JP2020002354A - 冷媒を含む組成物、その使用、並びにそれを有する冷凍機及びその冷凍機の運転方法 - Google Patents

冷媒を含む組成物、その使用、並びにそれを有する冷凍機及びその冷凍機の運転方法 Download PDF

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Abstract

【課題】R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える混合冷媒を提供する。【解決手段】冷媒を含む組成物であって、前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）及びジフルオロメタン（R32）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、R32のそれぞれの含有量が、CF3I及びR32の総量を100質量％とし、48質量%≧CF3I≧46質量%、54質量%≧R32≧52質量%である、ことを特徴とする組成物。【選択図】なし

Description

本開示は、冷媒を含む組成物、その使用、並びにそれを有する冷凍機及びその冷凍機の運転方法に関する。
家庭用エアコン等の空調用冷媒として現在、R410Aが用いられている。R410Aは、ジフルオロメタン（CH2F2；R32）とペンタフルオロエタン（C2HF5；R125）との２成分混合冷媒であり、擬似共沸組成物である。
しかし、R410Aの地球温暖化係数（GWP）は2088であり、地球温暖化への懸念の高まりからGWPが675のR32がより多く使用されつつある。このため、R410Aに代替可能な低GWP混合冷媒が種々提案されている（特許文献１）。
また、本開示に関連する先行文献として、特許文献２、３等には、トリフルオロヨードメタン（CF3I）を含む冷媒組成物が開示されている。
国際公開第２０１５／１４１６７８号 特開２００９−２４１５２号公報 特開平８−２７７３８９号公報
本発明者らは、独自の検討により、従来技術においては、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数［Coefficient of Performance（COP）］と冷凍能力［Refrigeration Capacity（Cooling Capacity、Capacityと表記されることもある）］とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える冷媒組成物の開発には至っていないと着想するに至った。本開示はかかる独自の課題を解決することを目的とするものである。
１．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）及びジフルオロメタン（R32）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、R32のそれぞれの含有量が、CF3I及びR32の総量を100質量％とし、48質量%≧CF3I≧46質量%、54質量%≧R32≧52質量%である、
ことを特徴とする組成物。
２．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びペンタフルオロエタン（R125）を含み、R32、R125及びCF3Iの、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、R32、R125及びCF3Iの総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
点E(53.7, 11.0, 35.3)、
点F(51.6, 0.0, 48.4)
点D(65.0. 0.0, 35.0)及び
点X(64.6. 8.9, 26.5)
の4点をそれぞれ結ぶ線分EF、FD、DX及びXEで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分FD上は除く）にあり、
前記線分EFは、
座標（x, -1.1255x2+123.76x-3389.3, 1.1255x2-124.76x+3489.3）で表わされ、且つ、前記線分FD、DX及びXEが直線である、
ことを特徴とする組成物。
３．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）及びトランス−１，２−ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、HFO-1132(E)のそれぞれの含有量が、CF3I及びHFO-1132(E)の総量を100質量％とし、68質量%≧CF3I≧62質量%、38質量%≧HFO-1132(E)≧32質量%である、
ことを特徴とする組成物。
４．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びトランス−１，２−ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）を含み、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
点Y(32.5, 58.1, 9.4)、
点J(0.0. 77.2, 22.8)及び
点H(0.0. 35.0, 65.0)
の3点をそれぞれ結ぶ線分JH、HY及びYJで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分JH上は除く）にあり、
前記線分YJは、
座標（x, -0.0027x2-0.5002x+77.2, 0.0027x2-0.4998x+22.8）で表わされ、且つ、前記線分JH及びHYが直線である、
ことを特徴とする組成物。
５．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びトリフルオロエチレン（HFO-1123）を含み、HFO-1123、CF3I 及びR32の、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、HFO-1123、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
点Z(41.6, 53.5, 4.9)、
点N(0.0. 77.2, 22.8)及び
点L(0.0. 35.0, 65.0)
の3点をそれぞれ結ぶ線分ZN、NL及びLZで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分NL上は除く）にあり、
前記線分ZNは、
座標（x, -0.0007x2-0.5402x+77.2, 0.0007x2-0.4598x+22.8）で表わされ、且つ、前記線分NL及びLZが直線である、
ことを特徴とする組成物。
６．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒が、ジフルオロメタン（R32）、ペンタフルオロエタン（R125）、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及び２，３，３，３−テトラフルオロエチレン（HFO-1234yf）を含み、
R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、
R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、
（1）-1 11.7質量%≧x≧6.0質量%であり、
（1）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点C(1.1753x+41.14/-0.2282x+13.464/100-R1234yf-R32-R125)、点D(0.0247x2+0.563x+43.733/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、点F(-0.8069x+64.948/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、及び点E(-0.8247x+64.54/0.1581x+8.96/100-R1234yf-R32-R125)、を頂点とする四角形又は三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒A、
（2）-1 12.6質量%＞x＞11.7質量%であり、
（2）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点G(-1.2222x2+29.589x-123.98/20.5x2-510.15x+3173.3/100-R1234yf-R32-R125)、点D(1.2213x+39.415/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、及び点F(0.7787x+64.615/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、を頂点とする三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒B、
の一種を含むことを特徴とする組成物。
７．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒が、ジフルオロメタン（R32）、ペンタフルオロエタン（R125）、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及び１，３，３，３‐テトラフルオロプロペン（HFO-1234ze）を含み、
R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、
R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、
（1）-1 8.3質量%≧x≧4.0質量%であり、
（1）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点C(0.0435x2+1.4652x+42.543/-0.3726x+13.406/100-R1234ze-R32-R125)、点D(0.097x2+0.6802x+44.628/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、点F(-0.8143x+64.967/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、及び点E(-0.0061x2-0.7393x+64.254/0.1631x+8.9386/100-R1234ze-R32-R125)を頂点とする四角形又は三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒A、
（2）-1 8.9質量%＞x＞8.3質量%であり、
（2）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点G(0.1667x+56.3/2.7778x2-64.944x+357.98/100-R1234ze-R32-R125)、点D(1.5625x2-24.938x+155.98/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、及び点F(-0.6667x+63.733/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、を頂点とする三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒B、
の一種を含むことを特徴とする組成物。
８．さらに、冷凍機油を含有し、冷凍機用作動流体として用いられる、上記項１〜７のいずれかに記載の組成物。
９．R410Aの代替冷媒として用いられる、上記項１〜８のいずれかに記載の組成物。
１０．上記項１〜８のいずれかに記載の組成物の、R410Aの代替冷媒としての使用。
１１．上記項１〜９のいずれかに記載の組成物を作動流体として含む、冷凍機。
１２．冷凍機の運転方法であって、
上記項１〜９のいずれかに記載の組成物を作動流体として冷凍機において循環させる工程を含む運転方法。
本開示の冷媒は、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。よって、本開示の冷媒及びそれ含む組成物は、例えば冷凍機用作動流体として有用である。
冷媒の不燃性試験に用いた装置の模式図である。 R32、R125及びCF3Iの総和が100質量%となる3成分組成図において、点E、F、D及びXの4点をそれぞれ結ぶ線分EF、FD、DX及びXEで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分FD上は除く）である本願発明の冷媒２の組成を示す図である。 HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、点Y、J及びHの3点をそれぞれ結ぶ線分JH、HY及びYJで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分JH上は除く）である本願発明の冷媒４の組成を示す図である。 HFO-1123、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、点Z、N及びLの3点をそれぞれ結ぶ線分ZN、NL及びLZで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分NL上は除く）である本願発明の冷媒５の組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=6質量%の場合の本願発明の冷媒６の組成、すなわち点C、D、F及びEを頂点とする四角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=9質量%の場合の本願発明の冷媒６の組成、すなわち点C、D、F及びEを頂点とする四角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=11.7質量%の場合の本願発明の冷媒６の組成、すなわち点C（=E=G）、D及びFを頂点とする三角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=12.1質量%の場合の本願発明の冷媒６の組成、すなわち点G、D及びFを頂点とする三角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=12.6質量%の場合に組成が点D（＝F=G）に収束することを示す図である。ここで、点Dは本願発明の冷媒６には該当しない。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=4質量%の場合の本願発明の冷媒７の組成、すなわち点C、D、F及びEを頂点とする四角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=6質量%の場合の本願発明の冷媒７の組成、すなわち点C、D、F及びEを頂点とする四角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=8.3質量%の場合の本願発明の冷媒７の組成、すなわち点C（=E=G）、D及びFを頂点とする三角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=8.6質量%の場合の本願発明の冷媒７の組成、すなわち点G、D及びFを頂点とする三角形の範囲内（但し、線分DF上を除く）である組成を示す図である。 R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、X=8.9質量%の場合に組成が点D（＝F=G）に収束することを示す図である。ここで、点Dは本願発明の冷媒７には該当しない。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、トリフルオロヨードメタン（CF3I）を含む特定組成の冷媒が上記特性を有することを見出した。
本開示は、かかる知見に基づきさらに研究を重ねた結果完成されたものである。本開示は、以下の実施形態を含む。
＜用語の定義＞
本開示において用語「冷媒」には、ISO817（国際標準化機構）で定められた、冷媒の種類を表すRで始まる冷媒番号（ASHRAE番号）が付された化合物が少なくとも含まれ、さらに冷媒番号が未だ付されていないとしても、それらと同等の冷媒としての特性を有するものが含まれる。冷媒は、化合物の構造の面で、「フルオロカーボン系化合物」と「非フルオロカーボン系化合物」とに大別される。「フルオロカーボン系化合物」には、クロロフルオロカーボン（CFC）、ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC）及びハイドロフルオロカーボン（HFC）が含まれる。「非フルオロカーボン系化合物」としては、プロパン（R290）、プロピレン（R1270）、ブタン（R600）、イソブタン（R600a）、二酸化炭素（R744）及びアンモニア（R717）等が挙げられる。
本開示において、用語「冷媒を含有する組成物」には、（１）冷媒そのもの（冷媒の混合物を含む）と、（２）その他の成分をさらに含み、少なくとも冷凍機油と混合することにより冷凍機用作動流体を得るために用いることのできる組成物と、（３）冷凍機油を含有する冷凍機用作動流体とが少なくとも含まれる。本明細書においては、これら三態様のうち、（２）の組成物のことを、冷媒そのもの（冷媒の混合物を含む）と区別して「冷媒組成物」と表記する。また、（３）の冷凍機用作動流体のことを「冷媒組成物」と区別して「冷凍機油含有作動流体」と表記する。
本開示において、用語「代替」は、第一の冷媒を第二の冷媒で「代替」するという文脈で用いられる場合、第一の類型として、第一の冷媒を使用して運転するために設計された機器において、必要に応じてわずかな部品（冷凍機油、ガスケット、パッキン、膨張弁、ドライヤその他の部品のうち少なくとも一種）の変更及び機器調整のみを経るだけで、第二の冷媒を使用して、最適条件下で運転することができることを意味する。すなわち、この類型は、同一の機器を、冷媒を「代替」して運転することを指す。この類型の「代替」の態様としては、第二の冷媒への置き換えの際に必要とされる変更乃至調整の度合いが小さい順に、「ドロップイン（drop in）代替」、「ニアリー・ドロップイン（nealy drop in）代替」及び「レトロフィット（retrofit）」があり得る。
第二の類型として、第二の冷媒を用いて運転するために設計された機器を、第一の冷媒の既存用途と同一の用途のために、第二の冷媒を搭載して用いることも、用語「代替」に含まれる。この類型は、同一の用途を、冷媒を「代替」して提供することを指す。
本開示において用語「冷凍機（refrigerating machine）」とは、物あるいは空間の熱を奪い去ることにより、周囲の外気よりも低い温度にし、かつこの低温を維持する装置全般のことをいう。言い換えれば、冷凍機は温度の低い方から高い方へ熱を移動させるために、外部からエネルギーを得て仕事を行いエネルギー変換する変換装置のことをいう。
本開示において、不燃とは、米国ANSI/ASHRAE34-2013規格において冷媒許容濃度のうち最も燃えやすい組成であるWCF（Worst case of formulation for flammability）組成が「クラス１（すなわちWCF不燃）」と判断されるか、又はASHRAE不燃と判断されることを意味する。
なお、上記不燃は、ASTM E681-2009に基づく燃焼試験の測定装置及び測定方法に基づいて判定する。測定は具体的には以下の通り行う。
燃焼の状態が目視および録画撮影できるように内容積12リットルの図１に示す球形ガラスフラスコを使用し、ガラスフラスコは燃焼により過大な圧力が発生した際には上部のふたからガスが開放されるようにする。着火方法は底部から１／３の高さに保持された電極からの放電により発生させる。試験条件は以下の通りとする。
＜試験条件＞
試験容器：280 mmφ球形（内容積：12リットル）
試験温度： 60℃±3℃
圧力 ：101.3 kPa±0.7 kPa
水分 ：乾燥空気1 gにつき0.0088 ｇ±0.0005 g
2元冷媒組成物／空気混合比：1 vol.%刻み±0.2 vol.%
2元冷媒組成物混合： ±0.1 質量%
点火方法：交流放電、電圧15kV、電流30mA、ネオン変圧器
電極間隔：6.4 mm (1/4 inch)
スパーク：0.4 秒 ±0.05 秒
判定基準：
・着火点を中心に90度以上火炎が広がった場合 ＝ 燃焼(伝播)
・着火点を中心に90度未満の火炎の広がりだった場合 ＝ 火炎伝播なし（不燃）
１．冷媒
１．１ 冷媒成分
本開示の冷媒は、実施形態ごとに大別すると、実施形態１〜７（それぞれ冷媒１〜７ともいう）に分けることができる。冷媒１〜７は、いずれもR410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。よって、本開示の冷媒１〜７及びそれ含む組成物は、例えば冷凍機用作動流体として有用である。以下、冷媒１〜７について説明する。
＜実施形態１：冷媒１＞
本開示の冷媒１は、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及びジフルオロメタン（R32）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、R32のそれぞれの含有量が、CF3I及びR32の総量を100質量％とし、48質量%≧CF3I≧46質量%、54質量%≧R32≧52質量%である、ことを特徴とする。すなわち、冷媒１は混合冷媒である。
冷媒１は、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR32に対して98%以上であり、冷凍能力はR32に対して95%以上であり、GWPは750以下（特に400以下）であり、ASHRAE不燃の性能を兼ね備える。
冷媒１は、CF3I及びR32を含み、冷媒中におけるCF3I、R32のそれぞれの含有量が、CF3I及びR32の総量を100質量％とし、48質量%≧CF3I≧46質量%、54質量%≧R32≧52質量%である。また、冷媒全体におけるCF3I及びR32の合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるCF3I及びR32以外の成分としては、CF3I及びR32を製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
なお、CF3IとR32のASHRAE不燃限界は、以下の手順で確認した。
ANSI/ASHRAE34-2013に基づいて貯蔵、輸送、使用時の漏洩試験をREFPROP9.0によりシミュレーションを行い、WCFF (Worst case of fractionation for flammability：最も燃え易い混合組成)が、実施形態６で求め方を説明しているCF3IとR32の不燃限界組成（CF3I/R32)=(35mass%/65mass%)になる初期混合組成を求めた。その結果、初期混合組成は（CF3I/R32)=(46mass%/54mass%)であり、この混合組成がASHRAE不燃限界となる。
＜実施形態２：冷媒２＞
本開示の冷媒２は、トリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びペンタフルオロエタン（R125）を含み、R32、R125及びCF3Iの、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、R32、R125及びCF3Iの総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
点E(53.7, 11.0, 35.3)、
点F(51.6, 0.0, 48.4)
点D(65.0. 0.0, 35.0)及び
点X(64.6. 8.9, 26.5)
の4点をそれぞれ結ぶ線分EF、FD、DX及びXEで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分FD上は除く）にあり、
前記線分EFは、
座標（x, -1.1255x2+123.76x-3389.3, 1.1255x2-124.76x+3489.3）で表わされ、且つ、前記線分FD、DX及びXEが直線である、
ことを特徴とする。すなわち、冷媒２は混合冷媒である。
冷媒２は、上記要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR32に対して98%以上であり、冷凍能力はR32に対して95%以上であり、GWPは750以下（特に600以下）であり、WCF不燃の性能を兼ね備える。
冷媒２は、R32、R125及びCF3Iを含むが、その中でも、冷媒全体におけるR32、R125及びCF3Iの合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるR32、R125及びCF3I以外の成分としては、R32、R125及びCF3Iを製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
＜実施形態３：冷媒３＞
本開示の冷媒３は、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及びトランス−１，２−ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、HFO-1132(E)のそれぞれの含有量が、CF3I及びHFO-1132(E)の総量を100質量％とし、68質量%≧CF3I≧62質量%、38質量%≧HFO-1132(E)≧32質量%である、ことを特徴とする。すなわち、冷媒３は混合冷媒である。
冷媒３は、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR410Aに対して100%以上（特に105%以上）であり、冷凍能力はR410Aに対して65%以上であり、GWPは1以下であり、WCF不燃の性能を兼ね備える。
冷媒３は、CF3I及びHFO-1132(E)を含み、冷媒中におけるCF3I、HFO-1132(E)のそれぞれの含有量が、CF3I及びHFO-1132(E)の総量を100質量％とし、68質量%≧CF3I≧62質量%、38質量%≧HFO-1132(E)≧32質量%である。また、冷媒全体におけるCF3I及びHFO-1132(E)の合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるCF3I及びHFO-1132(E)以外の成分としては、CF3I及びHFO-1132(E)を製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
＜実施形態４：冷媒４＞
本開示の冷媒４は、トリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びトランス−１，２−ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）を含み、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
点Y(32.5, 58.1, 9.4)、
点J(0.0. 77.2, 22.8)及び
点H(0.0. 35.0, 65.0)
の3点をそれぞれ結ぶ線分JH、HY及びYJで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分JH上は除く）にあり、
前記線分YJは、
座標（x, -0.0027x2-0.5002x+77.2, 0.0027x2-0.4998x+22.8）で表わされ、且つ、前記線分JH及びHYが直線である、
ことを特徴とする。すなわち、冷媒４は混合冷媒である。
冷媒４は、上記要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR32に対して99%以上であり、冷凍能力はR32に対して80%以上であり、GWPは750以下（特に450以下）であり、WCF不燃の性能を兼ね備える。
冷媒４は、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32を含むが、その中でも、冷媒全体におけるHFO-1132(E)、CF3I 及びR32の合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるHFO-1132(E)、CF3I 及びR32以外の成分としては、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32を製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
＜実施形態５：冷媒５＞
本開示の冷媒５は、トリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びトリフルオロエチレン（HFO-1123）を含み、HFO-1123、CF3I 及びR32の、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、HFO-1123、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
点Z(41.6, 53.5, 4.9)、
点N(0.0. 77.2, 22.8)及び
点L(0.0. 35.0, 65.0)
の3点をそれぞれ結ぶ線分ZN、NL及びLZで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分NL上は除く）にあり、
前記線分ZNは、
座標（x, -0.0007x2-0.5402x+77.2, 0.0007x2-0.4598x+22.8）で表わされ、且つ、前記線分NL及びLZが直線である、ことを特徴とする。すなわち、冷媒５は混合冷媒である。
冷媒５は、上記要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR32に対して99%以上であり、冷凍能力はR32に対して80%以上であり、GWPは750以下（特に450以下）であり、WCF不燃の性能を兼ね備える。
冷媒５は、HFO-1123、CF3I 及びR32を含むが、その中でも、冷媒全体におけるHFO-1123、CF3I 及びR32の合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるHFO-1123、CF3I 及びR32以外の成分としては、HFO-1123、CF3I 及びR32を製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
＜実施形態６：冷媒６＞
本開示の冷媒６は、ジフルオロメタン（R32）、ペンタフルオロエタン（R125）、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及び２，３，３，３−テトラフルオロエチレン（HFO-1234yf）を含み、
R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、
R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、
（1）-1 11.7質量%≧x≧6.0質量%であり、
（1）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点C(1.1753x+41.14/-0.2282x+13.464/100-R1234yf-R32-R125)、点D(0.0247x2+0.563x+43.733/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、点F(-0.8069x+64.948/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、及び点E(-0.8247x+64.54/0.1581x+8.96/100-R1234yf-R32-R125)、を頂点とする四角形又は三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒A、
（2）-1 12.6質量%＞x≧11.7質量%であり、
（2）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点G(-1.2222x2+29.589x-123.98/20.5x2-510.15x+3173.3/100-R1234yf-R32-R125)、点D(1.2213x+39.415/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、及び点F(0.7787x+64.615/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、を頂点とする三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒B、
の一種を含むことを特徴とする。すなわち、冷媒６は混合冷媒である。
冷媒６は、HFO-1234yfの濃度xが（1）11.7質量%≧x≧6.0質量%の場合、（2）12.6質量%＞x≧11.7質量%の場合のそれぞれにおいて上記各要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR410Aに対して100%以上であり、冷凍能力はR410Aに対して100%以上であり、GWPは750以下であり、WCF不燃の性能を兼ね備える。
冷媒６は、R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfを含むが、その中でも、冷媒全体におけるR32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるR32、R125、CF3I及びHFO-1234yf以外の成分としては、R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfを製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
以下、xの範囲で場合分けをした点A、B、C、D、E、F、Gの求め方について説明する。なお、点A、B、C、D、E、F、Gの技術的意味は次の通りである。また、各点の濃度は、後述の実施形態６（冷媒６）の実施例で求めた値を記載している。
A：GWP=750であってCF3Iの濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
B：GWP=750であってR32の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
C：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、GWP=750の組成比
D：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、R125の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
E：WCF不燃になる組成比であって、GWP=750の組成比
F：WCF不燃になる組成比であって、R125の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比G：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、WCF不燃になる組成比
（1）点C、D、E、F、Gの求め方
（1-1）点Cについて
11.7質量％≧x≧6.0質量％
HFO-1234yfの濃度が6.0質量％とき、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）質量%とする三成分組成図上の点Cは、
R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））=（48.2/12.1/33.7）であり、
HFO-1234yfの濃度が9.0質量％とき、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）質量%とする三成分組成図上の点Cは、
R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））=（51.7/11.4/27.9）であり、
HFO-1234yfの濃度が11.7質量％とき、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）質量%とする三成分組成図上の点Cは、
（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））=（54.9/10.8/22.6）であることから、
R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%としたときの、R32の濃度をy質量%とすると、xy座標にプロットした上記の3点から求められる回帰直線の式は、
y=1.1753x+41.14
で表される。
また、R125の濃度をy質量％とすると、同様に求められる回帰直線の式は、
y=-0.2282x+13.464
で表される。
よって、点CのCF3I濃度は（100-R1234yf-R32-R125）で
以上より、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）とする三成分組成図上の点C（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））は、(1.1753x+41.14/-0.2282x+13.464/100-R1234yf-R32-R125)で表される。
12.6質量％≧x＞11.7質量％
Xの範囲が上記の場合についても同様に計算した。下記表１に各xの濃度範囲ごとの点Cの結果（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））を示す。
（1-2）点D、E、F及びGについて
以下、点Cの場合と同様にして、点D、E、F及びGを求めた。結果を下記表２〜５に示す。
R32、R125及びCF3I の総濃度を（100-x）とする三成分組成図上において、GWP=7500となる点の集合は、HFO-1234yf=xとした場合にxの関数として提示している点Aと点Bを結んだ直線で示される。例えば、図５〜９の三成分組成図上において、該直線よりもCF3Iの頂点側の領域において、GWPは750以下となる。
また、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）とする三成分組成図上において、R410Aに対して冷凍能力100%となる点の集合は、HFO-1234yf=xとした場合にxの関数として示される点Cと点Dとを結んだ直線に近似される。例えば、図５〜９の三成分組成図上において、該近似直線よりもR32の頂点側の領域において、R410Aに対する冷凍能力は100%以上となる。
また、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）とする三成分組成図上において、WCF不燃となる点の集合は、HFO-1234yf=xとした場合にxの関数として示される点Eと点Fとを結んだ直線に近似される。例えば、図５〜９の三成分組成図上において、該近似直線よりもCF3Iの頂点側の領域において、WCF不燃となる。
不燃限界（線分EFの特定）
先ずは、可燃性冷媒（R32,1234yf）と不燃性冷媒（CF3I、R125）との2元混合冷媒の不燃限界を特定した。
2元混合冷媒の不燃限界は、ASTM E681-2009に基づく燃焼試験の測定装置及び測定方法に基づいて求めた（詳細は前述の通り）。
その結果、可燃性冷媒R32と不燃性冷媒CF3Iとの混合冷媒では、R32=65.0重量%、CF3I=35.0重量%から火炎伝播は認められなくなり、この組成を不燃限界とした。また、可燃性冷媒R32と不燃性冷媒R125では、R32=63.0重量%、R125=37.0重量%、可燃性冷媒1234yfと不燃性冷媒CF3Iでは、1234yf=80.0重量%、CF3I=20.0重量%、可燃性冷媒1234yfと不燃性冷媒R125では、1234yf=79.0重量%、R125=21.0重量%からそれぞれ火炎伝播は認められなくなり、これらの組成を不燃限界とした。表６に結果をまとめた。
不燃限界を示す点E、Fは、
R32相当の可燃冷媒濃度=R32+(63/37)＊(21/79)＊R1234yfR32相当の不燃冷媒濃度=(63/37)＊R125＋(65/35)＊CF3Iとの関係において、R32相当の可燃冷媒濃度-不燃冷媒濃度＜0 の場合は不燃
R32相当の可燃冷媒濃度-不燃冷媒濃度＞0 の場合は可燃と判断して特定した。
表７に点E、Fの詳細を示す。線分EFはこれらの点E、Fの二点を結ぶ回帰線である。
＜実施形態７：冷媒７＞
本開示の冷媒７は、ジフルオロメタン（R32）、ペンタフルオロエタン（R125）、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及び１，３，３，３‐テトラフルオロプロペン（HFO-1234ze）を含み、
R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、
R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、
（1）-1 8.3質量%≧x≧4.0質量%であり、
（1）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点C(0.0435x2+1.4652x+42.543/-0.3726x+13.406/100-R1234ze-R32-R125)、点D(0.097x2+0.6802x+44.628/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、点F(-0.8143x+64.967/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、及び点E(-0.0061x2-0.7393x+64.254/0.1631x+8.9386/100-R1234ze-R32-R125)を頂点とする四角形又は三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒A、
（2）-1 8.9質量%＞x≧8.3質量%であり、
（2）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
点G(0.1667x+56.3/2.7778x2-64.944x+357.98/100-R1234ze-R32-R125)、点D(1.5625x2-24.938x+155.98/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、及び点F(-0.6667x+63.733/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、を頂点とする三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒B、
の少なくとも一種を含むことを特徴とする。すなわち、冷媒７は混合冷媒である。
冷媒７は、HFO-1234zeの濃度xが（1）8.3質量%≧x≧4.0質量%の場合、（2）8.9質量%＞x≧8.3質量%の場合のそれぞれにおいて上記各要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、成績係数はR410Aに対して100%以上であり、冷凍能力はR410Aに対して100%以上であり、GWPは750以下であり、WCF不燃の性能を兼ね備える。
冷媒７は、R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeを含むが、その中でも、冷媒全体におけるR32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの合計量が99.5質量%以上であれば好ましく、99.7質量%以上であればより好ましく、99.9質量%以上であれば最も好ましい。なお、冷媒全体におけるR32、R125、CF3I及びHFO-1234ze以外の成分としては、R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeを製造する際に不可避的に含まれ得る副生成物などが挙げられる。
以下、xの範囲で場合分けをした点A、B、C、D、E、F、Gの求め方について説明する。なお、点A、B、C、D、E、F、Gの技術的意味は次の通りである。また、各点の濃度は、後述の実施形態７（冷媒７）の実施例で求めた値を記載している。
A：GWP=750であってCF3Iの濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
B：GWP=750であってR32の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
C：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、GWP=750の組成比
D：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、R125の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
E：WCF不燃になる組成比であって、GWP=750の組成比
F：WCF不燃になる組成比であって、R125の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比G：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、WCF不燃になる組成比
（1）点C、D、E、F、Gの求め方
（1-1）点Cについて
8.3質量％≧x≧4.0質量％
HFO-1234zeの濃度が4.0質量％とき、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）質量%とする三成分組成図上の点Cは、
R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））=（49.1/11.9/35.0）であり、
HFO-1234yfの濃度が6.0質量％とき、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）質量%とする三成分組成図上の点Cは、
R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））=（52.9/11.2/29.9）であり、
HFO-1234yfの濃度が8.3質量％とき、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）質量%とする三成分組成図上の点Cは、
（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））=（57.7/10.3/23.7）であることから、
R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%としたときの、R32の濃度をy質量%とすると、xy座標にプロットした上記の3点から求められる回帰直線の式は、
y=0.0435x2+1.4652x+42.543
で表される。
また、R125の濃度をy質量％とすると、同様に求められる回帰直線の式は、
y=-0.3726x+13.462
で表される。
よって、点CのCF3I濃度は（100-R1234ze-R32-R125）で
以上より、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）とする三成分組成図上の点C（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））は、(0.0435x2+1.4652x+42.543/-0.3726x+13.462/100-R1234ze-R32-R125)で表される。
8.9質量％≧x＞8.3質量％
Xの範囲が上記の場合についても同様に計算した。下記表８に各xの濃度範囲ごとの点Cの結果（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））を示す。
（1-2）点D、E、F及びGについて
以下、点Cの場合と同様にして、点D、E、F及びGを求めた。結果を下記表９〜１２に示す。
R32、R125及びCF3I の総濃度を（100-x）とする三成分組成図上において、GWP=7500となる点の集合は、HFO-1234ze=xとした場合にxの関数として提示している点Aと点Bを結んだ直線で示される。例えば、図１０〜１４の三成分組成図上において、該直線よりもCF3Iの頂点側の領域において、GWPは750以下となる。
また、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）とする三成分組成図上において、R410Aに対して冷凍能力100%となる点の集合は、HFO-1234ze=xとした場合にxの関数として示される点Cと点Dとを結んだ直線に近似される。例えば、図１０〜１４の三成分組成図上において、該近似直線よりもR32の頂点側の領域において、R410Aに対する冷凍能力は100%以上となる。
また、R32、R125及びCF3Iの総濃度を（100-x）とする三成分組成図上において、WCF不燃となる点の集合は、HFO-1234ze=xとした場合にxの関数として示される点Eと点Fとを結んだ直線に近似される。例えば、図１０〜１４の三成分組成図上において、該近似直線よりもCF3Iの頂点側の領域において、WCF不燃となる。
不燃限界（線分EFの特定）
先ずは、可燃性冷媒（R32,1234ze）と不燃性冷媒（CF3I、R125）との2元混合冷媒の不燃限界を特定した。
2元混合冷媒の不燃限界は、ASTM E681-2009に基づく燃焼試験の測定装置及び測定方法に基づいて求めた（詳細は前述の通り）。
その結果、可燃性冷媒R32と不燃性冷媒CF3Iとの混合冷媒では、R32=65.0重量%、CF3I=35.0重量%から火炎伝播は認められなくなり、この組成を不燃限界とした。また、可燃性冷媒R32と不燃性冷媒R125では、R32=63.0重量%、R125=37.0重量%、可燃性冷媒1234zeと不燃性冷媒CF3Iでは、1234ze=80.0重量%、CF3I=20.0重量%、可燃性冷媒1234zeと不燃性冷媒R125では、1234yf=79.0重量%、R125=21.0重量%からそれぞれ火炎伝播は認められなくなり、これらの組成を不燃限界とした。表１３に結果をまとめた。
不燃限界を示す点E、Fは、
R32相当の可燃冷媒濃度=R32+(63/37)＊(21/79)＊R1234zeR32相当の不燃冷媒濃度=(63/37)＊R125＋(65/35)＊CF3Iとの関係において、R32相当の可燃冷媒濃度-不燃冷媒濃度＜0 の場合は不燃
R32相当の可燃冷媒濃度-不燃冷媒濃度＞0 の場合は可燃と判断して特定した。
表１４に点E、Fの詳細を示す。線分EFはこれらの点E、Fの二点を結ぶ回帰線である。
１．２ 用途
本開示の冷媒は、冷凍機における作動流体として好ましく使用することができる。
本開示の組成物は、R410Aの代替冷媒としての使用に適している。
２． 冷媒組成物
本開示の冷媒組成物は、本開示の冷媒を少なくとも含み、本開示の冷媒と同じ用途のために使用することができる。また、本開示の冷媒組成物は、さらに少なくとも冷凍機油と混合することにより冷凍機用作動流体を得るために用いることができる。
本開示の冷媒組成物は、本開示の冷媒に加え、さらに少なくとも一種のその他の成分を含有する。本開示の冷媒組成物は、必要に応じて、以下のその他の成分のうち少なくとも一種を含有していてもよい。上述の通り、本開示の冷媒組成物を、冷凍機における作動流体として使用するに際しては、通常、少なくとも冷凍機油と混合して用いられる。したがって、本開示の冷媒組成物は、好ましくは冷凍機油を実質的に含まない。具体的には、本開示の冷媒組成物は、冷媒組成物全体に対する冷凍機油の含有量が好ましくは０〜１質量%であり、より好ましくは０〜０．１質量%である。
２．１ 水
本開示の冷媒組成物は微量の水を含んでもよい。冷媒組成物における含水割合は、冷媒全体に対して、０〜０．１質量％であることが好ましく、０〜０．０７５質量％であることがより好ましく、０〜０．０５質量％であることが更に好ましく、０〜０．０２５質量％であることが特に好ましい。
冷媒組成物が微量の水分を含むことにより、冷媒中に含まれ得る不飽和のフルオロカーボン系化合物の分子内二重結合が安定化され、また、不飽和のフルオロカーボン系化合物の酸化も起こりにくくなるため、冷媒組成物の安定性が向上する。水分を含むことによる上記効果を得る観点では、含水割合の下限値は０．００１質量％程度である。例えば、０．００１〜０．１質量％、０．００１〜０．０７５質量％、０．００１〜０．０５質量％、０．００１〜０．０２５質量％の範囲で含水割合を調整することができる。
２．２ トレーサー
トレーサーは、本開示の冷媒組成物が希釈、汚染、その他何らかの変更があった場合、その変更を追跡できるように検出可能な濃度で本開示の冷媒組成物に添加される。
本開示の冷媒組成物は、トレーサーとして、一種を単独で含有してもよいし、二種以上を含有してもよい。
トレーサーとしては、特に限定されず、一般に用いられるトレーサーの中から適宜選択することができる。好ましくは、本開示の冷媒に不可避的に混入する不純物とはなり得ない化合物をトレーサーとして選択する。
トレーサーとしては、例えば、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロカーボン、フルオロカーボン、重水素化炭化水素、重水素化ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロカーボン、フルオロエーテル、臭素化化合物、ヨウ素化化合物、アルコール、アルデヒド、ケトン、亜酸化窒素（N2O）等が挙げられる。トレーサーとしては、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロカーボン、フルオロカーボン及びフルオロエーテルが特に好ましい。
上記トレーサーとしては、具体的には、以下の化合物が好ましい。
FC-14（テトラフルオロメタン、CF4）
HCC-40（クロロメタン、CH3Cl）
HFC-23（トリフルオロメタン、CHF3）
HFC-41（フルオロメタン、CH3Cl）
HFC-125（ペンタフルオロエタン、CF3CHF2）
HFC-134a（１，１，１，２−テトラフルオロエタン、CF3CH2F）
HFC-134（１，１，２，２‐テトラフルオロエタン、CHF2CHF2）
HFC-143a（１，１，１‐トリフルオロエタン、CF3CH3）
HFC-143（１，１，２‐トリフルオロエタン、CHF2CH2F）
HFC-152a（１，１‐ジフルオロエタン、CHF2CH3）
HFC-152（１，２−ジフルオロエタン、CH2FCH2F）
HFC-161（フルオロエタン、CH3CH2F）
HFC-245fa（１,１,１,３,３―ペンタフルオロプロパン、CF3CH2CHF2）HFC-236fa（１,１,１,３,３,３‐ヘキサフルオロプロパン、CF3CH2CF3）HFC-236ea（１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン、CF3CHFCHF2）HFC-227ea(１，１，１，２，３，３，３‐ヘプタフルオロプロパン、CF3CHFCF3)HCFC-22（クロロジフルオロメタン、CHClF2）
HCFC-31（クロロフルオロメタン、CH2ClF）
CFC-1113（クロロトリフルオロエチレン、CF2=CClF）
HFE-125（トリフルオロメチル−ジフルオロメチルエーテル、CF3OCHF2）HFE-134a（トリフルオロメチル−フルオロメチルエーテル、CF3OCH2F）HFE-143a（トリフルオロメチル−メチルエーテル、CF3OCH3）
HFE-227ea（トリフルオロメチル−テトラフルオロエチルエーテル、CF3OCHFCF3）HFE-236fa（トリフルオロメチル−トリフルオロエチルエーテル、CF3OCH2CF3）
トレーサー化合物は、約１０重量百万分率（ｐｐｍ）〜約１０００ｐｐｍの合計濃度で冷媒組成物中に存在し得る。好ましくは、トレーサー化合物は約３０ｐｐｍ〜約５００ｐｐｍの合計濃度で冷媒組成物中に存在し、最も好ましくは、トレーサー化合物は約５０ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍの合計濃度で冷媒組成物中に存在する。
２．３ 紫外線蛍光染料
本開示の冷媒組成物は、紫外線蛍光染料として、一種を単独で含有してもよいし、二種以上を含有してもよい。
紫外線蛍光染料としては、特に限定されず、一般に用いられる紫外線蛍光染料の中から適宜選択することができる。
紫外線蛍光染料としては、例えば、ナフタルイミド、クマリン、アントラセン、フェナントレン、キサンテン、チオキサンテン、ナフトキサンテン及びフルオレセイン、並びにこれらの誘導体が挙げられる。紫外線蛍光染料としては、ナフタルイミド及びクマリンのいずれか又は両方が特に好ましい。
２．４ 安定剤
本開示の冷媒組成物は、安定剤として、一種を単独で含有してもよいし、二種以上を含有してもよい。
安定剤としては、特に限定されず、一般に用いられる安定剤の中から適宜選択することができる。
安定剤としては、例えば、ニトロ化合物、エーテル類及びアミン類等が挙げられる。
ニトロ化合物としては、例えば、ニトロメタン及びニトロエタン等の脂肪族ニトロ化合物、並びにニトロベンゼン及びニトロスチレン等の芳香族ニトロ化合物等が挙げられる。
エーテル類としては、例えば、1,4-ジオキサン等が挙げられる。
アミン類としては、例えば、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルアミン、ジフェニルアミン等が挙げられる。
その他にも、ブチルヒドロキシキシレン、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
安定剤の含有割合は、特に限定されず、冷媒全体に対して、通常、０．０１〜５質量％とすることが好ましく、０．０５〜２質量％とすることがより好ましい。
２．５ 重合禁止剤
本開示の冷媒組成物は、重合禁止剤として、一種を単独で含有してもよいし、二種以上を含有してもよい。
重合禁止剤としては、特に限定されず、一般に用いられる重合禁止剤の中から適宜選択することができる。
重合禁止剤としては、例えば、4-メトキシ-1-ナフトール、ヒドロキノン、ヒドロキノンメチルエーテル、ジメチル-t-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
重合禁止剤の含有割合は、特に限定されず、冷媒全体に対して、通常、０．０１〜５質量％とすることが好ましく、０．０５〜２質量％とすることがより好ましい。
３． 冷凍機油含有作動流体
本開示の冷凍機油含有作動流体は、本開示の冷媒又は冷媒組成物と、冷凍機油とを少なくとも含み、冷凍機における作動流体として用いられる。具体的には、本開示の冷凍機油含有作動流体は、冷凍機の圧縮機において使用される冷凍機油と、冷媒又は冷媒組成物とが互いに混じり合うことにより得られる。冷凍機油含有作動流体には冷凍機油は一般に１０〜５０質量％含まれる。
３．１ 冷凍機油
本開示の組成物は、冷凍機油として、一種を単独で含有してもよいし、二種以上を含有してもよい。
冷凍機油としては、特に限定されず、一般に用いられる冷凍機油の中から適宜選択することができる。その際には、必要に応じて、前記混合物との相溶性（miscibility）及び前記混合物の安定性等を向上する作用等の点でより優れている冷凍機油を適宜選択することができる。
冷凍機油の基油としては、例えば、ポリアルキレングリコール（PAG）、ポリオールエステル（POE）及びポリビニルエーテル（PVE）からなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。
冷凍機油は、基油に加えて、さらに添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、酸化防止剤、極圧剤、酸捕捉剤、酸素捕捉剤、銅不活性化剤、防錆剤、油性剤及び消泡剤からなる群より選択される少なくとも一種であってもよい。
冷凍機油として、40℃における動粘度が5〜400 cStであるものが、潤滑の点で好ましい。
本開示の冷凍機油含有作動流体は、必要に応じて、さらに少なくとも一種の添加剤を含んでもよい。添加剤としては例えば以下の相溶化剤等が挙げられる。
３．２ 相溶化剤
本開示の冷凍機油含有作動流体は、相溶化剤として、一種を単独で含有してもよいし、二種以上を含有してもよい。
相溶化剤としては、特に限定されず、一般に用いられる相溶化剤の中から適宜選択することができる。
相溶化剤としては、例えば、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、アミド、ニトリル、ケトン、クロロカーボン、エステル、ラクトン、アリールエーテル、フルオロエーテルおよび1,1,1-トリフルオロアルカン等が挙げられる。相溶化剤としては、ポリオキシアルキレングリコールエーテルが特に好ましい。
４．冷凍機の運転方法
本開示の冷凍機の運転方法は、本開示の冷媒を用いて冷凍機を運転する方法である。
具体的には、本開示の冷凍機の運転方法は、本開示の冷媒を冷凍機において循環させる工程を含む。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以下に、実施例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本開示は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例において、混合冷媒のGWPは、IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）第4次報告書の値に基づいて評価した。HFO-1132(E)のGWPは記載がないが、HFO-1132a(GWP=1以下）、HFO-1123（GWP=0.3,特許文献１に記載）から、そのGWPを１と想定した。また、混合冷媒の冷凍能力は、National Institute of Science and Technology（NIST） Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database（Refprop 9.0）を使い、下記条件で混合冷媒の冷凍サイクル理論計算を実施することにより求めた。
蒸発温度 5℃
凝縮温度 45℃
過熱温度 5K
過冷却温度 5K
圧縮機効率 70%
また、混合冷媒の成績係数（COP）は、次式により求めた。
COP =（冷凍能力又は暖房能力）／消費電力量
実施形態１（冷媒１）の実施例及び比較例
R32とCF3Iを、これらの総和を基準として表１５に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒１は、所定の組成を具備することにより、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒１の具体例である実施例１〜３の混合冷媒は、成績係数はR32に対して98%以上であり、冷凍能力はR32に対して95%以上であり、GWPは750以下（特に400以下）であり、ASHRAE不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
実施形態２（冷媒２）の実施例及び比較例
R32とR125とCF3Iを、これらの総和を基準として表１６に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒２は、所定の組成を具備することにより、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒２の具体例である実施例４〜９の混合冷媒は、成績係数はR32に対して98%以上であり、冷凍能力はR32に対して95%以上であり、GWPは750以下（特に600以下）であり、WCF不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
実施形態３（冷媒３）の実施例及び比較例
HFO-1132（E）とCF3Iを、これらの総和を基準として表１７に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒３は、所定の組成を具備することにより、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒３の具体例である実施例１０〜１４の混合冷媒は、成績係数はR410Aに対して100%以上（特に105%以上）であり、冷凍能力はR410Aに対して65%以上であり、GWPは1以下であり、WCF不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
実施形態４（冷媒４）の実施例及び比較例
R32とHFO-1132（E）とCF3Iを、これらの総和を基準として表１８に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒４は、所定の組成を具備することにより、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒４の具体例である実施例１５〜１９の混合冷媒は、成績係数はR32に対して99%以上であり、冷凍能力はR32に対して80%以上であり、GWPは750以下（特に450以下）であり、WCF不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
実施形態５（冷媒５）の実施例及び比較例
R32とHFO-1123とCF3Iを、これらの総和を基準として表１９に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒５は、所定の組成を具備することにより、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒５の具体例である実施例２０〜２４の混合冷媒は、成績係数はR32に対して99%以上であり、冷凍能力はR32に対して80%以上であり、GWPは750以下（特に450以下）であり、WCF不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
実施形態６（冷媒６）の実施例及び比較例
R32とR125とHFO-1234yfとCF3Iを、これらの総和を基準として表２０（R1234yf=6mass%）、表２１（R1234yf=9mass%）、表２２（R1234yf=11.7mass%）、表２３（R1234yf=12.1mass%）及び表２４（R1234yf=12.6mass%）に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒６は、HFO-1234yfの濃度xが（1）11.7質量%≧x≧6.0質量%の場合、（2）12.6質量%＞x≧11.7質量%の場合のそれぞれにおいて上記各要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒６の具体例である上記表中の実施例の混合冷媒は、成績係数はR410Aに対して100%以上であり、冷凍能力はR410Aに対して100%以上であり、GWPは750以下であり、WCF不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
実施形態７（冷媒７）の実施例及び比較例
R32とR125とHFO-1234zeとCF3Iを、これらの総和を基準として表２５（R1234ze=4mass%）、表２６（R1234ze=6mass%）、表２７（R1234ze=8.3mass%）、表２８（R1234ze=8.6mass%）及び表２９（R1234ze=8.9mass%）に示した質量％(mass%)で混合した混合冷媒を調製した。
冷媒７は、HFO-1234zeの濃度xが（1）8.3質量%≧x≧4.0質量%の場合、（2）8.9質量%＞x≧8.3質量%の場合のそれぞれにおいて上記各要件が満たされる場合、R410Aの代替冷媒となり得る優れた成績係数と冷凍能力とを有し、GWPが十分に小さく、かつ不燃という四種の性能を兼ね備える。具体的には、冷媒７の具体例である上記表中の実施例の混合冷媒は、成績係数はR410Aに対して100%以上であり、冷凍能力はR410Aに対して100%以上であり、GWPは750以下であり、WCF不燃の性能を兼ね備えることが分かった。
1：Ignition source
2：Sample inlet
3：Springs
4：12-liter glass flask
5：Electrodes
6：Stirrer
7：Insulated chamber
A：GWP=750であってCF3Iの濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
B：GWP=750であってR32の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
C：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、GWP=750の組成比
D：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、R125の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比
E：WCF不燃になる組成比であって、GWP=750の組成比
F：WCF不燃になる組成比であって、R125の濃度（質量％）が0.0質量％の組成比G：R410Aに対して冷凍能力100%（対R410A冷凍能力100%）になる組成比であって、WCF不燃になる組成比
１．冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）及びジフルオロメタン（R32）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、R32のそれぞれの含有量が、CF3I及びR32の総量を100質量％とし、48質量%≧CF3I≧46質量%、54質量%≧R32≧52質量%である、
ことを特徴とする組成物。
２．さらに、冷凍機油を含有し、冷凍機用作動流体として用いられる、上記項１に記載の組成物。
３．R410Aの代替冷媒として用いられる、上記項１又は２に記載の組成物。
４．上記項１〜３のいずれかに記載の組成物の、R410Aの代替冷媒としての使用。
５．上記項１〜３のいずれかに記載の組成物を作動流体として含む、冷凍機。
６．冷凍機の運転方法であって、 上記項１〜３のいずれかに記載の組成物を作動流体として冷凍機において循環させる工程を含む運転方法。

Claims (12)

  1. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）及びジフルオロメタン（R32）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、R32のそれぞれの含有量が、CF3I及びR32の総量を100質量％とし、48質量%≧CF3I≧46質量%、54質量%≧R32≧52質量%である、
    ことを特徴とする組成物。
  2. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びペンタフルオロエタン（R125）を含み、R32、R125及びCF3Iの、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、R32、R125及びCF3Iの総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
    点E(53.7, 11.0, 35.3)、
    点F(51.6, 0.0, 48.4)
    点D(65.0. 0.0, 35.0)及び
    点X(64.6. 8.9, 26.5)
    の4点をそれぞれ結ぶ線分EF、FD、DX及びXEで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分FD上は除く）にあり、
    前記線分EFは、
    座標（x, -1.1255x2+123.76x-3389.3, 1.1255x2-124.76x+3489.3）で表わされ、且つ、前記線分FD、DX及びXEが直線である、
    ことを特徴とする組成物。
  3. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）及びトランス−１，２−ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）を含み、前記冷媒中におけるCF3I、HFO-1132(E)のそれぞれの含有量が、CF3I及びHFO-1132(E)の総量を100質量％とし、68質量%≧CF3I≧62質量%、38質量%≧HFO-1132(E)≧32質量%である、
    ことを特徴とする組成物。
  4. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びトランス−１，２−ジフルオロエチレン（HFO-1132(E)）を含み、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、HFO-1132(E)、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
    点Y(32.5, 58.1, 9.4)、
    点J(0.0. 77.2, 22.8)及び
    点H(0.0. 35.0, 65.0)
    の3点をそれぞれ結ぶ線分JH、HY及びYJで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分JH上は除く）にあり、
    前記線分YJは、
    座標（x, -0.0027x2-0.5002x+77.2, 0.0027x2-0.4998x+22.8）で表わされ、且つ、前記線分JH及びHYが直線である、
    ことを特徴とする組成物。
  5. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒がトリフルオロヨードメタン（CF3I）、ジフルオロメタン（R32）及びトリフルオロエチレン（HFO-1123）を含み、HFO-1123、CF3I 及びR32の、これらの総和を基準とする質量%をそれぞれx、y及びzとするとき、HFO-1123、CF3I 及びR32の総和が100質量%となる3成分組成図において、座標（x,y,z）が、
    点Z(41.6, 53.5, 4.9)、
    点N(0.0. 77.2, 22.8)及び
    点L(0.0. 35.0, 65.0)
    の3点をそれぞれ結ぶ線分ZN、NL及びLZで囲まれる図形の範囲内（但し、前記線分NL上は除く）にあり、
    前記線分ZNは、
    座標（x, -0.0007x2-0.5402x+77.2, 0.0007x2-0.4598x+22.8）で表わされ、且つ、前記線分NL及びLZが直線である、
    ことを特徴とする組成物。
  6. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒が、ジフルオロメタン（R32）、ペンタフルオロエタン（R125）、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及び２，３，３，３−テトラフルオロエチレン（HFO-1234yf）を含み、
    R32、R125、CF3I及びHFO-1234yfの総濃度を100質量%、HFO-1234yfの濃度をx質量%とし、
    R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、
    （1）-1 11.7質量%≧x≧6.0質量%であり、
    （1）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
    点C(1.1753x+41.14/-0.2282x+13.464/100-R1234yf-R32-R125)、点D(0.0247x2+0.563x+43.733/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、点F(-0.8069x+64.948/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、及び点E(-0.8247x+64.54/0.1581x+8.96/100-R1234yf-R32-R125)、を頂点とする四角形又は三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒A、
    （2）-1 12.6質量%＞x＞11.7質量%であり、
    （2）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
    点G(-1.2222x2+29.589x-123.98/20.5x2-510.15x+3173.3/100-R1234yf-R32-R125)、点D(1.2213x+39.415/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、及び点F(0.7787x+64.615/0.0/100-R1234yf-R32-R125)、を頂点とする三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒B、
    の一種を含むことを特徴とする組成物。
  7. 冷媒を含む組成物であって、
    前記冷媒が、ジフルオロメタン（R32）、ペンタフルオロエタン（R125）、トリフルオロヨードメタン（CF3I）及び１，３，３，３‐テトラフルオロプロペン（HFO-1234ze）を含み、
    R32、R125、CF3I及びHFO-1234zeの総濃度を100質量%、HFO-1234zeの濃度をx質量%とし、
    R32、R125及びCF3Iの総濃度が（100-x）質量%で示される3成分組成図において、
    （1）-1 8.3質量%≧x≧4.0質量%であり、
    （1）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
    点C(0.0435x2+1.4652x+42.543/-0.3726x+13.406/100-R1234ze-R32-R125)、点D(0.097x2+0.6802x+44.628/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、点F(-0.8143x+64.967/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、及び点E(-0.0061x2-0.7393x+64.254/0.1631x+8.9386/100-R1234ze-R32-R125)を頂点とする四角形又は三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒A、
    （2）-1 8.9質量%＞x＞8.3質量%であり、
    （2）-2 R32、R125及びCF3Iの濃度（R32の濃度（質量%）／R125の濃度（質量%）／CF3Iの濃度（質量%））が、
    点G(0.1667x+56.3/2.7778x2-64.944x+357.98/100-R1234ze-R32-R125)、点D(1.5625x2-24.938x+155.98/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、及び点F(-0.6667x+63.733/0.0/100-R1234ze-R32-R125)、を頂点とする三角形の範囲内（但し、前記線分DF上は除く）で示される組成比を有する冷媒B、
    の一種を含むことを特徴とする組成物。
  8. さらに、冷凍機油を含有し、冷凍機用作動流体として用いられる、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
  9. R410Aの代替冷媒として用いられる、請求項１〜８のいずれかに記載の組成物。
  10. 請求項１〜８のいずれかに記載の組成物の、R410Aの代替冷媒としての使用。
  11. 請求項１〜９のいずれかに記載の組成物を作動流体として含む、冷凍機。
  12. 冷凍機の運転方法であって、
    請求項１〜９のいずれかに記載の組成物を作動流体として冷凍機において循環させる工程を含む運転方法。
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