(57)【要約】  熱エネルギー伝達システムは、１，３−プロパンジオールなどの１種以上のポリオール、および、１種以上のイオン液体を含有する組成物を熱エネルギー伝達組成物として利用する。このような組成物を用いる、熱エネルギーを伝達する方法、および、冷却または加熱のいずれかの温度調節のためのプロセスがまた提供される。
2010523931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混和物中にポリオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含む熱エネルギー伝達組成物を含む熱エネルギー伝達装置。
【請求項２】
イオン液体が、以下の１１種のカチオン：
【化１】
2010523931.tif 000022
【化２】
2010523931.tif 000023
からなる群から選択されるカチオンを含み、
上式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は、独立して：
（ｉ）Ｈ、
（ｉｉ）ハロゲン、
（ｉｉｉ）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｉｖ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で任意により置換される、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から選択される１〜３個のヘテロ原子を含む、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｖ）Ｃ６〜Ｃ２０非置換アリール、または、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ３〜Ｃ２５非置換ヘテロアリール、ならびに
（ｖｉ）Ｃ６〜Ｃ２５置換アリール、または、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ３〜Ｃ２５置換ヘテロアリールであって、
（１）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（２）ＯＨ、
（３）ＮＨ２、および
（４）ＳＨ
からなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を有する前記置換アリールまたは置換ヘテロアリール、
からなる群から選択され；
Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０は、独立して：
（ｖｉｉ）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｖｉｉｉ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で任意により置換される、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から選択される１〜３個のヘテロ原子を含む、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｉｘ）Ｃ６〜Ｃ２５非置換アリール、または、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ３〜Ｃ２５非置換ヘテロアリール、および
（ｘ）Ｃ６〜Ｃ２５置換アリール、または、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ３〜Ｃ２５置換ヘテロアリールであって、
（１）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（２）ＯＨ、
（３）ＮＨ２、および
（４）ＳＨ
からなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を有する前記置換アリールまたは置換ヘテロアリール、
からなる群から選択され、
上式中、任意により、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０の少なくとも２つは一緒に環状または二環式アルカニルまたはアルケニル基を形成していてもよい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０の少なくとも１つがＦ−を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
イオン性液体が、［ＣＨ３ＣＯ２］−、［ＨＳＯ４］−、［ＣＨ３ＯＳＯ３］−、［Ｃ２Ｈ５ＯＳＯ３］−、［ＡｌＣｌ４］−、［ＣＯ３］２−、［ＨＣＯ３］−、［ＮＯ２］−、［ＮＯ３］−、［ＳＯ４］２−、［ＰＯ４］３−、［ＨＰＯ４］２−、［Ｈ２ＰＯ４］−、［ＨＳＯ３］−、［ＣｕＣｌ２］−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＳＣＮ−、および任意のフッ素化アニオンからなる群から選択されるアニオンを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
組成物が単一の液相を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
ポリオールが１，３−プロパンジオールを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
流体が流入・流出する第１のチャンバおよび熱エネルギー伝達組成物が流入・流出する第２のチャンバを含み、各チャンバが１つまたはそれ以上の壁部を有し、前記流体および前記熱エネルギー伝達組成物が一方のチャンバの壁部または両方のチャンバに共通の壁部により分離されており、前記流体および前記熱エネルギー伝達組成物のそれぞれの温度が異なっている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
チャンバの一方が、他方の内部に位置付けられている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
チャンバが相互に隣接している、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
流体の流れる方向が、組成物の流れる方向と平行であるか、反対であるかまたは交差している、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
（ａ）冷媒および吸収剤の混合物を形成する吸収器；（ｂ）前記吸収器から前記混合物を受け、この混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で前記吸収剤から分離し、前記冷媒蒸気の圧力を高めるジェネレータ；（ｃ）前記ジェネレータから前記蒸気を受け、この蒸気を加圧下で液体に凝縮させるコンデンサ；（ｄ）前記コンデンサを出た液体冷媒が中を通過し、前記液体の圧力が低減されて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成される減圧デバイス；（ｅ）前記減圧デバイス中を通過する液体冷媒および蒸気冷媒の前記混合物を受け、残っている液体を蒸発させて冷媒蒸気を形成するエバポレータ；および（ｆ）前記エバポレータを出る冷媒蒸気を吸収器へ戻す流路；を含み、前記吸収剤がイオン液体を含み、前記冷媒がポリオールを含む、温度調整のための装置。
【請求項１２】
ポリオールが１，３−プロパンジオールを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
コンデンサが加熱される対象物、媒体または空間に近接して位置付けられているか、またはエバポレータが冷却される対象物、媒体または空間に近接して位置付けられている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
固体対象物、流体または前記流体を含有するチャンバを熱エネルギー伝達組成物と接触させる工程を含み、前記固体対象物または流体が第１の温度を有し、前記熱エネルギー伝達組成物が第２の温度を有し、これら第１の温度および第２の温度が異なっており、前記熱エネルギー伝達組成物がポリオールおよびイオン液体を含む、熱エネルギーを伝達させる方法。
【請求項１５】
流体がガスを含み、ガスが組成物を通して気泡化される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１の温度が第２の温度より高い、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
第１の温度が第２の温度より低い、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
流体の流れおよび組成物の流れを提供する工程を含み、前記流体の流れる方向が、前記組成物の流れる方向と平行であるか、反対であるかまたは交差している、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
ポリオールが１，３−プロパンジオールを含み、前記１，３−プロパンジオールを発酵により供するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
混和物中にポリオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含む組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、この参照によりすべての目的のためにその全体が本明細書の一部として援用される２００７年４月３日出願の米国仮特許出願第６０／９２１，５８５号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、イオン液体を含有する混合物が熱エネルギー伝達組成物として用いられる熱エネルギー伝達システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
計測不可能な蒸気圧を有する新たなタイプの溶剤として、室温イオン液体が化学的分離および固有の反応媒体などの多様な用途のために研究されている。ＢＡＳＦ（Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）からのＢＡＳＩＬ（商標）酸掃去技術などの、イオン液体を利用する数々のプロセスが商業化されている。
【０００４】
熱容量、熱伝導性、密度、熱安定性、蒸気圧および融点などの熱特性が数々のイオン液体について計測されている（例えば、非特許文献１を参照のこと）。イオン液体の１つの不利益は、しかしながら、そのほとんどの粘度が比較的高く、熱エネルギー伝達流体として使用される機会を減らしていることである。
【０００５】
それ故、イオン液体が熱エネルギー伝達の目的のために用いられ得るシステムおよび方法が依然として必要とされている。本発明者らは、１，３−プロパンジオールなどのポリオールとイオン液体との混合物が、熱エネルギー伝達組成物としての使用に好適であることを見出した。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｖａｎ  Ｖａｌｋｅｎｂｕｒｇら、「Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｉｏｎｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｈｅａｔ−Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｌｕｉｄｓ」、Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ  Ａｃｔａ、２００５年、１８１〜１８８ページ
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、イオン液体およびポリオールを含む熱エネルギー伝達組成物に関すると共に、このような組成物を採用する熱エネルギー伝達のための方法および装置に関する。
【０００８】
一実施形態においては、熱エネルギー伝達組成物は、ポリオールとしての１，３−プロパンジオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含む混合物であることが好ましい。他の実施形態において、熱エネルギー伝達組成物は、ポリオールとしての１，３−プロパンジオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含み得る混合物であり、ここで、イオン液体が、本明細書に記載のとおり、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウムおよびトリアゾリウムからなる群から選択されるカチオンであることが好ましい。熱エネルギー伝達組成物は、一次クーラントまたは二次クーラントとして作用することが可能である。ポリオールに追加して、熱エネルギー伝達組成物は、追加のクーラント、または腐食抑制剤および潤滑剤などの添加剤を含んでいることが好ましい。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態は、混和物中にポリオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含む熱エネルギー伝達組成物を含む熱エネルギー伝達のための装置を包含する。
【００１０】
他の実施形態において、本発明は、流体が流入・流出する第１のチャンバおよび熱エネルギー伝達組成物が流入・流出する第２のチャンバを含む熱エネルギー伝達装置を提供し、ここで、各チャンバは、１つ以上の壁部を有し、流体および熱エネルギー伝達組成物は、一方のチャンバの壁部または両方のチャンバに共通の壁部により分離されており、流体および熱エネルギー伝達組成物のそれぞれの温度は異なっており、熱エネルギー伝達組成物はポリオールおよびイオン液体を含む。
【００１１】
さらなる実施形態において、本発明は、固体対象物、流体または流体を含有するチャンバを熱エネルギー伝達組成物と接触させることにより熱エネルギーを伝達する方法を提供し、ここで、固体対象物または流体は第１の温度を有し、かつ、熱エネルギー伝達組成物は第２の温度を有し、第１の温度および第２の温度は異なっており、熱エネルギー伝達組成物はポリオールおよびイオン液体を含む。
【００１２】
上述の実施形態において、本明細書における使用に好適なポリオールは１，３−プロパンジオールである。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態は、（ａ）冷媒および吸収剤の混合物を形成する吸収器；（ｂ）吸収器から混合物を受け、この混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で吸収剤から分離し、冷媒蒸気の圧力を高めるジェネレータ；（ｃ）ジェネレータから蒸気を受け、この蒸気を加圧下で液体に凝縮させるコンデンサ；（ｄ）コンデンサを出た液体冷媒が中を通過し、液体の圧力が低減されて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成される減圧デバイス；（ｅ）減圧デバイス中を通過する液体冷媒および蒸気冷媒の混合物を受け、残っている液体を蒸発させて冷媒蒸気を形成するエバポレータ；および（ｆ）エバポレータを出る冷媒蒸気を吸収器に戻す流路を含む、温度調整のための装置を提供する。
【００１４】
このような装置は、コンデンサを加熱される対象物、媒体あるいは空間に近接して位置させることにより加熱のために用いられ得、または、この装置は、エバポレータを冷却される対象物、媒体または空間に近接して位置させることにより冷却のために用いられ得る。
【００１５】
さらなる実施形態において、本発明は、（ａ）冷媒蒸気を吸収剤で吸収して混合物を形成する工程；（ｂ）混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で吸収剤から分離し、冷媒蒸気の圧力を高める工程；（ｃ）冷媒蒸気を加圧下で液体に凝縮させる工程；（ｄ）液体冷媒の圧力を下げて、冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を形成する工程；および（ｅ）ステップ（ａ）を繰り返して、吸収剤で冷媒蒸気を再吸収させる工程による、対象物、媒体または空間の温度を調整するためのプロセスを提供する。
【００１６】
上述のプロセスの実施形態において、プロセスにより行われる温度調整は昇温であり得、その目的のために、冷媒蒸気は加熱される対象物、媒体または空間に近接して液体に凝縮される；または、プロセスにより行われる温度調整は降温であり得、その目的のために、液体冷媒は冷却される対象物、媒体または空間に近接して蒸発される。
【００１７】
上述したものなどの実施形態においては、１，３−プロパンジオールなどのポリオールが、冷媒として用いられ得、およびイオン液体が吸収剤として用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）単純な吸収冷凍サイクルを行うための装置またはデバイスの構成要素、および（ｂ）このようなサイクルにおけるプロセスステップの概略図を含む。
【図２】蒸気／液体平衡（「ＶＬＥ」）、または、蒸気／液体／液体平衡（「ＶＬＬＥ」）（ここで：ｉ＝１、下方液相；ｉ＝２、上方液相、ｉ＝３、気相；ｈ１、下方液相の高さ；ｈ２上方液相の高さ）を測定する実施例において用いたテスト装置の概略図を含み；（ａ）はＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）バルブであり、（ｂ）はＳｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）圧縮管継手であり；（ｃ）はテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）フルオロポリマーｏ−リングであり；および、（ｄ）外側チューブはポリカーボネートシールドであり、内側チューブはホウケイ酸ガラスである。
【図３】サンプル群についてのＶＬＥまたはＶＬＬＥを測定する実施例において用いたサンプルホルダーおよび混合装置の概略図を含み；この装置は恒温水槽中に直立位置にあると共に、（ａ）は揺動運動のための電動部であり；（ｂ）は恒温水槽であり；（ｃ）は揺動サンプルチューブホルダーであり；（ｄ）はサンプルチューブであり；（ｅ）は視認窓である。
【図４】１，３−プロパンジオール＋［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］；１，３−プロパンジオール＋［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］；および１，３−プロパンジオール＋［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］についての温度−組成相図を示す。線：傾向線。菱形：１，３−プロパンジオール＋［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］についてのＶＬＬＥ計測値；四角：１，３−プロパンジオール＋［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］についてのＶＬＬＥ計測値；三角：［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］についてのＶＬＬＥ計測値。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、イオン液体およびポリオールを含む熱エネルギー伝達組成物に関し、ならびに、このような組成物を採用する熱エネルギー伝達のための方法および装置に関する。
【００２０】
本発明の記載において、以下の定義構造が、明細書中の種々の位置において採用されている一定の用語法のために提供されている：
「アルカン」は、直鎖、分岐または環状に有り得る一般式ＣｎＨ２ｎ＋２を有する飽和炭化水素を指す。環状化合物は最低でも３個の炭素を必要とする。
【００２１】
「アルケン」は、１つ以上のＣ＝Ｃ二重結合を含有すると共に直鎖、分岐または環状で有り得る不飽和炭化水素を指す。アルケンは最低でも２個の炭素を必要とする。環状化合物は最低でも３個の炭素を必要とする。
【００２２】
「芳香族」は、ベンゼンおよび化学的挙動がベンゼンに似ている化合物を指す。
【００２３】
「フッ素化イオン性液体」は、カチオンまたはアニオンのいずれか一方に少なくとも１個のフッ素を有するイオン性液体として定義される。「フッ素化カチオン」または「フッ素化アニオン」は、それぞれ、少なくとも１個のフッ素を含むカチオンまたはアニオンである。
【００２４】
「ヘテロアリール」は、ヘテロ原子を有するアルキル基を指す。
【００２５】
「ヘテロ原子」は、アルカニル、アルケニル、環式または芳香族化合物の構造中の炭素以外の原子である。
【００２６】
「イオン液体」は、約１００℃以下で流体である有機塩として定義される。
【００２７】
「冷媒」は、熱エネルギー伝達媒介物として用いられ得るポリオール（例えば１，３−プロパンジオール）などの流動性物質である。冷媒は、液体から蒸気に相変化する（蒸発する）ときに、周囲から熱を奪い；および蒸気から液体に相変化する（凝縮する）ときに周囲に熱を与える。冷媒という用語は、冷却のためのみに用いられる物質という含意を有するが、この用語は、本明細書においては、加熱または冷却について用いられ得るシステムまたは装置における使用に適用可能である熱エネルギー伝達媒介物または物質の一般的な意味において用いられる。
【００２８】
「冷媒対」、「冷媒／吸収剤対」および「冷媒／イオン液体対」は、同義的に用いられると共に冷媒および吸収剤の両方の存在が必要とされる吸収サイクルの動作における使用のための好適な混合物を指し、ここで、吸収剤は冷媒を吸収する。他に記載のとおり、本明細書における吸収剤はイオン液体であり得る。「冷媒対組成物」は、冷媒対、冷媒／吸収剤対、または冷媒／イオン液体対を含む組成物である。
【００２９】
「真空」は、吸収サイクルにおける実際の使用については、約１ｂａｒ未満であるが約１０−４ｂａｒを超える圧力を指す。
【００３０】
本発明は、熱エネルギー伝達組成物として、ポリオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含む組成物を利用する熱エネルギー伝達システムを提供する。熱エネルギー伝達システムは、第１の温度を有する一方の対象物、媒体および／または空間と、第２の異なる温度を有する他方との間の熱エネルギーの伝達を促進させるデバイス、装置および／または器具を提供する。熱エネルギー伝達システムは、それ故、加熱または冷却のいずれかについて用いられ得る。
【００３１】
熱エネルギーは、例えば伝導および／または対流プロセスにより熱エネルギー伝達システムにおいて伝達され得る。熱交換器を用いる工業用途においては、例えば、異なる温度の２種の流体がそれらの間の伝導性バリア（チューブ壁部など）に接触して位置付けられ、同一の温度レベルに達するまで、より高い温度を有する流体からより低い温度を有する流体に伝導性バリアを介して熱エネルギーが伝達される。
【００３２】
熱エネルギー伝達に関する推進力は一方の対象物、媒体または空間と他方との間の温度差であり、温度差が大きいほど熱エネルギーがこれらの間で流れる速度が高い。重要な他の要因は、一方の対象物、媒体あるいは空間が他方と接触することができる面積サイズ、またはこれらの共通のバリアのサイズであり、面積のサイズが大きいほど、所与の温度差における所与の時間で流れるであろう熱エネルギーの量が大きくなる。熱エネルギー流に作用するさらに他の要因は、各対象物、媒体または空間に向かって、またはこれらから流れることとなる熱エネルギーの流量である。対象物、媒体または空間のいずれかにおける熱エネルギー流に対する高い抵抗が全体的な伝達速度を遅くするであろう。熱エネルギー流に作用するさらに他の要因は、その伝導性バリアを形成する材料の選択により影響されるとおり、一方の対象物、媒体および空間と他方との間に存在し得る如何なる伝導性バリア（金属管またはプレートなどの）であろうとこれを通って熱エネルギーが流れる傾向にある量である。
【００３３】
本発明における熱エネルギー伝達システムがとり得る代表的な形態としては、チューブ−シェル熱交換器およびプレート熱交換器が挙げられる。チューブ−シェル熱交換器においては、その名称が意味するとおり、円柱状のキャニスタ中に１本以上のチューブが設置されており、第１の温度の流体がチューブに流入・流出し、かつ、第２の温度の他の流体がキャニスタを流入・流出することでチューブを囲っている。それ故、一方のチャンバが他方の内部に設置されていてもよい。熱エネルギー流は、チューブケーシングにより表される伝導性バリアを越えてより高い温度の流体からより低い温度の流体へ流れ、熱エネルギー組成物が他方の流体（「他方の流体」）の温度を調整することとなる。キャニスタ中の流体またはチューブ中の流体の一方が本発明による熱エネルギー伝達組成物であり得る。
【００３４】
熱エネルギー伝達組成物がチューブ−シェル熱交換器内などのチューブを流入・流出する場合、チューブの壁部を介する熱エネルギー流に対する抵抗は、サドル、ねじれたワイヤ、チューブ変形部または他の静的ミキサーをその中に組み込むことなどによりチューブ中に乱流を生成して、流れている組成物の境界層を乱すことにより低減され得る。
【００３５】
プレート熱交換器において、プレートは、熱い液体のチャネルと冷たい液体のチャネルとが交互に形成されるよう配置され、ここで、チャネルは相互に隣接している。プレートにおける波型による高乱流が熱エネルギー伝達率を高める。プレートはきわめて大きな表面積をもたらし、これが可能な限り速い熱エネルギー伝達を可能とする。各チャンバを薄くすることで、液体の体積の大部分を確実にプレートに接触させて、さらに熱エネルギー交換を補助する。本発明による熱エネルギー伝達組成物は、いずれのチャネルにおいて用いられてもよい。
【００３６】
それ故、上述の熱交換器の両方のタイプは、流体が流入・流出するチャンバ（それぞれチューブ、シェルおよびチャネル）を有し；ならびに、各チャンバは、その筐体を形成する１つ以上の壁部を有する。チューブ、キャニスタまたはチャネルの１つを流れているかに関わらず、標的流体および熱エネルギー伝達組成物は、例えばチューブの壁部といった一方のチャンバの壁部、または、例えば隣接するチャネル間の壁部といった両方のチャンバに共通の壁部により分離されている。標的流体の流れの方向は、熱エネルギー伝達組成物の流れの方向に対して、平行であっても、逆であっても、または、交差方向であってもよい。
【００３７】
本明細書において有用である熱エネルギー伝達システムおよび熱エネルギー伝達理論の他の態様は、Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第５版、［第１３巻、２４２〜２８１ページ（２００５年）Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．、（Ｈｏｂｏｋｅｎ，ＮＪ）］およびＳｈａｈ，Ｒ．Ｋ．およびＭｕｅｌｌｅｒ，Ａ．Ｃ．における「Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ」；ならびに、Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第６版（１６７〜２８０ページ、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ＆ＣｏＡ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ））における「Ｈｅａｔ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ」に記載されている。
【００３８】
本発明はまた、ポリオールおよび少なくとも１種のイオン液体を含む混合物を熱エネルギー伝達組成物として用いる、熱エネルギー伝達ための方法または冷却あるいは加熱のいずれかの温度調整のための方法を提供する。熱エネルギー伝達組成物は、第１の温度を有する一方の対象物、媒体および／または空間と、第２の異なる温度を有する他方との間の熱エネルギーを伝達するために用いられる。このような方法は、固体対象物、標的流体、または標的流体を含むチャンバを熱エネルギー伝達組成物と接触させる工程を含み、ここで、固体対象物または標的流体は第１の温度を有し、熱エネルギー伝達組成物は第２の温度を有しており、第１の温度および第２の温度は異なっており、熱エネルギー伝達組成物はポリオールおよびイオン液体を含んでいる。熱エネルギー伝達組成物が、例えば、チューブ−シェル熱交換器のチューブ中に位置付けられている場合、キャニスタの外面壁部およびキャニスタ内のチューブの壁部によって形成されるキャニスタの環形は標的流体を含むチャンバとしてみなされ得、熱エネルギー伝達組成物はチューブを通過するに伴ってそのチャンバに接触する。反対に、標的流体がチューブ内にあると共に熱エネルギー伝達組成物がシェル内にあってもよい。
【００３９】
上述の実施形態において、流体またはこの熱エネルギー伝達組成物のいずれかが、より高いまたはより低い温度を有していてもよい。流体は液体またはガスであり得、これがガスである場合には、本明細書における熱エネルギー伝達組成物を通して気泡化されることにより接触され得る。１，３−プロパンジオールが、熱エネルギー伝達組成物における使用に好ましいポリオールである。
【００４０】
本明細書における使用について好適なイオン液体は、少なくともある程度は、ポリオールと混和性であるか、または、少なくともある程度はポリオールが可溶性であるイオン液体である。熱エネルギー伝達のエネルギー効率は、ポリオールが、少なくとも１種のイオン液体と混和性であるか可溶性である程度に正比例して増加するであろう。
【００４１】
イオン液体の選択が熱エネルギー伝達組成物の凝固点に作用するであろう。１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸は１０℃の凝固点を有する一方、１−エチル−３−メチルビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドは−２０℃の凝固点を有する。あるいは、−２０℃未満の凝固点を有するイオン液体を選択することが可能である。いずれにしろ、イオン液体の選択は、熱エネルギー伝達組成物の凝固点の低下をもたらすことが可能である。１，３−プロパンジオールについての凝固点は、例えば、−２７℃である。１，３−プロパンジオールがポリオールとして用いられる場合に−２７℃未満の凝固点を有するイオン液体が選択されると、その組成物の凝固点は、１，３−プロパンジオール単独の場合と比して低下する可能性が高いであろう。他のイオン液体またはこれらの組み合わせはまた、１，３−プロパンジオールと混合された場合、結果的に、イオン液体または１，３−プロパンジオール単独のいずれかの場合を超えて凝固点を低下させるであろう。例えば酢酸塩、ギ酸塩およびコハク酸塩が熱エネルギー伝達流体の凝固点を低減させることで知られており、ならびに、酢酸塩、ギ酸塩またはコハク酸塩をアニオンとして、またはアニオン中に有するイオン液体もまた、それ故、１，３−プロパンジオールなどのポリオールを含む混合物を含む熱エネルギー伝達流体の凝固点を低減させるために好適な候補であろう。イオン液体の凝固点は文献中に見出すことが可能であるか、または、融点測定を用いて容易に計測することが可能である。
【００４２】
通常、イオン液体および１，３−プロパンジオールなどのポリオールから形成される熱エネルギー伝達組成物が単一の液相を有すると共に、２つ以上の液相としては存在しないことが好ましい。より特定的な実施形態においては、この組成物が、その組成物について、１相系と２相系との間の液体−液体平衡境界線の外側であるような温度であることが好ましい。液体−液体平衡境界は、イオン液体およびポリオールの特定の相対含有量を有する組成物について、組成物が、温度が低下するに伴って１液相から２液相に変化するか、または、温度が高まるに伴って２液相から１液相に変化する温度である。この境界は、Ｙ軸に温度をプロットしていると共に組成含有量をＸ軸にプロットしているチャート上のラインとして表され得る。３つのこのような境界線の例が図４に見られ得る。その構成要素の選択された含有量を有する組成物については、組成物が、境界外、またはチャート上の境界線より上の温度である場合には、組成物は単一の液相のみを有することとなり、かつ、境界内、またはチャート上の境界線より下の温度である場合には、組成物は２つの液相を有することとなる。２相領域においては、下相は富イオン液体相となり、上相は富１，３−プロパンジオール相となる。より特定的な実施形態において、熱エネルギー伝達組成物は、選択された組成含有量について、チャートに示されている境界線の頂点での温度である上部臨界完溶温度（ＵＣＳＴ）より高い温度で有り得る。図４において、例えば、ｂｍｉｍＰＦ６組成物に対するＵＣＳＴは約８４℃である。ＵＣＳＴは、それより上では混合物が混和性である温度である。
【００４３】
熱エネルギー伝達目的のための、本発明により提供される組成物の使用のさらなる実施形態は、吸収冷却または加熱サイクルにおける冷媒対としてのポリオールおよびイオン液体の混合物の使用に関連する。それ故、本明細書においては、冷媒としてのポリオールと吸収剤としての少なくとも１種のイオン液体とを含む冷媒対を利用する吸収冷却または加熱システムがさらに提供されている。本発明はまた、冷媒としてのポリオールと吸収剤としての少なくとも１種のイオン液体との混合物を、吸収冷却または加熱システム中で利用する冷却または加熱のいずれかの温度調整のためのプロセスが提供されている。
【００４４】
単純な吸収サイクル、およびこれが実施される装置についての概略図が図１に示されている。このシステムは、通常の蒸気圧縮サイクルと同様であるが、吸収器−ジェネレータ溶液回路がコンプレッサを置き換えている、膨張バルブを備えるコンデンサおよびエバポレータユニットから構成されている。この回路は、吸収器、ジェネレータ、熱交換器、圧力制御デバイスおよび溶液を循環させるためのポンプから構成され得る。いくつかの実施形態において、吸収剤による冷媒の吸収での吸収器により放出された熱エネルギーはジェネレータ中の冷媒および吸収剤の混合物を加熱して、蒸気形態で冷媒を吸収剤から分離させるために用いられ得る。
【００４５】
図１に示されているとおり、吸収サイクルを操作するための典型的な装置は、図面の左側に示されているとおり、コンプレッサが機械的に行うとおり、熱エネルギーの流出および流入により冷媒蒸気の圧力を高める、吸収器−ジェネレータ溶液回路などの構成要素を含み得、ここで、回路は、吸収器、ジェネレータ、熱交換器、圧力制御デバイスおよび溶液を循環させるためのポンプから構成され得る。この装置はまた、図面の右側に示されているとおり、膨張バルブを備えるコンデンサおよびエバポレータユニットから構成されている。
【００４６】
図１に示されている装置において、冷媒および吸収剤の混合物は吸収器において形成され；この混合物はジェネレータに通されて、ここで、混合物が加熱されて蒸気形態で冷媒が吸収剤から分離されると共に冷媒蒸気の圧力が高められ；冷媒蒸気はコンデンサに通されて、ここで、蒸気が加圧下に液体に凝縮され；この液体冷媒は、膨張デバイスに通され、ここで、液体冷媒の圧力が下げられて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成され；液体冷媒および蒸気冷媒の混合物はエバポレータに通され、ここで、残っている液体が蒸発されて冷媒蒸気が形成され；エバポレータを出る冷媒蒸気は吸収器に通されて、ステップ（ａ）が繰り返されると共に、冷媒蒸気および吸収剤の混合物が再度形成される。
【００４７】
図１に示されている装置、および本明細書において開示されている装置は、冷媒としてポリオールおよび本明細書に記載のとおり吸収剤としていずれか１種以上のイオン液体を用いる吸収サイクルを実施することが可能である。本明細書の装置はまた、本明細書に記載のプロセスのいずれか１種以上を実施することが可能である。本発明のさらに他の実施形態は、実質的に、図１に示されているか記載されている装置である。
【００４８】
吸収サイクルの吸収器側は主にイオン液体から構成されることとなる。一実施形態においては、吸収器側でのイオン液体の濃度は、イオン液体＋ポリオールのものの約５０重量％超である。代替的な実施形態において、吸収器側でのイオン液体の濃度は、イオン液体＋ポリオールのものの約７０重量％超である。吸収サイクルのジェネレータ側は主にポリオールから構成されることとなり、ここで、ポリオールの濃度は、イオン液体＋ポリオールの重量と比して、９９重量パーセント以上もの高濃度である。
【００４９】
本発明はまた、（ａ）冷媒および吸収剤の混合物を形成する吸収器；（ｂ）吸収器から混合物を受け、この混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で吸収剤から分離し、冷媒蒸気の圧力を高めるジェネレータ；（ｃ）加熱される対象物、媒体または空間に近接して位置付けられる、ジェネレータからの蒸気を受けると共にこの蒸気を加圧下で液体に凝縮させるコンデンサ；（ｄ）コンデンサを出た液体冷媒が中を通過し、液体の圧力が低減されて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成される減圧デバイス；（ｅ）減圧デバイス中を通過する液体冷媒および蒸気冷媒の混合物を受け、残っている液体を蒸発させて冷媒蒸気を形成するエバポレータ；ならびに、（ｆ）エバポレータから出る冷媒蒸気を吸収器へ戻す流路を含む、対象物、媒体または空間を加熱するための装置を提供する。
【００５０】
本発明はまた、（ａ）冷媒および吸収剤の混合物を形成する吸収器；（ｂ）吸収器から混合物を受け、この混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で吸収剤から分離し、冷媒蒸気の圧力を高めるジェネレータ；（ｃ）ジェネレータから蒸気を受け、この蒸気を加圧下で液体に凝縮させるコンデンサ；（ｄ）コンデンサを出た液体冷媒が中を通過し、液体の圧力が低減されて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成される減圧デバイス；（ｅ）冷却される対象物、媒体または空間に近接して位置付けられる、減圧デバイス中を通過する液体冷媒および蒸気冷媒の混合物を受け、残っている液体を蒸発させて冷媒蒸気を形成するエバポレータ；および（ｆ）エバポレータから出る冷媒蒸気を吸収器へ戻す流路を含む、対象物、媒体または空間を冷却するための装置を提供する。
【００５１】
本発明はまた、（ａ）冷媒蒸気を吸収剤で吸収して混合物を形成する工程；（ｂ）混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で吸収剤から分離し、冷媒蒸気の圧力を高める工程；（ｃ）冷媒蒸気を、加熱される対象物、媒体または空間に近接して加圧下で液体に凝縮する工程；（ｄ）液体冷媒の圧力を下げて、冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を形成する工程；および（ｅ）ステップ（ａ）を繰り返して、吸収剤で冷媒蒸気を再吸収させる工程を含む、対象物、媒体または空間を加熱するためのプロセスを提供する。
【００５２】
本発明はまた、（ａ）冷媒蒸気を吸収剤で吸収して混合物を形成する工程；（ｂ）混合物を加熱して冷媒を蒸気形態で吸収剤から分離し、冷媒蒸気の圧力を高める工程；（ｃ）冷媒蒸気を加圧下で液体に凝縮させる工程；（ｄ）液体冷媒の圧力を下げて、冷媒を蒸発させて、冷却される対象物、媒体または空間に近接して冷媒蒸気を形成する工程；および（ｅ）ステップ（ａ）を繰り返して、吸収剤で冷媒蒸気を再吸収させる工程を含む、対象物、媒体または空間を冷却するためのプロセスを提供する。
【００５３】
本発明はまた、（ａ）吸収器内で冷媒および吸収剤の混合物を形成し；（ｂ）混合物が加熱されて蒸気形態で冷媒が吸収剤から分離されると共に冷媒蒸気の圧力が昇圧されるジェネレータに混合物を通し；（ｃ）加熱される対象物、媒体または空間に近接して、蒸気が加圧下で液体に凝縮されるコンデンサに冷媒蒸気を通し；（ｄ）液体冷媒の圧力が下げられて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成される膨張デバイスに液体冷媒を通し；（ｅ）残っている液体が蒸発されて冷媒蒸気が形成されるエバポレータに液体冷媒および蒸気冷媒の混合物を通し；ならびに、（ｆ）エバポレータを出る冷媒蒸気を吸収器に通してステップ（ａ）を繰り返して冷媒蒸気および吸収剤の混合物を再度形成することにより、吸収サイクルを実施する装置において対象物、媒体または空間を加熱するためのプロセスを提供する。
【００５４】
本発明はまた、（ａ）吸収器内で冷媒および吸収剤の混合物を形成し；（ｂ）混合物が加熱されて蒸気形態で冷媒が吸収剤から分離されると共に冷媒蒸気の圧力が昇圧されるジェネレータに混合物を通し；（ｃ）蒸気が加圧下で液体に凝縮されるコンデンサに冷媒蒸気を通し；（ｄ）液体冷媒の圧力が下げられて液体冷媒および蒸気冷媒の混合物が形成される膨張デバイスに液体冷媒を通し；（ｅ）冷却される対象物、媒体または空間に近接して、残っている液体が蒸発されて冷媒蒸気が形成されるエバポレータに液体冷媒および蒸気冷媒の混合物を通し；ならびに、（ｆ）エバポレータを出る冷媒蒸気を吸収器に通してステップ（ａ）を繰り返して、冷媒蒸気および吸収剤の混合物を再度形成することにより吸収サイクルを実施する装置において対象物、媒体または空間を冷却するためのプロセスを提供する。
【００５５】
上述のいずれかのプロセスにおいて、ステップ（ｂ）において冷媒から分離された吸収剤は後のステップにおいて用いられるために再循環され得る。
【００５６】
イオン液体の混合物はまた、本明細書において吸収剤としても用いられ得、このような混合物は、例えば、適切な吸収挙動を達成するために望ましい場合がある。１，３−プロパンジオールは、吸収サイクルにおける冷媒としての使用に好ましいポリオールである。
【００５７】
吸収サイクル、およびこれらが行われるシステムはまた、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｃｏｏｌｉｎｇ／Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ  Ｈｅａｔ［Ｄｏｒｇａｎら（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．、１９９５年、（Ａｔｌａｎｔａ  ＧＡ）、チャプター５）］、およびＨａａｆら、「Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第６版、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ）、第３１巻、２６９〜３１２ページ）に記載されている。
【００５８】
１，３−プロパンジオールが、例えば、本明細書においてポリオールとして用いられる場合、これは、普通、ある程度親水性であるイオン液体とより混和性または可溶性であると予期され、少なくとも１つのアルコール側鎖を有するカチオンを有するイオン液体、または、少なくとも１つのアセテート基あるいはサルフェート基を有するアニオンを含むものが、それ故、本発明の種々の実施形態における使用に望ましい選択であろう。１，３−プロパンジオールはまた、このような場合において、本明細書において用いられるところ、吸収システムの操作温度範囲、特にエバポレータの操作温度範囲からジェネレータの操作温度範囲にわたって、イオン液体と混和性または可溶性であることが好ましいであろう。エバポレータ温度は約５℃もの低温であることが可能である。単一効用ジェネレータ温度は約１５０℃もの高温であることが可能であり、一方で、二重効用ジェネレータ温度は約２００℃もの高温であることが可能である。結果として、約５℃〜約２００℃の温度範囲にわたって、吸収サイクルにおける冷媒および吸収剤の多様な異なるレベルでの相対含有量が好適であり、１，３−プロパンジオールまたはイオン液体のこれらから形成される組成物中のいずれかの濃度は、その中のイオン液体および１，３−プロパンジオールの総重量の約１重量％〜約９９重量％の範囲であり得る。
【００５９】
熱交換器などの本発明によって提供される熱エネルギー伝達システムは、例えば、コンデンサ、ヒータ、クーラまたは冷却機として機能し得る。このようなシステムにおいて、ポリオールおよびイオン液体の混合物は一次熱エネルギー伝達組成物（または一次クーラントまたは冷媒）として用いられることが可能であり、ここで、例えば、一の温度の物体が、冷却されるより高い温度の第２の物体に接触している。ポリオールおよびイオン液体の混合物はまた、二次熱エネルギー伝達組成物（または二次クーラントまたは冷媒）として用いられることが可能である。チリングは、他の物体から熱エネルギーを奪うために二次熱エネルギー伝達組成物を冷却するために用いられる。二次熱エネルギー伝達組成物の使用は、冷やされた流体が数々の消費地に流通されるべきである場合、または、漏出からもたらされる一次クーラントと製品との接触が回避されなければならない場合に好適である。このようなシステムの例としては、工業用空調システム、食料品店における食品−冷却システム、およびアイススケートリンクが挙げられる。
【００６０】
上記のとおり、本発明により提供される熱エネルギー伝達システムはまた、吸収冷凍サイクル（米国特許出願公開第２００６／１９７，０５３号明細書に記載されているものなど）を採用することにより、または、ハイブリッド蒸気圧縮−吸収冷凍サイクル（米国特許出願公開第２００７／０１９，７０８号明細書に記載されているものなど）を採用することにより、加熱または冷却を提供するよう操作され得、これらの各々は、本援用によりすべての目的についてその全体が本明細書の一部として援用される。
【００６１】
上述の熱エネルギー伝達システムのいずれかは、冷蔵庫、冷凍庫、製氷機、空調機、工業用冷却システム、植物性あるいは動物性の食料品の保存のために用いられる低温室用冷蔵システム、ヒータあるいはヒートポンプにおける使用のために設置され得、または、これらとして製造されるかあるいは操作され得る。これらの機器の各々は家庭用、商業用あるいは工業用設定で設置され得、または、自動車、トラック、バス、列車、航空機、あるいは他の輸送用デバイスなどの移動可能なデバイスに組み込まれ得、または医療用機器などの器具の一部に組み込まれ得る。
【００６２】
本発明において、熱エネルギー伝達組成物は１種以上のポリオールおよび１種以上のイオン液体から形成される。イオン性液体は、室温（およそ２５℃）で液体である有機化合物である。これらは、きわめて低い融点を有すると共に広い温度範囲にわたって液体である傾向にある点で、大多数の塩とは異なる。これらの多くは、非極性炭化水素中に不溶性であり；アニオンに応じて水と不混和性であり；ならびに、これらの多くは高度に電離されている（しかしながら、低い絶縁耐力を有する）。イオン性液体は、蒸気圧を基本的に有さず、大多数が空気および水に安定であり、ならびに、これらは、中性、酸性または塩基性のいずれかであることが可能である。
【００６３】
本明細書において有用なイオン性液体のカチオンまたはアニオンは、原理上は、カチオンおよびアニオンが一緒になって約１００℃以下で液体である有機塩を形成するような、いかなるカチオンまたはアニオンであることも可能である。イオン性液体の特性は、しかしながら、カチオンおよび／またはアニオンのアイデンティティを変更することにより調整することが可能である。例えば、イオン性液体の酸性度は、用いられるルイス酸のモル当量およびタイプならびに組み合わせを変更することにより調整することが可能である。
【００６４】
多くのイオン性液体は、好ましくは芳香族複素環といった窒素含有複素環と、アルキル化剤（例えば、ハロゲン化アルキル）とを反応させて第４級アンモニウム塩を形成し、イオン交換または種々のルイス酸またはこれらの共役塩基との他の好適な反応を実施してイオン性液体を形成することにより形成される。好適な芳香族複素環の例としては、置換ピリジン、イミダゾール、置換イミダゾール、ピロールおよび置換ピロールが挙げられる。これらの環は、事実上すべての直鎖、分岐または環状Ｃ１〜２０アルキル基でアルキル化されることが可能であるが、好ましくは、アルキル基は、これより大きい基はイオン性液体ではなく低融点固形分を生成し得るため、Ｃ１〜１６基である。種々のトリアリールホスフィン、チオエーテルおよび環状および非環状第４級アンモニウム塩もまた本目的のために用いられ得る。用いられ得る対イオンとしては、クロロアルミネート、ブロモアルミネート、塩化ガリウム、テトラフルオロボレート、テトラクロロボレート、ヘキサフルオロリン酸イオン、硝酸イオン、トリフルオロメタンスルホネート、メチルスルホネート、ｐ−トルエンスルホネート、ヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロヒ酸、テトラクロロアルミネート、テトラブロモアルミネート、過塩素酸イオン、水酸化物アニオン、二塩化銅アニオン、三塩化鉄アニオン、三塩化亜鉛アニオン、ならびに種々のランタン、カリウム、リチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、および他の金属含有アニオンが挙げられる。
【００６５】
イオン性液体はまた、塩メタセシスにより、酸−塩基中和反応により、または選択された窒素含有化合物の４級化により合成され得；または、これらは、Ｍｅｒｃｋ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）またはＢＡＳＦ（Ｍｏｕｎｔ  Ｏｌｉｖｅ，ＮＪ）などの数々の会社から商業的に入手し得る。
【００６６】
有用なイオン性液体の代表例は、「Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｔｅｃｈ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．」、６８：３５１〜３５６ページ（１９９７年）；「Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄ．」、６８：２４９〜２６３ページ（１９９６年）；「Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｍａｔｔｅｒ」、５：（追補３４Ｂ）：Ｂ９９−Ｂ１０６（１９９３年）；「Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｎｅｗｓ」、１９９８年３月３０日、３２〜３７ページ；「Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．」、８：２６２７〜２６３６ページ（１９９８年）；「Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．：、９９：２０７１〜２０８４ページ（１９９９年）；および米国特許出願公開第２００４／０１３３０５８号明細書（本明細書の一部として援用される）などの資料に記載されている。本明細書の一実施形態においては、例えば第４級アンモニウムカチオンの種々のアルキル誘導体を調製し、および関連するアニオンを変更することにより、イオン性液体のライブラリ、すなわち複合ライブラリが調製され得る。
【００６７】
本発明の一実施形態において、本明細書における使用に好適なイオン液体としては、以下の式の１種以上により表されるカチオンを有するものが挙げられる。
【００６８】
【化１】
2010523931.tif 000003
【００６９】
【化２】
2010523931.tif 000004
【００７０】
【化３】
2010523931.tif 000005
【００７１】
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は、
（ｉ）Ｈ、
（ｉｉ）ハロゲン、
（ｉｉｉ）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｉｖ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で任意により置換される、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から選択される１〜３個のヘテロ原子を含む、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｖ）Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ６〜Ｃ２０非置換アリール、またはＣ３〜Ｃ２５非置換ヘテロアリール、および
（ｖｉ）Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ６〜Ｃ２５置換アリール、またはＣ３〜Ｃ２５置換ヘテロアリールであって、
１．任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ  Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
２．ＯＨ、
３．ＮＨ２、および
４．ＳＨ
からなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を有する前記置換アリールまたは置換ヘテロアリール、
からなる群から選択され、
Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０は、独立して、
（ｖｉｉ）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｖｉｉｉ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で任意により置換される、Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から選択される１〜３個のヘテロ原子を含む、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（ｉｘ）Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ６〜Ｃ２５非置換アリール、またはＣ３〜Ｃ２５非置換ヘテロアリール、および
（ｘ）Ｏ、Ｎ、ＳｉおよびＳからなる群から独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有するＣ６〜Ｃ２５置換アリール、またはＣ３〜Ｃ２５置換ヘテロアリールであって、
（１）任意によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ２およびＳＨからなる群から選択される少なくとも１つの構成要素で置換される、−ＣＨ３、−Ｃ２Ｈ５、またはＣ３〜Ｃ２５直鎖、分岐または環状アルカンまたはアルケン、
（２）ＯＨ、
（３）ＮＨ２，および
（４）ＳＨ
からなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を有する前記置換アリールまたは置換ヘテロアリール、
からなる群から選択され、ならびに
式中、任意により、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０の少なくとも２つは一緒に環状または二環式アルカニルまたはアルケニル基を形成していてもよい。
【００７２】
他の実施形態において、本発明のために有用なイオン液体はフッ素化カチオンを含み、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０から選択される少なくとも１つの構成要素がＦ−を含む。
【００７３】
他の実施形態において、本発明のために有用なイオン液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムおよび１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムなどのイミダゾリウムを含む。
【００７４】
一実施形態においては、本発明のために有用なイオン液体は、［ＣＨ３ＣＯ２］−、［ＨＳＯ４］−、［ＣＨ３ＯＳＯ３］−、［Ｃ２Ｈ５ＯＳＯ３］−、［ＡｌＣｌ４］−、［ＣＯ３］２−、［ＨＣＯ３］−、［ＮＯ２］−、［ＮＯ３］−、［ＳＯ４］２−、［ＰＯ４］３−、［ＨＰＯ４］２−、［Ｈ２ＰＯ４］−、［ＨＳＯ３］−、［ＣｕＣｌ２］−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＳＣＮ−；およびいずれかのフッ素化アニオンからなる群から選択されるアニオンを含む。本明細書において有用などのフッ素化アニオンとしては、［ＢＦ４］−、［ＰＦ６］−、［ＳｂＦ６］−、［ＣＦ３ＳＯ３］−、［ＨＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＨＦＣＣＦ２ＳＯ３］−、［ＨＣＣｌＦＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ］−、［ＣＦ３ＣＯ２］−、［ＣＦ３ＯＣＦＨＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦＨＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ２ＨＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ２ＩＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ２ＨＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦＨＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−；およびＦ−が挙げられる。
【００７５】
より特定的な実施形態において、本明細書における使用に好適なイオン性液体は、上記に定義されているとおりピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、トリアゾリウム、ホスホニウム塩、およびアンモニウムからなる群から選択されるカチオン；ならびに、［ＣＨ３ＣＯ２］−、［ＨＳＯ４］−、［ＣＨ３ＯＳＯ３］−、［Ｃ２Ｈ５ＯＳＯ３］−、［ＡｌＣｌ４］−、［ＣＯ３］２−、［ＨＣＯ３］−、［ＮＯ２］−、［ＮＯ３］−、［ＳＯ４］２−、［ＰＯ４］３−、［ＨＰＯ４］２−、［Ｈ２ＰＯ４］−、［ＨＳＯ３］−、［ＣｕＣｌ２］−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＳＣＮ−からなる群から選択されるアニオン；およびいずれかのフッ素化アニオンを有し得る。さらに他の実施形態において、本明細書における使用に好適なイオン液体は、上記に定義したとおり、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、トリアゾリウム、ホスホニウム塩、およびアンモニウムからなる群から選択されるカチオン；ならびに、［ＢＦ４］−、［ＰＦ６］−、［ＳｂＦ６］−、［ＣＦ３ＳＯ３］−、［ＨＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＨＦＣＣＦ２ＳＯ３］−、［ＨＣＣｌＦＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ］−、［ＣＦ３ＣＯ２］−、［ＣＦ３ＯＣＦＨＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦＨＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ２ＨＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ２ＩＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ２ＨＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦＨＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、およびＦ−からなる群から選択されるカチオンを有し得る。
【００７６】
さらに他の実施形態において、本明細書における使用に好適なイオン液体は、上記に定義したとおり、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、トリアゾリウム、ホスホニウム塩およびアンモニウムからなる群から選択されるカチオンを有し得ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０から選択される少なくとも１種の構成要素がＦ−を含み；ならびに、［ＣＨ３ＣＯ２］−、［ＨＳＯ４］−、［ＣＨ３ＯＳＯ３］−、［Ｃ２Ｈ５ＯＳＯ３］−、［ＡｌＣｌ４］−、［ＣＯ３］２−、［ＨＣＯ３］−、［ＮＯ２］−、［ＮＯ３］−、［ＳＯ４］２−、［ＰＯ４］３−、［ＨＰＯ４］２−、［Ｈ２ＰＯ４］−、［ＨＳＯ３］−、［ＣｕＣｌ２］−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＳＣＮ−、およびいずれかのフッ素化アニオンからなる群から選択されるアニオンを有し得る。さらに他の実施形態において、本明細書における使用に好適なイオン液体は、上記に定義したとおり、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、チアゾリウム、オキサゾリウム、トリアゾリウム、ホスホニウム塩およびアンモニウムからなる群から選択されるカチオンを有し得、ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９およびＲ１０から選択される少なくとも１種の構成要素がＦ−を含み；ならびに、［ＢＦ４］−、［ＰＦ６］−、［ＳｂＦ６］−、［ＣＦ３ＳＯ３］−、［ＨＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＨＦＣＣＦ２ＳＯ３］−、［ＨＣＣｌＦＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ］−、［ＣＦ３ＣＯ２］−、［ＣＦ３ＯＣＦＨＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦＨＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦＨＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ２ＨＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ２ＩＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［ＣＦ３ＣＦ２ＯＣＦ２ＣＦ２ＳＯ３］−、［（ＣＦ２ＨＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、［（ＣＦ３ＣＦＨＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ］−、およびＦ−からなる群から選択されるアニオンを有し得る。
【００７７】
一実施形態においては、イオン液体は、イミダゾリウムをカチオンとして、および、［ＢＦ４］−または［ＰＦ６］−をアニオンとして含む。より特定的な実施形態において、イオン液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムまたは１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムをカチオンとして、および、［ＢＦ４］−または［ＰＦ６］−をアニオンとして含む。
【００７８】
１種以上のポリオールおよび１種以上のイオン液体の混合物である本発明により提供される熱エネルギー伝達組成物は、低い粘度、低い密度、高い比熱、高い熱伝導性、および高い潜熱のために、熱エネルギー伝達目的のための使用によく適している。１，３−プロパンジオールに追加して、熱エネルギー伝達組成物を形成するためのイオン液体との混和物中に、本明細書における使用のために選択され得るポリオールとしては、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，２，３−プロパントリオール、およびＣｎ直鎖または環状アルカン（式中、ｎ＝４〜８（例えばブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタン）であり、ｍ個のヒドロキシル基で置換されており、ここでｍ＝２〜ｎである）が挙げられる。本明細書における使用について好適である種々のポリオールは、技術分野において公知であるプロセスにより形成され得、または、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）、Ｃｉｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｗｅｓｔ  Ｈａｖｅｎ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｆａｉｒｌａｗｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）あるいはＳｔａｎｆｏｒｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ａｌｉｓｏ  Ｖｉｅｊｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）などの供給者から市販されている。
【００７９】
本明細書における使用について好適な１，３−プロパンジオールは市販されている。１，３−プロパンジオールは、ホスフィン、水、一酸化炭素、水素および酸の存在下に、触媒上でエチレンオキシドを接触させることによる「ヒドロホルミル化経路」を介して生成することが可能である。あるいは、生物学的に生成された１，３−プロパンジオール（現在、ＤｕＰｏｎｔからＢｉｏ−ＰＤＯ（商標）プロパンジオールとして入手可能）は、本発明のために発酵により生成することが可能である。生物学的に生成された１，３−プロパンジオールは、１，３−プロパンジオールに糖質を発酵させることにより得られ、任意により、セルロース系バイオマスなどの再生可能資源から得られる。このような発酵プロセスは、米国特許第５，６８６，２７６号明細書および同７，１３５，３０９号明細書および米国特許出願公開第２００６／０２８６６５３号明細書から公知であると共に、これらなどの資料に記載されている。
【００８０】
ポリオールに追加して、本発明のために有用な熱エネルギー伝達組成物はまた吸収テクノロジーにおいて通例用いられるとおり、水、または臭化リチウムと混合された水などの追加のクーラントを含むことが可能である。潤滑剤、腐食抑制剤、安定化剤、染料、および他の適切な材料などの添加剤もまた、ポリオールがイオン液体中に可溶性である程度に望ましくない影響を与えない限りにおいて、多様な目的のために、本発明のために有用な熱エネルギー伝達混合物に添加され得る。本発明のために有用な混合物は、適切な容器中で、例えば、回転混合要素を有する既知のタイプの攪拌機を用いて所望の量の各構成要素を混合するまたは組み合わせる工程を含む、いずれかの簡便な方法により調製され得る。
【００８１】
本発明の種々の実施形態において、本明細書に記載または開示されている個別のカチオンのいずれかを選択することにより、および、カチオンと対を成す、本明細書に記載または開示されている個別のアニオンのいずれかを選択することにより形成されたイオン液体は、吸収加熱あるいは冷却サイクルにおいて吸収剤として、または、熱エネルギー伝達組成物において構成要素として用いられ得る。従って、さらに他の実施形態において（ｉ）その総ての群の個別の構成要素のすべての種々の異なる組み合わせで本明細書に記載および開示のカチオンの総ての群から得られるカチオンのいずれかのサイズのサブグループ、および（ｉｉ）その総ての群の個別の構成要素のすべての種々の異なる組み合わせで本明細書に記載および開示のアニオンの総ての群から得られるアニオンのいずれかのサイズのサブグループ、を選択することにより形成されるイオン性液体のサブグループは、熱エネルギー伝達組成物中の吸収剤として、または構成要素として使用され得る。イオン液体、または、イオン液体のサブグループの形成においては、前述のとおり選択をすることにより、イオン液体またはサブグループは、イオン性液体またはサブグループは、選択を行うためにそれらの総ての群から除外されているカチオンおよび／またはアニオンの群の構成要素が無くても用いられることとなり、ならびに、所望の場合には、この選択は、それ故、使用のために含まれる群の構成要素ではなく、使用が除外される総ての群の構成要素の観点でなされ得る。
【００８２】
吸収冷凍サイクルなどの本発明の一実施形態において、熱エネルギー伝達組成物としてのポリオールおよびイオン液体の組成物の操作、ならびに、特に冷媒としてのポリオールおよび吸収剤としてのイオン液体の操作は、温度−圧力−濃度（ＴＰＸ）およびエンタルピー−温度（ＨＴ）図などの熱力学的特性チャートの観点で記載され得る。これらのチャートは、従来の蒸気圧縮サイクルの分析において熟知されているＰＨ（圧力−エンタルピー）またはＴＳ（温度−エントロピー）図に相当する。しかしながら、これらのチャートの使用は、蒸気圧縮がコンプレッサを用いるために特定の事例の吸収サイクルに適応しており、ここで、圧縮プロセスは理論的には単一等エントロピー路程であるが、一方で吸収サイクルは、いわゆるジェネレータ−吸収器溶液回路を採用しており数々の熱力学的プロセスが関与している。
【００８３】
蒸気圧縮サイクルにおけるＰＨ図またはＴＳ図は状態方程式（ＥＯＳ）を用いて構成されており、サイクル性能およびすべての熱力学的特性を算出することが可能である。吸収サイクル用の熱力学的チャートは、通常は、溶液特性についての実験溶解度および熱容量データに当てはめられる経験的相関式によって形成され、一方で、気相特性は冷媒ＥＯＳで算出される。溶解度データは、一定の事例においては、理論的解法（度々、「活量」と呼ばれる）モデルを用いて相関され得る（Ｎｅｚｕら、「Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｗｏｒｋｉｎｇ−Ｆｌｕｉｄ  Ｐａｉｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｒ−１３４ａ  ｆｏｒ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ」、Ｎａｔｕｒａｌ  Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｆｌｕｉｄｓ  ２００２、ＩＩＲ  Ｇｕｓｔａｖ  Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ  Ｃｏｎｆ．５ｔｈ．（Ｃｈｉｎａ）、（２００２年９月１７〜２０日、４４６〜４５３ページ）；Ｆａｔｏｕｈ，Ｍ．およびＭｕｒｔｈｙ，Ｓ．Ｓ．［Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ、１９９３年、３：３１〜３７ページ］；Ｂｈａｔｔ，Ｍ．Ｓ．ら［Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍ＆ＣＨＰ、１９９２年、１２：２２５〜２３３ページ］；Ｎｅｓｓ，Ｈ．Ｃ．Ｖ．およびＡｂｂｏｔｔ，Ｍ．Ｍ．［Ｃｌａｓｓｉｃａｌ  Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ  ｏｆ  Ｎｏｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｔｏ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ、１９８２年、ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）］）。しかしながら、このようなモデルは、冷媒臨界温度よりかなり低い温度に使用が制限され得、高いジェネレータ温度での溶液のモデリングは無効となり得る。経験的フィッティング式または部分補正式と気相ＥＯＳとの複合的な使用は、それ故、必ずしも完全に一貫していない場合があり、および、熱力学的音響ＥＯＳでの吸収サイクルプロセスをモデルすることが望ましい。ＥＯＳの使用により、冷媒の臨界温度を超えていても、熱力学的特性を正確に算出することが可能である。
【００８４】
ＥＯＳでの冷媒混合物のモデリングは熟知されているが、冷媒および不揮発性化合物混合物は、空調技術者および冷蔵技術者によって経験的相関モデルで伝統的に処理され：例えば、冷媒−潤滑油溶解度。このような混合物に対してＥＯＳを用いることの難しい問題の１つは、臨界パラメータおよび蒸気圧データに関する情報がほとんどなくても、どのように不揮発性化合物についてＥＯＳパラメータを設定するかを判定することであるが、ＥＯＳモデルは、Ｙｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．［Ｐｒｏｃ．  Ｉｎｔｌ．  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  Ｅｎｇ．  Ｃｏｎｆ．（Ｐｕｒｄｕｅ）、１９９４年、１：３３５〜３４０ページ］；Ｙｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．［Ｉｎｔｌ．Ｊ．Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓ．、２００１年、２２：１０５７〜１０７１ページ］；およびＹｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．［Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ、２００５年、８０：３８３〜３９９ページ］により完全に記載されているとおり、冷媒−潤滑油溶解度データに適用されてきている。従って、本明細書において類似するＥＯＳモデルを用いて、本明細書に開示の冷媒およびイオン液体の新規の吸収サイクル流体対としての実用性の指標として用いるために、すべての熱力学的特性を一貫して算出することが可能である（Ｔｉｌｌｎｅｒ−Ｒｏｔｈ  ＲおよびＦｒｉｅｎｄ  ＤＧ［Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｆ．Ｄａｔａ、１９９８年、２７、６３〜９６ページ］）。
【００８５】
冷媒／イオン液体組成物をモデリングするために、一般的なＲｅｄｌｉｃｈ−Ｋｗｏｎｇ（ＲＫ）タイプの三次状態方程式（ＥＯＳ）を以下のとおり採用し得る。
【数１】
2010523931.tif 000006
【００８６】
純粋な化合物に対するＥＯＳにおけるａパラメータの温度依存部分は、以下の経験的形態によりモデリングされる（Ｙｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．［Ｉｎｔｌ．Ｊ．Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓ．、２００１年、２２：１０５７〜１０７１ページ］；Ｙｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．［Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ、２００５年、８０：３８３〜３９９ページ］；Ｓｈｉｆｌｅｔｔ，Ｍ．Ｂ．およびＹｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．［Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．２００５年、４４：４４５３〜４４６４ページ］）：
【数２】
2010523931.tif 000007
【００８７】
係数βｋは、純粋な化合物の各々の蒸気圧を再現するよう判定される。
【００８８】
しかしながら、吸収剤については、蒸気圧データは通常入手可能ではないか、または、蒸気圧は適用温度では実質的にゼロであり、しかも、臨界パラメータ（ＴｃおよびＰｃ）に関するデータは存在しない。吸収剤の臨界パラメータは、それにもかかわらず、種々の方法で推定することが可能である（Ｒｅｉｄ  ＲＣら．、Ｔｈｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｇａｓｅｓ  ＆  Ｌｉｑｕｉｄｓ、第４版、［ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）１９８７年］）。Ｙｏｋｏｚｅｋｉ（Ｉｎｔ．Ｊ．Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓ．、２００１年、２２、１０５７〜１０７１ページ）によって検討されているとおり、高沸点化合物についての臨界パラメータの推定は溶解度（ＰＴｘ）データの相関に十分である。関心のある温度では吸収剤の蒸気圧は基本的にゼロであるが、冷媒−吸収剤混合物のＰＴｘデータが相関される場合、吸収剤についてのａパラメータの温度依存部分は、しかしながら顕著である。ここで、吸収剤に対するα（Ｔ）は、冷媒−潤滑油混合物の事例について適用したとおり、式４中の２つの項のみによりモデリングされる（前述のＹｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ、２００１年）。
【数３】
2010523931.tif 000008
【００８９】
式６中の係数βｌは、調整可能なフィッティングパラメータとして処理されることとなる。
【００９０】
次いで、一般的なＮ−構成要素混合物についてのａおよびｂパラメータは、二元相互作用パラメータに関してモデリングされ（Ｙｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ［Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ、２００５年、８０、３８３〜３９９ページ］；ならびに、前述のＳｈｉｆｌｅｔｔ  ＭＢおよびＹｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ）、これは、変形ファンデルワールス−ベルトロー混合式として見なされ得る。
【数４】
2010523931.tif 000009
【００９１】
本モデルにおいては、各二元対に対して、４つの二元相互作用パラメータ：ｌｉｊ、ｌｊｉ、ｍｉｊおよびτｉｊがある。式５においてｌｉｊ＝ｌｊｉであると共に式８においてτｉｊ＝０である場合、式７は、ａパラメータについての通常の二次混合則となることに留意すべきである。本ＥＯＳモデルは、種々の冷媒／油混合物（前述のＹｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ、２００１年］）およびアンモニア／ブタン混合物（Ｙｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ［Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｆ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ（Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．）２００３年］）；およびＥｃｏＬｉｂｒｉｕｍ（商標）（２００４年、３、２０〜２４ページ）などの極性およびサイズに関して高度に非対称である混合物についてうまく適用されてきている。
【００９２】
相平衡（溶解度）計算について、各化合物に対する散逸能係数φｉが必要であり、本混合則について導かれる。
【数５】
2010523931.tif 000010
によってもたらされる。
【００９３】
熱力学的に導かれる本研究に関連する関数は、一般形態で以下により与えられるエンタルピー（Ｈ）である。
【数６】
2010523931.tif 000011
式中、Ｃは任意定数であり、これは、最適ないずれかの値であることが可能であるが、問題になっている系内の構成要素混合物のいずれについても同一の定数でなければならない。式１３における各化合物についての理想−ガス熱容量
【数７】
2010523931.tif 000012
は、以下の多項式形態でモデリングされる。
【数８】
2010523931.tif 000013
【００９４】
図１に示される吸収加熱または冷却サイクルについての理論上のサイクル性能は以下のとおりモデリングされる。全体的なエネルギー均衡は以下をもたらす：
Ｑｇ＋Ｑｅ＋Ｗｐ＝Ｑｃ＋Ｑａ          （１５）
吸収器またはジェネレータにおける材料バランスから：
ｍｓｘａ＝（ｍｓ−ｍｒ）ｘｇ          （１６）
であり、これは、以下のとおり定義される質量流量比ｆをもたらす：
【数９】
2010523931.tif 000014
式中、ｘは溶液中の吸収剤の質量分率であり、添字ａおよびｇは、吸収器およびジェネレータ溶液を表し、ならびに、ｍｙおよびｍｓは、それぞれ、気体冷媒および吸収器−出口溶液の質量流量（または溶液ポンプ流量）を表す。
【００９５】
１の熱伝達効率が熱交換器ユニットにおいて仮定される場合、エネルギー均衡式は：
Ｑｈ≡（Ｈ２−Ｈ３）（ｍｓ−ｍｒ）＝（Ｈ１−Ｈ４）ｍｓ−Ｗｐ          （１８）
となり、式中、Ｈはエンタルピーであり、添数字（１、２、３および４）は図１に示される位置に対応する。式１８から、ジェネレータ−入口エンタルピーＨｌを得ることが可能である：
Ｈｌ＝Ｈ４＋（Ｈ２−Ｈ３）（ｌ−ｌ／ｆ）＋Ｗｐ／ｍｒ          （１９）
【００９６】
ジェネレータ周りのエネルギー均衡については、ジェネレータ熱入力Ｑｇは、
Ｑｇ＝Ｈ５ｍｒ＋Ｈ２（ｍｓ−ｍｒ）−Ｈｌｍｓ          （２０）
により得られる。
【００９７】
Ｈｌをこの式から式１９で除去することにより、式２０は：
Ｑｇ／ｍｒ＝Ｈ５−Ｈ４ｆ＋Ｈ３（ｆ−１）−Ｗｐ／ｍｒ          （２１）
と記載することが可能である。
【００９８】
同様に、吸収器における熱遮断Ｑａは、
Ｑａ／ｍｒ＝Ｈ３（ｆ−１）＋Ｈ７−Ｈ４ｆ          （２２）
によりもたらされる。
【００９９】
それぞれ、単位質量流当たりのコンデンサおよびエバポレータ熱は：
Ｑｃ／ｍｒ＝Ｈ５−Ｈ６          （２３）
Ｑｅ／ｍｒ＝Ｈ７−Ｈ６          （２４）
である。
【０１００】
次いで、システム性能は、熱比η（出力／入力）により定義される。
【数１０】
2010523931.tif 000015
【０１０１】
しかしながら、溶液ポンプ能力Ｗｐは、通常は、Ｑｇよりかなり小さく：
【数１１】
2010523931.tif 000016
と定義されるＣＯＰ（性能の係数）を用いることが通例である。
【０１０２】
これは、Ｈおよびｆで表すことが可能である。
【数１２】
2010523931.tif 000017
【０１０３】
すべての位置でのエンタルピー、ならびに、吸収器およびジェネレータユニットにおける溶解度は、上述のＥＯＳモデルを用いることによる熱力学的に一貫した方法で算出される。
【０１０４】
冷媒に対する純粋な構成要素ＥＯＳ定数は、Ｙｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ（２００１年、前述のもの）、Ｙｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ（Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｆ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，Ｄ．Ｃ．、２００３年）、およびＥｃｏＬｉｂｒｉｕｍ（商標）（２００４年、３、２０〜２４ページ）から得られた。この研究において選択された吸収剤については、臨界パラメータを原子団寄与法から推定した（前述のＲｅｉｄ  ＲＣら）。これらの高沸点材料に対する臨界パラメータにおける精度の、溶解度データの相関に対する重要性は低い（前述のＹｏｋｏｚｅｋｉ  Ａ、２００１年）。しかしながら、既述のとおり、式６におけるβ１パラメータは重要である可能性があり、二元溶解度データの分析における調整可能なパラメータとして処理されることとなる。
【０１０５】
ＥＯＳでの熱特性を算出するために、各純粋な化合物についての理想気体熱容量は温度の関数として必要である：式１４を参照のこと。式１４に対する係数はすべて、原子団寄与法から推定された（前述のＲｅｉｄ，ＲＣら）。
【０１０６】
次いで、フルオロカーボン／イオン液体二成分系混合物の溶解度（蒸気−液体平衡）データが、この混合物についてのＥＯＳパラメータを判定するために分析される。各二元対についての４つの二元相互作用パラメータｌｉｊ、ｌｊｉ、ｍｉｊおよびτｉｊならびに、吸収剤βｌパラメータは、相対的な圧力差の目的関数での非線形最小二乗分析法により判定した。
【０１０７】
吸収加熱または冷却サイクルの理論的性能の評価は図１に示される単純な理想的なサイクルおよび本理論モデルに基づいている。ここで、ポンプ能力Ｗｐは、通常は、他の熱出力に対してわずかであるために無視される。加えて、数々の仮定がなされる。
（１）接続ラインにおいて圧力低下はない。
（２）コンデンサからエバポレータへの冷媒膨張プロセスは、通常は蒸気圧縮サイクル計算においてなされるとおり等エンタルピーである。図１におけるポイント７（エバポレータの出口）での条件は、Ｔ＝ＴＥＶＡでの純粋な冷媒露点である。
（３）ポイント６での条件が冷媒泡立ち点であり、サブクール液体はない。ポイント５（コンデンサへの入口）での条件は、Ｐ＝ＰｃｏｎおよびＴ＝Ｔｇでの純粋な冷媒の過熱状態である。
（４）コンデンサおよびジェネレータ（ＰｃｏｎおよびＰｇ）における圧力が同一であり、エバポレータおよび吸収器圧力（ＰＥＶＡおよびＰａ）が同様に等しい。
（５）ポイント３（吸収器への溶液入口）での条件は、吸収器圧力（Ｐａ）およびジェネレータの溶液濃度（ｘｇ）で特定される溶液の泡立ち点である。
（６）ジェネレータ（Ｔｇ）、吸収器（Ｔａ）、コンデンサ（Ｔｃｏｎ）、およびエバポレータ（ＴＥＶＡ）における温度は所与のサイクル条件として特定される。
（７）冷媒ガス流量（ｍｒ）は、一般性を損失することなく１ｋｇ・ｓ−１に設定され、および吸収剤蒸気は無視される。
【０１０８】
サイクル計算の第１のステップは、所与の温度での純粋な冷媒の飽和蒸気圧としてＰＥＶＡおよびＰｃｏｎを得ることである：泡立ち点Ｐルーチン（前述のＮｅｓｓ，ＨＣＶら）。次いで、通常のＴＰ（温度−圧力）フラッシュルーチン（前述のＮｅｓｓ，ＨＣＶら）を用いることで、ジェネレータおよび吸収器ユニットにおける吸収剤組成ｘｇおよびｘａが算出される。これは、式１７におけるｆ（流量比）をもたらす。ポイント３での熱力学的特性は仮定（５）から判定される：泡立ち点Ｔルーチン（前述のＮｅｓｓ，ＨＣＶら）。ポイント１でのエンタルピーは式１９から得られる。すべての他のポイントでのエンタルピーは、既知のＴ、Ｐおよび組成から容易に算出される。それ故、性能評価に必要な量は列挙された式を用いて得ることが可能である。本二元系についてのサイクル能力は、選択された熱力学的量で実施例１、表１にまとめられており、ここで、サイクル条件に対する特定の温度は：Ｔｇ／Ｔｃｏｎ／Ｔａ／ＴＥＶＡ＝１００／４０／３０／１０℃、およびｍｒ＝１ｋｇ・ｓ−１である。
【０１０９】
周知の冷媒−吸収剤対ＮＨ３／Ｈ２ＯおよびＨ２Ｏ／ＬｉＢｒもまた算出されており、実施例１、表１に比較のために示されている。ＮＨ３／Ｈ２Ｏの場合には、吸収剤Ｈ２Ｏは無視できない蒸気圧をジェネレータ出口で有し、実際の適用においては、精留器（蒸留）ユニットが冷媒を吸収剤水から分離するために必要とされる。蒸気圧および精留器による余剰な電力要求の影響は無視し；それ故、算出したＣＯＰは、本性能比較については過大評価されている。Ｈ２Ｏ／ＬｉＢｒについては、ＥＯＳモデルは展開しなかった。代わりに、熱力学的特性に対する経験的相関図を採用した（ＳｔｏｅｃｋｅｒおよびＪｏｎｅｓ、Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ［ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）、１９８２年、３２８〜３５０ページ］における温度−圧力−濃度図およびエンタルピー−温度図）。
【０１１０】
吸収冷凍サイクルについてのサイクル計算は、本明細書に記載のとおりＥＯＳを用いて用意になされ得るが、結果の分析は、普通の蒸気圧縮サイクルの場合に用いられるものとは異なるアプローチの利益を享受する。後者の場合には、高圧／温度冷媒ガスは蒸気コンプレッサによって生成され、ここで、熱力学的プロセスは理論的には単一等エントロピーステップであり：コンプレッサの入口および出口エンタルピーがコンプレッサ仕事を説明するために十分である。吸収サイクルにおいては、しかしながら、対応する高圧／温度ガスを生成するためのプロセスはより複雑であり、式１７、２１および２２に見られるとおり、数々の異なる位置でのエンタルピーを、吸収器およびジェネレータユニットでの冷媒−吸収剤溶解度差（ｆ値と比して）と共に知ることは有用である。
【０１１１】
コンデンサおよびエバポレータ性能は、所与の温度で両方のサイクルについて同一であり、蒸発潜熱（または凝縮）に基づいていると理解され得る。普通、冷蔵効果はエバポレータでの潜熱であり、これは、ＴｃとＴｅｖａとの温度差の増加に伴って増大する。それ故、所与のＴＥＶＡでは、潜熱は、より高いＴｃの冷媒に対してより大きい。加えて、モル潜熱（Ｊ／ｍｏｌ）は、一般に、沸点（または、Ｔｃから離れて）では、冷媒間でそんなに差異はないが、一方で、特定の潜熱（Ｊ／ｋｇ）は、モル質量の大きな差異により著しく異なる可能性がある。これらの要因が、算出した冷蔵能力Ｑｅにおける大きな差異を説明することが可能である。
【０１１２】
吸収加熱または冷却サイクルにおいて用いられている吸収剤は、望ましくは、冷媒（例えば１，３−プロパンジオール）に対して高い溶解度を有するとしては、冷媒と相対的にきわめて高い沸点をも有する化合物である。実施例１、表１は、０．４０／２２．６のＣＯＰ／ｆ値を有する１，３−プロパンジオール＋［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］の系を例示する。
【０１１３】
以下の実施例は、本発明の利点を例示するために、および、これを成すと共に使用するために当業者を補助するよう提示されている。これらは、１，３−プロパンジオールがポリオールとして選択された特定の状況を示す。しかしながら、これらの実施例は、如何様にも開示の範囲および添付の特許請求の範囲を限定することは意図されていない。
【実施例】
【０１１４】
一般的材料および方法
以下の略語が用いられている：ＭＰａはメガパスカルであり；ｋＰＡはキロパスカルであり；Ｋはケルビンであり、℃は摂氏温度であり；ｍｍはミリメートルであり；ｃｍはセンチメートルであり；ｋＷはキロワットであり；ＰＤＯは１，３−プロパンジオールであり；およびｍｏｌはモルである。
【０１１５】
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸（［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］、Ｃ８Ｈ１５Ｎ２Ｆ６Ｐ、分子量２８４．１８ｇ  ｍｏｌ−１）、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］、Ｃ８Ｈ１５Ｎ２Ｆ４Ｂ、分子量２２６．１３ｇ  ｍｏｌ−１）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］、Ｃ６Ｈ１１Ｎ２Ｆ４Ｂ、分子量１９７．９８ｇ  ｍｏｌ−１）は、Ｆｌｕｋａ  Ｃｈｅｍｉｋａ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）から入手されてもよい）から、＞９７％の純度で入手した。１，３−プロパンジオール（Ｃ３Ｈ８Ｏ２、分子量７６．１ｇ  ｍｏｌ−１）およびメチルアルコールをＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから９９．６％の最低純度で入手した。
【０１１６】
以下のアニオンの合成が、この参照によりすべての目的についてその全体が本明細書の一部として援用される米国仮特許出願第６０／７１９，７３５号明細書に記載されている：（カリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、カリウム−１，１，２−トリフルオロ−２−（パーフルオロエトキシ）エタンスルホネート、カリウム−１，１，２−トリフルオロ−２−（トリフルオロメトキシ）エタンスルホネート、およびナトリウム１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンスルホネート）；ならびに、イオン性液体（１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−ブチル−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンスルホネート、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、−ヘキサデシル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−オクタデシル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−プロピル−３−（１，１，２，２−ＴＦＥＳ）イミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロエタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２−トリフルオロ−２−（トリフルオロメトキシ）エタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２−トリフルオロ−２−（パーフルオロエトキシ）エタンスルホネート、テトラデシル（トリ−ｎ−ブチル）ホスホニウム塩１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンスルホネート、テトラデシル（トリ−ｎ−ヘキシル）ホスホニウム塩１，１，２−トリフルオロ−２−（パーフルオロエトキシ）エタンスルホネート、テトラデシル（トリ−ｎ−ヘキシル）ホスホニウム塩１，１，２−トリフルオロ−２−（トリフルオロメトキシ）エタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム１，１，２，２−テトラフルオロ−２−（ペンタフルオロエトキシ）スルホネート、およびテトラブチルホスホニウム１，１，２−トリフルオロ−２−（パーフルオロエトキシ）エタンスルホネート）。
【０１１７】
１，３−プロパンジオールなどのポリオールおよび熱エネルギー伝達組成物として有用であるイオン液体の組成物について、ポリオールは、イオン液体に少なくともある程度は可溶性であるべきである。熱エネルギー伝達組成物はまた、使用温度では単一相のまま残り、２つの液相に分離しないことが好ましいであろう。１，３−プロパンジオールの種々のイオン液体との混合物についての蒸気−液体−液体平衡（「ＶＬＬＥ」）を計測するために、低圧サンプル容器を、１２．６９ｍｍの外径、７．９４ｍｍの内径および１５．５ｃｍの全長を有するホウケイ酸ガラス管から形成した。ガラス管は、一端をトーチでシールすると共に他端を開放とした。Ｓｗａｇｅｌｏｋ（登録商標）ステンレス鋼（Ｓｗａｇｅｌｏｋ  Ｃｏ．（Ｓｏｌｏｎ，ＯＨ）；ＳＳ３１６）キャップおよびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ポリマーフェルールを有するプラグを用いてガラス管の開放端をシールした。キャップを締めるときに、フェルールがガラス管に対してシールしていなければならないが、過剰な締め付けがガラスを割らないように注意をしなければならない。
【０１１８】
各液体層の体積は、電子キャリパー（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐ．（Ａｕｒｏｒａ，ＩＬ）；モデル番号ＣＤ−６」ＣＳ、コード番号５００−１９６）を用いて、±０．０１ｍｍの精度で、図２に示されているとおり、ガラス管の底から液体高さを計測することにより得た。体積（ｖ）対高さ（ｈ）は実験的に較正し、優れた直線関係ｖ＝ａ＋ｂｈを得た。メチルアルコールを基準サンプルとして用いることで、２９３．１５Ｋで、各チューブについてａおよびｂパラメータを得た。
【０１１９】
二元系が液体−液体分離（またはＶＬＬＥ）を示す場合、これは、ギブスの相律による一変状態であり；熱力学的自由度は１である。例えば、系温度Ｔが固定である場合には、所与の全体供給組成のいずれにも関係なく、すべての他の熱力学的示強可変要素（各相における圧力、組成およびモル体積）は一意的に測定される。全体供給組成は、各液相および気相における物理的体積を変化させるのみであるが、しかしながら、各相における組成およびモル体積は、これらの３つの相が一定のＴで出る限りにおいては一定に維持される。
【０１２０】
二元系のこの固有のＶＬＬＥ状態は、組成物の分析のための分析方法のいずれも用いずに、質量−体積計測により、図２において概略的にしめされている単純な装置を用いて、実験的に測定することが可能である。本方法の原理は、Ｓｈｉｆｌｅｔｔ，Ｍ．Ｂ．およびＹｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．（Ｖａｐｏｒ−ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ  ｏｆ  ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｅｔｈａｎｅ  ａｎｄ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ  ［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］ｍｉｘｔｕｒｅｓ  ｓｔｕｄｉｅｄ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｍｅｔｈｏｄ、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ（２００６年）１１０：１４４３６〜１４４４３ページ）、ならびに、Ｓｈｉｆｌｅｔｔ，Ｍ．Ｂ．およびＹｏｋｏｚｅｋｉ，Ａ．（Ｖａｐｏｒ−ｌｉｑｕｉｄ−ｌｉｑｕｉｄ  ｅｑｕｉｌｉｂｒｉａ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎｓ  ＋  １−ｂｕｔｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．＆  Ｅｎｇ．Ｄａｔａ（２００６年）５１：１９３１〜１９３９ページ）に記載されているとおり、熱力学的制約、一変状態（ギブスの相律）および質量バランスに基づいている。
【０１２１】
熱力学的均衡を確立させるために、十分な時間および混合が必要とされた。１４個のサンプル容器を保持することが可能である特注の混合装置、恒温水槽中でチューブを前後に揺動させると共に図３に示すとおり視認窓を備えるよう設計した（Ｔａｍｓｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｂ．ｖ．（Ｚｏｅｔｅｒｍｅｅｒ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）；モデル番号：ＴＶ４０００ＬＴ）。水槽を、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇケイ素油（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）；モデル番号５０１０）で、（２３３．１５＜Ｔ＜４０３．１５）Ｋの推奨使用範囲で満たした。この水槽は、±０．０２Ｋの画一性での優れた温度制御を有していた。高さ計測を採る前に、サンプルホルダーを、タンクの液体レベルより下に、６〜１２時間、直立させて位置させた。混合および計測手順を毎日繰返し、高さを、さらなる高さの変化が検出されなくなるまで、時間の関数としてプロットした。この手順を用いると、各温度での平衡に達するまでに５日間が必要とされた。
【０１２２】
図４は、同一の図にプロットした、１，３−プロパンジオール＋［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］、１，３−プロパンジオール＋［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］および１，３−プロパンジオール＋［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］から構成される３つの系それぞれに対する液体−液体平衡ラインについてのＴｘ図である。溶解度結果に対するＴｘデータは実施例２〜４にまとめられている。図４においては、各傾向線は、１，３−プロパンジオールおよびイオン液体が１つの液相を形成する領域を、１，３−プロパンジオールおよびイオン液体が２つの液相を形成する領域から分離する。特定の組成物については、二相領域内（すなわち、図上の傾向線より下）の温度では、二相混合物の下相は富イオン液体相であり、および、二相混合物の上相は富１，３−プロパンジオール相である。各組成物についての上部臨界完溶温度（ＵＣＳＴ）は、各傾向線の頂部である。組成物に応じて、ＵＣＳＴは２５℃からほとんど８５℃まで変化する。
【０１２３】
熱エネルギー伝達組成物として用いるために、１，３，−プロパンジオール（ＰＤＯ）などのポリオールがイオン液体と混合される場合、２つの液相の形成を回避することが好ましい。イオン液体は、使用温度で、イオン液体およびポリオールから形成されるエネルギー伝達組成物が、好ましくは平衡境界上の１相領域中に残り、および、より好ましくはＵＣＳＴより上であるよう選択され得る。
【０１２４】
試験した系について、例えば、以下の組成物：［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］中にＰＤＯが１０ｍｏｌ％未満である組成物；［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］中にＰＤＯが９９．５ｍｏｌ％超である組成物；［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］中にＰＤＯが３５ｍｏｌ％未満である組成物；［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］中にＰＤＯが９６ｍｏｌ％超である組成物；［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］中のＰＤＯが２３ｍｏｌ％未満である組成物；および［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］中のＰＤＯが９８ｍｏｌ％超である組成物は、すべて、１０℃もの温度で単一相のままである所望の特性を有していたことを見出した。
【０１２５】
実施例１
吸収サイクル理論的性能
【表１】
2010523931.tif 000018
【０１２６】
実施例２
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸および１，３−プロパンジオールの混合物
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸（［ｂｍｉｍ］［ＰＦ６］）中の１，３−プロパンジオールに対する実験溶解度（Ｔｘ）データが表２にまとめられている。
【表２】
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【０１２７】
実施例３
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートおよび１，３−プロパンジオールの混合物
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（［ｂｍｉｍ］［ＢＦ４］）中の１，３−プロパンジオールに対する実験の溶解度（Ｔｘ）データが表３にまとめられている。
【表３】
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【０１２８】
実施例４
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレートおよび１，３−プロパンジオールの混合物
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（［ｅｍｉｍ］［ＢＦ４］）中の１，３−プロパンジオールに対する実験溶解度（Ｔｘ）データが表４にまとめられている。
【表４】
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【０１２９】
本明細書においては、本明細書の主題の実施形態が、一定の特徴または要素を包含し、含有し、有し、これらを含んでなり、またはこれらから構成されるとして記述または説明されている用法の文脈によって、明確にそうでないと記載されていない、または反対に示されていない限りにおいて、明らかに記述または説明されているものに追加する特徴または要素の１つ以上が実施形態において存在していてもよい。本明細書の主題の代替的実施形態は、しかしながら、基本的に、一定の特徴または要素から構成されるとして記述または説明され得、この実施形態においては、作動の原理、または実施形態の特色的な特徴を実質的に変更するであろう特徴または要素はそこには存在しない。本明細書の主題のさらなる代替的実施形態は、一定の特徴または要素から構成されるとして記述または説明され得、この実施形態またはそのわずかな変形においては、特定的に記述または説明された特徴または要素のみが存在する。
【０１３０】
この明細書においては、他に明確に記載されていないか、または、使用の文脈により反対に明示されていない限りにおいて、
（ａ）本発明の要素あるいは特徴の存在の記載または説明に関する不定冠詞「ａ」あるいは「ａｎ」の使用は、要素あるいは特徴が存在する数を１に限定せず；ならびに
（ｂ）「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という語は、実際にはそうでなくても、「特に限定されないが」という句が続いているとして読まれ、および解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2010523931.tif 000029
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