán)的設(shè)備上進(jìn)行的，未發(fā)現(xiàn)有何異常。戶外裝置設(shè)置在比戶內(nèi)裝置高5m的位置。
*條件1室外裝置被設(shè)置在比室內(nèi)裝置高5m的位置上。
對(duì)比例1在對(duì)比例1中，250g礦物油被裝入，冷凍循環(huán)與第一實(shí)施例相同，要達(dá)到相同的加熱能力，測(cè)量所需裝入的丙烷數(shù)量，結(jié)果為400g。
因此發(fā)現(xiàn)，如同第一實(shí)施例那樣，采用具有與丙烷較少互溶性的碳酸酯化合物作為冷凍機(jī)器油，丙烷裝入的數(shù)量可減少約150g。
第二實(shí)施例在第二實(shí)施例中，沒(méi)有使用圖1所示的干燥器6，而將在高溫高壓下在某些程度上能與水起作用的環(huán)氧化合物以1重量％的比率添加到與第一實(shí)施例相同的冷凍機(jī)器油中，再將最終的冷凍機(jī)器油裝入。在本實(shí)施例中同樣在壓縮機(jī)1內(nèi)沒(méi)有設(shè)置干燥器100。
在具有第二實(shí)施例的冷凍循環(huán)的設(shè)備上進(jìn)行與第一實(shí)施例相同的可靠性評(píng)估試驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有何異常。
雖然本實(shí)施例在冷凍機(jī)器油中添加了1重量％的環(huán)氧化合物(分子量306)，但可在本發(fā)明中使用的添加劑并不僅限于此。其他能與水起作用并變成穩(wěn)定的醇根或類(lèi)似物的添加劑也可使用。但具有高反應(yīng)能力的環(huán)氧化合物也與碳酸酯化合物起作用，在冷凍循環(huán)中的水不能被吸收，并且在流速放慢的膨脹裝置內(nèi)會(huì)產(chǎn)生沉積物，這可能成為減少流率的一個(gè)因素。另外，如果添加到冷凍機(jī)器油內(nèi)的添加劑的數(shù)量不加控制，穩(wěn)定性低的添加劑會(huì)聚合在一起，這可能成為在膨脹裝置內(nèi)產(chǎn)生沉積物從而減少流率的一個(gè)因素。因此，添加劑的數(shù)量為2重量％或更少，最好為1重量％或更少。
第三實(shí)施例在第三實(shí)施例中，沒(méi)有使用干燥器6，而是使用在壓縮機(jī)1內(nèi)的干燥器100。在干燥器100內(nèi)裝入用25重量％的粘土為粘結(jié)材料經(jīng)過(guò)煅燒的K-交換A型沸石作為主要材料。
所用致冷劑和冷凍機(jī)器油與第一實(shí)施例相同。
結(jié)果表明，能用沸石以比第一實(shí)施例快的速度固定并保持在冷凍循環(huán)中的水。
第四實(shí)施例在第四實(shí)施例中，作為主要材料的K-交換A型沸石用25重量％的粘土為粘結(jié)材料進(jìn)行煅燒，生成的材料用三甲基氯硅為抗水劑經(jīng)過(guò)充分的偶合處理，然后用在第一實(shí)施例的干燥器6內(nèi)。
本實(shí)施例進(jìn)行與第一實(shí)施例相同的系列可靠性評(píng)估試驗(yàn)。結(jié)果，由于冷凍機(jī)器油分解而產(chǎn)生的未凝氣體的數(shù)量比第一實(shí)施例小。所以造成這結(jié)果被認(rèn)為是因?yàn)楦稍锲魉饕械姆惺哂锌顾?，因而能抑制冷凍機(jī)器油的吸收和粘附，這樣便能防止沸石作為冷凍機(jī)器油分解的反應(yīng)場(chǎng)所。
在本實(shí)施例中，為了使沸石具有抗水性，進(jìn)行了硅烷偶合處理，但可用于本發(fā)明的抗水劑處理并不僅限于此?；蛘咭部捎锰胤?聚四氟乙烯)基的化合物來(lái)處理。但一般認(rèn)為最好用硅烷偶合，因?yàn)樗c被處理的沸石相合并能保持抗水膜的強(qiáng)度。
以上的實(shí)施例用臥式高壓渦卷壓縮機(jī)作為壓縮機(jī)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但可用于本發(fā)明的壓縮機(jī)并不僅限于此。其他壓縮機(jī)如旋轉(zhuǎn)式、螺旋式、直線式等也可使用。由于用于本實(shí)施例的渦卷壓縮機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用了大約4g的烷基苯(致冷劑的1.6重量％)作為裝配油，但作為可靠性評(píng)估試驗(yàn)的結(jié)果，并沒(méi)有檢測(cè)到由于這一點(diǎn)而發(fā)生異常。如果機(jī)構(gòu)不用這個(gè)裝配油裝配，在很多情況下零件會(huì)出現(xiàn)裂縫而損壞，產(chǎn)出會(huì)大大減少。另外，如果在寒冷的冬季不用裝配油，與使用裝配油的情況相比，由于水滴的頻繁凝結(jié)會(huì)造成水的粘附。因此，一般認(rèn)為最好有效地使用適量不易從大氣中吸收水的裝配油。對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的直線壓縮機(jī)或單一的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，所需的裝配油數(shù)量可比渦卷壓縮機(jī)小些，約為1至2g。一般認(rèn)為，根據(jù)各種壓縮機(jī)的構(gòu)造，將裝配油的數(shù)量控制為冷凍機(jī)器油的2重量％或更少，便可生產(chǎn)出具有高生產(chǎn)率的設(shè)備。
雖然由化學(xué)式(1)代表的碳酸酯化合物(比率為28％的碳構(gòu)成碳酸酯鍵)在以上實(shí)施例中被用作致冷劑，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成碳酸酯鍵的碳原子數(shù)對(duì)構(gòu)成碳酸酯化合物的全部碳原子數(shù)的比率最好為10原子％或更高，這樣便可將丙烷、異丁烷和乙烷的溶解度抑制到低值。但若該比率超過(guò)30原子％，作為致冷劑的熱穩(wěn)定性便大為降低，一般認(rèn)為最佳范圍為10至30原子％。
在以上實(shí)施例中，使用純度為99.5％的碳酸酯化合物，下面將說(shuō)明其生產(chǎn)方法。
將1，2-亞乙基二醇、碳酸二甲酯、甲醇鈉的甲醇溶液加入到具有蒸餾柱的預(yù)定容器內(nèi)，在正常壓力下在110至150℃加熱8小時(shí)以便蒸餾出產(chǎn)生的乙醇，在真空下將溫度提高到200℃以便蒸餾出殘余的碳酸二乙酯。將四氫呋喃加入到所得到的反應(yīng)混合物內(nèi)，進(jìn)行稀釋?zhuān)缓笫够旌衔锪鲃?dòng)通過(guò)一柱，其中有離子交換樹(shù)脂amberyst 15(商名)以中和并去除殘余的催化劑，然后將四氫呋喃蒸餾出并去除，便可得到碳酸酯化合物(由化學(xué)式1表示)。這樣，具有高反應(yīng)能力的材料便不再存在，但必需控制和限制不是所需碳酸酯化合物的雜質(zhì)以便使具有冷凍循環(huán)的設(shè)備得到長(zhǎng)期可靠性。更具體點(diǎn)說(shuō)，雖然雜質(zhì)的產(chǎn)量和種類(lèi)隨所需的碳酸酯化合物而異，但對(duì)應(yīng)用于本發(fā)明的碳酸酯化合物，必需將純度控制到99％或更多，最好為99.5％或更多。
雖然K-交換A型沸石被用作實(shí)施例中干燥器的內(nèi)含物，但可用于本發(fā)明的沸石并不僅限于此。Na-交換型和Ca-交換型沸石都可使用，不會(huì)有任何問(wèn)題。在使用Na-交換型和Ca-交換型沸石時(shí)，丙烷致冷劑會(huì)進(jìn)入到沸石的結(jié)構(gòu)內(nèi)，但由于沸石對(duì)水的吸收強(qiáng)度較強(qiáng)，丙烷致冷劑會(huì)逐漸被水取代，水會(huì)被吸收并固定。雖然如此，一般認(rèn)為最好還是選用K-交換型的沸石以便能可靠地只是將水(分子直徑0.28mm)吸收并固定到其結(jié)構(gòu)的細(xì)孔內(nèi)。
本發(fā)明使用的冷凍機(jī)器油具有與致冷劑較少的互溶性，而所用致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分混合物，因此與具有高互溶性的冷凍機(jī)器油不同，粘度非常小。另外，在使用具有高互溶性的冷凍機(jī)器油時(shí)，致冷劑可熔化到冷凍機(jī)器油內(nèi)以便在低溫時(shí)降低后者的粘度而在高溫時(shí)則從冷凍機(jī)器油中排出；這種冷凍機(jī)器油在粘度降低后而與液壓油的粘度接近時(shí)還可當(dāng)作液壓油使用。而在使用具有較少互溶性的冷凍機(jī)器油時(shí)，由于粘度和溫度的共同趨向會(huì)直接影響到壓縮機(jī)的效能，最好粘度對(duì)溫度的依賴能盡可能地少。根據(jù)油的密封和壓縮機(jī)的效率，最好運(yùn)動(dòng)粘度在100℃時(shí)為2至5cst，在40℃時(shí)為5至20cst。
本發(fā)明目的是要采用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，而所用致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分混合物。經(jīng)過(guò)艱苦探索，已發(fā)現(xiàn)增加冷凍機(jī)器油的介電常數(shù)能降低其互溶性。更具體點(diǎn)說(shuō)，介電常數(shù)可增加到30或更高。而所用致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分混合物。
由于本發(fā)明的目的是要采用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，而所用致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分混合物，不可能像傳統(tǒng)的礦物油那樣期望體積電阻率達(dá)到1313Ωcm或更大。但作為一個(gè)具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，如果要考慮防止電流泄漏的措施，那么即使冷凍機(jī)器油具有大極性，等于或大于1011Ωcm的性能還是需要的。
由于本發(fā)明的目的是要采用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，而所用致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分混合物，因此具有大吸水性的冷凍機(jī)器油被使用。其時(shí)，如果讓水自由地停留在冷凍機(jī)器油內(nèi)，那么冷凍機(jī)器油在壓縮機(jī)滑動(dòng)部分的高溫條件下容易被分解，而這如同一個(gè)觸發(fā)器那樣會(huì)使冷凍機(jī)器油的分解迅速發(fā)展。另外，在冷凍循環(huán)的膨脹裝置的周?chē)?，被分解材料的流率?huì)降低，因此會(huì)沉積在管壁上，使管子堵塞。因此，必需將冷凍循環(huán)內(nèi)的水分控制在50ppm或更少，最好為30ppm或更少，以便使具有冷凍循環(huán)的設(shè)備得到長(zhǎng)期可靠性。
由于本發(fā)明的目的是要采用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，而所用致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分，或具有多種這些成分混合物，因此具有大吸水性的冷凍機(jī)器油被使用。這種冷凍機(jī)器油與傳統(tǒng)的礦物油等不同，具有較低的抗熱性。如果有大量的殘余氧存在于冷凍循環(huán)內(nèi)，它們?cè)趬嚎s機(jī)滑動(dòng)部的高溫條件下會(huì)容易地被吸收到冷凍機(jī)器油內(nèi)，或者反過(guò)來(lái)，氧氣會(huì)與冷凍機(jī)器油分解的材料結(jié)合成為化合物。因此必需將冷凍循環(huán)內(nèi)的氧控制在800ppm或更少，最好為500ppm或更少，以便使具有冷凍循環(huán)的設(shè)備得到長(zhǎng)期可靠性。
從上述實(shí)施例可知，按照本發(fā)明采用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，能防止冷凍機(jī)器油的損壞和分解，減少致冷劑的裝入量，并提供一個(gè)具有冷凍循環(huán)的高度安全的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，所說(shuō)冷凍循環(huán)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器成為環(huán)狀地互相連接在一起地構(gòu)成，所說(shuō)設(shè)備使用的致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分或具有多種這些成分的混合物，該設(shè)備還使用具有與所說(shuō)致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，在所說(shuō)冷凍循環(huán)內(nèi)還設(shè)有用來(lái)吸收水的干燥器。
2.一種具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，所說(shuō)冷凍循環(huán)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器成為環(huán)狀地互相連接在一起地構(gòu)成，所說(shuō)設(shè)備使用的致冷劑具有以丙烷、異丁烷和乙烷中之一作為主要成分或具有多種這些成分的混合物，該設(shè)備還使用具有與所說(shuō)致冷劑較少互溶性的冷卻機(jī)器油，還有能與水起作用的添加劑包括在所說(shuō)冷凍機(jī)器油內(nèi)。
3.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油為碳酸酯化合物。
4.按照權(quán)利要求3的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，在所說(shuō)冷凍機(jī)器油內(nèi)，在構(gòu)成所說(shuō)碳酸酯化合物的全部碳原子數(shù)中，構(gòu)成碳酸酯鍵的碳原子數(shù)至少占10原子％。
5.按照權(quán)利要求3的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油的所說(shuō)碳酸酯化合物的純度為99％或更高。
6.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油和所說(shuō)致冷劑的互溶性在25℃時(shí)為5重量％或更少。
7.按照權(quán)利要求3的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油在所說(shuō)碳酸酯化合物中包括2重量％或更少的礦物油或硬烷基苯。
8.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油的運(yùn)動(dòng)粘度在40℃時(shí)為5至20cst的范圍內(nèi)。
9.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油的運(yùn)動(dòng)粘度在100℃時(shí)為2至5cst的范圍內(nèi)。
10.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油的介電常數(shù)為30或更高。
11.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)冷凍機(jī)器油的體積電阻率為1011Ωcm或更高。
12.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，在所說(shuō)冷凍循環(huán)內(nèi)的含水量為50ppm或更少。
13.按照權(quán)利要求1或2的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，在所說(shuō)冷凍循環(huán)內(nèi)的含氧量為800ppm或更少。
14.按照權(quán)利要求1的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)干燥器設(shè)在從所說(shuō)冷凝器到所說(shuō)蒸發(fā)器的液態(tài)側(cè)的管路內(nèi)。
15.按照權(quán)利要求1的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)干燥器設(shè)在所說(shuō)壓縮機(jī)內(nèi)的儲(chǔ)油槽內(nèi)。
16.按照權(quán)利要求1的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)干燥器主要含有K-交換A型沸石。
17.按照權(quán)利要求1的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)干燥器主要含有經(jīng)過(guò)抗水處理的沸石。
18.按照權(quán)利要求17的具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，其特征為，所說(shuō)沸石的所說(shuō)抗水處理為硅烷偶合。
全文摘要
一種具有冷凍循環(huán)的設(shè)備，該冷凍循環(huán)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹裝置和蒸發(fā)器成為環(huán)狀地互相連接在一起構(gòu)成，設(shè)備使用丙烷、異丁烷或乙烷作為致冷劑，并使用具有與致冷劑較少互溶性的冷凍機(jī)器油，在冷凍循環(huán)內(nèi)還設(shè)有吸收水的干燥器。取代干燥器，也可將與水起作用的添加劑添加在所說(shuō)冷凍機(jī)器油內(nèi)。采用這種安排可以減少致冷劑的用量并使設(shè)備得到長(zhǎng)期可靠性。
文檔編號(hào)C10M105/48GK1227907SQ9910246
公開(kāi)日1999年9月8日 申請(qǐng)日期1999年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月2日
發(fā)明者沼本浩直, 羽根田完?duì)? 藤高章, 佐藤成廣, 渡邊幸男, 藥丸雄一, 小林義典 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社