CN111727350A - 用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的方法，所述方法使用包含以下的系统：其中流动第一传热组合物的蒸汽压缩回路；以及，其中流动第二传热组合物的次级回路。本发明还涉及：用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的装置；以及，传热组合物用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的用途，所述传热组合物包含一种或多种沸点在0‑40℃之间的选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃及其组合的传热化合物。

Description

用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的方法
技术领域
本发明涉及用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的方法、以及适用于实施该方法的装置。本发明还涉及具有0-40℃的沸点的氢氯氟烯烃和氢氟烯烃用于该目的的用途。
背景技术
在机动车辆中，热机包括用于热交换流体的循环的回路，其用于冷却发动机以及加热乘客舱。为此，所述回路特别地包括泵和单元式加热器(暖风机，unit heater)，在所述单元式加热器中使空气流循环，所述空气流收取由热交换流体储存的热量以加热乘客舱。
此外，旨在用于冷却机动车辆的乘客舱的空气调节(air-conditioning，空调)系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、以及能够改变状态(液体/气体)的流体(通常称作制冷剂或传热流体)。压缩机(其通过车辆的发动机使用带子和滑轮直接驱动)对制冷剂进行压缩，在高压和高温下将制冷剂强制推回冷凝器。冷凝器借助于强制通风使在高压和高温下呈气态的气体发生冷凝。冷凝器借助于流经它的空气的温度的降低而使气体液化。蒸发器是热交换器，其热量从将要吹入乘客舱的空气中移出。膨胀阀使得能够根据蒸发器中的温度和压力，经由改变通道截面(section)来调节气体进入到环路中的流速。因此，来自外部的热空气通过穿过蒸发器而被冷却。
传统地，用于机动车辆空气调节的制冷剂是1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)。
然而，包括HFC-134a在内的大量HFC流体可能对温室效应产生有害的贡献。该贡献是通过数值参数GWP(全球变暖潜能值)量化的。
今后将在传热应用中使用的另一制冷剂是2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)。然而，尽管HFO-1234yf是低GWP流体，但是，其被视为可燃流体。
文献WO2013/035908描述了用于控制车辆温度的系统，该系统安装在蒸发器附近。该文献没有提及用于车辆的冷却和/或加热的具体产品。
文献US2014/0202671描述了用于电动或混合动力车辆的包含散热器的冷却和/或加热系统，所述散热器的冷却流体是HFO-1234yf或者水与二醇的混合物。
文献FR3008929描述了用于机动车辆的热调节装置，包括制冷剂回路以及两个热交换流体回路，所述制冷剂是HFC-134a或HFO-1234yf，且所述热交换流体是水与防冻剂的混合物。
文献WO2007/042621描述了包含液/固相变材料的热交换器装置，其用于控制车辆、建筑物、房间或甚至计算机的温度。
文献EP1598406描述了潜热储存材料，其包含液/固相变材料以及用于储存潜热形式的能量的石墨。
文献WO2016/138463描述了用于储存电能的装置，其用于给车辆以及电子设备充电，同时将火灾风险降至最低。
文献WO2008/001004描述了温度控制装置，对于空间应用而言，其能够借助于位于封闭回路中的冷却流体将热量从热源转移至冷源。
文献EP1621389描述了用于在车辆的发动机已经停止的时候向车辆提供电能的系统。该文献中描述的系统包含热能储存材料，例如，水或盐水。
文献EP2416438描述了其特征为增强的安全性的电池模块，该模块包括安装在多个层叠式电池单元上的散热器，用于控制混合动力车辆或电动车辆的温度。该模块包括相变材料，例如，石蜡、聚乙二醇、或无机水合物。
文献WO2012/146368描述了这样的组装件，其包含制冷剂回路和热交换流体回路、以及含有相变材料的热量储存装置，所述制冷剂回路和热交换流体回路借助于制冷剂/热交换流体交换器来彼此进行热交换。该组装件应用于机动车辆。
文献WO98/13222描述了用于储存和分配用于车辆的空气调节和/或加热的热能的单元，例如，其包括含相变材料(诸如石蜡)的腔室。
文献WO2007/114615描述了在包围电池的结构体中循环的传热介质，所述电池被包含相变材料的层覆盖。
文献FR2847973描述了用于热交换流体回路的热交换器，其应用于机动车辆的空气调节蒸发器。所述蒸发器包含由相变材料形成的储热流体，所述相变材料选自石蜡、水合盐、以及共晶化合物。
文献WO2011/072988描述了用于控制车辆温度的装置和方法，其包含至少一种相变材料，所述相变材料可与乘客舱以及车辆的电池热接触。
文献US2006/0168991描述了车辆的空气调节装置，包括压缩制冷剂回路以及包含储热介质的蓄热器。所述储热介质可为，例如，石蜡。
对于提供以下方法存在需求，该方法用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体，该方法是有效且安全的，同时，限制或减少车辆中的可燃产品的量或所述产品与车辆最热部分的接近程度。
发明内容
本发明首先涉及用于冷却机动车辆中的物体或流体的方法，该方法借助于包含在蒸气压缩回路中循环的第一传热组合物以及在次级回路中循环的第二传热组合物的系统，该方法包括：
-使热量从所述物体或流体转移至所述第二传热组合物，导致该第二传热组合物的蒸发；
-使热量从所述第二传热组合物转移至所述第一传热组合物，导致所述第二传热组合物的冷凝以及所述第一传热组合物的蒸发。
本发明还涉及用于加热机动车辆中的物体或流体的方法，该方法借助于包含在蒸气压缩回路中循环的第一传热组合物以及在次级回路中循环的第二传热组合物的系统，该方法包括：
-使热量从所述第二传热组合物转移至所述物体或流体，导致该第二传热组合物的冷凝；
-使热量从所述第一传热组合物转移至所述第二传热组合物，导致所述第二传热组合物的蒸发以及所述第一传热组合物的冷凝。
在一些实施方式中，所述流体是空气，而且，所述方法优选地是用于对所述车辆的乘客舱进行空气调节或用于加热所述车辆的乘客舱的方法；和/或，所述物体是电池；和/或，所述物体是一种或多种电子组件。
在一些实施方式中，所述第一传热组合物包含2,3,3,3-四氟丙烯。
在一些实施方式中，所述第二传热组合物包含一种或多种沸点为0-40℃的传热化合物，优选选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃及其组合；更优选地选自：1-氯-3,3,3-三氟丙烯，优选具有E形式；1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯，优选具有Z形式；以及，具有E和/或Z形式的1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯。
在一些实施方式中，所述第二传热组合物在次级回路中处于基本均匀的压力下，所述压力优选等于第二组合物的饱和压力。
在一些实施方式中，所述机动车辆为电动或混合动力车辆。
本发明还涉及用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的装置，其包括：
-在蒸气压缩回路中循环的第一传热组合物；和
-在次级回路中循环的第二传热组合物；
所述蒸气压缩回路通过中间热交换器与次级回路联用，以便蒸发所述第一传热组合物并冷凝所述第二传热组合物，和/或，冷凝所述第一传热组合物并蒸发所述第二传热组合物；而且，所述装置包括额外的热交换器，所述额外的热交换器配置成用于通过蒸发所述第二传热组合物来将所述物体或流体的热量转移至所述第二传热组合物，和/或，配置成用于通过冷凝所述第二传热组合物来将所述第二传热组合物的热量转移至所述物体或流体。
在一些实施方式中，所述次级回路不包括压缩机。
在一些实施方式中，所述蒸气压缩回路是可逆的，并且，进一步包括用于逆转其操作的装置。
在一些实施方式中，所述第二传热组合物在其冷凝后在所述次级回路中的循环是借助于泵、或通过重力、或通过毛细管作用进行的。
在一些实施方式中，所述次级回路包含多个配置成用于冷却和/或加热多个物体或流体的额外的热交换器，所述多个物体或流体优选选自空气、所述车辆的电子组件、乘客舱、以及电池。
在一些实施方式中，所述装置适合用于车辆的乘客舱的空气调节、和/或车辆的乘客舱的加热，和/或，用于车辆的电池的冷却、和/或车辆的电池的加热，和/或，车辆的电子组件的冷却、和/或车辆的电子组件的加热。
在一些实施方式中，所述第一传热组合物包含2,3,3,3-四氟丙烯。
在一些实施方式中，所述第二传热组合物包含一种或多种沸点为0-40℃的传热化合物，优选选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃及其组合；更优选地选自：1-氯-3,3,3-三氟丙烯，优选具有E形式；1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯，优选具有Z形式；以及，具有E和/或Z形式的1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯。
本发明还涉及传热组合物用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的用途，所述传热组合物包含一种或多种沸点为0-40℃的选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃及其组合的传热化合物。
在一些实施方式中，所述氢氯氟烯烃选自1-氯-3,3,3-三氟丙烯和1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯，所述1-氯-3,3,3-三氟丙烯优选具有E形式，而且，所述1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯优选具有Z形式；而且，所述氢氟烯烃是具有E和/或Z形式的1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯。
在一些实施方式中，所述传热组合物既不经历压缩也不经历膨胀；而且，所述传热组合物优选地与在蒸气压缩回路中循环的另一传热组合物交换热量。
在一些实施方式中，所述用途是用于车辆的乘客舱的空气调节、和/或车辆的乘客舱的加热，和/或，用于车辆的电池的冷却、和/或车辆的电池的加热，和/或，车辆的电子组件的冷却、和/或车辆的电子组件的加热。
本发明使得能够满足前述需求。更具体地，其提供了用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的有效且安全的方法。在适当的情况下，其能够限制或减少车辆中的可燃产品的量或这些产品与车辆最热部分的接近程度。
根据本发明的一些方面，这是通过使用两种传热组合物来实现的，一种是在蒸气压缩回路中循环且另一种是在次级回路中循环，其中，次级回路中的传热组合物发生蒸发和冷凝，以便实施与所期望的物体或流体的所需热传递。次级回路中的传热组合物优选不含可燃的传热化合物；或者，该组合物是不可燃的。更具体地，当HFO-1234yf用作蒸气压缩回路中的传热流体时，次级回路的使用能够限制蒸气压缩回路的范围(extent)并减少所用的HFO-1234yf的量，和/或，防止HFO-1234yf与车辆的最热的元件(element)或承受高电压的部件的接近，从而降低泄漏和着火的风险。此外，次级回路的使用促进了车辆的热管理。更具体地，且使用电动汽车作为实例，存在许多热源(电池、电气和电子电路、发动机)以及许多在不同温度水平下进行加热和/或冷却的对象(电池、乘客舱)。相对于其它技术，包含传热流体的次级回路的使用促进了这些装置的热管理。
在一些实施方式中，相对于单相热交换流体的使用，次级回路的使用也使得能够通过低的泵送功率来降低能耗。
在一些实施方式中，包含第二传热组合物的次级回路的使用允许车辆变得更轻，避免了用于实施热交换的固体相变材料的使用。
在一些实施方式中，第二传热组合物不含任何可燃的传热化合物、或至少是不可燃的，且因此，在车辆的电池过热的情况下，还可充当灭火剂。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的装置的一个实施方式。
具体实施方式
现在，在以下的描述中，以更详细且非限制性的方式描述本发明。
本发明涉及用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的传热方法，该方法借助于传热装置来实施。所述装置包含第一和第二传热组合物，每种传热组合物包含含有一种或多种传热化合物的传热流体。
在所考虑中的本申请中，术语“传热化合物”旨在表示这样的化合物，其能够通过蒸发吸收热量并且能够通过冷凝释放热量。
在本发明的上下文中，“HFO-1234yf”是指2,3,3,3-四氟丙烯，“HCFO-1233zd”是指1-氯-3,3,3-三氟丙烯，“HCFO-1224yd”是指1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯，且“HFO-1336mzz”是指1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯。
机动车辆可为燃烧动力(combustion-powered)、电动或混合动力的车辆，优选地是电动或混合动力的车辆。其包括至少一个马达单元，该马达单元可为电动机或内燃机。当车辆是电动或混合动力的时，其包括电子电路和牵引用电池，在下面的文本中，后者更简单地表示为“电池”。
车辆中的用于冷却和/或加热的装置
本发明涉及用于在传热装置中进行传热的方法，包括机动车辆中的物体或流体的冷却和/或加热。
因此，根据本发明的方法可为用于冷却车辆中的物体或流体的方法。
可选择地，根据本发明的方法可为用于加热车辆中的物体或流体的方法。
可选择地，根据本发明的方法可为这样的方法，其中，物体或流体的冷却的一个或多个阶段与物体或流体的加热的一个或多个阶段交替。
根据本发明的方法借助于下面阐述的装置来实施。
传热装置包括含有第一传热组合物的蒸气压缩回路(或制冷回路)、以及含有第二传热组合物的次级回路(或热交换回路)。
根据本发明的一个实施方式(示意性地示于图1中)，蒸气压缩回路1与次级回路2联用。蒸气压缩回路1包括至少一个第一热交换器3、膨胀阀4、中间热交换器5和压缩机6。第一热交换器3优选是空气/制冷剂交换器，其允许与能量源(例如环境空气)的热量交换。次级回路2包括至少一个额外的热交换器7。
“能量源”是指能够根据需要吸收或释放热能的固态和/或液态和/或气态的物体。外部空气、乘客舱中的空气、电池、以及车辆的电子电路代表了能量源的实例。
在制冷模式(车辆中的物体或流体的冷却)中，热量从车辆的物体或流体转移至额外的热交换器7，导致次级回路2中所循环的第二传热组合物的蒸发。随后，第二传热组合物行进到中间热交换器5中，所述中间热交换器5充当用于次级回路2的冷凝器。在蒸气压缩回路1中，第一传热组合物被压缩机6压缩，并穿过充当冷凝器(即，其将热能转移至源(例如外部空气))的第一热交换器3，然后，穿过膨胀阀4(在所述膨胀阀4中，其发生膨胀)，并然后穿过充当用于蒸气压缩回路1的蒸发器的中间热交换器5。因此，在中间热交换器5中，使热量从第二传热组合物转移至第一传热组合物，导致第二传热组合物的冷凝和第一传热组合物的蒸发。随后，第一传热组合物再次行进至压缩机6，而第二传热组合物行进至额外的热交换器7，并且使得能够冷却车辆中的物体或流体。
在图1中未示出的热泵模式(车辆中的物体或流体的加热)中，使热量从额外的热交换器7转移至车辆中的物体或流体，导致次级回路2中所循环的第二传热组合物的冷凝。随后，第二传热组合物行进至充当用于次级回路2的蒸发器的中间热交换器5。在蒸气压缩回路1中，第一传热组合物在膨胀阀4中发生膨胀，并穿过充当蒸发器(即，其从源(例如外部空气)吸收热能)的第一热交换器3，然后，穿过压缩机6(在所述压缩机6中，其被压缩)，并然后穿过充当用于蒸气压缩回路1的冷凝器的中间热交换器5。因此，在中间热交换器5中，使热量从第一传热组合物转移至第二传热组合物，导致第一传热组合物的冷凝和第二传热组合物的蒸发。随后，第一传热组合物再次行进至膨胀阀4，而第二传热组合物行进至额外的热交换器7，并且使得能够加热车辆中的物体或流体。
在一些实施方式中，取决于操作模式，单一热交换器可承担前面所述的第一热交换器3或中间交换器5的功能。还可添加辅助交换器，以承担相同的功能。管道和阀的系统可用于给每个交换器提供在功能方面的改变。
在一些实施方式中，蒸气压缩回路1是可逆的，并且，可进一步包括用于逆转其操作的装置。
用于使可逆蒸气压缩回路1的操作发生逆转的装置是用于使蒸气压缩回路1在制冷模式下的配置与热泵模式下的配置之间的操作发生逆转的装置。
前述逆转装置可为用于改变第一传热组合物在可逆蒸气压缩回路1中的路径的装置、或者用于使第一传热组合物在所述回路1中的循环方向发生逆转的装置。
前述逆转装置可为四通阀、切换阀、截止(开/关)阀、膨胀阀、或它们的组合。
例如，在蒸气压缩回路1的操作模式的逆转过程中，热交换器的角色可发生改变：举例来说，热交换器可在制冷模式下充当冷凝器或者在热泵模式下充当蒸发器，或者反之亦然。
可选择地，在蒸气压缩回路1的操作模式发生逆转的过程中，热交换器的角色可保持不变。由于热交换器是经由阀相当简单地连接至其它能量源，因此，其能够根据其在蒸气压缩回路1中的功能而吸收或释放热能。
在一些实施方式中，第一传热组合物能够在蒸气压缩回路1中沿单个方向循环。
在一些实施方式中，第一传热组合物能够在蒸气压缩回路1中沿两个方向循环，即，沿第一方向和沿相反方向。
可逆蒸气压缩回路1典型地可包含管道、管路、软管、箱、或其它装置，在不同的交换器、膨胀阀、其它阀及其类似物之间，第一传热组合物在所述管道、管路、软管、箱、或其它装置中进行循环。
根据蒸气压缩回路1的操作模式(制冷或热泵)，第一热交换器3可充当蒸发器或能量回收器(冷凝器)。这同样适用于中间热交换器5。
在蒸气压缩回路1中，可使用任意类型的热交换器，且尤其是并流式热交换器，或者，优选地，逆流式热交换器。
根据一个优选实施方式，本发明提供了冷却和加热方法以及相应的装置，以包括相对于第一热交换器3或相对于中间热交换器5逆流的热交换器。其原因是本专利申请中所描述的传热组合物对于逆流式热交换器是特别有效的。优选地，第一热交换器3和中间热交换器5这两者均为逆流式热交换器。
根据本发明，术语“逆流式热交换器”旨在表示这样的热交换器，其中，热量在第一流体与第二流体之间进行交换，位于交换器的入口处的第一流体与位于交换器的出口处的第二流体进行热量交换，并且，位于交换器的出口处的第一流体与位于交换器的入口处的第二流体进行热量交换。
例如，逆流式热交换器包括这样的装置，在该装置中，第一流体的流动和第二流体的流动沿相反的方向或实质上相反的方向。为了本专利申请的目的，以具有逆流趋势的错流(crosscurrent)模式操作的交换器也被包括在逆流式热交换器中。
压缩机6可为封闭式的、半封闭式的、或开放式的。封闭式压缩机包括马达部分和压缩部分，它们被包含在不可拆卸的封闭壳体内。半封闭式压缩机包括马达部分和压缩部分，它们彼此直接组装。可通过拆卸将马达部分和压缩部分分离来接近这两部分之间的连接。开放式压缩机包括分开的马达部分和压缩部分。它们可通过带传动或通过直接连接来操作。
所用的压缩机可尤其是动力式压缩机、或容积式压缩机。
动力式压缩机包括轴流式压缩机和离心式压缩机，它们可具有一个或多个级。也可使用离心式微型压缩机。
容积式压缩机包括回转式压缩机和往复式压缩机。
往复式压缩机包括膜片式压缩机和活塞式压缩机。
回转式压缩机包括螺杆式压缩机、凸轮式压缩机(lobe compressor)、涡旋式(或螺旋式)压缩机、液环式压缩机、以及叶片式压缩机。螺杆式压缩机可优选为双螺杆或单螺杆的。
在所使用的装置中，压缩机6可通过电动机或通过(由例如车辆的废气供给的)燃气轮机或通过传动装置驱动。
在所使用的装置中，压缩机6可包括用于喷射蒸气或液体的设备。喷射需要在位于压缩开始与结束之间的中间位置(level)处将液体或蒸气状态的制冷剂引入到压缩机中。
次级回路2包括至少一个额外的热交换器7。
各额外的热交换器7可为流体/固体交换器、或流体/流体交换器、或流体/空气交换器(用于加热或冷却空气-例如，乘客舱中的空气)。在后两种情况下，一个或多个额外的热交换器7可再次是并流式热交换器，或者，优选地，逆流式热交换器。
额外的热交换器7可配置成用于冷却和/或加热多个物体或流体，所述物体或流体优选地选自空气(尤其是乘客舱中的空气)、电池、以及车辆的电子组件。为了冷却或加热电池或电子组件，可对吹向电池或电子组件的空气进行冷却或加热；或者，将相关的额外交换器7与电池或电子组件直接接触放置，或者，将其集成到电池或电子组件中。
在一些实施方式中，次级回路2不包括压缩机。
在一些实施方式中，第二传热组合物在次级回路中处于基本均匀的压力下，所述压力等于第二传热组合物在第二传热组合物的温度下的饱和压力。在压头损失(loss ofhead)的情况下，轻微的差异是可能的。第二传热组合物的温度优选在次级回路中是均匀的。
在一些实施方式中，第二传热组合物在该方法期间保持处于恒定的温度下。
“饱和压力”是指这样的压力，在该压力下，组合物的气相在封闭系统中、在给定的温度下与液相处于平衡状态。
在一些实施方式中，次级回路2可包括一个或多个阀，尤其是当其包括若干个额外的热交换器7时，以便将第二传热组合物定向到一个或多个特定的额外热交换器7；和/或，以便允许在次级回路2的全部或部分中改变第二传热组合物的循环方向。
在一些实施方式中，第二传热组合物能够在次级回路2的全部或部分中沿单一方向循环。
在一些实施方式中，第二传热组合物能够在次级回路2的全部或部分中沿两个方向循环，即，沿第一方向和沿相反方向。
在一些实施方式中，第二传热组合物在次级回路2中从中间热交换器5至一个或多个额外的热交换器7、和/或从一个或多个额外的热交换器7至中间热交换器5的循环可借助于泵、或通过重力、或通过毛细管作用实施。
在根据本发明的该装置中，蒸气压缩回路1可通过中间热交换器5与次级回路2联用。因此，第一传热组合物和第二传热组合物这两者可穿过中间热交换器5。
当所述装置用于冷却车辆中的物体或流体时，中间热交换器5能够使第一传热组合物蒸发并使第二传热组合物冷凝，而且，额外的热交换器7被配置成将热量从物体或流体转移至第二传热组合物。
当所述装置用于加热车辆中的物体或流体时，中间热交换器5能够使第一传热组合物冷凝并使第二传热组合物蒸发，而且，额外的热交换器7被配置成通过使第二传热组合物冷凝来将热量从第二传热组合物转移至物体或流体。
在本专利申请的上下文中，每次蒸发和每次冷凝可为全部或部分的。
因此，蒸发可需要从液体状态到蒸气状态的转变；或者，从两相液体/蒸气状态到蒸气状态；或者，从液体状态到两相液体/蒸气状态；或者，从一种两相液体/蒸气状态到另一种两相液体/蒸气状态。
因此，冷凝可需要从蒸气状态到液体状态的转变；或者，从蒸气状态到两相液体/蒸气状态；或者，从两相液体/蒸气状态到液体状态；或者，从一种两相液体/蒸气状态到另一种两相液体/蒸气状态。
蒸发和冷凝可在恒定的温度下发生，或者，在传热化合物的非共沸混合物的情况下，在可变的温度下发生。
在一些实施方式中，在中间热交换器5中，一种组合物(第一传热组合物或第二传热组合物)是处于比另一种更低的温度下；优选地，温度差小于12℃、优选小于8℃、且更优选小于5℃。在组合物的温度在中间热交换器5中并非恒定的情况下，所采用的用于估算上述温度差的参比是中间热交换器的入口和出口之间的中值温度。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的乘客舱的空气调节。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的乘客舱的加热。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的电池的冷却。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的电池的加热。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的电子组件的冷却。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的电子组件的加热。
在一些实施方式中，本发明的装置和方法适合用于车辆的乘客舱的空气调节、和/或车辆的乘客舱的加热、和/或车辆的电池的冷却、和/或车辆的电池的加热、和/或车辆的电子组件的冷却、和/或车辆的电子组件的加热。
传热组合物
本发明利用了第一传热组合物和第二传热组合物，每种传热组合物包含单独的或者与润滑剂和/或添加剂组合的传热流体。所述传热流体可包含一种或多种传热化合物。
第一传热组合物存在于蒸气压缩回路中并在其中循环。
在一些实施方式中，第一传热组合物的传热流体基本上由HFO-1234yf构成、或者由HFO-1234yf构成。
在其它实施方式中，该传热流体包含HFO-1234yf与一种或多种其它传热化合物(例如，氢氟烃和/或氢氟烯烃和/或碳氢化合物和/或氢氯氟烯烃和/或CO2)的混合物。
氢氟烃可尤其包括二氟甲烷(HFC-32)、五氟乙烷(HFC-125)、1,1,2,2-四氟乙烷(HFC-134)、1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)、1,1-二氟乙烷(HFC-152a)、氟乙烷(HFC-161)、1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷(HFC-227ea)、1,1,1-三氟丙烷(HFC-263fb)、以及它们的混合物。
氢氟烯烃可尤其包括：1,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234ze)，具有顺式和/或反式形式，且优选具有反式形式；以及，三氟乙烯(HFO-1123)。
氢氯氟烯烃可尤其包括1-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233zd)，具有Z和/或E形式，且优选具有E形式。
在一些实施方式中，该传热流体包含至少50重量％的HFO-1234yf、或至少60重量％的HFO-1234yf、或至少70重量％的HFO-1234yf、或至少80重量％的HFO-1234yf、或至少90重量％的HFO-1234yf、或至少95重量％的HFO-1234yf。
本发明的第一传热组合物中可存在的添加剂可尤其选自纳米颗粒、稳定剂、表面活性剂、示踪剂、荧光剂、气味剂(odorant)和增溶剂。
添加剂的总量不超过第一传热组合物的5重量％、更特别地4重量％、且还更特别地3％、且非常特别地2重量％、或甚至1重量％。
在一些实施方式中，HFO-1234yf包含杂质。当其存在时，相对于HFO-1234yf计，其可占据不到1％、优选不到0.5％、优选不到0.1％、优选不到0.05％、且优选不到0.01％(以重量计)。
在第一传热组合物中，可存在一种或多种润滑剂。这些润滑剂可选自多元醇酯(POE)、聚亚烷基二醇(PAG)、或聚乙烯醚(PVE)。
润滑剂可占据第一传热组合物的1-50％、优选2-40％、且更优选5-30％(以重量计)。
第二传热组合物的传热流体可包含一种或多种沸点为0-40℃、优选为5-35℃、且更优选为8-34℃的传热化合物。
“化合物的沸点”是指这样的温度，在该温度下，化合物在1巴的压力下发生沸腾。
在一些实施方式中，第二传热组合物的传热流体具有0-40℃、优选5-35℃、且更优选8-34℃的沸点。
在若干种化合物的混合物的情况下，混合物的沸点对应于在1巴的压力下的沸腾开始温度与最终沸腾温度之间的平均值。
在一些实施方式中，采用具有0-40℃的沸点的一种或多种传热化合物，其可选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃、以及它们的组合。
在一些实施方式中，氢氯氟烯烃可选自1-氯-3,3,3-三氟丙烯(HCFO-1233zd)和1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯(HCFO-1224yd)、以及它们的组合。
HCFO-1233zd可具有E和/或Z形式。
优选地，HCFO-1233zd包含超过50摩尔％的E形式、优选超过60摩尔％的E形式、优选超过70摩尔％的E形式、优选超过80摩尔％的E形式、优选超过85摩尔％的E形式、优选超过90摩尔％的E形式、优选超过95摩尔％的E形式、优选超过98摩尔％的E形式、且更优选超过99摩尔％的E形式。优选地，其完全是E形式。
HCFO-1224yd可具有E和/或Z形式。
优选地，HCFO-1224yd包含超过50摩尔％的Z形式、优选超过60摩尔％的Z形式、优选超过70摩尔％的Z形式、优选超过80摩尔％的Z形式、优选超过85摩尔％的Z形式、优选超过90摩尔％的Z形式、优选超过95摩尔％的Z形式、优选超过98摩尔％的Z形式、且更优选超过99摩尔％的Z形式。优选地，其完全是Z形式。
在一些实施方式中，氢氟烯烃可为具有E和/或Z形式的1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯(HFO-1336mzz)。
因此，HFO-1336mzz可包含超过50摩尔％的Z形式、优选超过60摩尔％的Z形式、优选超过70摩尔％的Z形式、优选超过80摩尔％的Z形式、优选超过85摩尔％的Z形式、优选超过90摩尔％的Z形式、优选超过95摩尔％的Z形式、优选超过98摩尔％的Z形式、且更优选超过99摩尔％的Z形式。其可完全是Z形式。
可选择地，HFO-1336mzz可包含超过50摩尔％的E形式、优选超过60摩尔％的E形式、优选超过70摩尔％的E形式、优选超过80摩尔％的E形式、优选超过85摩尔％的E形式、优选超过90摩尔％的E形式、优选超过95摩尔％的E形式、优选超过98摩尔％的E形式、且更优选超过99摩尔％的E形式。其可完全是E形式。
在一些实施方式中，第二传热组合物中所用的传热化合物具有在20℃下的超过100kJ/kg、优选超过110kJ/kg，更优选超过120kJ/kg、更优选超过130kJ/kg、更优选超过140kJ/kg、更优选超过150kJ/kg、且更优选超过160kJ/kg的蒸发潜热。
在下表中给出了对于20℃的温度的优选在第二组合物中用作传热流体的传热化合物的潜热值。对于HCFO-1233zd(E)，观测到最高的潜热。
传热组合物 温度(℃) 压力(巴) 蒸发潜热(kJ/kg)
HCFO-1233zd(E) 20 1.07 194
HFO-1336mzz(Z) 20 0.6 171
HFO-1336mzz(E) 20 1.66 141
HCFO-1224yd(Z) 20 1.26 164
在一些实施方式中，第二传热组合物的传热流体包含单一传热化合物。
在一些实施方式中，第二传热组合物的传热流体可为传热化合物的二元混合物。
在一些实施方式中，第二传热组合物的传热流体可为传热化合物的三元混合物。
第二传热组合物存在于次级回路中并在其中循环。
在一些实施方式中，第二传热组合物既不经历压缩也不经历膨胀。
在一些实施方式中，第二传热组合物包含至少50重量％的传热流体、或至少60重量％的传热流体、或至少70重量％的传热流体、或至少80重量％的传热流体、或至少90重量％的传热流体、或至少95重量％的传热流体。
在一些实施方式中，第二传热组合物的传热流体基本上由传热化合物构成、或者由传热化合物构成。
本发明的第二传热组合物中可存在的添加剂是与前面关于第一传热组合物所描述的那些相同的，而且，遵从相同的浓度范围。

Claims (14)

1.用于冷却机动车辆中的物体或流体的方法，所述方法借助于包含在蒸气压缩回路中循环的第一传热组合物以及在次级回路中循环的第二传热组合物的系统，所述方法包括：
-使热量从所述物体或流体转移至所述第二传热组合物，导致该第二传热组合物的蒸发；
-使热量从所述第二传热组合物转移至所述第一传热组合物，导致所述第二传热组合物的冷凝以及所述第一传热组合物的蒸发。
2.用于加热机动车辆中的物体或流体的方法，该方法借助于包含在蒸气压缩回路中循环的第一传热组合物以及在次级回路中循环的第二传热组合物的系统，该方法包括：
-使热量从所述第二传热组合物转移至所述物体或流体，导致该第二传热组合物的冷凝；
-使热量从所述第一传热组合物转移至所述第二传热组合物，导致所述第二传热组合物的蒸发以及所述第一传热组合物的冷凝。
3.如权利要求1或2中所要求保护的方法，其中，所述流体是空气，并且，所述方法优选地是用于对所述车辆的乘客舱进行空气调节或用于加热所述车辆的乘客舱的方法；和/或，所述物体是电池；和/或，所述物体是一种或多种电子组件。
4.如权利要求1-3之一中所要求保护的方法，其中，所述第一传热组合物包含2,3,3,3-四氟丙烯。
5.如权利要求1-4之一中所要求保护的方法，其中，所述第二传热组合物包含一种或多种沸点为0-40℃的传热化合物，优选选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃及其组合；更优选地选自：1-氯-3,3,3-三氟丙烯，优选具有E形式；1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯，优选具有Z形式；以及，具有E和/或Z形式的1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯。
6.如权利要求1-5之一中所要求保护的方法，其中，所述第二传热组合物在所述次级回路中处于基本均匀的压力下，所述压力优选等于所述第二组合物的饱和压力。
7.如权利要求1-6之一中所要求保护的方法，其中，所述机动车辆为电动或混合动力车辆。
8.用于冷却和/或加热机动车辆中的物体或流体的装置，其包括：
-在蒸气压缩回路(1)中循环的第一传热组合物；和
-在次级回路(2)中循环的第二传热组合物；
所述蒸气压缩回路(1)通过中间热交换器(5)与所述次级回路(2)联用，以便蒸发所述第一传热组合物并冷凝所述第二传热组合物，和/或，冷凝所述第一传热组合物并蒸发所述第二传热组合物；以及，所述装置包括额外的热交换器(7)，所述额外的热交换器(7)配置成用于通过蒸发所述第二传热组合物来将所述物体或流体的热量转移至所述第二传热组合物，和/或，配置成用于通过冷凝所述第二传热组合物来将所述第二传热组合物的热量转移至所述物体或流体。
9.如权利要求8中所要求保护的装置，其中，所述蒸气压缩回路(1)是可逆的，并且，进一步包括用于逆转其操作的装置。
10.如权利要求8和9的任一项中所要求保护的装置，其中，所述第二传热组合物在其冷凝后在所述次级回路(2)中的所述循环是借助于泵、或通过重力、或通过毛细管作用进行的。
11.如权利要求8-10之一中所要求保护的装置，其中，所述次级回路(2)包含多个配置成用于冷却和/或加热多个物体或流体的额外的热交换器(7)，所述多个物体或流体优选选自空气、所述车辆的电子组件、乘客舱、以及电池。
12.如权利要求8-11之一中所要求保护的装置，其适合用于所述车辆的乘客舱的空气调节、和/或所述车辆的乘客舱的加热，和/或，用于所述车辆的电池的冷却、和/或所述车辆的电池的加热，和/或，所述车辆的电子组件的冷却、和/或所述车辆的电子组件的加热。
13.如权利要求8-12之一中所要求保护的装置，其中，所述第一传热组合物包含2,3,3,3-四氟丙烯。
14.如权利要求8-13之一中所要求保护的装置，其中，所述第二传热组合物包含一种或多种沸点为0-40℃的传热化合物，优选选自氢氯氟烯烃、氢氟烯烃及其组合；更优选地选自：1-氯-3,3,3-三氟丙烯，优选具有E形式；1-氯-2,3,3,3-四氟丙烯，优选具有Z形式；以及，具有E和/或Z形式的1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯。
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