JP6791231B2 - 熱伝達組成物 - Google Patents
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Description
項1.少なくとも1種のヨードカーボン化合物、及び冷凍機油を含有し、安定性試験後のJIS K0101に準拠して測定した濁度が100度以下である、熱伝達組成物。
項2.少なくとも1種のヨードカーボン化合物、並びに主鎖骨格の炭素原子若しくはシリコン原子に水素原子が結合していない冷凍機油を含有する、熱伝達組成物。
項3.前記冷凍機油が、-CH2-CH2-で表される構造を有しないフッ素オイルを含有する、項1又は2に記載の熱伝達組成物。
項4.前記フッ素オイルが有するフッ素原子及び水素原子の総量を100モル%として、前記フッ素オイルが有するフッ素原子の含有量が50モル%以上である、項3に記載の熱伝達組成物。
項5.前記フッ素オイルは、主鎖末端の炭素原子に水素原子が結合していない、項3又は4に記載の熱伝達組成物。
項6.前記冷凍機油が、主鎖が-Si-O-骨格を有するシリコンオイルを含有する、項1〜5のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
項7.前記少なくとも1種のヨードカーボン化合物が、少なくとも1種のヨードフルオロカーボン化合物を含有する、項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
項8.前記少なくとも1種のヨードフルオロカーボン化合物が、少なくとも1種の炭素数1〜3のヨードフルオロカーボン化合物を含有する、項7に記載の熱伝達組成物。
項9.前記少なくとも1種の炭素数1〜3のヨードフルオロカーボン化合物が、トリフルオロヨードメタンを含有する、項8に記載の熱伝達組成物。
項10.前記冷凍機油の含有量が、前記熱伝達組成物の総量を100質量%として10〜50質量%である、項1〜9のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
項11.冷凍機用作動流体として用いられる、項1〜10のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
項12.項1〜11のいずれか1項に記載の熱伝達組成物を含有する、冷凍機用作動流体。
項13.項1〜11のいずれか1項に記載の熱伝達組成物又は項12に記載の冷凍機用作動流体を作動流体として含む、冷凍機。
項14.冷凍機の運転方法であって、
項1〜11のいずれか1項に記載の熱伝達組成物又は項12に記載の冷凍機用作動流体を作動流体として冷凍機において循環させる工程を備える運転方法。
項15.主鎖骨格の炭素原子又はシリコン原子に水素原子が結合していないオイルを含有する、ヨードカーボン化合物を含む熱伝達組成物の変色を抑制するための冷凍機油。
項16.主鎖骨格の炭素原子に水素原子が結合していないフッ素オイルを含有する、ヨードカーボン化合物を含む熱伝達組成物の安定化剤。
本開示において、「ヨードカーボン化合物」は、少なくとも1つの炭素−ヨウ素結合を含む任意の化合物を意味し、ヨードフルオロカーボン化合物(少なくとも1つの炭素−ヨウ素結合及び少なくとも1つの炭素−フッ素結合を有するが、炭素−炭素結合を除くその他の結合を持たない化合物)及びヒドロヨードフルオロカーボン化合物(少なくとも1つの炭素−ヨウ素結合、少なくとも1つの炭素−フッ素結合、少なくとも1つの炭素−水素結合を有するが、炭素−炭素結合を除くその他の結合を持たない化合物)を包含する。
本開示の熱伝達組成物は、実施形態ごとに大別すると、実施形態1及び2(それぞれ熱伝達組成物1及び2ともいう)に分けることができる。熱伝達組成物1及び2は、いずれも安定性が著しく優れており、経時劣化による変色が抑制されている。よって、本開示の熱伝達組成物1及び2、並びにそれを含む組成物は、例えば冷凍機用作動流体として有用である。以下、熱伝達組成物1及び2について説明する。
本開示の熱伝達組成物1は、少なくとも1種のヨードカーボン化合物、及び冷凍機油を含有し、安定性試験後のJIS K0101に準拠して測定した濁度が100度以下である。つまり、本開示の熱伝達組成物1は、冷媒及び冷凍機油を含有し、冷媒としては少なくとも1種のヨードカーボン化合物を含むことができる。このような本開示の熱伝達組成物1は、商業用途、工業用途及び個人用途で、特に、冷凍システム及び(自動車用空調システムを含む)空調システム等で用いられる熱伝達流体として適当であり、例えば、冷凍機における作動流体として用いられ得る。具体的には、本開示の熱伝達組成物1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得る。さらに、該組成物は、様々な用途で著しく安定であり経時劣化に伴う変色を抑制できるものであるが、それだけではなく、不燃性であり、地球温暖化係数も低い傾向にもあり、該組成物はCFC、HCFC及びHFCの冷媒の代替として特に有用な候補となり得る。
本開示の熱伝達組成物1中に含まれる冷媒には、上記のとおり、少なくとも1種のヨードカーボン化合物が含まれている。
本開示の熱伝達組成物1は、本開示の効果を損なわない範囲でヨードカーボン化合物以外に、通常熱伝達組成物として用いられる化合物を任意に含有してもよい。このような化合物としてはHFC(特に炭素数1〜5のHFC)、HFO(特に炭素数2〜5のHFO)が挙げられる。
本開示において使用される冷凍機油の基油としては、特に制限されるわけではないが、ヨードカーボン化合物と反応して主鎖骨格に二重結合が導入されると冷凍機油が変色し流動性が低下することから、主鎖骨格の炭素原子又はシリコン原子に水素原子が結合していないことが好ましい。
R2−(O−R1)n−R3 (1)
[式中、R1は含フッ素アルキレン基を示す。R2及びR3は(フルオロ)アルキル基を示す。nは1〜500の整数を示す。]
で表されるフッ素オイルが挙げられる。
で表されるシリコンオイルが挙げられる。
本開示の熱伝達組成物1は、上記したように、少なくとも1種のヨードカーボン化合物、及び冷凍機油を含有するものであるが、安定性試験後のJIS K0101に準拠して測定した濁度が100度以下である。より具体的には、本開示の熱伝達組成物1を製造後に175℃、3MPaの条件下で2週間静置した場合に、JIS K0101に準拠して測定した濁度が100度以下であることが好ましい。これにより、安定性を著しく向上させ、経時劣化による変色を抑制して流動性を維持しつつ、冷媒中に含まれるヨードカーボン化合物との反応も抑制し副生成物としてCHF3(R23)等の共冷媒の生成を抑制することができる。同様の理由により、上記のような条件下での濁度は50度以下が好ましい。なお、濁度は小さいほうが好ましく、好ましい下限値はないが、通常、濁度は1度以上である。
本開示の熱伝達組成物2は、少なくとも1種のヨードカーボン化合物、並びに主鎖骨格の炭素原子若しくはシリコン原子に水素原子が結合していない冷凍機油を含有する。つまり、本開示の熱伝達組成物2は、冷媒及び冷凍機油を含有し、冷媒としては少なくとも1種のヨードカーボン化合物を含み、冷凍機油としては主鎖骨格の炭素原子又はシリコン原子に水素原子が結合していない冷凍機油を含む。このような本開示の熱伝達組成物2は、商業用途、工業用途及び個人用途で、特に、冷凍システム及び(自動車用空調システムを含む)空調システム等で用いられる熱伝達流体として適当であり、例えば、冷凍機における作動流体として用いられ得る。具体的には、本開示の熱伝達組成物2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得る。さらに、該組成物は、様々な用途で著しく安定であり経時劣化に伴う変色を抑制できるものであるが、それだけではなく、不燃性であり、地球温暖化係数も低い傾向にもあり、該組成物はCFC、HCFC及びHFCの冷媒の代替として特に有用な候補となり得る。
本開示の熱伝達組成物2中に含まれる冷媒には、上記のとおり、少なくとも1種のヨードカーボン化合物が含まれている。
本開示の熱伝達組成物2は、本開示の効果を損なわない範囲でヨードカーボン化合物以外に、通常熱伝達組成物として用いられる化合物を任意に含有してもよい。このような化合物としてはHFC(特に炭素数1〜5のHFC)、HFO(特に炭素数2〜5のHFO)が挙げられる。
本開示において使用される冷凍機油としては、ヨードカーボン化合物と反応して主鎖骨格に二重結合が導入されると冷凍機油が変色し流動性が低下することから、主鎖骨格の炭素原子又はシリコン原子に水素原子が結合していない冷凍機油を基油として使用する。
R2−(O−R1)n−R3 (1)
[式中、R1は含フッ素アルキレン基を示す。R2及びR3は(フルオロ)アルキル基を示す。nは1〜500の整数を示す。]
で表されるフッ素オイルが挙げられる。
で表されるシリコンオイルが挙げられる。
本開示の冷凍機は、上記した本開示の熱伝達組成物1又は2を作動流体として含むものであり、本開示の冷凍機の運転方法は、本開示の熱伝達組成物1又は2を用いて冷凍機を運転する方法である。
笠原理化工業(株)製の濁度計TR−55を用い、JIS K0101に準拠して、安定性試験(175℃、3MPaの条件で2週間静置)後の冷凍機油の濁度測定を行った。
トリフルオロヨードメタン(CF3I)50質量部とフッ素オイル(ダイキン工業(株)製のデムナムS-20;フッ素化度100モル%)50質量部とを混合し、得られた混合物(熱伝達組成物)を、鉄、銅及びアルミニウムの金属片とともにガラスチューブ内に投入し、ガラスチューブを密封した。密封したガラスチューブを175℃、3MPaに維持しながら2週間静置した。2週間経過後、ガラスチューブ内の混合物を観察した。
トリフルオロヨードメタン(CF3I)50質量部と、デムナムS-20のフッ素化度を50モル%に調整したフッ素オイル50質量部とを混合し、得られた混合物(熱伝達組成物)を、鉄、銅及びアルミニウムの金属片とともにガラスチューブ内に投入し、ガラスチューブを密封した。フッ素化度はNMR測定によりフッ素化度=100×フッ素原子数/(フッ素原子数+水素原子数)として算出した。密封したガラスチューブを175℃、3MPaに維持しながら2週間静置した。2週間経過後、ガラスチューブ内の混合物を観察した。
トリフルオロヨードメタン(CF3I)50質量部と、デムナムS-20のフッ素化度を70モル%に処理したフッ素オイル50質量部とを混合し、得られた混合物(熱伝達組成物)を、鉄、銅及びアルミニウムの金属片とともにガラスチューブ内に投入し、ガラスチューブを密封した。フッ素化度はNMR測定によりフッ素化度=100×フッ素原子数/(フッ素原子数+水素原子数)として算出した。密封したガラスチューブを175℃、3MPaに維持しながら2週間静置した。2週間経過後、ガラスチューブ内の混合物を観察した。
フッ素オイルの代わりにシリコンオイル(アズワン(株)製のASO-100)を使用したこと以外は実施例1と同様に実験を行った。
フッ素オイルの代わりにポリビニルエーテル(出光興産(株)製のFVC32D)を使用したこと以外は実施例1と同様に実験を行った。
フッ素オイルの代わりにポリアルキレングリコール(日本サン石油(株)製のSUNICE P56)を使用したこと以外は実施例1と同様に実験を行った。
フッ素オイルの代わりにポリアルキレングリコール(日本サン石油(株)製のSUNICE P56)を使用し、添加剤としてイソプレン(和光純薬工業(株)製)を使用した。つまり、トリフルオロヨードメタン(CF3I)49質量部とポリアルキレングリコール49質量部とイソプレン2質量部とを使用したこと以外は実施例1と同様に実験を行った。
Claims (11)
- 少なくとも1種の炭素数1〜3のヨードフルオロカーボン化合物、並びに主鎖骨格の炭素原子に水素原子が結合していない冷凍機油を含有し、前記冷凍機油の基油全体を基準として、-CH2-CH2-で表される構造を有さず、且つ、一般式(1):
R 2 −(O−R 1 ) n −R 3 (1)
[式中、R 1 は含フッ素アルキレン基を示す。R 2 及びR 3 は(フルオロ)アルキル基を示す。nは1〜500の整数を示す。]
で表されるフッ素オイルを50質量%以上含有する、熱伝達組成物。 - 前記フッ素オイルが有するフッ素原子及び水素原子の総量を100モル%として、前記フッ素オイルが有するフッ素原子の含有量が50モル%以上である、請求項1に記載の熱伝達組成物。
- 前記フッ素オイルは、主鎖末端の炭素原子に水素原子が結合していない、請求項1又は2に記載の熱伝達組成物。
- 前記少なくとも1種の炭素数1〜3のヨードフルオロカーボン化合物が、トリフルオロヨードメタンを含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
- 前記冷凍機油の含有量が、前記熱伝達組成物の総量を100質量%として10〜50質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
- 冷凍機用作動流体として用いられる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱伝達組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝達組成物を含有する、冷凍機用作動流体。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝達組成物又は請求項7に記載の冷凍機用作動流体を作動流体として含む、冷凍機。
- 冷凍機の運転方法であって、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝達組成物又は請求項7に記載の冷凍機用作動流体を作動流体として冷凍機において循環させる工程を備える運転方法。 - -CH2-CH2-で表される構造を有さず、且つ、一般式(1):
R 2 −(O−R 1 ) n −R 3 (1)
[式中、R 1 は含フッ素アルキレン基を示す。R 2 及びR 3 は(フルオロ)アルキル基を示す。nは1〜500の整数を示す。]
で表されるフッ素オイルを50質量%以上含有する、炭素数1〜3のヨードフルオロカーボン化合物を含む熱伝達組成物の変色を抑制するための冷凍機油。 - -CH2-CH2-で表される構造を有さず、且つ、一般式(1):
R 2 −(O−R 1 ) n −R 3 (1)
[式中、R 1 は含フッ素アルキレン基を示す。R 2 及びR 3 は(フルオロ)アルキル基を示す。nは1〜500の整数を示す。]
で表されるフッ素オイルを50質量%以上含有する、炭素数1〜3のヨードフルオロカーボン化合物を含む熱伝達組成物の安定化剤。
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