JPH10168436A - ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンを主成分とする混合物の極低温冷凍冷媒としての使用 - Google Patents
ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンを主成分とする混合物の極低温冷凍冷媒としての使用Info
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- JPH10168436A JPH10168436A JP9363808A JP36380897A JPH10168436A JP H10168436 A JPH10168436 A JP H10168436A JP 9363808 A JP9363808 A JP 9363808A JP 36380897 A JP36380897 A JP 36380897A JP H10168436 A JPH10168436 A JP H10168436A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 極低温冷凍におけるブロモトリフルオロメタ
ン(R−13B1)の代替物の開発。 【解決手段】 質量基準で25〜50%のジフルオロメ
タン及び50〜75%のペンタフルオロエタンを含有す
る混合物を用いる。
ン(R−13B1)の代替物の開発。 【解決手段】 質量基準で25〜50%のジフルオロメ
タン及び50〜75%のペンタフルオロエタンを含有す
る混合物を用いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷凍の分野に関する
ものであり、その主題はより詳細には極低温冷凍システ
ム(−45℃未満の蒸発温度)にてブロモフルオロカー
ボン(BCF)を代替するため環境に対し全くまたは殆
ど影響を及ぼさない低沸点の極低温流体の混合物の使用
である。
ものであり、その主題はより詳細には極低温冷凍システ
ム(−45℃未満の蒸発温度)にてブロモフルオロカー
ボン(BCF)を代替するため環境に対し全くまたは殆
ど影響を及ぼさない低沸点の極低温流体の混合物の使用
である。
【0002】
【従来の技術】低温及び極低温の分野ではクロルフルオ
ロカーボン(CFC)またはヒドロクロルフルオロカー
ボン(HCFC)が広く使用された。たとえばR−22
(クロルジフルオロメタン)及びR−502(クロルジ
フルオロメタンとクロルペンタフルオロエタンとの共沸
混合物)は単一段階もしくは2−段階システムにて−3
5℃までの範囲の温度に達することができる一方、R−
13(クロルトリフルオロメタン)及びR−503(ト
リフルオロメタンとクロルトリフルオロメタンとの共沸
混合物)はカスケードシステム(2台のコンプレッサを
用いる)は−80℃まで低下させることができる。
ロカーボン(CFC)またはヒドロクロルフルオロカー
ボン(HCFC)が広く使用された。たとえばR−22
(クロルジフルオロメタン)及びR−502(クロルジ
フルオロメタンとクロルペンタフルオロエタンとの共沸
混合物)は単一段階もしくは2−段階システムにて−3
5℃までの範囲の温度に達することができる一方、R−
13(クロルトリフルオロメタン)及びR−503(ト
リフルオロメタンとクロルトリフルオロメタンとの共沸
混合物)はカスケードシステム(2台のコンプレッサを
用いる)は−80℃まで低下させることができる。
【0003】これらの場合、CFCの性質に近い熱力学
的性質により、たとえばHFC−23(トリフルオロメ
タン)、HFC−116(ヘキサフルオロエタン)、H
FC−32(ジフルオロメタン)、HFC−125(ペ
ンタフルオロエタン)、HFC−143a(1,1,1
−トリフルオロエタン)及びHFC−143a(1,
1,1,2−テトラフルオロエタン)のようなヒドロフ
ルオロカーボン類(HFC)は純粋でも混合しても代替
物を開発することができる。
的性質により、たとえばHFC−23(トリフルオロメ
タン)、HFC−116(ヘキサフルオロエタン)、H
FC−32(ジフルオロメタン)、HFC−125(ペ
ンタフルオロエタン)、HFC−143a(1,1,1
−トリフルオロエタン)及びHFC−143a(1,
1,1,2−テトラフルオロエタン)のようなヒドロフ
ルオロカーボン類(HFC)は純粋でも混合しても代替
物を開発することができる。
【0004】しかしながら、上記2種の配置間で転移を
行うべく流体が従来開発されている。これはブロモフル
オロカーボン(BFC)、すなわちブロモトリフルオロ
メタン(R−13B1)であって、単一のコンプレッサ
により単一段階もしくは2−段階システムにて−60℃
の温度を得ることができる。
行うべく流体が従来開発されている。これはブロモフル
オロカーボン(BFC)、すなわちブロモトリフルオロ
メタン(R−13B1)であって、単一のコンプレッサ
により単一段階もしくは2−段階システムにて−60℃
の温度を得ることができる。
【0005】CFCと同様にR−13B1はオゾンに対
するその大きい作用のためモントリオール・プロトコー
ルによる規則を受け、その生産は1996年1月1日以
来禁止されている。
するその大きい作用のためモントリオール・プロトコー
ルによる規則を受け、その生産は1996年1月1日以
来禁止されている。
【0006】現在入手しうるHFCはいずれも、下表が
示すようにR−13B1に近い性質を示さない。特に、
これらはいずれも−60℃に近い温度まで低下しうるよ
うなR−13B1に近い沸点を持たない:
示すようにR−13B1に近い性質を示さない。特に、
これらはいずれも−60℃に近い温度まで低下しうるよ
うなR−13B1に近い沸点を持たない:
【0007】
【表1】
【0008】HFC−116はR−13B1に最も近い
流体であるが、その低過ぎる臨界点(<20℃)は30
℃より高い凝縮温度を有する1段階システムに用いるこ
とができない。
流体であるが、その低過ぎる臨界点(<20℃)は30
℃より高い凝縮温度を有する1段階システムに用いるこ
とができない。
【0009】より高い臨界温度を有する他のHFCの場
合、その熱力学的性質及び或る場合にはその可燃性は純
粋な物質がR−13B1を代替しえないことを意味す
る。
合、その熱力学的性質及び或る場合にはその可燃性は純
粋な物質がR−13B1を代替しえないことを意味す
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、不燃性であると共に少なくとも2種のヒドロフル
オロカーボンを含有する低沸点の混合物によりR−13
B1を代替するための解決策を提供することにある。
題は、不燃性であると共に少なくとも2種のヒドロフル
オロカーボンを含有する低沸点の混合物によりR−13
B1を代替するための解決策を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】今回、質量基準で50〜
75%のHFC−125及び25〜50%のHFC−3
2を含有する混合物はR−13B1を代替しうる置換物
となることが突き止められた。
75%のHFC−125及び25〜50%のHFC−3
2を含有する混合物はR−13B1を代替しうる置換物
となることが突き止められた。
【0012】
【発明の実施の形態】好適混合物は、質量基準で65〜
75%のHFC−125及び25〜35%のHFC−3
2を含有するものである。本発明による混合物のうち、
特に好適な混合物は約68%のHFC−125と約32
%のHFC−32とを含有する。
75%のHFC−125及び25〜35%のHFC−3
2を含有するものである。本発明による混合物のうち、
特に好適な混合物は約68%のHFC−125と約32
%のHFC−32とを含有する。
【0013】R−13B1を代替するには沸点が極めて
重要な基準である。HFC−32の含有量の関数として
1気圧における32/125混合物の沸騰温度を示す添
付の図1を検査すれば示されるように、本発明による3
2/125混合物は−51℃より低い沸点を得ることを
可能にし、したがってR−13B1の沸点にかなり近
い。
重要な基準である。HFC−32の含有量の関数として
1気圧における32/125混合物の沸騰温度を示す添
付の図1を検査すれば示されるように、本発明による3
2/125混合物は−51℃より低い沸点を得ることを
可能にし、したがってR−13B1の沸点にかなり近
い。
【0014】20%より高いHFC−32含有量の場
合、沸騰温度は安定に留まる(1 Kより小さい差)こ
とが見られる。
合、沸騰温度は安定に留まる(1 Kより小さい差)こ
とが見られる。
【0015】さらに、大気圧における各種の温度(25
及び100℃)でのASTM標準E681−85にした
がう32/125混合物の可燃性の測定は、これら混合
物が50%未満のHFC−32含有量の場合には不燃性
となることを示す。
及び100℃)でのASTM標準E681−85にした
がう32/125混合物の可燃性の測定は、これら混合
物が50%未満のHFC−32含有量の場合には不燃性
となることを示す。
【0016】本発明によるHFC−32/125混合物
は準共沸混合物であり、すなわちこれらは泡立点と露点
との間の小さい圧力差(<1%)を示すと共にR−13
B1に極めて近い蒸気圧を有する。
は準共沸混合物であり、すなわちこれらは泡立点と露点
との間の小さい圧力差(<1%)を示すと共にR−13
B1に極めて近い蒸気圧を有する。
【0017】質量基準で約68%のHFC−125及び
約32%のHFC−32を含有する混合物のデータを表
IIに要約する。
約32%のHFC−32を含有する混合物のデータを表
IIに要約する。
【0018】
【表2】
【0019】各種の組成における32/125混合物に
つき40℃でのデータを表IIIに要約し、図2は種々
の温度におけるR−13B1との圧力差を示す。
つき40℃でのデータを表IIIに要約し、図2は種々
の温度におけるR−13B1との圧力差を示す。
【0020】
【表3】
【0021】高温度における蒸気圧は極低温プラントの
ための重要な因子である。事実、空気凝縮システムにお
いて凝縮温度は40〜50℃に達しうる。しかしなが
ら、現存するハードウェアーはR−13B1に対応する
圧力につき設計されている。これら条件にて、過度の圧
力上昇はこのシステムにより許容しえない。25〜50
重量%のHFC−32を含有する本発明による混合物
は、過大な供給圧力をもたらすことなく低沸点を得るこ
とを可能にする。
ための重要な因子である。事実、空気凝縮システムにお
いて凝縮温度は40〜50℃に達しうる。しかしなが
ら、現存するハードウェアーはR−13B1に対応する
圧力につき設計されている。これら条件にて、過度の圧
力上昇はこのシステムにより許容しえない。25〜50
重量%のHFC−32を含有する本発明による混合物
は、過大な供給圧力をもたらすことなく低沸点を得るこ
とを可能にする。
【0022】さらに表Iに挙げた1種もしくは2種の化
合物を32/125の2−成分混合物に添加しうること
も判明した。特にHFC−23及びHFC−143aを
挙げることができ、したがって同じ用途につき3−成分
混合物を形成することができる。下表IVは、32/1
25混合物に対する、HFC−23もしくはHFC−1
43aのような第3成分(X)の添加がR−13B1の
沸点に更に近い沸点を得ることを可能にすることを示す
(E=−57.7℃)。
合物を32/125の2−成分混合物に添加しうること
も判明した。特にHFC−23及びHFC−143aを
挙げることができ、したがって同じ用途につき3−成分
混合物を形成することができる。下表IVは、32/1
25混合物に対する、HFC−23もしくはHFC−1
43aのような第3成分(X)の添加がR−13B1の
沸点に更に近い沸点を得ることを可能にすることを示す
(E=−57.7℃)。
【0023】
【表4】
【0024】
【実施例】以下、限定はしないが実施例により本発明を
説明する。
説明する。
【0025】実施例1 R−13B1につき行うよう設計した極低温サーモスタ
ットにて下記に示す結果が得られた。
ットにて下記に示す結果が得られた。
【0026】これによりベースラインを得た後、本発明
による32/125および32/125/23の混合物
をこの装置にて試験した。
による32/125および32/125/23の混合物
をこの装置にて試験した。
【0027】流体を変化させる際に導入した変化は、単
に膨脹弁に対する調整および極低温流体の充填量の最適
化とした。
に膨脹弁に対する調整および極低温流体の充填量の最適
化とした。
【0028】本発明による混合物の液体密度および蒸気
密度をR−13B1と比較した場合、コンプレッサによ
り取出された蒸気の密度における55〜65%の減少及
び液体密度における約30%の減少が全ての場合に観察
される。したがって、プラントにはR−13B1よりも
約50%少ない充填量を装填するとすると共に、蒸発器
が正確に供給されるまで膨脹弁を閉鎖することが適して
いる。
密度をR−13B1と比較した場合、コンプレッサによ
り取出された蒸気の密度における55〜65%の減少及
び液体密度における約30%の減少が全ての場合に観察
される。したがって、プラントにはR−13B1よりも
約50%少ない充填量を装填するとすると共に、蒸発器
が正確に供給されるまで膨脹弁を閉鎖することが適して
いる。
【0029】例を示すため、26/63/11重量%を
含有する32/125/23混合物で得られた最適化の
結果を表Vに示す。試験は冷媒浴の温度を低下させるこ
とよりなっている。浴温、並びに高圧力および低圧力を
試験期間にわたり測定した。
含有する32/125/23混合物で得られた最適化の
結果を表Vに示す。試験は冷媒浴の温度を低下させるこ
とよりなっている。浴温、並びに高圧力および低圧力を
試験期間にわたり測定した。
【0030】時間の関数としての浴温の変化および凝縮
圧力の変化を示す添付の図3に示したように、2段階の
操作が観察される。第1段階(約−30℃まで降下)は
一定の冷却速度および圧力にて行う。
圧力の変化を示す添付の図3に示したように、2段階の
操作が観察される。第1段階(約−30℃まで降下)は
一定の冷却速度および圧力にて行う。
【0031】
【表5】
【0032】R−13B1に付設定した膨脹弁の場合、
高過ぎる低圧力および低過ぎるコンプレッサ吸引の蒸気
温度を観察し、これは蒸発器の過剰供給を示す。
高過ぎる低圧力および低過ぎるコンプレッサ吸引の蒸気
温度を観察し、これは蒸発器の過剰供給を示す。
【0033】逆に、プラントにR−13B1と同じ充填
量(すなわち1.2kg)を装填すれば高圧力における
増加が観察され、これは過剰供給された凝縮器を示す。
量(すなわち1.2kg)を装填すれば高圧力における
増加が観察され、これは過剰供給された凝縮器を示す。
【0034】実施例2 R−13B1と比較した本発明による各種の混合物の熱
力学的性能を、極低温流体の充填量の最適化および膨脹
弁の閉鎖の他にはシステムに対し主たる変化を加えずに
極低温サーモスタットで試験した。
力学的性能を、極低温流体の充填量の最適化および膨脹
弁の閉鎖の他にはシステムに対し主たる変化を加えずに
極低温サーモスタットで試験した。
【0035】表VIは、R−13B1並びにHFC−3
2、HFC−125及びHFC−23の各種の混合物に
よる23±1℃の周囲温度における冷媒浴の温度を低下
させる試みに際し見られた熱力学的性能を要約する。
2、HFC−125及びHFC−23の各種の混合物に
よる23±1℃の周囲温度における冷媒浴の温度を低下
させる試みに際し見られた熱力学的性能を要約する。
【0036】
【表6】
【0037】段階Aは、冷却速度および高圧力が一定で
ある定常段階に対応する。これは10℃から−30℃へ
の浴温の低下に対応する。
ある定常段階に対応する。これは10℃から−30℃へ
の浴温の低下に対応する。
【0038】段階Bは−30℃から達成最終温度への温
度の低下に対応する。
度の低下に対応する。
【0039】本発明による混合物は、R−13B1につ
き操作して最初に実現された単一段階システムによる−
54℃程度の冷媒浴温を得ることを可能にする。
き操作して最初に実現された単一段階システムによる−
54℃程度の冷媒浴温を得ることを可能にする。
【0040】R−13B1よりも高いコンプレッサによ
り吸収される力を有するが、本発明による混合物はその
高い冷却速度のため約40%の全体的エネルギー収得を
可能にする。
り吸収される力を有するが、本発明による混合物はその
高い冷却速度のため約40%の全体的エネルギー収得を
可能にする。
【0041】25〜50質量%のHFC−32と50〜
75%のHFC−125とを含有する本発明による混合
物、および必要に応じ12%未満のHFC−23もしく
は20%未満のHFC−143aの含有量を含有する混
合物は、極低温冷凍システムにてR−13B1を代替す
ることができる。
75%のHFC−125とを含有する本発明による混合
物、および必要に応じ12%未満のHFC−23もしく
は20%未満のHFC−143aの含有量を含有する混
合物は、極低温冷凍システムにてR−13B1を代替す
ることができる。
【0042】約23質量%のHFC−32と約68質量
%のHFC−125とを含有する混合物が、R−13B
1の代替につき最良である。
%のHFC−125とを含有する混合物が、R−13B
1の代替につき最良である。
【図1】HFC−32の含有量の関数として1気圧にお
ける32/125混合物の沸騰温度を示す特性曲線図。
ける32/125混合物の沸騰温度を示す特性曲線図。
【図2】種々の温度における各種の組成の32/125
混合物とR−13B1との間の圧力差を示す特性曲線
図。
混合物とR−13B1との間の圧力差を示す特性曲線
図。
【図3】時間の関数として浴温および凝縮圧力における
変化を示す特性曲線図。
変化を示す特性曲線図。
Claims (5)
- 【請求項1】 質量基準で25〜50%のジフルオロメ
タン及び50〜75%のペンタフルオロエタンを含有す
る混合物の極低温冷凍冷媒としての使用。 - 【請求項2】 混合物が質量基準で25〜35%のジフ
ルオロメタン及び65〜75%のペンタフルオロエタン
を含有する請求項1に記載の使用。 - 【請求項3】 混合物が質量基準で約32%のジフルオ
ロメタン及び約68%のペンタフルオロエタンを含有す
る請求項1に記載の使用。 - 【請求項4】 混合物がさらに12質量%までのトリフ
ルオロメタンを含有する請求項1または2に記載の使
用。 - 【請求項5】 混合物がさらに20質量%までの1,
1,1−トリフルオロエタンを含有する請求項1または
2に記載の使用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9614545A FR2756294B1 (fr) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | Utilisation de melanges a base de difluoromethane et de pentafluoroethane comme fluides frigorigenes en refrigeration tres basse temperature |
FR9614545 | 1996-11-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10168436A true JPH10168436A (ja) | 1998-06-23 |
Family
ID=9498088
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9363808A Pending JPH10168436A (ja) | 1996-11-27 | 1997-11-27 | ジフルオロメタン及びペンタフルオロエタンを主成分とする混合物の極低温冷凍冷媒としての使用 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6093340A (ja) |
EP (1) | EP0845519A1 (ja) |
JP (1) | JPH10168436A (ja) |
AU (1) | AU736218B2 (ja) |
CA (1) | CA2220086A1 (ja) |
FR (1) | FR2756294B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020519716A (ja) * | 2017-05-17 | 2020-07-02 | メキシケム フロー エセ・ア・デ・セ・ヴェ | 組成物 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2904975A1 (fr) * | 2006-08-21 | 2008-02-22 | Arkema France | Fluide frigorigene |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4978467A (en) * | 1989-09-26 | 1990-12-18 | Allied-Signal Inc. | Azeotrope-like compositions of pentafluoroethane and difluoromethane |
JP2792191B2 (ja) * | 1990-04-04 | 1998-08-27 | ダイキン工業株式会社 | 冷 媒 |
US5643492A (en) * | 1990-12-17 | 1997-07-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Constant boiling compositions of HFC-32, HFC-125 and HFC-134 A |
US5185094A (en) * | 1990-12-17 | 1993-02-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Constant boiling compositions of pentafluoroethane, difluoromethane, and tetrafluoroethane |
US5403504A (en) * | 1990-12-17 | 1995-04-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for heating and cooling using substantially constant boiling compositions of fluorinated hydrocarbons |
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