JP7232227B2 - 冷媒組成物及び使用方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、冷却、空調、及び／又は、ヒートポンプシステムに使用することができる冷媒組成物に関し、このシステムは、例えば、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム又はユニットに組み込むことができる。
例えば、オゾン層破壊などの環境への影響についての懸念や、モントリオール議定書の合意によって、例えば、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）やハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）などのオゾンを破壊する冷媒組成物を置き換える動きが生じた。その結果、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒やハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）冷媒等の代替冷媒組成物が商品化された。しかし、ＨＦＣ冷媒は、例えば比較的大きな地球温暖化係数（ＧＷＰ）を有するなど、比較的高い温室効果によって環境に変化を与える場合がある。
例えば冷媒組成物に含まれるＲ３２冷媒を有する、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムなどにおいて、燃焼性を低下させる組成物及び方法を説明する。ＨＶＡＣシステムの改良、補修、燃焼性の制御、性能の向上、潤滑剤の溶解性及び混和性の向上、並びに、安全性の向上に使用できる冷媒組成物及び使用方法を記載する。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法には、第１の冷媒を該組成物に添加する工程；第２の冷媒を該組成物に添加する工程；及び規定量のＲ１２５冷媒を該組成物に添加する工程が含まれ、Ｒ１２５冷媒は、第１の冷媒及び第２の冷媒よりも比較的燃焼性が低い。
一実施形態では、第１の冷媒はＲ３２冷媒であり、第２の冷媒はＲ１２３４ｙｆ冷媒である。一実施形態では、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の重量パーセントは、それぞれ６４．０～６９．０、６．５～７．５及び２５．５～２８．５の範囲である。
一実施形態では、Ｒ１２５冷媒の量は、５．５重量％～７．５重量％の範囲である。
一実施形態では、Ｒ１２５の量は、Ｒ３２冷媒の地球温暖化係数（ＧＷＰ）よりも冷媒組成物のＧＷＰを低くする量である。一実施形態では、該冷媒組成物のＧＷＰは６７５以下である。
一実施形態では、第１の冷媒の添加は、第２の冷媒及びＲ１２５冷媒と比べて比較的高いキャパシティの冷媒を加えることを含む。一実施形態では、第２の冷媒の添加は、第１の冷媒及びＲ１２５冷媒と比べてＧＷＰが比較的低い冷媒を加えることを含む。
一実施形態では、第１の冷媒、第２の冷媒又はＲ１２５冷媒の添加は、他の２つの冷媒と比べて比較的高い潤滑剤溶解性を有する冷媒の添加、及び、潤滑剤の添加を含む。該潤滑剤には、ＰＯＥ、ＰＶＥ、ポリエステル又はそれらの組み合わせが含まれる。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法には、適切な量の不燃性冷媒を選択すること、不燃性冷媒と比較してＧＷＰが比較的低い適切な量の１つ以上の冷媒を選択すること（該１つ以上の冷媒は、不燃性冷媒と比較して比較的燃焼性が高い）、及び、不燃性冷媒と比較的低いＧＷＰの１つ以上の冷媒とを混合して結果物である冷媒組成物を得ることが含まれる。結果物である冷媒組成物は、ＨＶＡＣシステム中で所望の性能特性を実現する。その性能特性には、動作係数（ＣＯＰ）、キャパシティ（ＣＡＰ）、排出温度（Ｔｄｉｓｃｈ）又はそれらの組み合わせの１つ以上の熱力学的特性が含まれる。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物を改良する方法は、規定量のＲ１２５冷媒を可燃性冷媒組成物に添加することを含む。
一実施形態では、その可燃性冷媒は、それぞれが７２．５重量％及び２７．５重量％であるＲ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の冷媒混合物；それぞれが６８．９重量％及び３１．１重量％であるＲ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の冷媒混合物；又は、それぞれが３６重量％及び６４重量％のＲ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の冷媒混合物のうちの１つである。
一実施形態では、該改良の方法は、さらに、ＨＶＡＣシステムの既存の可燃性冷媒組成物を、規定量のＲ１２５冷媒を可燃性冷媒組成物に添加することによって得られる組成物で置換することを含む。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステムを補修する方法は、規定量のＲ１２５冷媒を可燃性冷媒組成物に添加することを含む。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステムにおける安全性を向上させる方法は、規定量のＲ１２５冷媒を可燃性冷媒組成物に添加することを含む。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステムは、使用可能な冷媒組成物を含む。該冷媒組成物は、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒を含む。Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の重量パーセントは、それぞれ６４．０～６９．０、６．５～７．５及び２５．５～２８．５の範囲である。
一実施形態では、ＨＶＡＣシステムからＲ４１０Ａ冷媒をリサイクルする方法は、ＨＶＡＣシステムから既存のＲ４１０Ａ冷媒を除去する工程と、冷媒組成物をＨＶＡＣシステムに加える工程を含む。該冷媒組成物は、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒を含む。Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の重量パーセントは、それぞれ６４．０～６９．０、６．５～７．５及び２５．５～２８．５の範囲である。
一実施形態では、冷媒組成物を製造する方法は、冷媒組成物の可燃性に対処するための適切な量の第１の冷媒の選択；冷媒組成物のＧＷＰに対処するための適切な量の第２の冷媒の選択；冷媒組成物のキャパシティに対処するための適切な量の第３の冷媒の選択；及び第１、第２及び第３の冷媒の混合を含む。
個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 個々の実施形態のＲ１２５を有する冷媒組成物の特性を示す。 様々な冷媒組成物の燃焼速度（BV）を示す。 一定のＧＷＰ線と一定のＢＶ線を示すマトリックスを示す。 さらに組成物混合物のデータ点を併せた図１３のマトリックスを示す。 一定のＧＷＰ線と一定のＢＶ線を示す図１３のマトリックスを示す。 所望の特性のセットを実現する冷媒組成物を選択するために使用できるマトリックスを示す。 所望の特性のセットを実現する冷媒組成物を選択するために使用できるマトリックスを示す。 所望の特性のセットを実現する冷媒組成物を選択するために使用できるマトリックスを示す。 所望の特性のセットを実現する冷媒組成物を選択するために使用できるマトリックスを示す。
幾つかの比較的低いＧＷＰのＨＦＣ（例えばＲ３２、Ｒ１５２ａ）と、極めて低いＧＷＰのＨＦＯ（例えばＲ１２３ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ））は、やや可燃性であり、構築したＨＶＡＣシステムでは、これらの低ＧＷＰ冷媒の使用を妨げる場合がある。
本明細書に開示される実施形態は、冷媒組成物と、不燃性冷媒（例えば、Ｒ１２５）を添加することによって、冷媒又は冷媒組成物（例えば、低ＧＷＰのＨＦＣ Ｒ３２及び／又は極めて低いＧＷＰのＨＦＯ Ｒ１２３４ｙｆ）の可燃性を低下させる方法を対象とする。本明細書に開示される実施形態は、組成物がフルオロオレフィン及び少なくとも１つのその他の成分を含む、冷却、空調及びヒートポンプシステムにおいて使用できる。いくつかの実施形態では、その他の成分は、例えば、第２のフルオロオレフィン、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、炭化水素、ジメチルエーテル、ビス（トリフルオロメチル）スルフィド、ＣＦ３Ｉ又はＣＯ２であってもよい。その冷媒組成物に使用されるフルオロオレフィン化合物、例えばＨＦＣ－１２２５ｙｅ、ＨＦＣ－１２３４ｚｅ及びＨＦＣ－１２３４ｙｅは、様々な立体配置異性体又は立体異性体として存在できる。本明細書に開示された実施形態は、単一の立体配置異性体、単一の立体異性体又はそれらの任意の組み合わせ若しくは混合物の全てを含むことが意図される。例えば、１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＣ－１２３４ｚｅ）は、シス異性体、トランス異性体又は任意の比率の両異性体の任意の組み合わせ若しくは混合物を表すことを意味する。別の例は、シス異性体、トランス異性体又は任意の比率の両異性体の任意の組み合わせ若しくは混合物を表すＨＦＣ－１２２５ｙｅである。
本明細書で開示される実施形態は、冷媒組成物の性能、可燃性及びＧＷＰを最適化すること（例えば、冷媒組成物の性能を犠牲にすることなく可燃性及びＧＷＰを最小化すること）を目的とする。いくつかの実施形態では、低ＧＷＰのＨＦＣ Ｒ３２及び／又は極めて低いＧＷＰのＨＦＯ Ｒ１２３４ｙｆと、不燃性冷媒Ｒ１２５とを含む可燃性冷媒組成物を含む冷媒組成物が開示される。該冷媒組成物は、Ｒ３２及び／又はＲ１２３４ｙｆを含む冷媒よりも低い可燃性と、Ｒ３２よりも低いＧＷＰと、Ｒ３２及び／又はＲ１２３４ｙｆの冷媒組成物と同様の性能特性を有することができる。いくつかの実施形態では、本発明の冷媒組成物は、ＨＶＡＣシステムで使用される場合、Ｒ３２及び／又はＲ１２３４ｙｆの冷媒組成物よりもわずかに低い圧縮機吐出温度及び温度勾配を有し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される冷媒組成物を使用するＨＶＡＣシステムにおける操作圧力は、Ｒ４１０Ａ又はＲ３２を用いるＨＶＡＣシステムよりも低くすることができる。本明細書に開示される冷媒組成物は、低ＧＷＰ冷媒、例えば、Ｒ４１０ＡやＲ４０４Ａに代替してＨＶＡＣシステムで使用することができる。本明細書に開示される実施形態は、燃焼性を低下させるために他の可燃性冷媒と、ＧＷＰを低下させるために他の高ＧＷＰ冷媒と、及び／又は、キャパシティを増大させるために他の低いキャパシティの冷媒と共に使用できる。
いくつかの実施形態では、不燃性冷媒（例えば、Ｒ１２５）を用いたＨＶＡＣシステムにおいて燃焼性を低下させる方法が開示される。いくつかの実施形態では、可燃性冷媒を有するＨＶＡＣシステムを改良する方法が開示される。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムにおける冷媒の燃焼性を低下させるためにＨＶＡＣシステムを補修する方法が開示される。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの安全性を改善させる方法が開示される。いくつかの実施形態では、燃焼性を低下させるためにＨＶＡＣシステムを制御する方法が開示される。いくつかの実施形態では、さらなるＨＶＡＣシステムの制御（例えば、燃焼性の制御）の方法が提供される。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムにおける潤滑剤の溶解性、混和性及び／又は性能を改善する方法が提供される。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムから低ＧＷＰ冷媒Ｒ４１０Ａをリサイクルする方法が提供される。
冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法は、冷媒組成物に不燃性冷媒を添加することを含むことができる。一実施形態では、低ＧＷＰのＨＦＣ（例えば、Ｒ３２、Ｒ１５２ａ）及び／又は極めて低いＧＷＰのＨＦＯ（Ｒ１２３ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ））を含む冷媒組成物の燃焼性を、不燃性冷媒（例えば、Ｒ１２５）を添加することによって低下させることができる。いくつかの実施形態では、５．５重量％以下、５．５重量％又は約５．５重量％のＲ１２５を、冷媒組成物の最終的なＧＷＰがＲ３２のＧＷＰを超えることなく、Ｒ３２及び／又はＲ１２３４ｙｆを含む冷媒組成物に添加することができる。いくつかの実施形態では、７．５重量％以下、７．５重量％又は約７．５重量％のＲ１２５を、Ｒ３２及び／又はＲ１２３４ｙｆを含む冷媒組成物に添加することができる。
冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法は、不燃性冷媒を比較的可燃性の冷媒組成物に添加して、該冷媒組成物の燃焼性を低下させることを含んでもよい。いくつかの実施形態では、不燃性冷媒はＲ１２５であってもよい。いくつかの実施形態では、不燃性冷媒（例えば、Ｒ１２５）は、７．５重量％以下、７．５重量％又は約７．５重量％の量で添加できる。いくつかの実施形態では、その比較的可燃性の冷媒組成物は、デュポン（商標）社が販売する７２．５重量％のＲ３２及び２７．５重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよいし、ＤＲ－５Ａとしてデュポン社が販売する６８．９重量％のＲ３２及び３１．１重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。いくつかの実施形態では、その比較的可燃性の冷媒は、他の適切な冷媒であってもよく、そのいくつかは、参照によってその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第７，９１４，６９８号に見出すことができる。いくつかの実施形態では、その比較的可燃性の冷媒は、デュポン社が販売するＤＲ－５Ａ（６８．９重量％のＲ３２／３１．１重量％のＲ１２３４ｙｆ）、ＤＲ－７（３６重量％のＲ３２／６４重量％のＲ１２３４ｙｆ）、ＤＲ－４又はＤＲ－３であってもよい。
いくつかの実施形態では、冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法は、冷媒組成物の性能特性、燃焼性及びＧＷＰのバランスをとることを含むことができる（例えば、燃焼性の最小化、ＧＷＰの最小化及び性能特性の最大化）。いくつかの実施形態では、冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法は、得られる冷媒組成物がＨＶＡＣシステムの設計要件（例えば、冷媒の燃焼性）を満たすように、不燃性冷媒（例えばＲ１２５）を比較的可燃性の冷媒組成物に添加することを含むことができる。
ＨＶＡＣシステム用の冷媒を製造する方法は、得られる冷媒組成物がＨＶＡＣシステムの設計要件（例えば、冷媒の所望の特性）を満たすように、適切な量で複数の冷媒を組み合わせることを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの冷媒を製造する方法は、不燃性冷媒（例えばＲ１２５）の選択、比較的低いＧＷＰを有する１つ以上の冷媒（例えばＲ３２及び／又はＲ１２３４ｙｆ）の選択、及び、不燃性冷媒と比較的低いＧＷＰを有する１つ以上の冷媒との混合を含む。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの冷媒を製造する方法は、適切な量の不燃性冷媒と比較的低いＧＷＰを有する１つ以上の冷媒を混合し、ＨＶＡＣシステムにおいて、結果として得られる冷媒組成物の所望の性能特性を実現することができる。いくつかの実施形態では、その性能特性（例えば、熱力学的特性）は、動作係数（ＣＯＰ）、キャパシティ（ＣＡＰ）、圧縮機吐出温度（Ｔｄｉｓｃｈ）又はこれらの特性の１つ以上の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、得られた冷媒組成物の性能特性は、例えば、ＮＩＳＴのＲＥＦＰＲＯＰプログラムなどのＥｘｃｅｌベースの熱力学サイクル計算ツールによってシミュレート及び／又は評価することができる。いくつかの実施形態では、例えば、ＮＩＳＴのＲＥＦＰＲＯＰプログラムなどのＥｘｃｅｌベースの熱力学的サイクル計算ツールによって、燃焼速度（ＢＶ、ｃｍ／秒）をシミュレート及び／又は評価することができる。
いくつかの実施形態では、Ｒ３２及びＲ１２３４ｙｆを含む冷媒組成物は、ＢＶ（例えば、燃焼性）の増加が、冷媒組成物中のＲ３２の重量％の増加と相関性を有し得る（例えば、図１２を参照）。いくつかの実施形態では、冷媒組成物にＲ１２５を添加することによって、冷媒組成物の燃焼性を低下させることができる。
いくつかの実施形態では、ＤＲ－５及び／又はＤＲ－５ＡにＲ１２５を添加し、ＤＲ－５及び／又はＤＲ－５Ａの燃焼性を低下させることができる。いくつかの実施形態では、一定のキャパシティを維持するために、Ｒ１２５を添加することによってＲ３２及びＲ１２３４ｙｆの組成物を調整することができる（例えば、図１参照）。いくつかの実施形態では、得られる冷媒組成物がＲ３２と同じ又は同様のＧＷＰを有するように、Ｒ１２５を適切な量で添加することができる（例えば、図１参照）。得られる冷媒組成物中のＲ３２及びＲ１２３４ｙｆの組成（例えば、重量％）は、性能特性を満たすようにさらに調整してもよい。得られた冷媒組成物は、ＨＶＡＣシステム中のＲ４１０Ａの代替に使用することができる。さらに、図１について以下に説明する。
いくつかの実施形態では、ＤＲ－７にＲ１２５を添加して、ＤＲ－７の燃焼性を低下させることができる。いくつかの実施形態では、一定のキャパシティを維持するために、Ｒ１２５を添加することによってＲ３２及びＲ１２３４ｙｆの組成物を調整できる（例えば、図８参照）。いくつかの実施形態では、得られる冷媒組成物がＲ３２と同じ又は同様のＧＷＰを有するように、適切な量のＲ１２５を添加することができる（例えば、図８参照）。得られる冷媒組成物中のＲ３２及びＲ１２３４ｙｆの組成（例えば、重量％）は、性能特性を満たすようにさらに調整することができる。得られた冷媒組成物は、例えば、ＨＶＡＣシステム中のＲ４０４Ａの代替に使用することができる。さらに、図８について以下に説明する。
ＨＶＡＣシステムの燃焼性を低下させる方法は、ＨＶＡＣシステムの現行の冷媒に対する不燃性冷媒の添加を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの現行の冷媒にＲ１２５を添加し、ＨＶＡＣシステムの燃焼性を低下させることができる。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの現行の冷媒はＲ３２を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの現行の冷媒は、ＤＲ－５としてデュポン社が販売する７２．５重量％のＲ３２及び２７．５重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。いくつかの実施形態では、現行の冷媒は、他の適切な冷媒であってもよく、そのうちのいくつかは、米国特許第７，９１４，６９８号に見出すことができる。いくつかの実施形態では、添加される不燃性冷媒（例えば、Ｒ１２５）の量は、７．５重量％以下又は約７．５重量％である。本明細書に開示する方法は、可燃性冷媒を有する既存のＨＶＡＣシステムの改良及び／又は補修に使用できることに留意すべきである。本明細書で開示する方法は、ＨＶＡＣシステムにおける安全性を高めるため、例えば、ＨＶＡＣシステムの燃焼性を低下させるためにも使用することができる。本明細書に開示する方法は、ＨＶＡＣシステムを制御し、例えば、ＨＶＡＣシステムの燃焼性を低下させる方法を提供することもできる。
いくつかの実施形態では、ＨＶＡＣシステムの冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ）は、ＨＶＡＣシステム（例えば、構造、回路設計又は制御）の変更の必要なしに、本明細書に開示される冷媒組成物と置換することができる。いくつかの実施形態では、置換された冷媒（例えばＲ４１０Ａ）は、別の低ＧＷＰのＨＶＡＣシステムで使用するためにリサイクルすることができる。
多くの場合、代替用冷媒は、異なる冷媒のために設計されたオリジナルの冷却装置で使用できるとき、最も有用である。本明細書に開示される冷媒組成物は、オリジナルの装置において、代替物として有用であろう。
いくつかの実施形態では、得られる冷媒組成物が所望の特性を満たし得るように、様々な特性（例えば、燃焼性、潤滑剤溶解性、混和性及び性能特性）を有する１つ以上の冷媒を適切な量で混合することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の不燃性冷媒を添加し、得られる冷媒中で所望の燃焼性を実現することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の潤滑剤適合性（例えば、溶解可能性）冷媒を使用し、得られる冷媒に所望の潤滑剤溶解性を実現することができる。
所望の特性を有する冷媒組成物を製造する方法は、それぞれが異なる特性を有する１つ以上の冷媒の適切な量の混合を含むことができる。冷媒組成物の所望の特性の検討には、燃焼性、ＧＷＰ、キャパシティ、及び／又は、潤滑剤の溶解性が含まれる。いくつかの実施形態では、この方法には、比較的低い燃焼性（例えば、Ｒ１２５）を有する冷媒を冷媒組成物に添加し、冷媒組成物の燃焼性を低下させることが含まれる。いくつかの実施形態では、この方法には、比較的低いＧＷＰの冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）を、冷媒組成物に添加し、冷媒組成物のＧＷＰを低下させることが含まれる。いくつかの実施形態では、この方法には、比較的高いキャパシティの冷媒（例えば、Ｒ３２）を冷媒組成物に添加し、冷媒組成物のキャパシティを増加させることが含まれる。いくつかの実施形態では、この方法には、比較的高い潤滑剤溶解度の冷媒（例えば、Ｒ１２５）を冷媒組成物に添加し、冷媒組成物の潤滑剤溶解性を高めることが含まれる。その潤滑剤は、例えば、ＰＯＥ、ＰＶ、ポリエステル又はそれらの組み合わせであってもよい。
いくつかの実施形態では、本発明の冷媒組成物の特性（例えば、ＧＷＰ及び／又はキャパシティ）は、当該冷媒組成物が既存の冷媒との置換（例えば、投入）に使用できるように、既存の冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ２２及び／又はＲ４０４Ａ）と類似又は一致させてもよい。いくつかの実施形態では、冷媒組成物は、ＨＶＡＣシステムの既存の冷媒との置換に使用することができる。その代替された冷媒は、他の用途に再生及び／又は再利用することができる。いくつかの実施形態では、その冷媒組成物は、スクリュー圧縮機、スクロール圧縮機、往復圧縮機又は他の適切な圧縮機を備えたＨＶＡＣシステムで使用することができる。
通常、本明細書に開示する冷媒組成物は、該冷媒組成物の少なくとも１つの特性の実現に役立つように選択される、適切な量の異なる冷媒を含むことができる。いくつかの実施形態では、冷媒組成物は、冷媒組成物の燃焼性に対処する（例えば、低下させる）ように選択した適切な量の第１の冷媒、冷媒組成物のＧＷＰに対処する（例えば、低下させる）ように選択した適切な量の第２の冷媒、及び、冷媒組成物のキャパシティに対処する（例えば、増加させる）ように選択した適切な量の第３の冷媒を含むことができる。いくつかの実施形態では、１つの冷媒が２つ以上の冷媒組成物の特性に対処できることに留意すべきである。
＜改善された特性を有する、Ｒ４１０Ａ及びＲ４０４Ａに対する、より低い代替物＞
図１～１１に関して、例えば、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒の二成分混合物に対する、一定量のＲ１２５冷媒の添加の影響を示す試験を以下に説明する。ある程度の量のＲ１２５をＤＲ－５、ＤＲ－５Ａ及びＤＲ－７（並びにＤＲ－３及びＤＲ－４）などの混合物に添加することは、その混合物の燃焼性の低下に有益であろう（例えば、燃焼速度の低下など）。ある程度ＧＷＰが増加する可能性はあるが、それでもＲ３２冷媒よりも低く維持されるであろう。図１～１１のグラフで報告及び図示された結果を以下に要約する。これらは、冷媒の熱力学的特性の評価用の既知のＮＩＳＴのＲＥＦＰＲＯＰプログラムに関連するＥｘｃｅｌベースの熱力学的サイクル計算ツールを用いて得られた。
１．Ｒ４１０ＡとＲ４１０Ａの代替物に対するＲ１２５の添加
図１及び図２に関して、デュポン社製のＤＲ－５（７２．５重量％のＲ３２／２７．５重量％のＲ１２３４ｙｆ）は、圧縮機吐出温度の適度な上昇と共にＲ４１０Ａと同様のキャパシティ及び動作係数を有することによりＲ４１０Ａに匹敵する性能を示したため、従来Ｒ４１０Ａの代替物として提案されていた。例えば、ＡＨＲＩ（空調，暖房及び冷却機関）標準のＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０の評価ポイント「Ａ」を示す条件で、Ｒ１２５が添加された時の、一単位の空調ユニット動作性能が予測される。
図１は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０標準の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＤＲ－５混合物に添加したときの性能の変化を示す。図２は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０標準の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＤＲ－５混合物に添加したときの組成の変化を示す。これらのシミュレーションでは、Ｒ１２５を添加したときに一定のキャパシティを維持するために、Ｒ３２／Ｒ１２３４ｙｆの組成物を調整する。図２は、ＧＷＰをＲ３２（６７７）未満に維持しながら、Ｒ１２５を６．５％まで添加できることを示している。図１は、Ｒ１２５を添加したとき、ＣＯＰの減少がごくわずかであり、Ｒ４１０Ａに比べて約１％高く維持することを示している。ＤＲ－５及びＲ１２５との混合物のキャパシティは、Ｒ４１０Ａよりも約２％低い。Ｒ１２５を添加するもう１つの利点は、圧縮機吐出温度をわずかに下げることである。
図３及び図４に関して、デュポン社製のＤＲ－５Ａ（６８重量％のＲ３２／３２重量％のＲ１２３４ｙｆ）は、別の潜在的なＲ４１０Ａ代替物であった。より高いＲ１２３４ｙｆ含有量は、この混合物のキャパシティをＤＲ－５に対して約２％、Ｒ４１０Ａに対して約４％低下させるが、圧縮機吐出温度も低下させ、燃焼速度を低下させることができる。例えば、Ｒ１２５が添加された時、ＡＨＲＩ（空調，暖房及び冷却機関）標準のＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０の評価ポイント「Ａ」を示す条件で、一単位の空調ユニット動作性能が予測される。評価条件「Ａ」での性能において予測される影響を図３及び図４に示す。
図３は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０標準の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＤＲ－５混合物に添加したときの性能の変化を示す。図４は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０標準の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＤＲ－５混合物に添加したときの組成の変化を示す。これらのシミュレーションでは、Ｒ１２５を添加したときに一定のキャパシティを維持するために、再度Ｒ３２／Ｒ１２３４ｙｆの組成物を調整する。図４は、ＧＷＰをＲ３２（６７７）未満に維持しながら、Ｒ１２５を７．５％まで添加できることを示している。図３は、Ｒ１２５を添加したとき、ＣＯＰの減少がごくわずかであり、Ｒ４１０Ａに比べて約１％高く維持することを示している。ＤＲ－５及びＲ１２５との混合物のキャパシティは、Ｒ４１０Ａよりも約４％低い。上記のように、Ｒ１２５の添加は結果的に圧縮機吐出温度をわずかに下げる。
ＤＲ－５Ａのキャパシティ及びＲ４１０Ａに対するＤＲ－５のキャパシティのわずかな不足は、混合物中のＲ３２割合を７７．２重量％に増加させることによって補うことができる。図５及び図６は、出発混合物であるＲ４１０Ａに少量のＲ１２５を添加したときの予測される性能への影響を示す。
図５は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＲ４１０Ａのキャパシティと一致させた混合物に添加したときの性能の変化を示す。図６は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＲ４１０Ａのキャパシティと一致させた混合物に添加したときの組成の変化を示す。これらのシミュレーションでは、Ｒ１２５を添加したときに一定のキャパシティを維持するために、再度Ｒ３２／Ｒ１２３４ｙｆの組成物を調整する。図６は、ＧＷＰをＲ３２（６７７）未満に維持しながら、Ｒ１２５を出発混合物Ｒ３２／Ｒ１２３４ｙｆに５．５％まで添加できることを示している。図５は、Ｒ１２５を添加したとき、ＣＯＰの減少がごくわずかであり、Ｒ４１０Ａに比べて約１％高く維持し、Ｒ３２よりもわずかに高いことを示している。この混合物は、Ｒ３２の約７．５％高いキャパシティを受け入れるのではなく、むしろ、Ｒ４１０Ａのキャパシティと一致するように設計されている。上記のように、Ｒ１２５の添加は結果的に圧縮機吐出温度をわずかに下げる。
図７は、ＡＨＲＩ－Ｓｔｄ－２１０／２４０の評価ポイント「Ａ」において、Ｒ１２５をＲ４１０Ａのキャパシティと一致させた混合物に添加したときの動作圧力の変化を示す。しかしながら、蒸発器と凝縮器の両方の圧力が、Ｒ４１０ＡとＲ３２の圧力よりも低く維持される。Ｒ４１０Ａのキャパシティと一致させた出発混合物Ｒ３２／Ｒ１２３４ｙｆ、ＤＲ－５及びＤＲ－５ａは、それぞれ、約１．５°、約２．１°Ｆｄ及び約２．７°Ｆｄの比較的小さな温度勾配を示す。これらの混合物へのＲ１２５の添加は、温度勾配をわずかに低下させる傾向にある（約０．１°～約０．２°Ｆｄ）。
２．Ｒ４０４ＡとＲ４０４Ａの代替物に対するＲ１２５の添加
冷媒の用途において、デュポン社はＲ４０４Ａに代わる低ＧＷＰの代替物としてＤＲ－７（３６重量％のＲ３２／６４重量％のＲ１２３４ｙｆ）を提案した。ＤＲ－７はＲ３２の含有量が低いため、既にＤＲ－５／５Ａよりも燃焼速度が遅い。しかしながら、Ｒ１２５を添加することにより、引火性をさらに低下させることができる。図８及び図９は、「トランスポート＃１」の条件（－３０°Ｆ蒸発器／１１４°Ｆ凝縮器）で作動しているときのＤＲ－７に対するＲ１２５の添加の影響を示す。上記のように、Ｒ３２／Ｒ１２３４ｙｆ組成物は、ＤＲ－７のキャパシティを維持するために調整される。
図８は、「トランスポート＃１」の条件でＤＲ－７にＲ１２５を添加したときの性能の変化を示す。図９は、「トランスポート＃１」の条件でＤＲ－７にＲ１２５を添加したときの組成の変化を示す。シミュレーションでは、ＤＲ－７は、この条件でＲ４０４Ａよりも約１０％大きいキャパシティを示し、約８％高いＣＯＰを示すとみられる。Ｒ１２５の添加によって、ＣＯＰと圧縮機吐出温度がごくわずかに低下する。１つの効果は、ＧＷＰの少しの増加に対し、燃焼性が低下する可能性である。ＤＲ－７は、この条件で９．２°Ｆｄの凝縮器の温度勾配を有する。Ｒ１２５の添加は、５％のＲ１２５で温度勾配が約０．５°Ｆｄ増加する。
さらにＲ３２含量を減らすことによって、「トランスポート＃１」の条件（２９重量％のＲ３２／７１重量％のＲ１２３４ｙｆ）におけるＲ４０４Ａのキャパシティに適合する混合物を作製することができる。これは燃焼性を低下させる可能性がある。ＣＯＰはＲ４０４Ａよりもなお７％～８％高く、Ｒ１２５を添加することによってわずかに減少する。ＤＲ－７のＧＷＰを上回る前に、約１．５％のＲ１２５のみを混合物に添加する。しかしながら、これらのＲ３２／Ｒ１２３４ｙｆ／Ｒ１２５混合物のＧＷＰは、Ｒ４０４ＡのＧＷＰよりもはるかに低い。図１０は、「トランスポート＃１」の条件における、Ｒ４０４Ａのキャパシティに対応する混合物にＲ１２５を添加したときの性能の変化を示す。図１１は、「トランスポート＃１」の条件における、Ｒ４０４Ａのキャパシティに対応する混合物にＲ１２５を添加したときの組成の変化を示す。
＜図１３～１９＞
Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆ及びＲ１２５の濃度の関数としてのＧＷＰ及び燃焼速度の概略線を用いたマトリックス１０を示すために図１３を展開させた。三角形の各辺３１，３２，３３は、冷媒の質量分率（例えば、ｗｔ％）が冷媒組成物中で変化したときの圧縮機のＧＷＰ、ＢＶ及び等エントロピー効率のそれぞれの変化に対応する。三角形の各頂点１１，１２，１３は、それぞれ冷媒Ｒ１２５、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆの１００重量％に対応する。
ここで、Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ混合物の性能は、以前の研究で使用された単純な熱力学サイクルモデルを用いて予測される。主要な仮定条件は、蒸発器と凝縮器の飽和温度が起泡点温度と露点温度の平均値であり、すべての冷媒について同じであることである。圧縮機の等エントロピー効率も、すべての冷媒について同じであると仮定されている。
マトリックス１０は、収集された利用可能なデータに基づいて、一定のＧＷＰの線及び一定の燃焼速度（ＢＶ）の推定線を示す。ひし形の記号は様々なソースから得られた燃焼速度データのポイントであり、一定の燃焼速度曲線を較正する。このマトリックスは、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ及びＲ４１０Ａを代替する用途範囲に対して、より低いＧＷＰ及びより低い燃焼性（燃焼速度）を有する冷媒として有用であろう組成物の範囲を示す。
図１４は、図１３のマトリックスに基づき、図１３と同じ辺及び頂点を有するマトリックス１００を示す。該マトリックスは、燃焼速度データの点を削除したことを除いて、図１３のマトリックス１０と同様であり、特定の組成の混合物の位置が示されている。当面、Ｒ４１０Ａは市販の液体であり、Ｒ２２の代替物である。Ｒ４５２Ａは、冷凍輸送の用途において、Ｒ４０４Ａを代替するために開発された混合物である。ＤＲ－５５は、Ｒ４１０Ａの代替物として開発された混合物であり、本発明の組成物の１つである。ＤＲ－５５は、Ｒ３２と比較して燃焼性が低下したＲ４１０Ａに代わる好ましい混合物の１つであり、Ｒ４１０Ａの特性とより良く合致し、Ｒ３２と同じＧＷＰを有する。ＤＲ－５、ＤＲ－５Ａ（現在はＲ４５４Ｂ）、ＤＲ－４及びＤＲ－３は、デュポン／ケマーズによって提案されたＲ３２／－Ｒ１２３４ｙｆ混合物である。Ｄ２Ｙ－６０、Ｄ２Ｙ－６５及びＤ５２Ｙはダイキンによって提案された混合物である。
図１５は、図１３のマトリックス１０に基づくマトリックス２００を示し、図１３と同じ辺及び頂点を含む。図１５は、一定のＧＷＰ線及び一定の燃焼速度曲線を示し、最小点火エネルギー（ＭＩＥ）もＢＶで示される。ＭＩＥは、可燃性流体の点火の開始に必要なエネルギー量である。このマトリックス及び以前のマトリックスに示されたＭＩＥ値は、ＢＶとの既知の相関から推定される。
図１６に関しては、所望の特性を有する冷媒組成物を得るために、２つ以上の冷媒を有する冷媒組成物を製造する方法において使用できるマトリックス３００が開示されている。例示された実施形態の３つの典型的な冷媒は、Ｒ１２５、Ｒ１２３４ｙｆ及びＲ３２である。三角形の各辺３０１，３０２，３０３は、冷媒組成物中の冷媒の質量分率（例えば、ｗｔ％）が変化したときの圧縮機のＧＷＰ、ＢＶ及び等エントロピー効率の変化にそれぞれ相当する。三角形の各頂点３１１，３１２，３１３は、それぞれ冷媒Ｒ１２５、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆの１００％ｗｔに相当する。
図示したように、側辺３０１を参照すると、Ｒ１２３４ｙｆの質量分率が減少したときに、ＧＷＰの値が冷媒組成物中で増加する。側辺３０２を参照すると、Ｒ１２５の質量分率が増加したときに、ＢＶの値が減少する。側辺３０３を参照すると、等エントロピー効率の値は、Ｒ１２３４ｙｆの質量分率が減少したときに増加する。特定の、冷媒Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ３２及びＲ１２５の質量分率を有する冷媒組成物の特性（例えば、ＧＷＰ、ＢＶ及び等エントロピー効率）は、マトリックス３００を用いて推定できる。
いくつかの実施形態では、例えば、有用な冷媒組成物の所望の特性のセットには、１５００以下のＧＷＰ、５ｃｍ／ｓ以下のＢＶ、Ｒ４１０Ａのキャパシティの１０５％以下であり且つＲ２２のキャパシティの９０％以上であるキャパシティが含まれる。これらの特性に基づいて、有用な範囲をマトリックス３００中に定義することができる。その有用な範囲の冷媒組成物は、所望の特性のセットを満たすことができる。
いくつかの実施形態では、例えば、有用な冷媒組成物のより好ましい特性のセットは、７５０以下のＧＷＰ、５ｃｍ／秒以下のＢＶ、Ｒ４１０Ａのキャパシティの１０５％以下であり且つＲ２２のキャパシティの９０％以上であるキャパシティが含まれる。これらの特性に基づいて、好ましい範囲は、マトリックス３００中の有用な範囲（例えば、実線によって定義される範囲）内に定義できる。好ましい範囲の冷媒組成物は、より好ましい特性のセットを満たすことができる。
冷媒Ｒ１２４、Ｒ１２３４ｙｆ及びＲ３２は例示であることに留意すべきである。冷媒組成物の燃焼性、キャパシティ及び／又はＧＷＰに対処するために、別の適切な冷媒を使用してもよい。例えば、別の適切な不燃性冷媒を使用して、冷媒組成物の燃焼性を低下させることができる。別の適切な低ＧＷＰ冷媒を使用して、冷媒組成物のＧＷＰを低下することができる。別の適切な高キャパシティの冷媒を使用して、冷媒組成物のキャパシティを増加できる。
マトリックス３００に基づいて、例えば、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、及びＲ２２等の特定の冷媒を置換するためにさらに冷媒組成物を選択できる。通常、これらの冷媒のキャパシティ（例えば、圧縮機の等エントロピー効率の形態）は、これらの冷媒と代替できる冷媒組成範囲をマトリックス３００に規定するために使用できる。
そのキャパシティは、例えば、実験室で実施される測定及び／又はコンピュータベースのシミュレーションにおいて提供できることに留意すべきである。該キャパシティは、Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒａｔｉｎｇ ｏｆ Ｕｎｉｔａｒｙ Ａｉｒ－Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ＆ Ａｉｒ－ｓｏｕｒｃｅ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（例えば、空調，暖房及び冷却機関の標準（ＡＨＲＩ Ｓｔｄ）２１０／２４０）において提供される操作条件に基づいて提供できる。
マトリックス３００は、Ｒ４１０Ａと同様のキャパシティ（９０％～１０５％）を生じる組成物の範囲を示す。その有用な範囲は、ＧＷＰ＝１５００が上限である。好ましい範囲は、ＧＷＰ＝７５０が上限である。ＤＲ－５５の組成は、３ｃｍ／秒の燃焼速度と６７５のＧＷＰを有するように選択された。ＤＲ－５５は、より低い燃焼速度を実現するために許容可能な妥協点である、Ｒ４１０Ａより約２．５％小さいキャパシティを示す。
Ｒ３２は、６．７ｃｍ／ｓの燃焼速度と６７７のＧＷＰを有するマトリックスの右下隅に位置する。ＤＲ－５５は、Ｒ３２よりもＲ４１０Ａ特性に著しく近い一致を示す。
図１７に関しては、マトリックス４００を用いてＲ４１０Ａを代替するための冷媒組成物を作製する方法が記載されており、図１６のマトリックス３００に基づいている。辺及び頂点は図１６と同じである。マトリックス４００において、該冷媒組成物のキャパシティは、Ｒ４１０Ａのキャパシティの９０％（マトリックス４００の９０％線）以上からＲ４１０Ａのキャパシティの１０５％（マトリックス４００の１０５％線）以下と一致するであろう。Ｒ４１０Ａを代替するための冷媒組成物の有用な範囲及び好ましい範囲は、９０％線及び１０５％線によって図１６に示されるように、有用な範囲及び好ましい範囲の中でさらに定義することができ、図１７では黒線で示されている。図１７における有用な範囲の冷媒組成物は、通常、Ｒ４１０Ａの９０％以上のキャパシティ且つＲ４１０Ａの１０５％以下のキャパシティ、１５００以下のＧＷＰ、５ｃｍ／秒未満のＢＶを有する。図１７における好ましい範囲の冷媒組成物は、通常、Ｒ４１０Ａの９０％以上のキャパシティ且つＲ４１０Ａの１０５％以下のキャパシティ、７５０以下のＧＷＰ、５ｃｍ／ｓ未満のＢＶを有する。特定の冷媒組成物についても、例えば、特定のＧＷＰ、特定のキャパシティ及び特定のＢＶに基づいて、マトリックス４００において選択できる。例えば、約６７５のＧＷＰ、Ｒ４１０Ａの１００％のキャパシティ及び５ｃｍ／秒より低いＢＶを有する冷媒組成物は、７４重量％のＲ３２／５．５重量％のＲ１２５／２０．５％のＲ１２３４ｙｆとすることができ、ＧＷＰが６７５の線とＲ４１０Ａの１００％キャパシティの線との交点として示される。同様に、いくつかの別の実施形態では、Ｒ４１０Ａの９８％のキャパシティ、約６７５のＧＷＰ及び５ｃｍ／ｓ未満のＢＶを有する冷媒組成物は、６９重量％のＲ３２／６．５重量％のＲ１２５／２４．５重量％のＲ１２３４ｙｆとすることができる。いくつかの実施形態では、Ｒ４１０Ａの９６％のキャパシティ、約６７５のＧＷＰ及び５ｃｍ／秒未満のＢＶを有する冷媒組成物は、６５重量％のＲ３２／７．５重量％のＲ１２５／２８．５重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。いくつかの実施形態では、Ｒ４１０Ａの９０％のキャパシティ、約６７５のＧＷＰ及び５ｃｍ／秒未満のＢＶを有する冷媒組成物は、５２重量％のＲ３２，１０重量％のＲ１２５及び３８重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。
図１７では、Ｒ４１０Ａに対する９０％、９５％、１００％及び１０５％の一定のキャパシティの線が組成図（マトリックス）に示されている。動作条件は、過冷却出口が１５°Ｆ（８．３°Ｃ）である凝縮器の飽和温度の平均が１１５°Ｆ（４６．１°Ｃ）であり、過熱出口が２０°Ｆ（１１．１°Ｃ）である蒸発器の飽和温度の平均が５０°Ｆ（１０°Ｃ）であり、そして、圧縮機の等エントロピー効率が０．７０とされる。これらの条件は、ＡＨＲＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ２１０／２４０（ＡＨＲＩ－２１０／２４０，２００８）の一単位の空調の「Ａ Ｔｅｓｔ」ポイントでの動作を表している。図１７は、３ｃｍ／ｓ未満の燃焼速度を有する可能性があり、－１０％～＋５％の範囲内でＲ４１０Ａのキャパシティに適合できる広い範囲の組成物が存在することを示す。ＧＷＰのために選択された限界までＲ１２５をＲ３２／Ｒ１２３４ｙｆ混合物に加えることによって、Ｒ４１０Ａの潜在的代替物の燃焼性は減少させることができる。６７５のＧＷＰ、３．０ｃｍ／ｓの燃焼速度及びＲ４１０Ａの９７．３％のキャパシティを有する６７重量％のＲ３２／７重量％のＲ１２５／２６重量％のＲ１２３４ｙｆの混合物（ＤＲ－５５とラベルした混合物）を、ここでさらに評価するために選択した。同様に、Ｒ３２とＲ１２３４ｙｆの混合物は、より低い燃焼性を有しながらＲ４０４ＡとＲ２２の特性と密接に一致するように、Ｒ１２５と配合することができる。図１８及び図１９の説明を参照のこと。
ＤＲ－５５の熱力学的性質は、Ｒ４１０Ａ及びＲ３２と共に報告されている。規定の温度では、ＤＲ－５５の圧力はＲ４１０Ａよりも５％低く、Ｒ３２はＲ４１０Ａよりも１％～２％高くなる。ＤＲ－５５は、－４０°Ｆ（－４０°Ｃ）で１．６°Ｆ（０．９°Ｃ）から７７°Ｆ（２５°Ｃ）で最大２．３°Ｆ（１．３°Ｃ）の範囲の小さな温度勾配を示した。
表１に、Ｒ４１０Ａ、ＤＲ－５５及びＲ３２の臨界温度と圧力を記載する。ＤＲ－５５の臨界温度はＲ４１０Ａよりもはるかに高く、Ｒ３２よりもわずかに高い。これにより、Ｒ４１０Ａと比べて拡張された高い周囲温度の動作範囲が提供される。ＤＲ－５５はＲ３２含有量が高いため、圧力と温度のエンタルピードーム（ｅｎｔｈａｌｐｙ ｄｏｍｅ）はＲ４１０ＡよりもＤＲ－５５の方が広い。これにより、必要な冷媒の質量流量を減少さて規定のキャパシティを実現することができ、熱交換器による圧力降下を減少できる可能性がある。ＤＲ－５５はＲ４１０Ａと比較して圧縮機吐出温度が高いが、Ｒ３２に比べて大幅に低い。
Figure 0007232227000001
図１８に関しては、マトリックス５００に基づいてＲ２２を置換する冷媒組成物を製造する方法が記載されている。マトリックス５００は、図１６のマトリックス３００に基づき、その辺と頂点は図１６と同じである。マトリックス５００の冷媒組成物のキャパシティは、Ｒ２２のキャパシティの９０％（マトリックス５００の９０％線）以上からＲ２２のキャパシティの１１０％（マトリックス５００の１１０％線）以下に一致させることができる。Ｒ２２と置換する冷媒組成物の有用な範囲及び好ましい範囲は、９０％線及び１１０％線によって図１６に示される有用な範囲及び好ましい範囲でさらに定義され、図１８に黒い線で示される。図１８で有用な範囲の冷媒組成物は、通常、Ｒ２２の９０％以上のキャパシティ且つＲ２２の１１０％以下のキャパシティ、１５００以下のＧＷＰ及び５ｃｍ／ｓ以下のＢＶを有する。図１８で好ましい範囲の冷媒組成物は、通常、Ｒ２２の９０％以上のキャパシティ且つＲ２２の１１０％以下のキャパシティ、７５０以下のＧＷＰ、５ｃｍ／ｓ以下のＢＶである。特定の冷媒組成物は、例えば、特定のＧＷＰ、特定のキャパシティ及び特定のＢＶに基づいて、マトリックス５００において選択されてもよい。例えば、約６７５のＧＷＰ、Ｒ２２の１１０％のキャパシティ及び５ｃｍ／ｓより低いＢＶを有する冷媒は、ＧＷＰが６７５の線とＲ２２のキャパシティの１１０％の線の交点として示される２８重量％のＲ３２／１５重量％のＲ１２５／５７％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。同様に、いくつかの別の実施形態では、Ｒ２２の１００％のキャパシティ、約６７５のＧＷＰ、５ｃｍ／ｓ未満のＢＶを有する冷媒組成物は、１９．５重量％のＲ３２／１７重量％のＲ１２５／６３．５重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。いくつかの実施形態では、Ｒ２２の９０％のキャパシティ、約６７５のＧＷＰ及び５ｃｍ／ｓよりも低いＢＶを有する冷媒組成物は、１１．５重量％のＲ３２／１９重量％のＲ１２５／６９．５重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。
マトリックス５００は、Ｒ２２と同様のキャパシティを示す組成物の範囲を示す（９０％～１１０％）。有用な範囲は、再び上限がＧＷＰ＝１５００である。好ましい範囲は、再び上限がＧＷＰ＝７５０である。Ｄ５２Ｙは、８９５のＧＷＰと、１ｃｍ／ｓ未満と見積もられる燃焼速度とを有するＲ２２の特性とほぼ一致していることに留意すべきである。Ｒ４０７ＣはＲ２２の代替物として使用されている。Ｒ２２に対する低ＧＷＰの新しい代替物は、既にＲ４０７ＣがＲ２２の代わりに使用されている場合には、Ｒ４０７Ｃの代替物としての役割も果たす。
図１９に関しては、マトリックス６００に基づいてＲ４０４Ａを置換するための冷媒組成物を製造する方法が記載されている。マトリックス６００は、図１６のマトリックス３００に基づき、その辺と頂点は図１６と同じである。マトリックス６００の冷媒組成物のキャパシティは、Ｒ４０４Ａのキャパシティの９０％（マトリックス６００の９０％線）以上からＲ４０４Ａのキャパシティの１１０％（マトリックス６００の１１０％線）以下に一致させることができる。Ｒ４０４Ａと置換する冷媒組成物の有用な範囲及び好ましい範囲は、９０％線及び１１０％線によって図１６に示される有用な範囲及び好ましい範囲でさらに定義され、図１９に黒い線で示される。図１９で有用な範囲の冷媒組成物は、通常、Ｒ４０４Ａの９０％以上のキャパシティ且つＲ４０４Ａの１１０％以下のキャパシティ、１５００以下のＧＷＰ及び５ｃｍ／ｓ以下のＢＶを有する。図１９で好ましい範囲の冷媒組成物は、通常、Ｒ４０４Ａの９０％以上のキャパシティ且つＲ４０４Ａの１１０％以下のキャパシティ、７５０以下のＧＷＰ、５ｃｍ／ｓ以下のＢＶを有する。特定の冷媒組成物は、例えば、特定のＧＷＰ、特定のキャパシティ及び特定のＢＶに基づいて、マトリックス６００において選択されてもよい。例えば、約６７５のＧＷＰ、Ｒ４０４Ａの１１０％のキャパシティ及び５ｃｍ／ｓより低いＢＶを有する冷媒は、ＧＷＰが６７５の線とＲ４０４Ａのキャパシティの１１０％の線の交点として示される３１．５重量％のＲ３２／１４．５重量％のＲ１２５／５４．５％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。同様に、いくつかの別の実施形態では、Ｒ４０４Ａの１００％のキャパシティ、約６７５のＧＷＰ及び５ｃｍ／ｓ未満のＢＶを有する冷媒組成物は、２４重量％のＲ３２／１６重量％のＲ１２５／６０重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。いくつかの実施形態では、Ｒ４０４Ａの９０％キャパシティ、約６７５のＧＷＰ及び５ｃｍ／ｓよりも低いＢＶを有する冷媒組成物は、１７重量％のＲ３２／１７．５重量％のＲ１２５／６９．５重量％のＲ１２３４ｙｆであってもよい。
マトリックス６００は、Ｒ４０４Ａと同様のキャパシティを示す組成物の範囲を示す（９０％～１１０％）。有用な範囲は、再び上限がＧＷＰ＝１５００である。好ましい範囲は、再び上限がＧＷＰ＝７５０である。
本明細書に列挙した所望の特性を実現するために別の冷媒を使用できることが理解される。本明細書に記載の方法は、その冷媒組成物の別の所望の特性を実現するために使用できることも理解される。
通常、所望の特性のセットを有する冷媒組成物を製造する方法は、所望の特性のセットを決定することと、所望の特性のセットの各特性に対して少なくとも一つの冷媒を選択することを含むことができる。所望の特性を示すように選択された冷媒は、組成物中の別の冷媒によって示される所望の特性の特性値よりも優れた特性値を有する。またこの方法は、得られた冷媒組成物が所望の特性のセットを有するように、選択された冷媒を適切な質量分率で混合することを含むことができる。いくつかの実施形態では、マトリックスは、選択された冷媒の質量分率の変化に対応した特性値の変化の相関を表すように作成できる。所望の特性のセットを実現するために適した冷媒組成の範囲は、マトリックスに境界特性値を定めることによって、該マトリックスから選択することができる。本明細書に開示された方法は、例えば、様々な設計要件を満たす冷媒を製造する際の柔軟性を提供することができる。
本明細書に開示される冷媒組成物の例示的な実施形態を、以下の表２に列挙する。
Figure 0007232227000002
表２は、様々な冷媒組成物のＧＷＰ及びＢＶのシミュレーション結果を示す。表２に示すように、いくつかの用途では冷媒組成物Ｒ３２／Ｒ１２５（５０重量％／５０重量％）は１９２４のＧＷＰを有する冷媒Ｒ４１０Ａであり、代替物の可能性がある別の冷媒混合物と比較することができる。
Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（７４．０重量％／５．５重量％／２０．５重量％）、Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６９．０重量％／６．５重量％／２５．５重量％）、Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６４．０重量％／７．５重量％／２８．５）及びＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（２０．０重量％／１７．５重量％／６２．５重量％）の冷媒組成物は、１００重量％のＲ３２のＧＷＰ（例えば、６７７）と同様のＧＷＰを有するが、１００重量％のＲ３２のＢＶ（例えば、６．７）と比較して各々が低いＢＶを有することができる（例えば、燃焼性の低下）。Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６２．０重量％／１０．５重量％／２７．５重量％）及びＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（１８．０重量％／２０．０重量％／６２．０重量％）の冷媒組成物は、１００重量％のＲ３２と比較してわずかに高いＧＷＰ（例えば、７５０）を有するが、ＢＶをより低くすることができる（例えば、１ｃｍ／ｓ未満）。冷媒組成物Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（７４．０重量％／５．５重量％／２０．５％重量％）は、いくつかの用途においてＲ４１０Ａを置換するために使用できる。より好ましくは、例えば、該冷媒組成物のキャパシティがＲ４１０Ａと同様であるので、いくつかの用途において、冷媒組成物Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６９．０重量％／６．５％重量％／２５．５重量％）を使用してＲ４１０Ａを置換することができる。さらにより好ましくは、冷媒組成物Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６７．０重量％／７．０重量％／２６．０重量％）又はＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６４．０重量％／７．５重量％／２８．５重量％）又はＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（６２．０重量％／１０．５重量％／２７．５重量％）の１つ又はそれ以上は、いくつかの用途においてＲ４１０Ａを置換するために使用できる。冷媒組成物Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（２０．０重量％／１７．５重量％／６２．５重量％）又はＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１２３４ｙｆ（１８．０重量％／２０．０重量％／６２．０重量％）は、例えば、該冷媒組成物のキャパシティがＲ２２、Ｒ４０７Ｃ又はＲ４０４Ａと同様であるため、いくつかの用途では、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃ又はＲ４０４Ａを置換するために使用できる。
本明細書の特定の冷媒組成物は非共沸組成物である。非共沸組成物は、共沸混合物又は共沸混合物の類似物よりもいくつかの利点を有し得る。非共沸組成物は、単一の物質としてではなく、むしろ混合物として挙動する２つ以上の物質の混合物である。非共沸組成物を特徴付ける１つの方法は、液体の部分的な蒸発又は蒸留によって生成される蒸気が、それが蒸発又は蒸留された液体と実質的に異なる組成を有することである。すなわち、それは実質的な組成変化を伴う混合物の蒸留／還流である。非共沸組成物を特徴付ける別の方法は、特定の温度における組成物の起泡点蒸気圧及び露点蒸気圧が実質的に異なることである。ここで、組成物の５０重量％が蒸発又は沸騰などにより除去された後に、元の組成物と元の組成物の５０重量％が残った後の組成物との間の蒸気圧の差異が約１０％より大きく除去された場合、組成物は非共沸性である。
冷媒組成物は、任意の便宜的な方法によって調製することにより、所望の量の個々の成分を組み合わせるができる。好ましい方法は、所望の成分量を秤量し、その後、成分を適切な容器に混合することである。必要に応じて撹拌することができる。
冷媒組成物を製造する別の方法は、冷媒混合組成物を製造する方法であり、該冷媒混合組成物は本発明の組成物を含む。該方法は、（ｉ）少なくとも１つの冷媒容器から冷媒組成物の１つ以上の成分を大量に再生すること；（ｉｉ）前記１つ以上の再生された成分の再利用を可能にするために、不純物を十分に除去すること；及び、任意に（ｉｉｉ）前記再生された大量の成分の全部又は一部を、少なくとも１つの追加の冷媒組成物又は成分と組み合わせることを含む。
冷媒容器は、冷却装置、空調装置又はヒートポンプ装置に用いられている冷媒混合組成物を貯蔵している任意の容器とすることができる。その冷媒容器は、冷媒混合物を使用した冷却装置、空調装置又はヒートポンプ装置であってもよい。さらに、その冷媒容器は、再生冷媒混合成分を回収するための貯蔵容器であってもよく、加圧ガスボンベを含むが、これに限定されない。
残留冷媒は、冷媒混合物又は冷媒混合成分を移動させる既知の任意の方法によって、冷媒容器から移動させることができる任意の量の冷媒混合物又は冷媒混合成分を意味する。
不純物は、冷却装置、空調装置又はヒートポンプ装置における使用に起因する、冷媒混合物又は冷媒混合物の成分中にある任意の成分である。このような不純物としては、冷却潤滑剤；これには限定されないが、冷却装置、空調装置又はヒートポンプ装置からの金属、金属塩又はエラストマー粒子を含む粒子；及び冷媒混合物組成物の性能に悪影響を与え得る別の汚染物質が挙げられるが、これらには限定されない。
このような不純物は、性能又は冷媒混合物若しくは冷媒混合物成分が使用される設備に悪影響を及ぼすことなく、冷媒混合物又は冷媒混合物成分の再使用を可能にするために十分に除去することができる。
規定された製品に要求される仕様を満たす組成物を製造するために、追加の冷媒混合物又は冷媒混合物成分を残留冷媒混合物又は冷媒混合物成分に供給することが必要となる場合がある。例えば、冷媒混合物が特定の重量パーセント範囲の３つの成分を有する場合、組成物を仕様限界内に回復させるために、１つ以上の成分を規定の量で添加することが必要となる場合がある。
本発明の冷媒組成物は、オゾン層破壊係数が低く、また地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低い可能性がある。さらに、該冷媒組成物は、現在使用されている多くのハイドロフルオロカーボン冷媒よりも地球温暖化係数が小さい可能性がある。本明細書に記載の実施形態の一態様は、１０００未満の地球温暖化係数を有する冷媒を提供することである。本明細書の実施形態の別の態様は、該冷媒組成物にフルオロオレフィンを添加することによって冷媒混合物の正味のＧＷＰを低減することである。
別の成分、例えば、潤滑剤又は他の冷媒を本発明の冷媒組成物に添加できることに留意すべきである。本発明の冷媒組成物は、不純物を含む場合もある。
冷媒組成物は、さらに潤滑剤を含むことができる。該潤滑剤は、冷却、空調又はヒートポンプ装置と共に使用するために適した潤滑剤とすることができる。該潤滑剤には、クロロフルオロカーボン冷媒を使用する圧縮冷却装置に従来使用されているものが含まれる。そのような潤滑剤及びその特性は、１９９０年のＡＳＨＲＡＥハンドブック、冷却システム及び用途、第８章「冷却システムにおける潤滑剤」（８．１頁～８．２１頁）に記載されている。潤滑剤には、圧縮冷却潤滑油の分野において「鉱油」として一般的に知られているものを含むことができる。鉱油には、パラフィン（すなわち直鎖及び分岐炭素鎖、飽和炭化水素）、ナフテン（すなわち環状パラフィン）及び芳香族（すなわち交互二重結合を特徴とする１つ以上の環を含む不飽和環状炭化水素）が含まれる。潤滑剤には、圧縮冷却潤滑油の分野において「合成油」として一般的に知られているものを含むことができる。合成油には、アルキルアリール（すなわち直鎖及び分岐鎖アルキルアルキルベンゼン）、合成パラフィン及びナフテン並びにポリ（アルファオレフィン）が含まれる。代表的な従来の潤滑剤には、市販のＢＶＭ １００Ｎ（ＢＶＡ Ｏｉｌｓが販売するパラフィン系鉱油）、Ｓｕｎｉｓｏ（商標）３ＧＳ及びＳｕｎｉｓｏ（商標）５ＧＳ（Ｃｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏ．が販売するナフテン系鉱油）、Ｓｏｎｔｅｘ（商標）３７２ＬＴ（Ｐｅｎｎｚｏｉｌが販売するナフテン系鉱油）、Ｃａｌｕｍｅｔ（商標）ＲＯ－３０（Ｃａｌｕｍｅｔ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓが販売するナフテン系鉱油）、Ｚｅｒｏｌ（商標）７５、Ｚｅｒｏｌ（商標）１５０及びＺｅｒｏｌ（商標）５００（Ｓｈｒｉｅｖｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓが販売する直鎖アルキルベンゼン）及びＨＡＢ ２２（日本石油（株）が販売する分岐鎖アルキルベンゼン）が含まれる。
潤滑剤には、ハイドロフルオロカーボン冷媒と共に使用するために設計され、圧縮冷却、空調又はヒートポンプ装置の運転条件下で、本発明の冷媒組成物と混和するものが含まれる。このような潤滑剤及びその特性は、１９９３年のＭａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ編集、Ｒ．Ｌ．Ｓｕｕｂｋｉｎの「Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ ａｎｄ Ｈｉｇｈ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆｌｕｉｄｓ」に記載されている。このような潤滑剤には、Ｃａｓｔｒｏｌ（商標）１００（Ｃａｓｔｒｏｌ，イギリス）等のポリオールエステル（ＰＯＥ）、ダウケミカル製のＲＬ－４８８Ａ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，ミッドランド，ミシガン州）等のポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）及びポリビニルエーテル（ＰＶＥ）が含まれるが、これらには限定されない。これらの潤滑剤は、様々な商業的供給源から容易に入手可能である。
潤滑剤は、規定の圧縮機の条件及びその潤滑剤が曝露される環境を考慮して選択することができる。いくつかの実施形態では、潤滑剤は、４０℃で少なくとも約５ｃｓ（センチストークス）の動粘度を有する場合がある。
必要に応じて、潤滑剤及びシステムの安定性を高めるために、通常使用される冷却システムの添加剤を任意に冷媒組成物に添加することができる。これらの添加剤は、冷却圧縮機潤滑剤の分野において一般的に公知であり、耐摩耗剤、極圧剤、腐食防止剤、酸化防止剤、金属表面活性剤、フリーラジカル捕捉剤、発泡剤及び消泡剤、漏れ検出剤などを含む。通常、これらの添加剤は、潤滑剤組成物全体に対して少量しか存在しない。それらは、概して、各添加剤の約０．１％未満から約３％までの濃度で使用される。これらの添加剤は、個々のシステムの条件に基づいて選択される。そのような添加剤のいくつかの典型的な例には、リン酸及びチオリン酸のアルキル又はアリールエステルなどの潤滑促進添加剤が含まれるが、これらには限定されない。さらに、金属ジアルキルジチオホスフェート（例えばジアルキルジチオリン酸亜鉛又はＺＤＤＰ、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ １３７５）及びこの種の化学薬品の別のメンバーを本発明の組成物に使用することができる。別の摩耗防止添加剤には、天然生成油及びＳｙｎｅｒｇｏｌ ＴＭＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ）などの非対称ポリハイドロキシル潤滑添加剤が含まれる。同様に、酸化防止剤、フリーラジカルスカベンジャー及び水スカベンジャーなどの安定剤を使用してもよい。このカテゴリーの化合物には、ブチル化ハイドロキシトルエン（ＢＨＴ）及びエポキシドを含むことができるが、これらには限定されない。
冷媒組成物には、さらに、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、重水素化炭化水素、重水素化ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、フルオロエーテル、臭素化化合物、ヨウ素化化合物、アルコール、アルデヒド、ケトン、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）及びこれらの組み合わせを含む群から選択される１つ以上のトレーサーを含むことができる。該トレーサー化合物は、冷媒組成物に予め規定された量で添加され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７，６４１，８０９号に記載のように、組成物の希釈、汚染又は別の変化の検出を可能にする。単一のトレーサー化合物は、冷媒組成物中で冷却／加熱流体と組み合わせて使用することができ、又は、複数のトレーサー化合物を任意の割合で組み合わせてトレーサー混合物として利用することができる。該トレーサー混合物は、同じ種類の化合物からの複数のトレーサー化合物又は異なる種類の化合物からの複数のトレーサー化合物を含むことができる。例えば、トレーサー混合物には、２つ以上の重水素化ハイドロフルオロカーボン又は１つ以上のパーフルオロカーボンと組み合わせた１つの重水素化ハイドロフルオロカーボンを含むことができる。
冷媒組成物は、さらに紫外線（ＵＶ）染料及び任意に可溶化剤を含むことができる。ＵＶ染料は、漏出点で組成物中の、又は、冷却、空調若しくはヒートポンプ装置の周辺の染料の蛍光を観察することを可能にすることによって組成物の漏れを検出するための有用な成分である。紫外線の下で色素の蛍光を観察することができる。いくつかの組成物では、このＵＶ色素の難溶性のために、可溶化剤が必要とされる場合がある。
「紫外線」染料とは、電磁スペクトルの紫外線又は近紫外領域の光を吸収するＵＶ蛍光組成物を意味する。１０ナノメートル～７５０ナノメートルの波長を有する放射線を放射するＵＶ光による照射下で、ＵＶ蛍光色素によって生成される蛍光が検出できる。したがって、冷却、空調又はヒートポンプ装置の規定された点から、このＵＶ蛍光色素を含む組成物が漏れている場合、漏出点で蛍光を検出することができる。このＵＶ蛍光色素には、ナフタルイミド、ペリレン、クマリン、アントラセン、フェナントラセン、キサンテン、チオキサンテン、ナフトキサンテン、フルオレセイン及びこれらの誘導体又は組み合わせが含まれるが、これらには限定されない。
可溶化剤には、炭化水素、炭化水素エーテル、ジメチルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン、エステル、ラクトン、アリールエーテル、フルオロエーテル及び１，１，１－トリフルオロアルカンを含む群から選択される少なくとも１つの化合物が含まれる。ポリオキシアルキレングリコールエーテル、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン、エステル、ラクトン、アリールエーテル、フルオロエーテル及び１，１，１－トリフルオロアルカンの可溶化剤は、本明細書では従来の冷却潤滑剤と共に使用する相溶化剤であると定義される。
炭化水素可溶化剤は、５個以下の炭素原子を含み、別の官能基を持たない水素のみを含む直鎖、分岐鎖又は環状アルカン又はアルケンを含む炭化水素を含むことができる。代表的な炭化水素可溶化剤には、プロパン、プロピレン、シクロプロパン、ｎ－ブタン、イソブタン、２－メチルブタン及びｎ－ペンタンが含まれる。組成物が炭化水素を含む場合、可溶化剤は同じ炭化水素でなくてもよいことが理解される。炭化水素エーテル可溶化剤は、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）などの炭素、水素及び酸素のみを含有するエーテルを含むことができる。
可溶化剤は、単一の化合物として存在してもよく、又は、２つ以上の可溶化剤の混合物として存在してもよい。可溶化剤の混合物は、同じクラスの化合物からの２つの可溶化剤、例えば２つのラクトン、又は、２つの異なるクラスからの２つの可溶化剤、例えばラクトン及びポリオキシアルキレングリコールエーテルを含むことができる。
ケトン等の可溶化剤は、臭気マスキング剤又は香料の添加によってマスクされる不快な臭気を有する。臭気マスキング剤又は香料の典型的な例は、エバーグリーン、フレッシュレモン、チェリー、シナモン、ペパーミント、フローラル又はオレンジピール並びにｄ－リモネン及びピネンを含む。これらは全てが市販されている。この臭気マスキング剤は、臭気マスキング剤と可溶化剤との合計重量を基準にして、約０．００１重量％～約１５重量％の濃度で使用することができる。
蒸気圧縮冷却、空調又はヒートポンプシステムは、蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張装置を含む。蒸気圧縮サイクルは、１つの工程では冷却効果を生じさせ、別の工程では加熱効果を生じさせる複数の工程で冷媒を再利用する。そのサイクルは以下のように簡単に記述できる。液体冷媒は膨張装置を通って蒸発器に入り、該液体冷媒は、蒸発器内で低温にて沸騰し、ガスを生成し、冷却する。低圧ガスは圧縮機に入り、ここでガスが圧縮されて圧力と温度が上昇する。より高圧の（圧縮された）ガス状の冷媒は凝縮器に流入し、該冷媒はそこで凝縮してその熱を環境中に放出する。該冷媒は膨張装置に戻り、凝縮器の高圧レベルから蒸発器の低圧レベルに液体が膨張し、そのサイクルが繰り返される。
本明細書に開示された実施形態は、本明細書に記載された冷媒組成物を含む冷却、空調又はヒートポンプ装置を提供する。いくつかの実施形態では、その冷却又は空調装置は移動装置であってもよい。本明細書では、移動式冷却装置又は移動式空調装置は、道路、鉄道、海洋又は空の輸送ユニットに組み込まれた任意の冷却又は空調装置をいう。さらに、「インターモーダル（ｉｎｔｅｒｍｏｄａｌ）」システムとして知られている、移動キャリアとは独立したシステムに冷却又は空調を提供することを意図した装置もまた、本明細書に記載された組成物及び方法を実施することができる。このインターモーダルシステムには、「コンテナ」（海上輸送と陸上輸送の両方）と「スワップ・ボディ」（道路と鉄道の複合輸送）が含まれる。本明細書に記載される組成物及び方法は、自動車の空調装置又は冷凍される道路輸送装置などの道路輸送のための冷凍又は空調装置に有用であろう。
本明細書で開示される冷媒組成物及び方法は、固定式空調及びヒートポンプ、例えば、冷却装置、高温ヒートポンプ、住宅用及び軽商用及び商業用の空調システムにおいて有用である。定置冷却の用途では、該冷媒組成物は、家庭用冷蔵庫、製氷機、ウォークイン及びリーチインクーラー及び冷凍庫並びにスーパーマーケットシステムなどの機器に有用であろう。
本明細書に記載されている組成物及び方法は、さらに、熱伝達流体組成物としての用途に関する。該方法には、冷媒組成物の熱源からヒートシンクへの輸送が含まれる。熱伝達流体は、放射線、伝導又は対流によって、ひとつの空間、場所、物体又は身体から異なる空間、場所、物体又は身体へ熱を伝達、移動又は除去するために利用される。熱伝達流体は、遠隔の冷却（又は加熱）システムから冷却（又は加熱）用の熱伝達を提供することによって、二次冷却剤として機能することができる。いくつかのシステムでは、その伝熱流体は、輸送プロセスを通して一定の状態に留まる（すなわち、蒸発又は凝縮しない）ことができる。あるいは、蒸発冷却プロセスは熱伝達流体を利用することもできる。
熱源は、熱の伝達、移動又は除去に望ましい任意の空間、場所、物体又は身体として定義できる。熱源の例は、スーパーマーケット内の冷蔵庫若しくは冷凍庫、空調を必要とする建物空間又は空調を必要とする自動車の客室などの冷蔵又は冷房を必要とする（開放又は閉鎖された）空間であってもよい。ヒートシンクとしては、熱を吸収することができる任意の空間、場所、物体又は身体を定義することができる。このようなヒートシンクの一例が蒸気圧縮冷却システムである。
米国特許第７，９１４，６９８号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明の組成物及び方法は、例えば、モーター並びにその様々な圧縮機タイプ、電子冷却剤、ベアリング、エアーハンドラー、パージ、蒸発器並びに凝縮器及びその中の流体管理を含む冷却装置を含む、ＨＶＡＣシステムの様々な装置及び制御に適用することができる。本発明の組成物及び方法は、可燃性混合物の可能性を低下するためのセンサー及び換気方法を含む可燃性の検出及び防止に加えて、その改良及び補修においてこの装置に適用することができる。
下記のそれぞれの米国特許及び米国特許出願公開は、本発明の組成物及び方法を使用できる装置及び制御等を例示及び説明しており、その全体が参照により組み込まれる：米国特許出願公開第２０１１０１０００５１Ａ１，米国特許第８６１３５５５Ｂ２，米国特許出願公開第２０１４０３６０２１０Ａ１，米国特許出願公開第２０１５０２６０４４１Ａ１，米国特許第７４２１８５５Ｂ２，米国特許第８０１１１９６Ｂ２，米国特許第８６２７６８０Ｂ２，米国特許第７８５６８３４Ｂ２，米国特許第４２２３５３７Ａ，米国特許第４２２００１１Ａ，米国特許出願公開第２０１５００３４２８４Ａ１，米国特許出願公開第２０１５０２７６２８２Ａ１，米国特許第８１３２４２０Ｂ２，米国特許第９０３２７５４Ｂ２，米国特許第９０３２７５３Ｂ２，米国特許出願公開第２０１４０２２４４６０Ａ１，米国特許出願公開第２０１３００７５０６９Ａ１，米国特許出願公開第２０１５０１９２３７１Ａ１，米国特許出願公開第２０１５０２７６２８７Ａ１，米国特許出願公開第２０１３０２８３８３２Ａ１，米国特許出願公開第２０１３０２８３８３０Ａ１，米国特許出願公開第２０１４０２２３９３６Ａ１，米国特許出願公開第２０１４０１０２６６５Ａ１，米国特許出願公開第２０１５００３０４９０Ａ１，米国特許出願公開第２０１５００３０４８９Ａ１，米国特許第９０２２７６０Ｂ２，米国特許第８８７５５３０Ｂ２，米国特許第８４５４３３４Ｂ２，米国特許第７８１９６４４Ｂ２，米国特許出願公開第２０１５００９３２７３Ａ１，米国特許出願公開第２０１５００３７１８６Ａ１，米国特許出願公開第２０１５００３７１９２Ａ１，米国特許出願公開第２０１５００３７１８４Ａ１，米国特許第７５５６４８２Ｂ２，米国特許出願公開第２０１５０２４７６５８Ａ１，米国特許出願公開第２０１１０１４６３１７Ａ。
＜実施態様＞
実施態様１～１０のいずれか１つ以上は、実施態様１１～２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１１～１３のいずれか１つ以上は、実施態様１４～２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１４は、実施態様１５～２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１５は、実施態様１６～２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１６は、実施態様１７～２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１７は、実施態様１８～２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１８は、実施態様１９および２０のいずれか１つ以上と組み合わせることができる。実施態様１９は実施態様２０と組み合わせることができる。
１． ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法であって、
該組成物への第１の冷媒の添加；
該組成物への第２の冷媒の添加；及び、
該組成物への規定量のＲ１２５冷媒の添加
を含み、
Ｒ１２５冷媒が、該第１の冷媒及び該第２の冷媒よりも比較的燃焼性が低い方法。
２． 前記第１の冷媒がＲ３２冷媒であり、前記第２の冷媒がＲ１２３４ｙｆ冷媒である実施態様１の方法。
３． Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の重量パーセントが、それぞれ６４．０～６９．０、６．５～７．５及び２５．５～２８．５の範囲である実施態様２の方法。
４． Ｒ１２５冷媒の量が、５．５重量％～７．５重量％の範囲である実施態様１から３のいずれか一つの方法。
５． Ｒ１２５冷媒の量が、Ｒ３２冷媒の地球温暖化係数（ＧＷＰ）よりも前記冷媒組成物のＧＷＰを低くする量である実施態様１から４のいずれか一つの方法。
６． 前記冷媒組成物のＧＷＰが６７５以下である実施態様１から５のいずれか一つの方法。
７． 前記第１の冷媒の添加が、前記第２の冷媒及びＲ１２５冷媒と比べて比較的高いキャパシティの冷媒を加えることを含む実施態様１から６のいずれか一つの方法。
８． 前記第２の冷媒の添加が、前記第１の冷媒及びＲ１２５冷媒と比べてＧＷＰが比較的低い冷媒を加えることを含む実施態様１から７のいずれか一つの方法。
９． 前記第１の冷媒の添加、前記第２の冷媒の添加又はＲ１２５冷媒の添加が、他の２つの冷媒と比べて比較的高い潤滑剤溶解性を有する冷媒の添加と、潤滑剤の添加とを含み、該潤滑剤がＰＯＥ、ＰＶＥ、ポリエステル又はそれらの組み合わせを含み、その結果、前記ＨＶＡＣシステム中の潤滑剤溶解性が改善する実施態様１から８のいずれか一つの方法。
１０． ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物の燃焼性を低下させる方法であって、
適切な量の不燃性冷媒の選択；
適切な量の、該不燃性冷媒と比較してＧＷＰが比較的低い１つ以上の冷媒（該１つ以上の冷媒は、該不燃性冷媒と比較して比較的燃焼性が高い）の選択；及び、
該ＨＶＡＣシステム中で所望の性能特性を実現する冷媒組成物を結果物として得るための、該不燃性冷媒と該ＧＷＰが比較的低い１つ以上の冷媒との混合を含み、
該性能特性が、動作係数（ＣＯＰ）、キャパシティ（ＣＡＰ）、排出温度（Ｔｄｉｓｃｈ）又はそれらの組み合わせの１つ以上の熱力学的特性を含む方法。
１１． ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物を改良する方法であって、
規定量のＲ１２５冷媒の可燃性冷媒組成物への添加を含む方法。
１２． 前記可燃性冷媒が、それぞれが７２．５重量％及び２７．５重量％であるＲ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の冷媒混合物；それぞれが６８．９重量％及び３１．１重量％であるＲ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の冷媒混合物；又は、それぞれが３６重量％及び６４重量％のＲ３２冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の冷媒混合物、の１つである実施態様１１の方法。
１３． さらに、前記ＨＶＡＣシステムの既存の可燃性冷媒組成物を、前記規定量のＲ１２５冷媒の可燃性冷媒組成物への添加により得られる組成物で置換することを含む実施態様１１又は１２の方法。
１４． ＨＶＡＣシステムを補修する方法であって、
規定量のＲ１２５冷媒の可燃性冷媒組成物への添加を含む方法。
１５． ＨＶＡＣシステムにおける安全性を向上させる方法であって、
規定量のＲ１２５冷媒の可燃性冷媒組成物への添加を含む方法。
１６． 使用可能な冷媒組成物を含むＨＶＡＣシステムであって、
該冷媒組成物が、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒を含み、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の重量パーセントが、それぞれ６４．０～６９．０、６．５～７．５及び２５．５～２８．５の範囲であるＨＶＡＣシステム。
１７． ＨＶＡＣシステムからＲ４１０Ａ冷媒をリサイクルする方法であって、
該ＨＶＡＣシステムからの既存のＲ４１０Ａ冷媒の除去；及び、
冷媒組成物の該ＨＶＡＣシステムへの添加
を含み、
該冷媒組成物が、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒を含み、Ｒ３２冷媒、Ｒ１２５冷媒及びＲ１２３４ｙｆ冷媒の重量パーセントが、それぞれ６４．０～６９．０、６．５～７．５及び２５．５～２８．５の範囲である方法。
１８． 冷媒組成物を製造する方法であって、
該冷媒組成物の可燃性に対処するための適切な量の第１の冷媒の選択；
該冷媒組成物のＧＷＰに対処するための適切な量の第２の冷媒の選択；
該冷媒組成物のキャパシティに対処するための適切な量の第３の冷媒の選択；及び、
該第１の冷媒、該第２の冷媒及び該第３の冷媒の混合
を含む製造方法。
１９． ＨＶＡＣシステムの安全性を向上させる方法であって、
該冷媒組成物の可燃性に対処するための適切な量の第１の冷媒の選択；
該冷媒組成物のＧＷＰに対処するための適切な量の第２の冷媒の選択；
該冷媒組成物のキャパシティに対処するための適切な量の第３の冷媒の選択；及び、
該第１の冷媒、該第２の冷媒及び該第３の冷媒の混合
を含む方法。
２０．ＨＶＡＣシステム中の冷媒組成物の燃焼性を制御する方法であって、
該冷媒組成物の可燃性に対処するための適切な量の第１の冷媒の選択；
該冷媒組成物のＧＷＰに対処するための適切な量の第２の冷媒の選択；
該冷媒組成物のキャパシティに対処するための適切な量の第３の冷媒の選択；及び、
該第１の冷媒、該第２の冷媒及び該第３の冷媒の混合
を含む方法。
上記記載に関して、本明細書に記載の組成物及び方法の範囲から逸脱することなく、詳細に変更できることが理解される。本明細書及び示された実施形態は、単なる例示であると認められ、組成物及び方法の実際の範囲および精神は、特許請求の範囲の広い意味で示されることが意図される。

Claims (9)

  1. 規定量のＲ１２５冷媒、
    規定量のＲ３２冷媒、および
    規定量のＲ１２３４ｙｆ冷媒
    を含み、
    前記Ｒ３２冷媒は前記Ｒ１２５冷媒より燃焼性が高く、前記Ｒ１２３４ｙｆ冷媒は前記Ｒ１２５冷媒より燃焼性が高く、
    （ａ）Ｒ３２冷媒の前記規定量が６４．０～６９．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が５．５～７．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２５．５～２８．５重量％であるか、
    （ｂ）Ｒ３２冷媒の前記規定量が６２．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が１０．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２７．５重量％であるか、
    （ｃ）Ｒ３２冷媒の前記規定量が２０．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が１７．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が６２．５重量％であるか、
    （ｄ）Ｒ３２冷媒の前記規定量が１８．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が２０．０重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が６２．０重量％であるか、または
    （ｅ）Ｒ３２冷媒の前記規定量が７４．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が５．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２０．５重量％である、
    冷媒組成物。
  2. 前記（ｅ）の冷媒組成物である、請求項１に記載の冷媒組成物。
  3. 前記（ａ）において、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が７．０重量％であり、Ｒ３２冷媒の前記規定量が６７．０重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２６．０重量％である、請求項１に記載の冷媒組成物。
  4. 前記（ａ）において、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が７．５重量％であり、Ｒ３２冷媒の前記規定量が６４．０重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２８．５重量％である、請求項１に記載の冷媒組成物。
  5. 前記（ｂ）の冷媒組成物である、請求項１に記載の冷媒組成物。
  6. 前記（ｃ）の冷媒組成物である、請求項１に記載の冷媒組成物。
  7. 前記（ｄ）の冷媒組成物である、請求項１に記載の冷媒組成物。
  8. 規定量のＲ１２５冷媒、
    規定量のＲ３２冷媒、および
    規定量のＲ１２３４ｙｆ冷媒
    を含み、
    前記Ｒ３２冷媒は前記Ｒ１２５冷媒より燃焼性が高く、前記Ｒ１２３４ｙｆ冷媒は前記Ｒ１２５冷媒より燃焼性が高く、
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が７４．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が５．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２０．５重量％であるか、
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が６９．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が６．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２４．５重量％であるか、
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が６７．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が７．０重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２６．０重量％であるか、
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が６４．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が７．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２８．５重量％であるか、
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が６２．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が１０．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２７．５重量％であるか、
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が２０．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が１７．５重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が６２．５重量％であるか、または
    Ｒ３２冷媒の前記規定量が１８．０重量％であり、Ｒ１２５冷媒の前記規定量が２０．０重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が６２．０重量％である、
    冷媒組成物。
  9. 規定量のＲ１２５冷媒、
    規定量のＲ３２冷媒、および
    規定量のＲ１２３４ｙｆ冷媒
    を含み、
    前記Ｒ３２冷媒は前記Ｒ１２５冷媒より燃焼性が高く、前記Ｒ１２３４ｙｆ冷媒は前記Ｒ１２５冷媒より燃焼性が高く、
    Ｒ１２５冷媒の前記規定量が６．５重量％であり、Ｒ３２冷媒の前記規定量が６９．０重量％であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の前記規定量が２４．５重量％である、冷媒組成物。
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