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制冷剂 压缩机

阅读：2发布：2022-07-02

专利汇可以提供制冷剂压缩机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种制冷剂压缩机，包括贮存冷冻机油的密封容器、电驱动元件和由该电驱动元件驱动的压缩元件。所述压缩元件包括具有圆柱形的压缩室的气缸体和在所述压缩室中往复移动的圆柱形的活塞。所述压缩室和活塞具有在不小于4微米至不大于15微米的范围内的直径差。所述冷冻机油在40摄氏度具有等于或小于8mm2/s的粘度且通过混合在40摄氏度具有小于8mm2/s的粘度的第一冷冻机油和在40℃具有等于或大于20mm2/s的粘度的第二冷冻机油被制备。，下面是制冷剂压缩机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种制冷剂压缩机，其包括：
贮存冷冻机油的密封的容器；
电驱动元件；和
由所述电驱动元件驱动的压缩元件，该压缩元件包括具有圆柱形的压缩室的汽缸体和在所述压缩室中往复移动的圆柱形的活塞，其中，
所述压缩室和所述活塞具有在不小于4微米至不大于15微米的范围内的直径差，和
2 2
所述冷冻机油在40℃具有不大于8mm/s的粘度，且通过混合在40℃具有小于8mm/s
2
的粘度的第一冷冻机油和在40℃具有不小于20mm/s的粘度的第二冷冻机油来制备。
2.根据权利要求1所述的制冷剂压缩机，其中，所述冷冻机油包括不小于3wt％的第二冷冻机油。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的制冷剂压缩机，其中，在所述压缩室中将要被压缩的制冷剂是HFC制冷剂和HC制冷剂中的一种，和
所述冷冻机油包括用作基油的酯油、矿物油和硬烷基苯油中的一种。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的制冷剂压缩机，其中，在所述冷冻机油中加入抗氧化剂。
5.根据权利要求1和2中任一项所述的制冷剂压缩机，其中，在所述冷冻机油中加入极端压力添加剂。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的制冷剂压缩机，其中，在所述冷冻机油中加入油性剂。

说明书全文

制冷剂压缩机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制冷剂压缩机。

背景技术

[0002] 近年来，已经通过使用低粘度的冷冻机油以便降低输入来提高制冷剂压缩机的效率(例如，参见下面显示的专利文件1)。

[0003] 以下参考图2描述在专利文件1中揭示的传统的制冷剂压缩机，图2显示了制冷剂压缩机的纵向截面图。

[0004] 如图2所示，制冷剂压缩机包括密封的容器1，该密封的容器1填充了制冷剂2和在其底部贮存冷冻机油3。密封的容器1容纳了电驱动元件6和由电驱动元件6驱动的往复移动的压缩元件7。电驱动元件6包括定子4和转子5。制冷剂2由碳氢化合物制冷剂R600a制成。

[0005] 对压缩元件7进行了如下具体描述。

[0006] 压缩元件7包括曲轴8。曲轴8包括固定地安装有转子5的主轴9，偏心轴10与主轴9偏心。曲轴8的底部还设置有用于提升冷冻机油3的润滑油泵11。

[0007] 压缩元件7进一步包括汽缸体12。汽缸体12包括大致圆柱形的压缩室13和用于支撑主轴9的轴承14。

[0008] 压缩元件7进一步包括松弛地装配在压缩室13中的活塞15。活塞15通过连接杆17经由活塞销16被连接至偏心轴10，该连接杆17是连接装置。压缩室13的端面通过阀板18被紧密地封闭。

[0009] 压缩元件7进一步包括形成未示出的高压室(high-pressurechamber)的头部19。头部19被固定在与阀板18相对的压缩室13的另一侧。密封的容器1进一步包括夹在阀板18和头部19之间的消声器20。

[0010] 密封的容器1进一步包括吸入管21和排出管22，它们被固定至容器1和连接至未示出的制冷循环。吸入管21把制冷剂2引导至密封的容器1中，且排出管22把制冷剂2传送至制冷循环。

[0011] 被如此构造的制冷剂压缩机具有以下操作和效果。

[0012] 未示出的商用电源把电力供给至电驱动元件6，以便旋转电驱动元件6的转子5，从而旋转曲轴8。结果，偏心轴10执行偏心运动，从而使得作为连接装置的连接杆17经由活塞销16驱动活塞15。这使得活塞15在压缩室13中往复移动。制冷剂2由制冷循环经未示出的吸入簧片(reed)通过吸入管21被引导至密封的容器1中。之后，制冷剂2经过消声器20被吸入并且在压缩室13中被连续压缩。被这样压缩的制冷剂2经由未示出的排出阀被排出，并且经过排出管22传送至制冷循环。

[0013] 在这些操作中，通过曲轴8的润滑油泵11抽吸冷冻机油3，以便润滑诸如主轴9和活塞15等滑动部分。

[0014] 在传统的制冷剂压缩机中，已经尝试通过使用在40℃具有小于8mm2/s粘度的冷冻机油3来获得高的效率，以便在制冷剂压缩机的滑动部分(例如在压缩室13和活塞15之间以及曲轴8和轴承14之间)具有低的摩擦损耗。

[0015] 然而，在传统的制冷剂压缩机中，冷冻机油3在40℃具有低于8mm2/s的低粘度，并且因此其足够的量不能保持在压缩室13和活塞15之间。这使得制冷剂2从在压缩室13和活塞15之间的缝隙中漏出，从而增加了泄漏损失。

[0016] 可通过减小缝隙降低制冷剂2从压缩室13和活塞15之间的缝隙的泄露。然而，缝隙太小会造成活塞15的外壁和压缩室13的内壁相互接触，且当压缩的制冷剂2引起环境温度的升高时被摩损。

[0017] 专利文件1：日本专利未审查公开No.S62-059695。

发明内容

[0018] 本发明的制冷剂压缩机包括贮存冷冻机油的密封的容器、电驱动元件以及由所述电驱动元件驱动的压缩元件。所述压缩元件包括具有圆柱形的压缩室的汽缸体和在压缩室中往复移动的圆柱形的活塞。所述压缩室和活塞具有在不小于4微米至不大于15微米范2
围内的直径差。所述冷冻机油在40℃具有等于或小于8mm/s的粘度，且通过混合在40℃
2 2
具有小于8mm/s的粘度的第一冷冻机油和在40℃具有等于或大于20mm/s的粘度的第二冷冻机油来制备。

[0019] 在所述制冷剂压缩机中，所述冷冻机油具有低的粘性阻力，使得摩擦损耗小。同时，足够量的冷冻机油可被保持在压缩室和活塞之间，以便具有低的制冷剂的泄漏损失。此外，在压缩室和活塞之间的直径差可被优化，以避免在它们之间由它们的接触引起的摩损。这些特征导致了一种有效率的且可靠的制冷剂压缩机。
附图说明

[0020] 图1是根据本发明的实施例的制冷剂压缩机的纵向截面图。

[0021] 图2是传统的制冷剂压缩机的纵向截面图。

具体实施方式

[0022] 以下将参考附图对本发明的实施例进行描述。注意，本发明不限于这个实施例。

[0023] 实施例

[0024] 图1是根据本发明的实施例的制冷剂压缩机的纵向截面图。

[0025] 如图1所示，制冷剂压缩机100包括密封的容器101，该密封的容器101填充了制冷剂102并且在其底部贮存冷冻机油103。制冷剂压缩机100进一步包括电驱动元件106和由电驱动元件106驱动的往复移动的压缩元件107。电驱动元件106包括定子104和转子105。

[0026] 以下对压缩元件107进行具体描述。

[0027] 压缩元件107包括由黑色金属制成的曲轴108。曲轴108包括固定地安装转子105的主轴109和与主轴109偏心的偏心轴110。曲轴108在其底部还设置有用于提升冷冻机油103的润滑油泵111。压缩元件107进一步包括汽缸体112。汽缸体112包括大致圆柱形的压缩室113和用于支撑主轴109的轴承114。

[0028] 压缩元件107进一步包括由黑色金属制成的且被松弛地装配在压缩室113中的活塞115。活塞115通过连接杆117经由活塞销116被连接至偏心轴110，该连接杆117是连接装置。

[0029] 压缩室113的端面通过阀板118被紧密地封闭。阀板118由层压的弹簧钢制成，并且形成用于打开和关闭未示出的吸入口的由吸入簧片119构成的阀构件120。

[0030] 压缩元件107进一步包括头部121，其被固定在相对于阀板118的压缩室113的另一侧。密封的容器101进一步包括夹在阀板118和头部121之间的消声器122。

[0031] 消声器122由与玻璃纤维混合的聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate)制成。

[0032] 密封的容器101进一步包括吸入管123和排出管124，它们被固定至容器101和被连接至未示出的制冷循环。吸入管123把制冷剂102引入到密封的容器101中，排出管124把制冷剂102传送至制冷循环。

[0033] 如此构造的制冷剂压缩机具有下面的操作和效果。

[0034] 未示出的商用电源把电力给至电驱动元件106，以便旋转电驱动元件106的转子105，从而旋转曲轴108。结果，偏心轴110进行偏心运动，使得连接杆17经由活塞销116驱动活塞115。这使得活塞115在压缩室113中往复移动。

[0035] 制冷剂102经过吸入管123被引入到密封的容器101中，并且之后经过消声器122被吸入压缩室113中。连续压缩被吸入到压缩室113中的制冷剂102。被这样压缩的制冷剂102经过排出管124被发送至制冷循环。发送至制冷循环的制冷剂102通过吸入管123被再次引入到密封的容器101。

[0036] 在这些操作中，由曲轴108的润滑油泵111抽吸冷冻机油103，以便润滑诸如主轴109和活塞115等滑动部分。

[0037] 参考表1，下面是对在压缩室113和活塞115之间的直径差、冷冻机油的类型以及压缩机的效率之间的关系的描述。

[0038] 表1显示了具有30毫米外部直径的活塞115的相同规格的制冷剂压缩机的效率分析的结果。所述分析是通过改变在压缩机113和活塞115之间的直径差和使用3种类型的冷冻机油来进行的。

[0039] 冷冻机油“A”是在根据本发明实施例的制冷剂压缩机中使用的冷冻机油103。冷2
冻机油“A”在40摄氏度具有8mm/s的粘度且通过混合用作第一冷冻机油的在40摄氏度
2 2
具有7.5mm/s粘度的矿物油与3wt％的用作第二冷冻机油的在40摄氏度具有20mm/s粘度的矿物油混合来制备。

[0040] 被用来与冷冻机油“A”相比较的冷冻机油“B”，是在40摄氏度具有8mm2/s粘度的矿物油。

[0041] 同样被用来与冷冻机油“A”相比较的冷冻机油“C”，是在40摄氏度具有10mm2/s粘度的矿物油。

[0042] 所述分析是在冷凝温度为54.4摄氏度和蒸发温度为-23.3摄氏度下进行的。通过使用用作制冷剂的R600a和通过在不小于4微米至不大于18微米的范围内改变在压缩室113和活塞115之间的直径差来比较三种制冷剂压缩机的效率。

[0043] 表1

[0044]

[0045] 注：○表示压缩机效率高于在冷冻机油“C”的情况下的压缩机效率，△表示压缩机效率等于或低于在冷冻机油“C”的情况下的压缩机效率。

[0046] 表1显示了当压缩室113和活塞115之间的直径差在不小于4微米至不大于182
微米之间的范围内时，使用仅仅由在40℃具有8mm/s粘度的矿物油制成的冷冻机油“B”的
2
压缩机的效率，等于或小于使用仅仅由在40℃具有10mm/s粘度的矿物油制成的冷冻机油“C”的压缩机的效率。

[0047] 认为使用冷冻机油“B”的压缩机的效率低的原因如下。冷冻机油“B”具有低的粘性阻力以使得摩擦损耗小。然而，冷冻机油“B”的低粘度使得冷冻机油“B”从压缩室113和活塞115之间的间隙中流出。这降低了对于压缩室113和活塞115之间的间隙的密封效果，从而导致了制冷剂102的泄漏。

[0048] 另一方面，当在压缩室113和活塞115之间的直径差在不小于4微米至不大于15微米的范围时，使用冷冻机油“A”的压缩机比使用冷冻机油“C”的压缩机的效率高，其中，冷冻机油“A”是在根据本发明实施例的制冷剂压缩机中使用的冷冻机油103。

[0049] 认为使用冷冻机油“A”的压缩机效率高的原因如下。在40℃具有高达20mm2/s粘度的矿物油降低了从压缩室113和活塞115之间的间隙中流出的冷冻机油“A”的量。另一方面，低粘度的油降低了摩擦损耗。另外，冷冻机油103避免了在压缩室113和活塞115之间的密封效果的降低。

[0050] 虽然没有具体的结果，还是进行下面所述的工作。在40℃时具有等于或小于8mm2/2
s的粘度的不同的冷冻机油通过混合用作第一冷冻机油的在40℃具有低于7.5mm/s粘度
2
的油和用作第二冷冻机油的在40℃具有高于20mm/s的粘度的油来制备。之后，在40℃具
2
有等于或小于8mm/s粘度的这些不同的冷冻机油被用于分析压缩机的效率。结果，在40℃
2
具有等于或小于8mm/s的这些冷冻机油具有与冷冻机油“A”相类似的效果，冷冻机油“A”好于冷冻机油“B”和“C”。

[0051] 因此，把在压缩室113和活塞115之间的直径差设置在不小于4微米至不大于15微米的范围中避免了压缩室113和活塞115之间的摩损，当在它们之间的间隙太小时，引起这样的摩损。另外，具有低粘度的冷冻机油避免了摩擦损耗，并且第二冷冻机油避免了在压缩室113和活塞115之间的密封效果的降低。这些特性导致了一种有效率的制冷剂压缩机。

[0052] 尤其是当制冷剂压缩机已经被操作了较长时间时，沿着彼此相对滑动的压缩室113和活塞115可能被摩损，导致了它们之间的间隙的增大。虽然如此，对于在压缩室113和活塞115之间的滑动部分的油密封效果可被确保保持高的效率。

[0053] 当在40℃时具有低于8mm2/s粘度的低粘度油被用作第一冷冻机油时，以降低在滑2
动部分或其他部分的摩擦损耗时，使用用作第二冷冻机油的在40℃具有等于或高于20mm/s粘度的高粘度油以获得与冷冻机油“A”相同的效果是可能的。不用说，在第一和第二冷冻机油之间有许多粘度组合和许多混合比率。

[0054] 在根据本发明的实施例的制冷剂压缩机中，在40℃具有低于8mm2/s粘度的第一冷冻机油是矿物油。可选择地，第一冷冻机油可以是酯油或硬烷基苯油(hard alkyl benzene oil)。

[0055] 在根据本发明的实施例的制冷剂压缩机中，在40℃具有等于或高于20mm2/s粘度的第二冷冻机油是矿物油。可选择地，第二冷冻机油可以是酯油、硬烷基苯油、聚α石蜡油(poly-a-olefin oil)或者聚烷撑二醇油(polyalkylene glycol oil)。

[0056] 压缩室113和活塞115之间的直径差被设置在15微米的制冷剂压缩机，在54.4℃2
的冷凝温度和-23.3℃的蒸发温度下运作500小时。结果，使用在40℃具有8mm/s粘度的冷冻机油“B”的制冷剂压缩机中，好像是从消声器122中提取的低聚物(oligomer)可被在阀构件120上观察到。另一方面，诸如低聚物或油垢的沉淀不会在使用冷冻机油“A”的制
2
冷剂压缩机中被观察到，冷冻机油“A”是用作第一冷冻机油的在40℃具有7.5mm/s粘度的
2
矿物油和用作第二冷冻机油的等于或高于3wt％的在40℃具有20mm/s粘度的矿物油的混合物。

[0057] 这被认为是由于如下原因。在40℃具有20mm2/s粘度的矿物油降低了冷冻机油103的蒸发，从而避免了低聚物或油垢在阀构件120上的残留，该阀构件120被升到一个高温。

[0058] 另外，第二冷冻机油的重量百分比被制成高于3wt％，以便进一步降低所述蒸发，从而提高了避免在阀构件120上沉积低聚物的效果。

[0059] 尽管未得到具体的结果，还是进行了如下操作。在40℃具有等于或小于8mm2/s的2
粘度的不同的冷冻机油通过混合用作第一冷冻机油的在40℃具有低于7.5mm/s粘度的油
2
和用作第二冷冻机油的在40℃时具有高于20mm/s粘度的油而制备。之后，测试在40℃时
2
具有等于或小于8mm/s的粘度的这些不同的冷冻机油，发现当第二冷冻机油的含量是等于或高于3wt％时没有观察到诸如低聚物或油垢等沉淀。

[0060] 因此，通过使用冷冻机油“A”可提供一种使得在阀构件或其他部分上没有低聚物2
沉淀的可靠的压缩机，其中，该冷冻机油“A”是在40℃具有低于8mm/s粘度的矿物油和等
2
于或高于3wt％的在40℃具有等于或高于20mm/s粘度的油的混合物。

[0061] 接下来，参考表2对本发明的制冷剂和冷冻机油之间的相容性进行了如下描述。作为HFC制冷剂的R134a和作为HC制冷剂的R600a在密封容器101中在140℃下老化14天，并且本发明的冷冻机油以酯油、矿物油或硬烷基苯油作为基油(base oil)，以检测它们的相容性。

[0062] 表2

[0063]

[0064] 表2显示了在制冷剂和冷冻机油之间的所有组合表现出好的结果，不引起油垢或其他沉淀。

[0065] 换句话说，通过把HFC制冷剂或HC制冷剂与以酯油、矿物油或硬烷基苯油作为基油(base oil)的冷冻机油组合，而不劣化冷冻机油，可获得一种可靠的制冷剂压缩机。

[0066] 可选择地，混合酯油、矿物油和硬烷基苯油能够获得相同的效果。

[0067] 当在贮存的过程中被暴露于高温高湿度的环境中时，可添加抗氧化剂到冷冻机油103中，以避免冷冻机油103的劣化，从而获得可靠的制冷剂压缩机。

[0068] 诸如磷酸三邻甲苯酯(tricresyl phosphate)的极端压力添加剂可被添加到冷冻机油103中，该添加剂经过化学反应在金属表面形成薄膜。这降低了滑动部分的摩损，从而获得了可靠的制冷剂压缩机。

[0069] 油性剂(oil agent)可被添加到冷冻机油103中，该油性剂(诸如高脂肪酸、高醇或者具有酯基团的复合物)可物理地或化学地吸收金属。如果从消声器122中提取低聚物，这种油性剂的加入可降低低聚物在金属表面的沉积，从而降低了在制冷循环中的制冷剂102通道的堵塞。这导致了一种可靠的制冷剂压缩机。

[0070] 如上文所描述的，根据本发明实施例的有效率的且可靠的制冷剂压缩机以下述方式获得：把在压缩室113和活塞115的之间的直径差设置在不小于4微米至不大于15微米2
的范围内，使用在40℃具有等于或小于8mm/s的粘度的冷冻机油103。冷冻机油103是在
2 2
40℃具有小于8mm/s的粘度的第一冷冻机油和在40℃具有等于或高于20mm/s的粘度的第二冷冻机油的混合物。

[0071] 工业实用性

[0072] 如上所述，本发明的制冷剂压缩机具有高的效率，并且因此适用于具有制冷循环的设备。

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