KR20150058207A

KR20150058207A - Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄을 포함하는 조성물 및 그의 사용 방법

Info

Publication number: KR20150058207A
Application number: KR1020157006601A
Authority: KR
Inventors: 콘스탄티노스 콘토마리스
Original assignee: 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-05-28
Also published as: AU2013318208A1; US20150197677A1; CA2884551A1; TW201414823A; CN104662121A; SG11201502127PA; WO2014047112A1

Abstract

본 발명에 따르면, 조성물이 제공된다. 이 조성물은 Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (Z-HFO-1336mzz) 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄 (HCFC-123)을 포함한다. 또한 본 발명에 따르면, 냉매 충전량을 토핑-오프하거나 보충하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 냉매로서 HCFC-123을 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매를 첨가하여, 제1 냉매 및 제2 냉매를 포함하는 냉매 조성물을 생성하는 단계를 포함한다. 또한 본 발명에 따르면, 다른 방법이 제공된다. 이 방법은 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 내의 HCFC-123을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 냉매 조성물로 대체하는 단계를 포함한다.

Description

Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄을 포함하는 조성물 및 그의 사용 방법{COMPOSITIONS COMPRISING Z-1,1,1,4,4,4-HEXAFLUORO-2-BUTENE AND 2,2-DICHLORO-1,1,1-TRIFLUOROETHANE AND METHODS OF USE THEREOF}

본 발명은 Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄을 포함하는 조성물, 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄을 사용하도록 설계된 장비에서 냉매 충전량(refrigerant charge)을 토핑-오프(topping-off)하거나 보충하기 위한 그의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 장치에서 냉매를 부가하거나 토핑-오프하는 데에 유용하다.

냉장 산업계는 지난 수십년 동안, 몬트리올 의정서(Montreal Protocol)의 결과로서 단계적으로 폐지되는 오존 파괴 클로로플루오로카본(CFC) 및 하이드로클로로플루오로카본(HCFC)의 대체 냉매를 찾기 위하여 연구해 왔다. 대부분의 냉매 생산자들의 해결책은 하이드로플루오로카본(HFC) 냉매의 상업화였다. 새로운 HFC 냉매(HFC-134a가 현재 가장 널리 사용됨)는 0의 오존 파괴 지수(ozone depletion potential)를 가지며, 따라서 몬트리올 의정서의 결과로서 현재의 규제에 의한 단계적 폐지에 의해 영향을 받지 않는다.

추가의 환경 규제는 궁극적으로 소정의 HFC 냉매의 지구상에서의 단계적 폐지를 야기할 수도 있다. 현재, 산업계는 냉매에 대한 지구 온난화 지수(global warming potential; GWP) 및 오존 파괴 지수(ODP)와 관련된 규제에 직면하고 있다. 미래에 규제가 더욱 광범위하게 적용될 경우, 냉장 및 공조 산업계의 모든 영역에서 사용될 수 있는 냉매에 대하여 더욱 더 큰 필요성이 느껴질 것이다. GWP 및 ODP에 대한 궁극적인 규제 요건에 관한 불확실성으로 인해 산업계에서는 다수의 후보 화합물 및 혼합물을 고려하게 되었다.

소정 냉매의 사용이 금지되거나 제한됨에 따라, 기존 장비와 상용성(compatible)인 냉매가 요구된다. 정상적인 작동 동안, 냉매가 시스템에서 새어 나올 수 있어서, 새로운 냉매를 부가할 필요가 있다. 원래의 냉매가 오직 제한된 양으로만 이용가능하거나 더 이상 이용가능하지 않은 경우에는, 상용성 냉매를 찾아내야만 하거나, 또는 비견되는 성능을 제공하도록 장비를 변형하거나 대체할 필요가 있을 것이다.

작동 유체(working fluid)로서 HCFC-123을 사용하여 작동하는 냉각기(chiller)가 오늘날 광범위하게 사용된다. 그러한 냉각기의 작동 유체 충전량은 하기의 적어도 2가지 원인에 기인한 유체 손실로 인해 주기적으로 보충할 필요가 있다: (a) HCFC-123을 작동 유체로서 사용하는 냉각기의 증발기는 보통 주변 대기압보다 낮은 압력에서 작동한다. 그 결과로, 공기가 그러한 냉각기 내로 스며들어가서 냉각기 성능에 악영향을 줄 수 있다. HCFC-123을 작동 유체로서 사용하는 냉각기는 보통 스며든 공기를 제거하기 위한 퍼지 시스템을 구비한다. 불가피하게, 바람직하지 않은 비응축성 가스와 함께 약간의 HCFC-123이 퍼징된다. 그리고, (b) 때때로, 작동 유체 충전량의 일부가 우발적으로 누출된다. 그 결과로, 냉각기 성능을 유지하기 위해서는 냉각기 HCFC-123 충전량을 주기적으로 보충할 필요가 있다.

HCFC-123은 몬트리올 의정서하의 오존 파괴 물질이다. 이것은 유럽 연합에서는 현재 그리고 미국에서는 2020년 이후에 새로운 장비에 사용할 수 없다. 게다가, HCFC-123 생산은 2030년까지 단계적으로 폐지하도록 예정되어 있다. 다양한 국가에서의 추가적인 제한으로 인해, 기존 HCFC-123 냉각기의 충전량을 보충하기 위한 서비스 유체로서의 사용을 포함하는 다양한 사용을 위한 HCFC-123의 이용가능성이 추가로 제한될 가능성이 있다. 그러므로, 감소된 HCFC-123 충전량을 추가적인 HCFC-123 유체로 보충하는 것 이외에, HCFC-123 충전량이 감소된 HCFC-123 냉각기의 성능을 회복하기 위한 대안적인 방법이 필요하다.

소정의 기존 냉매가 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄을 위한 대체물로서 사용할 수 있기에 적합한 특성을 갖는 것으로 밝혀져 있다. 추가로, 이들 냉매는 적절한 냉매 충전량 톱-오프(top-off) 후보를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 조성물이 제공된다. 이 조성물은 Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (Z-HFO-1336mzz) 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄 (HCFC-123)을 포함한다.

또한 본 발명에 따르면, 냉매 충전량을 토핑-오프하거나 보충하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 냉매로서 HCFC-123을 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매를 첨가하여, 제1 냉매 및 제2 냉매를 포함하는 냉매 조성물을 생성하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명에 따르면, 다른 방법이 제공된다. 이 방법은 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 내의 HCFC-123을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 냉매 조성물로 대체하는 단계를 포함한다.

도 1은, 40.02℃의 온도에서 Z-HFO-1336mzz 몰 분율에 대한 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 조성물의 이슬점(dew point) 및 기포점(bubble point) 압력 (psia 단위)의 변화를 나타낸다.

이하에 기술되는 실시 형태의 상세 사항을 다루기 전에, 일부 용어를 정의 또는 해설하기로 한다.

정의

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 열전달 유체라는 용어는 열을 열원(heat source)으로부터 열 싱크(heat sink)로 운반하는 데 사용되는 조성물을 의미한다.

열원은 그로부터 열을 전달하거나, 이동시키거나, 제거하는 것이 바람직한 임의의 공간, 위치, 물건(object), 스트림 또는 물체(body)로서 정의된다. 열원의 예는 냉장 또는 냉각을 필요로 하는 (개방 또는 밀폐) 공간, 예를 들어, 슈퍼마켓의 냉장고(refrigerator) 또는 냉동고(freezer) 케이스, 또는 공조를 필요로 하는 건물 공간이다. 일부 실시 형태에서, 열전달 조성물은 열전달 과정 동안 일정한 분자 응집 상태로 남아 있을 수 있다 (즉, 증발하거나 응축하지 않음). 다른 실시 형태에서, 증발 냉각 방법이 또한 열전달 조성물을 이용할 수 있다.

열 싱크는 열을 흡수할 수 있는 임의의 공간, 위치, 물건, 스트림 또는 물체로서 정의된다. 증기 압축 냉장 시스템의 응축기 냉각수가 그러한 열 싱크의 일례이다.

냉매는 열의 전달에 사용되는 사이클 동안 액체로부터 기체로 그리고 다시 반대로의 상변화를 겪는 열전달 유체로서 정의된다.

냉매 충전량은, 장비가 최대 성능으로 작동하도록, 장비 내에 로딩되는 냉매의 총량이다. 냉매 충전량을 토핑-오프하거나 보충하는 것은, 충전량의 일부가 손실되거나 장비로부터 누출되는 경우, 시스템을 최대 성능으로 되돌리기 위해 냉매를 부가하는 것을 지칭한다.

열전달 시스템은 특정 공간에서 가열 또는 냉각 효과를 생성하는 데 사용되는 시스템 (또는 장치)이다. 열전달 시스템은 이동식 시스템 또는 고정식 시스템일 수 있다. 열전달 시스템의 예는, 공조기(air conditioner), 냉동고, 냉장고, 열 펌프, 수 냉각기(water chiller), 플러디드 증발 냉각기(flooded evaporator chiller), 직접 팽창식 냉각기(direct expansion chiller), 워크인 쿨러(walk-in cooler), 이동식 냉장고, 이동식 공조 유닛, 제습기, 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 유형의 냉장 시스템 및 공조 시스템이다. 심지어 동력 사이클 시스템, 예를 들어, 유기 랭킨 사이클(organic Rankine cycle)이 넓은 부류의 열전달 시스템에 속할 수 있는데, 이러한 시스템에서는 열이 전달되어 부분적으로 기계적 에너지로 전환된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 이동식 열전달 시스템은 도로, 철도, 해상 또는 항공용 운송 유닛에 포함된 임의의 냉장, 공조기, 또는 가열 장치를 지칭한다. 또한, 이동식 냉장 또는 공조기 유닛은, 임의의 이동식 운반 장치(moving carrier)와 독립적이며 "복합 운송(intermodal)" 시스템으로 알려져 있는 장치를 포함한다. 그러한 복합 운송 시스템은 "컨테이너"(해상/육지 운송 겸용)뿐만 아니라 "스왑 바디"(swap body)(도로/철도 운송 겸용)를 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 고정식 열전달 시스템은 작동 중에 정위치에 고정된 시스템이다. 고정식 열전달 시스템은 임의의 다양한 건물 내에 결합되거나 그에 부착될 수 있거나, 또는 청량음료 자판기와 같이 옥외에 위치하는 독립형(stand-alone) 장치일 수 있다. 이러한 고정식 응용은, 냉각기, 고온 열 펌프, 주거용, 상업용 또는 산업용 공조 시스템 (주거용 열 펌프 포함)을 포함하나 이로 한정되지 않으며 창문형, 무덕트형(ductless), 덕트형(ducted), 패키지형(packaged) 터미널, 및 외장형이지만 건물에 연결되는 것들, 예를 들어, 옥상(rooftop) 시스템을 포함하는 고정식 공조 및 열 펌프일 수 있다. 고정식 냉장 응용에서, 개시된 조성물은 상업용, 산업용 또는 주거용 냉장고 및 냉동고, 제빙기, 자립형(self-contained) 쿨러 및 냉동고, 플러디드 증발 냉각기, 직접 팽창식 냉각기, 워크인(walk-in) 및 리치인(reach-in) 쿨러 및 냉동고, 및 조합 시스템을 포함하는 장비에 유용할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 개시된 조성물은 슈퍼마켓 냉장 시스템에 사용될 수 있다. 또한, 고정식 응용은 1차 냉매를 사용하여 한 위치에서 냉각을 생성하고 이를 2차 열전달 유체를 통해 멀리 떨어진 위치로 전달하는 2차 루프 시스템을 이용할 수 있다.

냉장 용량(냉각 용량이라고도 지칭함)은, 순환되는 냉매의 파운드당 증발기 내의 냉매의 엔탈피 변화, 또는 증발기에서 나오는 냉매 증기의 단위 부피당 증발기 내의 냉매에 의해 제거되는 열(용적 용량)을 정의하는 용어이다. 냉장 용량은 냉각을 생성하는 냉매 또는 열전달 조성물의 능력의 척도이다. 그러므로, 용량이 높을수록 생성되는 냉각이 더 크다. 냉각 속도는 단위 시간당 증발기 내의 냉매에 의해 제거되는 열을 지칭한다.

냉각에 대한 성능 계수 (coefficient of performance; COP)는 증발기에서 제거되는 열의 양을 사이클의 압출기를 작동시키는 데 필요한 에너지 입력으로 나눈 것이다. COP가 높을수록 에너지 효율이 더 높다. COP는 내부 및 외부 온도의 특정 설정에서 냉장 또는 공조 장비에 대한 효율 등급인 에너지 효율비(EER: energy efficiency ratio)와 직접 관련된다.

용어 "과냉"(subcooling)은, 액체의 온도가, 주어진 압력에 대한 그 액체의 포화점 미만으로 감소함을 지칭한다. 포화점은 증기가 액체로 완전히 응축되는 온도이나, 과냉은 액체를 주어진 압력에서 더 낮은 온도의 액체로 계속 냉각한다. 액체를 포화 온도 (또는 기포점 온도) 미만으로 냉각함으로써, 순 냉장 용량이 증가될 수 있다. 이로써 과냉은 시스템의 냉장 용량 및 에너지 효율을 개선한다. 과냉량(subcool amount)은 포화 온도 미만으로의 냉각의 양 (도 단위)이다.

과열은 증기 조성물이 그의 포화 증기 온도(조성물이 냉각될 경우에 액체의 첫 번째 방울이 형성되는 온도로서, "이슬점"이라고도 지칭됨)를 얼마나 초과하여 가열되는 지를 정의하는 용어이다.

온도 구배(temperature glide) (때때로 "구배"로 간단히 지칭함)는 임의의 과냉 또는 과열을 제외한, 냉장 시스템의 구성요소 내에서 냉매에 의한 상 변화 과정의 출발 온도와 종료 온도 사이의 차의 절대값이다. 이 용어는 근사 공비 혼합물(near azeotrope) 또는 비-공비 조성물의 응축 또는 증발을 기술하기 위해 사용될 수 있다. 냉동, 공조 또는 열 펌프 시스템의 온도 구배를 지칭하는 경우, 증발기에서의 온도 구배와 응축기에서의 온도 구배의 평균값인 평균 온도 구배를 제공하는 것이 일반적이다.

공비 조성물은 단일 물질처럼 거동하는 2가지 이상의 물질의 정비점(constant-boiling) 혼합물을 의미한다. 공비 조성물을 특성화하는 한 가지 방법으로는 액체의 부분적 증발 또는 증류에 의해 생성되는 증기가 그 액체 - 그로부터 증기가 증발 또는 증류됨 - 와 동일한 조성을 갖는다는 것이 있는데, 즉, 혼합물은 조성 변화 없이 증류/환류된다. 정비점 조성물은 공비 혼합물로서 특성화되는데, 그 이유는 정비점 조성물이 동일 화합물의 비-공비 혼합물의 비등점과 비교했을 때 최대 또는 최소 비등점을 나타내기 때문이다. 공비 조성물은 작동 동안에는 냉장 또는 공조 시스템 내에서 분별되지 않을 것이다. 부가적으로, 공비 조성물은 냉동 또는 공조 시스템으로부터의 누출 시에 분별되지 않을 것이다.

공비-유사 조성물(일반적으로 "근사-공비 조성물"로도 지칭됨)은 본질적으로 단일 물질처럼 거동하는 2가지 이상의 물질의 사실상 정비점의 액체 혼합물이다. 공비-유사 조성물을 특성화하는 한 가지 방법으로는 액체의 부분적 증발 또는 증류에 의해 생성되는 증기가 그 액체 - 그로부터 증기가 증발 또는 증류됨 - 와 사실상 동일한 조성을 갖는다는 것이 있는데, 즉, 혼합물은 상당한 조성 변화 없이 증류/환류된다. 공비-유사 조성물을 특성화하는 다른 방법으로는 특정 온도에서 조성물의 기포점 증기압과 이슬점 증기압이 사실상 동일하다는 것이 있다. 본 명세서에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 사용되는 동안, 열교환기에서의 온도 구배가 평균 1℃ 이하인 경우에, 조성물은 공비-유사 조성물이다. 더욱 구체적으로, 전형적인 냉각기 조건하에서 평균 증발기 및 응축기 온도 구배가 1℃ 미만인 경우에, 조성물은 근사 공비 또는 공비-유사 조성물로 간주된다.

비-공비 (조트로픽(zeotropic)으로도 지칭됨) 조성물은 단일 물질이라기보다는 오히려 단순 혼합물처럼 거동하는 2가지 이상의 물질의 혼합물이다. 비-공비 조성물을 특성화하는 한 가지 방법으로는 액체의 부분적 증발 또는 증류에 의해 생성되는 증기가 그 액체 - 그로부터 증기가 증발 또는 증류됨 - 와 사실상 상이한 조성을 갖는다는 것이 있는데, 즉, 혼합물은 조성이 상당히 변화하면서 증류/환류된다. 비-공비 조성물을 특성화하는 다른 방법으로는 특정 온도에서 조성물의 기포점 증기압과 이슬점 증기압이 사실상 상이하다는 것이 있다. 본 명세서에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 사용되는 동안, 열교환기에서의 온도 구배가 평균 1℃ 초과인 경우에, 조성물은 비-공비 조성물이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "윤활제"는, 압축기에 윤활을 제공하는, 조성물 또는 압축기에 첨가되는 (그리고 임의의 열전달 시스템 내에서 사용되는 임의의 열전달 조성물과 접촉되는) 임의의 재료를 의미한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 상용화제(compatibilizer)는, 개시된 조성물의 하이드로플루오로카본의 열전달 시스템 윤활제 중의 용해도를 개선하는 화합물이다. 일부 실시 형태에서, 상용화제는 압축기로의 오일 회수를 개선한다. 일부 실시 형태에서, 조성물은 오일-농후상(oil-rich phase) 점도를 저감하기 위하여 시스템 윤활제와 함께 사용된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 오일-회수는, 열전달 시스템을 통해 윤활제를 운반하고 이를 압축기로 회수하는 열전달 조성물의 능력을 지칭한다. 즉, 사용 중에, 압축기 윤활제의 일부가 열전달 조성물에 의해 압축기로부터 시스템의 다른 부분으로 운반되어 가는 것은 드문 일이 아니다. 이러한 시스템에서, 윤활제가 압축기에 효율적으로 회수되지 않을 경우에는 윤활 부족으로 인해 압축기가 결국 고장을 일으킬 것이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "자외선" 염료는 전자기 스펙트럼의 자외선 또는 "근"자외선 영역의 광을 흡수하는 UV 형광 또는 인광 조성물로 정의된다. 10 나노미터 내지 약 775 나노미터 범위의 파장을 가진 적어도 일부의 방사를 방출하는 UV 광에 의한 조명하에 UV 형광 염료에 의해 생성된 형광이 검출될 수 있다.

가연성은 조성물이 화염을 발화시키고/시키거나 전파시키는 능력을 의미하기 위해 사용되는 용어이다. 냉매 및 기타 열전달 조성물의 경우, 가연성 하한(lower flammability limit; "LFL")은 ASTM (American Society of Testing and Materials; 미국 재료 시험 협회) E681-04에 명시된 시험 조건하에서 조성물과 공기의 균질한 혼합물을 통해 화염을 전파시킬 수 있는, 공기 중 열전달 조성물의 최소 농도이다. 가연성 상한(upper flammability limit; "UFL")은 동일한 시험 조건하에서 조성물과 공기의 균질한 혼합물을 통해 화염을 전파시킬 수 있는, 공기 중 열전달 조성물의 최대 농도이다. ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers; 미국 냉난방공조기술자협회)에 의해 불연성으로 분류되기 위해서, 냉매는, 체계화된 ASTM E681-04의 조건하에 액체상 및 증기상에서 불연성이어야 할 뿐만 아니라 누출 시나리오(leakage scenario) 동안 생성되는 액체상 및 증기상 둘 모두에서도 불연성이어야만 한다.

지구 온난화 지수(GWP)는 1 킬로그램의 이산화탄소의 방출과 비교하여, 1 킬로그램의 특정 온실 가스의 대기 방출로 인한 상대 지구 온난화 기여도를 평가하기 위한 지수이다. GWP는 주어진 가스에 대하여 대기 수명의 효과를 나타내는 상이한 시계(time horizon)에 대하여 계산될 수 있다. 100년 시계에 대한 GWP가 통상 기준이 되는 값이다. 혼합물의 경우, 각 성분에 대한 개별 GWP를 기준으로 하여 가중 평균이 계산될 수 있다.

오존 파괴 지수(ODP)는 물질에 의해 야기되는 오존 파괴량을 지칭하는 수치이다. ODP는, 유사한 질량의 CFC-11(플루오로트라이클로로메탄)의 영향에 비교한, 화학 물질의 오존에 대한 영향의 비율이다. 즉, CFC-11의 ODP가 1.0인 것으로 정의된다. 다른 CFC 및 HCFC는 ODP가 0.01 내지 1.0의 범위이다. HFC는 염소를 함유하지 않기 때문에 ODP가 0이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "포함하다," "포함하는," "함유하다," "함유하는," "갖는다," "갖는" 또는 임의의 이들의 기타 변형체는 비배타적인 포함 사항을 망라하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 조성물, 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 조성물, 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수 있다. 더욱이, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참 (또는 존재함)이고 B는 거짓 (또는 존재하지 않음), A는 거짓 (또는 존재하지 않음)이고 B는 참 (또는 존재함), A 및 B가 모두가 참 (또는 존재함)이다.

연결구 "~로 이루어진"은 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다. 특허청구범위 중에서라면, 이는 통상적으로 연계된 불순물을 제외하고는 인용된 것 이외의 재료를 포함하지 않는 것으로 특허청구범위를 한정할 것이다. 어구 "~로 이루어진다"가 청구항 전문의 직후가 아닌 청구항 본문의 절에 나타날 경우, 이것은 그 절에 개시된 요소만을 한정하며; 다른 요소들이 청구항 전체에서 배제되는 것은 아니다.

부가적으로 포함된 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소가 특허청구된 발명의 기본적이고 신규한 특성(들)에 실질적으로 영향을 미친다면, 연결구 "본질적으로 이루어진"은 문자 그대로 개시된 것 이외에도, 이들 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소를 포함하는 조성물, 방법 또는 장치를 정의하는데 사용된다. 용어 '본질적으로 이루어진'은 "포함하는"과 '이루어진' 사이의 중간 입장을 차지한다. 전형적으로, 냉매 혼합물의 성분들, 및 냉매 혼합물 그 자체는, 냉매 혼합물의 신규하고 기본적인 특징에 실질적으로 영향을 주지 않는, (예를 들어, 냉매 성분의 제조, 또는 다른 시스템으로부터의 냉매 성분의 재사용(reclamation)에 의한) 미량 (예를 들어, 총 약 0.5 중량% 미만)의 불순물 및/또는 부산물을 함유할 수 있다.

본 발명자가 개방형 용어, 예컨대 "포함하는"으로 발명 또는 그의 부분을 정의하는 경우에는, (달리 기술되지 않는 한) 용어 "본질적으로 이루어진" 또는 "이루어진"을 사용하여 이러한 발명을 또한 기재하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 용이하게 이해하여야 한다.

또한, 단수형태("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에서 설명되는 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 이용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 기술은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술되는 것들과 유사하거나 균등한 방법 및 재료를 개시된 조성물의 실시 형태의 실시 또는 시험에 사용할 수 있지만, 적합한 방법 및 재료는 하기에 기술된다. 본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 다른 참고문헌은, 특정 구절이 인용되지 않는 한, 전체적으로 참고로 포함된다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함하여 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.

조성물

Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (Z-HFO-1336mzz) 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄 (HCFC-123)을 포함하는 조성물이 제공된다.

시스-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 또는 Z-HFO-1336mzz로도 알려져 있는, Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐은, 미국 특허 출원 공개 제2009/0012335 A1호에 기재된 바와 같은 본 기술 분야에 공지된 방법에 의해, 2,3-다이클로로-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐의 수소첨가 탈염소화(hydrodechlorination)에 의해 제조될 수 있다.

HCFC-123 또는 R-123으로도 알려져 있는 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄은 상업적으로 입수가능하거나 또는 본 기술 분야에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. HCFC-123은, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제4,967,024호에 기재된 바와 같이, TaF₅와 같은 촉매의 존재하에서 테트라클로로에틸렌 또는 CF₂ClCHCl₂의 플루오르화에 의해 제조될 수 있다.

놀랍게도, 약 1 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 중량% 내지 약 1 중량%의 HCFC-123을 함유하는 조성물이 공비 또는 공비-유사 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌는데, 이러한 특성으로 인해 그러한 조성물의 사용이 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에서의 사용에 대해 매력적이다. 따라서, 약 1 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 중량% 내지 약 1 중량%의 HCFC-123을 포함하는 공비 또는 공비-유사 조성물이 제공된다. 이러한 조성물은 시스템의 열교환기에서의 온도 구배가 1℃ 미만인 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에서 성능을 제공한다 (시스템이 동력 사이클 시스템인 실시 형태의 경우, 적어도 하나의 압축기가, 열을 기계적 에너지로 전환하기 위한 팽창기(expander)로 대체될 수 있음).

다른 실시 형태에서, 조성물은 약 1 내지 약 60 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 40 중량%의 HCFC-123을 포함하며, 달성가능한 온도 구배는 약 0.7℃ 미만이다.

다른 실시 형태에서, 조성물은 약 1 내지 약 50 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 50 중량%의 HCFC-123을 포함하며, 달성가능한 온도 구배는 약 0.5℃ 미만이다.

다른 실시 형태에서, 조성물은 약 1 내지 약 42 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 58 중량%의 HCFC-123을 포함하며, 달성가능한 온도 구배는 약 0.15℃ 미만이다. 도 1을 참조하면, Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123을 함유하는 조성물의 전체 범위가 공비 또는 공비-유사 조성물임을 알 수 있다. 실제로, 약 40 몰% 미만의 Z-HFO-1336mzz (약 42 중량%에 상응함)를 함유하는 조성물은, 상기에 언급된 바와 같이 열전달 장비에서 생성되는 평균 온도 구배가 0.15℃ 미만인 공비 또는 공비-유사 조성물이다. 그러한 낮은 온도 구배를 갖는 이러한 조성물이 본 발명의 방법 및 장치에서 바람직할 것이다.

일 실시 형태에서, Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123을 포함하는 조성물은 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함한다. 그러한 탄화수소에는 프로판, 프로필렌, 사이클로프로판, 및 특히 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산, 옥탄, 노난, 및 데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다른 것이 포함된다. 다른 실시 형태에서, Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123을 포함하는 조성물은 4 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함한다. 특히 이러한 탄화수소에는 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산 및 헵탄이 포함된다.

일 실시 형태에서, Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123을 포함하는 본 발명의 조성물은 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 사용하기에 적합한 적어도 하나의 윤활제를 추가로 포함한다.

일부 실시 형태에서, 윤활제는 광유 윤활제(mineral oil lubricant)이다. 일부 실시 형태에서, 광유 윤활제는 파라핀 (탄소 직쇄 포화 탄화수소, 탄소 분지쇄 포화 탄화수소, 및 이들의 혼합물을 포함함), 나프텐 (포화 환형 및 고리 구조체를 포함함), 방향족 물질 (교번하는 탄소-탄소 이중 결합을 특징으로 하는 하나 이상의 고리를 함유하는 불포화 탄화수소를 갖는 것들) 및 비-탄화수소 (황, 질소, 산소 및 이들의 조합과 같은 원자를 함유하는 분자), 및 이들의 혼합물 및 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일부 실시 형태는 하나 이상의 합성 윤활제를 함유할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 합성 윤활제는 알킬 치환된 방향족 물질 (예를 들어, 선형, 분지형, 또는 선형 및 분지형이 조합된 알킬 기로 치환된 벤젠 또는 나프탈렌, 흔히 일반적으로 알킬벤젠으로 지칭됨), 합성 파라핀 및 나프텐, 폴리(알파 올레핀), 폴리글리콜 (폴리알킬렌 글리콜을 포함함), 2염기산 에스테르, 폴리에스테르, 폴리올 에스테르, 네오펜틸 에스테르, 폴리비닐 에테르 (PVE), 실리콘, 실리케이트 에스테르, 플루오르화 화합물, 포스페이트 에스테르, 폴리카르보네이트 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 윤활제들의 혼합물을 의미함 - 로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 명세서에 개시된 바와 같은 윤활제는 구매가능한 윤활제일 수 있다. 예를 들어, 윤활제는, 비브이에이 오일스(BVA Oils)에 의해 BVM 100 N으로 판매되는 파라핀 광유, 크롬프톤 컴퍼니(Crompton Co.)에 의해 상표명 서니소(Suniso)(등록상표) 1GS, 서니소(등록상표) 3GS 및 서니소(등록상표) 5GS로 판매되는 나프텐 광유, 펜조일(Pennzoil)에 의해 상표명 선텍스(Sontex)(등록상표) 372LT로 판매되는 나프텐 광유, 칼루메트 루브리컨츠(Calumet Lubricants)에 의해 상표명 칼루메트(Calumet)(등록상표) RO-30으로 판매되는 나프텐 광유, 쉬리브 케미칼스(Shrieve Chemicals)에 의해 상표명 제롤(Zerol)(등록상표) 75, 제롤(등록상표) 150 및 제롤(등록상표) 500으로 판매되는 선형 알킬벤젠 및 니폰 오일(Nippon Oil)에 의해 HAB 22로 판매되는 분지형 알킬벤젠, 영국 소재의 카스트롤(Castrol)에 의해 상표명 카스트롤(Castrol)(등록상표) 100으로 판매되는 폴리올 에스테르(POE), 다우(다우 케미칼(Dow Chemical), 미국 미시간주 미들랜드 소재)로부터의 RL-488A와 같은 폴리알킬렌 글리콜 (PAG), 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 윤활제들의 혼합물을 의미함 - 일 수 있다.

본 발명과 함께 사용되는 윤활제는 하이드로플루오로카본 냉매와 함께 사용하기 위해 설계될 수 있으며, 압축 냉장 및 공조 장치의 작동 조건하에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물과 혼화성일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 윤활제는 주어진 압축기 또는 팽창기의 요건 및 윤활제가 노출될 환경을 고려하여 선택된다.

본 명세서에 개시된 조성물에 대한 상기 중량비에도 불구하고, 일부 열전달 시스템에서는, 조성물이 사용되는 동안, 그러한 열전달 시스템의 하나 이상의 장비 구성 요소로부터 추가의 윤활제가 얻어질 수 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 일부 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에서, 윤활제는 압축기 및/또는 압축기 윤활제 섬프(sump) 또는 팽창기에 충전될 수 있다. 그러한 윤활제는, 임의의 윤활제 첨가제에 부가하여, 이러한 시스템의 냉매 내에 존재할 것이다. 사용 중, 압축기 또는 팽창기 내에 있을 때 냉매 조성물이 소정량의 장비 윤활제를 흡수하여 냉매-윤활제 조성을 시작 비율로부터 변화시킬 수 있다.

일부 실시 형태에서, R123 및 제2 냉매를 포함하는 조성물은 선택적인 비-냉매 성분 (본 명세서에서 첨가제로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 조성물 중의 선택적인 비-냉매 성분은, 염료 (UV 염료 포함), 가용화제, 상용화제, 안정제, 추적자(tracer), 퍼플루오로폴리에테르, 마모방지제, 극압제, 부식 및 산화 억제제, 금속 표면 에너지 감소제, 금속 표면 불활성화제(metal surface deactivator), 자유 라디칼 포착제(free radical scavenger), 발포 조절제(foam control agent), 점도 지수 개선제, 유동점 강하제(pour point depressant), 세제, 점도 조정제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 실제로, 다수의 이러한 선택적인 비-냉매 성분이 하나 이상의 이러한 카테고리에 들어맞으며 하나 이상의 성능 특성을 달성하는 데 적합한 품질을 가질 수 있다.

일부 실시 형태에서, 하나 이상의 비-냉매 성분이 전체 조성물에 대해 소량으로 존재한다. 일부 실시 형태에서, 개시된 조성물 중의 첨가제(들)의 양의 농도는 전체 조성물의 약 0.1 중량% 미만 내지 최대 약 5 중량%이다. 본 발명의 일부 실시 형태에서, 첨가제는, 전체 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로, 또는 약 0.1 중량% 내지 약 3.5 중량%의 양으로, 개시된 조성물에 존재한다. 개시된 조성물에 선택되는 첨가제 성분(들)은, 유틸리티(utility) 및/또는 개별적 장비 구성요소 또는 시스템 요건을 기준으로 선택된다.

윤활제를 포함하는 본 발명의 일부 조성물에서, 윤활제는 전체 조성물에 대해 5.0 중량% 미만의 양으로 존재한다. 다른 실시 형태에서, 윤활제의 양은 전체 조성물의 약 0.1 내지 3.5 중량%이다.

본 발명의 조성물과 함께 사용되는 비-냉매 성분은 적어도 하나의 염료를 포함할 수 있다. 염료는 적어도 하나의 자외선 (UV) 염료일 수 있다. UV 염료는 형광 염료일 수 있다. 형광 염료는 나프탈이미드, 페릴렌, 쿠마린, 안트라센, 페난트라센, 잔텐, 티오잔텐, 나프토잔텐, 플루오레세인, 및 상기 염료의 유도체, 및 이들의 조합 - 본 문단에 개시된 임의의 전술한 염료들 또는 그들의 유도체들의 혼합물을 의미함 - 으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 개시된 조성물은 약 0.001 중량% 내지 약 1.0 중량%의 UV 염료를 포함한다. 다른 실시 형태에서, UV 염료는 약 0.005 중량% 내지 약 0.5 중량%의 양으로 존재하고; 다른 실시 형태에서, UV 염료는 전체 조성물의 0.01 중량% 내지 약 0.25 중량%의 양으로 존재한다.

UV 염료는 장치(예를 들어, 냉장 유닛, 공조기 또는 열 펌프)의 누출 지점에서 또는 그 근처에서 염료의 형광을 관찰할 수 있게 함으로써 조성물의 누출을 검출하는 데 유용한 성분이다. 염료로부터의 UV 방출, 예를 들어, 형광은 자외광하에서 관찰될 수 있다. 그러므로, 이러한 UV 염료를 포함하는 조성물이 장치의 주어진 지점으로부터 누출되고 있다면, 누출 지점 또는 누출 지점의 근처에서 형광이 검출될 수 있다.

본 발명의 조성물과 함께 사용될 수 있는 다른 비-냉매 성분은, 개시된 조성물에서의 하나 이상의 염료의 용해도를 개선하도록 선택되는 적어도 하나의 가용화제를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 염료 대 가용화제의 중량비는 약 99:1 내지 약 1:1의 범위이다. 가용화제는 탄화수소, 탄화수소 에테르, 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 (예를 들어, 다이프로필렌 글리콜 다이메틸 에테르), 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본 (예를 들어, 메틸렌 클로라이드, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 또는 이들의 혼합물), 에스테르, 락톤, 방향족 에테르, 플루오로에테르 및 1,1,1-트라이플루오로알칸, 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 가용화제들의 혼합물을 의미함 - 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 포함한다.

일부 실시 형태에서, 비-냉매 성분은, 하나 이상의 윤활제와 개시된 조성물과의 상용성을 개선하도록 적어도 하나의 상용화제를 포함한다. 상용화제는 탄화수소, 탄화수소 에테르, 폴리옥시알킬렌 글리콜 에테르 (예를 들어, 다이프로필렌 글리콜 다이메틸 에테르), 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본 (예를 들어, 메틸렌 클로라이드, 트라이클로로에틸렌, 클로로포름, 또는 이들의 혼합물), 에스테르, 락톤, 방향족 에테르, 플루오로에테르, 1,1,1-트라이플루오로알칸, 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 상용화제들의 혼합물을 의미함 - 로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

가용화제 및/또는 상용화제는 오직 탄소, 수소 및 산소만을 함유하는 에테르, 예를 들어, 다이메틸 에테르 (DME) 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 탄화수소 에테르들의 혼합물을 의미함 - 로 이루어진 탄화수소 에테르로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상용화제는 3 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 선형 또는 환형 지방족 또는 방향족 탄화수소 상용화제일 수 있다. 그러나, HFC 및 HFO 냉매의 경우에, 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소에는, 프로판, 프로필렌, 사이클로프로판, 및 특히 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산, 옥탄, 노난, 및 데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다른 것이 포함된다. 다른 실시 형태에서, 탄화수소는 4 내지 7개의 탄소 원자를 갖는다. 구매가능한 탄화수소 상용화제에는 엑손 케미칼 (Exxon Chemical; 미국 소재)로부터 상표명 아이소파(Isopar)(등록상표) H로 판매되는 것, 운데칸 (C₁₁) 및 도데칸 (C₁₂)의 혼합물 (고순도 C₁₁ 내지 C₁₂ 아이소-파라핀), 아로마틱(Aromatic) 150 (C₉ 내지 C₁₁ 방향족), 아로마틱 200 (C₉ 내지 C₁₅ 방향족) 및 나프타 140 (C₅ 내지 C₁₁ 파라핀, 나프텐, 및 방향족 탄화수소의 혼합물) 및 이들의 혼합물- 본 문단에 개시된 임의의 탄화수소들의 혼합물을 의미함 - 이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

상용화제는 대안적으로 적어도 하나의 중합체 상용화제일 수 있다. 중합체 상용화제는 플루오르화 및 비-플루오르화 아크릴레이트의 랜덤 공중합체일 수 있으며, 여기서, 중합체는 화학식 CH₂=C(R¹)CO₂R², CH₂=C(R³)C₆H₄R⁴, 및 화학식 CH₂=C(R⁵)C₆H₄XR⁶ (여기서, X는 산소 또는 황이고; R¹, R³, 및 R⁵는 H 및 C₁-C₄ 알킬 라디칼로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; R², R⁴, 및 R⁶은, C 및 F를 함유하는 탄소 사슬계 라디칼로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, H, Cl, 에테르 산소, 또는 티오에테르, 설폭사이드, 또는 설폰 기 형태의 황을 추가로 함유할 수 있음)으로 나타내어지는 적어도 하나의 단량체의 반복 단위 및 이들의 혼합물을 포함한다. 그러한 중합체 상용화제의 예에는 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company; 미국 델라웨어주 19898 윌밍턴 소재)로부터 상표명 조닐(Zonyl)(등록상표) PHS로 구매가능한 것이 포함된다. 조닐(등록상표) PHS는 40 중량%의 CH₂=C(CH₃)CO₂CH₂CH₂(CF₂CF₂)_mF (조닐(등록상표) 플루오로메타크릴레이트 또는 ZFM으로도 지칭됨)(여기서, m은 1 내지 12, 주로 2 내지 8임), 및 60 중량%의 라우릴 메타크릴레이트(CH₂=C(CH₃)CO₂(CH₂)₁₁CH₃, LMA로도 지칭됨)를 중합함으로써 제조되는 랜덤 공중합체이다.

일부 실시 형태에서, 상용화제 성분은, 금속에 대한 윤활제의 점착을 감소시키는 방식으로, 열교환기에서 발견되는 금속 구리, 알루미늄, 강, 또는 기타 금속 및 이들의 금속 합금의 표면 에너지를 감소시키는 첨가제를 (상용화제의 총량을 기준으로) 약 0.01 내지 30 중량% 함유한다. 금속 표면 에너지 저감 첨가제의 예에는, 듀폰으로부터 상표명 조닐(등록상표) FSA, 조닐(등록상표) FSP, 및 조닐(등록상표) FSJ로 구매가능한 것들이 포함된다.

본 발명의 조성물과 함께 사용될 수 있는 다른 비-냉매 성분은 금속 표면 불활성화제일 수 있다. 금속 표면 불활성화제는, 아레옥살릴 비스 (벤질리덴) 하이드라지드 (CAS 등록 번호 6629-10-3), N,N'-비스(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나모일하이드라진 (CAS 등록 번호 32687-78-8), 2,2'-옥사미도비스-에틸-(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트 (CAS 등록 번호 70331-94-1), N,N'-(다이살리사이클리덴)-1,2-다이아미노프로판 (CAS 등록 번호 94-91-7) 및 에틸렌다이아민테트라-아세트산 (CAS 등록 번호 60-00-4) 및 이의 염, 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 금속 표면 불활성화제들의 혼합물을 의미함 -로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 조성물과 함께 사용되는 비-냉매 성분은 대안적으로 안정제일 수 있는데, 안정제는 장애 페놀, 티오포스페이트, 부틸화 트라이페닐포스포로티오네이트, 오르가노포스페이트, 또는 포스파이트, 아릴 알킬 에테르, 테르펜, 테르페노이드, 에폭사이드, 플루오르화 에폭사이드, 옥세탄, 아스코르브산, 티올, 락톤, 티오에테르, 아민, 니트로메탄, 알킬실란, 벤조페논 유도체, 아릴 설파이드, 다이비닐 테레프탈산, 다이페닐 테레프탈산, 이온성 액체, 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 안정제들의 혼합물을 의미함 - 로 이루어진 군으로부터 선택된다.

안정제는 토코페롤; 하이드로퀴논; t-부틸 하이드로퀴논; 모노티오포스페이트; 및 시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals) (스위스 바젤 소재) (이하 "시바"(Ciba))로부터 상표명 이르가루브(Irgalube)(등록상표) 63으로 구매가능한 다이티오포스페이트; 시바로부터 각각 상표명 이르가루브(등록상표) 353 및 이르가루브(등록상표) 350으로 구매가능한 다이알킬티오포스페이트 에스테르; 시바로부터 상표명 이르가루브(등록상표) 232로 구매가능한 부틸화 트라이페닐포스포로티오네이트; 시바로부터 상표명 이르가루브(등록상표) 349 (시바)로 구매가능한 아민포스페이트; 시바로부터 이르가포스(Irgafos)(등록상표) 168로 구매가능한 장애 포스파이트, 및 시바로부터 상표명 이르가포스(등록상표) OPH로 구매가능한 트리스-(다이-tert-부틸페닐)포스파이트; (다이-n-옥틸 포스파이트); 및 시바로부터 상표명 이르가포스(등록상표) DDPP로 구매가능한 아이소-데실 다이페닐 포스파이트; 트라이알킬 포스페이트, 예를 들어 트라이메틸 포스페이트, 트라이에틸포스페이트, 트라이부틸 포스페이트, 트라이옥틸 포스페이트, 및 트라이(2-에틸헥실)포스페이트; 트라이아릴 포스페이트, 예를 들어 트라이페닐 포스페이트, 트라이크레실 포스페이트, 및 트라이자일렌일 포스페이트; 및 혼합 알킬-아릴 포스페이트, 예를 들어 아이소프로필페닐 포스페이트(IPPP), 및 비스(t-부틸페닐)페닐 포스페이트(TBPP); 부틸화 트라이페닐 포스페이트, 예를 들어, Syn-O-Ad(등록상표) 8784를 포함하는 상표명 Syn-O-Ad(등록상표)로 구매가능한 것; tert-부틸화 트라이페닐 포스페이트, 예를 들어, 상표명 듀라드(Durad)(등록상표) 620으로 구매가능한 것; 아이소프로필화 트라이페닐 포스페이트, 예를 들어, 상표명 듀라드(Durad)(등록상표) 220 및 듀라드(등록상표) 110으로 구매가능한 것; 아니솔; 1,4-다이메톡시벤젠; 1,4-다이에톡시벤젠; 1,3,5-트라이메톡시벤젠; 미르센, 알로오시멘, 리모넨 (특히, d-리모넨); 레티날; 피넨; 멘톨; 제라니올; 파네솔; 피톨; 비타민 A; 테르피넨; 델타-3-카렌; 테르피놀렌; 펠란드렌; 펜첸; 다이펜텐; 카라티노이드, 예를 들어 리코펜, 베타 카로틴, 및 잔토필, 예를 들어 제아잔틴; 레티노이드, 예를 들어 헤파잔틴 및 아이소트레티노인; 보르난; 1,2-프로필렌 옥사이드; 1,2-부틸렌 옥사이드; n-부틸 글리시딜 에테르; 트라이플루오로메틸옥시란; 1,1-비스(트라이플루오로메틸)옥시란; 3-에틸-3-하이드록시메틸-옥세탄, 예컨대, OXT-101 (토아고세이 컴퍼니, 리미티드(Toagosei Co., Ltd)); 3-에틸-3-((페녹시)메틸)-옥세탄, 예컨대, OXT-211 (토아고세이 컴퍼니, 리미티드); 3-에틸-3-((2-에틸-헥실옥시)메틸)-옥세탄, 예컨대, OXT-212 (토아고세이 컴퍼니, 리미티드); 아스코르브산; 메탄티올 (메틸 메르캅탄); 에탄티올(에틸 메르캅탄); 조효소 A; 다이메르캅토석신산(DMSA); 그레이프프루트 메르캅탄((R)-2-(4-메틸사이클로헥스-3-엔일)프로판-2-티올)); 시스테인((R)-2-아미노-3-설파닐-프로판산); 리포아미드 (1,2-다이티올란-3-펜탄아미드); 시바로부터 상표명 이르가녹스(Irganox)(등록상표) HP-136으로 구매가능한 5,7-비스(1,1-다이메틸에틸)-3-[2,3(또는 3,4)-다이메틸페닐]-2(3H)-벤조푸라논; 벤질 페닐 설파이드; 다이페닐 설파이드; 다이아이소프로필아민; 시바로부터 상표명 이르가녹스(등록상표) PS 802(시바)로 구매가능한 다이옥타데실 3,3'-티오다이프로피오네이트; 시바로부터 상표명 이르가녹스(등록상표) PS 800로 구매가능한 다이도데실 3,3'-티오프로피오네이트; 시바로부터 상표명 티누빈(Tinuvin)(등록상표) 770으로 구매가능한 다이-(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트; 시바로부터 상표명 티누빈(등록상표) 622LD (시바)로 구매가능한 폴리-(N-하이드록시에틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-하이드록시-피페리딜 석시네이트; 메틸 비스 탤로우 아민; 비스 탤로우 아민; 페놀-알파-나프틸아민; 비스(다이메틸아미노)메틸실란(DMAMS); 트리스(트라이메틸실릴)실란(TTMSS); 비닐트라이에톡시실란; 비닐트라이메톡시실란; 2,5-다이플루오로벤조페논; 2',5'-다이하이드록시아세토페논; 2-아미노벤조페논; 2-클로로벤조페논; 벤질 페닐 설파이드; 다이페닐 설파이드; 다이벤질 설파이드; 이온성 액체; 및 이들의 혼합물 및 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 조성물과 함께 사용되는 첨가제는 대안적으로 이온성 액체 안정제일 수 있다. 이온성 액체 안정제는 실온(대략 25℃)에서 액체인 유기염으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는데, 그러한 염은 피리디늄, 피리다지늄, 피리미디늄, 피라지늄, 이미다졸륨, 피라졸륨, 티아졸륨, 옥사졸륨 및 트라이아졸륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 양이온; 및 [BF₄]-, [PF₆]-, [SbF₆]-, [CF₃SO₃]-, [HCF₂CF₂SO₃]-, [CF₃HFCCF₂SO₃]-, [HCClFCF₂SO₃]-, [(CF₃SO₂)₂N]-, [(CF₃CF₂SO₂)₂N]-, [(CF₃SO₂)₃C]-, [CF₃CO₂]-, 및 F- 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 음이온을 함유한다. 일부 실시 형태에서, 이온성 액체 안정제는 emim BF₄ (1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트); bmim BF₄(1-부틸-3-메틸이미다졸륨 테트라보레이트); emim PF₆(1-에틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트); 및 bmim PF₆(1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트)로 이루어진 군으로부터 선택되며, 이들 모두는 플루카(Fluka) (시그마-알드리치(Sigma-Aldrich))로부터 입수가능하다.

일부 실시 형태에서, 안정제는, 하나 이상의 치환된, 또는 환형, 직쇄, 또는 분지형의 지방족 치환기를 포함하는 페놀을 포함하는 임의의 치환된 페놀 화합물인 장애 페놀, 예를 들어, 2,6-다이-tert-부틸-4-메틸페놀, 2,6-다이-tert-부틸-4-에틸페놀, 2,4-다이메틸-6-tert-부틸페놀, 토코페롤 등을 포함하는 알킬화 모노페놀; t-부틸 하이드로퀴논, 하이드로퀴논의 다른 유도체 등을 포함하는 하이드로퀴논 및 알킬화 하이드로퀴논; 4,4'-티오-비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀) 등을 포함하는 하이드록실화 티오다이페닐 에테르; 4,4'-메틸렌비스(2,6-다이-tert-부틸페놀)을 포함하는 알킬리덴-비스페놀; 4,4'-비스(2,6-다이-tert-부틸페놀), 2,2'- 또는 4,4-바이페놀다이올의 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-아이소프로필리덴비스(2,6-다이-tert-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-노닐페놀), 2,2'-아이소부틸리덴비스(4,6-다이메틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-사이클로헥실페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀)을 포함하는 2,2- 또는 4,4-바이페닐다이올; 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT, 또는 2,6-다이-tert-부틸-4-메틸페놀); 2,6-다이-tert-알파-다이메틸아미노-p-크레졸, 4,4-티오비스(6-tert-부틸-m-크레졸) 등을 포함하는, 헤테로원자를 포함하는 비스페놀; 아실아미노페놀; 2,6-다이-tert-부틸-4(N,N'-다이메틸아미노메틸페놀); 비스(3-메틸-4-하이드록시-5-tert-부틸벤질)설파이드, 비스(3,5-다이-tert-부틸-4-하이드록시벤질)설파이드를 포함하는 설파이드, 및 이들의 혼합물 - 본 문단에 개시된 임의의 페놀들의 혼합물을 의미함 - 일 수 있다.

본 발명의 조성물과 함께 사용되는 비-냉매 성분은 대안적으로 추적자일 수 있다. 추적자는 동일한 화합물 부류 또는 상이한 화합물 부류로부터의 둘 이상의 추적자 화합물일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 추적자는, 전체 조성물의 중량을 기준으로, 약 50 ppm (part per million) 내지 약 1000 ppm의 총 농도로 조성물에 존재한다. 다른 실시 형태에서, 추적자는 약 50 ppm 내지 약 500 ppm의 총 농도로 존재한다. 대안적으로, 추적자는 약 100 ppm 내지 약 300 ppm의 총 농도로 존재한다.

추적자는 하이드로플루오로카본 (HFC), 중수소화 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 플루오로에테르, 브롬화 화합물, 요오드화 화합물, 알코올, 알데히드 및 케톤, 아산화질소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 추적자는 플루오로에탄, 1,1,-다이플루오로에탄, 1,1,1-트라이플루오로에탄, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 1,1,1,2,3,3,3-헵타플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로펜탄, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로헵탄, 요오도트라이플루오로메탄, 중수소화 탄화수소, 중수소화 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 플루오로에테르, 브롬화 화합물, 요오드화 화합물, 알코올, 알데히드, 케톤, 아산화질소 (N₂O) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 추적자는 둘 이상의 하이드로플루오로카본을 함유하거나, 또는 하나의 하이드로플루오로카본과 하나 이상의 퍼플루오로카본의 조합을 함유하는 블렌드이다.

추적자는 조성물의 임의의 희석, 오염, 또는 다른 변화의 검출이 가능하도록 미리 결정된 양으로 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다.

본 발명의 조성물과 함께 사용될 수 있는 첨가제는 대안적으로, 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2007-0284555호에 상세하게 기재된 바와 같은, 퍼플루오로폴리에테르일 수 있다.

비-냉매 성분에 적합한 것으로 상기에 언급된 첨가제들 중 몇몇은 잠재적인 냉매로서 확인되었음을 알 것이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 이들 첨가제가 사용될 때, 이들은 본 발명의 냉매 혼합물의 신규하고 기본적인 특징에 영향을 주는 양으로 존재하지 않는다.

일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 원하는 양의 개별 성분들을 조합하기 위한 임의의 편리한 방법에 의해 제조될 수 있다. 바람직한 방법은 원하는 성분의 양을 칭량하고 그 후 적절한 용기에서 그 성분들을 조합하는 것이다. 필요하다면, 교반이 사용될 수 있다.

사용 방법 및 공정

냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 장비의 정상적인 사용 동안, 냉매 (또는 작동 유체)는 시스템에서 새어나올 수 있으며, 이는 장비의 성능을 저하시킬 수 있다. 그러한 성능을 회복하기 위해서, 손실된 것을 대체하도록 새로운 냉매를 첨가할 수 있다. 잘 관리된 HCFC-123 냉각기 시스템으로부터의 연간 냉매 손실은 일반적으로 냉매 충전량의 대략 1 내지 3 중량%이다. 우발적인 방출은 더 큰 냉매 손실, 예를 들어, 냉매 충전량의 40 중량%의 손실 또는 심지어 전량의 손실을 가져올 수 있다. Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐을 첨가함으로써, 시스템 성능의 무시해도 될 정도의 또는 최소한의 손실만으로, 장비로부터 손실된 HCFC-123의 대체를 달성할 수 있는 것으로 밝혀져 있다.

일 실시 형태에서, 냉매 충전량을 토핑-오프하거나 보충하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 냉매로서 HCFC-123을 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매를 첨가하여, 제1 냉매 및 제2 냉매를 포함하는 냉매 조성물을 생성하는 단계를 포함한다.

일 실시 형태에서, 제2 냉매는 Z-HFO-1336mzz를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 제2 냉매는 약 1 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 1 중량%의 HCFC-123을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 제2 냉매는 약 1 내지 약 60 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 40 중량%의 HCFC-123을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 제2 냉매는 약 1 내지 약 50 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 50 중량%의 HCFC-123을 포함한다. 다른 실시 형태에서, 제2 냉매는 약 1 내지 약 40 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 60 중량%의 HCFC-123을 포함한다.

방법의 일 실시 형태에서, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매는, 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함한다. 그러한 탄화수소에는 프로판, 프로필렌, 사이클로프로판, 및 특히 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산, 옥탄, 노난, 및 데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다른 것이 포함된다. 다른 실시 형태에서, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매는 4 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함한다. 특히 이러한 탄화수소에는 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산 및 헵탄이 포함된다.

증기-압축 공조 및 열 펌프 시스템은 증발기, 압축기, 응축기 및 팽창 장치를 포함한다. 냉장 사이클은 다수의 단계에서 냉매를 재사용하여, 한 단계에서는 냉각 효과를, 그리고 다른 단계에서는 가열 효과를 생성한다.

냉장, 공조, 또는 열 펌프 시스템에 사용하기 위한 압축기에는 동적 (예를 들어, 축류 또는 원심) 압축기 또는 용적식(positive displacement) (예를 들어, 왕복동식, 스크루, 또는 스크롤) 압축기가 포함된다. 일 실시 형태에서, 냉장, 공조, 또는 열 펌프 시스템은 원심 압축기를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 냉장, 공조, 또는 열 펌프 시스템은 용적식 압축기를 포함한다.

일 실시 형태에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 원심 압축기를 포함하고 원심 압축기는 임펠러를 포함한다.

동력 사이클 시스템에 사용하기 위한 팽창기에는 동적 (예를 들어, 축류 또는 원심) 팽창기 또는 용적식 (예를 들어, 왕복동식, 스크루, 또는 스크롤) 팽창기가 포함된다. 일 실시 형태에서 동력 사이클 시스템은 원심 팽창기 (즉, 터빈)를 포함한다. 다른 실시 형태에서 동력 사이클 시스템은 용적식 팽창기를 포함한다.

본 발명의 방법의 일 실시 형태에서 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 냉각기를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 냉각기는 원심 냉각기이다.

본 발명의 방법의 일 실시 형태에서 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 열 펌프를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 열 펌프는 원심 열 펌프이다.

본 발명의 방법의 일 실시 형태에서 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 유기 랭킨 사이클 시스템을 포함한다.

본 명세서에 개시된 방법으로부터 최대한의 이득을 얻기 위해서, 냉매로서 HCFC-123을 함유하는 기존 장비를, 첨가된 제2 냉매와 함께 이용할 것이다. 제2 냉매의 토핑-오프 또는 보충은, HCFC-123 냉매를 사용하는 최적의 조건과 비교하여, 소정 한계 이내의 성능을 제공하여야 한다. 따라서, 일 실시 형태에서, 평균 온도 구배는 약 1℃ 미만으로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 평균 온도 구배는 약 0.7℃ 미만으로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 평균 온도 구배는 약 0.5℃ 미만으로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 평균 온도 구배는 약 0.15℃ 미만으로 유지된다.

일 실시 형태에서, 제2 냉매 첨가 후의 시스템에 대한 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 약 16% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 약 12% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 약 8% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 약 5% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 약 2% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 약 1% 범위 이내로 유지된다.

일 실시 형태에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템이 원심 압축기를 포함하는 경우, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 약 10% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 약 7% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 약 5% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 약 3% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 약 2% 범위 이내로 유지된다. 다른 실시 형태에서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 약 1% 범위 이내로 유지된다.

증기 압축 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 압축기 또는 팽창기 이동 부품을 윤활하도록 기능하는 적어도 하나의 윤활제를 또한 함유한다. 윤활제는 시스템에 사용될 냉매에 기초하여 선택된다. HCFC-123을 냉매로서 사용하는 시스템은 일반적으로 광유 유형 윤활제를 사용한다. Z-HFO-1336mzz가 톱-오프 또는 보충 냉매 (제2 냉매)로서 그러한 시스템에 첨가되는 경우, 광유 유형 윤활제와의 혼화성이 감소할 것이다. 시스템의 적절한 작동을 유지하기 위하여, HFO 유형 냉매와 더 혼화성인 다른 윤활제를 첨가하는 것이 필요할 수 있다. 그러므로, 일 실시 형태에서 본 방법은 적어도 하나의 윤활제를 첨가하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시 형태에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 제1 윤활제를 함유하고, 상기 방법은 제1 윤활제의 적어도 일부를 제2 윤활제로 대체하는 단계를 추가로 포함한다.

일 실시 형태에서, 첨가될 윤활제는 폴리올 에스테르 (POE), 폴리비닐 에스테르 (PVE), 광유, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.

기계적 증기-압축 냉장, 공조 및 열 펌프 시스템은 증발기, 압축기, 응축기, 및 팽창 장치를 포함한다. 냉장 사이클은 다수의 단계에서 냉매를 재사용하여, 한 단계에서는 냉각 효과를, 그리고 다른 단계에서는 가열 효과를 생성한다. 이러한 사이클은 간단히 하기와 같이 기술될 수 있다. 액체 냉매가 팽창 장치를 통해 증발기로 들어가고, 액체 냉매는, 저온에서, 주위 환경 또는 냉각될 스트림 또는 물체로부터 열을 빼앗음으로써, 증발기에서 비등하여 증기를 형성하고 냉각을 생성한다. 종종 공기 또는 열전달 유체가 증발기 위로 또는 주위로 유동하여, 증발기 내에서의 냉매의 증발에 의해 야기되는 냉각 효과를 냉각될 물체로 전달한다. 저압 증기는 압축기로 들어가서 압축되어 그의 압력과 온도가 상승된다. 이어서, 더 고압의 (압축된) 기체 냉매는 응축기로 들어가며, 여기서 냉매는 액체 냉매로 응축되고 그의 열을 주위 환경 또는 가열될 스트림 또는 물체로 방출한다. 액체 냉매는 팽창 장치로 되돌아가며, 이를 통해 액체 냉매는 응축기에서의 더 고압의 수준으로부터 증발기에서의 저압 수준으로 팽창하고, 따라서 사이클을 완성한다.

동력 사이클 시스템은 열원, 작동 유체 가열기, 팽창기, 응축기 및 펌프를 포함한다. 작동 유체는 가열기에서 열원에 의해 가열된다. 가열된 작동 유체는 팽창기에서 팽창한다. 팽창 공정은 열원으로부터 공급되는 열 에너지의 적어도 일부를 기계적 축 동력으로 전환시킨다. 축 동력은 원하는 속도 또는 필요한 토크에 따라 벨트, 풀리, 기어, 트랜스미션 또는 유사한 장치의 통상적인 배열을 이용하여 임의의 기계적 일을 하는데 사용될 수 있다. 팽창기에서 배출된, 여전히 증기 형태인 작동 유체는 응축기로 계속되며, 응축기에서는 적절한 열 방출에 의해 작동 유체가 액체로 응축된다. 액체 형태의 작동 유체는 유체의 압력을 상승시키는 펌프로 유동하여, 가열기 내로 다시 도입되며, 따라서 동력 사이클 루프를 완성할 수 있다.

냉매 충전량을 토핑-오프하거나 보충하는 방법의 일 실시 형태에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 냉각기를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 냉각기는 원심 냉각기이다.

본 발명의 방법의 다른 실시 형태에서 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 열 펌프이다. 다른 실시 형태에서, 열 펌프는 원심 열 펌프이다.

본 발명의 방법의 다른 실시 형태에서 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 유기 랭킨 사이클 시스템이다.

냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 장치에서 HCFC-123을 대체하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 누출되거나 달리 손실된 HCFC-123을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123으로 대체하는 단계를 포함한다.

일 실시 형태에서, HCFC-123을 냉매로서 사용하기에 적합한 냉장, 공조 또는 열 펌프 장치에서 냉각을 생성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 HCFC-123 및 Z-HFO-1336mzz의 배합물을 냉매로서 사용하여 상기 장비에서 냉각을 생성하는 단계를 포함한다. 일 실시 형태에서, 냉매는 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함한다. 그러한 탄화수소에는 프로판, 프로필렌, 사이클로프로판, 및 특히 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산, 옥탄, 노난, 및 데칸으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다른 것이 포함된다. 다른 실시 형태에서, 냉매는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함한다. 특히 이러한 탄화수소에는 n-부탄, 아이소부탄, n-펜탄, 아이소펜탄, 헥산 및 헵탄이 포함된다.

일 실시 형태에서, 냉매 조성물을 함유하며 HCFC-123을 냉매로서 사용하기에 적합한 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 장치가 제공된다. 상기 장치는: HCFC-123 및 Z-HFO-1336mzz, 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소로 이루어지거나 또는 본질적으로 이루어지는 본 발명의 냉매 조성물을 함유하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 형태에서, HCFC-123 및 Z-HFO-1336mzz, 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소로 이루어지거나 또는 본질적으로 이루어지는 본 발명의 냉매 조성물을 응축하는 단계, 및 그 후에, 냉각될 물체의 근처에서 상기 냉매를 증발시키는 단계를 포함하는, 냉각을 생성하는 방법이 본 명세서에 개시된다.

냉각될 물체는 열을 제거하는 것이 바람직한 임의의 공간, 위치, 물건, 스트림 또는 물체로서 정의될 수 있다. 예에는 냉장 또는 냉각을 필요로 하는 (개방 또는 밀폐된) 공간, 예를 들어, 슈퍼마켓의 냉장고 또는 냉동고 케이스가 포함된다.

일 실시 형태에서, HCFC-123 및 Z-HFO-1336mzz, 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소로 이루어지거나 또는 본질적으로 이루어지는 본 발명의 냉매 조성물을 증발시키는 단계, 및 그 후에, 가열될 물체의 근처에서 상기 냉매를 압축 및 응축하는 단계를 포함하는, 가열을 생성하는 방법이 본 명세서에 개시된다.

가열될 물체는 열을 제공하는 것이 바람직한 임의의 공간, 위치, 물건, 스트림 또는 물체로 정의될 수 있다. 예에는 가열을 필요로 하는 (개방 또는 밀폐) 공간, 예를 들어, 일세대용 주택(single family home), 타운 하우스(town house), 또는 다중 아파트 건물 또는 공공 건물이 포함된다.

냉각을 생성하는 공정에서, 근처란, 냉매 혼합물을 함유하는 시스템의 증발기 위로 이동하는 공기가 냉각될 물체 내로 또는 그 주위로 이동하도록, 상기 증발기가 냉각될 물체 내에 또는 그에 인접하게 위치하는 것을 의미한다. 가열을 생성하는 공정에서, 근처란, 냉매 혼합물을 함유하는 시스템의 응축기 위로 이동하는 공기가 가열될 물체 내로 또는 그 주위로 이동하도록, 상기 응축기가 가열될 물체 내에 또는 그에 인접하게 위치하는 것을 의미한다.

일부 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 냉매 혼합물은 중온 냉장을 포함하는 냉장 응용에서 특히 유용할 수 있다. 중온 냉장 시스템은 냉장이 필요한 음료, 유제품, 신선 식품 운송 및 기타 품목을 위한 슈퍼마켓 및 편의점의 냉장고 케이스를 포함한다. 다른 특정 용도는 상업용, 산업용 냉장고 및 냉동고, 슈퍼마켓 랙(rack) 및 분산 시스템(distributed system), 워크인 및 리치인 쿨러 및 냉동고, 및 조합 시스템에서의 사용일 수 있다.

일부 실시 형태에서, 본 발명의 조성물은 공조 응용에 유용할 수 있다. 공조 장치는 냉각기, 열 펌프, 주거용, 상업용 또는 산업용 공조 시스템일 수 있으며, 무덕트형, 덕트형, 패키지형 터미널, 냉각기, 및 옥상 시스템과 같이 외장형이지만 건물에 연결되는 것들을 포함한다.

특히, HCFC-123을 대체하거나, 또는 HCFC-123을 함유하는 시스템을 토핑-오프 또는 보충하는 본 발명의 방법은, 예를 들어, 대형 플러디드 증발 냉각기 및 열 펌프를 대체하는 데에 큰 투자를 필요로 하는 대형 장비에서 특히 유용하다. 본 발명의 방법을 사용함으로써, 심지어 HCFC-123이 제한되거나, 한정된 양으로 이용가능하거나, 고가이거나, 또는 시스템의 톱-오프 또는 보충에 더 이상 이용가능하지 않을 때에도 기존 장비를 계속 작동시킬 수 있다.

일 실시 형태에서, HCFC-123을 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 냉매 조성물로 토핑-오프하거나 보충하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

다른 실시 형태에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 내의 HCFC-123을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 냉매 조성물로 대체하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 대체하는 방법의 다른 실시 형태에서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 원심 압축기를 포함한다. 대체하는 방법의 다른 실시 형태에서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 10% 범위 이내로 유지된다.

다른 실시 형태에서, HCFC-123 및 윤활제를 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 내의 냉매를 대체하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 시스템 내에 상당 부분의 윤활제를 유지하면서 냉장 또는 공조 또는 열 펌프 또는 동력 사이클 시스템으로부터 HCFC-123을 제거하는 단계 및 Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소 및 선택적으로 추가적인 윤활제를 포함하는 조성물을 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 도입하는 단계를 포함한다.

다른 실시 형태에서, HCFC-123 및 윤활제를 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에서 냉매를 대체하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 냉장 또는 공조 또는 열 펌프 또는 동력 사이클 시스템으로부터 HCFC-123 및 윤활제를 제거하는 단계 및 Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소 및 윤활제를 포함하는 조성물을 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 도입하는 단계를 포함하며, 도입되는 윤활제는 광유, POE, PVE, PAG 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

장치

일 실시 형태에서, Z-HFO-1336mzz 및 HCFC-123 및 선택적으로 3 내지 15개의 탄소 원자, 또는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 포함하는 조성물을 포함하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템이 본 명세서에서 개시된다. 상기 시스템에는 응축 유닛, 주거용 공조기, 주거용 열 펌프, 상업용 또는 산업용 원심 또는 스크루 냉각기, 상업용 또는 산업용 원심 또는 스크루 열 펌프, 및 랭킨 사이클 시스템이 포함될 수 있다.

일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 냉장 또는 공조 장치가 제공된다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 냉장 장치가 개시된다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 공조 장치가 개시된다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 열 펌프 장치가 개시된다. 냉장, 공조 및 열 펌프 장치는 전형적으로 증발기, 압축기, 응축기, 및 팽창 장치를 포함한다.

다른 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 동력 사이클 시스템 장치가 개시된다. 이 장치는 전형적으로 증발기, 팽창기, 응축기, 및 액체 펌프를 포함한다.

일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 냉각기를 포함하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템이 제공된다. 다른 실시 형태에서, 냉각기는 원심 냉각기이다.

일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 바와 같은 조성물을 함유하는 열 펌프를 포함하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템이 제공된다. 다른 실시 형태에서, 열 펌프는 원심 열 펌프이다.

일 실시 형태에서, 유기 랭킨 사이클 시스템을 포함하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템이 제공된다.

실시예

본 명세서에서 개시된 개념은 하기의 실시예에서 추가로 기술될 것이며, 이는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 범주를 한정하지 않는다.

실시예 1

HCFC -123 손실을 Z- HFO -1336 mzz 로 보충하는 것에 의한 HCFC -123 냉각기 성능의 회복

HCFC-123을 사용하여 작동하는 원심 냉각기는 점진적으로 또는 우발적으로 그의 HCFC-123 충전량의 약 10 중량%를 손실하는 것으로 추정된다. 그 결과로, 냉각기는 완전 HCFC-123 충전량에서의 작동에 비해 성능이 저하된다. 예를 들어, 최적량 미만의 양의 냉매를 사용하는 냉각기의 성능이 저하되는 한 가지 원인은 증발기 열교환 튜브 중 일부가 증발기 냉매 풀에 침지되지 않는다는 점이다. 냉각기 작동 유체 충전량에 Z-HFO-1336mzz를 첨가하여 손실된 HCFC-123을 보충하는 것 (예를 들어, 증발기 내의 모든 열교환기 튜브가 단지 완전히 침지되도록 보장하는 것)이, HCFC-123의 완전 충전량에 의해 실현되는 수준으로 냉각기 성능을 효과적으로 회복시킬 것이다. 표 1에 따르면, 얻어지는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 냉매 충전량이 약 10 중량%의 Z-HFO-1336mzz를 함유하도록 하는 양의 Z-HFO-1336mzz를 냉각기에 첨가하는 것은, 순수(neat) HCFC-123을 사용한 냉각에 대한 COP로부터 0.37% 범위 이내의 냉각에 대한 COP의 값, 및 순수 HCFC-123을 사용한 용적 냉각 용량보다 약 1.68% 더 큰 용적 냉각 용량을 야기할 것이다. 더욱이, 그것은 무시할 만한 정도의 응축기 및 증발기 구배 값뿐만 아니라 순수 HCFC-123에서 요구되는 값으로부터의, 요구되는 임펠러 팁 속도의 무시할 만한 정도의 편차로 이어질 것이다. 얻어지는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드와 냉각기 윤활제 및 구조물 재료와의 적절한 상용성이 보장되어야만 한다.

[표 1]

[표 2]

표 2의 데이터는, 심지어 최대 60 중량%의 Z-HFO-1336mzz에 대해서도 냉각기의 성능이 냉각 용량 (CAP_냉각)의 5% 미만의 감소 및 COP의 2% 미만의 감소로 유지될 것임을 나타낸다. 데이터의 외삽은, 약 75 중량%의 Z-HFO-1336mzz에서, 여전히 냉각 용량이 순수 HCFC-123 작동 유체의 경우의 값으로부터 단지 10% 미만만큼 감소될 것임을 시사한다. 따라서, Z-HFO-1336mzz의 사용은, 원래 HCFC-123을 위해 설계된 장비의 유지 및 작동을 가능하게 하고 HCFC-123의 규제 제한 또는 입수불가능으로 인한 그러한 장비의 고비용의 대체를 지연시킬 것이다.

전형적인 조건하에서 작동되는 냉각기에 대한 응축기 및 증발기 온도 구배에 의해 나타나는 바와 같이, 약 40 몰% (41.7 중량%) 이하의 Z-HFO-1336mzz를 갖는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드는 근사 공비혼합물인 것으로 나타났다. 더욱이, 표 1에 나타낸 바와 같이, 약 40 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드를 사용한 냉각기 성능은 순수 HCFC-123을 사용한 냉각기 성능과 유사한 것으로 나타났다. 표 1에서 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드는, 다수의 지리적 영역에서 ASME 보일러 및 압력 용기 코드(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)에 따른 압력 등급 용기를 필요로 하지 않기에 충분히 낮은 응축기 압력, 및 플러디드 열교환기에 대해 허용가능하기에 충분히 낮은 증발기 및 응축기 온도 구배 값을 나타낸다. 게다가, 표 1에서 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드는, 순수 HCFC-123의 경우의 에너지 효율로부터 약 1.4% 범위 이내의, 냉각에 대한 냉각기 에너지 효율 (냉각에 대한 냉각기 COP에 의해 정량화됨) 및 순수 HCFC-123의 경우의 용적 냉각 용량보다 최대 약 2.4% 더 높은 용적 냉각 용량을 가능하게 한다. 표 1에서 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드는, 원심 냉각기에서 사용될 때, 작동 유체를 증발기의 열역학 상태로부터 응축기의 열역학 상태로 끌어올리기 위해, 순수 HCFC-123의 경우에 필요한 팁 속도로부터 약 1.5% 범위 이내의 임펠러 팁 속도를 필요로 할 것이다. 약 40 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드는, 작동 유체로서의 순수 HCFC-123을 위해 설계되고 그를 사용하여 작동되는 대부분의 냉각기를 위한 작동 유체로서 허용가능한 성능을 가능하게 할 것으로 추론할 수 있다. HCFC-123 냉각기로부터의 점진적인 연간 냉매 손실은 냉각기 충전량의 1 중량% 미만으로 제한될 수 있다. 따라서, HCFC-123 손실을 Z-HFO-1336mzz로 보충하는 것은 최대 40년 또는 잔여 냉각기 유효 수명 중 더 짧은 것 동안 냉각기 성능을 효과적으로 유지할 수 있다.

HCFC-123의 우발적인 손실이 냉각기의 HCFC-123 충전량의 40 중량%를 초과하는 것이 가능하다. 표 2는 40 중량% 초과의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드를 사용한 냉각기 성능을 요약한다. HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드를 사용한 냉각기 성능은, 약 40 중량% 초과의 Z-HFO-1336mzz 함량이 증가함에 따라, 점진적으로 저하된다. 그러나, 다량의 HCFC-123 충전량 손실 후에 냉각기 작동을 적어도 부분적으로 회복시키고 그에 의해 냉각기 수명을 연장하기 위해, 많은 경우에, Z-HFO-1336mzz 함량이 40 중량% 초과인 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드를 HCFC-123 냉각기 작동 유체로서 사용하는 것이 여전히 허용가능할 수 있다.

본 발명의 방법은 또한 냉각기 이외의 장비 (예를 들어, HCFC-123을 사용하여 작동하는 열 펌프 또는 랭킨 사이클 시스템, HCFC-123을 열 담체로서 사용하는 장비 등)에 적용할 수 있다.

실시예 2

HCFC-123을 사용하여 작동하는 원심 냉각기는 점진적으로 또는 우발적으로 그의 HCFC-123 충전량의 약 10 중량%를 손실하는 것으로 추정된다. 그 결과로, 냉각기는 완전 HCFC-123 충전량에서의 작동에 비해 성능이 저하된다. 예를 들어, 최적량 미만의 양의 냉매를 사용하는 냉각기의 성능이 저하되는 한 가지 원인은 증발기 열교환 튜브 중 일부가 증발기 냉매 풀에 침지되지 않는다는 점이다. 냉각기 작동 유체 충전량에 Z-HFO-1336mzz를 첨가하여 손실된 HCFC-123을 보충하는 것 (예를 들어, 증발기 내의 모든 열교환기 튜브가 단지 완전히 침지되도록 보장하는 것)이, HCFC-123의 완전 충전량에 의해 실현되는 수준으로 냉각기 성능을 효과적으로 회복시킬 것이다. 표 1에 따르면, 얻어지는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 냉매 충전량이 약 10 중량%의 Z-HFO-1336mzz를 함유하도록 하는 양의 Z-HFO-1336mzz를 냉각기에 첨가하는 것은, 순수 HCFC-123을 사용한 냉각에 대한 COP로부터 0.37% 범위 이내의 냉각에 대한 COP의 값, 및 순수 HCFC-123을 사용한 용적 냉각 용량보다 약 1.68% 더 큰 용적 냉각 용량을 야기할 것이다. 더욱이, 그것은 무시할 만한 정도의 응축기 및 증발기 구배 값뿐만 아니라 순수 HCFC-123에서 요구되는 값으로부터의, 요구되는 임펠러 팁 속도의 무시할 만한 정도의 편차로 이어질 것이다. 얻어지는 HCFC-123/Z-HFO-1336mzz 블렌드와 냉각기 윤활제 및 구조물 재료와의 적절한 상용성이 보장되어야만 한다.

선택된 실시형태

실시 형태 A1: Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (Z-HFO-1336mzz) 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄 (HCFC-123)을 포함하는, 조성물.

실시 형태 A2: 실시 형태 A1에 있어서, 약 1 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz와 약 99 중량% 내지 약 1 중량%의 HCFC-123의 공비 또는 공비-유사 배합물을 포함하는, 조성물.

실시 형태 A3: 실시 형태 A1 또는 실시 형태 A2에 있어서, 약 1 내지 약 42 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 58 중량%의 HCFC-123을 포함하는, 조성물.

실시 형태 A4: 실시 형태 A1 내지 실시 형태 A3 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함하는, 조성물.

실시 형태 A5: 실시 형태 A1 내지 실시 형태 A4 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 사용하기에 적합한 적어도 하나의 윤활제를 추가로 포함하는, 조성물.

실시 형태 A6: 실시 형태 A5에 있어서, 적어도 하나의 윤활제는 광유, POE, PVE 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는, 조성물.

실시 형태 B1: 제1 냉매로서 HCFC-123을 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매를 첨가하여, 제1 냉매 및 제2 냉매를 포함하는 냉매 조성물을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.

실시 형태 B2: 실시 형태 B1에 있어서, 제2 냉매는 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함하는, 방법.

실시 형태 B3: 실시 형태 B1 또는 실시 형태 B2에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 원심 압축기를 포함하고, 원심 압축기는 임펠러를 포함하는, 방법.

실시 형태 B4: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B3 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 평균 온도 구배가 1℃ 미만으로 유지되는, 방법.

실시 형태 B5: 실시 형태 B3 또는 실시 형태 B4에 있어서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 10% 범위 이내로 유지되는, 방법.

실시 형태 B6: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B5 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 적어도 하나의 윤활제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

실시 형태 B7: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B6 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 또한 제1 윤활제를 함유하고, 상기 방법은 제1 윤활제의 적어도 일부를 제2 윤활제로 대체하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

실시 형태 B8: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B7 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 적어도 하나의 윤활제는 폴리올 에스테르, 폴리비닐 에테르, 광유, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 방법.

실시 형태 B9: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B7 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제2 윤활제는 폴리올 에스테르, 폴리비닐 에테르, 광유, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 방법.

실시 형태 B10: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B9 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 냉각기인, 방법.

실시 형태 B11: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B10 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 제2 냉매 첨가 후의 시스템에 대한 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 16% 범위 이내로 유지되는, 방법.

실시 형태 B12: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B11 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 냉각기는 원심 냉각기인, 방법.

실시 형태 B13: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B12 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 열 펌프인, 방법.

실시 형태 B14: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B13 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 열 펌프는 원심 열 펌프인, 방법.

실시 형태 B15: 실시 형태 B1 내지 실시 형태 B14 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 유기 랭킨 사이클 시스템인, 방법.

실시 형태 C1: 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 내의 HCFC-123을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 냉매 조성물로 대체하는 단계를 포함하는, 방법.

실시 형태 C2: 실시 형태 C1에 있어서, 냉매 조성물은 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함하는, 방법.

실시 형태 C3: 실시 형태 C1 또는 실시 형태 C2에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 원심 압축기를 포함하고, 원심 압축기는 임펠러를 포함하는, 방법.

실시 형태 C4: 실시 형태 C1 내지 실시 형태 C3 중 어느 한 실시 형태에 있어서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 10% 범위 이내로 유지되는, 방법.

Claims

Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐 (Z-HFO-1336mzz) 및 2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄 (HCFC-123)을 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 약 1 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz와 약 99 중량% 내지 약 1 중량%의 HCFC-123의 공비 또는 공비-유사 배합물을 포함하는, 조성물.
제2항에 있어서, 약 1 내지 약 42 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 99 내지 약 58 중량%의 HCFC-123을 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에 사용하기에 적합한 적어도 하나의 윤활제를 추가로 포함하는, 조성물.
제5항에 있어서, 적어도 하나의 윤활제는 광유, POE, PVE 및 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는, 조성물.
제1 냉매로서 HCFC-123을 함유하는 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템에, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 제2 냉매를 첨가하여, 제1 냉매 및 제2 냉매를 포함하는 냉매 조성물을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 제2 냉매는 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 원심 압축기를 포함하고, 원심 압축기는 임펠러를 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 평균 온도 구배(average temperature glide)가 1℃ 미만으로 유지되는, 방법.
제9항에 있어서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 10% 범위 이내로 유지되는, 방법.
제7항에 있어서, 적어도 하나의 윤활제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제7항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 또한 제1 윤활제를 함유하고, 상기 방법은 제1 윤활제의 적어도 일부를 제2 윤활제로 대체하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 적어도 하나의 윤활제는 폴리올 에스테르, 폴리비닐 에테르, 광유, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
제13항에 있어서, 제2 윤활제는 폴리올 에스테르, 폴리비닐 에테르, 광유, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
제7항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 냉각기(chiller)를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 제2 냉매 첨가 후의 시스템에 대한 냉각 용량은 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에 대한 냉각 용량으로부터 16% 범위 이내로 유지되는, 방법.
제16항에 있어서, 냉각기는 원심 냉각기인, 방법.
제7항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 열 펌프인, 방법.
제14항에 있어서, 열 펌프는 원심 열 펌프인, 방법.
제7항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 유기 랭킨 사이클(organic Rankine cycle) 시스템인, 방법.
냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템 내의 HCFC-123을, Z-HFO-1336mzz 및 선택적으로 HCFC-123을 포함하는 냉매 조성물로 대체하는 단계를 포함하는, 방법.
제22항에 있어서, 냉매 조성물은 3 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 탄화수소를 추가로 포함하는, 방법.
제22항에 있어서, 냉장, 공조, 열 펌프, 또는 동력 사이클 시스템은 원심 압축기를 포함하고, 원심 압축기는 임펠러를 포함하는, 방법.
제24항에 있어서, 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도는 HCFC-123이 완전 충전된 채로 작동하는 시스템에서의 원심 압축기에 대한 임펠러 팁 속도로부터 10% 범위 이내로 유지되는, 방법.