JPH06220434A - 冷媒組成物 - Google Patents

冷媒組成物

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JPH06220434A
JPH06220434A JP5011081A JP1108193A JPH06220434A JP H06220434 A JPH06220434 A JP H06220434A JP 5011081 A JP5011081 A JP 5011081A JP 1108193 A JP1108193 A JP 1108193A JP H06220434 A JPH06220434 A JP H06220434A
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JP
Japan
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composition
refrigerant
mol
point
refrigerant composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP5011081A
Other languages
English (en)
Inventor
Reiji Takahashi
令二 高橋
Sadayoshi Yuge
定義 弓削
Kiyomitsu Sugano
清光 菅野
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オゾン層を破壊せず、装置の変更を要せずに
既存の冷媒に代替可能であり、かつ不燃性である冷媒組
成物を得る。 【構成】 冷媒組成物がジフルオロメタン、1,1,
1,2−テトラフルオロエタン、及び六弗化硫黄を含
み、三角座標における各成分のモル%が、上記の順序で
[1;54;45]、[1;78;21]、[38;6
1;1]、[48;51;1]、及び[58;36;
6]で表される各点を頂点とする多角形の範囲内にあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷媒組成物に関する。特
に、クロロジフルオロメタンの代替冷媒として、既存の
装置を変更することなく使用できる冷媒組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、エアコンや冷凍機などの冷却装置
の冷媒として、フッ素含有のハロゲン化炭化水素、例え
ばクロロフルオロカーボン類、ハイドロクロロフルオロ
カーボン類、フルオロカーボン類、ハイドロフルオロカ
ーボン類またはこれらの混合物が用いられている。特
に、クロロジフルオロメタン(CHClF2 、以下「H
CFC22」と称する)は家庭用エアコン、ビル用エア
コン、または大型冷凍機などの冷媒として広く用いられ
ている。
【0003】近年になって、クロロフルオロカーボン類
による成層圏のオゾン層破壊が深刻な問題としてとりあ
げられるようになった。HCFC22などのハイドロク
ロロフルオロカーボン類は、クロロフルオロカーボン類
に比してオゾン破壊係数がきわめて小さいものではある
が、使用量が増大すればオゾン層を破壊する可能性も高
まることから、その生産及び使用が国際的な規制の対象
とされるに至った。このため、オゾン層に影響を及ぼす
ことなく従来の冷却装置にそのまま使用できるHCFC
22代替品の開発が国際的に強く求められている。
【0004】ハイドロフルオロカーボン類はオゾン層を
破壊する可能性がないので、規制の対象にされていな
い。特にジフルオロメタン(CH22 、以下「HFC
32」と称する)はオゾン破壊係数が0であり、地球温
暖化係数も小さく、また冷凍能力も比較的優れているこ
とから、産業用、特に低温冷却を要する分野では有望な
冷媒と考えられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしHFC32は、
エアコンや冷凍機などの運転温度においてHCFC22
より蒸気圧が高いので、装置の耐圧性の関係上、既存の
HCFC22専用の装置にそのまま代替使用することが
できないという問題がある。装置の耐圧力の変更は多大
の出費を招くので、実質的に代替の可能性はきわめて低
いものとなる。また、エアコンなどは一般家庭や事務所
などにも広く普及しているものであり、使用される代替
冷媒は安全性の観点から不燃性物質である必要がある。
しかるに、HFC32は可燃性物質であるため、この面
からも代替冷媒として安易には使用できないという問題
がある。HFC32をHCFC22の代替冷媒として使
用する際の上記の問題を解決しようとして、HFC32
と他のハイドロフルオロカーボンとを混合する試みが提
案されている(例えば特開平3−287688号公
報)。しかし、これらの提案の組成物では、オゾン破壊
性の問題は解決されるものの、上記した温度/圧力条件
と不燃性とを両立させる組成範囲の選択幅が狭く、既存
の装置に適用することが困難であった。従って、HCF
C22の代替冷媒として実用に供し得る冷媒組成物が強
く求められていた。本発明は、上記の問題を解決するた
めになされたものである。
【0006】この観点から、HCFC22の代替冷媒と
して求められている条件をあげると次のようになる。 (1)大気中に放出した際、成層圏のオゾン層を破壊し
ないこと。 (2)HCFC22を冷媒として使用している既存の装
置に、装置の変更なしに代替使用できること。即ち、既
存装置における冷却能力と耐圧力との許容範囲内で使用
可能であること。 (3)広範な組成範囲で不燃性であること。特に、漏洩
蒸気の引火の危険性を考慮すると、その冷媒の平衡蒸気
まで含めて不燃性であることが好ましい。 従って本発明の目的は、上記条件の全てを満たすHCF
C22の代替冷媒組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、ジフルオ
ロメタン(上記「HFC32」)、1,1,1,2−テ
トラフルオロエタン(CF3 CH2 F、以下「HFC1
34a」と称する)及び六弗化硫黄(SF6 、以下「S
6 」と称する)を含む組成物であって、それぞれ上記
成分の100モル%を頂点とする三角座標における各成
分のモル%を上記の順に表すとき、各成分のモル%が
[1;54;45]、[1;78;21]、[38;6
1;1]、[48;51;1]、及び[58;36;
6]で表される各点を頂点とする多角形の範囲内にある
冷媒組成物を提供することによって解決できる。ここに
提供された冷媒組成物を、以下「冷媒組成物R」と称す
る。上記において、各成分のモル%が[1;54;4
5]、[1;78;21]、[35;62;3]、及び
[58;36;6]で表される各点を頂点とする多角形
の範囲内にあることが好ましい。この組成を有する冷媒
組成物を、以下「冷媒組成物S」と称する。冷媒組成物
Sの組成範囲は冷媒組成物Rの組成範囲に含まれるもの
である。
【0008】本発明の冷媒組成物RまたはSは、大気中
に放出されても成層圏のオゾン層を破壊することがな
い。またいずれの冷媒組成物も、HCFC22を冷媒と
して使用している既存の装置に、装置の変更なしに代替
使用することができる。さらに、いずれの冷媒組成物も
成分として、水素原子を含まないSF6 を含むものであ
るので、広範な組成範囲にわたって不燃性である。特に
冷媒組成物Sは、その平衡蒸気までも不燃性である。
【0009】次に本発明の冷媒組成物を、図面を用いて
詳しく説明する。図1または図2は、それぞれ冷媒組成
物RまたはSの組成範囲が示された三角座標である。こ
の座標は、HFC32と、HFC134aと、SF6
のそれぞれ100モル%を頂点とし、各頂点のそれぞれ
反時計回り隣りに、その頂点成分の0〜100モル%を
表す線分を1辺とする正三角形で構成されている。この
座標中の任意の1点X(図示せず)は、その点Xを含み
辺(HFC134a)に平行な直線が辺(HFC32)
と交わる点を成分HFC32のモル%とし、点Xを含み
辺(SF6 )に平行な直線が辺(HFC134a)と交
わる点を成分HFC134aのモル%とし、点Xを含み
辺(HFC32)に平行な直線が辺(SF6)と交わる
点を成分SF6 のモル%とし、[HFC32;HFC1
34a;SF6 ]の順に各成分のモル%を表記して表さ
れている。
【0010】図1において、冷媒組成物Rは、点A
[1;54;45]、点B[1;78;21]、点C
[38;61;1]、点D[48;51;1]、及び点
E[58;36;6]の各点を頂点とする多角形の範囲
内にある任意の1点で表される組成を有するものであ
る。冷媒組成物Rの各成分はいずれもフッ素以外のハロ
ゲンを含んでいない。これらの各成分はオゾン破壊係数
が0であり、これらの各成分の任意の混合物もオゾン破
壊係数は0である。従って冷媒組成物Rは成層圏のオゾ
ン層を破壊しない。
【0011】図1において線AE及び線BCは、冷媒組
成物RがHCFC22専用の既存の冷却装置に代替使用
される際に求められる温度/圧力条件を満たすための組
成限界を示している。一般に、コンプレッサを含む冷却
装置にあっては、冷媒蒸気を圧縮液化する際の温度/圧
力条件と、液化された冷媒を気化する際の温度/圧力条
件とが満足されていなければならない。HCFC22専
用の冷却装置においては、圧縮時の最高温度が55℃、
このときの蒸気圧が28kgf/cm2 Gである。ま
た、気化時の温度は−15℃であり、このときの飽和蒸
気圧は2kgf/cm2 Gである。従って、冷媒組成物
Rは、この条件を満たすものでなければならない。即
ち、冷媒組成物Rは、55℃における蒸気圧が28kg
f/cm2 G以下であり、−15℃における飽和蒸気圧
が2kgf/cm2 G以上となるものから選ばれる。線
AEは、55℃で蒸気圧が28kgf/cm2 Gを示す
組成物の等温等圧線を示していて、HCFC22代替冷
媒として使用するには、例えばHFC134aがこの
線、即ち54〜36モル%以上となる組成物が選択され
る。また線BCは、−15℃で蒸気圧が2kgf/cm
2 Gを示す組成物の等温等圧線を示していて、HCFC
22代替冷媒として使用するには、例えばHFC134
aがこの線、即ち78〜61モル%以上となる組成物が
選択される。
【0012】線DEは、冷媒組成物Rを不燃性とする限
界組成を示している。この限界組成は、HFC32に各
種ハイドロフルオロカーボン類または各種フルオロカー
ボン類を混合し、その燃焼範囲を実測した結果、気体に
含まれる水素原子数がフッ素原子数×0.64以下であ
れば、その気体は不燃性を示す事実を見いだした結果得
られたものであり、HFC32は単独では可燃性である
が、組成物が不燃性であるSF6 を含有しているので、
不燃性を保ち得るHFC32の配合限界がハイドロフル
オロカーボン類のみの組成物の場合より高められてい
る。
【0013】線AB及びCDは、冷媒組成物Rとして三
成分の組成の幅広い選択を可能とするHFC32とSF
6 とのそれぞれの配合率の下限を示している。即ち、こ
の三成分系にあっては、HFC32とSF6 とがいずれ
も1モル%以上含有されていなければならない。この条
件によってHCFC22代替冷媒としての冷媒組成物R
の組成選択の自由度が増大している。
【0014】図2は、その平衡蒸気も不燃性である冷媒
組成物Sの組成範囲を示している。図2において、冷媒
組成物Sは、点A[1;54;45]、点B[1;7
8;21]、点F[35;62;3]、及び点E[5
8;36;6]の各点を頂点とする多角形の範囲内にあ
る任意の1点で表される組成を有するものである。この
組成範囲は冷媒組成物Rの組成範囲に含まれている。従
って冷媒組成物Sは成層圏のオゾン層を破壊しない。
【0015】線AE及び線BFは図1における線AE及
び線BCに対応するものであって、冷媒組成物Sが、H
CFC22専用の装置に代替使用される際に求められる
温度/圧力条件を満たすための組成限界を示している。
即ち、線AEは、温度55℃、蒸気圧28kgf/cm
2 Gを示す等温等圧線であり、線BFは−15℃、2k
gf/cm2 Gを示す等温等圧線である。また、線AB
は図1における線ABと同一であって、この三成分系に
あっては、HFC32が1モル%以上であるべきことを
示している。
【0016】線EFは、図1の線DE上の任意の1点で
示される組成を有する蒸気と平衡関係にある液体の組成
を示している。即ち、線EF上の点で示される組成より
HFC32が低濃度であれば、その組成物は液体ばかり
でなくそれと平衡関係にある蒸気までも不燃性である。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例を示す。 (実施例1)HFC32とHFC134aとSF6 とを
それぞれ20モル%、60モル%、及び20モル%の割
合で混合し、実施例1とした。 (実施例2)HFC32とHFC134aとSF6 とを
それぞれ40モル%、50モル%、及び10モル%の割
合で混合し、実施例2とした。 (比較例)HCFC22を比較例とした。
【0018】(オゾン破壊係数)実施例1及び2の組成
物は、そのいずれの成分もフッ素以外のハロゲン原子を
含まず、従ってオゾン破壊係数はゼロである。 (温度/蒸気圧条件)実施例1及び2の組成物につい
て、−15〜55℃における蒸気圧を測定した。蒸気圧
の測定方法は、測定用シリンダーに組成物を一定量仕込
み、所定の温度で攪拌静置後、圧力が安定した時点での
圧力を読み取って行った。その結果を表1に示す。ま
た、表1には比較例の文献値も併記した。 (燃焼性)実施例1及び2の組成物について燃焼性を試
験した。燃焼性の試験方法は、スパーク電極を設置した
円筒容器に組成物を空気とともに封入し、15kVの電
気スパークを生じさせ、炎の伝播の有無を観察した。い
かなる空気濃度においても着火の現象が認められない場
合を「不燃性」と判断した。その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】以上の結果をまとめると次の通りである。 (1)実施例1及び2はいずれも成層圏のオゾン層を破
壊するものではない。 (2)実施例1及び2はいずれも−15℃における蒸気
圧が2kgf/cm2 G以上であり、また55℃におけ
る蒸気圧が28kgf/cm2 G以下である。即ち、い
ずれも装置を変更せずにHCFC22の代替冷媒として
使用できる条件を満たしている。 (3)実施例1及び2はいずれも不燃性である。 従って、実施例1及び2の組成物がHCFC22の代替
冷媒として使用できる冷媒組成物であることは明かであ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明の冷媒組成物は、ジフルオロメタ
ン、1,1,1,2−テトラフルオロエタン、及び六弗
化硫黄を含む組成物であって、三角座標における各成分
のモル%が、上記の順序で[1;54;45]、[1;
78;21]、[38;61;1]、[48;51;
1]、及び[58;36;6]で表される各点を頂点と
する多角形の範囲内にあるものであるので、大気中に放
出されても成層圏のオゾン層を破壊せず、クロロジフル
オロメタンを冷媒として使用している既存の装置に、装
置の変更なしに代替使用が可能であり、かつ広範な組成
範囲にわたって不燃性である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷媒組成物の組成範囲を示す三角座標
である。
【図2】本発明の冷媒組成物の好ましい組成範囲を示す
三角座標である。
【符号の説明】
A,B,C,D,E,F…それぞれ三成分系の組成点。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒組成物がジフルオロメタン、1,
    1,1,2−テトラフルオロエタン、及び六弗化硫黄を
    含み、それぞれ上記成分の100モル%を頂点とする三
    角座標における各成分のモル%を上記の順に表すとき、
    各成分のモル%が[1;54;45]、[1;78;2
    1]、[38;61;1]、[48;51;1]、及び
    [58;36;6]で表される各点を頂点とする多角形
    の範囲内にあることを特徴とする冷媒組成物。
  2. 【請求項2】 上記において、各成分のモル%が[1;
    54;45]、[1;78;21]、[35;62;
    3]、及び[58;36;6]で表される各点を頂点と
    する多角形の範囲内にあることを特徴とする請求項1記
    載の冷媒組成物。
JP5011081A 1993-01-26 1993-01-26 冷媒組成物 Pending JPH06220434A (ja)

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