(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ヒートポンプ中で加熱を生成するための方法であって、凝縮器中で、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む蒸気作動流体を凝縮し、それによって、液体作動流体を生成する工程を含み；前記高温ヒートポンプが、少なくとも約１００℃の凝縮器温度で動作する方法。
【請求項２】
（ａ）Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと；
（ｂ）２−クロロプロパンと；（ｃ）少なくとも約１５０℃の温度で使用するのに好適な少なくとも１つの潤滑剤とを含む組成物であって；前記２−クロロプロパンが、前記Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとの、共沸混合物または共沸様混合物の組合せを形成するのに有効な量で存在する組成物。
【請求項３】
Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を含有する高温ヒートポンプ装置であって；前記高温ヒートポンプが、蒸発器、圧縮機、凝縮器、および膨張デバイスを含み；前記高温ヒートポンプが、少なくとも約１００℃の凝縮器温度で動作する高温ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を用いて加熱を生成するための組成物ならびに高温の方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の燃焼および電気抵抗熱生成を含む、加熱を生成する従来の方法には、運転コストの増加および比較的低いエネルギー効率という欠点がある。ヒートポンプは、これらの方法に勝る改良点を提供するものである。
【０００３】
ヒートポンプは、蒸発器における作動流体の蒸発によってある利用可能な源から低温の熱を抽出し、作動流体蒸気を、より高い圧力および温度へと圧縮し、凝縮器において作動流体蒸気を凝縮することによって、高温の熱を供給する。住宅用のヒートポンプは、Ｒ４１０Ａなどの作動流体を用いて、家庭に空調および暖房を提供する。容積式圧縮機または遠心圧縮機を用いた高温ヒートポンプは、特に、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４などの様々な作動流体を使用する。
【０００４】
高温ヒートポンプ用の作動流体の選択は、目的とする用途および得られる凝縮器圧力に必要な最高凝縮器動作温度によって制限される。作動流体は、最高システム温度で化学的に安定していなければならない。最高凝縮器温度における作動流体の蒸気圧は、利用可能な圧縮機および熱交換器の実行可能な動作圧力を超えてはならない。未臨界の（ｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌ）運転の場合、作動流体の臨界温度は、最高凝縮器動作温度を超えていなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
化石燃料および電気抵抗加熱で動作する加熱システムの比較的低いエネルギー効率とともに、エネルギーコスト、地球温暖化および他の環境影響の増大により、ヒートポンプは、魅力的な代替技術になっている。ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４は、高い地球温暖化係数を有し、ＣＦＣ−１１４は、高いオゾン層破壊係数も有する。高温ヒートポンプに使用するための、低い地球温暖化係数、低いオゾン層破壊係数の作動流体が必要とされている。十分な加熱能力を達成しつつ、より高い凝縮器温度における、ＣＦＣ−１１４またはＨＦＣ−２４５ｆａ向けに設計された既存のヒートポンプ設備の動作を可能にする流体が、特に有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
高温ヒートポンプにおいてＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを使用すると、これらのヒートポンプの能力が向上されるが、その理由は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚにより、現在の同様のシステムに使用される作動流体で達成可能な凝縮器温度より高い凝縮器温度における運転が可能になるためである。ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４で達成される凝縮器温度が、現在のシステムで達成可能な最高温度である。
【０００７】
高温ヒートポンプ中で加熱を生成するための方法であって、凝縮器中で、１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む蒸気作動流体を凝縮し、それによって、液体作動流体を生成する工程を含む方法が本明細書に開示される。
【０００８】
ＣＦＣ−１１４、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２３６ｆａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＣＦＣ−１１およびＨＣＦＣ−１２３からなる群から選択される第１の作動流体とともに使用するのに好適な高温ヒートポンプ装置における実行可能な最高凝縮器動作温度を、第１の作動流体がヒートポンプ作動流体として使用されるときの実行可能な最高凝縮器動作温度と比べて、上昇させる方法であって、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む第２の作動流体を高温ヒートポンプに充填する工程を含む方法も本明細書に開示される。
【０００９】
ＣＦＣ−１１４、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２３６ｆａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＣＦＣ−１１およびＨＣＦＣ−１２３からなる群から選択される作動流体を、前記作動流体用に設計された高温ヒートポンプ中で、交換するための方法であって、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む交換用（ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）作動流体を提供する工程を含む方法も開示される。
【００１０】
（ａ）Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと；（ｂ）２−クロロプロパンと；（ｃ）少なくとも約１５０℃の温度で使用するのに好適な少なくとも１つの潤滑剤とを含む組成物であって；２−クロロプロパンが、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとの、共沸混合物または共沸様混合物の組合せを形成するのに有効な量で存在する組成物も本明細書に開示される。
【００１１】
Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を含有する高温ヒートポンプ装置も開示される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】作動流体としてＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを用いる満液式蒸発器ヒートポンプ装置の一実施形態の概略図である。
【図２】作動流体としてＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを用いる直接膨張式ヒートポンプ装置の一実施形態の概略図である。
【図３】作動流体としてＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを使用するカスケード加熱ポンプシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
後述される実施形態の詳細に触れる前に、いくつかの用語が、定義または説明される。
【００１４】
地球温暖化係数（ＧＷＰ）は、二酸化炭素の１キログラムの排出と比較した、特定の温室効果ガス（冷媒または作動流体など）の１キログラムの大気中への排出による相対的な地球温暖化への寄与を推定するための指数である。ＧＷＰは、異なる対象期間について計算することが可能であり、所与のガスについての大気寿命の影響を示す。１００年の対象期間についてのＧＷＰが、一般的に参照される値である。本明細書に報告されるＧＷＰのいずれの値も、１００年の対象期間に基づくものである。
【００１５】
オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）は、“Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｏｚｏｎｅ  Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ，２００２，Ａ  ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｗｏｒｌｄ  Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ’ｓ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｏｚｏｎｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｐｒｏｊｅｃｔ”，ｓｅｃｔｉｏｎ  １．４．４，ｐｐ．１．２８−１．３１（この節の第１段落を参照されたい）に定義されている。ＯＤＰは、フルオロトリクロロメタン（ＣＦＣ−１１）と比べた、質量−質量基準による、化合物（冷媒または作動流体など）から予測される成層圏におけるオゾン層破壊の程度を表す。
【００１６】
冷却能力（冷凍能力と呼ばれることもある）は、蒸発器を通って循環される作動流体の単位質量当たりの、蒸発器中の作動流体のエンタルピーの変化である。体積当たりの冷却能力は、蒸発器を出て、圧縮機に入る作動流体蒸気の単位体積当たりの、蒸発器中で作動流体によって除去される熱を定義する用語である。冷却能力は、作動流体が冷却を生成する能力の尺度である。したがって、作動流体の体積当たりの冷却能力が高くなるほど、所与の圧縮機で達成可能な最大体積流量で、蒸発器で生成することが可能な冷却速度が速くなる。
【００１７】
同様に、体積当たりの加熱能力は、圧縮機に入る作動流体蒸気の単位体積当たりの、凝縮器中の作動流体によって供給される熱の量を定義する用語である。作動流体の体積当たりの加熱能力が高くなるほど、所与の圧縮機で達成可能な最大体積流量で、凝縮器で生成される加熱速度が速くなる。
【００１８】
冷却の性能係数（ＣＯＰ）は、サイクルの蒸発器で除去される熱の量を、サイクルを運転するために（例えば圧縮機を運転するために）必要とされるエネルギー投入量で除算した値であり、ＣＯＰが高くなるほど、サイクルのエネルギー効率が高くなる。ＣＯＰは、エネルギー効率比（ＥＥＲ）、すなわち、内部温度および外部温度の特定の組合せでの、冷凍、空調、またはヒートポンプ設備の効率格付けに直接関連する。同様に、加熱の性能係数は、サイクルの凝縮器で供給される熱の量を、サイクルを運転するために（例えば圧縮機を運転するために）必要とされるエネルギー投入量で除算した値である。
【００１９】
温度勾配（単に「勾配」と呼ばれることもある）は、過冷却（ｓｕｂｃｏｏｌｉｎｇ）または過熱（ｓｕｐｅｒｈｅａｔｉｎｇ）を除いた、冷却または加熱サイクルシステムの構成要素内の作動流体による相変化プロセスの開始温度と終了温度との差の絶対値である。この用語は、近共沸組成物または非共沸組成物の凝縮または蒸発を表すのに使用され得る。冷凍、空調またはヒートポンプシステムの温度勾配に言及する場合、蒸発器中の温度勾配および凝縮器中の温度勾配の平均である平均温度勾配を示すのが一般的である。
【００２０】
過冷却は、所与の圧力に対する、液体の飽和温度を下回る液体の温度の低下である。凝縮器を出る液体作動流体をその飽和点より低い温度に冷却することによって、作動流体が蒸発工程中に熱を吸収する能力を向上させることができる。過冷却は、それによって、従来の蒸気圧縮サイクルに基づいて、冷却または加熱システムの冷却および加熱能力ならびにエネルギー効率の両方を向上させる。
【００２１】
過熱は、蒸発器圧力における、蒸気の飽和温度を上回る、蒸発器を出る蒸気の温度の上昇である。飽和点より高い温度に蒸気を加熱することによって、圧縮の際の凝縮の可能性が最小限に抑えられる。過熱は、サイクルの冷却および加熱能力にも寄与し得る。
【００２２】
本明細書において使用される際、作動流体は、サイクル中により低い温度のある箇所（例えば蒸発器）からより高い温度の別の箇所（例えば凝縮器）へと熱を伝達するように主に機能する化合物または複数の化合物の混合物を含む組成物であり、繰返しサイクル中に、作動流体が液体から蒸気への相変化を起こし、圧縮され、圧縮された蒸気の冷却によって液体に戻される。臨界点を超えて圧縮された蒸気を冷却することにより、作動流体を、凝縮なしで液体状態に戻すことができる。繰返しサイクルは、ヒートポンプ、冷凍システム、冷蔵庫、冷凍庫、空調システム、空調装置、冷却機などのシステムで起こり得る。作動流体は、システム中で使用される配合物の一部であり得る。配合物は、後述されるものなどの他の成分（例えば、添加剤）も含有し得る。
【００２３】
当該技術分野において認識されているように、共沸組成物は、所与の圧力下で液体形態にあるとき、実質的に一定の温度で沸騰する２つ以上の異なる成分の混合物であり、この温度は、個々の成分の沸点より高くてもまたは低くてもよく、沸騰を起こす全体液体組成物と本質的に同一の蒸気組成物を提供するであろう（例えば、Ｍ．Ｆ．Ｄｏｈｅｒｔｙ  ａｎｄ  Ｍ．Ｆ．Ｍａｌｏｎｅ，Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（ニューヨーク），２００１，１８５−１８６，３５１−３５９を参照されたい）。
【００２４】
したがって、共沸組成物の本質的な特徴は、所与の圧力で、液体組成物の沸点が一定であること、および沸騰している組成物の上方の蒸気の組成が、本質的に、沸騰している全体液体組成物の組成である（すなわち、液体組成物の成分の分画が起こらない）ことである。また、共沸組成物の各成分の沸点および重量パーセンテージの両方は、共沸組成物が、異なる圧力で沸騰されたときに変化し得ることが当該技術分野において認識されている。したがって、共沸組成物は、成分間に存在する独特の関係についてまたは成分の組成範囲についてまたは特定の圧力における一定の沸点を特徴とする組成物の各成分の正確な重量パーセンテージについて定義され得る。
【００２５】
本発明の趣旨では、共沸様組成物は、共沸組成物のように挙動する（すなわち、一定の沸騰特性あるいは沸騰または蒸発の際に分画しない傾向を有する）組成物を意味する。したがって、沸騰または蒸発の際、蒸気および液体組成物は、仮に変化する場合、最小限または極わずかな程度で変化するに過ぎない。これは、沸騰または蒸発の際、蒸気および液体組成物がかなりの程度変化する非共沸様組成物と対比されるべきものである。
【００２６】
さらに、共沸様組成物は、実質的に圧力差のない露点圧力および沸点圧力を示す。すなわち、所与の温度における露点圧力と沸点圧力との差は、小さい値であろう。本発明において、露点圧力と沸点圧力との差が（沸点圧力を基準にして）５パーセント以下の組成物が、共沸様であるとみなされる。
【００２７】
システムの相対揮発度が１．０に近づく場合、システムは、共沸組成物または共沸様組成物を形成するものと定義されることが当該技術分野において認識されている。相対揮発度は、成分２の揮発度に対する成分１の揮発度の比率である。液体中の成分に対する蒸気中の成分のモル分率の比率が、成分の揮発度である。
【００２８】
任意の２つの化合物の相対揮発度を求めるために、ＰＴｘ法として公知の方法が使用され得る。気液平衡（ＶＬＥ）、ひいては相対揮発度が、等温的にまたは等圧的に（ｉｓｏｂａｒｉｃａｌｌｙ）決定され得る。等温的方法は、一定の温度での公知の組成物の混合物の全圧の測定を必要とする。この手順では、既知の体積のセル中の全絶対圧力が、２つの化合物の様々な組成物について一定の温度で測定される。等圧的方法は、一定の圧力での公知の組成物の混合物の温度の測定を必要とする。この手順では、既知の体積のセル中の温度が、２つの化合物の様々な組成物について一定の圧力で測定される。ＰＴｘ法の使用が、参照により本明細書に援用される、Ｈａｒｏｌｄ  Ｒ．Ｎｕｌｌ著、“Ｐｈａｓｅ  Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ  ｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｄｅｓｉｇｎ”，Ｗｉｌｅｙ−ｌｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ，１９７０，ｐｐ．１２４−１２６に詳細に記載されている。
【００２９】
これらの測定値は、液相の非理想性を表すために、非ランダム２液（ＮＲＴＬ）式などの活量係数式モデルを使用して、ＰＴｘセル中の平衡気液組成に換算され得る。ＮＲＴＬ式などの活量係数式の使用は、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌによって出版された、Ｒｅｉｄ、ＰｒａｕｓｎｉｔｚおよびＰｏｌｉｎｇ著、“Ｔｈｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｇａｓｅｓ  ａｎｄ  Ｌｉｑｕｉｄｓ”，４ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，ｐｐ．２４１−３８７、およびＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓによって出版された、Ｓｔａｎｌｅｙ  Ｍ．Ｗａｌａｓ著、“Ｐｈａｓｅ  Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”，１９８５，ｐｐ．１６５−２４４に詳細に記載されている。上記の参照文献は両方とも参照により本明細書に援用される。いかなる理論または解釈に制約されることを望むものではないが、ＮＲＴＬ式が、ＰＴｘセルデータとともに、本発明のＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン含有組成物の相対揮発度を十分に予測することが可能であり、ひいては蒸留塔などの多段階分離設備中のこれらの混合物の挙動を予測することが可能であると考えられる。
【００３０】
可燃性は、組成物が発火し、および／または火炎を伝播する能力を意味するのに使用される用語である。作動流体については、可燃性下限（「ＬＦＬ」）は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ））Ｅ６８１−２００１に規定される試験条件下で、作動流体と空気との均一な混合物を通して火炎を伝播することが可能な、空気中の作動流体の最小濃度である。可燃性上限（「ＵＦＬ」）は、ＡＳＴＭ  Ｅ−６８１によって測定した際に、組成物と空気との均一な混合物を通して火炎を伝播することが可能な、空気中の作動流体の最大濃度である。多くの冷凍、空調、またはヒートポンプ用途では、冷媒または作動流体は、不燃性であるのが（必須ではないにしても）望ましい。
【００３１】
本明細書において使用される際の用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらの任意の他の活用形は、非限定的な包含を含めることが意図される。例えば、要素の列挙を含むプロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないかあるいはこのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含み得る。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または」は、排他的な「または」ではなく包括的な「または」を指す。例えば、例えば、条件ＡまたはＢは、以下のうちのいずれか１つによって満たされる：Ａが真であり（または存在する）かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在しない）かつＢが真である（または存在する）、ＡおよびＢの両方とも真である（または存在する）。
【００３２】
「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という移行句は、規定されていないあらゆる要素、工程、または成分を除外する。「からなる」は、特許請求の範囲で用いられる場合、通常は付随する不純物を除いて、記載されるもの以外の材料の包含を特許請求の範囲から除外するものである。「からなる」という語句は、前文の直後ではなく、請求項の本文部分の中に出てくる場合、該当部分に記載の要素のみを限定し；全体として他の要素は特許請求の範囲から除外されない。
【００３３】
「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」という移行句は、文字どおりに開示されるものに加えて、材料、工程、特徴、成分、または要素を含む組成物、方法または装置を規定するために使用されるが、ただし、これらのさらなる含まれる材料、工程、特徴、成分、または要素は、権利請求される本発明の基本的な特徴および新規な特徴に実質的に影響しないことを条件とする。「から本質的になる」という用語は、「含む」と「からなる」との中間に位置付けられる。
【００３４】
本出願人が本発明またはその一部を「含む」などのオープンエンドの（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）用語で定義した場合、（特に記載しない限り）その記載は、このような本発明を用語「から本質的になる」または「からなる」を用いて表すようにも解釈されるべきであることが容易に理解されるべきである。
【００３５】
また、単数形（「ａ」および「ａｎ」）の使用が、本明細書に記載される要素および成分を表すのに用いられる。これは、本発明の範囲の一般的な意味を示すために、便宜上用いられるに過ぎない。この記載は、１つまたは少なくとも１つを含むものと読まれるべきであり、単数形は、複数でないことを意味するのが明らかでない限り、複数形も含む。
【００３６】
特に定義されない限り、本明細書に使用される全ての専門用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似または均等の方法および材料が、本発明の実施形態の実施または試験に使用可能であるが、好適な方法および材料が以下に記載される。全ての刊行物、特許出願、特許、および本明細書に記載される他の参照文献は、特定の節が引用されない限り、全体が参照により本明細書に援用される。矛盾が生じた場合、定義を含め、本明細書が優先される。さらに、材料、方法、および実施例は、あくまでも例示であり、限定的であることは意図されていない。
【００３７】
組成物
本発明の方法および装置に使用するために開示される組成物は、Ｚ−１，１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）を含む作動流体を含む。
【００３８】
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、公知の化合物であり、その調製方法は、例えば、全体が参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２００８−０２６９５３２号明細書に開示されている。
【００３９】
本発明の方法および装置の特定の実施形態にも有用であり得る組成物としては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、Ｅおよび／またはＺ異性体）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、および１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）からなる群から選択される化合物が挙げられる。
【００４０】
ＨＦＯ−１２３４ｚｅは、特定のフッ化炭素の製造業者（例えば、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．，ニュージャージー州モリスタウン（Ｍｏｒｒｉｓｔｏｗｎ））から市販されており、または当該技術分野において公知の方法によって作製され得る。特に、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅは、１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ、ＣＦ３ＣＨＦＣＨ２Ｆ）または１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）の脱フッ化水素化によって調製され得る。脱フッ化水素化反応は、触媒の存在下または非存在下で、気相中で起こってもよく、また、ＮａＯＨまたはＫＯＨなどの苛性アルカリを用いた反応によって、液相中で起こってもよい。これらの反応は、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２００６／０１０６２６３号明細書により詳細に記載されている。
【００４１】
ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、同様に当該技術分野において公知の方法によって作製され得る。特に、ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ、ＣＦ３ＣＨＦＣＨ２Ｆ）または１，１，１，２，２−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｃｂ、ＣＦ３ＣＦ２ＣＨ３）の脱フッ化水素化によって調製され得る。脱フッ化水素化反応は、触媒の存在下または非存在下で、気相中で起こってもよく、また、ＮａＯＨまたはＫＯＨなどの苛性アルカリを用いた反応によって、液相中で起こってもよい。これらの反応は、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２００６／０１０６２６３号明細書により詳細に記載されている。
【００４２】
ＨＦＣ−３２は、市販されており、または米国特許第６，２７４，７８１号明細書に記載されるものなどの、好適な触媒の存在下におけるフッ化水素を用いた反応によって、塩化メチレンの脱塩素フッ素化（ｆｌｕｏｒｏｄｅｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ）によって作製され得る。
【００４３】
ＨＦＣ−１３４ａおよびＨＦＣ−１３４は、市販されており、またはテトラフルオロエチレンの水素化によって、当該技術分野において公知の方法、例えば英国特許第１５７８９３３号明細書（参照により本明細書に援用される）に記載される方法によって調製され得る。後者の反応は、水素化触媒、例えば、アルミナ担持パラジウムの存在下で、常温または、例えば最大で２５０℃の高温で、好都合に行われ得る。さらに、ＨＦＣ−１３４は、参照により本明細書に援用されるＪ．Ｌ．Ｂｉｔｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．ｉｎ  Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐ．Ｃｏｍｍ．Ｏｆｆ．Ｔｅｃｈ．Ｓｅｒｖ／Ｒｅｐ．１３６７３２，（１９５８），ｐｐ．２５−２７によって報告されるように、１，２−ジクロロ−１，１，２，２−テトラフルオロエタン（すなわち、ＣＣｌＦ２ＣＣｌＦ２またはＣＦＣ−１１４）から１，１，２，２−テトラフルオロエタンへの水素化によって作製され得る。ＨＦＣ−１３４ａは、１，１−ジクロロ−１，２，２，２−テトラフルオロエタン（すなわち、ＣＣｌ２ＦＣＦ３またはＣＦＣ−１１４ａ）から１，１，１，２−テトラフルオロエタンへの水素化によって作製され得る。
【００４４】
一実施形態において、本明細書に開示される組成物は、湿気の除去を補助するために、冷凍または空調設備（冷却機を含む）中の乾燥剤と組み合わせて使用され得る。乾燥剤は、活性アルミナ、シリカゲル、またはゼオライト系分子篩から構成され得る。代表的な分子篩としては、ＭＯＬＳＩＶ  ＸＨ−７、ＸＨ−６、ＸＨ−９およびＸＨ−１１（ＵＯＰ  ＬＬＣ，イリノイ州デスプレインズ（Ｄｅｓ  Ｐｌａｉｎｅｓ））が挙げられる。
【００４５】
一実施形態において、本明細書に開示される組成物は、ポリアルキレングリコール、ポリオールエステル、ポリビニルエーテル、鉱油、アルキルベンゼン、合成パラフィン、合成ナフテン、およびポリ（アルファ）オレフィンからなる群から選択される少なくとも１つの潤滑剤と組み合わせて使用され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態において、本明細書に開示される組成物と組み合わせて有用な潤滑剤は、冷凍または空調装置とともに使用するのに好適なものを含み得る。これらの潤滑剤の１つは、クロロフルオロカーボン冷媒を用いる蒸気圧縮冷凍装置において好都合に使用されるものである。一実施形態において、潤滑剤は、圧縮冷凍潤滑の分野で「鉱油」として一般的に知られているものを含む。鉱油は、パラフィン（すなわち、直鎖状および分枝鎖状炭素鎖、飽和炭化水素）、ナフテン（すなわち環状パラフィン）および芳香族化合物（すなわち、交互の二重結合を特徴とする１つ以上の環を含む不飽和環状炭化水素）を含む。一実施形態において、潤滑剤は、圧縮冷凍潤滑の分野で「合成油」として一般的に知られているものを含む。合成油は、アルキルアリール（すなわち直鎖状および分枝鎖状アルキルアルキルベンゼン）、合成パラフィンおよびナフテン、およびポリ（アルファオレフィン）を含む。代表的な従来の潤滑剤は、市販されているＢＶＭ  １００  Ｎ（ＢＶＡ  Ｏｉｌｓによって販売されているパラフィン系鉱油）、商標Ｓｕｎｉｓｏ（登録商標）３ＧＳおよびＳｕｎｉｓｏ（登録商標）５ＧＳでＣｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏ．から市販されているナフテン系鉱油、商標Ｓｏｎｔｅｘ（登録商標）３７２ＬＴでＰｅｎｎｚｏｉｌから市販されているナフテン系鉱油、商標Ｃａｌｕｍｅｔ（登録商標）ＲＯ−３０でＣａｌｕｍｅｔ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓから市販されているナフテン系鉱油、商標Ｚｅｒｏｌ（登録商標）７５、Ｚｅｒｏｌ（登録商標）１５０およびＺｅｒｏｌ（登録商標）５００でＳｈｒｉｅｖｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されている直鎖状アルキルベンゼン、ならびにＨＡＢ  ２２（新日本石油（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｏｉｌ）によって販売されている分枝鎖状アルキルベンゼン）である。
【００４７】
他の実施形態において、潤滑剤は、ヒドロフルオロカーボン冷媒とともに使用するために設計されたものも含んでもよく、圧縮冷凍および空調装置の動作条件下で本発明の冷媒と混和性である。このような潤滑剤としては、以下に限定はされないが、Ｃａｓｔｒｏｌ（登録商標）１００（英国カストロール(Ｃａｓｔｒｏｌ)）などのポリオールエステル（ＰＯＥ）、Ｄｏｗ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，ミシガン州ミッドランド（Ｍｉｄｌａｎｄ））製のＲＬ−４８８Ａなどのポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、ポリビニルエーテル（ＰＶＥ）、およびポリカーボネート（ＰＣ）が挙げられる。
【００４８】
潤滑剤は、所与の圧縮機の要件および潤滑剤が曝される環境を考慮して選択される。
【００４９】
注目すべきは、高温で安定性を有する高温潤滑剤である。ヒートポンプが達成するであろう最高温度により、どの潤滑剤が必要とされるかが決まる。一実施形態において、潤滑剤は、少なくとも１５０℃の温度で安定していなければならない。別の実施形態において、潤滑剤は、少なくとも１５５℃の温度で安定していなければならない。別の実施形態において、潤滑剤は、少なくとも１６５℃の温度で安定していなければならない。特に注目すべきは、最大で約２００℃で安定性を有するポリアルファオレフィン（ＰＯＡ）潤滑剤および最大で約２００〜２２０℃の温度で安定性を有するポリオールエステル（ＰＯＥ）潤滑剤である。また、特に注目すべきは、約２２０〜約３５０℃の温度で安定性を有するペルフルオロポリエーテル潤滑剤である。ＰＦＰＥ潤滑剤としては、最大で約３００〜３５０℃で熱安定性を有するＸＨＴシリーズなどの、商標Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）でＤｕＰｏｎｔ（デラウエア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ））から入手可能なものが挙げられる。他のＰＦＰＥ潤滑剤としては、最大で約２８０〜３３０℃で熱安定性を有するダイキン工業（Ｄａｉｋｉｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）（日本）から商標Ｄｅｍｎｕｍ（商標）で販売されているもの、ならびに最大で約２２０〜２６０℃で熱安定性を有する商標Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）−Ｙ  Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）−Ｚで入手可能なものなどの商標Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）およびＧａｌｄｅｎ（登録商標）でＡｕｓｉｍｏｎｔ（イタリア，ミラノ（Ｍｉｌａｎ））から入手可能なものが挙げられる。
【００５０】
高温での凝縮器の運転（高い温度上昇および高い圧縮機吐出温度を伴う）の場合、作動流体（例えばＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚまたはＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含有するブレンド）および（場合により、油冷却または他の緩和手法と組み合わせて）高い熱安定性を有する潤滑剤の配合物が有利であろう。
【００５１】
一実施形態において、本発明は、（ａ）Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと；（ｂ）２−クロロプロパンと；（ｃ）少なくとも約１５０℃の温度で使用するのに好適な少なくとも１つの潤滑剤とを含む組成物であって；２−クロロプロパンが、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとの、共沸混合物または共沸様混合物の組合せを形成するのに有効な量で存在する組成物を含む。注目すべきは、潤滑剤が、少なくとも約１５５℃の温度での使用に好適である実施形態である。また、注目すべきは、潤滑剤が、少なくとも約１６５℃の温度での使用に好適である実施形態である。
【００５２】
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２−クロロプロパンが、約５１．０５重量パーセント（３３．３モルパーセント）〜約９９．３７重量パーセント（９８．７モルパーセント）の範囲のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび約０．６３重量パーセント（１．３モルパーセント）〜約４８．９５重量パーセント（６６．７モルパーセント）の範囲の２−クロロプロパン（これらが、約−５０℃〜約１６０℃の温度および約０．２ｐｓｉａ（１．４ｋＰａ）〜約３４２ｐｓｉａ（２３５８ｋＰａ）の圧力で沸騰する共沸組成物を形成する）の共沸組成物を形成することが、ＰＣＴ特許出願公報の国際公開第２００９／１５５４９０号パンフレット（全体が参照により本明細書に援用される）において既に開示されている。例えば、２９．８℃および大気圧（１４．７ｐｓｉａ、１０１ｋＰａ）で、共沸組成物は、６９．１重量パーセント（５１．７モル％）のＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンおよび３０．９重量パーセント（４８．３モル％）の２−クロロプロパンである。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと２−クロロプロパンとの間で形成される共沸様組成物がさらに開示された。２０℃以上の温度で、共沸様組成物は、約１重量パーセント〜約９９重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび約９９重量パーセント〜約１重量パーセントの−クロロプロパンを含有する。
【００５３】
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２−クロロプロパンを含む不燃性組成物が特に有用であろう。４重量パーセント以下の２−クロロプロパンを含有する組成物が不燃性であると分かっているが、５重量パーセント未満の２−クロロプロパンを含む、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２−クロロプロパンを含む組成物が不燃性であると予測される。
【００５４】
一実施形態において、組成物は、約０．０１重量パーセント〜約５重量パーセントの安定剤、遊離基捕捉剤または酸化防止剤とともに使用され得る。このような他の添加剤としては、以下に限定はされないが、ニトロメタン、ヒンダードフェノール、ヒドロキシルアミン、チオール、ホスファイト、またはラクトンが挙げられる。単一の添加剤または組合せが使用され得る。
【００５５】
任意選択的に、別の実施形態において、特定の冷凍、空調、またはヒートポンプシステム添加剤が、性能およびシステム安定性を向上させるために、本明細書に開示される作動流体に必要に応じて加えられてもよい。これらの添加剤は、冷凍および空調の分野で公知であり、これらとしては、以下に限定はされないが、摩耗防止剤、極圧潤滑剤、腐食防止剤および酸化防止剤、金属表面不活性化剤、遊離基捕捉剤、および発泡制御剤が挙げられる。一般に、これらの添加剤は、組成物全体に対して少量で作動流体中に存在し得る。典型的に、約０．１重量パーセント未満から約３重量パーセントもの濃度の各添加剤が使用される。これらの添加剤は、個々のシステム要件に基づいて選択される。これらの添加剤としては、ブチル化リン酸トリフェニル（ＢＴＰＰ）、または他のアルキル化トリアリールリン酸エステル、例えばＡｋｚｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製のＳｙｎ−０−Ａｄ  ８４７８、リン酸トリクレジルおよび関連の化合物などの、ＥＰ（極圧）潤滑添加剤のリン酸トリアリール類のメンバーが挙げられる。さらに、金属ジアルキルジチオホスフェート（例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（またはＺＤＤＰ）、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  １３７５およびこの種類の化学物質の他のメンバーが、本発明の組成物に使用され得る。他の摩耗防止添加剤としては、Ｓｙｎｅｒｇｏｌ  ＴＭＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ）などの、天然産物油および不斉ポリヒドロキシル潤滑添加剤が挙げられる。同様に、酸化防止剤、遊離基捕捉剤、および水捕捉剤などの安定剤が用いられ得る。このカテゴリーの化合物としては、以下に限定はされないが、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、エポキシド、およびそれらの混合物を挙げることができる。腐食防止剤としては、ドデシルコハク酸（ＤＤＳＡ）、リン酸アミン（ＡＰ）、オレオイルサルコシン、イミダゾン（ｉｍｉｄａｚｏｎｅ）誘導体および置換スルホネートが挙げられる。金属表面不活性化剤としては、オキサリルビス（ベンジリデン）ヒドラジド（ＣＡＳ登録番号６６２９−１０−３）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナモイルヒドラジン（ＣＡＳ登録番号３２６８７−７８−８）、２，２，’−オキサミドビス−エチル−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナメート（ＣＡＳ登録番号７０３３１−９４−１）、Ｎ，Ｎ’−（ジサリシクリデン（ｄｉｓａｌｉｃｙｃｌｉｄｅｎｅ））−１，２−ジアミノプロパン（ＣＡＳ登録番号９４−９１−７）およびエチレンジアミン四酢酸（ＣＡＳ登録番号６０−００−４）およびその塩、ならびにそれらの混合物が挙げられる。
【００５６】
他の実施形態において、さらなる添加剤としては、ヒンダードフェノール、チオホスフェート、ブチル化トリフェニルホスホロチオネート、オルガノホスフェート、またはホスファイト、アリールアルキルエーテル、テルペン、テルペノイド、エポキシド、フッ素化エポキシド、オキセタン、アスコルビン酸、チオール、ラクトン、チオエーテル、アミン、ニトロメタン、アルキルシラン、ベンゾフェノン誘導体、アリールスルフィド、ジビニルテレフタル酸、ジフェニルテレフタル酸、イオン性液体、およびそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含む安定剤が挙げられる。代表的な安定剤化合物としては、以下に限定はされないが、トコフェロール；ヒドロキノン；ｔ−ブチルヒドロキノン；モノチオホスフェート；および商標Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）６３でＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（スイス，バーゼル（Ｂａｓｅｌ））（以下「Ｃｉｂａ」）から市販されているジチオホスフェート；それぞれ商標Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）３５３およびＩｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）３５０でＣｉｂａから市販されているジアルキルチオリン酸エステル；商標Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）２３２でＣｉｂａから市販されているブチル化トリフェニルホスホロチオネート；商標Ｉｒｇａｌｕｂｅ（登録商標）３４９（Ｃｉｂａ）でＣｉｂａから市販されているリン酸アミン；Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）１６８としてＣｉｂａから市販されているヒンダードホスファイト；商標Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）ＯＰＨでＣｉｂａから市販されている（トリス−（ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）などのホスフェート；（ジ−ｎ−オクチルホスファイト）；および商標Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）ＤＤＰＰでＣｉｂａから市販されているイソ−デシルジフェニルホスファイト；アニソール；１，４−ジメトキシベンゼン；１，４−ジエトキシベンゼン；１，３，５−トリメトキシベンゼン；ｄ−リモネン；レチナール；ピネン；メントール；ビタミンＡ；テルピネン；ジペンテン；リコピン；ベータカロテン；ボルナン；１，２−プロピレンオキシド；１，２−ブチレンオキシド；ｎ−ブチルグリシジルエーテル；トリフルオロメチルオキシラン；１，１−ビス（トリフルオロメチル）オキシラン；ＯＸＴ−１０１（東亞合成株式会社（Ｔｏａｇｏｓｅｉ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ））などの３−エチル−３−ヒドロキシメチル−オキセタン；ＯＸＴ−２１１（東亞合成株式会社（Ｔｏａｇｏｓｅｉ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ））などの３−エチル−３−（（フェノキシ）メチル）−オキセタン；ＯＸＴ−２１２（東亞合成株式会社（Ｔｏａｇｏｓｅｉ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ））などの３−エチル−３−（（２−エチル−ヘキシルオキシ）メチル）−オキセタン；アスコルビン酸；メタンチオール（メチルメルカプタン）；エタンチオール（エチルメルカプタン）；補酵素Ａ；ジメルカプトコハク酸（ＤＭＳＡ）；グレープフルーツメルカプタン（（Ｒ）−２−（４−メチルシクロヘキサ−３−エニル）プロパン−２−チオール））；システイン（（Ｒ）−２−アミノ−３−スルファニル−プロパン酸）；リポアミド（１，２−ジチオラン−３−ペンタンアミド）；商標Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＨＰ−��３６でＣｉｂａから市販されている５，７−ビス（１，１−ジメチルエチル）−３−［２，３（または３，４）−ジメチルフェニル］−２（３Ｈ）−ベンゾフラノン；ベンジルフェニルスルフィド；ジフェニルスルフィド；ジイソプロピルアミン；商標Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＰＳ  ８０２（Ｃｉｂａ）でＣｉｂａから市販されているジオクタデシル３，３’−チオジプロピオネート；商標Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＰＳ  ８００でＣｉｂａから市販されているジドデシル３，３’−チオプロピオネート；商標Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）７７０でＣｉｂａから市販されているジ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート；商標Ｔｉｎｕｖｉｎ（登録商標）６２２ＬＤ（Ｃｉｂａ）でＣｉｂａから市販されているポリ−（Ｎ−ヒドロキシエチル−２，２，６，６−テトラメチル−４−ヒドロキシ−ピペリジルスクシネート；メチルビス牛脂アミン；ビス牛脂アミン；フェノール−アルファ−ナフチルアミン；ビス（ジメチルアミノ）メチルシラン（ＤＭＡＭＳ）；トリス（トリメチルシリル）シラン（ＴＴＭＳＳ）；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリメトキシシラン；２，５−ジフルオロベンゾフェノン；２’，５’−ジヒドロキシアセトフェノン；２−アミノベンゾフェノン；２−クロロベンゾフェノン；ベンジルフェニルスルフィド；ジフェニルスルフィド；ジベンジルスルフィド；イオン性液体などが挙げられる。
【００５７】
一実施形態において、イオン性液体安定剤は、少なくとも１つのイオン性液体を含む。イオン性液体は、１００℃未満の融点を有する有機塩である。別の実施形態において、イオン性液体安定剤は、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウムおよびトリアゾリウムからなる群から選択されるカチオンと；［ＢＦ４］−、［ＰＦ６］−、［ＳｂＦ６］−、［ＣＦ３ＳＯ３］−、［ＨＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＨＦＣＣＦ２ＳＯ３］−、［ＨＣＣｌＦＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ］−、［ＣＦ３ＣＯ２］−、およびＦ−からなる群から選択されるアニオンとを含有する塩を含む。代表的なイオン性液体安定剤としては、ｅｍｉｍ  ＢＦ４（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート）；ｂｍｉｍ  ＢＦ（１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラボレート）；ｅｍｉｍ  ＰＦ６（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート）；およびｂｍｉｍ  ＰＦ６（１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート）が挙げられ、これらは全て、Ｆｌｕｋａ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）から入手可能である。
【００５８】
ヒートポンプ
本発明の一実施形態において、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を含有するヒートポンプ装置が提供される。
【００５９】
ヒートポンプは、加熱および／または冷却を生成するための装置の１つのタイプである。ヒートポンプは、蒸発器、圧縮機、凝縮器、および膨張デバイスを含む。作動流体は、繰返しサイクル中にこれらの構成要素を通って循環する。加熱は、凝縮器で生成され、ここで、蒸気作動流体が凝縮されて、液体作動流体が形成されるにつれて、（熱の形態の）エネルギーが、蒸気作動流体から抽出される。冷却が、蒸発器で生成され、ここで、作動流体を蒸発させて、蒸気作動流体を形成するためにエネルギーが吸収される。
【００６０】
ヒートポンプは、一実施形態が図１に示される満液式蒸発器、または一実施形態が図２に示される直接膨張式蒸発器を含み得る。
【００６１】
ヒートポンプは、容積式圧縮機または動圧縮機を用いてもよい。容積式圧縮機は、往復式圧縮機、スクリュー圧縮機、またはスクロール圧縮機を含む。注目すべきは、スクリュー圧縮機を使用するヒートポンプである。動圧縮機は、遠心圧縮機および軸流式圧縮機を含む。また、注目すべきは、遠心圧縮機を使用するヒートポンプである。
【００６２】
住宅用ヒートポンプは、住宅または住居（一戸建て住宅または集合住宅を含む）を暖めるために温風を生成し、約３０℃〜約５０℃の最高凝縮器動作温度を生成するのに使用される。
【００６３】
注目すべきは、空気、水、別の伝熱媒体あるいは設備、貯蔵領域またはプロセス流の一部などの、産業プロセスの一部を加熱するのに使用され得る高温ヒートポンプである。これらのヒートポンプは、約５５℃を超える最高凝縮器動作温度を生成することが可能である。高温ヒートポンプ中で達成可能な最高凝縮器動作温度は、使用される作動流体に応じて決まる。この最高凝縮器動作温度は、作動流体の通常の沸騰特性（例えば、飽和圧力および臨界温度）によって、また、ヒートポンプの圧縮機が蒸気作動流体圧力を上昇させ得る圧力によって制限される。作動流体が曝され得る最高温度は、作動流体の熱安定性によって制限される。
【００６４】
特に有効なのは、少なくとも約１００℃の凝縮器温度で動作する高温ヒートポンプである。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、多くの現在入手可能な作動流体とともに利用可能なものより高い凝縮器温度で運転される、遠心ヒートポンプの設計および運転を可能にする。注目すべきは、最大で約１５０℃の凝縮器温度で運転されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を用いた実施形態である。また、注目すべきは、最大で約１５５℃の凝縮器温度で運転されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を用いた実施形態である。また、注目すべきは、最大で約１６５℃の凝縮器温度で運転されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を用いた実施形態である。特に注目すべきは、少なくとも約１５０℃の凝縮器温度で運転されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を用いた実施形態である。例としては、少なくとも約１５５℃の凝縮器温度で運転されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を用いた実施形態；および少なくとも約１６５℃の凝縮器温度で運転されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を用いた実施形態が挙げられる。
【００６５】
また、注目すべきは、加熱および冷却を同時に生成するのに使用されるヒートポンプである。例えば、単一のヒートポンプユニットが、家庭用の温水を生成することができ、夏季の快適空調のために冷却を生成することもできる。
【００６６】
満液式蒸発器および直接膨張式蒸発器の両方を含むヒートポンプが、住宅（一戸建てまたは集合住宅）および、ホテル、オフィスビル、病院、大学などの大型の商業ビルへの快適空調（空気の冷却および除湿）および／または暖房を提供するために、空気処理および分配システムと連結され得る。別の実施形態において、ヒートポンプは、水を加熱するのに使用され得る。
【００６７】
どのようにヒートポンプが動作するかを例示するために、図を参照する。満液式蒸発器ヒートポンプが、図１に示される。このヒートポンプにおいて、水、および、いくつかの実施形態において、添加剤を含む温かい液体である第１の伝熱媒体、あるいはグリコール（例えば、エチレングリコールまたはプロピレングリコール）などの他の伝熱媒体が、ヒートポンプに入り、ヒートポンプは、建物の空気処理システムまたは冷却塔へと流れる冷却機プラントの凝縮器からの温められた水などの低温源からの熱を、矢印３で入るように示されるように、入口および出口を有する蒸発器６中の管束またはコイル９を通して運ぶ。温かい第１の伝熱媒体が、蒸発器に供給され、蒸発器において、液体作動流体によって冷却され、それが、蒸発器の下側部分に示される。図１において、管束またはコイル９は、蒸気作動流体中に部分的に位置し、液体作動流体中に部分的に位置するように蒸発器６中で示されることに留意されたい。ほとんどの場合、管束またはコイル９は、蒸発器６に含まれる液体作動流体中に完全に浸漬されることになる。液体作動流体は、管束またはコイル９を通って流れる温かい第１の伝熱媒体の温度より低い蒸発温度（蒸発器動作圧力で）を有するため、蒸発する。冷却された第１の伝熱媒体は、管束またはコイル９の戻り部分を介して、矢印４によって示されるように低温熱源へと戻るように再循環する。図１の蒸発器６の下側部分に示される液体作動流体は、蒸発し、圧縮機７中に吸い込まれ、作動流体蒸気の圧力および温度を上昇させる。圧縮機は、作動流体蒸気が蒸発器を出るときに作動流体蒸気の圧力および温度より高い圧力および温度で蒸気が凝縮器５中で凝縮され得るようにこの蒸気を圧縮する。第２の伝熱媒体は、家庭用水または水道水の加熱装置または温水循環式暖房システムなどの高温の熱が提供される箇所（「ヒートシンク」）から、凝縮器５中の管束またはコイル１０を介して、図１の矢印１で凝縮器に入る。第２の伝熱媒体は、プロセス中に温められ、矢印２に示されるように、管束またはコイル１０の戻りループを介して、ヒートシンクへと戻される。この第２の伝熱媒体は、凝縮器中の作動流体蒸気を冷却し、図１に示されるように凝縮器の下側部分に液体作動流体が存在するように蒸気を液体作動流体へと凝縮させる。凝縮器中で凝縮された液体作動流体は、例えば、オリフィスまたは膨張弁であり得る膨張デバイス８を通って蒸発器へと戻るように流れる。膨張デバイス８は、液体作動流体の圧力を低下させ、液体作動流体を部分的に蒸気に変換し、すなわち、圧力が凝縮器と蒸発器との間で降下するにつれて、液体作動流体はフラッシュする。フラッシングは、作動流体、すなわち、液体作動流体および作動流体蒸気の両方を、蒸発器圧力で飽和温度へと冷却し、それによって、液体作動流体および作動流体蒸気の両方が蒸発器中に存在するようになる。
【００６８】
いくつかの実施形態において、作動流体蒸気は、超臨界状態へと圧縮され、図１の容器５は、ガス冷却器と呼ばれることが多い超臨界流体冷却器を表し、ここで、作動流体は、凝縮なしで液体状態へと冷却される。
【００６９】
いくつかの実施形態において、図１に示される装置に使用される第１の伝熱媒体は、空調が提供される建物からまたはある他の冷却される物体から戻る冷水である。熱が、蒸発器６で戻っている冷水から抽出され、冷却された冷水が、建物または他の冷却される物体に戻るように供給される。この実施形態において、図１に示される装置は、冷却される物体（例えば建物内の空気）に冷却を行う第１の伝熱媒体を冷却すると同時に、加熱される物体（例えば家庭用水または水道水またはプロセス流）に加熱を行う第２の伝熱媒体を加熱する機能を果たす。
【００７０】
図１に示される装置は、蒸発器６で、太陽熱、地熱および廃熱を含む多種多様な熱源から熱を抽出し、凝縮器５から広範囲のヒートシンクへと熱を供給することができることが理解される。
【００７１】
単一成分の作動流体の組成については、蒸発器および凝縮器中の蒸気作動流体の組成が、蒸発器および凝縮器中の液体作動流体の組成と同じであることに留意されたい。この場合、蒸発および凝縮が、一定の温度で起こる。しかしながら、本発明にあるように、作動流体ブレンド（または混合物）が使用される場合、蒸発器または凝縮器中の液体作動流体および作動流体蒸気は、異なる組成を有し得る。これは、非効率なシステムおよび設備を使用する際の困難の原因となり得るため、単一成分の作動流体がより望ましい。共沸組成物または共沸様組成物は、液体組成物および蒸気組成物が本質的に同じであるように、ヒートポンプ中で本質的に単一成分の作動流体として機能し、非共沸組成物または非共沸様組成物の使用から生じ得る何らかの非効率性を軽減する。
【００７２】
直接膨張式ヒートポンプの一実施形態が、図２に例示される。図２に示されるヒートポンプにおいて、温水などの温かい液体である第１の液体伝熱媒体が、入口１４で蒸発器６’に入る。大抵は、液体作動流体（少量の作動流体蒸気を含む）が、矢印３’で蒸発器中のコイル９’に入り、蒸発する。結果として、第１の液体伝熱媒体が、蒸発器中で冷却され、冷却された第１の液体伝熱媒体が、出口１６で蒸発器を出て、低温熱源（例えば、冷却塔へと流れる温水）へと送られる。作動流体蒸気は、矢印４’で蒸発器を出て、圧縮機７’に送られ、ここで、圧縮され、高温の高圧作動流体蒸気として出る。この作動流体蒸気は、１’で凝縮器コイル１０’を通って凝縮器５’に入る。作動流体蒸気は、凝縮器中で水などの第２の液体伝熱媒体によって冷却され、液体になる。第２の液体伝熱媒体は、凝縮器伝熱媒体入口２０を通って凝縮器に入る。第２の液体伝熱媒体は、液体作動流体になる、凝縮している作動流体蒸気から熱を抽出し、これが、凝縮器中で第２の液体伝熱媒体を温める。第２の液体伝熱媒体は、凝縮器の伝熱媒体出口１８を通って凝縮器から出る。凝縮された作動流体は、図２に示されるように、矢印２’で下側コイル１０’を通って凝縮器を出て、例えば、オリフィスまたは膨張弁であり得る膨張デバイス１２を通って流れる。膨張デバイス１２は、液体作動流体の圧力を低下させる。膨張の結果として生成される少量の蒸気が、コイル９’を通って液体作動流体とともに蒸発器に入り、このサイクルが繰り返される。
【００７３】
いくつかの実施形態において、作動流体蒸気は、超臨界状態へと圧縮され、図２の容器５’は、ガス冷却器と呼ばれることが多い超臨界流体冷却器を表し、ここで、作動流体は、凝縮なしで液体状態へと冷却される。
【００７４】
いくつかの実施形態において、図２に示される装置に使用される第１の伝熱媒体は、空調が提供される建物からまたはある他の冷却される物体から戻る冷水である。熱が、蒸発器６’で戻っている冷水から抽出され、冷却された冷水が、建物または他の冷却される物体に戻るように供給される。この実施形態において、図２に示される装置は、冷却される物体（例えば建物内の空気）に冷却を行う第１の伝熱媒体を冷却すると同時に、加熱される物体（例えば家庭用水または水道水またはプロセス流）に加熱を行う第２の伝熱媒体を加熱する機能を果たす。
【００７５】
図２に示される装置は、蒸発器６’で、太陽熱、地熱および廃熱を含む多種多様な熱源から熱を抽出し、凝縮器５’から広範囲のヒートシンクへと熱を供給することができることが理解される。
【００７６】
本発明に有用な圧縮機は、動圧縮機を含む。動圧縮機の例として注目すべきは、遠心圧縮機である。遠心圧縮機は、作動流体を半径方向に加速するために回転要素を使用し、典型的に、ケーシングに収容されるインペラおよびディフューザを含む。遠心圧縮機は、通常、作動流体を、インペラアイ、すなわち回転するインペラの中心入口から入れ、それを半径方向外側に加速する。いくらかの圧力上昇がインペラで起こるが、圧力上昇のほとんどは、ディフューザで起こり、ディフューザで、運動エネルギーが、ポテンシャルエネルギーに変換される（または大まかに、運動量が、圧力に変換される）。各インペラ−ディフューザの組が、圧縮機の１段階である。遠心圧縮機は、所望の最終圧力および処理される冷媒の体積に応じて、１〜１２以上の段階で構築される。
【００７７】
圧縮機の圧力比、または圧縮比は、絶対吐出圧力対絶対入口圧力の比率である。遠心圧縮機によって供給される圧力は、比較的広範囲の容量にわたって実質的に一定である。遠心圧縮機が生じ得る圧力は、インペラの先端速度に応じて決まる。先端速度は、インペラの羽根の先端で測定されるインペラの速度であり、インペラの直径および毎分回転数で表されることが多いその回転速度に関連している。特定の用途に必要とされる先端速度は、蒸発器条件から凝縮器条件へと作動流体の熱力学的状態を上げるのに必要とされる圧縮機の仕事量に応じて決まる。遠心圧縮機の体積流量は、インペラを通る通路のサイズによって決定される。これにより、圧縮機のサイズは、必要とされる体積流量より必要とされる圧力により依存する。
【００７８】
また、動圧縮機の例として注目すべきは、軸流式圧縮機である。流体が軸方向に出入りする圧縮機が、軸流式圧縮機と呼ばれる。軸流式圧縮機は、作動流体が主に回転軸に対して平行に流れる、回転式の、翼型または羽根型の圧縮機である。これは、遠心または混流圧縮機などの他の回転式圧縮機と対照的であり、他の回転式圧縮機では、作動流体が軸方向に入り得るが、出口にかなりの半径方向成分を有するであろう。軸流式圧縮機は、圧縮ガスの連続流を生成し、特にその断面に関して、高い効率および多い質量流量の利点を有する。しかしながら、軸流式圧縮機は、大きい圧力上昇を得るために数列の翼を必要とし、それにより、他の設計と比べて複雑で高価になる。
【００７９】
本発明に有用な圧縮機は、容積式圧縮機も含む。容積式圧縮機は、蒸気をチャンバに吸い込み、チャンバは、蒸気を圧縮するために体積が減少する。圧縮された後、蒸気は、チャンバの体積をゼロまたはほぼゼロにさらに減少させることによって、チャンバから押し進められる。
【００８０】
容積式圧縮機の例として注目すべきは、往復式圧縮機である。往復式圧縮機は、クランク軸によって駆動されるピストンを使用する。往復式圧縮機は、固定式または携帯式のいずれかであり得、単段式または多段式であり得、電動機または内燃機関によって駆動され得る。５〜３０馬力の小型の往復式圧縮機が、自動車用途に見られ、典型的に断続使用向けである。最大で１００馬力の大型の往復式圧縮機が、大規模な工業用の用途に見られる。吐出圧力は、低圧から非常に高い圧力（５０００ｐｓｉまたは３５ＭＰａを超える）に及び得る。
【００８１】
また、容積式圧縮機の例として注目すべきは、スクリュー圧縮機である。スクリュー圧縮機は、ガスをより小さい空間へと付勢するために２つのメッシュの回転式の容積式ヘリカルスクリューを使用する。スクリュー圧縮機は、通常、商業用および工業用の用途において連続運転用であり、固定式または携帯式のいずれかであり得る。それらの用途は、５馬力（３．７ｋＷ）〜５００馬力（３７５ｋＷ）超および低圧から非常に高い圧力（１２００ｐｓｉ超または８．３ＭＰａ）で行われ得る。
【００８２】
また、容積式圧縮機の例として注目すべきは、スクロール圧縮機である。スクロール圧縮機は、スクリュー圧縮機と類似しており、ガスを圧縮するために２つの交互のらせん形のスクロールを含む。出力は、回転式スクリュー圧縮機の出力より脈動する。
【００８３】
一実施形態において、高温ヒートポンプ装置は、２つ以上の加熱回路（またはループ）を含み得る。作動流体としてＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを用いて運転される高温ヒートポンプの性能（加熱の性能係数および体積当たりの加熱能力）は、蒸発器が、この用途によって必要とされる凝縮器温度に近い温度で運転される場合、すなわち、必要とされる温度上昇が減少される際、大幅に向上される。蒸発器に供給される熱が、低温でのみ得られる場合、低い性能につながる高い温度上昇が必要となり、２つの流体／２つの回路のカスケードサイクル形態が有利であり得る。カスケードサイクルの低い段階または低温回路は、ＨＦＣ−３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１３４、ＨＦＣ−２２７ｅａならびにＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−１３４、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４ａ、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−１３４、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−２２７ｅａ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ−Ｅ／ＨＦＣ−１３４／ＨＦＣ−２２７ｅａ、Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−２２７ｅａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−２２７ｅａなどのそれらのブレンドなどの、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚより低い沸点および好ましくは比較的低いＧＷＰを有する流体を用いて運転されるであろう。カスケードサイクルの低温回路（または低温ループ）の蒸発器は、利用可能な低温の熱を受け入れ、この熱を、利用可能な低温の熱の温度と必要とされる加熱負荷の温度との中間の温度に上昇させ、この熱を、カスケード熱交換器においてカスケードシステムの高い段階または高温回路（または高温ループ）に伝達する。次に、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体（例えば、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと２−クロロプロパンとの混合物）を用いて運転される高温回路は、カスケード熱交換器で受け入れられた熱を、目的とする加熱負荷を達成するのに必要とされる凝縮器温度へとさらに上昇させる。カスケードの概念は、熱を、より広い温度範囲にわたって上昇させ、性能を最適化するために異なる温度部分範囲にわたって異なる流体を使用する３つ以上の回路を含む形態に拡張され得る。
【００８４】
本発明によれば、各ループを通して作動流体を循環させるための少なくとも２つの加熱ループを有するカスケードヒートポンプシステムが提供される。このようなカスケードシステムの一実施形態が、図３に全体として１１０で示される。本発明のカスケードヒートポンプシステムは、低温ループである、図３に示される第１の、または下側ループ１１２、および高温ループ１１４である、図３に示される第２の、または上側ループ１１４を含む少なくとも２つの加熱ループを有する。それぞれの加熱ループは、それを通して作動流体を循環させる。
【００８５】
図３に示されるように、カスケードヒートポンプシステムは、第１の膨張デバイス１１６を含む。第１の膨張デバイスは、入口１１６ａおよび出口１１６ｂを有する。第１の膨張デバイスは、第１のまたは低温ループを通って循環する第１の作動流体液体の圧力および温度を低下させる。
【００８６】
図３に示されるカスケードヒートポンプシステムは、蒸発器１１８も含む。蒸発器は、入口１１８ａおよび出口１１８ｂを有する。第１の膨張デバイスの第１の作動流体液体は、蒸発器入口を通って蒸発器に入り、蒸発器中で蒸発して、第１の作動流体蒸気を形成する。次に、第１の作動流体蒸気は、蒸発器の出口へと循環する。
【００８７】
図３に示されるカスケードヒートポンプシステムは、第１の圧縮機１２０も含む。第１の圧縮機は、入口１２０ａおよび出口１２０ｂを有する。蒸発器からの第１の作動流体蒸気は、第１の圧縮機の入口へと循環し、圧縮され、それによって、第１の作動流体蒸気の圧力および温度が上昇される。次に、圧縮された第１の作動流体蒸気は、第１の圧縮機の出口へと循環する。
【００８８】
図３に示されるカスケードヒートポンプシステムは、カスケード熱交換器システム１２２も含む。カスケード熱交換器は、第１の入口１２２ａおよび第１の出口１２２ｂを有する。第１の圧縮機からの第１の作動流体蒸気は、熱交換器の第１の入口に入り、熱交換器中で凝縮されて、第１の作動流体液体が形成され、それによって熱を放出する。次に、第１の作動流体液体は、熱交換器の第１の出口へと循環する。熱交換器は、第２の入口１２２ｃおよび第２の出口１２２ｄも含む。第２の作動流体液体は、熱交換器の第２の入口から第２の出口へと循環し、蒸発されて、第２の作動流体蒸気が形成され、それによって、（第１の作動流体が凝縮されるにつれて）第１の作動流体によって放出される熱を吸収する。次に、第２の作動流体蒸気は、熱交換器の第２の出口へと循環する。したがって、図３の実施形態において、第１の作動流体によって放出される熱は、第２の作動流体によって直接吸収される。
【００８９】
図３に示されるカスケードヒートポンプシステムは、第２の圧縮機１２４も含む。第２の圧縮機は、入口１２４ａおよび出口１２４ｂを有する。カスケード熱交換器からの第２の作動流体蒸気は、入口を通って圧縮機中に吸い込まれ、圧縮され、それによって、第２の作動流体蒸気の圧力および温度が上昇される。次に、第２の作動流体蒸気は、第２の圧縮機の出口へと循環する。
【００９０】
図３に示されるカスケードヒートポンプシステムは、入口１２６ａおよび出口１２６ｂを有する凝縮器１２６も含む。第２の圧縮機からの第２の作動流体は、入口から循環し、凝縮器中で凝集されて、第２の作動流体液体が形成され、それによって、熱を生成する。第２の作動流体液体は、出口を通って凝縮器を出る。
【００９１】
図３に示されるカスケードヒートポンプシステムは、入口１２８ａおよび出口１２８ｂを有する第２の膨張デバイス１２８も含む。第２の作動流体液体は、第２の膨張デバイスを通過し、それにより、凝縮器を出る第２の作動流体液体の圧力および温度が低下される。この液体は、この膨張の際に部分的に蒸発され得る。圧力および温度が低下された第２の作動流体液体は、膨張デバイスからカスケード熱交換器システムの第２の入口へと循環する。
【００９２】
さらに、その臨界温度より高い温度におけるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの安定性により、熱が超臨界状態にある作動流体によって放出される遷移臨界（ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌ）または超臨界サイクルにしたがって運転されるヒートポンプの設計が可能になり、（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの臨界温度より高い温度を含む）ある温度範囲にわたる使用が可能になる（参照により本明細書に援用される、ＡｎｇｅｌｉｎｏおよびＩｎｖｅｒｎｉｚｚｉによる論文、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｒｅｆｒｉｇ．，１９９４，Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ  ８，ｐｐ５４３−５５４を参照されたい）。超臨界流体は、等温の凝縮転移を経ずに液体状態に冷却される。様々なサイクル形態が、ＡｎｇｅｌｉｎｏおよびＩｎｖｅｒｎｉｚｚｉによって記載されている。
【００９３】
高温での凝縮器の運転（高い温度上昇および高い圧縮機吐出温度を伴う）の場合、作動流体（例えばＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚまたはＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含有するブレンド）および（場合により、油冷却または他の緩和手法と組み合わせて）高い熱安定性を有する潤滑剤の配合物が有利であり得る。
【００９４】
高温での凝縮器の運転（高い温度上昇および高い圧縮機吐出温度を伴う）の場合、潤滑剤の使用を必要としない磁気遠心圧縮機（例えばＤａｎｆｏｓｓ−Ｔｕｒｂｏｃｏｒ型）の使用が有利であろう。
【００９５】
高温での凝縮器の運転（高い温度上昇および高い圧縮機吐出温度を伴う）の場合、高い熱安定性を有する圧縮機材料（例えば軸封など）の使用も必要とされ得る。
【００９６】
方法
一実施形態において、高温ヒートポンプを製造するための方法であって、凝縮器中で、１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む蒸気作動流体を凝縮し、それによって、液体作動流体を生成する工程を含む方法が提供される。
【００９７】
一実施形態において、前記凝縮器を含むヒートポンプ中で加熱が生成され、伝熱媒体を、凝縮器に通過させ、それによって、作動流体の前記凝縮が、伝熱媒体を加熱する工程と、加熱された伝熱媒体を、凝縮器から加熱される物体へと送る工程とをさらに含む。
【００９８】
加熱される物体は、加熱され得る任意の空間、物体または流体であり得る。一実施形態において、加熱される物体は、部屋、建物、または自動車の客室であり得る。あるいは、別の実施形態において、加熱される物体は、第２のまたは媒体または伝熱流体であり得る。
【００９９】
一実施形態において、伝熱媒体は水であり、加熱される物体は水である。別の実施形態において、伝熱媒体は水であり、加熱される物体は、暖房用の空気である。別の実施形態において、伝熱媒体は、産業用の伝熱液体であり、加熱される物体は、化学プロセス流である。
【０１００】
別の実施形態において、加熱を生成するための方法は、遠心圧縮機中で作動流体蒸気を圧縮する工程をさらに含む。
【０１０１】
一実施形態において、前記凝縮器を含むヒートポンプ中で加熱が生成され、加熱される流体を、前記凝縮器に通過させ、それによって、流体を加熱する工程をさらに含む。一実施形態において、流体は空気であり、凝縮器からの加熱される空気は、加熱される空間に送られる。別の実施形態において、流体は、プロセス流の一部であり、加熱された部分は、プロセスに戻される。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、伝熱媒体は、水、グリコール（エチレングリコールまたはプロピレングリコールなど）から選択され得る。特に注目すべきは、第１の伝熱媒体が水であり、冷却される物体が、冷房用の空気である実施形態である。
【０１０３】
別の実施形態において、伝熱媒体は、産業用の伝熱液体であってもよく、ここで、加熱される物体は、プロセスラインおよび蒸留塔などのプロセス設備を含む化学プロセス流である。注目すべきは、イオン性液体、塩化カルシウムまたは塩化ナトリウム水溶液などの様々な塩水、プロピレングリコールまたはエチレングリコールなどのグリコール、メタノール、および２００６  ＡＳＨＲＡＥ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｎ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎの第４節に列挙されるものなどの他の伝熱媒体を含む産業用の伝熱液体である。
【０１０４】
一実施形態において、加熱を生成するための方法は、図１に関して上述される満液式蒸発器の高温ヒートポンプ中で熱を抽出する工程を含む。この方法では、液体作動流体は、蒸発されて、第１の伝熱媒体の近傍に作動流体蒸気が形成される。第１の伝熱媒体は、水などの温かい液体であり、それが、低温熱源から管を介して蒸発器中に輸送される。温かい液体は、冷却され、低温熱源に戻されるかまたは建物などの冷却される物体に送られる。次に、作動流体蒸気は、第２の伝熱媒体の近傍で凝縮され、それが、加熱される物体（ヒートシンク）の近傍から取り込まれる冷却された液体である。第２の伝熱媒体は、作動流体を冷却し、それによって、作動流体は凝縮されて、液体作動流体が形成される。この方法では、満液式蒸発器のヒートポンプはまた、家庭用水または水道水またはプロセス流を加熱するために使用され得る。
【０１０５】
別の実施形態において、加熱を生成するための方法は、図２に関して上述される直接膨張式高温ヒートポンプ中で加熱を生成する工程を含む。この方法では、液体作動流体は、蒸発器に通過され、蒸発して作動流体蒸気を生成する。作動流体を蒸発させることによって、第１の液体伝熱媒体が冷却される。第１の液体伝熱媒体は、蒸発器から、低温熱源または冷却される物体へと送られる。次に、作動流体蒸気は、第２の伝熱媒体の近傍で凝縮され、それが、加熱される物体（ヒートシンク）の近傍から取り込まれる冷却された液体である。第２の伝熱媒体は、作動流体を冷却し、それによって、作動流体は凝縮されて、液体作動流体が形成される。この方法では、直接膨張式ヒートポンプはまた、家庭用水または水道水またはプロセス流を加熱するために使用され得る。
【０１０６】
高温ヒートポンプ中で熱を生成するための方法のいくつかの実施形態において、本明細書において上記でカスケードヒートポンプと呼ばれるものの中で、熱が、少なくとも２つの加熱段階間で交換される。これらの実施形態において、本方法は、所定の凝縮温度で運転される加熱段階において作動流体中の熱を吸収する工程と、この熱を、より高い凝縮温度で運転される別の加熱段階の作動流体に伝達する工程とを含み；より高い凝縮温度で運転される加熱段階の作動流体は、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む。より高い凝縮温度で運転される加熱段階の作動流体は、２−クロロプロパンをさらに含み得る。熱を生成するための方法は、２つの加熱段階を有するカスケードヒートポンプシステムまたは３つ以上の加熱段階を有するカスケードヒートポンプシステムにおいて行われ得る。
【０１０７】
加熱を生成するための方法の一実施形態において、高温ヒートポンプは、圧縮機を含み、圧縮機は遠心圧縮機である。
【０１０８】
本発明の別の実施形態において、高温ヒートポンプ装置中で、実行可能な最高凝縮器動作温度を上昇させる方法であって、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を高温ヒートポンプに充填する工程を含む方法が開示される。
【０１０９】
高温ヒートポンプにおいてＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを使用すると、これらのヒートポンプの能力が向上されるが、その理由は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚにより、現在の同様のシステムに使用される作動流体で達成可能な凝縮器温度より高い凝縮器温度における運転が可能になるためである。ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４で達成される凝縮器温度が、現在のシステムで達成可能な最高温度である。
【０１１０】
ＣＦＣ−１１４が、高温ヒートポンプ中の作動流体として使用されるとき、一般的に入手可能な遠心式ヒートポンプで実行可能な最高凝縮器動作温度は約１２２℃である。Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む組成物が、ヒートポンプ作動流体として使用されるとき、実行可能な最高凝縮器動作温度を上昇させるための方法の一実施形態において、実行可能な最高凝縮器動作温度は、約１２２℃を超える温度まで上昇される。
【０１１１】
Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む組成物が、ヒートポンプ作動流体として使用されるとき、実行可能な最高凝縮器動作温度を上昇させるための方法の別の実施形態において、実行可能な最高凝縮器動作温度は、約１２５℃を超える温度まで上昇される。
【０１１２】
Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む組成物が、ヒートポンプ作動流体として使用されるとき、実行可能な最高凝縮器動作温度を上昇させるための方法の別の実施形態において、実行可能な最高凝縮器動作温度は、約１３０℃を超える温度まで上昇される。
【０１１３】
一実施形態において、実行可能な最高凝縮器動作温度は、作動流体がＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含むとき、少なくとも約１５０℃まで上昇される。
【０１１４】
別の実施形態において、実行可能な最高凝縮器動作温度は、作動流体がＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含むとき、少なくとも約１５５℃まで上昇される。
【０１１５】
別の実施形態において、実行可能な最高凝縮器動作温度は、作動流体がＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含むとき、少なくとも約１６５℃まで上昇される。
【０１１６】
１７０℃もの高さの温度（または遷移臨界運転が許容される場合はより高い温度）が、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを用いた高温ヒートポンプで達成可能であることが実現可能である。しかしながら、１５５℃を超える温度で、圧縮機、または圧縮機材料のいくらかの変更が必要であることがある。
【０１１７】
本発明の別の実施形態において、ＣＦＣ−１１４、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２３６ｆａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＣＦＣ−１１およびＨＣＦＣ−１２３からなる群から選択される作動流体を、前記作動流体用に設計された高温ヒートポンプ中で、交換するための方法であって、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む交換用作動流体を提供する工程を含む方法が提供される。
【０１１８】
本発明の別の実施形態において、ＣＦＣ−１１４、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２３６ｆａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＣＦＣ−１１およびＨＣＦＣ−１２３からなる群から選択される作動流体を使用するのに好適な高温ヒートポンプ中で、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体組成物を使用するための方法が提供される。本方法は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を高温ヒートポンプに充填する工程を含む。別の実施形態において、本方法は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２−クロロプロパンを含む作動流体を高温ヒートポンプに充填する工程を含む。別の実施形態において、本方法は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２−クロロプロパンから本質的になる作動流体を高温ヒートポンプに充填する工程を含む。別の実施形態において、作動流体は、潤滑剤をさらに含む。
【０１１９】
本発明によれば、凝縮器動作温度を上昇させるために、高温ヒートポンプ流体（例えば、ＣＦＣ−１１４またはＨＦＣ−２４５ｆａ）を、前記高温ヒートポンプ流体用に本来設計されたシステム中で、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体と交換することが可能である。
【０１２０】
本発明によれば、システムを高温ヒートポンプシステムに変えるために、従来の冷却機作動流体を用いた冷却機（例えば、ＨＦＣ−１３４ａまたはＨＣＦＣ−１２３またはＣＦＣ−１１またはＣＦＣ−１２またはＨＦＣ−２４５ｆａを用いた冷却機）として本来設計されたシステム中で、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を使用することも可能である。例えば、この目的を達成するために、従来の冷却機作動流体は、既存の冷却機システム中で、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体と交換され得る。本発明によれば、システムを高温ヒートポンプシステムに変えるために、従来の快適ヒートポンプ作動流体を用いた快適（すなわち、低温）ヒートポンプシステム（例えば、ＨＦＣ−１３４ａまたはＨＣＦＣ−１２３またはＣＦＣ−１１またはＣＦＣ−１２またはＨＦＣ−２４５ｆａを用いたヒートポンプ）として本来設計されたシステム中で、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を使用することも可能である。例えば、この目的を達成するために、従来の快適ヒートポンプ作動流体は、既存の快適ヒートポンプシステム中で、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体と交換され得る。
【実施例】
【０１２１】
本明細書に開示される概念が、以下の実施例にさらに詳細に説明され、これらの実施例は、特許請求の範囲において説明される本発明の範囲を限定するものではない。
【０１２２】
全ての実施例に共通の動作条件：
過冷却＝１０．００℃
蒸発器で加えられる過熱＝１５．００℃
圧縮機効率＝０．８０（８０％）
【０１２３】
実施例１
ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４に対するＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚについての、２５℃で利用可能な熱源による加熱性能
水加熱ヒートポンプ中のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの性能を測定し、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４についての性能と比較する。データは、表１（ａ）および１（ｂ）に示される。データは、以下の条件に基づくものである：
蒸発器温度２５℃
凝縮器温度８５℃
【０１２４】
【表１】
0006001561.tif 000002
【０１２５】
【表２】
0006001561.tif 000003
【０１２６】
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの使用により、加熱のＣＯＰがＨＦＣ−２４５ｆａより０．６２％高く、ＣＦＣ−１１４より２．６４％高いこの用途が可能になる。さらに、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、ＨＦＣ−２４５ｆａより低い毒性ならびにＣＦＣ−１１４およびＨＦＣ−２４５ｆａの両方より大幅に優れた環境特性（すなわちゼロのＯＤＰおよび非常に低いＧＷＰ）を提供する。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、そのより低い加熱能力のために、ほとんどの場合、ＨＦＣ−２４５ｆａまたはＣＦＣ−１１４の当座の代替ではないであろう。しかしながら、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、既存の作動流体／システムと比較して向上されたエネルギー効率を提供する新規なシステム中で、優れた低いＧＷＰの作動流体として働くであろう。
【０１２７】
実施例２
ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４に対するＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚについての、５０℃で利用可能な熱源による加熱性能
水加熱ヒートポンプ中のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの性能を測定し、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４についての性能と比較する。データは、表２（ａ）および２（ｂ）に示される。データは、以下の条件に基づくものである：
蒸発器温度５０℃
凝縮器温度８５℃
【０１２８】
【表３】
0006001561.tif 000004
【０１２９】
【表４】
0006001561.tif 000005
【０１３０】
利用可能な熱源の温度（Ｔｅｖａｐ＝５０℃）が、同じ所要の凝縮器温度（Ｔｃｏｎｄ＝８５℃）について実施例１（Ｔｅｖａｐ＝２５℃）と比べて高い場合、加熱の性能係数（ＣＯＰまたはエネルギー効率）および体積当たりの加熱能力は、全ての作動流体、特にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚについて著しく向上される。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚによる加熱のＣＯＰは、ＨＦＣ−２４５ｆａより１．４％高く、ＣＦＣ−１１４より２．６６％高い。さらに、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、ＨＦＣ−２４５ｆａより低い毒性ならびにＣＦＣ−１１４およびＨＦＣ−２４５ｆａの両方より大幅に優れた環境特性（すなわちゼロのＯＤＰおよび非常に低いＧＷＰ）を提供する。
【０１３１】
実施例３
ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４に対するＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚについての同時の加熱および冷却性能
ヒートポンプを用いて、家庭用の温水を提供すると同時に、空調用の冷水を提供することができる。加熱および冷却を同時に提供する機械におけるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの性能を測定し、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４についての性能と比較する。データは、表３（ａ）および３（ｂ）に示される。データは、以下の条件に基づくものである：
蒸発器温度５℃
凝縮器温度８５℃
【０１３２】
【表５】
0006001561.tif 000006
【０１３３】
【表６】
0006001561.tif 000007
【０１３４】
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚにより、ＨＦＣ−２４５ｆａと同等であり、かつＣＦＣ−１１４より３．４７％高い、同時の加熱および冷却の魅力的な合計ＣＯＰを有するこの用途が可能になる。さらに、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、ＨＦＣ−２４５ｆａより低い毒性ならびにＣＦＣ−１１４およびＨＦＣ−２４５ｆａの両方より大幅に優れた環境特性（すなわちゼロのＯＤＰおよび非常に低いＧＷＰ）を提供する。
【０１３５】
実施例４
ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４に対するＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚについての、７５℃で利用可能な熱源による加熱性能
高温ヒートポンプ中のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの性能を測定し、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４についての性能と比較する。データは、表４（ａ）および４（ｂ）に示される。データは、以下の条件に基づくものである：
蒸発器温度７５℃
凝縮器温度１２０℃
【０１３６】
【表７】
0006001561.tif 000008
【０１３７】
【表８】
0006001561.tif 000009
【０１３８】
ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４と比べて、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの性能は、より高い動作温度で著しく向上する。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚにより、ＨＦＣ−２４５ｆａより３．７８％高く、ＣＦＣ−１１４より６．８２％高い加熱のＣＯＰ（エネルギー効率）で７５℃の蒸発器温度を可能にする、利用可能な熱を用いた１２０℃の凝縮器温度を必要とする用途が可能になる。さらに、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、ＨＦＣ−２４５ｆａより低い毒性ならびにＣＦＣ−１１４およびＨＦＣ−２４５ｆａの両方より大幅に優れた環境特性（すなわちゼロのＯＤＰおよび非常に低いＧＷＰ）を提供する。
【０１３９】
実施例５
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚについての、１００℃および１２０℃で利用可能な熱源による加熱性能
高温ヒートポンプ中のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの性能を測定し、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４についての性能と比較する。データは、表５に示される。データは、以下の条件に基づくものである：
凝縮器温度１５５℃
【０１４０】
【表９】
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【０１４１】
１５５℃の凝縮器温度が、ＨＦＣ−２４５ｆａおよびＣＦＣ−１１４の両方の臨界温度を超えるため、従来の凝縮工程によって熱を放出するヒートポンプは、この凝縮器温度でこれらの作動流体のいずれによっても動作することができない。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、１５５℃の温度で約２．１８ＭＰａの蒸気圧を生成する。一般的に入手可能な大型のトン規模の（ｔｏｎｎａｇｅ）遠心冷却機の構成要素は、大きな変更を行わずに最大で約２．１８ＭＰａの最大動作圧力に対応することができる。したがって、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚにより、主に、一般的に入手可能な大型のトン規模の遠心冷却機の構成要素からなるシステムを用いて、最大で約１５５℃の凝縮器温度を必要とする加熱負荷を達成する用途が可能になる。さらに、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、不燃性であり、魅力的な毒性特性およびこれらの動作条件についての優れたエネルギー効率（ＣＯＰ）を含む魅力的な環境特性を有する。
【０１４２】
実施例６
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの化学安定性および熱安定性
金属の存在下におけるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの化学安定性を、ＡＮＳＩ／ＡＳＨＲＡＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ９７−２００７の密閉管試験方法にしたがって調べた。密閉管試験に使用されるＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚのストックは、９９．９８６４＋重量％純粋（１３６ｐｐｍｗの不純物）であり、水または空気を実質的に含有していなかった。
【０１４３】
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚに浸漬された鋼、銅、およびアルミニウムで作製された３つの金属片をそれぞれ入れた密閉ガラス管を、最大で２５０℃の様々な温度で１４日間、加熱されたオーブン中で老化させた。熱老化後の管の目視検査により、流体の変色または他の目に見える劣化のない透明な液体が示された。さらに、腐食または他の劣化を示す金属片の外観の変化はなかった。
【０１４４】
表６は、老化された液体試料のフッ化物イオンの測定された濃度を示す。フッ化物イオン濃度は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの劣化の程度の指標として解釈することができる。表３は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの劣化が、試験される最高温度（２５０℃）でさえ意外にも最小限であったことを示す。
【０１４５】
【表１０】
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【０１４６】
表７は、様々な温度で２週間、鋼、銅およびアルミニウムの存在下で老化させた後のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ試料の、ＧＣＭＳによって定量化される組成変化を示す。ほんのわずかな割合の新たな未知の化合物が、試験される最高温度（２５０℃）でさえ、老化の結果として現れた。
【０１４７】
ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ、Ｅ−Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚのトランス異性体は、約５ｋｃａｌ／モルだけ、シス異性体、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚより熱力学的に安定していると予測される。意外にも、より安定なトランス異性体へのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの異性化に対するかなりの熱力学的駆動力にもかかわらず、表７中の測定結果は、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚが、試験される最高温度（２５０℃）でさえ大部分はＺ（またはシス）異性体のままであることを示す。作動流体（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）の熱力学的特性、ひいてはサイクル性能に対する、２５０℃で２週間老化させた後に形成される少ない割合（３，０２２．７ｐｐｍまたは０．３０２２７重量％）のＥ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの影響は、極わずかであろう。
【０１４８】
【表１１】
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【０１４９】
実施例７
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ／２−クロロプロパン混合物の可燃性
Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２−クロロプロパンを含む組成物の不燃性範囲を、ＡＳＨＲＡＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ３４−２００７によって定められ、ＡＳＨＲＡＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ３４−２００７の“Ａｄｄｅｎｄｕｍ  ｐ”に記載されるＡＳＴＭ  Ｅ６８１−２００１試験手順にしたがって測定した。試験条件は、５０％の相対湿度で６０℃であった。
【０１５０】
９５重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび５重量パーセントの２−クロロプロパンを含有する組成物を、上述されるように試験したところ、空気中７．７５体積パーセントの可燃性下限（ＬＦＬ）および空気中８．０体積パーセントの可燃性上限（ＵＦＬ）で可燃性であることが分かった。次に、９６重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび４重量パーセントの２−クロロプロパンを含有する組成物を、上述されるように試験したところ、不燃性であることが分かった。したがって、５重量パーセント未満の２−クロロプロパンを含む組成物が、不燃性であると予測される一方、４重量パーセント以下を含有する組成物は不燃性である。
【０１５１】
実施例８
作動流体としてのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ／２−クロロプロパンの８０／２０重量％の混合物を用いた高温ヒートポンプの性能
表８は、８０重量％のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび２０重量％の２−クロロプロパンからなる作動流体（「ブレンドＡ」と呼ばれる）によるヒートポンプの性能をまとめたものである。
【０１５２】
【表１２】
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【０１５３】
ブレンドＡは、純粋なＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚより大幅に高い加熱のエネルギー効率および体積当たりの加熱能力を有する。純粋なＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚより高い、鉱油潤滑剤との相溶性を有することも予測される。ブレンドＡは、純粋な２−クロロプロパンより大幅に高い熱安定性および大幅に低い可燃性を有することも予測される。
なお、本発明は、特許請求の範囲を含め、以下の発明を包含する。
１．高温ヒートポンプ中で加熱を生成するための方法であって、凝縮器中で、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む蒸気作動流体を凝縮し、それによって、液体作動流体を生成する工程を含む方法。
２．伝熱媒体を、前記凝縮器に通過させ、それによって、作動流体の前記凝縮が、前記伝熱媒体を加熱する工程と、前記加熱された伝熱媒体を、前記凝縮器から加熱される物体へと送る工程とをさらに含む、１に記載の方法。
３．前記伝熱媒体が水であり、前記加熱される物体が水である、２に記載の方法。
４．前記伝熱媒体が水であり、前記加熱される物体が、暖房用の空気である、２に記載の方法。
５．前記伝熱媒体が、産業用の伝熱液体であり、前記加熱される物体が、化学プロセス流である、２に記載の方法。
６．動圧縮機（例えば軸流式または遠心圧縮機）あるいは容積式圧縮機（例えば往復式、スクリューまたはスクロール圧縮機）中で、前記作動流体蒸気を圧縮する工程をさらに含む、２に記載の方法。
７．加熱される流体を、前記凝縮器に通過させ、それによって、前記流体を加熱する工程をさらに含む、１に記載の方法。
８．前記流体が空気であり、前記凝縮器からの前記加熱される空気が、加熱される空間に送られる、７に記載の方法。
９．前記流体が、プロセス流の一部であり、前記加熱された部分が、前記プロセスに戻される、７に記載の方法。
１０．熱が、少なくとも２つの加熱段階間で交換され、
所定の凝縮温度で運転される加熱段階において作動流体中の熱を吸収する工程と、この熱を、より高い凝縮温度で運転される別の加熱段階の前記作動流体に伝達する工程とを含む方法であって；前記より高い凝縮温度で運転される前記加熱段階の前記作動流体が、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む、１に記載の方法。
１１．ＣＦＣ−１１４、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−２３６ｆａ、ＨＦＣ−２４５ｆａ、ＣＦＣ−１１およびＨＣＦＣ−１２３からなる群から選択される第１の作動流体とともに使用するのに好適な高温ヒートポンプ装置における実行可能な最高凝縮器動作温度を、前記第１の作動流体がヒートポンプ作動流体として使用されるときの実行可能な最高凝縮器動作温度と比べて、上昇させる方法であって、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を前記高温ヒートポンプに充填する工程を含む方法。
１２．前記実行可能な最高凝縮器動作温度が、約１２２℃を超える温度まで上昇される、１１に記載の方法。
１３．（ａ）Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンと；
（ｂ）２−クロロプロパンと；（ｃ）少なくとも約１５０℃の温度で使用するのに好適な少なくとも１つの潤滑剤とを含む組成物であって；前記２−クロロプロパンが、前記Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンとの、共沸混合物または共沸様混合物の組合せを形成するのに有効な量で存在する組成物。
１４．Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む作動流体を含有する高温ヒートポンプ装置。
１５．動圧縮機（例えば軸流式または遠心圧縮機）あるいは容積式圧縮機（例えば往復式、スクリューまたはスクロール圧縮機）を含む、１４に記載の高温ヒートポンプ装置。
１６．各段階がそれを通して作動流体を循環させる、カスケード加熱システムとして構成される少なくとも２つの加熱段階を有する高温ヒートポンプ装置であって、熱が、前の段階から最終段階へと伝達され、前記最終段階の前記加熱流体が、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む、１４に記載の高温ヒートポンプ装置。
１７．各段階がそれを通して作動流体を循環させる、カスケード加熱システムとして構成される少なくとも２つの加熱段階を有する高温ヒートポンプ装置であって：
（ａ）第１の作動流体液体の圧力および温度を低下させるための第１の膨張デバイスと；
（ｂ）入口および出口を有する蒸発器であって、前記第１の膨張デバイスからの前記第１の作動流体液体が、前記蒸発器入口を通って前記蒸発器に入り、前記蒸発器中で蒸発されて、第１の作動流体蒸気が形成され、前記出口へと循環する蒸発器と；
（ｃ）入口および出口を有する第１の圧縮機であって、前記蒸発器からの前記第１の作動流体蒸気が、前記第１の圧縮機の前記入口へと循環し、圧縮され、それによって、前記第１の作動流体蒸気の圧力および温度が上昇され、前記圧縮された第１の冷媒蒸気が、前記第１の圧縮機の前記出口へと循環する第１の圧縮機と；
（ｄ）以下のもの：
（ｉ）第１の入口および第１の出口であって、前記第１の作動流体蒸気が、前記第１の入口から前記第１の出口へと循環し、前記熱交換器システム中で凝縮されて、第１の作動流体液体が形成され、それによって、熱を放出する第１の入口および第１の出口、ならびに
（ｉｉ）第２の入口および第２の出口であって、第２の作動流体液体が、前記第２の入口から前記第２の出口へと循環し、前記第１の作動流体によって放出される前記熱を吸収し、第２の作動流体蒸気を形成する第２の入口および第２の出口
を有するカスケード熱交換器システムと；
（ｅ）入口および出口を有する第２の圧縮機であって、前記カスケード熱交換器システムからの前記第２の作動流体蒸気が、前記圧縮機に吸い込まれ、圧縮され、それによって、前記第２の作動流体蒸気の圧力および温度が上昇される第２の圧縮機と；
（ｆ）前記第２の作動流体蒸気を循環させるための入口および出口を有し、前記第２の圧縮機からの前記第２の作動流体蒸気を凝縮して、第２の作動流体液体を形成し、それによって、熱を生成するための凝縮器であって、前記第２の作動流体液体が、前記出口を通って前記凝縮器を出る凝縮器と；
（ｇ）前記凝縮器を出て、前記カスケード熱交換器システムの前記第２の入口に入る前記第２の作動流体液体の圧力および温度を低下させるための第２の膨張デバイスと
を含み；
前記第２の作動流体が、Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンを含む、１４に記載の高温ヒートポンプ装置。
１８．前記第１の作動流体が、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＥ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅからなる群から選択される少なくとも１つのフルオロオレフィンを含む、１７に記載の高温ヒートポンプ装置。
１９．前記第１の作動流体が、ＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１３４およびＨＦＣ−２２７ｅａからなる群から選択される少なくとも１つのフルオロアルカンを含む、１７に記載の高温ヒートポンプ装置。
２０．前記第１の作動流体が、
ＨＦＣ−３２、
ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−３２
ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４ａ、
ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４、
ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−１３４、
Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４ａ、
Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４、
Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−１３４、
Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−２２７ｅａ、
Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４／ＨＦＣ−２２７ｅａ、
Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−２２７ｅａ、および
ＨＦＯ−１２３４ｙｆ／Ｅ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／ＨＦＣ−１３４／ＨＦＣ−１３４ａ／ＨＦＣ−２２７ｅａ
からなる組成物の群から選択される、１８に記載の高温ヒートポンプ装置。
２１．前記最終段階の前の段階の前記作動流体が、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＥ−ＨＦＯ−１２３４ｚｅからなる群から選択される少なくとも１つのフルオロオレフィンを含む、１６に記載の高温ヒートポンプ装置。
２２．前記最終段階の前の段階の前記作動流体が、ＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１３４およびＨＦＣ−２２７ｅａからなる群から選択される少なくとも１つのフルオロアルカンを含む、１６に記載の高温ヒートポンプ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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