JPH059466A - 共沸及び共沸様混合物 - Google Patents

共沸及び共沸様混合物

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JPH059466A
JPH059466A JP3159029A JP15902991A JPH059466A JP H059466 A JPH059466 A JP H059466A JP 3159029 A JP3159029 A JP 3159029A JP 15902991 A JP15902991 A JP 15902991A JP H059466 A JPH059466 A JP H059466A
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JP
Japan
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azeotrope
mixture
mol
azeotropic
octafluorocyclobutane
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JP3159029A
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English (en)
Inventor
Yukio Omure
幸雄 大牟礼
Masahiro Noguchi
真裕 野口
Katsuki Fujiwara
克樹 藤原
Hiroshi Momota
博史 百田
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】モノクロロジフルオロエタン及びオクタフルオ
ロシクロブタンを必須成分とする共沸及び共沸様混合
物。 【効果】不燃性、気液間の相変化の際における組成変化
の程度、冷凍能力、成績係数などの性質に関しバランス
のとれた共沸及び共沸様混合物を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2種のフルオロアルカ
ンを必須成分とする共沸及び共沸様混合物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フルオロアルカン類は例えば冷凍
機用の冷媒として、トリクロロフルオロメタン(R1
1)、ジクロロジフルオロメタン(R12)、1,2−
ジクロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(R
114)、クロロジフルオロメタン(R22)などのク
ロロフルオロアルカンが主に使用されてきた。しかしな
がら、大気中に放出された場合、これらフルオロアルカ
ンは長期間安定であるために分解することなく成層圏に
まで上昇し、そこで分解生成した塩素ラジカルが、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、前
記のクロロフルオロアルカンのうちR11、R12及び
R114についてはオゾン層破壊の危険性が高いので、
国際的な取決めにより、その生産及び使用が規制される
に至っている。
【0003】その結果、冷凍機用に不可欠なこれら冷媒
の生産及び使用の規制により、居住環境をはじめとして
食糧品の貯蔵及び輸送等が制約されることになり、社会
全般に与える影響が大きい。従って、上記のような冷媒
に代わり得るオゾン層を破壊しない冷媒の開発が緊急の
課題となっている。
【0004】上記クロロフルオロカーボンの代替品とし
て考えられるクロロフルオロアルカンまたはフルオロア
ルカンとしては、ジクロロモノフルオロメタン(R2
1)、トリフルオロメタン(R23)、ジフルオロメタ
ン(R32)、モノクロロテトラフルオロエタン(R1
24)、ペンタフルオロエタン(R125)、モノクロ
ロトリフルオロエタン(R133a)、テトラフルオロ
エタン(R134a)、モノクロロジフルオロエタン
(R142b)及びトリフルオロエタン(R143a)
等が挙げられる。
【0005】しかしながら、これらクロロフルオロアル
カンおよびフルオロアルカンは、オゾン破壊係数(以
下、ODPと略記する)、燃焼性、その他冷媒として要
求される各種の性質をすべて満足しているわけではな
い。
【0006】また、これらアルカン類の混合物を冷媒と
して使用する場合には、熱交換器内での蒸発、凝縮とい
う相変化が起こる際に組成変化を伴うので、冷凍機の運
転上の信頼性が保たれない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フル
オロアルカンの混合物を必須成分とする共沸及び共沸様
混合物であって、特にODPが小さく、微燃性又は不燃
性であり、また冷媒として要求される性質に優れ、冷
凍、空調機運転中に組成変化をほとんど或いは全く伴わ
ない共沸及び共沸様混合物を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意検討を重ねた結果、特定の2種類のフ
ルオロアルカンの混合物が共沸及び共沸様混合物を形成
することを見出し本発明を完成した。
【0009】即ち、本発明はモノクロロジフルオロエタ
ン及びオクタフルオロシクロブタンを必須成分とする共
沸及び共沸様混合物を提供するものである。
【0010】本発明の共沸及び共沸様混合物の必須成分
が、モノクロロジフルオロエタン40モル%以上及びオ
クタフルオロシクロブタン60モル%以下である場合に
は、気液間の相変化の際における組成変化が少なくな
り、かつ冷媒として使用する場合にはモノクロロジフル
オロエタン又はオクタフルオロシクロブタン単独のもの
よりも総合的にバランスがとれた混合物となるので好ま
しい。
【0011】さらに、本発明の共沸及び共沸様混合物の
必須成分が、モノクロロジフルオロエタン40〜87モ
ル%及びオクタフルオロシクロブタン60〜13モル%
である場合には、気液間の相変化の際における本発明の
混合物の組成変化はより少なくなり、かつ高圧ガス取締
法上の不燃性を示すのでより好ましい。
【0012】さらにまた、本発明の共沸及び共沸様混合
物の必須成分が、モノクロロジフルオロエタン40〜7
3モル%及びオクタフルオロシクロブタン60〜27モ
ル%である場合には、本発明の混合物は不燃性を示すの
でより好ましい。
【0013】さらにまた、本発明の共沸及び共沸様混合
物の必須成分が、モノクロロジフルオロエタン45〜6
5モル%及びオクタフルオロシクロブタン55〜35モ
ル%である場合には、本発明の混合物は気液間の相変化
の際における組成変化がさらに少なく実質的に共沸混合
物としての性質を示し、かつ不燃性を示すのでさらに好
ましい。
【0014】さらにまた、本発明の共沸及び共沸様混合
物が、モノクロロジフルオロエタン58モル%及びオク
タフルオロシクロブタン42モル%からなる場合には、
本発明の混合物は共沸混合物であり、かつ不燃性を示す
ので非常に好ましい。
【0015】本明細書中で使用する共沸及び共沸様混合
物という用語は、共沸混合物である場合及び共沸様混合
物である場合の両方を含む意味である。そして、共沸混
合物とは、混合液体と平衡にある蒸気が混合液体と同一
の組成を示す混合物を意味し、共沸様混合物とは、混合
液体と平衡にある蒸気が混合液体と類似の組成を示す混
合物である。
【0016】本発明で使用するモノクロロジフルオロエ
タン(HCFC142b)及びオクタフルオロシクロブ
タン(FC−C318)は、以下に示す通りである。
【0017】
【化1】
【0018】HCFC142b、FC−C318及びこ
れらの混合物の物性を対比して以下の表1に示した。
【0019】なお、液密度の数値のうちカッコ内の値
は、測定温度である。
【0020】
【表1】
【0021】本発明の共沸及び共沸様混合物には、必要
に応じて安定剤を併用することができる。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ホスファ
イトなどのチオホスファイト類;トリフェノキシホスフ
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−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;その他ジオキサン、tert−ブタノール、ペンタエ
リスリトール、パライソプロペニルトルエン;などの安
定剤を混合物重量の0.01〜5重量%程度添加するこ
とができる。
【0022】また、本発明の目的及び効果を損なわない
範囲で、本発明の混合物には他の化合物を混合すること
ができる。このような化合物としては、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。
【0023】さらに、本発明の共沸及び共沸様混合物
は、冷媒の外にも発泡剤または噴射剤としてODPが小
さく、不燃性その他用途上の利点を有し、望ましく使用
することができる。
【0024】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明らかにする。
【0025】
【実施例1】HCFC142b及びFC−C318を必
須成分とする混合物の25℃における気液平衡の測定を
以下の方法により行った。すなわち、混合物試料を耐圧
容器内に封入し、気相から液相へ、液相から気相へとそ
れぞれ循環ポンプを介して十分に攪拌を行い、ガスクロ
マトグラフィーにより気液組成を測定し、同時にその時
の圧力を測定した。
【0026】結果を図1に示す。図1の結果から、HC
FC142bが52モル%、FC−C318が48モル
%の時、共沸混合物となることが示された。
【0027】また、HCFC142b及びFC−C31
8を必須成分とする混合物は、全組成範囲にわたり共沸
様であるが、HCFC142bが45〜65モル%の範
囲では特に気液組成差が小さいことが明らかになった。
【0028】
【実施例2】HCFC142b及びFC−C318から
なる冷媒を使用する冷凍機において、蒸発器における冷
媒の蒸発温度を5℃、凝縮温度を75℃、圧縮器入口の
過熱度を5℃、凝縮器出口の過冷却度を0℃として運転
を行った。
【0029】冷凍機油としてはアルキルベンゼンを使用
した。
【0030】以下の表2に示す混合割合のHCFC14
2b及びFC−C318からなる冷媒(計12種類)各
々について、成績係数(COP)、冷凍能力(kcal/m
3 )、圧縮機吐出ガス温度及び組成差を測定した。これ
らの結果をまとめて表2に示す。
【0031】
【表2】
【0032】表2の結果から、HCFC142bの混合
割合が高いほど冷凍能力も高くなることが示された。ま
た、HCFC142bの混合割合が40%を越える範囲
では、HCFC142bの混合割合が高いほど成績係数
も高くなることが示された。
【0033】表2中HCFC142b 58モル%及び
FC−C318 42モル%からなる混合物は、共沸混
合物であり、成績係数及び冷凍能力のいずれも不燃域の
混合物中では比較的優れた値を示している。さらに、吐
出ガス温度が高くならないので、高温環境で使用される
冷媒として優れた性質を有することが明らかである。
【0034】
【実施例3】HCFC142b及びFC−C318を必
須成分とする混合物の燃焼範囲の測定は、一般高圧ガス
保安規則第2条第1号イ及びロの爆発限界の測定法を容
器保安規則第2条に記載された方法に準じて行った。
【0035】即ち、内容積約2リットルの球形容器にH
CFC142b及びFC−C318の混合物をマノメー
ターにより定量しながら導入し、組成が均一となった
後、着火装置によりスパークを発生させ、各組成におけ
る着火の有無を確認した。
【0036】結果を図2に示す。図2において、横軸は
FC−C318の組成(モル%)を示し、縦軸は、HC
FC142bの組成(モル%)を示す。いずれの場合に
も、残余は空気である。
【0037】図2において、右上がりの実線よりも下部
の領域では、混合物は、いかなる割合で混ざっても燃焼
しない。この直線の傾きは、両成分の混合比を示し、H
CFC142b 73モル%以下、FC−C318 2
7モル%以上の混合物の領域は不燃性であることを示し
ている。
【0038】また、HCFC142b 87モル%以
下、FC−C318 13モル%以上の混合物の領域
(同図中右上がりの破線より下部の領域)は、高圧ガス
取締法上の不燃域であることを示している。
【0039】
【発明の効果】本発明の2種のフルオロアルカンを必須
成分とする共沸及び共沸様混合物は、以下のような効果
を有し、例えば上述の国際的な規制を受けているクロロ
フルオロアルカンの代替品として優れている。
【0040】 モノクロロジフルオロエタン単独で
は、冷凍能力、成績係数ともに優れているが可燃性であ
り、オクタフルオロシクロブタン単独では、冷凍能力が
劣るため、いずれも冷媒としては不適当であったが、こ
れら溶媒を組み合わせることにより燃焼性、気液間の相
変化の際における組成変化の程度、冷凍能力、成績係数
などの性質に関しバランスのとれた共沸及び共沸様混合
物を提供できる。
【0041】 モノクロロジフルオロエタン40モル
%以上及びオクタフルオロシクロブタン60モル%以下
の混合溶媒では、気液間の相変化の際における混合溶媒
の組成変化が少なくなり、従来の混合溶媒の欠点が解消
され、実用価値の高い共沸及び共沸様混合物が提供でき
る。
【0042】 モノクロロジフルオロエタン40〜8
7モル%及びオクタフルオロシクロブタン60〜13モ
ル%である場合には、気液間の相変化の際における本発
明の混合物の組成変化はより少なくなり、かつ高圧ガス
取締法上の不燃性を示すため、より実用価値が高くな
る。
【0043】 モノクロロジフルオロエタン40〜7
3モル%及びオクタフルオロシクロブタン60〜27モ
ル%である場合には、本発明の混合物は気液間の相変化
の際における組成変化はさらに少なくなり、かつ燃焼範
囲もなくなり不燃性を示すのでさらに好ましい。
【0044】 モノクロロジフルオロエタン45〜6
5モル%及びオクタフルオロシクロブタン55〜35モ
ル%である場合には、実質的に共沸混合物としての性質
を示しかつ不燃性を示すのでさらに好ましい モノク
ロロジフルオロエタン58モル%及びオクタフルオロシ
クロブタン42モル%からなる場合には、共沸混合物で
あり、かつ不燃性を示すので非常に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による共沸及び共沸様混合物の気液相変
化の割合を示すグラフである。
【図2】HCFC142b及びFC−C318の混合物
の燃焼範囲を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 克樹 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 百田 博史 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキン 工業株式会社淀川製作所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モノクロロジフルオロエタン及びオクタフ
    ルオロシクロブタンを必須成分とする共沸及び共沸様混
    合物。
  2. 【請求項2】モノクロロジフルオロエタン40モル%以
    上及びオクタフルオロシクロブタン60モル%以下を必
    須成分とする請求項1に記載の共沸及び共沸様混合物。
  3. 【請求項3】モノクロロジフルオロエタン40〜87モ
    ル%及びオクタフルオロシクロブタン60〜13モル%
    を必須成分とする請求項1に記載の共沸及び共沸様混合
    物。
  4. 【請求項4】モノクロロジフルオロエタン40〜73モ
    ル%及びオクタフルオロシクロブタン60〜27モル%
    を必須成分とする請求項1に記載の共沸及び共沸様混合
    物。
  5. 【請求項5】モノクロロジフルオロエタン45〜65モ
    ル%及びオクタフルオロシクロブタン55〜35モル%
    を必須成分とする請求項1に記載の共沸及び共沸様混合
    物。
  6. 【請求項6】モノクロロジフルオロエタン58モル%及
    びオクタフルオロシクロブタン42モル%からなる請求
    項1に記載の共沸混合物。
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