冷媒循環裝置、冷媒循環方法以及異構化抑制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及利用冷媒的冷媒循環裝置、冷媒循環方法以及異構化抑制方法，特別 是涉及熱栗裝置及有機蘭肯循環裝置以及使用該裝置的冷媒循環方法及異構化抑制方法。
【背景技術】
[0002] 以往，作為熱栗裝置或者有機蘭肯循環裝置的冷媒，使用氫氟烴(HFC)系冷媒。HFC 系冷媒的臭氧層破壞系數為零，熱穩定性較高。另一方面，HFC系冷媒的全球變暖潛能值 (Global Warming Potential :GWP)非常高。因此，從地球環境保護的觀點出發，并不希望使 用HFC系冷媒。
[0003] 作為GWP低的冷媒，公知有氫氟烯烴(HFO)以及氫氯氟烯烴(HCFO)系冷媒。在專利 文獻1中公開了利用以HFO為主體的冷媒的冷凍循環裝置。在專利文獻1中，使用2,3,3,3_四 氟-1-丙烯(HF01234yf)作為HFO系冷媒。
[0004] 在HFO以及HCFO中，具有存在異構體的情況。例如，在HF01234yf中，存在1，3，3，3-四氟-1-丙烯（HF01234ze)這樣的位置異構體。在HF01234ze中，存在HF01234ze(Z)以及 HF01234ze(E)這樣的順式-反式異構體。
[0005] 在先技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:國際公開第2012/001842號

【發明內容】

[0008] 發明所要解決的課題
[0009] HFO以及HCFO由于在分子結構中具有碳-碳雙鍵，因此穩定性比HFC低。在HFO以及 HCFO中，存在具有順式體或者反式體這樣的幾何異構體的情況。一般而言，公知在具有順 式-反式異構體的HFO以及HCFO中，一方的幾何異構體采用比另一方的幾何異構體穩定的結 構。例如，在HF01234ze中，做成為反式體比順式體穩定的結構。若冷媒的穩定性低，則在熱 循環中，冷媒的物性有時會發生變化。在熱循環中的冷媒的物性從冷媒填充時的冷媒的物 性發生變化的狀況下，無法維持穩定的熱循環。因此，HFO以及HCF0、特別是HFO的順式體 (HFO-順式體)以及HCFO的順式體(HCFO-順式體)雖然熱物性、特性優異，但從物性變化的觀 點出發，存在難以作為冷媒使用的情況。
[0010]在熱栗裝置以及有機蘭肯循環裝置中，在冷媒與熱媒之間進行熱交換。當冷媒的 沸點比熱媒的溫度低時，若不做成為更結實的裝置，則熱交換效率受到限制。因此，要求冷 媒的沸點更接近可利用的熱媒的溫度。在熱栗裝置中，使用外部空氣、水等作為熱媒。
[0011] HF01234yf 的沸點是-29υΡ01234ζθ 的沸點比 HF01234yf 高。HF01234ze(Z)的沸 點是+l〇°C，比HF01234ze(E)的沸點（b.p.-19°c)高。這樣，就具有幾何異構體的HFO以及 HCFO而言，采用不穩定的結構的幾何異構體具有比另一方的幾何異構體高的沸點。從熱交 換效率的觀點出發，在HFO以及HCFO中，有時順式體作為冷媒比較優異。特別是，在利用80°C 以上的熱源的熱栗裝置以及有機蘭肯循環裝置中，有時沸點比反式體高的順式體作為冷媒 比較優異，謀求提高順式體(HFO-順式體、HCFO-順式體)的穩定性。
[0012] 本發明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種即使將HFO或者HCF0、特 別是HFO-順式體或者HCFO-順式體作為冷媒使用也能夠維持穩定的熱循環的熱栗裝置及有 機蘭肯循環裝置以及使用該裝置的冷媒循環方法及異構化抑制方法。
[0013] 用于解決課題的方案
[0014] 為了解決上述課題，本發明的冷媒循環裝置、冷媒循環方法以及異構化抑制方法 采用以下的方案。
[0015] 本發明提供一種冷媒循環裝置，其是利用冷媒的冷媒循環裝置，所述冷媒循環裝 置的特征在于，所述冷媒包含在分子結構中具有碳-碳雙鍵的氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴，在 冷媒循環回路中設有抑制所述冷媒的異構化反應的反應抑制部。
[0016] 另外，本發明提供一種異構化抑制方法，其為利用冷媒的冷媒循環裝置中的異構 化抑制方法，所述冷媒包含在分子結構中具有碳-碳雙鍵的氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴，在所 述異構化抑制方法中，在冷媒循環回路中設置反應抑制部，該反應抑制部包括抑制所述冷 媒的異構化反應的反應抑制件，從而使所述冷媒與所述反應抑制件接觸。
[0017] 另外，本發明提供一種冷媒循環方法，其為利用冷媒的冷媒循環裝置中的冷媒循 環方法，所述冷媒包含在分子結構中具有碳-碳雙鍵的氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴，在所述冷 媒循環方法中，在冷媒循環回路中設置反應抑制部，該反應抑制部包括抑制所述冷媒的異 構化反應的反應抑制件，從而使所述冷媒與所述反應抑制件接觸。
[0018] 根據本發明，通過在冷媒循環回路(熱循環）中設置反應抑制部，能夠抑制冷媒的 異構化反應。由此，能夠抑制冷媒的熱物性變化，能夠維持穩定的冷媒循環回路。異構化反 應是指，具有多個異構體的氫氟烯烴(HFO)或者氫氯氟烯烴(HCFO)向與目標物不同的異構 體發生結構變化。在冷媒循環中，冷媒可以被加熱、冷卻，也可以被加壓、減壓。
[0019] 在上述發明的一方案中，優選為，所述冷媒作為主要成分而包含在分子結構中具 有碳-碳雙鍵的氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴。
[0020]若通過反應抑制部能夠抑制異構化的對象的含有量較多，則使冷媒穩定化的效果 會變得更加顯著。
[0021] 在上述發明的一方案中，優選為，所述冷媒作為主要成分而包含在分子結構中具 有碳-碳雙鍵的氫氟烯烴的順式體或者氫氯氟烯烴的順式體。
[0022] 在上述發明的一方案中，優選為，所述反應抑制部抑制所述冷媒的從順式體向反 式體的異構化反應。
[0023] 順式體向反式體發生異構化。通過抑制從順式體向反式體的異構化反應，能夠將 冷媒的沸點維持得較高。
[0024] 在上述發明的一方案中，優選為，所述反應抑制部具備反應抑制件，所述反應抑制 件將從由銅、鐵、鋁、鎳、鈦、金屬硅、硅鋼、錫、鎂、鋅以及沸石構成的組中選出的至少一種材 料作為主體。
[0025] 優選為，所述反應抑制件將使銅、鐵與鋁混合而成的構成物或者鋁作為主體。
[0026] 將從上述材料中選出的材料作為主體的反應抑制件在熱循環中能夠抑制氫氟烯 烴或者氫氯氟烯烴的異構化反應。
[0027] 在上述發明的一方案中，優選為，所述反應抑制件是多孔結構體、網狀結構體或者 褶皺狀結構體。
[0028] 通過將反應抑制件做成為上述結構體，從而冷媒與反應抑制件的接觸面積變大。 由此，能夠進一步抑制氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴的異構化反應。
[0029] 在上述發明的一方案中，優選為，冷媒循環裝置在所述冷媒循環回路中具有所述 冷媒的溫度達到175°C以上的區域，所述反應抑制部設于所述冷媒的溫度能夠達到175°C以 上的區域。
[0030] 本發明人發現，氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴的順式體在冷媒溫度達到175°c以上時 存在異構化反應加速的趨勢。根據上述發明的一方案，通過在異構化反應容易發生的區域 設置反應抑制部，能夠有效地抑制氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴的異構化反應。
[0031] 在上述發明的一方案中，冷媒循環裝置具備:壓縮機，其對所述冷媒進行壓縮;冷 凝器，其使壓縮了的冷媒冷凝;膨脹閥，其使冷凝了的冷媒膨脹；以及蒸發器，其使膨脹了的 冷媒蒸發，所述反應抑制部能夠設置于從所述壓縮機到所述冷凝器之間。
[0032] 在依次連接壓縮機、冷凝器、膨脹閥以及蒸發器而成的冷媒循環回路中，從壓縮機 到冷凝器之間是冷媒作為氣體而存在的高溫、高壓環境，是異構化反應容易進展的區域。根 據上述發明的一方案，通過在從壓縮機到冷凝器之間設置反應抑制部，能夠在異構化反應 容易進展的區域抑制氫氟烯烴或者氫氯氟烯烴的順式體的異構化反應。
[0033] 在上述發明的一方案中，冷媒循環裝置具備:壓縮機，其對所述冷媒進行壓縮;冷 凝器，其使壓縮了的冷媒冷凝;膨脹閥，其使冷凝了的冷媒膨脹；以及蒸發器，其使膨脹了的 冷媒蒸發，所述反應抑制部設置于從所述冷凝器到所述膨脹閥之間。
[0034] 在冷媒循環裝置中，冷媒通過冷凝器被冷凝而成為液體。與氣體時相比，液化了的 冷媒的體積變小。根據上述發明的一方案，通過在冷凝器與膨脹閥之間設置反應抑制部，能 夠使更多的冷媒與反應抑制件接觸。
[0035] 在上述發明的一方案中，也可以為，所述反應抑制部組裝入所述冷凝器內。
[0036] 冷媒循環裝置的構成要素受到冷媒的壓力。因此，冷媒循環裝置的構成要素需要 具備能夠承受來自冷媒的壓力的剛性。根據上述發明的一方案，通過將反應抑制部組裝入 冷凝器內，因此無需新設置耐壓容器。由此，能夠減輕冷媒循環裝置。
[0037] 在上述發明的一方案中，冷媒循環裝置具備:栗，其壓送所述冷媒;蒸發器，其通過 熱源對壓送來的冷媒進行加熱而使其蒸發;膨脹器，其使蒸發了的冷媒膨脹；以及冷凝器， 其使膨脹了的冷媒冷凝，所述反應抑制部能夠設置于從所述蒸發器到所述膨脹器之間。
[0038] 在依次連接栗、蒸發器、膨脹器以及冷凝器而成的冷媒循環回路中，從蒸發器到膨 脹器之間是冷媒作為氣體而存在的高溫、高壓環境，是異構化反應容易進展的區域。根據上 述一方案，通過在蒸發器與膨脹器之間設置反應抑制部，能夠抑制氫氟烯烴或者氫氯氟烯 烴的順式體的異構化反應。
[0039]發明效果
[0040]根據本發明的冷媒循環裝置、冷媒循環方法以及異構化抑制方法，通過具備反應 抑制部，能夠抑制冷媒循環回路中的HFO或者HCFO的異構化反應。由此，能夠抑制冷媒的熱 物性變化，能夠維持穩定的冷媒循環回路。
【附圖說明】
[0041] 圖1是表示第一實施方式的熱栗裝置的一例的概要結構圖。
[0042] 圖2是圖1的反應抑制部的側視圖。
[0043] 圖3是圖1的反應抑制部的立體圖。
[0044]圖4是表示第二實施方式的熱栗裝置的一例的概要結構圖。
[0045] 圖5是圖4的反應抑制部的剖視圖。
[0046] 圖6是表示反應抑制件的一實施例的立體圖。
[0047]圖7是表示反應抑制件的另一實施例的立體圖。
[0048] 圖8是表示第二實施方式的變