JP6297195B2 - 1,1−ジフルオロエテン(r−1132a)含有組成物 - Google Patents
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Description
R−1132a及びR−116の二元最低共沸混合物は、定容装置を用いた−70℃〜0℃の温度範囲にわたる二元混合物の気液平衡研究により同定した。こうして生成したデータを回帰して、測定温度/圧力範囲から大気圧条件を補外できる熱力学モデルを得た。
エタン及びR−1132aの混合物の相平衡挙動は、ストリームタイプをWERKにしたPHYSPACK−PPB及びMexichemのVLEデータをフィッティングすべく最適化した二元相互作用パラメーターを使用して生成したデータを使って−80〜0℃の温度範囲で検討した。結果を下記表に示し、−40℃におけるR−170/R−1132a混合物の泡立ち点圧力を図4に示す。
R−1132aと比べてさらに向上した冷却能力及び低減した可燃性を示す、R−1132a及びR−116と二酸化炭素(R−744)の三元組成物が同定された。この混合物は、冷却システムの低圧部分における固体二酸化炭素の形成を回避でき、かつ二元R−744/R−1132a混合物で得られる圧縮器吐出温度よりも圧縮器吐出温度が低いという有利な特徴を有する。
選択した3元R−1132a/R−170/CO2組成物の性能は、上の実施例で説明したサイクル条件及び熱力学モデルにしたがってモデル化した。
選択した3元R−1132a/R−170/R−116組成物の性能は、上の実施例で説明したサイクル条件及び熱力学モデルにしたがってモデル化した。
選択した3元R−1132a/R−170/R−116/R−744組成物の性能は、上の実施例で説明したサイクル条件及び熱力学モデルにしたがってモデル化した。
冷媒の可燃性の評価に関するASHRAE標準34に記載の装置及び試験法にあわせて、R1132aと不燃性R116又はR744(二酸化炭素)との二元混合物の可燃性挙動を12リットルのガラスフラスコ装置を用いて検討した。一定の湿度(25℃での相対湿度50%に対応)で60℃にて標準34試験法を用いて組成の異なる二元混合物を試験し、可燃性混合物を生じることなくそれぞれの不燃性成分に加えうるR−1132aの最大量を決定した。
選択したR−1132a/R−116の二元組成物の性能をバイオメディカル用保存フリーザー機器を用いて検討した。この機器は、R−508Bで動作する低温段及びR−404A冷媒を用いて外部の周囲空気へ熱を排出する高温段を有するカスケード冷却システムを含んでなるPanasonicモデルMDF−U76VCフリーザーであった。30℃の周囲空気温度で作動させた場合にその性能仕様で達成される内部貯蔵庫気温は−86℃以下である。低温段におけるR−508B冷媒を本発明の二元組成物と置き換えかつ30℃の周囲温度を確保すべく恒温室でシステムを作動させるドロップイン試験として試験を実施した。貯蔵庫の気温、モーターの電力消費量、冷却用圧縮機の運転温度及び圧力、並びに冷媒の蒸発及び凝縮温度をすべて記録した。R−508B冷媒で参考試験を実施して比較データを得た。純粋なR−1132aを下段に用いてさらなる参考試験を実施してさらなる比較データを得た。
二元組成物試験向けに用いたのと同じ設備でR−744/R−1132a/R−116の三元組成物のいくつかを同じ動作条件で試験した。これらは上に報告した可燃性データに基づいて不燃性組成物として選択した。選択した結果を下記に再現する。
[項1]
(i)1,1−ジフルオロエテン(R−1132a)と、
(ii)ヘキサフルオロエタン(R−116)、エタン(R−170)及びそれらの混合物からなる群より選択される第二成分と、所望により
(iii)二酸化炭素(CO2、R−744)とを含んでなる、組成物。
[項2]
R−1132aを約10〜約99重量%及びR−116を約1〜約90重量%含んでなる、項1に記載の組成物。
[項3]
R−1132aを約14〜約99重量%及びR−116を約1〜約86重量%含んでなる、項1又は2に記載の組成物。
[項4]
R−1132aを約35〜約99重量%及びR−116を約1〜約65重量%含んでなる、項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
[項5]
前記組成物が共沸性又は擬似共沸性である、項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
[項6]
R−1132aを約45〜約60重量%及びR−116を約40〜約55重量%含んでなる、項5に記載の組成物。
[項7]
R−1132aを約30重量%以下及びR−116を少なくとも約70重量%含んでなる、項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
[項8]
CO2をさらに含んでなる、項2〜7のいずれか一項に記載の組成物。
[項9]
R−1132a、R−116及び約70重量%以下のCO2を含んでなる、項1に記載の組成物。
[項10]
R−1132aを約2〜約98重量%、R−116を約2〜約98重量%及びCO2を約2〜約60重量%含んでなる、項9に記載の組成物。
[項11]
R−1132aを約4〜約96重量%、R−116を約4〜約96重量%及びCO2を約4〜約50重量%含んでなる、項10に記載の組成物。
[項12]
前記CO2が約6〜約40重量%の量で存在する、項8〜11のいずれか一項に記載の組成物。
[項13]
前記CO2が約15重量%以下の量で存在する、項のいずれか一項に記載の組成物。
[項14]
R−1132aを約35重量%以下、R−116を少なくとも約55重量%及びCO2を約13重量%以下含んでなる、項13に記載の組成物。
[項15]
エタンを約1〜約80重量%及びR−1132aを約20〜約99重量%含んでなる、項1に記載の組成物。
[項16]
エタンを約1〜約50重量%及びR−1132aを約50〜約99重量%含んでなる、項15に記載の組成物。
[項17]
エタンを約1〜約25重量%及びR−1132aを約75〜約99重量%含んでなる、項16に記載の組成物。
[項18]
前記組成物が共沸性又は擬似共沸性である、項15に記載の組成物。
[項19]
エタンを約40〜約60重量%及びR−1132aを約40〜約60重量%含んでなる、項18に記載の組成物。
[項20]
CO2をさらに含んでなる、項15〜19のいずれか一項に記載の組成物。
[項21]
R−1132a、エタン及び約70重量%以下のCO2を含んでなる、項1に記載の組成物。
[項22]
R−1132aを約2〜約98重量%、エタンを約2〜約98重量%及びCO2を約2〜約60重量%含んでなる、項21に記載の組成物。
[項23]
R−1132aを約4〜約96重量%、エタンを約4〜約96重量%及びCO2を約4〜約50重量%含んでなる、項22に記載の組成物。
[項24]
前記CO2が約6〜約40重量%、好ましくは約20重量%以下又は約15重量%以下の量で存在する、項20〜23のいずれか一項に記載の組成物。
[項25]
R−1132a、R−116及びエタンを含んでなる、項1に記載の組成物。
[項26]
R−1132aを約4〜約70重量%、R−116を約4〜約96重量%及びエタンを約4〜約92重量%含んでなる、項25に記載の組成物。
[項27]
R−1132aを約4〜約70重量%、R−116を約4〜約88重量%及びエタンを約8〜約92重量%含んでなる、項26に記載の組成物。
[項28]
CO2をさらに含んでなる、項25〜27のいずれか一項に記載の組成物。
[項29]
存在するエタン及びCO2の合計が前記組成物の50重量%未満である、項28に記載の組成物。
[項30]
エタンと少なくとも同量のCO2、好ましくは少なくともエタンの2倍の量のCO2を含んでなる、項28又は29に記載の組成物。
[項31]
エタンを約2〜約20重量%、CO2を約2〜約45重量%、R−1132aを約15〜約85重量%及びR−116を約5〜約80重量%含んでなる、項28〜30のいずれか一項に記載の組成物。
[項32]
エタンを約4〜約12重量%、CO2を約4〜約40重量%、R−1132aを約20〜約80重量%及びR−116を約8〜約76重量%含んでなる、項31に記載の組成物。
[項33]
ペンタフルオロエタン(R−125)をさらに含んでなる、項1〜32のいずれか一項に記載の組成物。
[項34]
組成物中に存在するエタンに加えて炭化水素をさらに含む、項1〜33のいずれか一項に記載の組成物。
[項35]
R−1132a、第二成分及び所望によりCO2から本質的になる、項1〜32のいずれか一項に記載の組成物。
[項36]
前記組成物がR−1132a単独よりも可燃性が低い、項1〜35のいずれか一項に記載の組成物。
[項37]
R−1132a単独と比べて、前記組成物が、
(a)より高い可燃限界、
(b)より高い点火エネルギー、及び/又は
(c)より低い火炎速度を有する、項36に記載の組成物。
[項38]
不燃性である、項1〜37のいずれか一項に記載の組成物。
[項39]
前記組成物が周囲温度で不燃性である、好ましくは60℃で不燃性である、項38に記載の組成物。
[項40]
蒸発器又は凝縮器内で温度勾配が約10K未満、好ましくは約5K未満である、項1〜39のいずれか一項に記載の組成物。
[項41]
臨界温度が約0℃より高い、好ましくは約10℃より高い、項1〜40のいずれか一項に記載の組成物。
[項42]
体積冷却能力が、同様のサイクル条件でR−508Bの体積冷却能力の少なくとも90%である、項1〜41のいずれか一項に記載の組成物。
[項43]
圧縮器吐出温度が、同様のサイクル条件でR−508Bの圧縮器吐出温度の15K以内である、項1〜42のいずれか一項に記載の組成物。
[項44]
潤滑剤及び項1〜43のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、組成物。
[項45]
前記潤滑剤が、鉱油、シリコーン油、ポリアルキルベンゼン類(PAB)、ポリオールエステル類(POE)、ポリアルキレングリコール類(PAG)、ポリアルキレングリコールエステル類(PAGエステル類)、ポリビニルエーテル類(PVE)、ポリ(アルファ−オレフィン類)及びそれらの組合せから選択され、好ましくは前記潤滑剤がPAG又はPOEから選択される、項44に記載の組成物。
[項46]
安定剤及び項1〜45のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、組成物。
[項47]
前記安定剤が、ジエン系化合物類、ホスフェート類、フェノール化合物類及びエポキシド類とそれらの混合物から選択される、項46に記載の組成物。
[項48]
難燃剤及び項1〜47のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、組成物。
[項49]
前記難燃剤が、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及びそれらの混合物からなる群より選択される、項48に記載の組成物。
[項50]
項1〜49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。
[項51]
前記熱伝達装置が冷却装置である、項50に記載の熱伝達装置。
[項52]
前記熱伝達装置が超低温冷却システムを含んでなる、項50又は51に記載の熱伝達装置。
[項53]
前記熱伝達装置がカスケードシステムを含んでなる、項50〜52のいずれか一項に記載の熱伝達装置。
[項54]
スプレーされるべき物質と、項1〜49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55]
項1〜49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56]
加熱されるべき物品の近くで項1〜49のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させた後、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57]
項1〜49のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒をバイオマスと接触させ、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58]
物品を項1〜49のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と接触させることを含んでなる、物品を清浄化する方法。
[項59]
水溶液又は粒状固体マトリックスを項1〜49のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、水溶液又は粒状固体マトリックスから物質を抽出する方法。
[項60]
項1〜49のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、機械的動力発生装置。
[項61]
ランキンサイクル又はその変法を用いて熱から仕事を発生するように構成されている、項60に記載の機械的動力発生装置。
[項62]
既存の熱伝達組成物を除去して、項1〜49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63]
前記熱伝達装置が冷却装置、好ましくは超低温冷却システムである、項62に記載の方法。
[項64]
既存の化合物又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、既存の化合物又は組成物を項1〜49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65]
(i)既存の化合物又は組成物を項1〜49のいずれか一項に記載の組成物で置き換え、その際、項1〜49のいずれか一項に記載の組成物は既存の化合物又は組成物より低いGWPを有していること、及び(ii)該置き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66]
本発明の組成物の使用が、既存の化合物又は組成物の使用により達成される場合と比べて、より低い総等価温暖化影響及び/又はより低いライフサイクル炭素排出量をもたらす、項65に記載の方法。
[項67]
空調、冷却、熱伝達、エアロゾル又はスプレー用噴射剤、気体誘電体、火炎抑制、溶媒、クリーナー、局所麻酔剤及び膨張用途の分野からの製品に対して行われる、項62又は66に記載の方法。
[項68]
前記製品が、熱伝達装置、スプレー用組成物、溶媒又は機械的動力発生装置、好ましくは熱伝達装置から選択される、項64又は67に記載の方法。
[項69]
前記製品が、熱伝達装置、好ましくは超低温冷却システムである、項68に記載の方法。
[項70]
前記既存の化合物又は組成物が熱伝達組成物であり、好ましくは該熱伝達組成物がR−508A、R−508B、R23及びR13B1から選択される冷媒である、項64〜69のいずれか一項に記載の方法。
[項71]
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るような、あらゆる新規の熱伝達組成物。
Claims (55)
- 1,1−ジフルオロエテン(R−1132a)及びエタン(R−170)を含んでなる、又は1,1−ジフルオロエテン(R−1132a)、エタン(R−170)及び二酸化炭素(R−744)を含んでなる、熱伝達組成物。
- エタンを1〜80重量%及びR−1132aを20〜99重量%含んでなる、請求項1に記載の組成物。
- R−1132aを20〜99重量%、並びに
1〜80重量%のR−170である、又は1〜80重量%のR−170、及びヘキサフルオロエタン(R−116)である、第二成分
を含んでなり、R−744を含んでいてもよい、請求項1又は2に記載の組成物。 - エタンを1〜50重量%及びR−1132aを50〜99重量%含んでなる、請求項1又は2に記載の組成物。
- エタンを1〜25重量%及びR−1132aを75〜99重量%含んでなる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物。
- CO2をさらに含んでなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物。
- R−1132a、エタン及び70重量%以下のCO2を含んでなる、請求項1に記載の組成物。
- R−1132aを2〜98重量%、エタンを2〜98重量%及びCO2を2〜60重量%含んでなる、請求項7に記載の組成物。
- R−1132aを4〜96重量%、エタンを4〜96重量%及びCO2を4〜50重量%含んでなる、請求項8に記載の組成物。
- 前記CO2が6〜40重量%の量で存在する、請求項6〜9のいずれか一項に記載の組成物。
- ペンタフルオロエタン(R−125)をさらに含んでなる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- 組成物中に存在するエタンに加えて炭化水素をさらに含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
- R−1132a及びエタンからなる、又はR−1132a、エタン及びCO2からなる、請求項1〜12のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物がR−1132a単独よりも可燃性が低い、請求項1〜13のいずれか一項に記載の組成物。
- R−1132a単独と比べて、前記組成物が、
(a)より高い可燃限界、
(b)より高い点火エネルギー、及び/又は
(c)より低い火炎速度を有する、請求項14に記載の組成物。 - 不燃性である、請求項1〜15のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記組成物が周囲温度で不燃性である、請求項16に記載の組成物。
- 前記組成物が60℃で不燃性である、請求項16に記載の組成物。
- 蒸発器又は凝縮器内で温度勾配が10K未満である、請求項1〜18のいずれか一項に記載の組成物。
- 蒸発器又は凝縮器内で温度勾配が5K未満である、請求項1に記載の組成物。
- 臨界温度が0℃より高い、請求項1〜20のいずれか一項に記載の組成物。
- 臨界温度が10℃より高い、請求項21に記載の組成物。
- 体積冷却能力が、同様のサイクル条件でR−508Bの体積冷却能力の少なくとも90%である、請求項1〜22のいずれか一項に記載の組成物。
- 圧縮器吐出温度が、同様のサイクル条件でR−508Bの圧縮器吐出温度の15K以内である、請求項1〜23のいずれか一項に記載の組成物。
- 潤滑剤及び請求項1〜24のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、組成物。
- 前記潤滑剤が、鉱油、シリコーン油、ポリアルキルベンゼン類(PAB)、ポリオールエステル類(POE)、ポリアルキレングリコール類(PAG)、ポリアルキレングリコールエステル類(PAGエステル類)、ポリビニルエーテル類(PVE)、ポリ(アルファ−オレフィン類)及びそれらの組合せから選択される、請求項25に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が、ポリアルキレングリコール類(PAG)又はポリオールエステル類(POE)から選択される、請求項26に記載の組成物。
- 安定剤及び請求項1〜27のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、組成物。
- 前記安定剤が、ジエン系化合物類、ホスフェート類、フェノール化合物類及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28に記載の組成物。
- 難燃剤及び請求項1〜29のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、組成物。
- 前記難燃剤が、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及びそれらの混合物からなる群より選択される、請求項30に記載の組成物。
- 請求項1〜31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。
- 前記熱伝達装置が冷却装置である、請求項32に記載の熱伝達装置。
- 前記熱伝達装置が超低温冷却システムを含んでなる、請求項32又は33に記載の熱伝達装置。
- 前記熱伝達装置がカスケードシステムを含んでなる、請求項32〜34のいずれか一項に記載の熱伝達装置。
- スプレーされるべき物質と、請求項1〜31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1〜31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1〜31のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させた後、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1〜31のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒をバイオマスと接触させ、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。
- 物品を請求項1〜31のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と接触させることを含んでなる、物品を清浄化する方法。
- 水溶液又は粒状固体マトリックスを請求項1〜31のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる溶媒と接触させ、該溶媒から物質を分離することを含んでなる、水溶液又は粒状固体マトリックスから物質を抽出する方法。
- 請求項1〜31のいずれか一項に記載の組成物を含んでなる、機械的動力発生装置。
- ランキンサイクル又はその変法を用いて熱から仕事を発生するように構成されている、請求項42に記載の機械的動力発生装置。
- 既存の熱伝達組成物を除去して、請求項1〜31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。
- 前記熱伝達装置が冷却装置である、請求項44に記載の方法。
- 前記熱伝達装置が超低温冷却システムである、請求項45に記載の方法。
- 既存の化合物又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、既存の化合物又は組成物を請求項1〜31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。
- (i)既存の化合物又は組成物を請求項1〜31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1〜31のいずれか一項に記載の組成物は既存の化合物又は組成物より低いGWPを有していること、及び(ii)該置き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、既存の化合物又は組成物の使用により達成される場合と比べて、より低い総等価温暖化影響及び/又はより低いライフサイクル炭素排出量をもたらす、請求項48に記載の方法。
- 空調、冷却、熱伝達、エアロゾル又はスプレー用噴射剤、気体誘電体、火炎抑制、溶媒、クリーナー、局所麻酔剤及び膨張用途の分野からの製品に対して行われる、請求項47又は49に記載の方法。
- 前記製品が、熱伝達装置、スプレー用組成物、溶媒又は機械的動力発生装置から選択される、請求項47又は50に記載の方法。
- 前記製品が、熱伝達装置である、請求項51に記載の方法。
- 前記製品が、熱伝達装置であり、該熱伝達装置が超低温冷却システムである、請求項52に記載の方法。
- 前記既存の化合物又は組成物が熱伝達組成物である、請求項47〜53のいずれか一項に記載の方法。
- 前記熱伝達組成物がR−508A、R−508B、R23及びR13B1から選択される冷媒である、請求項54に記載の方法。
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