Рабочая жидкость для теплового цикла, композиция для системы теплового цикла и система теплового цикла

Рабочая жидкость для теплового цикла, композиция для системы теплового цикла и система теплового цикла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к рабочей текучей среде для теплового цикла, композиции для системы теплового цикла, включающей рабочую текучую среду, и системе теплового цикла, использующей композицию.

Уровень техники

В данном описании сокращенные наименования галогенизированных углеводородных соединений описаны в скобках после составных названий соединений, а также в данном описании используются по мере необходимости сокращенные названия вместо составных названий соединений.

До сих пор в качестве рабочей текучей среды для теплового цикла, например хладагента для холодильного устройства, хладагента для устройства кондиционирования воздуха, рабочей текучей среды для системы производства энергии (такой как для производства электроэнергии с использованием тепла отработанных газов), рабочей текучей среды для устройства транспортировки скрытой теплоты (например, тепловой трубки) или жидкости для вторичного охлаждения, был использован хлорфторуглерод (CFC), такой как хлортрифторметан или дихлордифторметан, либо гидрохлофторуглерод (HCFC), такой как хлордифторметан. Однако было отмечено влияние CFCs и HCFCs на озоновый слой в стратосфере, и поэтому их использование в настоящее время регулируется.

С учетом вышеупомянутых условий, в качестве рабочей текучей среды для теплового цикла, вместо CFCs и HCFCs был использован имеющий меньшее влияние на озоновый слой гидрофторуглерод (HFC), такой как дифторметан (HFC-32), тетрафторэтан или пентафторэтан (HFC-125). Например, R410A (псевдоазеотропная смесь хладагента HFC-32 и HFC-125 в массовом соотношении 1:1) является хладагентом, который ранее имел широкое применение. Однако и это подчеркивается, HFCs может привести к глобальному потеплению.

R410A широко использовался для общего устройства кондиционирования воздуха, такого, как так называемый пакетный воздушный кондиционер или комнатный кондиционер, благодаря своей высокой способности охлаждения. Однако у него имеется потенциал глобального потепления (GWP), столь высокий как 2088, и соответственно создание рабочей текучей среды с низким значением GWP было желательно. Кроме того, создание такой рабочей текучей среды было желательно при условии, что будет просто замещен R410A, и существующее устройство будет использоваться в своем обычном назначении.

В соответствии с этим в последние годы гидрофторолефин (HFO), то есть HFC, имеющий двойную углерод-углеродную связь, как ожидается, будет являться рабочей жидкостью, имеющей меньшее влияние на озоновый слой и имеющий более низкое влияние на глобальное потепление, так как двойная углерод-углеродная связь, вероятно, будет расщеплена в воздухе с помощью OH радикалов. В данном описании насыщенный HFC будет упоминаться как HFC и отличаться от HFO, если не указано иное. Кроме того, HFC может упоминаться в некоторых случаях как насыщенный гидрофторуглерод.

2,3,3,3-тетрафторпропилен (HFO-1234yf) известен как рабочая среда с низким потенциалом глобального потепления (GWP). Однако, хотя HFO-1234yf имеет высокий холодильный коэффициент, его охлаждающая способность (холодопроизводительность) ниже по сравнению с R410A, и поэтому он не может использоваться в обычном устройстве для кондиционирования воздуха и тому подобном, для которого применялся R410A, например, в так называемом пакетном воздушном кондиционере и комнатном кондиционере.

В качестве рабочей текучей среды, использующей HFO, в Патентном документе 1, например, описывается технология, имеющая отношение к рабочей текучей среде, использующей трифторэтилен (HFO-1123), который имеет вышеупомянутые свойства и с которым будут получены превосходные характеристики цикла.

В Патентном документе 1 также описывается попытка получения рабочей текучей среды, содержащей HFO-1123 в комбинации с различными HFCs, с целью увеличения огнестойкости, производительности цикла и тому подобного рабочей жидкости.

Было известно, что HFO-1134yf является подходящим в качестве HFO для использования в рабочей текучей среде для теплового цикла, и поэтому была разработана технология, касающаяся применения HFO-1234yf. Например, в Патентном документе 2 описываются композиции, содержащие HFO-1234yf, получаемый в производстве определенным способом. Композиции, описанные в Патентном документе 2, содержат много соединений, а также включены композиции, содержащие HFO-1234yf и HFO-1123. Однако HFO-1123 описывается только как побочный продукт HFO-1234yf вместе со многими другими соединениями, и в Патентном документе 2 не достигнуто использование композиции, содержащей два продукта в конкретной пропорции в качестве рабочей текучей среды, с тем, чтобы композиция имела отличный холодильный коэффициент и хорошую способность охлаждения.

До настоящего времени сочетание HFO-1234yf и HFO-1123 не было найдено или пока не указано в каких-либо документах, для цели получения рабочей текучей среды, которая была бы практически полезна в полном объеме, всесторонне учитывая баланс мощности, эффективности и температурного градиента в качестве альтернативы R410A.

Патентные документы предшествующего уровня техники

Патентный документ 1: WO2012/157764

Патентный документ 2: JP-A-2012-505296

Раскрытие технической проблемы изобретения

Авторы настоящего изобретения подтвердили, что критической температурой HFO-1123 является 59,2°C. Таким образом, было найдено, что в качестве альтернативы традиционно используемому R410A, HFO-1123 имеет низкую критическую температуру, в результате чего он может заменить рабочие текучие среды только в ограниченном диапазоне. Кроме того, даже когда различные HFCs, описанные в Патентном документе 1 добавляются, достаточные холодильный коэффициент и охлаждающая способность не могут быть получены в обязательном порядке. Объектом настоящего изобретения является обеспечение рабочей текучей среды для теплового цикла, в которой достигается не только критическая температура, но также одновременно достигаются и достаточные эксплуатационные характеристики цикла в качестве альтернативы R410A, а также обеспечение композиции для системы теплового цикла, включающей рабочую текучую среду, и системы теплового цикла, использующей композицию.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является обеспечение рабочей текучей среды для теплового цикла с практически достаточными эксплуатационными характеристиками при одновременном подавлении влияния на глобальное потепление, а также обеспечение композиции для системы теплового цикла, включающей рабочую текучую среду, и системы теплового цикла, использующей композицию.

Решение проблемы

С учетом этих обстоятельств авторы настоящего изобретения осуществили настоящее изобретение, намеренно используя HFO-1234yf, имеющий низкую способность охлаждения, в комбинации с HFO-1123 в определенной пропорции.

Кроме того, имеется в виду, что настоящее изобретение обеспечивает рабочую текучую среду для теплового цикла, композицию системы для теплового цикла и систему теплового цикла в следующем порядке пунктов с [1] по [15].

[1] Рабочая текучая среда для теплового цикла, которая содержит трифторэтилен и 2,3,3,3-тетрафторпропилен, где общая доля трифторэтилена и 2,3,3,3-тетрафторпропилена в расчете на общее количество рабочей текучей среды составляет от 70 масс. % до 100 масс. % и доля трифторэтилена в расчете на общее количество трифторэтилена и 2,3,3,3-тетрафторпропилена составляет от 35 масс. % до 95 масс. %.

[2] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с пунктом [1], где общая доля трифторэтилена и 2,3,3,3-тетрафторпропилена в расчете на общее количество рабочей текучей среды составляет от 80 масс. % до 100 масс. %.

[3] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с пунктами [1] или [2], где доля трифторэтилена в расчете на общее количество трифторэтилена и 2,3,3,3-тетрафторпропилена составляет от 40 масс. % до 95 масс. %.

[4] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с любым одним из пунктов от [1] до [3], где доля трифторэтилена в расчете на общее количество рабочей текучей среды составляет не более 70 мол %.

[5] Рабочая текучая среда для теплового цикла, в соответствии с любым одним из пунктов от [1] до [4], в которой дополнительно содержится насыщенный гидрофторуглерод.

[6] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с любым одним из пунктов от [1] до [5], в которой дополнительно содержится гидрофторуглерод, имеющий двойную углерод-углеродную связь, отличный от трифторэтилена и 2,3,3,3-тетрафторпропилена.

[7] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с п.[6], в которой гидрофторуглерод, имеющий двойную углерод-углеродную связь, является, по меньшей мере, одним компонентом, выбранным из группы, состоящей из 1,2-дифторэтилена, 2-фторпропилена, 1,1,2-трифторпропилена, транс-1,2,3,3,3-пентафторпропилена, цис-1,2,3,3,3-пентафторпропилена, транс-1,3,3,3-тетрафторпропилена, цис-1,3,3,3-тетрафторпропилена и 3,3,3-трифторпропилена.

[8] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с пунктами [6] или [7], в которой гидрофторуглерод, имеющий двойную углерод-углеродную связь, является транс-1,3,3,3- тетрафторпропиленом.

[9] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с [5], в которой насыщенный гидрофторуглерод является, по меньшей мере, одним компонентом, выбранным из группы, состоящей из дифторметана, 1,1-дифторэтана, 1,1,1-трифторэтана, 1,1,2,2-тетрафторэтана, тетрафторэтана и пентафторэтана.

[10] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с пунктами [5] или [9], в которой насыщенный гидрофторуглерод является, по меньшей мере, одним компонентом, выбранным из группы, состоящей из дифторметана, 1,1,1,2-тетрафторэтана и пентафторэтана.

[11] Рабочая текучая среда для теплового цикла в соответствии с п. [10], в которой насыщенный гидрофторуглерод является дифтометаном, и в расчете на общее количество трифторэтилена, 2,3,3,3-тетрафторпропилена и дифторметана, доля трифторэтилена составляет от 30 масс. % до 70 масс. %, доля 2,3,3,3-тетрафторпропилена составляет не более 40 масс. %, доля дифторметана составляет не более 30 масс. %; доля трифторэтилена в расчете на общее количество рабочей текучей среды составляет не более 70 мол %.

[12] Композиция для системы теплового цикла, которая включает рабочую текучую среду для теплового цикла, как определено в любом одном из пунктов от [1] до [11], и смазочное масло.

[13] Система теплового цикла, в которой применяется композиция для системы теплового цикла, как определено в пункте [12].

[14] Система теплового цикла в соответствии с пунктом [13], которая представляет собой устройство охлаждения, устройство для кондиционирования воздуха, систему производства энергии, устройство переноса тепла или устройство вторичного охлаждения.

[15] Система теплового цикла в соответствии с пунктом [13], которая представляет собой комнатный воздушный кондиционер, пакетный воздушный кондиционер, пакетный воздушный кондиционер склада, пакетный воздушный кондиционер здания или пакетный воздушный кондиционер завода, тепловой насос газового двигателя, систему кондиционирования воздуха поезда, систему кондиционирования воздуха автомобиля, встроенную витрину, отдельную витрину, промышленный двухкамерный холодильник, генератор для получения льда, или автомат для продажи напитков и закусок.

Преимущества настоящего изобретения

Рабочая текучая среда для теплового цикла и композиция для системы теплового цикла, содержащая рабочую текучую среду настоящего изобретения, оказывает меньшее влияние на глобальное потепление, и имеют достаточные эксплуатационные характеристики теплового цикла.

Система теплового цикла настоящего изобретения, в которой применяется композиция для системы теплового цикла настоящего изобретения, оказывает меньшее влияние на глобальное потепление и имеет достаточные эксплуатационные характеристики теплового цикла.

Кроме того рабочая жидкая среда для теплового цикла настоящего изобретения удовлетворяет вышеупомянутым условиям и может заменить традиционно используемый R410A.

Краткое описание чертежей

На фигуре 1 представлена диаграмма, иллюстрирующая композиционный диапазон рабочей текучей среды для теплового цикла настоящего изобретения в треугольных координатах композиции (масс. %) смеси HFO-1123, HFO-1234yf и другого компонента.

На фигуре 2 представлен схематический вид, иллюстрирующий систему цикла охлаждения в качестве примерной системы теплового цикла настоящего изобретения.

На фигуре 3 представлена диаграмма, иллюстрирующая композиционный диапазон одного из вариантов осуществления рабочей текучей среды для теплового цикла настоящего изобретения в треугольных координатах композиции (масс. %) из смеси HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32.

На фигуре 4 представлен схематический вид, иллюстрирующий изменение состояния рабочей текучей среды в системе цикла охлаждения, представленного фигурой 2, на диаграмме энтальпия - давление.

На фигуре 5 представлен график, показывающий взаимосвязь между композицией и градиентом температуры смешанной жидкости из HFO-1123 и HFO-1234yf.

На фигуре 6 представлен график, показывающий зависимость между композицией и холодильным коэффициентом (относительно R410A) смешанной жидкости из HFO-1123 и HFO-1234yf.

На фигуре 7 представлен график, показывающий зависимость между композицией и охлаждающей способностью (относительно R410A) смешанной жидкости из HFO-1123 и HFO-1234yf.

На фигуре 8 представлен график, показывающий зависимость между композицией и критической температурой (относительно R410A) смешанной жидкости из HFO-1123 и HFO- 1234yf.

Описание вариантов осуществления

В данной работе настоящее изобретение будет описано подробно.

<Рабочая текучая среда >

Рабочая текучая среда настоящего изобретения представляет собой рабочую текучую среду для теплового цикла, которая содержит HFO-1123 и HFO-1234yf, где общая доля HFO-1123 и HFO-1234yf в расчете на общее количество рабочей текучей среды составляет от 70 масс. % до 100 масс. %, а доля HFO-1123 в расчете на общее количество HFO-1123 и HFO-1234yf составляет от 35 масс. % до 95 масс. %.

В качестве теплового цикла может использоваться тепловой цикл с использованием теплообменного аппарата, такого как конденсатор или испаритель без какого-либо конкретного ограничения.

Диапазон композиции настоящего изобретения будет описан ниже как диапазон композиции (S).

Диапазон композиции (S) рабочей текучей среды для теплового цикла настоящего изобретения показан в треугольных координатах на фигуре 1. Рабочая текучая среда для теплового цикла настоящего изобретения представляет собой смешанную текучую среду, содержащую HFO-1123 и HFO-1234yf, и если появляется необходимость, то и другой компонент. На фигуре 1 показаны треугольные координаты, указывающие состав (масс.%) HFO-1123, HFO-1234yf и другого компонента с помощью соответствующих трех сторон, а трапециевидная область, окруженная жирной сплошной линией, включая часть основы треугольника, соответствует диапазону композиции (S) рабочей текучей среды настоящего изобретения. На фигуре 1 ”1123/1234” означает массовое отношение HFO-1123 к HFO-1234yf, а ”1123+1234” означает полную массу в % HFO-1123 и HFO-1234yf в расчете на общее количество рабочей текучей среды. В силу вышесказанного композиция рабочей текучей среды настоящего изобретения по мере необходимости будет описана со ссылкой на фигуру 1.

При этом потенциал глобального потепления (100 лет) для HFO-1234yf составляет 4 в соответствии с величиной, принятой в Межправительственной группе экспертов по изменению климата (МГЭИК), четвертый отчет по результатам оценки (2007), потенциал глобального потепления (100 лет) для HFO-1123 составляет 0,3, как величина, измеренная в соответствии с четвертым отчетом по результатам оценки МГЭИК. GWP в этом описании представляет собой величину (100 лет), принятую в четвертом отчете по результатам оценки МГЭИК, если не указано иное. Кроме того, GWP смеси представляют по средневзвешенной массе композиции. Например, GWP смеси HFO-1123 и HFO-1234yf, представленную в массовом соотношении как 1:1, рассчитывают как (0,3+4)/2=2,15.

Рабочая текучая среда настоящего изобретения имеет низкое значение GWP, так как она содержит HFO-1123 с очень низким значением GWP, и HFO-1234yf в общем содержании составляет, по меньшей мере, 70 масс. %.

В треугольных координатах на фигуре 1, в случае, где GWP другого компонента выше, чем таковые у HFO-1123 и HFO-1234yf, как, например, в случае с упомянутым впоследствии насыщенным HFC, где, чем ближе к основанию, тем ниже GWP. Кроме того, в таком случае, композиция с минимальным значением GWP рабочей текучей среды настоящего изобретения представляет собой композицию, обозначенную в нижнем левом углу трапеции (диапазон значений композиции (S)) на фигуре 1, то есть, это такая композиция, где рабочая текучая среда состоит исключительно из HFO-1123 и HFO-1234yf, где доля HFO-1234yf составляет 5 масс. % из расчета 95 масс. % HFO-1123.

Доля HFO-1123 в расчете на общее количество HFO-1123 и HFO- 1234yf в рабочей текучей среде составляет от 35 масс. % до 95 масс. %, предпочтительно от 40 масс. % до 95 масс. %, более предпочтительно от 50 масс. % до 90 масс. %, еще более предпочтительно от 50 масс. % до 85 масс. %, и наиболее предпочтительно от 60 масс. % до 85 масс. В треугольных координатах на фигуре 1, левая сторона в трапеции, представляющая диапазон композиции (S), указывает границу 1123/1234=95/5 масс. %. Правая сторона указывает границу 1123/1234=35/65 масс. %. Верхняя сторона указывает линию 1123+1234=70 масс. %, и более нижняя сторона (основание) указывает линию 1123+1234=100 масс. %.

В пределах диапазона доля HFO-1123 в расчете на общее количество HFO-1123 и HFO-1234yf в рабочей текучей среде, по меньшей мере, составляет 35 масс. %, температурный градиент мал, но такой является благоприятным. В пределах диапазона, по меньшей мере, 40 масс. %, температурный градиент является еще меньшим, и таковой является фактически более благоприятным в качестве альтернативы R410A. Далее, в пределах диапазона относительное содержание HFO-1123, основанное в расчете на общее количество HFO-1123 и HFO-1234yf, в рабочей текучей среде составляет от 35 масс. % до 95 масс. %, характеристики цикла охлаждения достаточные, так как альтернатива традиционному R410A будет достигнута также с учетом холодильного коэффициента, способности охлаждения и критической температуры в дополнение к градиенту температуры. С помощью такой рабочей текучей среды настоящего изобретения для теплового цикла будут получены практически достаточные охлаждающая способность и холодильный коэффициент.

Общее содержание HFO-1123 и HFO-1234yf в расчете на 100 масс. % рабочей текучей среды настоящего изобретения составляет от 70 до 100 масс. %. Когда общее содержание HFO-1123 и HFO-1234yf находится в пределах указанного выше диапазона, эффективность возрастает еще больше, сохраняя при этом определенную способность, когда такая рабочая текучая среда используется для теплового цикла, и благоприятные эксплуатационные параметры будут получены. Общее содержание HFO-1123 и HFO-1234yf в расчете на 100 масс. % рабочей текучей среды составляет предпочтительно от 80 масс. % до 100 масс. %, более предпочтительно от 90 масс. % до 100 масс. %, еще более предпочтительно от 95 масс. % до 100 масс. %.

Как упоминалось выше, HFO-1123 и HFO-1234yf в рабочей текучей среде настоящего изобретения оба представляют собой HFOs и являются соединениями, которые оказывают меньшее влияние на глобальное потепление. Тем не менее, хотя HFO-1123 имеет превосходные функциональные возможности в качестве рабочей текучей среды, этого может быть не достаточно с учетом холодильного коэффициента по сравнению с другими HFOs. Кроме того, когда используется один HFO-1123, с точки зрения критической температуры достаточные эксплуатационные характеристики цикла охлаждения не следует ожидать в некоторых случаях применения, в которых был использован R410A.

Кроме того, HFO-1123, как известно, подвергается саморазложению, когда используется один при высокой температуре или с источником воспламенения под высоким давлением. В связи с вышеизложенным сообщалось о попытке подавить реакцию саморазложения путем смешивания HFO-1123 с другим компонентом, таким как фтористый винилиден, с формированием смеси, имеющей пониженное содержание HFO-1123, см. публикацию («Сгорание, Взрыв, и Ударные волны, издание 42, Nо 2, стр. 140-143, 2006»).

Однако в условиях температуры и давления, при которых HFO-1123 используется в качестве рабочей текучей среды, композиция, с которой рабочая текучая среда может быть безопасно использована при сохранении эксплуатационных характеристик HFO-1123, до сих пор не была известна. В соответствии с этим автор настоящего изобретения подтвердил, что саморазложение может быть подавлено под действием условий температуры и давления, при которых композиция, содержащая HFO-1123, используется в качестве рабочей текучей среды, когда содержание HFO-1123 в расчете на общее количество композиции, составляет не более 70 мол %.

<Оценка свойства саморазложения HFO-1123>

Свойство саморазложения было определено с помощью оборудования в соответствии с методом, рекомендованным по подбору оборудования для измерения диапазона сгорания газовой смеси, содержащей галоген, в соответствии с индивидуальными уведомлениями, определенными в Законе о безопасности газа высокого давления.

В частности, смешанную текучую среду из HFO-1123 и HFO-1234yf, HFO-1123 и HFC-32 или HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32 помещали в различные реакторы, имеющие внутренний рабочий объем 650 см³ и имеющие предопределенное терморегулирование с внешней стороны реактора для установления заданного давления, затем платиновый провод, расположенной внутри реактора, замыкали, чтобы применить энергию приблизительно 30 Дж. О том, произошла ли реакция саморазложения или нет, определяли путем измерения изменения температуры и давления в реакторе, устойчивом к давлению, после применения энергии. Факт повышения давления при повышении температуры был подтвержден и оценен, что говорит о том, что реакция саморазложения произошла. Результаты испытания, касающихся смешанных текучих сред HFO-1123 и HFO-1234yf представлены в таблице 1, в таблице 2 представлены результаты относительно смешанных текучих сред HFO-1123 и HFC-32, и в таблице 3 представлены результаты относительно смешанных текучих сред HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32. Показания давления в таблицах 1, 2 и 3 измеряли датчиком давления.

[Таблица 1]
HFO-1123/HFO-1234yf	Давление[МPaG]	Температура [°C]	Реакция саморазложения
[масс%/масс%]	[мол/мол%]	Перед воспламенением	После воспламенения	Перед воспламенением	После воспламенения
53/48	60/40	0,98	0,98	250	250,2	нет
63/37	70/30	0,98	0,98	250	250,2	нет
74/26	80/20	0,98	4,0	250	291,6	прошла
87/13	90/10	0,98	4,80	250	291,1	прошла

[Таблица 2]
HFO-1123/HFO-1234yf	Давление[МPaG]	Температура [°C]	Реакция саморазложения
[масс%/масс%]	[мол%/мол%]	Перед воспламенением	После воспламенения	Перед воспламенением	После воспламенения
70/30	60/40	0,98	О,98	250	250,4	нет
80/20	72/28	0,98	0,98	250	250,4	нет
85/15	78/28	0,98	4,60	250	290,0	прошла

[Таблица 3]
HFO-1123/HFO-1234yf	Давление[МPaG]	Температура [°C]	Реакция саморазложения
[масс%/масс% масс%]	[мол%/мол% мол%]	Перед воспламенением	После воспламенения	Перед воспламенением	После воспламенения
70/10/20	65/7/29	0,98	0,98	250	250,5	нет
70/20/10	70/14/16	0,98	0,98	250	250,5	нет
80/10/10	78/7/15	0,98	4,00	250	289,5	прошла

Рабочую текучую среду настоящего изобретения можно использовать для системы теплового цикла, даже если она представляет собой саморазлагающуюся композицию, при достаточно осторожном обращении в зависимости от условий использования. Однако диапазон композиции рабочей текучей среды с высокой степенью безопасности и с высокими эксплуатационными характеристиками цикла охлаждения может также быть достигнут путем подбора диапазона, за исключением диапазона композиции со свойствами саморазложения, в результате, таким образом, подтверждается диапазон композиции (S) рабочей текучей среды настоящего изобретения, то есть, подбирают диапазон композиции, в которой диапазон композиции (S) рабочей текучей среды настоящего изобретения и области с содержанием HFO-1123 в расчете на общее количество рабочей текучей среды перекрываются не более 70 мол%.

HFO-1234yf это - HFO, имеющий охлаждающую способность и холодильный коэффициент, как рабочая текучая среда, в сбалансированной форме. Хотя критическая температура (94,7°C) у HFO-1234yf является высокой по сравнению с HFO-1123, все же его функциональные возможности при использовании только его одного являются недостаточными по сравнению R410A.

HFO-1123 и HFO-1234yf в рабочей текучей среде настоящего изобретения не находятся в виде азеотропного состояния. Обычно, неазеотропная жидкостная смесь в качестве рабочей текучей среды имеет такие свойства, что температура инициирования и температура завершения испарения в испарителе или конденсации в конденсаторе, которые выступают, например, в качестве теплообменного аппарата, отличаются друг от друга, при этом, появляется температурный градиент. Соответственно, поскольку рабочая текучая среда настоящего изобретения в основном содержит HFO-1123 и HFO-1234yf, то есть, содержит HFO-1123 и HFO-1234yf, по меньшей мере, в общем количестве, 70 масс. % в расчете на общее количество рабочей текучей среды, у нее есть температурный градиент.

Фактор влияния в системе теплового цикла, когда у рабочей текучей среды настоящего изобретения имеется градиент температуры, будет описан со ссылкой на случай, когда рабочая текучая среда используется для системы теплового цикла, показанной на фигуре 2. Фигура 2 представляет собой вид схематической конструкции, иллюстрирующий систему цикла охлаждения, как пример системы теплового цикла настоящего изобретения.

Система цикла охлаждения включает в себя компрессор 11 для сжатия рабочей текучей среды (газообразное состояние), конденсатор 12 для охлаждения и сжижения газообразной рабочей текучей среды, поступающей из компрессора 11, расширительный клапан 13, позволяющий рабочей текучей среде (жидкой), поступающей из конденсатора 12 расширяться, и испаритель 14 для нагрева и испарения рабочей текучей среды, находящейся в жидком состоянии, и поступающей из расширительного клапана 13.

В системе цикла охлаждения 10, температура рабочей текучей среды повышается от входа к выходному отверстию испарителя 14 во время испарения, и наоборот, температура понижается от входа к выпускному отверстию конденсатора 12 во время конденсации. В системе цикла охлаждения 10 такого рода теплообмен достигается между рабочей текучей средой и жидкостью источника тепла, такой как, например, вода или воздух, текущие, чтобы находиться перед рабочей жидкостью в испарителе 14 или конденсаторе 12. Жидкость источника тепла представлена как “E→E” в испарителе 14 и как “F→F"’ в конденсаторе 12 в системе цикла охлаждения 10.

В данной работе, когда используется единственный хладагент, в связи с тем, что нет температурного градиента, разность температур между температурой на выходе и температурой на входе в испаритель 14 в основном постоянная, однако, когда используется неазеотропная жидкая смесь, разность температур не будет постоянной. Например, в случае, когда рабочая текучая среда должна быть испарена при температуре 0°C в испарителе 14, температура на входе ниже, чем 0°C, и может произойти отложение инея в испарителе 14.

В частности, чем больше температурный градиент, тем ниже температура на входе и вероятно произойдет больше отложения инея.

Кроме того, в случае, когда используется неазеотропная жидкая смесь с большим температурным градиентом для системы цикла охлаждения 10, поскольку композиции газообразной фазы и жидкой фазы значительно отличаются друг от друга, то если неазеотропная жидкая смесь, циркулирующая в системе 10, просачивается наружу, композиция жидкой неазеотропной смеси, циркулирующей в системе 10, может значительно измениться в отношениях между, до и после протечки.

Далее, например, как показано в системе цикла охлаждения 10, обычно в системе теплового цикла эффективность теплообмена подлежит улучшению, создавая движение рабочей текучей среды и жидкого источника тепла, такого как вода или воздух, циркулирующих в теплообменниках, таких как испаритель 14 и конденсатор 12, по типу «поток в противоток». При этом, так как разность температур жидкого источника тепла, как правило, мала в состоянии долгосрочной стабильной работы за исключением во время запуска, то трудно получить систему теплового цикла с хорошей эффективностью использования энергии в случае неазеотропной жидкой смеси с большим температурным градиентом. В связи с этим, является желаемой неазеотропная жидкая смесь с подходящим градиентом температуры.

Диапазон композиции и диапазон содержания комбинации HFO-1123 и HFO-1234yf в рабочей текучей среде настоящего изобретения являются диапазонами, в пределах которых рабочая текучая среда имеет практический температурный градиент.

Градиент температуры рабочей текучей среды составляет предпочтительно не более 9,5°C, более предпочтительно не более 9°C, еще более предпочтительно не более 8,4°C, и наиболее предпочтительно не более 7,2°C.

[Необязательный компонент]

Рабочая текучая среда настоящего изобретения может необязательно содержать соединение, обычно используемое для рабочей текучей среды в дополнение к HFO-1123 и HFO-1234yf в пределах, не ухудшающих эффекты настоящего изобретения. Даже когда рабочая текучая среда настоящего изобретения содержит необязательное соединение (которое будет упоминаться как необязательный компонент), температурный градиент рабочей текучей среды не будет 0, и у рабочей текучей среды появляется значительный температурный градиент. Температурный градиент рабочей текучей среды настоящего изобретения изменяется в зависимости от соотношения компонентов смеси HFO-1123 и HFO-1234yf и необязательного компонента, включаемого в зависимости от необходимости.

Необязательным компонентом является предпочтительно HFC или HFO (HFC имеет углерод-углеродную двойную связь), кроме HFO-1123 и HFO-1234yf.

(HFC)

HFC, используемому как необязательный компонент, свойственен эффект понижать градиент температуры, чтобы улучшить функциональные возможности или дополнительно увеличить эффективность процесса, в случае, когда он используется в комбинации с HFO-1123 и HFO-1234yf для теплового цикла. Когда рабочая текучая среда настоящего изобретения содержит такой HFC, то будут получены более подходящие эксплуатационные характеристики.

Как известно у HFC есть высокий GWP по сравнению с HFO-1123 и FO-1234yf. Соответственно HFC, который будет использоваться в качестве необязательного компонента, отобран с целью регулировки GWP в пределах приемлемого диапазона дополнительно для улучшения эксплуатационных данных, в качестве рабочей текучей среды.

Поскольку HFC, имеет меньшее влияние на озоновый слой, и отсюда имеет меньшее влияние на глобальное потепление, то особенно предпочтительным является C_1-5 HFC. HFC может быть линейным, разветвленным или циклическим.

HFC может быть, например, дифторметан (HFC-32), дифторэтан, трифторэтан, тетрафторэтан, пентафторэтан (HFC-125), пентафторпропан, гексафторпропан, гептафторпропан, пентафторбутан или гептафторциклопентан.

В частности, принимая во внимание меньшее влияние на озоновый слой и отличную работу цикла охлаждения, HFC является предпочтительно HFC-32, 1,1-дифторэтан (HFC-152a), 1,1,1-три фторэтан (HFC-143a), 1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134),

1,1,1,2-тетрафторэтан (HFC-134a) или HFC-125, более предпочтительно HFC-32, HFC-134a или HFC-125.

HFC может применяться сам по себе или в комбинации из двух или более.

Относительно GWP предпочтительными являются вышеупомянутые HFC, GWP HFC-32 - 675, GWP HFC-134a - 1430, и GWP HFC-125 - 3500. В целях подавления GWP получаемой рабочей текучей среды до низкого уровня, в качестве необязательного компонента наиболее предпочтительным HFC является HFC-32.

В случае, когда HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32 объединены для создания рабочей текучей среды настоящего изобретения, тогда предпочтительно, чтобы диапазон композиции (S) рабочей текучей среды настоящего изобретения был приемлемым, и чтобы в расчете на общее количество HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32 доля HFO-1123 составляла от 30 масс % до 80 масс %, доля HFO-1234yf составляла самое большое 40 масс. %, доля HFC-32 составляла самое большое 30 масс. %. Этот диапазон композиции будет описан ниже как диапазон композиции (P).

Диапазон композиции (P) в случае, когда рабочая текучая среда для теплового цикла настоящего изобретения содержит HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32 показан в треугольных координатах на фигуре 3. То есть фигура 3 иллюстрирует треугольные координаты, обозначающие композицию (масс. %) HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32 с помощью соответствующих трех сторон и пятиугольной области, окруженной сплошной жирной линией, одна сторона которой немного находится на внутренней стороне основания треугольника, эта область соответствует диапазону композиции (P) предпочтительной рабочей текучей среды настоящего изобретения.

Стороны от (P1) до (P5) пятиугольника, обозначающего диапазон композиции (P) на фигуре 3, соответственно указывают на границы следующих диапазонов. В следующих формулах упрощенные названия соответствующих соединений указывают пропорции (масс. %) соответствующих соединений в расчете на общее количество рабочей текучей среды, то есть, на общее количество HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32.

(P1) 70 масс. % <HFO-1123+HFO-1234yf, и HFC-32<30 масс. %

(P2) HFO-1123/HFO-1234yf<95/5 масс. %

(P3) HFO-1123<80 масс. %

(P4) 0 масс. % <HFC-32

(P5) HFO-1234yf<40 масс. %

Как описано выше, GWPs HFO-1123, HFO-1234yf и HFC-32 составляет соответственно 0,3, 4 и 675. Композиция, с которой GWP является самым высоким в диапазоне компози