JP2018522955A - 1,1,2,2−テトラフルオロエタンを含む組成物及びその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
1,1,2,2−テトラフルオロエタン(HFC−134、CHF2CHF2)は、数ある用途の中でも、冷媒、伝熱流体、泡膨張剤、動力サイクル作動流体としての用途が示唆されている。また、有利なことに、HFC−134は、IPCC Fourth Assessment Reportに報告されているとおり、HFC−134a(1,1,1,2−テトラフルオロエタン)よりも低い地球温暖化係数(GWP)を有することが見出されており、HFC−134aの1430に対してHFC−134のGWPは1100である。したがって、HFC−134は、GWPのより高い飽和CFC(クロロフルオロカーボン)、HCFC(ヒドロクロロフルオロカーボン)又はHFC(ヒドロフルオロカーボン)冷媒の一部を代替するための候補を提供する。
HFC−134及びHFC−152a;
HFC−134、HFC−152a及びHFO−1234ze;
HFC−134、HFC−152a及びHFO−1225ye;
HFC−134、HFC−152a及びHFO−1225zc;
HFC−134、HFC−152a及びHCFC−124;
HFC−134、HFC−152a及びHCFC−124a;
HFC−134、HFC−152a及びHCFC−31;
HFC−134、HFC−161及びHFO−1234ze;
HFC−134、HFC−161及びHFO−1225ye;
HFC−134、HFC−161及びHFO−1225zc;
HFC−134、HFC−161及びHCFC−124;
HFC−134、HFC−161及びHCFC−124a;
HFC−134、HFC−161及びHCFC−31;
HFC−134、HCFC−31及びHFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−31及びHFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−31及びHFO−1225zc;
HFC−134、HCFC−31及びHCFC−124;
HFC−134、HCFC−31及びHCFC−124a;
HFC−134、HCFC−124a及びHCFC−124;
HFC−134、HCFC−124a及びHFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−124a及びHFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−124a及びHFO−1225zc;
HFC−134、HCFC−124及びHFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−124及びHFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−124及びHFO−1225zc;
HFC−134、HFC−152a、HFC−134a及びHFO−1225ye;
HFC−134、HFC−152a、HFC−134a及びHFO−1225zc;
HFC−134、HFC−152a、HFO−1225zc及びHFO−1225ye;
HFC−134、HFC−134a、HFO−1225zc及びHFO−1225ye;並びに
HFC−134、HFC−134a、HFC−152a及びHFO−1234ze。
HFC−134、HFC−152a及びZ−HFO−1234ze;
HFC−134、HFC−152a及びE−HFO−1234ze;
HFC−134、HFC−152a及びZ−HFO−1225ye;
HFC−134、HFC−152a及びE−HFO−1225ye;
HFC−134、HFC−161及びZ−HFO−1234ze;
HFC−134、HFC−161及びE−HFO−1234ze;
HFC−134、HFC−161及びZ−HFO−1225ye;
HFC−134、HFC−161及びE−HFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−31及びZ−HFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−31及びE−HFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−31及びZ−HFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−31及びE−HFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−124a及びZ−HFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−124a及びE−HFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−124a及びZ−HFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−124a及びE−HFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−124及びZ−HFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−124及びE−HFO−1234ze;
HFC−134、HCFC−124及びZ−HFO−1225ye;
HFC−134、HCFC−124及びE−HFO−1225ye;並びに
HFC−134、HFC−134a、HFC−152a及びE−HFO−1234ze。
追加の化合物の多くは、HFC−134と比べて低い地球温暖化係数を有する。したがって、これらをHFC−134に添加すると、得られる組成物のGWPが低下する。HFC−134などのフルオロケミカルの多くの用途は、GWPのより低い冷媒又は作動流体の使用を必要とするように規制されつつある。本明細書に開示する組成物は、このようなGWPのより低い組成物を提供することができる。
(a)第1の作動流体液の圧力及び温度を低減させるための第1の膨張装置と、
(b)第1の膨張装置と流体連通しており、入口及び出口を有する蒸発機と、
(c)蒸発器と流体連通しており、入口及び出口を有する第1の圧縮機と、
(d)第1の圧縮機の出口と流体連通しているカスケード熱交換器システムであって、
(i)第1の作動流体が貫流する第1の入口及び第1の出口と、
(ii)第1の作動流体と熱連通している第2の作動流体が貫流する第2の入口及び第2の出口とを有する、カスケード熱交換システムと、
(e)カスケード熱交換器システムの第2の出口と流体連通しており、入口及び出口を有する第2の圧縮機と、
(f)第2の圧縮機と流体連通しており、入口及び出口を有する凝縮機と、
(g)凝縮機と流体連通している第2の膨張装置とを備え、
第1又は第2の作動流体は、本明細書に開示する1,1,2,2−テトラフルオロエタンを含む冷媒を含む。
以下の条件下の高温ヒートポンプにおいてHFC−134とHFC−152aとの混合物の加熱性能を推定する。すなわち、
以下の条件下の高温ヒートポンプにおいてHFC−134、Z−HFO−1234ze及びHFC−152aの混合物の加熱性能を推定する。すなわち、
地球温暖化係数
HFC−134の地球温暖化係数(GWP)は、本明細書に開示する特定の追加の化合物を添加することによって低下させることができる。表3は、いくつかの特許請求する組成物についてのGWP低下を示す。
冷却機性能
HFC−134及びHFC−152aを含有するブレンドの性能を推定し、以下の表4に示す。表中、COPcは、冷却についての性能係数(エネルギー効率の尺度)である。CAPcは、容積冷却容量であり、Utipは、遠心圧縮機のインペラ先端速度である。図4及び5、表4のデータのプロットを参照。
HFO−1234ze(E)/HFC−152a/HFC−134のブレンドを用いて動作する冷却機
表5は、様々な組成のHFO−1234ze(E)/HFC−152a/HFC−134のブレンドを用いて動作する冷却機の性能をHFC−134aを用いたときと比較する。測定条件は、以下のとおりである:
HFC−152a/HFC−134のブレンドを用いて動作する有機ランキンサイクル
一般的に入手可能な発電機器は、多くの場合、約3MPa未満の最高作動圧に限定される。HFC−134aを有機ランキンサイクルの作動流体として使用する場合、表6aに示すとおり、最高許容可能蒸発温度は約85℃であり、サイクル効率は9.15%である。HFC−134aをブレンドFに置き換えると、サイクル動作変数を一定に維持しながら、GWPを実質的に低下させ、サイクル効率を7.1%増大させることができる。
HFO−1234ze(E)/HFC−152a/HFC−134のブレンドを用いて動作する有機ランキンサイクル
一般的に入手可能な発電機器は、多くの場合、約3MPa未満の最高作動圧に限定される。HFC−134aを有機ランキンサイクルの作動流体として使用する場合、表7に示すとおり、最高許容可能蒸発温度は約85℃であり、サイクル効率は9.15%である。
実施形態A1:1,1,2,2−テトラフルオロエタンと、1,1−ジフルオロエタン、1,2−ジフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、ジフルオロメタン、オクタフルオロシクロブタン、1,1,1,2,3,4,4,4−オクタフルオロ−2−ブテン、1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、ペンタフルオロエタン、クロロジフルオロメタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、塩化メチル、クロロフルオロメタン、1,2−ジクロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエチレン及び1,1,2−トリフルオロエチレン並びにこれらの組合せから成る群から選択される少なくとも1つの追加の化合物とを含む組成物。
1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,1−ジフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及びクロロフルオロメタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及びクロロフルオロメタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;並びに
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン。
第1のカスケード段階において、選択されたより低い温度で第1の作動流体中に熱を吸収することと、この熱を、より高い温度で熱を供給する第2のカスケード段階の第2の作動流体に伝達することとを含み、上記の第1又は第2の作動流体が、実施形態A1〜A37のいずれかに記載の組成物を含む方法。
実施形態A1〜A37のいずれかに記載の組成物を含む作動流体を高温ヒートポンプに充填することを含む方法。
Claims (26)
- 1,1,2,2−テトラフルオロエタンと、1,1−ジフルオロエタン、1,2−ジフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、ジフルオロメタン、オクタフルオロシクロブタン、1,1,1,2,3,4,4,4−オクタフルオロ−2−ブテン、1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、ペンタフルオロエタン、クロロジフルオロメタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、塩化メチル、クロロフルオロメタン、1,2−ジクロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジクロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエチレン及び1,1,2−トリフルオロエチレン並びにこれらの組合せから成る群から選択される少なくとも1つの追加の化合物と、を含む組成物。
- 1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1,1,2−トリフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロプロパン及びフルオロエタンから成る群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含む、請求項1に記載の組成物。
- 1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,1−ジフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及びクロロフルオロメタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、フルオロエタン及びクロロフルオロメタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、クロロフルオロメタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン及び1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン及び1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン;並びに
1,1,2,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン及び1,3,3,3−テトラフルオロプロペンから成る群から選択される少なくとも1つの組成物を含む、請求項1又は2に記載の組成物。 - 前記組成物の総重量に基づいて約1重量%未満の前記追加の化合物を含有する、請求項1に記載の組成物。
- 約1ppm〜約1000ppmの少なくとも1つのトレーサー化合物を更に含む、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
- HFを更に含む、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
- 酸を含まない、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
- 約1〜約99重量%のHFC−134及び約99〜約1重量%のHFC−152aを含む、請求項1〜7のいずれかに記載の組成物。
- 約1〜約98重量%のHFC−134、約1〜約98重量%のHFC−152a及び約1〜約98重量%のE−HFO−1234zeを含む、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
- 約20〜約75重量%のHFC−134及び約80〜約25重量%のHFC−152aを含む、請求項1〜8のいずれかに記載の組成物。
- 約4〜約33重量%のHFC−134、約10〜約90重量%のHFC−152a及び約6〜約57重量%のE−HFO−1234zeを含む、請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
- 1,3,3,3−テトラフルオロプロペンが、E−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン、Z−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン又はこれらの組合せである、請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
- 1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペンが、E−1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、Z−1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン又はこれらの組合せである、請求項1〜12のいずれかに記載の組成物。
- 冷却を生じさせる方法であって、冷却する物体の近傍で請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を蒸発させること、及び、その後に前記組成物を凝縮させることを含む方法。
- 加熱を生じさせる方法であって、加熱する物体の近傍で請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を凝縮させること、及び、その後に前記組成物を蒸発させることを含む方法。
- 前記加熱が、少なくとも55℃の熱交換機動作温度を有する高温ヒートポンプにおいて生じる、請求項15に記載の、加熱を生じさせる方法。
- 前記熱交換機が、超臨界作動流体冷却機及び凝縮機から成る群から選択される、請求項16に記載の方法。
- 前記熱交換機が、約71℃よりも高い温度で動作する、請求項16に記載の方法。
- 前記高温ヒートポンプが、遠心圧縮機を更に含む、請求項16に記載の方法。
- 高温ヒートポンプにおいて加熱を生じさせる方法であって、カスケード構成で配置された少なくとも2つの段階間で熱が交換され、
第1のカスケード段階において、選択されたより低い温度で第1の作動流体中に熱を吸収することと、この熱を、より高い温度で熱を供給する第2のカスケード段階の第2の作動流体に伝達することとを含み、前記第1又は第2の作動流体が、請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を含む方法。 - 高温ヒートポンプ装置における凝縮機の動作温度を上昇させる方法であって、
請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を含む作動流体を前記高温ヒートポンプに充填することを含む方法。 - 請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を含む作動流体を収容する高温ヒートポンプ装置。
- 高温ヒートポンプにおける作動流体としての、請求項1〜13のいずれかに記載の組成物である冷媒の使用。
- 高温ヒートポンプにおけるHFC−134aを代替する方法であって、前記高温ヒートポンプに請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を充填することを含み、前記高温ヒートポンプが、遠心圧縮機を含む方法。
- 前記高温ヒートポンプが、約55℃よりも高い動作温度の凝縮機も含む、請求項24に記載の方法。
- 熱を機械エネルギーに変換するプロセスであって、請求項1〜13のいずれかに記載の組成物を含む作動流体を加熱すること、及び、その後に加熱された作動流体を膨張させることを含むプロセス。
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