JPS5981377A - 冷媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷房あるいは冷凍装置用の冷媒の改良に関する
。

例えば自動車用冷房装置は絹１１ン１（こ示すクロき冷
房サイクルで自動車内の冷房を行うものであり、冷媒と
しては通ｎフロンＲ−１２（ジクロロジフルオロメタン
、　ＣＣＡ２　Ｆ２　）が使用されている。丁なわち、
冷媒蒸気はコンプレ７１升１で圧縮されて高温・高圧の
蒸気となった後、コンデンサ２に送られ、空冷されて高
圧の液体となる。次に、この高圧の液体は内部に乾燥剤
（通常シリカ−アルミナ系のモレキュラシーブ）が充填
されたレシーバ（気散分離器）３を通過して水分含有量
が極めて低い状態となる。、つづいて、冷媒液体は膨張
弁４Ｉこよって断熱膨張され、低温・低圧の気ｆＬ混合
体となる。更に、この気液混合体はエバボレー１５に送
られ、自動車内の空気上の間で熱交換か行われ、車内の
空気が冷却さ不しるととも（こ冷奴ｊ液体は蒸気となる
。この冷媒蒸気は再びコンプレッサ１に送られ、上述し
たサイクルを繰ｉ／１．ｉ　して車内の冷房を行う。

なお、自動車用冷房装置本体の大部分は自動車のエンジ
ンルーム内（こ設置されるため、据伺上の便宜性から一
般にコンプレッサ１とコンデンサ２の間及びコンブ１／
ツ廿１とエバポｌノー夕５の間はロム製あるいはナイロ
ン製のフレキシブルホース６．６ｉこより連結さ１１．
ている。

ところで、冷媒（フロンＲ−１２）中の含水率が一ヒ荷
、すると、冷房装置の作動に対して以下のような悪影顎
・を及はす。

（１）　　フロンＲ−１２が膨張弁４で断熱膨張する際
、雰囲気温度が−３０’Ｃ近くまで下がるので水分が凍
結し、特に冷媒流路が狭くなっている膨張弁絞り部が閉
塞する６、 （２）　　冷媒流路には銅、アルミニウム等の金ＪＦＡ
が使用さイ］、ており、これらの金属が水分によって腐
食される。

一１＝述したような悪影響が生じる可能性は自動車用冷
房装置に限らないが、これまで水分（こよる不具合の発
生例は特に自動１律用冷房装置に集中してい／り。こイ
１．は自動車用冷房装置のみに採用されているフレキシ
フ゛ルホースヲ７市じて、万位透過によって大気中の水
分が冷媒中ζこ混入しゃすいためであるという見解が有
力視されている。

そこで、フレキシフルボ・−スとして水分ろ過性の小さ
い材質のものを用いるが、あるいは乾燥剤の充填量を増
加するみいった応急的対策が講じられている。

しかし７、前者の対策はボースとして耐冷媒性が置１く
、しかも柔軟性が大きいという条件と、水分透過性が小
さいという条件を同時（こｎ４ｉ足するホース材かない
ことがら、また、後者の対策は自動車用冷房装置（・こ
要求される軽量化に対応できないうえにコストが高騰す
ることから前述した問題点を解決しく１１いという欠点
がある。

本泥明は上記事情に鑑みてなされたちのであり、混入し
た水分が冷房あるいは冷凍装置に及は丁悪影響を除去し
得る冷媒を提供しようとするものである。

本発明は水分凍結を防止するものとしてプＯピレンクリ
コールを、冷媒流路の金属の腐食を防止するものとして
ベンゾチアゾールを夫々採用し、これらをフロンＲ＝１
２ｉこ冷加した玲婬を用いることにより上記目的を達成
したものである。

冷房サイクル内（ことの程度の量の水分が存在すると水
分凍結による不具合が発生するがについては、これまで
統一的な見解は報告されていない。この理由を述べる前
ζこまず水分凍結による不具合（以下、水分詰つと称す
る）（ｃついて詳述する。水分詰り現象とは水分が肪張
弁絞り部で凍結することにより冷媒流路を部分的に塞ぎ
、この部分を冷媒（フロンＲ−１２）液が通過する際の
圧力植失を著しく大きくするとともに単位時間にここを
通過する冷媒量が著しく減少してエバポレータでの熱交
換量が減少する現象である。この結果、エバポレークか
ら車内へ吹き出す冷風の温度は上昇１−る一方、膨張弁
直後の冷媒流路温度は極端に降下する。他方、水分か膨
張弁以降の流路の広い部分で凍結する場合、通常侵入す
る水分量では冷媒流路が大幅に閉塞することはないので
、この場合水分凍結は冷房廿イクル（冷媒循環）に大き
な影響はない。

ここで、水分が膨張弁絞り部で凍結するかあるいはそれ
以降の個所で凍結するかについでは、初期光氷点から氷
が成長するため、初期着氷がどこで起こるかによって決
才る。この紡期着氷点は冷媒流路温度、流路表面の水濡
れ性（界面化学的因子）及び冷媒の流れの秋況等を主要
な四′因として決まるが、実際にはそれ程一定せず、多
分に偶発的要因も絡んでいるようである。以上に述べた
初朝着氷点の恣意性、更Ｑこはメーカによる膨張弁絞り
部の設計の違い（例えは隙間幅の違い等）があることか
らどれだけの水分量で水分詰りか起こるかζこついて明
確な値を示すことができないものと考えられる。

ところで、従来の［７！ｉ体乾燥剤を使用している自動
車用冷房装置では鋸期間に肩、外に多くの水分が１う入
していることが判っている。例えば、１００１のモレキ
ュラシーブス（会成ゼオライト系乾燥剤）をレシーバ内
に充：１）１７した鳩会、１〜２年で乾燥剤が飽和知（
２３〜２４ｙ）４こ近い水分を吸収していることも稀で
はない。これは固体乾燥剤によって常ζこ冷房→Ｊ−イ
クル内が絶乾状戦にあるこ々によって大気中より冷房ザ
イクル内への水分の一７レキシブルホース膜透過速７＞
’？、が連いためである。これに対し、固体乾燥剤を使
用しない場合、冷房サイクル内の水分量は増加していく
ものの、ある程１兜まで水分が侵入すると、冷房ザイク
ル内の水蒸気ｊ−仁は大気中の水蒸気田と平衡（こ遅し
、それ以上水分は侵入しなくなる。この平衡水分量はフ
ロンＲ−１２を約１１９充填する通常の自動車、用冷房
装ｆｉｔでは約１ｙと概算され、意外０こ少丁沿である
。しかし、この約１ｙの水分の全イ４゛が膨張弁絞り部
で凍結するなら冷婬？Ｊｉｌ！環（こ大きく影響する。

本発明ではこの水分凍結を防止する目的で従来ラジェー
タ用不凍液等で使用実績のあるプロピレンクリコールを
フロノＲ−１２中ｆ、こ添加する。また、少量ながら水
分が冷房サイクル中に富（・こ存在するため冷媒流路の
金４ｇＩ４”）Ｈは肴干腐食されるおそれがあるので、
金属材の腐鋼防止の目的でベンゾチアゾールを添加する
。

本発明の冷媒が現行の自動沖ノＤ冷騎装（１￥に適合（
，７碍るＯこは、−ＦＭよりなく）冷媒が純）卆なフロ
ンＲ−１２を用いた場合と同様な冷却機能をイイするこ
とが必要である。この条・件を７鍼た１−ため（こは本
発明の冷媒を構成する各成分の混合割合を規定すること
が望ましい。−す−なゎち、プロピレングリコール及び
ベンゾチアゾールの流力ロ量は、７０７Ｒ−１２の１０
００−重５：　７ｍ　Ｅり弓してプロピ■７ン／）”　
リコールが０９重量部以上、ベンゾチアゾールが０．０
０２重量部以上であることが望ましい。

プロピレングリコールの添加量を上記ＫＩｍ囲に規定し
たのはり、下の〕ｆ理由による。上述したよう（こ自動
車用冷房装置の冷媒フロンＲ−１２中にフレキシブルホ
ース１１１之を透過して侵入する水分量はフロンＲ−１
２１叫にン」シて最大１ｙである。一方、自動車用冷房
装置゛の冷房サイクルζこおいて雰囲気篇度は−３０’
Ｃ、汀くまで下がるので、この湿度で水か凍７１侍Ｌ７
ないだ（・丈の量の（中結防市剤すなわちプロピ１／ン
クリコールは最小限必砦である。不発］す１者（−８（
こ・カブロピ１／ングリコールの添加片の下限を決定す
るために第２図に示すプロピレンクリコール・ｙＪ＜　
ａ合溶液の凍結幅リタを調べた。第２図がらイっ小るよ
うに、プロピレングリコールが４５ｗ１っ３以上、すな
わちプロピ１−ノンクリコールが水（こ対して重量比で
０、９　Ｊ２）、　ｌ　ｐｃなると用ｆ結？晶度は−３
０°ｃ：　」＝ｒ、−ドに降下する。したがって、−フ
ロンＲ−１２５０００重量部に対してプロビッングリコ
ールヲ０９Ｍ用８部り、上添加すればよい。

一方、プロピレンクリコールは冷面（幾油とは混じり合
わないが、冷房サイクル内ではぢようど冷凍機油と同じ
ような存在である。したがって、この観点からは４＋４
；にその添加量の上限を規定する必要はない。しかし、
プロピレングリコール（Ｊ自動車用冷房装置の冷Ｍ’　
”ｌＪ−イクルの温度条件では液体状態であるため、多
量ｃこ添加すると冷媒の主成分であるフロンＩＲ，−］
、　２か冷媒流路を流れる際（こ隊害とｌぼって圧力損
失が大きくなったり、コノプレッサのピストン摺動部で
の冷凍機油の、１１．ｌ］滑特ｉ生に盈ぐ影響そ及はす
おそれがあり、多−計の添加はノコましくない。また、
従来フレキシブルホース材としてはニトリルブタジェン
コムが主（こ１す“用されてきたが、軽届化志向及びタ
ーボ車の出現によりフレキシブルポースが設置されるエ
ンジンルームの温Ｊ及が従来車より上昇する傾向Ｑこあ
り、より軽量で耐熱性の良好なナイロン拐が使用さイす
るようになってきたが、プロピｌノングリコールはこの
ナイロン材の劣化を若干促進１−る作用をイ１する。し
たがって、この観点からはプロピレングリコール（７，
１添ｊＪｎ　惜の上限を規うこすることが望ましい。本
発明者（」フロンＲ−１２１，０００重遇音（≦に対し
、プロピレングリコールの７４七カ［ｌ弁上が２０重量
音（−を超えるとナイロン材の劣化が促進されるが、２
０重量部以下であればナイロン材の劣化が著しく促進さ
れることはないこ古を確認した。以上の理由によりプロ
ピレンクリコールの添加ＪＲハフＬ７７Ｒ−１２１００
０重組部に対し’ｒ２０重量部以下であることが望まし
い。

また、ベンゾチアソールの添加量を上記範囲（こ規定し
１このは以下の理由による。ベンゾチアゾールは一３１
１′ハこ各種水溶液にイ９１）ｐｍ添加するだけで金属
の腐食直流が降下し始め、腐食抑制効果が現われ始める
ことが知らイｌ、ている。本発明者は金属の腐食を有効
に防止し得るベンゾチアソー　ルの添加量を決定するた
めに第３図６コ示ス室温におけるプロピレンクリコール
５０ｗｔ％水溶液に添加したベンゾチアゾールの濃度と
各種金属の浸食度との１り−１係を調べた。第３図がら
わかるようＯこベンゾチアゾールをプロピレングリコー
ル５Ｑｗｔ％水溶液に０．１．ｗ　ｔ　０１０以上添加
すイｔば金属の稿ｋを肩効に防止し１尋る。本発明の冷
媒ζこついてはベンゾチアゾールの添加量はフロンＲ−
１２１０００重量部に対し、（プロピレングリコール０
９重ｔ　ＦｉＢ＋水］重水都重量部、１ｗｔ％以上、す
なわち０．６０２重ｈ￥部以上であればよい。

一方、ペンシナアゾールは１００℃以上の算凹気では分
解による消耗が速いという報告もあるので過剰に添加し
た方がよいか、大川に添加すると冷媒主体であるフロン
Ｒ−１２の流れを阻害して圧力損失を増大させたり、コ
ンプレッサのピストン摺動部における冷凍機油の潤滑特
性ζこ悪影響を及ぼすおそれがあり、しかもベンゾチア
ゾールはやや高価４．１′薬品である（工業品で１５円
／りためコストアップを招く。以上の点を考慮してベン
ゾチアゾール添加量はフロンＲ−１２１，０００重量部
ζこ対し１０重量部以下であることが望ましい。

以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１〜３ 既述した第１図にシステム概要を示した自動車用冷房装
置を用い、下記第１表に示す混合比の冷媒に同表（こ示
ず刑合の７１りを添力口して水分の凍結性について試験
した結男を同表に併記する。

なお、同表中比較例１は従来の純粋なフロンＲ−］２に
水を添加し、たちのである。また、水分詰り発生は膨張
弁近傍の冷媒配管の外表面の着氷及び冷房装置からの吹
き出し冷風温度の上昇をもって判定した。

実施例４〜６ 既述した均・：１図にシステム概要を示した自動車用冷
房装置のレシーバ内の空間ζこ固体乾燥剤の代わり（こ
ＣＬＩ　　、　ＡＡ及びＦｅの＠属片を設置し、下記第
２表に示す混合比の冷媒に金属の腐食促進のため（こ１
０１量部の水を添加して５００時間相尚０運転を実施し
た後、レシーバ内の金属片の腐食減量を測足した。なお
、同表中比較例２はベンゾチアゾールを添加していない
冷媒である。

」二記第１表から明らかなように比較例１（純粋なフロ
ンＲ−１２）は水分共存下では冷房装置運転開始後４５
分で膨張弁部が閉塞したのに対し、実施例１〜３の冷媒
は水分の凍結か起こらず、また、冷風温度の上昇も起き
なかった。

また、−上記第２表から明らかハ゛ように比較例２の冷
媒はベンゾチアゾールを含んでいないため金属の腐食を
防止する効果が小さいのに対し、実施例４・−６の冷媒
はいずれも金属のｖ食を防止するりｈ来が極めて商い。

以上詳ノホし、た如く本發１明の冷媒によイ１．ば、冷
媒に混入した水分（こ起因する膨張弁部の閉基及び金属
相の腐食・と防止７７き、（♀゛風湿温度低く紐持する
ことがで、ぎ、し、かも従来の冷房システムからレシー
バ内の固体乾燥材を省いてコストタウンζこ大きく寄与
する等顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用冷房装置の冷房サイクルを示す構成図
、第２図はプロピレングリコール・水混合麻液の凍結τ
！゛、λ朋を示す線図、第３図はプロピレングリコール
５Ｑｗｔ％水溶液中のベンゾチアゾール濃匣と名種金属
の授貴度との関係を示す線図である。 １・・コンプレッサ、２・・コンテンサ、３・・レシー
バ、４・・・膨張弁１．５・・コハポレーク、６・・フ
レギシブルポース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フロンＲ−１２ｉこプロピレンクリコール及びベンゾチ
   アゾールを添加したことを特徴とする冷媒。