説明

ヨウ素およびヨウ化物を除去する方法

ヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、およびヨウ素およびヨウ化物イオンを含む熱伝達組成物からヨウ素およびヨウ化物イオンを除去するための方法。組成物を、ヨウ素およびヨウ化物イオンと反応することが可能な金属を含浸させたモレキュラーシーブ、イオン交換樹脂、粘土またはアルミナ、金属と接触させることによる、その熱伝達組成物からのヨウ素およびヨウ化物イオン。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
この出願は2006年11月14日に出願された米国仮特許出願一連番号60/865,655に基づく優先権を主張し、本明細書にこれを援用する。
【0002】
本発明はヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、ならびにヨウ素およびヨウ化物イオンを含む熱伝達組成物からヨウ素およびヨウ化物イオンを除去するための方法に関係する。より詳細には、本発明は組成物を、ヨウ素およびヨウ化物イオンと反応することが可能な金属を含浸させたモレキュラーシーブ、イオン交換樹脂、粘土またはアルミナ、金属と接触させることによりその熱伝達組成物からヨウ素およびヨウ化物イオンを除去することに関する。
【背景技術】
【0003】
ヨードカーボン化合物を含む組成物は、熱伝達流体として特に有用であるとして開示されている。例えば、2005年12月21日に出願され、本明細書に援用する国際出願PCT/US05/46982号は、自動車空気調和系のような用途における冷媒としての使用のための、1種類以上のフルオロオレフィン類およびヨードカーボンであるトリフルオロヨードメタン(CFI)を含む組成物を開示している。ヨウ素化合物を含む組成物、および特にトリフルオロヨードメタンを含む組成物の1つの利点は、その組成物を、以前は冷凍の用途において広く用いられていたがその使用の結果として潜在的な環境への損害を引き起こす傾向にあった様々な他の塩素および/またはフッ素化合物の代替物として用いることができることである。しかし、とりわけ、熱伝達系において普通に、冷凍/空気調和系において特に起こる傾向にある条件の下では、トリフルオロヨードメタンのようなヨウ素化合物は比較的不安定である傾向にあり、しばしば特定のCFC類、HCFC類およびHFC類よりもかなり安定性に劣る傾向にある。ヨードカーボン類、特にCFIを含む組成物は熱伝達の用途において用いた際に実質的な利点を有し得るが、その組成物の使用はこれまで直面しなかったおよび/または認識されなかった問題を生じさせる。例として、ヨードカーボン類を含む組成物、特にフッ化オレフィンおよびヨードカーボン類を含む組成物は、特に熱伝達流体としての使用の条件下における比較的複雑な化学系に頻繁に含まれており、予期せぬ結果を引き起こし得る。多くの一般的な熱伝達系、例えば自動車の空気調和系において、ヨードカーボン、例えばCFIを含む冷媒は、ヨウ素、ヨウ化物イオン、有機ラジカル、およびヨウ素を含む無機酸の形成を促進する温度においておよび他の条件下でその化合物が冷凍システムの金属部分のいくつかにさらされる結果につながる。
【0004】
特定のヨードカーボン化合物を冷凍の用途において、これまで用いられてきたCFC類およびHCFC類のいくつかの代替物として利用することが提案された。例えば、特開平09−059612号公報(特願平07−220964号)は、トリフルオロヨードメタンおよび1種類以上のフェノール化合物を含む冷媒組成物を開示している。この文書は、フェノール化合物がトリフルオロヨードメタンを分解に対して安定化するようにふるまうことを示している。トリフルオロヨードメタンのための安定剤を含む組成物はある程度の成功を享受するかもしれないが、安定剤単独での使用は、その組成物のいくつかの態様を、商業的に許容し得る熱伝達系における使用に関して事実上効果がないままにする可能性がある。さらに、安定剤は熱伝達系における無用なおよび/または望ましくない反応の一因となり得る。出願人らは、従来の技法に従うヨードカーボンを含む冷媒の使用は、さらには上で示した特許出願において本発明者らのいく人かにより記述された先行技法でさえも、多くの態様において、冷媒組成物および/または冷凍システムにおけるさらにそれ以上の改良のための必要性を残すということを理解するに至った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際出願PCT/US05/46982号
【特許文献2】特開平09−059612号公報(特願平07−220964号)
【発明の概要】
【0006】
出願人らは、意外にも、熱伝達系または自動車の冷凍システムの中を循環する組成物を、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナ(ここで金属はIまたはIと反応することが可能である)と接触させることにより、その熱伝達組成物および自動車冷凍組成物から無用なヨウ素およびヨウ化物イオンを効率的に除去することができることを見出した。
【発明を実施するための形態】
【0007】
本発明は、ヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、およびIおよびIを含む組成物からIおよびIを除去するための方法であって、組成物を、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナ(ここで金属はIまたはIと反応することが可能である)と接触させることを含む方法を提供する。
【0008】
本発明の方法は、ヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、潤滑剤、ならびに任意の追加の成分、例えば安定剤、および他のヒドロフルオロカーボン類を含む組成物を用いる。この組成物が熱伝達系または自動車の冷凍システムを通って流れると、無用なIおよびIが形成される。これらのIおよびIは、本発明に従って除去される。形成されたIおよびIを有する組成物は、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナと接触させられる。これは一般に、系内を流れる組成物の経路内の容器またはキャニスターに、都合のよい量の、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナを供給することによりなされる。組成物は、適切な条件の下で過剰な、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナと接触させられ、これは大気圧、過圧または減圧において、および室温もしくは周囲温度、高められた温度においてまたは低められた温度においてであってよい。組成物は数秒、例えば約10秒間またはそれ未満の間接触したままであり、IおよびIは金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナの細孔に捕えられた状態になる。
【0009】
本発明は、それを通って組成物流が通過する固定された充填床の中に含まれる、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナを用いて実行することができる。あるいはそれは、収着剤それ自体が動く向流移動床として;または流動床と共に適用される金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナを用いて実行することができる。
【0010】
適切なモレキュラーシーブには、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトが含まれる。適切なゼオライトの例は、限定ではないが、はっきりした構造を持つ微孔質の結晶質固体であるアルカリおよびアルカリ土類金属のアルミノシリケート類を水和した。一般に、それらはそれらの枠組み構造にケイ素、アルミニウム、および酸素を、それらの細孔の中に陽イオン、水および/または他の分子を含む。ゼオライトは、SiOおよびAlOの四面体を有する枠組み構造のシリケート類である。ゼオライトであるためには、(Si+Al)/Oの比が1/2に等しくなければならない。アルミノシリケート構造は負に帯電しており、正電荷を持つ陽イオンを引き付け、これはその中に留まる。ゼオライトはそれらの構造の中に大きなからの空間またはかごを有しており、これが大きな陽イオン、例えばナトリウム、カリウム、バリウムおよびカルシウム、さらには比較的大きな分子および陽イオン基、例えば水、アンモニア、炭酸イオンおよび硝酸イオンのための空間を与える。より有用なゼオライトでは、その空間は相互につながっており、鉱物によって異なる大きさの長くて広いチャンネルを形成している。これらのチャンネルは、内在するイオンおよび分子が構造体を容易に出入りする動きを可能にする。ゼオライトは、それらの結晶構造を損傷することなく水を失い、および吸収するそれらの能力を特徴とする。本発明に有用なゼオライトは、限定ではないが次のものを含む:
アナルシム(Analcime)(ナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ポルサイト(Pollucite)(セシウムナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ワイラカイト(Wairakite)(カルシウムナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ベルバーガイト(Bellbergite)(カリウムバリウムストロンチウムナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ビキタアイト(Bikitaite)(リチウムアルミニウムシリケート水和物)
ボッグサイト(Boggsite)(カルシウムナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ブリューステライト(Brewsterite)(ストロンチウムバリウムナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
チャバザイト(Chabazite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ウィルヘンダーソナイト(Willhendersonite)(カリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
コウレサイト(Cowlesite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ダキアルダイト(Dachiardite)(カルシウムナトリウムカリウムアルミニウムシリケート水和物)
エディントナイト(Edingtonite)(バリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
エピスチルバイト(Epistilbite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
エリオナイト(Erionite)(ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
フォージャサイト(Faujasite)(ナトリウムカルシウムマグネシウムアルミニウムシリケート水和物)
フェリエライト(Ferrierite)(ナトリウムカリウムマグネシウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
アミサイト(Amicite)(カリウムナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ガロナイト(Garronite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ギスモンディン(Gismondine)(バリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ゴビンサイト(Gobbinsite)(ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
グメリナイト(Gmelinite)(ナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ゴナルダイト(Gonnardite)(ナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
グースクリーカイト(Goosecreekite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ハーモトーム(Harmotome)(バリウムカリウムアルミニウムシリケート水和物)
フィリップサイト(Phillipsite)(カリウムナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ウェルサイト(Wellsite)(バリウムカルシウムカリウムアルミニウムシリケート水和物)
クリノプチロライト(Clinoptilolite)(ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ヒューランダイト(Heulandite)(ナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ローモンタイト(Laumontite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
レビン(Levyne)(カルシウムナトリウムカリウムアルミニウムシリケート水和物)
マッザイト(Mazzite)(カリウムナトリウムマグネシウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
マーリノアイト(Merlinoite)(カリウムナトリウムカルシウムバリウムアルミニウムシリケート水和物)
マンテソマイト(Montesommaite)(カリウムナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
モルデナイト(Mordenite)(ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
メソライト(Mesolite)(ナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ナトロライト(Natrolite)(ナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
スコレサイト(Scolecite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
オフレタイト(Offretite)(カルシウムカリウムマグネシウムアルミニウムシリケート水和物)
パラナトロライト(Paranatrolite)(ナトリウムアルミニウムシリケート水和物)
ポーリンガイト(Paulingite)(カリウムカルシウムナトリウムバリウムアルミニウムシリケート水和物)
ペルリアライト(Perlialite)(カリウムナトリウムカルシウムストロンチウムアルミニウムシリケート水和物)
バレライト(Barrerite)(ナトリウムカリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
スチルバイト(Stilbite)(ナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ステレライト(Stellerite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
トムソナイト(Thomsonite)(ナトリウムカルシウムアルミニウムシリケート水和物)
チェルニカイト(Tschernichite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)
ユガワラライト(Yugawaralite)(カルシウムアルミニウムシリケート水和物)。
【0011】
適切な粘土は米国特許第5,747,560号に記述されており、これを本明細書に援用する。好ましい粘土は、限定ではないが適切な有機アンモニウム塩で陽イオン交換された天然または合成フィロシリケート、例えばモンモリロナイト(montmorillonite)、ヘクトライト(hectorite)、バーミキュライト(vermiculite)、バイデライト(beidilite)、サポナイト(saponite)、ノントロナイト(nontronite)もしくは合成フルオロマイカ(flouromica)を含む。好ましい粘土はモンモリロナイト、ヘクトライトまたは合成フルオロマイカである。より好ましい粘土はモンモリロナイトまたはヘクトライトである。最も好ましい粘土はモンモリロナイトである。これらに、IまたはIと反応することが可能である金属、例えば銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させる。
【0012】
適切なアルミナは、酸で洗ったアルミナ、塩基で洗ったアルミナ、または中性のアルミナを含む。これらに、IまたはIと反応することが可能である金属、例えば銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させる。含浸の方法は当技術において周知であり、例えばモレキュラーシーブ、イオン交換樹脂、粘土またはアルミナを望まれる金属の溶液の中に沈め、続いて乾燥させることによる。乾燥は水素ガスを用いて向流床内で約400℃で処理することによりなされてよい。
【0013】
本発明の方法はヒドロフルオロアルケンを含む組成物を用いる。特に熱伝達の用途、例えば自動車空気調和系と関連した使用のために有用なヒドロフルオロアルケンには、C−Cヒドロフルオロアルケン類、好ましくはC−Cヒドロフルオロアルケン類、より好ましくは、少なくとも2個、好ましくは少なくとも3個のフッ素置換基を持つC−Cヒドロフルオロアルケンが含まれる。そのヒドロフルオロアルケン類の中で好ましいものは、テトラフルオロアルケン類およびペンタフルオロアルケン類、例えばテトラフルオロプロペン類およびペンタフルオロプロペン類、特に1,1,1,2−テトラフルオロプロペン(HFO−1234yf);トランス−l,3,3,3−テトラフルオロプロペン(トランス−HFO−1234ze);1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、(HFO−1225zc)および1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン(HFO−1225ye)である。1態様において、組成物は組成物の総重量に基づいて約60重量%から約80重量%までのC−Cヒドロフルオロアルケンを、さらにもっと好ましくは約65重量%から約75重量%までのヒドロフルオロアルケンを含む。
【0014】
それから、組成物はヨードカーボンを含む。特に用いられるものは、C−Cヨードカーボン類、好ましくはC−Cヨードフルオロカーボン、さらに好ましくはC−Cヨードカーボン類である。好ましくは、ヨードカーボンはヨードフルオロカーボン、例えばトリフルオロヨードメタン(CFI)を含み、これは驚くほど安定であり、自動車空気調和系のような様々な冷却システムにおける冷媒としての用途を含め、様々な用途において都合よく用いることができる。さらに、本組成物は様々な使用に関して十分に安定であるだけでなく、それらは不燃性ならびにオゾン破壊および地球温暖化を合わせた特性の低さの独特の組み合わせを示す傾向にあり、これがそれらをCFC、HCFC、およびHFC冷媒の代替物として特に有用な候補にしている。出願人らはさらに、本発明の好ましい組成物は安定であり多くの系、器械および方法における使用に適していることを認識した。例えば、本発明の1観点は、例えば特に自動車の空気調和の用途を含む冷凍の用途において、加熱または冷却流体として含まれる(潜熱伝達および/または顕熱伝達に基づく)本発明の組成物を含む系、器械および方法を提供する。トリフルオロヨードメタンはMatheson TriGas, Inc.を含む様々な市販の源からすぐに入手することが可能である。さらに、様々な一般法のいずれかにより製造したトリフルオロヨードメタンを用いてよい。トリフルオロヨードメタンを製造するその一般法の一つの例が、JACS 72, 3806 (1950), ”The Degradation of Silver Trifluoroacetate to Trifluoroiodomethane” by Albert L. Henne and William G. Finneganに開示されており、これを本明細書に援用する。
【0015】
通常、ヨードカーボン化合物は、例えば化合物の使用の個々の意図された条件を含め非常に多くの要素に依存して組成物中に広い範囲の量で存在してよい。特定の態様において、ヨードカーボン化合物は通常、本組成物中に重量に基づいて約10%から約100%未満まで、好ましくは約20%から約100%未満まで、より好ましくは約15%から約50%まで、なおいっそう好ましくは約20%から約40%まで、さらにもっと好ましくは約25%から約35%までの量で存在する。特定の他の態様、特に組成物がヒドロフルオロカーボンを含む態様において、ヨードカーボン化合物は本組成物中に重量に基づいて約35%から約95%まで、より好ましくは約45%から約95%まで、もっと好ましくは約65%から約95%までの量で存在する。
【0016】
本発明の他の観点によれば、組成物はさらに、潤滑剤または油、好ましくは第3級水素原子を持たず、および/または比較的低い百分率の酸素を持ち、好ましくは分子内に酸素を持たない潤滑剤または油を含む。通常、極性溶媒、特に水の固有濃度をほとんど持たない潤滑剤または油を用いるのも好ましい。潤滑剤の重要な要求は、圧縮器が潤滑されているように、系の圧縮器に戻る十分な潤滑剤が存在していなければならないことである。従って、潤滑剤の適性は部分的には冷媒/潤滑剤の特質により、部分的には系の特質により決定される。適切な潤滑剤の例には、鉱油、アルキルベンゼン類が含まれ、ポリアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類(PVEs)およびそれらに類するものが含まれる。パラフィン油またはナフテン系油を含む鉱油は商業的に入手可能である。商業的に入手可能である鉱油には、WitcoからWitco LP 250(登録商標)、Shrieve ChemicalからZerol 300(登録商標)、WitcoからSunisco 3GS、およびCalumetからCalumet R015が含まれる。商業的に入手可能であるアルキルベンゼン潤滑剤にはZerol 150(登録商標)が含まれる。商業的に入手可能であるエステル類には、Emery 2917(登録商標)およびHatcol 2370(登録商標)として入手可能であるネオペンチルグリコール ジペラルゴネートが含まれる。他の有用なエステル類にはリン酸エステル類、二塩基酸エステル類、およびフルオロエステル類が含まれる。ある場合には、炭化水素を基にした油はヨードカーボンからなる冷媒を十分に溶解し、ヨードカーボンおよび炭化水素油の組み合わせは他の型の潤滑剤よりも安定であるかもしれない。従って、その組み合わせは都合がよい可能性がある。好ましい潤滑剤には、ポリアルキレングリコール類およびエステル類が含まれる。ポリアルキレングリコール類は、それらが現在自動車の空気調和のような特別な用途で用いられているため、特定の態様において非常に好まれる。異なる潤滑剤の混合物を用いてもよい。
【0017】
本発明の1観点において、重量による主な割合で、さらにもっと好ましくは少なくとも約75重量%でアルキルベンゼンを基にした化合物、鉱油化合物、およびこれらの組み合わせを含む潤滑剤の選択が含まれる。アルキルベンゼンに関して、出願人らはその化合物が、好ましい冷媒組成物中での比較的高いレベルの混和性およびその分子が本発明の熱伝達組成物および熱伝達系中で示す比較的高いレベルの安定性により、これまで利用可能であった非常に多くの他の潤滑剤化合物よりも好ましいことを見出した。本発明と関連する使用のための他の好ましい分子を、本明細書ではエチレンオキシド/プロピレンオキシド(EO/PO)分子と称し、これは便宜上であるが制限するためではない。好ましい態様におけるその分子は、下記に示す構造を有する:
C[−O−CHCH−CH−[O−CHCH−OCH
出願人らは、そのEO/PO分子(これは、分子のそれぞれの末端にメチル基あるいは他の比較的短い鎖長のアルキル基”が存在することにより本明細書では”デュアルキャップ(dual capped)EO/PO分子”とも称する)は、それぞれの特別の用途に合わせるため、そのnおよびmの値を調節する能力を提供することができることを見出した。このように、潤滑剤分子は混和可能性および安定性の非常に都合のよい組み合わせを獲得するように選択することができる。下記の実施例で説明するように、デュアルキャップ分子は多くの点及び一端でのみキャップされている同様の分子において実質的によりよく機能するという利点がある。本明細書に援用する米国特許第4,975,212号は、この型の分子をキャップする技法を開示している。一般に好ましくないが、本発明の好ましい潤滑剤を1種類以上の一般的に用いられる潤滑剤と組み合わせることも可能である。
【0018】
好ましい潤滑剤には、ナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、エステル油、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、アルキルベンゼン、ポリアルファオレフィン、ポリエステル、またはポリオールエステルまたはそれらの組み合わせが含まれる。
【0019】
空気調和または冷凍の用途に適した適切なポリエステル潤滑剤は、一般にポリアルコールまたはポリオール化合物、例えばペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコールまたはトリメチルプロパノールと、純粋なまたは混合された、線状または分枝脂肪族カルボン酸、例えば約4個から約10個までの炭素原子を有する線状または分枝モノカルボン酸との縮合により製造される。ポリオールエステルのベースストックであるポリオール類は、Hatco Corporationから入手可能である。例えば、Hatcol 3307はネオペンチルグリコールを基にした純粋なポリオールエステルのベースストックである。Hatcol 3329およびHatcol 3504は、ペンタエリスリトールを混合した脂肪酸エステルを基にした純粋なポリオールエステルの冷凍ベースストックである。Hatcol 3316は、ジペンタエリスリトールおよび短鎖脂肪酸のポリオールエステルである。そのポリオールエステル潤滑剤配合物の他の例には、Cognis ProEco(商標)系列のポリオールエステル冷凍潤滑剤、ICIのEMKARATE RL系列のポリオールエステル類、さらにLubrizol subsidiary CPI Engineering Services Inc.により提供されるポリオールエステル潤滑剤、例えばSolestが含まれる。本発明による好ましい熱伝達組成物、特に蒸気圧縮装置に用いられる熱伝達組成物は、組成物の重量により約20重量%から約50重量%まで、好ましくは約20重量%から約30重量%までの量の潤滑剤を含む。
【0020】
本組成物はさらに安定剤を含んでいてよく、これは例えば本明細書に援用する同時係属中の2005年4月18日に出願された米国特許出願第11/109,575号において開示されているフェノール類、エポキシド類、ホスファイト類およびホスフェート類、ならびにこれらの組み合わせであるが、それらに限られない。エポキシド類の中では、芳香族エポキシド類およびフッ化アルキルエポキシド類が好ましい追加の安定剤である。
【0021】
様々なフェノール化合物のいずれかが、本組成物における任意の安定剤としての使用に適していることが考えられる。出願人らはいずれかの作用の理論により、またはそれに拘束されることを望まないが、本フェノール類は本組成物中でラジカル捕集剤(scavenger)として働き、それによりその組成物の安定性を増大させる傾向があることを信じる。本明細書で用いられる場合、用語”フェノール化合物”は、通常はあらゆる置換または非置換のフェノールを指す。適切なフェノール化合物の例には、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);4,4’−ビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)を含む2,2−または4,4−ビフェニルジオール類;2,2−または4,4−ビフェニルジオール類の誘導体;2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tertブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4,−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4,−イソプロピリデンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−ノニルフェノール);2,2’−イソブチリデンビス(4,6−ジメチルフェノール);2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール);2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール(BHT);2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール;2,4−ジメチル−6−tert−ブチルフェノール;2,6−ジ−tert−.アルファ.−ジメチルアミノ−p−クレゾール;2,6−ジ−tert−ブチル−4(N,N’−ジメチルアミノメチルフェノール);4,4’−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール);4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール);2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール);ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルベンジル)スルフィド;およびビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド;およびそれらに類するものが含まれる。他の適切なフェノール類には、トコフェロール、ヒドロキノン;t−ブチルヒドロキノン;および他のヒドロキノン誘導体;およびそれらに類するものが含まれる。特定の好ましいフェノール類には、トコフェロール、BHT、ヒドロキノンおよびそれらに類するものが含まれる。特定の特に好ましいフェノール類には、トコフェロールおよびそれに類するものが含まれる。ほとんどのフェノール類は、CibaからのIrganox化合物のように商業的に入手可能である。単独のフェノール化合物および/または2種類もしくはそれより多くのフェノール類の混合物を、本組成物中で用いてよい。
【0022】
様々なエポキシド類のいずれかが本発明の組成物における使用に適していることも考えられる。出願人らはいずれかの作用の理論により、またはそれに拘束されることを望まないが、本発明のエポキシド類はCFI組成物中で酸捕集剤として働き、それによりその組成物の安定性を増大させる傾向があることを信じる。適切な芳香族エポキシド類の例には、下記の式Iにより定められる芳香族エポキシド類が含まれる:
【0023】
【化1】

【0024】
ここで:Rは水素、アルキル、フルオロアルキル、アリール、フルオロアリールであり、または
【0025】
【化2】

【0026】
であり;および
Arは置換または非置換のフェニレンまたはナフチレン部分である。特定の好ましい式Iの芳香族エポキシド類には、ブチルフェニルグリシジルエーテル;ペンチルフェニルグリシジルエーテル;ヘキシルフェニルグリシジルエーテル;ヘプチルフェニルグリシジルエーテル;オクチルフェニルグリシジルエーテル;ノニルフェニルグリシジルエーテル;デシルフェニルグリシジルエーテル;グリシジルメチルフェニルエーテル;1,4−ジグリシジルフェニルジエーテルおよびそれらの誘導体;1,4−ジグリシジルナフチルジエーテルおよびそれらの誘導体;ならびに2,2’[[[5−ヘプタデカフルオロオクチル]1,3フェニレン]ビス[[2,2,2トリフルオロメチル]エチリデン]オキシメチレン]ビスオキシラン;ならびにそれらに類するものが含まれる。他の好ましい芳香族エポキシド類には、ナフチルグリシジルエーテル、4−メトキシフェニルグリシジルエーテル、およびナフチルグリシジルエーテルの誘導体;およびそれらに類するものが含まれる。特定のより好ましい芳香族エポキシド類には、ブチルフェニルグリシジルエーテルおよびそれに類するものが含まれる。単独の芳香族エポキシドおよび/または2種類もしくはそれより多くの芳香族エポキシド類の混合物を、本組成物中で用いてよい。
【0027】
様々なアルキルおよび/またはアルケニルエポキシド類のいずれかは、本組成物中での使用に適している。適切なアルキルおよびアルケニルエポキシド類の例には、式IIのアルキルおよびアルケニルエポキシド類が含まれる:
【0028】
【化3】

【0029】
ここで:Ralkは置換または非置換のアルキルまたはアルケニル基である。好ましくは、Ralkは約1個から約10個までの炭素原子、より好ましくは約1個から約6個までの炭素原子を有する置換または非置換のアルキルまたはアルケニル基である。特定の好ましい式IIのアルキルエポキシド類には、n−ブチルグリシジルエーテル、イソブチルグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、およびそれらに類するもの、さらに、フッ化および全フッ素置換アルキルエポキシド類が含まれる。より好ましいアルキルエポキシド類には、ヘキサンジオールジグリシジルエーテルが含まれる。特定の好ましい式IIのアルケニルエポキシド類には、アリルグリシジルエーテル、フッ化および全フッ素置換アルケニルエポキシド類、およびそれらに類するものが含まれる。より好ましいアルケニルエポキシド類には、アリルグリシジルエーテルおよびそれに類するものが含まれる。
【0030】
組成物は場合により追加の成分を含んでいてよいと考えられる。これらは次のものを含んでいてよい:
CO
炭化水素類(置換および非置換の、特にC−C炭化水素類);
アルコール類(置換および非置換の、特にC−Cアルコール類);
ケトン類(置換および非置換の、特にC−Cケトン類);
アルデヒド類(置換および非置換の、特にC−Cアルデヒド類);
エーテル類/ジエーテル類(置換および非置換の、特にC−Cエーテル類);
フルオロエーテル類(置換および非置換の、特にC−Cフルオロエーテル類);
フルオロアルケン類(置換および非置換の、特にC−Cフルオロアルケン類);
HFC(特にC−CHFC類);
HCC(特にC−CHCC類);
ハロアルケン類、好ましくはフルオロアルケン類(置換および非置換の、特にC−Cフルオロアルケン類)を含む;
HFO(特にC−CHFO類);
HClFO(特にC−CHClFO類);
HBrFO(特にC−CHBrFO類)。
【0031】
組成物は場合によりさらに1種類以上のヒドロフルオロカーボン類を含んでいてよい。好ましいヒドロフルオロカーボン類には、C−Cヒドロフルオロカーボン、好ましくはC−Cヒドロフルオロカーボン、さらにもっと好ましくはC−Cヒドロフルオロカーボンが含まれる。好ましいヒドロフルオロカーボン類には、ヒドロフルオロアルカン、例えばペンタフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、トリフルオロエタンまたはそれらの組み合わせが含まれる。ヒドロフルオロカーボンが用いられる場合、それは組成物全体の中に、組成物の総重量に基づいて約1%から約50%まで、より好ましくは約5%から約35%までのヒドロフルオロカーボンの量で存在するのが好ましい。
【0032】
本明細書で用いられる場合、用語”HFO”は、炭素、フッ素および水素の原子からなり、他の原子がなく、その中には少なくとも1個の炭素−炭素二重結合がある化合物を意味し;用語”HClFO”は、炭素、塩素、フッ素および水素の原子からなり、他の原子がなく、その中には少なくとも1個の炭素−炭素二重結合がある化合物を意味し;用語”HBrFO”は、炭素、臭素、フッ素および水素の原子からなり、他の原子がなく、その中には少なくとも1個の炭素−炭素二重結合がある化合物を意味し;名称C−Cおよび類似の語法は、少なくとも1個の炭素原子および約5個までの炭素原子等を有する化合物などを指す。多種多様なHFC類を本組成物および方法において用いてよいと考えられるが、特定の態様において、組成物中で、それぞれのありとあらゆる異性体を含め、次のものの1種類以上を用いるのが好ましい: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);トリフルオロエタン(HFC−143a);ジフルオロエタン(HFC−152a);1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFC−227ea);1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(HFC−236fa);1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245fa);および1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mfc)。多種多様なフルオロアルケン類を本組成物および方法において用いてよいと考えられるが、組成物が1種類以上のCまたはCフルオロアルケン類、好ましくは次のような式を有する化合物を含んでいることが、多くの態様の中で特に好ましい:
XCF3−z
ここで、XはCまたはCの不飽和の、置換または非置換のアルキル基であり、それぞれのRは独立にCl、F、Br、IまたはHであり、かつzは1〜3である。その中で非常に好まれるものは次の化合物である:フルオロエテン類、フルオロプロペン類;フルオロブテン類;クロロフルオロエテン類;クロロフルオロプロペン類;およびクロロフルオロブテン類。
【0033】
組成物はトリフルオロメタン、ヨウ化メチル、ヘプタフルオロブタンまたはプロペンを含む化合物を含んでいてよい。後者は通常は組成物のゼロより大きく約1重量%まで、より通常は組成物の約0.01重量%から約1重量%までの量で存在する。
【0034】
多くの既存の冷凍システムは、現在は既存の冷媒と関連した使用に適合されており、本発明の特定の組成物は、系を修正して、または系を修正せずにその系の多くにおける使用に適合させられると信じる。多くの用途において、本発明の組成物は現在は比較的高いキャパシティを有する冷媒に基づいている系における代替物として利点を提供することができる。さらに、例えばコストの理由により、より高いキャパシティの冷媒に入れ替わるために本発明のより低いキャパシティの冷媒組成物を用いることが望まれる態様において、本組成物のその態様は潜在的な利点を提供する。従って、特定の態様においては既存の冷媒、例えばHFC−134aの代替物として本発明の組成物、特に実質的な割合の、ある態様においては主要な割合のHFO−1234yfを含む組成物を用いるのが好ましい。特定の態様において、本発明の冷媒はより大きな排気量の圧縮器の有益な使用を可能にし、それにより他の冷媒、例えばHFC−134aよりも優れたエネルギー効率をもたらす可能性がある。従って、本発明の冷媒組成物、特にHFO−1234yfを含む組成物は、冷媒の代替物の用途のため、エネルギーを基準として競争力の強い利点を獲得する可能性を提供する。
【0035】
このように、本方法、系および組成物は、自動車の空気調和系および装置、商業的な冷凍システムおよび装置、チラー、住居向け冷蔵庫および冷凍庫、一般的な空気調和系、ヒートポンプ、ORC類、CRC類およびそれらに類するものと関連した使用に適合可能である。
【0036】
本発明は、1観点において、上記の組成物のいずれか1種類における添加剤としての使用のための、安定剤組成物を提供する。1態様において、安定剤はフェノール化合物、エポキシ化合物、ホスファイト類、ホスフェート類またはこれらの組み合わせであることができる。
【0037】
本発明の組成物は、熱伝達のための方法および系における熱伝達流体、例えば冷凍、空気調和およびヒートポンプシステムにおいて用いられる冷媒としてを含め、非常に多くの方法および系と関連して有用である。好ましい熱伝達の方法は一般に、本発明の組成物を供給し、そして好ましくは組成物の相の変換によりおよび/または顕熱伝達により熱を組成物に、または組成物から伝達させることを含む。例えば、本方法は流体または物から熱を吸収することにより、好ましくは冷却したい物体または流体の付近で本冷媒組成物を蒸発させ本組成物を含む蒸気を生み出すことにより冷却を提供する。好ましくは、本方法は冷媒の蒸気を、通常は圧縮器または類似の設備により圧縮して比較的高い圧力の本組成物の蒸気を生み出すさらなる工程を含む。一般に、蒸気の圧縮の工程は蒸気に熱を付加する結果となり、従って比較的高圧の蒸気の温度の上昇を引き起こす。好ましくは、本方法はこの比較的高温、高圧の蒸気からの、蒸発および圧縮の工程により付加された熱の少なくとも一部の除去を含む。熱を除去する段階は、好ましくは蒸気が比較的高圧の状態にある間に高温、高圧の蒸気を凝結させて本発明の組成物を含む比較的高圧の液体を生成することを含む。好ましくは、この比較的高圧の液体は、次いで名目上等エンタルピーの減圧による比較的低温、低圧の液体の生成を経る。その態様において、この温度の下がった冷媒液は次いで冷却したい物体または流体から伝達された熱により蒸発する。本発明の他の方法の態様において、本発明の組成物は、加熱したい流体または物体の付近での組成物を含む冷媒の凝結を含む、加熱の生成のための方法において使用できる。上述したように、その方法はしばしば上記の冷凍サイクルに対して逆のサイクルである。
【0038】
好ましい態様において、本組成物は約1000より大きくない、より好ましくは約500より大きくない、さらにもっと好ましくは約150より大きくない、特定の場合では約100より大きくない地球温暖化係数(GWP)を有する。特定の態様では、本組成物のGWPは約75より大きくない。本明細書で用いられる場合、”GWP”は、本明細書に援用する”オゾン破壊の科学アセスメント、2002、世界気象協会の地球上のオゾンの研究および監視計画の報告”で定められたように、二酸化炭素のそれに関しておよび100年の時間範囲にわたって測定される。また、組成物は好ましくは、約0.05より大きくない、より好ましくは約0.02より大きくない、さらにもっと好ましくは約0のオゾン破壊係数(ODP)を有する。本明細書で用いられる場合、”ODP”は、本明細書に援用する”オゾン破壊の科学アセスメント、2002、世界気象協会の地球上のオゾンの研究および監視計画の報告”で定められたものである。
【0039】
本発明は、次のものを含む熱伝達系も提供する:
(a)上記組成物を含む熱伝達組成物;ならびに
(b)熱伝達組成物の少なくとも一部を含む、および/またはそれと接する1個以上の容器。また、本発明は、流体もしくは物体を上記組成物を含む熱伝達組成物と接触させることを含む、熱を流体もしくは物体に、またはそれから伝達する方法を意図する。本発明はさらに、冷凍システムに含まれる既存の冷媒に入れ替わる方法であって、この系からのこの既存の冷媒の少なくとも一部に置き替わることおよび、上記組成物を含む冷媒組成物をこの系の中に導入することによりこの既存の冷媒の少なくとも一部に置き換わることを含む方法を意図する。
【実施例】
【0040】
以下の限定的でない実施例は本発明を説明するのに役に立つ。
実施例1
I−およびIの除去
ステンレス鋼のループを、潤滑剤冷媒混合物が循環し固体の捕集剤物質を含む貯蔵容器を通って連続して流れるように構成した。ループを400lb/hrの流速で、冷媒対油の比が5.5:1で、125°Fの一定温度、165psigに保った。あらかじめ劣化させたPAG(ポリアルキレングリコール)を基にした市販の自動車冷媒油を、吸収剤を試験するのに用いた。温度および圧力は、捕集剤部分が経験する可能性のある一般的な自動車の圧縮器の条件に相当するように選択され、冷媒対油の比は、形成され続ける可能性のあるあらゆる分解副産物を増加させるように選択された。表における順位は、断熱ループを1週間作動させた後の冷媒潤滑剤系の分析からの結果を表している。
【0041】
【表1】

【0042】
注釈:
[1]CFIを抽出する
[2]はっきりしない
[3]HOを生じる。温度制限
[?]はっきりしない
【0043】
【表2】

【0044】
スクリーニング実験に基づき、Sieve XH7と組み合わせた2種類の吸着剤で、酸およびヨウ化物の実質的な除去が観察された。
【0045】
【表3】

【0046】
本発明は好ましい態様に関して特に示し、記述したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更および修正がなされてよいことは、当業者にはすぐに理解できるであろう。本特許請求の範囲は、開示された態様、上記で論じたそれらの代替手段および全てのそれらの均等物を含むものと解釈されることを意図する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、ならびにIおよびIを含む組成物からIおよびIを除去するための方法であって、組成物を、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナと接触させることを含み、金属がIまたはIと反応することが可能である方法。
【請求項2】
請求項1の方法であって、組成物を金属を含浸させたモレキュラーシーブと接触させることを含む方法。
【請求項3】
請求項1の方法であって、組成物を金属を含浸させたイオン交換樹脂と接触させることを含む方法。
【請求項4】
請求項1の方法であって、組成物を金属を含浸させた粘土と接触させることを含む方法。
【請求項5】
請求項1の方法であって、組成物を金属を含浸させたアルミナと接触させることを含む方法。
【請求項6】
請求項1の方法であって、金属を含浸させたモレキュラーシーブが銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させた天然ゼオライトまたは合成ゼオライトを含む方法。
【請求項7】
請求項1の方法であって、金属を含浸させたイオン交換樹脂が銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させた陰イオンのイオン交換樹脂を含む方法。
【請求項8】
請求項1の方法であって、陰イオンのイオン交換樹脂が銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させたスルホン酸イオン交換樹脂またはカルボン酸イオンイオン交換樹脂を含む方法。
【請求項9】
請求項1の方法であって、組成物を銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させたモンモリロナイト粘土と接触させることを含む方法。
【請求項10】
請求項1の方法であって、組成物を銀、銅、鉛、またはそれらの組み合わせを含浸させた酸で洗ったアルミナ、塩基で洗ったアルミナ、または中性のアルミナと接触させることを含む方法。
【請求項11】
請求項1の方法であって、組成物がさらにヒドロフルオロアルカンを含む方法。
【請求項12】
請求項11の方法であって、ヒドロフルオロアルカンがジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、トリフルオロエタンの少なくとも1種類またはその組み合わせを含む方法。
【請求項13】
請求項1の方法であって、ヨードカーボンが少なくとも1種類のヨードフルオロカーボンを含む方法。
【請求項14】
請求項1の方法であって、ヨードカーボンが少なくとも1種類のC−Cヨードフルオロカーボンを含む方法。
【請求項15】
請求項1の方法であって、ヨードカーボンが少なくとも1種類のC−Cヨードフルオロカーボンを含む方法。
【請求項16】
請求項1の方法であって、ヨードカーボンがトリフルオロメチルヨージドを含む方法。
【請求項17】
請求項1の方法であって、ヒドロフルオロアルケンがテトラフルオロアルケンを含む方法。
【請求項18】
請求項1の方法であって、ヒドロフルオロアルケンが1,1,1,2−テトラフルオロプロペン;トランス−l,3,3,3−テトラフルオロプロペン;1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、l,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、またはそれらの組み合わせを含む方法。
【請求項19】
請求項11の方法であって、ヒドロフルオロアルケンが1,1,1,2−テトラフルオロプロペン;トランス−l,3,3,3−テトラフルオロプロペン;1,1,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、またはそれらの組み合わせを含み、ヨードカーボンがトリフルオロメチルヨージドを含み;ヒドロフルオロアルカンがジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、トリフルオロエタンの少なくとも1種類またはそれらの組み合わせを含む方法。
【請求項20】
請求項1の方法であって、組成物がさらにトリフルオロメタン、メチルヨージド、ヘプタフルオロブタン、プロペンまたはそれらの組み合わせを含む方法。
【請求項21】
請求項1の方法であって、組成物がさらに潤滑剤を含む方法。
【請求項22】
請求項21の方法であって、組成物がさらにナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、エステル油、ポリアルキレングリコール、ポリビニルエーテル、アルキルベンゼン、ポリアルファオレフィン、ポリエステル、ポリオールエステルまたはそれらの組み合わせを含む潤滑剤を含む方法。
【請求項23】
自動車空気調和系において循環する組成物からIおよびIを除去するための方法であって、その組成物がヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、およびIおよびIを含み、組成物を金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナと接触させることを含み、金属がIまたはIと反応することが可能である方法。
【請求項24】
熱伝達系において循環する熱伝達組成物からIおよびIを除去するための方法であって、下記を含む方法:
(a)1個以上の容器を含む熱伝達系において循環する熱伝達組成物を供給し、その熱伝達組成物がヒドロフルオロアルケン、ヨードカーボン、およびIおよびIを含み;そして
(b)熱伝達組成物を、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナと接触させ、金属がIまたはIと反応することが可能である。
【請求項25】
請求項24の方法であって、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナが1個以上の容器の少なくとも1個の中に位置している方法。
【請求項26】
請求項24の方法であって、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナが、それを通って熱伝達組成物が通過する固定された充填床の中に含まれる方法。
【請求項27】
請求項24の方法であって、金属を含浸させたモレキュラーシーブ、金属を含浸させたイオン交換樹脂、金属を含浸させた粘土または金属を含浸させたアルミナが向流において熱伝達組成物と接触する流体である方法。

【公表番号】特表2010−509486(P2010−509486A)
【公表日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−537291(P2009−537291)
【出願日】平成19年11月12日(2007.11.12)
【国際出願番号】PCT/US2007/084402
【国際公開番号】WO2008/061053
【国際公開日】平成20年5月22日(2008.5.22)
【出願人】(500575824)ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Fターム(参考)】