TW555843B - Composition that can be used as a refrigerant - Google Patents

Description

555843 經濟部智慧財產局員工消費合作社印奴 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明之標的是一種包括五氟乙烷，1，1，1，2 -四氟乙烷，及二甲醚之組成物，它在冷凍及/或空氣調 節中之用途及含彼之熱傳系統。 熱傳系統包括例如冰箱，熱泵及空氣調節系統。 在此種裝置中，合適沸點之冷凍劑在低壓下蒸發，自 第一周圍媒介（或區）帶走熱。因此所形成之蒸汽而後使 用一壓縮機來壓縮，而後通入冷凝機中，其中它轉變成液 態，使熱釋入第二周圍區。由此冷凝之液體而後流入減低 機中，在其出口，轉變成液汽雙相混合物，此混合物最終 導入蒸發器中，其中液體再次在低壓下蒸發而完成此循環 〇 用來壓縮蒸汽且循環流體所需之機械能藉馬達或藉內 燃引擎來提供。正如在任何機械裝置中者，移動的部分需 要被合適地潤滑。所用之潤滑劑形成熱傳系統的整合部份 且經由長期保持合適的潤滑而管理其效能及其壽命。 特別地，在每一次通過壓縮機時，冷凍劑會與在其移 動部分上所存在之潤滑劑接觸而易於帶出一些潤滑劑，此 潤滑劑在其循環中伴者冷凍劑且因此會在蒸發器中被發現 。現在，後者通常會變成低溫，在此點上，潤滑劑的粘度 特別高，此意味此潤滑劑有累積在蒸發器中且因此不能再 返回壓縮器的危險，此種返回在本文中稱爲'^油之返回〃 〇 因此，若此種油之返回不足，在壓縮機之移動部分上 所存之潤滑劑的量無法隨著時間保持恆定，因此，衝擊該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I------裝---J--J_ 訂----- ----. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印災 555843 A7 B7 五、發明説明（2 ) 壓縮機之合適操作及其壽命。 R - 2 2或單氯二氟甲院是在熱傳應用，包括固定空 氣調節，商用及工業用冷凍及熱泵中廣受使用之H C F C (氫氯氟碳）型冷凍劑。現在有很多供R - 2 2所設計之 熱傳系統；所用之潤滑劑是礦油或烷基苯油，因爲它們適 於R - 2 2，特別是就油之返回而言。 雖然R - 2 2具有極低之臭氧消耗潛能（下文已知爲 〇 D Ρ )，然而其用途也受到限制，且基於HFCs (氫 氟碳）之新產品已發展，這些就同溫臭氧層而言是特別有 益的，因HFCs具有零ODP。 在這些產物中，R - 4 0 7 C已特別被發展以代替空 氣調節之應用。這產品是R—3 2，R— 1 2 5，R -1 3 4 a以2 3/2 5/5 2/wt%之比例結合而得之 混合物。R — 32是二氟甲烷之一般商業用語，R — 125是五氟乙烷，且R— 134a指明1 ，1 ，1 ，2 —四氟乙烷。R — 4 0 7 C具有極類似於R - 2 2之熱動 力性質。因此，R — 407C可以用在用來運轉R—22 之舊系統中，因此在轉變這些舊系統之程序的背景中，使 得HC F C流體可被HF C流體（在同溫臭氧層方面是安 全的）的取代。所關心之熱動力性質對精於此技藝者是習 知的且特別是冷凍容量，效能係數（或C〇P )，冷凝壓 力，蒸發壓力及蒸餾範圍（或滑動）。 冷凍容量代表對特定壓縮機而言藉冷凍劑可得之冷凍 力。爲取代R - 2 2，使得流體之冷凍容量高且接近R - I-------裝---i---訂----- 费——I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 555843 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 2 2者是必要的。 C〇P表明所傳遞之冷凍能量對應用至壓縮機以壓縮 蒸汽態之冷凍劑的能量的比例。在取代R - 2 2之背景中 ，低於R - 2 2之流體的C Ο P値是合適的，若設備之電 力消耗增加可被接受。 最後，冷凝壓力和蒸發壓力指明在冷凍循環之相關機 械部分上流體所賦與之應力。在供R - 2 2所設計之冷凍 系統中，能取代R - 2 2之流體之冷凝和蒸發壓力必須不 顯著高於R-22者。 除了例外以外（共沸混合物），流體混合物對特定壓 力而言，並不會在恆溫下沸騰，不像純物質。沸騰之開始 及結束間之溫差（亦已知爲滑動）管制交換器之操作。在 取代R - 2 2之內容中，想要低的滑動値其接近R -4 0 7 C之滑動値。 然而，這些新的HF C基產物（特別是R - 4 0 7 C )，就潤滑機械部分而言，並不與在R - 2 2操作之系統 中所用之礦油或烷基苯油相容’特別是因爲缺之油的返回 。它們因此需要使用聚醇酯（P〇E )或聚伸烷基二醇（ P A G )型之新油。 在很多現存之用來操作R - 2 2之熱傳系統中，用具 有類似的熱動力效能和零臭氧消耗潛勢的流體代替R -2 2因此除了取代冷凍劑之外，會包含改變潤滑油及甚至 可能地改變冷凍循環之某些元件如連接管線及密封。此種 轉化程序對於某些廣泛分佈之壓縮硬體（bard wore)，如 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· -項再填寫太 —訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29*7公釐） -6 - 555843 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ________B7__ 五、發明説明（4 ) 經密封之壓縮機而言實際上是不可能的。無論如何，這是 耗時，費工且昂貴之操作，特別是爲了要除去所有的舊油 ，此系統需用新油沖洗數次。 歐洲專利申請案E P 〇 6 3 8 6 2 3提及一種幾乎是 共沸的組成物，其由5至20%R125，75至90% R - 1 3 4 a及1至5%二甲醚（下文稱DME)組成。 此組成物據稱可作爲R - 502 (其爲48 · 8%R -22 (CHC1F2)及 51 · 2%R- 155 ( C C 1 F 2 C F 3 )之混合物）的代替品。然而特別是在空 氣調節中它並不適於代替R - 2 2。 本發明之目的是要克服這些不同的缺點。 本發明之標的首先且最重要的是一種組成物，其實質 由 55 — 94%R— 125，2 · 5 至 35%R— 134 a及3 · 5至25%DME所組成。實質上由60至85 %R— 125，10 至 32%R— 134a，及 5 至 8% D Μ E組成之組成物是有利的。在本文中所給之百分比除 非另有指明，否則是指重量百分比。 此組成物在很多不同應用中，特別是空氣調節中可以 取代R - 2 2。此外，它有利地具有熱動力效能而使其能 在用以運轉R - 2 2之熱傳設備中無缺點地取代R - 2 2 ，特別地使油之返回能遠佳於R - 4 0 7 C者，當所用之 油確實地是礦油或烷基苯油時。因此，在轉換現有之對R - 2 2操作的硬體的程序中無需改變油，不像當以R 一 4 0 7 C取代R - 2 2時之狀況。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 蜂 項再填· 裝· 訂 ,·線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 555843 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 以下特定組成物是特別有利的。 -R-125 ： 6 3.5% R-134a: 31.5% DME: 5% -R-125 ： 7 3.5% R-134a: 2 1% DME : 5.5% -R-125 ： 82% R-134a: 12% DME: 6% 此 二 ：：組成物 之 最後者甚至是更 有 利 的。 依本發明之 組 成物因此在供R — 2 2所設 計 且 包括 礦 油和烷 基苯油作 爲 潤滑油之熱傳系 統 中作爲冷 凍 劑 °本 發 明之另 — -標的是 此 用途。供R — 2 2 所 設計之 熱 傳 系統 包 括冷凍 ]路，其 機 械部分（特別是 蒸 發 器和冷 凝 器 )與 在 其冷凍 循環期間 由 R — 2 2所賦與 之 壓 力所致 的 應 力會 相 容。 此組成物（其爲本發明之標的）可以藉精於此技藝者 習知之方法，如以所要之比例在液態中混合其成份之每一 者而製備。 此組成物（其爲本發明之標的）之另一優點是它與聚 合物相容，此聚合物常用來在對R - 2 2操作之冷凍迴路 中製作密封或連接管線。這些聚合物是例如E P D Μ (乙 烯—丙烯—二烯三聚物），Hypalon 1 ® (氯磺醯化之聚 乙烯），氯丁橡膠® (聚氯丁二烯），Viton® (六氟丙烯/ 偏氟乙烯共聚物），耐綸一 6，6 (PA— 6，6),聚 對酞酸伸乙酯（PET)和聚四氟乙烯（PTFE)。 本發明最後之標的是一種熱傳系統，其供r _ 2 2而 設計且包括如上定義之組成物作爲冷凍劑。 在此系統中所用之潤滑劑有利地是礦油或烷基苯油。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） ------ I------丨"^·"裝----„--.丨訂-----·線1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 555843 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 熱傳系統是冷凍系統，空氣調節系統或熱栗。空氣調 節系統是最有利的。 以下所給實例純粹用來說明本發明且絕不企圖限制其 範圍 實例1 — 8 依本發明之不同組成物被製備且受到以下測試。 a )油之返回 5克礦油之裝料被引入一經冷凍之旋管（1 )中，此 旋管置於0 t下之低溫保持器（2 )中。 此旋管在上游端，經由一配備有關閉閥（3 )和壓力 感應器（4)之管’連接至一圓筒（5)，此圓筒含有欲 測試之依本發明的組成物，配備有一浸管且置於3 〇 °C之 浴中。 此旋管在下游方向藉一配備有調節閥（6 )和關閉閥 (7 )之管而連續，該管到達一置於6 0 °C下之加熱浴中 的收集圓筒（8 )的底部。來自收集塔上部之管配備有一 氣體量計（9 )。 在圖1中所述之迴路代表一接近蒸發器之迴路，且油 之返回包括測量置於旋管中被冷凍劑帶走之油裝料的分率 依本發明之欲測試之組成物流藉開始時打開關閉閥（ 7 )，接著是關閉閥（3 )，以約1 m 3 / h 0 °C之流速 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------裝----1.---訂--------J. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 555843 A7 B7 五、發明説明（7 ) 且在1大氣壓下，經由上述迴路，且特別是經由含油裝料 之旋管而循環3 0分鐘。 在測試結束時，將圓筒（8 )中所收集之油量測重。 ''油之返回〃的收集比率（以百分比表示）等於所收 集之油重量除以起初置於旋管中之油裝料。 b )熱動力效能 依本發明之組成物的效能在一冷凍圈（loop)中評估， 其操作條件是：0 °C之蒸發溫度，1 5 °C之壓縮機輸入溫 度，4 0°C之冷凝溫度及在5 K之冷凝器出口處液體之超 冷。 所製備之R— 1 2 5，R— 1 3 4 a及DME含量， 同著在此二測試中所得之結果收集於以下表1中。藉由參 考，R— 2 2和R - 407 C之結果也顯示。 可見到：所說明之組成物具有與R - 2 2類似之冷凍 容量，同時具有一 COP，此COP與R — 407C者保 持相同大小。因此，它們在空氣調節或冷凍應用中適合作 爲R - 2 2之代替品。 此外，它們提供油之返回及因此與供R 一 2 2所用之 礦油有改良的相容性且具有低於R - 2 2者之蒸發和冷凝 壓力’此證實它們用來供設備之簡化轉化的可能性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填· :寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 555843 A7 B7 五、發明説明（8 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 R-407 C OQ 04 CO CN 23.6 3330 5.60 \ < r- 寸 C0 CN 04 1 100 3400 ο 寸 r-H o 〇 〇〇 cn 1—( 2840 5.58 13.9 1~i 寸 卜 〇 r-H CO ON 2610 ο 卜 12.4 VO CO 6.4 C<1 uo OO oo 2430 5.80 CO 1—H r-H CO CO T—Η υο CNl C<l cs 卜 2630 1 5.76 1 12.3 v〇 CO ON un 寸 12.5 uo Cvl oo CN 3000 1 5,59 1 14.6 寸 寸 οα 卜 CO VO CO cs oo ON CO 3110 5.49 un H 卜 寸 C<l 卜 CM ιο p· i CN 73.5 2980 1 5.54 1 r- 寸 r—H 寸 寸 CN r- r—< … f—H CO 63.5 <N cn 2840 5.60 13.8 τ—Η 寸 oo v〇 實例 組成物 質量（％) DME R-134A R-125 CN CO 1 CN Cvl 1 油之返回 (%) DU 征 揆 冷凍容量 (kJ/m3) COP /^v u c3 Xi T3 C o o Pevap(bar) 滑動（K) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 555843

A B 表2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 實例9 一般與R — 2 2同用之聚合物的化學相容性： 在這些樣品在6 0°C下之不銹鋼壓熱器室中與實例3 之組成物接觸1周之前及之後測量由這些聚合物所作之固 定大小的測試樣品的長度及它們的抗張強度（依AFNOR ( 1’ Association Francaise de Normalisation 標準 NFT46002 之 Η 2型測試樣品）。此室塡充以冷凍劑至測試樣品整個浸 在液體中之程度。 結果列於下表2中。 聚合物 長度變 二（％ ) 抗張強度變化（％) 實例3 R-22 實例3 R-22 EPDM 0 -0.2 -4.5 0 Hypalon® 1.5 1.6 -4.8 -14.9 Neoprene® -0.8 •1.5 7.2 -11.9 Viton® 3 2.9 -16 -25.9 PA-6,6 -0.5 0.3 24.2 -11.4 PET -0.1 -0.5 -1.2 -47.5 PTFE 0.9 1.4 0.9 -13.4 主要元件對照 1 經冷凍之旋管 2 低溫保持器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X：297公釐） -------i^w— ^---- J---訂-----線 J---1 、 鑛 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 555843 A7 B7 五、發明説明（10 ) 3 關閉閥 4 壓力感應器 5 圓筒 6 調節閥 7 關閉閥 8 收集圓筒 9 氣體量計 ϋϋ· am— ml —m 1 ft—^ϋ ϋϋ i^ifl ΒΙ_ϋ_1«ϋϋ· ϋι mu、一一-心 mu Km —ϋϋ —ϋ I 费一i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13-

Claims (1)

1. 中請專利範圍 丨[#件^]第901 1 9692號專利申請案修正後無劃線之 中文申請專利範圍替·換幸… 民國 修正㈣作補冕 修正 2 • 一種組成物，其基本上是由5 5至Π % R — ，2 · 5 至 35%R— 134a 及 3 · 5 至 25% 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 D Μ E所組成。 2 ·如申請專利範圍第1項之組成物，其基本上是由 6〇 至 85%R—125，10 至 32%R— 134a 及 5至8 % D Μ E所組成。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之組成物，其係選自 以下所列示者： Ί 1 25: 63. 七125: 73. Ί125: 4 .如申請專利範圍第1或2項之組成物，其係由 82%R - 125 ，12%R— 134a 及 6%DME 所 組成。 5 ·如申請專利範圍第1或2項之組成物，其係於爲 R〜2 2所設計之熱傳系統中作爲冷凍劑。 6 ·如申請專利範圍第5項之組成物，其中該熱傳系 統包括礦油或烷基苯油作爲潤滑劑。 7 ·如申請專利範圍第5項之組成物，其中該熱傳系 統爲空氣調節系統。 ’ 63.5% R-134a: 3 1 . 5 % DME: 5% 73.5% R-134a: 2 1% DME: 5.5% 82% R-1 3 4 a: 12% DME: 6% 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1T