(57)【要約】好ましくは、少なくとも実質的に居住空間の外側に配置されている蒸気／圧縮循環ループ内に第１の熱伝達流体を含む第１の熱伝達回路、及び少なくとも実質的に居住空間の内側に配置されている第１の熱伝達流体とは異なる第２の熱伝達流体を含む第２の熱伝達回路を含む、人間又は他の動物によって使用される居住空間内に配置されている空気及び／又は物品を調整するための冷却システムを開示する。好ましい態様においては、第２の熱伝達回路は蒸気圧縮機を含まないが、このシステムは少なくとも１つの中間熱交換器を含み、これによって第１の熱伝達流体と第２の熱伝達流体の間の熱の交換を可能にして、熱を、第１の熱伝達流体に移して、好ましくはそれによって第１の熱伝達流体を蒸発させ、かつ第２の熱伝達流体から移して、それによって第２の熱伝達流体を凝縮させるようになっている。好ましくは、中間熱交換器は居住空間の外側に配置される。第１の熱伝達流体は約５００以下のＧＷＰを有する冷媒を含み、第２の熱伝達流体は、これも５００未満のＧＷＰを有し、低い燃焼性及び低い毒性、更により好ましくは第１の熱伝達流体中の冷媒の燃焼性よりも実質的に低い燃焼性及び／又は第１の熱伝達流体中の冷媒の毒性よりも実質的に低い毒性を有する冷媒を含む。【選択図】図１
2019504985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間が使用する空間の空気を冷却又は加熱するため、或いは人間が使用する空間内の空気を用いて人間が使用する空間内に配置されている物品を冷却又は加熱するための冷却システムであって、
（ａ）（ｉ）屋外回路の少なくとも一部を通って流れて、熱をシステムから排出するか、又は熱をシステム中に吸収する、約５００未満のＧＷＰを有する屋外冷媒（ここで、屋外回路の、少なくともそれを通って屋外冷媒が流れる部分は、人間が使用する空間内には配置されていない）；
（ｉｉ）相変化熱交換器；
（ｉｉｉ）屋外冷媒の蒸気流を与える圧縮機；及び
（ｉｖ）屋外冷媒流の少なくとも一部によって熱を吸収又は排出する中間熱交換器；
を含む屋外冷媒回路；並びに
（ｂ）（ｉ）屋内回路の少なくとも一部を通って流れて、人間が使用する空間から熱を吸収するか、又はそれに熱を排出する屋内冷媒（ここで、屋内回路の、少なくともそれを通って屋内冷媒が流れる部分は、人間が使用する空間内に配置されており、屋内冷媒は、少なくとも約５０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を含み、（１）ＡＳＨＲＡＥ標準規格３４にしたがって不燃性であり；（２）４００より高い職業曝露限界（ＯＥＬ）を有し、ＡＳＨＲＡＥ標準規格３４によってクラスＡとして分類され；及び（３）約５００未満のＧＷＰを有する）；及び
（ｉｉ）屋外冷媒流によって熱を屋内冷媒から吸収するか又は熱をそれに排出する、屋外冷媒回路の中間熱交換器；
を含む屋内冷媒回路；
を含む上記システム。
【請求項２】
人間が使用する空間の空気を冷却するため、或いは人間が使用する空間内の空気を用いて人間が使用する空間内に配置されている物品を冷却するための冷却システムであって、
（ａ）（ｉ）高温回路の少なくとも一部を通って流れて熱をシステムから排出する、約５００未満のＧＷＰを有する高温冷媒（ここで、高温回路の、少なくともそれを通って高温冷媒が流れる部分は、人間が使用する空間内には配置されていない）；
（ｉｉ）少なくとも、第１の温度の液体高温冷媒流を含む第１の凝縮器流出流を与える凝縮器；
（ｉｉｉ）凝縮器からの液体高温冷媒流に流体接続されていて、第１の温度よりも低い第２の温度の高温冷媒流を与える膨張弁；
（ｉｖ）冷媒の少なくとも一部を含む蒸気流を凝縮器に供給する圧縮機；及び
（ｖ）膨張弁からの高温冷媒流の少なくとも一部によって熱を吸収して高温冷媒を含む蒸気流を生成させる中間熱交換器（中間熱交換器からの蒸気流は圧縮機の入口と流体連絡している）；
を含む高温冷媒回路；並びに
（ｂ）（ｉ）低圧回路の少なくとも一部を通って流れて、人間が使用する空間から熱を吸収する低温冷媒（ここで、低温回路の、少なくともそれを通って低温冷媒が流れる部分は、人間が使用する空間内に配置されており、低温冷媒は、少なくとも約５０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を含み、（１）ＡＳＨＲＡＥ標準規格３４にしたがって不燃性であり；（２）４００より高い職業曝露限界（ＯＥＬ）を有し、ＡＳＨＲＡＥ標準規格３４によってクラスＡとして分類され；及び（３）約５００未満のＧＷＰを有する）； 
（ｉｉ）液体状態の低温冷媒の少なくとも一部を含むアキュムレーター；
（ｉｉｉ）アキュムレーターからの液体低温冷媒を受容し、それから蒸気状態の低温冷媒流を生成させる、アキュムレーターに流体接続されている蒸発器；及び
（ｉｖ）膨張弁からの高温冷媒流によって蒸発器からの低温冷媒蒸気から熱を吸収する高温冷媒回路の中間熱交換器（中間熱交換器は低温冷媒を含む液体流出流を生成し、中間熱交換器からの低温液体流出流はアキュムレーターの入口と流体連絡している）；
を含む低温冷媒回路；
を含む上記システム。
【請求項３】
アキュムレーターからの液体の少なくとも一部を、サーモサイフォン効果によって蒸発器の入口に送る、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
高温冷媒が約２２重量％以下のＲ−３２を含む、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項５】
高温冷媒が、約７８重量％以下のＲ−１２３４ｚｅ又は約７８重量％以下のＲ−１２３４ｙｆを含む、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項６】
高温冷媒が約１０重量％〜約１００重量％のプロパンを含む、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項７】
凝縮器を約３５℃〜約７０℃の範囲の温度で運転する、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項８】
人間が使用する空間の空気を冷却するため、或いは人間が使用する空間内の空気を用いて人間が使用する空間内に配置されている物品を冷却するための冷却システムであって、
（ａ）（ｉ）高圧回路の少なくとも一部を通って流れて熱をシステムから排出する高温冷媒（ここで、高温回路の、少なくともそれを通って高温冷媒が流れる部分は、人間が使用する空間内には配置されていない）；
（ｉｉ）少なくとも、第１の温度の液体高温冷媒流を含む第１の凝縮器流出流を与える凝縮器；
（ｉｉｉ）凝縮器からの液体高温冷媒流に流体接続されていて、第１の温度よりも低い第２の温度の高温冷媒流を与える膨張弁；
（ｉｖ）冷媒の少なくとも一部を含む蒸気流を凝縮器に供給する圧縮機；
（ｖ）膨張弁からの高温冷媒流の少なくとも一部によって熱を吸収して、膨張弁からの流れの温度よりも高い温度の高温冷媒を含む高温流出流をそれから生成させる中間熱交換器；及び
（ｖｉ）凝縮器と膨張弁の間、及び中間熱交換器と圧縮機入口の間で接続されていて、（１）吸入ライン熱交換器が凝縮器からの液体高温冷媒流の少なくとも一部を受容して、液体高温冷媒流が膨張弁に導入される前に、液体高温冷媒流から熱が排出されるようになっており；且つ（２）吸入ライン熱交換器が、中間熱交換器から排出される高温冷媒の少なくとも一部を受容して、凝縮器からの液体高温冷媒流から熱を吸収するようになっている吸入ライン熱交換器（ここで、熱を吸収した後の流れは圧縮機の入口と流体連絡している）；
を含む高温冷媒回路；並びに
（ｂ）（ｉ）低圧回路の少なくとも一部を通って流れて、人間が使用する空間から熱を吸収する低温冷媒（ここで、低温回路の、少なくともそれを通って低温冷媒が流れる部分は、人間が使用する空間内に配置されており、低温冷媒は、少なくとも約５０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を含み、（１）ＡＳＨＲＡＥ標準規格３４にしたがって不燃性であり；（２）４００より高い職業曝露限界（ＯＥＬ）を有し、ＡＳＨＲＡＥ標準規格３４によってクラスＡとして分類され；及び（３）約５００未満のＧＷＰを有する）； 
（ｉｉ）液体状態の低温冷媒の少なくとも一部を含むアキュムレーター；
（ｉｉｉ）アキュムレーターからの液体低温冷媒を受容し、それから蒸気状態の低温冷媒流を生成させる、アキュムレーターに流体接続されている蒸発器；及び
（ｉｖ）膨張弁からの高温冷媒流によって蒸発器からの低温冷媒蒸気から熱を吸収する高温冷媒回路の中間熱交換器（中間熱交換器は、低温冷媒を含む液体流出流を生成し、中間熱交換器からの低温液体流出流はアキュムレーターの入口と流体連絡している）；
を含む低温冷媒回路；
を含む上記システム。
【請求項９】
高温冷媒が、Ｒ−３２、Ｒ−１２３４ｚｅ、Ｒ−１２３４ｙｆ、及びプロパンの１以上を含む、請求項８に記載の冷却システム。
【請求項１０】
凝縮器を約３５℃〜約７０℃の範囲の温度で運転する、請求項８に記載の冷却システム。
【請求項１１】
低温冷媒中への高温冷媒の漏出を検知するセンサー、及びセンサーに応答して更なる量の低温冷媒を低温冷却回路に充填して、低温冷媒が不燃性の冷媒として維持されることを確保する低温冷媒充填コントローラーを更に含む、請求項２に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年２月１６日出願の米国仮出願６２／２９５，７３１（その全ての内容を参照として本明細書中に包含する）に対する優先権を主張する。
本発明は、安全で有効な高効率で低地球温暖化係数（低ＧＷＰ）の空調並びに関係する冷却システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の空調及び冷媒システムにおいては、熱伝達蒸気をより低い圧力からより高い圧力へ圧縮して、それによって蒸気に熱を加えるために圧縮機を用いる。この加えられた熱は、一般的に、通常は凝縮器と呼ばれる熱交換器内で排出される。凝縮器においては、蒸気の少なくとも大部分が凝縮されて、比較的高圧の液体熱伝達流体が生成する。通常は、凝縮器は、周囲外気のような周囲環境において大量に入手できる流体をヒートシンクとして用いる。凝縮したら、高圧の熱伝達流体を、膨張装置又は弁を通して通過させることなどによって実質的に等エンタルピーの膨張にかけて、そこでより低い圧力に膨張させ、それによって流体に温度低下を起こさせる。膨張運転からのより低い圧力でより低い温度の熱伝達流体は、通常は次に蒸発器に送り、そこで熱を吸収してそれによって蒸発させる。この蒸発プロセスによって、次に冷却することを意図する流体又は物体の冷却が行われる。通常の空調用途においては、冷却される流体は、空調される居住空間の屋内空気である。冷却システムにおいては、冷却は保冷容器又は貯蔵ユニットの内側の空気の冷却を含むことがある。熱伝達流体が蒸発器内において低圧で蒸発した後、それを圧縮機に戻して、そこでサイクルを再度開始する。
【０００３】
同時に環境に優しく、即ち低いＧＷＰ効果及び低いオゾン層破壊（ＯＤＰ）効果の両方を有する、効率的で有効で且つ安全な空調システムの形成には、複数のファクター及び要件の複雑で相互に関連する組合せが関係する。効率性及び有効性に関しては、熱伝達流体を高いレベルの効率及び高い能力を有する空調システム内で運転することが重要である。同時に、熱伝達流体は時間と共に大気中に漏出する可能性があるので、流体がＧＷＰ及びＯＤＰの両方に関して低い値を有することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人らは、幾つかの流体は、高いレベルの効率性及び有効性の両方を達成し、同時に低いレベルのＧＷＰ及びＯＤＰの両方を達成することができるが、この複数の要件の組合せを満足する多くの流体は、安全性に関して不備を有するという欠点を有することを認識するに至った。例えば、そうでなければ許容できる可能性がある流体は、燃焼特性及び／又は毒性の問題のために用いるのに好ましくない可能性がある。本出願人らは、かかる燃焼性及び／又は毒性の流体が、冷却する（又はヒートポンプ用途の場合には加熱する）居住空間中に非意図的に放出されて、それによってその使用者を危険な状態に曝すか又は曝す可能性があるので、かかる特性を有する流体を用いることは、通常の空調システムにおいて特に望ましくないことを認識するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態によれば、人間又は他の動物が使用する居住空間内に配置されている空気及び／又は物品を調整するための冷媒システムが提供される。かかるシステムの好ましい態様は、好ましくは蒸気／圧縮循環ループ内に第１の熱伝達流体を含み、居住空間の実質的に外側に配置されている少なくとも第１の熱伝達回路を含む。この第１の回路は、本発明において時には便宜上「屋外ループ」と呼ぶ。屋外ループは、好ましくは、圧縮機、好ましくは屋外周囲空気との熱交換によって屋外ループ内の熱伝達流体を凝縮させるように働く熱交換器、及び膨張装置を含む。好ましいシステムはまた、第１の熱伝達流体と異なる第２の熱伝達流体を含み、居住空間の実質的に内側に配置されている少なくとも第２の熱伝達回路も含む。この第２の回路は、本発明において時には便宜上「屋内ループ」と呼ぶ。好ましくは屋内ループは、好ましくは屋内空気との熱交換によって屋内ループ内の第２の熱伝達流体を蒸発させるように働く蒸発器熱交換器を含む。好ましい態様においては、第２の熱伝達回路は蒸気圧縮機を含まない。
【０００６】
好ましいシステムは、好ましくは少なくとも１つの中間熱交換器を含み、これによって第１の熱伝達流体と第２の熱伝達流体の間の熱の交換を可能にして、熱を第１の熱伝達流体に移して、好ましくはそれによって第１の熱伝達流体を蒸発させ、かつ第２の熱伝達流体から移して、それによって第２の熱伝達流体を凝縮させるようになっている。好ましくは、中間熱交換器は、居住空間の外側か、又は空調する領域の外側に配置される。
【０００７】
好ましいシステムの重要な特徴は、第１の熱伝達流体が約５００以下、より好ましくは約４００以下、更により好ましくは約１５０以下のＧＷＰを有する冷媒を含み、第２の熱伝達流体が、これも約５００以下、より好ましくは約４００以下、更により好ましくは１５０未満のＧＷＰを有し、低い燃焼性及び低い毒性、更により好ましくは第１の熱伝達流体中の冷媒の燃焼性よりも実質的に低い燃焼性及び／又は第１の熱伝達流体中の冷媒の毒性よりも実質的に低い毒性を有する冷媒を含むことである。
【０００８】
好ましい態様においては、第１の熱伝達流体は約５００以下のＧＷＰを有する冷媒を含み、第２の熱伝達流体は、これも約５００以下のＧＷＰを有し、第１の熱伝達流体中の冷媒の燃焼性よりも実質的に低い燃焼性及び／又は第１の熱伝達流体中の冷媒の毒性よりも実質的に低い毒性を有する冷媒を含む。
【０００９】
好ましい態様においては、第１の熱伝達流体は約４００以下のＧＷＰを有する冷媒を含み、第２の熱伝達流体は、これも約４００以下のＧＷＰを有し、第１の熱伝達流体中の冷媒の燃焼性よりも実質的に低い燃焼性及び／又は第１の熱伝達流体中の冷媒の毒性よりも実質的に低い毒性を有する冷媒を含む。
【００１０】
好ましい態様においては、第１の熱伝達流体は約１５０以下のＧＷＰを有する冷媒を含み、第２の熱伝達流体は、これも約１５０以下のＧＷＰを有し、第１の熱伝達流体中の冷媒の燃焼性よりも実質的に低い燃焼性及び／又は第１の熱伝達流体中の冷媒の毒性よりも実質的に低い毒性を有する冷媒を含む。
【００１１】
好ましい態様においては、第２の冷媒は、トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、より好ましくは少なくとも約５０重量％、更により好ましくは少なくとも約７５重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、第１の冷媒は、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）の燃焼性よりも高く、好ましくは実質的に高い燃焼性を有する。
【００１２】
好ましい態様においては、第２の冷媒は、トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは少なくとも約８０重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、第１の冷媒は、ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）の燃焼性よりも高く、好ましくは実質的に高い燃焼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明による空調システムの１つの好ましい態様の一般化したプロセスフロー図である。
【図２】図２は、本発明による空調システムの他の好ましい態様の一般化したプロセスフロー図である。
【図３】図３は、本発明による空調システムの他の好ましい態様の一般化したプロセスフロー図である。
【図４】図４は、本発明の一態様による熱交換器の概要図である。
【図５】図５は、本発明による、冷却及び加熱の両方で運転することができる空調システムの他の好ましい態様の一般化したプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書に記載する複数の態様のそれぞれにおいて、本システムは、第１の冷媒及び好ましくは圧縮機のための潤滑剤を含む第１の熱伝達組成物、並びに第２の冷媒を含む第２の熱伝達組成物を含む。好ましくは、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約８０重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））、又は少なくとも約７５重量％、より好ましくは少なくとも約８０重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））を含む第２の冷媒は、好ましくはＡＳＨＲＡＥ標準規格３４にしたがってクラスＡの毒性、及びクラス１又はクラス２或いはクラス２Ｌの燃焼性を有する低燃焼性で低毒性の冷媒である。非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、少なくとも約９５重量％のＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を含み、幾つかの態様においてはこれから実質的に構成され、或いはこれから構成される。
【００１５】
非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、約９５重量％〜約９９重量％の５炭素飽和炭化水素、好ましくはイソペンタン、ｎ−ペンタン、又はネオペンタンの１以上を含み、かかる態様の好ましい形態においては、ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）とかかるペンタンの組み合わせは共沸性組成物の形態である。
【００１６】
非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、約８５重量％〜約９０重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））及び約１０重量％〜約１５重量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、更により好ましくは幾つかの態様においては、約８８重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））及び約１２重量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）を含む。
【００１７】
非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、約５０重量％より多く約６７．５重量％までのトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））及び約９．７重量％より多く約５０重量％未満のＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））、更により好ましくは幾つかの態様においては、約６７重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））及び約３３重量％のＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を含む。本出願人らは、かかる好ましい態様は予期しなかったことに、同時にＡＳＨＲＡＥ標準規格３４（冷媒の漏出の場合に起こるであろう混合物の分画からの初期の蒸気の燃焼性を測る）にしたがって不燃性であり、更に冷却システムの屋内ループ内で約１ｂａｒより高い圧力を生成させる第２の冷媒を与えることができることを見出した。
【００１８】
当業者であれば、本明細書に含まれる開示事項を考慮して、本発明の幾つかの態様は、比較的安全（低い毒性及び低い燃焼性）で低いＧＷＰ（これにより、これらは空調用途において通常遭遇する居住空間を使用する人又は他の動物に近接する位置において用いるのに非常に好ましくなる）の冷媒のみを用いる有利性を与えることを認識するであろう。
【００１９】
好ましくは、好ましい態様において、第１の冷媒には、かかる冷媒を毒性及び／又は燃焼性の基準から第２の冷媒よりも実質的により望ましくないものにする１以上の成分を含ませることができ、全てのかかる第１の冷媒は本発明の範囲内に含まれる。例えば、第１の冷媒には、ＨＦＣ−３２（好ましくは約０重量％〜約２２重量％の量）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（好ましくは約０重量％〜約７８重量％の量）、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（好ましくは約０重量％〜７８重量％の量）、及びプロパンの１以上を含む１以上のブレンドを含ませることができる。本発明の第２の熱伝達組成物は、第１の熱伝達組成物とは対照的に、この流体は圧縮機に通す必要がないので一般に潤滑剤を含まない。
【００２０】
第１の熱伝達組成物はまた、一般に、システム内に存在する冷媒及び他の随意的な成分の合計重量を基準として、概して熱伝達組成物の約３０〜約５０重量％の量の潤滑剤も含む。他の随意的な成分としては、潤滑剤の相溶性及び／又は溶解性を促進する目的のプロパンのような相溶化剤が挙げられる。存在させる場合には、プロパン、ブタン類、及びペンタン類などのかかる相溶化剤は、好ましくは組成物の約０．５〜約５重量％の量で存在させる。また、米国特許６，５１６，８３７（その開示事項は参照として本明細書中に包含する）によって開示されているように、界面活性剤及び可溶化剤の組み合わせを本組成物に加えて油溶性を促進させることもできる。ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒と共に冷却機内で用いられるポリオールエステル（ＰＯＥ）及びポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、シリコーン油、鉱油、アルキルベンゼン（ＡＢ）、及びポリ（α−オレフィン）（ＰＡＯ）のような通常用いられる冷却潤滑剤を、本発明の冷媒組成物と共に用いることができる。好ましい潤滑剤はＰＯＥである。
【００２１】
図１に示すタイプの態様：
以下の記載において、異なる態様において概して同一又は同様であるか、或いはそうである可能性があるシステムの構成部品又は部材は、同じ番号又は記号を用いて示す。
【００２２】
概して１０で示される１つの好ましい空調システムを図１に示す。ここで、破線は屋内ループと屋外ループの間のおおよその境界を表す。圧縮機１１、凝縮器１２、中間熱交換器１３、及び膨張弁１４は、任意の関連する導管１５及び１６、並びに他の接続装置及び関連する装置（図示せず）と一緒に屋外に配置される。屋外ループ（本発明においては時には「高温冷媒回路」とも呼ぶ）は、好ましくは、好ましくは上記に記載の好ましい態様の１以上にしたがう第１の熱伝達組成物を含み、これは第１の冷媒及び圧縮機のための潤滑剤を含み、少なくとも第１の冷媒は、導管１５及び１６、並びに他の関連する導管及び装置によって回路内を循環する。
【００２３】
屋内ループ（これも本発明において時には「低温冷媒回路」とも呼ぶ）は、好ましくは、少なくとも、第２の冷媒を含む少なくとも第２の熱伝達組成物を含み、第２の冷媒は、第１の冷媒の対応する安全性特性よりも優れている燃焼性及び毒性のような少なくとも１つの安全性特性を有する。非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、好ましくはＡＳＨＲＡＥ標準規格３４にしたがってクラスＡとして表されるのに十分に低毒性のものであり、また好ましくはクラス１又は２Ｌの燃焼性等級を有するのに十分に低燃焼性のものである。非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ、更により好ましくはトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄを含み、好ましくはこれから実質的に構成され、幾つかの態様においてはこれから構成される。他の非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）及び１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）を含み、好ましくはこれらから実質的に構成され、幾つかの態様においてはこれらから構成される。当業者であれば、本明細書に含まれる開示事項を考慮して、本発明のかかる態様は、居住空間又は調整された空間内に存在するか又は存在する可能性がある人間又は動物を第１の冷媒から分離しながら、居住空間を使用するか又は調整された空間に立ち入る人間又は他の動物に近接する位置において、ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）及びＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）／ＨＦＣ−２２７ｅａのような比較的安全（低い毒性及び低い燃焼性）で低いＧＷＰの冷媒のみを用いる有利性を与えることを認識するであろう。したがって、好ましい機器構成及び冷媒の選択によって、能力、効率、低いＧＷＰ及び低いＯＤＰのような多くの望ましい特性を有するが、同時に他の形態ではそれらを非常に不利なものにするか、及び／又は限定及び／又は閉止された場所内の人間又は他の動物に近接してそれらを使用することを不可能にする１以上の特性を有する冷媒を使用することからの恩恵を受けるシステムを提供することができる。かかる組合せによって、かかる冷媒システムに関する全ての望ましい特性の点で非常に優れた有利性が与えられる。
【００２４】
好ましい態様においては、第１の冷媒には、例えば、ＨＦＣ−３２（好ましくは約０重量％〜約２２重量％の量）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（好ましくは約０重量％〜約７８重量％の量）、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（好ましくは約０重量％〜７８重量％の量）、及びプロパンの１以上を含む１以上のブレンドを含ませることができる。
【００２５】
屋外回路内の熱伝達流体は、一般に及び好ましくは、一般に熱伝達流体の約３０〜約５０重量％の量の圧縮機のための潤滑剤を含み、残りは冷媒、及び存在させることができる他の随意的な成分を含む。他の随意的な成分としては、潤滑剤の相溶性及び／又は溶解性を促進する目的のプロパンのような相溶化剤が挙げられる。存在させる場合には、プロパン、ブタン類、及びペンタン類などのかかる相溶化剤は、好ましくは組成物の約０．５〜約５重量％の量で存在させる。また、米国特許６，５１６，８３７（その開示事項は参照として本明細書中に包含する）にによって開示されているように、界面活性剤及び可溶化剤の組み合わせを本組成物に加えて油溶性を促進させることもできる。ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒と共に冷却機内で用いられるポリオールエステル（ＰＯＥ）及びポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、シリコーン油、鉱油、アルキルベンゼン（ＡＢ）、及びポリ（α−オレフィン）（ＰＡＯ）のような通常用いられる冷却潤滑剤を、本発明の冷媒組成物と共に用いることができる。好ましい潤滑剤はＰＯＥである。
【００２６】
運転においては、本発明による第２の冷媒を、中間熱交換器１３に通して流すことによって回路を通して循環させ、中間熱交換器では、熱を第１の冷媒に移動させ、それによって第２の冷媒の少なくとも一部、好ましくは実質的に全部を液体形態に凝縮して、導管１７を通して中間熱交換器から排出する。好ましい態様においては、中間熱交換器から排出される第２の冷媒は受容器１８に導入し、第２の冷媒の液体貯留槽が与えられる。受容器１８は図においては屋内に配置されているものとして示されているが、この容器はまた屋外に配置することもでき、また、存在させる場合にはポンプ２０を屋外に配置することも好ましい場合がある。分離容器からの液体冷媒は、導管２１を通して蒸発器に送られる。図１に示す実例においては、導管２１、２２、及び弁２３を通して液体冷媒を蒸発器２４に送るのを支援するものとして液体ポンプ２０が示されている。しかしながら、他の態様においては、第２の冷媒液は、単独か又は液体ポンプと組み合わせて用いることができる他の手段又は技術を用いて受容器から送ることができる。例えば幾つかの態様においては、液体冷媒の移送は、液体の蒸発器への重力送りを用いることによって行うことができ、一方で他の態様においては、サーモサイフォンの構成を用いて、第２の液体冷媒を蒸発器２４へ、及び蒸発器から中間熱交換器１３へ送ることができる。
【００２７】
冷媒が少なくとも約９０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）又はＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）のいずれかを含み、好ましくはこれから実質的に構成され、好ましくはこれから構成される好ましい態様においては、運転条件は下表に記載する値に対応する。
【００２８】
【表１】
2019504985.tif 000003
【００２９】
【表２】
2019504985.tif 000004
【００３０】
図２に示すタイプの態様：
本発明の他の好ましい態様を図２に示す。圧縮機１１、凝縮器１２、中間熱交換器１３、膨張弁１４、及び吸入ライン熱交換器３０は、任意の関連する導管１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、及び１６Ｂ、並びに他の接続装置及び関連する装置（図示せず）と一緒に屋外に配置される。屋外ループ（本発明においては時には「高温冷媒回路」とも呼ぶ）は、好ましくは第１の冷媒及び圧縮機のための潤滑剤を含む第１の熱伝達組成物を含み、少なくとも冷媒は、導管１７、１９、２１、及び２２、並びに他の関連する導管及び装置によって回路内を循環する。
【００３１】
屋内ループは、図１の屋内ループに関して上記に記載したものと実質的に同じように構成され、第１及び第２の熱伝達組成物もまた、好ましくは本明細書の他の箇所に示す通りである。
【００３２】
運転においては、本発明による第１の冷媒を、比較的高圧の冷媒蒸気（これは、同伴している潤滑剤を含む可能性がある）として圧縮機１１から吐出し、これを次に凝縮器１２に導入して、そこで熱を好ましくは周囲空気に移動させて、少なくとも部分的に凝縮させる。凝縮器１２からの冷媒流出流は、導管１５Ａを通して吸入ライン熱交換器３０に送って、そこで更なる熱が中間熱交換器１３からの流出流に取られる。吸入／液体ライン熱交換器３０からの流出流は、次に導管１５Ｂを通して膨張弁１４に送って、そこで冷媒の圧力を減少させ、これにより冷媒の温度を低下させる。膨張弁からの比較的低温の液体冷媒は、次に中間熱交換器１３に導入して、そこで屋内ループ内の蒸発器２４から排出される第２の冷媒蒸気から熱を得る。中間熱交換器からの第１の冷媒流出蒸気は、次に導管１６Ａを通して吸入／液体ライン熱交換器３０に送り、そこで導管１５Ａからの凝縮器流出流から熱を得て、より高い温度の第２の冷媒蒸気を生成させ、これは導管１６Ｂによって圧縮機１１の入口に送る。
【００３３】
蒸発器流出流は、受容器導管１９を通して中間熱交換器１３に送って、そこで導管１５Ｂを通して中間熱交換器に送られる吸入ライン熱交換器からの流出流に熱を取られて、第２の冷媒の比較的低温の流れが生成する。中間熱交換器１３から排出されるこの第２の冷媒の低温の流れは、低温の液体冷媒の貯留槽を与える受容器タンク１８に送り、タンクから導管２１を通して送って、次に制御弁２３を経由して蒸発器２４中に供給する。幾つかの態様においては、制御弁２３への液体の流れを与えるためにポンプ２０が与えられている。冷却される周囲空気は、蒸発器２４内で熱を低温の液体冷媒に取られて、これによって液体冷媒を気化させて、過熱を少ししか有しないか又は全く有しない冷媒蒸気を生成させ、この蒸気は次に中間熱交換器１３に戻す。
【００３４】
冷媒が少なくとも約９０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）又はＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）のいずれかを含み、好ましくはこれから実質的に構成され、好ましくはこれから構成される好ましい態様においては、運転条件は下表に記載する値に対応する。
【００３５】
【表３】
2019504985.tif 000005
【００３６】
図３に示すタイプの態様：
本発明の他の好ましい態様を図３に示す。２段圧縮機１１、凝縮器１２、中間熱交換器１３、膨張弁１４、及び蒸気噴射熱交換器４０（関連する中間膨張弁４１を含む）は、任意の関連する導管１５Ａ〜１５並びに他の接続装置及び関連する装置（図示せず及び／又はラベル付けせず）と一緒に屋外に配置される。屋外ループ（本発明においては時には「高温冷媒回路」とも呼ぶ）は、好ましくは第１の冷媒及び圧縮機のための潤滑剤を含む第１の熱伝達組成物を含み、少なくとも冷媒は、導管１５及び１６、並びに他の関連する導管及び装置によって回路内を循環する。
【００３７】
屋内ループは、図１の屋内ループに関して上記に記載したものと実質的に同じように構成され、第１及び第２の熱伝達組成物もまた、好ましくは本明細書の他の箇所に示す通りである。
【００３８】
運転においては、本発明による第１の冷媒（同伴している潤滑剤を含む可能性がある）を、比較的高圧の冷媒蒸気（同伴している潤滑剤を含む可能性がある）として圧縮機１１から吐出し、これを次に凝縮器１２に導入して、そこで熱を好ましくは周囲空気に移動させて、少なくとも部分的に凝縮させる。凝縮器１２からの冷媒流出流は、少なくとも部分的、好ましくは実施的に完全に凝縮した冷媒を含む。凝縮器１２からの冷媒流出流は、導管１５Ａを通して送り、冷媒流出流の一部は導管１５Ｂを通して中間膨張装置４１に送り、流出流の他の部分、好ましくは流出流の残りは、蒸気噴射熱交換器４０に送る。
【００３９】
中間膨張装置４１は、流出流の圧力を、好ましくは実質的に等エンタルピー低下させて、ほぼ圧縮機１１の第２段吸入の圧力にするか、或いは熱交換器４１及び関連する導管、設備などを通る圧力損失を考慮してかかる圧力よりも十分に高い圧力にする。膨張装置４１を横切る圧力降下の結果として、熱交換器４０に流れる冷媒の圧力は、熱交換器４０に流れる高圧の冷媒の温度に比べて低下する。熱交換器４０内で熱が、高圧の流れから、膨張弁４１を通過した流れに移動する。その結果、熱交換器４０から排出される中間圧力の流れの温度は、入口流の温度よりも高くなり、それにより過熱蒸気流が生成し、これを導管１９Ｃを通して圧縮機１１の第２段に送る。
【００４０】
導管１５Ａによって送られるより高圧の流れが熱交換器４０を通って送られる際に、それは膨張装置４１から排出されるより低圧の流れに熱を取られ、導管１５Ｃを通して熱交換器から排出され、次に膨張装置１４に流れ、次に中間熱交換器に送られて、そこで熱を得て圧縮機吸入の第１段に送られる。
【００４１】
冷媒が少なくとも約９０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）又はＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）のいずれかを含み、好ましくはこれから実質的に構成され、好ましくはこれから構成される好ましい態様においては、運転条件は下表に記載する値に対応する。
【００４２】
【表４】
2019504985.tif 000006
【００４３】
図５に示すタイプの態様：
以下の記載において、異なる態様において概して同一又は同様であるか、或いはそうである可能性があるシステムの構成部品又は部材は、同じ番号又は記号を用いて示す。
【００４４】
図５に開示する態様は、システムに可逆弁を装備しているので下記に記載するように加熱モードで運転することができることを除いて図１の態様と同様である。
冷却及び加熱モードの両方で運転することができる１つの好ましい空調システムを、図１において概して１０で示し、示されている線は屋内ループと屋外ループの間の大まかな境界を表し、圧縮機１１、屋外コイル１２、中間熱交換器１３、膨張弁１４、及び可逆弁５００は、任意の関連する導管１５及び１６、並びに他の接続装置及び関連する装置（図示せず）と一緒に屋外に配置される。屋外ループは、好ましくは、好ましくは上記に記載の好ましい態様の１以上にしたがう第１の冷媒及び圧縮機のための潤滑剤を含む第１の熱伝達組成物を含み、少なくとも第１の冷媒は導管１５及び１６並びに他の関連する導管及び装置によって回路内を循環する。
【００４５】
屋内ループは、好ましくは、少なくとも第２の冷媒を含む第２の熱伝達組成物を含み、第２の冷媒は、第１の冷媒の対応する安全性特性よりも優れている燃焼性及び毒性のような少なくとも１つの安全性特性を有する。非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、好ましくはＡＳＨＲＡＥ標準規格３４にしたがってクラスＡとして表されるのに十分に低毒性のものであり、また好ましくはクラス１又は２Ｌの燃焼性等級を有するのに十分に低燃焼性のものである。非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ、更により好ましくはトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄを含み、好ましくはこれから実質的に構成され、幾つかの態様においてはこれから構成される。他の非常に好ましい態様においては、第２の冷媒は、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）及び１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）を含み、好ましくはこれらから実質的に構成され、幾つかの態様においてはこれらから構成される。当業者であれば、本明細書に含まれる開示事項を考慮して、本発明のかかる態様は、居住空間又は調整された空間内に存在するか又は存在する可能性がある人間又は動物を第１の冷媒から分離しながら、居住空間を使用するか又は調整された空間に立ち入る人間又は他の動物に近接する位置において、ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）及びＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）／ＨＦＣ−２２７ｅａのような比較的安全（低い毒性及び低い燃焼性）で低いＧＷＰの冷媒のみを用いる有利性を与えることを認識するであろう。したがって、好ましい機器構成及び冷媒の選択によって、能力、効率、低いＧＷＰ及び低いＯＤＰのような多くの望ましい特性を有するが、同時に他の形態ではそれらを非常に不利なものにするか、及び／又は限定及び／又は閉止された場所内の人間又は他の動物に近接してそれらを使用することを不可能にする１以上の特性を有する冷媒を使用することからの恩恵を受けるシステムを提供することができる。かかる組合せによって、かかる冷媒システムに関する全ての望ましい特性の点で非常に優れた有利性が与えられる。
【００４６】
好ましい態様においては、第１の冷媒には、例えば、ＨＦＣ−３２（好ましくは約０重量％〜約２２重量％の量）、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（好ましくは約０重量％〜約７８重量％の量）、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（好ましくは約０重量％〜７８重量％の量）、及びプロパンの１以上を含む１以上のブレンドを含ませることができる。
【００４７】
屋外回路内の熱伝達流体は、一般に及び好ましくは、一般に熱伝達流体の約３０〜約５０重量％の量の圧縮機のための潤滑剤を含み、残りは冷媒、及び存在させることができる他の随意的な成分を含む。他の随意的な成分としては、潤滑剤の相溶性及び／又は溶解性を促進する目的のプロパンのような相溶化剤が挙げられる。存在させる場合には、プロパン、ブタン類、及びペンタン類などのかかる相溶化剤は、好ましくは組成物の約０．５〜約５重量％の量で存在させる。また、米国特許６，５１６，８３７（その開示事項は参照として本明細書中に包含する）によって開示されているように、界面活性剤及び可溶化剤の組み合わせを本組成物に加えて油溶性を促進させることもできる。ヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒と共に冷却機内で用いられるポリオールエステル（ＰＯＥ）及びポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、シリコーン油、鉱油、アルキルベンゼン（ＡＢ）、及びポリ（α−オレフィン）（ＰＡＯ）のような通常用いられる冷却潤滑剤を、本発明の冷媒組成物と共に用いることができる。好ましい潤滑剤はＰＯＥである。
【００４８】
運転においては、本発明の図５の加熱モードの態様にしたがう第２の冷媒を、中間熱交換器１３を通して流すことによって回路を通して循環させ、中間熱交換器においては、それによって第１の冷媒から熱を回収して、それによって第２の冷媒の少なくとも一部、好ましくは実質的に全部を蒸気形態に気化させて、導管１７を通して中間熱交換器から排出する。蒸気状の冷媒は、導管２１を通して凝縮器に送り、そこでそれを凝縮しながら、熱を居住空間中に排出する。図１に示す実例においては、導管２１、２２、及び弁２３を通して液体冷媒を凝縮器２４に送るのを助けるものとして液体ポンプ２０が示されている。更に、この屋内ループはまた可逆弁５０１も含み、これによりシステムを加熱及び冷却モードの両方で運転することが可能になる。
【００４９】
冷媒が少なくとも約９０重量％のＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）及びＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）を含み、好ましくは実質的にこれから構成され、好ましくはこれから構成される好ましい態様においては。
【実施例】
【００５０】
比較例１：
冷媒としてＲ−４１０Ａを用いる通常の構成にしたがう空調システムを、以下のパラメーターにしたがって運転した。
【００５１】
運転条件−Ｒ４１０Ａの基本サイクル：
１．凝縮温度＝４５℃；対応する屋外周囲温度＝３５℃；
２．凝縮温度−周囲温度＝１０℃；
３．膨張装置過冷却＝５．０℃；
４．蒸発温度＝７℃；対応する屋内室温＝２７℃；
５．蒸発器過熱＝５．０℃；
６．等エントロピー効率＝７２％；
７．体積効率＝１００％。
【００５２】
このシステムの能力及びＣＯＰを求めて、以下の実施例において相対能力及びＣＯＰを求めるための基準値として用いた。
実施例１Ａ：
実施例１Ａ（図１）の運転条件：
図１に示すように構成したシステムを、以下の運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２（屋内）冷媒を用いて運転した。
【００５３】
１．凝縮温度＝４５℃；対応する屋外周囲温度＝３５℃；
２．凝縮温度−周囲温度＝１０℃；
３．膨張装置過冷却＝５．０℃；
４．蒸発温度＝７℃；対応する屋内室温＝２７℃；
５．蒸発器過熱＝０．０℃（満液）；
６．中間熱交換器過熱＝５．０℃；
７．等エントロピー効率＝７２％；
８．体積効率＝１００％；
９．中間熱交換器飽和温度差(Difference of saturation temperatures intermediate heat exchanger)＝５℃。
【００５４】
結果を下表１Ａに与える（ブレンドに関するパーセントは重量％で示す）。
【００５５】
【表５】
2019504985.tif 000007
【００５６】
上記の結果から分かるように、本発明による空調システムのそれぞれは、示されているように運転した従来のＲ４１０Ａ空調システムにちょうど匹敵する能力、及び全ての場合においてかかる従来のシステムに対して少なくとも８５％のＣＯＰ（効率）を与えることができた。重要なことには、全ての場合において、本システムは、それぞれ１５０未満のＧＷＰ（Ｒ−４１０Ａに基づく冷却システムの約１０倍の向上である）を有する冷媒を用いている。この複数の特性の組合せを達成する能力は、非常に有益であるが、予期しなかった結果である。
【００５７】
実施例１Ｂ（図１）の運転条件：
図１に示すように構成したシステムを、比較例１にしたがって達成された効率に実質的に匹敵する効率を得るようにそれぞれのブレンドに関して凝縮温度を調節したことを除いて同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２（屋内）冷媒を用いて運転した。結果を下表１Ｂに与える。
【００５８】
【表６】
2019504985.tif 000008
【００５９】
上記の結果は、凝縮器温度の比較的小さな変化のみで、Ｒ−４１０Ａに基づくシステムのものに実質的に匹敵する効率を生成させる本発明によるシステムを達成することが可能であることを示した。別の形態として、本発明による効率は、凝縮器における熱伝達面積を比較のＲ−４１０Ａシステムに関して用いられる凝縮器における熱伝達面積の量と比べて僅かに増加させることによって、比較の凝縮器温度を低下又は変化させることなく好ましく増加する。更に、吸入ライン熱交換器を用いる図２によるシステムは、実施例１Ａにおいて報告する熱交換器を用いない本発明の構成と比べても効率における有利な向上を示す。
【００６０】
実施例１Ｃ（図１）−周囲条件の変更：
図１に示すように構成したシステムを、周囲温度をそれぞれのブレンドに関して３５℃、４５℃、及び５５℃に調節したことを除いて実施例１Ａと同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２(屋内）冷媒を用いて運転した。結果を下表１Ｃに与える。
【００６１】
【表７】
2019504985.tif 000009
【００６２】
上記の結果は、本発明の幾つかの態様にしたがって、周囲温度が３５℃を超えて上昇するにつれてＲ−４１０Ａシステムと比べて優れた性能を与えることができることを示した。
【００６３】
実施例２Ａ
実施例２Ａ（図２）の運転条件：
図２に示すように構成したシステムを、以下の運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２（屋内）冷媒を用いて運転した。
【００６４】
１．凝縮温度＝４５℃；対応する屋外周囲温度＝３５℃；
２．凝縮温度−周囲温度＝１０℃；
３．膨張装置過冷却＝５．０℃；
４．蒸発温度＝７℃；対応する屋内室温＝２７℃；
５．蒸発器過熱＝０．０℃（満液）；
６．中間熱交換器過熱＝５．０℃；
７．等エントロピー効率＝７２％；
８．体積効率＝１００％；
９．中間熱交換器飽和温度差＝５℃。
【００６５】
結果を下表２Ａに示す（ブレンドに関するパーセントは重量％で示す）。
【００６６】
【表８】
2019504985.tif 000010
【００６７】
上記の結果から分かるように、本発明による空調システムのそれぞれは、示されているように運転した従来のＲ４１０Ａ空調システムにちょうど匹敵する能力、及び全ての場合においてかかる従来のシステムに対して少なくとも９０％のＣＯＰ（効率）を与えることができた。重要なことには、全ての場合において、本システムは、それぞれ１５０未満のＧＷＰ（Ｒ−４１０Ａに基づく冷却システムの約１０倍の向上である）を有する冷媒を用いている。この複数の特性の組合せを達成する能力は、非常に有益であるが、予期しなかった結果である。
【００６８】
実施例２Ｂ：
実施例２Ｂ（図２）−凝縮器温度の変更：
図２に示すように構成したシステムを、比較例１にしたがって達成された効率に実質的に匹敵する効率を得るようにそれぞれのブレンドに関して凝縮温度を調節したことを除いて実施例２Ａと同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２（屋内）冷媒を用いて運転した。結果を下表２Ｂに与える。
【００６９】
【表９】
2019504985.tif 000011
【００７０】
上記の結果は、凝縮器温度の比較的小さな変化のみで、Ｒ−４１０Ａに基づくシステムのものに実質的に匹敵する効率を生成させる本発明によるシステムを達成することが可能であることを示している。別の形態として、本方法による効率は、凝縮器における熱伝達面積を比較のＲ−４１０Ａシステムに関して用いられる凝縮器における熱伝達面積の量と比べて僅かに増加させることによって、比較の凝縮器温度を低下又は変化させることなく好ましく増加する。
【００７１】
実施例２Ｃ（図２）−周囲条件の変更
図２に示すように構成したシステムを、周囲温度をそれぞれのブレンドに関して３５℃、４５℃、及び５５℃に調節したことを除いて実施例２Ａと同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２(屋内）冷媒を用いて運転した。結果を下表２Ｃに与える。
【００７２】
【表１０】
2019504985.tif 000012
【００７３】
上記の結果は、本発明の幾つかの態様にしたがって、周囲温度が３５℃を超えて上昇するにつれてＲ−４１０Ａシステムと比べて優れた性能を与えることができることを示した。
【００７４】
実施例３Ａ：
実施例３Ａ（図３）の運転条件：
図３に示すように構成したシステムを、以下の運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）冷媒及び屋内冷媒として１００％のトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄを用いて運転した。
【００７５】
１．凝縮温度＝４５℃；対応する屋外周囲温度＝３５℃；
２．凝縮温度−周囲温度＝１０℃；
３．膨張装置過冷却＝５．０℃；
４．蒸発温度＝７℃；対応する屋内室温＝２７℃；
５．蒸発器過熱＝０．０℃（満液）；
６．中間熱交換器過熱＝５．０℃；
７．両方の段に関する等エントロピー効率＝７２％；
８．体積効率＝１００％；
９．中間熱交換器における飽和温度差＝５℃；
１０．蒸気噴射熱交換器有効度(Effectiveness)＝３５％、５５％、７５％、８５％。
【００７６】
結果を下表３Ａに示す（ブレンドに関するパーセントは重量％で示す）。
【００７７】
【表１１】
2019504985.tif 000013
【００７８】
上記の結果から分かるように、本発明による空調システムのそれぞれは、示されているように運転した従来のＲ４１０Ａ空調システムにちょうど匹敵する能力、及び全ての場合においてかかる従来のシステムに対して少なくとも９０％のＣＯＰ（効率）を与えることができた。重要なことには、全ての場合において、本システムは、それぞれ１５０未満のＧＷＰ（Ｒ−４１０Ａに基づく冷却システムの約１０倍の向上である）を有する冷媒を用いている。この複数の特性の組合せを達成する能力は、非常に有益であるが、予期しなかった結果である。
【００７９】
実施例３Ｂ：
実施例３Ｂ（図３）−凝縮器温度の変更：
図３に示すように構成したシステムを、比較例１にしたがって達成された効率に実質的に匹敵する効率を得るようにそれぞれのブレンドに関して凝縮温度を調節したことを除いて実施例３Ａと同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）冷媒、及び屋内冷媒として１００％のトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄを用いて運転した。結果を下表３Ｂに与える。
【００８０】
【表１２】
2019504985.tif 000014
【００８１】
上記の結果は、凝縮器温度の比較的小さな変化のみで、Ｒ−４１０Ａに基づくシステムのものに実質的に匹敵する効率を生成させる本発明によるシステムを達成することが可能であることを示している。別の形態として、本方法による効率は、凝縮器における熱伝達面積を比較のＲ−４１０Ａシステムに関して用いられる凝縮器における熱伝達面積の量と比べて僅かに増加させることによって、比較の凝縮器温度を低下又は変化させることなく好ましく増加する。
【００８２】
実施例３Ｃ（図３）−周囲条件の変更
図３に示すように構成したシステムを、周囲温度をそれぞれのブレンドに関して３５℃、４５℃、及び５５℃に調節したことを除いて実施例２Ａと同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２(屋内）冷媒を用いて運転した。結果を下表３Ｃに与える。
【００８３】
【表１３】
2019504985.tif 000015
【００８４】
上記の結果は、本発明の幾つかの態様にしたがって、周囲温度が３５℃を超えて上昇するにつれてＲ−４１０Ａシステムと比べて優れた性能を与えることができることを示した。
【００８５】
実施例４：
実施例１の空調システムを、トランス−ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ及びトランス−ＨＦＯ−１２３４ｚｅの種々の二元混合物を含む屋内冷媒を用い、多くの重要な空調システムにおいて用いられている凝縮器温度を概して包含する約−１℃〜約１０℃の範囲の蒸発器温度を用いて運転した。試験の結果を下表４Ａに報告する。
【００８６】
【表１４】
2019504985.tif 000016
【００８７】
本出願人らは、トランス−ＨＦＯ−１２３４ｚｅの量が少なくとも約５０重量％である組成物は、上表４において示すように１気圧より高い圧力下で屋内回路を運転することを可能にし、それによってパージシステムの必要性が回避され、同時に比較的低コストの容器及び導管の使用を可能にし、及び／又はそうでなければ高圧システムにおいて起こるであろう冷媒の漏出を有利に回避するのに十分に低いシステム圧力が与えられることを見出した。更に、本出願人らは、トランス−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ／トランス−ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄの燃焼性を試験し、即ち、このブレンドを分画燃焼性(fractionation flammability)（システムからの漏出の場合の冷媒の燃焼性に関する）に関して試験し、この研究の結果を下表４Ｂに報告する。
【００８８】
【表１５】
2019504985.tif 000017
【００８９】
上表４Ｂに報告する結果に基づいて、本出願人らは、６７重量％を超えるトランス−ＨＦＯ−１２３４ｚｅを有する液体ブレンドは、ＡＳＴＭ−３４にしたがって行う分画試験にしたがって測定して可燃性であり、表４Ａにおける結果によれば、約５０重量％未満のトランス−ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（即ち５０％より多いトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ）の量は、負のシステム圧の可能性を生成することを見出した。
【００９０】
実施例５−低圧システムにおいて有用なプラスチックとの適合性：
本出願人らは、種々のプラスチックの試料を、大気圧条件下、室温（約２４℃〜２５℃）においてトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ中に２週間浸漬した後、試料をトランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄから取り出して２４時間脱ガスすることによって、トランス−ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄに曝露した際の種々のプラスチック材量の安定性を試験した。結果を下表５に報告する。
【００９１】
【表１６】
2019504985.tif 000018
【００９２】
上表５における結果によって示されるように、試験したプラスチック材料のそれぞれに関する平均体積変化（％）は５％未満であった。
実施例６：
実施例１の空調システムを、Ａ２Ｌ冷媒である高温冷媒の、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）、ＨＦＣＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）、及びこれらの組合せを含む冷媒などの本発明の任意の好ましい低温冷媒を含むＡＳＨＲＡＥ３４にしたがう低温不燃性冷媒中への非意図的な漏出が存在する条件下で運転した。かかる場合において、中間熱交換器の内部で非意図的な漏出が起こる場合には、Ａ２Ｌ（弱い可燃性）の冷媒が不燃性の低温冷媒と混合する。形成される低温冷媒（例えば、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ））とＡ２Ｌ冷媒との混合物は、最終的に屋内中に漏出する可能性がある。しかしながら、多くの場合において、屋内中へ漏出したのは不燃性の材料になる。幾つかの態様においては、アキュムレーターを適切な制御装置と一緒に用いて、高温側(high side)と低温側(low side)と間に適切な充填比を維持することを確保して不燃性の混合物を確保することができる。また、屋内ループ中への可燃性の冷媒の漏出を検出し、全てのかかる冷媒を住居の外側に放出することができる１つ又は複数の装置を本システム中に導入することができる可能性もある。１つのかかる漏出検出システムは、２０１７年１月６日出願の米国出願１５／４００，８９１（特に図４Ａ及び４Ｂを参照）、並びに２０１６年１月６日出願の仮出願６２／２７５，３８２（それぞれを参照として本明細書中に包含する）に開示されている。
【００９３】
表６は、漏出発生の場合に居住空間の内側で危険な状況が起こるのを阻止することができる充填比を示す。
【００９４】
【表１７】
2019504985.tif 000019
【００９５】
比較例２：
冷媒としてＲ−４１０Ａを用いる通常の従来技術の構成にしたがう可逆ヒートポンプシステムを、以下のパラメーターにしたがって加熱モードで運転した。
【００９６】
運転条件−Ｒ４１０Ａ基本サイクル：
１．凝縮温度＝４０℃；対応する屋内室温＝２１．１℃；
２．凝縮温度−周囲温度＝１９℃；：
３．膨張装置過冷却＝５．０℃；
４．蒸発温度＝０℃；対応する屋外周囲温度＝８．３℃；
５．蒸発器過熱＝５．０℃；
６．等エントロピー効率＝７２％；
７．体積効率＝１００％。
【００９７】
このシステムの能力及びＣＯＰを求め、本発明による以下の実施例７Ａ及び７Ｂにおいて相対的な能力及びＣＯＰを求めるための基準値として用いた。
実施例７Ａ：
図６に示すように構成したシステムを、以下の運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２（屋内）冷媒を用いて運転した。
【００９８】
１．凝縮温度＝４０℃；対応する屋内室温＝２１．１℃；
２．凝縮温度−周囲温度＝１９℃；：
３．膨張装置過冷却＝５．０℃；
４．蒸発温度＝０℃；対応する屋外周囲温度＝８．３℃；
５．蒸発器過熱＝０．０℃（満液）；
６．中間熱交換器過熱＝５．０℃；
７．等エントロピー効率＝７２％；
８．体積効率＝１００％；
９．中間熱交換器飽和温度差＝５℃。
【００９９】
結果を下表１Ａに与える（ブレンドに関するパーセントは重量％で示す）
【０１００】
【表１８】
2019504985.tif 000020
【０１０１】
上記の結果から分かるように、本発明による空調システムのそれぞれは、示されているように運転した従来のＲ４１０Ａ空調システムにちょうど匹敵する能力、及び全ての場合においてかかる従来のシステムに対して少なくとも９０％のＣＯＰ（効率）を与えることができた。重要なことには、全ての場合において、本システムは、それぞれ１５０未満のＧＷＰ（Ｒ−４１０Ａに基づく冷却システムの約１０倍の向上である）を有する冷媒を用いている。この複数の特性の組合せを達成する能力は、非常に有益であるが、予期しなかった結果である。
【０１０２】
実施例７Ｂ（図５）の運転条件：
図５に示すように構成したシステムを、比較例２にしたがって達成された効率に実質的に匹敵する効率を得るようにそれぞれのブレンドに関して凝縮温度を調節したことを除いて同じ運転パラメーターにしたがって、一連の異なる第１（屋外）及び第２（屋内）冷媒を用いて運転した。結果を下表７Ｂに与える。
【０１０３】
【表１９】
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【０１０４】
上記の結果は、凝縮器温度の比較的小さな変化のみで、Ｒ−４１０Ａに基づくシステムのものに実質的に匹敵する効率を生成する本発明によるシステムを達成することが可能であることを示した。別の形態として、本方法による効率は、凝縮器における熱伝達面積を比較のＲ−４１０Ａシステムに関して用いられる凝縮器における熱伝達面積の量と比べて僅かに増加させることによって、比較の凝縮器温度を低下又は変化させることなく好ましく増加する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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