加热泵式供热水机制造技术

本发明专利技术的课题是确保吸收压缩二氧化碳冷冻剂的电动压缩机的冷冻机油的油返回恃性，并且把电动压缩机的泄漏电流抑制到允许值以下。吸收压缩二氧化碳冷冻剂的电动压缩机１Ａ、１Ｂ中使用的冷冻机油是多种油进行混合的混合油，将介电常数调整至最大３．０，通过采用与二氧化碳具有较好相溶性的冷冻机油，可以确保单独使用非相溶性冷冻机油时产生问题的向压缩机的油返回量，防止压缩机滑动部的摩耗，同时把相溶性冷冻机油单独使用时产生问题的电动压缩机的泄漏电流抑制到法定的允许值以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加热泵式供热水机，具体地说，涉及采用了二氧化碳冷冻剂的冷冻循环的密封型电动压缩机中使用的冷冻机油的技术。
技术介绍
最近，作为冷冻循环中使用的冷冻剂，从地球环境保护、难燃性、低毒性的观点考虑，作为自然冷冻剂的二氧化碳(CO2)已引起注目。作为可采用该二氧化碳冷冻剂的制品，除加热泵式供热水机以外，还可以举出电动汽车空调装置、寒冷地区用供暖设备、自动售货机等。另外，从地球环境保护问题的观点考虑，要求更加节能及高效化，故采用以二氧化碳作冷冻剂的加热泵式供热水机。如果采用该加热泵式供热水机，与一般的家庭用供热水机主流的煤气方式相比，运行成本低到约1/5，即使与电热水器相比，效益系数(COPCoefficient ofPerformance)可达到3.0以上的高效率。另外，作为加热泵式供热水机的冷冻剂，当采用HFC(Hydro Fluoro Carbons)时，从冷冻剂的热物性考虑，最高仅给出约60℃的热水，另外，必需有高输出功率的压缩机，当采用以二氧化碳作冷冻剂的加热泵式供热水机时，从冷冻剂的热物性考虑，也可给出约90℃的热水。在这里，加热泵式供热水机有2种供热水方式，一种是利用深液的电力启动加热泵循环，把家庭一天使用的热水贮存在贮槽中的贮热水方式。另一种是在使用热水时启动加热泵循环，仅给出必要量热水的瞬时供热水方式。在该瞬时供热水方式中，通过加热泵循环，在实际达到可供热水前供应热水，故必需有辅助的小容积热水贮槽。一般情况下，贮热水方式是主流，但取决于热水贮槽的容量，热水的用量受到限制，故必需有大容量热水贮槽，在加热泵循环单元内不能设置热水贮槽，而必须有另外的热水贮槽单元，所以，存在设置空间大，同时重量大等问题。反之，当采用瞬间式供热水时，虽然必需有大输出功率压缩机，通过这样运行供应热水的问题，但不必担心热水供给中断，用辅助的小容量热水贮槽就可以。因此，希望一种可在加热泵循环单元内设置热水贮槽，设置空间小并且重量轻，可容易在公寓大楼等密集住宅区的狭小空间内设置。另外，与贮热水方式相比，具有工作时间可大幅减少，COP提高，更加节能等优点。但是，在冷冻循环的压缩机中，为进行滑动部的润滑、密封、冷却等，一般把压缩机的冷冻机油封入冷冻剂中后使用。然而，采用二氧化碳冷冻剂的冷冻循环中，压缩机的压缩条件，因在高温(120～130℃)、高压(约15MPa)下，故采用的冷冻机油的使用条件也变得严格。因此，从确保压缩机的可靠性方面考虑，要求冷冻机油的性状适应于润滑性、更加节能、高效率。另外，因电动压缩机的绝缘材料采用酯类绝缘膜(主要是耐热PET聚对苯二甲酸乙二醇酯)，故在体系内当大量水分存在时，由于生成碳酸氢离子与质子，与原来的HFC冷冻剂氛围气相比，劣化显著，因此，吸水性低的冷冻机油是优选的。以二氧化碳作冷冻剂的加热泵式供热水机中采用的冷冻机油，如专利文献1中记载的那样，由于与冷冻剂的相溶性及热化学稳定性优良，故以两末端烷基化的聚亚烷基二醇油为主。然而，聚亚烷基二醇油，作为电绝缘油的体积电阻率大大低于标准值(1013Ω·cm)，另外，介电常数ε非常高(ε＝约5.0)，故在电动压缩机工作时泄漏电流增大，存在难以满足由电气用品安全法规定的泄漏电流(漏电)允许值(1.0mA以下)的问题。还有，电气用品安全法是在规定电气用品的制造、输入、销售等的同时，确保电气用品的安全性，促进民间个体业者自主的活动，防止电气用品引起的危险及障碍的发生为目的的法律。因此，在电动压缩机工作时泄漏的电流，已知与电动机的转数相关而增大，与瞬间式加热泵供热水机同样，当一启动大容量电动压缩机使高速旋转时，泄漏的电流变得非常大。另外，因聚亚烷基二醇油具有高的吸水性，故必需有用于水分管理的设备及时间。另外，由于聚亚烷基二醇油对水解稳定，故油中水分有利于电动压缩机内酯类绝缘膜的水解，使绝缘特性下降。另一方面，在专利文献2中，作为与聚亚烷基二醇油以外的与二氧化碳具有相溶性的冷冻机油，记载有多元醇酯油。然而，多元醇酯油与二氧化碳冷冻剂的相溶性过高，在压缩机内的溶解粘度大幅下降，封入的油粘度也变得非常高，压缩部的密封性下降，压缩效率的提高受到限制。特别是，采用二氧化碳的加热泵循环，由于在超临界状态下运行，当相溶性过高时，从压缩机内流出后进行冷冻循环的循环油增多，有压力损失及热交换效率大幅降低的危险。与此相对，在专利文献3、4中提出了采用介电常数等电气特性优良、吸水性低、并且与二氧化碳非相溶性的烃油的方案。然而，烃油由于润滑性差，对以二氧化碳作冷冻剂的严格滑动条件不适用。另外，作为烃油的聚α-烯烃油，粘度指数高，低温流动性优良，但从返回至压缩机的量方面考虑是不太理想的。另外，烷基苯油由于粘度指数小，在冷冻循环的低温部粘度增大而滞留，是不理想的。特开平10-46169号公报特开2000-104084号公报特开2001-294886号公报特开2000-110725号公报
技术实现思路
基本上以二氧化碳作冷冻剂的加热泵式供热水机的电动压缩机中使用的冷冻机油，当采用如专利文献3、4中记载的具有不溶于二氧化碳或难溶于二氧化碳的性质(非相溶性)的例如聚α-烯烃油或矿物油等烃油时，压缩机的滑动部的密封性良好，压缩效率高，是优选的。另外，这些烃油，因介电常数小、且吸水性低，故不存在泄漏电流增大、绝缘性恶化的问题。然而，烃油即使与二氧化碳不相溶，或相溶性小，在超临界状态下运行的压缩机，因高温而流动性加大，冷冻机油与冷冻剂一起从压缩机流出，使在冷冻循环中循环。该被循环的冷冻机油，当到达冷冻循环的低温部时，流动性下降而产生滞留。因此，返回至压缩机的油量减少，从而压缩机内的油量减少，引起滑动部的油量缺乏，产生磨损或烧毁等不理想的问题。还有，聚α-烯烃油，由于粘度指数高，低温流动性优良，但从返回至压缩机的油量方面考虑未必是十分理想的。在这里，为了确保返回至压缩机内的油量，与二氧化碳具有相溶性的冷冻机油是优选的。然而，与二氧化碳具有相溶性的聚亚烷基二醇油，由于电学特性，特别是介电常数非常高，在电动压缩机工作时泄漏电流加大，存在难以满足法定的泄漏电流允许值的问题。另外，聚亚烷基二醇油因具有高吸水性，存在使电动压缩机的绝缘特性降低的问题。即，当在冷冻循环内存在水分时，二氧化碳冷冻剂变成碳酸，产生酯类绝缘膜的机械强度大幅下降、伸长性降低等问题。另外，与二氧化碳具有相溶性的多元醇酯油，由于与二氧化碳冷冻剂的相溶性过高，当在超临界状态下运行，采用二氧化碳的加热泵循环时，从压缩机流出后，参与冷冻循环的油增多，有压力损失及热交换效率大幅降低的危险。在这里，本专利技术的课题是确保吸收压缩二氧化碳冷冻剂的电动压缩机的冷冻机油的油返回恃性，并且把电动压缩机的泄漏电流抑制到允许值以下。本专利技术的特征在于，为了解决上述课题，作为密闭型电动压缩机中使用的冷冻机油，采用的是把多种油进行混合，调整介电常数达到最大3.0的冷冻机油。基本上是，在压缩二氧化碳冷冻剂的电动压缩机中使用的冷冻机油，当考虑油的返回特性时，与二氧化碳具有良好相溶性的冷冻机油是优选的。本专利技术注意到，与油的返回特性优异的二氧化碳具有良好相溶性的冷冻机油，介电常数高、泄漏电流增大，而与二氧化碳不具有相溶性(或相溶性小)的冷冻机油，虽然油的返回特性差本文档来自技高网...

【技术保护点】
加热泵式供热水机，该加热泵式供热水机具有冷冻循环，该循环是通过：采用吸入压缩二氧化碳冷冻剂的密闭型电动压缩机；把上述压缩机排出的冷冻剂进行放热的第１热交换器；把从该第１热交换器流出的冷冻剂进行减压的减压器；和，对上述减压器减压的冷冻剂的热进行吸热的第２热交换器进行循环；并通过上述第１热交换器加热供给水，生成热水，其特征在于，上述密闭型电动压缩机的冷冻机油是多种油混合，将介电常数调整至最大３．０的冷冻机油。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：太田亮，中川路孝行，权守仁彦，幸野雄，
申请(专利权)人：日立家用电器公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]