JP2013527273A - 2,3,3,3−テトラフルオロプロペンおよび1,1,1,2−テトラフルオロエタンを含んでなる組成物、それを含有する冷却装置、およびその中で冷却を生じる方法 - Google Patents
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Abstract
Description
HFO−1234yfとしても知られている2,3,3,3−テトラフルオロプロペンは、プロピレンとフッ化銀との反応による米国特許第6,252,099号明細書に、または1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245eb)の脱フッ化水素による米国特許出願公開第2007−0179324A1号明細書に記載されるような当該技術で既知の方法によって製造されてもよい。
一実施形態において、約6〜70重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約30〜94重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を含有する冷却装置が提供される。冷却装置は、遠心装置および容積式装置を含む様々な種類であることが可能である。冷却装置は、典型的に、蒸発器、圧縮器、凝縮器および減圧デバイス(例えば弁)を含む。約6〜70重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約30〜94重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物は、純粋な1,1,1,2−テトラフルオロエタンまたは純粋な2,3,3,3−テトラフルオロプロペン単独での体積冷却能力より高い体積冷却能力をもたらす。
一実施形態において、(a)熱伝達媒体であってそれを通過させて、それによって蒸気冷却剤が生じる熱伝達媒体を有する蒸発器中で、約6〜約70重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約30〜約94重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含んでなる液体冷却剤を蒸発させる工程と、(b)圧縮器で蒸気冷却剤を圧縮する工程とを含んでなる、冷却装置で冷却を生じる方法であって、冷却剤の体積冷却能力が、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン単独、および1,1,1,2−テトラフルオロエタン単独の個々の体積冷却能力より大きい方法が提供される。冷却を生じる方法は、熱伝達媒体が蒸発器を出て冷却される本体まで通過する外側の位置に冷却を提供する。
熱安定性および金属とPOE潤滑剤との適合性
ANSI(米国規格協会)/ASHRAE(米国暖房冷凍空調学会)規格 97−2007の密閉管試験方法論に従って、鋼、銅およびアルミニウムの存在下での59重量パーセントのHFO−1234yfと、41重量パーセントHFC−134aとの混合物の安定性を決定した。混合物に浸漬された、鋼、銅およびアルミニウムクーポンを含有する密閉ガラス管を175℃で2週間老化し、そして同様に調製され、老化された純粋なHFC−134aを含有する試料管と比較した。管の視覚調査では、いずれの冷却剤も着色変化、残渣または他の劣化を示さなかった。さらに熱老化後の化学分析では、検出可能なフッ化物または酸生成は示されなかった。この試験条件で、59重量パーセントのHFO−1234yfと41重量パーセントのHFC−134aとの混合物は、HFC−134aと同様の安定性を示す。
CFC−12、HFC−134aおよびHFO−1234yfと比較した1234yf/134a混合物の燃焼性、GWPおよびODP
冷却装置動作で代表的な冷却サイクルにおける59重量%のHFO−1234yfと41重量%のHFC−134aとの混合物、および純粋なHFO−1234yfの性能を、純粋なHFC−134aと比較して算定した。重要な状態変数および性能測定基準を、現在および従来使用された中圧力冷却装置冷却剤、すなわち、HFC−134aおよびCFC−12と比較して、表2に要約する。相対的な性能は、以下の条件で決定した。
蒸発器温度 4.4℃
凝縮器温度 37.8℃
圧縮器吸気口の蒸気過熱:0℃
凝縮器排気口の液体過冷却:0℃
圧縮器効率 70%
熱力学サイクル性能
表3は、本明細書に開示される様々な冷却剤組成物の冷却性能を、HFC−134aおよびHFO−1234yfと比較して示す。表中で、Evap Presは蒸発器圧力であり、Cond Presは凝縮器圧力であり、Comp Exit Tは圧縮器出口温度であり、COPは性能係数(エネルギー効率に類似)であり、そしてCapは体積冷却能力である。データは、以下の条件に基づいて決定した。
蒸発器温度 4.4℃
凝縮器温度 37.8℃
圧縮器吸気口の蒸気過熱:0℃
凝縮器排気口の液体過冷却:0℃
圧縮器効率 70%
潤滑剤との混和性
59重量%のHFO−1234yfおよび41重量%のHFC−134aの混合物と、3種の商業的に入手可能な冷却装置POE潤滑剤(Johnson Controlsによって供給されたYork H、York KおよびYork L)との混和性を、冷却装置で典型的に生じる動作範囲を含む広範囲の濃度および温度で試験した。様々な割合の1234yf/134a混合物および潤滑剤を含有する密閉ガラス管を調製し、そして最初に冷たい、その後、温かい、攪拌された一定温度の、標的温度レベルに制御された浴に順に浸漬させた。5℃の温度増加での温度平衡の後、各1234yf/134a/潤滑剤ブレンドの混和性特徴を視覚的に観察し、記録した。均質の半透明溶液の外観を有するブレンドは、観察温度で「混合性」として分類した。メニスカスによって分割された明白な相に分離しているか、または個々の粒子の形成を示す混濁(すなわち曇りまたはかすみ)を示すブレンドは、「非混和性」として指定された。5〜70重量%の選択されたPOE潤滑剤を含む1234yf/134aの混合物は、冷却装置動作に代表的な温度範囲において完全に混合性であった。
熱力学サイクル性能
冷却装置動作で代表的な冷却サイクルにおける55重量%のHFO−1234yfと45重量%のHFC−134aとの混合物の性能を、HFC−134a単独およびCFC−12単独と比較して、59/41重量%混合物に関する上記実施例3と同様に算定した。重要な状態変数および性能測定基準を、現在および従来使用された中圧力冷却装置冷却剤、すなわち、HFC−134aおよびCFC−12と比較して、表4に要約する。相対的な性能は、以下の条件で決定した。
蒸発器温度 4.4℃
凝縮器温度 37.8℃
圧縮器吸気口の蒸気過熱:0℃
凝縮器排気口の液体過冷却:0℃
圧縮器効率 70%
Claims (22)
- 約6〜約70重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約30〜約94重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む組成物を含有する冷却装置。
- HFC−134aと一緒に使用するために適切である、請求項1に記載の冷却装置。
- CFC−12と一緒に使用するために適切である、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記組成物が、約38〜約67重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約62〜約33重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記組成物が、約54〜約67重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約46〜約33重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記組成物が、約54.0〜約56.0重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約46.0〜約44.0重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含含む、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記組成物が、約55重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約45重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む、請求項6に記載の冷却装置。
- 前記組成物が、約58.0〜約59.5重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約42.0〜約40.5重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む、請求項1に記載の冷却装置。
- 前記組成物が、約59重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約41重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む、請求項8に記載の冷却装置。
- 前記装置が遠心冷凍機装置である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の冷却装置。
- 約58.0〜約59.5重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約42.0〜約40.5重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む組成物。
- 約59重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約41重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む請求項11に記載の組成物。
- 約54.0〜約56.0重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約46.0〜約44.0重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む組成物。
- 約55重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約45重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む請求項13に記載の組成物。
- 約58.0〜約59.5重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約42.0〜約40.5重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む組成物。
- 約59重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約41重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む、請求項15に記載の組成物。
- 約54.0〜約56.0重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約46.0〜約44.0重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む組成物。
- 約55重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約45重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む請求項17に記載の組成物。
- 冷却装置で冷却を生じる方法であって、(a)蒸発器中で、約6〜約70重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約30〜約94重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含んでなる液体冷却剤を蒸発させる工程であって、前記蒸発器中を熱伝達媒体を通過させ、それによって蒸気冷却剤を生成させる工程と、(b)圧縮器で前記蒸気冷却剤を圧縮する工程とを含み、前記冷却剤の体積冷却能力が、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン単独、および1,1,1,2−テトラフルオロエタン単独の個々の体積冷却能力より大きい方法。
- 前記液体冷却剤中の2,3,3,3−テトラフルオロプロペン対1,1,1,2−テトラフルオロエタンの重量比が、前記蒸気冷却剤中の2,3,3,3−テトラフルオロプロペン対1,1,1,2−テトラフルオロエタンの重量比と本質的に同じである、請求項19に記載の方法。
- 前記熱伝達媒体が、前記蒸発器から、冷却される本体まで通過する、請求項19に記載の方法。
- 冷却剤としてHFC−134aまたはCFC−12を使用するために設計された冷却装置において冷却剤を置き換える方法であって、約6〜約70重量パーセントの2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約30〜約94重量パーセントの1,1,1,2−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含み、それによって前記冷却装置の冷却能力を増加させる組成物を前記冷却装置に充填する工程を含む方法。
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