NL9300834A

NL9300834A - Koelinrichting.

Info

Publication number: NL9300834A
Application number: NL9300834A
Authority: NL
Original assignee: Bernardina Carolina Maria Enge
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1994-12-01
Also published as: AU6858394A; WO1994026835A1

Description

Titel: Koelinrichting.

Beschrijving

De uitvinding heeft betrekking op een koelinrichting voorzien van een systeem, bevattende een compressor, een verdamper en verbindingsleidingen en gevuld met een koelmedium.

Koelinrichtingen van de hierboven omschreven soort zijn in velerlei uitvoeringsvormen en voor velerlei toepassingen bekend. Deze toepassingen betreffen gedeeltelijk bedrijfsmatig en gedeeltelijk huishoudelijk gebruik.

Het systeem dat, zoals boven aangegeven, een compressor, een verdamper en verbindingsleidingen bevat is, zoals bekend, gevuld met een koelmedium waarvoor de meest uiteenlopende stoffen gebruikt worden. Veel van deze media zijn in principe schadelijk voor het milieu, vooral wanneer zij chloor-houdende verbindingen bevatten. In vele gevallen wordt als chloor-houdend medium gebruik gemaakt van CFK-12 of HCFK-22, ook wel aangeduid met R-12 en R-22. R-12 heeft de chemische samenstelling dichloro-difluoro-methaan; R-22 heeft de chemische samenstelling mono-chloro-difluoro-methaan. Beide stoffen bevatten zoals uit de chemische formules blijkt een aanzienlijke hoeveelheid chloor die vrij kan komen in het milieu, bijvoorbeeld bij lekkage of bij het slopen van de betreffende koelinrichting. In het bijzonder door het vrijkomen van dit chloor, wordt de ozonlaag blijkbaar aangetast hetgeen tot ernstige milieugevolgen leidt. Het is derhalve gewenst af te zien van het gebruik van deze koelmiddelen; zij zijn of worden op korte termijn daarom in verschillende landen verboden. Daarom zijn er reeds voorstellen gedaan om deze nadelige koelmiddelen te vervangen door andere in het bijzonder door niet-chloor-houdende. Een van de veel belovende stoffen is 1,1,1, tetra-fluoro-ethaan dat ook aangeduid wordt met HFK-134a of R-134a. Dit koelmiddel heeft eigenschappen die vergelijkbaar zijn met de eigenschappen van het veelgebruikte R-12 en is dus als vervanger voor het milieu-onvriendelijke R-12 zeer goed bruikbaar.

In een koelinrichting voorzien van een systeem bevattende een compressor, een verdamper en verbindingsleidingen, is het noodzakelijk dat naast het eigenlijke koelmedium bijv. van de hierboven aangegeven soorten, een smeermiddel aanwezig is. Dit smeermiddel moet uiteraard compatibel zijn met het gebruikte koelmedium, d.w.z. de goede werking daarvan niet verstoren. Bij de bekende koelmiddelen R-12 en R-22, wordt algemeen gebruik gemaakt van een minerale smeerolie. Bij toepassing van een chloorvrij koelmiddel, zoals bijvoorbeeld R-134a is evenwel het gebruik van een minerale smeerolie niet geschikt, omdat deze niet mengbaar is met het koelmiddel zelf. Menging met het koelmiddel is echter nodig om in het koude gedeelte van het circuit, namelijk de verdamper, een mengsel met een voldoende lage viscositeit te realiseren, goed vloeibaar blijft, niet in de verdamper achterblijft en niet tot verstoppingen leidt. Tevens is de juiste viscositeit gewenst bij de aanloop van de compressor, teneinde een gunstige aanloopkarakteristiek te bereiken.

Bij gebruik van een chloorvrij koelmiddel, bijvoorbeeld R-134a, dat momenteel al door de chemische industrie voor dit doel op de markt gebracht wordt, is het gebruik van een minerale olie, zoals tot dusver toegepast niet mogelijk door het polaire molecuul karakter van R-134a in tegenstelling tot R-12, Daarom wordt steeds bij het gebruik van R-134a gebruik gemaakt van een ester, in het bijzonder een polyolester, als smeermiddel. Deze smeermiddelen zijn, in vergelijking tot minerale olie, echter veel gevoeliger en veel hygroscopischer en kunnen aanleiding geven tot chemische reacties in het koelcircuit, waardoor de goede werking van dit circuit belemmerd wordt, meestal door verstopping. Daardoor wordt de fabricage van apparatuur voor het gebruik met R-134a moeilijker, omdat veel strengere eisen gesteld moeten worden betreffend vocht, procesvoering, componentspecificaties etc., in vergelijking met apparatuur waarin R-12 gebruikt wordt. Dit leidt uiteraard tot een kostenverhoging, hoewel het nagestreefde doel, namelijk milieuvriendelijkheid, wel bereikt wordt. Het zou dus gewenst zijn om ook bij chloorvrije koelmiddelen, bijvoorbeel R-134a, gebruik te kunnen maken van een minerale olie. Dit is echter, gezien het bovenstaande feit dat een minerale olie niet mengbaar is met deze chloorvrije koelmiddelen, onmogelijk.

Een bijzondere moeilijkheid doet zich nog voor wanneer men een reeds bestaande koelinrichting, waarin R-12 gebruikt wordt samen met een minerale olie, wil ombouwen tot een inrichting met een chloorvrij koelmiddel, bijvoorbeeld R-134a.

Het blijkt echter dat het zeer moeilijk en praktisch onmogelijk is om het gehele koelcircuit zodanig te bevrijden van het minerale smeermiddel dat de bovengesignaleerde problemen bij vervanging door een chloorvrij koelmiddel niet optreden. Bij geheel nieuwe installaties treedt dit probleem uiteraard niet op.

Het doel van de uitvinding is derhalve de problemen bij het gebruik van een chloorvrij koelmiddel, bijvoorbeeld R-134a, in nieuwe apparatuur en bij de ombouw van bestaande apparatuur welke werkt met een chloorhoudend koelmiddel en een minerale olie te voorkomen, zonder zijn toevlucht behoeven te nemen tot rigoreuze reinigingsmaatregelen of een minder gewenst ester bijv. een polyolester.

Een koelinrichting volgens de uitvinding, voorzien van een systeem, bevattende een compressor, een verdamper en verbindingsleidingen en gevuld met een koelmedium, heeft het kenmerk dat het koelmedium bestaat uit een mengsel van een chloorvrije koelvloeistof, een minerale smeerolie en één of meer der koolwaterstoffen propaan, isobutaan, cyclopropaan of dimethylether.

Het is gebleken dat het toevoegen van één of meer der hierboven genoemde koolwaterstoffen aan het chloorvrije koelmiddel het gebruik van minerale smeerolie mogelijk maakt, zonder dat daardoor de koeleigenschappen slechter worden en in sommige gevallen zelfs beter.

In het algemeen is het niet noodzakelijk en zelfs ongewenst, i.v.m. een slechte mengselvorming en de brandbaarheid van de koolwaterstoffen niet meer dan 20 gewichtsprocent van het mengsel te laten bestaan uit de koolwaterstoffen. Een percentage lager dan 1 gewichtsprocent heeft uiteraard weinig effect en zal dus slechts bij uitzondering gebruikt kunnen worden.

Indien uit koeltechnische overwegingen een gewichtspercentage van 5 tot 15 % koolwaterstof gebruikt moet worden en dus het gevaar van brand groter wordt, kan men het percentage koolwaterstof verlagen, zodat het komt te liggen tussen 5 en 15 gewichtsprocent, door toevoeging van een tweede koelmiddel, waarvoor in het bijzonder penta-fluoro-ethaan (HFK-125/R125) in aanmerking komt. De koelvloeistof bestaat dan bij voorkeur uit een mengsel van 80-90 gewichtsprocent HFK-134a/R134a en 0,5/5 gewichtsprocent HFK-125/R-125.

Bij een werkwijze voor het vervaardigen van een koelinrichting volgens de uitvinding, waarbij uitgegaan wordt van een bestaande koelinrichting die als koelmedium een mengsel van een chloorhoudende koelvloeistof en een minerale smeerolie bevat, waarbij dit mengsel verwijderd wordt en vervangen wordt door een mengsel van een chloorvrij koelmiddel en één of meer der koolwaterstoffen propaan, isobutaan, cyclopropaan en dimethylether, kan het gewenst zijn dat het ingebrachte vervangende mengsel tevens als aanvulling een hoeveelheid minerale smeerolie bevat. Daardoor wordt de hoeveelheid minerale olie, die in het systeem nog aanwezig is, tot de juiste hoeveelheid voor een goede werking aangevuld. In de meeste gevallen kan er van uitgegaan worden dat de chloorhoudende koelvloeistof zonder meer kan worden vervangen door een mengsel van een chloorvrij koelmiddel en/of meer koolwaterstoffen.

Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is, zie de publicatie van R. Camporese et al. in Proceedings - Volume 1, juli 14-17, 1992 Purdue University, West Lafayette, Indiana, U.S.A., om in een koelinrichting gebruik te maken van een mengsel van R-134a en een kleine hoeveelheid propaan. Indien dit mengsel gebruikt wordt bij een zogenaamde "retrofit" van een installatie die R-12 en een smeerolie bevatte, wordt er in de publikatie van uitgegaan dat ook het smeermiddel vervangen is, hetgeen begrijpelijk is omdat, zoals boven reeds aangegeven, bij het gebruik van R-134a steeds een polyolester gebruikt wordt, terwijl daarentegen bij gebruik van R-12 steeds een minerale olie als smeermiddel gebruikt wordt.

Claims

1. Koelinrichting voorzien van een systeem bevattende een compressor, een verdamper en verbindingsleidingen en gevuld met een koelmedium, met het kenmerk, dat het koelmedium bestaat uit een mengsel van een koelvloeistof, een minerale smeerolie en een of meer der koolwaterstoffen propaan, isopropaan, cyclopropaan en dimethylether.

2. Koelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het totale percentage koolwaterstof 1-20 gewichtsprocenten van het mengsel bedraagt.

3. Koelinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de koelvloeistof 1,1,1, tetra-fluoro-ethaan (HFK-134a/R-134a) is.

4. Koelinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de koelvloeistof een mengsel is van 1,1,1, tetra-fluoro-ethaan. (HFK-134a/R-134a) en penta-fluoro-ethaan/(HFK-125/R-125) en het gewichtspercentage koolwaterstof 5-15 bedraagt.

5. Koelinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de koelvloeistof een mengsel is van 80-90 gewichtsprocent HFK-134a/R134a en 0,5-5 gewichtsprocent HFK-124/R-125.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een koelinrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5 met het kenmerk dat uitgegaan wordt van een bestaande koelinrichting die als koelmedium een mengsel van een chloor-houdende koelvloeistof en een minerale smeerolie bevat, dit mengsel verwijderd wordt en vervangen wordt door een mengsel van een chloorvrij koelmiddel en één of meer der koolwaterstoffen propaan, isopropaan, cyclopropaan en dimethylether.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het ingebrachte vervangende mengsel tevens als aanvulling een minerale smeerolie bevat.