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TW202513765A - 使用ｚ－１，２－二氟乙烯之設備及方法 - Google Patents

使用ｚ－１，２－二氟乙烯之設備及方法 Download PDF

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TW202513765A
TW202513765A TW113136074A TW113136074A TW202513765A TW 202513765 A TW202513765 A TW 202513765A TW 113136074 A TW113136074 A TW 113136074A TW 113136074 A TW113136074 A TW 113136074A TW 202513765 A TW202513765 A TW 202513765A
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Taiwan
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hfo
hcfc
hcfo
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Prior art date
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TW113136074A
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English (en)
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約書亞 休斯
盧克 大衛 西蒙尼
悉達多 西塔姆拉吉
康斯坦丁諾斯 康托馬里斯
賈森 Ｒ 尤哈斯
大衛 馬修 史奈德
Original Assignee
美商科慕Ｆｃ有限責任公司
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Publication date
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Abstract

本揭露係關於一種Z-1,2-二氟乙烯(HFO-1132(Z))用於冷卻及加熱方法、及用於冷卻及加熱之系統中的用途。特定而言，該組成物可用於空調及熱泵，包括用於電動車及混合動力車之汽車熱泵。HFO-1132(Z)之性質使其在高溫熱泵、熱水熱泵、及高環境溫度地區之空調中具有獨特的用途。

Description

使用Z-1,2-二氟乙烯之設備及方法
相關申請案之交互參照
本申請案主張於2023年9月29日申請之美國臨時申請案63/541,408之優先權，該案之揭露内容以引用方式全文併入本文中。
本發明係關於可用作冷媒之氟烯烴化合物、使用該氟烯烴化合物之方法及系統、及用於冷卻及加熱應用中之含有氟烯烴、Z-1,2-二氟乙烯之系統。
在過去數十年來，氟碳產業不斷致力於尋找替代冷媒，以取代因蒙特婁議定書而逐步淘汰破壞臭氧之氯氟碳類（CFC）及氫氯氟碳類（HCFC）。在許多應用的解決方法，係商品化之氫氟碳（HFC）化合物用作冷媒、溶劑、滅火劑、發泡劑、及推進劑。此等新化合物，諸如HFC冷媒、HFC-134a、及HFC-125，係目前最為廣泛使用的，其具有零臭氧破壞潛勢(ODP)，且因此不受目前因蒙特婁議定書之規定而逐步淘汰的影響。除了破壞臭氧因素，在許多的這些應用中，全球暖化是另一項環境考量。根據UN的IPCC第四次評估報告(Fourth Assessment Report, AR4)，HFC冷媒諸如HFC-134a及HFC-125所具有之全球暖化潛勢(global warming potential, GWP)分別為1,430及3,500。
此種監管環境在不斷發展，考慮到的性質不僅僅係ODP及GWP，特別地鑒於吉佳利修正案(Kigali Amendment)及其他地區法規。因此，需要不僅滿足低ODP標準且具有低GWP，且亦在各種應用中提供優異效能，且滿足不斷發展之法規標準的冷媒組成物。
本發明解決了與習知冷媒相關聯之某些問題，且提供了滿足不斷發展之監管環境的HFO-1132(Z)冷媒。
為滿足快速變化的監管環境，本發明人已經識別出氟烯烴化合物，該氟烯烴化合物提供相對於現有冷媒之效能，即使鑒於不斷發展的監管環境之標準，該效能亦將允許其使用向前發展。
本文所揭示之某些實施例係關於一種包含Z-1,2-二氟乙烯（亦稱為HFO-1132(Z)或R-1132(Z)）之氟丙烯組成物。此化合物在本文中顯示出對於其在冷媒應用中之使用具有有利的性質。
在一個實施例中，本文提供一種冷卻方法，其包含：在待冷卻之主體附近使包含HFO-1132(Z)之組成物蒸發，且之後使該組成物冷凝，其中該冷卻由空調或熱泵提供。
在另一實施例中，本文提供一種加熱方法，其包含：使包含HFO-1132(Z)之組成物蒸發，且之後在待加熱之主體附近使該組成物冷凝，其中該加熱由熱泵提供。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法，其中該空調或熱泵係住宅、輕型商業、或工業空調或熱泵。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法，其中該熱泵係用於電動車或混合動力車之熱管理之汽車熱泵。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法，其中該熱泵係用於加熱及冷卻電動車或混合動力車之乘客室之汽車熱泵。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了用於冷卻或加熱之系統，其包含組成物，該組成物包含HFO-1132(Z)。根據前述實施例中之任一項，用於冷卻或加熱之該系統亦包含潤滑劑。在另一實施例中，該系統包含蒸發器、壓縮機、冷凝器、及膨脹裝置，各者可操作地連接以執行蒸氣壓縮循環。在另一實施例中，該空調或熱泵係住宅、輕型商業、或工業空調或熱泵。在另一實施例中，該系統係用於加熱及冷卻電動車或混合動力車之乘客室之汽車熱泵。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了替代空調或熱泵中之HFO-1234yf、R-454C、R-32、或丙烷之方法，其包含向該空調或熱泵提供作為冷媒之包含HFO-1132(Z)之組成物。在另一實施例中，在相同條件下操作時，該組成物提供之COP大於HFO-1234yf、R-454C、R-32、或丙烷之COP。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用作空調及熱泵中之冷媒的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中空調係選自住宅、商業、或工業空調系統、窗型、管道式、無管道式、箱型終端、或屋頂系統。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中空調系統在35℃或更高的環境溫度下操作。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中熱泵係選自住宅、商業、或工業熱泵、熱水熱泵、高溫熱泵、或汽車熱泵。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物選自由下列所組成之群組：HFO-1132(E)、HCFC-133、HCFC-133b、HCFC-123、HFC-152、HFC-143、HFC-41、HCFC-22、丙烯、乙烯、乙炔、HCFC-142a、HFO-1123、HFO-1141、HFO-1132a、HCFO-1131E、HCFO-1131Z、HCFO-1122、及HCFO-1122a。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，且額外化合物之總量大於零且小於1重量百分比。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該等額外化合物包含選自下列之至少一者：HFO-1132(E)、HFO-1132a、HFC-152、HCFC-123、HCFC-142a、及HCFO-1122。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物經判定為可燃性2級，如ANSI/ASHRAE標準34中所定義。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物進一步包含潤滑劑。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該潤滑劑係聚伸烷基二醇、多元醇酯、聚-α-烯烴、或聚乙烯醚。在另一實施例中，該潤滑劑係多元醇酯或聚乙烯醚。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該潤滑劑具有選自由下列所組成之群組之至少一種性質：在20℃下大於10 10Ω-m之體積電阻率；在20℃下約0.02 N/m至0.04 N/m之表面張力；在40℃下約20 cSt至約500 cSt之運動黏度；至少25 kV之崩潰電壓；及至多0.1 mg KOH/g之羥值。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物進一步包含以重量計0.1 ppm至200 ppm的水；以體積計約10 ppm至約0.35體積百分比的氧；及/或以體積計約100 ppm至約1.5體積百分比的空氣。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物包含穩定劑。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該穩定劑係選自由下列所組成之群組：硝基甲烷、抗壞血酸、對苯二甲酸、唑類、酚類化合物、環狀單萜烯、萜烯、亞磷酸酯、磷酸酯、膦酸酯、硫醇、及內酯。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該穩定劑係選自甲苯三唑、苯并三唑、生育酚、氫醌、三級丁基氫醌、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、氟化環氧化物、正丁基環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚、丁基苯基環氧丙基醚、d-檸檬烯、α-萜品烯、β-萜品烯、α-蒎烯、β-蒎烯、或丁基化羥基甲苯。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中以冷媒之重量計，該穩定劑以約0.001重量百分比至1.0重量百分比之量存在。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物包含至少一種示蹤劑。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該示蹤劑係以重量計約1.0 ppm至以重量計約1000 ppm之量存在。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：氫氟碳、氫氟烯烴、氫氯碳、氫氯烯烴、氫氯氟碳、氫氯氟烯烴、氫氯碳、氫氯烯烴、氯氟碳、氯氟烯烴、烴、全氟碳、全氟烯烴、及其組合。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：HFC-23、HCFC-31、HFC-41、HFC-161、HFC-143a、HFC-134a、HFC-125、HFC-236fa、HFC-236ea、HFC-245cb、HFC-245fa、HFC-254eb、HFC-263fb、HFC-272ca、HFC-281ea、HFC-281fa、HFC-329p、HFC-329mmz、HFC338mf、HFC-338pcc、CFC-12、CFC-11、CFC-114、CFC-114a、HCFC-22、HCFC-123、HCFC-124、HCFC-124a、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-151a、HCFC-244bb、HCC-40、HFO-1141、HCFO-1130、HCFO-1130a、HCFO-1131、HCFO-1122、HFO-1123、HFO-1234yf、HFO-1234ye、HFO-1243zf、HFO-1225ye、HFO-1225zc、PFC-116、PFC-C216、PFC-218、PFC-C318、PFC-1216、PFC-31-10mc、PFC-31-10my、及其組合。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用作空調及熱泵中之冷媒的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用作包括窗型、管道式、無管道式、箱型終端、或屋頂系統之住宅、商業、或工業空調系統中之冷媒的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用於在35℃或更高的環境溫度下操作之空調系統中的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用於住宅、商業、或工業熱泵、熱水熱泵、高溫熱泵、或汽車熱泵中的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用於電動車或混合動力車之汽車熱泵中的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用於作為副環路系統之空調系統或熱泵中的用途。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了一種改善熱傳遞之方法，其包含使包含HFO-1132Z、由其組成、或基本上由其組成之冷媒的溫度曲線與副環路系統中之熱傳遞流體的溫度曲線相匹配。
根據前述實施例中之任一項，本文亦揭示了方法及系統，其中該組成物不含或實質上不含A族氟化物質，並且其中該組成物之降解產物不含或實質上不含A族氟化物質。
本發明係關於Z-1,2-二氟乙烯(HFO-1132(Z))之新用途。HFO-1132(Z)可能潛在地係替代諸如HFO-1234yf、R-410A、R-454C、或丙烷之冷媒的候選物，具有低全球暖化潛勢(GWP)、經改善之環境宿命特徵、及經改善之能量效率(COP)，尤其在需要很少或不需要溫度滑移之應用中。
HFO-1132(Z)亦將係水加熱熱泵中之丙烷之潛在替代品，具有經改善之能量效率及經改善之可燃性。在熱水熱泵中，相對於R-454C (85.7℃)及丙烷(96.7℃)而言HFO-1132(Z)之更高的臨界溫度(121℃)將允許更高的熱水輸送溫度。此外，其更高的臨界溫度允許在尤其其中環境溫度可達至高於35℃之諸如中東之地區之高環境溫度下的空調應用中使用HFO-1132(Z)。
冷媒係定義為在用於傳導熱之循環期間經歷自液體至蒸氣及再變回液體之相變的熱傳遞流體。
熱傳遞系統為用以在特定空間中產生加熱或冷卻效果之系統（或設備）。熱傳遞系統可係移動式系統或固定式系統。
熱傳遞系統之實例係任何類型之製冷系統及空調系統，該等系統包括但不限於固定式熱傳遞系統、空調、冷凍器、冰箱、熱泵、浸沒式蒸發器熱泵、直接膨脹式熱泵、急冷裝置、浸沒式蒸發器急冷裝置、直接膨脹式急冷裝置、人可進入式冷卻器、移動冰箱、移動熱傳遞系統、移動熱泵（包括用於汽車中之座艙舒適冷卻及加熱之熱泵）、移動空調單元（用於汽車中之乘客室冷卻）、除濕器、及其組合。
體積容量係吸收或廢棄之熱量除以理論壓縮機排量。移除或吸收之熱量係熱交換器中之焓差乘以冷媒質量流量。理論壓縮機排量係冷媒質量流量除以進入壓縮機之氣體密度（亦即壓縮機吸入密度）。更簡言之，體積容量係吸入密度乘以熱交換器焓差。更高的體積容量允許對於相同的熱負載，使用更小的壓縮機。在本文中，冷卻能力係指冷卻模式下之體積容量，而加熱能力係指加熱模式下之體積容量。
效能係數(coefficient of performance, COP)係吸收或廢棄之熱量除以操作循環所需之能量輸入（接近壓縮機功率）。COP特定於熱泵之操作模式，因此係針對加熱之COP或針對冷卻之COP。COP與能量效率比(energy efficiency ratio, EER)直接相關。
過冷(subcooling)係指液體之溫度降至低於該液體針對給定壓力之飽和點。液體飽和點係蒸氣完全冷凝成液體之溫度。藉由將液體冷卻至低於飽和溫度（或泡點溫度），可增强淨製冷效應。過冷因而改善系統的製冷能力及能量效率。過冷量為低於該飽和溫度之冷卻量（以度計）。
過熱(superheating)係指蒸氣之溫度升至高於該蒸氣針對給定壓力之飽和點。蒸氣飽和點係液體完全蒸發成蒸氣之溫度。過熱在給定壓力下將蒸氣持續加熱為更高溫的蒸氣。藉由將蒸氣加熱至高於飽和溫度（或露點溫度），可增强淨製冷效應。因此，當過熱出現在蒸發器時，其改善系統的製冷能力及能量效率。吸入管線過熱不會加强凈製冷效應且可能會降低效率及能力。過熱量為高於該飽和溫度之加熱量（以度計）。
溫度滑移（temperature glide，有時僅稱為「滑移」）為冷媒於冷媒系統之冷凝器内所致之不包括任何過冷或過熱之相變過程之起始溫度與結束溫度之間的絕對差值。對於蒸發器，滑移係露點與蒸發器入口之間的溫差。滑移可用來描述近共沸或非共沸組成物之冷凝或蒸發。在提及空調或熱泵系統之溫度滑移時，通常會提供為蒸發器中之溫度滑移與冷凝器中之溫度滑移之平均值的平均溫度滑移。滑移適用於摻合冷媒，亦即由至少2種組分構成之冷媒。
淨製冷效應係每公斤冷媒在蒸發器中吸收以產生有用冷卻的熱量。
質量流率係在給定的一段時間內透過製冷、熱泵、或空調系統循環之冷媒的量（以公斤計）。
如本文所使用，用語「潤滑劑(lubricant)」意指任何添加至組成物或壓縮機（並且與任何熱傳遞系統內使用之任何熱傳遞組成物接觸）的材料，該材料向壓縮機提供流體動力潤滑效果以幫助防止零件卡住。
Z-1,2-二氟乙烯（HFO-1132(Z)或R-1132(Z)）可藉由在氣相或液相中使1-氯-1,2-二氟乙烷(HCFC-142a)脫氯化氫來製備，如美國專利公開案2022-0017438A中所描述。該反應將產生該化合物之E異構物及Z異構物，但它們可藉由蒸餾來分離。
如本文所使用，用語「包含(comprises/comprising)」、「包括(includes/including)」、「具有(has/having)」或其任何其他變型旨在涵蓋非排他性的涵括。例如，包含元件列表的組成物、製程、方法、物品、或設備不一定僅限於那些元件，而是可以包括其他未明確列出的元件或為該組成物、製程、方法、物品、或設備固有的元件。
連接詞「由……組成(consisting of)」排除任何未指明的元件、步驟或成分。假使在請求項中，該連接詞會使請求項不包括列舉材料以外的材料，但原本與該等材料相關的雜質除外。當該詞「由......組成consists of)」出現在請求項主體的子句而非緊接著前言，其只限制在該子句中提到的元件；其他元件並不會從請求項的整體排除。
連接詞「基本上由...組成(consisting essentially of)」係用以界定除了字面揭示的材料、步驟、特徵、組分、或元件以外還包括材料、步驟、特徵、組分、或元件之組成物、方法、或設備，前提是這些額外包括的材料、步驟、特徵、組分、或元件不會實質影響請求保護的發明之基本及新穎特徵。用語「基本上由…組成(consisting essentially of)」居於「包含(comprising)」與「由…組成(consisting of)」之間的中間地帶。一般而言，冷媒混合物之組分及冷媒混合物本身可含有少量（例如少於約0.5總重量百分比）之雜質及/或副產物（例如來自冷媒組分之製造或自其他系統回收冷媒組分），該雜質及/或副產物不會實質影響冷媒混合物之新穎及基本特徵。
當申請人使用開放式用語如「包含(comprising)」定義發明或其部分時，應易於理解（除非另有陳述）該描述應解讀為亦使用用語「基本上由......組成(consisting essentially of)」或「由......組成(consisting of)」來描述該發明。
此外，使用「一(a/an)」來描述本文所述的元件及組分。這樣做僅僅是為了方便，並且對本發明的範圍提供一般性的意義。此描述應被解讀為包括一(one)或至少一(at least one)，且除非另有明顯之不同陳述，否則此單數亦包括複數。
除非另有定義，本文所用之所有技術及科學用語均與本發明所屬技術領域具有通常知識者所通常理解的意義相同。雖然類似或等效於本文所述者之材料可用於實施或測試該所揭示組成物的實施例，但合適之方法及材料係如下如述。除非引用特定段落，否則本文中所述之所有公開案、專利申請案、專利以及其他參考文獻均以引用方式全文併入本文中。如發生矛盾，則以本說明書（包括定義）為準。此外，該等材料、方法及實例僅係說明性質，而不係意指為限制拘束。 冷媒組成物
全球暖化潛勢(GWP)係一種指數，用於評估一公斤特定溫室氣體之大氣排放相較於一公斤二氧化碳排放之相對全球暖化貢獻。可計算不同時程之GWP，其顯示給定氣體之大氣中存留時間(atmospheric lifetime)的效應。常以100年時程之GWP為參考值。對於混合物，可基於各組分之個別GWP計算加權平均。在本文中，GWP值係聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告(AR4)中報告之彼等值。HFO-1132(Z)之GWP經估計為＜1。
臭氧耗竭潛勢(ODP)係指出由物質所造成之臭氧耗竭之量的數字。ODP係化學品對臭氧之影響相較於類似質量之CFC-11（三氯氟甲烷）之影響的比率。因此，CFC-11之ODP定義為1.0。其他CFCs與HCFCs具有之ODPs範圍為0.01至1.0。本文描述之氫氟碳化物(HFC)及氫氟烯烴(HFO)具有零ODP，因為它們不含有氯、溴、或碘，此等物質已知會導致臭氧分解及耗竭。HFO-1132(Z)具有零臭氧耗竭潛勢。
在一個實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物提供之COP高於HFO-1234yf、R-410A、R-454C、及丙烷之COP。在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物提供零溫度滑移。在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物提供經估計為＜1之低GWP。在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物提供比R-410A、R-454C、及丙烷更高的臨界溫度，從而允許在熱水熱泵中使用以輸送更高溫度的水且在世界上具有高環境溫度（35℃或更高）的地區提供空調（冷卻）。
作為單一化合物，HFO-1132(Z)在熱交換器（例如蒸發器及冷凝器）中具有零溫度滑移，因為在操作期間不存在該組成物之分餾或移位。
可燃性係用於意指組成物點燃及/或傳播火焰之能力的用語。對於冷媒及其他熱傳遞組成物或工作流體而言，可燃性下限(「lower flammability limit, LFL」)係空氣中熱傳遞組成物之最小濃度，其可在ASTM（美國材料及試驗協會，American Society of Testing and Materials）E681所規定的測試條件下，透過組成物與空氣的均質混合物傳播火焰。可燃性上限(「upper flammability limit, UFL」)係空氣中熱傳遞組成物之最大濃度，其可在相同測試條件下透過組成物與空氣的均質混合物傳播火焰。
為了由ANSI/ASHRAE（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers，美國採暖、製冷與空調工程師學會）標準34或ISO 817 ISO 817:2014(en)冷媒—指定及安全分類—分類為不可燃的（1級，無火焰傳播性），冷媒在140華氏度（60攝氏度）及14.7 psia (101.3 kPa)下在空氣中測試時不得顯示出火焰傳播性。
為了由ANSI/ASHRAE將冷媒分類為低可燃性（2L級），它必須：1)在140℉(60℃)及14.7 psia (101.3 kPa)下測試時展現出火焰傳播性；2)具有＞0.0062 lb/ft 3(0.10 kg/m 3)之LFL；3)具有＜8169 Btu/lb (19,000 kJ/kg)之燃燒熱；及4)在73.4℉(23.0℃)及14.7 psia (101.3 kPa)下在乾燥空氣中測試時具有≤3.9 in./s (10 cm/s)之最大燃燒速度。
為了由ANSI/ASHRAE將冷媒分類為可燃的（2級），它必須：1)在140℉(60℃)及14.7 psia (101.3 kPa)下測試時展現出火焰傳播性；2)具有＞0.0062 lb/ft 3(0.10 kg/m 3)之LFL；及3)具有＜8169 Btu/lb (19,000 kJ/kg)之燃燒熱。
為了由ANSI/ASHRAE將冷媒分類為標準34 3級，冷媒1)在140℉(60℃)及14.7 psia (101.3 kPa)下測試時展現出火焰傳播性；2)具有＜ 0.0062 lb/ft 3(0.10 kg/m 3)之LFL；或3)具有＞8169 Btu/lb (19,000 kJ/kg)之燃燒熱。此新型冷媒之估計燃燒熱＞ 19,000 kJ/kg。
ASHRAE標準34提供一種基於一莫耳冷媒與足夠的氧氣進行之化學計量反應之完全燃燒使用平衡化學計量方程式來計算冷媒摻合物之燃燒熱的方法。
HFO-1132(Z)經估計為2級可燃性，如ANSI/ASHRAE標準34及ISO 817所定義。在空調及熱泵中2級可燃性可能是可控的。特定應用對於可燃性可能有不同的要求。使用HFO-1132(Z)作為冷媒之系統可能需要使用副環路系統。
在實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可進一步包含額外化合物。該等額外化合物係以大於約0且小於1重量百分比之量存在。
在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物選自HFO-1132(E)（E-1,2-二氟乙烯）、HCFC-133（1-氯-1,1,2-三氟乙烷）、HCFC-133b（2-氯-1,1,1-三氟乙烷）、HCFC-123（1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷）、HFC-152（1,2-二氟乙烷）、HFC-143（1,1,2-三氟乙烷）、HFC-41（氟甲烷）、HCFC-22（氯二氟甲烷）、丙烯、乙烯、乙炔、HCFC-142a（1-氯-1,2-二氟乙烷）、HFO-1123（三氟乙烯）、HFO-1141（氟乙烯）、HFO-1132a（1,1-二氟乙烯）、HCFO-1131E（E-1-氯-2-氟乙烯）、HCFO-1131Z（Z-1-氯-2-氟乙烯）、HCFO-1122（1-氯-2,2-二氟乙烯）、及HCFO-1122a（1-氯-1,2-二氟乙烯）。在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物選自由下列所組成之群組：HFO-1132(E)、HFO-1132a、HFC-152、HCFC-133、HCFC-123、HCFC-142a、及HCFO-1122。在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物包含HCFC-133。在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物包含HCFC-142a。
存在於前述冷媒組成物中之任一者中之額外化合物之量可係大於0 ppm且小於5,000 ppm，且特定而言，可在大於零至約1,000 ppm、約5至約500 ppm、及約1至約100 ppm之範圍內。
在一個實施例中，存在於前述冷媒組成物中之任一者中之額外化合物之量可以大於0且小於冷媒組成物之1 wt%、較佳小於0.5重量百分比、或更佳小於0.1重量百分比。
包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物在僅有少量水存在之情況下將表現得更一致且更穩定。因此，組成物可以進一步包含少於100 ppm（以重量計）的水、較佳少於20 ppm（以重量計）的水、且甚至更佳少於10 ppm（以重量計）的水。
另外，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物在僅有少量氧氣或空氣存在之情況下將表現得更一致且更穩定。因此，目前要求保護之組成物可以進一步包含小於約5體積百分比的不可吸附氣體(non-adsorbable gas, NAG)、較佳小於3體積百分比的NAG、且更佳小於1.5體積百分比的NAG。此外，由於空氣或NAG之存在，目前要求保護之組成物將含有小於1體積百分比的氧氣、較佳小於0.5體積百分比的氧氣、且更佳小於0.3體積百分比的氧氣。
在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可含有穩定劑。此類穩定劑化合物旨在以少量存在，並且防止在使用時或組成物儲存時由於系統中存在水、空氣、NAG、或氧氣而分解。由於雙鍵之存在，HFO型冷媒可能會出現熱不穩定性，並且在極端之使用、處理或儲存條件下亦會分解。因此，向HFO型冷媒中添加穩定劑可能是有利的。穩定劑可以顯著地包括硝基甲烷、抗壞血酸、對苯二甲酸、唑類（諸如甲苯三唑或苯并三唑）、酚類化合物（諸如生育酚）、氫醌、三級丁基氫醌、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、環氧化物（可能為氟化或全氟化烷基環氧化物或烯基或芳族環氧化物）（諸如正丁基環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚、丁基苯基環氧丙基醚）、環狀單萜烯、萜烯（諸如d-檸檬烯、α-萜品烯、β-萜品烯、γ-萜品烯、α-蒎烯、或β-蒎烯）、亞磷酸酯、磷酸酯、膦酸酯、硫醇、及內酯。合適的穩定劑之實例揭示在WO2019213004、WO2020222864、及WO2020222865中；其揭露內容特此以引用方式併入本文中。
若冷媒包括穩定劑，則它可以包括0.001 wt%至1 wt%、較佳約0.001重量百分比至約0.5重量百分比、更佳約0.001重量百分比至約0.3重量百分比之任何量的上述穩定劑中之任一者。
在一些實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可含有示蹤劑化合物或示蹤劑。示蹤劑可以包含二或更多種示蹤劑化合物。在一些實施例中，以總組成物之重量計，示蹤劑以重量計係以約50百萬分點(ppm)至約1000 ppm之總濃度存在於組成物中。在其他實施例中，示蹤劑係以約50 ppm至約500 ppm之總濃度存在。替代地，示蹤劑係以約100 ppm至約300 ppm之總濃度存在。
該示蹤劑可以預定量存在於HFO-1132(Z)中以允許偵測該組成物之任何稀釋、污染、或其他改變。該組成物中某些化合物之存在可指示組分中之一者已藉由何種方法或工藝產生。示蹤劑亦可以指定量添加至組成物中，以識別組成物之來源。以此方式，可實現對專利侵權之偵測。該等示蹤劑可係冷媒化合物，但以不太可能影響該組成物之冷媒組分之效能的含量存在於該組成物中。
示蹤劑化合物可以是氫氟碳化物、氫氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氫氯氟碳化物、氫氯氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氯氟碳化物、氯氟烯烴、烴、全氟碳化物、全氟烯烴、及其組合。示蹤劑化合物之實例包括但不限於HFC-23（三氟甲烷）、HCFC-31（氯氟甲烷）、HFC-41（氟甲烷）、HFC-161（氟乙烷）、HFC-143a（1,1,1-三氟乙烷）、HFC-134a（1,1,1,2-四氟乙烷）、HFC-125（五氟乙烷）、HFC-236fa（1,1,1,3,3,3-六氟丙烷）、HFC-236ea（1,1,1,2,3,3-六氟丙烷）、HFC 245cb（1,1,1,2,2-五氟丙烷）、HFC-245fa（1,1,1,3,3-五氟丙烷）、HFC-254eb（1,1,1,2-四氟丙烷）、HFC-263fb（1,1,1三氟丙烷）、HFC-272ca（2,2-二氟丙烷）、HFC-281ea（2-氟丙烷）、HFC-281fa（1-氟丙烷）、HFC-329p（1,1,1,2,2,3,3,4,4-九氟丁烷）、HFC-329mmz（1,1,1-三氟-2-甲基丙烷）、HFC-338mf（1,1,1,2,2,4,4,4-八氟丁烷）、HFC-338pcc（1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁烷）、CFC-12（二氯二氟甲烷）、CFC-11（三氯氟甲烷）、CFC-114（1,2-二氯-1,1,2,2-四氟乙烷）、CFC-114a（1,1,-二氯-1,2,2,2-四氟乙烷）、HCFC-22（氯二氟甲烷）、HCFC-123（1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷）、HCFC-124（2-氯-1,1,1,2-四氟乙烷）、HCFC-124a（1-氯-1,1,2,2-四氟乙烷）、HCFC-141b（1,1-二氯-1-氟乙烷）、HCFC-142b（1-氯-1,1-二氟乙烷）、HCFC-151a（1-氯-1-氟乙烷）、HCFC-244bb（2-氯-1,1,1,2-四氟丙烷）、HCC-40（氯甲烷）、HFO-1141（氟乙烯）、HCFO-1130（1,2-二氯乙烯）、HCFO-1130a（1,1-二氯乙烯）、HCFO-1131E（E-1-氯-2-氟乙烯）、HCFO-1131Z（Z-1-氯-2-氟乙烯）、HCFO-1122（2-氯-1,1-二氟乙烯）、HFO-1123（1,1,2-三氟乙烯）、HFO-1234ye（1,2,3,3-四氟丙烯）、HFO-1243zf（3,3,3-三氟丙烯）、HFO-1225ye（1,2,3,3,3-五氟丙烯）、HFO-1225zc（1,1,3,3,3-五氟丙烯）、PFC-116（六氟乙烷）、PFC-C216（六氟環丙烷）、PFC-218（八氟丙烷）、PFC-C318（八氟環丁烷）、PFC-1216（六氟乙烷）、PFC-31-10mc（1,1,1,2,2,3,3,4,4,4-十氟丁烷）、PFC-31-10my（1,1,1,2,3,3,3-七氟-2-三氟甲基丙烷）、及其組合。
在本揭露之另一實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物進一步包含至少一種潤滑劑。
在另一實施例中，該等組成物進一步包含選自由下列所組成之群組之潤滑劑：聚伸烷基二醇、多元醇酯、聚-α-烯烴、聚乙烯醚、及其組合。
在另一實施例中，該等組成物進一步包含選自由下列所組成之群組之潤滑劑：多元醇酯、聚乙烯醚、或其組合。
潤滑劑可選自多元醇酯、聚乙烯醚、及聚伸烷基二醇。潤滑劑亦可包含在壓縮製冷潤滑領域中通常稱為「礦物油」者。礦物油包含石蠟（即直鏈和支鏈的碳鏈、飽和烴）、環烷烴（即環狀或環結構飽和烴，其可以是石蠟）、及芳香烴（即含有一或多個特徵為交替雙鍵的環的不飽和、環狀烴）。本發明的潤滑劑進一步包含在壓縮冷凍潤滑領域中通常稱為「合成油(synthetic oil)」者。合成油包括烷基芳基（即直鏈及支鏈的烷基烷基苯）、合成石蠟及環烷烴、聚矽氧、及聚α烯烴。本發明之代表性習知潤滑劑係市售的BVM 100 N（由BVA Oils販售的石蠟烴礦物油）、可以商標Suniso ®3GS及Suniso ®5GS商購自Crompton Co.的環烷烴礦物油、可以商標Sontex ®372LT商購自Pennzoil的環烷烴礦物油、可以商標Calumet ®RO-30商購自Calumet Lubricants的環烷烴礦物油、可以商標Zerol ®75、Zerol ®150、及Zerol ®500商購自Shrieve Chemicals的直鏈烷基苯、及由Nippon Oil作為HAB 22販售的支鏈烷基苯。
本發明之潤滑劑進一步包含已經設計用於與氫氟碳化物冷媒一起使用、且在壓縮製冷及空調設備之操作條件下可與本發明之冷媒混溶之潤滑劑。潤滑劑包括但不限於多元醇酯(POE)、聚伸烷基二醇(PAG)、及聚乙烯醚(PVE)。且POE之實例係Castrol ®100 (Castrol, United Kingdom)。聚伸烷基二醇之實例係來自Dow (Dow Chemical, Midland, Mich.)之RL-488A。聚乙烯醚之實例係PVE-FVC68D。
在一個特定實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物與PAG潤滑劑或PVE潤滑劑或POE潤滑劑組合用於具有內燃機或電力傳動列車或混合電力傳動列車之汽車A/C或熱泵系統中。
在包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之包括潤滑劑之組成物中，潤滑劑可以總組成物之小於80重量百分比之量存在。潤滑劑可進一步以總組成物之小於60重量百分比之量存在。在其他實施例中，潤滑劑之量可介於總組成物之約0.1與50重量百分比之間。潤滑劑亦可介於總組成物之約0.1與20重量百分比之間。潤滑劑亦可介於總組成物之約0.1與5重量百分比之間。
在本發明之另一態樣中，使用本發明之冷媒組成物將潤滑劑引入空調或熱泵系統，以及或替代地引入其他添加劑，諸如a)酸清除劑、b)效能增強劑、及c)火焰抑制劑。在一個較佳實施例中，本發明之組成物包含酸清除劑。
可包括在本發明之組成物中之酸清除劑之實例包括但不限於美國專利第8,535,555號中所揭示之穩定劑及/或穩定劑之環氧化物組分、以及國際申請公開案第WO 2020/222864號中所揭示之酸清除劑，該等案中之各者之揭露內容以引用方式全文併入本文中。
在一些實施例中，酸清除劑可包含一或多種環氧化物、一或多種胺及/或一或多種受阻胺，諸如但不限於環氧丁烷。
酸清除劑（例如，活化芳族化合物、矽氧烷、或兩者）可以產生相對低的總酸價、相對低的總鹵化物濃度、相對低的總有機酸濃度、或其任何組合之任何濃度存在。
較佳的是，以冷媒組成物之總重量計，酸清除劑以大於約0.0050 wt%、更佳地大於約0.05 wt%、且甚至更佳地大於約0.1 wt%（例如，大於約0.5 wt%）之濃度存在。以冷媒組成物之總重量計，酸清除劑較佳地以小於約5 wt%、小於約4 wt%、小於約3 wt%、更佳地小於約2.5 wt%、且最佳地大於約2 wt%（例如小於約1.8 wt%）之濃度存在。
較佳的添加劑包括在美國專利號5,152,926；4,755,316中所描述的那些，這些專利以引用方式併入本文中。特別地，較佳的極壓添加劑包括下列之混合物：(A)甲苯基三唑或其經取代之衍生物、(B)胺（例如，Jeffamine M-600）、及(C)第三組分，該第三組分係(i)乙氧基化磷酸酯（例如，Antara LP-700型）、或(ii)磷酸酯醇（例如，ZELEC 3337型）、或(iii)二烷基二硫代磷酸鋅（例如，Lubrizol 5139、5604、5178、或5186型）、或(iv)巰基苯并噻唑、或(v) 2,5-二巰基-1,3,4-三二唑衍生物（例如，Curvan 826）、或其混合物。可使用之添加劑之額外實例係在美國專利第5,976,399號（Schnur，5:12-6:51，該專利特此以引用方式併入）中給出。
酸價係根據ASTM D664-01測量，單位為mg KOH/g。總鹵化物濃度、氟離子濃度、及總有機酸濃度係藉由離子層析所測量。冷媒系統之化學穩定性係根據ASHRAE 97: 2007 (RA 2017)「Sealed Glass Tube Method to Test the Chemical Stability of Materials for Use within Refrigerant Systems」進行測量。潤滑劑的黏度係根據ASTM D-7042在40℃進行測試。
Mouli等人（WO 2008/027595及WO 2009/042847）教示在含有氟烯烴之冷媒組成物中使用烷基矽烷作為穩定劑。磷酸鹽、亞磷酸鹽、環氧化物、及酚類添加劑也已用於某些冷媒組成物中。例如，Kaneko（美國專利申請案序列號11/575,256，作為美國公開案2007/0290164公布）及Singh等人（美國專利申請案序列號11/250,219，作為美國公開案2006/0116310公布）描述了這些。所有這些前述申請案均明確以引用方式併入本文中。
較佳的火焰抑制劑包括描述於專利申請案「Refrigerant compositions containing fluorine substituted olefins CA 2557873 A1」中且以引用方式併入之阻燃劑、以及亦以引用方式併入且描述於專利申請案「Refrigerant compositions comprising fluoroolefins and uses thereof WO2009018117A1」中之諸如HFC-125、HFC-134、HFC-227ea、HFC-236fa、CF 3I及/或Krytox ®潤滑劑之氟化產品。
在一個實施例中，如本文所使用之「A族氟化物質(Group A Fluorinated Substances)」包括如下的任何物質：(i)含有至少一個完全氟化之甲基(-CF 3)或亞甲基(-CF 2-)碳原子（不含任何附接至其的H/Cl/Br/I）；以及(ii)符合歐盟REACH法規附件XIII（第1.1.1節）（https://reachonline.eu/reach/en/annex-xiii-1-1.1-1.1.1.html，如在2023年5月2日所存取）中規定並在2023年3月22日的附件XV限制報告(Restriction Report)（https://echa.europa.eu/documents/10162/f605d4b5-7c17-7414-8823-b49b9fd43aea，如在2023年5月2日所存取）中引用的在土壤/沉積物及水中的持久性標準，其揭露內容以引用方式併入本文中。在一個實施例中，A族氟化物質包括但不限於三氟乙酸(TFA)。
在另一實施例中，如本文所使用，「A族氟化物質」包括任何物質，其所具有之亨利定律常數＜ 250 Pa*m 3/mol且含有至少一個完全氟化的甲基(–CF 3)或亞甲基(–CF 2–)碳原子（其上不附接任何H/Cl/Br/I）。在一個實施例中，A族氟化物質包括但不限於TFA。
因此，根據一些實施例，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之本發明之組成物且不含或實質上不含諸如TFA之A族氟化物質。在一個實施例中，如本文關於本發明之組成物中A族氟化物質之存在所使用之片語「不含(free of)」意指當藉由用火焰離子化偵測器進行之氣相層析、利用氣體樣本或液體樣本分析之用質量偵測器進行之氣相層析、及/或利用在使熱流體鼓泡通過水中之後的水樣本分析之離子層析進行測量時，該等組成物中此類物質之量足夠低以致不可偵測，包括但不限於0%。此等方法係所屬技術領域中具有通常知識者所周知的。在一個實施例中，如本文關於本發明組成物中A族氟化物質之存在所使用之片語「實質上不含」意指當藉由氣相層析(GC)技術（例如利用火焰離子化或電子捕獲偵測器之氣相層析(GC)、或與質量偵測器聯用之GC（氣相層析/質譜(GC/MS)方法）），藉由離子層析(IC)、或離子層析質譜(IC-MS)技術，或藉由高效液相層析(HPLC)、或高效液相層析質譜(HPLC-MS)技術測量時，組成物中此類物質之量係＞ 0 wt.%且＜ 5 wt.%，或＞ 0 wt.%且＜ 4 wt.%，或＞ 0 wt.%且＜ 3 wt.%，或＞ 0 wt.%且＜ 2 wt.%，或＞ 0 wt.%且＜ 1 wt.%，以及其間之所有值及範圍。TFA分析標準品可用於氣相層析或離子層析中，且可購自例如Sigma Aldrich。
此外，在一些實施例中，包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之本發明之此類組成物之降解產物不含或實質上不含諸如TFA之A族氟化物質。在一個實施例中，如本文關於藉由本發明之組成物形成A族氟化物質所使用之片語「不含(free of)」係指當藉由例如用火焰離子化或電子捕捉偵測器進行之GC或GC/MS方法之GC技術、藉由IC或IC-MS技術、或藉由HPLC或HPLC-MS技術測量時，在該等組成物之對流層降解期間產生之空氣、土壤/沉積物及水之環境區室中此類物質的理論莫耳產率足夠低以致不可偵測，包括但不限於0%。在一個實施例中，如本文關於由本發明組成物形成A族氟化物質所使用之片語「實質上不含(substantially free of)」意指當藉由GC技術（例如，利用火焰離子化或電子捕獲偵測器之GC、或GC/MS方法）、藉由IC或IC-MS技術、或藉由HPLC或HPLC-MS技術測量時，在組成物之對流層降解期間產生之空氣、土壤/沉積物及水之環境隔室中之此類物質之理論莫耳產率係＞ 0%且＜ 5%，或＞ 0%且＜ 4%，或＞ 0%且＜ 3%，或＞ 0%且＜ 2%，或＞ 0%且＜ 1%，以及其間之所有值及範圍。 方法及系統
包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物可用於提供空調及加熱之許多方法及系統中。
在一個實施例中，提供一種冷卻方法，其包含：在待冷卻之主體附近使包含HFO-1132(Z)、由其組成、或基本上由其組成之組成物蒸發，且之後使該組成物冷凝，其中該冷卻由空調或熱泵提供。
在一個實施例中，空調可係住宅、商業、或工業空調系統。此等可能包括但不限於窗型、管道式、無管道式、箱型終端、及位於建築物外部但連接到建築物者（諸如屋頂系統）。由於HFO-1132(Z)之臨界溫度高，因此本發明之方法在高環境溫度地區可能特別有用。
在另一實施例中，提供一種加熱方法，其包含：使包含HFO-1132(Z)之組成物蒸發，且之後在待加熱之主體附近使該組成物冷凝，其中該加熱由熱泵提供。
在一個實施例中，熱泵係住宅、輕型商業、商業、或工業熱泵系統。此等熱泵可包括但不限於提供舒適空調及加熱之住宅熱泵、用於加熱空氣（藉由副環路）或用於加熱住宅或商業用水之熱水熱泵、用於加熱製程裝備之熱泵、高溫熱泵、及汽車熱泵。在另一實施例中，熱泵係用於電動車或混合動力車之汽車熱泵。電動車或混合動力車包括不具有內燃機(internal combustion engine, ICE)之汽車或維持ICE、但亦使用電力之汽車，且因此係混合電動車(hybrid electric vehicle, HEV)或插電式混合電動車(plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)或輕度混合電動車(mild hybrid electric vehicle, MHEV)。另外，電動車或混合動力車包括諸如電池電動車(battery electric vehicle, BEV)之全電動車(electric vehicle, EV)。所有此等電動車或混合動力車使用至少一個電動馬達，其中電動馬達為通常由汽油/柴油動力車輛中存在之ICE提供之車輛提供某種形式的推進。
在另一實施例中，HFO-1132(Z)之高臨界溫度允許將水加熱至比HFC-32、R-410A、丙烷、或R-454C更高的溫度，同時維持次臨界操作條件。
在另一實施例中，該產生冷卻的方法在環境溫度可超過至少35℃的地區特別有用。
在高環境溫度下的地理區域，空氣調節變得必要，所希望的是具有高臨界溫度和高熱穩定性的冷媒組成物。目前市面上的氫氟碳化物（HFC）冷媒如R-410A、R-407C或R-32具有相對低的臨界溫度。其結果是，這些冷媒在極端炎熱的環境中表現的並不好。在高環境溫度下的操作期間，當冷凝溫度接近冷媒的臨界溫度時，冷媒的能量效率一般會下降。在炎熱的氣候下，對大部分的空氣調節及冷凍應用而言R-22仍然是首選的冷媒，因為其不可燃並具有較高的臨界溫度，因此其在炎熱的氣候下與R-410A或R-32相比會提供更高的冷卻能力及更高的能量效率。然而，在為了減少臭氧耗損的蒙特婁議定書（Montreal Protocol）中，R-22為一種臭氧層破壞物質。因此，R-22已被命令及立法要逐步淘汰，不再被製造並用於空氣調節及冷凍。令人感興趣的是尋找具有盡可能低的直接GWP的冷媒，且在炎熱氣候（或高環境溫度）的地區仍能表現良好。
在該產生冷卻的方法中，該要被冷卻的主體可定義為任何希望提供冷卻的空間、位置、對象或物體。實例包括需要冷卻的開放或密閉空間，例如住宅，像是公寓或公寓大樓、大學宿舍、排屋或其他的附屋、或單一家庭住宅；或者該要被冷卻的主體可為任何其他的建築物，例如辦公大樓、超市、學院或大學教室或行政大樓。
在另一實施例中，提供一種在高環境溫度中產生空氣調節的方法。該方法包含使包含HFO-1132(Z)、基本上由其組成、或由其組成之組成物蒸發且之後使該組成物冷凝。該方法在環境溫度可超過35℃以上的地區特別有用。
在另一實施例中，提供一種用於替代高環境空調設備中之HCFC-22之方法，其包含向該設備提供包含HFO-1132(Z)、基本上由其組成、或由其組成之組成物。該取代HCFC-22的方法在環境溫度可超過35℃以上的地區特別有用。
同樣地，在一些工業的空氣調節應用上，在高環境溫度的環境中必須要釋放熱。在該些應用中，HCFC-124已被用作工作流體。HCFC-124作為一種臭氧層破壞物質，亦在蒙特婁議定書下被控制，而所希望的是更具環境永續性的替代品。因此，提供一種用於替代工業空調設備中之HCFC-124之方法，其包含向該設備提供包含HFO-1132(Z)、基本上由其組成、或由其組成之組成物。替代HCFC-124之方法在環境溫度可超過35℃或更高的地區特別有用。
在另一實施例中，該產生冷卻的方法及取代HCFC-22或HCFC-124的方法可用於在40℃或更高的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在45℃或更高的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在50℃或更高的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在55℃或更高的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在60℃或更高的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在35至50℃的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在35至60℃的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在40至60℃的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在45至60℃的環境溫度中操作的系統。在另一實施例中，該產生冷卻的方法可用於在50至60℃的環境溫度中操作的系統。
在另一實施例中，提供一種用於冷卻或加熱之系統，其包含組成物，該組成物包含HFO-1132(Z)及可選地潤滑劑。該系統包含蒸發器、壓縮機、冷凝器、及膨脹裝置，各者可操作地連接以執行蒸氣壓縮循環。
空調或熱泵系統可係住宅、輕型商業、工業、或汽車空調或熱泵。
在一個實施例中，空調可係住宅、商業、或工業空調系統。此等可能包括但不限於窗型、管道式、無管道式、箱型終端、及位於建築物外部但連接到建築物者（諸如屋頂系統）。由於HFO-1132(Z)之臨界溫度高，因此本發明之系統在高環境溫度地區（35℃或更高）可能特別有用。
在一個實施例中，熱泵係住宅、輕型商業、或工業熱泵系統。此等熱泵可包括但不限於提供舒適空調及加熱之住宅熱泵、用於加熱空氣（藉由副環路）或用於加熱住宅或商業用水之熱水熱泵、用於加熱製程裝備之熱泵、高溫熱泵、汽車熱泵。在另一實施例中，熱泵係用於電動車或混合動力車之汽車熱泵。電動車或混合動力車包括不具有內燃機(ICE)之汽車或維持ICE、但亦使用電力之汽車，且因此係混合電動車(HEV)或插電式混合電動車(PHEV)或輕度混合電動車(MHEV)。另外，電動車或混合動力車包括諸如電池電動車(BEV)之全電動車(EV)。所有此等電動車或混合動力車使用至少一個電動馬達，其中電動馬達為通常由汽油/柴油動力車輛中存在之ICE提供之車輛提供某種形式的推進。
在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)作為冷媒之汽車熱泵系統可係副環路系統。副環路系統將可燃冷媒與乘客室隔離，從而提供更高位準的安全性。
在圖1之實施例中，具有製冷環路110之製冷系統100包含第一熱交換器120、壓力調節器130、第二熱交換器140、壓縮機150、及四通閥160。第一熱交換器及第二熱交換器係空氣/冷媒類型的。第一熱交換器120使環路110之冷媒及由風扇產生之空氣流通過其。
在冷卻模式下，由壓縮機150啟動之冷媒經由閥160通過充當冷凝器之熱交換器120，換言之，將熱能排到外部，隨後通過壓力調節器130，隨後通過充當蒸發器之熱交換器140，從而冷卻意欲吹入待冷卻之機動車座艙內部或其他主體的空氣流。
在熱泵模式下，使用閥160使冷媒之流動方向逆轉。熱交換器140充當冷凝器，而熱交換器120充當蒸發器。隨後，熱交換器140可用於加熱意欲用於待冷卻之機動車座艙或其他主體的空氣流。
額外的熱傳遞環路可連接至熱泵系統且在熱交換器120及/或140處吸收或廢棄熱量以使熱量自馬達或電池傳遞出去，且因此用於為車輛之彼等組件提供熱管理以及為乘客艙提供冷卻及加熱。
在圖2之實施例中，具有製冷環路310之製冷系統300包含第一熱交換器320、壓力調節器330、第二熱交換器340、壓縮機350、及四通閥360。第一熱交換器320及第二熱交換器340係空氣/冷媒類型的。熱交換器320及340操作方式與圖1中所描繪之第一實施例相同。兩個流體/液體熱交換器370及380安裝在製冷環路310及引擎冷卻環路兩者上，或安裝在乙二醇-水副環路上。與空氣/流體熱交換器相比，在不經過中間氣態流體（例如空氣）之情況下安裝流體/液體熱交換器有助於改善熱交換。
在一個實施例中，用於加熱及冷卻電動車之乘客室之系統，該系統進一步包含在壓縮機與冷凝器之間可操作地連接之再熱器以用於在冷卻模式期間降低乘客室中之濕度。
在圖3之實施例中，具有製冷環路410之製冷系統400包含第一熱交換器（冷凝器）420、壓力調節器430、第二熱交換器（蒸發器）440、壓縮機450、三通閥460、及第三熱交換器（用於再熱）470。在冷卻模式下，離開壓縮機450之排放流之至少一部分被引導通過三通閥460且進入第三熱交換器470。來自第三熱交換器470之出口流排放至第一熱交換器420之入口中。冷媒係由第一熱交換器420使用外部風扇480及環境空氣作為散熱器而冷凝。現存的飽和或過冷液體在壓力調節器430中膨脹，且所產生之冷媒液體及蒸氣之低壓飽和混合物進入第二熱交換器440。冷媒經由使用在製冷環路外部之第二風扇490而在第二熱交換器440中蒸發。將通過第二熱交換器440之空氣冷卻至低於空氣露點溫度。此引起空氣中之水分部分地冷凝，從而降低空氣之絕對濕度。隨後，空氣通過第三熱交換器470，該第三熱交換器將熱量傳遞至空氣中，從而將空氣溫度升至高於露點且降低空氣之相對濕度，隨後將空氣供應至乘客室。此冷卻至低於露點溫度以移除水分且隨後再熱至高於露點溫度之過程允許進行車輛座艙之冷卻及相對濕度控制。在加熱模式下，三通閥460經調節以禁止冷媒流向第一熱交換器420，且所有車輛座艙加熱皆使用圖1中所描述之熱泵組態中之第三熱交換器470來實現。
在圖4之實施例中，空調(AC)及熱泵(HP)系統500，加熱、冷卻、或兩者可在車輛座艙中實現或為了其他車輛負載而實現。該系統500包括AC迴路510及HP迴路520。在僅空調模式下，處於熱泵冷凝器540上游之HP控制閥530將關閉，且冷媒將自壓縮機550流入經空氣冷卻之AC冷凝器560中，通過AC膨脹閥570，且流入AC蒸發器580中；為座艙提供冷卻。冷媒將自AC蒸發器580流回壓縮機550。在僅熱泵模式下，處於AC冷凝器560上游之AC控制閥535將關閉，且冷媒將自壓縮機550流入HP冷凝器540中以為座艙提供加熱。冷媒將自HP冷凝器540流動通過HP膨脹閥575，到達HP蒸發器585。單獨濕度控制模式可藉由將壓縮機排放氣體之一部分傳送至AC迴路510中且將剩餘部分傳送至HP迴路520中來實現。
在圖5之實施例中，用於加熱、冷卻、或兩者之系統600可為了車輛座艙或為了其他車輛負載實現。該系統600包括AC迴路610及經水冷卻/HP迴路620。在僅AC模式下，處於經水冷卻之冷凝器640上游之水環路控制閥630將關閉，且冷媒將自壓縮機650流入AC冷凝器660中，通過AC膨脹閥670，且流入AC蒸發器680中；為座艙提供冷卻。在僅HP模式下，處於AC冷凝器660上游之AC控制閥635將關閉，且冷媒將自壓縮機650流入經水冷卻之冷凝器640中。熱傳遞流體（例如，水或其他熱傳遞流體）將吸收在經水冷卻之冷凝器640中生成之熱量且將其傳遞至座艙加熱器芯690；為座艙提供熱量。熱傳遞流體可自座艙加熱器芯690返回經水冷卻之冷凝器640。冷媒將自經水冷卻之冷凝器640流動，通過HP膨脹閥675，流入HP蒸發器685中，該HP蒸發器冷卻熱傳遞流體，該熱傳遞流體可用於冷卻汽車之其他組件且隨後返回壓縮機650。在一些實施例中，存在一或多個水/熱傳遞流體環路，可用於加熱及/或冷卻車輛之各種其他組件。單獨濕度控制模式可藉由將壓縮機排放氣體之一部分傳送至AC迴路610中且將剩餘部分傳送至經水冷卻/HP迴路620中來實現。
在圖6至圖9之實施例中，相同組件存在於該系統中，但視操作模式而定，僅利用了彼等組件中之一些。
在一個實施例中，在加熱模式下，其中存在車輛座艙及其他車輛組件兩者均需要熱量之具體條件，冷媒迴路700如圖6中所示而操作。在壓縮機750開始，排放冷媒蒸氣將採取兩條路徑。一條路徑係通過座艙冷凝器740。座艙冷凝器740係通常為鰭管或微通道類型之冷媒與空氣熱交換器，且可係單道的或多道的。車輛通風管道中之第一風扇745將誘導100%外部空氣或外部空氣及來自車輛座艙之返回空氣之混合物的流穿過此座艙冷凝器740，且當冷媒冷凝時，其將加熱空氣。在此模式下，車輛通風管道內之實體旁路735將防止任何空氣流過座艙蒸發器730。冷媒離開壓縮機之第二路徑係通過閥770且進入液體/熱傳遞流體熱交換器720，此允許熱量自溫暖冷媒傳遞至車輛之熱傳遞流體環路（未示出）。隨後，可使用此車輛熱傳遞環路來管理其他車輛熱負載。熱傳遞流體環路之熱傳遞流體可係水或水/二醇溶液。隨後，離開交換器720之經冷凝之冷媒與冷凝器740液體冷媒出口組合，且所組合之物料流流動通過膨脹裝置775，該膨脹裝置將降低液體冷媒之壓力且生成液體-蒸氣混合物。隨後，此液體-蒸氣混合物流動通過室外熱交換器780（亦即，此設置中之蒸發器）。室外熱交換器780將係通常為鰭管或微通道類型之冷媒與空氣熱交換器，且可係單道的或多道的。第二風扇785將誘導空氣流穿過室外熱交換器780，且允許液體-蒸氣冷媒混合物吸收環境空氣中之熱量且在其流回壓縮機750之前完全蒸發。
在另一實施例中，在加熱模式下，當存在僅需要座艙加熱之具體條件時，冷媒迴路800如圖7中所示而操作。在壓縮機850開始，排放蒸氣將首先流動通過座艙冷凝器840。車輛通風管道中之第一風扇845將誘導100%外部空氣或外部空氣及來自車輛座艙之返回空氣之混合物的流穿過此座艙冷凝器840，且冷媒將交換冷凝器840與空氣之間的熱量。在此模式下，車輛通風管道內之實體旁路835將防止任何空氣流過座艙蒸發器830。冷媒將在座艙冷凝器840中冷凝，且流動至膨脹裝置875，該膨脹裝置將降低液體冷媒之壓力且生成液體-蒸氣混合物。此液體-蒸氣混合物流動通過室外熱交換器880（亦即，此設置中之蒸發器）。第二風扇885將誘導空氣流穿過室外熱交換器880，且允許液體-蒸氣冷媒混合物吸收環境空氣中之熱量且在其移動回至壓縮機850之前完全蒸發。
在另一實施例中，在冷卻模式下，當存在車輛座艙及車輛組件兩者均需要冷卻之具體條件時，冷媒迴路900如圖8中所示而操作。在壓縮機950開始，排放冷媒蒸氣將首先流動通過座艙冷凝器940，其中將不存在熱傳遞，因為在此模式下，車輛通風管道內之實體旁路945將防止任何空氣流過座艙冷凝器940。蒸氣冷媒將通過座艙冷凝器940且流動通過閥975且流入室外熱交換器980。在此模式下，室外熱交換器980充當冷凝器，因為第一風扇985誘導流動穿過熱交換器且熱冷媒蒸氣交換了熱量且冷凝成液體。此液體冷媒之一部分將離開室外熱交換器980且進入內部熱交換器990。液體冷媒將在內部熱交換器990中過冷，且隨後流動至膨脹裝置910且流入座艙蒸發器930中。此空氣與冷媒座艙蒸發器930將係鰭管或微通道類型之熱交換器，且可係單道的或多道的。第二風扇（或座艙鼓風機扇）935將誘導100%外部空氣或外部空氣及來自座艙之返回空氣之混合物的流穿過座艙蒸發器930之線圈，其中熱量將在空氣與冷媒之間交換。冷媒將蒸發且移動回至內部熱交換器990，其中其將進一步過熱直至其最終再進入壓縮機950。離開冷凝器980之冷媒之剩餘部分將流動通過膨脹閥915且流入液體/熱傳遞流體熱交換器920，其中車輛組件熱量經由熱傳遞流體環路（未示出）傳遞至冷媒中。隨後，可使用此車輛熱傳遞環路來管理其他車輛熱負載。冷媒在熱交換器920中蒸發，且在壓縮機950之吸入處與離開內部熱交換器990之冷媒結合。
在另一實施例中，在冷卻模式下，當存在僅需要車輛座艙冷卻之具體條件時，冷媒迴路1000如圖9中所示而操作。在壓縮機1050開始，排放冷媒蒸氣將首先流動通過座艙冷凝器1040，其中將不存在熱傳遞，因為在此模式下，車輛通風管道內之實體旁路1045將防止任何空氣流過座艙冷凝器1040。蒸氣冷媒將通過座艙冷凝器1040且流動通過閥1075、流入室外熱交換器1080。在此模式下，室外熱交換器1080充當冷凝器，因為第一風扇1085誘導流動穿過熱交換器1080且熱冷媒蒸氣交換了熱量且冷凝成液體。此液體冷媒將離開室外熱交換器1080且進入內部熱交換器1090。液體冷媒將在內部熱交換器1090中過冷，且隨後流動至膨脹裝置1010且流入座艙蒸發器1030中。第二風扇（或座艙鼓風機扇）1035將誘導100%外部空氣或外部空氣及來自座艙之返回空氣之混合物的流穿過座艙蒸發器1030，其中熱量將在空氣與冷媒之間交換。冷媒將蒸發且流動回至內部熱交換器1090，其中其將進一步過熱直至其最終返回壓縮機1050。
參照圖10，其繪示具有副環路之電動車熱泵。副環路之目的係將冷媒與「使用者」或用於冷卻/加熱車廂空氣、電力電子設備、及電池之各種車輛熱交換器分開，以便使用比以往用於車輛之冷媒具有更高可燃性的冷媒。熱泵本身由壓縮機(1)、冷凝器(2)、膨脹閥(3)、及蒸發器(4)組成。此處的概念係冷媒環路係緊密耦合的，含於「引擎室」內，且不需要逆轉能力。兩個單獨熱傳遞流體（亦即，水或二醇溶液、油、冷媒）環路經由冷凝器(2)及蒸發器(4)與冷媒環路連通。第一熱傳遞流體環路含於「引擎室」內且利用空氣與液體熱交換器(5)及循環泵(6)以在空調模式下自冷凝器(2)排放熱量、或在熱泵模式下向蒸發器(4)提供熱量、或兩者之組合。空氣經由外部風扇流過熱交換器(5)。第二熱傳遞流體環路由泵(7)及熱交換器(8)組成。為了簡單起見，示出一個熱交換器，而實際上，可採用幾個熱交換器，從而向座艙空氣、電力電子設備、及電池提供加熱/冷卻。使用控制閥(9)、(10)、(11)、及(12)來描繪此類系統之變通性以經由與熱泵冷凝器(2)及蒸發器(4)連通而向任何給定的熱交換器提供加熱、冷卻、或兩者。
對於副環路系統，若冷媒之溫度分布可與熱傳遞流體之溫度分布相匹配，則可藉由使用非共沸冷媒及使用對向流熱交換器來達成高效熱傳遞。若整個熱交換器中之溫差可保持恆定，則可最佳化熱交換效率。因此，在另一實施例中，本文揭示了一種改善熱傳遞之方法，其包含使包含HFO-1132Z、由其組成、或基本上由其組成之冷媒的溫度曲線與副環路系統中之熱傳遞流體的溫度曲線相匹配。
在另一實施例中，汽車熱泵系統可包括正溫度係數(positive temperature coefficient, PTC)加熱器。可能需要PTC加熱器來用於諸如HEV、PHEV、MHEV之混合動力車中之汽車熱泵以向汽車之乘客室提供加熱。另外，當環境溫度低於約-20℃或低於約-30℃時，可能需要PTC加熱器。在另一實施例中，在一些系統中可能不需要PTC加熱器，因此該系統可能不包括PTC加熱器。
在另一實施例中，HFO-1132(Z)之高臨界溫度允許將水加熱至比HFC-32、R-410A、丙烷、或R-454C更高的溫度，同時維持次臨界操作。因此，包含HFO-1132(Z)之熱泵系統可用作高溫熱泵及熱水熱泵系統。
在另一實施例中，包含HFO-1132(Z)之系統在環境溫度可超過至少35℃之地區有用。因此，在世界高溫地區提供冷卻。
在另一實施例中，本文提供了一種替代空調或熱泵中之HFO-1234yf、R-454C、R-32、或丙烷之方法，其包含向空調或熱泵提供作為冷媒之包含HFO-1132(Z)之組成物。
包含HFO-1132(Z)之組成物提供之COP大於HFO-1234yf、R-454C、R-32、或丙烷中之任一者之COP，且GWP低於R-454C或R-32之GWP。另外，HFO-11132(Z)具有比R-32更低的壓縮機排放溫度，此使得其作為R-32之替代品係合乎需要的。
在另一實施例中，提供了一種包含HFO-1132(Z)之組成物用作空調及熱泵系統中之冷媒的用途。本文在上文描述了此用途之許多實施例。
提供以下實例以說明本發明之某些態樣且不應限制所附申請專利範圍之範疇。 實例 實例1
將HFO-1132(Z)在下文所示之住宅空調條件下之冷卻效能與R-410A（含有50 wt% HFC-32及50 wt% HFC-125之冷媒之ASHRAE名稱）、R-454C（含有78.5 wt% HFO-1234yf及21.5 wt% HFC-32之冷媒之ASHRAE名稱）、R-32、丙烷、及HFO-1234ze(E)（1,3,3,3-四氟丙烯）在下文所示之住宅空調條件下之冷卻效能進行比較。 表1提供計算結果。
冷凝器溫度（平均）       46.1 C 蒸發器溫度（平均）       10.0 C 過冷                                  8.3 K 過熱                                  11.1K 壓縮機效率                      70% 表1
R-410A R-454C R-32 丙烷(R-290) 1234ze(E) HFO-1132(Z)
GWP (AR4) 2088 148 675 ＜1 ＜1* ＜1**
沸點(C) -51.4 -45.6 -51.7 -42.1 -19 -25.9
臨界點(C) 71.3 85.7 78.1 96.7 109.4 121.2
相對容量（相對於R-410A） 1.00 0.67 1.10 0.59 0.35 0.43
相對COP（相對於R-410A） 1.00 1.05 1.03 1.08 1.10 1.15
平均滑移(K) 0.1 6.3 0 0 0 0
壓縮機排放溫度(C) 81.5 73.2 97.9 68.5 63.3 83.6
排放壓力(kPa) 2802 1842 2869 1573 902 1045
吸入壓力(kPa) 1086 689 1107 637 308 308
* AR5 **HFO-1132(Z)之GWP係估計值。
資料表明，與R-410A、R-454C、R-32、丙烷、或HFO-1234ze(E)相比，HFO-1132(Z)提供最高的COP（能量效率之量度）。另外，HFO-1132(Z)具有零滑移，及比丙烷及R-32低之壓力，以及比R-32低之排放溫度。此外，在其臨界點高之情況下，其亦可良好地用於在高環境溫度條件下之空調，以及在熱泵中在較高的溫度下提供加熱，同時維持次臨界操作。 實例2
使用熱力學模型化程式來計算與單獨的HFO-1234yf相比包含HFO-1132(Z)之冷媒的預期效能。模型化十四組不同條件，該等條件由汽車工程師協會(Society of Automotive Engineers, SAE)規定以用於表徵汽車熱泵系統中之冷媒效能。該等組件之物理性質取自NIST REFPROP第10版。
所使用之條件如本文在下文及表2中所描述：
蒸發器過熱=1        0 K 吸入管線過熱=       0 K 過冷=                      5 K 壓縮機等熵效率=   70% 壓縮機體積效率=   95% 表2
點編號 汽車速度 環境溫度 出口空氣溫度 入口空氣溫度 車輛座艙加熱或冷卻負載 電池負載 電動馬達及電力電子設備負載 PTC加熱器負載 模式 蒸發器平均溫度 冷凝器平均溫度
- [kph] [°C] [°C] [°C] [kW] [kW] [kW] [kW] - [°C] [°C]
1 0 -40 55 -5 5.5 1.5 0 0 加熱 -15 65
2 0 -20 55 -20 7 1 0 0 加熱 -30 65
3 0 35 8 35 7 0.1 0 0 冷卻 -2 55
4 0 45 3 28 2.5 5 0 0 冷卻 -7 48
5 50 -20 55 -20 3 4 0 0 加熱 -30 65
6 50 -20 55 -20 7 0 0 0 加熱 -30 65
7 50 0 55 0 5 1 1 0 加熱 -10 65
8 (PTC*) 50 15 3 15 1 1.5 0 1.5 冷卻 -2 35
8a (PTC*) 50 25 3 25 3.5 2 1 2.5 冷卻 -2 45
9 100 -20 55 -20 7 0.5 1 0 加熱 -30 65
10 100 -20 55 -20 7 0 0 0 加熱 -30 65
11 100 0 55 0 5 0 2 0 加熱 -10 65
12 100 35 8 35 7 1 2 0 冷卻 -2 55
13 100 45 3 28 5 2 5 0 冷卻 -7 48
*PTC=正溫度係數加熱器
熱泵系統之熱力學模型化比較：HFO-1132(Z)相對於HFO-1234yf、R-134a、及丙烷。表3中所展現之結果係SAE點1-13之體積容量平均值（高於1234yf之體積容量平均值的%）及COP平均值（高於1234yf之COP平均值的%）（參見上表2）。容量(Cap)及COP係高於單獨的HFO-1234yf之對應值的百分比。 表3
冷媒 GWP (AR4) NBP ( ℃) 平均容量(kJ/m 3) 相對於1234yf 之平均容量（高於其的% ） 平均COP 相對於1234yf 之平均COP （高於其的% ）
134a 1430 -26.1 1324.6 23.5 2.18 38.9
1234yf 4 -29.4 1072.8 不適用 1.57 不適用
丙烷 ＜1 -42.1 1915.7 81.4 2.14 36.4
1132(Z) ＜1* -25.9 1359.4 26.7 2.34 49.0
*1132(Z)之GWP係估計值
以上資料表明，HFO-1132(Z)出人意料地提供比單獨的HFO-1234yf高26%以上的體積容量及高49%的COP。此外，以上資料表明，HFO-1132(Z)出人意料地提供比單獨的HFO-134a高2%以上的平均體積容量及高7%以上的平均COP。此外，HFO-1132(Z)具有比單獨的丙烷高9%以上的COP及更接近HFC-134a的沸點。表3中之效能資料表明，HFO-1132(Z)可易於用於向電動車或混合動力車之乘客艙提供極其充足的冷卻及加熱。
儘管本發明已參照較佳實施例予以描述，但所屬技術領域中具有通常知識者應理解，可在不脫離本發明之範疇之情況下作出各種改變，且可以等效物置換本發明之元件。此外，可進行許多修改以將特定情況或材料調適至本發明之教示而不脫離其基本範圍。因此，本發明意欲不限於作為設想實施本發明的最佳模式所揭示之特定實施例，而是本發明將包括落入隨附申請專利範圍之範疇內的所有實施例。
100:製冷系統 110:製冷環路；環路 120:第一熱交換器；熱交換器 130:壓力調節器 140:第二熱交換器；熱交換器 150:壓縮機 160:四通閥；閥 300:製冷系統 310:製冷環路 320:第一熱交換器；熱交換器 330:壓力調節器 340:第二熱交換器；熱交換器 350:壓縮機 360:四通閥 370:流體/液體熱交換器 380:流體/液體熱交換器 400:製冷系統 410:製冷環路 420:第一熱交換器 430:壓力調節器 440:第二熱交換器 450:壓縮機 460:三通閥 470:第三熱交換器 480:外部風扇 490:第二風扇 500:空調(AC)及熱泵(HP)系統；系統 510:AC迴路 520:HP迴路 530:HP控制閥 535:AC控制閥 540:HP冷凝器 550:壓縮機 560:AC冷凝器 570:AC膨脹閥 575:HP膨脹閥 580:AC蒸發器 585:HP蒸發器 600:系統 610:AC迴路 620:經水冷卻/HP迴路 630:水環路控制閥 635:AC控制閥 640:經水冷卻之冷凝器 650:壓縮機 660:AC冷凝器 670:AC膨脹閥 675:HP膨脹閥 680:AC蒸發器 685:HP蒸發器 690:座艙加熱器芯 700:冷媒迴路 720:液體/熱傳遞流體熱交換器；交換器 730:蒸發器 735:實體旁路 740:座艙冷凝器；冷凝器 745:第一風扇 750:壓縮機 770:閥 775:膨脹裝置 780:室外熱交換器 785:第二風扇 800:冷媒迴路 830:座艙蒸發器 835:實體旁路 840:座艙冷凝器；冷凝器 845:第一風扇 850:壓縮機 875:膨脹裝置 880:室外熱交換器 885:第二風扇 900:冷媒迴路 910:膨脹裝置 915:膨脹閥 920:液體/熱傳遞流體熱交換器；熱交換器 930:座艙蒸發器 935:第二風扇 940:座艙冷凝器 945:實體旁路 950:壓縮機 975:閥 980:室外熱交換器；冷凝器 985:第一風扇 990:內部熱交換器 1000:冷媒迴路 1010:膨脹裝置 1030:座艙蒸發器 1035:第二風扇 1040:座艙冷凝器 1045:實體旁路 1050:壓縮機 1075:閥 1080:室外熱交換器；熱交換器 1085:第一風扇 1090:內部熱交換器 (1):壓縮機 (2):冷凝器 (3):膨脹閥 (4):蒸發器 (5):空氣與液體熱交換器 (6):循環泵 (7):泵 (8):熱交換器 (9):控制閥 (10):控制閥 (11):控制閥 (12):控制閥
圖1繪示了根據一實施例之可逆冷卻或加熱環路系統。 圖2繪示了根據一實施例之可逆冷卻或加熱環路系統。 圖3繪示了根據一實施例之冷卻或加熱環路系統。 圖4繪示了根據一實施例之冷卻或加熱環路系統。 圖5繪示了根據一實施例之冷卻或加熱環路系統。 圖6繪示了根據一實施例之冷卻或加熱系統。 圖7繪示了根據一實施例之冷卻或加熱系統。 圖8繪示了根據一實施例之冷卻或加熱系統。 圖9繪示了根據一實施例之冷卻或加熱系統。 圖10繪示了電動車及混合動力車之副環路冷卻及加熱系統之實施例。
100:製冷系統
110:製冷環路；環路
120:第一熱交換器；熱交換器
130:壓力調節器
140:第二熱交換器；熱交換器
150:壓縮機
160:四通閥；閥

Claims (69)

  1. 一種冷卻方法，其包含：在待冷卻之主體附近使包含HFO-1132(Z)之組成物蒸發，且之後使該組成物冷凝，其中該冷卻由空調或熱泵提供。
  2. 一種加熱方法，其包含：使包含HFO-1132(Z)之組成物蒸發，且之後在待加熱之主體附近使該組成物冷凝，其中該加熱由熱泵提供。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該空調或熱泵係住宅、輕型商業、商業、工業、或汽車空調或熱泵。
  4. 如請求項1、2或3之方法，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物選自由下列所組成之群組：HFO-1132(E)、HCFC-133、HCFC-133b、HCFC-123、HFC-152、HFC-143、HFC-41、HCFC-22、丙烯、乙烯、乙炔、HCFC-142a、HFO-1123、HFO-1141、HFO-1132a、HCFO-1131E、HCFO-1131Z、HCFO-1122、及HCFO-1122a。
  5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，且該等額外化合物之總量大於零且小於1重量百分比。
  6. 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等額外化合物包含選自下列之至少一者：HFO-1132(E)、HFO-1132a、HFC-152、HCFC-123、HCFC-142a、及HCFO-1122。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中該組成物經判定為可燃性2級，如ANSI/ASHRAE標準34中所定義。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中該組成物進一步包含潤滑劑。
  9. 如請求項8之方法，其中該潤滑劑係選自由下列所組成之群組之至少一者：聚伸烷基二醇、多元醇酯、聚-α-烯烴、及聚乙烯醚。
  10. 如請求項8或9之方法，其中該潤滑劑係多元醇酯或聚乙烯醚。
  11. 如請求項8至10中任一項之方法，其中該潤滑劑具有選自由下列所組成之群組之至少一種性質：在20℃下大於10 10Ω-m之體積電阻率；在20℃下約0.02 N/m至0.04 N/m之表面張力；在40℃下約20 cSt至約500 cSt之運動黏度；至少25 kV之崩潰電壓；及至多0.1 mg KOH/g之羥值。
  12. 如請求項1至11中任一項之方法，其中該組成物進一步包含以重量計0.1 ppm至200 ppm的水；以體積計約10 ppm至約0.35體積百分比的氧；及/或以體積計約100 ppm至約1.5體積百分比的空氣。
  13. 如請求項1至12中任一項之方法，其中該組成物包含穩定劑。
  14. 如請求項13之方法，其中該穩定劑係選自由下列所組成之群組：硝基甲烷、抗壞血酸、對苯二甲酸、唑類、酚類化合物、環狀單萜烯、萜烯、亞磷酸酯、磷酸酯、膦酸酯、硫醇、及內酯。
  15. 如請求項13或14中任一項之方法，其中該穩定劑係選自甲苯三唑、苯并三唑、生育酚、氫醌、三級丁基氫醌、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、氟化環氧化物、正丁基環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚、丁基苯基環氧丙基醚、d-檸檬烯、α-萜品烯、β-萜品烯、α-蒎烯、β-蒎烯、或丁基化羥基甲苯。
  16. 如請求項13至15中任一項之方法，其中以該冷媒之重量計，該穩定劑以約0.001重量百分比至1.0重量百分比之量存在。
  17. 如請求項1至16中任一項之方法，其中該組成物包含至少一種示蹤劑。
  18. 如請求項17之方法，其中該示蹤劑係以重量計約1.0 ppm至以重量計約1000 ppm之量存在。
  19. 如請求項17或18中任一項之方法，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：氫氟碳化物、氫氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氫氯氟碳化物、氫氯氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氯氟碳化物、氯氟烯烴、烴、全氟碳化物、全氟烯烴、及其組合。
  20. 如請求項17至19中任一項之方法，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：HFC-23、HCFC-31、HFC-41、HFC-161、HFC-143a、HFC-134a、HFC-125、HFC-236fa、HFC-236ea、HFC-245cb、HFC-245fa、HFC-254eb、HFC-263fb、HFC-272ca、HFC-281ea、HFC-281fa、HFC-329p、HFC-329mmz、HFC338mf、HFC-338pcc、CFC-12、CFC-11、CFC-114、CFC-114a、HCFC-22、HCFC-123、HCFC-124、HCFC-124a、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-151a、HCFC-244bb、HCC-40、HFO-1141、HCFO-1130、HCFO-1130a、HCFO-1131、HCFO-1122、HFO-1123、HFO-1234yf、HFO-1234ye、HFO-1243zf、HFO-1225ye、HFO-1225zc、PFC-116、PFC-C216、PFC-218、PFC-C318、PFC-1216、PFC-31-10mc、PFC-31-10my、及其組合。
  21. 一種用於冷卻或加熱之系統，其包含組成物，該組成物包含HFO-1132(Z)及可選地潤滑劑。
  22. 如請求項21之系統，其包含蒸發器、壓縮機、冷凝器、及膨脹裝置，各者可操作地連接以執行蒸氣壓縮循環。
  23. 如請求項21或22之系統，其中該空調或熱泵係住宅、輕型商業、工業、或汽車空調或熱泵。
  24. 如請求項21至23中任一項之系統，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物選自由下列所組成之群組：HFO-1132(E)、HCFC-133、HCFC-133b、HCFC-123、HFC-152、HFC-143、HFC-41、HCFC-22、丙烯、乙烯、乙炔、HCFC-142a、HFO-1123、HFO-1141、HFO-1132a、HCFO-1131E、HCFO-1131(Z)、HCFO-1122、及HCFO-1122a。
  25. 如請求項21至24中任一項之系統，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，且該等額外化合物之總量大於零且小於1重量百分比。
  26. 如請求項21至25中任一項之系統，其中該等額外化合物包含選自下列之至少一者：HFO-1132(E)、HFO-1132a、HFC-152、HCFC-123、HCFC-142a、及HCFO-1122。
  27. 如請求項21至26中任一項之系統，其中該組成物經判定為可燃性2級，如ANSI/ASHRAE標準34中所定義。
  28. 如請求項21至27中任一項之系統，其中該系統係副環路系統。
  29. 如請求項21至28中任一項之系統，其中該組成物進一步包含潤滑劑。
  30. 如請求項21或29之系統，其中該系統包含選自由下列所組成之群組之潤滑劑：聚伸烷基二醇、多元醇酯、聚-α-烯烴、聚乙烯醚、及其組合。
  31. 如請求項21、29或30中任一項之系統，其中該系統包含選自由下列所組成之群組之潤滑劑：多元醇酯、聚乙烯醚、或其組合。
  32. 如請求項21、或30至31中任一項之系統，其中該潤滑劑具有選自由下列所組成之群組之至少一種性質：在20℃下大於10 10Ω-m之體積電阻率；在20℃下約0.02 N/m至0.04 N/m之表面張力；在40℃下約20 cSt至約500 cSt之運動黏度；至少25 kV之崩潰電壓；及至多0.1 mg KOH/g之羥值。
  33. 如請求項21、30至32中任一項之系統，其中該組成物進一步包含以重量計0.1 ppm至200 ppm的水；以體積計約10 ppm至約0.35體積百分比的氧；及/或以體積計約100 ppm至約1.5體積百分比的空氣。
  34. 如請求項21至33中任一項之系統，其中該組成物包含穩定劑。
  35. 如請求項34之系統，其中該穩定劑係選自由下列所組成之群組：硝基甲烷、抗壞血酸、對苯二甲酸、唑類、酚類化合物、環狀單萜烯、萜烯、亞磷酸酯、磷酸酯、膦酸酯、硫醇、及內酯。
  36. 如請求項34或35中任一項之系統，其中該穩定劑係選自甲苯三唑、苯并三唑、生育酚、氫醌、三級丁基氫醌、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、氟化環氧化物、正丁基環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚、丁基苯基環氧丙基醚、d-檸檬烯、α-萜品烯、β-萜品烯、α-蒎烯、β-蒎烯、或丁基化羥基甲苯。
  37. 如請求項34至36中任一項之系統，其中以該冷媒之重量計，該穩定劑以約0.001重量百分比至1.0重量百分比之量存在。
  38. 如請求項21、或34至37中任一項之系統，其中該組成物包含至少一種示蹤劑。
  39. 如請求項38之系統，其中該示蹤劑係以重量計約1.0 ppm至以重量計約1000 ppm之量存在。
  40. 如請求項38或39中任一項之系統，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：氫氟碳化物、氫氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氫氯氟碳化物、氫氯氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氯氟碳化物、氯氟烯烴、烴、全氟碳化物、全氟烯烴、及其組合。
  41. 如請求項38至40中任一項之系統，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：HFC-23、HCFC-31、HFC-41、HFC-161、HFC-143a、HFC-134a、HFC-125、HFC-236fa、HFC-236ea、HFC-245cb、HFC-245fa、HFC-254eb、HFC-263fb、HFC-272ca、HFC-281ea、HFC-281fa、HFC-329p、HFC-329mmz、HFC338mf、HFC-338pcc、CFC-12、CFC-11、CFC-114、CFC-114a、HCFC-22、HCFC-123、HCFC-124、HCFC-124a、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-151a、HCFC-244bb、HCC-40、HFO-1141、HCFO-1130、HCFO-1130a、HCFO-1131、HCFO-1122、HFO-1123、HFO-1234yf、HFO-1234ye、HFO-1243zf、HFO-1225ye、HFO-1225zc、PFC-116、PFC-C216、PFC-218、PFC-C318、PFC-1216、PFC-31-10mc、PFC-31-10my、及其組合。
  42. 一種替代空調或熱泵中之HFC-134a、HFO-1234yf、R-454C、R-32、或丙烷之方法，其包含向該空調或熱泵提供作為冷媒之包含HFO-1132(Z)之組成物。
  43. 如請求項42之方法，其中在相同條件下操作時，該組成物提供之COP大於HFC-134a、HFO-1234yf、R-454C、及丙烷之COP。
  44. 如請求項42或43之方法，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，該至少一種額外化合物選自由下列所組成之群組：HFO-1132(E)、HCFC-133、HCFC-133b、HCFC-123、HFC-152、HFC-143、HFC-41、HCFC-22、丙烯、乙烯、乙炔、HCFC-142a、HFO-1123、HFO-1141、HFO-1132a、HCFO-1131E、HCFO-1131Z、HCFO-1122、及HCFO-1122a。
  45. 如請求項42至44中任一項之方法，其中該組成物進一步包含至少一種額外化合物，且該等額外化合物之總量大於零且小於1重量百分比。
  46. 如請求項42至45中任一項之方法，其中該等額外化合物包含選自下列之至少一者：HFO-1132(E)、HFO-1132a、HFC-152、HCFC-123、HCFC-142a、及HCFO-1122。
  47. 如請求項42至46中任一項之方法，其中該組成物經判定為可燃性2級，如ANSI/ASHRAE標準34中所定義。
  48. 如請求項42至47中任一項之方法，其中該空調或熱泵係副環路空調或熱泵。
  49. 如請求項42至48中任一項之方法，其中該組成物進一步包含潤滑劑。
  50. 如請求項49之方法，其中該潤滑劑係選自由下列所組成之群組之至少一者：聚伸烷基二醇、多元醇酯、聚-α-烯烴、及聚乙烯醚。
  51. 如請求項49或50之方法，其中該潤滑劑係多元醇酯或聚乙烯醚。
  52. 如請求項49至51中任一項之方法，其中該潤滑劑具有選自由下列所組成之群組之至少一種性質：在20℃下大於10 10Ω-m之體積電阻率；在20℃下約0.02 N/m至0.04 N/m之表面張力；在40℃下約20 cSt至約500 cSt之運動黏度；至少25 kV之崩潰電壓；及至多0.1 mg KOH/g之羥值。
  53. 如請求項49至52中任一項之方法，其中該組成物進一步包含以重量計0.1 ppm至200 ppm的水；以體積計約10 ppm至約0.35體積百分比的氧；及/或以體積計約100 ppm至約1.5體積百分比的空氣。
  54. 如請求項49至53中任一項之方法，其中該組成物包含穩定劑。
  55. 如請求項54之方法，其中該穩定劑係選自由下列所組成之群組：硝基甲烷、抗壞血酸、對苯二甲酸、唑類、酚類化合物、環狀單萜烯、萜烯、亞磷酸酯、磷酸酯、膦酸酯、硫醇、及內酯。
  56. 如請求項54或55中任一項之方法，其中該穩定劑係選自甲苯三唑、苯并三唑、生育酚、氫醌、三級丁基氫醌、2,6-二-三級丁基-4-甲基苯酚、氟化環氧化物、正丁基環氧丙基醚、己二醇二環氧丙基醚、烯丙基環氧丙基醚、丁基苯基環氧丙基醚、d-檸檬烯、α-萜品烯、β-萜品烯、α-蒎烯、β-蒎烯、或丁基化羥基甲苯。
  57. 如請求項54至56中任一項之方法，其中以該冷媒之重量計，該穩定劑以約0.001重量百分比至1.0重量百分比之量存在。
  58. 如請求項49至57中任一項之方法，其中該組成物包含至少一種示蹤劑。
  59. 如請求項58之方法，其中該示蹤劑係以重量計約1.0 ppm至以重量計約1000 ppm之量存在。
  60. 如請求項58或59中任一項之方法，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：氫氟碳化物、氫氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氫氯氟碳化物、氫氯氟烯烴、氫氯碳化物、氫氯烯烴、氯氟碳化物、氯氟烯烴、烴、全氟碳化物、全氟烯烴、及其組合。
  61. 如請求項58至60中任一項之方法，其中該至少一種示蹤劑係選自由下列所組成之群組：HFC-23、HCFC-31、HFC-41、HFC-161、HFC-143a、HFC-134a、HFC-125、HFC-236fa、HFC-236ea、HFC-245cb、HFC-245fa、HFC-254eb、HFC-263fb、HFC-272ca、HFC-281ea、HFC-281fa、HFC-329p、HFC-329mmz、HFC338mf、HFC-338pcc、CFC-12、CFC-11、CFC-114、CFC-114a、HCFC-22、HCFC-123、HCFC-124、HCFC-124a、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-151a、HCFC-244bb、HCC-40、HFO-1141、HCFO-1130、HCFO-1130a、HCFO-1131、HCFO-1122、HFO-1123、HFO-1234yf、HFO-1234ye、HFO-1243zf、HFO-1225ye、HFO-1225zc、PFC-116、PFC-C216、PFC-218、PFC-C318、PFC-1216、PFC-31-10mc、PFC-31-10my、及其組合。
  62. 一種包含HFO-1132(Z)之組成物用作空調及熱泵中之冷媒的用途。
  63. 如請求項62之用途，其中該等空調係選自住宅、商業、或工業空調系統、窗型、管道式、無管道式、箱型終端、或屋頂系統。
  64. 如請求項62或63之用途，其中該等空調系統在35℃或更高的環境溫度下操作。
  65. 如請求項62之用途，其中該等熱泵係選自住宅、商業、或工業熱泵、熱水熱泵、高溫熱泵、或汽車熱泵。
  66. 如請求項62或65之用途，其中該汽車熱泵係用於電動車或混合動力車。
  67. 如請求項62至66中任一項之用途，其中該空調系統或熱泵係副環路系統。
  68. 如請求項1或42之方法、如請求項21之系統、或如請求項62之用途，其中該組成物不含或實質上不含A族氟化物質，且其中該組成物之降解產物不含或實質上不含A族氟化物質。
  69. 一種改善熱傳遞之方法，其包含使包含HFO-1132Z、由其組成、或基本上由其組成之冷媒的溫度曲線與副環路系統中之熱傳遞流體的溫度曲線相匹配。
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