DE102007057262A1 - Refrigerant for air conditioning units, especially for cars, comprises a base substance for heat transfer and a strong-smelling substance to provide warning of leaks in the system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kältemittel, dass einen sensorisch aktiven Geruchsstoff aufweist, der von der menschlichen Nase bereits in geringen Konzentrationen eindeutig wahrgenommen werden kann, eine Klimaanlage, die dieses Kältemittel verwendet sowie ein Verfahren zur Detektion von Leckagen in Klimaanlagen während des laufenden Betriebs.The The invention relates to a refrigerant that is sensory has active odorant already from the human nose can be clearly perceived in low concentrations, one Air conditioning system that uses this refrigerant as well Method for detecting leaks in air conditioners during of ongoing operation.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Klimaanlagen werden mit Kältemitteln betrieben, die unter atmosphärischen Druckverhältnissen im gasförmigen Zustand vorliegen. Somit führen bereits geringe Undichtigkeiten dazu, dass das Kältemittel aus dem System ausgast. Als gängige Kältemittel werden Fluorkohlenwasserstoffe, vorzugsweise Ethan und Propanderivate, eingesetzt. Da es sich bei diesen Substanzen um Treibhausgase handelt, die zur Erderwärmung beitragen, ist der Einsatz von Fluorkohlenwasserstoffen nicht gänzlich unbedenklich. Ihr GWP-Wert (Global Warming Potential) liegt dabei um mindestens das 100fache höher als beispielsweise der GWP-Wert des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid CO2. Im Zuge der F-Gase-Verordnung der Europäischen Union müssen daher zur Reduzierung von Emissionen aus Kälteanlagen Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise werden an die Dichtigkeit von Klimaanlagen härtere Anforderungen gestellt.Air conditioning systems are operated with refrigerants that are in gaseous state under atmospheric pressure conditions. Thus, even small leaks lead to the refrigerant outgassing out of the system. Common refrigerants are fluorohydrocarbons, preferably ethane and propane derivatives. Since these substances are greenhouse gases that contribute to global warming, the use of fluorocarbons is not completely harmless. Their GWP value (Global Warming Potential) is at least 100 times higher than, for example, the GWP value of the greenhouse gas carbon dioxide CO 2 . The European Union's F-Gas Regulation therefore requires measures to be taken to reduce emissions from refrigeration systems. For example, harder demands are placed on the tightness of air conditioning systems.
Allerdings weisen PKW-Klimaanlagen bauartbedingt sehr hohe Leckraten auf, so dass ab dem 01. Januar 2011 in Neufahrzeugen nur noch Kältemittel mit einem GWP-Wert < 150 eingesetzt werden dürfen. Das derzeit gebräuchliche Kältemittel für Fahrzeugklimaanlagen, 1,1,1,2-Tetrafluorethan (GWP-Wert = 1300) steht damit nicht mehr zur Verfügung. Von den Fluorkohlenwasserstoffen besitzt lediglich 1,1-Difluorethan einen ausreichend geringen GWP-Wert, so dass alternative Kältemittel gefunden werden müssen.Indeed have car air conditioners due to design very high leakage rates, so that from 1 January 2011 in new vehicles only refrigerant with a GWP value <150 may be used. The currently used Refrigerants for vehicle air conditioning systems, 1,1,1,2-tetrafluoroethane (GWP value = 1300) is no longer available. Of the fluorocarbons only 1,1-difluoroethane has a sufficiently low GWP value, so that alternative refrigerants must be found.
Als Alternativmittel werden CO2 (GWP-Wert = 1) und verschiedene synthetische Kältemittel diskutiert. Allerdings führt ein Anstieg des CO2-Gehalts in der Atemluft beim Menschen zu unerwünschten Nebenwirkungen. Treten bei leicht erhöhtem CO2-Gehalt in der Atemluft Kopfschmerzen und Unwohlsein sowie eine Erhöhung der Atemfrequenz auf, kann bereits die längere Exposition von 4–5% CO2 in der Atemluft zur Bewusstlosigkeit führen. Die physiologischen Wirkungen von CO2 stellen im Bereich der Fahrzeugklimaanlagen eine doppelte Gefahr dar, da Bewusstseinsstörungen die Unfallgefahr erhöhen.As an alternative, CO 2 (GWP value = 1) and various synthetic refrigerants are discussed. However, an increase in the CO 2 content in the respiratory air in humans leads to undesirable side effects. If headaches, discomfort and an increase in the respiratory rate occur with a slight increase in the CO 2 content in the air, even the prolonged exposure to 4-5% CO 2 in the air can lead to unconsciousness. The physiological effects of CO 2 are a double hazard in the field of vehicle air conditioners, since disturbances of consciousness increase the risk of accidents.
Über die Auswirkungen von synthetischen Kältemitteln auf den Menschen kann im Moment noch keine Aussage getroffen werden. Allerdings kann auch das Einatmen synthetischer Kältemittel zu unerwünschten Nebenwirkungen beim Menschen führen und ist daher zu vermeiden. Von dieser Problematik sind insbesondere Menschen, die sich in kleinen Räumen, vor allem in geschlossenen Fahrzeugräumen aufhalten, betroffen.about the effects of synthetic refrigerants on the People can not be told at the moment. However, you can also the inhalation of synthetic refrigerant to unwanted Side effects in humans and therefore should be avoided. Of this problem are in particular people who are in small Spaces, especially in closed vehicle spaces stop, affected.
Daher
besteht der Bedarf, Leckagen in Klimaanlagen, insbesondere Fahrzeugklimaanlagen zuverlässig
zu detektieren.
Nachteil
dieser Verfahren ist, dass sie nicht während des laufenden
Betriebs einer Klimaanlage eingesetzt werden können. In
diesem Falle werden Kältemittelleckagen üblicherweise
durch einen Drucksensor im Kühlkreislauf ermittelt (
Nachteil dieser Verfahren ist der Einsatz von speziellen Sensoren. Diese machen die Systeme sowohl teuer in der Herstellung als auch anfällig gegenüber technischen Defekten. Ziel der Erfindung ist es daher, eine alternative Möglichkeit zur Detektion von Leckagen in Klimaanlagen bereit zu stellen.disadvantage This method is the use of special sensors. These make the systems both expensive to manufacture and vulnerable against technical defects. The aim of the invention is It therefore, an alternative way to detect leaks to provide in air conditioners.
Bevorzugte Ausgestaltung der ErfindungPreferred embodiment of invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Kältemittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind mit den Merkmalen der Unteransprüche charakterisiert.According to the invention the task with a refrigerant with the characteristics of Claim 1 solved. Preferred embodiments are characterized by the features of the subclaims.
Das erfindungsgemäße Kältemittel zeichnet sich dadurch aus, dass es aus einer Grundsubstanz zur Wärmeübertragung und einem sensorisch aktiven Geruchsstoff mit einer niedrigen Geruchsschwelle besteht.The inventive refrigerant is characterized characterized in that it consists of a ground substance for heat transfer and a sensory-active odorant with a low odor threshold consists.
Die
Geruchsschwelle ist die minimale Konzentration eines gasförmigen,
sensorisch aktiven Stoffes, die ein Lebewesen durch den Geruchssinn gerade
noch wahrnehmen kann. Die Bestimmung der Geruchsschwelle erfolgt
gemäß der
Bei sensorisch aktiven Geruchsstoffen handelt es sich um Stoffe, auf die die Geruchssinneszellen ansprechen. Insbesondere handelt es sich dabei um niedermolekulare anorganische oder organische Moleküle, die vorzugsweise eine polare Gruppe (Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel) enthalten. Die Stoffe können gasförmig oder in einer flüssigen oder festen Matrix gelöst vorliegen. Gelöste Geruchsstoffe müssen flüchtig sein, d. h. unter atmosphärischem Druck aus der Matrix in die Luft übergehen. Als flüchtig werden vorzugsweise solche Stoffe angesehen, deren Siedepunkt kleiner als 250°C, vorzugsweise kleiner als 200°C und/oder deren Dampfdruck größer als 0,01 kPa, vorzugsweise größer als 0,1 kPa ist.at Sensory active odors are substances that appeal to the olfactory sensory cells. In particular, it is these are low molecular weight inorganic or organic molecules, which preferably has a polar group (oxygen, nitrogen or Sulfur). The substances can be gaseous or dissolved in a liquid or solid matrix available. Dissolved odors must be volatile be, d. H. under atmospheric pressure from the matrix go into the air. As to be volatile preferably substances whose boiling point is less than 250 ° C, preferably less than 200 ° C and / or their vapor pressure greater than 0.01 kPa, preferably larger than 0.1 kPa.
Geruchsstoffe können vom Menschen als angenehm oder unangenehm empfunden werden. Dabei ruft eine Geruchsempfindung positive oder negative Gefühle hervor. Als Geruchsstoff wird dem Kältemittel bevorzugt ein Geruchsstoff zugesetzt, der negative Gefühle hervorruft. Insbesondere wird dem Kältemittel ein Geruchsstoff zugesetzt bei dem es sich um einen Warngeruch handelt. Unter einem Warngeruch werden insbesondere solche Geruchsstoffe verstanden, die vom Menschen als alarmierend, aggressiv, bitter, chemisch, merkwürdig oder irritierend beschrieben werden.odorants can be perceived by humans as pleasant or unpleasant become. An odor sensation calls positive or negative Feelings. As an odorant becomes the refrigerant preferably added an odorant, the negative feelings causes. In particular, the refrigerant becomes an odorant added if it is a warning smell. Under a warning smell In particular, such odors are understood by humans as alarming, aggressive, bitter, chemical, strange or irritating.
Neben den Geruchssinneszellen besitzt das menschliche Geruchssystem ein weiteres Detektionssystem zur Erkennung von Gerüchen. Ein Ast des Nervus trigeminus innerviert die Nasenschleimhäute. Mit den unspezifischen freien Nervenenden werden Reizstoffe, wie beispielsweise Rauch, Säuren, Ammoniak oder Chlor wahrgenommen. Wenn das Trigeminale System aktiviert wird, wird der Geruch als stechend beißend, prickelnd oder brennend empfunden. Vorzugsweise werden dem Kältemittel solche Geruchsstoffe zugesetzt, die zusätzlich das trigeminale System aktivieren.Next the olfactory sensory cells possess the human olfactory system Another detection system for the detection of odors. One Branch of the trigeminal nerve innervates the nasal mucous membranes. With The non-specific free nerve endings are irritants, such as Smoke, acids, ammonia or chlorine. If that Trigeminal system is activated, the smell is considered pungent biting, tingling or burning felt. Preferably are added to the refrigerant such odors, which additionally activate the trigeminal system.
Erfindungsgemäß werden als sensorisch aktive Geruchsstoffe Alkylacrylate, vorzugsweise Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Allylacrylat, Prenylacrylat, Methylmethacrylat, Allylmethacrylat, Acrylsäure, Acrylester, Alkylether, Alkylester, insbesondere Ethylpropionat, Methyl-n-butyrat, Methyl-iso-butyrat Alkine, Aldehyde, insbesondere Benzaldehyd, Isovaleraldehyd, N-Valeraldehyd, Propionaldehyd, organische aliphatische und aromatische Schwefelverbindungen, vorzugsweise Alkanthiole, insbesondere Methanthiol, Ethanthiol, Propan-1-thiol, 2-Methylpropan-2-thiol, But-2-en-1-thiol, Thioether, insbesondere Dimethylsulfid, Diethylsulfid, Ethylisopropylsulfid, Diallylsulfid, Disulfide, insbesondere Dimethyldisulfid, Dimethyltrisulfid, Allylisothiocyanat, Alkansäuren, vorzugsweise N- Valeriansäure, Buttersäure, Isobuttersäure, Amine, vorzugsweise Triethylamin, Norbornen und Norbornenderivate, Cyclohexen, Heteroaromaten, insbesondere Thiophen, Tetrahydrothiophen, Pyrazin und Pyrazinderivate, insbesondere Methylethylpyrazin, Ascaridol, o-Methoxy(Methyl)-phenole, insbesondere Myristicin, Elemicin, Ascaron, Apiol, Safrol oder Mischungen der Stoffe eingesetzt.According to the invention as sensorially active scents alkyl acrylates, preferably Methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, allyl acrylate, prenyl acrylate, Methyl methacrylate, allyl methacrylate, acrylic acid, acrylic ester, Alkyl ethers, alkyl esters, in particular ethyl propionate, methyl n-butyrate, Methyl isobutyrate alkynes, aldehydes, in particular benzaldehyde, isovaleraldehyde, N-valeraldehyde, propionaldehyde, organic aliphatic and aromatic Sulfur compounds, preferably alkanethiols, in particular methanethiol, Ethanethiol, propane-1-thiol, 2-methylpropane-2-thiol, but-2-en-1-thiol, thioether, especially dimethyl sulfide, diethyl sulfide, ethyl isopropyl sulfide, Diallyl sulfide, disulfides, in particular dimethyl disulfide, dimethyl trisulfide, Allyl isothiocyanate, alkanoic acids, preferably N-valeric acid, butyric acid, Isobutyric acid, amines, preferably triethylamine, norbornene and norbornene derivatives, cyclohexene, heteroaromatics, in particular Thiophene, tetrahydrothiophene, pyrazine and pyrazine derivatives, in particular Methylethylpyrazine, ascaridol, o-methoxy (methyl) phenols, in particular Myristicin, Elemicin, Ascaron, Apiol, Safrol or mixtures of substances used.
Die Menge an eingesetzten sensorisch aktiven Geruchsstoffen richtet sich nach der Geruchsschwelle der verwendeten Substanz. Als Gesamteindruck muss der Geruch deutlich wahrnehmbar sein. Die vorzugsweise zugesetzte Menge an sensorisch aktiven Geruchsstoffen liegt im Bereich von 0,001 ppm–1000 ppm, vorzugsweise von 0,001 ppm–100 ppm, noch bevorzugter von 0,001 ppm–50 ppm.The The amount of sensory active odors used depending on the odor threshold of the substance used. As an overall impression the smell must be clearly perceptible. The preferably added Amount of sensory active odorants is in the range of 0.001 ppm-1000 ppm, preferably from 0.001 ppm-100 ppm, even more preferably from 0.001 ppm-50 ppm.
Als Hauptkomponente enthält das erfindungsgemäße Kältemittel eine Grundsubstanz zur Wärmeübertragung. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Substanz, die zur Wärmeübertragung in einer Kälteanlage eingesetzt wird, und die bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen erfolgen. Insbesondere ist die Grundsubstanz zur Wärmeübertragung ein Stoff mit einer spezifischen Wärmekapazität größer als 0,3 kJ/kgK, vorzugsweise 0,6 kJ/kgK.When Main component contains the inventive Refrigerant is a basic substance for heat transfer. This is preferably a substance which is used for heat transfer in a refrigeration system is used, and at lower Temperature and low pressure absorbs heat and higher Temperature and higher pressure dissipates heat, usually Changes of state take place. In particular, the basic substance for heat transfer a substance with a specific Heat capacity greater than 0.3 kJ / kgK, preferably 0.6 kJ / kgK.
Als Grundsubstanz zur Wärmeübertragung werden Substanzen wie Kohlendioxid, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise fluorierte Kohlenwasserstoffe oder synthetische Kältemittel verwendet. Vorzugsweise werden Substanzen eingesetzt, deren GWP-Wert kleiner als 150 ist. Insbesondere werden Kohlendioxid oder 1,1-Difluorethan als Grundsubstanz zur Wärmeübertragung für das erfindungsgemäße Kältemittel verwendet.When The basic substance for heat transfer becomes substances such as carbon dioxide, ammonia, hydrocarbons, preferably fluorinated Hydrocarbons or synthetic refrigerants used. Preferably, substances are used whose GWP value is smaller than 150 is. In particular, carbon dioxide or 1,1-difluoroethane as a basic substance for heat transfer for used the refrigerant of the invention.
Im erfindungsgemäßen Kältemittel ist der Anteil der Grundsubstanz zur Wärmeübertragung vorzugsweise größer 90%, noch bevorzugter größer 99%.in the refrigerant according to the invention is the proportion the ground substance for heat transfer, preferably greater than 90%, more preferably greater than 99%.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Klimaanlage, vorzugsweise einer Kraftfahrzeugklimaanlage in der das erfindungsgemäßes Kältemittel verwendet wird.A Another object of the invention is to provide an air conditioning system, preferably an automotive air conditioning system in which the invention Refrigerant is used.
Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Detektion von Leckagen in Klimaanlagen, vorzugsweise in Fahrzeugklimaanlagen. Das Verfahren beruht auf der Detektion eines sensorisch aktiven Geruchsstoffs mit einer niedrigen Geruchsschwelle beim Menschen, der dem Kältemittel zugesetzt wird. Entsteht im Külkreislauf ein Leck, gast das Kältemittel zusammen mit dem sensorisch aktiven Geruchsstoff aus dem Kühlkreislauf aus und kann vom Menschen mittels des olfaktorischen Systems wahrgenommen werden.Furthermore, the invention comprises a method for detecting leaks in air conditioning systems, preferably in vehicle air conditioning systems. The method is based on the detection of a sensorially active odor substance with a low odor threshold in humans, which is added to the refrigerant. If a leak occurs in the cooling circuit, the refrigerant is present together with the sensory-active odor substance from the cooling circuit and can be perceived by humans by means of the olfactory system.
Vorteilhafterweise wird somit die Detektion eines Lecks während des Betriebs der Klimaanlage möglich. Das System ist dabei vollständig unabhängig von aufwendigen elektronischen Systemen. Somit stellt die Erfindung eine effektive, störungsunanfällige und kostengünstige Möglichkeit zur Detektion von Leckagen in Klimaanlagen dar. Dadurch können als Kältemittel auch Substanzen zum Einsatz kommen, die für den Menschen unangenehme Nebenwirkungen aufweisen. Durch den Zusatz eines sensorisch aktiven Geruchsstoffs wird der gefährdete Mensch aufgrund des Geruchs bei einer Leckage des Systems gewarnt und kann sich aus dem Gefahrenbereich entfernen oder geeignete Maßnahmen, wie Lüften, einleiten.advantageously, Thus, the detection of a leak during operation the air conditioning possible. The system is complete independent of complex electronic systems. Consequently the invention provides an effective, störungsunanfällige and cost-effective way to detect Leaks in air conditioning systems. This can be used as a refrigerant also substances are used, which for humans have unpleasant side effects. By the addition of a sensory Active odorant is due to the vulnerable person the smell of a leak in the system and can warn remove from the danger zone or take appropriate measures, like airing, initiate.
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DIN EN 13725 |
Tetrahydrothiophen - Wikipedia (aufgerufen über: http://de. wikipedia.org/ wiki/Etrahydrothiophen)aufgerufen am 11.08.08 $Eigenschaften$ * |
Tetrahydrothiophen - Wikipedia (aufgerufen über: http://de.wikipedia.org/ wiki/Etrahydrothiophen)aufgerufen am 11.08.08 Eigenschaften |
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