[发明专利]制冷剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及制冷剂组合物，所述制冷剂组合物含有二甲醚和二氧化碳，用于机动车空调机、自动售货机用热泵以及工业用/家庭用空调机。

背景技术

氟利昂(CFC氯氟烃、HCFC氢氯氟烃)由于具有优异的制冷性能，因此至今在世界范围内已被广泛用作机动车空调机等的制冷剂。然而现在，由于氟利昂因含氯而破坏臭氧层，因此发达国家(包括日本、欧洲和美国)在1996年已彻底放弃了特定氟利昂中的CFC的生产。属于所述特定氟利昂的HCFC(氢氯氟烃)的生产在2004年之后也相继受到限制，并计划到2010年时在欧洲彻底放弃，到2020年时在其他发达国家也将彻底放弃。

上述特定氟利昂的代替性氟利昂(HFC氢氟烃、PFC全氟烃和SP6)虽然臭氧层破坏系数为零、毒性低、具有不燃性以及令人满意的特性和性能，但是存在与矿物油不相容和润滑性劣化等问题。特别是，这些替代性氟利昂虽然不破坏臭氧层，但是具有特别高的地球变暖系数，因此，尽管目前还没有具体的限制条例，放任于业界的自主行动，但是其使用在不久的将来将被彻底放弃或受到严格限制。

最近已在进行诸如二氧化碳、氨、水和空气等天然制冷剂的开发，所述天然制冷剂虽然具有臭氧破坏系数为零且全球变暖系数几乎为零等特性，但是它们在安全、性能和便利性等方面具有各自的问题。氨虽然具有与HFC相当的效率，但是其具有毒性、刺激性异味和与铜的不相容性。水和空气虽然不燃且无毒，但是具有特别低的效率。

另外，由于二氧化碳具有不燃性和低毒性，并且显热效果好，目前已经用作二氧化碳热泵热水器(Ecocute)等的EHP制冷剂，以进行制热和热水供应。然而，二氧化碳反而具有低的潜热效果，因此在用于制冷时其效率非常低。而且，当将二氧化碳用作机动车空调机用制冷剂时，机动车空调机的冷凝器侧的工作压力在8MPa以上的高压达到超临界点(CO₂的临界压力：7.4MPa；临界温度：31℃)。为了使这一高压气相制冷剂在冷凝器中液化，如CO₂的莫里尔图(Mollier diagram)所示，必须将所述制冷剂的温度设定在31℃以下。然而在机动车空调机等最常被使用的夏季，外部温度常超过31℃。在这样的外部温度条件下，由于只含有二氧化碳的制冷剂在冷凝器中完全不液化(冷凝)，不能实现由冷凝引起的热释放。即，只能实现由绝热膨胀引起的制冷效果并伴随压力下降，但是不能实现由气化热引起的制冷效果。因此，制冷循环具有在亚临界压和超临界压之间变化的超临界压力，制冷条件下的性能系数(COP)低，而且压缩机的工作压力特别高。

为了防止这种情况的发生，需要采取特别的措施：例如，使水在机动车空调机的冷凝器周围循环；通过冷冻机用的特殊气体的流转使冷凝器冷却；或者用气体冷却器将吸入的外部空气的温度降低到足以能够进行热交换的温度；等等。然而，采取这些措施时，在成本方面是不利的。

另一方面，二甲醚(DME)已知具有特别高的潜热效果，因此用于制冷时是有利的，但是二甲醚具有可燃性，因此由于安全性因素而没有实际使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷冻机用的制冷剂组合物，所述制冷剂组合物不存在破坏臭氧层的危险，对全球变暖的不良作用小，无毒，且显示出优异的制冷性能。

本发明的发明人已经发现，二氧化碳易溶于二甲醚，因此可以将二甲醚和二氧化碳的混合制冷剂用于冷冻机、热水供应和制热。涉及含有二氧化碳和二甲醚的混合气体的新型制冷剂的发明分别在日本专利申请NO.2004-167210(申请日为2004年6月4日)和日本专利申请NO.2005-55957(申请日为2005年3月1日，优先权日为2004年6月4日，另一份申请)有描述。在本发明中，本发明人考虑到这样的事实，即，二甲醚的沸点为-25℃，而二氧化碳的沸点为-78.45℃，通过将二甲醚和二氧化碳混合可以促进蒸气压的降低，可以促进在冷凝器中的冷凝(液化)，从而可以在制冷条件下实现蒸汽压缩循环(冷凝循环)的构建，并进行各种研究，从而完成了本发明。