JPH07502774A - 冷媒として有用な組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 冷媒として有用な組成物 本発明は一般的には冷却及び加熱用途用の冷媒（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）組成 物、並びに熱伝達装置におけるかかる組成物の使用に関する。さらに詳しくは、 本発明はジクロロジフルオロメタンし冷媒（Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）　Ｒ−１ ２１を代替することを意図する冷媒組成物に関する。

機械的冷却、冷凍設備（ｓｙｓｔｅｍ）及び関連する熱伝達装置例えば熱ポンプ 並びに空気調和装置は周知である。かかる装置においては、適当な沸点をもつ冷 媒液（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ　１ｉｑｕｉｄ）は低圧において周囲の帯域から 熱を奪いながら蒸発する。次いで、生成した蒸気は圧縮され、凝縮器に通され、 該凝縮器において上記蒸気が凝縮し、第二の帯域に対して熱を放出する。生成し た凝縮液は膨張弁を通して蒸発器に戻され、そこで冷却、冷凍サイクルが完結す る。前記蒸気を圧縮し且つ前記冷媒液をポンプで送液するのに必要とされる機械 的エネルギーは、電動機（モーター）又は内燃機関によって提供し得る。

冷媒の好ましい諸特性としては、適当な沸点及び高い気化潜熱を有することに加 えて、低毒性、非引火性、非腐食性、高安定性及び不快臭がないことが挙げられ る。

これまでに、熱伝達装置は完全に及び部分的にハロゲン化されたクロロフルオロ カーボン冷媒を使用する傾向にある。諸特性の適当な組み合わせをもちしかも長 年の間、最も広範に使用されている冷媒であるシクロロンフルオロメタン（冷媒 Ｒ−１２）を特に挙げ得る。

しかしながら、近年、完全に及び部分的にハロゲン化されたクロロフルオロカー ボン類が地球を保護するオゾン層に損傷を与え得るという国際的な関心事が大き くなってきており、またこれらクロロフルオロカーボン類の製造と使用を厳しく 制限し、しかも最終的には段階的に完全に廃止すべきであるという一般的な合意 がある。

本発明か関連する型の熱伝達装置は本質的に密閉系であるが、該装置の運転中又 は保守操作中の漏れにより、大気に対して冷媒の損失（ｌｏｓｓ）を生じ得る。

従って、完全に及び部分的にハロゲン化されたクロロフルオロカーボン冷媒を、 オゾンを減少させる（ｏｚｏｎｅｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）可能性が実質的により少 ない物質好ましくは皆無である物質で代替えすることが重要である。

大気中のクロロフルオロカーホン冷媒の有意な（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ）濃度 は、オゾンを減少させる可能性のほかに、地球温暖化（いわゆる温室効果）の− 因となるであろう。従って、別の大気成分例えばヒドロキシルラジカルと反応す ることができる結果として比較的短い大気中寿命をもつ冷媒を使用することが望 ましい。

本発明によれば、冷媒Ｒ−１２の代替品として使用し得る冷媒組成物が提供され る。本発明の組成物は、冷媒化合物であって本質的にオゾンを減少させる可能性 が皆無でありしかも直接的な地球温暖化の可能性が比較的少ない冷媒化合物を含 有する。

従って、本発明によれば１．１．１．２−テトラフルオロエタン（ＣＦ３Ｃ１１ ２Ｆ）と、トリフルオロメチルメチルエーテル（ＣＦ３０ＣＩ（、）及びフルオ ロメチルトリフルオロメチルエーテル（ＣＦ３０ＣＨ２Ｆ）から選択される弗素 化エーテルの少なくとも１種との混合物を含有してなる冷媒組成物が提供される 。

本発明の冷媒組成物は、典型的には１．１．１．２−テトラフルオロエタン５〜 ９５重量％と、前記エーテル９５〜５重量％とを含有する。本発明の冷媒組成物 は、オゾンを減少させる可能性が少ないか好ましくは皆無である別の冷媒化合物 、例えば別のハイドロフルオロアルカン類及び／又は残存（ｒｅｓｉｄｕａｌ） 水素原子含有の別の弗素化エーテルを追加成分として含有し得る。本発明の冷媒 組成物に配合し得る別のハイドロフルオロアルカン類の例としては、ジフルオロ メタン（Ｒ−３２）、１．１．１−　）リフルオＯエタン（Ｒ−１４３ａ）、１ ．１．２．２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４）　、ペンタフルオロエタン （Ｒ−１２５）及び１．１−ジフルオロエタン（Ｒ−ｘｓ２ａ）が挙げられる。

本発明の冷媒組成物に含有させ得る別の弗素化エーテル類の例は、残存水素原子 を有する弗素化ジメチルエーテルである。

本発明の冷媒組成物は別の冷媒化合物を含有し得るが、本発明の好ましい冷媒組 成物は本質的に１．１．１．２−テトラフルオロエタンと、トリフルオロメチル メチルエーテル及びフルオロメチルトリフルオロメチルエーテルから選択される 弗素化エーテルの少なくとも１種とからなる。

本発明の冷媒組成物は共沸性（ａｚｅｏｔｒｏｐｉｃ）であり得るが、該組成物 は好ましくは共沸性又は共沸点混合物様のものである。

本発明の１つの態様においては、本発明の冷媒組成物は１．１．１．２−テトラ フルオロエタンとフルオロメチルトリフルオロメチルエーテルの混合物からなり 得る。この種の特定の組成物は、本質的に前記の成分からなるものである。かか る組成物は典型的には、１．１．１．２−テトラフルオロエタン２５〜７５重量 ％と、フルオロメチルトリフルオロメチルエーテル７５〜２５重量％とからなる 。必須成分として１．１．１゜２−テトラフルオロエタンとフルオロメチルトリ フルオロメチルエーテルとを含有してなる冷媒組成物は、多くの用途において冷 媒Ｒ−１２を適切に代替し得る。しかしながら、かかる組成物は特に熱ポンプ及 び自動車用空気調和装置においてＲ−１２の代替品として有用である。

熱ポンプ及び自動車用空気調和装置は、高い吐出し温度、典型的には約８０℃で 運転される。該温度は凝縮器においてかなり高い圧力をもたらす傾向にある。か かる装置における作動流体として１．１．１．２−テトラフルオロエタンとフル オロメチルトリフルオロメチルエーテルとの配合物を使用することにより、前記 の高い吐出し温度において、冷媒Ｒ−１２又は１．１．１．２−テトラフルオロ エタン（冷媒Ｒ−１２の一般的に容認された代替品）か使用される場合に可能で ある凝縮器圧力よりも低い凝縮器圧力を得ることが可能である。本発明者らの研 究により、１，１．１．２−テトラフルオロエタン７５重量％と、フルオロメチ ルトリフルオロメチルエーテル２５重量％とからなる冷媒組成物を使用すると８ ０℃の吐出し温度において約１７．７バールの凝縮器圧力が達成し得ることが示 される。

第１表に、１．　］、、　１．２−テトラフルオロエタン（表中のＲ−１３４ａ ）と、フルオロメチルトリフルオロメチルエーテル（表中のＥ−１３４ａ）とか らなる本発明の多数の冷媒組成物の性能を示す。評価した冷媒組成物の各成分の 重量％を表の第２行目に示す。すなわち、１．１．１．２−テトラフルオロエタ ン７５重量％とフルオロメチルトリフルオロメチルエーテル２５重量％とからな る冷媒組成物、　１．１．　］、、　］２テトラフルオロエタン２５重量量とフ ルオロメチルトリフルオロメチルエーテル５０重量％とからなる冷媒組成物；及 び１．１．１．２−テトラフルオロエタン２５重量％とフルオロメチルトリフル オロメチルエーテル７５重量％とからなる冷媒組成物のそれぞれを評価した。評 価のために選択した運転条件は、家庭用冷却、冷蔵装置において存在する運転条 件を代表する。具体的には、これらの条件は下記のとおりであった。

蒸発器温度ニー２５℃ 冷却器温度：４０°Ｃ 過熱・　４５℃ 過冷却＝１０℃ 冷却能カニ　ＩＫＷ 等エントロピー圧縮効率・　７５％ 表に示す冷媒組成物の性能パラメーター、すなわち凝縮器圧力、蒸発器圧力、吐 出し温度、戻りガス温度、容積流（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ　ｆｌｏｗ）、装置効 率（性能係数；該係数は圧縮器に供給された機械的エネルギーに対する達成され た冷却能力の比を表わす）、冷却、冷凍能力（圧縮器の単位行程容積当たりの冷 却能力）及び蒸発器のグライド（ｇＨｄｅ）（冷媒組成物か蒸発器中で沸騰する 温度範囲）は、全て当該技術において認識されているパラメーターである。

また、比較として、同一運転条件下における冷媒Ｒ−１２と１．１．１．２−テ トラフルオロエタン（これは冷媒Ｒ−１２の一般的に容認された代替品である） の性能も第１表に示す。

第１−表から、１．１．１．２−テトラフルオロエタンとフルオロメチルトリフ ルオロメチルエーテルとを含有してなる本発明の冷媒組成物か、冷媒Ｒ−１２の 冷却、冷凍装置内性能とあまりかけ離れていな０性能を示し得ることか明白であ る。さらにまた、評価した混合冷媒組成物全部について、蒸発器のグライドはわ ずか０．２℃であり、かかる組成物が共沸混合物様であることを示した。

本発明の好ましい態様においては、冷媒組成物は１．１．１．２−テトラフルオ ロエタンと、トリフルオロメチルメチルエーテルとの混合物を、必要ならばフル オロメチルトリフルオロメチルエーテル及び／又は残存水素原子を有する別の弗 素化エーテルの少なくとも１種及び／又は別のハイドロフルオロアルカンの少な くとも１種と一緒（こ含有してなる。特に好ましい冷媒組成物は、１．１．１． ２−テトラフルオロエタンとトリフルオロメチルメチルエーテルとから本質的（ こなる混合物である。

１、１．１．２−テトラフルオロエタンとトリフルオロメチルメチルエーテルと の混合物を含有してなる冷媒組成物が、冷却、冷凍サイクルにおいて冷媒Ｒ−１ ２と同様の性能を示すことが認められた。結果として、冷却、冷凍装置及び関連 する熱伝達装置において作動流体として現在広く使用される冷媒Ｒ−１２に代え てかかる組成物を使用し得る。

さらにまた、１．１．１．２−テトラフルオロエタンとトリフルオロメチルメチ ルエーテルとを含有してなる組成物は、トリフルオロメチルメチルエーテルの特 に短い大気寿命（約３．６年）により恩恵を受ける、すなわち直接的な地球温暖 化の可能性か低いことを示し得る。

１、、１．１．２−テトラブルオロエタンとトリフルオロメチルメチルエーテル とに基づいた好ましい冷媒組成物は、１．１．１．２−テトラフルオロエタン５ 〜７５重量％とトリフルオロメチルメチルエーテル９５〜２５重量％とからなる 。この種の特に好ましい冷媒組成物は、１．１．１．２−テトラフルオロエタン ５〜６０重量％とトリフルオロメチルメチルエーテル９５〜４０重量％とからな り、１．１．１．２−テトラフルオロエタン２５〜５０重量％とトリフルオロメ チルメチルエーテル７５〜５０重量％とからなる組成物が特に好ましい。従って 、好ましい組成物は、直接的な地球温暖化の可能性がより一層少ない組成物を与 えるトリフルオロメチルメチルエーテルが実質的な（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａ＋） 量で存在することに特徴がある。しかしながら、かかる組成物もまた驚くべきこ とにレフリジラントＲ−１２と同等の、冷却、冷凍設備における性能を示す。

トリフルオロメチルメチルエーテルは僅かに可燃性であり、本発明者らの研究に よればこのエーテルを４０重量％を越える量で含有し且つ１．１．１．２−テト ラフルオロエタンを４０重量％未満で含有してなる混合冷媒組成物もまた可燃性 であることが示唆される。熱伝達装置が本質的に密閉系であること及びある種の 装置、例えば家庭用冷却、冷蔵装置は該冷媒をほんの少量含んでいるだけである ことを記憶にととめると、かかる冷媒組成物の潜在的な可燃性は実際問題として 問題ではあり得ないと思われる。さらにまた、地球温暖化の可能性を逆に低減さ せた（ｏｐｐｏｓｉｔｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ）大量のトリフルオロメチルメチルエ ーテルを含有してなる冷媒組成物を使用することの利点は、可燃性に対して（ｏ ｐｐｏｓｉｔｅ）起こり得る不都合よりもまさる。しかしながら、もし可燃性が 関心事である場合には、その場合には１．１．１゜２−テトラフルオロエタン７ ０〜９５重量％と、トリフルオロメチルメチルエーテル３０〜５重量％とを含有 する組成物か好ましく、非引火性の点からみて、１，１．１．２−テトラフルオ ロエタン７０〜８５重量％と、トリフルオロメチルメチルエーテル３０〜１５重 量％とを含有する組成物が特に好ましい。　′ 第２表に、１．１．１．２−テトラフルオロエタン（表中のＲ−１３４ａ）と、 トリフルオロメチルメチルエーテル（表中のＥ−１４３ａ）とを含有してなる本 発明の多数の冷媒組成物の性能を示す。評価した冷媒組成物の各成分の重量％を 表の第２行目に示す。すなわち、１．１．１．２−テトラフルオロエタン７５重 量％とトリフルオロメチルメチルエーテル２５重量％とからなる冷媒組成物、１ ，１，１．２−テトラフルオロエタン５０重量％とトリフルオロメチルメチルエ ーテル５０重量％とからなる冷媒組成物：及びＩ、　１．、１．２−テトラフル オロエタン２５重量％とトリフルオロメチルメチルエーテル７５重量％とからな る冷媒組成物のそれぞれを評価した。評価のために選択した運転条件は、家庭用 冷却、冷蔵装置に存在する運転条件を代表している。具体的には、これらの条件 は下記の通りであった。

蒸発器温度ニー２５℃ 冷却器温度：４０℃ 過熱・　４５℃ 過冷却　１０℃ 冷却能カニ　ＩＫ！ 等エントロピー圧縮効率　７５％ 表に示す冷媒組成物の性能パラメーター、すなわち凝縮器圧力、蒸発器圧力、吐 出し温度、戻りガス温度、容積流、装置効率（性能係数、該係数は圧縮器に供給 された機械的エネルギーに対する達成された冷却能）Ｊの比を表わす）、冷却、 冷凍能力（圧縮器の単位行程容積当たりの冷却能力）及び蒸発器のグライド（ｇ ｌｉｄｅ）（冷媒組成物が蒸発器中で沸騰する温度範囲）は、全て当該技術にお いて認識されているパラメーターである。

また、比較として、同一運転条件下における冷媒Ｒ−１２と１．１．１．２−テ トラフルオロエタン（これは冷媒Ｒ−１２の一般的に容認された代替品である） の性能も第２表に示す。

第２表から、１，１，１．２−テトラフルオロエタンとトリフルオロメチルメチ ルエーテルとを含有してなる本発明の冷媒組成物が、冷媒Ｒ−１２の性能と同等 の冷却、冷凍装置内性能を示し得ることが明白である。さらにまた、評価した混 合冷媒組成物全部について、蒸発器のグライドは本質的に皆無であり、かかる組 成物が共沸混合物様であることを示した。

本発明の冷媒組成物は簡単な混合法により調製し得る。

本発明の冷媒組成物は、あらゆる型の圧縮サイクル式熱伝達装置において有用で ある。従って、本発明の冷媒組成物は、該冷媒組成物を凝縮させ、その後に冷却 されるべき物体との熱交換関係において該冷媒組成物を蒸発させることを伴う方 法によって冷却を提供するのに使用し得る。また、本発明の冷媒組成物は、該冷 媒組成物を加熱されるべき物体との熱交換関係において凝縮させ、その後に該冷 媒組成物を蒸発させることを伴う方法によって加熱を提供するのに使用し得る。

本発明の組成物は、短い大気寿命と、オゾンを減少させることが本質的に皆無で あることとを兼備した能力と効率との間に良好な歩み寄り（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓ ｅ）を提供する。前記組成物は、冷媒Ｒ−１２によって現在満たされている用途 、例えば家庭用冷凍、冷蔵、自動車用空気調和及び冷凍食品輸送に特に適してい る。

第１表 會　ＢＰ＝泡立ち点 會會　ｐｐ＝　露点 第２表 ★　ＢＰ＝泡立ち点 會☆　Ｄｐ＝　露点 国際調査報告 １ｍ−一、、、、、、ＰＣＴ／ＧＢ　９２１０２３８２フロントページの続き （７２）発明者　モリソン、ジェームス、デーピッドイギリス国、チェシャー・ シイダブリュ９・８キユイー、ノースウィッチ、モールトン、ニットリーズ・レ ーン、１２

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、トリフルオロメチルメチルエー テル及びフルオロメチルトリフルオロメチルエーテルから選択される弗素化エー テルの少なくとも１種との混合物を含有してなる冷媒組成物。
2. ２．１，１，１，２−テトラフルオロエタン５〜９５重量％と前記エーテル成分 ９５〜５重量％とからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の冷媒組成物 。
3. ３．１，１，１，２−テトラフルオロエタンとフルオロメチルトリフルオロメチ ルエーテルとの混合物を含有してなることを特徴とする請求の範囲第１項又は第 ２項に記載の冷媒組成物。
4. ４．１，１，１，２−テトラフルオロエタンとトリフルオロメチルメチルエーテ ルとの混合物を含有してなることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記 載の冷媒組成物。
5. ５．１，１，１，２−テトラフルオロエタン５〜７５重量％とトリフルオロメチ ルメチルエーテル９５〜２５重量％とからなることを特徴とする請求の範囲第４ 項記載の冷媒組成物。
6. ６．１，１，１，２−テトラフルオロエタン５〜６０重量％とトリフルオロメチ ルメチルエーテル９５〜４０重量％とからなることを特徴とする請求の範囲第５ 項記載の冷媒組成物。
7. ７．１，１，１，２−テトラフルオロエタン２５〜５０重量％とトリフルオロメ チルメチルエーテル７５〜５０重量％とからなることを特徴とする請求の範囲第 ６項記載の冷媒組成物。
8. ８．１，１，１，２−テトラフルオロエタン７０〜９５重量％とトリフルオロメ チルメチルエーテル３０〜５軍属％とからなることを特徴とする請求の範囲第４ 項記載の冷媒組成物。
9. ９．１，１，１，２−テトラフルオロエタン７０〜８５重量％とトリフルオロメ チルメチルエーテル３０〜１５重量％とからなることを特徴とする請求の範囲第 ８項記載の冷媒組成物。
10. １０．別種のハイドロフルオロアルカン類及び残存水素原子を有する別種の弗素 化エーテル類から選択されるオゾンを減少させる可能性が低いか又は皆無である 別の冷媒化合物の少なくとも１種を追加成分として含有してなる前記請求の範囲 のいずれか１項に記載の冷媒組成物。
11. １１．請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の冷媒組成物を含有す る熱伝達装置。
12. １２．請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の冷媒組成物の熱伝達 装置における使用。
13. １３．請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の冷媒組成物を凝縮さ せ、その後に冷却すべき物体との熱交換関係で該冷媒組成物を蒸発させることか らなる冷却を提供する方法。
14. １４．請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の冷媒組成物を加熱す べき物体との熱交換関係で凝縮させ、その後に該冷媒組成物を蒸発させることか らなる加熱を提供する方法。