JP2015517590A - 冷媒ガス組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、加熱及び冷却用途での使用のための、特に、インバータ空調装置／熱ポンプのための、テトラフルオロエタン、ジフルオロメタン、及びペンタフルオロエタンを含む冷媒組成物に関する。

Description

本発明は、加熱及び冷却用途での使用のための、特に、インバータ空調装置／熱ポンプのための冷媒組成物に関する。

空調装置（しばしばエアコン、ＡＣまたはＡ／Ｃと称される）は、所定の時間、空気の様相次第で、冷却及び時には加熱のために使用される、ある領域内で空気の温度及び湿度を変化させるために設計された装置である。この冷却は、通常、単純な冷却（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）サイクルを用いて行われる。以前には、空調機器は、一般的にＲ２２冷媒を用いていた。Ｒ２２は、ヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）の単一化合物である。Ｒ２２は、その化合物のオゾン層破壊係数（ＯＤＰ）及び高い地球温暖化係数（ＧＷＰ）により、先進国で段階的に廃止されてきた。冷媒混合物Ｒ４１０Ａが、Ｒ２２の代替として開発された。Ｒ４１０Ａは、ジフルオロメタン（Ｒ３２と称されるＣＨ_２Ｆ_２）及びペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５と称されるＣＨＦ_２ＣＦ_３）の混合物である。

Ｒ４１０Ａは、地球温暖化（ＧＷＰ）要因を減らすように仕向ける当該産業の外部からの圧力により、環境に優しいガスとして開発された。それによる不利益の一つは、それが代替したガス、すなわちＲ２２よりも７５％高い圧力で作用することである。

Ｒ４１０Ａよりも環境に優しく、それより低い圧力で作用し、従ってよりエネルギー効率が高い、新規な冷媒組成物を提供することが、本発明の目的である。

本発明は、テトラフルオロエタン（Ｒ１３４Ａ）、ジフルオロメタン（Ｒ３２）及びペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）の混合物からなる冷媒ガス組成物を提供する。この組成物は、テトラフルオロエタン９０〜９７．５重量％、並びに、ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの混合物２．５〜１０重量％を含む。

ある実施形態では、この組成物は、９４〜９６重量％のテトラフルオロエタン、２〜３重量％のジフルオロメタン、及び２〜３重量％のペンタフルオロエタンを含む。

この組成物は、ジフルオロメタン（Ｒ３２）及びペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）の約５０／５０％混合物である従来のＲ４１０Ａに対し、環境に優しい代替物として機能する。これによって、電力消費の５０〜６０％までの削減を達成することが可能である。

発明の詳細な説明
Ｒ１３４Ａは、家庭用冷房及び自動車の空調装置のための「高温」（“ｈｉｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ”）冷媒として主に使用される１，１，１，２−テトラフルオロエタンである。Ｒ１３４Ａは、フレオン１２としても知られているＲ１２（ジクロロジフルオロメタン）を代替する。Ｒ１３４Ａは、これらの化合物の冷却能力を制限する低い蒸気圧で作用する。低い蒸気圧は、冷却機器拡張弁（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅｓ）ＣＶに関連している。

意外なことに、本発明者らは、２．５〜１０重量％の量のジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの混合物をテトラフルオロエタンに加えることによって、空調装置または熱ポンプにて使用する際に優れた特性を示すことを見出した。ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの２種のガスの間で、いかなる混合比率も可能である。好ましい混合物の一つは、４０〜６０重量％のジフルオロメタン及び６０〜４０重量％のペンタフルオロエタンを含む。別の好ましい混合物は、４５〜５５重量％のジフルオロメタン及び５５〜４５重量％のペンタフルオロエタンを含む。

ある実験において、約２．５重量％のジフルオロメタン及び約２．５重量％のペンタフルオロエタンを約９５重量％のテトラフルオロエタンに混合すると、その圧力は、熱ポンプ及び空調装置に好適な２．５〜３バールに増大した。この圧力は、良好な冷却及び加熱効果を得るのに十分であり、同時に低圧力により省エネルギーにもなる。ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの含量を合計７．５重量％より上回るように増大させると、圧力は顕著に１０％超も上昇し、省エネルギーにはつながらない。ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの合計含量が２．５重量％未満である場合、そのガス組成物は熱ポンプ及び空調装置に好適ではない。

このガス組成物は、全てのインバータ圧縮器に使用することができる。それはまた、通常のオン／オフ圧縮器に使用できるが、省エネルギー（約２０％）は、インバータ圧縮器の場合の省エネルギー（５０％に至るまで）ほど大きくない。

本発明のガス組成物についての別の利点は、より低い運転圧力のため、圧縮器上での磨耗がより小さいことである。

更に別の利点は、より低い運転圧力のため、ガスの漏れがより少ないことである。

その平均的な性能は、ガスの製造業者及び機器に依存する。

電力消費の最も大きな節減や、維持管理及び部品寿命の長期化のためのより低い圧力をもたらす組成物は、２．５重量％のジフルオロメタン、２．５重量％のペンタフルオロエタン、及び９５重量％のテトラフルオロエタンを含むガス組成物であることが分かった。ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの混合物１０重量％までと、テトラフルオロエタン９０重量％とを含む組成物では、省エネルギーはより小さい数値になり得る。

これらの基本的な成分は、既存の製造業者から容易に入手できる。本発明によるガス組成物は、今日の市場で得られる既存のインバータ圧縮器（ＤＣ）を５０％上回るまでの、十分なコスト節減及び突出した高性能を提供する。この最善の混合物は、既存のインバータ圧縮器（ＤＣ）のドロップイン（ｄｒｏｐ ｉｎ）として用いることができる。

本発明のガス組成物は、既存の代替物よりもオゾンに対して優しい。本発明のガス組成物の地球温暖化係数値（ＧＷＰ）は、約１３００であり、Ｒ４１０ＡのＧＷＰ（約１９７５）よりもかなり低い。

実験
Ｒ−４１０Ａ及び本発明のガス組成物の間の比較試験

測定は、Ｇｒｅｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃから入手される空調装置を用いて行った。試験対象のガス組成物は、２．５重量％のジフルオロメタン、２．５重量％のペンタフルオロエタン、及び約９５重量％のテトラフルオロエタンを含んでいた。以下に示す平均データは、１５分の試験の間に記録された。測定は、二日に分けて行った。従って、屋外の温度のような諸因子のいくつかに相違がある。

さらに、本発明のガス組成物の熱効果の簡単な試験を行った。それを、室内の約２３度から約４０度にまで加熱した。屋外の温度は、冷却のときと同じであった。エネルギー消費は、１１バールの圧力で１．４ａｍｐであった。

結論
本発明の冷媒組成物を空調装置／熱ポンプで使用することによって、冷媒Ｒ４１０Ａを使用する場合と比べてより小さい圧力及びエネルギー消費を伴って、電力消費が維持又は改善される。

Claims (4)

1. 以下の混合物を含む冷媒組成物：
   ９０〜９７．５重量％のテトラフルオロエタン、並びに
   ２．５〜１０重量％の、ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの混合物。
2. ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンの前記混合物が、４０〜６０重量％のジフルオロメタン及び６０〜４０重量％のペンタフルオロエタンを含む、請求項１に記載の冷媒組成物。
3. ９４〜９６重量％のテトラフルオロエタン、
   ２〜３重量％のジフルオロメタン、及び
   ２〜３重量％のペンタフルオロエタン
   を含む、請求項１に記載の冷媒組成物。
4. 空調装置及び熱ポンプにおける、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷媒組成物の使用。