JPH0436377A - 冷媒 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、冷媒に関する。

従来技術とその問題点 従来、作動流体乃至冷媒としては、クロロフルオロカー
ボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、フルオロカー
ボン、ハイドロフルオロカーボン、これらの共沸組成物
並びにその近辺の組成の組成物が知られている。これら
のうち、現在冷凍機用の作動流体としては、Ｒ−１１０
リクロロフルオロメタン）、Ｒ−１２（ジクロロジフル
オロメタン’）　、Ｒ−１１４（１，２−ジクロロ−１
，１゜２．２−テトラフルオロエタン）　、Ｒ−２２（
クロロジフルオロメタン）などが主に使用されている。

しかしながら、近年、大気中に放出された場合に、クロ
ロフルオロカーボンは、それが分解するまでの寿命が極
めて長いために、分解すること無く成層圏にまで上昇し
、成層圏において分解すると、成層圏のオゾン層を破壊
し、その結果、人類を含む地球上の生態系に重大な悪影
響を及ぼすことが指摘されている。従って、成層圏のオ
ゾン層破壊の可能性の高いこれらクロロフルオロカーボ
ンについては、国際的な取り決めにより、使用及び生産
が制限されるに至っている。制限の対象となる上記のク
ロロフルオロカーボンとして、上記の様に汎用されてい
るＲ−１１、Ｒ−１２、Ｒ−１１４などがある。冷凍・
空調設備の普及に伴い、需要が毎年増大しているこれら
冷媒の使用及び生産の制限は、居住環境をはじめとして
、現在の社会機構全般に与える影響が大きい。従って、
オゾン破壊問題を生じる危険性の無い或いはその危険性
の極めて低い新たな冷媒の開発が緊急の課題となってい
る。

問題点を解決するための手段 本発明者は、冷凍空調機器に適用した場合に化学的に安
定であり、成績係数にも優れ、潤滑油として鉱油が使用
可能であり、材料との反応などの実用上の問題のない冷
媒を見出すべく、且つ当然のことながら、大気中に放出
された場合にも成層圏のオゾン層に及ぼす影響が小さい
か或いは殆ど影響を与えず、地球の温暖化にも余り悪影
響を及ぼさない新たな冷媒を得るべく、種々研究を重ね
てきた。その結果、１．１，２．２−テトラフルオロエ
タン、１．１−ジフルオロエタンおよび１−クロロ−１
，１−ジフルオロエタンからなる混合物が、その目的に
合致する要件を具備していることを見出した。

すなわち、本発明は、１．　１．　２．　２−テトラフ
ルオロエタン、１，１−ジフルオロエタンおよび１−ク
ロロ−１，１−ジフルオロエタンの混合物からなる冷媒
に係る。

本発明で使用する１、１，２．２−テトラフルオロエタ
ン（以下Ｒ−１３４という）の主な物性は、以下の通り
である。

沸点　　　　　　　−１９，８℃ 臨界温度　　　　　１１４℃ 分子量　　　　　　１０２．０３ 燃焼性　　　　　　無し １．１−ジフルオロエタン（以下Ｒ−１５２ａという）
の主な物性は、以下の通りである。

沸点　　　　　　　−２５℃ 臨界温度　　　　　１１３．５℃ 分子量　　　　　　６６、　０５ 燃焼性　　　　　　有り １−クロロ−１，１−ジフルオロエタン（以下Ｒ−１４
２ｂという）の主な物性は、以下の通りである。

沸点　　　　　　　−９，７℃ 臨界温度　　　　　１３７．１℃ 分子量　　　　　　１００．５ 燃焼性　　　　　　有り 上記の３種類の物質は、それぞれ単独で冷媒として使用
する場合には、下記のような利点および欠点を有してい
る。本発明は、これら３種の物質を特定の割合で混合す
ることにより、それぞれの欠点を解消乃至軽減し、かつ
それぞれの利点を活用するものである。

（ａ）Ｒ−１３４は、不燃性であるという大きな利点と
、冷凍サイクルに適用した場合の成績係数がＲ−１３４
ａなどよりも良好であるという特徴を有する。しかしな
がら、一方では、ある種の合成油（例えば、ポリグリコ
ール油）とじか相溶性を示さないという欠点を有する。

オゾン破壊係数は、０であるので、好ましいが、地球温
暖化に対する影響は、Ｒ−２２とあまり変わらない。

（ｂ）Ｒ−１５２ａは、可燃性であることが大きな欠点
であるが、成績係数に極めて優れ、Ｒ−１３４、Ｒ−１
４２ｂに比して、同じピストン押し量でも、最も大きな
冷凍能力を発揮する。潤滑油との相溶性は、鉱油との間
では、低いので、問題があるが、グリコール油などの合
成油との間では、良好な相溶性を示す。オゾン破壊係数
は、０であり、又、地球温暖化に対する影響も、Ｒ−２
２の１／１０程度であり、非常に好ましい。

（ｃ）Ｒ−１４２ｂは、弱可燃性で、上記の２者に比し
て、冷凍能力が極めて小さいという欠点がある。オゾン
破壊係数は、０．０６でさほど大きくないが、地球温暖
化に対する影響は、Ｒ−２２よりも大きいため、やや問
題があるといえる。しかしながら、Ｒ−１４２ｂは、鉱
油との相溶性が良いので、わずかの量の配合により、冷
凍サイクルの油の戻りを改善し得ることが、大きな利点
である。又、成績係数も上記２者よりも良い。

本発明冷媒においては、下記の２つの要件を充足するこ
とが望ましい。

（イ）Ｒ−１３４と、Ｒ−１５２ａおよびＲ−１４２ｂ
の３成分からなる混合物１００モル中のＲ−１４２ｂの
配合量が１〜２０モルの範囲にあること。Ｒ−１４２ｂ
の配合割合が、１モル未満の場合には、Ｒ−１４２ｂの
混入による鉱油系潤滑油との相溶性改善が不十分となり
、成績係数の低下、冷凍能力の低下、軸受部の焼付けな
どを生ずるので、好ましくない。一方、Ｒ−１４２ｂの
配合割合が大きくなりすぎる場合には、ピストン押しの
け量当たりの冷凍能力の値が小さくなるのみならず、オ
ゾン破壊係数も高くなり、地球温暖化作用も大きくなる
ので、混合物１００モル中のＲ−１４２ｂの配合量は、
２０モル以下とする。

（ロ）不燃性であるＲ−１３４と可燃性であるＲ−１５
２ａおよびＲ−１４２ｂ　（以下Ｒ−１５２ａとＲ−１
４２ｂとの混合物を一次混合物という）との混合割合が
、モル比として、前者：後者＝９９〜６０：１〜４０の
範囲にあること（以下この混合物を本発明組成物という
）。この組成範囲内では、本発明組成物は不燃性乃至微
燃性を呈する。本発明組成物を不燃性とするためには、
組成物１００モル中のＲ−１３４の割合を７０モル以上
とすることが望ましい。本発明組成物１００モル中のＲ
−１３４の割合が ６０モル未満の場合には、混合物の可燃性が高くなり、
冷媒として使用する場合に爆発防止などの安全性に対す
る配慮が必要となって、装置コストが高くなって好まし
くない。これに対し、Ｒ−１３４の割合が９９モルを上
回る場合には、Ｒ−１４２ｂの特徴である鉱油が使用で
きるというメリットが失われる。

なお、上記においては、説明を容易とするために、Ｒ−
１５２ａとＲ−１４２ｂとの混合物を一次混合物と称し
たが、本発明組成物の調製に際しては、−次混合物を予
め作っておく必要はなく、３成分を同時乃至任意の順序
で混合することができる。

本発明冷媒には、必要に応じ、安定剤を併用することが
出来る。即ち、過酷な使用条件下により高度の安定性が
要求される場合には、プロピレンオキシド、１，２−ブ
チレンオキシド、グリシドールなどのエポキシド類；ジ
メチルホスファイト、ジイソプロピルホスファイト、ジ
フェニルホスファイトなどのホスファイト類；トリラウ
リルトリチオフォスファイトなどのチオホスファイト類
；トリフエノキシホスフィンサルファイド、トリメチル
ホスフィンサルファイドなどのホスフィンサルファイド
類；ホウ酸、トリエチルボレート、トリフェニルボレー
ト、フェニルボロン酸、ジフェニルボロン酸などのホウ
素化合物；２，６−ジーｔｅｒｔφブチルバラクレゾー
ルなどのフェノール類；ニトロメタン、ニトロエタンな
どのニトロアルカン類；アクリル酸メチル、アクリル酸
エチルなどのアクリル酸エステル類；その他ジオキサン
、ｔｅｒｔ・ブタノール、ペンタエリスリトール、バラ
イソプロペニルトルエン；などの安定剤を作動流体重量
の０．０１〜５％程度添加することができる。

また、本発明の目的乃至効果を損なわない範囲で、本発
明混合物には他の化合物を混合することが出来る。この
様な化合物としては、ジメチルエーテル、ペンタフルオ
ロジメチルエーテルなどのエーテル類；パーフルオロエ
チルアミンなどのアミン類、ＬＰＧなどが例示される。

発明の効果 本発明による混合冷媒は、各構成成分が易分解性であり
、オゾン層に影響を与える塩素原子を少量しか含まない
ので、オゾン層の破壊問題を生じる危険性は殆んどない
。

また、本発明による冷媒は、後記の第１表から明らかな
ように、現在冷媒として広く使用されているＲ−１２に
比して、冷房能力及び成績係数において、同等以上の性
能を具備しており、吐出ガス温度などの性能においても
、バランスがとれている。

また、本発明による冷媒は、高分子化合物に対する溶解
性が低いので、既存の冷凍機における材料変更などを行
なうことなく、そのまま使用可能である。

さらに、本発明冷媒は、熱安定性に優れ、不燃性乃至微
燃性なので、通常の冷凍機において、やはりそのまま使
用可能である。

またさらに、本発明による冷媒は、鉱油と溶解するＲ−
１４２ｂを含むので、鉱油との相溶性が改善されており
、Ｒ−１３４およびＲ１５２ａ単独ならびに両者の混合
物に比較して、潤滑油として鉱油が使用できる利点があ
る。

実施例 以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。

実施例１〜４および比較例１〜５ 第１表に示す割合（モル％）のＲ−１３４、Ｒ−１５２
ａおよびＲ−１４２ｂからなる混合冷媒を使用する１馬
力の冷凍機において、凝縮器における冷媒の蒸発温度を
０℃とし、凝縮温度を５０℃とし、過熱温度を５℃とし
、凝縮器過冷却度を２℃として、運転を行なった。

また、比較として、Ｒ−１３４とＲ−１５２ａとからな
る混合冷媒を使用して、同様の条件で冷凍機の運転を行
なった。いずれの場合にも、圧縮器用の潤滑油として鉱
油系の油を使用した。

第２表に各冷媒を使用した場合に得られた（Ｉ）成績係
数および（ＩＩ）冷凍能力［ｋｃａｌ／　ｈ　ｒ　］を
示す。

なお、比較例３及び４においては、２時間以上連続して
運転していると、圧縮機内の油溜まりの油がなくなって
、軸受部の焼付けが発生した。また、冷凍能力及び成績
係数が、予測された値よりも１５〜２０％低（なってい
るのは、蒸発器の中に油が溜まって、伝熱を阻害したた
めと考えられる。

第　１　表（混合組成モル％） Ｒ−１３４−次１ａＷ４　（Ｒ−１５２ａ＋Ｒ−１４２
ｂ）　Ｒ−１２燃焼性（９＋１ （１５＋５ （２０＋２０ （２０＋２０ 不燃 不燃 不燃 微燃 （３０＋３０ （６０＋１０ （２０＋０ （６０＋０ （０＋０ 強撚 強撚 不燃 強撚 ｉｏｏ　　不燃 どの特性を具備していることが明らかである。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１，１，２，２−テトラフルオロエタン、１，１
   −ジフルオロエタンおよび１−クロロ−１，１−ジフル
   オロエタンの混合物からなる冷媒。