JP6934627B2 - 冷凍サイクル用作動媒体および冷凍サイクルシステム - Google Patents
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CHmXn ・・・ (1)
(ただし、式(1)におけるXはF、Cl、Br、Iからなる群より選択されるハロゲン原子であり、mは0以上の整数であるとともにnは1以上の整数であり、さらに、nおよびmの和は4であり、nが2以上のときXは同一または異なる種類のハロゲン原子である。)
に示す構造を有するハロメタン(XがFのみの場合を除く)が添加されている構成である。
(ただし、式(1)におけるXはF、Cl、Br、Iからなる群より選択されるハロゲン原子であり、mは0以上の整数であるとともにnは1以上の整数であり、さらに、nおよびmの和は4であり、nが2以上のときXは同一または異なる種類のハロゲン原子である。)
前記構成によれば、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO1123)を主成分とする冷媒成分に対して、不均化抑制剤として前記式(1)に示すハロメタンを添加している。このハロメタンは、不均化反応の連鎖分岐反応を引き起こすフッ素ラジカル、フルオロメチルラジカル、およびフルオロメチレンラジカル等のラジカルを良好に捕捉することが可能である。そのため、1,1,2−トリフルオロエチレンの不均化反応を有効に抑制したり、不均化反応の急激な進行を緩和したりすることができる。その結果、冷凍サイクル用作動媒体およびこれを用いた冷凍サイクルシステムの信頼性を向上させることができる。
本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体は、冷媒成分として、少なくとも1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO1123)が用いられる。1,1,2−トリフルオロエチレンは、次に示す式(2)の構造を有しており、エチレンの1位の炭素原子(C)に結合する2つの水素原子(H)がフッ素(F)に置換されているとともに、2位の炭素原子に結合する2つの水素原子のうち一方がフッ素に置換されている構造を有している。
本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体に添加される不均化抑制剤は、次に示す式(1)構造を有する(特定の条件を満たす)ハロメタンであればよい。
ただし、式(1)におけるXは、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)からなる群より選択されるハロゲン原子であり、mは0以上の整数であるとともにnは1以上の整数であり、さらに、nおよびmの和は4であり、nが2以上のときXは同一または異なる種類のハロゲン原子である。
本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体は、冷凍サイクルシステムで用いられるため、冷凍サイクルシステムが備える圧縮機を潤滑する潤滑油と併用することができる。本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体は、前述したように、1,1,2−トリフルオロエチレンを主成分とする冷媒成分と、式(1)に示すハロメタンで構成される不均化抑制剤と、で少なくとも構成されていればよい。さらに、冷凍サイクル用作動媒体を潤滑油と併用する場合には、冷媒成分、不均化抑制剤、および潤滑油成分、並びに他の成分により作動媒体含有組成物が構成されていると見なすことができる。
次に、本発明にかかる冷凍サイクル用作動媒体を用いて構成される冷凍サイクルシステムの一例について、図1(A)・(B)を参照しながら説明する。
密閉型の耐圧容器(耐圧硝子工業株式会社製テフロン内筒密閉容器TAF−SR[商品名]、内部容積50mL)に対して、当該耐圧容器内の内部圧力を測定する圧力センサ(株式会社バルコム製VESVM10−2m[商品名])、当該耐圧容器内の内部温度を測定する熱電対(Conax Technologies製PL熱電対グランドPL−18−K−A 4−T[商品名])、並びに、当該耐圧容器内で放電を発生させるための放電装置(アズワン株式会社製UH−1seriesミニミニウェルダー[商品名])を取り付けるとともに、冷媒成分である1,1,2−トリフルオロエチレン(SynQuest Laboratories製、ヒドラス化学(株)販売、安定剤としてリモネン5%(液相)で含有)のガスボンベを圧力調整可能となるように接続した。さらに、圧力センサおよび温度計は、データロガー(グラフテック株式会社製GL220型[商品名]、サンプリング間隔最少10ミリ秒)に接続した。これにより、不均化反応の実験系を構築した。
前記実験系において、ガスボンベから耐圧容器内に1,1,2−トリフルオロエチレンを導入した。このときの内部圧力(1,1,2−トリフルオロエチレンの圧力)は1.28MPaであった。
前記実験系において、ガスボンベから耐圧容器内に1,1,2−トリフルオロエチレンを導入するとともに、不均化抑制剤としてジブロモメタン(CH2Br2、関東化学株式会社製)を5.0モル%の添加量となるように添加した。このとき、1,1,2−トリフルオロエチレンの分圧は1.311MPaであり、ジブロモメタンの分圧は0.069MPaであった。
前記実験系において、ガスボンベから耐圧容器内に1,1,2−トリフルオロエチレンを導入するとともに、不均化抑制剤であるジブロモメタンを9.0モル%の添加量となるように添加した。このとき、1,1,2−トリフルオロエチレンの分圧は1.1648MPaであり、ジブロモメタンの分圧は0.1152MPaであった。
前記実験系において、ガスボンベから耐圧容器内に1,1,2−トリフルオロエチレンを導入するとともに、不均化抑制剤としてジブロモジクロロメタン(CBr2Cl2、株式会社ワコーケミカル製)を1.0モル%の添加量となるように添加した。このとき、1,1,2−トリフルオロエチレンの分圧は1.16MPaであり、ジブロモジクロロメタンの分圧は0.0117MPaであった。
前記実験系において、ガスボンベから耐圧容器内に1,1,2−トリフルオロエチレンを導入するとともに、不均化抑制剤としてトリフルオロヨードメタン(CF3 I、SynQuest Laboratories製)を1.0モル%の添加量となるように添加した。このとき、1,1,2−トリフルオロエチレンの分圧は1.1880MPaであり、トリフルオロヨードメタンの分圧は0.0120MPaであった。
前記実験系において、ガスボンベから耐圧容器内に1,1,2−トリフルオロエチレンを導入するとともに、不均化抑制剤であるトリフルオロヨードメタンを5.0モル%の添加量となるように添加した。このとき、1,1,2−トリフルオロエチレンの分圧は1.1780MPaであり、トリフルオロヨードメタンの分圧は0.0620MPaであった。
比較例の結果から、前記実験系において耐圧容器内で放電を発生させることにより、1,1,2−トリフルオロエチレンに不均化反応が発生し、この不均化反応が連鎖して急激に進行することがわかる。この不均化反応に際しては、内部圧力は7.8MPaに上昇し、内部温度は880℃(1157K)に上昇した。
11 室内機
12 室外機
13 配管
14 熱交換器
15 熱交換器
16 圧縮機
17 減圧装置
18 四方弁
20 冷蔵庫(冷凍サイクルシステム)
21 圧縮機
22 凝縮器
23 減圧装置
24 蒸発器
25 配管
Claims (3)
- 冷媒成分が少なくとも1,1,2−トリフルオロエチレンで構成されるとともに、
当該1,1,2−トリフルオロエチレンの不均化反応を抑制する不均化抑制剤として、次式(1)
CHmXn ・・・ (1)
(ただし、式(1)におけるXはF、Cl、Br、Iからなる群より選択されるハロゲン原子であり、mは0以上の整数であるとともにnは1以上の整数であり、さらに、nおよびmの和は4であり、nが2以上のときXは同一または異なる種類のハロゲン原子である。)
に示す構造を有するハロメタン(XがFのみの場合を除く)である、トリフルオロヨードメタン(CF3I )が添加されており、かつ、当該トリフルオロヨードメタンの含有量が20質量%以上である場合を除くことを特徴とする、
冷凍サイクル用作動媒体。 - さらに、冷媒成分としてジフルオロメタンを含有することを特徴とする、
請求項1に記載の冷凍サイクル用作動媒体。 - 請求項1または2に記載の冷凍サイクル用作動媒体を用いて構成される冷凍サイクルシステム。
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