高速填充停運制冷回路的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制冷回路或冷卻回路(如新制回路)的填充。其例如可應用于在裝配線上對熱泵等固定設備或汽車空調等移動設備的冷卻回路進行填充。
【背景技術】
[0002]現今常用的制冷液例如包括用于汽車和熱泵的R134a氟化烴衍生物，或用于制冷單元和熱泵的R407和R410等氟化混合物。此類制冷劑既可以為單組分產品，也可以為低壓條件(如小于5巴)下不會產生組分離析風險的混合物。
[0003]全球暖化法規(京都議定書)的演進驅使汽車空調回路制造商使用“全球升溫潛能值(GWP) ”小于或等于150的替代液。作為對比，R134a的GWP值為1300。
[0004]在汽車空調回路方面，氟化烴衍生物HF01234yf被認為是R134a的其中一種替代液。然而，該替代液具有多個缺點，例如，其具有可燃性，價格比現有制冷劑高約100倍，而且供應量有限。
[0005]一種性價比更高的替代方案為將普通制冷液組合為GWP值符合新法規且價格更接近現有制冷劑的混合物，該混合物使用時無任何變質風險且可使汽車空調回路無需做重大改動便可保持至少同等的性能水平。
[0006]通常地，將兩種或三種氟化烴衍生物相互混合，其尤適用于熱泵。然而，為了保證一定的混合均勻性，這些混合物一般涉及熱力學特性接近的流體。此外，此類流體還需滿足不會產生相互離析的風險，以避免使混合物的特性發生變化，從而對使用該混合物的設備的制冷性能造成影響。
[0007]新型的混合物除上述之外還包含水、二氧化碳或氨等無機制冷劑。此類混合物一般在安全性方面可很好地替代丁烷、丙烷、戊烷等高可燃性單組分烷烴類制冷劑(這是因為這些混合物為非可燃性混合物)。此外，這些混合物還可很好地替代一般需使用高壓(與現有汽車回路在物理上不兼容)的單組分無機制冷劑。由于在制冷劑的輸送操作過程中，制冷劑的配比/組成必須保持不變，而由于此類混合物在存儲時的均勻性不足，從而會造成其輸送上的問題。
[0008]在本文的剩余部分中，為了簡化本發明的描述，只涉及使用二氧化碳的應用。然而，需了解的是，本發明也涵蓋使用氨等其他無機制冷劑的應用。
[0009]由此可見，通過使用混合物可在獲得與HF01234yf和R134a相近的熱力學特性的同時，避免HF01234yf的可燃性。這使得混合物類制冷劑在汽車行業格外受歡迎:即其可使設施免于SEVESO分類以及減少關于存儲的行政和法規限制和關于運輸的授權審批等。
[0010]此類混合物既可以為非共沸液，也可以為滑動液或共沸液(其行為類似于僅由單一組分組成的液體)。
[0011 ] 這些混合物可由一種或多種氟化烴衍生物以及一種或多種無機化合物組成。
[0012]共沸混合物的極佳一例為兩種氟化烴衍生物與二氧化碳的混合物。
[0013]使用此類混合物中的一個難點在于如何設計一種可將制冷液輸送至制冷回路的方法以及實施該方法并可最終獲得具有化學家所推薦配比和公差以及具有所需特性的均勻混合物的設備。
[0014]事實上，雖然液態氟化烴衍生物的混合物并不會造成太多輸送上的困難(將該液體保持在低壓即可:例如，對于R134a為7巴)，然而，要在其中加入一小比例的二氧化碳，一般而言，加入比例小于10%的二氧化碳則使得所述輸送操作變得更加復雜。而且，為了保證所輸送混合物的質量，從而保證所使用回路的制冷性能，二氧化碳的加入要求極高的配量精確度。
[0015]此外，還要求所述設備能以高效使用的方式實現所述方法并可應用于移動裝配，如汽車生產線中。
[0016]應當記得的是，在制冷回路中，制冷液(制冷劑)交替地處于氣體狀態和液體狀態。此狀態的改變使其可在所需位置處吸收或釋放與其潛熱對應的能量。
[0017]此種回路包括:壓縮機，用于為所述制冷液的演化過程提供機械能；冷凝器，用于使所述制冷液在其中冷凝并向欲被加熱的媒介釋放能量；減壓器，其可降低所述制冷液的沸點，以及蒸發器，用于使所述制冷液在其中蒸發并同時從欲被冷卻的環境中帶走蒸發所需的能量。
【發明內容】
[0018]有鑒于此，本發明的目的在于解決上述問題并旨在使用不同種類液體的混合物，尤其是HFC和HFO等氟化烴衍生物液與二氧化碳(0)2或1?744)的混合物，來實現高速填充停運的制冷回路，以最終獲得以有限成本提供優良特性而且符合新的環保制約的均勻制冷混合物。
[0019]為了實現上述目標，所述混合物(氟化及無機)以原位方式高速制備。在此制備過程中，通過保持緩沖供應水平不變，獲得化學家所要求的特性，從而可避免所述混合物由于相分離(液態/氣態)等因素而變質。
[0020]因此，根據第一方面，本發明涉及一種使用包括至少一種氟化烴衍生物及至少一種無機制冷劑的不同性質的液體填充制冷回路，從而最終獲得處于所需溫度和壓力下的均勻液相的制冷液的方法。
[0021]在本說明書的剩余部分中，可使用“第一制冷液”的表述指代所述氟化烴衍生物液。因此，當只使用一種氟化烴衍生物時，所述第一制冷液即對應該氟化烴衍生物，當使用多種氟化烴衍生物時，所述第一制冷液對應這些氟化烴衍生物的組合。
[0022]因此，更一般而言，本發明涉及一種使用制冷混合物填充停運制冷回路的方法，其中，所述制冷回路包括至少一種第一制冷液以及至少一種無機制冷液，所述第一制冷液包括至少一種氟化烴衍生物。
[0023]所述方法包括在混合裝置中原位制備所述制冷混合物的步驟，其中:
[0024].如果所述第一制冷液包括至少兩種氟化烴衍生物，則按照獲得所述制冷混合物所需的配比預先混合所述氟化烴衍生物，以獲得預混物，
[0025].所述第一制冷液處于液相，
[0026].所述無機制冷液以液相或氣相加入所述第一制冷液中，
[0027]從而獲得均勻的制冷混合物。
[0028]其后，所述第一制冷液和無機制冷液的混合物被注入所述制冷回路中。
[0029]根據不同的實施方式，本發明的方法包括以下一種特征或在技術可實現范圍內組合的多種特征。
[0030]在所述制冷混合物被注入制冷回路中之前，混合所述第一制冷液和無機制冷液。該混合過程通過將壓力調至比所述混合物的飽和蒸氣壓力高數巴(優選為高約5巴)而完成。如此，所述無機制冷劑可快速稀釋于所述混合物中。
[0031]通過使用具有加壓功能(通過其調節)和循環系統的混合環路，用以促進上述稀釋過程，從而獲得均勻的液相混合物。
[0032]可在所述混合過程的同時，排空所述制冷回路，或在其中產生真空，以實現高填充速度。
[0033]如此，所述制冷回路在被填充前處于真空狀態。
[0034]所述無機制冷劑在被加入所述第一制冷液中時，既可以處于氣相，也可以處于液相。
[0035]根據本發明，所述無機制冷劑包括二氧化碳或氨，或者為二氧化碳或氨。
[0036]所述方法可用于新制回路或類似回路(已泄放排空的回路)。只有在所述制冷回路處于停運狀態(非制冷狀態)，通常為在裝配線上生產制冷單元或回路時，才可使用該方法。
[0037]根據第二方面，本發明還涉及一種使用不同性質的液體填充停運制冷回路的設備，以最終獲得處于所需溫度和壓力下的均勻液相制冷液，該設備可實施上述方法。
[0038]因此，本發明涉及一種通過注入制冷混合物填充制冷回路的設備。其中，所述制冷混合物包括至少一種第一制冷液以及至少一種無機制冷液，所述第一制冷液包括至少一種氟化烴衍生物。
[0039]所述設備包括:混合裝置，其可使第一制冷液和無機制冷液混合，從而獲得均勻的液相制冷混合物；可向所述混合裝置供應液相的所述第一制冷液的供應回路；可使所述無機制冷液加入所述混合裝置中的液相的所述第一制冷液中的供應回路；以及填充回路，其可將所述混合裝置連接至所述制冷回路，從而使所述均勻的制冷混合物可被注入所述制冷回路中。
[0040]根據不同的實施方式，本發明設備包括以下一種特征或在技術可實現范圍內組合的多種特征。
[0041]用于液相的所述第一制冷液的供應回路包括至少一個用于供應一種氟化烴衍生物的回路以及至少一個用于供應另一種氟化烴衍生物的回路。
[0042]所述混合裝置包括至少一個儲槽，用于在所述制冷混合物被注入所述制冷回路之前，將氣相的所述無機制冷劑溶解在液相的所述第一制冷液中，以及混合上述組分。
[0043]所述混合裝置包括連接至所述儲槽的再循環回路，其可通過調節所述制冷混合物的壓力和溫度，促進氣態的所述