JP2015061922A - 熱伝達組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(i)56〜57重量%2,3,3,3‐テトラフルオロプロペン(R‐1234yf)、および(ii)43〜44重量%1,1,1,2‐テトラフルオロエタン(R‐134a)を含んでなる熱伝達組成物であって、該組成物が不燃性である、熱伝達組成物。前記組成物を含んでなる発泡剤。前記組成物を含む溶媒と物品を接触させる物品の清浄化方法。
【選択図】なし
Description
該組成物のうちあるものは、R‐134aに置き換わる代替物として特に適している。
(i)約45〜約75重量%2,3,3,3‐テトラフルオロプロペン(R‐1234yf)、および
(ii)約25〜約55重量%1,1,1,2‐テトラフルオロエタン(R‐134a)、
を含んでなる熱伝達組成物の提供により、上記および他の欠点に取り組んでいる。
既存の化合物または組成物はフルオロカーボン化合物、例えばペルフルオロ‐、ヒドロフルオロ‐、クロロフルオロ‐またはヒドロクロロフルオロ‐カーボン化合物を含んでなるか、またはそれはフッ素化オレフィンを含んでなる。
燃焼性試験に関するASHRAE標準34方法論をこの試験作業に用いた。用いられた方法は、ASTM E681‐04“化学物質(蒸気および気体)の燃焼性の濃度限界に関する標準試験法”Annex 1“着火しづらい大きな消炎距離を有する材料に関する試験法”(参照によりここに組み込まれる)に準拠している。該試験を記録するためにビデオカメラを用い、燃焼性の最終決定を行うために記録を確認した。15KVにて30mAで給電される、1/4インチスパークギャップで1mm L形のタングステン電極を用いるスパーク点火を用いた。スパーク時間は電子タイマーで0.2〜0.4秒間に設定した。
空気中R‐1234yfの可燃下限:6%v/v
空気中R‐1234yfの可燃上限:15%v/v
不燃性R‐1234yf/R‐134a混合物の最小R‐134a含有率:45%v/v(42w/w):この混合物は600のGWPを有している。
空気中における燃料の可燃下限7.5%v/v
燃料の可燃上限15%v/v
不燃性混合物を得るために燃料へ加えられるべきR‐134aの最小含有率:34%v/v(33w/w)
本発明の選択された組成物の性能を蒸気圧縮サイクルの理論的モデルで評価した。該モデルでは、流体の関連熱力学的性質を計算するために、各成分の理想ガスエンタルピーの相関と一緒に、混合物の蒸気圧および蒸気液体平衡挙動に関して実験で測定されたデータを用いて、状態のPeng Robinson方程式へ回帰した。該モデルをThe Mathworks Ltd.により英国で発売されたMatlabソフトウェアパッケージで実施した。R‐32およびR‐134aの理想ガスエンタルピーは、パブリックドメイン計測情報、即ちソフトウェアパッケージ REFPROP v8.0で例示されているようなNIST Fluid Properties Databaseから求めた。R‐1234yfの理想ガス熱容量をある温度範囲にわたり実験で求めた。
平均蒸発温度: 0℃
平均凝縮温度: 60℃
凝縮器過冷: 5K
蒸発器過熱: 5K
圧縮器等エントロピー効率: 67%
冷却力: 6kW
吸引ライン管直径: 16.2mm
[項1]
R‐1234yf、R‐134aおよびジフルオロメタン(R‐32)から実質的になる熱伝達組成物。
[項2]
(i)約20〜約90重量%R‐1234yf、
(ii)約10〜約60重量%R‐134a、および
(iii) 約1〜約20重量%R‐32、
を含んでなる、所望により、から実質的になる熱伝達組成物。
[項3]
R‐1234yfが約40〜約80重量%の量で存在し、および/または
R‐134aが約20〜約50重量%の量で存在し、および/または
R‐32が約1〜約10重量%の量で存在している、項2に記載の組成物。
[項4]
R‐1234yfが約55〜約70重量%の量で存在し、および/または
R‐134aが約25〜約40重量%の量で存在し、および/または
R‐32が約2〜約10重量%の量で存在している、項3に記載の組成物。
[項5]
(i)約45〜約75重量%2,3,3,3‐テトラフルオロプロペン(R‐1234yf)、および
(ii)約25〜約55重量%1,1,1,2‐テトラフルオロエタン(R‐134a)、
を含んでなる熱伝達組成物。
[項6]
R‐1234yfおよびR‐134aから実質的になる、項5に記載の組成物。
[項7]
R‐1234yfが約45〜約60重量%の量で存在し、および/または
R‐134aが約40〜約55重量%の量で存在している、項5または6に記載の組成物。
[項8]
R‐1234yfが約50〜約60重量%の量で存在し、および/または
R‐134aが約40〜約50重量%の量で存在している、項7に記載の組成物。
[項9]
R‐1234yfが約54〜約58重量%の量で存在し、および/または
R‐134aが約42〜約46重量%の量で存在している、項8に記載の組成物。
[項10]
組成物が、1000未満、好ましくは900、800、700、600または500未満のGWPを有している、項1〜9のいずれか一項に記載の組成物。
[項11]
温度勾配が約15k未満、好ましくは約10k未満である、項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
[項12]
組成物が、置き換えようと意図される既存の冷媒の約15%以内、好ましくは約10%以内の体積冷却能力を有している、項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
[項13]
組成物がR‐1234yf単独よりも可燃性が低い、項1〜12のいずれか一項に記載の組成物。
[項14]
組成物が、R‐1234yf単独と比べて、
(a)高い可燃限界、
(b)高い点火エネルギー、および/または
(c)低い火炎速度、
を有している、項13に記載の組成物。
[項15]
不燃性である、項13または14に記載の組成物。
[項16]
組成物が、置き換えようと意図される既存の冷媒の約10%以内のサイクル効率を有している、項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
[項17]
組成物が、置き換えようと意図される既存の冷媒の約15k以内、好ましくは約10k以内の圧縮器吐出温度を有している、項1〜16のいずれか一項に記載の組成物。
[項18]
潤滑剤を更に含んでなる、項1〜17のいずれか一項に記載の組成物。
[項19]
潤滑剤が、鉱油、シリコーン油、ポリアルキルベンゼン類(PABs)、ポリオールエステル類(POEs)、ポリアルキレングリコール類(PAGs)、ポリアルキレングリコールエステル類(PAGエステル)、ポリビニルエーテル類(PVEs)、ポリ(アルファ‐オレフィン類)およびそれらの組合せから選択される、項24に記載の組成物。
[項20]
安定剤を更に含んでなる、項1〜19のいずれか一項に記載の組成物。
[項21]
安定剤が、ジエン系化合物類、ホスフェート類、フェノール化合物類およびエポキシド類とそれらの混合物から選択される、項20に記載の組成物。
[項22]
追加の難燃剤を更に含んでなる、項1〜21のいずれか一項に記載の組成物。
[項23]
追加の難燃剤が、トリ(2‐クロロエチル)ホスフェート、(クロロプロピル)ホスフェート、トリ(2,3‐ジブロモプロピル)ホスフェート、トリ(1,3‐ジクロロプロピル)ホスフェート、リン酸二アンモニウム、様々なハロゲン化芳香族化合物、酸化アンチモン、アルミニウム三水和物、ポリ塩化ビニル、フッ素化ヨードカーボン、フッ素化ブロモカーボン、トリフルオロヨードメタン、ペルフルオロアルキルアミン類、ブロモ‐フルオロアルキルアミン類およびそれらの混合物からなる群より選択される、項22に記載の組成物。
[項24]
冷媒組成物である、項1〜23のいずれか一項に記載の組成物。
[項25]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含有している、熱伝達装置。
[項26]
熱伝達装置における、項1〜24のいずれか一項に記載の組成物の使用。
[項27]
冷却装置である、項25または26に記載の熱伝達装置。
[項28]
自動車空調システム、住宅用空調システム、業務用空調システム、住宅用冷蔵庫システム、住宅用冷凍庫システム、業務用冷蔵庫システム、業務用冷凍庫システム、冷却機空調システム、冷却機冷却システムと、業務用または住宅用ヒートポンプシステムからなる群より選択される、項27に記載の熱伝達装置。
[項29]
圧縮器を内蔵している、項27または28に記載の熱伝達装置。
[項30]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、発泡剤。
[項31]
発泡体を形成可能な1種以上の成分と項1〜24のいずれか一項に記載の組成物とを含んでなる発泡性組成物であって、発泡体を形成可能な1種以上の成分が、ポリウレタン類、熱可塑性ポリマーおよび樹脂、例えばポリスチレン、およびエポキシ樹脂、ならびにそれらの混合物から選択される、発泡性組成物。
[項32]
項31の発泡性組成物から得られうる、発泡体。
[項33]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、項32に記載の発泡体。
[項34]
スプレーされるべき物質と、項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる噴射剤とを含んでなる、スプレー用組成物。
[項35]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させた後、冷却されるべき物品の近くで該組成物を蒸発させることを含んでなる、物品を冷却する方法。
[項36]
加熱されるべき物品の近くで項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させ後、該組成物を蒸発させることを含んでなる、物品を加熱する方法。
[項37]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒とバイオマスを接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、バイオマスから物質を抽出する方法。
[項38]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と物品を接触させることを含んでなる、物品を清浄化する方法。
[項39]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と水溶液を接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、水溶液から物質を抽出する方法。
[項40]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と粒状固体マトリックスを接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、粒状固体マトリックスから物質を抽出する方法。
[項41]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含有している、機械的動力発生装置。
[項42]
ランキンサイクルまたはその変法を用いて熱から動力を発生するように構成されている、項41に記載の機械的動力発生装置。
[項43]
既存の熱伝達流体を除去して、項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を導入する工程を含んでなる、熱伝達装置を改修する方法。
[項44]
熱伝達装置が冷却装置である、項43に記載の方法。
[項45]
熱伝達装置が空調システムである、項44に記載の方法。
[項46]
既存の化合物または組成物を含んでなる製品の取扱いから生じる環境影響を減らす方法であって、既存の化合物または組成物を項1〜24のいずれか一項に記載の組成物で少なくとも部分的に置き換えることを含んでなる、方法。
[項47]
項1〜24のいずれか一項に記載の組成物、および/または項25または27〜29のいずれか一項に記載の熱伝達装置を製造する方法であって、R‐1234yf、および所望によりR‐32、および所望により潤滑剤、安定剤および/または追加の難燃剤を、R‐134aである既存の熱伝達流体を含有した熱伝達装置へ導入することを含んでなる、方法。
[項48]
R‐1234yf、および所望によりR‐32、および所望により潤滑剤、安定剤および/または追加の難燃剤を導入する前に、既存のR‐134aの少なくとも一部を熱伝達装置から除去する工程を含んでなる、項47に記載の方法。
[項49]
(i)既存の化合物または組成物を項1〜24のいずれか一項に記載の組成物で置き換えが、その際、項1〜24のいずれか一項に記載の組成物は既存の化合物または組成物より低いGWPを有していること、および(ii)該置換え工程で温室効果ガス排出権を得ることを含んでなる、温室効果ガス排出権を生み出す方法。
[項50]
本発明の組成物の使用が、既存の化合物または組成物の使用により達成される場合よりも低い総等価温暖化影響および/または低いライフサイクル炭素排出量をもたらす、項49に記載の方法。
[項51]
空調、冷却、熱伝達、発泡剤、エアロゾルまたはスプレー用噴射剤、気体誘電体、凍結手術、獣医処置、歯科処置、消火、火炎抑制、溶媒、クリーナー、エアホーン、ペレットガン、局所麻酔剤および膨張用途の分野からの製品で行われる、項49または50に記載の方法。
[項52]
製品が熱伝達装置、発泡剤、発泡性組成物、スプレー用組成物、溶媒または機械的動力発生装置から選択される、項48または51に記載の方法。
[項53]
製品が熱伝達装置である、項52に記載の方法。
[項54]
既存の化合物または組成物が熱伝達組成物である、項48〜53のいずれか一項に記載の方法。
[項55]
熱伝達組成物が、R‐134a、R‐1234yfおよびR‐152a、R‐22、R‐410A、R‐407A、R‐407B、R‐407C、R‐507およびR‐404a、好ましくはR‐134aから選択される冷媒である、項54に記載の方法。
[項56]
所望により実施例を参照しつつ、実質的にここまでに記載されているような、あらゆる新規の熱伝達組成物。
Claims (45)
- (i)56〜57重量%2,3,3,3‐テトラフルオロプロペン(R‐1234yf)、および
(ii)43〜44重量%1,1,1,2‐テトラフルオロエタン(R‐134a)
を含んでなる熱伝達組成物であって、該組成物が不燃性である、熱伝達組成物。 - R‐1234yfおよびR‐134aからなる、請求項1に記載の組成物。
- 56重量%のR‐1234yf、および44%のR‐134aを含む、請求項1または2に記載の組成物。
- 組成物が約5K未満の温度勾配を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- 組成物が、置き換えようと意図される既存の冷媒の約10%以内の体積冷却能力を有している、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- 置き換えようと意図される既存の冷媒がR−134aであり、組成物がR−134aの約5%以内の体積冷却能力を有している、請求項5に記載の組成物。
- 組成物がASHRAE標準34に従い不燃性である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 組成物がASHRAE標準34に従い60℃で不燃性である、請求項7に記載の組成物。
- 組成物が、置き換えようと意図される既存の冷媒の約10%以内のサイクル効率を有している、請求項1〜8のいずれか一項に記載の組成物。
- 置き換えようと意図される既存の冷媒がR−134aであり、組成物がR−134aの約5%以内のサイクル効率を有している、請求項9に記載の組成物。
- 組成物が、置き換えようと意図される既存の冷媒の約10K以内の圧縮器吐出温度を有している、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- 置き換えようと意図される既存の冷媒がR−134aであり、組成物がR−134aの約5%以内の圧縮器吐出温度を有している、請求項11に記載の組成物。
- 潤滑剤と、請求項1〜12のいずれか一項に記載の組成物とを含んでなる、組成物であって、潤滑剤が、鉱油、シリコーン油、ポリアルキルベンゼン類(PABs)、ポリオールエステル類(POEs)、ポリアルキレングリコール類(PAGs)、ポリアルキレングリコールエステル類(PAGエステル)、ポリビニルエーテル類(PVEs)、ポリ(アルファ‐オレフィン類)およびそれらの組合せから選択される、組成物。
- 安定剤と、請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物とを含んでなる、組成物。
- 安定剤が、ジエン系化合物類、ホスフェート類、フェノール化合物類およびエポキシド類とそれらの混合物から選択される、請求項14に記載の組成物。
- 難燃剤と、請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物とを含んでなる、組成物。
- 追加の難燃剤が、トリ(2‐クロロエチル)ホスフェート、(クロロプロピル)ホスフェート、トリ(2,3‐ジブロモプロピル)ホスフェート、トリ(1,3‐ジクロロプロピル)ホスフェート、リン酸二アンモニウム、様々なハロゲン化芳香族化合物、酸化アンチモン、アルミニウム三水和物、ポリ塩化ビニル、フッ素化ヨードカーボン、フッ素化ブロモカーボン、トリフルオロヨードメタン、ペルフルオロアルキルアミン類、ブロモ‐フルオロアルキルアミン類およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項16に記載の組成物。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる熱伝達装置。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物の、熱伝達装置における使用。
- 冷却装置または空調システムである、請求項18に記載の熱伝達装置。
- 自動車空調システム、住宅用空調システム、業務用空調システム、住宅用冷蔵庫システム、住宅用冷凍庫システム、業務用冷蔵庫システム、業務用冷凍庫システム、冷却機空調システム、冷却機冷却システムと、業務用または住宅用ヒートポンプシステムからなる群より選択される、請求項20に記載の熱伝達装置。
- 圧縮器を内蔵している、請求項20または21に記載の熱伝達装置。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、発泡剤。
- 発泡体を形成可能な1種以上の成分と請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物とを含んでなる発泡性組成物であって、発泡体を形成可能な1種以上の成分が、ポリウレタン類、熱可塑性ポリマーおよび樹脂、例えばポリスチレン、およびエポキシ樹脂、ならびにそれらの混合物から選択される、発泡性組成物。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、発泡体。
- スプレーされるべき物質と、請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる噴射剤とを含んでなる、スプレー用組成物。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させた後、冷却されるべき物品の近くで該組成物を蒸発させることを含んでなる、物品を冷却する方法。
- 加熱されるべき物品の近くで請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させ後、該組成物を蒸発させることを含んでなる、物品を加熱する方法。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒とバイオマスを接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、バイオマスから物質を抽出する方法。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と物品を接触させることを含んでなる、物品を清浄化する方法。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と水溶液を接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、水溶液から物質を抽出する方法。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と粒状固体マトリックスを接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、粒状固体マトリックスから物質を抽出する方法。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を含有している、機械的動力発生装置。
- ランキンサイクルまたはその変法を用いて熱から動力を発生するように構成されている、請求項33に記載の機械的動力発生装置。
- 既存の熱伝達流体を除去して、請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物を導入する工程を含んでなる、熱伝達装置を改修する方法。
- 熱伝達装置が冷却装置または空調システムである、請求項35に記載の方法。
- 既存の化合物または組成物を含んでなる製品の取扱いから生じる環境影響を減らす方法であって、既存の化合物または組成物を請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物で少なくとも部分的に置き換えることを含んでなる、方法。
- 請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物、および/または請求項18または20〜22のいずれか一項に記載の熱伝達装置を製造する方法であって、R‐1234yf、および所望により潤滑剤、安定剤および/または追加の難燃剤を、R‐134aである既存の熱伝達流体を含有した熱伝達装置へ導入することを含んでなる、方法。
- R‐1234yf、および所望により潤滑剤、安定剤および/または追加の難燃剤を導入する前に、既存のR‐134aの少なくとも一部を熱伝達装置から除去する工程を含んでなる、請求項38に記載の方法。
- (i)既存の化合物または組成物を請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物で置き換え、その際、請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物は既存の化合物または組成物より低いGWPを有していること、および(ii)該置換え工程で温室効果ガス排出権を得ることを含んでなる、温室効果ガス排出権を生み出す方法。
- 本発明の組成物の使用が、既存の化合物または組成物の使用により達成される場合よりも低い総等価温暖化影響および/または低いライフサイクル炭素排出量をもたらす、請求項40に記載の方法。
- 空調、冷却、熱伝達、発泡剤、エアロゾルまたはスプレー用噴射剤、気体誘電体、凍結手術、獣医処置、歯科処置、消火、火炎抑制、溶媒、クリーナー、エアホーン、ペレットガン、局所麻酔剤および膨張用途の分野からの製品で行われる、請求項40または41に記載の方法。
- 製品が熱伝達装置、発泡剤、発泡性組成物、スプレー用組成物、溶媒または機械的動力発生装置から選択される、請求項37または42に記載の方法。
- 製品が熱伝達装置である、請求項43に記載の方法。
- 既存の化合物または組成物が熱伝達組成物であり、熱伝達組成物が、R‐134a、R‐1234yfおよびR‐152a、R‐22、R‐410A、R‐407A、R‐407B、R‐407C、R‐507およびR‐404a、好ましくはR‐134aから選択される冷媒である、請求項37〜44のいずれか一項に記載の方法。
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