JPH0436378A - 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、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−
１１（ト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−２
２（クロロジフルオロエタン）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、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
圏に於て分解を生じると、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、成績係数も高く、潤滑油として鉱油が使用で
き、材料との反応も少ないという実用上の欠点のない冷
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
か或いは影響を与えず、さらに地球の温暖化にもあまり
影響し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
、１，１，２−トリ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、１，１，２−トリ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　　　　　１１９℃ 分子量　　　　　　１０２．３２ 燃焼性　　　　　　無し １，１，２−トリフルオロエタン（以下Ｒ−１４３とい
う）の主な物性は、以下の通りである。

沸点　　　　　　　５℃ 臨界温度　　　　　１５８℃ 分子量　　　　　　８４．０４１ 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　　　　　　１００．５０ 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−１４３は、弱可燃性であり、鉱油との相溶性
が良くないという欠点とともに、Ｒ−１３４、Ｒ−１４
２ｂなどに比して、単位ピストン押しのけ量当りの冷凍
能力が格段に小さいという欠点もある。しかしながら、
温度に対する飽和蒸気圧の値は小さいので、高温環境で
使用する空調機器などでは、あまり圧力が高くならない
という利点を有している。また、オゾン破壊係数は０で
あり、好ましいが、その半面、地球温暖化に対する影響
も、Ｒ−２２よりもかなり大きい。

（ｃ）Ｒ−１４２ｂは、弱可燃性で、上記の２者と比較
すると、単位ピストン押しのけ量当たりの発揮できる冷
凍能力は、Ｒ−１３４よりは小さ（、Ｒ−１４３よりは
大きい。また成績係数の値も、Ｒ−１３４よりは大きい
が、Ｒ−１４３よりは小さい。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。

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、Ｒ−１４３およびＲ−１４２ｂの三
成分混合物１００モル中のＲ−１４２ｂの配合割合が、
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の添加によ
り鉱油を潤滑油として使用することにより達成される機
能が不充分となって、冷凍能力および成績係数の低下、
軸受部の焼付などを生じるので、好ましくない。一方、
Ｒ−１４２ｂの量が過剰となる場合には、ＣＱイオンの
量が増大するため、成層圏のオゾン層に対する悪影響が
増大する。従って、Ｒ−１４２ｂの配合割合は、三成分
混合物１００モル中２０モルを上限とする。

（ロ）不燃性であるＲ−１３４と可燃性であるＲ−１４
３及びＲ−１４２ｂ　（以下Ｒ−１４３とＲ−１４２ｂ
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（−次混合物）＝９９〜４：１〜
９６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７５モ
ル以上とすることが望ましい。三成分混合物１００モル
中のＲ−１３４の割合が、４モル未満で且つＲ−１４２
ｂの割合が２０モル未満である場合には、混合物の蒸気
圧が小さ過ぎる為に、冷凍サイクルの低圧側圧力が常時
大気圧以下となり、万一冷媒系統の何処かに空気が侵入
するような個所が存在していると、系内の可燃性混合ガ
スと空気とが混り合って、爆発する危険性を生ずる。−
方、Ｒ−１３４が９９モルを上回る場合には、Ｒ−１４
２ｂの添加効果により、鉱油を潤滑油として使用できる
と云うメリットがなくなり、且つ前述の如き欠点を有す
るようになるので、好ましくない。

なお、上記においては、説明を容易とするために、Ｒ−
１４３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ｔｅｒｔ令ブチルパラクレゾール
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−チル、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、オゾン層の破壊により人類に悪影響を及ぼす危険
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、現在キャブクーラー用冷媒として使用されてい
るＲ−１１４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いる
。

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１〜４ 第１表に示す割合（モル％）のＲ−１３４、Ｒ−１４３
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０℃として、運転を行なった。なお、
圧縮機の潤滑油としては、鉱油を使用した。

また、比較として、Ｒ−１１４単独及びＲ−１３４とＲ
−１５２ａとからなる二成分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。

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。

第１表 Ｒ−１３４−ａ’！■（Ｒ−１４３４Ｒ−１４２ｂ）　
Ｒ−１１４燃焼性（１＋１ （２０＋４ （４０＋１０ （７６＋２０ 不燃 不燃 可燃 可燃 （２＋０ （２４十〇 （５０＋０ （９６＋０ （０＋０ 不燃 不燃 可燃 可燃 １００　　不燃 第２表 成績係数　　冷凍能力　　備　考 ［ｋｃａｌ／　ｈｒ］ 実施例 １　　　　４．４１　　２５７０ ２　　　　４．５１　　２２７０ ３　　　　４．５７　　１９９０ ４　　　　４．５０　　１６１０ 比較例 １　　　　４．４１　　１４００　　　（※）２　　　
　４．５１　　１２３０　　　（＊）３　　　　４．５
７　　１０８０　　　（※）４　　　　４．２８　　　
８６０　　　（※）５　　　　４．３８　　　６２０ 注（※）：比較例１〜４の混合物を使用する場合に、長
時間運転を続けていると、圧縮機の油溜まりの油量が時
間の経過とともに減少して、ついには、軸受部などの焼
付けを生ずる。

第２表に示す結果から、本発明による冷媒を使用すれば
、潤滑油として鉱油の使用が可能となり、安定した優れ
た特性が発揮され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
   ，２−トリ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。