KR20200111734A - 더 낮은 또는 낮은 gwp의 냉매 또는 냉매 블렌드를 사용하여 공조 또는 시스템 내에 pag 윤활제 또는 냉매를 도입하기 위한 조성물, 시스템 및 방법 - Google Patents

더 낮은 또는 낮은 gwp의 냉매 또는 냉매 블렌드를 사용하여 공조 또는 시스템 내에 pag 윤활제 또는 냉매를 도입하기 위한 조성물, 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200111734A
KR20200111734A KR1020207023841A KR20207023841A KR20200111734A KR 20200111734 A KR20200111734 A KR 20200111734A KR 1020207023841 A KR1020207023841 A KR 1020207023841A KR 20207023841 A KR20207023841 A KR 20207023841A KR 20200111734 A KR20200111734 A KR 20200111734A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
composition
lubricant
air conditioning
systems
Prior art date
Application number
KR1020207023841A
Other languages
English (en)
Inventor
마리 이. 코반
니나 이. 그레이
후버트 멘츠 주니어
Original Assignee
더 케무어스 컴퍼니 에프씨, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 케무어스 컴퍼니 에프씨, 엘엘씨 filed Critical 더 케무어스 컴퍼니 에프씨, 엘엘씨
Publication of KR20200111734A publication Critical patent/KR20200111734A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
    • C10M171/008—Lubricant compositions compatible with refrigerants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
    • C10M107/20—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing oxygen
    • C10M107/30—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M107/32—Condensation polymers of aldehydes or ketones; Polyesters; Polyethers
    • C10M107/34—Polyoxyalkylenes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00507—Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
    • B60H1/00585—Means for monitoring, testing or servicing the air-conditioning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
    • C09K5/044—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds
    • C09K5/045—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems comprising halogenated compounds containing only fluorine as halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/002—Lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00—Arrangements for charging or discharging refrigerant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2205/00—Aspects relating to compounds used in compression type refrigeration systems
    • C09K2205/10—Components
    • C09K2205/12—Hydrocarbons
    • C09K2205/126—Unsaturated fluorinated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2207/00—Organic non-macromolecular hydrocarbon compounds containing hydrogen, carbon and oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2207/28—Esters
    • C10M2207/283—Esters of polyhydroxy compounds
    • C10M2207/2835—Esters of polyhydroxy compounds used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2209/00—Organic macromolecular compounds containing oxygen as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2209/10—Macromolecular compoundss obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M2209/103—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups
    • C10M2209/1033—Polyethers, i.e. containing di- or higher polyoxyalkylene groups used as base material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2227/00—Organic non-macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2203/00, C10M2207/00, C10M2211/00, C10M2215/00, C10M2219/00 or C10M2223/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2227/04—Organic non-macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2203/00, C10M2207/00, C10M2211/00, C10M2215/00, C10M2219/00 or C10M2223/00 as ingredients in lubricant compositions having a silicon-to-carbon bond, e.g. organo-silanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2229/00—Organic macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2205/00, C10M2209/00, C10M2213/00, C10M2217/00, C10M2221/00 or C10M2225/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2229/02—Unspecified siloxanes; Silicones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2229/00—Organic macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2205/00, C10M2209/00, C10M2213/00, C10M2217/00, C10M2221/00 or C10M2225/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2229/04—Siloxanes with specific structure
    • C10M2229/041—Siloxanes with specific structure containing aliphatic substituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M2229/00—Organic macromolecular compounds containing atoms of elements not provided for in groups C10M2205/00, C10M2209/00, C10M2213/00, C10M2217/00, C10M2221/00 or C10M2225/00 as ingredients in lubricant compositions
    • C10M2229/04—Siloxanes with specific structure
    • C10M2229/042—Siloxanes with specific structure containing aromatic substituents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/09—Characteristics associated with water
    • C10N2020/097—Refrigerants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2020/00—Specified physical or chemical properties or characteristics, i.e. function, of component of lubricating compositions
    • C10N2020/09—Characteristics associated with water
    • C10N2020/097—Refrigerants
    • C10N2020/101—Containing Hydrofluorocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/08—Resistance to extreme temperature
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2030/00—Specified physical or chemical properties which is improved by the additive characterising the lubricating composition, e.g. multifunctional additives
    • C10N2030/70—Soluble oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/30—Refrigerators lubricants or compressors lubricants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2345/00—Details for charging or discharging refrigerants; Service stations therefor
    • F25B2345/001—Charging refrigerant to a cycle

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

객실 공조(A/C) 시스템을 포함하는 차량 열 관리 시스템 내로의 환경 친화적 냉매와 함께 작용하도록 설계된 윤활제 및 첨가제를 도입하기 위한 조성물, 시스템 및 방법이 개시된다. 환경적으로 바람직한(저 GWP) 냉매 또는 냉매 블렌드 조성물을 사용하여 환경 친화적인 시스템, 예를 들어 HFO-1234yf를 사용하는 시스템 내에 윤활제 및 특정 첨가제를 충전하는 방법이 또한 개시된다.

Description

더 낮은 또는 낮은 GWP의 냉매 또는 냉매 블렌드를 사용하여 공조 또는 시스템 내에 PAG 윤활제 또는 냉매를 도입하기 위한 조성물, 시스템 및 방법
본 발명은 일반적으로 객실 공조(A/C) 시스템을 포함하는 차량 열 관리 시스템에서 환경 친화적 냉매와 함께 작용하도록 설계된 윤활제 및 첨가제를 도입하는 조성물, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 환경적으로 바람직한(저 GWP) 냉매 또는 냉매 블렌드 조성물을 사용하여 HFO-1234yf를 사용하는 시스템과 같은 환경 친화적 시스템 내에 윤활제 및 특정 첨가제를 충전하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 HFO-1234yf를 사용하는 시스템과 같은 환경 친화적 시스템 내에 윤활제 및 특정 첨가제를 함유하는 냉매를 충전하는 방법에 관한 것이다.
1990년대 중반부터, 자동차 공조(A/C) 시스템은 증기 압축 사이클에 냉매 R-134a를 사용해 왔다. 현재, 환경적 및 사회적 압력으로 인해, 전 세계 자동차 제조업체는 차량 A/C 냉매로서 저 지구 온난화 지수(GWP) 냉매인 HFO-1234yf(2,3,3,3-테트라플루오로프로펜)로 전환하고 있다. 전통적인 증기 압축 A/C 시스템에서, A/C 압축기가 A/C 시스템을 통해 냉매를 순환시켜 냉각을 달성한다. 따라서, A/C 압축기는 A/C 시스템 작동에 매우 중요하다. A/C 압축기는 시스템을 통해 작동 유체를 펌핑하는 A/C 시스템의 핵심 기능을 한다. A/C 압축기가 올바르게 작동하지 않는다면, A/C 시스템은 고장날 것이다.
적절하게 작동하기 위해서, A/C 압축기는 적절한 물리적 파라미터(점도, 수분, TAN 등)를 갖는 윤활제를 필요로 한다. 윤활제는 A/C 시스템을 통해 완전히 순환해야 한다. 윤활제는 냉매에 의해 시스템의 한 부분으로부터 다음 부분으로 운반되어야 하며, 윤활제는 또한 압축기의 내부에 있을 때 윤활을 제공하면서 시스템의 한 부분으로부터 시스템의 상이한 부분으로 냉매를 운반할 수 있어야 한다. 따라서, 0℃ 내지 40℃의 A/C 시스템 작동 범위에 걸친 냉매/오일 상호간의 상용성이 시스템의 효과적인 작동에 필수적이다.
자동차 주문자 상표 부착 제조업체(OEM)는 전형적으로 초기 차량 A/C 충전 공정 동안 A/C 윤활제를 추가한다. A/C 시스템을 손상시키는 부품 고장(호스 또는 라인 브레이크) 또는 차량 사고로 인해 A/C 시스템에 수리가 필요할 수 있다. 전형적으로, 자동차 애프터마켓 또는 서비스 산업은 수리 후에 냉매 및 윤활제를 A/C 시스템 내에 재주입/재충전하기 위해 회수, 재순환, 재충전 또는 "R/R/R" 기계를 이용한다. 그러나, SAE J2843, 특히 상기 SAE 표준의 섹션 8.9.5.1(본 명세서에 참고로 포함됨)에 기초한, HFO-1234yf와 함께 사용하도록 설계된 현재의 R/R/R 기계는 R/R/R 기계에 의한 수리 후에 시스템 내로의 윤활제의 자동 주입을 허용하지 않는다. 윤활제는 "수동으로 주입"되거나 또는 "기계적으로 주입"되어야 한다. 이들 옵션의 각각에 대해, 윤활제를 주입기 내에 충전하고, 이어서 호스를 A/C 시스템의 저압측(low side)에 부착한다. 차량에 시동을 걸고, A/C 시스템을 최대 냉각으로 설정하는데, 이는 또한 A/C 압축기를 작동시킨다. A/C 압축기가 돌기 시작하면, 부착된 주입기가 개방 위치로 되고, 윤활제가 호스를 따라 A/C 시스템으로 이송된다.
이러한 방법이 사용될 수 있지만, 이는 지루한 공정이며, 윤활제를 연결된 호스 아래로 A/C 서비스 포트로 밀어내는 수동-펌프 유형 메커니즘의 사용을 필요로 한다. 윤활제는 A/C 압축기에 의해 시스템 내로 흡인된다. 전달 과정 동안 윤활제가 호스의 벽에 달라붙을 수 있어서, 시스템 내로 적절한 양의 윤활제를 전달하는 것을 어렵게 만들 수 있다. 따라서, 수동 주입기의 사용 없이 A/C 시스템 내로 윤활제를 이송하기 위한 신속하고 편리한 방법이 당업계에서 필요하다.
때때로 이러한 동일한 이송 방법을 사용하여 냉매, 윤활제를 함유하는 냉매 또는 다른 성능 향상 첨가제를 함유하는 냉매를 A/C 시스템 내로 전달하기 위해 유사한 전달 공정을 사용하는 것이 유리할 수 있음에 또한 유의하여야 한다.
본 발명은 전형적인 A/C 애프터마켓 재충전 호스의 사용을 통해 저 GWP HFO-1234yf 자동차 A/C 시스템에 윤활제를 주입하는 데 사용될 수 있는 저 GWP 냉매를 제공함으로써 통상적인 조성물, 시스템 및 방법과 관련된 문제를 해결한다. 수동 주입기 또는 수동 펌프에서는 윤활제 유동이 윤활제 점도 및 A/C 압축기의 흡입에 의해 제어된다. 본 발명의 방법에서는, 냉매를 사용하여 윤활제 및/또는 윤활제 첨가제 패키지를 호스 상에 달라붙는 것이 없이 A/C 호스 아래로 이송함으로써, 더 많은 윤활제 또는 윤활제/첨가제 패키지가 A/C 시스템 내로 도입되도록 보장하므로 재료 유동이 개선된다.
수동 주입기 또는 수동 펌프의 사용은 A/C 시스템에 연결된 호스 라인에 윤활제가 달라붙게 할 수 있다. 윤활제를 시스템으로 전달하는 데 냉매를 사용하는 것은, 냉매가 윤활제를 운반하고 윤활제를 A/C 시스템 내로 이송할 때, 수동 또는 펌프 주입기에 비해 더 많은 윤활제가 A/C 시스템 내로 도입되도록 보장한다. 윤활제 또는 윤활제/첨가제 및 냉매는, 윤활제 및 냉매가 혼화가능한 조건 하에서 통상적인 용기 또는 캔 내에 공동-패키징된다. 소형 용기로부터 배출될 때, 냉매 성분은 상태가 압축 액화 가스로부터 증기로 변화될 것이지만, 오일 성분은 무화된다. 이러한 공정 동안, 윤활제와 혼화가능한 냉매는, 윤활제 또는 윤활제/첨가제 혼합물을 무화시킬 것이며, 윤활제 또는 윤활제/첨가제 혼합물이 A/C 재충전 호스 벽 상에 침전될 수 있기 전에 윤활제 또는 윤활제/첨가제 혼합물을 호스를 따라 더 멀리 그리고 A/C 시스템 내로 이송할 것이다.
본 발명의 일 태양은 약 50 내지 약 80 중량%의 PAG 윤활제 및 약 20 내지 약 50 중량%의 저 GWP 냉매를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양은 약 60 내지 약 65 중량%의 PAG 윤활제 및 약 35 내지 약 40 중량%의 저 GWP 냉매를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양은 약 1 내지 약 5 중량%의 산 제거제(acid scavenger)를 추가로 포함하는 전술한 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양은 약 1 내지 약 5 중량%의 성능 향상제를 추가로 포함하는 임의의 전술한 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 태양은 약 1 내지 약 10 중량%의 화염 억제제(flame suppressant)를 추가로 포함하는 임의의 전술한 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양은 조성물을 차량 A/C 시스템으로 직접 전달하는 데 사용하기 위한 임의의 전술한 조성물을 포함하는 용기에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양은 임의의 전술한 조성물 또는 용기를 사용하여 차량 A/C 시스템 내로 PAG 윤활제를 전달하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양은 차량 A/C 시스템 내로 산 제거제를 전달하는 단계를 추가로 포함하는 전술한 방법을 포함한다.
본 발명의 다른 태양은 차량 A/C 시스템 내로 성능 향상제를 전달하는 단계를 추가로 포함하는 전술한 방법을 포함한다.
본 발명의 다른 태양은 차량 A/C 시스템 내로 화염 억제제를 전달하는 단계를 추가로 포함하는 전술한 방법을 포함한다.
본 발명의 추가의 태양은 윤활제가 냉매와 혼화가능한 압력 및 온도 조건 하에서 수행되는 전술한 방법을 포함한다.
본 발명의 일 태양은 전술한 조성물, 방법 및 용기 중 임의의 것을 자동차 A/C 시스템으로 전달하기 위한 시스템을 포함하며, 이 시스템은 조성물, 압축기, 응축기, 건조기, 팽창 밸브, 및 증발기를 포함한다.
본 발명의 추가의 태양은 임의의 전술한 조성물 및 방법에 사용되는, 조성물을 제공하기 위한 도 2에 도시된 키트를 사용하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 태양은 약 1 내지 약 15 중량%의 PAG 윤활제 및 약 85 내지 약 99 중량%의 저 GWP 냉매를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 태양은 약 1 내지 약 10 중량%의 PAG 윤활제 및 약 90 내지 약 99 중량%의 저 GWP 냉매를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 추가의 태양은 약 1 내지 약 5 중량%의 PAG 윤활제 및 약 95 내지 약 99 중량%의 저 GWP 냉매를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 다양한 태양 및 실시 형태는 단독으로 또는 서로의 다양한 조합으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 조성물을 A/C 시스템에 도입하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 조성물을 용기로부터 A/C 시스템 내로 전달하는 데 사용하기 위한 키트의 사진이다.
본 발명은 일반적으로 친환경 냉매와 함께 작용하도록 설계된 윤활제 및 첨가제로 이루어진 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 A/C 시스템에서 사용하기 위한, 약 50 내지 약 80 중량%, 약 55 내지 약 70 중량%, 또는 약 60 내지 약 65 중량%의 PAG 윤활제, 약 0 내지 약 5 중량%의 첨가제 및 약 20 내지 약 50 중량%, 약 30 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 35 중량% 내지 약 40 중량%의 저 GWP 냉매 또는 냉매 블렌드를 포함하거나 그로 본질적으로 이루어지는 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한 약 1 내지 약 15 중량%, 약 1 내지 약 10 중량%, 또는 약 1 내지 약 5 중량%의 PAG 윤활제, 약 0 내지 약 5 중량%의 첨가제 및 약 85 내지 약 99 중량%, 약 90 중량% 내지 약 99 중량%, 또는 약 95 중량% 내지 약 99 중량%의 저 GWP 냉매 또는 냉매 블렌드를 포함하거나 그로 본질적으로 이루어지는 조성물에 관한 것이다.
윤활제
이 조성물을 위해 선택된 윤활제는 바람직하게는, 윤활제가 증발기로부터 압축기로 복귀할 수 있도록 보장하기 위해 차량의 A/C 냉매에서 충분한 용해도를 갖는다. 더욱이, 윤활제가 차가운 증발기를 통과할 수 있도록 윤활제는 바람직하게는 저온에서 상대적으로 낮은 점도를 갖는다. 바람직한 일 실시 형태에서, 윤활제 및 A/C 냉매는 광범위한 온도에 걸쳐 혼화가능하다. 바람직한 윤활제는 하나 이상의 극성 함산소 화합물일 수 있다. 바람직한 극성 함산소 화합물에는 폴리알킬렌 글리콜(PAG)로도 알려진 폴리알킬렌 옥사이드가 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 폴리알킬렌 글리콜에는 하나 초과의 알킬렌 옥사이드를 함유하는 화합물이 포함되며, 여기서 하나 이상의 말단은 활성 수소 원자를 함유하지 않는 모이어티(moiety)(기)에 의해 개방된다. 윤활을 촉진하는 임의의 알킬렌 옥사이드가 사용될 수 있으며, 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드가 바람직하고 프로필렌 옥사이드가 더욱 바람직하다. 말단 캡핑(end capping) 모이어티는 윤활 또는 냉장(refrigeration)을 방해하지 않는 임의의 모이어티를 포함한다. 바람직한 말단 캡핑 모이어티는 저급 알킬 기를 포함하며; C1 내지 C4의 저급 알킬기가 더욱 바람직하다. 바람직한 PAG 윤활제는 알킬 에테르 캡핑된 화합물, 에스테르 캡핑된 화합물 또는 적어도 단일 하이드록실 기를 갖는 모노올 중 하나 또는 임의의 조합을 포함한다. 바람직한 알킬렌 글리콜은 단일 말단 캡핑되거나 이중 말단 캡핑되며, 이중 캡핑이 더욱 바람직하다.
바람직한 실시 형태에서, 윤활제는 약 0℃ 내지 약 100℃, 더욱 바람직하게는 약 0℃ 내지 약 40℃의 범위, 더욱 더 구체적으로는 5℃ 내지 40℃의 온도에서 차량 A/C 시스템 냉매에 용해가능하다. 다른 실시 형태에서, 압축기 내에 윤활제를 유지하려는 시도는 우선적이지 않으며, 따라서 고온 용해성은 바람직하지 않다. 이러한 실시 형태에서, 윤활제는 약 70℃ 초과의 온도, 더욱 바람직하게는 약 80℃ 초과의 온도, 가장 바람직하게는 90 내지 95℃의 온도에서 용해가능하다.
윤활제는 동점도(ASTM D445에 따라 40℃에서 측정됨)가 약 5 cSt 초과, 바람직하게는 약 10 cSt 초과, 가장 바람직하게는 20 cSt 초과일 수 있다. 윤활제는 동점도(ASTM D445에 따라 40℃ 에서 측정됨)가 약 600 cSt 미만, 더욱 바람직하게는 약 320 cSt 미만, 가장 바람직하게는 약 210 cSt 미만일 수 있다. 이상적으로, 윤활제는, ASTM D445에 따라 40℃에서 측정할 때, 동점도가 40 내지 50 cSt일 것이다.
윤활제는 바람직하게는 (겔 투과 크로마토그래피(GPC) 또는 비행 시간 질량 분석법(TOF-MS))에 의해 측정할 때) 분자량이 약 1000 내지 약 4000, 더욱 바람직하게는 약 1500 내지 약 3500이다. 이들 범위 내의 분자량을 갖는 윤활제는, 이들 범위 밖의 분자량을 갖는 윤활제와 비교하여 더 유리한 팔렉스 마모(Falex Wear) 시험 결과를 제공한다. 표 1은 본 발명의 조성물과 함께 사용하기 위한 윤활제의 적합한 특징을 예시한다.
[표 1]
Figure pct00001
부가적으로, 이러한 조성물에 사용되는 PAG 윤활제는 전형적인 차량 A/C 시스템에 사용되는 탄성중합체 및 플라스틱과의 재료 상용성을 가져야 한다. 사용되는 PAG 윤활제는, 100℃에서 2주 동안 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"(Sealed Glass Tube Method to Test the Chemical Stability of Materials for Use within Refrigerant Systems)에 의해 측정할 때, 탄성중합체, 예를 들어 네오프렌(Neoprene) WRT(폴리클로로프렌/2,3-다이클로로-1,3-부타디엔 공중합체), HNBR(수소화 니트릴 부타디엔 고무), NBR(니트릴 부타디엔 고무), EPDM(에틸렌 프로필렌 다이엔 단량체), 실리콘 및 부틸 고무와 양호한 재료 상용성을 가져야 한다. 유사하게, 사용되는 PAG 윤활제는, 100℃에서 2주 동안 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"에 의해 측정할 때 플라스틱 재료, 즉 폴리에스테르, 나일론, 에폭시, 폴리에틸렌, 테레프탈레이트 및 폴리이미드와 양호한 재료 상용성을 가져야 한다. 상기 PAG 윤활제 및 HFO-1234yf와 함께 있는 플라스틱 및 탄성중합체는 약 10% 미만, 약 8% 미만, 또는 약 7% 미만의 중량 증가 또는 약 10% 미만, 약 8% 미만, 또는 약 7% 미만의 선형 팽윤, 또는 경도계에 의해 측정할 때 약 10% 미만, 약 8% 미만, 또는 약 7% 미만의 경도 변화를 가져야 한다. 이상적으로, 플라스틱 및 탄성중합체는 10% 미만의 중량 증가 또는 10% 미만의 선형 팽윤 또는 경도계에 의해 측정할 때 적어도 두 가지 특성에서 ~ 미만의 경도 변화를 가질 것이며, 바람직하게는 모든 3가지 특성에 대해 10% 미만의 경도 변화를 가질 것이다.
특정 저 GWP 냉매, 즉 HFO-1234yf(더 케무어스 컴퍼니(The Chemours Company)로부터 옵테온(Opteon)™ 냉매로 입수가능함)와의 요구되는 혼화성을 갖는 몇몇 PAG 윤활제가, 원하는 온도 범위에 걸쳐, 원하는 윤활제 점도를 가지며 원하는 탄성중합체/플라스틱 재료 상용성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, PAG는 46cSt 타입 PAG 오일로 언급되며, 하기 상표명 "ND-12", "SP-A2", "PS-D1", 및 "FD46XG"로 알려져 있다.
냉매
혼합물의 냉매 부분은 적어도 하나의 하이드로플루오로-올레핀을 포함하거나 더 일반적으로는 HFO 유형 냉매로 불리지만, 하나의 특정 HFO 냉매로 한정되지 않는다. 하이드로플루오로-올레핀은 지구 온난화 지수(GWP)가 낮고 오존 파괴 지수(ODP)가 0이다. 기후 변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC)는 플루오로카본에 대한 GWP를 주기적으로 검토하고 확립한다. 본 발명에서 구현된 하이드로플루오로-올레핀 냉매는 GWP가 약 100 GWP 미만이지만, 전형적으로 GWP가 10 미만이고 심지어 1 GWP만큼 낮다. 특히 유용한 하이드로플루오로-올레핀은 HFO-1234yf를 포함한다. UN의 IPCC 5차 평가 보고서(AR5)에 따르면 HFO-1234yf는 1 미만의 GWP를 나타낸다.
지구 온난화 지수(GWP)는, 1 킬로그램의 이산화탄소의 방출과 비교하여, 1 킬로그램의 특정 온실 가스의 대기 방출로 인한 상대적인 지구 온난화 기여도를 평가하기 위한 지수이다. GWP는 주어진 가스에 대하여 대기 중 수명(atmospheric lifetime)의 효과를 나타내는 상이한 시평(time horizon)에 대하여 계산될 수 있다. 100년 시평에 대한 GWP가 통상 기준이 되는 값이다. 혼합물의 경우, 각 성분에 대한 개별 GWP에 기초하여 가중 평균이 계산될 수 있다.
렉(Leck) 등(본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2007/0187639호, 단락 10)은 본 발명에서 플루오로-올레핀으로서 사용될 수 있는 불포화 플루오로카본 냉매의 예를 추가로 열거한다. 렉 등의 특허 출원 공개의 단락 10에 기술된 바와 같이, 대표적인 불포화 플루오로카본 냉매 또는 열 저장 유체에는 1,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜, 1,1,3,3,3-펜타플루오로-1-프로펜, 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-프로펜, 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 2,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,1,2,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,1,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 1,2,3,3-테트라플루오로-1-프로펜, 2,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 3,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,1,2-트라이플루오로-1-프로펜, 1,1,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,2,3-트라이플루오로-1-프로펜, 1,3,3-트라이플루오로-1프로펜, 1,1,1,2,3,4,4,4-옥타플루오로-2-부텐, 1,1,2,3,3,4,4,4-옥타플루오로-1-부텐, 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-2-부텐, 1,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 1,1,1,2,3,4,4-헵타플루오로-2-부텐, 1,3,3,3-테트라플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-프로펜, 1,1,3,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,3,4,4-헵타플루오로-1-부텐, 2,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,3,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3,3-헥사플루오로-2 부텐, 1,1,1,3,4,4-헥사플루오로-2-부텐, 1,1,2,3,3,4-헥사플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4,4-헥사플루오로-1-부텐, 3,3,3-트라이플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-프로펜, 1,1,1,2,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,1,1,3,4-펜타플루오로-2-부텐, 3,3,4,4,4-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2-부텐, 2,3,3,4,4-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,2,4,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,1,2,3,3-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,2,3,4-펜타플루오로-2-부텐, 1,2,3,3,4-펜타플루오로-1-부텐, 1,1,3,3,3-펜타플루오로-2-메틸-1-프로펜, 2-(다이플루오로메틸)-3,3,3-트라이플루오로-1-프로펜, 3,3,4,4-테트라플루오로-1-부텐, 1,1,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜, 1,3,3,3-테트라플루오로-2-메틸-1-프로펜, 2-(다이플루오로메틸)-3,3-다이플루오로-1-프로펜, 1,1,1,2-테트라플루오로-2-부텐, 1,1,1,3-테트라플루오로-2-부텐, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-2-펜텐, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,5-데카플루오로-1-펜텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,1,1,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐, 1,1,3,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-1-펜텐, 1,1,2,3,3,4,4,5,5-노나플루오로-1-펜텐, 1,1,2,3,4,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,1,1,12,3,4,4,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-2-펜텐, 1,2,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,2,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 1,1,3,4,4,4-헥사플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 2,3,3,4,4,5,5,5-옥타플루오로-1-펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1-펜텐, 3,3,4,4,4-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,4,4,4-펜타플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,3,4,4,4-펜타플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,4,4,4-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-펜텐, 3,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐, 2,3,3,4,4,5,5-헵타플루오로-1-펜텐, 1,1,3,3,5,5,5-헵타플루오로-1-펜텐, 1,1,1,2,4,4,4-헵타플루오로-3-메틸-2-부텐, 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐,1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 2,4,4,4-테트라플루오로-3-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 3-(트라이플루오로메틸)-4,4,4-트라이플루오로-2-부텐, 3,4,4,5,5,5-헥사플루오로-2-펜텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-메틸-2-부텐, 3,3,4,5,5,5-헥사플루오로-1-펜텐, 4,4,4-트라이플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-부텐, 1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-1-헥센, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,6-도데카플루오로-3-헥센, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2,3-비스(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 1,1,1,4,4,5,5,5-옥타플루오로-2-트라이플루오로메틸-2-펜텐, 1,1,1,3,4,5,5,5-옥타플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 1,1,1,4,5,5,5-헵타플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-데카플루오로-2-헥센, 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-데카플루오로-3-헥센, 3,3,4,4,5,5,6,6,6-노나플루오로-1-헥센, 4,4,4-트라이플루오로-3,3-비스(트라이플루오로메틸)-1 -부텐, 1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-3-메틸-2-(트라이플루오로메틸)-2-부텐, 2,3,3,5,5,5-헥사플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-1-펜텐, 1,1,1,2,4,4,5,5,5-노나플루오로-3-메틸-2-펜텐, 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 3,4,4,5,5,6,6,6-옥타플루오로-2 헥센, 3,3,4,4,5,5,6,6-옥타플루오로-2-헥센, 1,1,1,4,4-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 4,4,5,5,5-펜타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-1-펜텐, 3,3,4,4,5,5,5-헵타플루오로-2-메틸-1-펜텐, 1,1,1,2,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,6,6,7,7,7-테트라데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,2,4,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-2-헵텐, 1,1,1,2,2,4,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-3-헵텐, 1,1,1,2,2,3,5,5,6,6,7,7,7-트라이데카플루오로-3-헵텐, 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-2-헥센, 4,4,5,5,6,6,6-헵타플루오로-1-헥센, 1,1,1,2,2,3,4-헵타플루오로-3 -헥센, 4,5,5,5-테트라플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-1-펜텐, 1,1,1,2,5,5,5-헵타플루오로-4-메틸-2-펜텐, 1,1,1,3-테트라플루오로-2-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 1,2,3,3,4,4-헥사플루오로사이클로부텐, 3,3,4,4-테트라플루오로사이클로부텐, 3,3, 4,4,5,5-헥사플루오로사이클로펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로사이클로펜텐, 1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-데카플루오로사이클로헥센, 1,1,1,2,3,4,5,5,5-노나플루오로-4-(트라이플루오로메틸)-2-펜텐, 펜타플루오로에틸 트라이플루오로비닐 에테르, 트라이플루오로메틸 트라이플루오로비닐 에테르; 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다.
부가적으로, 냉매 부분을 구성하는 하나 이상의 비-저 GWP 냉매 성분이 존재할 수 있다. 마이너(Minor) 등(본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제2007/0289317호)은 본 발명에서 플루오로알칸으로서 사용될 수 있는 포화 및 불포화 플루오로카본 냉매의 예를 추가로 열거한다. 마이너 등의 특허 출원 공개의 단락 81에 기술된 바와 같이, 대표적인 하이드로플루오로카본은 화학식 CxH2x+2yFy 또는 CxH2xyFy로 표시될 수 있으며, 여기서, x는 3 내지 8일 수 있고 y는 1 내지 17일 수 있다. 하이드로플루오로카본은 약 3 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄 또는 환형; 포화 또는 불포화 화합물일 수 있다. 제한 없이, 사용될 수 있는 예시적인 플루오로알칸에는, 마이너 등의 특허 출원 공개의 단락 47 내지 단락 78에 기술된 바와 같이, 1,1,2,2,3-펜타플루오로프로판; 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판; 1,1,3-트라이플루오로프로판; 1,1,3-트라이플루오로프로판; 1,3-다이플루오로프로판; 2-(다이플루오로메틸)-1,1,1,2,3,3 헥사플루오로프로판; 1,1,2,2,3,3,4,4-옥타플루오로부탄; 1,1,1,2,2,4-헥사플루오로부탄; 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄; 1,1-다이플루오로부탄; 1,3-다이플루오로-2-메틸프로판; 1,2-다이플루오로-2-메틸프로판; 1,2-다이플루오로부탄; 1,3-다이플루오로부탄; 1,4-다이플루오로부탄; 2,3-다이플루오로부탄; 1,1,1,2,3,3,4,4-옥타플루오로-2-(트라이플루오로메틸)부탄; 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5-운데카플루오로펜탄; 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-데카플루오로펜탄; 1,1,1,2,2,3,3,5,5,5-데카플루오로펜탄이 포함된다.
본 발명의 냉매 또는 냉매 블렌드 부분은 GWP가 300 미만일 것이지만, 구체적으로는 150 GWP 미만, 더욱 구체적으로는 75 GWP 미만일 것이고 이상적으로는 5 GWP 미만일 것이다. GWP가 1 미만이 되도록 냉매가 사용되는 것이 가능하다.
상기에 언급된 블렌드의 냉매 부분은 ASTM E-582에 의해 측정할 때 최소 점화 에너지(minimum ignition energy; MIE)가 300 MJ/㎏ 이상, 바람직하게는 1,000 MJ/㎏ 초과, 더욱 구체적으로는 1,000 MJ/㎏ 내지 5,000 MJ, 더욱 더 구체적으로는 5,000 MJ/㎏ 이상이다. 미국 난방 냉동 공조 공학회(American Society of Heating, Refrigeration and Air-conditioning Engineers; ASHRAE) 표준 34에 의해 계산할 때, 연소열은 19,000 kJ/㎏ 미만, 더욱 구체적으로는 8 내지 12 kJ/㎏, 더욱 더 구체적으로는 9.5 내지 11.5 kJ/㎏의 범위이어야 한다. 냉매 부분의 21℃에서의 가연성 하한은 ASTM E-681에 의해 측정할 때 실제로 불연성일 수 있다. 대안적으로, 냉매 부분이 가연성 한계를 갖는 경우, ASTM E-681에 의해 측정할 때, 가연성 하한은 5 부피% 이상일 수 있지만 더 구체적으로는 6 부피% 이상, 더욱 더 구체적으로는 6.2 부피% 이상일 수 있다.
전체 생성된 조성물, 즉 본 명세서에 언급된 윤활제와 냉매는 A/C 시스템에 "후-첨가"될 수 있으며, 유리하게는 조성물과 접촉하는 A/C 시스템의 일부인 금속(예를 들어, 알루미늄, 구리, 또는 철)이 비교적 낮은 부식을 경험하도록 비교적 낮은 부식성을 갖는다. 부가적으로, 175℃에서 14일 동안 시험한 후에, 강의 광택손실(dulling)이 없었고, 금속 쿠폰에 코팅 또는 가시적인 부식이 없었고, 시험 동안 침착물 또는 플록(floc)이 형성되지 않았다.
윤활제/냉매 조성물의 비교적 낮은 부식성으로 인해 냉매 조성물 부분은 유리하게는 하기 특성들 중 하나 또는 임의의 조합을 나타낼 수 있다. 175℃에서 14일 동안 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"에 따라 에이징한 후에, ASTM D664-01에 따라 측정할 때 3.3 mg KOH/ g 미만, 1.5 mg KOH/g 미만, 구체적으로는 1.0 mg KOH/g 미만의 총 산가. 알루미늄, 구리 및 탄소강 금속 스트립의 경우; 175℃에서 14일 동안 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"에 따라 에이징한 후에, 약 100 ppm 미만, 바람직하게는 50 ppm 미만, 이상적으로는 10 ppm 미만의 총 할라이드 농도(예를 들어, 불소 이온 농도). 알루미늄, 구리 및 철 금속 스트립의 경우, 이온 크로마토그래피에 의해 측정할 때; 175℃에서 14일 동안 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"에 따라 에이징한 후에, 약 300 ppm 미만의 총 유기산 농도.
냉매 및 A/C 수명 및 압축기 내구성을 개선할 수 있는 첨가제가 바람직하다. 본 발명의 일 태양에서, 본 발명의 냉매 함유 조성물은 윤활제뿐만 아니라 다른 첨가제, 예를 들어, a) 산 제거제, b) 성능 향상제, 및 c) 화염 억제제를 A/C 시스템 내로 도입하는 데 사용된다.
산 제거제
산 제거제는 실록산, 활성화된 방향족 화합물, 또는 이들 둘 모두의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에 참고로 포함된 세라노(Serrano) 등의 문헌(단락 38)은 실록산이 실록시 작용기를 갖는 임의의 분자일 수 있음을 개시한다. 실록산은 알킬 실록산, 아릴 실록산, 또는 아릴 치환체와 알킬 치환체의 조합을 함유하는 실록산을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실록산은 다이알킬실록산 또는 폴리다이알킬실록산을 포함하는 알킬 실록산일 수 있다. 바람직한 실록산은 2개의 규소 원자에 결합된 산소 원자, 즉, 구조식 SiOSi를 갖는 기를 포함한다. 예를 들어, 실록산은 화학식 IV: R1[Si(R2R3)4O]nSi(R2R3)R4(여기서, n은 1 이상임)의 실록산일 수 있다. 화학식 IV의 실록산은 n이 바람직하게는 2 이상, 더욱 바람직하게는 3 이상(예를 들어, 약 4 이상)이다. 화학식 IV의 실록산은 n이 바람직하게는 약 30 이하, 더욱 바람직하게는 약 12 이하, 가장 바람직하게는 약 7 이하이다. 바람직하게는, R4 기는 아릴 기 또는 알킬 기이다. 바람직하게는, R2 기는 아릴 기 또는 알킬 기 또는 이들의 조합이다. 바람직하게는, R3 기는 아릴 기 또는 알킬 기 또는 이들의 조합이다. 바람직하게는, R4 기는 아릴 기 또는 알킬 기이다. 바람직하게는, R1, R2, R3, R4, 또는 이들의 임의의 조합은 수소가 아니다. 분자 내의 R2 기는 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 한 분자 내의 R2 기는 동일하다. 한 분자 내의 R2 기는 R3 기와 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 한 분자 내의 R2 기 및 R3 기는 동일하다. 바람직한 실록산은 R1, R2, R3, R4, R5, 또는 이들의 임의의 조합이 메틸, 에틸, 프로필, 또는 부틸 기, 또는 이들의 임의의 조합인 화학식 IV의 실록산을 포함한다. 사용될 수 있는 예시적인 실록산에는 헥사메틸다이실록산, 폴리다이메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 도데카메틸펜타실록산, 데카메틸사이클로-펜타실록산, 데카메틸테트라실록산, 옥타메틸트라이실록산, 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다.
본 발명의 일 태양에서, 실록산은 약 1 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 알킬실록산, 예를 들어 헥사메틸다이실록산이라는 언급이 세라노 등의 문헌의 단락 [0039]로부터 참고로 포함된다. 실록산은 또한 폴리다이알킬실록산과 같은 중합체일 수 있으며, 여기서 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 또는 이들의 임의의 조합이다. 적합한 폴리다이알킬실록산은 분자량이 약 100 내지 약 10,000이다. 매우 바람직한 실록산에는 헥사메틸다이실록산, 폴리다이메틸실록산, 및 이들의 조합이 포함된다. 실록산은 폴리다이메틸실록산, 헥사메틸다이실록산, 또는 이들의 조합으로 본질적으로 이루어질 수 있다.
활성화된 방향족 화합물은 프리델-크래프츠(Friedel-Crafts) 부가 반응에 대해 활성화된 임의의 방향족 분자, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 프리델-크래프츠 부가 반응에 대해 활성화된 방향족 분자는 광산과의 부가 반응이 가능한 임의의 방향족 분자인 것으로 정의된다. 특히, 적용 환경(AC 시스템)에서 또는 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법" 열안정성 시험 동안 광산과의 부가 반응이 가능한 방향족 분자. 그러한 분자 또는 화합물은 전형적으로 방향족 고리의 수소 원자를 하기의 기들 중 하나로 치환함으로써 활성화된다: NH2, NHR, NRz, ADH, AD, NHCOCH3, NHCOR, 4OCH3, OR, CH3, 4C2H5, R, 또는 C6H5(여기서, R은 탄화수소(바람직하게는, 약 1 내지 약 100개의 탄소 원자를 함유하는 탄화수소)임). 활성화된 방향족 분자는, 산소 원자(즉, 알코올 또는 에테르 기의 산소 원자)가 방향족 기에 직접 결합된 알코올 또는 에테르일 수 있다. 활성화된 방향족 분자는, 질소 원자(즉, 아민 기의 질소 원자)가 방향족 기에 직접 결합된 아민일 수 있다. 예로서, 활성화된 방향족 분자는 화학식 ArXRn을 가질 수 있으며, 여기서 X는 O(즉, 산소) 또는 N(즉, 질소)이고; X가 O일 때 n은 1이고; X가 N일 때 n은 2이고; Ar은 방향족 기(즉, C6H5 기)이고; R은 H 또는 탄소 함유 기일 수 있고; n이 2일 때, R 기는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, R은 H(즉, 수소), Ar, 알킬 기, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있으며, 본 명세서의 교시 내용에 따른 냉매 조성물에 사용될 수 있는 예시적인 활성화 방향족 분자에는 다이페닐 옥사이드(즉, 다이페닐 에테르), 메틸 페닐 에테르(예를 들어, 아니솔), 에틸 페닐 에테르, 부틸 페닐 에테르 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다. 프리델-크래프츠 부가 반응에 대해 활성화된 한 가지 고도로 바람직한 방향족 분자는 다이페닐 옥사이드이다.
세라노 등의 문헌의 단락 [0045]로부터 참고로 포함된 바와 같이, 산 제거제(예를 들어, 활성화된 방향족 화합물, 실록산, 또는 둘 모두)는 비교적 낮은 총 산가, 비교적 낮은 총 할라이드 농도, 비교적 낮은 총 유기산 농도, 또는 이들의 임의의 조합을 야기하는 임의의 농도로 존재할 수 있다. 바람직하게는, 산 제거제는 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.0050 중량% 초과, 더욱 바람직하게는 약 0.05 중량% 초과, 더욱 더 바람직하게는 약 0.1 중량% 초과(예를 들어, 약 0.5 중량% 초과)의 농도로 존재한다. 산 제거제는 바람직하게는 냉매 조성물의 총 중량을 기준으로 약 3 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 약 2.5 중량% 미만, 가장 바람직하게는 약 2 중량% 초과(예를 들어, 약 1.8 중량% 미만)의 농도로 존재한다.
냉매 조성물에 포함될 수 있으며 바람직하게는 냉매 조성물로부터 배제되는 산 제거제의 추가의 예에는 카네코(Kaneko)(본 명세서에 명백히 참고로 포함된, 미국 특허 출원 공개 제2007/0290164호로 공개된 미국 특허 출원 제11/575,256호, 단락 42)에 의해 기재된 것들, 예를 들어 페닐 글리시딜 에테르, 알킬 글리시딜 에테르, 알킬렌글리콜글리시딜에테르, 사이클로헥센옥사이드, 오톨렌옥사이드 중 하나 이상, 또는 에폭시 화합물, 예를 들어 에폭시화 대두유, 및 싱(Singh) 등(본 명세서에 명백히 참고로 포함된, 미국 특허 출원 공개 제20060116310호로 공개된 미국 특허 출원 제11/250,219호, 단락 34 내지 42)에 의해 기재된 것들이 포함된다.
성능 향상제
바람직한 첨가제에는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,152,926호; 제4,755,316호에 기재된 것들이 포함된다. 특히, 바람직한 극압 첨가제는 (A) 톨릴트라이아졸 또는 그의 치환된 유도체, (B) 아민(예를 들어, 제파민(Jeffamine) M-600) 및 (C) (i) 에톡실화 포스페이트 에스테르(예를 들어, 안타라(Antara) LP-700 유형), 또는 (ii) 포스페이트 알코올(예를 들어, 젤렉(ZELEC) 3337 유형), 또는 (iii) 아연 다이알킬다이티오포스페이트(예를 들어, 루브리졸(Lubrizol) 5139, 5604, 5178, 또는 5186 유형), 또는 (iv) 메르캅토벤조티아졸, 또는 (v) 2,5-다이메르캅토-1,3,4-트라이아다이아졸 유도체(예를 들어, 커반(Curvan) 826) 또는 이들의 혼합물인 제3 성분의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 첨가제의 추가의 예가 미국 특허 제5,976,399호(슈너르(Schnur), 5:12 내지 6:51)에 제공되어 있다.
산가는 ASTM D664-01에 따라 mg KOH/ g의 단위로 측정된다. 총 할라이드 농도, 불소 이온 농도, 및 총 유기산 농도는 이온 크로마토그래피에 의해 측정된다. 냉매 시스템의 화학적 안정성은 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"에 따라 측정된다. 윤활제의 점도는 ASTM D-7042에 따라 40℃에서 시험된다.
모울리(Mouli) 등(국제특허 공개 WO 2008/027595호)은 플루오로올레핀을 함유하는 냉매 조성물에서 안정제로서 알킬 실란을 사용하는 것을 교시한다. 포스페이트, 포스파이트, 에폭사이드, 및 페놀계 첨가제가 또한 소정의 냉매 조성물에 사용되어 왔다. 이들은 예를 들어 카네코(미국 특허 출원 공개 제2007/0290164호로 공개된 미국 특허 출원 제11/575,256호) 및 싱 등(미국 특허 출원 공개 제2006/0116310호로 공개된 미국 특허 출원 제11/250,219호)에 의해 기재된다. 이들 전술한 출원 모두는 본 명세서에 명백하게 참고로 포함된다.
화염 억제제
바람직한 화염 억제제에는, 특허 출원 "불소 치환된 올레핀을 함유하는 조성물, 캐나다 특허 CA 2557873 A1호"에 기재되고 HFC-125와 같은 플루오르화된 제품 및/또는 크라이톡스(Krytox)(등록상표) 윤활제와 함께 참고로 포함된 것들 및/또는 특허 출원 "플루오로올레핀을 포함하는 조성물 및 이의 용도, 국제특허 공개 WO2009018117A1호"에 기재되고 또한 참고로 포함된 것들이 포함된다.
혼화성/패키지 안정성
HFO-1234yf는 차량 A/C 시스템을 위한 주 냉매로서 사용될 때 일반적으로 폴리알킬렌 글리콜 또는 PAG 유형 윤활제와 상용성인 것으로 밝혀져 있지만, 모든 PAG 윤활제가 자동차 A/C 시스템에서 HFO-1234yf와 함께 사용하기에 적합한 다른 특성들 중에서도 필요한 혼화성 범위, 열안정성, 재료 상용성, 수분 수준을 갖는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 조성물에는 전술한 특징이 결여된 PAG 윤활제가 실질적으로 없다. "실질적으로 없는"은, 본 발명의 조성물이 HFO-1234yf를 포함하는 경우, 조성물이 5 중량% 미만, 전형적으로 3 중량% 미만, 일부 경우에 0.5 중량% 미만의 하기 이중 말단-캡핑된 PAG ND-8, 단일 말단-캡핑된 PAG 다우(Dow) RL244를 함유함을 의미한다. A/C 시스템에서 전형적으로 사용되는 윤활제의 양은 A/C 냉매의 양의 약 5 내지 약 10 중량%의 범위이다. 예를 들어, 600 g의 A/C 냉매 충전물, 60 g의 윤활제(90 중량%의 냉매/10 중량% 윤활제)가 사용될 것이다. 그러나, 냉매는 윤활제를 A/C 시스템으로 전달하기 위해 사용될 것이기 때문에, 냉매와 함께 사용될 PAG 오일의 양은 대략적으로 50 내지 80 중량% 윤활제/20 내지 50 중량% 냉매(예를 들어, 약 60 내지 약 65 중량%의 윤활제)로 비교적 클 것이다.
본 발명의 조성물의 주 성분은 윤활제를 포함할 수 있는 반면, 부 성분(들)은 원하는 성능 특성을 개선하는 약간 적은 양(0 내지 5 중량%)의 첨가제와 함께 냉매를 포함할 것이다. 즉, 냉매는 액체 윤활제 및 첨가제를 A/C 시스템 내로 이송하거나 전달하는 데 사용될 것이다.
윤활제 및 냉매는 저장 및 사용 조건으로 인해 훨씬 더 큰 범위에 걸쳐 상호 혼화성을 가져야 한다. 다수의 전 세계 도시들이 37.5℃를 초과하는 온도를 겪는다. 부가적으로, 윤활제/오일 조성물은 비교적 뜨거운 창고에 저장되거나 온도가 70일 초과의 기간 동안 37.5℃만큼 높이 도달할 수 있는 뜨거운 차고에서 사용될 것으로 예상된다.
제품이 전방 충돌(front-end collision)과 같은 주요 차량 시스템 고장 후에 겨울 동안 사용될 수 있다고 또한 생각할 수 있다.
윤활제/냉매 조성물은 약 -20, -30, 및 심지어 -40℃의 온도에서 안정하며, 이는 5일과 같은 더 긴 기간 동안 -20℃의 온도에서 상기 조성물을 저장하는 데 도움을 줄 것이다.
본 발명의 조성물이 광범위한 온도 및 압력 조건(예를 들어, 밀봉된 용기 내에서 160 ㎪ 내지 945 ㎪의 압력에서 -18℃ 내지 37℃의 온도 범위에 걸쳐 혼화가능한 20 내지 50 중량% 냉매/50 내지 80 중량% 윤활제의 조성물)에 걸쳐 혼화성을 유지한다는 것은 놀라웠다. PAG 윤활제/냉매 혼화성은 미리 결정된 양의 윤활제 및 냉매(하기 표 참조)를, ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"을 사용하여, 밀봉 튜브 내에 로딩함으로써 수행된다. 이어서, 밀봉 튜브를 수조에 넣어서 혼합물이 소정 범위의 온도에 걸쳐 혼화가능한 지를 결정한다. 다음 세그먼트(segment)를 시작하기 전에 튜브가 실온으로 되돌아가게 하기 위해 각각의 세그먼트들 사이에 24시간의 기간을 두고 2개의 세그먼트로 시험을 수행한다. 저온 세그먼트는 실온에서 시작되며, 온도를 5℃ 증분으로 -50℃까지 천천히 감소시키는데, 각각의 온도에서 10분 동안 유지하고 각각의 온도 유지 시에 시각적 관찰을 기록한다. 고온 세그먼트는 실온에서 시작되며, 온도를 5℃ 증분으로 90℃ 또는 시험되는 냉매의 임계 온도까지 천천히 증가시키는데, 다시 각각의 온도에서 10분 동안 유지하고 각각의 온도 유지 시에 시각적 관찰을 기록한다.
ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"을 사용하여 PAG 윤활제/냉매 조성물을 열안정성에 대해 평가하였다. 윤활제/냉매 시스템을 또한 금속(Al, Cu, 탄소강) 쿠폰이 들어 있는 밀봉 튜브 내에 넣고, 175℃에서 2주 동안 유지하였다. 결과는 PAG 윤활제/저 GWP 냉매(들)가 승온 하에서 열적으로 안정함을 나타내는데, 이는 조성물이 저장 동안 분해되지 않음을 나타낸다. 강의 광택손실이 없었고, 금속에 코팅 또는 가시적인 부식이 없었고, 불소 이온 또는 산 발생이 없었다. 시험 동안 침착물 또는 플록이 형성되지 않았다. 냉매/윤활제 시스템에 대한 색 변화가 없었다.
알려지지 않은 결과는, 통상적으로 "HFO-1234yf와 양립가능한" 것으로 열거된 윤활제가 전체 혼화성 범위에 걸쳐 혼화성을 갖지 않는다는 것이었다. 46cSt 타입 PAG 오일로 언급되며 하기의 상표명 "ND-12", "SP-A2", "PS-D1", 및 "FD46XG"로 알려진 PAG 윤활제가 모든 요구되는 기준을 충족시키는 것으로 밝혀졌다.
임의의 이론 또는 설명에 의해 구애되고자 함이 없이, 일단 조성물의 주요 부분이 되도록 냉매 농도가 증가하면, 윤활제/윤활제 혼화성 범위가 변화하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 30 중량% 윤활제/70 중량% 냉매가 A/C 시스템에서의 사용에 대한 한계일 것이지만, 이는 윤활제를 시스템 내로 전달하기 위해 냉매를 사용하기에 충분한 혼화성이 부족하다.
R-134a와 함께 사용되는 통상적인 PAG 윤활제(이데미츠(Idemitsu)(등록상표) ND-8)는 R-1234yf(불포화 저 GWP 냉매)와 동일한 혼화성 범위를 갖지도 않고 동일한 열안정성을 갖지도 않았다. 1234yf/ND-8은 175℃에서 2주 동안 ASHRAE 97: 2007 "냉매 시스템 내에서 사용하기 위한 재료의 화학적 안정성을 시험하기 위한 밀봉 유리 튜브 방법"의 밀봉 튜브 시험에 따라 시험한 후에 원하는 TAN 값(1.0 mg KOH/g 초과) 및 더 높은 할라이드 값(100 ppm 초과)을 생성하였음이 밝혀졌다. 따라서, 단지 선택된 이중 말단-캡핑된 PAG만이 저 GWP HFO-1234yf 냉매와 함께 원하는 혼화성 및 열안정성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
저 GWP 냉매/PAG 오일 조성물 및 혼화성 범위의 예가 표 2에 나타나 있으며, 여기서 표의 상부 부분은 A/C 시스템에서의 제품 사용을 나타내고, 표의 하부 부분은 제조 및 저장 온도를 나타낸다(여기서, "M"은 혼화가능함을 의미하고 "N"은 혼화가능하지 않음을 의미한다).
[표 2]
Figure pct00002
본 발명의 일 태양은 윤활제를 A/C 시스템 내로 도입하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에서는, 냉매를 사용하여 윤활제 및/또는 윤활제 첨가제 패키지를 실질적으로 호스에 달라붙는 것이 없이 A/C 호스 아래로 이송함으로써, 더 많은 윤활제 또는 윤활제/첨가제 패키지가 A/C 시스템 내로 도입되도록 보장한다(예를 들어, 수동 주입기 또는 수동 펌프의 사용은 윤활제가 A/C 시스템에 연결된 호스 라인에 달라붙게 할 수 있다). 윤활제를 시스템으로 전달하는 데 냉매를 사용하는 것은, 냉매가 윤활제를 운반하고 윤활제를 A/C 시스템 내로 이송할 때, 수동 또는 펌프 주입기에 비해 더 많은 윤활제가 A/C 시스템 내로 도입되도록 보장한다. 윤활제 또는 윤활제/첨가제 및 냉매는, 윤활제 및 냉매가 혼화가능한 조건 하에서 통상적인 용기 또는 캔 내에 공동-패키징된다. 소형 캔을 빠져나올 때, 냉매는 압축 액화 가스로부터 냉매 가스로 상태가 변할 것이다. 이러한 공정 동안, 윤활제와 혼화가능한 냉매는, 윤활제 또는 윤활제/첨가제 혼합물을 무화시킬 것이며, 윤활제 또는 윤활제/첨가제 혼합물이 A/C 재충전 호스 벽 상에 침전될 수 있기 전에 윤활제 또는 윤활제/첨가제 혼합물을 호스를 따라 더 멀리 그리고 A/C 시스템 내로 이송할 것이다.
본 발명의 다른 태양은 환경 친화적인 냉매를 A/C 시스템 내로 도입하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에서는, 첨가제 패키지를 갖거나 갖지 않는 냉매/윤활제가 상기에 언급된 것과 동일한 긍정적인 결과를 갖는 전술된 것과 동일한 이송 방법을 사용하여 시스템 내로 도입된다.
본 발명의 조성물(윤활제 또는 윤활제/첨가제와 냉매)은 전형적으로 8 oz 이하, 더욱 전형적으로 3 내지 6 oz, 더욱 더 구체적으로는 3 내지 4 oz인 소형 밀봉 캔 내에 패키징될 수 있다. 본 발명의 조성물은 전형적인 애프터마켓 냉매 재충전 호스를 사용하여 차량의 A/C 시스템에 연결될 수 있는 천공 캔 상부 또는 자가-밀봉 캔 상부를 갖는 소형 캔 내에 패키징되어야 한다.
일 실시 형태에서, 이러한 제품이 HFO-1234yf를 함유하는 저 GWP A/C 시스템에서 사용되고자 할 때, 캔의 상부에 사용되는 피팅(fitting)은 왼나사여야 하며 수형(male) CGA 166 유형 연결을 충족시켜야 한다. 이 제품을 캔으로부터 차량의 A/C 시스템으로 이송하기 위해 사용되는 호스의 유형은 구성을 위한 SAE J2888 표준을 충족시켜야 한다. 호스는 2개의 상이한 피팅을 가져야 한다. A/C 재충전 호스의 일측 단부는 소형 캔에 연결될 수 있어야 하고, 소형 캔 내에 포함된 제품을 배출시킬 수 있는, 때때로 캔 탭(can tap)으로 불리는 플런저 유형 메커니즘 또는 천공 니들 중 어느 하나를 가져야 한다. 캔에 연결되는 피팅은 암형(female) CGA 166 타입 피팅일 것이다. 재충전 호스의 다른 단부는 HFO-1234yf에 대한 지정된 SAE J639 저압측 신속 연결 커플러를 가져야 하고, 저압측 서비스 포트를 통해 차량의 A/C 시스템에 부착될 수 있어야 한다.
본 발명의 조성물을 A/C 시스템 내로 이송하기 위하여, 먼저 윤활제 또는 윤활제/첨가제 및 냉매가 들어 있는 캔을 잘 흔들어야 한다. 차량의 엔진을 시동하고, 이어서 A/C 시스템이 최대 냉각으로 설정하여야 한다. 이어서, 전술된 바와 같은 애프터마켓 재충전 호스를 캔에 부착하여야 한다. 호스의 다른 측을 차량의 A/C 저압측 서비스 포트에 연결하여야 한다. 제품을 분배하기 시작할 준비가 되었을 때, 니들 또는 플런저 메커니즘을 사용하여 캔 내용물을 배출시켜야 한다. 캔 내용물을 배출시키는 것을 돕기 위해 캔을 좌우로 약간 흔들어야 한다. 이 공정은 약 10 내지 15분이 걸릴 것이다.
본 조성물은 약 0℃ 내지 약 40℃의 온도에서 윤활제 또는 윤활제/첨가제를 A/C 시스템에 추가하는 데 사용될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 본 조성물은 약 10℃ 내지 약 35℃, 더욱 더 구체적으로는 약 15℃ 내지 약 30℃의 온도에서 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 약 -20℃만큼 낮은 온도 및 약 40℃ 내지 약 45℃만큼 높은 온도에서 저장될 수 있지만, 전형적으로 약 10℃ 내지 약 35℃의 온도, 더욱 구체적으로는 약 15℃ 내지 약 30℃의 온도에서 저장될 것이다. 전형적으로, A/C 시스템에 연결될 때, 본 발명의 조성물은 약 315 ㎪ 내지 약 435 ㎪, 또는 더욱 구체적으로는 약 330 ㎪ 내지 약 410 ㎪, 또는 더욱 더 구체적으로는 약 360 ㎪ 내지 약 400 ㎪의 압력에서 A/C 시스템으로 전달될 것이다.
본 발명의 다른 태양은 본 발명의 조성물을 자동차 A/C 시스템과 같은 열 관리 시스템 내로 도입하기 위한 시스템에 관한 것이다. 이제 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 조성물을 사용하여 자동차 A/C 시스템 내로 윤활제를 도입하기 위한 시스템(100)을 예시한다. 본 발명의 조성물을 자동차 A/C 시스템으로 전달하기 위한 시스템은, 조성물을 포함하는 용기(110), 압축기(120), 응축기(130), 건조기(140), 팽창 밸브(150), 및 증발기(160)를 포함한다. 시스템(100)은 저압측 서비스 포트(170) 및 고압측(high side) 서비스 포트(180)를 추가로 포함한다. 본 발명의 조성물을 수용하는 용기(110) 또는 캔은 호스(190)를 통해 압축기(120)의 저압측 서비스 포트(170)에 연결된다. 압축기, 응축기, 건조기, 팽창 밸브 및 증발기를 연결하는 호스(190) 및 라인(195)은 당업계에 공지된 재료 및 방법을 사용하여 구성되고 조립된다.
본 발명의 추가의 태양은 키트에 관한 것이다. 이제 도 2를 참조하면, 도 2는 용기 커플러(215)를 갖고 본 발명의 조성물을 포함하는 용기(210), A/C 시스템(230) 내로의 조성물의 유동을 제어하기 위한 수동식 분배기(220)를 포함하는 키트(200)를 예시한다. 분배기(220)는 본 발명의 조성물을 A/C 시스템(230) 내로 전달하는 것을 용이하게 하기 위해 용기 커플러(215)에 부착되도록 구성된 분배기 커플러(240)를 추가로 포함한다. 호스(250)는 분배기(220)를 A/C 시스템(230)에 연결하며, 조성물을 분배기(220)로부터 A/C 시스템(230)으로 이송하도록 구성된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 망라하고자 한다. 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 B 둘 모두가 참(또는 존재함).
연결구 "~로 이루어지는"은 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제한다. 청구범위 중에서라면, 이는 보통 관련되는 불순물을 제외하고는 언급된 것들 이외의 재료의 포함에 대해 청구항을 폐쇄할 것이다. 어구 "~로 이루어지는"이 전제부(preamble) 직후보다는 청구범위의 특징부(body) 절에 나타나는 경우, 그것은 그러한 절에 나타낸 요소만을 제한하며; 다른 요소는 전체적으로 청구범위로부터 배제되지 않는다.
연결구 "~로 본질적으로 이루어지는"은 문자 그대로 개시된 것 이외에도, 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소를 포함하는 조성물, 방법을 정의하는 데 사용되나, 단, 이러한 부가적으로 포함된 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소는 청구된 발명, 특히 본 발명의 임의의 공정의 원하는 결과를 달성하기 위한 작용 모드의 기본적이고 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미친다. 용어 '~로 본질적으로 이루어지는'은 "포함하는"과 '~로 이루어지는' 사이의 중간 입장을 차지한다.
본 출원인이 발명 또는 그의 일부를 "포함하는"과 같은 개방형 용어로 규정한 경우, (달리 언급되지 않는 한) 그 기재는 용어 "~로 본질적으로 이루어지는" 또는 "~로 이루어지는"을 사용하는 그러한 발명을 또한 포함하는 것으로 해석되어야 함이 쉽게 이해될 것이다.
또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에 기재된 요소 및 구성요소를 설명하기 위해 이용된다. 이는 단순히 편의상 그리고 본 발명의 범주의 일반적 의미를 제공하기 위하여 행해진다. 이러한 기재는 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
소정 태양, 실시 형태 및 원리가 전술되었지만, 이러한 설명은 단지 예시적인 것이며 본 발명 또는 첨부된 청구범위의 범주를 제한하는 것이 아닌 것으로 이해된다.

Claims (14)

  1. 약 50 내지 약 80 중량%의 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 윤활제 및 약 20 내지 약 50 중량%의 냉매를 포함하며, 냉매는 약 100 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 나타내는, 조성물.
  2. 약 1 내지 약 15 중량%의 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 윤활제 및 약 85 내지 약 99 중량%의 냉매를 포함하며, 냉매는 약 100 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 나타내는, 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약 1 내지 약 5 중량%의 산 제거제(acid scavenger)를 추가로 포함하는, 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 산 제거제는 헥사메틸다이실록산, 폴리다이메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 도데카메틸펜타실록산, 데카메틸사이클로-펜타실록산, 데카메틸테트라실록산, 또는 옥타메틸트라이실록산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원을 포함하는, 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약 1 내지 약 5 중량%의 성능 향상제를 추가로 포함하는, 조성물.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 약 1 내지 약 10 중량%의 화염 억제제(flame suppressant)를 추가로 포함하는, 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항의 조성물을 포함하며 차량 공조 시스템 내로 조성물을 전달하도록 구성된, 용기.
  8. 제7항에 있어서, 용기 내의 압력은 160 ㎪ 내지 945 ㎪인, 용기.
  9. 차량 공조 시스템 내로 PAG 윤활제를 전달하는 방법으로서, 제1항의 조성물을 포함하는 용기를 차량 공조 시스템에 연결하는 단계 및 제1항의 조성물을 차량 공조 시스템 내로 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 차량 공조 시스템 내로 산 제거제, 성능 향상제 또는 화염 억제제를 전달하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  11. 제9항에 있어서, PAG 윤활제가 냉매와 혼화가능한 압력 및 온도 조건 하에서 수행되는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 압력은 약 315 ㎪ 내지 약 435 ㎪이고 온도는 약 -18℃ 내지 약 37℃인, 방법.
  13. 자동차 공조 시스템으로 제1항의 조성물을 전달하는 시스템으로서, 제1항의 조성물을 포함하는 용기, 압축기, 응축기, 건조기, 팽창 밸브, 및 증발기를 포함하는, 시스템.
  14. 제1항의 조성물을 포함하는 용기, 공조 시스템 내로의 조성물의 유동을 제어하기 위한 수동식 분배기, 및 조성물을 공조 시스템으로 이송하기 위한 호스를 포함하는, 키트.
KR1020207023841A 2018-01-23 2018-12-19 더 낮은 또는 낮은 gwp의 냉매 또는 냉매 블렌드를 사용하여 공조 또는 시스템 내에 pag 윤활제 또는 냉매를 도입하기 위한 조성물, 시스템 및 방법 KR20200111734A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862620568P 2018-01-23 2018-01-23
US62/620,568 2018-01-23
US201862745447P 2018-10-14 2018-10-14
US62/745,447 2018-10-14
PCT/US2018/066601 WO2019147363A1 (en) 2018-01-23 2018-12-19 Compositions, system and methods for introducing pag lubricant or refrigerant into an air-conditioning or system using lower or low gwp refrigerant or refrigerant blends

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200111734A true KR20200111734A (ko) 2020-09-29

Family

ID=65013793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207023841A KR20200111734A (ko) 2018-01-23 2018-12-19 더 낮은 또는 낮은 gwp의 냉매 또는 냉매 블렌드를 사용하여 공조 또는 시스템 내에 pag 윤활제 또는 냉매를 도입하기 위한 조성물, 시스템 및 방법

Country Status (11)

Country Link
US (2) US11802253B2 (ko)
EP (3) EP4067454A1 (ko)
JP (3) JP2019127593A (ko)
KR (1) KR20200111734A (ko)
CN (2) CN115322750A (ko)
AU (1) AU2018405229B2 (ko)
CA (1) CA3083293A1 (ko)
ES (1) ES2928566T3 (ko)
MX (1) MX2020006920A (ko)
PL (1) PL3743481T3 (ko)
WO (1) WO2019147363A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023229995A2 (en) * 2022-05-23 2023-11-30 The Chemours Company Fc, Llc Systems, equipment and methods for stabilizing hydrofluoroolefins in refrigerant systems

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755316A (en) 1987-10-23 1988-07-05 Allied-Signal Inc. Refrigeration lubricants
US4971712A (en) 1989-06-02 1990-11-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Compositions for compression refrigeration and methods of using them
US5976399A (en) 1992-06-03 1999-11-02 Henkel Corporation Blended polyol ester lubricants for refrigerant heat transfer fluids
US8033120B2 (en) * 2002-10-25 2011-10-11 Honeywell International Inc. Compositions and methods containing fluorine substituted olefins
US7279451B2 (en) 2002-10-25 2007-10-09 Honeywell International Inc. Compositions containing fluorine substituted olefins
US20040089839A1 (en) * 2002-10-25 2004-05-13 Honeywell International, Inc. Fluorinated alkene refrigerant compositions
US7276177B2 (en) 2004-01-14 2007-10-02 E.I. Dupont De Nemours And Company Hydrofluorocarbon refrigerant compositions and uses thereof
US20060116310A1 (en) 2004-04-16 2006-06-01 Honeywell International Inc. Compositions of HFC-152a and CF3I
WO2006030489A1 (ja) 2004-09-14 2006-03-23 Idemitsu Kosan Co., Ltd. 冷凍機油組成物
EP2258789A3 (en) * 2004-12-21 2012-10-24 Honeywell International Inc. Stabilized iodocarbon compositions
CN101370900A (zh) 2006-01-13 2009-02-18 纳幕尔杜邦公司 包含全氟聚醚的制冷剂添加剂组合物
WO2008027595A1 (en) 2006-09-01 2008-03-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Alkyl silane stabilizers for fluoroolefins
CN101765648A (zh) 2007-07-27 2010-06-30 纳幕尔杜邦公司 包含含氟烯烃的组合物及其用途
GB201002625D0 (en) * 2010-02-16 2010-03-31 Ineos Fluor Holdings Ltd Heat transfer compositions
EP2164917B1 (en) * 2008-03-07 2019-04-24 Arkema Inc. Halogenated alkene heat transfer compositions with improved oil return
JP5285765B2 (ja) * 2008-04-01 2013-09-11 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ヒートポンプ用の潤滑剤を選択する方法
JP5774981B2 (ja) * 2008-04-04 2015-09-09 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 冷媒組成物
WO2010075046A2 (en) * 2008-12-23 2010-07-01 Shrieve Chemical Products, Inc. Refrigerant lubricant composition
CA2785854C (en) * 2009-12-29 2017-11-28 Arkema Inc. Method of selecting refrigerant-lubricant combinations
JP5848903B2 (ja) 2011-07-01 2016-01-27 出光興産株式会社 圧縮型冷凍機用潤滑油組成物
FR2986236B1 (fr) * 2012-01-26 2014-01-10 Arkema France Compositions de transfert de chaleur presentant une miscibilite amelioree avec l'huile de lubrification
CN104105775B (zh) 2012-02-13 2017-02-22 纳幕尔杜邦公司 包含四氟丙烯、二氟甲烷、五氟乙烷和四氟乙烷的制冷剂混合物及其用途
WO2014172272A1 (en) 2013-04-16 2014-10-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Methods and apparatus using refrigerant compositions comprising refrigerant and lubricant comprising perfluoropolyether and non-fluorinated lubricant
EP3094700A4 (en) * 2014-01-16 2017-07-26 Shrieve Chemical Products, Inc. Desicating synthetic refrigeration lubricant composition
US10330364B2 (en) 2014-06-26 2019-06-25 Hudson Technologies, Inc. System and method for retrofitting a refrigeration system from HCFC to HFC refrigerant
JP6717446B2 (ja) 2016-02-29 2020-07-01 出光興産株式会社 冷凍機油、及び冷凍機用組成物
US10883063B2 (en) 2018-01-23 2021-01-05 The Chemours Company Fc, Llc Compositions, system and methods for introducing PAG lubricant or refrigerant into an air-conditioning or system using lower or low GWP refrigerant or refrigerant blends

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019127593A (ja) 2019-08-01
WO2019147363A1 (en) 2019-08-01
CA3083293A1 (en) 2019-08-01
CN115322750A (zh) 2022-11-11
AU2018405229A1 (en) 2020-06-25
AU2018405229B2 (en) 2023-12-07
EP3743481B1 (en) 2022-10-05
EP3967737A1 (en) 2022-03-16
US20240018438A1 (en) 2024-01-18
US11802253B2 (en) 2023-10-31
JP2024057060A (ja) 2024-04-23
CN210915974U (zh) 2020-07-03
ES2928566T3 (es) 2022-11-21
PL3743481T3 (pl) 2023-01-23
JP2023164561A (ja) 2023-11-10
MX2020006920A (es) 2020-09-09
EP3743481A1 (en) 2020-12-02
EP4067454A1 (en) 2022-10-05
US20220372389A1 (en) 2022-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11427777B2 (en) Compositions, system and methods for introducing PAG lubricant or refrigerant into an air-conditioning or system using lower or low GWP refrigerant or refrigerant blends
EP2285931B1 (en) Refrigerant composition
US20220403279A1 (en) Compositions, system and methods for introducing poe lubricant into an electric (hev, phev, ev) automotive air-conditioning/heating system or stationary air-conditioning/heating system or stationary refrigeration system using lower or low gwp refrigerant or refrigerant blends
JP2024057060A (ja) より低又は低ｇｗｐの冷媒又は冷媒ブレンドを用いて、ｐａｇ潤滑油又は冷媒を空調又はシステムに導入するための組成物、システム、及び方法
US11453834B2 (en) Compositions, system and methods for introducing POE lubricant into an air-conditioning or a refrigeration system

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal