KR20140096086A - 칠러에서 1,1,1,2,3-펜타플루오로프로판 및 임의로 z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐을 포함하는 조성물의 용도 - Google Patents
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Abstract
냉매 조성물이 증발하여 열 전달 매질을 냉각시키는, 증발기를 갖는 칠러 내에서 냉각을 조성하는 방법이 제공된다. 본 방법은 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 증발기 내에서 증발시키는 단계를 포함한다. 부가적으로, (1) HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물; (2) 칠러에 사용하기에 적합한 윤활제를 포함하며; 여기서 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz는 약 41 중량% 이상인 조성물이 제공된다. 또한, 증발기, 압축기, 응축기, 및 감압 디바이스를 포함하며, 이들 모두는 열거된 순서대로 유체 소통하고, 이를 통해 반복되는 사이클 중에 냉매가 하나의 구성요소로부터 다음 구성요소로 유동하는 칠러 장치가 제공된다.
Description
관련 출원(들)과의 상호 참고(들)
본 출원은 2011년 11월 2일자로 출원된 미국 가출원 제61/554,768호의 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 다수의 응용에서, 그리고 특히 칠러(chiller)에서 냉각을 조성하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 조성물은 지구 온난화 지수가 낮은 차세대 재료에 대한 지속적 탐색의 일부이다. 이러한 재료는, 낮은 지구 온난화 지수 및 0의 오존 파괴 지수에 의해 측정되는 낮은 환경 영향을 가져야 한다. 새로운 칠러 작업 유체가 필요하다.
본 발명은 1,1,1,2,3-펜타플루오로프로판(HFC-245eb) 및 임의로 Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐(Z-HFO-1336mzz)을 포함하는 조성물을 포함한다.
본 발명의 실시 형태는, 본 명세서에 하기 상술된 바와 같이, 하나 이상의 다른 화합물과 조합되거나 단독으로 화합물 HFC-245eb를 포함한다.
본 발명에 따라, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 증발기 내에서 증발시키는 단계를 포함하며, 냉매 조성물이 증발하여 열 전달 매질을 냉각시키고 냉각된 열 전달 매질이 증발기로부터 나와서 냉각시킬 본체로 수송되는, 증발기를 갖는 칠러 내에서 냉각을 조성하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, (1) HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물; (2) 칠러에 사용하기에 적합한 윤활제를 포함하며; 여기서 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz는 약 41 중량% 이상인 조성물이 제공된다.
또한, 본 발명에 따라, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 함유하는 칠러 장치가 제공된다. 칠러 장치는, (a) 증발기(이를 통해 냉매가 유동하고 증발함); (b) 증발된 냉매를 고압으로 압축하는, 증발기와 유체 소통하는 압축기; (c) 압축기와 유체 소통하는 응축기(이를 통해 고압 냉매 증기가 유동하고 응축됨); 및 (d) 응축기와 유체 소통하는 감압 디바이스(여기서 응축된 냉매의 압력이 감소되며, 이어서 반복되는 사이클 중에 냉매가 구성요소 (a), (b), (c), 및 (d)를 통해 유동을 반복하도록, 상기 감압 디바이스는 증발기와 추가로 유체 소통함)를 포함할 수 있으며; 여기서 상기 냉매는 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함한다.
도 1은, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물을 이용하는, 만액식 증발기를 갖는 원심식 칠러의 일 실시 형태의 개략도이다.
도 2는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물을 이용하는, 직팽식 증발기를 갖는 원심식 칠러의 일 실시 형태의 개략도이다.
[발명의 상세한 설명]
이하에 기술되는 실시 형태의 상세 사항을 다루기 전에, 일부 용어를 정의 또는 해설하기로 한다.
지구 온난화 지수(GWP)는 1 킬로그램의 이산화탄소의 방출과 비교하여, 1 킬로그램의 특정 온실 가스의 대기 방출로 인한 상대 지구 온난화 기여도를 평가하기 위한 지수이다. GWP는 주어진 가스에 대하여 대기 수명의 효과를 나타내는 상이한 시계(time horizon)에 대하여 계산될 수 있다. 100년 시계에 대한 GWP가 통상 기준이 되는 값이다.
오존 파괴 지수(ODP)는 문헌["The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project," section 1.4.4, pages 1.28 to 1.31(본 구획의 첫번째 단락을 참조)]에서 정의된다. ODP는 플루오로트라이클로로메탄(CFC-11)에 관하여 질량-대-질량(mass-for-mass) 기준으로 화합물로부터 예상되는 성층권에서의 오존 파괴의 정도를 나타낸다.
냉장 용량(간혹 냉각 용량이라고 지칭됨)은, 순환되는 냉매 조성물의 단위 질량 당 증발기 내의 냉매 조성물의 엔탈피의 변화를 정의하는 용어이다. 부피 냉각 용량은, 증발기에서 빠져나오는 냉매 조성물 증기의 단위 부피 당 증발기 내의 냉매 조성물에 의해 제거되는 열의 양을 지칭한다. 냉장 용량은 냉매 조성물 또는 열 전달 조성물이 냉각을 조성하는 능력의 척도이다. 냉각 속도는 단위 시간 당 증발기 내에서 냉매 조성물에 의해 제거되는 열을 지칭한다.
성능 계수(COP: Coefficient of performance)는 증발기 내에서 제거되는 열의 양을 압축기를 작동시키기 위해 요구되는 에너지로 나눈 것이다. COP가 더 높을수록 에너지 효율도 더 높다. COP는 직접적으로 에너지 효율비(EER), 즉, 특정 세트의 내부 및 외부 온도에서 냉동 또는 공조 장비에 대한 효율 등급에 관계된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 열 전달 매질은 냉각시킬 본체로부터 칠러 증발기로, 또는 칠러 응축기로부터 냉각탑 또는 열을 주위로 방출할 수 있는 다른 구성물로 열을 운반하기 위해 사용되는 조성물을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 냉매 조성물은 사이클 중에 열을 전달하는 작용을 하는 단일 화합물이거나 화합물의 혼합물을 포함할 수 있는 조성물이며, 여기서 조성물은 반복되는 사이클 중에 액체에서 기체로, 그리고 다시 액체로, 상 변화를 겪는다.
과냉각(subcooling)은 소정 압력에 대한 액체의 포화점 미만으로의 액체의 온도 저하이다. 포화점은 증기 조성물이 완전히 액체로 응축되는 온도이다(기포점이라고도 지칭함). 그러나 과냉각은 주어진 압력에서 액체를 더 낮은 온도의 액체로 계속 냉각시킨다. 포화 온도 미만으로 액체를 냉각시킴으로써, 정미 냉장 용량(net refrigeration capacity)이 증가될 수 있다. 이로써 과냉각은 시스템의 냉장 용량 및 에너지 효율을 개선한다. 과냉각량(Subcool amount)은 포화 온도 미만으로 냉각된 양(도 단위) 또는 액체 조성물이 그의 포화 온도 미만으로 얼마나 많이 냉각되는지를 나타낸다.
과열은, 증기 조성물의 포화 증기 온도를 얼마나 많이 초과하여 증기 조성물이 가열되는지를 정의하는 용어이다. 포화 증기 온도는, 증기 조성물이 냉각되는 경우, 최초의 액적이 형성되는 온도이며, "이슬점"이라고도 지칭된다.
온도 글라이드(간혹 단순히 "글라이드"라고 지칭됨)는, 임의의 과냉각 또는 과열을 제외한, 냉매 시스템의 구성요소 내에서 냉매 조성물에 의한 상 변화 과정의 시작 및 종료 온도 사이의 차의 절대값이다. 이 용어는 근사 공비 혼합물(near azeotrope) 또는 비-공비 조성물의 응축 또는 증발을 기술하기 위해 사용될 수 있다. 평균 글라이드란 어떤 조건 하에서 작동되는 특정한 칠러 시스템의 증발기에 있어서의 글라이드 및 응축기에 있어서의 글라이드의 평균을 말한다.
공비 조성물은 두 가지 이상의 상이한 성분들의 혼합물인데, 이는 주어진 압력 하에서 액체 형태일 때 실질적으로 일정한 온도에서 비등할 것이며, 이 온도는 개별 성분의 비등점보다 더 높거나 낮을 수 있으며, 이는 비등을 겪는 전체 액체 조성물과 본질적으로 동일한 증기 조성물을 제공할 것이다. (예를 들어, 문헌 [M. F. Doherty and M.F. Malone, Conceptual Design of Distillation Systems, McGraw-Hill (New York), 2001, 185-186, 351-359] 참조).
따라서, 공비 조성물의 본질적 특징은 주어진 압력에서 액체 조성물의 비등점이 일정하다는 것과, 비등하는 조성물 위의 증기의 조성이 본질적으로 비등하는 전체 액체 조성물의 조성이라는 것이다(즉, 액체 조성물의 성분들의 분별증류가 일어나지 않음). 공비 조성물의 각각의 성분의 비등점과 중량 백분율 양자 모두가 공비 조성물이 상이한 압력들에서의 비등에 처해질 때 변할 수 있음이 당업계에서 또한 인식된다. 따라서, 공비 조성물은 성분들 사이에 존재하는 특유한 관계 면에서 또는 성분들의 조성 범위의 면에서 또는 특정 압력에서의 일정한 비등점에 의해 특징지워지는 조성물의 각각의 성분의 정확한 중량 백분율 면에서 정의될 수 있다.
본 발명의 목적을 위하여, 공비 유사 조성물은 실질적으로 공비 조성물처럼 거동하는(즉, 일정한 비등 특성 또는 비등 또는 증발 동안에 분별증류하지 않는 경향을 갖는) 조성물을 의미한다. 따라서, 비등 또는 증발 동안, 증기와 액체 조성물은 그들이 조금이라도 변한다면, 단지 최소한 또는 무시할만한 정도로만 변한다. 이는 비등 또는 증발 동안 증기와 액체 조성물이 상당한 정도로 변하는 비-공비-유사 조성물과 대조된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "함유하다", "함유하는", "포함하다", "포함하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 망라하고자 하는 것이다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 한정되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 더욱이, 달리 표현되어 언급되지 않는 한, "또는"은 포함적인 의미이고 제한적인 의미가 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 임의의 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B가 모두가 참(또는 존재함).
연결구 "구성된"은 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 제외한다. 특허청구범위 중에서라면, 이는 통상적으로 연계된 불순물을 제외하고는 인용된 것 이외의 재료를 포함하지 않는 것으로 특허청구범위를 한정할 것이다. 어구 "~로 구성된"이 청구항 전문의 직후가 아닌 청구항 본문의 절에 나타날 경우, 이것은 그 절에 개시된 요소만을 한정하며; 다른 요소들은 청구항 전체로부터 배제되지 않는다.
부가적으로 포함된 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소가 특허청구된 발명의 기본적이고 신규한 특성(들)에 실질적으로 영향을 미친다면, 연결구 "본질적으로 구성된"은 문자 그대로 개시된 것 이외에도, 이들 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소를 포함하는 조성물, 방법 또는 장치를 정의하는데 사용된다. 용어 "본질적으로 이루어진"은 "포함하는"과 "이루어진" 사이의 중간 입장을 차지한다.
본 발명자가 개방형 용어, 예를 들어 "포함하는"으로 발명 또는 그의 부분을 정의하는 경우에는, (달리 기술되지 않는 한) 용어 "본질적으로 이루어지는" 또는 "이루어지는"을 사용하여 이러한 발명을 또한 기재하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 용이하게 이해하여야 한다.
또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에서 설명되는 요소들 및 구성요소들을 설명하기 위해 채용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 기술은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 등가인 방법 및 재료가 본 발명의 실시 형태의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 후술된다. 본 명세서에서 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 다른 참조 문헌은 특정 구절이 인용되지 않으면 전체적으로 참고로 본 명세서에 통합된다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함하여 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.
HFC-245eb, 또는 1,1,1,2,3-펜타플루오로프로판(CF3CHFCH2F)은, 본 명세서에 전체적으로 포함된 미국 특허 공개 제2009-0264690 A1호에 개시된 바와 같이 탄소 상의 팔라듐 촉매 위에서 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2,3,3-트라이클로로프로판(CF3CClFCCl2F 또는 CFC-215bb)의 수소화에 의해, 또는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,396,000호에 개시된 바와 같이 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜(CF3CF=CFH 또는 HFO-1225ye)의 수소화에 의해 제조될 수 있다.
Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐(Z-HFO-1336mzz 또는 시스-HFO-1336mzz로도 공지되어 있으며 구조 시스-CF3CH=CHCF3를 가짐)은 당업계에 공지된 방법에 의해, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제US 2009/0012335A1호에 기재된 바와 같이, 2,3-다이클로로-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐의 수소화탈염소 반응(hydrodechlorination)에 의해 제조될 수 있다.
칠러 방법
냉매 조성물이 증발하여 열 전달 매질을 냉각시키고 냉각된 열 전달 매질이 증발기로부터 나와서 냉각시킬 본체로 수송되는, 증발기를 갖는 칠러 내에서 냉각을 조성하는 방법이 제공된다. 본 방법은 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 증발기 내에서 증발시키는 단계를 포함한다. 일 실시 형태에서 본 방법은, (a) 증발기를 통해 열 전달 매질을 통과시키는 단계; (b) HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 액체 냉매 조성물을 증발기 내에서 증발시킴으로써 증기 냉매 조성물을 생성시키는 단계; 및 (c) 압축기 내에서 증기 냉매 조성물을 압축하는 단계를 포함한다. 압축기는 용적식 압축기 또는 원심식 압축기일 수 있다. 용적식 압축기는 왕복(reciprocating), 스크류(screw) 또는 스크롤(scroll) 압축기를 포함한다. 원심식 압축기를 사용하는, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다. 냉각을 조성하는 방법은 전형적으로, 냉각된 열 전달 매질이 증발기로부터 냉각시킬 본체로 통과하는 외부 위치에 냉각을 제공한다.
순수 HFC-245eb는 칠러 내에서 양호한 냉각 성능을 제공하는 것으로 확인되었다. 부가적으로, 순수 HMF-245eb는 칠러 내에서 CFC-11(플루오로트라이클로로메탄)에 대한 성능과 대등한 것으로 확인되었다. 그리고 순수 HMF-245eb는 칠러 내에서 HCFC-123(2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄)의 사용에 비해 개선된 것으로 확인되었다. 증발된 냉매 조성물이 HFC-245eb로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다.
순수 HFC-245eb는 칠러 냉매 조성물에 대한 필요성을 충족시키지만, Z-HFO-1336mzz와 같은 구성요소의 첨가에 의해 이를 개선할 수 있다. Z-HFO-1336mzz를 HFC-245eb에 첨가하는 것은, 압력을 감소시키는 이점 및 GWP를 감소시키는 이점을 제공한다. 냉매 조성물이 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물로 본질적으로 구성되는 실시 형태가, 냉각을 조성하는 방법에 특히 유용하다. 냉매 조성물이 공비 조성물 또는 공비 유사 조성물인 실시 형태 또한 특히 유용하다. 공비 조성물 및 공비 유사 조성물은 임의의 큰 정도로 분획화되지 않으므로, 그들은 칠러의 증발기 내에서 낮은 온도 글라이드를 동반하여 시스템 내에서 작용한다.
약 57 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 43 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 82 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 18 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 1℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 중요하다. 약 35 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 65 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 92 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 8 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 0.5℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 특히 중요하다.
증발된 냉매 조성물이 HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되고; 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz가 약 1 중량% 이상인, 냉각을 조성하는 방법 또한 중요하다. 증발된 냉매 조성물이 약 99 중량% 내지 약 43 중량%의 HFC-245eb 및 약 1 중량% 내지 약 57 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 특히 중요하다. 증발된 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 18 중량%의 HFC-245eb 및 약 82 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법 또한 특히 중요하다.
본 발명의 소정 냉매 조성물은 약 99 중량% 내지 약 43 중량%의 HFC-245eb 및 약 1 중량% 내지 약 57 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된다. 일 실시 형태에서는, 불연성 조성물이 칠러에 사용하기에 바람직하다. 41 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 본 발명의 불연성 조성물이 중요하다.
칠러 증발기가 HCFC-123과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 약 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다.
상기 칠러가 CFC-11과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법 또한 중요하다.
부가적으로, 다른 실시 형태에서, 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 이러한 조성물은 칠러에 사용하기에 바람직하다.
칠러가 HCFC-123과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 29 중량%의 HFC-245eb 및 약 71 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다. 냉매 조성물이 약 71 내지 약 80 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 29 내지 20 중량%의 HFC-245eb로 본질적으로 구성된 조성물이 특히 중요하다.
추가로, 다른 실시 형태에서는, GWP가 낮은 조성물이 바람직하다. GWP가 150 미만인, 49.5 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 50.5 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 조성물이 중요하다.
일 실시 형태에서, 냉각시킬 본체는 냉각시킬 수 있는 임의의 공간, 물체 또는 유체일 수 있다. 일 실시 형태에서, 냉각시킬 본체는 방, 건물, 자동차 통로 구획, 냉장고, 냉동기, 또는 슈퍼마켓이나 편의점의 디스플레이 케이스(display case)일 수 있다. 대안적으로, 다른 실시 형태에서, 냉각시킬 본체는 열 전달 매질 또는 열 전달 유체일 수 있다.
이하 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이, 일 실시 형태에서, 냉각을 조성하는 방법은 도 1에 관하여 상기한 바와 같이 만액식 증발기 칠러 내에서 냉각을 조성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물이 증발하여 제1 열 전달 매질 주변에서 냉매 조성물 증기를 형성한다. 열 전달 매질은 물과 같은 따뜻한 액체이고, 이는 냉각 시스템으로부터 파이프를 통해 증발기 내로 수송된다. 따뜻한 액체는 냉각되고 건물과 같이 냉각시킬 본체로 통과된다. 이어서, 냉매 조성물은 제2 열 전달 매질 주변에서 응축되며, 이는 예를 들어, 냉각탑으로부터 가져오는 냉각된 액체이다. 제2 열 전달 매질은, 냉매 조성물 증기가 응축되어 액체 냉매 조성물을 형성하도록 냉매 조성물 증기를 냉각시킨다. 이러한 방법에서, 만액식 증발기 칠러가 또한 사용되어, 호텔, 사무용 건물, 병원 및 대학교를 냉각시킬 수 있다.
하기에 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이, 다른 실시 형태에서, 냉각을 조성하는 방법은 도 2에 관하여 상기한 바와 같이 직팽식 칠러 내에서 냉각을 조성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물이 증발기를 통과하고 증발하여 냉매 조성물 증기를 생성시킨다. 증발하는 냉매 조성물에 의해 제1 액체 열 전달 매질이 냉각된다. 제1 액체 열 전달 매질은 증발기로부터 나와서 냉각시킬 본체로 통과한다. 이러한 방법에서, 직팽식 칠러가 또한 사용되어, 호텔, 사무용 건물, 병원, 대학교 뿐만 아니라 해군 잠수함 또는 해군 함정을 냉각시킬 수 있다.
만액식 증발기 칠러 또는 직팽식 칠러에서 냉각을 조성하는 어느 방법에서든, 칠러는 원심식 압축기를 포함할 수 있다.
기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change;)에 의해 간행된 그들의 GWP 값에 기초하여, 대체를 필요로 하는 냉매 조성물 및 열 전달 유체에는 HCFC-123이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 그러므로, 본 발명에 따라, 칠러 내의 HCFC-123을 대체하는 방법이 제공된다. HCFC-123을 냉매 조성물로 사용하도록 설계된 칠러 내의 냉매 조성물을 대체하는 방법은, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물을 포함하는 조성물로 상기 칠러를 충전하는 단계를 포함한다.
HCFC-123을 대체하는 이러한 방법에서, 냉매 조성물은 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되며 HCFC-123으로 작동되도록 원래 설계되고 제조되었을 수 있는 원심식 칠러에 유용하다.
기존 장비에서 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 본 명세서에 개시된 냉매 조성물로 HCFC-123을 대체하는 단계에서, 장비 또는 작동 조건 또는 양자 모두에 조정을 가함으로써 부가적인 이점을 구현할 수 있다. 예를 들어, 조성물이 대체 작업 유체로 사용되는 원심식 칠러에서 임펠러 직경 및 임펠러 속도를 조정할 수 있다.
대안적으로, HCFC-123을 대체하는 방법에서, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물은, 만액식 증발기를 포함하는 새로운 칠러 또는 직팽식 증발기를 포함하는 새로운 칠러와 같은 새로운 장비에 유용할 수 있다.
칠러 장치
일 실시 형태에는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 포함하는 조성물을 함유하는 칠러 장치가 제공된다. 칠러 장치는 원심식 장치 및 용적식 장치를 포함하는 다양한 유형일 수 있다. 칠러 장치는 전형적으로 증발기, 압축기, 응축기, 및 감압 디바이스, 예를 들어, 밸브를 포함한다. HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물을 포함하는 칠러 장치가 중요하다.
일 실시 형태에서, 칠러 장치는 증발기, 압축기, 응축기, 및 감압 디바이스를 포함하며, 이들 모두는 열거된 순서대로 유체 소통하고, 이를 통해 반복되는 사이클 중에 냉매가 하나의 구성요소로부터 다음 구성요소로 유동한다.
일 실시 형태에서, 칠러 장치는 (a) 증발기(이를 통해 냉매가 유동하고 증발함); (b) 증발된 냉매를 고압으로 압축하는, 증발기와 유체 소통하는 압축기; (c) 압축기와 유체 소통하는 응축기(이를 통해 고압 냉매 증기가 유동하고 응축됨); 및 (d) 응축기와 유체 소통하는 감압 디바이스(여기서 응축된 냉매의 압력이 감소되며, 이어서 반복되는 사이클 중에 냉매가 구성요소 (a), (b), (c), 및 (d)를 통해 유동을 반복하도록, 상기 감압 디바이스는 증발기와 추가로 유체 소통함)를 포함한다.
냉매 조성물이 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물로 본질적으로 구성되는 실시 형태가, 칠러 장치에 특히 유용하다. 냉매 조성물이 공비 조성물 또는 공비 유사 조성물인 실시 형태 또한 특히 유용하다. 공비 조성물 및 공비 유사 조성물은 임의의 큰 정도로 분획화되지 않으므로, 그들은 칠러의 증발기 및 응축기 내에서 0이거나 낮은 온도 글라이드를 동반하여 시스템 내에서 작용한다.
약 57 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 43 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 82 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 18 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 1℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 중요하다. 약 35 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 65 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 92 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 8 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 0.5℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 특히 중요하다.
다른 실시 형태에서는, 불연성 조성물이 칠러에 사용하기에 바람직하다. 41 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 불연성 조성물이 중요하다.
부가적으로, 다른 실시 형태에서, 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 이러한 조성물은 칠러에 사용하기에 바람직하다. 냉매 조성물이 약 71 내지 약 80 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 29 내지 20 중량%의 HFC-245eb로 본질적으로 구성된 조성물이 중요하다.
추가로, 다른 실시 형태에서는, GWP가 낮은 조성물이 바람직하다. GWP가 150 미만인, 49.5 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 50.5 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 조성물이 중요하다.
냉각기는 공조/냉동 장치의 일 유형이다. 본 발명은 증기 압축식 냉각기에 관한 것이다. 증기 압축 칠러는, 압축기, 응축기, 팽창 디바이스, 및 증발기와 같은 구성요소를 포함한다. 이러한 증기 압축 칠러는 만액식 증발기 칠러(이의 일 실시 형태가 도 1에 도시되어 있음) 또는 직팽식 칠러(이의 일 실시 형태가 도 2에 도시되어 있음)일 수 있다. 만액식 증발기 칠러 및 직팽식 칠러 양자 모두는 공냉식(air-cooled) 또는 수냉식(water-cooled)일 수 있다. 냉각기가 수랭식인 실시 형태에서, 그러한 냉각기는 일반적으로 시스템으로부터 열 배출을 위해 냉각탑과 연결된다. 냉각기가 공랭식인 실시 형태에서, 냉각기에는 시스템으로부터 열을 배출하기 위해 냉매-대-공기 핀형-튜브(finned-tube) 응축기 코일 및 팬(fan)이 장착된다. 공랭식 냉각기 시스템은 일반적으로 냉각탑 및 급수 펌프를 포함하는 등가-용량의 수랭식 냉각기 시스템보다 덜 고가이다. 그러나, 수랭식 시스템은 보다 낮은 응축 온도로 인해 많은 작동 조건 하에서 더욱 효율적일 수 있다.
만액식 증발기 칠러 및 직팽식 칠러 양자 모두를 포함한 칠러는 공기 처리 및 분배 시스템(air handling and distribution system)과 결합되어, 호텔, 사무용 건물, 병원, 대학교 등을 포함한 대형 상업용 건물에 쾌적한 공조(공기를 냉각 및 제습시킴)를 제공할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 칠러(대부분 공냉식 직팽식 칠러일 것임)는 해군 잠수함 및 해상 함정에서 추가의 유용성을 확인하였다.
냉각기의 작동 방법을 예시하기 위해서 도면을 참조한다. 수냉식, 만액식 증발기 칠러는 도 1에 예시되어 있다. 이러한 칠러에서는, 물, 및 일부 실시 형태에서는 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜)과 같은 첨가제를 포함하는 따뜻한 액체인 제1 열 전달 매질이 건물 냉각 시스템과 같은 냉각 시스템으로부터 칠러에 진입한다. 제1 열 전달 매질은, 입구 및 출구를 갖는 증발기(6) 내의 코일 또는 튜브 다발(9)을 통해 화살표(3)에서 칠러에 진입하는 것으로 도시되어 있다. 따뜻한 제1 열 전달 매질은 증발기(6)에 전달되고, 여기서 그것이 액체 냉매 조성물에 의해 냉각되며, 이는 증발기(6)의 하부 부분에 액체 작업 유체(저압)로서 도시되어 있다. 액체 냉매 조성물은 코일(9)을 통해 유동하는 따뜻한 제1 열 전달 매질의 온도보다 더 낮은 온도에서 증발한다. 냉각된 제1 열 전달 매질은 코일(9)의 귀환 부분(return portion)을 통해 화살표(4)에 의해 도시된 바와 같이 다시 건물 냉각 시스템으로 재순환된다. 증발기(6)의 하부 부분에 액체 작업 유체(저압)로서 도시되어 있는 액체 냉매 조성물이 기화되어 증발기(6)의 상부 부분 내에 증기 작업 유체(저압)를 형성하고 압축기(7) 내로 흡인되며, 이는 냉매 조성물 증기(증기 작업 유체)의 압력 및 온도를 증가시킨다. 압축기(7)는 이 증기를 압축하여, 증발기(6)로부터 나올 때의 냉매 조성물 증기의 압력 및 온도보다 더 높은 압력 및 온도에서 그것이 응축기(5) 내에 응축될 수 있게 한다. 수냉식 칠러의 경우에 액체인 제2 열 전달 매질은, 화살표(1)에서 냉각탑으로부터 응축기(5) 내의 코일 또는 튜브 다발(10)을 통해 응축기(5)에 진입한다. 제2 열 전달 매질은 이 과정에서 가온되고 코일(10)의 귀환 루프 및 화살표(2)를 통해 냉각탑 또는 대기로 되돌아간다. 이러한 제2 열 전달 매질은 응축기(5) 내의 증기를 냉각시키고 증기가 액체 냉매 조성물로 응축되는 것을 유발하여, 응축기(5)의 하부 부분에 액체 냉매 조성물(액체 작업 유체(고압))이 존재하도록 한다. 응축기(5) 내에 응축된 액체 냉매 조성물은, 구멍, 모세관, 또는 팽창 밸브일 수 있는 팽창 디바이스(8)를 통해 증발기(6)로 다시 유동한다. 팽창 디바이스(8)는 액체 냉매 조성물의 압력을 감소시키고, 액체 냉매 조성물을 부분적으로 증기로 변환시킨다(즉, 응축기(5)와 증발기(6) 사이에서 압력이 하락함에 따라 액체 냉매 조성물이 재증발(flash)한다. 재증발은 냉매 조성물, 즉, 액체 냉매 조성물 및 냉매 조성물 증기 양자 모두를 증발기 압력에서의 포화 온도까지 냉각시켜, 액체 냉매 조성물 및 냉매 조성물 증기 양자 모두가 증발기(6) 내에 존재하도록 한다.
단일 성분 냉매 조성물의 경우, 증발기 내의 증기 냉매 조성물의 조성은 증발기 내의 액체 냉매 조성물의 조성과 동일함에 유의해야 한다. 이 경우, 증발은 일정한 온도에서 일어날 것이다. 그러나, 블렌드(또는 혼합물)인 냉매 조성물이라면, 증발기 내의(또는 응축기 내의) 액체 냉매 조성물 및 냉매 조성물 증기는 상이한 조성을 가질 수 있다. 이는 장비를 수리하는 데 있어서의 어려움 및 비효율적인 시스템을 초래할 수 있으므로, 단일 성분 냉매 조성물이 더 바람직하다. 액체 조성물 및 증기 조성물이 본질적으로 동일하여 비-공비 조성물 또는 비-공비-유사 조성물의 사용으로부터 발생할 수 있는 임의의 비효율성을 감소시키도록, 공비 조성물 또는 공비-유사 조성물은 칠러 내에서 본질적으로 단일 성분 냉매 조성물로서 작용할 것이다.
냉각 용량이 700 kW 초과인 칠러는 일반적으로 만액식 증발기를 채택하며, 여기서 증발기 및 응축기 내의 냉매 조성물은 열 전달 매질을 위한 코일 또는 튜브 다발 또는 다른 도관을 둘러싼다(즉, 냉매 조성물이 쉘 측에 존재함). 만액식 증발기는 더 많은 냉매 조성물 충전을 필요로 하지만, 더 근접한 접근 온도 및 더 높은 효율을 가능하게 한다. 용량이 700kW 미만인 칠러는 통상적으로 튜브 내부에서 유동하는 냉매 조성물, 및 튜브를 둘러싼 응축기 및 증발기 내의 열 전달 매질을 가진 증발기를 채택한다(즉, 열 전달 매질이 쉘 측에 존재함). 그러한 냉각기는 직팽식(DX) 냉각기로 불린다. 수냉식 직팽식 칠러의 일 실시 형태가 도 2에 예시되어 있다. 도 2에 예시된 바와 같은 칠러에서, 따뜻한 물과 같은 따뜻한 액체인 제1 액체 가열 매질은 입구(14)에서 증발기(6')에 진입한다. 액체 냉매 조성물(소량의 냉매 조성물 증기를 가짐)은 대부분 화살표(3')에서 증발기(6') 내의 코일 또는 튜브 다발(9')에 진입하여 증발한다. 그 결과, 제1 액체 가열 매질은 증발기(6') 내에서 냉각되고, 냉각된 제1 액체 가열 매질은 출구 (16)에서 증발기(6')를 빠져나오고, 건물과 같은 냉각시킬 본체로 보내진다. 도 2의 이러한 실시 형태에서, 냉각시킬 건물 또는 다른 본체를 냉각시키는 것은 이러한 냉각된 제1 액체 가열 매질이다. 냉매 조성물 증기는 화살표(4')에서 증발기(6')를 빠져나가 압축기(7')로 보내지며, 여기서 그것이 압축되고 고온, 고압 냉매 조성물 증기로서 빠져나간다. 이러한 냉매 조성물 증기는 (1')에서 응축기 코일 또는 튜브 다발(10')을 통해 응축기(5')에 진입한다. 냉매 조성물 증기는, 응축기(5') 내에서 물과 같은 제2 액체 가열 매질에 의해 냉각되어 액체가 된다. 제2 액체 가열 매질은 응축기 열 전달 매질 입구(20)를 통해 응축기(5')에 진입한다. 제2 액체 가열 매질은 응축되는 냉매 조성물 증기(이는 액체 냉매 조성물이 됨)로부터 열을 추출하고, 이는 응축기(5') 내의 제2 액체 가열 매질을 가온한다. 제2 액체 가열 매질은 응축기 열 전달 매질 출구(18)를 통해 빠져나간다. 응축된 냉매 조성물 액체는 하부 코일(10')을 통해 응축기(5')를 빠져나가고, 구멍, 모세관, 또는 팽창 밸브일 수 있는 팽창 디바이스(12)를 통해 유동한다. 팽창 디바이스(12)는 액체 냉매 조성물의 압력을 감소시킨다. 팽창의 결과로서 생성되는 소량의 증기는 코일(9')을 통해 액체 냉매 조성물과 함께 증발기(6')에 진입하고 주기가 반복된다.
증기-압축 칠러는 이들이 적용하는 압축기의 유형에 의해 규명될 수 있다. 본 발명은 용적식 압축기 뿐 아니라 원심식 압축기를 이용하는 칠러를 포함한다. 일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은, 본 명세서에서 원심식 칠러라고 지칭하는, 원심식 압축기를 이용하는 칠러에 유용하다.
원심식 압축기는 냉매 조성물을 방사상으로(radially) 가속시키기 위해 회전 요소를 사용하고, 전형적으로 캐스팅(casing) 내에 하우징된 확산기(diffuser) 및 임펠러를 포함한다. 원심 압축기는 통상적으로 임펠러 아이(eye), 또는 순환하는 임펠러의 중심 입구 내에 작업 유체를 받아들이고, 통로를 통해 그것을 방사상 외측으로 가속시킨다. 약간의 정압 상승이 임펠러에서 일어나지만, 압력 상승의 대부분은 케이싱의 디퓨저 섹션에서 일어나며, 여기서 속도가 정압으로 변환된다. 각각의 임펠러-디퓨저 세트는 압축기의 한 스테이지이다. 원심식 압축기는 취급될 냉매 조성물의 부피 및 목적하는 최종 압력에 따라 1 내지 12 또는 그 이상의 단으로 제작된다.
압축기의 압력비 또는 압축비는 절대 토출 압력 대 절대 입구 압력의 비이다. 원심 압축기에 의해 전달된 압력은 상대적으로 넓은 범위의 용량에 걸쳐 실제적으로 일정하다. 원심 압축기가 발현시킬 수 있는 압력은 임펠러의 선단 속도에 좌우된다. 선단 속도는 임펠러의 최외측 선단에서 측정된 임펠러의 속도이며, 임펠러의 직경 및 임펠러의 분당 회전수와 관련된다. 원심 압축기의 용량은 임펠러를 통한 통로의 크기에 의해 결정된다. 이에 의해 압축기의 크기는 용량보다 요구되는 압력에 더 많이 좌우된다.
다른 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 용적식 압축기, 즉, 왕복, 스크류, 또는 스크롤 압축기 중 어느 하나를 이용하는 용적식 칠러에 유용하다. 스크류 압축기를 이용하는 칠러는 이하에서 스크류 칠러라 할 것이다.
용적식 압축기는 증기를 챔버 내로 흡인하고, 챔버는 부피를 감소시켜 증기를 압축시킨다. 압축된 후, 증기는 챔버의 부피를 영(0) 또는 거의 영(0)으로 더욱 감소시킴으로써 챔버로부터 밀려난다.
왕복식 압축기는 크랭크샤프트에 의해 구동되는 피스톤을 사용한다. 그들은 고정용 또는 휴대용일 수 있으며, 단단형(single-staged) 또는 다단형(multi-staged)일 수 있고, 전기 모터 또는 내연 엔진에 의해 구동될 수 있다. 5hp 내지 30hp의 소형 왕복동식 압축기는 자동차 적용에서 나타나고 전형적으로 단속 사용(intermittent duty)을 위한 것이다. 100hp 이하의 대형 왕복동식 압축기는 대규모 산업 적용에서 발견된다. 토출 압력은 저압 내지 매우 고압(5000 psi 또는 35 MPa 초과)의 범위일 수 있다.
스크류 압축기는 2개의 메쉬형(meshed) 회전 용적식 나선 스크류를 사용하여 가스를 보다 작은 공간 내로 밀어낸다. 스크류 압축기는 통상적으로 상업적 및 산업적 응용에서 연속 작동을 위한 것이며, 고정형 또는 휴대용일 수 있다. 이들 응용은 3.7 kW(5 hp) 내지 375 kW(500 hp) 초과, 그리고 저압 내지 매우 고압(1200 psi 또는 8.3 MPa 초과)에 있을 수 있다.
스크롤 압축기는 스크류 압축기와 유사하며, 2개의 삽입형 나선형 스크롤을 포함하여 가스를 압축시킨다. 출력은 회전 스크류 압축기의 출력보다 더 큰 펄스형으로 발생된다.
150 kW 미만의 용량을 갖는 스크롤 압축기 또는 왕복식 압축기를 사용하는 냉각기의 경우, 대형 냉각기에 사용되는 쉘-및-튜브형 열 교환기 대신에 브레이징된-판 열 교환기가 증발기용으로 통상 사용된다. 브레이징된-판 열 교환기는 시스템 부피 및 냉매 조성물 충전을 감소시킨다.
HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물을, 수분의 제거를 보조하기 위한 분자체와 조합하여 칠러 장치에 사용할 수 있다. 건조제는 활성 알루미나, 실리카 겔, 또는 제올라이트계 분자체를 포함할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 바람직한 분자체의 기공 크기는 대략 3 옹스트롬, 4 옹스트롬, 또는 5 옹스트롬이다. 대표적인 분자체는 MOLSIV XH-7, XH-6, XH-9 및 XH-11(미국 일리노이주 데스 플레인즈 소재의 유오피 엘엘씨(UOP LLC))을 포함한다.
조성물
냉매 조성물이 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물인 실시 형태가, 본 명세서에 기재된 칠러 장치 및 냉각을 조성하는 방법에 특히 유용하다. 냉매 조성물이 공비 조성물 또는 공비 유사 조성물인 실시 형태 또한 특히 유용하다. 공비 조성물 및 공비 유사 조성물은 임의의 큰 정도로 분획화되지 않으므로, 그들은 칠러의 증발기 내에서 낮은 글라이드를 동반하여 시스템 내에서 작용한다.
2011년 3월 2일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 제61/448,241호(현재 제WO2012/106565A1호, 2012년 8월 9일자로 공개됨)에는 공비 조성물 및 공비-유사 조성물로 HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz가 개시되어 있다.
약 57 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 43 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 82 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 18 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 1℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 중요하다. 약 35 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 65 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 92 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 8 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 0.5℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 특히 중요하다.
다른 실시 형태에서는, 불연성 조성물이 칠러에 사용하기에 바람직하다. 41 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 불연성 조성물이 중요하다.
일 실시 형태에는, (1) HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물; (2) 칠러에 사용하기에 적합한 윤활제를 포함하며; 여기서 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz는 약 41 중량% 이상인 조성물이 제공된다.
부가적으로, 다른 실시 형태에서, 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 또는 그 이상을 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 이러한 조성물은 칠러에 사용하기에 바람직하다. 냉매 조성물이 약 71 내지 약 80 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 29 내지 20 중량%의 HFC-245eb로 본질적으로 구성된 조성물이 중요하다.
추가로, 다른 실시 형태에서는, GWP가 낮은 조성물이 바람직하다. GWP가 150 미만인, 49.5 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 HFC-245eb를 포함하는 조성물이 중요하다.
HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물은 또한, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리올 에스테르, 폴리비닐에테르, 광유, 알킬벤젠, 합성 파라핀, 합성 나프텐, 및 폴리(알파)올레핀으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 윤활제와 조합하여 사용되고/되거나 이를 포함할 수 있다.
유용한 윤활제는 칠러 장치와 함께 사용하기에 적합한 것들을 포함한다. 이들 윤활제들 중에는 클로로플루오로카본 냉매 조성물을 이용하는 증기 압축 냉장 장치에 관용적으로 사용되는 것들이 있다. 일 실시 형태에서, 윤활제는 압축 냉동 윤활의 분야에서 "광유"로서 흔히 알려진 것들을 포함한다. 광유는 파라핀(즉, 직쇄 및 분지형-탄소-사슬, 포화된 탄화수소), 나프텐(즉, 사이클릭 파라핀) 및 방향족(즉, 교대 이중 결합을 특징으로 하는 하나 이상의 고리를 함유하는 불포화, 사이클릭 탄화수소)을 포함한다. 일 실시 형태에서, 윤활제는 압축 냉동 윤활의 분야에서 "합성유"로서 흔히 알려진 것들을 포함한다. 합성유는 알킬아릴(즉, 선형 및 분지형 알킬 알킬벤젠), 합성 파라핀 및 나프텐, 및 폴리(알파올레핀)을 포함한다. 대표적인 관용적 윤활제는 구매가능한 BVM 100 N(BVA 오일즈(BVA Oils)에 의해 판매되는 파라핀계 광유), 크롬프톤 컴퍼니(Crompton Co.)로부터 상표명 수니소(Suniso)(등록상표) 3GS 및 수니소(등록상표) 5GS로 구매가능한 나프텐계 광유, 펜조일(Pennzoil)로부터 상표명 손텍스(Sontex)(등록상표) 372LT로 구매가능한 나프텐계 광유, 칼루메트 루브리컨츠(Calumet Lubricants)로부터 상표명 칼루메트(등록상표) RO-30으로 구매가능한 나프텐계 광유, 쉬리브 케미칼즈(Shrieve Chemicals)로부터 상표명 제롤(Zerol)(등록상표) 75, 제롤(등록상표) 150, 및 제롤(등록상표) 500으로 구매가능한 선형 알킬벤젠, 및 HAB 22(니폰 오일(Nippon Oil)에 의해 판매되는 분지형 알킬벤젠)이다.
유용한 윤활제는 또한, 하이드로플루오로카본 냉매 조성물과 함께 사용하도록 설계되었고 압축 냉장 및 공조 장치의 작동 조건 하에서 본 발명의 냉매 조성물과 혼화성인 것들을 포함할 수 있다. 그러한 윤활제는 폴리올 에스테르(POE), 예를 들어 카스트롤(Castrol)(등록상표) 100(영국의 카스트롤(Castrol)), 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 예를 들어 다우(Dow)(미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical))로부터의 RL-488A, 폴리비닐 에테르(PVE), 및 폴리카르보네이트(PC)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 윤활제는 폴리올 에스테르이다.
본 명세서에 개시된 냉매 조성물과 함께 사용되는 윤활제는 주어진 압축기의 요건 및 윤활제가 노출될 환경을 고려함으로써 선택된다.
일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 상용화제, UV 염료, 가용화제, 트레이서(tracer), 안정화제, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 및 작용화 퍼플루오로폴리에테르로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 안정제, 자유 라디칼 포착제(scavenger) 또는 항산화제와 함께 사용될 수 있다. 그러한 기타 첨가제는 니트로메탄, 장애 페놀(hindered phenol), 하이드록실아민, 티올, 포스파이트, 또는 락톤을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 단일 첨가제 또는 조합이 사용될 수 있다.
임의로, 다른 실시 형태에서는, 필요에 따라 소정의 냉장 또는 공조 시스템 첨가제를 첨가하여 성능 및 시스템 안정성을 향상시킬 수 있다. 이들 첨가제는 냉동 및 공조 분야에 알려져 있으며, 내마모제, 극압 윤활제, 부식 및 산화 억제제, 금속 표면 불활성화제, 자유 라디칼 포착제, 및 폼 제어제를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 이들 첨가제는 본 발명의 조성물에서, 전체 조성물에 대하여 소량으로 존재할 수 있다. 전형적으로는, 각각의 첨가제가 약 0.1 중량% 미만 내지 약 3 중량%만큼 많은 농도로 사용된다. 이들 첨가제는 개별 시스템의 요건에 기초하여 선택된다. 이들 첨가제는 EP(극압) 윤활 첨가제의 트라이아릴 포스페이트 패밀리(family)의 구성원(member), 예를 들어 부틸화된 트라이페닐 포스페이트(BTPP), 또는 기타 알킬화된 트라이아릴 포스페이트 에스테르, 예를 들어, 아크조 케미칼즈(Akzo Chemicals)로부터의 Syn-0-Ad 8478, 트라이크레실 포스페이트 및 관련 화합물을 포함한다. 부가적으로, 금속 다이알킬 다이티오포스페이트(예를 들어, 아연 다이알킬 다이티오포스페이트(또는 ZDDP)), 루브리졸(Lubrizol) 1375, 및 이러한 화학물질 패밀리의 다른 구성원을 본 발명의 조성물에 사용할 수 있다. 다른 내마모 첨가제는 천연 생성물 오일 및 비대칭 폴리하이드록실 윤활 첨가제, 예를 들어 시너골(Synergol) TMS(인터내셔널 루브리컨츠(International Lubricants))를 포함한다. 유사하게, 안정제, 예를 들어 산화방지제, 자유 라디칼 포착제, 및 물 포착제가 사용될 수 있다. 이러한 범주 내 화합물에는 부틸화된 하이드록시 톨루엔(BHT), 에폭사이드, 및 그의 혼합물이 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 부식 억제제는 도데실 석신산(DDSA), 아민 포스페이트(AP), 올레오일 사르코신, 이미다존 유도체 및 치환된 설포네이트를 포함한다.
실시예
본 명세서에 기재된 개념을 하기 실시예에 추가로 설명할 것인데, 하기 실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 한정하지 않는다.
실시예 1
"순수" HFC-245eb의 냉각 성능
본 실시예는, 칠러 내의 냉매 조성물로서의 HFC-245eb의 용도를 보여준다. CFC-11 및 HCFC-123에 대한 성능과의 비교는, 칠러 내의 CFC-11 또는 HCFC-123에 대한 대체물로서의 HFC-245eb의 용도를 보여준다. 표 1에서, Pevap는 증발기의 압력이고; Pcond는 응축기의 압력이며; PR은 압력비(Pcond/Pevap)이고; Utip은 선단 속도이며; COP는 성능 계수(에너지 효율의 척도)이고; CAP는 부피 용량이다. HFC-245eb, CFC-11, 및 HCFC-123의 성능은 하기의 조건에 대해 결정된다:
[표 1]
(#).. 문헌[Rajakumar, B., R. W. Portmann, et al. (2006). "Rate Coefficients for the Reactions of OH with CF3CH2CH3(HFC-263fb), CF3CHFCH2F(HFC-245eb), and CHF2CHFCHF2(HFC-245ea) between 238 and 375 K†." The Journal of Physical Chemistry A, 110(21): 6724-6731].
순수 HFC-245eb는 매력적인 환경 특성(상대적으로 낮은 GWP 및 0의 ODP)을 갖는다. 그것은 또한 매력적인 칠러 성능(높은 냉각 COP 및 높은 부피 냉각 용량)을 나타낸다. HFC-245eb를 이용하는 칠러 COP는 CFC-11을 이용하는 COP와 대등하고 HCFC-123을 이용하는 COP를 3.17% 만큼 초과한다. HFC-245eb를 이용하는 칠러 부피 냉각 용량은 CFC-11을 이용하는 부피 용량을 4.48% 만큼 초과하고 HCFC-123을 이용하는 부피 용량을 25.43 % 만큼 초과한다. 냉각 부하를 충족시키기 위해 요구되는, HFC-245eb를 이용하는 임펠러 선단 속도는 CFC-11(5.73% 만큼) 또는 HCFC-123(9.45% 만큼)을 이용하는 것보다 단지 약간 더 높을 것이다. HFC-245eb는 원심식 칠러 내의 CFC-11의 적합한 근사 드롭-인 대체물(near drop-in replacement)일 것이며, HCFC-123보다 실질적으로 더 양호한 성능을 가진 칠러를 가능하게 할 것이다. ASME 보일러 및 압력 용기 코드를 준수하는 용기를 사용하고 적합한 가연성 완화 수단을 시행한다면, HFC-245eb는 기존의 칠러 내에서 HCFC-123에 대한 대체물로서 사용될 수 있을 것이다.
실시예 2
Z- HFO -1336 mzz 및 HFC -245 eb 의 불연성 블렌드에 대한 냉각 성능
본 실시예는, 41 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량%의 HFC-245eb를 함유하는 불연성 블렌드를 가진 칠러 성능을 보여준다. 표 2에서, Pevap는 증발기의 압력이고; Pcond는 응축기의 압력이며; PR은 압력비(Pcond/Pevap)이고; Utip은 선단 속도이며; COP는 성능 계수(에너지 효율의 척도)이고; CAP는 부피 용량이다. HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz의 블렌드에 대한 성능 및 CFC-11 및 HCFC-123에 대한 성능을 하기의 조건에 대해 결정한다:
[표 2]
약 41 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량%의 HFC-245eb를 함유하는 조성물은 불연성이며, 칠러 조건에서 1℃ 미만의 온도 글라이드를 동반하여 거의 공비 조성물이고, 173의 낮은 GWP 및 0의 ODP를 갖는다. 추가로, 그것은 표 2에 나타낸 바와 같이 매력적인 칠러 성능(높은 냉각 COP 및 높은 부피 냉각 용량)을 나타낼 것이다. 상기 블렌드를 이용하는 칠러 COP 및 용량은 CFC-11과 거의 대등할 것이며 HCFC-123을 초과할 것이다. 냉각 부하를 충족시키기 위해 요구되는, 상기 블렌드를 이용하는 임펠러 선단 속도는 CFC-11(1.15% 만큼) 또는 HCFC-123(4.71% 만큼)을 이용하는 것보다 단지 약간 더 높을 것이다. 상기 블렌드는 칠러 내의 CFC-11의 적합한 근사 드롭-인 대체물이 되며, HCFC-123보다 실질적으로 더 양호한 성능을 가진 칠러를 가능하게 할 것이다. ASME 보일러 및 압력 용기 코드를 준수하는 용기를 사용한다면, 그것은 기존의 칠러 내에서 HCFC-123에 대한 대체물이 될 수 있을 것이다.
실시예 3
Z-HFO-1336mzz 및 HFC-245eb의 저증기압 블렌드에 대한 냉각 성능
Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드의 증기압은 블렌드의 Z-HFO-1336mzz 함량이 증가함에 따라 감소한다. 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 표 3에서, Pevap는 증발기의 압력이고; Pcond는 응축기의 압력이며; PR은 압력비(Pcond/Pevap)이고; Utip은 선단 속도이며; COP는 성능 계수(에너지 효율의 척도)이고; CAP는 부피 용량이다. HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz의 블렌드의 성능 및 CFC-11 및 HCFC-123의 성능을 하기의 조건에 대해 결정한다:
[표 3]
표 3은, 71 중량%의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드를 사용하여 칠러 내의 HCFC-123를 대체할 수 있을 것임을 나타낸다. 보통 정도의 냉각 용량 손실이 허용가능할 경우에, 그것은 또한 칠러 내의 CFC-11을 대체하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 일부 응용에서, 냉각 용량의 일부 손실은 허용가능할 수 있거나(예를 들어, 공칭 칠러 냉각 속도가 실제로 필요한 것보다 더 높은 경우), 다른 수단(예를 들어, 다른 칠러로부터의 부가적인 냉각된 물)에 의해 부가적인 냉각을 공급함으로써, 또는 냉각 부하를 감소시킴으로써 보상될 수 있다.
도 2는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물을 이용하는, 직팽식 증발기를 갖는 원심식 칠러의 일 실시 형태의 개략도이다.
[발명의 상세한 설명]
이하에 기술되는 실시 형태의 상세 사항을 다루기 전에, 일부 용어를 정의 또는 해설하기로 한다.
지구 온난화 지수(GWP)는 1 킬로그램의 이산화탄소의 방출과 비교하여, 1 킬로그램의 특정 온실 가스의 대기 방출로 인한 상대 지구 온난화 기여도를 평가하기 위한 지수이다. GWP는 주어진 가스에 대하여 대기 수명의 효과를 나타내는 상이한 시계(time horizon)에 대하여 계산될 수 있다. 100년 시계에 대한 GWP가 통상 기준이 되는 값이다.
오존 파괴 지수(ODP)는 문헌["The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, A report of the World Meteorological Association's Global Ozone Research and Monitoring Project," section 1.4.4, pages 1.28 to 1.31(본 구획의 첫번째 단락을 참조)]에서 정의된다. ODP는 플루오로트라이클로로메탄(CFC-11)에 관하여 질량-대-질량(mass-for-mass) 기준으로 화합물로부터 예상되는 성층권에서의 오존 파괴의 정도를 나타낸다.
냉장 용량(간혹 냉각 용량이라고 지칭됨)은, 순환되는 냉매 조성물의 단위 질량 당 증발기 내의 냉매 조성물의 엔탈피의 변화를 정의하는 용어이다. 부피 냉각 용량은, 증발기에서 빠져나오는 냉매 조성물 증기의 단위 부피 당 증발기 내의 냉매 조성물에 의해 제거되는 열의 양을 지칭한다. 냉장 용량은 냉매 조성물 또는 열 전달 조성물이 냉각을 조성하는 능력의 척도이다. 냉각 속도는 단위 시간 당 증발기 내에서 냉매 조성물에 의해 제거되는 열을 지칭한다.
성능 계수(COP: Coefficient of performance)는 증발기 내에서 제거되는 열의 양을 압축기를 작동시키기 위해 요구되는 에너지로 나눈 것이다. COP가 더 높을수록 에너지 효율도 더 높다. COP는 직접적으로 에너지 효율비(EER), 즉, 특정 세트의 내부 및 외부 온도에서 냉동 또는 공조 장비에 대한 효율 등급에 관계된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 열 전달 매질은 냉각시킬 본체로부터 칠러 증발기로, 또는 칠러 응축기로부터 냉각탑 또는 열을 주위로 방출할 수 있는 다른 구성물로 열을 운반하기 위해 사용되는 조성물을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 냉매 조성물은 사이클 중에 열을 전달하는 작용을 하는 단일 화합물이거나 화합물의 혼합물을 포함할 수 있는 조성물이며, 여기서 조성물은 반복되는 사이클 중에 액체에서 기체로, 그리고 다시 액체로, 상 변화를 겪는다.
과냉각(subcooling)은 소정 압력에 대한 액체의 포화점 미만으로의 액체의 온도 저하이다. 포화점은 증기 조성물이 완전히 액체로 응축되는 온도이다(기포점이라고도 지칭함). 그러나 과냉각은 주어진 압력에서 액체를 더 낮은 온도의 액체로 계속 냉각시킨다. 포화 온도 미만으로 액체를 냉각시킴으로써, 정미 냉장 용량(net refrigeration capacity)이 증가될 수 있다. 이로써 과냉각은 시스템의 냉장 용량 및 에너지 효율을 개선한다. 과냉각량(Subcool amount)은 포화 온도 미만으로 냉각된 양(도 단위) 또는 액체 조성물이 그의 포화 온도 미만으로 얼마나 많이 냉각되는지를 나타낸다.
과열은, 증기 조성물의 포화 증기 온도를 얼마나 많이 초과하여 증기 조성물이 가열되는지를 정의하는 용어이다. 포화 증기 온도는, 증기 조성물이 냉각되는 경우, 최초의 액적이 형성되는 온도이며, "이슬점"이라고도 지칭된다.
온도 글라이드(간혹 단순히 "글라이드"라고 지칭됨)는, 임의의 과냉각 또는 과열을 제외한, 냉매 시스템의 구성요소 내에서 냉매 조성물에 의한 상 변화 과정의 시작 및 종료 온도 사이의 차의 절대값이다. 이 용어는 근사 공비 혼합물(near azeotrope) 또는 비-공비 조성물의 응축 또는 증발을 기술하기 위해 사용될 수 있다. 평균 글라이드란 어떤 조건 하에서 작동되는 특정한 칠러 시스템의 증발기에 있어서의 글라이드 및 응축기에 있어서의 글라이드의 평균을 말한다.
공비 조성물은 두 가지 이상의 상이한 성분들의 혼합물인데, 이는 주어진 압력 하에서 액체 형태일 때 실질적으로 일정한 온도에서 비등할 것이며, 이 온도는 개별 성분의 비등점보다 더 높거나 낮을 수 있으며, 이는 비등을 겪는 전체 액체 조성물과 본질적으로 동일한 증기 조성물을 제공할 것이다. (예를 들어, 문헌 [M. F. Doherty and M.F. Malone, Conceptual Design of Distillation Systems, McGraw-Hill (New York), 2001, 185-186, 351-359] 참조).
따라서, 공비 조성물의 본질적 특징은 주어진 압력에서 액체 조성물의 비등점이 일정하다는 것과, 비등하는 조성물 위의 증기의 조성이 본질적으로 비등하는 전체 액체 조성물의 조성이라는 것이다(즉, 액체 조성물의 성분들의 분별증류가 일어나지 않음). 공비 조성물의 각각의 성분의 비등점과 중량 백분율 양자 모두가 공비 조성물이 상이한 압력들에서의 비등에 처해질 때 변할 수 있음이 당업계에서 또한 인식된다. 따라서, 공비 조성물은 성분들 사이에 존재하는 특유한 관계 면에서 또는 성분들의 조성 범위의 면에서 또는 특정 압력에서의 일정한 비등점에 의해 특징지워지는 조성물의 각각의 성분의 정확한 중량 백분율 면에서 정의될 수 있다.
본 발명의 목적을 위하여, 공비 유사 조성물은 실질적으로 공비 조성물처럼 거동하는(즉, 일정한 비등 특성 또는 비등 또는 증발 동안에 분별증류하지 않는 경향을 갖는) 조성물을 의미한다. 따라서, 비등 또는 증발 동안, 증기와 액체 조성물은 그들이 조금이라도 변한다면, 단지 최소한 또는 무시할만한 정도로만 변한다. 이는 비등 또는 증발 동안 증기와 액체 조성물이 상당한 정도로 변하는 비-공비-유사 조성물과 대조된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "함유하다", "함유하는", "포함하다", "포함하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 망라하고자 하는 것이다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 한정되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 조성물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 더욱이, 달리 표현되어 언급되지 않는 한, "또는"은 포함적인 의미이고 제한적인 의미가 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 임의의 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음), A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함), A 및 B가 모두가 참(또는 존재함).
연결구 "구성된"은 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 제외한다. 특허청구범위 중에서라면, 이는 통상적으로 연계된 불순물을 제외하고는 인용된 것 이외의 재료를 포함하지 않는 것으로 특허청구범위를 한정할 것이다. 어구 "~로 구성된"이 청구항 전문의 직후가 아닌 청구항 본문의 절에 나타날 경우, 이것은 그 절에 개시된 요소만을 한정하며; 다른 요소들은 청구항 전체로부터 배제되지 않는다.
부가적으로 포함된 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소가 특허청구된 발명의 기본적이고 신규한 특성(들)에 실질적으로 영향을 미친다면, 연결구 "본질적으로 구성된"은 문자 그대로 개시된 것 이외에도, 이들 재료, 단계, 특징부, 성분, 또는 요소를 포함하는 조성물, 방법 또는 장치를 정의하는데 사용된다. 용어 "본질적으로 이루어진"은 "포함하는"과 "이루어진" 사이의 중간 입장을 차지한다.
본 발명자가 개방형 용어, 예를 들어 "포함하는"으로 발명 또는 그의 부분을 정의하는 경우에는, (달리 기술되지 않는 한) 용어 "본질적으로 이루어지는" 또는 "이루어지는"을 사용하여 이러한 발명을 또한 기재하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 용이하게 이해하여야 한다.
또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 사용은 본 명세서에서 설명되는 요소들 및 구성요소들을 설명하기 위해 채용된다. 이는 단지 편의상 그리고 본 발명의 범주의 일반적인 의미를 제공하기 위해 행해진다. 이러한 기술은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 파악되어야 하며, 단수형은 그 수가 명백하게 단수임을 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 등가인 방법 및 재료가 본 발명의 실시 형태의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 후술된다. 본 명세서에서 언급되는 모든 간행물, 특허 출원, 특허, 및 다른 참조 문헌은 특정 구절이 인용되지 않으면 전체적으로 참고로 본 명세서에 통합된다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함하여 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 재료, 방법, 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 한정하고자 하는 것은 아니다.
HFC-245eb, 또는 1,1,1,2,3-펜타플루오로프로판(CF3CHFCH2F)은, 본 명세서에 전체적으로 포함된 미국 특허 공개 제2009-0264690 A1호에 개시된 바와 같이 탄소 상의 팔라듐 촉매 위에서 1,1,1,2,3-펜타플루오로-2,3,3-트라이클로로프로판(CF3CClFCCl2F 또는 CFC-215bb)의 수소화에 의해, 또는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,396,000호에 개시된 바와 같이 1,2,3,3,3-펜타플루오로프로펜(CF3CF=CFH 또는 HFO-1225ye)의 수소화에 의해 제조될 수 있다.
Z-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐(Z-HFO-1336mzz 또는 시스-HFO-1336mzz로도 공지되어 있으며 구조 시스-CF3CH=CHCF3를 가짐)은 당업계에 공지된 방법에 의해, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 출원 공개 제US 2009/0012335A1호에 기재된 바와 같이, 2,3-다이클로로-1,1,1,4,4,4-헥사플루오로-2-부텐의 수소화탈염소 반응(hydrodechlorination)에 의해 제조될 수 있다.
칠러 방법
냉매 조성물이 증발하여 열 전달 매질을 냉각시키고 냉각된 열 전달 매질이 증발기로부터 나와서 냉각시킬 본체로 수송되는, 증발기를 갖는 칠러 내에서 냉각을 조성하는 방법이 제공된다. 본 방법은 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 증발기 내에서 증발시키는 단계를 포함한다. 일 실시 형태에서 본 방법은, (a) 증발기를 통해 열 전달 매질을 통과시키는 단계; (b) HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 액체 냉매 조성물을 증발기 내에서 증발시킴으로써 증기 냉매 조성물을 생성시키는 단계; 및 (c) 압축기 내에서 증기 냉매 조성물을 압축하는 단계를 포함한다. 압축기는 용적식 압축기 또는 원심식 압축기일 수 있다. 용적식 압축기는 왕복(reciprocating), 스크류(screw) 또는 스크롤(scroll) 압축기를 포함한다. 원심식 압축기를 사용하는, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다. 냉각을 조성하는 방법은 전형적으로, 냉각된 열 전달 매질이 증발기로부터 냉각시킬 본체로 통과하는 외부 위치에 냉각을 제공한다.
순수 HFC-245eb는 칠러 내에서 양호한 냉각 성능을 제공하는 것으로 확인되었다. 부가적으로, 순수 HMF-245eb는 칠러 내에서 CFC-11(플루오로트라이클로로메탄)에 대한 성능과 대등한 것으로 확인되었다. 그리고 순수 HMF-245eb는 칠러 내에서 HCFC-123(2,2-다이클로로-1,1,1-트라이플루오로에탄)의 사용에 비해 개선된 것으로 확인되었다. 증발된 냉매 조성물이 HFC-245eb로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다.
순수 HFC-245eb는 칠러 냉매 조성물에 대한 필요성을 충족시키지만, Z-HFO-1336mzz와 같은 구성요소의 첨가에 의해 이를 개선할 수 있다. Z-HFO-1336mzz를 HFC-245eb에 첨가하는 것은, 압력을 감소시키는 이점 및 GWP를 감소시키는 이점을 제공한다. 냉매 조성물이 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물로 본질적으로 구성되는 실시 형태가, 냉각을 조성하는 방법에 특히 유용하다. 냉매 조성물이 공비 조성물 또는 공비 유사 조성물인 실시 형태 또한 특히 유용하다. 공비 조성물 및 공비 유사 조성물은 임의의 큰 정도로 분획화되지 않으므로, 그들은 칠러의 증발기 내에서 낮은 온도 글라이드를 동반하여 시스템 내에서 작용한다.
약 57 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 43 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 82 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 18 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 1℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 중요하다. 약 35 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 65 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 92 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 8 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 0.5℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 특히 중요하다.
증발된 냉매 조성물이 HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되고; 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz가 약 1 중량% 이상인, 냉각을 조성하는 방법 또한 중요하다. 증발된 냉매 조성물이 약 99 중량% 내지 약 43 중량%의 HFC-245eb 및 약 1 중량% 내지 약 57 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 특히 중요하다. 증발된 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 18 중량%의 HFC-245eb 및 약 82 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법 또한 특히 중요하다.
본 발명의 소정 냉매 조성물은 약 99 중량% 내지 약 43 중량%의 HFC-245eb 및 약 1 중량% 내지 약 57 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된다. 일 실시 형태에서는, 불연성 조성물이 칠러에 사용하기에 바람직하다. 41 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 본 발명의 불연성 조성물이 중요하다.
칠러 증발기가 HCFC-123과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 약 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다.
상기 칠러가 CFC-11과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법 또한 중요하다.
부가적으로, 다른 실시 형태에서, 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드(ASME Boiler and Pressure Vessel Code)의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 이러한 조성물은 칠러에 사용하기에 바람직하다.
칠러가 HCFC-123과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 29 중량%의 HFC-245eb 및 약 71 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된, 냉각을 조성하는 방법이 중요하다. 냉매 조성물이 약 71 내지 약 80 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 29 내지 20 중량%의 HFC-245eb로 본질적으로 구성된 조성물이 특히 중요하다.
추가로, 다른 실시 형태에서는, GWP가 낮은 조성물이 바람직하다. GWP가 150 미만인, 49.5 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 50.5 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 조성물이 중요하다.
일 실시 형태에서, 냉각시킬 본체는 냉각시킬 수 있는 임의의 공간, 물체 또는 유체일 수 있다. 일 실시 형태에서, 냉각시킬 본체는 방, 건물, 자동차 통로 구획, 냉장고, 냉동기, 또는 슈퍼마켓이나 편의점의 디스플레이 케이스(display case)일 수 있다. 대안적으로, 다른 실시 형태에서, 냉각시킬 본체는 열 전달 매질 또는 열 전달 유체일 수 있다.
이하 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이, 일 실시 형태에서, 냉각을 조성하는 방법은 도 1에 관하여 상기한 바와 같이 만액식 증발기 칠러 내에서 냉각을 조성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물이 증발하여 제1 열 전달 매질 주변에서 냉매 조성물 증기를 형성한다. 열 전달 매질은 물과 같은 따뜻한 액체이고, 이는 냉각 시스템으로부터 파이프를 통해 증발기 내로 수송된다. 따뜻한 액체는 냉각되고 건물과 같이 냉각시킬 본체로 통과된다. 이어서, 냉매 조성물은 제2 열 전달 매질 주변에서 응축되며, 이는 예를 들어, 냉각탑으로부터 가져오는 냉각된 액체이다. 제2 열 전달 매질은, 냉매 조성물 증기가 응축되어 액체 냉매 조성물을 형성하도록 냉매 조성물 증기를 냉각시킨다. 이러한 방법에서, 만액식 증발기 칠러가 또한 사용되어, 호텔, 사무용 건물, 병원 및 대학교를 냉각시킬 수 있다.
하기에 더욱 상세하게 기재되는 바와 같이, 다른 실시 형태에서, 냉각을 조성하는 방법은 도 2에 관하여 상기한 바와 같이 직팽식 칠러 내에서 냉각을 조성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물이 증발기를 통과하고 증발하여 냉매 조성물 증기를 생성시킨다. 증발하는 냉매 조성물에 의해 제1 액체 열 전달 매질이 냉각된다. 제1 액체 열 전달 매질은 증발기로부터 나와서 냉각시킬 본체로 통과한다. 이러한 방법에서, 직팽식 칠러가 또한 사용되어, 호텔, 사무용 건물, 병원, 대학교 뿐만 아니라 해군 잠수함 또는 해군 함정을 냉각시킬 수 있다.
만액식 증발기 칠러 또는 직팽식 칠러에서 냉각을 조성하는 어느 방법에서든, 칠러는 원심식 압축기를 포함할 수 있다.
기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change;)에 의해 간행된 그들의 GWP 값에 기초하여, 대체를 필요로 하는 냉매 조성물 및 열 전달 유체에는 HCFC-123이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 그러므로, 본 발명에 따라, 칠러 내의 HCFC-123을 대체하는 방법이 제공된다. HCFC-123을 냉매 조성물로 사용하도록 설계된 칠러 내의 냉매 조성물을 대체하는 방법은, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물을 포함하는 조성물로 상기 칠러를 충전하는 단계를 포함한다.
HCFC-123을 대체하는 이러한 방법에서, 냉매 조성물은 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되며 HCFC-123으로 작동되도록 원래 설계되고 제조되었을 수 있는 원심식 칠러에 유용하다.
기존 장비에서 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 본 명세서에 개시된 냉매 조성물로 HCFC-123을 대체하는 단계에서, 장비 또는 작동 조건 또는 양자 모두에 조정을 가함으로써 부가적인 이점을 구현할 수 있다. 예를 들어, 조성물이 대체 작업 유체로 사용되는 원심식 칠러에서 임펠러 직경 및 임펠러 속도를 조정할 수 있다.
대안적으로, HCFC-123을 대체하는 방법에서, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물은, 만액식 증발기를 포함하는 새로운 칠러 또는 직팽식 증발기를 포함하는 새로운 칠러와 같은 새로운 장비에 유용할 수 있다.
칠러 장치
일 실시 형태에는, HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 포함하는 조성물을 함유하는 칠러 장치가 제공된다. 칠러 장치는 원심식 장치 및 용적식 장치를 포함하는 다양한 유형일 수 있다. 칠러 장치는 전형적으로 증발기, 압축기, 응축기, 및 감압 디바이스, 예를 들어, 밸브를 포함한다. HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물을 포함하는 칠러 장치가 중요하다.
일 실시 형태에서, 칠러 장치는 증발기, 압축기, 응축기, 및 감압 디바이스를 포함하며, 이들 모두는 열거된 순서대로 유체 소통하고, 이를 통해 반복되는 사이클 중에 냉매가 하나의 구성요소로부터 다음 구성요소로 유동한다.
일 실시 형태에서, 칠러 장치는 (a) 증발기(이를 통해 냉매가 유동하고 증발함); (b) 증발된 냉매를 고압으로 압축하는, 증발기와 유체 소통하는 압축기; (c) 압축기와 유체 소통하는 응축기(이를 통해 고압 냉매 증기가 유동하고 응축됨); 및 (d) 응축기와 유체 소통하는 감압 디바이스(여기서 응축된 냉매의 압력이 감소되며, 이어서 반복되는 사이클 중에 냉매가 구성요소 (a), (b), (c), 및 (d)를 통해 유동을 반복하도록, 상기 감압 디바이스는 증발기와 추가로 유체 소통함)를 포함한다.
냉매 조성물이 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물로 본질적으로 구성되는 실시 형태가, 칠러 장치에 특히 유용하다. 냉매 조성물이 공비 조성물 또는 공비 유사 조성물인 실시 형태 또한 특히 유용하다. 공비 조성물 및 공비 유사 조성물은 임의의 큰 정도로 분획화되지 않으므로, 그들은 칠러의 증발기 및 응축기 내에서 0이거나 낮은 온도 글라이드를 동반하여 시스템 내에서 작용한다.
약 57 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 43 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 82 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 18 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 1℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 중요하다. 약 35 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 65 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 92 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 8 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 0.5℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 특히 중요하다.
다른 실시 형태에서는, 불연성 조성물이 칠러에 사용하기에 바람직하다. 41 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 불연성 조성물이 중요하다.
부가적으로, 다른 실시 형태에서, 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 이러한 조성물은 칠러에 사용하기에 바람직하다. 냉매 조성물이 약 71 내지 약 80 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 29 내지 20 중량%의 HFC-245eb로 본질적으로 구성된 조성물이 중요하다.
추가로, 다른 실시 형태에서는, GWP가 낮은 조성물이 바람직하다. GWP가 150 미만인, 49.5 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 50.5 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 조성물이 중요하다.
냉각기는 공조/냉동 장치의 일 유형이다. 본 발명은 증기 압축식 냉각기에 관한 것이다. 증기 압축 칠러는, 압축기, 응축기, 팽창 디바이스, 및 증발기와 같은 구성요소를 포함한다. 이러한 증기 압축 칠러는 만액식 증발기 칠러(이의 일 실시 형태가 도 1에 도시되어 있음) 또는 직팽식 칠러(이의 일 실시 형태가 도 2에 도시되어 있음)일 수 있다. 만액식 증발기 칠러 및 직팽식 칠러 양자 모두는 공냉식(air-cooled) 또는 수냉식(water-cooled)일 수 있다. 냉각기가 수랭식인 실시 형태에서, 그러한 냉각기는 일반적으로 시스템으로부터 열 배출을 위해 냉각탑과 연결된다. 냉각기가 공랭식인 실시 형태에서, 냉각기에는 시스템으로부터 열을 배출하기 위해 냉매-대-공기 핀형-튜브(finned-tube) 응축기 코일 및 팬(fan)이 장착된다. 공랭식 냉각기 시스템은 일반적으로 냉각탑 및 급수 펌프를 포함하는 등가-용량의 수랭식 냉각기 시스템보다 덜 고가이다. 그러나, 수랭식 시스템은 보다 낮은 응축 온도로 인해 많은 작동 조건 하에서 더욱 효율적일 수 있다.
만액식 증발기 칠러 및 직팽식 칠러 양자 모두를 포함한 칠러는 공기 처리 및 분배 시스템(air handling and distribution system)과 결합되어, 호텔, 사무용 건물, 병원, 대학교 등을 포함한 대형 상업용 건물에 쾌적한 공조(공기를 냉각 및 제습시킴)를 제공할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 칠러(대부분 공냉식 직팽식 칠러일 것임)는 해군 잠수함 및 해상 함정에서 추가의 유용성을 확인하였다.
냉각기의 작동 방법을 예시하기 위해서 도면을 참조한다. 수냉식, 만액식 증발기 칠러는 도 1에 예시되어 있다. 이러한 칠러에서는, 물, 및 일부 실시 형태에서는 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜)과 같은 첨가제를 포함하는 따뜻한 액체인 제1 열 전달 매질이 건물 냉각 시스템과 같은 냉각 시스템으로부터 칠러에 진입한다. 제1 열 전달 매질은, 입구 및 출구를 갖는 증발기(6) 내의 코일 또는 튜브 다발(9)을 통해 화살표(3)에서 칠러에 진입하는 것으로 도시되어 있다. 따뜻한 제1 열 전달 매질은 증발기(6)에 전달되고, 여기서 그것이 액체 냉매 조성물에 의해 냉각되며, 이는 증발기(6)의 하부 부분에 액체 작업 유체(저압)로서 도시되어 있다. 액체 냉매 조성물은 코일(9)을 통해 유동하는 따뜻한 제1 열 전달 매질의 온도보다 더 낮은 온도에서 증발한다. 냉각된 제1 열 전달 매질은 코일(9)의 귀환 부분(return portion)을 통해 화살표(4)에 의해 도시된 바와 같이 다시 건물 냉각 시스템으로 재순환된다. 증발기(6)의 하부 부분에 액체 작업 유체(저압)로서 도시되어 있는 액체 냉매 조성물이 기화되어 증발기(6)의 상부 부분 내에 증기 작업 유체(저압)를 형성하고 압축기(7) 내로 흡인되며, 이는 냉매 조성물 증기(증기 작업 유체)의 압력 및 온도를 증가시킨다. 압축기(7)는 이 증기를 압축하여, 증발기(6)로부터 나올 때의 냉매 조성물 증기의 압력 및 온도보다 더 높은 압력 및 온도에서 그것이 응축기(5) 내에 응축될 수 있게 한다. 수냉식 칠러의 경우에 액체인 제2 열 전달 매질은, 화살표(1)에서 냉각탑으로부터 응축기(5) 내의 코일 또는 튜브 다발(10)을 통해 응축기(5)에 진입한다. 제2 열 전달 매질은 이 과정에서 가온되고 코일(10)의 귀환 루프 및 화살표(2)를 통해 냉각탑 또는 대기로 되돌아간다. 이러한 제2 열 전달 매질은 응축기(5) 내의 증기를 냉각시키고 증기가 액체 냉매 조성물로 응축되는 것을 유발하여, 응축기(5)의 하부 부분에 액체 냉매 조성물(액체 작업 유체(고압))이 존재하도록 한다. 응축기(5) 내에 응축된 액체 냉매 조성물은, 구멍, 모세관, 또는 팽창 밸브일 수 있는 팽창 디바이스(8)를 통해 증발기(6)로 다시 유동한다. 팽창 디바이스(8)는 액체 냉매 조성물의 압력을 감소시키고, 액체 냉매 조성물을 부분적으로 증기로 변환시킨다(즉, 응축기(5)와 증발기(6) 사이에서 압력이 하락함에 따라 액체 냉매 조성물이 재증발(flash)한다. 재증발은 냉매 조성물, 즉, 액체 냉매 조성물 및 냉매 조성물 증기 양자 모두를 증발기 압력에서의 포화 온도까지 냉각시켜, 액체 냉매 조성물 및 냉매 조성물 증기 양자 모두가 증발기(6) 내에 존재하도록 한다.
단일 성분 냉매 조성물의 경우, 증발기 내의 증기 냉매 조성물의 조성은 증발기 내의 액체 냉매 조성물의 조성과 동일함에 유의해야 한다. 이 경우, 증발은 일정한 온도에서 일어날 것이다. 그러나, 블렌드(또는 혼합물)인 냉매 조성물이라면, 증발기 내의(또는 응축기 내의) 액체 냉매 조성물 및 냉매 조성물 증기는 상이한 조성을 가질 수 있다. 이는 장비를 수리하는 데 있어서의 어려움 및 비효율적인 시스템을 초래할 수 있으므로, 단일 성분 냉매 조성물이 더 바람직하다. 액체 조성물 및 증기 조성물이 본질적으로 동일하여 비-공비 조성물 또는 비-공비-유사 조성물의 사용으로부터 발생할 수 있는 임의의 비효율성을 감소시키도록, 공비 조성물 또는 공비-유사 조성물은 칠러 내에서 본질적으로 단일 성분 냉매 조성물로서 작용할 것이다.
냉각 용량이 700 kW 초과인 칠러는 일반적으로 만액식 증발기를 채택하며, 여기서 증발기 및 응축기 내의 냉매 조성물은 열 전달 매질을 위한 코일 또는 튜브 다발 또는 다른 도관을 둘러싼다(즉, 냉매 조성물이 쉘 측에 존재함). 만액식 증발기는 더 많은 냉매 조성물 충전을 필요로 하지만, 더 근접한 접근 온도 및 더 높은 효율을 가능하게 한다. 용량이 700kW 미만인 칠러는 통상적으로 튜브 내부에서 유동하는 냉매 조성물, 및 튜브를 둘러싼 응축기 및 증발기 내의 열 전달 매질을 가진 증발기를 채택한다(즉, 열 전달 매질이 쉘 측에 존재함). 그러한 냉각기는 직팽식(DX) 냉각기로 불린다. 수냉식 직팽식 칠러의 일 실시 형태가 도 2에 예시되어 있다. 도 2에 예시된 바와 같은 칠러에서, 따뜻한 물과 같은 따뜻한 액체인 제1 액체 가열 매질은 입구(14)에서 증발기(6')에 진입한다. 액체 냉매 조성물(소량의 냉매 조성물 증기를 가짐)은 대부분 화살표(3')에서 증발기(6') 내의 코일 또는 튜브 다발(9')에 진입하여 증발한다. 그 결과, 제1 액체 가열 매질은 증발기(6') 내에서 냉각되고, 냉각된 제1 액체 가열 매질은 출구 (16)에서 증발기(6')를 빠져나오고, 건물과 같은 냉각시킬 본체로 보내진다. 도 2의 이러한 실시 형태에서, 냉각시킬 건물 또는 다른 본체를 냉각시키는 것은 이러한 냉각된 제1 액체 가열 매질이다. 냉매 조성물 증기는 화살표(4')에서 증발기(6')를 빠져나가 압축기(7')로 보내지며, 여기서 그것이 압축되고 고온, 고압 냉매 조성물 증기로서 빠져나간다. 이러한 냉매 조성물 증기는 (1')에서 응축기 코일 또는 튜브 다발(10')을 통해 응축기(5')에 진입한다. 냉매 조성물 증기는, 응축기(5') 내에서 물과 같은 제2 액체 가열 매질에 의해 냉각되어 액체가 된다. 제2 액체 가열 매질은 응축기 열 전달 매질 입구(20)를 통해 응축기(5')에 진입한다. 제2 액체 가열 매질은 응축되는 냉매 조성물 증기(이는 액체 냉매 조성물이 됨)로부터 열을 추출하고, 이는 응축기(5') 내의 제2 액체 가열 매질을 가온한다. 제2 액체 가열 매질은 응축기 열 전달 매질 출구(18)를 통해 빠져나간다. 응축된 냉매 조성물 액체는 하부 코일(10')을 통해 응축기(5')를 빠져나가고, 구멍, 모세관, 또는 팽창 밸브일 수 있는 팽창 디바이스(12)를 통해 유동한다. 팽창 디바이스(12)는 액체 냉매 조성물의 압력을 감소시킨다. 팽창의 결과로서 생성되는 소량의 증기는 코일(9')을 통해 액체 냉매 조성물과 함께 증발기(6')에 진입하고 주기가 반복된다.
증기-압축 칠러는 이들이 적용하는 압축기의 유형에 의해 규명될 수 있다. 본 발명은 용적식 압축기 뿐 아니라 원심식 압축기를 이용하는 칠러를 포함한다. 일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은, 본 명세서에서 원심식 칠러라고 지칭하는, 원심식 압축기를 이용하는 칠러에 유용하다.
원심식 압축기는 냉매 조성물을 방사상으로(radially) 가속시키기 위해 회전 요소를 사용하고, 전형적으로 캐스팅(casing) 내에 하우징된 확산기(diffuser) 및 임펠러를 포함한다. 원심 압축기는 통상적으로 임펠러 아이(eye), 또는 순환하는 임펠러의 중심 입구 내에 작업 유체를 받아들이고, 통로를 통해 그것을 방사상 외측으로 가속시킨다. 약간의 정압 상승이 임펠러에서 일어나지만, 압력 상승의 대부분은 케이싱의 디퓨저 섹션에서 일어나며, 여기서 속도가 정압으로 변환된다. 각각의 임펠러-디퓨저 세트는 압축기의 한 스테이지이다. 원심식 압축기는 취급될 냉매 조성물의 부피 및 목적하는 최종 압력에 따라 1 내지 12 또는 그 이상의 단으로 제작된다.
압축기의 압력비 또는 압축비는 절대 토출 압력 대 절대 입구 압력의 비이다. 원심 압축기에 의해 전달된 압력은 상대적으로 넓은 범위의 용량에 걸쳐 실제적으로 일정하다. 원심 압축기가 발현시킬 수 있는 압력은 임펠러의 선단 속도에 좌우된다. 선단 속도는 임펠러의 최외측 선단에서 측정된 임펠러의 속도이며, 임펠러의 직경 및 임펠러의 분당 회전수와 관련된다. 원심 압축기의 용량은 임펠러를 통한 통로의 크기에 의해 결정된다. 이에 의해 압축기의 크기는 용량보다 요구되는 압력에 더 많이 좌우된다.
다른 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 용적식 압축기, 즉, 왕복, 스크류, 또는 스크롤 압축기 중 어느 하나를 이용하는 용적식 칠러에 유용하다. 스크류 압축기를 이용하는 칠러는 이하에서 스크류 칠러라 할 것이다.
용적식 압축기는 증기를 챔버 내로 흡인하고, 챔버는 부피를 감소시켜 증기를 압축시킨다. 압축된 후, 증기는 챔버의 부피를 영(0) 또는 거의 영(0)으로 더욱 감소시킴으로써 챔버로부터 밀려난다.
왕복식 압축기는 크랭크샤프트에 의해 구동되는 피스톤을 사용한다. 그들은 고정용 또는 휴대용일 수 있으며, 단단형(single-staged) 또는 다단형(multi-staged)일 수 있고, 전기 모터 또는 내연 엔진에 의해 구동될 수 있다. 5hp 내지 30hp의 소형 왕복동식 압축기는 자동차 적용에서 나타나고 전형적으로 단속 사용(intermittent duty)을 위한 것이다. 100hp 이하의 대형 왕복동식 압축기는 대규모 산업 적용에서 발견된다. 토출 압력은 저압 내지 매우 고압(5000 psi 또는 35 MPa 초과)의 범위일 수 있다.
스크류 압축기는 2개의 메쉬형(meshed) 회전 용적식 나선 스크류를 사용하여 가스를 보다 작은 공간 내로 밀어낸다. 스크류 압축기는 통상적으로 상업적 및 산업적 응용에서 연속 작동을 위한 것이며, 고정형 또는 휴대용일 수 있다. 이들 응용은 3.7 kW(5 hp) 내지 375 kW(500 hp) 초과, 그리고 저압 내지 매우 고압(1200 psi 또는 8.3 MPa 초과)에 있을 수 있다.
스크롤 압축기는 스크류 압축기와 유사하며, 2개의 삽입형 나선형 스크롤을 포함하여 가스를 압축시킨다. 출력은 회전 스크류 압축기의 출력보다 더 큰 펄스형으로 발생된다.
150 kW 미만의 용량을 갖는 스크롤 압축기 또는 왕복식 압축기를 사용하는 냉각기의 경우, 대형 냉각기에 사용되는 쉘-및-튜브형 열 교환기 대신에 브레이징된-판 열 교환기가 증발기용으로 통상 사용된다. 브레이징된-판 열 교환기는 시스템 부피 및 냉매 조성물 충전을 감소시킨다.
HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물을, 수분의 제거를 보조하기 위한 분자체와 조합하여 칠러 장치에 사용할 수 있다. 건조제는 활성 알루미나, 실리카 겔, 또는 제올라이트계 분자체를 포함할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 바람직한 분자체의 기공 크기는 대략 3 옹스트롬, 4 옹스트롬, 또는 5 옹스트롬이다. 대표적인 분자체는 MOLSIV XH-7, XH-6, XH-9 및 XH-11(미국 일리노이주 데스 플레인즈 소재의 유오피 엘엘씨(UOP LLC))을 포함한다.
조성물
냉매 조성물이 HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물인 실시 형태가, 본 명세서에 기재된 칠러 장치 및 냉각을 조성하는 방법에 특히 유용하다. 냉매 조성물이 공비 조성물 또는 공비 유사 조성물인 실시 형태 또한 특히 유용하다. 공비 조성물 및 공비 유사 조성물은 임의의 큰 정도로 분획화되지 않으므로, 그들은 칠러의 증발기 내에서 낮은 글라이드를 동반하여 시스템 내에서 작용한다.
2011년 3월 2일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 제61/448,241호(현재 제WO2012/106565A1호, 2012년 8월 9일자로 공개됨)에는 공비 조성물 및 공비-유사 조성물로 HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz가 개시되어 있다.
약 57 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 43 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 82 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 18 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 1℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 중요하다. 약 35 중량% 이하의 Z-HFO-1336mzz 및 약 65 중량% 이상의 HFC-245eb를 포함하거나; 약 92 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 약 8 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는, 0.5℃ 미만의 평균 온도 글라이드를 제공하는 조성물이 특히 중요하다.
다른 실시 형태에서는, 불연성 조성물이 칠러에 사용하기에 바람직하다. 41 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량% 이하의 HFC-245eb를 포함하는 불연성 조성물이 중요하다.
일 실시 형태에는, (1) HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물; (2) 칠러에 사용하기에 적합한 윤활제를 포함하며; 여기서 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz는 약 41 중량% 이상인 조성물이 제공된다.
부가적으로, 다른 실시 형태에서, 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 또는 그 이상을 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 이러한 조성물은 칠러에 사용하기에 바람직하다. 냉매 조성물이 약 71 내지 약 80 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 약 29 내지 20 중량%의 HFC-245eb로 본질적으로 구성된 조성물이 중요하다.
추가로, 다른 실시 형태에서는, GWP가 낮은 조성물이 바람직하다. GWP가 150 미만인, 49.5 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz 및 HFC-245eb를 포함하는 조성물이 중요하다.
HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 조성물은 또한, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리올 에스테르, 폴리비닐에테르, 광유, 알킬벤젠, 합성 파라핀, 합성 나프텐, 및 폴리(알파)올레핀으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 윤활제와 조합하여 사용되고/되거나 이를 포함할 수 있다.
유용한 윤활제는 칠러 장치와 함께 사용하기에 적합한 것들을 포함한다. 이들 윤활제들 중에는 클로로플루오로카본 냉매 조성물을 이용하는 증기 압축 냉장 장치에 관용적으로 사용되는 것들이 있다. 일 실시 형태에서, 윤활제는 압축 냉동 윤활의 분야에서 "광유"로서 흔히 알려진 것들을 포함한다. 광유는 파라핀(즉, 직쇄 및 분지형-탄소-사슬, 포화된 탄화수소), 나프텐(즉, 사이클릭 파라핀) 및 방향족(즉, 교대 이중 결합을 특징으로 하는 하나 이상의 고리를 함유하는 불포화, 사이클릭 탄화수소)을 포함한다. 일 실시 형태에서, 윤활제는 압축 냉동 윤활의 분야에서 "합성유"로서 흔히 알려진 것들을 포함한다. 합성유는 알킬아릴(즉, 선형 및 분지형 알킬 알킬벤젠), 합성 파라핀 및 나프텐, 및 폴리(알파올레핀)을 포함한다. 대표적인 관용적 윤활제는 구매가능한 BVM 100 N(BVA 오일즈(BVA Oils)에 의해 판매되는 파라핀계 광유), 크롬프톤 컴퍼니(Crompton Co.)로부터 상표명 수니소(Suniso)(등록상표) 3GS 및 수니소(등록상표) 5GS로 구매가능한 나프텐계 광유, 펜조일(Pennzoil)로부터 상표명 손텍스(Sontex)(등록상표) 372LT로 구매가능한 나프텐계 광유, 칼루메트 루브리컨츠(Calumet Lubricants)로부터 상표명 칼루메트(등록상표) RO-30으로 구매가능한 나프텐계 광유, 쉬리브 케미칼즈(Shrieve Chemicals)로부터 상표명 제롤(Zerol)(등록상표) 75, 제롤(등록상표) 150, 및 제롤(등록상표) 500으로 구매가능한 선형 알킬벤젠, 및 HAB 22(니폰 오일(Nippon Oil)에 의해 판매되는 분지형 알킬벤젠)이다.
유용한 윤활제는 또한, 하이드로플루오로카본 냉매 조성물과 함께 사용하도록 설계되었고 압축 냉장 및 공조 장치의 작동 조건 하에서 본 발명의 냉매 조성물과 혼화성인 것들을 포함할 수 있다. 그러한 윤활제는 폴리올 에스테르(POE), 예를 들어 카스트롤(Castrol)(등록상표) 100(영국의 카스트롤(Castrol)), 폴리알킬렌 글리콜(PAG), 예를 들어 다우(Dow)(미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical))로부터의 RL-488A, 폴리비닐 에테르(PVE), 및 폴리카르보네이트(PC)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 윤활제는 폴리올 에스테르이다.
본 명세서에 개시된 냉매 조성물과 함께 사용되는 윤활제는 주어진 압축기의 요건 및 윤활제가 노출될 환경을 고려함으로써 선택된다.
일 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 조성물은 상용화제, UV 염료, 가용화제, 트레이서(tracer), 안정화제, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 및 작용화 퍼플루오로폴리에테르로 구성된 군으로부터 선택된 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 5 중량%의 안정제, 자유 라디칼 포착제(scavenger) 또는 항산화제와 함께 사용될 수 있다. 그러한 기타 첨가제는 니트로메탄, 장애 페놀(hindered phenol), 하이드록실아민, 티올, 포스파이트, 또는 락톤을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 단일 첨가제 또는 조합이 사용될 수 있다.
임의로, 다른 실시 형태에서는, 필요에 따라 소정의 냉장 또는 공조 시스템 첨가제를 첨가하여 성능 및 시스템 안정성을 향상시킬 수 있다. 이들 첨가제는 냉동 및 공조 분야에 알려져 있으며, 내마모제, 극압 윤활제, 부식 및 산화 억제제, 금속 표면 불활성화제, 자유 라디칼 포착제, 및 폼 제어제를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 이들 첨가제는 본 발명의 조성물에서, 전체 조성물에 대하여 소량으로 존재할 수 있다. 전형적으로는, 각각의 첨가제가 약 0.1 중량% 미만 내지 약 3 중량%만큼 많은 농도로 사용된다. 이들 첨가제는 개별 시스템의 요건에 기초하여 선택된다. 이들 첨가제는 EP(극압) 윤활 첨가제의 트라이아릴 포스페이트 패밀리(family)의 구성원(member), 예를 들어 부틸화된 트라이페닐 포스페이트(BTPP), 또는 기타 알킬화된 트라이아릴 포스페이트 에스테르, 예를 들어, 아크조 케미칼즈(Akzo Chemicals)로부터의 Syn-0-Ad 8478, 트라이크레실 포스페이트 및 관련 화합물을 포함한다. 부가적으로, 금속 다이알킬 다이티오포스페이트(예를 들어, 아연 다이알킬 다이티오포스페이트(또는 ZDDP)), 루브리졸(Lubrizol) 1375, 및 이러한 화학물질 패밀리의 다른 구성원을 본 발명의 조성물에 사용할 수 있다. 다른 내마모 첨가제는 천연 생성물 오일 및 비대칭 폴리하이드록실 윤활 첨가제, 예를 들어 시너골(Synergol) TMS(인터내셔널 루브리컨츠(International Lubricants))를 포함한다. 유사하게, 안정제, 예를 들어 산화방지제, 자유 라디칼 포착제, 및 물 포착제가 사용될 수 있다. 이러한 범주 내 화합물에는 부틸화된 하이드록시 톨루엔(BHT), 에폭사이드, 및 그의 혼합물이 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 부식 억제제는 도데실 석신산(DDSA), 아민 포스페이트(AP), 올레오일 사르코신, 이미다존 유도체 및 치환된 설포네이트를 포함한다.
실시예
본 명세서에 기재된 개념을 하기 실시예에 추가로 설명할 것인데, 하기 실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 한정하지 않는다.
실시예 1
"순수" HFC-245eb의 냉각 성능
본 실시예는, 칠러 내의 냉매 조성물로서의 HFC-245eb의 용도를 보여준다. CFC-11 및 HCFC-123에 대한 성능과의 비교는, 칠러 내의 CFC-11 또는 HCFC-123에 대한 대체물로서의 HFC-245eb의 용도를 보여준다. 표 1에서, Pevap는 증발기의 압력이고; Pcond는 응축기의 압력이며; PR은 압력비(Pcond/Pevap)이고; Utip은 선단 속도이며; COP는 성능 계수(에너지 효율의 척도)이고; CAP는 부피 용량이다. HFC-245eb, CFC-11, 및 HCFC-123의 성능은 하기의 조건에 대해 결정된다:
[표 1]
(#).. 문헌[Rajakumar, B., R. W. Portmann, et al. (2006). "Rate Coefficients for the Reactions of OH with CF3CH2CH3(HFC-263fb), CF3CHFCH2F(HFC-245eb), and CHF2CHFCHF2(HFC-245ea) between 238 and 375 K†." The Journal of Physical Chemistry A, 110(21): 6724-6731].
순수 HFC-245eb는 매력적인 환경 특성(상대적으로 낮은 GWP 및 0의 ODP)을 갖는다. 그것은 또한 매력적인 칠러 성능(높은 냉각 COP 및 높은 부피 냉각 용량)을 나타낸다. HFC-245eb를 이용하는 칠러 COP는 CFC-11을 이용하는 COP와 대등하고 HCFC-123을 이용하는 COP를 3.17% 만큼 초과한다. HFC-245eb를 이용하는 칠러 부피 냉각 용량은 CFC-11을 이용하는 부피 용량을 4.48% 만큼 초과하고 HCFC-123을 이용하는 부피 용량을 25.43 % 만큼 초과한다. 냉각 부하를 충족시키기 위해 요구되는, HFC-245eb를 이용하는 임펠러 선단 속도는 CFC-11(5.73% 만큼) 또는 HCFC-123(9.45% 만큼)을 이용하는 것보다 단지 약간 더 높을 것이다. HFC-245eb는 원심식 칠러 내의 CFC-11의 적합한 근사 드롭-인 대체물(near drop-in replacement)일 것이며, HCFC-123보다 실질적으로 더 양호한 성능을 가진 칠러를 가능하게 할 것이다. ASME 보일러 및 압력 용기 코드를 준수하는 용기를 사용하고 적합한 가연성 완화 수단을 시행한다면, HFC-245eb는 기존의 칠러 내에서 HCFC-123에 대한 대체물로서 사용될 수 있을 것이다.
실시예 2
Z- HFO -1336 mzz 및 HFC -245 eb 의 불연성 블렌드에 대한 냉각 성능
본 실시예는, 41 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량%의 HFC-245eb를 함유하는 불연성 블렌드를 가진 칠러 성능을 보여준다. 표 2에서, Pevap는 증발기의 압력이고; Pcond는 응축기의 압력이며; PR은 압력비(Pcond/Pevap)이고; Utip은 선단 속도이며; COP는 성능 계수(에너지 효율의 척도)이고; CAP는 부피 용량이다. HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz의 블렌드에 대한 성능 및 CFC-11 및 HCFC-123에 대한 성능을 하기의 조건에 대해 결정한다:
[표 2]
약 41 중량%의 Z-HFO-1336mzz 및 59 중량%의 HFC-245eb를 함유하는 조성물은 불연성이며, 칠러 조건에서 1℃ 미만의 온도 글라이드를 동반하여 거의 공비 조성물이고, 173의 낮은 GWP 및 0의 ODP를 갖는다. 추가로, 그것은 표 2에 나타낸 바와 같이 매력적인 칠러 성능(높은 냉각 COP 및 높은 부피 냉각 용량)을 나타낼 것이다. 상기 블렌드를 이용하는 칠러 COP 및 용량은 CFC-11과 거의 대등할 것이며 HCFC-123을 초과할 것이다. 냉각 부하를 충족시키기 위해 요구되는, 상기 블렌드를 이용하는 임펠러 선단 속도는 CFC-11(1.15% 만큼) 또는 HCFC-123(4.71% 만큼)을 이용하는 것보다 단지 약간 더 높을 것이다. 상기 블렌드는 칠러 내의 CFC-11의 적합한 근사 드롭-인 대체물이 되며, HCFC-123보다 실질적으로 더 양호한 성능을 가진 칠러를 가능하게 할 것이다. ASME 보일러 및 압력 용기 코드를 준수하는 용기를 사용한다면, 그것은 기존의 칠러 내에서 HCFC-123에 대한 대체물이 될 수 있을 것이다.
실시예 3
Z-HFO-1336mzz 및 HFC-245eb의 저증기압 블렌드에 대한 냉각 성능
Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드의 증기압은 블렌드의 Z-HFO-1336mzz 함량이 증가함에 따라 감소한다. 약 71 중량% 이상의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드로 작동하는 칠러는 ASME 보일러 및 압력 용기 코드의 규정을 준수할 필요가 있는 역치 미만의 증기압을 가질 것이다. 표 3에서, Pevap는 증발기의 압력이고; Pcond는 응축기의 압력이며; PR은 압력비(Pcond/Pevap)이고; Utip은 선단 속도이며; COP는 성능 계수(에너지 효율의 척도)이고; CAP는 부피 용량이다. HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz의 블렌드의 성능 및 CFC-11 및 HCFC-123의 성능을 하기의 조건에 대해 결정한다:
[표 3]
표 3은, 71 중량%의 Z-HFO-1336mzz를 함유하는 Z-HFO-1336mzz/HFC-245eb 블렌드를 사용하여 칠러 내의 HCFC-123를 대체할 수 있을 것임을 나타낸다. 보통 정도의 냉각 용량 손실이 허용가능할 경우에, 그것은 또한 칠러 내의 CFC-11을 대체하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 일부 응용에서, 냉각 용량의 일부 손실은 허용가능할 수 있거나(예를 들어, 공칭 칠러 냉각 속도가 실제로 필요한 것보다 더 높은 경우), 다른 수단(예를 들어, 다른 칠러로부터의 부가적인 냉각된 물)에 의해 부가적인 냉각을 공급함으로써, 또는 냉각 부하를 감소시킴으로써 보상될 수 있다.
Claims (13)
- HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 증발기(evaporator) 내에서 증발시키는 단계를 포함하는, 냉매 조성물이 증발하여 열 전달 매질을 냉각시키고 냉각된 열 전달 매질이 증발기로부터 나와서 냉각시킬 본체로 수송되는, 증발기를 갖는 칠러(chiller) 내에서 냉각을 조성하는 방법.
- 제1항에 있어서, 조성물을 증발시키는 상기 단계가 증기 조성물을 생성시키며, 압축기(compressor) 내에서 증기 조성물을 압축하는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 압축기는 원심식 압축기인 방법.
- 제1항에 있어서, 증발기가 HCFC-123과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 약 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되는 방법.
- 제1항에 있어서, 칠러가 HCFC-123과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 29 중량%의 HFC-245eb 및 약 71 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되는 방법.
- 제1항에 있어서, 칠러가 CFC-11과 함께 사용하기에 적합하고, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 약 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되는 방법.
- 제1항에 있어서, 냉매 조성물이 HFC-245eb로 본질적으로 구성되는 방법.
- 제1항에 있어서, 냉매 조성물이 HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되며; 여기서 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz는 약 1 중량% 이상인 방법.
- 제7항에 있어서, 냉매 조성물이 약 99 중량% 내지 약 43 중량%의 HFC-245eb 및 약 1 중량% 내지 약 57 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되는 방법.
- 제7항에 있어서, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 18 중량%의 HFC-245eb 및 약 82 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되는 방법.
- (1) HFC-245eb 및 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성된 냉매 조성물; (2) 칠러에 사용하기에 적합한 윤활제를 포함하며; 여기서 냉매 조성물 내의 Z-HFO-1336mzz는 약 41 중량% 이상인 조성물.
- 제10항에 있어서, 냉매 조성물이 약 1 중량% 내지 약 59 중량%의 HFC-245eb 및 약 41 중량% 내지 약 99 중량%의 Z-HFO-1336mzz로 본질적으로 구성되는 조성물.
- HFC-245eb 및 임의로 Z-HFO-1336mzz를 포함하는 냉매 조성물을 특징으로 하는, 상기 냉매 조성물을 함유하는 칠러 장치.
- 제12항에 있어서, (a) 증발기(이를 통해 냉매가 유동하고 증발함); (b) 증발된 냉매를 고압으로 압축하는, 증발기와 유체 소통(fluid communication)하는 압축기; (c) 압축기와 유체 소통하는 응축기(이를 통해 고압 냉매 증기가 유동하고 응축됨); 및 (d) 응축기와 유체 소통하는 감압 디바이스(pressure reduction device)(여기서 응축된 냉매의 압력이 감소되며, 이어서 반복되는 사이클 중에 냉매가 구성요소 (a), (b), (c), 및 (d)를 통해 유동을 반복하도록, 상기 감압 디바이스는 증발기와 추가로 유체 소통함)를 포함하는 칠러 장치.
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