專利名稱：致冷劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有液態(tài)氮、多價(jià)醇、NaCl水溶液及一種表面活性劑的致冷劑，適用于蒸氣壓縮型致冷機(jī)和類似裝置。
致冷機(jī)通過(guò)作機(jī)械功將密封容器內(nèi)的溫度降到比室溫低的溫度，因此吸收容器的熱量，或者以一個(gè)熱泵的形式將低溫區(qū)的熱量泵到高溫區(qū)。在這類致冷機(jī)中，將熱量由低溫區(qū)傳送到高溫區(qū)的介質(zhì)叫做致冷劑。
蒸汽壓縮型致冷機(jī)所采用的致冷劑有氨(NH3)，氟-氯碳?xì)湎盗械姆锇簹怏w(R11CCl3F，R-12CCl2F2，R-22CHClF2，R-500CCl2F2/CH3CHF3，R-502CHClF2/CClF2CF3，R-503CHF3/CClF3，R-504CH2F2/CF3CClF2，R-1130C2H2Cl2，R-160C2H5Cl;R-40C2H4O2，R-764SO2)。根據(jù)不同目的，例如致冷能力，致冷機(jī)類型，應(yīng)用場(chǎng)合及類似條件，可有選擇地選用上述致冷劑。然而，這些致冷劑能產(chǎn)生嚴(yán)重的刺激性氣味，對(duì)人的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生有害作用，因此其安全可靠性不高。當(dāng)這些致冷劑蒸發(fā)進(jìn)入空氣后，如果達(dá)到50ppm，則其氣味可被察覺(jué)，如果超過(guò)750ppm，將危害眼睛和呼吸系統(tǒng)。如果空氣中的致冷劑含量達(dá)到1%，它將危及人的性命，如果人暴露在這種條件下30分鐘，人將喪失意識(shí)。
更進(jìn)一步，如果處于輕度的潮濕環(huán)境下，青銅和黃銅會(huì)被腐蝕，而鐵和鋼不會(huì)被腐蝕。雖然CFC系列的致冷劑被認(rèn)為是無(wú)害的，但是F.S.Rowland教授等在1974年發(fā)表報(bào)告指出，如果CFC致冷劑泄漏到空氣中，其中的大部分未被分解而到達(dá)同溫層時(shí)那么在那里就會(huì)被紫外線還原，產(chǎn)生破壞臭氧層的氯原子。
結(jié)果是，將有更多的紫外線到達(dá)地球表面，引起皮膚癌的增多，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。這篇報(bào)告之后，與此有關(guān)的理論被進(jìn)一步推廣。
世界上的許多國(guó)家開(kāi)始限制CFC系列制冷劑的使用，1987年在加拿大的蒙大略召開(kāi)的國(guó)際會(huì)議正式通過(guò)了關(guān)于臭氧層毀壞物質(zhì)的條約，該條約共有23個(gè)國(guó)家簽署，包括美國(guó)、日本、加拿大和歐共體，該條約對(duì)于R-11、R-12、R-14和R-15作為懸浮質(zhì)、致冷劑和發(fā)泡材料的使用;R-113作為洗滌劑和溶解介質(zhì)的使用以及1121和1031作為胃腸系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的鹵素的使用作出了規(guī)定。
然而，1990的大會(huì)作出了更嚴(yán)格的規(guī)定，規(guī)定到2000年將全面禁止該產(chǎn)品的生產(chǎn)。雖然臭氧層可以通過(guò)自然過(guò)程再生，但由于CFC系列致冷劑中的氯原子造成的臭氧層破壞卻幾乎不能夠通過(guò)自然過(guò)程補(bǔ)償。
擴(kuò)散在空氣中的致冷劑會(huì)引起所謂的溫室效應(yīng)，即可見(jiàn)光能穿過(guò)空氣，但是地球的熱耗散卻受到阻擋，因此提高了地球的平均溫度。隨之而來(lái)的是海洋的升溫和天氣的混亂、臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)氣流和陰雨天氣的延長(zhǎng)。更進(jìn)一步，作為溫室效應(yīng)的結(jié)果，地球南、北極的冰層被溶化，升高了海平面，從而淹沒(méi)海岸線區(qū)域，對(duì)農(nóng)作物帶來(lái)不利影響，從而惡化生存環(huán)境。因此CFC系列致冷劑被限制使用，迫切需要一種代用品。
在這種情況下，本發(fā)明人開(kāi)始研究用于制冷機(jī)和空調(diào)器的致冷劑，并發(fā)明了一種非恒沸點(diǎn)混合致冷劑。特別的是非恒沸點(diǎn)混合致冷劑的相平衡溫度不同于用作熱輻射源和熱吸收源的冷凝器和蒸發(fā)器的室溫，因此提高了致冷循環(huán)的效率。而且，其沸點(diǎn)較低，汽化點(diǎn)范圍大，冷凝壓力相對(duì)低。更進(jìn)一步，蒸汽的比容小，壓縮機(jī)的排氣溫度低，并且門檻值電壓足夠高。此外，無(wú)腐蝕性，安全性高，無(wú)污染，價(jià)廉。
本發(fā)明正是基于上述背景而作出的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能替代CFC系列致冷劑的致冷劑，并可用于蒸汽壓縮型致冷機(jī)、冰箱、工業(yè)致冷器以及自動(dòng)空調(diào)器。
用于致冷機(jī)和類似裝置上的本發(fā)明的致冷劑包括下列成分。
即，它包括氮?dú)?，一種或多種多價(jià)醇，NaCl水溶液，和一種表面活性劑。
理想的多價(jià)醇是丙二醇和乙二醇，但是也可以使用其它醇。更為理想的是使用一種或多種多價(jià)醇，表面活性劑可以是磷酸酯。
本發(fā)明的致冷劑的制備方法如下。
a.將液氮注入反應(yīng)罐。
b.加入一種或多種多價(jià)醇，將混合物攪動(dòng)，從而形成第一產(chǎn)物。
c.將氯化鈉水溶液及表面活性劑(例如磷酸酯)加入第一產(chǎn)物。
加入量理想值為50%-70%重量比的液氮，15-20%重量比的多價(jià)醇，例如丙二醇，8%重量比的如乙二醇的多價(jià)醇;2%重量比的氯化鈉水溶液，10-5%重量比的表面活性劑。
本發(fā)明的新型致冷劑解決了氨和氟里昂氣體作為致冷劑危害人類和地球生態(tài)系統(tǒng)的問(wèn)題，在這種非恒沸點(diǎn)混合致冷劑中，相平衡溫度被提高了。
本發(fā)明將借助于以下非限制性實(shí)施例和附圖加以詳細(xì)解釋，其中

圖1是冰箱從2月20日1∶00PM到22日9∶00AM的溫度波動(dòng)曲線。
圖2是冰箱從2月22日9∶00AM到23日8∶00AM的溫度波動(dòng)曲線。
圖3是冰箱從2月23日9∶00AM到2月24日8∶20AM的溫度變化曲線。
圖4是冰箱從2月24日9∶10AM到2月25日8∶20AM的溫度變化曲線。
圖5是冰箱從2月25日8∶20AM到2月26日7∶40AM的溫度變化曲線。
圖6是冰箱從2月27日8∶50AM到2月28日7∶20AM的溫度變化曲線。
圖7是冰箱從3月1日8∶50AM到3月2日8∶00AM的溫度變化曲線。
圖8是冰箱從3月3日9∶00AM到3月4日7∶20AM的溫度變化曲線。
圖9是冰箱從3月5日9∶00AM到3月7日7∶00AM的溫度變化曲線。
圖10是冰箱從3月8日9∶00AM到3月9日7∶20AM的溫度變化曲線。
圖11是冰箱從3月10日9∶00AM到3月12日1∶20PM的溫度變化曲線。
圖12是冰箱從3月13日1∶00AM到3月14日11∶40PM的溫度變化曲線。
圖13是冰箱從3月15日1∶00AM到3月16日2∶30AM的溫度變化曲線。
實(shí)施例1液氮65%(重量%)丙二醇15-20%乙二醇8%NaCl的水溶液2%表面活性劑(有機(jī)物)10-5%實(shí)施例2液氮50-70%(重量%)丙二醇15-20%乙二醇8%
NaCl的水溶液2%表面活性劑5-10%水5-10%實(shí)施例1和2的致冷劑的制備過(guò)程如下該過(guò)程包括如下9個(gè)步驟(1)用蒸餾水清洗一個(gè)反應(yīng)罐，然后干燥;
(2)在常溫下將-195.8℃的液氮注入反應(yīng)罐。
(3)將丙二醇加入罐中，將兩種物質(zhì)攪拌一定時(shí)間;
(4)在混合和攪拌之后，打開(kāi)反應(yīng)罐的一個(gè)閥門，將反應(yīng)氣體排放出罐子。
(5)將乙二醇加到混合物中，并攪動(dòng)一定時(shí)間;
(6)攪動(dòng)后，打開(kāi)反應(yīng)罐的一個(gè)閥門，排放出反應(yīng)氣體。
(7)加入NaCl的水溶液(濃度為2%)(8)然后加入有機(jī)的表面活性劑(例如磷酸酯)，攪動(dòng)至不再起泡時(shí)為止。
(9)在運(yùn)送前將已制好的致冷劑裝入密封容器(大約3個(gè)大氣壓)，容量為10kg和20kg。
檢驗(yàn)所得的致冷劑性質(zhì)結(jié)果如表中所示
表1致冷能力
續(xù)表1
注1實(shí)驗(yàn)條件冷凝溫度 30℃汽化溫度 -25℃壓縮機(jī)輸出 7.5kw(60Hz)壓縮機(jī)循環(huán)全封閉式制冷注2上述表1是一個(gè)氟里昂R-12和本發(fā)明實(shí)施例1和2的致冷劑的真實(shí)比較實(shí)驗(yàn)表。
表2 注1上述表2是用三菱電氣出品的MR-11K(雙門)冰箱所作的，用氟里昂R-12和本發(fā)明實(shí)施例1、2的致冷劑所進(jìn)行的比較實(shí)驗(yàn)表。
注2上述冰箱的說(shuō)明有效內(nèi)容積110L制冷方式冷氣-強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)輔助控制方法自動(dòng)壓縮機(jī)的額定輸入89/96w(50/60Hz)壓縮機(jī)型號(hào)NA33L62KA-AOMS注3表中所示的實(shí)施例1致冷劑組分是將致冷劑放入冰箱后測(cè)試的，圖1-13所示的為測(cè)試結(jié)果。
注4溫度曲線的上升部份表示冰箱自動(dòng)停轉(zhuǎn)時(shí)的溫度(-2℃～-4.5℃)在其余時(shí)間冰箱的內(nèi)部保持在-27℃。
注5“A”表示實(shí)施例1的致冷劑樣品，在圖中，2/20，2/21，……，3/16表示2月20日，2月21日，2月22日，……，3月16日，1993年。
上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的致冷劑的制冷能力略低于現(xiàn)有的氟里昂R-12，但作為致冷劑使用時(shí)不會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。
特別地，本發(fā)明的致冷劑能滿足致冷劑應(yīng)具備的下列條件
a) 在大氣壓下具有低汽化溫度，b) 具有低冷凝溫度，c) 具有高汽化潛熱，d) 具有低固化點(diǎn)，e) 具有低比容，f) 具有高臨界溫度，g) 不與潤(rùn)滑油起化學(xué)反應(yīng)，q) 具有低粘度和好的電熱作用，i) 不會(huì)充電，也不會(huì)侵蝕電絕緣材料。
j) 不具有閃光和爆炸性質(zhì)。
特別地，可以說(shuō)本發(fā)明的致冷劑優(yōu)于HCFC-134a，為一種新型致冷劑替代品，因?yàn)楸景l(fā)明的致冷劑可以使用現(xiàn)行壓縮機(jī)和現(xiàn)有的管道結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明的致冷劑的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，無(wú)需改變。
根據(jù)上述本發(fā)明，本致冷劑具有下列特點(diǎn)，例如表面活性劑和NaCl的水溶液的混合劑粘附于金屬或非金屬物固體上，在其上形成一層膜從而保護(hù)該物體被腐蝕，并且可防止自動(dòng)空調(diào)器上膠皮管的腐蝕。
此外，本致冷劑的安全性很高，也具備其它所需的性能。
權(quán)利要求
1.一種用于致冷機(jī)等之類機(jī)器中的致冷劑，它包括液態(tài)氮、單價(jià)或多價(jià)醇、氯化鈉的水溶液和表面活性劑。
2.按照權(quán)利要求1的致冷劑，其中所說(shuō)的多價(jià)醇由乙二醇和丙二醇組成。
3.按照權(quán)利要求2的致冷劑，其中包括15-20%重量百分比的丙二醇和8%重量百分比的乙二醇。
4.按照權(quán)利要求1的致冷劑，其中包括50-70%重量百分比的液態(tài)氮。
5.按照權(quán)利要求1的致冷劑，其中包括2%重量百分比的所說(shuō)的氯化鈉水溶液。
6.按照權(quán)利要求1的致冷劑，其中所說(shuō)的表面活性劑由磷酸酯組成。
7.按照權(quán)利要求6的致冷劑，其中包括10-5%重量百分比的所說(shuō)表面活性劑。
8.一種致冷劑，如前面任何一個(gè)實(shí)施例描述的。
全文摘要
本發(fā)明描述的是一種用于蒸汽壓縮型致冷機(jī)之類的致冷劑，以代替破壞臭氧層的CFC系列致冷劑。本發(fā)明的致冷劑包括65％重量百分比的液態(tài)氮、15-20％重量百分比的丙二醇，8％重量百分比的乙二醇、2％重量百分比的氯化鈉水溶液以及10-5％重量百分比的表面活性劑。本發(fā)明的致冷劑是解決破壞臭氧層問(wèn)題的一個(gè)途徑。
文檔編號(hào)C09K5/04GK1099062SQ93118118
公開(kāi)日1995年2月22日 申請(qǐng)日期1993年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月18日
發(fā)明者吳錫才 申請(qǐng)人:吳錫才, 仙波洋八, 佐藤榮一