[发明专利]高速填充停运制冷回路的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及制冷回路或冷却回路(如新制回路)的填充。其例如可应用于在装配线上对热泵等固定设备或汽车空调等移动设备的冷却回路进行填充。

背景技术

现今常用的制冷液例如包括用于汽车和热泵的R134a氟化烃衍生物，或用于制冷单元和热泵的R407和R410等氟化混合物。此类制冷剂既可以为单组分产品，也可以为低压条件(如小于5巴)下不会产生组分离析风险的混合物。

全球暖化法规(京都议定书)的演进驱使汽车空调回路制造商使用“全球升温潜能值(GWP)”小于或等于150的替代液。作为对比，R134a的GWP值为1300。

在汽车空调回路方面，氟化烃衍生物HFO1234yf被认为是R134a的其中一种替代液。然而，该替代液具有多个缺点，例如，其具有可燃性，价格比现有制冷剂高约100倍，而且供应量有限。

一种性价比更高的替代方案为将普通制冷液组合为GWP值符合新法规且价格更接近现有制冷剂的混合物，该混合物使用时无任何变质风险且可使汽车空调回路无需做重大改动便可保持至少同等的性能水平。

通常地，将两种或三种氟化烃衍生物相互混合，其尤适用于热泵。然而，为了保证一定的混合均匀性，这些混合物一般涉及热力学特性接近的流体。此外，此类流体还需满足不会产生相互离析的风险，以避免使混合物的特性发生变化，从而对使用该混合物的设备的制冷性能造成影响。

新型的混合物除上述之外还包含水、二氧化碳或氨等无机制冷剂。此类混合物一般在安全性方面可很好地替代丁烷、丙烷、戊烷等高可燃性单组分烷烃类制冷剂(这是因为这些混合物为非可燃性混合物)。此外，这些混合物还可很好地替代一般需使用高压(与现有汽车回路在物理上不兼容)的单组分无机制冷剂。由于在制冷剂的输送操作过程中，制冷剂的配比/组成必须保持不变，而由于此类混合物在存储时的均匀性不足，从而会造成其输送上的问题。

在本文的剩余部分中，为了简化本发明的描述，只涉及使用二氧化碳的应用。然而，需了解的是，本发明也涵盖使用氨等其他无机制冷剂的应用。

由此可见，通过使用混合物可在获得与HFO1234yf和R134a相近的热力学特性的同时，避免HFO1234yf的可燃性。这使得混合物类制冷剂在汽车行业格外受欢迎：即其可使设施免于SEVESO分类以及减少关于存储的行政和法规限制和关于运输的授权审批等。

此类混合物既可以为非共沸液，也可以为滑动液或共沸液(其行为类似于仅由单一组分组成的液体)。

这些混合物可由一种或多种氟化烃衍生物以及一种或多种无机化合物组成。

共沸混合物的极佳一例为两种氟化烃衍生物与二氧化碳的混合物。

使用此类混合物中的一个难点在于如何设计一种可将制冷液输送至制冷回路的方法以及实施该方法并可最终获得具有化学家所推荐配比和公差以及具有所需特性的均匀混合物的设备。

事实上，虽然液态氟化烃衍生物的混合物并不会造成太多输送上的困难(将该液体保持在低压即可：例如，对于R134a为7巴)，然而，要在其中加入一小比例的二氧化碳，一般而言，加入比例小于10％的二氧化碳则使得所述输送操作变得更加复杂。而且，为了保证所输送混合物的质量，从而保证所使用回路的制冷性能，二氧化碳的加入要求极高的配量精确度。

此外，还要求所述设备能以高效使用的方式实现所述方法并可应用于移动装配，如汽车生产线中。

应当记得的是，在制冷回路中，制冷液(制冷剂)交替地处于气体状态和液体状态。此状态的改变使其可在所需位置处吸收或释放与其潜热对应的能量。

此种回路包括：压缩机，用于为所述制冷液的演化过程提供机械能；冷凝器，用于使所述制冷液在其中冷凝并向欲被加热的媒介释放能量；减压器，其可降低所述制冷液的沸点，以及蒸发器，用于使所述制冷液在其中蒸发并同时从欲被冷却的环境中带走蒸发所需的能量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于解决上述问题并旨在使用不同种类液体的混合物，尤其是HFC和HFO等氟化烃衍生物液与二氧化碳(CO₂或R744)的混合物，来实现高速填充停运的制冷回路，以最终获得以有限成本提供优良特性而且符合新的环保制约的均匀制冷混合物。

为了实现上述目标，所述混合物(氟化及无机)以原位方式高速制备。在此制备过程中，通过保持缓冲供应水平不变，获得化学家所要求的特性，从而可避免所述混合物由于相分离(液态/气态)等因素而变质。