(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-10-21
(54)【発明の名称】HFC-32と、CF3Iと、CO2と、を含む、冷媒組成物
(51)【国際特許分類】
C09K 5/04 20060101AFI20221014BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20221014BHJP
【FI】
C09K5/04 C
F25B1/00 396U
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022512801
(86)(22)【出願日】2020-08-21
(85)【翻訳文提出日】2022-02-24
(86)【国際出願番号】 US2020047293
(87)【国際公開番号】W WO2021041167
(87)【国際公開日】2021-03-04
(32)【優先日】2019-08-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515269383
【氏名又は名称】ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジョシュア ヒューズ
(72)【発明者】
【氏名】バーバラ ハビランド マイナー
(57)【要約】
本出願は、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいて有用な、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、を含む、組成物に関する。冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいてR-410A又はR-32から選択される冷媒を代替する方法も提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、二酸化炭素(CO
2)と、を含む、組成物。
【請求項2】
約300~約375のGWPを示す、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
不燃性である、請求項2に記載の組成物。
【請求項4】
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む、請求項3に記載の組成物。
【請求項5】
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)を含む、請求項3に記載の組成物。
【請求項6】
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)を含む、請求項3に記載の組成物。
【請求項7】
前記組成物が、
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)と、
を含む、請求項3に記載の組成物。
【請求項8】
約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、約3重量パーセントの二酸化炭素と、を含む、請求項3に記載の組成物。
【請求項9】
ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、二酸化炭素(CO
2)と、から本質的になる、請求項3に記載の組成物。
【請求項10】
約300未満のGWPを示す、請求項1に記載の組成物。
【請求項11】
不燃性である、請求項10に記載の組成物。
【請求項12】
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む、請求項11に記載の組成物。
【請求項13】
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)を含む、請求項11に記載の組成物。
【請求項14】
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)を含む、請求項11に記載の組成物。
【請求項15】
前記組成物が、
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)と、
を含む、請求項11に記載の組成物。
【請求項16】
冷却を生じさせるためのプロセスであって、請求項1に記載の組成物を凝縮させることと、その後、冷却される物体の近傍で前記組成物を蒸発させることと、を含む、プロセス。
【請求項17】
加熱を生じさせるためのプロセスであって、請求項1に記載の組成物を蒸発させることと、その後、加熱される物体の近傍で前記組成物を凝縮させることと、を含む、プロセス。
【請求項18】
冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいてR-410Aを代替する方法であって、前記R-410Aの代替品として請求項1に記載の組成物を提供することを含む、方法。
【請求項19】
当該組成物が、約300~約375のGWPを示す、請求項18に記載の方法。
【請求項20】
不燃性である、請求項19に記載の組成物。
【請求項21】
前記組成物が、
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)と、
を含む、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
前記組成物が、R-410Aの冷却容量の約±10%~約±20%以内の冷却容量を示す、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
前記組成物が、R-410Aの冷却容量の約±15%以内の冷却容量を示す、請求項21に記載の方法。
【請求項24】
前記組成物が、約7℃以下の温度グライドを示す、請求項21に記載の方法。
【請求項25】
約300未満のGWPを示す、請求項18に記載の方法。
【請求項26】
不燃性である、請求項19に記載の組成物。
【請求項27】
前記組成物が、
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)と、
を含む、請求項26に記載の方法。
【請求項28】
前記組成物が、R-410Aの冷却容量の約±10%~約±20%以内の冷却容量を示す、請求項27に記載の方法。
【請求項29】
前記組成物が、R-410Aの冷却容量の約±15%以内の冷却容量を示す、請求項27に記載の方法。
【請求項30】
前記組成物が、約10℃以下の温度グライドを示す、請求項27に記載の方法。
【請求項31】
請求項1に記載の組成物を含む、空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
【請求項32】
蒸発器、圧縮機、凝縮器、及び膨張装置を備える、請求項31に記載の空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
【請求項33】
向流モード又は向流傾向を有する乱流モードで動作する1つ以上の熱交換器を備える、請求項31に記載の空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいて使用するための、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、を含む、組成物に関する。本発明の組成物は、冷却及び加熱を生じさせる方法、並びに冷媒を代替する方法、並びに冷蔵、空調、及びヒートポンプ装置において有用である。
【背景技術】
【0002】
多くの現在市販されている冷媒は、オゾン破壊及び/又は地球温暖化の一因となる。多くのそのような化合物の使用は、環境規制機関による監視下におかれるようになっており、多くの冷媒成分(例えば、クロロフルオロカーボン、CFC)は最終的に段階的廃止することが予定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
したがって、オゾン層破壊係数(ozone depletion potential、ODP)がなく、地球温暖化に対する影響が低いことを特徴とする冷媒が必要とされている。本出願は、このニーズ及び他のニーズに対応する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本出願は、とりわけ、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、を含む、組成物を提供する。
【0005】
本出願は、本明細書で提供される組成物を凝縮させることと、その後、冷却される物体の近傍でかかる組成物を蒸発させることと、を含む、冷却を生じさせるためのプロセスを更に提供する。
【0006】
本出願は、本明細書で提供される組成物を蒸発させることと、その後、加熱される物体の近傍でかかる組成物を凝縮させることと、を含む、加熱を生じさせるためのプロセスを更に提供する。
【0007】
本出願は、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいて、R-410A及びR-32からなる群から選択される冷媒(すなわち、現用冷媒)を代替する方法であって、当該R-410A又は当該R-32の代替品として、本明細書で提供される組成物を提供することを含む、方法を更に提供する。
【0008】
本出願は、本明細書で提供される組成物を含む、空調システム、ヒートポンプシステム、及び冷蔵システムを更に提供する。
【0009】
別途定義しない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明の属する当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。本発明で使用するための方法及び材料が本明細書に記載されており、また、当該技術分野において既知の他の好適な方法及び材料を使用してもよい。材料、方法、及び実施例は、単なる例示であり、限定することを意図するものではない。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、シーケンス、データベースエントリ、及び他の参考文献は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。矛盾が生じた場合には、定義を含め、本明細書が優先される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図2】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図3】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図4】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図5】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図6】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図7】R-410Aを代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図8】R-32を代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図9】R-32を代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図10】R-32を代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図11】R-32を代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【
図12】R-32を代替するための冷媒組成物として有用であり得る本発明の例示的な組成物を説明する、輪郭プロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本開示は、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、を含む、組成物(例えば、熱伝達組成物及び/又は冷媒組成物)を提供する。本明細書で提供される組成物は、例えば、現用の冷媒化合物(例えば、CFC、HFCなど)が以前貢献していた冷媒及び/又は熱伝達用途において有用であり得る。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、不燃性である。
【0012】
いくつかの実施形態では、組成物は、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF)3I)と、二酸化炭素(CO2)と、(例えば、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、本明細書に記載される1つ以上の追加の成分であって、当該組成物の基本的及び新規の特徴(複数可)に実質的に影響を及ぼさない1つ以上の追加の成分と)から本質的になる。いくつかの実施形態では、組成物は、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、からなる。
【0013】
定義及び略語
本明細書で使用するとき、「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「有する(has)」、「有する(having)」という用語、又はこれらの他の任意の変化形は、非排他的な包含を網羅することを意図する。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、又は装置は、これらの要素に必ずしも限定されるものではなく、そのようなプロセス、方法、物品、又は装置に対して明示的に記載されていない、又はこれらに固有のものではない、他の要素も含む場合がある。更に、明示的にこれに反する記載がない限り、「又は」は、包括的な「又は」を指し、排他的な「又は」を指すものではない。例えば、条件A又はBは、以下、すなわち、Aが真であり(又は存在し)かつBが偽である(又は存在しない)、Aが偽であり(又は存在しない)かつBが真である(又は存在する)、並びにA及びBの両方が真である(又は存在する)のいずれか1つにより満たされる。
【0014】
本明細書で使用するとき、「から本質的になる」は、これらの追加的に含まれる材料、工程、特徴、成分、又は要素が、特許請求される発明の基本的及び新規の特徴(複数可)、特に本発明のプロセスのいずれかの所望の結果を達成するための作用機序に実質的に影響を及ぼさないことを条件に、文字どおり開示されているものに加えて、材料、工程、特徴、成分、又は要素を含む、組成物、方法を定義するために使用される。「から本質的になる(consists essentially of)」又は「から本質的になる(consisting essentially of)」という用語は、「含む」と「からなる」との間の中間の立場をとる。
【0015】
また、「a」又は「an」の使用は、本明細書に記載された要素及び成分を説明するために用いられる。これは、単に便宜上なされるものであり、本発明の範囲の全般的な意味を与えるためのものである。この記載は、1つ又は少なくとも1つを含むものと解釈されるべきであり、単数形は、別の意味を有することが明白でない限り、複数形も含む。
【0016】
本明細書で使用される際、「約」という用語は、実験誤差による変動(例えば、示された値のプラスマイナス約10%)を考慮することを意味する。本明細書で報告される全ての測定値は、特に明記しない限り、「約」という用語が明示的に使用されているか否かに関わらず、「約」という用語によって修飾されているものと理解される。
【0017】
量、濃度、又は他の値若しくはパラメータが、ある範囲、好ましい範囲、又は好ましい上方値及び/若しくは好ましい下方値のリストのいずれかとして与えられている場合に、これらは、範囲が別個に開示されているかに関わらず、任意の範囲上限値又は好ましい上方値及び任意の範囲下限値又は好ましい下方値の任意の対から形成される全ての範囲を、具体的に開示するものとして、理解されたい。本明細書に数値範囲が記述されている場合、特に指示しない限り、この範囲は、その端点を包含し、かつその範囲内の全ての整数及び分数を包含することが意図される。
【0018】
地球温暖化係数(global warming potential、GWP)は、1キログラムの二酸化炭素の排出と比較して、1キログラムの特定の温室効果ガスの大気排出に起因する相対的な地球温暖化への寄与を推定するための指数である。GWPは、様々な対象期間について計算することができ、所与のガスの大気寿命の影響を示す。100年間を対象期間とするGWPが、通常は参照される値である。
【0019】
本明細書で使用するとき、「オゾン層破壊係数(ODP)」という用語は、「The Scientific Assessment of Ozone Depletion,2002,A report of the World Meteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project」のセクション1.4.4、ページ1.28~1.31で定義されている(このセクションの最初の段落を参照)。ODPは、フルオロトリクロロメタン(CFC-11)に対して質量対質量基準で、化合物から予想される成層圏オゾン層破壊の度合いを表す。
【0020】
冷蔵容量(冷却容量と称されることもある)は、循環する冷媒又は作動流体の単位質量当たりの、蒸発器中の冷媒又は作動流体のエンタルピーの変化を定義する用語である。体積冷却容量は、蒸発器を出る冷媒蒸気の単位体積当たりの、蒸発器中の冷媒又は作動流体によって除去された熱の量を指す。冷蔵容量は、冷媒、作動流体、又は熱伝達組成物の冷却を生じさせる能力の尺度である。したがって、作動流体の体積冷却容量が高いほど、所与の圧縮機で達成可能な最大体積流量で蒸発器において得ることができる冷却速度が大きくなる。冷却速度は、蒸発器内の冷媒によって除去される単位時間当たりの熱を指す。
【0021】
同様に、体積加熱容量は、圧縮機に入る冷媒又は作動流体蒸気の単位体積当たりの、凝縮器中の冷媒又は作動流体によって供給される熱の量を定義する用語である。冷媒又は作動流体の体積加熱容量が高いほど、所定の圧縮機で達成可能な最大体積流量で凝縮器において得られる加熱速度が大きくなる。
【0022】
性能係数(coefficient of performance、COP)は、圧縮機を動作させるのに必要なエネルギーで割った、蒸発器で除去された熱の量である。COPが高いほど、エネルギー効率が高くなる。COPは、エネルギー効率比(energy efficiency ratio、EER)、すなわち特定の組の内部温度及び外部温度での冷蔵又は空調設備についての効率評定に直接的に関連する。
【0023】
本明細書で使用される際、伝熱媒体は、熱源からヒートシンクまで熱を運ぶために使用される組成物を含む。例えば、冷却される物体から冷却機蒸発器への、又は冷却機凝縮器から冷却塔への、若しくは熱が周囲に放出され得る他の構成への熱。
【0024】
本明細書で使用するとき、作動流体又は冷媒は、あるサイクルで熱を伝達するように機能する化合物又は化合物の混合物(例えば、本明細書で提供される組成物)を含み、作動流体は、繰り返しサイクルで液体から気体に、そして液体に戻るという相変化を経る。
【0025】
過冷却は、液体が、その液体の所定の圧力での飽和点を下回る温度に低下することである。飽和点は、蒸気組成物が完全に液体に凝縮される温度である(泡立ち点とも称される)。しかし、過冷却は、所与の圧力において、液体をより低温の液体に冷却し続ける。液体を、飽和温度を下回る温度に冷却することで、正味冷蔵容量が上昇し得る。それにより、過冷却は、システムの冷蔵容量及びエネルギー効率を改善する。過冷却量は、飽和温度未満の冷却の量(度単位)、又は液体組成物がその飽和温度をどれだけ下回って冷却されるかである。
【0026】
「過熱」という用語は、蒸気組成物が、蒸気組成物の飽和蒸気温度をどれだけ上回って加熱されるかを定義する。飽和蒸気温度は、蒸気組成物が冷却される場合に、最初に液滴が形成される温度であり、「露点」とも称される。
【0027】
化学物質、略語、及び頭字語
CFC:クロロフルオロカーボン
HFC:ヒドロフルオロカーボン
HCFC:ヒドロクロロフルオロカーボン
HFO:ヒドロフルオロオレフィン
R-32:ジフルオロメタン
R-410A:50%のジフルオロメタン(R-32)と50%のペンタフルオロエタン(R-125)との混合物
CAP:冷却(又は加熱)容量
COP:性能係数
GWP:地球温暖化係数
ODP:オゾン層破壊係数
【0028】
R-410Aを代替するための例示的な組成物
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、熱伝達システム(例えば、冷媒システム)及び本明細書に記載の方法においてR-410Aの代替品として有用である。
【0029】
いくつかの実施形態では、組成物は、約30~約55重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)、例えば、約30~約50、約30~約45、約30~約40、約30~約35、約35~約55、約35~約50、約35~約45、約35~約40、約40~約55、約40~約50、約40~約45、約45~約55、約45~約50、又は約50~約55重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約45~約48重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約32~約37重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。
【0030】
いくつかの実施形態では、組成物は、約40~約70重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)、例えば、約40~約65、約40~約60、約40~約55、約40~約50、約40~約45、約45~約70、約45~約65、約45~約60、約45~約55、約45~約50、約50~約70、約50~約65、約50~約60、約50~約55、約55~約70、約55~約65、約55~約60、約60~約70、約60~約65、又は約65~約70重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約47~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約55~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。
【0031】
いくつかの実施形態では、組成物は、約1~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)、例えば、約1~約8、約1~約6、約1~約4、約1~約2、約2~約10、約2~約8、約2~約6、約2~約4、約4~約10、約4~約8、約4~約6、約6~約10、約6~約8、又は約8~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約2~約5重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約2~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。
【0032】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0033】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0034】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約45~約48重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約47~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約5重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0035】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約32~約37重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約55~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0036】
いくつかの実施形態では、組成物は、約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、約3重量パーセントの二酸化炭素と、を含む。
【0037】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約750未満、例えば、約700未満、約600未満、約500未満、約400未満、約300未満、約250未満、約200未満、約100未満、約50未満、又は約10未満のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約300未満のGWPを示す。
【0038】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約200~約750、例えば、約200~約700、約200~約600、約200~約500、約200~約400、約200~約350、約200~約300、約200~約250、約250~約750、約250~約700、約250~約600、約250~約500、約250~約400、約250~約350、約250~約300、約300~約750、約300~約700、約300~約600、約300~約500、約300~約400、約300~約350、約350~約750、約350~約700、約350~約600、約350~約500、約350~約400、約400~約750、約400~約700、約400~約600、約400~約500、約500~約750、約500~約700、約500~約600、約600~約750、約600~約700、又は約650~約750のGWPを示す。
【0039】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約300~約375のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約200~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約225~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約250~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約275のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約250のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約225のGWPを示す。
【0040】
いくつかの実施形態では、組成物は、表1Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約360のGWPを有する、表1Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約350のGWPを有する、表1Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約340のGWPを有する、表1Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約330のGWPを有する、表1Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約325のGWPを有する、表1Aに提供される組成物の群から選択される。
【0041】
いくつかの実施形態では、組成物は、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約290のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約280のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約275のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約270のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約260のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約250のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約240のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約230のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約215~約225のGWPを有する、表1Bに提供される組成物の群から選択される。
【0042】
R-32を代替するための例示的な組成物
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、熱伝達システム(例えば、冷媒システム)及び本明細書に記載の方法においてR-32の代替品として有用である。
【0043】
いくつかの実施形態では、組成物は、約35~約55重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)、例えば、約35~50、約35~45、約35~40、約40~55、約40~50、約40~45、約45~55、約45~50、又は約50~55重量%のジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約45~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約35~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約45~約48重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約35~約37重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む。
【0044】
いくつかの実施形態では、組成物は、約35~約60重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)、例えば、約35~約55、約35~約50、約35~約45、約35~約40、約40~約60、約40~約55、約40~約50、約40~約45、約45~約60、約45~約55、約45~約50、約50~約60、約50~約55、又は約55~約60重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約37~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約46~約60重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約55~約60重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む。
【0045】
いくつかの実施形態では、組成物は、約1~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)、例えば、約1~約8、約1~約6、約1~約4、約1~約2、約2~約10、約2~約8、約2~約6、約2~約4、約4~約10、約4~約8、約4~約6、約6~約10、約6~約8、又は約8~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約2~約11重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約2~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。いくつかの実施形態では、組成物は、約5~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む。
【0046】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約45~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約37~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約11重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0047】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約35~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約46~約60重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0048】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約45~約48重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約10重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0049】
いくつかの実施形態では、組成物は、
約35~約37重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約55~約60重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約5~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む。
【0050】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約750未満、例えば、約700未満、約600未満、約500未満、約400未満、約300未満、約250未満、約200未満、約100未満、約50未満、又は約10未満のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約300未満のGWPを示す。
【0051】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約200~約750、例えば、約200~約700、約200~約600、約200~約500、約200~約400、約200~約350、約200~約300、約200~約250、約250~約750、約250~約700、約250~約600、約250~約500、約250~約400、約250~約350、約250~約300、約300~約750、約300~約700、約300~約600、約300~約500、約300~約400、約300~約350、約350~約750、約350~約700、約350~約600、約350~約500、約350~約400、約400~約750、約400~約700、約400~約600、約400~約500、約500~約750、約500~約700、約500~約600、約600~約750、約600~約700、又は約650~約750のGWPを示す。
【0052】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約300~約375のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約200~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約225~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約250~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約300のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約275のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約250のGWPを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約215~約225のGWPを示す。
【0053】
いくつかの実施形態では、組成物は、表2Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約360のGWPを有する、表2Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約350のGWPを有する、表2Aに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約300~約325のGWPを有する、表2Aに提供される組成物の群から選択される。
【0054】
いくつかの実施形態では、組成物は、表2Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約235~約290のGWPを有する、表2Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約235~約280のGWPを有する、表2Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約235~約275のGWPを有する、表2Bに提供される組成物の群から選択される。いくつかの実施形態では、組成物は、約235~約250のGWPを有する、表2Bに提供される組成物の群から選択される。
【0055】
使用方法
本明細書で提供される組成物は、熱源からヒートシンクに熱を伝えるために使用される作動流体として作用することができる。そのような熱伝達組成物は、流体が相転移するサイクル、すなわち、流体が液体から気体に相転移し、再び液体に戻る、又はその逆に相転移するサイクルにおいて冷媒としても有用であり得る。伝熱システムの例としては、空調機、冷凍庫、冷蔵庫、ヒートポンプ、冷水機、満液式蒸発器冷却機、直接膨張冷却機、ウォークインクーラ、高温ヒートポンプ、移動式冷蔵庫、移動式空調ユニット、浸漬冷却システム、データセンタ冷却システム、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。したがって、本出願は、本明細書で提供される組成物を含む、本明細書に記載される伝熱システム(例えば、伝熱装置)を提供する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、伝熱装置内の作動流体(例えば、冷蔵又は加熱用途のための作動流体)として有用である。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、高温ヒートポンプを含む装置又はシステムにおいて有用である。いくつかの実施形態では、高温ヒートポンプは、遠心圧縮機を含む。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、冷却機装置を含む装置又はシステムにおいて有用である。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、遠心冷却機装置を含む装置又はシステムにおいて有用である。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、遠心高温ヒートポンプにおいて有用である。
【0056】
機械的な蒸気-圧縮冷蔵、空調、及びヒートポンプシステムは、蒸発器、圧縮機、凝縮器、及び膨張装置を含む。冷蔵サイクルは、1つの工程において冷却効果をもたらし、また、異なる工程において加熱効果をもたらす、多重工程において冷媒を再使用する。サイクルは、以下のように説明することができる:液体冷媒が、膨張装置を通って蒸発器に入り、液体冷媒が、低温で、環境から熱を奪うことによって蒸発器内で沸騰して、気体を形成し、冷却を生じさせる。多くの場合、空気又は伝熱流体は、蒸発器の上を、又は周囲を流れ、蒸発器内の冷媒の蒸発によって生じる冷却効果を、冷却される物体まで伝達する。低圧の気体は、圧縮機に入り、そこで気体は圧縮され、その圧力及び温度が上昇する。次いで、高圧の(圧縮された)気体状の冷媒は、凝縮器に入り、そこで冷媒は凝縮され、その熱を環境に放出する。冷媒は膨張装置に戻り、それを通じて液体は凝縮器におけるより高圧レベルから蒸発器における低圧レベルに膨張し、このようにして、サイクルを繰り返す。
【0057】
冷却される又は加熱される物体は、冷却又は加熱を提供することが望ましい任意の空間、場所、対象物、又は物体として定義され得る。例としては、共同住宅、総合大学の寮、タウンハウス、若しくは他の長屋若しくは一戸建て住宅、病院、オフィスビル、スーパーマーケット、単科大学若しくは総合大学の教室若しくは管理棟、及び自動車若しくははトラックのパッセンジャコンパートメントなどの、部屋、アパート、又は建物などの、空調、冷却、又は加熱を必要とする(開放された若しくは閉鎖された)空間が挙げられる。更に、冷却される物体としては、とりわけ、コンピュータ設備、中央処理ユニット(central processing unit、cpu)、データセンタ、サーババンク、及びパーソナルコンピュータなどの電子機器を挙げることができる。
【0058】
「近傍」とは、蒸発器を介して移動する空気が、冷却される物体内又は周囲を移動するように、冷媒を含有するシステムの蒸発器が、冷却される物体内又は物体に近接してのいずれかに位置していることを意味する。加熱を生じさせるためのプロセスでは、「近傍」とは、蒸発器を介して移動する空気が、加熱される物体内又は周囲を移動するように、冷媒を含有するシステムの凝縮器が、加熱される物体内又は物体に近接してのいずれかに位置していることを意味する。いくつかの実施形態では、伝熱に関して、「近傍」とは、例えば、冷却される物体が、熱伝達組成物に直接浸漬されるか、又は熱伝達組成物を含有する管が、内部でその内若しくは周囲を流れ、電子設備から出ることを意味し得る。
【0059】
例示的な冷蔵システムとしては、商業用、工業用、又は住宅用冷蔵庫及び冷凍庫、製氷機、内蔵型クーラ及び冷凍庫、自動販売機、満液式蒸発器冷却機、直接膨張冷却機、冷水機、遠心冷却機、ウォークイン及びリーチインクーラ及び冷凍庫を含む設備、並びに組み合わせシステムが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、スーパーマーケットの冷蔵システムにおいて使用され得る。更に、固定型用途は、1つの位置において、冷却を生じさせるために一次冷媒を使用し、二次伝熱流体を介して、この冷却を遠隔の場所に移動させる、二次ループシステムを利用し得る。
【0060】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステム又は装置を含む移動式伝熱システムにおいて有用である。いくつかの実施形態では、組成物は、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステム又は装置を含む固定式伝熱システムにおいて有用である。
【0061】
本明細書で使用される際、移動式冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムとは、道路、鉄道、海上、又は航空の輸送ユニットに組み込まれる、任意の冷蔵、空調、又はヒートポンプ装置を指す。移動式空調又はヒートポンプシステムは、自動車、トラック、列車、又は他の輸送システムに使用され得る。移動式冷蔵庫としては、トラック、飛行機、又は列車の輸送用冷蔵庫を挙げ得る。加えて、「複合一貫輸送」システムとして知られている、任意の移動式キャリアに依存しないシステムに冷蔵を提供することが意図される装置が、本発明に含まれる。かかる複合一貫輸送システムとしては、「コンテナ」(海上/陸上複合輸送)、並びに「スワップボディ」(道路及び鉄道複合輸送)が挙げられる。
【0062】
本明細書で使用される際、固定式空調又はヒートポンプシステムは、動作中に適所に固定されるシステムである。固定式空調又はヒートポンプシステムは、任意の様々な建物に付随し得るか、又は取り付けられ得る。これらの固定式の用途としては、これらに限定されないが、冷却機、住宅用高温ヒートポンプを含むヒートポンプ、住宅用、商業用、若しくは工業用空調システムを含み、かつ窓、ダクトの有無に関わらずパッケージ型端末、屋上システムなどの建物に接続されるそれらの外部を含む、固定式空調及びヒートポンプであり得る。
【0063】
固定式伝熱は、浸漬冷却システム、浸水冷却システム、相転移冷却システム、データセンタ冷却システム、又は単に液体冷却システムなどの電子機器を冷却するためのシステムを指し得る。
【0064】
いくつかの実施形態では、本発明の組成物を伝熱流体として使用するための方法が提供される。本方法は、かかる組成物を熱源からヒートシンクに輸送することを含む。
【0065】
いくつかの実施形態では、冷却を生じさせるための方法であって、冷却される物体の近傍で本化合物又は組成物のいずれかを蒸発させることと、その後、かかる組成物を凝縮することと、を含む、方法が提供される。
【0066】
いくつかの実施形態では、加熱を生じさせるための方法であって、加熱される物体の近傍で本組成物のいずれかを凝縮することと、その後、かかる組成物を蒸発させることとを含む、方法が提供される。
【0067】
いくつかの実施形態では、組成物は、伝熱において使用するためのものであり、作動流体は、伝熱成分である。
【0068】
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、冷蔵又は空調において使用するためのものである。
【0069】
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、本明細書で提供される可燃性冷媒の可燃性を低減又は排除するのに有用であり得る。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される本出願は、可燃性冷媒の可燃性を低減するための方法であって、本明細書に開示される組成物を含む組成物を可燃性冷媒に添加することを含む、方法である。
【0070】
本明細書で提供される組成物は、現在使用されている(「現用」)冷媒の代替品として有用であり得る。本明細書で使用される際、「現用冷媒」という用語は、伝熱システムがそれに対して動作するように設計された冷媒、又は伝熱システム内に存在する冷媒を意味するものとして理解される。いくつかの実施形態では、現用冷媒は、R-410A及びR-32からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、現用冷媒は、R-410Aである。いくつかの実施形態では、現用冷媒は、R-32である。
【0071】
多くの場合、異なる冷媒用に、例えば、システム変更が最小乃至全くない状態で設計された最初の冷蔵設備において使用することができる場合には、代替冷媒は、最も有用である。多くの用途では、開示の組成物のいくつかの実施形態は、冷媒として有用であり、代替品が求められる冷媒として、少なくとも同等の冷却性能(冷却容量を意味する)を提供する。
【0072】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒(すなわち、本明細書で提供される組成物)は、R-410A又はR-32の冷却容量の約±1%~±20%以内である冷却容量を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410A又はR-32の冷却容量の約±20%以内である冷却容量を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410A又はR-32の冷却容量の約±15%以内である冷却容量を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410A又はR-32の冷却容量の約±10%以内である冷却容量を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410A又はR-32の冷却容量の約±5%以内である冷却容量を示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410A又はR-32の冷却容量の約±3%以内である冷却容量を示す。
【0073】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒(すなわち、本明細書で提供される組成物)は、R-410Aの冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約750未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410Aの冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約400未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410Aの冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約250未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410Aの冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約150未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-410Aの冷却容量の約±5%以内である冷却容量を示し、約150未満のGWPを有する。
【0074】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒(すなわち、本明細書で提供される組成物)は、R-32の冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約750未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-32の冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約400未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-32の冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約250未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-32の冷却容量の約±3%~約±20%以内である冷却容量を示し、約150未満のGWPを有する。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される代替冷媒は、R-32の冷却容量の約±5%以内である冷却容量を示し、約150未満のGWPを有する。
【0075】
いくつかの実施形態では、方法は、高温ヒートポンプにおいてR-410A及びR-32からなる群から選択される現用冷媒を、本明細書で提供される代替冷媒組成物で代替することを含む。いくつかの実施形態では、高温ヒートポンプは、遠心高温ヒートポンプである。いくつかの実施形態では、現用冷媒は、R-410Aである。いくつかの実施形態では、現用冷媒は、R-32である。
【0076】
いくつかの実施形態では、高温ヒートポンプは、約50℃超の温度で動作する凝縮器を備える。いくつかの実施形態では、高温ヒートポンプは、約100℃超の温度で動作する凝縮器を備える。いくつかの実施形態では、高温ヒートポンプは、約120℃超の温度で動作する凝縮器を備える。いくつかの実施形態では、高温ヒートポンプは、約150℃超の温度で動作する凝縮器を備える。
【0077】
いくつかの実施形態では、本出願は、現用冷媒を含む伝熱システム又は装置のエネルギー効率を向上させるための方法であって、現用冷媒を、本明細書で提供される代替冷媒組成物で実質的に代替し、それによって伝熱システムの効率を向上させることを含む、方法を提供する。いくつかの実施形態では、伝熱システムは、本明細書で提供される冷却機システム又は冷却機装置である。
【0078】
いくつかの実施形態では、空のシステムに本発明の組成物を充填することにより、又は現用冷媒を本発明の組成物で実質的に代替することにより、現用冷媒を用いて動作するように設計された伝熱システムを動作させる方法又は熱を伝達するための方法が提供される。
【0079】
本明細書で使用される際、「実質的に代替する」という用語は、現用冷媒をシステムから排出させるか又は現用冷媒をシステムから圧送した後、システムに本発明の組成物を充填することを意味するものとして理解される。システムは、充填する前に1回以上の量の代替冷媒でフラッシングすることができる。いくつかの実施形態では、システムが本発明の組成物で充填された後にも幾分の少量の現用冷媒がシステム内に存在してもよい点は理解されるであろう。
【0080】
別の実施形態では、現用冷媒及び潤滑剤を含有する伝熱システムを再充填するための方法であって、潤滑剤の相当部分をかかるシステム内に保持しつつ現用冷媒を伝熱システムから実質的に除去することと、本組成物の1つを伝熱システムに導入することと、を含む、方法が提供される。いくつかの実施形態では、システム内の潤滑剤は、部分的に代替される。
【0081】
いくつかの実施形態では、本発明の組成物は、冷却機内の冷媒の補充に使用してよい。例えば、R-410A又はR-32を使用する冷却機の性能が冷媒の漏出により低下した場合、本来の仕様に性能を戻すために、本明細書に開示される組成物を添加してよい。
【0082】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される組成物のいずれかを含有する熱交換システムであって、空調装置、冷凍庫、冷蔵庫、ヒートポンプ、冷水機、満液式蒸発冷却機、直接膨張式冷却機、ウォークインクーラ、ヒートポンプ、移動式冷蔵庫、移動式空調ユニット、及びこれらの組み合わせを有するシステムからなる群から選択される、熱交換システムが提供される。更に、本明細書で提供される組成物は、これらの組成物が一次冷媒として機能することで二次伝熱流体の冷却を提供し、それによりこの二次伝熱流体が遠隔の場所を冷却する、二次ループシステムにおいて有用であり得る。
【0083】
本発明の組成物は、熱交換器内に温度グライドをいくらか有し得る。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約15℃以下、例えば、約10℃以下、約7℃以下、約5℃以下、約4℃以下、約3℃以下、約2℃以下、又は約1℃以下の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、組成物は、約10℃以下の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、組成物は、約7℃以下の温度グライドを示す。
【0084】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約1℃~約15℃の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約1℃~約10℃の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約1℃~約8℃の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約1℃~約7℃の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約1℃~約5℃の温度グライドを示す。いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、約1℃~約3℃の温度グライドを示す。
【0085】
これにより、向流モード又は向流傾向を有する乱流(cross-current)モードで熱交換器が動作している場合、システムは、より効率的に動作し得る。向流傾向とは、熱交換器が向流モードに可能な限り近づくほど、伝熱がより効率的になることを意味する。したがって、空調熱交換器、特に蒸発器は、向流傾向のいくつかの態様を提供するように設計される。
【0086】
したがって、空調又はヒートポンプシステムが本明細書で提供され、かかるシステムは、向流モード又は向流傾向を有する乱流モードで動作する、1つ以上の熱交換器(蒸発器、凝縮器のいずれか又は両方)を含む。
【0087】
いくつかの実施形態では、冷蔵システムが本明細書で提供され、かかるシステムは、向流モード又は向流傾向を有する乱流モードで動作する、1つ以上の熱交換器(蒸発器、凝縮器のいずれか又は両方)を含む。
【0088】
いくつかの実施形態では、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムは、固定式冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムである。いくつかの実施形態では、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムは、移動式冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムである。
【0089】
更に、いくつかの実施形態では、開示される組成物は、水、塩水溶液(例えば、塩化カルシウム)、グリコール、二酸化炭素、又はフッ素化炭化水素流体(HFC、HCFC、ヒドロフルオロオレフィン(hydrofluoroolefin、「HFO」)、ヒドロクロロフルオロオレフィン(hydrochlorofluoroolefin、「HCFO」)、クロロフルオロオレフィン(chlorofluoroolefin、「CFO」)若しくはペルフルオロカーボン(「perfluorocarbon、PFC」)を意味する)を含み得る二次伝熱流体の使用によって、遠隔の場所に冷却を提供する二次ループシステムにおいて一次冷媒として機能し得る。この場合、二次伝熱流体は、蒸発器に隣接しており、冷却される第2の遠隔物体に移動させる前に冷却されることから、冷却される物体である。いくつかの実施形態では、開示される組成物は、二次伝熱流体として機能するので、遠隔の場所に冷却(又は加熱)を伝達又は提供することができる。
【0090】
いくつかの実施形態では、本明細書で提供される組成物は、潤滑剤、染料(紫外線染料を含む)、可溶化剤、相溶化剤、安定剤、トレーサ、ペルフルオロポリエーテル、摩耗防止剤、極圧添加剤、腐食及び酸化防止剤、重合阻害剤、金属表面エネルギー低減剤(metal surface energy reducer)、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤、泡制御剤、粘度指数改善剤、流動点降下剤、洗剤、粘度調節剤、及びこれらの混合物からなる群から選択される1つ以上の非冷媒成分(本明細書では添加剤とも称される)を更に含む。実際に、これらの任意選択的な非冷媒成分の多くは、1つ以上のこれらの分類に適合し、それら自体が1つ以上の性能特徴の達成に役立つ品質を有し得る。
【0091】
いくつかの実施形態では、1つ以上の非冷媒成分は、組成物全体に対して少ない量で存在する。いくつかの実施形態では、開示される組成物における添加剤(複数可)の濃度の量は、全組成物の、約0.1重量パーセント未満から約5重量パーセントと同程度までである。本発明のいくつかの実施形態では、添加剤は、全組成物の約0.1重量%~約5重量%又は約0.1重量%~約3.5重量%の量で開示された組成物中に存在する。開示される組成物に対して選択される添加剤成分(複数可)は、有用性及び/又は個々の設備構成要素、若しくはシステムの要件に基づいて選択される。
【0092】
一実施形態では、潤滑剤は、鉱油、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリカーボネート、ペルフルオロポリエーテル、シリコーン、ケイ酸エステル、リン酸エステル、パラフィン、ナフテン、ポリアルファ-オレフィン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。
【0093】
本明細書に開示される潤滑剤は、市販の潤滑剤であってよい。例えば、潤滑剤は、BVM 100NとしてBVA Oilより販売されているパラフィン鉱油、商標名Suniso(登録商標)1GS、Suniso(登録商標)3GS及びSuniso(登録商標)5GSでCrompton Co.より販売されているナフテン系鉱油、商標名Sontex(登録商標)372LTでPennzoilにより販売されているナフテン系鉱油、商標名Calumet(登録商標)RO-30でCalumet Lubricantsにより販売されているナフテン系鉱油、商標名Zerol(登録商標)75、Zerol(登録商標)150及びZerol(登録商標)500でShrieve Chemicalsにより販売されている直鎖アルキルベンゼン、HAB22としてNippon Oilより販売されている分枝鎖アルキルベンゼン、商標名Castrol(登録商標)100でCastrol,United Kingdomにより販売されているポリオールエステル(POE)、Dow(Dow Chemical,Midland,Michigan)のRL-488Aなどのポリアルキレングリコール(PAG)、及びこれらの混合物(本段落で開示される潤滑剤のうちの任意のものの混合物を意味する)であってもよい。
【0094】
本明細書に開示される組成物の上記重量比にも関わらず、いくつかの伝熱システムでは、本組成物が使用されている間、そのような伝熱システムの1つ以上の設備構成要素から追加の潤滑剤が得られることがあることが理解されている。例えば、いくつかの冷蔵、空調、及びヒートポンプシステムでは、圧縮機及び/又は圧縮機潤滑サンプ内に潤滑剤を充填してもよい。このような潤滑剤は、任意の潤滑添加剤に加えて、このようなシステムの冷媒中に存在する。使用中、圧縮機内にあるとき、冷媒は、ある量の設備潤滑剤を捕捉して、冷媒-潤滑剤組成物を出発比率から変更してもよい。
【0095】
本発明の組成物で使用される非冷媒成分は、少なくとも1つの染料を含んでいてよい。染料は、少なくとも1つの紫外線(ultra-violet、UV)染料であってもよい。本明細書で使用するとき、「紫外線」染料は、電磁スペクトルの紫外線又は「近」紫外線領域内で光を吸収する紫外線蛍光性組成物又はリン光性組成物として定義される。10ナノメートル~約775ナノメートルの範囲内の波長を有する少なくとも若干の放射線を放出する紫外線照射下において、紫外線蛍光染料により生じた蛍光が検出されてもよい。
【0096】
紫外線染料は、装置(例えば、冷蔵ユニット、空調機、又はヒートポンプ)中での漏出点又は漏出点近傍において染料の蛍光を観察することができることから、組成物の漏出を検出するにあたって有用な成分である。紫外線発光(例えば、染料からの蛍光)は、紫外線光下で観察されてもよい。したがって、こうした紫外線染料を含有する組成物が装置中の所与の点から漏出した場合、蛍光は、漏出点又は漏出点の近傍で検出され得る。
【0097】
いくつかの実施形態では、紫外線染料は、蛍光染料であってもよい。いくつかの実施形態では、蛍光染料は、ナフタルイミド、ペリレン、クマリン、アントラセン、フェナントラセン(phenanthracene)、キサンテン、チオキサンテン、ナフトキサンテン、フルオレセイン及びかかる染料の誘導体、並びにそれらの組み合わせ(本段落で開示される前述の染料又はそれらの誘導体のうちのいずれかの混合物を意味する)からなる群から選択される。
【0098】
本発明の組成物で使用され得る別の非冷媒成分は、本開示の組成物中において1つ以上の染料の溶解度を改善するために選択される少なくとも1つの可溶化剤を含めてもよい。いくつかの実施形態では、染料の可溶化剤に対する重量比は、約99:1~約1:1の範囲である。可溶化剤としては、炭化水素、炭化水素エーテル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル(例えば、ジプロピレングリコールジメチルエーテル)、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン(例えば、塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロホルム、又はこれらの混合物)、エステル、ラクトン、芳香族エーテル、フルオロエーテル、及び1,1,1-トリフルオロアルカン、並びにこれらの混合物(本段落で開示される可溶化剤のうちのいずれかの混合物を意味する)からなる群から選択される少なくとも1つの化合物が挙げられる。
【0099】
いくつかの実施形態では、非冷媒成分は、1つ以上の潤滑剤と開示する組成物との相溶性を改善するために少なくとも1つの相溶化剤を含む。相溶化剤は、炭化水素、炭化水素エーテル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル(例えば、ジプロピレングリコールジメチルエーテル)、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン(例えば、塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロホルム又はこれらの混合物)、エステル、ラクトン、芳香族エーテル、フルオロエーテル、1,1,1-トリフルオロアルカン、及びこれらの混合物(本段落で開示される相溶化剤のうちのいずれかの混合物を意味する)からなる群から選択されてもよい。
【0100】
可溶化剤及び/又は相溶化剤は、ジメチルエーテル(dimethyl ether、DME)など、炭素、水素及び酸素のみを含むエーテルからなる炭化水素エーテル、並びにこれらの混合物(本段落で開示される炭化水素エーテルのうちのいずれかの混合物を意味する)からなる群から選択されてもよい。
【0101】
相溶化剤は、3~15個の炭素原子を含有する直鎖又は環式脂肪族又は芳香族炭化水素相溶化剤であり得る。相溶化剤は、とりわけ、少なくとも、プロピレン及びプロパンを含むプロパン、n-ブタン及びイソブテンを含むブタン、n-ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン及びシクロペンタンを含むペンタン、ヘキサン、オクタン、ノナン、並びにデカンからなる群から選択され得る少なくとも1つの炭化水素であり得る。市販の炭化水素相溶化剤としては、これらに限定されるものではないが、Exxon Chemical(USA)から商標名Isopar(登録商標)Hで販売されているもの、ウンデカン(C11)とドデカン(C12)との混合物(高純度C11~C12イソパラフィン)、Aromatic 150(C9~C11芳香族)(Aromatic 200(C9~C15芳香族)、及びNaptha 140(C5~C11パラフィン、ナフテン、及び芳香族炭化水素の混合物)、並びにこれらの混合物(この段落で開示されている炭化水素のいずれかの混合物を意味する)が挙げられる。
【0102】
相溶化剤は、代替的に、少なくとも1つのポリマー相溶化剤であってもよい。ポリマー相溶剤は、フッ素化アクリレート及び非フッ素化アクリレートのランダムコポリマーであってよく、ポリマーは、式CH2=C(R1)CO2R2、CH2=C(R3)C6H4R4、及びCH2=C(R5)C6H4XR6(式中、Xは酸素又は硫黄であり、R1、R3、及びR5は、H及びC1~C4アルキル基からなる群から独立して選択され、R2、R4、及びR6は、Cを含有する炭素鎖系基及びFからなる群から独立して選択され、チオエーテル、スルホキシド、又はスルホン基及びそれらの混合物の形態でH、Cl、エーテル酸素、又は硫黄を更に含有し得る)によって表される少なくとも1つのモノマーの繰り返し単位を含む。そのようなポリマー相溶化剤の例としては、商標名Zonyl(登録商標)PHSでE.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington,DE,19898,USA)から市販されているものが挙げられる。Zonyl(登録商標)PHSは、40重量パーセントのCH2=C(CH3)CO2CH2CH2(CF2CF2)mF(Zonyl(登録商標)フルオロメタクリレート又はZFMとも称される)(式中、mは、1~12、主に2~8である)と、60重量パーセントのラウリルメタクリレート(CH2=C(CH3)CO2(CH2)11CH3(LMAとも称される)とを重合させることによって作製されるランダムコポリマーである。
【0103】
いくつかの実施形態では、相溶剤成分は、潤滑剤の金属への粘着性を低減させる方法で、熱交換器中で見出される金属銅、アルミニウム、鋼、又は他の金属及びその合金の表面エネルギーを低減させる添加剤約0.01~30重量%(相溶剤の総量に基づいて)を含有する。金属表面エネルギーを低下させる添加剤の例としては、商標名Zonyl(登録商標)FSA、Zonyl(登録商標)FSP及びZonyl(登録商標)FSJにてDuPontから市販されているものが挙げられる。
【0104】
本発明の組成物で使用され得る別の非冷媒成分は、金属表面不活性化剤であってもよい。金属表面不活性化剤は、アレオキサリル(areoxalyl)ビス(ベンジリデン)ヒドラジド(CAS登録番号6629-10-3)、N,N’-ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナモイルヒドラジン(CAS登録番号32687-78-8)、2,2,’-オキサミドビス-エチル-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナマート(CAS登録番号70331-94-1)、N,N’-(ジサリシクリデン(disalicyclidene))-1,2-ジアミノプロパン(CAS登録番号94-91-7)、及びエチレンジアミン四酢酸(CAS登録番号60-00-4)及びその塩、並びにそれらの混合物(この段落に開示されている金属表面不活性化剤のうちのいずれかの混合物を意味する)からなる群から選択される。
【0105】
本発明の組成物で使用される非冷媒成分は、代替的には、ヒンダードフェノール、チオホスフェート、ブチル化トリフェニルホスホロチオネート、オルガノホスフェート又はホスファイト、アリールアルキルエーテル、テルペン、テルペノイド、エポキシド、フッ素化エポキシド、オキセタン、アスコルビン酸、チオール、ラクトン、チオエーテル、アミン、ニトロメタン、アルキルシラン、ベンゾフェノン誘導体、アリールスルフィド、ジビニルテレフタル酸、ジフェニルテレフタル酸、アセトアルデヒドジメチルヒドラゾンなどのヒドラゾン、イオン性液体、及びそれらの混合物(本段落に開示される安定剤のうちのいずれかの混合物を意味する)からなる群から選択される安定剤であり得る。テルペン又はテルペノイド安定剤は、ファルネセンを含んでもよい。ホスファイト安定剤は、ジフェニルホスファイトを含んでもよい。
【0106】
安定剤は、以下からなる群から選択され得る:トコフェロール;ヒドロキノン;t-ブチルヒドロキノン;モノチオホスフェート、及びジチオホスフェート(Ciba Specialty Chemicals,Basel,Switzerland(以後「Ciba」)から商標名Irgalube(登録商標)63として市販);ジアルキルチオリン酸エステル(Cibaからそれぞれ商標名Irgalube(登録商標)353及びIrgalube(登録商標)350として市販);ブチル化トリフェニルホスホロチオネート(Cibaから商標名Irgalube(登録商標)232として市販);アミンホスフェート(Cibaから商標名Irgalube(登録商標)349(Ciba)として市販);ヒンダードホスファイト(CibaからIrgafos(登録商標)168として市販)、及びトリス-(ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト(Cibaから商標名Irgafos(登録商標)OPHとして市販);(Di-n-オクチルホスファイト);及びイソ-デシルジフェニルホスファイト(Cibaから商標名Irgafos(登録商標)DDPPとして市販);トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、及びトリ(2-エチルヘキシル)ホスフェートなどのトリアルキルホスフェート;トリフェニルホスフェート、リン酸トリクレシル及びトリキシレニルホスフェートを含むトリアリールホスフェート、並びにイソプロピルフェニルホスフェート(IPPP)及びビス(t-ブチルフェニル)フェニルホスフェート(TBPP)を含む混合アルキルアリールホスフェート;Syn-O-Ad(登録商標)8784など、商標名Syn-O-Ad(登録商標)にて市販されているものなどのブチル化トリフェニルホスフェート;商標名Durad(登録商標)620として市販のものなどのtert-ブチル化トリフェニルホスフェート;商標名Durad(登録商標)220及びDurad(登録商標)110で市販されているものなどのイソプロピルトリフェニルホスフェート;アニソール;1,4-ジメトキシベンゼン;1,4-ジエトキシベンゼン;1,3,5-トリメトキシベンゼン;ミルセン、アロオシメン、リモネン(特にd-リモネン);レチナール;ピネン(α又はβ);メントール;ゲラニオール;ファルネソール;フィトール;ビタミンA;テルピネン;δ-3-カレン;テルピノレン;フェランドレン;フェンチェン;ジペンテン;リコピンなどのカラテノイド(caratenoids)、βカロチン、及びゼアキサンチンなどのキサントフィル;ヘパキサンチン及びイソトレチノインなどのレチノイド;ボルナン;1,2-プロピレンオキシド;1,2-ブチレンオキシド;n-ブチルグリシジルエーテル;トリフルオロメチルオキシラン;1,1-ビス(トリフルオロメチル)オキシラン;3-エチル-3-ヒドロキシメチル-オキセタン(例えば、OXT-101(Toagosei Co.,Ltd));3-エチル-3-((フェノキシ)メチル)-オキセタン(例えば、OXT-211(Toagosei Co.,Ltd));3-エチル-3-((2-エチル-ヘキシルオキシ)メチル)-オキセタン(例えば、OXT-212(Toagosei Co.,Ltd));アスコルビン酸;メタンチオール(メチルメルカプタン);エタンチオール(エチルメルカプタン);コエンザイムA;ジメルカプトコハク酸(DMSA);グレープフルーツメルカプタン((R)-2-(4-メチルシクロヘキサ-3-エニル)プロパン-2-チオール));システイン((R)-2-アミノ-3-スルファニル-プロパン酸);リポアミド(1,2-ジチオラン-3-ペンタンアミド);5,7-ビス(1,1-ジメチルエチル)-3-[2,3(又は3,4)-ジメチルフェニル]-2(3H)-ベンゾフラノン(Cibaから商標名Irganox(登録商標)HP-136にて市販);ベンジルフェニルスルフィド;ジフェニルスルフィド;ジイソプロピルアミン;ジオクタデシル3,3’-チオジプロピオネート(Cibaから商標名Irganox(登録商標)PS802(Ciba)にて市販);ジドデシル3,3’-チオプロピオネート(Cibaから商標名Irganox(登録商標)PS800にて市販);ジ-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート(Cibaから商標名Tinuvin(登録商標)770にて市販);ポリ-(N-ヒドロキシエチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ヒドロキシ-ピペリジルスクシネート(Cibaから商標名Tinuvin(登録商標)622LD(Ciba)にて市販);メチルビスタローアミン;ビスタローアミン;フェノール-α-ナフチルアミン;ビス(ジメチルアミノ)メチルシラン(DMAMS);トリス(トリメチルシリル)シラン(TTMSS);ビニルトリエトキシシラン;ビニルトリメトキシシラン;2,5-ジフルオロベンゾフェノン;2’,5’-ジヒドロキシアセトフェノン;2-アミノベンゾフェノン;2-クロロベンゾフェノン;ベンジルフェニルスルフィド;ジフェニルスルフィド;ジベンジルスルフィド;イオン性液体;並びにこれらの混合物及びこれらの組み合わせ。
【0107】
本発明の組成物で使用される添加剤は、代替的にはイオン性液体安定剤であってもよい。イオン性液体安定剤は、室温(およそ25℃)で液体である有機塩からなる群から選択され得、それらの塩は、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、及びトリアゾリウム、並びにそれらの混合物からなる群から選択されるカチオンと、[BF4]-、[PF6]-、[SbF6]-、[CF3SO3]-、[HCF2CF2SO3]-、[CF3HFCCF2SO3]-、[HCClFCF2SO3]-、[(CF3SO2)2N]-、[(CF3CF2SO2)2N]-、[(CF3SO2)3C]-、[CF3CO2]-、及びF-、並びにそれらの混合物からなる群から選択されるアニオンと、を含有する。いくつかの実施形態では、イオン性液体安定剤は、emim BF4(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート)、bmim BF4(1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラボラート);emim PF6(1-エチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート);及びbmim PF6(1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート)からなる群から選択され、これらの全ては、Fluka(Sigma-Aldrich)より入手可能である。
【0108】
いくつかの実施形態では、安定剤は、ヒンダードフェノールであり得、これは、例えば、アルキル化モノフェノール、例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール;2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール;2,4-ジメチル-6-tertブチルフェノール;トコフェロールなど、ヒドロキノン及びアルキル化ヒドロキノン、例えば、t-ブチルヒドロキノン、ヒドロキノンの他の誘導体など、ヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、例えば、4,4’-チオ-ビス(2-メチル-6-tert-ブチルフェノール);4,4’-チオビス(3-メチル-6-tertブチルフェノール);2,2’-チオビス(4メチル-6-tert-ブチルフェノール);など、アルキリデン-ビスフェノール、例えば、4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール);4,4’-ビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール);2,2-、又は4,4-ビフェノールジオール誘導体;2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tertブチルフェノール);2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tertブチルフェノール);4,4-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール);4,4-イソプロピリデンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール);2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-ノニルフェノール);2,2’-イソブチリデンビス(4,6-ジメチルフェノール;2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-シクロヘキシルフェノール、2,2-又は4,4-ビフェニルジオール、例えば、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール);ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT、又は2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール)、ヘテロ原子を含むビスフェノール、例えば、2,6-ジ-tert-アルファ-ジメチルアミノ-p-クレゾール、4,4-チオビス(6-tert-ブチル-m-クレゾールなど、アシルアミノフェノール;2,6-ジ-tert-ブチル-4(N,N’-ジメチルアミノメチルフェノール);スルフィド、例えば、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルベンジル)スルフィド;ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)スルフィド、並びにこれらの混合物(本段落に開示されるフェノールのうちのいずれかの混合物を意味する)など、1つ以上の置換又は環状、直鎖又は分岐鎖脂肪族置換基を含むフェノールなどの任意の置換フェノール化合物である。
【0109】
本発明の組成物で使用される非冷媒成分は、代替的にトレーサであってもよい。トレーサは、同一の分類の化合物又は異なる分類の化合物の2つ以上のトレーサ化合物であってもよい。いくつかの実施形態では、トレーサは、全組成物の重量に基づいて、約50重量百万分率(ppm)~約1000ppmの合計濃度で組成物中に存在する。いくつかの実施形態では、トレーサは、約50ppm~約500ppmの合計濃度で存在する。代替的に、トレーサは、約100ppm~約300ppmの合計濃度にて存在する。
【0110】
トレーサは、ヒドロフルオロカーボン(HFC)、重水素化ヒドロフルオロカーボン、ペルフルオロカーボン、フルオロエーテル、臭素化化合物、ヨウ化化合物、アルコール、アルデヒド及びケトン、亜酸化窒素及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。代替的に、トレーサは、トリフルオロメタン(HFC-23)、フルオロエタン(HFC-161)、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロプロパン(HFC-227ca)、1,1,1,2,2,3-ヘキサフルオロプロパン(HFC-236cb)、1,1,1,2,3,3-ヘキサフルオロプロパン(HFC-236ea)、1,1,1,2,2-ペンタフルオロプロパン(HFC-245cb)、1,1,2,2-テトラフルオロプロパン(HFC-254cb)、1,1,1,2-テトラフルオロプロパン(HFC-254eb)、1,1,1-トリフルオロプロパン(HFC-263fb)、2,2-ジフルオロプロパン(HFC-272ca)、2-フルオロプロパン(HFC-281ea)、1-フルオロプロパン(HFC-281fa)、1,1,1,2,2,3,3,4-ノナフルオロブタン(HFC-329p)、1,1,1-トリフルオロ-2-メチルプロパン(HFC-329mmz)、1,1,1,2,2,4,4,4-オクタフルオロブタン(HFC-338mf)、1,1,2,2,3,3,4,4-オクタフルオロブタン(HFC-338pcc)、1,1,1,2,2,3,3-ヘプタフルオロブタン(HFC-347s)、ヘキサフルオロエタン(ペルフルオロエタン、PFC-116)、ペルフルオロ-シクロプロパン(PFC-C216)、ペルフルオロプロパン(PFC-218)、ペルフルオロ-シクロブタン(PFC-C318)、ペルフルオロブタン(PFC-31-10mc)、ペルフルオロ-2-メチルプロパン(CF3CF(CF3)2)、ペルフルオロ-1,3-ジメチルシクロブタン(PFC-C51-12mycm)、トランス-ペルフルオロ-2,3-ジメチルシクロブタン(PFC-C51-12mym、トランス)、シス-ペルフルオロ-2,3-ジメチルシクロブタン(PFC-C51-12mym、シス)、ペルフルオロメチルシクロペンタン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、ペルフルオロジメチルシクロヘキサン(オルト、メタ又はパラ)、ペルフルオロエチルシクロヘキサン、ペルフルオロインダン、ペルフルオロトリメチルシクロヘキサン及びその異性体、ペルフルオロイソプロピルシクロヘキサン、シス-ペルフルオロデカリン、トランス-ペルフルオロデカリン、シス-又はトランス-ペルフルオロメチルデカリン、並びにこれらの混合物からなる群から選択され得る。いくつかの実施形態では、トレーサは、2つ以上のヒドロフルオロカーボン、又は1つ以上のペルフルオロカーボンと組み合わされた1つのヒドロフルオロカーボンを含有するブレンドである。
【0111】
組成物の何らかの希釈、混入、又は他の変更の検出を可能にするために、所定の量でトレーサが本発明の組成物に添加されてもよい。
【0112】
本発明の組成物で使用され得る添加剤は、代替的には、米国特許出願公開第2007/0284555号(その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に詳細に説明されているようにペルフルオロポリエーテルであってもよい。
【0113】
非冷媒成分に好適であると上で記載した特定の添加剤は、冷媒として可能性があるものとして特定されていることが理解されるであろう。しかしながら、本発明によれば、これらの添加剤が使用される場合、本発明の冷媒混合物の新規かつ基本的特徴に影響を及ぼし得る量では存在しない。
【0114】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される冷媒組成物は、当該技術分野において標準であるように、所望の量の個々の成分を組み合わせるための任意の簡便な方法によって調製されてもよい。好ましい方法は、所望の成分量を計量し、その後、適切な槽内で成分を組み合わせることである。所望の場合、撹拌を使用してもよい。
【実施例】
【0115】
本発明を、具体的な実施例によって、より詳細に説明する。以下の実施例は、例示目的のために提供され、いかなる意味でも、本発明を限定することを意図するものではない。当業者は、本質的に同じ結果を得るために変更又は修正することができる様々な重要でないパラメータを、容易に認識するであろう。
【0116】
実施例1.R-410Aの代替冷媒としてのR-32/CF3I/CO2ブレンド
吸引圧力、吐出圧力、圧縮機吐出温度、並びに蒸発器及び凝縮器の平均温度グライドを含む、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、を含有する、混合物の冷却性能。R-410Aに対する本発明の組成物の相対エネルギー効率(COP)及び体積冷却容量も求めた。以下のパラメータを使用して、表1A~1Bに示すデータを計算した:T凝縮器中点=46.1℃(115°F);T蒸発器中点=10.0℃(50°F);過冷却量=8.3℃(15°F);過熱量=11.1℃(20°F);圧縮機効率=70%。R-32、CF3I、及びCO2の量を、組成物の重量分率として示す。
【0117】
【0118】
【0119】
【0120】
また、R-32/CF3I/CO2(それぞれ44重量%/53重量%/3重量%)の組成物が、5.4℃の平均温度グライド、6376.7kJ/m3(Btu/ft3)のCAP(R-410Aと比較してl.Olx相対CAP)、及び95℃の圧縮機吐出温度を示したことも見出された。298のGWPを有する、この組成物は、本明細書に記載の冷媒系においてR-410Aを代替するのに特に好適であろう。
【0121】
R-410A代替冷媒として有用であり得るR-32/CF
3I/CO
2を含有する組成物の例示的な輪郭プロットを
図1~7に示す。
【0122】
実施例2.R-32の代替冷媒としてのR-32/CF
3I/CO
2ブレンド
吸引圧力、吐出圧力、圧縮機吐出温度、並びに蒸発器及び凝縮器の平均温度グライドを含む、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、二酸化炭素(CO
2)と、を含有する、混合物の冷却性能。R-32に対する本発明の組成物の相対エネルギー効率(COP)及び体積冷却容量も求めた。以下のパラメータを使用して、表2A~2Bに示すデータを計算した:T
凝縮器中点=46.1℃(115°F);T
蒸発器中点=10.0℃(50°F);過冷却量=8.3℃(15°F);過熱量=11.1℃(20°F);圧縮機効率=70%。R-32、CF
3I、及びCO
2の量を、組成物の重量分率として示す。R-32代替冷媒として有用であり得るR-32/CF
3I/CO
2を含有する組成物の例示的な輪郭プロットを
図8~12に示す。
【0123】
【0124】
【0125】
【0126】
【0127】
他の実施形態
1.いくつかの実施形態では、本出願は、ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、を含む、組成物を提供する。
2.約300~約375のGWPを示す、実施形態1に記載の組成物。
3.不燃性である、実施形態1又は2に記載の組成物。
4.約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む、実施形態1~3のいずれか1つに記載の組成物。
5.約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む、実施形態1~4のいずれか1つに記載の組成物。
6.約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む、実施形態1~5のいずれか1つに記載の組成物。
7.当該組成物が、
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む、実施形態1~3のいずれか1つに記載の組成物。
8.約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、約3重量パーセントの二酸化炭素と、を含む、実施形態1~3のいずれか1つに記載の組成物。
9.ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF3I)と、二酸化炭素(CO2)と、から本質的になる、実施形態1~8のいずれか1つに記載の組成物。
10.約300未満のGWPを示す、実施形態1に記載の組成物。
11.不燃性である、実施形態10に記載の組成物。
12.約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)を含む、実施形態1、10、及び11のいずれか1つに記載の組成物。
13.約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)を含む、実施形態1及び10~12のいずれか1つに記載の組成物。
14.約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)を含む、実施形態1及び10~13のいずれか1つに記載の組成物。
15.当該組成物が、
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む、実施形態1、10、及び11のいずれか1つに記載の組成物。
16.冷却を生じさせるためのプロセスであって、実施形態1~15のいずれか1つに記載の組成物を凝縮させることと、その後、冷却される物体の近傍で当該組成物を蒸発させることと、を含む、プロセス。
17.加熱を生じさせるためのプロセスであって、実施形態1~15のいずれか1つに記載の組成物を蒸発させることと、その後、加熱される物体の近傍で当該組成物を凝縮させることと、を含む、プロセス。
18.冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいてR-410Aを代替する方法であって、当該R-410Aの代替品として実施形態1~15のいずれか1つに記載の組成物を提供することを含む、方法。
19.当該組成物が、約300~約375のGWPを示す、実施形態18に記載の方法。
20.不燃性である、実施形態16~19のいずれか1つに記載の組成物。
21.当該組成物が、
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む、実施形態16~20のいずれか1つに記載の方法。
22.当該組成物が、R-410Aの冷却容量の約±10%~約±20%以内の冷却容量を示す、実施形態16~21のいずれか1つに記載の方法。
23.当該組成物が、R-410Aの冷却容量の約±15%以内の冷却容量を示す、実施形態16~21のいずれか1つに記載の方法。
24.当該組成物が、約7℃以下の温度グライドを示す、実施形態16~23のいずれか1つに記載の方法。
25.当該組成物が、約300未満のGWPを示す、実施形態16~18のいずれか1つに記載の方法。
26.不燃性である、実施形態16~18及び25のいずれか1つに記載の組成物。
27.当該組成物が、
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF3I)と、
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO2)と、
を含む、実施形態16~18、25、及び26のいずれか1つに記載の方法。
28.当該組成物が、R-410Aの冷却容量の約±10%~約±20%以内の冷却容量を示す、実施形態16~18及び25~27のいずれか1つに記載の方法。
29.当該組成物が、R-410Aの冷却容量の約±15%以内の冷却容量を示す、実施形態16~18及び25~27のいずれか1つに記載の方法。
30.当該組成物が、約10℃以下の温度グライドを示す、実施形態16~18及び25~29のいずれか1つに記載の方法。
31.実施形態1~15のいずれか1つに記載の組成物を含む、空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
32.蒸発器、圧縮機、凝縮器、及び膨張装置を備える、実施形態31に記載の空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
33.向流モード又は向流傾向を有する乱流モードで動作する1つ以上の熱交換器を備える、実施形態31又は32に記載の空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
【0128】
本発明をその詳細な説明と併せて説明してきたが、前述の説明は、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲を例示することを意図するものであり、限定するものではないことを理解すべきである。他の態様、利点、及び変更は、以下の特許請求の範囲内である。本発明が、本発明の任意の特定の態様及び/又は実施形態に関して本明細書に記載される特徴のいずれも、本明細書に記載される本発明の任意の他の態様及び/又は実施形態の他の特徴のいずれかのうちの1つ以上と組み合わせることができ、組み合わせの適合性を確実にするために適宜変更することができることが、本発明に関連する当業者により理解されるべきである。そのような組み合わせは、本開示により企図される本発明の一部であるとみなされる。
【手続補正書】
【提出日】2022-02-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、二酸化炭素(CO
2)と、を含む、組成物であって、
約44~約54重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約42~約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、
約2~約6重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)と、
を含む、組成物。
【請求項2】
約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、約53重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、約3重量パーセントの二酸化炭素と、を含む、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
ジフルオロメタン(R-32)と、トリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、二酸化炭素(CO
2)と、を含む、組成物であって、
約32~約44重量パーセントのジフルオロメタン(R-32)と、
約50~約66重量パーセントのトリフルオロヨードメタン(CF
3I)と、
約1~約8重量パーセントの二酸化炭素(CO
2)と、
を含む、組成物。
【請求項4】
冷却を生じさせるためのプロセスであって、請求項1に記載の組成物を凝縮させることと、その後、冷却される物体の近傍で前記組成物を蒸発させることと、を含む、プロセス。
【請求項5】
加熱を生じさせるためのプロセスであって、請求項1に記載の組成物を蒸発させることと、その後、加熱される物体の近傍で前記組成物を凝縮させることと、を含む、プロセス。
【請求項6】
冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいてR-410Aを代替する方法であって、前記R-410Aの代替品として請求項1に記載の組成物を提供することを含む、方法。
【請求項7】
冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムにおいてR-410Aを代替する方法であって、前記R-410Aの代替品として請求項3に記載の組成物を提供することを含む、方法。
【請求項8】
請求項1に記載の組成物を含む、空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
【請求項9】
冷却を生じさせるためのプロセスであって、請求項3に記載の組成物を凝縮させることと、その後、冷却される物体の近傍で前記組成物を蒸発させることと、を含む、プロセス。
【請求項10】
加熱を生じさせるためのプロセスであって、請求項3に記載の組成物を蒸発させることと、その後、加熱される物体の近傍で前記組成物を凝縮させることと、を含む、プロセス。
【請求項11】
請求項3に記載の組成物を含む、空調システム、ヒートポンプシステム、又は冷蔵システム。
【国際調査報告】