JP2009161730A - ヒドロフルオロカーボン/トリフルオロヨードメタン/炭化水素の冷媒組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンを約40重量%〜約99.8重量%と、CF3Iを約0.1重量%〜約50重量%と、少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素を約0.1重量%〜約10重量%とを含む組成物、および冷凍システムを再充填する方法におけるこれらの組成物の使用を提供する。
【選択図】図1
Description
(a)少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンを約40重量%〜約99.8重量%;
(b)CF3Iを約0.1重量%〜約50重量%;および
(c)少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素を約0.1重量%〜約10重量%;
含む組成物を提供する。
(a)塩素含有冷媒が実質的に取り除かれた冷凍システムを設けるステップ;および
(b)「(a)少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンを約40重量%〜約99.8重量%、(b)CF3Iを約0.1重量%〜約50重量%、および(c)少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素を約0.1重量%〜約10重量%含む組成物」を、システムに導入するステップ;
を含む、冷凍システムを再充填する方法を提供する。
(a)少なくとも1種の塩素含有冷媒と、少なくとも1種の潤滑剤とを有する冷凍システムを設けるステップ;
(b)前記潤滑剤を実質的に保持しながら前記塩素含有冷媒を実質的に取り除くステップ;および
(c)「(a)少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンを約40重量%〜約99.8重量%、(b)CF3Iを約0.1重量%〜約50重量%、および(c)少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素を約0.1重量%〜約10重量%含む組成物」を、システムに導入するステップ;
を含む、冷凍システムを再充填する方法も提供する。
本実施例では、HFC/CF3Iブレンドの熱力学的特性を実証する。冷媒試験混合物および鉱油(Nu−Calgon C−3 Refrigeration Oil)を用いて、典型的な動作条件下、冷凍(冷却)機内で試験を行った。試験混合物の組成は、HFC(R−404A)が89重量%で、CF3Iが11重量%であった。参照により本明細書中に援用されるFrank R.BiancardiらによるReport DOE/CE/23810−71、「Study of Lubricant Circulation in HVAC Systems」、1995年3月〜1996年4月(ARTI/MCLR Project No.665−53100の下でAir Conditioning and Refrigeration Technology Instituteのために用意された)に記載されているユニットと類似の設備(setup)を用いて試験を行った。ここでは、市販の凝縮ユニットおよびウォークインフリーザー/クーラー用の蒸発器(エバポレーター)を用いた、商業用冷凍システム装置を採用した。以下はこの装置の詳細な説明である。
本実施例では、HFC/CF3Iブレンドが、CF3IなしのR−404Aと比較して冷凍システムにおいてより優れた油戻し(oil return)特性を有することを実証する。これらの試験では、実施例1で説明した装置と同じ装置を下記のように修正して利用した:圧縮機の排出部に位置する油分離器をバイパスし、従って、圧縮機の油面(オイルレベル)が、システムに入る、およびシステムから出る、実際の油の動きを反映している。吸入ラインは、このユニットに合う適切な大きさであった(2.86cm(1と1/8’’))。
図2は、吸引蓄圧器と、凝縮器の後の受液器とを有する典型的な商業用冷凍システムを示している。また、受液器における非混和の冷媒/油の組合せの挙動も図3に示しており、受液器においては、そのより低い密度のために油層が液体冷媒の上に形成されることになる。2種類の油と、鉱油およびアルキルベンゼン油とで可溶化添加剤(solubilizing additive)を試験するための試験を開発した。受液器に、HFCブレンド(R−407C)約3200gと、油39gとを入れた。配合したこのブレンドは、図2に示すように液体冷媒の上で浮遊する油とは混ざり合わない。次に、単一の相が得られるまで可溶化添加剤を添加した。表2は、2種類の油(MO(鉱油)およびAB(アルキルベンゼン油))ならびに2種類の添加剤(CF3Iおよびイソブタン)について得られた結果を示している。鉱油を溶解させるためには48.3%のCF3Iが必要とされ、アルキルベンゼン油を使用する場合には38.3%のCF3Iが必要とされることが実証されている。
本実施例では、HFC/CF3I/HCブレンドが、純粋なHFCと比較して冷凍システムの受液器においてより優れた油戻し特性を有することを実証する。本実験の意図は、炭化水素の優れた混和性を活用することであるが、燃焼性抑制剤としてもまた可溶化添加剤としてもCF3Iを用いることによって、得られるブレンドの可燃性を制限することである。これらの試験では、実施例1で説明した装置と同じ装置を下記のように修正して利用した:2つの高効率合体油分離器を圧縮機の排出部に追加したため、これらの分離器の後の流れはオイルフリー(oil−free)であった(50ppm以下)。圧縮機の油だめから油を抽出し、その油を凝縮器の入口で注入するように、油分離器より後で受液器より前に、連続油注入システムを設計した(図3)。このシステムは、高圧油ポンプ、絞り弁および質量流量計を備えているため、所望のオイル循環率(Oil Circulated Ratio;OCR)を与えることができた。このオイル循環率とは、油と総質量流量(冷媒プラス油)との間の質量による関係である。水平受液器に2つのサイトグラス(のぞき窓)を追加したため、冷媒中における任意の油の蓄積または溶解を視覚的に観測することができる。受液器の入口における油循環を、図3に示すシステムおよび油流量計を用いて直接測定した。受液器の出口におけるOCRを、蒸発器の出口にある油分離器を用いて測定した。この油分離器は蒸気をシステムに戻し、油を流量計に送る。受液器の前後でサンプリングを行い、通過する油の量を直接測定することによって、検証測定を行った。これらの試験は、受液器の入口でOCRを0.40%(0.40質量%の油)とし、後にそのOCRを測定することで構成されていた。表3は、一定の割合(5質量%)でイソブタンを含有し、また2種の異なる含有量でCF3Iを含有する、2種のブレンドについての結果を示している。CF3Iを5%含有し、またイソブタンを5%含有する第1のブレンドは、出口においてより低いOCRを示し、また、サイトグラスを通しての目視検査(冷媒の上の油層)が示すように、冷媒に油を十分には溶解しなかった。CF3Iを18%含有し、またイソブタンを5%含有する第2のブレンドは、物質収支においても目視検査においても成功した(油が冷媒に完全に溶解した)。
Claims (32)
- (a)少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンを約40重量%〜約99.8重量%;
(b)CF3Iを約0.1重量%〜約50重量%;および
(c)少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素を約0.1重量%〜約10重量%;
含む組成物。 - 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、約72重量%〜約99.8重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記CF3Iが約0.1重量%〜約20重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、約0.1重量%〜約8重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、約72重量%〜約99.8重量%の量で存在し;前記CF3Iが約0.1重量%〜約20重量%の量で存在し;そして、前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、約0.1重量%〜約8重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、約85重量%〜約99.8重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記CF3Iが約0.1重量%〜約10重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、約0.1重量%〜約5重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、約85重量%〜約99.8重量%の量で存在し;前記CF3Iが約0.1重量%〜約10重量%の量で存在し;そして、前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、約0.1重量%〜約5重量%の量で存在する、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、ジフルオロメタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタンまたはこれらの組合せを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、および1,1,1−トリフルオロエタンのブレンド;1,1,1,2−テトラフルオロエタン、および1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンのブレンド;ジフルオロメタン、および1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンのブレンド;1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、およびジフルオロメタンのブレンド;ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、および1,1,1,2−テトラフルオロエタンのブレンド;またはこれらの組合せを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、および1,1,1,2−テトラフルオロエタンの組合せである、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、ジフルオロメタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、および1,1,1,2−テトラフルオロエタンの組合せである、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、メタン、エタン、プロパン、プロペン、プロピン、シクロプロパン、2,2−ジメチルプロパン、ブタン、イソブタン、2−メチルブタン、ペンタン、イソペンタン、3−メチルペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、イソヘキサン、またはこれらの組合せを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素がイソブタンを含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素がイソブタンを含む、請求項12に記載の組成物。
- 前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素がイソブタンを含む、請求項13に記載の組成物。
- 潤滑剤をさらに含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が、鉱油、炭化水素油、アルキル油、アルキルベンゼン油、パラフィン油、またはこれらの組合せを含む、請求項18に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が、前記組成物の重量に基づき約0.1〜約99.9重量%の量で存在する、請求項18に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が鉱油またはアルキルベンゼン油を含む、請求項19に記載の組成物。
- 前記潤滑剤が鉱油またはアルキルベンゼン油を含む、請求項20に記載の組成物。
- 塩素含有冷媒が実質的に取り除かれた冷凍システムを設けるステップと、請求項1に記載の前記組成物を前記冷凍システムに導入するステップとを含む、冷凍システムを再充填する方法。
- 前記組成物中に、前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、約85重量%〜約99.8重量%の量で存在し;前記CF3Iが約0.1重量%〜約10重量%の量で存在し;そして、前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、約0.1重量%〜約5重量%の量で存在する、請求項23に記載の方法。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、ジフルオロメタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、またはこれらの組合せを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、および1,1,1−トリフルオロエタンのブレンド;1,1,1,2−テトラフルオロエタン、および1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンのブレンド;ジフルオロメタン、および1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンのブレンド;1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、およびジフルオロメタンのブレンド;ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、および1,1,1,2−テトラフルオロエタンのブレンド;またはこれらの組合せを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記組成物中で、前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、メタン、エタン、プロパン、プロペン、プロピン、シクロプロパン、2,2−ジメチルプロパン、ブタン、イソブタン、2−メチルブタン、ペンタン、イソペンタン、3−メチルペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、イソヘキサン、またはこれらの組合せを含む、請求項23に記載の方法。
- (a)少なくとも1種の塩素含有冷媒と、少なくとも1種の潤滑剤とを有する冷凍システムを設けるステップ;
(b)前記潤滑剤を実質的に保持しながら前記塩素含有冷媒を実質的に取り除くステップ;および
(c)請求項1に記載の前記組成物を前記冷凍システムに導入するステップ;
を含む、冷凍システムを再充填する方法。 - 前記組成物中に、前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、約85重量%〜約99.8重量%の量で存在し;前記CF3Iが約0.1重量%〜約10重量%の量で存在し;そして、前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、約0.1重量%〜約5重量%の量で存在する、請求項28に記載の方法。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、ジフルオロメタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、1,1,1−トリフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1−ジフルオロエタン、またはこれらの組合せを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記少なくとも1種のC1〜C5のヒドロフルオロカーボンが、1,1−ジフルオロエタン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、および1,1,1−トリフルオロエタンのブレンド;1,1,1,2−テトラフルオロエタン、および1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンのブレンド;ジフルオロメタン、および1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタンのブレンド;1,1,1,2−テトラフルオロエタン、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン、およびジフルオロメタンのブレンド;ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、および1,1,1,2−テトラフルオロエタンのブレンド;またはこれらの組合せを含む、請求項28に記載の方法。
- 前記組成物中で、前記少なくとも1種のC1〜C6の炭化水素が、メタン、エタン、プロパン、プロペン、プロピン、シクロプロパン、2,2−ジメチルプロパン、ブタン、イソブタン、2−メチルブタン、ペンタン、イソペンタン、3−メチルペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、イソヘキサン、またはこれらの組合せを含む、請求項28に記載の方法。
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