CN117098961A - 吸收冷冻循环和压缩吸收冷冻循环 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的吸收循环(110)使用制冷剂和吸收液进行工作，所述制冷剂的暖化潜势小于1000且包含HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂中的至少一者，所述吸收液包含式(1)、式(2)和式(3)所示化合物中的至少一者。R1‑(OCH2CH2)n‑OR2 (1)R1‑(OCH2CH(CH3))n‑OR2 (2) R1COO‑(OCH2CH2)n‑OR2 (3)R1和R2各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且6以下的烷基，n为1以上且6以下的整数。
Description
技术领域
本发明涉及吸收冷冻循环和压缩吸收冷冻循环。
背景技术
以往，作为空调机中的冷却系统，采用了使用压缩机的压缩冷冻循环、基于热驱动的吸收冷冻循环。
进而，为了提高系统的性能而进行了在吸收冷冻循环中设置压缩机的系统的研究。例如，日本特开平05-332633号公报(专利文献1)、日本特开2003-307359号公报(专利文献2)中公开了使用氨作为制冷剂并在蒸发器与吸收器之间设有压缩机的系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平05-332633号公报
专利文献2：日本特开2003-307359号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1和2的技术中，使用暖化潜势低但具有毒性的氨制冷剂，需要制冷剂泄露时的对策。另外，专利文献1的技术中，虽然公开了作为无毒性HFC制冷剂的R134a制冷剂的使用例，但其暖化潜势高，有可能在将来无法使用。
因而，寻求实现能够利用无毒性且暖化潜势低的制冷剂进行运转的吸收冷冻循环、以及附加有压缩机的压缩吸收冷冻循环。
用于解决问题的手段
本发明所述的吸收冷冻循环的特征构成的特征在于，其使用制冷剂和吸收液进行工作，所述制冷剂的暖化潜势小于1000且包含HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂中的至少一者，所述吸收液包含式(1)、式(2)和式(3)所示化合物中的至少一者。
R1-(OCH2CH2)n-OR2(1)
R1-(OCH2CH(CH3))n-OR2(2)
R1COO-(OCH2CH2)n-OR2(3)
R1和R2各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且6以下的烷基，n为1以上且6以下的整数。
根据该构成，能够实现使用无毒性且暖化潜势较低的制冷剂得到的吸收冷冻循环。
以下，针对本发明的适合方式进行说明。其中，本发明的范围不受下述适合方式例的限定。
本发明所述的吸收冷冻循环的进一步特征构成在于如下方面：R1和R2各自独立地选自氢原子、甲基、乙基、丙基和丁基，n为1以上且3以下的整数。
根据该构成，能够降低吸收冷冻循环中的循环比，能够提高性能。
本发明所述的压缩吸收冷冻循环的特征构成在于如下方面：上述的任意吸收冷冻循环与压缩冷冻循环以共用前述制冷剂的方式进行了融合。
根据该构成，能够实现使用无毒性且暖化潜势较低的制冷剂得到的压缩吸收冷冻循环。
本发明的进一步特征和优点可参照附图，根据所记载的下述例示性且非限定性的实施方式的说明来进一步加以明确。
附图说明
图1是实施方式所述的空调系统的流程图。
图2是其它实施方式所述的空调系统的流程图。
图3是其它实施方式所述的空调系统的流程图。
具体实施方式
针对本发明所述的吸收冷冻循环和压缩吸收冷冻循环的实施方式，参照附图进行说明。以下，针对将本发明所述的压缩吸收冷冻循环应用于汽车空调用空调系统100(压缩吸收冷冻循环的例子)的例子进行说明。
〔空调系统的构成〕
本实施方式所述的空调系统100具有吸收冷冻循环与压缩冷冻循环以共用制冷剂的方式进行了融合的构成。空调系统100具有高压段部110、低压段部120和气液分离装置130(图1)。
高压段部110设置有泵111、溶液减压装置112、溶液换热器113、再生器114、冷凝器115、制冷剂膨胀装置116和吸收器117。
低压段部120设置有制冷剂膨胀装置121、蒸发器122和压缩机123。需要说明的是，压缩机123利用电机124进行驱动。其中，压缩机123可以利用发动机等的动力进行驱动。
气液分离装置130设置在高压段部110与低压段部120的边界，在高压段部110中设置于制冷剂膨胀装置116的下游且吸收器117的上游的位置，在低压段部120中设置于压缩机123的下游且制冷剂膨胀装置121的上游。
〔空调系统的工作〕
记载空调系统100进行制冷工作的情况。在蒸发器122中进行车内空气的冷却。即，在蒸发器122中，制冷剂从车内空气接受热，制冷剂蒸发。制冷剂在压缩机123中被压缩而形成过热蒸气，并被导入至气液分离装置130中。
如后所述，在再生器114中从吸收有制冷剂的吸收液(强溶液)分离出的制冷剂在冷凝器115中被冷凝。已冷凝的制冷剂在制冷剂膨胀装置116中被减压而形成湿蒸气，并被导入至气液分离装置130中。该湿蒸气的制冷剂在气液分离装置130中与在压缩机123中被压缩的前述过热蒸气的制冷剂混合后，被气液分离成饱和液和饱和蒸气。
在气液分离装置130中分离出的制冷剂的气体成分(饱和蒸气)在高压段部110中流通。制冷剂的气体成分在吸收器117中被吸收液吸收。本实施方式中，将吸收器117设为空冷式，通过制冷剂与吸收液的混合而产生的放热借助空冷而被去除。吸收有制冷剂的吸收液(强溶液)利用泵111进行升压并到达溶液换热器113，在溶液换热器113中预热后，到达再生器114。
在再生器114中，吸收有制冷剂的吸收液(强溶液)被加热。此时，因制冷剂与吸收液的沸点不同而导致一部分制冷剂发生气化。需要说明的是，加热能量由发动机的排热提供。
在再生器114中分离出一部分制冷剂的吸收液(弱溶液)在溶液换热器113中冷却后，在溶液减压装置112中减压并返回至吸收器117中。
在再生器114中从吸收液(强溶液)分离出的制冷剂在冷凝器115中被冷凝。如上所述那样，已冷凝的制冷剂在制冷剂膨胀装置116中减压而形成湿蒸气，并被导入至气液分离装置130中。
其中，在车辆刚刚启动后等发动机的排热少的状况下，在再生器114中用于将吸收有制冷剂的吸收液(强溶液)加热的能量有时不足。
在该情况下，也使用在设置有吸收器117、泵111、溶液换热器113和再生器114的路径的基础上还设置有压缩机118的路径。在该情况下，在气液分离装置130中分离出的制冷剂的气体成分的一部分被压缩机118压缩而形成过热蒸气，与在再生器114中从吸收液(强溶液)分离出的制冷剂一同被导入至冷凝器115中。需要说明的是，压缩机118利用电机119进行驱动。其中，压缩机118也可以利用发动机等的动力进行驱动。在再生器114中几乎没有用于将吸收有制冷剂的吸收液(强溶液)加热的能量的情况下，在气液分离装置130中分离出的制冷剂的气体成分全部被压缩机118压缩而形成过热蒸气，并被导入至冷凝器115中。
〔制冷剂〕
本实施方式所述的空调系统100中，制冷剂包含HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂中的至少一者且暖化潜势(GWP)小于1000。
“HFO系制冷剂”(氢氟烯烃系制冷剂)的术语表示具有不饱和烃化合物中的一部分氢原子被氟原子取代而得到的结构的化合物组。可例示出例如R1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯)、R1234ze(E)(反式-1,3,3,3-四氟丙烯)、R1234ze(Z)(顺式-1,3,3,3-四氟丙烯)、R1336mzz(E)(反式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烷)、R1336mzz(Z)(顺式-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烷)和R1243zf(3,3,3-三氟丙烯)、R1233zd(E)(反式-1-氯-3,3,3-三氟丙烯)。需要说明的是，上述例示的各制冷剂均属于暖化潜势小于10的所谓低GWP制冷剂。
“HFC系制冷剂”(氢氟烃系制冷剂)的术语表示具有饱和烃化合物中的一部分氢原子被氟原子取代而得到的结构的化合物组。可例示出例如R32(二氟甲烷)。R32属于所谓的低GWP制冷剂，其暖化潜势为675。
“HCFO系制冷剂”(氢氯氟烯烃系制冷剂)的术语表示由氢、氯、氟和碳构成的不饱和烃化合物的化合物组。可例示出例如R1224yd(Z)((Z)-1-氯-2、3,3,3-四氟丙烯)。R1224yd(Z)属于所谓的低GWP制冷剂，其暖化潜势小于10。
本实施方式所述的空调系统中，制冷剂可以是选自HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂中的一种、或者二种或三种的混合物。即，制冷剂可以是下述物质中的任一者：仅为HFO系制冷剂、仅为HFC系制冷剂、仅为HCFO系制冷剂、HFO系制冷剂与HFC系制冷剂的混合物、HFO系制冷剂与HCFO系制冷剂的混合物、HFC系制冷剂与HCFO系制冷剂的混合物、以及HFO系制冷剂与HFC系制冷剂与HCFO系制冷剂的混合物。另外，在各自的情况下，HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂可以为单一化合物，也可以为属于各分类的多种化合物的混合物。
〔吸收液〕
本实施方式所述的空调系统100中，吸收液包含式(1)、式(2)和式(3)所示化合物中的至少一者。
R1-(OCH2CH2)n-OR2(1)
R1-(OCH2CH(CH3))n-OR2(2)
R1COO-(OCH2CH2)n-OR2(3)
R1和R2各自独立地为氢原子或者碳原子数1以上且6以下的烷基。此处，烷基可以为直链型烷基，也可以为支链型烷基。R1和R2各自独立地优选选自氢原子、甲基、乙基、丙基和丁基。
n为1以上且6以下的整数。其中，n优选为1以上且3以下的整数。
本实施方式所述的空调系统中，作为吸收液，可以单独使用选自式(1)、式(2)和式(3)所示的化合物组中的一种化合物，也可以混合使用两种以上的化合物。另外，在混合使用两种以上的化合物的情况下，各化合物的通式可以相同，也可以不同。例如，可以使用式(1)所示的两种以上化合物的混合物，也可以使用式(1)所示的化合物与式(2)所示的化合物的混合物。
作为式(1)所示的化合物，可例示出乙二醇、乙二醇单甲基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇乙基甲基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇单丙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、乙二醇单2-甲基丙基醚、乙二醇丁基乙基醚、乙二醇二丁基醚、二乙二醇、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇乙基甲基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇单丙基醚、二乙二醇异丙基甲基醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇丁基甲基醚、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇单己基醚、三乙二醇、三乙二醇单甲基醚、三乙二醇二甲基醚、三乙二醇单乙基醚、三乙二醇乙基甲基醚、三乙二醇二乙基醚、三乙二醇单丁基醚、三乙二醇丁基甲基醚、三乙二醇二丁基醚等，但不限定于它们。
作为式(2)所示的化合物，可例示出丙二醇、丙二醇单甲基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇、二丙二醇单甲基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇单丁基醚、三丙二醇、三丙二醇单甲基醚、三丙二醇二甲基醚、三丙二醇单乙基醚、三丙二醇单丙基醚、三丙二醇单丁基醚等，但不限定于它们。
作为式(3)所示的化合物，可例示出乙二醇单甲基醚乙酸酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙酸酯、二乙二醇单甲基醚乙酸酯、二乙二醇单乙基醚乙酸酯、二乙二醇单异丙基醚乙酸酯和二乙二醇单丁基醚乙酸酯等，但不限定于它们。
吸收液优选包含选自乙二醇单丁基醚、乙二醇单异丁基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇异丙基甲基醚、二乙二醇单己基醚、三乙二醇丁基甲基醚、丙二醇单丙基醚和二乙二醇单乙基醚乙酸酯中的一种以上的化合物。另外，吸收液更优选包含选自乙二醇单丁基醚、乙二醇单异丁基醚、二乙二醇二乙基醚、二乙二醇二丁基醚、二乙二醇异丙基甲基醚、三乙二醇丁基甲基醚、丙二醇单丙基醚和二乙二醇单乙基醚乙酸酯中的一种以上的化合物。
〔其它实施方式〕
上述实施方式中，将具有吸收冷冻循环与压缩冷冻循环以共用制冷剂的方式进行了融合的构成的空调系统100(压缩吸收冷冻循环)作为例子进行说明。但是，可以将上述制冷剂与吸收液的组合应用于不具备压缩冷冻循环的吸收冷冻循环。
另外，将在上述实施方式中高压段部110设置有压缩机118的构成作为例子来进行说明，但本发明所述的吸收冷冻循环可以不具有压缩机。将具备不具有压缩机的吸收冷冻循环的空调系统的例子示于图2和图3。需要说明的是，在图2和图3中，针对与图1的空调系统100相同的构成要素，标注相同的符号。
图2所示的空调系统200A中，代替空调系统100中的气液分离装置130，设置有蒸发器201和冷凝器202。蒸发器201作为制冷剂的过冷却器而发挥功能。包含再生器114、冷凝器115、制冷剂膨胀装置116、蒸发器201、泵111和溶液减压装置112、以及溶液换热器113的吸收冷冻循环中，使用上述实施方式所述的制冷剂与吸收液的组合。另一方面，包含制冷剂膨胀装置121、蒸发器122、压缩机123、冷凝器202和蒸发器201的压缩冷冻循环的制冷剂没有限定。在空调系统200A中，吸收冷冻循环的工作压力与一般的以水为制冷剂的情况相比变得更高，因此，能够使吸收冷冻循环实现小型化。
图3所示的空调系统200B中，设为吸收冷冻循环与压缩冷冻循环共用冷凝器202的方式，若与空调系统200A(图2)相比，则省略了吸收冷冻循环的冷凝器(图2中的冷凝器115)。由此，在空调系统200B中，与空调系统200A相比能够进一步小型化。在空调系统200B中，再生器114、冷凝器202、制冷剂膨胀装置116、蒸发器201、泵111和溶液减压装置112、以及溶液换热器113形成吸收冷冻循环，制冷剂膨胀装置121、蒸发器122、压缩机123、冷凝器202和蒸发器201形成压缩冷冻循环。此处，蒸发器201也作为制冷剂的过冷却器发挥功能。需要说明的是，为了共用冷凝器202，空调系统200B中的吸收冷冻循环与压缩冷冻循环的制冷剂相同，使用上述实施方式所述的制冷剂。另外，吸收冷冻循环中使用的吸收液也如上述实施方式那样。
需要说明的是，上述针对制冷剂包含HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂中至少一者的方式的发明的实施方式进行了说明，制冷剂包含HFO系制冷剂和HFC系制冷剂中至少一者的方式的发明(HCFO系制冷剂不包括在制冷剂的候补内)也被本说明书公开是显而易见的。即，该发明所述的吸收冷冻循环的特征构成的特征在于，其使用制冷剂和吸收液进行工作，所述制冷剂的暖化潜势小于1000，且包含HFO系制冷剂和HFC系制冷剂中的至少一者，所述吸收液包含式(1)、式(2)和式(3)所示化合物中的至少一者。
R1-(OCH2CH2)n-OR2(1)
R1-(OCH2CH(CH3))n-OR2(2)
R1COO-(OCH2CH2)n-OR2(3)
R1和R2各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且6以下的烷基，n为1以上且6以下的整数。
关于其它构成，本说明书中公开的实施方式在全部方面均为例示，应该理解为本发明的范围不受它们的限定。只要是本领域技术人员，就能够容易地理解为可以在不超出本发明主旨的范围内进行适当改变。因此，在不超出本发明主旨的范围内加以变更的其它实施方式当然也落入本发明的范围内。
实施例
以下，示出实施例来进一步说明本发明。其中，以下的实施例不对本发明造成限定。
〔实施例和比较例的化合物〕
实施例1：二乙二醇二丁基醚
实施例2、实施例4和实施例6：三乙二醇丁基甲基醚
实施例3和实施例5：二乙二醇二乙基醚
比较例1：[HMIM][Tf2N](离子液体)
比较例2：[BMIM][Tf2N](离子液体)
比较例3：[BMIM][PF6](离子液体)
需要说明的是，“[HMIM]”表示“1-己基-3-甲基咪唑鎓阳离子”，“[BMIM]”表示“1-丁基-3-甲基咪唑鎓阳离子”，“[Tf2N]”表示“双三氟甲磺酰基阴离子”。
〔试验方法〕
(试验1)
针对实施例和比较例的各化合物，实际测定将R1234yf用作制冷剂时的吸收特性，求出吸收冷冻循环中的循环比。在求出循环比时，设为蒸发温度10℃、再生温度80℃、吸收温度35℃和冷凝温度35℃的各温度条件。将结果示于表1。
表1：实施例和比较例的循环比和制冷剂浓度[表1]
如表1所示那样，作为本发明实施例的实施例1～3能够得到比比较例1和2低的循环比。由此可知：实施例1～3作为与R1234yf组合使用的吸收液而显示出良好的物性。
(试验2)
针对实施例和比较例的各化合物，实际测定将R32用作制冷剂时的吸收特性，求出吸收冷冻循环中的循环比。在求出循环比时，设为蒸发温度10℃、再生温度80℃、吸收温度35℃和冷凝温度35℃的各温度条件。将结果示于表2。
表2：实施例和比较例的循环比和制冷剂浓度[表2]
如表2所示那样，作为本发明实施例的实施例4和实施例5能够得到比比较例3低的循环比。由此可知：实施例4和实施例5作为与R32组合使用的吸收液而显示出良好的物性。
(试验3)
针对实施例6的化合物，实际测定将R1224yd(Z)用作制冷剂时的吸收特性，求出吸收冷冻循环中的循环比。在求出循环比时，设为蒸发温度10℃、再生温度80℃、吸收温度35℃和冷凝温度35℃的各温度条件。将结果示于表3。
表3：实施例6的循环比和制冷剂浓度[表3]
如表3所示那样，作为本发明实施例的实施例6能够得到与实施例1～5同等的循环比。由此可知：实施例6作为与R1224yd(Z)组合使用的吸收液而显示出良好的物性。
产业利用性
本发明可利用于例如空调系统用的吸收冷冻循环和压缩吸收冷冻循环。
附图标记说明
100：空调系统
110：高压段部
111：泵
112：溶液减压装置
113：溶液换热器
114：再生器
115：冷凝器
116：制冷剂膨胀装置
117：吸收器
118：压缩机
120：低压段部
121：制冷剂膨胀装置
122：蒸发器
123：压缩机
124：电机
130：气液分离装置
Claims (3)
1.吸收冷冻循环，其使用制冷剂和吸收液进行工作，
所述制冷剂的暖化潜势小于1000，且包含HFO系制冷剂、HFC系制冷剂和HCFO系制冷剂中的至少一者，
所述吸收液包含式(1)、式(2)和式(3)所示化合物中的至少一者，
R1-(OCH2CH2)n-OR2(1)
R1-(OCH2CH(CH3))n-OR2(2)
R1COO-(OCH2CH2)n-OR2(3)
R1和R2各自独立地为氢原子或碳原子数1以上且6以下的烷基，
n为1以上且6以下的整数。
2.根据权利要求1所述的吸收冷冻循环，其中，R1和R2各自独立地选自氢原子、甲基、乙基、丙基和丁基，
n为1以上且3以下的整数。
3.压缩吸收冷冻循环，其中，权利要求1或2所述的吸收冷冻循环与压缩冷冻循环以共用所述制冷剂的方式进行了融合。
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