JP2021517955A - 自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は第１熱伝達組成物が循環する蒸気圧縮回路と第２熱伝達組成物が循環する二次回路とを有するシステムを使用して自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱する方法に関する。本発明はさらに、自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱するための設備と、ヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組合せの中から選択される０〜４０℃の沸点を有する１種または複数の熱伝達化合物を含む熱伝達組成物の自動車内の物体または流体の冷却および／または加熱での使用とに関する。

Description

本発明は、自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱する方法と、この方法の実施に適した設備とに関するものである。本発明はさらに、上記目的のための０〜４０℃の沸点を有するヒドロクロロフルオロオレフィンおよびヒドロフルオロオレフィンの使用にも関するものである。

自動車では、熱機関がエンジンを冷却するために使用される熱伝達流体を循環させる回路を備えており、この回路は客室の加熱にも使用される。この目的のための回路はポンプとエアヒーター（aerotherme）とを特に含み、このエアヒーター中を循環する空気流は伝熱流体が蓄積した熱を回収して客室内を加熱する。

さらに、自動車の客室を冷却することを目的とした空調システムは蒸発器、圧縮機、凝縮器、減圧器と、一般に冷媒（fluide frigorigene）または熱伝達流体（fluide de transfert de chaleur）とよばれる状態変化（液体／気体）が可能な流体とを含んでいま。圧縮機はベルトとプーリーを使用して車両のエンジンによって直接駆動され、冷媒を圧縮して高圧・高温で凝縮器に送る。凝縮器は強制換気され、高圧・高温の気体状態で到達するガスを凝縮させる。凝縮器はそれを通過する空気の温度を下げることによってガスを液化させる。蒸発器は車室内に吹き込まれる空気から熱（カロリー）を奪う熱交換器である。減圧器を使用して蒸発器の温度と圧力に応じて通路断面を変更することによってループへ流入するガスの流入量を調整できる。従って、外部から来る熱気は蒸発器を介して冷却される。

自動車のエアコンに従来から使用されている冷媒は１、１、１、２−トラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）であるが、ＦＩＦＣ−１３４ａを含む多数のＨＦＣ作動油は温室効果に悪影響を及ぼす可能性がある。この貢献度はＧＷＰ（地球温暖化係数）の数値パラメーターによって定量化される。

現在、熱伝達用途で使用されている別の冷媒は２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＦＩＦＯ−１２３４ｙｆ）である。このＦＩＦＯ−１２３４ｙｆは低ＧＷＰ流体であるが可燃性流体と見なされる。

特許文献1（国際公開第ＷＯ２０１３／０３５９０８号公報）には、蒸発器の近くに設置された車両の温度制御システムが記載されている。この特許文献には車両の冷却や加熱のための特定の製品については記載がない。

特許文献２（米国特許第ＵＳ２０１４／０２０２６７１号明細書）には電気自動車またはハイブリッド自動車用の冷却および／または加熱システムが記載され、冷却液としてＨＦＯ−１２３４ｙｆまたは水とグリコールとの混合物を収容したヒートシンク（dissipateur thermique）を有している。

特許文献３（フランス特許第ＦＲ３００８９２９号公報）に記載の自動車用の熱調整装置は冷媒回路と２つの熱伝達流体回路とを含み、冷媒はＨＦＣ−１３４ａまたはＨＦＯ−１２３４ｙｆであり、熱伝達流体は水と不凍液との混合物である。

特許文献４（国際公開第ＷＯ２００７／０４２６２１号公報）には車両、建物、部屋、コンピュータの温度を制御するのに使用される液体／固体の相変化材料を含む熱交換器デバイスが記載されている。

特許文献５（欧州特許第ＥＰ１５９８４０６号公報）には、潜熱の形でエネルギーを貯蔵するための液体／固体の相変化材料とグラファイトとを含む潜熱貯蔵材料が記載されている。

特許文献６（国際公開第ＷＯ２０１６／１３８４６３号公報）には車両の充電に使用される電気エネルギーの蓄電デバイスと火災のリスクを最小限に抑える電子デバイスとが記載されている。

特許文献７（国際公開第ＷＯ２００８／００１００４号公報）には宇宙用途のための閉回路内の冷却流体を用いて高温源から低温源へ熱を伝達することができる温度制御装置が記載されている。

特許文献８（欧州特許第ＥＰ１６２１３８９号公報）には車両のエンジン停止時に車両に電気エネルギーを供給するシステムが記載されている。この特許文献に記載のシステムは水またはブラインなどの熱エネルギー貯蔵材料を備えている。

特許文献９（欧州特許第２４１６４３８号公報）には安全性が改善されたバッテリーモジュールが記載され、そのモジュールは電気自動車またはハイブリッド自動車の温度を制御するために積み重ねられた複数のバッテリーセルに取付けられたヒートシンクを含む。モジュールにはパラフィン、ポリエチレングリコール、無機水和物などの相変化物質が収容されている。

特許文献１０（国際公開第ＷＯ２０１２／１４６３６８号公報）には、冷媒／冷却剤の交換器を介して冷媒と冷却剤とが互いに熱交換する回路と、相変化物質に含まれ流熱を貯蔵する装置とを含むアセンブリが記載されている。このアセンブリは自動車に適用される。

特許文献１１（国際公開第ＷＯ９８／１３２２２号公報）は車両の空調および／または加熱のための熱エネルギーの貯蔵および分配ユニットを記載している。これは例えばパラフィンなどの相変化材料を収容したチャンバーを有している。

特許文献１２（国際公開第ＷＯ２００７／１１４６１５号公報）には熱伝達媒体が循環する構造を有する電池が記載され、この電池は相変化材料を含む層で覆われている。

特許文献１３（フランス特許第ＦＲ２８４７９７３号公報）には自動車空調用の蒸発器に適用される熱伝達流体回路用の熱交換器が記載されている。この蒸発器はパラフィン、水和塩および共融化合物から選択される相変化材料から形成される蓄熱流体を含んでいる。

特許文献１４（国際公開第ＷＯ２０１１／０７２９８８号公報）に記載の車両の温度を制御するための装置および方法は客室および車両バッテリーと熱接触させることができる少なくとも１つの相変化材料を含んでいる。

特許文献１５（米国特許第ＵＳ２００６／０１６８９９１号明細書）には圧縮冷凍回路と蓄熱媒体収容した熱アキュムレータとを含む車両空調設備が記載されている。蓄熱媒体は例えばパラフィンにすることができる。

国際公開第ＷＯ２０１３／０３５９０８号公報 米国特許第ＵＳ２０１４／０２０２６７１号明細書 フランス特許第ＦＲ３００８９２９号公報 国際公開第ＷＯ２００７／０４２６２１号公報 欧州特許第ＥＰ１５９８４０６号公報 国際公開第ＷＯ２０１６／１３８４６３号公報 国際公開第ＷＯ２００８／００１００４号公報 欧州特許第ＥＰ１６２１３８９号公報 欧州特許第２４１６４３８号公報 国際公開第ＷＯ２０１２／１４６３６８号公報 国際公開第ＷＯ９８／１３２２２号公報 国際公開第ＷＯ２００７／１１４６１５号公報 フランス特許第ＦＲ２８４７９７３号公報 国際公開第ＷＯ２０１１／０７２９８８号公報 米国特許第ＵＳ２００６／０１６８９９１号明細書

従って、自動車内の物体または流体を効率的かつ安全に冷却および／または加熱でき、しかも、車両内または車両の最も熱い部品の近傍の可燃性製品の量を制限または低減することができる方法を提供するというニーズがある。

本発明の第１の対象は、第１熱伝達組成物（premiere composition de transfert de chaleur）が循環する蒸気圧縮回路（circuit de compression de vapeur）と、第２熱伝達組成物（deuxieme composition de transfert de chaleur）が循環する二次回路（circuit secondaire）とを有するシステムによって自動車内の物体または流体を冷却する方法であって、下記（１）と（２）を特徴とする方法にある：
（１）物体または流体の熱を第２熱伝達組成物に送って第２熱伝達組成物を蒸発させ、
（２）第２熱伝達組成物の熱を第１熱伝達組成物に送って第２熱伝達組成物を凝縮させ且つ第１熱伝達組成物を蒸発させる。

本発明はさらに、第１熱伝達組成物が循環する蒸気圧縮回路と、第２熱伝達組成物が循環する二次回路とを有するシステムによって自動車内の物体または流体を加熱する方法であって、下記（１）と（２）を特徴とする方法にある：
（１）第２熱伝達組成物の熱を物体または流体に送って第２熱伝達組成物を凝縮させ、
（２）第１熱伝達組成物の熱を第２熱伝達組成物に送って第２熱伝達組成物を蒸発させ且つ第１熱伝達組成物を凝縮させる。

本発明の特定実施形態では上記流体は空気であり、上記方法は車両客室の空調方法または車両室内の加熱方法であるのが好ましく、および／または、上記物体がバッテリーであり、および／または、上記物体が１つ以上の電子部品である。

いくつかの実施形態では、第１熱伝達組成物は２，３，３，３?テトラフルオロプロペンを含む。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物は０〜４０℃の沸点を有する１つまたは複数の熱伝達化合物から成り、好ましくはヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組み合わせの中から選択され、さらに好ましくはＥ型の１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、好ましくはＺ型の１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、Ｅおよび／またはＺ型の１、１、１、４、４、４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene）の中から選択される。

特定の実施形態では、第２熱伝達組成物は二次回路中で基本的に均一な圧力で、この圧力は第２熱伝達組成物の飽和圧力に等しいのが好ましい。

特定の実施形態では、自動車は電気自動車またはハイブリッド自動車である。

本発明はさらに、下記の（１）と（２）：
（１）第１熱伝達組成物が内部を循環する蒸気圧縮回路、
（２）第２熱伝達組成物が内部を循環する２次回路、
とを有する自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱するための設備であって、
第１熱伝達組成物が蒸発し、第２熱伝達組成物が凝縮するように、および／または、第１熱組成物が凝縮し、第２熱伝達組成物が蒸発するように、中間熱交換器を介して上記蒸気圧縮回路を二次回路と結合（couple）させ、さらに、上記設備は第２熱伝達組成物を蒸発させることによって物体または流体から第２熱伝達組成物へ熱を伝達させるように構成された追加の熱交換器、および／または、第２熱伝達組成物を凝縮することによって第２熱伝達組成物の熱を物体または流体へ伝達するように構成された追加の熱交換器をさらに有する設備にも関するものである。

本発明のいくつかの実施形態では、上記二次回路は圧縮機を含まない。

本発明のいくつかの実施形態では、蒸気圧縮回路は可逆的で、その運転を逆にする手段をさらに含む。

本発明のいくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物の凝縮後にその第２熱伝達組成物を二次回路に循環させるのをポンプまたは重力または毛管現象によって実行する。

本発明のいくつかの実施形態では、二次回路が複数の物体または流体、好ましくは空気、客室、電池および車両の電子部品を冷却および／または加熱するように構成された複数の追加の熱交換器を備えている。

本発明のいくつかの実施形態では、本発明設備は車両の客室の空調、および／または、車両の客室の加熱、および／または、車両バッテリの冷却、および／または、車両バッテリの加熱、および／または、車両の電子部品の冷却、および／または、車両の電子部品の加熱に適している。

本発明のいくつかの実施形態では、第１熱伝達組成物は２，３，３，３?テトラフルオロプロペンを含む。

本発明のいくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物が０〜４０℃の沸点を有する１つまたは複数の熱伝達化合物を含み、好ましくはヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組み合わせ、より好ましくは１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（好ましくはＥ型）、１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（好ましくはＺ型）およびＥおよび／またはＺ型の１、１、１、４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンの中から選択される。

本発明はさらに、自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱するための、ヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組み合わせの中から選択される０〜４０℃の沸点を有する１つまたは複数の熱伝達化合物を含む熱伝達組成物の使用にも関するものである。

本発明のいくつかの実施形態では、ヒドロクロロフルオロオレフィンが１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンおよび１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペンから選択される。１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンは好ましくはＥ型であり、１−クロロ−２、３、３、３、３−テトラフルオロプロペンは好ましくはＺ型であり、ヒドロフルオロオレフィンはＥおよび／またはＺ型の１、１、１、４、４，４−ヘキサフルオロブト−２−エンである。

本発明のいくつかの実施形態では、熱伝達組成物は圧縮または膨張されない。その場合、熱伝達組成物は蒸気圧縮回路内を循環する別の伝熱組成物と熱を交換するのが好ましい。

本発明のいくつかの実施形態では、本発明の使用は車両内の客室の空調、および／または、車両内の客室の加熱、および／または、車両のバッテリーの冷却、および／または、車両のバッテリーの加熱、および／または、車両の電子部品の冷却、および／または、車両の電子部品の加熱での使用である。

本発明は上記のニーズを満たすことができる。より具体的には、自動車内の物体または流体を効率的かつ安全に冷却および／または加熱する方法を提供する。必要な場合には車両内および車両の最も高温部品の近傍での可燃性製品の量を制限することができる。

本発明の一つの観点から、一つが蒸気圧縮回路中を循環し、他方が二次回路中を循環する２つの熱伝達組成物を使用し、二次回路中で熱伝達組成物を蒸発および凝縮させることで所望の物体または流体との必要な熱の熱伝達を達成することができる。二次回路中の伝熱組成物は可燃性伝熱化合物を含まないか、この組成物が不燃性であるのが好ましい。より具体的には、蒸気圧縮回路の伝熱流体としてＨＦＯ−１２３４ｙｆを使用した時に、二次回路を使用することで蒸気圧縮回路の範囲を制限することができ、使用するＨＦＯ−１２３４ｙｆの量を減らすことができ、および／または、車両の最も高温、高電圧な要素の近傍へのＦＩＦＯ−１２３４ｙｆの接近を回避してリーク（漏れ）や火災のリスクを減すことができる。さらに、二次回路の使用で車両の熱管理が容易になる。具体的には、電気自動車を例にとると、種々の温度の多数の熱源（バッテリー、電気回路、電子回路、エンジン）が存在するだけでなく、種々のレベルの暖房および／または冷房のニーズ（バッテリー、客室）が存在する。伝熱流体を含む二次回路を使用することで他の技術に比較して熱の管理がより容易に

本発明のいくつかの実施形態では、二次回路を使用することで、単相の熱伝達流体を使用する場合と比較して、ポンプ動力が低くなり、エネルギー消費量が減らすことができる。

本発明のいくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物を用いた二次回路を使用することで車両を軽量化でき、熱交換を行うための固体の相変化材料の使用を避蹴ることができる。

本発明のいくつかの実施形態では、可燃性熱伝達化合物を含まないか、少なくとも不燃性である第２熱伝達組成物は、車両のバッテリーが過熱した場合の消火剤としても機能させることができる。

本発明による設備の一つの実施形態を概略的に示す図。

以下、本発明をより詳細に説明するが、本発明が下記に限定されるものではない。
本発明は、熱伝達設備を用いて実施される、自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱するための熱伝達方法に関する。上記熱伝達設備は第１熱伝達組成物と第２熱伝達組成物とを収容し、各熱伝達組成物は１主または複数の熱伝達化合物を含む熱伝達流体〜成る。

「熱伝達化合物」とは、所定用途において蒸発することによって熱を吸収し、凝縮することによって熱を放出することができる化合物を意味する。

本発明で「ＨＦＯ−１２３４ｙｆ」とは２，３，３，３−テトラフルオロプロペンを意味し、「ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ」は１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを意味し、「ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ」は１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペンを意味し、「ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ」は１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene）を意味する。

自動車は熱エンジン車、電気自動車またはハイブリッド車、好ましくは電気自動車またはハイブリッド車にすることができる。自動車は少なくとも１つのモーターを有し、このモーター電気モーターまたは熱エンジンにすることができる。車両が電気自動車またはハイブリッド車の場合、電子回路とトラクションバッテリーとが含まれる。以下では単にバッテリーとよぶ。

車両の冷却および／または加熱設置
本発明は、熱伝達設備中に自動車内の物体または流体を冷却および／または加熱を含む熱伝達方法に関するものである。

本発明方法は車両内の物体または流体の冷却方法にすることができる。あるいは、本発明方法は車両内の物体または流体の加熱方法にすることができる。あるいは、本発明方法は１つまたは複数の物体または流体の冷却段階と、１つまたは複数の物体または流体の加熱段階とを交互に有する方法にすることができる。

本発明方法は以下に記載する設備によって実施できる。

熱伝達設備は、第１熱伝達組成物（または冷却回路、circuit de refrigeration）を含む蒸気圧縮回路と、第２熱伝達組成物（または熱伝達回路、circuit caloporteur）を含む二次回路とを備える。

［図１］に概念的に示した本発明の実施形態では、蒸気圧縮回路１が二次回路２に結合される。蒸気圧縮回路１は少なくとも一つの第１熱交換器３と、膨張弁４と、中間熱交換器５と、圧縮機６とを有する。第１熱交換器３は空気／冷媒タイプであるのが好ましく、それは環境空気などのエネルギー源との熱交換を可能にする。二次回路２は少なくとも１つの追加の熱交換器７を備えている。

「エネルギー源」とは、固体および／または液体の物体および／または必要に応じてカロリーを吸収または放出することができる気体を意味するエネルギー源の例は外気、室内空気、バッテリー、車両の電子回路である。

冷却モード（車両内の物体または流体の冷却）では、熱が車両内の物体または流体から追加の熱交換器７に伝達され、その結果、二次回路２中を流れる第２熱伝達組成が蒸発する。この第２熱伝達組成は中間熱交換器５へ向かう。中間熱交換器５は二次回路２に対して凝縮器の役目をする。蒸気圧縮回路１では圧縮機６によって第１熱伝達組成物が圧縮され、凝縮器の役目をする第１熱交換器３へ送られ（従って、熱を外気などの熱源へ送り）、膨張弁４で減圧され、蒸気圧縮回路1の蒸発器の役目をする中間熱交換器5へ送られる。すなわち、中間熱交換器５では、熱が第２熱伝達組成物から第１熱伝達組成物に伝達され、その結果、第２熱伝達組成物が凝縮され、第１熱伝達組成物が蒸発する。その後、第１熱伝達組成物は新たに圧縮機６へ戻され、一方、第２熱伝達組成物は追加の熱交換器７に向かって流れて車両内の物体または流体を冷却する。

ヒートポンプモード（車両内の物体または流体の加熱）(［図1］には図示していない）では、追加の熱交換器７から車両内の物体または流体に熱が伝達される。その結果、二次回路２中を流れる第２熱伝達組成物が凝縮する。その後、第２熱伝達組成物は二次回路２の蒸発器の役目をする中間熱交換器５を通る。蒸気圧縮回路1では、第１熱伝達組成物が膨張弁４中で膨張し、蒸発器として機能する第1熱交換器３を通過する（従って、外気のような熱源から熱を吸収する）。次いで、第１熱伝達組成物は圧縮機6で圧縮され、蒸気圧縮回路1の凝縮器の役目をする中間熱交換器５を通る。中間熱交換器５では熱が第１熱伝達組成物から第２熱伝達組成物に伝達され、その結果、第１の熱伝達組成物が凝縮され、第２熱伝達組成物が蒸発する。第１熱伝達組成物は膨張弁４へ再度戻り、一方、第２熱伝達組成物は追加の熱交換器7に送られて車両内の物体または流体を加熱できる。

いくつかの実施形態では、運転モードに応じて上記中間交換器５または第１熱交換器３の機能を同じ熱交換器で実行できる。同じ機能を実行するために追加の交換器を追加することもできる。各交換器の機能を確実に変更するために配管と弁のセットを使用することができる。

いくつかの実施形態では、蒸気圧縮回路１は可逆的で、その運転を逆転するための手段をさらに有することができる。

蒸気圧縮回路１の運転を逆転させる上記の可逆手段は、冷蔵（frigorifique）モード）構成とヒートポンプモード構成との間で蒸気圧縮回路１の運転を逆転させる手段である。

上記の反転手段は可逆蒸気圧縮回路１中の第１熱伝達組成物の経路を変更する手段か、上記回路１中の第１熱伝達組成物の循環方向を逆転させる手段にすることができる。

上記逆転手段は四方弁、逆転弁、停止（閉鎖）弁、減圧器またはこれらの組み合わせにすることができる。

蒸気圧縮回路１の運転モードを逆にした時に熱交換器の役目を変えることができる。例えば、冷蔵モードでは熱交換器は凝縮器の役目をし、その逆に、ヒートポンプモードでは蒸発器の役目をすることができる。

あるいは、蒸気圧縮回路１の運転モードを反転した時に熱交換器の役目を同じままにすることもできる。熱交換器を弁を介して他のエネルギー源に単純に接続することで蒸気圧縮回路１の運転に応じて熱を吸収または放出できる。

いくつかの実施形態では、第１熱伝達組成物は蒸気圧縮回路１中を一方向のみに流れることができる。

いくつかの実施形態では、第１熱伝達組成物は蒸気圧縮回路１中を両方の方向すなわち第１方向屠蘇の反対方向に流れることができる。

可逆式の蒸気圧縮回路１は典型的には配管、ホース、可撓管、タンクなどを含むことができ、各種熱交換器、レギュレーター、弁等の間でそれらの中を第１熱伝達組成物が循環する。

蒸気圧縮回路１、冷蔵運転モードかヒートポンプ運転モードか応じて、第１熱交換器３は蒸発器またはエネルギー回収器（凝縮器）の役目を果たすことができる。中間熱交換器５についても同様である。

蒸気圧縮回路１には任意タイプの熱交換器を使用することができ、特に並流熱交換器または好ましくは向流熱交換器を使用することができる。

好ましい実施形態では、本発明は第１熱交換器３または中間熱交換器５のいずれかに向流熱交換器を備えた冷却および加熱方法と、それに対応する設備とを提供する。

実際に、本発明の熱伝達組成物は向流熱交換器で特に効果的である。第１熱交換器３と中間熱交換器５の両方が向流熱交換器であるのが好ましい。

本発明で「向流（a contre-courant）熱交換器」とは第１流体と第２流体との間で熱が交換される熱交換器で、交換器の入口での第１流体が熱交換器の出口での第２流体と熱を交換し、熱交換器の出口での第１流体が熱交換器の入口での第２流体と熱を交換する熱交換器を意味する。

例えば、向流熱交換器は、第１流体の流れと第２流体の流れが反対方向であるか、略反対であるデバイスで構成できる。向流傾向を有する交差（courant croise）モードで運転する交換器も本出願の意味では向流熱交換器の範囲に含まれる。

圧縮機６は密閉型、半密閉型または開放型にすることができる。密閉型コンプレッサーは取外し可能な非密閉エンクロージャー中に密閉されたモーター部分と圧縮部分とを有する。半密閉型コンプレッサーは互いに直接組み立てられたモーター部分と圧縮部分とを有する。エンジン部分と圧縮部分の間の結合部には分解して２つの部分を分離することでアクセスできる。開放型コンプレッサーはモーター部分と圧縮部分とが分かれている。これらはベルト駆動または直接カップリングによって運転できる。

圧縮機としては特に動的圧縮機（compresseurs dynamiques）または容積式圧縮機を使用できる。

動的圧縮機には軸流コンプレッサーと一段または多段の遠心コンプレッサーが含まれ、遠心式ミニコンプレッサーも使用できる。

容積式圧縮機にはロータリーコンプレッサーと往復動コンプレッサーが含まれる。

往復動コンプレッサーにはダイヤフラムコンプレッサーとピストンコンプレッサーが含まれる。

ロータリーコンプレッサーにはスクリューコンプレッサー、ローブコンプレッサー、スクロール（または螺旋）コンプレッサー、液体リングコンプレッサー、ベーンコンプレッサーなどがある。スクリュー圧縮機は二軸スクリューまたは単軸スクリューであるのが好ましい。

本発明で使用する設備では、圧縮機６は電気モーターまたはガスタービン（例えば、車両の排気ガスで駆動）またはギアによって駆動できる。

本発明で使用する設備では、圧縮機６は蒸気または液体を噴射するデバイスにすることができる。この噴射は液体または蒸気状態の冷媒を圧縮開始時と終了時の中間レベルでコンプレッサーに導入して行う。

二次回路２は少なくとも１つの追加の熱交換器７を備えている。

この追加の各熱交換器７は流体／固体タイプまたは流体／流体タイプまたは流体／空気タイプ（例えば客室中の空気の加熱または冷却のため）の交換器にすることができる。後者の２つの場合、追加の熱交換器７は並流熱交換器または好ましくは向流熱交換器にすることができる。

追加の熱交換器７は複数の物体または流体、好ましくは空気、特に客室中の空気、バッテリーおよび車両の電子部品の冷却および／または加熱用に構成することができる。バッテリーまたは電子部品の冷却または加熱では、バッテリーまたは電子部品に向かって空気を吹き付けることで冷却または加熱をするか、追加の交換器７をバッテリーまたは電子部品と直接接触させるか、追加の交換器７をバッテリーまたは電子部品と一体化することができる。

いくつかの実施形態では、二次回路２は圧縮機を含まない。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物は二次回路中で圧力が実質的に均一であり、この圧力は第２熱伝達組成物の温度での第２熱伝達組成物の飽和圧力に等しい。負荷ロス（perte de charge）の場合に圧力がわずかに変動してもよい。第２熱伝達組成物の温度は二次回路中で一定であるのが好ましい。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物はプロセス中、一定の温度のままである。

「飽和圧力」とは閉鎖系の所定温度で組成物の気相が液相と平衡にある圧力を意味する。

いくつかの実施形態では、二次回路２は１つまたは複数の弁を有することができ、特に、第２熱伝達組成物を特定の１つまたは複数の追加の熱交換器７へ送るために、および／または、二次回路２の全部または一部で第２熱伝達組成物の循環方向を変更できようにするために、１つまたは複数の追加の熱交換器７を有する場合に１つまたは複数の弁を有することができる。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物を二次回路２の全部または一部において単一方向に循環させることができる。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物を二次回路２の全部または一部において両方向すなわち第１方向とその反対方向に循環させることができる。

いくつかの実施形態では、二次回路２中の第２熱伝達組成物の中間熱交換器５から追加の熱交換器７への循環、および／または、追加の熱交換器７から中間熱交換器５への循環はポンプまたは重力または毛管現象によって行うことができる。

本発明のこの設備では、中間熱交換器５を介して蒸気圧縮回路１を二次回路２と結合できる。この場合、第１熱伝達組成物と第２熱伝達組成物の両方が中間熱交換器５を同時に通過する。

上記設備を車両内の物体または流体の冷却に使用する場合には、中間熱交換器５で第１熱伝達組成物を蒸発させ、第２熱伝達組成物を凝縮させ、追加の熱交換器７は物体または流体の熱を第２熱伝達組成物に伝達するように構成できる。

上記設備を車両内の物体または流体の加熱に使用される場合には、中間熱交換器５で第１熱伝達組成物を凝縮し、第２熱伝達組成物を蒸発させ、追加の熱交換器７が第２熱伝達組成物から物体または流体に熱を伝達して、第２熱伝達組成物を凝縮させるように構成できる。

本発明で各蒸発および各凝縮は全部または部分的なものにすることができる。

従って、蒸発は液体状態から出発して蒸気状態へ、または、液体／蒸気の二相状態から蒸気状態へ、または、液体状態から液体／蒸気二相状態へ、または、液体／蒸気の二相状態から別の液体／蒸気の二相状態になることを含む。

また、凝縮は蒸気状態から出発して液体状態へ、または、蒸気状態から液体／蒸気二相状態へ、または、液体／蒸気の二相状態から液体状態へ、または、液体／蒸気の二相状態から別の液体／蒸気の二相状態になることを含む。

蒸発および凝縮は一定温度で行うことができ、熱伝達化合物の非共沸混合物の場合には可変温度で行うことができる。

特定の実施形態では、中間熱交換器５中での組成物（第１熱伝達組成物または第２熱伝達組成物）は他よりも低い温度にある。その温度差は１２℃以下、好ましくは８℃以下、さらに好ましくは５℃以下であるのが好ましい。組成物の温度が中間熱交換器５中で一定ではないと仮定した場合の上記の温度差を推定するためには、中間熱交換器の入口と出口の中間の温度を参照する。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両の客室の空調に適している。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両の客室を加熱に適している。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両のバッテリーの冷却に適している。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両のバッテリーの加熱に適している。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両の電子部品の冷却に適している。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両の電子部品の加熱に適している。

いくつかの実施形態では、本発明の設備および方法は車両の客室の空調、および／または、車両の客室の加熱、および／または、車両のバッテリの冷却、および／または、車両バッテリーの加熱、および／または、車両の電子部品の冷却、および／または、車両の電子部品の加熱に適している。

伝熱組成物
本発明は第１熱伝達組成物と第２熱伝達組成物とを使用し、各熱伝達組成物は１種以上の熱伝達流体を含み、必要に応じて潤滑剤および／または添加剤と組み合わされる。熱伝達流体は一種または複数の伝熱化合物を含むことができる。

第１熱伝達組成物蒸気圧縮回路中に存在し、その中を循環する。

いくつかの実施形態では、第１熱伝達組成物熱伝達流体は、基本的にＨＦＯ?１２３４ｙｆから成るか、または、それのみから成る。

他の実施形態では、上記熱伝達流体はＨＦＯ−１２３４ｙｆと１種または複数の他の熱伝達化合物、例えばヒドロフルオロカーボンおよび／またはヒドロフルオロオレフィンおよび／または炭化水素および／またはヒドロクロロフルオロオレフィンおよび／またはＣＯ₂と混合物である。

ハイドロフルオロカーボンの中では特にジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、１、１、２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１、１、１、２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１、１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、フルオロエタン（ＨＦＣ−１６１）、１、１、１、２、３、３、３−ヘプタフルオロプロパン（ＦＩＦＣ−２２７ｅａ）、１、１、１−トリフルオロプロパン（ＨＦＣ−２６３ｆｂ）およびこれらの混合物を挙げることができる。

ヒドロフルオロオレフィンの中では特にイソ型および／またはトランス型、好ましくはトランス型の１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）とトリフルオロエチレン（ＨＦＯ−１１２３）とを挙げることができる。

ヒドロクロロフルオロオレフィンの中では特にＺおよび／またはＥ型、好ましくはＥ型の１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）を挙げることができる。

いくつかの実施形態では、上記熱伝達流体は重量比で少なくとも５０％のＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または、少なくとも６０％のＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または、少なくとも７０％のＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または、少なくとも８０％のＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または、少なくとも９０％ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または、少なくとも９５％ＨＦＯ−１２３４ｙｆを含む。

本発明の第１熱伝達組成物中に存在し得る添加剤はナノ粒子、安定剤、界面活性剤、トレーサー剤、蛍光剤、臭気剤および可溶化剤から選択できる。

添加剤の総量は第１熱伝達組成物の５重量％、特に４重量％、特に３重量％、特に２重量％、さらには１重量％を超えない。

いくつかの実施形態では、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは不純物を含む。不純物が存在する場合、それはＨＦＯ−１２３４ｙｆに対して重量比で１％以下、好ましくは０．５％以下、好ましくは０．１％以下、好ましくは０．０５％以下、好ましくは０．０１％以下にする。

第１熱伝達組成物中には１種または複数の潤滑剤が存在できる。これらの潤滑剤はポリオールエステル（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）またはポリビニルエーテル（ＰＶＥ）から選択できる。

潤滑剤は第１熱伝達組成物の１〜５０重量％、好ましくは２〜４０重量％、より好ましくは５〜３０重量％を占めることができる。

第２熱伝達組成物の熱伝達流体は０〜４０℃、好ましくは５〜３５℃、より好ましくは８から３４℃の沸点を有する１種または複数の熱伝達化合物を含むことができる。

「化合物の沸点」とは１バールの圧力下で化合物が沸騰する温度を意味する。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物の熱伝達流体は０〜４０℃、好ましくは５〜３５℃、より好ましくは８〜３４℃の沸点を有する。

複数の化合物の混合物の場合、混合物の沸点は１バールの圧力下での沸騰開始時の温度と沸騰終了時の温度との平均に相当する。

いくつかの実施形態では、０〜４０℃の沸点を有する熱伝達化合物はヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組み合わせの中から選択できる。

いくつかの実施形態では、ヒドロクロロフルオロオレフィンは１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）および１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄ）およびこれらの組み合わせの中から選択できる。

ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄはＥ型および／またはＺ型にすることができる。

ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄはＥ型を５０モル％以上、好ましくはＥ型を６０モル％以上、好ましくはＥ型を７０モル％以上、好ましくはＥ型を８０モル％以上、好ましくはＥ型を９０モル％以上、好ましくはＥ型を９５モル％以上、好ましくはＥ型を９８モル％以上、より好ましくは９９モル％以上含むのが好ましく、より好ましくは全部がＥ型であるのが好ましい。

ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄはＥ型および／またはＺ型にすることができる。

ＨＣＦＯ−１２２４ｙｄはＺ型を５０モル％以上、好ましくはＺ型を６０モル％以上、好ましくはＺ型を７０モル％以上、好ましくはＺ型を８０モル％以上、好ましくはＺ型を８５モル％以上、好ましくはＺ型を９０モル％以上、好ましくはＺ型を９５モル％以上、好ましくはＺ型を９８モル％以上、より好ましくはＺ型を９９モル％以上含むのが好ましく、より好ましくは全部がＺ型であるのが好ましい。

いくつかの実施形態では、ヒドロフルオロオレフィンはＥ型および／またはＺ型の１、１、１、１、４、４、４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）にすることができる。

ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚはＺ型を５０モル％以上、好ましくはＺ型を６０モル％以上、好ましくはＺ型を７０モル％以上、好ましくはＺ型を８０モル％以上、好ましくはＺ型を９０モル％以上、好ましくはＺ型を９５モル％以上、好ましくはＺ型を９８モル％以上、より好ましくはＺ型を９９モル％以上含むのが好ましく、全部がＺ型でもよい。

あるいは、ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚはＥ型を５０モル％以上、好ましくはＥ型を６０モル％以上、好ましくはＥ型を７０モル％以上、好ましくはＥ型を８０モル％以上、好ましくはＥ型を８５モル％以上、好ましくはＥ型を９０モル％以上、好ましくはＥ型を９５モル％以上、好ましくはＥ型を９８モル％以上、より好ましくはＥ型を９９モル％以上含むことができ、全部がＥ型でもよい。

すくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物で使用する熱伝達化合物の２０℃での蒸発潜熱は１００ｋＪ／ｋｇ以上、好ましくは１１０ｋＪ／ｋｇ以上、好ましくは１２０ｋＪ／ｋｇ以上、好ましくは１３０ｋＪ／ｋｇ以上、好ましくは１４０ｋＪ／ｋｇ以上、好ましくは１５０ｋＪ／ｋｇ以上、より好ましくは１６０ｋＪ／ｋｇ以上である。

第２の組成物で伝熱流体として使用される伝熱化合物の２０℃の温度での潜熱の値として［表１］に示した。最高の潜熱はＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）で観察された。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物の熱伝達流体は単一の熱伝達化合物から成る。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物の熱伝達流体は熱伝達化合物の二成分混合物にすることができる。

いくつかの実施形態では、第２の伝熱組成物の伝熱流体は伝熱化合物の三元混合物にすることができる。

第２熱伝達組成物は二次回路中に存在し、その中を循環する。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物は圧縮も膨張もされない。

いくつかの実施形態では、第２熱伝達組成物は重量で少なくとも５０％の熱伝達流体を含むか、または、少なくとも６０％の熱伝達流体を含むか、または、少なくとも７０％の熱伝達流体を含むか、または、少なくとも８０％の熱伝達流体を含むか、または、少なくとも９０％の熱伝達流体を含むか、または、少なくとも９５％の熱伝達流体を含む。

いくつかの実施形態では、第２の伝熱組成物の伝熱流体は基本的に伝熱化合物から成り、さらに、それのみから成る。

本発明の第２の伝熱組成物中に存在し得る添加剤は第１の伝熱組成物に関連して上述したものと同じであり、同じ濃度範囲が適用される。

Claims (14)

1. 第１熱伝達組成物が循環する蒸気圧縮回路と第２熱伝達組成物が循環する二次回路とを有するシステムによって自動車内の物体または流体を冷却する方法であって、下記の（１）と（２）とを有することを特徴とする方法：
   （１）物体または流体から第２熱伝達組成物へ熱を伝達して第２熱伝達組成物を蒸発させ、
   （２）第２熱伝達組成物の熱を第１熱伝達組成物へ伝達して第２熱伝達組成物を凝縮させ且つ第１熱伝達組成物を蒸発させる。
2. 第１熱伝達組成物が循環する蒸気圧縮回路と、第２熱伝達組成物が循環する二次回路とを有するシステムによって自動車内の物体または流体を加熱する方法であって、下記の（１）と（２）とを有することを特徴とする方法：
   （１）第２熱伝達組成物の熱を物体または流体へ伝達して第２熱伝達組成物を凝縮させ、
   （２）第１熱伝達組成物の熱を第２熱伝達組成物へ伝達して、第２熱伝達組成物を蒸発させ且つ第１熱伝達組成物を凝縮させる。
3. 上記流体が空気であり、好ましくは、上記方法が車両の客室の空調方法または車両の客室の加熱方法であるか、および／または、上記物体がバッテリーであるか、および／または、上記物体が１つまたは複数のべ電子部品である請求項１または２に記載の方法。
4. 第１熱伝達組成物が、２，３，３，３-テトラフルオロプロペンを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 第２熱伝達組成物が０〜４０℃の沸点を有する１主または複数の熱伝達化合物、好ましくはヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組み合わせの中から選択され、好ましくは１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（好ましくはＥ型）、１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（好ましくはＺ型）、Ｅ型および／またはＺ型の１、１、１、４、４、４−ヘキサフルオロ−２−ブテンの中から選択される請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 二次回路内で第２熱伝達組成物が実質的に均一な圧力にあり、この圧力は好ましくは第２熱伝達組成物の飽和圧力に等しい請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 自動車が電気自動車またはハイブリッド自動車である請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 下記（１）と（２）：
   第１熱伝達組成物が循環する蒸気圧縮回路（１）および
   第２熱伝達組成物が循環する二次回路（２）
   を有する自動車内の物体または液体を冷却および／または加熱するための設備であって、
   上記蒸気圧縮回路（１）は、第１熱伝達組成物が蒸発され且つ第２熱伝達組成物が凝縮されるか、および／または、第１熱伝達組成物が凝縮され、第２熱伝達組成物が蒸発されるように、中間熱交換器（５）を介して二次回路（２）と結合され、さらに、上記設備は追加の熱交換器（７）を含み、この追加の熱交換器（７）は物体または流体の熱を第２熱伝達組成物に伝達して第２熱伝達組成物を蒸発させるように構成されているか、および／または、第２熱伝達組成物の熱を物体または流体へ伝達して第２熱伝達組成物を凝縮させるように構成されていることを特徴とする設備。
9. 蒸気圧縮回路（１）が可逆的で、その運転を逆にする手段をさらに含む請求項８に記載の設備。
10. 第２熱伝達組成物の凝縮後の二次回路（２）中での循環がポンプまたは重力または毛細血管によって行われる請求項８または９に記載の設備。
11. 二次回路（２）が複数の物体または流体、好ましくは空気、室内、バッテリーおよび車載電子部品の中から選択される複数の物体または流体を冷却および／または加熱するように構成された複数の追加の熱交換器（７）を有する請求項８〜１０のいずれか一項に記載の設備。
12. 車両の客室の空調、および／または、車両の客室の加熱、および／または、車両バッテリーの冷却、および／または、車両バッテリーの加熱、および／または、車両の電子部品の冷却、および／または、車両の電子部品の加熱に適した請求項８〜１１のいずれか一項に記載の設備。
13. 第１熱伝達組成物が２，３，３，３-テトラフルオロプロペンを含む請求項８〜１２のいずれか一項に記載の設備。
14. 前記第２熱伝達組成物が０〜４０℃の沸点を有する１種または複数の熱伝達化合物を含み、好ましくはヒドロクロロフルオロオレフィン、ヒドロフルオロオレフィンおよびこれらの組み合わせの中から選択され、より好ましくは、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（好ましくはＥ型）、１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（好ましくはＺ型）およびＥ型および／またはＺ型の１、１、１、４，４，４−ヘキサフルオロブト−２−エンの中から選択される１種または複数の熱伝達化合物を含む請求項８〜１３のいずれか一項に記載の設備。

Images