JP3142878B2 - 低温冷媒としてのヒドロフルオロエーテル - Google Patents

低温冷媒としてのヒドロフルオロエーテル

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は熱伝達媒体、特に低温熱伝達媒体としてのヒ
ドロフルオロエーテル（HFE）の使用に関する。
発明の背景 冷却装置（以下においてシステムとも呼ぶ）において
熱伝達媒体として使用できる、様々な材料が技術分野で
既知である。これらの材料としては、水、水性ブライ
ン、アルコール、クリコール、アンモニア、炭化水素、
エーテル、およびこれらの材料の様々なハロゲン誘導体
が挙げられる。これらの材料の多くは、特定条件下で熱
伝達媒体として効果的であるが、それらの多くは実際的
な考慮によって、食料品店における冷却システムなどの
主要な商業的設定での使用からは除外される。これらの
用途においては、既知の熱伝達剤の一部の種類のみが商
業的に重要である。
多くの熱伝達媒体が考慮から除外される一つの要因
は、それらの環境影響である。多くの既知の熱伝達媒体
が、それらの環境残留性のため、あるいはオゾン層の破
壊に関係があるとされるため、段階的に廃止されてい
る。前者の例としては、その化学不活性のために、大気
を浄化する自然過程による分解が妨げられるペルフルオ
ロアルカンが挙げられる。その結果、ペルフルオロアル
カンの大気中の半減期は、数十年にも及ぶ。後者の例と
しては、ほとんどの国々で禁止されているクロロフルオ
ロカーボンが挙げられる。例えば1993年11月15日発行Ch
emical ＆ Engineering Newsの12ページ、P.S.Zurer著
「Looming Ban on Production of CFCs,Halons Spurs S
witch to Substitutes」を参照されたい。
多くの熱伝達剤が考慮から除外される別の要因は、そ
れらの毒性である。例えば、アンモニアおよび多くのエ
チレングリコールがこの例に当てはまる。経口摂取、吸
入、または経皮吸収による毒性のために、これらの材料
は取り扱いが危険であり、商業的食品取り扱い環境には
不適切である。
さらにその他の熱伝達剤は、引火性のために疎んじら
れる。ほとんどのエーテルおよび炭化水素が、この例に
当てはまる。熱伝達剤が冷却サイクル中で大きな正圧を
受ける際に、引火性のリスクは特に高い。
その他の熱伝達剤は、通常の作動温度で気体であるた
めに疎んじられる。このタイプの冷媒の例は、アンモニ
アである。気体の熱伝達媒体では、運転サイクルの大部
分または全体を通じて液体状態を保つ冷媒には必要な
い、圧力調節器や強化チューブなどの特殊な高圧装置が
必要である。さらに高圧システムは、漏出しがちであ
る。したがって高圧システムから大気中への年次冷媒損
失は、年次全充填量の10〜20％の範囲に入ると推定され
ている。
さらに別の熱伝達媒体は、それらの腐食性のために好
まれない。ブラインの多くがこのカテゴリに入る。気体
媒体と同様、腐蝕性薬品には、システムの全体的な経費
を顕著に高くする、Teflon −張りの導管およびインタ
ーフェースなどの特殊な取り扱い設備が必要である。さ
らに腐蝕性薬品と共に使用できる材料選択の制限のため
に、これらのシステムの全体的効率は低下する。
最近、すでに種類が限定されている商業的に実用可能
な冷媒に、さらに大きな要求を課す新しいタイプの冷却
システムが出現した。二次ループ冷却システムとして既
知であるこのタイプのシステムは、従来の冷却システム
に比べて多くの利点を有し、最も重要な一つは、エネル
ギー効率の顕著な改善である。現在、米国で販売される
冷媒の20％は、従来の高圧スーパーマーケットシステム
に導入される。これらのシステムは、毎年、米国におけ
る電気エネルギー出力の約４％を消費する（HrnjakのEP
A助成金申請AEERL5−22,3/25/95を参照されたい）。し
たがって、二次ループ冷却システムが提供する総エネル
ギー節約は、スーパーマーケットセクターだけでも莫大
である。
二次ループシステムは、エネルギー効率がより良いこ
とに加えて、デザインもよりコンパクトであり、工場組
立ができ、きわめて少量の冷媒充填で作動できる。さら
に二次ループシステムでは、冷却サイクルの蒸気圧縮過
程が集中化されており、遠隔地から作動できる。したが
って二次ループシステム中のコンプレッサーは、屋上、
換気された機械室、またはその他の都合の良い場所に配
置でき、貴重な床面積をふさいだり、バックグラウンド
ノイズに寄与したりせず、冷媒漏出の影響も最小化され
る。またコンプレッサーを通過する一次ループは、冷蔵
される商品の冷却に使用される二次ループからは隔離さ
れているので、多くの用途で直接冷媒としての使用には
不適切なアンモニアその他の高効率冷媒を、一次ループ
に使用することもできる。
二次ループシステムは、従来の冷却システムに比べて
多くの明白な利点を有するが、二次ループシステムの商
業的使用は、適切な二次冷媒が入手できないことにより
制限される。二次ループシステムが最も効率的に機能す
るためには、二次ループ中の熱伝達媒体が、典型的には
少なくとも−15℃、より好ましくは約−25℃未満の低温
に冷却されなくてはならない。−30〜−40℃の温度に冷
却する冷却システムは既知であるが、このようなシステ
ムでは、これらの温度を得るために典型的に高圧冷媒の
使用が必要である。高圧システムの不都合さについて
は、既述した。
あいにくなことに、通常の温度で適切に機能するほと
んどの冷媒は、高正圧が不在であると、二次ループシス
テムに必要な低温では良く機能しなくなる。例えば、様
々な二次冷媒を考察しても低温用途のための良い候補を
挙げることは難しいとした。E.GranrydとA.Melinderの
「Secondary Refrigerants for Indirect Refrigeratio
n and Heat Pump Systems」ScanRef14−20（1994年４
月）を参照されたい。低温では、多くの冷媒の粘度が、
二次冷却ループを通じて冷媒を循環させるのに、大量の
エネルギーが必要な点まで増加する。プロピレングリコ
ールは、この現象を示す。シリコーン油および炭化水素
ベースの流体などのその他の冷媒は、低温では熱伝達能
力が劣る。その結果、これらの冷媒を用いるシステム
は、低温においてエネルギー効率が著しく低下する。低
温における冷媒の機能低下は、突然であることが多い。
したがってTyfoxit 1.15が熱を伝達する効率は、−10
℃と−15℃の間で15％以上も低下する。従来の冷媒の多
くが、約−20℃を超える温度で相変化することを考える
と、二次ループシステムのための熱伝達媒体の選択の余
地は、確かにわずかである。
したがって技術分野では、低温用途、特に二次ループ
冷却システムに適し、無毒、不燃性で環境にやさしく、
高正圧の使用を必要としない熱伝達媒体の必要性が依然
としてある。これらおよびその他の必要性は、本発明に
よって解決され、ここに開示される。
発明の要約 本発明は、二次ループ冷却システム中で、特定のヒド
ロフルオロエーテル（HFE）を低温熱伝達媒体として使
用するための方法および装置を提供する。驚くべきこと
にこれらの材料は、−15℃〜−65℃の温度範囲にわたり
低い、幾分直線的な温度差係数を示すので、低温熱伝達
媒体として使用するのに理想的である。本発明のHFE
は、不燃性、無毒、環境的に無害であり、必要な作動温
度にわたり高熱伝達能力と低粘度を有する。さらにこれ
らの材料は高沸点および低凝固点を有するので、必要な
作動温度にわたり相変化を起こしにくく、加圧システム
を必要としない。
図の簡単な説明 図１は、スーパーマーケットへの設置に適した二次ル
ープ冷却システムの概略図である。
図２および2aは、いくつかの本発明の実施例、および
いくつかの従来技術の熱伝達流体について、圧力低下係
数を温度の関数として示すグラフである。
図３および3aは、いくつかの本発明の実施例、および
いくつかの従来技術の熱伝達流体について、熱伝達係数
を温度の関数として示すグラフである。
図４および4aは、いくつかの本発明の実施例、および
いくつかの従来技術の熱伝達流体について、温度差係数
を温度の関数として示すグラフである。
図５〜７は、C4F9OCH3、C3F7OCH3およびC4F9OC2H5と
それぞれ比較した、いくつかの従来の二次冷却液の理論
的比ポンプ能力要求を示すグラフである。
好ましい実施例の詳細な説明 ここでの用法では、「二次ループ冷却システム」とい
う用語は、熱源から一次冷却システムへエネルギーを伝
達するために、熱伝達媒体が使用されるシステムを指
す。
「二次ループ」という用語は、熱伝達媒体が、熱源と
一次冷却システムの間で循環される間に移動する経路を
指す。
「二次冷媒」という用語は、二次ループ中の熱伝達媒
体を指す。
「一次冷却システム」という用語は、コンプレッサー
により熱が外部環境へ伝達される二次ループ冷却システ
ムの部分を指す。
「一次冷媒」という用語は、一次冷却システム中で使
用される熱伝達媒体を指す。
図１は、食料品店への設置に適した、典型的な二次ル
ープ冷却システム10の配置を示す。冷蔵される商品は、
商品全体に位置する一連の陳列ケース12内に配列され
る。各陳列ケースは、一次冷却システム16から陳列ケー
スと二次冷媒を運ぶ、液体供給路14の網目状組織と開放
連絡する、１つ以上の冷却コイルが取り付けられてい
る。
作動時、エネルギーは周囲熱の形で陳列ケースに入
り、冷却コイルによって二次冷媒に伝達される。二次冷
媒への熱伝達は、陳列ケース内の商品の周囲、および冷
却コイルの表面に空気を循環させるファンの使用によっ
て典型的に促進される。暖められた二次冷媒は、次に循
環ポンプ20によって液体戻り配管18を通じて陳列ケース
から回収され、一次／二次熱交換器22に送られ、そこで
暖められた二次冷却媒体からの熱が一次冷媒に伝達され
る。次に冷却された二次媒体は、液体供給路によって陳
列ケースに戻される。
暖められた一次冷媒は、次の屋上コンプレッサー24内
を循環する。コンプレッサー内では、熱が一次冷媒から
抽出されて環境中に放出される。その過程で、一次冷媒
は液化し冷却される。次に一次冷媒は膨張して、一次／
二次熱交換器に戻る。
今までのところ技術分野では、特定用途のために冷媒
を選択するいくつかの基準が使用されている。しかし本
発明の目的のためには、冷媒の総合的性能を温度の関数
として要約し、システム特有の変数に関係なく、２種の
冷媒の性能を比較するために使用できる単一係数を見い
だすことが望ましかった。二次ループ冷却システムにお
ける熱伝達媒体の性能を正確に反映するために、このよ
うな係数は、温度の低下につれて二次ループを通じて媒
体を汲み上げるために必要なエネルギー、および媒体が
低温で熱を伝達する能力を考慮しなくてはならない。
この目的のために選択された係数は、GranrydおよびM
elinderがSCANREF International、15−20ページ（1994
年４月）で述べている温度差係数（Fg）である。温度差
係数は、乱流条件下、特定の熱流束ｑ、および特定のポ
ンプ能力E/Qにおける、熱交換器の流体流動側の温度差
を特徴付けることで、広い温度範囲にわたる流体の性能
を描写する。温度差係数は、密度、熱伝導度、比熱、お
よび動粘度の４つのシステム非依存性移送変数から求め
られる。その結果、温度差係数は、熱流束、荷重、ポン
プ能力、ポンプ効率および管径の所定条件下で、特定の
流体が熱交換器を通過する際の温度上昇を示すことで、
水性および非水性双方の二次冷却液について、全作動範
囲にわたり性能を直接比較できるようにする。熱伝達流
体の評価において低いFgは、低い温度上昇、したがって
高い熱伝達効率を示す。
温度差係数（Fg）は、式 ｇ＝Fgx（ｑ5/7.d1/7）／（４ηｐ・Ep/Q）2/7 （式１） （式中、ｑは熱流束、ｄは管径、ηｐはポンプ効率、Ep
はポンプ能力、Ｑは荷重およびｇは流体の温度上昇であ
る）から計算できる。式はポンプ能力Epについて解決で
き、あらゆる２つの流体のポンプ能力比が求められる。
この比は、熱流束、荷重、および管径の固定条件の特定
の組み合わせの下における、２つの異なる流体の相対的
ポンプ能力要求に関する比較係数を提供し、式 E1p/E2p＝（F1g）7/2／（F2g）7/2 （式２） で与えられる。
例えば、F1g＝0.006を有する第１の流体と、F2g＝0.0
04Kg2/7m2S1/3/Jを有する第２の流体のポンプ能力比
は、4.1になる。これから第１の流体を汲み上げるのに
必要な力は、第２の流体の4.1倍であることが示され
る。
式１は、 Fg＝（Fp 2/7）/Fα （式３） （式中、Fpは圧力低下係数、およびＦαは熱伝達係数で
ある）に単純化できる。圧力低下係数は、流体が管を通
過する際の摩擦による圧力低下、または損失の推定値で
ある。これは流体特性およびシステム特性双方の関数で
ある。この係数は流体依存性変数をシステム依存性変数
から区分し、これを温度の関数としてプロットすると、
システムに特異的な変数から独立して、異なる流体が比
較できるようになる。圧力低下係数は、式 Fp＝0.092・ρ・ν0.2 （式４） （式中、ρは流体の密度、およびνは特定温度における
動粘度である）によって計算できる。
熱伝達係数は、乱流条件下での流体の熱伝達に比例す
る。熱伝達は、流体特性および熱伝達表面の形状寸法、
双方の関数である。圧力低下係数の場合と同様、流体依
存性変数がシステム依存性変数から区分でき、前者は温
度の関数としてプロットできる。熱伝達係数（Ｆα）
は、式 Ｆα＝0.023・λ（2/3）・（ρ・cp）1/3・ν
−1/2 （式５） （λは熱伝導度、ρは密度、cpは比熱、およびνは動粘
度）によって計算できる。
本発明で有用な熱伝達媒体は、化学式 R1−Ｏ−R2 （化学式Ｉ） （式中、R1およびR2は同一または異なり、置換および
非置換アルキル、アリール、およびアルキルアリール基
とそれらの誘導体からなる群より選択される）を有する
フッ化エーテルを含む。R1およびR2の少なくとも１つ
は、少なくとも１個のフッ素原子を含有し、R1およびR2
の少なくとも１つは、少なくとも１個の水素原子を含有
する。要すれば、R1およびR2の一方または双方は、窒
素、酸素、または硫黄などの鎖中または非鎖中へテロ原
子を１つ以上、および／または塩素、臭素、またはヨウ
素などのハロゲン原子を１つ以上含有しても良い。R1お
よびR2は、要すればカルボニル、カルボキシル、チオ、
アミノ、アミド、エステル、エーテル、ヒドロキシ、お
よびメルカプタン基などの官能基を１つ以上さらに含有
しても良い。またR1およびR2は、直鎖、分岐、または環
式アルキル基でも良く、１つ以上の不飽和炭素−炭素結
合を含有しても良い。
好ましくは本発明の熱伝達媒体は、化学式 Rf−Ｏ−Ｒ （化学式II） （式中、Rfが少なくとも１個のフッ素原子を含有し、
Ｒがフッ素原子を含まないこと以外は、RfおよびＲは、
R1およびR2について上で定義したとおり）を有するフッ
化エーテルを有する。より好ましくは、Ｒはメチル、エ
チル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソ
ブチル、または、ｔ−ブチルなどの非環式分岐または直
鎖アルキル基であり、Rfはこのようなグループのフッ化
誘導体である。
最も好ましい実施例においては、R1およびR2、あるい
はRfおよびＲは、化合物が少なくとも３個の炭素原子を
有し、化合物中の水素原子総数が、多くてもフッ素原子
の数に等しくなるように選択される。このタイプの化合
物は、不燃性の傾向がある。本発明で使用される好まし
い熱伝達媒体の特定例としては、C3F7OCH3、C3F7OC
2H5、C4F9OCH3、およびC4F9OC2H5が挙げられる。
本発明の熱伝達媒体は、単独でまたはその他の発明の
熱伝達媒体１つ以上と共に、または技術分野で既知であ
るその他の熱伝達媒体１つ以上と共に使用できる。本発
明の熱伝達媒体は、純粋な化合物、あるいは配合物、溶
液、または混合物（共沸またはそれ以外）として、１つ
以上のその他の材料と共に使用できる。このようなその
他の材料としては、本発明のまたは技術分野で既知のそ
の他の熱伝達媒体のどちらか、あるいは凝固点降下また
は沸点上昇を誘発するために使用される１つ以上の物質
が挙げられる。
実施例１〜４は、従来技術の熱伝達媒体に比べて改善
された、本発明の熱伝達媒体の性能特性を例証する。
実施例１ ASTM D 2717−86に従って、−50℃〜＋50℃の温度範
囲にわたり、過渡熱線熱伝導度セルを使用してC4F9OC2H
5、C4F9OCH3、C3F7OCH3、およびC6F14の熱伝導度を求め
た。測定では白金線を使用した。白金線は長さが20cm、
直径が0.17mm、および20℃での抵抗が120Ωであった。
熱伝導度は表１−４に示した。
実施例２ Mettler−Parr DMA45型比重計を使用して、０℃〜＋5
0℃にわたり実施例１の流体の密度を求めた。０℃未満
の温度では、線形曲線適合により測定された密度を外挿
して密度を求めた。密度は表１−４に示した。
実施例３ ASTM D 4486−85に従って−60℃〜25℃の温度範囲に
わたり、実施例１の流体の動粘度を測定した。結果を５
個のデータ点に曲線適合した。結果的に得られた動粘度
は、表１−４に示した。
実施例４ ASTM E 1269−90に従って示差走査熱分析により、−3
0℃〜58℃の温度範囲にわたり、実施例１の流体の比熱
を測定した。−30℃以下の温度では、線形曲線適合によ
り測定された比熱を外挿して比熱を求めた。比熱は表１
−４に示した。
実施例５ 表１−４のデータに基づき、20℃〜−60℃の温度範囲
について実施例１の各化合物に対し、式１、３、４、お
よび５を用いて圧力低下係数、熱伝達係数および温度差
係数の値を計算した。これらの計算のために、化合物C3
F7OCH3の比熱および熱伝導度は、C4F9OCH3と同じである
とみなされた。比較のためC6F14について対応するデー
タを採取し、この化合物についても圧力低下係数、熱伝
達係数、および温度差係数を求めた。これらの結果を図
２〜４にプロットした。さらに比較のために、上述のGr
anrydおよびMelinderから得られたいくつかの従来の冷
媒の圧力低下係数、熱伝達係数、および温度差係数も示
した。熱伝達係数の単位は、J/（ｓ1/3ｍ8/3℃）であ
る。圧力低下係数の単位は、Kg/（ｍ13/5ｓ1/5）であ
る。温度差係数の単位は、（Kg2/7m2s1/3）/Jである。
図２−４に要約した上の実施例は、低温用途において
その他の冷媒に優る。本発明の熱伝達媒体の予期されな
い利点を例証する。
図２および2aは、いくつかの熱伝達媒体について圧力
低下係数を温度の関数として表す。流体の粘度は、圧力
低下係数に最も大きな影響を及ぼす。流体速度が同一で
ある場合、低粘度は、流体がより早く乱流に入ることを
示す。管壁からの摩擦力は流体に移り、攪拌と混合が生
じる。温度低下と共に粘度が増大するにつれ、摩擦力も
また増大し、圧力低下係数についても同様である。
摩擦のために生じる相対的エネルギー伝達損失は、図
２および2aから容易に分かる。温度低下と共に、水性溶
液は全て非線形プロットに従う。圧力低下が最も小さい
流体は、Dowtherm （ミシガン州ミッドランドのDow Co
rning Corp.から入手できるアルキル化芳香族イソマー
混合物）およびSyltherm （ミシガン州ミッドランドの
Dow Corning Corp.から入手できるシリコーンポリマ
ー）熱伝達流体であり、これは主にそれらが低粘度と低
密度を兼ね備えることに起因する。−15℃未満では、こ
れらの２つの流体のみがC4F9OCH3に優る。
図３および3aについて述べると、これらの曲線の傾斜
は顕著に異なるが、熱伝達係数曲線は全ての流体におい
て本質的に線形である。水性溶液は概して同一傾斜に従
うが、水に添加された異なる凝固点降下剤によって、縦
座標に沿ってシフトする。非水性流体に比べて、水性溶
液の曲線傾斜は非常に急勾配であり、二次システムの作
動温度が近づくにつれ、これらの熱伝達能力が急速に低
下することが示される。−20℃未満では、C4F9OCH3が最
も高い熱伝達係数の値を有する。
圧力低下係数の値は、温度差係数の値よりも概して顕
著さに劣る。式３で注目されたように、温度差係数の計
算には圧力低下係数が必要であるが、この計算中にそれ
を2/7乗増加させることで、その値は低下する。温度差
係数は、流体が熱を伝達する性能、およびループを通る
流体の汲み上げコストに関連しているため、これらの計
算に非常に重要である。ポンプ能力要求は、7/2乗倍さ
れた温度差係数（式２参照）によって定まるため、２つ
の流体間の温度差係数のわずかな差は、ポンプ能力要求
における大きな差を意味する。
実施例６〜８ 温度差係数のわずかな差がもたらす能力要求のシフト
の大きさを示すために、式２に従ってTyfoxit 1.15、T
yfoxit 1.12（ドイツ国ハンブルグのTyforop Chemie G
mbHから市販される抑制アルカリエタネート溶液）、25
重量％エチルアルコール水溶液、および33重量％プロピ
レングリコール水溶液について、ポンプ能力比（Ep1/E
p2）を温度の関数として求めた。使用した参照媒体は、
図５に示すC4F9OCH3、図６に示すC3F7OCH3、および図７
に示すC4F9OC2H5であった。
図５〜７に示されるように、約−10℃未満の温度で
は、１つを除いて、既知の熱伝達媒体は全て一致してポ
ンプ能力比が優った。Tyfoxit 1.15の凝固点である約
−20℃未満では、C4F9OCH3に並ぶものはなかった。ポン
プ能力比を評価すると、化合物C3F7OCH3は二次熱伝達媒
体として特に効果的であった。
凝固点降下剤と混合された水は、同一傾斜および曲線
関数に従う傾向がある。降下剤がアルコール、グリコー
ル、または塩であっても、曲線の傾斜および形は非常に
類似する傾向がある。これらの流体の熱伝達能力は、濃
度が−20℃に近づくと急速に低下する。これらの水混合
物を循環させるのに必要な能力もまた急速に上昇し、直
接膨張システムに対する経済的代案としての二次熱伝達
ループの実用可能性を低下させる。それに対し、C4F9OC
H3は優れた低温熱伝達能力を有するので、二次システム
中を循環させるためのポンプ能力要求がはるかに低い。
実施例９ ASTM D3278−89が定める標準法によって、フッ化エー
テルC4F9OCH3、C4F9OC2H5、およびｃ−C6F11OCH3の引火
点について試験した。各化合物は引火点を持たないこと
が判明した。
以下の実施例10〜11で述べるように、特定の化合物の
大気寿命（τsample）および地球温暖化可能性（GWP）
を計算し、本発明のフッ化エーテルのいくつかの環境影
響を評価した。
実施例10 Y.Tangがマサチューセッツ工科大学（1993）の科学修
士論文Atmospheric Fate of Various Fluorocarbonsで
述べる手法によって、様々なサンプル化合物の大気寿命
（τsample）を計算した。この手法に従って、紫外線
（UV）ガスセルにサンプル化合物、参照化合物（CH4ま
たはCH3Clのどちらか）、オゾン、および水蒸気を充填
した。次に水蒸気および不活性バッファガス、すなわち
ヘリウムの存在下で、オゾンの光分解によってヒドロキ
シルラジカルを生成した。サンプル化合物および参照化
合物が、気相でヒドロキシルラジカルと反応すると、そ
れらの濃度はフーリエ変換赤外線分光法（FTIR）によっ
て測定された。サンプル化合物とヒドロキシルラジカル
との反応速度定数（ksample）は、参照化合物の速度（k
ref）定数との比較で測定され、次に以下の式 （式中、τCH4およびkCH4は既知の値である）を用いて
大気寿命を計算した。各サンプル化合物の速度定数を
（CH4を参照化合物として使用し、CH3Clを再度使用し
て）298Kで測定し、大気寿命値を計算して平均化した。
これらの測定結果は表５に示した。比較のために、いく
つかのヒドロフルオロカーボンの大気寿命も表５に示し
た。
CooperらがAtmos.Environ.26A、７、1331（1992）で
述べたのと同様にして、最高被占分子軌道（HOMO）エネ
ルギーと、ヒドロフルオロカーボンおよびヒドロフルオ
ロカーボンエーテルの既知の大気寿命との間で得られた
相関から、大気寿命も推定された。相関は、Cooperらに
見られるものとは次の点で異なった。相関は、より大き
なデータセットを用いて得られた。相関の寿命は、Zhan
gらがJ.Phys.Chem.98（16）、4312（1994）で述べるよ
うに、277KにおけるサンプルのCH3CCl3に対する相対的
ヒドロキシル反応性によって求めた。HOMOエネルギー
は、半経験的分子軌道パッケージであるMOPAC/PM3を用
いて計算した。サンプル中に存在する水素原子の数を相
関に含めた。結果は表５に示した。
実施例11 実施例７で計算した大気寿命の値、および典型的に50
0〜2500cm-1である関心領域にわたり実験的に求めた赤
外線吸収データを使用して、本発明の熱伝達媒体のいく
つかについて地球温暖化可能性（GWP）を求めた。計算
は、気候変動に関する政府間パネルがClimate Change:T
he IPCC Scientific Assessment、Cambridge Universit
y Press（1990）で述べたGWPセットの定義に基づいた。
パネルによると、GWPは特定の統合計画対象期間（ITH）
にわたりCO21kgに起因する温暖化に比較した、サンプル
化合物1kgの放出に起因する統合された可能な温暖化で
あり、以下の式 （式中、ΔＴは、FisherらがNature344,513（1990）で
述べるパラメータを使用して、WangらがJ.Atmos.Sci.3
8、1167（1981）およびJ.Geophys.Res.90、12971（198
5）で述べた、Atmospheric and Environmental Researc
h,Inc.のより完全な一次元放射／対流モデルから導かれ
るスプレッドシートモデルを使用して計算された、大気
中の特定化合物の存在による地球の表面における計算さ
れた温度変化、Ｃは化合物の大気濃度、τは化合物の大
気寿命（上に述べた計算値）、およびｘは関心化合物を
示す）で表される。積分すると、化学式は次のようにな
る。
Siegenthaler（1983）の統合海洋／大気CO2モデル中
では、A1＝0.30036、A2＝0.34278、A3＝0.35686、τ１
＝6.993、τ２＝71.108、およびτ３＝815.73である。
これらの計算結果は、表５に示した。
表５のデータによって示されるように、本発明の各フ
ッ化エーテルは、対応するヒドロフルオロカーボン、す
なわち同一炭素数を有するヒドロフルオロカーボンより
も大気寿命が思いがけなく短い。従って本発明のフッ化
エーテルは、（以前クロロフルオロカーボン代替品とし
て提案された）ヒドロフルオロカーボンよりも環境的許
容性が高い。
上述の方法に従って求めたC4F9OCH3の物理特性を表６
に示す。
実施例12 以下の例では、二次冷却システムにおいて、他の冷媒
と比較したヒドロフルオロエーテルの効果を例証する。
スタジアムおよびアリーナにおける大規模な催し物
で、二次冷却システムが必要になった。カスタマの要求
に応えるために、システムは、数ケースのペットボトル
入りソーダを室温（85゜F）から提供温度（34゜F）に、
15分未満で冷却できなくてはならなかった。提案された
システムは、米国およびヨーロッパのいくつかの冷却会
社に実行不可能であるとして退けられた。
冷却システム製造業者が提案した１つのデザインで
は、大型リザーバー内の液体を冷却するために、伝統的
な冷却システムが使用された。次に冷却された液体は、
リザーバーからブラスト冷却器内のコイルにポンプで送
られた。次に冷却器内の空気は、熱エネルギーをボトル
から除去し、それを冷却されたコイルに伝達するために
高速で循環された。このデザインでは、大型リザーバー
内の液体は、大量のエネルギーを吸収できる「熱フライ
ホイール」の役割をした。ブラストサイクルの終了後、
さらに別のサイクルに備えて、熱エネルギーは冷却シス
テムによってリザーバーからより遅い速度で除去され
る。
プロピレングリコール／水混合物（一般的な二次冷
媒）をこのシステムで使用して、１度目めの試験が実施
された。プロピレングリコール混合物を使用した場合、
85゜Fから34゜Fへの必要な温度低下を達成するのに75分
間かかり、規定の15分間をはるかに超えた。
プロピレングリコール／水混合物に代えてC4F9OCH3を
使用したこと以外は１度めの試験と同様にして、２度め
の試験が実施された。この場合、要求された温度低下を
達成するのにシステムが必要とした時間は、わずか12分
間であった。
上記の説明は本発明の例証を目的としたものであり、
制限を意図しない。したがって発明の範囲は、添付の請
求項のみによって説明される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−259930（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−66641（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63269（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−248490（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−166061（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−503764（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09K 5/02 - 5/14 F25B 9/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＷＰＩＤＳ（ＳＴＮ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱源を提供する工程、 一次冷却装置を提供する工程、および、 二次ループにおいて、フッ化エーテルを含む熱伝達媒体
    を使用することにより、前記熱源と前記一次冷却装置と
    の間で熱を伝達する工程、 を含む、熱伝達方法であり、 前記二次ループにおける前記熱伝達媒体は液体であり、
    前記熱伝達媒体は−15℃未満の温度に冷却される熱伝達
    方法。
  2. 【請求項２】フッ化エーテルは下記化学式 R1−Ｏ−R2 （式中、R1およびR2は同一であるかまたは異なり、置換
    および非置換アルキル、アリールおよびアルキルアリー
    ル基からなる群より選ばれ、R1およびR2のうちの少なく
    ともいずれかは少なくとも１個のフッ素原子を含み、R1
    およびR2のうちの少なくともいずれかは少なくとも１個
    の水素原子を含み、R1およびR2のうちのいずれかまたは
    両方は１個以上のヘテロ原子および／または１個以上の
    ハロゲン原子を含んでいてよい）を有する化合物であ
    る、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】R1は少なくとも１個のフッ素原子を有し、
    かつ、R2はフッ素原子を含まない、請求項２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】R1およびR2は合計で少なくとも３個の炭素
    原子を有し、かつ、この化合物中の水素原子の総数は、
    多くてもフッ素原子の総数と等しいかまたはそれ以下で
    ある、請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】R1は過フッ素化されたアルキル、アリール
    もしくはアルキルアリール基であり、R2はフッ素化され
    ていないアルキル、アリールもしくはアルキルアリール
    基である、請求項２記載の方法。
  6. 【請求項６】フッ化エーテルは、炭素、水素およびフッ
    素並びにエーテル酸素のみを含む、請求項１〜５のいず
    れか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】フッ化エーテルは、C3F7OCH3、C4F9OCH3お
    よびC4F9OC2H5からなる群より選ばれる、請求項１記載
    の方法。
  8. 【請求項８】一次冷却装置、および、 フッ化エーテルを含む熱伝達媒体を使用することによ
    り、熱源と前記一次冷却装置との間で熱を伝達するため
    の二次ループ、 を含み、 前記二次ループにおける前記熱伝達媒体は液体であり、
    前記熱伝達媒体は−15℃未満の温度に冷却されうる、二
    次ループ冷却装置。
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