专利名称：含2，3，3，3-四氟丙烯的组合物、使车辆加热和/或空气调节的方法
含2，3，3，3-四氟丙烯的组合物、使车辆加热和/或空气调
节的方法本发明涉及含有2，3，3，3-四氟丙烯的组合物，其可用于制冷、空调和加热，特别是在热泵中。在机动车中，内燃机包括其中循环传热流体的回路，所述传热流体用于冷却所述发动机和还用于加热座舱。为此目的，所述回路特别包括泵和其中流过空气流的单元加热器，所述空气流回收所述传热流体储存的热量以使座舱加热。而且，用于使机动车的座舱冷却的空调系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、压力调节器和能(在液体和气体之间)改变状态且通常称作制冷剂的流体。通过使用皮带和滑轮由车辆的发动机直接驱动的压缩机将所述制冷剂压缩，将其在高压和高温下输送到所述冷凝器。所述冷凝器通过强制通风使在高温和高压下以气态到达的气体冷凝。所述冷凝器通过降低流过其的空气温度使所述气体液化。所述蒸发器为从待吹入座舱中的空气中吸取热量的热交换器。所述压力调节器通过随所述蒸发器的温度和压力变化改变孔截面而调节气体至环路的入口流量。因此，来自外部的热空气随着其通过所述蒸发器而被冷却。电动车中的空调系统是密封系统；所述压缩机为电压缩机且所述系统的结构可用 (乙二醇型的)中间传热回路限定。汽车空调中广泛使用的制冷剂为1，1，1，2_四氟乙烷(HFC_13^)。文献WO 2008/107623描述了机动车中的能量管理系统，其包括具有制冷剂循环的可逆制冷环路；使所述制冷环路的工作循环倒转的装置，其能够在制冷模式位置和热泵模式位置之间移动；能够从所述制冷剂回收能量的至少一个第一源；和在所述流体从液态膨胀到两相状态之后能够使所述制冷剂蒸发的至少一个第二源，所述倒转装置当它们在与对应于热泵模式的位置一致的位置时能够使制冷剂从所述第一回收源向至少一个蒸发源流动。然而，在如文献WO 2008/107623描述的系统中使用HFC-13^作为制冷剂，当外部温度为约_15°C时，甚至在接通压缩机之前在所述蒸发器中开始形成低压。导致空气进入到所述系统中的这种低压促进腐蚀和部件如压缩机、热交换器和压力调节器的恶化。本发明的目的是提供传热流体及其用途、特别地作为制冷环路中的制冷剂，其防止压缩机启动时空气进入制冷环路的蒸发器和/或改善制冷环路的效率。因此，本发明的一个主题是含有5 80重量％的2，3，3，3-四氟丙烯 (HFO-12;34yf)、5 45重量％的二氟甲烷(HFC-32)和2 50重量％的至少一种选自丙烷、 丙烯和乙烯的组-C的化合物的组合物。优选地，根据本发明的组合物含有55 75重量％的2，3，3，3_四氟丙烯、5 40 重量％的二氟甲烷和5 40重量％的至少一种选自丙烷、丙烯和乙烯的组-C的化合物。有利地，根据本发明的组合物含有60 70重量％的2，3，3，3-四氟丙烯、10 30 重量％的二氟甲烷和10 30重量％的至少一种选自丙烷、丙烯和乙烯的组-C的化合物。优选的组-C的化合物为丙烷。根据本发明的组合物更特别适合用作制冷、空调和加热中的传热流体。
根据本发明的组合物可在制冷中用作现有的制冷剂如R_22(氯二氟甲烷)、 R-404A(由4重量％的1，1，1，2-四氟乙烷、52重量％的三氟乙烷和44重量％的五氟乙烷组成的混合物)和R_407C(由52重量％的1，1，1,2-四氟乙烷、23重量％的二氟甲烷和25 重量％的五氟乙烷组成的混合物)的替代物。R-407C用作超级商店(超级市场)和制冷运输中的制冷剂。然而，R-407C具有1800的GffP0流体对温室效应的贡献是通过称为GWP (全球变暖潜势)的标准量化的，其通过以二氧化碳作为参考值1总结其变暖潜势。根据本发明的组合物还可用于空调，优选用于汽车空调。根据本发明的组合物还可用于加热，特别是在热泵中并且优选用于加热机动车座舱。因此，本发明的一个主题是使用其中循环制冷剂的可逆制冷环路使机动车座舱加热和/或空气调节的方法，所述可逆制冷环路包括第一热交换器、压力调节器、第二热交换器、压缩机和使所述制冷剂的流动方向倒转的装置，特征在于所述制冷剂包含如上所述的组合物。使所述制冷剂流过制冷环路的方向倒转以使该环路的工作循环倒转的装置可由四通阀组成。所述制冷剂还可含有2，3，3，3-四氟丙烯稳定剂。稳定剂可特别包括硝基甲烷，抗坏血酸，对苯二甲酸，唑如甲基苯并三唑或苯并三唑，酚类化合物如生育酚、氢醌、叔丁基氢醌、2，6_ 二叔丁基-4-甲酚，环氧化物(可能的氟化或全氟化的烷基环氧化物、或者链烯基或芳族环氧化物)如正丁基缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、丁基苯基缩水甘油醚，亚磷酸酯，磷酸酯，膦酸酯，硫醇和内酯。根据所述环路作为制冷器或热泵工作的模式，所述第一热交换器可作为蒸发器或能量回收装置(recuperator)。对所述第二热交换器的情况也是一样的。在制冷模式中，第二交换器将用于吹入机动车座舱内部的空气流冷却。在热泵模式中，第二交换器用于加热用于机动车座舱的空气流。所述第一和第二热交换器为空气/制冷剂型。也可使用液体/制冷剂交换器，使得液体作为中间流体并且将能量传递给空气。在根据本发明的方法中，所述制冷环路可通过热交换器与内燃机冷却回路热耦合。因此，所述环路可包括制冷剂和传热流体两者通过其中的至少一个热交换器，所述传热流体特别为来自发动机冷却回路的空气或水。根据所述方法的替换形式，所述第一热交换器容许所述制冷剂和来自机动车内燃机的废气两者通过它；来自机动车内燃机的废气可与传热流体回路热连通。根据本发明的方法中的所述制冷环路可包括作为支路的至少一个热交换器，所述热交换器与意在待进入机动车内燃机中的空气流热连通或者与从机动车内燃机发出的废气热连通。当外部温度低于-20°C，优选低于-30°C时，根据本发明的方法是最特别合适的。根据本发明的方法还适合于设计为以发动机和电动机交替工作的混合动力车。其根据在座舱和电池方面两者的气候条件(热或冷)提供对能量输入的最佳控制并且特别地容许通过传热流体回路使电池加热或冷却。
包含上述组合物的制冷剂流过其中的可逆制冷环路(该环路安装在机动车中)特别适合于从发动机和/或电池回收能量，所述能量可用于冷启动阶段加热座舱和内燃机。 当这种可逆制冷环路包括泵时，其可以兰金(Rankine)模式(即压缩器作为涡轮机)工作以将由发动机产生的并随后在热交换之后由所述制冷剂携带的热能进行生产使用。本发明的另一主题是包括如上所述制冷环路的设备。根据
图1示意性所示的本发明的第一实施方式，制冷环路(16)包括第一热交换器 (13)、压力调节器(14)、第二热交换器(15)、压缩机(11)和四通阀(1 。所述第一和第二热交换器为空气/制冷剂型。第一热交换器(1 容许环路(16)的制冷剂和由风扇产生的空气流通过它。一部分或所有的该相同空气流还通过发动机冷却回路的热交换器(图中未示出)。同样地，第二换热器(15)容许由风扇产生的空气流通过它。一部分或所有的该空气流还通过发动机冷却回路的另一热交换器(图中未示出)。空气的流动方向取决于环路 (16)的工作模式和发动机的需求。因此，当发动机空闲且环路(16)为热泵模式时，空气可通过发动机冷却回路的交换器加热，然后可吹到交换器(1 上以加速环路(16)的流体的蒸发并因此改善该环路的性能。所述冷却回路的交换器可根据发动机的需求(加热进入发动机的空气或将该发动机产生的热量进行生产使用)通过阀门激活。在制冷模式中，由压缩机(11)发动的制冷剂经由阀门(12)，通过作为冷凝器的交换器(1 (即将热能交给外部)，然后通过压力调节器(14)，然后通过作为蒸发器的交换器 (15)，由此将意在吹入机动车座舱内部的空气流冷却。在热泵模式中，使用阀门(1 将制冷剂的流动方向倒转。热交换器(1 作为冷凝器而交换器(13)作为蒸发器。然后热交换器(15)可用于加热用于机动车座舱的空气流。根据图2示意性所示的本发明的第二实施方式，当考虑制冷模式中流体的流动方向时，制冷环路06)包括第一热交换器(23)、压力调节器(M)、第二热交换器(25)、压缩机(21)、四通阀02)和一方面在交换器03)的出口且另一方面在交换器05)的出口安装的支路(们)。该支路包括热交换器(dl)和压力调节器(d2)，意在待进入发动机的空气流或废气流通过该热交换器(dl)。所述第一和第二热交换器(23和25)为空气/制冷剂型。 第一热交换器容许来自环路06)的制冷剂和由风扇引入的空气流通过它。一部分或所有的该相同空气流还通过发动机冷却回路的热交换器(图中未示出)。同样地，第二交换器0 容许由风扇传送的空气流通过它。一部分或所有的该空气流还通过发动机冷却回路的另一热交换器(图中未示出)。所述空气流动的方向取决于环路06)的工作模式和发动机的需求。例如，当内燃机空闲且环路06)为热泵模式时，空气可通过发动机冷却回路的交换器加热，然后吹到交换器上以加速环路06)的流体的蒸发并因此改善该环路的性能。所述冷却回路交换器可根据发动机需求(加热进入发动机的空气或将由该发动机产生的热量进行生产使用)使用阀门激活。不论是在制冷模式还是在热泵模式中，热交换器(dl)也可根据能量需求激活。可在支路(们)上安装截止阀以激活或禁止该支路。由风扇传送的空气流通过交换器(dl)。该相同空气流可通过发动机冷却回路的另一热交换器并且还通过置于废气回路中的其它交换器、至发动机的进气口或在混合动力车的情况下至电池。根据图3示意性所示的本发明的第三实施方式，制冷环路(36)包括第一热交换器 (33)、压力调节器(34)、第二热交换器(35)、压缩机(31)和四通阀(3 。第一和第二热交换器(33和35)为空气/制冷剂型。交换器(33和35)工作的方式与图1所示第一实施方式的相同。在制冷环路回路(36)和发动机冷却回路或第二乙二醇-水回路两者上安装两个流体/液体交换器(38和37)。通过与空气/流体交换器比较，安装流体/液体交换器而不经过中间气态流体(空气)有助于改善热交换。根据图4示意性所示的本发明的第四实施方式，制冷环路06)包括第一组热交换器(43和48)、压力调节器04)、第二组热交换器(45和47)、压缩机和四通阀02)。 当考虑制冷模式中的流体循环时，一方面在交换器的出口且另一方面在交换器G7) 的出口安装支路(dl)。该支路包括热交换器(dl)和压力调节器(d2)，意在待进入内燃机的空气流或废气流通过该热交换器(dl)。该支路工作的方式与图2所示第二实施方式的相同。热交换器03和45)为空气/制冷剂型且热交换器(48和47)为液体/制冷剂型。 这些交换器工作的方式与图3所示第三实施方式中的相同。根据本发明的方法还适于设计为以电池工作的电动车。其能够提供较好的能量输入控制以适合在座舱和电池两方面的气候条件(热或冷)，且特别地能够通过传热流体回路加热或冷却电池。实验部分以下给出将冷凝器温度设定为30°C在车辆中在热泵工作条件下制冷剂性能的模拟。冷凝温度+30°C(Τ cond)压缩机入口温度+5°C(Ti comp)蒸发器出口温度_30°C (To evap)Evap P 为蒸发器的压力Cond P 为冷凝器的压力To comp 为压缩机出口的温度比压缩比是高压与低压之比COP:性能系数，在热泵的情况下定义为系统所提供的有用热功率对供应到系统或系统消耗的功率。CAP 体积容量，为每单位体积的比热容(kj/m3)。% CAP或COP是根据本发明的组合物的CAP或COP值相对于R-407C的CAP或COP 值之比压缩机的等熵效率为传送给流体的实际能量与等熵能量之比。认为压缩机的等熵效率等于0. 7。
权利要求
1.组合物，含有5 80重量％的2，3，3，3-四氟丙烯、5 45重量％的二氟甲烷和2 50重量％的至少一种选自丙烷、丙烯和乙烯的组-C化合物。
2.权利要求1的组合物，特征在于其含有55 75重量％的2，3，3，3-四氟丙烯、5 40重量％的二氟甲烷和5 40重量％的至少一种选自丙烷、丙烯和乙烯的组-C化合物。
3.权利要求1的组合物，特征在于其含有60 70重量％的2，3，3，3-四氟丙烯、10 30重量％的二氟甲烷和10 30重量％的至少一种选自丙烷、丙烯和乙烯的组-C的化合物。
4.使用其中循环制冷剂的可逆制冷回路使机动车座舱加热和/或空气调节的方法，所述可逆制冷回路包括第一热交换器、压力调节器、第二热交换器、压缩机和使所述制冷剂的流动方向倒转的装置，特征在于所述制冷剂包含前述权利要求中任一项的组合物。
5.权利要求4的方法，特征在于所述第一和第二交换器为空气/制冷剂型。
6.权利要求4的方法，特征在于所述第一和第二交换器为使用第二回路将能量传递到意在用于座舱的空气的液体/制冷剂型。
7.权利要求4 6中任一项的方法，特征在于所述制冷环路与所述内燃机冷却回路热華禹合。
8.权利要求4 7中任一项的方法，特征在于所述第一热交换器容许所述制冷剂和来自机动车内燃机的废气两者通过它。
9.权利要求4 8中任一项的方法，特征在于所述环路可包括至少一个热交换器作为支路，所述热交换器与意在待进入机动车内燃机中的空气流热连通、或者与从机动车内燃机中发出的废气热连通。
10.权利要求4 9中任一项的方法，特征在于所述制冷环路安装在车辆中以从内燃机和/或电池中回收能量。
11.包括权利要求4 10中任一项的可逆制冷环路的设备。
12.权利要求1 3中任一项的组合物作为传热流体的用途。
13.权利要求1 3中任一项的组合物作为R-22、R-407C和R-404A的替代物的用途。
全文摘要
本发明涉及适合用于制冷、空调和加热的组合物，其包括2，3，3，3-四氟丙烯、二氟甲烷和至少一种选自丙烷、丙烯和乙烯的化合物。本发明还涉及使用含有包括所述组合物的制冷剂的可逆冷却环路使汽车的车厢加热和/或空气调节的方法。当外部温度低于-20℃时所述方法是特别适合的。所述方法也适于设计为用热机和电动机交替工作的混合动力车以及适于电动车。
文档编号B60H1/00GK102216412SQ200980146095
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月18日 优先权日2008年11月20日
发明者维萨姆·雷切德 申请人:阿克马法国公司