制冷剂组合物、密闭型电动压缩机和制冷装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是在使用掺入了赋臭剂的烃制冷剂的制冷空调领域的制冷剂压缩式制冷系统中，将制冷剂泄漏时的赋臭剂浓度维持在可感知的水平。本发明专利技术提供含有选自乙烷、丙烷、环丙烷、丙烯和异丁烷中的至少一种成分的制冷剂组合物，该制冷剂组合物含有１－６０重量％（最好是１－２０重量％）的作为赋臭剂的氨。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于空调和冰箱等制冷、空调领域的制冷剂压缩式制冷系统的制冷剂组合物、密闭型电动压缩机和制冷装置。
技术介绍
现在，由于作为制冷剂代用品而被用于制冷系统的氟代烃系制冷剂对地球温室效应的影响，人们正考虑用氨、空气和烃等自然制冷剂替换。尤其是以乙烷、丙烷、环丙烷、丙烯和异丁烷等烃为主要成分的烃系制冷剂由于其热物理性与氟代烃系制冷剂接近、只需若干设计变更就可用于现有的制冷装置而引起注视，在欧洲，以异丁烷为制冷剂的冰箱已实用化。然而，由于以烃为主要成分的制冷剂易燃性大，因此，确保安全很重要。为此，例如在日本特许公开公报1996年第176536号和1997年第316439号中公开了一种将烷基硫醇类和氨等臭气物质(以下称“赋臭剂”)加入到制冷剂中使制冷剂带臭、从而使人能够感知制冷剂泄漏的尝试。以往的烃系制冷剂由选自沸点在-90℃至-10℃范围的乙烷、丙烷、环丙烷、丙烯和异丁烷中的一种或多种组成，并含有作为赋臭剂的选自甲硫醇等烷基硫醇类、二甲基硫醚等烷基硫醚类、四氢噻吩等噻吩类、三甲胺等烷基胺类、氨、丁酮等酮类、乙醛等醛类、乙酸等羧酸类、丙烯酸乙酯等酯类、甲苯等芳香烃类、己炔等不饱和烃类中的一种或多种，赋臭剂的总量为0.005-1000ppm(以重量计，如无特别说明，“ppm”以重量计)。使用熔点和沸点高的赋臭剂时，赋臭剂会在制冷装置的膨胀机构和蒸发器等使制冷剂处于低温的部位分离而析出(即，冷凝而形成另一个相)，并在该处滞留，导致制冷剂中的赋臭剂浓度下降。从而存在即使制冷剂泄漏、人也无法感知的可能性。此外，耐热性和与制冷装置材料的适合性差的赋臭剂尤其是在变成高温的压缩机内会自我分解或者与压缩机材料反应，导致制冷剂中的赋臭剂浓度显著下降。对于这样的含有赋臭剂的制冷剂，不仅可能无法长时间确保能够感知制冷剂泄漏，而且赋臭剂与压缩机材料的反应生成物还可能在膨胀机构等中析出、分离，阻碍制冷剂的循环。专利技术的公开为此，希望提供一种能避免由于从制冷装置内的烃系制冷剂中分离出来而导致制冷剂中的赋臭剂浓度显著下降、具有优异的高温耐久性和材料适合性的含有赋臭剂的制冷剂。本专利技术的目的是在使用加入了赋臭剂的烃系制冷剂的制冷空调领域的制冷剂压缩式制冷系统中，维持制冷剂中的赋臭剂浓度、确保制冷剂泄漏时的感知度以提高安全性。为达到上述目的，本专利技术提供一种含有至少一种烃和氨的制冷剂组合物，其中，氨的浓度为1-60重量％。本专利技术的制冷剂组合物含有作为烃制冷剂的烃，就此意义而言，可称为烃系制冷剂，制冷剂组合物中所含的氨起赋臭剂的作用。本专利技术的制冷剂组合物例如可用于空调之类的空调系统或装置及冰箱或冰库等制冷系统或装置(以下统称“制冷装置”)。尤其是，如下所述，在此类制冷装置中若使用密闭型电动压缩机则特别有效。因此，还提供使用本专利技术的制冷剂组合物的制冷装置或系统及用于此类装置的压缩机。下面主要结合制冷剂组合物对本专利技术进行说明，但这些说明同样也适用于本专利技术的制冷装置和压缩机。图面的简单说明附图说明图1表示烃与氨的临界溶解温度。图2是使用本专利技术的制冷剂组合物的制冷循环的一个具体例子的示意图。图3是使用本专利技术的制冷剂组合物的制冷循环的干燥器的一个具体例子的示意剖面图。图4是可用于使用本专利技术的制冷剂组合物的制冷循环的密闭型电动压缩机的一个具体例子的示意剖面图。图5表示本专利技术的制冷剂组合物中的氨的组成(重量％)与能力和COP的关系。图6表示本专利技术的制冷剂组合物中的氨的组成(重量％)与吐出压力的关系。图7表示本专利技术的制冷剂组合物中的氨的组成(重量％)与吐出温度的关系。图8表示表示本专利技术的制冷剂组合物中的氨的组成(重量％)与爆炸极限浓度的关系。专利技术的详细说明关于本专利技术的烃系制冷剂，可通过以高于现有技术中所用的浓度加入沸点与所含烃制冷剂接近、可单独作为制冷剂使用的氨而抑制在现有技术部分中说明过的赋臭剂浓度的显著下降和制冷剂在制冷装置内的显著劣化。考虑到人对氨的感知极限(认知阈值约为50mol ppm/空气)，烃系制冷剂(即，制冷剂组合物)中的氨浓度以至少在1重量％以上为佳，1-60重量％更佳，1-20重量％尤佳。本专利技术的制冷剂组合物中的氨浓度例如可以是1-10重量％(如1-4重量％、1-3重量％)、10-25重量％、25-60重量％(如30-60重量％、35-50重量％)。实施例1-4和比较例1-4制冷装置内所含的制冷剂组合物泄漏时，若空气中含有人感知极限的氨(即，约50mol ppm/空气)，则此时空气中所含烃制冷剂的浓度可对应于制冷剂组合物的组成进行计算。结果，如下面的表1所示。表1 由表1可知，含有作为烃制冷剂的丙烷或异丁烷的制冷剂组合物含有1-20重量％的氨时，若空气中的烃浓度在100-2000mol ppm/空气左右，则空气中的氨浓度约为50mol ppm/空气，可感知氨的刺激性臭味。上述空气中的烃浓度约为单含烃时的爆炸下限1.5-2体积％的约1/10左右，因此，可以相信，本专利技术的烃系制冷剂比较安全。另一方面，对于氨添加浓度在0.1重量％(1000ppm)以下的制冷剂组合物，由于除非空气中的烃浓度达到10,000mol ppm/空气以上，否则不能感知氨的刺激性臭味，因此，其安全性差。用于本专利技术制冷剂组合物的烃以选自乙烷、丙烷、环丙烷、丙烯和异丁烷中的一种或多种烃为佳。尤以丙烷和异丁烷为佳。当所用的这些烃的沸点在-90℃至-10℃的范围内时，本专利技术的制冷剂组合物可在空调和冰箱等制冷·空调领域的制冷剂压缩式制冷系统中发挥适宜的冷却特性。作为一个例子，在含有丙烷的本专利技术的制冷剂组合物中，氨浓度为1-60重量％。例如，氨浓度可以是1-5重量％(如4重量％)、5-10重量％、10-25重量％(如13-25重量％)、25-60重量％(如30-50重量％)等。作为另一例子，在含有异丁烷的本专利技术的制冷剂组合物中，氨浓度为1-60重量％。例如，氨浓度为1-15重量％(如12重量％以下)、15-25重量％、25-60重量％(如30-60重量％)等。在含有其他烃的本专利技术的制冷剂组合物中，氨浓度为1-60重量％，例如，可以是1-20重量％(如1-5重量％)、5-10重量％、25-60重量％等。更具体地说，在本专利技术中，例如包括下述制冷剂组合物含有1-40重量％的氨和99-60重量％的丙烷的制冷剂组合物、含有30重量％的氨和70重量％的丙烷的制冷剂组合物、含有1重量％的氨和99重量％的丙烷的制冷剂组合物、含有5重量％的氨和95重量％的丙烷的制冷剂组合物、含有10重量％的氨和90重量％的丙烷的制冷剂组合物、含有15-60重量％的氨和85-40重量％的异丁烷的制冷剂组合物、含有50重量％的氨和50重量％的异丁烷的制冷剂组合物。在形成将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发的制冷循环的制冷装置中使用本专利技术的制冷剂组合物时，与现有技术的制冷剂组合物相比，其优点是，可在制冷剂组合物泄漏时的爆炸的危险性低的状态下感知氨的刺激性臭味。在使用本专利技术的制冷剂组合物的制冷装置中使用含硫量在0.01重量％以下的烃系冷冻机油时，可防止由于氨与冷冻机油反应而导致的制冷剂组合物中的氨浓度的显著下降。上述烃系冷冻机油以烷基苯油或聚烯烃油为佳。由于这些烃系冷冻机油是合成烃系冷冻机油，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
制冷剂组合物，基本上由至少一种烃和氨组成，其特征在于，含有１－６０重量％的氨。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藏地正夫，中川信博，高市健二，境寿和，野末章浩，
申请(专利权)人：松下冷机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]