説明

冷媒組成物

【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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
HCFC−22の用途の具体的な分野は低温冷却である。
【0004】
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。
【0005】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開第01/23493号
【特許文献2】国際公開第2004/033852号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本明細書において、割合は組成物の全重量に対する。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
【表1】

【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
「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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【実施例】
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
【表2】

【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
【表3】

【0037】
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。

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項12】
R22用に設計されている、請求項12に記載の冷却装置。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。

【公開番号】特開2010−285620(P2010−285620A)
【公開日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2010−134102(P2010−134102)
【出願日】平成22年6月11日(2010.6.11)
【出願人】(592165314)ゾルファイ フルーオル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (55)
【氏名又は名称原語表記】Solvay Fluor GmbH
【住所又は居所原語表記】Hans−Boeckler−Allee 20,D−30173 Hannover,Germany
【Fターム(参考)】