TW201139334A - Composition comprising 2,3,3,3-tetrafluoropropene and 1,1,1,2-tetrafluoroethane, chillers containing same and methods of producing cooling therein - Google Patents

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201139334 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭露涉及之領域為用於空調或冷凍設備之冷媒。特定 的是’本揭露涉及用於冷康器（尤其是離心冷康器）中的冷 媒以及用於其中之組成物。 【先前技術】 人們致力追求具有較目前使用的卫作流體為較低環境衝 擊的各式應用之工作流體。氫1氣碳化物（HCFC)與氣氣碳 化物（HFC)工作流ϋ已用於作為氣氟碳化物（CFC)工作流體 的替代物，並且具有較低或不具有臭氧耗竭潛勢（〇Dp)， 但是對於其導致全球暖化的疑慮卻日漸升高。此外，這些 HCFC由於其0DP，終將到達蒙特婁議定書所設定的停用 期限。隨著基於全球暖化潛勢的法規即將生效，即使零 ◦DP的HFC亦非環境可接受的工作流體。 因此，對於目前用於作為冷媒、熱傳流體、清潔溶劑、 推喷劑、泡沫發泡劑與滅火劑或抑燃劑的CFC、HCFC與 HFC ’仍不斷尋求其替代物。 為了在現有設備中作為工作流體的即用型替代物，替代 工作流體必須具有與該設備所設計使用之原有工作流體類 似的性質。理想為鑑別出提供性質平衡的組成物，而使這 些組成物能夠替代現有冷媒並且亦可作為設計用於類似應 用的新式設備的冷媒。 特別是在尋找用於冷凍器應用中的^^四氟乙院 (HFC-134a)與二氟三氯甲烷（CFC_12)的替代物時理想為 155I97.doc 201139334 考慮包含不飽和氟碳化物之組成物。這些不飽和氟碳化物 具有零ODP並且具有明顯較現今使用之冷媒為低的Gyp。 【發明内容】 已發現包含6至約82重量百分比的2,3,3,3_四氟丙烯（例如 約38至約82重量百分比的2,3,3,3·四氟丙烯）與約％至約18 重量百分比的1，1，1，2-四氟乙烧（例如約62至約1 8重量百分 比的1，1，1，2-四氟乙烷）之組成物在用作為冷凍器中的工作 流體時，能提供高能量效率及冷卻能力同時具有低Gwp與 低ODP值。特別值得注意的實施例是共沸及類共沸組成物 的這些組成物；以及這些不可燃的組成物。 本發明提供一種冷凍器裝置，其含有一包含約6至約7〇 重直百为比的2,3,3,3 -四氟丙婦與約3〇至約94重量百分比 1，1，1，2-四氟乙烧之組成物。 本發明進一步提供包含約51至約67重量百分比的 2.3.3.3- 四氟丙烯與約49至約33重量百分比的1，1，1，2-四氟 乙烧之組成物。 本發明進一步提供包含約58 〇至約59 5重量百分比的 2.3.3.3- 四敦丙稀與約42.0至約40.5重量百分比的1，1，1，2-四 氟乙烧之組成物。 本發明進一步提供包含約54.0至約56.0重量百分比的 2.3.3.3- 四氟丙稀與約46·〇至約44,0重量百分比的1，1，1，2-四 氟乙炫•之組成物。 本發明進一步提供包含一主要由約5丨至約6 7重量百分比 的2,3,3,3-四氟丙烯與約49至約33重量百分比的1，1，1,2-四 155197.doc 201139334 氣乙烷所組成的冷媒之組成物。 本發明進一步提供包含一主要由約58.0至約59·5重量百 分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約42.0至約40.5重量百分比的 1，1，1，2-四氟乙烷所組成的冷媒之組成物。 本發明進一步提供包含一主要由約54.〇至約56〇重量百 分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約46.0至約44.0重量百分比的 1，1，1，2-四氟乙烷所組成的冷媒之組成物。 本發明進一步提供一種用於在一冷凍器中製冷的方法， 其包含⑷在-具有—通過其中的熱傳介質的蒸發器中某發 一包含約6至約70重量百分比的2,3,3,3·四敗丙烯與約川至 約94重置百分比的以丄^四氟乙烷之液體冷媒而產生一 蒸氣冷媒；以及（b)在一離心壓縮機中壓縮該蒸氣冷媒，其 中該冷媒之體積冷卻能力係大於2,3,3,3·四氟丙烯單獨與 1，1’1，2-四氟乙烷單獨之個別體積冷卻能力。 本發明進一步提供一種用於在一設計為使用HFC_i34a或 CFC-12作為冷媒之冷凍器中替代一冷媒的方法，其包含在 該冷凍器中進料一包含一主要由約6至約7〇重量百分比的 2,3,3,3-四氟丙烯與約3〇至約94重量百分比的四氣 乙烷所組成的冷媒之組成物，因而增加該冷凍器之冷卻能 力。 【實施方式】 在提出下述實施例之細節前，先定義或闡明一些術語。 全球暖化潛勢（GWP)為一種指數，其係以二氧化碳之一 公斤排放為基準，評估一公斤特定溫室氣體之大氣排放的 155197.doc 201139334 相對全球暖化貢獻。透過計算不同時間範圍之GWp，可瞭 解特疋氣體於大氣中留存時間之效應》通常以百年時間 範圍之GWP為參考值。 臭氧耗竭潛勢（ODP)係定義於「臭氧損耗的科學評估 (The Scientific Assessment of Ozone Depletion)，2002，世 界氣象協會的全球臭氧研究及監測項目報（Arep〇rt 〇f the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring project)」第 1 ·4·4 節，第 1.28至 1.3 1 頁（請 參閱此章節的第一段）。0DP代表臭氧在平流層中的耗竭 程度，其係透過一化合物在質量對質量的基礎上與氟三氣 甲烷（CFC-11)比較後所得到的預估值。 冷凍能力（有時稱為冷卻能力）一詞定義為一蒸發器中每 單位質量循環冷媒之冷媒焓變化。體積冷卻能力係指該蒸 發器中每單位體積冷媒蒸汽離開該蒸發器時，該冷媒所移 除之熱量。冷凍能力用來評量冷媒或熱傳組成物製冷之能 力。冷卻率意指每單位時間蒸發器内之冷媒所移除之熱。 性能係數（COP)為該蒸發器中所移除的熱量除以操作該 循環所需的能量輸入。C〇p愈高，則能量效率愈高。c〇p 與能量效率比（EER)直接相關，EER係指冷凍或空調設備 在一組特定内部及外部溫度下之效率評等。 如本文中所用者，一熱傳介質包含一用以從一待冷卻本 體攜帶熱至該冷凍器蒸發器’或者從該冷凍器冷凝器攜帶 熱至一冷部塔或其他熱可由其中排出至周圍的構造。 如本文中所用者，一冷媒包含一作用為在一循環中傳遞 155J97.doc 201139334 熱的化合物或化合物之混合物，其中該組成物進行一由液 體至氣體之相變化並且在一重複循環中回到液體。 可燃性術語意指一組成物燃燒與/或傳播火焰之能力。 對於冷媒與其他熱傳組成物而言，可燃性下限（「lfl」） 為該熱傳組成物以規定於ASTM(美國試驗與材料^ . 會）麵-細1的測試條件下，在空氣中能夠傳播火焰通過 該組成物與空氣之均質混合物的最低濃度。可燃性上限 (「UFL」）為該熱傳組成物由ASTM E_681來測定在空氣中 能夠傳播火焰通過該組成物與空氣之均質混合物的最高濃 度。若一混合物包含可燃性組分與不可燃性組分，則隨著 該不可燃性組分在該混合物中之比例增加，該組成物的 LFL與UFL彼此會越來越接近，最終會在該不可燃性組分 的某個限制比例重合。含有比該限制比例更多之不可燃性 組分的組成物將會是不可燃的。對於單一組分之冷媒或一 共沸冷媒摻合物而言’其組成在&漏時不會改變，因此組 成在洩漏時的改變在決定其可燃性時並非考慮因素。對於 許多冷凍與空調應用而言，需要冷媒或工作流體為不可 燃。 一共沸組成物係為兩種或以上之不同組分的混合物當 其為液體形式且在一給定壓力，其會在一實質上恆定之溫 度沸騰，该溫度可能高於或低於個別組份的沸點，且產生 一瘵氣組成物’該蒸氣組成物與沸騰中之整體液體組成物 基本上相同。（參見如M. F. Doherty與M. F. Malone, Conceptual Design of Distillation Systems, McGraw-Hill 155197.doc 201139334 (New York), 2001，185-186, 351-359)。 因此，共沸組成物之主要特徵為在一特定壓力，液體組 成物之沸點為固定，且沸騰組成物上方之蒸氣組成實質上 即為整體彿騰液體組成物之組成（即不會發生液體組成物 之組分分餾）。亦可認知到，當共沸組成物於不同壓力沸 騰時，該共沸組成物之各組分的沸點及重量百分比可能皆 會改變。因此，共沸組成物可根據特徵為在特定壓力具有 固定的沸騰溫度之該組成物之各組分的重量百分比來定 義。 如本文中所用者，類共沸物組成物意指表現基本上類似 於共沸組成物之組成物（即具有恆沸特性或在沸騰或蒸發 時不會分餾之傾向）。因此’在沸騰或蒸發時，其蒸氣及 液體組成若有任何改變，此改變也僅是極少或屬可忽略之 程度。此與非類共沸物組成物於沸騰或蒸發時其蒸氣及液 體組成會大幅改變形成對比。 此外，類共沸物組成物展現實質上相同之露點壓力及泡 點壓力。也就是說，在特定溫度其露點壓力和泡點壓力的 差異小。若本文中所述之組成物其露點與泡點壓力差為 5%或更小（基於泡點壓力），則可視為類共沸。特別值得注 意的疋，路點壓力與泡點壓力差為〇〇1%或更小的組成 物。 非共沸組成物或非類共沸組成物為兩種或以±之物質的 組成物，其在從液態部分蒸發或蒸餾出來時所產生的篆氣 具有實質上與該液體(該蒸氣係蒸發或蒸館自該液體)不同 155197.doc 10- 201139334 之組成。另-種特徵化非共沸組成物之方式為在一特定溫 度，該組成物之泡點蒸氣壓與露點蒸氣壓實質上不同。在 本文中，若組成物之露點壓力與泡點壓力的差異大於5百 分比(基於泡點壓力），則該組成物為非共彿。 如本文中所用者，術語「包含」、「包括」、「具有」或其 任何其匕變型均旨在涵蓋非排他性的包括。舉例而言，包 括一系列要素的製程、方法、製品或裝置不—定僅限於該 些要素’而是可包括未明確列出或該製程、方法、製品或 ^置所固有的其他要素。此外’除非有相反的明確說明， 或」疋札包含性的「或」，而不是指排他性的「或」。例 如X下任何種情況均滿足條件A或B : A為真（或存在） 且B為偽（或不存在）、A為偽（或不存在⑽為真（或存在）以 及A與B皆為真（或存在）。 連接d由…所組成」（c〇nsisting 〇f)排除任何未具體說 明之元件、步驟或成分。若用於申請.專利範圍，除了通常 與其相關之雜質外’此語應將該項申請專利範圍侷限於兑 所列舉材料之範圍。當「由...所組成」一語出現於申請專 利範圍主體之子句而非緊接於前言時，其僅限於該子句所 述之元件·，其他元件並不排除於該項巾請專利範圍之整體 外0 該連接詞「主要由…所組成」（c—g essentially 〇f) 係用於定義-包括文字所揭露者以外之材料、步驟、特 徵、組分或元件的組成物、方法或裝置，前提是該等額外 包括之材料、步驟、特徵、組分U件確實實質上影塑本 155197.doc

•1U 201139334 發明基本及新穎特徵。「主要由…所組成」一語之涵義介 於「包含」與「由…所組成」之間。 右申請人以開放式用語如「包含」定義一發明或其部 分，則表示（除非另有說明）該敘述應解讀為亦以「主要由 ...所組成」或「由…所組成」描述該發明。 又’使用「一」或「一個」來描述本文所述的元件和組 分。此舉僅僅是為了方便’以及對本發明的範圍提供—般 性的意義》除非很明顯地另指他意，這種描述應被理解為 包括一個或至少一個，並且該單數也同時包括複數。 除非另行定義，否則本文所使用的所有技術和科學術語 之含義’具有與本發明所屬領域中具有通常知識者通常理 解的含義相同。儘管類似或同等於本文所述内容之方法或 材料可用於本發明之實施例的實施或測試，但合適的方法 與材料仍如下所述。除非引用特定段落，否則本文所述之 所有公開文獻、專利申請案、專利以及其他參考文獻均以 引用方式全文併入本文中。在發生衝突的情況下，應以本 說明書及其包含之定義為準。此外，該等材料、方法及實 例僅係說明性質，而沒有意欲做限制拘束。 組成物 2，3,3,3 -四氟丙烯（亦已知為HF 0 -12 3 4y f)可由該項技術領 域中之習知方法製得’例如描述於美國專利US 6,252,099 號中之藉由使氟化銀與丙烯反應者，或者描述於美國專利 申請案公開第2007-0179324 A1號中之1，1，1,2,3-五氟丙烷 (HFC-245eb)的去氫氟化。 155197.doc 201139334 1，1，1，2-四氟乙烷（亦已知為HFC-i34a或R-134a)可商購得 自許多冷媒製造商與經銷商。 在一貫施例中，用於冷凍器中之組成物包含hfo_丨234yf 與HFC-134a。在某些實施例中，本文中所揭露之包含 2,3,3’3-四氟丙烯與i，1，1，^-四氟乙烷且可用於冷凍器（如浸 沒式蒸發器或直接膨脹式冷凍器）中的組成物，其為共沸 或類共沸。在一實施例中，共沸及類共沸組成物在浸沒式 蒸發器中特別有用，因為浸沒式蒸發器冷凍器在使用會分 餾的冷媒組成物時，其性能會變差。非共沸或非類共沸之 冷媒混合物在冷凍器中使用時會有某種程度的分餾。常難 以鑑別出在性質上能夠合理相似於現有冷媒而可作為現 有冷媒之合理替代物的單一組分冷媒。因此，具有與目前 使用之冷媒的性質相似的共沸或類共沸組合物會特別有 利。 已發現包含約6至約82重量百分比的2,3,3,3_四氟丙稀（例 如約38至約82重量百分比的2,3,3,3四氟丙稀）與約至約 18重f百分比的^^―四氟乙烷（例如約“至約μ重量百 分比的U，l，2·四氟乙烷）之組成物在用於作為冷凍器中的 工作流體時’能提供高能量效率且同時具有低GW盘低 ODP值。 ’、" 田在一實施例中，共沸或類共沸組成物包含約避約^重 量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約62至約18重量百分比的 1，U，2_四氟乙貌。這些共沸及類共彿組成物涵括包含 2,3,3,3-四1丙稀與^2.四氟乙烧的組成物，並在泡點 155197.doc •13· 201139334 蒸氣壓與露點蒸氣壓間具有最小差異，因此其在溫度為約 0°C至約40°C (此為冷凍器概略的實際工作溫度範圍）時有最 小滑移。所以’這些組成物能夠讓冷凍器的蒸發器與冷凝 器發揮最佳性能。 在另一實施例中’用於一冷凍器裝置的組成物含有一包 含約6至約70重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約3〇至約94 重量百分比1，1，1，2-四氟乙烷。測定結果令人驚喜地發 現’在此範圍中之組成物在典型的操作條件下，其體積冷 卻此力大於單獨2,3,3,3-四氟丙稀與ι，ι，ι，2_四氟乙院兩者 的個別體積冷卻能力。 在另一實施例中，本文中所揭露之能夠最佳化用於冷凍 器之冷凝器條件的組成物，包含約38至約67重量百分比的 2.3.3.3- 四氣丙烯與約62至約33重量百分比的^，丨二四氟 乙烷。這些組成物在溫度約40»c時，能夠在冷凝器中產生 最少的分餾現象。 在另一實施例中，本文中所揭露之能夠最佳化用於冷凍 器之蒸發器條件的組成物，包含約54至約82重量百分比的 2.3.3.3- 四氟丙烯與約46至約18重量百分比的四氟 乙烷。這些組成物在溫度約〇t時，能夠在蒸發器中產生 最少的分餾現象。 在另一實施例中，本文中所揭露之會在冷凍器之蒸發器 與冷凝器中同時提供最低滑移的組成物，係為共彿物之組 成物。因此，在該實施财，該些組成物包含約51至約67 重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約49至約33重量百分比 155197.doc •14- 201139334 的1’1，1，2-四氟乙烷，並且在〇至4〇。(：間為共沸。 在另一實施例中，本文t所揭露之能夠最佳化用於冷凍 器之蒸發器條件的組成物，包含約54至約67重量百分比的 2,3,3,3-四氟丙烯與約46至約33重量百分比的•四氟 乙烷。 在另-實施例中，本文中所揭露之組成物包含約54至約 56重置百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約46至約料重量百分 比的1’1，1，2·四氟乙烧。特別值得注意的是__含有約^重 1百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比，丨，2•四 說乙烧之組成物。 在某些應用中，冷媒理想為不可燃。在某些實_卜 本文中所揭露之包含2,3,3,3:四氟丙烯與四氟乙烷 的組成物為不可燃。在-實施例中，包含2,3,3,3·四氟丙 烯與⑴，2·四說乙烧且可用於冷康器中的組成物為不可 燃的組成物，並且包含大於或等於約41重量百分比的 1，1，1，2-四氟乙烷。 特別值得注意的是同時為共料或類共沸的且為不可燃 的組成物，例如包含約58.0至約59 5重量百分比的2,3,3,3: 四氟丙烯與約42.0至約後5重量百分比的四說’乙烧 的組成物。本文中所揭露之組成物為共沸的或類共彿的且 為不可燃的-個實施例’係包含約59重量百分比的 2,3,3’3-四氟丙稀與約41重量百分比的四氟乙烧之 組成物。 本文中所揭露之經成物為共沸或類共㈣㈣ 155197.doc 201139334 另一個實施例，係包含約53重量百分比的2,3,3,3_四氟丙 烯與約47重量百分比的1，M，2-四氟乙烷之組成物。進— 步而言，係額外之組成物並包含一主要由約58〇至約59 5 重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約42.0至約40.5重量百分 比的1，1，1，2 -四氣1乙烧所組成之冷媒。特別值得注竟的— 個實施例包含一主要由約59重量百分比的2,3,3,3·四氟丙 稀與約41重量百分比的l，l，l，2 -四乙院所組成之冷媒。 亦值得注意的組成物包含一主要由約54.0至約56.0重量 百分比.的2,3,3,3 -四氟丙烯與約46.0至約44_0重量百分比的 1，1，1，2-四氟乙烷所組成之冷媒。特別值得注意的一個組 成物包含一主要由約55重量百分比的2,3,3,3-四氟丙稀與 約45重量百分比的1，1，1,2-四氣乙烧所組成之冷媒。 並且在另一個實施例中的組成物包含一主要由約5 3重量 百分比的2,3,3,3 -四氟丙婦與約47重量百分比的ι，ι，ι，2_四 氟乙烧所組成之冷媒。 在一實施例中，本文中所揭露之包含2,3,3,3-四氟丙烯 與1，1，1，2-四氟乙烷的組成物，可在冷凍器中與一乾燥劑 組合使用以幫助移除水分。乾燥劑可由活性氧化鋁、矽膠 或沸石為主的分子篩所組成。代表性的分子篩包括 MOLSIV XH-7、XH-6、XH-9 以及 XH-11 (UOP LLC，Des Plaines, IL) ° 在一實施例中，本文中所揭露之包含2,3,3,3-四氟丙烯 與1，1，1，2-四氟乙烷的組成物，可與至少一種潤滑劑組合 使用，該潤滑劑係選自於由聚烷二醇、聚醇酯、聚乙烯 155197.doc -16- 201139334 趟礦物油、烧基笨、合成石蝶、合成環烧與聚⑷稀煙 所組成之群組。 在某些實施例中，可與本文中所揭露之組成物組合使用 的满滑劑，可包含適用於冷床器褒置的潤滑劑。尤其是現 有使用於蒸氣壓縮冷束裝置（利用I氣碳化物冷媒）的满滑 Μ在一實施例中，潤滑劑包含在壓縮冷凍潤滑領域中通 常已知為「礦物油」者。礦物油包含石蝶（亦即直鏈或支 鏈之碳鏈飽和烴）、環烷（亦即環狀石蠟）與芳族（亦即不飽 和的％烴，其含有一或多個特徵為交替雙鍵的環）。在一 實施例中m劑包含在壓縮冷束潤滑領域中通常已知為 「合成油」者。合成油包含烷芳基（亦即線性與分枝烷基 烷基苯）' 合成石蠟與環烷，以及聚（0[烯烴）。代表性的現 有潤滑劑係商購可得的BVM⑽N(石蠛族礦物油，由BVA Oils銷售）、商購可得自Cr〇mpt〇n c〇的環烷族礦物油（以 Suimo® 3GS與Sunis〇® 5GS的商標銷售）、商購可得自 Pennzoil的環烷族礦物油（以s〇ntex® 372LT的商標銷售）、 商購可得自Calumet Lubricants的環烷族礦物油（以

CalUmet® RO_30的商標銷售）、商購可得自Shrieve Chemicals 的線性烷基苯（以 Zer〇1® 75、Zer〇1® 15〇 與 5〇〇的商標銷售）以及HAB 22(由Nipp〇n 〇i〗銷售的分枝烷基 苯)。 疋土 在其他實施例中，潤滑劑亦可包含已設計為與氫氟碳化 物冷媒一同使用的潤滑劑，並且在壓縮冷凍與空調裝置之 操作條件下，可與本發明之冷媒互溶。此類冷媒包括但不 155197.doc -17- 201139334 限於聚醇酯（POE)如 Castrol® 100 (Castrol，United Kingdom)、聚烷二醇（PAG)如 RL-488A(來自 Dow (Dow Chemical，Midland, Michigan))、聚乙烯醚（PVE)以及聚碳 酸酯（PC)。 較佳的潤滑劑為聚醇酯。 與本文中所揭露之冷媒一同使用的潤滑劑，係藉由考量 一給定之壓縮機要求下與該潤滑劑將曝露之環境下而選 擇。 在一實施例中，本文中所揭露之冷媒可進一步包含一添 加劑，該添加劑係選自由相容劑、UV染料、溶解化劑、 示蹤劑、安定劑、全氟聚醚（PFPE)與官能基化全氟聚醚所 組成之群組。 在一實施例中’該些組成物可與約〇.〇丨重量百分比至約 5重量百分比的安定劑、自由基清除劑或抗氧化劑一同使 用。此類其他添加劑包括但不限於硝基甲烷、受阻酚 (hindered phenol)、羥胺、硫醇、亞磷酸酯或内酯。可使 用單一添加劑或添加劑之組合。 選擇性的是’在另一實施例中，某些冷凍或空調系統添 加劑可依需要添加，以增進性能與系統穩定性。這些添加 劑在冷凍與空調領域中為已知者，並且包括但不限於抗磨 劑、極壓潤滑劑、腐蝕與氧化抑制劑 '金屬表面去活化 劑、自由基清除劑與發泡控制劑。一般而言，這些添加劑 在本發明組成物中相對於整體組成物可以少量存在。典型 的使用濃度為少於約〇.丨重量百分比至多達約3重量百分比 155197.doc 201139334 的各個添加劑。這些添加劑係基於個別的系統要求下而選 擇。這些添加劑包括ΕΡ(極壓）潤滑添加劑的磷酸三芳酯家 族成員，例如丁基化磷酸三苯酯（ΒΤΡΡ)或其他烷基化磷酸 二 ^'酯’如來自 Akzo Chemicals 的 Syn-0-Ad 8478、墻酸三 甲笨醋與相關化合物。此外’該些金屬二院基二硫構酸酯 (例如辞一烧基一硫填酸S旨（或ZDDP)、Lubrizol 1375與其 他此化學品家族之成員可用於本發明之組成物中。其他抗 磨添加劑包括天然產物油與不對稱聚羥基潤滑添加劑，例 如 Synergol TMS (International Lubricants)。同樣地，可使 用女疋劑如抗氧化劑、自由基清除劑與水清除劑。此類別 中之化合物可包括但不限於丁基化羥基曱苯（BHT)、環氧 化物與其混合物。腐蝕抑制劑包括十二烷基琥珀酸 (DDSA)、胺構酸鹽（AP)、油醯基肌胺酸、咪膝（imidaz〇ne) 衍生物與經取代磺酸鹽（sulfph〇nate) 0 裝置 在一實施例中係提供一種冷凍器裝置，其含有一包含約 6至約70重蓋百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約3〇至約94重量 百分比的1，1，1，2-四氟乙烷之組成物。冷凍器裝置可為各 式類型，包括離心裝置與正排量裳置。冷Μ裝置典型包 括-条發器、壓縮機、冷凝器與—降壓裝置，例如一闊。 =含約6至70重量百分比的2,3,3,3，aM^3(^94i 量百分比的1，1，1，2·四氟乙烷之組成物，提供了較純 1，1，1，2·四氟乙烧或純2,3,3,3_四氟丙稀單獨之體積冷卻能 力更高的體積冷卻能力》 155197.doc -19· 201139334 在一實施例中係提供一種冷康器裝置，其含有一包含約 38至約82重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約62至約18重 里百分比四氣乙烧之組成物。 冷凍器為空調/冷凍裝置 蒸氣壓縮冷康器。此類蒸氣壓縮冷束器可為浸沒式蒸發器 冷康器，其一個實施例係示於圖丨，或直接膨脹式冷;東 器，其一個實施例係示於圖2。浸沒式蒸發器冷凍器與直 接膨脹式冷凍器皆可為氣冷式或水冷式。在冷凍器為水冷 式的實施例中，此類冷凍器通常連接至冷卻塔以將熱從系 統中排出。在冷凍器為氣冷式的實施例中，該些冷凍器係 配備有冷媒至空氣鰭管（efrigerant-to-air finned-tube)的冷 凝器旋官與風扇，以將熱從系統中排出。氣冷式冷康器系 統通常較等效能力的水冷式冷;東以統（包括冷卻塔與水 )價廉然而，水冷式系統由於其較低的冷凝溫度，在 許多操作條件下會更有效率。 冷;東器’包括浸沒式蒸發器與直接膨脹式冷;東器，可結 ^氣處理與分配系統’以提供舒適的空調（冷卻與除濕 A)’。商業建築’包括旅館、辦公室建築、醫院、 犬直接Γ似者。在另—實施例中，冷;東器，最可能為氣冷 ㈣冷“，已發現在海軍潛水艇與水面船 有額外的實用性。 蒸= = 請參_。-水冷式_ 熱傳介質(其為—溫液/於圆^在此冷;東器令’-第-‘、、Λ液體，包含水並且在某些實施例中包 155l97.doc 201139334 、、’j、、力幻如一醇，例如乙二醇或丙二醇）從一冷卻系統（例 如「建築冷卻系統’顯示為在箭號3進入)進入該冷来器， 並通過在一蒸發器6(具有一進口與一出口）中的旋管或管 束9。該溫第一熱傳介質係傳送至該蒸發器，在此處該介 質係藉由液體冷媒冷部’該冷媒係顯示於該蒸發器之較低 部分。該液體冷媒係在低於該溫第一熱傳介質溫度的溫度 蒸發，而該介質則流過旋管9。該冷卻之第—熱傳介質經 由旋管9的-回流部分，重新循環回到該建築冷卻系統（如 則號4所不）。该液體冷媒（顯示於圖i之蒸發器6的較低部 分）氣化並被抽入-廢縮機7中，該壓縮機提高該冷媒蒸氣 的壓力與溫度。該壓縮機壓縮此蒸氣，所以當其離開該蒸 發器時，其可在較該冷媒蒸氣的壓力與溫度為高之壓力與 溫度’冷凝於-冷凝器5中…第二熱傳介質（在—水冷^ 冷凍器的情況下為一液體）經由冷凝器5的旋管或管束1〇, 從一冷卻塔（在圖1中的箭號1處）進入該冷凝器。該第二熱 傳介質係於此過程中溫熱並經由一旋管1〇的回流環路與箭 號2回到一冷卻塔中或環境中。此第二熱傳介質冷卻該冷 凝器中的蒸氣並且導致該蒸氣冷凝成液體冷媒，所以在該 冷凝器的較低部分有液體冷媒（如圖i所示）。該冷凝器中之 冷凝的液體冷媒通過一膨脹裝置8流回至該蒸發器，該膨 脹裝置可為一孔口、毛細管或膨脹閥.膨脹裝置8降低該 液體冷媒的壓力，並且將該液體冷媒部分轉換為蒸氣，也 就是說該液體冷媒由於冷凝器與蒸發器間的壓差而驟沸。 驟沸冷卻該冷媒，亦即冷卻該液體冷媒與該冷媒蒸氣至在 155197.doc •21 · 201139334 蒸發器壓力下的飽和溫度’所以液體冷媒與冷媒蒸氣同時 存在於該蒸發器中。 應注意的是’對於一單一組分的冷媒組成物而言，在該 蒸發器中的蒸氣冷媒組成係與在該蒸發器中的液體冷媒組 成相同。在此情況下，蒸發將會在恆溫下發生。然而，若 使用一如同本發明之冷媒摻合物（或混合物），則在該蒸發 器中（或在該冷凝器中）的液體冷媒與冷媒蒸氣可能具有不 同之組成。此可能導致系統效率不彰以及設備維修困難， 因而一單一組分之冷媒係較為理想的。一共沸或類共沸組 成物基本上可在一冷凍器中作用為一單一組分冷媒，所以 該液體組成與該蒸氣組成基本上為相同，可降低因使用非 共沸或類共沸組成物所引起的效率不彰。 咼於700 kW冷卻能力的冷凍器通常使用浸沒式蒸發器， 在此處蒸發器與冷凝器中的冷媒圍繞一旋管或管束或其他 用於熱傳介質的導管（亦即該冷媒係在該殼側卜浸沒式蒸 發器需要進料較大量的冷媒，但能夠達到較接近的趨近溫 度（approach temperature)以及較高的效率。具有低於7〇〇 W冷卻能力的冷;東n冑f使用的蒸發器為具有流入該些 管中的冷媒以及圍繞該些管的熱傳介質（在蒸發器與冷凝 器中）’亦即熱傳介質係在該殼側。此類冷凍器係稱為直 接膨脹式（DX)冷;東器…水冷式直接膨服式冷康器的一個 貫施例係說明於圖2。在此說明於圖2的冷凍器中，第一液 體熱傳介質（其為一溫液體如溫水）在進口 14進入一蒸發器 6，。大部分液體冷媒（具有少量冷媒蒸氣）在箭號3•處進入二 155197.doc -22- 201139334 在該蒸發器中之旋管或管束9’並蒸發。結果第一液體熱傳 介質在該蒸發器中冷卻，而冷卻之第一液體熱傳介質在出 口 16離開該蒸發器，並送至一待冷卻之主體如一建築。在 此圖2之實施例中，係此冷卻之第一液體熱傳介質冷卻該 建築或其他待冷卻之主體。該冷媒蒸氣在箭號4,處離開該 蒸發器並送至一壓縮機7 ’，在此處該蒸氣係經壓縮並且離 開時為尚溫高壓之冷媒蒸氣。此冷媒蒸氣在丨，處通過一冷 凝器旋管10,或管束進入一冷凝器該冷媒蒸氣係藉由一 在該冷凝器中之第二液體熱傳介質（如水）冷卻並變為一液 體。該第一液體熱傳介質經由一冷凝器熱傳介質進口 2〇進 入該冷凝器。該第二液體熱傳介質從該冷凝中的冷媒蒸氣 抽取熱，而該冷媒蒸氣變為液體冷媒，而此過程溫熱在該 冷凝器中的第二液體熱傳介質。該第二液體熱傳介質經由 該冷凝ϋ熱傳介質出口 18離開。該冷凝之冷媒液體經由較 低旋管10’離開該冷凝器（如圖2所示）並流經一膨脹裝置 12,該膨脹裝置可為一孔口、毛細管或膨脹閥。膨脹裝置 12降低該液體冷媒的壓力。因膨脹而產生的少量蒸氣進入 該蒸發器，而且液體冷媒通過旋管9,，並且重複此循環。 蒸氣壓縮冷;東器可藉由它們所使用的壓縮機類型而加以 區別。本發明包括使用離心壓縮機以及正_縮機的冷 ’東器。在-實施例中，…所揭露之包含2,3,3,3_四氟 丙婦與1，U，2-四氟乙烧的組成物，彳用於使用_離心壓 縮機的冷U巾，本文巾稱冷來器。 -離心壓縮機使用旋轉元件來獲向加速冷媒，並且典型 155197.doc -23· 201139334 為包括封蓋於一護罩中的一葉輪與擴散器。離心壓縮機通 常在一葉輪入口（impeller eye)或一循環式葉輪的中央進口 處抽取流體’並使其徑向向外加速。在該葉輪中會產生一 些靜壓上升（static pressure rise)，但是該壓力上升大部分 發生在該護罩的擴散器區段，在此處速度係轉換為靜壓。 各個葉輪·擴散器組為該壓縮機之一階段。離心壓縮機係 建構有1至12個或更多的階段，取決於所欲之最終壓力與 待處理的冷媒體積。 一壓縮機之壓力比或壓縮比為絕對排放壓力與絕對進口 壓力之比例。由一離心壓縮機所傳送的壓力在一相對廣泛 之容量範圍中係恆定的。一離心壓縮機可發出的壓力係取 決於該葉輪的尖端速度。尖端速度為在該葉輪最外側尖端 所量測到的速度’並且與葉輪的直徑以及其每分鐘轉數相 關。離心壓縮機的容量係由通過該葉輪之通道大小決定。 此讓壓縮機的大小更取決於所需之壓力而非容量。 在另一實施例中，本文中所揭露之包含2,3,3,3_四氟丙 烯與1，1，1，2-四氟乙烷的組成物可用於正排量壓縮機，以 及往復壓縮機、螺旋壓縮機或渦卷壓縮機。使用一螺旋壓 縮機的冷凍器在本文中係稱為一螺旋冷凍器。 正排量壓縮機將蒸氣抽取至一腔室中，並且減少該腔室 的體積以壓縮該蒸氣。在壓縮後，藉由進一步減少該腔室 的體積至零或接近零，使該蒸氣從該腔室中增壓。 往復壓縮機使用由一曲軸驅動的活塞。它們可為靜止式 或移動式，可為單階段式或多階段式，並且可藉由電動^ 155197.doc •24· 201139334 達或内燃機驅動。5至30 hp的小型往復壓縮機可見於汽車 應用中並且典型為用於間歇負載（intermiUent duty)。高達 100 hp的較大型往復壓縮機可發現於大型工業應用中。排 放壓力的範圍可從低壓至非常高壓（>5〇〇〇 ^丨或35 Mpa)。 螺旋壓縮機使用兩個篩網式旋轉正排量螺旋螺桿，以將 氣體壓入一較小的空間。螺旋壓縮機通常用於商業與工業 應用中的連續操作，並且可為固定式或移動式。它們的應 用可從5 hp (3.7 kW)至超過500 hp (375 kW)，並且可從低 壓至非常高壓（>1200 psi或8.3 MPa)。 渦卷壓縮機類似於螺旋壓縮機，並且包括兩個交錯的螺 旋形/尚卷以壓縮氣體。其輸出相較於一旋轉螺旋壓縮機更 為脈衝式。 對於使用渦卷壓縮機或往復壓縮機的冷凍機而言，其蒸 發器通常使用低於150 kW能力的硬銲型板式熱交換器，而 非使用於較大型冷康中的殼管式熱交換器。硬鐸型板式 熱交換器降低系統體積與冷媒進料量。 方法 在一實施例中提供一種用於在一冷凍器中製冷的方法， 其包含（a)在一具有一通過其中的熱傳介質的蒸發器中蒸發 一包含約6至約70重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約3〇至 約94重量百分比的ι，ι，ι，2-四氟乙烷之液體冷媒而產生_ 蒸氣冷媒；以及（b)在一壓縮機中壓縮該蒸氣冷媒，其中該 冷媒之體積冷卻能力係大於2,3,3,3-四氟丙烯單獨與 Μ，1，2-四氟乙烷單獨之個別體積冷卻能力。該用於製冷 155197.doc •25· 201139334 其中該熱傳介質從該蒸發 之方法提供冷卻至一外部位置 器傳送至·一待冷卻主體。 下列組成物在該用於製冷之方法中特別實用即 成物中’在該液體冷媒中之2,3,3,3四氟丙烯與1，1山2_四 氣乙烧的重量比與在該蒸氣冷媒中之2,3,3,3_四氟丙稀與 W’2-四氟乙烷的重量比基本上相同。換言之，該特別 有用之組成物為共沸或類共沸者。 在實施例中，-待冷卻主體可為任何可被冷卻的空 間、物體錢體。在—實施射，—待冷卻主體可為—房 間、建築、—汽”的乘客隔間、冷滚機、冷滚器或超市 或便利商錢*櫃。或者，在另—實施财，-待冷卻主 體可為一熱傳介質或熱傳流體。 ^在-實施例中，該用於製冷的方法包含在—浸沒式蒸發 器冷凍器中製冷，如上所述並請參照圖丨。在此方法中， 本文中所揭露之包含2,3,3,3_四氟丙烯與丨山以^氟乙貌 的組成物，係、蒸m第—熱傳介f附近形成冷媒^ 氣。該熱傳介質為一溫液體如水，其係經由一管路從—冷 部系統輸送至該蒸發器中。該溫液體係冷卻並傳送至一待 冷卻主體，例如-建築。該冷媒蒸氣而後在—第二熱傳介 質附近冷凝，該介質係一冷卻之液體並可從例如一冷卻塔 中帶出。該第二熱傳介質冷卻該冷媒蒸氣所以其冷凝以形 成一液體冷媒。在此方法中，亦可使用一浸沒式蒸發器冷 康器以冷卻旅館、辦公室建築、醫院與大學。 在另一實施例中，該用於製冷之方法包含在一直接膨脹 155197.doc •26- 201139334 式冷束器中製冷，如上所述並請參照圖2。在此方法中， 本文中所揭露之包含2,3,3,3_四氣丙稀與以以四敦乙燒 的組成物，係通過-蒸發器並蒸發以產生—冷媒蒸氣。— 第-液體熱傳介質係由該蒸發中的冷媒冷卻。該第—液體 熱傳介質係從該;i發器料至_待冷卻主體。在此方法 中’亦可使用該直接膨脹式冷;東器以冷卻旅館、辦公室建 築、醫院與大學，以及海軍潛水艇或海軍水面船艦。 在-浸沒式蒸發器冷; 東器或直接膨脹式冷; 東器中製冷的 方法中，該冷凍器包括一離心壓縮機。 基於由 Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)發表之GWP值而需要替代的冷媒與熱傳流體，包括 但不限於HFC-134a。因此根據本發明，提供了一種用於替 代一冷凍器中之HFC-134a的方法。該用於替代一設計為使 用HFC_ 134a作為冷媒之冷;東器中之—冷媒的方法，包含以 一包含一主要由約38至82重量百分比的2,3,3,3_四氟丙烯 /、’力62至1 8重里百分比的1，1，1，2_四氟乙院所組成之冷媒 的組成物進料至該冷凍器中。 在此替代HFC-134a的方法中，本文中所揭露之包含 2,3,3,3-四氟丙烯與1，1，丨，2_四氟乙烷的組成物，可用於原 本设s十與製造為以HFC-134a操作的離心冷珠器中。 在以本文所揭露之組成物於現有設備中替代Hfc- 134a 時’藉由調整設備或操作條件或兩者可實現額外之優點。 例如’可在一離心冷凍器中調整葉輪直徑與葉輪速度，在 該冷束器中係使用一組成物作為替代工作流體。 155I97.doc •27- 201139334 另一由於ODP(ODP=l)與GWP(GWP=l〇,890)而需要替代 的冷媒為CFC-12。HFC-134a原本使用於冷束器中作為 CFC-12的替代物。但CFC-12可能仍使用於世界上的某些 區域中。因此根據本發明，提供了一種用於替代一冷床器 中之CFC-12的方法。該用於替代一設計為使用以^作 為冷媒之冷凍器中之一冷媒的方法，包含以一包含一主要 由約6至70重量百分比的2,3,3,3 -四氟丙稀與約％至94重量 百分比的1，1，1，2-四氟乙烷所組成之冷媒的組成物進料至 該冷凍器中。 在此替代CFC-12的方法中’本文中所揭露之包含 2,3,3,3-四氟丙烯與l，i，l，2-四氟乙烷的組成物，可用於原 本設計與製造為以CFC-12操作的冷凍器令。 在以本文所揭露之組成物於現有設備中替代CFC_l2時， 藉由調整設備或操作條件或兩者可實現額外之優點。例 如，可在一離心冷凍器中調整葉輪直徑與葉輪速度，在該 冷凍器中係使用一組成物作為替代工作流體。 或者’在該替代HFC-134a或CFC-12的方法中，本文中 所揭露之包含2,3,3,3-四1㈣與UJi四敦乙院的組成 物可用於新式設備，例如-包含-浸沒式蒸發㈣新式冷 凍器或一包含一直接膨脹式蒸發器的新式壓縮機。 實例 此處所描述的概念將以下列實例進一步說明之，該等實 例不限制申請專利範圍中所描述之本發明範嘴。 實例1 155197.doc -28- 201139334 與金屬及POE潤滑劑之熱安定性與相容性 59重量百分比HFO-1234yf與41重量百分比HFC-134a的 混合物在鋼、銅與鋁之存在下，其安定性係依據 ANSI/ASHRAE Standard 97-2007的密封管測試法測定。將 含有經浸於該混合物之鋼、銅與鋁取樣片之密封玻璃管， 在175°C老化兩個星期並且與以類似方式製備之老化樣品 管（含有純HFC-134a)比較。對於該些管的目視檢查指出， 兩種冷媒皆無顏色改變、殘留物或其他劣化現象。再者， 熱老化後的化學分析指出沒有可偵測到的氟化物或酸產 生。在這些測試條件下，59重量百分比HFO-1234yf與41重 量百分比HFC-134a的混合物顯示類似於HFC-134a的安定 性。 59重量百分比HFO-1234yf與41重量百分比HFC-134a的 混合物在POE潤滑劑存在時的安定性亦加以評估。含有50 wt0/〇的 HFO-1234yf/HFC-134a混合物與 50 wt% POE潤滑劑 的摻合物，係在具有經浸泡之鋼、銅與鋁取樣片的密封管 中在175°C老化兩個星期，並與以類似方式製備及老化的 掺合物（.含有HFC-134a)比較。該冷媒-油摻合物或該金屬 取樣片中上皆未觀察到劣化現象。在曝露後的化學分析指 出，GC分析中並無可偵測到的氟化物或酸產生或顯著變 化，此GC分析係由氣相層析-質譜儀所測定。 實例2 1234yf/134a混合物的可燃性、GWP與0DP，相較於CFC-12、HFC-134a與 HFO-1234yf 155197.doc -29· 201139334 表1 性質 CFC-12 HFC-134a HFO-1234yf 1234y^l34a (55/45 wt%) 1234y£/134a (59/41 wt%) 可燃性分級 (ASHRAE Std 34) 1 (不 可燃） 1 (不 可燃） 2L (低 可燃性） 1 (不 可燃） 1 (不 可燃） ODP 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 GWP,〇〇 (100年時間範圍） 10,890 1430 4 644 589 冷凍器蒸發器或 冷凝器滑移rci N/A N/A N/A 不大 於 0.01 不大 於 0.01 表1顯示HFO-1234yf與HFC-134a的不可燃混合物可配製 為具有顯著較CFC-12或HFC-134a為低的GWP，以及在典 型冷凍器蒸發器與冷凝器皆具有可忽略的滑移。 實例3 熱動力循環性能 59 wt% HFO-1234yf與 41 wt% HFC-134a的混合物以及純 HFO-1234yf相對於純HFC-134a在一冷凍器的典型冷卻循 環中的性能係加以評估。相較於目前與先前使用之中壓冷 凍器冷媒（也就是HFC-134a與CFC-12)，關鍵狀態變數與性 能矩陣係歸納於表2。此相對性能係在下列條件下測定： 蒸發器溫度 4.4。。 冷凝器溫度 37.8〇C 在壓縮機進口的蒸氣過熱： o°c 在冷凝器出口的液體過熱： 0°C 壓縮機效率 70% 155197.doc •30 201139334 表2 1234yfa34a (59/41 wt%) vs HFC-134a % 1234ym34a (59/41 wt%) vs CFC-12 % HFO- 1234yf vs HFC-134a % HFC-134a vs CFC-12 % HFO- 1234yf vs CFC-12 % 壓縮比 -3.5 5.6 -5.8 9.5 3.2 壓縮機始上升 -11.7 14.4 -19.1 29.5 4.8 壓縮機葉輪尖端 速度 -6.0 7.0 -10.1 13.8 2.4 壓縮機排放溫度 -9.8 -13.8 -15.9 -4.5 -19.7 淨冷凍效果 (每單位質量冷 媒） -13.9 9.7 -22.8 27.4 -1.6 在壓縮機吸入處 的蒸氣密度 17.8 -4.7 21.2 -19.1 -2.0 冷卻能力 (每單位體積冷 媒） 1.5 4.6 -6.5 3.1 -3.6 冷卻的性能係數 -2.5 -4.1 -4.5 -1.7 -6.1 壓縮機葉輪直徑 2.4 -5.4 9.0 -7.7 0.7 從蒸發器升起一單位質量的1234yf/134a混合物至冷凝器 所需之壓縮功（亦即等熵壓縮焓上升），係經評估為比HFC-134a低了 11.7%。 若使用一離心壓縮機，對於1234yf/134a混合物而言，使 用相對於HFC-134a為低6%的葉輪尖端速度即為足夠。相 對於HFC-13 4a單獨，若使用123 4yf/134a混合物則壓縮機 之排放溫度會低9.8%。每單位質量1234yf/134a混合物通過 該蒸發器的淨冷凍效果，會比HFC-134a單獨低13.9%。然 而，該1234yf/134a混合物蒸氣密度在壓縮機吸入條件下， 會比HFC-134a單獨高17.8%。此較高的蒸氣密度彌補了其 較低的冷凍效果，並且導致1234yf/134a混合物比HFC-134a單獨，有高1.5%的體積冷卻能力。使用1234yf/134a混 155197.doc -31 - 201139334 合物比使用HFCM234yf單獨會產生較高的c〇p，因為該混 合物比HFO-1234yf單獨傳送了高u 6%的冷〉東效果。該 1234丫以134&混合物的體積冷卻能力比純1^〇_1234“單獨 高 8.5%。 表2的結果意味著可設計出使用該1234#/134&混合物的 大噸位冷凍器，並且其具有可與目前使用2HFC_134a冷凍 益相比的性能。在現有冷凍器中，以該1234yf/134a混合物 替代HFC-134a亦為可行。 表2顯示計算得到之葉輪直徑的相對值。該i234yf/134a 混合物所需的葉輪會比HFCM 34a單獨所需大上2.4%。作為 比較，純HFO-1234yf會需要比HFC-134a單獨大上9%的葉 輪直徑。 實例4 熱動力循環性能 表3顯示本文中所揭露之各式冷媒組成物的冷卻性能， 並與HFC-134a與HFO_1234yf作比較。在此表中，Evap Pres為蒸發器壓力，c〇nd Pres為冷凝器壓力，Comp Exit T為壓縮機離開溫度，c〇P為性能係數（類似於能量效率）， 以及CaP為體積冷卻能力。此數據係基於下列條件而估計： 蒸發器溫度 4.4〇C 冷凝器溫度 37.8〇C 在壓縮機進口的蒸氣過熱·· o°c 在冷凝器出口的液體過熱： o°c 壓縮機效率 70% 155197.doc •32· 201139334 1234yf/134a (80/20 wt%) 263 994 43.8 0.07 0.01 2442 4.677 0.984 0.965 162.1 1___ I 0.919 1234yf/134a (60/40 wt%) 522 1009 45.4 375 0.01 0.00 2517 4.723 1.014 0.975 165.6 1_ i 0.939 1234yf/134a (55/45 wt%) 644 1008 45.8 374 0.01 0.01 2532 4.734 1.018 0.977 166.5 1_ 1 0.944 1234yf/134a (40/60 wt%) <N 〇〇 卜 1007 47.0 σ\ Ό 0.02 0.07 2545 Γ 4.766 1.025 「0.983 v〇 0.960 1234yf/134a (20/80 wt%) 1041 00 00 a\ 48.7 oo vn m 0.08 0.12 2531 4.808 1.020 0.992 172.9 0.980 1234yf 寸 o V〇 ON 42.3 364 0.00 0.00 2322 4.626 0.936 0.955 158.7 0.899 134a 1430 958 50.3 m 0.00 0.00 2482 4.846 1.000 1.000 176.4 1.000 ,組成物 GWP 冷凝器 壓力(kPa) 排放溫度(°C) Evap P (kPa) Cond.滑移(°C) Evap.滑移(°C) 體積冷卻能力[kJ/m3] COP 相對於134a之能力 相對於134a之COP 尖端速度(m/s) 相對於 134a之尖端速度 155197.doc -33· 201139334 表3之數據顯示本發明組成物特別接近HFC-134a。圖3顯 示1234yf/134a混合物的體積冷卻能力相較於純HFC-134a 的體積冷卻能力，並對HFO-1234yf重量百分比作圖。圖3 顯示，具有稍微大於零至約70重量百分比HFO-1234yf的 1234yf/134a組成物’其體積冷卻能力值高於HFC-134a單 獨，儘管有HFO-1234yf單獨的體積冷卻能力低於HFC-134a單獨的事實存在。此外對於離心系統而言，列於表中 之1234丫以134&混合物的尖端速度比起；^0-1234)^單獨， 更接近於純HFC-134a。 實例5 與潤滑劑之互溶性 59 wt% HFO-1234yf 與 41 wt% HFC-134a 混合物與三種商 購可得之冷凍器POE潤滑劑（York Η、York K與York L，由 Johnson Controls所供應）的互溶性，係在廣泛的濃度與溫 度範圍中測試’此範圍係涵蓋冷凍器典型會遇到的操作範 圍。含有不同比例之1234yf/l34a混合物與潤滑劑的密封玻 璃管’係製備並依序先浸於一冷而後一熱撥拌怪溫浴中， s亥必係控制在目標溫度水平。在達到溫度平衡後，在溫度 增量為5 C ’目視觀測並記錄各個1234yf/13 4a/潤滑劑換合 物之互溶性特性❶在觀測溫度具有均相半透明溶液外觀之 摻合物即認定為「互溶」。以一彎月形面區分成清楚分開 之相的換合物，或疋顯現為混濁（亦即雲狀（cl〇udiness)或 霧狀（haziness))而指示形成個別顆粒的摻合物皆認定為 「不互溶」。具有5至70 wt%所選之p〇E潤滑劑的 155197.doc •34· 201139334 1234yf/134a混合物，係在整個代表冷凍器操作的溫度範圍 中皆為完全互溶。 實例6 熱動力循環性能 5 5 wt% HFO-1234yf與45 wt% HFC-134a的混合物相對於 單獨HFC-134a與單獨CFC-12在一冷凍器的典型冷卻循環 中的性能係加以評估，評估方式係如同上述用於該59/41 wt%混合物的實例3。相較於目前與先前使用之中壓冷凍 器冷媒（也就是HFC-134a與CFC-12)，關鍵狀態變數與性能 矩陣係歸納於表4。此相對性能係在下列條件下測定：

蒸發器溫度 4.4°C

冷凝器溫度 37.8°C

在壓縮機進口的蒸氣過熱： 〇°C

在冷凝器出口的液體過熱： 0°C 壓縮機效率 70% 表4 1234yf/134a (55/45 wt%) 1234y£O4a (55/45 wt%) VS VS HFC-134a CFC-12 % % 壓縮比 -3.5 5.7 壓縮機焓上升 -11.1 15.2 壓縮機葉輪尖端速度 -5.7 7.3 壓縮機排放溫度 -9.2 -13.3 淨冷凍效果 (每單位質量冷媒） -12.9 10.9 在壓縮機吸入處的蒸氣密度 17.1 -5.2 【圖式簡單說明】 155197.doc -35- 201139334 圖1為一具有浸沒式蒸發器的離心冷凍器之示意圖，該 冷束器使用一本文中所述之包含23，33·四氟丙烯與 1，1，1，2-四氟乙烷的組成物。 圖2為一具有直接膨脹式蒸發器的離心冷床器之示意 圖’該冷凍器使用一本文中所述之包含2,3,3,3-四氟丙烯 與1，1，1,2-四氟乙烷的組成物。 圖3為含有HFO-1234yf與HFC-134a之各式組成物的體積 冷卻能力相較於HFC-134a單獨之體積冷卻能力對組成物中 之HFO-1234yf重量百分比的變化圖。 【主要元件符號說明】 1 箭號 1' 箭號 2 箭號 2' 箭號 3 箭號 3' 箭號 4 箭號 4' 箭號 5 冷凝器 5' 冷凝器 6 蒸發器 6, 蒸發器 7 壓縮機 7' 壓縮機 155197.doc -36· 201139334 8 膨脹裝置 9 旋管 9丨 旋管 10 旋管 10， 旋管 12 膨脹裝置 14 進口 16 出σ 18 出口 20 進口 •37 155197.doc

Claims (1)

1. 201139334 七、申請專利範圍： i 一種冷凍器裝置，其含有一包含約6至約7〇重量百分比 的2,3,3,3-四氟丙烯與約30至約94重量百分比的m2 — 四氟乙院之組成物。 2.如咕求項1所述之冷凍器裝置，其適合於與111?(：_134以吏 用。 3·如明求項1所述之冷涞器裝置，其適合於與使 用0 4.如請求項1所述之冷湞哭驻要 ^ , λ 〜今果器裝置’其甲該組成物包含約38 至約67重量百分比的匕 里里《刀m的2,3,3,3_四氟丙烯與約62至約33重量 百分比的1，1，1，2-四氟乙烧。 5·如请求項1所述之洽；去势姑里 心今束益裝置’其中該組成物包含約54 至，力67重量百刀比的2,3,3,3·四氟丙稀與約46至約33重量 百分比的1，1，1，2-四氟乙烧。 6. 如請求項1所述之冷洁D。壯堪 ▽ /東益裝置，其中該組成物包含約54.0 至約56.0重量百公卬仏。 刀比的2,3,3,3-四氟丙烯與約46.0至約 44.0重量百分比的1 11，1，2-四氟乙烷。 7. 如請求項6所述之Α洁。„壯班 ^ 7凍斋裝置，其中該組成物包含約55 重量百分比的233。 ^ ，J，3-四氟丙烯與約45重量百分比的 1，1，1，2-四氟乙烷。 8. 如請求項1所述哇。〇此姐 ▽ 4益裝置，其中該組成物包含約58.0 至約59.5重量百公仏t 刀比的2,3,3,3-四氟丙烯與約42.0至約 4〇·5重量百分比的] 7 i，l，l，2-四氟乙烷。 9_如請求項8所述之a 〜令凍器裝置，其中該組成物包含約59 155197.doc 201139334 重量百八 77比的2,3,3,3_四氟丙烯與約41重量百分比的 I1’1，2·四氟乙烷。 10. 如請求項 至9中任一項所述之冷凍器裝置，其中該裝置 為一離心冷凍器裝置。 11. 一 種紐 士 、、成物，其包含約58.0至約59_5重量百分比的 2,3,3 3 ，四氟丙烯與約42.0至約40·5重量百分比的2_ 四氟乙烷。 1 2 士明求項11所述之組成物，其包含約59重量百分比的 2,3,3,3·四氟丙烯與約41重量百分比的川丄厂四氟乙 烧。 13. 一種組成物，其包含約54.0至約56.〇重量百分比的 2,3,3,3-四氟丙烯與約46 〇至約44 〇重量百分比的ΐιΐ2· 四氟乙烷。 14_如明求項13所述之組成物，其包含約重量百分比的 2,3,3’3-四氟丙烯與約45重量百分比的ι ι ΐ 2四氟乙 烧。 15. —種組成物，其包含一主要由約58 〇至約59 5重量百分 比的2,3,3,3-四氟丙烯與約42 〇至約4〇」重量百分比的 1，1，1，2-四氟乙烧所組成的冷媒。 16. 如清求項15所述之組成物，其包含一主要由約59重量百 分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約41重量百分比的m2四 氟乙烷所組成的冷媒。 17. —種組成物，其包含一主要由約54 〇至約56 〇重量百分 比的2,3,3,3-四氟丙稀與約46 〇至約44 〇重量百分比的 155197.doc 201139334 1,1，1，2-四說乙烧所組成的冷媒。 18. 19. 20. 21. 22. 如請求項17所述之組成物，其包含一主要由約55重量百 分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比的2_四 氟乙烷所組成的冷媒。 一種用於在一冷凍器中製冷的方法，其包含（a)在一具有 一通過其中的熱傳介質的蒸發器中蒸發一包含約6至約 70重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約30至約94重量百分 比的1，1，1，2-四氟乙烷之液體冷媒而產生一蒸氣冷媒；以 及（b)在一壓縮機中壓縮該蒸氣冷媒，其中該冷媒之體積 冷卻能力係大於2,3,3,3-四氟丙烯單獨與四氟乙 烷單獨之個別體積冷卻能力。 如睛求項19所述之方法，其中在該液體冷媒中之2,3,3,3_ 四氟丙烯與1，1，1，2-四氟乙烷的重量比與在該蒸氣冷媒中 之2,3,3,3-四氟丙烯與mi四氟乙烷的重量比基本上 相同。 如請求項19所述之方法，其中該熱傳介f從該蒸發器傳 送至一待冷卻主體。 一種用於在一設計為使用HFC_134a或（：FC_12作為冷媒之 冷/東器中替代-冷媒的方法，其包含在該冷;東器中進料 包含一主要由6至約7〇重量百分比的2,3,3,3_四氟丙烯 與約30至約94重量百分比的l5U，2_四氟乙院所組成的冷 媒之組成物，因而增加該冷凍器之冷卻能力。 155197.doc