JP4250362B2 - Ｒ２２代替用冷媒 - Google Patents
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Description
【０００１】
（技術分野）
本発明は空調システム用に限らず特に冷媒に関する。このシステムは特に、大気のオゾン層に悪影響を持たない冷媒組成物にまた冷却や空調システムで普通使用される潤滑油と適合性のある既存の冷媒に追加することのできる組成物に関する。発明は冷却及び空調システムの改造方法にも関する。
【０００２】
（従来技術）
CFC 11やCFC 12などのクロロフルオロカーボン（CFCs）は冷却及び空調システムで使用されたときに危険性の少ない作動条件を提供する安定性、低毒性及び難燃性を備えている。放出されると、これらは成層圏に浸透して紫外線の有害な影響から環境を保護しているオゾン層を攻撃する。１６０ヶ国以上により調印された環境に関する国際条約モントリオール議定書は合意時間表にしたがってCFCsの段階的廃止を命じる。これには現在同じくオゾン層に悪影響を持つハイドロクロロフルオロカーボン（HCFCs）も含まれる。
【０００３】
Ｒ２２は化学的流体であり、また冷却及び空調システムであまねく使用されているまさに最大のHCFC冷媒である。Ｒ２２はCFC 11のほぼ５%のオゾン破壊係数（ODP）を持つ。CFCsの段階的廃止後、Ｒ２２の塩素含有量によりこれは定量的に最大のオゾン破壊物質となる。Ｒ２２もまたモントリオール議定書に基づく段階的廃止スケジュールの対象である。Ｒ２２はいくつかの国々で新規設備での使用を禁止されている。
【０００４】
HCFC 22のあらゆる代替品はオゾン破壊能力が皆無でなければならない。本発明の組成物は塩素原子を含んでおらず、従ってオゾン層に対する悪影響なしに冷却装置中の作動流体としてＲ２２と同様の性能を提供する。
【０００５】
特許文献では冷媒混合物を記述するのに様々の用語が使用されている。これらは以下のように定義することができる：
【０００６】
ゼオトロープ：その蒸気と液体成分が特定の温度で異なる流体混合物。
【０００７】
温度変化（temperature glide）：ゼオトロープ液体は一定の圧力で蒸留されるとその沸点が上昇する。蒸留の開始から液相が丁度消滅する時点までの沸点の変化が温度変化（temperature glide）と呼ばれる。変化（glide）はゼオトロープの飽和蒸気が一定の圧力で凝縮されるときにも観察される。
【０００８】
アゼオトロープ：蒸気と液体成分が特定の温度で同じであるような特定の組成物の流体混合物。厳密に言えば、例えば蒸発器条件でアゼオトロープである流体混合物は凝縮器条件ではアゼオトロープではあり得ない。しかしながら、冷却文献ではその作動範囲内のある温度で上述の定義に適合すれば、その混合物はアゼオトロープ的であるとされ得る。
【０００９】
近アゼオトロープ（Near-azeotropes）：小さい温度範囲内で沸騰する配合、即ち温度変化範囲の小さいもの。
【００１０】
改良冷媒混合物（Retrofit refrigerant mixture）：元のCFCやHCFC冷媒を完全に置換するのに使用される非塩素含有混合物。
【００１１】
増量冷媒混合物（Extender refrigerant mixture）：装置内に残留するHCFC冷媒に整備中に追加される非塩素含有混合物、即ち何らかの漏洩を良いものにするための付加冷媒。
【００１２】
密閉圧縮機：電動機が圧縮機と同じく完全溶接の容器内に置かれる圧縮機。電動機は圧縮機に還流する冷媒蒸気により冷却される。電動機から発生する熱は凝縮器を通じて取除かれる。
【００１３】
半密閉圧縮機：密閉圧縮機と同じであるが、主要な相違は電動機と圧縮機を整備するのに開放できるボルト締めの容器を持つことである。
【００１４】
開放圧縮機：圧縮機容器に貫入する駆動軸を介して外付けの電動機により駆動される圧縮機。電動機の熱は凝縮器を介さずに直接環境に消散される。これは結果として密閉圧縮機より少し効率の良い性能を達成するが、軸封部で冷媒漏れを起こす可能性がある。
【００１５】
本仕様で言及するパーセントと比率は別途指示されない限り重量による。パーセントと比率は合計１００％になるように選択される。HFCとHCFC冷媒化合物は以下文字Ｒで表わされる。
【００１６】
（発明の開示）
本発明の第1の態様によれば、冷媒組成物は1,1,1,2-テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）及び−５から＋７０℃の範囲で沸騰する飽和炭化水素又はその混合物から選択される1個の添加剤を含み、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量は以下の範囲である：
Ｒ１２５ ５０〜８０％
Ｒ１３４ａ ５０〜２０％
【００１７】
これらの組成物は改良冷媒混合物として使用可能である。この組成物はまた下述のように増量剤としても使用可能である。この組成物は半密閉及び密閉システムで使用できる。
【００１８】
Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの望ましい重量は以下の範囲である：
Ｒ１２５ ６０〜８０％
Ｒ１３４ａ ４０〜２０％
【００１９】
より望ましい範囲は以下である：
Ｒ１２５ ６０〜７８％
Ｒ１３４ａ ４０〜２２％
【００２０】
より望ましい範囲は以下である：
Ｒ１２５ ６４〜７６％
Ｒ１３４ａ ３４〜２４％
【００２１】
これらの範囲は密閉と半密閉のシステム用として望ましい。この組成物はまた開放システムでも使用可能である。開放システムでの望ましい重量は以下の範囲である：
Ｒ１２５ ５７〜７８％
Ｒ１３４ａ ４３〜２２％
【００２２】
より望ましい範囲は以下である：
Ｒ１２５ ６３〜７６％
Ｒ１３４ａ ３３〜２４％
【００２３】
開放システムで使用されるＲ１２５の比率は密閉や半密閉システムの場合より最大１０％、望ましくは４から５％高くすることができる。
【００２４】
本発明の第１の態様に於いては、他の冷媒は混合物にまったく含まれない。Ｒ２２増量剤して適している第２の態様では、追加の冷媒Ｒ３２を添加することができる。
【００２５】
望ましい炭化水素添加剤は2-メチルプロパン、2,2-ジメチルプロパン、ブタン、ペンタン、2-メチルブタン、シクロペンタン、ヘキサン、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2-2-ジメチルブタン及びメチルシクロペンタンで構成されるグループから選択される。炭化水素添加剤は２０から４０℃の範囲の沸点を持つのが望ましい。
【００２６】
n-ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン及びそれらの混合物の使用が望ましい。商業的に入手可能な飽和炭化水素混合物はPhillips Petroleum Internationalのシクロペンタン商用銘柄、Exxon ChemicalのNorpar p5 S n-ペンタン及びShell ChemicalsのイソペンタンO1111から入手できる。
【００２７】
ペンタンとブタン成分の相対的比率は合計で０．２から５％の成分、望ましくは２から４％、より望ましくは３から４％になるように選択することができる。合計５％の炭化水素を含む組成物中で、一定量のペンタン、望ましくは０．２から２％のイソペンタンを相当量の４．８から３％ブタンと一緒に使用することができる。例えば１％や４％の、炭化水素が５％より少ない組成物では、漏洩時の炭化水素の発生を最小限に押さえるため、比較的より大きいブタン：ペンタン比を採用することができる。これにより引火性リスクが軽減される。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、冷媒増量剤混合物は本発明の第１の態様に基づく組成物を含む。
【００２９】
本発明の第３の態様によれば、冷媒組成物はＲ２２と一緒に本発明の第１の態様に基づく組成物を含む。本発明はまた冷媒としてＲ２２が組込まれている冷蔵庫や空調システムを改造する方法も提供し、その方法にはシステムの冷媒に本発明の第２の態様に基づく組成物を追加するステップが含まれる。
【００３０】
冷却システムで使用される容量形圧縮機、即ち往復式又は回転式圧縮機は排気弁を通じて冷媒蒸気とともに排出されるクランク室からの少量の潤滑油を吸引する。圧縮機の潤滑を維持するには、この油を冷媒蒸気により回路周りに押しつけクランク室に戻さなければならない。CFC及びHCFC冷媒は炭化水素油と混和性があり、よって回路周りの油を運ぶ。しかしながらHFC冷媒と炭化水素潤滑油は相互の溶解性が低いので効率的な油の還流が行われない可能性がある。この問題は低温により油の粘度が大きくなって油がチューブ壁沿いに運ばれるのを阻害する可能性のある蒸発器に於いて特に重大である。CFCs及びHCFCsでは適量の冷媒が油のなかに残存して粘度を下げて還流を起こしやすくする。
【００３１】
HFCsを炭化水素潤滑剤と一緒に使用するときは、以下の特性を備えた炭化水素流体をシステム内に導入することにより油の還流を容易にすることができる：
(a) 蒸発器の温度でその粘度を下げるのに十分な潤滑剤の溶解性；及び
(b) 圧縮機のクランク室内で高温潤滑剤からの蒸留を可能にする十分な揮発性。
炭化水素はこれらの要件を満足する。
【００３２】
本発明に基づく冷媒組成物はいくつかの利点を備えている。Ｒ１２５は火炎抑制性質を持つ。Ｒ１２５の存在は冷媒混合物の引火力を抑制する。HFC含有量が多いと混合物により多くのｎ-ペンタンを添加でき、よって例えば鉱物油やアルキル・ベンゼン油など従来の潤滑剤との混合物の溶解特性を改善する。
【００３３】
本発明は、オゾン破壊ゼロ、より低い吐出温度、及びより大きい容量を含め、Ｒ２２に比べて多くの利点を付与できる。
【００３４】
本発明は、より高い炭化水素油の還流、密閉圧縮機での電動機のより良い冷却、より低い吐出温度及びより低い吐出圧を含め、HFC代替用Ｒ４０７Ｃに比較して多くの利点を付与できる。
【００３５】
発明はさらに、制限的な意味に於いてではなく、例示により説明される。
【００３６】
（実施例１）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２の改良代替品としての適性を評価するため、５種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。R22の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００３７】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００３８】
以下の冷媒組成物がサイクル分析に付した：
1. ４４％のＲ１２５：56％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ５６％のＲ１２５：44％のＲ１３４ａを含む組成物
3. ６４％のＲ１２５：36％のＲ１３４ａを含む組成物
4. ７６％のＲ１２５：24％のＲ１３４ａを含む組成物
5. ８０％のＲ１２５：20％のＲ１３４ａを含む組成物
【００３９】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
引渡された冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００４０】
これらの運転条件を使用した空調装置での性能分析の結果を表１に示す。比較のためＲ２２の性能も示しておく。
【００４１】
【表１】
【００４２】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。しかしながら組成物5は吐出圧がＲ２２のそれより２bar以上高いので望ましくない。組成物1は冷媒容量がＲ２２の９０％以下なので受容できない。組成物２、３及び４の全体的性能は上記に設定した基準に適合するので本発明の要件を満足している。
【００４３】
（実施例２）
開放システムでのＲ２２の改良代替品としての適性を評価するため、５種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００４４】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００４５】
以下の冷媒組成物をサイクル分析に付した：
1. ４４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ５６％のＲ１２５：４４％のＲ１３４ａを含む組成物
3. ６４％のＲ１２５：３６％のＲ１３４ａを含む組成物
4. ７６％のＲ１２５：２４％のＲ１３４ａを含む組成物
5. ８０％のＲ１２５：２０％のＲ１３４ａを含む組成物
【００４６】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０0℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００４７】
これらの運転条件を使用した空調装置での性能分析の結果を表２に示す。比較のためＲ２２の性能も示しておく。
【００４８】
【表２】
【００４９】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。しかしながら組成物5は吐出圧がＲ２２のそれより２bar以上高いので受容できない。組成物１と２は冷媒容量がＲ２２の９０％以下なので受容できない。組成物３と４の全体的性能は上記に設定した基準に適合するので本発明の要件を満足している。
【００５０】
（実施例３）
液体ライン/吸込みライン熱交換器を備えていない密閉又は半密閉システムでのR22の改良代替品としての適性を評価するため、５種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００５１】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００５２】
以下の冷媒組成物をサイクル分析に付した：
1. ４４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ５６％のＲ１２５：４４％のＲ１３４ａを含む組成物
3. ６４％のＲ１２５：３６％のＲ１３４ａを含む組成物
4. ７６％のＲ１２５：２４％のＲ１３４ａを含む組成物
5. ８０％のＲ１２５：２０％のＲ１３４ａを含む組成物
【００５３】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．４７ kW
屋外ファン ０．２６ kW
制御装置 ０．１ kW
【００５４】
これらの運転条件を使用した空調装置での性能分析の結果を表３に示す。比較のためＲ２２の性能も示しておく。
【００５５】
【表３】
【００５６】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。しかしながら組成物５は吐出圧がＲ２２のそれより２bar以上高いので受容できない。組成物１と２は冷媒容量がＲ２２の９０％以下なので受容できない。組成物３と４の全体的性能は上記に設定した基準に適合するので本発明の要件を満足している。
【００５７】
（実施例４）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２用増量剤としての適性を評価するため、2種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００５８】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００５９】
以下のＲ２２増量剤組成物をサイクル分析に付した：
1. ６４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ４４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
【００６０】
上記の増量剤によるＲ２２の連続的希釈により結果として生じる装置性能への影響を確定するため、１．０から０．０までのＲ２２の質量部分含んでいる冷媒組成物についてサイクルを分析した。その結果を表４ａと４ｂに要約する。主要パラメータを図表１に計算した点を滑らかな曲線で結んでプロットする。
【００６１】
【表４ａ】
【００６２】
【表４ｂ】
【００６３】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００６４】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。
【００６５】
組成物1はＲ２２のそれの９０％より高いの冷却容量を提供する。４５％以上のＲ２２を含む配合はＲ２２のそれに等しいか又はそれ以上の容量を持つ。ＣＯＰ（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれの２％以内である。よってこの組成物は本発明の要件を満足する。
【００６６】
組成物2はＲ２２を２０％まで下げた配合についてＲ２２のそれの9９０％より大きい冷却容量を提供する。ＣＯＰ（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれと基本的に同じである。従ってこの組成物は２０％まで下げたＲ２２を含む配合として本発明の要件を満足する。
【００６７】
（実施例５）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２用増量剤としての適性を評価するため、１種類のＲ３２/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００６８】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００６９】
以下のＲ２２増量剤組成物をサイクル分析に付した：
重量で４４％のＲ１２５、重量で５６％のＲ１３４ａを含む組成物。
【００７０】
上記の増量剤を付加することによるＲ２２の連続的希釈の結果として生じる装置性能への影響を確定するため、１．０から０．０のＲ２２質量部分を含んでいる冷媒組成物についてサイクルを分析した。その結果を表５に示し、計算した点を滑らかな曲線で結んで図表２にプロットする。
【００７１】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００７２】
増量剤を含むすべての配合がＲ２２より低い吐出温度を持ち、よって本仕様の要件を満足する。COP（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれに基本的に等しい。冷媒の冷却容量は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれの９８％より少ない。２０％のＲ２２までの希釈では、容量はＲ２２のそれに等しいか又はそれ以上である。吐出圧は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれより０．５ bar上より少ない。
【００７３】
これらの運転条件を使用した空調装置の性能分析の結果を表５に示す。
Ｒ３２/Ｒ１３４ａ３０/７０は、よって本発明の要件を満足する。
【００７４】
【表５】
【００７５】
（実施例６）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２用増量剤としての適性を評価するため、１種類のＲ３２/Ｒ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物を標準冷却サイクル分析技術プログラムを使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
ペンタンはＲ３２/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。
計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００７６】
以下のＲ２２増量剤組成物をサイクル分析に付した：
重量で２３％のＲ３２、重量で２５％のＲ１２５及び重量で５２％のＲ１３４ａを含む組成物。
上記の増量剤を付加することによるＲ２２の連続的希釈の結果として生じる装置性能への影響を確定するため、１．０から０．０のＲ２２質量部分を含んでいる冷媒組成物についてサイクルを分析した。その結果を表６に示し、計算した点を滑らかな曲線で結んで図表３にプロットする。
【００７７】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００７８】
これらの運転条件を使用した空調装置の性能分析の結果を表６に示す。
【００７９】
【表６】
【００８０】
増量剤を含むすべての配合がＲ２２より低い吐出温度を持ち、よって本仕様の要件を満足する。COP（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれの９８％より少ない。冷媒の冷却容量は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれより大きい。吐出圧は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれより２．０ bar上より少ない。
３０/７０比でのＲ３２/Ｒ１３４ａはよって本発明の要件を満足する。
【００８１】
（実施例７）
市販の熱ポンプ用としてＲ１２５、Ｒ１３４ａ及び炭化水素混合物を含む冷媒組成物を公称冷却容量56,000 btu及び公称加熱容量56,000 btuのComfort Airc型PHEC-60-la 5トン屋上（rooftop）熱ポンプを使用して評価した。オイルのぞき窓を密閉圧縮機に取り付け、また吸込みと放出ライン上及び液体ライン上に温度センサーを設置した。吸込み及び放出ゲージも取り付けた。
【００８２】
【表７】
【００８３】
このシステムをＲ２２で冷却及び加熱モードの両方で運転して以下のデータを記録した：電圧、アンペア数、吸込み圧、吸込み温度、吐出圧、吐出温度、液体ライン温度、蒸発器温度、大気温度、オイル・レベル及び還流給気温度。Ｒ２２の負荷は連続的に回収して以下の表８に示す組成物の１から６の配合に交換した。
【００８４】
【表８】
【００８５】
（産業上の利用可能性）
オイルの還流は採用したすべての配合でＲ２２の運転レベルと同様であることが観察され、ペンタンとイソペンタン/ブタン添加剤が適切なオイル還流を提供したことを示す。いくつかの配合は蒸発器の凍結を防止するのに２０％までの冷媒追加を必要とした。容量は採用した組成物により異なることが分かった。エネルギー消費量は一般的にすべての配合でより低かった。吐出圧はＲ１２５が６０．５％を超える配合では平均的に少し高くなり、Ｒ１２５が６０．５％より少ない配合ではより低かった。吸込み圧力と吐出温度は使用したすべての配合でより低かった。蒸発器の出口で測定した過熱はＲ２２よりずっと高く、また蒸発器を通じての温度差は冷却モードでより大きく加熱モードはより小さかった。ペンタンとイソペンタン/ブタン添加剤が必要なオイル還流を提供したことが確認された。配合＃３、５及び６はＲ２２の運転温度と圧力に最も近いものを示した。
（技術分野）
本発明は空調システム用に限らず特に冷媒に関する。このシステムは特に、大気のオゾン層に悪影響を持たない冷媒組成物にまた冷却や空調システムで普通使用される潤滑油と適合性のある既存の冷媒に追加することのできる組成物に関する。発明は冷却及び空調システムの改造方法にも関する。
【０００２】
（従来技術）
CFC 11やCFC 12などのクロロフルオロカーボン（CFCs）は冷却及び空調システムで使用されたときに危険性の少ない作動条件を提供する安定性、低毒性及び難燃性を備えている。放出されると、これらは成層圏に浸透して紫外線の有害な影響から環境を保護しているオゾン層を攻撃する。１６０ヶ国以上により調印された環境に関する国際条約モントリオール議定書は合意時間表にしたがってCFCsの段階的廃止を命じる。これには現在同じくオゾン層に悪影響を持つハイドロクロロフルオロカーボン（HCFCs）も含まれる。
【０００３】
Ｒ２２は化学的流体であり、また冷却及び空調システムであまねく使用されているまさに最大のHCFC冷媒である。Ｒ２２はCFC 11のほぼ５%のオゾン破壊係数（ODP）を持つ。CFCsの段階的廃止後、Ｒ２２の塩素含有量によりこれは定量的に最大のオゾン破壊物質となる。Ｒ２２もまたモントリオール議定書に基づく段階的廃止スケジュールの対象である。Ｒ２２はいくつかの国々で新規設備での使用を禁止されている。
【０００４】
HCFC 22のあらゆる代替品はオゾン破壊能力が皆無でなければならない。本発明の組成物は塩素原子を含んでおらず、従ってオゾン層に対する悪影響なしに冷却装置中の作動流体としてＲ２２と同様の性能を提供する。
【０００５】
特許文献では冷媒混合物を記述するのに様々の用語が使用されている。これらは以下のように定義することができる：
【０００６】
ゼオトロープ：その蒸気と液体成分が特定の温度で異なる流体混合物。
【０００７】
温度変化（temperature glide）：ゼオトロープ液体は一定の圧力で蒸留されるとその沸点が上昇する。蒸留の開始から液相が丁度消滅する時点までの沸点の変化が温度変化（temperature glide）と呼ばれる。変化（glide）はゼオトロープの飽和蒸気が一定の圧力で凝縮されるときにも観察される。
【０００８】
アゼオトロープ：蒸気と液体成分が特定の温度で同じであるような特定の組成物の流体混合物。厳密に言えば、例えば蒸発器条件でアゼオトロープである流体混合物は凝縮器条件ではアゼオトロープではあり得ない。しかしながら、冷却文献ではその作動範囲内のある温度で上述の定義に適合すれば、その混合物はアゼオトロープ的であるとされ得る。
【０００９】
近アゼオトロープ（Near-azeotropes）：小さい温度範囲内で沸騰する配合、即ち温度変化範囲の小さいもの。
【００１０】
改良冷媒混合物（Retrofit refrigerant mixture）：元のCFCやHCFC冷媒を完全に置換するのに使用される非塩素含有混合物。
【００１１】
増量冷媒混合物（Extender refrigerant mixture）：装置内に残留するHCFC冷媒に整備中に追加される非塩素含有混合物、即ち何らかの漏洩を良いものにするための付加冷媒。
【００１２】
密閉圧縮機：電動機が圧縮機と同じく完全溶接の容器内に置かれる圧縮機。電動機は圧縮機に還流する冷媒蒸気により冷却される。電動機から発生する熱は凝縮器を通じて取除かれる。
【００１３】
半密閉圧縮機：密閉圧縮機と同じであるが、主要な相違は電動機と圧縮機を整備するのに開放できるボルト締めの容器を持つことである。
【００１４】
開放圧縮機：圧縮機容器に貫入する駆動軸を介して外付けの電動機により駆動される圧縮機。電動機の熱は凝縮器を介さずに直接環境に消散される。これは結果として密閉圧縮機より少し効率の良い性能を達成するが、軸封部で冷媒漏れを起こす可能性がある。
【００１５】
本仕様で言及するパーセントと比率は別途指示されない限り重量による。パーセントと比率は合計１００％になるように選択される。HFCとHCFC冷媒化合物は以下文字Ｒで表わされる。
【００１６】
（発明の開示）
本発明の第1の態様によれば、冷媒組成物は1,1,1,2-テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）及び−５から＋７０℃の範囲で沸騰する飽和炭化水素又はその混合物から選択される1個の添加剤を含み、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量は以下の範囲である：
Ｒ１２５ ５０〜８０％
Ｒ１３４ａ ５０〜２０％
【００１７】
これらの組成物は改良冷媒混合物として使用可能である。この組成物はまた下述のように増量剤としても使用可能である。この組成物は半密閉及び密閉システムで使用できる。
【００１８】
Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの望ましい重量は以下の範囲である：
Ｒ１２５ ６０〜８０％
Ｒ１３４ａ ４０〜２０％
【００１９】
より望ましい範囲は以下である：
Ｒ１２５ ６０〜７８％
Ｒ１３４ａ ４０〜２２％
【００２０】
より望ましい範囲は以下である：
Ｒ１２５ ６４〜７６％
Ｒ１３４ａ ３４〜２４％
【００２１】
これらの範囲は密閉と半密閉のシステム用として望ましい。この組成物はまた開放システムでも使用可能である。開放システムでの望ましい重量は以下の範囲である：
Ｒ１２５ ５７〜７８％
Ｒ１３４ａ ４３〜２２％
【００２２】
より望ましい範囲は以下である：
Ｒ１２５ ６３〜７６％
Ｒ１３４ａ ３３〜２４％
【００２３】
開放システムで使用されるＲ１２５の比率は密閉や半密閉システムの場合より最大１０％、望ましくは４から５％高くすることができる。
【００２４】
本発明の第１の態様に於いては、他の冷媒は混合物にまったく含まれない。Ｒ２２増量剤して適している第２の態様では、追加の冷媒Ｒ３２を添加することができる。
【００２５】
望ましい炭化水素添加剤は2-メチルプロパン、2,2-ジメチルプロパン、ブタン、ペンタン、2-メチルブタン、シクロペンタン、ヘキサン、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、2-2-ジメチルブタン及びメチルシクロペンタンで構成されるグループから選択される。炭化水素添加剤は２０から４０℃の範囲の沸点を持つのが望ましい。
【００２６】
n-ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン及びそれらの混合物の使用が望ましい。商業的に入手可能な飽和炭化水素混合物はPhillips Petroleum Internationalのシクロペンタン商用銘柄、Exxon ChemicalのNorpar p5 S n-ペンタン及びShell ChemicalsのイソペンタンO1111から入手できる。
【００２７】
ペンタンとブタン成分の相対的比率は合計で０．２から５％の成分、望ましくは２から４％、より望ましくは３から４％になるように選択することができる。合計５％の炭化水素を含む組成物中で、一定量のペンタン、望ましくは０．２から２％のイソペンタンを相当量の４．８から３％ブタンと一緒に使用することができる。例えば１％や４％の、炭化水素が５％より少ない組成物では、漏洩時の炭化水素の発生を最小限に押さえるため、比較的より大きいブタン：ペンタン比を採用することができる。これにより引火性リスクが軽減される。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、冷媒増量剤混合物は本発明の第１の態様に基づく組成物を含む。
【００２９】
本発明の第３の態様によれば、冷媒組成物はＲ２２と一緒に本発明の第１の態様に基づく組成物を含む。本発明はまた冷媒としてＲ２２が組込まれている冷蔵庫や空調システムを改造する方法も提供し、その方法にはシステムの冷媒に本発明の第２の態様に基づく組成物を追加するステップが含まれる。
【００３０】
冷却システムで使用される容量形圧縮機、即ち往復式又は回転式圧縮機は排気弁を通じて冷媒蒸気とともに排出されるクランク室からの少量の潤滑油を吸引する。圧縮機の潤滑を維持するには、この油を冷媒蒸気により回路周りに押しつけクランク室に戻さなければならない。CFC及びHCFC冷媒は炭化水素油と混和性があり、よって回路周りの油を運ぶ。しかしながらHFC冷媒と炭化水素潤滑油は相互の溶解性が低いので効率的な油の還流が行われない可能性がある。この問題は低温により油の粘度が大きくなって油がチューブ壁沿いに運ばれるのを阻害する可能性のある蒸発器に於いて特に重大である。CFCs及びHCFCsでは適量の冷媒が油のなかに残存して粘度を下げて還流を起こしやすくする。
【００３１】
HFCsを炭化水素潤滑剤と一緒に使用するときは、以下の特性を備えた炭化水素流体をシステム内に導入することにより油の還流を容易にすることができる：
(a) 蒸発器の温度でその粘度を下げるのに十分な潤滑剤の溶解性；及び
(b) 圧縮機のクランク室内で高温潤滑剤からの蒸留を可能にする十分な揮発性。
炭化水素はこれらの要件を満足する。
【００３２】
本発明に基づく冷媒組成物はいくつかの利点を備えている。Ｒ１２５は火炎抑制性質を持つ。Ｒ１２５の存在は冷媒混合物の引火力を抑制する。HFC含有量が多いと混合物により多くのｎ-ペンタンを添加でき、よって例えば鉱物油やアルキル・ベンゼン油など従来の潤滑剤との混合物の溶解特性を改善する。
【００３３】
本発明は、オゾン破壊ゼロ、より低い吐出温度、及びより大きい容量を含め、Ｒ２２に比べて多くの利点を付与できる。
【００３４】
本発明は、より高い炭化水素油の還流、密閉圧縮機での電動機のより良い冷却、より低い吐出温度及びより低い吐出圧を含め、HFC代替用Ｒ４０７Ｃに比較して多くの利点を付与できる。
【００３５】
発明はさらに、制限的な意味に於いてではなく、例示により説明される。
【００３６】
（実施例１）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２の改良代替品としての適性を評価するため、５種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。R22の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００３７】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００３８】
以下の冷媒組成物がサイクル分析に付した：
1. ４４％のＲ１２５：56％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ５６％のＲ１２５：44％のＲ１３４ａを含む組成物
3. ６４％のＲ１２５：36％のＲ１３４ａを含む組成物
4. ７６％のＲ１２５：24％のＲ１３４ａを含む組成物
5. ８０％のＲ１２５：20％のＲ１３４ａを含む組成物
【００３９】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
引渡された冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００４０】
これらの運転条件を使用した空調装置での性能分析の結果を表１に示す。比較のためＲ２２の性能も示しておく。
【００４１】
【表１】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。しかしながら組成物5は吐出圧がＲ２２のそれより２bar以上高いので望ましくない。組成物1は冷媒容量がＲ２２の９０％以下なので受容できない。組成物２、３及び４の全体的性能は上記に設定した基準に適合するので本発明の要件を満足している。
【００４３】
（実施例２）
開放システムでのＲ２２の改良代替品としての適性を評価するため、５種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００４４】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００４５】
以下の冷媒組成物をサイクル分析に付した：
1. ４４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ５６％のＲ１２５：４４％のＲ１３４ａを含む組成物
3. ６４％のＲ１２５：３６％のＲ１３４ａを含む組成物
4. ７６％のＲ１２５：２４％のＲ１３４ａを含む組成物
5. ８０％のＲ１２５：２０％のＲ１３４ａを含む組成物
【００４６】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０0℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００４７】
これらの運転条件を使用した空調装置での性能分析の結果を表２に示す。比較のためＲ２２の性能も示しておく。
【００４８】
【表２】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。しかしながら組成物5は吐出圧がＲ２２のそれより２bar以上高いので受容できない。組成物１と２は冷媒容量がＲ２２の９０％以下なので受容できない。組成物３と４の全体的性能は上記に設定した基準に適合するので本発明の要件を満足している。
【００５０】
（実施例３）
液体ライン/吸込みライン熱交換器を備えていない密閉又は半密閉システムでのR22の改良代替品としての適性を評価するため、５種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００５１】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００５２】
以下の冷媒組成物をサイクル分析に付した：
1. ４４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ５６％のＲ１２５：４４％のＲ１３４ａを含む組成物
3. ６４％のＲ１２５：３６％のＲ１３４ａを含む組成物
4. ７６％のＲ１２５：２４％のＲ１３４ａを含む組成物
5. ８０％のＲ１２５：２０％のＲ１３４ａを含む組成物
【００５３】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．４７ kW
屋外ファン ０．２６ kW
制御装置 ０．１ kW
【００５４】
これらの運転条件を使用した空調装置での性能分析の結果を表３に示す。比較のためＲ２２の性能も示しておく。
【００５５】
【表３】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。しかしながら組成物５は吐出圧がＲ２２のそれより２bar以上高いので受容できない。組成物１と２は冷媒容量がＲ２２の９０％以下なので受容できない。組成物３と４の全体的性能は上記に設定した基準に適合するので本発明の要件を満足している。
【００５７】
（実施例４）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２用増量剤としての適性を評価するため、2種類のＲ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物の性能を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００５８】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００５９】
以下のＲ２２増量剤組成物をサイクル分析に付した：
1. ６４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
2. ４４％のＲ１２５：５６％のＲ１３４ａを含む組成物
【００６０】
上記の増量剤によるＲ２２の連続的希釈により結果として生じる装置性能への影響を確定するため、１．０から０．０までのＲ２２の質量部分含んでいる冷媒組成物についてサイクルを分析した。その結果を表４ａと４ｂに要約する。主要パラメータを図表１に計算した点を滑らかな曲線で結んでプロットする。
【００６１】
【表４ａ】
【表４ｂ】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
冷却能力 １０ kW
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００６４】
すべての組成物がＲ２２より低い吐出温度であり、よってまたこの観点からは優れている。
【００６５】
組成物1はＲ２２のそれの９０％より高いの冷却容量を提供する。４５％以上のＲ２２を含む配合はＲ２２のそれに等しいか又はそれ以上の容量を持つ。ＣＯＰ（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれの２％以内である。よってこの組成物は本発明の要件を満足する。
【００６６】
組成物2はＲ２２を２０％まで下げた配合についてＲ２２のそれの9９０％より大きい冷却容量を提供する。ＣＯＰ（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれと基本的に同じである。従ってこの組成物は２０％まで下げたＲ２２を含む配合として本発明の要件を満足する。
【００６７】
（実施例５）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２用増量剤としての適性を評価するため、１種類のＲ３２/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物を標準冷却サイクル分析技術を使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
【００６８】
ペンタンはＲ１２５/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００６９】
以下のＲ２２増量剤組成物をサイクル分析に付した：
重量で４４％のＲ１２５、重量で５６％のＲ１３４ａを含む組成物。
【００７０】
上記の増量剤を付加することによるＲ２２の連続的希釈の結果として生じる装置性能への影響を確定するため、１．０から０．０のＲ２２質量部分を含んでいる冷媒組成物についてサイクルを分析した。その結果を表５に示し、計算した点を滑らかな曲線で結んで図表２にプロットする。
【００７１】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８５
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３ kW
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００７２】
増量剤を含むすべての配合がＲ２２より低い吐出温度を持ち、よって本仕様の要件を満足する。COP（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれに基本的に等しい。冷媒の冷却容量は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれの９８％より少ない。２０％のＲ２２までの希釈では、容量はＲ２２のそれに等しいか又はそれ以上である。吐出圧は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれより０．５ bar上より少ない。
【００７３】
これらの運転条件を使用した空調装置の性能分析の結果を表５に示す。
Ｒ３２/Ｒ１３４ａ３０/７０は、よって本発明の要件を満足する。
【００７４】
【表５】
（実施例６）
密閉又は半密閉システムでのＲ２２用増量剤としての適性を評価するため、１種類のＲ３２/Ｒ１２５/Ｒ１３４ａ/ペンタン組成物を標準冷却サイクル分析技術プログラムを使用して調べた。分析用に採用した運転条件はあらゆる空調システムに見出される条件の代表的なものを選択した。これらの配合はゼオトロープであったので、サイクルの限界温度を定義するのに蒸発器と凝縮器内のそれらの温度変化（temperature glide）の中点値を選択した。Ｒ２２の性能データを生成するにも同じ温度を使用した。
ペンタンはＲ３２/Ｒ１３４ａ配合の総重量に対して重量で４％存在した。
計算を簡略化するため少量のペンタンは無視した。
【００７６】
以下のＲ２２増量剤組成物をサイクル分析に付した：
重量で２３％のＲ３２、重量で２５％のＲ１２５及び重量で５２％のＲ１３４ａを含む組成物。
上記の増量剤を付加することによるＲ２２の連続的希釈の結果として生じる装置性能への影響を確定するため、１．０から０．０のＲ２２質量部分を含んでいる冷媒組成物についてサイクルを分析した。その結果を表６に示し、計算した点を滑らかな曲線で結んで図表３にプロットする。
【００７７】
分析では以下のサイクル条件を使用した：
蒸発器
中点値の流体蒸発温度 ７．０℃
過熱 ５．０℃
吸込みラインの圧力降下（飽和温度で）１．５℃
凝縮器
中点値の流体凝縮温度 ４５．０℃
過冷却 ５．０℃
排出ラインの圧力降下（飽和温度で） １．５℃
液体ライン/吸込みライン熱交換器
効率 ０．３
圧縮機
電動機の効率 ０．８
圧縮機の等エントロピー効率 ０．７
圧縮機の容積効率 ０．８２
寄生的電力
室内ファン ０．３
屋外ファン ０．４ kW
制御装置 ０．１ kW
【００７８】
これらの運転条件を使用した空調装置の性能分析の結果を表６に示す。
【００７９】
【表６】
増量剤を含むすべての配合がＲ２２より低い吐出温度を持ち、よって本仕様の要件を満足する。COP（システム）は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれの９８％より少ない。冷媒の冷却容量は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれより大きい。吐出圧は希釈範囲全体にわたってＲ２２のそれより２．０ bar上より少ない。
３０/７０比でのＲ３２/Ｒ１３４ａはよって本発明の要件を満足する。
【００８１】
（実施例７）
市販の熱ポンプ用としてＲ１２５、Ｒ１３４ａ及び炭化水素混合物を含む冷媒組成物を公称冷却容量56,000 btu及び公称加熱容量56,000 btuのComfort Airc型PHEC-60-la 5トン屋上（rooftop）熱ポンプを使用して評価した。オイルのぞき窓を密閉圧縮機に取り付け、また吸込みと放出ライン上及び液体ライン上に温度センサーを設置した。吸込み及び放出ゲージも取り付けた。
【００８２】
【表７】
このシステムをＲ２２で冷却及び加熱モードの両方で運転して以下のデータを記録した：電圧、アンペア数、吸込み圧、吸込み温度、吐出圧、吐出温度、液体ライン温度、蒸発器温度、大気温度、オイル・レベル及び還流給気温度。Ｒ２２の負荷は連続的に回収して以下の表８に示す組成物の１から６の配合に交換した。
【００８４】
【表８】
（産業上の利用可能性）
オイルの還流は採用したすべての配合でＲ２２の運転レベルと同様であることが観察され、ペンタンとイソペンタン/ブタン添加剤が適切なオイル還流を提供したことを示す。いくつかの配合は蒸発器の凍結を防止するのに２０％までの冷媒追加を必要とした。容量は採用した組成物により異なることが分かった。エネルギー消費量は一般的にすべての配合でより低かった。吐出圧はＲ１２５が６０．５％を超える配合では平均的に少し高くなり、Ｒ１２５が６０．５％より少ない配合ではより低かった。吸込み圧力と吐出温度は使用したすべての配合でより低かった。蒸発器の出口で測定した過熱はＲ２２よりずっと高く、また蒸発器を通じての温度差は冷却モードでより大きく加熱モードはより小さかった。ペンタンとイソペンタン/ブタン添加剤が必要なオイル還流を提供したことが確認された。配合＃３、５及び６はＲ２２の運転温度と圧力に最も近いものを示した。
Claims (17)
- １，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）、ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）及び−５から＋７０℃の範囲で沸騰する飽和炭化水素又はその混合物から選択される１個の添加剤からなり、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量は以下の範囲である冷媒組成物：
Ｒ１２５ ５０〜８０％
Ｒ１３４ａ ５０〜２０％。 - 請求項１記載の冷媒組成物であって、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量が以下の範囲にあるもの：
Ｒ１２５ ６０〜８０％
Ｒ１３４ａ ４０〜２０％。 - 請求項２記載の冷媒組成物であって、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量が以下の範囲にあるもの：
Ｒ１２５ ６０〜７８％
Ｒ１３４ａ ４０〜２２％。 - 請求項３記載の冷媒組成物であって、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量が以下の範囲にあるもの：
Ｒ１２５ ６４〜７６％
Ｒ１３４ａ ３６〜２４％。 - 請求項１記載の冷媒組成物であって、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量が以下の範囲にあるもの：
Ｒ１２５ ５７〜７８％
Ｒ１３４ａ ４３〜２２％。 - 請求項５記載の冷媒組成物であって、Ｒ１２５対Ｒ１３４ａの重量が以下の範囲にあるもの：
Ｒ１２５ ６３〜７６％
Ｒ１３４ａ ３７〜２４％。 - 請求項１から請求項６のいずれか１項記載の冷媒組成物であって、炭化水素添加剤が、２−メチルプロパン、２，２−ジメチルプロパン、ブタン、ペンタン、２−メチルブタン、シクロペンタン、ヘキサン、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２，２−ジメチルブタン、メチルシクロペンタン及びその混合物で構成されるグループから選択されるもの。
- 請求項１から請求項７のいずれか１項記載の冷媒組成物であって、飽和炭化水素添加剤が２０〜４０℃の範囲の沸騰点を持つもの。
- 請求項８記載の冷媒組成物であって、飽和炭化水素添加剤がｎ-ペンタン、シクロペンタン、イソペンタン又はその混合物から選択されるもの。
- 請求項９記載の冷媒組成物であって、飽和炭化水素添加剤がｎ-ペンタンであるもの。
- 請求項９又は請求項１０記載の冷媒組成物であって、飽和炭化水素添加剤がさらにブタンを含むもの。
- 請求項１１記載の冷媒組成物であって、ペンタン：ブタン比が１：３から１：８であるもの。
- 請求項１から請求項１１のいずれか１項記載の冷媒組成物であって、飽和炭化水素添加剤の量が１から５重量％であるもの。
- 請求項１３記載の冷媒組成物であって、飽和炭化水素添加剤の量が２から４重量％であるもの。
- １．０〜０．０までのＲ２２の質量部分を伴う、請求項１から請求項１４のいずれか１項記載の冷媒組成物。
- 請求項１から請求項１５のいずれか１項記載の冷媒組成物を含む冷媒増量剤混合物。
- 冷媒としてＲ２２が組込まれている冷蔵庫又は空調システムを改造する方法で、その方法がシステムの冷媒に請求項１６記載の冷媒増量剤を添加するステップを含んでいるもの。
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