KR102541837B1 - 냉매 조성물 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

냉매 조성물 중에 포함된 R32 냉매를 갖는, 가열, 통풍, 및 공기 조절 (HVAC) 시스템에서의 가연성 감소를 위한 조성물 및 방법이 기재된다. HVAC 시스템의 개조, 정비, 가연성 제어, 성능, 윤활제 용해도 및 혼화성의 향상, 및 안전성 향상에 사용될 수 있는 냉매 조성물 및 사용 방법이 기재된다.

Description

냉매 조성물 및 사용 방법 {REFRIGERANT COMPOSITIONS AND METHODS OF USE}
본 개시내용은, 예를 들어, 냉장, 공기 조절, 및/또는 열 펌프 시스템 (예를 들어, 가열, 통풍, 및 공기 조절 (HVAC) 시스템 또는 유닛 내에 도입될 수 있음)에 사용될 수 있는 냉매 조성물에 관한 것이다.
환경 영향, 예를 들어 오존 파괴에 대한 염려, 및 몬트리올 프로토콜(Montreal Protocol)의 승인은, 예를 들어 클로로플루오로카본 (CFC) 및 히드로클로로플루오로카본 (HCFC)과 같은 오존 파괴 냉매 조성물을 대체하려는 움직임을 야기하였다. 그 결과, 예를 들어 히드로플루오로카본 (HFC) 냉매 및 히드로플루오로올레핀 (HFO) 냉매와 같은 대체 냉매 조성물이 상업화되어 있다. 그러나, HFC 냉매는, 예를 들어 비교적 큰 지구 온난화 지수 (GWP)를 갖는, 이들의 비교적 큰 온실 효과를 통한 환경 변화에 기여할 수 있다.
요약
예를 들어 냉매 조성물 중에 포함된 R32 냉매를 갖는, 가열, 통풍, 및 공기 조절 (HVAC) 시스템에서의 가연성 감소를 위한 조성물 및 방법이 기재된다. HVAC 시스템의 개조, 정비, 가연성 제어, 성능, 윤활제 용해도 및 혼화성의 향상, 및 안전성 향상에 사용될 수 있는 냉매 조성물 및 사용 방법이 기재된다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 감소 방법은, 조성물 내로 제1 냉매를 첨가하고; 조성물 내로 제2 냉매를 첨가하고; 조성물 내로 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것을 포함하며, 여기서 R125 냉매는 제1 냉매 및 제2 냉매보다 비교적 덜 가연성이다.
하나의 실시양태에서, 제1 냉매는 R32 냉매이고, 제2 냉매는 R1234yf 냉매이다. 하나의 실시양태에서, R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트는 각각 64.0 내지 69.0, 6.5 내지 7.5, 및 25.5 내지 28.5의 범위이다.
하나의 실시양태에서, R125 냉매의 양은 5.5 중량 퍼센트 내지 7.5 중량 퍼센트의 범위이다.
하나의 실시양태에서, R125의 양은, 냉매 조성물의 지구 온난화 지수 (GWP)가 R32 냉매의 GWP 미만이 되도록 하는 양이다. 하나의 실시양태에서, 냉매 조성물은 675 이하의 GWP를 갖는다.
하나의 실시양태에서, 제1 냉매의 첨가는, 제2 냉매 및 R125 냉매에 비해 비교적 높은 용량을 갖는 냉매를 첨가하는 것을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 제2 냉매의 첨가는, 제1 냉매 및 R125 냉매에 비해 비교적 낮은 GWP를 갖는 냉매를 첨가하는 것을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 제1 냉매, 제2 냉매, 또는 R125 냉매의 첨가는, 다른 두 냉매에 비해 비교적 높은 윤활제 용해도를 갖는 냉매를 첨가하고, 윤활제를 첨가하는 것을 포함하며, 여기서 윤활제는 POE, PVE, 폴리에스테르, 또는 이들의 조합을 포함한다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 감소 방법은, 비-가연성 냉매의 적합한 양을 선택하고, 비-가연성 냉매에 비해 비교적 낮은 GWP를 갖고, 비-가연성 냉매에 비해 비교적 가연성인 하나 이상의 냉매의 적합한 양을 선택하고, 비-가연성 냉매와 비교적 낮은 GWP를 갖는 하나 이상의 냉매를 혼합하여 결과 냉매 조성물을 얻는 것을 포함한다. 결과 냉매 조성물은 HVAC 시스템에서 요망되는 성능 특징을 달성한다. 성능 특징은 성능 계수 (COP), 용량 (CAP), 배출 온도 (Tdisch), 또는 이들의 조합의 하나 이상의 열역학적 특성을 포함한다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 개조 방법은, 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 가연성 냉매는 각각 72.5 및 27.5의 중량 퍼센트를 갖는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드, 각각 68.9 및 31.1의 중량 퍼센트를 갖는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드, 또는 각각 36 및 64의 중량 퍼센트를 갖는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드 중 하나이다.
하나의 실시양태에서, 개조 방법은, HVAC 시스템의 기존의 가연성 냉매 조성물을, 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하여 얻은 조성물로 대체하는 것을 추가로 포함한다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템의 정비 방법은, 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것을 포함한다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템에서의 안전성 향상 방법은, 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것을 포함한다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템은 조작가능 냉매 조성물을 포함한다. 냉매 조성물은 R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매를 포함한다. R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트는 각각 64.0 내지 69.0, 6.5 내지 7.5, 및 25.5 내지 28.5의 범위이다.
하나의 실시양태에서, HVAC 시스템으로부터 R410A 냉매의 재순환 방법은, HVAC 시스템으로부터 기존의 R410A 냉매를 제거하고, HVAC 시스템에 냉매 조성물을 첨가하는 것을 포함한다. 냉매 조성물은 R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매를 포함한다. R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트는 각각 64.0 내지 69.0, 6.5 내지 7.5, 및 25.5 내지 28.5의 범위이다.
하나의 실시양태에서, 냉매 조성물의 제조 방법은, 냉매 조성물의 가연성을 다루기 위한 제1 냉매의 적합한 양을 선택하고, 냉매 조성물의 GWP를 다루기 위한 제2 냉매의 적합한 양을 선택하고, 냉매 조성물의 용량을 다루기 위한 제3 냉매의 적합한 양을 선택하고, 제1, 제2, 및 제3 냉매를 혼합하는 것을 포함한다.
도 1 내지 11은 R125를 갖는 냉매 조성물의 다양한 실시양태의 특징을 나타낸다.
도 12는 다양한 냉매 조성물의 연소 속도 (BV)를 나타낸다.
도 13은 일정한 GWP의 라인 및 일정한 BV의 라인을 보여주는 매트릭스를 나타낸다.
도 14는 조성물 블렌드의 추가의 데이터 포인트를 갖는 도 13의 매트릭스를 나타낸다.
도 15는 일정한 GWP의 라인 및 일정한 BV의 라인을 보여주는 도 13의 매트릭스를 나타낸다.
도 16 내지 19는 각각 요망되는 특성의 셋트를 달성하기 위해 냉매 조성물을 선택하는 데 사용될 수 있는 매트릭스를 나타낸다.
상세한 설명
일부 비교적 낮은 GWP의 HFC (예를 들어 R32, R152a) 및 초저GWP HFO (예를 들어, R123yf, R1234ze(E))는 약간 가연성이며, 이는 HVAC 시스템의 구성에 있어 이들 저GWP 냉매의 사용을 막을 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 실시양태는, 냉매 조성물, 및 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)를 첨가함으로써 냉매 또는 냉매 조성물, 예를 들어 저GWP HFC R32 및/또는 초저GWP HFO R1234yf의 냉매 조성물의 가연성을 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본원에 개시된 바와 같은 실시양태는 냉장, 공기 조절, 및 열 펌프 시스템에 사용될 수 있고, 여기서 조성물은 플루오로올레핀 및 적어도 하나의 다른 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다른 성분은, 예를 들어, 제2 플루오로올레핀, 히드로플루오로카본 (HFC), 탄화수소, 디메틸 에테르, 비스(트리플루오로메틸) 술피드, CF3I, 또는 CO2일 수 있다. 냉매 조성물에 사용되는 플루오로올레핀 화합물, 예를 들어 HFC-1225ye, HFC-1234ze, 및 HFC-1234ye는, 상이한 배위 이성질체 또는 입체 이성질체로서 존재할 수 있다. 본원에 개시된 실시양태는 모든 단일 배위 이성질체, 단일 입체 이성질체 또는 임의의 이들의 조합 또는 혼합물을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 1,3,3,3-테트라-플루오로프로펜 (HFC-1234ze)은 시스-이성질체, 트랜스-이성질체, 또는 임의의 비율의 두 이성질체의 임의의 조합 또는 혼합물을 나타내도록 의도된다. 또 다른 예는, HFC-1225ye이고, 이는 트랜스-이성질체, 또는 임의의 비율의 두 이성질체의 임의의 조합 또는 혼합물을 나타낸다.
본원에 개시된 바와 같은 실시양태는, 냉매 조성물의 성능, 가연성 및 GWP를 최적화하는 것 (예를 들어 냉매 조성물의 성능을 희생시키지 않으면서 가연성 및 GWP를 최소화하는 것)에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 저GWP HFC R32 및/또는 초저GWP HFO R1234yf, 및 비-가연성 냉매 R125를 포함하는 가연성 냉매 조성물을 포함하는 냉매 조성물이 개시된다. 냉매 조성물은, R32 및/또는 R1234yf를 포함한 냉매보다 낮은 가연성, R32보다 낮은 GWP, 및 R32 및/또는 R1234yf의 냉매 조성물과 유사한 성능 특징을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에서의 냉매 조성물은, HVAC 시스템에서 사용시, R32 및/또는 R1234yf의 냉매 조성물보다 약간 더 낮은 압축기 배출 온도 및 온도 활주를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 바와 같은 냉매 조성물을 사용한 HVAC 시스템에서의 작동 압력은 R410A 또는 R32를 사용한 HVAC 시스템보다 더 낮을 수 있다. 본원에 개시된 냉매 조성물은 저GWP 냉매, 예를 들어 R410A 및 R404A를 대체하기 위해 HVAC 시스템에서 사용될 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 실시양태는, 가연성 감소를 위해 다른 가연성 냉매와, GWP 감소를 위해 다른 고GWP 냉매와, 및/또는 용량 증가를 위해 다른 저용량 냉매와 함께 사용될 수 있다.
일부 실시양태에서는, 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)를 사용한 HVAC 시스템에서의 가연성 감소 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서는, 가연성 냉매를 갖는 HVAC 시스템의 개조 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서는, HVAC 시스템에서의 냉매의 가연성 감소를 위한 HVAC 시스템의 정비 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서는, HVAC 시스템의 안전성 향상 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서는, 가연성 감소를 위한 HVAC 시스템의 제어 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서는, HVAC 시스템에 대한 추가의 제어 (예를 들어 가연성의 제어) 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서는, HVAC 시스템에서의 윤활제 용해도, 혼화성 및/또는 성능 향상 방법이 제공된다. 일부 실시양태에서는, HVAC 시스템으로부터의 저GWP 냉매 R410A의 재순환 방법이 제공된다.
냉매 조성물의 가연성 감소 방법은, 냉매 조성물에 비-가연성 냉매를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 저GWP HFC, 예를 들어 (R32, R152a) 및/또는 초저GWP HFO (R123yf, R1234ze(E))를 포함하는 냉매 조성물의 가연성은, 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)를 첨가함으로써 감소될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 냉매 조성물의 최종 GWP가 R32의 GWP를 초과하지 않으면서, R32 및/또는 R1234yf를 포함하는 냉매 조성물 내로 5.5 wt%까지의, 5.5 wt%, 또는 약 5.5 wt%의 R125를 첨가할 수 있다. 일부 실시양태에서는, R32 및/또는 R1234yf를 포함하는 냉매 조성물 내로 7.5 wt%까지의, 7.5 wt%, 또는 약 7.5 wt%의 R125를 첨가할 수 있다.
냉매 조성물의 가연성 감소 방법은, 냉매 조성물의 가연성을 감소시키기 위해 비교적 가연성인 냉매 조성물에 비-가연성 냉매를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 비-가연성 냉매는 R125일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)는 7.5 wt%까지의, 7.5 wt%, 또는 약 7.5 wt%의 양으로 첨가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 비교적 가연성인 냉매 조성물은 72.5 wt% R32 및 27.5 wt% R1234yf (듀폰(Dupont)®에 의해 DR-5로서 시판됨)일 수 있거나, 또는 68.9 wt% R32 및 31.1 wt% R1234yf (듀폰®에 의해 DR-5A로서 시판됨)일 수 있다. 일부 실시양태에서, 비교적 가연성인 냉매는 다른 적합한 냉매일 수 있고, 이들의 일부는 전문이 본원에 참조로 포함되는 US 특허 7,914,698에서 찾아볼 수 있다. 일부 실시양태에서, 비교적 가연성인 냉매는 DR-5A (68.9 wt% R32/31.1 wt% R1234yf), DR-7 (36 wt% R32/64 wt% R1234yf), DR-4, 또는 DR-3 (듀폰®에 의해 시판됨)일 수 있다.
일부 실시양태에서, 냉매 조성물의 가연성 감소 방법은, 냉매 조성물의 성능 특징, 가연성 및 GWP를 균형잡는 것 (예를 들어, 가연성을 최소화하고, GWP를 최소화하고, 성능 측징을 최대화하는 것)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 냉매 조성물의 가연성 감소 방법은, 비교적 가연성인 냉매 조성물에 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)를 첨가하여, 결과 냉매 조성물이 HVAC 시스템의 디자인 요건 (예를 들어 냉매의 가연성)에 매칭될 수 있도록 하는 것을 포함할 수 있다.
HVAC 시스템을 위한 냉매의 제조 방법은, 적합한 양의 복수의 냉매를 조합하여, 결과 냉매 조성물이 HVAC 시스템의 디자인 요건 (예를 들어 요망되는 냉매의 특성)에 매칭될 수 있도록 하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, HVAC 시스템을 위한 냉매의 제조 방법은, 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)를 선택하고, 비교적 낮은 GWP를 갖는 하나 이상의 냉매 (예를 들어 R32 및/또는 R1234yf)를 선택하고, 비-가연성 냉매 및 비교적 낮은 GWP를 갖는 하나 이상의 냉매를 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, HVAC 시스템을 위한 냉매의 제조 방법은, 적합한 양의 비-가연성 냉매 및 비교적 낮은 GWP를 갖는 하나 이상의 냉매를 블렌딩하여, HVAC 시스템에서의 결과 냉매 조성물의 요망되는 성능 특징이 달성될 수 있도록 하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 성능 특징 (예를 들어 열역학적 특성)은 성능 계수 (COP), 용량 (CAP), 압축기 배출 온도 (Tdisch), 또는 이들 특징 하나 이상의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 결과 냉매 조성물의 성능 특징(들)은 엑셀(Excel)에 기초한 열역학적 사이클 계산 도구, 예를 들어 니스트(NIST)의 REFPROP 프로그램에 의해 모사되고/거나 추정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 연소 속도 (BV, cm/sec)는 엑셀에 기초한 열역학적 사이클 계산 도구, 예를 들어 니스트의 REFPROP 프로그램에 의해 모사되고/거나 추정될 수 있다.
일부 실시양태에서, R32 및 R1234yf를 포함하는 냉매 조성물에서는, BV (예를 들어 가연성) 증가가 냉매 조성물 중의 R32의 wt% 증가와 상관관계를 가질 수 있다. (예를 들어 도 12 참조) 일부 실시양태에서, 냉매 조성물의 가연성은, 냉매 조성물에 R125를 첨가함으로써 감소될 수 있다.
일부 실시양태에서는, DR-5 및/또는 DR-5A의 가연성을 감소시키기 위해 DR-5 및/또는 DR-5A에 R125를 첨가할 수 있다. 일부 실시양태에서는, R125를 첨가함에 따라 고정된 용량을 유지하기 위해 R32 및 R1234yf의 조성을 조정할 수 있다. (예를 들어 도 1 참조). 일부 실시양태에서는, R125를, 결과 냉매 조성물이 R32와 동일하거나 유사한 GWP를 갖도록, 적합한 양으로 첨가할 수 있다. (예를 들어 도 1 참조). 결과 냉매 조성물 중의 R32 및 R1234yf의 조성 (예를 들어 wt%)을, 성능 특징을 충족시키도록 추가로 조정할 수 있다. 결과 냉매 조성물을 사용하여 HVAC 시스템에서 R410A를 대체할 수 있다. 도 1을 하기에서 추가로 설명한다.
일부 실시양태에서는, DR-7의 가연성을 감소시키기 위해 DR-7에 R125를 첨가할 수 있다. 일부 실시양태에서는, R125를 첨가함에 따라 고정된 용량을 유지하기 위해 R32 및 R1234yf의 조성을 조정할 수 있다. (예를 들어 도 8 참조). 일부 실시양태에서는, R125를, 결과 냉매 조성물이 R32와 동일하거나 유사한 GWP를 갖도록, 적합한 양으로 첨가할 수 있다. (예를 들어 도 8 참조). 결과 냉매 조성물 중의 R32 및 R1234yf의 조성 (예를 들어 wt%)을, 성능 특징을 충족시키도록 추가로 조정할 수 있다. 결과 냉매 조성물을 사용하여, 예를 들어, HVAC 시스템에서 R404A를 대체할 수 있다. 도 8을 하기에서 추가로 설명한다.
HVAC 시스템의 가연성 감소 방법은, HVAC 시스템에서의 현재의 냉매에 비-가연성 냉매를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서는, HVAC 시스템의 가연성을 감소시키기 위해 HVAC 시스템에서의 현재의 냉매에 R125를 첨가할 수 있다. 일부 실시양태에서, HVAC 시스템에서의 현재의 냉매는 R32를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, HVAC 시스템에서의 현재의 냉매는 72.5 wt% R32 및 27.5 wt% R1234yf일 수 있고, 이는 듀폰®에 의해 DR-5로서 시판된다. 일부 실시양태에서, 현재의 냉매는 다른 적합한 냉매일 수 있고, 이들의 일부는 US 특허 7,914,698에서 찾아볼 수 있다. 일부 실시양태에서, 비-가연성 냉매 (예를 들어 R125)는 7.5 wt%까지의 또는 약 7.5 wt%의 양으로 첨가할 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 방법을 사용하여 가연성 냉매를 갖는 기존의 HVAC 시스템을 개조하고/거나 정비할 수 있다. 또한, 본원에 개시된 바와 같은 방법을 사용하여 HVAC 시스템에서의 안전성을 증가, 예를 들어 HVAC 시스템의 가연성을 감소시킬 수 있다. 본원에 개시된 바와 같은 방법은 또한, 예를 들어, HVAC 시스템의 가연성 감소를 위한, HVAC 시스템의 제어 방법을 제공할 수 있다.
일부 실시양태에서는, HVAC 시스템을 개질할 필요 없이 (예를 들어 구조, 회로 디자인, 또는 제어), HVAC 시스템에서의 냉매 (예를 들어 R410A)를 본원에 개시된 바와 같은 냉매 조성물로 대체할 수 있다. 일부 실시양태에서, 대체된 냉매 (예를 들어 R410A)는 또 다른 저GWP HVAC 시스템에 사용하기 위해 재순환될 수 있다.
종종 대체 냉매는, 상이한 냉매에 대해 디자인된 원래의 냉장 장비에 사용될 수 있는 경우에 가장 유용하다. 본원에 개시된 냉매 조성물은 원래의 장비에서의 대체물로서 유용할 수 있다.
일부 실시양태에서는, 상이한 특성 (예를 들어 가연성, 윤활제 용해도, 혼화성, 및 성능 특징)을 갖는 하나 이상의 냉매를, 결과 냉매 조성물이 요망되는 특성을 충족시킬 수 있도록, 적합한 양으로 블렌딩할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 결과 냉매에서 요망되는 가연성을 달성하기 위해 하나 이상의 비-가연성 냉매를 첨가할 수 있다. 일부 실시양태에서는, 하나 이상의 윤활제 상용성 (예를 들어 분해성) 냉매를 사용하여 결과 냉매에서 요망되는 윤활제 용해도를 달성할 수 있다.
요망되는 특성을 갖는 냉매 조성물의 제조 방법은, 각각 상이한 특성을 가질 수 있는, 적합한 양의 하나 이상의 냉매를 블렌딩하는 것을 포함할 수 있다. 냉매 조성물의 요망되는 특성의 고려사항은, 가연성, GWP, 용량, 및/또는 윤활제 용해도를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방법은, 냉매 조성물의 가연성을 감소시키기 위해 냉매 조성물에 비교적 낮은 가연성을 갖는 냉매 (예를 들어 R125)를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방법은, 냉매 조성물의 GWP를 감소시키기 위해 냉매 조성물에 비교적 낮은 GWP를 갖는 냉매 (예를 들어 R1234yf)를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방법은, 냉매 조성물의 용량을 증가시키기 위해 냉매 조성물에 비교적 고용량을 갖는 냉매 (예를 들어 R32)를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 방법은, 냉매 조성물의 윤활제 용해도를 증가시키기 위해 냉매 조성물에 비교적 높은 윤활제 용해도를 갖는 냉매 (예를 들어 R125)를 첨가하는 것을 포함할 수 있다. 윤활제는, 예를 들어, POE, PV, 폴리에스테르, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일부 실시양태에서는, 본원에서의 냉매 조성물의 특성 (예를 들어 GWP 및/또는 용량)을, 냉매 조성물을 사용하여 기존의 냉매 (예를 들어 R410A, R22, 및/또는 R404A)를 대체할 수 있도록 (예를 들어 기존의 냉매 중에 적하될 수 있도록) 기존의 냉매와 유사하거나 이에 매칭되게 만들 수 있다. 일부 실시양태에서는, 냉매 조성물을 사용하여 HVAC 시스템에서의 기존의 냉매를 대체할 수 있다. 대체된 냉매는 다른 용도로 재활용되고/거나 용도변경될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 냉매 조성물을 스크류 압축기, 스크롤 압축기, 왕복 압축기 또는 다른 적합한 압축기를 갖는 HVAC 시스템에 사용할 수 있다.
일반적으로, 본원에 개시된 바와 같은 냉매 조성물은, 각각 냉매 조성물의 적어도 하나의 특성을 달성하는 것을 돕도록 선택된, 적합한 양의 상이한 냉매를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 냉매 조성물은, 냉매 조성물의 가연성을 다루도록 (예를 들어 감소시키도록) 선택된 적합한 양의 제1 냉매, 냉매 조성물의 GWP를 다루도록 (예를 들어 감소시키도록) 선택된 적합한 양의 제2 냉매, 및 냉매 조성물의 용량을 다루도록 (예를 들어 증가시키도록) 선택된 적합한 양의 제3 냉매를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나의 냉매가 냉매 조성물의 하나 초과의 특성을 다룰 수 있음을 인지하여야 한다.
개선된 특성을 갖는 R410A 및 R404A에 대한 보다 낮은 대안물
예를 들어 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 2성분 블렌드에, 특정량의 R125 냉매를 첨가하는 것의 효과를 보여주는 시험을 도 1 내지 11을 참조로 하여 하기에서 설명한다. 예를 들어 DR-5, DR-5A, 및 DR-7 (및 DR-3 및 DR-4)와 같은 블렌드에 대한 일부량의 R125의 첨가는, 블렌드의 가연성 감소 (예를 들어 연소 속도 감소)에 있어 유리할 수 있다. 일부량의 GWP가 증가할 수 있으나, 이는 여전히 R32 냉매보다 낮게 유지될 수 있다. 보고된 도 1 내지 11의 그래프에 나타낸 결과를 하기에 요약하였고, 이는 냉매의 열역학적 특성의 추정을 위한 공지된 니스트의 REFPROP 프로그램과 관련하여 엑셀에 기초한 열역학적 사이클 계산 도구를 사용하여 얻었다.
1. R410A 대안물 및 R410A에 대한 R125의 첨가
도 1 및 2를 참조하면, 듀폰®의 DR-5 (72.5 wt% R32/27.5 wt% R1234yf)는, 이것이 압축기 배출 온도에서의 온건한 상승과 함께 유사한 용량 및 성능 계수를 가짐으로써 R410A에 대하여 유사한 성능을 가짐에 따라, R410A에 대한 대안물로서 미리 제안되었다. 예를 들어, R125를 첨가함에 따라 AHRI (공기 조절, 가열, 및 냉장 기관) 표준 AHRI-Std-210/240 "A" 등급 포인트를 나타내는 조건에서 단일형 공기 조절 유닛 작동 성능을 예측한다.
도 1은, AHRI Std-210/240 "A" 등급 포인트에서 DR-5 블렌드에 R125를 첨가함에 따른 성능 변동을 나타낸다. 도 2는, AHRI Std 210/240 "A" 등급 포인트에서 DR-5 블렌드에 R125를 첨가함에 따른 조성 변동을 나타낸다. 이들 모사에서는, R125를 첨가함에 따라 고정된 용량을 유지하기 위해 R32/R1234yf의 조성을 조정한다. 도 2는, GWP를 R32 (677) 미만으로 유지하면서 6.5%까지의 R125를 첨가할 수 있음을 보여준다. 도 1은, R125를 첨가함에 따라 COP가 매우 약간 감소하며 R410A보다 약 1% 더 높게 유지됨을 나타낸다. DR-5 및 R125와의 블렌드의 용량은 R410A보다 약 2%만큼 낮다. R125 첨가의 또 다른 이점은 압축기 배출 온도의 약간의 감소이다.
도 3 및 4를 참조로 하면, 듀폰®의 DR-5A (68 wt% R32/32 wt% R1234yf)는 또 다른 가능한 R410A 대안물이었다. 보다 높은 R1234yf 함량은 이 블렌드의 용량을 DR-5에 대하여 ~2% 및 R410A에 대하여 ~4% 감소시킬 뿐만 아니라, 압축기 배출 온도를 감소시키고, 연소 속도를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, R125를 첨가함에 따라 AHRI (공기 조절, 가열, 및 냉장 기관) 표준 AHRI-Std-210/240 "A" 등급 포인트를 나타내는 조건에서 단일형 공기 조절 유닛 작동 성능을 예측한다. "A" 등급 조건에서 성능에 대한 예측된 영향을 도 3 및 4에 나타내었다.
도 3은, AHRI Std-210/240 "A" 등급 포인트에서 DR-5A 블렌드에 R125를 첨가함에 따른 성능 변동을 나타낸다. 도 4는, AHRI Std-210/240 "A" 등급 포인트에서 DR-5A 블렌드에 R125를 첨가함에 따른 조성 변동을 나타낸다. 이들 모사에서는, R125를 첨가함에 따라 고정된 용량을 유지하기 위해 R32/R1234yf의 조성을 또한 조정한다. 도 4는, GWP를 R32 (677) 미만으로 유지하면서 7.5%까지의 R125를 첨가할 수 있음을 보여준다. 도 3은, R125를 첨가함에 따라 COP가 매우 약간 감소하며 R410A보다 약 1% 더 높게 유지됨을 나타낸다. DR-5A 및 R125와의 블렌드의 용량은 R410A보다 약 4%만큼 낮다. 상기와 같이, R125의 첨가는 압축기 배출 온도를 약간 감소시킨다.
R410A에 대하여 DR-5 및 DR-5A의 용량의 작은 부족분은, 블렌드 중의 R32의 비율을 77.2 wt%로 증가시킴으로써 보충될 수 있다. 도 5 및 6은, 출발 블렌드 R410A에 대한 소량의 R125의 첨가의 성능에 대한 예측된 영향을 나타낸다.
도 5는, AHRI Std-210/240 "A" 등급 포인트에서 R410A 용량에 매칭되는 블렌드에 대한 R125의 첨가에 따른 성능 변동을 나타낸다. 도 6은, AHRI Std 210/240 "A" 등급 포인트에서 R410A 용량에 매칭되는 블렌드에 대한 R125의 첨가에 따른 조성 변동을 나타낸다. 이들 모사에서도, R125를 첨가함에 따라 고정된 용량을 유지하기 위해 R32/R1234yf의 조성을 조정한다. 도 6은, GWP를 R32 (677) 미만으로 유지하면서 출발 R32/R1234yf 블렌드에 5.5%까지의 R125를 첨가할 수 있음을 보여준다. 도 5는, R125를 첨가함에 따라 COP가 매우 약간 감소하며 R410A보다 약 1% 더 높게, 또한 R32보다 단지 약간 더 높게 유지됨을 나타낸다. 블렌드는 R32의 ~7.5% 더 높은 용량을 허용하기보다는 R410A의 용량에 매칭되도록 디자인된다. 상기와 같이, R125의 첨가는 압축기 배출 온도를 약간 감소시킨다.
도 7은, AHRI Std-210/240 "A" 등급 포인트에서 R410A 용량에 매칭되는 블렌드에 대한 R125의 첨가에 따른 작동 압력의 변동을 나타낸다. 도 7은, R32/R1234yf 블렌드에 R125를 첨가함에 따라 작동 압력이 증가함을 나타낸다. 그러나, 증발기 및 응축기 압력 둘 다 R410A 및 R32에 대한 압력 미만으로 유지된다. R410A 용량매칭을 위한 출발 R32/R1234yf 블렌드, DR-5, 및 DR-5a는 각각 ~1.5°Fd, ~2.1°Fd, 및 ~2.7°Fd의 비교적 작은 온도 활주를 나타낸다. 이러한 블렌드에 대한 R125의 첨가는 온도 활주를 약간 감소시키는 경향이 있다 (0.1 또는 약 0.1 내지 0.2 또는 약 0.2°Fd).
2. R404A 대안물 및 R404A에 대한 R125의 첨가.
듀폰은, 냉장 용도에서의 R404A에 대한 저GWP 대안물로서 DR-7 (36 wt% R32/64 wt% R1234yf)을 제안하였다. DR-7은 이미 그의 보다 낮은 R32 함량으로 인해 DR-5/5A보다 낮은 연소 속도를 갖는다. 그러나, R125의 첨가는 가연성을 추가로 감소시킬 수 있다. 도 8 및 9는, "트랜스포트(Transport) #1" 조건 (-30°F 증발기/114°F 응축기) 조건에서 작동시 DR-7에 대한 R125의 첨가 효과를 나타낸다. 상기와 같이, DR-7의 용량을 유지하기 위해 R32/R1234yf의 조성을 조정한다.
도 8은, "트랜스포트 #1" 조건에서 DR-7에 R125를 첨가함에 따른 성능 변동을 나타낸다. 도 9는, "트랜스포트 #1" 조건에서 DR-7에 R125를 첨가함에 따른 조성 변동을 나타낸다. 모사에서는, DR-7이 이 조건에서 R404A보다 ~10% 많은 용량 및 ~8% 높은 COP를 제공하는 것으로 보인다. R125의 첨가는, COP 및 압축기 배출 온도의 매우 약간의 감소를 제공한다. 하나의 영향은 GWP의 온건한 증가에 대한 가연성의 가능성 있는 감소이다. DR-7은 이 조건에서 9.2°Fd의 응축기 온도 활주를 갖는다. R125의 첨가는 5% R125에서 ~0.5°Fd만큼의 온도 활주 증가를 일으킨다.
R32 함량을 추가로 감소시킴으로써, 블렌드가 "트랜스포트 #1" 조건 (29 wt% R32/71 wt% R1234yf)에서 R404A의 용량에 매칭되도록 만들어질 수 있다. 이는 가능하게는 보다 낮은 가연성일 수 있다. COP는, R125를 첨가함에 따라 약간 감소하면서 R404A보다 여전히 7% 내지 8% 높다. 블렌드에 단지 약 1.5% R125를 첨가한 후에 DR-7의 GWP를 넘어선다. 그러나, 이들 R32/R1234yf/R125 블렌드에 대한 GWP는 R404A에 대한 것보다 훨씬 더 낮다. 도 10은, "트랜스포트 #1" 조건에서 R404A 용량에 매칭되는 블렌드에 대한 R125의 첨가에 따른 성능 변동을 나타낸다. 도 11은, "트랜스포트 #1" 조건에서 R404A 용량에 매칭되는 블렌드에 대한 R125의 첨가에 따른 조성 변동을 나타낸다.
도 13 내지 19
도 13은, R32, R1234yf 및 R125 농도의 함수로서의 GWP 및 연소 속도의 등고선을 갖는 매트릭스(10)을 나타내도록 작성되었다. 삼각형(31, 32, 33)의 각 변은, 각각, 냉매 조성물 중의 냉매의 질량 분율 (예를 들어 wt%) 변화시 GWP, BV 및 압축기의 등엔트로피 효율의 변화에 상응한다. 삼각형의 각 꼭짓점(11, 12, 13)은, 각각, 100 wt%의 냉매 R125, R32 및 R1234yf에 상응한다.
여기서는 이전 연구에서 사용된 단순 열역학적 사이클 모델을 사용하여 R32/R125/R1234yf 블렌드의 성능을 예측한다. 중요한 가정은, 증발기 및 응축기 포화 온도가 기포점 및 이슬점 온도의 평균이고, 모든 냉매에 대해 동일하다는 것이다. 압축기 등엔트로피 효율 또한 모든 냉매에 대해 동일한 것으로 가정된다.
매트릭스(10)는 일정한 GWP의 라인을 나타내며, 이용가능한 수집 데이터에 기초하여 일정한 연소 속도 (BV)의 라인을 추정한다. 다이아몬드 기호는 일정한 연소 속도 곡선을 보정하는 다양한 공급원으로부터의 연소 속도 데이터 포인트이다. 매트릭스는, R22, R407C, R404A, 및 R410A를 대체하기 위한 다양한 용도를 위한 보다 낮은 GWP 및 보다 낮은 가연성 (연소 속도)을 갖는 냉매로서 유용할 수 있는 다양한 조성물을 나타낸다.
도 14는, 도 13의 매트릭스를 기초로 하며 도 13에서와 동일한 변 및 꼭짓점을 갖는 매트릭스(100)를 나타낸다. 매트릭스는, 연소 속도 데이터 포인트를 제거하고, 특정 조성물 블렌드의 위치를 나타낸 것을 제외하고는, 도 13의 매트릭스(10)와 동일하다. R410A는 얼마 시간 동안 R22에 대한 대체물인 상업적 유체였다. R452A는 수송 냉장 용도에서 R404A를 대체하기 위해 개발된 블렌드이다. DR-55는 R410A에 대한 대체물로서 개발된 블렌드이며, 본원에서의 조성물 중 하나이다. DR-55는, R410A 특징에 보다 잘 매칭되고 R32와 동일한 GWP를 가지면서 R32에 비해 감소된 가연성을 갖는, R410A를 대체하기 위한 하나의 바람직한 블렌드이다. DR-5, DR-5A (이제 R454B), DR-4, 및 DR-3은 듀폰/케무어스(Chemours)에 의해 제안된 R32/-R1234yf 블렌드이다. D2Y-60, D2Y-65, 및 D52Y는 다이킨(Daikin)에 의해 제안된 블렌드이다.
도 15는, 도 13의 매트릭스(10)를 기초로 하며 도 13에서와 동일한 변 및 꼭짓점을 포함하는 매트릭스(200)를 나타낸다. 도 15는, 일정한 GWP의 라인 및 일정한 연소 속도 곡선을 나타내며, 여기서는 BV와 함께 최소 점화 에너지 (MIE)가 나타나 있다. MIE는 가연성 유체의 점화를 개시하기 위해 필요한 에너지의 양이다. 이것과 이전의 매트릭스 상에 나타낸 MIE 값은 BV와의 기지의 상관관계로부터 추정된다.
도 16을 참조하면, 요망되는 특성을 갖는 냉매 조성물을 얻기 위한 하나 초과의 냉매를 갖는 냉매 조성물의 제조 방법에 사용될 수 있는 매트릭스(300)가 개시되어 있다. 예시된 실시양태에서 3종의 예시 냉매는 R125, R1234yf 및 R32이다. 삼각형(301, 302, 303)의 각 변은, 각각, 냉매 조성물 중의 냉매의 질량 분율 (예를 들어 wt%) 변화시 GWP, BV 및 압축기의 등엔트로피 효율의 변화에 상응한다. 삼각형의 각 꼭짓점(311, 312, 313)은, 각각, 100 wt%의 냉매 R125, R32 및 R1234yf에 상응한다.
예시된 바와 같이, 변(301)을 참조하면, R1234yf의 질량 분율이 감소할 때, 냉매 조성물에서 GWP 값은 증가한다. 변(302)을 참조하면, R125의 질량 분율이 증가할 때, BV 값은 감소한다. 변(303)을 참조하면, R1234yf의 질량 분율이 감소할 때, 등엔트로피 효율의 값이 증가한다. 매트릭스(300)를 사용함으로써 특정 질량 분율의 냉매 R1234yf, R32 및 R125를 갖는 냉매 조성물의 특성 (예를 들어 GWP, BV 및 등엔트로피 효율)을 추정할 수 있다.
일부 실시양태에서, 예를 들어, 유용한 냉매 조성물의 요망되는 특성의 셋트는 1500 이하인 GWP, 5 cm/s 이하인 BV, 및 R410A의 용량의 105% 이하 및 R22의 용량의 90% 이상인 용량을 포함할 수 있다. 이들 특성에 기초하여, 유용한 범위가 매트릭스(300)에서 정의될 수 있다. 유용한 범위의 냉매 조성물은 요망되는 특성의 셋트를 만족시킬 수 있다.
일부 실시양태에서, 예를 들어, 유용한 냉매 조성물의 보다 바람직한 특성의 셋트는 750 이하인 GWP, 5 cm/s 이하인 BV, 및 R410A의 용량의 105% 이하 및 R22의 용량의 90% 이상인 용량을 포함할 수 있다. 이들 특성에 기초하여, 바람직한 범위가 매트릭스(300)에서 유용한 범위 (예를 들어 실선으로 정의된 영역) 내에서 정의될 수 있다. 바람직한 범위의 냉매 조성물은 보다 바람직한 특성의 셋트를 만족시킬 수 있다.
냉매 R124, R1234yf 및 R32는 예시적인 것임을 인지한다. 냉매 조성물의 가연성, 용량 및/또는 GWP를 다루기 위해 다른 적합한 냉매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 냉매 조성물의 가연성을 감소시키기 위해 또 다른 적합한 비-가연성 냉매를 사용할 수 있다. 냉매 조성물의 GWP를 감소시키기 위해 또 다른 적합한 저GWP 냉매를 사용할 수 있다. 냉매 조성물의 용량을 증가시키기 위해 또 다른 적합한 고용량 냉매를 사용할 수 있다.
매트릭스(300)에 기초하여, 예를 들어, R404A, R410A, 및 R22와 같은, 특정 냉매를 대체하도록 냉매 조성물을 추가로 선택할 수 있다. 일반적으로, 이들 냉매의 용량 (예를 들어 압축기의 등엔트로피 효율 형태)을 사용하여 이들 냉매를 대체하기 위해 사용될 수 있는 매트릭스(300)에서의 냉매 조성 범위를 정의할 수 있다.
예를 들어, 실험실에서 수행된 측정에서 및/또는 컴퓨터 기초 모사에서 용량이 제공될 수 있음을 인지한다. 단일형 공기 조절 & 공기 공급원 열 펌프 장비의 성능 등급에 대한 표준 (예를 들어 공기 조절, 가열 및 냉장 기관 표준 (AHRI Std) 210/240)에서 제공된 작동 조건에 기초하여 용량이 제공될 수 있다.
매트릭스(300)는 R410A와 유사한 용량 (90% 내지 105%)을 생성하는 조성의 범위를 나타낸다. 유용한 범위는 GWP = 1500에서 상단 경계를 갖는다. 바람직한 범위는 GWP = 750에서 상단 경계를 갖는다. DR-55의 조성물은 3 cm/s의 연소 속도 및 675의 GWP를 갖도록 선택되었다. DR-55는, 보다 낮은 연소 속도를 달성하기 위해 허용가능한 절충인, R410A보다 약 2.5% 낮은 용량을 생성한다.
R32는 6.7 cm/s의 연소 속도 및 677의 GWP를 갖는 매트릭스의 하부 우측 코너에 위치한다. DR-55는 R32보다 R410A 특징에 상당히 가깝게 매칭된다.
도 17을 참조하면, 매트릭스(400)을 사용하여 R410A를 대체하기 위한 냉매 조성물의 제조 방법이 나타나 있고, 이는 도 16의 매트릭스(300)에 기초한 것이며, 여기서 변 및 꼭짓점은 도 16에서와 동일하다. 매트릭스(400)에서 냉매 조성물의 용량은, R410A의 용량의 90% (매트릭스(400)에서 90% 라인) 이상 내지 R410A의 용량의 105% (매트릭스(400)에서 105% 라인) 이하에 매칭될 수 있다. R410A를 대체하기 위한 냉매 조성물의 유용한 범위 및 바람직한 범위는, 90% 라인 및 105% 라인에 의해 도 16에 나타낸 바와 같은 유용한 범위 및 바람직한 범위 내에서 추가로 정의될 수 있으며, 이는 도 17에서 어두운 라인으로 나타내었다. 도 17에서 유용한 범위 내의 냉매 조성물은 일반적으로, R410A의 용량의 90% 이상 및 R410A의 용량의 105% 이하인 용량, 1500 이하인 GWP, 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는다. 도 17에서 바람직한 범위 내의 냉매 조성물은 일반적으로, R410A의 용량의 90% 이상 및 R410A의 용량의 105% 이하인 용량, 750 이하인 GWP, 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는다. 또한, 예를 들어, 특정 GWP, 특정 용량 및 특정 BV에 기초하여 매트릭스(400)에서 특정 냉매 조성이 선택될 수 있다. 예를 들어, 약 675의 GWP, R410A의 용량의 100% 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 74 wt% R32/5.5 wt% R125/20.5% R1234yf일 수 있고, 이는 GWP 675에 대한 라인 및 100% R410A 용량에 대한 라인의 교차점으로서 나타나 있다. 유사하게, 일부 다른 실시양태에서, R410A의 용량의 98%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 69 wt% R32/6.5 wt% R125/24.5 wt% R1234yf일 수 있다. 일부 실시양태에서, R410A의 용량의 96%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 65 wt% R32/7.5 wt% R125/28.5 wt% R1234yf일 수 있다. 일부 실시양태에서, R410A의 용량의 90%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 52 wt% R32, 10 wt% R125 및 38 wt% R1234yf일 수 있다.
도 17에는, R410A에 대하여 90%, 95%, 100%, 및 105%의 일정한 용량의 라인이 조성 다이어그램 (매트릭스) 상에 나타나 있다. 작동 조건은 115℉ (46.1℃) 평균 응축기 포화 온도와 15℉ (8.3℃)의 배출 차냉각(sub-cooling), 50℉ (10℃) 평균 증발기 포화 온도와 20℉ (11.1℃)의 배출 과열, 및 0.70의 압축기 등엔트로피 효율로서 선택된다. 이들 조건은 AHRI 표준 210/240 (AHRI-210/240, 2008) 단일형 공기 조절 "A 시험" 포인트에서의 작동을 나타낸다. 도 17은, 가능하게는 3 cm/s 미만의 연소 속도를 가지면서 -10% 내지 +5% 내에서 R410A의 용량에 매칭될 수 있는 폭넓은 범위의 조성이 존재함을 보여준다. 가능한 R410A 대체물의 가연성은, R32/R1234yf 블렌드에 R125를 GWP에 대한 선택된 한계까지 첨가함으로써 감소될 수 있다. 여기서는 추가의 평가를 위해 675의 GWP, 3.0 cm/s의 연소 속도 및 R410A 용량의 97.3%를 갖는 67 wt% R32/7 wt% R125/26 wt% R1234yf의 블렌드 (DR-55로 라벨링됨)가 선택되었다. 유사하게, R125와 R32 및 R1234yf의 블렌드를 보다 낮은 가연성을 갖는 R404A 및 R22의 특징에 가깝게 매칭되도록 배합할 수 있다. 도 18 및 19의 논의 참조.
R410A 및 R32와 함께 DR-55의 열역학적 특성이 보고되어 있다. 주어진 온도에서, DR-55의 압력은 R410A보다 5% 낮게 진행되고, R32는 R410A보다 1% 내지 2% 높게 진행된다. DR-55는 -40℉ (-40℃)에서 1.6℉ (0.9℃)로부터 77℉ (25℃)에서 최대 2.3℉ (1.3℃)의 범위로 작은 온도 활주를 나타낸다.
R410A, DR-55 및 R32의 임계 온도 및 압력을 표 1에 나열하였다. DR-55의 임계 온도는 R410A보다 훨씬 높고, R32보다 약간 높다. 이는 R410A에 대하여 확장된 높은 주변 온도 작동 범위를 제공한다. 압력 및 온도 엔탈피 돔은, DR-55의 보다 높은 R32 함량으로 인해, R410A에서보다 DR-55에서 더 폭넓다. 이는 주어진 용량을 달성하기 위해 필요한 냉매 질량 유량을 감소시키며, 이는 가능하게는 열 교환기를 통한 압력 강하를 감소시킬 수 있다. DR-55가 R410A에 대하여 상승된 압축기 배출 온도를 갖지만, 이는 R32에서보다 상당히 낮다.
<표 1>
Figure 112017053880545-pct00001
도 18을 참조하면, 매트릭스(500)에 기초하여 R22를 대체하기 위한 냉매 조성물의 제조 방법이 기재되어 있고, 이는 도 16의 매트릭스(300)에 기초한 것이며, 여기서 변 및 꼭짓점은 도 16에서와 동일하다. 매트릭스(500)에서 냉매 조성물의 용량은, R22의 용량의 90% (매트릭스(500)에서 90% 라인) 이상 내지 R22의 용량의 110% (매트릭스(500)에서 110% 라인) 이하에 매칭될 수 있다. R22를 대체하기 위한 냉매 조성물의 유용한 범위 및 바람직한 범위는, 90% 라인 및 110% 라인에 의해 도 16에 나타낸 바와 같은 유용한 범위 및 바람직한 범위 내에서 추가로 정의될 수 있으며, 이는 도 18에서 어두운 라인으로 나타내었다. 도 18에서 유용한 범위의 냉매 조성물은 일반적으로, R22의 용량의 90% 이상 내지 R22의 용량의 110% 이하인 용량, 1500 이하인 GWP, 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는다. 도 18에서 바람직한 범위의 냉매 조성물은 R22의 용량의 90% 이상 내지 R22의 용량의 110% 이하인 용량, 750 이하인 GWP, 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는다. 또한, 예를 들어, 특정 GWP, 특정 용량 및 특정 BV에 기초하여 매트릭스(500)에서 특정 냉매 조성이 선택될 수 있다. 예를 들어, 약 675의 GWP, R22의 용량의 110% 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 28 wt% R32/15 wt% R125/57% R1234yf일 수 있고, 이는 GWP 675에 대한 라인 및 R22의 용량의 110%에 대한 라인의 교차점으로서 나타나 있다. 유사하게, 일부 다른 실시양태에서, R22의 용량의 100%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 19.5 wt% R32/17 wt% R125/63.5 wt% R1234yf일 수 있다. 일부 실시양태에서, R22의 용량의 90%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 11.5 wt% R32/19 wt% R125/69.5 wt% R1234yf일 수 있다.
매트릭스(500)는 R22와 유사한 용량 (90% 내지 110%)을 생성하는 조성의 범위를 나타낸다. 유용한 범위는 또한 GWP = 1500에서 상단 경계를 갖는다. 바람직한 범위는 GWP = 750에서 상단 경계를 갖는다. D52Y는 1 cm/s 미만으로 추정되는 연소 속도 및 895의 GWP를 갖는 R22 특징에 가깝게 매칭됨을 인지한다. R407C는 R22에 대한 대체물로서 사용되었다. R22에 대한 새로운 보다 낮은 GWP 대체물은 또한 R407C (R407C는 이미 R22를 대체한 바 있음)에 대한 대체물로서 제공될 수 있다.
도 19를 참조하면, 매트릭스(600)에 기초하여 R404A를 대체하기 위한 냉매 조성물의 제조 방법이 기재되어 있고, 이는 도 16의 매트릭스(300)에 기초한 것이며, 여기서 변 및 꼭짓점은 도 16에서와 동일하다. 매트릭스(600)에서 냉매 조성물의 용량은, R404A의 용량의 90% (매트릭스(600)에서 90% 라인) 이상 내지 R404A의 용량의 110% (매트릭스(600)에서 110% 라인) 이하에 매칭될 수 있다. R404A를 대체하기 위한 냉매 조성물의 유용한 범위 및 바람직한 범위는, 90% 라인 및 110% 라인에 의해 도 16에 나타낸 바와 같은 유용한 범위 및 바람직한 범위 내에서 추가로 정의될 수 있으며, 이는 도 19에서 어두운 라인으로 나타내었다. 도 19에서 유용한 범위 내의 냉매 조성물은 일반적으로, R404A의 용량의 90% 이상 및 R404A의 용량의 110% 이하인 용량, 1500 이하인 GWP, 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는다. 도 19에서 바람직한 범위 내의 냉매 조성물은 일반적으로, R404A의 용량의 90% 이상 및 R404A의 용량의 110% 이하인 용량, 750 이하인 GWP, 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는다. 또한, 예를 들어, 특정 GWP, 특정 용량 및 특정 BV에 기초하여 매트릭스(600)에서 특정 냉매 조성이 선택될 수 있다. 예를 들어, 약 675의 GWP, R404A의 용량의 110% 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 31.5 wt% R32/14.5 wt% R125/54% R1234yf일 수 있고, 이는 GWP 675에 대한 라인 및 R404A 용량의 110%에 대한 라인의 교차점으로서 나타나 있다. 유사하게, 일부 다른 실시양태에서, R404A의 용량의 100%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 24 wt% R32/16 wt% R125/60 wt% R1234yf일 수 있다. 일부 실시양태에서, R404A의 용량의 90%, 약 675인 GWP 및 5 cm/s 미만인 BV를 갖는 냉매 조성물은 17 wt% R32/17.5 wt% R125/69.5 wt% R1234yf일 수 있다.
매트릭스(600)는 R404A와 유사한 용량 (90% 내지 110%)을 생성하는 조성의 범위를 나타낸다. 유용한 범위는 GWP = 1500에서 상단 경계를 갖는다. 바람직한 범위는 또한 GWP = 750에서 상단 경계를 갖는다.
다른 냉매가 본원에 나열된 바와 같은 요망되는 특성을 달성하기 위해 사용될 수 있음을 인지하여야 한다. 또한, 본원에 기재된 방법은 냉매 조성물에서 다른 요망되는 특성을 달성하기 위해 사용될 수 있음을 인지하여야 한다.
일반적으로, 요망되는 특성의 셋트를 갖는 냉매 조성물의 제조 방법은, 요망되는 특성의 셋트를 결정하고, 요망되는 특성의 셋트에서 각각의 특성을 위한 적어도 하나의 냉매를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 요망되는 특성을 나타내기 위해 선택된 냉매(들)은 조성물 중의 다른 냉매에 의해 나타나는 요망되는 특성의 특성 값보다 우수한 특성 값을 갖는다. 방법은 또한, 선택된 냉매를, 결과 냉매 조성물이 요망되는 특성의 셋트를 갖도록 적합한 질량 분율로 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 매트릭스는 선택된 냉매에서 질량 분율 변화에 반응하는 특성 값 변화의 상관관계를 나타내도록 만들어질 수 있다. 요망되는 특성의 셋트를 달성하기 위한 적합한 냉매 조성물 범위는, 매트릭스에서 경계 특성 값을 정의함으로써 매트릭스로부터 선택될 수 있다. 본원에 개시된 방법은, 예를 들어, 상이한 디자인 요건을 만족시키기 위한 냉매의 제조에서의 융통성을 제공할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 냉매 조성물의 예시적 실시양태를 하기 표 2에 나열하였다.
<표 2>
Figure 112017053880545-pct00002
표 2는 다양한 냉매 조성물의 GWP 및 BV의 모사 결과를 나타낸다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 냉매 조성물 R32/R125 (50 wt%/50 wt%)는 1924의 GWP를 갖고, 이는 일부 용도에서 냉매 R410A이고, 이는 가능성 있는 대체에 대하여 다른 냉매 블렌드와 유사할 수 있다.
R32/R125/R1234yf (74.0 wt%/5.5 wt%/20.5 wt%), R32/R125/R1234yf (69.0 wt%/6.5 wt%/25.5 wt%), R32/R125/R1234yf (64.0 wt%/7.5 wt%/28.5 wt%) 및 R32/R125/R1234yf (20.0 wt%/17.5 wt%/62.5 wt%)의 냉매 조성물은 100 wt% R32 (예를 들어 677)와 유사한 GWP, 그러나 각각 100 wt% R32 (예를 들어 6.7)에 비해 점차 보다 낮은 BV (예를 들어 보다 낮은 가연성)를 가질 수 있다. R32/R125/R1234yf (62.0 wt%/10.5 wt%/27.5 wt%), 및 R32/R125/R1234yf (18.0 wt%/20.0 wt%/62.0 wt%)의 냉매 조성물은 100 wt% R32에 비해 약간 더 높은 GWP (예를 들어 750), 그러나 보다 낮은 BV (예를 들어 < 1cm/s)를 가질 수 있다. 냉매 조성물 R32/R125/R1234yf (74.0 wt%/5.5 wt%/20.5 wt%)는 일부 용도에서 R410A를 대체하기 위해 사용될 수 있다. 보다 바람직한 냉매 조성물 R32/R125/R1234yf (69.0 wt%/6.5 wt%/25.5 wt%)는, 예를 들어 냉매 조성물의 용량이 R410A와 유사할 수 있기 때문에, 일부 용도에서 R410A를 대체할 수 있다. 훨씬 더 바람직한 냉매 조성물 R32/R125/R1234yf (67.0%/7.0%/26.0%) 또는 R32/R125/R1234yf (64.0 wt%/7.5 wt%/28.5 wt%) 또는 R32/R125/R1234yf (62.0 wt%/10.5 wt%/27.5 wt%) 중 임의의 하나 이상은 일부 용도에서 R410A를 대체할 수 있다. 냉매 조성물 R32/R125/R1234yf (20.0 wt%/17.5 wt%/62.5 wt%) 또는 R32/R125/R1234yf (18.0 wt%/20.0 wt%/62.0 wt%)는, 예를 들어, 냉매 조성물의 용량이 R22, R407C 또는 R404A와 유사할 수 있기 ‹š문에, 일부 용도에서 R22, R407C 또는 R404A를 대체하기 위해 사용될 수 있다.
본원에서 특정 냉매 조성물은 비-공비혼합 조성물이다. 비-공비혼합 조성물은 공비혼합물을 능가하는 또는 공비혼합물에 가까운 특정 이점을 가질 수 있다. 비-공비혼합 조성물은 단일 물질보다는 혼합물로서 거동하는 2종 이상의 물질의 혼합물이다. 비-공비혼합 조성물을 특성화하는 하나의 방식은, 액체의 부분 증발 또는 증류에 의해 생성된 증기가 증발 또는 증류된 액체와 실질적으로 상이한 조성물을 갖는 것, 즉, 혼합물이 실질적인 조성 변화와 함께 증류/환류되는 것이다. 비-공비혼합 조성물을 특성화하는 또 다른 방식은, 특정 온도에서의 조성물의 기포점 증기압 및 이슬점 증기압이 실질적으로 상이한 것이다. 여기서, 조성물은, 조성물의 50 중량 퍼센트가 제거 (예컨대 증발 또는 비등에 의해)된 후, 원래의 조성물과 원래의 조성물의 50 중량 퍼센트가 제거된 후에 남아있는 조성물 사이의 증기압 차가 약 10 퍼센트 초과인 경우에 비-공비혼합물이다.
냉매 조성물은, 요망되는 양의 개개의 성분들을 조합하는 임의의 편리한 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 방법은, 요망되는 성분량을 칭량하고, 그 후에 적절한 용기 내에서 성분들을 조합하는 것이다. 요망되는 경우, 교반이 사용될 수 있다.
냉매 조성물의 제조를 위한 대안적 방법은, 냉매 블렌드 조성물이 본원에 개시된 바와 같은 조성물을 포함하는 것인, 냉매 블렌드 조성물의 제조 방법일 수 있다. 방법은, (i) 적어도 하나의 냉매 용기로부터 냉매 조성물의 일정 부피의 하나 이상의 성분을 재활용하고, (ii) 상기 하나 이상의 재활용된 성분을 재사용할 수 있도록 충분히 불순물을 제거하고, (iii) 또한 임의로, 상기 재활용된 부피의 성분의 전부 또는 일부를 적어도 하나의 추가의 냉매 조성물 또는 성분과 조합하는 것을 포함할 수 있다.
냉매 용기는, 냉장 장치, 공기 조절 장치 또는 열 펌프 장치에 사용된 냉매 블렌드 조성물이 저장되는 임의의 용기일 수 있다. 냉매 용기는, 냉매 블렌드가 사용되었던 냉장 장치, 공기 조절 장치 또는 열 펌프 장치일 수 있다. 추가로, 냉매 용기는 가압 기체 실린더를 포함하나 이에 제한되지는 않는, 재활용된 냉매 블렌드 성분의 수집을 위한 저장 용기일 수 있다.
잔류 냉매는, 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분을 전달하기 위한 공지된 임의의 방법에 의해 냉매 용기로부터 빠져나올 수 있는 임의의 양의 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분을 의미한다.
불순물은, 냉장 장치, 공기 조절 장치 또는 열 펌프 장치에서의 사용으로 인해 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분 중에 존재하는 임의의 성분일 수 있다. 이러한 불순물은, 냉장 장치, 공기 조절 장치 또는 열 펌프 장치로부터 나올 수 있는 냉장 윤활제, 미립자 (금속, 금속 염 또는 엘라스토머 입자를 포함하나 이에 제한되지는 않음), 및 냉매 블렌드 조성물의 성능에 불리하게 영향을 줄 수 있는 임의의 다른 오염물을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
이러한 불순물은, 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분이 그 안에서 사용될 것인 장비 또는 성능에 불리하게 영향을 주지 않으면서 냉매 블렌드 또는 냉매 블렌드 성분의 재사용을 가능하게 하도록 충분히 제거될 수 있다.
주어진 생성물에 요구되는 사양을 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 중량 퍼센트 범위의 3종의 성분을 갖는 경우, 조성물을 사양 한계 내로 회복시키기 위해 성분들 중 하나 이상을 주어진 양으로 첨가하는 것이 필수적일 수 있다.
본원에서의 냉매 조성물은 낮은 오존 파괴 지수 및 낮은 지구 온난화 지수 (GWP)를 가질 수 있다. 추가로, 냉매 조성물은 현재 사용되는 많은 히드로플루오로카본 냉매보다 낮은 지구 온난화 지수를 가질 수 있다. 본원에 기재된 실시양태의 하나의 측면은, 1000 미만의 지구 온난화 지수를 갖는 냉매를 제공하는 것이다. 본원에 기재된 실시양태의 또 다른 측면은, 냉매 조성물에 플루오로올레핀을 첨가함으로써 냉매 혼합물의 순(net) GWP를 감소시키는 것이다.
본원에 기재된 바와 같은 냉매 조성물에 다른 성분, 예를 들어 윤활제 또는 또 다른 냉매를 첨가할 수 있음을 인지하여야 한다. 본원에 기재된 바와 같은 냉매 조성물은 또한 불순물을 포함할 수 있다.
냉매 조성물은 윤활제를 추가로 포함할 수 있다. 윤활제는 냉장, 공기 조절, 또는 열 펌프 장치와 사용하기에 적합한 윤활제일 수 있다. 윤활제는 클로로플루오로카본 냉매를 사용하는 압축 냉장 장치에서 통상적으로 사용되는 것들을 포함한다. 이러한 윤활제 및 이들의 특성은 문헌 [1990 ASHRAE Handbook, Refrigeration Systems and Applications, chapter 8, titled "Lubricants in Refrigeration Systems", pages 8.1 through 8.21]에 논의되어 있다. 윤활제는 압축 냉장 윤활 분야에서 "광유"로서 통상적으로 공지된 것들을 포함할 수 있다. 광유는 파라핀 (즉, 직쇄 및 분지 탄소쇄 포화 탄화수소), 나프텐 (즉, 시클릭 파라핀) 및 방향족 화합물 (즉, 교호 이중 결합을 특징으로 하는 하나 이상의 고리를 함유하는 불포화 시클릭 탄화수소)을 포함할 수 있다. 윤활제는 압축 냉장 윤활 분야에서 "합성 오일"로서 통상적으로 공지된 것들을 포함할 수 있다. 합성 오일은 알킬아릴 (즉, 선형 및 분지형 알킬 알킬벤젠), 합성 파라핀 및 나프텐, 및 폴리(알파올레핀)을 포함할 수 있다. 대표적인 통상의 윤활제는 상업적으로 입수가능한 BVM 100 N (비브이에이 오일즈(BVA Oils)에서 판매되는 파라핀계 광유), 수니소(Suniso)® 3GS 및 수니소(Suniso)® 5GS (크롬프톤 컴파니(Crompton Co.)에서 판매되는 나프텐계 광유), 손텍스(Sontex)® 372LT (펜조일(Pennzoil)에서 판매되는 나프텐계 광유), 칼루멧(Calumet)® RO-30 (칼루멧 루브리칸츠(Calumet Lubricants)에서 판매되는 나프텐계 광유), 제롤(Zerol)® 75, 제롤® 150 및 제롤® 500 (쉬리브 케미칼즈(Shrieve Chemicals)에서 판매되는 선형 알킬벤젠) 및 HAB 22 (니폰 오일(Nippon Oil)에서 판매되는 분지쇄 알킬벤젠)를 포함할 수 있다.
윤활제는 히드로플루오로카본 냉매와의 사용을 위해 디자인된 것들을 포함할 수 있고, 이는 압축 냉장, 공기 조절, 또는 열 펌프 장치의 작동 조건 하에 본원에 기재된 냉매 조성물과 혼화성이다. 이러한 윤활제 및 이들의 특성은 문헌 ["Synthetic Lubricants and High-Performance Fluids", R. L. Shubkin, editor, Marcel Dekker, 1993]에 논의되어 있다. 이러한 윤활제는, 폴리올 에스테르 (POE), 예컨대 카스트롤(Castrol)® 100 (카스트롤(영국)), 폴리알킬렌 글리콜 (PAG), 예컨대 다우(Dow)로부터의 RL-488A (다우 케미칼(Dow Chemical, 미국 미시간주 미들랜드)), 및 폴리비닐 에테르 (PVE)를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 이들 윤활제는 다양한 시판원으로부터 용이하게 입수가능하다.
윤활제는, 주어진 압축기의 요건 및 윤활제가 노출될 환경을 고려하여 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 윤활제는 40℃에서 적어도 약 5 cs (센티스토크)의 동적 점도를 가질 수 있다.
임의로, 윤활성 및 시스템 안정성을 향상시키기 위해, 요망되는 바에 따라, 냉매 조성물에 통상적으로 사용되는 냉장 시스템 첨가제를 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 일반적으로 냉장 압축기 윤활 분야에서 공지되어 있고, 내마모제, 극압 윤활제, 부식 및 산화 억제제, 금속 표면 불활성화제, 자유 라디칼 스캐빈저, 발포 및 소포 제어제, 누출 검출제 등을 포함한다. 일반적으로, 이들 첨가제는 전체 윤활제 조성물에 대하여 단지 소량으로 존재한다. 이들은 전형적으로 약 0.1% 미만 내지 약 3%의 각각의 첨가제의 농도로 사용된다. 이들 첨가제는 개개의 시스템 요건에 기초하여 선택된다. 이러한 첨가제의 일부 전형적 예는, 윤활 향상 첨가제, 예컨대 인산 및 티오포스페이트의 알킬 또는 아릴 에스테르를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 추가로, 금속 디알킬 디티오포스페이트 (예를 들어 아연 디알킬 디티오포스페이트 또는 ZDDP, 루브리졸(Lubrizol) 1375) 및 이러한 화합물 패밀리의 다른 구성원이 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 다른 내마모 첨가제는 천연물 오일 및 비-대칭 폴리히드록실 윤활 첨가제, 예컨대 시너골(Synergol) TMS (인터내쇼날 루브리칸츠(International Lubricants))을 포함한다. 유사하게, 안정화제, 예컨대 산화방지제, 자유 라디칼 스캐빈저, 및 물 스캐빈저가 사용될 수 있다. 이러한 카테고리의 화합물은 부틸화 히드록시 톨루엔 (BHT) 및 에폭시드를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
냉매 조성물은 히드로플루오로카본 (HFC), 중수소화 탄화수소, 중수소화 히드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 플루오로에테르, 브로민화 화합물, 아이오딘화 화합물, 알콜, 알데히드, 케톤, 아산화질소 (N2O) 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 트레이서(tracer)를 추가로 포함할 수 있다. 트레이서 화합물은, 전문이 참조로 포함되는 미국 특허 7,641,809에 기재된 바와 같이, 임의의 희석, 오염 또는 다른 조성 변경의 검출을 가능하게 하도록 미리 정해진 양으로 냉매 조성물에 첨가된다. 단일 트레이서 화합물을 냉매 조성물 중의 냉장/가열 유체와 조합하여 사용할 수 있거나, 또는 다중 트레이서 화합물을 트레이서 블렌드로서 제공되도록 임의의 비율로 조합할 수 있다. 트레이서 블렌드는 동일 부류의 화합물로부터의 다중 트레이서 화합물 또는 상이한 부류의 화합물로부터의 다중 트레이서 화합물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 트레이서 블렌드는 2종 이상의 중수소화 히드로플루오로카본, 또는 1종의 중수소화 히드로플루오로카본을 1종 이상의 퍼플루오로카본과 조합하여 함유할 수 있다.
냉매 조성물은 자외선 (UV) 염료 및 임의로 가용화제를 추가로 포함할 수 있다. UV 염료는, 냉장, 공기 조절, 또는 열 펌프 장치 부근에서 또는 누출 포인트에서의 조성물 중의 염료의 형광을 관찰할 수 있게 함으로써 조성물의 누출을 검출하기 위한 유용한 성분이다. 자외선광 하에 염료의 형광을 관찰할 수 있다. 가용화제는 일부 조성물 중의 이러한 UV 염료의 부족한 용해도로 인해 필요할 수 있다.
"자외선" 염료란, 전자기 스펙트럼의 자외선 또는 "근" 자외선 영역 내의 광을 흡수하는 UV 형광성 조성물을 의미한다. 10 나노미터 내지 750 나노미터의 파장을 갖는 UV광에 의한 광조사 하에 UV 형광성 염료에 의해 생성되는 형광이 검출될 수 있다. 따라서, 이러한 UV 형광성 염료를 함유하는 조성물이 냉장, 공기 조절, 또는 열 펌프 장치의 주어진 포인트에서 누출되고 있는 경우, 누출 포인트에서 형광이 검출될 수 있다. 이러한 UV 형광성 염료는 나프탈이미드, 페릴렌, 쿠마린, 안트라센, 페난트라센, 크산텐, 티오크산텐, 나프토크산텐, 플루오레세인, 및 이들의 유도체 및 조합을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
가용화제는 탄화수소, 탄화수소 에테르, 디메틸에테르, 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본, 에스테르, 락톤, 아릴 에테르, 플루오로에테르 및 1,1,1-트리플루오로알칸을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르, 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본, 에스테르, 락톤, 아릴 에테르, 플루오로에테르 및 1,1,1-트리플루오로알칸 가용화제는 본원에서 통상의 냉장 윤활제와 함께 사용하기 위한 상용화제인 것으로 정의된다.
탄화수소 가용화제는, 다른 관능기를 갖지 않으며 5개 이하의 탄소 원자 및 단지 수소를 함유하는 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 알칸 또는 알켄을 포함하는 탄화수소를 포함할 수 있다. 대표적 탄화수소 가용화제는, 프로판, 프로필렌, 시클로프로판, n-부탄, 이소부탄, 2-메틸부탄 및 n-펜탄을 포함한다. 조성물이 탄화수소를 함유하는 경우, 가용화제는 동일한 탄화수소가 아닐 수 있음을 인지한다. 탄화수소 에테르 가용화제는 단지 탄소, 수소 및 산소를 함유하는 에테르, 예컨대 디메틸 에테르 (DME)를 포함할 수 있다.
가용화제는 단일 화합물로서 존재할 수 있거나, 또는 1종 초과의 가용화제의 혼합물로서 존재할 수 있다. 가용화제의 혼합물은 동일한 부류의 화합물로부터의 2종의 가용화제, 예를 들어 2종의 락톤, 또는 상이한 두 부류로부터의 2종의 가용화제, 예컨대 락톤 및 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르를 함유할 수 있다.
케톤과 같은 가용화제는 불쾌한 냄새를 가질 수 있고, 이는 냄새 차폐제 또는 착향제의 첨가에 의해 차폐될 수 있다. 냄새 차폐제 또는 착향제의 전형적 예는 에버그린(Evergreen), 프레쉬 레몬(Fresh Lemon), 체리(Cherry), 시나몬(Cinnamon), 페퍼민트(Peppermint), 플로랄(Floral) 또는 오렌지 필(Orange Peel) (모두 상업적으로 입수가능함), 뿐만 아니라 d-리모넨 및 피넨을 포함할 수 있다. 이러한 냄새 차폐제는, 냄새 차폐제 및 가용화제의 합계 중량을 기준으로 하여 약 0.001 중량% 내지 약 15 중량%의 농도로 사용될 수 있다.
증기-압축 냉장, 공기 조절, 또는 열 펌프 시스템은 증발기, 압축기, 응축기, 및 팽창 장치를 포함한다. 증기-압축 사이클은, 하나의 단계에서 냉각 효과를 생성하고 다른 단계에서 가열 효과를 생성하며 다단계로 냉매를 재사용한다. 사이클은 간단히 하기와 같이 설명될 수 있다. 액체 냉매가 팽창 장치를 통해 증발기로 도입되고, 액체 냉매가 증발기 내에서 저온에서 비등하여 기체를 형성하고 냉각을 생성한다. 저압 기체가 압축기로 도입되고, 여기서 기체가 압축되어 그의 압력 및 온도가 상승한다. 이어서, 보다 고압의 (압축된) 기체상 냉매가 응축기로 도입되고, 여기서 냉매가 응축되고 그의 열을 환경으로 배출시킨다. 냉매는, 액체가 응축기 내에서의 고압 수준으로부터 증발기 내에서의 저압 수준으로 팽창되는 팽창 장치로 복귀되고, 따라서 사이클이 반복된다.
본원에 개시된 실시양태는 본원에 기재된 바와 같은 냉매 조성물을 함유하는 냉장, 공기 조절 또는 열 펌프 장치를 제공한다. 일부 실시양태에서, 냉장 또는 공기 조절 장치는 이동식 장치일 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 이동식 냉장 장치 또는 이동식 공기 조절 장치는, 도로, 철도, 해양 또는 공기에서의 수송 유닛 내로 도입되는 임의의 냉장 또는 공기 조절 장치를 지칭한다. 추가로, 장치는, "인터모달(intermodal)" 시스템으로서 공지된, 임의의 이동 캐리어에 대해 독립적인 시스템에 대한 냉장 또는 공기 조절을 제공하도록 의도되고, 이는 또한 본원에 기재된 조성물 및 방법을 실행할 수 있다. 이러한 인터모달 시스템은 "용기" (조합된 해양/육지 수송) 뿐만 아니라 "스왑 바디" (조합된 도로 및 철도 수송)를 포함한다. 본원에 기재된 조성물 및 방법은, 도로 수송 냉장 또는 공기 조절 장치, 예컨대 자동차 공기 조절 장치 또는 냉장 도로 수송 장비에 유용할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같은 냉매 조성물 및 방법은 또한, 고정식 공기 조절 및 열 펌프, 예를 들어 칠러, 고온 열 펌프, 거주용 및 경량 상업용 및 상업용 공기 조절 시스템에서 유용할 수 있다. 고정식 냉장 용도에서, 냉매 조성물은 가정용 냉장고, 아이스 머신, 워크인(walk-in) 및 리치인(reach-in) 쿨러 및 프리저, 및 수퍼마켓 시스템과 같은 장비에서 유용할 수 있다.
본원에 기재된 조성물 및 방법은 추가로, 열 전달 유체 조성물로서의 용도에 관한 것이다. 방법은 열원으로부터 열 싱크로의 냉매 조성물의 수송을 포함한다. 열 전달 유체는 복사, 전도, 또는 대류에 의해 하나의 공간, 위치, 물체 또는 바디로부터 다른 공간, 위치, 물체 또는 바디로 열을 수송, 이동 또는 제거하는 데 사용된다. 열 전달 유체는, 원위의 냉장 (또는 가열) 시스템으로부터 냉각 (또는 가열)을 위한 열 이동을 제공함으로써 제2 냉각제로서 기능할 수 있다. 일부 시스템에서, 열 전달 유체는 전달 과정 전반에 걸쳐 일정한 상태로 남아있을 수 있다 (즉, 증발되거나 응축되지 않을 수 있다). 대안적으로, 증발 냉각 방법에서 또한 열 전달 유체를 사용할 수 있다.
열원은, 열의 전달, 이동 또는 제거가 바람직한 임의의 공간, 위치, 물체 또는 바디로서 정의될 수 있다. 열원의 예는, 냉장 또는 냉각을 필요로 하는 공간 (개방 또는 포위), 예컨대 수퍼마켓에서의 냉장고 또는 프리저 케이스, 공기 조절을 필요로 하는 빌딩 공간, 또는 공기 조절을 필요로 하는 자동차의 승객실일 수 있다. 열 싱크는 열을 흡수할 수 있는 임의의 공간, 위치, 물체 또는 바디로서 정의될 수 있다. 증기 압축 냉장 시스템은 이러한 열 싱크의 일례이다.
US 특허 7,914,698은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
조성물 및 방법은, 예를 들어 칠러 (모터 및 그의 다양한 압축기 유형 포함), 전자 냉각, 베어링, 에어 핸들러, 퍼지, 증발기 및 응축기 및 그 안의 유체 관리를 포함한, HVAC 시스템의 다양한 장비 및 제어에 적용될 수 있다. 조성물 및 방법은 이들의 개조 및 정비에서, 뿐만 아니라 가연성 검출 및 방지 (센서 포함)에서, 또한 가연성 혼합물의 가능성을 감소시키는 통풍 방법에서 이러한 장비에 적용될 수 있다.
하기 각각의 미국 특허 및 미국 특허 출원 공개는, 본원에서의 조성물 및 방법이 사용될 수 있는 이러한 장비, 제어 등을 나타내고 설명하고 있으며, 이들은 그 전문이 참조로 포함된다: US20110100051A1, US8613555B2, US20140360210A1, US20150260441A1, US7421855B2, US8011196B2, US8627680B2, US7856834B2, US4223537A, US4220011A, US20150034284A1, US20150276282A1, US8132420B2, US9032754B2, US9032753B2, US20140224460A1, US20130075069A1, US20150192371A1, US20150276287A1, US20130283832A1, US20130283830A1, US20140223936A1, US20140102665A1, US20150030490A1, US20150030489A1, US9022760B2, US8875530B2, US8454334B2, US7819644B2, US20150093273A1, US20150037186A1, US20150037192A1, US20150037184A1, US7556482B2, US20150247658A1, US20110146317A.
측면
측면 1 내지 10 중 임의의 하나 이상을 측면 11 내지 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 11 내지 13 중 임의의 하나 이상을 측면 14 내지 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 14를 측면 15 내지 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 15를 측면 16 내지 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 16을 측면 17 내지 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 17을 측면 18 내지 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 18을 측면 19 및 20 중 임의의 하나 이상과 조합할 수 있다. 측면 19를 측면 20과 조합할 수 있다.
1.
조성물 내로 제1 냉매를 첨가하고;
조성물 내로 제2 냉매를 첨가하고;
조성물 내로 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것
을 포함하며, 여기서 R125 냉매는 제1 냉매 및 제2 냉매보다 비교적 덜 가연성인, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 감소 방법.
2. 제1 냉매가 R32 냉매이고, 제2 냉매가 R1234yf 냉매인, 측면 1의 방법.
3. R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트가 각각 64.0 내지 69.0, 6.5 내지 7.5, 및 25.5 내지 28.5의 범위인, 측면 2의 방법.
4. R125 냉매의 양이 5.5 중량 퍼센트 내지 7.5 중량 퍼센트의 범위인, 측면 1 내지 3 중 어느 하나의 방법.
5. R125의 양이, 냉매 조성물의 지구 온난화 지수 (GWP)가 R32 냉매의 GWP 미만이 되도록 하는 양인, 측면 1 내지 4 중 어느 하나의 방법.
6. 냉매 조성물이 675 이하의 GWP를 갖는 것인, 측면 1 내지 5 중 어느 하나의 방법.
7. 상기 제1 냉매의 첨가가, 제2 냉매 및 R125 냉매에 비해 비교적 높은 용량을 갖는 냉매를 첨가하는 것을 포함하는 것인, 측면 1 내지 6 중 어느 하나의 방법.
8. 상기 제2 냉매의 첨가가, 제1 냉매 및 R125 냉매에 비해 비교적 낮은 GWP를 갖는 냉매를 첨가하는 것을 포함하는 것인, 측면 1 내지 7 중 어느 하나의 방법.
9. 상기 제1 냉매, 제2 냉매, 또는 R125 냉매의 첨가가, 다른 두 냉매에 비해 비교적 높은 윤활제 용해도를 갖는 냉매를 첨가하고, 윤활제를 첨가함으로써, HVAC 시스템에서의 윤활제 용해도를 향상시키는 것을 포함하며, 여기서 윤활제는 POE, PVE, 폴리에스테르, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 측면 1 내지 8 중 어느 하나의 방법.
10.
비-가연성 냉매의 적합한 양을 선택하고;
비-가연성 냉매에 비해 비교적 낮은 GWP를 갖고, 비-가연성 냉매에 비해 비교적 가연성인 하나 이상의 냉매의 적합한 양을 선택하고;
비-가연성 냉매와 비교적 낮은 GWP를 갖는 하나 이상의 냉매를 혼합하여 결과 냉매 조성물을 얻음으로써, HVAC 시스템에서의 결과 냉매 조성물의 요망되는 성능 특징을 달성하는 것
을 포함하며, 여기서 성능 특징은 성능 계수 (COP), 용량 (CAP), 배출 온도 (Tdisch), 또는 이들의 조합의 하나 이상의 열역학적 특성을 포함하는 것인, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 감소 방법.
11. 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것
을 포함하는, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 개조 방법.
12. 가연성 냉매가 각각 72.5 및 27.5의 중량 퍼센트를 갖는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드, 각각 68.9 및 31.1의 중량 퍼센트를 갖는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드, 또는 각각 36 및 64의 중량 퍼센트를 갖는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드 중 하나인, 측면 11의 방법.
13. HVAC 시스템의 기존의 가연성 냉매 조성물을, 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하여 얻은 조성물로 대체하는 것을 추가로 포함하는, 측면 11 또는 12의 방법.
14. 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것
을 포함하는, HVAC 시스템의 정비 방법.
15. 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것
을 포함하는, HVAC 시스템에서의 안전성 향상 방법.
16. 조작가능 냉매 조성물을 포함하며, 여기서 냉매 조성물은 R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매를 포함하고, R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트는 각각 64.0 내지 69.0, 6.5 내지 7.5, 및 25.5 내지 28.5의 범위인, HVAC 시스템.
17.
HVAC 시스템으로부터 기존의 R410A 냉매를 제거하고;
HVAC 시스템에 냉매 조성물을 첨가하는 것
을 포함하며, 여기서 냉매 조성물은 R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매를 포함하고, R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트는 각각 64.0 내지 69.0, 6.5 내지 7.5, 및 25.5 내지 28.5의 범위인, HVAC 시스템으로부터 R410A 냉매의 재순환 방법.
18.
냉매 조성물의 가연성을 다루기 위한 제1 냉매의 적합한 양을 선택하고;
냉매 조성물의 GWP를 다루기 위한 제2 냉매의 적합한 양을 선택하고;
냉매 조성물의 용량을 다루기 위한 제3 냉매의 적합한 양을 선택하고;
제1, 제2, 및 제3 냉매를 혼합하는 것
을 포함하는, 냉매 조성물의 제조 방법.
19.
냉매 조성물의 가연성을 다루기 위한 제1 냉매의 적합한 양을 선택하고;
냉매 조성물의 GWP를 다루기 위한 제2 냉매의 적합한 양을 선택하고;
냉매 조성물의 용량을 다루기 위한 제3 냉매의 적합한 양을 선택하고;
제1, 제2, 및 제3 냉매를 혼합하는 것
을 포함하는, HVAC 시스템에서의 안전성 향상 방법.
20.
냉매 조성물의 가연성을 다루기 위한 제1 냉매의 적합한 양을 선택하고;
냉매 조성물의 GWP를 다루기 위한 제2 냉매의 적합한 양을 선택하고;
냉매 조성물의 용량을 다루기 위한 제3 냉매의 적합한 양을 선택하고;
제1, 제2, 및 제3 냉매를 혼합하는 것
을 포함하는, HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 제어 방법.
상기 기재와 관련하여, 본원에 기재된 조성물 및 방법의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 세부적으로 변화가 이루어질 수 있음을 이해하여야 한다. 명세서 및 도시된 실시양태는 단지 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 여기서 조성물 및 방법의 진정한 범위 및 취지는 청구범위의 광범위한 의미에 의해 나타나는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 감소 방법이며,
    조성물 내로 R32 냉매를 첨가하고;
    조성물 내로 R1234yf 냉매를 첨가하고;
    조성물 내로 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것
    을 포함하며, 여기서 R125 냉매는 R32 냉매 및 R1234yf 냉매보다 덜 가연성이고,
    R125 냉매의 중량 퍼센트가 5.5 내지 7.5의 범위이거나 10.5이고,
    R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트가 각각 64.0 내지 69.0 및 25.5 내지 28.5의 범위인 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, R125의 양이, 냉매 조성물의 지구 온난화 지수 (GWP)가 R32 냉매의 GWP 미만이 되도록 하는 양인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 냉매 조성물이 675 이하의 GWP를 갖는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, R32 냉매는 R1234yf 냉매 및 R125 냉매보다 높은 용량을 갖는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, R1234yf 냉매는 R32 냉매 및 R125 냉매에 비해 낮은 GWP를 갖는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, R32 냉매, R1234yf 냉매, R125 냉매 중 하나는 다른 두 냉매보다 높은 윤활제 용해도를 갖고,
    HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 가연성 감소 방법은 윤활제를 첨가하는 것을 더 포함하며, 여기서 윤활제는 POE, PVE, 폴리에스테르, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  10. 삭제
  11. HVAC 시스템에서의 냉매 조성물의 개조 방법이며,
    개조된 냉매 조성물을 얻기 위해 가연성 냉매 조성물에 소정량의 R125 냉매를 첨가하는 것을 포함하고,
    가연성 냉매 조성물은 R32 냉매와 R1234yf 냉매의 냉매 블렌드이고,
    개조된 냉매 조성물에서 R125 냉매의 중량 퍼센트가 5.5 내지 7.5의 범위이거나 10.5이고,
    개조된 냉매 조성물에서 R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트가 각각 64.0 내지 69.0 및 25.5 내지 28.5의 범위인 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, HVAC 시스템의 기존의 가연성 냉매 조성물을, 가연성 냉매 조성물에 상기 소정량의 R125 냉매를 첨가하여 얻은 조성물로 대체하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 조작가능 냉매 조성물을 포함하며, 여기서 냉매 조성물은 R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매를 포함하고,
    R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트가 각각 64.0 내지 69.0 및 25.5 내지 28.5의 범위이고,
    R125 냉매의 중량 퍼센트가 5.5 내지 7.5의 범위이거나 10.5인, HVAC 시스템.
  15. HVAC 시스템에서 R410A 냉매를 대체하는 방법이며,
    HVAC 시스템으로부터 기존의 R410A 냉매를 제거하고;
    HVAC 시스템에 냉매 조성물을 첨가하는 것
    을 포함하고, 여기서 냉매 조성물은 R32 냉매, R125 냉매, 및 R1234yf 냉매를 포함하고,
    R32 냉매 및 R1234yf 냉매의 중량 퍼센트가 각각 64.0 내지 69.0 및 25.5 내지 28.5의 범위이고,
    R125 냉매의 중량 퍼센트가 5.5 내지 7.5의 범위이거나 10.5인 방법.
  16. 냉매 조성물의 제조 방법이며,
    냉매 조성물의 가연성을 다루기 위한 R125 냉매의 적합한 양을 선택하고;
    냉매 조성물의 GWP를 다루기 위한 R1234yf 냉매의 적합한 양을 선택하고;
    냉매 조성물의 용량을 다루기 위한 R32 냉매의 적합한 양을 선택하고;
    R125 냉매, R1234yf 냉매, 및 R32 냉매를 혼합하는 것
    을 포함하고,
    R125 냉매의 적합한 양은, 냉매 조성물에서 중량 퍼센트가 5.5 내지 7.5의 범위이거나 10.5이고,
    R1234yf 냉매의 적합한 양은, 냉매 조성물에서 중량 퍼센트가 25.5 내지 28.5의 범위이고,
    R32 냉매의 적합한 양은, 냉매 조성물에서 중량 퍼센트가 64.0 내지 69.0의 범위인 방법.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112017009812B1 (pt) * 2014-11-11 2022-02-22 Trane International Inc Método para reduzir a inflamabilidade de uma composição de refrigerante em um sistema hvac, método de reequipamento de uma composição de refrigerante em um sistema hvac, método dereciclagem de refrigerante r410a de um sistema hvac, método para a preparação de uma composição refrigerante e sistema hvac
KR20190120824A (ko) * 2017-03-06 2019-10-24 알케마 인코포레이티드 감소된 가연성 프로파일을 갖는 냉매
US10457844B2 (en) * 2017-05-05 2019-10-29 Honeywell International Inc. Heat transfer methods, systems and compositions
US10407602B2 (en) * 2017-11-30 2019-09-10 Trane International Inc. Low global warming potential refrigerants in liquid chillers
US11231197B2 (en) 2017-12-01 2022-01-25 Johnson Controls Technology Company Ultraviolet (UV) light-based refrigerant leak detection system and method
US11078392B2 (en) * 2017-12-29 2021-08-03 Trane International Inc. Lower GWP refrigerant compositions
CN110343510B (zh) 2018-04-02 2021-06-04 江西天宇化工有限公司 一种不可燃并具有低温室效应的混合制冷剂及其应用
WO2019203371A1 (ko) * 2018-04-17 2019-10-24 (주)팀코스파 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법
KR20210025607A (ko) * 2018-06-28 2021-03-09 더 케무어스 컴퍼니 에프씨, 엘엘씨 지구 온난화 지수가 낮은 냉매 블렌드
WO2020017386A1 (ja) 2018-07-17 2020-01-23 ダイキン工業株式会社 冷媒を含有する組成物、熱移動媒体及び熱サイクルシステム
EP3825383A4 (en) 2018-07-17 2022-10-05 Daikin Industries, Ltd. REFRIGERATION CIRCUIT DEVICE FOR A VEHICLE
EP4230707A1 (en) 2018-07-17 2023-08-23 Daikin Industries, Ltd. Refrigerant cycle apparatus
CN112585234A (zh) * 2018-08-09 2021-03-30 大金工业株式会社 含有制冷剂的组合物、以及使用该组合物的冷冻方法、冷冻装置的运转方法和冷冻装置
WO2020066921A1 (ja) 2018-09-28 2020-04-02 ダイキン工業株式会社 冷媒充填方法
EP4053242B1 (en) 2019-01-30 2024-01-24 Daikin Industries, Ltd. Composition containing refrigerant, and refrigeration method using said composition, operating method for refrigeration device, and refrigeration device
EP3919593A4 (en) 2019-01-30 2022-12-28 Daikin Industries, Ltd. COMPOSITION WITH A REFRIGERANT, REFRIGERATION METHOD USING SUCH COMPOSITION, METHOD OF OPERATING REFRIGERATION DEVICE AND REFRIGERATION APPLIANCE
JP6696633B1 (ja) 2019-02-05 2020-05-20 ダイキン工業株式会社 冷媒を含有する組成物、並びに、その組成物を用いた冷凍方法、冷凍装置の運転方法及び冷凍装置
CN113412398A (zh) 2019-02-06 2021-09-17 大金工业株式会社 含有制冷剂的组合物及使用了该组合物的冷冻方法、冷冻装置的运转方法和冷冻装置
JP2020139072A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 出光興産株式会社 冷凍機用組成物
EP3988863A4 (en) * 2019-06-19 2023-07-05 Daikin Industries, Ltd. COMPOSITION CONTAINING A REFRIGERANT, USE THEREOF, FREEZER COMPRISING THE SAME, AND METHOD OF OPERATING THE SAID FREEZER
WO2021050464A1 (en) * 2019-09-13 2021-03-18 Carrier Corporation Vapor compression system
US11067129B2 (en) 2019-09-18 2021-07-20 Aktiebolaget Skf Rolling bearing for refrigerant compressor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010197033A (ja) * 2009-01-30 2010-09-09 Panasonic Corp 液体循環式暖房システム
JP2011525204A (ja) 2008-07-01 2011-09-15 ダイキン工業株式会社 ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）及び２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を含む冷媒組成物
US20140137578A1 (en) 2012-11-21 2014-05-22 Honeywell International Inc. Low gwp heat transfer compositions

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220011A (en) 1978-12-22 1980-09-02 The Trane Company Air cooled centrifugal refrigeration system with water heat recovery
US4223537A (en) 1978-12-22 1980-09-23 The Trane Company Air cooled centrifugal water chiller with refrigerant storage means
US7641809B2 (en) 2004-02-26 2010-01-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tracer-containing compositions
ES2751067T3 (es) 2005-03-04 2020-03-30 Chemours Co Fc Llc Composiciones que comprenden HFC-1234YF y HFC-32
US20060243944A1 (en) * 2005-03-04 2006-11-02 Minor Barbara H Compositions comprising a fluoroolefin
US7569170B2 (en) 2005-03-04 2009-08-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Compositions comprising a fluoroolefin
US7556482B2 (en) 2005-06-29 2009-07-07 Trane International Inc. Scroll compressor with enhanced lubrication
US7421855B2 (en) 2007-01-04 2008-09-09 Trane International Inc. Gas trap distributor for an evaporator
US8011196B2 (en) 2007-12-20 2011-09-06 Trane International Inc. Refrigerant control of a heat-recovery chiller
US8037713B2 (en) 2008-02-20 2011-10-18 Trane International, Inc. Centrifugal compressor assembly and method
US7856834B2 (en) 2008-02-20 2010-12-28 Trane International Inc. Centrifugal compressor assembly and method
WO2009104784A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 Daikin Industries, Ltd. A mixed refrigerant composition comprising hfc1234yf and hfc125, and a method for operating refrigerator using the same
EP2306121B1 (en) * 2008-06-16 2020-04-15 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration cycle apparatus with non azeotropic refrigerant mixture
US8132420B2 (en) 2008-11-07 2012-03-13 Trane International Inc. Variable evaporator water flow compensation for leaving water temperature control
US20100122545A1 (en) 2008-11-19 2010-05-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tetrafluoropropene compositions and uses thereof
US8980118B2 (en) 2009-05-08 2015-03-17 Honeywell International Inc. Heat transfer compositions and methods
US8365544B2 (en) 2009-08-20 2013-02-05 Trane International Inc. Screw compressor drive control
FR2950067B1 (fr) * 2009-09-11 2011-10-28 Arkema France Fluide de transfert de chaleur en remplacement du r-410a
US9328939B2 (en) 2009-10-30 2016-05-03 Trane International Inc. Air handling unit with mixed-flow blower
US9423159B2 (en) 2009-12-21 2016-08-23 Trane International Inc. Bi-directional cascade heat pump system
EP2516578B1 (en) * 2009-12-21 2016-06-22 The Chemours Company FC, LLC Compositions comprising tetrafluoropropene and difluoromethane and uses thereof
FR2959998B1 (fr) * 2010-05-11 2012-06-01 Arkema France Fluides de transfert de chaleur ternaires comprenant du difluoromethane, du pentafluoroethane et du tetrafluoropropene
BR112012032795A2 (pt) * 2010-06-22 2016-12-20 Arkema Inc composições de transferência de calor de hidroluorocarbonetos e uma hidrofluoroolefina
US20150030490A1 (en) 2010-07-20 2015-01-29 Trane International Inc. Bearing Housing and Assembly of a Screw Compressor
US10941770B2 (en) 2010-07-20 2021-03-09 Trane International Inc. Variable capacity screw compressor and method
US20140191153A1 (en) 2010-11-12 2014-07-10 Honeywell International Inc. Low gwp heat transfer compositions
US8454334B2 (en) 2011-02-10 2013-06-04 Trane International Inc. Lubricant control valve for a screw compressor
US8613555B2 (en) 2011-05-09 2013-12-24 Trane International Inc. Composite metal-polymer bushing and crankshaft assembly
GB2493395B (en) * 2011-08-05 2014-07-23 Mexichem Amanco Holding Sa Heat transfer compositions
US20130075069A1 (en) 2011-09-26 2013-03-28 Trane International Inc. Brazed microchannel heat exchanger with thermal expansion compensation
CN103958996B (zh) 2011-09-26 2016-06-08 特灵国际有限公司 Hvac系统中的制冷剂处理
US9022760B2 (en) 2011-11-02 2015-05-05 Trane International Inc. High pressure seal vent
US20140360210A1 (en) 2011-12-06 2014-12-11 Trane International Inc. Rolling element bearings for an oil-free liquid chiller
DK3425018T3 (da) 2012-02-13 2020-03-30 Chemours Co Fc Llc Kølemiddelblandinger omfattende tetrafluorpropen, difluormethan, pentafluorethan og tetrafluorethan og anvendelser deraf
US9032754B2 (en) 2012-03-22 2015-05-19 Trane International Inc. Electronics cooling using lubricant return for a shell-and-tube evaporator
US9032753B2 (en) 2012-03-22 2015-05-19 Trane International Inc. Electronics cooling using lubricant return for a shell-and-tube style evaporator
US10190808B2 (en) 2012-04-30 2019-01-29 Trane International Inc. Refrigeration system with purge and acid filter
US20130283832A1 (en) 2012-04-30 2013-10-31 Trane International Inc. Refrigeration system with purge using enrivonmentally-suitable chiller refrigerant
US20150247658A1 (en) 2012-09-26 2015-09-03 Trane International Inc. Low refrigerant high performing subcooler
WO2014062820A1 (en) 2012-10-16 2014-04-24 Trane International Inc. Fluid management in a hvac system
GB2522593B (en) 2012-12-04 2019-01-16 Trane Int Inc Chiller capacity control apparatuses, methods, and systems
GB2524421B (en) 2012-12-07 2017-04-12 Trane Int Inc Motor cooling system for chillers
US20140224460A1 (en) 2013-02-08 2014-08-14 Trane International Inc. Microchannel Heat Exchanger
US9982180B2 (en) * 2013-02-13 2018-05-29 Honeywell International Inc. Heat transfer compositions and methods
US9657737B2 (en) 2013-07-31 2017-05-23 Trane International Inc. Scroll compressor with pressurized oil balance piston
US9733023B2 (en) 2013-07-31 2017-08-15 Trane International Inc. Return waterbox for heat exchanger
US10036386B2 (en) 2013-07-31 2018-07-31 Trane International Inc. Structure for stabilizing an orbiting scroll in a scroll compressor
US9598960B2 (en) 2013-07-31 2017-03-21 Trane International Inc. Double-ended scroll compressor lubrication of one orbiting scroll bearing via crankshaft oil gallery from another orbiting scroll bearing
FR3010415B1 (fr) 2013-09-11 2015-08-21 Arkema France Fluides de transfert de chaleur comprenant du difluoromethane, du pentafluoroethane, du tetrafluoropropene et eventuellement du propane
WO2015051019A1 (en) 2013-10-01 2015-04-09 Trane International, Inc. Rotary compressors with variable speed and volume control
TWI682992B (zh) 2013-10-10 2020-01-21 杜邦股份有限公司 含二氟甲烷、五氟乙烷、及四氟丙烯的冷媒混合物及其用途
US20150192371A1 (en) 2014-01-07 2015-07-09 Trane International Inc. Charge Tolerant Microchannel Heat Exchanger
CN111457627B (zh) 2014-03-31 2022-12-02 特灵国际有限公司 制冷系统中的疏亲结构和制冷系统中的液体蒸汽分离
JP2016014100A (ja) * 2014-07-01 2016-01-28 株式会社富士通ゼネラル 混合冷媒およびこれを用いた空気調和機
BR112017009812B1 (pt) * 2014-11-11 2022-02-22 Trane International Inc Método para reduzir a inflamabilidade de uma composição de refrigerante em um sistema hvac, método de reequipamento de uma composição de refrigerante em um sistema hvac, método dereciclagem de refrigerante r410a de um sistema hvac, método para a preparação de uma composição refrigerante e sistema hvac
US9556372B2 (en) 2014-11-26 2017-01-31 Trane International Inc. Refrigerant compositions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011525204A (ja) 2008-07-01 2011-09-15 ダイキン工業株式会社 ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）及び２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）を含む冷媒組成物
JP2010197033A (ja) * 2009-01-30 2010-09-09 Panasonic Corp 液体循環式暖房システム
US20140137578A1 (en) 2012-11-21 2014-05-22 Honeywell International Inc. Low gwp heat transfer compositions
WO2014081539A1 (en) 2012-11-21 2014-05-30 Honeywell International Inc. Low gwp heat transfer compositions

Also Published As

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AU2015344788B2 (en) 2020-03-12
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MX2017005986A (es) 2017-09-15
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JP7232227B2 (ja) 2023-03-02
US20200283664A1 (en) 2020-09-10
JP6779875B2 (ja) 2020-11-04
JP2021036041A (ja) 2021-03-04
AU2015344788A1 (en) 2017-05-25
CN113444493B (zh) 2023-08-15
EP3218443B1 (en) 2021-03-10
JP2018501334A (ja) 2018-01-18
US10214670B2 (en) 2019-02-26

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