(57)【要約】  熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法が提供される。本方法は、熱源から供給される熱を利用して作動流体を加熱する工程と；加熱された作動流体を膨張させて作動流体の圧力を下げ、そして作動流体の圧力が下がるときに機械的エネルギーを発生させる工程とを含む。本方法は、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を使用することで特徴づけられる。熱を機械的エネルギーに変換するための作動流体を含有する動力サイクル装置もまた提供される。この装置は、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を含有することで特徴づけられる。ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体もまた提供される。この作動流体は、（ｉ）Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚをさらに含む、（ｉｉ）その臨界温度よりも上の温度を有する、または（ｉ）および（ｉｉ）の両方である。
2015503046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から供給される熱を利用してＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を加熱する工程と；
前記加熱された作動流体を膨張させて前記作動流体の圧力を下げ、そして前記作動流体の圧力が下がるときに機械的エネルギーを発生させる工程と
を含む、熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法。
【請求項２】
前記作動流体が加熱前に圧縮され；そして前記膨張した作動流体が繰り返しサイクルのために冷却され、圧縮される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱源からの熱が、
（ａ）液体作動流体をその臨界圧力よりも下の圧力に圧縮する工程と；
（ｂ）前記熱源によって供給される熱を利用して（ａ）からの前記圧縮された液体作動流体を加熱して蒸気作動流体を形成する工程と；
（ｃ）（ｂ）からの前記蒸気作動流体を膨張させて前記作動流体の圧力を下げ、そして機械的エネルギーを発生させる工程と；
（ｄ）（ｃ）からの前記膨張した作動流体を冷却して冷却された液体作動流体を形成する工程と；
（ｅ）（ｄ）からの前記冷却された液体作動流体を圧縮のための（ａ）に循環させる工程と
を含む亜臨界サイクルを用いて機械的エネルギーに変換される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
熱源からの熱が、
（ａ）液体作動流体を前記作動流体の臨界圧力よりも上の圧力に圧縮する工程と；
（ｂ）前記熱源によって供給される熱を利用して（ａ）からの前記圧縮された作動流体を加熱する工程と；
（ｃ）（ｂ）からの前記加熱された作動流体を膨張させて前記作動流体の圧力を、その臨界圧力よりも下に下げ、そして機械的エネルギーを発生させる工程と；
（ｄ）（ｃ）からの前記膨張した作動流体を冷却して冷却された液体作動流体を形成する工程と；
（ｅ）（ｄ）からの前記冷却された液体作動流体を圧縮のための（ａ）に循環させる工程と
を含むトランス臨界サイクルを用いて機械的エネルギーに変換される請求項２に記載の方法。
【請求項５】
熱源からの熱が、
（ａ）作動流体をその臨界圧力よりも上の圧力からより高い圧力に圧縮する工程と；
（ｂ）前記熱源によって供給される熱を利用して（ａ）からの前記圧縮された作動流体を加熱する工程と；
（ｃ）（ｂ）からの前記加熱された作動流体を膨張させて前記作動流体の圧力を、その臨界圧力よりも上に下げ、そして機械的エネルギーを発生させる工程と；
（ｄ）（ｃ）からの前記膨張した作動流体を冷却してその臨界圧力よりも上の冷却された作動流体を形成する工程と；
（ｅ）（ｄ）からの前記冷却された液体作動流体を圧縮のための（ａ）に循環させる工程と
を含む超臨界サイクルを用いて機械的エネルギーに変換される請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記作動流体が、ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になる不燃性組成物である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記作動流体が、０超〜約５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと１００未満〜約４８重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記作動流体がＨＦＣ−２４５ｅｂからなる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
熱を機械的エネルギーに変換するための作動流体を含有する動力サイクル装置であって、
前記装置が、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を含有すること
で特徴づけられる装置。
【請求項１０】
（ａ）熱交換構成単位と；（ｂ）前記熱交換構成単位と流体連通する膨張機と；（ｃ）前記膨張機と流体連通する作動流体冷却構成単位と；（ｄ）前記作動流体冷却構成単位と流体連通する圧縮機であって、前記作動流体が繰り返しサイクルで構成要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の通過を繰り返すように前記熱交換構成単位とさらに流体連通している圧縮機とを含む請求項９に記載の動力サイクル装置。
【請求項１１】
（ｉ）Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚをさらに含む、（ｉｉ）その臨界温度よりも上の温度を有する、または（ｉ）および（ｉｉ）の両方であるＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとを含む作動流体。
【請求項１２】
その臨界温度および圧力よりも上のＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になる請求項１１に記載の作動流体。
【請求項１３】
請求項１１に記載の作動流体と潤滑油とを含む、有機ランキン装置用に好適な組成物。
【請求項１４】
前記組成物の前記作動流体成分が、ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になる請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
前記組成物が、前記作動流体の臨界温度よりも上の温度を有し、そして前記潤滑油が前記温度での使用に好適である請求項１３に記載の組成物。
【請求項１６】
第１作動流体を、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む第２作動流体と取り替える工程
を含む、第１作動流体を含有する既存のランキンサイクルシステムの最高実現可能蒸発温度を上げる方法。
【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、２０１１年１１月２日出願の米国仮特許出願第６１／５５４，７９１号明細書の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、有機ランキンサイクル（Ｒａｎｋｉｎｅ  ｃｙｃｌｅ）などの、動力サイクルで機械的エネルギーを生み出すための組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
低地球温暖化係数流体が、有機ランキンサイクルなどの動力サイクルのために必要とされている。かかる材料は、低地球温暖化係数および低オゾン層破壊係数によって測定されるように、低い環境影響を持たなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ）および任意選択的にＺ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）を含む組成物を含む。
【０００５】
本発明の実施形態は、単独でまたは本明細書で下に詳細に記載されるような１つまたは複数の他の化合物との組み合わせのいずれかで、化合物ＨＦＣ−２４５ｅｂを含む。
【０００６】
本発明に従って、熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法が提供される。本方法は、熱源から供給される熱を利用して作動流体を加熱する工程と；加熱された作動流体を膨張させて作動流体の圧力を下げ、そして作動流体の圧力が下がるときに機械的エネルギーを発生させる工程とを含む。本方法は、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を使用することで特徴づけられる。
【０００７】
本発明に従って、熱を機械的エネルギーに変換するための作動流体を含有する動力サイクル装置が提供される。本装置は、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を含有することで特徴づけられる。
【０００８】
本発明に従って、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体が提供される。本作動流体は、（ｉ）Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚをさらに含む、もしくは（ｉｉ）その臨界温度よりも上の温度を有する、または（ｉ）および（ｉｉ）の両方である。
【０００９】
また本発明に従って、第１作動流体を含有する既存のランキンサイクルシステムの最高実現可能蒸発温度を上げる方法が提供される。本方法は、第１作動流体を、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む第２作動流体と取り替える工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による直接熱交換での熱源および有機ランキンサイクルシステムのブロック図である。
【図２】本発明による機械的エネルギーへの変換のために熱源から熱交換器へ熱を提供するための二次ループ構成を用いる熱源および有機ランキンサイクルシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明される実施形態の詳細を述べる前に、幾つかの用語が定義されるかまたは明確にされる。
【００１２】
地球温暖化係数（ＧＷＰ）は、二酸化炭素の１キログラムの排出と比較して特定の温室効果ガスの１キログラムの大気排出による相対的な地球温暖化寄与を推定するための指数である。ＧＷＰは、所与のガスに関する大気寿命の影響を示して異なる対象期間について計算することができる。１００年対象期間についてのＧＷＰは一般に参考値である。
【００１３】
正味サイクル出力は、圧縮機（たとえば、液体ポンプ）によって消費される機械的仕事率抜きの膨張機（たとえば、タービン）での機械的仕事発生率である。
【００１４】
発電についての容積能力は、動力サイクル（たとえば、有機ランキンサイクル）を通って循環する作動流体の単位体積当たりの正味サイクル出力である（膨張機出口での条件で測定されるような）。
【００１５】
サイクル効率（熱効率とも言われる）は、動力サイクル（たとえば、有機ランキンサイクル）の加熱段階中に熱が作動流体によって受け取られる割合で割られた正味サイクル出力である。
【００１６】
サブクーリングは、所与の圧力についてその液体の飽和点よりも下への液体の温度の低下である。飽和点は、蒸気組成物が完全に凝縮して液体になる温度である（バブルポイントとも言われる）。しかしサブクーリングは、所与の圧力で液体をより低い温度の液体へ冷却し続ける。サブクーリングはそれによって、システムの冷凍能力およびエネルギー効率を向上させる。サブクール量は、飽和温度よりも下への冷却の量（度単位での）であるか、または液体組成物がその飽和温度よりもどれくらい下に冷却されているかである。
【００１７】
過熱は、蒸気組成物の飽和蒸気温度よりもどれくらい上に蒸気組成物が加熱されているかを定義する用語である。飽和蒸気温度は、蒸気組成物が冷却される場合に、液体の第１滴が形成される温度であり、「露点」とも言われる。
【００１８】
共沸組成物は、所与の圧力下に液体形態にあるときに、その温度が個々の成分の沸騰温度より高くてもまたは低くてもよい、実質的に一定の温度で沸騰し、そして沸騰を受けている全体液体組成物と本質的に同一の蒸気組成を提供するであろう２つ以上の異なる成分の混合物である（例えば、Ｍ．Ｆ．Ｄｏｈｅｒｔｙ  ａｎｄ  Ｍ．Ｆ．Ｍａｌｏｎｅ，Ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ），２００１，１８５−１８６，３５１−３５９を参照されたい）。
【００１９】
従って、共沸組成物の本質的な特徴は、所与の圧力で、液体組成物の沸点が固定されること、および沸騰している組成物の上方の蒸気の組成が本質的に沸騰している全体液体組成物のそれである（すなわち、液体組成物の成分の分別が全く起こらない）ことである。共沸組成物の各成分の沸点および重量百分率は両方とも、共沸組成物が異なる圧力で沸騰にさらされるときに変化する可能性があることも当該技術分野において認められている。このように、共沸組成物は、成分の間に存在する、または成分の組成範囲の観点からもしくは指定圧力での一定の沸点で特徴づけられる組成物の各成分の厳密な重量百分率の観点から存在する独特の関係の観点から定義されてもよい。
【００２０】
本発明の目的のためには、共沸混合物様組成物は、共沸組成物のように実質的に挙動する（すなわち、一定の沸騰特性または沸騰もしくは蒸発時に分別しない傾向を有する）組成物を意味する。それ故に、沸騰もしくは蒸発時に、蒸気および液体組成は、たとえそれらが変化するとしても、最小限のまたは無視できる程度に変化するにすぎない。これは、沸騰もしくは蒸発中に、蒸気および液体組成がかなりの程度に変化する非共沸混合物様組成物と対比されるべきである。
【００２１】
本明細書で用いるところでは、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することが意図される。例えば、要素のリストを含む組成物、プロセス、方法、物品、もしくは装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されず、明確にリストされないか、またはかかる組成物、プロセス、方法、物品、もしくは装置に固有である他の要素を含んでもよい。さらに、相反する記載がない限り、「または」は、包含的なまたはを意味し、排他的なまたはを意味しない。例えば、条件ＡまたはＢは、次のいずれか１つで満たされる：Ａは真であり（または存在し）かつ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）かつＢは真である（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方とも真である（または存在する）。
【００２２】
移行句「からなる」は、明記されないあらゆる要素、工程、または原料を除外する。特許請求の範囲内の場合、かかるものは特許請求の範囲から、通常それに関連した不純物を除き列挙されるもの以外の材料の包含を閉め出すであろう。語句「からなる」が序文の直後よりもむしろ、特許請求の範囲の本文の節に現れるとき、それは、その節に述べられる要素のみを限定し；他の要素は全体として特許請求の範囲から除外されない。
【００２３】
移行句「から本質的になる」は、文字通り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、方法または装置を明示するために用いられ、ただし、これらの追加の包含される材料、工程、特徴、成分、または要素は特許請求される発明の基本的なおよび新規な特性に実質的に影響を及ぼさない。用語「から本質的になる」は、「を含む」と「からなる」との中間領域を占める。
【００２４】
出願人が「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などのオープンエンド用語で発明または発明の一部を明示している場合、（特に明記しない限り）その記載は用語「から本質的になる」または「からなる」を用いてかかる発明をまた記載していると解釈されるべきであることが容易に理解されるべきである。
【００２５】
同様に、「ａ」または「ａｎ」の使用は、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用いられる。これは、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行われるにすぎない。この記載は、１つまたは少なくとも１つを包含すると読まれるべきであり、そして単数はまた、それが複数ではないことを意味することが明確でない限り複数を包含する。
【００２６】
特に明確にされない限り、本明細書に用いられるすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術の当業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に類似のまたは均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。本明細書に言及されるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献は、特に節が言及されない限り、全体が参照により援用される。矛盾が生じた場合には、定義をはじめとして、本明細書が優先される。加えて、材料、方法、および実施例は例示的であるにすぎず、限定的であることを意図されない。
【００２７】
ＨＦＣ−２４５ｅｂ、すなわち１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ３ＣＨＦＣＨ２Ｆ）は、その全体を本明細書に援用される、米国特許出願公開第２００９−０２６４６９０  Ａ１号明細書に開示されているようにパラジウム／炭素触媒上での１，１，１，２，３−ペンタフルオロ−２，３，３−トリクロロプロパン（ＣＦ３ＣＣｌＦＣＣｌ２ＦすなわちＣＦＣ−２１５ｂｂ）の水素化によって、または参照により本明細書に援用される、米国特許第５，３９６，０００号明細書に開示されているように１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＦＨすなわちＨＦＯ−１２２５ｙｅ）の水素化によって製造することができる。
【００２８】
Ｚ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚすなわちシス−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとしてもまた知られ、構造シス−ＣＦ３ＣＨ＝ＣＨＣＦ３を有する）は、参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第２００９／００１２３３５  Ａ１号明細書に記載されているように、２，３−ジクロロ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテンの水素化脱塩素によるなどの、当該技術分野で公知の方法によって製造されてもよい。
【００２９】
動力サイクル方法
亜臨界有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、サイクルに使用される有機作動流体が有機作動流体の臨界圧力よりも低い圧力で熱を受け取り、そして作動流体が全体サイクルの初めから終わりまでその臨界圧力よりも下のままであるランキンサイクルと定義される。
【００３０】
トランス臨界ＯＲＣは、サイクルに使用される有機作動流体が有機作動流体の臨界圧力よりも高い圧力で熱を受け取るランキンサイクルと定義される。トランス臨界サイクルでは、作動流体は、全体サイクルの初めから終わりまでその臨界圧力よりも高い圧力であるわけではない。
【００３１】
超臨界動力サイクルは、サイクルに使用される有機作動流体の臨界圧力よりも高い圧力で動作する動力サイクルと定義され、次の工程：圧縮；加熱；膨張；冷却を含む。
【００３２】
熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法が提供される。本方法は、熱源から供給される熱を利用してＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を加熱する工程と；加熱された作動流体を膨張させて作動流体の圧力を下げ、そして作動流体の圧力が下がるときに機械的エネルギーを発生させる工程とを含む。
【００３３】
本発明の方法は、有機ランキン動力サイクルで典型的には用いられる。スチーム（無機）動力サイクルと比べて比較的低い温度で入手可能な熱を利用してＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を使用するランキンサイクルによって機械力を発生させることができる。本発明の方法では、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体は、加熱される前に圧縮される。圧縮は、熱源からの熱が作動流体を加熱するために利用される伝熱装置（たとえば、熱交換器またはエバポレーター）に作動流体をポンプ送液するポンプによって提供されてもよい。加熱された作動流体は次に膨張させられて、その圧力を下げる。機械的エネルギーは、膨張機を用いる作動流体膨張中に発生する。膨張機の例には、タービンなどの、ターボまたはダイナミック膨張機、ならびにスクリュー膨張機、スクロール膨張機、およびピストン膨張機などの、容積式膨張機が挙げられる。膨張機の例にはまた、回転翼膨張機が挙げられる（Ｍｕｓｔｈａｆａｈ  ｂ．Ｍｏｈｄ．Ｔａｈｉｒ，Ｎｏｂｏｒｕ  Ｙａｍａｄａ，およびＴｅｔｓｕｙａ  Ｈｏｓｈｉｎｏ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｉｖｉｌ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ２：１  ２０１０）。
【００３４】
機械力は、（たとえば圧縮機を駆動させるために）直接用いることができるか、または発電機の使用によって電力に変換することができる。作動流体が再使用される動力サイクルでは、膨張した作動流体は冷却される。冷却は、作動流体冷却構成単位（たとえば熱交換器または凝縮器）で成し遂げられてもよい。冷却された作動流体は次に、繰り返しサイクル（すなわち、圧縮、加熱、膨張など）のために使用することができる。圧縮のために用いられる同じポンプが、作動流体を冷却段階から移動させるために用いられてもよい。
【００３５】
熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法であって、作動流体がＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚから本質的になる方法が注目すべきである。熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法であって、作動流体がＨＦＣ−２４５ｅｂから本質的になる方法もまた注目すべきである。熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法であって、作動流体がＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になる方法もまた注目すべきである。ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になる共沸および共沸混合物様作動流体が特に注目すべきである。熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法であって、作動流体がＨＦＣ−２４５ｅｂからなる方法もまた注目すべきである。
【００３６】
ニートＨＦＣ−２４５ｅｂは、動力サイクル作動流体に対して必要なものを満たすかもしれないが、それは、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚなどの成分の添加によって改善することができる。ＨＦＣ−２４５ｅｂへのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの添加は、作動流体の圧力を下げるというおよびＧＷＰを下げるという利点を与える。
【００３７】
別の実施形態では、不燃性組成物が動力サイクル用に望ましい。少なくとも４１重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと５９重量パーセント以下のＨＦＣ−２４５ｅｂとを含む不燃性組成物が注目すべきである。
【００３８】
さらに、別の実施形態では、約７１重量パーセント以上のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含有するＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ／ＨＦＣ−２４５ｅｂブレンドで運転される動力サイクルは、ＡＳＭＥボイラーおよび圧力容器規約（ＡＳＭＥ  Ｂｏｉｌｅｒ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖｅｓｓｅｌ  Ｃｏｄｅ）の規定の遵守を必要とする閾値よりも下の蒸気圧を有するであろう。かかる組成物が動力サイクル用に好適である。
【００３９】
さらに、別の実施形態では、低ＧＷＰ組成物が望ましい。１５０未満のＧＷＰを有する、少なくとも４９．５重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと５０．５重量パーセント以下のＨＦＣ−２４５ｅｂとを含む組成物が注目すべきである。
【００４０】
別の実施形態では、熱を機械的エネルギーに変換する方法に有用な組成物は、約０〜４１重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５９重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含んでもよい。別の実施形態では、有用な組成物は、約０〜４１重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５９重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとから本質的になる。そして別の実施形態では、有用な組成物は、約０〜４１重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５９重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとからなる。この範囲の組成物は、（より高いＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ含有量の組成物と比べて）より高いエネルギー効率およびより高い容積能力を発電について提供し、そして一方、（２４５ｆａと比べて）良好なＧＷＰ値と十分に低い蒸気圧とを依然として提供して設備コストを低く保つ。
【００４１】
別の実施形態では、熱を機械的エネルギーに変換する方法に有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含んでもよい。別の実施形態では、有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとから本質的になる。そして別の実施形態では、有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとからなる。この範囲の組成物は、不燃性および（予想される気候保護規制による制限のリスクを最小限にする）１５０よりも低い値など、さらにより低いＧＷＰ値という追加の利点を有し、そして一方、高いエネルギー効率、高い容積能力と低い蒸気圧とを発電について依然として維持する。
【００４２】
約５０重量パーセント超のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含有する組成物は、かかるシステムについて望ましいであろうよりも低いエネルギー効率と低い容積能力とを発電について有することが指摘されるべきである。
【００４３】
一実施形態では、本発明は、亜臨界サイクルを用いて熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法に関する。この方法は、次の工程：
（ａ）液体作動流体をその臨界圧力よりも下の圧力に圧縮する工程と；
（ｂ）熱源によって供給される熱を利用して（ａ）からの圧縮された液体作動流体を加熱して蒸気作動流体を形成する工程と；
（ｃ）（ｂ）からの蒸気作動流体を膨張させて作動流体の圧力を下げ、そして機械的エネルギーを発生させる工程と；
（ｄ）（ｃ）からの膨張した作動流体を冷却して冷却された液体作動流体を形成する工程と；
（ｅ）（ｄ）からの冷却された液体作動流体を圧縮のための（ａ）に循環させる工程とを含む。
【００４４】
１つ以上の内部熱交換器（たとえば、復熱装置）の使用、および／またはカスケードシステムでの２つ以上のサイクルの使用を含む実施形態は、本発明の亜臨界ＯＲＣ動力サイクルの範囲内に入ることを意図する。
【００４５】
一実施形態では、本発明は、トランス臨界サイクルを用いて熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法に関する。この方法は、次の工程：
（ａ）液体作動流体を前記作動流体の臨界圧力よりも上に圧縮する工程と；
（ｂ）熱源によって供給される熱を利用して（ａ）からの圧縮された作動流体を加熱する工程と；
（ｃ）（ｂ）からの蒸気作動流体を膨張させて作動流体の圧力を、その臨界圧力よりも下に下げ、そして機械的エネルギーを発生させる工程と；
（ｄ）（ｃ）からの膨張した作動流体を冷却して冷却された液体作動流体を形成する工程と；
（ｅ）（ｄ）からの冷却された液体作動流体を圧縮のための（ａ）に循環させる工程とを含む。
【００４６】
上に記載された、トランス臨界有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）システムの第１工程では、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む液相の作動流体は、その臨界圧力よりも上に圧縮される。第２工程では、前記作動流体は、この流体が膨張機に入る前により高い温度に加熱されるために、前記熱源と熱連通している熱交換器を通過させられる。熱交換器は、伝熱の任意の公知手段によって熱源から熱エネルギーを受け取る。ＯＲＣシステム作動流体は、熱供給熱交換器を通って循環し、熱交換器で流体は熱を獲得する。
【００４７】
次工程で、加熱された作動流体の少なくとも一部は、熱交換器から取り出され、膨張機に送られ、膨張機で膨張プロセスは、作動流体の熱エネルギー含量の少なくとも一部の機械的軸エネルギーへの転換をもたらす。軸エネルギーは、所望の速度および必要とされるトルクに依存してベルト、プーリー、ギア、変速機または類似のデバイスの従来型配置を用いることによって任意の機械的仕事を行うために用いることができる。一実施形態では、軸はまた、誘導発電機などの発電デバイスに接続することができる。生成した電気は、局所的に使用するかまたは地域グリッドに配送することができる。作動流体の圧力は、作動流体の臨界圧力よりも下に下げられ、それによって気相作動流体を生成する。
【００４８】
次工程で、作動流体は、膨張機から凝縮器に通され、ここで、気相作動流体は凝縮して液相作動流体を生成する。上の工程は、ループシステムを形成し、何度も繰り返すことができる。
【００４９】
１つ以上の内部熱交換器（たとえば、復熱装置）の使用、および／またはカスケードシステムでの２つ以上のサイクルの使用を含む実施形態は、本発明のトランス臨界ＯＲＣ動力サイクルの範囲内に入ることを意図する。
【００５０】
さらに、トランス臨界有機ランキンサイクルについては、幾つかの異なる運転モードが存在する。
【００５１】
１つの運転モードでは、トランス臨界有機ランキンサイクルの第１工程で、作動流体は、実質的に等エントロピー的に作動流体の臨界圧力よりも上に圧縮される。次工程で、作動流体は、その臨界温度よりも上に一定圧力（等圧）条件下に加熱される。次工程で、作動流体は、作動流体を気相に維持する温度で実質的に等エントロピー的に膨張させられる。膨張の終わりに、作動流体は、その臨界温度よりも下の温度で過熱蒸気である。このサイクルの最後の工程で、作動流体は冷却され、熱が冷却媒体へ放出されながら凝縮する。この工程中に、作動流体は凝縮して液体になった。作動流体は、この冷却工程の終わりにサブクールすることができよう。
【００５２】
トランス臨界ＯＲＣ動力サイクルの別の運転モードでは、第１工程で、作動流体は、実質的に等エントロピー的に、作動流体の臨界圧力よりも上に圧縮される。次工程で、作動流体は次に、その臨界温度よりも上に、しかし次工程で、作動流体が実質的に等エントロピー的に膨張させられ、そしてその温度が下げられるときに、作動流体が、作動流体の部分凝縮またはミスチングが起こってもよい飽和蒸気であることに十分に近いような程度にだけ一定圧力条件下に加熱される。しかし、この工程の終わりに、作動流体は依然としてわずかに過熱された蒸気である。最後の工程で、作動流体は冷却され、熱が冷却媒体へ放出されながら凝縮する。この工程中に、作動流体は凝縮して液体になった。作動流体は、この冷却／凝縮工程の終わりにサブクールすることができよう。
【００５３】
トランス臨界ＯＲＣ動力サイクルの別の運転モードでは、第１工程で、作動流体は、実質的に等エントロピー的に、作動流体の臨界圧力よりも上に圧縮される。次工程で、作動流体は、その臨界温度よりも下か、ほんのわずかに上かのどちらかの温度へ一定圧力条件下に加熱される。この段階で、作動流体温度は、作動流体が次工程で実質的に等エントロピー的に膨張させられるときに、作動流体が部分的に凝縮するようなものである。最後の工程で、作動流体は冷却され、完全に凝縮し、熱が冷却媒体へ放出される。作動流体は、この工程の終わりにサブクールされてもよい。
【００５４】
トランス臨界ＯＲＣサイクルについての上の実施形態は、実質的に等エントロピー的な膨張および圧縮、ならびに等圧の加熱または冷却を示し、そして一方、かかる等エントロピーまたは等圧条件が維持されないがサイクルがそれにもかかわらず成し遂げられる他のサイクルは、本発明の範囲内である。
【００５５】
一実施形態では、本発明は、超臨界サイクルを用いて熱源からの熱を機械的エネルギーに変換する方法に関する。この方法は、次の工程：
（ａ）作動流体をその臨界圧力よりも上の圧力からより高い圧力に圧縮する工程と；
（ｂ）熱源によって供給される熱を利用して（ａ）からの圧縮された作動流体を加熱する工程と；
（ｃ）（ｂ）からの蒸気作動流体を膨張させて作動流体の圧力を、その臨界圧力よりも上に下げ、そして機械的エネルギーを発生させる工程と；
（ｄ）（ｃ）からの膨張した作動流体を冷却してその臨界圧力よりも上の冷却された作動流体を形成する工程と；
（ｅ）（ｄ）からの冷却された液体作動流体を圧縮のための（ａ）に循環させる工程とを含む。
【００５６】
１つ以上の内部熱交換器（たとえば、復熱装置）の使用、および／またはカスケードシステムでの２つ以上のサイクルの使用を含む実施形態は、本発明の超臨界ＯＲＣ動力サイクルの範囲内に入ることを意図する。
【００５７】
典型的には、亜臨界ランキンサイクル運転の場合、作動流体に供給されるほとんどの熱は、作動流体の蒸発中に供給される。結果として作動流体温度は、熱源から作動流体への伝熱の間ずっと本質的に一定である。対照的に、作動流体温度は、流体がその臨界圧力よりも上の圧力で相変化なしに等圧的に加熱されるときには変わり得る。したがって、熱源温度が変わるとき、熱源から熱を抽出するためにその臨界圧力よりも上の流体の使用は、亜臨界熱抽出の場合と比べて熱源温度と作動流体温度との間のより良好な整合を可能にする。結果として、超臨界サイクルまたはトランス臨界サイクルでの熱交換プロセスの効率は多くの場合、亜臨界サイクルの効率よりも高い（Ｃｈｅｎら，Ｅｎｅｒｇｙ，３６，（２０１１）５４９−５５５およびその中の参考文献を参照されたい）。
【００５８】
ＨＦＣ−２４５ｅｂの臨界温度および圧力は、それぞれ、１６５．６℃および３．０６ＭＰａである。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚの臨界温度および圧力は、それぞれ、約１７１．３℃および約２．９ＭＰａである。作動流体としてのＨＦＣ−２４５ｅｂまたはそれとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとの混合物の使用は、超臨界サイクルまたはトランス臨界サイクルでそれらの臨界温度よりも高い温度の熱源から熱を受け取るランキンサイクルを可能にし得る。より高温の熱源は、（より低温の熱源と比べて）より高いサイクルエネルギー効率および容積能力を発電についてもたらす。熱が、その臨界温度よりも上の作動流体を使用して受け取られるとき、特定の圧力および出口温度（本質的に膨張機入口温度に等しい）を有する流体ヒーターが、従来型亜臨界ランキンサイクルに用いられるエバポレーター（もしくはボイラー）の代わりに用いられる。
【００５９】
上の方法の一実施形態では、熱を機械的エネルギーに変換する効率（サイクル効率）は少なくとも約２％である。好適な実施形態では、この効率（効率数）は、下記から選択することができる：
約２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、７、７．５、８、８．５、９、９．５、１０、１０．５、１１、１１．５、１２、１２．５、１３、１３．５、１４、１４．５、１５、１５．５、１６、１６．５、１７、１７．５、１８、１８．５、１９、１９．５、２０、２０．５、２１、２１．５、２２、２２．５、２３、２３．５、２４、２４．５、および約２５％。
【００６０】
別の実施形態では、効率は、上記の任意の２つの効率数の終点（両端を含む）を有する範囲から選択される。
【００６１】
亜臨界サイクルについて典型的には、作動流体が熱源からの熱を利用して加熱される温度は、約５０℃〜約１６０℃、好ましくは約８０℃〜約１６０℃、より好ましくは約１２５℃〜１６０℃の範囲にある。トランス臨界および超臨界サイクルについて典型的には、作動流体が熱源からの熱を利用して加熱される温度は、約１７５℃〜約４００℃、好ましくは約１７５℃〜約３００℃、より好ましくは約１８５℃〜２５０℃の範囲にある。
【００６２】
好適な実施形態では、膨張機入口での運転の温度は、次の温度のどれか一つまたは下の任意の２つの数によって画定される範囲内（両端を含めて）であり得る：
約５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８、１３９、１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１６０、１６１、１６２、および約１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７、１７８、１７９、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６、１８７、１８８、１８９、１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２１９、２２０、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９、２４０、２４１、２４２、２４３、２４４、２４５、２４６、２４７、２４８、２４９、２５０、２５１、２５２、２５３、２５４、２５５、２５６、２５７、２５８、２５９、２６０、２６１、２６２、２６３、２６４、２６５、２６６、２６７、２６８、２６９、２７０、２７１、２７２、２７３、２７４、２７５、２７６、２７７、２７８、２７９、２８０、２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８７、２８８、２８９、２９０、２９１、２９２、２９３、２９４、２９５、２９６、２９７、２９８、２９９、３００、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９、３１０、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７、３１８、３１９、３２０、３２１、３２３、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７、３２８、３２９、３３０、３３１、３２３、３３３、３３４、３３５、３３６、３３７、３３８、３３９、３４０、３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６、３４７、３４８、３４９、３５０、３５１、３５２、３５３、３５４、３５５、３５６、３５７、３５８、３５９、３６０、３６１、３６２、３６３、３６４、３６５、３６６、３６７、３６８、３６９、３７０、３７１、３７２、３７３、３７４、３７５、３７６、３７７、３７８、３７９、３８０、３８１、３８２、３８３、３８４、３８５、３８６、３８７、３８８、３８９、３９０、３９１、３９２、３９３、３９４、３９５、３９６、３９７、３９８、３９９、４００℃。
【００６３】
膨張機での作動流体の圧力は、膨張機入口圧力から膨張機出口圧力へ下げられる。超臨界サイクルについての典型的な膨張機入口圧力は、約５ＭＰａ〜約１５ＭＰａ、好ましくは約５ＭＰａ〜約１０ＭＰａ、より好ましくは約５ＭＰａ〜約８ＭＰａの範囲内である。
超臨界サイクルについての典型的な膨張機出口圧力は、臨界圧力よりも１ＭＰａ上以内である。
【００６４】
トランス臨界サイクルについての典型的な膨張機入口圧力は、ほぼ臨界圧力〜約１５ＭＰａ、好ましくはほぼ臨界圧力〜約１０ＭＰａ、より好ましくはほぼ臨界圧力〜約５ＭＰａの範囲内である。トランス臨界サイクルについての典型的な膨張機出口圧力は、約０．０２５ＭＰａ〜約１．６０ＭＰａ、より典型的には約０．０５ＭＰａ〜約１．１０ＭＰａ、より典型的には約０．１０ＭＰａ〜約０．６０ＭＰａの範囲内である。
【００６５】
亜臨界サイクルについての典型的な膨張機入口圧力は、約０．２５ＭＰａ〜臨界圧力よりも約０．１ＭＰａ下、好ましくは約０．５ ＭＰａ〜臨界圧力よりも約０．１ＭＰａ下、より好ましくは約１ＭＰａ〜臨界圧力よりも約０．１ＭＰａ下の範囲内である。亜臨界サイクルについての典型的な膨張機出口圧力は、約０．０２５ＭＰａ〜約１．６０ＭＰａ、より典型的には約０．０５ＭＰａ〜約１．１０ＭＰａ、より典型的には約０．１０ＭＰａ〜約０．６０ＭＰａの範囲内である。
【００６６】
動力サイクル装置のコストは、より高い圧力のための設計が必要とされるときには増加し得る。したがって、最高サイクル運転圧力を制限する初期コスト利点が少なくとも一般に存在する。最高運転圧力（典型的には、作動流体ヒーターまたはエバポレーターおよび膨張機入口に存在する）が２．２ＭＰａを超えないサイクルが注目すべきである。
【００６７】
本発明の新規作動流体は、低圧スチーム、工業廃熱、太陽エネルギー、地熱熱水、低圧地熱スチーム（一次もしくは二次配列）、あるいは燃料電池またはタービン、マイクロタービン、もしくは内燃エンジンなどの原動機を利用する分散型発電設備などの比較的低い温度の熱源から抽出されるかまたは受け取られる熱から機械的エネルギーを発生させるためのＯＲＣシステムに使用されてもよい。１つの低圧スチーム源は、バイナリー地熱ランキンサイクルとして知られるプロセスであり得よう。大量の低圧スチームは、化石燃料を動力源とする発電プラントにおけるなどの、多くの場所で見いだすことができる。
【００６８】
他の熱源には、移動性内燃エンジン（たとえばトラックもしくは鉄道ディーゼルエンジン）から排出されるガスから回収される廃熱、固定内燃エンジンエンジン（たとえば固定ディーゼルエンジン発電機）からの排ガスからの廃熱、燃料電池からの廃熱、複合加熱、冷却ならびに電力または地域暖房および冷却プラントで入手可能な熱、バイオマスを燃料とするエンジンからの廃熱、バイオガス、埋立地ガスおよび炭層メタンなどの様々な源からのメタンで運転される、天然ガスもしくはメタンガスバーナーまたはメタン焚きボイラーまたはメタン燃料電池（たとえば分散型発電施設での）からの熱、製紙／パルプ工場での樹皮およびリグニンの燃焼からの熱、焼却炉からの熱、従来型スチーム発電所での低圧スチームからの熱（「ボトミング」ランキンサイクルを駆動させるための）、ならびに地熱が含まれる。
【００６９】
本発明のランキンサイクルの一実施形態では、地熱が、地上での作動流体循環（たとえばバイナリーサイクル地熱動力装置）に供給される。本発明のランキンサイクルの別の実施形態では、本発明の新規作動流体組成物は、ランキンサイクル作動流体としておよびフローが、「熱サイフォン効果」として知られる、温度誘発流体粘度変化によって大部分はまたは専ら駆動される状態で、深坑井で地下を循環する地熱キャリアとしての両方で使用される（たとえばＤａｖｉｓ，Ａ．Ｐ．およびＥ．Ｅ．Ｍｉｃｈａｅｌｉｄｅｓ：「Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ  ｐｏｗｅｒ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａｂａｎｄｏｎｅｄ  ｏｉｌ  ｗｅｌｌｓ」，Ｅｎｅｒｇｙ，３４（２００９）８６６−８７２；Ｍａｔｔｈｅｗｓ，Ｈ．Ｂ．米国特許第４，１４２，１０８号明細書−１９７９年２月２７日を参照されたい）。
【００７０】
他の熱源には、パラボラソーラーパネルアレイなどのソーラーパネルアレイからの太陽熱、集光型太陽熱発電プラントからの太陽熱、ＰＶシステムを冷却して高いＰＶシステム効率を維持するために光起電力（ＰＶ）ソーラーシステムから除去される熱が含まれる。
【００７１】
他の実施形態では、本発明はまた、他のタイプのＯＲＣシステム、たとえば、マイクロタービンまたは小サイズの容積式膨張機を用いる小規模（たとえば１〜５００ｋＷ、好ましくは５〜２５０ｋＷ）ランキンサイクルシステム（たとえばＴａｈｉｒ，ＹａｍａｄａおよびＨｏｓｈｉｎｏ：「Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  ｃｏｍｐａｃｔ  ｏｒｇａｎｉｃ  Ｒａｎｋｉｎｅ  ｃｙｃｌｅ  ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  ｒｏｔａｒｙ−ｖａｎｅ−ｔｙｐｅ  ｅｘｐａｎｄｅｒ  ｆｏｒ  ｌｏｗ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｗａｓｔｅ  ｈｅａｔ  ｒｅｃｏｖｅｒｙ」，Ｉｎｔ’ｌ．Ｊ．ｏｆ  Ｃｉｖｉｌ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｅｎｇ  ２：１  ２０１０）、複合、多段階、およびカスケードランキンサイクル、ならびに膨張機を出ていく蒸気から熱を回収するための復熱装置付きランキンサイクルシステムを用いる。
【００７２】
他の熱源には、石油精製所、石油化学プラント、石油およびガスパイプライン、化学工業、商業ビル、ホテル、シッピングモール、スーパーマーケット、製パン所、食品加工工業、レストラン、塗料硬化オーブン、家具製造、プラスチック成形機、セメントキルン、材木キルン、か焼操作、製鉄業、ガラス工業、鋳造、製錬、エアコン、冷凍、およびセントラルヒーティングからなる群から選択される少なくとも１つの産業に関連した少なくとも１つの運転が含まれる。
【００７３】
別の実施形態では、第１作動流体を含有する既存のランキンサイクルシステムの最高実現可能蒸発温度を上げる方法が提供される。本方法は、第１作動流体を、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む第２作動流体と取り替える工程を含む。
【００７４】
ＨＦＣ−２４５ｅｂおよびＨＦＣ−２４５ｅｂ／Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚブレンドは、ＨＦＣ−２４５ｆａおよび他のより高圧の現役作動流体（すなわち、より低い標準沸点の流体）よりも低い蒸発圧力（所与の蒸発温度で）および高い臨界温度を有する。それ故、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよびＨＦＣ−２４５ｅｂ／Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚブレンドは、既存のＯＲＣシステムがより高い蒸発温度で熱を抽出すること、および設備の最高許容動作圧力または作動流体の臨界温度を超えることなくＨＦＣ−２４５ｆａおよび他のより高圧の流体と比べてより高いエネルギー効率を実現することを可能にする。
【００７５】
ＨＦＣ−２４５ｆａの臨界温度は１５４℃である。表１は、ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとを含有する組成物についての臨界温度（Ｔｃｒ）を提供する。これらの高温のために設計された設備で、表１に示される臨界温度でまたはほんの少し下でエバポレーター運転温度を達成することが可能である。
【００７６】
【表１】
2015503046.tif 000003
【００７７】
動力サイクル装置
本発明に従って、熱を機械的エネルギーに変換するための動力サイクル装置が提供される。本装置は、ＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体を含有する。典型的には、本発明の装置は、作動流体を加熱することができる熱交換構成単位と、その圧力を下げることにより加熱された作動流体を膨張させることによって機械的エネルギーを発生させることができる膨張機とを含む。膨張機には、タービンなどの、ターボまたはダイナミック膨張機、ならびにスクリュー膨張機、スクロール膨張機、ピストン膨張機および回転翼膨張機などの、容積式膨張機が含まれる。機械力は、（たとえば圧縮機を駆動させるために）直接用いることができるか、または発電機の使用によって電力に変換することができる。典型的には、本装置はまた、膨張した作動流体を冷却するための作動流体冷却構成単位（たとえば、凝縮器または熱交換器）と冷却された作動流体を圧縮するための圧縮機とを含む。
【００７８】
一実施形態では、動力サイクル装置は、熱交換構成単位と、膨張機と、作動流体冷却構成単位と圧縮機とを含み、それらのすべては、リストされた順に流体連通しており、それらを通って作動流体は、繰り返しサイクルで１つの構成要素から次のものへと流れる。
【００７９】
一実施形態では、動力サイクル装置は、（ａ）作動流体が加熱されてもよい、熱交換構成単位と；（ｂ）その圧力を下げることにより加熱された作動流体を膨張させることによって機械的エネルギーを発生させることができる、熱交換構成単位と流体連通する膨張機と；（ｃ）膨張した作動流体を冷却するための、膨張機と流体連通する作動流体冷却構成単位と；（ｄ）冷却された作動流体を圧縮するための、作動流体冷却構成単位と流体連通する圧縮機であって、作動流体が繰り返しサイクルで構成要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の通過を繰り返すように熱交換構成単位とさらに流体連通している圧縮機とを含む。このように、動力サイクル装置は、（ａ）熱交換構成単位と；（ｂ）熱交換構成単位と流体連通する膨張機と；（ｃ）膨張機と流体連通する作動流体冷却構成単位と；（ｄ）作動流体冷却構成単位と流体連通する圧縮機であって、作動流体が繰り返しサイクルで構成要素（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）の通過を繰り返すように熱交換構成単位とさらに流体連通している圧縮機とを含む。
【００８０】
図１は、熱源からの熱を利用するためのＯＲＣシステムの一実施形態の略図を示す。熱供給熱交換器４０は、熱源４６から供給される熱を、液相で熱供給熱交換器４０に入る作動流体に伝える。熱供給熱交換器４０は、熱源と熱連通している（この連通は、直接接触によっても別の手段によってもよい）。言い換えれば、熱供給熱交換器４０は、伝熱の任意の公知手段によって熱源４６から熱エネルギーを受け取る。ＯＲＣシステム作動流体は、熱供給熱交換器４０を通って循環し、熱交換器で流体は熱を獲得する。液体作動流体の少なくとも一部は、熱供給熱交換器（ある場合には、エバポレーター）４０で蒸気に変わる。
【００８１】
今蒸気形態の作動流体は、膨張機３２に送られ、膨張機で膨張プロセスは、熱源から供給された熱エネルギーの少なくとも一部の機械的軸動力への変換をもたらす。軸動力は、所望の速度および必要とされるトルクに依存してベルト、プーリー、ギア、変速機または類似のデバイスの従来型配置を用いることによって任意の機械的仕事を行うために用いることができる。一実施形態では、軸はまた、誘導発電機などの発電デバイス３０に接続することができる。生成した電気は、局所的に使用するかまたは地域グリッドに配送することができる。
【００８２】
膨張機３２を出る依然として蒸気形態の作動流体は、凝縮器３４へと進み続け、凝縮器で十分な熱放出は、流体を凝縮させて液体化する。
【００８３】
液体形態の作動流体のポンプ吸引への十分な供給が常にあることを確実にするために液体サージタンク３６が凝縮器３４とポンプ３８との間に配置されることもまた望ましい。液体形態の作動流体は、ポンプ３８へと流れ、ポンプは、作動流体を熱供給熱交換器４０へ導入して戻し、こうしてランキンサイクルループを完成させることができるように流体の圧力を上げる。
【００８４】
代わりの実施形態では、熱源とＯＲＣシステムとの間で動作する二次熱交換ループをまた用いることができる。図２に、有機ランキンサイクルシステムが、特に二次熱交換ループを用いるシステムについて示される。主な有機ランキンサイクルは、図１について上に記載されたように動作する。二次熱交換ループは、次の通り図２に示される：熱源４６’からの熱は、伝熱媒体（すなわち、第２熱交換ループ流体）を使用して熱供給熱交換器４０’へ運ばれる。伝熱媒体は、熱供給熱交換器４０’からポンプ４２’へ流れ、ポンプは伝熱媒体を熱源４６’にポンプ送液して戻す。この配置は、熱源から熱を除去し、そしてそれをＯＲＣシステムに配送する別の手段を提供する。この配置は、理にかなった伝熱のための様々な流体の使用を容易にすることによって柔軟性を提供する。
【００８５】
実際に、本発明の作動流体は、ループの圧力がループ中の流体の温度で流体飽和圧力にまたはそれよりも上に維持されるという条件で第２熱交換ループ流体として使用することができる。あるいはまた、本発明の作動流体は、第２熱交換ループ流体、または作動流体が熱交換プロセス中に蒸発し、それによって流体フローを持続するのに十分な大きい流体密度差（熱サイフォン効果）を発生させることを可能にする運転モードで熱を熱源から抽出するための熱キャリア流体として使用することができる。さらに、グリコール、ブライン、シリコーンなどの高沸点流体、または他の本質的に非揮発性の流体が、記載される二次ループ配置で理にかなった伝熱のために使用されてもよい。第２熱交換ループは、２つのシステムがより容易に隔離され得るまたは分離され得るので、熱源かＯＲＣシステムかのどちらかの使用をより容易にすることができる。このアプローチは、高い質量流量／低い熱流束部分に高い熱流束／低い質量部分が続く状態の熱交換器を有する場合と比べて熱交換器設計を簡単にすることができる。有機化合物は多くの場合、それよりも上で熱分解が起こるであろう温度上限を有する。熱分解の開始は、化学物質の特定の構造に関係し、したがって異なる化合物について変わる。作動流体との直接熱交換を用いて高温源にアクセスするために、上述のような、熱流束および質量流量についての設計配慮が、作動流体をその熱分解開始温度よりも下に維持しながら熱交換を容易にするために採用されてもよい。かかる状況での直接熱交換は典型的には、コストを上昇させる追加のエンジニアリングおよび機械的特徴を必要とする。かかる状況では、二次ループ設計は、直接熱交換ケースについて列挙される懸念を避けながら温度を管理することによって高温熱源へのアクセスを容易にし得る。
【００８６】
第２熱交換ループ実施形態のための他のＯＲＣシステム構成要素は、図１に記載されるのと本質的に同じものである。液体ポンプ４２は、二次流体（たとえば、伝熱媒体）を、それが熱源４６のループ部分に入り、ループ部分でそれが熱を獲得するように二次ループを通して循環させる。流体は次に、熱交換器４０に通り、熱交換器で二次流体は熱をＯＲＣ作動流体へ放出する。
【００８７】
上のプロセスの一実施形態では、エバポレーター温度（熱が作動流体によって抽出される温度）は、作動流体の臨界温度未満である。運転の温度が次の温度のどれか一つまたは下の任意の２つの数によって画定される範囲内（両端を含めて）である実施形態が含まれる：
約４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６、１３７、１３８、１３９、１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５、１４６、１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１６０、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７、１６８、１６９、１７０および約１７１℃。
【００８８】
上のプロセスの一実施形態では、エバポレーター運転圧力は、約３．０６ＭＰａ未満である。運転の圧力が次の圧力のどれか一つまたは下の任意の２つの数によって画定される範囲内（両端を含めて）である実施形態が含まれる：
約０．１５、０．２、０．２５、０．３、０．３５、０．４、０．４５、０．５、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．７５、０．８、０．８５、０．９、０．９５、１．００、１．０５、１．１０、１．１５、１．２０、１．２５、１．３０、１．３５、１．４０、１．４５、１．５０、１．５５、１．６０、１．６５、１．７０、１．７５、１．８０、１．８５、１．９０、１．９５、２．００、２．０５、２．１０、２．１５、２．２０、２．２５、２．３０、２．３５、２．４０、２．４５、２．５０、２．５５、２．６０、２．６５、２．７０、２．７５、２．８０、２．８５、２．９０、２．９５、３．００、３．０５および約３．０６ＭＰａ。
【００８９】
低コスト設備構成要素の使用は、有機ランキンサイクルの実際の実現可能性を実質的に拡大する（Ｊｏｏｓｔ  Ｊ．Ｂｒａｓｚ，Ｂｒｕｃｅ  Ｐ．ＢｉｅｄｅｒｍａｎおよびＧｗｅｎ  Ｈｏｌｄｍａｎｎ：「Ｐｏｗｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｍｏｄｅｒａｔｅ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ」，ＧＲＣ  Ａｎｎｕａｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２５−２８ｔｈ、２００５；Ｒｅｎｏ，ＮＶ，ＵＳＡを参照されたい）。たとえば、最高蒸発圧力を約２．２ＭＰａに制限すると、ＨＶＡＣ業界で広く使用されているタイプの低コスト設備構成要素の使用を可能にするであろう。
【００９０】
一実施形態では、動力サイクル装置で有用な組成物は、約０〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含んでもよい。別の実施形態では、有用な組成物は、約０〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとから本質的になる。そして別の実施形態では、有用な組成物は、約０〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとからなる。
【００９１】
別の実施形態では、動力サイクル装置に有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセンのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含んでもよい。別の実施形態では、有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとから本質的になる。そして別の実施形態では、有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとからなる。
【００９２】
約５０重量パーセント超のＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚを含有する組成物が、かかるシステムに望ましいであろうよりも低いエネルギー効率および低い容積能力を発電について有することに留意されたい。
【００９３】
本装置は、湿気の除去に役立つためのモレキュラーシーブを含んでもよい。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モレキュラーシーブを含んでもよい。ある種の実施形態では、好ましいモレキュラーシーブは、おおよそ３オングストローム、４オングストローム、または５オングストロームの細孔径を有する。代表的なモレキュラーシーブには、ＭＯＬＳＩＶ  ＸＨ−７、ＸＨ−６、ＸＨ−９およびＸＨ−１１（ＵＯＰ  ＬＬＣ，Ｄｅｓ  Ｐｌａｉｎｅｓ，ＩＬ）が含まれる。
【００９４】
動力サイクル組成物
有機ランキンサイクルなどの動力サイクルに特に有用であるＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む組成物は、共沸もしくは共沸混合物様である。
【００９５】
共沸もしくは共沸混合物様組成物用のＨＦＣ−２４５ｅｂおよびＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚは、２０１１年３月２日出願の米国仮特許出願第６１／４４８，２４１号明細書（今は、２０１２年８月９日公開の国際公開第２０１２／１０６５６５Ａ２号パンフレット）に開示されている。
【００９６】
共沸組成物は、動力サイクル装置の、熱交換器、たとえば、エバポレーターおよび凝縮器でゼログライドを有するであろう。
【００９７】
不燃性である組成物ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよびＥ−ＨＦＯ−１４３８ｍｚｚの少なくとも１つとが注目すべきである。Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚおよび／またはＥ−ＨＦＯ−１４３８ｍｚｚと組み合わせられたＨＦＣ−２４５ｅｂを含むある種の組成物は、標準試験ＡＳＴＭ  ６８１によって不燃性であることが測定されている。少なくとも４１重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとＨＦＣ−２４５ｅｂとを含有する組成物が特に注目すべきである。
【００９８】
約０〜４１重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約１００〜５９重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含む組成物が注目すべきである。別の実施形態では、有用な組成物は、０超〜約５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと１００未満〜約５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとから本質的になる。そして別の実施形態では、有用な組成物は、約０超〜約５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと１００未満〜約５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとからなる。
【００９９】
約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとを含む組成物が特に注目すべきである。別の実施形態では、有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとから本質的になる。そして別の実施形態では、有用な組成物は、約４１〜５０重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚと約５９〜５０重量パーセントのＨＦＣ−２４５ｅｂとからなる。
【０１００】
本発明に従って、ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとを含む作動流体が提供される。この作動流体は、ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとを含み、そして（ｉ）Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚをさらに含むか、もしくは（ｉｉ）その臨界温度よりも上の温度を有するか、または（ｉ）および（ｉｉ）の両方である。ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になり、そして（ｉ）Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚをさらに含むか、もしくは（ｉｉ）その臨界温度よりも上の温度を有するか、または（ｉ）および（ｉｉ）の両方である組成物が注目すべきである。
【０１０１】
その臨界温度および圧力よりも上のＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとから本質的になる作動流体もまた注目すべきである。
【０１０２】
組成物が作動流体の臨界温度よりも上の温度を有し、そして潤滑油がその温度での使用に好適である作動流体もまた注目すべきである。
【０１０３】
潤滑油をまた含むＨＦＣ−２４５ｅｂおよび任意選択的にＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚを含む作動流体は、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潤滑油を含有してもよい。
【０１０４】
有用な潤滑油には、動力サイクル装置で使用するために好適なものが含まれる。これらの潤滑油の中には、クロロフルオロカーボン冷媒を利用する蒸気圧縮冷凍装置に通常使用されるものがある。一実施形態では、潤滑油は、圧縮冷凍潤滑の分野で「鉱油」として一般に知られるものを含む。鉱油はパラフィン（すなわち、直鎖および分岐鎖炭素鎖、飽和炭化水素）、ナフテン（すなわち、環式パラフィン）ならびに芳香族化合物（すなわち、交互二重結合によって特徴づけられる１つまたは複数の環を含有する不飽和の環式炭化水素）を含む。一実施形態では、潤滑油は圧縮冷凍潤滑の分野で「合成油」として一般に知られるものを含む。合成油はアルキルアリール（すなわち線状および分枝状アルキルのアルキルベンゼン）、合成パラフィンおよびナフテン、ならびにポリ（アルファオレフィン）を含む。代表的な従来型潤滑油は、商業的に入手可能なＢＶＭ  １００Ｎ（ＢＶＡ  Ｏｉｌｓによって販売されるパラフィン系鉱油）、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系鉱油、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系鉱油、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系鉱油、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状アルキルベンゼン、ならびにＨＡＢ２２（新日本石油株式会社によって販売される分枝状アルキルベンゼン）である。
【０１０５】
有用な潤滑油にはまた、ハイドロフルオロカーボン冷媒との使用のために設計された、そして動力サイクル運転条件下に本発明の作動流体と混和性であるものが含まれてもよい。かかる潤滑油には、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））製の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）ならびにポリカーボネート（ＰＣ）が含まれるが、それらに限定されない。
【０１０６】
潤滑油は、所与の圧縮機の要件および潤滑油が曝されるであろう環境を考慮することによって選択される。
【０１０７】
高温で安定性のある高温潤滑油が注目すべきである。動力サイクルが達成する最高温度が、どの潤滑油が必要とされるかを決定するであろう。
【０１０８】
約２００℃まで安定性のあるポリアルファオレフィン（ＰＯＡ）潤滑油および約２００℃〜２２０℃までの温度で安定性のあるポリオールエステル（ＰＯＥ）潤滑油が特に注目すべきである。約２２０℃〜約３５０℃の温度で安定性を有するパーフルオロポリエーテル潤滑油もまた特に注目すべきである。ＰＦＰＥ潤滑油には、約３００〜３５０℃まで熱安定性のあるＸＨＴシリーズなどの、商標Ｋｒｙｔｏｘ（登録商標）でＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能なものが含まれる。他のＰＦＰＥ潤滑油には、約２８０〜３３０℃まで熱安定性のあるダイキン工業（日本国）から商標Ｄｅｍｎｕｍ（商標）で販売されるものならびに、約２２０〜２６０℃まで熱安定性のある商標Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）−Ｙ  Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）−Ｚで入手可能なものなどの商標Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）およびＧａｌｄｅｎ（登録商標）で、Ａｕｓｉｍｏｎｔ（Ｍｉｌａｎ，Ｉｔａｌｙ）から入手可能なものが含まれる。
【０１０９】
別の実施形態では、ＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとを含み、そしてＥ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚをさらに含む作動流体が提供される。（たとえば、Ｅ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）などの、他の化合物の総量がゼロ超（たとえば、百万当たり１００部以上）〜約８重量パーセントである組成物が注目すべきである。
【０１１０】
ＨＦＣ−２４５ｅｂと、Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとＥ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ（たとえば、１００ｐｐｍ〜８重量パーセントのＥ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ）とを含むまたはそれらから本質的になる作動流体が注目すべきである。
【０１１１】
１５０未満のＧＷＰを有する、少なくとも４９．５重量パーセントのＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとＨＦＣ−２４５ｅｂとを含む組成物もまた注目すべきである。
【０１１２】
熱を機械的エネルギーに変換するランキンサイクル用の組成物が提供される。本組成物は、上記のようにＨＦＣ−２４５ｅｂとＺ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚとを含む作動流体を含む。組成物は、上記のようにトランス臨界または超臨界ランキンサイクル内で発電するために使用されるときに特に、作動流体成分の臨界温度よりも上の温度にあってもよい。組成物はまた、少なくとも約１７５℃の温度での使用に好適な少なくとも１つの潤滑油を含んでもよい。約１７５℃〜約４００℃の範囲内の温度での使用に好適な少なくとも１つの潤滑油を含む組成物が注目すべきである。本発明の組成物はまた、安定剤、相溶化剤およびトレーサーなどの他の成分を含んでもよい。
【実施例】
【０１１３】
本明細書に記載される概念は、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、以下の実施例でさらに説明される。
【０１１４】
実施例１
ＨＦＣ−２４５ｅｂを作動流体として使用する有機ランキンサイクル
表２は、同じ条件下にＨＦＣ−２４５ｅｂを作動流体として使用する有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）の性能対ＨＦＣ−２４５ｆａを作動流体として使用するＯＲＣのそれを比較する：
Ｔｅｖａｐ＝１３５℃；
Ｔｃｏｎｄ＝４０℃；
過熱＝１０℃；
サブクーリング＝１０℃；
膨張機効率＝０．８；
圧縮機（液体ポンプ）効率＝０．６。
【０１１５】
表２は、ＨＦＣ−２４５ｅｂが、ＨＦＣ−２４５ｆａよりも低いＧＷＰを有することに加えて、ＨＦＣ−２４５ｆａよりも高いエネルギー効率のＯＲＣを可能にすることを示す。さらに、ＨＦＣ−２４５ｅｂの蒸発圧力は、ＨＦＣ−２４５ｆａのそれよりも低く、それは、より低い最高許容動作圧力の設備が用いられることを可能にする点で有利であり得よう。幾つかの場合には、ＨＦＣ−２４５ｅｂは、作動流体のＧＷＰを低下させ、エネルギー効率を高め、そして許容蒸発温度を高めるために既存のＯＲＣ設備でＨＦＣ−２４５ｆａを取り替えるために使用することができよう。
【０１１６】
【表２】
2015503046.tif 000004
【０１１７】
実施例２
ＨＦＣ−２４５ｅｂ／Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚブレンドを作動流体として使用する有機ランキンサイクル
表３は、同じ条件下に不燃性ブレンドＡ（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ／ＨＦＣ−２４５ｅｂ  ４１／５９重量％）または不燃性ブレンドＢ（Ｚ−ＨＦＯ−１３３６ｍｚｚ／ＨＦＣ−２４５ｅｂ  ５０／５０重量％）を作動流体として使用する有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）の性能対ＨＦＣ−２４５ｆａを作動流体として使用するＯＲＣの性能を比較する：
Ｔｅｖａｐ＝１３５℃；
Ｔｃｏｎｄ＝４０℃；
過熱＝１０℃；
サブクーリング＝１０℃；
膨張機効率＝０．８；
圧縮機（液体ポンプ）効率＝０．６。
【０１１８】
表３は、ブレンドＡおよびＢが、ＨＦＣ−２４５ｆａよりも低いＧＷＰ値を有することに加えて、ＨＦＣ−２４５ｆａよりも幾らか高いエネルギー効率のＯＲＣを可能にすることを示す。さらに、ブレンドＡおよびＢの蒸発圧力は、ＨＦＣ−２４５ｆａの蒸発圧力よりも実質的に低く、それは、より低い最高許容動作圧力の設備が用いられることを可能にする点で有利であり得よう。幾つかの場合には、ブレンドＡおよびブレンドＢは、作動流体のＧＷＰを低下させ、より高い蒸発温度を（設備の最高許容動作圧力または作動流体の臨界温度を超えることなく）可能にし、そしてより高いエネルギー効率を実現するために既存のＯＲＣ設備でＨＦＣ−２４５ｆａ（またはＣＦＣ−１１４）を取り替えるために使用することができよう。ブレンドＣは、かかるシステムについて望ましいであろうよりも大きい能力の損失を示す。
【０１１９】
【表３】
2015503046.tif 000005
【図１】
2015503046.tif 000006
【図２】
2015503046.tif 000007
【国際調査報告】
2015503046.tif 000008
2015503046.tif 000009