JP7116336B2 - 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
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Description
泡剤、エアロゾル噴射剤、冷媒、伝熱媒体、気体誘電体、消火剤、動力サイクル作動流
体、重合媒体、粒子除去流体、搬送流体、バフみがき研摩剤および置換乾燥剤として有用
とされる(特許文献1)。HFC-143の沸点は約4℃である。
冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒が、1,1,2-トリフルオロエタン(HFC-143)を含み、
(1)前記冷媒が、
さらに第1追加的化合物を含み、及び/又は
(2)前記組成物が、さらに水、塩化水素及びフッ化水素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含み、
前記第1追加的化合物が、
メタン、テトラフロオロエタン(HFC-14)、ジフルオロメタン(HFC-32)、フルオロメタン(HFC-41)、trans-1,2-ジフルオロエチレン(HFO-1132(E))、cis-1,2-ジフルオロエチレン(HFO-1132(Z))、クロロメタン(CH3Cl)、クロロトリフルオロエチレン(HCFO-1113)、1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-141b)、1,1-ジクロロエチレン(HCO-1130a)、trans-1,2-ジクロロエチレン(HCO-1130(E))、1,2-ジクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-1121)、1,1-ジクロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1121a)、1,2-ジクロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-132b)、1,1-ジクロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-132a)、1,2-ジクロロ-1,2-ジフルオロエタン(HCFC-132)、cis-1,2-ジクロロエチレン(HCO-1130(Z))、1,2,2-トリクロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-122)、1,1,1-トリクロロエタン(HCC-140a)、1,1-ジクロロエタン(HCC-150a)、1,1,2-トリクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-131a)、トリクロロエチレン(HCO-1120)、1,1,2-トリクロロ-2-フルオロエタン(HCFC-131)、1,1,2-トリクロロエタン(HCC-140)、1,1,2,2-テトラクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-121)、テトラクロロエチレン(HCO-1110)、1,1,1,2-テトラクロロエタン(HCC-130a)、1,1,2,2-テトラクロロエタン(HCC-130)、1,1,1,2,2-ペンタクロロエタン(HCC-120)、テトラクロロメタン、1,2,2-トリクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-131a)、1-クロロプロペン、2-クロロプロペン、3-クロロプロペン、1-クロロ-2-フルオロエタン(HCFC-151)、1-クロロ-1-フルオロエタン(HCFC-151a)、1,1,1-トリクロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-122b)、1-クロロエチレン(HCO-1140)、及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である、組成物。
項2.
前記冷媒が、HFC-143を冷媒全体に対して30質量%以上含む、項1に記載の組成物。
項3.
前記冷媒が、さらに第2追加的化合物を含み、
前記第2追加的化合物が、
1,1,2,2-テトラフルオロメタン(HFC-134)、1-クロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-142b)、及び1-クロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-133a)からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である、項1に記載の組成物。
項4.
冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒が、1-クロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1131)を含み、
(1)前記冷媒が、さらに追加的化合物を含み、及び/又は
(2)前記組成物が、さらに水、塩化水素及びフッ化水素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含み、
前記追加的化合物が、
メタン、HFC-14、トリフロオロメタン(HFC-23)、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、HFO-1132(E)、1,1,1-トリフルオロエタン(HFC-143a)、HFO-1132(Z)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)、クロロメタン(CH3Cl)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、HCFC-1113、1-クロロ-1-フルオロエチレン(HFO-1131a)、1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)、1-クロロ-1,1-フルオロエタン(HCFC-142b)、1,1,2-トリフルオロエタン(HFC-143)、1-クロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HFC-133a)、1-クロロ-1,2,2-トリフルオロエタン(HFC-133)、1,1-クロロ―2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-123)、HCFC-141b、HCO-1130a、HCO-1130(E)、1-クロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-142)、1-クロロ-1,2-ジフルオロエタン(HCFC-142a)、HCFO-1121、HCFO-1121a、HCFC-132b、HCFC-132a、HCFC-132、HCO-1130(Z)、HCFC-122、HCC-140a、HCC-150a、HCFC-131a、HCO-1120、HCFC-131、HCC-140、HCFC-121、HCO-1110、HCC-130a、HCC-130、HCC-120、テトラクロロメタン、HCFO-131a、1-クロロプロペン、2-クロロプロペン、3-クロロプロペン、1,2-ジクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-141)、HCFC-151、HCFC-151a、HCFC-122b、HCO-1140、1-フルオロエチレン(HFO-1141)、及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物であり、かつ
HFO-1131を、冷媒全体に対して30質量%以上含む、組成物。
項5.
水、塩化水素及びフッ化水素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
項6.
項1~5のいずれか一項に記載の組成物の、冷媒としての使用。
項7.
項1~5のいずれか一項に記載の組成物を作動流体として含む、冷凍機。
項8.
冷凍機の運転方法であって、
項1~5のいずれか一項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、方法。
<用語の定義>
本明細書において用語「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。
本開示の冷媒1は、
1,1,2-トリフルオロエタン(HFC-143)と、
さらに第1追加的化合物とを含んでいてもよく、
前記第1追加的化合物が、
メタン、テトラフロオロエタン(HFC-14)、ジフルオロメタン(HFC-32)、フルオロメタン(HFC-41)、trans-1,2-ジフルオロエチレン(HFO-1132(E))、cis-1,2-ジフルオロエチレン(HFO-1132(Z))、クロロメタン(CH3Cl)、クロロトリフルオロエチレン(HCFO-1113)、1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-141b)、1,1-ジクロロエチレン(HCO-1130a)、trans-1,2-ジクロロエチレン(HCO-1130(E))、1,2-ジクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-1121)、1,1-ジクロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1121a)、1,2-ジクロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-132b)、1,1-ジクロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-132a)、1,2-ジクロロ-1,2-ジフルオロエタン(HCFC-132)、cis-1,2-ジクロロエチレン(HCO-1130(Z))、1,2,2-トリクロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-122)、1,1,1-トリクロロエタン(HCC-140a)、1,1-ジクロロエタン(HCC-150a)、1,1,2-トリクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-131a)、トリクロロエチレン(HCO-1120)、1,1,2-トリクロロ-2-フルオロエタン(HCFC-131)、1,1,2-トリクロロエタン(HCC-140)、1,1,2,2-テトラクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-121)、テトラクロロエチレン(HCO-1110)、1,1,1,2-テトラクロロエタン(HCC-130a)、1,1,2,2-テトラクロロエタン(HCC-130)、1,1,1,2,2-ペンタクロロエタン(HCC-120)、テトラクロロメタン、1,2,2-トリクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-131a)、1-クロロプロペン、2-クロロプロペン、3-クロロプロペン、1-クロロ-2-フルオロエタン(HCFC-151)、1-クロロ-1-フルオロエタン(HCFC-151a)、1,1,1-トリクロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-122b)、1-クロロエチレン(HCO-1140)、及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である。
本開示の冷媒2は、
1-クロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1131)と、
さらに追加的化合物とを含んでいてもよく、
前記追加的化合物が、
メタン、HFC-14、トリフロオロメタン(HFC-23)、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、HFO-1132(E)、1,1,1-トリフルオロエタン(HFC-143a)、HFO-1132(Z)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)、クロロメタン(CH3Cl)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、HCFC-1113、1-クロロ-1-フルオロエチレン(HFO-1131a)、1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)、1-クロロ-1,1-フルオロエタン(HCFC-142b)、1,1,2-トリフルオロエタン(HFC-143)、1-クロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HFC-133a)、1-クロロ-1,2,2-トリフルオロエタン(HFC-133)、1,1-クロロ―2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-123)、HCFC-141b、HCO-1130a、HCO-1130(E)、1-クロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-142)、1-クロロ-1,2-ジフルオロエタン(HCFC-142a)、HCFO-1121、HCFO-1121a、HCFC-132b、HCFC-132a、HCFC-132、HCO-1130(Z)、HCFC-122、HCC-140a、HCC-150a、HCFC-113、HCO-1120、HCFC-131、HCC-140、HCFC-121、HCO-1110、HCC-130a、HCC-130、HCC-120、テトラクロロメタン、HCFO-131a、1-クロロプロペン、2-クロロプロペン、3-クロロプロペン、1,2-ジクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-141)、HCFC-151、HCFC-151a、HCFC-122b、HCO-1140、1-フルオロエチレン(HFO-1141)、及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物であり、かつ
HFO-1131を、冷媒全体に対して30質量%以上含む。
以下において、本開示の冷媒1及び2を総称して「本開示の冷媒」と呼ぶことがある。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。
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、0.1質量%以下とすることが好ましく、0.05質量%以下とすることがより好ましい。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。
本開示の冷媒組成物は塩化水素及び/又はフッ化水素を含んでいてもよい。冷媒組成物における塩化水素の含有割合は、冷媒全体に対して、0.5質量%以下とすることが好ましく、0.25質量%以下とすることがより好ましい。冷媒組成物におけるフッ化水素の含有割合は、冷媒全体に対して、0.5質量%以下とすることが好ましく、0.25質量%以下とすることがより好ましい。
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。
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
HFC-143と、各追加化合物を含む組成物の冷凍サイクル計算の結果を表1に示す。
計算条件は以下の通りである。
蒸発温度 10℃、凝縮温度45℃、過熱度5℃、過冷却度5℃、圧縮効率70%
物性モデルとしてPeng-Robinsonを用いた。
HCFC-1131と、各追加化合物を含む組成物の冷凍サイクル計算の結果を表1に示す。
計算条件は以下の通りである。
蒸発温度 10℃、凝縮温度45℃、過熱度5℃、過冷却度5℃、圧縮効率70%
物性モデルとしてPeng-Robinsonを用いた。
Claims (8)
- 冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒が、1,1,2-トリフルオロエタン(HFC-143)を含み、
(1)前記冷媒が、
さらに第1追加的化合物を含み、及び/又は
(2)前記組成物が、さらに水、塩化水素及びフッ化水素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含み、
前記第1追加的化合物が、
メタン、テトラフロオロエタン(HFC-14)、ジフルオロメタン(HFC-32)、trans-1,2-ジフルオロエチレン(HFO-1132(E))、cis-1,2-ジフルオロエチレン(HFO-1132(Z))、1,1-ジクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-141b)、1,1-ジクロロエチレン(HCO-1130a)、trans-1,2-ジクロロエチレン(HCO-1130(E))、1,2-ジクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-1121)、1,1-ジクロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1121a)、1,2-ジクロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-132b)、1,1-ジクロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-132a)、1,2-ジクロロ-1,2-ジフルオロエタン(HCFC-132)、cis-1,2-ジクロロエチレン(HCO-1130(Z))、1,2,2-トリクロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-122)、1,1,1-トリクロロエタン(HCC-140a)、1,1-ジクロロエタン(HCC-150a)、1,1,2-トリクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-131a)、トリクロロエチレン(HCO-1120)、1,1,2-トリクロロ-2-フルオロエタン(HCFC-131)、1,1,2-トリクロロエタン(HCC-140)、1,1,2,2-テトラクロロ-1-フルオロエタン(HCFC-121)、テトラクロロエチレン(HCO-1110)、1,1,1,2-テトラクロロエタン(HCC-130a)、1,1,2,2-テトラクロロエタン(HCC-130)、1,1,1,2,2-ペンタクロロエタン(HCC-120)、テトラクロロメタン、1,2,2-トリクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-131a)、1-クロロプロペン、2-クロロプロペン、3-クロロプロペン、1-クロロ-2-フルオロエタン(HCFC-151)、1-クロロ-1-フルオロエタン(HCFC-151a)、1,1,1-トリクロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-122b)、1-クロロエチレン(HCO-1140)、及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である、組成物。 - 前記冷媒が、HFC-143を冷媒全体に対して30質量%以上含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記冷媒が、さらに第2追加的化合物を含み、
前記第2追加的化合物が、
1,1,2,2-テトラフルオロメタン(HFC-134)、1-クロロ-1,1-ジフルオロエタン(HCFC-142b)、及び1-クロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-133a)からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である、請求項1に記載の組成物。 - 冷媒を含む組成物であって、
前記冷媒が、1-クロロ-2-フルオロエチレン(HCFO-1131)を含み、
(1)前記冷媒が、さらに追加的化合物を含み、及び/又は
(2)前記組成物が、さらに水、塩化水素及びフッ化水素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含み、
前記追加的化合物が、
メタン、HFC-14、トリフロオロメタン(HFC-23)、1,1-ジフルオロエチレン(HFO-1132a)、HFO-1132(E)、1,1,1-トリフルオロエタン(HFC-143a)、HFO-1132(Z)、1,1,1,2-テトラフルオロエタン(HFC-134a)、クロロメタン(CH3Cl)、1,1,2,2-テトラフルオロエタン(HFC-134)、HCFC-1113、1-クロロ-1-フルオロエチレン(HFO-1131a)、1,1-ジフルオロエタン(HFC-152a)、1-クロロ-1,1-フルオロエタン(HCFC-142b)、1-クロロ-2,2,2-トリフルオロエタン(HFC-133a)、1-クロロ-1,2,2-トリフルオロエタン(HFC-133)、1,1-クロロ―2,2,2-トリフルオロエタン(HCFC-123)、HCFC-141b、HCO-1130a、HCO-1130(E)、1-クロロ-2,2-ジフルオロエタン(HCFC-142)、1-クロロ-1,2-ジフルオロエタン(HCFC-142a)、HCFO-1121、HCFO-1121a、HCFC-132b、HCFC-132a、HCFC-132、HCO-1130(Z)、HCFC-122、HCC-140a、HCC-150a、HCFC-131a、HCO-1120、HCFC-131、HCC-140、HCFC-121、HCO-1110、HCC-130a、HCC-130、HCC-120、テトラクロロメタン、HCFO-131a、1-クロロプロペン、2-クロロプロペン、3-クロロプロペン、1,2-ジクロロ-1-フルオロエチレン(HCFO-141)、HCFC-151、HCFC-151a、HCFC-122b、HCO-1140、1-フルオロエチレン(HFO-1141)、及び二酸化炭素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物であり、かつ
HFO-1131を、冷媒全体に対して30質量%以上含む、組成物。 - 水、塩化水素及びフッ化水素からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物の、冷媒としての使用。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物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1~5のいずれか一項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、方法。
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