JPH06914B2 - ペンタフルオロエタンとジフルオロメタンの共沸混合物様組成物 - Google Patents
ペンタフルオロエタンとジフルオロメタンの共沸混合物様組成物Info
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- JPH06914B2 JPH06914B2 JP2511339A JP51133990A JPH06914B2 JP H06914 B2 JPH06914 B2 JP H06914B2 JP 2511339 A JP2511339 A JP 2511339A JP 51133990 A JP51133990 A JP 51133990A JP H06914 B2 JPH06914 B2 JP H06914B2
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
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- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
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-
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- C09K2205/22—All components of a mixture being fluoro compounds
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09K2205/32—The mixture being azeotropic
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は，ペンタフルオロエタンとジフルオロメタンを
含んだ共沸混合物様組成物（azeotrope-like compositi
ons）に関する。これらの混合物は，加熱・冷却用の冷
媒として有用である。
含んだ共沸混合物様組成物（azeotrope-like compositi
ons）に関する。これらの混合物は，加熱・冷却用の冷
媒として有用である。
発明の背景 フルオロカーボンをベースとした流体は，冷却，空調，
及びヒートポンプ用として工業的に広く使用されてい
る。
及びヒートポンプ用として工業的に広く使用されてい
る。
蒸気圧縮は冷却の１つの形態である。その最も単純な形
態においては，蒸気圧縮は，低圧での熱吸収を介して冷
媒を液相から蒸気相に変え，次いで高圧での熱除去を介
して冷媒を蒸気相から液相に変えることを含む。先ず，
冷却すべき物体と接触しているエバポレーター中で冷媒
が蒸発される。エバポレータ中の圧力は，冷媒の沸点
が，冷却すべき物体の温度より低くなるような圧力であ
る。従って，熱が物体から冷媒に流れ，このため冷媒が
蒸発する。次いで，エバポレーター中の低圧を保持する
ために，形成された蒸気を圧縮機によって除去する。次
に，圧縮機によって機械的エネルギーを加えることによ
り，蒸気の温度と圧力を上昇させる。次いで高圧の蒸気
が凝縮器に進み，ここにおいてより低温の媒体との熱交
換，顕熱，及び潜熱が，引き続き起こされる凝縮と共に
除去される。次いで，高温の液状冷媒が膨張弁に進み，
いつでも再循環できる状態となる。
態においては，蒸気圧縮は，低圧での熱吸収を介して冷
媒を液相から蒸気相に変え，次いで高圧での熱除去を介
して冷媒を蒸気相から液相に変えることを含む。先ず，
冷却すべき物体と接触しているエバポレーター中で冷媒
が蒸発される。エバポレータ中の圧力は，冷媒の沸点
が，冷却すべき物体の温度より低くなるような圧力であ
る。従って，熱が物体から冷媒に流れ，このため冷媒が
蒸発する。次いで，エバポレーター中の低圧を保持する
ために，形成された蒸気を圧縮機によって除去する。次
に，圧縮機によって機械的エネルギーを加えることによ
り，蒸気の温度と圧力を上昇させる。次いで高圧の蒸気
が凝縮器に進み，ここにおいてより低温の媒体との熱交
換，顕熱，及び潜熱が，引き続き起こされる凝縮と共に
除去される。次いで，高温の液状冷媒が膨張弁に進み，
いつでも再循環できる状態となる。
冷却の主要な目的は，低温にてエネルギーを取り除くこ
とであるが，ヒートポンプの主要な目的は，より高温に
てエネルギーを加えることである。ヒートポンプは逆サ
イクルシステムであると考えられる。なぜなら，加熱に
際して，凝縮器の作動と冷却用エバポレーターの作動と
が入れ替わっているからである。
とであるが，ヒートポンプの主要な目的は，より高温に
てエネルギーを加えることである。ヒートポンプは逆サ
イクルシステムであると考えられる。なぜなら，加熱に
際して，凝縮器の作動と冷却用エバポレーターの作動と
が入れ替わっているからである。
ある特定のクロロフルオロカーボンは，ユニークな化学
的性質と物理的性質を併せ持っているため，空調用やヒ
ートポンプ用も含めて，冷却用途に広く使用されてい
る。蒸気圧縮システムにおいて使用される冷媒の多く
は，単一成分からなる流体であるか，又は共沸混合物で
ある。単一成分流体と共沸混合物は，一定の沸点を有し
ていることを特徴とする。なぜなら，これらは等温・等
圧の蒸発及び凝縮を示すからである。共沸混合物を冷媒
として使用することは，当業界ではよく知られている。
例えば，R.C.ダウニング（Downing）による「“フルオ
ロカーボン冷媒ハンドブック”，pp.139-158，Prentice
-Hall，1988」，並びに米国特許第2,191,993号及び第2,
641,579号明細書を参照。
的性質と物理的性質を併せ持っているため，空調用やヒ
ートポンプ用も含めて，冷却用途に広く使用されてい
る。蒸気圧縮システムにおいて使用される冷媒の多く
は，単一成分からなる流体であるか，又は共沸混合物で
ある。単一成分流体と共沸混合物は，一定の沸点を有し
ていることを特徴とする。なぜなら，これらは等温・等
圧の蒸発及び凝縮を示すからである。共沸混合物を冷媒
として使用することは，当業界ではよく知られている。
例えば，R.C.ダウニング（Downing）による「“フルオ
ロカーボン冷媒ハンドブック”，pp.139-158，Prentice
-Hall，1988」，並びに米国特許第2,191,993号及び第2,
641,579号明細書を参照。
共沸混合物組成物又は共沸混合物様組成物が要望されて
いる。なぜなら，沸騰や蒸発を起こしても組成が変わら
ないからである。こうした挙動は望ましいことである。
なぜなら，これらの冷媒が使用される前述の蒸気圧縮装
置においては，凝縮した物質が生成され，これが冷却様
又は加熱様に利用されるようになっているからであり，
また冷媒組成物が一定の沸点を有していなければ，すな
わち共沸混合物様組成物でなければ，蒸発や凝縮を起こ
した際に分別や凝離が生じ，この結果冷媒の望ましくな
い配分が生じて冷却や正常に行われなくなるからであ
る。
いる。なぜなら，沸騰や蒸発を起こしても組成が変わら
ないからである。こうした挙動は望ましいことである。
なぜなら，これらの冷媒が使用される前述の蒸気圧縮装
置においては，凝縮した物質が生成され，これが冷却様
又は加熱様に利用されるようになっているからであり，
また冷媒組成物が一定の沸点を有していなければ，すな
わち共沸混合物様組成物でなければ，蒸発や凝縮を起こ
した際に分別や凝離が生じ，この結果冷媒の望ましくな
い配分が生じて冷却や正常に行われなくなるからであ
る。
冷媒としての非共沸混合物が開示されているが（例え
ば，米国特許第4,303,536号明細書を参照），非共沸冷
媒ブレンド物が改良された熱力学的性能を示す能力が文
献中にしばしば説明されているにもかかわらず，工業的
にはあまり広く使用されていない。例えば，T.アトウッ
ド（Atwood）による「^NARBS−その将来性と問題点”，
アメリカン・ソサエティー・オブ・メカニカル・エンジ
ニアーズ，ウインター・アニュアル・ミーティング，ペ
ーパー86-WA/HT-61,1986」，及びM.O.マクリンデン（Mc
Lindn）らによる「“蒸気圧縮サイクルにおける単独冷
媒及び混合冷媒の性能を比較する方法”，Int.J.Refig.
10,318(1987)」を参照のこと。非共沸混合物は，冷却サ
イクル時に分別を起こすので，特定のハードウェアを変
えることを必要とする。さらに，冷却装置中に仕込んだ
り冷却装置を運転する上でのやりにくさも問題となり，
こうしたことが非共沸混合物の使用が敬遠されている大
きな理由となっている。非共沸混合物の使用時又は装置
の運転時において，システム中に不注意による漏れが生
じた場合は，状況はさらに複雑となる。非共沸混合物の
組成が変化し，システムの圧力やシステムの性能に対し
て悪影響を及ぼす。従って，非共沸混合物の１つの成分
が易燃性である場合，分別が起こると，組成物は易燃性
領域へとシフトして危険性が増す恐れがある。
ば，米国特許第4,303,536号明細書を参照），非共沸冷
媒ブレンド物が改良された熱力学的性能を示す能力が文
献中にしばしば説明されているにもかかわらず，工業的
にはあまり広く使用されていない。例えば，T.アトウッ
ド（Atwood）による「^NARBS−その将来性と問題点”，
アメリカン・ソサエティー・オブ・メカニカル・エンジ
ニアーズ，ウインター・アニュアル・ミーティング，ペ
ーパー86-WA/HT-61,1986」，及びM.O.マクリンデン（Mc
Lindn）らによる「“蒸気圧縮サイクルにおける単独冷
媒及び混合冷媒の性能を比較する方法”，Int.J.Refig.
10,318(1987)」を参照のこと。非共沸混合物は，冷却サ
イクル時に分別を起こすので，特定のハードウェアを変
えることを必要とする。さらに，冷却装置中に仕込んだ
り冷却装置を運転する上でのやりにくさも問題となり，
こうしたことが非共沸混合物の使用が敬遠されている大
きな理由となっている。非共沸混合物の使用時又は装置
の運転時において，システム中に不注意による漏れが生
じた場合は，状況はさらに複雑となる。非共沸混合物の
組成が変化し，システムの圧力やシステムの性能に対し
て悪影響を及ぼす。従って，非共沸混合物の１つの成分
が易燃性である場合，分別が起こると，組成物は易燃性
領域へとシフトして危険性が増す恐れがある。
当業者は，冷却用途やヒートポンプ用途に対して使用さ
れている従来の混合物に代わる，フルオロカーボンをベ
ースとした新規な共沸混合物を要望している。現在，特
に関心が払われているのは，完全ハロゲン化クロロフル
オロカーボンの代替物として環境的に許容しうると考え
られているフルオロカーボンベースの冷媒である。完全
ハロゲン化クロロフルオロカーボンは，地球保護オゾン
相の減少に関連した環境問題を引き起こすとされてい
る。数字的モデルによれば，部分ハロゲン化化学種〔例
えば，ペンタフルオロエタン（HFC-125）やジフルオロ
メタン（HFC-32）〕は大気化学に対して悪影響を及ぼさ
ないことが実証されている。完全ハロゲン化化学種に比
較すると，成層圏のオゾン減少や地球温暖化に対する悪
影響は無視しうる程度である。
れている従来の混合物に代わる，フルオロカーボンをベ
ースとした新規な共沸混合物を要望している。現在，特
に関心が払われているのは，完全ハロゲン化クロロフル
オロカーボンの代替物として環境的に許容しうると考え
られているフルオロカーボンベースの冷媒である。完全
ハロゲン化クロロフルオロカーボンは，地球保護オゾン
相の減少に関連した環境問題を引き起こすとされてい
る。数字的モデルによれば，部分ハロゲン化化学種〔例
えば，ペンタフルオロエタン（HFC-125）やジフルオロ
メタン（HFC-32）〕は大気化学に対して悪影響を及ぼさ
ないことが実証されている。完全ハロゲン化化学種に比
較すると，成層圏のオゾン減少や地球温暖化に対する悪
影響は無視しうる程度である。
これらの代替物質はさらに，化学安定性，低毒性，難燃
性，及び使用効率等も含めて，CFCに特異的な性質を有
していけなければならない。使用効率という特徴は，冷
媒の熱力学的性能の低下やエネルギー効率の低下が，電
気エネルギーの需要増大に伴う化石燃料の使用量増大に
より環境免への二次的な影響を生み出す，例えば空調の
ような冷却用途において特に重要となる。さらに，理想
的なCFC冷媒代替物は，現在，CFC冷媒を使用して行われ
ている従来の蒸気圧縮技術に対して大きなエンジニアリ
ング上の変化を必要としない。
性，及び使用効率等も含めて，CFCに特異的な性質を有
していけなければならない。使用効率という特徴は，冷
媒の熱力学的性能の低下やエネルギー効率の低下が，電
気エネルギーの需要増大に伴う化石燃料の使用量増大に
より環境免への二次的な影響を生み出す，例えば空調の
ような冷却用途において特に重要となる。さらに，理想
的なCFC冷媒代替物は，現在，CFC冷媒を使用して行われ
ている従来の蒸気圧縮技術に対して大きなエンジニアリ
ング上の変化を必要としない。
従って本発明の目的ば，冷却用途及び加熱用途に対して
有用な，ペンタフルオロエタンとジフルオロメタンをベ
ースとした新規な共沸混合物様組成物を提供することに
ある。
有用な，ペンタフルオロエタンとジフルオロメタンをベ
ースとした新規な共沸混合物様組成物を提供することに
ある。
本発明の他の目的は，前記用途に使用するための，環境
面から許容しうる新規な冷媒を提供することにある。
面から許容しうる新規な冷媒を提供することにある。
本発明の他の目的や利点は，以下の詳細な説明から明ら
かとなろう。
かとなろう。
発明の説明 本発明によれば，ペンタフルオロエタンとジフルオロメ
タンを含んだ新規な共沸混合物様組成物が提供される。
本発明の共沸混合物様組成物は，約１〜50重量％のペン
タフルオロエタンと約50〜99重量％のジフルオロメタン
を含み，32゜Ｆ（０℃）にて約119psia(820kPa)の蒸気
圧を有する。これらの組成物が共沸混合物様であるの
は，蒸気圧−組成曲線において極大を示すからである。
タンを含んだ新規な共沸混合物様組成物が提供される。
本発明の共沸混合物様組成物は，約１〜50重量％のペン
タフルオロエタンと約50〜99重量％のジフルオロメタン
を含み，32゜Ｆ（０℃）にて約119psia(820kPa)の蒸気
圧を有する。これらの組成物が共沸混合物様であるの
は，蒸気圧−組成曲線において極大を示すからである。
本発明の好ましい実施態様においては，このような共沸
混合物様組成物は，約５〜40重量％のペンタフルオロエ
タンと約95〜60重量％のジフルオロメタンを含む。約3
5.7重量％のペンタフルオロエタンを含有した蒸気相組
成物は，周囲条件での空気中において難燃性であること
が判明している〔「アメリカン・ソサエティー・オブ・
ヒーティング・レフリジェレーティング・アンド・エア
ーコンディショニング・エンジニアーズ（ASHRAE），ス
タンダード34」に規定のASTM E-681法を使用して測
定〕。約35〜50重量％のHFC-125と約65〜50重量％のHFC
-32を含んだ組成物は，共沸混合物様であって且つ難燃
性である。
混合物様組成物は，約５〜40重量％のペンタフルオロエ
タンと約95〜60重量％のジフルオロメタンを含む。約3
5.7重量％のペンタフルオロエタンを含有した蒸気相組
成物は，周囲条件での空気中において難燃性であること
が判明している〔「アメリカン・ソサエティー・オブ・
ヒーティング・レフリジェレーティング・アンド・エア
ーコンディショニング・エンジニアーズ（ASHRAE），ス
タンダード34」に規定のASTM E-681法を使用して測
定〕。約35〜50重量％のHFC-125と約65〜50重量％のHFC
-32を含んだ組成物は，共沸混合物様であって且つ難燃
性である。
真の共沸組成物として発明者らが最良であると考えてい
るのは，約25重量％のペンタフルオロエタンと約75重量
％のジフルオロメタンを含んだ組成物であり，本組成物
は32゜Ｆ（０℃）にて約119psia(820kPa)の蒸気圧を有
する。
るのは，約25重量％のペンタフルオロエタンと約75重量
％のジフルオロメタンを含んだ組成物であり，本組成物
は32゜Ｆ（０℃）にて約119psia(820kPa)の蒸気圧を有
する。
本発明の最も好ましい共沸混合物様組成物は，32゜F（０
℃）にて約119psia(820kPa)の蒸気圧を有する。
℃）にて約119psia(820kPa)の蒸気圧を有する。
本明細書では本発明の混合物に対して“共沸混合物様の
（azeotrope-like）”という用語を使用しているが，こ
れはペンタフルオロエタンとジフルオロメタンを含んだ
組成物が，一定の沸点を有するかあるいは実質的に一定
の沸点を有するからである。
（azeotrope-like）”という用語を使用しているが，こ
れはペンタフルオロエタンとジフルオロメタンを含んだ
組成物が，一定の沸点を有するかあるいは実質的に一定
の沸点を有するからである。
各構成成分を前記した範囲内にて含んだ組成物，並びに
各構成成分を前記した範囲外にて含んだある特定の組成
物は共沸混合物様であり，これらについては以下に詳細
に説明する。
各構成成分を前記した範囲外にて含んだある特定の組成
物は共沸混合物様であり，これらについては以下に詳細
に説明する。
基本原理から，流体の熱力学的状態は，４つの変数，す
なわち圧力，温度，液体組成，及び蒸気組成（それぞれ
Ｐ−Ｔ−Ｘ−Ｙ）によって規定することができる。共沸
混合物は，２種以上の成分を含んだユニークを特徴をも
つ系であり，ある定められたＰとＴにおいてＸとＹが等
しい。実際上，このことは，相変化時において成分が分
離せず，従って上記したような冷却・加熱用途に対して
有用である，ということを意味している。
なわち圧力，温度，液体組成，及び蒸気組成（それぞれ
Ｐ−Ｔ−Ｘ−Ｙ）によって規定することができる。共沸
混合物は，２種以上の成分を含んだユニークを特徴をも
つ系であり，ある定められたＰとＴにおいてＸとＹが等
しい。実際上，このことは，相変化時において成分が分
離せず，従って上記したような冷却・加熱用途に対して
有用である，ということを意味している。
説明をわかりやすくするために，共沸混合物様組成物と
は，沸騰特性が一定であるという点，あるいは沸騰もし
くは蒸発させても分別を起こしにくいという点に関し
て，真の共沸混合物のように挙動する組成物を意味する
ものとする。従って，こうした系においては，蒸発時に
形成される蒸気の組成は，最初の液体組成と同一もしく
は実質的に同一である。このように，沸騰又は蒸発時に
おいて，液体組成は，たとえ変化するとしてもごくわず
かしか変化しない。このことは非共沸混合物様組成物と
は対照的であり，非共沸混合物様組成物においては，蒸
発や凝縮の際に液体組成と蒸気組成が実質的に変化す
る。蒸気相と液相が同一の組成を有している場合，沸点
−組成曲線が，この同一組成にて絶対最大値（absolute
maximum）又は絶対最小値を通過するということを，厳
密な熱力学に基づいて示すことができる。２つの条件
（同一の液体組成と蒸気組成，又は最低もしくは最高沸
点）のうちの一方が存在することが示されれば，系は共
沸混合物であり，他方の条件も満足しているはずであ
る。
は，沸騰特性が一定であるという点，あるいは沸騰もし
くは蒸発させても分別を起こしにくいという点に関し
て，真の共沸混合物のように挙動する組成物を意味する
ものとする。従って，こうした系においては，蒸発時に
形成される蒸気の組成は，最初の液体組成と同一もしく
は実質的に同一である。このように，沸騰又は蒸発時に
おいて，液体組成は，たとえ変化するとしてもごくわず
かしか変化しない。このことは非共沸混合物様組成物と
は対照的であり，非共沸混合物様組成物においては，蒸
発や凝縮の際に液体組成と蒸気組成が実質的に変化す
る。蒸気相と液相が同一の組成を有している場合，沸点
−組成曲線が，この同一組成にて絶対最大値（absolute
maximum）又は絶対最小値を通過するということを，厳
密な熱力学に基づいて示すことができる。２つの条件
（同一の液体組成と蒸気組成，又は最低もしくは最高沸
点）のうちの一方が存在することが示されれば，系は共
沸混合物であり，他方の条件も満足しているはずであ
る。
ある混合物が本発明の意味する範囲内にて共沸混合物様
であるか否かを決定する１つの方法は，該混合物がその
別個の成分に分離されると思われる条件下（すなわち，
分離度−プレートの数）にてそのサンプルを蒸留する，
という方法である。該混合物が非共沸混合物であるか又
は非共沸混合物様の混合物である場合，該混合物は分別
を起こし（すなわち，その種々の成分に分離し），先ず
最初に最も沸点の低い成分が留出し，そして沸点の低い
方から順次留出が進む。該混合物が共沸混合物様である
場合，混合物構成成分の全てを含み，一定の沸点にて沸
騰し，そして単一物質があるかの如く挙動する，ある限
定量の最初の留分が得られる。該混合物が共沸混合物様
でない場合，すなわち共沸混合物系の一部でない場合
は，こうした現象は起こりえない。
であるか否かを決定する１つの方法は，該混合物がその
別個の成分に分離されると思われる条件下（すなわち，
分離度−プレートの数）にてそのサンプルを蒸留する，
という方法である。該混合物が非共沸混合物であるか又
は非共沸混合物様の混合物である場合，該混合物は分別
を起こし（すなわち，その種々の成分に分離し），先ず
最初に最も沸点の低い成分が留出し，そして沸点の低い
方から順次留出が進む。該混合物が共沸混合物様である
場合，混合物構成成分の全てを含み，一定の沸点にて沸
騰し，そして単一物質があるかの如く挙動する，ある限
定量の最初の留分が得られる。該混合物が共沸混合物様
でない場合，すなわち共沸混合物系の一部でない場合
は，こうした現象は起こりえない。
ある混合物が共沸混合物様であるか否かを決定するため
の同等の方法は，沸点−組成曲線が最大値又は最小値を
通過するかどうかを調べる，という方法である。最低沸
点を有する共沸混合物はさらに，同じ組成にて蒸気圧曲
線において最高沸点を有する。これらのブレンド物は，
ラウールの法則からのボジティブなずれを示し，ボジテ
ィブ・アゼオトロープ（positive azeotropes）と呼ば
れる。同様に，最高沸点を示す共沸混合物は，蒸気圧曲
線において最低沸点を示し，ラウールの法則からのネガ
ティブなずれのためにネガティブ・アゼオトロープ（ne
gative azeotropes）と呼ばれる。
の同等の方法は，沸点−組成曲線が最大値又は最小値を
通過するかどうかを調べる，という方法である。最低沸
点を有する共沸混合物はさらに，同じ組成にて蒸気圧曲
線において最高沸点を有する。これらのブレンド物は，
ラウールの法則からのボジティブなずれを示し，ボジテ
ィブ・アゼオトロープ（positive azeotropes）と呼ば
れる。同様に，最高沸点を示す共沸混合物は，蒸気圧曲
線において最低沸点を示し，ラウールの法則からのネガ
ティブなずれのためにネガティブ・アゼオトロープ（ne
gative azeotropes）と呼ばれる。
上記の説明からわかるように，共沸混合物様組成物のも
う一つの特徴は，同じ成分を種々の割合で含有した，共
沸混合物様のある範囲の組成物があるということであ
る。こうした組成物は全て，本明細書にて使用している
共沸混合物様という用語にて含まれるものとする。例え
ば，圧力が異なると，ある与えられた共沸混合物の組成
は，その沸点が変わるにつれて少なくともいくらかは変
化する。従って，ＡとＢの共沸混合物はユニークなタイ
プの関係を示すが，その組成は温度及び／又は圧力によ
って決まる。当技術者には容易にわかることであるが，
共沸混合物の沸点は圧力と共に変わる。
う一つの特徴は，同じ成分を種々の割合で含有した，共
沸混合物様のある範囲の組成物があるということであ
る。こうした組成物は全て，本明細書にて使用している
共沸混合物様という用語にて含まれるものとする。例え
ば，圧力が異なると，ある与えられた共沸混合物の組成
は，その沸点が変わるにつれて少なくともいくらかは変
化する。従って，ＡとＢの共沸混合物はユニークなタイ
プの関係を示すが，その組成は温度及び／又は圧力によ
って決まる。当技術者には容易にわかることであるが，
共沸混合物の沸点は圧力と共に変わる。
従って，本発明の意味する範囲内で共沸混合物様である
ことを明確に示すもう一つの方法は，該混合物が32゜Ｆ
（０℃）にて，本明細書に開示の最も好ましい組成物の
蒸気圧〔32゜Ｆ（０℃）にて約119psia（810kPa）〕の
約±５psia（25kPa）の範囲内の蒸気圧を有することを
明示することである。好ましい組成物は，32゜F（０℃）
にて約±２psia（14kPa）の範囲の蒸気圧を示す。
ことを明確に示すもう一つの方法は，該混合物が32゜Ｆ
（０℃）にて，本明細書に開示の最も好ましい組成物の
蒸気圧〔32゜Ｆ（０℃）にて約119psia（810kPa）〕の
約±５psia（25kPa）の範囲内の蒸気圧を有することを
明示することである。好ましい組成物は，32゜F（０℃）
にて約±２psia（14kPa）の範囲の蒸気圧を示す。
本発明の１つのプロセス実施態様においては，本発明の
共沸混合物様組成物は，共沸混合物様組成物を含んだ冷
媒を凝縮させること，次いで冷却すべき物体の付近にて
前記冷媒を蒸発させること，を含む冷却方法において使
用することができる。
共沸混合物様組成物は，共沸混合物様組成物を含んだ冷
媒を凝縮させること，次いで冷却すべき物体の付近にて
前記冷媒を蒸発させること，を含む冷却方法において使
用することができる。
本発明の他のプロセス実施態様においては，本発明の共
沸混合物様組成物は，加熱すべき物体の付近にて冷媒を
凝縮させること，次いで前記冷媒を蒸発させること，を
利用した加熱方法において使用することができる。本発
明の新規な共沸混合物様組成物中のペンタフルオロエタ
ン成分とジフルオロメタン成分は，よく知られている物
質である。これらの物質は，一定の沸点にて沸騰すると
いう系の特性に悪影響を与えないよう，充分に高い純度
で使用するのが好ましい。
沸混合物様組成物は，加熱すべき物体の付近にて冷媒を
凝縮させること，次いで前記冷媒を蒸発させること，を
利用した加熱方法において使用することができる。本発
明の新規な共沸混合物様組成物中のペンタフルオロエタ
ン成分とジフルオロメタン成分は，よく知られている物
質である。これらの物質は，一定の沸点にて沸騰すると
いう系の特性に悪影響を与えないよう，充分に高い純度
で使用するのが好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する
が，本発明がこれによって限定されることはない。
が，本発明がこれによって限定されることはない。
実施例１ 本発明例では，ペンタフルオロエタンとジフルオロメタ
ンからなる系に対する沸点−組成曲線において最小値が
生じることを示しており，これにより共沸混合物の存在
が確認されている。
ンからなる系に対する沸点−組成曲線において最小値が
生じることを示しており，これにより共沸混合物の存在
が確認されている。
沸騰液体混合物の温度は，W.Swietoslawskiによる
「“沸点上昇法による測定（Ebulliometric Measuremen
t）”，Ｐ．４，レインホールド・パブリッシング・コ
ーポレーション（Reinhold Publishing Corp.）（194
5）」に記載の方法と類似の沸点上昇法を使用して測定
した。
「“沸点上昇法による測定（Ebulliometric Measuremen
t）”，Ｐ．４，レインホールド・パブリッシング・コ
ーポレーション（Reinhold Publishing Corp.）（194
5）」に記載の方法と類似の沸点上昇法を使用して測定
した。
先ず沸点測定装置に計量した量のジフルオロメタンを入
れた。沸点測定装置の下部を穏やかに加温することによ
って，この系を還流状態にした。二酸化炭素アイス／メ
タノール混合物を使用して，凝縮器を冷却した。沸騰液
体の温度は，正確な25オーム白金抵抗温度計を使用して
測定した。本温度計は，±0.01℃の精度で沸点測定値を
記録した。定常状態に達した後，沸騰温度と大気圧を記
録した。次いで，計量したアリコートのペンタフルオロ
エタンを沸点測定装置中に導入し，定常状態に達した後
に再び温度と圧力を記録した。追加アリコートのペンタ
フルオロエタンを使用して，このプロセスを繰り返し
た。
れた。沸点測定装置の下部を穏やかに加温することによ
って，この系を還流状態にした。二酸化炭素アイス／メ
タノール混合物を使用して，凝縮器を冷却した。沸騰液
体の温度は，正確な25オーム白金抵抗温度計を使用して
測定した。本温度計は，±0.01℃の精度で沸点測定値を
記録した。定常状態に達した後，沸騰温度と大気圧を記
録した。次いで，計量したアリコートのペンタフルオロ
エタンを沸点測定装置中に導入し，定常状態に達した後
に再び温度と圧力を記録した。追加アリコートのペンタ
フルオロエタンを使用して，このプロセスを繰り返し
た。
下記の表１には，ペンタフルオロエタンとジフルオロメ
タンを種々の割合で含んだ混合物に対する，745,2mmHg
における沸点測定値が記載してある。
タンを種々の割合で含んだ混合物に対する，745,2mmHg
における沸点測定値が記載してある。
表Ｉにまとめられたデータは，沸点−組成曲線において
最小値が存在すること，すなわちペンタフルオロエタン
とジフルオロメタンとの混合物がポジティブ・アゼオト
ロープを形成することを示している。
最小値が存在すること，すなわちペンタフルオロエタン
とジフルオロメタンとの混合物がポジティブ・アゼオト
ロープを形成することを示している。
実施例２ 本実施例では，ペンタフルオロエタンとジフルオロメタ
ンを含んだある特定の組成物が実質的に一定の蒸気圧を
有することを示す。一定蒸気圧−組成の領域を使用し
て，一定の沸点で沸騰する組成物の範囲，すなわち共沸
混合物様組成物の範囲が定められる。
ンを含んだある特定の組成物が実質的に一定の蒸気圧を
有することを示す。一定蒸気圧−組成の領域を使用し
て，一定の沸点で沸騰する組成物の範囲，すなわち共沸
混合物様組成物の範囲が定められる。
約150cm3容量の容器中にてHFC-125とHCF-32との混合物
を調製することによって，蒸気圧の測定を行った。磁気
駆動撹拌機と０〜300psia（2068kPa）の圧力変換器（精
度±0.2%）を装備した容器を，±0.05゜F（0.03℃）に制
御した定温浴中に浸した。熱平衡に達したときに，蒸気
圧の測定値を記録した。HFC-125とHCF-32の種々の組成
にて，この手順を繰り返した。
を調製することによって，蒸気圧の測定を行った。磁気
駆動撹拌機と０〜300psia（2068kPa）の圧力変換器（精
度±0.2%）を装備した容器を，±0.05゜F（0.03℃）に制
御した定温浴中に浸した。熱平衡に達したときに，蒸気
圧の測定値を記録した。HFC-125とHCF-32の種々の組成
にて，この手順を繰り返した。
表IIは，これらの実験結果を示している。
表IIに記載のデータを内挿することにより，約１〜50重
量％のペンタフルオロエタン及び約99〜50重量％のジフ
ルオロメタンを含んだ組成において，蒸気圧は５psia
（34kPa）の範囲内で実質的に一定であることがわかる
（すなわち，この組成範囲においては，組成物は実質的
に一定の沸点で沸騰するか，あるいは共沸混合物様であ
る）。
量％のペンタフルオロエタン及び約99〜50重量％のジフ
ルオロメタンを含んだ組成において，蒸気圧は５psia
（34kPa）の範囲内で実質的に一定であることがわかる
（すなわち，この組成範囲においては，組成物は実質的
に一定の沸点で沸騰するか，あるいは共沸混合物様であ
る）。
実施例３ 本実施例では，HFC-125/HFC-32のある特定のブレンド物
が難燃性であることを示す。難燃性の測定は，ASHRAEス
タンダード34に従って修正したASTM E-681法を使用して
行った。簡単に説明すると，本方法は，５リットル容量
の球状ガラス容器中でフルオロカーボン／空気のガス状
混合物を１気圧の全圧となるよう調製すること；均一な
組成物が確実に得られるよう，磁気駆動攪拌機により前
記混合物を攪拌すること；そして電気点火式の台所用マ
ッチヘッド（electrically activated kitchen match h
ead）使用して前記混合物を点火させようと試みるこ
と；を含む。分圧法によりHFC-125，HFC-32，及び空気
の混合物を調製し，次いでASTM E-681に規定されている
ように炎が広がるかどうかを調べることによって，三元
燃焼性ダイヤグラムを作成した。臨界燃焼性組成物（cr
itial flammability composition），すなわちHFC-125
とHFC-32とのブレンドからなる組成物であって，易燃性
のHFC-32を最も多い割合で含むが，空気中でフレーム・
リミット（flame limit）を示さない組成物を，ハエン
ニ（Haenni）らによる「インダストリアル・アンド・エ
ンジニアリング・ケミストリー，Vol.51，pp.685-688(1
959)」に記載の方法と類似のグラフ法にて測定した。臨
界燃焼性組成物は，64.3重量％のHFC-32と約35.7重量％
のHFC-125を含んだ組成物であることが見出されてい
る。言い換えると，35.7重量％以上のHFC-125を含有し
たHFC-125/HFC-32ブレンド物は，そのあらゆる割合にお
いて，周囲条件にて空気中で難燃性である。
が難燃性であることを示す。難燃性の測定は，ASHRAEス
タンダード34に従って修正したASTM E-681法を使用して
行った。簡単に説明すると，本方法は，５リットル容量
の球状ガラス容器中でフルオロカーボン／空気のガス状
混合物を１気圧の全圧となるよう調製すること；均一な
組成物が確実に得られるよう，磁気駆動攪拌機により前
記混合物を攪拌すること；そして電気点火式の台所用マ
ッチヘッド（electrically activated kitchen match h
ead）使用して前記混合物を点火させようと試みるこ
と；を含む。分圧法によりHFC-125，HFC-32，及び空気
の混合物を調製し，次いでASTM E-681に規定されている
ように炎が広がるかどうかを調べることによって，三元
燃焼性ダイヤグラムを作成した。臨界燃焼性組成物（cr
itial flammability composition），すなわちHFC-125
とHFC-32とのブレンドからなる組成物であって，易燃性
のHFC-32を最も多い割合で含むが，空気中でフレーム・
リミット（flame limit）を示さない組成物を，ハエン
ニ（Haenni）らによる「インダストリアル・アンド・エ
ンジニアリング・ケミストリー，Vol.51，pp.685-688(1
959)」に記載の方法と類似のグラフ法にて測定した。臨
界燃焼性組成物は，64.3重量％のHFC-32と約35.7重量％
のHFC-125を含んだ組成物であることが見出されてい
る。言い換えると，35.7重量％以上のHFC-125を含有し
たHFC-125/HFC-32ブレンド物は，そのあらゆる割合にお
いて，周囲条件にて空気中で難燃性である。
同じ装置を使用して，高純度のHFC-32が空気中で12.6〜
33.4容量％のフレーム・リミットを示すことが見出され
た。HFC-125とHFC-32とを含んだ共沸混合物用ブレンド
物はHFC-32単独より難燃性が低く，また共沸混合物用の
挙動を示すので凝離を起こすことがない。
33.4容量％のフレーム・リミットを示すことが見出され
た。HFC-125とHFC-32とを含んだ共沸混合物用ブレンド
物はHFC-32単独より難燃性が低く，また共沸混合物用の
挙動を示すので凝離を起こすことがない。
実施例４ 本実施例では，共沸混合物用のHFC-125/HFC-32ブレンド
物が，HFC-32単独の場合に比べてある特定の性能上の利
点を有していることを示す。
物が，HFC-32単独の場合に比べてある特定の性能上の利
点を有していることを示す。
特定の操作条件における冷媒の理論的性能は，標準的な
冷却サイクル解析法，（例えば，R.C.ダウニング（Down
ing），“フルオロカーボン冷媒ハンドンブック”，第
３章，（Prentice-Hall,1988）を参照）を使用して，冷
媒の熱力学的性質から推測することができる。成績係数
（COP）は広く受け入れられている尺度であり，冷媒の
蒸発又は凝縮を含んだ特定の加熱・冷却サイクルにおけ
る冷媒の相対的な熱力学効率を表わすのに特に有用であ
る。冷却工学においては，この用語は，蒸気を圧縮する
場合の有効な冷却と圧縮機により加えられるエネルギー
との比を表わす。冷媒の能力（capacity）は該冷媒の容
量効率で示される。圧縮機技術者にとっては，この値
は，ある与えられた容量流量の冷媒に対する熱量をポン
プ送りする圧縮機の能力（capability）を表わす。言い
換えると，ある特定の圧縮機が与えられた場合，より高
い能力もった冷媒は，より多くの冷却もしくは加熱 エ
ネルギーを移送する。
冷却サイクル解析法，（例えば，R.C.ダウニング（Down
ing），“フルオロカーボン冷媒ハンドンブック”，第
３章，（Prentice-Hall,1988）を参照）を使用して，冷
媒の熱力学的性質から推測することができる。成績係数
（COP）は広く受け入れられている尺度であり，冷媒の
蒸発又は凝縮を含んだ特定の加熱・冷却サイクルにおけ
る冷媒の相対的な熱力学効率を表わすのに特に有用であ
る。冷却工学においては，この用語は，蒸気を圧縮する
場合の有効な冷却と圧縮機により加えられるエネルギー
との比を表わす。冷媒の能力（capacity）は該冷媒の容
量効率で示される。圧縮機技術者にとっては，この値
は，ある与えられた容量流量の冷媒に対する熱量をポン
プ送りする圧縮機の能力（capability）を表わす。言い
換えると，ある特定の圧縮機が与えられた場合，より高
い能力もった冷媒は，より多くの冷却もしくは加熱 エ
ネルギーを移送する。
発明者らは，凝縮器の温度が通常37.8℃（100゜Ｆ）で
あって，エバポレーターの温度が通常−４５．６℃（−
50゜F）〜２３．３℃（−10゜Ｆ）であるような定温冷却
サイクルに対する冷媒に関して，このタイプの算出を行
った。発明者らはさらに，圧縮が等エントロピー圧縮で
あり，そして圧縮機入口温度が18.3℃（65゜Ｆ）である
と仮定した。HFC-32とHFC-125の80/20重量比のブレンド
物，及びHFC-32単独物に対して，このような算出を行っ
た。表IIIは、エバポレーター温度のある範囲にわたっ
て，HFC-32とHFC-125の80/20ブレンド物のCOPを，HFC-3
2のCOPと比較して示している。表IIIにおいては，★の
記号は，COPと能力（capacity）がHFC-32との比較にて
与えられていることを示している。
あって，エバポレーターの温度が通常−４５．６℃（−
50゜F）〜２３．３℃（−10゜Ｆ）であるような定温冷却
サイクルに対する冷媒に関して，このタイプの算出を行
った。発明者らはさらに，圧縮が等エントロピー圧縮で
あり，そして圧縮機入口温度が18.3℃（65゜Ｆ）である
と仮定した。HFC-32とHFC-125の80/20重量比のブレンド
物，及びHFC-32単独物に対して，このような算出を行っ
た。表IIIは、エバポレーター温度のある範囲にわたっ
て，HFC-32とHFC-125の80/20ブレンド物のCOPを，HFC-3
2のCOPと比較して示している。表IIIにおいては，★の
記号は，COPと能力（capacity）がHFC-32との比較にて
与えられていることを示している。
上表に記載のデータは，HFC-32/HFC-125の80/20のブレ
ンド物が，HFC-32単独の場合に比べてある程度のCOPの
向上を果たすこと，実質的に同じ冷却能力を有するこ
と，そしてさらに，圧縮機からのより低い排出温度を与
えること（このことは圧縮機の信頼性に寄与する−すな
わち，当業界では，圧縮機排出温度が低いほど，より信
頼性の高い圧縮機作動が得られることが知られている）
を示している。
ンド物が，HFC-32単独の場合に比べてある程度のCOPの
向上を果たすこと，実質的に同じ冷却能力を有するこ
と，そしてさらに，圧縮機からのより低い排出温度を与
えること（このことは圧縮機の信頼性に寄与する−すな
わち，当業界では，圧縮機排出温度が低いほど，より信
頼性の高い圧縮機作動が得られることが知られている）
を示している。
さらに、本実施例にて使用されている20重量％より多い
HFC-125を含んだ共沸混合物様のHFC-32/HFC-125混合物
は、HFC-32単独の場合と等しい性能，及びより一層低い
圧縮機排出温度を与える。
HFC-125を含んだ共沸混合物様のHFC-32/HFC-125混合物
は、HFC-32単独の場合と等しい性能，及びより一層低い
圧縮機排出温度を与える。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−295987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1787（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121392（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−222893（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】約1.0〜約50.0重量％のペンタフルオロエ
タンと約99.0〜約50.0重量のジフルオロメタンとを含
み，３２゜Fにて約119.0psiaの蒸気圧を有する共沸混合
物様組成物。 - 【請求項２】約５〜約40.0重量％のペンタフルオロエタ
ンと約95.0〜約60.0重量％のジフルオロメタンとを含
む，請求の範囲第１項に記載の共沸混合物様組成物。 - 【請求項３】約25重量％のペンタフルオロエタンと約75
重量％のジフルオロメタンとを含む，請求の範囲第１項
に記載の共沸混合物様組成物。 - 【請求項４】請求の範囲第１項に記載の組成物を凝縮さ
せること，次いで前記組成物を冷却すべき物体の近くで
蒸発させること，を含む冷却作用を生成させる方法。 - 【請求項５】請求の範囲第１項に記載の組成物を加熱す
べき物体の近くで凝縮させること，次いで前記組成物蒸
発させること，を含む加熱作用を生成させる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US412,974 | 1989-09-26 | ||
| US07/412,974 US4978467A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Azeotrope-like compositions of pentafluoroethane and difluoromethane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05500071A JPH05500071A (ja) | 1993-01-14 |
| JPH06914B2 true JPH06914B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=23635261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2511339A Expired - Lifetime JPH06914B2 (ja) | 1989-09-26 | 1990-08-02 | ペンタフルオロエタンとジフルオロメタンの共沸混合物様組成物 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4978467A (ja) |
| EP (1) | EP0533673B2 (ja) |
| JP (1) | JPH06914B2 (ja) |
| AT (1) | ATE109498T1 (ja) |
| CA (1) | CA2065456C (ja) |
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