Un fluido de transmisión de calor que comprende desde 45% molar a 75% molar de dióxido de carbono (CO2) y desde 15% molar a 55% molar de un hidrofluorocarbono,

en donde el hidrofluorocarbono está constituido esencialmente por difluorometano (HFC-32), teniendo el fluido una relación en peso HFC-32:CO2 de 0,3 a 0,7

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a fluidos de transmisión de calor, y en particular fluidos de transmisión de calor que contienen difluorometano y dióxido de carbono.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En muchas situaciones diferentes es deseable transferir calor selectivamente entre un fluido y un cuerpo a enfriar

o calentar. Como se utiliza en esta memoria, el término "cuerpo" se refiere no sólo a cuerpos sólidos sino también a otros materiales fluidos que adquieren la forma del envase en el que se encuentran.

Un sistema muy conocido para conseguir dicha transmisión de calor realiza la refrigeración de un cuerpo presurizando primeramente un fluido de transmisión de calor en fase vapor y expandiéndolo luego a través de un elemento de expansión Joule-Thompson, tal como una válvula, orificio, u otro tipo de constricción de flujo. A cualquier dispositivo de este tipo se hará referencia en lo sucesivo simplemente como un "elemento de expansión" Joule-Thompson, y a los sistemas que utilizan un elemento de este tipo se hace referencia a veces en esta memoria como sistemas Joule-Thompson. En la mayoría de los sistemas Joule-Thompson, se presurizan gases no ideales de un solo componente y se expanden luego a través de un componente de estrangulación o elemento de expansión, para producir enfriamiento isoentálpico. Las características del gas utilizado, tales como punto de ebullición, temperatura de inversión, temperatura crítica, y presión crítica afectan a la presión inicial necesaria para conseguir una temperatura de enfriamiento deseada. Si bien tales características son generalmente bien conocidas y/o relativamente fáciles de predecir todas ellas con un grado de certeza aceptable para fluidos de un solo componente, esto no es cierto necesariamente para fluidos de componentes múltiples.

Debido al gran número de propiedades o características que son relevantes para la eficacia y conveniencia de un fluido de transmisión de calor, es difícil frecuentemente predecir por adelantado de qué modo se comportará un fluido multicomponente particular como fluido de transmisión de calor. Por ejemplo, la patente U.S. No. 5.774.052 - Bivens describe una combinación de difluorometano (HFC-32), pentafluoroetano y una pequeña cantidad (es decir, hasta 5% en peso) de dióxido de carbono en forma de un fluido azeotrópico que se dice presenta ventajas como refrigerante en ciertas aplicaciones. Más particularmente, se dice que el fluido multicomponente de Bivens es ininflamable y, debido a su naturaleza azeotrópica, sufre relativamente poco fraccionamiento durante la vaporización. No obstante, la combinación de componentes en las cantidades especificadas en Bivens produce un fluido con una presión de vapor relativamente baja, lo cual puede ser indeseable para ciertas aplicaciones, por ejemplo, aquéllas que requieren un fluido con poder refrigerante sustancial o aquéllas en las cuales se requiere refrigeración a baja temperatura. Adicionalmente, los fluidos de Bivens están constituidos por compuestos con grado de fluoración relativamente alto, que son potencialmente perjudiciales para el medio ambiente desde una perspectiva de calentamiento global. Adicionalmente, la obtención de fluidos con propiedades azeotrópicas puede aumentar significativamente en algunos casos el coste de dichos fluidos cuando se utilizan como refrigerantes.

La patente U.S. No. 5.763.063 - Richard et al, describe una combinación no azeotrópica de diversos hidrocarburos, con inclusión de HFC-32, y dióxido de carbono que forman un fluido que se dice es aceptable como sustitutivo del diclorodifluorometano (HCFC-22). En particular, la patente de Richard et al. expone que la presión de vapor de este fluido es sustancialmente igual a la de HCFC-22, que es sólo aproximadamente 83 psia a 40ºF (4,4ºC). Por esta razón, si bien se espera que el fluido de Richard et al. se comporte satisfactoriamente en ciertas aplicaciones de refrigeración, puede considerarse inadecuado en los mismos tipos de aplicaciones arriba mencionadas con respecto al fluido de Bivens.

Ejemplos adicionales de composiciones refrigerantes respetuosas con el medio ambiente se encuentran en DEA-4116274 y EP-A-1253185. Con mayor detalle, DE-A-4116274 describe composiciones refrigerantes que son mixturas de dióxido de carbono y al menos un hidrocarburo parcialmente fluorado. Una diversidad de hidrocarburos parcialmente fluorados se describen como adecuados para este propósito, con inclusión de HFC-32. Se describe específicamente una mixtura de 5-50% en peso de dióxido de carbono y 50-95% en peso de HFC-32.

En cuanto a EP-A-1253185, este documento describe sistemas refrigerantes que contienen al menos 70% en peso de HFC-32 y un aceite de poliviniléter. EP-A-1253185 describe adicionalmente que pueden emplearse composiciones refrigerantes mixtas, e identifica un refrigerante de este tipo que contiene 70-90% en peso de HFC-32, el resto del cual es dióxido de carbono.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Los solicitantes han descubierto fluidos de transmisión de calor que poseen una combinación de propiedades sumamente deseable e inesperadamente superior, y sistemas y métodos de transmisión de calor basados en estos fluidos. En realizaciones preferidas, los fluidos de la presente invención poseen propiedades que han estado asociadas hasta ahora con los CFCs, con inclusión de estabilidad química, toxicidad baja, ininflamabilidad, y eficiencia durante el uso, reduciendo o eliminando sustancialmente al mismo tiempo el potencial deletéreo de agotamiento del ozono de dichos refrigerantes. Adicionalmente, las realizaciones preferidas de la presente invención proporcionan refrigerantes que reducen o eliminan también sustancialmente los efectos negativos de calentamiento global asociados con los fluidos de transmisión de calor utilizados previamente. Esta combinación de características difíciles de conseguir es importante, por ejemplo, en aplicaciones de acondicionamiento de aire a baja temperatura, refrigeración y bomba de calor.

**(Ver fórmula)**

La presente invención proporciona por tanto un fluido de transmisión de calor que comprende desde 45 a 75%, sobre una base molar, de dióxido de carbono (CO2) y desde 15 a 55%, sobre una base molar, de hidrofluorocarbono (HFC), estando constituido esencialmente dicho HFC por difluorometano (HFC-32). El fluido tiene una relación en peso HFC-32:CO2 comprendida entre 0,3 y 0,7. El término "hidrofluorocarbono", como se utiliza en esta memoria, significa un compuesto que tiene átomos de carbono, hidrógeno, y flúor y no contiene en absoluto átomos de cloro. Los fluidos preferidos de la presente invención tienen una presión de vapor de al menos aproximadamente 689 kPa (100 psia) a 4,4ºC (40ºF). Los fluidos son también preferiblemente no azeotrópicos.

Un aspecto adicional de la presente invención está dirigido a un proceso para cambiar el contenido de calor de un cuerpo, comprendiendo el proceso proporcionar el fluido de transmisión de calor arriba descrito y transferir calor entre dicho fluido y el cuerpo.

De acuerdo con ello, el fluido de transmisión de calor descrito anteriormente puede utilizarse para transferir calor a o desde un cuerpo.

La presente invención está dirigida también a un sistema mejorado de transmisión de calor que comprende al menos un fluido de transmisión de calor y uno o más recipientes para evaporar y condensar el fluido de transmisión de calor. En particular, el fluido de transmisión de calor de este aspecto de la presente invención es un fluido ininflamable constituido esencialmente por HFC-32 y dióxido de carbono en una relación en peso HFC-32:CO2 de 0,3 a 0,7.

Otro aspecto adicional de la presente invención está dirigido a un fluido de transmisión de calor ininflamable que tiene un coeficiente de eficiencia de al menos 1,90, y que comprende al menos aproximadamente 30% sobre una base molar de dióxido de carbono e hidrofluorocarbono.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS

LOS FLUIDOS DE TRANSMISIÓN DE CALOR

Los fluidos de transmisión de calor preferidos comprenden, y preferentemente están constituidos esencialmente por, hidrofluorocarbono y CO2. El tipo y la cantidad relativa del hidrofluorocarbono se selecciona preferiblemente para producir un fluido de transmisión de calor que tiene un coeficiente de eficiencia, como se define más adelante en esta memoria, de al menos aproximadamente 1,9 y... [Seguir leyendo]

1. Un fluido de transmisión de calor que comprende desde 45% molar a 75% molar de dióxido de carbono (CO2) y desde 15% molar a 55% molar de un hidrofluorocarbono, en donde el hidrofluorocarbono está constituido esencialmente por difluorometano (HFC-32), teniendo el fluido una relación en peso HFC-32:CO2 de 0,3 a 0,7.

5 2. El fluido de la reivindicación 1, que tiene una relación en peso HFC-32:CO2 de 0,4 a 0,7.

3. El fluido de la reivindicación 1, que tiene una relación en peso HFC-32:CO2 de 0,5 a 0,7.

4. El fluido de la reivindicación 1, que tiene una presión de vapor de al menos 1,387 MPa a 4ºC (200 psia a 40ºF).

5. El fluido de la reivindicación 1, que tiene un coeficiente de eficiencia (COP) de al menos 1,9.

6. El fluido de la reivindicación 5, en el cual dicho fluido es ininflamable.

10 7. El fluido de la reivindicación 5, que tiene un COP de al menos 2,0.

8. El fluido de la reivindicación 7, en el cual dicho fluido es ininflamable.

9. El fluido de la reivindicación 1, en el cual el fluido está constituido esencialmente por CO2 y HFC-32.

10. Un proceso para cambiar el contenido calorífico de un cuerpo que comprende proporcionar el fluido de la reivindicación 1 y transferir calor entre dicho fluido y dicho cuerpo.

15 11. El proceso de la reivindicación 10, que comprende proporcionar un fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en fase líquida y evaporar después de ello dicho fluido en fase líquida por transmisión de calor de dicho cuerpo a dicho fluido.

12. El proceso de la reivindicación 10, que comprende proporcionar un fluido de acuerdo con la reivindicación 1, en

fase vapor y condensar después de ello dicho fluido en fase vapor por transmisión de calor de dicho fluido a dicho 20 cuerpo.