制冷劑添加劑和組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加熱、通風(fēng)和空調(diào)(“HVAC”)系統(tǒng)，例如冷卻器，更具體地，涉及冷卻器系統(tǒng)的制冷劑組合物，例如可適用于潤滑應(yīng)用和/或無油HVAC系統(tǒng)的制冷劑組合物。
[0002]背景
[0003]HVAC系統(tǒng)(例如冷卻器)通常包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹裝置。在HVAC系統(tǒng)的冷卻循環(huán)中，壓縮機可壓縮制冷劑蒸汽，經(jīng)壓縮的制冷劑蒸汽可以被導(dǎo)入冷凝器中以冷凝成液體制冷劑。然后可以通過膨脹裝置使得液體制冷劑膨脹并導(dǎo)入蒸發(fā)器中。
[0004]HVAC系統(tǒng)的組件，例如壓縮機，可包括移動部件，并可能在運行過程中需要潤滑。在HVAC系統(tǒng)中，通常使用潤滑劑(例如油)對移動部件進行潤滑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文所述的實施方式提供了制冷劑和/或制冷劑組合物，其適用于為例如冷卻器系統(tǒng)的移動部件提供潤滑。本文所述的實施方式還提供了添加劑，例如腐蝕抑制劑和/或穩(wěn)定劑，其可添加到制冷劑中以形成適合為例如冷卻器系統(tǒng)的移動部件提供潤滑的制冷劑組合物。本文所述的實施方式可適用于無油冷卻器系統(tǒng)，其中沒有添加油以提供潤滑。
[0006]在一些實施方式中，用于在例如冷卻器系統(tǒng)中提供潤滑的優(yōu)選制冷劑可以包括如下制冷劑或制冷劑摻混物:HCFC(氫氯氟烴)、HFC(氫氟烴)、HCFO(氫氯氟烯烴)和/或HFO(氫氟烯烴)。例如，制冷劑或制冷劑摻混物可以是以下至少一種或其摻混物:1，I,二氯-2，2，2三氟乙烷、1，I, I, 2四氟乙烷、1，I, I, 3，3五氟丙烷、二氟甲烷、1，I 二氟乙烷、1-氯-3，3，3三氟丙烯(E)、l-氯-3，3，3三氟丙烯(Z)、2_氯-3，3，3三氟丙烯、1，I, 二氯_3，3，3三氟丙烯、2，3，3，3四氟丙烯、1，3，3，3四氟丙烯(E)、I, 3，3，3四氟丙烯(Z)、I, 2二氯_3，3，3三氟丙烯(E)、I, 2 二氯-3，3，3三氟丙烯(Z) ,1, 1,3三氯-3，3，3三氟丙烯、1，2二氯乙烯(E)U, 2 二氯乙烯(Z)U, I 二氯乙烯、1，I, I, 4，4，4 六氟丁烯(Z)U, I, I, 4，4，4六氟丁烯(E)、1，I, 1，2，3五氟丙烷、1，I, 1，3，3五氟丙烷、異戊烷和戊烷。在一些實施方式中，制冷劑摻混物可以是:具有約10-50%的I, I, 1，4，4，4六氟丁烯(E)的1-氯-3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50%的1，I, 1，2，3五氟丁烷的1-氯_3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50%的1，1，1，3，3五氟丁烷的1-氯_3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50 %的1，1，2，2，3五氟丁烷的1-氯-3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50%的I, I, 1，2，3五氟丁烷的 I, I, 1，4，4，4 六氟丁烯(E);具有約 10-50% 的 I, I, 1，3，3 五氟丁烷的 I, I, 1，4，4，4 六氟TM (E);或者具有約10-50%的I, 1，2，2，3五氟丁烷的I, I, 1，4，4，4六氟丁烯(E)。
[0007]在一些實施方式中，添加劑(例如腐蝕抑制劑和/或穩(wěn)定劑)可包括以下至少一種或其摻混物:環(huán)氧化物(例如、芳族環(huán)氧化物、烷基環(huán)氧化物、烯基環(huán)氧化物)、萜烯、類I富勒稀、抗壞血酸、對苯二酸鹽/醋、硝基甲燒、不飽和烴類或不飽和代徑、酚類、全氟聚醚、位阻酚、羥胺、硫醇類、亞磷酸鹽/酯和內(nèi)酯、硅氧烷、甲苯基三唑、苯并三唑、胺類、肼、六胺、苯二胺、二甲基乙醇胺(dimethyethanoIamine)、二硫代磷酸鋅、季胺和無環(huán)胺(acyclic amines)、季錢化燒基卩比啶、胺/磷酸醋鹽、肉桂醛、二丁胺、二乙基輕基胺、二甲基乙醇胺、3，5 二硝基苯甲酸、乙二胺、六亞甲基四胺(hexamethyleneteramine)、1，2 二氨基丙烷。應(yīng)理解的是，所采用的添加劑和/或穩(wěn)定劑對于系統(tǒng)的制冷劑以及系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)組件是合適且相容的。
[0008]在一些實施方式中，加入到制冷劑的添加劑的量可約為0.001-10%，更優(yōu)選約為0.01-1%，以制冷劑的重量計。在一個優(yōu)選的實施方式中，甲苯基三唑和/或苯并三唑可以以0.001-0.5%加入到制冷劑，以所述制冷劑的重量計。在另一個優(yōu)選的實施方式中，羥胺或二甲基乙醇胺可以以0.001-0.5%加入到制冷劑，以所述制冷劑的重量計。
[0009]通過考慮以下詳細描述和附圖，本發(fā)明的流體管理的其他特征和方面會是顯而易見的。
【附圖說明】
[0010]圖1顯示作為壓力和溫度變化的結(jié)果，對于制冷劑R123粘度的影響圖。
[0011]圖2顯示作為壓力和溫度變化的結(jié)果，對于制冷劑R134a粘度的另一影響圖。
【具體實施方式】
[0012]HVAC系統(tǒng)(例如冷卻器系統(tǒng))通常可包括具有移動部件的組件，例如壓縮機的軸承的輥和球。移動部件通常需要合適的潤滑。通常通過潤滑劑(例如油)，在具有相對移動的移動部件的兩個分開表面之間形成液體潤滑劑層，以提供潤滑。例如，為了延長輥軸承的使用壽命，可以用潤滑劑層涂覆軸承的球和輥，以使得輥和球的配合表面分離，從而使得在操作過程中該球和輥不發(fā)生直接接觸。
[0013]在一些HVAC系統(tǒng)中可以通過液體制冷劑提供潤滑。此類HVAC系統(tǒng)有時被稱作無油系統(tǒng)。在無油系統(tǒng)中，可以將液體制冷劑導(dǎo)向移動部件的表面以形成液體層，從而使得移動部件的兩個配合表面分開。使用制冷劑作為潤滑劑的問題可能包括差的邊界潤滑，這可能導(dǎo)致兩個配合表面之間的接觸以及由于該接觸導(dǎo)致的較高的局部溫度。較高的溫度會使得制冷劑分解，導(dǎo)致形成例如高度腐蝕性酸(例如氫氟酸和鹽酸)、制冷劑聚合和/或殘留產(chǎn)物。酸可能與移動部件的材料發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致移動部件的腐蝕。制冷劑聚合和/或殘留產(chǎn)物會沉積在具有臨界容差(critical tolerance)的部件上，例如孔、密封和/或軸承，這還可能導(dǎo)致永久失效?？梢詫χ评鋭┖?或制冷劑組合物進行改進，使得適用于在例如無油系統(tǒng)中提供潤滑。
[0014]本文所述的實施方式提供了制冷劑，其適用于為例如冷卻器系統(tǒng)的移動部件提供潤滑。本文所述的實施方式還提供了添加劑，例如腐蝕抑制劑和/或穩(wěn)定劑，其可添加到制冷劑中以形成適合為例如冷卻器系統(tǒng)的移動部件提供潤滑的制冷劑組合物。例如，套圈表面(race surface)和軸承表面可由高馬氏體不銹鋼或者其他球軸承(其是熱等靜壓制的氮化硅材料)形成。
[0015]移動部件的配合表面，例如輥和球的配合表面可在運行過程中相互接觸，導(dǎo)致運行過程中升高的局部溫度。在一些實施方式中，所述溫度可以是約300-1200° F。適用于提供潤滑的制冷劑在約為300-1200° F的溫度可以是較為化學(xué)穩(wěn)定的。
[0016]本領(lǐng)域已知的是，當使用液體制冷劑提供潤滑時，配合表面上的液體制冷劑層的厚度受到液體制冷劑的壓力-粘度系數(shù)影響。所述壓力-粘度系數(shù)是制冷劑的固有屬性。其測量給定溫度下，制冷劑的粘度與壓力之間的相關(guān)性。在一些實施方式中，當壓力約為100-300MPa且溫度為25_100°C時，適用于提供潤滑的制冷劑的粘度可約為0.2_2mPa。參見例如圖1和2，對于HCFC制冷劑R123和HFC制冷劑R134a的影響。應(yīng)理解的是，可以獲得其他制冷劑和/或制冷劑摻混物的壓力-粘度系數(shù)。
[0017]應(yīng)理解的是，本文所述的制冷劑或制冷劑摻混物可具有合適的壓力-粘度系數(shù)用于在HVAC系統(tǒng)中提供潤滑，其可包括以下至少一種或其摻混物:1，1，二氯_2，2，2三氟乙烷、1，I, 1，2四氟乙烷、1，I, 1，3，3五氟丙烷、二氟甲烷、1，I 二氟乙烷、1-氯-3，3，3三氟丙烯(E)U-氯_3，3，3三氟丙烯(Z)、2_氯-3，3，3三氟丙烯、1，I, 二氯-3，3，3三氟丙烯、2，3，3，3四氟丙烯、1，3，3，3四氟丙烯(E)、1，3，3，3四氟丙烯(Z)、1，2 二氯-3，3，3三氟丙烯(E)、1，2 二氯-3，3，3三氟丙烯(Z)、1，1，3三氯-3，3，3三氟丙烯、1，2 二氯乙烯(E)、1，2 二氯乙烯(Z)U, I 二氯乙烯、1，I, 1，4，4，4 六氟丁烯(Z)U, I, 1，4，4，4 六氟丁烯(E)、1，I, 1，2，3五氟丙烷、1，I, 1，3，3五氟丙烷、異戊烷和戊烷。在一些實施方式中，具有適合用于在HVAC系統(tǒng)中提供潤滑的壓力-粘度系數(shù)的制冷劑摻混物可以是:具有約10-50%的1，I, 1，4，4，4六氟丁烯(E)的1-氯-3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50%的1，I, 1，2，3五氟丁烷的1-氯_3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50%的I, I, 1，3，3五氟丁烷的1-氯-3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50%的1，1，2，2，3五氟丁烷的1-氯-3，3，3三氟乙烯(E);具有約10-50% 的 1，I, 1，2，3 五氟丁烷的 1，I, 1，4，4，4 六氟丁烯(E);具有約 10-50% 的 1，I, 1,3,3五氟丁烷的1，I, 1，4，4，4六氟丁烯(E);或者具有約10-50%的1，1，2，2，3五氟丁烷的1，I, 1,4，4，4 六氟丁烯(E) ο
[0018]在一些實施方式中，制冷劑不會與移動部件的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在一些實施方式中，制冷劑不會與鋼和/或鉻發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
[0019]例如，用于在冷卻器系統(tǒng)中提供潤滑的優(yōu)選制冷劑可以包括以下至少一種或其摻混物:1，I, 二氯-2，2，2三氟乙烷、1，I, I, 2四氟乙烷、1，I, I, 3，3五氟丙烷、二氟甲烷、1，I二氟乙烷、1-氯_3，3，3三氟丙烯(E)、1-氯-3，3，3三氟丙烯(Z)、2_氯-3，3，3三氟丙烯、1，I, 二氯-3，3，3三氟丙烯、2，3，3，3四氟丙烯、1，3，3，3四氟丙烯(E)、1，3，3，3四氟丙烯(Z)、I, 2 二氯-3，3，3 三氟丙烯(E)、1，2 二氯-3，3，3