JP2015500897A - HFC−134aとHFO−1234yfとを含む組成物の新規な用途及びその共沸性組成物 - Google Patents

HFC−134aとHFO−1234yfとを含む組成物の新規な用途及びその共沸性組成物 Download PDF

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Abstract

50重量%以上60重量%以下のHFO−1234yfと40重量%以上50重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として有用である。本発明は、56.3重量%以上58.0重量%以下のHFO−1234yfと42.0重量%以上43.7重量%以下のHFC−134aとからなる共沸性ハイドロフルオロカーボン組成物にも関する。

Description

本願は、2011年12月01日出願の欧州特許出願第11191468.5号明細書に関する優先権を主張し、本出願の全内容はあらゆる目的に対して参照により本明細書中に援用される。
本発明は、R−404A(52重量%のR−143aと44重量%のR−125と4重量%のR−134aとの「ほぼ共沸性の」HFCブレンド物)、R−507(R−125とR−143aとの50−50共沸性ブレンド物)、及びR−22の代替品又はドロップイン代替品として特に好適な、ハイドロフルオロカーボン組成物の新規な用途に関する。本発明は、特定の共沸混合物組成物にも関する。
R−404A及びR−507は有用な冷媒であるが、これらは3.300のGWP(地球温暖化係数)を有している。R−22はオゾンに影響を与える。
米国特許出願第20100047189号明細書には、HFO−1234yfとHFC−134aとの共沸混合物様組成物が記載されている。HFO−1234yfは、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン、CH=CF−CFである。HFC−134aは、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、CF−CHFである。
本発明は、オゾン層破壊係数がゼロである冷媒組成物の新規な用途を利用可能にするものであり、この組成物は、R−404A及びR−507のドロップイン代替品として、特には低温冷却用途に好適である。
本発明は、共沸混合物であり、R−404A、R−507及びR−22のドロップイン代替品として、特には低温冷却用途に使用することができる、新規な組成物も提供する。
かくして本発明は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として、
50重量%以上60重量%以下のHFO−1234yfと、
40重量%以上50重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を使用することに関する。このようなハイドロフルオロカーボン組成物は共沸混合物である。
好ましくは、本発明は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として、
55重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと、
42重量%以上45重量%以下のHFC−134aと
からなるハイドロフルオロカーボン組成物を使用することに関する。
より好ましくは、本発明は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として、
56重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと、
42重量%以上44重量%以下のHFC−134aと
からなるハイドロフルオロカーボン組成物を使用することに関する。
さらに好ましくは、本発明は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として、
56.5重量%以上58.0重量%以下のHFO−1234yfと、
42.0重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aと
からなり、HFO−1234yfとHFC−134aの成分の合計が100重量%である、ハイドロフルオロカーボン組成物を使用することに関する。
特に好ましくは、本発明は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として、
56.5重量%以上56.7重量%以下のHFO−1234yfと、
43.3重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aと
からなり、HFO−1234yfとHFC−134aの成分の合計が100重量%である、ハイドロフルオロカーボン組成物を使用することに関する。
最も好ましくは、本発明は、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品として、
56.5重量%のHFO−1234yfと、
43.5重量%のHFC−134aと
からなるハイドロフルオロカーボン組成物を使用することに関する。
ハイドロフルオロカーボン組成物の使用は、R−404A、R−507、又はR−22と共に運転するように設計された装置中で、上述のハイドロフルオロカーボン組成物を濃縮することと、その後冷却すべき物品の近くで組成物を蒸発させることと、を含む物品を冷却するための方法、において行うことができる。
あるいは、ハイドロフルオロカーボン組成物の使用は、R−404A、R−507、又はR−22と共に運転するように設計された装置中、物品の近くで上述の組成物を濃縮することと、その後ハイドロフルオロカーボン組成物を蒸発させることと、を含む物品を加熱するための方法、において行うこともできる。
冷却方法及び加熱方法は、上述したハイドロフルオロカーボン組成物と、1種以上の添加剤との混合物、特には少なくとも1種の潤滑剤との混合物を用いて行うことができる。好適な潤滑剤は下に示されている。
別の態様では、本発明は、
56.3重量%以上58.0重量%以下のHFO−1234yfと、
42.0重量%以上43.7重量%以下のHFC−134aと
からなるハイドロフルオロカーボン組成物に関する。
好ましいハイドロフルオロカーボン組成物は、
56.5重量%以上58.0重量%以下のHFO−1234yfと、
42.0重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aと
からなる。
特に好ましいハイドロフルオロカーボン組成物は、
56.5重量%以上56.7重量%以下のHFO−1234yfと、
43.3重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aと
からなる。
最も好ましいハイドロフルオロカーボン組成物は、
56.5重量%のHFO−1234yfと、
43.5重量%のHFC−134aと
からなる。
上に記載されている全てのパーセンテージは、組成物総重量基準である。
驚くべきことに、本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物を既存の冷却装置でR−404A及びR−507の代わりに使用すると、良好な性能、特にはCOP及びその結果としてのエネルギー消費に関する性能を維持しつつも良好なオイルリターン特性が得られることが見出された。本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物の温度すべりはゼロ又は実質的にゼロであり、したがって、必要に応じて少なくとも1種の添加剤と共に、特には少なくとも1種の潤滑剤と共に、ハイドロフルオロカーボン組成物が冷媒として使用された場合、蒸発工程の終わりの過熱を大幅に低減することができ、そのため蒸発温度を引き上げられる。この組成物は、R−404A、R−507、及びR−22と共に使用するように設計された冷却装置で安全に使用することができる。
本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物は、特にASHRAE Standard 34−2007に従って試験した場合に、通常不燃性である。通常、不燃性は液相及び気相の両方で認められる。好ましいハイドロフルオロカーボン組成物は、例えばASHRAE Standard 34−2007に従った分画シナリオが最悪の場合でも液相及び気相の両方で不燃性である。
本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物は、通常55℃で測定した蒸気圧が約25bar(絶対圧)以下である。この圧を有するハイドロフルオロカーボン組成物は、特に熱伝達効率が高いことが見出された。
本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物は、通常、温度すべりがないか、組成物の沸点及び対応する沸騰圧力における沸点と露点との温度差として定義される温度すべりが0.1℃未満である。ハイドロフルオロカーボン組成物の多くについて、温度すべりはほぼゼロである。
下の表1には、56.5重量%のHFO−1234yfと43.5重量%のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物の、圧力温度挙動及びすべりが示されている。 参考のため、R−404AとR−507の圧力温度挙動も示されている。
本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物は、例えば、特には潤滑剤などの、冷却に用いられる添加剤又は助剤と組み合わされて冷媒組成物とされてもよい。好ましい潤滑剤としては、特にはR−404A、R−507、又はR−22と共に使用するのに好ましいものが挙げられる。本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物と好適に組み合わせることのできる潤滑剤の例は、例えばナフテン系鉱油などの鉱油、アルキルベンゼンオイル系潤滑剤、ポリオールエステルオイル、又はこれらの組み合わせから選択される。
本発明にかかるHFO−1234yfとHFC−134aとのハイドロフルオロカーボン組成物に、添加剤を、特には上述したような潤滑剤を配合する場合、得られる組成物は冷媒組成物であり、添加剤、特には潤滑剤を更に含有しているハイドロフルオロカーボン組成物、すなわち得られる冷媒組成物は、ハイドロフルオロカーボン組成物/添加剤の重量比が、通常99:1以上80:20以下(重量/重量)、好ましくは98.5:1.5以上95:5以下(重量/重量)になるように、ハイドロフルオロカーボン組成物及び添加剤(好ましくは潤滑剤である)を含む。
本発明は、本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物と、添加剤、特には上述したような潤滑剤との組み合わせである冷媒組成物にも関する。
本発明は、少なくとも、
−50重量%以上60重量%以下のHFO−1234yfと、40重量%以上50重量%以下のHFC−134aと、からなるハイドロフルオロカーボン組成物成分と、
−ハイドロフルオロカーボン組成物/潤滑剤の重量比が、通常99:1以上80:20以下(重量/重量)、好ましくは98.5:1.5以上95:5以下(重量/重量)である潤滑剤成分と、
−任意選択的な他の添加剤成分と、 を含み、成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含む、R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計された冷却装置にも関する。
R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている、好ましい装置は、55重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上45重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を含有する冷媒組成物であって、冷媒組成物の成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含んでいる。
R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている、より好ましい装置は、56重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上44重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を含有する冷媒組成物であって、冷媒組成物の成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含んでいる。
R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている、非常に好ましい装置は、56.3重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上43.7重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を含有する冷媒組成物であって、冷媒組成物の成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含んでいる。
更に好ましい装置は、56.5重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を含有する冷媒組成物であって、冷媒組成物の成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含んでいる。
R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている、特に好ましい装置は、56.5重量%以上56.7重量%以下のHFO−1234yfと43.3重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を含有する冷媒組成物であって、冷媒組成物の成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含んでいる。
R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている、最も好ましい装置は、56.5重量%のHFO−1234yfと43.5重量%のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物を含有する冷媒組成物であって、冷媒組成物の成分の合計が100重量%である冷媒組成物を含んでいる。
R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている装置は、そのため潤滑剤も含有する冷媒組成物を含む。潤滑剤は上述したとおりであり、好ましい潤滑剤は、鉱油、アルキルベンゼンオイル、ポリオールエステルオイル、又はこれらの混合物からなる群から選択される。
本発明にかかる、R−404A、R−507、又はR−22と共に使用するように設計されている冷却装置は、好ましくは低温冷却に好適である。
「低温冷却」とは、特には冷却する物体を−45℃〜−20℃の温度に冷却することを意味すると理解される。本発明にかかる冷媒組成物及び本発明にかかる冷却装置は、冷却する物体を−35℃〜−20℃の温度に冷却するのに特に好適である。
本発明にかかる冷媒組成物及び本発明にかかる冷却装置は、「通常の冷却」にも好適であり、「通常の冷却」とは、特には冷却する物体を−20℃より高く+5℃までの温度に冷却することを意味すると理解される。
特に好ましい実施形態では、本発明にかかる冷却装置は、R−404A、R−507、又はR−22と共に使用され、R−404A、R−507、又はR−22は本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物で置き換えられた。この実施形態にかかる冷却装置の具体的な態様では、潤滑剤、特には上述したような潤滑剤がR−404A、R−507、又はR−22と共に使用され、前記潤滑剤は、本発明にかかる組成物と共に使用するための装置中に少なくとも部分的に保持された。
本発明にかかるハイドロフルオロカーボン組成物は、好ましくはR−404A、R−507、又はR−22の代替品として、特にはR−404A、R−507、又はR−22のドロップイン代替品として使用される。
参照により本明細書に組み込まれる特許、特許出願、および刊行物のいずれかの開示が、それが用語を不明瞭にさせ得る程度に本出願の説明と矛盾する場合は、本説明が優先されるものとする。
本明細書において以下の実施例は本発明を例示することを意図されるが、それを限定しない。
実施例1:本発明にかかる組成物を用いた冷却
56.5重量%のHFO−1234yfと43.5重量%のHFC−134aとからなる組成物(以降「組成物」ともいう)を含有する、単段冷凍サイクルで稼働する装置中で、冷媒組成物の蒸発を−30℃で行い、濃縮を様々な温度(30/35/40/45℃)で行った。過熱は5Kであり、過冷却は2Kである。異なる温度におけるコンプレッサー効率は以下の表2に示されている。
実施例2(比較例):先行技術の冷媒を用いた冷却
比較のため、実施例1と同じ手順に従って、異なる温度におけるR−404A及びR−507の体積冷却能を示す。
実施例1及び実施例2の結果は表2に示されている。本発明にかかる組成物は、R−404A及びR−507の体積冷却能に最も近く、オゾン層を破壊しない先行技術のR22代替品よりも優れていることが明らかである。
表2から、共沸混合物の成績係数(COP)が比較的高いことがわかる。
実施例3:冷媒R−404Aの置換
ハイドロフルオロカーボン組成物としてR−404Aを、潤滑剤として鉱油を使用して冷却装置を運転する。R−404Aを本発明の共沸性ハイドロフルオロカーボン組成物で置換するために、冷却装置の電源を切る。装置中のR−404Aを回収する。鉱油を確認し、必要であれば取り除く。この場合、その量を測定し、推奨オイル量と比較して、装置中に残った大体のオイルの量を決定する。使用済みのオイルは適切な量の新しいオイルと交換される。望ましい量の使用済みオイルになるまでオイル交換を行う間、必要に応じて装置を運転する。24時間リークテストは乾燥窒素を入れることで行われる。24時間後の圧力が許容範囲の残留レベルである場合、装置を減圧にし、装置中の低沸点成分を真空排気した後、HFC−1234yfとHFC−134aとの共沸性ハイドロフルオロカーボン組成物を、適切な量、好ましくは液体の形態で装置に入れる。装置を運転し、冷媒と鉱油の量を確認し、必要に応じて冷媒及び/又はオイルを添加する。装置にはラベルが付けられる。

Claims (14)

  1. 50重量%以上60重量%以下のHFO−1234yfと40重量%以上50重量%以下のHFC−134aとからなる、好ましくは、55重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上45重量%以下のHFC−134aとからなる、ハイドロフルオロカーボン組成物の、R−404A、R−507、及びR−22のドロップイン代替品としての使用。
  2. 前記ハイドロフルオロカーボン組成物が、56.3重量%以上56.7重量%以下のHFO−1234yfと43.3重量%以上43.7重量%以下のHFC−134aとからなり、HFO−1234yfとHFC−134aの成分の合計が100重量%である、請求項1に記載の使用。
  3. 前記ハイドロフルオロカーボン組成物が、56.5重量%のHFO−1234yfと43.5重量%のHFC−134aとからなる、請求項2に記載の使用。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のハイドロフルオロカーボン組成物が潤滑剤との混合物として使用される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の使用。
  5. 前記潤滑剤が、鉱油、アルキルベンゼンオイル、及びポリオールエステルオイルからなる群から選択される、請求項4に記載の使用。
  6. ハイドロフルオロカーボン組成物/潤滑剤の重量比が99:1〜80:20(重量/重量)である、請求項4又は5に記載の使用。
  7. 56.3重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上43.7重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物。
  8. 56.5重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上43.5重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物。
  9. 56.5重量%のHFO−1234yfと43.5重量%のHFC−134aとからなる、請求項8に記載のハイドロフルオロカーボン組成物。
  10. 更に添加剤を、好ましくは潤滑剤を含む、請求項8又は9に記載の組成物。
  11. 前記潤滑剤が、鉱油、アルキルベンゼンオイル、及びポリオールエステルオイルからなる群から選択される、請求項10に記載の組成物。
  12. ハイドロフルオロカーボン組成物/潤滑剤の重量比が99:1〜80:20(重量/重量)である、請求項10又は11に記載の組成物。
  13. 50重量%以上60重量%以下のHFO−1234yfと40重量%以上50重量%以下のHFC−134aとからなる、好ましくは、55重量%以上58重量%以下のHFO−1234yfと42重量%以上45重量%以下のHFC−134aとからなるハイドロフルオロカーボン組成物成分を含有する、R−404A、R−507、又はR−22を用いて運転するように設計される冷却装置。
  14. 低温冷却を行うのに好適な請求項13に記載の冷却装置。
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