JP2014517859A - 潤滑油との混和性が改善された熱伝達組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、潤滑油、特に、ポリアルキレングリコール油との混和性を高めるための、１，１，１，２−テトラフルオロエタンの使用に関する。この点で、本発明は、熱伝達組成物、ならびにこれらの組成物を使用する設備および方法を提供する。

Description

本発明は、潤滑油との混和性が改善された、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンをベースにした熱伝達組成物に関する。

フルオロカーボン化合物をベースにした流体は、蒸気圧縮熱伝達システム、特に、空調装置、ヒートポンプ装置、冷蔵装置、または冷凍装置において広く使用されている。これらの装置の共通の特徴は、装置が、流体の低圧での蒸発（流体はこのとき熱を吸収する）と、蒸発した流体の高圧への圧縮と、高圧での、蒸発した流体の液体への凝縮（流体はこのとき熱を放出する）と、サイクルを完了するための流体の減圧とを含む熱力学サイクルに基づいていることである。

熱伝達流体（純粋化合物、または化合物の混合物であってもよい）の選択は、第１に、液体の熱力学的特性、第２に、追加的な制約によって決まる。したがって、特に重要な基準は、検討中の流体の環境に対する影響である。特に、塩素化合物（クロロフルオロカーボンおよびヒドロクロロフルオロカーボン）は、オゾン層を破壊するという欠点を有する。それ故に、現在では、ヒドロフルオロカーボン、フルオロエーテル、およびフルオロオレフィンなどの非塩素化合物が、一般的に好ましい。

環境上の別の制約は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）である。したがって、できるだけ低いＧＷＰおよび優れたエネルギー性能特性を有する熱伝達組成物を開発することが、極めて重要である。

さらに、蒸気圧縮システムの圧縮機（複数可）の可動部分を潤滑するために、熱伝達流体に潤滑油を添加しなければならない。潤滑油は、一般的に、鉱物性または合成のものであり得る。

潤滑油は、圧縮機の種類に応じて、かつ、熱伝達流体自体、またはシステムに存在する他の化合物と反応しないように選択される。

ある種の熱伝達システム（特に小型のもの）については、潤滑油は、一般的に、重力により潤滑油が圧縮機に流動できるように配管が設計されている回路を循環することができる。他の熱伝達システム（特に大型のもの）においては、圧縮機の直後に、オイルセパレーター、およびオイルレベル管理装置が設置され、潤滑油が圧縮機（複数可）に戻ることを確実にする。オイルセパレーターが存在する場合でさえ、システムの配管は、依然として、潤滑油が重力によりオイルセパレーターまたは圧縮機に戻れるように設計しなければならない。

文献ＷＯ２００４／０３７９１３は、フルオロオレフィン、特に、テトラフルオロプロペンまたはペンタフルオロプロペンをベースにした組成物を記載している。実施例２は、１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅ）と様々な潤滑油との混和性、および１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）と様々な潤滑油との混和性を報告している。実施例３は、ＨＦＯ−１２３４ｚｅおよび３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２４３ｚｆ）の、ポリアルキレングリコール系潤滑油との相溶性を報告している。

文献ＷＯ２００５／０４２６６３は、特に、フルオロオレフィンと潤滑油との混合物の混和性に関するものである。これらの混合物について示された実施例は、ＷＯ２００４／０３７９１３における実施例と本質的に同じである。

文献ＷＯ２００６／０９４３０３は、フルオロオレフィンと追加の化合物とを含む数多くの熱伝達組成物を記載している。その多数の組成物の中に挙げられているのは、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）および１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）をベースにした混合物である。さらに、その文献は、一般的には、多数の可能な冷媒混合物のリストと、潤滑油のリストとの組み合わせを教示している。

熱伝達化合物（複数可）が、潤滑油と混和しにくい場合、潤滑油は、蒸発器に留まって、圧縮機に戻らない傾向があり、そのことにより、システムは正確に機能することができなくなる。

この点で、熱伝達化合物が潤滑油との良好な混和性を示す、低ＧＷＰの熱伝達組成物（優れたエネルギー性能を有する）を開発する必要性が依然として存在する。

特に、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、特に、低いＧＷＰおよび優れたエネルギー性能により、とりわけ興味深い熱伝達化合物である。他方で、ある種の潤滑油とのその混和性は、不十分であり、その用途を制限する。したがって、ＨＦＯ−１２３４ｙｆをベースにした組成物と、通常の潤滑油との混和性を改善することが望ましい。

本発明は、第１に、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、ポリアルキレングリコールとを含む組成物に関する。

一実施形態によれば、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、およびポリアルキレングリコールは、該組成物の少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％、より特に好ましくは少なくとも９９．９％を占める。

一実施形態によれば、該組成物は、１％〜９９％、好ましくは５％〜５０％、より特に好ましくは１０％〜４０％、理想的には１５％〜３５％のポリアルキレングリコールを含む。

一実施形態によれば、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの質量比は、１／９９〜９９／１、好ましくは２５／７５〜９５／５、より特に好ましくは５０／５０〜９２／８、理想的には５５／４５〜９２／８である。

一実施形態によれば、ポリアルキレングリコールは、４０℃で１〜１０００センチストークス、好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスの粘度を有する。

一実施形態によれば、該組成物はまた、熱伝達化合物、潤滑剤、安定化剤、界面活性剤、トレーサー、蛍光剤（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｒｓ）、着臭剤、可溶化剤、およびそれらの混合物から選択される１種または複数の添加剤、好ましくは、安定化剤、界面活性剤、トレーサー、蛍光剤、着臭剤、および可溶化剤、ならびにそれらの混合物から選択される１種または複数の添加剤も含む。

本発明はまた、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの混合物を含む、好ましくはその混合物からなる熱伝達流体と組み合わせた、蒸気圧縮回路における潤滑油としてのポリアルキレングリコールの使用に関する。

一実施形態によれば、ポリアルキレングリコールは、ポリアルキレングリコールと熱伝達流体の合計に対して、１％〜９９％、好ましくは５％〜５０％、より特に好ましくは１０％〜４０％、理想的には１５％〜３５％の割合で使用される。

一実施形態によれば、熱伝達流体における２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの質量比は、１／９９〜９９／１、好ましくは２５／７５〜９５／５、より特に好ましくは５０／５０〜９２／８、理想的には５５／４５〜９２／８である。

一実施形態によれば、熱伝達流体における２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの質量比は、６０／４０〜９９．９／０．１、好ましくは６８／３２〜９９．９／０．１、より特に好ましくは６８／３２〜９５／５である。

一実施形態によれば、ポリアルキレングリコールは、４０℃で１〜１０００センチストークス、好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスの粘度を有する。

本発明はまた、上記の組成物である熱伝達組成物を含む蒸気圧縮回路を備える熱伝達設備に関する。

一実施形態によれば、該設備は、移動式または据付け式のヒートポンプ加熱、空調、冷蔵、冷凍、およびランキンサイクル設備から、特に、自動車の空調設備から選択される。

本発明はまた、熱伝達流体を含む蒸気圧縮回路により、流体または物体を加熱または冷却するための方法であって、熱伝達流体の少なくとも部分的な蒸発と、熱伝達流体の圧縮と、熱伝達流体の少なくとも部分的な凝縮と、熱伝達流体の減圧とを逐次的に含み、熱伝達流体を潤滑油と組み合わせて、上記の組成物である熱伝達組成物を形成する方法に関する。

本発明はまた、初期熱伝達流体を含む蒸気圧縮回路を備える熱伝達設備の環境に対する影響を軽減するための方法であって、蒸気圧縮回路中の初期熱伝達流体を、初期熱伝達流体よりも低いＧＷＰを有する最終熱伝達流体と取り替えるステップを含み、最終熱伝達流体を潤滑油と組み合わせて、上記の組成物である熱伝達組成物を形成する方法に関する。

本発明はまた、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと潤滑油との混和性を高めるための、１，１，１，２−テトラフルオロエタンの使用に関する。

一実施形態によれば、潤滑油は、ポリアルキレングリコールであり、好ましくは、４０℃で１〜１０００センチストークス、より好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスの粘度を有する。

一実施形態によれば、１，１，１，２−テトラフルオロエタンは、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合計に対して、１％〜９９％、好ましくは５％〜７５％、より特に好ましくは８％〜５０％、理想的には８％〜４５％の割合で使用される。

本発明はまた、蒸気圧縮回路を備える熱伝達設備において使用するための、
− 一方で、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む熱伝達流体と、
− 他方で、ポリアルキレングリコールを含む潤滑油と
を含むキットに関する。

本発明は、先行技術において感じられる必要性を満たすことを可能にする。本発明は、より特定的には、熱伝達化合物が潤滑油との良好な混和性を示す、低ＧＷＰの熱伝達組成物（優れたエネルギー性能を有する）を提供する。

特に、本発明は、ポリアルキレングリコールなどのある種の潤滑油との混和性が改善された、ＨＦＯ−１２３４ｙｆをベースにした熱伝達組成物を提供する。

これは、ＨＦＯ−１２３４ｙｆをＨＦＣ−１３４ａと混合することにより達成される。したがって、本発明者らは、ＨＦＣ−１３４ａが、一方のＨＦＯ−１２３４ｙｆおよび他方のＨＦＣ−１３４ａの、潤滑油との混和性の単純な外挿により予測し得るものを超えて、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのポリアルキレングリコールとの混和特性を改善することに気付いた。したがって、潤滑油との混和性の観点から、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１３４ａとの間に相乗効果が存在する。

ポリアルキレングリコール系の油は、良好な潤滑力、低い流動点、良好な低温流動性、および蒸気圧縮回路に一般的に存在するエラストマーとの良好な相溶性を有する。さらに、ポリアルキレングリコール系の油は、他の潤滑油よりも安く、現在、ある種の分野、特に、自動車の空調の分野において非常に広く使用されている油である。したがって、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとポリアルキレングリコール系の潤滑油との混和性を改善し、この熱伝達化合物を、この潤滑油と組み合わせてより広く使用できるようにすることが、非常に有利である。

ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１３４ａとの異なる混合物と、ポリアルキレングリコールＮＤ８油との混和性を表すグラフである。ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１３４ａとの混合物に対するＨＦＣ−１３４ａの割合をｘ軸に示し、それは、０〜１００％の範囲であり、また、混合物が潤滑油と混和しなくなる温度をｙ軸に示す（単位℃）。実験のデータは、黒丸で表す。略語ＮＭおよびＭは、それぞれ、非混和性領域および混和性領域を意味する。すべての結果は、３つの化合物、すなわち、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４ａと油ＮＤ８の合計に対して、１７％の油ＮＤ８含有量を用いて得られる。さらなる詳細のために、以下の実施例を参照する。

これから、本発明をより詳細に説明するが、本発明は、以下の説明に限定されるものではない。

特に言及がない限り、本出願全体を通して、化合物の割合は、質量百分率で示す。

本特許出願によれば、地球温暖化係数（ＧＷＰ）を、「Ｔｈｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｏｚｏｎｅ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ，２００２，ａ ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ’ｓ Ｇｌｏｂａｌ Ｏｚｏｎｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｐｒｏｊｅｃｔ」に示された方法に従って、二酸化炭素を基準にして、１００年間を基準にして定める。

用語「熱伝達化合物」または「熱伝達流体」（もしくは冷却流体）は、それぞれ、蒸気圧縮回路において、低温および低圧で蒸発することにより熱を吸収でき、高温および高圧で凝縮することにより熱を放出できる化合物または流体を意味する。一般に、熱伝達流体は、１種、２種、３種、または３種以上の熱伝達化合物を含むことができる。

用語「熱伝達組成物」は、熱伝達流体と、場合により、意図する用途のための、熱伝達化合物ではない１種または複数の添加剤とを含む組成物を意味する。

本発明は、熱伝達組成物を形成するための、２種の熱伝達化合物、すなわち、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａ、ならびに潤滑油の使用に基づく。

該熱伝達組成物を、そのままの形態で蒸気圧縮回路に導入することができる。あるいは、一方で熱伝達流体（すなわちＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａ）、および他方で潤滑油を、同じまたは別の点で、別々に回路に導入することができる。個々の熱伝達化合物（ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａ）も、別々に導入することができる。

潤滑油は、好ましくは、ポリアルキレングリコール系のものである。

一般に、本発明との関連で使用するのに適したポリアルキレングリコール油は、それぞれ１〜５個の炭素原子を含有する、５〜５０個のオキシアルキレン繰り返し単位を含む。

ポリアルキレングリコールは、直鎖状または分岐状であり得る。ポリアルキレングリコールは、ホモポリマー、または、オキシエチレン、オキシプロピレン、オキシブチレン、およびオキシペンチレン基ならびにそれらの組み合わせから選択される、２種、３種または３種以上の基のコポリマーであり得る。

好ましいポリアルキレングリコールは、少なくとも５０％のオキシプロピレン基を含む。本発明の目的のために、ポリアルキレングリコールは、混合物としての、異なる式のポリアルキレングリコールを含むことができる。

適切なポリアルキレングリコールは、文献ＵＳ４９７１７１２に記載されている。他の適切なポリアルキレングリコールは、文献ＵＳ４７５５３１６に記載されている、各末端にヒドロキシル基を含有するポリアルキレングリコールである。他の適切なポリアルキレングリコールは、キャップされたヒドロキシル末端を有するポリアルキレングリコールである。ヒドロキシル基は、１〜１０個の炭素原子（および、場合により、窒素などの、１つまたは複数のヘテロ原子）を含有するアルキル基、窒素などのヘテロ原子を含有するフルオロアルキル基、文献ＵＳ４９７５２１２に記載されているフルオロアルキル基、または類似の基でキャップすることができる。

ポリアルキレングリコールの２つのヒドロキシル末端がキャップされる場合、同じ末端基または異なる２つの基の組み合わせを使用することができる。

末端ヒドロキシル基はまた、文献ＵＳ５００８０２８に記載されているように、カルボン酸と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。カルボン酸はまた、フッ素化することもできる。

ポリアルキレングリコールの２つのヒドロキシル末端がキャップされる場合、一方または他方をエステルでキャップすることができ、あるいは、一方の末端をエステルでキャップし、他方を、キャップしないか、上述のアルキル基、ヘテロアルキル基、またはフルオロアルキル基の１つでキャップすることができる。

市販されているポリアルキレングリコール系潤滑油の例は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ製のＧｏｏｄｗｒｅｎｃｈオイル、およびＤａｉｍｌｅｒ−Ｃｈｒｙｓｌｅｒ製のＭｏｐａｒ−５６である。他の適切な油は、Ｄｏｗ ＣｈｅｍｉｃａｌおよびＤｅｎｓｏにより製造されている。

潤滑油の粘度は、例えば、４０℃で１〜１０００センチストークス、好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスであり得る。

粘度は、ＩＳＯ粘度グレード、ＡＳＴＭ規格Ｄ２４２２に従って決定する。

Ｄｅｎｓｏにより商品名ＮＤ８で販売されている粘度４６センチストークスの油が、特に適切である。

熱伝達流体と組み合わせて使用する必要がある潤滑油の割合は、関係する設備のタイプに主に依存する。具体的には、設備における熱伝達流体の総量が、熱交換器および配管に主に依存するのに対して、設備における潤滑油の総量は、圧縮機の性質に主に依存する。

一般に、該熱伝達組成物における、言い換えれば、潤滑油と熱伝達流体の合計に対する潤滑油の割合は、１％〜９９％、好ましくは５％〜５０％、例えば、１０％〜４０％、または１５％〜３５％である。

特定の一実施形態では、使用される潤滑油は、任意の他の潤滑剤化合物を除いて、上記のポリアルキレングリコールからなる。

代替実施形態によれば、別の潤滑油が、ポリアルキレングリコールと組み合わせて使用される。それは、特に、鉱物油、シリコーン油、天然パラフィン、ナフタレン、合成パラフィン、アルキルベンゼン、ポリ−α−オレフィン、ポリオールエステル、および／またはポリビニルエーテルから選択することができる。ポリオールエステルおよびポリビニルエーテルが好ましい。別の潤滑油が、ポリアルキレングリコールと組み合わせて使用された場合、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよび／またはＨＦＣ−１３４ａと、この油との混和性は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよび／またはＨＦＣ−１３４ａとポリアルキレングリコールとの各混和性よりも高いことが好ましい。これは、とりわけ、ポリオールエステルまたはポリビニル系の油の少なくともいくつかについての場合である。

本発明との関連で主に使用される熱伝達化合物は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａである。

しかし、本発明による熱伝達組成物は、場合により、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａに加えて、１種または複数の追加の熱伝達化合物を含むことができる。これらの追加の熱伝達化合物は、特に、炭化水素、ヒドロフルオロカーボン、エーテル、ヒドロフルオロエーテル、およびフルオロオレフィンから選択することができる。

特定の実施形態によれば、本発明による熱伝達流体は、本発明による熱伝達組成物を形成するために潤滑油と組み合わされる、（３種の熱伝達化合物からなる）三元組成物、または（４種の熱伝達化合物からなる）四元組成物であり得る。

しかし、二元熱伝達流体が好ましい。

用語「二元流体」は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１３４ａとの混合物からなる流体；または本質的にＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａからなる流体を意味するが、それは、１％未満、好ましくは０．５％未満、好ましくは０．１％未満、好ましくは０．０５％未満、好ましくは０．０１％未満の割合まで不純物を含み得る。

特定の実施形態によれば、熱伝達流体におけるＨＦＯ−１２３４ｙｆの割合は、０．１〜５％、５〜１０％、１０〜１５％、１５〜２０％、２０〜２５％、２５〜３０％、３０〜３５％、３５〜４０％、４０〜４５％、４５〜５０％、５０〜５５％、５５〜６０％、６０〜６５％、６５〜７０％、７０〜７５％、７５〜８０％、８０〜８５％、８５〜９０％、９０〜９５％、または９５〜９９．９％であり得る。

特定の実施形態によれば、熱伝達流体におけるＨＦＣ−１３４ａの割合は、０．１〜５％、５〜１０％、１０〜１５％、１５〜２０％、２０〜２５％、２５〜３０％、３０〜３５％、３５〜４０％、４０〜４５％、４５〜５０％、５０〜５５％、５５〜６０％、６０〜６５％、６５〜７０％、７０〜７５％、７５〜８０％、８０〜８５％、８５〜９０％、９０〜９５％、または９５〜９９．９％であり得る。

前の３つの段落で示した値は、潤滑油を有しない熱伝達流体に適用し、熱伝達流体と、潤滑油と、場合により他の添加剤とを含む熱伝達組成物には適用しない。

本発明との関連で使用できる他の添加剤は、特に、安定化剤、界面活性剤、トレーサー、蛍光剤、着臭剤、および可溶化剤から選択される。

安定化剤（複数可）は、存在する場合、好ましくは、熱伝達組成物において５質量％以下を占める。安定化剤の中でも、特に、ニトロメタン、アスコルビン酸、テレフタル酸、アゾール、例えば、トルトリアゾールまたはベンゾトリアゾール、フェノール化合物、例えば、トコフェロール、ヒドロキノン、ｔ−ブチルヒドロキノン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール、エポキシド（場合によりフッ素化またはペルフルオロ化されたアルキル、もしくはアルケニル、または芳香族）、例えば、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテルまたはブチルフェニルグリシジルエーテル、ホスファイト、ホスホナート、チオール、およびラクトンを挙げることができる。

トレーサー（検出できる）として、重水素化または非重水素化ヒドロフルオロカーボン、重水素化炭化水素、ペルフルオロカーボン、フルオロエーテル、ブロモ化合物、ヨード化合物、アルコール、アルデヒド、ケトン、亜酸化窒素、およびそれらの組み合わせを挙げることができる。トレーサーは、熱伝達流体を構成する熱伝達化合物（複数可）とは異なる。

挙げることができる可溶化剤の例としては、炭化水素、ジメチルエーテル、ポリオキシアルキレンエーテル、アミド、ケトン、ニトリル、クロロカーボン、エステル、ラクトン、アリールエーテル、フルオロエーテル、および１，１，１−トリフルオロアルカンがある。可溶化剤は、熱伝達流体を構成する熱伝達化合物（複数可）とは異なる。

挙げることができる蛍光剤としては、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、およびフルオレセイン、ならびにそれらの誘導体およびそれらの組み合わせがある。

挙げることができる着臭剤としては、アクリル酸アルキル、アクリル酸アリル、アクリル酸、アクリル酸エステル、アルキルエーテル、アルキルエステル、アルキン、アルデヒド、チオール、チオエーテル、ジスルフィド、イソチオシアン酸アリル、アルカン酸、アミン、ノルボルネン、ノルボルネン誘導体、シクロヘキセン、複素環芳香族化合物、アスカリドール、およびｏ−メトキシ（メチル）フェノール、ならびにそれらの組み合わせがある。

本発明による熱伝達方法は、熱伝達組成物（すなわち、熱伝達流体および少なくとも１種の潤滑油）を含む蒸気圧縮回路を備える設備の使用に基づく。熱伝達方法は、流体または物体を加熱または冷却するための方法であり得る。

蒸気圧縮回路は、少なくとも１つの蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、減圧器（ｄｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｒ）と、これらの構成部分間の流体の輸送ラインとを備える。蒸発器および凝縮器は、熱伝達流体と別の流体または物体との間で熱を交換する、熱交換器を備える。

圧縮機として、特に、単段または多段遠心圧縮機、または遠心小型圧縮機を使用することができる。回転式、ピストン式、またはスクリュー式圧縮機も使用することができる。圧縮機は、電気モーター、ガスタービン（例えば、自動車または自動車用途の排気ガスが供給される）、または伝動装置により駆動させることができる。

該設備は、発電タービンを備えることもできる（ランキンサイクル）。

該設備はまた、熱伝達流体回路と、加熱または冷却されることになる流体または物体との間で、（状態を変化させてまたは変化させずに）熱を伝えるために使用される、少なくとも１つの熱交換流体回路を場合により備えることもできる。

該設備はまた、同一のまたは異なる熱伝達流体を含む、２つ（またはそれ以上）の蒸気圧縮回路を場合により備えることもできる。例えば、それらの蒸気圧縮回路は、連結させることができる。

蒸気圧縮回路は、標準の蒸気圧縮サイクルに従って作動する。そのサイクルは、熱伝達流体の比較的低圧での液相（または液体／蒸気二相系）から蒸気相への状態変化と、その後の、蒸気相での流体の比較的高圧への圧縮と、熱伝達流体の比較的高圧での蒸発相から液相への状態変化（凝縮）と、サイクルを再び始めるための減圧とを含む。

冷却プロセスの場合には、冷却されることになる流体または物体から（直接的に、または熱交換流体を介して間接的に）導かれた熱は、周囲と比べて相対的に低い温度で、熱伝達流体の蒸発の間に熱伝達流体に吸収される。冷却プロセスは、空調プロセス（移動式設備（例えば、自動車における）、または据付け式設備による）、冷蔵および冷凍プロセス、または極低温プロセスを含む。

加熱プロセスの場合には、熱は、周囲と比べて相対的に高い温度で、熱伝達流体の凝縮の間に、熱伝達流体から、加熱されることになる流体または物体に（直接的に、または熱交換流体を介して間接的に）与えられる。この場合、熱を移すための設備は、「ヒートポンプ」として知られている。

本発明による熱伝達流体を提供するために、任意のタイプの熱交換器、特に、並流熱交換器、好ましくは、向流熱交換器を使用することが可能である。マイクロチャンネル熱交換器を使用することも可能である。

特に、本発明は、ほどほどの温度で冷却プロセス、すなわち、冷却される流体または物体の温度が、−１５℃〜１５℃、好ましくは−１０℃〜１０℃、より特に好ましくは−５℃〜５℃（理想的には約０℃）である冷却プロセスを使用することを可能にする。

本発明はまた、ほどほどの温度で加熱プロセス、すなわち、加熱される流体または本体の温度が、３０℃〜８０℃、好ましくは３５℃〜５５℃、より特に好ましくは４０℃〜５０℃（理想的には約４５℃）である加熱プロセスを使用することも可能にする。

上述の「ほどほどの温度で冷却または加熱する」プロセスにおいて、熱伝達流体の蒸発器への入口温度は、好ましくは、−２０℃〜１０℃、特に、−１５℃〜５℃、より特に好ましくは−１０℃〜０℃、例えば、約−５℃であり、凝縮器での熱伝達流体の凝縮開始温度は、好ましくは、２５℃〜９０℃、特に、３０℃〜７０℃、より特に好ましくは３５℃〜５５℃、例えば、約５０℃である。これらのプロセスは、冷蔵、空調、または加熱プロセスであり得る。

本発明はまた、低温で冷却プロセス、すなわち、冷却される流体または物体の温度が、−４０℃〜−１０℃、好ましくは−３５℃〜−２５℃、より特に好ましくは−３０℃〜−２０℃（理想的には約−２５℃）である冷却プロセスを使用することも可能にする。

上述の「低温冷却」プロセスにおいて、熱伝達流体の蒸発器への入口温度は、好ましくは−４５℃〜−１５℃、特に、−４０℃〜−２０℃、より特に好ましくは、−３５℃〜−２５℃、例えば、約−３０℃であり、凝縮器での熱伝達流体の凝縮開始温度は、好ましくは、２５℃〜８０℃、特に、３０℃〜６０℃、より特に好ましくは３５℃〜５５℃、例えば、約４０℃である。

ＨＦＯ−１２３４ｙｆからなる（またはＨＦＯ−１２３４ｙｆを含む）熱伝達流体にＨＦＣ−１３４ａを添加することは、熱伝達流体と潤滑油との混和性を改善し、すなわち、非混和性領域（液相における化合物がエマルションを形成する温度であると定義する）の出現についての閾値温度を上げ、したがって、例えば、より高い凝縮温度で使用できることにより、熱伝達流体の使用の可能性を高めることを可能にすることに留意すべきである。

より一般的には、本発明は、例えば、自動車の空調において、すべての熱伝達用途での任意の熱伝達流体の取り替えを可能にする。例えば、本発明のよる熱伝達流体および熱伝達組成物は、取り替えることに役立ち得る：
− １，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）、
− １，１−ジフルオロエタン（Ｒ１５２ａ）、
− １，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（Ｒ２４５ｆａ）、
− ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）と１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）とイソブタン（Ｒ６００ａ）との混合物、すなわち、Ｒ４２２、
− クロロジフルオロメタン（Ｒ２２）
− ５１．２％のクロロペンタフルオロエタン（Ｒ１１５）と４８．８％のクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）との混合物、すなわち、Ｒ５０２、
− 任意の炭化水素、
− ２０％のジフルオロメタン（Ｒ３２）と４０％のペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）と４０％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）との混合物、すなわち、Ｒ４０７Ａ、
− ２３％のジフルオロメタン（Ｒ３２）と２５％のペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）と５２％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）との混合物、すなわち、Ｒ４０７Ｃ、
− ３０％のジフルオロメタン（Ｒ３２）と３０％のペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）と４０％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）との混合物、すなわち、Ｒ４０７Ｆ、
− Ｒ１２３４ｙｆ（２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）、
− Ｒ１２３４ｚｅ（１，３，３，３−テトラフルオロプロペン）。

実施例
以下の実施例は、本発明を限定することなく、本発明を例示する。

この実施例において、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＣ−１３４ａおよびそれらの混合物と、ＰＡＧ系潤滑油ＮＤ８との混和性を研究する。

試験の温度、−３０℃から＋８０℃に応じてサーモスタットで維持された水浴またはグリコール−水浴を与えたガラス張りのタンクの中に、オートクレーブを置く。

試験する各熱伝達流体（所与の割合のＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１３４ａとの混合物）のために、熱伝達流体を、オートクレーブに導入する。次いで、第１の量の規定した潤滑油を添加し、混合物を撹拌する。オートクレーブ内の温度を、混合物の非混和性を示すエマルションが得られるまで上げる。次いで、混合物を冷却し、追加の量の油を混合物に添加し、この作業を繰り返し行う。

この手順は、所与のＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ熱伝達流体それぞれについて、温度の関数としての、混合物と油ＰＡＧとの非混和性領域を視覚化する曲線をもたらすことを可能にする。

相互的に、データの利用は、所与の潤滑油濃度について、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ１３４ａ混合物におけるＨＦＣ−１３４ａの割合の関数としての、非混和性閾値温度を決定することを可能にする。１７％の潤滑油量について、これを図１に示す。

混合物が、ＨＦＣ−１３４ａを全く含有しない場合、エマルションは、２６℃の温度で現れる。他方で、混合物が、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを全く含有しない場合、エマルションは、６９℃の温度で現れる。このことは、各混和温度の重み付けにより得られる、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＨＦＣ−１３４ａとの混合物によるエマルションの出現についての予想温度を示す、理論に基づく点線をプロットすることを可能にする。

しかし、実験上、混和性領域は、理論的に予想されたものよりも広いことが分かる。これは、潤滑油との混和性に関して、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ１３４ａの相乗効果が存在することを意味する。

同様の結果は、１７％の代わりの、例えば３０％の潤滑油量により得られる。したがって、２０％のＨＦＣ１３４ａをＨＦＯ−１２３４ｙｆに添加することは、予想値に対して約１０度、混和性領域を高めることを可能にすることが観察される。

Claims (18)

1. ２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、ポリアルキレングリコールとを含む組成物。
2. ２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、およびポリアルキレングリコールが、組成物の少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％、より特に好ましくは少なくとも９９．９％を占める、請求項１に記載の組成物。
3. １％〜９９％、好ましくは５％〜５０％、より特に好ましくは１０％〜４０％、理想的には１５％〜３５％のポリアルキレングリコールを含む、請求項１または２に記載の組成物。
4. ２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの質量比が、１／９９〜９９／１、好ましくは２５／７５〜９５／５、より特に好ましくは５０／５０〜９２／８、理想的には５５／４５〜９２／８である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の組成物。
5. ポリアルキレングリコールが、４０℃で１〜１０００センチストークス、好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスの粘度を有する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 熱伝達化合物、潤滑剤、安定化剤、界面活性剤、トレーサー、蛍光剤、着臭剤、可溶化剤、およびそれらの混合物から選択される１種または複数の添加剤、好ましくは、安定化剤、界面活性剤、トレーサー、蛍光剤、着臭剤、および可溶化剤、ならびにそれらの混合物から選択される１種または複数の添加剤も含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の組成物。
7. ２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの混合物を含む、好ましくはその混合物からなる熱伝達流体と組み合わせた、蒸気圧縮回路における潤滑油としてのポリアルキレングリコールの使用。
8. ポリアルキレングリコールが、ポリアルキレングリコールと熱伝達流体の合計に対して、１％〜９９％、好ましくは５％〜５０％、より特に好ましくは１０％〜４０％、理想的には１５％〜３５％の割合で使用される、請求項７に記載の使用。
9. 熱伝達流体における２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとの質量比が、１／９９〜９９／１、好ましくは２５／７５〜９５／５、より特に好ましくは５０／５０〜９２／８、理想的には５５／４５〜９２／８である、請求項７または８に記載の使用。
10. ポリアルキレングリコールが、４０℃で１〜１０００センチストークス、好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスの粘度を有する、請求項７ないし９のいずれか一項に記載の使用。
11. 請求項１ないし６のいずれか一項の組成物である熱伝達組成物を含む蒸気圧縮回路を備える熱伝達設備。
12. 移動式または据付け式のヒートポンプ加熱、空調、冷蔵、冷凍、およびランキンサイクル設備から、特に、自動車の空調設備から選択される、請求項１１に記載の設備。
13. 熱伝達流体を含む蒸気圧縮回路により、流体または物体を加熱または冷却するための方法であって、熱伝達流体の少なくとも部分的な蒸発と、熱伝達流体の圧縮と、熱伝達流体の少なくとも部分的な凝縮と、熱伝達流体の減圧とを逐次的に含み、熱伝達流体を潤滑油と組み合わせて、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の組成物である熱伝達組成物を形成する方法。
14. 初期熱伝達流体を含む蒸気圧縮回路を備える熱伝達設備の環境に対する影響を軽減するための方法であって、蒸気圧縮回路中の初期熱伝達流体を、初期熱伝達流体よりも低いＧＷＰを有する最終熱伝達流体と取り替えるステップを含み、最終熱伝達流体を潤滑油と組み合わせて、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の組成物である熱伝達組成物を形成する方法。
15. ２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと潤滑油との混和性を高めるための、１，１，１，２−テトラフルオロエタンの使用。
16. 潤滑油が、ポリアルキレングリコールであり、好ましくは、４０℃で１〜１０００センチストークス、より好ましくは、４０℃で１０〜２００センチストークス、より特に好ましくは、４０℃で２０〜１００センチストークス、理想的には、４０℃で４０〜５０センチストークスの粘度を有する、請求項１５に記載の使用。
17. １，１，１，２−テトラフルオロエタンが、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合計に対して、１％〜９９％、好ましくは５％〜７５％、より特に好ましくは８％〜５０％、理想的には８％〜４５％の割合で使用される、請求項１５または１６に記載の使用。
18. 蒸気圧縮回路を備える熱伝達設備において使用するための、
    − 一方で、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む熱伝達流体と、
    − 他方で、ポリアルキレングリコールを含む潤滑油と
    を含むキット。

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