專利名稱：：二氟甲烷/烴類化合物混合制冷劑及使用該制冷劑的制冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包括二氟甲烷和從用于制取共沸樣混合物的烴類化合物中選出的一種化合物的混合制冷劑，以及使用該制冷劑的空調(diào)機、制冷機等制冷循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有的空調(diào)機、制冷機等制冷循環(huán)裝置通過配管連接壓縮機和根據(jù)需要設(shè)置的四通閥、冷凝器、毛細管和膨脹閥等節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、儲液器從而構(gòu)成制冷循環(huán)，使制冷劑在其中循環(huán)即可進行冷卻或加熱作用。在這些制冷循環(huán)中，作為制冷劑已知有稱作為氟利昂(以下記為ROO或ROOO)的、從甲烷或乙烷派生而來的鹵化烴。在空調(diào)機、制冷機等中，作為使用溫度通常是在冷凝溫度約50℃、蒸發(fā)溫度約0°的范圍內(nèi)使用，其中也廣泛地將氯二氟甲烷(CHClF2，R22，沸點-40.8℃)用作為制冷劑。由于該R22具有破壞同溫層臭氧的能力，所以已經(jīng)由蒙特利爾國際條約決定對其使用量和生產(chǎn)量進行限制，并在將來停止其使用和生產(chǎn)的傾向。為了基本上消除對同溫層臭氧的影響，在分子結(jié)構(gòu)中不含氯是必要條件，作為具有這一可能性的制冷劑有所提出的別的不含氯的氟化烴類替代制冷劑的方案。對于空調(diào)機、制冷機等制冷循環(huán)裝置的性能，可以考慮將二氟甲烷(CH2F2，R32，沸點-51.7℃)作為能夠替代氯二氟甲烷(CHClF2，R22，沸點-40.8℃)的、不含氯的氟化烴類的后補制冷劑之一。另外，在對作為另一個環(huán)境問題的全球氣候轉(zhuǎn)暖的影響方面，二氟甲烷(R32)也比R22有利。用來表示對全球轉(zhuǎn)暖影響程度的指標為地球轉(zhuǎn)暖系數(shù)(以下記為GWP)，根據(jù)1994年的IPCC(IntergovermentalPanelonClimateChange，氣候變化政府間小組)的報告，將二氧化碳氣體(CO2)的GWP作為1進行累算時水平軸100年處的比較值，對于R22來說GWP為1700，對于二氟甲烷(R32)來說GWP為580，所以二氟甲烷(R32)對全球轉(zhuǎn)暖的影響可以比R22約小1/3。但是，二氟甲烷(R32)除了有弱可燃性這一缺點外，由于與過去一直用作壓縮機潤滑油的礦物油和一部分合成油的相溶性差，所以還存在與制冷劑一道從壓縮機中排出的潤滑油不能從低溫蒸發(fā)器返回到壓縮機中的危險。因此，在將二氟甲烷(R32)用作制冷劑的場合，雖然希望使用相溶性好的酯油來作為壓縮機潤滑油，但由于酯油加水易分解，所以必須細心地注意化學(xué)材料的可靠性。本發(fā)明就是鑒于以上問題而作出的，它可將對同溫層的臭氧層基本沒有影響而且對全球轉(zhuǎn)暖的影響也有可能降低的二氟甲烷(R32)與現(xiàn)有的壓縮潤滑油一起使用。本發(fā)明的目的在于提供一種混合制冷劑，該混合制冷劑包含二氟甲烷(R32)和從烴類化合物中選出的至少一種化合物，該烴類化合物對同溫層的臭氧層基本沒有影響，對全球轉(zhuǎn)暖也基本沒有影響，而且與二氟甲烷(R32)可形成共氟樣混合物。由于烴類化合物在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與礦物油和一部分合成油接近，所以相溶性好，有可能與酯油以外的現(xiàn)有壓縮機用潤滑油一起使用。發(fā)明的公開本發(fā)明為了解決上述問題，提供一種混合制冷劑，該制冷劑包含不含氯的二氟甲烷(R32)和從用于制作共沸樣混合物的烴類化合物中選出的至少一種化合物。用來與二氟甲烷(R32)形成共沸樣混合物的烴類化合物可以從環(huán)丙烷(C3H6，RC270，沸點-32.9℃)或異丁烷(i-C4H8，R600a，沸點-11.7℃)或丁烷(n-C4H8，R600，沸點-0.5℃)中選出。另外，本發(fā)明還將這些混合制冷劑的二氟甲烷(R32)的成分設(shè)定在從沸點最低的共沸樣混合組成附近到單一R32制冷劑之間的成分范圍。另外，本發(fā)明還提供一種將混合制冷劑與酯油以外的壓縮機潤滑油一起使用的制冷循環(huán)裝置，該混合制冷劑包含從用來與二氟甲烷(R32)形成共沸樣混合物的烴類化合物中選出的至少一種化合物，其成分設(shè)定在從沸點最低的共沸樣混合成分附近到R32單一制冷劑之間的范圍。附圖的簡單說明圖1為示出由二氟甲烷(R32)和環(huán)丙烷(RC270)的混合物形成的混合制冷劑在大氣壓下的沸點、露點的圖。圖2為使用本發(fā)明的混合制冷劑的制冷循環(huán)裝置的一個實施例的構(gòu)成圖。發(fā)明的最佳實施例在本發(fā)明中，二氟甲烷(R32)與從環(huán)丙烷(RC270)或異丁烷(R600a)或丁烷(R600)的烴類化合物中選出的一種化合物，在二氟甲烷(R32)大約為80重量％以上的組成范圍中成為沸點最低的共沸樣混合物。在該混合物的共沸樣混合組成中，二氟甲烷(R32)的組成比例比較高，在大約80重量％以上。所以，當二氟甲烷(R32)在沸點最低的共沸樣混合組成附近到單一R32制冷劑之間的組成范圍時，可以認為二氟甲烷(R32)和用于形成共沸樣混合物的烴類化合物在液相中和氣相中的組成比例大體相同。本發(fā)明通過按上述組合形成包含不含氯的二氟甲烷(R32)以及從環(huán)丙烷(RC270)或異丁烷(R600a)或丁烷(R600)中選出的一種化合物的混合物，將其作為制冷劑，可以使得基本上不對同溫層的臭氧層產(chǎn)生影響，而在特定組成范圍中的ODP也可預(yù)測為0。該混合物由于僅由比R22的GWP小得多的二氟甲烷(R32)和GWP基本上沒有的烴類化合物構(gòu)成，所以將其混合而獲得的制冷劑對全球轉(zhuǎn)暖的影響也比R22小得多。通過限定二氟甲烷(R32)與烴類化合物的混合物的組成范圍而形成共沸樣的混合物，可以使得在制冷循環(huán)中的所有構(gòu)成要素中，二氟甲烷(R32)與烴類化合物的混合比例基本相同，可以利用烴類化合物和酯油以外的壓縮機潤滑油之間的相溶性，與酯油以外的壓縮機用潤滑油一起依原樣在通常的制冷循環(huán)裝置中使用。壓縮機用潤滑油不僅可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的礦物油、烷基苯油，還可以采用醚系油、氟系油等加水不分解的潤滑油。另外，本發(fā)明通過混合沸點比R22低的二氟甲烷(R32)和沸點比R22高的環(huán)丙烷(RC270)或異丁烷(R600a)或丁烷(R600)，限定其組成范圍以形成沸點最低的共沸樣混合物，可以使其制冷能力和制冷系數(shù)大于單一R32制冷劑，這樣，雖然有高于R22的蒸氣壓，但在制冷機等制冷循環(huán)裝置的使用溫度即大約0～大約50℃的范圍中，制冷能力優(yōu)于R22，制冷系數(shù)相同，因而可以將使用R22的現(xiàn)行機器小型化。另外，如將該混合物的烴類化合物組成比例限定在可以改善二氟甲烷(R32)與壓縮機用潤滑油的相溶性的最小比例，則即使可燃性的R32和烴類化合物從裝置泄漏，也由于R32的烴類化合物構(gòu)成的混合制冷劑形成共沸樣混合物，泄漏時R32與烴類化合物的混合比例基本上沒有變化，所以可以采用與單一R32制冷劑同樣的妨爆對策。該共沸樣混合物，不僅可以用作制冷循環(huán)裝置的制冷劑，而且也可用于噴射劑，發(fā)泡劑等?！秾嵤├?》表1示出改變二氟甲烷(CH2F2，R32，沸點-51.7℃)與環(huán)丙烷(C3H6，RC270，沸點-32.9℃)形成的混合物的組成比例時混合制冷劑在大氣壓下的沸點。R32與RC270所形成的混合制冷劑在R32和RC270的組成比例分別為大約80重量％和大約20重量％的場合沸點比R32和RC270的各單一制冷劑更低，其組成為沸點最低的共沸樣混合組成。圖1為從表1的沸點求出的、二氟甲烷(R32)與環(huán)丙烷(RC270)的混合物構(gòu)成的混合制冷劑在大氣壓下的氣液平衡線1(沸點、露點)。對于二氟甲烷(R32)為共沸樣混合組成即在80重量％到100重量％未滿的范圍內(nèi)的混合制冷劑，可以認為R32和RC270在液相中和在氣相中的組成比例大體相同。因此，在R32和RC270分別為大約80～100重量％、0～大約20重量％的組成范圍內(nèi)，可在制冷循環(huán)中的所有構(gòu)成要素中使R32和RC270的混合比例大體相同。條件為冷凝平均溫度50℃，蒸發(fā)平均溫度0℃，冷凝器出口過冷度0deg，蒸發(fā)器出口過熱度0deg。由表2可知，對于在大氣壓下大約-55℃附近為共沸樣組成的、R32和RC270分別為大約80重量％、大約20重量％的組成，雖然在更高的溫度0℃和50℃下共沸樣組成轉(zhuǎn)變成R32多的組成，但是，由大約90重量％的R32和大約10重量％的RC270組成的2成分系的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力高于R32和RC270的各單一制冷劑，制冷能力和制冷系數(shù)大于單一R32制冷劑，排出溫度小于單一R32制冷劑。另外，由80～100重量％的R32和0～20重量％的RC270組成的2成分系的制冷能力優(yōu)于R22，制冷系數(shù)相等，所以可將使用R22的現(xiàn)行機器小型化。另外，在冷凝過程和蒸發(fā)過程中的溫度梯度為大約1deg以下，作為共沸樣混合物可以基本上與單一制冷劑同樣地進行處理，特別是將空氣換熱器用于冷凝器或蒸發(fā)器，適合于難以構(gòu)成洛侖茲循環(huán)的空調(diào)機、制冷機等制冷循環(huán)裝置。表2《實施例3》表3表3示出改變二氟甲烷(CH2F2，R32，沸點-51.7℃)與異丁烷(i-C4H8，R600a，沸點-11.7℃)的混合物的組成比例時混合制冷劑在大氣壓下的沸點。R32與R600a形成的混合制冷劑，在R32和R600a分別為約90重量％和約10重量％的組成下，沸點比R32和RC600a的各單一制冷劑低，成為沸點最低的共沸樣混合組成。因此，在R32和R600a分別為約90～100重量％、0～約10重量％的組成范圍中，可以在制冷循環(huán)裝置的所有構(gòu)成要素中使R32與R600a的混合比例大體相同?！秾嵤├?》表4</tables>表4為與表2相同條件下由二氟甲烷(R32)與異丁烷(R600a)組成的2組分系混合制冷劑的理想制冷性能。由表4可知，由90～100重量％的R32和0～10重量％的R600a組成的2組分系混合制冷劑的制冷能力優(yōu)于R22，而制冷系數(shù)相同，因而可以將使用R22的現(xiàn)行機器小型化。另外，冷凝過程和蒸發(fā)過程中的溫度梯度約為1deg以下，作為共沸樣混合物可以與單一制冷劑同樣地進行處理，特別是將空氣換熱器用于冷凝器和蒸發(fā)器，適合于難以構(gòu)成洛侖茲循環(huán)的空調(diào)機、制冷機等制冷循環(huán)裝置?！秾嵤├?》表5示出改變二氟甲烷(CH2F2，R32，沸點-51.7℃)和丁烷(n-C4H8，R600，沸點-0.5℃)形成的混合物的組成比例時混合制冷劑在大氣壓下的沸點。《實施例6》表6為與表2相同條件下由二氟甲烷(R32)和丁烷組成的2組分系的混合制冷劑的理想制冷性能。在表6中未示出的、由95～100重量％的R32和0～5重量％的R600組成的2組分系混合制冷劑的制冷能力優(yōu)于R22，而制冷系數(shù)相同，因而可以將使用R22的現(xiàn)行機器小型化。另外，作為共沸樣混合物可以與單一制冷劑基本同樣地進行處理，特別適合用于將空氣換熱器用作冷凝器和蒸發(fā)器、難以構(gòu)成洛倫茲循環(huán)的空調(diào)機、制冷機等制冷循環(huán)裝置?！秾嵤├?》圖2為空調(diào)機等設(shè)置于室外的制冷循環(huán)裝置的一實施例，在整體式的殼體2的內(nèi)部，用配管連接壓縮機3、四通閥4、作為冷凝器和蒸發(fā)器起作用的室外側(cè)換熱器5、毛細管和膨脹閥等節(jié)流裝置6、作為蒸發(fā)器和冷凝器起作用的室內(nèi)側(cè)換熱器7、儲液器8，連接于室內(nèi)外用電動機的室外扇9使室外換熱器5與大氣換熱，室內(nèi)扇10使室內(nèi)換熱器7與室內(nèi)空氣換熱。該制冷循環(huán)裝置封入有由二氟甲烷(R32)和環(huán)丙烷(RC270)組成的混合制冷劑和酯油以外的潤滑油。當R32和RC270作為制冷劑在制冷循環(huán)中循環(huán)時，在室內(nèi)側(cè)換熱器7作為蒸發(fā)器起作用的場合進行冷卻作用，在室內(nèi)側(cè)換熱器7作為冷凝器起作用的場合進行加熱作用。這里，特別是供暖氣運行時制冷劑易于將液體返回到壓縮機3，在儲液器8內(nèi)發(fā)生氣相與液相的組成分離。對于R32和RC270分別為約80～100重量％、0～約20重量％的2組分組成的混合制冷劑來說，即使在儲液器8內(nèi)發(fā)生氣相和液相的組分分離，但由于形成沸點最低的共沸樣混合物，所以液相中的RC270的混合比例與充填組分大體相同，利用RC270與酯油以外的潤滑油的相溶性，可以保證與制冷劑一起從壓縮機3一起排出的潤滑油從低溫的儲液器8返回到壓縮機3。另外，主要滯留在壓縮機3中的酯油以外的潤滑油，即使在壓縮機3變成高溫、在制冷劑中含有少量水分的狀態(tài)下，也不象酯油那樣產(chǎn)生加水分解，由R32和RC270構(gòu)成的混合制冷劑可以與酯油以外的壓縮機用潤滑油一起依原樣用于通常的制冷循環(huán)裝置中。作為壓縮機用潤滑油，不僅可使用現(xiàn)有的礦物油、烷基苯油，還可以使用醚系油、氟系油等不產(chǎn)生加水分解的潤滑油。由于R32和RC270分別為約80～100重量％、0～約20重量％的2組分構(gòu)成的混合制冷劑的制冷系數(shù)相同、制冷能力優(yōu)越，所以可將使用R22的現(xiàn)行機器的壓縮機3的汽缸容積和室外側(cè)換熱器5以及室內(nèi)側(cè)換熱器7小型化。另外，即使可燃性的R32和RC270從裝置泄漏，由于R32和RC270組成的混合制冷劑形成共沸樣混合物，在泄漏時R32與RC270的混合比例基本上沒有變化，所以可以采用與單一制冷劑同樣的妨爆對策。另外，在用由異丁烷(R600a)或丁烷(R600)構(gòu)成的混合制冷劑代替環(huán)丙烷(RC270)封入的場合，也可以期望獲得同樣的效果。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性由以上說明可知，本發(fā)明的混合制冷劑包含二氟甲烷和從用于形成共沸樣混合物的環(huán)丙烷或異丁烷或丁烷中選出的1種化合物，通過將制冷劑形成為僅由在分子結(jié)構(gòu)中不含氯的化合物組成的混合物，將其組成范圍加以限定，可以得到以下效果。(1)可以擴大基本上不對同溫層的臭氧層產(chǎn)生影響的制冷劑的選擇范圍。(2)由于該混合制冷劑由全球轉(zhuǎn)暖系數(shù)小的二氟甲烷和全球轉(zhuǎn)暖系數(shù)基本上沒有的烴類化合物構(gòu)成，所以混合而成的制冷劑對全球轉(zhuǎn)暖的影響也小。(3)通過將二氟甲烷與烴類化合物的混合物的組成范圍限定在形成共沸樣混合物的范圍，可以將其與酯油以外的現(xiàn)有壓縮機用潤滑油一起依原樣用于通常的制冷循環(huán)裝置。(4)限定了組成范圍的、由二氟甲烷和烴類化合物組成的混合制冷劑，在制冷機等制冷循環(huán)裝置的使用溫度即約0～約50℃的范圍內(nèi)，雖然具有高于R22的蒸氣壓力，但制冷能力優(yōu)越，并可獲相同的制冷系數(shù)，因此可將使用R22的現(xiàn)行機器小型化。(5)即使可燃性的二氟甲烷和烴類化合物從裝置中泄漏出來，限定在形成共沸樣混合物的組成范圍內(nèi)的混合制冷劑可以采用與單一制冷劑同樣的防爆對策。(6)該共沸樣混合物不僅可用作制冷循環(huán)裝置的制冷劑，而且還可用作噴射劑、發(fā)泡劑等。權(quán)利要求1.一種混合制冷劑，其特征在于它包含80～100重量％的二氟甲烷和從用于形成共沸樣混合物的烴類化合物中選出的至少1種化合物。2.如權(quán)利要求1所述的混合制冷劑，其特征在于將組成限定在從沸點最低的共沸樣混合組成附近到100重量％未滿的二氟甲烷的范圍。3.一種混合制冷劑，其特征在于它包含80～100重量％未滿的二氟甲烷，以及從20重量％以下的環(huán)丙烷或10重量％以下的異丁烷或5重量％以下的丁烷中選出的1種化合物。4.一種制冷循環(huán)裝置，該裝置與酯油以外的壓縮機用潤滑油一起使用權(quán)利要求1或2所述的混合制冷劑。全文摘要本發(fā)明提供一種混合制冷劑,該混合制冷劑基本上不對同溫層的臭氧層產(chǎn)生影響,對全球轉(zhuǎn)溫的作用也小,并可以與酯油以外的現(xiàn)有壓縮機用潤滑油一起依原樣用于通常的制冷循環(huán)裝置。該混合制冷劑的特征在于它包含80～100重量%未滿的二氟甲烷和從20重量%以下的環(huán)丙烷或10重量%以下的異丁烷或5重量%以下的丁烷中選出的1種化合物。文檔編號C09K5/04GK1178547SQ9719006公開日1998年4月8日申請日期1997年2月6日優(yōu)先權(quán)日1997年2月6日發(fā)明者吉田雄二,船倉正三,松尾光晴,岡座典穗申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社