JP2016505662A - 低gwpの熱伝達組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の組成物は、一般に熱伝達用途、即ち加熱及び/又は冷却媒体として用いるように適合させることができるが、上述したようにこれまでR−410A及び/又はR−32を用いていたAC及びヒートポンプシステムにおいて用いるのに特によく適している。本出願人らは、規定されている範囲内の本発明の成分を用いることは、特に好ましいシステム及び方法において本組成物によって示される重要であるが達成するのが困難な複数の特性の組合せを達成するために重要であることを見出した。
而して、本方法、システム、及び組成物は、一般に広範囲の熱伝達システム、特に空調(据付型及び可動型空調システムの両方を含む)、冷却、ヒートポンプシステムなどのような冷却システムに関して用いるように適合させることができる。一般的に言えば、本発明にしたがって意図されるかかる冷却システムとしては、自動車用空調システム、住宅用空調システム、商業用空調システム、住宅用冷蔵庫システム、住宅用冷凍庫システム、商業用冷蔵庫システム、商業用冷凍庫システム、チラー空調システム、チラー冷却システム、ヒートポンプシステム、及びこれらの2以上の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
実施例1:R32/HFO−1234ze(E)/ブタンブレンドのヒートポンプ性能:
R410A用に設計されている代表的な空気対空気可逆ヒートポンプを試験した。このダクト内ユニットを、HoneywellのBuffaro, New Yorkの応用技術研究所において試験した。ダクト内ユニットは、スクロール圧縮機を装備した10.1kWの加熱能力及び8.5のHSPF(約2.5の定格加熱SPF)を有する3トン(10.5kWの冷却能力)の13SEER(3.8の冷却季節性能因子(SPF))であった。このシステムは、フィンチューブ式熱交換器、それぞれの運転モードのための逆転弁及び温度自動調節膨張弁を有していた。試験した異なる圧力及び冷媒の密度のために、試験の幾つかは、元の冷媒を用いて観察されたものと同程度の過熱を再現するために電子膨張弁(EEV)を用いることが必要であった。
A.冷却モード:
下記の表6において、冷却モードで運転する一例のヒートポンプシステムに関するデータを報告する。凝縮器温度は45.0℃に設定し、これは概して約35.0℃の屋外温度に対応する。膨張装置入口における過冷却度は5.55℃に設定した。蒸発温度は7.0℃に設定し、これは約20.0℃の室内周囲温度に対応する。蒸発温度出口における過熱度は5.55℃に設定した。圧縮器効率は70%に設定し、体積効率は100%に設定した。接続ライン(吸引及び液体ライン)内の圧力降下及び熱伝達は無視しうるものとみなし、圧縮器シェルを通る熱放散は無視した。本発明による上記に規定する組成物に関して幾つかの運転パラメーターを求め、これらの運転パラメーターを下記に報告する。これらは、1.00のCOP値及び1.00の能力値を有するR410Aを基準としている。
加熱で運転する同じシステムに関し、凝縮器温度を40.0℃に設定し、これは概して約21.1℃の室内温度に対応する。膨張装置入口における過冷却度は5.5℃に設定した。蒸発温度は2.0℃に設定し、これは約8.3℃の屋外周囲温度に対応する。蒸発器出口における過熱度は5.55℃に設定した。圧縮器の等エントロピー効率は70%に設定し、体積効率は100%に設定した。接続ライン(吸引及び液体ライン)内の圧力降下及び熱伝達は無視しうるものとみなし、圧縮器シェルを通る熱放散は無視した。本発明による上記に規定の組成物に関して幾つかの運転パラメーターを求め、これらの運転パラメーターを下記に報告する。これらは、1.00のCOP値及び1.00の能力値を有するR410Aを基準としている。
極限周囲温度において運転する同じシステムに関して、凝縮器温度を57.0℃に設定し、これは概して約46.0℃の屋外周囲温度に対応する。膨張装置入口における過冷却度は5.5℃に設定した。蒸発温度は7.0℃に設定し、これは約20.0℃の室内温度に対応する。蒸発器出口における過熱度は5.55℃に設定した。圧縮器の等エントロピー効率は70%に設定し、体積効率は100%に設定した。接続ライン(吸引及び液体ライン)内の圧力降下及び熱伝達は無視しうるものとみなし、圧縮器シェルを通る熱放散は無視した。これらの条件における重要なパラメーターの1つは放出温度であり、これは現在の圧縮器技術を用いる場合には115℃より低くなければならない。
実施例3:据付型冷却(商業用冷却)における性能−中温用途:
幾つかの好ましい組成物の性能を、中温冷却に特有の条件において、他の冷媒組成物に対して評価した。この用途は新鮮な食品の冷却をカバーする。組成物を評価した条件を表9に示す。
幾つかの好ましい組成物の性能を、低温冷却に特有の条件において他の冷媒組成物に対して評価した。この用途は、冷凍食品の冷却をカバーする。組成物を評価した条件を表11に示す。
対象の組成物の1つであるHDR−90(68%のR−32/27%のR−1234ze(E)/5%のn−ブタン)を実験で評価して、40℃において22cStの粘度を有する「Ultra 22」POE潤滑剤という名称のEmersonのCopelandディビジョンによって供給されている潤滑剤とのその混和性を求めた。これは、冷媒が少量である場合を除いて(オイル中<5%の冷媒は12℃〜62℃の間)、試験したこの範囲(−40℃〜70℃)にわたって非混和性であった純粋なR−32を凌ぐ著しい向上を示した。73%のR−32/27%の1234ze(E)のブレンドは−5℃〜65℃の間で混和性であったが、HDR−90は全ての濃度に関して、下は−26℃まで及び上は76℃までにおいて混和性を示し、オイル中5%の冷媒に関しては、下は−40℃まで混和性を示した。この低温における向上した混和性は、ヒートポンプ及び冷却用途のために特に重要である。
冷媒ブレンドの安全性を認めるためには、不燃性であるか、又はASHRAEクラス2L(19,000kJ/kg未満の燃焼熱、及び10cm/秒未満の燃焼速度)を維持することが望ましい。ブタン又はイソブタンを加えても、材料は、材料をより可燃性の分類クラス(ブタン及びイソブタンは、いずれもクラス3の可燃材料(19,000kJ/kgより大きい燃焼熱)である)に変化させる組成物で液相又は蒸気相のいずれかが富化されないことは驚くべきことである。
本発明は以下の態様を含む。
[1]
(a)約60重量%〜約70重量%のHFC−32;
(b)約20重量%乃至約40重量%未満の、不飽和CF3末端プロペン類、不飽和CF3末端ブテン類、及びこれらの組み合わせから選択される化合物;並びに;
(c)約0重量%より多く約10重量%までの、n−ブタン、イソブタン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物;
を含み;
但し、成分(c)の量は、組成物の勾配;加熱能力;冷却能力;加熱効率;冷却効率;及び/又は放出温度の1以上を、成分(c)を含まない組成物と比べて向上させるのに有効なものである熱伝達組成物。
[2]
成分(b)がHFO−1234zeを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[3]
成分(b)がHFO−1234zeから実質的に構成される、[2]に記載の熱伝達組成物。
[4]
成分(b)がHFO−1234zeから構成される、[2]に記載の熱伝達組成物。
[5]
HFO−1234zeと成分(c)が、共沸混合物又は共沸混合物様の組成物を形成するのに有効な量で与えられている、[2]に記載の熱伝達組成物。
[6]
HFC−32と成分(c)が、共沸混合物又は共沸混合物様の組成物を形成するのに有効な量で与えられている、[2]に記載の熱伝達組成物。
[7]
(a)が約63重量%〜約69重量%の量で与えられており;成分(b)が約25重量%乃至約37重量%未満の量で与えられており;成分(c)が約0重量%より多く約6重量%までの量で与えられている、[1]に記載の熱伝達組成物。
[8]
成分(c)が約1重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[9]
成分(c)が約1重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[10]
成分(c)が約2重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[11]
成分(c)が約2重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[12]
成分(c)が約3重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[13]
成分(c)が約3重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[14]
成分(c)が約4重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[15]
成分(c)が約4重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[16]
成分(c)が約1重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[17]
成分(c)が約2重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[18]
成分(c)が約3重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[19]
成分(c)が約4重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[1]に記載の熱伝達組成物。
[20]
(a)約60重量%〜約70重量%のHFC−32;
(b)約20重量%乃至約40重量%未満のHFO−1234ze;及び
(c)約0重量%より多く約10重量%までの、n−ブタン、イソブタン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物;
を含み;
但し、成分(c)の量は、組成物の勾配;加熱能力;冷却能力;加熱効率;冷却効率;及び/又は放出温度の1以上を、成分(c)を含まない組成物と比べて向上させるのに有効なものである熱伝達組成物。
[21]
(a)が約63重量%〜約69重量%の量で与えられており;成分(b)が約25重量%乃至約37重量%未満の量で与えられており;成分(c)が約0重量%より多く約6重量%までの量で与えられている、[20]に記載の熱伝達組成物。
[22]
成分(c)が約1重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[23]
成分(c)が約1重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[24]
成分(c)が約2重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[25]
成分(c)が約2重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[26]
成分(c)が約3重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[27]
成分(c)が約3重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[28]
成分(c)が約4重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[29]
成分(c)が約4重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[30]
成分(c)が約1重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[31]
成分(c)が約2重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[32]
成分(c)が約3重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[33]
成分(c)が約4重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、[20]に記載の熱伝達組成物。
[34]
[1]〜[33]のいずれかに記載の組成物において相変化を引き起こし、相変化中において熱を流体又は物体と交換することを含む、流体又は物体へ又はそれから熱を伝達する方法。
[35]
自動車用空調システム、住宅用空調システム、商業用空調システム、住宅用冷蔵庫システム、住宅用冷凍庫システム、商業用冷蔵庫システム、商業用冷凍庫システム、チラー空調システム、チラー冷却システム、ヒートポンプシステム、及びこれらの2以上の組み合わせからなる群から選択される、[1]〜[33]のいずれかに記載の組成物を含む冷却システム。
Claims (35)
- (a)約60重量%〜約70重量%のHFC−32;
(b)約20重量%乃至約40重量%未満の、不飽和CF3末端プロペン類、不飽和CF3末端ブテン類、及びこれらの組み合わせから選択される化合物;並びに;
(c)約0重量%より多く約10重量%までの、n−ブタン、イソブタン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物;
を含み;
但し、成分(c)の量は、組成物の勾配;加熱能力;冷却能力;加熱効率;冷却効率;及び/又は放出温度の1以上を、成分(c)を含まない組成物と比べて向上させるのに有効なものである熱伝達組成物。 - 成分(b)がHFO−1234zeを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(b)がHFO−1234zeから実質的に構成される、請求項2に記載の熱伝達組成物。
- 成分(b)がHFO−1234zeから構成される、請求項2に記載の熱伝達組成物。
- HFO−1234zeと成分(c)が、共沸混合物又は共沸混合物様の組成物を形成するのに有効な量で与えられている、請求項2に記載の熱伝達組成物。
- HFC−32と成分(c)が、共沸混合物又は共沸混合物様の組成物を形成するのに有効な量で与えられている、請求項2に記載の熱伝達組成物。
- (a)が約63重量%〜約69重量%の量で与えられており;成分(b)が約25重量%乃至約37重量%未満の量で与えられており;成分(c)が約0重量%より多く約6重量%までの量で与えられている、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約1重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約1重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約2重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約2重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約3重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約3重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約4重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約4重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約1重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約2重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約3重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約4重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- (a)約60重量%〜約70重量%のHFC−32;
(b)約20重量%乃至約40重量%未満のHFO−1234ze;及び
(c)約0重量%より多く約10重量%までの、n−ブタン、イソブタン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物;
を含み;
但し、成分(c)の量は、組成物の勾配;加熱能力;冷却能力;加熱効率;冷却効率;及び/又は放出温度の1以上を、成分(c)を含まない組成物と比べて向上させるのに有効なものである熱伝達組成物。 - (a)が約63重量%〜約69重量%の量で与えられており;成分(b)が約25重量%乃至約37重量%未満の量で与えられており;成分(c)が約0重量%より多く約6重量%までの量で与えられている、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約1重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約1重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約2重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約2重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約3重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約3重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約4重量%〜約8重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約4重量%〜約6重量%のn−ブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約1重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約2重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約3重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 成分(c)が約4重量%〜約6重量%のイソブタンを含む、請求項20に記載の熱伝達組成物。
- 請求項1〜33のいずれかに記載の組成物において相変化を引き起こし、相変化中において熱を流体又は物体と交換することを含む、流体又は物体へ又はそれから熱を伝達する方法。
- 自動車用空調システム、住宅用空調システム、商業用空調システム、住宅用冷蔵庫システム、住宅用冷凍庫システム、商業用冷蔵庫システム、商業用冷凍庫システム、チラー空調システム、チラー冷却システム、ヒートポンプシステム、及びこれらの2以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項1〜33のいずれかに記載の組成物を含む冷却システム。
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