JP6746566B2 - 高温熱ポンプ中における(2e)−1,1,1,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ペンタ−2−エンの使用 - Google Patents
高温熱ポンプ中における(2e)−1,1,1,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ペンタ−2−エンの使用 Download PDFInfo
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Description
本出願は、2014年9月23日に出願された米国特許仮出願第62/053955号の優先権を主張しており、その全内容が参照として本明細書に組み込まれる。
本発明の実施形態によれば、熱交換器を有する高温熱ポンプ中で加熱を生み出す方法が提供される。方法は、作動流体から熱を抽出し、それによって冷却された作動流体を生成する工程を含み、この作動流体は、HFO−153−10mzzyを含む。
本発明の1つの実施形態では、HFO−153−10mzzyを含む作動流体を備える熱ポンプ装置が提供される。注目すべきは、作動流体がHFO−153−10mzzyから本質的になる実施形態である。
高温熱ポンプに使用するための組成物が提供される。組成物は、(i)HFO−153−10mzzyから本質的になる作動流体、並びに(ii)55℃以上の温度での劣化を防ぐ安定剤、又は(iii)55℃以上での使用に好適な潤滑剤、又は(ii)及び(iii)の両方を含む。注目すべきは、作動流体がHFO−153−10mzzyから本質的になる実施形態である。
高温におけるHFO−153−10mzzyの化学的安定性
ANSI/ASHRAE Standard 97−2007の方法論にしたがって、封止したガラス管中で試験することで、HFO−153−10mzzyの熱安定性を評価した。一般的に熱ポンプ及び他の設備の構造に使用される金属片(Fe、Al、Cu、ステンレス鋼304)を、ガラス管中でHFO−153−10mzzyのサンプルに浸漬させて載置した。管を封止し、175℃で32日間、炉中で加熱した。32日間の時間経過後、HFO−153−10mzzyの分解を、フッ化物イオン濃度(百万分率(ppm))を測定することによって定量化した。HFO−153−10mzzyの分解によって生じるフッ化物イオンの濃度は、100ppm未満であり、これは、良好な熱安定性を示すものである。HFO−153−10mzzyの不飽和体の化学的特性であるにもかかわらず、以下の表1で示されるように、Novec(登録商標)HFE−7100と同様に熱安定性を示していた。
80℃から126℃までの熱の引き上げにおけるHFO−153 10mzzyを有する熱ポンプ性能
表2は、作動流体としてHFC−245faで動作する熱ポンプの性能データと比較した、作動流体としてHFO−153−10mzzyで動作する、80℃〜126℃まで熱を引き上げるのに使用される熱ポンプの性能のデータを示している。著しく低いGWPを提供するのに加えて、HFO−153−10mzzyは、4.1%高いCOPhを実現する。更には、HFO−153−10mzzyを有する圧縮機の吐出温度は、ほとんどの圧縮機の上限内であるが、HFC−245faを有する圧縮機の吐出温度はほとんどの圧縮機の上限を超えている。
90℃から145℃までの熱の引き上げにおけるHFO−153 10mzzyを有する熱ポンプ性能
表3は、作動流体としてHFC−245faで動作する、90℃〜126℃まで熱を引き上げるのに使用される熱ポンプの性能データと比較した、作動流体としてHFO−153−10mzzyで動作する、90℃〜145℃まで熱を引き上げるのに使用される熱ポンプの性能のデータを示している。多くの熱ポンプ(例えば、一般的に入手可能な遠心熱ポンプ)における最大許容作動圧力は、約2.18MPaであり、これは、HFC−245faの凝縮温度を最大約126℃まで制限する。作動流体としてHFO−153−10mzzyで動作する熱ポンプにおける凝縮圧力は、2.18MPaの最大許容作動圧力未満であり、更には145℃の高凝縮温度であっても快適なままである。更には、HFO−153−10mzzyを有する圧縮機の吐出温度は、HFO−153−10mzzyを有する圧縮機が著しく高温での引き上げを伴うとしても、HFC−245faを有する圧縮機の吐出温度より低いままである。したがって、HFC−245faよりも著しく低いGWPを提供するのに加えて、HFO−153−10mzzyは、HFC−245faよりも高い加熱温度を達成する熱ポンプの実現を可能とし得る。作動流体のGWPを低減するのと同時により高温の加熱温度を可能とするために、HFC−245faにおいて最初に設計された熱ポンプの改造も可能であり得る。
Claims (20)
- 熱交換器を有する高温熱ポンプ装置中で加熱を生み出すための方法であって、作動流体から熱を抽出することにより、冷却された作動流体を生成する工程を含み、前記作動流体は、(2E)−1,1,1,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ペンタ−2−エンを含み、前記熱交換器は、少なくとも55℃の温度で動作する、方法。
- 前記熱交換器は、超臨界作動流体冷却器及び凝縮器からなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 第1の伝熱媒体を前記熱交換器に通すことにより、前記熱の抽出が前記第1の伝熱媒体を加熱する工程と、前記加熱された第1の伝熱媒体を、前記熱交換器から加熱されるべき物体に通す工程と、を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の伝熱媒体は工業用伝熱液であり、前記加熱されるべき物体は化学プロセス流である、請求項3に記載の方法。
- 前記作動流体を膨張させ、次いで第2の熱交換器中で前記作動流体を加熱して、加熱された作動流体を生成する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の熱交換器が蒸発器であり、前記加熱された作動流体が蒸気である、請求項5に記載の方法。
- 動的圧縮機(dynamic compressor)又は容積式圧縮機(positive displacement compressor)中で前記作動流体の蒸気を圧縮する工程を更に含む、請求項6に記載の方法。
- 前記動的圧縮機は遠心圧縮機である、請求項7に記載の方法。
- 加熱されるべき流体を前記熱交換器に通すことで、前記流体を加熱する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記高温熱ポンプ装置は、HFC−245fa用に設計された装置である、請求項1に記載の方法。
- 高温熱ポンプ装置中の凝縮器最大動作温度を127℃を超える温度まで上昇させる方法であって、前記高温熱ポンプ装置に、(2E)−1,1,1,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ペンタ−2−エンを含む作動流体を充填する工程を含む、方法。
- 前記高温熱ポンプ装置は、HFC−245fa用に設計された装置である、請求項11に記載の方法。
- 前記熱交換器は、少なくとも127℃の温度で動作する、請求項1に記載の方法。
- 前記熱交換器は、少なくとも155℃の温度で動作する、請求項1に記載の方法。
- 前記熱交換器は、160〜169℃の温度で動作する、請求項1に記載の方法。
- 前記凝縮器最大動作温度は、155℃を超える温度まで上昇される、請求項11に記載の方法。
- 前記凝縮器最大動作温度は、160℃を超える温度まで上昇される、請求項11に記載の方法。
- 前記凝縮器最大動作温度は、168℃を超える温度まで上昇される、請求項11に記載の方法。
- 熱交換器を含み、作動流体を含有する高温熱ポンプ装置であって、前記作動流体は、(2E)−1,1,1,4,5,5,5−ヘプタフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ペンタ−2−エンを含み、前記熱交換器は、少なくとも55℃の温度で動作することを特徴とする、高温熱ポンプ装置。
- HFC−245fa用に設計された装置である、請求項19に記載の高温熱ポンプ装置。
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