JP2010285620A - 冷媒組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】低温冷却用途用のＨＣＦＣ−２２のドロップイン代用品として適切な、オゾン層破壊係数がゼロである有効な冷媒組成物であり、体積冷却能力に優れ、最悪分別状況の場合には不燃性のままである冷媒組成物の提供。
【解決手段】７５重量％を超え８０重量％未満のＨＦＣ−１２５と、１７重量％を超え２２．７重量％未満のＨＦＣ−１３４ａと、２．３重量％を超え３．０重量％未満のＲ６００とを含むか、またはそれらからなる組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、冷媒組成物に関し、特に、クロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ−２２）の代替品またはドロップイン代用品として適切な冷媒組成物に関する。

ＨＣＦＣ−２２は、それに関係するオゾン層破壊係数に対する懸念に対処するために、冷却用途及び空調用途に対して、ある特定の国では段階的に廃止される予定である。ＨＣＦＣ−２２の種々代替品組成物が示唆されており、例えば、４６．６重量％のペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、５０重量％の１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、及び３．４重量％のｎ−ブタン（Ｒ−６００）からなるＲ４１７Ａが挙げられる。

ＨＣＦＣ−２２の用途の具体的な分野は低温冷却である。

国際公開第０１／２３４９３号（特許文献１）は、ＨＦＣ−１２５と、ＨＦＣ−１３４ａと、−５〜７０℃の範囲で沸騰する飽和炭化水素またはその混合物から選択される添加剤とを含む冷媒組成物について開示しており、ＨＦＣ−１２５及びＲ１３４ａの重量については、ＨＦＣ−１２５が５０〜８０重量％、ＨＦＣ−１３４ａが５０〜２０重量％の範囲にある。

国際公開第２００４／０３３８５２号（特許文献２）は、８５重量％のＨＦＣ−１２５と、１１．５重量％のＨＦＣ−１３４ａと、３．５重量％のｎ−ブタンまたはイソブタンとからなる組成物について特に開示する。

国際公開第０１／２３４９３号 国際公開第２００４／０３３８５２号

本発明は、以下に、特に低温冷却用途用のＨＣＦＣ−２２のドロップイン代用品として適切な、オゾン層破壊係数がゼロである有効な冷媒組成物を作製し、本利点は、特に、体積冷却能力に関する。また、見出された冷媒組成物は、通常、最悪分別状況の場合には不燃性のままである。

本発明は、その結果、
７５重量％を超え８０重量％未満のＨＦＣ−１２５と、
１７重量％を超え２２．７重量％未満のＨＦＣ−１３４ａと、
２．３重量％を超え３．０重量％未満のＲ６００と
を含むか、またはそれらからなる組成物に関する。

本明細書において、割合は組成物の全重量に対する。

本発明による組成物は、意外なことに、既存の冷却システムにおいてＲ２２を代替するために使用する場合、特に、体積冷却能力、熱変換、ひいてはエネルギー消費に関して良好な性能を維持しながら良好な油戻り特性を示すことが分かった。本発明による組成物の温度グライドは比較的小さく、それによって、組成物を冷媒として使用する場合、蒸発過程の最後の過熱を著しく低減することができ、従って、蒸発温度が上昇した。さらに、温度グライドが小さいと、蒸発器内の媒体温度をより高く、凝縮器内の凝縮温度をより低くすることが可能となる。組成物の圧力は、通常、Ｒ２２と比較してわずかに高いが、Ｒ２２用に設計された冷却設備で安全に組成物を使用することができる。

本発明による組成物は、
７８．５重量％〜７９．５重量％のＨＦＣ−１２５と、
１７．４重量％〜１９．０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
２．５重量％〜２．９重量％のＲ６００と
を含むか、またはそれらからなることが好ましい。

より好ましくは、本発明による組成物は、
７８．５重量％〜７９．５重量％のＨＦＣ−１２５と、
１７．７５重量％〜１８．７５重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
約２．７５重量％のＲ６００と
を含むか、またはそれらからなる。

本発明による組成物は、
約７９重量％のＨＦＣ−１２５と、
約１８．２５重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
約２．７５重量％のＲ６００と
を含むか、またはそれらからなることがさらに特に好ましい。以下、本発明による、７９重量％のＨＦＣ−１２５と、１８．２５重量％のＨＦＣ−１３４ａと、２．７５重量％のＲ６００とからなる組成物は、「Ｍｉｘ Ａ」とも称する。

本発明による組成物は、特にＡＳＨＲＡＥ標準３４−２００７に従って試験する場合、通常、不燃性である。不燃性は、通常、液相及び気相の両方で見出される。好ましい組成物は、例えば、ＡＳＨＲＡＥ標準３４−２００７に従って試験された最悪分別状況の場合には、液相及び気相の両方で不燃性である。

本発明による組成物は、５５℃、２５バール以下の絶対圧力で測定された蒸気圧を通常有する。この圧力は、多くの場合、２３〜２５バール、好ましくは２４〜２５バールの範囲にある。この圧力を有する組成物は、特定の熱変換効率を有することが分かった。

本発明による組成物は、通常、温度グライドを有し、温度グライドは、組成物の沸騰温度及び対応する沸騰圧力で、沸点と露点の温度差として定義され、４℃未満であり、多くの場合３．５℃以下、好ましくは３．０℃以下である。温度グライドは、通常、０．５℃以上、多くの場合１．０℃以上である。

以下に、表１は、Ｍｉｘ Ａの圧力温度挙動及びグライドを示す。参考のために、Ｒ２２の圧力温度挙動を示す。

本発明による組成物は、例えば、特に、潤滑剤などの冷却で使用する添加剤または補助剤と組み合わせてもよい。適切な潤滑剤は、特に、ＨＣＦＣ−２２の使用に適したものを含む。本発明による組成物と適切に組み合わせることができる潤滑剤の例は、鉱油、例えば、ナフテン系鉱油、アルキルベンゼン油、及びポリオールエステル油またはそれらの混合物から選択される。

本発明による組成物を、添加剤、特に上記のような潤滑剤と組み合わせる場合、重量比（組成物／添加剤）は、通常、９９：１以上８０：２０（重量／重量）以下であり、９８．５：１．５以上９５：５（重量／重量）以下であることが好ましい。

本発明は、また、本発明による組成物と、上記のような添加剤との組み合わせに関する。

本発明は、また、本発明による組成物または本発明による組み合わせを含む冷却装置に関する。本発明による好ましい冷却装置は、Ｒ２２用に設計されている。本発明による冷却装置は、低温冷却をもたらすのに適していることが好ましい。

「低温冷却」は、特に、冷却体を−４５℃から−２０℃の温度に冷却することを意味すると理解される。本発明による組成物及び本発明による冷却装置は、冷却体を−３５℃から−２０℃の温度で冷却するのに特に適している。

本発明による組成物及び本発明による冷却装置は、「標準冷却」にも適しており、特に、冷却体を−２０℃より高く＋５℃以下の温度に冷却することを意味すると理解される。

特定の実施形態では、本発明による冷却装置をＲ２２と共に使用し、Ｒ２２を本発明による組成物で交換した。この実施形態による冷却装置の特定の態様において、特に上記するような潤滑油をＲ２２と共に使用し、前記潤滑油を、本発明による組成物と共に使用するために装置内に少なくとも部分的に維持した。

本発明は、また、冷媒としての本発明による組成物の使用に関する。本発明による組成物は、Ｒ２２のための代替品、特に、Ｒ２２のためのドロップイン代替品として使用することが好ましい。

以下の実施例は、本発明を限定することなく本発明を説明することを意図している。

実施例１：本発明による組成物での冷却
簡単な冷却サイクルがＭｉｘ Ａを含んだ状態で作動する装置において、冷媒組成物の蒸発を−３０℃で行い、凝縮を可変温度（３０／３５／４０／４５℃）で行う。過熱は５Ｋであり、過冷は２Ｋである。種々の温度でのコンプレッサ効率を以下の表に示す。

例２（比較）：先行技術の冷媒での冷却
実施例１と同じ手順の後、Ｒ２２、Ｒ４１７Ａ、及び国際公開第０１／２３４９３号に開示された組成物ＨＦＣ−１２５／ＨＦＣ−１３４ａ／ペンタン（７６．８／１９．２／４．０（重量％））（以下、Ｍｉｘ Ｂ）の体積冷却能力を様々な温度で測定する。

実施例１及び比較例２の結果を表２に示す。本発明による組成物はＲ２２の体積冷却能力に最も近くなり、先行技術のオゾン層を破壊しないＲ２２代替品より優れていることは明らかである。

実施例３：本発明による組成物の可燃性
Ｍｉｘ Ａは、ＡＳＨＲＡＥ標準３４−２００７に従って不燃性であると判断した。

実施例４：本発明による組成物の最悪分別状況
９０％の液体を最悪開始条件としたＭｉｘ Ａの気体漏出後の冷媒成分の濃度を、ＡＳＨＲＡＥ標準３４−２００７に従って測定する。最大Ｒ６００含有量は、最後の液体の蒸発で９３％の気体漏出後に達する。この時点での気相及び液相の全組成を、表３に示し、成分を「冷媒」欄と同じ順に示す。最大Ｒ６００濃度は、この時点で、気相で約３．７重量％、液相で約４．１重量％である。液相及び気相の両方は不燃性である。

例５（比較）：
実施例４のようにして、９０％の液体を最悪開始条件とした冷媒ｍｉｘ Ｂの気体漏出後の冷媒成分の濃度を測定する。最大ペンタン含有量は、液相の最後に達する。この時点での気相及び液相の全組成を表３に示し、成分を「冷媒」欄と同じ順に示す。最大ペンタン濃度は、この時点で、液相で約９６．３重量％であり、気相で５２．６重量％である。液相及び気相の両方は高可燃性である。

例６（比較）：
実施例４のようにして、９０％の液体を最悪開始条件としたＲ１２５／Ｒ１３４ａ／ｎ−ブタン混合物（７５．０２／２１．４８／３．５）の気体漏出後の冷媒成分の濃度を測定する。最大ｎ−ブタン含有量は、液相の最後に達する。この時点での気相及び液相の全組成を表３に示し、成分を「冷媒」欄と同じ順に示す。最大ブタン濃度は、この時点で、液相で約５．３７重量％であり、気相で５．０５重量％である。液相及び気相の両方は可燃性である。

実施例７：本発明の組成物によるＲ２２のドロップイン代用
室内を０℃に、陳列ケースを約−５℃に冷却するために作動するレストラン会社の食品貯蔵室及び陳列ケース用冷却システムを、Ｒ２２で動作する場合に測定した。所定の時間にわたって、コンプレッサは、室内及び陳列ケースを冷却する必要がある場合には動作状態であり、または許容範囲にある温度の場合には待機状態であった。室内及び陳列ケースを冷却するのに必要なコンプレッサ動作時間の割合を、冷却システムにおけるＲ２２の効率のための基準とみなした。次いで、本発明によるＭｉｘ ＡによるＲ２２のドロップイン代用を実行した。Ｒ２２について、同様の条件で同様の時間、本明細書に記載するようにコンプレッサ作動時間を測定した。Ｍｉｘ Ａで必要なコンプレッサ作動時間の割合とＲ２２との比較から、Ｍｉｘ ＡはＲ２２と同じくらい効率的であることを示した。

Claims (15)

1. ７５重量％を超え８０重量％未満のＨＦＣ−１２５と、
   １７重量％を超え２２．７重量％未満のＨＦＣ−１３４ａと、
   ２．３重量％を超え３．０重量％未満のＲ６００と
   を含むか、またはそれらからなる組成物。
2. ７８．５重量％〜７９．５重量％のＨＦＣ−１２５と、
   １７．４重量％〜１９．０重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
   ２．５重量％〜２．９重量％のＲ６００と
   を含むか、またはそれらからなる請求項１に記載の組成物。
3. ７８．５重量％〜７９．５重量％のＨＦＣ−１２５と、
   １７．７５重量％〜１８．７５重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
   約２．７５重量％のＲ６００と
   を含むか、またはそれらからなる請求項２に記載の組成物。
4. 約７９重量％のＨＦＣ−１２５と、
   約１８．２５重量％のＨＦＣ−１３４ａと、
   約２．７５重量％のＲ６００と
   を含むか、またはそれらからなる請求項３に記載の組成物。
5. 不燃性である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組成物。
6. ５５℃で測定した蒸気圧が２５バール未満である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
7. ０．５℃から４℃未満の温度グライドを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物と潤滑剤との組み合わせ。
9. 前記潤滑剤は鉱油及びアルキルベンゼン油から選択される、請求項８に記載の組み合わせ。
10. 組成物／潤滑剤の重量比は９９：１〜８０：２０（重量／重量）である、請求項８または９に記載の組み合わせ。
11. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物、または請求項８〜１０のいずれか一項に記載の組み合わせを含む、冷却装置。
12. Ｒ２２用に設計されている、請求項１２に記載の冷却装置。
13. 低温冷却をもたらすのに適している、請求項１２または１３に記載の冷却装置。
14. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物の冷媒としての使用。
15. Ｒ２２のためのドロップイン代替品としての請求項１４に記載の使用。