BR112020010740A2 - composição incluindo refrigerante, uso da mesma, refrigerador tendo a mesma, e método para operação do refrigerador - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um refrigerante misto dotado de três tipos de desempenho: especificamente, capacidade de refrigeração equivalente àquela de R410A, PAG suficientemente baixo e inflamabilidade baixa (classe 2S) pelo Padrão ASHRAE. Uma composição incluindo um refrigerante, em que o refrigerante inclui cada um de trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf) em uma concentração específica, é provida como um meio para resolver o problema.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COM- POSIÇÃO INCLUINDO REFRIGERANTE, USO DA MESMA, REFRI- GERADOR TENDO A MESMA, E MÉTODO PARA OPERAÇÃO DO REFRIGERADOR".
[001] A presente invenção refere-se a uma composição compre- endendo um refrigerante, uso da composição, uma máquina de refrige- ração tendo a composição e um método para operação da máquina de refrigeração.
[002] R410A é atualmente usado como um refrigerante para ar condicionado para aparelhos de ar condicionado domésticos, etc. R410A é um refrigerante misto de dois componentes de difluormetano (CH2F2: HFC-32 ou R32) e pentafluoretano (C2HF5: HFC-125 ou R125) e é uma composição pseudoazeotrópica.
[003] No entanto, o potencial de aquecimento global (PAG) do R410A é 2088. Devido às crescentes preocupações com o aquecimen- to global, R32, que tem um PAG de 675, tem sido usado cada vez mais.
[004] Por essa razão, vários refrigerantes mistos de baixo PAG que substituem R410A foram propostos (LPT 1).
[005] LPT 1: WO2015/186557
[006] Os presentes inventores realizam exame independente e compreenderam que nenhuma técnica anterior tinha desenvolvido composições refrigerantes tendo três tipos de desempenho, isto é, uma capacidade de refrigeração (também referida como "capacidade refrigerante" ou "capacidade") equivalente àquela do R410A, um PAG suficientemente baixo e uma inflamabilidade menor (Classe 2L) de acordo com os padrões da American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). Um objetivo da presente invenção é resolver esse problema único.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA Item 1
[007] Uma composição compreendendo um refrigerante,
[008] o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf),
[009] em que
[0010] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha AC, CF, FD e DA que conectam os 4 pontos que se- guem:
[0011] ponto A (71,1, 0,0, 28,9),
[0012] ponto C (36,5, 18,2, 45,3),
[0013] ponto F (47,6, 18,3, 34,1), e
[0014] ponto D (72,0, 0,0, 28,0),
[0015] ou nesses segmentos de linha;
[0016] o segmento de linha AC é representado pelas coordenadas (0,0181y2-2,2288y+71,096, y, -0,0181y2+1,2288y+28,904),
[0017] o segmento de linha FD é representado pelas coordenadas (0,02y2-1,7y+72, y, -0,02y2+0,7y+28), e
[0018] os segmentos de linha CF e DA são linhas retas. Item 2
[0019] Uma composição compreendendo um refrigerante,
[0020] o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf),
[0021] em que
[0022] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha AB, BE, ED e DA que conectam os 4 pontos que se- guem:
[0023] ponto A (71,1, 0,0, 28,9),
[0024] ponto B (42,6, 14,5, 42,9),
[0025] ponto E (51,4, 14,6, 34,0), e
[0026] ponto D (72,0, 0,0, 28,0),
[0027] ou nesses segmentos de linha;
[0028] o segmento de linha AB é representado pelas coordenadas (0,0181y2-2,2288y+71,096, y, -0,0181y2+1,2288y+28,904),
[0029] o segmento de linha ED é representado pelas coordenadas (0,02y2-1,7y+72, y, -0,02y2+0,7y+28), e
[0030] os segmentos de linha BE e DA são linhas retas. Item 3
[0031] Uma composição compreendendo um refrigerante,
[0032] o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf),
[0033] em que
[0034] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa-
da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha GI, IJ e JG que conectam os 3 pontos que seguem:
[0035] ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
[0036] ponto I (55,1, 18,3, 26,6), e
[0037] ponto J (77,5, 18,4, 4,1),
[0038] ou nesses segmentos de linha;
[0039] o segmento de linha GI é representado pelas coordenadas (0,02y2-2,4583y+93,396, y, -0,02y2+1,4583y+6,604), e
[0040] os segmentos de linha IJ e JG são linhas retas. Item 4
[0041] Uma composição compreendendo um refrigerante,
[0042] o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf),
[0043] em que
[0044] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha GH, HK e KG que conectam os 3 pontos que seguem:
[0045] ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
[0046] ponto H (61,8, 14,6, 23,6), e
[0047] ponto K (77,5, 14,6, 7,9),
[0048] ou nesses segmentos de linha;
[0049] o segmento de linha GH é representado pelas coordenadas (0,02y2-2,4583y+93,396, y, -0,02y2+1,4583y+6,604), e
[0050] os segmentos de linha HK e KG são linhas retas.
Item 5
[0051] A composição de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 4 para uso como um fluido de trabalho para uma máquina de refrigera- ção, em que a composição compreende ainda um óleo de refrigera- ção. Item 6
[0052] A composição de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 5 para uso como um refrigerante alternativo para R410A. Item 7
[0053] Uso da composição de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 5 como um refrigerante alternativo para R410A. Item 8
[0054] Uma máquina de refrigeração compreendendo a composi- ção de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 5 como um fluido de trabalho. Item 9.
[0055] Um método para operação de uma máquina de refrigera- ção, compreendendo a etapa de circulação da composição de acordo com qualquer um dos Itens 1 a 5 como um fluido de trabalho em uma máquina de refrigeração.
[0056] O refrigerante de acordo com a presente invenção tem três tipos de desempenho, isto é, uma capacidade de refrigeração equiva- lente àquela do R410A, um PAG suficientemente baixo e uma inflama- bilidade menor (Classe 2L) de acordo com o padrão ASHRAE.
[0057] A Fig. 1 é uma vista esquemática de um aparelho usado em medição de velocidade de queima.
[0058] A Fig. 2 é uma vista mostrando pontos A a K e O a R; e segmentos de linha que conectam pontos A a K e O a R em um dia-
grama de composição ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa.
[0059] Os presentes inventores conduziram estudos intensivos pa- ra resolver o problema acima e, consequentemente, constataram que um refrigerante misto compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO- 1132(E)), difluormetano (HFC-32 ou R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1- propeno (HFO-1234yf ou R1234yf) tem as propriedades descritas aci- ma.
[0060] A presente invenção foi concluída como um resultado de pesquisa adicional com base nessa constatação. A presente invenção inclui as modalidades que seguem. Definição de Termos
[0061] No presente relatório, o termo "refrigerante" inclui pelo me- nos compostos que são especificados na ISO 817 (International Orga- nization for Standardization), e que recebem um número de refrigeran- te (número ASHRAE) representando o tipo de refrigerante com "R" no início; e inclui ainda refrigerantes que têm propriedades equivalentes àquelas de tais refrigerantes, embora um número refrigerante não seja ainda dado. Os refrigerantes são amplamente divididos em compostos de fluorcarboneto e compostos não fluorcarboneto em termos da estru- tura dos compostos. Compostos de fluorcarboneto incluem clorofluor- carbonetos (CFC), hidroclorofluorcarbonetos (HCFC) e hidrofluorcar- bonetos (HFC). Compostos não fluorcarboneto incluem propano (R290), propileno (R1270), butano (R600), isobutano (R600a), dióxido de carbono (R744), amônia (R717) e similar.
[0062] No presente relatório, a expressão "composição compreen- dendo um refrigerante" inclui pelo menos (1) um refrigerante em si (in- cluindo uma mistura de refrigerantes), (2) uma composição que com- preende ainda outros componentes e que pode ser misturada com pe-
lo menos um óleo de refrigeração para obter um fluido de trabalho pa- ra uma máquina de refrigeração e (3) um fluido de trabalho para uma máquina de refrigeração contendo um óleo de refrigeração. No presen- te pedido, dessas três modalidades, a composição (2) é referida como uma "composição refrigerante" de modo a distingui-la de um refrige- rante em si (incluindo uma mistura de refrigerantes). Ainda, o fluido de trabalho para uma máquina de refrigeração (3) é referido como um "fluido de trabalho contendo óleo de refrigeração" de modo a distingui- lo da "composição refrigerante".
[0063] No presente relatório, quando o termo "alternativo" é usado em um contexto em que o primeiro refrigerante é substituído com o segundo refrigerante, o primeiro tipo de "alternativo" significa que equipamento projetado para operação usando o primeiro refrigerante pode ser operado usando o segundo refrigerante sob condições óti- mas, opcionalmente com mudanças de apenas algumas partes (pelo menos uma das que seguem: óleo de refrigeração, junta, vedação, válvula de expansão, secador e outras partes) e ajuste do equipamen- to. Em outras palavras, esse tipo de alternativo significa que o mesmo equipamento é operado com um refrigerante alternativo. Modalidades desse tipo de "alternativo" incluem "alternativo integrado", "alternativo quase integrado" e "adaptação", a fim de que o grau de mudanças e ajuste necessários para substituição do primeiro refrigerante com o segundo refrigerante seja menor.
[0064] O termo "alternativo" também inclui um segundo tipo de "al- ternativo", que significa que o equipamento projetado para operação usando o segundo refrigerante é operado para o mesmo uso que o uso existente com o primeiro refrigerante usando o segundo refrigeran- te. Esse tipo de alternativo significa que o mesmo uso é obtido com um refrigerante alternativo.
[0065] No presente relatório, o termo "máquina de refrigeração" se refere a máquinas em geral que retiram calor de um objeto ou espaço para tornar sua temperatura menor do que a temperatura de ar ambi- ente, e mantêm uma temperatura baixa. Em outras palavras, máquinas de refrigeração se referem a máquinas de conversão que obtêm ener- gia a partir do exterior para trabalhar, e que realizam conversão de energia, a fim de transferir calor de onde a temperatura é menor para onde a temperatura é maior.
[0066] No presente relatório, um refrigerante tendo uma "inflamabi- lidade menor" significa que ele é determinado ser "Classe 2L" de acor- do com o Padrão US ANSI/ASHRAE 34-2013.
1. Refrigerante
1.1 Componente Refrigerante
[0067] O refrigerante de acordo com a presente invenção é um refrigerante misto compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO- 1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf).
[0068] O refrigerante de acordo com a presente invenção tem vá- rias propriedades que são desejáveis como um refrigerante alternativo para R410A; isto é, uma capacidade de refrigeração equivalente àque- la de R410A, um PAG suficientemente baixo e uma inflamabilidade menor (Classe 2) de acordo com o padrão ASHRAE.
[0069] O refrigerante de acordo com a presente invenção é prefe- rivelmente um refrigerante em que
[0070] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma é respectivamente representada por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composição ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por segmentos de linha AC, CF, FD e DA que conectam os 4 pontos que seguem:
[0071] ponto A (71,1, 0,0, 28,9),
[0072] ponto C (36,5, 18,2, 45,3),
[0073] ponto F (47,6, 18,3, 34,1), e
[0074] ponto D (72,0, 0,0, 28,0),
[0075] ou nesses segmentos de linha;
[0076] o segmento de linha AC é representado pelas coordenadas (0,0181y2-2,2288y+71,096, y, -0,0181y2+1,2288y+28,904),
[0077] o segmento de linha FD é representado pelas coordenadas (0,02y2-1,7y+72, y, -0,02y2+0,7y+28), e
[0078] os segmentos de linha CF e DA são linhas retas. Quando as exigências acima são satisfeitas, o refrigerante de acordo com a presente invenção tem uma razão de capacidade de refrigeração de 85% ou mais em relação àquela de R410A, um GAP de 125 ou me- nos, e uma inflamabilidade menor (Classe 2L) de acordo com o padrão ASHRAE.
[0079] O refrigerante de acordo com a presente invenção é prefe- rivelmente um refrigerante em que
[0080] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma é respectivamente representada por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composição ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por segmentos de linha AB, BE, ED e DA que conectam os 4 pontos que seguem:
[0081] ponto A (71,1, 0,0, 28,9),
[0082] ponto B (42,6, 14,5, 42,9),
[0083] ponto E (51,4, 14,6, 34,0), e
[0084] ponto D (72,0, 0,0, 28,0),
[0085] ou nesses segmentos de linha;
[0086] o segmento de linha AB é representado pelas coordenadas (0,0181y2-2,2288y+71,096, y, -0,0181y2+1,2288y+28,904),
[0087] o segmento de linha ED é representado pelas coordenadas (0,02y2-1,7y+72, y, -0,02y2+0,7y+28), e
[0088] os segmentos de linha BE e DA são linhas retas. Quando as exigências acima são satisfeitas, o refrigerante de acordo com a presente invenção tem uma razão de capacidade de refrigeração de 85% ou mais em relação àquela de R410A, um GAP de 100 ou menos e uma inflamabilidade menor (Classe 2L) de acordo com o padrão ASHRAE.
[0089] O refrigerante de acordo com a presente invenção é prefe- rivelmente um refrigerante em que
[0090] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma é respectivamente representada por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composição ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por segmentos de linha GI, IJ, e JG que conectam os 3 pontos que seguem:
[0091] ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
[0092] ponto I (55,1, 18,3, 26,6), e
[0093] ponto J (77,5, 18,4, 4,1),
[0094] ou nesses segmentos de linha;
[0095] o segmento de linha GI é representado pelas coordenadas (0,02y2-2,4583y+93,396, y, -0,02y2+1,4583y+6,604), e
[0096] os segmentos de linha IJ e JG são linhas retas. Quando as exigências acima são satisfeitas, o refrigerante de acordo com a pre- sente invenção tem uma razão de capacidade de refrigeração de 95% ou mais em relação àquela de R410A e um GAP de 100 ou menos, sofre menos ou quaisquer mudanças tal como polimerização ou de- composição, e também tem excelente estabilidade.
[0097] O refrigerante de acordo com a presente invenção é prefe- rivelmente um refrigerante em que
[0098] quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma é respectivamente representada por x, y e z,
as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composição ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por segmentos de linha GH, HK e KG que conectam os 3 pontos que seguem:
[0099] ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
[00100] ponto H (61,8, 14,6, 23,6), e
[00101] ponto K (77,5, 14,6, 7,9),
[00102] ou nesses segmentos de linha;
[00103] o segmento de linha GH é representado pelas coordenadas (0,02y2-2,4583y+93,396, y, -0,02y2+1,4583y+6,604), e
[00104] os segmentos de linha HK e KG são linhas retas. Quando as exigências acima são satisfeitas, o refrigerante de acordo com a presente invenção tem uma razão de capacidade de refrigeração de 95% ou mais em relação àquela de R410A e um GAP de 100 ou me- nos, sofre menos ou quaisquer mudanças tal como polimerização ou decomposição, e também tem excelente estabilidade.
[00105] O refrigerante de acordo com a presente invenção pode compreender ainda outros refrigerantes adicionais em adição a HFO- 1132(E), R32 e R123yf, contanto que as propriedades e efeitos acima não sejam prejudicados. Com relação a isso, o refrigerante de acordo com a presente invenção compreende preferivelmente HFO-1132(E), R32 e R1234yf em uma quantidade total de 99,5% em massa, mais preferivelmente 99,75% em massa ou mais e ainda mais preferivel- mente 99,9% em massa ou mais com base no refrigerante todo.
[00106] Tais refrigerantes adicionais não são limitados, e podem ser selecionados de uma ampla gama de refrigerantes. O refrigerante mis- to pode compreender um refrigerante adicional único ou dois ou mais refrigerantes adicionais.
1.2 Uso
[00107] O refrigerante de acordo com a presente invenção pode ser preferivelmente usado como um fluido de trabalho em uma máquina de refrigeração.
[00108] A composição de acordo com a presente invenção é ade- quada para uso como um refrigerante alternativo para R410A.
2. Composição Refrigerante
[00109] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção compreende pelo menos o refrigerante de acordo com a pre- sente invenção, e pode ser usada para o mesmo uso que o refrigeran- te de acordo com a presente invenção. Além disso, a composição re- frigerante de acordo com a presente invenção pode ser misturada mais com pelo menos um óleo de refrigeração para dessa maneira ob- ter um fluido de trabalho para uma máquina de refrigeração.
[00110] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção compreende ainda pelo menos um outro componente em adi- ção ao refrigerante de acordo com a presente invenção. A composição refrigerante de acordo com a presente invenção pode compreender pelo menos um dos outros componentes que seguem, se necessário. Como descrito acima, quando a composição refrigerante de acordo com a presente invenção é usada como um fluido de trabalho em uma máquina de refrigeração, ela é geralmente usada como uma mistura com pelo menos um óleo de refrigeração. Portanto, é preferível que a composição refrigerante de acordo com a presente invenção não com- preenda substancialmente um óleo de refrigeração. Especificamente, na composição refrigerante de acordo com a presente invenção, o teor do óleo de refrigeração com base na composição refrigerante toda é preferivelmente 0 a 1% em massa e mais preferivelmente 0 a 0,1% em massa.
2.1 Água
[00111] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção pode conter uma quantidade pequena de água. O teor de água da composição refrigerante é preferivelmente 0,1% em massa ou me- nos com base no refrigerante todo. Uma quantidade pequena de água contida na composição refrigerante estabiliza ligações duplas nas mo- léculas de compostos de fluorcarboneto insaturados que possam estar presentes no refrigerante, e torna menos provável que os compostos de fluorcarboneto insaturados serão oxidados, então aumentando a estabilidade da composição refrigerante.
2.2 Rastreador
[00112] Um rastreador é adicionado à composição refrigerante de acordo com a presente invenção em uma concentração detectável de modo que quando a composição refrigerante foi diluída, contaminada ou sofreu outras mudanças, o rastreador pode rastrear as mudanças.
[00113] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção pode compreender um rastreador único ou dois ou mais ras- treadores.
[00114] O rastreador não é limitado, e pode ser adequadamente selecionado de rastreadores comumente usados. É preferível que um composto que não pode ser uma impureza inevitavelmente misturada no refrigerante de acordo com a presente invenção seja selecionado como o rastreador.
[00115] Exemplos de rastreadores incluem hidrofluorcarbonetos, hidroclorofluorcarbonetos, clorofluorcarbonetos, hidroclorocarbonetos, fluorcarbonetos, hidrocarbonetos deuterados, hidrofluorcarbonetos deuterados, perfluorcarbonetos, fluoréteres, compostos brominados, compostos iodados, álcoois, aldeídos, cetonas e óxido nitroso (N2O). O rastreador é particularmente preferivelmente um hidrofluorcarboneto, um hidroclorofluorcarboneto, um clorofluorcarbonetos, um hidrocloro- carboneto, um fluorcarboneto ou um fluoréter.
[00116] Especificamente, os compostos que seguem são preferíveis como o rastreador.
FC-14 (tetrafluormetano, CF4) HCC-40 (clorometano, CH3Cl) HFC-23 (trifluormetano, CHF3) HFC-41 (fluormetano, CH3Cl) HFC-125 (pentafluoretano, CF3CHF2) HFC-134a (1,1,1,2-tetrafluoretano, CF3CH2F) HFC-134 (1,1,2,2-tetrafluoretano, CHF2CHF2) HFC-143a (1,1,1-trifluoretano, CF3CH3) HFC-143 (1,1,2-trifluoretano, CHF2CH2F) HFC-152a (1,1-difluoretano, CHF2CH3) HFC-152 (1,2-difluoretano, CH2FCH2F) HFC-161 (fluoretano, CH3CH2F) HFC-245fa (1,1,1,3,3-pentafluorpropano, CF3CH2CHF2) HFC-236fa (1,1,1,3,3,3-hexafluorpropano, CF3CH2CF3) HFC-236ea (1,1,1,2,3,3-hexafluorpropano, CF3CHFCHF2) HFC-227ea (1,1,1,2,3,3,3-heptafluorpropano, CF3CHFCF3) HCFC-22 (clorodifluormetano, CHClF2) HCFC-31 (clorofluormetano, CH2ClF) CFC-1113 (clorotrifluoretileno, CF2=CClF) HFE-125 (trifluormetil-difluormetil éter, CF3OCHF2) HFE-134a (trifluormetil-fluormetil éter, CF3OCH2F) HFE-143a (trifluormetil-metil éter, CF3OCH3) HFE-227ea (trifluormetil-tetrafluoretil éter, CF3OCHFCF3) HFE-236fa (trifluormetil-trifluoretil éter, CF3OCH2CF3)
[00117] O composto rastreador pode estar presente na composição refrigerante em uma concentração total de cerca de 10 partes por mi- lhão em peso (ppm) a cerca de 1000 ppm. O composto rastreador está preferivelmente presente na composição refrigerante em uma concen- tração total de cerca de 30 ppm a cerca de 500 ppm e sobretudo pre- ferivelmente cerca de 50 ppm a cerca de 300 ppm.
2.3 Corante Fluorescente Ultravioleta
[00118] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção pode compreender um corante fluorescente ultravioleta único ou dois ou mais corantes fluorescentes ultravioleta.
[00119] O corante fluorescente ultravioleta não é limitado, e pode ser adequadamente selecionado de corantes fluorescentes ultravioleta comumente usados.
[00120] Exemplos de corantes fluorescentes ultravioleta incluem naftalimida, coumarina, antraceno, fenantreno, xanteno, tioxanteno, naftoxanteno, fluoresceína e derivados dos mesmos. O corante fluo- rescente ultravioleta é particularmente preferivelmente ou naftalimida ou coumarina ou ambos.
2.4. Estabilizador
[00121] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção pode compreender um estabilizador único ou dois ou mais es- tabilizadores.
[00122] O estabilizador não é limitado, e pode ser adequadamente selecionado de estabilizadores comumente usados.
[00123] Exemplos de estabilizadores incluem compostos nitro, éte- res e aminas.
[00124] Exemplos de compostos nitro incluem compostos nitro alifá- ticos, tais como nitrometano e nitroetano; e compostos nitro aromáti- cos, tais como nitro benzeno e nitro estireno.
[00125] Exemplos de éteres incluem 1,4-dioxana.
[00126] Exemplos de aminas incluem 2,2,3,3,3- pentafluorpropilamina e difenilamina.
[00127] Exemplos de estabilizadores também incluem butil hidroxi- xileno e benzotriazol.
[00128] O teor do estabilizador não é limitado. Em geral, o teor do estabilizador é preferivelmente 0,01 a 5% em massa, e mais preferi-
velmente 0,05 a 2% em massa, com base no refrigerante total.
2.5. Inibidor de Polimerização
[00129] A composição refrigerante de acordo com a presente in- venção pode compreender um inibidor de polimerização único ou dois ou mais inibidores de polimerização.
[00130] O inibidor de polimerização não é limitado, e pode ser ade- quadamente selecionado de inibidores de polimerização comumente usados.
[00131] Exemplos de inibidores de polimerização incluem 4-metoxi- 1-naftol, hidroquinona, metil éter de hidroquinona, dimetil-t-butilfenol, 2,6-di-terc-butil-p-cresol e benzotriazol.
[00132] O teor do inibidor de polimerização não é limitado. Em ge- ral, o teor do inibidor de polimerização é preferivelmente 0,01 a 5% em massa, e mais preferivelmente 0,05 a 2% em massa, com base no re- frigerante todo.
3. Fluido de Trabalho Contendo Óleo de Refrigeração
[00133] O fluido de trabalho contendo óleo de refrigeração de acor- do com a presente invenção compreende pelo menos o refrigerante ou composição refrigerante de acordo com a presente invenção e um óleo de refrigeração para uso como um fluido de trabalho em uma máquina de refrigeração. Especificamente, o fluido de trabalho contendo óleo de refrigeração de acordo com a presente invenção é obtido misturan- do um óleo de refrigeração usado em um compressor de uma máquina de refrigeração com o refrigerante ou a composição refrigerante. O flu- ido de trabalho contendo óleo de refrigeração geralmente compreende 10 a 50% em massa de óleo de refrigeração.
3.1. Óleo de Refrigeração
[00134] A composição de acordo com a presente invenção pode compreender um óleo de refrigeração único ou dois ou mais óleos de refrigeração.
[00135] O óleo de refrigeração não é limitado, e pode ser selecio- nado adequadamente de óleos de refrigeração comumente usados. Nesse caso, óleos de refrigeração que são superiores na ação de au- mento da miscibilidade com a mistura e da estabilidade da mistura, por exemplo, são adequadamente selecionados conforme necessário.
[00136] O óleo de base do óleo de refrigeração é preferivelmente, por exemplo, pelo menos um membro selecionado do grupo consistin- do em polialquileno glicóis (PAG), ésteres de poliol (POE) e éteres de polivinila (PVE).
[00137] O óleo de refrigeração pode conter ainda aditivos em adi- ção ao óleo de base. O aditivo pode ser pelo menos um membro sele- cionado do grupo consistido em antioxidantes, agentes de extrema pressão, sequestrantes de ácido, sequestrantes de oxigênio, desativa- dores de cobre, inibidores de ferrugem, agentes de óleo e agentes an- tiespumantes.
[00138] Um óleo de refrigeração com uma viscosidade cinemática de 5 a 400 cSt a 40º C é preferível do ponto de vista de lubrificação.
[00139] O fluido de trabalho contendo óleo de refrigeração de acor- do com a presente invenção pode conter ainda opcionalmente pelo menos um aditivo. Exemplos de aditivos incluem agentes de compati- bilização descritos abaixo.
3.2. Agente de Compatibilização
[00140] O fluido de trabalho contendo óleo de refrigeração de acor- do com a presente invenção pode compreender um agente de compa- tibilização único ou dois ou mais agentes de compatibilização.
[00141] O agente de compatibilização não é limitado, e pode ser adequadamente selecionado de agentes de compatibilização comu- mente usados.
[00142] Exemplos de agentes de compatibilização incluem polioxi- alquileno glicol éteres, amidas, nitrilas, cetonas, clorocarbonetos, éste-
res, lactonas, éteres de arila, fluoréteres e 1,1,1-trifluoralcanos. O agente de compatibilização é particularmente preferivelmente um poli- oxialquileno glicol éter.
4. Método para Operação da Máquina de Refrigeração
[00143] O método para operação de uma máquina de refrigeração de acordo com a presente invenção é um método para operação de uma máquina de refrigeração usando o refrigerante de acordo com a presente invenção.
[00144] Especificamente, o método para operação de uma máquina de refrigeração de acordo com a presente invenção compreende a etapa de circulação do refrigerante de acordo com a presente inven- ção em uma máquina de refrigeração.
[00145] As modalidades são escritas acima; no entanto, será com- preendido que várias mudanças em formas e detalhes podem ser fei- tas sem se afastar do espírito e escopo das reivindicações.
[00146] A presente invenção é descrita em mais detalhes abaixo com referência aos Exemplos. No entanto, a presente invenção não é limitada aos Exemplos.
[00147] A velocidade de queima de refrigerantes mistos individuais de HFO-1132(E), R32 e R1234yf foi medida de acordo com o Padrão ANSI/ASHRAE 34-2013. Uma formulação que mostra uma velocidade de queima de 10 cm/s foi encontrada ao mudar a concentração de R32 em 5% em massa. A Tabela 1 mostra a formulação encontrada.
[00148] Um teste de velocidade de queima foi realizado usando o aparelho mostrado na Fig. 1 da maneira que segue. Primeiro, os refri- gerantes mistos usados tinham uma pureza de 99,5% ou mais, e fo- ram desgaseificados através de repetição de um ciclo de congelamen- to, bombeamento e descongelamento até que quaisquer traços de ar fossem observados no medidor de vácuo. A velocidade de queima foi medida através do método fechado. A temperatura inicial era tempera- tura ambiente. Ignição foi realizada gerando uma faísca elétrica entre os eletrodos no centro de uma célula de amostra. A duração da des- carga foi 1,0 a 9,9 ms, e a energia de ignição foi tipicamente cerca de 0,1 a 1,0 J. O espalhamento da chama foi visualizado usando fotogra- fias Schlieren. Um recipiente cilíndrico (diâmetro interno: 155 mm, comprimento: 198 mm) equipado com duas janelas acrílicas de trans- missão de luz foi usado como a célula de amostra, e uma lâmpada de xenônio foi usada como a fonte de luz. Imagens Schlieren da chama foram registradas por uma câmara de vídeo digital de alta velocidade em uma taxa de quadro de 600 fps e armazenadas em um PC. Tabela 1 Item Unidade Ponto D R32=5 % R32=10 % R32=15 % R32=20 % em massa em massa em massa em massa HFO-1132E % em Massa 72 64 57 51 46 R32 % em Massa 0 5 10 15 20 R1234yf % em Massa 28 31 33 34 34 Velocidade cm/s 10 10 10 10 10 de Queima
[00149] Os resultados indicam que sob a condição que a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma é respectivamente representada por x, y e z, quando as coordenadas (x,y,z) no diagrama de composição ternário mostrado na Fig. 2 em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão nos segmentos de linha que conectam os 5 pontos mostrados na Tabela 1 ou no lado direito dos segmentos de linha, o refrigerante tem uma in- flamabilidade menor (Classe 2L) de acordo com o padrão AHSRAE.
[00150] Isso é porque R1234yf é conhecido ter uma velocidade de queima menor do que HFO-1132(E) e R32.
[00151] Refrigerantes mistos foram preparados misturando HFO- 1132(E), R32 e R1234yf em quantidades (% em massa) mostradas nas Tabelas 2 a 6 com base na soma de HFO-1132(E), R32 e
R1234yf. A razão de coeficiente de desempenho (CDD) e a razão de capacidade de refrigeração em relação àquelas de R410A dos refrige- rantes mistos mostrados nas Tabelas 2 a 6 foram determinadas. As condições para cálculo foram como descritoasabaixo. Temperatura de evaporação: 5º C Temperatura de condensação: 45º C Temperatura de superaquecimento: -272,15º C (1 K) Temperatura de sub-resfriamento: -268,15º C (5 K) Ecomp (módulo compressivo); 0,7 kWh
[00152] As Tabelas 2 a 6 mostram esses valores junto com o PAG de cada refrigerante misto. Tabela 2 Item Unidade Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Compa- Compa- 1 2 3 4 rativo 1 rativo 2
A B C HFO-1132E % em massa R410A 71,1 60,4 50,6 42,6 36,5 R32 % em massa 0,0 5,0 10,0 14,5 18,2 R1234yf % em massa 28,9 34,6 39,4 42,9 45,3 PAG - 2088 2 36 70 100 125 Razão de % (em rela- 100 98,9 98,7 98,7 98,9 99,1 CDD ção a R410A) Razão de % (em rela- 100 85,0 85,0 85,0 85,0 85,0 Capacidade ção a R410A) de Refrige- ração Tabela 3 Item Unidade Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Comparativo Comparativo Comparativo Comparativo 3 4 5 6
O P Q R HFO-1132E % em massa 85,3 0,0 81,6 0,0 R32 % em massa 14,7 14,3 18,4 18,1 R1234yf % em massa 0 85,7 0,0 81,9 PAG - 100 100 125 125
Item Unidade Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Comparativo Comparativo Comparativo Comparativo 3 4 5 6
O P Q R Razão de % (em rela- 96,2 103,4 95,9 103,4 CDD ção a R410A) Razão de % (em rela- 105,7 57,3 107,4 60,9 Capacidade ção a R410A) de Refrige- ração Tabela 4 Item Unidade Exem- Exem- Exem- Exem- Exem- Exem- Exem- plo plo 5 plo 6 plo 7 plo 8 plo 9 plo Com- Com- parati- parati- vo 7 vo 8
D E F HFO-1132E % em massa 72,0 64,0 57,0 51,4 51,0 47,6 46,0 R32 % em massa 0,0 5,0 10,0 14,6 15,0 18,3 20,0 R1234yf % em massa 28,0 31,0 33,0 34,0 34,0 34,1 34,0 PAG - 1,84 36 69 100 103 125 137 Razão de % (em rela- 98,8 98,5 98,2 98,1 98,1 98,0 98,0 CDD ção a R410A) Razão de % (em rela- 85,4 86,8 88,3 89,8 90,0 91,2 91,8 Capacidade ção a R410A) de Refrige- ração Tabela 5 Item Unidade Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Compara- Compara- 10 11 12 tivo 9 tivo 10 H I HFO-1132E % em massa 93,4 81,6 70,8 61,8 55,1 R32 % em massa 0,0 5,0 10,0 14,6 18,3 R1234yf % em massa 6,6 13,4 19,2 23,6 26,6 PAG - 1 35 69 100 125 Razão de % (em rela- 98,0 97,6 97,4 97,3 97,4 CDD ção a R410A)
Item Unidade Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Compara- Compara- 10 11 12 tivo 9 tivo 10 H I Razão de % (em rela- 95,0 95,0 95,0 95,0 95,0 Capacidade ção a R410A) de Refrige- ração Tabela 6 Item Unidade Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Exemplo Compara- 13 14 15 Compara- tivo 11 J K G tivo 12 HFO-1132E % em massa 77,5 77,5 77,5 77,5 77,5 R32 % em massa 22,5 18,4 14,6 6,9 0,0 R1234yf % em massa 0,0 4,1 7,9 15,6 22,5 PAG - 153 125 100 48,0 2 Razão de % (em rela- 95,8 96,1 96,5 97,5 98,6 CDD ção a R410A) Razão de % (em rela- 109,1 105,6 102,3 95,0 88,0 Capacidade ção a R410A) de Refrige- ração
[00153] Os resultados indicam que sob a condição que a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma é respectivamente representada por x, y e z, quando as coordenadas (x,y,z) no diagrama de composição ternário em que a soma de HFO- 1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura (Fig. 2) circundada por segmentos de linha AC, CF, FD e DA que conectam os 4 pontos que seguem:
[00154] ponto A (71,1, 0,0, 28,9),
[00155] ponto C (36,5, 18,2, 45,3),
[00156] ponto F (47,6, 18,3, 34,1), e
[00157] ponto D (72,0, 0,0, 28,0),
[00158] ou nesses segmentos de linha,
[00159] o refrigerante tem uma razão de capacidade de refrigeração de 85% ou mais em relação àquela de R410A, um GAP de 125 ou menos e uma inflamabilidade menor (Classe 2L) de acordo com o pa-
drão ASHRAE.
[00160] A curva AC foi determinada ao determinar uma curva apro- ximada de cinco pontos (ponto A, Exemplo 1, Exemplo 2, ponto B e ponto C) através do método dos mínimos quadrados. A curva FD foi determinada ao determinar uma curva aproximada de cinco pontos (ponto D, Exemplo 5, Exemplo 6, Exemplo 8 e Exemplo Comparativo 8) através do método dos mínimos quadrados.
[00161] Da mesma maneira, os resultados indicam que quando as coordenadas (x,y,z) estão dentro da faixa de uma figura (Fig. 2) cir- cundada por segmentos de linha AB, BE, ED e DA que conectam os 4 pontos que seguem:
[00162] ponto A (71,1, 0,0, 28,9),
[00163] ponto B (42,6, 14,5, 42,9),
[00164] ponto E (51,4, 14,6, 34,0), e
[00165] ponto D (72,0, 0,0, 28,0),
[00166] ou nesses segmentos de linha,
[00167] o refrigerante tem uma razão de capacidade de refrigeração de 85% ou mais em relação àquela de R410A, um GAP de 100 ou menos e uma inflamabilidade menor (Classe 2L) de acordo com o pa- drão ASHRAE.
[00168] Da mesma maneira, os resultados indicam que quando as coordenadas (x,y,z) estão dentro da faixa de uma figura (Fig. 2) cir- cundada pelos segmentos de linha GI, IJ e JG que conectam os três pontos que seguem:
[00169] ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
[00170] ponto I (55,1, 18,3, 26,6), e
[00171] ponto J (77,5, 18,4, 4,1),
[00172] ou nesses segmentos de linha,
[00173] o refrigerante tem uma razão de capacidade de refrigeração de 95% ou mais em relação àquela de R410A e um GAP de 125 ou menos, sofre menos ou quaisquer mudanças tal como polimerização ou decomposição e também tem excelente estabilidade.
[00174] A curva GI foi determinada ao determinar uma curva apro- ximada de cinco pontos (Exemplo Comparativo 9, Exemplo Compara- tivo 10, Exemplo 10, ponto H e ponto I) através do método dos míni- mos quadrados.
[00175] Da mesma maneira, os resultados indicam que quando as coordenadas (x,y,z) estão dentro da faixa de uma figura (Fig. 2) cir- cundada pelos segmentos de linha GH, HK e KG que conectam os três pontos que seguem:
[00176] ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
[00177] ponto H (61,8, 14,6, 23,6), e
[00178] ponto K (77,5, 14,6, 7,9),
[00179] ou nesses segmentos de linha,
[00180] o refrigerante tem uma Razão de Capacidade de Refrigera- ção de 95% ou mais em relação àquela de R410A e um GAP de 100 ou menos, sofre menos ou quaisquer mudanças tal como polimeriza- ção ou decomposição e também tem excelente estabilidade.
DESCRIÇÃO DE NUMERAIS DE REFERÊNCIA 1: Célula de amostra 2: Câmera de alta velocidade 3: Lâmpada de xenônio 4: Lentes de colimação 5: Lentes de Colimação 6: Filtro de anel
Claims (9)
1. Composição caracterizada pelo fato de que compreende um refrigerante, o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf), em que quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha AC, CF, FD e DA que conectam os 4 pontos que se- guem: ponto A (71,1, 0,0, 28,9), ponto C (36,5, 18,2, 45,3), ponto F (47,6, 18,3, 34,1), e ponto D (72,0, 0,0, 28,0), ou nesses segmentos de linha; o segmento de linha AC é representado pelas coordenadas (0,0181y2-2,2288y+71,096, y, -0,0181y2+1,2288y+28,904), o segmento de linha FD é representado pelas coordenadas (0,02y2-1,7y+72, y, -0,02y2+0,7y+28), e os segmentos de linha CF e DA são linhas retas.
2. Composição caracterizada pelo fato de que compreende um refrigerante, o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf), em que quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha AB, BE, ED e DA que conectam os 4 pontos que se- guem: ponto A (71,1, 0,0, 28,9), ponto B (42,6, 14,5, 42,9), ponto E (51,4, 14,6, 34,0), e ponto D (72,0, 0,0, 28,0), ou nesses segmentos de linha; o segmento de linha AB é representado pelas coordenadas (0,0181y2-2,2288y+71,096, y, -0,0181y2+1,2288y+28,904), o segmento de linha ED é representado pelas coordenadas (0,02y2-1,7y+72, y, -0,02y2+0,7y+28), e os segmentos de linha BE e DA são linhas retas.
3. Composição caracterizada pelo fato de que compreende um refrigerante, o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf), em que quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha GI, IJ e JG que conectam os 3 pontos que seguem: ponto G (77,5, 6,9, 15,6),
ponto I (55,1, 18,3, 26,6), e ponto J (77,5, 18,4, 4,1), ou nesses segmentos de linha; o segmento de linha GI é representado pelas coordenadas (0,02y2-2,4583y+93,396, y, -0,02y2+1,4583y+6,604), e os segmentos de linha IJ e JG são linhas retas.
4. Composição caracterizada pelo fato de que compreende um refrigerante, o refrigerante compreendendo trans-1,2-difluoretileno (HFO-1132(E)), difluormetano (R32) e 2,3,3,3-tetrafluor-1-propeno (R1234yf), em que quando a % em massa de HFO-1132(E), R32 e R1234yf com base em sua soma no refrigerante é respectivamente representa- da por x, y e z, as coordenadas (x,y,z) em um diagrama de composi- ção ternário em que a soma de HFO-1132(E), R32 e R1234yf é 100% em massa estão dentro da faixa de uma figura circundada por seg- mentos de linha GH, HK e KG que conectam os 3 pontos que seguem: ponto G (77,5, 6,9, 15,6), ponto H (61,8, 14,6, 23,6), e ponto K (77,5, 14,6, 7,9), ou nesses segmentos de linha; o segmento de linha GH é representado pelas coordenadas (0,02y2-2,4583y+93,396, y, -0,02y2+1,4583y+6,604), e os segmentos de linha HK e KG são linhas retas.
5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 4, para uso como um fluido de trabalho para uma máquina de refrigeração, caracterizada pelo fato de que a composição compre- ende ainda um óleo de refrigeração.
6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindi-
cações 1 a 5, caracterizada pelo fato de ser para uso como um refrige- rante alternativo para R410A.
7. Uso da composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de ser como um refrige- rante alternativo para R410A.
8. Máquina de refrigeração, caracterizada pelo fato de que compreende a composição como definida em qualquer uma das rei- vindicações 1 a 5, como um fluido de trabalho.
9. Método para operação de uma máquina de refrigeração, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de circulação da composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, como um fluido de trabalho em uma máquina de refrigeração.
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