JP2013221137A - 沸騰冷却器用媒体及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2−メトキシ−1,1,1,3,3,3−フルオロプロパン(HFE−356mmz)を主成分として含む作動媒体を用いる。本発明の作動媒体は、地球温暖化係数など環境への負荷が小さく、微燃又は難燃性であり、優れた熱的及び化学的安定性を有し、種々の金属材質から形成された熱交換器との適合性が良い、新規な沸騰冷却器用作動媒体である。また、本発明の沸騰冷却器用媒体は、自動車のPCU(パワーコントロールユニット)用冷却器の作動媒体として好適に適用できる。
【選択図】図1
Description
HFE−356mmzは、分子内にエーテル酸素を含み、水酸基ラジカルとの反応性が高いため、オゾン破壊係数(ODP)や地球温暖化係数(GWP)が極めて小さく環境負荷が小さい。また、HFE−356mmzは微燃性又は難燃性であり、毒性がない。なお、HFE−356mmzの沸点は、大気圧下において50℃、大気寿命は2.0ヶ月(The Journal of Physical Chemistry A 2005,109,4766−4711)、地球温暖化係数(GWP)は、25(Environmental Science & Technology 2008,42,1301−1307)である。
その他のフッ素化エーテル類としては、トランス−1−メトキシ−3,3,3−トリフルオロプロペン(CF3CH=CHOCH3: 沸点62℃)、1,1,2,2−テトラフルオロ−1−メトキシエタン(CF2HCF2OCH3: 沸点37℃)、2,2,2−トリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル(CF3CH2OCF3: 沸点6℃)、3H−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル(CHF2CF2CF2OCF3: 沸点23−34℃)、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル(CF3CF2CH2OCF3: 沸点26℃)、へプタフルオロ−1−メトキシプロパン(CF3CF2CF2OCH3: 沸点34℃)、ヘプタフルオロプロピル−1,1,2,2−テトラフルオロエチルエーテル(CF3CF2CF2OCHFCF3: 沸点41℃)、ジフルオロメチル−2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルエーテル(CF3CF2CF2OCHF2: 沸点46℃)、1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル−ジフルオロメチルエーテル(CF3CHFCF2OCHF2: 沸点47℃)、1,2−ジクロロトリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル(CF2ClCFClOCF3: 沸点41℃)、オクタフルオロ−3−メトキシプロペン(CF2=CFCF2OCF3: 沸点10℃)、を挙げることができる。
シス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(cis−CF3CH=CHF:沸点9℃)、トランス−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン(trans−CF3CH=CHCF3:沸点9℃)、シス−1,1,1,4,4,4−ヘキサフルオロ−2−ブテン(cis−CF3CH=CHCF3:沸点33℃)、トランス−1,1,1,3−テトラフルオロ−2−ブテン(trans−CF3CH=CFCH3:沸点17℃)、シス−1,1,1,3−テトラフルオロ−2−ブテン(cis−CF3CH=CFCH3:沸点49℃)、1,1,2,3,3,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブテン(CHF2CF2CF=CF2:沸点21℃)、3−(トリフルオロメチル)−3,4,4,4−テトラフルオロ−1−ブテン((CF3)2CFCH=CH2:沸点23℃)、2,4,4,4−テトラフルオロ−1−ブテン(CF3CH2CF=CH2:沸点30℃)、3,3,3−トリフルオロ−2−(トリフルオロメチル)−1−プロペン((CF3)2CH=CH2: 沸点14℃)、トランス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(trans−CF3CH=CHCl:沸点19℃)、シス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(cis−CF3CH=CHCl:沸点39℃)、トランス−1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(trans−CF3CCl=CHCl:沸点60℃)、シス−1,2−ジクロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(cis−CF3CCl=CHCl:沸点53℃)、1−クロロ−ペンタフルオロプロペン(CF3CF=CFCl:沸点8℃)、2−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン(CF3CCl=CH2:沸点15℃)を挙げることができる。
ハロカーボン類としては、ハロゲン原子を含む塩化メチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ハイドロフルオロカーボン類としては、ジフルオロメタン(HFC−32)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(HFC−125)、フルオロエタン(HFC−161)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン(HFC−134)、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(HFC−134a)、1,1,1−トリフルオロエタン(HFC−143a)、ジフルオロエタン(HFC−152a)、1,1,1,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロパン(HFC−227ea)、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−236ea)、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(HFC−236fa)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245fa)、1,1,1,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245eb)、1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(HFC−245ca)、1,1,1,3,3−ペンタフルオロブタン(HFC−365mfc)、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソブタン(HFC−356mmz)、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5−デカフルオロペンタン(HFC−43−10−mee)等を挙げることができる。
アルコール類としては、炭素数1〜4のメタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ペンタフルオロプロパノール、テトラフルオロプロパノール等を挙げることができる。
炭化水素類としては、炭素数3〜8のプロパン、ブタン、ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサンを挙げることができ、種々の異性体が適用可能であり、具体的には、プロパン、n−ブタン、i−ブタン、ネオペンタン、n−ペンタン、i−ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等の飽和炭化水素から選ばれる少なくとも1以上の化合物を混合することができる。これらのうち、特に好ましい物質としてはネオペンタン、n−ペンタン、i−ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン等を挙げることができる。
熱安定性、耐酸化性等を改善する安定剤としては、ニトロ化合物、エポキシ化合物、フェノール類、イミダゾール類、アミン類等が挙げられる。また、α―メチルスチレンやp−イソプロペニルトルエン、イソプレン類、プロパジエン類、テルペン類等の炭化水素等を含有してもよい。これらの化合物は一般公知のものを使用するとよい。
本発明の作動媒体を用いた沸騰冷却器は、入力熱量に対応する作動温度が−50〜150℃、特に好ましくは、0℃〜100℃、で作動させることができる。例えば、上記の作動温度範囲において、熱交換器の内部圧力を0MPa〜4MPaとすることができ、熱交換器に対して大きな負担を与えることなく、適切な作動圧力を維持することが可能となる。
外径16mm、肉厚1.0mm、長さ800mmのパイプ状のSUS316製コンテナによって形成された沸騰冷却器のコンテナ内にHFE−356mmzとシクロペンタンとの混合物からなる作動液30mLが封入した。なお、作動液におけるHFE−356mmzとシクロペンタンとの混合比率は、質量比で66.58:33.42である。
作動液を、HFE−356mmzとn−ヘキサンの混合組成物とし、混合比率は、質量比で82.08:17.92とする以外は、実施例1と同じ条件とした。
作動液を、HFE−356mmzとシクロペンタンとの混合組成物とし、混合比率は、質量比で76.0:24.0とする以外は、実施例1と同じ条件とした。
作動液として、HFE−356mmz単独の媒体を使用する以外は、実施例1と同じ条件とした。
作動液を、水とエタノールの混合組成物とし、混合比率は、質量比で50.0:50.0とする以外は、実施例1と同じ条件とした。
作動液として、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,2−トリフルオロエチルエーテル(HFE−347pc−f)単独の媒体を使用する以外は、実施例1と同じ条件とした。
また、参考例として、シクロペンタン単独の媒体を使用する以外は、実施例1と同じ条件とした。
実施例3:HFE−356mmz/シクロペンタン=76.0:24.0(混合比率は質量比)
実施例4:HFE−356mmz
JIS−K−2211「冷凍機油」のシールドチューブテストに準拠して、作動媒体1.0gと金属片(鉄、銅、アルミニウムの各線)をガラス試験管に封入し、175℃に加熱して2週間保持した。2週間後の作動媒体の外観、純度、酸分(F−イオン)を測定し、熱安定性の評価を行った。得られた結果を表1に示す。
20 蒸発部
40 凝縮部
1 シーズヒーター
2 蒸発部温度計
3 水冷ジャケット
4 凝縮部温度計
5 断熱材
6 ジャケット冷却水入口
7 ジャケット冷却水出口
8 圧力計
Claims (11)
- 2−メトキシ−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン(以下、HFE−356mmzと呼ぶ)を主成分として含む、沸騰冷却器用媒体。
- さらに、炭素数3〜8の炭化水素を含む、請求項1の沸騰冷却器用媒体。
- 炭化水素が、プロパン、ブタン、n−ペンタン、i−ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも1種の飽和炭化水素である、請求項2の沸騰冷却器用媒体。
- HFE−356mmzの含有割合が50〜95質量%であり、炭化水素の含有割合が5〜50質量%からなる、請求項2又は請求項3の沸騰冷却器用媒体。
- 炭化水素が、シクロペンタンであり、HFE−356mmzの含有割合が65〜95質量%であり、シクロペンタンの含有割合が5〜35質量%からなる、請求項4の沸騰冷却器用媒体。
- 炭化水素が、n−ヘキサンであり、HFE−356mmzの含有割合が80〜95質量%であり、n−ヘキサンの含有割合が5〜20質量%からなる、請求項4の沸騰冷却器用媒体。
- 炭化水素が、シクロヘキサンであり、HFE−356mmzの含有割合が85〜95質量%であり、シクロヘキサンの含有割合が5〜15質量%からなる、請求項4の沸騰冷却器用媒体。
- 沸騰冷却器が、自動車のPCU用冷却器である、請求項1から請求項7の何れかの沸騰冷却器用媒体。
- 沸騰冷却器が、電子機器の冷却器である、請求項1から請求項7の何れかの沸騰冷却器用媒体。
- 請求項1から請求項6の何れかの沸騰冷却器用媒体を収容した沸騰冷却器を、作動温度が、−50〜150℃で作動させる、沸騰冷却器用媒体の使用方法。
- 沸騰冷却器の材質が、鉄、銅又はアルミニウム製のヒートパイプである、請求項7の使用方法。
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