(57)【要約】  ペンタフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタンおよびそれぞれが８個またはそれより少ない炭素原子を有する少なくとも２種の炭化水素を含む組成物が開示される。約１３質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約６質量％の、ｎ−ブタンおよびｎ−ペンタンからなる炭化水素の組合せの合計、を含む組成物が、本明細書で開示される。１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンをさらに含む組成物も本明細書において開示される。ペンタフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ｎ−ブタンおよびｎ−ペンタンを含む共沸混合物様組成物ならびに、ペンタフルオロエタン、１，１，１，２−テトラフルオロエタン、ｎ−ブタン、ｎ−ペンタン、および１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む共沸混合物様組成物も開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１３質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；
約７０質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；および
約１質量％から約６質量％の、ｎ−ブタンおよびｎ−ペンタンからなる炭化水素の組合せの合計、
を含む組成物。
【請求項２】
炭化水素の組合せが、約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；および約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタンを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
約１５質量％から約２０質量％のペンタフルロエタン；
約７５質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；
約１質量％から３質量％のｎ−ブタン；および
約０．５質量％から２質量％のｎ−ペンタン
を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
約１７質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；
約７７質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；
約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；および
約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン
を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンをさらに含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンをさらに含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項７】
約１５質量％から約１８質量％のペンタフルオロエタン；
約７０質量％から約７５質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；
約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；
約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；および
約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む、請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
約１５質量％から約１７質量％のペンタフルオロエタン；
約７０質量％から約７３質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；
約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；
約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；
および
約９質量％から約１１質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む、請求項６に記載の組成物。
【請求項９】
請求項１に記載の組成物を凝縮させ、その後、該組成物を冷却される物体の近傍で蒸発させることを含む、冷却を生じさせる方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の組成物を加熱される物体の近傍で凝縮させ、その後該組成物を蒸発させることを含む、熱を生じさせる方法。
【請求項１１】
置き換えようとする冷媒、および潤滑剤を含む冷却システムに再充填する方法であって、
該システムにおいて、潤滑剤の実質的な部分を保持しながら、置き換えようとする冷媒を冷却システムから除去する工程；および
請求項１に記載の冷媒組成物を冷却システムに導入する工程、
を含む方法。
【請求項１２】
約１３質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；
約７０質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；
約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；および
約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン
を含む共沸様組成物を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
約１５質量％から約１８質量％のペンタフルオロエタン；
約７０質量％から約７５質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；
約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；
約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；および
約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む共沸様組成物を含む、請求項５に記載の組成物。
【請求項１４】
システムが、空調装置、フリーザー、冷蔵庫、水冷ケラー、ウォークインクーラー、ヒートポンプ、および移動式冷蔵および空調制御アプリケーション、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の組成物を含む熱交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペンタフルオロエタンおよびテトラフルオロエタン、ならびに２種以上の炭素水素を含む伝熱組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷却産業は、ほとんど１０年の間、オゾン層を枯渇させない代替冷媒を提供することによって環境規制に対処してきた。
【０００３】
冷媒として十分に機能する多くの代替冷媒ブレンドが提案されてきた。しかし、これらのブレンドの一部は、従来の冷蔵潤滑剤、例えば、鉱油の使用に関して限界がある。ヒドロフルオロカーボンのブレンドは、鉱油と不混和性であることが多く、したがって、新たな潤滑剤を用いることが必要とされている。主としてポリオールエステルである新たな潤滑剤は、高価で、親水性である。さらに、ヒドロフルオロカーボン系冷媒を有する既存の装置を改修する場合、当初の潤滑剤の除去、および残留潤滑剤を除去するための時間と費用のかかるシステムのフラッシングが必要である。
【０００４】
炭化水素を含むある種の冷媒ブレンドが、鉱油との混和性を改善するために提案されてきた。しかし、冷媒ブレンドを含むこれらの炭化水素の多くは、液相もしくは気相で当初に処方されたままで可燃性であり得るか、または冷却システムもしくは冷媒保存容器からの漏出後に可燃性混合物を生成し得る。したがって、不燃性であるとわかったブレンドのみが、広く受け入れられている。これらのブレンドは、それらの一緒の使用を可能にするのに必要な程度まで鉱油との混和性を改善するのに十分な炭化水素を含まないことが多い。
【０００５】
したがって、不燃性、置き換えられる冷媒に適合する能力、良好なエネルギー効率、および圧縮機を潤滑するために鉱油を使用する場合は十分な油戻りを提供する能力、を含む特性のバランスを有する伝熱組成物として有用な代替組成物に対する必要性が依然としてある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５、ＣＦ３ＣＨＦ２）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ、ＣＦ３ＣＨ２Ｆ）、およびそれぞれが８個またはそれより少ない炭素原子を有する少なくとも２種の炭化水素を含む組成物が開示される。特定の実施形態において、炭化水素成分は、ｎ−ブタン（Ｒ６００、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）およびｎ−ペンタン（Ｒ６０１、ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）からなる。
【０００７】
特定の実施形態において、開示された組成物は共沸混合物様である。
【０００８】
一部の実施形態において、ペンタフルオロエタンは、本組成物の約１３質量％から約２０質量％であり；他の実施形態において、Ｒ１２５は、約１５質量％から約２０質量％であり；他の実施形態において、Ｒ１２５は、約１７質量％から約２０質量％であり；なお他の実施形態において、Ｒ１２５は、約１５質量％から約１８質量％である。
【０００９】
一部の実施形態において、Ｒ１３４ａは、本組成物の約７０質量％から約８０質量％であり；他の実施形態において、Ｒ１３４ａは、約７０質量％から約７５質量％であり；なお他の実施形態において、Ｒ１３４ａは、約７０質量％から約７３質量％であり；他の実施形態において、Ｒ１３４ａは、約７５質量％から約８０質量％であり；なお他の実施形態において、Ｒ１３４ａは、約７７質量％から約８０質量％である。
【００１０】
一部の実施形態において、炭化水素は、４から８個の炭素原子を有するものから選択される。他の実施形態において、炭化水素は、ブタン、ペンタン、ヘキサン、およびオクタンから選択される。一部の実施形態において、１種の炭化水素は、アルケン、シクロアルカン、またはそれらの混合物である炭化水素から選択される。
【００１１】
一部の実施形態において、記載の組成物の炭化水素の成分は、約１質量％から約６質量％であり；他の実施形態において、炭化水素は、約１．５質量％から約５質量％であり；他の実施形態において、炭化水素には、約１質量％から約３質量％のｎ−ブタンが含まれる。一部の実施形態において、炭化水素には、約０．５質量％から２質量％のｎ−ペンタンが含まれる。
【００１２】
また、約１３質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；および約１質量％から約６質量％の、ｎ−ブタンおよびｎ−ペンタンからなる炭化水素の組合せの合計、を含む組成物が記載され；一部の実施形態において、これらの組成物は、共沸または共沸様である。
【００１３】
一部の実施形態において、本組成物は、約１３質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；および約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタンを含み；一部の実施形態において、これらの組成物は、共沸または共沸様である。
【００１４】
一部の実施形態において、本発明は、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（Ｒ２２７ｅａ、ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３）をさらに含む。
【００１５】
一部の実施形態において、本組成物は、約１５質量％から約１８質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約７５質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；および約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含み；一部の実施形態において、これらの組成物は共沸または共沸様である。
【００１６】
他の実施形態において、本組成物は約１５質量％から約２０質量％のペンタフルオロエタン；約７５質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；および約０．５質量％から約２．０質量％のｎ−ペンタンを含む。
【００１７】
さらなる実施形態は、約１７質量％から約２０質量％のペンタフルロエタン；約７７質量％から約８０質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；および約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタンを含む組成物である。
【００１８】
さらに他の実施形態において、本組成物は、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンをさらに含む。特定の実施形態において、本組成物は、約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む。
【００１９】
さらなる実施形態において、本組成物は、約１５質量％から約１８質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約７５質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；および約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む。
【００２０】
他の実施形態において、本組成物は、約１５質量％から約１８質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約７５質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；および約９質量％から約１１質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む。
【００２１】
さらに他の実施形態において、本組成物は、約１５質量％から約１７質量％のペンタフルオロエタン；約７０質量％から約７３質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン；約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン；約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン；および約９質量％から約１１質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンをから本質的になる。
【００２２】
他の実施形態において、開示された組成物は、約１５質量％から約１８質量％のペンタフルオロエタン、約７０質量％から約７５質量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン、約１質量％から約３質量％のｎ−ブタン、約０．５質量％から約２質量％のｎ−ペンタン、および約５質量％から約１５質量％の１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンを含む共沸または共沸混合物様組成物を含む。
【００２３】
一部の実施形態において、記載された組成物には、１５質量％までのＲ２２７ｅａが含まれ得る。
【００２４】
一部の実施形態において、本組成物には、約５質量％から約１５質量％のＲ２２７ｅａが含まれる。他の実施形態において、本組成物には、約７質量％から約１１質量％が含まれ；他の実施形態において、Ｒ２２７ｅａは、約９質量％から約１１質量％である。
【００２５】
これらの化合物は全て、市販されており、および／または既知の方法によって製造され得る。
【００２６】
一部の実施形態において、本組成物には、限定されないが、潤滑剤、相溶化剤、色素（紫外色素であってもよい）、可溶化剤、およびそれらの混合物を含む１種以上の他の成分がさらに含まれる。１つの実施形態において、本組成物には、鉱油、アルキルベンゼン潤滑剤、合成潤滑剤、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、ポリオールエーテル（ＰＯＥ）、およびフッ素化油からなる群から選択される１種以上の潤滑剤である潤滑剤が含まれる。
【００２７】
一部の実施形態において、潤滑性およびシステム安定性を向上させるために、必要に応じて、冷蔵システム添加剤が本明細書に開示されたような伝熱組成物に、場合によって添加されてもよい。これらの添加剤は、冷蔵圧縮機潤滑の分野内で一般に知られており、耐磨耗剤、極圧潤滑剤、腐食および酸化抑制剤、金属表面不活性化剤、フリーラジカルスカベンジャー、泡調節剤などが含まれる。一般に、これらの添加剤は、全体の潤滑組成物に対して少量でのみ存在する。これらは通常、約０．０１質量％未満から約３質量％程度の各添加剤の濃度で使用される。これらの添加剤は、個々のシステム必要性に基づいて選択される。このような添加剤の一部の典型的な例には、限定されないが、潤滑向上添加剤、例えば、リン酸のおよびチオリン酸塩のアルキルまたはアリールエステルが含まれ得る。これらには、ＥＰ潤滑添加剤のリン酸トリアリールファミリー、例えば、リン酸ブチル化トリフェニル（ＢＴＰＰ）、または他のリン酸アルキル化トリアリールエステル、例えば、Ａｋｚｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製Ｓｙｎ−０−Ａｄ８４７８、リン酸トリクレシルおよび関連化合物が含まれる。さらに、ジチオリン酸ジアルキル金属（例えば、ジチオリン酸ジアルキル亜鉛またはＺＤＤＰ、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ１３７５）およびこの化学物質のファミリーの他のメンバーが、本発明の組成物中で使用されてもよい。他の耐磨耗添加剤には、天然産物油および不斉ポリヒドロキシル潤滑添加剤、例えば、Ｓｙｎｅｒｇｏｌ  ＴＭＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ）が含まれる。同様に、安定剤、例えば、酸化防止剤、フリーラジカルスカベンジャー、および水スカベンジャーが用いられ得る。このカテゴリーの化合物には、限定されないが、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）およびエポキシドが含まれ得る。
【００２８】
開示された組成物は、液相および気相での使用を含む作業油としての様々な有用性を有し、このような有用性は、起泡剤、発泡剤（ｂｌｏｗｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、清浄剤、ポリオレフィンおよびポリウレタン用の発泡剤（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ａｇｅｎｔ）、分散媒、エアロゾル推進剤、気体誘電体、重合媒体、バフ研摩剤、置換乾燥剤、消火剤または火災抑制剤、伝熱媒体（例えば、冷蔵システム、冷蔵庫、フリーザー、空調装置、ウォークインクーラー、ヒートポンプ、水冷器などにおける使用のための冷媒を含む伝熱流体）としてであってもよい。
【００２９】
本明細書で用いられる際、共沸組成物は、平衡気相および液相の組成が所与の圧力で同じである２種以上の成分（例えば、冷媒）を含む組成物である。この圧力で、温度対組成曲線の傾きは、数学的に（ｄｔ／ｄｘ）ｐ＝０と表されるゼロに等しく、これはそしてまた、最高点、最低点または鞍点の温度の存在を指す。一部の実施形態において、共沸組成物は、温度および／または圧力の他の条件で成分の一部の分離を示す。分離の程度は、特定の共沸組成物およびその使用の適用に依存する。一部の実施形態において、共沸組成物は、単一の物質として挙動する２種以上の物質の定沸点液体混合物であり、ここで、液体の部分蒸発または蒸留によって生成される蒸気は、液体と同じ組成を有し、すなわち、この混合物は、実質的な組成変化なしに蒸留される。共沸と特徴づけられる定沸点組成物は、同じ物質の非共沸混合物のそれと比較して、最高または最低沸点のいずれかを示す。
【００３０】
本明細書で用いられる際、「近共沸組成物（ｎｅａｒ  ａｚｅｏｔｒｏｐｉｃ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」と呼ばれることもある「共沸混合物様組成物」という用語は、共沸組成物ときわめて同様に挙動するが、共沸組成物の厳密な定義を満たさない２種以上の物質の定沸点液体混合物、または実質的定沸点液体混合物を意味する。一部の実施形態において、共沸混合物様組成物は、液体の部分蒸発または蒸留によって生成される蒸気が、それが蒸発または蒸留された液体と実質的に同じ組成を有することを特徴とし得る。すなわち、この混合物は実質的な組成変化なしに蒸留／還流される。一部の実施形態において、共沸混合物様組成物は、特定の温度における組成物の泡立ち点蒸気圧と組成物の露点蒸気圧とが実質的に同じであることを特徴とし得る。一部の実施形態において、組成物の５０質量％が、例えば、蒸発または沸騰除去によって除かれた後に、当初の組成物と残存する組成物間の蒸気圧の差が１０％未満である場合、組成物は共沸混合物様である。
【００３１】
本明細書で用いられる際、相溶化剤は、従来の冷蔵、空調、およびヒートポンプ装置の潤滑剤において本組成物のヒドロフルオロカーボンの溶解性を改善し、したがって、圧縮機への油戻りを改善する化合物である。一部の実施形態において、組成物は、油に富む相の粘度を減少させるためにシステム潤滑剤と一緒に用いられる。
【００３２】
可燃性は、着火しおよび／または火炎を伝播させる組成物の能力を意味するために用いられる。伝熱組成物に関して、引火下限界点（「ＬＦＬ」）は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）Ｅ６８１−２００１に規定された試験条件下で組成物および空気の均一混合物によって火炎を伝播させ得る伝熱組成物の最低濃度である。
【００３３】
本明細書で用いられる際、「紫外」色素は、電磁スペクトルの紫外または「近」紫外領域で光を吸収するＵＶ蛍光組成物として定義される。１０ナノメートルから７５０ナノメートルのいずれかの波長で放射線を放射するＵＶ光による照射下でＵＶ蛍光色素によって生じた蛍光が検出され得る。
【００３４】
本明細書で用いられる際、移動式冷蔵装置または移動式空調装置は、道路、鉄道、海上または航空用の輸送単位に組み込まれた任意の冷蔵または空調装置を指す。さらに、任意の運搬装置から独立して、「一貫輸送」システムとして知られているシステムのための冷蔵または空調を提供する装置が本発明に含まれる。このような一貫輸送システムには、「コンテナ」（複合型海上／陸上輸送）ならびに「交換車体」（複合型道路および鉄道輸送）が含まれる。
【００３５】
本明細書で用いられる際、「潤滑剤」という用語は、圧縮機に潤滑を与え、部品のかみ付き、したがって、圧縮機の故障を防止する、圧縮機に添加された（かつ任意の冷蔵、空調またはヒートポンプ装置内の使用において任意の伝熱組成物と接触している）任意の材料を意味する。一部の実施形態において、潤滑剤は、鉱油、アルキルベンゼン潤滑剤、合成潤滑剤、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、ポリオールエステル（ＰＯＥ）、およびフッ素化油からなる群から選択される１種以上であり得る。
【００３６】
本明細書で用いられる際、伝熱組成物は通常、放射、伝導、または対流によって１つの空間、場所、対象または物体から別の空間、場所、対象または物体に熱を伝達させ、移動させまたは移すために用いられる組成物である。伝熱組成物は、遠隔冷蔵（または加熱）システムから冷却（または加熱）のために伝達の手段を与えることによって第２の冷却剤として機能し得る。伝熱組成物は、ヒートポンプにも使用され得る。一部のシステムにおいて、伝熱組成物は、伝達過程の間、定常状態のままであり得る（すなわち、蒸発または凝縮しない）。あるいは、蒸発冷却過程も、同様に伝熱組成物を用い得る。
【００３７】
本明細書で用いられる際、熱源は、熱を伝達させ、移動させまたは移す任意の空間、場所、対象または物体と定義され得る。熱源の例は、冷蔵または冷却を必要とする（開放または閉鎖された）空間、例えば、スーパーマーケットの冷蔵庫もしくはフリーザー用ケース、空調を必要とする建物空間、産業水冷器または空調を必要とする自動車の乗員室であり得る。ヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）は、熱を吸収することができる任意の空間、場所、対象または物体と定義され得る。蒸気圧縮冷蔵システムは、このようなヒートシンクの一例である。
【００３８】
一部の実施形態において、上記の組成物は、空調装置、フリーザー、冷蔵庫、ウォークインクーラー、ヒートポンプ、および移動式冷蔵および空調用途ならびにそれらの組合せからなる群から選択される熱伝達システムにおける冷媒として使用される。
【００３９】
冷媒は、組成物が液体から気体へ、そして液体に戻る相変化を受けるサイクルにおいて伝熱組成物として機能する化合物または化合物の混合物である。
【００４０】
冷却能力（冷蔵能力とも称される）は、循環される冷媒１ポンド当たりの蒸発器中の冷媒のエンタルピーの変化（すなわち、所与の時間当たり蒸発器中の冷媒により除去される熱）の大きさである。冷蔵能力は、冷媒または伝熱組成物が冷却を生じさせる能力の大きさである。したがって、能力が高いほど、生じ得る冷却は大きくなる。
【００４１】
エネルギー効率（ＥＥＲ）は、使用中に消費されるエネルギーに基づく冷却または加熱システムの効率を記述する用語である。
【００４２】
本明細書において用いられる際に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する」、「有している」（またはそれらの任意の他の変形）という用語は、非排他的な包含に及ぶことが意図される。例えば、一連の要素を含む方法（ｐｒｏｃｅｓｓ）、方法（ｍｅｔｈｏｄ）、物品、または装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されず、明示的に記載されないかまたはこのような方法（ｐｒｏｃｅｓｓ）、方法（ｍｅｔｈｏｄ）、物品、または装置に固有の他の要素も含み得る。さらに、別に明記しない限り、「または」は、包括的な「または」を指し、排他的な「または」は指さない。例えば、条件ＡまたはＢ、は以下のいずれか一つを満たす：Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（存在せず）かつＢが真である（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方が真である（または存在する）。
【００４３】
また、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」の使用は、本明細書で記載される要素（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）および要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を記載するために用いられる。これは、単に便宜上、および本発明の範囲の一般的な意味を与えるために用いられる。この記載は、１つまたは少なくとも１つを含むと読まれるべきであり、単数形には、他の意味であることが明らかでない限り、その複数形も含まれる。
【００４４】
別に定義されない限り、本明細書で用いられる技術および科学的用語の全ては、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で記載されるものと同様なまたは等しい方法および材料は、本発明の実施形態の実施または試験において用いることができるが、好適な方法および材料は以下に記載される。特定の文節が引用されない限り、本明細書で言及される刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献の全ては、それらの全体が参照により援用される。矛盾が生じた場合、定義を含む本明細書が優先される。さらに、材料、方法、および実施例は、単に説明的なものであり、限定的であることは意図されない。
【００４５】
一部の実施形態において、開示された組成物は、装置（例えば、空調装置、ヒートポンプ、冷蔵庫、または他の冷却もしくは加熱システム）の漏出のシナリオの間でさえ、それらの不燃性特性を維持する。
【００４６】
一部の実施形態において、開示された組成物は、従来の鉱油を使用する場合、炭化水素を含むヒドロフルオロカーボン組成物の従来知られている組成物と比較して、圧縮機へのより多い油戻りを与える。改善した油戻りは、熱伝達装置（例えば、空調装置、ヒートポンプ、冷蔵庫、または他の冷却もしくは加熱システム）内の伝熱組成物／鉱油の豊富な相のより低い粘度のためであり得る。
【００４７】
一部の実施形態の利点には、改善した潤滑剤粘度（減少）およびその結果として蒸気圧縮冷却システムにおける使用中の改善した油戻り、工業的に許容される燃焼性能より低いままである一方、鉱油との優れた混和性が含まれる。
【００４８】
ＡＳＨＲＡＥ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．）によって不燃性と分類されるために、冷媒は、液相および気相の両方において処方されてＡＳＴＭ  Ｅ６８１−０１の条件下でならびに漏出シナリオの間に不燃性でなければならない。
【００４９】
多くの用途において、新規な伝熱組成物は冷媒として有用であり、代替が求められている冷媒と、少なくとも匹敵する冷蔵能力（冷却能力およびエネルギー効率を意味する）、ならびに圧縮機排気圧力および排気温度を与えなければならない。過度の圧縮機排気温度は、圧縮機内の潤滑剤を分解し、圧縮機故障をもたらし得る。
【００５０】
本明細書において開示される組成物は、Ｒ１２（ジクロロジフルオロメタン）、Ｒ１３４ａ、およびＲ４１３Ａ（８８質量％のＲ１３４ａ、９質量％のＲ２１８（オクタフルオロプロパン）、および３質量％のイソブタンのブレンドに対するＡＳＨＲＡＥの呼称）に対する冷蔵能力に匹敵することが示された。
【００５１】
特定の実施形態において、上記の組成物は、代替伝熱組成物として好適であり、これらは限定されないが、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、およびＲ４１３Ａであり得る。Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、およびＲ４１３Ａは、自動車空調システム、固定空調システム、ならびに直接膨張式固定媒体温度冷蔵システム、例えば、食品サービス、スーパーマーケット展示用ケース、食品保存と加工、および家庭用冷蔵庫もしくはフリーザーにしばしば使用される。一般に、本明細書で記載される組成物の多くは、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、およびＲ４１３Ａを含む冷媒を含むかなり多数の伝熱流体に対して設計された容積式圧縮機システムに有用であり得る。さらに、組成物の多くは、前述の冷媒に同様の性能を与える容積式圧縮機を用いる新規な装置において有用であり得る。一部の実施形態において、記載された組成物は、不燃性、冷蔵能力、エネルギー効率、および鉱油粘度減少の合わせた特徴の点で予期せぬ性能改善を示す。
【００５２】
本明細書で開示されたとおりの組成物を凝縮させて、その後、冷却される物体の近傍でこの組成物を蒸発させる工程を含む冷却を生じさせる方法も、本明細書において記載される。
【００５３】
一部の実施形態において、上記の組成物の使用には、本明細書で開示されたとおりの組成物を加熱される物体の近傍で凝縮させて、その後この組成物を蒸発させる工程を含む熱を生じさせる方法において、伝熱組成物として組成物を使用することが含まれる。
【００５４】
一部の実施形態において、上記の組成物の使用には、組成物が最初に冷却され、加圧下に保存され、より温かい環境に曝される場合、組成物は周囲熱の一部を吸収し、膨張し、このようにより温かい環境が冷却される冷却を生じさせる方法において伝熱組成物として組成物を使用することが含まれる。
【００５５】
置き換えられる冷媒および潤滑剤を含む冷却または加熱システムを再充填する方法であって、このシステムにおいて潤滑剤の実質的な部分を保持しながらこの冷却または加熱システムから置き換えられる冷媒を除去し、この冷却または加熱システムに本明細書で開示されたとおりの組成物を導入する工程を含む方法。
【実施例】
【００５６】
本明細書で記載される概念は、以下の実施例においてさらに記載され、これは、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定しない。
【００５７】
蒸気漏出の影響
容器に２５℃の温度で初期の組成物を充填し、この組成物の初期蒸気圧を測定する。温度を一定に維持しながら、この初期の組成物の５０質量％が除去されるまで、この組成物を容器から漏出させ、この時点で容器中に残存する組成物の蒸気圧を測定する。計算結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2010513671.tif 000002
【００５９】
初期の組成物と５０質量％除去後に残存する組成物との間の蒸気圧の違いは、本明細書で開示されたとおりの組成物に対して約１０％未満である。これは、本明細書で開示されたとおりの組成物が共沸または共沸混合物様組成物であることを示す。
【００６０】
潤滑剤粘度
鉱油と混合した本明細書で開示された組成物の粘度を決定することができる。伝熱組成物を５質量％Ｓｕｎｉｓｏ  ３ＧＳ鉱油と混合し、この混合組成物を気相が総容積の２０％を占めるようにフラッシュする（典型的なシステム容器（ｓｙｓｔｅｍ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）にいくらか似ている）。本発明の伝熱組成物の液相（油に富む相）粘度（ｃｐ＝センチポイズ単位で）を表２に示す。
【００６１】
【表２】
2010513671.tif 000003
【００６２】
ｎ−ペンタンを含む上記組成物は、イソペンタンを含む組成物より油に富む相の粘度が低いことが理解できる。ｎ−ペンタン組成物は、イソペンタン組成物と比較した場合、冷蔵、空調、またはヒートポンプシステムでの使用において改善した油戻りを与えることが予想される。
【００６３】
冷蔵性能データ
表３は、Ｒ１２およびＲ１３４ａの同じ測定性能特性と比較して、本明細書で開示されたとおりの様々な伝熱組成物の計算性能特性を示す。
【００６４】
表３において、Ｃｏｍｐ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｔｅｍｐは、圧縮機排気温度であり、Ｃｏｍｐ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｅｓは、圧縮機排気圧力であり、ＥＥＲはエネルギー効率である。データは、以下の条件に基づく。
蒸発器温度    ３３．０°Ｆ（０．５６℃）
凝縮器温度    １４０．０°Ｆ（６０．０℃）
戻りガス温度  ４２．０°Ｆ（５．６℃）
圧縮機効率    ８０％
過熱が冷却能力計算に含まれることに留意されたい。過熱は、その飽和蒸気温度を超える蒸気組成物に加えられる熱の量を定義するために用いられる用語である。
【００６５】
【表３】
2010513671.tif 000004
【００６６】
【表４】
2010513671.tif 000005
【００６７】
一部の実施形態において、新規に記載された上記組成物は、より低い排気温度および圧力を維持しながら、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、および／またはＲ４１３Ａに実質的に匹敵し、またはさらにそれより高い冷却能力を有する。これらの組成物のＥＥＲ（エネルギー効率）も、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、および／またはＲ４１３Ａと比べて、約１０％またはそれより良好な範囲内である。これは、これらの組成物が、冷蔵、空調またはヒートポンプ冷却／加熱装置においてＲ１２、Ｒ１３４ａ、またはＲ４１３Ａの代替冷媒であり得ることを示す。試料Ｄは、比較によって匹敵する性能を与えず、より高いシステム圧力のために、これらの伝熱組成物の良好なドロップイン代替品にならないであろう。
【００６８】
冷蔵性能データ
表４は、Ｒ１２およびＲ１３４ａの同じ測定性能特性と比較して、本明細書に開示されたとおりの様々な伝熱組成物の計算性能特性を示す。
【００６９】
表４において、Ｃｏｍｐ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｔｅｍｐは、圧縮機排気温度であり、Ｃｏｍｐ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｒｅｓは、圧縮機排気圧力であり、ＥＥＲはエネルギー効率である。データは、以下の条件に基づく。
蒸発器温度    ３３．０°Ｆ（０．５６℃）
凝縮器温度    １４０．０°Ｆ（６０．０℃）
戻りガス温度  ４２．０°Ｆ（５．６℃）
圧縮機効率    ８０％
過熱が冷却能力計算に含まれることに留意されたい。
【００７０】
【表５】
2010513671.tif 000006
【００７１】
【表６】
2010513671.tif 000007
【００７２】
本発明の多くの組成物は、同様の排気温度および圧力を維持しながら、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、および／またはＲ４１３Ａに匹敵し、またはさらにそれより高い冷却能力を有する。これらの組成物のＥＥＲ（エネルギー効率）も、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、および／またはＲ４１３Ａと比べて、約１０％またはそれより良好な範囲内である。これは、これらの組成物が、冷蔵、空調またはヒートポンプ冷却／加熱装置においてＲ１２、Ｒ１３４ａ、またはＲ４１３Ａの代替冷媒であり得ることを示す。試料Ｄは、比較によって匹敵する性能を与えず、これらの伝熱組成物の良好な代替品にならないであろう。さらに、試料Ｅおよ
びＦは、Ｒ１２、Ｒ１３４ａ、およびＲ４１３Ａよりかなり低い冷却能力およびＥＥＲを有し、したがって、また、これらの冷媒の良好な代替組成物にならないであろう。
【００７３】
熱量計試験
１９質量％のＲ１２５、７８質量％のＲ１３４ａ、１．８質量％のブタン、および１．２質量％のｎ−ペンタンを含む伝熱組成物を用いて、３つの蒸発器温度で実験室熱量計試験を行った。直接比較のために、純Ｒ１３４ａも試験した。Ｅｍｂｒａｃｏ  ＥＭＵ  ６０  ＨＳＣ容積式圧縮機を用い、試験の条件は以下のとおりであった：
凝縮器温度：    １３０°Ｆ（５４．４℃）
液体温度：      ９０°Ｆ（３２．２℃）
吸気温度：      ９０°Ｆ（３２．２℃）
蒸発器温度：    −１３、−４、および＋１４°Ｆ（−２５、−２０、および−１０℃）
【００７４】
結果を表５に記載する。
【００７５】
【表７】
2010513671.tif 000008
【００７６】
上記データから、本明細書で開示されたとおりの組成物は、使用においてＲ１３４ａと同様の性能を与え、したがって、Ｒ１３４ａの代替として働き得ることが理解できる。一部の実施形態において、大きな装置改修は必要ないことが予想される。
【００７７】
一般的な記載または実施例において上記の作業の全てが必要とされることはないこと、特定の作業の一部が必要とされないこともあること、および記載されたものに加えて１以上のさらなる作業が行われ得ることに留意されたい。なおさらに、記載される作業の順序は、必ずしもそれらが行われる順序ではない。
【００７８】
上記明細書において、その概念は特定の実施形態に関連して記載した。しかし、当業者は、以下の特許請求の範囲に示されるとおりの本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更がなされ得ることを理解する。したがって、本明細書は限定的意味ではなく、説明的な意味であるものとみなされるべきであり、このような修正は全て、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【００７９】
利益、他の利点、および問題に対する解決は、特定の実施形態に関して上記した。しかし、この利益、利点、もしくは問題に対する解決、および、いずれかの利益、利点、もしくは解決を生じさせ、またはより顕著になるようにさせ得るいずれかの特徴は、いずれかまたは全ての請求項の、決定的な、必須の、または不可欠の特徴と解釈されるべきでない。
【００８０】
明確化のために、本明細書において別個の実施形態の文脈で記載された特定の特徴は、一つの実施形態において組合せで与えられてもよいことが理解されるべきである。反対に、簡略化のために、一つの実施形態の文脈で記載される様々な特徴は、別々にまたは任意の下位の組合せで与えられてもよい。さらに、範囲で述べられた値への言及には、その範囲内のどの値も含まれる。
【国際調査報告】
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