含二氟甲烷(hfc32)和2,3,3,3-四氟丙烯(hfo1234yf)的制冷劑組合物的使用
【專利說明】含二氟甲烷(HFC32)和2,3,3,3-四氟丙烯(HF01234YF)的制冷 劑組合物的使用
[00011 本申請是國際申請日為2011年1月27日、國際申請?zhí)枮镻CT/JP2011/052194、國家 申請?zhí)枮?0118004783.5、發(fā)明名稱為"含二氟甲烷（HFC32)和2，3,3，3_四氟丙烯 (HF01234YF)的制冷劑組合物"的發(fā)明專利申請的分案申請
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及包含二氟甲烷(HFC32)和2,3,3,3_四氟丙烯(HF01234yf)的制冷劑組 合物，其用于制冷裝置(空調機、制冷機等）。
【背景技術】
[0003] 隨著全世界將全球變暖作為一個嚴重的問題展開討論，開發(fā)低環(huán)境負荷的制冷裝 置的重要性也隨之增加。制冷劑本身對全球變暖具有影響，并且還會大大影響制冷裝置的 性能。因此，對制冷劑的選擇在減少參與全球變暖的二氧化碳的產生方面起著重要作用。
[0004] 近年來，已經提出了多種分子內具有雙鍵的氟化丙烯。與此前已知的氯氟烴 (CFC)、氫氯氟烴(HCFC)、和氫氟烴(HFC)相比，這些氟化丙烯具有較低的全球變暖潛能值 (GffP)〇
[0005] 其中之一為2,3,3,3_四氟丙烯(HF01234yf)(專利文獻1、2等）。然而，HF01234yf有 一個缺點：因為與通常用于落地式空調設備中的HCFC22以及后來被推選為其替代物的不破 壞臭氧層的R407C和R410A相比，HF01234yf具有更高的沸點和更低的壓力，所以當 HF01234yf單獨用于傳統(tǒng)設備時，設備性能無法保證。
[0006] 在選擇制冷劑時，制冷劑本身具有低的GWP(對全球變暖的直接影響）明顯很重要， 但使用制冷劑的設備的能量使用效率(對全球變暖的間接影響）同樣重要，或者更為重要。 近年來，全年性能因數(shù)(annual performance factor，APF)已被用作評估設備的能量效率 的方法。
[0007] APF是通過將空調設備全年使用時一年所需的制冷和制熱量除以空調設備在一年 中消耗的電量(特定時段內的用電量)而確定的數(shù)值。該評估嚴密地反映了實際使用情況。 具有更高APF的空調設備達到更高的節(jié)能性能，且其制冷劑被認為具有較低的環(huán)境負荷。
[0008] 引用列表
[0009] 專利文獻
[0010] PTL 1:W0 公開第 2005/105947 號
[0011] PRL 2: W0公開第2006/094303號

【發(fā)明內容】

[0012] 技術問題
[0013]近年來，已提出GWP較低的制冷劑。然而，當這樣的制冷劑用于蒸汽壓縮制冷劑循 環(huán)設備中時，如果設備具有傳統(tǒng)結構，由于壓力損耗等影響而不能保證充足的性能，因為這 樣的制冷劑與傳統(tǒng)使用的制冷劑相比具有更高的沸點和更低的操作壓力。因此，需要例如 增加設備尺寸等應對措施來保證制冷和制熱性能。
[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種具有減少量的綜合環(huán)境負荷的制冷劑組合物，其中該制 冷劑組合物的GWP低(對全球變暖的直接影響小），并且在用于設備中時可達到良好的能量 效率(對全球變暖的間接影響?。?br>[0015] 解決問題的方案
[0016] 作為鑒于上述問題進行廣泛研究的結果，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以通過采用包 含30~50質量％的二氟甲烷(HFC32)和70~50質量％的2,3,3,3_四氟丙烯(HF01234yf)的 制冷劑組合物來解決上述問題。
[0017]具體地，本發(fā)明涉及以下描述的制冷劑組合物。
[0018] 第1項.一種制冷劑組合物，包含30~50質量％的二氟甲烷(HFC32)和70~50質 量％的2,3,3,3_ 四氟丙烯(HF01234yf)。
[0019] 第2項.根據(jù)第1項的制冷劑組合物，包含35~45質量％的二氟甲烷(HFC32)和65~ 55 質量 ％的2,3,3,3_ 四氟丙烯(HF01234yf)。
[0020] 第3項.根據(jù)第1或第2項的制冷劑組合物，還包含阻聚劑。
[0021] 第4項.根據(jù)第1或第2項的制冷劑組合物，還包含穩(wěn)定劑。
[0022] 第5項.根據(jù)第1或第2項的制冷劑組合物，還包含冷凍油。
[0023] 第6項.根據(jù)第1~5項中任一項的制冷劑組合物，其中該制冷劑組合物用于制冷裝 置中，該制冷裝置設有防止由于熱交換器中溫度滑移引起熱交換效率降低的應對措施。
[0024] 第7項.根據(jù)第6項的制冷劑組合物，其中該制冷劑組合物用于制冷裝置中，該制冷 裝置還設有使壓力損耗的影響降低的應對措施。
[0025] 第8項.根據(jù)第6項的制冷劑組合物，其中防止由于熱交換器中溫度滑移引起熱交 換效率降低的應對措施為以下措施中的至少一種:通過對流來消除空氣與制冷劑之間的溫 差、防止在蒸發(fā)器的進口附近結霜、以及增加熱交換器的傳熱系數(shù)。
[0026] 第9項.根據(jù)第7項的制冷劑組合物，其中降低壓力損耗影響的應對措施為以下措 施中的至少一種：增大熱交換器的管徑和/或優(yōu)化熱交換器中通路的數(shù)量、增大管道直徑 和/或使空調機中的管道和用于空調機的連接管道的長度變短;使用噴射器作為膨脹機構； 以及使用節(jié)能器循環(huán)。
[0027] 本發(fā)明的有益效果
[0028]本發(fā)明的制冷劑組合物達到了以下效果。
[0029] (1)該制冷劑組合物相比于之前所用的R407C和R410A具有更低的GWP。
[0030] (2)該制冷劑組合物具有零臭氧消耗潛能值(0DP)，并且即使在使用后該制冷劑組 合物沒有完全回收的情況下其也不會參與到臭氧層的破壞中。
[0031] (3)該制冷劑組合物具有高的APF，尤其是在用于設有防止由于熱交換器中溫度滑 移引起熱交換效率降低的應對措施的空調機中時。具體來說，使用本發(fā)明制冷劑組合物的 空調機表現(xiàn)出與采用此前所用的R407C和R410A的空調機相同或者比其更高的能量效率。
【具體實施方式】
[0032] 基于APF，本發(fā)明的發(fā)明人對HFC32和HF01234yf的混合制冷劑的性能隨著HFC32的 混合比率如何變化進行了評測。注意，將使用R410A的空調機的APF用作評測標準。
[0033]當單獨使用HF01234yf時，結果顯示APF為標準的80%。由此，原因可能是由于 HF01234yf每單位流量的制冷量低，而增加的流量致使壓力損耗增加，因而需要增加運行頻 率。另外的原因可能是因為，HF01234yf的高沸點使其蒸發(fā)壓力降低，引起更大的壓力損耗 影響，由此使得HF01234yf的蒸發(fā)溫度降低。鑒于此，預測將相比于HF01234yf沸點較低且壓 力較高的HFC32加入到HF01234yf中，會提升制冷劑的壓力并使APF增加。
[0034] 然而，加入HFC32得到令人驚訝的結果：與單獨使用HF01234yf時相比，加入10質 量％的冊032實際上產生更低的APF。隨后，進一步增加 HFC32的比例。當加入30質量％的 HFC32時，APF終于達到與HF01234yf單獨使用時得到的值相同的值。當進一步加入HFC32時， APF增加。當加入60質量％的冊032時，APF達到標準的93%。
[0035] 盡管HFC32的GWP(675)低于R410A(2075)，但HFC32的GWP仍然較高。另一方面， HF01234yf的GWP(4)低。因此，當將HFC32和HF01234yf的混合制冷劑用作R410A的替代制冷 劑時，優(yōu)選盡量減少HFC32的含量，而不是向混合物中加入60質量％或更多的HFC32。
[0036]另一個要考慮的方面是制冷劑組合物的易燃性。盡管HFC32和HF01234yf都是表現(xiàn) 出很低的易燃性的制冷劑，HFC32的易燃性更高一些。當用RF數(shù)即易燃性指數(shù)來表示時， HFC32的值為4. OkJ/g，而HF01234yf的值為3.4kJ/g。此外，當依據(jù)火焰?zhèn)鞑ニ俣冗M行比較 時，HF01234yf的值為1.2cm/sec而HFC32的值為6.7cm/se C(3HFC32具有更高的易燃性。因此， 從易燃性的角度出發(fā)，低比例的HFC32也是有益的。
[0037] 向HF01234yf加入HFC32使混合制冷劑的壓力增加。因此，HFC32和HF01234yf非共 沸的事實可能是為什么加入HFC32暫時性地使APF降低的原因。為緩解由于非共沸特性而引 起APF降低的問題，需要對制冷裝置提供應對措施以防止由于熱交換器中溫度滑移而引起 熱交換效率降低。
[0038] 下列措施中的至少一種被用作上述應對措施：（1)通過對流來消除空氣和制冷劑 之間的溫差；（2)防止在蒸發(fā)器進口附近結霜;和(3)增大熱交換器的傳熱系數(shù)。（1)的實例 包括使制冷流和制熱流在熱交換器中相互逆流。此外，（2)的實例包括在蒸發(fā)器的進口附近 設置除霜構件。另外，（3)的實例包括使用高性能的傳熱管。
[0039] 在將HFC32和HF01234yf的混合冷卻劑用于設有至少一種上述應對措施的制冷裝 置中時，當向混合物中加入30質量％的冊032時，達到標準APF的95% ;當向混合物中加入40 質量％的冊032時，達到標準