TWI540117B - 包含２,３,３,３－四氟丙烯與１,１,１,２－四氟乙烷之組合物、含有該組成物之冷凍器以及在該冷凍器中製冷的方法 - Google Patents

包含２,３,３,３－四氟丙烯與１,１,１,２－四氟乙烷之組合物、含有該組成物之冷凍器以及在該冷凍器中製冷的方法 Download PDF

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Description

包含2,3,3,3-四氟丙烯與1,1,1,2-四氟乙烷之組成物、含有該組成物之冷凍器以及在該冷凍器中製冷的方法
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，本揭露涉及用於冷凍器(尤其是離心冷凍器)中的冷媒以及用於其中之組成物。
人們致力追求具有較目前使用的工作流體為較低環境衝擊的各式應用之工作流體。氫氟氯碳化物(HCFC)與氫氟碳化物(HFC)工作流體已用於作為氯氟碳化物(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(ODP)，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ODP，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ODP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、推噴劑、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1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)與二氟三氯甲烷(CFC-12)的替代物時，理想為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GWP。
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94至約18重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷(例如約62至約18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1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
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1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
本發明進一步提供包含約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1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
本發明進一步提供包含約54.0至約56.0重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約46.0至約44.0重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
本發明進一步提供包含一主要由約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54.0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(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-134a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1,1,1,2-四氟乙烷所組成的冷媒之組成物，因而增加該冷凍器之冷卻能力。
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相對全球暖化貢獻。透過計算不同時間範圍之GWP，可瞭解一特定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(A report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project)」第1.4.4節，第1.28至1.31頁(請參閱此章節的第一段)。ODP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氯甲烷(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內之冷媒所移除之熱。
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。COP愈高，則能量效率愈高。COP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內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卻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(美國試驗與材料學會)E681-2001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，其組成在洩漏時不會改變，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，該溫度可能高於或低於個別組份的沸點，且產生一蒸氣組成物，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(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沸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。特別值得注意的是，露點壓力與泡點壓力差為0.01%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上之物質的組成物，其在從液態部分蒸發或蒸餾出來時所產生的蒸氣具有實質上與該液體(該蒸氣係蒸發或蒸餾自該液體)不同之組成。另一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)，則該組成物為非共沸。
如本文中所用者，術語「包含」、「包括」、「具有」或其任何其它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、製品或裝置不一定僅限於該些要素，而是可包括未明確列出或該製程、方法、製品或裝置所固有的其他要素。此外，除非有相反的明確說明，「或」是指包含性的「或」，而不是指排他性的「或」。例如，以下任何一種情況均滿足條件A或B：A為真(或存在)且B為偽(或不存在)、A為偽(或不存在)且B為真(或存在)以及A與B皆為真(或存在)。
連接詞「由...所組成」(consisting of)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其所列舉材料之範圍。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申請專利範圍之整體外。
該連接詞「主要由...所組成」(consisting essentially of)係用於定義一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、組分或元件確實實質上影響本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。
若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一般性的意義。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內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HFO-1234yf)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。
1,1,1,2-四氟乙烷(亦已知為HFC-134a或R-134a)可商購得自許多冷媒製造商與經銷商。
在一實施例中，用於冷凍器中之組成物包含HFO-1234yf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1,1,1,2-四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2,3,3,3-四氟丙烯(例如約38至約82重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯)與約94至約18重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷(例如約62至約18重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷)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GWP與低ODP值。
在一實施例中，共沸或類共沸組成物包含約38至約82重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約62至約18重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷。這些共沸及類共沸組成物涵括包含2,3,3,3-四氟丙烯與1,1,1,2-四氟乙烷的組成物，並在泡點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℃至約40℃(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30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，其體積冷卻能力大於單獨2,3,3,3-四氟丙烯與1,1,1,2-四氟乙烷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2,3,3,3-四氟丙烯與約62至約33重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷。這些組成物在溫度約40℃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1,1,1,2-四氟乙烷。這些組成物在溫度約0℃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，係為共沸物之組成物。因此，在該實施例中，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重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷，並且在0至40℃間為共沸。
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1,1,1,2-四氟乙烷。
在另一實施例中，本文中所揭露之組成物包含約54至約56重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約46至約44重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷。特別值得注意的是一含有約55重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
在某些應用中，冷媒理想為不可燃。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1,1,1,2-四氟乙烷的組成物為不可燃。在一實施例中，包含2,3,3,3-四氟丙烯與1,1,1,2-四氟乙烷且可用於冷凍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沸的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40.5重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷的組成物。本文中所揭露之組成物為共沸的或類共沸的且為不可燃的一個實施例，係包含約59重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約41重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
本文中所揭露之組成物為共沸或類共沸的且為不可燃的另一個實施例，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1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。進一步而言，係額外之組成物並包含一主要由約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之冷媒。特別值得注意的一個實施例包含一主要由約59重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約41重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷所組成之冷媒。
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2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷所組成之冷媒。
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1,1,1,2-四氟乙烷所組成之冷媒。
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、聚乙烯醚、礦物油、烷基苯、合成石蠟、合成環烷與聚(α)烯烴所組成之群組。
在某些實施例中，可與本文中所揭露之組成物組合使用的潤滑劑，可包含適用於冷凍器裝置的潤滑劑。尤其是現有使用於蒸氣壓縮冷凍裝置(利用氟氯碳化物冷媒)的潤滑劑。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。礦物油包含石蠟(亦即直鏈或支鏈之碳鏈飽和烴)、環烷(亦即環狀石蠟)與芳族(亦即不飽和的環烴，其含有一或多個特徵為交替雙鍵的環)。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「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(α烯烴)。代表性的現有潤滑劑係商購可得的BVM 100 N(石蠟族礦物油，由BVA Oils銷售)、商購可得自Crompton Co.的環烷族礦物油(以 3GS與 5GS的商標銷售)、商購可得自Pennzoil的環烷族礦物油(以 372LT的商標銷售)、商購可得自Calumet Lubricants的環烷族礦物油(以 RO-30的商標銷售)、商購可得自Shrieve Chemicals的線性烷基苯(以 75、 150與 500的商標銷售)以及HAB 22(由Nippon Oil銷售的分枝烷基苯)。
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。此類冷媒包括但不限於聚醇酯(POE)如 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0.01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、亞磷酸酯或內酯。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0.1重量百分比至多達約3重量百分比的各個添加劑。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EP(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(BTPP)或其他烷基化磷酸三芳酯，如來自Akzo Chemicals的Syn-0-Ad 8478、磷酸三甲苯酯與相關化合物。此外，該些金屬二烷基二硫磷酸酯(例如鋅二烷基二硫磷酸酯(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，可使用安定劑如抗氧化劑、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甲苯(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)、胺磷酸鹽(AP)、油醯基肌胺酸、咪腙(imidazone)衍生物與經取代磺酸鹽(sulfphonate)。
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組成物。冷凍器裝置可為各式類型，包括離心裝置與正排量裝置。冷凍器裝置典型包括一蒸發器、壓縮機、冷凝器與一降壓裝置，例如一閥。包含約6至70重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約30至94重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷之組成物，提供了較純1,1,1,2-四氟乙烷或純2,3,3,3-四氟丙烯單獨之體積冷卻能力更高的體積冷卻能力。
在一實施例中係提供一種冷凍器裝置，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重量百分比1,1,1,2-四氟乙烷之組成物。
冷凍器為空調/冷凍裝置的一種類型。本揭露係針對一蒸氣壓縮冷凍器。此類蒸氣壓縮冷凍器可為浸沒式蒸發器冷凍器，其一個實施例係示於圖1，或直接膨脹式冷凍器，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)的冷凝器旋管與風扇，以將熱從系統中排出。氣冷式冷凍器系統通常較等效能力的水冷式冷凍器系統(包括冷卻塔與水泵)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。
冷凍器，包括浸沒式蒸發器與直接膨脹式冷凍器，可結合空氣處理與分配系統，以提供舒適的空調(冷卻與除濕空氣)給大型商業建築，包括旅館、辦公室建築、醫院、大學與類似者。在另一實施例中，冷凍器，最可能為氣冷式直接膨脹式冷凍器，已發現在海軍潛水艇與水面船艦中有額外的實用性。
為說明冷凍器如何操作，請參閱圖式。一水冷式浸沒式蒸發器冷凍器係顯示說明於圖1。在此冷凍器中，一第一熱傳介質(其為一溫液體，包含水並且在某些實施例中包含添加劑如二醇，例如乙二醇或丙二醇)從一冷卻系統(例如一建築冷卻系統，顯示為在箭號3進入)進入該冷凍器，並通過一在一蒸發器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卻，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。該冷卻之第一熱傳介質經由旋管9的一回流部分，重新循環回到該建築冷卻系統(如箭號4所示)。該液體冷媒(顯示於圖1之蒸發器6的較低部分)氣化並被抽入一壓縮機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，冷凝於一冷凝器5中。一第二熱傳介質(在一水冷式冷凍器的情況下為一液體)經由冷凝器5的旋管或管束10，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10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1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。
高於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)。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700 kW冷卻能力的冷凍器通常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)冷凍器。一水冷式直接膨脹式冷凍器的一個實施例係說明於圖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'處進入一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高溫高壓之冷媒蒸氣。此冷媒蒸氣在1'處通過一冷凝器旋管10'或管束進入一冷凝器5'。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。該第二液體熱傳介質經由一冷凝器熱傳介質進口20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器熱傳介質出口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。
蒸氣壓縮冷凍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排量壓縮機的冷凍器。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，可用於使用一離心壓縮機的冷凍器中，本文中稱為一離心冷凍器。
一離心壓縮機使用旋轉元件來徑向加速冷媒，並且典型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，並且可藉由電動馬達或內燃機驅動。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(intermittent 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(>5000 psi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渦卷以壓縮氣體。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凍器中的殼管式熱交換器。硬銲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1,1,1,2-四氟乙烷單獨之個別體積冷卻能力。該用於製冷之方法提供冷卻至一外部位置，其中該熱傳介質從該蒸發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，即在該組成物中，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1,1,1,2-四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。
在一實施例中，一待冷卻主體可為任何可被冷卻的空間、物體或流體。在一實施例中，一待冷卻主體可為一房間、建築、一汽車中的乘客隔間、冷凍機、冷凍器或超市或便利商店展示櫃。或者，在另一實施例中，一待冷卻主體可為一熱傳介質或熱傳流體。
在一實施例中，該用於製冷的方法包含在一浸沒式蒸發器冷凍器中製冷，如上所述並請參照圖1。在此方法中，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，係蒸發以在一第一熱傳介質附近形成冷媒蒸氣。該熱傳介質為一溫液體如水，其係經由一管路從一冷卻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，例如一建築。該冷媒蒸氣而後在一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凍器以冷卻旅館、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式冷凍器中製冷，如上所述並請參照圖2。在此方法中，本文中所揭露之包含2,3,3,3-四氟丙烯與1,1,1,2-四氟乙烷的組成物，係通過一蒸發器並蒸發以產生一冷媒蒸氣。一第一液體熱傳介質係由該蒸發中的冷媒冷卻。該第一液體熱傳介質係從該蒸發器傳送至一待冷卻主體。在此方法中，亦可使用該直接膨脹式冷凍器以冷卻旅館、辦公室建築、醫院與大學，以及海軍潛水艇或海軍水面船艦。
在一浸沒式蒸發器冷凍器或直接膨脹式冷凍器中製冷的方法中，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作為冷媒之冷凍器中之一冷媒的方法，包含以一包含一主要由約38至82重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約62至18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1,1,1,2-四氟乙烷的組成物，可用於原本設計與製造為以HFC-134a操作的離心冷凍器中。
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，在該冷凍器中係使用一組成物作為替代工作流體。
另一由於ODP(ODP=1)與GWP(GWP=10,890)而需要替代的冷媒為CFC-12。HFC-134a原本使用於冷凍器中作為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凍器中之CFC-12的方法。該用於替代一設計為使用CFC-12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2,3,3,3-四氟丙烯與約30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1,1,1,2-四氟乙烷的組成物，可用於原本設計與製造為以CFC-12操作的冷凍器中。
在以本文所揭露之組成物於現有設備中替代CFC-12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2,3,3,3-四氟丙烯與1,1,1,2-四氟乙烷的組成物可用於新式設備，例如一包含一浸沒式蒸發器的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疇。
實例1 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℃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 wt%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℃老化兩個星期，並與以類似方式製備及老化的摻合物(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21234yf/134a混合物的可燃性、GWP與ODP，相較於CFC-12、HFC-134a與HFO-1234yf
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℃
在壓縮機進口的蒸氣過熱：0℃
在冷凝器出口的液體過熱：0℃
壓縮機效率　70%
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-134a單獨，若使用1234yf/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混合物比使用HFO-1234yf單獨會產生較高的COP，因為該混合物比HFO-1234yf單獨傳送了高11.6%的冷凍效果。該1234yf/134a混合物的體積冷卻能力比純HFO-1234yf單獨高8.5%。
表2的結果意味著可設計出使用該1234yf/134a混合物的大噸位冷凍器，並且其具有可與目前使用之HFC-134a冷凍器相比的性能。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1234yf/134a混合物所需的葉輪會比HFC-134a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，Cond Pres為冷凝器壓力，Comp Exit T為壓縮機離開溫度，COP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℃
冷凝器溫度　37.8℃
在壓縮機進口的蒸氣過熱：0℃
在冷凝器出口的液體過熱：0℃
壓縮機效率　70%
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1234yf/134a混合物的尖端速度比起HFO-1234yf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 H、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/134a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攪拌恆溫浴中，該浴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℃，目視觀測並記錄各個1234yf/134a/潤滑劑摻合物之互溶性特性。在觀測温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摻合物，或是顯現為混濁(亦即雲狀(cloudiness)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POE潤滑劑的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
55 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℃
冷凝器溫度　37.8℃
在壓縮機進口的蒸氣過熱：0℃
在冷凝器出口的液體過熱：0℃
壓縮機效率　70%
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
8．．．膨脹裝置
9．．．旋管
9'．．．旋管
10．．．旋管
10'．．．旋管
12．．．膨脹裝置
14．．．進口
16．．．出口
18．．．出口
20．．．進口
圖1為一具有浸沒式蒸發器的離心冷凍器之示意圖，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2為一具有直接膨脹式蒸發器的離心冷凍器之示意圖，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。
(無元件符號說明)

Claims (8)

  1. 一種冷凍器裝置，其含有一包含約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1,1,1,2-四氟乙烷之組成物；其中該裝置為一離心冷凍器裝置。
  2. 如請求項1所述之冷凍器裝置，其適合於與HFC-134a或CFC-12使用。
  3. 如請求項1所述之冷凍器裝置，其中該組成物包含約55重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷。
  4. 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1,1,1,2-四氟乙烷單獨之個別體積冷卻能力；其中該裝置為一離心冷凍器裝置。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該冷媒包含約55重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷。
  6. 如請求項4所述之方法，其中該熱傳介質從該蒸發器傳送至一待冷卻主體。
  7. 一種用於在一設計為使用HFC-134a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的冷媒之組成物，因而增加該冷凍器之冷卻能力；其中該裝置為一離心冷凍器裝置。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該組成物包含一冷媒，其係主要由約55重量百分比的2,3,3,3-四氟丙烯與約45重量百分比的1,1,1,2-四氟乙烷所組成。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8463441B2 (en) 2002-12-09 2013-06-11 Hudson Technologies, Inc. Method and apparatus for optimizing refrigeration systems
US9546311B2 (en) 2008-08-19 2017-01-17 Honeywell International Inc. Azeotrope-like compositions of 1,1,1,2-tetrafluoropropene and 1,1,1,2-tetrafluoroethane
KR101887718B1 (ko) 2010-12-14 2018-08-10 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 E-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 및 하나 이상의 테트라플루오로에탄을 포함하는 냉매의 냉각 용도
ES2795775T3 (es) * 2011-12-01 2020-11-24 Daikin Ind Ltd Uso nuevo para composiciones que comprenden HFC-134a y HFO-1234yf
CA2929695C (en) * 2013-11-22 2022-03-22 The Chemours Company Fc, Llc Compositions comprising tetrafluoropropene and tetrafluoroethane; their use in power cycles; and power cycle apparatus
WO2015199855A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 The Chemours Company Fc, Llc Application of 1-chloro-3,3,3-trifluoropropene and 1,1,1,2,3-pentafluoro- propane mixtures in chillers having a screw-type compressor
US10648702B2 (en) 2015-08-11 2020-05-12 Carrier Corporation Low capacity, low-GWP, HVAC system
CN108595761B (zh) * 2018-03-23 2021-11-16 中国科学院理化技术研究所 基于体积最小化的翘式换热器设计方法及装置
JP2022512806A (ja) 2018-10-26 2022-02-07 ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー Ｈｆｏ－１２３４ｚｅ及びｈｆｏ－１２３４ｙｆ組成物及び組成物を製造及び使用するためのプロセス
BR112021022059A2 (pt) 2018-10-26 2021-12-28 Chemours Co Fc Llc Composições de fluoropropeno, métodos de produção de uma mistura e de resfriamento, processos para transferência de calor, para tratamento de uma superfície e para formação de uma composição, sistema de refrigeração, aparelhos de refrigeração, uso da composição de fluoropropeno e método para substituição de um refrigerante
US11209196B2 (en) 2018-10-26 2021-12-28 The Chemours Company Fc, Llc HFO-1234ZE, HFO-1225ZC and HFO-1234YF compositions and processes for producing and using the compositions
CN115066585B (zh) * 2020-01-31 2023-06-02 大金工业株式会社 制冷装置的制冷剂替换方法
CN112054262A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 甘肃电气装备集团生物科技工程有限公司 适用于退役锂电池中电解液的浸取溶剂以及利用其从退役锂电池中分离回收电解液的方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096932A (en) 1999-07-27 2000-08-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Fluorocarbon manufacturing process
US9005467B2 (en) 2003-10-27 2015-04-14 Honeywell International Inc. Methods of replacing heat transfer fluids
US20040089839A1 (en) * 2002-10-25 2004-05-13 Honeywell International, Inc. Fluorinated alkene refrigerant compositions
US7524805B2 (en) 2004-04-29 2009-04-28 Honeywell International Inc. Azeotrope-like compositions of tetrafluoropropene and hydrofluorocarbons
US7569170B2 (en) 2005-03-04 2009-08-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Compositions comprising a fluoroolefin
US20060243944A1 (en) 2005-03-04 2006-11-02 Minor Barbara H Compositions comprising a fluoroolefin
TWI657070B (zh) 2005-06-24 2019-04-21 美商哈尼威爾國際公司 含有經氟取代之烯烴之組合物及其用途
US8574451B2 (en) * 2005-06-24 2013-11-05 Honeywell International Inc. Trans-chloro-3,3,3-trifluoropropene for use in chiller applications
US7708903B2 (en) * 2005-11-01 2010-05-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Compositions comprising fluoroolefins and uses thereof
US7560602B2 (en) 2005-11-03 2009-07-14 Honeywell International Inc. Process for manufacture of fluorinated olefins
US8974688B2 (en) 2009-07-29 2015-03-10 Honeywell International Inc. Compositions and methods for refrigeration
CA2661007A1 (en) 2006-09-01 2008-03-06 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method for circulating selected heat transfer fluids through a closed loop cycle
EP4160127B1 (en) * 2007-01-31 2024-02-28 The Chemours Company FC, LLC A vapor compression heat transfer system
EP2156158A1 (en) * 2007-06-21 2010-02-24 E. I. Du Pont de Nemours and Company Method for leak detection in heat transfer system
EP2171012A1 (en) * 2007-07-27 2010-04-07 E. I. du Pont de Nemours and Company Compositions comprising fluoroolefins and uses thereof
WO2009047535A2 (en) 2007-10-12 2009-04-16 Ineos Fluor Holdings Limited Heat transfer compositions
JP2009257655A (ja) * 2008-03-04 2009-11-05 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
US8038899B2 (en) * 2008-04-28 2011-10-18 Honeywell International Inc. Refrigerant compositions having a siloxane solubilizing agent
FR2932493B1 (fr) * 2008-06-11 2010-07-30 Arkema France Compositions a base d'hydrofluoroolefines
FR2932492B1 (fr) * 2008-06-11 2010-07-30 Arkema France Compositions a base d'hydrofluoroolefines
ES2384912T3 (es) 2008-07-01 2012-07-13 Daikin Industries, Ltd. Composición refrigerante que comprende 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC134a) y 2,3,3,3-tetrafluoropropeno (HFO1234yf)
US9546311B2 (en) 2008-08-19 2017-01-17 Honeywell International Inc. Azeotrope-like compositions of 1,1,1,2-tetrafluoropropene and 1,1,1,2-tetrafluoroethane
KR101628421B1 (ko) 2008-11-19 2016-06-08 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 테트라플루오로프로펜 조성물 및 그의 용도
ES2929349T3 (es) 2009-05-08 2022-11-28 Honeywell Int Inc Uso de composición de transferencia de calor en sistemas de refrigeración de baja temperatura
GB0915004D0 (en) 2009-08-28 2009-09-30 Ineos Fluor Holdings Ltd Heat transfer composition
FR2950068B1 (fr) * 2009-09-11 2012-05-18 Arkema France Procede de transfert de chaleur
FR2950071B1 (fr) * 2009-09-11 2012-02-03 Arkema France Compositions ternaires pour refrigeration basse capacite
FR2950070B1 (fr) * 2009-09-11 2011-10-28 Arkema France Compositions ternaires pour refrigeration haute capacite
FR2954342B1 (fr) 2009-12-18 2012-03-16 Arkema France Fluides de transfert de chaleur a inflammabilite reduite
FR2957083B1 (fr) 2010-03-02 2015-12-11 Arkema France Fluide de transfert de chaleur pour compresseur centrifuge
FR2959998B1 (fr) * 2010-05-11 2012-06-01 Arkema France Fluides de transfert de chaleur ternaires comprenant du difluoromethane, du pentafluoroethane et du tetrafluoropropene
FR2959997B1 (fr) * 2010-05-11 2012-06-08 Arkema France Fluides de transfert de chaleur et leur utilisation dans des echangeurs de chaleur a contre-courant
CN106634851A (zh) * 2010-06-22 2017-05-10 阿科玛股份有限公司 具有多种氢氟烷和一种氢氟烯烃的热传递组合物

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