JP2023057750A - フッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する摺動性が改善された冷媒組成物、オリゴマー、及びオリゴマーを含有する組成物 - Google Patents

フッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する摺動性が改善された冷媒組成物、オリゴマー、及びオリゴマーを含有する組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】フッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する、蒸気圧縮式冷凍機の摺動部における摺動性が改善された冷媒組成物を提供する。【解決手段】フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、(1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化エチレンを含有し、(2)前記オリゴマーは、C2HaFbClc(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーA、及びC3HaFbClc(但し、a+b+c=6、a=0~3の整数、b=3~6の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Bの重合体である分子量200~900のオリゴマーBの少なくとも一種である、ことを特徴とする冷媒組成物。【選択図】なし

Description

本開示は、フッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する摺動性が改善された冷媒組成物、オリゴマー、及びオリゴマーを含有する組成物に関する。
特許文献1には、蒸気圧縮式冷凍機に用いるハイドロフルオロオレフィン(HFO)冷媒組成物であって、蒸気圧縮式冷凍機の摺動部における摺動性が改善された安定性の高いHFO冷媒組成物が開示されている。
具体的には、特許文献1の請求項1には、「少なくとも1種のHFO冷媒と、CCl(但し、a+b+c=6,a=1~3の整数,b=3~5の整数,c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化プロペンの重合体であって分子量200~900のオリゴマーと、を含有するHFO冷媒組成物。」が開示されている。また、特許文献1の請求項2には、HFO冷媒として、各種のフッ素化プロペンが列挙されている。
国際公開第2012/074121
本発明者らは、独自の検討により、従来技術においては、HFO冷媒の中でもフッ素化エチレンを含有する摺動性が改善された冷媒組成物の開発には至っておらず、更にHFO冷媒の中でもフッ素化プロペンを含有する冷媒組成物については、更に摺動性を改善する余地があると着想するに至った。よって、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.フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、
(1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化エチレンを含有し、
(2)前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーA、及びCCl(但し、a+b+c=6、a=0~3の整数、b=3~6の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Bの重合体である分子量200~900のオリゴマーBの少なくとも一種である、
ことを特徴とする冷媒組成物。
2.フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、
(1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化プロペンを含有し、
(2)前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーAである、
ことを特徴とする冷媒組成物。
3.前記フッ素化エチレンは、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、Z-1,2-ジフルオロエチレン(Z-HFO-1132)、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)、及び1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)からなる群から選択される少なくとも一種である、上記項1に記載の冷媒組成物。
4.前記フッ素化プロペンは、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、E-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(E-HFO-1234ze)、Z-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(Z-HFO-1234ze)、E-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(E-HFO-1225ye)、Z-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(Z-HFO-1225ye)、1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc)、及び3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)からなる群から選択される少なくとも一種である、上記項2に記載の冷媒組成物。
5.前記フッ素化炭化水素は、更にフッ素化プロペンを含有する、上記項1又は3に記載の冷媒組成物。
6.前記冷媒100質量部に対する前記オリゴマーの含有量が0.05~10質量部である、上記項1~5のいずれかに記載の冷媒組成物。
7.更に冷凍機油を含有する、上記項1~6のいずれかに記載の冷媒組成物。
8.モバイルエアコン、冷蔵庫、チラー、コンテナ冷凍装置、家庭用エアコン、及び業務用エアコンからなる群から選択される少なくとも一種の用途に用いられる、上記項1~7のいずれかに記載の冷媒組成物。
9.CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素の重合体である分子量200~900のオリゴマー。
10.ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーを含有する組成物であって、
前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素の重合体である分子量200~900のオリゴマーである、
ことを特徴とする組成物。
本開示の冷媒組成物によれば、フッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する、蒸気圧縮式冷凍機の摺動部における摺動性が改善された冷媒組成物を提供することができる。
1.フッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する冷媒組成物
以下、本開示のフッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する冷媒組成物について説明する。
本開示のフッ素化炭化水素を含む冷媒を含有する冷媒組成物は、フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有し、当該オリゴマーを含有することにより蒸気圧縮式冷凍機の摺動部における摺動性が改善されている。具体的には、本開示の冷媒組成物は、冷媒中のフッ素化炭化水素としてフッ素化エチレンを含む実施形態1の冷媒組成物と、冷媒中のフッ素化炭化水素としてフッ素化プロペンを含む実施形態2の冷媒組成物とに大別することができる。以下、各実施形態を説明する。
<実施形態1の冷媒組成物>
実施形態1の冷媒組成物は、フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、
(1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化エチレンを含有し、
(2)前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーA、及びCCl(但し、a+b+c=6、a=0~3の整数、b=3~6の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Bの重合体である分子量200~900のオリゴマーBの少なくとも一種であることを特徴とする。
実施形態1で用いる冷媒はフッ素化炭化水素を含み、当該フッ素化炭化水素はフッ素化エチレンを含有する。
前記フッ素化エチレンとしては、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、Z-1,2-ジフルオロエチレン(Z-HFO-1132)、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)、及び1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。本開示においては、上記の中でも安定性の観点から1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)、及び1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)からなる群から選択される少なくとも一種がより好ましく、これらの中でもR410A、HFC-32の沸点に近いE-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)が更に好ましい。
なお、前記フッ素化炭化水素は、前記フッ素化エチレンに加えて更にフッ素化プロペンを含有していてもよい。フッ素化プロペンとしては限定的ではないが、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、E-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(E-HFO-1234ze)、Z-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(Z-HFO-1234ze)、E-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(E-HFO-1225ye)、Z-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(Z-HFO-1225ye)、1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc)、及び3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。実施形態1では、フッ素化エチレンにフッ素化プロペンを併用することにより安定性の向上、及び燃焼性の低減の効果が期待できる。
実施形態1においては、冷媒中におけるフッ素化エチレンの含有量(下限値)は限定的ではないが、5.0質量%以上、10.0質量%以上、20.0質量%以上と設定することができ、冷媒中の100質量%がフッ素化エチレンであると設定することもできる。また、フッ素化エチレンの含有量(上限値)は限定的ではないが、50.0質量%以下、40.0質量%以下、33.0質量%以下と設定することができる。また、冷媒中にフッ素化プロペンを更に含有する場合には、フッ素化プロペンの含有量(下限値)は限定的ではないが、50.0質量%以上、60.0質量%以上、67.0質量%以上と設定することができ、フッ素化プロペンの含有量(上限値)は限定的ではないが、95.0質量%以下、90.0質量%以下と設定することができる。
実施形態1においては、冷媒中に既存のハイドロフルオロカーボン(HFC)冷媒を含有していてもよい。当該HFC冷媒としては、HFC-41、HFC-32、HFC-125、HFC-134a、HFC-143a、HFC-152a、HFC-161、HFC-245fa、HFC-227ea等が挙げられる。これらのHFC冷媒は、単独又は2種以上を混合して含有することができる。冷媒中におけるHFC冷媒の含有量(下限値)は限定的ではないが、5.0質量%以上、10.0質量%以上と設定することができ、HFC冷媒の含有量(上限値)は限定的ではないが、60.0質量%以下、50.0質量%以下と設定することができる。
実施形態1においては、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとして、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーA、及びCCl(但し、a+b+c=6、a=0~3の整数、b=3~6の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Bの重合体である分子量200~900のオリゴマーBの少なくとも一種を用いる。
このように、実施形態1の冷媒組成物は、特定のオリゴマーを含有することにより、蒸気圧縮式冷凍機で用いた場合に、高温の摺動部における摺動性が改善されているため重合物及び熱分解物の生成が抑制されており安定性が高い。このような効果は、上記オリゴマーがフッ素油の特性(低表面張力など)に近く、且つ、フッ素化エチレン(更にはフッ素化プロペン)及び冷凍機油と相溶性があることが理由であると考えられる。なお、蒸気圧縮式冷凍機としては、モバイルエアコン、冷蔵庫、チラー、コンテナ冷凍装置、家庭用エアコン及び業務用エアコンからなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
前記オリゴマーAは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体であって分子量が200~900の範囲である。
ここで、ハロゲン化炭化水素Aとしては、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、Z-1,2-ジフルオロエチレン(Z-HFO-1132)、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)、1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)、テトラフルオロエチレン等からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。このうち、例えば、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)をモノマーとした場合のオリゴマーAの構造を説明すると、下記の化学式(1)で表される重合物が分子量200~900のオリゴマーAとなる。なお、オリゴマーAを調製する際は、モノマーであるハロゲン化炭化水素Aを公知の重合法により分子量が200~900の範囲となるように重合すればよい。
Figure 2023057750000001
前記オリゴマーBは、CCl(但し、a+b+c=6、a=0~3の整数、b=3~6の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Bの重合体であって分子量が200~900の範囲である。
ここで、ハロゲン化炭化水素Bとしては、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、E-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(E-HFO-1234ze)、Z-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(Z-HFO-1234ze)、E-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(E-HFO-1225ye)、Z-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(Z-HFO-1225ye)、1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc)、3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)等からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。なお、オリゴマーBを調製する際は、モノマーであるハロゲン化炭化水素Bを公知の重合法により分子量が200~900の範囲となるように重合すればよい。
前記オリゴマーA及び前記オリゴマーBの分子量はいずれも200~900であり、そのうち300~700が好ましい。両オリゴマーの分子量が200未満の場合には、両オリゴマーの粘度が低すぎるため摺動性を改善することが困難である。また、両オリゴマーの分子量が900より大きい場合には冷凍機油に対して不溶性となりキャピラリーなどの細管を閉塞させるおそれがある。よって、両オリゴマーとしては分子量200~900の範囲のものを用いる。
実施形態1においては、冷媒100質量部に対するオリゴマー(オリゴマーA及び/又はオリゴマーB)の含有量は限定的ではないが、冷媒100質量部に対して0.05~10質量部が好ましく、1.0~9.0質量部がより好ましい。オリゴマーの含有量が10質量部を超える場合には、それ以上加えても効果が得られないばかりか、逆に冷凍機油を併用する場合に冷凍機油の粘性に影響を及ぼし冷凍機油の特性が損なわれる可能性がある。また、オリゴマーが更に重合してポリマー化した不溶性物がキャピラリーなどの細管を閉塞させるおそれがある。
よって、オリゴマー(オリゴマーA及び/又はオリゴマーB)が更に重合してポリマー化することを抑制又は防止する観点では、実施形態1の冷媒組成物に必要に応じて重合抑制剤を添加してもよい。重合抑制剤としては、例えば、ハイドロキノン、ジアルキルヒドロキノン、ジアルキルヒドロキシトルエン、テルペン類、フェノチアゾン、ベンゾキノン等が挙げられる。
実施形態1の冷媒組成物は、用途に応じて更に冷凍機油を含んでいてもよい。冷凍機油としては、公知のものを用いることができる。例えば、ポリ(オキシ)アルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリフェニルエーテル類、ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体、ポリオールエステル類、ポリカーボネート類、シリコーン、ポリシロキサン、パーフルオロエーテル類、鉱油、オレフィン重合体(但し、前記オリゴマーA及びオリゴマーBとは異なる)、アルキルジフェニルアルカン類、アルキルナフタレン類、アルキルベンゼン類等が挙げられる。これらの冷凍機油の中でも、ポリアルキレングリコール類、ポリオールエステル類、ポリビニルエーテル類、及びアルキルベンゼン類からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
これらの冷凍機油は単独又は混合して用いることができる。なお、冷凍機油の40℃における動粘度は限定的ではないが、5~400cStが好ましく、30~400cStがより好ましい。実施形態1においては、ポリアルキレングリコール類、ポリオールエステル類、ポリビニルエーテル類、及びアルキルベンゼン類からなる群から選択される少なくとも一種であり、40℃における動粘度が5~400cStである冷凍機油を好適に用いることができる。
冷凍機油を用いる場合には、冷凍機油1質量部に対して冷媒1~5質量部の割合で混合することが好ましい。なお、かかる混合割合は蒸気圧縮式冷凍機のオイルタンクの仕様により異なるため、特に前記範囲に限定されるものではない。
<実施形態2の冷媒組成物>
実施形態2の冷媒組成物は、フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、
(1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化プロペンを含有し、
(2)前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーAであることを特徴とする。
実施形態2で用いる冷媒はフッ素化炭化水素を含み、当該フッ素化炭化水素はフッ素化プロペンを含有する。なお、本明細書におけるフッ素化プロペンは、プロペンに含まれる水素が全てフッ素に置換されたヘキサフルオロプロペンを包含する意味である。
前記フッ素化プロペンとしては、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、E-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(E-HFO-1234ze)、Z-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(Z-HFO-1234ze)、E-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(E-HFO-1225ye)、Z-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(Z-HFO-1225ye)、1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc)、及び3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。本開示においては、上記の中でも安定性及び低毒性の観点から2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、及びZ-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(Z-HFO-1234ze)からなる群から選択される少なくとも一種がより好ましい。
実施形態2においては、冷媒中におけるフッ素化プロペンの含有量(下限値)は限定的ではないが、30.0質量%以上、50.0質量%以上と設定することができ、冷媒中の100質量%がフッ素化プロペンであると設定することもできる。また、フッ素化プロペンの含有量(上限値)は限定的ではないが、95.0質量%以下、90.0質量%以下と設定することができる。
実施形態2においては、冷媒中に既存のハイドロフルオロカーボン(HFC)冷媒を含有していてもよい。当該HFC冷媒としては、HFC-41、HFC-32、HFC-125、HFC-134a、HFC-143a、HFC-152a、HFC-161、HFC-245fa、HFC-227ea等が挙げられる。これらのHFC冷媒は、単独又は2種以上を混合して含有することができる。冷媒中におけるHFC冷媒の含有量(下限値)は限定的ではないが、5.0質量%以上、10.0質量%以上と設定することができ、HFC冷媒の含有量(上限値)は限定的ではないが、60.0質量%以下、50.0質量%以下と設定することができる。
実施形態2においては、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとして、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーAを用いる。
このように、実施形態2の冷媒組成物は、特定のオリゴマーを含有することにより、蒸気圧縮式冷凍機で用いた場合に、高温の摺動部における摺動性が改善されているため重合物及び熱分解物の生成が抑制されており安定性が高い。このような効果は、上記オリゴマーがフッ素油の特性(低表面張力など)に近く、且つ、フッ素化プロペン及び冷凍機油と相溶性があることが理由であると考えられる。なお、蒸気圧縮式冷凍機としては、モバイルエアコン、冷蔵庫、チラー、コンテナ冷凍装置、家庭用エアコン及び業務用エアコンからなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
前記オリゴマーAは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体であって分子量が200~900の範囲である。
ここで、ハロゲン化炭化水素Aとしては、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、Z-1,2-ジフルオロエチレン(Z-HFO-1132)、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)、1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)、テトラフルオロエチレン等からなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。なお、オリゴマーAを調製する際は、実施形態1で前述した通り、モノマーであるハロゲン化炭化水素Aを公知の重合法により分子量が200~900の範囲となるように重合すればよい。
前記オリゴマーAの分子量はいずれも200~900であり、そのうち300~700が好ましい。オリゴマーAの分子量が200未満の場合には、オリゴマーAの粘度が低すぎるため摺動性を改善することが困難である。また、オリゴマーAの分子量が900より大きい場合には冷凍機油に対して不溶性となりキャピラリーなどの細管を閉塞させるおそれがある。よって、オリゴマーAとしては分子量200~900の範囲のものを用いる。
実施形態2においては、冷媒100質量部に対するオリゴマーAの含有量は限定的ではないが、冷媒100質量部に対して0.05~10質量部が好ましく、1.0~9.0質量部がより好ましい。オリゴマーAの含有量が上記10質量部を超える場合には、それ以上加えても効果が得られないばかりか、逆に冷凍機油を併用する場合に冷凍機油の粘性に影響を及ぼし冷凍機油の特性が損なわれる可能性がある。また、オリゴマーAが更に重合してポリマー化した不溶性物がキャピラリーなどの細管を閉塞させるおそれがある。
よって、オリゴマーAが更に重合してポリマー化することを抑制又は防止する観点では、実施形態2の冷媒組成物に必要に応じて重合抑制剤を添加してもよい。重合抑制剤としては、例えば、ハイドロキノン、ジアルキルヒドロキノン、ジアルキルヒドロキシトルエン、テルペン類、フェノチアゾン、ベンゾキノン等が挙げられる。
実施形態2の冷媒組成物は、用途に応じて更に冷凍機油を含んでいてもよい。冷凍機油としては、公知のものを用いることができる。例えば、ポリ(オキシ)アルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリフェニルエーテル類、ポリ(オキシ)アルキレングリコール又はそのモノエーテルとポリビニルエーテルとの共重合体、ポリオールエステル類、ポリカーボネート類、シリコーン、ポリシロキサン、パーフルオロエーテル類、鉱油、オレフィン重合体(但し、前記オリゴマーA及びオリゴマーBとは異なる)、アルキルジフェニルアルカン類、アルキルナフタレン類、アルキルベンゼン類等が挙げられる。これらの冷凍機油の中でも、ポリアルキレングリコール類、ポリオールエステル類、ポリビニルエーテル類、及びアルキルベンゼン類からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
これらの冷凍機油は単独又は混合して用いることができる。なお、冷凍機油の40℃における動粘度は限定的ではないが、5~400cStが好ましく、30~400cStがより好ましい。実施形態2においては、ポリアルキレングリコール類、ポリオールエステル類、ポリビニルエーテル類、及びアルキルベンゼン類からなる群から選択される少なくとも一種であり、40℃における動粘度が5~400cStである冷凍機油を好適に用いることができる。
冷凍機油を用いる場合には、冷凍機油1質量部に対して冷媒1~5質量部の割合で混合することが好ましい。なお、かかる混合割合は蒸気圧縮式冷凍機のオイルタンクの仕様により異なるため、特に前記範囲に限定されるものではない。
2.ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマー
本開示は、上記フッ素化炭化水素を含む冷媒とハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物の開示と並んで、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーの開示も包含する。以下、「本開示のオリゴマー」ともいう。
本開示のオリゴマーは、具体的には、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーであって、
前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素の重合体である分子量200~900のオリゴマーである、
ことを特徴とする。
本開示のオリゴマーは、冷媒(特にフッ素化エチレン、フッ素化プロペン等の少なくとも一種であるフッ素化炭化水素を含む冷媒)を蒸気圧縮式冷凍機で用いる場合に摺動部における摺動性を改善するいわゆる滑剤としての作用を有している。
3.ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーを含有する組成物
本開示は、上記フッ素化炭化水素を含む冷媒とハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物の開示と並んで、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーを含有する組成物の開示も包含する。以下、「本開示の組成物」ともいう。
本開示の組成物は、具体的には、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーを含有する組成物であって、
前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素の重合体である分子量200~900のオリゴマーである、
ことを特徴とする。なお、本開示の組成物における前記オリゴマーの含有量は限定的ではないが、例えば0.05~10質量%の範囲内から組成物の用途に応じて幅広く含有量を設定することができる。
以下、実施例及び比較例を示して本開示(特に冷媒組成物)を更に詳細に説明する。
(オリゴマーO1及びO2の調製)
E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)(CHF=CHF)50gを容量500ccのSUS製オートクレーブに封入後、オートクレーブを液体窒素に浸漬してE-HFO-1132を凝固させ、容器内の不凝縮ガス(空気)を真空ポンプにて脱気した。
同様に、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)(CFCF=CH)50gを容量500ccの別のSUS製オートクレーブに封入後、オートクレーブを液体窒素に浸漬してHFO-1234yfを凝固させ、容器内の不凝縮ガス(空気)を真空ポンプにて脱気した。
脱気後、両オートクレーブを室温に戻し、恒温槽にて220℃で20日加熱した。
加熱後、両オートクレーブを室温まで放冷し、気相部よりE-HFO-1132、及びHFO-1234yfをガスで除外しながら抜き出した。
大気圧までガスを抜き出した後、E-HFO-1132用のオートクレーブ内の残液(オリゴマーO1)7.0g、HFO-1234yf用のオートクレーブ残液(オリゴマーO2)7.5gをそれぞれ回収した。
オリゴマーO1及びO2の分子量の測定は、下記の機器及び方法で行った。
(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる数平均分子量測定)
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法において、東ソー(株)製のHLC-8020(GPC装置)を使用し、Shodex社製のカラム(GPC KF-801を1本、GPC KF-802を1本、GPC KF-806Mを2本直列に接続)を使用し、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を40℃、流速1ml/分で流して測定したデータから算出した。分子量の較正は、標準ポリスチレンを用いて実施した。
上記算出の結果、E-HFO-1132をモノマーとするオリゴマーO1の分子量は550であり、HFO-1234yfをモノマーとするオリゴマーO2の分子量は520であった。
実施例1~2及び比較例1~3
冷媒として下記W~Zを用意した。オリゴマー(O1、O2)は上記調製物である。
W;E-HFO-1132(CHF=CHF)
X;HFO-1234yf(CFCF=CH
Y;HFC-32(CH
Z;R410A(従来冷媒であり、HFC-32とHFC-125との混合物)
O1;E-HFO-1132をモノマーとするオリゴマー(本明細書のオリゴマーA)
O2;HFO-1234yfをモノマーとするオリゴマー(本明細書のオリゴマーB)
A;下記一般式(2)で表される構成単位を有するポリビニルエーテル系化合物を主成分とする、40℃における動粘度が70cst程度である冷凍機油として、出光興産株式会社製FVC68D(極圧添加剤含有)を用意した。
B;ベース油として極圧添加剤を含まない冷凍機油を用意した(油の構造式及び動粘度は上記Aと同等)。
Figure 2023057750000002
〔式中、R、R、R及びRはそれぞれ同一又は異なってアルキル基を示す。〕
各実施例及び比較例における冷媒組成物の組成は次の通りとし、各成分を混合すること
により冷媒組成物を調製した。
Figure 2023057750000003
試験例1
(焼付け荷重測定)
ASTM D3323に準拠したFalex試験法で、回転鋼ジャーナルを2つの静止Vブロックで挟み込んだ部分を上記調製した冷媒組成物で浸漬し、回転鋼ジャーナルの回転速度を290±10rpmに調節し、ブロック挟み込みの負荷を増加させて回転鋼ジャーナルが破損するまで行う。破損した時点の負荷値を最小焼付け荷重とし、レベルa、bの2段階で評価を行った。
(磨耗粉量測定)
ASTM D3323に準拠したFalex試験法で、回転鋼ジャーナルを2つの静止Vブロックで挟み込んだ部分を上記調製した冷媒組成物で浸漬し、回転鋼ジャーナルの回転速度を290±10rpmに調節し、ブロック挟み込みの負荷を200lb荷重で慣らし運転を1分行なった後に、1000lbの荷重の下に10分間運転し、回転鋼ジャーナルの摩耗粉量を測定してレベルa、bの2段階で評価を行った。
焼付け荷重測定及び磨耗粉量測定の評価基準(共通)は次の通りである。
レベルa;基準(R410A)の摺動特性と同等又はやや優れている
レベルb;基準に対しやや劣る
Figure 2023057750000004
(比較例1~3)
比較例3の冷媒は基準(R410A)であり摺動性としては問題がない。詳細には、R410AはHFC-32とHFC-125との混合物であり、HFCに対しては極圧添加剤を含む冷凍機油を組み合わせることにより摺動性としては問題がないレベルである。
フッ素化エチレンであるE-HFO-1132とフッ素化プロペンであるHFO-1234yfとの混合物である比較例1、並びに、フッ素化エチレンであるE-HFO-1132とHFC-32との混合物である比較例2は、比較例3と比較すると、焼付け荷重は低い値を示しているものの問題ないレベルであった。
(実施例1~2)
極圧添加剤を含まない冷凍機油BにオリゴマーO1及び/又はオリゴマーO2を添加した実施例1,2の試験結果では、焼付け荷重は5~10%程度改善しており、磨耗粉量も減少していた。
よって、フッ素化エチレンを少なくとも含有する冷媒組成物に対して、オリゴマーO1を少なくとも含有することにより、摺動性(潤滑性)が従来の冷媒組成物(R410A+極圧添加剤含有冷凍機油)と同等若しくは僅かに改善していることが分かる。

Claims (10)

  1. フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、
    (1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化エチレンを含有し、
    (2)前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーA、及びCCl(但し、a+b+c=6、a=0~3の整数、b=3~6の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Bの重合体である分子量200~900のオリゴマーBの少なくとも一種である、
    ことを特徴とする冷媒組成物。
  2. フッ素化炭化水素を含む冷媒と、ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーとを含有する冷媒組成物であって、
    (1)前記フッ素化炭化水素は、フッ素化プロペンを含有し、
    (2)前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素Aの重合体である分子量200~900のオリゴマーAである、
    ことを特徴とする冷媒組成物。
  3. 前記フッ素化エチレンは、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、Z-1,2-ジフルオロエチレン(Z-HFO-1132)、E-1,2-ジフルオロエチレン(E-HFO-1132)、及び1,1,2-トリフルオロエチレン(HFO-1123)からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1に記載の冷媒組成物。
  4. 前記フッ素化プロペンは、2,3,3,3-テトラフルオロプロペン(HFO-1234yf)、E-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(E-HFO-1234ze)、Z-1,3,3,3-テトラフルオロプロペン(Z-HFO-1234ze)、E-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(E-HFO-1225ye)、Z-1,2,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(Z-HFO-1225ye)、1,1,3,3,3-ペンタフルオロプロペン(HFO-1225zc)、及び3,3,3-トリフルオロプロペン(HFO-1243zf)からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項2に記載の冷媒組成物。
  5. 前記フッ素化炭化水素は、更にフッ素化プロペンを含有する、請求項1又は3に記載の冷媒組成物。
  6. 前記冷媒100質量部に対する前記オリゴマーの含有量が0.05~10質量部である、請求項1~5のいずれかに記載の冷媒組成物。
  7. 更に冷凍機油を含有する、請求項1~6のいずれかに記載の冷媒組成物。
  8. モバイルエアコン、冷蔵庫、チラー、コンテナ冷凍装置、家庭用エアコン、及び業務用エアコンからなる群から選択される少なくとも一種の用途に用いられる、請求項1~7のいずれかに記載の冷媒組成物。
  9. Cl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素の重合体である分子量200~900のオリゴマー。
  10. ハロゲン化炭化水素の重合体であるオリゴマーを含有する組成物であって、
    前記オリゴマーは、CCl(但し、a+b+c=4、a=0~3の整数、b=1~4の整数、c=0~1の整数を示す)で表されるハロゲン化炭化水素の重合体である分子量200~900のオリゴマーである、
    ことを特徴とする組成物。
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