(57)【要約】  本発明は、冷媒と、少なくとも１種類のイオン化合物および／または非イオン性吸収液とを含む組成物に関し、そのような組成物を冷媒対として使用した吸収サイクルを実施することが可能な装置にも関する。本発明は、冷媒と、吸収液としての少なくとも１種類のイオン化合物および／または非イオン性吸収液とを含む吸収サイクルを使用した冷却のための方法および装置も提供する。本発明は、冷媒と、少なくとも１種類のイオン化合物および／または非イオン性吸収液とを含む吸収サイクルを使用した、加熱のための方法および装置も提供する。
2012508298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と、少なくとも１つのイオン化合物吸収剤とを含む組成物であって、イオン化合物は、陰イオンおよび陽イオンを含み、陽イオンが、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、コリン、ホスホニウムコリン、グアニジニウム（ｇｕａｎａｄｉｎｉｕｍ）、イソキノリウム、キノリウム、およびスルホニウムからなる群のいずれか１つ以上から選択される、組成物。
【請求項２】
冷媒と、少なくとも１つのイオン化合物吸収剤とを含む組成物であって、イオン化合物が陰イオンおよび陽イオンを含み、陰イオンが、
（ｃ）クロロアルミン酸イオン、ブロモアルミン酸イオン、テトラクロロホウ酸イオン、メチルスルホン酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、テトラブロモアルミン酸イオン、過塩素酸イオン、水酸化物アニオン、三塩化鉄アニオン、三塩化亜鉛アニオン、塩化ガリウムイオン、および種々のランタン、カリウム、リチウム、ニッケル、コバルト、マンガンおよびその他の金属を含有する陰イオン；
（ｄ）［ＣＨ3ＣＯ2］-、［ＨＳＯ4］-、［ＣＨ3ＯＳＯ3］-、［Ｃ2Ｈ5ＯＳＯ3］-、［ＡｌＣｌ4］-、［ＣＯ3］2-、［ＨＣＯ3］-、［ＮＯ2］-、［ＮＯ3］-、［ＳＯ4］2-、［ＰＯ3］3-、［ＨＰＯ3］2-、［Ｈ2ＰＯ3］1-、［ＰＯ4］3-、［ＨＰＯ4］2-、［Ｈ2ＰＯ4］-、［ＨＳＯ3］-、［ＣｕＣｌ2］-、［Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-］、ＳＣＮ-、ＢＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4、またはＢＯＲ1ＯＲ2ＯＲ3ＯＲ4［式中、Ｒ1〜Ｒ4はここに記載の通りである；カルボラン酸類のイオン（場合によりアルキル基および／または置換アルキル基で置換される１−カルバドデカボラン酸イオン（１−））；カルボラン類のイオン（場合によりアルキルアミン基、置換アルキルアミン基、アルキル基、および／または置換アルキル基で置換されるジカルバドデカボランイオン（１−））］
（ｆ）アミノアセテートイオン（グリシンの陰イオン）、アスコルビン酸イオン、安息香酸イオン、カテコレートイオン、クエン酸イオン、ジメチルリン酸イオン、ギ酸イオン、フマル酸イオン、没食子酸イオン、グリコール酸イオン、グリオキシル酸イオン、イミノジアセテートイオン、イソ酪酸イオン、コウジ酸イオン（５−ヒドロキシ−２−ヒドロキシメチル−４−ピロンイオン）、乳酸イオン、レブリン酸イオン、シュウ酸イオン、ピバル酸イオン、プロピオン酸イオン、ピルビン酸イオン、サリチル酸イオン、スクシンアミド酸イオン、コハク酸イオン、チグリン酸イオン（ＣＨ3ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯ-）、トロポロネートイオン（２−ヒドロキシ−２，４，６−シクロヘプタトリエン−１−オンイオン）；
（ｇ）次式：
【化１】
2012508298.tif 000011
（式中、Ｒ11は：
（ｉ）場合によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つもしくはそれ以上で置換される−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、またはＣ3〜Ｃ10の直鎖、分岐もしくは環状のアルカン基もしくはアルケン基；
（ｉｉ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有し、場合によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つもしくはそれ以上で置換される−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、またはＣ3〜Ｃ10の直鎖、分岐もしくは環状のアルカン基もしくはアルケン基；
（ｉｉｉ）Ｃ6〜Ｃ10非置換アリール基、またはＯ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有するＣ3〜Ｃ10非置換ヘテロアリール基；および
（ｉｖ）（１）ＯＨ；（２）ＮＨ2；（３）ＳＨ；および（４）場合によりＣｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2およびＳＨの１つもしくはそれ以上で置換される−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、またはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐もしくは環状のアルカン基もしくはアルケン基からなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を含有する、Ｃ6〜Ｃ10置換アリール基、またはＯ、Ｎ、ＳｉおよびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有するＣ3〜Ｃ10置換ヘテロアリール基、
からなる群から選択される）
の構造によって表される陰イオン；ならびに
（ｈ）次式（式中、Ｒ1およびＲ2はここに記載の通りである）：
【化２】
2012508298.tif 000012
の各構造によって表される陰イオン；
からなる群のいずれか１つまたは複数のメンバーから選択される、上記組成物。
【請求項３】
冷媒と、少なくとも１つの非イオン性吸収剤とを含む組成物であって、非イオン性吸収剤が、アクリルポリマー（ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、およびポリアクリルアミドなど）およびそれらの誘導体；カテコール（ベンゼン−１，２−ジオール）；クラウンエーテル類（エチレンオキシドの環状オリゴマー類）；ならびに次式：
【化３】
2012508298.tif 000013
（式中、Ｒ15は、Ｈ、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、またはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、もしくは環状のアルカン基であって、場合によりヒドロキシル基、カルボキシ基、チオール基、カルボニル基またはアミン基で置換される）
の構造によって表されるペンタエリスリトールおよび置換ペンタエリスリトール類の１つまたはそれ以上から選択される、上記組成物。
【請求項４】
冷媒と、少なくとも１つのイオン化合物吸収剤および／または非イオン性吸収剤、ならびにポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ゼオライト類、平均直径が約１００ｎｍ未満のナノ粒子、５もしくは６員炭素環の糖類および２〜５炭素脂肪族グリコール類からなる群から選択される１つまたはそれ以上の添加剤を含む、上記組成物。
【請求項５】
冷媒が、水、ハロカーボン、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）および非ハロゲン化炭化水素からなる群の１つまたはそれ以上から選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項６】
（ａ）冷媒および吸収剤の混合物を形成させる吸収器；（ｂ）吸収器から混合物を受け、混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収剤から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させる発生器；（ｃ）発生器から冷媒蒸気を受け、加圧下で蒸気を液体に凝縮させる凝縮器；（ｄ）減圧装置であって、これを通して凝縮器を離れる液体冷媒を通過させて、液体の圧力を低下させ、液体および蒸気の冷媒の混合物を形成させる、上記減圧装置；（ｅ）減圧装置を通過する液体および蒸気の冷媒の混合物を受け、残留する液体を蒸発させて、冷媒蒸気を形成させる蒸発器；ならびに（ｆ）蒸発器を離れる冷媒蒸気を通過させて吸収器に戻す導管を含み；ここで吸収剤および冷媒が請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物を含む、温度調節のための装置。
【請求項７】
凝縮器が、加熱しようとする物体、媒体、または空間の近傍に配置される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
蒸発器が、冷却しようとする物体、媒体、または空間の近傍に配置される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
物体、媒体、または空間の温度を調節する方法であって、（ａ）冷媒蒸気を吸収剤に吸収させて混合物を形成させるステップ；（ｂ）混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収剤から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させるステップ；（ｃ）加圧下で冷媒蒸気を液体に凝縮させるステップ；（ｄ）液体冷媒の圧力を低下させ、冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を形成させるステップ；ならびに（ｅ）吸収剤に冷媒蒸気を再吸収させるためにステップ（ａ）を繰り返すステップを含み；ここで吸収剤および冷媒が請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物を含む、上記方法。
【請求項１０】
加熱しようとする物体、媒体、または空間の近傍で、冷媒蒸気を液体に凝縮させる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
冷却しようとする物体、媒体、または空間の近傍で、液体の冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を形成する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２００８年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６１／１１２，４０８号明細書；２００８年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６１／１１２，４１５号明細書；および２００８年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６１／１１２，４２８号明細書の優先権を主張し、これらの利益を主張し、これらそれぞれの記載内容全体があらゆる目的で本明細書の一部として参照により援用される。
【０００２】
本発明は、少なくとも１種類の冷媒と少なくとも１種類の吸収液とを含む冷媒対を使用する吸収冷却または加熱システムに関し、特定の一実施形態においては吸収液は、少なくとも１種類のイオン化合物および／または少なくとも１種類の非イオン性吸収液であってよい。
【背景技術】
【０００３】
吸収冷却および加熱サイクルは、１００年以上前の技術であり、Ｈａａｆらによって、非特許文献１に記載されているような説明によって周知となっている。基本的な冷却サイクルでは、冷却すべき水、空気、またはあらゆる媒体から熱を吸収して、気相に変化する（蒸発器セクション中）低温液体冷媒が使用される。冷媒蒸気は、次に発生器によってより高い圧力まで圧縮され、外部環境に排熱することによって液体に戻り（凝縮器セクション中）、次に膨張して液体および蒸気の低圧混合物となり（膨張器セクション中）、蒸発器セクションに戻り、このサイクルが繰り返される。吸収システムでは、冷媒蒸気をより高い圧力に圧縮するために熱が使用される。
【０００４】
現在、蒸気圧縮サイクルは、住宅用および小規模商業用の空調および冷凍用途の大部分で使用されているが、Ｈ2Ｏ／ＬｉＢｒおよびＮＨ3／Ｈ2Ｏの周知の冷媒対を使用する冷媒−吸収器システムは、ある種の用途、特に工業的実施または大規模水冷却システムの分野において依然として使用されている。最近になって、ＮＨ3／Ｈ2Ｏ系を使用する廃熱利用に関してより注目されるようになっている（非特許文献２）。ＬｉＢｒを吸収液として使用すること、またはＮＨ3を冷媒として使用することの固有の欠点としては、ＬｉＢｒの腐食性、ならびにＮＨ3の毒性および燃焼性が挙げられる。
【０００５】
あらゆる目的でそれぞれの記載内容全体が本明細書の一部として参照により援用される特許文献１および２には、少なくとも１種類の冷媒と少なくとも１種類のイオン化合物とを含む冷媒対が使用される吸収サイクルが開示されているが、冷媒およびイオン化合物および非イオン性吸収液の選択された対を使用した吸収サイクルを動かすためのシステムが依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１９７０５３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０１４４１８６号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｓｉｘｔｈ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ，Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｇｅｒｍａｎｙ，Ｖｏｌｕｍｅ  ３１，ｐａｇｅｓ  ２６９−３１２）
【非特許文献２】Ｅｒｉｃｋｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ，Ｈｅａｔ−Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｄｕａｌ−ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｃｙｃｌｅ，ＡＳＨＲＡＥ  Ｔｒａｎｓ．，２００４，１１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、一部においては、サイクルの繰り返しの間に排出および吸収される熱を考慮して加熱または冷却を行うのに好適なシステムまたはその他の装置を稼働または運転することによる吸収冷凍サイクルの実施または実行を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明の一実施形態は、（ａ）水、ハロカーボン、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）、および非ハロゲン化炭化水素からなる群の１つ以上から選択される冷媒と；（ｂ）冷媒を吸収する少なくとも１種類のイオン化合物および／または非イオン性吸収液とを含む組成物を提供する。これらの組成物は、吸収加熱または冷却サイクル中、ならびにそのようなサイクルを運転するシステム中における冷媒対として有用である。
【００１０】
本発明の別の一実施形態は、（ａ）冷媒および吸収液の混合物を形成する吸収器と；（ｂ）吸収器から混合物を受け取り、混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収液から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させる発生器と；（ｃ）発生器から冷媒蒸気を受け取り、加圧下で蒸気を液体に凝縮させる凝縮器と；（ｄ）減圧装置であって、凝縮器を離れた液体の冷媒が通過すると、液体の圧力が低下して、液体および蒸気の冷媒の混合物が形成される減圧装置と；（ｅ）減圧装置を通過した液体および蒸気の冷媒の混合物を受け取り、残留する液体を蒸発させて、冷媒蒸気を形成する蒸発器と；（ｆ）蒸発器を離れた冷媒蒸気が吸収器に戻るために通過する導管とを含む、温度調節のための装置を提供する。
【００１１】
このような装置は、加熱される物体、媒体、または空間の近傍に凝縮器を配置することによって加熱のために使用することができ、あるいはこのような装置は、冷却される物体、媒体、または空間の近傍に蒸発器を配置することによって冷却のために使用することもできる。
【００１２】
さらに別の一実施形態においては、本発明は、（ａ）冷媒蒸気を吸収液に吸収させて混合物を形成するステップと；（ｂ）混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収液から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させるステップと；（ｃ）加圧下で冷媒蒸気を液体に凝縮するステップと；（ｄ）液体の冷媒の圧力を低下させ、冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を形成するステップと；（ｅ）吸収液に冷媒蒸気を再吸収させるためにステップ（ａ）を繰り返すステップとによって、物体、媒体、または空間の温度を調節する方法を提供する。
【００１３】
このような方法の一実施形態においては、この方法によって行われる温度調節は、温度を上昇させることであってよく、その目的のために、加熱される物体、媒体、または空間の近傍で冷媒蒸気を液体に凝縮させ；あるいは、このような方法によって行われる温度調節は温度の低下であってもよく、その目的のために、冷却される物体、媒体、または空間の近傍で液体冷媒を蒸発させる。
【００１４】
上記実施形態のいずれにおいても、冷媒は、水、ハロカーボン、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）、および非ハロゲン化炭化水素からなる群の１つ以上から選択することができ、および／または吸収液は、１種類以上のイオン化合物および／または非イオン性吸収液であってよい。
【００１５】
さらに別の一実施形態においては、冷媒および吸収液の冷媒対組成物は、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ゼオライト類、平均直径が約１００ｎｍ未満のナノ粒子、５または６員炭素環の糖類、２〜５個の炭素の脂肪族グリコール類、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される１種類以上の添加剤を含有することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】単純な吸収冷凍サイクルの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本出願の対象の説明において、本明細書においてさまざまに使用される特定の専門用語に関して、以下の定義構造が提供される：
「アルカン」は、一般式ＣnＨ2n+2で表され、直鎖、分岐、または環状の化合物であってよい飽和炭化水素を意味する。環状化合物は最低３個の炭素が必要である。
【００１８】
「アルケン」は、１つ以上のＣ＝Ｃ二重結合を含有し、直鎖、分岐、または環状の化合物であってよい不飽和炭化水素を意味する。アルケンは最低２個の炭素が必要である。環状化合物は最低３個の炭素が必要である。
【００１９】
「芳香族」は、ベンゼン、および化学的挙動がベンゼンに類似した化合物を意味する。
【００２０】
２種類以上の冷媒の「共沸」または「定沸」混合物は、冷却または加熱サイクル中に遭遇する温度および圧力において、蒸気および液相の組成が実質的に同じである混合物である。定沸混合物の定義には、米国特許第５，７０９，０９２号明細書に記載されるように、蒸発損失後でさえも実質的に一定の蒸気圧を維持し、そのため定沸挙動を示す「ほぼ共沸の」混合物も含まれる。
【００２１】
「フッ素化イオン化合物」または「フッ素化非イオン性吸収液」は、その陽イオンまたは陰イオンの上、あるいはその構造の中に少なくとも１つのフッ素を有するイオン化合物または非イオン性吸収液として定義される。「フッ素化陽イオン」または「フッ素化陰イオン」は、それぞれ、少なくとも１つのフッ素を含有する陽イオンまたは陰イオンである。
【００２２】
「ハロカーボン」は、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、またはそれらの混合物である。
【００２３】
「ヘテロアリール」は、ヘテロ原子を有するアルキル基を意味する。
【００２４】
「ヘテロ原子」は、アルカニル、アルケニル、環状、または芳香族の化合物の構造中の炭素以外の原子である。
【００２５】
「非ハロゲン化炭化水素」は、Ｃ1〜Ｃ4直鎖、分岐、または環状のアルカン、ならびにＣ1〜Ｃ4直鎖、分岐、または環状のアルケン、あるいはそれらの混合物からなる群から選択される炭化水素である。
【００２６】
「冷媒」は、熱エネルギー伝達媒体として使用することができる流動性物質である。冷媒は、液体から蒸気に相変化する（蒸発する）ときに、周囲から熱を除去し；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、言外の意味として冷却のみに使用される物質となりうるが、本明細書においてはこの用語は、加熱または冷却のいずれかの目的で使用することができるシステムまたは装置中での使用に適用可能な熱エネルギー伝達媒体または物質の一般的な意味で使用される。
【００２７】
用語「冷媒対」、「冷媒／吸収液対」、「冷媒／イオン化合物」、および「冷媒／非イオン性吸収液」は交換可能に使用され、冷媒および吸収液の両方が存在することが必要で、吸収液が冷媒を吸収する吸収サイクルが稼働するシステム中に使用すると好適な混合物を意味する。本明細書中の他の場所で記載される場合、システム中の吸収液は、イオン化合物および／または非イオン性吸収液であってよい。「冷媒対組成物」は、冷媒対、冷媒／吸収液対、冷媒／イオン化合物、または冷媒／非イオン性吸収液を含む組成物である。
【００２８】
「真空」は、約１ｂａｒ未満の圧力を意味するが、吸収サイクル中に実際に使用される場合には約１０-4ｂａｒを超える。
【００２９】
吸収サイクル
本明細書における本発明の一態様は、少なくとも１種類の冷媒と少なくとも１種類の吸収液とを含有する冷媒対を使用した吸収冷却および加熱システムに関する。本明細書において提供される冷媒対組成物の種々の実施形態において、冷媒は水であってよく、吸収液は１種類以上のイオン化合物および／または１種類以上の非イオン性吸収液であってよい。本発明の別の態様は、吸収冷却または加熱システム中に冷媒／吸収液対を使用した、冷却または加熱のいずれかの温度調節方法を提供する。
【００３０】
吸収サイクル、およびそれらが稼働するシステムは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｃｏｏｌｉｎｇ／Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ  Ｈｅａｔ［Ｄｏｒｇａｎ  ｅｔ  ａｌ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．，１９９５，Ａｔｌａｎｔａ  ＧＡ，Ｃｈａｐｔｅｒ  ５）］に記載されている。単純な吸収サイクル、ならびにそれが稼働することによるシステムおよび装置の概略図を図１に示している。このシステムは、通常の蒸気圧縮サイクルと類似の膨張弁を有する凝縮器ユニットおよび蒸発器ユニットで構成されるが、吸収器−発生器溶液回路が圧縮器の代わりに使用される。この回路は、吸収器、発生器、熱交換器、圧力制御装置、および溶液を循環させるためのポンプで構成することができる。種々の実施形態においては、吸収液によって冷媒が吸収されることで吸収器によって放出される熱を使用して、発生器中の冷媒および吸収液の混合物を加熱し、吸収液から蒸気形態の冷媒を分離することができる。
【００３１】
図１中に示されるように、吸収サイクルを稼働させるための典型的な装置の１つは、圧縮器が機械的に圧力を上昇させるのと同様に、熱の流出および流入によって、冷媒蒸気の圧力が上昇する図面の左側に示されるような吸収器−発生器溶液回路などの構成要素を含むことができ、この回路は、吸収器、発生器、熱交換器、圧力制御装置、および溶液を循環させるためのポンプで構成することができる。この装置は、図面の右側に示されるような膨張弁を有する凝縮器ユニットおよび蒸発器ユニットからも構成される。
【００３２】
図１中に示されるような装置の運転においては、冷媒および吸収液の混合物が吸収器中で形成され；混合物は発生器に移動し、そこで混合物が加熱されて冷媒が蒸気形態で吸収液から分離され、冷媒蒸気の圧力が上昇し；冷媒蒸気は凝縮器に移動し、そこで加圧下で蒸気が液体に凝縮され；液体冷媒は膨張装置に移動し、そこで液体冷媒の圧力が低下して、液体および蒸気冷媒の混合物が形成され；液体および蒸気冷媒の混合物は蒸発器に移動し、そこで残留する液体が蒸発して、冷媒蒸気が形成され；蒸発器を離れた冷媒蒸気は吸収器に移動して、第１のステップが繰り返されて、冷媒蒸気および吸収液の混合物が再形成される。
【００３３】
図１中に示されるような装置、および本明細書の開示において記載されるような装置によって、本明細書に記載の冷媒［水、ハロカーボン、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）、および非ハロゲン化炭化水素からなる群の１つ以上を含む］および／または、たとえば本明細書に記載のイオン化合物および／または非イオン性吸収液のいずれか１つ以上などの１種類以上の吸収液を使用した吸収サイクルを実施することができる。本発明の装置は、本明細書に記載されるようないずれか１つ以上の方法を実施することもできる。本発明のさらに別の一実施形態は、実質的に図１中に示されるまたは記載されるような装置である。
【００３４】
吸収サイクルシステムの吸収器側に含まれる冷媒対組成物の内容は、吸収サイクルシステムの発生器側に含まれる内容とは通常は異なる。吸収サイクルシステムの吸収器側では、全組成物の重量を基準にして冷媒対組成物の約５０重量％を超える、または約７０重量％を超える部分が、典型的には、イオン化合物および／または非イオン性吸収液で構成される。吸収サイクルシステムの発生器側では、全組成物の重量を基準にして冷媒対組成物の約９０重量％を超える、または約９５重量％を超える部分が、典型的には、イオン化合物および／または非イオン性吸収液で構成される。
【００３５】
本発明の別の一態様は、物体、媒体、または空間を加熱するための装置であって、（ａ）冷媒および吸収液の混合物を形成する吸収器と；（ｂ）吸収器から混合物を受け取り、混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収液から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させる発生器と；（ｃ）加熱される物体、媒体、または空間の近傍に配置される凝縮器であって、発生器から蒸気を受け取り、加圧下で蒸気を液体に凝縮させる凝縮器と；（ｄ）減圧装置であって、凝縮器を離れた液体の冷媒が通過すると、液体の圧力が低下して、液体および蒸気の冷媒の混合物が形成される減圧装置と；（ｅ）減圧装置を通過した液体および蒸気の冷媒の混合物を受け取り、残留する液体を蒸発させて、冷媒蒸気を形成する蒸発器と；（ｆ）蒸発器を離れた冷媒蒸気を吸収器に移動させる導管とを含む装置を提供する。
【００３６】
本発明の別の一態様は、物体、媒体、または空間を冷却するための装置であって、（ａ）冷媒および吸収液の混合物を形成する吸収器と；（ｂ）吸収器から混合物を受け取り、混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収液から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させる発生器と；（ｃ）発生器から蒸気を受け取り、加圧下で蒸気を液体に凝縮させる凝縮器と；（ｄ）減圧装置であって、凝縮器を離れた液体の冷媒が通過すると、液体の圧力が低下して、液体および蒸気の冷媒の混合物が形成される減圧装置と；（ｅ）冷却される物体、媒体、または空間の近傍に配置される蒸発器であって、減圧装置を通過した液体および蒸気冷媒の混合物を受け取って、残留する液体を蒸発させて、冷媒蒸気を形成する蒸発器と；（ｆ）蒸発器を離れた冷媒蒸気を吸収器に移動させる導管とを含む装置を提供する。
【００３７】
本発明の装置は、冷蔵庫、冷凍庫、製氷機、空調装置、工業用冷却システム、ヒーター、またはヒートポンプの中に配置したり、あるいはこれら機器として製造または運転したりすることができる。これらの機器のそれぞれは、固定された住宅用、商業用、または工業用の設定で設置することができ、あるいは乗用車、トラック、バス、列車、飛行機、またはその他の輸送手段などの移動手段の中に組み込むことができ、あるいは医療機器などの設備の設備の一部の中に組み込むことができる。
【００３８】
本発明の別の一態様は、物体、媒体、または空間を加熱する方法であって、（ａ）冷媒蒸気を吸収液に吸収させて混合物を形成するステップと；（ｂ）混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収液から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させるステップと；（ｃ）加熱される物体、媒体、または空間の近傍で加圧下で冷媒蒸気を液体に凝縮するステップと；（ｄ）液体の冷媒の圧力を低下させ、冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を形成するステップと；（ｅ）吸収液に冷媒蒸気を再吸収させるためにステップ（ａ）を繰り返すステップとを含む方法を提供する。
【００３９】
本発明の別の一態様は、物体、媒体、または空間を冷却する方法であって、（ａ）冷媒蒸気を吸収液に吸収させて混合物を形成するステップと；（ｂ）混合物を加熱して蒸気形態の冷媒を吸収液から分離させ、冷媒蒸気の圧力を上昇させるステップと；（ｃ）加圧下で冷媒蒸気を液体に凝縮するステップと；（ｄ）液体冷媒の圧力を低下させ、冷却される物体、媒体、または空間の近傍で冷媒を蒸発させて、冷媒蒸気を形成するステップと；および（ｅ）吸収液に冷媒蒸気を再吸収させるためにステップ（ａ）を繰り返すステップとを含む方法を提供する。
【００４０】
本発明の別の一態様は、吸収サイクルを実施する装置中の物体、媒体、または空間を加熱する方法であって、（ａ）吸収器中で冷媒および吸収液の混合物を形成するステップと；（ｂ）混合物を発生器に送り、そこで混合物を加熱して、蒸気形態の冷媒を吸収液から分離し、冷媒蒸気の圧力を上昇させるステップと；（ｃ）冷媒蒸気を、加熱される物体、媒体、または空間の近傍の凝縮器に送り、そこで加圧下で蒸気を液体に凝縮するステップと；（ｄ）液体冷媒を膨張装置に送り、そこで液体冷媒の圧力を低下させて、液体および蒸気冷媒の混合物を形成するステップと；（ｅ）液体および蒸気冷媒の混合物を蒸発器に送り、そこで残留する液体を蒸発させて冷媒蒸気を形成するステップと；（ｆ）蒸発器を離れた冷媒蒸気を吸収器に送り、ステップ（ａ）を繰り返して、冷媒蒸気および吸収液の混合物を再形成するステップとによる方法を提供する。
【００４１】
本発明の別の一態様は、吸収サイクルを実施する装置中の物体、媒体、または空間を冷却する方法であって、（ａ）吸収器中で冷媒および吸収液の混合物を形成するステップと；（ｂ）混合物を発生器に送り、そこで混合物を加熱して、蒸気形態の冷媒を吸収液から分離し、冷媒蒸気の圧力を上昇させるステップと；（ｃ）冷媒蒸気を凝縮器に送り、そこで加圧下で蒸気を液体に凝縮するステップと；（ｄ）液体冷媒を膨張装置に送り、そこで液体冷媒の圧力を低下させて、液体および蒸気冷媒の混合物を形成するステップと；（ｅ）液体および蒸気冷媒の混合物を、冷却される物体、媒体、または空間の近傍の蒸発器に送り、そこで残留する液体を蒸発させて冷媒蒸気を形成するステップと；（ｆ）蒸発器を離れた冷媒蒸気を吸収器に送り、ステップ（ａ）を繰り返して、冷媒蒸気および吸収液の混合物を再形成するステップとによる方法を提供する。
【００４２】
前述のいずれの装置および方法においても、吸収液および／または冷媒は、本明細書に記載されるいずれか１つ以上であってよく、発生器によって冷媒から分離された吸収液は、後のサイクルでさらに使用するために再循環させることができる。
【００４３】
冷媒／吸収液対−−−冷媒：
本発明の一態様は、用途に応じて冷却または発熱に使用することができる吸収サイクルに使用するための冷媒対組成物を提供する。本発明の組成物、装置、および方法に使用される冷媒は、水、ハロカーボン、二酸化炭素（ＣＯ2）、アンモニア（ＮＨ3）、および非ハロゲン化炭化水素からなる群の１つ以上から選択される冷媒である。冷媒として使用に好適なハロカーボンとしては、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、フルオロカーボン、およびそれらの混合物が挙げられる。特定の一実施形態においては、冷媒は水である。冷媒対の第２の構成要素は、少なくとも１種類のイオン化合物および／または少なくとも１種類の非イオン性吸収液である。
【００４４】
本発明おける使用に好適なハイドロフルオロカーボン冷媒としては、水素およびフッ素と炭素とのあらゆる組み合わせを有する化合物が挙げられ、炭素−炭素二重結合を有し０℃未満の標準沸点を有する化合物が挙げられる。本発明における使用に好適なハイドロフルオロカーボン冷媒の例としては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、およびフルオロエタン（ＨＦＣ−１６１）が挙げられる。本発明における使用に好適な別のハイドロフルオロカーボン冷媒は、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、および１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）からなる群から選択することができる。
【００４５】
本発明における使用に好適なクロロフルオロカーボン冷媒としては、塩素およびフッ素と炭素とのあらゆる組み合わせを有する化合物が挙げられ、炭素−炭素二重結合を有し０℃未満の標準沸点を有する化合物が挙げられる。このようなクロロフルオロカーボン冷媒の一例としてはジクロロジフルオロメタン（ＣＦＣ−１２）が挙げられる。
【００４６】
本発明における使用に好適なハイドロクロロフルオロカーボン冷媒としては、水素、塩素、およびフッ素と炭素とのあらゆる組み合わせを有する化合物が挙げられ、炭素−炭素二重結合を有し０℃未満の標準沸点を有する化合物が挙げられる。このようなハイドロクロロフルオロカーボン冷媒の一例としてはクロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ−２２）が挙げられる。
【００４７】
本発明における使用に好適なフルオロカーボン冷媒としては、フッ素と炭素とのあらゆる組み合わせを有する化合物が挙げられ、炭素−炭素二重結合を有し０℃未満の標準沸点を有する化合物が挙げられる。本発明における使用に好適なフルオロカーボン冷媒の例としては、パーフルオロメタン（ＦＣ−１４）およびパーフルオロエタン（ＦＣ−１１６）が挙げられる。
【００４８】
本発明における使用に好適な非ハロゲン化炭化水素冷媒は、メタン、エタン、エチレン、プロパン、シクロプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン、およびイソブタンからなる群の１つ以上から選択することができる。
【００４９】
本発明における使用に好適な冷媒は、水、ならびに水とＨＦＣ−３２、ＨＦＣ−１２５、ＨＦＣ−１３４、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−１４３ａ、ＨＦＣ−１５２ａ、ＨＦＣ−１６１、ＨＣＦＣ−２２、ＦＣ−１４、ＦＣ−１１６、ＣＦＣ−１２、ＮＨ3、ＣＯ2、メタン、エタン、プロパン、シクロプロパン、プロピレン、ブタン、ブテン、およびイソブタンの１つ以上との混合物からなる群から選択することもできる。
【００５０】
吸収設備に適した適切な沸騰温度または圧力を実現するためには、冷媒の混合物も有用である。特に、冷媒が吸収冷却システムから漏れた場合でも、混合物の分留が最小限で発生する、または全く発生しないため、共沸混合物または定沸混合物を形成する混合物が有用である。
【００５１】
冷媒／吸収液対−−−吸収液：
本発明の吸収加熱または冷却サイクル中に使用される吸収液は、冷媒を吸収することができる任意の１種類以上のイオン化合物および／または任意の１種類以上の非イオン性吸収液であってよい。したがって、好適なイオン化合物および／または非イオン性吸収液は、少なくともある程度は冷媒が混和性である、または少なくともある程度は冷媒が可溶性であるイオン化合物および／または非イオン性吸収液である。冷媒を可溶化する能力を有することに加えて、本発明において使用される吸収液は、冷媒よりも高い沸点を有することもできる。吸収サイクルのエネルギー効率は、イオン化合物および／または非イオン性吸収液が冷媒を吸収したり、冷媒を可溶化することができたりする程度（すなわち冷媒がそれらに対して混和性となる、またはそれらに対して可溶性となる程度）に正比例して増加する。
【００５２】
種々の実施形態において、本発明において吸収液として使用すると好適なイオン化合物としては、約１００℃以下、好ましくはほぼ室温（約２５℃）以下で流動性となる有機塩であるイオン液体が挙げられる。多くのイオン液体は、窒素含有複素環式環、好ましくは複素環式芳香族環を、アルキル化剤（たとえば、ハロゲン化アルキル）と反応させて第４級アンモニウム塩を形成し、イオン交換、あるいは種々のルイス酸またはそれらの共役塩基との好適な反応を行ってイオン化合物および非イオン性吸収液を形成することによって形成される。好適な複素環式芳香族環の例としては、置換ピリジン類、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類が挙げられる。これらの環は、実質的にあらゆる線状、分岐、または環状のＣ1〜20アルキル基でアルキル化することができるが、好ましくはこれらのアルキル基はＣ1〜16基である。種々のトリアリールホスフィン類、チオエーテル類、ならびに環状および非環状の第４級アンモニウム塩類も、この目的で使用することができる。本発明における使用に好適なイオン液体は、塩メタセシスによって、酸塩基中和反応によって、または選択された窒素化合物の第４級化によって合成することもでき；あるいはこれらはＭｅｒｃｋ（Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ）またはＢＡＳＦ（Ｍｏｕｎｔ  Ｏｌｉｖｅ，ＮＪ）などのいくつかの企業から商業的に入手することもできる。
【００５３】
吸収液としての本発明における使用に好適なイオン液体の代表例としては、特に、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｔｅｃｈ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，６８：３５１−３５６（１９９７）；Ｃｈｅｍ．Ｉｎｄ．，６８：２４９−２６３（１９９６）；Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  Ｍａｔｔｅｒ，５：（Ｓｕｐｐ  ３４Ｂ）：Ｂ９９−Ｂ１０６（１９９３）；Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｎｅｗｓ，Ｍａｒ．３０，１９９８，３２−３７；Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，８：２６２７−２６３６（１９９８）；Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，９９：２０７１−２０８４（１９９９）；および国際公開第０５／１１３，７０２号パンフレット（ならびにそれらに記載される参考文献）などの資料に記載されるものが挙げられる。一実施形態においては、たとえば、第４級アンモニウム陽イオンの種々のアルキル誘導体を調製し、関連する陰イオンに変化させることによって、イオン液体のライブラリー、すなわちコンビナトリアルライブラリーを作成することができる。イオン液体の酸性度は、ルイス酸のモル当量および種類および組み合わせを変化させることによって調節することができる。
【００５４】
本発明において吸収液として使用すると好適なイオン液体としては、次式：
【化１】
2012508298.tif 000003
の各構造で表されるものが挙げられる。
【００５５】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウムからなる群（グループＡ陽イオン）の１つ以上から選択される陽イオンから形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００５６】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、次式：
【化２】
2012508298.tif 000004
【００５７】
【化３】
2012508298.tif 000005
【００５８】
【化４】
2012508298.tif 000006
【００５９】
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ12、およびＲ13は、それぞれ独立して：
（ｉ）Ｈ；
（ｉｉ）ハロゲン（たとえばＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）；
（ｉｉｉ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基；
（ｉｖ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有し、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基；
（ｖ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有するＣ6〜Ｃ20非置換アリール基またはＣ3〜Ｃ25非置換ヘテロアリール基；
（ｖｉ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を有し；（１）ＯＨと；（２）ＮＨ2と；（３）ＳＨと；（４）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基とからなる群より独立して選択される１〜３個の置換基を含有する、Ｃ6〜Ｃ25置換アリール基またはＣ3〜Ｃ25置換ヘテロアリール基；ならびに
（ｖｉｉ）−（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ2）mＣＨ3、−（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）3、または−（ＣＨ2）nＯＳｉ（ＣＨ3）m（式中、ｎは独立して１〜４であり、ｍは独立して０〜４である）
からなる群の１つ以上から選択され；
Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、およびＲ10は、それぞれ独立して：
（ｖｉｉｉ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基；
（ｉｘ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有し、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2およびＳＨの１つ以上で場合により置換された、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基；
（ｘ）Ｃ6〜Ｃ25非置換アリール基、あるいはＯ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有するＣ3〜Ｃ25非置換ヘテロアリール基；ならびに
（ｘｉ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有し；（１）ＯＨと；（２）ＮＨ2と；（３）ＳＨと；（４）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基とからなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を含有する、Ｃ6〜Ｃ25置換アリール基またはＣ3〜Ｃ25置換ヘテロアリール基；ならびに
（ｘｉｉ）−（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ2）mＣＨ3、−（ＣＨ2）nＳｉ（ＣＨ3）3、または−（ＣＨ2）nＯＳｉ（ＣＨ3）m（式中、ｎは独立して１〜４であり、ｍは独立して０〜４である）
からなる群の１つ以上から選択され；
場合により、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6、Ｒ7、Ｒ8、Ｒ9、およびＲ10の少なくとも２つが一緒になって、環式または二環式のアルカニル基またはアルケニル基を形成することができる）
の各構造で表される陽イオンからなる群（グループＢ陽イオン）の１つ以上から選択される陽イオンから形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００６０】
特に、本発明における使用に好適なグループＢ陽イオンとしては、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、およびアンモニウムからなる群（グループＢ−１陽イオン）の任意の１つ以上が挙げられる。
【００６１】
本発明における使用に好適な別のグループＢ陽イオンとしては、ベンジルトリメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、ジメチルイミダゾリウム、およびテトラメチルホスホニウムからなる群（グループＢ−２陽イオン）の任意の１つ以上が挙げられる。
【００６２】
本発明における使用に好適な別のグループＢ陽イオンとしては、コリン、ホスホニウムコリン、グアナジニウム（ｇｕａｎａｄｉｎｉｕｍ）、イソキノリウム、キノリウム、およびスルホニウムからなる群（グループＢ−３陽イオン）の任意の１つ以上が挙げられる。
【００６３】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、クロロアルミン酸イオン、ブロモアルミン酸イオン、テトラクロロホウ酸イオン、メチルスルホン酸イオン、ｐ−トルエンスルホン酸イオン、ヘキサフルオロヒ酸イオン、テトラブロモアルミン酸イオン、過塩素酸イオン、水酸化物陰イオン、三塩化鉄陰イオン、三塩化亜鉛陰イオン、塩化ガリウム、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、およびその他の金属を含有する陰イオンからなる陰イオンの群（グループＣ陰イオン）の１つ以上から選択される陰イオンから形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００６４】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、［ＣＨ3ＣＯ2］-、［ＨＳＯ4］-、［ＣＨ3ＯＳＯ3］-、［Ｃ2Ｈ5ＯＳＯ3］-、［ＡｌＣｌ4］-、［ＣＯ3］2-、［ＨＣＯ3］-、［ＮＯ2］-、［ＮＯ3］-、［ＳＯ4］2-、［ＰＯ3］3-、［ＨＰＯ3］2-、［Ｈ2ＰＯ3］1-、［ＰＯ4］3-、［ＨＰＯ4］2-、［Ｈ2ＰＯ4］-、［ＨＳＯ3］-、［ＣｕＣｌ2］-、ハロゲン化物［Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-］、ＳＣＮ-、ＢＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4、またはＢＯＲ1ＯＲ2ＯＲ3ＯＲ4（式中、Ｒ1〜Ｒ4は前述の通りである）；アルキル基および／または置換アルキル基で場合により置換されたカルボレート類（１−カルバドデカボレート（１−）；アルキルアミン基、置換アルキルアミン基、アルキル基、および／または置換アルキル基で場合により置換されたカルボラン類（ジカルバドデカボレート（１−）；ならびに任意のフッ素化陰イオン、からなる陰イオンの群（グループＤ陰イオン）の１つ以上から選択される陰イオンから形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００６５】
本発明において有用なフッ素化陰イオン（グループＥ陰イオン）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-の任意の１つ以上が挙げられる。
【００６６】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、アミノ酢酸イオン（グリシン）、アスコルビン酸イオン、安息香酸イオン、カテコレートイオン、クエン酸イオン、ジメチルリン酸イオン、ギ酸イオン、フマル酸イオン、没食子酸イオン、グリコール酸イオン、グリオキシル酸イオン、イミノ二酢酸イオン、イソ酪酸イオン、コウジ酸イオン（５−ヒドロキシ−２−ヒドロキシメチル−４−ピロンイオン）、乳酸イオン、レブリン酸イオン、シュウ酸イオン、ピバル酸イオン、プロピオン酸イオン、ピルビン酸イオン、サリチル酸イオン、スクシンアミド酸イオン、コハク酸イオン、チグリン酸イオン（ＣＨ3ＣＨ＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯ-）、トロポロネートイオン（２−ヒドロキシ−２，４，６−シクロヘプタトリエン−１−オンイオン）からなる陰イオンの群（グループＦ陰イオン）の１つ以上から選択される陰イオンから形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００６７】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、次式：
【化５】
2012508298.tif 000007
（式中、Ｒ11は：
（ｉ）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ10の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基；
（ｉｉ）Ｏ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有し、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ10の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基；
（ｉｉｉ）Ｃ6〜Ｃ10非置換アリール基、あるいはＯ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有するＣ3〜Ｃ10非置換ヘテロアリール基；ならびに
（ｉｖ）（１）ＯＨと；（２）ＮＨ2と；（３）ＳＨと；（４）Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ、ＯＨ、ＮＨ2、およびＳＨの１つ以上で場合により置換された−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、または環状のアルカン基またはアルケン基とからなる群から独立して選択される１〜３個の置換基を含有する、Ｃ6〜Ｃ10置換アリール基、あるいはＯ、Ｎ、Ｓｉ、およびＳから独立して選択される１〜３個のヘテロ原子を含有するＣ3〜Ｃ10置換ヘテロアリール基、
からなる群から選択される）
の構造によって表される１つ以上の陰イオン（グループＧ陰イオン）から形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００６８】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、次式（式中、Ｒ1およびＲ2は前述の通りである）：
【化６】
2012508298.tif 000008
の各構造によって表される陰イオンの群（グループＨ陰イオン）の１つ以上から選択される１つ以上のリン含有陰イオンから形成することができるイオン化合物が挙げられる。
【００６９】
種々の別の実施形態においては、本発明において吸収液として使用すると好適なイオン化合物は、任意の１つ以上のグループＡ陽イオンと、任意の１つ以上のグループＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、および／またはＨの陰イオンとから形成することができる。さらに別の実施形態においては、本発明において吸収液として使用すると好適なイオン化合物は、任意の１つ以上のグループＢ陽イオン（グループＢ−１、Ｂ−２、および／またはＢ−３の陽イオンを含む）と、任意の１つ以上のグループＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、および／またはＨの陰イオンとから形成することができる。
【００７０】
本発明において吸収液として使用すると好適な別のイオン化合物としては、次式：
【化７】
2012508298.tif 000009
（式中、ｎ＝０〜２およびｍ＝１〜２である）
の構造によって表されるイオン化合物が挙げられる。
【００７１】
本発明において吸収液として移用すると好適な非イオン性化合物としては、アクリルポリマー類（ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、およびポリアクリルアミドなど）およびそれらの誘導体；カテコール（ベンゼン−１，２−ジオール）；クラウンエーテル類（エチレンオキシドの環状オリゴマー類）；ならびに次式：
【化８】
2012508298.tif 000010
（式中、Ｒ15は、Ｈ、−ＣＨ3、−Ｃ2Ｈ5、あるいはＣ3〜Ｃ25の直鎖、分岐、または環状のアルカン基であり、これらは、ヒドロキシル基、カルボキシ基、チオール基、カルボニル基、またはアミン基で場合により置換されていてもよい）
の構造によって表されるペンタエリスリトールおよび置換ペンタエリスリトール類、からなる群の１つ以上から選択することができる非イオン性化合物が挙げられる。
【００７２】
本発明において吸収液として使用すると好適な特定の非イオン性化合物としては、１２−クラウン−４−エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス（２−メルカプトアセテート）、およびペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオネート）が挙げられる。
【００７３】
１種類以上の界面活性剤、たとえば、陰イオン界面活性剤、たとえば、セッケン類、アルキルベンゼンスルホネート類、アルキルサルフェート類、およびアルキルホスフェート類；非イオン界面活性剤、たとえば、アルキルおよびアルキルフェニルポリエチレングリコールエーテル類、脂肪酸アルキロールアミド類、スクロース脂肪酸エステル類、アルキルポリグリコシド類、トリアルキルアミンオキシド類、パーフルオロオクタノエート、パーフルオロオクタンスルホネート、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、およびその他のアルキル硫酸塩、ラウリルエーテル硫酸ナトリウムとも呼ばれるローレル硫酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｌａｕｒｅｌ  ｓｕｌｆａｔｅ）、アルキルベンゼンスルホネート、または脂肪酸塩類；陽イオン界面活性剤、たとえば、第４級アンモニウム陽イオン、塩化テトラアルキルアンモニウム、または塩化Ｎ−アルキルピリジニウム；両性界面活性剤、アミノカルボン酸類［ＲＮＨ2（＋）ＣＨ2ＣＯＯ（−）］、ベタイン類［（ＲＮＲ3（＋）ＣＨＣＯＯ（−）］、臭化セチルトリメチルアンモニウム、臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、およびその他のアルキルトリメチルアンモニウム塩類、塩化セチルピリジニウム、ポリエトキシル化タローアミン、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、双性イオン（両性イオン）、ドデシルベタイン、コカミドプロピルベタイン、ココアンホグリシネート、およびスルホベタイン類［（ＲＮＲ2（＋）（ＣＨ2）3ＳＯ3（−）］；陰イオン陽イオン界面活性剤、たとえば、スルホコハク酸ジアルキルのナトリウム塩類、および長い疎水性残基の両端に２つの親水性基を有する１，１４−ジスルファトテトラデカンの二ナトリウム塩；ならびに非イオン界面活性剤、たとえば、アルキルポリ（エチレンオキシド）、アルキルフェノールポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレンオキシド）とポリ（プロピレンオキシド）とのコポリマー（ポロクサマー類またはポロキサミン類として販売される）、アルキルポリグルコシド類、たとえば、オクチルグルコシド  デシルマルトシド  脂肪アルコール類  セチルアルコール  オレイルアルコール  Ｃｏｃａｍｉｄｅ  ＭＥＡ、コカミドＤＥＡポリソルベート類：Ｔｗｅｅｎ  ２０、Ｔｗｅｅｎ  ８０またはドデシルジメチルアミンオキシドなどの１種類以上の界面活性剤が冷媒対組成物中に存在することによって、本明細書に記載のいずれの吸収液も有効性を向上させることができる
【００７４】
一般に、冷媒が水または水性混合物である場合、その冷媒は、ある程度親水性であるイオン化合物および／または非イオン性吸収液に対してより高い混和性または可溶性を示すと予想され、したがって、少なくとも１つのアルコール側鎖を有する陽イオンを有するイオン化合物および／または非イオン性吸収液、あるいは少なくとも１つのアセテート基またはサルフェート基を有する陰イオンを含むイオン化合物および／または非イオン性吸収液は、本発明の種々の実施形態における使用において有用な選択となる。吸収システムを運転する温度範囲にわたって、特に蒸発器の温度から発生器の温度において、冷媒が、本明細書において使用されるイオン化合物および／または非イオン性吸収液に対して混和性または可溶性であってよい。蒸発器温度は約５℃までの低温であってよい。単一効用発生器の温度は約１５０℃までの高さとなる場合があり、一方、二重効用発生器の温度は約２００℃までの高さとなる場合がある。その結果、約５℃〜約２００℃の温度範囲にわたって、吸収サイクル中の冷媒および吸収液の相対含有率の種々の異なる量が好適となり、それより形成された組成物中の冷媒、またはイオン化合物および／または非イオン性吸収液のいずれかの濃度は、その中のイオン化合物および非イオン性吸収液および冷媒の全重量の約１％〜約９９重量％の範囲内となりうる。
【００７５】
本発明の種々の実施形態においては、本明細書において記載または開示される個別の陽イオンのいずれかを選択し、その陽イオンと対となる本明細書において記載または開示される個別の陰イオンのいずれかを選択することによって形成されるイオン化合物を、吸収加熱または冷却サイクルにおける吸収液として使用することができる。これに対応して、さらに別の実施形態においては、（ｉ）本明細書において記載または開示される陽イオンの全てのグループから、その全てのグループの個別の要素のあらゆる種々の異なる組み合わせで取り出された任意の大きさの陽イオンのサブグループと、（ｉｉ）本明細書において記載または開示される陰イオンの全てのグループから、その全てのグループの個別の要素のあらゆる種々の異なる組み合わせで取り出された任意の大きさの陰イオンのサブグループとを選択することによって形成されたイオン化合物のサブグループを、吸収液として使用することができる。前述のような選択を行うことによるイオン化合物、またはイオン化合物のサブグループの形成において、イオン化合物またはサブグループは、選択を行うためにその全グループから除外される陽イオンおよび／または陰イオンのグループの要素を含まずに使用され、したがって、望ましいのであれば、その選択は、使用のために含まれるグループの要素ではなく、使用から除外される全グループの要素に関して行うことができる。
【００７６】
イオン化合物および／または非イオン性吸収液の混合物も、本発明における吸収液として使用することができ、このような混合物は、たとえば、特に水または他の冷媒が、吸収設備と組み合わせて使用されうるアルコール類、エステル類、またはエーテル類などの別の成分と混合される場合に、適切な吸収挙動を実現するために、望ましい場合がある。
【００７７】
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ゼオライト類、平均直径が約１００ｎｍ未満のナノ粒子、５または６員炭素環の糖類、ならびに２〜５炭素脂肪族グリコール類からなる群から選択される１種類以上の添加剤が存在することによって、本明細書に記載のいずれの吸収液も有効性を向上させることができる。このような使用に好適な特定の添加剤としては、ゼオライト３Ａ、４Ａ、５Ａ、および１３Ｘ、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、グリセロール、ならびにシリカナノ粒子が挙げられる。
【００７８】
イオン化合物および非イオン性吸収液吸収液に対する水の可溶性の程度に対して望ましくない影響を与えないのであれば、種々の目的のために、潤滑剤、防食剤、安定剤、染料、およびその他の適切な材料などの他の添加剤を、本発明に有用な冷媒対組成物に加えることができる。本発明の冷媒対組成物は、たとえば、回転混合要素を有する周知の種類の撹拌装置を使用して、適切な容器中で各成分の所望の量を混合または組み合わせることなどの任意の好都合な方法によって調製することができる。
【００７９】
本発明は、本発明の吸収サイクルを使用する装置も提供する。本発明の装置としては、冷蔵庫、自動車の空調装置、住宅の空調装置、商業用空調装置、輸送手段の空調装置、商業用製氷機、輸送手段の製氷機、および工業用冷却システムが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００８０】
本発明における使用に好適な冷媒およびイオン化合物および非イオン性吸収液、ならびにそれらの使用方法、は、米国特許出願公開第２００６／０１９７０５３号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１４４１８６号明細書、および米国特許出願公開第２００７／００１９７０８号明細書にも記載されており、これらのそれぞれの記載内容はあらゆる目的で本明細書の一部として参照により援用される。
【００８１】
本明細書に記載の特定の実施形態の実施および効果は、以下に記載の一連の実施例からより十分に評価できるであろう。これらの実施例が基づいている実施形態は、単に代表的なものであり、本発明を説明するためにこれらの実施形態を選択したことが、実施例に記載されていない材料、成分、反応物、条件、および技術が本発明における使用に適していないことを示すものではなく、実施例に記載されていない対象が、添付の特許請求の範囲およびその同等物から除外されることを示すものではない。
【実施例】
【００８２】
一般的な方法および材料
実施例において使用される略語は以下の通りである：ＥＭＩＭはエチルメチルイミダゾリウムであり、ＴＭＡはテトラメチルアンモニウムであり、ＤＩは脱イオンされたことを示す。
【００８３】
１．重炭酸塩法によるＥＭＩＭギ酸塩
室温において撹拌しながら、ＥＭＩＭ重炭酸塩（ＭｅＯＨ／Ｈ2Ｏ中５０％を１．００９２ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ）をギ酸（水中８８％を０．１４８９ｇ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）で処理した。急速に気体が発生するのが観察され、完全に均一になるまで混合物を撹拌した。減圧下で水を除去すると、得られた生成物は透明で粘稠な油であった。
【００８４】
２．水酸化物法によるＴＭＡアスコルビン酸塩
水酸化テトラメチルアンモニウム五水和物（９７％を１．０１ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ）ＤＩ水（２ｍＬ）中に溶解させ、室温においてアスコルビン酸（９８％を０．９４３０ｇ、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ）で処理し、完全に均一になるまで撹拌した。減圧下で水を除去すると、得られた生成物は、不透明で粘稠の半固体であった。
【００８５】
３．水酸化物法による酢酸ベンジルトリメチルアンモニウム
水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム（水中４０％を１．０１３５ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ）を、室温に置いて氷酢酸（０．１４５３ｇ、ＥＭＤ）で処理し、完全に均一になるまで撹拌した。減圧下で水を除去すると、得られた生成物は透明で粘稠な油であった。
【００８６】
４．塩化物法（Ｅ１１４２６１−５）によるＥＭＩＭリン酸二水素塩
ＥＭＩＭ塩化物（９５％を１．００ｇ、Ｆｌｕｋａ）をＤＩ水（２ｍＬ）中に溶解させ、室温においてリン酸二水素カリウム（０．９３ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ）で処理し、均一になるまで撹拌した。アセトン（５．０ｍＬ、ＶＷＲ）を加えると、白色沈殿が形成され、これを濾過によって除去した。濾液を減圧下で濃縮すると、得られた生成物は淡黄色油であった。
【００８７】
本明細書において、ある範囲の数値が列挙または規定されている場合、その範囲は、それらの端点、ならびにその範囲内の個別の整数および分数を含んでおり、記載の範囲内のより大きなグループのサブグループを形成するために、端点ならびに内部の整数および分数のあらゆる種類の可能な組み合わせによってその範囲の中に形成されるより狭い範囲のそれぞれも、それらのより狭い範囲のそれぞれが明示的に列挙されているのと同じ程度で、含んでいる。本明細書において、ある数値範囲が、記載の値を超えるものとして記載されている場合、それにもかかわらず、その範囲は有限であり、本明細書に記載される本発明の状況の範囲内で実現可能な値が、その上端の境界となる。本明細書において、ある数値範囲が、記載の値未満であるとして記載されている場合、それにもかかわらず、その範囲は、０ではない値が、その下端の境界となる。
【００８８】
本明細書において、明記されたり、使用の状況によって逆のことが示されたりするのでなければ、本発明の対象の実施形態が、特定の特徴または構造を含んでなる、特定の特徴または構造を含む、特定の特徴または構造を含有する、特定の特徴または構造を有する、特定の特徴または構造で構成される、あるいは特定の特徴または構造によって構成される、あるいは特定の特徴または構造が構成要素であるであると記載または説明される場合、明確に記載または説明される特徴または要素に加えて１つ以上の特徴または要素がその実施形態に存在することができる。しかし、本発明の対象の別の一実施形態は、特定の特徴または要素から実質的になると記載または説明される場合があり、その実施形態において、その実施形態の動作原理または際だった特徴を実質的に変化させる特徴および要素は、その中には存在しない。本発明の対象のさらに別の一実施形態は、特定の特徴または要素からなると記載または説明される場合があり、その実施形態、または実質的ではないその変形においては、記載される特徴または要素のみが存在する。
【００８９】
本明細書において、使用される文脈によって明確に他の意味で言及されたり逆のことが示されたりするのではなければ、
（ａ）本明細書において列挙される量、大きさ、範囲、配合、パラメーター、並びにその他の量および特徴は、特に用語「約」によって修飾される場合には、まさに厳密である必要がない場合もあり、許容範囲、換算率、丸め操作、測定誤差など、ならびに本発明の状況の範囲内で、記載の値の範囲外の値が、記載の値と機能的な同等性および／または動作可能な同等性を有する場合に、それらの値が記載の値に含まれることを反映して、（希望する通りに）近似値であったり、および／または記載の値よりも大きいまたは小さい場合もあり；
（ｂ）本発明のある要素または特徴の存在の提示または説明に関して不定冠詞「ａ」または「ａｎ」を使用しても、その要素または特徴が存在する数が１に限定されるものではなく；
（ｃ）単語「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅ）、「含む」（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）、および「含むこと」（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）は、実際に事実と異なる場合に語句「限定するものではない」が後に続くかのように、読み取り、解釈すべきである。
【図１】
2012508298.tif 000014
【国際調査報告】
2012508298.tif 000015
2012508298.tif 000016
2012508298.tif 000017
2012508298.tif 000018