(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状作動媒体（Ａ）の蒸発のための蒸発器（１）又は蒸気発生器、及び機械作業を行うための、潤滑剤で潤滑された膨張機（５）を有する装置中で実施される蒸気サイクルプロセスの運転方法において、次の方法工程：
ａ）  前記液状作動媒体（Ａ）を蒸発器（１）に供給し、前記蒸発器（１）中で蒸発させかつ蒸気状で前記膨張機（５）に供給する工程；
ｂ）  前記膨張機（５）に潤滑剤として、前記液状作動媒体（Ａ）と室温で２つの液相を形成するイオン液体（Ｂ）を供給する工程；及び
ｃ）  前記膨張機（５）用の前記潤滑剤を形成する前記イオン液体（Ｂ）を、前記蒸発器（１）の前で作動媒体（Ａ）から分離する工程
を有し、前記イオン液体（Ｂ）の作動媒体（Ａ）中の溶解度は、０．１質量％未満であり、且つ／又は前記作動媒体（Ａ）の前記イオン液体（Ｂ）中の溶解度は、１質量％未満であることを特徴とする、蒸気サイクルプロセスの運転方法。
【請求項２】
前記イオン液体（Ｂ）を、前記膨張機（５）の潤滑のために、蒸気状の作動媒体（Ａ）に、前記膨張機（５）の前方で供給することによって前記膨張機（５）に前記作動媒体（Ａ）と一緒に供給するか、又は前記作動媒体（Ａ）と前記イオン液体（Ｂ）を前記膨張機（５）に別個に添加することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記蒸気状の作動媒体（Ａ）を蒸発器（１）に新たに供給する前でかつ前記膨張機（５）の後方で、少なくとも１つの凝縮機（３）に供給し、前記凝縮機（３）中で前記蒸気状の作動媒体（Ａ）を液化することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記蒸気状の作動媒体（Ａ）を前記膨張機（５）の後方で少なくとも１つの分離装置（４）に供給し、前記分離装置（４）中で前記イオン液体（Ｂ）を一段階又は多段階で前記作動媒体（Ａ）から分離することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記凝縮機（３）は前記膨張機（５）の後方でかつ前記分離装置（４）の前方に設けられていて、前記凝縮機（３）に、前記膨張機（５）から出る作動媒体（Ａ）とイオン液体（Ｂ）とからなる混合物を供給することを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記凝縮機（３）は、前記分離装置（４）の後方で作動媒体循環路中に配置されていて、前記凝縮機（３）に、前記分離装置（４）から生じる、少なくとも部分的に蒸気状の作動媒体（Ａ）を供給することを特徴とする、請求項３又は４記載の方法。
【請求項７】
前記膨張機（５）用の潤滑剤として機能するイオン液体（Ｂ）を潤滑剤循環路中で、前記イオン液体（Ｂ）が少なくとも１つの潤滑剤タンク（４；１０）から取り出されかつ前記膨張機（５）に供給され、そこから再び少なくとも１つの潤滑剤タンク（４；１０）に返送されるように供給することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記潤滑剤タンク（４；１０）が少なくとも１つの分離装置により形成されていて、前記分離装置中で前記イオン液体（Ｂ）を、一段階で又は多段階で前記作動媒体（Ａ）から分離することを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記潤滑剤タンクが、前記膨張機（５）の後方に配置された少なくとも１つの分離装置（４）により形成されていて、前記分離装置（４）に、前記膨張機（５）から生じる前記作動媒体（Ａ）と前記イオン液体（Ｂ）とからなる混合物を供給することを特徴とする、請求項４又は８に記載の方法。
【請求項１０】
前記作動媒体（Ａ）及び前記イオン液体（Ｂ）を互いに別個の循環路内で案内し、前記潤滑剤タンクは、前記膨張機（５）に所属する容器（１０）により形成されていて、前記容器（１０）中に、一方で前記イオン液体（Ｂ）は液相として、他方で主に蒸気状の作動媒体（Ａ）（ブローバイ蒸気）は蒸気相として収容されていて、前記容器（１０）から出発して、前記イオン液体（Ｂ）を前記膨張機（５）に蒸気状の作動媒体（Ａ）とは別個に及び無関係に供給し、前記容器（１０）に、前記膨張機（５）から、前記作動媒体（Ａ）のブローバイ蒸気と一緒に生じる前記イオン液体（Ｂ）を供給し、及び
前記容器（１０）中に集まった蒸気状の作動媒体（Ａ）を前記容器（１０）から搬出することを特徴とする、請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
前記容器（１０）から搬出された蒸気状の及び場合によりイオン液体（Ｂ）で汚染された作動媒体（Ａ）を、前記膨張機（５）の後方に配置された少なくとも１つの分離装置（４）に供給し、前記分離装置（４）に、更に前記膨張機（５）から生じかつイオン液体（Ｂ）で汚染された作動媒体（Ａ）を供給し、その際、前記容器（１０）から搬出された蒸気状の作動媒体（Ａ）を少なくとも１つの分離装置（４）に供給する前に凝縮機（３）に供給し、前記凝縮機（３）中で前記蒸気状の作動媒体（Ａ）を液化し、且つ前記容器（１０）は前記分離装置（４）と、前記イオン液体（Ｂ）が前記分離装置（４）から前記容器（１０）へ流れるように接続されていることが予定されていることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
蒸気サイクルプロセスが実施される装置が、自動車の少なくとも１つの熱回収装置の構成要素であり、前記蒸発器（１）に、自動車の廃熱を、熱として供給し、及び
前記膨張機（５）により行われた機械作業は自動車側で使用され及び／又は発電機として運転可能な電気機械に及び／又は前記自動車の消費装置に供給されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記作動媒体（Ａ）として、水蒸気又はアンモニア、アルカン、フッ素化炭化水素、シロキサン又は冷媒を使用することを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記イオン液体（Ｂ）の作動媒体（Ａ）中の溶解度は、１００ｐｐｍ未満である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記イオン液体（Ｂ）の作動媒体（Ａ）中の溶解度は、１０ｐｐｍ未満である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記イオン液体（Ｂ）の作動媒体（Ａ）中の溶解度は、１ｐｐｍ未満である、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記作動媒体（Ａ）の前記イオン液体（Ｂ）中の溶解度は、０．１質量％未満である、請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも液状作動媒体（Ａ）の蒸発のための蒸発器（１）又は蒸気発生器及び機械作業を行うための潤滑剤によって潤滑された膨張機（５）を有し、前記潤滑剤は、室温で前記液状作動媒体（Ａ）と２つの液相を形成するイオン液体（Ｂ）により形成されている、蒸気サイクルプロセスを運転する装置において、
前記イオン液体（Ｂ）の作動媒体（Ａ）中の溶解度は、０．１質量％未満であり、且つ／又は前記作動媒体（Ａ）の前記イオン液体（Ｂ）中の溶解度は、１質量％未満であることを特徴とする、蒸気サイクルプロセスを運転する装置。
【請求項１９】
前記膨張機（５）の後方に、少なくとも１つの凝縮機（３）及び／又は少なくとも１つの分離装置（４）が接続されていて、前記凝縮機（３）は前記分離装置（４）の前方及び／又は後方に配置されていることを特徴とする、請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
前記作動媒体（Ａ）用と、前記膨張機（５）用の潤滑剤として機能するイオン液体（Ｂ）用にそれぞれ別個の循環路が設けられていて、前記膨張機（５）の後方に、前記作動媒体（Ａ）用及び／又は前記イオン液体（Ｂ）用のタンクとして機能する少なくとも１つの分離装置（４）が設けられていて、前記分離装置（４）に、前記膨張機（５）から生じるイオン液体（Ｂ）で汚染された作動媒体（Ａ）及び／又は作動媒体（Ａ）で汚染されたイオン液体（Ｂ）が供給可能であることを特徴とする、請求項１８又は１９記載の装置。
【請求項２１】
前記膨張機（５）に、容器（１０）が、前記イオン液体（Ｂ）用のタンクとして所属されていて、前記容器（１０）に、前記膨張機（５）から生じる作動媒体（Ａ）で汚染されたイオン液体（Ｂ）が供給可能であり、かつ
前記容器（１０）から、導管が、前記分離装置（４）にまで導かれていることを特徴とする、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記分離装置（４）は、細型に構成された、塔状の分離容器として形成されていることを特徴とする、請求項１９又は２０記載の装置。
【請求項２３】
請求項１から１７までのいずれか１項記載の方法を実施するための請求項１８から２２までのいずれか１項記載の装置を備えた、自動車用の熱回収装置。
【請求項２４】
前記蒸発器（１）は、自動車の熱源と、直接又は間接的に伝熱するように連結されていることを特徴とする、請求項２３記載の熱回収装置。
【請求項２５】
前記膨張機（５）は、駆動系及び／又は発電機として運転可能な電気機械及び／又は自動車の少なくとも１つの消費装置と、直接又は間接的に力を伝達するように、接続又は連結されていることを特徴とする、請求項２３又は２４記載の熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念によるディスプレーサ原理（Verdraengerprinzip）での潤滑された膨張機を備えた蒸気サイクルプロセスの運転方法並びに請求項１７の上位概念による蒸気サイクルプロセスの運転装置に関する。
【０００２】
膨張機を備えた蒸気サイクルプロセスは、例えばDE 10 2007 020 086 D3に記載されている。この膨張機は、例えばピストン型膨張機、ベーンセル型膨張機、回転ピストン型膨張機、スワッシュプレート型膨張機、傾斜ディスク型膨張機、ルーツ型膨張機又はネジ型膨張機として構成されていてもよい。ディスプレーサ原理の場合に、蒸気発生器から搬出される新たな蒸気を膨張機の作動室内へ導き、作動室内へ導かれた新たな蒸気は作動サイクルで部材の容積拡張運動に基づき作業を引き渡しながら緩和され、この緩和された蒸気は最大容積の到達時にその都度の構造において排出口から蒸気搬出部内へ導かれる。蒸気としては、水蒸気が使用されるだけではなく、周知のように他の無機及び有機の揮発性物質、例えばアンモニア、アルカン、フッ素化炭化水素、シロキサン及び全く一般的には冷媒も用いられる。
【０００３】
この膨張機の大部分は固有の潤滑剤で潤滑されなければならず、この際に作動媒体と潤滑剤とは接触する。凝縮機とポンプとを有する他のサイクルの場合に、作動媒体は凝縮機中で完全に液化され、ポンプ中で圧力が高められ、蒸気発生器中で少なくとも部分的に蒸発される。
【０００４】
このサイクルプロセスの場合の大きな問題は潤滑剤の選択である。大抵の潤滑剤は熱に敏感であるため、熱に敏感な潤滑剤を使用するためには、蒸発器の前で作動媒体から潤滑剤をできる限り完全に分離することである。
【０００５】
特に移動可能な内燃機関、例えば自動車内燃機関の場合の燃料節約を実現するために、今のところ特に２つの技術的解決が優先される。特に都市交通及び流通交通のためにそこで発生するブレーキ動作及びアクセル動作に基づき提供される多様なハイブリッドコンセプトの使用の他に、付加的な駆動エネルギーを提供するために内燃機関の廃熱を利用する他の熱回収システムが公知である。廃熱利用のためのこの種のシステムは、移動可能な内燃機関の場合に、特に遠距離輸送で駆動する自動車のために提供される。
【０００６】
この種の廃熱利用システムの場合に、内燃機関の領域において及び／又は排ガス排出において生じる廃熱は少なくとも部分的に二次的熱循環路に移される。二次的熱循環路中には作動媒体が循環されかつこの際に通常では蒸発器中で少なくとも部分的に蒸発され、この蒸気は膨張機中で、例えばピストン型膨張機中で緩和され、最終的に凝縮機中で再び液化される。その後で、この凝縮された作動媒体は、再びポンプユニットによって蒸発圧にもたらされ、従ってこの循環路は完結する。膨張ユニットによって生じる機械作業は、付加的作業として駆動系、特に車両駆動系に供給される。
【０００７】
この関連で、DE 10 2006 043 139 A1からは、内燃機関用の熱回収システムが公知である。この記載されたシステムを用いて、内燃機関及び／又は排ガス装置の廃熱からの付加的な駆動エネルギーが車両に供給される。蒸気状の作動媒体の膨張器中での緩和の後で、二次熱循環路の作動媒体は凝縮機中へ供給され、この凝縮機中で熱を放出しながら液化して、相応する蒸気サイクルプロセスは完結される。
【０００８】
内燃機関の廃熱を利用する場合の膨張機の使用は、複雑な構造を必要とする。重量、コスト、耐久性並びに必要なサービスに関する全ての要求を満たすために、互いに擦れ合う部材、例えばピストン・シリンダのペア、滑り軸受、スライダ等は油で潤滑される。それにより、作動媒体と潤滑剤又は潤滑された表面との間の接触が生じる。それにより、これらの両方の作動媒体が相互に混合し、従って、一緒に循環路中で多くの不利な随伴現象を伴ってポンプ及び蒸発器の方向へ輸送されるという問題が生じる。
【０００９】
このサイクルプロセスを長時間にわたり経済的に運転するために、この全体の構成が、蒸発器内へ侵入する前に作動媒体の蒸気からの潤滑油の効果的な分離を保証しなければならない。油循環路と蒸気循環路との効果的な分離は、潤滑油が熱い蒸発器領域内へ入りかつそこでこの潤滑剤の分解生成物による部材及び作動媒体の汚染を引き起こすことを確実に抑制する。先行技術から公知の潤滑剤の大部分は、作動媒体（例えば水−水蒸気）で乳化されるか又は（例えば炭化水素と）混合可能である。何れの場合でも、先行技術に相応する潤滑剤は蒸気圧を有する。この潤滑剤蒸気は、作動媒体の蒸気から実際には分離不可能である。それにより、この潤滑剤の一部は、サイクルプロセスにおいて伝熱媒体の輸送を介して蒸発器内へ入り、そこで高温に曝されて、それにより潤滑油の早期の劣化、化学変化（例えばクラッキング）、熱分解を引き起こす。従って、この潤滑剤はその特性が変化し、それによりその潤滑の役目を十分には果たさなくなる。
【００１０】
公知の先行技術及び記述された課題を前提として、本発明の課題は、潤滑剤を膨張機の後で作動媒体から極めて良好に分離できる蒸気サイクルプロセスの運転方法を作成することにある。
【００１１】
前記課題は、独立請求項の特徴により解決される。好ましい実施態様は、前記独立請求項を引用する従属請求項の主題である。
【００１２】
前記課題は、液状作動媒体の蒸発のための蒸発器又は蒸気発生器、及び運動エネルギーを生じさせるため又は機械作業を実行するための、潤滑剤で潤滑された膨張機を有する装置中で実施される蒸気サイクルプロセスの運転方法において、この方法は次の方法工程を有する請求項１により解決される：
ａ）  前記液状作動媒体（Ａ）を蒸発器（１）に供給し、前記蒸発器（１）中で蒸発させかつ蒸気状で前記膨張機（５）に供給する；
ｂ）  前記膨張機（５）に潤滑剤として、前記液状作動媒体（Ａ）と室温で２つの液相を形成するイオン液体（Ｂ）を供給し；及び
ｃ）  前記膨張機（５）用の前記潤滑剤を形成する前記イオン液体を、前記蒸発器（１）の前で作動媒体（Ａ）から分離する。
【００１３】
本発明は、イオン液体が作動媒体と共に室温（約２０℃又は２９３ケルビン）で液状の状態で２つの液相を形成する場合、潤滑油として使用するために極めて良好に適しているとの認識に基づく。もちろん、イオン液体は、極めて僅かな蒸気圧を有し、本発明による方法に更に有利に作用する。
【００１４】
例えば少なくとも１つの作動ピストンを有するピストン型膨張機により形成されている膨張機の後で、分離装置中で潤滑剤として分離されるイオン液体は、この場合、何らかの形で極めて僅かな作動媒体を溶解するか又はほとんど作動媒体を溶解しておらず、それにより再び潤滑剤循環路に直接供給することができる。この場合に、潤滑剤は、膨張機の摩耗する部分に再び運ばれる。
【００１５】
イオン液体は、周知の文献（例えばWasserscheid, Peter; Welton, Tom (Eds.);"lonic Liquids in Synthesis", Verlag Wiley-VCH 2008; ISBN 978-3-527-31239-9; Rogers, Robin D.; Seddon, Kenneth R. (Eds.); "lonic Liquids - Industrial Applications to Green Chemistry", ACS Symposium Series 818, 2002; ISBN 0841237891"）の意味範囲では、１００℃未満の融点を有する、有機カチオン及び有機又は無機アニオンとからなる液状の有機塩又は塩混合物である。
【００１６】
本発明による方法を実施する場合に、更に好ましくは、イオン液体が潤滑剤として良好な潤滑特性（粘度、温度安定性、貯蔵安定性など）、僅かな腐食性及び不利な環境への影響（廃棄物処理、毒性など）が少ないことを有することが保証される。
【００１７】
イオン液体は、潤滑液及び圧媒液として使用するために重要な特性、例えば測定不可能な僅かな蒸気圧に基づく僅かなキャビテーションの傾向、極めて高い熱安定性、極めて高い圧縮強さ（＝僅かな圧縮性）、良好な潤滑特性、高い粘度指数、難燃性〜不燃性及び高い伝熱性などを有する（例えばA. Jimenez, M. Bermudez, P. Iglesias, F. Carrion, G. Martinez-Nicolas著, Wear 260, 2006, 766-778; Z. Mu, F. Zhou, S. Zang., Y. Liang, W. Liu著, Tribology International 2005, 38, 725-731 ; C. Jin, C. Ye, B. Phililips, J. Zabrinski, X. Liu, W. Liu, J. Shreeve著, J. Mater. Chem. 2006, 16, 1529-1535又はDE 102008024284を参照）。
【００１８】
これらのイオン潤滑剤は、更に例えば次のようなイオン添加物及び／又は分子添加物を添加されていても良い：
摩耗低減剤（Anti wear）
摩擦低減剤（Friction Modifiers）
擦りきず防止剤（Extreme pressure additives）
粘度調整剤
粘度指数向上剤（VI Improvers）
防食剤
老化防止剤、酸化防止剤
消泡剤（Anti foam additives）
殺生物剤
界面活性剤及び解乳化剤
分散剤及び湿潤剤
酸性調節剤
錯生成剤
熱安定剤
加水分解安定剤
【００１９】
イオン潤滑剤の作動媒体からの第１の分離のために、イオン潤滑剤中での作動媒体のほぼ定量的な不混和性が特に好ましいことが判明した。イオン潤滑剤の作動媒体中の溶解度は、好ましくは０．１ｍ％未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、特に好ましくは１０ｐｐｍ未満、さらに特に好ましくは１ｐｐｍ未満であるのが好ましい。
【００２０】
イオン潤滑剤中の作動媒体の溶解度は、好ましくは５ｍ％未満、好ましくは１ｍ％未満、特に好ましくは０．１ｍ％未満であるのが好ましい。
【００２１】
イオン液体が潤滑剤として乳化させる作用がない場合、つまり界面張力を低下させる特徴がないか又は界面張力を低下させる特性を僅かに有する場合が更に好ましい。
【００２２】
潤滑剤として機能するイオン液体の作動媒体からの分離は、蒸気サイクルプロセスの範囲内で、１つの部分もしくは複数の部分の又は一段階又は多段階の分離装置中で行うことができ、しかも原則的に次に例示する作用原理及び／又は装置技術に基づいている：
【００２３】
ａ）  重力又は遠心力（加速度場による）を用いた密度差による：イオン液体、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（US5827602及びUS6531241、Covalent Associates Inc.参照）及び１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート（Journal of Fluorine Chemistry (2005), 126(8), 1150-1159参照）は、１．５ｇ／ｃｍ3を越える密度を示し、例えば水と全く混合不能であり、乳化能力を示さないが良好な潤滑特性を示し、完全に加水分解安定性である。これらのイオン液体は密度差によって完璧に分離される。これとは別に、低い密度（最小で０．７ｇ／ｃｍ2）のイオン潤滑剤を、大きな密度の作動媒体、例えばフッ素化炭化水素（１．５〜２．０ｇ／ｃｍ2の密度）と組み合わせることもでき；この場合、イオン潤滑剤は上相として分離される
ｂ）  機械的
ｃ）  コアレッセンスフィルター及び／又はコアレッセンス分離器の使用による
ｄ）  フィルタとしてのポリマー、例えば立体的に球形構造のポリマー（ＳＧＳポリマー）、イオン交換樹脂、膜（例えばＰＴＦＥ、ナイロン）及びそれぞれのイオン潤滑剤に対して親和性を有する他の吸着表面、例えば僅かな界面張力を有する表面の使用による
ｅ）  限外濾過による
ｆ）  解乳化剤、つまりエマルションを破壊する表面活性剤の添加による
ｇ）  イオン潤滑剤の分解温度を下回る温度での作動媒体の蒸発による
ｈ）  強い電場の使用による
ｉ）  直流電圧又は交流電圧の印加による電極表面で
ｊ）  超音波による
ｋ）  ａ〜ｊの何らかの組合せによる
【００２４】
イオン潤滑剤を作動媒体から多段階で分離する場合、第１の分離を行った後に、場合によりまだ存在する微量を、例えばフィルタ又はフィルタ膜による濾過によって除去することができる；このフィルタは、上記ｃ、ｄ又はｅ）に記載された材料からなることができるが、微量の有機物質を除去するために通常のイオン交換樹脂又は活性炭、シリカゲル又は他の吸着剤を使用することも考慮できる。電気化学的酸化（例えばダイヤモンド電極又はＲｕ／Ｔａ混合酸化物電極又はＲｕ／Ｉｒ混合酸化物電極を用いて）も考慮できる。
【００２５】
特に、底面積が高さ又は縦方向の面の長さに対して小さい、細型に構成された塔状の分離容器が好ましく、それにより、特に可動の対象物、例えば車両の場合に、一方で場所を取らずに構成され、他方で両方の相の混合を妨げることを保証できる。この種の塔状の態様は、明確に、湾曲又は曲がりくねって構成されているか、又は少なくとも部分領域が湾曲又は曲がりくねって構成されている容器も含む。
【００２６】
作動媒体として、例えば水蒸気又は他の揮発性又は蒸発可能な物質、例えばアンモニア、アルカン、フッ素化炭化水素、シロキサン又は冷媒が適している。この箇所では、「蒸気状」の概念は広い意味範囲で解釈され、作動媒体の気体の状態も明確に含まれることを言及する。
【００２７】
本発明による方法で使用できるイオン液体は、例えば次のものである
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド又は１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペルフルオロアルキル）トリフルオロホスファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−メチルスルファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ジエチルホスファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ジブチルホスファート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ジシアナミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ペルフルオロアルキルスルホナート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−ペルフルオロアルキルカルボキシレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−チオシアナート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリシアノメチド、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、又は１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペルフルオロアルキル）トリフルオロホスファート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−メチルスルファート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−ジエチルホスファート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−ジブチルホスファート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−ペルフルオロアルキルスルホナート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−ペルフルオロアルキルカルボキシレート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−ジシアナミド、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−チオシアナート、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウム−トリシアノメチド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド又は１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペルフルオロアルキル）トリフルオロホスファート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−メチルスルファート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ジエチルホスファート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ジブチルホスファート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ペルフルオロアルキルスルホナート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ペルフルオロアルキルカルボキシレート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ジシアナミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−チオシアナート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−トリシアノメチド、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド又は１−エチル−１−メチルピロリジニウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−トリス（ペルフルオロアルキル）トリフルオロホスファート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−エチルスルファート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−メチルスルファート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−メタンスルホナート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−ジエチルホスファート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−ジブチルホスファート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−ジシアナミド、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−ペルフルオロアルキルスルホナート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−ペルフルオロアルキルカルボキシレート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−チオシアナート、１−エチル−１−メチルピロリジニウム−トリシアノメチド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−トリス（ペルフルオロアルキル）トリフルオロホスファート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−エチルスルファート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−メチルスルファート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−メタンスルホナート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−ジエチルホスファート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−ジブチルホスファート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−ジシアナミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−ペルフルオロアルキルスルホナート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−ペルフルオロアルキルカルボキシレート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−チオシアナート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム−トリシアノメチド、テトラアルキルアンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、テトラアルキルアンモニウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート、テトラアルキルアンモニウム−トリス（ペルフルオロアルキル）トリフルオロホスファート、テトラアルキルアンモニウム−エチルスルファート、テトラアルキルアンモニウム−メチルスルファート、テトラアルキルアンモニウム−メタンスルホナート、テトラアルキルアンモニウム−ジエチルホスファート、テトラアルキルアンモニウム−ジブチルホスファート、テトラアルキルアンモニウム−ジシアナミド、テトラアルキルアンモニウム−ペルフルオロアルキルスルホナート、テトラアルキルアンモニウム−ペルフルオロアルキルカルボキシレート、テトラアルキルアンモニウム−チオシアナート又はテトラアルキルアンモニウム−トリシアノメチド又はこれらの混合物。
【００２８】
作動媒体として水又はアンモニアを使用する場合、特に、１つ以上の中鎖アルキル鎖（Ｃ５〜Ｃ１０）を有するフッ素化されたアニオン及び／又はカチオンを有するイオン液体が適している。作動媒体としてのシロキサン、アルカン又はフルオロアルカンの使用のために、特に、１つ以上の短鎖の、場合により酸素置換されたアルキル鎖（Ｃ１〜Ｃ４）を有する、酸素原子を含有する小さな極性のアニオン及び／又はカチオンを有するイオン液体が適している。
【００２９】
具体的な実施態様によると、一方で、イオン液体は膨張機の潤滑のために、蒸気状の作動媒体に、膨張機の前方で、つまり膨張機に作動媒体と一緒に供給されることを予定することができる。これはいわゆる混合物潤滑である。これとは別に、又は場合によりこれに対して付加的に、例えば循環給油を実現するために、イオン液体を膨張機に直接添加することも予定することができる。つまり、ここではイオン液体を膨張機の潤滑箇所に適切に案内する。両方のバリエーションを用いて、好ましい膨張機潤滑及び確実な膨張機潤滑を保証する潤滑剤供給が保証される。
【００３０】
本発明による蒸気サイクルプロセスの他の具体的な実施態様によると、蒸気状の作動媒体は新たに蒸発器に供給される前でかつ膨張機の後方で、少なくとも１つの凝縮機に供給され、その凝縮機中で蒸気状の作動媒体は蒸発器又は蒸気発生器に新たに供給される前に機能を保持しつつ液化できることが提案される。すでに上記したように、蒸気状の作動媒体は、膨張機の後方で更に少なくとも１つの分離装置に供給され、この分離装置中でイオン液体は一段階又は多段階で作動媒体から分離することができる。この場合、凝縮機及び分離器を配置及び／又は接続するための複数の多様な様式が生じ、この中から、次に好ましい配置様式を詳細にかつ例示的に説明する：
【００３１】
第１のバリエーションによると、凝縮機は膨張機の後方でかつ分離装置の前方に配置されているため、この凝縮機に膨張機を離れた作動媒体とイオン液体とからなる混合物を供給できることを予定することができる。
【００３２】
これとは別に、第２のバリエーションによると、凝縮機は、特に蒸気状で膨張機を離れる作動媒体の場合には、分離装置の後方で作動媒体循環路中に配置されているため、この凝縮機には、分離装置から生じる少なくとも部分的に蒸気状の作動媒体が供給されることを予定することができる。
【００３３】
両方のバリエーションの組合せも、場合により合理的であることができる。
【００３４】
特に有効でかつ経済的な蒸気サイクルプロセスのために、作動媒体も潤滑剤として機能するイオン液体も循環路で案内され、その際この両方の循環路は具体的な実施態様に応じて、特に膨張機潤滑の種類に応じて、程度に差があるが相互に隔てられた循環路である。このために特に好ましい実施態様によると、膨張機のための潤滑剤として機能するイオン液体を潤滑剤循環路で、このイオン液体が少なくとも１つの潤滑剤タンクから取り出され、かつ膨張機に供給され、そこから再び少なくとも１つの潤滑剤タンクに返送されるように案内されることが予定されている。
【００３５】
この潤滑剤タンクは、この場合、全く一般的に少なくとも１つの分離装置により形成されていてもよく、この分離装置中でイオン液体が一段階又は多段階で作動媒体から分離される。従って、この分離装置は、部材を節約しそれにより取り付け空間を節約する二重の機能の場合には、一方でイオン液体用のタンクとしても作動媒体用のタンクとしても機能し、他方でその本来の機能の場合には、分離器として機能する。この関連で、潤滑剤タンクが、上記の、膨張機の後方に取り付けられた少なくとも１つの分離装置により形成されていて、前記分離装置には膨張機から生じる、作動媒体とイオン液体とからなる混合物が供給される場合が特に好ましい。
【００３６】
他の好ましい実施態様によると、作動媒体とイオン液体とのために相互に完全に隔てられた循環路の場合に、潤滑剤タンクは膨張機所属する容器により、特に膨張機に所属するオイルパン状の容器により形成されていて、この容器中で一方でイオン液体が液相として収容され、並びに他方でブローバイ蒸気（Blow-by-Daempfen）の形で潤滑剤循環路中に侵入する蒸気状の作動媒体は蒸気相として収容されることが予定される。この容器から出発して、イオン液体は膨張機に、別個に及び蒸気状の作動媒体とは無関係に、しかもポンプを用いるか又は重力式の返送によって供給される。この作動媒体のブローバイ蒸気は、例えばピストン型膨張機の場合に生じ、そこではピストン側面に沿って作動室からクランクケース方向に達する。容器中に集まった蒸気状の作動媒体は、同様に容器から、例えばクランクケースベンチレーションによって搬出され、このクランクケースベンチレーションを介して蒸気状の作動媒体はその蒸気圧に基づいて自発的に抜け出ることができる（場合によっては、この蒸気は相応する補助手段によって吸い出すこともできる）。
【００３７】
この潤滑剤循環路はブローバイ蒸気によって汚染されるだけでなく、作動媒体循環路もイオン液体によって、例えばピストン型膨張機のピストンの作動室中の壁側に形成される潤滑剤液膜によって汚染されるため、更に好ましい実施態様によると、この容器から搬出された蒸気状でかつ場合によりイオン液体で汚染された作動媒体は、膨張機の後方に配置された少なくとも１つの分離装置に供給され、前記分離装置は更に前記膨張機から生じるイオン液体で汚染された作動媒体も供給されることが予定される。この場合に、この容器から搬出された蒸気状の作動媒体は、少なくとも１つの分離装置に供給される前に、凝縮機に供給され、この凝縮機中で蒸気状の作動媒体は液化されるのが特に好ましい。更に、好ましくは、イオン液体が分離装置から容器まで並びにその逆に流動することができるように、この容器は分離装置と接続されていることが予定される。この種の同様に詳細に説明された本発明による方法実施により、イオン液体は作動媒体中に又は作動媒体循環路中に大量に蓄積されないことが簡単に保証され、このことは作動安全性を高めかつ更に蒸気サイクルプロセスの装置及び配管の最適化された小さな構造の設計及び寸法を可能にする。
【００３８】
更に、本発明による課題は、少なくとも液状作動媒体を蒸発させるための蒸発器又は蒸気発生器及び潤滑剤によって潤滑された、運動エネルギーを生じさせるため又は機械作業を行うための膨張機を備えた、蒸気サイクルプロセスを運転するための、特に本発明による方法の請求項による方法を実施するための装置において、前記潤滑剤は、室温で液状作動媒体と２つの液相を形成するイオン液体によって形成される前記装置によって解決される。この種の装置によって本発明による方法実施と同様の利点が生じるため、この箇所ではもはや繰り返さず、これに関しては上記記載を参照する。同様のことが、この装置の好ましい実施態様にも通用する。
【００３９】
本発明による方法実施は、本発明による装置と同様に、多様な使用目的及び適用目的のために適しておりかつ使用することができる。ここで例示的に挙げた、好ましい適用目的は、自動車用の、特に、例えばDE 10 2006 028 868 A1に記載されているような内燃機関駆動する自動車用の熱回収装置との関連で、本発明による方法実施の使用及び／又は本発明による装置の使用を予定する。この関連で、特に好ましい具体的な実施態様によると、例えば、蒸発器は自動車の熱源と、特に内燃機関及び／又は排ガス装置及び／又はインタクーラと直接的又は間接的に伝熱するように連結されていることが好ましい。他方では、この膨張機は、次いで例えば好ましくは、駆動系及び／又は発電機として駆動可能な電気機械及び／又は内燃機関の少なくとも１つの消費装置、特に消費装置としての冷房設備及び／又は空調設備と、動力伝達するように直接又は間接的に結合又は連結される。
【００４０】
本発明を、次に、図式的にかつ単に例示的に本発明の好ましい実施態様を示す図面を用いて詳説する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】蒸気循環路の液相中の潤滑剤の分離を行う本発明による蒸気サイクルプロセスの第１の実施例の原理説明図を示す。
【図２】蒸気循環路の気相中の潤滑剤の分離を行う本発明による蒸気サイクルプロセスの第２の実施例の原理説明図を示す。
【図３】図１による実施態様とは異なり、潤滑剤としてイオン液体を膨張機の後方で蒸気状の作動媒体と混合する本発明による蒸気サイクルプロセスの第３の実施例の原理説明図を示す。
【図４】蒸気循環路の液相中の潤滑剤の分離及び蒸気相中の潤滑剤の蒸気の分離を行う本発明による蒸気サイクルプロセスの第４の実施例の原理説明図を示す。
【００４２】
図１は、作動媒体Ａについての循環路と、潤滑剤として機能するイオン液体Ｂについての循環路とを有する本願発明による蒸気サイクルプロセスの第１の実施例の図を表す。
【００４３】
具体的には、図１には、ここでは例えば重力式分離器により構成された一段階の分離装置４が示され、この分離装置４によって、液相中でイオン液体Ｂの作動媒体Ａからの分離が行われる。この分離装置４は、比較的小さな底面積でできる限り大きな高さを達成するためにここでは好ましくは塔型の容器により構成されているが、ここでは単に図式的に示されている。もちろん、本質的により細型又はより延長された構造も可能である。作動媒体Ａについての循環路（この実施例の場合に、液状の作動媒体Ａは、潤滑剤として機能するイオン液体よりも軽い）は、実線６で示され、イオン液体Ｂについての循環路は、破線７で示されている。
【００４４】
符号１は蒸発器を示し、この蒸発器中で液状の作動媒体Ａは蒸発される。この作動媒体Ａは、このために分離装置４から供給ポンプ２によって蒸発器１へ供給される。
【００４５】
蒸発器１に供給された気化熱Ｑzuは、この場合、適用目的に応じて多様な熱源から由来することができる。例えば自動車中の熱回収システムとの関連でこの種の蒸気サイクルプロセスを使用する場合には、蒸発器１に供給された熱は好ましくは内燃機関から及び／又は排ガス装置から及び／又はインタクーラから取り出される（auskoppeln）。熱を取り出す場所に応じて、この場合に蒸発器１に多様な蒸発温度を供給でき、このことは所定の温度水準に応じて相応して適合された作動媒体を必要とする。例えば、蒸発器の蒸発温度が明らかに１００℃を超える場合にだけ作動媒体として水を使用することができ、これは、例えば排ガス装置の熱が取り出された場合に当てはまる。
【００４６】
蒸発器１から、蒸気状の作動媒体は導管６を介して膨張機５内へ輸送され、この作動媒体はそこで緩和しながら機械作業を行う。この機械作業は、使用目的に応じて多種多様に利用することができる。例えば商用車のような自動車との関連で、ここで達成された機械作業は駆動系、特に自動車駆動系に供給され、及び／又は発電機として駆動することができる自動車側の電気機械によって電流に変換され、及び／又は他の適切な消費装置、例えば冷却装置に供給される。
【００４７】
膨張機５中へ潤滑剤、つまりイオン液体Ｂも、導管７を介して供給される。そこでは、イオン液体が潤滑を行う。これとは別に、イオン液体Ｂを蒸発器１から生じる蒸気状の作動媒体に膨張機５の前で供給することもでき、これは図３に示されていて、その他は図１に示された実施態様と同じである。
【００４８】
この膨張機５から、蒸気状の作動媒体Ａとイオン液体Ｂとからなる混合物は凝縮機３に達し、そこでこの混合物は液化される。この凝縮機３の廃熱Ｑabは、次いで、使用目的に応じて、再びそれぞれの適用目的の適切な系に供給することができる。例えば商用車のような自動車の場合には、この廃熱を例えば自動車の冷却システムに供給することが考えられる。この液化した混合物は、分離装置４中へ運ばれ、そこで、イオン液体Ｂは液状の作動媒体Ａと混合できないため、イオン液体はこの場合に相対的に重い液体として下方領域に集まる。
【００４９】
イオン液体Ｂは、分離装置４から、ポンプ８によって底側から取り出され、導管７を介して再び膨張機５に供給される。
【００５０】
図２に示された、図１の実施態様のバリエーションによると、凝縮機３は、作動媒体Ａの循環路に関して、分離装置４の後方に、この例の場合には、従って、分離器４とポンプ２との間に設けられている。このバリエーションは、特に、作動媒体が主に蒸気として膨張機５を離れる場合に適切である。作動媒体Ａは主に蒸気状でのみ膨張機５を離れるこの種の方法実施によって、分離装置４中で蒸気状の作動媒体のイオン液体Ｂからの特に良好な分離能が生じ、その際、引き続き凝縮機３中では分離装置４から生じる作動媒体の場合によりまだ蒸気状の分を蒸発器１に供給する前に液化する。
【００５１】
図４では、最後に、膨張機５、凝縮機３、分離装置４並びに蒸発器１の配置に関しては図１による態様と同様であるが、分離装置４に対して更に、容器１０を形成する、潤滑剤から蒸気を分離する装置が設けられていて、前記装置は例えば膨張機５にオイルパンの様式で配置されている（ただしこれは詳細には図示されていない）他の実施態様が示されている。この容器は主に蒸気状の作動媒体Ａ用の捕集容器として利用され、この作動媒体Ａはブローバイ蒸気の形で、例えばピストン型膨張機として構成された膨張機５の、例えばピストン型作動室中で、作動媒体循環路から潤滑剤循環路７に達する。この蒸気状の作動媒体は、容器１０中で液相を形成するイオン液体Ｂの上方に集まる。作動媒体のブローバイ蒸気の形でイオン液体で汚染された潤滑剤は、潤滑剤搬出管１３を介して、好ましくは頭部側で、図４に図示されているように、容器１０内へ達する。
【００５２】
容器１０から出発して、好ましくはここでは例えばクランクケースベンチレーションを表す搬出管１２が蒸気相側で分岐し、この搬出管１２を用いて潤滑剤としてのイオン液体で汚染された蒸気状の作動媒体を排出蒸気管１１に供給し、この排出蒸気管１１は膨張機５から分岐し、潤滑剤で汚染された作動媒体を一緒に案内する（この汚染は、特に作業室側の壁部の潤滑皮膜に由来するため、潤滑剤は潤滑剤循環路７から作動媒体の循環路中へ入り込むことができる）。
【００５３】
潤滑剤としてイオン液体で汚染されたこの作動媒体流は、次いで凝縮機３に供給され、この凝縮機３中で作動媒体は液化され、その後で引き続き分離装置４にイオン液体と一緒に供給される。分離装置４の底部で捕集されたイオン液体は、次いで重力式の返送によるか又はここで示されたように、任意に潤滑剤ポンプ８により容器１０に、例えば好ましくは底部側で供給される。
【００５４】
図４から更に明らかなように、イオン液体Ｂを容器１０から吸い出し、例えば膨張機５に供給する潤滑剤ポンプ９が更に設けられていてもよい。
【００５５】
もちろん、図４の実施例との関連でも、基本的に、これとは別の又は付加的に、図２の実施態様の意味範囲で混合物潤滑を予定する可能性も生じることは自明である。
【００５６】
実験の部：
本発明の思想の意味範囲で、蒸気サイクルプロセス中でイオン液体を潤滑剤として使用するために、適切な潤滑特性の他に、蒸気を生じる作動媒体と、潤滑剤として利用されるイオン液体とのできる限り低い混和性が重要である。この作動媒体は蒸発器中で蒸発されるため、特に作動媒体中でのイオン液体の溶解度はできる限り小さいのが好ましい。しかしながら、逆の場合には、潤滑箇所でキャビテーションの障害を抑制するために、イオン液中での作動媒体の低い溶解度が望ましい。
【００５７】
実験１：
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファート（イオン液体）５０ｇを、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（蒸気を生じる作動媒体）５０ｇと、閉鎖した丸型フラスコ中で、磁気撹拌機及び加熱浴を用いて８０℃の温度（典型的な適用温度）で２時間激しく撹拌した。この混合物を、分液漏斗に移し、手作業で１分間極めて激しく振盪した。この振盪が完了した後に、数秒間できれいな相分離が生じることが確認された。２分間の待機時間（適用において重力による相分離のための一般的な可使時間）の後に、この２つの相を分離し、測定のためにサンプル瓶に移し替えた（ケースＡ：重力による分離）。
【００５８】
全体の過程を第２の試験で繰り返すが、その際、重力による分離に加えて更に、分離した作動媒体を０．４５μｍのＰＴＦＥ膜フィルタで濾過した（ケースＢ：濾過による分離）。
【００５９】
全体の過程を第３の試験で繰り返すが、その際、重力による分離に加えて更に、分離した作動媒体を、５０００ｒｐｍの回転数で１０分間遠心分離し、次いで０．４５μｍのＰＴＦＥ膜フィルタで濾過した（ケースＣ：遠心分離及び濾過による分離）。
【００６０】
作動媒体中に残留したイオン液体の測定：
分離された１，１，３，３−テトラメチル−ジシロキサンの数グラムの秤量された量を、回転蒸発器で６０℃で、最終的に１０ｍｂａｒ未満にまで低下する圧力で蒸発させ、揮発性の作動媒体を、微量の蒸発できないイオン液体から分離した：イオン液体は、当業者に一般的に公知のように、全く僅かな例外を除いて、ほぼ測定不能な僅かな蒸気圧を有し、この条件下で定量的にフラスコの残留物中に残留する。この残留物を２−プロパノール（puriss p.a.）でＵＶスペクトル分析のために定量的に１０ｍｌ測定フラスコ中で洗浄し、均質化した。次いで、２１３ｎｍの波長での吸光度をＵＶ分光器を用いて２−プロパノールを有するキュベットに対して測定した。１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンの当初量に関して算出して１０ｐｐｍステップで、純粋なイオン液体の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファートを標準添加することにより校正曲線を作成し、溶解したイオン液体の量を測定し、当初濃度を計算した。校正曲線Ｒ2の線形回帰は０．９５より良好であった。
【００６１】
結果：
１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン中の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファートの濃度：
ケースＡ（重力による分離）：３００ｐｐｍ
ケースＢ（遠心分離による分離）：４３ｐｐｍ
ケースＣ（遠心分離及び濾過による分離）：３３ｐｐｍ
【００６２】
イオン液体中に残留する作動媒体の評価
作動媒体の１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンは、ＺｎＳｅ−ＡＴＲ測定セルを用いるMattson-Galaxy 2020分光器の赤外線スペクトル中で、イオン液体とは反対に２１３３ｃｍ-1で極めて強いピークを示す。分離したイオン液体（ケースＡ）は、２１３０ｃｍ-1のほぼ同じ波数で、分解限度付近のごく僅かなピークを示し、このピークは１，１，３，３−テトラメチル−ジシロキサンとして明確に定義することができた。４６２２単位の純粋なジシロキサンのピーク面積を、分離したイオン液体中で測定された４２単位の面積と比較した場合、これは１質量パーセント未満のおおよその濃度である。
【００６３】
実験２：
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファート（イオン液体）５０ｇを、ヘキサメチルジシロキサン（蒸気を生じる作動媒体）５０ｇと、閉鎖した丸型フラスコ中で、磁気撹拌機及び加熱浴を用いて８０℃の温度（典型的な適用温度）で２時間激しく撹拌した。この混合物を、分液漏斗に移し、手作業で１分間極めて激しく振盪した。この振盪が完了した後に、数秒間できれいな相分離が生じることが確認された。残りの実験の進行は、実験１と同様に行った。校正曲線Ｒ2の線形回帰は０．９５より良好であった。
【００６４】
結果：
ヘキサメチルジシロキサン中の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−エチルスルファートの濃度：
ケースＡ（重力による分離）：３５０ｐｐｍ
ケースＢ（遠心分離による分離）：５５ｐｐｍ
ケースＣ（遠心分離及び濾過による分離）：２６ｐｐｍ
【００６５】
イオン液体中に残留する作動媒体の評価
作動媒体のヘキサメチルジシロキサンは、赤外線スペクトルにおいて適切なバンドを示さず、測定されなかった。
【００６６】
実験３：
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナート（イオン液体）５０ｇを、１，１，３，３−テトラメチル−ジシロキサン（蒸気を生じる作動媒体）５０ｇと、閉鎖した丸型フラスコ中で、磁気撹拌機及び加熱浴を用いて８０℃の温度（典型的な適用温度）で２時間激しく撹拌した。この混合物を、分液漏斗に移し、手作業で１分間極めて激しく振盪した。この振盪が完了した後に、数秒間できれいな相分離が生じることが確認された。残りの実験の進行は、実験１のケースＣと同様に行った。校正曲線Ｒ2の線形回帰は０．９５より良好であった。
【００６７】
結果：
１，１，３，３−テトラメチル−ジシロキサン中の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナートの濃度：
ケースＣ（遠心分離及び濾過による分離）：２３ｐｐｍ
【００６８】
イオン液体中に残留する作動媒体の評価
作動媒体の１，１，３，３−テトラメチルジシロキサンを、実験１と同様にＩＲ分光器を用いて測定し、０．５質量パーセント未満と推定された。
【００６９】
実験４：
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナート（イオン液体）５０ｇを、ヘキサメチル−ジシロキサン（蒸気を生じる作動媒体）５０ｇと、閉鎖した丸型フラスコ中で、磁気撹拌機及び加熱浴を用いて８０℃の温度（典型的な適用温度）で２時間激しく撹拌した。この混合物を、分液漏斗に移し、手作業で１分間極めて激しく振盪した。この振盪が完了した後に、数秒間できれいな相分離が生じることが確認された。残りの実験の進行は、実験１のケースＣと同様に行った。校正曲線Ｒ2の線形回帰は０．９５より良好であった。
【００７０】
結果：
ヘキサメチル−ジシロキサン中の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−メタンスルホナートの濃度：
ケースＣ（遠心分離及び濾過による分離）：１１ｐｐｍ
【００７１】
イオン液体中に残留する作動媒体の評価
作動媒体のヘキサメチルジシロキサンは、赤外線スペクトルにおいて適切なバンドを示さず、測定されなかった。
【００７２】
実験５：
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファート（イオン液体）５０ｇを、蒸留水（蒸気を生じる作動媒体）５０ｇと、閉鎖した丸型フラスコ中で、磁気撹拌機及び加熱浴を用いて８０℃の温度（典型的な適用温度）で２時間激しく撹拌した。この混合物を、分液漏斗に移し、手作業で１分間極めて激しく振盪した。この振盪が完了した後に、数秒間できれいな相分離が生じかつエマルションが形成されないことが確認された。２分間の待機時間（適用において重力による相分離のための一般的な可使時間）の後に、この２つの相を分離し、測定のために試料瓶に移し替えた（ケースＡ：重力による分離）。
【００７３】
全体の過程を第２の試験で繰り返すが、その際、重力による分離に加えて更に、分離した作動媒体の水を０．４５μｍのＰＴＦＥ膜フィルタで濾過した（ケースＢ：濾過による分離）。
【００７４】
全体の過程を第３の試験で繰り返すが、その際、重力による分離に加えて更に、分離した作動媒体の水を、５０００ｒｐｍの回転数で１０分間遠心分離し、次いで０．４５μｍのＰＴＦＥ膜フィルタで濾過した（ケースＣ：遠心分離及び濾過による分離）。
【００７５】
作動媒体中に残留したイオン液体の測定：
分離された蒸留水の数グラムの秤量された量を、回転蒸発器で６０℃で、最終的に１０ｍｂａｒ未満にまで低下する圧力で蒸発させ、揮発性の作動媒体を、微量の蒸発できないイオン液体から分離した：イオン液体は、当業者に一般的に公知のように、全く僅かな例外を除いて、ほぼ測定不能な僅かな蒸気圧を有し、この条件下で定量的にフラスコの残留物中に残留する。この残留物を２−プロパノール（puriss p.a.）でＵＶスペクトル分析のために定量的に１０ｍｌ測定フラスコ中で洗浄し、均質化した。次いで、２１３ｎｍの波長での吸光度をＵＶ分光器を用いて２−プロパノールを有するキュベットに対して測定した。蒸留水の当初量に関して算出して１０ｐｐｍステップで、純粋なイオン液体の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファートを標準添加することにより校正曲線を作成し、溶解したイオン液体の量を測定し、当初濃度を計算した。校正曲線Ｒ2の線形回帰は０．９５より良好であった。
【００７６】
結果：
蒸留水中の１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロ−ホスファートの濃度：
ケースＡ（重力による分離）：６５ｐｐｍ
ケースＢ（遠心分離による分離）：４５ｐｐｍ
ケースＣ（遠心分離及び濾過による分離）：１０ｐｐｍ
【００７７】
イオン液体中に残留する水の測定：
分離された１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−トリス（ペンタフルオロエチル）トリフルオロホスファートの含水量は、カールフィッシャー電量計で３１００ｐｐｍと決定された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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