BR112015031288B1

BR112015031288B1 - Fluido de trabalho para ciclo térmico, composição para sistema de ciclo térmico e sistema de ciclo térmico

Info

Publication number: BR112015031288B1
Application number: BR112015031288-8A
Authority: BR
Inventors: Masato Fukushima
Original assignee: AGC Inc.
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2021-10-13
Also published as: EP3020780B1; JP6330794B2; EP3020780A4; US20200048520A1; JPWO2015005290A1; JP2020100844A; US10975280B2; US11447676B2; CN105452417A; US20210198549A1; US11905455B2; EP3470489A1; JP2023153215A; WO2015005290A1; JP7131579B2; US20160075927A1; JP7334834B2; RU2016104613A; RU2016104613A3; CN110373158A

Abstract

fluido de trabalho para ciclo térmico, composição para sistema de ciclo térmico e sistema de ciclo térmico. a presente invenção refere-se a um fluido de trabalho para ciclo térmico apresentando um baixo potencial de aquecimento global, o qual pode substituir r410a, a uma composição para um sistema de ciclo térmico compreendendo-o, e a um sistema de ciclo térmico que emprega a composição. um fluido de trabalho para ciclo térmico, o qual compreende trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno, em que a proporção total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno com base na quantidade total do fluido de trabalho é de 70 a 100% em massa, e a proporção de trifluoretileno com base na quantidade total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno é de 35 a 95% em massa, uma composição para um sistema de ciclo térmico que compreende o fluido de trabalho para ciclo térmico, e um sistema de ciclo térmico que emprega a composição.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um fluido de trabalho para ciclo térmico, a uma composição para um sistema de ciclo térmico compreendendo o fluido de trabalho, e um sistema de ciclo térmico que emprega a composição.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Neste relatório descritivo, nomes abreviados de compostos hidrocarbonetos halogenados são descritos em parênteses após os nomes dos compostos, e neste relatório, os nomes abreviados são empregados em lugar dos nomes de compostos conforme necessário.

[003] Até agora, como um fluido de trabalho para ciclo térmico, tal como um refrigerante para um refrigerador, um refrigerante para um aparelho de ar-condicionado, um fluido de trabalho para um sistema de geração de energia (tal como geração de energia por recuperação de calor de escape), um fluido de trabalho para um aparelho de transporte de calor latente (tal como um tubo de calor ou um fluido de resfriamento secundário, um clorofluorcarboneto (CFC), tal como clorotri- fluormetano ou diclorodifluormetano ou um hidroclorofluorcarboneto (HCFC), tal como clorodifluormetano foi utilizado. Entretanto, influências de CFCs e HCFCs sobre a camada de ozônio na estratosfera têm sido destacadas, e seu uso é regulado, atualmente.

[004] Sob as condições acima, como um fluido de trabalho para ciclo térmico, um hidrofluorcarboneto (HFC) que tem menos influência sobre a camada de ozônio, tais como difluormetano (HFC-32), tetraflu- oretano ou pentafluoretano (HFC-125) foi utilizado, em vez de CFCs e HCFCs. Por exemplo, R410A (um refrigerante de mistura pseudoazeo- trópica de HFC-32 e HFC-125 em uma razão de massa de 1:1) é um refrigerante que foi amplamente utilizado. Contudo, destaca-se que HFCs pode causar aquecimento global.

[005] R410A foi amplamente utilizado para um aparelho de ar- condicionado comum, tal como um chamado condicionador de ar de embalagem (package air-conditioner) ou condicionador de ar ambiente, devido à sua elevada capacidade de refrigeração. Contudo, apresenta um potencial de aquecimento global (PAG) (global warming potential (GWP)) tão alto quanto 2.088, e, consequentemente, desenvolvimento de um fluido de trabalho com baixo PAG foi desejado. Adicionalmente, desenvolvimento de um fluido de trabalho foi desejado na condição de que R410A é simplesmente substituído e aparelho existenteserá utilizado como estes se apresentam.

[006] Consequentemente, nos últimos anos, uma hidrofluorolefina (HFO), isto é, um HFC apresentando uma ligação dupla carbono- carbono é esperado, o qual é um fluido de trabalho que apresenta menosinfluência sobre a camada de ozônio e que apresenta menos influência sobre o aquecimento global, uma vez que a ligação dupla carbono-carbonoé provável ser decomposta por radicais OH no ar. Neste relatório descritivo, um HFC saturado será referido como um HFC e distingue-se de uma HFO a menos que especificado de outra maneira. Adicionalmente, um HFC pode ser referido como um hidrofluorcarbo- neto saturado em alguns casos.

[007] 2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO-1234yf) é conhecido como um fluido de trabalho que apresenta um baixo potencial de aquecimento global (PAG). Entretanto, embora HFO-1234yf apresente um alto coeficiente de desempenho, sua capacidade de refrigeração é baixa quando comparada com R410A, e não pode ser utilizado para aparelhos de condicionamento de ar convencionais, etc., para os quais R410A foi usado, tal como um chamado condicionador de ar de embalagem e condicionador de ar ambiente.

[008] Como um fluido de trabalho que emprega um HFO, por exemplo, Documento de Patente 1 descreve uma técnica em relação a um fluido de trabalho utilizando trifluoretileno (HFO-1123) que apresenta as propriedades acima e com o qual excelente desempenho de ciclo será obtido. Documento de Patente 1 também descreve uma tentativa de se obter um fluido de trabalho que compreende HFO-1123 e vários HFCs em combinação para o propósito de aumentar o retardamento de chama, desempenho de ciclo, etc., do fluido de trabalho.

[009] Sabe-se que HFO-1134yf é útil como um HFO que deve ser utilizado para um fluido de trabalho para ciclo térmico, e desenvolveu- se uma técnica em relação ao HFO-1234yf. Por exemplo, Documento de Patente 2 descreve composições contendo HFO-1234yf obteníveis na produção de HFO-1234yf por meio de um processo específico. As composições descritas no Documento de Patente 2 contêm muitos compostos, e composições contendo HFO-1234yf e HFO-1123 são incluídas. Entretanto, HFO-1123 é descrito apenas como um subproduto de HFO-1234yf juntamente com muitos outros compostos, e o Documento de Patente 2 faltou descrever utilização de uma composição contendo os dois em uma proporção específica como um fluido de trabalho e que a composição apresenta excelente coeficiente de de-sempenho e capacidade de refrigeração.

[0010] Até agora, uma combinação de HFO-1234yf e HFO-1123 não foi encontrada ou indicada em quaisquer documentos ainda, com uma visão de se obter um fluido de trabalho que é praticamente útil de forma abrangente, considerando o equilíbrio da capacidade, a eficiência e o gradiente de temperatura como uma alternativa para R410A.

DOCUMENTOS DO ESTADO DA TÉCNICA DOCUMENTOS DE PATENTES

[0011] Documento de Patente 1: WO2012/57764

[0012] Documento de Patente 2: JP-A-2012-505296

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0013] O presente inventor confirmou que a temperatura crítica de HFO-1123 é de 59,2oC. Desse modo, verificou-se que como uma alternativa para R410A convencionalmente utilizado, HFO-1123 apresenta uma baixa temperatura crítica e pode substituir fluidos de trabalho apenas em uma faixa limitada. Adicionalmente, mesmo quando vários HFCs descritos no Documento de Patente 1 são combinados, coeficiente suficiente de desempenho e a capacidade de refrigeração não podem ser necessariamente obtidos. O objetivo da presente invenção é proporcionar um fluido de trabalho para ciclo térmico, o qual alcança não apenas a temperatura crítica, mas também o desempenho de ciclo suficiente como uma alternativa para R410A, simultaneamente, uma composição para um sistema de ciclo térmico que compreende o fluido de trabalho, e um sistema de ciclo térmico que emprega a composição.

[0014] Adicionalmente, o objetivo da presente invenção é proporcionar um fluido de trabalho para ciclo térmico com o qual desempenho de ciclo praticamente suficiente será obtido enquanto suprimindo a influência sobre o aquecimento global, uma composição para um sistema de ciclo térmico que compreende o fluido de trabalho, e um sistema de ciclo térmico empregando a composição.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0015] Sob essas circunstâncias, o presente inventor realizou a presente invenção, mediante, intencionalmente, utilizando HFO-1234yf que apresenta uma baixa capacidade de refrigeração em combinação com HFO-1123 em uma proporção específica.

[0016] Isto é, a presente invenção proporciona um fluido de trabalho para ciclo térmico, uma composição para um sistema de ciclo térmico e um sistema de ciclo térmico dos seguintes [1] a [15].

[0017] [1] Fluido de trabalho para ciclo térmico, o qual contém tri- fluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno, em que a proporção total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno com base em toda a quantidade do fluido de trabalho é de 70 a 100% em massa, e a proporção de trifluoretileno com base na quantidade total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno é de 35 a 95% em massa.

[0018] [2] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [1], em que a proporção total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropene com base na quantidade total do fluido de trabalho é de 80 a 100% em massa.

[0019] [3] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [1] ou [2], em que a proporção de trifluoretileno com base na quantidade total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno é de 40 a 95% em massa.

[0020] [4] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com qualquer um de [1] a [3], em que a proporção de trifluoretileno com base em toda a quantidade do fluido de trabalho é de, no máximo, 70% molar.

[0021] [5] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com qualquer um de [1] a [4], o qual contém adicionalmente um hidrofluor- carboneto saturado.

[0022] [6] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com qualquer um de [1] a [5], o qual contém adicionalmente um hidrofluor- carboneto apresentando uma ligação dupla carbono-carbono diferente de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno.

[0023] [7] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [6], em que o hidrofluorcarboneto apresentando uma ligação dupla carbono-carbonoé pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste de 1,2-difluoretileno, 2-fluorpropeno, 1,1, 2-trifluorpropeno, trans- 1,2,3,3,3-pentafluorpropeno, cis-1,2,3,3,3-pentafluorpropeno, trans- 1,3,3,3-tetrafluorpropeno, cis-1,3, 3,3-tetrafluorpropeno e 3,3,3- trifluorpropeno.

[0024] [8] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [6] ou [7], em que o hidrofluorcarboneto apresentando uma ligação dupla carbono-carbono é trans-1,3,3,3-tetrafluorpropeno.

[0025] [9] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [5], em que o hidrofluorcarboneto saturado é pelo menos um membro se-lecionado do grupo que consiste de difluormetano, 1,1-difluoretano, 1,1,1-trifluoretano, 1,1, 2,2-tetrafluoretano, 1,1,1,2-tetrafluoretano e pentafluoretano.

[0026] [10] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [5] ou [9], em que o hidrofluorcarboneto saturado é pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste de difluormetano, 1,1,1,2- tetrafluoretano e pentafluoretano.

[0027] [11] Fluido de trabalho para ciclo térmico de acordo com [10], em que o hidrofluorcarboneto saturado é difluormetano, e com base na quantidade total de trifluoretileno, 2,3,3,3-tetrafluorpropeno e difluormetano, a proporção de trifluoretileno é de 30 a 70% em massa, a proporção de 2,3,3,3-tetrafluorpropeno é de, no máximo, 40% em massa, e a proporção de difluormetano é de, no máximo, 30% em massa, e a proporção de trifluoretileno com base em toda a quantidade do fluido de trabalho é de, no máximo, 70% molar.

[0028] [12] Uma composição para um sistema de ciclo térmico, a qual compreende o fluido de trabalho para ciclo térmico, conforme definido em qualquer um de [1] a [11] e um óleo lubrificante.

[0029] [13] Um sistema de ciclo térmico que emprega a composi ção de um sistema de ciclo térmico como definido em [12].

[0030] [14] O sistema de ciclo térmico de acordo com [13], o qual é um aparelho de refrigeração, um aparelho de condicionamento de ar, um sistema de geração de energia, um aparelho de transporte de calor ou uma máquina de resfriamento secundário.

[0031] [15] O sistema de ciclo térmico de acordo com [13], o qual é um condicionador de ar ambiente, um condicionador de ar de embalagem armazenada, um condicionador de ar de acondicionamento para edifícios, um condicionador de ar de embalagem para instalação, uma bomba térmica a motor, um sistema de ar-condicionado para trem, um sistema de ar-condicionado para automóvel, um mostruário integrado (built-in showcase), um mostruário separado, um frigorífico industrial, uma máquina de produção de gelo ou uma máquina automática de venda.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0032] Fluido de trabalho para ciclo térmico e a composição de um sistema de ciclo térmico contendo o fluido de trabalho da presente invenção apresentam menos influência sobre o aquecimento global e apresentam desempenho de ciclo térmico praticamente suficiente.

[0033] O sistema de ciclo térmico da presente invenção que emprega a composição de um sistema de ciclo térmico da presente invenção, tem menos influência sobre o aquecimento global e tem desempenho de ciclo térmico praticamente suficiente.

[0034] Adicionalmente, o fluido de trabalho para ciclo térmico da presente invenção satisfaz às condições acima e pode substituir R410A convencionalmente utilizado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0035] Fig. 1 é um diagrama que ilustra uma faixa da composição de um fluido de trabalho para ciclo térmico da presente invenção em coordenadas triangulares de uma composição (% em massa) de uma mistura de HFO-1123, HFO-1234yf e outro componente.

[0036] Fig. 2 é uma visão da construção esquemática que ilustra um sistema de ciclo de refrigeração como um exemplo de um sistema de ciclo térmico da presente invenção.

[0037] Fig. 3 é um diagrama que ilustra uma faixa da composição de uma modalidade de um fluido de trabalho para ciclo térmico da presente invenção em coordenadas triangulares de uma composição (% em massa) de uma mistura de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32.

[0038] Fig. 4 é um diagrama do ciclo que ilustra a alteração do estado de um fluido de trabalho em um sistema de ciclo de refrigeração na Fig. 2 em um gráfico de entalpia da pressão.

[0039] Fig. 5 é um gráfico que mostra a relação entre a composição e o gradiente de temperatura de um fluido misto de HFO-1123 e HFO-1234yf.

[0040] Fig. 6 é um gráfico que mostra a relação entre a composição e o coeficiente de desempenho (em relação ao R410A) de um fluido misto de HFO-1123 e HFO-1234yf.

[0041] Fig. 7 é um gráfico que mostra a relação entre a composição e a capacidade de refrigeração (em relação ao R410A) de um fluido misto de HFO-1123 e HFO-1234yf.

[0042] Fig. 8 é um gráfico que mostra a relação entre a composição e a temperatura crítica de um fluido misto de HFO-1123 e HFO- 1234yf.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0043] Agora, a presente invenção será descrita em detalhes.

[0044] O fluido de trabalho da presente invenção é um fluido de trabalho para ciclo térmico, o qual contém HFO-1123 e HFO-1234yf, em que a proporção total de HFO-1123 e HFO-1234yf com base na quantidade total do fluido de trabalho é de 70 a 100% em massa, e a proporção de HFO-1123 com base na quantidade total de HFO-1123 e HFO-1234yf é de 35 a 95% em massa.

[0045] Como ciclo térmico, o ciclo térmico por meio de um permu- tador de calor, tal como um condensador ou um evaporador pode ser utilizado sem qualquer restrição particular.

[0046] A faixa da composição da presente invenção será descrita abaixo como a faixa de composição (S).

[0047] A faixa de composição (S) do fluido de trabalho para ciclo térmico da presente invenção é mostrada em coordenadas triangulares na Fig. 1. O fluido de trabalho para ciclo térmico da presente invenção é um fluido misto contendo HFO-1123 e HFO-1234yf e como o caso exige, outro componente. Fig. 1 ilustra as coordenadas triangulares indicando a composição (% em massa) de HFO-1123, HFO-1234yf e outro componente pelos três lados respectivos, e uma região trapezoidal circundada por uma linha sólida pesada, incluindo, parte da base do triângulo corresponde à faixa da composição (S) do fluido de trabalho da presente invenção. Na Fig. 1, "1123/1234", significa a razão de massa de HFO-1123 para HFO-1234yf, e "1123 + 1234", significa a % de massa total de HFO-1123 e HFO-1234yf com base na quantidade total do fluido de trabalho. Agora, a composição do fluido de trabalho da presente invenção será descrita com referência à Fig. 1, conforme necessário.

[0048] Aqui, o potencial de aquecimento global (100 anos) de HFO-1234yf é de 4 por um valor no Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), Quarto Relatório de Avaliação (2007), e do potencial de aquecimento global (100 anos) de HFO-1123 é de 0,3 como um valor medido de acordo com IPCC Quarto Relatório de Avaliação. PAG neste relatório descritivo é um valor (100 anos) no IPCC Quarto Relatório de Avaliação a não ser que especificado de outra maneira. Adicionalmente, PAG de uma mistura é representado por uma média ponderada pela massa da composição. Por exemplo, PAG de uma mistura de HFO-1123 e HFO-1234yf em uma razão em massa de 1:1 é calculada como (0,3 + 4)/2=2,15.

[0049] O fluido de trabalho da presente invenção apresenta um baixo PAG uma vez que este contém HFO-1123 com um PAG muito baixo e HFO-1234yf em um teor total de pelo menos 70% em massa. Nas coordenadas triangulares na Fig. 1, em um caso em que PAG de outro componente é maior que aquele de HFO-1123 e HFO-1234yf, como no caso do HFC saturado anteriormente mencionado, por exemplo, o mais próximo da base, o inferior a PAG. Adicionalmente, em tal caso, uma composição com o PAG mínimo do fluido de trabalho da presente invenção é uma composição indicada pelo ângulo esquerdo inferior no trapezóide (faixa de composição (S)) na Fig. 1, isto é, tal composição que o fluido de trabalho consiste unicamente de HFO- 1123 e HFO-1234yf, em uma proporção de HFO-1234yf de 5% em massa com base em 95% em massa de HFO-1123.

[0050] A proporção de HFO-1123 com base na quantidade total de HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho é de 35 a 95% em massa, preferivelmente, de 40 a 95% em massa, mais preferencialmente, de 50 a 90% em massa, ainda preferencialmente, de 50 a 85% em massa, mais preferivelmente, de 60 a 85% em massa. Nas coordenadas triangulares na Fig. 1, o lado esquerdo no trapezóide, indicando a faixa da composição (S) indica um limite de 1123/1234 = 95/5% em massa. O lado direito indica um limite de 1123/1234 = 35/65% em massa. O lado superior indica uma linha de 1123+1234 = 70% em massa, e o lado inferior (base) indica uma linha de 1123+1234 = 100% em massa.

[0051] Dentro de uma faixa da proporção de HFO-1123 com base na quantidade total de HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho de, pelo menos 35% em massa o gradiente de temperatura é pequeno, sendo tal favorável. Dentro de uma faixa de, pelo menos 40% em massa, o gradiente de temperatura é menor, e tal é praticamente mais favorável como uma alternativa para R410A. Adicionalmente, dentro de uma faixa da proporção de HFO-1123 com base na quantidade to tal de HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho de 35 a 95% em massa, desempenho de ciclo de refrigeração suficiente como uma alternativa para R410A convencional será alcançado também em vista do coeficiente de desempenho, a capacidade de refrigeração e a temperaturacrítica além do gradiente de temperatura. Ao utilizar tal fluido de trabalho da presente invenção para o ciclo térmico, capacidade de refrigeração praticamente suficiente e coeficiente de desempenho serão obtidos.

[0052] O teor total de HFO-1123 e HFO-1234yf com base em 100% em massa do fluido de trabalho da presente invenção é de 70 a 100% em massa. Quando o teor total de HFO-1123 e HFO-1234yf situa-se dentro da faixa acima, a eficiência será adicionalmente elevada, enquanto se mantém certa capacidade quando tal fluido de trabalho é utilizado para ciclo térmico e desempenho de ciclo favorável será obtido. O teor total de HFO-1123 e HFO-1234yf com base em 100% em massa do fluido de trabalho é de preferência, de 80 a 100% em massa, mais preferivelmente, de 90 a 100% em massa, ainda preferivelmente, de 95 a 100% em massa.

[0053] Como mencionado acima, HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho da presente invenção são ambos HFOs e são compostos que apresentam menos influência sobre o aquecimento global. Adicionalmente, embora HFO-1123 apresente excelente capacidade como um fluido de trabalho, mas não pode ser suficiente, em vista do coeficiente de desempenho quando comparado com outros HFOs. Adicionalmente, quando HFO-1123 é utilizado isolado, a partir do ponto de vista da temperatura crítica, desempenho de ciclo de refrigeração suficiente não pode ser esperado em alguns casos, em relação a uma aplicação em que R410A foi utilizado.

[0054] Adicionalmente, sabe-se que HFO-1123 sofre autodecom- posição quando utilizado isolado sob uma temperatura elevada ou com uma fonte de ignição sob alta pressão. Portanto, uma tentativa de su-primirreação de autodecomposição por meio de mistura de HFO-1123 com outro componente, tal como fluoreto de vinilideno para formar uma mistura que apresenta um teor reduzido de HFO-1123 foi relatada (Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 42, No. 2, pp. 140143, 2006).

[0055] Entretanto, sob as condições de temperatura e pressão sob as quais HFO-1123 é usado como um fluido de trabalho, uma composição com que o fluido de trabalho pode ser utilizado com segurança enquanto se mantém o desempenho do ciclo de refrigeração de HFO- 1123 não é conhecida. Consequentemente, o presente inventor confirmou que autodecomposição pode ser suprimida sob as condições de temperatura e pressão sob as quais uma composição contendo HFO- 1123 é utilizada como um fluido de trabalho, quando o teor de HFO- 1123 com base na quantidade total da composição é de, no máximo, 70% molar.

<Avaliação de propriedade de autodecomposição de HFO-1123>

[0056] Avaliou-se a propriedade de autodecomposição em equipamento de acordo com o método A recomendado como equipamento para medição da faixa de combustão de uma mistura gasosa contendo halogênio, por meio de notificações individuais na High Pressure Gas Safety Act (Lei de Segurança de Gás de alta pressão).

[0057] Especificamente, um fluido misto de HFO-1123 e HFO- 1234yf, HFO-1123 e HFC-32 ou HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32 em várias proporções, é colocado em um reator resistente à pressão esférica apresentando uma capacidade interna de 650 cm3e apresentando uma temperatura predeterminada controlada a partir da parte externa a uma pressão predeterminada, e, em seguida, um fio de platina disposto no interior foi fundido para aplicar uma energia de cerca de 30 J. Se a reação de autodecomposição ocorreu ou não for confirmada através de medição das alterações de temperatura e pressão no reator resistente à pressão, após a aplicação. Um caso em que um aumento de pressão e um aumento da temperatura foram confirmados avaliou- se como ocorreu reação de autodecomposição. Os resultados são mostrados na Tabela 1, em relação aos fluidos mistos de HFO-1123 e HFO-1234yf, na Tabela 2, com relação aos fluidos mistos de HFO- 1123 e HFC-32, e na Tabela 3 com relação aos fluidos mistos de HFO- 1123, HFO-1234yf e HFC-32. A pressão nas Tabelas 1, 2 e 3 é a pressão de calibre. [Tabela 1]

[Tabela 2]

[Tabela 3]

[0058] O fluido de trabalho da presente invenção pode ser utilizado para um sistema de ciclo térmico, mesmo que este seja uma composição de autodecomposição, por meio de manipulação suficientemente cuidadosa dependendo das condições de utilização. Entretanto, uma faixa da composição do fluido de trabalho com alta segurança e com alto desempenho do ciclo de refrigeração também, pode ser obtida por meio de seleção de uma faixa de composição, excluindo, a faixa de composição com propriedades de autodecomposição, desse modo, confirmada a partir da faixa de composição (S) do fluido de trabalho da presente invenção, isto é, por meio de seleção de uma faixa de composição em que a faixa de composição (S) do fluido de trabalho da presente invenção e uma região com um teor de HFO-1123, com base na quantidade total do fluido de trabalho de, no máximo, 70% molar de sobreposição.

[0059] HFO-1234yf é um HFO apresentando a capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho como um fluido de trabalho de uma maneira equilibrada. Embora a temperatura crítica (94,7oC) de HFO-1234yf seja elevada, em comparação com HFO-1123, sua capacidade, quando utilizada isolada é insuficiente quando comparada com R410A.

[0060] HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho da presente invenção não se encontram em um estado azeotrópico. Em geral, um fluido de mistura não-azeotrópica, como um fluido de trabalho, apresenta tais propriedades de modo que a temperatura de iniciação e a temperatura de conclusão de evaporação em um evaporador ou de condensação em um condensador, por exemplo, como um permutador de calor, diferem umas das outras, isto é, este apresenta um gradiente de temperatura. Consequentemente, uma vez que o fluido de trabalho da presente invenção contém principalmente HFO-1123 e HFO- 1234yf, isto é, contém HFO-1123 e HFO-1234yf em um teor total, de pelo menos 70% em massa com base na quantidade total do fluido de trabalho, este apresenta um gradiente de temperatura.

[0061] A influência em um sistema de ciclo térmico quando o fluido de trabalho da presente invenção apresenta um gradiente de temperaturaserá descrita com referência a um caso em que o fluido de trabalhoé utilizado para um sistema de ciclo térmico mostrado na Fig. 2. A Fig. 2 é uma visão da construção esquemática que ilustra um sistema de ciclo de refrigeração como um exemplo de um sistema de ciclo térmico da presente invenção.

[0062] Um sistema de ciclo de refrigeração 10 compreende um compressor 11 para comprimir um fluido de trabalho (vapor), um condensador 12 para arrefecer e liquefazer o vapor do fluido de trabalho descarregado a partir do compressor 11, uma válvula de expansão 13 para permitir que o fluido de trabalho (líquido) descarregado a partir do condensador 12 se expanda, e um evaporador 14 para aquecer e vaporizar o fluido de trabalho em um estado líquido descarregado a partir da válvula de expansão 13.

[0063] No sistema de ciclo de refrigeração 10, a temperatura do fluido de trabalho aumenta a partir de uma entrada no sentido de uma saída do evaporador 14 no momento de evaporação, e do contrário, a temperatura diminui a partir de uma entrada no sentido de uma saída do condensador 12 no momento de condensação. No sistema de ciclo de refrigeração 10, este é obtido através da troca de calor entre o fluido de trabalho e um fluido da fonte de calor, tal como água ou o ar que flui para facear o fluido de trabalho no evaporador 14 ou no condensador 12. A fonte de calor do fluido é representada por "E ^ E'" no eva- porador 14 e por "F ^ F'" no condensador 12 no sistema do ciclo de refrigeração 10.

[0064] Aqui, quando um refrigerante único é utilizado, uma vez que não há nenhum gradiente de temperatura, a diferença de temperatura entre a temperatura de saída e a temperatura de entrada do evapora- dor 14 é substancialmente constante, entretanto, quando um fluido de mistura não-azeotrópica é utilizado, a diferença de temperatura não será constante. Por exemplo, em um caso em que o fluido de trabalho deve ser evaporado a 0oC no evaporador 14, a temperatura de entrada é menor que 0oC, e congelamento pode ocorrer no evaporador 14. Particularmente, quanto maior o gradiente de temperatura, menor a temperatura de entrada, e é provável que ocorra mais congelamento.

[0065] Adicionalmente, em um caso em que um fluido de mistura não-azeotrópica com um grande gradiente de temperatura é utilizado para o sistema de ciclo de refrigeração 10, uma vez que as composições da fase gasosa e da fase líquida são significativamente diferentes umas das outras, se o fluido da mistura não-azeotrópica que circula no sistema 10 vaza, a composição do fluido de mistura não-azeotrópica que circula no sistema 10 poderá alterar significativamente entre antes e após o vazamento.

[0066] Adicionalmente, por exemplo, conforme mostrado no sistema do ciclo de refrigeração 10, geralmente, no sistema de ciclo térmico, a eficiência de permuta de calor deve ser aperfeiçoada, tornando o fluido de trabalho e o fluido da fonte de calor, tal como água ou o ar que flui em permutadores de calor, tal como o fluxo do evaporador 14 e do condensador 12 em fluxo contracorrente. Aqui, uma vez que a diferença de temperatura do fluido de fonte de calor é geralmente pequena em um estado de operação estável a longo prazo, exceto, no momento de partida, é difícil obter-se um sistema de ciclo térmico com uma boa eficiência de energia com um fluido de mistura não- azeotrópica com um grande gradiente de temperatura. Por conseguinte, um fluido de mistura não-azeotrópica, com um gradiente de temperatura apropriada é desejado.

[0067] A faixa de composição e a faixa de teor da combinação de HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho da presente invenção são faixas dentro das quais o fluido de trabalho apresenta um gradienteprático de temperatura.

[0068] O gradiente de temperatura do fluido de trabalho é preferencialmente, no máximo, de 9,5oC, mais preferivelmente, no máximo, de 9oC, ainda preferivelmente, no máximo, de 8,4oC, mais preferivelmente, no máximo, de 7,2oC.

[Componente opcional]

[0069] O fluido de trabalho da presente invenção pode conter, opcionalmente, um composto comumente usado para um fluido de trabalho,além de HFO-1123 e HFO-1234yf, dentro de uma faixa não para prejudicar os efeitos da presente invenção. Mesmo quando o fluido de trabalho da presente invenção contém um composto opcional (que será referido como um componente opcional), o gradiente de temperatura do fluido de trabalho não será de 0 e o fluido de trabalho apresenta um gradiente de temperatura considerável. O gradiente de temperatura do fluido de trabalho da presente invenção varia, dependendo, da razão de mistura de HFO-1123 e HFO-1234yf e o componente opcional contido conforme o caso exige.

[0070] O componente opcional é preferencialmente um HFC ou uma HFO (um HFC apresentando uma ligação dupla carbono- carbono), diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf. (HFC)

[0071] Como o HFC como o componente opcional, um HFC apresentando um efeito para diminuir o gradiente de temperatura, para aperfeiçoar a capacidade, ou para adicionalmente aumentar a eficiência, quando usado em combinação com HFO-1123 e HFO-1234yf para ciclo térmico, é utilizado. Quando o fluido de trabalho da presente invenção contém tal HFC, desempenho de ciclo mais favorável será obtido.

[0072] Sabe-se que um HFC apresenta um alto PAG, quando comparado com HFO-1123 e HFO-1234yf. Consequentemente, um HFC que deve ser utilizado como o componente opcional é selecionado com uma visão de ajustar-se ao PAG dentro de uma faixa aceitável, além de melhorar o desempenho do ciclo como o fluido de trabalho.

[0073] Como um HFC que tem menos influência sobre a camada de ozônio e que tem menos influência sobre o aquecimento global, especificamente preferido é um HFC C1-5. O HFC pode ser linear, ramificado ou cíclico.

[0074] O HFC pode, por exemplo, ser difluormetano (HFC-32), di- fluoretano, trifluoretano, tetrafluoretano, pentafluoretano (HFC-125), pentafluorpropano, hexafluorpropano, heptafluorpropano, pentafluorbu- tano ou heptafluorciclopentano.

[0075] Particularmente, em vista de menos influência sobre a camada de ozônio e excelente desempenho de ciclo de refrigeração, o HFC é preferencialmente, HFC-32, 1,1-difluoretano (HFC-152a), 1,1,1- trifluoretano (HFC-143a), 1,1,2,2-tetrafluoretano (HFC-134), 1,1,1,2- tetrafluoretano (HFC-134a) ou HFC-125, mais preferencialmente, HFC-32, HFC-134a ou HFC-125.

[0076] O HFC pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[0077] Com relação ao PAG do HFC acima preferido, PAG de HFC-32 é de 675, PAG de HFC-134a é 1.430, e PAG de HFC-125 é de 3.500. Com uma visão de suprimir o PAG do fluido de trabalho obtenível que deve ser baixo, o HFC como o componente opcional é mais preferivelmente, HFC-32.

[0078] Em um caso em que HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32 são combinados em relação ao fluido de trabalho da presente invenção, prefere-se que a faixa de composição (S) do fluido de trabalho da presente invenção seja satisfeita e que, com base na quantidade total de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32, a proporção de HFO-1123 é de 30 a 80% em massa, a proporção de HFO-1234yf é de, no máximo, 40% em massa, e a proporção de HFC-32 é de, no máximo, 30% em massa. Essa faixa de composição será descrita abaixo como a faixa de composição (P).

[0079] A faixa de composição (P) em um caso em que o fluido de trabalho para ciclo térmico da presente invenção compreende HFO- 1123, HFO-1234yf e HFC-32, é mostrada em coordenadas triangulares na Fig. 3. Isto é, a Fig. 3 ilustra coordenadas triangulares que indicam a composição (% em massa) de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC- 32 pelos três lados respectivos, e uma região pentagonal circundada por uma linha sólida pesada, um lado da qual é ligeiramente no lado interno da base do triângulo, corresponde à faixa de composição (P) do fluido de trabalho preferido da presente invenção.

[0080] Os lados (P1) a (P5) do pentágono, indicando a faixa de composição (P) na Fig. 3 indicam, respectivamente, os limites das seguintes faixas. Nas fórmulas seguintes, os nomes abreviados dos respectivos compostos indicam as proporções (% em massa) dos respectivos compostos com base em toda a quantidade do fluido de trabalho, isto é, a quantidade total de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32.

[0081] (P1) 70% em massa de <HFO-1123+HFO-1234yf, e HFC- 32 <30% em massa

[0082] (P2) HFO-1123/HFO-1234yf <95/5% em massa

[0083] (P3) HFO-1123 <80% em massa

[0084] (P4) 0% em massa <HFC-32

[0085] (P5) HFO-1234yf <40% em massa

[0086] Conforme descrito acima, PAGs de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32 são, respectivamente, 0, 3, 4 e 675. A composição com que PAG é mais elevado na faixa de composição (P) é a composição no ângulo direito superior do pentágono, isto é, a composição compreen- dendo HFO-1123:HFO-1234yf:HFC-32 de 30% em massa:40% em massa:30% em massa, e PAG com a composição é calculado como (0,3 x 30 + 4 x 40 + 675 x 30)/100 = 204,19. O fluido de trabalho em tal faixa de composições (P) é um fluido de trabalho que apresenta as respectivas características de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32 de uma forma equilibrada, e apresentando defeitos dos respectivos componentes suprimidos. Isto é, o fluido de trabalho na faixa de composição (P) é um fluido de trabalho que apresenta um baixo PAG, apresenta um pequeno gradiente de temperatura e apresenta um certo de-sempenho e eficiência quando utilizado para ciclo térmico, e, desse modo, com tal fluido de trabalho, desempenho de ciclo favorável será obtido.

[0087] Adicionalmente, da mesma maneira como acima, por meio de seleção de uma faixa de composição, excluindo, a faixa de composição com propriedades de autodecomposição conforme confirmado acima, a partir de tal faixa de composição (P), isto é, por meio de seleção de uma faixa de composição em que a faixa de composição (P) e uma região com um teor de HFO-1123, baseado na quantidade total do fluido de trabalho de menos 70% molar de sobreposição, uma faixa de composição do fluido de trabalho com elevada segurança e com alto desempenho do ciclo de refrigeração também, pode ser alcançada.

[0088] Em um caso em que o fluido de trabalho da presente invenção compreende três compostos de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC- 32, uma composição mais preferida, pode ser uma composição contendo HFO-1123, em uma proporção de 30 a 70% em massa, HFO- 1234yf em uma proporção de 4 a 40% em massa, e HFC-32, em uma proporção superior a 0 a 30% em massa, com base na quantidade total de HFO-1123, HFO-1234yf e HFC-32 e apresentando um conteúdo de HFO-1123, com base na quantidade total do fluido de trabalho de, no máximo, 70% molar, dentro de uma faixa da composição (P). A partir do ponto de vista do coeficiente relativo de desempenho, o teor de HFC-32 é preferencialmente, de pelo menos 5% em massa, mais preferivelmente, de pelo menos 8% em massa.

(HFO diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf)

[0089] O HFO como o componente opcional pode, por exemplo, ser 1,2-difluoretileno (HFO-1132), 2-fluorpropeno (HFO-1261yf), 1,1,2- trifluorpropeno (HFO-1243yc), trans-1,2,3,3,3-pentafluorpropeno (HFO- 1225ye(E)), cis-1,2,3,3,3-pentafluorpropeno (HFO-1225ye(Z)), trans- 1,3,3,3-tetrafluorpropeno (HFO-1234ze(E)), cis-1,3,3,3- tetrafluorpropeno (HFO-1234ze(Z)) ou 3,3,3-trifluorpropeno (HFO- 1243zf).

[0090] Particularmente, o HFO como o componente opcional é, em vista de uma elevada temperatura crítica e excelente segurança e coeficiente de desempenho, preferencialmente, HFO-1234ze(E) ou HFO- 1234ze(Z), mais preferencialmente, HFO-1234ze(E).

[0091] O HFO diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[0092] Em um caso em que o fluido de trabalho da presente invenção contém o HFC e/ou o HFO diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf como o componente opcional, o teor total do HFC e HFO diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf por 100% em massa do fluido de trabalho é de, no máximo, 30% em massa, de preferência de 1 a 20% em massa, mais preferencialmente, de 1 a 10% em massa, ainda mais preferencialmente, de 2 a 8% em massa. O teor total do HFC e o HFO diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf no fluido de trabalho são convenientemente ajustados dentro da faixa acima, dependendo do tipo do HFC e o HFO diferente de HFO-1123 e HFO-1234yf que deve ser utilizado, com uma visão para reduzir o gradiente de temperatura, aperfeiçoando a capacidade ou aumentando adicionalmente a eficiência quando utili- zada para ciclo térmico em combinação com HFO-1123 e HFO-1234yf, e considerando-se ainda mais o potencial de aquecimento global.

(Outro componente opcional)

[0093] O fluido de trabalho da presente invenção pode conter, além do componente opcional acima, outro componente opcional, tal como dióxido de carbono, um hidrocarboneto, um clorofluorolefina (CFO) ou um hidroclorofluorolefina (HCFO). Tal outro componente opcionalé de preferência um componente que apresenta menos influência sobre a camada de ozônio e que apresenta menos influência sobre o aquecimento global.

[0094] O hidrocarboneto pode, por exemplo, ser propano, propile- no, ciclopropano, butano, isobutano, pentano ou isopentano.

[0095] O hidrocarboneto pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[0096] Em um caso em que o fluido de trabalho da presente invenção contém um hidrocarboneto, seu teor é de, no máximo, 30% em massa, preferencialmente, de 1 a 20% em massa, mais preferencialmente, de 1 a 10% em massa, ainda preferencialmente, de 3 a 8% em massa por 100% de massa do fluido de trabalho. Quando o teor do hidrocarboneto é pelo menos, o limite inferior, a solubilidade de um óleo lubrificante mineral no fluido de trabalho será favorável.

[0097] O CFO pode, por exemplo, ser clorofluorpropeno ou cloro- fluoretileno. Com um visão para suprimir a inflamabilidade do fluido de trabalho, sem reduzir de forma significativa o desempenho do ciclo do fluido de trabalho da presente invenção, o CFO é preferencialmente, 1,1-dicloro-2,3,3,3-tetrafluorpropeno (CFO-1214ya), 1,3-dicloro- 1,2,3,3-tetrafluorpropeno (CFO-1214yb) ou 1,2-dicloro-1,2- difluoretileno (CFO-1112).

[0098] O CFO pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[0099] Quando o fluido de trabalho da presente invenção contém o CFO, seu teor é de, no máximo, 30% em massa, de preferência, de 1 a 20% em massa, mais preferencialmente, de 1 a 10% em massa, ainda mais preferencialmente, de 2 a 8% em massa, por 100% em massa do fluido de trabalho. Quando o teor do CFO é pelo menos o limite inferior, a inflamabilidade do fluido de trabalho tende a ser suprimida. Quando o teor do CFO é de, no máximo, o limite superior, o desempenho do ciclo favorável é provável de ser obtido.

[00100] O HCFO pode, por exemplo, ser hidroclorofluorpropeno ou hidroclorofluoretileno. Com uma visão para suprimir a inflamabilidade do fluido de trabalho sem reduzir de forma significativa o desempenho do ciclo do fluido de trabalho da presente invenção, o HCFO é de preferência 1-cloro-2,3,3,3-tetrafluorpropeno (HCFO-1224yd) ou 1-cloro- 1,2-difluoretileno (HCFO-1122).

[00101] O HCFO pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[00102] Em um caso em que o fluido de trabalho da presente invenção contém o HCFO, o conteúdo do HCFO por 100% em massa do fluido de trabalho da presente invenção é, no máximo, 30% em massa, de preferência de 1 a 20% em massa, mais preferencialmente desde 1 a 10% em massa, ainda mais preferencialmente de 2 a 8% em massa. Quando o conteúdo do HCFO é, pelo menos, o limite inferior, a inflamabilidade do fluido de trabalho tende a ser suprimida. Quando o conteúdo do HCFO é, no máximo, o limite superior, o desempenho do ciclofavorável é suscetível de ser obtido.

[00103] Quando o fluido de trabalho da presente invenção contém o componente opcional acima e outro componente opcional, seu teor total é de, no máximo, 30% em massa, por 100% em massa do fluido de trabalho.

[00104] O fluido de trabalho da presente invenção acima descrito é um fluido de trabalho obtido através da mistura de HFO-1123 que é excelente no desempenho como o fluido de trabalho e HFO-1234yf que apresenta a capacidade e a eficiência como o fluido de trabalho de uma forma equilibrada, os quais são ambos HFOs que apresenta menos influência sobre o aquecimento global, em combinação em tal proporção como para aperfeiçoar o desempenho do ciclo, quando comparado com um caso em que são, respectivamente, usados isolados, considerando o gradiente de temperatura em um fluido misto dos mesmos, e apresentam desempenho de ciclo praticamente suficiente, enquanto suprimindo a influência sobre o aquecimento global.

[Aplicação para sistema de ciclo térmico] (Composição de sistema de ciclo térmico)

[00105] O fluido de trabalho da presente invenção pode ser utilizado, na aplicação a um sistema de ciclo térmico, como a composição de um sistema de ciclo térmico da presente invenção, geralmente, em mistura com um óleo lubrificante. A composição de um sistema de ciclotérmico da presente invenção que compreende o fluido de trabalho da presente invenção e um óleo lubrificante pode adicionalmente conter aditivos conhecidos, tais como um estabilizador e uma substância que detecta vazamento.

(Óleo lubrificante)

[00106] Como um óleo lubrificante, um óleo lubrificante conhecido que foi utilizado para a composição de um sistema de ciclo térmico juntamente com um fluido de trabalho que compreende um hidrocar- boneto halogenado pode ser utilizado sem quaisquer restrições particulares. O óleo lubrificante pode, por exemplo, ser especificamente, um óleo sintético contendo oxigênio (tal como um óleo lubrificante de éster ou um óleo lubrificante de éter), um óleo lubrificante fluorado, um óleo lubrificante mineral ou um óleo sintético de hidrocarboneto.

[00107] O óleo lubrificante de éster pode, por exemplo, ser um óleo de éster de ácido dibásico, um óleo de éster de poliol, um óleo de éster complexo ou um óleo carbonato de poliol.

[00108] O óleo de éster de ácido dibásico é de preferência um éster de um ácido dibásico C5-10 (tais como ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico ou ácido sebácico) com um álcool monoídrico C1-15, o qual é linear ou apresenta um grupo alquila ramificado (tais como metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, tetradecanol ou pentadecanol). Especificamente, gluta- rato de ditridecila, adipato de di(2-etilexila), adipato de di-isodecila, adipato de ditridecila ou sebacato de di(3-etilexila) pode, por exemplo, ser mencionados.

[00109] O óleo de éster de poliol é preferencialmente um éster de um diol (tais como etilenoglicol, 1,3-propanodiol, propileno-glicol, 1,4- butanodiol, 1,2-butanodiol, 1,5-pentadiol, neopentil-glicol, 1,7 - heptanodiol ou 1,12-dodecanodiol) ou um poliol que apresenta de 3 a 20 grupos hidroxila (tais como trimetiloletano, trimetilolpropano, trimeti- lolbutano, pentaeritritol, glicerol, sorbitol, sorbitano ou condensado de sorbitol/glicerina) com um ácido graxo C6-20 (tais como um ácido graxo de cadeia linear ou ramificada, tais como ácido hexanóico, ácido hep- tanóico, ácido octanóico, ácido nonanóico, ácido decanóico, ácido un- decanóico, ácido dodecanóico, ácido eicosanóico ou ácido oléico, ou um ácido chamado neo apresentando um átomo de carbono quaternárioα).

[00110] O óleo de éster de poliol pode apresentar um grupo hidróxi livre.

[00111] O óleo de éster de poliol é preferivelmente um éster (tais como tripelargonato de trimetilolpropano, 2-etilexanoato de pentaeritri- tol ou tetrapelargonato de pentaeritritol) de um álcool impedido esteri- camente (tais como neopentil-glicol, trimetiloletano, trimetilolpropano, trimetilolbutano ou pentaeritritol).

[00112] O óleo de éster complexo é um éster de um ácido graxo e um ácido dibásico, com um álcool monoídrico e um poliol. O ácido gra- xo, o ácido dibásico, o álcool monoídrico e o poliol podem ser como definidos acima.

[00113] O óleo de carbonato de poliol é um éster de ácido carbônico com um poliol.

[00114] O poliol pode ser o diol acima descrito ou o poliol acima descrito. Adicionalmente, o óleo de carbonato de poliol pode ser um polímero por abertura de anel de um carbonato de alquileno cíclico.

[00115] O óleo lubrificante de éter pode ser um óleo de éter poliviní- lico ou um óleo de polioxialquileno.

[00116] O óleo de éter polivinílico pode ser um obtido por meio de polimerização de um monômero de éter vinílico, tal como um éter al- quil vinílico, ou um copolímero obtido por copolimerização de um mo- nômero de éter vinílico e um monômero de hidrocarboneto que apresenta uma ligação dupla olefínica.

[00117] O monômero de éter vinílico pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[00118] O monômero de hidrocarboneto apresentando uma ligação dupla olefínica pode, por exemplo, ser etileno, propileno, várias formas de buteno, várias formas de penteno, várias formas de hexeno, várias formas de hepteno, várias formas de octeno, di-isobutileno, triisobuti- leno, estireno, α-metilestireno ou estireno substituído com alquila. O monômero de hidrocarboneto apresentando uma ligação dupla olefíni- ca pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[00119] O copolímero de éter polivinílico pode ser um copolímero em bloco e um copolímero aleatório. O óleo de éter polivinílico pode ser usado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[00120] O óleo de polioxialquileno pode, por exemplo, ser um mo- nool de polioxialquileno, um poliol de polioxialquileno, um éter alquílico de um monool de polioxialquileno ou um poliol de polioxialquileno, ou um éster de um monool de polioxialquileno ou um poliol de polioxial- quileno.

[00121] O monool de polioxialquileno ou poliol de polioxialquileno pode ser obtido mediante, por exemplo, um método de submissão de um óxido de C2-4 alquileno (tal como, óxido de etileno ou óxido de pro- pileno) para de polimerização de adição com abertura de anel de um iniciador tal como água ou um composto contendo grupo hidróxi na presença de um catalisador, tal como um hidróxido alcalino. Adicionalmente, uma molécula da cadeia de polioxialquileno pode conter unidades de oxialquileno único ou dois ou mais tipos de unidades de oxialquileno. Prefere-se que, pelo menos, unidades de oxipropileno sejam contidas em uma molécula.

[00122] O iniciador que deve ser usado para a reação pode, por exemplo, ser água, um álcool monoídrico, tal como metanol ou butanol, ou um álcool poliídrico tal como etileno glicol, propileno glicol, pen- taeritritol ou glicerol.

[00123] O óleo de polioxialquileno é preferencialmente um éter al- quílico ou um éster de um monool de polioxialquileno ou poliol de poli- oxialquileno. Adicionalmente, o poliol de polioxialquileno é preferencialmente, um glicol de polioxialquileno. Particularmente, preferido é um éter alquílico de um glicol de polioxialquileno que apresenta o grupo hidróxi terminal do glicol de polioxialquileno capeado com um grupo alquila, tal como um grupo metila, o qual é chamado, um óleo de poli- glicol.

[00124] O óleo lubrificante fluorado pode, por exemplo, ser um composto que apresenta átomos de hidrogênio de um óleo sintético (tal como o óleo mineral anteriormente mencionado, poli-α-olefina, al- quilbenzeno ou alquilnaftaleno) substituído por átomos de flúor, um óleo de perfluorpoliéter ou um óleo de silicone fluorado.

[00125] O óleo mineral lubrificante pode, por exemplo, ser um óleo mineral de nafteno ou um óleo mineral de parafina obtido por purificação de uma fração de óleo lubrificante obtida por meio de destilação atmosférica ou destilação sob vácuo de óleo bruto por um tratamento de purificação (tal como desasfaltagem com solvente, extração com solvente, hidrocraqueamento, desparafinagem com solvente, despara- finagem catalítica, hidrotratamento ou tratamento com argila), opcio-nalmente em combinação.

[00126] O óleo sintético de hidrocarboneto pode, por exemplo, ser uma poli-α-olefina, um alquilbenzeno ou um alquilnaftaleno.

[00127] O óleo lubrificante pode ser usado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[00128] O óleo lubrificante é de preferência pelo menos um membro selecionado de um óleo de éster de poliol, um óleo de éter polivinílico e um óleo de poliglicol.

[00129] A quantidade do óleo lubrificante não se limita dentro de uma faixa não para diminuir notavelmente os efeitos da presente invenção, e é preferencialmente, de 10 a 100 partes em massa, mais preferencialmente, de 20 a 50 partes em massa, por 100 partes em massa do fluido de trabalho.

(Estabilizador)

[00130] O estabilizador é um componente que aperfeiçoa a estabilidade do fluido de trabalho contra calor e oxidação. Como o estabilizador, um estabilizador conhecido que foi utilizado para um sistema de ciclo térmico juntamente com um fluido de trabalho que compreende um hidrocarboneto halogenado, por exemplo, um agente de aperfeiço-amento de resistência à oxidação, um agente de aperfeiçoamento de resistência ao calor ou um desativador de metal, podem ser utilizados sem quaisquer restrições particulares.

[00131] O agente de aperfeiçoamento de resistência à oxidação e o agente de aperfeiçoamento de resistência ao calor pode, por exemplo, ser N,N'-difenilfenilenodiamina, p-octildifenilamina, p,p'- dioctildifenilamina, N-fenil-1-naftilamina, N-fenil-2-naftilamina, N-(p- dodecil)fenil-2-naftilamina, di-1-naftilamina, di-2-naftilamina, N- alquilfenotiazina, 6-(t-butil)fenol, 2,6-di-(t-butil)fenol, 4-metil-2,6-di-(t- butil)fenol ou 4,4'-metilenobis(2,6-di-t-butilfenol). Cada um agente de aperfeiçoamento de resistência à oxidação e o agente de aperfeiçoamento de resistência ao calor pode ser utilizado isolado ou em combinação de dois ou mais.

[00132] O desativador de metal pode, por exemplo, ser imidazol, benzimidazol, 2-mercaptobenzotiazol, 2,5-dimercaptotiadiazol, salicili- deno-propilenodiamina, pirazol, benzotriazol, tritriazol, 2- metilbenzamidazol, 3,5-dimetilpirazol, metilenobis-benzotriazol, um ácido orgânico ou um éster do mesmo, uma amina alifática primária, secundária ou terciária, um sal de amina de um ácido orgânico ou ácidoinorgânico, um composto contendo nitrogênio heterocíclico, um sal de amina de um fosfato de alquila, ou um derivado do mesmo.

[00133] A quantidade do estabilizador não se limita dentro de uma faixa não para reduzir notavelmente os efeitos da presente invenção, e é, de preferência, no máximo, de 5 partes em massa, mais preferivelmente, no máximo, 1 parte em massa, por 100 partes em massa do fluido de trabalho.

(Substância de detecção de vazamento)

[00134] A substância de detecção de vazamento pode, por exemplo, ser um corante fluorescente ultravioleta, um gás com odor ou um agente de mascaramento de odor.

[00135] O corante fluorescente ultravioleta pode ser corantes fluorescentes ultravioletas conhecidos que são utilizados para um sistema de ciclo térmico juntamente com um fluido de trabalho que compreen- de um hidrocarboneto halogenado, tais como corantes, conforme descritos em, por exemplo, Patente dos Estados Unidos No. 4.249.412, JP-A-10-502737, JP-A-2007-511645, JP-A-2008-500437 e JP-A-2008- 531836.

[00136] O agente de mascaramento de odor pode ser perfumes conhecidos que são utilizados para um sistema de ciclo térmico juntamente com um fluido de trabalho que compreende um hidrocarboneto halogenado, tais como perfumes, conforme descritos em, por exemplo, JP-A-2008-500437 e JP-A-2008-531836.

[00137] Em um caso em que a substância que detecta vazamento é utilizada, um agente de solubilização que melhora a solubilidade da substância que detecta vazamento no fluido de trabalho pode ser utilizado.

[00138] O agente de solubilização pode ser aquele conforme descrito em, por exemplo, JP-A-2007-511645, JP-A-2008-500437 e JP-A- 2008-531836.

[00139] A quantidade da substância que detecta o vazamento não é particularmente limitada dentro de uma faixa não para reduzir notavelmente os efeitos da presente invenção, e é preferencialmente, no máximo, de 2 partes em massa, mais preferivelmente, no máximo, de 0,5 partes em massa por 100 partes em massa do fluido de trabalho.

[00140] O sistema de ciclo térmico da presente invenção é um sistema que emprega o fluido de trabalho da presente invenção. Quando o fluido de trabalho da presente invenção é aplicado a um sistema de ciclo térmico, geralmente, o fluido de trabalho é aplicado como contido na composição para um sistema de ciclo térmico. O sistema de ciclo térmico da presente invenção pode ser um sistema de bomba térmica utilizando calor obtido por um condensador ou pode ser um sistema de ciclo de refrigeração que utiliza frieza obtida por um evaporador.

[00141] O sistema de ciclo térmico da presente invenção pode, por exemplo, ser especificamente um refrigerador, um aparelho de condicionamento de ar, um sistema de geração de energia, um aparelho de transferência de calor e uma máquina de refrigeração secundária. Entre estes, o sistema de ciclo térmico da presente invenção, o qual exibe estavelmente desempenho de ciclo térmico em um ambiente de trabalho sob temperatura mais elevada, é preferencialmente, empregado como um aparelho de condicionamento de ar que deve ser eliminado ao ar livre, em muitos casos. Adicionalmente, o sistema de ciclo térmico da presente invenção é de preferência empregado também para um sistema de refrigeração.

[00142] O aparelho de ar condicionado pode, por exemplo, ser es-pecificamente um condicionador de ar ambiente, um condicionador de ar de embalagem (tais como, um condicionador de ar de embalagem armazenado, um condicionador de ar de acondicionamento para edifício, um condicionador de ar de embalagem para instalação, uma bomba térmica de motor a gás, um sistema de ar condicionado para trem ou um sistema de ar condicionado para automóveis.

[00143] O refrigerador pode, por exemplo, ser especificamente um mostruário (tal como um mostruário integrado (built-in) ou um mostruário separado), um frigorífico industrial, uma máquina de venda automática ou uma máquina de produção de gelo.

[00144] O sistema de geração de energia é de preferência um sistema de geração de energia por meio de sistema de ciclo de Rankine.

[00145] O sistema de geração de energia pode, por exemplo, ser especificamente um sistema em que um evaporador, um fluido de trabalhoé aquecido mediante, por exemplo, energia geotérmica, calor solar ou calor residual em faixa de temperatura média a alta sob um nível de 50 a 200°C, e o fluido de trabalho vaporizado em um estado de temperatura elevada e alta pressão é adiabaticamente expandido por um dispositivo de expansão, de modo que um gerador de energia que é acionado pelo processo gerado pela expansão adiabática para efetuar a geração de energia.

[00146] Adicionalmente, o sistema de ciclo térmico da presente invenção pode ser um aparelho de transporte de calor. O aparelho de transporte de calor é, de preferência, um aparelho de transporte de calor latente.

[00147] O aparelho de transporte de calor latente pode, por exemplo, ser um tubo térmico condutor de transporte de calor latente que utiliza evaporação, ebulição, condensação, etc., de um fluido de trabalho preenchido em um aparelho, e um termossifão fechado de duas fases. Um tubo de calor é aplicado a um aparelho de resfriamento de tamanho relativamente pequeno, tal como um aparelho de arrefecimento de uma porção de aquecimento de um dispositivo semicondutor e equipamento eletrônico. Um termossifão fechado de duas fases é amplamente utilizado para um permutador de calor gás/gás, para acelerar a fusão da neve e para impedir o congelamento de vias, uma vez que não exigem um pavio e sua estrutura é simples.

[00148] Agora, como um exemplo do sistema de ciclo térmico de acordo com a modalidade da presente invenção, um sistema de ciclo de refrigeração será descrito com referência a um sistema de ciclo de refrigeração 10, o qual foi aproximadamente descrito acima, do qual a visão de construção esquemática é mostrada na Fig. 2, como um exemplo. Um sistema de ciclo de refrigeração é um sistema que utiliza frieza obtida por um evaporador.

[00149] Um sistema de ciclo de refrigeração 10, mostrado na Fig. 2 é um sistema geralmente compreendendo um compressor 11 para comprimir um vapor de fluido de trabalho A para formar um fluido de trabalho de alta temperatura/alta pressão B, um condensador 12 para arrefecer e liquefazer o vapor de fluido de trabalho B descarregado a partir do compressor 11 para formar um fluido de trabalho de baixa temperatura/alta pressão C, uma válvula de expansão 13, para deixar que o fluido de trabalho C descarregado a partir do condensador 12 expandir-se para formar um fluido de trabalho de baixa temperatu- ra/baixa pressão D, um evaporador 14 para aquecer o fluido de trabalho D descarregado a partir da válvula de expansão 13 para formar um vapor de fluido de trabalho de alta temperatura/baixa pressão A, uma bomba 15 para suprir um fluido de carga E para o evaporador 14, e uma bomba 16 para suprir um fluido F para o condensador 12.

[00150] No sistema de ciclo de refrigeração 10, um ciclo dos seguintes (i) a (iv) é repetido.

[00151] Um vapor de fluido de trabalho A descarregado a partir de um evaporador 14 é comprimido por um compressor 11 para formar um fluido de trabalho B de alta temperatura/alta (daqui por diante, referido como "processo AB").

[00152] O vapor de fluido de trabalho B descarregado a partir do compressor 11 é arrefecido e liquefeito por um fluido F em um condensador 12 para formar um fluido de trabalho C de baixa temperatu- ra/alta pressão. Neste momento, o fluido F é aquecido para formar um fluido F', o qual é descarregado a partir do condensador 12 (daqui por diante, referido como "processo BC").

[00153] O fluido de trabalho C descarregado a partir do condensador 12, é expandido em uma válvula de expansão 13 para formar um fluido de trabalho D de baixa temperatura/baixa pressão (daqui por diante, referido como "processo CD").

[00154] O fluido de trabalho D descarregado a partir da válvula de expansão 13 é aquecido por um fluido de carga E em um evaporador 14 para formar um vapor A de fluido de trabalho de alta temperatu- ra/baixa pressão. Neste momento, o fluido de carga E é arrefecido e torna-se um fluido de carga E’, o qual é descarregado a partir do eva- porador 14 (daqui por diante, referido como "processo AD").

[00155] O sistema de ciclo de refrigeração 10 é um sistema de ciclo que compreende uma alteração isentrópica adiabática, uma alteração isentálpica e uma alteração isobárica. A alteração de estado do fluido de trabalho, como representada em um gráfico de entalpia de pressão (curva) conforme mostrada na Fig. 4 pode ser representada como um trapezóide apresentando pontos A, B, C e D como vértices.

[00156] O processo AB é um processo em que compressão adiabá- tica é realizada pelo compressor 11 para alterar o vapor A de fluido de trabalho de alta temperatura/baixa pressão para um vapor B de fluido de trabalho de alta temperatura/alta pressão, e é representado pela linha AB na Fig. 4.

[00157] O processo BC é um processo em que o arrefecimento isobárico é realizado no condensador 12 para alterar o vapor B de fluido de trabalho de alta temperatura/alta pressão a um vapor C de fluido de trabalho de baixa temperatura/alta pressão e é representado pela linha BC na Fig. 4. A pressão nesse processo é a pressão de condensação. Dos dois pontos de intersecção do gráfico de entalpia de pressão e a linha BC, o ponto de intersecção T1 no lado da entalpia elevada é a temperatura de condensação, e o ponto de intersecção T2 no lado da entalpia baixa é a temperatura do ponto de ebulição de condensação. Aqui, o gradiente de temperatura de um fluido de mistura não- azeotrópica, tal como uma mistura de HFO-1123 e HFO-1234yf, é representado pela diferença entre T1 e T2.

[00158] O processo CD é um processo em que expansão isentálpi- ca é realizada pela válvula de expansão 13 para alterar o fluido de trabalho C de baixa temperatura/alta pressão a um fluido de trabalho D de baixa temperatura/baixa pressão e é apresentado pela linha CD na Fig. 4. T2-T3 corresponde ao grau de superenrolamento (daqui por diante referido como "SC", conforme o caso exige) do fluido de trabalho no ciclo de (i) a (iv), em que T3 é a temperatura do fluido de trabalho C de baixa temperatura/alta pressão do fluido de trabalho C.

[00159] O processo DA é um processo em que aquecimento isobáricoé realizado no evaporador 14 para apresentar o fluido de trabalho D de baixa temperatura/baixa pressão retornado a um vapor de fluido de trabalho A de alta temperatura/baixa pressão e é representado pela linha DA na Fig. 4. A pressão nesse processo é a pressão de evaporação. Dos dois pontos de intersecção do gráfico de entalpia de pressão da linha DA, o ponto de interseção T6 no lado da entalpia elevada é a temperatura de evaporação. T7-T6 corresponde ao grau de superaquecimento (daqui por diante, referido como "SH", conforme for necessário) do fluido de trabalho no ciclo de (i) a (iv), em que T7 é a temperatura do vapor de fluido de trabalho A. T4 indica a temperatura do fluido de trabalho D.

[00160] Aqui, o desempenho do ciclo do fluido de trabalho é avaliado, por exemplo, pela capacidade de refrigeração (daqui por diante, referido como "Q", conforme for necessário) e o coeficiente de desempenho (daqui por diante, referido como "COP", conforme for necessário) do fluido de trabalho. Q e COP do fluido de trabalho são obtidos, respectivamente, de acordo com as seguintes fórmulas (1) e (2) a partir de entalpias hA, hB, hC e hD nos respectivos estados A (após evaporação, alta temperatura e baixa pressão), B (após compressão, alta temperatura e alta pressão), C (após condensação, baixa temperatura e alta pressão) e D (após expansão, baixa temperatura e baixa pressão):

[00161]

[00162] COP = Q/processo de compressão

[00163] COP significa a eficiência no sistema de ciclo de refrigeração, e um COP mais elevado significa que uma saída superior, por exemplo, Q, pode ser obtida por uma entrada menor, por exemplo, uma energia elétrica necessária para operar um compressor.

[00164] Adicionalmente, Q significa uma capacidade de congelar um fluido de carga, e um Q maior significa que mais processos podem ser realizados no mesmo sistema. Em outras palavras, isso significa que, com um fluido de trabalho que apresenta um Q maior, o desempenho desejado pode ser obtido com uma quantidade menor, por meio do qual o sistema pode ser reduzido.

[00165] No sistema de ciclo térmico da presente invenção utilizando o fluido de trabalho da presente invenção, em um sistema de ciclo de refrigeração 10, mostrado na Fig. 2, por exemplo, como comparado com um caso em que R410 (uma mistura de HFC-32 e HFC-125 em uma razão de massa 1:1), que foi utilizada comumente para um aparelho de condicionamento de ar ou similar, é possível alcançar altos níveis de Q e COP, isto é, igual a, ou maior que aqueles do R410A, enquanto suprimindo notavelmente o potencial de aquecimento global.

[00166] No momento de operação do sistema de ciclo térmico, a fim de evitar desvantagens devido à inclusão de umidade ou inclusão de gás não condensável, tais como oxigênio, prefere-se proporcionar um meio para suprimir tal inclusão.

[00167] Se umidade é incluída no sistema de ciclo térmico, pode ocorrer um problema particularmente, quando o sistema de ciclo térmicoé usado sob uma temperatura baixa. Por exemplo, problemas tais como, congelamento em um tubo capilar, hidrólise do fluido de trabalho ou do óleo lubrificante, deterioração de materiais por um componenteácido formado no ciclo, formação de contaminantes, etc., podem surgir. Particularmente, se o óleo lubrificante é um óleo poliglicol ou um óleo de éster de poliol, este apresenta propriedades de absorção de umidade extremamente altas e é provável sofrer hidrólise, e inclusão de umidade reduz as propriedades do óleo lubrificante e pode ser uma grande causa de prejudicar a confiabilidade a longo prazo de um compressor. Consequentemente, a fim de suprimir hidrólise do óleo lubrificante, é necessário controlar a concentração de umidade no sistema de ciclo térmico.

[00168] Como um método de controle da concentração de umidade no sistema de ciclo térmico, um método de utilização de um meio de remoção de umidade, tal como um agente de dessecação (tal como sílica-gel, alumínio ou zeólito ativado) pode ser mencionado. O agente dessecante é de preferência levado em contato com o fluido de trabalho em um estado líquido, em vista da eficiência de desidratação. Por exemplo, o agente de dessecação é localizado na saída do condensador 12, ou na entrada do evaporador 14 que deve ser levado em contato com o fluido de trabalho.

[00169] O agente dessecante é preferencialmente um agente de dessecação zeólito em vista de reatividade química do agente de dessecaçãoe do fluido de trabalho, e a capacidade de absorção de umidade do agente de dessecação.

[00170] O agente de dessecação zeólito é em um caso em que um óleo lubrificante que apresenta uma grande absorção de umidade, quando comparado com um óleo lubrificante mineral convencional é utilizado, de preferência, um agente dessecante de zeólito contendo um composto representado pela seguinte fórmula (3) como o componente principal em vista de excelente capacidade de absorção de umidade.

[00171]

[00172] em que M é um elemento do Grupo 1, tal como Na ou K ou um elemento do Grupo 2, tal como Ca, n é a valência de M, e x e y são valores determinados pela estrutura cristalina. O tamanho de poros pode ser ajustado alterando M.

[00173] Para selecionar o agente de dessecação, o tamanho dos poros e a resistência à fratura são importantes.

[00174] Em um caso em que se utiliza um agente de dessecação apresentando um tamanho de poros maior que o tamanho molecular do fluido de trabalho, o fluido de trabalho é adsorvido no agente de dessecação e, como resultado, reação química entre o fluido de trabalho e o agente de dessecação ocorrerá, conduzindo, desse modo, a fenômenos indesejáveis, tais como formação de gás não condensável, uma diminuição na resistência do agente de dessecação, e uma diminuição na capacidade de adsorção.

[00175] Consequentemente é preferido utilizar como o agente de dessecação um agente de dessecação zeólito que apresenta um tamanho de poros pequeno. Particularmente preferido é o zeólito sintético tipo A sódio/potássio que apresenta um tamanho de poro de, no máximo, 3,5 Â. Ao utilizar um zeólito sintético tipo A sódio/potássio que apresenta um tamanho de poro menor que o tamanho molecular do fluido de trabalho, é possível adsorver seletivamente e remover apenas umidade no sistema de ciclo térmico sem adsorção do fluido de trabalho. Em outras palavras, o fluido de trabalho é menos provável de ser adsorvido no agente de dessecação, por meio do qual decomposição de calor é menos provável ocorrer e, como resultado, deterioração de materiais que constituem o sistema de ciclo térmico e formação de contaminantes pode ser suprimida.

[00176] O tamanho do agente de dessecação zeólito é preferencialmente, de cerca de 0,5 a cerca de 5 mm, uma vez que este é tão pequeno, uma válvula ou uma porção fina em tubulações do sistema de ciclo térmico pode ser obstruída, e se esta é grande demais, a capacidade de secagem será reduzida. Sua forma é preferencialmente cilíndrica ou granular.

[00177] O agente de dessecação zeólito pode ser formado em uma forma opcional por meio de solidificação de zeólito em pó por um agente de ligação (tal como, bentonita). Desde que o agente de des- secação seja composto principalmente do agente de dessecação zeó- lito, outro agente dessecante (tal como sílica-gel ou alumina ativada) pode ser utilizado em combinação.

[00178] A proporção do agente de dessecação zeólito com base no fluido de trabalho não é particularmente limitada.

[00179] Se o gás não condensável é incluído no sistema de ciclo térmico, este apresenta efeitos adversos, tais como falha de transferência de calor no condensador ou no evaporador e um aumento na pressão de trabalho, e é necessário suprimir sua inclusão na medida do possível. Particularmente, oxigênio que é um dos gases não- condensável reage com o fluido de trabalho ou o óleo de lubrificação e promove sua decomposição.

[00180] A concentração de gás não-condensável é preferencialmente, no máximo, de 1,5% em volume, particularmente, de preferência, no máximo, de 0,5% em volume pela razão de volume com base no fluido de trabalho, em uma fase gasosa do fluido de trabalho.

[00181] De acordo com o sistema de ciclo térmico acima descrito da presente invenção, que emprega o fluido de trabalho da presente invenção, desempenho do ciclo térmico praticamente suficiente pode ser obtido enquanto suprimindo influência sobre o aquecimento global.

EXEMPLOS

[00182] Agora, a presente invenção será descrita em detalhes adicionais com referência aos Exemplos. Contudo, deve-se entender que a presente invenção é por nenhum modo restringe aos exemplos específicos. Exs. 1 a 8 e 14 a 51 são exemplos da presente invenção, e Exs. 9 a 13 e 52 a 55 são exemplos comparativos. Ex. 56 é um exemplo de R410A (uma mistura de HFC-32 e HFC-125 em uma razão em massa de 1:1) usado para avaliação comparativa nos seguintes exemplos da presente invenção e exemplos comparativos, e é um exemplo de referência.

[Exemplos 1 a 13]

[00183] Nos Exemplos 1 a 13, preparou-se um fluido de trabalho que compreende uma mistura de HFO-1123 e HFO-1234yf em uma proporção como identificada na Tabela 5, e o gradiente de temperatura e o desempenho do ciclo de refrigeração (capacidade de refrigeração Q e coeficiente de desempenho COP) foram medidos.

[Medição de gradiente de temperatura e desempenho de ciclo de refrigeração]

[00184] O gradiente de temperatura e o desempenho de ciclo de refrigeração (capacidade de refrigeração e coeficiente de desempenho) foram medidos em relação a um caso em que o fluido de trabalho foi aplicado a um sistema de ciclo de refrigeração 10, como mostrado na Fig. 2, e um ciclo térmico, como mostrado na Fig. 4, isto é, compressão adiabática, por um compressor 11 no processo AB, arrefecimentoisobárico por um condensador 12 no processo BC, expansão isentálpica por uma válvula de expansão 13 no processo CD e aquecimentoisobárico por um evaporador 14 no processo DA, foram reali-zados.

[00185] Medição foi realizada por meio de ajuste da temperatura média de evaporação do fluido de trabalho no evaporador 14 que deve ser de 0oC, a temperatura média de condensação do fluido de trabalho no condensador 12 deve ser de 40oC, o grau de super-resfriamento (SC) do fluido de trabalho no condensador 12 deve ser de 5oC, e o grau de superaquecimento (SH) do fluido de trabalho no evaporador 14 deve ser de 5oC. Adicionalmente, assumiu-se que não houve perda na eficiência do equipamento e nenhuma perda de pressão nas tubulações e permutador de calor.

[00186] A capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho foram obtidos de acordo com as fórmulas acima (1) e (2) a partir de entalpias h nos respectivos estados do fluido de trabalho, isto é, A (após evaporação, alta temperatura e baixa pressão), B (após compressão, alta temperatura e alta pressão), C (após condensação, baixa temperatura e alta pressão) e D (após expansão, baixa temperatura e baixa pressão).

[00187] As propriedades termodinâmicas necessárias para cálculo do desempenho de ciclo foram calculadas com base na equação generalizada de estado (equação de Soave-Redlich-Kwong) com base na lei de estado correspondente e várias equações termodinâmicas. Se um valor característico não está disponível, foi calculado empregando uma técnica de estimativa com base em um método de contribuição em grupo.

[00188] A capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho foram obtidos como valores relativos com base na capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho do R410A medido da mesma forma como acima no Exemplo 56 antes mencionado, respectivamente, sendo 1.000. Adicionalmente, PAG do fluido de trabalho foi obtido como a média ponderada pela massa da composição com base nos PAGs dos respectivos compostos apresentados na Tabela 4. Isto é, a soma de produtos de % em massa dos respectivos compostos que constituem o fluido de trabalho e o PAG foi dividido por 100 para obter-se PAG do fluido de trabalho. [Tabela 4]

[00189] O gradiente de temperatura, a capacidade de refrigeração (em relação ao R410A) e o coeficiente de desempenho (em relação ao R410A), e os resultados de cálculo de PAG são mostrados na Tabela 5.

[00190] Adicionalmente, nas Figs. 5 a 7, gráficos, respectivamente, ilustrando as relações entre a composição do fluido misto de HFO- 1123 e HFO-1234yf, e o gradiente de temperatura, o coeficiente de desempenho (em relação ao R410A) e a capacidade de refrigeração (em relação ao R410A), são mostrados. "HFO-1123 [% em massa]" indicado pelo eixo horizontal nas Figs. 5 a 7 indicam % em massa de HFO-1123 com base na quantidade total (100% em massa) do fluido de trabalho. [Tabela 5]

[00191] Verificou-se a partir dos resultados mostrados na Tabela 5 e Figs. 5 a 7 que os fluidos de trabalho nos Ex. 1 a 8 que apresentam composições dentro da faixa da presente invenção apresentam coeficiente de desempenho favorável e capacidade de refrigeração em re- lação a R410A, e apresentam um gradiente de temperatura predeterminado ou abaixo, quando comparado com os fluidos de trabalho nos Ex. 9 a 13, que apresentam composições fora da faixa da presente invenção, apresentando quer a capacidade de refrigeração ou o coeficiente de desempenho em relação ao R410A sob um nível baixo.

[00192] A capacidade de refrigeração de um fluido de trabalho é um fator que determina o tamanho do próprio aparelho. Se HFO-1123 é combinado com um composto que apresenta uma capacidade de refrigeração inferior a HFO-1123, por exemplo, HFO-1234yf, a mistura (fluido de trabalho) que compreende a combinação tem uma capacidade de refrigeração inferior a que o fluido de trabalho que consiste unicamente de HFO-1123. Consequentemente, se tal mistura é utilizada como uma alternativa para R410A, a fim de compensar a baixa capacidade de refrigeração, são necessários um aumento no tamanho de um próprio aparelho e um aumento na energia utilizada.

[00193] Isto é, para combinar HFO-1123 e um composto que apresenta capacidade de refrigeração inferior a HFO-1123 considera-se geralmente, ser bastante improvável como um meio de alcançar os objetivos da presente invenção. Particularmente, nas presentes circunstâncias que a substituição de apenas o fluido de trabalho é desejada sem substituição de um aparelho convencional que emprega R410A, um aumento no tamanho do aparelho é desfavorável.

[00194] Contudo, para o fluido de trabalho da presente invenção, HFO-1123 é intencionalmente combinado com HFO-1234yf, o qual é um composto apresentando capacidade de refrigeração inferior a HFO-1123, por meio do que um nível praticamente suficiente da capacidade de refrigeração foi obtido em equilíbrio com o coeficiente de desempenho seguinte.

[00195] O coeficiente de desempenho de HFO-1123 isolado não atinge um nível suficiente, entretanto, o coeficiente de desempenho do fluido de trabalho da presente invenção compreendendo uma combinação de HFO-1123 e HFO-1234yf dentro da faixa de composição acima é favorável. O coeficiente de desempenho indica a eficiência do fluido de trabalho e é muito importante considerando a eficiência de equipamento, e é um valor característico do fluido de trabalho. Estabilização do coeficiente de desempenho dentro da faixa acima satisfaz o objetivo da presente invenção de tal modo que apenas o fluido de trabalhoé substituído sem alteração de equipamento convencional.

[00196] A partir do ponto de vista do gradiente de temperatura, o gradiente de temperatura pode ser suprimido quando o teor de HFO- 1123 situa-se dentro da faixa da presente invenção, em combinação de HFO-1123 e HFO-1234yf. Um gradiente de temperatura muito alta pode restringir a substituição de R410A. Isto é, a faixa de temperatura crítica do fluido de trabalho da presente invenção é suprimida situar-se dentro da mesma faixa como aquela de R410A.

[00197] Consequentemente, de acordo com os fluidos de trabalho nos Exs. 1 a 8, o desempenho de ciclo praticamente suficiente pode ser obtido enquanto suprimindo a influência sobre aquecimento global. [Exemplos 14 a 39]

[00198] Nos Exs. 14 a 39 foram preparados fluidos de trabalho compreendendo uma mistura de HFO-1123 e HFO-1234yf, e HFC- 134a, HFC-125 ou HFC-32 em uma proporção como identificada nas Tabelas 6, 7 ou 8. Nas Tabelas 6 a 8, 1123/(1123 + 1234yf) [% em peso] representam a proporção por % em massa de HFO-1123 com base na quantidade total de HFO-1123 e HFO-1234yf.

[00199] Adicionalmente, em relação aos fluidos de trabalho obtidos, o gradiente de temperatura e o desempenho do ciclo de refrigeração (capacidade de refrigeração Q e coeficiente de desempenho COP) foram medidos pelo mesmo método como acima. A capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho foram obtidos como valores relativos com base na capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho de R410A medido da mesma forma como acima no Exemplo 56 anteriormente mencionado, respectivamente, sendo 1.000. O gradiente de temperatura, a capacidade de refrigeração (em relação ao R410A) e o coeficiente de desempenho (em relação ao R410A), e os resultados de cálculo de PAG são mostrados nas Tabelas 6 a 8. [Tabela 6]

[Tabela 7

[Tabela 8]

[00200] Verificou-se a partir dos resultados mostrados nas Tabelas 6 a 8 que os fluidos de trabalho nos Exs. 14 a 33 apresentando composições dentro da faixa da presente invenção apresentam coeficiente de desempenho favorável e capacidade de refrigeração em relação ao R410A, e um gradiente de temperatura predeterminado ou abaixo.

[00201] Os fluidos de trabalho nos Exemplos 14 a 39 contêm HFC- 134a, HFC-125 ou HFC-32 apresentando PAG elevado quando comparado com HFO-1123 e HFO-1234yf, contudo, o teor é de, no máximo, 30% em massa com base na quantidade total do fluido de trabalho, e PAG de cada fluido de trabalho também dentro de uma faixa prática.

[00202] Consequentemente, de acordo com os fluidos de trabalho nos Exemplos 14 a 39 desempenho de ciclo praticamente suficiente pode ser obtido enquanto suprimindo influência sobre aquecimento global.

[Exemplos 40 a 52]

[00203] Nos Exemplos 50 a 52, foram preparados fluidos de trabalho compreendendo HFO-1123, HFO-1234yf e HFO-1234ze (E) em uma proporção como identificada na Tabela 9. Adicionalmente, no Ex. 52, preparou-se um fluido de trabalho que consiste unicamente de HFO-1234ze(E). Na Tabela 9, 1123/(1123 + 1234yf) [% em peso] representa a proporção por % em massa de HFO-1123 com base na quantidade total de HFO-1123 e HFO-1234yf.

[00204] Adicionalmente, em relação aos fluidos de trabalho obtidos, o gradiente de temperatura e o desempenho de ciclo de refrigeração (capacidade de refrigeração Q e coeficiente de desempenho COP) foram medidos pelo mesmo método como acima. A capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho foram obtidos como valores relativos com base na capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho de R410A medido da mesma forma conforme acima no Ex. 56, anteriormente mencionado, relativamente sendo 1.000. O gradiente de temperatura, e a capacidade de refrigeração (em relação ao R410A) e o coeficiente de desempenho (em relação ao R410A) e os resultados de cálculo de PAG são mostrados na Tabela 9. [Tabela 9]

[00205] Verificou-se a partir dos resultados mostrados na Tabela 9 que os fluidos de trabalho no Ex. 40 a 51 que apresentam composições dentro da faixa da presente invenção têm coeficiente de desem-penhofavorável e capacidade de refrigeração em relação a R410A, e apresentam um gradiente de temperatura predeterminado ou abaixo.

[00206] Os fluidos de trabalho nos Exemplos 40 a 51 contêm HFO- 1234ze(E) que é muito inferior na capacidade de refrigeração como mostrado no Ex. 52, como comparado com HFO-1123 e HFO-1234yf, entretanto, seu teor é de, no máximo, 30% em massa com base na quantidade total do fluido de trabalho, e o desempenho do ciclo de re-frigeração como o fluido de trabalho situa-se na faixa prática.

[00207] Consequentemente, de acordo com os fluidos de trabalho nos Exemplos 40 a 51, um desempenho de ciclo praticamente suficiente pode ser obtido enquanto suprimindo influência sobre aquecimento global.

[Exemplos 53 a 55]

[00208] Exemplos 53 a 55 são exemplos de fluidos de trabalho compreendendo uma combinação de HFO-1123 e HFO-1234ze(E) em vez de HFO-1234yf em uma proporção como identificada na Tabela 10, e são exemplos comparativos.

[00209] Com relação a tais fluidos de trabalho, o gradiente de tem-peratura e o desempenho do ciclo de refrigeração (capacidade de re-frigeração Q e coeficiente de desempenho COP) foram medidos no mesmo método como acima. A capacidade de refrigeração e o coefici-ente de desempenho foram valores relativos com base na capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenho de R410A medido da mesma forma como acima no Ex. 54, anteriormente mencionado, res-pectivamente, sendo 1.000. O gradiente de temperatura, a capacidade de refrigeração (em relação ao R410A) e o coeficiente de desempenho (em relação ao R410A) e os resultados de cálculo de PAG são mostrados na Tabela 10. [Tabela 10]

[00210] Conforme mostrado na a 10, os f uidos de trabalho Tabe nos Exemplos 53 a 55 contendo HFO-1123 e HFO-1234ze(E) apre- sentam um grande gradiente de temperatura, e embora a influência sobre aquecimento global possa ser suprimida, um desempenho de ciclo praticamente suficiente pode dificilmente ser obtido. [Ex. 56]

[00211] No Exemplo 56, com relação a R410A (uma mistura de HFC-32 e HFC-125 em uma razão em massa de 1:1) é comparação relativa com os Exs. 1 a 55 acima, o gradiente de temperatura e o desempenho do ciclo de refrigeração (capacidade de refrigeração Q e coeficiente de desempenho COP) foram medidos da mesma maneira como acima. A capacidade de refrigeração e o coeficiente de desempenhosão de 1.000, como mostrado na Tabela 11. O gradiente de temperatura e o resultado de cálculo de PAG são mostrados na Tabela 11. [Tabela 11]

[00212] Uma vez que R410A é um fluido de trabalho convencional, o desempenho do ciclo é baseado neste fluido de trabalho nos Exemplos, e quando o ciclo de desempenho de um fluido de trabalho atinge o mesmo nível, o fluido de trabalho é avaliado apresentar um desempenho de ciclo praticamente suficiente. R410A consiste unicamente de HFC, e apresenta PAG elevado.

[00213] Verificou-se a partir dos resultados acima que nos Exemplos 1 a 8 e 14 a 51, os quais são exemplos da presente invenção, PAG é baixo, e com base em R410A, o desempenho do ciclo está sob um nível praticamente suficiente. Adicionalmente, os fluidos de trabalho nos Exs. 1 a 3, 14 a 16, 19 a 21, 25 a 28 e 30 a 39 são fluidos de trabalho que apresentam um teor de HFO-1123 de, no máximo, 70% molar e apresentando nenhuma propriedade de autodecomposição, e são fluidos de trabalho com boa viabilidade que não necessitam de tempo e esforço para garantir a segurança.

[Estimação de temperatura crítica]

[00214] Com relação ao HFO-1123, HFO-1234yf e um fluido misto destes apresentando uma composição como identificada na Tabela 12, a temperatura crítica foi estimada por observação visual da posição de extinção da interface de gás-líquido e a coloração por opales- cência crítica. Os resultados são mostrados na Tabela 12 e na Fig. 8. "HFO-1123 [% em peso]" indicado pelo eixo horizontal na Fig. 8 indica % em massa de HFO-1123 com base na quantidade total (100% em massa) do fluido misto. [Tabela 12]

[00215] Conforme mostrado na Fig. 8, a temperatura crítica aumenta mediante combinação de HFO-1123 e HFO-1234yf, como comparado com HFO-1123 isolado. Isto é, o fluido misto de HFO-1123 e HFO- 1234yf pode apresentar uma temperatura crítica mais elevada, como comparada com uma temperatura crítica de HFO-1123 isolado de 59,2oC. Verificou-se a partir da Fig. 8 que, quando a proporção de HFO-1234yf é de, pelo menos 5% em massa, com base na quantidade total de HFO-1234yf e HFO-1123, uma temperatura crítica suficiente como uma alternativa para R410A é obtida. Consequentemente, por meio de combinação de HFO-1123 e HFO-1234yf, um fluido de trabalho que é amplamente aplicável como uma alternativa para R410A pode ser proporcionado.

[00216] HFO-1234yf apresenta uma capacidade de refrigeração inferior a HFO-1123. Entretanto, o presente inventor verificou que pela razão de mistura dentro da faixa acima, uma redução na capacidade por meio de mistura de HFO-1234yf pode ser compensada por uma técnica convencional, e realizada a presente invenção. A presente invenção é útil nas presentes circunstâncias de tal modo que apenas substituição do fluido de trabalho R410A é desejada sem a substituição de equipamento como descrito acima.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00217] O fluido de trabalho da presente invenção é útil como um refrigerante para um refrigerador (tal como um mostruário integrado (built-in), um mostruário separado, um frigorífico industrial, uma máquina de venda automática ou uma máquina de produção de gelo), um refrigerante para um aparelho de ar condicionado (tais como um con-dicionador de ar ambiente, um condicionador de ar de embalagem ar-mazenado, um condicionador de ar de acondicionamento para edifício, um condicionador de ar de embalagem para instalação, uma bomba térmica de motor a gás, um sistema de ar condicionado para trem ou um sistema de ar condicionado para automóvel), um fluido de trabalho para sistema de geração de energia (tal como geração de energia de recuperação de calor de escape), um fluido de trabalho para um aparelho de transporte de calor (tal como, um tubo térmico) ou um fluido de arrefecimento secundário.

[00218] As descrições completas de Pedido de Patente Japonesa N°. 2013-146298 depositado em 12 de Julho de 2013 e Pedido de Patente Japonesa N°. 2014-017030 depositado em 31 de Janeiro de 2014, incluindo relatórios descritivos, reivindicações, desenhos e resumos são aqui incorporados por referência em sua totalidade.

SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

[00219] 10: sistema do ciclo de refrigeração, 11: compressor, 12: condensador, 13: válvula de expansão, 14: evaporador, 15, 16: bomba.

Claims

1. Fluido de trabalho para ciclo térmico, caracterizado pelo fato de que contém trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno, em que a proporção total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno com base na quantidade total do fluido de trabalho é de 70 a 100% em massa, e a proporção de trifluoretileno com base na quantidade total de trifluore- tileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno é de 35 a 95% em massa.

2. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção total de trifluoretileno e 2,3,3,3-tetrafluorpropeno com base na quantidade total do fluido de trabalho é de 80 a 100% em massa.

3. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a proporção de trifluoretileno com base na quantidade total de trifluoretileno e 2,3,3,3- tetrafluorpropeno é de 40 a 95% em massa.

4. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a proporção de trifluoretileno com base na quantidade total do fluido de trabalho é de, no máximo, 70% molar.

5. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que contém adicionalmente um hidrofluorcarboneto saturado.

6. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que contém adicionalmente um hidrofluorcarboneto apresentando uma li-gação dupla carbono-carbono diferente de trifluortileno e 2,3,3,3- tetrafluorpropeno.

7. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o hidrofluorcarboneto que apresenta uma ligação dupla carbono-carbono é pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste de 1,2-difluoretileno, 2- fluorpropeno, 1,1,2-trifluorpropeno, trans-1,2,3,3,3-pentafluorpropeno, cis-1,2,3,3,3-pentafluorpropeno, trans-1,3,3,3-tetrafluorpropeno, cis- 1,3,3,3-tetrafluorpropeno e 3,3,3-trifluorpropeno.

8. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o hidrofluorcarbo- neto apresentando uma ligação dupla carbono-carbono é trans- 1,3,3,3-tetrafluorpropeno.

9. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o hidrofluorcarboneto saturado é pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste de difluormetano, 1,1-difluoretano, 1,1,1-trifluoretano, 1,1,2,2- tetrafluoretano, 1,1,1,2-tetrafluoretano e pentafluoretano.

10. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 5 ou 9, caracterizado pelo fato de que o hidrofluorcarbo- neto saturado é pelo menos um membro selecionado do grupo que consiste de difluormetano, 1,1,1,2-tetrafluoretano e pentafluoretano.

11. Fluido de trabalho para ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o hidrofluorcarboneto saturado é difluormetano, e com base na quantidade total de trifluoreti- leno, 2,3,3,3-tetrafluorpropeno e difluormetano, a proporção de trifluo- retileno é de 30 a 80% em massa, a proporção de 2,3,3,3- tetrafluorpropeno é de, no máximo, 40% em massa, e a proporção de difluormetano é de, no máximo, 30% em massa, e a proporção de tri- fluoretileno com base na quantidade total do fluido de trabalho é de, no máximo, 70% molar.

12. Composição para um sistema de ciclo térmico, caracte-rizada pelo fato de que compreende o fluido de trabalho para ciclo térmico, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11 e um óleo lubrificante.

13. Sistema de ciclo térmico, caracterizado pelo fato de que emprega a composição para um sistema de ciclo térmico, conforme definido na reivindicação 12.

14. Sistema de ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que é um aparelho de refrigeração, um aparelho de ar condicionado, um sistema de geração de energia, um aparelho de transporte de calor ou uma máquina de resfriamento se-cundário.

15. Sistema de ciclo térmico, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que é um condicionador de ar ambiente, um condicionador de ar de embalagem armazenada, um condicionador de ar de acondicionamento para edifício, um condicionador de ar de embalagem para instalação, uma bomba térmica de motor a gás, um sistema de ar condicionado para trem, um sistema de ar condicionado para automóvel, um mostruário integrado, um mostruário separado, um frigorífico industrial, uma máquina de produção de gelo ou uma máquina de venda automática.