(57)【要約】約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を含有する冷却装置が本明細書に開示される。約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物も本明細書に開示される。約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物も本明細書に開示される。約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物も本明細書に開示される。約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物も本明細書に開示される。冷却装置で冷却を生じる方法も本明細書に開示される。この方法は、（ａ）熱伝達媒体であってそれを通過させて、それによって蒸気冷却剤が生じる熱伝達媒体を有する蒸発器中で、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる液体冷却剤を蒸発させる工程と、（ｂ）圧縮器で蒸気冷却剤を圧縮する工程とを含んでなり、冷却剤の体積冷却能力が、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび１，１，１，２−テトラフルオロエタンの両方の単独での個々の体積冷却能力より大きい。冷却剤としてＨＦＣ−１３４ａまたはＣＦＣ−１２を使用するために設計された冷却装置において冷却剤を置き換える方法であって、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなり、それによって冷却装置の冷却能力を増加させる組成物を前記冷却装置に充填する工程を含んでなる方法も本明細書に開示される。
2013527273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む組成物を含有する冷却装置。
【請求項２】
ＨＦＣ−１３４ａと一緒に使用するために適切である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
ＣＦＣ−１２と一緒に使用するために適切である、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記組成物が、約３８〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約６２〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記組成物が、約５４〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記組成物が、約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記組成物が、約５５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む、請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記組成物が、約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む、請求項１に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記組成物が、約５９重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４１重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む、請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記装置が遠心冷凍機装置である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項１１】
約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む組成物。
【請求項１２】
約５９重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４１重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む組成物。
【請求項１４】
約５５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含む請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む組成物。
【請求項１６】
約５９重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４１重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む組成物。
【請求項１８】
約５５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含む請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
冷却装置で冷却を生じる方法であって、（ａ）蒸発器中で、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる液体冷却剤を蒸発させる工程であって、前記蒸発器中を熱伝達媒体を通過させ、それによって蒸気冷却剤を生成させる工程と、（ｂ）圧縮器で前記蒸気冷却剤を圧縮する工程とを含み、前記冷却剤の体積冷却能力が、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独、および１，１，１，２−テトラフルオロエタン単独の個々の体積冷却能力より大きい方法。
【請求項２０】
前記液体冷却剤中の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン対１，１，１，２−テトラフルオロエタンの重量比が、前記蒸気冷却剤中の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン対１，１，１，２−テトラフルオロエタンの重量比と本質的に同じである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記熱伝達媒体が、前記蒸発器から、冷却される本体まで通過する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
冷却剤としてＨＦＣ−１３４ａまたはＣＦＣ−１２を使用するために設計された冷却装置において冷却剤を置き換える方法であって、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含み、それによって前記冷却装置の冷却能力を増加させる組成物を前記冷却装置に充填する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気調節または冷却装置で使用するための冷却剤の分野に関する。特に本開示は、冷却装置（特に遠心冷凍機）で使用される冷却剤、およびその中で使用される組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在使用されている作業流体よりも環境に対する影響が低い、様々な用途のための作業流体が求められている。クロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）作動流体の代替物に採用されるヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）およびヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）作動流体は、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）がより低いか、またはそれを有さないが、地球温暖化への寄与に関する懸念が高い。その上、ＨＣＦＣは、最終的には、ＯＤＰのため、モントリオール議定書によって設定される段階的廃止最終期限に達する。地球温暖化係数に基づいて、間もなく有効になる規制によって、ＯＤＰがゼロであるＨＦＣでさえも環境的に容認できる作動流体ではなくなる。
【０００３】
したがって、冷却剤、熱伝達流体、クリーニング溶媒、エアゾール噴射剤、フォーム発泡剤、および消火または抑制剤として現在使用されているＣＦＣ、ＨＣＦＣおよびＨＦＣの代替物が求められている。
【０００４】
既存の装置での作動流体のドロップイン代替物として機能するためには、代替物作動流体は、そのために装置が設計される最初の作動流体の特性に厳密に適合する特性を有さなければならない。既存の冷却剤の代替を可能にする特性のバランスをもたらす組成物を特定すること、そしてまた、同様の用途のために設計される新規の装置における冷却剤として機能することが望ましい。
【０００５】
特に冷却装置用途での１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ  １３４ａ）およびジフルオロトリクロロメタン（ＣＦＣ−１２）の代替物を調査するにあたって、不飽和フルオロカーボンを含んでなる組成物を考察することが望ましい。不飽和フルオロカーボンはＯＤＰがゼロであり、現在使用されている冷却剤よりも著しく低いＧＷＰを有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
約６〜約８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（例えば、約３８〜約８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）と、約９４〜約１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタン（例えば、約６２〜約１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタン）とを含んでなる組成物が、冷却装置の作動流体として使用される場合、低いＧＷＰおよび低いＯＤＰ値を有しながら、高いエネルギー効率および冷却能力を可能にすることが見出された。共沸混合物および共沸混合物様組成物であるこれらの組成物の実施形態、ならびに不燃性であるこれらの組成物の実施形態は特に注目に値する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を含有する冷却装置を提供する。
【０００８】
さらに本発明は、約５１〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４９〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を提供する。
【０００９】
さらに本発明は、約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を提供する。
【００１０】
さらに本発明は、約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を提供する。
【００１１】
さらに本発明は、約５１〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４９〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物を提供する。
【００１２】
さらに本発明は、約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物を提供する。
【００１３】
さらに本発明は、約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物を提供する。
【００１４】
さらに本発明は、冷却装置で冷却を生じる方法であって、（ａ）熱伝達媒体でありそれを通過させて、それによって蒸気冷却剤が生じる熱伝達媒体を有する蒸発器中で、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる液体冷却剤を蒸発させる工程と、（ｂ）遠心圧縮器で蒸気冷却剤を圧縮する工程とを含んでなり、冷却剤の体積冷却能力が、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独、および１，１，１，２−テトラフルオロエタン単独の個々の体積冷却能力より大きい方法を提供する。
【００１５】
さらに本発明は、冷却剤としてＨＦＣ−１３４ａまたはＣＦＣ−１２を使用するために設計された冷却装置において冷却剤を置き換える方法であって、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなり、それによって冷却装置の冷却能力を増加させる組成物を前記冷却装置に充填する工程を含んでなる方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】２，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび１，１，１，２−テトラフルオロエタンを含んでなる本明細書に記載の組成物を利用する、満液式蒸発器を有する遠心冷凍機の一実施形態の概略図である。
【図２】２，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび１，１，１，２−テトラフルオロエタンを含んでなる本明細書に記載の組成物を利用する、直接膨張式蒸発器を有する遠心冷凍機の一実施形態の概略図である。
【図３】組成物中のＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量パーセントに対する、ＨＦＣ−１３４ａ単独の体積冷却能力に関してのＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａを含有する様々な組成物の体積冷却能力のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に記載する実施形態の詳細を扱う前に、いくつかの用語を定義するか、または明らかにする。
【００１８】
地球温暖化係数（ＧＷＰ）は、二酸化炭素のキログラムの放射と比較した場合の特定の温室効果ガスのキログラムの大気放射による相対的な地球温暖化寄与を算定するための指数である。ＧＷＰは、所与の気体の大気寿命の影響を示す、種々の時間軸（ｔｉｍｅ  ｈｏｒｉｚｏｎ）に関して算出することができる。１００年の時間軸に関するＧＷＰが、一般に、参照される値である。
【００１９】
オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）については、「Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｏｚｏｎｅ  Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ，２００２，Ａ  ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｗｏｒｌｄ  Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ'ｓ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｏｚｏｎｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｐｒｏｊｅｃｔ」のセクション１．４．４、１．２８〜１．３１ページに定義されている（このセクションの第１パラグラフを参照のこと）。ＯＤＰは、フルオロトリクロロメタン（ＣＦＣ−１１）と比較した場合の質量基準での化合物から予想される成層圏でのオゾン層破壊の範囲を表す。
【００２０】
冷凍能力（冷却能力と呼ばれることもある）は、循環する冷却剤の単位質量あたりの蒸発器中での冷却剤のエンタルピーにおける変化を定義する用語である。体積冷却能力は、蒸発器を出た冷却剤蒸気の単位体積あたりの蒸発器中で冷却剤によって除去された熱量を指す。冷凍能力は、冷却を生じる冷却剤または熱伝達組成物の能力の尺度である。冷却速度は、単位時間あたりの蒸発器中で冷却剤によって除去される熱を指す。
【００２１】
性能係数（ＣＯＰ）は、サイクルを作動するために必要とされるエネルギー投入量によって分割される蒸発器中で除去された熱量である。ＣＯＰがより高いほど、エネルギー効率はより高い。ＣＯＰは、エネルギー効率比（ＥＥＲ）、すなわち、特定の内外の温度設定における、冷凍または空気調節装置のための効率評価に直接に関連する。
【００２２】
本明細書で使用される場合、熱伝達媒体は、冷却される本体から冷却装置蒸発器へ、または冷却装置凝縮器から冷却塔、もしくは熱を環境に廃棄することができる他の構成へ熱を運搬するために使用される組成物を含んでなる。
【００２３】
本明細書で使用される場合、冷却剤は、サイクルで熱を伝達するために機能する化合物または化合物の混合物を含んでなり、組成物は液体から気体へと相変化し、そして繰り返しサイクルで液体に戻る。
【００２４】
燃焼性は、発火および／または火炎を伝播する組成物の能力を意味するために使用される用語である。冷却剤および他の熱伝達組成物に関して、下限可燃限界（「ＬＦＬ」）は、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）Ｅ６８１−２００１で明示される試験条件下での組成物および空気の均質混合物による火炎を伝播することが可能な空気中の熱伝達組成物の最小濃度である。上限可燃限界（「ＵＦＬ」）は、ＡＳＴＭ  Ｅ−６８１によって決定される、組成物および空気の均質混合物による火炎を伝播することが可能な空気中の熱伝達組成物の最大濃度である。燃焼性成分と不燃性成分とを含んでなる混合物のＬＦＬおよびＵＦＬは、混合物の不燃性成分の割合が増加して、そして最終的に不燃性成分のある限界比と一致すると、互いに接近する。限界比より多くの不燃性成分を含有する組成物は不燃性である。単一成分冷却剤または共沸混合物冷却剤ブレンドに関しては、組成物はリークの間に変化せず、したがって、リークの間の組成物変化は燃焼性の決定における要因ではない。多くの冷凍および空気調節用途のために、冷却剤または作動流体は不燃性であることが必要とされる。
【００２５】
共沸組成物は、２種以上の異なる成分の混合物であり、所与の圧力下で液体状態である場合、実質的に一定温度で沸騰する。この温度は、個々の成分の沸騰温度よりも高くても、または低くてもよい。共沸組成物は、沸騰している全体的な液体組成物と本質的に同一の蒸気組成を提供する（例えば、Ｍ．Ｆ．Ｄｏｈｅｒｔｙ  ａｎｄ  Ｍ．Ｆ．Ｍａｌｏｎｅ，Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ），２００１，１８５〜１８６，３５１〜３５９頁を参照のこと）。
【００２６】
したがって、共沸組成の本質的な特徴は、所与の圧力で、液体組成物の沸点が固定されているということ、そして、沸騰している組成物上の蒸気の組成は、本質的に沸騰している液体組成物全体の組成であるということである（すなわち、液体組成物の成分の分留が生じない）。共沸組成が異なる圧力で沸騰する場合、共沸組成の各成分の沸点および重量パーセントが変化してもよいことは認識される。したがって、共沸組成は、明示された圧力における固定の沸騰温度によって特徴づけられる組成物の各成分の重量パーセントに関して定義されてもよい。
【００２７】
本明細書で使用される場合、共沸混合物様組成物は、共沸組成物と本質的に同様の挙動を示す（すなわち、沸騰または蒸発において分留しない一定の沸騰特徴または傾向を有する）組成物を意味する。したがって、沸騰または蒸発の間、蒸気および液体組成は、仮に変化する場合、最小限であるか無視できる範囲のみ変化する。これは、沸騰または蒸発の間に実質的な程度まで蒸気および液体組成が変化する非共沸混合物様組成物とは対照的である。
【００２８】
その上、共沸混合物様組成物は、実質的に等しい露点および泡立ち点圧力を示す。すなわち、所与の温度における露点圧力および泡立ち点圧力の差異は小さい。（泡立ち点圧力に基づき）露点および泡立ち圧力の差異が５％以下である本明細書に記載される組成物は、共沸混合物様であると考えられる。０．０１％以下の露点圧力および泡立ち点圧力の差異を示す組成物は特に注目に値する。
【００２９】
非共沸組成物または非共沸混合物様組成物は、液体状態からの部分的蒸発または蒸留において、蒸発または蒸留された液体とは実質的に異なる組成を有する蒸気を生じる２種以上の物質の混合物である。非共沸組成物の特徴決定をするための別の様式は、特定の温度における組成物の泡立ち点蒸気圧および露点蒸気圧が実質的に異なるということである。本明細書中、（泡立ち点圧力に基づき）露点圧力および泡立ち点圧力における差異が５％を超える場合、組成物は非共沸混合物である。
【００３０】
本明細書で使用される場合、「含んでなる」「含んでなっている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」という用語またはそれらの他の任意の変化形は、非排除的な包含を含むように意図される。例えば、要素のリストを含んでなるプロセス、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というわけではないが、明白に記載されていないか、あるいはそのようなプロセス、方法、物品または装置に固有の他の要素を含んでもよい。さらには、反対に明示されていない限り、「または」は包括的論理和を指し、排他的論理和を指さない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれか１つによって満たされる。Ａは真であり（または存在し）、そしてＢは偽である（または存在しない）。Ａは偽であり（または存在せず）、そしてＢは真である（または存在する）。ＡおよびＢは両方とも真である（または存在する）。
【００３１】
「からなる」という移行句は、明示されないあらゆる要素、工程または成分を排除する。請求項では、それは、通常それに関連する不純物を除いて、記載されたもの以外の材料の包含に関して請求項から排除する。「からなる」という句が、請求項の本文の節で現れる場合、前文に直接に続くよりもむしろ、その節に明示される要素のみを限定し、他の要素は全体として請求項から排除されない。
【００３２】
「から本質的になる」という移行句は、それらの追加的な含まれる材料、工程、特徴、成分または要素が、請求される発明の基本的かつ新規の特徴に実質的に影響を及ぼすという条件で、文字通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、方法または装置を定義するために使用される。「から本質的になる」という用語は、「含んでなる」と「からなる」の中間を占める。
【００３３】
出願人が、「含んでなる」などの制限のない用語によって、本発明またはその一部を定義した場合、（他に特記されない限り）その記載は、また、「から本質的になる」または「からなる」のような用語を使用して、そのような発明を記載するように解釈されるべきであることは容易に理解されるべきである。
【００３４】
また、本明細書に記載される要素および成分を記載するために、単数形「ａ」または「ａｎ」の使用が利用される。これは、単に便宜のために、そして本発明の範囲の一般的な意味を与えるために使用される。この記載は１つ、または少なくとも１つを含むものとして解釈されるべきであり、そして、他に意味があることが明らかでない限り、単数は複数も含む。
【００３５】
他に定義されない限り、本明細書に使用される全ての技術的および科学的な用語は、本発明が属する技術の通常の技術者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の方法および材料を、本発明の実施形態の実施または試験において使用することができるが、適切な方法および材料は以下に記載される。本明細書に言及される全ての刊行物、特許出願、特許および他の参考文献は、特定の一節が引用されない限り、それら全体で参照によって組み込まれる。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が支配する。加えて、材料、方法および実施例は、実例となるのみであり、限定することを意図するものではない。
【００３６】
組成物
ＨＦＯ−１２３４ｙｆとしても知られている２，３，３，３−テトラフルオロプロペンは、プロピレンとフッ化銀との反応による米国特許第６，２５２，０９９号明細書に、または１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ）の脱フッ化水素による米国特許出願公開第２００７−０１７９３２４Ａ１号明細書に記載されるような当該技術で既知の方法によって製造されてもよい。
【００３７】
１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａまたはＲ−１３４ａとしても知られている）は、多くの冷却剤製造業者および卸売業者から商業的に入手可能である。
【００３８】
一実施形態において、冷却装置に用いられる組成物は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａを含んでなる。いくつかの実施形態において、冷却装置、満液式蒸発器または直接膨張式冷却装置で有用である２，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび１，１，１，２−テトラフルオロエタンを含んでなる本明細書に開示される組成物は、共沸混合物または共沸混合物様である。一実施形態において、分留する冷却剤組成物が使用される場合、満液式蒸発冷却装置の性能が悪化するため、共沸混合物および共沸混合物様組成物は特に満液式蒸発器冷却装置で有用である。冷却装置中で使用の間、共沸混合物または共沸混合物様ではない冷却剤混合物は、ある程度分留する。既存の冷却剤の特性に合理的に適合して、したがって、既存の冷却剤の合理的な代替物として役に立つことができる単一成分冷却剤を特定することはしばしば困難である。したがって、共沸混合物または共沸混合物様で、現在使用されている冷却剤の特性に適合する特性を有する組成物は、特に有利である。
【００３９】
約６〜約８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（例えば約３８〜約８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペン）と、約９４〜約１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタン（例えば、約６２〜約１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタン）とを含んでなる組成物を、冷却装置中で作動流体として使用する場合、低ＧＷＰおよび低ＯＤＰ値を有しながら、高いエネルギー効率および冷却能力を可能にすることが見出された。
【００４０】
一実施形態において、共沸混合物または共沸混合物様組成物は、約３８〜約８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約６２〜約１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる。これらの共沸混合物および共沸混合物様組成物は、泡立ち点蒸気圧と露点蒸気圧との間の差異が最小であり、したがって、約０℃の温度から約４０℃の温度（冷却装置の近似の実用的な使用温度範囲）までのグライドが最小である、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび１，１，１，２−テトラフルオロエタンを含んでなる組成物を包含する。したがって、これらの組成物は、冷却装置の蒸発器および凝縮器の両方の最適性能を可能にする。
【００４１】
別の実施形態において、冷却装置で使用するための組成物は、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる。驚くべきことに、この範囲の組成物が、代表的な冷却装置動作条件下で、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンおよび１，１，１，２−テトラフルオロエタン単独の個々の体積冷却能力よりも高い体積冷却能力を有することが確認された。
【００４２】
別の実施形態において、冷却装置の凝縮器条件の最適化を可能にする本明細書に開示される組成物は、約３８〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約６２〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる。これらの組成物は、約４０℃の温度の凝縮器において最小限の分留を与える。
【００４３】
別の実施形態において、冷却装置の蒸発器条件の最適化を可能にする本明細書に開示される組成物は、約５４〜約８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６〜約１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる。これらの組成物は、約０℃の温度の蒸発器において最小限の分留を与える。
【００４４】
別の実施形態において、冷却装置の蒸発器および凝縮器の最小グライドをもたらす本明細書に開示される組成物は、共沸混合物である組成物である。したがって、前記実施形態において、組成物は、約５１〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４９〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなり、０〜４０℃で共沸混合物である。
【００４５】
別の実施形態において、冷却装置の蒸発器条件の最適化を可能にする、本明細書に開示される組成物は、約５４〜約６７重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６〜約３３重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる。
【００４６】
別の実施形態において、本明細書に開示される組成物は、約５４〜約５６重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６〜約４４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる。約５５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと約４５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物は特に注目に値する。
【００４７】
いくつかの用途において、冷却剤が不燃性であることが望ましい。いくつかの実施形態において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は不燃性である。一実施形態において、冷却装置で有用な２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物は、約４１重量パーセント以上の１，１，１，２−テトラフルオロエタンを含んでなる不燃性の組成物である。
【００４８】
約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物などの共沸混合物または共沸混合物様であり、不燃性である実施形態は特に注目に値する。共沸混合物または共沸混合物様であり、不燃性である、本明細書に開示される組成物の一実施形態は、約５９重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと約４１重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物である。
【００４９】
共沸混合物または共沸混合物様であり、不燃性である、本明細書に開示される組成物の別の実施形態は、約５３重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと約４７重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物である。さらに、約５８．０〜約５９．５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４２．０〜約４０．５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる追加的な組成物である。約５９重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４１重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる一実施形態は特に注目に値する。
【００５０】
約５４．０〜約５６．０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４６．０〜約４４．０重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物も注目に値する。約５５重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約４５重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる一組成物は特に注目に値する。
【００５１】
そして別の実施形態は、約５３重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと約４７重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物である。
【００５２】
一実施形態において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は、湿気除去を補助するため、冷却装置中で乾燥剤と組み合わせて使用されてもよい。乾燥剤は、活性アルミナ、シリカゲルまたはゼオライトベースの分子篩から構成されてもよい。代表的な分子篩には、ＭＯＬＳＩＶ  ＸＨ−７、ＸＨ−６、ＸＨ−９およびＸＨ−１１（ＵＯＰ  ＬＬＣ，Ｄｅｓ  Ｐｌａｉｎｅｓ，ＩＬ）が含まれる。
【００５３】
一実施形態において、本明細書に開示される２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物は、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種の潤滑剤と組み合わせて使用されてもよい。
【００５４】
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において有用な潤滑剤は、冷却装置の用途に適切なものを含んでもよい。クロロフルオロカーボン冷却剤を利用する蒸気圧縮冷凍装置で従来から使用されるものは、これらの潤滑剤の１種である。一実施形態において、潤滑剤は、圧縮冷凍潤滑の分野において「鉱油」として一般に既知のものを含んでなる。鉱油は、パラフィン（すなわち、直鎖および分枝状炭素鎖、飽和炭化水素）、ナフテン（すなわち環式パラフィン）、および芳香族（すなわち、二重結合が交互にあることを特徴とする１個またはそれ以上の環を含有する不飽和環式炭化水素）を含んでなる。一実施形態において、潤滑剤は、圧縮冷凍潤滑の分野において「合成油」として一般に既知のものを含んでなる。合成油は、アルキルアリール（すなわち線形および分枝状アルキルアルキルベンゼン）、合成パラフィンならびにナフテンとポリ（アルファオレフィン）を含んでなる。代表的な従来の潤滑剤は、商業的に入手可能なＢＶＭ  １００  Ｎ（ＢＶＡ  Ｏｉｌｓによって販売されるパラフィン性鉱油）、商標Ｓｕｎｉｓｏ（登録商標）３ＧＳおよびＳｕｎｉｓｏ（登録商標）５ＧＳでＣｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏ．から商業的に入手可能なナフテン鉱油、商標Ｓｏｎｔｅｘ（登録商標）３７２ＬＴでＰｅｎｎｚｏｉｌから商業的に入手可能なナフテン鉱油、商標Ｃａｌｕｍｅｔ（登録商標）ＲＯ−３０でＣａｌｕｍｅｔ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓから商業的に入手可能なナフテン鉱油、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から商業的に入手可能な線形アルキルベンゼン、ならびにＨＡＢ  ２２（Ｎｉｐｐｏｎ  Ｏｉｌによって販売される分枝状アルキルベンゼン）である。
【００５５】
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却剤との使用のために設計されたものを含んでもよく、そして圧縮冷凍および空気調節装置の作動条件下で本発明の冷却剤と混和性である。そのような潤滑剤には、限定されないが、Ｃａｓｔｒｏｌ（登録商標）１００（Ｃａｓｔｒｏｌ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ）などのポリオールエステル（ＰＯＥ）、Ｄｏｗ（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ）からの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）が含まれる。
【００５６】
好ましい潤滑剤は、ポリオールエステルである。
【００５７】
本明細書に開示される冷却剤と一緒に使用される潤滑剤は、所与の圧縮器の必要条件および潤滑剤が暴露される環境を考慮することによって選択される。
【００５８】
一実施形態において、本明細書に開示される冷却剤は、相容剤、ＵＶ染料、可溶剤、トレーサー、安定剤、ペルフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）および官能性ペルフルオロポリエーテルからなる群から選択される添加剤をさらに含んでもよい。
【００５９】
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、フリーラジカル捕捉剤または酸化防止剤と一緒に使用されてもよい。そのような他の添加剤としては、限定されないが、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含まれる。単一の添加剤または組み合わせが使用されてもよい。
【００６０】
任意選択的に、別の実施形態において、性能およびシステム安定性を向上させるために、所望により、ある種の冷凍または空気調節システム添加剤が添加されてもよい。これらの添加剤は、冷凍および空気調節の分野で既知であり、限定されないが、抗摩耗剤、極圧潤滑剤、腐食抑制剤および酸化防止剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカル捕捉剤および泡制御剤が含まれる。一般には、これらの添加剤は、全体的な組成と比較して少量で本発明の組成物中に存在してもよい。典型的に、各添加剤の約０．１重量パーセント未満から約３重量パーセント程度までの濃度が使用される。これらの添加剤は、個々のシステム必要条件に基づき選択される。これらの添加剤には、ブチル化トリフェニルホスフェート（ＢＴＰＰ）、または他のアルキル化リン酸トリアリールエステル、例えば、Ａｋｚｏ  ＣｈｅｍｉｃａｌｓからのＳｙｎ−０−Ａｄ  ８４７８、トリクレジルホスフェートおよび関連化合物などのＥＰ（極圧）潤滑添加剤のトリアリールホスフェート系統群の一員が含まれる。その上、金属ジアルキルジチオホスフェート（例えば、亜鉛ジアルキルジチオホスフェート（またはＺＤＤＰ）、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  １３７５、およびこの系統群の化学製品の他の一員が、本発明の組成物で使用されてもよい。他の抗摩耗添加剤には、天産物油、およびＳｙｎｅｒｇｏｌ  ＴＭＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ）などの非対称ポリヒドロキシル潤滑添加剤が含まれる。同様に、酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤および水捕捉剤などの安定剤が使用されてもよい。このカテゴリーの化合物としては、限定されないが、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。腐食抑制剤は、ドデシルコハク酸（ＤＤＳＡ）、アミンホスフェート（ＡＰ）、オレオイルサルコシン、イミダゾン誘導体および置換スルホネートを含む。
【００６１】
装置
一実施形態において、約６〜７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を含有する冷却装置が提供される。冷却装置は、遠心装置および容積式装置を含む様々な種類であることが可能である。冷却装置は、典型的に、蒸発器、圧縮器、凝縮器および減圧デバイス（例えば弁）を含む。約６〜７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物は、純粋な１，１，１，２−テトラフルオロエタンまたは純粋な２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独での体積冷却能力より高い体積冷却能力をもたらす。
【００６２】
別の実施形態において、約３８〜８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約６２〜１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる組成物を含有する冷却装置が提供される。
【００６３】
冷却装置は、一種の空気調節／冷凍装置である。本開示は、蒸気圧縮冷却装置に関する。そのような蒸気圧縮冷却装置は、その一実施形態が図１に示される満液式蒸発器冷却装置か、またはその一実施形態が図２に示される直接膨張式冷却装置のいずれかであってよい。満液式蒸発器冷却装置および直接膨張式冷却装置は、両方とも空冷式であっても、水冷式であってもよい。冷却装置が水冷式である実施形態において、そのような冷却装置は、一般に、システムからの排熱のための冷却塔と関連する。冷却装置が空冷式である実施形態において、冷却装置は、システムからの排熱のための冷却剤−エアフィンチューブ凝縮器コイルおよびファンを備えている。空冷式冷却装置システムは、一般に、冷却塔および送水ポンプを含む同等の能力の水冷式冷却装置システムよりもコストが低い。しかしながら、水冷式システムは、より低い凝縮温度のため、多くの作動条件でより効率的となることができる。
【００６４】
満液式蒸発器および直接膨張式冷却装置を含む冷却装置は、ホテル、オフィスビル、病院、大学などを含む大きな商業ビルに快適空気調整（空気を冷却して、除湿する）を提供するため、空気ハンドリングおよび流通システムに連結してもよい。別の実施形態において、冷却装置、おそらくほとんどの空冷式直接膨張式冷却装置は、海軍潜水艦および水上艦における追加的な有用性が見出された。
【００６５】
冷却装置がどのように作動するかを例示するために、図が参照される。水冷式の満液式蒸発器冷却装置を図１に例示する。この冷却装置において、温かい液体であり、水と、いくつかの実施形態においては、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）などの添加剤とを含んでなる第１の熱伝達媒体は、ビル冷却システムなどの冷却システムから冷却装置に入る。これは、吸気口および排気口を有する蒸発器６で、コイルまたはチューブ束９を通して、矢印３から入って示される。温かい第１の熱伝達媒体は蒸発器に送達され、ここで液体冷却剤によって冷却される。これは蒸発器の下部に示される。液体冷却剤は、コイル９中を流れる温かい第１の熱伝達媒体の温度より低い温度で蒸発する。冷却された第１の熱伝達媒体は、矢印４で示すように、コイル９の返送部分を介してビル冷却システムへ再循環する。図１の蒸発器６の下部で示される液体冷却剤は蒸発し、そして冷却剤蒸気の圧力および温度を増加させる圧縮器７に引き込まれる。この蒸気は圧縮器で圧縮されて、蒸発器から出た時の冷却剤蒸気の圧力および温度より高い圧力および温度で凝縮器５において凝縮されてよい。水冷式冷却装置の場合液体である第２の熱伝達媒体は、図１中に矢印１で、冷却塔から凝縮器５にコイルまたはチューブ束１０を通して凝縮器に入る。第２の熱伝達媒体はこのプロセスで加温されて、コイル１０の返送ループおよび矢印２を介して、冷却塔に、または環境に返送される。図１に示すように、この第２の熱伝達媒体は凝縮器で蒸気を冷却し、そして蒸気を液体冷却剤に凝縮させるため、液体冷却剤が凝縮器の下部にある。オリフィス、毛管または膨張弁であってもよい膨張デバイス８を通して、凝縮器中の凝縮された液体冷却剤は蒸発器に戻される。膨張デバイス８は液体冷却剤の圧力を減少し、そして液体冷却剤を蒸気へと部分的に変換する。すなわち、液体冷却剤が、凝縮器と蒸発器との間の圧力低下としてフラッシュする。フラッシュによって冷却剤、すなわち、液体冷却剤および冷却剤蒸気の両方が蒸発器圧力の飽和温度まで冷却され、液体冷却剤および冷却剤蒸気の両方が蒸発器に存在する。
【００６６】
単一成分冷却剤組成物に関しては、蒸発器中の蒸気冷却剤の組成は、蒸発器中の液体冷却剤の組成と同じであることに留意されたい。この場合、蒸発は一定温度で生じる。しかしながら、本発明の場合のように、冷却剤ブレンド（または混合物）が使用される場合、蒸発器（または凝縮器）中の液体冷却剤および冷却剤蒸気は、異なる組成を有してもよい。これによりシステムの能率が低下し、装置を修理する際に問題をもたらし得るため、単一成分の冷却剤がより望ましい。共沸混合物または共沸混合物様組成物は、本質的に冷却装置中で単一成分冷却剤として機能し、液体組成および蒸気組成は本質的に同一であり、非共沸混合物または非共沸混合物様組成物の使用に起因し得るあらゆる非効率性が低減される。
【００６７】
一般に、７００ｋＷより高い冷却能力を有する冷却装置では、蒸発器および凝縮器中の冷却剤がコイルまたはチューブ束、あるいは熱伝達媒体のための他のコンジットを包囲する（すなわち、冷却剤がシェル側面上にある）満液式蒸発器が利用される。満液式蒸発器では冷却剤のより多量の装填を必要とするが、より近いアプローチ温度およびより高い効率を可能にする。一般に、７００ｋＷより低い能力を有する冷却装置では、冷却剤がチューブ中を流れ、そして蒸発器および凝縮器中の熱伝達媒体がチューブを包囲する、すなわち、熱伝達媒体がシェル側面上にある蒸発器が利用される。そのような冷却装置は、直接膨張式（ＤＸ）冷却装置と呼ばれている。水冷式直接膨張式冷却装置の一実施形態を図２に例示する。図２に例示される冷却装置において、温水などの温かい液体である第１の液体熱伝達媒体は、吸気口１４で蒸発器６’に入る。大部分液体の冷却剤（少量の冷却剤蒸気を含む）は、蒸発器のコイルまたはチューブ束９’に矢印３’で入り、そして蒸発する。その結果、第１の液体熱伝達媒体は蒸発器で冷却され、そして冷却された第１の液体熱伝達媒体は１６で蒸発器から出て、そしてビルなどの冷却される本体に送られる。この図２の実施形態において、冷却されるビルまたは他の本体を冷却するのは、この冷却された第１の液体熱伝達媒体である。冷却剤蒸気は矢印４’で蒸発器を出て、そして圧縮器７’に送られ、ここで圧縮され、高温、高圧冷却剤蒸気として出る。この冷却剤蒸気は、凝縮器コイル１０’またはチューブ束１’を通して凝縮器５に入る。冷却剤蒸気は凝縮器中で、水などの第２の液体熱伝達媒体によって冷却されて、液体になる。第２の液体熱伝達媒体は、凝縮器熱伝達媒体吸気口２０を通って凝縮器に入る。第２の液体熱伝達媒体は、凝縮する冷却剤蒸気から熱を取り出す。冷却剤蒸気は液体冷却剤になり、そしてこれによって凝縮器中で第２の液体熱伝達媒体は加温される。第２の液体熱伝達媒体は、凝縮器熱伝達媒体１８を通って出る。図２に示すように、凝縮された冷却剤液体は、より低いコイル１０’を通って凝縮器を出て、そしてオリフィス、毛管または膨張弁であってもよい膨張デバイス１２を通って流れる。膨張デバイス１２は、液体冷却剤の圧力を減少させる。膨張の結果として生じられる少量の蒸気は、コイル９を通って液体冷却剤とともに蒸発器に入り、そしてサイクルは繰り返される。
【００６８】
蒸気圧縮冷却装置は、それらが使用する圧縮器の種類によって特定されてもよい。本発明は、遠心圧縮器、ならびに容積式圧縮器を利用する冷却装置を含む。一実施形態において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は、本明細書に遠心冷却装置と記載される遠心圧縮器を利用する冷却装置で有用である。
【００６９】
遠心圧縮器は、放射状に冷却剤を加速するための回転要素を使用し、典型的に、インペラーおよびケースに収容された拡散器を含む。遠心圧縮器は、通常、循環するインペラーのインペラーアイまたは中心吸気口で流体を取り込み、そして外側に放射状に加速する。インペラーでいくらかの静的圧力上昇が生じるが、ほとんどの圧力上昇は、速度が静的圧力に変換されるケースの拡散器部分で生じる。各インペラーと拡散器の組み合わせは、圧縮器の一段階である。遠心圧縮器は、所望の最終圧力および取り扱われる冷却剤の体積次第で、１〜１２以上の段階で構築される。
【００７０】
圧縮器の圧力比または圧縮比は、絶対吐出圧力と絶対吸入圧力との比率である。遠心圧縮器によって送達される圧力は、比較的広範囲にわたる能力の範囲で実際に一定である。遠心圧縮器が高めることができる圧力は、インペラーのチップ速度次第である。チップ速度はその最も外側のチップで測定されるインペラーの速度であって、インペラーの直径と１分あたりのその回転数に関係する。遠心圧縮器の能力は、インペラー通過サイズによって決定される。これにより、圧縮器のサイズが、能力よりも、必要とされる圧力に依存するようになる。
【００７１】
別の実施形態において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は、容積式圧縮器、往復、スクリューまたはスクロール圧縮器を利用する容積式冷却装置で有用である。スクリュー圧縮器を利用する冷却装置を、以下スクリュー冷却装置と記載する。
【００７２】
容積式圧縮器は蒸気をチャンバー中に引き込み、そしてチャンバーは体積が減少し、蒸気を圧縮する。圧縮後、チャンバーの体積を０またはほぼ０までさらに減少させることによって、蒸気はチャンバーから出される。
【００７３】
往復圧縮器は、クランクシャフトによって駆動されるピストンを使用する。それらは固定式または移動式のいずれかであることが可能であり、一段式または多段式であることが可能であり、電気モーターまたは内燃機関によって駆動可能である。５〜３０馬力の小型往復圧縮器は自動車用途に見られ、典型的に断続的な仕事に向いている。１００馬力までのより大きい往復圧縮器は、大型の工業用途で見られる。吐出圧力は、低圧から非常に高い圧力（＞５０００ｐｓｉまたは３５ＭＰａ）に及ぶことが可能である。
【００７４】
スクリュー圧縮器は、気体をより小さい空間中に強制するために、２個のかみ合い回転容積式ヘリカルスクリューを使用する。スクリュー圧縮器は通常商業および工業用途において連続動作用であり、固定式であっても移動式であってもよい。それらの用途は、５馬力（３．７ｋＷ）から５００馬力以上（３７５ｋＷ）、そして低圧から非常に高い圧力（>１２００ｐｓｉまたは８．３ＭＰａ）までであることが可能である。
【００７５】
スクロール圧縮器はスクリュー圧縮器と同様であり、気体を圧縮するために、２個の交互型スパイラル形スクロールを含む。排気口は、ロータリースクリュー圧縮器のものよりも間断化される。
【００７６】
スクロール圧縮器または往復圧縮器を使用する冷却装置に関して、１５０ｋＷ未満の能力の真鍮製プレート熱交換器は、より大型の冷却装置で使用されるシェルおよびチューブ熱交換器に代わって、一般に蒸発器に使用される。真鍮製プレート熱交換器は、システム体積および冷却剤装填を低減する。
【００７７】
方法
一実施形態において、（ａ）熱伝達媒体であってそれを通過させて、それによって蒸気冷却剤が生じる熱伝達媒体を有する蒸発器中で、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる液体冷却剤を蒸発させる工程と、（ｂ）圧縮器で蒸気冷却剤を圧縮する工程とを含んでなる、冷却装置で冷却を生じる方法であって、冷却剤の体積冷却能力が、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン単独、および１，１，１，２−テトラフルオロエタン単独の個々の体積冷却能力より大きい方法が提供される。冷却を生じる方法は、熱伝達媒体が蒸発器を出て冷却される本体まで通過する外側の位置に冷却を提供する。
【００７８】
冷却を生じるための方法で、特に有用であるものは、液体冷却剤中の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン対１，１，１，２−テトラフルオロエタンの重量比が、蒸気冷却剤中の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン対１，１，１，２−テトラフルオロエタンの重量比と本質的に同じである組成物である。言い換えると、特に有用な組成物は、共沸混合物または共沸混合物様であるものである。
【００７９】
一実施形態において、冷却される本体は、冷却されてもよいあらゆる空間、対象または流体であってもよい。一実施形態において、冷却される本体は、部屋、ビル、自動車の乗員室、冷蔵庫、冷凍庫またはスーパーマーケットまたはコンビニエンスストア陳列ケースであってもよい。あるいは、別の実施形態において、冷却される本体は、熱伝達媒体または熱伝達流体であってもよい。
【００８０】
一実施形態において、冷却を生じる方法は、図１に関して上記されたとおり、満液式蒸発器冷却装置で冷却を生じることを含んでなる。この方法において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は蒸発して、第１の熱伝達媒体の付近で冷却剤蒸気を形成する。熱伝達媒体は温かい水などの液体であり、冷却システムからパイプを介して蒸発器に送られる。温かい液体は冷却されて、ビルなどの冷却される本体まで通過される。次いで、冷却剤蒸気は、例えば冷却塔から引き込まれる冷却された液体である第２の熱伝達媒体の付近で凝縮される。第２の熱伝達媒体は冷却剤蒸気を冷却し、そのため冷却剤蒸気は凝縮され、液体冷却剤を形成する。この方法において、満液式蒸発器冷却装置は、ホテル、オフィスビル、病院および大学を冷却するために使用されてもよい。
【００８１】
別の実施形態において、冷却を生じる方法は、図２に関して上記されたように、直接膨張式冷却装置中で冷却を生じることを含んでなる。この方法において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は蒸発器を通過して、蒸発し、冷却剤蒸気を生じる。第１の液体熱伝達媒体は、蒸発する冷却剤によって冷却される。第１の液体熱伝達媒体は、蒸発器から冷却される本体まで通過する。この方法において、直接膨張式冷却装置は、ホテル、オフィスビル、病院、大学、ならびに海軍潜水艦または海軍水上艦を冷却するために使用されてもよい。
【００８２】
満液式蒸発器冷却装置または直接膨張式冷却装置のいずれかで冷却を生じるいずれの方法においても、冷却装置は遠心圧縮器を含む。
【００８３】
Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ  Ｐａｎｅｌ  ｏｎ  Ｃｌｉｍａｔｅ  Ｃｈａｎｇｅ（ＩＰＣＣ）によって発表されたそれらのＧＷＰ値に基づき、代替物が必要とされる冷却剤および熱伝達流体には、限定されないが、ＨＦＣ−１３４ａが含まれる。したがって、本発明によって、冷却装置でＨＦＣ−１３４ａを置き換える方法が提供される。冷却剤としてＨＦＣ−１３４ａを使用するために設計された冷却装置において、冷却剤を置き換える方法は、約３８〜８２重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約６２〜１８重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物を前記冷却装置に充填する工程を含んでなる。
【００８４】
ＨＦＣ−１３４ａを置き換えるこの方法において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は、当初はＨＦＣ−１３４ａで運転するために設計され、製造されたと考えられる遠心冷却装置で有用である。
【００８５】
既存の装置で、本明細書に開示される組成物によってＨＦＣ−１３４ａを置き換えることにおいて、追加的な利点は、装置もしくは動作条件、または両方を調整することによって認識され得る。例えば、組成物が代替作動流体として使用される遠心冷凍機において、インペラー直径およびインペラー速度が調節されてもよい。
【００８６】
ＯＤＰ（ＯＤＰ＝１）およびＧＷＰ（ＧＷＰ＝１０，８９０のために代替が必要とされるもう１種の冷却剤はＣＦＣ−１２である。ＨＦＣ−１３４ａは、当初はＣＦＣ−１２の代替物として冷却装置で使用された。しかし、ＣＦＣ−１２は世界の特定の地域では、なお使用され得る。したがって、本発明によって、冷却装置においてＣＦＣ−１２を置き換える方法が提供される。冷却剤としてＣＦＣ−１２を使用するために設計された冷却装置において冷却剤を置き換える方法は、約６〜約７０重量パーセントの２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと、約３０〜約９４重量パーセントの１，１，１，２−テトラフルオロエタンとから本質的になる冷却剤を含んでなる組成物を前記冷却装置に充填することを含んでなる。
【００８７】
ＣＦＣ−１２を置き換えるこの方法において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に記載される組成物は、当初はＣＦＣ−１２で運転するために設計され、製造された冷却装置において有用である。
【００８８】
既存の装置で、本明細書に開示される組成物によってＣＦＣ−１２を置き換えることにおいて、追加的な利点は、装置もしくは動作条件、または両方を調整することによって認識され得る。例えば、組成物が代替作動流体として使用される遠心冷凍機において、インペラー直径およびインペラー速度が調節されてもよい。
【００８９】
あるいはＨＦＣ−１３４ａまたはＣＦＣ−１２を置き換える方法において、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンと１，１，１，２−テトラフルオロエタンとを含んでなる本明細書に開示される組成物は、満液式蒸発器を備える新規の冷却装置または直接膨張式蒸発器を備える新規の圧縮器などの新規の装置で有用であり得る。
【実施例】
【００９０】
本明細書に記載される概念を以下の実施例にはさらに記載する。これは、請求項に記載された本発明の範囲を限定しない。
【００９１】
実施例１
熱安定性および金属とＰＯＥ潤滑剤との適合性
ＡＮＳＩ（米国規格協会）／ＡＳＨＲＡＥ（米国暖房冷凍空調学会）規格  ９７−２００７の密閉管試験方法論に従って、鋼、銅およびアルミニウムの存在下での５９重量パーセントのＨＦＯ−１２３４ｙｆと、４１重量パーセントＨＦＣ−１３４ａとの混合物の安定性を決定した。混合物に浸漬された、鋼、銅およびアルミニウムクーポンを含有する密閉ガラス管を１７５℃で２週間老化し、そして同様に調製され、老化された純粋なＨＦＣ−１３４ａを含有する試料管と比較した。管の視覚調査では、いずれの冷却剤も着色変化、残渣または他の劣化を示さなかった。さらに熱老化後の化学分析では、検出可能なフッ化物または酸生成は示されなかった。この試験条件で、５９重量パーセントのＨＦＯ−１２３４ｙｆと４１重量パーセントのＨＦＣ−１３４ａとの混合物は、ＨＦＣ−１３４ａと同様の安定性を示す。
【００９２】
ＰＯＥ潤滑剤の存在下での５９重量パーセントのＨＦＯ−１２３４ｙｆと４１重量パーセントのＨＦＣ−１３４ａとの混合物の安定性についても評価した。５０重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆ／ＨＦＣ−１３４ａ混合物と、５０重量％のＰＯＥ潤滑剤とを含有するブレンドを、浸漬された鋼、銅およびアルミニウムクーポンを含む密閉管中、１７５℃で２週間老化し、そして同様に調製され、老化された純粋なＨＦＣ−１３４ａを含有するブレンドと比較した。冷却剤−油ブレンドまたは金属クーポンの分解は、いずれも観察されなかった。曝露後の化学分析では、検出可能なフッ化物または酸生成は示されず、ガスクロマトグラフィー−質量分光法によって決定されるＧＣ分析における有意な変化もなかった。
【００９３】
実施例２
ＣＦＣ−１２、ＨＦＣ−１３４ａおよびＨＦＯ−１２３４ｙｆと比較した１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の燃焼性、ＧＷＰおよびＯＤＰ
【００９４】
【表１】
2013527273.tif 000003
【００９５】
表１は、ＣＦＣ−１２またはＨＦＣ−１３４ａのいずれよりも実質的に低いＧＷＰを有し、代表的な冷却装置蒸発器および凝縮器におけるグライドが無視できる、ＨＦＯ−１２３４ｙｆおよびＨＦＣ−１３４ａの不燃性混合物を調製可能であることを示す。
【００９６】
熱力学サイクル性能
冷却装置動作で代表的な冷却サイクルにおける５９重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと４１重量％のＨＦＣ−１３４ａとの混合物、および純粋なＨＦＯ−１２３４ｙｆの性能を、純粋なＨＦＣ−１３４ａと比較して算定した。重要な状態変数および性能測定基準を、現在および従来使用された中圧力冷却装置冷却剤、すなわち、ＨＦＣ−１３４ａおよびＣＦＣ−１２と比較して、表２に要約する。相対的な性能は、以下の条件で決定した。
蒸発器温度      ４．４℃
凝縮器温度      ３７．８℃
圧縮器吸気口の蒸気過熱：０℃
凝縮器排気口の液体過冷却：０℃
圧縮器効率      ７０％
【００９７】
【表２】
2013527273.tif 000004
【００９８】
蒸発器から凝縮器条件まで１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の単位質量を上げるために必要とされる圧縮仕事（すなわち、等エントロピー圧縮エンタルピー上昇）は、ＨＦＣ−１３４ａより１１．７％低いことが算定される。
【００９９】
遠心圧縮器が使用される場合、ＨＦＣ−１３４ａと比較して、１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物に関して、６％低いインペラーチップ速度は十分であろう。圧縮器吐出温度は、ＨＦＣ−１３４ａ単独と比較して、１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物で９．８％低い。１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の単位質量あたり蒸発器にかかる正味の冷凍効果は、ＨＦＣ−１３４ａ単独より１３．９％低い。しかしながら、圧縮器吸引条件での１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物蒸気密度は、ＨＦＣ−１３４ａ単独より１７．８％高い。より高い蒸気密度は、そのより低い正味の冷凍効果を埋め合わせ、そしてＨＦＣ−１３４ａ単独と比較して、１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の体積冷却能力は１．５％高いという結果が得られる。１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の使用は、混合物がＨＦＯ−１２３４ｙｆ単独でよりも１１．６％高い冷凍効果をもたらすため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを単独で使用するよりも高いＣＯＰを導く。１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の体積冷却能力は、純粋なＨＦＯ−１２３４ｙｆ単独よりも８．５％高い。
【０１００】
表２の結果は、１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物を使用する大型積量冷却装置は、現在使用されるＨＦＣ−１３４ａ冷却装置のものに相当する性能を有するように設計されることが可能であることを示唆する。既存の冷却装置においてＨＦＣ−１３４ａを１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物に置き換えることも可能である。
【０１０１】
表２は、算出されたインペラー直径の相対的な値を示す。１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物に必要とされるインペラーは、ＨＦＣ−１３４ａ単独よりも２．４％大きい。比較のために、純粋なＨＦＯ−１２３４ｙｆは、ＨＦＣ−１３４ａ単独よりも９％大きいインペラー直径を必要とする。
【０１０２】
実施例４
熱力学サイクル性能
表３は、本明細書に開示される様々な冷却剤組成物の冷却性能を、ＨＦＣ−１３４ａおよびＨＦＯ−１２３４ｙｆと比較して示す。表中で、Ｅｖａｐ  Ｐｒｅｓは蒸発器圧力であり、Ｃｏｎｄ  Ｐｒｅｓは凝縮器圧力であり、Ｃｏｍｐ  Ｅｘｉｔ  Ｔは圧縮器出口温度であり、ＣＯＰは性能係数（エネルギー効率に類似）であり、そしてＣａｐは体積冷却能力である。データは、以下の条件に基づいて決定した。
蒸発器温度      ４．４℃
凝縮器温度      ３７．８℃
圧縮器吸気口の蒸気過熱：０℃
凝縮器排気口の液体過冷却：０℃
圧縮器効率      ７０％
【０１０３】
【表３】
2013527273.tif 000005
【０１０４】
表３のデータは、ＨＦＣ−１３４ａに対して本組成物が特に接近して適合することを実証する。図３は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの重量パーセントに対してプロットされた、純粋なＨＦＣ−１３４ａの体積冷却能力と比較しての１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物の体積冷却能力を示す。図３は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単独では、ＨＦＣ−１３４ａ単独よりも低い体積冷却能力を有するという事実にもかかわらず、０重量パーセントを少し超える〜約７０重量パーセントのＨＦＯ−１２３４ｙｆを含む１２３４ｙｆ／１３４ａ組成物が、ＨＦＣ−１３４ａ単独の場合よりも高い体積冷却能力値を有することを示す。その上、遠心システムに関して、表に記載された１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物のチップ速度によって、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ単独で提供することができるよりも、純粋なＨＦＣ−１３４ａにより接近する適合をもたらす。
【０１０５】
実施例５
潤滑剤との混和性
５９重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆおよび４１重量％のＨＦＣ−１３４ａの混合物と、３種の商業的に入手可能な冷却装置ＰＯＥ潤滑剤（Ｊｏｈｎｓｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｓによって供給されたＹｏｒｋ  Ｈ、Ｙｏｒｋ  ＫおよびＹｏｒｋ  Ｌ）との混和性を、冷却装置で典型的に生じる動作範囲を含む広範囲の濃度および温度で試験した。様々な割合の１２３４ｙｆ／１３４ａ混合物および潤滑剤を含有する密閉ガラス管を調製し、そして最初に冷たい、その後、温かい、攪拌された一定温度の、標的温度レベルに制御された浴に順に浸漬させた。５℃の温度増加での温度平衡の後、各１２３４ｙｆ／１３４ａ／潤滑剤ブレンドの混和性特徴を視覚的に観察し、記録した。均質の半透明溶液の外観を有するブレンドは、観察温度で「混合性」として分類した。メニスカスによって分割された明白な相に分離しているか、または個々の粒子の形成を示す混濁（すなわち曇りまたはかすみ）を示すブレンドは、「非混和性」として指定された。５〜７０重量％の選択されたＰＯＥ潤滑剤を含む１２３４ｙｆ／１３４ａの混合物は、冷却装置動作に代表的な温度範囲において完全に混合性であった。
【０１０６】
実施例６
熱力学サイクル性能
冷却装置動作で代表的な冷却サイクルにおける５５重量％のＨＦＯ−１２３４ｙｆと４５重量％のＨＦＣ−１３４ａとの混合物の性能を、ＨＦＣ−１３４ａ単独およびＣＦＣ−１２単独と比較して、５９／４１重量％混合物に関する上記実施例３と同様に算定した。重要な状態変数および性能測定基準を、現在および従来使用された中圧力冷却装置冷却剤、すなわち、ＨＦＣ−１３４ａおよびＣＦＣ−１２と比較して、表４に要約する。相対的な性能は、以下の条件で決定した。
蒸発器温度      ４．４℃
凝縮器温度      ３７．８℃
圧縮器吸気口の蒸気過熱：０℃
凝縮器排気口の液体過冷却：０℃
圧縮器効率      ７０％
【０１０７】
【表４】
2013527273.tif 000006
【図１】
2013527273.tif 000007
【図２】
2013527273.tif 000008
【図３】
2013527273.tif 000009
【国際調査報告】
2013527273.tif 000010
2013527273.tif 000011
2013527273.tif 000012