JP2008500438A - 炭化水素を含む1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン冷媒組成物およびその使用 - Google Patents
炭化水素を含む1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン冷媒組成物およびその使用 Download PDFInfo
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Abstract
開示されているのは、1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンと少なくとも1種類の炭化水素とを含む冷媒および伝熱流体組成物である。これらの組成物は、遠心圧縮機を用いる冷凍および空気調節システムに有用である。同じく開示されているのは、1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンと少なくとも1種類の炭化水素とを含む共沸または近共沸冷媒および伝熱流体組成物である。
Description
本発明は、1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン(PEIK)と少なくとも1種類の炭化水素とを含む冷凍および空気調節システムに用いる組成物に関する。本発明は更に、少なくとも1種類の炭化水素と1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン(PEIK)とを含む遠心圧縮機を用いる冷凍および空気調節システムに用いる組成物に関する。本発明の組成物は、共沸または近共沸であってもよく、冷凍または熱を発生させるための方法、または伝熱流体として有用である。
(関連出願の相互参照)
本出願は、2004年5月26日出願の米国仮出願第60/575,037号および2004年6月29日出願の米国仮出願第60/584,785号遡及の特典を請求するものである。
本出願は、2004年5月26日出願の米国仮出願第60/575,037号および2004年6月29日出願の米国仮出願第60/584,785号遡及の特典を請求するものである。
冷凍業界は、過去数十年間にわたって、モントリオール議定書の結果として段階的に廃止されるオゾン破壊クロロフルオロカーボン(CFC)およびハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)の代替冷媒を求めて研究を続けてきた。大半の冷媒製品についての解決策は、ハイドロフルオロカーボン(HFC)冷媒の製品化であった。新しいHFC冷媒、HFC−134aは、現時点で最も広く使われており、オゾン破壊係数はゼロであるため、モントリオール議定書の結果として段階的に廃止される現在の規制に影響されない。
環境規制によって、特定のHFC冷媒も段階的な廃止が最終的に地球規模でなされる。現在、自動車業界は、自動車空気調節に用いる冷媒の地球温暖化係数に関する規制に直面している。従って、自動車の空気調節市場において地球温暖化係数の減じた新たな冷媒を見出すことが現在非常に求められている。万一、規制が今後より広げられ、冷凍および空気調節業界の全ての領域において用いることのできる冷媒が更に必要とされるであろう。
HFC−134aの現在提案されている代替冷媒としては、HFC−152a、ブタンやプロパンのような純粋な炭化水素、またはCO2やアンモニアのような「天然」冷媒が挙げられる。これらの提案されている代替品の多くは、毒性があり、可燃性で、かつ/またはエネルギー効率が低い。従って、新たな代替品が求められている。
本発明の目的は、現在の冷媒に比べて、低いまたはゼロのオゾン破壊係数および低い地球温暖化係数の要求に応える独特な特徴を提供する新規な冷媒組成物および伝熱流体を提供することである。
本発明は、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン
を含む組成物に関する。
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン
を含む組成物に関する。
本発明は更に、具体的には遠心圧縮機を用いる冷凍または空気調節システムに用いる上述した組成物に関する。
本発明は更に、具体的には多段または2段遠心圧縮機を用いる冷凍または空気調節システムに用いる上述した組成物に関する。
本発明は更に、具体的にはシングル・パス/シングル・スラブ(single pass/single slab)熱交換器を用いる冷凍または空気調節システムに用いる上述した組成物に関する。
本発明は更に、共沸または近共沸冷媒組成物に関する。これらの組成物は、冷凍または空気調節システムに有用である。組成物はまた、遠心圧縮機を用いる冷凍および空気調節システムにも有用である。
本発明は更に、本発明の組成物を用いてヒートソースからヒートシンクまで、冷凍し、加熱し、熱を輸送する方法に関する。
出願人らは、具体的には、本開示内容で参照した参考文献の内容を全て組み込む。量、濃度またはその他値またはパラメータが、ある範囲、好ましい範囲か、好ましい上限値および好ましい下限値のリストいずれかの範囲として与えられているときは、範囲が別々に開示されているかどうかに係らず、任意の対の任意の上限または好ましい範囲および任意の下限または好ましい値から形成された全ての範囲を開示するものと考えられる。数値範囲が挙げられている場合には、特に断りのない限り、範囲は端点および範囲内の整数および端数も含まれるものとする。本発明の範囲は、範囲を定義するときに挙げた特定の値に限定されるものとは考えられない。
本発明の冷媒組成物は、1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン(PEIK)と少なくとも1種類の炭化水素とを含む。本発明の冷媒組成物は、炭化水素の混合物、または単一炭化水素を含む。
本発明の炭化水素は、水素と炭素を含有する化合物を含む。かかる炭化水素は、直線状、分枝状または環状化合物であり、約5〜10個の炭素原子を有する。好ましい炭化水素は、5〜7個の炭素原子を有している。本発明の代表的な炭化水素を表1に挙げる。
本発明の組成物の成分である代表的な化合物を表1に挙げる。
表1に挙げた化合物は、市販されている。あるいは、業界において公知、または後述するプロセスにより調製してもよい。1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノン(PEIK)はまた、3M(商標)(ミネソタ州セントポール(St.Paul,Minnesota))より市販されている。
本発明の組成物は、低またはゼロオゾン破壊係数および低地球温暖化係数を有している。例えば、炭化水素およびPEIKは、単体または混合物で、現在用いられている多くのHFC冷媒より低い地球温暖化係数を有する。
本発明の組成物は、簡便な方法により調製して、所望の量の個々の成分を混合してもよい。好ましい方法は、所望の成分量を量り、その後適切な容器において成分を混合するものである。所望であれば、攪拌を用いてもよい。
本発明の冷媒または伝熱組成物は、1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンと、
2,2−ジメチルブタン、
2,3−ジメチルブタン、
2,3−ジメチルペンタン、
2−メチルヘキサン、
3−メチルヘキサン、
2−メチルペンタン、
3−エチルペンタン、
3−メチルペンタン、
シクロヘキサン、
シクロペンタン、
n−ヘプタン、
メチルシクロペンタン、および
n−ペンタン
よりなる群から選択される炭化水素とを含む。
2,2−ジメチルブタン、
2,3−ジメチルブタン、
2,3−ジメチルペンタン、
2−メチルヘキサン、
3−メチルヘキサン、
2−メチルペンタン、
3−エチルペンタン、
3−メチルペンタン、
シクロヘキサン、
シクロペンタン、
n−ヘプタン、
メチルシクロペンタン、および
n−ペンタン
よりなる群から選択される炭化水素とを含む。
本発明の冷媒または伝熱組成物は、共沸または近共沸組成物であってもよい。共沸組成物は、個々の成分の沸点より高いまたは低い一定の沸点を有する2種類以上の物質の液体混合物である。共沸組成物だと、操作中、冷凍または空気調節システム内で、システムの効率を減じる恐れのある、分留をしない。更に、共沸組成物は、冷凍または空気調節システムから漏れた際に分留しない。混合物の1成分が可燃性である場合には、漏れた際の分留は、システム内か、システム外のいずれかで可燃性組成物へとつながる。
近共沸組成物は、単一物質として基本的に挙動する2種類以上の物質の実質的に一定の沸点の液体混合物である。近共沸組成物を調べるある方法は、液体の部分蒸発または蒸留により生成された蒸気が、蒸発または蒸留された液体と実質的に同じ組成を有している、すなわち、組成を大幅に変更することなく、混合物が蒸留/還流されることである。近共沸組成物を調べる他の方法は、組成物の特定の温度での泡立ち点蒸気圧および露点蒸気圧が実質的に同じであることである。ここで、蒸発またはボイルオフ等により、50重量パーセントの組成物を除去した後に、もし、元の組成物と、50重量パーセントの元の組成物を除去した後に残る組成物との間の蒸気圧の差が約10パーセント未満である場合には、組成物は近共沸である。
本発明の共沸冷媒組成物を表2に挙げる。
本発明の近共沸冷媒組成物および濃度範囲を表3に挙げる。
本発明の組成物は、約0.01重量%〜約5重量パーセントの安定剤、遊離基捕捉剤または酸化防止剤を更に含んでいてもよい。かかる添加剤としては、ニトロメタン、ヒンダードフェノール(hindered phenols)類、ヒドロキシルアミン類、チオール類、ホスファイト類またはラクトン類が挙げられるがこれらに限られるものではない。単一の添加剤または組み合わせを用いてもよい。
本発明の組成物は、約0.01重量%〜約5重量パーセントの水捕捉剤(乾燥化合物)を更に含んでいてもよい。かかる水捕捉剤は、オルトギ酸トリメチル、−トリエチルまたは−トリプロピルのようなオルトエステル類を含んでいてもよい。
本発明の組成物は、紫外線(UV)染料、任意選択で可溶化剤を更に含んでいてもよい。UV染料は、冷凍装置または空気調節装置近傍の漏洩点(leak point)で、冷媒または熱伝熱流体組成物における染料の蛍光を観察できるようにすることにより、冷媒組成物の漏洩を検出するのに有用な成分である。染料の蛍光は、紫外線下で観察する。可溶化剤は、ある冷媒におけるかかるUV染料の溶解度が乏しいために必要とされる。
「紫外線」染料とは、電磁スペクトルの紫外または「近」紫外領域において光を吸収するUV蛍光組成物のことを意味する。10ナノメートル〜750ナノメートルの波長の放射線を放出するUV光による照射下でUV蛍光染料により生成された蛍光が検出される。従って、かかるUV蛍光染料を含有する冷媒が冷凍装置または空気調節装置においてある点から漏れる場合、蛍光は漏洩点で検出することができる。かかるUV蛍光染料としては、ナフタルイミド類、ペリレン類、クマリン類、アントラセン類、フェナンスラセン(phenanthracenes)類、キサンテン類、チオキサンテン類、ナフトキサンテン類、フルオレセイン類およびそれらの誘導体または組み合わせが挙げられるがこれらに限られるものではない。
本発明の可溶化剤は、炭化水素類、炭化水素エーテル類、ポリオキシアルキレングリコールエーテル類、アミド類、ニトリル類、ケトン類、クロロカーボン類、エステル類、ラクトン類、アリールエーテル類、フルオロエーテル類および1,1,1−トリフルオロアルカン類よりなる群から選択される少なくとも1種類の化合物を含む。
本発明の炭化水素可溶化剤は、5個以下の炭化水素と1個のみの水素を含有し、他の官能基のない、直線状、分枝状または環状アルカン類またはアルケン類を含む炭化水素を含む。代表的な炭化水素可溶化剤は、プロパン、プロピレン、シクロプロパン、n−ブタン、イソブタンおよびn−ペンタンを含む。冷媒が炭化水素である場合には、可溶化剤は同じ炭化水素ではないことに注意が必要である。また、炭化水素含有冷媒組成物は、UV蛍光に可溶であるため、可溶化剤を必要としないことにも注意が必要である。
本発明の炭化水素エーテル可溶化剤は、ジメチルエーテル(DME)のような炭素、水素および酸素のみを含有するエーテル類を含む。
本発明のポリオキシアルキレングリコールエーテル可溶化剤は、式R1[(OR2)xOR3]y(式中、xは1〜3の整数、yは1〜4の整数、R1は水素および1〜6個の炭素原子とy個の結合部位を有する脂肪族炭化水素基から選択され、R2は2〜4個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビレン基から選択され、R3は水素および1〜6個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から選択され、R1とR3のうち少なくとも1つが炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約300原子質量単位である。式R1[(OR2)xOR3]yで表されるポリオキシアルキレングリコールエーテル可溶化剤において、xは好ましくは1〜2、yは好ましくは1、R1およびR3は好ましくは水素および1〜4個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基から独立して選択され、R2は好ましくは2または3個の炭素原子、最も好ましくは3個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビレン基から選択され、分子量が好ましくは約100〜約250原子質量単位、最も好ましくは約125〜約250原子質量単位である。1〜6個の炭素原子を有するR1およびR3炭化水素基は、直線状、分枝状または環状であってもよい。代表的なR1およびR3炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルが挙げられる。本発明のポリオキシアルキレングリコールエーテル可溶化剤のフリーヒドロキシル基が、構造の特定の圧縮冷凍装置材料(例えば、マイラー(Mylar(登録商標))と相容性がない場合には、R1およびR3は1〜4個の炭素原子、最も好ましくは1個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基であるのが好ましい。2〜4個の炭素原子を有するR2脂肪族ヒドロカルビレン基は、オキシエチレン基、オキシプロピレン基およびオキシブチレン基を含む繰り返しオキシアルキレン基(OR2)x−を形成する。一つのポリオキシアルキレングリコールエーテル可溶化剤分子中にR2を含むオキシアルキレン基は、同じであっても、1つの分子が異なるR2オキシアルキレン基を含有していてもよい。本発明のポリオキシアルキレングリコールエーテル可溶化剤は、少なくとも1個のオキシプロピレン基を含むのが好ましい。R1が1〜6個の炭素原子およびy個の結合部位を有する脂肪族または脂環式炭化水素基にある場合には、基は直線状、分枝状または環状であってもよい。2個の結合部位を有する代表的なR1脂肪族炭化水素基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、シクロペンチレン基およびシクロへキシレン基が挙げられる。3または4個の結合部位を有する代表的なR1脂肪族炭化水素基としては、ヒドロキシ基を除去することにより、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、1,2,3−トリヒドロキシシクロヘキサンおよび1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサンのようなポリアルコールから誘導された残基が挙げられる。
代表的なポリオキシアルキレングリコールエーテル可溶化剤としては、CH3OCH2CH(CH3)O(HまたはCH3)(プロピレングリコールメチル(またはジメチル)エーテル)、CH3O[CH2CH(CH3)O]2(HまたはCH3)(ジプロピレングリコールメチル(またはジメチル)エーテル)、CH3O[CH2CH(CH3)O]3(HまたはCH3)(トリプロピレングリコールメチル(またはジメチル)エーテル)、C2H5OCH2CH(CH3)O(HまたはC2H5)(プロピレングリコールエチル(またはジエチル)エーテル)、C2H5O[CH2CH(CH3)O]2(HまたはC2H5)(ジプロピレングリコールエチル(またはジエチル)エーテル)、C2H5O[CH2CH(CH3)O]3(HまたはC2H5)(トリプロピレングリコールエチル(またはジエチル)エーテル)、C3H7OCH2CH(CH3)O(HまたはC3H7)(プロピレングリコールn−プロピル(またはジ−n−プロピル)エーテル)、C3H7O[CH2CH(CH3)O]2(HまたはC3H7)(ジプロピレングリコールn−プロピル(またはジ−n−プロピル)エーテル)、C3H7O[CH2CH(CH3)O]3(HまたはC3H7)(トリプロピレングリコールn−プロピル(またはジ−n−プロピル)エーテル)、C4H9OCH2CH(CH3)OH(プロピレングリコールn−ブチルエーテル)、C4H9O[CH2CH(CH3)O]2(HまたはC4H9)(ジプロピレングリコールn−ブチル(またはジ−n−ブチル)エーテル)、C4H9O[CH2CH(CH3)O]3(HまたはC4H9)(トリプロピレングリコールn−ブチル(またはジ−n−ブチル)エーテル)、(CH3)3COCH2CH(CH3)OH(プロピレングリコールt−ブチルエーテル)、(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]2(Hまたは(CH3)3)(ジプロピレングリコールt−ブチル(またはジ−t−ブチル)エーテル)、(CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]3(Hまたは(CH3)3)(トリプロピレングリコールt−ブチル(またはジ−t−ブチル)エーテル)、C5H11OCH2CH(CH3)OH(プロピレングリコールn−ペンチルエーテル)、C4H9OCH2CH(C2H5)OH(ブチレングリコールn−ブチルエーテル)、C4H9O[CH2CH(C2H5)O]2H(ジブチレングリコールn−ブチルエーテル)、トリメチロールプロパントリ−n−ブチルエーテル(C2H5C(CH2O(CH2)3CH3)3)およびトリメチロールプロパンジ−n−ブチルエーテル(C2H5C(CH2OC(CH2)3CH3)2CH2OH)が挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のアミド可溶化剤は、式R1CONR2R3およびシクロ−[R4CON(R5)−](式中、R1、R2、R3およびR5は1〜12個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素から独立して選択され、R4は3〜12個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビレン基より選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約300原子質量単位であるものを含む。該アミド類の分子量は好ましくは約160〜約250原子質量単位である。R1、R2、R3およびR5は任意選択で置換炭化水素基、すなわち、ハロゲン(例えば、フッ素、塩素)およびアルコキシド(例えば、メトキシ)から選択される非炭化水素置換基を含有する基を含んでいてもよい。R1、R2、R3およびR5は任意選択でヘテロ原子置換炭化水素基、すなわち、基鎖に原子窒素(アザ−)、酸素(オキサ−)または硫黄(チア−)を含有し、それ以外は炭素原子から構成される基を含んでいてもよい。一般的に、3個以下、好ましくは1個以下の非炭化水素置換基およびヘテロ原子がR1−3の各10個の炭素原子について存在し、上述の分子量の限定を適用する際にはかかる非炭化水素置換基およびヘテロ原子の存在を考慮しなければならない。好ましいアミド可溶化剤は炭素、水素、窒素および酸素からなる。代表的なR1、R2、R3およびR5脂肪族および脂環式炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルおよびその配置異性体が挙げられる。アミド可溶化剤の好ましい実施形態は、上述の式シクロ−[R4CON(R5)−]のR4が、ヒドロカルビレン基(CR6R7)nで表される。すなわち、式シクロ−[(CR6R7)nCON(R5)−]であり、分子量について前述の値が適用され、nは3〜5の整数、R5は1〜12個の炭素原子を含有する飽和炭化水素基であり、R1−3を定義するのに前述した規則によってR6およびR7は独立して選択される(各nについて)。式シクロ−[(CR6R7)nCON(R5)−]で表されるラクタムにおいて、全てのR6およびR7は好ましくは水素であるか、あるいはnメチレン単位中で単一の飽和炭化水素基を含有しており、R5は3〜12個の炭素原子を含有する飽和炭化水素基である。例えば、1−(飽和炭化水素基)−5−メチルピロリジン−2−オンである。
代表的なアミド可溶化剤としては、1−オクチルピロリジン−2−オン、1−デシルピロリジン−2−オン、1−オクチル−5−メチルピロリジン−2−オン、1−ブチルカプロラクタム、1−シクロヘキシルピロリジン−2−オン、1−ブチル−5−メチルピペリド−2−オン、1−ペンチル−5−メチルピペリド−2−オン、1−ヘキシルカプロラクタム、1−ヘキシル−5−メチルピロリジン−2−オン、5−メチル−1−ペンチルピペリド−2−オン、1,3−ジメチルピペリド−2−オン、1−メチルカプロラクタム、1−ブチル−ピロリジン−2−オン、1,5−ジメチルピペリド−2−オン、1−デシル−5−メチルピロリジン−2−オン、1−ドデシルピロリド−2−オン、N,N−ジブチルホルムアミドおよびN,N−ジイソプロピルラアセトアミドが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のケトン可溶化剤は、式R1COR2(式中、R1およびR2は1〜12個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式およびアリール炭化水素基から独立して選択される)で表され、かつ分子量が約70〜約300原子質量単位であるケトン類を含む。該ケトン類におけるR1およびR2は好ましくは、1〜9個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から独立して選択される。該ケトン類の分子量は好ましくは約100〜200原子質量単位である。R1およびR2を併せて結合したヒドロカルビレン基を形成し、五、六または七員環状ケトン、例えば、シクロペンタノン、シクロヘキサノンおよびシクロヘプタノンを形成してもよい。R1およびR2は任意選択で置換炭化水素基、すなわち、ハロゲン(例えば、フッ素、塩素)およびアルコキシド(例えば、メトキシ)から選択される非炭化水素置換基を含有する基を含んでいてもよい。R1およびR2は任意選択でヘテロ原子置換炭化水素基、すなわち、基鎖に原子窒素(アザ−)、酸素(ケト−、オキサ−)または硫黄(チア−)を含有し、それ以外は炭素原子から構成される基を含んでいてもよい。一般的に、3個以下、好ましくは1個以下の非炭化水素置換基およびヘテロ原子がR1およびR2の各10個の炭素原子について存在し、上述の分子量の限定を適用する際にはかかる非炭化水素置換基およびヘテロ原子の存在を考慮しなければならない。一般式R1COR2における代表的なR1およびR2脂肪族および脂環式およびアリール炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルおよびその配置異性体、同様にフェニル、ベンジル、クメニル、メシチル、トリル、キシリルおよびフェネチルが挙げられる。
代表的なケトン可溶化剤としては、2−ブタノン、2−ペンタノン、アセトフェノン、ブチロフェノン、ヘキサノフェノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、5−メチル−2−ヘキサノン、2−オクタノン、3−オクタノン、ジイソブチルケトン、4−エチルシクロヘキサノン、2−ノナノン、5−ノナノン、2−デカノン、4−デカノン、2−デカロン、2−トリデカノン、ジヘキシルケトンおよびジシクロヘキシルケトンが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のニトリル可溶化剤は、式R1CN(式中、R1は5〜12個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式またはアリール炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約90〜約200原子質量単位であるニトリル類を含む。該ニトリル可溶化剤におけるR1は好ましくは、8〜10個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から独立して選択される。該ニトリル可溶化剤の分子量は好ましくは約120〜約140原子質量単位である。R1は任意選択で置換炭化水素基、すなわち、ハロゲン(例えば、フッ素、塩素)およびアルコキシド(例えば、メトキシ)から選択される非炭化水素置換基を含有する基を含んでいてもよい。R1は任意選択でヘテロ原子置換炭化水素基、すなわち、基鎖に原子窒素(アザ−)、酸素(ケト−、オキサ−)または硫黄(チア−)を含有し、それ以外は炭素原子から構成される基を含んでいてもよい。一般的に、3個以下、好ましくは1個以下の非炭化水素置換基およびヘテロ原子がR1の各10個の炭素原子について存在し、上述の分子量の限定を適用する際にはかかる非炭化水素置換基およびヘテロ原子の存在を考慮しなければならない。一般式R1CNにおける代表的なR1脂肪族、脂環式およびアリール炭化水素基としては、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルおよびその配置異性体、同様にフェニル、ベンジル、クメニル、メシチル、トリル、キシリルおよびフェネチルが挙げられる。代表的なニトリル可溶化剤としては、1−シアノペンタン、2,2−ジメチル−4−シアノペンタン、1−シアノヘキサン、1−シアノヘプタン、1−シアノオクタン、2−シアノオクタン、1−シアノノナン、1−シアノデカン、2−シアノデカン、1−シアノウンデカンおよび1−シアノドデカンが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のクロロカーボン可溶化剤は、式RClx(式中、xは1または2の整数から選択され、Rは1〜12個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約200原子質量単位であるクロロカーボンを含む。該クロロカーボン可溶化剤の分子量は好ましくは約120〜約150原子質量単位である。一般式RClxにおける代表的なR脂肪族および脂環式炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルおよびその配置異性体が挙げられる。
代表的なクロロカーボン相容剤としては、3−(クロロメチル)ペンタン、3−クロロ−3−メチルペンタン、1−クロロヘキサン、1,6−ジクロロヘキサン、1−クロロヘプタン、1−クロロオクタン、1−クロロノナン、1−クロロデカンおよび1,1,1−トリクロロデカンが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のエステル可溶化剤は、一般式R1CO2R2(式中、R1およびR2は直鎖状および環状、飽和および不飽和、アルキルおよびアリール基から独立して選択される)で表されるエステル類を含む。好ましいエステル類は、分子量が約80〜約550原子質量単位の元素C、HおよびOから実質的になる。
代表的なエステル類としては、(CH3)2CHCH2OOC(CH2)2−4OCOCH2CH(CH3)2(ジイソブチル二塩基エステル)、エチルヘキサノエート、エチルヘプタノエート、n−ブチルプロピオネート、n−プロピルプロピオネート、エチルベンゾエート、ジ−n−プロピルフタレート、安息香酸エトキシエチルエステル、ジプロピルカーボネート、「エクサエート(Exxate)700」(市販のC7アルキルアセテート)、「エクサエート(Exxate)800」(市販のC8アルキルアセテート)、ジブチルフタレートおよびtert−ブチルアセテートが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のラクトン可溶化剤は、構造[A][B]および[C]で表されるラクトン類を含む。
これらのラクトン類は、6員に官能基−CO2−(A)、または好ましくは5個の原子(B)を含有し、構造[A]および[B]について、R1〜R8は、水素または直線状、分枝状、環状、二環式、飽和および不飽和ヒドロカルビル基から独立して選択される。R1〜R8はそれぞれ、他のR1〜R8と環を形成するように接続されていてもよい。ラクトンは、構造[C]のように、環外のアルキリデン基を有していてもよい。ここで、R1〜R8は、水素または直線状、分枝状、環状、二環式、飽和および不飽和ヒドロカルビル基から独立して選択される。R1〜R6はそれぞれ、他のR1〜R6と環を形成するように接続されていてもよい。ラクトン可溶化剤の分子量は約80〜約300原子質量単位、好ましくは約80〜約200原子質量単位である。
代表的なラクトン可溶化剤としては、表4に挙げた化合物が挙げられるが、これらに限られるものではない。
ラクトン可溶化剤の動粘度は、通常、40℃で約7センチストークス未満である。例えば、ガンマ−ウンデカラクトンの40℃での動粘度は5.4センチストークス、シス−(3−ヘキシル−5−メチル)ジヒドロフラン−2−オンの40℃での粘度は4.5センチストークスである。ラクトン可溶化剤は、商業的に入手しても、ここに参考文献として組み込まれる米国特許公報(特許文献1)(発明者:P.J.ファーガン(Fagan)およびC.J.ブランデンブルグ(Brandenburg)、2004年8月3日出願、参照により本明細書に援用される)に記載された方法により調製してもよい。
本発明のアリールエーテル可溶化剤は、式R1OR2(式中、R1は6〜12個の炭素原子を有するアリール炭化水素基から選択され、R2は1〜4個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約150原子質量単位であるアリールエーテル可溶化剤を更に含む。一般式R1OR2の代表的なR1アリール基としては、フェニル、ビフェニル、クメニル、メシチル、トリル、キシリル、ナフチルおよびピリジルが挙げられる。一般式R1OR2の代表的なR2脂肪族炭化水素基としてはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチルおよびtert−ブチルが挙げられる。代表的な芳香族エーテル可溶化剤としては、メチルフェニルエーテル(アニソール)、1,3−ジメチオキシベンゼン(dimethyoxybenzene)、エチルフェニルエーテルおよびブチルフェニルエーテルが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明のフルオロエーテル可溶化剤は、一般式R1OCF2CF2H(式中、R1は約5〜約15個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基、好ましくは第1級、直鎖状、飽和、アルキル基から選択され)で表されるものを含む。代表的なフルオロエーテル可溶化剤としては、C8H17OCF2CF2HおよびC6H13OCF2CF2Hが挙げられるが、これらに限られるものではない。冷媒がフルオロエーテルである場合には、可溶化剤は同じフルオロエーテルではないことに注意が必要である。
フルオロエーテル可溶化剤は、フルオロ−オレフィン類とポリオール類から誘導されたエーテル類を更に含んでいてもよい。フルオロ−オレフィン類は、CF2=CXY(式中、Xは水素、塩素またはフッ素、Yは塩素、フッ素、CF3またはORf(式中、RfはCF3、C2F5またはC3F7)のタイプであってよい。代表的なフルオロ−オレフィン類は、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよびパーフルオロメチルビニルエーテルである。ポリオール類は、HOCH2CRR’(CH2)z(CHOH)xCH2(CH2OH)y(式中、RおよびR’は水素またはCH3またはC2H5、xは0〜4の整数、y0〜3の整数、zはゼロまたは1である)のタイプであってもよい。代表的なポリオール類は、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ブタン、ジオールおよびエチレングリコールである。
本発明の1,1,1−トリフルオロアルカン可溶化剤は、一般式CF3R1(式中、R1は約5〜約15個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基、好ましくは第1級、直鎖状、飽和、アルキル基から選択される)で表される1,1,1−トリフルオロアルカンを含む。代表的な1,1,1−トリフルオロアルカン相容剤としては1,1,1−トリフルオロヘキサンおよび1,1,1−トリフルオロドデカンが挙げられるが、これらに限られるものではない。
本発明の可溶化剤は、単一化合物として、または2種類以上の可溶化剤の混合物として存在してもよい。可溶化剤の混合物は、例えば、2種類のラクトンのような同じ部類の化合物から2種類の可溶化剤、またはラクトンとポリオキシアルキレングリコールエーテルのような2種類の異なる部類から2種類の可溶化剤を含有していてもよい。
冷媒およびUV蛍光染料を含む本発明の組成物において、組成物の約0.001重量パーセント〜約1.0重量パーセント、好ましくは約0.005重量パーセント〜約0.5重量パーセント、最も好ましくは0.01重量パーセント〜約0.25重量パーセントはUV染料である。
冷媒中のこれらのUV蛍光染料の溶解度は乏しい。従って、これらの染料を冷凍装置または空気調節装置へ導入する方法は、困難であり費用と時間がかかっている。米国特許公報(特許文献2)には、冷凍装置または空気調節装置の成分へと挿入される染料粉末、染料の固体ペレットまたはスラリーを利用する方法が記載されている。冷媒および潤滑剤は、装置全体を循環し、染料は溶解または分散されて、装置全体に及ぶ。染料を冷凍装置または空気調節装置へと導入する様々なその他の方法が文献には記載されている。
UV蛍光染料を冷媒自体に溶解させて、冷凍装置または空気調節装置へと導入するのに特別な方法を必要としないのが理想的である。本発明は、冷媒においてシステムに導入されるUV蛍光染料を含む組成物に関する。本発明の組成物によって、溶液中に染料を維持しながら、低温であっても染料含有冷媒を保管および搬送することができる。
冷媒を含む本発明の組成物において、組み合わせた組成物の約1〜約50重量パーセント、好ましくは約2〜約25重量パーセント、最も好ましくは約5〜約15重量パーセントであるUV蛍光染料および可溶化剤は、冷媒中にある可溶化剤である。本発明の組成物において、UV蛍光染料は、冷媒中約0.001重量パーセント〜約1.0重量パーセント、好ましくは0.005重量パーセント〜約0.5重量パーセント、最も好ましくは0.01重量パーセント〜約0.25重量パーセントの濃度で存在する。
一般的に用いられている冷凍システム添加剤を任意選択で、所望であれば、性能およびシステム安定性を高めるために本発明の組成物に加えてもよい。これらの添加剤は冷凍分野で知られており、耐摩耗剤、極圧潤滑剤、耐食および酸化防止剤、金属表面不活性剤、遊離基捕捉剤、抑泡剤等が挙げられるが、これらに限られるものではない。一般に、これらの添加剤は全体の組成物に対して、少量で本発明の組成物中に存在している。一般的に、各添加剤の約0.1重量パーセント未満から約3重量パーセントまでの濃度で用いられる。これらの添加剤は個々のシステム要件に基づいて選択される。これらの添加剤としては、ブチル化トリフェニルホスフェート(BTPP)やその他のアルキル化トリアリールホスフェートエステル類、例えば、Akzo Chemicals製Syn−0−Ad8478、トリクレジルホスフェートおよび関連化合物のようなEP(極圧)潤滑性添加剤のトリアリールホスフェート系列の部類が挙げられる。更に、金属ジアルキルジチオホスフェート(例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(すなわちZDDP)、Lubrizol1375およびこの系列の化学薬品のその他部類を本発明の組成物に用いてもよい。その他の耐摩耗性添加剤としては、天然油およびSynergol TMS(International Lubicants)のような非対称ポリヒドロキシル潤滑性添加剤が挙げられる。同様に、酸化防止剤、遊離基捕捉剤および水捕捉剤のような安定化剤を用いてもよい。この部類の化合物としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)およびエポキシドが挙げられるがこれらに限られるものではない。
ケトン類のような可溶化剤は、悪臭マスキング剤や香料の添加によりマスクできる不快な悪臭を有していることがある。悪臭マスキング剤または香料の代表例としては、全て市販されているエバーグリーン、フレッシュレモン、チェリー、シナモン、ペパーミント、フローラルまたはオレンジピール、同様にd−リモネンおよびピネンが挙げられる。かかる悪臭マスキング剤は、悪臭マスキング剤および可溶化剤を組み合わせた重量に基づいて約0.001重量%から約15重量%の濃度で用いてよい。
本発明は更に、冷凍装置または空気調節装置における紫外線蛍光染料、および任意選択で可溶化剤を更に含む冷媒または伝熱流体組成物の使用方法に関する。本方法は、冷媒または伝熱流体組成物を冷凍装置または空気調節装置へ導入することを含む。これは、可溶化剤の存在下で、UV蛍光染料を冷媒または伝熱流体組成物に溶解し、その混合物を装置へ導入することにより行ってよい。あるいは、これは、可溶化剤およびUV蛍光染料を混合し、該混合物を、冷媒および/または伝熱流体を含有する冷凍装置または空気調節装置へ導入することにより行ってもよい。得られる組成物は、冷凍装置または空気調節装置で用いてよい。
本発明は更に、漏洩を検出するための紫外線蛍光染料を含む冷媒または伝熱流体組成物の使用方法に関する。組成物中の染料の存在によって、冷凍装置または空気調節装置における冷媒の漏洩を検出することができる。漏洩検出は、装置またはシステムの非効率な操作あるいは装置故障に対処、解決または防止する補助となる。漏洩検出はまた、装置の操作で用いる化学物質を含有させるのにも役立つ。
本方法は、冷媒、本明細書に記載した紫外線蛍光染料、および任意選択で本明細書に記載した可溶化剤を含む組成物を、冷凍装置および空気調節装置に提供する工程と、UV蛍光染料含有冷媒を検出する好適な手段を用いる工程とを含む。好適な手段としては、「ブラックライト」または「ブルーライト」と呼ばれることの多い紫外線ランプが挙げられるが、これに限られるものではない。かかる紫外線ランプは、この目的用に設計された様々な供給源より市販されている。紫外線蛍光染料含有組成物を、冷凍装置または空気調節装置に導入し、システム全体に循環させると、該紫外線ランプで装置を照らし、漏洩点近傍の染料を蛍光を観察することにより、漏洩を見出すことができる。
本発明は更に、冷凍または加熱用の本発明の組成物を用いる方法に関し、冷却される物体の近傍で該組成物を蒸発させた後に、該組成物を凝縮することによって冷凍する工程を含む、または加熱される物体の近傍で該組成物を凝縮させた後に、該組成物を蒸発することによって加熱する工程を含む。
機械的冷凍は、主に、熱力学の適用であり、冷媒のような冷却媒体がサイクル全体を通り、再利用のために回収できる。一般的に用いられるサイクルとしては、蒸気圧縮、吸収、スチームジェットまたはスチームエジェクタおよび空気が挙げられる。
蒸気圧縮冷凍システムとしては、蒸発器、圧縮機、凝縮器および膨張装置が挙げられる。蒸気圧縮サイクルは、複数の工程で冷媒を再利用して、ある工程で冷却効果を与え、異なる工程で加熱効果を与える。サイクルは次の通り簡単に説明することができる。液体冷媒は、膨張装置を通して蒸発器に入り、液体冷媒は、蒸発器において低温で沸騰して、ガスを形成して冷却がなされる。低圧ガスが、圧縮機に入り、そこで、ガスが圧縮されて、その圧力と温度が上がる。高圧(圧縮)ガス状冷媒が凝縮器に入り、冷媒は凝縮され、その熱が環境に放出される。冷媒は、膨張装置に戻って、液体は、凝縮器において高圧レベルから、蒸発器において低圧レベルまで膨張して、サイクルを繰り返す。
冷凍用途に用いられる様々なタイプの圧縮機がある。圧縮機は、流体を圧縮する機械的手段に応じて、レシプロ、ロータリ、ジェット、遠心、スクロール、スクリューまたは軸流か、あるいは、機械的要素が圧縮される流体でどのように作用するかに応じて、ポジティブ・ディスプレース(例えば、レシプロ、スクロールまたはスクリュー)またはダイナミック(例えば、遠心またはジェット)に分類することができる。
ポジティブ・ディスプレースかダイナミック圧縮機のいずれかを本発明の方法に用いてよい。遠心タイプの圧縮機が、本発明の冷媒組成物に好ましい装置である。
遠心圧縮機は、回転要素を用いて、冷媒を放射状に加速するものであり、一般的に、ケースに収められたインペラとディフューザを含んでいる。遠心圧縮機は、通常、インペラアイまたは循環インペラの中央入口で流体を取り、放射状に外側に加速する。静圧上昇がインペラで生じるが、圧力上昇の大半は、ケーシングのディフューザ部分で生じ、速度が静圧に変換される。各インペラ−ディフューザセットは、圧縮機のステージである。遠心圧縮機は、所望の最終圧力および取り扱う冷媒の容積に応じて、1〜12以上の段階で構築される。
圧縮機の圧力比または圧縮比は、絶対吐出圧対絶対入口圧力の比である。遠心圧縮機により与えられた圧力は、比較的広範囲の体積にわたって実質的に一定である。
ポジティブ・ディスプレース圧縮機は、蒸気をチャンバへ引き、チャンバは体積が減少して蒸気が圧縮される。圧縮後、チャンバの体積をゼロまたは略ゼロまで更に減少することにより、チャンバから蒸気が押される。ポジティブ・ディスプレース圧縮機は圧力を増大させることができ、これは、圧力に耐える部品の体積効率および強度によってのみ制限される。
ポジティブ・ディスプレース圧縮機とは異なり、遠心圧縮機は、高速インペラの遠心力に完全に頼ってインペラを通過する蒸気を圧縮する。ポジティブ・ディスプレースはないが、動的圧縮と呼ばれるものである。
遠心圧縮機が出す圧力は、インペラの先端速度に応じて異なる。先端速度は、その先端で測定したインペラの速度であり、インペラの直径および1分当たりのその回転に関係している。遠心圧縮機の能力は、インペラを通る通路のサイズによって決まる。このため、圧縮機のサイズは、能力よりも、必要とされる圧力の方に存する。
その高速操作ゆえ、遠心圧縮機は、基本的に、高体積、低圧力機である。遠心圧縮機は、トリクロロフルオロメタン(CFC−11)または1,2,2−トリクロロトリフルオロエタン(CFC−113)のような低圧冷媒で最も良好に動作する。
大きな遠心圧縮機は、1分間当たり3000〜7000の回転(rpm)で一般的に操作される。小さなタービン遠心圧縮機は、約40,000〜約70,000(rpm)の高速用に設計されており、小さなインペラサイズ、一般的には0.15メートル未満である。
多段インペラを遠心圧縮機に用いて、圧縮機効率が改善されると、使用中に必要とする電力が少なくて済む。操作における2段システムについて、第1段インペラの放出は、第2のインペラの吸気へ進む。両インペラは、単一シャフト(または軸)の使用により操作してもよい。各段は、約4:1の圧縮比とする、すなわち、絶対吐出圧は、絶対吸込圧力の4倍とすることができる。自動車用途についてのこのケースにおける2段遠心圧縮システムの一例は、ここに参考文献として組み込まれる米国特許公報(特許文献3)に記載されている。
遠心圧縮機を用いる冷凍または空気調節システムに用いるのに好適な本発明の組成物は、次のうち少なくとも1つを含む。
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン。
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン。
これらの上に挙げた組成物はまた、多段遠心圧縮機、好ましくは2段遠心圧縮装置に用いるのにも好適である。
本発明の組成物は、定置空気調節、ヒートポンプまたは可動空気調節および冷凍システムに用いてもよい。定置空気調節およびヒートポンプ用途としては、窓、ダクトレス、ダクト有り、パッケージターミナル、チラーおよびパッケージルーフトップをはじめとする市販のものが挙げられる。冷凍用途としては、家庭用冷蔵庫および冷凍庫、冷凍機、自蔵式クーラーおよびフリーザー、ウォークインクーラーおよびフリーザー、ならびに搬送冷凍システムが挙げられる。
本発明の組成物は、更に、フィン、管熱交換器、マイクロチャネル熱交換器および垂直または水平シングル・パス管またはプレートタイプ熱交換器を用いる、空気調節、加熱および冷凍システムに用いてもよい。
従来のマイクロチャネル熱交換器は、本発明の低圧冷媒組成物にとって理想的なものではない。低操作圧力および密度によって、全コンポーネントにおいて高流速および高摩擦損失となる。これらのケースにおいて、蒸発器の設計を修正してもよい。直列接続のいくつかのマイクロチャネルスラブよりも(冷媒経路に関して)、シングル・スラブ/シングル・パス熱交換器構成を用いてもよい。従って、本発明の低圧冷媒について好ましい熱交換器は、シングル・スラブ/シングル・パス熱交換器である。
2段圧縮システムに加えて、シングル・スラブ/シングル・パス熱交換器を用いる冷凍または空気調節システムに用いるには本発明の以下の組成物が好適である。
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン。
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン。
本発明の組成物は、自動およびウィンドウ空気調節またはヒートポンプその他用途に用いることのできる小さなタービン遠心圧縮機に特に有用である。これらの高効率小型遠心圧縮機は、電気モータにより駆動してもよいため、エンジン速度からは独立して操作することができる。一定の圧縮機速度によって、全てのエンジン速度で、比較的一定の冷却能力をシステムに与えることができる。これによって、従来のR−134a自動車空気調節システムに比べて、特に、より速いエンジン速度で効率を改善できる可能性がある。速い駆動速度の従来のシステムのサイクル操作を考慮に入れると、これらの低圧システムの利点はより大きくなる。
本発明の低圧冷媒流体のいくつかは、既存の遠心装置において、CFC−113のドロップイン代替として好適である。
本発明は、本発明の組成物を、冷却される物体の近傍で蒸発させる工程と、その後に該組成物を凝縮する工程とを含む冷凍を発生させるための方法に関する。
本発明は更に、本発明の組成物を、加熱される物体の近傍で凝縮させる工程と、その後に該組成物を蒸発する工程とを含む熱を発生させるための方法に関する。
本発明は更に、本発明の組成物を伝熱流体として作用させて、熱をヒートソースからヒートシンクまで伝達する方法に関する。該伝熱方法は、本発明の組成物をヒートソースからヒートシンクまで伝達する工程を含む。
伝熱流体を用いて、放射、伝導または対流により、ある空間、位置、対象物または物体から、異なる空間、位置、対象物または物体へ熱を伝達、移動または除去する。伝熱流体は、遠隔冷凍(または加熱)システムから冷却(または加熱)の伝達手段を提供することにより、二次冷却剤として機能する。あるシステムにおいては、伝熱流体は、伝達プロセス全体にわたって一定の状態に留まる(すなわち、蒸発または凝縮しない)。あるいは、蒸発冷却プロセスは、伝熱流体を用いてもよい。
ヒートソースは、熱の伝達、移動または除去が望ましい空間、位置、対象物または物体として定義される。ヒートソースとしては、スーパーマーケットの冷蔵庫やフリーザー、空気調節を必要とするビルスペース、または空気調節を必要とする自動車の車室のような冷凍または冷却を必要とする空間(開放または密閉)が例示される。ヒートシンクは、熱を吸収可能な空間、位置、対象物または物体と定義される。蒸気圧縮冷凍システムがかかるヒートシンクの一例である。
(実施例1)
(蒸気漏れの影響)
初期の組成物を指定された温度で容器に充填し、組成物の初期蒸気圧を測定する。50重量パーセントの初期組成物が除去されるまで、温度を一定に保ちながら、組成物を容器から漏洩させ、このときの容器に残った組成物の蒸気圧を測定する。結果を以下の表5にまとめてある。
(蒸気漏れの影響)
初期の組成物を指定された温度で容器に充填し、組成物の初期蒸気圧を測定する。50重量パーセントの初期組成物が除去されるまで、温度を一定に保ちながら、組成物を容器から漏洩させ、このときの容器に残った組成物の蒸気圧を測定する。結果を以下の表5にまとめてある。
結果によれば、本発明の組成物について、元の組成物と50重量パーセントを除去した後に残る組成物の蒸気圧の差が約10パーセント未満であるということが分かる。これは、本発明の組成物が共沸または近共沸であることを示している。共沸物が存在する場合、データによれば、本発明の組成物は、いずれかの純粋な成分の蒸気圧よりも高い初期蒸気圧を有することを示している。
(実施例2)
(先端速度対発現圧力)
先端速度は、遠心圧縮機を用いる冷凍装置についていくつかの基本的な関係を作ることにより推定することができる。インペラが理想的にはガスに与えるトルクは、次の通り定義される。
T=m*(v2*r2−v1*r1)(式1)、
式中、
T=トルク、N*m、
m=フローの質量レート、kg/s、
v2=インペラを離れる冷媒の接線速度(先端速度)、m/s、
r2=出口インペラの半径、m、
v1=インペラに入る冷媒の接線速度、m/s、
r1=入口インペラの半径、m。
(先端速度対発現圧力)
先端速度は、遠心圧縮機を用いる冷凍装置についていくつかの基本的な関係を作ることにより推定することができる。インペラが理想的にはガスに与えるトルクは、次の通り定義される。
T=m*(v2*r2−v1*r1)(式1)、
式中、
T=トルク、N*m、
m=フローの質量レート、kg/s、
v2=インペラを離れる冷媒の接線速度(先端速度)、m/s、
r2=出口インペラの半径、m、
v1=インペラに入る冷媒の接線速度、m/s、
r1=入口インペラの半径、m。
冷媒が実質的に放射方向でインペラに入ると仮定すると、速度の接線成分v1=0であるため、
T=m*v2*r2(式2)
である。
T=m*v2*r2(式2)
である。
シャフトに必要な電力は、トルクと回転速度の積である。
P=T*w(式3)、
式中、
P=電力、W、
w=回転速度、rez/s、
従って、
P=T*w=m*v2*r2*w(式4)
である。
P=T*w(式3)、
式中、
P=電力、W、
w=回転速度、rez/s、
従って、
P=T*w=m*v2*r2*w(式4)
である。
低い冷媒流量で、インペラの先端速度と冷媒の接線速度は、略同一である。従って、
r2*w=v2(式5)
および
P=m*v2*v2(式6)
である。
r2*w=v2(式5)
および
P=m*v2*v2(式6)
である。
理想的な電力についての他の式は、フローの質量レートと圧縮の等エントロピー動作の積である。
P=m*Hi*(1000J/kJ)(式7)、
式中、
Hi=蒸発条件での飽和蒸気から飽和凝縮条件までの冷媒のエンタルピーの差、kJ/kg。
P=m*Hi*(1000J/kJ)(式7)、
式中、
Hi=蒸発条件での飽和蒸気から飽和凝縮条件までの冷媒のエンタルピーの差、kJ/kg。
2つの式6および7を組み合わせると、
v2*v2=1000*Hi(式8)
である。
v2*v2=1000*Hi(式8)
である。
式8は、いくつかの基本的な仮定に基づいているが、インペラの先端速度は良好に見積もられ、冷媒の先端速度を比較するのに重要なやり方である。
下記の表3によれば、1,2,2−トリクロロトリフルオロエタン(CFC−113)と本発明の組成物について計算された理論的な先端速度が示されている。この比較で仮定した条件は次の通りである。
蒸発温度 華氏40.0度(摂氏4.4度)、
凝縮温度 華氏110.0度(摂氏43.3度)、
液体サブクール温度 華氏10.0度(摂氏5.5度)、
戻りガス温度 華氏75.0度(摂氏23.8度)、
圧縮機効率70%。
蒸発温度 華氏40.0度(摂氏4.4度)、
凝縮温度 華氏110.0度(摂氏43.3度)、
液体サブクール温度 華氏10.0度(摂氏5.5度)、
戻りガス温度 華氏75.0度(摂氏23.8度)、
圧縮機効率70%。
これらは、小さなタービン遠心圧縮機の代表的な条件である。
実施例によれば、本発明の化合物は、CFC−113の約±15パーセント以内の先端速度を有しており、最小の圧縮機設計変更でCFC−113の有効な代替品となることが分かる。
(実施例3)
(性能データ)
表4に、CFC−113に比べた様々な冷媒の性能を示す。データは、以下の条件に基づくものである。
蒸発温度40.0°F(4.4°C)、
凝縮温度110.0°F(43.3°C)、
サブクール温度10.0°F(5.5°C)、
戻りガス温度75.0°F(23.8°C)、
圧縮機効率70%。
(性能データ)
表4に、CFC−113に比べた様々な冷媒の性能を示す。データは、以下の条件に基づくものである。
蒸発温度40.0°F(4.4°C)、
凝縮温度110.0°F(43.3°C)、
サブクール温度10.0°F(5.5°C)、
戻りガス温度75.0°F(23.8°C)、
圧縮機効率70%。
データによれば、本発明の組成物は、CFC−113と同様の蒸発器および凝縮器圧力を有していることが分かる。いくつかの組成物はまた、CFC−113より高い能力またはエネルギー効率(COP)も有している。
Claims (18)
- 1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン
よりなる群から選択されることを特徴とする組成物。 - 1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,2−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルブタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2,3−ジメチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび2−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−エチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3−メチルペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロヘキサン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびシクロペンタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ヘプタン、
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびメチルシクロペンタン、および
1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよびn−ペンタン
よりなる群から選択されることを特徴とする、(i)遠心圧縮機、または(ii)多段遠心圧縮機、または(iii)シングル・スラブ/シングル・パス熱交換器を用いる冷凍装置または空気調節装置に用いるのに好適な冷媒または伝熱流体組成物。 - 約52〜約89重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約48〜約11重量パーセントの2,2−ジメチルブタン、
約60〜約92重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約40〜約8重量パーセントの2,3−ジメチルブタン、
約71〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約29〜約1重量パーセントの2,3−ジメチルペンタン、
約70〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約30〜約1重量パーセントの2−メチルヘキサン、
約71〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約29〜約1重量パーセントの3−メチルヘキサン、
約60〜約93重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約40〜約7重量パーセントの2−メチルペンタン、
約72〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約28〜約1重量パーセントの3−エチルペンタン、
約62〜約95重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約38〜約5重量パーセントの3−メチルペンタン、
約68〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約32〜約1重量パーセントのシクロヘキサン、
約51〜約92重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約49〜約8重量パーセントのシクロペンタン、
約73〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約27〜約1重量パーセントのn−ヘプタン、
約65〜約99重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約35〜約1重量パーセントのメチルシクロペンタン、および
約42〜約84重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび約58〜約16重量パーセントのn−ペンタン
を含むことを特徴とする共沸または近共沸組成物。 - 約34.1℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である75.0重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび25.0重量パーセントの2,2−ジメチルブタン、
約37.2℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である81.4重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび18.6重量パーセントの2,3−ジメチルブタン、
約46.7℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である93.8重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび6.2重量パーセントの2,3−ジメチルペンタン、
約46.4℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である93.2重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび6.8重量パーセントの2−メチルヘキサン、
約46.7℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である93.8重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび6.2重量パーセントの3−メチルヘキサン、
約39.5℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である82.4重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび17.6重量パーセントの2−メチルペンタン、
約48.2℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である96.2重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3.8重量パーセントの3−エチルペンタン、
約40.7℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である84.2重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび15.8重量パーセントの3−メチルペンタン、
約46.5℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である92.4重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび7.6重量パーセントのシクロヘキサン、
約36.8℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である75.7重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび24.3重量パーセントのシクロペンタン、
約48.0℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である96.4重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび3.6重量パーセントのn−ヘプタン、
約44.7℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である88.9重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび11.1重量パーセントのメチルシクロペンタン、
および
約26.6℃の温度での蒸気圧が約14.7psia(101kPa)である64.3重量パーセントの1,1,1,2,2,4,5,5,5−ノナフルオロ−4−(トリフルオロメチル)−3−ペンタノンおよび35.7重量パーセントのn−ペンタン
よりなる群から選択されることを特徴とする共沸組成物。 - 請求項2、3または4に記載の組成物を、冷却される物体の近傍で蒸発させる工程と、その後に前記組成物を凝縮させる工程とを含むことを特徴とする冷凍を発生させるための方法。
- 請求項2、3または4に記載の組成物を、加熱される物体の近傍で凝縮させる工程と、その後に前記組成物を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする熱を発生させるための方法。
- 請求項2、3または4に記載の組成物をヒートソースの近傍からヒートシンクへ輸送する工程を含むことを特徴とする熱を伝達する方法。
- ナフタルイミド類、ペリレン類、クマリン類、アントラセン類、フェナントラセン類、キサンテン類、チオキサンテン類、ナフトキサンテン類、フルオレセイン類、前記染料の誘導体、およびそれらの組み合わせよりなる群から選択される少なくとも1種類の紫外線蛍光染料を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の組成物。
- ナフタルイミド類、ペリレン類、クマリン類、アントラセン類、フェナントラセン類、キサンテン類、チオキサンテン類、ナフトキサンテン類、フルオレセイン類、前記染料の誘導体、およびそれらの組み合わせよりなる群から選択される少なくとも1種類の紫外線蛍光染料を更に含むことを特徴とする請求項3または4に記載の組成物。
- 炭化水素類、ジメチルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル類、アミド類、ケトン類、ニトリル類、クロロカーボン類、エステル類、ラクトン類、アリールエーテル類、ヒドロフルオロエーテル類および1,1,1−トリフルオロアルカン類よりなる群から選択される少なくとも1種類の可溶化剤を更に含み、前記冷媒および可溶化剤が同じ化合物ではないことを特徴とする請求項8に記載の組成物。
- 前記可溶化剤が、
a)式R1[(OR2)xOR3]y(式中、xは1〜3の整数、yは1〜4の整数、R1は水素および1〜6個の炭素原子とy個の結合部位を有する脂肪族炭化水素基から選択され、R2は2〜4個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビレン基から選択され、R3は水素および1〜6個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から選択され、R1とR3のうち少なくとも1つが前記炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約300原子質量単位であるポリオキシアルキレングリコールエーテル類、
b)式R1CONR2R3およびシクロ−[R4CON(R5)−](式中、R1、R2、R3およびR5は1〜12個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基と、6〜12個の炭素原子を有する最大で1個の芳香族基とから独立して選択され、R4は3〜12個の炭素原子を有する脂肪族ヒドロカルビレン基より選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約300原子質量単位であるアミド類、
c)式R1COR2(式中、R1およびR2は1〜12個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式およびアリール炭化水素基から独立して選択される)で表され、かつ分子量が約70〜約300原子質量単位であるケトン類、
d)式R1CN(式中、R1は5〜12個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式またはアリール炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約90〜約200原子質量単位であるニトリル類、
e)式RClx(式中、xは1または2の整数から選択され、Rは1〜12個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約200原子質量単位であるクロロカーボン類、
f)式R1OR2(式中、R1は6〜12個の炭素原子を有するアリール炭化水素基から選択され、R2は1〜4個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基から選択される)で表され、かつ分子量が約100〜約150原子質量単位であるアリールエーテル類、
g)式CF3R1(式中、R1は約5〜約15個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から選択される)で表される1,1,1−トリフルオロアルカン類、
i)式R1OCF2CF2H(式中、R1は約5〜約15個の炭素原子を有する脂肪族および脂環式炭化水素基から選択され、またはCF2=CXY(式中、Xは水素、塩素またはフッ素であり、Yは塩素、フッ素、CF3またはORf(RfはCF3、C2F5またはC3F7である)である)タイプのフルオロオレフィン類とHOCH2CRR’(CH2)z(CHOH)xCH2(CH2OH)y(式中、RおよびR’は水素、CH3またはC2H5であり、xは0〜4の整数であり、yは0〜3の整数であり、zはゼロまたは1のいずれかである)のポリオール類とから誘導される)タイプで表されるフルオロエーテル類、および
j)構造[B]、[C]および[D]
k)一般式R1CO2R2(式中、R1およびR2は線状および環状、飽和および不飽和、アルキルおよびアリール基から独立して選択される)で表され、かつ分子量が約80〜約550原子質量単位であるエステル類
よりなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載の組成物。 - (i)紫外線蛍光染料を可溶化剤の存在下で冷媒組成物または伝熱流体に溶解させ、該混合物を圧縮冷凍装置または空気調節装置に導入するか、または(ii)可溶化剤およびUV蛍光染料を混合し、該混合物を、冷媒および/または伝熱流体を含有する前記圧縮冷凍装置または空気調節装置へ導入することにより、請求項10に記載の組成物を圧縮冷凍装置または空気調節装置に導入する工程
を含む冷凍または空気調節を発生させるための方法。 - 請求項8または10に記載の組成物を冷凍装置または空気調節装置に提供する工程と、前記装置の漏洩点または近傍に前記組成物を検出するのに好適な手段を提供する工程とを含む、冷凍装置または空気調節装置またはその近傍で漏洩を検出する方法。
- 請求項10に記載の組成物を、冷却される物体の近傍で蒸発させる工程と、その後に前記組成物を凝縮する工程とを含むことを特徴とする冷凍を発生させるための方法。
- 請求項10に記載の組成物を、加熱される物体の近傍で凝縮させる工程と、その後に前記組成物を蒸発させる工程とを含むことを特徴とする熱を発生させるための方法。
- 安定剤、水捕捉剤または臭気マスキング剤を更に含むことを特徴とする請求項2または10に記載の組成物。
- 前記安定剤は、ニトロメタン、ヒンダードフェノール類、ヒドロキシルアミン類、チオール類、ホスファイト類およびラクトン類よりなる群から選択されることを特徴とする請求項16に記載の組成物。
- 前記水捕捉剤がオルトエステルであることを特徴とする請求項16に記載の組成物。
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