KR102038946B1 - 냉매 가스 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열 및 냉각 장치, 특히 인버터 에어 컨디셔너/히트 펌프에 이용되는 테트라플루오로에탄, 디플루오로메탄 및 펜타플루오로에탄을 포함하는 냉매 조성물에 관한 것이다.

Description

냉매 가스 조성물{REFRIGERANT GAS COMPOSITION}

본 발명은 가열 및 냉각 장치, 특히 인버터 에어 컨디셔너/히트 펌프에 이용되는 냉매 조성물에 관한 것이다.

에어 컨디셔너(에어컨, AC 또는 A/C라고 하는 경우가 있음)는 소정 시간의 공기 특성에 따라서 냉각 및 때로는 가열에 이용되는 하나의 영역 내의 대기 온도 및 습도를 변경하도록 설계된 장치이다. 통상, 냉각은 간단한 냉매 사이클을 이용하여 행해진다. 종래, 에어컨디셔닝 유닛은 일반적으로 R22 냉매가 사용되었다. R22는 단일 히드로-클로로플루오로카본(HCFC) 화합물이다. 선진국에 있어서, R22는 상기 화합물의 오존 파괴 지수(ODP) 및 높은 지구 온난화 지수(GWP)로 인해 퇴출되고 있다. 상기 냉매 혼합물 R410A는 R22의 대체제로서 개발되어 있다. R410A는 디플루오로메탄(CH₂F₂, R32라고 함) 및 펜타플루오로에탄(CHF₂CF₃, R-125라고 함)의 혼합물이다.

R410A는 지구 온난화 지수(GWP)를 감소시키려는 산업계 외부의 압력으로 인해 환경 친화적 가스로서 개발되어 있다. 그것의 한 가지 단점은 교체된 가스, 즉 R22보다 75% 초과된 압력에서 작동하는 것이다.

본 발명의 목적은 R410A보다 더욱 환경 친화적이고 낮은 압력에서 작동하며, 따라서 보다 에너지 효율적인 신냉매 조성물을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 테트라플루오로에탄(R134A), 디플루오로메탄(R32)과 펜타플루오로에탄(R125)의 혼합물로 이루어지는 냉매 가스 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 테트라플루오로에탄 90~97.5중량%, 및 디플루오로메탄과 펜타플루오로에탄의 혼합물 2.5~10중량%로 이루어진다.

하나의 실시형태에 있어서, 상기 조성물은 테트라플루오로에탄 94~96중량%, 디플루오로메탄 2~3중량% 및 펜타플루오로에탄 2~3중량%를 포함한다.

이 가스 조성물은 디플루오로메탄(R32) 및 펜타플루오로에탄(R125)의 대략 50/50% 혼합물인 종래의 R410A에 대한 환경 친화적인 대체제로서 제공될 수 있다. 최대 50~60%의 전력 소비 감소를 달성할 수 있다.

R134A는 주로 가정용 냉동 및 자동차의 에어 컨디셔너의 "고온" 냉매로서 이용되는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄이다. R134A는 프레온 12라고도 공지되어 있는 R12(디클로로디플루오로메탄)를 대신한다. R134A는 낮은 증기압에서 작동하여 이들 화합물의 냉동 능력만을 제한한다. 낮은 증기압은 냉각 유닛 팽창 밸브(CV)와 관련이 있다.

놀랍게도, 본 발명자들은 테트라플루오로에탄에 2.5~10중량%의 양으로 첨가된 디플루오로메탄과 펜타플루오로에탄의 혼합물이 에어 컨디셔너 또는 히트 펌프에 이용되는 우수한 특성을 발휘하는 것을 발견하였다. 2종의 가스인 디플루오로메탄 및 펜타플루오로에탄의 임의의 혼합비도 가능하다. 하나의 바람직한 혼합물은 디플루오로메탄 40~60중량% 및 펜타플루오로에탄 60~40중량%를 포함한다. 다른 바람직한 혼합물은 디플루오로메탄 45~55중량% 및 펜타플루오로에탄 55~45중량%를 포함한다.

하나의 실시형태에 있어서, 디플루오로메탄 약 2.5중량% 및 펜타플루오로에탄 약 2.5중량%를 테트라플루오로에탄 약 95중량%와 혼합하는 경우, 압력이 2.5~3바로 증가되어 히트 펌프 및 에어 컨디셔너에 적합할 수 있다. 이 압력은 양호한 냉각/가열 효과를 얻기에 충분함과 아울러 낮은 압력으로 인해 에너지가 절감된다. 상기 디플루오로메탄 및 펜타플루오로에탄의 함유량을 총 함유량 7.5중량% 초과하여 증가시킴으로써 압력이 급속히 증가되고, 10중량% 초과함으로써 에너지 절감은 없다. 상기 디플루오로메탄 및 펜타플루오로에탄의 총 함유량이 2.5중량% 미만이면, 가스 조성물은 히트 펌프 및 에어 컨디셔너에 적합할 수 없다.

상기 가스 조성물은 모든 인버터 콤프레서에 이용될 수 있다. 또한, 통상의 온/오프 콤프레서에 이용될 수 있지만, 에너지 절감(약 20%)이 인버터 콤프레서(최대 50%)만큼 크지 않다.

본 발명의 가스 조성물의 다른 이점은 낮은 동작 압력 때문에 콤프레서의 마모가 적은 것이다.

다른 이점은 낮은 동작 압력 때문에 가스의 누출이 적은 것이다.

평균 에버리지 성능은 가스의 제조사 및 기계에 따라 다를 수 있다.

메인터넌스 및 부품의 수명에 대해 전력 소비가 가장 절약되고 압력이 낮은 조성물은 디플루오로메탄 2.5중량%, 펜타플루오로에탄 2.5중량% 및 테트라플루오로에탄 95중량%의 가스 조성물로 밝혀졌다. 디플루오로메탄과 펜타플루오로에탄의 혼합물 최대 10중량% 및 테트라플루오로에탄 90중량%로 이루어지는 조성물보다 낮은 수준으로 절감될 수 있다.

상기 기본적인 구성요소는 기존의 제조사로부터 용이하게 입수할 수 있다. 본 발명에 따른 가스 조성물은 오늘날 시장에서 사용 가능한 기존의 인버터 콤프레서(DC)의 우수한 성능 및 비용 절감을 최대 50% 초과하여 제공할 수 있다. 기존의 인버터 콤프레서(DC)의 드롭으로서 최적의 혼합물을 사용할 수 있다.

본 발명의 가스 조성물은 기존의 대체제보다 더욱 오존 친화적이다. 본 발명의 가스 조성물의 지구 온난화 지수(GWP)는 약 1,300이고, 이것은 약 1,975인 R410A의 GWP보다 상당히 적다.

실시예

본 발명에 따른 가스 조성물과 R-410A의 비교 시험

측정은 Gree Electronic사제의 에어 컨디션 장치에서 행해졌다.

상기 시험용 가스 조성물은 디플루오로메탄 2.5중량%, 펜타플루오로에탄 2.5중량% 및 테트라플루오로에탄 약 95중량%를 포함한다.

하기 평균 데이터는 15분 동안 작동하면서 기록된다.

측정은 서로 다른 2일에 행해지고, 따라서 외부 온도 등의 일부 파라미터에 따라서 소정의 차이가 있다.

(표 1)

시험용 가스 조성물 대 R-410A의 전력 측정

또한, 본 발명의 가스 조성물의 열 효과에 대한 간단한 시험이 행해졌다. 내부 약 23℃에서부터 외부 약 40℃까지 가열하였다. 외부 온도는 냉각시와 동일하였다. 에너지 소비는 11바의 압력에서 1.4amp이었다.

본 발명의 냉매 조성물을 이용함으로써, 에어 컨디셔너/히트 펌프에 있어서의 전력이 냉매 R410A를 사용한 것과 비교하여 낮은 압력 및 에너지 소비로 개선되거나 유지된다.

Claims (4)

1,1,1,2-테트라플루오로에탄 94~96중량%와,
디플루오로메탄 2~3중량%와,
펜타플루오로에탄 2~3중량%의 혼합물로 이루어지며,
인버터 콤프레서에 사용되는 것을 특징으로 하는 냉매 조성물.

제 1 항에 있어서,
상기 디플루오로메탄과 펜타플루오로에탄의 혼합비는 디플루오로메탄 45~55중량% 및 펜타플루오로에탄 55~45중량%인 것을 특징으로 하는 냉매 조성물.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
에어 컨디셔너 및 히트 펌프에 사용되는 것을 특징으로 하는 냉매 조성물.

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