JPH08502477A - ジフルオロメタン及びプロパンの実質的に一定に沸騰する組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷媒、エーロゾル噴射剤、熱移動媒体、気体状絶縁体、消火剤及びポリマーのための発泡剤として有用である、ジフルオロメタン及びプロパンの混合物である実質的に一定に沸騰する組成物。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ジフルオロメタン及びプロパンの実質的に 一定に沸騰する組成物 発明の背景 本発明は、フッ素化炭化水素及び脂肪族炭化水素の混合物に関しそして、更に 詳細には、ジフルオロメタンとプロパンとの実質的に一定に沸騰する組成物に関 する。 ある種のハロカーボンのオゾン枯渇潜在力に対する懸念から、よりオゾン枯渇 潜在力の低い代替化合物の研究が行われるようになった。近年、クロロフルオロ カーボンの長期の環境上の影響についてかなりの科学的調査が行なわれている。 これは、これらの物質は、紫外線の影響の下で成層圏中で分解して塩素原子を放 出すると見なされるからである。塩素原子は、成層圏において化学反応をおこす と理論上想定されていて、これは成層圏のオゾン層を枯渇させる可能性があり、 そして成層圏のオゾンの実質的な減少は地球上の質的生活環境基準に対して由々 しい有害なインパクトを有する可能性がある。 環境上安全な物質となり得るフッ素化炭化水素物質の数には限度がある。しか しながら、既知の物質の混合物は、与えられた混合物において所望の組み合わせ の特性を見い出すことができる場合には、使用することができる。しかしながら 、単純な混合物は、蒸気相及び液相の両方における成分分離のために冷却及びそ の他の装置の設計及び運転において問題が生じる。過度の成分分離の問題を回避 するために、成分分離の問題を生じない、化合物の新しい実質的に一 定に沸騰するブレンドを見出すことが特に望ましい。残念ながら、共沸混合物又 は共沸様組成物の配合を予測することはできず、そのため所望の組み合わせの特 性を有する組成物の研究を複雑化している。 単一化合物と同様に挙動し、沸騰に際して混合物の分離が極めて少ない実質的 に一定に沸騰する組成物に対する緊急のニーズが存在する。 発明の概要 本発明は、(a)ジフルオロメタン及び(b)プロパンから成り、そして(a)及び(b) の重量の和を基にして約67〜90重量％、好ましくは約67〜75重量％のジフルオロ メタン（HFC-32）並びに残りの約10〜33重量％、好ましくは25〜33重量％のプロ パン（HC-290）を含む、実質的に一定に沸騰する組成物に関する。殊に好ましい 共沸組成物は、重量％がジフルオロメタン及びプロパンの重量の和を基にして、 約70重量％のジフルオロメタン及び30重量％のプロパンから成る。 本発明の組成物は、その２つの成分のどちらよりも高い蒸気圧を示す。本明細 書で使用される実質的に一定に沸騰する組成物とは、25℃での初期蒸気圧が初期 混合物の半分を蒸発した後でも10％より多くは変わらないことを意味する。従っ て、本明細書中で記載の組成物は、意図する用途におけるそれらの有用性を著し く減少させる可能性のある成分分離を低減する。これらの実質的に一定に沸騰す るフルオロカーボン含有組成物は、パワーサイクル作動流体、例えば、冷媒及び 熱移動媒体、エーロゾル噴射剤、気体状絶縁体、消火剤、並びにポリマーのため の、例えば、ポリオレフィン及びポリウレタンのための発泡剤として殊に有用で ある。 好ましい実施態様の詳細な説明 本発明の組成物中で使用されるフッ素化炭化水素成分は、ハロカーボン工業界 でHFC-32と同定されるジフルオロメタンである。この組成物中で使用される第二 成分は、飽和脂肪族炭化水素のプロパンである。 広い範囲の異なる量のジフルオロメタン及びプロパンを含む、組成が変わるジ フルオロメタン及びプロパンの混合物の相を種々研究した結果、一定温度で、検 討した温度範囲にわたって共沸混合物が生成されることを示した。広い範囲の割 合のジフルオロメタン及びプロパンを含む本発明の実質的に一定に沸騰する組成 物の評価に関するさらなる研究によると、本発明の組成物は、混合物の成分分溜 を抑制し、その結果これらの組成物は一定温度で実質的に一定の沸点を保つ。こ こに開示された量でジフルオロメタン及びプロパン成分を利用すると、全く予想 外にも、25℃の一定温度で、組成物の蒸気圧の変化は、初期組成物の50％が蒸発 した後でさえ、10％より大きくは変わらないことを示す。一定温度での蒸気圧の 小さな変化は、混合物の沸点を実質的に変えると考えられる過剰量での一つの成 分の分離及び損失は起きないことを示すが、このため組成物が、意図する用途、 例えば、冷媒、エーロゾル噴射剤、発泡剤などに殊に適する。 加えて、本発明の新規な実質的に一定に沸騰する組成物は、小さな圧力差を有 する露点及び泡立ち点圧力を示すことが、研究によって分かった。当該技術にお いて良く知られているように、同じ温度での露点と泡立ち点との間の圧力の差は 、混合物の一定に沸騰する又は共沸様挙動の指標である。本発明の実質的に一定 に沸騰する組 成物によって示される圧力差は、数種の既知の非共沸組成物のものと比較して、 非常に小さい。 本発明の組成物は、一定温度で混合物の泡立ち点に対応する圧力と露点に対応 する圧力との間の差が約10psiaより大きくなることによって更に特徴付けられる 。 この分野の技術において良く認識されているように、真の共沸混合物と同じ成 分を含み、そして冷却及びその他の応用に関して真の共沸混合物と実質的に等価 な特性を示すばかりでなく、また他の温度及び圧力での沸騰に際して分離又は分 溜しない一定に沸騰する特徴及び傾向に関しても真の共沸混合物と実質的に等価 な特性を示す一連の組成物が存在する。 本発明の組成物の実質的に共沸様の特性を変えることなく、HFC-32及びプロパ ンの一定に沸騰する混合物に、他のフルオロハイドロカーボンを添加することが できる。本発明の一定に沸騰する混合物に添加することができる代表的なフルオ ロハイドロカーボンは、クロロジフルオロメタン（HCFC-22）、ペンタフルオロ エタン（HFC-125）、パーフルオロプロパン（FC-218）、1,1,2,2−テトラフルオ ロエタン（HFC-134）、１−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオロエタン（HCFC-124 a）、１−クロロ−1,2,2,2−テトラフルオロエタン（HCFC-124）、1,1,1,2,3,3, 3−ヘプタフルオロプロパン（HFC-227ea）、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロプ ロパン（HFC-227ca）、1,1,1−トリフルオロエタン（HFC-143a）、トリフルオロ エタン（HFC-23）、1,1−ジフルオロエタン（HFC-152a）及びフルオロエタン（H FC-161）を含む。 本発明のフルオロカーボン組成物中にしばしば組み込まれる添加 剤には、潤滑剤、腐食抑制剤、安定剤及び染料が含まれる。 冷却応用に加えて、本発明の新規な一定に沸騰する組成物は、エーロゾル噴射 剤、熱移動媒体、気体状絶縁体、消火剤、ポリマーのための、例えば、ポリオレ フィン及びポリウレタンのための発泡剤として並びにパワーサイクル作動流体と して有用である。 本明細書中に記載の組成物を用いて一定に沸騰する組成物を凝縮させ、その後 で冷却されるべき物体の近くでこれらの組成物、例えば、凝縮物を蒸発させるこ とによって冷却を得ることができる。更に、これらの組成物を用いて、組成物を 蒸発させ、その後で加熱されるべき物体の近くで一定に沸騰する組成物を凝縮さ せることによって、例えば、熱ポンプにおいて熱を得ることもできる。 本発明の実質的に一定に沸騰する組成物の使用は、これらの組成物が実質的に 単一の物質として挙動するので、系の運転における成分分溜の問題を排除する。 本発明の組成物は、0.25のオゾン枯渇潜在力を有する冷媒502と比較してゼロ のオゾン枯渇潜在力を有する。 実施例１ ジフルオロメタン及びプロパンの混合物に関して、組成を変えそして−15.3℃の 一定温度で蒸気圧を測定する相検討を行った。観察された極大蒸気圧によって証 明されるように共沸組成物が得られそして以下のように同定された： ジフルオロメタン＝約70重量％ プロパン＝約30重量％ 蒸気圧＝−15.3℃で約4832トール 他の温度での相検討は、共沸混合物が以下のように変わることを 示す： (a)ジフルオロメタン＝約72重量％ プロパン＝約28重量％ 蒸気圧＝25℃で約15997トール (b)ジフルオロメタン＝約74重量％ プロパン＝約26重量％ 蒸気圧＝50℃で約28954トール (c)ジフルオロメタン＝約68重量％ プロパン＝約32重量％ 蒸気圧＝−50℃で約1216トール 実施例２ ジフルオロメタン及びプロパンの一定に沸騰する組成物に関して、25℃での蒸 気損失の間の最小の分溜並びに、蒸気圧及び組成の変化を実証するために相検討 を行った。以下に表１中に示すように、初期液体（IQ）、最終液体（FQ）、初期 蒸気（0）、最終蒸気（1）、蒸気圧及び初期蒸気圧からの蒸気圧の変化を、組成 及び蒸気圧の両方に対する蒸気漏れの影響を決定するためにすべて検討した。 上の表中のデータは、ジフルオロメタン及びプロパンの混合物（これらは本発 明の組成物の特性を示す）は実質的に一定に沸騰し、初期混合物の50％が蒸発し た時に9.2％の蒸気圧の最大変化があるだけであることを示す。25℃の一定温度 で混合物の50％の漏れの後で混合物が10％より小さい蒸気圧の変化しか示さない 場合には、混合物は実質的に一定に沸騰すると考えることができる。 実施例３ 単一化合物であるHCFC-22、冷媒-502及びペンタフルオロエタン（HFC-125）に 対する本発明の実質的に一定に沸騰する組成物の冷却特性の評価を表２中に示す 。 性能の係数(C.O.P.)は、コンプレッサーの仕事量に対する正味の冷却効果の比 である。それは、冷却エネルギー効率の尺度である。 能力は、蒸発器中の冷媒のエンタルピーの変化、即ち、単位時間あたりに蒸発 器中の冷媒によって除去される熱を意味する。冷却能力は、固定されたコンプレ ッサー排気量を基にしている。 蒸発器及び凝縮器に関して表２中に示された条件によって代表される冷却サイ クルに関しては、実施例中に示されたC.O.P.は、ペンタフルオロエタン（HFC-12 5）単独のC.O.P.よりも高い。また、HFC-32及びプロパンの共沸混合物は、R-502 及びHCFC-22のどちらよりも高いC.O.P.を有する。HFC-32及びプロパンの共沸混 合物は、HCFC-22、R-502又はHFC-125のどれよりも高い能力を有する。 蒸発器及び凝縮器に関して表２中に示された条件によって代表される冷却サイ クルに関しては、能力は、考慮される最も決定的な変数の一つである。 実施例４ 示された量での本発明の実質的に一定に沸騰する組成物の圧力差を、各々の配 合の25℃での露点の圧力と25℃での泡立ち点の圧力との間の差によって測定した 。比較の目的のために、必要とされる成分の範囲外の混合物に関する圧力差も与 えられる。 結果は、25℃において露点と泡立ち点圧力との間に小さな差しか存在しないこ とを示すが、これは、組成物が有意の分溜を受けずそして実質的に一定の沸点を 有する単一化合物として挙動することを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０９Ｋ 3/30 Ｇ 8318−4Ｈ Ｋ 8318−4Ｈ 5/04 9155−4Ｈ // Ｃ０８Ｌ 23:02 75:04

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．(a)ジフルオロメタン及び(b)プロパンから成り、そして(a)及び(b)の重量の 和を基にして約67〜90重量％のジフルオロメタンを含む、実質的に一定に沸騰す る組成物。 ２．約67〜75重量％のジフルオロメタン及び約25〜33重量％のプロパンから成る 、請求項１記載の組成物。 ３．4832トールで約−15.3℃の沸点を有する、約70重量％のジフルオロメタン及 び約30重量％のプロパンから成る、請求項１記載の組成物。 ４．請求項１記載の組成物を凝縮させること、及びその後で冷却されるべき物体 の近くで該組成物を蒸発させることから成る、冷却のための方法。 ５．請求項２記載の組成物を凝縮させること、及びその後で冷却されるべき物体 の近くで該組成物を蒸発させることから成る、冷却のための方法。 ６．請求項３記載の組成物を凝縮させること、及びその後で冷却されるべき物体 の近くで該組成物を蒸発させることから成る、冷却のための方法。