JP2000017255A - 不燃性を有する作動流体組成物 - Google Patents
不燃性を有する作動流体組成物Info
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- JP2000017255A JP2000017255A JP10199568A JP19956898A JP2000017255A JP 2000017255 A JP2000017255 A JP 2000017255A JP 10199568 A JP10199568 A JP 10199568A JP 19956898 A JP19956898 A JP 19956898A JP 2000017255 A JP2000017255 A JP 2000017255A
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- methyl ether
- working fluid
- hfc
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- trifluoromethyl methyl
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 オゾン層の破壊を引き起こすこれまでのCF
C、HCFCが有していた欠点を解消し、優れた熱力学
的特性を有し、かつ、不燃性である作動流体組成物を提
供する。 【解決手段】 トリフルオロメチルメチルエーテルを3
0重量%から60重量%及び1,1,1,2−テトラフ
ルオロエタンを70重量%から40重量%含有してなる
不燃性作動流体組成物。
C、HCFCが有していた欠点を解消し、優れた熱力学
的特性を有し、かつ、不燃性である作動流体組成物を提
供する。 【解決手段】 トリフルオロメチルメチルエーテルを3
0重量%から60重量%及び1,1,1,2−テトラフ
ルオロエタンを70重量%から40重量%含有してなる
不燃性作動流体組成物。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フロン代替物とし
て極めて有用な不燃性作動流体組成物に関するものであ
る。
て極めて有用な不燃性作動流体組成物に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、作動流体としては、クロロフ
ルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカー
ボン(HCFC)及びこれらの共沸組成物等がよく知ら
れている。例えば冷凍機用作動流体としては、トリクロ
ロフルオロメタン(CFC−11)、ジクロロジフルオ
ロメタン(CFC−12)、クロロジフルオロメタン
(HCFC−22)等が主に使用されている。また圧縮
式ヒートポンプ用作動流体としては、1,2−ジクロロ
−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(CFC−1
14)等がよく知られている。これらCFC、HCFC
は、不燃性で毒性が少なく、安定であり、かつ作動流体
としての優れた熱力学的特性を有することから、これま
で広範囲な分野で使用されてきた。しかしながら、分子
中に塩素原子を含むこのようなCFC、HCFCは、大
気中に放出されると成層圏にまで到達し、成層圏のオゾ
ン層を破壊する。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、オゾン層のオゾンを分解するCFC、HCFCにつ
いては、その生産を禁止することが国際的に決められて
いる。そのような対象となるCFC、HCFCに上記の
CFC−11、CFC−12、CFC−114及びHC
FC−22が含まれている。冷凍・空調設備等の普及に
伴い、需要が毎年増大してきたこのようなCFC、HC
FCの生産禁止は、居住環境をはじめとして現在の社会
全体に与える影響が極めて大きい。従って、オゾン層を
破壊しない新たな冷媒等の開発が緊急の課題となってい
る。そこで塩素を含まない代替品としてヒドロフルオロ
カーボン、ヒドロフルオロエーテル、炭化水素及びアン
モニアがある。しかし、炭化水素、アンモニアは、可燃
性であり安全性に問題がある。ヒドロフルオロカーボン
は、オゾン層を破壊しないが大気寿命の長いものがあ
り、地球温暖化の原因となりうる。そこでヒドロフルオ
ロエーテルが提案されている。例えば、WO93/14
173号公報にはトリフルオロメチルメチルエーテルと
HFC−134aを主成分とする作動流体が明示されて
いる。しかし、トリフルオロメチルメチルエーテルは単
独では可燃性であるため、他の冷媒と混合するとその組
成物もまた可燃性となりかねない。にも関わらず、混合
冷媒の燃焼性についての記載は全く為されていない。ま
た、WO93/24586号公報にも、トリフルオロメ
チルメチルエーテルとHFC−134aを主成分とする
作動流体が明示されているが、これらの混合物の燃焼性
について言及されていない。冷媒が可燃性であると、漏
洩した際に爆発や火災を引き起こす危険性があるため、
冷媒は、不燃性であることが望まれている。
ルオロカーボン(CFC)、ヒドロクロロフルオロカー
ボン(HCFC)及びこれらの共沸組成物等がよく知ら
れている。例えば冷凍機用作動流体としては、トリクロ
ロフルオロメタン(CFC−11)、ジクロロジフルオ
ロメタン(CFC−12)、クロロジフルオロメタン
(HCFC−22)等が主に使用されている。また圧縮
式ヒートポンプ用作動流体としては、1,2−ジクロロ
−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(CFC−1
14)等がよく知られている。これらCFC、HCFC
は、不燃性で毒性が少なく、安定であり、かつ作動流体
としての優れた熱力学的特性を有することから、これま
で広範囲な分野で使用されてきた。しかしながら、分子
中に塩素原子を含むこのようなCFC、HCFCは、大
気中に放出されると成層圏にまで到達し、成層圏のオゾ
ン層を破壊する。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、オゾン層のオゾンを分解するCFC、HCFCにつ
いては、その生産を禁止することが国際的に決められて
いる。そのような対象となるCFC、HCFCに上記の
CFC−11、CFC−12、CFC−114及びHC
FC−22が含まれている。冷凍・空調設備等の普及に
伴い、需要が毎年増大してきたこのようなCFC、HC
FCの生産禁止は、居住環境をはじめとして現在の社会
全体に与える影響が極めて大きい。従って、オゾン層を
破壊しない新たな冷媒等の開発が緊急の課題となってい
る。そこで塩素を含まない代替品としてヒドロフルオロ
カーボン、ヒドロフルオロエーテル、炭化水素及びアン
モニアがある。しかし、炭化水素、アンモニアは、可燃
性であり安全性に問題がある。ヒドロフルオロカーボン
は、オゾン層を破壊しないが大気寿命の長いものがあ
り、地球温暖化の原因となりうる。そこでヒドロフルオ
ロエーテルが提案されている。例えば、WO93/14
173号公報にはトリフルオロメチルメチルエーテルと
HFC−134aを主成分とする作動流体が明示されて
いる。しかし、トリフルオロメチルメチルエーテルは単
独では可燃性であるため、他の冷媒と混合するとその組
成物もまた可燃性となりかねない。にも関わらず、混合
冷媒の燃焼性についての記載は全く為されていない。ま
た、WO93/24586号公報にも、トリフルオロメ
チルメチルエーテルとHFC−134aを主成分とする
作動流体が明示されているが、これらの混合物の燃焼性
について言及されていない。冷媒が可燃性であると、漏
洩した際に爆発や火災を引き起こす危険性があるため、
冷媒は、不燃性であることが望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、オゾン層の
破壊を引き起こすこれまでのCFC、HCFCが有して
いた欠点を解消し、優れた熱力学的特性を有し、かつ、
不燃性である作動流体組成物を提供することをその課題
とする。
破壊を引き起こすこれまでのCFC、HCFCが有して
いた欠点を解消し、優れた熱力学的特性を有し、かつ、
不燃性である作動流体組成物を提供することをその課題
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、オゾン層
の破壊を引き起こすこれまでのフロンの欠点を解消し、
ヒドロフルオロカーボンや炭化水素にない特徴を持ち、
しかも優れた熱力学的特性を有する新規な作動流体の開
発について鋭意研究を重ねた結果、含フッ素エーテルで
あるトリフルオロメチルメチルエーテル及び1,1,
1,2−テトラフルオロエタン(CF3CH2F)(HF
C−134a)の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いだし、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明によれば、トリフルオロメチルメチル
エーテルを30重量%から60重量%及び1,1,1,
2−テトラフルオロエタンを70重量%から40重量%
含有してなる不燃性作動流体組成物が提供される。
の破壊を引き起こすこれまでのフロンの欠点を解消し、
ヒドロフルオロカーボンや炭化水素にない特徴を持ち、
しかも優れた熱力学的特性を有する新規な作動流体の開
発について鋭意研究を重ねた結果、含フッ素エーテルで
あるトリフルオロメチルメチルエーテル及び1,1,
1,2−テトラフルオロエタン(CF3CH2F)(HF
C−134a)の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いだし、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明によれば、トリフルオロメチルメチル
エーテルを30重量%から60重量%及び1,1,1,
2−テトラフルオロエタンを70重量%から40重量%
含有してなる不燃性作動流体組成物が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の組成物の一方の成分であ
るトリフルオロメチルメチルエーテルは、可燃性である
が、大気寿命が短く地球温暖化に対する影響はHFC−
134aの半分以下と言われている。また、毒性も低
く、簡易的な試験による急性吸入毒性では、ラットで2
0mg/L以上である。
るトリフルオロメチルメチルエーテルは、可燃性である
が、大気寿命が短く地球温暖化に対する影響はHFC−
134aの半分以下と言われている。また、毒性も低
く、簡易的な試験による急性吸入毒性では、ラットで2
0mg/L以上である。
【0006】本発明の作動流体組成物には、必要に応じ
て、各種の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、例えば、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオ
キシド、グリシドール等のエポキシド類、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
スファイト等のホスファイト類、トリラウリルトリチオ
ホスファイト等のチオホスファイト類、トリメチルホス
フィンサルファイド、トリフェニルホスフィンサルファ
イド等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等のホウ素化合物、2,6−ジ
−tert−ブチルパラクレゾール等のフェノール類、
ニトロメタン、ニトロエタン等の脂肪族ニトロ化合物、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エ
ステル類、ジメトキシメタン、1,4−ジオキサン等の
エーテル類、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等を併用することが
できる。これらの安定剤は、CF3CH2FとCF3OC
H3の合計量に対して0.01〜5重量%、好ましく
は、0.1〜2重量%の範囲で添加することができる。
て、各種の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、例えば、プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオ
キシド、グリシドール等のエポキシド類、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
スファイト等のホスファイト類、トリラウリルトリチオ
ホスファイト等のチオホスファイト類、トリメチルホス
フィンサルファイド、トリフェニルホスフィンサルファ
イド等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等のホウ素化合物、2,6−ジ
−tert−ブチルパラクレゾール等のフェノール類、
ニトロメタン、ニトロエタン等の脂肪族ニトロ化合物、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エ
ステル類、ジメトキシメタン、1,4−ジオキサン等の
エーテル類、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等を併用することが
できる。これらの安定剤は、CF3CH2FとCF3OC
H3の合計量に対して0.01〜5重量%、好ましく
は、0.1〜2重量%の範囲で添加することができる。
【0007】本発明組成物の主成分であるトリフルオロ
メチルメチルエーテルとHFC−134aの比率は、ト
リフルオロメチルメチルエーテルが30〜60重量%、
好ましくは40〜60重量%及びHFC−134aが7
0〜40重量%、好ましくは60〜40重量%である。
トリフルオロメチルメチルエーテルがこれより多いと、
空気との混合割合によっては組成物は可燃性となってし
まう。また、これより少ないとトリフルオロメチルメチ
ルエーテルの特性が損なわれ地球温暖化への影響が大き
くなる。本発明の組成物は、20℃で、0.530〜
0.553MPa、好ましくは0.530〜0.546
MPaの蒸気圧を有する。
メチルメチルエーテルとHFC−134aの比率は、ト
リフルオロメチルメチルエーテルが30〜60重量%、
好ましくは40〜60重量%及びHFC−134aが7
0〜40重量%、好ましくは60〜40重量%である。
トリフルオロメチルメチルエーテルがこれより多いと、
空気との混合割合によっては組成物は可燃性となってし
まう。また、これより少ないとトリフルオロメチルメチ
ルエーテルの特性が損なわれ地球温暖化への影響が大き
くなる。本発明の組成物は、20℃で、0.530〜
0.553MPa、好ましくは0.530〜0.546
MPaの蒸気圧を有する。
【0008】本発明の作動流体組成物は、冷凍機器等の
作動流体としてだけでなく、ヒートポンプ等の作動流体
としても有用である。本発明の作動流体組成物は、従来
のフロンと同様、発泡剤やエアゾール等の各種用途に使
用できるが、特に作動流体として、従来のCFC−1
1、CFC−12及びCFC−114の代替物として極
めて有用なものである。本発明の作動流体組成物は、熱
安定性に優れ、その安定性は従来のフロンと同等水準に
あり、かつ高分子化合物に対する溶解性が低いので、既
存の冷凍機器等における材料変更等を最小限にとどめて
使用できる。
作動流体としてだけでなく、ヒートポンプ等の作動流体
としても有用である。本発明の作動流体組成物は、従来
のフロンと同様、発泡剤やエアゾール等の各種用途に使
用できるが、特に作動流体として、従来のCFC−1
1、CFC−12及びCFC−114の代替物として極
めて有用なものである。本発明の作動流体組成物は、熱
安定性に優れ、その安定性は従来のフロンと同等水準に
あり、かつ高分子化合物に対する溶解性が低いので、既
存の冷凍機器等における材料変更等を最小限にとどめて
使用できる。
【0009】
【実施例】以下、本発明についてその実施例を用いて説
明するが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。
明するが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。
【0010】なお、以下における燃焼試験はASHRA
E法による燃焼試験である。このASHRAE法による
燃焼試験は、ASTMが化学物質の燃焼限界組成試験方
法の基準(E681−94)として定めている方法を基
にしている。E681−94との最も大きな違いは測定
容器の大きさであり、E681−94では5リットル
(内径21.2cm)となっている容器の容積を、12
リットル(内径28.4cm)と大きくしている。ま
た、該容器は空気浴槽に入れられ所定の温度に保たれる
ようになっている。試料ガスは、容器の底に羽根を取り
付けた磁石を置いたスターラー構造によって撹拌され
る。図1にその燃焼試験装置の概念図を示した。着火は
交流15kV、30mAの電源により、容器の底部から
1/3の位置で、電極間隔6mm、放電時間0.4se
cの条件で行なわれる。爆発の発生の判定基準は容器径
の下から1/3からの上方90度の範囲の外側に火炎が
出たことが観測された場合とする。測定は加湿状態で行
った。即ち、容器内にまず10.5mmHg水蒸気を導
入し、しかる後試料ガスおよび乾燥空気を所定の分圧導
入し、約10分間撹拌した後に着火した。
E法による燃焼試験である。このASHRAE法による
燃焼試験は、ASTMが化学物質の燃焼限界組成試験方
法の基準(E681−94)として定めている方法を基
にしている。E681−94との最も大きな違いは測定
容器の大きさであり、E681−94では5リットル
(内径21.2cm)となっている容器の容積を、12
リットル(内径28.4cm)と大きくしている。ま
た、該容器は空気浴槽に入れられ所定の温度に保たれる
ようになっている。試料ガスは、容器の底に羽根を取り
付けた磁石を置いたスターラー構造によって撹拌され
る。図1にその燃焼試験装置の概念図を示した。着火は
交流15kV、30mAの電源により、容器の底部から
1/3の位置で、電極間隔6mm、放電時間0.4se
cの条件で行なわれる。爆発の発生の判定基準は容器径
の下から1/3からの上方90度の範囲の外側に火炎が
出たことが観測された場合とする。測定は加湿状態で行
った。即ち、容器内にまず10.5mmHg水蒸気を導
入し、しかる後試料ガスおよび乾燥空気を所定の分圧導
入し、約10分間撹拌した後に着火した。
【0011】実施例1 トリフルオロメチルメチルエーテル(CF3OCH3)と
HFC−134a(CF3CH2F)の混合ガスの燃焼性
をASHRAE法による燃焼試験により調べた。また、
二成分の気液平衡を定法により調べ、不燃性となるガス
組成の時の液組成を算出した。測定の結果得られた、ト
リフルオロメチルメチルエーテルとHFC−134aと
の混合ガスの燃焼範囲を、図2に示した。図2から判る
ように気相中のCF3OCH3/CF3CH3Fの比率が
11/8.5(即ち56/44)vol.以下になれば
不燃となる。図3にCF3OCH3とCF3CH2Fとの気
液平衡図を示した。図3より判るように気相の組成にお
いてCF3OCH3/CF3CH2Fが56/44molと
なる液相組成は、CF3OCH3/CF3CH2Fが60/
40molであり、これは重量に換算すれば60/40
となることがわかった。なお、図3において、x1及び
y1は、それぞれ、HFC−134aの液相及び気相に
おけるモル分率を示す。
HFC−134a(CF3CH2F)の混合ガスの燃焼性
をASHRAE法による燃焼試験により調べた。また、
二成分の気液平衡を定法により調べ、不燃性となるガス
組成の時の液組成を算出した。測定の結果得られた、ト
リフルオロメチルメチルエーテルとHFC−134aと
の混合ガスの燃焼範囲を、図2に示した。図2から判る
ように気相中のCF3OCH3/CF3CH3Fの比率が
11/8.5(即ち56/44)vol.以下になれば
不燃となる。図3にCF3OCH3とCF3CH2Fとの気
液平衡図を示した。図3より判るように気相の組成にお
いてCF3OCH3/CF3CH2Fが56/44molと
なる液相組成は、CF3OCH3/CF3CH2Fが60/
40molであり、これは重量に換算すれば60/40
となることがわかった。なお、図3において、x1及び
y1は、それぞれ、HFC−134aの液相及び気相に
おけるモル分率を示す。
【0012】比較例1 トリフルオロメチルメチルエーテルの燃焼性をASHR
AE法による燃焼試験により調べた。その結果、燃焼範
囲は10.5〜21.5vol%であった。
AE法による燃焼試験により調べた。その結果、燃焼範
囲は10.5〜21.5vol%であった。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、オゾン層の破壊を引き
起こすことがなく、優れた熱力学的特性を有し、CFC
−114の代替物として極めて有用な作動流体組成物が
提供される。
起こすことがなく、優れた熱力学的特性を有し、CFC
−114の代替物として極めて有用な作動流体組成物が
提供される。
【図1】ASHRAE法による燃焼試験装置の概念図を
示す。
示す。
【図2】CF3OCH3とCF3CH2Fとの混合ガスの燃
焼範囲を示すグラフである。
焼範囲を示すグラフである。
【図3】CF3CH2FとCF3OCH3の気液平衡図を示
す。
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田窪 征司 東京都文京区本郷2−40−17本郷若井ビル 6階 財団法人地球環境産業技術研究機構 新規冷媒等プロジェクト室内 (72)発明者 浦野 洋吉 東京都文京区本郷2−40−17本郷若井ビル 6階 財団法人地球環境産業技術研究機構 新規冷媒等プロジェクト室内 (72)発明者 秋山 稔 東京都文京区本郷2−40−17本郷若井ビル 6階 財団法人地球環境産業技術研究機構 新規冷媒等プロジェクト室内 (72)発明者 近藤 重雄 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 関屋 章 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項1】 トリフルオロメチルメチルエーテルを3
0重量%から60重量%及び1,1,1,2−テトラフ
ルオロエタンを70重量%から40重量%含有してなる
不燃性作動流体組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10199568A JP2000017255A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 不燃性を有する作動流体組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10199568A JP2000017255A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 不燃性を有する作動流体組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000017255A true JP2000017255A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16410003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10199568A Pending JP2000017255A (ja) | 1998-06-30 | 1998-06-30 | 不燃性を有する作動流体組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000017255A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110591650A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于离心式制冷机组的热传递组合物 |
CN110655909A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-07 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于汽车空调的环保混合冷媒 |
-
1998
- 1998-06-30 JP JP10199568A patent/JP2000017255A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110591650A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于离心式制冷机组的热传递组合物 |
CN110655909A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-01-07 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于汽车空调的环保混合冷媒 |
CN110591650B (zh) * | 2019-09-12 | 2020-09-25 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于离心式制冷机组的热传递组合物 |
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