專利名稱：制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷劑組合物及一種制冷裝置，更具體地說，涉及一種不破壞大氣臭氧層的、不可燃的、與礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油有很好的相溶性并且呈現(xiàn)穩(wěn)定和均勻液相的制冷劑組合物，以及涉及一種使用這種制冷劑組合物的制冷裝置。
目前在制冷機(jī)中使用的傳統(tǒng)制冷劑基本上都是二氯二氟甲烷(下文稱為R-12)或由R-12和1,1-二氟乙烷(下文稱為R-152a)的共沸混合物制冷劑組成的R-500。R-12的沸點(diǎn)在大氣壓下為-29.65℃，而R-500的沸點(diǎn)為-33.45℃，對(duì)于普通的傳統(tǒng)制冷裝置來說，這些制冷劑是較為理想的。甚至在壓縮機(jī)的吸氣溫度較高時(shí)，它們也具有不使排氣溫度增高到會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)滑油泥的程度的特性。而且，R-12與制冷機(jī)潤(rùn)滑油(例如壓縮機(jī)用的礦物油)有很好的相溶性，并且它還起到使制冷劑循環(huán)中的潤(rùn)滑油返回到壓縮機(jī)內(nèi)的作用。
然而，這些制冷劑具有嚴(yán)重的破壞臭氧的潛在危險(xiǎn)，當(dāng)它們被釋放到大氣中并達(dá)到地球高空的臭氧層時(shí)，便會(huì)破壞臭氧層。對(duì)臭氧層的破壞是由制冷劑中所含有的氯基(Cl)造成的。因此，人們希望用不含氯基的制冷劑，如二氟甲烷(下文稱為R-32)、五氟乙烷(下文稱為R-125)以及1,1,1,2-四氟乙烷(下文稱為R-134a)等來取代那些含氯基的制冷劑。在大氣壓下，R-32的沸點(diǎn)為-51.7℃,R-125的沸點(diǎn)為-48.5℃,R-134a的沸點(diǎn)為-26.0℃。
這些無(wú)氯基的制冷劑R-32、R-125和R-134a與通用的制冷機(jī)潤(rùn)滑油(例如礦物油或烷基苯)的相溶性較差，并且由于潤(rùn)滑油不能順暢地返回壓縮機(jī)，或者由于停機(jī)后再起動(dòng)時(shí)抽吸的制冷劑與潤(rùn)滑油分離等等原因，所以常常引起壓縮機(jī)潤(rùn)滑上的故障。
因此，本發(fā)明人試驗(yàn)性地將與礦物油或烷基苯相溶性差的這些制冷劑和與礦物油或烷基苯相溶性極好的正戊烷混合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從壓縮機(jī)排入制冷劑循環(huán)中的礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油可重復(fù)利用地送入壓縮機(jī)內(nèi)。即使是使用這些制冷劑的混合物時(shí)也是如此。
因此，本發(fā)明的意圖是通過提供一種將礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油加入不含氯基的制冷劑中的制冷劑組合物；通過將無(wú)氯基制冷劑與大氣壓下沸點(diǎn)為+36.07℃的正戊烷相混合；以及提供一種使用上述制冷劑的制冷裝置來解決上述問題。
另一方面，當(dāng)分別將無(wú)氯基制冷劑和正戊烷輸入制冷循環(huán)時(shí)，由于具有不同沸點(diǎn)的這兩種物質(zhì)的蒸汽壓不同，所以很難均勻地將它們輸送到制冷循環(huán)內(nèi)。此外，由于這兩種物質(zhì)的混合物是一種不均勻的液相，所以潤(rùn)滑油不能充分地返回到壓縮機(jī)。除此之外，如果這種制冷劑組合物發(fā)生泄漏，可能會(huì)引起著火。因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過預(yù)先將這種無(wú)氯基制冷劑與正戊烷混合，然后用它們作為具有穩(wěn)定和均勻液相的制冷劑組合物來解決上述問題。
由于對(duì)上述問題進(jìn)行了深入研究，所以本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過下述方法可獲得具有穩(wěn)定和均勻液相的不可燃制冷劑組合物，即預(yù)先將與礦物油或烷基苯相溶性差的制冷劑和與礦物油或烷基苯相溶性極好的、在大氣壓下沸點(diǎn)為+36.07℃的特定量的正戊烷混合，這樣，即使在使用這種制冷劑組合物時(shí)，也可重復(fù)利用地將從壓縮機(jī)排入制冷劑循環(huán)的礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油送到壓縮機(jī)內(nèi)，于是就解決了上述問題，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的特征涉及一種包括二氟甲烷、五氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷和正戊烷的制冷劑組合物。
此外，本發(fā)明另一特征涉及一種用下述方法制備的制冷劑組合物預(yù)先將正戊烷與1,1,1,2-四氟乙烷混合，然后將該混合物混入二氟甲烷和五氟乙烷的制冷劑中，其中所含的正戊烷占總重量的0.1wt.％至14wt.％(wt.表示重量，下同)。
另外，本發(fā)明涉及一種包含正戊烷的制冷劑組合物，正戊烷在與1,1,1,2-四氟乙烷的預(yù)混合物中占14wt.％或更多，而它在最終得到的制冷劑中占14wt.％或更少。
本發(fā)明涉及一種由1,1,1,2-四氟乙烷和正戊烷組成的制冷劑組合物，其中被溶解在1,1,1,2-四氟乙烷中的正戊烷占總重量的0.1wt.％至7.3wt.％。
本發(fā)明涉及一種制冷裝置，它包括一個(gè)用于冷凝和液化制冷劑的冷凝器、一個(gè)用于蒸發(fā)已液化的制冷劑的蒸發(fā)器，以及一個(gè)用于壓縮被蒸發(fā)和被汽化的制冷劑并將其送入冷凝器的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)中使用上述任何一種制冷劑組合物作為由壓縮機(jī)壓縮的制冷劑。
本發(fā)明涉及的制冷裝置，其中制冷劑組合物含有溶解在1,1,1,2-四氟乙烷中并占總重量約6wt.％的正戊烷。
本發(fā)明的制冷裝置，其中礦物油或烷基苯潤(rùn)滑油被用作制冷機(jī)潤(rùn)滑油。
本發(fā)明涉及的制冷裝置，其中所用壓縮機(jī)為旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，所用制冷機(jī)潤(rùn)滑油為烷基苯潤(rùn)滑油。
當(dāng)通過下述方法構(gòu)成本發(fā)明時(shí)，即通過將與礦物油和烷基苯等類制冷機(jī)潤(rùn)滑油相溶性極好的正戊烷和與礦物油和烷基苯等類制冷機(jī)潤(rùn)滑油相溶性較差的無(wú)氯基制冷劑相混合時(shí)，從壓縮機(jī)排入制冷劑循環(huán)中的制冷機(jī)潤(rùn)滑油(如礦物油和烷基苯)就可在壓縮機(jī)內(nèi)重復(fù)利用。
但是在本發(fā)明中，正戊烷是可燃的，并且在常溫下很難與R-32或R-125這樣的制冷劑相混合，所以將正戊烷以預(yù)定比率預(yù)先混制冷劑R-134a中，然后再與制冷劑R-32和R-125混合，并且即使在正戊烷與制冷劑R-32和R-125的混合比改變時(shí)，仍將正戊烷的混合比限制在14wt.％內(nèi)，這樣正戊烷就不會(huì)在常溫下與R-32和R-125分離。在上述制冷劑組合物中，正戊烷以占總重量的0.1wt.％至7.3wt.％范圍溶解在R-134a中，這種制冷劑組合物為穩(wěn)定而均勻的液相、濃度分布保持均勻或即使長(zhǎng)期貯存也不分離成兩相的不可燃制冷劑組合物。因此，本發(fā)明的制冷劑組合物可以準(zhǔn)確和穩(wěn)定地加到制冷循環(huán)中，并與制冷機(jī)潤(rùn)滑油有很好的相溶性，所以從壓縮機(jī)排入制冷劑循環(huán)內(nèi)的礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油可很容易地在壓縮機(jī)內(nèi)重復(fù)使用。此外，在制冷劑組合物發(fā)生泄漏的情況下也不會(huì)起火。
此外，在本發(fā)明的制冷裝置中包括一個(gè)用于冷凝和液化制冷劑的冷凝器，一個(gè)用于蒸發(fā)已液化的制冷劑的蒸發(fā)器和一個(gè)用于壓縮被蒸發(fā)和被汽化的制冷劑并將其排入冷凝器的壓縮機(jī)。該制冷裝置使用上述的任何一種將與制冷機(jī)潤(rùn)滑油(如礦物油和烷基苯)相熔性極好的正戊烷和制冷機(jī)潤(rùn)滑油(如礦物油和烷基苯)在無(wú)氯基制冷劑內(nèi)相混合而組成的制冷劑組合物。由于壓縮機(jī)壓縮上述制冷劑，所以從壓縮機(jī)排入制冷劑循環(huán)的礦物油和烷基苯等制冷劑潤(rùn)滑油很流暢地在壓縮機(jī)內(nèi)重復(fù)使用。
按照本發(fā)明，由按特定比例混合的無(wú)氯基制冷劑和正戊烷組成的不可燃制冷劑組合物可以加到同一氣缸內(nèi)，所以利用一個(gè)與制冷劑回路相通的加料裝置可以精確而穩(wěn)定地將上述不可燃制冷劑組合物輸入到制冷循環(huán)內(nèi)。
壓縮機(jī)的種類，例如旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)或往復(fù)式壓縮機(jī)與哪種制冷機(jī)潤(rùn)滑油(例如礦物油或烷基苯)結(jié)合使用在本發(fā)明中沒有特別的限制。但當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)時(shí)，最好使用烷基苯作制冷機(jī)潤(rùn)滑油，其部分原因是由于這種潤(rùn)滑油能順暢地返回到壓縮機(jī)內(nèi)。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制冷裝置的前視圖；圖2是一般制冷劑循環(huán)的流程圖；圖3是R-134a和正戊烷的相溶特性曲線圖；圖4是本發(fā)明制冷裝置的制冷劑循環(huán)流程圖；圖5是本發(fā)明壓縮機(jī)的主要部分的剖視圖；圖6是本發(fā)明另一種壓縮機(jī)的主要部分的剖視圖；圖7是本發(fā)明另一實(shí)施例的雙回路制冷劑循環(huán)流程圖。
下面將參照一些實(shí)施例描述本發(fā)明，但應(yīng)注意到，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的構(gòu)思的前提下還可以作出其它改進(jìn)。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制冷裝置的前視圖。圖2是一般的制冷劑循環(huán)流程圖。
標(biāo)號(hào)1代表安裝了一個(gè)壓縮機(jī)2的制冷裝置。標(biāo)號(hào)3代表用于向壓縮機(jī)2充注制冷劑的充液器。標(biāo)號(hào)4是用于向制冷劑充液器3內(nèi)供應(yīng)制冷劑的制冷劑容器。標(biāo)號(hào)8代表充注裝置，它包括制冷劑充液器3和制冷劑容器4。順次將壓縮機(jī)2、冷凝器5、毛細(xì)管6和蒸發(fā)器7連接起來，于是構(gòu)成一個(gè)制冷劑循環(huán)。
圖2中所示的制冷劑循環(huán)充注了R-32、R-125、R-134a和正戊烷的制冷劑混合物。該組合物含20至30wt.％最好含25wt.％的R-32；含10至20wt.％最好含15wt.％的R-125；含40至60WT.％，最好含50wt.％的R-134a，以及含0.1至14wt.％最好含10wt.％的正戊烷。
如果R-32的混合比低于20wt.％，則特性系數(shù)(COP)較低，而如果超過30wt％，則在其被泄漏到大氣中時(shí)可能起火。如果R-125的混合比低于10wt％，則制冷劑排出壓縮機(jī)2的排氣溫度過高，而如果超過20wt.％，則COP較低，同時(shí)使全球變暖熱勢(shì)(GWP)增高。如果R-134a的混合比低于40wt.％，則制冷循環(huán)內(nèi)的壓力過高，而如果超過60wt.％，則蒸發(fā)溫度變高。
對(duì)于R-134a制冷劑來說，先將它按規(guī)定的比率與正戊烷混合，然后混入R-32和R-125的制冷劑中。此時(shí)，將正戊烷按14wt.％或更高的比率加到R-134a制冷劑中，然后再與R-32和R-125的制冷劑混合，使正戊烷的量為14wt.％或更低。這就是說，正戊烷與礦物油或烷基苯有很好的相溶性，但沸點(diǎn)卻較高并且可燃。如果混合比超過14wt.％，則在蒸發(fā)器7內(nèi)不能得到所需的冷卻溫度，如果該混合物漏到大氣中則會(huì)起火。因此，將正戊烷按特定比率與R-134a制冷劑混合，然后再與R-32和R-125制冷劑相混，使正戊烷相對(duì)總重量的總混合比不超過14wt.％。
順便說一句，正戊烷很難與無(wú)氯基制冷劑(如R-32和R-125)相混合，但卻在常溫下與R-134a制冷劑相混合，所以在有R-134a制冷劑的情況下可以制備混合制冷劑。
通過混入約10wt.％的正戊烷，可以使冷卻溫度達(dá)到最佳值，并可改善礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油返回壓縮機(jī)的能力，同時(shí)可避免起火。
在另一個(gè)實(shí)施例中，圖2中的制冷劑循環(huán)充注了一種相溶物質(zhì)的制冷劑組合物，該相溶物質(zhì)含占總重量0.1wt.％至7.3wt.％的溶解在R-134a里的正戊烷。在制冷劑循環(huán)中最好充注含溶解在R-134a內(nèi)并占總重量約6wt.％的正戊烷的相溶物質(zhì)的制冷劑組合物。
在圖3中，相溶特性曲線的上區(qū)是均勻穩(wěn)定的R-134a和正戊烷的單相區(qū)，下區(qū)是這兩種物質(zhì)分成兩相的區(qū)域。從圖3所示的相溶特性曲線可以得知，在制冷裝置的正常使用狀態(tài)下，通過在特定范圍內(nèi)調(diào)整這兩種物質(zhì)的混合比，可以使冷卻溫度達(dá)到最佳值。
圖4是制冷劑循環(huán)的工作流程圖，圖中示出用于充注制冷劑組合物的充注裝置8，它包括一個(gè)制冷劑充液器3和制冷劑容器4。
例如，可將含有溶解在1,1,1,2-四氟乙烷內(nèi)的、占總重量0.1wt.％至7.3wt.％的正戊烷的相溶物質(zhì)組成的制冷劑組合物注入制冷劑容器4內(nèi)，然后通過由制冷劑充液器3、充液管和其它部件組成的充注裝置8輸入制冷劑循環(huán)內(nèi)。
該組合物中正戊烷占總重量的百分比可為0.1wt.％至7.3wt.％，較好的比率為0.2wt.％至7.3wt.％，最佳的比率為6wt.％，這樣可使冷卻溫度達(dá)到最佳值，并改善礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油返回壓縮機(jī)的能力，同時(shí)可避免起火。
如果正戊烷的溶解率低于0.1wt.％，則返回到壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油很少。如果正戊烷的溶解率高于7.3wt.％，則由于不可燃性能不夠高，液相不均勻或組分可能分離成兩相，所以是不理想的。
圖5示出了用于本發(fā)明的往復(fù)式壓縮機(jī)2的一個(gè)實(shí)例。該壓縮機(jī)包括一個(gè)氣密封容器11、一個(gè)安裝在該容器11內(nèi)的壓縮機(jī)主體9和貯存在密封容器11的底部并用于潤(rùn)滑壓縮機(jī)主體9的活動(dòng)部件的制冷機(jī)潤(rùn)滑油10。制冷機(jī)潤(rùn)滑油10可以是礦物油或烷基苯。
圖6示出了用于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)2′的一個(gè)實(shí)例。該壓縮機(jī)包括一個(gè)氣密封容器11′、一個(gè)安裝在該容器11′內(nèi)的壓縮機(jī)主體9′和貯存在密封容器11′的底部并用于潤(rùn)滑壓縮機(jī)主體9′的活動(dòng)部件的制冷機(jī)潤(rùn)滑油10′。制冷機(jī)潤(rùn)滑油10′可以是烷基苯。
在上述說明中只列舉了單回路制冷循環(huán)，但利用一個(gè)級(jí)聯(lián)冷凝器13將高溫側(cè)制冷回路16與低溫側(cè)制冷回路12連接起來組成的雙回路制冷循環(huán)14(如圖7所示)，并且用本發(fā)明的制冷劑組合物及制冷機(jī)潤(rùn)滑油充入雙回路制冷循環(huán)的高溫制冷回路16的壓縮機(jī)15也可獲得相同效果。
如上所述，本發(fā)明的制冷劑組合物由二氟甲烷、五氟乙烷、1,1,1,2-四氟乙烷和正戊烷組成，或者上述制冷劑組合物由含有按特定比率溶解在1,1,1,2-四氟乙烷中的正戊烷的相溶物質(zhì)組成。因此，這種對(duì)臭氧層破壞性較小的制冷劑可以與潤(rùn)滑性能極好且熱阻性能優(yōu)良的礦物油和烷基苯等制冷機(jī)潤(rùn)滑油一起使用。
此外，在本發(fā)明中，先將正戊烷混入1,1,1,2-四氟乙烷內(nèi)，然后再混入二氟甲烷和五氟乙烷的制冷劑內(nèi)，并且正戊烷按總重量的0.1wt.％至14wt.％的比率混合，所以不與二氟甲烷或五氟乙烷制冷劑相溶的正戊烷可與二氟甲烷和五氟乙烷組成的制冷劑相混合，這樣，在不降低冷卻性能的情況下可以使可燃正戊烷的起火危險(xiǎn)性降低。
另外，本發(fā)明的制冷劑組合物由含溶解在1,1,1,2-四氟乙烷中并占總重量0.1wt.％至7.3wt.％的正戊烷的相熔物質(zhì)組成，該組合物呈現(xiàn)特別穩(wěn)定且均勻的液相，并且這是一種正戊烷決不可能從制冷劑組合物中分離出來的不可燃制冷劑組合物，因此它有極好的冷卻性能而且可燃正戊烷沒有起火的危險(xiǎn)。此外，由于本發(fā)明的制冷劑在不采用多氣缸的情況下可加到單氣缸內(nèi)，所以利用與制冷回路相通的充注裝置可將其精確且穩(wěn)定地輸入制冷循環(huán)。
此外，使用這些制冷劑組合物的本發(fā)明的制冷裝置可使制冷循環(huán)中的制冷劑保持在相同的相溶物中，并在一開始充注時(shí)呈現(xiàn)均勻的單液相，其中含有溶解在1,1,1,2-四氟乙烷內(nèi)的、占總重量0.1至7.3wt.％的正戊烷。因此，可向循環(huán)內(nèi)補(bǔ)充加入與最初向循環(huán)內(nèi)充注的組合物相同的制冷劑組合物，這樣就很容易控制循環(huán)內(nèi)的制冷劑量并在必要時(shí)向循環(huán)內(nèi)補(bǔ)充制冷劑組合物，從而使制冷裝置具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性。
權(quán)利要求
1．一種制冷裝置，它包括一個(gè)用于冷凝和液化制冷劑的冷凝器、一個(gè)用于蒸發(fā)已液化的制冷劑的蒸發(fā)器和一個(gè)用于壓縮被蒸發(fā)和汽化的制冷劑并將其排入冷凝器的壓縮機(jī)，其中采用下列制冷劑組合物作為由壓縮機(jī)壓縮的制冷劑，該制冷劑組合物，可通過預(yù)先將正戊烷與1,1,1,2-四氟乙烷相混合，然后再將該預(yù)混合物混入二氟甲烷和五氟乙烷的制冷劑混合物中的步驟而制備，其中所含的正戊烷占總重量的0.1wt.％至14wt.％，二氟甲烷占總重量的20wt.％至30wt.％,1,1,1,2-四氟乙烷占總重量的40wt.％至60wt.％，該制冷劑組合物與制冷機(jī)潤(rùn)滑油是相溶的，并具有穩(wěn)定而均勻的液相。
2．如權(quán)利要求1的制冷裝置，其特征在于，該制冷劑組合物中正戊烷占總重量的0.1wt.％至7.3wt.％。
3．如權(quán)利要求2的制冷裝置，其特征在于，正戊烷占總重量的約6wt.％。
4．如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的制冷裝置，其中采用礦物油或烷基苯潤(rùn)滑油作為制冷機(jī)潤(rùn)滑油。
5．如權(quán)利要求4的制冷裝置，其特征在于，壓縮機(jī)采用旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，并以烷基苯潤(rùn)滑油作為制冷機(jī)潤(rùn)滑油。
全文摘要
一種制冷裝置，它包括冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，采用下列制冷劑組合物作為由壓縮機(jī)壓縮的制冷劑，該制冷劑組合物，可通過預(yù)先將正戊烷與1,1,1,2－四氟乙烷相混合，然后再將該預(yù)混合物混入二氟甲烷和五氟乙烷的制冷劑混合物中的步驟而制備，其中所含的正戊烷占總重量的0.1wt.%至14wt.%，二氟甲烷占總重量的20wt.%至30wt.%,1,1,1,2－四氟乙烷占總重量的40wt.%至60wt.%，該制冷劑組合物與制冷機(jī)潤(rùn)滑油是相溶的，并具有穩(wěn)定而均勻的液相。
文檔編號(hào)F25B1/00GK1317533SQ0111241
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期1994年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月20日
發(fā)明者竹政一夫 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社