JP2014159604A - フッ素化アルケン冷媒組成物 - Google Patents
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Abstract
と。
【解決手段】圧縮冷凍、空調及びヒートポンプシステムに用いられる液体組成物であって
、該組成物において、3乃至4個の炭素原子と少なくとも1個のしかし2個を超えない2重結
合を含むフルオロアルケンが、潤滑付与有効量の炭素、水素及び 酸素を含んでなる本質
的に混和性の有機潤滑剤であって、5重量%までの潤滑剤を前記フルオロアルケンへ添加
したとき、該冷媒が-40乃至+70℃間の少なくとも1温度で1液相を有するような前記フルオ
ロアルケンとの混和度を付与するに有効な炭素に対する酸素比を有する有機潤滑剤と組合
されている。該フルオロアルケン類を単独でまたは開示されている潤滑剤類との組合せで
以って冷凍及び加熱を生成する方法も開示される。
【選択図】なし
Description
本出願は、各々が2002年10月25日に出願され、そして本明細書に組入れられ米国仮出願
第60/421,263号及び第 60/421,435号の優先権の利益に関し、そしてそれを請求するもの
である。本出願はまた以下の同時に出願された米国特許出願:弁護士事件番号第H0004412
(26,269)号、Singh等による、名称“フッ素置換オレフィンを含む組成物”及び弁護士事
件番号第H0003789 (26,267)、Tungらによる、名称“フルオロプロペンの製造方法”に関
し、そしてその各々が参照として組入れられる。
本発明は圧縮冷凍、空調及びヒートポンプシステムにおいて冷凍流体として用いられる
組成物に関する。
ボン類(HCF)等を空調及び冷凍システムにおいて冷媒として用いることは、このような
化合物に関連するオゾン破壊物性のために賛成されなくなってきた。その結果、塩素含有
冷媒をオゾン層を破壊しない非塩素含有冷媒化合物類、たとえばヒドロフルオロカーボン
類(HFC)で代えることにより塩素含有冷凍システムを改造することが望ましいものとな
ってきた。
利用される潤滑剤と相溶できるものでなければならない。不幸にも、ヒドロフルオロカー
ボン類を含む多くの非塩素含有冷凍流体類は、例えば鉱油類、アルキルベンゼン類及びポ
リ(アルファオレフィン)類を含むクロロフルオロカーボン類およびヒドロフルオロカーボ
ン類とともに伝統的に用いられる潤滑剤類の種類に相対的に不溶性であり及び/または混
和しない。冷凍流体-潤滑剤の組合せが圧縮冷凍、空調またはヒートポンプシステム内で
効率よく作動するためには、該潤滑剤が広い範囲の操作温度にわたって該冷凍液体へ充分
に溶解しなければならない。このような溶解性は該潤滑剤の粘度を下げ、そしてそれが該
システム中により容易に流れることを可能とする。このような溶解性が存在しないと、該
圧縮冷凍、空調またはヒートポンプシステムの蒸発器のコイル及び該システムの他の部品
類に潤滑剤類が引っ掛かる傾向があり、その結果、システム効率を下げる。
テル潤滑油類はヒドロフルオロカーボン冷凍液体類用の混和できる潤滑剤類として開発さ
れてきた。ポリアルキレングリコール冷凍潤滑剤類は米国特許第4,755,316号、第4,971,7
12号及び第4,975,212号により開示されている。ポリアルキレングリコールエステル類は
米国特許第5,008,028号により開示されている。該ポリアルキレングリコール及びポリア
ルキレングリコールエステル潤滑油類は1個または2個の炭素原子を有し、2重結合を有し
ないフルオロアルカン類に混和できるものとして開示されている。
その全てが圧縮冷凍にかかわる冷凍システム用途の産業において広くゆきわたっている用
途がある。圧縮冷凍は一般に該冷媒をその液体からより低い圧力で熱吸収して蒸気相へ、
そして次に高められた圧力で熱除去により該蒸気相から該液体相へ変えることに関連する
。
はより高温でエネルギーを加えることである。ヒートポンプは、加熱のために凝縮器の操
作が冷凍蒸発器の操作と交換されるために逆サイクルシステムと考えられる。
ヒドロフルオロカーボン系の純粋な流体を絶えず捜し求めている。出願人等は、フルオロ
オレフィン系材料類(フルオロアルケン類)が、オゾン層に安全であるにも拘わらず地球温
暖化を起こすと疑われている現在用いられているヒドロフルオロアルカン類(HFC)を環
境的により安全な代替物にする特性を有するために、特に興味のあるものであることを認
識するようになった。
け入れられる代替物と考えられる、受け入れられるある種の性能特性、例えば受け入れら
れる冷凍特性、化学的安定性、低毒性、非引火性、潤滑剤相溶性及び使用効率等を所有す
ることを認識するようになった。この後者の使用効率の特性は、多くの冷凍システム、空
調システム及びヒートポンプ用途、特に冷凍熱力学的性能またはエネルギー効率の損失が
電気エネルギーの増加した需要から起こる増加した化石燃料の使用を通して第2の環境衝
撃を有すかもしれない場合に重要である。更に、ヒドロフルオロアルカン冷凍組成物代替
物が、ヒドロフルオロカーボン冷凍液で以って現在使用されている従来の蒸気圧縮技術及
び潤滑剤システムへ主な工学的変更を要求しないことが有利となるであろう。
物を使用することは特に熱伝達の用途を含む多くの用途において重要或いは必須であると
考えられる。従って、非引火性の化合物をそのような組成物に使用することはしばしば有
益である。本明細書において使用される用語“非引火性”は本明細書に参照として組み入
れられる2002年のASTM基準E-681により非引火性と決定される化合物または組成物を言う
。冷凍組成物の使用に望ましいかもしれない多くのヒドロフルオロカーボン類は不幸にも
非引火性ではない。例えば、そのフルオロアルカンであるジフルオロエタン(HFC-152a)
及びそのフロオロルケンである1,1,1-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)は各々引火性で
あり、そのため多くの用途での使用は成功しそうではない。
ケン類の冷媒としての使用が提案されている。Smutnyの米国特許第 4,788,352号は、少な
くともある程度の不飽和を有するフッ素化した炭素数5乃至8の化合物類の製造に向けられ
ている。このSmutny特許は、冷媒、殺生物剤(pesticide)、誘電流体、熱媒液、溶媒、
及び種々の化学反応における中間体として有用であることが知られている高級オレフィン
類を特定している。
を有するかもしれないがこのような化合物はまたある種の不利益を有すると考えられる。
例えば、これらの化合物のいくつかは基材を、特にアクリル樹脂及びABS樹脂等の汎用性
プラスチックを攻撃する傾向がある。更に、Smutny特許に記載されている該高級オレフィ
ン化合物類は、Smutny特許で注目されている殺生物剤活性の結果として起こるこのような
化合物の潜在的なレベルの毒性のために、いくつかの用途においても望ましいものではな
い。また、このような化合物はいくつかの用途において冷媒として有用であるためには高
すぎる沸点を有するかもしれない。
ステム及び方法を含む多くの用途で潜在的に有用な組成物、特に液体伝達組成物の必要性
を認識するようになった。更に、出願人は、多くの用途においてヒドロフルオロカーボン
類よりも環境的により安全で、少なくともある種の冷媒熱力学的性能物性に関して同等或
いはそれ以上の特性を有し、そして現存潤滑剤システムと適合するフルオロカーボン及び
ヒドロフルオロカーボン系の冷凍液の必要性を認識した。
ン、好ましくは以下の式I:
XCFzR3-z (I)
(式中、Xは炭素数2または3の不飽和置換または未置換アルキル基であり;Rは独立してCl
、Br、IまたはHであり;そしてzは1乃至3である)を有する化合物を含有する組成物により
満たされることを見出した。この組成物はまた好ましくは1以上の潤滑剤を本発明の1以上
の化合物と組合せることを含む。
本発明は3個または4個の炭素原子および少なくとも1個の炭素-炭素2重結合を含む少な
くとも1個のフルオロアルケンを含有する組成物に向けられている。本発明のフルオロア
ルケン化合物は便宜上本明細書においてヒドロフルオロオレフィン類又は“HFO”と言及
されることもある。本発明のヒドロフルオロオレフィン類は2個の炭素-炭素2重結合を含
むことができると思われるが、現在このような化合物は好ましいものであるとは考えられ
ない。
組成物は以下の式II:
あり;そして n は0 または1である)の化合物を含む。高度に好ましい態様において、Yは
CF3であり、nは0であり、そして残りのRの少なくとも1個はFである。
、特に圧縮冷媒組成物に有効であり、そして有用性を発揮すると考える。しかし、上記式
の構造を有する化合物のあるものは他のこのような化合物と比較して高度に望ましい低レ
ベルの毒性をあらわすことが驚くべきことにそして予期せずして見出された。容易に理解
されるように、この発見は冷媒組成物のみならず、上記式を満たす相対的に毒性の化合物
を含むであろう任意の、そして全ての組成物の配合にたいして潜在的に大きな利点と利益
を有するものである。より詳しくは、相対的に低毒性レベルは式IIの化合物、好ましくは
、式IIにおいてYがCF3であり、該不飽和炭素上の少なくとも1個のRがHであり、そして残
りのRの少なくとも1個はFである化合物と関連していると考えられる。また、このような
化合物の全ての構造的、幾何学的および立体異性体が有効であり、有利に低毒性であると
思われる。
である。従って、いくつかの好ましい態様において、本発明の組成物はトリフルオロプロ
ペン(HFC-1243)、テトラフルオロプロペン類 (HFO-1234)、ペンタフルオロプロペン類(HF
O-1225)及びこれらの組合せからなる群より選択される1以上の化合物を含有する。このト
ランス-1234異性体はほぼ-19℃の沸点を有し、そしてそのシス異性体はほぼ+9℃の沸点
を有する。このトランス異性体は冷媒として、またエアゾール噴射剤として特に有用であ
る。
ロペン及びペンタフルオロプロペン化合物、特に1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1
234ze)、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロ
ペン(HFO-1225ye)及びこれらの各々の任意の及び全ての立体異性体であることが更に一層
好ましい。このような化合物はマウスやラットの吸入暴露により測定される非常に低い急
性毒性を有することが見出された。一方、相対的に高度の毒性は、本発明組成物での使用
に採用可能なある種の化合物、すなわち末端不飽和炭素上に1より多いFを有する、或い
は末端不飽和炭素上に少なくとも1個の水素を有しない化合物に関連していることが見出
されている。例えば、1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc)はマウスやラット
の吸入暴露により測定された許容されない高度の毒性を示すことが見出された。
あり、ケミカル アブストラクトのデータベースに列挙されている。HFO-1225は、例えばS
yntex Chemical Co.から商業的に入手可能である。更に、フルオロアルケン類の製造方法
は一般に特許文献に記載されている。種々の飽和及び不飽和ハロゲン含有炭素数3の化合
物の接触気相フッ素化によるCF3CH=CH2等のフルオロプロペン類の製造法は、その各々が
本明細書に参照として組入れられる米国特許第2,889,379号、第4,798,818号及び 第4,465
,786号に記載されている。参照として本明細書にも組入れられる米国特許第5,532,419号
はクロロまたはブロモハロフルオロカーボン及びHを用いるフルオロアルケンを製造する
気相接触法を開示している。そして参照として本明細書にも組入れられる欧州特許第974,
571号は1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン(HFC-245fa)を気相でクロム系触媒と高められ
た温度で接触させることにより、或いは液相で水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸
化カルシウムまたは 水酸化マグネシウムのアルコール性溶液と接触させることにより1,1
,1,3-テトラフルオロプロペンの製造を開示している。更に、本発明の化合物の製造方法
が、参照として本明細書にも組入れられる弁護士事件番号第H0003789号(26,267USA)を
付す同時に出願された米国特許出願、名称“フルオロプロペンの製造方法”に関連して一
般的に記載されている。
少なくとも部分的に数学的模式製作に基づき、本発明のフルオロオレフィン類はいくつか
の他のハロゲン化種と比較してオゾン破壊の無視できる寄与物質であるために環境化学へ
の実質的に否定的な影響を有しないと考える。従って、本発明の好ましい組成物はオゾン
破壊へ実質的に寄与しない利点を有する。この好ましい組成物はまた現在使用されている
ヒドロフルオロアルカン類の多くと比較して地球温暖化へ実質的に寄与しない。
冷媒組成物は、式Iの、そしてより好ましくは式IIの化合物(類)を該組成物の少なくとも5
0重量%、そしてより好ましくは少なくとも70重量%の量で含有することが一般的に好ま
しい。発泡剤用としての本発明のより好ましい組成物では、式Iの、そしてより好ましく
は式IIの化合物(類)が該組成物の少なくとも約5重量%、そしてより好ましくは少なくと
も約15重量%の量で存在する。
成物のコストを下げる場合、他の成分を含むことができる。例えば、本発明の冷媒組成物
、特に蒸気圧縮システムに用いられる冷媒組成物は、潤滑剤を一般的に該組成物の約30重
量%乃至約50重量%の量で含む。更に本発明の組成物はまた該潤滑剤の相溶性及び/また
は溶解性を助ける目的でプロパン等の相溶化剤を含むことができる。プロパン、ブタン類
及びペンタン類を含むこのような相溶化剤は好ましくは該組成物の約0.5乃至約5重量%の
量で存在する。参照として本明細書にも組入れられる米国特許第6,516,837号に開示され
ているように、表面活性剤と可溶化剤の組合せを油溶解性を助けるために本組成物へ添加
することもできる。ハイドロフルオロカーボン(HFC)冷媒と共に冷凍機械で用いられる
ポリオールエステル類、ポリアルキレングリコール類及びエステル化ポリアルキレングリ
コール類等の通常用いられる冷凍潤滑剤を本発明の該冷凍組成物と共に用いることができ
る。
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冷媒等の熱媒液とし
て用いられる熱伝達用の方法及びシステムを含む多くの方法及びシステムと関連して有用
である。
とにより該組成物へ、或いは該組成物から熱を伝達させることを含有する。例えば、本方
法は、流体または物品から熱を吸収することにより、好ましくは本発明の組成物を含有す
る冷媒を凝縮させ、その後で冷却される物体または流体の近傍で該冷媒を蒸発させること
により冷却を提供する。このような方法の多くにおいて、該冷媒蒸気を通常回転式空気圧
縮機を用いて圧縮させる工程も冷凍サイクルの一部として含まれる。このような工程は次
に該圧縮工程により本発明の冷媒組成物に加えられた少なくとも一部の熱を取り除く中間
冷却工程が続く場合がある。次いでこの中間冷却工程には好ましくはこの冷却された高圧
冷媒の蒸気の公称エンタルピー減圧が続き、少なくとも該蒸気の一部を凝縮させて比較的
冷たい液相とする。この態様において、次いで冷却される該物体または流体から伝達され
た熱により蒸発させるのがこの低減された温度の冷媒液である。
熱される液体または物体の近傍で凝縮させ、その後で該冷媒を蒸発させることを含有する
加熱を生成する方法において用いることができる。このような方法は、これまで述べたよ
うにしばしば上記の冷凍サイクルの逆サイクルである。
重結合を含むフルオロアルケンを凝縮させた後に、該フルオロアルケンを加熱される物体
の近傍で蒸発させることにより冷凍を生成する方法が提供される。3個の炭素原子と1個の
2重結合を有するフルオロアルケン類が好ましい。
、2乃至5個の炭素原子と少なくとも1個のしかし2個を超えない2重結合を含むフルオロア
ルケンを加熱する物体の近傍で凝縮させ、そしてそれにより該フルオロアルケンを蒸発さ
せることにより加熱を生成する方法が提供される。また、3個の炭素原子と1個の2重結合
を有するフルオロアルケン類が好ましい。
リコールエステル及びポリオールエステル潤滑油類と混和できることも見出された。従っ
て、本発明の別の側面によれば、圧縮冷凍、空調及びヒートポンプシステムに用いられる
液体組成物であって、2乃至5個の炭素原子と少なくとも1個のしかし2個を超えない2重結
合を含むフルオロアルケンが、潤滑付与に充分な量の、圧縮冷凍、空調及びヒートポンプ
システム用のポリアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールエステル及びポリオ
ールエステル潤滑剤類から選択される本質的に混和性の有機潤滑剤と組合わされる液体組
成物が提供される。いくつかの好ましい態様において、本発明の潤滑剤類は、炭素、水素
及び酸素を含んでなる有機化合物類であって、約1乃至5重量%の潤滑剤が該冷凍液に添加
された場合、その混合物が1液相を有するような該フルオロアルケンとの混和度を与える
のに充分な酸素の炭素に対する割合を有する有機化合物類である。好ましくは、該混合物
は、1乃至20重量%の該潤滑剤が該混合物中に存在するとき、1液相を有する。最も好まし
くは、該混合物は混合物の成分類全ての比率において1液相である。この溶解性または混
和性は好ましくは約-40℃乃至70℃の範囲の少なくとも1つの温度で、そしてより好まし
くは、本質的に全温度範囲にわたり存在する。
を採用する任意のシステムまたは装置、そのようなシステムまたは装置の任意の部分また
は一部を言う。このような冷凍システムは、例えば空調機、電気冷蔵庫、冷却機(チラー
)、輸送冷蔵システム、商業的冷凍システム等を含む。
いるヒドロフルオロカーボン類の代わりにヒドロフルオロオレフィン類を用いる。少なく
とも本発明による好ましいヒドロフルオロオレフィン類のあるものは最小の装置変更での
みでヒドロフルオロカーボン類の代替が可能な物理的特性を有する。
個の炭素原子を含む約5乃至50個のオキシアルキレン繰り返し単位を含む。このポリアル
キレングリコ−ルは直鎖であっても或いは分岐鎖であってもよく、そして2個、3個以上の
オキシエチレン、オキシプロオピレン、オキシブチレンまたはオキシペンチレン基の単独
重合体或いはそれらの任意の比率の組合せの共重合体であっても良い。好ましいポリアル
キレングリコール類は少なくとも50%のオキシプロピレン基を含む。本発明による組成物
は1種以上のポリアルキレングリコールを潤滑剤として、1種以上のポリアルキレングリコ
ールエステルを潤滑剤として、1種以上のポリオールエステルを潤滑剤として、或いは1種
以上のポリアルキレングリコール、1種以上のポリアルキレングリコールエステル及び1種
以上のポリオールエステルの混合物を含んでもよい。ビニルエーテル類も本発明において
有用である。
コール類及び米国特許第4,755,316号により開示された各末端に水酸基を有するポリアル
キレングリコール類を含む。両特許の開示を本明細書に参照として組入れる。
いるが、他の適当なヒドロフルオロオレフィン潤滑剤類は一方のまたは両末端の水酸基が
キャップされたポリアルキレングリコール類を含む。該水酸基は、1乃至10個の炭素原子
のアルキル基、窒素等のヘテロ原子を含む1乃至10個の炭素原子を有するアルキル基、米
国特許第4,975,212号に記載されているフルオロアルキル基でその開示は本明細書に参照
として組入れられるもの等でキャップされていてもよい。両ポリアルキレングリコール水
酸基が末端キャップされているとき、同一種類または二つの異なる種類の末端キャッピン
グ基を用いることができる。
008,028号で開示されているようにカルボン酸でそのエステルを形成することによりキャ
ップすることもできる。この特許の潤滑油類はポリオールエステル類及びポリアルキレン
グリコールエステル類として言及される。該カルボン酸もフッ素化することもできる。該
ポリアルキレングリコール類の両末端をキャッピングするとき、一方または両末端をエス
テルでキャッピングしてもよく、或いは一端をエステルでキャッピングして他の一端をキ
ャッピングしなくてもよく、或いは前記アルキル、ヘテロアルキルまたはフルオロアルキ
ル基類の一つでキャッピングしてもよい。
FC-134aシステム用のGoodwrench Refrigeration Oil及びダイムラー-クライスラーのアセ
チル基でビスキャップされたポリアルキレングリコールであるMOPAR-56が含まれる。商業
的に入手可能なポリアルキレングリコールエステル類には、エクソン-モービルから入手
できるMobil EAL 22 cc及びシーピーアイ エンジニヤリング サービシース インクから入
手できるSolest 120が含まれる。幅広い種類のポリアルキレングリコール潤滑剤類がダウ
ケミカルからも入手可能である。
の、より好ましくは約37℃で約10乃至約200センチストークスの範囲の、そして更により
好ましくは約30乃至約150センチストークスの粘度を有する。
能を高めるために冷凍、空調及びヒートポンプ組成物で用いられる種類の他の添加剤類ま
たは材料類を含むことができる。例えば、該組成物類は、極圧及び抗磨耗添加剤、酸化及
び熱安定改良剤、流動及びフロック点降下剤、消泡剤、ヒドロフルオロオレフィン類に溶
解する他の潤滑剤等を含むこともできる。このような添加剤類の例は、その開示が本明細
書に参照として組み入れられる米国特許第5,254,280号で開示されている。本発明の組成
物は、該ヒドロフルオロオレフィンと混和または溶解しないであろうところのものが、ポ
リアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールエステルまたはポリオールエステル
と組合せて該ヒドロフルオロオレフィンへ添加されるならば、少なくとも部分的に混和で
きるか或いは部分的に溶解する量の鉱油潤滑剤を更に含むことができる。典型的には、こ
れは約5乃至20重量%までの量である。界面活性剤もまた、その開示が本明細書に参照と
して組み入れられる米国特許第6,516,837号で開示されているように該鉱油を該ポリアル
キレングリコール、ポリアルキレングリコールエステルまたはポリオールエステル及び該
ヒドロフルオロオレフィンと相溶化させるために添加することができる。
広い方法が本発明から使用できる。例えば、1方法は冷媒容器を冷凍システムの低圧力側
へ装着し、冷凍システム圧縮機を作動させて該冷凍組成物を該システムへ引き込むことを
含む。このような態様において、該システムへ入る冷凍組成物の量が監視できる秤の上に
冷媒容器を乗せてもよい。望ましい量の冷凍組成物を該システムヘ導入し終えると、装入
は止められる。代わりに、当業者の知る広範囲の装入工具は商業的に入手可能である。従
って、上記の開示から見て、当業者であれば本発明の該ヒドロフルオロオレフィン冷媒及
び冷凍組成物を圧縮冷凍、空調及びヒートポンプシステムへ過大な実験をしないで導入す
ることが容易にできるであろう。
実施例1
性能係数(COP)は、冷媒の蒸発または凝縮を含む特定の加熱または冷却サイクルにおけ
る冷媒の相対熱力学効率を表すことにおいて特に有用である、普遍的に受け入れられてい
る冷媒性能の尺度である。冷凍工学において、この用語は蒸気の圧縮において圧縮機によ
り加えられるエネルギーに対する有用な冷凍の率を表す。冷媒の能力は冷媒の体積効率を
表し、冷媒の与えられた体積流量に対する熱量を圧送する圧縮機の能力のある種の尺度を
提供する。言い換えれば、特定の圧縮機について、より高度の能力を有する冷媒はより多
くの冷却または加熱力を送り出す。特定の操作条件での冷媒のCOPを見積る1手段は標準冷
凍サイクル分析技法(例えば、R.C. Downing、FLUOROCARBON REFRIGERANTS HANDBOOK、第3
章、Prentice-Hall、1988を参照)を用いる該冷媒の熱力学的物性からである。
エントロピー圧縮下で蒸発器の温度が約-35°Fである冷凍/空調サイクルシステムを用意
した。性能係数を、1.00の性能係数値、1.00の能力値及び 175°Fの吐出温度を有するHF
C-134aに基づき、本発明の数個の組成物について凝縮器及び蒸発器の温度の範囲にわたり
測定し、以下の表1に報告した。
は、夫々HFC-134aよりも良好なエネルギー効率(1.00に比較して1.02、1.04及び1.13)を有
し、そして本冷媒組成物を使用する圧縮器は吐出温度(175に比較して158、165及び155)を
作り出すことになり、その結果が保守問題を減少させることにつながりそうであるので有
利である。
HFO-1225ye及びHFO-1234zeの種々の冷凍潤滑剤との混和性を試験した。試験した潤滑剤
は、鉱油(C3)、アルキルベンゼン(Zerol 150)、エステル油(Mobil EAL 22 cc及び Solest
120)、ポリアルキレングリコール(PAG)油(134aシステム用Goodwrench Refrigeration Oi
l)及びポリ(アルファオレフィン)油(CP-6005-100)である。各冷媒-潤滑油の組合せに対し
て、3種の組成物、すなわち5、20及び 50重量%の潤滑剤と残りの各々が試験した本発明
の化合物である組成物を試験した。
合物を加え、そして該管を封止する。次いで、該管を空気浴環境室に入れ、その温度を約
-50℃から70℃へ変える。おおよそ10℃の間隔で管内容物を1以上の液相が存在するかを目
視観測する。1を超える液相が観測される場合、該混合物は非混和性であると報告される
。唯1つの液相が観測される場合、該混合物は混和性であると報告される。2液相が観測
されるがその液相の1つが非常に小容量のみを占める場合、該混合物は部分的に混和性で
あると報告される。
度範囲にわたり混和できると判断された。但し、該HFO-1225yeのポリアルキレングリコー
ルとの混合物に対しては、該冷媒混合物が-50℃乃至-30℃温度範囲にわたり非混和性であ
り、そして-20乃至50℃にわたり部分的に混和できることが分かった。冷媒中50重量%の
濃度の該PAGで且つ60℃で該冷媒/PAG混合物は混和性であった。70℃において、これは冷
媒中5重量%の潤滑剤から冷媒中50重量%の潤滑剤で混和できた。
本発明の冷媒化合物及び組成物のポリアルキレングリコール潤滑油類に対する相溶性を
冷凍及び空調システムで用いられる金属と接触させながら多くの冷凍及び空調用途で見ら
れるよりもはるかに厳しい条件を呈する350℃で試験した。
へ加える。次いで該管を排気し、そして1gの冷媒を加える。これらの管を1週間、350°F
でオーブンへ入れ、そして目視観測を行った。この暴露期間の終わりに該管を取り除いた
。
(a) HFC-1234ze及び GM Goodwrench PAG oil
(b) HFC-1243zf及びGM Goodwrench PAG oil
(c) HFC-1234ze及びMOPAR-56 PAG oil
(d) HFC-1243zf及びMOPAR-56 PAG oil
(e) HFC-1225ye及びMOPAR-56 PAG oil
全ての場合、管中の内容物の外見の変化は最小である。このことは、本発明の冷媒化合
物類及び組成物類は、冷凍及び空調システムで見られるアルミニウム、鋼及び銅及びこれ
らの種類のシステムにおけるこのような組成物に含まれそうな、或いはこのような組成物
とともに用いられそうな種類の潤滑油と接触して安定であることを示している。
アルミニウム、銅及び鋼の板状試験片を鉱油及びCFC-12とともに厚肉ガラス管へ加え、
そして実施例3におけると同様に350℃で1週間加熱した。この暴露期間の終わりに該管を
取り除き、そして目視観測を行った。該液体内容物は黒くなっているのが観測され、これ
は管の内容物が激しく分解していることを示している。
。このように、本発明の冷媒化合物類及び組成物類は多くの通常用いられている潤滑油類
に関して広く用いられている先行技術の冷媒-潤滑油組合せよりも有意により良好な安定
性を有するものである。
Claims (42)
- (A) 3乃至4個の炭素原子及び少なくとも1個のしかし2個を超えない2重結合を含むフル
オロアルケン及び(B) 潤滑付与有効量の炭素、水素及び 酸素を含んでなる有機潤滑剤で
あって、5重量%までの潤滑剤を前記フルオロアルケンへ添加したとき、その混合物が-40
乃至+70℃間の少なくとも1温度で1液相を有するような前記フルオロアルケンとの混和度
を付与するに有効な炭素に対する酸素比を有する本質的に混和できる有機潤滑剤を含有す
る、圧縮冷凍、空調及びヒートポンプシステムに用いられる液体組成物。 - 該混合物が5重量%までの潤滑剤が前記フルオロアルケンへ添加されるとき1液相を有す
る、請求項1の組成物。 - 該混合物が20重量%までの潤滑剤が前記フルオロアルケンへ添加されるとき1液相を有
する、請求項2の組成物。 - 該混合物がフルオロアルケンと潤滑剤の全ての比率において1液相を有する、請求項3の
組成物。 - 本質的に全ての温度範囲にわたり該混合物が1液相を有する、請求項1の組成物。
- 前記潤滑剤が圧縮冷凍、空調及びヒートポンプシステム用のポリアルキレングリコール
、ポリアルキレングリコールエステル及びポリオールエステル潤滑剤類からなる群より選
択される、請求項1の組成物。 - 前記フルオロアルケンが構造:
XCFzR3-z
(式中、Xは炭素数2または3の不飽和置換または未置換アルキル基であり;Rは独立してCl
、Br、I及びHからなる群より選択され;そしてzは1乃至3である)を有する、請求項1の
組成物。 - 前記フルオロアルケンが1,3,3,3-テトラフルオロプロペンまたは3,3,3-トリフルオロプ
ロペンである、請求項8の組成物。 - 前記有機潤滑剤がポリアルキレングリコールである、請求項1の組成物。
- 前記ポリアルキレングリコールが少なくとも1個の末端水酸基を有する、請求項10の組
成物。 - 前記ポリアルキレングリコールの両末端基が水酸基である、請求項11の組成物。
- 前記ポリアルキレングリコールが少なくとも1個のアルキル末端基を有する、請求項10
の組成物。 - 前記ポリアルキレングリコールの少なくとも1個の末端アルキル基が少なくとも1個ヘテ
ロ原子を含む、請求項13の組成物。 - 前記ポリアルキレングリコールが少なくとも1個のフルオロ
アルキル末端基を有する、請求項14の組成物。 - 前記有機潤滑剤がポリアルキレングリコールエステルである、請求項1の組成物。
- 更に、前記フルオロアルケン及び前記有機潤滑剤と本質的に混和できる量の炭化水素潤
滑剤を含有する、請求項1の組成物。 - 更に、前記炭化水素潤滑剤と前記有機潤滑剤を溶解させるための界面活性剤を本質的に
混和できるブレンドの形成に有効な量で含有する、請求項17の組成物。 - 3乃至4個の炭素原子および少なくとも1個のしかし2個を超えない2重結合を含むフルオ
ロアルケンを含有する冷媒組成物を凝縮させた後に、冷却される物体の近傍で該冷媒組成
物を蒸発させることを含有する冷凍を生成する方法。 - 前記フルオロアルケンが構造:
XCFzR3-z
(式中、Xは炭素数2または3の不飽和置換または未置換アルキル基であり;Rは独立してCl
、Br、I及びHからなる群より選択され;そしてzは1乃至3である)を有する、請求項19の
方法。 - 前記フルオロアルケンが1,3,3,3-テトラフルオロプロペンまたは3,3,3-トリフルオロプ
ロペンである、請求項21の方法。 - 前記冷凍法が圧縮冷凍システムにおいて行われる、請求項19の方法。
- 前記冷凍法が空調システムにおいて行われる、請求項19の方法。
- 炭素、水素及び 酸素を含んでなる有機潤滑剤であって、5重量%までの潤滑剤を前記フ
ルオロアルケンへ添加したとき、該冷媒が-40乃至+70℃間の少なくとも1温度で1液相を有
するような前記フルオロアルケンとの混和度を付与するに有効な炭素に対する酸素比を有
する有機潤滑剤が、潤滑付与有効量で前記冷媒へ添加される、請求項19の方法。 - 該冷媒が20重量%までの潤滑剤が前記フルオロアルケンへ添加されるとき1液相を有す
る、請求項25の方法。 - 該冷媒がフルオロアルケンと潤滑剤の全ての比率において1液相を有する、請求項26の
方法。 - 該冷媒が本質的に全ての温度範囲にわたり1液相を有する、請求項25の方法。
- 前記潤滑剤が圧縮冷凍および空調システム用のポリアルキレングリコール、ポリアルキ
レングリコールエステル及びポリオールエステル潤滑剤からなる群より選択される、請求
項25の方法。 - 更に、前記フルオロアルケン及び前記有機潤滑剤と本質的に混和できる量の炭化水素潤
滑剤が前記冷媒へ添加される、請求項25の方法。 - 更に、前記炭化水素潤滑剤と前記フルオロアルケン及び前記有機潤滑剤とを溶解させる
ための界面活性剤が本質的に混和できるブレンドの形成に有効な量で前記冷媒へ添加され
る、請求項30の方法。 - 加熱される物体の近傍で3乃至4個の炭素原子と少なくとも1個のしかし2個を超えない2
重結合を含むフルオロアルケン組成物を凝縮させた後に、前記フルオロアルケン組成物を
蒸発させることを含有する加熱を生成する方法。 - 前記フルオロアルケンが構造:
XCFzR3-z
(式中、Xは炭素数2または3の不飽和置換または未置換アルキル基であり;Rは独立してCl
、Br、I及びHからなる群より選択され;そしてzは1乃至3である)を有する、請求項32の
方法。 - 前記フルオロアルケンが1,3,3,3-テトラフルオロプロペンまたは3,3,3-トリフルオロプ
ロペンである、請求項34の方法。 - 炭素、水素及び 酸素を含んでなる有機潤滑剤であって、5重量%までの潤滑剤を前記フ
ルオロアルケン組成物へ添加したとき、前記組成物が-40乃至+70℃間の少なくとも1温度
で1液相を有するような前記フルオロアルケン組成物との混和度を付与するに有効な炭素
に対する酸素比を有する有機潤滑剤が、潤滑付与有効量で前記フルオロアルケン組成物へ
添加される、請求項32の方法。 - 該フルオロアルケン組成物が、20重量%までの潤滑剤がそれへ添加されるとき、1液相
を有する、請求項36の方法。 - 該フルオロアルケン組成物が、フルオロアルケン組成物と潤滑剤の全ての比率で1液相
を有する、請求項37の方法。 - 該フルオロアルケン組成物が本質的に全ての温度範囲にわたり1液相を有する、請求項3
6の方法。 - 前記潤滑剤が圧縮冷凍及び空調システム用のポリアルキレングリコール、ポリアルキレ
ングリコールエステル及びポリオールエステル潤滑剤からなる群より選択される、請求項
36の方法。 - 更に、前記フルオロアルケン及び前記有機潤滑剤と本質的に混和できる量の炭化水素潤
滑剤が前記フルオロアルケン組成物へ添加される、請求項36の方法。 - 更に、前記炭化水素潤滑剤を前記フルオロアルケン及び前記有機潤滑剤を溶解させるた
めの界面活性剤が本質的に混和できるブレンドの形成に有効な量で前記フルオロアルケン
組成物へ添加される、請求項41の方法。
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