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JPH11199863A - 混合作動流体 - Google Patents

混合作動流体

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Publication number
JPH11199863A
JPH11199863A JP10002834A JP283498A JPH11199863A JP H11199863 A JPH11199863 A JP H11199863A JP 10002834 A JP10002834 A JP 10002834A JP 283498 A JP283498 A JP 283498A JP H11199863 A JPH11199863 A JP H11199863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
working fluid
mixed working
butane
gwp
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10002834A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Yoshida
雄二 吉田
Shozo Funakura
正三 船倉
Noriho Okaza
典穂 岡座
Mitsuharu Matsuo
光晴 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10002834A priority Critical patent/JPH11199863A/ja
Publication of JPH11199863A publication Critical patent/JPH11199863A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成層圏オゾン層に及ぼす影響がほとんどな
く、地球温暖化係数の小さいR12およびR134aの
代替として、従来の冷凍サイクル装置にそのまま用いら
れる混合作動流体を提供する。 【解決手段】 10重量%以下のブタン(R600)ま
たはイソブタン(R600a)と、トリフルオロヨード
メタン(CF3I)と、1,1−ジフルオロエタン(R
152a)からなる混合作動流体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫、冷凍機等
の冷凍サイクル装置の冷媒として用いられる混合作動流
体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、冷蔵庫、冷凍機等の冷凍サイクル
装置は、圧縮機、凝縮器、キャピラリーチューブや膨張
弁等の絞り装置、蒸発器、アキュームレータ、必要に応
じて用いる四方弁等を配管接続し、その内部に冷媒を循
環させることにより、冷却または加熱作用を行ってい
る。これらの冷凍サイクル装置においては、冷媒として
フロン類(以下R○○またはR○○○と記す)と呼ばれ
るメタンまたはエタンから誘導されたハロゲン化炭化水
素類が用いられてきた。
【0003】冷凍冷蔵庫、冷凍機等においては、利用温
度は通常、凝縮温度が約40℃、蒸発温度が約−30〜
−40℃の範囲である。そして、冷媒としてR12(ジ
クロロジフルオロメタンCCl2F2、沸点−29.7℃)が
幅広く用いられてきた。しかし、近年フロンによる成層
圏オゾン層破壊が地球規模の環境問題となり、成層圏オ
ゾン破壊能力(ODP)が大きいため、すでにモントリ
オール国際条約によってその使用・生産が廃止された。
このため現在では成層圏オゾン層に及ぼす影響をほとん
どなくするために、分子構造中に塩素を含まないフッ化
炭化水素類であるR134a(1,1,1,2−テトラ
フルオロエタンCF3-CH2F、沸点−26.1℃)が、R1
2と沸点が近いこともあってR12の代替冷媒として利
用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フッ化
炭化水素類の冷媒は、もう一つの環境問題である地球温
暖化に対する影響を示す地球温暖化係数(以下GWPと
記す)は、比較的大きいとされている。1995年のI
PCC(Intergovernmental Panel on ClimateChange、
気候変動政府間パネル)報告によれば、炭酸ガス(CO
2)のGWPを1としたときの積算時水平軸100年の
比較値は、R12のGWPは8500、塩素を含まない
フッ化炭化水素類のうちR134aのGWPは1300
とされている。従って、R134aのGWPはR12の
約1/6.5に低減されているものの、地球温暖化の観
点からはさらなる低減が望まれている。
【0005】R134a等のフッ化炭化水素類の冷媒
は、従来の圧縮機用潤滑油として用いられてきたパラフ
ィン系やナフテン系の鉱油および一部のアルキルベンゼ
ン油等の合成油と相溶性が悪い。このため、圧縮機から
冷媒と一緒に吐出された潤滑油が低温の蒸発器から圧縮
機に帰還しなくなるおそれがある。従って、R134a
等のフッ化炭化水素類を冷媒として用いる場合には、新
規製品においては圧縮機用潤滑油として相溶性の良いエ
ステル油が一般に用いられている。しかし、エステル油
は、加水分解しやすく、化学材料的な信頼性について細
心の注意を払う必要がある。
【0006】本発明は、上述の問題に鑑み、成層圏オゾ
ン層に及ぼす影響がほとんどなく、地球温暖化に対する
影響も小さくできる可能性のあるR12の代替となる作
動流体を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、塩素を含まな
い1,1−ジフルオロエタンと、R600(ブタン)ま
たはR600a(イソブタン)のハイドロカーボン類を
混合するに際して、防爆対策として塩素を含まないトリ
フルオロヨードメタンをさらに混合した混合作動流体を
提供する。すなわち、本発明の混合作動流体は、10重
量%以下のブタンまたはイソブタン、トリフルオロヨー
ドメタン、および1,1−ジフルオロエタンからなるこ
とを特徴とする。
【0008】1,1−ジフルオロエタン(R152a、
CHF2-CH3、沸点−24.0℃)は、2個の炭素原子と2
個の弗素原子と4個の水素原子からなり、分子構造中に
塩素を含まないため、オゾン破壊能力がほとんどない。
R152aは弱可燃性であるが、R152aのGWPは
140とされており、R134aの約1/9に低減する
ことが可能となる。
【0009】R600(ブタンn-C4H8、沸点−0.5
℃)とR600a(イソブタン(CH3)2-CH-CH3、沸点−1
1.8℃)のハイドロカーボン類は、オゾン破壊能力が
ほとんどなく、GWPもほとんどゼロとされている。ま
た、化学構造的に鉱油や一部の合成油と近いため相溶性
が良く、ハイドロカーボン類をR152aのフッ化炭化
水素類に若干量混合した冷媒は、エステル油以外の従来
の圧縮機用潤滑油と一緒に用いることが可能である。こ
こでR600(ブタン)とR600a(イソブタン)
は、R152aと共沸様混合物を作ることが明かとなっ
た。特に、ハイドロカーボン類の混合量が10重量%以
下のものは、潤滑油との相溶性を改善しながら実質的に
共沸様混合物として取り扱うことができる。
【0010】トリフルオロヨードメタン(CF3I、沸点−
22.7℃)は、別名ヨードトリフルオロメタンやトリ
フルオロメチルイオダイドとも呼ばれ、1個の炭素原子
と3個の弗素原子と1個の沃素原子からなり、分子構造
中に塩素を含まないため、オゾン破壊能力がほとんどな
い。また、CF3IのGWPもほとんどゼロとされてお
り、CF3Iの混合量を増やすにつれて、さらにR15
2aのGWPを低減させることが可能となる。CF3
は、負触媒効果のある不燃性物質として注目されてお
り、ハイドロカーボン類やR152aの可燃性を低減
し、混合量によっては不燃化できるものである。さら
に、ハイドロカーボン類の鉱油や一部の合成油との相溶
性を阻害することなく、エステル油以外の圧縮機用潤滑
油と一緒に用いることが可能である。ここでさらに特筆
すべきことは、R152aと共沸様組成を作るR600
またはR600aに、CF3Iを混合した3成分系混合
作動流体も、ほとんど共沸様混合物となることである。
【0011】本発明の混合作動流体は、新規冷媒として
だけでなく、レトロフィット用冷媒としても使用するこ
とができる。そして、エステル油だけでなく、従来の圧
縮機用潤滑油と一緒に、通常の冷凍サイクル装置にその
まま使用可能である。上記混合作動流体を従来の圧縮機
用潤滑油と共存して使用する場合には、R600または
R600aが従来の圧縮機用潤滑油に選択的に溶解し、
冷凍サイクル装置の循環組成物中のR600またはR6
00aの割合が減少して、さらに可燃性に対する危険を
避けることができる。
【0012】本発明は、上述の組合せによって、塩素を
含まないフッ化炭化水素類と、ハイドロカーボン類と、
さらにはCF3I(トリフルオロヨードメタン)とから
なる混合物を作動流体となすことにより、成層圏オゾン
層に及ぼす影響をほとんどなくすることを可能とするも
のであり、特定された組成範囲におけるODPも0と予
想される。
【0013】また、かかる混合物は、R152aと、G
WPがほとんどないハイドロカーボン類およびCF3
(トリフルオロヨードメタン)から構成されるため、こ
れらを混合した混合物の地球温暖化に対する影響は、R
134aやR152aのGWPよりさらに小さくでき
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0015】《実施の形態1》表1は、10重量%以下
のR600(ブタン)またはR600a(イソブタン)
と、R152a(1,1−ジフルオロエタン)と、CF
3I(トリフルオロヨードメタン)からなる2成分また
は3成分の各種組成の混合物について、0℃の一定温度
における蒸気圧(飽和液圧力)を示したものである。
【0016】
【表1】
【0017】表1からわかるように、10重量%以下の
R600(ブタン)またはR600a(イソブタン)を
含む2成分のR152a/R600混合物またはR15
2a/R600a混合物は、R152aの単一冷媒より
も蒸気圧が高く、ほぼ共沸様混合組成となる。また、1
0重量%以下のハイドロカーボン類を含む3成分のR1
52a/CF3I/R600混合物またはR152a/
CF3I/R600a混合物においては、表1に示した
すべてのCF3IとR152aの割合において、R15
2aの単一冷媒よりも蒸気圧が高く、ほぼ共沸様混合組
成となる。
【0018】ここで、10重量%以下のR600(ブタ
ン)やR600a(イソブタン)と、CF3Iと、R1
52aからなる混合作動流体のGWPは、ハイドロカー
ボン類とCF3IのGWPがほとんどゼロであるため、
CF3Iの混合量を増やすにつれて、さらにR152a
のGWPを低減して、R134aのGWPよりも小さく
なる。
【0019】《実施の形態2》表2は、特定組成のR1
52a/CF3I/R600混合物からなる3成分系の
理想的な冷凍性能を示す。ただし、凝縮平均温度が40
℃、蒸発平均温度が−40℃、凝縮器出口過冷却度が0
deg、蒸発器出口過熱度が70degの場合の性能で
あり、冷凍能力には蒸発器出口過熱域の顕熱は含めてい
ない。
【0020】
【表2】
【0021】表2からわかるように、R600の割合を
5重量%に固定すると、すべてのCF3Iを含む3成分
系において、冷凍能力と成績係数の両方がR134aよ
りも改善される。また、凝縮過程と蒸発過程における温
度勾配はいずれも1deg以下であり、共沸様混合物と
してほとんど単一冷媒と同様な取扱いができる。
【0022】表3は、特定組成のR152a/CF3
/R600a混合物からなる3成分系の理想的な冷凍性
能を示す。ただし、凝縮平均温度が40℃、蒸発平均温
度が−40℃、凝縮器出口過冷却度が0deg、蒸発器
出口過熱度が70degの場合の性能であり、冷凍能力
には蒸発器出口過熱域の顕熱は含めていない。
【0023】
【表3】
【0024】表3からわかるように、R600の割合を
10重量%に固定すると、すべてのCF3Iを含む3成
分系において、冷凍能力と成績係数の両方がR134a
よりも改善される。また、凝縮過程と蒸発過程における
温度勾配は、いずれも1deg以下であり、共沸様混合
物としてほとんど単一冷媒と同様な取扱いができる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次のような効果が得られる。 (1)本発明による混合作動流体は、共沸様混合物であ
り、R12の代替冷媒として使用されているR134a
に比べ、GWPが大幅に小さく、冷凍能力と成績係数の
両方が改善される。 (2)本発明による混合作動流体をエステル油以外の従
来の圧縮機用潤滑油を含む冷凍サイクル装置中で冷媒と
して使用する場合には、R600またはR600aが潤
滑油に選択的に溶解し、循環組成物中のR600または
R600aの割合が減少し、CF3Iが負触媒効果のあ
る不燃性物質であるため、可燃性に対する危険を避ける
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 光晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 10重量%以下のブタンまたはイソブタ
    ンと、トリフルオロヨードメタンと、1,1−ジフルオ
    ロエタンからなることを特徴とする混合作動流体。
JP10002834A 1998-01-09 1998-01-09 混合作動流体 Pending JPH11199863A (ja)

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