[发明专利]制冷剂组合物

说明书

描述了一种制冷剂组合物，其包含二氧化碳(CO₂；R‑744)和按所述组合物总重量计的1至32重量％的二氟甲烷(R‑32)。还描述了所述制冷剂组合物用于提供加热和冷却的用途以及一种包含所述制冷剂组合物的制冷、空调或热泵系统。

本发明涉及一种制冷剂组合物，且更具体地说，涉及一种包含二氧化碳(CO₂，R-744)的制冷剂组合物，其可用于跨临界制冷循环。本发明特别涉及包含二氧化碳的制冷剂组合物，其可用于利用跨临界制冷循环的汽车空调和热泵系统中，特别是用于电动车辆的系统中。

多年来，随着逐步淘汰具有高臭氧耗竭潜能的作为CFC的二氯二氟甲烷(R-12)，1,1,1,2-四氟乙烷(R-134a)成为了汽车空调系统中的首选制冷剂。随后实施了欧盟F-Gas指令，所述指令规定新车移动空调(MAC)系统的全球变暖潜能值(GWP)限制为150。结果，在欧洲，通过使用可燃的2,3,3,3-四氟丙烯(R-1234yf)，R-134a的使用已在很大程度上被新系统取代。R-1234yf的效率略低于R-134a，并且新系统设计现在包括额外的设备(内部热交换器)，以弥补效率损失。

在跨临界蒸气压缩制冷循环中利用二氧化碳的移动空调系统是已知的。二氧化碳的全球变暖潜能值为1，并且因此，根据欧盟F-Gas指令，二氧化碳是可接受的制冷剂。

基本的跨临界循环由以下步骤组成：

1.在低压下蒸发液态制冷剂，从低温源流体(如空气)中去除热量；

2.在压缩器中将所得的制冷剂蒸气压缩以得到热高压气体；

3.通过在比源高的温度下与汇液进行热交换来冷却高压气体，以得到高压的低温致密制冷剂气体。这种气体被称为“超临界”流体，因为它高于其临界温度；以及

4.通过膨胀阀或其它限制装置使超临界流体膨胀，从而在低压下产生液体制冷剂和气化制冷剂蒸气的两相混合物；然后将所述混合物送回蒸发器阶段以完成循环。

在跨临界制冷循环中利用二氧化碳的一些系统中，压缩分两个阶段进行。通过在两个压缩阶段之间冷却气体，可以提高循环效率。

使用二氧化碳的跨临界制冷循环的性能，并且具体地说效率通常低于使用例如在相同的源温度和汇温度之间操作的R-134a的常规亚临界循环的性能。

期望提高使用二氧化碳的跨临界制冷系统的效率。

我们出乎意料地发现，向二氧化碳中添加二氟甲烷(R-32)和任选地一种或多种额外氟化制冷剂可以导致跨临界制冷系统的效率提高，以及降低这种系统的操作压力。制冷剂还可以满足由欧盟F-Gas指令设定的GWP限制150，并且所述制冷剂是不可燃的。

因此，第一方面，本发明提供了一种制冷剂组合物，其包含二氧化碳(CO₂，R-744)和按所述制冷剂组合物的总重量计的1至32重量％的二氟甲烷(R-32)。

优选地，按制冷剂组合物的总重量计，本发明的制冷剂组合物包含1至25重量％的R-32，如约2％至约22％。

已发现将R-32添加到二氧化碳可以使流体的能量效率增加到高于当纯二氧化碳用于跨临界蒸气压缩循环时的效率，所述跨临界蒸气压缩循环已开发为使用二氧化碳作为用于一系列应用的制冷剂。本发明的制冷剂组合物将优选具有小于150的全球变暖潜能值，并且优选地是不可燃的。

在一个实施例中，按制冷剂组合物的总重量计，二氟甲烷的存在量为20至25重量％。R-32的量可在保持良好的循环性质平衡的同时将温度滑移保持在可接受的水平。在另一个实施例中，按制冷剂组合物的总重量计，二氟甲烷的存在量为小于22重量％，例如小于21重量％。