JP7366993B2 - 冷媒組成物 - Google Patents

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Description

本開示は、冷蔵システム、空調システム及びヒートポンプシステムにおいて使用するための組成物に関する。本発明の組成物は、冷却及び加熱を生み出す方法及び冷媒と冷蔵を置換える方法、並びに冷蔵機器、空調機器及びヒートポンプ機器において有益である。
ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）は、クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、及びヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）を置換える代替案として提案されており、これは地球のオゾン層を損傷する可能性があり、及び／又は地球温暖化に寄与する可能性がある。ハイドロフルオロオレフィンは塩素を含有せず、したがって地球のオゾン層を劣化させることができない。
しかしながら、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン及び１，３，３，３－テトラフルオロプロペンなどの提案されたＨＦＯは、Ｒ－４１０Ａなどの置換えることを意図される冷媒と比較して冷却能力が低下している。したがって、良好なエネルギー効率も提供する、より高い冷却容量代替物が必要とされている。
一実施形態では、トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンを含む組成物。
一実施形態では、トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びヘキサフルオロエタンを有する組成物を含む、冷蔵、空気調節、又はヒートポンプシステム。
一実施形態では、トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンを有する組成物を含む、冷蔵、空気調節、又はヒートポンプシステム。
一実施形態では、トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びヘキサフルオロエタンを有する組成物を含む、冷蔵、空気調節、又はヒートポンプシステム。
一実施形態において、組成物は、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン又は１，３，３，３－テトラフルオロプロペンを更に含んでもよい。
一実施形態において、冷媒組成物の製造方法であって、組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～８０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．５重量パーセント～１２重量パーセントのヘキサフルオロエタン又は０．５重量パーセント～７重量パーセントのトリフルオロメタンのうちの少なくとも１つを混合することを含む、方法。
一実施形態において、冷蔵システムの冷却剤を作る方法であって、組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～５０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．５重量パーセント～１２重量パーセントの量のヘキサフルオロエタン又は０．５重量パーセント～７重量パーセントの量のトリフルオロメタンの少なくとも１つ、及び潤滑剤、をブレンドすることを含む、方法。
これらの組成物は、増加した冷却能力を提供する。本発明の他の特徴及び利点は、例として本発明の原理を例示する添付図面と併せてなされる、以下のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
上述の一般説明及び以下の「発明を実施するための形態」は、単なる例示かつ説明のみであり、また本発明を制限するものではない。
以下に記載される実施形態の詳細に言及する前に、いくつかの用語を定義又は明確化する。定義：
本明細書で使用するとき、伝熱流体（伝熱媒体とも呼ばれる）という用語は、熱源からヒートシンクへ熱を運ぶために使用される組成物を意味する。熱源は、熱を加える、伝達する、移動させる又は除去することが望ましい任意の空間、場所、物又は物体として定義される。熱源の例としては、スーパーマーケットの冷蔵庫又は冷凍ケース、輸送用の冷蔵されているコンテナ、空調を必要とする建物空間、工業用水冷器又は空調を必要とする自動車の客室などの冷蔵又は冷却を必要とする空間（開放されているか又は囲われている）である。いくつかの実施形態では、伝熱組成物は、伝達プロセスを通して、一定の状態を維持していてもよい（すなわち、蒸発又は凝縮しない）。他の実施形態では、蒸気冷却プロセスにも伝熱組成物を用いてもよい。ヒートシンクは、熱を吸収することができる任意の空間、場所、物又は物体として定義される。蒸気圧縮冷蔵システムは、そのようなヒートシンクの一例である。
冷媒は、液体から気体への相変化が行われ、熱の伝達に使用されるサイクル中に再び戻る伝熱流体として定義される。
伝熱システムは、特定の空間において加熱又は冷却効果を生じるために使用されるシステム（又は機器）である。伝熱システムは、移動システム又は固定システムであり得る。伝熱システムの例としては、これらに限定されないが、固定伝熱システム、エアコン、冷凍庫、冷蔵庫、ヒートポンプ、水チラー、満液式蒸発チラー、直接膨張式チラー、ウォークインクーラーを含むチラー、移動冷蔵庫、移動伝熱システム、移動空調ユニット、除湿器及びこれらを組み合わせたものを含む任意の型の冷蔵システム及び空調システムである。冷蔵能力（冷却能力とも呼ばれる）は、循環している冷媒１ポンド当たりの蒸発器内の冷媒のエンタルピーの変化、又は蒸発器から出る冷媒蒸気の単位体積（容積）当たりの蒸発器内の冷媒によって除去される熱、を定義する用語である。
冷蔵能力は、冷媒又は伝熱組成物が、冷却を生じる能力の尺度である。したがって、この能力が高ければ高いほど、より高程度の冷却を生じる。冷却速度は、蒸発器内の冷媒によって除去される単位時間当たりの熱量を指す。
性能係数（Coefficient of performance、ＣＯＰ）は、除去された熱量を、そのサイクルを運転するのに必要であったエネルギー入力で割ったものである。ＣＯＰが高ければ高いほど、エネルギー効率がより高いということである。ＣＯＰは、特定の内部温度及び外部温度の組み合わせでの冷蔵設備又は空調設備の効率評価であるエネルギー効率比（ＥＥＲ）と直接関連がある。
用語「過冷却」は、所定の圧力で、その液体の飽和点を下回るまで液体の温度を低下させることを指す。飽和点とは蒸気が完全に液体に凝縮される温度であるが、過冷却では、液体を所与の圧力でより低い温度に冷却し続ける。飽和温度を下回る温度（又は沸点温度）まで液体を冷却することで、正味の冷蔵能力を増大させ得る。それにより、過冷却は、システムの冷蔵能力及びエネルギー効率を向上させる。過冷却量は、飽和温度（度）を下回る冷却量である。
過熱は、蒸気組成物がその飽和蒸気温度（組成物が冷却される場合に液体の最初の一滴が形成される温度、「露点」とも呼ばれる）をどの程度上回って加熱されるかを定義する用語である。
温度勾配（単に「勾配」と呼ばれることもある）は、任意の過冷却又は過熱を除く、冷媒システムの構成要素内の冷媒による相変化プロセスの開始温度と終了温度との間の差異の絶対値である。この用語は、擬似共沸組成物又は非共沸組成物の、凝縮又は蒸発について説明するために使用され得る。冷蔵システム、空調システム又はヒートポンプシステムの温度勾配を指す場合、蒸発器内の温度勾配と凝縮器の温度勾配との平均値である平均温度勾配を提供することが一般的である。
正味冷蔵効果とは、有用な冷却を生み出すために冷媒１ｋｇが蒸発器内で吸収する熱量である。質量流量は、所定の時間に、冷蔵システム、ヒートポンプシステム又は空調システムを介して循環する冷媒の量（キログラム）である。
本明細書で使用するとき、用語「潤滑剤」とは、部品の焼付き防止を補助するために圧縮器に潤滑を提供する、組成物又は圧縮器に添加される（及び任意の伝熱システム内で使用中の任意の伝熱組成物と接触する）任意の材料を意味する。
本明細書で使用するとき、相溶化剤は、伝熱システム潤滑剤中の、開示される組成物のヒドロフルオロカーボンの溶解度を改善する化合物である。いくつかの実施形態では、相溶化剤により圧縮器への油戻しが改善される。いくつかの実施形態では、組成物をシステム潤滑剤と共に使用して、油リッチ相の粘度を低下させる。
本明細書で使用するとき、油戻しとは、伝熱組成物の、伝熱システムを介して潤滑剤を運び、圧縮器にその潤滑剤を戻す能力を意味する。すなわち、使用中、圧縮器潤滑剤の一部が、伝熱組成物によって圧縮器からシステムの他の部分に運び出されることは珍しいことではない。そのようなシステムでは、潤滑剤が効率良く圧縮器に戻らない場合、最終的に、潤滑の不足により圧縮器が故障する。
本明細書で使用するとき、「紫外線」染料は、紫外線又は電磁スペクトルの「近」紫外線領域内で光を吸収する紫外線蛍光性組成物又はリン光性組成物として定義される。１０ナノメートル～約７７５ナノメートルの範囲内の波長を有する少なくとも若干の放射線を放出する紫外線照射下において、紫外線蛍光染料により産生された蛍光が検出されてもよい。
可燃性は、発火する及び／又は炎を伝播させる組成物の能力を意味するために使用される用語である。冷媒及び他の伝熱組成物については、燃焼下限濃度（lower flammability limit、「ＬＦＬ」）とは、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ、米国材料検査協会）Ｅ６８１－０９ （２０１５）に記述されている試験条件下で組成物の均質混合物及び空気を介して炎を伝播することができる空気中の伝熱組成物の最低濃度である。可燃上限（upper flammability limit、「ＵＦＬ」）とは、同じ試験条件下で組成物の均質混合物及び空気を介して火炎伝播することができる、空気中における伝熱組成物の最高濃度である。また、ＡＳＴＭ－Ｅ６８１－０９（２０１５）の条件下で試験することによって、冷媒化合物又は混合物が可燃性であるか不燃性であるかが判定される。
冷媒が漏れる際には、混合物の低沸点成分が優先的に漏れ得る。これにより、システム内並びに蒸気漏れの組成は、漏れる時間にわたって変化する場合がある。これにより、不燃性の混合物は、漏れが想定される状況下で可燃性になり得る。また、ＡＳＨＲＡＥ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、米国加熱、冷蔵及び空調工学会）によって不燃性として分類されるためには、冷媒又は伝熱組成物は、配合時のみならず漏れ状態下でも、不燃性でなければならない。
地球温暖化係数（ＧＷＰ）は、１キログラムの二酸化炭素の排出と比較して、１キログラムの特定の温室効果ガスの大気排出に起因する相対的な地球温暖化への関与を推定するための指数である。ＧＷＰは、様々な対象期間について計算することができ、所与のガスの大気寿命の影響を示す。対象期間を１００年間とするＧＷＰが、一般的に参照される値である。混合物については、各成分に関する個々のＧＷＰに基づいて加重平均を計算することができる。
オゾン破壊係数（ozone depletion potential、ＯＤＰ）は、物質によって生じるオゾン破壊の程度を指す数値である。ＯＤＰは、化学物質がオゾンに及ぼす影響を、類似の質量のＣＦＣ－１１（フルオロトリクロロメタン）による影響と比較した比率である。このため、ＣＦＣ－１１のＯＤＰが１．０と定義される。他のＣＦＣ及びＨＣＦＣは、０．０１～１．０の範囲のＯＤＰを有する。ＨＦＣは、塩素又は他のオゾン破壊性ハロゲンを含有しないので、ＯＤＰはゼロである。
２，３，３，３－テトラフルオロプロペンは更に、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＣ－１２３４ｙｆ又はＲ１２３４ｙｆと称される場合もある。ＨＦＯ－１２３４ｙｆは、１，１，１，２，３－ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ－２４５ｅｂ）又は１，１，１，２，２－ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ－２４５ｃｂ）の脱フッ化水素によるなどの、当該技術分野において既知の方法によって作製され得る。
ジフルオロメタン（ＨＦＣ－３２又はＲ－３２）は、商業的に利用可能であるか、又は例えば、塩化メチレンの脱塩素フッ素化など当該技術分野において既知の方法によって作製し得る。
ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ－１２５又はＲ－１２５）は市販されているか、又は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，３９９，５４９号に記載の２，２－ジクロロ－１，１，１－トリフルオロエタンの脱クロロフッ化など、当該技術分野において既知の方法によって作製され得る。
トリフルオロメタン（ＨＦＣ－３２又はＲ－３２）は、商業的に利用可能であるか、又は当該技術分野において既知の方法によって作製し得る。
１，１，１，２，２，２－ヘキサフルオロエタン、ペルフルオロエタン（ＦＣ－１１６）は市販されているか、又は当該技術分野において既知の方法によって作製されてもよい。
１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＣ－１２３４ｚｅ）は市販されているか、又は当該技術分野において既知の方法によって作製されてもよい。
本明細書で使用されるとき、「含む（comprises）」、「含む（comprising）」、「包含する（includes）」、「包含する（including）」、「有する（has）」、「有する（having）」、又は他の任意の変型は、非排他的包含を扱うものとする。例えば、列挙する要素を含む、組成物、プロセス、方法、物品、若しくは機器は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的に列挙されない他の要素、又はそのような組成物、プロセス、方法、物品、若しくは機器などに伴われる他の要素を包含し得る。
移行句「からなる」は、特定されていないいかなる要素、工程、又は成分も除外する。特許請求の範囲における場合には、材料に通常付随する不純物を除き、このような語句は、列挙された材料以外の材料の包含を特許請求項から締め出すものである。語句「からなる」がプリアンブルの直後ではなく請求項の本文の節内で現れる場合、この語句はその節の中に示される要素のみを限定するものであり、他の要素が特許請求の範囲全体から除外されるわけではない。移行句「～から本質的になる」は、文字どおり開示されているものに加えて、材料、工程、特徴、構成成分、又は要素を含む、組成物、方法、又は機器を定義するために使用されるが、ただし、これらの追加的に含まれる材料、工程、特徴、構成成分、又は要素は、請求される発明の基本的及び新規の特性に実質的に影響を及ぼさない。
用語「から本質的になる」は、「含む」と「からなる」との間の中間の意味をもつ。典型的には、冷媒混合物の成分及び冷媒混合物自体は、冷媒混合物の新規及び基本的特性に実質的に影響を及ぼすことのない少量（例えば、総計約０．５重量％未満）の不純物及び／又は副生成物（例えば、冷媒構成成分の産生又は他のシステムからの冷媒成分の再利用）を含有してもよい。
出願人が、発明又はその一部分を、「含む」などの非限定的な用語で定義する場合、（特に明記しない限り）その説明は用語「から本質的になる」又は「からなる」を用いるこのような発明も説明しているように解釈されるべきであることが容易に理解されるべきである。また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書で記載される要素及び構成成分を説明するのに用いられる。これは、単に便宜上なされるものであり、及び本発明の範囲の一般的な意味を与えるためのものである。この記載は、１つ又は少なくとも１つを含むものと解釈されるべきであり、単数形は、別の意味を有することが明白でない限り、複数形も含む。
特に定義しない限り、本明細書で用いられる全ての技術的及び科学的用語は、本発明の属する当該技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。本明細書に記載されるものと類似又は同等の方法及び材料を、開示された組成物の実施形態の実践又は試験において使用することができるが、好適な方法及び材料を下に記載する。本明細書において言及する全ての刊行物、特許出願、特許、及びその他の参照文献は、特定の一節を引用するものでない限り、その全文が参照により本明細書に組み込まれる。矛盾が生じた場合には、定義を含め、本明細書が優先される。更に、材料、方法、及び実施例は、単なる例証であり、限定することを意図するものではない。
冷媒業界は、許容可能な性能及び環境持続可能性を提供する新規冷媒製品の開発に奮闘している。多くの用途では不燃性冷媒組成物を必要としており、新規地球温暖化規制により、新規冷媒組成物に関する地球温暖化係数（ＧＷＰ）の上限が課される可能性がある。５０重量パーセントのＨＦＣ－３２及び５０重量パーセントのＨＦＣ－１２５の不燃性ブレンドであるＲ－４１０Ａは、空気調節器及び熱ポンプにおいて長年にわたって使用されている冷媒である。Ｒ－４１０Ａは、高ＧＷＰを示し、段階的に廃止及び交換されなければならない。
冷媒混合物のＧＷＰは、各構成成分のＧＷＰの加重平均として計算される。ＣＦ３Ｉ、トリフルオロヨードメタンは、ＨＦＣ－３２及びＨＦＣ－１２５と同様の特性を有する低ＧＷＰ火炎抑制剤である。本明細書に開示される本発明の混合物は、組成物の冷媒性能を改善しながら、組成物のＧＷＰを低減するために、ＨＦＣ－３２及びＨＦＣ－１２５を含む冷媒組成物にＣＦ３Ｉを加える。いくつかの実施形態において、冷媒混合物のＧＷＰは、１５００未満、１２００未満、１０００未満、８７５未満、７５０未満、５００未満、３００未満、１５０未満、１００未満、７０未満、５０未満、３０未満、１０未満、５未満及び／又は１未満であり得る。
一実施形態において、ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、約２０重量パーセント～約８０重量パーセント、約２５重量パーセント～約５０重量パーセント、約３０重量パーセント～約４５重量パーセント、又は約３５重量パーセント～約４０重量パーセントのＣＦ３Ｉを含み、約３５重量パーセント～約５０重量パーセント、約４０重量パーセント～約５０重量パーセント、又は約４４重量パーセント～約５０重量パーセントのＨＦＣ－３２、約５重量パーセント～約１５重量パーセント、約８重量パーセント～約１２重量パーセント、又は約１０重量パーセント～約１２重量パーセントのＨＦＣ－１２５、約０．０１重量パーセント～約７重量パーセント、約０．１重量パーセント～約５重量パーセント、又は約０．３重量パーセント～約１．５重量パーセントのＨＦＣ－２３を含む。
一実施形態において、ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、約２０重量パーセント～約８０重量パーセント、約２５重量パーセント～約５０重量パーセント、約３０重量パーセント～約４５重量パーセント、又は約３５重量パーセント～約４０重量パーセントのＣＦ３Ｉを含み、約３５重量パーセント～約５０重量パーセント、約４０重量パーセント～約５０重量パーセント、又は約４４重量パーセント～約５０重量パーセントのＨＦＣ－３２、約５重量パーセント～約１５重量パーセント、約８重量パーセント～約１２重量パーセント、又は約１０重量パーセント～約１２重量パーセントのＨＦＣ－１２５、約０．０１重量パーセント～約１２重量パーセント、約０．１重量パーセント～約１０重量パーセント、約０．３重量パーセント～約５重量パーセント、又は約０．４重量パーセント～約３重量パーセントのＦＣ－１１６を含む。
一実施形態において、ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、約２５重量パーセント～約５０重量パーセント、約３０重量パーセント～約４５重量パーセント、又は約３５重量パーセント～約４０重量パーセントのＣＦ３Ｉを含み、約３５重量パーセント～約５０重量パーセント、約４０重量パーセント～約５０重量パーセント、又は約４４重量パーセント～約５０重量パーセントのＨＦＣ－３２、約５重量パーセント～約１５重量パーセント、約８重量パーセント～約１２重量パーセント、又は約１０重量パーセント～約１２重量パーセントのＨＦＣ－１２５、約０．０１重量パーセント～約７重量パーセント、約０．１重量パーセント～約５重量パーセント、約０．５重量パーセント～約３重量パーセント、又は約１重量パーセント～約２重量パーセントのＨＦＣ－２３、及び約０．０１重量パーセント～約１２重量パーセント、約０．１重量パーセント～約１０重量パーセント、約０．５重量パーセント～約５重量パーセント、又は約１重量パーセント～約４重量パーセントのＦｃ－１１６を含む。
ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、追加の冷媒を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、約０．０１重量パーセント～約１２重量パーセント、約０．１重量パーセント～約１０重量パーセント、約０．３重量パーセント～約５重量パーセント、又は約０．４重量パーセント～約３重量パーセントのＨＦＯ－１２３４ｙｆを更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、約０．０１重量パーセント～約１２重量パーセント、約０．１重量パーセント～約１０重量パーセント、約０．３重量パーセント～約５重量パーセント、又は約０．４重量パーセント～約３重量パーセントのＨＦＯ－１２３４ｚｅを更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、ＣＦ３Ｉ含有冷媒組成物は、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ及びＨＦＯ－１２３４ｚｅの両方を更に含んでもよい。
開示される組成物は、任意の非冷媒成分を含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に開示の組成物における任意選択的な非冷媒成分（本明細書では添加剤とも呼ばれる）は、潤滑剤、染料（紫外線染料を含む）、可溶化剤、相溶化剤、安定剤、トレーサー、パーフルオロポリエーテル、摩耗防止剤、極圧剤、腐食及び酸化防止剤、金属表面エネルギー減少剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤、泡制御剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、洗剤、粘度調整剤、並びにそれらの混合物からなる群から選択される１つ又は２つ以上の成分を含み得る。実際に、これらの任意選択的な非冷媒成分の多くは、１つ又は２つ以上のこれらの分類に適合し、それら自体が１つ以上の性能特徴の達成に役立つ品質を有し得る。
いくつかの実施形態では、１つ以上の非冷媒成分は、組成物全体に対して少ない量で存在する。いくつかの実施形態では、開示の組成物における添加剤の濃度の量は、全組成物の、約０．１重量パーセント未満～約５重量パーセントと同程度までである。本発明のいくつかの実施形態では、添加剤が、全組成物の約０．１重量％～約５重量％又は約０．１重量％～約３．５重量％の量で開示された組成物中に存在する。本開示の組成物として選択される添加剤成分は、実用性及び／又は個々の設備構成要素、若しくはシステムの要件に基づいて選択される。
一実施形態では、潤滑剤は、鉱油、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリカーボネート、パーフルオロポリエーテル、シリコーン、ケイ酸エステル、リン酸エステル、パラフィン、ナフテン、ポリアルファ－オレフィン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される。
本明細書に開示する潤滑剤は、市販の潤滑剤であってよい。例えば、潤滑剤は、ＢＶＭ １００ＮとしてＢＶＡ Ｏｉｌより販売されているパラフィン鉱油、商標名Ｓｕｎｉｓｏ（登録商標）１ＧＳ、Ｓｕｎｉｓｏ（登録商標）３ＧＳ及びＳｕｎｉｓｏ（登録商標）５ＧＳでＣｒｏｍｐｔｏｎ Ｃｏ．より販売されているナフテン系鉱油、商標名Ｓｏｎｔｅｘ（登録商標）３７２ＬＴでＰｅｎｎｚｏｉｌにより販売されているナフテン系鉱油、商標名Ｃａｌｕｍｅｔ（登録商標）ＲＯ－３０でＣａｌｕｍｅｔ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓにより販売されているナフテン系鉱油、商標名Ｚｅｒｏｌ（登録商標）７５、Ｚｅｒｏｌ（登録商標）１５０及びＺｅｒｏｌ（登録商標）５００でＳｈｒｉｅｖｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓにより販売されている直鎖アルキルベンゼン、ＨＡＢ２２としてＮｉｐｐｏｎ Ｏｉｌより販売されている分枝鎖アルキルベンゼン、商標名Ｃａｓｔｒｏｌ（登録商標）１００でＣａｓｔｒｏｌ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍにより販売されているポリオールエステル（ＰＯＥ）、Ｄｏｗ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）のＲＬ－４８８Ａなどのポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）及びこれらの混合物（本章で開示される任意の混合物を意味する）であってもよい。潤滑剤を含む本発明の組成物では、潤滑剤は、全組成物の４０．０重量％未満の量で存在する。他の実施形態において、潤滑剤の量は、全組成物の２０重量％未満である。他の実施形態において、潤滑剤の量は、全組成物の１０重量％未満である。他の実施形態では、潤滑剤のおおよその量は、全組成物の約０．１重量％～５．０重量％である。
本明細書に開示する組成物の上記重量比にもかかわらず、いくつかの伝熱システムでは、本組成物が使用されている間、そのような伝熱システムの１つ以上の設備構成要素から追加の潤滑剤が得られる可能性があることが理解されている。例えば、いくつかの冷蔵システム、空調システム及びヒートポンプシステムでは、圧縮器及び／又は圧縮器潤滑サンプ内に潤滑剤を充填してもよい。このような潤滑剤は、任意の潤滑添加剤に加えて、このようなシステムの冷媒中に存在する。使用中、圧縮器内にあるとき、冷媒組成物は、ある量の設備潤滑剤を捕捉して、冷媒－潤滑剤組成物を出発比率から変更してもよい。
本発明の組成物と共に使用される非冷媒成分は、少なくとも１つの染料を含んでいてよい。染料は、少なくとも１つの紫外線（ultra-violet、ＵＶ）染料であってもよい。紫外線染料は、蛍光染料であってよい。蛍光染料は、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（phenanthracene）、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当該染料の誘導体及びこれらの組み合わせ（本章で開示されている当該染料又はこれらの誘導体の任意の混合物を意味する）からなる群から選択されてもよい。
いくつかの実施形態では、開示する組成物は、約０．００１重量パーセント～約１．０重量パーセントの紫外線染料を含有する。他の実施形態では、紫外線染料は約０．００５重量パーセント～約０．５重量パーセントの量で存在し、他の実施形態では、紫外線染料は全組成物の０．０１重量パーセント～約０．２５重量パーセントの量で存在する。紫外線染料は、機器（例えば、冷蔵ユニット、空調器又はヒートポンプ）中での漏出点又は漏出点付近において染料の蛍光を観察することができることから、組成物の漏出を検出するにあたって有用な成分である。紫外線発光（例えば、染料からの蛍光）は、紫外線光下で観察されてもよい。したがって、こうした紫外線染料を含有する組成物が機器中の所与の点から漏出した場合、蛍光は、漏出点又は漏出点付近で検出され得る。
本発明の組成物と共に使用され得る別の非冷媒成分は、本開示の組成物中において１つ以上の染料の溶解度を改善するために選択された少なくとも１つの可溶化剤を含めてもよい。いくつかの実施形態では、染料の可溶化剤に対する重量比は、約９９：１～約１：１の範囲である。可溶化剤としては、炭化水素、炭化水素エーテル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル（例えば、ジプロピレングリコールジメチルエーテル）、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン（例えば、塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロホルム又はこれらの混合物）、エステル、ラクトン、芳香族エーテル、フルオロエーテル及び１，１，１－トリフルオロアルカン及びこれらの混合物（本章で開示されている任意の可溶化剤の混合物を意味する）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、非冷媒成分は、１つ以上の潤滑剤と開示する組成物との相溶性を改善するために少なくとも１つの相溶剤を含む。相溶剤は、炭化水素、炭化水素エーテル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル（例えば、ジプロピレングリコールジメチルエーテル）、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン（例えば、塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロホルム又はこれらの混合物）、エステル、ラクトン、芳香族エーテル、フルオロエーテル、１，１，１－トリフルオロアルカン及びこれらの混合物（本章で開示されている任意の相溶化剤の混合物を意味する）からなる群から選択してもよい。
可溶化剤及び／又は相溶剤は、ジメチルエーテル（dimethyl ether、ＤＭＥ）など、炭素、水素及び酸素のみを含むエーテルからなる炭化水素エーテル及びこれらの混合物（本章で開示されている任意の炭化水素エーテルの混合物を意味する）からなる群から選択されてもよい。相溶剤は、３～１５個の炭素原子を含有する直鎖又は環式脂肪族又は芳香族炭化水素相溶剤であり得る。相溶化剤は、中でも、プロピレン及びプロパンを含む少なくともプロパン、ｎ－ブタン及びイソブテンを含むブタン、ｎ－ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン及びシクロペンタンを含むペンタン、ヘキサン、オクタン、ノナン、並びにデカンからなる群から選択され得る少なくとも１つの炭化水素であり得る。市販の炭化水素相溶化剤としては、これらに限定されるものではないが、Ｅｘｘｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（ＵＳＡ）から商標名Ｉｓｏｐａｒ（登録商標）Ｈで販売されているもの、ウンデカン（Ｃｎ）とドデカン（Ｃ１２）の混合物（高純度Ｃ１１～Ｃ１２イソパラフィン）、Ａｒｏｍａｔｉｃ１５０（Ｃ９～Ｃ１１芳香族）（Ａｒｏｍａｔｉｃ２００（Ｃ９～Ｃ１５芳香族）及びＮａｐｔｈａ１４０（Ｃ５～Ｃ１１パラフィン、ナフテン及び芳香族炭化水素の混合物）及びこれらの混合物（本章で開示されている任意の炭化水素の混合物を意味する）が挙げられる。
相溶剤は、代替的に、少なくとも１つのポリマー性相溶剤であってもよい。ポリマー相溶剤は、フッ素化アクリレート及び非フッ素化アクリレートのランダムコポリマーであってよく、前記ポリマーは、式ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ１）ＣＯ２Ｒ２、ＣＨ２＝Ｃ（Ｒ３）Ｃ６Ｈ４Ｒ４、及びＣＨ２＝Ｃ（Ｒ５）Ｃ６Ｈ４ＸＲ６で表される少なくとも１つのモノマーの繰り返し単位を含む（式中、Ｘは酸素又は硫黄であり、Ｒ１、Ｒ３、及びＲ５が、Ｈ及びＣ１～Ｃ４のアルキルラジカルからなる群から独立して選択され、並びにＲ２、Ｒ４、及びＲ６がＣ及びＦを含有する炭素鎖系ラジカルからなる群から独立して選択され、チオエーテル、スルホキシド、又はスルホン基及びそれらの混合物の形態でＨ、Ｃｌ、エーテル酸素、若しくは硫黄を更に含有し得る）。かかるポリマー性相溶化剤の例としては、商標名Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＰＨＳでＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，１９８９８，ＵＳＡ）から市販されているものが挙げられる。Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＰＨＳは、４０重量％のＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯ２ＣＨ２ＣＨ２（ＣＦ２ＣＦ２）ｍＦ（Ｚｏｎｙｌ（登録商標）フルオロメタクリレート又はＺＦＭとも呼ばれる）（式中、ｍが１～１２であり、主に２～８である）、６０重量％のラウリルメタクリレート（ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯ２（ＣＨ２）ｎＣＨ３（ＬＭＡとも呼ばれる）を重合することによって作製されたランダムコポリマーである。いくつかの実施形態では、相溶剤成分は、潤滑剤の金属への粘着性を低減させる方法で、熱交換器中で見出される金属銅、アルミニウム、鋼、又は他の金属及びその合金の表面エネルギーを低減させる添加剤約０．０１～３０重量％（相溶剤の総量を基準にして）を含有する。金属表面エネルギーを低下させる添加剤の例としては、商標名Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＡ、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＰ及びＺｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＪにてＤｕＰｏｎｔから市販されているものが挙げられる。
本発明の組成物と共に使用され得る別の非冷媒成分は、金属表面不活性化剤であってもよい。金属表面不活性化剤には、アレオキサリル（areoxalyl）ビス（ベンジリデン）ヒドラジド（ＣＡＳ登録番号６６２９－１０－３）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシヒドロシンナモイルヒドラジン（ＣＡＳ登録番号３２６８７－７８－８）、２，２，－オキサミドビス－エチル－（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシヒドロシンナマート（ＣＡＳ登録番号７０３３１－９４－１）、Ｎ，Ｎ－（ジサリシクリデン（disalicyclidene））－１，２－ジアミノプロパン（ＣＡＳ登録番号９４－９１－７）、及びエチレンジアミンテトラ－酢酸（ＣＡＳ登録番号６０－００－４）及びその塩、並びにそれらの混合物（本章に開示の任意の金属表面不活性化剤の混合物を意味する）からなる群から選択される。
本発明の組成物と共に使用される非冷媒成分は、代替的にはヒンダードフェノール、チオホスフェート、ブチル化トリフェニルホスホロチオネート、オルガノホスフェート又はホスファイト、アリールアルキルエーテル、テルペン、テルペノイド、エポキシド、フッ素化エポキシド、オキセタン、アスコルビン酸、チオール、ラクトン、チオエーテル、アミン、ニトロメタン、アルキルシラン、ベンゾフェノン誘導体、アリールスルフィド、ジビニルテレフタル酸、ジフェニルテレフタル酸、イオン性液体、及びそれらの混合物（本章に開示されている任意の安定剤の混合物を意味する）からなる群から選択される安定剤であり得る。
安定剤は、以下からなる群から選択され得る：トコフェロール；ヒドロキノン；ｔ－ブチルヒドロキノン；モノチオホスフェート、及びジチオホスフェート（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ（以後「Ｃｉｂａ」）から商標名Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）６３として市販）；ジアルキルチオリン酸エステル（Ｃｉｂａからそれぞれ商標名Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）３５３及びＩｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）３５０として市販）；ブチル化トリフェニルホスホロチオネート（Ｃｉｂａから商標名Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）２３２として市販）；アミンホスフェート（Ｃｉｂａから商標名Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）３４９（Ｃｉｂａ）として市販）；ヒンダードホスファイト（ＣｉｂａからＩｒｇａｆｏｓ（登録商標）１６８として市販）、及びトリス－（ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ホスファイト（Ｃｉｂａから商標名Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）ＯＰＨとして市販）；（Ｄｉ－ｎ－オクチルホスファイト）；及びイソ－デシルジフェニルホスファイト（Ｃｉｂａから商標名Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）ＤＤＰＰとして市販）；トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、及びトリ（２－エチルヘキシル）ホスフェートなどのトリアルキルホスフェート；トリフェニルホスフェート、トリクレシルホスフェート及びトリキシレニルホスフェートを含むトリアリールホスフェート、並びにイソプロピルフェニルホスフェート（ＩＰＰＰ）及びビス（ｔ－ブチルフェニル）フェニルホスフェート（ＴＢＰＰ）を含む混合アルキルアリールホスフェート；Ｓｙｎ－Ｏ－Ａｄ（登録商標）８７８４を含む、商標名Ｓｙｎ－Ｏ－Ａｄ（登録商標）にて市販されているものなどのブチル化トリフェニルホスフェート；商標名Ｄｕｒａｄ（登録商標）６２０として市販のものなどのｔｅｒｔ－ブチル化トリフェニルホスフェート；商標名Ｄｕｒａｄ（登録商標）２２０及びＤｕｒａｄ（登録商標）１１０で市販されているものなどのイソプロピルトリフェニルホスフェート；アニソール；１，４－ジメトキシベンゼン；１，４－ジエトキシベンゼン；１，３，５－トリメトキシベンゼン；ミルセン、アロオシメン、リモネン（特にｄ－リモネン）；レチナール；ピネン；メントール；ゲラニオール； ファルネソール；フィトール；ビタミンＡ；テルピネン；δ－３－カレン；テルピノレン；フェランドレン；フェンチェン；ジペンテン；リコピン、βカロチンなどのカラテノイド（caratenoids）、及びゼアキサンチンなどのキサントフィル；ヘパキサンチン及びイソトレチノインなどのレチノイド；ボルナン；１，２－プロピレンオキシド；１，２－ブチレンオキシド；ｎ－ブチルグリシジルエーテル；トリフルオロメチルオキシラン；１，１－ビス（トリフルオロメチル）オキシラン；３－エチル－３－ヒドロキシメチル－オキセタン（例えば、ＯＸＴ－１０１（Ｔｏａｇｏｓｅｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ））；３－エチル－３－（（フェノキシ）メチル）－オキセタン（例えば、ＯＸＴ－２１１（Ｔｏａｇｏｓｅｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ））；３－エチル－３－（（２－エチル－ヘキシルオキシ）メチル）－オキセタン（例えば、ＯＸＴ－２１２（Ｔｏａｇｏｓｅｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ））；アスコルビン酸；メタンチオール（メチルメルカプタン）；エタンチオール（エチルメルカプタン）；コエンザイムＡ；ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）；グレープフルーツメルカプタン（（Ｒ）－２－（４－メチルシクロヘキサ－３－エニル）プロパン－２－チオール））；システイン（（Ｒ）－２－アミノ－３－スルファニル－プロパン酸）；リポアミド（１，２－ジチオラン－３－ペンタンアミド）；５，７－ビス（１，１－ジメチルエチル）－３－［２，３（又は３，４）－ジメチルフェニル］－２（３Ｈ）－ベンゾフラノン（Ｃｉｂａから商標名Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＨＰ－１３６として市販）；ベンジルフェニルスルフィド；ジフェニルスルフィド；ジイソプロピルアミン；商標名Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＰＳ８０２（Ｃｉｂａ）でＣｉｂａから市販されているジオクタデシル３，３’－チオジプロピオネート；ジドデシル３，３’－チオプロピオネート（Ｃｉｂａから商標名Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＰＳ８００として市販）；ジ－（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）セバケート（Ｃｉｂａから商標名Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）７７０として市販）；ポリ－（Ｎ－ヒドロキシエチル－２，２，６，６－テトラメチル－４－ヒドロキシ－ピペリジルスクシネート（Ｃｉｂａから商標名Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）６２２ＬＤ（Ｃｉｂａ）として市販）；メチルビスタローアミン；ビスタローアミン；フェノール－α－ナフチルアミン；ビス（ジメチルアミノ）メチルシラン（ＤＭＡＭＳ）；トリス（トリメチルシリル）シラン（ＴＴＭＳＳ）；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリメトキシシラン；２，５－ジフルオロベンゾフェノン；２’，５’－ジヒドロキシアセトフェノン；２－アミノベンゾフェノン；２－クロロベンゾフェノン；ベンジルフェニルスルフィド；ジフェニルスルフィド；ジベンジルスルフィド；イオン性液体並びにその混合物及びそれらの組み合わせ。
本発明の組成物と共に使用される添加剤は、代替的にはイオン性液体安定剤であってもよい。イオン性液体安定剤は、室温（およそ２５℃）で液体である有機塩からなる群から選択され得、それらの塩は、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、及びトリアゾリウム、並びにそれらの混合物からなる群から選択された陽イオン並びに［ＢＦ４］－、［ＰＦ］－、［ＳｂＦ］－、［ＣＦ３ＳＯ３］－、［ＨＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］－、［ＣＦ３ＨＦＣＣＦ２ＳＯ３］－、［ＨＣＣｌＦＣＦ２ＳＯ３］－、［（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ］－、［（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］－、［（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ］－、［ＣＦ３ＣＯ２］－、及びＦ－、並びにそれらの混合物からなる群から選択される陰イオンを含有する。いくつかの実施形態では、イオン性液体安定剤は次からなる群から選択される；ｅｍｉｍ ＢＦ４（１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩）、ｂｍｉｍ ＢＦ４（１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラボラート）；ｅｍｉｍ ＰＦ６（１－エチル－３－メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート）；及びｂｍｉｍ ＰＦ６（１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート）であり、これらの全ては、Ｆｌｕｋａ（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ）より入手可能である。
いくつかの実施形態では、安定剤は、ヒンダードフェノールであり得、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－エチルフェノール；２，４－ジメチル－６－ｔｅｒｔブチルフェノール；トコフェロールなどを含むアルキル化モノフェノール、ｔ－ブチルヒドロキノン、ヒドロキノンの他の誘導体などを含むヒドロキノン及びアルキル化ヒドロキノンなど、４，４’－チオ－ビス（２－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－チオビス（３－メチル－６－ｔｅｒｔブチルフェノール）；２，２’－チオビス（４メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；などを含むヒドロキシル化チオジフェニルエーテル、４，４’－メチレンビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４’－ビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；２，２－、又は４，４－ビフェノールジオール誘導体；２，２’－メチレンビス（４－エチル－６－ｔｅｒｔブチルフェノール）；２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔブチルフェノール）；４，４－ブチリデンビス（３－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；４，４－イソプロピリデンビス（２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）；２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－ノニルフェノール）；２，２’－イソブチリデンビス（４，６－ジメチルフェノール；２，２’－メチレンビス（４－メチル－６－シクロヘキシルフェノール、２，２－又は４，４－ビフェニルジオール（２，２’－メチレンビス（４－エチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）を含む）；ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ、又は２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－メチルフェノール）を含むアルキリデン－ビスフェノール、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－アルファ－ジメチルアミノ－ｐ－クレゾール、４，４－チオビス（６－ｔｅｒｔ－ブチル－ｍ－クレゾール）などを含むヘテロ原子を含むビスフェノール；アシルアミノフェノール；２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４（Ｎ，Ｎ’－ジメチルアミノメチルフェノール）；ビス（３－メチル－４－ヒドロキシ－５－ｔｅｒｔ－ブチルベンジル）スルフィド；ビス（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンジル）スルフィド及びこれらの混合物（本項に開示されているフェノールのいずれかの混合物を意味する）を含むスルフィドなど、１つ以上の置換又は環状直鎖又は分岐鎖脂肪族置換基を含むフェノールを含む任意の置換フェノール化合物である。本発明の組成物と共に使用される非冷媒成分は、代替的にトレーサーであってもよい。トレーサーは、同一の分類の化合物又は異なる分類の化合物の２種以上のトレーサー化合物であってもよい。いくつかの実施形態では、トレーサーは、全組成物の重量に基づいて、約５０重量百万分率（ｐｐｍ）～約１０００ｐｐｍの合計濃度で組成物中に存在する。他の実施形態では、トレーサーは、約５０ｐｐｍ～約５００ｐｐｍの合計濃度で存在する。代替的には、トレーサーが全濃度約１００ｐｐｍ～約３００ｐｐｍにて存在する。
トレーサーは、ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、重水素化ヒ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、ヨウ素酸化合物、アルコール、アルデヒド及びケトン、亜酸化窒素及びこれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。あるいは、トレーサーは、フルオロエタン、１，１－ジフルオロエタン、１，１，１－トリフルオロエタン、１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロプロパン、１，１，１，２，３，３，３－ヘプタフルオロプロパン、１，１，１，３，３－ペンタフルオロプロパン、１，１，１，３，３－ペンタフルオロブタン、１，１，１，２，３，４，４，５，５，５－デカフルオロペンタン、１，１，１，２，２，３，４，５，５，６，６，７，７，７－トリデカフルオロヘプタン、ヨードトリフルオロメタン、重水素化炭化水素、重水素化ヒ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、ヨード化化合物、アルコール、アルデヒド、ケトン、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、及びそれらの混合物からなる群から選択され得る。いくつかの実施形態では、トレーサーは、２つ以上のヒ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された１つのヒドロフルオロカーボンを含有するブレンドである。
当該組成物のなんらかの希釈、汚染又はその他の変更を検出できるようにするために、所定の量でトレーサーが本発明の組成物に添加されてもよい。
本発明の組成物と共に使用され得る添加剤は、代替的には、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００７／０２８４５５５号に詳細に記述されているようにパーフルオロポリエーテルであってもよい。
非冷媒成分に好適であると上で記載した特定の添加剤は、冷媒として可能性があるものとして特定されていることが理解されるであろう。しかしながら、本発明によれば、これらの添加剤が使用される場合、本発明の冷媒混合物の新規かつ基本的特徴に影響を及ぼし得る量では存在しない。好ましくは、冷媒混合物及びそれらを含有する本発明の組成物は、ＨＦＣ－３２、ＨＦＣ－１２５、ＨＦＯ－２３、ＦＣ－１１６、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ、及びＣＦ３Ｉ以外の冷媒を約０．５重量％以下で含有することが好ましい。一実施形態では、本明細書に開示する組成物は、所望の量の個々の成分を混ぜ合わせるための任意の簡便な方法によって調製してよい。好ましい方法は、所望の成分量を計量し、その後、適切な容器内で成分を混ぜ合わせることである。必要に応じて、撹拌を用いてもよい。本発明の組成物は、ゼロオゾン破壊係数及び低地球温暖化係数（ＧＷＰ）を有する。追加的に、本発明の組成物は、現在使用中の多くのヒドロフルオロカーボン冷媒を下回る地球温暖化係数を有することになる。
本明細書では、一実施形態では、本発明の組成物を含む冷蔵、空気調節、又はヒートポンプシステムが提供される。冷蔵、空調又はヒートポンプシステムは、蒸発器、圧縮器、凝縮器、及び膨張装置を備える。
本発明の組成物は、熱交換器内に温度勾配をいくらか有することが見出されている。これにより、向流モード又は向流傾向を呈する横流モードで熱交換器が動作されている場合、システムはより効率的に動作する。向流傾向とは、熱交換器が向流モードに可能な限り近づくほど、伝熱がより効率的であることを意味する。したがって、空調熱交換器、特に蒸発器は、向流傾向のいくつかの態様を提供するように設計される。したがって、空調又はヒートポンプシステムが本明細書で提供され、このシステムは、向流モード又は向流傾向を呈する横流モードで動作する、１つ以上の熱交換器（蒸発器、凝縮器のいずれか又は両方）を含む。別の実施形態では、冷蔵システムが本明細書で提供され、このシステムは、向流モード又は向流傾向を呈する横流モードで動作する、１つ以上の熱交換器（蒸発器、凝縮器のいずれか又は両方）を含む。一実施形態では、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムは、固定式冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムである。別の実施形態では、冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムは、移動式冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムである。
加えて、いくつかの実施形態では、開示の組成物は、水、水性食塩水、（例えば、塩化カルシウム）、グリコール、二酸化炭素、又はフッ素化炭化水素流体を含み得る二次伝熱流体の使用によって、遠隔場所に冷却を提供する二次ループシステムにおいて主要冷媒として機能し得る。この場合、二次伝熱流体は、蒸発器に隣接しており、冷却すべき第２の遠隔体に移動させる前に冷却させることから、冷却すべき本体である。
空調又はヒートポンプシステムの例としては、これらに限定されないが、空調機、住宅用のヒートポンプ、満液式蒸発器チラー及び直接膨張式チラーを含むチラー、移動式空調ユニット、除湿器、及びそれらの組み合わせなどが挙げられる。
本明細書で使用するとき、移動式冷蔵、空調、又はヒートポンプシステムとは、道路、鉄道、海上、又は航空の輸送ユニットに組み込まれる、任意の冷蔵機器、空調機器、又はヒートポンプ機器を指す。移動式空調又はヒートポンプシステムは、自動車、トラック、列車、又は他の輸送システムに使用され得る。移動式冷蔵は、トラック、飛行機、又は列車の輸送用冷蔵を含み得る。加えて、「複合一貫輸送システム」として知られている、任意の移動式キャリアに依存しないシステムに冷蔵を提供することを意味する機器は、本発明に含まれる。かかる複合一貫輸送システムとしては、「コンテナ」（海上／陸上複合輸送）、並びに「スワップボディ」（道路及び鉄道複合輸送）が挙げられる。本明細書で使用するとき、固定式空調又はヒートポンプシステムは、動作中に適所に固定されるシステムである。固定式空調又はヒートポンプシステムは、いずれかの様々な建物に関連付けられ得るか、又は取り付けられ得る。これらの固定式の用途としては、これらに限定されないが、チラー、住宅用高温ヒートポンプを含むヒートポンプ、住宅用、商業用、若しくは工業用空調システムを含み、かつ窓、ダクトの有無に関わらずパッケージ型端末、屋上システムなどの建物に接続されるそれらの外部を含む、固定式空調及びヒートポンプであり得る。本開示の組成物が有用であり得る冷蔵システムの例としては、商業用、工業用、又は住宅用冷蔵庫及び冷凍庫、製氷機、内蔵型クーラー及び冷凍庫、満液式蒸発器チラー、直接膨張式チラー、ウォークイン及びリーチインクーラー及び冷凍庫、並びに組み合わせシステムを含む設備であり得る。いくつかの実施形態において、開示する組成物は、スーパーマーケットの冷蔵システムにおいて使用され得る。更に、固定型用途は、１つの位置において、冷却を生み出す一次冷媒を使用し、この冷却を二次伝熱流体を介して遠隔地に移動させる、二次ループシステムを利用し得る。
一実施形態において、冷媒組成物の製造方法であって、組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～８０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．０１重量パーセント～１２重量パーセントのヘキサフルオロエタン又は０．０１重量パーセント～７重量パーセントのトリフルオロメタンのうちの少なくとも１つを混合することを含む、方法。成分は、圧力下で液化ガスである組成物を保持するように設計されたスチールシリンダなどの適切な容器内で混合されてもよい。
一実施形態において、冷蔵システムの冷却剤を作る方法は、組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～５０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量のヘキサフルオロエタン又は０．０１重量パーセント～７重量パーセントのトリフルオロメタンの少なくとも１つ、及び潤滑剤、をブレンドすることを含む、方法。
以下の表１及び表２は、従来のＲ－４１０Ａ冷媒と比較して、冷媒組成物を含有する様々なＣＦ３Ｉの特性、及び冷却性能を要約する。示される性能は、空調又は高温冷蔵状態を表す。Ｅｖａｐ Ｐは蒸発器の圧力であり、Ｃｏｎｄ Ｐは凝縮器圧力であり、Ｄｉｓｃｈ Ｔは圧縮器の排出温度であり、Ａｖｇ Ｇｌｉｄｅは蒸発器及び凝縮器の平均温度勾配であり、キャップは体積冷却容量であり、ＣＯＰは性能係数である。適用可能な場合、データは、Ｒ－４１０Ａに対して相対的である。ＡＲ４ ＧＷＰは、Ｒ－３２及びＲ－１２５についての気候変動（ＩＰＣＣ）第４評価レポート（２００７）に関する政府によるＰａｎｅｌに従う１００年の地球温暖化係数である。ＣＦ３Ｉは、ＧＷＰが１であると仮定した。
凝縮器温度は、４０℃で、蒸発器温度は℃で設定し、過冷却量は５Ｋであり、戻しガス吸引温度は１８℃であり、圧縮器のエントロピー効率は７０％であった。
状態
凝縮器の温度＝４０℃
蒸発器の温度＝４℃
過冷却量５Ｋ
戻しガスの温度（℃）＝１８℃
圧縮器の効率７０％
Figure 0007366993000001
状態
凝縮器の温度＝４０℃
蒸発器の温度＝４℃
過冷却量５Ｋ
戻しガスの温度（℃）＝１８℃
圧縮器の効率７０％
Figure 0007366993000002
結果は、ＨＦＣ－２３又はＨＦＣ－１１６をＲ－３２／１２５／ＣＦ３Ｉの混合物に添加することによって、冷却能力が改善されることを示す。混合物のエネルギー効率は許容可能なレベルに維持され、圧縮器の吐出温度は同様のままであり、低温勾配（＜２ Ｋ）が維持される。この全ては、現用冷媒Ｒ－４１０ＡよりもＧＷＰが低い組成物で達成される。
本発明を１つ又は２つ以上の実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者には様々な変更がなされてもよく、その要素の代わりに同等物を使用することができることが理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことになる。加えて、詳細な説明で特定された全ての数値は、正確かつ近似的な値が両方とも明示的に特定されているかのように解釈されるものとする。
追加の実施形態
実施形態Ａ１：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンを含む組成物。
実施形態Ａ１ａ：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンから本質的になる、実施形態Ａ１に記載の組成物。
実施形態Ａ１ｂ：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンからなる、実施形態Ａ１に記載の組成物。
実施形態Ａ２：組成物の総重量に基づいて、トリフルオロヨードメタンが２５重量パーセント～８０重量パーセントの量で存在し、ジフルオロメタンが３５重量パーセント～５０重量パーセントの量で存在し、ペンタフルオロエタンが５重量パーセント～１５重量パーセントの量で存在し、トリフルオロメタンが０．０１重量パーセント～７重量パーセントの量で存在する、実施形態Ａ１に記載の組成物。
実施形態Ａ２ａ：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンから本質的になる、実施形態Ａ２に記載の組成物。
実施形態Ａ２ｂ：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンからなる、実施形態Ａ２に記載の組成物。
実施形態Ａ３：ヘキサフルオロエタンを更に含む、実施形態Ａ１又はＡ２に記載の組成物。
実施形態Ａ３ａ：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロメタン、及びヘキサフルオロエタンから本質的になる、実施形態Ａ３に記載の組成物。
実施形態Ａ３ｂ：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロメタン、及びヘキサフルオロエタンからなる、実施形態Ａ３に記載の組成物。
実施形態Ａ４：ヘキサフルオロエタンを更に含み、ヘキサフルオロエタンが、組成物の総重量に基づいて０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量で存在する、実施形態Ａ１、Ａ２又はＡ３のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ａ５：組成物の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は８７５未満である、実施形態Ａ１、Ａ２、Ａ３又はＡ４のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ａ６：２，３，３，３－テトラフルオロプロペン又は１，３，３，３－テトラフルオロプロペンを更に含む、実施形態Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４又はＡ５のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ａ７：潤滑剤、染料、可溶化剤、相溶化剤、安定剤、トレーサー、摩耗防止剤、極圧剤、腐食及び酸化防止剤、金属表面エネルギー減少剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤、泡制御剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、洗剤、粘度調節剤、並びにそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の成分を更に含む、実施形態Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５又はＡ６のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ａ８：潤滑剤が、鉱物油、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリカーボネート、パーフルオロポリエーテル、合成パラフィン、合成ナフテン、ポリアルファ－オレフィン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６又はＡ７のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ｂ１：トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びヘキサフルオロエタンを含む組成物。
実施形態Ｂ２：組成物の総重量に基づいて、トリフルオロヨードメタンが２５重量パーセント～８０重量パーセントの量で存在し、ジフルオロメタンが３５重量パーセント～５０重量パーセントの量で存在し、ペンタフルオロエタンが５重量パーセント～１５重量パーセントの量で存在し、ヘキサフルオロエタンが０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量で存在する、実施形態Ｂ１に記載の組成物。
実施形態Ｂ３：組成物の総重量に基づいて、０．０１重量パーセント～７重量パーセントの量のトリフルオロメタンを更に含む、実施形態Ｂ１又はＢ２のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ｂ４：組成物の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は８７５未満である、実施形態Ｂ１、Ｂ２、又はＢ３のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ｂ５：２，３，３，３－テトラフルオロプロペン又は１，３，３，３－テトラフルオロプロペンを更に含む、実施形態Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の又はＢ４のいずれかに記載の組成物。
実施形態Ｃ１：実施形態Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６又はＡ７はのいずれかに記載の組成物を含有する、冷蔵、空調又はヒートポンプシステム。
実施形態Ｄ１：実施形態Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、又はＢ５のいずれかに記載の組成物を含有する、冷蔵、空調又はヒートポンプシステム。
実施形態Ｅ１：冷媒組成物の製造方法であって、組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～８０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．０１重量パーセント～１２重量パーセントのヘキサフルオロエタン又は０．０１重量パーセント～７重量パーセントのトリフルオロメタンのうちの少なくとも１つを混合することを含む、方法。
実施形態Ｆ１：冷蔵システム冷却剤を製造する方法であって、
ａ）組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～５０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量のヘキサフルオロエタン又は０．０１重量パーセント～７重量パーセントの量のトリフルオロメタンの少なくとも１つ、及び、
ｂ）潤滑剤、をブレンドすることを含む、方法。
実施形態Ｆ２：潤滑剤が、鉱物油、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリカーボネート、パーフルオロポリエーテル、合成パラフィン、合成ナフテン、ポリアルファ－オレフィン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、実施形態Ｆ１に記載の方法。
実施形態Ｆ３：潤滑剤が、ポリオールエステル又はポリアルキレングリコールを含む、実施形態Ｆ１又はＦ２のいずれかに記載の方法。
実施形態Ｇ１：Ｒ－４１０Ａを冷蔵、空気調節、又はヒートポンプシステムで置換える方法であって、実施形態Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４又はＢ５のいずれかに記載の組成物を前記Ｒ－４１０Ａの代替品としてシステムに提供することを含む、方法。

Claims (10)

  1. トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びトリフルオロメタンを含む、組成物であって、
    前記組成物の総重量に基づいて、前記トリフルオロヨードメタンが、２５重量パーセント～８０重量パーセントの量で存在し、前記ジフルオロメタンが３５重量パーセント～５０重量パーセントの量で存在し、前記ペンタフルオロエタンが５重量パーセント～１５重量パーセントの量で存在し、前記トリフルオロメタンが０．０１重量パーセント～７重量パーセントの量で存在する、組成物。
  2. 前記組成物の総重量に基づいて、０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量のヘキサフルオロエタンを更に含む、請求項１に記載の組成物。
  3. ２，３，３，３－テトラフルオロプロペン又は１，３，３，３－テトラフルオロプロペンを更に含む、請求項１に記載の組成物。
  4. 潤滑剤、染料、可溶化剤、相溶化剤、安定剤、トレーサー、摩耗防止剤、極圧剤、腐食及び酸化防止剤、金属表面エネルギー減少剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤、泡制御剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、洗剤、粘度調節剤、並びにそれらの混合物からなる群から選択される１つ以上の成分を更に含む、請求項１に記載の組成物。
  5. トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、及びヘキサフルオロエタンを含む、組成物であって、
    前記組成物の総重量に基づいて、前記トリフルオロヨードメタンが２５重量パーセント～８０重量パーセントの量で存在し、前記ジフルオロメタンが３５重量パーセント～５０重量パーセントの量で存在し、前記ペンタフルオロエタンが５重量パーセント～１５重量パーセントの量で存在し、前記ヘキサフルオロエタンが０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量で存在する、組成物。
  6. 前記組成物の総重量に基づいて、０．０１重量パーセント～７重量パーセントの量のトリフルオロメタンを更に含む、請求項５に記載の組成物。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の組成物を含有する、冷蔵又はヒートポンプシステム。
  8. 冷媒組成物の製造方法であって、前記組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～８０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、０．０１重量パーセント～１２重量パーセントのヘキサフルオロエタン又は０．０１重量パーセント～７重量パーセントのトリフルオロメタンのうちの少なくとも１つを混合することを含む、冷媒組成物の製造方法。
  9. 冷凍システムの冷却剤の製造方法であって、
    ａ）前記組成物の総重量に基づいて、２５重量パーセント～５０重量パーセントのトリフルオロヨードメタン、３５重量パーセント～５０重量パーセントのジフルオロメタン、５重量パーセント～１５重量パーセントのペンタフルオロエタン、及び０．０１重量パーセント～１２重量パーセントの量のヘキサフルオロエタン又は０．０１重量パーセント～７重量パーセントの量のトリフルオロメタンのうちの少なくとも１つ、
    ｂ）潤滑剤、をブレンドすることを含む、方法。
  10. 冷却、空調、又はヒートポンプシステムのＲ－４１０Ａを代替する方法であって、前記Ｒ－４１０Ａの代替品として、請求項１～６のいずれか一項に記載の組成物を前記システムに提供する工程を含む、方法。
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