KR20210124990A

KR20210124990A - 조성물

Info

Publication number: KR20210124990A
Application number: KR1020217025123A
Authority: KR
Inventors: 로버트 로우
Original assignee: 멕시켐 플루어 소시에다드 아노니마 데 카피탈 바리아블레
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2020-02-11
Publication date: 2021-10-15
Also published as: BR112021015642A2; MX2021009546A; CN113661224B; EP3924443A1; CA3129574A1; SG11202108460VA; JP2022537476A; WO2020165569A1; CN113677774A; CN113661224A; WO2020165571A1; US20220127507A1; GB201901890D0; AU2020222044A1; SG11202108266PA; BR112021015647A2; CA3129573A1; MX2021009547A; CN113677774B; EP3924442A1

Abstract

본 발명은 (a) 약 6 내지 약 18 중량%의 R-1132a, (b) 약 5 내지 약 35 중량%의 R-32 및 (c) 약 47 내지 약 89 중량%의 R-1234yf를 포함하는 조성물을 제공한다. 자동차, 바람직하게는 전기 자동차(electric vehicle)의 열펌프 시스템에서 이러한 조성물의 작동 유체(working fluid)로서의 용도가 또한 제공된다.

Description

조성물

본 발명은 냉매 조성물 및 보다 특히 자동차 또는 자동화 열 관리 시스템, 예를 들어, 열펌프 및 공조(air-conditioning) 시스템, 특히 전기 자동차(electric vehicle)용 시스템에 유용한 1,1-디플루오로에틸렌(R-1132a), 디플루오로메탄(R-32) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(R-R-1234yf)을 포함하는 냉매 조성물에 관한 것이다.

명세서 내의 선행-공개된 문헌 또는 임의의 배경기술의 나열 또는 논의는 반드시 문헌 또는 배경기술이 최신 기술의 일부이거나 보편적인 일반 지식임을 인정하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

달리 언급되지 않는 한, 본원에서 사용되는 용어 "전기 자동차"는 순수 전기 자동차뿐만 아니라 하이브리드 자동차와 같이 여러 추진 수단 중 하나로서 전기를 사용하는 자동차를 모두 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

주요 추진 시스템으로 내연 기관(ICE)이 장착된 자동차는 보통 공기를 냉각 및 제습하는 것에 의해 승객에게 쾌적함을 제공하기 위한 공조 시스템을 또한 갖는다. 이러한 자동차는 객실 공기를 가열하기 위해 상기 기관으로부터의 폐열을 사용하여 저온 환경에서 승객에게 난방을 제공한다.

대조적으로, 전기 자동차(EV)는 유사한 객실 난방을 제공하기 위한 충분한 양의 고온의 가열 공급원을 갖지 않는다. 대신, 저항성 가열 시스템에서 전지 에너지를 사용하거나 열펌프를 사용하여 다른 공급원으로부터 열을 재순환하고 업그레이드하는 것에 의해 승객 난방을 달성하여야 한다. EV 승객은 또한 따뜻한 온도에서는 냉방을 요구하기 때문에, 통상적인 전략은 필요한 열의 일부 또는 전부를 적절한 온도에서 객실 공기에 제공하는 열펌프에서와는 반대로 공조 시스템을 사용한다. 열펌프 구조(architecture)의 사용이 더 고가이기는 하지만, 이는 승객 난방을 위한 총 전력 인출을 감소시키도록 도울 수 있다.

이에도 불구하고, 승객의 열적 쾌적함 요구는 겨울(난방을 제공하는 것으로부터) 및 여름(냉방을 제공하는 것으로부터)에 모두 EV의 유효 운전 범위를 상당히 감소시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 상기 자동차의 난방 및 냉방 에너지 효율을 개선하는 것은 EV 사용자 사이에서 소위 "주행거리 불안"이라 칭하는 것을 감소시키도록 도울 것이다.

이동식 공조에 사용되는 기존 냉매는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(R-134a), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(R-1234yf) 및 이산화탄소(CO₂, R-744)이다.

R-134a는 1430의 지구 온난화 지수(GWP)를 가지며, 신규 이동식 공조(MAC) 시스템은 150 미만의 GWP를 갖는 냉매를 사용하도록 명령하는 새로운 EU F-가스 규제를 충족시키기 위해 R-1234yf(약 1의 GWP)를 선호하게 됨으로써 이는 서서히 단계적으로 철수되고 있다. R-134a 및 R-1234yf 모두는 공조 시스템(ICE 또는 EV 차량 여부에 상관없이)에서 우수하고 에너지 효율적인 성능을 제공하지만, EV용 "열펌프 모드"에서 작동하는 그들의 능력은 제한적이다.

주위 공기 온도는 -25℃ 내지 -30℃만큼 낮을 수 있다. R-134a 및/또는 R-1234yf의 사용은 주위 온도가 약 -10℃ 초과인 경우에는 유익할 수 있지만; 이 온도 미만에서는 그들의 상대적으로 낮은 증기압이 상기 시스템의 용량을 감소시키고, 상기 열펌프의 에너지 효율을 또한 감소시킨다.

이산화탄소는 현재 일부 ICE 자동차에서만 사용되고 있으며, 이는 이산화탄소가 고압 장비(R-1234yf를 사용하는 시스템 구성 요소의 것보다 고비용을 초래함)를 필요로 하고, 더 높은 주위 온도에서는 냉방 작동 시 낮은 에너지 효율을 제공하기 때문이다.

승객 안전을 제공하는 "2차 루프" 구성과 결합된 1,1-디플루오로에탄(R-152a) 또는 프로판과 같은 고가연성 냉매의 사용이 또한 지지되어 왔다. 이 기술은 개념상 칠러(chiller)가 고온 액체와 저온 액체(상기 액체들은 이후 객실 공기 난방 또는 냉방을 수행하기 위해 사용됨)의 저장소 사이의 열을 이동시키는 일부 EV 열관리 시스템에 적합하지만, EV 또는 ICE 자동차에 보편적으로 적용되지는 않을 것 같다.

자동차 제조자는 전기 자동차의 급격한 성장을 예상하되, 상당한 수의 ICE 자동차가 향후 10년 내지 15년 동안 계속하여 존재할 것으로 예상한다. 따라서, 모든 플랫폼에 걸친 단일 냉매 조성물의 사용은 생산 이점, 및 보다 간단한 제조 및 정비 운용을 제공할 것이다.

그러므로, 하기 특성을 제공하는 냉매 조성물을 제공할 필요가 있다:

(a) 공조 및 열펌프 모드 모두에서 허용 가능한 성능(이상적으로는 R-1234yf의 것보다 우수함);

(b) R-1234yf의 것과 유사한 가연성 특성;

(c) 약 150 미만의 GWP.

동시에, 이러한 조성물은 바람직하게는 약 -25℃ 내지 약 -30℃만큼 낮은 주위 온도에서 열펌프 모드로 작동되는 경우, 만족스러운 성능을 달성하여야 한다.

본 발명은 1,1-디플루오로에틸렌(R-1132a), 디플루오로메탄(R-32) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(R-1234yf)을 특정량으로 포함하는 조성물을 제공함으로써 상기 및 다른 결함 및 상기 요구를 해결한다. 이러한 조성물은 이하에서 "(본) 발명의 조성물"로 지칭된다.

본 발명자는 본원에 개시된 조성물이 공조 및 열펌프의 작동 모드에서 모두 R-1234yf과 비교하여 개선된 성능을 제공하는 것을 발견하였다. 이는 이러한 유체가 통상적인 ICE 플랫폼의 공조 시스템뿐만 아니라 EV 플랫폼의 열관리 시스템에서 사용하기에도 적합하도록 한다.

이러한 발견은 적어도 이러한 조성물의 임계 온도가 R-1234yf의 것보다 낮기 때문에 예상되지 않는다. 증기 압축 냉방 사이클의 효율은 응축 온도가 임계 온도에 가까워질수록 감소되는 것으로 알려져 있다. 그러므로, 이러한 조성물의 성능은 특히 고온 기후에서 자동차를 작동하는 경우에 요구되는 보다 높은 응축 온도에서 R-1234yf와 비교하여 더 나쁠 것이라고 예상할 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 조성물은 R-1234yf와 비교하여 장비의 개선된 효율을 제공하는 것이 발견되었다. 결과적으로, 수득된 성능은 냉각 용량 및 에너지 효율(유용한 냉각 전력 대 시스템에 투입된 일(work input)의 비율인 "성능 계수"로 기술됨) 모두에서 더 높다.

더욱이, 본 발명의 조성물은 R-1234yf의 것보다 더 높은 증기압을 가지기 때문에, 열펌프 모드인 경우 더 낮은 외부 주위 온도에서 작동되도록 한다. 따라서, 본 조성물은 개선된 에너지 소비 및 냉각 모드에서뿐만 아니라 가열 모드에서 개선된 가열 용량을 제공한다.

본 조성물의 추가적인 이점은 본 조성물이 비-공비성(zeotropic)이고, 온건한 "온도 글라이드(temperature glide)"를 나타낸다는 점이다.

본 발명의 조성물은 이제 상세하게 기재될 것이다.

본 발명의 조성물은 통상적으로 약 6 내지 약 18 중량%의 R-1132a, 약 5 내지 약 35 중량%의 R-32 및 약 47 내지 약 89 중량%의 R-1234yf를 포함한다.

적절하게는, 이러한 조성물은 약 6 내지 약 15 중량%, 예를 들어, 약 7 내지 약 12 중량%, 예를 들어, 약 7 내지 약 10 중량%의 R-1132a를 포함한다.

통상적으로는, 본 발명의 조성물은 약 6 내지 약 30 중량%, 예를 들어, 약 7 내지 약 20 중량%, 예를 들어, 약 8 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 9 내지 약 13 중량%의 R-32를 포함한다.

유리하게는, 이러한 조성물은 약 55 내지 약 88 중량%, 예를 들어, 약 60 내지 약 87 중량%, 예를 들어, 약 75 내지 약 85 중량%, 바람직하게는 약 78 내지 약 84 중량%의 R-1234yf를 포함한다.

본 발명의 조성물은 적절하게는 약 6 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 6 내지 약 7 중량%의 R-1132a를 포함한다.

바람직하게는, 이러한 조성물은 약 6 내지 약 30 중량% 미만, 예를 들어, 약 7 내지 약 30 중량% 미만의 R-32를 포함한다.

통상적으로는, 본 발명의 조성물은 약 55 내지 약 87 중량%, 예를 들어, 약 60 내지 약 84 중량%, 바람직하게는 약 75 내지 약 84 중량%의 R-1234yf를 포함한다.

예를 들어, 본 발명의 바람직한 조성물 중 하나는 약 8 중량%의 R-1132a, 약 11 중량%의 R-32 및 약 81 중량%의 R-1234yf를 포함한다.

대안적으로는, 본 발명의 조성물은 약 6 내지 약 9 중량%, 예를 들어, 약 6 내지 약 8 중량%의 R-1132a를 포함할 수 있다.

유리하게는, 본 발명의 조성물은 약 7 내지 약 28 중량%, 예를 들어, 약 10 내지 약 25 중량%, 예를 들어, 약 12 내지 약 23 중량%, 바람직하게는 약 14 내지 약 21 중량%, 보다 더 바람직하게는 약 15 내지 약 19 중량%의 R-32를 함유할 수 있다.

통상적으로는, 본 발명의 조성물은 약 63 내지 약 85 중량%, 예를 들어, 약 67 내지 약 83 중량%, 바람직하게는 약 69 내지 약 82 중량%, 보다 더 바람직하게는 약 72 내지 약 81 중량%의 R-1234yf를 포함할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 바람직한 조성물 중 하나는 약 6 중량%의 R-1132a, 약 20 중량%의 R-32 및 약 74 중량%의 R-1234yfn를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물에 대하 허용 오차(바람직하게는 제조 허용 오차)는 R-1132a에 대해 약 ±0.5 중량%, R-32에 대해 약 ±1 중량% 및 R-1234yf에 대해 약 ±1.5 중량%이다.

일 실시형태에서, 본 발명의 조성물은 본질적으로 상기 명시된 성분들로 구성된다. "본질적으로 구성되다"라는 용어란, 본 발명자는 본 발명의 조성물이 열전달 조성물에 사용되는 것으로 알려진 실질적으로 다른 성분, 특히 추가적인 (하이드로)(플루오로)화합물(예를 들어, (하이드로)(플루오로)알칸 또는 (하이드로)(플루오로)알칸)을 함유하지 않는다는 의미를 포함한다. -용어 "구성되다"는 "본질적으로 구성되다"는 의미 내에 포함된다.

일 실시형태에서, 본 발명의 조성물은 열전달 특성을 갖는 임의의 성분(명시된 성분 이외)이 실질적으로 없다. 예를 들어, 본 발명의 조성물은 임의의 다른 하이드로플루오로카본 화합물이 실질적으로 없을 수 있다.

"실질적으로 없는(no)" 및 "실질적으로 없는(free of)"이란, 본 발명자는 본 발명의 조성물이 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 0.5 중량% 이하, 바람직하게는 0.4 중량%, 0.3 중량%, 0.2 중량%, 0.1 중량% 이하의 상기 명시된 성분을 함유하는 의미를 포함한다.

본원에서 사용된 바, 청구항을 포함하여 본원에서 상기 조성물에 언급된 모든 %양은 달리 명시되지 않는 한, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 한 중량에 의한 것이다.

중량%에서 성분의 양의 수치와 관련하여 사용된 바, 용어 "약"이란, 본 발명자는 ± 0.5 중량%, 예를 들어, ± 0.2 중량%의 의미를 포함한다.

의심의 여지를 없애기 위해, 본원에서 기재된 본 발명의 조성물의 성분의 양의 범위에 대해 언급된 상한값 및 하한값은 임의의 방식으로 상호 교환적일 수 있되, 단, 생성된 범위는 본 발명의 가장 넓은 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 조성물은 0의 오존 파괴 지수를 갖는다.

적절하게는, 본 발명의 조성물은 약 400 미만, 예를 들어, 약 150 미만, 바람직하게는 약 140 미만 또는 약 125 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 갖는다.

통상적으로는, 본 발명의 조성물은 R-1132a와 비교하여 가연성 위험 요소가 감소된다.

가연성은 ASTM 표준 E-681을 포함하여 ASHRAE 표준 34(예를 들어, ASHRAE 표준 34:2019)에 따라 측정될 수 있고, 이는 그 전체 내용이 본원에 인용되어 포함된다.

일 양태에서, 본 조성물은 R-1132a 단독인 경우와 비교하여 (a) 더 높은 가연성 하한; (b) 더 높은 점화 에너지; (c) 더 높은 자동점화 온도; 또는 (d) 더 낮은 연소 속도 중 하나 이상을 갖는다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물은 하기 사항 중 하나 이상에서 R-1132a와 비교하여 덜 가연성이다: 23℃에서의 가연성 하한; 60℃에서의 가연성 하한; 23℃ 또는 60℃에서의 가연성 범위의 폭; 자가-점화 온도(열분해 온도); 건조 공기에서의 최소 점화 에너지 또는 연소 속도. 가연성 한계 및 연소 속도는 ASHRAE 34에 명시된 방법에 따라 결정되고, 자기 점화 온도는 ASTM E659-78의 방법에 의해 500 ml의 유리 플라스크에서 결정된다.

적절하게는, 본 발명의 조성물은 ASHRAE 표준 34:2019에 따라 측정된 바, 약 10 cm/초 미만, 예를 들어, 약 9 cm/초 미만, 예를 들어, 약 8 cm/초 미만의 연소 속도를 갖는다.

일 실시형태에서, 본 발명의 조성물은 ASHRAE 표준 34:2019에 따라 측정된 바, 약가연성("등급 2L")으로 분류된다.

본 발명의 조성물은 저/비-가연성, 낮은 GWP, 자동차, 특히 전기 자동차의 열펌프 및 공조 시스템에서 사용되는 경우 개선된 윤활제 혼화성 및 개선된 성능 특성의 전혀 예상하지 못한 조합을 나타내는 것으로 여겨진다. 이러한 특성 중 일부는 하기에서 보다 상세하게 설명된다.

예를 들어, 본 발명의 조성물은 약 12K 미만, 예를 들어, 약 10K 미만, 예를 들어, 약 5K 미만의 증발기 또는 응축기에서의 온도 글라이드를 갖는다.

유리하게는, 본 발명의 조성물이 바람직하게는 여전히 대기압 초과의 증발 압력 및 압축기 흡입 압력을 갖는 동안 약 -15℃ 미만, 예를 들어, 약 -20 ℃ 미만의 온도에서 열펌프 모드로 작동될 수 있다.

통상적으로는, 본 발명의 조성물은 R-1234yf의 가열 용량을 초과하거나 거의 동등한 가열 용량을 갖는다.

적절하게는, 본 발명의 조성물은 R-1234yf의 용적 냉각 용량을 초과하거나 거의 동등한 용적 냉각 용량을 갖는다.

유리하게는, 본 발명의 조성물은 R-1234yf의 사이클 효율을 초과하거나 거의 동등한 사이클 효율(성능 계수(COP))를 갖는다.

통상적으로, 본 발명의 조성물은 작동되는 동안 약 -30℃ 미만의 온도에서 증발한다. 이는 열펌프가 -25℃ 내지 -30℃만큼 낮은 주위 공기 온도에서 운영될 수 있도록 한다.

적절하게는, 본 발명의 조성물은 작동되는 동안 약 40℃ 초과의 온도에서 응축한다. 이는 통풍구로부터 객실로 흐르는 승객 공기가 이상적으로는 약 40℃ 내지 약 50℃의 온도로 가열되기 때문에 특히 바람직하다.

통상적으로는, 본 발명의 조성물의 압축기 배출 온도는 상기 조성물이 대체하고 있는 기존의 냉매 유체(예를 들어, R-1234yf)의 약 15K 이내, 바람직하게는 약 10K 이내 또는 약 5K 이내이다.

본 발명의 조성물은 통상적으로 장비의 기존 설계에 사용하기에 적합하고, 기성 HFC 냉매와 현재 사용되는 모든 등급의 윤활제와 상용성이다. 이는 선택적으로 적절한 첨가제의 사용에 의해 광유로 안정화되거나 상용화될 수 있다.

바람직하게는, 열전달 장비에서 사용되는 경우, 본 발명의 조성물은 윤활제와 결합된다.

적절하게는, 상기 윤활제는 광유, 실리콘유, 폴리알킬 벤젠(PAB), 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 폴리알킬렌 글리콜 에스테르(PAG 에스테르), 폴리비닐 에테르(PVE), 폴리(알파-올레핀) 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고, 예를 들어, 상기 윤활제는 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된다.

일 실시형태에서, 본 발명의 조성물은 실질적으로 트리플루오로아이오도메탄(CF₃I)을 함유하지 않는다.

본원에 기재된 모든 화학물질은 상업적으로 입수 가능하다. 예를 들어, 플루오로화학물질(fluorochemical)은 Apollo Scientific(영국 소재)으로부터 입수 가능하다.

본 발명의 조성물은 R-1132a, R-32 및 R-1234yf(및 선택적인 성분, 예를 들어, 윤활제)를 소기의 비율로 단순 혼합하는 것에 의해 제조될 수 있다. 본 조성물은 이후 열전달 장치에 첨가될 수 있거나, 본원에 기재된 바와 같이 임의의 다른 방식으로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명의 조성물의 자동차(예를 들어, 전기 자동차)의 열펌프 시스템에서 작동 유체(working fluid)로서의 용도가 제공된다.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 조성물의 자동차(예를 들어, 전기 자동차)의 공조 시스템의 작동 유체로서의 용도가 제공된다.

본 발명의 추가적인 양태에서, 본 발명의 조성물의 냉장 또는 공조 시스템의 기존 열전달 유체의 대체물로서의 용도가 제공되고, 바람직하게는 상기 기존 유체가 R-407C 또는 R-22이다.

본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 본 발명에 따른 조성물을 포함하는 열전달 장치가 제공된다.

적절하게는, 상기 열전달 장치는 냉장 장치 또는 공조 장치이다.

일 실시형태에서, 상기 열전달 장치는 주거용 또는 상업용 공조 시스템, 기차 또는 버스용 공조 시스템, 열펌프 또는 상업용 또는 산업용 냉장 시스템을 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명의 조성물을 응축하는 단계 및 이후 상기 조성물을 냉각되는 물품 부근에서 증발시키는 단계를 포함하는 물품의 냉각 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명에 따른 조성물을 가열되는 물품 부근에서 응축시키는 단계 및 이후 상기 조성물을 증발시키는 단계를 포함하는 물품의 가열 방법이 제공된다.

본 발명은 하기 비제한적 실시예에 의해 예시된다.

실시예

R-1132a/R-32/R-1234yf 유체 시스템의 열역학 모드를 NIST REFPROP9.1 소프트웨어에서 수행한 바, Span-Wagner 상태 방정식을 사용하여 수립하였다. R-1132a에 대한 순수한 유체 모델은 비등점에서 임계점까지의 이의 증기압 측정, 임계점 결정, 압축된 액체 및 증기 밀도 측정, 및 액체 및 증기 상태에서의 상기 유체의 엔탈피 함량 및 열 용량 측정을 통해 유도하였다. 이어서, R-1132a의 R-32 및 R-1234yf와의 이원 혼합물의 증기-액체 평형 거동을 정적 장치를 사용하여 측정하여, 약 -50℃ 내지 +70℃의 온도 및 압력 범위에 걸친 일련의 이원 조성물의 증기압을 측정하였다. 상기 데이터는 이후에 표준 사이클 모델링 기술을 사용하여 회귀함으로써 삼원 혼합물의 냉매로서의 모델링 성능에서 사용하기에 적합한 이원의 상호 작용 매개 변수를 제공하였다.

이어서, 냉장/열펌프 사이클을 REFPROP 소프트웨어에 연결된 Microsoft Excel에서 구성하여 상기 혼합물에 대한 열역학적 특성 데이터를 제공하였다. 이 모델은 냉각 모드 및 열펌프 모드에서 R-1234yf의 성능을 평가하기 위해 사용하였다. 상기 모델은 이후에 동일하게 전달된 냉각 또는 가열 용량에서 본 발명의 유체의 성능을 평가하기 위해 사용하였다.

실시예 1: 냉각 모드 성능

본 발명의 조성물은 R-1234yf를 참조로서 냉각 모드에서 모델링하였다. 사용된 사이클 조건은 하기와 같다:

냉각 모드에서 본 발명의 선택된 조성물의 성능은 하기 표 1 내지 표 8에 제시되어 있다. 상기 모델링에서, 상기 조성물의 성분에 대해 예상되는 압력 강하는 R-1234yf에 대해 명시된 압력 강하를 참조하여 평가하였다. 기재된 냉각 용량을 전달하기 위해 필요한 압축기 변위는 각각의 유체에 대해 계산하였고, R-1234yf와 비교하였다.

본 발명의 조성물이 하기를 제공하는 것을 성능 데이터로부터 확인할 수 있다:

(a) R-1234yf의 것과 비교하여 개선된 에너지 효율(성능 계수로 표기됨);

(b) R-1234yf의 것보다 높은 용적 냉각 용량. 이는 압축기의 더 적은 변위를 사용하거나(이로 인한 중량 및/또는 공간 절감), 더 낮은 속도에서 가동되는 압축기를 사용하는 것이 가능하도록 한다. 낮은 압축기 속도로 공조기를 작동하는 능력이 EV 시스템에서 중요한 이점인 것은 더 낮은 압축기 속도가 승객 객실 내 공조 시스템에 더 낮은 전달 소음으로 전환됨으로써 추가로 승객의 편안함을 향상시키기 때문이다.

(c) 증발기 및 응축기에서의 온건한 온도 글라이드.

실시예 2: 가열 모드 성능

상기 모델은 이후에 하기 사이클 입력 조건을 사용하여 본 발명의 선택된 조성물의 성능을 시뮬레이션하기 위해 사용하였다.

선택된 증발기 및 응축기 온도는 약 -10℃에서의 외부 주위 공기 및 약 50℃의 객실에 대한 소기의 공기 전달 온도로 작동되는 것에 상응한다.

가열 모드에서의 본 발명의 선택된 조성물의 성능은 하기 표 9 내지 표 16에 제시되어 있다.

본 발명의 조성물이 하기 이점을 제공하는 것을 성능 데이터로부터 확인할 수 있다:

(a) R-1234yf의 것보다 휠씬 더 높은 가열 용량;

(b) R-1234yf의 것과 비교하여 개선된 에너지 효율(COP로 표기됨)

(c) R-1234yf로 실행 가능한/실시 가능한 것보다 더 낮은 주위 온도에서 열펌프를 작동할 수 있도록 하는 더 높은 흡입 압력;

(d) 온건한 온도 글라이드(일반적으로 약 10K 미만).

실시예 3: 실험용 시험

8 중량%의 R-1132a, 11 중량%의 R-32 및 81 중량%의 R-1234yf를 포함하는 조성물을 Nissan Leaf 전기 자동차의 공조/열펌프 시스템에서 냉각 모드 및 가열 모드 조건의 범위에 걸쳐 시험하였다. 이 시스템은 R-1234yf의 사용을 위해 설계되었다. 이 시험은 이동식 공조 시스템의 성능 평가를 위한 SAE J2765 표준에 따라 수행하였다. 시험은 2가지 상태에서 상기 배합물에 대해 수행하였다: 우선, R-1234yf에 사용된 것과 같은 동일한 압축기 속도에서; 두 번째로, 상기 배합물이 동등한 냉각 또는 가열 용량을 제공하도록 조절된 압축기 속도에서.

냉각 및 가열 모드에서의 성능은 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 범례 표시는 각각의 시험 지점에서의 압축기 속도(유휴/중간/고) 및 주위 온도를 표시한다. 냉각 모드에서의 주위 온도는 25℃ 내지 60℃였고; 가열 모드에서는 -20℃ 내지 0℃였다.

상기 배합물은 실시예 1 및 실시예 2에서 모델링된 결과와 일치하는 냉각 모드에서의 상당히 증가된 에너지 효율 및 가열 모드에서 낮은 주위 온도에서의 상당히 증가된 가열 용량을 제공했던 것을 확인할 수 있다.

Claims

조성물로서,
(a) 약 6 내지 약 18 중량%의 R-1132a
(b) 약 5 내지 약 35 중량%의 R-32
(c) 약 47 내지 약 89 중량%의 R-1234yf를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 약 6 내지 약 15 중량%, 예를 들어, 약 7 내지 약 12 중량%, 예를 들어, 약 7 내지 약 10 중량%의 R-1132a를 포함하는, 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서, 약 6 내지 약 30 중량%, 예를 들어, 약 7 내지 약 20 중량%, 예를 들어, 약 8 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 9 내지 약 13 중량%의 R-32를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 약 55 내지 약 88 중량%, 예를 들어, 약 60 내지 약 87 중량%, 예를 들어, 약 75 내지 약 85 중량%, 바람직하게는 약 78 내지 약 84 중량%의 R-1234yf를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 6 내지 약 10 중량%, 예를 들어, 6 내지 약 7 중량%의 R-1132a를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 6 내지 약 30 중량% 미만, 예를 들어, 약 7 내지 약 30 중량% 미만의 R-32를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 55 내지 약 87 중량%, 예를 들어, 약 60 내지 약 84 중량%, 바람직하게는 약 75 내지 약 84 중량%의 R-1234yf를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 8 중량%의 R-1132a, 약 11 중량%의 R-32 및 약 81 중량%의 R-1234yf를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 약 6 내지 약 9 중량%, 예를 들어, 약 6 내지 약 8 중량%의 R-1132a를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 약 7 내지 약 28 중량%, 예를 들어, 약 10 내지 약 25 중량%, 예를 들어, 약 12 내지 약 23 중량%, 바람직하게는 약 14 내지 약 21 중량%, 보다 더 바람직하게는 약 15 내지 약 19 중량%의 R-32를 포함하는, 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 약 63 내지 약 85 중량%, 예를 들어, 약 67 내지 약 83 중량%, 바람직하게는 약 69 내지 약 82 중량%, 보다 더 바람직하게는 약 72 내지 약 81 중량%의 R-1234yf를 포함하는, 조성물.
제1항 및 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 6 중량%의 R-1132a, 약 20 중량%의 R-32 및 약 74 중량%의 R-1234yf를 포함하는, 조성물.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 허용 오차(바람직하게는 제조 허용 오차)는 R-1132a에 대해 약 ±0.5 중량%, R-32에 대해 약 ±1 중량% 및 R-1234yf에 대해 약 ±1.5 중량%인, 조성물.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 본질적으로 상기 명시된 성분들로 구성된, 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은,
R-1132a 단독인 경우와 비교하여 (a) 더 높은 가연성 하한; (b) 더 높은 점화 에너지; (c) 더 높은 자동 점화 온도; 및/또는 (c) 더 낮은 연소 속도를 갖는, 조성물.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 ASHRAE 표준 34:2019에 따라 측정된 바, 약 10 cm/초 미만, 예를 들어, 약 9 cm/초 미만, 예를 들어, 약 8 cm/초 미만의 연소 속도를 갖는, 조성물.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 ASHRAE 표준 34:2019에 따라 측정된 바, 약가연성("등급 2L")으로 분류되는, 조성물.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 400 미만, 예를 들어, 약 150 미만, 바람직하게는 약 140 미만의 지구 온난화 지수(GWP)를 갖는, 조성물.
윤활제 및 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 조성물로서, 바람직하게는 상기 윤활제가 광유, 실리콘유, 폴리알킬 벤젠(PAB), 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 폴리알킬렌 글리콜 에스테르(PAG 에스테르), 폴리비닐 에테르(PVE), 폴리(알파-올레핀) 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되고, 예를 들어, 상기 윤활제는 폴리올 에스테르(POE), 폴리알킬렌 글리콜(PAG) 및 이의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 12K 미만, 예를 들어, 약 10K 미만, 예를 들어, 약 5K 미만의 증발기 또는 응축기에서의 온도 글라이드(temperature glide)를 갖는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 -15℃ 미만, 예를 들어, 약 -20℃ 미만의 온도에서 열펌프 모드로 작동될 수 있는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, R-1234yf의 가열 용량을 초과하거나 거의 동등한 가열 용량을 갖는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, R-1234yf의 용적 냉각 용량을 초과하거나 거의 동등한 용적 냉각 용량을 갖는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, R-1234yf의 사이클 효율을 초과하거나 거의 동등하거나 더 높은 사이클 효율(성능 계수(COP))를 갖는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 -30℃ 미만의 온도에서 증발하는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물은 약 40℃ 초과의 온도에서 응축하는, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물의 압축기 배출 온도는 상기 조성물이 대체하고 있는 기존의 냉매 유체의 약 15K 이내, 바람직하게는 약 10K 이내 또는 약 5K 이내이고, 선택적으로 상기 기존 냉매 유체는 R-1234yf인, 조성물.
선행하는 항들 중 어느 한 항에 따른 조성물의 자동차의 열펌프 시스템의 작동 유체(working fluid)로서의 용도로서, 선택적으로 상기 자동차는 전기 자동차(electric vehicle)인, 용도.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에서 정의된 조성물의 자동차, 예를 들어, 전기 자동차 또는 내연 기관(ICE)으로 작동되는 자동차의 공조(air-conditioning) 시스템에서 작동 유체로서의 용도.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에서 정의된 조성물의 냉장 시스템 또는 공조 시스템에서 기존 열교환 유체의 대체물로서의 용도로서, 바람직하게는 상기 기존 유체가 R-407C인, 용도.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에서 정의된 조성물을 포함하는 열전달 장치로서, 바람직하게는 상기 열전달 장치가 냉장 장치 또는 공조 장치이고, 예를 들어, 상기 열전달 장치는 주거용 또는 상업용 공조 시스템, 기차 또는 버스용 공조 시스템, 열펌프, 또는 상업용 또는 산업용 냉장 시스템을 포함하는, 열전달 장치.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항의 조성물을 응축시키는 단계 및 이후 상기 조성물을 냉각되는 물품의 부근에서 증발시키는 단계를 포함하는, 물품의 냉각 방법.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 가열되는 물품의 부근에서 응축시키는 단계 및 이후 상기 조성물을 증발시키는 단계를 포함하는, 물품의 가열 방법.