KR20220025089A - 냉매를 함유하는 조성물, 그리고, 그 조성물을 이용한 냉동 방법, 냉동 장치의 운전 방법 및 냉동 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시는, R404A와 동등 이상의 성적 계수(COP) 및 냉동 능력을 갖는 것, 그리고 GWP가 충분히 작은 것이라는 특성을 갖는 냉매를 함유하는 조성물을 제공한다. 본 개시는, 구체적으로는, 냉매를 함유하는 조성물로서, 당해 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0~65.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 65.0~35.0질량%이며, 당해 냉매가, 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 조성물을 제공한다.
Description
본 개시는, 냉매를 함유하는 조성물, 그리고, 그 조성물을 이용한 냉동 방법, 냉동 장치의 운전 방법 및 냉동 장치에 관한 것이다.
지구 온난화가 심각한 문제로서 전세계에서 논의되는 중, 환경에 대한 부담이 적은 공조, 냉동 장치 등의 개발은, 중요성이 날로 커지고 있다.
현재, 가정용 에어컨 등의 공조용 냉매로서 이용되고 있는 R404A에 대체 가능한 저(低)지구 온난화 계수(GWP：Global Warming Potential)의 혼합 냉매가 다양하게 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1 및 2에는, R404A의 대체 냉매로서, 디플루오로메탄(R32), 펜타플루오로에탄(R125), 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(R1234yf) 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(R134a)을 포함하는 냉매 조성물이 개시되어 있다.
또, 가정용 에어컨 등의 공조용 냉매로서 이용되고 있는 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a 또는 R134a)에 대체 가능한 저GWP의 혼합 냉매가 다양하게 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 3).
본 개시는, R404A와 동등 이상의 성적 계수[Coefficient of Performance(COP)] 및 냉동 능력[Refrigeration Capacity(Cooling Capacity, Capacity로 표기되는 경우도 있다)]을 갖는 것, 그리고 GWP가 충분히 작다는 특성을 갖는 냉매를 함유하는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시는, R134a와 동등 또는 그 이상의 성적 계수[Coefficient of Performance(COP)] 및 냉동 능력[Refrigeration Capacity(Cooling Capacity, Capacity로 표기되는 경우도 있다)]을 갖는 것, 및 GWP가 충분히 작다는 특성을 갖는 냉매를 함유하는 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시는, 상기 조성물을 이용한 냉동 방법, 냉동 장치의 운전 방법 및 냉동 장치를 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 개시는, 하기에 열거하는 양태의 발명을 제공한다.
항 1.
냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0~65.0질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 65.0~35.0질량%이며,
상기 냉매가, 증발 온도가 -75℃~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 조성물.
항 2.
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~53.5질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~46.5질량%인, 항 1에 기재된 조성물.
항 3.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 1 또는 2에 기재된 조성물.
항 4.
냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5~49.2질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 59.5~50.8질량%인, 조성물.
항 5.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 4에 기재된 조성물.
항 6.
상기 냉매가, 증발 온도가 -75℃~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 항 4 또는 5에 기재된 조성물.
항 7.
R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507 또는 R513A의 대체 냉매로서 이용되는, 항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 8.
냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~39.8질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~60.2질량%인, 조성물.
항 9.
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~37.9질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~62.1질량%인, 항 8에 기재된 조성물.
항 10.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 8 또는 9에 기재된 조성물.
항 11.
상기 냉매가, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 항 8 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 12.
R134a, R1234yf 또는 CO2(R744)의 대체 냉매로서 이용되는, 항 8 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 13.
냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 21.0~28.4질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 79.0~71.6질량%인, 조성물.
항 14.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 13에 기재된 조성물.
항 15.
R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf 또는 R1234ze의 대체 냉매로서 이용되는, 항 13 또는 14에 기재된 조성물.
항 16.
냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 12.1~72.0질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 87.9~28.0질량%이며,
상기 냉매가, 차재용 공조 기기에 이용되는, 조성물.
항 17.
상기 공조 기기가, 가솔린차용, 하이브리드 자동차용, 전기 자동차용 또는 수소 자동차용인, 항 16에 기재된 조성물.
항 18.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 16 또는 17에 기재된 조성물.
항 19.
R12, R134a 또는 R1234yf의 대체 냉매로서 이용되는, 항 16 내지 18 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 20.
물, 트레이서, 자외선 형광 염료, 안정제 및 중합 금지제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질을 함유하는, 항 1 내지 19 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 21.
추가로, 냉동기유를 함유하며, 냉동 장치용 작동 유체로서 이용되는, 항 1 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 22.
상기 냉동기유는, 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리올에스테르(POE) 및 폴리비닐에테르(PVE)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 폴리머를 함유하는, 항 21에 기재된 조성물.
항 23.
항 1 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법.
항 24.
냉매를 함유하는 조성물을 이용하여 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법으로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0~65.0질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 65.0~35.0질량%인, 냉동 방법.
항 25.
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~53.5질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~46.5질량%인, 항 24에 기재된 냉동 방법.
항 26.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 24 또는 25에 기재된 냉동 방법.
항 27.
냉매를 함유하는 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법으로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5~49.2질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 59.5~50.8질량%인, 냉동 방법.
항 28.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 27에 기재된 냉동 방법.
항 29.
상기 냉동 사이클에 있어서의 상기 냉매의 증발 온도가 -75~15℃인, 항 27 또는 28에 기재된 냉동 방법.
항 30.
냉매를 함유하는 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법으로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~39.8질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~60.2질량%인, 냉동 방법.
항 31.
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~37.9질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~62.1질량%인, 항 30에 기재된 냉동 방법.
항 32.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 30 또는 31에 기재된 냉동 방법.
항 33.
상기 냉동 사이클에 있어서의 상기 냉매의 증발 온도가 -75~15℃인, 항 30 내지 32 중 어느 한 항에 기재된 냉동 방법.
항 34.
냉매를 함유하는 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법으로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 21.0~28.4질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 79.0~71.6질량%인, 냉동 방법.
항 35.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 34에 기재된 냉동 방법.
항 36.
냉매를 함유하는 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법으로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 12.1~72.0질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 87.9~28.0질량%이며,
상기 냉매가, 차재용 공조 기기에 이용되는, 냉동 방법.
항 37.
상기 공조 기기가, 가솔린차용, 하이브리드 자동차용, 전기 자동차용 또는 수소 자동차용인, 항 36에 기재된 냉동 방법.
항 38.
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 항 36 또는 37에 기재된 냉동 방법.
항 39.
항 1 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 냉동 장치의 운전 방법.
항 40.
항 1 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 작동 유체로서 포함하는 냉동 장치.
항 41.
공조 기기, 냉장고, 냉동고, 냉수기, 제빙기, 냉장 쇼케이스, 냉동 쇼케이스, 냉동 냉장 유닛, 냉동 냉장 창고용 냉동기, 차재용 공조 기기, 터보 냉동기 또는 스크류 냉동기인, 항 40에 기재된 냉동 장치.
항 42.
냉매로서 이용되는, 항 1 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물.
항 43.
냉동 장치에 있어서의 냉매로서 이용되는, 항 42에 기재된 조성물.
항 44.
상기 냉동 장치가, 공조 기기, 냉장고, 냉동고, 냉수기, 제빙기, 냉장 쇼케이스, 냉동 쇼케이스, 냉동 냉장 유닛, 냉동 냉장 창고용 냉동기, 차재용 공조 기기, 터보 냉동기 또는 스크류 냉동기인, 항 43에 기재된 조성물.
항 45.
냉매로서의, 항 1 내지 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물의 사용.
항 46.
냉동 장치에 있어서의, 항 45에 기재된 사용.
항 47.
상기 냉동 장치가, 공조 기기, 냉장고, 냉동고, 냉수기, 제빙기, 냉장 쇼케이스, 냉동 쇼케이스, 냉동 냉장 유닛, 냉동 냉장 창고용 냉동기, 차재용 공조 기기, 터보 냉동기 또는 스크류 냉동기인, 항 46에 기재된 사용.
본 개시의 냉매를 함유하는 조성물은, R404A와 동등 또는 그 이상의 성적 계수(COP) 및 냉동 능력을 갖는 것, 그리고 GWP가 충분히 작은 것이라는 특성을 갖는다. 또, 본 개시의 냉매를 함유하는 조성물은, R134a와 동등 또는 그 이상의 성적 계수(COP) 및 냉동 능력을 갖는 것, 그리고 GWP가 충분히 작은 것이라는 특성을 갖는다.
도 1은, 연소성(가연 또는 불연)을 판별하기 위한 실험 장치의 모식도이다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하는 혼합 냉매를 함유하는 조성물이, 상기 특성을 갖고 있는 것을 찾아냈다.
본 개시는, 이러한 지견에 의거하여, 더욱 연구를 거듭한 결과 완성된 것이다. 본 발명은, 이하의 실시형태를 포함한다.
<용어의 정의>
본 명세서에 있어서 「~」를 이용하여 나타내어진 수치 범위는, 「~」의 전후에 기재되는 수치를 각각 최소값 및 최대값으로서 포함하는 범위를 나타낸다.
본 명세서 중, 어구 「함유」 및 어구 「포함한다」는, 어구 「실질적으로 로 이루어진다」 및 어구 「만으로 이루어진다」는 개념을 포함한다.
본 명세서에 있어서 용어 「냉매」에는, ISO817(국제 표준화 기구)에서 정해진, 냉매의 종류를 나타내는 R로 시작되는 냉매 번호(ASHRAE 번호)가 부여된 화합물이 적어도 포함되고, 또한 냉매 번호가 아직 부여되지 않았다고 해도, 그들과 동등한 냉매로서의 특성을 갖는 것이 포함된다.
냉매는, 화합물의 구조의 면에서, 「플루오로카본계 화합물」과 「비(非)플루오로카본계 화합물」로 크게 나뉜다. 「플루오로카본계 화합물」에는, 클로로플루오로카본(CFC), 하이드로클로로플루오로카본(HCFC) 및 하이드로플루오로카본(HFC)이 포함된다. 「비플루오로카본계 화합물」로서는, 프로판(R290), 프로필렌(R1270), 부탄(R600), 이소부탄(R600a), 이산화탄소(R744) 및 암모니아(R717) 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서, 용어 「냉매를 함유하는 조성물」에는,
(1) 냉매 자체(냉매의 혼합물, 즉 「혼합 냉매」를 포함한다)와,
(2) 그 외의 성분을 추가로 포함하며, 적어도 냉동기유와 혼합함으로써 냉동 장치용 작동 유체를 얻기 위해 이용할 수 있는 조성물과,
(3) 냉동기유를 함유하는 냉동 장치용 작동 유체가 적어도 포함된다.
본 명세서에 있어서는, 이들 세 양태 중, (2)의 조성물을, 냉매 자체(혼합 냉매를 포함한다)와 구별해서 「냉매 조성물」로 표기한다. 또, (3)의 냉동 장치용 작동 유체를 「냉매 조성물」과 구별해서 「냉동기유 함유 작동 유체」로 표기한다.
본 명세서에 있어서, 용어 「대체」는, 제1 냉매를 제2 냉매로 「대체」한다는 문맥으로 이용되는 경우, 제1 유형으로서, 제1 냉매를 사용하여 운전하기 위해서 설계된 기기에 있어서, 필요에 따라 약간의 부품(냉동기유, 개스킷, 패킹, 팽창 밸브, 드라이어 그 외의 부품 중 적어도 1종)의 변경 및 기기 조정만을 거칠 뿐, 제2 냉매를 사용하여, 최적 조건하에서 운전할 수 있는 것을 의미한다. 즉, 이 유형은, 동일 기기를, 냉매를 「대체」하여 운전하는 것을 가리킨다. 이 유형의 「대체」의 양태로서는, 제2 냉매로의 치환 시에 필요하게 되는 변경 내지 조정의 정도가 작은 순서대로, 「드롭 인(drop in) 대체」, 「니얼리·드롭 인(nearly drop in) 대체」 및 「레트로피트(retrofit)」가 있을 수 있다.
제2 유형으로서, 제2 냉매를 이용하여 운전하기 위해서 설계된 기기를, 제1 냉매의 기존 용도와 동일한 용도를 위해, 제2 냉매를 탑재하여 이용하는 것도, 용어 「대체」에 포함된다. 이 유형은, 동일 용도를, 냉매를 「대체」하여 제공하는 것을 가리킨다.
본 명세서에 있어서 용어 「냉동 장치」란, 광의로는, 물건 혹은 공간의 열을 빼앗아 감으로써, 주위의 외기보다 낮은 온도로 하고, 또한 이 저온을 유지하는 장치 전반을 말한다. 바꾸어 말하면, 광의로는, 냉동 장치는 온도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 열을 이동시키기 위해서, 외부로부터 에너지를 얻어 일을 행하여 에너지 변환하는 변환 장치를 말한다. 본 개시에 있어서, 광의로는, 냉동 장치는 히트 펌프와 동의이다.
또, 본 개시에 있어서, 협의로는, 이용하는 온도 영역 및 작동 온도의 차이에 의해 냉동 장치는 히트 펌프와는 구별해서 이용된다. 이 경우, 대기 온도보다 낮은 온도 영역에 저온 열원을 두는 것을 냉동 장치라 하고, 이에 대해 저온 열원을 대기 온도의 근처에 두어 냉동 사이클을 구동하는 것에 의한 방열 작용을 이용하는 것을 히트 펌프라 하는 경우도 있다. 또한, 「냉방 모드」 및 「난방 모드」 등을 갖는 에어컨 등과 같이, 동일 기기임에도 불구하고, 협의의 냉동 장치 및 협의의 히트 펌프의 기능을 겸비하는 것도 존재한다. 본 명세서에 있어서는, 특별히 언급이 없는 한, 「냉동 장치」 및 「히트 펌프」는 모두 광의의 의미로 이용된다.
본 명세서에 있어서 온도 글라이드(Temperature Glide)란, 열사이클 시스템의 구성 요소 내에 있어서의, 본 개시의 냉매를 함유하는 조성물의 상변화 과정의 개시 온도와 종료 온도의 차의 절대값으로 바꾸어 말할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「차재용 공조 기기」란, 가솔린차, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 수소 자동차 등의 자동차에서 이용되는 냉동 장치의 일종이다. 차재용 공조 기기란, 증발기로 액체의 냉매로 하여금 열교환을 행하게 하고, 증발한 냉매 가스를 압축기가 흡입하고, 단열 압축된 냉매 가스를 응축기로 냉각하여 액화시키며, 추가로 팽창 밸브를 통과시켜 단열 팽창시킨 후, 증발기에 다시 액체의 냉매로서 공급하는 냉동 사이클로 이루어지는 냉동 장치를 가리킨다.
본 명세서에 있어서, 「터보 냉동기」란, 대형 칠러 냉동 장치의 일종으로서, 증발기로 액체의 냉매로 하여금 열교환을 행하게 하고, 증발한 냉매 가스를 원심식 압축기가 흡입하고, 단열 압축된 냉매 가스를 응축기로 냉각하여 액화시키며, 추가로 팽창 밸브를 통과시켜 단열 팽창시킨 후, 증발기에 다시 액체의 냉매로서 공급하는 냉동 사이클로 이루어지는 냉동 장치를 가리킨다. 또한, 상기 「대형 칠러 냉동기」란, 칠러의 일종이며, 건물 단위에서의 공조를 목적으로 한 대형 공조기를 가리킨다.
본 명세서에 있어서, 「포화 압력」이란 포화 증기의 압력을 의미한다. 본 명세서에 있어서, 「포화 온도」란 포화 증기의 온도를 의미한다.
본 명세서에서는, 냉동 사이클에 있어서의 증발 온도란, 냉동 사이클의 증발 공정에 있어서, 냉매액이 열을 흡수하여 증기가 될 때의 온도를 의미한다. 냉동 사이클에 있어서의 증발 온도는, 증발기 입구 및/또는 증발기 출구의 온도를 측정함으로써 결정할 수 있다. 단체 냉매 및 공비 냉매의 경우, 증발 온도는 일정하나, 비공비 냉매의 경우, 증발 온도는 증발기 입구의 온도와 이슬점 온도의 평균값이 된다. 즉, 비공비 냉매의 경우, 「증발 온도=(증발기 입구 온도＋이슬점 온도)/2」로 계산할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「토출 온도」란 압축기의 토출구에 있어서의 혼합 냉매의 온도를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「증발 압력」이란 증발 온도에서의 포화 압력을 의미한다. 본 명세서에 있어서, 「응축 압력」이란 응축 온도에서의 포화 압력을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「임계 온도」란 임계점에 있어서의 온도를 의미하고, 기체를 압축해도 그 이하의 온도가 아니면 액체가 될 수 없는 경계의 온도를 의미한다.
본 명세서에 있어서 냉매가 「불연」이라는 것은, 미국 ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 있어서 냉매 허용 농도 중 가장 타기 쉬운 조성인 WCF(Worst case of formulation for flammability) 조성이 「클래스 1」로 판단되는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 냉매가 「미연」이라는 것은, 미국 ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 있어서 WCF 조성이 「클래스 2L」로 판단되는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 냉매가 「약연」이라는 것은, 미국 ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 있어서 WCF 조성이 「클래스 2」로 판단되는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, GWP(AR4)는, IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 제4차 보고서의 값에 의거한 값을 의미한다.
1. 조성물
본 개시의 조성물은 냉매를 함유하고, 당해 냉매로서는, 「냉매 1」, 「냉매 2」, 「냉매 3」, 「냉매 4」 및 「냉매 5」를 들 수 있다. 이하, 냉매 1, 냉매 2, 냉매 3, 냉매 4 및 냉매 5에 대해 각각 설명한다. 본 명세서에 있어서, 「본 개시의 냉매」란 냉매 1, 냉매 2, 냉매 3, 냉매 4 또는 냉매 5를 의미한다.
1.1 냉매 1
본 개시의 조성물에 포함되는 냉매는, 일 양태에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 함유하고, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 35.0~65.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 65.0~35.0질량%이다. 이 냉매를 「냉매 1」이라 하는 경우가 있다.
본 개시에 있어서, 냉매 1은, 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용된다.
냉매 1은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R404A와 동등 또는 그 이상의 COP를 갖는 것, 및 (3) R404A와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력을 갖는 것이라는 제(諸)특성을 갖는다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0질량% 이상임으로써, R404A와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력이 얻어진다. 또, 냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 65.0질량% 이하임으로써, 냉매 1의 냉동 사이클에 있어서의 포화 온도 40℃의 포화 압력을 적합한 범위(특히 2.10Mpa 이하)로 유지할 수 있다.
냉매 1에 있어서, R404A에 대한 냉동 능력이 95% 이상이면 되는데, 98% 이상인 것이 바람직하고, 100% 이상인 것이 보다 바람직하고, 101% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 102% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 1은, GWP가 100 이하임으로써, 지구 온난화의 관점에서 다른 범용 냉매에 비해 현저하게 환경 부하를 억제할 수 있다.
냉매 1은, 에너지 소비 효율의 점에서, R404A에 대한 냉동 사이클에서 소비된 동력에 대한 냉동 능력의 비(성적 계수(COP))가 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는, R404A에 대한 COP는 98% 이상인 것이 바람직하고, 100% 이상인 것이 보다 바람직하고, 102% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5~59.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 59.5~41.0질량%인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하이며, R404A에 대한 COP가 101% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99% 이상이 된다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력이, 1.75MPa 이상 2.00MPa 이하가 되기 때문에, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~59.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~41.0질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하이며, R404A에 대한 COP가 101% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 된다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 2.00MPa 이하가 되기 때문에, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~55.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~45.0질량%인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하이며, R404A에 대한 COP가 101% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 된다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.95MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~53.5질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~46.5질량%인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 되는 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.94MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~51.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~49.0질량%인 것이 각별히 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99% 이상이 되는 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.90MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~50.8질량%인 것이 가장 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 되는 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, 포화 온도 40℃의 포화 압력은 통상 2.10MPa 이하, 바람직하게는 2.00MPa 이하, 보다 바람직하게는 1.95MPa 이하, 더욱 바람직하게는 1.90MPa 이하, 특히 바람직하게는 1.88MPa 이하이다. 포화 온도 40℃의 포화 압력이 이와 같은 범위에 있으면, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 냉매 1을 적용할 수 있다.
냉매 1에 있어서, 포화 온도 40℃의 포화 압력은 통상 1.70MPa 이상, 바람직하게는 1.73MPa 이상, 보다 바람직하게는 1.74MPa 이상, 더욱 바람직하게는 1.75MPa 이상, 특히 바람직하게는 1.76MPa 이상이다. 포화 온도 40℃의 포화 압력이 이와 같은 범위에 있으면, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 냉매 1을 적용할 수 있다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 1을 사용한 경우는, 시판된 R404A용 냉동 장치의 부재의 수명을 늘리는 관점에서, 토출 온도는 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 140℃ 이하, 더욱 바람직하게는 130℃ 이하, 특히 바람직하게는 120℃ 이하이다.
냉매 1을 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용함으로써, R404A와 동등 이상의 냉동 능력이 얻어진다는 이점이 있다.
본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도가 -5℃를 초과한 경우는, 압축비가 2.5 미만이 되어, 냉동 사이클로서의 효율이 나빠진다. 본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도가 -75℃ 미만인 경우는, 증발 압력이 0.02MPa 미만이 되어, 압축기로의 냉매의 흡입이 곤란해진다. 또한, 압축비는, 다음 식에 의해 구할 수 있다.
압축비=응축 압력(Mpa)/증발 압력(Mpa)
본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -7.5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -35℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상 -5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상 -5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 -7.5℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -10℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 압축기로의 냉매의 흡입을 향상시키는 관점에서, 증발 압력은 0.02MPa 이상이 바람직하고, 0.03MPa 이상이 보다 바람직하고, 0.04MPa 이상이 더욱 바람직하고, 0.05MPa 이상이 특히 바람직하다.
본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 냉동 사이클로서의 효율을 향상시키는 관점에서, 압축비는 2.5 이상이 바람직하고, 3.0 이상이 보다 바람직하고, 3.5 이상이 더욱 바람직하고, 4.0 이상이 특히 바람직하다. 본 개시의 냉매 1이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 냉동 사이클로서의 효율을 향상시키는 관점에서, 압축비는 200 이하가 바람직하고, 150 이하가 보다 바람직하고, 100 이하가 더욱 바람직하고, 50 이하가 특히 바람직하다.
냉매 1은, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 이들의 농도의 총합으로, 통상 99.5질량% 이상 함유해도 된다. 본 개시에 있어서, 냉매 1 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 합계량이 99.7질량% 이상이면 바람직하고, 99.8질량% 이상이면 보다 바람직하고, 99.9질량% 이상이면 더욱 바람직하다.
냉매 1은, 상기의 특성을 해치지 않는 범위 내에서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf에 더하여, 추가로 다른 냉매를 함유할 수 있다. 이 경우, 냉매 1 전체에 있어서의 다른 냉매의 함유 비율은 0.5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.2질량% 이하가 더욱 바람직하고, 0.1질량% 이하가 특히 바람직하다. 다른 냉매로서는, 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 널리 사용되고 있는 공지의 냉매 중에서 폭넓게 선택할 수 있다. 냉매 1은, 다른 냉매를 단독으로 포함하고 있어도 되고, 다른 냉매를 2종 이상 포함하고 있어도 된다.
냉매 1은, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 바꾸어 말하면, 냉매 1은, 냉매 1 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 총 농도가 100질량%인 것이 특히 바람직하다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 통상 35.0~65.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 통상 65.0~35.0질량%이다. 냉매 1은, 이러한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R404A와 동등 또는 그 이상의 COP를 갖는 것, 및 (3) R404A와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력을 갖는 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5~59.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 59.5~41.0질량%인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하이며, R404A에 대한 COP가 101% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99% 이상이 된다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력이, 1.75MPa 이상 2.00MPa 이하가 되기 때문에, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~59.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~41.0질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하이며, R404A에 대한 COP가 101% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 된다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 2.00MPa 이하가 되기 때문에, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~55.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~45.0질량%인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하이며, R404A에 대한 COP가 101% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 된다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.95MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~53.5질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~46.5질량%인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 되는 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.94MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~51.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~49.0질량%인 것이 각별히 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99% 이상이 되는 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.90MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 1이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~50.8질량%인 것이 가장 바람직하다. 이 경우, 냉매 1은 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상이며, 또한 R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상이 되는 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 1은, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
1.2 냉매 2
본 개시의 조성물에 포함되는 냉매는, 일 양태에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 함유하고, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 59.5~50.8질량%이다. 이 냉매를 「냉매 2」라고 하는 경우가 있다.
냉매 2는, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R404A와 동등 또는 그 이상의 COP를 갖는 것, (3) R404A와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.75MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5질량% 이상임으로써, R404A와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력이 얻어진다. 또, 냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 49.2질량% 이하임으로써, 냉매 2의 냉동 사이클에 있어서의 포화 온도 40℃의 포화 압력을 적합한 범위(특히 2.10Mpa 이하)로 유지할 수 있다.
냉매 2에 있어서, R404A에 대한 냉동 능력이 99% 이상이면 되는데, 100% 이상인 것이 바람직하고, 101% 이상인 것이 보다 바람직하고, 102% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 103% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 2는, GWP가 100 이하임으로써, 지구 온난화의 관점에서 다른 범용 냉매에 비해 현저하게 환경 부하를 억제할 수 있다.
냉매 2는, 에너지 소비 효율의 점에서, R404A에 대한 냉동 사이클에서 소비된 동력에 대한 냉동 능력의 비(성적 계수(COP))가 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는, R404A에 대한 COP는 98% 이상인 것이 바람직하고, 100% 이상인 것이 보다 바람직하고, 101% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 102% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~50.8질량%인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 43.0~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 57.0~50.8질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 101% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.78MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 44.0~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 56.0~50.8질량%인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 101% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.80MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 45.0~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 55.0~50.8질량%인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 102% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.81MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 45.0~48.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 55.0~52.0질량%인 것이 각별히 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102.5% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 102.5% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.81MPa 이상 1.87MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 45.0~47.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 55.0~53.0질량%인 것이 가장 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102.5% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 102.5% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.81MPa 이상 1.85MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, 포화 온도 40℃의 포화 압력은 통상 2.10MPa 이하, 바람직하게는 2.00MPa 이하, 보다 바람직하게는 1.95MPa 이하, 더욱 바람직하게는 1.90MPa 이하, 특히 바람직하게는 1.88MPa 이하이다. 포화 온도 40℃의 포화 압력이 이와 같은 범위에 있으면, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 냉매 2를 적용할 수 있다.
냉매 2에 있어서, 포화 온도 40℃의 포화 압력은 통상 1.70MPa 이상, 바람직하게는 1.73MPa 이상, 보다 바람직하게는 1.74MPa 이상, 더욱 바람직하게는 1.75MPa 이상, 특히 바람직하게는 1.76MPa 이상이다. 포화 온도 40℃의 포화 압력이 이와 같은 범위에 있으면, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 냉매 2를 적용할 수 있다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 2를 사용한 경우는, 시판된 R404A용 냉동 장치의 부재의 수명을 늘리는 관점에서, 토출 온도는 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 140℃ 이하, 더욱 바람직하게는 130℃ 이하, 특히 바람직하게는 120℃ 이하이다.
본 개시에 있어서, 냉매 2는, R404A와 동등 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다.
본 개시의 냉매 2가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 15℃ 이하, 보다 바람직하게는 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 2가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 2가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 보다 바람직하게는 -65℃ 이상 10℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 -60℃ 이상 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 2가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 압축기로의 냉매의 흡입을 향상시키는 관점에서, 증발 압력은 0.02MPa 이상이 바람직하고, 0.03MPa 이상이 보다 바람직하고, 0.04MPa 이상이 더욱 바람직하고, 0.05MPa 이상이 특히 바람직하다.
본 개시의 냉매 2가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 냉동 사이클로서의 효율을 향상시키는 관점에서, 압축비는 2.5 이상이 바람직하고, 3.0 이상이 보다 바람직하고, 3.5 이상이 더욱 바람직하고, 4.0 이상이 특히 바람직하다.
냉매 2는, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 이들의 농도의 총합으로, 통상 99.5질량% 이상 함유해도 된다. 본 개시에 있어서, 냉매 2 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 합계량이 99.7질량% 이상이면 바람직하고, 99.8질량% 이상이면 보다 바람직하고, 99.9질량% 이상이면 더욱 바람직하다.
냉매 2는, 상기의 특성을 해치지 않는 범위 내에서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf에 더하여, 추가로 다른 냉매를 함유할 수 있다. 이 경우, 냉매 2 전체에 있어서의 다른 냉매의 함유 비율은 0.5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.2질량% 이하가 더욱 바람직하고, 0.1질량% 이하가 특히 바람직하다. 다른 냉매로서는, 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 널리 사용되고 있는 공지의 냉매 중에서 폭넓게 선택할 수 있다. 냉매 2는, 다른 냉매를 단독으로 포함하고 있어도 되고, 다른 냉매를 2종 이상 포함하고 있어도 된다.
냉매 2는, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 바꾸어 말하면, 냉매 2는, 냉매 2 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 총 농도가 100질량%인 것이 특히 바람직하다.
냉매 2가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 통상 40.5~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 통상 59.5~50.8질량%이다. 냉매 2는, 이러한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R404A와 동등 또는 그 이상의 COP를 갖는 것, (3) R404A와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.75MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~50.8질량%인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 99.5% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.76MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 43.0~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 57.0~50.8질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 101% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.78MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 44.0~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 56.0~50.8질량%인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 101% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.80MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 45.0~49.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 55.0~50.8질량%인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 102% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.81MPa 이상 1.88MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 2가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 45.0~48.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 55.0~52.0질량%인 것이 각별히 바람직하다. 이 경우, 냉매 2는 GWP가 100 이하인 것, R404A에 대한 COP가 102.5% 이상인 것, R404A에 대한 냉동 능력이 102.5% 이상인 것, 및 ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 2는, 포화 온도 40℃의 포화 압력이, 1.81MPa 이상 1.87MPa 이하가 되어, 시판된 R404A용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
1.3 냉매 3
본 개시의 조성물에 포함되는 냉매는, 일 양태에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 함유하고, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~39.8질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~60.2질량%이다. 이 냉매를 「냉매 3」이라고 하는 경우가 있다.
냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 동등 정도의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 150% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) 토출 온도가 90℃ 이하인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1질량% 이상임으로써, R134a와 비교하여 150% 이상의 냉동 능력이 얻어진다. 또, 냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 39.8질량% 이하임으로써, 냉매 3의 냉동 사이클에 있어서의 토출 온도를 90℃ 이하로 유지하여, R134a용 냉동 장치의 부재의 수명을 길게 확보할 수 있다.
냉매 3에 있어서, R134a에 대한 냉동 능력이 150% 이상이면 되는데, 151% 이상인 것이 바람직하고, 152% 이상인 것이 보다 바람직하고, 153% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 154% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 3에 있어서, 냉동 사이클에 있어서의 토출 온도는 90.0℃ 이하인 것이 바람직하고, 89.7℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 89.4℃ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 89.0℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.
냉매 3은, GWP가 100 이하임으로써, 지구 온난화의 관점에서 다른 범용 냉매에 비해 현저하게 환경 부하를 억제할 수 있다.
냉매 3은, 에너지 소비 효율의 점에서, R134a에 대한 냉동 사이클에서 소비된 동력에 대한 냉동 능력의 비(성적 계수(COP))가 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는, R134a에 대한 COP는 90% 이상인 것이 바람직하고, 91% 이상인 것이 보다 바람직하고, 91.5% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 92% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 통상 31.1~39.8질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 통상 68.9~60.2질량%이다. 냉매 3은, 이러한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 동등 정도의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교해서 150% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~62.1질량%인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 150% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 32.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 68.0~62.1질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 151% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 33.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 67.0~62.1질량%인 것이 한층 더 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 152% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 34.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 66.0~62.1질량%인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 153% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 65.0~62.1질량%인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 155% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 3을 사용한 경우는, 시판된 R134a용 냉동 장치의 부재의 수명을 늘리는 관점에서, 토출 온도는 바람직하게는 90.0℃ 이하, 보다 바람직하게는 89.7℃ 이하, 더욱 바람직하게는 89.4℃ 이하, 특히 바람직하게는 89.0℃ 이하이다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 3을 사용한 경우는, 냉동 사이클에서는 냉매의 액화(응축)의 과정을 필요로 하므로, 임계 온도는 냉매를 액화시키기 위한 냉각수 또는 냉각 공기의 온도보다 현저하게 높은 것이 필요해진다. 이러한 관점에서, 본 개시의 냉매 3이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 임계 온도는 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 81℃ 이상, 더욱 바람직하게는 81.5℃ 이상, 특히 82℃ 이상이다.
본 개시에 있어서, 냉매 3은, R134a와 비교하여 150% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 통상, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용된다.
본 개시의 냉매 3이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 15℃ 이하, 보다 바람직하게는 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 3이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 3이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상 15℃ 이하, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 3이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 성능 향상의 관점에서, 냉매의 임계 온도는 80℃ 이상이 바람직하고, 81℃ 이상이 보다 바람직하고, 81.5℃ 이상이 더욱 바람직하고, 82℃ 이상이 특히 바람직하다.
냉매 3은, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 이들의 농도의 총합으로, 통상 99.5질량% 이상 함유해도 된다. 본 개시에 있어서, 냉매 3 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 합계량이 99.7질량% 이상이면 바람직하고, 99.8질량% 이상이면 보다 바람직하고, 99.9질량% 이상이면 더욱 바람직하다.
냉매 3은, 상기의 특성을 해치지 않는 범위 내에서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf에 더하여, 추가로 다른 냉매를 함유할 수 있다. 이 경우, 냉매 3 전체에 있어서의 다른 냉매의 함유 비율은 0.5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.2질량% 이하가 더욱 바람직하고, 0.1질량% 이하가 특히 바람직하다. 다른 냉매로서는, 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 널리 사용되고 있는 공지의 냉매 중에서 폭넓게 선택할 수 있다. 냉매 3은, 다른 냉매를 단독으로 포함하고 있어도 되고, 다른 냉매를 2종 이상 포함하고 있어도 된다.
냉매 3은, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 바꾸어 말하면, 냉매 3은, 냉매 3 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 총 농도가 100질량%인 것이 특히 바람직하다.
냉매 3이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 통상 31.1~39.8질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 통상 68.9~60.2질량%이다. 냉매 3은, 이러한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 동등 정도의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교해서 150% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) 토출 온도가 90℃ 이하인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~62.1질량%인 것이 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 150% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 32.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 68.0~62.1질량%인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 151% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 33.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 67.0~62.1질량%인 것이 한층 더 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 152% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 34.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 66.0~62.1질량%인 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 153% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 3이, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0~37.9질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 65.0~62.1질량%인 것이 특히 바람직하다. 이 경우, 냉매 3은, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R134a와 비교하여 92% 이상의 COP를 갖는 것, (3) R134a와 비교하여 155% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, (4) 토출 온도가 90.0℃ 이하인 것, 및 (5) 임계 온도가 81℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다.
1.4 냉매 4
본 개시의 조성물에 포함되는 냉매는, 일 양태에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 함유하고, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율이 21.0~28.4질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율이 79.0~71.6질량%이다. 이 냉매를 「냉매 4」라고 하는 경우가 있다.
냉매 4는, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R1234yf와 동등 정도의 COP를 갖는 것, 및 (3) R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.380MPa 이상 0.420MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 21.0질량% 이상임으로써, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력이 얻어진다. 또, 냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 28.4질량% 이하임으로써, 83.5℃ 이상의 임계 온도를 확보하기 쉬워진다.
냉매 4에 있어서, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상이면 되는데, 142% 이상인 것이 바람직하고, 143% 이상인 것이 보다 바람직하고, 145% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 146% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 4는, GWP가 100 이하임으로써, 지구 온난화의 관점에서 다른 범용 냉매에 비해 현저하게 환경 부하를 억제할 수 있다.
냉매 4는, 에너지 소비 효율의 점에서, R1234yf에 대한 냉동 사이클에서 소비된 동력에 대한 냉동 능력의 비(성적 계수(COP))가 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는, R1234yf에 대한 COP는 95% 이상인 것이 바람직하고, 96% 이상인 것이 보다 바람직하고, 97% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 98% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 바람직하게는 21.5~28.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 바람직하게는 78.5~72.0질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 65.0℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.5℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.383MPa 이상 0.418MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 보다 바람직하게는 22.0~27.7질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 보다 바람직하게는 78.0~72.3질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 65.0℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.5℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.385MPa 이상 0.417MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 22.5~27.5질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 77.5~72.5질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.8℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.8℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.388MPa 이상 0.414MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 특히 바람직하게는 23.0~27.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 특히 바람직하게는 77.0~72.8질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 141% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.8℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.8℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.390MPa 이상 0.414MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 각별히 바람직하게는 23.5~27.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 각별히 바람직하게는 76.5~73.0질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 142% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.8℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.8℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.390MPa 이상 0.414MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 가장 바람직하게는 24.0~26.7질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 가장 바람직하게는 76.0~73.3질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 144% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.6℃ 이하인 것, 임계 온도가 84.0℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.396MPa 이상 0.411MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, 포화 온도 -10℃의 포화 압력은 통상 0.420MPa 이하, 바람직하게는 0.418MPa 이하, 보다 바람직하게는 0.417MPa 이하, 더욱 바람직하게는 0.415MPa 이하, 특히 바람직하게는 0.413MPa 이하이다. 이와 같은 범위에 있으면, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 냉매 4를 적용할 수 있다.
냉매 4에 있어서, 포화 온도 -10℃의 포화 압력은 통상 0.380MPa 이상, 바람직하게는 0.385MPa 이상, 보다 바람직하게는 0.390MPa 이상, 더욱 바람직하게는 0.400MPa 이상, 특히 바람직하게는 0.410MPa 이상이다. 이들의 경우, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 냉매 4를 적용할 수 있다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 4를 사용한 경우는, 시판된 R1234yf용 냉동 장치의 부재의 수명을 늘리는 관점에서, 토출 온도는 바람직하게는 65℃ 이하, 보다 바람직하게는 64.8℃ 이하, 더욱 바람직하게는 64.7℃ 이하, 특히 바람직하게는 64.5℃ 이하이다.
본 개시에 있어서, 냉매 4는, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도가 -75~20℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다.
본 개시의 냉매 4가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도는 바람직하게는 20℃ 이하, 보다 바람직하게는 15℃ 이하, 더욱 바람직하게는 10℃ 이하, 특히 바람직하게는 5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 4가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도는 바람직하게는 -75℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 4가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도는 바람직하게는 -75℃ 이상 20℃ 이하, 보다 바람직하게는 -65℃ 이상 15℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 -60℃ 이상 10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 7.5℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 4가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 시판된 R1234yf용 냉동 장치의 부재의 수명을 늘리는 관점에서, 토출 온도는 65.0℃ 이하가 바람직하고, 64.9℃ 이하가 보다 바람직하고, 64.8℃ 이하가 더욱 바람직하고, 64.7℃ 이하가 특히 바람직하다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 4를 사용한 경우는, 냉동 사이클에서는 냉매의 액화(응축)의 과정을 필요로 하므로, 임계 온도는 냉매를 액화시키기 위한 냉각수 또는 냉각 공기의 온도보다 현저하게 높은 것이 필요해진다. 이러한 관점에서, 본 개시의 냉매 4가 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 임계 온도는 83.5℃ 이상이 바람직하고, 83.8℃ 이상이 보다 바람직하고, 84.0℃ 이상이 더욱 바람직하고, 84.5℃ 이상이 특히 바람직하다.
냉매 4는, 상기의 특성을 해치지 않는 범위 내에서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf에 더하여, 추가로 다른 냉매를 함유할 수 있다. 이 경우, 냉매 4 전체에 있어서의 다른 냉매의 함유 비율은 0.5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.2질량% 이하가 더욱 바람직하고, 0.1질량% 이하가 특히 바람직하다. 다른 냉매로서는, 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 널리 사용되고 있는 공지의 냉매 중에서 폭넓게 선택할 수 있다. 냉매 4는, 다른 냉매를 단독으로 포함하고 있어도 되고, 다른 냉매를 2종 이상 포함하고 있어도 된다.
냉매 4는, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 바꾸어 말하면, 냉매 4는, 냉매 4 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 총 농도가 100질량%인 것이 특히 바람직하다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 통상 21.0~28.4질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 통상 79.0~71.6질량%이다. 냉매 4는, 이러한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R1234yf와 동등 정도의 COP를 갖는 것, 및 (3) R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L)인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.380MPa 이상 0.420MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 바람직하게는 21.5~28.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 바람직하게는 78.5~72.0질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 65.0℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.5℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.383MPa 이상 0.418MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 보다 바람직하게는 22.0~27.7질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 보다 바람직하게는 78.0~72.3질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 65.0℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.5℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.385MPa 이상 0.417MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 22.5~27.5질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 77.5~72.5질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 140% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.8℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.8℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.388MPa 이상 0.414MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 특히 바람직하게는 23.0~27.2질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 특히 바람직하게는 77.0~72.8질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 141% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.8℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.8℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.390MPa 이상 0.414MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 각별히 바람직하게는 23.5~27.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 각별히 바람직하게는 76.5~73.0질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 142% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.8℃ 이하인 것, 임계 온도가 83.8℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.390MPa 이상 0.414MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
냉매 4가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 가장 바람직하게는 24.0~26.7질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 가장 바람직하게는 76.0~73.3질량%이다. 이 경우, 냉매 4는, GWP가 100 이하인 것, R1234yf에 대한 COP가 98% 이상인 것, R1234yf에 대한 냉동 능력이 144% 이상인 것, ASHRAE의 규격에서 미연성(클래스 2L인 것), 토출 온도가 64.6℃ 이하인 것, 임계 온도가 84.0℃ 이상인 것이라는 제특성을 갖는다. 또한 이 경우, 냉매 4는, 포화 온도 -10℃의 포화 압력이, 0.396MPa 이상 0.411MPa 이하가 되어, 시판된 R1234yf용 냉동 장치에 대해 큰 설계 변경 없이 적용할 수 있다.
이하, 본 개시의 냉매 5에 대해 설명한다.
＜기술의 설명＞
먼저, 냉매 5의 설명에 앞서, 가솔린차와 전기 자동차의 차이, 및 히트 펌프의 메리트에 대해 설명한다.
(가솔린차와 전기 자동차의 차이)
가솔린차가, 엔진 폐열을 재이용한 온풍으로 난방 기능을 조달하는데 비해, 전기 자동차는, 재이용하는 열원을 갖지 않기 때문에, 난방에 전력 사용을 수반한다. 전기 히터를 이용한 종래형의 에어컨에서는, 난방의 사용이 그대로 전력 소비로 이어지기 때문에, 실질적인 항속 거리가 큰 폭으로 감소한다. 냉매와 외기의 온도차를 이용하여 실내를 따뜻하게 하는 히트 펌프에서는, 사용 전력 이상의 난방 효과가 얻어지는 점에서, 종래보다 적은 전력으로 차내를 따뜻하게 하는 것이 가능해진다.
(히트 펌프의 메리트)
난방 사용 시에는, (a) 열교환기로 실외로부터 흡열에 의해 기화한 냉매 가스를 압축기로 압축하여, 고온 고압의 기체로 하는 공정, 및 (b) 열교환에 의해 차내의 냉풍을 온풍으로 하고, 에어컨 취출구(吹出口)에서 온풍을 차내로 보내는 공정을 거친다. 이는, 여름철의 차실내로부터 흡열한 열을 실외의 열교환기로부터 방열함으로써 냉난방 기능을 가져오는 사이클의 역사이클에 상당한다. 1개의 냉매 회로에서 냉방과 난방 양쪽 모두의 용도로 사용할 수 있는 히트 펌프는, 종래의 전기 히터에 의한 난방에 비해, 성적 계수(COP)가 높은 것이 특징이다.
1.5 냉매 5
본 개시의 조성물에 포함되는 냉매는, 일 양태에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 함유하고, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 12.1~72.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 87.9~28.0질량%이다. 이 냉매를 「냉매 5」라고 하는 경우가 있다.
본 개시에 있어서, 냉매 5는, 차재용 공조 기기에 이용된다.
냉매 5는, 상술한 구성을 가짐으로써, (1) GWP가 충분히 작은 것(100 이하), (2) R1234yf와 동등 정도의 COP를 갖는 것, (3) R1234yf와 비교하여 128% 이상의 냉동 능력을 갖는 것, 및 (4) 연소 속도가 10.0cm/s 미만인 것이라는 제특성을 갖는다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 12.1질량% 이상임으로써, 전기 자동차에서 히트 펌프를 이용하여 난방하는 경우에 유리한 -40℃ 이하의 비점을 확보할 수 있다. -40℃ 이하의 비점이란, -40℃에서 포화 압력이 대기압 이상인 것을 의미하고, 상기 용도에 있어서 비점은 -40℃ 이하에서 보다 낮은 것이 바람직하다.
여기서, HFO-1234yf의 비점은 -29℃이기 때문에, 증발 온도 -30℃ 이하에서는 포화 압력이 대기압 이하가 된다. 그러므로, 전기 자동차에서 히트 펌프를 이용하여 난방하는 경우, 난방 운전이 불가능하다는 문제, 및 난방 운전이 가능하다고 해도 압축기로의 흡입 압력이 매우 낮기 때문에, 냉동 능력이 불충분해져, 난방하는 데에 시간을 필요로 한다는 문제가 있다. 이 경우, 난방에 고효율인 히트 펌프를 전기 자동차에 사용할 수 없기 때문에, 효율이 나쁜 전기 히터에 의한 난방을 행하지 않을 수 없다는 문제가 있다. 이에 비해, 비점이 -40℃ 이하인 냉매이면, 증발 온도 -40℃까지는 전기 자동차에서 히트 펌프를 이용하여 난방 운전이 가능해진다. 그러므로, 전세계의 거의 모든 지역에 있어서 전기 자동차에서 히트 펌프를 이용한 난방 운전이 가능해진다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대한, HFO-1132(E)의 함유 비율이 72.0질량% 이하임으로써, 차재용 공조 기기에 이용하는 경우의 안전성에 기여하는 10.0cm/s 미만의 연소 속도를 확보할 수 있다.
냉매 5에 있어서, R1234yf에 대한 냉동 능력이 128% 이상이면 되는데, 130% 이상인 것이 바람직하고, 140% 이상인 것이 보다 바람직하고, 150% 이상인 것이 더욱 바람직하고, 160% 이상인 것이 특히 바람직하다.
냉매 5는, GWP가 5 이상 100 이하임으로써, 지구 온난화의 관점에서 다른 범용 냉매에 비해 현저하게 환경 부하를 억제할 수 있다.
냉매 5에 있어서, 에너지 소비 효율의 점에서, R1234yf에 대한 냉동 사이클에서 소비된 동력에 대한 냉동 능력의 비(성적 계수(COP))가 100% 이상이면 된다.
냉매 5를 차재용 공조 기기에 이용함으로써, 전기 히터에 비해 소비 전력이 적은 히트 펌프에 의한 난방이 가능해진다는 이점이 있다.
냉매 5에 있어서, 상기 공조 기기가, 가솔린차용, 하이브리드 자동차용, 전기 자동차용 또는 수소 자동차용인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 히트 펌프에 의해 차실내를 난방하면서, 차의 주행 거리를 향상시키는 관점에서, 냉매 5에 있어서, 상기 공조 기기가 전기 자동차용인 것이 특히 바람직하다. 즉, 본 개시에 있어서, 냉매 5를 전기 자동차에 이용하는 것이 특히 바람직하다.
본 개시에 있어서, 냉매 5는 차재용 공조 기기에 사용된다. 본 개시에 있어서, 냉매 5는 가솔린차의 공조 기기, 하이브리드 자동차의 공조 기기, 전기 자동차의 공조 기기 또는 수소 자동차의 공조 기기에 사용되는 것이 바람직하다. 본 개시에 있어서, 냉매 5는, 전기 자동차의 공조 기기에 사용되는 것이 특히 바람직하다.
본 개시에 있어서, 냉매 5는 가솔린차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 수소 자동차, 연료 전지차 등의 자동차의 냉동 장치에 사용되는 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 냉매 5는, 엔진 배열을 이용할 수 없는 전기 자동차의 냉동 장치에 사용되는 것이 특히 바람직하다.
또, 엔진 기동 시, 서모스탯 불량 등의 엔진 배열을 사용할 수 없는 상황에 있어서는, 가솔린차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 수소 자동차, 연료 전지차 등의 자동차에서도 냉매 5를 탑재한 히트 펌프식의 난방을 이용함으로써, 이들 자동차의 실내를 곧바로 따뜻하게 하는 것이 가능해진다.
본 개시에 있어서, 히트 펌프에 의해 차실내를 난방할 때, -40℃에서 대기압 이상의 압력이 필요해지기 때문에, 냉매 5의 비점은, 바람직하게는 -51.2~-40.0℃, 보다 바람직하게는 -50.0~-42.0℃, 더욱 바람직하게는 -48.0~-44.0℃이다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 바람직하게는 15.0~65.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 바람직하게는 85.0~35.0질량%이다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 보다 바람직하게는 20.0~55.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 보다 바람직하게는 80.0~45.0질량%이다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 25.0~50.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 75.0~50.0질량%이다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 특히 바람직하게는 30.0~45.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 특히 바람직하게는 70.0~55.0질량%이다.
냉매 5에 있어서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 가장 바람직하게는 35.0~40.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 가장 바람직하게는 65.0~60.0질량%이다.
본 개시에 있어서, 냉매 5의 연소 속도는 10.0cm/s 미만인 것이 바람직하고, 5.0cm/s 미만인 것이 보다 바람직하고, 3.0cm/s 미만인 것이 더욱 바람직하고, 2.0cm/s 미만인 것이 특히 바람직하다.
본 개시에 있어서, 냉매 5는, R1234yf와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도가 -40~10℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다.
본 개시에 있어서, 냉동 사이클을 운전하기 위해서 냉매 5를 사용한 경우, 토출 온도는 바람직하게는 79℃ 이하, 보다 바람직하게는 75℃ 이하, 더욱 바람직하게는 70℃ 이하, 특히 바람직하게는 67℃ 이하이다.
냉매 5는, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf를 이들의 농도의 총합으로, 통상 99.5질량% 이상 함유해도 된다. 본 개시에 있어서, 냉매 5 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 합계량이 99.7질량% 이상이면 바람직하고, 99.8질량% 이상이면 보다 바람직하고, 99.9질량% 이상이면 더욱 바람직하다.
냉매 5는, 상기의 특성을 해치지 않는 범위 내에서, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf에 더하여, 추가로 다른 냉매를 함유할 수 있다. 이 경우, 냉매 5 전체에 있어서의 다른 냉매의 함유 비율은 0.5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.2질량% 이하가 더욱 바람직하고, 0.1질량% 이하가 특히 바람직하다. 다른 냉매로서는, 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 널리 사용되고 있는 공지의 냉매 중에서 폭넓게 선택할 수 있다. 냉매 5는, 다른 냉매를 단독으로 포함하고 있어도 되고, 다른 냉매를 2종 이상 포함하고 있어도 된다.
냉매 5는, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 바꾸어 말하면, 냉매 5는, 냉매 5 전체에 있어서의 HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 총 농도가 100질량%인 것이 특히 바람직하다.
냉매 5가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 통상 12.1~72.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 통상 87.9~28.0질량%이다.
냉매 5가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 바람직하게는 15.0~65.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 바람직하게는 85.0~35.0질량%이다.
냉매 5가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 보다 바람직하게는 20.0~55.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 보다 바람직하게는 80.0~45.0질량%이다.
냉매 5가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 25.0~50.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 더욱 바람직하게는 75.0~50.0질량%이다.
냉매 5가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 특히 바람직하게는 30.0~45.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 특히 바람직하게는 70.0~55.0질량%이다.
냉매 5가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는 경우, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해, HFO-1132(E)의 함유 비율은 가장 바람직하게는 35.0~40.0질량%이며, HFO-1234yf의 함유 비율은 가장 바람직하게는 65.0~60.0질량%이다.
1.6 용도
본 개시의 냉매를 함유하는 조성물은, 작동 유체로서, 1) 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는 냉동 방법, 2) 냉동 사이클을 운전하는 냉동 장치의 운전 방법 등에 있어서의 기존의 냉매의 용도로 폭넓게 이용할 수 있다.
여기서, 상기 냉동 사이클은, 압축기를 개재한 냉매(본 개시의 냉매 1, 냉매 2, 냉매 3, 냉매 4 및 냉매 5)를 당해 냉매만의 상태, 또는 후술하는 냉매 조성물 혹은 냉동기유 함유 작동 유체 상태에서 냉동 장치의 내부를 순환시켜 에너지 변환하는 것을 의미한다.
본 개시의 냉매를 함유하는 조성물은, 특별히 한정되지 않으나, 증기 압축식 냉동 사이클에 있어서의 용도에 적합하다. 증기 압축식 냉동 사이클이란, 냉매를, (1) 기체 상태에서 압축기로 압축하고, (2) 응축기로 냉각하여 압력이 높은 액체 상태로 바꾸고, (3) 팽창 밸브로 압력을 낮추고, 추가로 (4) 증발기에 있어서 저온에서 기화시켜 기화열에 의해 열을 빼앗는다는 일련의 사이클로 이루어진다. 기체 상태의 냉매를 압축하는 방식에 따라 터보(원심식), 레시프로, 트윈 스크류, 싱글 스크류 및 스크롤 압축기 등으로 분류할 수 있으며, 열 용량, 압축비 및 크기에 따라 선택할 수 있다.
본 개시의 냉매를 함유하는 조성물은, 특별히 한정되지 않으나, 대형 칠러 냉동기, 특히 터보(원심식) 압축기에 이용되는 냉매에 적합하다.
본 개시에는, 냉동 방법에 있어서의 본 개시의 냉매(또는 그들을 포함하는 조성물)의 사용, 냉동 장치 등의 운전 방법에 있어서의 본 개시의 냉매(또는 그들을 포함하는 조성물)의 사용, 또한 본 개시의 냉매(또는 그들을 포함하는 조성물)를 갖는 냉동 장치 등도 포함되어 있다.
본 개시의 냉매 1을 함유하는 조성물은, 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용된다.
본 개시의 냉매 1을 함유하는 조성물을 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용함으로써, R404A와 동등 이상의 냉동 능력이 얻어진다는 이점이 있다. 본 개시의 냉매 1을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상 -5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상 -7.5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 -10℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -35℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 1을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -7.5℃ 이하, 보다 바람직하게는 -10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -35℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 1을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 2를 함유하는 조성물은, R404A와 동등 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다. 본 개시의 냉매 2를 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 보다 바람직하게는 -65℃ 이상 10℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 -60℃ 이상 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 2를 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 15℃ 이하, 보다 바람직하게는 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 2를 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물은, R134a와 동등 또는 그 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다. 본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 보다 바람직하게는 -65℃ 이상 15℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 -60℃ 이상 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 15℃ 이하, 보다 바람직하게는 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 바람직하게는 -65℃ 이상 15℃ 이하, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상 5℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 0℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 -5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물은, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도가 -75~20℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는 것이 바람직하다. 본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, 증발 온도는 보다 바람직하게는 -65℃ 이상 15℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 -60℃ 이상 10℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상 7.5℃ 이하, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상 5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도는 바람직하게는 20℃ 이하, 보다 바람직하게는 15℃ 이하, 더욱 바람직하게는 10℃ 이하, 특히 바람직하게는 5℃ 이하이다.
본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물이 사용되는 냉동 사이클에 있어서, R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 얻는 관점에서, 증발 온도는 바람직하게는 -75℃ 이상, 보다 바람직하게는 -60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 -55℃ 이상, 특히 바람직하게는 -50℃ 이상이다.
본 개시의 냉매 1, 냉매 2, 냉매 3 및 냉매 4(또는 그들을 포함하는 조성물)를 적용할 수 있는 냉동 장치로서는, 예를 들면, 공조 기기, 냉장고, 냉동고, 냉수기, 제빙기, 냉장 쇼케이스, 냉동 쇼케이스, 냉동 냉장 유닛, 냉동 냉장 창고용 냉동기, 차재용 공조 기기, 터보 냉동기 또는 스크류 냉동기를 바람직한 것으로서 들 수 있다. 이들 중에서도, 차재용 공조 기기가 보다 바람직하다. 차재용 공조 기기 중에서도, 가솔린차용 공조 기기, 하이브리드 자동차용 공조 기기, 전기 자동차용 공조 기기 또는 수소 자동차용 공조 기기가 더욱 바람직하다. 차재용 공조 기기 중에서도, 전기 자동차용 공조 기기가 특히 바람직하다.
본 개시의 냉매 1 또는 2를 함유하는 조성물은, R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507 또는 R513A의 대체 냉매로서의 사용에 적합하다. 본 개시의 냉매 1 또는 2를 함유하는 조성물은, R22, R404A, R407F, R407H, R448A, R449A, R454C, R455A 또는 R465A의 대체 냉매로서의 사용에 보다 적합하다. 또한, 본 개시의 냉매 1 또는 2를 함유하는 조성물은, 현재 범용되어 있는 R404A와 동등한 냉동 능력을 갖고, 또한 GWP가 충분히 작다는 성능을 갖기 때문에, R404A의 대체 냉매로서의 사용에 특히 적합하다.
본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물은, R134a, R1234yf 또는 CO2의 대체 냉매로서의 사용에 적합하다. 본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물은, R134a의 대체 냉매로서의 사용에 보다 적합하다. 또한, 본 개시의 냉매 3을 함유하는 조성물은, 현재 범용되어 있는 R134a와 비교하여 150% 이상의 냉동 능력을 갖고, 또한 GWP가 충분히 작다는 성능을 갖기 때문에, R134a의 대체 냉매로서의 사용에 특히 적합하다.
본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물은, R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf 또는 R1234ze의 대체 냉매로서의 사용에 적합하다. 본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물은, R12, R134a, R404A, R407C, R449C, R454C, R1234yf 또는 R1234ze의 대체 냉매로서의 사용에 보다 적합하다. 또한, 본 개시의 냉매 4를 함유하는 조성물은, 현재 범용되어 있는 R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 갖고, 또한 GWP가 충분히 작다는 특성을 갖기 때문에, R1234yf의 대체 냉매로서의 사용에 특히 적합하다.
본 개시의 냉매 5를 함유하는 조성물은, R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf 또는 R1234ze의 대체 냉매로서의 사용에 적합하다. 본 개시의 냉매 5를 함유하는 조성물은, R12, R134a 또는 R1234yf의 대체 냉매로서의 사용에 보다 적합하다. 또한, 본 개시의 냉매 5를 함유하는 조성물은, 현재 범용되어 있는 R1234yf와 비교하여 140% 이상의 냉동 능력을 갖고, 또한 GWP가 충분히 작다는 성능을 갖기 때문에, R1234yf의 대체 냉매로서의 사용에 특히 적합하다.
본 개시의 냉매 5를 함유하는 조성물은, 차재용 공조 기기에 이용하는 것이 바람직하다. 또, 당해 차재용 공조 기기가, 가솔린차용 공조 기기, 하이브리드 자동차용 공조 기기, 전기 자동차용 공조 기기 또는 수소 자동차용 공조 기기인 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 당해 차재용 공조 기기가 전기 자동차용 공조 기기인 것이 특히 바람직하다. 즉, 본 개시에 있어서, 냉매 5를 함유하는 조성물을, 전기 자동차에 이용하는 것이 특히 바람직하다.
2. 냉매 조성물
본 개시의 냉매 조성물은, 본 개시의 냉매를 적어도 포함하며, 본 개시의 냉매와 같은 용도를 위해서 사용할 수 있다.
또, 본 개시의 냉매 조성물은, 추가로 적어도 냉동기유와 혼합함으로써 냉동 장치용 작동 유체를 얻기 위해서 이용할 수 있다.
본 개시의 냉매 조성물은, 본 개시의 냉매에 더하여, 추가로 적어도 1종의 그 외의 성분을 함유한다. 본 개시의 냉매 조성물은, 필요에 따라, 이하의 그 외의 성분 중 적어도 1종을 함유하고 있어도 된다.
상술한 바와 같이, 본 개시의 냉매 조성물을, 냉동 장치에 있어서의 작동 유체로서 사용하기에 있어서는, 통상, 적어도 냉동기유와 혼합해서 이용된다.
여기서, 본 개시의 냉매 조성물은, 바람직하게는 냉동기유를 실질적으로 포함하지 않는다. 구체적으로는, 본 개시의 냉매 조성물은, 냉매 조성물 전체에 대한 냉동기유의 함유량이 바람직하게는 0~1질량%이며, 보다 바람직하게는 0~0.5질량%이며, 더욱 바람직하게는 0~0.25질량%이며, 특히 바람직하게는 0~0.1질량%이다.
2.1 물
본 개시의 냉매 조성물은 미량의 물을 포함해도 된다.
냉매 조성물에 있어서의 함수(含水) 비율은, 냉매 전체에 대해, 0~0.1질량%인 것이 바람직하고, 0~0.075질량%인 것이 보다 바람직하고, 0~0.05질량%인 것이 더욱 바람직하고, 0~0.025질량%인 것이 특히 바람직하다.
냉매 조성물이 미량의 수분을 포함함으로써, 냉매 중에 포함될 수 있는 불포화의 플루오로카본계 화합물의 분자 내 이중 결합이 안정화되고, 또, 불포화의 플루오로카본계 화합물의 산화도 일어나기 어려워지기 때문에, 냉매 조성물의 안정성이 향상한다. 수분을 포함하는 것에 의한 상기 효과를 얻는 관점에서는, 함수 비율의 하한값은 0.001질량% 정도이다. 예를 들면, 0.001~0.1질량%, 0.001~0.075질량%, 0.001~0.05질량%, 0.001~0.025질량%의 범위에서 함수 비율을 조정할 수 있다.
2.2 트레이서
트레이서는, 본 개시의 냉매 조성물이 희석, 오염, 그 외 어떠한 변경이 있었을 경우, 그 변경을 추적할 수 있도록 검출 가능한 농도로 본 개시의 냉매 조성물에 첨가된다.
본 개시의 냉매 조성물은, 상기 트레이서를 1종 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상기 트레이서로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 트레이서 중에서 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는, 본 개시의 냉매에 불가피적으로 혼입하는 불순물이 될 수 없는 화합물을 트레이서로서 선택한다.
상기 트레이서로서는, 예를 들면, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 클로로플루오로카본, 하이드로클로로카본, 플루오로카본, 중수소화 탄화수소, 중수소화 하이드로플루오로카본, 퍼플루오로카본, 플루오로에테르, 브롬화 화합물, 요오드화 화합물, 알코올, 알데히드, 케톤, 아산화질소(N2O) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 하이드로플루오로카본, 하이드로클로로플루오로카본, 클로로플루오로카본, 하이드로클로로카본, 플루오로카본 및 플루오로에테르가 바람직하다.
상기 트레이서로서는, 구체적으로는, 이하의 화합물(이하, 트레이서 화합물이라고도 칭한다)이 보다 바람직하다.
HCC-40(클로로메탄, CH3Cl)
HFC-41(플루오로메탄, CH3F)
HFC-161(플루오로에탄, CH3CH2F)
HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, CF3CH2CHF2)
HFC-236fa(1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, CF3CH2CF3)
HFC-236ea(1,1,1,2,3,3-헥사플루오로프로판, CF3CHFCHF2)
HCFC-22(클로로디플루오로메탄, CHClF2)
HCFC-31(클로로플루오로메탄, CH2ClF)
CFC-1113(클로로트리플루오로에틸렌, CF2=CClF)
HFE-125(트리플루오로메틸-디플루오로메틸에테르, CF3OCHF2)
HFE-134a(트리플루오로메틸-플루오로메틸에테르, CF3OCH2F)
HFE-143a(트리플루오로메틸-메틸에테르, CF3OCH3)
HFE-227ea(트리플루오로메틸-테트라플루오로에틸에테르, CF3OCHFCF3)
HFE-236fa(트리플루오로메틸-트리플루오로에틸에테르, CF3OCH2CF3)
상기 트레이서 화합물은, 10질량 백만분율(ppm)~1000ppm의 합계 농도로 냉매 조성물 중에 존재할 수 있다. 상기 트레이서 화합물은 30ppm~500ppm의 합계 농도로 냉매 조성물 중에 존재하는 것이 바람직하고, 50ppm~300ppm의 합계 농도로 냉매 조성물 중에 존재하는 것이 보다 바람직하고, 75ppm~250ppm의 합계 농도로 냉매 조성물 중에 존재하는 것이 더욱 바람직하고, 100ppm~200ppm의 합계 농도로 냉매 조성물 중에 존재하는 것이 특히 바람직하다.
2.3 자외선 형광 염료
본 개시의 냉매 조성물은, 자외선 형광 염료를 1종 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상기 자외선 형광 염료로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 자외선 형광 염료 중에서 적절히 선택할 수 있다.
상기 자외선 형광 염료로서는, 예를 들면, 나프탈이미드, 쿠마린, 안트라센, 페난트렌, 크산텐, 티오크산텐, 나프토크산텐 및 플루오레세인, 그리고 이들의 유도체를 들 수 있다. 이들 중에서도, 나프탈이미드 및 쿠마린이 바람직하다.
상기 자외선 형광 염료의 함유 비율은, 특별히 한정되지 않고, 냉매 전체에 대해, 통상, 0.01~5질량%이며, 0.05~3질량%가 바람직하고, 0.1~2질량%가 보다 바람직하고, 0.25~1.5질량%가 더욱 바람직하고, 0.5~1질량%가 특히 바람직하다.
2.4 안정제
본 개시의 냉매 조성물은, 안정제를 1종 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상기 안정제로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 안정제 중에서 적절히 선택할 수 있다.
상기 안정제로서는, 예를 들면, 니트로 화합물, 에테르류, 아민류 등을 들 수 있다.
니트로 화합물로서는, 예를 들면, 니트로메탄, 니트로에탄 등의 지방족 니트로 화합물, 및 니트로벤젠, 니트로스티렌 등의 방향족 니트로 화합물 등을 들 수 있다.
에테르류로서는, 예를 들면, 1,4-디옥산 등을 들 수 있다.
아민류로서는, 예를 들면, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필아민, 디페닐아민 등을 들 수 있다.
상기 안정제로서는, 상기 니트로 화합물, 에테르류 및 아민류 이외에도, 부틸하이드록시크실렌, 벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
상기 안정제의 함유 비율은, 특별히 한정되지 않고, 냉매 전체에 대해, 통상, 0.01~5질량%이며, 0.05~3질량%가 바람직하고, 0.1~2질량%가 보다 바람직하고, 0.25~1.5질량%가 더욱 바람직하고, 0.5~1질량%가 특히 바람직하다.
또한, 본 개시의 냉매 조성물의 안정성의 평가 방법은, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 수법으로 평가할 수 있다. 그러한 수법 중 일례로서, ASHRAE 표준 97-2007에 따라 유리 불소 이온의 양을 지표로 하여 평가하는 방법 등을 들 수 있다. 그 외에도, 전체 산가(total acid number)를 지표로 하여 평가하는 방법 등도 들 수 있다. 이 방법은, 예를 들면, ASTM D 974-06에 따라서 행할 수 있다.
2.5 중합 금지제
본 개시의 냉매 조성물은, 중합 금지제를 1종 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상기 중합 금지제로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 중합 금지제 중에서 적절히 선택할 수 있다.
상기 중합 금지제로서는, 예를 들면, 4-메톡시-1-나프톨, 하이드로퀴논, 하이드로퀴논메틸에테르, 디메틸-t-부틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-p-크레졸, 벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
상기 중합 금지제의 함유 비율은, 특별히 한정되지 않고, 냉매 전체에 대해, 통상, 0.01~5질량%이며, 0.05~3질량%가 바람직하고, 0.1~2질량%가 보다 바람직하고, 0.25~1.5질량%가 더욱 바람직하고, 0.5~1질량%가 특히 바람직하다.
2.6 냉매 조성물에 포함할 수 있는 그 외의 성분
본 개시의 냉매 조성물은, 이하의 성분도 포함할 수 있는 것으로 들 수 있다.
예를 들면, 상술한 냉매와는 상이한 불소화 탄화수소를 함유할 수 있다. 다른 성분으로서의 불소화 탄화수소는 특별히 한정되지 않고, HCFC-1122 및 HCFC-124, CFC-1113으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 불소화 탄화수소를 들 수 있다.
또, 그 외의 성분으로서는, 예를 들면, 식 (A)：CmHnXp[식 중, X는 각각 독립적으로 불소 원자, 염소 원자 또는 브롬 원자를 나타내고, m은 1 또는 2이며, 2m+2≥n+p이며, p≥1이다.]로 표시되는 적어도 1종의 할로겐화 유기 화합물을 함유할 수 있다. 상기 할로겐화 유기 화합물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 디플루오로클로로메탄, 클로로메탄, 2-클로로-1,1,1,2,2-펜타플루오로에탄, 2-클로로-1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 2-클로로-1,1-디플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌 등이 바람직하다.
또, 그 외의 성분으로서는, 예를 들면, 식 (B)：CmHnXp[식 중, X는 각각 독립적으로 할로겐 원자가 아닌 원자를 나타내고, m은 1 또는 2이며, 2m+2≥n+p이며, p≥1이다.]로 표시되는 적어도 1종의 유기 화합물을 함유할 수 있다. 상기 유기 화합물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 프로판, 이소부탄 등이 바람직하다.
이들 불소화 탄화수소, 식 (A)로 표시되는 할로겐화 유기 화합물, 및 식 (B)로 표시되는 유기 화합물의 함유량은 한정적이지 않으나, 이들의 합계량으로서, 냉매 조성물의 전체량에 대해 0.5질량% 이하가 바람직하고, 0.3질량% 이하가 보다 바람직하고, 0.1질량% 이하가 특히 바람직하다.
3. 냉동기유 함유 작동 유체
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 본 개시의 냉매 또는 냉매 조성물과 냉동기유를 적어도 포함하고, 냉동 장치에 있어서의 작동 유체로서 이용된다. 구체적으로는, 본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 냉동 장치의 압축기에 있어서 사용되는 냉동기유와, 냉매 또는 냉매 조성물이 서로 섞임으로써 얻어진다.
상기 냉동기유의 함유 비율은, 특별히 한정되지 않고, 냉동기유 함유 작동 유체 전체에 대해, 통상, 10~50질량%이며, 12.5~45질량%가 바람직하고, 15~40질량%가 보다 바람직하고, 17.5~35질량%가 더욱 바람직하고, 20~30질량%가 특히 바람직하다.
3.1 냉동기유
본 개시의 조성물은, 냉동기유를 1종 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상기 냉동기유로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 냉동기유 중에서 적절히 선택할 수 있다. 그 때에는, 필요에 따라, 본 개시의 냉매의 혼합물(본 개시의 혼합 냉매)과의 상용성(miscibility) 및 본 개시의 혼합 냉매의 안정성 등을 향상하는 작용 등의 점에서 보다 우수한 냉동기유를 적절히 선택할 수 있다.
상기 냉동기유의 기유로서는, 예를 들면, 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리올에스테르(POE) 및 폴리비닐에테르(PVE)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
상기 냉동기유는, 상기 기유에 더하여, 추가로 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
상기 첨가제는, 산화 방지제, 극압제, 산 포착제, 산소 포착제, 구리 불활성화제, 방청제, 유성제 및 소포제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이어도 된다.
상기 냉동기유로서는, 윤활의 점에서, 40℃에 있어서의 동점도가 5~400cSt인 것이 바람직하다.
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 필요에 따라, 추가로 적어도 1종의 첨가제를 포함해도 된다. 첨가제로서는 예를 들면 이하의 상용화제 등을 들 수 있다.
3.2 상용화제
본 개시의 냉동기유 함유 작동 유체는, 상용화제를 1종 단독으로 함유해도 되고, 2종 이상을 함유해도 된다.
상기 상용화제로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적으로 이용되는 상용화제 중에서 적절히 선택할 수 있다.
상기 상용화제로서는, 예를 들면, 폴리옥시알킬렌글리콜에테르, 아미드, 니트릴, 케톤, 클로로카본, 에스테르, 락톤, 아릴에테르, 플루오로에테르, 1,1,1-트리플루오로알칸 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리옥시알킬렌글리콜에테르가 바람직하다.
실시예
이하에, 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 개시는, 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
시험예 1-1
실시예 1-1~1-13, 비교예 1-1~1-2 및 참고예 1-1(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(National Institute of Science and Technology(NIST) 제조)를 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-50℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
「증발 온도 -50℃」란, 냉동 장치가 구비하는 증발기에 있어서의 혼합 냉매의 증발 온도가 -50℃인 것을 의미한다. 또, 「응축 온도 40℃」란, 냉동 장치가 구비하는 응축기에 있어서의 혼합 냉매의 응축 온도가 40℃인 것을 의미한다.
시험예 1-1의 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1은, 본 개시의 냉매 1의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 1 중, 「COP비」 및 「냉동 능력비」란, R404A에 대한 비율(%)을 나타낸다. 표 1 중, 「포화 압력(40℃)」이란, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력을 나타낸다. 표 1 중, 「토출 온도(℃)」란, 상기 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산에 있어서, 냉동 사이클 중에서 가장 냉매의 온도가 높아지는 온도를 나타낸다.
성적 계수(COP)는, 다음 식에 의해 구했다.
COP=(냉동 능력 또는 난방 능력)/소비 전력량
압축비는, 다음 식에 의해 구했다.
압축비=응축 압력(Mpa)/증발 압력(Mpa)
혼합 냉매의 연소성은, 혼합 냉매의 혼합 조성을 WCF 농도로 하고, ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 따라 연소 속도를 측정함으로써, 판단했다. 연소 속도가 0cm/s~10cm/s가 되는 것은 「클래스 2L(미연)」, 연소 속도가 10cm/s 초과가 되는 것은 「클래스 2(약연)」로 하고, 화염 전파가 없는 것은 「클래스 1(불연)」로 했다. 표 1 중, 「ASHRAE 연소성 구분」이란, 이 판정 기준에 의거하는 결과를 나타내고 있다.
연소 속도 시험은 이하와 같이 행했다. 우선, 사용한 혼합 냉매는 99.5% 또는 그 이상의 순도로 하고, 진공 게이지 상에 공기의 흔적이 보이지 않게 될 때까지 동결, 펌핑 및 해동의 사이클을 반복함으로써 탈기했다. 폐쇄법에 의해 연소 속도를 측정했다. 초기 온도는 주위 온도로 했다. 점화는, 시료 셀의 중심에서 전극 간에 전기적 스파크를 발생시킴으로써 행했다. 방전의 지속 시간은 1.0~9.9ms로 하고, 점화 에너지는 전형적으로는 약 0.1~1.0J이었다. 슐리렌 사진을 사용하여 불꽃의 확산을 시각화했다. 광을 통과하는 2개의 아크릴창을 구비한 원통형 용기(내경：155mm, 길이：198mm)를 시료 셀로서 이용하고, 광원으로서는 크세논 램프를 이용했다. 불꽃의 슐리렌 화상을 고속 디지털 비디오 카메라로 600fps의 프레이밍 속도로 기록하고, PC에 저장했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여 측정을 실시했다.
구체적으로는, 연소의 상태를 육안 및 녹화 촬영할 수 있도록 내용적 12리터의 구형 유리 플라스크를 사용하고, 유리 플라스크는 연소에 의해 과대한 압력이 발생했을 때에는 상부의 덮개로부터 가스가 개방되도록 했다. 착화 방법은 바닥부에서부터 1/3의 높이에 유지된 전극으로부터의 방전에 의해 발생시켰다.
＜시험 조건＞
시험 용기：280mmφ 구형(내용적：12리터)
시험 온도：60℃±3℃
압력：101.3kPa±0.7kPa
수분：건조 공기 1g당 0.0088g±0.0005g(23℃에 있어서의 상대 습도 50%의 수분량)
냉매 조성물/공기 혼합비：1vol.%단위±0.2vol.%
냉매 조성물 혼합：±0.1질량%
점화 방법：교류 방전, 전압 15kV, 전류 30mA, 네온 변압기
전극 간격：6.4mm(1/4inch)
스파크：0.4초±0.05초
판정 기준：
·착화점을 중심으로 90도보다 크게 화염이 확산된 경우=화염 전파 있음(가연)
·착화점을 중심으로 90도 이하의 화염의 확산이었을 경우=화염 전파 없음(불연)
시험예 1-2
실시예 1-14~1-26, 비교예 1-3~1-4 및 참고예 1-2(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-35℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
시험예 1-2의 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2는, 본 개시의 냉매 1의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 2 중, 각 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 1-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 1-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 1-3
실시예 1-27~1-39, 비교예 1-5~1-6 및 참고예 1-3(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-10℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
시험예 1-3의 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3은, 본 개시의 냉매 1의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 3 중, 각 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 1-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 1-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 1-4
비교예 1-7~1-21 및 참고예 1-4(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-80℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
시험예 1-4의 결과를 표 4에 나타낸다. 표 4는, 본 개시의 냉매 1의 비교예를 나타내고 있다. 표 4 중, 각 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 1-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 1-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 1-5
비교예 1-22~1-36 및 참고예 1-5(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
10℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
시험예 1-5의 결과를 표 5에 나타낸다. 표 5는, 본 개시의 냉매 1의 비교예를 나타내고 있다. 표 5 중, 각 용어의 의미는, 시험예 1-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 1-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 1-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 1-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 2-1
실시예 2-1~2-6, 비교예 2-1~2-9 및 참고예 2-1(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-50℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
「증발 온도 -50℃」란, 냉동 장치가 구비하는 증발기에 있어서의 혼합 냉매의 증발 온도가 -50℃인 것을 의미한다. 또, 「응축 온도 40℃」란, 냉동 장치가 구비하는 응축기에 있어서의 혼합 냉매의 응축 온도가 40℃인 것을 의미한다.
시험예 2-1의 결과를 표 6에 나타낸다. 표 6은, 본 개시의 냉매 2의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 6 중, 「COP비」 및 「냉동 능력비」란, R404A에 대한 비율(%)을 나타낸다. 표 6 중, 「포화 압력(40℃)」이란, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력을 나타낸다. 표 6 중, 「토출 온도(℃)」란, 상기 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산에 있어서, 냉동 사이클 중에서 가장 냉매의 온도가 높아지는 온도를 나타낸다.
성적 계수(COP)는, 다음 식에 의해 구했다.
COP=(냉동 능력 또는 난방 능력)/소비 전력량
압축비는, 다음 식에 의해 구했다.
압축비=응축 압력(Mpa)/증발 압력(Mpa)
혼합 냉매의 연소성은, 혼합 냉매의 혼합 조성을 WCF 농도로 하고, ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 따라 연소 속도를 측정함으로써, 판단했다. 연소 속도가 0cm/s~10cm/s가 되는 것은 「클래스 2L(미연)」, 연소 속도가 10cm/s 초과가 되는 것은 「클래스 2(약연)」로 하고, 화염 전파가 없는 것은 「클래스 1(불연)」로 했다. 표 6 중, 「ASHRAE 연소성 구분」이란, 이 판정 기준에 의거하는 결과를 나타내고 있다.
연소 속도 시험은 이하와 같이 행했다. 우선, 사용한 혼합 냉매는 99.5% 또는 그 이상의 순도로 하고, 진공 게이지 상에 공기의 흔적이 보이지 않게 될 때까지 동결, 펌핑 및 해동의 사이클을 반복함으로써 탈기했다. 폐쇄법에 의해 연소 속도를 측정했다. 초기 온도는 주위 온도로 했다. 점화는, 시료 셀의 중심에서 전극 간에 전기적 스파크를 발생시킴으로써 행했다. 방전의 지속 시간은 1.0~9.9ms로 하고, 점화 에너지는 전형적으로는 약 0.1~1.0J이었다. 슐리렌 사진을 사용하여 불꽃의 확산을 시각화했다. 광을 통과하는 2개의 아크릴창을 구비한 원통형 용기(내경：155mm, 길이：198mm)를 시료 셀로서 이용하고, 광원으로서는 크세논 램프를 이용했다. 불꽃의 슐리렌 화상을 고속 디지털 비디오 카메라로 600fps의 프레이밍 속도로 기록하고, PC에 저장했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여 측정을 실시했다.
구체적으로는, 연소 상태가 육안 및 녹화 촬영할 수 있도록 내용적 12리터의 구형 유리 플라스크를 사용하고, 유리 플라스크는 연소에 의해 과대한 압력이 발생했을 때에는 상부의 덮개로부터 가스가 개방되도록 했다. 착화 방법은 바닥부에서부터 1/3의 높이에 유지된 전극으로부터의 방전에 의해 발생시켰다.
＜시험 조건＞
시험 용기：280mmφ 구형(내용적：12리터)
시험 온도：60℃±3℃
압력：101.3kPa±0.7kPa
수분：건조 공기 1g당 0.0088g±0.0005g(23℃에 있어서의 상대 습도 50%의 수분량)
냉매 조성물/공기 혼합비：1vol.%단위±0.2vol.%
냉매 조성물 혼합：±0.1질량%
점화 방법：교류 방전, 전압 15kV, 전류 30mA, 네온 변압기
전극 간격：6.4mm(1/4inch)
스파크：0.4초±0.05초
판정 기준：
·착화점을 중심으로 90도보다 크게 화염이 확산된 경우=화염 전파 있음(가연)
·착화점을 중심으로 90도 이하의 화염의 확산이었을 경우=화염 전파 없음(불연)
시험예 2-2
실시예 2-7~2-12, 비교예 2-10~2-18 및 참고예 2-2(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-35℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
시험예 2-2의 결과를 표 7에 나타낸다. 표 7은, 본 개시의 냉매 2의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 7 중, 각 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 2-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 2-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 2-3
실시예 2-13~2-18, 비교예 2-19~2-27 및 참고예 2-3(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-10℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
시험예 2-3의 결과를 표 8에 나타낸다. 표 8은, 본 개시의 냉매 2의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 8 중, 각 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 2-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 2-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 2-4
실시예 2-19~2-24, 비교예 2-28~2-36 및 참고예 2-4(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-80℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
시험예 2-4의 결과를 표 9에 나타낸다. 표 9는, 본 개시의 냉매 2의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 9 중, 각 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 2-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 2-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 2-5
실시예 2-25~2-30, 비교예 2-37~2-45 및 참고예 2-5(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 40℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
10℃
응축 온도
40℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
상기 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
시험예 2-5의 결과를 표 10에 나타낸다. 표 10은, 본 개시의 냉매 2의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 10 중, 각 용어의 의미는, 시험예 2-1과 동일하다.
성적 계수(COP) 및 압축비는, 시험예 2-1과 동일하게 하여 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 판단했다. 연소 속도 시험은, 시험예 2-1과 동일하게 하여 행했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여, 시험예 2-1과 동일한 방법 및 시험 조건으로 측정했다.
시험예 3
실시예 3-1~3-5, 비교예 3-1~3-5, 참고예 3-1(R134a) 및 참고예 3-2(R404A)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도, 포화 온도 45℃에 있어서의 포화 압력, 응축 압력 및 증발 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-10℃
응축 온도
45℃
과열 온도
20K
과냉각 온도
0K
압축기 효율
70%
「증발 온도 -10℃」란, 냉동 장치가 구비하는 증발기에 있어서의 혼합 냉매의 증발 온도가 -10℃인 것을 의미한다. 또, 「응축 온도 45℃」란, 냉동 장치가 구비하는 응축기에 있어서의 혼합 냉매의 응축 온도가 45℃인 것을 의미한다.
시험예 3의 결과를 표 11에 나타낸다. 표 11은, 본 개시의 냉매 3의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 11 중, 「COP비」 및 「냉동 능력비」란, R134a에 대한 비율(%)을 나타낸다. 표 11 중, 「포화 압력(45℃)」이란, 포화 온도 45℃에 있어서의 포화 압력을 나타낸다. 표 11 중, 「토출 온도(℃)」란, 상기 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산에 있어서, 냉동 사이클 중에서 가장 냉매의 온도가 높아지는 온도를 나타낸다.
성적 계수(COP)는, 다음 식에 의해 구했다.
COP=(냉동 능력 또는 난방 능력)/소비 전력량
임계 온도는, National Institute of Science and Technology(NIST) 및 Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database(Refprop 10.0)를 사용하여, 계산을 실시함으로써 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 혼합 냉매의 혼합 조성을 WCF 농도로 하고, ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 따라 연소 속도를 측정함으로써, 판단했다. 연소 속도가 0cm/s~10cm/s가 되는 것은 「클래스 2L(미연)」, 연소 속도가 10cm/s 초과가 되는 것은 「클래스 2(약연)」로 하고, 화염 전파가 없는 것은 「클래스 1(불연)」로 했다. 표 11 중, 「ASHRAE 연소성 구분」이란, 이 판정 기준에 의거하는 결과를 나타내고 있다.
연소 속도 시험은 이하와 같이 행했다. 우선, 사용한 혼합 냉매는 99.5% 또는 그 이상의 순도로 하고, 진공 게이지 상에 공기의 흔적이 보이지 않게 될 때까지 동결, 펌핑 및 해동의 사이클을 반복함으로써 탈기했다. 폐쇄법에 의해 연소 속도를 측정했다. 초기 온도는 주위 온도로 했다. 점화는, 시료 셀의 중심에서 전극 간에 전기적 스파크를 발생시킴으로써 행했다. 방전의 지속 시간은 1.0~9.9ms로 하고, 점화 에너지는 전형적으로는 약 0.1~1.0J이었다. 슐리렌 사진을 사용하여 불꽃의 확산을 시각화했다. 광을 통과하는 2개의 아크릴창을 구비한 원통형 용기(내경：155mm, 길이：198mm)를 시료 셀로서 이용하고, 광원으로서는 크세논 램프를 이용했다. 불꽃의 슐리렌 화상을 고속 디지털 비디오 카메라로 600fps의 프레이밍 속도로 기록하고, PC에 저장했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여 측정을 실시했다.
구체적으로는, 연소 상태가 육안 및 녹화 촬영할 수 있도록 내용적 12리터의 구형 유리 플라스크를 사용하고, 유리 플라스크는 연소에 의해 과대한 압력이 발생했을 때에는 상부의 덮개로부터 가스가 개방되도록 했다. 착화 방법은 바닥부에서부터 1/3의 높이에 유지된 전극으로부터의 방전에 의해 발생시켰다.
＜시험 조건＞
시험 용기：280mmφ 구형(내용적：12리터)
시험 온도：60℃±3℃
압력：101.3kPa±0.7kPa
수분：건조 공기 1g당 0.0088g±0.0005g(23℃에 있어서의 상대 습도 50%의 수분량)
냉매 조성물/공기 혼합비：1vol.%단위±0.2vol.%
냉매 조성물 혼합：±0.1질량%
점화 방법：교류 방전, 전압 15kV, 전류 30mA, 네온 변압기
전극 간격：6.4mm(1/4inch)
스파크：0.4초±0.05초
판정 기준：
·착화점을 중심으로 90도보다 크게 화염이 확산된 경우=화염 전파 있음(가연)
·착화점을 중심으로 90도 이하의 화염의 확산이었을 경우=화염 전파 없음(불연)
시험예 4
실시예 4-1~4-7 및 비교예 4-1~4-5에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 토출 온도 및 포화 온도 -10℃에 있어서의 포화 압력은, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
5℃
응축 온도
45℃
과열 온도
5K
과냉각 온도
5K
압축기 효율
70%
「증발 온도 5℃」란, 냉동 장치가 구비하는 증발기에 있어서의 혼합 냉매의 증발 온도가 5℃인 것을 의미한다. 또, 「응축 온도 45℃」란, 냉동 장치가 구비하는 응축기에 있어서의 혼합 냉매의 응축 온도가 45℃인 것을 의미한다.
시험예 4의 결과를 표 12에 나타낸다. 표 12는, 본 개시의 냉매 4의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 12 중, 「COP비」 및 「냉동 능력비」란, R1234yf에 대한 비율(%)을 나타낸다. 표 12 중, 「포화 압력(-10℃)」이란, 냉장 조건의 증발 온도의 대표값으로서의 포화 온도 -10℃에 있어서의 포화 압력을 나타낸다. 표 12 중, 「토출 온도(℃)」란, 상기 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산에 있어서, 냉동 사이클 중에서 가장 냉매의 온도가 높아지는 온도를 나타낸다.
성적 계수(COP)는, 다음 식에 의해 구했다.
COP=(냉동 능력 또는 난방 능력)/소비 전력량
임계 온도는, National Institute of Science and Technology(NIST) 및 Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database(Refprop 10.0)를 사용하여, 계산을 실시함으로써 구했다.
혼합 냉매의 연소성은, 혼합 냉매의 혼합 조성을 WCF 농도로 하고, ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 따라 연소 속도를 측정함으로써, 판단했다. 연소 속도가 0cm/s~10cm/s가 되는 것을 「클래스 2L(미연)」, 연소 속도가 10cm/s 초과가 되는 것은 「클래스 2(약연)」로 하고, 화염 전파가 없는 것은 「클래스 1(불연)」로 했다. 표 12 중, 「ASHRAE 연소성 구분」이란, 이 판정 기준에 의거하는 결과를 나타내고 있다.
연소 속도 시험은 이하와 같이 행했다. 우선, 사용한 혼합 냉매는 99.5% 또는 그 이상의 순도로 하고, 진공 게이지 상에 공기의 흔적이 보이지 않게 될 때까지 동결, 펌핑 및 해동의 사이클을 반복함으로써 탈기했다. 폐쇄법에 의해 연소 속도를 측정했다. 초기 온도는 주위 온도로 했다. 점화는, 시료 셀의 중심에서 전극 간에 전기적 스파크를 발생시킴으로써 행했다. 방전의 지속 시간은 1.0~9.9ms로 하고, 점화 에너지는 전형적으로는 약 0.1~1.0J이었다. 슐리렌 사진을 사용하여 불꽃의 확산을 시각화했다. 광을 통과하는 2개의 아크릴창을 구비한 원통형 용기(내경：155mm, 길이：198mm)를 시료 셀로서 이용하고, 광원으로서는 크세논 램프를 이용했다. 불꽃의 슐리렌 화상을 고속 디지털 비디오 카메라로 600fps의 프레이밍 속도로 기록하고, PC에 저장했다.
혼합 냉매의 연소 범위는, ASTM E681-09에 의거하는 측정 장치(도 1을 참조)를 이용하여 측정을 실시했다.
구체적으로는, 연소 상태가 육안 및 녹화 촬영할 수 있도록 내용적 12리터의 구형 유리 플라스크를 사용하고, 유리 플라스크는 연소에 의해 과대한 압력이 발생했을 때에는 상부의 덮개로부터 가스가 개방되도록 했다. 착화 방법은 바닥부에서부터 1/3의 높이에 유지된 전극으로부터의 방전에 의해 발생시켰다.
＜시험 조건＞
시험 용기：280mmφ 구형(내용적：12리터)
시험 온도：60℃±3℃
압력：101.3kPa±0.7kPa
수분：건조 공기 1g당 0.0088g±0.0005g(23℃에 있어서의 상대 습도 50%의 수분량)
냉매 조성물/공기 혼합비：1vol.%단위±0.2vol.%
냉매 조성물 혼합：±0.1질량%
점화 방법：교류 방전, 전압 15kV, 전류 30mA, 네온 변압기
전극 간격：6.4mm(1/4inch)
스파크：0.4초±0.05초
판정 기준：
·착화점을 중심으로 90도보다 크게 화염이 확산된 경우=화염 전파 있음(가연)
·착화점을 중심으로 90도 이하의 화염의 확산이었을 경우=화염 전파 없음(불연)
시험예 5
실시예 5-1~5-13, 비교예 5-1~5-3 및 참고예 5-1(R134a)에 나타나는 혼합 냉매의 GWP는, IPCC 제4차 보고서의 값에 의거하여 평가했다.
이들 혼합 냉매의 COP, 냉동 능력, 비점 및 토출 온도는, Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 구했다.
증발 온도
-30℃
응축 온도
30℃
과열 온도
5K
과냉각 온도
5K
압축기 효율
70%
「증발 온도 -30℃」란, 냉동 장치가 구비하는 증발기에 있어서의 혼합 냉매의 증발 온도가 -30℃인 것을 의미한다. 또, 「응축 온도 30℃」란, 냉동 장치가 구비하는 응축기에 있어서의 혼합 냉매의 응축 온도가 30℃인 것을 의미한다.
시험예 5의 결과를 표 13에 나타낸다. 표 13은, 본 개시의 냉매 5의 실시예 및 비교예를 나타내고 있다. 표 13 중, 「COP비」 및 「냉동 능력비」란, R1234yf에 대한 비율(%)을 나타낸다. 표 13 중, 「토출 온도(℃)」란, 상기 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산에 있어서, 냉동 사이클 중에서 가장 냉매의 온도가 높아지는 온도를 나타낸다. 표 13 중, 「비점(℃)」이란, 혼합 냉매의 액상이 대기압(101.33kPa)이 되는 온도를 나타낸다. 표 13 중, 「동력의 소비 전력량(%)」이란, 전기 자동차가 주행하기 위해 사용한 전기 에너지를 나타내고, 냉매를 HFO-1234yf로 했을 때 소비 전력량과의 비로 나타낸다. 표 13 중, 「난방의 소비 전력량(%)」이란, 전기 자동차가 난방을 운전하기 위해 사용한 전기 에너지를 나타내고, 냉매를 HFO-1234yf로 했을 때 소비 전력량과의 비로 나타낸다. 표 13 중, 「주행 가능 거리」란, 일정한 전기 용량의 2차 전지를 탑재한 전기 자동차에 있어서, 난방하지 않고(난방의 소비 전력이 0) 주행한 경우의 주행 가능 거리를 100%로 했을 경우의 난방 있음으로 주행한 경우의 주행 가능 거리를 상대 비율(%)을 나타낸 것이다.
성적 계수(COP)는, 다음 식에 의해 구했다.
COP=(냉동 능력 또는 난방 능력)/소비 전력량
혼합 냉매의 연소성은, 혼합 냉매의 혼합 조성을 WCF 농도로 하고, ANSI/ASHRAE34-2013 규격에 따라 연소 속도를 측정함으로써 판단했다. 연소 속도의 측정은 이하와 같이 행했다. 우선, 사용한 혼합 냉매는 99.5% 또는 그 이상의 순도로 하고, 진공 게이지 상에 공기의 흔적이 보이지 않게 될 때까지 동결, 펌핑 및 해동의 사이클을 반복함으로써 탈기했다. 폐쇄법에 의해 연소 속도를 측정했다. 초기 온도는 주위 온도로 했다. 점화는, 시료 셀의 중심에서 전극 간에 전기적 스파크를 발생시킴으로써 행했다. 방전의 지속 시간은 1.0~9.9ms로 하고, 점화 에너지는 전형적으로는 약 0.1~1.0J이었다. 슐리렌 사진을 사용하여 불꽃의 확산을 시각화했다. 광을 통과하는 2개의 아크릴창을 구비한 원통형 용기(내경：155mm, 길이：198mm)를 시료 셀로서 이용하고, 광원으로서는 크세논 램프를 이용했다. 불꽃의 슐리렌 화상을 고속 디지털 비디오 카메라로 600fps의 프레이밍 속도로 기록하고, PC에 저장했다.
난방 방법은, 비점이 -40℃를 초과하는 냉매에서는 난방에 전기 히터 방식을 이용하고, 비점이 -40℃ 이하인 냉매에는 난방에 히트 펌프 방식을 이용했다.
난방 사용 시의 소비 전력량은, 다음 식에 의해 구했다.
난방 사용 시의 소비 전력량=난방 능력/난방 COP
또한, 난방 COP란 「난방 효율」을 의미한다.
난방 효율에 대해, 전기 히터의 경우는 난방 COP=1이며, 동력과 동등한 전극을 난방에 소비한다. 즉, 난방의 소비 전력은 E=E/(1+COP)가 된다. 한편, 히트 펌프의 경우는 Refprop 10.0(NIST 제조)을 사용하여, 하기 조건으로 혼합 냉매의 냉동 사이클 이론 계산을 실시함으로써 난방 COP를 구했다.
증발 온도
-30℃
응축 온도
30℃
과열 온도
5K
과냉각 온도
5K
압축기 효율
70%
주행 가능 거리는, 다음 식에 의해 구했다.
주행 가능 거리=(전지 용량)/(동력의 소비 전력량＋난방에서의 소비 전력량)
1: 주입 라인
2: 샘플링 라인
3: 온도계 4: 압력계
5: 전극 6: 교반 날개(PTFE제)
3: 온도계 4: 압력계
5: 전극 6: 교반 날개(PTFE제)
Claims (26)
- 냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 35.0~65.0질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 65.0~35.0질량%이며,
상기 냉매가, 증발 온도가 -75~-5℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 조성물. - 청구항 1에 있어서,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 41.3~53.5질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 58.7~46.5질량%인, 조성물. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 조성물. - 냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 40.5~49.2질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 59.5~50.8질량%인, 조성물. - 청구항 4에 있어서,
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 조성물. - 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
상기 냉매가, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507 또는 R513A의 대체 냉매로서 이용되는, 조성물. - 냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~39.8질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~60.2질량%인, 조성물. - 청구항 8에 있어서,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 31.1~37.9질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 68.9~62.1질량%인, 조성물. - 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 조성물. - 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉매가, 증발 온도가 -75~15℃인 냉동 사이클을 운전하기 위해서 이용되는, 조성물. - 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
R134a, R1234yf 또는 CO2의 대체 냉매로서 이용되는, 조성물. - 냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 21.0~28.4질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 79.0~71.6질량%인, 조성물. - 청구항 13에 있어서,
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 조성물. - 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
R12, R22, R134a, R404A, R407A, R407C, R407F, R407H, R410A, R413A, R417A, R422A, R422B, R422C, R422D, R423A, R424A, R426A, R427A, R430A, R434A, R437A, R438A, R448A, R449A, R449B, R449C, R452A, R452B, R454A, R454B, R454C, R455A, R465A, R502, R507, R513A, R1234yf 또는 R1234ze의 대체 냉매로서 이용되는, 조성물. - 냉매를 함유하는 조성물로서,
상기 냉매가, 트랜스-1,2-디플루오로에틸렌(HFO-1132(E)) 및 2,3,3,3-테트라플루오로프로펜(HFO-1234yf)을 함유하고,
HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf의 전체 질량에 대해,
HFO-1132(E)의 함유 비율이 12.1~72.0질량%이며,
HFO-1234yf의 함유 비율이 87.9~28.0질량%이며,
상기 냉매가, 차재용 공조 기기에 이용되는, 조성물. - 청구항 16에 있어서,
상기 공조 기기가, 가솔린차용, 하이브리드 자동차용, 전기 자동차용 또는 수소 자동차용인, 조성물. - 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
상기 냉매가, HFO-1132(E) 및 HFO-1234yf만으로 이루어지는, 조성물. - 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
R12, R134a 또는 R1234yf의 대체 냉매로서 이용되는, 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
물, 트레이서, 자외선 형광 염료, 안정제 및 중합 금지제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 물질을 함유하는, 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 냉동기유를 함유하며, 냉동 장치용 작동 유체로서 이용되는, 조성물. - 청구항 21에 있어서,
상기 냉동기유는, 폴리알킬렌글리콜(PAG), 폴리올에스테르(POE) 및 폴리비닐에테르(PVE)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 폴리머를 함유하는, 조성물. - 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는 공정을 포함하는, 냉동 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 이용하여 냉동 사이클을 운전하는, 냉동 장치의 운전 방법.
- 청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 기재된 조성물을 작동 유체로서 포함하는, 냉동 장치.
- 청구항 25에 있어서,
공조 기기, 냉장고, 냉동고, 냉수기, 제빙기, 냉장 쇼케이스, 냉동 쇼케이스, 냉동 냉장 유닛, 냉동 냉장 창고용 냉동기, 차재용 공조 기기, 터보 냉동기 또는 스크류 냉동기인, 냉동 장치.
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