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

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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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Japan
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methyl ether
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hfc
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trifluoromethyl methyl
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JP10199568A
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Seiji Takubo
征司 田窪
Yokichi Urano
洋吉 浦野
Minoru Akiyama
稔 秋山
Shigeo Kondo
重雄 近藤
Akira Sekiya
章 関屋
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
3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。
【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。
【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。
【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。
【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
1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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】ASHRAE法による燃焼試験装置の概念図を
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。
【図3】CF3CH2FとCF3OCH3の気液平衡図を示
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)

    【特許請求の範囲】
  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。
JP10199568A 1998-06-30 1998-06-30 不燃性を有する作動流体組成物 Pending JP2000017255A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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