KR101350620B1 - 플루오로올레핀을 포함하는 조성물 및 그의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플루오로올레핀 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 플루오로올레핀 조성물은, 냉매 또는 열 전달 유체로서, 또한 냉각 또는 가열을 제공하는 방법에서 유용하다. 또한, 본 발명의 플루오로올레핀 조성물을 사용하여, 보다 높은 지구 온난화 지수를 갖는 현재 사용되는 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체할 수 있다.
플루오로올레핀, 냉매, 열 전달 유체, 지구 온난화 지수

Description

플루오로올레핀을 포함하는 조성물 및 그의 용도 {COMPOSITIONS COMPRISING FLUOROOLEFINS AND USES THEREOF}
<관련 출원(들)의 상호 참조(들)>
본원은, 2005년 11월 1일자로 출원된 미국 가출원 제60/732,581호 및 2006년 7월 13일자로 출원된 미국 특허출원 제11/486,791호의 우선권 이익을 청구한다.
본 발명은 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 시스템에 사용하기 위한, 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 열 전달 유체 및 많은 기타 용도로서 냉동 또는 가열을 제공하는 방법에서 유용하다.
냉동 산업에서는, 지난 수십년간 몬트리올 협정의 결과로 폐지된 오존 파괴 클로로플루오로카본 (CFC) 및 히드로클로로플루오로카본 (HCFC)에 대한 대체 냉매를 찾기 위해 연구되어 왔다. 대부분의 냉매 생산자에 대한 해결책은 히드로플루오로카본 (HFC) 냉매의 상업화였다. 현재 가장 폭넓게 사용되고 있는 새로운 HFC 냉매인 HFC-134a는 오존 파괴 지수가 0이고, 따라서 몬트리올 협정의 결과로서 폐지된 현재의 규제에 의해 영향받지 않는다.
추가의 환경적 규제는 궁극적으로 특정 HFC 냉매의 전세계적 폐지를 초래할 수 있다. 현재, 자동차 산업은 이동식 에어 컨디셔닝에 사용되는 냉매에 대한 지구 온난화 지수에 관련된 규제에 직면하고 있다. 따라서, 이동식 에어 컨디셔닝 시장에서는 감소된 지구 온난화 지수를 갖는 새로운 냉매를 찾는 것에 대해 현재 큰 필요성이 존재한다. 미래에 규제가 보다 광범위하게 적용되면, 냉동 및 에어 컨디셔닝 산업의 모든 영역에서 사용될 수 있는 냉매에 대해 훨씬 더 큰 필요성이 느껴질 것이다.
현재 제안된 HFC-134a에 대한 대체 냉매는, HFC-152a, 순수 탄화수소, 예컨대 부탄 또는 프로판, 또는 "천연" 냉매, 예컨대 CO2를 포함한다. 이들 제안된 대체물의 대부분은 독성, 가연성이고/거나, 낮은 에너지 효율을 갖는다. 따라서, 새로운 대안적 냉매가 추구되고 있다.
본 발명의 목적은, 오존 파괴 지수가 낮거나 0이고, 현재의 냉매에 비해 지구 온난화 지수가 보다 낮을 것에 대한 요구를 충족시키기 위해 독특한 특징을 제공하는 신규 냉매 조성물 및 열 전달 유체 조성물을 제공하는 것이다.
<발명의 요약>
본 발명은,
(i) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기이고, 여기서 화합물내 탄소의 총 수는 5 이상임)의 플루오로올레핀;
(ii) 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 및
(iii) 2,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CH2); 1,1,2-트리플루오로-1-프로펜 (CH3CF=CF2); 1,2,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCH=CF2); 1,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CHF); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥 사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCH=CFCF3); 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCH2F); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CH=CH2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CHCF3); 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐 (CH3CF=CFCF3); 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCF2CHF2); 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CHCHF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐 (CH3CF2CF=CF2); 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCHF2); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CF2=C(CF3)(CH3)); 2-(디플루오로메틸)-3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)(CF3)); 2,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCHFCF3); 1,2,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCH2CF3); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCHFCF3); 1,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CHF2); 1,2,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCHF2); 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐 (CH2=CHCF2CHF2); 1,1-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CF2=C(CHF2)(CH3)); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CHF=C(CF3)(CH3)); 3,3-디플루오로-2-(디 플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)2); 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCH3); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (CH3CF=CHCF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,1-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCH3); 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐 (CF3CF2CF=CHCH3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐 (CF3C(CH3)=CHCF3); 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐 (CH2=CHCF2CHFCF3); 4,4,4-트리플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CH2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-3-메틸-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CF=CHCH3); 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCF2CF2CF2CHF2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHCF2CH3); 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=C(CF3)CH2C2F5); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (CF3CF2CF2C(CH3)=CH2); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CH=CHCH3); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCH2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFC2H5); 4,5,5,5-테트라플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CHCH2CF(CF3)2); 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐 (CF3CF=CHCH(CF3)(CH3)); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CFC2H5); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5); CF2=CFOCF2CF3 (PEVE) 및 CF2=CFOCF3 (PMVE)으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 냉매 또는 열 전달 유체 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한, (i) 1종 이상의 플루오로올레핀 화합물; 및 (ii) 1종 이상의 가연성 냉매를 포함하며; 상기 플루오로올레핀은,
(a) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀;
(b) 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 및
(c) 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CHF); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CF2); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-3-메틸-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 및 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5)으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택되는 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한,
(i) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀;
(ii) 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 또는
(iii) 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CHF); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CF2); 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CHF); 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CH2); 1,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CHF); 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CF2); 2,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CH2); 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CH2); 1,1,2-트리플루오로-1-프로펜 (CH3CF=CF2); 1,1,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCH=CF2); 1,2,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CHF); 1,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CHF); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCH=CFCF3); 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCH2F); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CH=CH2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CHCF3); 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐 (CH3CF=CFCF3); 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCF2CHF2); 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CHCHF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐 (CH3CF2CF=CF2); 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCHF2); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CF2=C(CF3)(CH3)); 2-(디플루오로메틸)-3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)(CF3)); 2,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCHFCF3); 1,2,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCH2CF3); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCHFCF3); 1,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CHF2); 1,2,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCHF2); 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐 (CH2=CHCF2CHF2); 1,1-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CF2=C(CHF2)(CH3)); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CHF=C(CF3)(CH3)); 2-디플루오로메틸-3,3-디플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)2); 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCH3); 1,1,1,3-테 트라플루오로-2-부텐 (CH3CF=CHCF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1- 부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,1-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCH3); 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐 (CF3CF2CF=CHCH3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐 (CF3C(CH3)=CHCF3); 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐 (CH2=CHCF2CHFCF3); 3-(트리플루오로메틸)-4,4,4-트리플루오로-1-부텐 (CH2=C(CF3)CH2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3-메틸-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CF=CHCH3); 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCF2CF2CF2CHF2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHCF2CH3); 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=C(CF3)CH2C2F5); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸- 1-펜텐 (CF3CF2CF2C(CH3)=CH2); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CH=CHCH3); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCH2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFC2H5); 4,5,5,5-테트라플루오로-4-트리플루오로메틸-1-펜텐 (CH2=CHCH2CF(CF3)2); 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐 (CF3CF=CHCH(CF3)(CH3)); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-트리플루오로메틸-2-펜텐 ((CF3)2C=CFC2H5); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5); CF2=CFOCF2CF3 (PEVE) 및 CF2=CFOCF3 (PMVE) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을, (a) 원심형 압축기; (b) 다단 원심형 압축기, 또는 (c) 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기를 갖는 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하며, 상기 조성물이 상기 장치에 사용되어 가열 또는 냉각을 제공하는, 상기 조성물을 상기 장치에 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물에 관한 것이다. 플루오로올레핀은, 탄소, 플루오르 및 임의로 수소 또는 산소를 함유하며, 또한 1개 이상의 이중 결합을 함유하는 임의의 화합물을 의미한다. 이들 플루오로올레핀은 선형, 분지형 또는 시클릭일 수 있다.
이들 조성물은, 작동 유체에서 다양한 유용성을 가지며, 이는 일부 예로서 기포형성제, 발포제, 소화제(fire extinguishing agent), 열 전달 매체 (예컨대, 냉동 시스템, 냉장고, 에어 컨디셔닝 시스템, 가열 펌프, 냉각기 등에 사용하기 위한 열 전달 유체 및 냉매)를 포함한다.
열 전달 유체 (본원에서 또한 열 전달 조성물 또는 열 전달 유체 조성물로서 언급됨)는 열원으로부터 열 싱크로 열을 운반하는 데 사용되는 작동 유체이다.
냉매는 사이클내에서 열 전달 유체로서 기능하는 화합물 또는 화합물의 혼합물이며, 여기서 유체는 액체로부터 기체로, 또한 역으로 상 이동이 일어난다.
본 발명은, 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (화학식 I) (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)를 갖는 플루오로올레핀을 제공한다. R1 및 R2의 예로는, CF3, C2F5 , CF2CF2CF3, CF(CF3)2, CF2CF2CF2CF3, CF(CF3)CF2CF3, CF2CF(CF3)2, C(CF3)3, CF2CF2CF2CF2CF3, CF2CF2CF(CF3)2, C(CF3)2C2F5, CF2CF2CF2CF2CF2CF3, CF(CF3) CF2CF2C2F5, 및 C(CF3)2CF2C2F5가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 일 실시양태에서, 화학식 I의 플루오로올레핀은 분자내에 약 3개 이상의 탄소 원자를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 화학식 I의 플루오로올레핀은 분자내에 약 4개 이상의 탄소 원자를 갖는다. 또다른 실시양태에서, 화학식 I의 플루오로올레핀은 분자내에 약 5개 이상의 탄소 원자를 갖는다. 화학식 I의 화합물의 비제한적 예를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112008039120074-pct00001
Figure 112008039120074-pct00002
Figure 112008039120074-pct00003
화학식 I의 화합물은, 화학식 R1I의 퍼플루오로알킬 요오다이드를 화학식 R2CH=CH2의 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀과 접촉시켜 화학식 R1CH2CHIR2의 트리히드로요오도퍼플루오로알칸을 형성함으로써 제조할 수 있다. 이어서, 상기 트리히드로요오도퍼플루오로알칸을 요오드화수소제거시켜 R1CH=CHR2를 형성할 수 있다. 별법으로, 올레핀 R1CH=CHR2는, 화학식 R2I의 퍼플루오로알킬 요오다이드를 화학식 R1CH=CH2의 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀과 반응시킴으로써 형성된 화학식 R1CHICH2R2의 트리히드로요오도퍼플루오로알칸의 요오드화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
퍼플루오로알킬 요오다이드와 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀의 상기 접촉은, 반응 온도에서 반응물 및 생성물의 자생 압력 하에 작업가능한 적합한 반응 용기 중에서 반응물을 조합함으로써 배치식으로 수행할 수 있다. 적합한 반응 용기는, 특히 오스테나이트형의 스테인레스강으로부터 제작된 것, 및 공지된 고니켈(high nickel) 합금, 예컨대 모넬(Monel)® 니켈-구리 합금, 하스텔로이(Hastelloy)® 니켈 기재의 합금 및 인코넬(Inconel)® 니켈-크롬 합금을 포함한다.
별법으로, 반응은 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀 반응물을 반응 온도에서 펌프 등의 적합한 첨가 장치에 의해 퍼플루오로알킬 요오다이드 반응물에 첨가하는 반-배치식으로 수행할 수 있다.
퍼플루오로알킬 요오다이드 대 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀의 비율은 약 1:1 내지 약 4:1, 바람직하게는 약 1.5:1 내지 2.5:1이어야 한다. 문헌 [Jeanneaux, et. al., Journal of Fluorine Chemistry, Vol. 4, pages 261-270 (1974)]에서 보고된 바와 같이, 1.5:1 미만의 비율은 다량의 2:1 부가생성물을 생성하는 경향이 있다.
상기 퍼플루오로알킬 요오다이드와 상기 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀의 접촉을 위한 바람직한 온도는, 바람직하게는 약 150℃ 내지 300℃, 바람직하게는 약 170℃ 내지 약 250℃, 가장 바람직하게는 약 180℃ 내지 약 230℃의 범위내이다. 퍼플루오로알킬 요오다이드와 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀의 반응에 적합한 접촉 시간은 약 0.5시간 내지 18시간, 바람직하게는 약 4 내지 약 12시간이다.
퍼플루오로알킬 요오다이드와 퍼플루오로알킬트리히드로올레핀의 반응에 의해 제조된 트리히드로요오도퍼플루오로알칸을 요오드화수소제거 단계에 직접 사용할 수 있거나, 또는 바람직하게는 요오드화수소제거 단계 전에 증류에 의해 회수 및 정제할 수 있다.
요오드화수소제거 단계는 트리히드로요오도퍼플루오로알칸을 염기성 물질과 접촉시킴으로써 수행한다. 적합한 염기성 물질은, 알칼리 금속 수산화물 (예를 들어, 수산화나트륨 또는 수산화칼륨), 알칼리 금속 산화물 (예를 들어, 산화나트륨), 알칼리 토금속 수산화물 (예를 들어, 수산화칼슘), 알칼리 토금속 산화물 (예를 들어, 산화칼슘), 알칼리 금속 알콕시드 (예를 들어, 나트륨 메톡시드 또는 나트륨 에톡시드), 수성 암모니아, 나트륨 아미드, 또는 소다 석회 등의 염기성 물질의 혼합물을 포함한다. 바람직한 염기성 물질은 수산화나트륨 및 수산화칼륨이다. 트리히드로요오도퍼플루오로알칸과 염기성 물질의 상기 접촉은, 바람직하게는 반응물 둘 다의 적어도 일부를 용해시킬 수 있는 용매의 존재 하에 액체상에서 수행할 수 있다. 요오드화수소제거 단계에 적합한 용매는, 1종 이상의 극성 유기 용매, 예컨대 알콜 (예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올 및 3급 부탄올), 니트릴 (예를 들어, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 벤조니트릴, 또는 아디포니트릴), 디메틸 술폭시드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 또는 술폴란을 포함한다. 용매의 선택은 생성물 비점 및 정제 동안 생성물로부터 미량의 용매 분리의 용이성에 따라 달라질 수 있다. 전형적으로, 에탄올 또는 이소프로판올은 반응을 위해 우수한 용매이다.
전형적으로, 요오드화수소제거 반응은 적합한 반응 용기 중에서 반응물 중 하나 (염기성 물질 또는 트리히드로요오도퍼플루오로알칸)를 다른 반응물에 첨가함으로써 수행할 수 있다. 상기 반응은 유리, 세라믹 또는 금속으로부터 제작될 수 있고, 바람직하게는 임펠러 또는 교반 메커니즘에 의해 교반된다.
요오드화수소제거 반응에 적합한 온도는 약 10℃ 내지 약 100℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 70℃이다. 요오드화수소제거 반응은 주변 압력에서, 또는 감압 또는 승압에서 수행할 수 있다. 화학식 I의 화합물을 이것이 형성됨에 따라 반응 용기로부터 증류시키는 요오드화수소제거 반응이 중요하다.
별법으로, 요오드화수소제거 반응은, 상 전이 촉매의 존재 하에 보다 낮은 극성을 갖는 1종 이상의 유기 용매, 예컨대 알칸 (예를 들어, 헥산, 헵탄, 또는 옥탄), 방향족 탄화수소 (예를 들어, 톨루엔), 할로겐화 탄화수소 (예를 들어, 메틸렌 클로라이드, 클로로포름, 사염화탄소, 또는 퍼클로로에틸렌), 또는 에테르 (예를 들어, 디에틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 2-메틸 테트라히드로푸란, 디옥산, 디메톡시에탄, 디글라임, 또는 테트라글라임) 중의 트리히드로요오도퍼플루오로알칸 용액과 상기 염기성 물질의 수용액을 접촉시킴으로써 수행할 수 있다. 적합한 상 전이 촉매는, 4급 암모늄 할라이드 (예를 들어, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 테트라부틸암모늄 히드로술페이트, 트리에틸벤질암모늄 클로라이드, 도데실트리메틸암모늄 클로라이드 및 트리카프릴릴메틸암모늄 클로라이드), 4급 포스포늄 할라이드 (예를 들어, 트리페닐메틸포스포늄 브로마이드 및 테트라페닐포스포늄 클로라이드), 또는 크라운 에테르로서 당업계에 공지된 시클릭 폴리에테르 화합물 (예를 들어, 18-크라운-6 및 15-크라운-5)을 포함한다.
별법으로, 요오드화수소제거 반응은 트리히드로요오도퍼플루오로알칸을 고체 또는 액체 염기성 물질을 첨가함으로써 용매의 부재 하에 수행할 수 있다.
요오드화수소제거 반응에 적합한 반응 시간은 반응물의 용해도에 따라 약 15분 내지 약 6시간 이상이다. 전형적으로, 요오드화수소제거 반응은 빠르고, 완료를 위해 약 30분 내지 약 3시간이 요구된다. 화학식 I의 화합물은 물의 첨가 후 상 분리에 의해, 증류에 의해 또는 이들의 조합에 의해 요오드화수소제거 반응 혼합물로부터 회수될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 플루오로올레핀은 시클릭 플루오로올레핀 (시클로-[CX=CY(CZW)n-] (화학식 II) (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 및 F로부터 선택되고, n은 2 내지 5의 정수임)을 포함한다. 대표적 화학식 II의 시클릭 플루오로올레핀을 하기 표 2에 기재하였다.
Figure 112008039120074-pct00004
또다른 실시양태에서, 플루오로올레핀은 하기 표 3에 기재된 화합물을 포함할 수 있다.
Figure 112008039120074-pct00005
Figure 112008039120074-pct00006
Figure 112008039120074-pct00007
Figure 112008039120074-pct00008
표 2 및 표 3에 기재된 화합물은 상업적으로 입수가능하거나, 또는 당업계에 공지된 방법에 의해 또는 본원에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다.
1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐은, 실온에서 증기상에서 고체 KOH 상에서의 플루오르화수소제거에 의해 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로부탄 (CHF2CH2CHFCF3)으로부터 제조할 수 있다. 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로부탄의 합성은 본원에 참고로 도입된 US 6,066,768에 기재되어 있다.
1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐은, 약 60℃에서 상 전이 촉매를 사용하여 KOH와 반응시킴으로써 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-요오도부탄 (CF3CHICH2CF3)으로부터 제조할 수 있다. 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-요오도부탄의 합성은, 자생 압력 하에 약 200℃에서 약 8시간 동안 퍼플루오로메틸 요오다이드 (CF3I)와 3,3,3-트리플루오로프로펜 (CF3CH=CH2)을 반응시킴으로써 수행할 수 있다.
3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐은, 200 내지 300℃에서 고체 KOH를 사용하여 또는 탄소 촉매 상에서 1,1,1,2,2,3,3-헵타플루오로펜탄 (CF3CF2CF2CH2CH3)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다. 1,1,1,2,2,3,3-헵타플루오로펜탄은, 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2)의 수소화에 의해 제조할 수 있다.
1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐은, 고체 KOH를 사용한 1,1,1,2,3,3,4-헵타플루오로부탄 (CH2FCF2CHFCF3)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐은, 고체 KOH를 사용한 1,1,1,2,2,4,4-헵타플루오로부탄 (CHF2CH2CF2CF3)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐은, 고체 KOH를 사용한 1,1,1,3,3,4,4-헵타플루오로부탄 (CF3CH2CF2CHF2)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐은, 고체 KOH를 사용한 1,1,1,2,2,3-헥사플루오로부탄 (CH2FCH2CF2CF3)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐은, 고체 KOH를 사용한 1,1,1,3,3,4-헥사플루오로부탄 (CF3CH2CF2CH2F)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐은, 120℃에서 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄 (CF3CH2CF2CH3)을 수성 KOH와 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐은, 약 60℃에서 상 전이 촉매를 사용하여 KOH와 반응시킴으로써 (CF3CHICH2CF2CF3)으로부터 제조할 수 있다. 4-요오도-1,1,1,2,2,5,5,5-옥타플루오로펜탄의 합성은, 자생 압력 하에 약 200℃에서 약 8시간 동안 퍼플루오로에틸요오다이드 (CF3CF2I)와 3,3,3-트리플루오로프로펜을 반응시킴으로써 수행할 수 있다.
1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센은, 약 60℃에서 상 전이 촉매를 사용하여 KOH와 반응시킴으로써 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-요오도헥산 (CF3CF2CHICH2CF2CF3)으로부터 제조할 수 있다. 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-요오도헥산의 합성은, 자생 압력 하에 약 200℃에서 약 8시간 동안 퍼플루오로에틸요오다이드 (CF3CF2I)와 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CH=CH2)을 반응시킴으로써 수행할 수 있다.
1,1,1,4,5,5,5-헵타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐은, 이소프로판올 중에서 KOH를 사용한 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-요오도-2-(트리플루오로메틸)-펜탄 (CF3CHICH2CF(CF3)2)의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다. CF3CHICH2CF(CF3)2는 약 200℃와 같은 고온에서 (CF3)2CFI와 CF3CH=CH2의 반응으로부터 제조된다.
1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센은, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CHCF3)과 테트라플루오로에틸렌 (CF2=CF2) 및 안티몬 펜타플루오라이드 (SbF5)를 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐은, 승온에서 플루오르화 알루미나 상에서의 1,1,2,2,3,3-헥사플루오로부탄의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐은, 고체 KOH 상에서의 2,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로펜탄의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐은, 승온에서 플루오르화 알루미나 상에서의 2,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로펜탄의 플루오르화수소제거에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 화학식 I, 화학식 II 또는 표 3의 단일 화합물을 포함할 수 있거나, 또는 상기 화합물의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 대부분의 화학식 I, 화학식 II 및 표 3의 화합물은 상이한 배위 이성질체 또는 입체이성질체로서 존재할 수 있다. 본 발명은, 모든 단일 배위 이성질체, 단일 입체이성질체 또는 이들의 임의의 조합을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234ze)은 E-이성질체, Z-이성질체, 또는 임의의 비율의 이들 두 이성질체의 임의의 조합 또는 혼합물을 나타내는 의미를 갖는다. 또다른 예는 F12E이고, 이는 E-이성질체, Z-이성질체, 또는 임의의 비율의 이들 두 이성질체의 임의의 조합 또는 혼합물을 나타낸다.
본 발명의 조성물은, 오존 파괴 지수가 낮거나 0이고, 지구 온난화 지수 (GWP)가 낮다. 본 발명의 플루오로올레핀 또는 본 발명의 플루오로올레핀과 다른 냉매와의 혼합물은, 현재 사용되는 많은 히드로플루오로카본 냉매보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는다. 본 발명의 일면은, 지구 온난화 지수가 1000 미만, 500 미만, 150 미만, 100 미만, 또는 50 미만인 냉매를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 면은, 플루오로올레핀을 냉매 혼합물에 첨가함으로써 상기 혼합물의 최종 GWP를 감소시키는 것이다.
조합물 또는 혼합물인 본 발명의 조성물은, 원하는 양의 개별 성분들을 조합하기 위한 임의의 편리한 방법에 의해 제조할 수 있다. 바람직한 방법은, 원하는 성분의 양을 칭량하고, 그 후 성분들을 적절한 용기 중에서 조합하는 것이다. 원하는 경우, 교반을 이용할 수 있다.
본 발명의 조성물의 대안적 제조 수단은, (i) 하나 이상의 냉매 용기로부터 일정 부피의 냉매 조성물의 1종 이상의 성분을 회수하는 것, (ii) 상기 1종 이상의 회수된 성분의 재사용이 가능하도록 불순물을 충분히 제거하는 것, 및 (iii) 임의로는, 상기 회수된 성분 부피의 전부 또는 일부를 1종 이상의 추가의 냉매 조성물 또는 성분과 조합하는 것을 포함한다.
냉매 용기는 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치 또는 가열 펌프 장치에 사용되는 냉매 블렌드 조성물이 저장되는 임의의 용기일 수 있다. 상기 냉매 용기는 냉매 블렌드가 사용되었던 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치 또는 가열 펌프 장치일 수 있다. 또한, 냉매 용기는, 가압 기체 실린더를 포함하나 이에 제한되지는 않는, 회수된 냉매 블렌드 성분을 수집하기 위한 저장 용기일 수 있다.
잔류 냉매는, 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분을 옮기기 위한 임의의 공지된 수단에 의해 냉매 용기로부터 이동되어 나올 수 있는 임의의 양의 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분을 의미한다.
불순물은, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치 또는 가열 펌프 장치에서의 사용으로 인해 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분내에 존재하는 임의의 성분일 수 있다. 이러한 불순물은, 냉동 윤활제 (본원에서 상기에 기재된 것들), 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치 또는 가열 펌프 장치에서 나올 수 있는 엘라스토머 또는 금속 등의 미립자, 및 냉매 블렌드 조성물의 성능에 불리한 영향을 줄 수 있는 임의의 다른 오염물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
이러한 불순물은 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분이 사용된 장비 또는 성능에 불리한 영향을 주지 않으면서 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분의 재사용이 가능하도록 충분히 제거될 수 있다.
주어진 생성물에 요구되는 특이사항을 충족시키는 조성물을 생성하기 위해 잔류 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분에 추가의 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분을 제공하는 것이 필수적일 수 있다. 예를 들어, 냉매 블렌드가 특정 중량비 범위의 3종의 성분을 갖는 경우, 1종 이상의 성분을 소정량 첨가하여 조성물을 특정 범위내로 회복시키는 것이 필수적일 수 있다.
냉매 또는 열 전달 유체로서 유용한 본 발명의 조성물은,
(i) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기이고, 여기서 화합물내 탄소의 총 수는 5 이상임)의 플루오로올레핀;
(ii) 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 및
(iii) 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CHF); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CF2); 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CHF); 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CH2); 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CF2); 2,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CH2); 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CH2); 1,1,2-트리플루오로-1-프로펜 (CH3CF=CF2); 1,2,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCH=CF2); 1,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CHF); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCH=CFCF3); 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCH2F); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CH=CH2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CHCF3); 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐 (CH3CF=CFCF3); 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCF2CHF2); 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CHCHF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐 (CH3CF2CF=CF2); 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCHF2); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CF2=C(CF3)(CH3)); 2-(디플루오로메틸)-3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)(CF3)); 2,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCHFCF3); 1,2,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCH2CF3); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCHFCF3); 1,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CHF2); 1,2,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCHF2); 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐 (CH2=CHCF2CHF2); 1,1-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CF2=C(CHF2)(CH3)); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CHF=C(CF3)(CH3)); 3,3-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)2); 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCH3); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (CH3CF=CHCF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,1-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCH3); 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐 (CF3CF2CF=CHCH3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐 (CF3C(CH3)=CHCF3); 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐 (CH2=CHCF2CHFCF3); 4,4,4-트리플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CH2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-3-메틸-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CF=CHCH3); 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCF2CF2CF2CHF2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHCF2CH3); 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=C(CF3)CH2C2F5); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (CF3CF2CF2C(CH3)=CH2); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CH=CHCH3); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCH2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFC2H5); 4,5,5,5-테트라플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CHCH2CF(CF3)2); 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐 (CF3CF=CHCH(CF3)(CH3)); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CFC2H5); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5); CF2=CFOCF2CF3 (PEVE) 및 CF2=CFOCF3 (PMVE)으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함한다.
본 발명은 또한, 1종 이상의 플루오로올레핀 및 1종 이상의 가연성 냉매 또는 열 전달 유체를 포함하는 조성물에 관한 것이며, 여기서 플루오로올레핀은,
(i) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기이고, 여기서 화합물내 탄소의 총 수는 5 이상임)의 플루오로올레핀;
(ii) 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 및
(iii) 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CHF); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CF2); 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CHF); 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CH2); 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CF2); 2,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CH2); 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CH2); 1,1,2-트리플루오로-1-프로펜 (CH3CF=CF2); 1,2,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCH=CF2); 1,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CHF); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCH=CFCF3); 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCH2F); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CH=CH2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CHCF3); 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐 (CH3CF=CFCF3); 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCF2CHF2); 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CHCHF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐 (CH3CF2CF=CF2); 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCHF2); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CF2=C(CF3)(CH3)); 2-(디플루오로메틸)-3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)(CF3)); 2,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCHFCF3); 1,2,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCH2CF3); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCHFCF3); 1,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CHF2); 1,2,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCHF2); 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐 (CH2=CHCF2CHF2); 1,1-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CF2=C(CHF2)(CH3)); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CHF=C(CF3)(CH3)); 3,3-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)2); 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCH3); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (CH3CF=CHCF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,1-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCH3); 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐 (CF3CF2CF=CHCH3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐 (CF3C(CH3)=CHCF3); 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐 (CH2=CHCF2CHFCF3); 4,4,4-트리플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CH2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-3-메틸-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CF=CHCH3); 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCF2CF2CF2CHF2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHCF2CH3); 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=C(CF3)CH2C2F5); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (CF3CF2CF2C(CH3)=CH2); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CH=CHCH3); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCH2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFC2H5); 4,5,5,5-테트라플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CHCH2CF(CF3)2); 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐 (CF3CF=CHCH(CF3)(CH3)); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CFC2H5); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5); CF2=CFOCF2CF3 (PEVE) 및 CF2=CFOCF3 (PMVE)으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된다.
1종 이상의 가연성 냉매 및 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물에서 특히 유용한 것은 그 자체가 비가연성인 플루오로올레핀이다. 플루오로올레핀의 가연성은 분자내의 플루오르 원자수 및 수소 원자수와 관련이 있는 것으로 여겨진다. 하기 수학식은, 예상되는 가연성의 지표로서 계산될 수 있는 가연성 인자를 제공한다.
Figure 112008039120074-pct00009
식 중,
F는 분자내의 플루오르 원자의 수이고;
H는 분자내의 수소 원자의 수이다.
특정 화합물이 실험적으로 가연성인 것으로 측정됨에 따라, 비가연성 플루오로올레핀 가연성 인자에 대한 컷-오프(cut-off)가 결정된다. 플루오로올레핀은, 전자 점화원을 사용하여, ASTM(American Society of Testing and Materials) E681-01 하에 ASHRAE(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineer, Inc.) 스탠다드 34-2001에 의해 특정된 조건 하에 테스트함으로써, 가연성인지 비가연성인지 결정할 수 있다. 이러한 가연성 테스트를, 공기 중에서 다양한 농도로 101 kPa (14.7 psia) 및 특정 온도 (흔히 100℃ (212℉))에서 관심있는 화합물을 사용하여 수행하여 공기 중에서의 테스트 화합물의 가연성 하한 (LFL) 및/또는 가연성 상한 (UFL)을 측정한다.
여러 플루오로올레핀에 대한 가연성 인자를 가연성인지 비가연성인지에 대한 실험적 결정과 함께 하기 표 4에 기재하였다. 따라서, 사실상 비가연성인 플루오로올레핀으로서 본 발명의 개시의 가연성 냉매와 조합하기에 가장 유용한 본 발명의 개시의 다른 플루오로올레핀에 대해 예측할 수 있다.
Figure 112008039120074-pct00010
Figure 112008039120074-pct00011
표 4에 기재된 플루오로올레핀은 가연성 인자의 값을 기준으로 가연성인지 비가연성인지 결정될 수 있다. 가연성 인자가 0.70 이상으로 나타나면, 플루오로올레핀은 비가연성인 것으로 예상될 수 있다. 가연성 인자가 0.70 미만이면, 플루오로올레핀은 가연성인 것으로 예상될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 가연성 냉매와 함께 조성물에 사용하기 위한 플루오로올레핀은,
(a) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀;
(b) 가연성 인자가 0.70 이상인 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 및
(c) 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CHF); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CF2); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-3-메틸-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 및 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5)으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀이다.
또다른 실시양태에서, 가연성 냉매와의 조합에 특히 유용할 수 있는 본 발명의 개시의 플루오로올레핀은,
(a) 가연성 인자가 0.70 이상인 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀; 및
(b) 가연성 인자가 0.70 이상인 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 플루오로올레핀일 수 있다.
가연성 인자는 특정 플루오로올레핀 화합물의 가연성을 예측하는 기준을 제공하지만, 분자 상의 수소 원자의 위치 (주어진 분자식을 갖는 특정 이성질체는 가연성인 것으로 여겨지나, 다른 이성질체는 비가연성임) 등의 특정 변수가 존재할 수 있다. 따라서, 가연성 인자는 단지 가연성 특징을 예측하기 위한 수단으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 가연성 냉매는, 온도, 압력 및 공기와 혼합시 조성의 특정 조건 하에 화염을 증식시키는 것으로 나타날 수 있는 임의의 화합물을 포함한다. 가연성 냉매는 전자 점화원을 사용하여, ASTM(American Society of Testing and Materials) E681-01 하에 ASHRAE(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineer, Inc.) 스탠다드 34-2001에 의해 특정된 조건 하에 테스트함으로써 확인될 수 있다. 이러한 가연성 테스트를, 공기 중에서 다양한 농도로 101 kPa (14.7 psia) 및 특정 온도 (전형적으로 100℃ (212℉)) 또는 실온 (약 23℃ (73℉))에서 냉매를 사용하여 수행하여 공기 중에서의 테스트 화합물의 가연성 하한 (LFL) 및/또는 가연성 상한 (UFL)을 측정한다.
실질적으로, 냉매는 냉동 장치 또는 에어 컨디셔닝 장치로부터 누출되어 점화원과 접촉할 때 화재를 일으킬 수 있는 경우에 가연성으로 분류될 수 있다.
본 발명의 가연성 냉매는 히드로플루오로카본 (HFC), 플루오로올레핀, 플루오로에테르, 탄화수소 에테르, 탄화수소, 암모니아 (NH3), 및 이들의 조합을 포함한다.
가연성 HFC 냉매로는, 디플루오로메탄 (HFC-32), 플루오로메탄 (HFC-41), 1,1,1-트리플루오로에탄 (HFC-143a), 1,1,2-트리플루오로에탄 (HFC-143), 1,1-디플루오로에탄 (HFC-152a), 플루오로에탄 (HFC-161), 1,1,1-트리플루오로프로판 (HFC-263fb), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-365mfc), 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 이들 가연성 HFC 냉매는, 화학 합성 회사 등의 많은 공급원으로부터 입수가능한 시판품이거나, 또는 당업계에 개시된 합성 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 가연성 냉매는, 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (HFC-1234ye); 1,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (HFC-1234ze); 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (HFC-1234yf); 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜 (HFC-1234yc); 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (HFC-1234zc); 2,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (HFC-1243yf); 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (HFC-1243zf); 1,1,2-트리플루오로-1-프로펜 (HFC-1243yc); 1,1,3-트리플루오로-1-프로펜 (HFC-1243zc); 1,2,3-트리플루오로-1-프로펜 (HFC-1243ye); 및 1,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (HFC-1243ze)을 포함하나 이에 제한되지는 않는 플루오로올레핀을 추가로 포함한다.
본 발명의 가연성 냉매는, 히드로플루오로카본과 유사하며, 또한 1개 이상의 에테르기 산소 원자를 함유하는 화합물인 플루오로에테르를 추가로 포함한다. 대표적 플루오로에테르 냉매는, 상업적으로 입수가능한 C4F9OC2H5를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 가연성 냉매는 탄화수소 냉매를 추가로 포함한다. 대표적 탄화수소 냉매로는, 프로판, 프로필렌, 시클로프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 2-메틸부탄 (이소펜탄), 시클로부탄, 시클로펜탄, 2,2-디메틸프로판, 2,2-디메틸부탄, 2,3-디메틸부탄, 2,3-디메틸펜탄, 2-메틸헥산, 3-메틸헥산, 2-메틸펜탄, 3-에틸펜탄, 3-메틸펜탄, 시클로헥산, n-헵탄, 메틸시클로펜탄 및 n-헥산이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 가연성 탄화수소 냉매는 다수의 시판원으로부터 용이하게 입수가능하다.
본 발명의 가연성 냉매는, 디메틸 에테르 (DME, CH3OCH3) 및 메틸 t-부틸 에테르 (MTBE, (CH3)3COCH3) (이들 둘 다 다수의 시판원으로부터 입수가능함) 등의 탄화수소 에테르를 추가로 포함한다.
본 발명의 가연성 냉매는, 상업적으로 입수가능한 화합물인 암모니아 (NH3)를 추가로 포함한다.
본 발명의 가연성 냉매는, 전체 혼합물이 또한 본원에 기재된 ASTM 조건 하에 확인시 또는 실질적으로 가연성인 냉매인 것으로 여겨지는, 2종 이상의 가연성 냉매 (예를 들어, 2종의 HFC 또는 HFC와 탄화수소)의 혼합물 또는 가연성 냉매와 비가연성 냉매를 포함하는 혼합물 등의 1종 초과의 냉매의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 냉매와 조합할 수 있는 비가연성 냉매의 예로는, R-134a, R-134, R-23, R125, R-236fa, R-245fa, 및 HCFC-22/HFC-152a/HCFC-124의 혼합물 (ASHRAE 명칭 R401 또는 R-401A, R-401B 및 R-401C로 공지됨), HFC-125/HFC-143a/HFC-134a (ASHRAE 명칭 R-404 또는 R-404A로 공지됨), HFC-32/HFC-125/HFC-134a (ASHRAE 명칭 R407 또는 R-407A, R-407B 및 R-407C로 공지됨), HCFC-22/HFC-143a/HFC-125 (ASHRAE 명칭 R408 또는 R-408A로 공지됨), HCFC-22/HCFC-124/HCFC-142b (ASHRAE 명칭 R-409 또는 R-409A로 공지됨), HFC-32/HFC-125 (ASHRAE 명칭 R-410A로 공지됨), 및 HFC-125/HFC-143a (ASHRAE 명칭: R-507 또는 R507A로 공지됨) 및 이산화탄소가 포함된다.
1종 초과의 가연성 냉매의 혼합물의 예로는, 프로판/이소부탄; HFC-152a/이소부탄, R32/프로판; R32/이소부탄; 및 HFC-152a/CO2 등의 HFC/탄소 이산화탄소 혼합물이 포함된다.
본 발명의 일면은, 지구 온난화 지수가 150 미만, 바람직하게는 50 미만인 비가연성 냉매를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 면은, 비가연성 플루오로올레핀을 가연성 냉동 혼합물에 첨가함으로써 상기 혼합물의 가연성을 감소시키는 것이다.
특정 냉매가 가연성인 경우, 가연성 냉매에 가연성이 아닌 또다른 화합물을 첨가함으로써 비가연성 냉매 조성물을 생성할 수 있는 것으로 나타날 수 있다. 이러한 비가연성 냉매 블렌드의 예로는, R-410A (HFC-32는 가연성 냉매이며, HFC-125는 비가연성임), 및 R-407C (HFC-32는 가연성 냉매이며, HFC-125 및 HFC-134a는 가연성이 아님)가 포함된다.
1종 이상의 플루오로올레핀 및 1종 이상의 가연성 냉매을 포함하는 냉매 또는 열 전달 유체로서 유용한 본 발명의 조성물은, ASTM E681-01의 결과를 기준으로 비가연성인 조성물을 생성하도록 유효량의 플루오로올레핀을 함유할 수 있다.
1종 이상의 가연성 냉매 및 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 본 발명의 조성물은 약 1 중량％ 내지 약 99 중량％의 플루오로올레핀 및 약 99 중량％ 내지 약 1 중량％의 가연성 냉매를 함유할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 약 10 중량％ 내지 약 80 중량％의 플루오로올레핀 및 약 90 중량％ 내지 약 20 중량％의 가연성 냉매를 함유할 수 있다. 또다른 실시양태에서, 본 발명의 조성물은 약 20 중량％ 내지 약 70 중량％의 플루오로올레핀 및 약 80 중량％ 내지 약 30 중량％의 가연성 냉매를 함유할 수 있다.
플루오로올레핀이 HFC-1225ye를 포함하고, 가연성 냉매가 HFC-32 (디플루오로메탄)을 포함하는 본 발명의 개시의 실시양태가 특히 중요하다. ASTM 681-01에 의해 측정시, 37 중량％ 이하의 HFC-32를 포함하는 조성물은 비가연성이며, 38 중량％ 이상의 HFC-32를 포함하는 조성물은 가연성인 것으로 측정되었다. 본 발명의 개시는, 약 1.0 중량％ 내지 약 37.0 중량％의 HFC-32 및 약 99.0 중량％ 내지 약 63 중량％의 HFC-1225ye를 포함하는 비가연성 조성물을 제공한다.
또한, 조성물이 HFC-1225ye, HFC-32 및 HFC-125를 포함하는 본 발명의 개시의 실시양태가 특히 중요하다. 본 발명의 상기 조성물은 약 20 중량％ 내지 약 95 중량％의 HFC-1225ye, 약 1.0 중량％ 내지 약 65 중량％의 HFC-32, 및 약 1.0 중량％ 내지 약 40 중량％의 HFC-125를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 조성물은 약 30 중량％ 내지 약 90 중량％의 HFC-1225ye, 약 5.0 중량％ 내지 약 55 중량％의 HFC-32, 및 약 1.0 중량％ 내지 약 35 중량％의 HFC-125를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 조성물은 약 40 중량％ 내지 약 85 중량％의 HFC-1225ye, 약 10 중량％ 내지 약 45 중량％의 HFC-32, 및 약 1.0 중량％ 내지 약 28 중량％의 HFC-125를 포함한다. 약 40 중량％ 미만의 HFC-32를 함유하는 조성물은 비가연성 조성물인 것으로 예상된다. 이러한 가연성 범위는, 조성물내에 존재하는 HFC-1225ye 및 HFC-125의 상대적 비율에 따라 약 45 중량％ 미만의 HFC-32로부터 약 37 중량％ 미만의 HFC-32까지 달라진다.
특히 중요한 또다른 실시양태에서, 가연성 냉매는 전체 조성물의 가연성을 감소시키도록 의도된 비가연성 플루오로올레핀 및 HFC-1243zf를 포함한다. 조성물은 약 1.0 중량％ 내지 약 99 중량％의 HFC-1243zf 및 약 99 중량％ 내지 약 1.0 중량％의 HFC-1225ye를 포함할 수 있다. 조성물은 약 40 중량％ 내지 약 70 중량％의 HFC-1243zf 및 약 60 중량％ 내지 약 30 중량％의 HFC-1225ye를 포함할 수 있다.
특히 중요한 또다른 실시양태에서, 조성물은 약 1.0 중량％ 내지 약 98 중량％의 HFC-1243zf; 약 1.0 중량％ 내지 약 98 중량％의 HFC-1225ye; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 50 중량％의 HFC-125를 포함한다. 별법으로, 조성물은 약 40 중량％ 내지 약 70 중량％의 HFC-1243zf; 약 20 중량％ 내지 약 60 중량％의 HFC-1225ye; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 10 중량％의 HFC-125를 포함한다.
특히 중요한 또다른 실시양태에서, 조성물은 약 1.0 중량％ 내지 약 98 중량％의 HFC-1243zf; 약 1.0 중량％ 내지 약 98 중량％의 HFC-1225ye; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 50 중량％의 HFC-32를 포함한다. 별법으로, 조성물은 약 40 중량％ 내지 약 70 중량％의 HFC-1243zf; 약 20 중량％ 내지 약 60 중량％의 HFC-1225ye; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 10 중량％의 HFC-32를 포함한다.
특히 중요한 또다른 실시양태에서, 조성물은 약 1.0 중량％ 내지 약 97 중량％의 HFC-1243zf; 약 1.0 중량％ 내지 약 97 중량％의 HFC-1225ye; 약 1.0 중량％ 내지 약 50 중량％의 HFC-125; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 50 중량％의 HFC-32를 포함한다. 별법으로, 조성물은 약 40 중량％ 내지 약 70 중량％의 HFC-1243zf; 약 20 중량％ 내지 약 60 중량％의 HFC-1225ye; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 10 중량％의 HFC-125; 및 약 1.0 중량％ 내지 약 10 중량％의 HFC-32를 포함한다.
본 발명은 또한, 가연성 냉매를 1종 이상의 플루오로올레핀와 조합하는 것을 포함하는, 가연성 냉매의 가연성을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 플루오로올레핀의 첨가량은 ASTM 681-01에 의해 측정시 비가연성 조성물을 생성하는 유효량이어야 한다.
본 발명의 조성물을, 수분의 제거를 돕기 위해 건조제와 조합하여 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 시스템에 사용할 수 있다. 건조제는 활성 알루미나, 실리카 겔 또는 제올라이트 기재의 분자 체를 포함할 수 있다. 대표적 분자 체는, 몰시브(MOLSIV) XH-7, XH-6, XH-9 및 XH-11 (미국 일리노이주 데스 플레인 소재의 UOP LLC)을 포함한다. HFC-32, XH-11과 같은 작은 분자 크기를 갖는 건조제가 냉매에 바람직하다.
본 발명의 조성물은 1종 이상의 윤활제를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 윤활제는 냉동 또는 에어 컨디셔닝 장치와 함께 사용하기에 적합한 것들을 포함한다. 이들 윤활제는 클로로플루오로카본 냉매를 사용한 압축 냉동 장치에 통용되는 것들이다. 이러한 윤활제 및 이들의 특성은, 본원에 참고로 도입된 문헌 [1990 ASHRAE Handbook, Refrigeration Systems and Application, chapter 8, "Lubricants in Refrigeration Systems", pages 8.1 through 8.21]에서 논의되어 있다. 본 발명의 윤활제는 압축 냉동 윤활 분야에서 "광유"로서 통상적으로 공지된 것들을 포함할 수 있다. 광유는, 파라핀 (즉, 직쇄 및 분지쇄 탄소 사슬, 포화 탄화수소), 나프텐 (즉, 시클릭 파라핀) 및 방향족 (즉, 이중 결합이 교대로 존재하는 것을 특징으로 하는 1개 이상의 고리를 함유하는 불포화 시클릭 탄화수소)을 포함한다. 본 발명의 윤활제는, 압축 냉동 윤활 분야에서 "합성 오일"로서 통상적으로 공지된 것들을 추가로 포함할 수 있다. 합성 오일은, 알킬아릴 (즉, 선형 및 분지형 알킬 알킬벤젠), 합성 파라핀 및 나프텐, 및 폴리(알파올레핀)을 포함한다. 본 발명의 대표적 통상의 윤활제는, 상업적으로 입수가능한 BVM 100 N (BVA 오일즈(BVA Oils)에 의해 시판되는 파라핀계 광유), 수니소(Suniso)® 3GS 및 수니소® 5GS (크롬프톤 컴파니(Crompton Co.)에 의해 시판되는 나프텐계 광유), 손텍스(Sontex)® 372LT (펜조일(Pennzoil)에 의해 시판되는 나프텐계 광유), 칼루멧(Calumet)® RO-30 (칼루멧 루브리칸츠(Calumet Lubricants)에 의해 시판되는 나프텐계 광유), 제롤(Zerol)® 75, 제롤® 150 및 제롤® 500 (슈리베 케미칼즈(Shrieve Chemicals)에 의해 시판되는 선형 알킬벤젠) 및 HAB 22 (니폰 오일(Nippon Oil)에 의해 시판되는 분지형 알킬벤젠)이다.
본 발명의 윤활제는, 히드로플루오로카본 냉매와 함께 사용하기 위해 디자인되고, 압축 냉동 및 에어 컨디셔닝 장치의 작업 조건 하에 본 발명의 냉매와 혼화성인 것들을 추가로 포함한다. 이러한 윤활제 및 이들의 특성은 문헌 ["Synthetic Lubricants and High-성능 Fluids", R. L. Shubkin, editor, Marcel Dekker, 1993]에서 논의되어 있다. 이러한 윤활제로는, 폴리올 에스테르 (POE), 예컨대 카스트롤(Castrol)® 100 (영국 소재의 카스트롤), 폴리알킬렌 글리콜 (PAG), 예컨대 다우(Dow) (미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical))로부터의 RL-488A 및 폴리비닐 에테르 (PVE)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 윤활제는, 주어진 압축기의 요건 및 윤활제가 노출되는 환경을 고려하여 선택된다.
윤활성 및 시스템 안정성을 향상시키기 위해, 원하는 경우 본 발명의 조성물에 통용되는 냉동 시스템 첨가제를 임의로 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 일반적으로 냉동 압축기 윤활 분야에서 공지되어 있고, 이들은 마모방지제, 극압(extreme pressure) 윤활제, 부식 및 산화 억제제, 금속 표면 실활제(deactivator), 발포 및 소포 조절제, 누출 검출제 등을 포함한다. 일반적으로, 이들 첨가제는 전체 윤활제 조성물에 대해 단지 소량으로 존재한다. 이들은 전형적으로 각각의 첨가제에 대해 약 0.1 ％ 미만 내지 약 3 ％의 농도로 사용된다. 이들 첨가제는 개별 시스템 요건을 기준으로 선택된다. 이러한 첨가제의 일부 전형적 예로는, 윤활성 향상 첨가제, 예컨대 인산의 또한 및 티오포스페이트의 알킬 또는 아릴 에스테르가 포함될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 금속 디알킬 디티오포스페이트 (예를 들어, 아연 디알킬 디티오포스페이트 또는 ZDDP, 루브리졸(Lubrizol) 1375) 및 이러한 화학물질군의 다른 원을 본 발명의 조성물에 사용할 수 있다. 기타 마모방지 첨가제는, 천연물 오일 및 비대칭 폴리히드록실 윤활 첨가제, 예컨대 시네르골(Synergol) TMS (인터내쇼날 루브리칸츠(International Lubricants)를 포함한다. 유사하게, 안정화제, 예컨대 산화방지제, 자유 라디칼 스캐빈저 및 물 스캐빈저 (건조 화합물)을 사용할 수 있다. 이러한 첨가제로는, 니트로메탄, 입체장애 페놀 (예컨대 부틸화 히드록시 톨루엔, 또는 BHT), 히드록실아민, 티올, 포스파이트, 에폭시드 또는 락톤이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 물 스캐빈저로는, 오르쏘 에스테르, 예컨대 트리메틸-, 트리에틸-, 또는 트리프로필오르쏘 포르메이트가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 단일 첨가제 또는 조합을 사용할 수 있다.
일 실시양태에서, 본 발명은, 1종 이상의 플루오로올레핀, 및 티오포스페이트, 부틸화 트리페닐포스포로티오네이트, 유기 포스페이트, 디알킬티오포스페이트 에스테르, 테르펜, 테르페노이드, 풀러린, 관능화된 퍼플루오로폴리에테르, 폴리옥시알킬화 방향족, 에폭시드, 플루오르화 에폭시드, 옥세탄, 아스코르브산, 티올, 락톤, 티오에테르, 니트로메탄, 알킬실란, 벤조페논 유도체, 아릴술피드, 디비닐 테레프탈레이트, 디페닐 테레프탈레이트, 알킬아민, 입체장애 아민 산화방지제, 및 페놀로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 안정화제를 포함하는 조성물을 제공한다. 알킬아민은, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디이소프로필아민, 트리이소프로필아민, 트리이소부틸아민, 및 이러한 알킬아민 화합물군의 다른 원을 포함할 수 있다.
또다른 실시양태에서, 본 발명의 안정화제는, 안정화제의 특정 조합을 포함할 수 있다. 특히 중요한 안정화제의 한가지 조합은 1종 이상의 테르펜 또는 테르페노이드를 포함한다. 이들 테르펜 또는 테르페노이드를 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄으로부터 선택된 1종 이상의 화합물과 조합할 수 있다.
테르펜은 하나 초과의 이소프렌 (2-메틸-1,3-부타디엔) 반복 단위를 함유하는 구조를 특징으로 하는 탄화수소 화합물이다. 테르펜은 비시클릭 또는 시클릭일 수 있다. 대표적 테르펜으로는, 미르센 (2-메틸-6-메틸렌옥타-1,7-디엔), 알로-시멘, 베타-오시멘, 테르벤, 리모넨 (또는 d-리모넨), 레티날, 피넨 (또는 알파-피넨), 멘톨, 게라니올, 파르네실, 파이톨, 비타민 A, 테르피넨, 델타-3-카렌, 테르피놀렌, 펠란드렌, 펜첸 및 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 테르펜 안정화제는 상업적으로 입수가능하거나, 또는 당업계에 공지된 방법에 의해 제조하거나 또는 천연 공급원으로부터 단리할 수 있다.
테르페노이드는, 하나 초과의 이소프렌 반복 단위를 함유하는 구조를 특징으로 하며 임의로 산소를 함유하는 천연물 및 관련 화합물이다. 대표적 테르페노이드는, 카로테노이드, 예컨대 라이코펜 (CAS 등록 번호 [502-65-8]), 베타카로틴 (CAS 등록 번호 [7235-40-7]) 및 크산토필, 즉 제아크산틴 (CAS 등록 번호 [144-68-3]); 레티노이드, 예컨대 헵타크산틴 (CAS 등록 번호 [512-39-0]), 및 이소트레티노인 (CAS 등록 번호 [4759-48-2]); 아비에탄 (CAS 등록 번호 [640-43-7]); 암브로산 (CAS 등록 번호 [24749-18-6]); 아리스톨란 (CAS 등록 번호 [29788-49-6]); 아티산 (CAS 등록 번호 [24379-83-7]); 베예란 (CAS 등록 번호 [2359-83-3]), 비스아볼란 (CAS 등록 번호 [29799-19-7]); 보르난 (CAS 등록 번호 [464-15-3]); 카르요필란 (CAS 등록 번호 [20479-00-9]); 세드란 (CAS 등록 번호 [13567-54-9]); 담마란 (CAS 등록 번호 [545-22-2]); 드리만 (CAS 등록 번호 [5951-58-6]); 에레모필란 (CAS 등록 번호 [3242-05-5]); 유데스만 (CAS 등록 번호 [473-11-0]); 펜찬 (CAS 등록 번호 [6248-88-0]); 감마세란 (CAS 등록 번호 [559-65-9]); 게르마크란 (CAS 등록 번호 [645-10-3]); 깁반 (CAS 등록 번호 [6902-95-0]); 그레이아노톡산 (CAS 등록 번호 [39907-73-8]); 구아이안 (CAS 등록 번호 [489-80-5]); 히마찰란 (CAS 등록 번호 [20479-45-2]); 호판 (CAS 등록 번호 [471-62-5]); 휴물란 (CAS 등록 번호 [430-19-3]); 카우란 (CAS 등록 번호 [1573-40-6]); 랩단 (CAS 등록 번호 [561-90-0]); 라노스탄 (CAS 등록 번호 [474-20-4]); 루판 (CAS 등록 번호 [464-99-3]); p-멘탄 (CAS 등록 번호 [99-82-1]); 올레아난 (CAS 등록 번호 [471-67-0]); 오피오볼란 (CAS 등록 번호 [20098-65-1]); 피크라산 (CAS 등록 번호 [35732-97-9]); 피마란 (CAS 등록 번호 [30257-03-5]); 피난 (CAS 등록 번호 [473-55-2]); 포도카르판 (CAS 등록 번호 [471-78-3]); 프로토스탄 (CAS 등록 번호 [70050-78-1]); 로산 (CAS 등록 번호 [6812-82-4]); 탁산 (CAS 등록 번호 [1605-68-1]); 투잔 (CAS 등록 번호 [471-12-5]); 트리코테칸 (CAS 등록 번호 [24706-08-9]); 및 우르산 (CAS 등록 번호 [464-93-7])을 포함한다. 본 발명의 테르페노이드는 상업적으로 입수가능하거나, 또는 당업계에 공지된 방법에 의해 제조할 수 있거나 또는 천연 공급원으로부터 단리할 수 있다.
일 실시양태에서는, 테르펜 또는 테르페노이드 안정화제를 1종 이상의 에폭시드와 조합할 수 있다. 대표적 에폭시드는, 1,2-프로필렌 옥시드 (CAS 등록 번호 [75-56-9]); 1,2-부틸렌 옥시드 (CAS 등록 번호 [106-88-7]); 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
또다른 실시양태에서는, 본 발명의 테르펜 또는 테르페노이드 안정화제를 1종 이상의 플루오르화 에폭시드와 조합할 수 있다. 본 발명의 플루오르화 에폭시드는 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다.
<화학식 3>
Figure 112008039120074-pct00012
식 중, R2 내지 R5는 각각 H, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 플루오로알킬이되, 단 R2 내지 R5 중 하나 이상은 플루오로알킬기이다.
대표적 플루오르화 에폭시드 안정화제로는, 트리플루오로메틸옥시란 및 1,1-비스(트리플루오로메틸)옥시란이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 화합물은, 당업계에 공지된 방법, 예를 들어 문헌 [Journal of Fluorine Chemistry, volume 24, pages 93-104 (1984)], [Journal of Organic Chemistry, volume 56, pages 3187 to 3189 (1991)], 및 [Journal of Fluorine Chemistry, volume 125, pages 99-105 (2004)]에 기재된 방법에 의해 제조할 수 있다.
또다른 실시양태에서는, 본 발명의 테르펜 또는 테르페노이드 안정화제를 1종 이상의 옥세탄과 조합할 수 있다. 본 발명의 옥세탄 안정화제는 1개 이상의 옥세탄기를 갖는 화합물일 수 있고, 이는 하기 화학식 4로 표시된다.
<화학식 4>
Figure 112008039120074-pct00013
식 중, R1 내지 R6은 동일하거나 상이하며, 수소, 알킬 또는 치환된 알킬, 아릴 또는 치환된 아릴로부터 선택될 수 있다.
대표적 옥세탄 안정화제로는, 3-에틸-3-히드록시메틸-옥세탄, 예컨대 OXT-101 (도아고세이 컴파니, 리미티드(Toagosei Co., Ltd)); 3-에틸-3-((페녹시)메틸)-옥세탄, 예컨대 OXT-211 (도아고세이 컴파니, 리미티드); 및 3-에틸-3-((2-에틸-헥실옥시)메틸)-옥세탄, 예컨대 OXT-212 (도아고세이 컴파니, 리미티드)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
특히 중요한 또다른 실시양태는, 풀러린을 포함하는 안정화제의 조합이다. 풀러린 안정화제를 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물과 조합할 수 있다. 풀러린과 조합하기 위한 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄은 본원에서 테르펜 또는 테르페노이드와의 조합에 대하여 상기에 기재하였다.
특히 중요한 또다른 실시양태는, 페놀을 포함하는 안정화제의 조합이다. 페놀 안정화제를 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물과 조합할 수 있다. 페놀과 조합하기 위한 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄은 본원에서 테르펜 또는 테르페노이드와의 조합에 대하여 상기에 기재하였다.
페놀 안정화제는, 1개 이상의 치환되거나 비치환된 시클릭, 직쇄 또는 분지쇄 지방족 치환기를 포함하는 페놀을 비롯한 임의의 치환되거나 비치환된 치환되거나 비치환된 페놀 화합물, 예컨대 알킬화 모노페놀, 예를 들면 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀; 2,6-디-tert-부틸-4-에틸페놀; 2,4-디메틸-6-tert-부틸페놀; 토코페롤; 등, 히드로퀴논 및 알킬화 히드로퀴논, 예를 들면 t-부틸 히드로퀴논, 히드로퀴논의 기타 유도체; 등, 히드록실화 티오디페닐 에테르, 예를 들면 4,4'-티오-비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀); 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀); 2,2'-티오비스(4메틸-6-tert-부틸페놀); 등, 알킬리덴-비스페놀, 예를 들면 4,4'-메틸렌비스(2,6-디-tert-부틸페놀); 4,4'-비스(2,6-디-tert-부틸페놀); 2,2'- 또는 4,4-비페놀디올의 유도체; 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀); 4,4-부틸리덴비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀); 4,4-이소프로필리덴비스(2,6-디-tert-부틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-노닐페놀); 2,2'-이소부틸리덴비스(4,6-디메틸페놀); 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-시클로헥실페놀); 2,2- 또는 4,4-비페닐디올, 예를 들면 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀); 부틸화 히드록실 톨루엔 (BHT), 헤테로원자를 포함하는 비스페놀, 예를 들면 2,6-디-tert-알파-디메틸아미노-p-크레졸, 4,4-티오비스(6-tert-부틸-m-크레졸); 등; 아실아미노페놀; 2,6-디-tert-부틸-4-(N,N'-디메틸아미노메틸페놀); 술피드, 예를 들면 비스(3-메틸-4-히드록시-5-tert-부틸벤질)술피드; 비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)술피드; 등을 포함한다.
본 발명의 일 실시양태에서, 테르펜 또는 테르페노이드, 또는 풀러린 또는 페놀과, 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 안정화제의 이들 조합은,
아레옥살릴 비스(벤질리덴)히드라지드 (CAS 등록 번호 6629-10-3);
N,N'-비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나모일히드라진) (CAS 등록 번호 32687-78-8);
2,2'-옥사미도비스-에틸-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트) (CAS 등록 번호 70331-94-1);
N,N'-(디살리시클리덴)-1,2-프로판디아민 (CAS 등록 번호 94-91-1); 및
에틸렌디아민테트라아세트산 (CAS 등록 번호 60-00-4) 및 이들의 염
으로 구성된 군으로부터 선택된 추가의 안정화제 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 테르펜 또는 테르페노이드, 또는 풀러린 또는 페놀과, 에폭시드, 플루오르화 에폭시드 및 옥세탄으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 안정화제의 이들 조합은, 트리에틸아민; 트리부틸아민; 트리이소프로필아민; 디이소부틸아민; 트리이소프로필아민; 트리이소부틸아민; 및 입체장애 아민 산화방지제로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 알킬아민을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 히드로플루오로카본 (HFC), 중수소화 탄화수소, 중수소화 히드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 플루오로에테르, 브롬화 화합물, 요오드화 화합물, 알콜, 알데히드, 케톤, 아산화질소 (N2O) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 추적자 화합물 또는 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에 사용되는 추적자는 냉매 또는 열 전달 유체로서 사용되는 것들과 상이한 조성물이며, 이는 임의의 희석, 오염 또는 다른 조성 변화의 검출을 가능하게 하도록 소정량으로 냉매 및 열 전달 조성물에 첨가된다 (2005년 2월 18일자로 출원된 미국 특허출원 제11/062,044호에 기재됨).
본 발명의 조성물에 사용하기 위한 전형적인 추적자 화합물을 하기 표 5에 기재하였다.
Figure 112008039120074-pct00014
Figure 112008039120074-pct00015
Figure 112008039120074-pct00016
Figure 112008039120074-pct00017
표 5에 기재된 화합물은 상업적으로 입수가능하거나 (화학물질 공급 회사로부터) 또는 당업계에 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.
단일 추적자 화합물을 냉동/가열 유체와 조합하여 본 발명의 조성물에 사용할 수 있거나, 또는 다수의 추적자 화합물을 임의의 비율로 조합하여 추적자 블렌드로서 제공할 수 있다. 추적자 블렌드는 동일한 부류의 화합물로부터의 다수의 추적자 화합물 또는 상이한 부류의 화합물로부터의 다수의 추적자 화합물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 추적자 블렌드는 2종 이상의 중수소화 히드로플루오로카본, 또는 1개의 중수소화 히드로플루오로카본을 1종 이상의 퍼플루오로카본과 조합하여 함유할 수 있다.
또한, 표 4의 화합물의 일부는 다수의 구조 또는 광학 이성질체로서 존재한다. 동일 화합물의 단일 이성질체 또는 다수의 이성질체를 임의의 비율로 사용하여 추적자 화합물을 제조할 수 있다. 또한, 주어진 화합물의 단일 또는 다수의 이성질체를 임의 수의 다른 화합물과 임의의 비율로 조합하여 추적자 블렌드로서 제공할 수 있다.
추적자 화합물 또는 추적자 블렌드는 약 50 중량 백만분율 (ppm) 내지 약 1000 ppm의 총 농도로 조성물 중에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 추적자 화합물 또는 추적자 블렌드는 약 50 ppm 내지 약 500 ppm의 총 농도로 존재하고, 가장 바람직하게는, 추적자 화합물 또는 추적자 블렌드는 약 100 ppm 내지 약 300 ppm의 총 농도로 존재한다.
본 발명의 조성물은, 자외선 (UV) 염료 및 임의로는 가용화제를 추가로 포함할 수 있다. UV 염료는, 냉동, 에어 컨디셔닝, 가열 펌프 장치에서 상기 장치내의 누출점에서 또는 그 근처에서 냉매 또는 열 전달 유체 조성물내의 염료의 형광을 관찰할 수 있게 함으로써 냉매 조성물 또는 열 전달 유체의 누출을 검출하기 위한 유용한 성분이다. 자외선광 하에 염료의 형광을 관찰할 수 있다. 가용화제는 일부 냉매 및 열 전달 유체 중에서의 이러한 UV 염료의 낮은 용해도로 인해 필요할 수 있다.
"자외선" 염료는 전자기 스펙트럼의 자외선 또는 "근"자외선 영역내의 빛을 흡수하는 UV 형광 조성물을 의미한다. 10 nm 내지 750 nm의 임의 영역의 파장을 갖는 방사선을 방출하는 UV광에 의한 조사 하에 UV 형광 염료에 의해 생성되는 형광을 검출할 수 있다. 따라서, 이러한 UV 형광 염료를 함유하는 냉매 또는 열 전달 유체가 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 장치내의 주어진 지점에서 누출되는 경우, 누출점 또는 누출점 근처에서 형광이 검출될 수 있다. 이러한 UV 형광 염료로는, 나프탈이미드, 페릴렌, 쿠마린, 안트라센, 페난트라센, 크산텐, 티오크산텐, 나프토크산텐, 플루오레세인, 및 상기 염료의 유도체 또는 이들의 조합이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 가용화제는 탄화수소, 탄화수소 에테르, 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본, 에스테르, 락톤, 아릴 에테르, 플루오로에테르 및 1,1,1-트리플루오로알칸으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함한다.
본 발명의 탄화수소 가용화제는, 16개 이하의 탄소 원자 및 단지 수소를 함유하며 다른 관능기를 갖지 않는 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 알칸 또는 알켄을 포함한 탄화수소를 포함한다. 대표적 탄화수소 가용화제는, 프로판, 프로필렌, 시클로프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 옥탄, 데칸 및 헥사데칸을 포함한다. 냉매가 탄화수소인 경우, 가용화제는 동일한 탄화수소가 아닐 수 있음을 인지하여야 한다.
본 발명의 탄화수소 에테르 가용화제는, 단지 탄소, 수소 및 산소를 함유하는 에테르, 예컨대 디메틸 에테르 (DME)를 포함한다.
본 발명의 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 가용화제는 화학식 R1[(OR2)xOR3]y (식 중, x는 1 내지 3의 정수이고; y는 1 내지 4의 정수이며; R1은 수소 및 1 내지 6개의 탄소 원자 및 y개의 결합 자리를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택되며; R3은 수소 및 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R1 및 R3 중 하나 이상은 상기 탄화수소 라디칼임)로 표시되며; 약 100 내지 약 300 amu의 분자량을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 결합 자리는 다른 라디칼과 공유 결합을 형성할 수 있는 라디칼 자리를 의미한다. 히드로카르빌렌 라디칼은 2가 탄화수소 라디칼을 의미한다. 본 발명에서, 바람직한 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 가용화제는 R1[(OR2)xOR3]y (식 중, x는 바람직하게는 1 내지 2이고; y는 바람직하게는 1이며; R1 및 R3은 바람직하게는 독립적으로 수소 및 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 바람직하게는 2 또는 3개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 3개의 탄소 원자를 갖는 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택됨)로 표시되며; 분자량은 바람직하게는 약 100 내지 약 250 amu, 가장 바람직하게는 약 125 내지 약 250 amu이다. 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 R1 및 R3 탄화수소 라디칼은 선형, 분지형 또는 시클릭일 수 있다. 대표적 R1 및 R3 탄화수소 라디칼은, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸 및 시클로헥실을 포함한다. 존재하는 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 가용화제 상의 히드록실 자유 라디칼이 특정 압축 냉동 장치 구성 물질 (예를 들어 미라르(Mylar)®)과 비혼화성일 수 있는 경우, R1 및 R3은 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 1개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼이다. 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 R2 지방족 히드로카르빌렌 라디칼은, 옥시에틸렌 라디칼, 옥시프로필렌 라디칼 및 옥시부틸렌 라디칼을 비롯한 반복 옥시알킬렌 라디칼 -(OR2)x-를 형성한다. 하나의 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 가용화제 분자 중의 R2를 포함하는 옥시알킬렌 라디칼은 동일할 수 있거나, 또는 한 분자가 상이한 R2 옥시알킬렌기를 함유할 수 있다. 본 발명의 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 가용화제는 바람직하게는 하나 이상의 옥시프로필렌 라디칼을 포함한다. R1이 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖고 y개의 결합 자리를 갖는 지방족 또는 지환족 탄화수소 라디칼인 경우, 이 라디칼은 선형, 분지형 또는 시클릭일 수 있다. 2개의 결합 자리를 갖는 대표적 R1 지방족 탄화수소 라디칼은, 예를 들어 에틸렌 라디칼, 프로필렌 라디칼, 부틸렌 라디칼, 펜틸렌 라디칼, 헥실렌 라디칼, 시클로펜틸렌 라디칼 및 시클로헥실렌 라디칼을 포함한다. 3 또는 4개의 결합 자리를 갖는 대표적 R1 지방족 탄화수소 라디칼은, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 1,2,3-트리히드록시시클로헥산 및 1,3,5-트리히드록시시클로헥산 등의 폴리알콜로부터 이들의 히드록실 라디칼 제거에 의해 유도된 잔기를 포함한다.
대표적 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 가용화제로는, CH3OCH2CH(CH3)O(H 또는 CH3) (프로필렌 글리콜 메틸 (또는 디메틸) 에테르), CH3O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 CH3) (디프로필렌 글리콜 메틸 (또는 디메틸) 에테르), CH3O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 CH3) (트리프로필렌 글리콜 메틸 (또는 디메틸) 에테르), C2H5OCH2CH(CH3)O(H 또는 C2H5) (프로필렌 글리콜 에틸 (또는 디에틸) 에테르), C2H5O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 C2H5) (디프로필렌 글리콜 에틸 (또는 디에틸) 에테르), C2H5O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 C2H5) (트리프로필렌 글리콜 에틸 (또는 디에틸) 에테르), C3H7OCH2CH(CH3)O(H 또는 C3H7) (프로필렌 글리콜 n-프로필 (또는 디-n-프로필) 에테르), C3H7O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 C3H7) (디프로필렌 글리콜 n-프로필 (또는 디-n-프로필) 에테르) , C3H7O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 C3H7) (트리프로필렌 글리콜 n-프로필 (또는 디-n-프로필) 에테르), C4H9OCH2CH(CH3)OH (프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르), C4H9O[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 C4H9) (디프로필렌 글리콜 n-부틸 (또는 디-n-부틸) 에테르), C4H9O[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 C4H9) (트리프로필렌 글리콜 n-부틸 (또는 디-n-부틸) 에테르), (CH3)3COCH2CH(CH3)OH (프로필렌 글리콜 t-부틸 에테르), (CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]2(H 또는 (CH3)3) (디프로필렌 글리콜 t-부틸 (또는 디-t-부틸) 에테르), (CH3)3CO[CH2CH(CH3)O]3(H 또는 (CH3)3) (트리프로필렌 글리콜 t-부틸 (또는 디-t-부틸) 에테르), C5H11OCH2CH(CH3)OH (프로필렌 글리콜 n-펜틸 에테르), C4H9OCH2CH(C2H5)OH (부틸렌 글리콜 n-부틸 에테르), C4H9O[CH2CH(C2H5)O]2H (디부틸렌 글리콜 n-부틸 에테르), 트리메틸올프로판 트리-n-부틸 에테르 (C2H5C(CH2O(CH2)3CH3)3) 및 트리메틸올프로판 디-n-부틸 에테르 (C2H5C(CH2OC(CH2)3CH3)2CH2OH)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 아미드 가용화제는, 화학식 R1C(O)NR2R3 및 시클로-[R4C(O)N(R5)] (식 중, R1, R2, R3 및 R5는 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R4는 3 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 히드로카르빌렌 라디칼로부터 선택됨)으로 표시되는 것들을 포함하며, 상기 아미드는 약 100 내지 약 300 amu의 분자량을 갖는다. 상기 아미드의 분자량은 바람직하게는 약 160 내지 약 250 amu이다. R1, R2, R3 및 R5는 치환된 탄화수소 라디칼, 즉 할로겐 (예를 들어, 플루오르, 염소) 및 알콕시드 (예를 들어, 메톡시)로부터 선택된 비-탄화수소 치환체를 함유하는 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. R1, R2, R3 및 R5는 헤테로원자-치환된 탄화수소 라디칼, 즉 라디칼쇄내에 원자 질소 (아자-), 산소 (옥사-) 또는 황 (티아-)을 함유하는 (그렇지 않은 경우에는 탄소 원자로 구성됨) 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. 일반적으로, R1 내지 R3의 각각의 10개의 탄소 원자에 대해 3개 이하, 바람직하게는 1개 이하의 비-탄화수소 치환체 및 헤테로원자가 존재하고, 상기한 분자량 범위를 적용함에 있어 이러한 임의의 비-탄화수소 치환체 및 헤테로원자의 존재가 고려되어야 한다. 바람직한 아미드 가용화제는 탄소, 수소, 질소 및 산소로 구성된다. 대표적 R1, R2, R3 및 R5 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼은, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 이들의 배위 이성질체를 포함한다. 아미드 가용화제의 바람직한 실시양태는, 상기한 화학식 시클로-[R4C(O)N(R5)-]에서 R4가 히드로카르빌렌 라디칼 (CR6R7)n으로 표시될 수 있는 것들, 즉 화학식 시클로-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-]의 것들 (여기서는 상기한 분자량 값이 적용됨) (식 중, n은 3 내지 5의 정수이고; R5는 1 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 포화 탄화수소 라디칼이며; R6 및 R7은 독립적으로 (각각의 n에 대해) 상기에서 R1 내지 R3의 정의에서 제공된 방식으로 선택됨)이다. 화학식 시클로-[(CR6R7)nC(O)N(R5)-]로 표시되는 락탐에서, 모든 R6 및 R7은 바람직하게는 수소이거나, 또는 n개의 메틸렌 단위 중에 단일 포화 탄화수소 라디칼을 함유하고, R5는 3 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 포화 탄화수소 라디칼이다. 예를 들어, 1-(포화 탄화수소 라디칼)-5-메틸피롤리딘-2-온이다.
대표적 아미드 가용화제로는, 1-옥틸피롤리딘-2-온, 1-데실피롤리딘-2-온, 1-옥틸-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-부틸카프로락탐, 1-시클로헥실피롤리딘-2-온, 1-부틸-5-메틸피페리드-2-온, 1-펜틸-5-메틸피페리드-2-온, 1-헥실카프로락탐, 1-헥실-5-메틸피롤리딘-2-온, 5-메틸-1-펜틸피페리드-2-온, 1,3-디메틸피페리드-2-온, 1-메틸카프로락탐, 1-부틸-피롤리딘-2-온, 1,5-디메틸피페리드-2-온, 1-데실-5-메틸피롤리딘-2-온, 1-도데실피롤리드-2-온, N,N-디부틸포름아미드 및 N,N-디이소프로필아세트아미드가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 케톤 가용화제는, 화학식 R1C(O)R2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족, 지환족 및 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택됨)로 표시되며, 약 70 내지 약 300 amu의 분자량을 갖는 케톤을 포함한다. 상기 케톤에서 R1 및 R2는 바람직하게는 독립적으로 1 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다. 상기 케톤의 분자량은 바람직하게는 약 100 내지 200 amu이다. R1 및 R2는 함께 연결되어 5, 6 또는 7원 고리 시클릭 케톤, 예를 들어 시클로펜탄온, 시클로헥산온 및 시클로헵탄온을 형성하는 히드로카르빌렌 라디칼일 수 있다. R1 및 R2는 치환된 탄화수소 라디칼, 즉 할로겐 (예를 들어, 플루오르, 염소) 및 알콕시드 (예를 들어, 메톡시)로부터 선택된 비-탄화수소 치환체를 함유하는 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. R1 및 R2는 헤테로원자-치환된 탄화수소 라디칼, 즉 라디칼쇄내에 원자 질소 (아자-), 산소 (케토-, 옥사-) 또는 황 (티아-)를 함유하는 (그렇지 않은 경우에는 탄소 원자로 구성됨) 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. 일반적으로, R1 및 R2의 각각의 10개의 탄소 원자에 대해 3개 이하, 바람직하게는 1개 이하의 비-탄화수소 치환체 및 헤테로원자가 존재하고, 상기한 분자량 범위를 적용함에 있어 이러한 임의의 비-탄화수소 치환체 및 헤테로원자의 존재가 고려되어야 한다. 화학식 R1C(O)R2에서 대표적 R1 및 R2 지방족, 지환족 및 아릴 탄화수소 라디칼은, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 이들의 배위 이성질체, 뿐만 아니라 페닐, 벤질, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴및 페네틸을 포함한다.
대표적 케톤 가용화제로는, 2-부탄온, 2-펜탄온, 아세토페논, 부티로페논, 헥사노페논, 시클로헥산온, 시클로헵탄온, 2-헵탄온, 3-헵탄온, 5-메틸-2-헥산온, 2-옥탄온, 3-옥탄온, 디이소부틸 케톤, 4-에틸시클로헥산온, 2-노난온, 5-노난온, 2-데칸온, 4-데칸온, 2-데칼론, 2-트리데칸온, 디헥실 케톤 및 디시클로헥실 케톤이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 니트릴 가용화제는, R1CN (식 중, R1은 5 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족, 지환족 또는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택됨)으로 표시되며, 약 90 내지 약 200 amu의 분자량을 갖는 니트릴을 포함한다. 상기 니트릴 가용화제에서 R1은 바람직하게는 8 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택된다. 상기 니트릴 가용화제의 분자량은 바람직하게는 약 120 내지 약 140 amu이다. R1은 치환된 탄화수소 라디칼, 즉 할로겐 (예를 들어, 플루오르, 염소) 및 알콕시드 (예를 들어, 메톡시)로부터 선택된 비-탄화수소 치환체를 함유하는 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. R1은 헤테로원자-치환된 탄화수소 라디칼, 즉 라디칼쇄내에 원자 질소 (아자-), 산소 (케토-, 옥사-) 또는 황 (티아-)를 함유하는 (그렇지 않은 경우에는 탄소 원자로 구성됨) 라디칼을 임의로 포함할 수 있다. 일반적으로, R1의 각각의 10개의 탄소 원자에 대해 3개 이하, 바람직하게는 1개 이하의 비-탄화수소 치환체 및 헤테로원자가 존재하고, 상기한 분자량 범위를 적용함에 있어 이러한 임의의 비-탄화수소 치환체 및 헤테로원자의 존재가 고려되어야 한다. 화학식 R1CN에서 대표적 R1 지방족, 지환족 및 아릴 탄화수소 라디칼은, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 이들의 배위 이성질체, 뿐만 아니라 페닐, 벤질, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴 및 페네틸을 포함한다. 대표적 니트릴 가용화제로는, 1-시아노펜탄, 2,2-디메틸-4-시아노펜탄, 1-시아노헥산, 1-시아노헵탄, 1-시아노옥탄, 2-시아노옥탄, 1-시아노노난, 1-시아노데칸, 2-시아노데칸, 1-시아노운데칸 및 1-시아노도데칸이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 클로로카본 가용화제는, 화학식 RClx (식 중, x는 1 또는 2의 정수로부터 선택되고; R은 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택됨)로 표시되며, 약 100 내지 약 200 amu의 분자량을 갖는 클로로카본를 포함한다. 상기 클로로카본 가용화제의 분자량은 바람직하게는 약 120 내지 150 amu이다. 화학식 RClx에서 대표적 R 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼은, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실 및 이들의 배위 이성질체를 포함한다.
대표적 클로로카본 가용화제로는, 3-(클로로메틸)펜탄, 3-클로로-3-메틸펜탄, 1-클로로헥산, 1,6-디클로로헥산, 1-클로로헵탄, 1-클로로옥탄, 1-클로로노난, 1-클로로데칸 및 1,1,1-트리클로로데칸이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 에스테르 가용화제는, 화학식 R1CO2R2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 선형 및 시클릭, 포화 및 불포화, 알킬 및 아릴 라디칼로부터 선택됨)로 표시되는 에스테르를 포함한다. 바람직한 에스테르는 원소 C, H 및 O를 주성분으로 하며, 약 80 내지 약 550 amu의 분자량을 갖는다.
대표적 에스테르로는, (CH3)2CHCH2OOC(CH2)2-4OCOCH2CH(CH3)2 (디이소부틸 이가 에스테르), 에틸 헥사노에이트, 에틸 헵타노에이트, n-부틸 프로피오네이트, n-프로필 프로피오네이트, 에틸 벤조에이트, 디-n-프로필 프탈레이트, 벤조산 에톡시에틸 에스테르, 디프로필 카르보네이트, "액세이트(Exxate) 700" (시판용 C7 알킬 아세테이트), "액세이트 800" (시판용 C8 알킬 아세테이트), 디부틸 프탈레이트 및 tert-부틸 아세테이트가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 락톤 가용화제는, 하기 구조식 [A], [B] 및 [C]로 표시되는 락톤을 포함한다.
Figure 112008039120074-pct00018
이들 락톤은 6개의 원자 (A) 또는 바람직하게는 5개의 원자 (B)를 갖는 고리내에 관능기 -CO2-를 함유하며, 구조 [A] 및 [B]의 경우, R1 내지 R8은 독립적으로 수소 또는 선형, 분지형, 시클릭, 바이시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택된다. 각각의 R1 내지 R8이 연결되어 또다른 R1 내지 R8을 갖는 고리를 형성할 수 있다. 락톤은 구조 [C]에서와 같이 고리외 알킬리덴기를 가질 수 있으며, 여기서 R1 내지 R6은 독립적으로 수소 또는 선형, 분지형, 시클릭, 바이시클릭, 포화 및 불포화 히드로카르빌 라디칼로부터 선택된다. 각각의 R1 내지 R6이 연결되어 또다른 R1 내지 R6을 갖는 고리를 형성할 수 있다. 락톤 가용화제는 약 80 내지 약 300 amu, 바람직하게는 약 80 내지 약 200 amu의 분자량 범위를 갖는다.
대표적 락톤 가용화제로는 하기 표 6에 기재된 화합물이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
Figure 112008039120074-pct00019
Figure 112008039120074-pct00020
Figure 112008039120074-pct00021
락톤 가용화제는 일반적으로 40℃에서 약 7 cSt 미만의 동점도를 갖는다. 예를 들어, 40℃에서, 감마-운데카락톤은 5.4 cSt의 동점도를 갖고, 시스-(3-헥실-5-메틸)디히드로푸란-2-온은 4.5 cSt의 동점도를 갖는다. 락톤 가용화제는 상업적으로 입수가능하거나, 또는 본원에 참고로 도입된 2004년 8월 3일자로 출원된 미국 특허출원 제10/910,495호에 기재된 바와 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 아릴 에테르 가용화제는, 화학식 R1OR2 (식 중, R1은 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아릴 탄화수소 라디칼로부터 선택되고; R2는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 지방족 탄화수소 라디칼로부터 선택됨)로 표시되며, 약 100 내지 약 150 amu의 분자량을 갖는 아릴 에테르를 포함한다. 화학식 R1OR2에서 대표적 R1 아릴 라디칼은, 페닐, 비페닐, 쿠메닐, 메시틸, 톨릴, 크실릴, 나프틸 및 피리딜을 포함한다. 화학식 R1OR2에서 대표적 R2 지방족 탄화수소 라디칼은, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸 및 tert-부틸을 포함한다. 대표적 방향족 에테르 가용화제로는, 메틸 페닐 에테르 (아니솔), 1,3-디메틸옥시벤젠, 에틸 페닐 에테르 및 부틸 페닐 에테르가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 플루오로에테르 가용화제는, 화학식 R1OCF2CF2H (식 중, R1은 약 5 내지 약 15개의 탄소 원자를 갖는 지방족, 지환족 및 방향족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 바람직하게는 1급 선형 포화 알킬 라디칼임)로 표시되는 것들을 포함한다. 대표적 플루오로에테르 가용화제로는, C8H17OCF2CF2H 및 C6H13OCF2CF2H가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 냉매가 플루오르에테르인 경우, 가용화제는 동일한 플루오로에테르가 아닐 수 있음을 인지하여야 한다.
플루오로에테르 가용화제는, 플루오로올레핀 및 폴리올로부터 유도된 에테르를 추가로 포함할 수 있다. 플루오로올레핀은 CF2=CXY (식 중, X는 수소, 염소 또는 플루오르이고, Y는 염소, 플루오르, CF3 또는 ORf이고, Rf는 CF3, C2F5 또는 C3F7임) 유형을 가질 수 있다. 대표적 플루오로올레핀은, 테트라플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌 및 퍼플루오로메틸비닐 에테르이다. 폴리올은 선형 또는 분지형일 수 있다. 선형 폴리올은 HOCH2(CHOH)x(CRR')yCH2OH (식 중, R 및 R'은 수소 또는 CH3, 또는 C2H5이고, x는 0 내지 4의 정수이며, y는 0 내지 4의 정수임)의 유형을 가질 수 있다. 분지형 폴리올은 C(OH)t(R)u(CH2OH)v[(CH2)mCH2OH]w (식 중, R은 수소, CH3 또는 C2H5일 수 있고, m은 0 내지 3의 정수일 수 있으며, t 및 u는 0 또는 1일 수 있고, v 및 w는 0 내지 4의 정수일 수 있으며, 또한 t + u + v + w는 4임)의 유형을 가질 수 있다. 대표적 폴리올은 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 부탄디올 및 에틸렌 글리콜이다.
본 발명의 1,1,1-트리플루오로알칸 가용화제는, 화학식 CF3R1 (식 중, R1은 약 5 내지 약 15개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족 탄화수소 라디칼로부터 선택되고, 바람직하게는 1급 선형 포화 알킬 라디칼임)로 표시되는 1,1,1-트리플루오로알칸을 포함한다. 대표적 1,1,1-트리플루오로알칸 가용화제로는, 1,1,1-트리플루오로헥산 및 1,1,1-트리플루오로도데칸이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 가용화제는, 단일 화합물로서 존재할 수 있거나, 또는 1종 초과의 가용화제의 혼합물로서 존재할 수 있다. 가용화제의 혼합물은 동일 부류의 화합물로부터의 2종의 가용화제 (예컨대, 2종의 락톤) 또는 상이한 부류로부터의 2종의 가용화제 (예컨대, 락톤과 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르)를 함유할 수 있다.
냉매 및 UV 형광 염료를 포함하거나 또는 열 전달 유체 및 UV 형광 염료를 포함하는 본 발명의 조성물에서, 조성물의 약 0.001 중량％ 내지 약 1.0 중량％, 바람직하게는 약 0.005 중량％ 내지 약 0.5 중량％, 가장 바람직하게는 0.01 중량％ 내지 약 0.25 중량％는 UV 염료이다.
냉매 및 열 전달 조성물 중에서의 이들 UV 형광 염료의 용해도는 낮을 수 있다. 따라서, 이들 염료를 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 방법은 불편하고, 고비용이며 시간 소모적이다. 본원에 참고로 도입된 미국 특허 제RE 36,951호에는, 냉동 또는 에어 컨디셔닝 장치의 부품내에 삽입할 수 있는 염료 분말, 염료의 고체 펠렛 또는 슬러리를 사용하는 방법이 기재되어 있다. 냉매 및 윤활제가 장치를 통해 순환됨에 따라, 염료는 장치 전반에 걸쳐 용해되거나 분산되고, 이동된다. 염료를 냉동 또는 에어 컨디셔닝 장치내에 도입하는 많은 다른 방법이 문헌에 기재되어 있다.
이상적으로, UV 형광 염료가 냉매 중에 용해됨으로써 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 장치에 도입하기 위한 임의의 특수화된 방법이 요구되지 않을 수 있다. 본 발명은, 가용화제와 조합되어 냉매 중에 용해되어 시스템내에 도입가능한 UV 형광 염료를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은, 심지어 저온에서도 용액 중에서 염료를 유지하면서 염료 함유 냉매 및 열 전달 유체의 저장 및 수송을 가능하게 한다.
냉매, UV 형광 염료 및 가용화제를 포함하거나 또는 열 전달 유체 및 UV 형광 염료 및 가용화제를 포함하는 본 발명의 조성물에서, 전체 조성물의 약 1 내지 약 50 중량％, 바람직하게는 약 2 내지 약 25 중량％, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량％는 냉매 또는 열 전달 유체 중의 가용화제이다. 본 발명의 조성물에서, UV 형광 염료는 냉매 또는 열 전달 유체 중에 약 0.001 중량％ 내지 약 1.0 중량％, 바람직하게는 0.005 중량％ 내지 약 0.5 중량％, 가장 바람직하게는 0.01 중량％ 내지 약 0.25 중량％의 농도로 존재한다.
케톤 등의 가용화제는 바람직하지 않은 냄새를 가질 수 있고, 이는 냄새 차단제 또는 방향제의 첨가에 의해 차단될 수 있다. 냄새 차단제 또는 방향제의 전형적 예는, 에버그린(Evergreen), 프레쉬 레몬(Fresh Lemon), 체리(Cherry), 시나몬(Cinnamon), 페퍼민트(Peppermint), 플로랄(Floral) 또는 오렌지 필(Orange Peel) (이들은 모두 상업적으로 입수가능함), 뿐만 아니라 d-리모넨 및 피넨을 포함할 수 있다. 이러한 냄새 차단제는 냄새 차단제와 가용화제의 총합 중량을 기준으로 약 0.001 중량％ 내지 약 15 중량％의 농도로 사용될 수 있다.
본 발명은 또한, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치에서의 누출을 검출하기 위해 자외선 형광 염료를 포함하는 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 사용하는 방법에 관한 것이다. 조성물 중의 염료의 존재는 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 장치에서의 냉매 누출의 검출을 가능하게 한다. 누출 검출은 장치 또는 시스템의 비효율적 작동 또는 장비의 고장을 제기하고/거나, 해결하고/거나 막는 것을 돕는다. 누출 검출은 또한 장치의 작동에 사용되는 화학물질을 함유하는 것을 돕는다.
방법은, 본원에 기재된 바와 같은, 냉매, 자외선 형광 염료를 포함하거나 또는 열 전달 유체 및 UV 형광 염료를 포함하는 조성물, 및 임의로는 본원에 기재된 바와 같은 가용화제를, 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 장치에 제공하는 것, 및 적합한 수단을 이용하여 UV 형광 염료 함유 냉매를 검출하는 것을 포함한다. 염료를 검출하기에 적합한 수단으로는, 자외선 램프 (흔히 "흑색광" 또는 "청색광"으로서 언급됨)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 자외선 램프는, UV 형광 염료 검출을 위해 특별히 디자인된 많은 공급원으로부터 상업적으로 입수가능하다. 자외선 형광 염료 함유 조성물을 냉동, 에어 컨디셔닝, 또는 가열 펌프 장치에 도입하고, 시스템 전반에 걸쳐 순환시키면, 장치 상에서 상기 자외선 램프를 켜고 임의의 누출점 근처에서 염료의 형광을 관찰함으로써 누출점 또는 누출점 근처의 위치를 정할 수 있다.
기계적 냉동은 주로, 냉각 매체, 예컨대 냉매가 사이클을 통해 이동하여 이들이 재사용을 위해 회수될 수 있는 열역학의 적용이다. 통용되는 사이클은 증기-압축, 흡수, 증기-젯 또는 증기-배출기, 및 공기를 포함한다.
증기-압축 냉동 시스템은, 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창 장치를 포함한다. 증기-압축 사이클에서는 다단계로 냉매를 재사용하는데, 한 단계에서는 냉각 효과를 제공하고, 다른 단계에서는 가열 효과를 제공한다. 사이클은 간단히 하기와 같이 설명할 수 있다. 액체 냉매가 팽창 장치를 통해 증발기로 도입되고, 증발기에서 저온에서 액체 냉매가 비등하여 기체를 형성하고, 냉각을 제공한다. 저압 기체가 압축기로 도입되고, 여기서 기체가 압축되어 그의 압력 및 온도가 상승한다. 이어서, 고압 (압축된) 기체 냉매가 응축기로 도입되고, 여기서 냉매가 응축되고 그의 열이 주위로 배출된다. 냉매가 팽창 장치로 되돌아오면 이를 통해 액체가 응축기내 고압 수준으로부터 증발기내 저압 수준으로 팽창되고, 따라서 사이클이 반복된다.
냉동 용도로 사용할 수 있는 각종 유형의 압축기가 존재한다. 압축기는 일반적으로, 유체를 압축하는 기계적 수단에 따라 왕복형, 회전형, 젯형, 원심형, 스크롤형, 스크류형 또는 축류형으로, 또는 기계적 부재가 압축되는 유체에 작용하는 방식에 따라 정변위 (예를 들어, 왕복형, 스크롤형 또는 스크류형) 또는 동적 (예를 들어, 원심형 또는 젯형) 압축기로 분류된다.
플루오로올레핀을 포함하는 본 발명의 조성물은 상기한 임의의 압축기 유형에서 유용할 수 있다. 임의의 주어진 압축기에 대한 냉매의 선택은, 예를 들어 비점 및 증기압 요건을 비롯한 많은 요인에 따라 달라진다.
정변위 또는 동적 압축기를 본 발명의 방법에 사용할 수 있다. 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 특정 냉매 조성물에 대해서는 원심형 압축기가 하나의 바람직한 유형의 장비이다.
원심형 압축기에서는 냉매를 방사형으로 가속화시키기 위해 회전 부재가 사용되고, 이는 전형적으로 케이싱내에 수납된 임펠러 및 확산기를 포함한다. 원심형 압축기는 통상적으로 임펠러 아이(eye), 또는 순환 임펠러의 중앙 유입구에서 유체를 포획하고, 이를 외부를 향해 방사형으로 가속화시킨다. 임펠러내에서 일부 정압 상승이 발생하지만, 대부분의 압력 상승은 케이싱의 확산기 영역에서 발생한다 (여기서 속도가 정압으로 변환됨). 각각의 임펠러-확산기 세트는 압축기의 한 단계이다. 원심형 압축기는, 원하는 최종 압력 및 취급되는 냉매의 부피에 따라 1 내지 12개 이상의 단계로 구성된다.
압축기의 압력 비율 또는 압축 비율은 절대 유입압에 대한 절대 배출압의 비율이다. 원심형 압축기에 의해 전달된 압력은 비교적 폭넓은 범위의 용량에 걸쳐 사실상 일정하다.
정변위 압축기는 증기를 챔버내로 유인하고, 챔버의 부피가 감소되어 증기를 압축시킨다. 압축된 후에, 증기는 챔버의 부피가 0 또는 거의 0으로 추가로 감소됨으로써 챔버로부터 배출된다. 정변위 압축기는 압력을 축적할 수 있고, 이는 단지 부피 효율 및 압력을 견디는 부품의 강도에 의해 제한된다.
정변위 압축기와 달리, 원심형 압축기는 임펠러를 통과하는 증기를 압축시키는 고속 입펠러의 원심력에 전적으로 의존한다. 정변위가 존재하지 않고, 소위 동적-압축이 존재한다.
원심형 압축기가 발생시킬 수 있는 압력은 임펠러의 선단 속도에 따라 달라진다. 선단 속도는 임펠러의 선단에서 측정되는 그의 속도이고, 이는 임펠러의 직경 및 그의 분 당 회전수에 관련된다. 원심형 압축기의 용량은 임펠러를 통한 통로의 크기에 의해 결정된다. 이는 압축기의 크기가 용량보다는 요구되는 압력에 더 크게 의존하게 한다.
고속 작동으로 인해, 원심형 압축기는 기본적으로 고부피, 저압 기계이다. 원심형 압축기는 트리클로로플루오로메탄 (CFC-11) 또는 1,2,2-트리클로로트리플루오로에탄 (CFC-113) 등의 저압 냉매 사용시 가장 잘 작동한다. 본 발명의 저압 냉매 유체의 일부는 기존의 원심형 장비에서의 CFC-113에 대한 강하 대체물로서 적합할 수 있다.
대형 원심형 압축기는 전형적으로 3000 내지 7000 rpm (분 당 회전수)으로 작동한다. 소형 터빈 원심형 압축기 (미니-원심형 압축기)는 약 40,000 내지 약 70,000 (rpm)의 고속을 위해 디자인되며, 이는 전형적으로 0.15 m (약 6 인치) 미만의 작은 임펠러 크기를 갖는다.
다단 임펠러를 원심형 압축기에 사용하여 압축기 효율을 향상시킴에 따라 사용시 보다 낮은 전력이 요구될 수 있다. 2단 시스템에서는, 작동시, 제1 단계 임펠러의 배출이 제2 임펠러의 흡입으로 진행된다. 두 임펠러 모두 단일축 (축 또는 axle)의 사용에 의해 작동될 수 있다. 각각의 단계는 약 4 대 1의 압축 비율을 구성할 수 있고; 즉 절대 배출압이 절대 흡입압의 4배일 수 있다. 특히 자동차 용도를 위한 2단 원심형 압축기 시스템의 여러 예가 US 5,065,990 및 US 5,363,674 (둘 다 본원에 참고로 도입됨)에 기재되어 있다.
본 발명의 개시는 또한,
(i) 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀;
(ii) 화학식 시클로-[CX=CY(CZW)n-] (식 중, X, Y, Z 및 W는 독립적으로 H 또는 F이고, n은 2 내지 5의 정수임)의 시클릭 플루오로올레핀; 또는
(iii) 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CHF); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CF2); 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CHF); 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CF3CF=CH2); 1,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CHF); 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CF2); 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CF2); 2,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CF=CH2); 3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CF3CH=CH2); 1,1,2-트리플루오로-1-프로펜 (CH3CF=CF2); 1,1,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCH=CF2); 1,2,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2FCF=CHF); 1,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CHF2CH=CHF); 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CFCF3); 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CF2); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCF3); 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCF3); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 ((CF3)2C=CHF); 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CF3); 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCF3); 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CHF2); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF3CF2CF=CH2); 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCF3); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CHF=CFCF2CHF2); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CFCHF2); 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCF3); 1,1,1,2,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CFCF3); 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCHF2); 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCF2CH2F); 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (CF2=CFCHFCHF2); 3,3,3-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-프로펜 (CH2=C(CF3)2); 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCH=CFCF3); 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CF3CH=CFCH2F); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CF3CF2CH=CH2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CH=CHCF3); 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐 (CH3CF=CFCF3); 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCF2CHF2); 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐 (CHF2CF=CHCHF2); 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐 (CH3CF2CF=CF2); 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐 (CH2FCF=CFCHF2); 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CF2=C(CF3)(CH3)); 2-(디플루오로메틸)-3,3,3-트리플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)(CF3)); 2,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CH2=CFCHFCF3); 1,2,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCH2CF3); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCHFCF3); 1,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CHCF2CHF2); 1,2,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (CHF=CFCHFCHF2); 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐 (CH2=CHCF2CHF2); 1,1-디플루오로-2-(디플루오로메틸)-1-프로펜 (CF2=C(CHF2)(CH3)); 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜 (CHF=C(CF3)(CH3)); 2-디플루오로메틸-3,3-디플루오로-1-프로펜 (CH2=C(CHF2)2); 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐 (CF3CF=CHCH3); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (CH3CF=CHCF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCF3); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CHCF2CF3); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CH=CFCF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CF3); 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CHCF2CF2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐 (CF2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CHF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,2,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCF2CHF2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (CF3CF=CFCHFCF3); 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CFCF(CF3)2); 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CFCH(CF3)2); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CF3CH=C(CF3)2); 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCF(CF3)2); 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CF3); 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐 (CHF=CFCF2CF2CHF2); 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=C(CF3)CF2CF3); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=CHCH(CF3)2); 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCF(CF3)2); 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CF2=C(CF3)CH2CF3); 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 ((CF3)2CFCH=CH2); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CF3CF2CF2CH=CH2); 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (CH2=CFCF2CF2CHF2); 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-부텐 (CF2=CHCF2CH2CF3); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐 (CF3CF=C(CF3)(CH3)); 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CFCH(CF3)2); 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CHF=CHCH(CF3)2); 1,1,1,4-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH2FCH=C(CF3)2); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (CH3CF=C(CF3)2); 1,1,1-트리플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=CHCH3); 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐 (CF3CF2CF=CHCH3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐 (CF3C(CH3)=CHCF3); 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐 (CH2=CHCF2CHFCF3); 3-(트리플루오로메틸)-4,4,4-트리플루오로-1-부텐 (CH2=C(CF3)CH2CF3); 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센 (CF3(CF2)3CF=CF2); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFCF2CF3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CF3)2); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CFCF3); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHC2F5); 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2CFCF=CHCF3); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (CF3CF2CF2CF2CH=CH2); 4,4,4-트리플루오로-3,3-비스(트리플루오로메틸)-1-부텐 (CH2=CHC(CF3)3); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3-메틸-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 ((CF3)2C=C(CH3)(CF3)); 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=CFCF2CH(CF3)2); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐 (CF3CF=C(CH3)CF2CF3); 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (CF3CH=CHCH(CF3)2); 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CF=CHCH3); 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCF2CF2CF2CHF2); 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 ((CF3)2C=CHCF2CH3); 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-1-펜텐 (CH2=C(CF3)CH2C2F5); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (CF3CF2CF2C(CH3)=CH2); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (CF3CF2CF2CH=CHCH3); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센 (CH2=CHCH2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3-헥센 (CF3CF2CF=CFC2H5); 4,5,5,5-테트라플루오로-4-트리플루오로메틸-1-펜텐 (CH2=CHCH2CF(CF3)2); 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐 (CF3CF=CHCH(CF3)(CH3)); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-트리플루오로메틸-2-펜텐 ((CF3)2C=CFC2H5); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CFCF2C2F5); 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CH=CFCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-2-헵텐 (CF3CF=CHCF2CF2C2F5); 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CH=CFCF2C2F5); 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트리데카플루오로-3-헵텐 (CF3CF2CF=CHCF2C2F5); CF2=CFOCF2CF3 (PEVE); CF2=CFOCF3 (PMVE) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 플루오로올레핀
으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을, (a) 원심형 압축기; (b) 다단 원심형 압축기, 또는 (c) 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기를 갖는 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하는, 상기 장치에서 가열 또는 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다.
가열 또는 냉각을 제공하는 방법을 고정식 에어 컨디셔닝, 가열 펌프 또는 이동식 에어 컨디셔닝 및 냉동 시스템에 이용할 수 있다. 고정식 에어 컨디셔닝 및 가열 펌프 용도는, 윈도우, 도관이 없는, 도관이 있는, 패키징된 말단, 냉각기 및 시판품 (패키징된 루프탑(rooftop) 포함)을 포함한다. 냉동 용도는 가정용 냉장고 및 냉동고, 제빙기, 자급식 냉각기 및 냉동기, 대형 냉각기 및 냉동기 및 수송 냉동 시스템을 포함한다.
본 발명의 조성물은 또한, 핀(fin) 및 튜브 열 교환기, 마이크로채널 열 교환기 및 수직 또는 수평 단일 통과 튜브 또는 플레이트형 열 교환기가 사용되는 에어 컨디셔닝, 가열 및 냉동 시스템에 사용할 수 있다.
통상의 마이크로채널 열 교환기는 본 발명의 저압 냉매 조성물에 대해 이상적이지 않을 수 있다. 낮은 작동 압력 및 밀도는 모든 성분에서 높은 유속 및 높은 마찰 손실을 초래한다. 이들 경우, 증발기 디자인을 변형할 수 있다. (냉매 경로에 대해) 직렬 연결된 여러 마이크로채널 슬랩보다는 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기 배열을 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물에 바람직한 열 교환기는 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기이다.
본 발명은 또한, 냉각되는 물체의 근처에서 본 발명의 플루오로올레핀 조성물을 증발시키고, 그 후 상기 조성물을 응축시키는 것을 포함하는, 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 가열되는 물체의 근처에서 본 발명의 플루오로올레핀 조성물을 응축시키고, 그 후 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는, 가열을 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물을 원심형 압축기에서 압축시키고, 상기 조성물을 응축시키고, 그 후 냉각되는 물체의 근처에서 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는, 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 방법의 원심형 압축기는 다단 원심형 압축기, 바람직하게는 2단 원심형 압축기일 수 있다.
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 응축시키고, 그 후 냉각되는 물체의 근처에서 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는, 하나 이상의 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기를 포함하는 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치에 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 조성물은 특히, 자동 및 윈도우 에어 컨디셔닝, 가열 펌프, 또는 수송 냉동, 뿐만 아니라 기타 용도에 사용될 수 있는 소형 터빈 원심형 압축기 (미니-원심형 압축기)에서 유용하다. 이들 고효율의 미니-원심형 압축기는 전기 모터에 의해 구동될 수 있고, 따라서 엔진 속도와 관계 없이 작동될 수 있다. 일정한 압축기 속도는 시스템이 모든 엔진 속도에서 비교적 일정한 냉각능을 제공할 수 있도록 한다. 이는 특히, 통상의 R-134a 자동차 에어 컨디셔닝 시스템에 비해 보다 높은 엔진 속도에서 효율 상승의 기회를 제공한다. 높은 구동 속도에서 통상의 시스템의 순환식 작업을 고려하면, 이들 저압 시스템의 이점이 보다 명백해진다.
별법으로, 미니-원심형 압축기는 전력을 이용하기보다는, 엔진 배기 가스 구동 터빈 또는 비율조정(ratioed) 벨트 드라이브를 갖는 비율조정 기어 드라이브 어셈블리에 의해 추진될 수 있다. 현재 자동차 디자인에서 이용가능한 전력은 약 14 V이지만, 새로운 미니-원심형 압축기에는 약 50 V의 전력이 요구된다. 따라서, 대체 전력원의 사용이 유리하다. 엔진 배기 가스 구동 터빈에 의해 추진되는 냉동 장치 또는 에어 컨디셔닝 장치는 2006년 3월 3일자로 출원된 미국 특허출원 제11/367,517호에 상세히 기재되어 있다. 비율조정 기어 드라이브 어셈블리에 의해 추진되는 냉동 장치 또는 에어 컨디셔닝 장치는 2006년 3월 17일자로 출원된 미국 특허출원 제11/378,832호에 상세히 기재되어 있다.
본 발명은 또한, 엔진 배기 가스 구동 터빈에 의해 추진되는 미니-원심형 압축기에서 본 발명의 조성물을 압축시키고; 상기 조성물을 응축시키고; 그 후, 냉각되는 물체의 근처에서 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는, 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 비율조정 벨트 드라이브를 갖는 비율조정 기어 드라이브 어셈블리에 의해 추진되는 미니-원심형 압축기에서 본 발명의 조성물을 압축시키고; 상기 조성물을 응축시키고; 그 후, 냉각되는 물체의 근처에서 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는, 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 원심형 압축기에서 본 발명의 조성물을 압축시키고, 상기 조성물을 응축시키고, 그 후 냉각되는 물체의 근처에서 상기 조성물을 증발시키는 것을 포함하는, 하나 이상의 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기를 포함하는 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치에서 냉각을 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 고GWP 냉매 또는 약 150 이상의 GWP를 갖는 냉매 조성물을 보다 낮은 GWP를 갖는 조성물로 대체하는 방법에 관한 것이다. 한가지 방법은, 본 발명의 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물을 대체물로서 제공하는 것을 포함한다. 본 발명의 또다른 실시양태에서는, 대체되는 조성물에 비해 보다 낮은 GWP를 갖는 본 발명의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치내에 도입한다. 일부 경우에는, 보다 낮은 GWP 조성물의 도입 전에 장치내에 존재하는 고GWP 냉매를 장치로부터 제거할 필요가 있다. 다른 경우에는, 고GWP 냉매가 존재하는 동안 본 발명의 플루오로올레핀 조성물을 장치내에 도입할 수 있다.
지구 온난화 지수 (GWP)는, 이산화탄소 1 kg 방출과 비교하여 특정 온실효과 가스 1 kg의 대기 방출로 인한 상대적 지구 온난화 기여를 추정하는 지수이다. GWP는 주어진 기체에 대한 대기 중 수명의 효과를 나타내는 상이한 시간 범위에 대해 계산할 수 있다. 통상적으로 100년의 시간 범위에 대한 GWP가 기준이 되는 값이다.
고GWP 냉매는 100년의 시간 범위에서 약 1000 이상, 별법으로는 500 이상, 150 이상, 100 이상, 또는 50 이상의 GWP를 갖는 냉매 또는 열 전달 유체로서 기능할 수 있는 임의의 화합물이다. 기후 변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC)에 의해 공개된 GWP 계산법을 기준으로 한, 대체될 필요가 있는 냉매 및 열 전달 유체로는, HFC-134a (1,1,1,2-테트라플루오로에탄)이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다
본 발명은 0 또는 낮은 오존 파괴 지수 및 낮은 지구 온난화 지수 (GWP)를 갖는 조성물을 제공한다. 본 발명의 플루오로올레핀 또는 본 발명의 플루오로올레핀의 다른 냉매와의 혼합물은, 현재 사용되고 있는 많은 히드로플루오로카본 냉매보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는다. 전형적으로, 본 발명의 플루오로올레핀은 약 25 미만의 GWP를 가질 것으로 예상된다. 본 발명의 일면은, 지구 온난화 지수가 1000 미만, 500 미만, 150 미만, 100 미만, 또는 50 미만인 냉매를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 면은, 냉매 혼합물에 플루오로올레핀을 첨가함으로써 상기 혼합물의 최종 GWP를 감소시키는 것이다.
본 발명은 또한, 냉매 또는 열 전달 유체를 본 발명의 1종 이상의 플루오로올레핀과 조합하는 것을 포함하는, 상기 냉매 또는 열 전달 유체의 GWP를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 또다른 실시양태에서, 지구 온난화 지수를 감소시키는 방법은 상기 제1 조성물을 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물과 조합하여, 상기 제1 조성물보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는, 냉매 또는 열 전달 유체로서 적합한 제2 조성물을 생성하는 것을 포함한다. 화합물의 혼합물 또는 조합물의 GWP는 순수한 화합물 각각에 대한 GWP의 가중 평균으로서 계산할 수 있음을 결정할 수 있다.
본 발명은 또한, 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 본 발명의 조성물과 조합하여, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물보다 낮은 지구 온난화 지수를 갖는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 생성하는 것을 포함하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물의 지구 온난화 지수를 감소시키기 위해 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 본 발명의 조성물을 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 본 발명의 보다 낮은 GWP를 갖는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하는, 약 150 이상의 GWP를 갖는, 상기 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치내의 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물의 GWP를 감소시키는 방법에 관한 것이다.
원래의 냉매의 GWP를 감소시키는 본 발명의 방법은, 보다 낮은 GWP를 갖는 제2 냉매 또는 열 전달 유체를 도입하기 전에, 상기 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치로부터 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 제거하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로서 본 발명의 조성물을 제공하는 것을 포함하는, 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 방법에 관한 것이다. 원래의 냉매는 대체될 필요가 있는, 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치에 사용되는 임의의 냉매일 수 있다.
대체될 필요가 있는 원래의 냉매 또는 열 전달 유체는 히드로플루오로카본 냉매, 클로로플루오로카본 냉매, 히드로클로로플루오로카본 냉매, 플루오로에테르 냉매, 또는 냉매 화합물의 블렌드 중 임의의 것일 수 있다.
대체될 필요가 있을 수 있는 본 발명의 히드로플루오로카본 냉매로는,
Figure 112008039120074-pct00022
이 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 이들 히드로플루오로카본 냉매는 상업적으로 입수가능하거나, 또는 당업계에 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 발명의 히드로플루오로카본 냉매는, 공비혼합, 공비혼합-유사 및 비-공비혼합 조성물, 예컨대 HFC-125/HFC-143a/HFC-134a (ASHRAE 명칭 R404 또는 R404A로 공지됨), HFC-32/HFC-125/HFC-134a (ASHRAE 명칭 R407 또는 R407A, R407B, 또는 R407C로 공지됨), HFC-32/HFC-125 (R410 또는 R410A), 및 HFC-125/HFC-143a (ASHRAE 명칭: R507 또는 R507A로 공지됨), R413A (R134a/R218/이소부탄의 블렌드), R423A (R134a/R227ea의 블렌드) , R507A (R125/R143a의 블렌드) 등을 추가로 포함할 수 있다.
대체될 필요가 있을 수 있는 본 발명의 클로로플루오로카본 냉매는, R22 (CHF2Cl), R123 (CHCl2CF3), R124 (CHClFCF3), R502 (CFC-115 (CClF2CF3)와 R22의 블렌드임), R503 (R23/R13 (CClF3)의 블렌드임) 등을 포함한다.
대체될 필요가 있을 수 있는 본 발명의 히드로클로로플루오로카본은, R12 (CF2Cl2), R11 (CCl3F), R113 (CCl2FCClF2), R114 (CF2ClCF2Cl), R401A 또는 R401B (R22/R152a/R124의 블렌드임), R408A (R22/R125/R143a의 블렌드) 등을 포함한다.
대체될 필요가 있을 수 있는 본 발명의 플루오로에테르 냉매는, 히드로플루오로카본과 유사하며, 또한 1개 이상의 에테르기 산소 원자를 함유하는 화합물을 포함할 수 있다. 플루오로에테르 냉매로는, C4F9OCH3 및 C4F9OC2H5 (이들 둘 다 상업적으로 입수가능함)가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다.
대체될 필요가 있을 수 있는 본 발명의 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물은, 임의로는 10 중량％ 이하의 디메틸 에테르, 또는 1종 이상의 C3 내지 C5 탄화수소, 예를 들어 프로판, 프로필렌, 시클로프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 시 클로펜탄 및 네오펜탄 (2,2-디메틸프로판)을 함유하는 냉매의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 C3 내지 C5 탄화수소를 함유하는 냉매의 예는, HCFC-22/HFC-125/프로판 (ASHRAE 명칭 R402 또는 R402A 및 R402B로 공지됨), HCFC-22/옥타플루오로프로판/프로판 (ASHRAE 명칭 R403 또는 R403A 및 R403B로 공지됨), 옥타플루오로프로판/HFC-134a/이소부탄 (ASHRAE 명칭 R413 또는 R413A로 공지됨), HCFC-22/HCFC-124/HCFC-142b/이소부탄 (ASHRAE 명칭 R414 또는 R414A 및 R414B로 공지됨), HFC-134a/HCFC-124/n-부탄 (ASHRAE 명칭 R416 또는 R416A로 공지됨), HFC-125/HFC-134a/n-부탄 (ASHRAE 명칭 R417 또는 R417A로 공지됨), HFC-125/HFC-134a/디메틸 에테르 (ASHRAE 명칭 R419 또는 R419A로 공지됨), 및 HFC-125/HFC-134a/이소부탄 (ASHRAE 명칭 R422 , R422A, R422B, R422C, R422D로 공지됨)의 공비혼합-유사 조성물이다.
본 발명은 또한, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R134a (HFC-134a, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CH2F)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을, 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R152a (HFC-152a, 1,1-디플루오로에탄, CHF2CH3)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze), 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf), 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf), 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze), 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf), 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf), 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 조성물을 대체물로서 제공하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R227ea (HFC-227ea, 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, CF3CHFCF3)를 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-152-11mmyyz); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-152-11mmtz); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (HFC-151-12mcy); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (HFC-1354mzy); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-151-12mmtt); 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로시클로헥센 (FC-C151-10y); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (HFC-1567fts); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (PFBE); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (HFC-1567szz); 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센 (F13E); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-151-12mmzz); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센 (F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R113 (CFC-113, 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로에탄, CFCl2CF2Cl)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-152-11mmyyz); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-152-11mmtz); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (HFC-151-12mcy); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (HFC-1354mzy); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-151-12mmtt); 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로시클로헥센 (FC-C151-10y); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (HFC-1567fts); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (PFBE); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (HFC-1567szz); 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센 (F13E); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-151-12mmzz); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센 (F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R43-10mee (HFC-43-10mee, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄, CF3CHFCHFCF2CF3)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-152-11mmyyz); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-152-11mmtz); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (HFC-151-12mcy); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (HFC-1354mzy); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-151-12mmtt); 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로시클로헥센 (FC-C151-10y); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (HFC-1567fts); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (PFBE); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (HFC-1567szz); 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센 (F13E); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-151-12mmzz); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센 (F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 C4F9OCH3 (퍼플루오로부틸 메틸 에테르)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-152-11mmyyz); 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-152-11mmtz); 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센 (HFC-151-12mcy); 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐 (HFC-1354mzy); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-151-12mmtt); 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로시클로헥센 (FC-C151-10y); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐 (HFC-1567fts); 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센 (PFBE); 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센 (HFC-1567szz); 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센 (F13E); 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트리플루오로메틸)-2-펜텐 (HFC-151-12mmzz); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센 (F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R365mfc (HFC-365mfc, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, CF3CH2CF2CH3)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로시클로펜텐 (FC-C1418y); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (FC-141-10myy); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (HFC-1429myz); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (HFC-1429mzy); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (HFC-1447fz); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (F11E); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-1429mzt); 및 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐 (F12E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R11 (CFC-11, 트리클로로플루오로메탄, CFCl3)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로시클로펜텐 (FC-C1418y); 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐 (FC-141-10myy); 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (HFC-1429myz); 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐 (HFC-1429mzy); 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐 (HFC-1447fz); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (F11E); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트리플루오로메틸)-2-부텐 (HFC-1429mzt); 및 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐 (F12E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R123 (HCFC-123, 2,2-디클로로-1,1,1-트리플루오로에탄, CF3CHCl2)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 2,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243yf); 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (F11E); 1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234ze); 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐 (HFC-1327my); 1,2,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234ye); 및 펜타플루오로에틸 트리플루오로비닐 에테르 (PEVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R245fa (HFC-245fa, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, CF3CH2CHF2)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (FC-1318my); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로시클로부텐 (FC-C1316cc); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (HFC-1336yf); 및 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (HFC-1345fz)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R114 (CFC-114, 1,2-디클로로-1,1,2,2-테트라플루오로에탄, CFCl2CF2Cl)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐 (FC-1318my); 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로시클로부텐 (FC-C1316cc); 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐 (HFC-1336yf); 및 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐 (HFC-1345fz)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R236fa (HFC-236fa, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, CF3CH2CF3)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze); 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R401A인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R401A는, 약 53 중량％의 HCFC-22 (클로로디플루오로메탄, CHF2Cl), 약 13 중량％의 HFC-152a (1,1-디플루오로에탄, CHF2CH3), 및 약 34 중량％의 HCFC-124 (2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CHClF)를 함유하는 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은 또한, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze); 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R401B인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R401B는, 약 61 중량％의 HCFC-22 (클로로디플루오로메탄, CHF2Cl), 약 11 중량％의 HFC-152a (1,1-디플루오로에탄, CHF2CH3), 및 약 28 중량％의 HCFC-124 (2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CHClF)를 함유하는 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은 또한, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze); 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R409A인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R409A는, 약 60 중량％의 HCFC-22 (클로로디플루오로메탄, CHF2Cl), 약 25 중량％의 HCFC-124 (2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CHClF), 및 약 15 중량％의 HCFC-142b (1-클로로-1,1-디플루오로에탄, CF2ClCH3)를 함유하는 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은 또한, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze); 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R409B인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R409B는, 약 65 중량％의 HCFC-22 (클로로디플루오로메탄, CHF2Cl), 약 25 중량％의 HCFC-124 (2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CHClf), 및 약 10 중량％의 HCFC-142b (1-클로로-1,1-디플루오로에탄, CF2ClCH3)를 함유하는 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은 또한, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze), 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf), 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf), 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R414B인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R414B는, 약 50 중량％의 HCFC-22 (클로로디플루오로메탄, CHF2Cl), 약 39 중량％의 HCFC-124 (2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CHClF), 약 1.5 중량％ 이소부탄 (R600a, CH3CH(CH3)CH3), 및 약 9.5 중량％의 HCFC-142b (1-클로로-1,1-디플루오로에탄, CF2ClCH3)를 함유하는 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은 또한, E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (E-HFC-1234ze); 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R416A인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R416A는, 약 59 중량％의 HFC-134a (1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CH2F)), 약 39.5 중량％의 HCFC-124 (2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, CF3CHClF), 및 약 1.5 중량％의 n-부탄 (CH3CH2CH2CH3)을 함유하는 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은 또한, 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R12 (CFC-12, 디클로로디플루오로메탄, CF2Cl2)인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜 (HFC-1225ye); 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜 (HFC-1234yf); 3,3,3-트리플루오로프로펜 (HFC-1243zf); 및 트리플루오로메틸 트리플루오로비닐 에테르 (PMVE)로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내의 R500인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. R500은, 약 73.8 중량％의 R12 ((CFC-12, 디클로로디플루오로메탄, CF2Cl2) 및 약 26.2 중량％의 R152a (HFC-152a, 1,1-디플루오로에탄, CHF2CH3)를 함유하는 공비혼합 냉매 블렌드에 대한 ASHRAE 명칭이다.
본 발명은, R134a 또는 R12인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 약 1.0 중량％ 내지 약 37 중량％의 HFC-32 및 약 99 중량％ 내지 약 63 중량％의 HFC-1225ye를 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. 또다른 실시양태에서, 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물은 약 1.0 중량％ 내지 약 10 중량％의 HFC-32 및 약 99 중량％ 내지 약 90 중량％의 HFC-1225ye를 포함할 수 있다.
본 발명은, R22, R404A 또는 R410A인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 약 1.0 중량％ 내지 약 37 중량％의 HFC-32 및 약 99 중량％ 내지 약 63 중량％의 HFC-1225ye를 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. 또다른 실시양태에서, 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물은 약 20 중량％ 내지 약 37 중량％의 HFC-32 및 약 80 중량％ 내지 약 63 중량％의 HFC-1225ye를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, R22, R404A 또는 R410A인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 약 20 중량％ 내지 약 95 중량％의 HFC-1225ye, 약 1.0 중량％ 내지 약 65 중량％의 HFC-32, 및 약 1.0 중량％ 내지 약 40 중량％의 HFC-125를 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다. 또다른 실시양태에서, 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물은 약 30 중량％ 내지 약 90 중량％의 HFC-1225ye, 약 5.0 중량％ 내지 약 55 중량％의 HFC-32, 및 약 1.0 중량％ 내지 약 35 중량％의 HFC-125를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물은 약 40 중량％ 내지 약 85 중량％의 HFC-1225ye, 약 10 중량％ 내지 약 45 중량％의 HFC-32 및 약 1.0 중량％ 내지 약 28 중량％의 HFC-125를 포함한다.
본 발명은, R134a 또는 R12인 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을,
HFC-1243zf 및 HFC-1225ye;
HFC-1243zf, HFC-1225ye, 및 HFC-125;
HFC-1243zf, HFC-1225ye, 및 HFC-32; 또는
HFC-1243zf, HFC-1225ye, HFC-125, 및 HFC-32
를 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는, 상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 대체하는 방법에 관한 것이다.
상기한 냉매 대체 방법 모두에서는, 플루오로올레핀을 사용하여 기존의 장비내의 냉매를 대체할 수 있다. 또한, 플루오로올레핀을 사용하여 특정 냉매를 사용하기 위해 디자인된 기존의 장비내의 상기 냉매를 대체할 수 있다. 또한, 플루오로올레핀을 사용하여 윤활제를 변경하거나 대체할 필요 없이 기존의 장비내의 냉매를 대체할 수 있다.
본 발명은, 본 발명의 조성물을 냉매 장치 또는 에어 컨디셔닝 장치내에 도입하는 것을 포함하는, 상기 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치에서 화재 위험을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
가연성을 고려할 때 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치로부터 누출될 수 있는 냉매가 중요한 문제가 된다. 냉동 장치 또는 에어 컨디셔닝 장치에서 누출이 일어나는 경우, 냉매 및 잠재적으로 소량의 윤활제가 시스템으로부터 방출될 수 있다. 이러한 누출 물질이 점화원과 접촉되면, 화재가 발생할 수 있다. 화재 위험은, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내에서 또는 그 근처에서 화재가 발생할 수 있는 가능성을 의미한다. 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치에서 화재 위험을 감소시키는 것은, 본원에서 상기한 방법 및 기준에 의해 측정되고 정의될 때 가연성이 아닌 것으로 여겨지는 냉매 또는 열 전달 유체를 사용함으로써 달성할 수 있다. 또한, 본 발명의 비가연성 플루오로올레핀은, 장치에 이미 존재하는 또는 장치에 첨가되기 전의 가연성 냉매 또는 열 전달 유체에 첨가할 수 있다. 본 발명의 비가연성 플루오로올레핀은 누출 발생시 화재 가능성을 감소시키고/거나 생성된 임의의 화염의 온도 또는 크기를 감소시킴으로써 화재 위험도를 감소시킨다.
본 발명은 또한, 1종 이상의 비가연성 플루오로올레핀과 가연성 냉매를 조합하는 것, 및 이 조합물을 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내에서 또는 그 근처에서 화재 위험을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1종 이상의 비가연성 플루오로올레핀과 윤활제를 조합하는 것, 및 이 조합물을 가연성 냉매를 포함하는 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하는, 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내에서 또는 그 근처에서 화재 위험을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 1종 이상의 플루오로올레핀을 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하는, 상기 장치내에서 또는 그 근처에서 화재 위험을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 가연성 냉매와 1종 이상의 플루오로올레핀을 조합하는 것을 포함하는, 상기 가연성 냉매를 냉동 장치, 에어 컨디셔닝 장치, 또는 가열 펌프 장치에 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 가연성 냉매와 1종 이상의 플루오로올레핀을 조합하는 것을 포함하는, 상기 가연성 냉매 또는 열 전달 유체의 가연성을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 본 발명의 조성물을 열 전달 유체로서 공급하는, 열원으로부터 열 싱크로 열을 전달하는 방법에 관한 것이다. 상기 열 전달 방법은 본 발명의 조성물을 열원으로부터 열 싱크로 수송하는 것을 포함한다.
열 전달 유체는, 복사, 전도 또는 대류에 의해 하나의 공간, 위치, 물건 또는 물체로부터 상이한 공간, 위치, 물건 또는 물체로 열을 전달하거나, 이동시키거나 또는 제거하는 데 사용된다. 열 전달 유체는, 멀리 위치한 냉동 (또는 가열) 시스템으로부터의 냉각 (또는 가열)을 위한 전달 수단을 제공함으로써 제2 냉각제로서 기능할 수 있다. 일부 시스템에서, 열 전달 유체는 전달 과정 전반에 걸쳐 일정한 상태로 유지될 (즉, 증발되거나 응축되지 않을) 수 있다. 별법으로, 증발 냉각 공정에서 또한 열 전달 유체를 이용할 수 있다.
열원은, 그로부터 열을 전달하거나, 이동시키거나 또는 제거하는 것이 바람직한 임의의 공간, 위치, 물건 또는 물체로서 정의될 수 있다. 열원의 예는, 냉동 또는 냉각이 요구되는 (개방 또는 포위된) 공간, 예컨대 수퍼마켓의 냉장고 또는 냉동고 케이스, 에어 컨디셔닝이 요구되는 건물 공간, 또는 에어 컨디셔닝이 요구되는 자동차의 승객실일 수 있다. 열 싱크는 열을 흡수할 수 있는 임의의 공간, 위치, 물건 또는 물체로서 정의될 수 있다. 증기 압축 냉동 시스템이 이러한 열 싱크의 일례이다.
실시예 1
성능 데이타
하기 표 7에, CFC-113, HFC-43-10mee, C4F9OCH3 및 HFC-365mfc와 비교하여 본 발명의 화합물에 대한 증발기 (Evap) 및 응축기 (Cond)에서의 압력, 배출 온도 (Disch T), 에너지 효율 (COP) 및 용량 (Cap)으로서 냉동 성능을 나타내었다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 110.0℉ (43.3℃)
과냉각(subcool) 온도 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 75.0℉ (23.8℃)
압축기 효율 70％
Figure 112008039120074-pct00023
실시예 2
성능 데이타
하기 표 8에, CFC-11 및 HCFC-123과 비교하여 본 발명의 화합물에 대한 증발기 (Evap) 및 응축기 (Cond)에서의 압력, 배출 온도 (Disch T), 에너지 효율 (COP) 및 용량 (Cap)으로서 냉동 성능을 나타내었다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 110.0℉ (43.3℃)
과냉각 온도 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 75.0℉ (23.8℃)
압축기 효율 70％
Figure 112008039120074-pct00024
실시예 3
성능 데이타
하기 표 9에, HFC-245fa와 비교하여 본 발명의 화합물에 대한 증발기 (Evap) 및 응축기 (Cond)에서의 압력, 배출 온도 (Disch T), 에너지 효율 (COP) 및 용량 (Cap)으로서 냉동 성능을 나타내었다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 110.0℉ (43.3℃)
과냉각 온도 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 75.0℉ (23.8℃)
압축기 효율 70％
Figure 112008039120074-pct00025
실시예 4
성능 데이타
하기 표 10에, CFC-114 및 HFC-236fa와 비교하여 본 발명의 화합물에 대한 증발기 (Evap) 및 응축기 (Cond)에서의 압력, 배출 온도 (Disch T), 에너지 효율 (COP) 및 용량 (Cap)으로서 냉동 성능을 나타내었다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 110.0℉ (43.3℃)
과냉각 온도 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 75.0℉ (23.8℃)
압축기 효율 70％
Figure 112008039120074-pct00026
실시예 5
성능 데이타
하기 표 11에, HFC-134a, HFC-152a 및 HFC-227ea와 비교하여 본 발명의 화합물에 대한 증발기 (Evap) 및 응축기 (Cond)에서의 압력, 배출 온도 (Disch T), 에너지 효율 (COP) 및 용량 (Cap)으로서 냉동 성능을 나타내었다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 110.0℉ (43.3℃)
과냉각 온도 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 75.0℉ (23.8℃)
압축기 효율 70％
Figure 112008039120074-pct00027
실시예 6
가연성
가연성 화합물은, 전자 점화원을 사용하여 ASTM(American Society of Testing and Materials) E681-01 하에 테스트함으로써 확인할 수 있다. 이러한 가연성 테스트를, 공기 중에서 다양한 농도로 101 kPa (14.7 psia), 50％ 상대 습도 및 지정된 온도에서 본 발명의 개시의 조성물에 대해 수행하여, 가연성인지를 결정하고, 가연성인 경우 가연성 하한 (LFL)을 확인하였다. 그 결과를 하기 표 12에 기재하였다.
Figure 112008039120074-pct00028
결과는, HFC-1234yf 및 E-HFC-1234ze는 가연성이며, HFC-1225ye, HFC-1429myz/mzy 및 F12E는 비가연성인 것으로 나타났다. HFC-1225ye와 HFC-32 (이는 순수 상태에서 가연성인 것으로 공지됨)의 혼합물의 경우, 37 중량％의 HFC-32가 비가연성 특성을 유지하기 위해 존재할 수 있는 최대량인 것으로 측정되었다. 비가연성인 플루오로올레핀을 포함하는 조성물이 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로서 보다 허용가능한 후보물질이다.
실시예 7
압력 상승을 위한 선단 속도
선단 속도는, 원심형 압축기가 사용되는 냉동 장비에 대해 일부 기본적 관계를 얻음으로써 추정할 수 있다. 임펠러가 이상적으로 기체에 부여하는 토크는 하기수학식 1로 정의된다.
T = m*(v2*r2-v1*r1)
식 중,
T = 토크 (N-m)
m = 질량 유속 (kg/s)
v2 = 임펠러에서 배출되는 냉매의 접선 속도 (선단 속도) (m/s)
r2 = 임펠러 유출구의 반경 (m)
v1 = 임펠러로 도입되는 냉매의 접선 속도 (m/s)
r1 = 임펠러 유입구의 반경 (m)이다.
냉매가 본질적으로 축 방향으로 임펠러로 도입된다고 가정하면, 속도의 접선 성분 v1 = 0이고, 따라서 하기 수학식 2와 같이 된다.
T = m*v2*r2
축에서 필요한 전력은 토크와 회전 속도의 곱이다.
P = T*ω
식 중,
P = 전력 (W)
ω = 각속도 (rad/s)이다.
따라서, 하기 수학식 4와 같이 된다.
P = T*w = m*v2*r2*ω
낮은 냉매 유속에서, 임펠러의 선단 속도 및 냉매의 접선 속도는 거의 동일하고, 따라서 하기 수학식 5 및 6과 같이 된다.
r2*ω = v2
P = m*v2*v2
이상적 전력에 대한 또다른 식은, 질량 유속과 압축의 등엔트로피 일의 곱이다.
P = m*Hi*(1000J/kJ)
식 중,
Hi = 증발 조건에서의 포화 증기로부터 포화 응축 조건으로의 냉매의 엔탈피 차이 (kJ/kg)이다.
수학식 6과 7을 조합하면, 하기 수학식 8이 얻어진다.
v2*v2 = 1000*Hi
수학식 8은 일부 기본적 가정을 기준으로 한 것이지만, 이는 임펠러의 선단 속도에 대한 만족스러운 추정을 제공하며, 냉매의 선단 속도를 비교하기 위한 중요한 방식을 제공한다.
하기 표 13에, 1,2,2-트리클로로트리플루오로에탄 (CFC-113) 및 본 발명의 조성물에 대해 계산된 이론적 선단 속도를 나타내었다. 이러한 비교를 위해 가정된 조건은 하기와 같다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 110.0℉ (43.3℃)
액체 과냉각 온도 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 75.0℉ (23.8℃)
압축기 효율 70％
이들은 소형 터빈 원심형 압축기가 작동되는 전형적인 조건이다.
Figure 112008039120074-pct00029
본 실시예는, 본 발명의 화합물이 CFC-113의 약 15％ 이내의 선단 속도를 가지며, 압축기 디자인을 최소로 변화시키면서 CFC-113에 대한 효과적인 대체물이 됨을 보여준다. 가장 바람직한 조성물은 CFC-113의 약 10％ 이내의 선단 속도를 갖는다.
실시예 8
냉동 성능 데이타
하기 표 14에, HFC-134a와 비교하여 본 발명의 다양한 냉매 조성물의 성능을 나타내었다. 하기 표 14에서, "Evap 압력"은 증발기 압력, "Cond 압력"은 응축기 압력, "Comp Disch T"는 압축기 배출 온도, "COP"는 에너지 효율, "CAP"는 용량이다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 40.0℉ (4.4℃)
응축기 온도 130.0℉ (54.4℃)
과냉각 양 10.0℉ (5.5℃)
회수 기체 온도 60.0℉ (15.6℃)
압축기 효율 100％
냉각 용량에는 과열이 포함됨을 인지한다.
Figure 112008039120074-pct00030
Figure 112008039120074-pct00031
여러 조성물이 HFC-134a에 비해 보다 낮거나 동일한 배출 압력 및 온도를 유지하면서 훨씬 더 높은 에너지 효율 (COP)을 가졌다. 표 14에 기재된 조성물의 용량 또한 R134a와 유사하였고, 이는 이들 조성물이 냉동 및 에어 컨디셔닝에서, 특히 이동식 에어 컨디셔닝 용도에서 R134a에 대한 대체 냉매가 될 수 있음을 나타낸다. 결과는 또한, HFC-1225ye의 냉각 용량이 HFC-32 등의 다른 화합물의 첨가에 의해 향상될 수 있음을 보여준다.
실시예 9
냉동 성능 데이타
하기 표 15에, R404A 및 R422A와 비교하여 본 발명의 다양한 냉매 조성물의 성능을 나타내었다. 하기 표 15에서, "Evap 압력"은 증발기 압력, "Cond 압력"은 응축기 압력, "Comp Disch T"는 압축기 배출 온도, "EER"은 에너지 효율, "CAP"는 용량이다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 -17.8℃
응축기 온도 46.1℃
과냉각 양 5.5℃
회수 기체 온도 15.6℃
압축기 효율 70％
냉각 용량에는 과열이 포함됨을 인지한다.
Figure 112008039120074-pct00032
Figure 112008039120074-pct00033
여러 조성물이 R404A 및 R422A에 필적하는 높은 에너지 효율 (EER)을 가졌다. 배출 온도 또한 R404A 및 R507A보다 낮았다. 표 15에 기재된 조성물의 용량 또한 R404A, R507A 및 R422A와 유사하였고, 이는 이들 조성물이 냉동 및 에어 컨디셔닝에서 R404A, R507A 또는 R422A에 대한 대체 냉매가 될 수 있음을 나타낸다.
실시예 10
냉동 성능 데이타
하기 표 16에, HCFC-22 및 R410A와 비교하여 본 발명의 다양한 냉매 조성물의 성능을 나타내었다. 하기 표 16에서, "Evap 압력"은 증발기 압력, "Cond 압력"은 응축기 압력, "Comp Disch T"는 압축기 배출 온도, "EER"은 에너지 효율, "CAP"는 용량이다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 4℃
응축기 온도 43℃
과냉각 양 6℃
회수 기체 온도 18℃
압축기 효율 70％
냉각 용량에는 과열이 포함됨을 인지한다.
Figure 112008039120074-pct00034
Figure 112008039120074-pct00035
조성물은 적당한 배출 온도를 유지하면서 R22 및 R410A에 필적하는 에너지 효율 (EER)을 가졌다. 표 16에 기재된 특정 조성물에 대한 용량 또한 R22와 유사하였고, 이는 이들 조성물이 냉동 및 에어 컨디셔닝에서 R22에 대한 대체 냉매가 될 수 있음을 나타낸다. 또한, 표 16에 기재된 조성물에서, R410A의 용량에 접근하거나 그와 동등한 용량을 갖는 조성물이 존재하였고, 이는 이들 조성물이 냉동 및 에어 컨디셔닝에서 R410A에 대한 대체 냉매가 될 수 있음을 나타낸다.
실시예 11
냉동 성능 데이타
하기 표 17에, HCFC-22, R410A, R407C 및 R417A와 비교하여 본 발명의 다양한 냉매 조성물의 성능을 나타내었다. 하기 표 17에서, "Evap 압력"은 증발기 압력, "Cond 압력"은 응축기 압력, "Comp Disch T"는 압축기 배출 온도, "EER"은 에너지 효율, "CAP"는 용량이다. 데이타는 하기 조건을 기준으로 한 것이다.
증발기 온도 4.4℃
응축기 온도 54.4℃
과냉각 양 5.5℃
회수 기체 온도 15.6℃
압축기 효율 100％
냉각 용량에는 과열이 포함됨을 인지한다.
Figure 112008039120074-pct00036
조성물은 낮은 배출 온도를 유지하면서 R22, R407C, R417A 및 R410A에 필적하는 에너지 효율 (EER)을 가졌다. 표 17에 기재된 조성물에 대한 용량 또한 R22, R407C 및 R417A와 유사하였고, 이는 이들 조성물이 냉동 및 에어 컨디셔닝에서 R22, R407C 또는 R417A에 대한 대체 냉매가 될 수 있음을 나타낸다.

Claims (48)

  1. 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 응축시키고, 그 후 냉각될 물체의 근처에서 상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 증발시키는 것을 포함하며,
    상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 냉각 방법.
  2. 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 증발시키고, 그 후 가열될 물체의 근처에서 상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 응축시키는 것을 포함하며,
    상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 가열 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 1종 이상의 가연성 냉매를 추가로 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 광유, 파라핀, 나프텐, 합성 파라핀, 알킬벤젠, 폴리-알파-올레핀, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리비닐 에테르, 폴리올 에스테르 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 윤활제를 추가로 포함하는 것인 방법.
  5. 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을, (a) 원심형 압축기, (b) 다단 원심형 압축기, 또는 (c) 단일 슬랩/단일 통과 열 교환기를 갖는 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치내에 도입하는 것을 포함하며,
    상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 것인, 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치에서 가열 또는 냉각을 제공하는 방법.
  6. 1종 이상의 플루오로올레핀을 포함하는 조성물을 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로서 제공하는 것을 포함하는 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 방법이며,
    상기 원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 (i) 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로에탄(R113), (ii) 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄(R43-10mee), (iii) C4F9OCH3, (iv) 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(R365mfc), (v) 플루오로트리클로로메탄(R11), (vi) 2,2-디클로로-1,1,1-트리플루오로에탄(R123) 및 (vii) 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(R245fa)로 구성된 군으로부터 선택되고,
    (i) 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로에탄(R113)이 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센(F13E); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센(F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되고;
    (ii) 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄(R43-10mee)이 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센(F13E); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센(F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되고;
    (iii) C4F9OCH3가 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센(F13E); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센(F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되고;
    (iv) 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(R365mfc)이 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센(F13E); 및 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센(F22E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되고;
    (v) 플루오로트리클로로메탄(R11)이 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐(F11E); 및 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐(F12E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되고;
    (vi) 2,2-디클로로-1,1,1-트리플루오로에탄(R123)이 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐(F11E); 및 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐(F12E)으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되고;
    (vii) 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(R245fa)이 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐(F11E)을 포함하는 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체되는 것인,
    원래의 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 제2 냉매 또는 열 전달 유체 조성물로 대체하는 방법.
  7. 냉매 또는 열 전달 유체 조성물을 함유하는 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치이며,
    상기 장치가 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창 장치를 포함하며,
    상기 냉매 또는 열 전달 유체 조성물이 화학식 E- 또는 Z-R1CH=CHR2 (식 중, R1 및 R2는 독립적으로 C1 내지 C6 퍼플루오로알킬기임)의 플루오로올레핀으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 포함하는 것인, 냉동, 에어 컨디셔닝 또는 가열 펌프 장치.
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