JP2013529703A - ヒドロフルオロカーボンとヒドロフルオロオレフィンの熱伝達組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
式1: −[C(R1,R2)−C(R3,−O−R4)]−
式2: −[CH2−CH(−O−R4)]−
に示されている通り、水素である。
式3: −[CH2−CH(−O−R5)]m−[CH2−CH(−O−R6)]n−
本発明の組成物は、冷凍、空調及びヒートポンプシステムにおいて用いられる冷媒などの熱伝達用方法及びシステム内の熱伝達流体を含め、数多くの方法及びシステムに関連して有用である。本組成物は同様に、好ましくは内部にエアロゾルプロペラントを含むか又はそれにより構成される、エアロゾル生成システム及び方法において使用するためにも有利である。本発明の一部の態様には、発泡方法及び消火及び火災鎮圧方法も含まれている。本発明は同様に、一部の態様において、このような方法及びシステム内で溶媒組成物として本組成物が使用されている物品から残留物を除去する方法も提供している。
好ましい熱伝達方法は、一般に、本発明の組成物を提供するステップと、組成物へ又は組成物から熱を伝達させて組成物の位相を変えるステップとを含む。例えば、本方法は、好ましくは、冷却すべき物体又は流体の近傍において本冷媒組成物を蒸発させて、本組成物を含む蒸気を生成することによって、流体又は物品から熱を吸収することによる冷却を提供する。好ましくは、方法には、通常は圧縮機又は類似の装置を用いて冷媒蒸気を圧縮して、比較的高い圧力で本組成物の蒸気を生成するさらなるステップが含まれている。一般に、蒸気を圧縮するステップは結果として蒸気に熱を加えることになり、こうして、比較的高圧の蒸気の温度の上昇をひき起こす。好ましくは、本方法は、蒸発及び圧縮ステップによって加えられた熱の少なくとも一部分をこの比較的高温高圧の蒸気から除去するステップを含む。熱除去ステップは、好ましくは蒸気が比較的高圧の条件にある間に高温高圧蒸気を凝縮させて、本発明の組成物を含む比較的高圧の液体を生成するステップを含む。この比較的高圧の液体は次に、公称等エンタルピーの減圧を受けて、比較的低温低圧の液体を生成するのが好ましい。このような実施形態では、冷却すべき物体又は流体が伝達する熱により次に気化させられるのは、この温度の低下した冷媒流体である。
別の態様では、本発明は、本質的に本発明の組成物を含むか又はこれで構成されるプロペラント組成物を提供する。そのようなプロペラント組成物は噴霧可能な組成物であることが好ましい。本発明のプロペラント組成物は、好ましくは、噴霧すべき材料と、本発明に係る組成物を含むか又はそれで本質的に構成されているか又はこの組成物で構成されているプロペラントとを含む。噴霧可能な混合物中には、不活性成分、溶媒及び他の材料も存在していてよい。好ましくは、噴霧可能な組成物はエアロゾルである。噴霧すべき好適な材料としては、非限定的に、デオドラント、香水、ヘヤスプレー、洗顔ローション及び艶出し剤などの化料品材料ならびに、好ましくは吸入するよう意図された他の薬剤又は作用物質を含めた抗ぜんそく構成成分、口臭防止用構成成分及び任意の他の医薬などの薬効ある材料が含まれる。薬剤又は他の治療用作用物質は、好ましくは、治療量で組成物中に存在し、組成の残分の実質的部分が本発明の組成物を含んでいる。
発泡剤も同様に、本発明の組成物の1つ以上を含むか又はそれを構成してよい。一部の好ましい実施形態において、発泡剤は少なくとも約50重量%の本組成物を含み、一部の実施形態では、発泡剤は、本質的に本組成物で構成されている。一部の好ましい実施形態において、本発明の発泡剤組成物は、本発明の組成物に加えて、1つ以上の共発泡剤、充填剤、蒸気圧調整剤、火炎抑制剤、安定剤及び同様のアジュバントを含む。
本発明は同様に、本発明の組成物を物品に適用することにより、製品、部品、構成要素、基板又は任意の他の物品又はその一部分から汚染物質を除去するための方法をも提供する。便宜上、本明細書では、このような製品、部品、構成要素、基板などの全て、さらにはそれらのあらゆる表面又は部分を意味するように意図するために「物品(article)」という用語を使用している。さらに、「汚染物質(contaminant)」という用語は、たとえその物質が意図的に物品上に置かれた場合であっても、物品上に存在する望まれないあらゆる材料又は物質を意味するように意図されている。例えば、半導体デバイスの製造においては、基板上にフォトレジスト材料を被着させてエッチング作業のためのマスクを形成し、その後フォトレジスト材料を基板から除去することが一般的である。本明細書中で使用される「汚染物質」という用語は、このようなフォトレジスト材料を網羅し包含するように意図されている。
特に医療分野において使用するための多くの物品、デバイス及び材料は、患者及び病院職員の健康及び安全などの健康上及び安全上の理由から、使用前に滅菌されなくてはならない。本発明は、1つ以上の滅菌剤と組合せて本発明の化合物又は組成物と滅菌すべき物品、デバイス又は材料とを接触させるステップを含む滅菌方法を提供する。当該技術分野においては多くの滅菌剤が公知であり、本発明に関連した使用に適応可能であるとみなされているものの、一部の好ましい実施形態において、滅菌剤には、酸化エチレン、ホルムアルデヒド、過酸化水素、二酸化塩素、オゾン及びこれらの組合せが含まれている。一部の実施形態においては、酸化エチレンが好ましい滅菌剤である。当業者であれば、本明細書中に含まれている教示を考慮して、本滅菌用組成物及び方法に関連して使用すべき滅菌剤と1つ又は複数の本化合物の相対的割合を容易に決定することができるものであり、このような範囲は全て本明細書の広義の範囲内に入る。当業者にとっては公知であるように、一部の滅菌剤、例えば酸化エチレンは、比較的可燃性の構成成分であり、本発明に係る1つ又は複数の化合物は、滅菌用組成物の可燃性を許容可能なレベルまで低下させるために、組成物中に存在する他の構成成分と合わせて有効である量で、本組成物中に含み入れられる。
高圧シリンダに、21wt%のR−32(ジフルオロメタン)、25wt%のR−125(ペンタフルオロエタン)、22wt%のR−1234yf(2,3,3,3−テトラフルオロプロペン)及び32wt%のR−134a(1,1,1,2−テトラフルオロエタン)を含む組成物を添加した。その後、シリンダの内容物の液体及び蒸気画分をガスクロマトグラフィによって分析して、組成を決定した。組成物は表6に示され、組成物の各々は、不燃性であるか又は非常に低い可燃性特性を有する。
空調及び冷凍装置の試験向けに設計された並列断熱チャンバで構成される環境的に制御された施設内で、装置の試験を実施した。各チャンバは、広範囲の環境条件下でフルスケールHVACRシステムの性能を特徴づけする目的で、温度、湿度及び空気流を調節するために独立した制御システムを使用している。中乃至低温のウォークインクーラータイプR−22冷凍システムに制御システムを設置した。このシステムは、整合したBohn蒸発器とSporlan恒温膨張弁を伴う1−1/2HPの半密封Copeland圧縮機で駆動される。システム内の主要箇所における冷媒状態を判定するため全体にわたって圧力トランスジューサ及び抵抗温度検出器を設置する。冷媒流量を測定するためにはCoriolis計を使用し、一方システム及びその構成要素の電力消費量を測定するためには、電力計を使用する。最後に、圧縮機点検窓内のオイルのレベルを遠隔監視するためには、ビデオカメラを使用する。
冷凍システムにR−22を投入した。潤滑剤は市販の150SUS粘性鉱油(MO)(National 150 Refrigeration Oil)であった。試験用施設は、100°Fの周囲温度(圧縮機側)そして50°F、25°F及び0°Fのボックス温度(蒸発器側)で作動させた。全ての条件において充分な油の戻りがあった。冷媒についての測定された熱力学データ及びシステム条件を用いて、試験後に、CAPとCOPの値を計算した。表7に結果を示す。能力、CAPは、同じ作動条件におけるR−22についての値との関係において表わされている。
冷媒がR−407Cであり、潤滑剤が市販のPOE油(Copeland Ultra 22CC)であったという点を除いて、比較例2の場合と同様に冷凍システムを作動させた。全ての条件において、充分な油の戻りがあった。各々のボックス温度について、R−22に比べた能力及びCOPが表7に示されている。
冷媒がR−422Dであったという点を除いて、比較例3の場合と同様に冷凍システムを作動させた。全ての条件において、充分な油の戻りがあった。各々のボックス温度について、R−22に比べた能力及びCOPが表7に示されている。
冷媒がR−427Aであったという点を除いて、比較例3の場合と同様に冷凍システムを作動させた。全ての条件において、充分な油の戻りがあった。各々のボックス温度について、R−22に比べた能力及びCOPが表7に示されている。
冷媒がR−438Aであったという点を除いて、比較例3の場合と同様に冷凍システムを作動させた。全ての条件において、充分な油の戻りがあった。各々のボックス温度について、R−22に比べた能力及びCOPが表7に示されている。
冷媒が約21重量%のR−32、25重量%のR−125、22重量%のR−1234yf及び32重量%のR−134aの配合物(実施例7)であったという点を除いて、比較例3の場合と同様に冷凍システムを作動させた。全ての条件において、充分な油の戻りがあった。各々のボックス温度について、R−22に比べた能力及びCOPが表7に示されている。
潤滑剤として鉱油(National 150 Refrigeration Oil)を用いて、約21%のR−32、25%のR−125、22%のR−1234yf、及び32%のR−134aを含む実施例7の冷媒を冷凍装置に投入した。システムを、100°Fの周囲(凝縮器側)温度及び50°Fのボックス(蒸発器側)温度で作動させた。安定した作動中に、充分な油の戻りがあった。
商業用等級のアルキルベンゼン冷凍機油を用い、約21%のR−32、25%のR−125、22%のR−1234yf、及び32%のR−134aを含む実施例7の冷媒を冷凍システムに投入した。システムを、100°Fの周囲(凝縮器側)温度及び50°Fのボックス(蒸発器側)温度で作動させた。安定した作動中に、充分な油の戻りがあった。
冷凍及び空調条件下での本発明の熱伝達組成物の性能データは、表8、9及び10に示されている。表8中、結果は、R−22、R−404A及びR−407Cに比較したものである。表9では、結果はR−134aに比較されている。表10は、結果はR−410Aに比較されている。各組成物についての構成成分(R−1234yf、R−32、R−134a、R−125)の値は、重量百分率として示されている。
本発明の準共沸組成物の例が表11に示されている。
ASTM E681−01にしたがって可燃性試験を実施した。ASHRAE補遺34p−92に記載された修正に注意した。
12L入りのフラスコを用いてASTM E681中に示されている通りに器具をセットアップする。供給空気の相対湿度が50%であることを確認する。電子火花点火源が使用される。試験場所における気圧を記録する。これらの試験については60℃である所望の試験温度まで器具を加熱する。システムを空にする。試験体積に必要な各構成成分の量を計算する。指示された数量をシステムに加える。空気(制御された湿度)を用いて周囲気圧にする。試験チャンバを閉鎖し、少なくとも5分間混合する。試料の温度が60℃であることを確認する。照明及び撹拌器をオフに切替える。カバーをゆるめる。点火する。試料は、点火点から測定した場合に90度超の角度にわたって連続する、点火点を始点としてフラスコの壁から2インチ以内のところまでの上向きかつ外向きの延焼が存在する場合に、可燃性と定義される。
R−1234yf/R−134a、R−125/R−1234yf、R−32/R−125、R−32/R−134aの二元混合物について、可燃性試験を実施した。結果は、表12に示されている。R−1234yf/R−134aの臨界的可燃性比は、55〜60wt%R−1234yfであることがわかった。R−125/R−1234yfの臨界可燃性比は、70〜75wt%R−1234yfであることがわかった。R−32/R−134aの臨界可燃性比は、35〜40wt%R−32であることがわかった。R−32/R−125の臨界可燃性比は55〜60wt%R−32であることかわかった。
およそ32wt%のR−32、34wt%のR−125、14wt%のR−1234yf、及び20wt%のR−134aの蒸気組成の4元冷媒混合物について、可燃性試験を実施した。冷媒混合物は、60℃で不燃性であることがわかった。冷媒混合物の液相は、およそ19.5wt%のR−32、26.5wt%のR−125、23wt%のR−1234yfそして31wt%のR−134aの組成を有していた。
冷媒の初期組成物を容器に投入する。容器と内容物を25℃に維持する。容器内の初期蒸気相組成と圧力を測定する。温度を25℃に維持しながら、一定の速度で組成物を蒸気相から漏出させる。容器から50重量パーセントの組成物が漏出した後、容器中の蒸気相の組成と圧力を測定する。結果は表13に示されており、この表は、容器に当初投入される重量組成、当初の及び容器から全組成物の50%が漏出した後の蒸気相中の重量組成を示し、圧力は、初期圧力と50%の漏出後の圧力の間の%差として報告されている。
Claims (30)
- ジフルオロメタンと、ペンタフルオロエタンと、1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、熱伝達組成物。
- 重量ベースで1%〜97%のジフルオロメタンと、1%〜97%のペンタフルオロエタンと、1%〜97%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、1%〜97%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約10%〜35%のジフルオロメタンと、約10%〜35%のペンタフルオロエタンと、約10%〜60%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、約10%〜60%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約15%〜30%のジフルオロメタンと、約15%〜30%のペンタフルオロエタンと、約15%〜40%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、約15%〜40%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 約40wt%未満のペンタフルオロエタンと約10wt%超の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 約30wt%未満のペンタフルオロエタンと約20wt%超の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 約5重量%〜40重量%のジフルオロメタンと約10重量%超の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 約10重量%〜30重量%のジフルオロメタンと約20重量%超の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの組合せwt%が2%〜98%であり、1,1,1,2−テトラフルオロエタンと2,3,3,3−テトラフルオロプロペンの組合せwt%が約98%〜2%である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの前記組合せwt%が25%〜70%であり、1,1,1,2−テトラフルオロエタンと2,3,3,3−テトラフルオロプロペンの前記組合せwt%が約75%〜30%である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの前記組合せwt%が35%〜60%であり、1,1,1,2−テトラフルオロエタンと2,3,3,3−テトラフルオロプロペンの前記組合せwt%が約65%〜40%である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ジフルオロメタン対ペンタフルオロエタンの比が重量ベースで約1:2〜約2:1である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ジフルオロメタン対ペンタフルオロエタンの前記比が重量ベースで約1:2〜約1:1である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 1,1,1,2−テトラフルオロエタン対2,3,3,3−テトラフルオロプロペンの比が重量ベースで約1:2〜約2:1である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約5%〜40%のジフルオロメタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約10%〜30%のジフルオロメタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約10%〜35%のジフルオロメタンと、約10%〜35%のペンタフルオロエタンと、約10%〜60%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、約10%〜60%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約15%〜30%のジフルオロメタンと、約15%〜30%のペンタフルオロエタンと、約15%〜40%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンと、約15%〜40%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約15%〜30%のジフルオロメタンと、約15%〜30%のペンタフルオロエタンと、約25%〜40%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、約15%〜40%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 重量ベースで約15%〜25%のジフルオロメタンと、約20%〜30%のペンタフルオロエタンと、約10%〜40%の1,1,1,2−テトラフルオロエタンと、約10%〜40%の2,3,3,3−テトラフルオロプロペンとを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ジフルオロメタンと2,3,3,3−テトラフルオロプロペンの組合せを約25重量%〜60重量%含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- ヒドロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、ヒドロフルオロオレフィン、フッ素化シクロプロパン、フッ素化メチルシルコプロパン、ヒドロフルオロクロロカーボン、炭水化物、ヒドロフルオロエーテル、フルオロケトン、クロロフルオロカーボン、トランス−1,2−ジクロロエチレン、二酸化炭素、アンモニア、ジメチルエーテル及びその混合物をさらに含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 潤滑剤をさらに含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 前記潤滑剤がポリオールエステル油、ポリグリコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、鉱油、アルキルベンゼン油、ポリアルファオレフィン及びその混合物から選択される、請求項23に記載の熱伝達組成物。
- 前記潤滑剤がポリオールエステル油、鉱油、アルキルベンゼン油及びその混合物から選択される、請求項23に記載の熱伝達組成物。
- 請求項1に記載の前記熱伝達組成物を含む噴霧可能な組成物。
- 請求項1に記載の前記熱伝達組成物を含む発泡剤組成物。
- 請求項27に記載の前記発泡剤を用いて製造されるポリマー発泡体。
- 請求項1に記載の前記熱伝達組成物を含むプロペラント組成物。
- 請求項1に記載の前記熱伝達組成物を含むエアロゾル組成物。
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