WO2019203371A1 - 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2019203371A1
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WO
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gwp
refrigerant gas
gas composition
present
weight
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PCT/KR2018/004411
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English (en)
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Inventor
이광성
Original Assignee
(주)팀코스파
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to an environment-friendly refrigerant gas composition and a method for manufacturing the same, and more specifically, to the global warming potential (GWP) that is started in Europe, that is, corresponding to the regulation of carbon dioxide emission due to the refrigerant, EHP due to the refrigerant gas composition It is designed to greatly reduce the power consumption of the electric heat pump and air conditioner.
  • GWP global warming potential
  • Ozone depleting substances cause serious damage to the ozone layer.
  • ODS ozone depleting substances
  • the level of concentration of ozone recovery has remained before 1980 and is now expected to take place before the mid-21st century.
  • Increased UV-B radiation due to ozone layer destruction therefore persists as a major threat to health and the environment.
  • most of these substances are acting as factors of temperature rise and global warming.
  • the operating speed of the compressor does not generate the maximum speed and the maximum torque (torque), and controls the discharge air volume while operating at 70% or less of its own capacity, that is, the maximum air conditioner (air con) maximum output.
  • the driving current of the air conditioner (air con) is maintained unnecessarily and excessively, which does not decrease much due to the characteristics of the R410A GAS, which acts as a loss such as driving an unnecessary load in a luggage compartment when viewed by a car.
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 0696806 (2007.03.12) has been registered.
  • Patent Document 3 Korean Patent Publication No. 0500142 (June 29, 2005) has been registered.
  • Patent Document 4 Korean Registered Patent Publication No. 0335249 (2002. 04. 20) has been registered.
  • Patent Document 5 Korean Unexamined Patent Publication No. 1995-9002228 (1995. 06. 19) has been published.
  • Patent Document 6 Korean Unexamined Patent Publication No. 2015-0018556 (2015. 02. 23) has been published.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art, such as tetrafluoropropene (tetrafluoro propene (HFO1234yf), methylene fluoride (methylenefluoride, R32) and pentafluoroethane (pentafluoroethane, R125) and
  • the first object is to provide an environment-friendly refrigerant gas composition containing difluoroethane (R152a)
  • the second object of the present invention by the above technical configuration is the Global Warming Potential (GWP) that started in Europe
  • GWP Global Warming Potential
  • EHP Electronic Heat Pump
  • air conditioner air conditioner
  • EHP Electric Heat Pump
  • R410a refrigerant gas
  • GWP global warming index
  • the 7th goal is to contribute to the deterrence of global warming by reducing carbon dioxide emissions and GWP
  • the 8th goal is to meet the needs (consumers) of consumers who are concerned about electricity bills by reducing power consumption. It provides a composition and a method for producing the same.
  • the present invention provides a refrigerant gas composition for contributing to deterrence of global warming by reducing carbon dioxide emission and reducing global warming potential (GWP) and reducing power consumption, including methylenefluoride (methylenefluoride, R32) (GWP: 716) 5-8 wt% (wt%) and Pentafluoroethane (R125) (GWP: 3.420) 3-5 wt% (wt%) were added to the first stirrer at 500-1,000 rpm.
  • methylenefluoride methylenefluoride, R32
  • Pentafluoroethane R125
  • GWP 3.420
  • the present invention is to make a significant contribution to the reduction of carbon dioxide emissions that are currently issued worldwide.
  • the present invention is to contribute to the deterrence of global warming by reducing carbon dioxide emissions and GWP.
  • Figure 2 is a graph showing the pressure of the environmentally friendly refrigerant gas applied to the present invention.
  • Figure 3 is a graph showing the temperature of the environmentally friendly refrigerant gas applied to the present invention.
  • the present invention is a tetrafluoropropene in a refrigerant gas composition for contributing to deterrence of global warming by reducing carbon dioxide emission and global warming potential (GWP) and reducing power consumption.
  • tetrafluoro propene, HFO1234yf methylene fluoride
  • pentafluoroethane pentafluoroethane, R125
  • difluoroethane R152a
  • the tetrafluoropropene (tetrafluoro propene, HFO1234yf) (GWP: 4) applied to the present invention is 85 to 90% by weight (wt%)
  • methylene fluoride (R32) (GWP: 716) is 5 to 8 Wt% (wt%)
  • pentafluoroethane (R125) (GWP: 3.420) are 3-5 wt% (wt%).
  • Difluoroethane (R152a) (GWP: 0.03) is preferably 2% by weight (wt%).
  • the tetrafluoro propene (HFO1234yf) (GWP: 4) applied to the present invention is 85% by weight (wt%) or less, the global warming potential (GWP: Global Warming Potential) can be lowered to 1,400 or less. If it is more than 90% by weight (wt%), since the refrigerant gas can not be stabilized, the tetrafluoro propene (tetrafluoro propene (GWP: 4) is contained in 85 ⁇ 90% by weight (wt%) desirable.
  • methylene fluoride (methylenefluoride, R32) (GWP: 716) applied to the present invention is less than 5% by weight (wt%), the pressure of the refrigerant is increased and the burden of the compressor is increased to decrease the role and ability of the inverter. Therefore, it should be more than 5% by weight (wt%), and if it is more than 8% by weight (wt%), the efficiency of the refrigerant decreases and the action of the refrigerant weakens, so that it is impossible to maintain the proper discharge temperature of the air conditioner. It is preferable to include 8% by weight (wt%) because it can not exhibit.
  • the pentafluoroethane (R125) (GWP: 3.420) applied to the present invention is less than 3% by weight (wt%), there is a problem that the specific gravity of the refrigerant is high, and when more than 5% by weight (wt%) Since the discharge temperature of the air conditioner changes inefficiently, the pentafluoroethane (R125) (GWP: 3.420) is preferably contained in an amount of 3 to 5% by weight (wt%).
  • the difluoroethane (R152a) (GWP: 0.03) applied to the present invention preferably contains 2% by weight (wt%), which is a problem of lowering of refrigerant efficiency and weakening of refrigerant action and of air conditioner. It is preferable to include 2% by weight (wt%) to maintain the discharge temperature.
  • the present invention may be variously modified and may take various forms in applying the above configuration.
  • the present invention corresponds to the global warming potential (GWP), that is, the emission control of carbon dioxide emission caused by the refrigerant, and significantly reduces the power consumption of the electric heat pump (EHP) and the air conditioner due to the refrigerant gas composition.
  • GWP global warming potential
  • EHP electric heat pump
  • the present invention provides a refrigerant gas composition for contributing to deterrence of global warming by reducing carbon dioxide emission and reducing global warming potential (GWP) and reducing power consumption.
  • GWP global warming potential
  • Methylene fluoride (R32) (GWP: 716) 5 to 8% by weight (wt%) and pentafluoroethane (R125) (GWP: 3.420) 3 to 5% by weight (wt%) 500 to 1,000 Into the first stirrer of the rpm is subjected to a first mixing process of mutual mixing for 2-3 hours.
  • the present invention is filled with a tetrafluoro propene (tetrafluoro propene (HFO1234yf) (GWP: 4) 85 to 90% by weight (wt%) in a second stirrer of 500 ⁇ 1,000rpm already prepared, and then for 2 to 3 hours
  • a second mixing process of intermixing with the mixed material is followed by a second mixing process of intermixing with the mixed material.
  • wt% (wt%) of difluoroethane (R152a) (GWP: 0.03) is first introduced into a third stirrer, and then the mixed gas generated in the second mixing process is mixed, and 500 It provides a method for producing an environmentally friendly refrigerant gas composition through a third mixing process of mixing for 2-3 hours at ⁇ 1,000rpm.
  • the refrigerant gas composition is stabilized at a temperature of 15 to 40 degrees Celsius for 30 to 40 minutes; to produce an environmentally friendly refrigerant gas composition.
  • the present invention is characterized by maintaining the Global Warming Potential (GWP) below 500.
  • GWP Global Warming Potential
  • the pressure on the low pressure side of the air conditioner was about 3 kg / cm 2, about 33% compared to about 9 kg / cm 2 on the R410a, and about 9 kg / cm 2 on the high pressure side, compared to when R410a gas was injected.
  • the pressure on the low pressure side of the air conditioner was about 3 kg / cm 2, about 33% compared to about 9 kg / cm 2 on the R410a, and about 9 kg / cm 2 on the high pressure side, compared to when R410a gas was injected.
  • the present invention can maintain a proper heating and cooling temperature required by the consumer, such as homes, commercial facilities, public buildings, etc., the global warming index GWP is 500 or less, when applied to air conditioning inverter air conditioning, about 50% in cooling, heating The result is about 40% power savings.
  • Figure 1 is a photograph being tested by applying the environmentally friendly refrigerant gas composition applied to the air conditioner in the present invention.
  • FIG. 2 pressure vs enthalpy plot: R32 / R125 / R152a / HFO1234yf_01 (5/8/2/85)) is a graph showing the pressure of the environmentally friendly refrigerant gas applied to the present invention
  • Figure 3 temperature vs entropy plot: R32 / R125 / R152a / HFO1234yf_01 (5/8/2/85) It is a graph showing the temperature of the environmentally friendly refrigerant gas applied to the present invention.
  • the refrigerant gas of the present invention is a value suitable for the refrigerant gas as a result of mixing the experimental curve and the calculated value as the characteristic curve as the refrigerant.
  • the gas type includes the results of the experiments of the prior art (R-410a), the prior art (the technology of Patent No. 1695919 registered and filed by the applicant), and the present invention (eco-friendly refrigerant gas composition)
  • GWP Global Warming Potential
  • the technical idea of the environment-friendly refrigerant gas composition and the manufacturing method of the present invention is actually capable of repeating the same result, in particular, by implementing the present invention, it is possible to promote technology development and contribute to industrial development, so it is worth protecting.

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Abstract

본 발명은 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 이를 위해 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)과 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)이 상호 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물을 제공한다. 상기와 같이 구성된 본 발명은 유럽에서 시작한 GWP(Global Warming Potential) 즉, 냉매로 인한 이산화탄소 배출 규제에 대응하고, 본 냉매가스 조성물로 인한 EHP(Electrical Heat Pump)와 에어컨의 소비전력을 대폭 절감시킬 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 현재 세계적으로 이슈화된 이산화탄소 배출 저감에 크게 기여할 수 있도록 한 것이다.

Description

친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법
본 발명의 실시예는 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유럽에서 시작한 GWP(Global Warming Potential) 즉, 냉매로 인한 이산화탄소 배출 규제에 대응하고, 본 냉매가스 조성물로 인한 EHP(Electrical Heat Pump)와 에어컨의 소비전력을 대폭 절감시킬 수 있도록 한 것이고, 이로 인해 현재 세계적으로 이슈화된 이산화탄소 배출 저감에 크게 기여할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 본 출원인이 선출원하여 등록받은 특허등록 제1655919호(2016. 09. 02)를 개량 발명한 것임을 미리 밝혀드린다.
주지하다시피 초기 에어컨과 냉장고의 냉각제로 암모니아, 염화메틸, 프로판 등의 기체가 쓰였는데 독성과 가연성 때문에 이러한 기체들이 누출될 경우 위험했고 사고도 잦았다. 1920년대 인체에 안전한 프레온을 개발했으나 이후 프레온이 대기의 오존층을 파괴한다는 사실이 밝혀졌다. 현재 에어컨에 가장 많이 사용되는 냉매는 R-22로 알려진 HCFC인데 역시 오존층을 파괴하는 물질이다. 이 R-22는 우리나라의 경우 2013년까지 생산·수입을 제한해 2030년에는 완전히 금지될 전망이다.
즉, EC 규정 No 1005/2009 유럽 의회 및 오존층 파괴 물질에 관한 2009년 9월 16일의 위원회에 의하면, 오존을 파괴하는 물질(ODS)가 오존층에 심각한 데미지를 입힌다는 사실을 확인하였다. 그러나 오존층 회복의 집중 레벨은 1980년도 이전에 머물러 있으며 현재 21세기 중반 이전에 자리를 잡을 것으로 예상된다. 오존층 파괴로 인한 증가 된 UV-B 방사선 따라서 건강과 환경에 큰 위협으로 지속된다. 동시에 이러한 물질들의 대부분은 온도 상승 및 지구 온난화의 요인으로 작용되고 있다. 클로로플루오르탄소, 할로겐화된 클로로플루오르카본(프레온 가스), 할론, 4염화탄소, 1,1,1- 트리클로로에탄, 하이드로블로모플르오르카본, 블로모클로메탄 그리고 브롬화메틸은 단계적으로 폐지되었으며 생산 및 배치, 이들 물질의 시장 및 상품을 게재 그 물질을 포함하는 장비는 금지되었다. 그것은 점차적으로 이러한 장비의 유지 보수 또는 봉사에 대한 그 물질의 사용에 대한 금지를 일반화하는 추세이다.
한편, 시원한 공기에는 전기에너지라는 대가가 필요하다. 이렇듯 에어컨은 저온에서 고온으로 열에너지를 전달한다. 여기에 이상한 점이 있다. 뜨거운 국에 담긴 숟가락이 뜨거워지듯이 열에너지는 고온에서 저온으로 이동하는 것이 아닌가 증기 엔진을 살펴보자. 이 열기관은 뜨거운 열원에서 열에너지를 얻어 바퀴를 돌리는 등의 일을 하는데 이때 일부의 열은 저절로 낮은 온도로 흘러가 손실된다. 엔진을 아무리 잘 설계해도 주어진 열을 100% 일로 바꾸는 열기관을 만드는 것은 불가능하다. 이것이 열역학 제2법칙이다.
이것은 자연계에 비가역적인 과정이 있음을 의미한다. 저온에서 고온으로 열에너지를 전달하는 대표적인 열 펌프인 에어컨은 열역학 제2법칙에 어긋나는 것처럼 보인다. 그러나 에어컨은 전기 에너지를 소비해야만 작동한다. 즉 저온에서 고온으로 열에너지를 전달하기 위해 그보다 더 많은 에너지를 소모하므로 계 전체의 앤트로피는 증가하게 되고 결국 열역학 제2법칙을 만족시킨다. 에어컨이 없는 여름을 생각할 수 없는 세상이 되었지만 시원한 공기가 저절로 주어지는 게 아니라는 것을 고려한다면 에어컨의 전력소비를 줄이는 것은 국가와 개인을 위한 목표이며, 에어컨으로 인한 전력 예비량이 비상사태로 가는 작금의 형태를 볼 때 신냉매 개발에 의한 에어컨 소비 전력의 감소는 국가적 과제인데 종래에는 기술적 어려움으로 신냉매를 개발하지 못하는 문제점이 발생 되었다.
또 한편, 현 인버터 타입 에어 컨디셔너(inverter type air conditioner)에 주입되는 냉매가스(gas)는 R410A gas 로서, R410A gas를 인버터 타입 에어 컨디셔너(inverter type air con)에 주입해서 운전할 때는 실내온도를 최저 섭씨18도, 최고 섭씨30도 까지 유지할 수 있도록 냉난방능력을 설계하여 제조되었으나, 인버터(inverter)의 특성상 적정 실내온도를 셋팅(setting) 하면 인버터(inverter)가 컴프레서(compressor)의 운전속도를 셋팅(setting) 온도에 도달할 때까지 직선(linear)으로 상승하여 실내 적정온도에 도달하게 하고, 그 후 컴프레서(copressor)의 운전속도를 가변하면서 실내적정온도를 유지하게 한다.
이때, 컴프레서(compressor)의 운전속도는 최고속도와 최고 토크(torque)를 발생하지 않고, 자체능력 즉, 에어 컨디셔너(air con) 최대출력의 70% 이하에서 운전하면서 토출풍량을 조절한다. 그러나 이때 에어 컨디셔너(air con)의 운전 전류는 R410A GAS의 특성상 많이 감소하지 않는 체 불필요하고 과도하게 유지되고 있고, 이는 자동차로 볼 때 짐칸에 불필요한 짐을 가득 넣고 운행하는 거와 같이 손실로 작용한다.
특히 상기 종래 기술은 유럽에서 시작한 GWP(Global Warming Potential) 즉, 냉매로 인한 이산화탄소 배출 규제에 대응할 수 없다는 커다란 문제점이 있고, 이로 인해 EHP(Electrical Heat Pump)와 에어컨의 소비전력을 대폭 절감시킬 수 없다는 문제점도 발생 되었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 아래와 같은 선행기술문헌이 개발되었으나, 여전히 상기한 문제점을 일거에 해결하지 못하는 커다란 문제점으로 지적 되었다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제1655919호(2016. 09. 02)가 등록된바 있다.
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제0696806호(2007. 03. 12)가 등록된바 있다.
(특허문헌 3) 대한민국 등록특허공보 제0500142호(2005. 06. 29)가 등록된 바 있다.
(특허문헌 4) 대한민국 등록특허공보 제0335249호(2002. 04. 20)가 등록된 바 있다.
(특허문헌 5) 대한민국 공개특허공보 제1995-7002228호(1995. 06. 19)가 공개된바 있다.
(특허문헌 6) 대한민국 공개특허공보 제2015-0018556호(2015. 02. 23)가 공개된바 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)과 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)이 포함된 친환경 냉매가스 조성물이 구비됨을 제1목적으로 한 것이고, 상기한 기술적 구성에 의한 본 발명의 제2목적은 유럽에서 시작한 GWP(Global Warming Potential) 즉, 냉매로 인한 이산화탄소 배출 규제에 대응하는 미래지향적 친환경 냉매가스를 제공하는 것이며, 제3목적은 이로 인해 현재 세계적으로 이슈화된 이산화탄소 배출 저감에 크게 기여할 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 본 냉매가스 조성물로 인한 EHP(Electrical Heat Pump)와 에어컨의 소비전력을 대폭 절감시킬 수 있도록 한 것이며, 제5목적은 기존의 냉매가스(R410a)를 주입하는 인버터 타입 에어컨(inverter type air con)이나 EHP(Electrical Heat Pump)에 적용했을 때보다 냉난방 평균 약 45%이상의 소비전력을 절감시킬 수 있도록 한 것이고, 제6목적은 지구온난화지수인 GWP가 R410a gas(GWP:약1,400이상)에 비해 70% 이상 낮아지고, 선행기술에 비해 약 80% 낮아짐에 따라, 에너지절감에 의한 화석연료의 소비를 감소시킬 수 있도록 한 것이며, 제7목적은 이산화탄소 배출과 GWP의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여할 수 있도록 한 것이고, 제8목적은 소비전력 절감에 의해 전력요금을 걱정하는 소비자들의 욕구(니즈)를 충족시킬 수 있도록 한 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법을 제공한다.
이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 이산화탄소 배출 저감과 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여함과 아울러 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 냉매가스 조성물에, 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)과 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)이 상호 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 이산화탄소 배출 저감과 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여함과 아울러 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 냉매가스 조성물은, 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32)(GWP:716) 5~8중량%(wt%)와 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420) 3~5중량%(wt%)를 500~1,000rpm의 제1 교반기에 넣어 2~3시간 상호 혼합하는 제1혼합과정; 이후, 이미 준비된 500~1,000rpm의 제2교반기에 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4) 85~90중량%(wt%)를 채운 후, 2~3시간 제1혼합과정에 의해 혼합된 물질과 상호 혼합하는 제2혼합과정; 이어서, 제3교반기에 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)(GWP:0.03) 2중량%(wt%)를 먼저 투입한 후, 상기 제2혼합 과정에서 생성된 혼합가스를 섞고, 500~1,000rpm으로 2~3시간 혼합하는 제3혼합과정;이 포함됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물의 제조방법을 제공한다.
상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)과 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)이 포함된 친환경 냉매가스 조성물이 구비되도록 한 것이다.
상기한 기술적 구성에 의한 본 발명은 유럽에서 시작한 GWP(Global Warming Potential) 즉, 냉매로 인한 이산화탄소 배출 규제에 대응하는 미래지향적 친환경 냉매가스를 제공하는 것이다.
특히 본 발명은 현재 세계적으로 이슈화된 이산화탄소 배출 저감에 크게 기여할 수 있도록 한 것이다.
그리고 본 발명은 본 냉매가스 조성물로 인한 EHP(Electrical Heat Pump)와 에어컨의 소비전력을 대폭 절감시킬 수 있도록 한 것이다.
또한 본 발명은 기존의 냉매가스(R410a)를 주입하는 인버터 타입 에어컨(inverter type air con)이나 EHP(Electrical Heat Pump)에 적용했을 때보다 냉난방 평균 약 45%이상의 소비전력을 절감시킬 수 있도록 한 것이다.
아울러 본 발명은 지구온난화지수인 GWP가 R410a gas(GWP:약1,400이상)에 비해 70% 이상 낮아지고, 선행기술에 비해 약 80% 낮아짐에 따라, 에너지절감에 의한 화석연료의 소비를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.
더하여 본 발명은 이산화탄소 배출과 GWP의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 상기한 효과로 인해 소비전력 절감에 의해 전력요금을 걱정하는 소비자들의 욕구(니즈)를 충족시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.
이하에서는 이러한 효과 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 적용된 친환경 냉매가스 조성물을 에어 컨디셔너에 적용
하여 시험중인 사진.
도 2 는 본 발명에 적용된 친환경 냉매가스의 압력을 나타낸 그래프.
도 3 은 본 발명에 적용된 친환경 냉매가스의 온도를 나타낸 그래프.
본 발명에 적용된 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법은 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
먼저, 본 발명은 이산화탄소 배출 저감과 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여함과 아울러 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 냉매가스 조성물에, 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)과 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)이 상호 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물을 제공한다.
이때 본 발명에 적용된 상기 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4)은 85~90중량%(wt%), 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32)(GWP:716)은 5~8중량%(wt%) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420)은 3~5중량%(wt%). 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)(GWP:0.03)은 2중량%(wt%);가 포함됨이 바람직하다.
상기 본 발명 조성물의 수치 한정 이유를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 적용된 상기 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4)이 85중량%(wt%) 이하일 경우에는 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)를 1,400 이하로 낮출 수 없고, 90중량%(wt%) 이상일 경우에는 냉매가스를 안정화시킬 수 없기 때문에 상기 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4)은 85~90중량%(wt%)가 포함됨이 바람직하다.
또한 본 발명에 적용된 상기 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32)(GWP:716)가 5중량%(wt%) 이하일 경우에는 냉매의 압력이 상승하고 컴프레서의 부담이 증가하여 인버터의 역할과 능력이 저하되기 때문에 5중량%(wt%) 이상이어야 하고, 8중량%(wt%) 이상일 경우에는 냉매의 효율성이 저하되어 냉매작용이 약해짐에 따라 에어컨의 토출온도 적정치를 유지할 수 없어 원하는 시간 대비 냉난방 능력을 발휘할 수 없기 때문에 8중량%(wt%)가 포함됨이 바람직하다.
그리고 본 발명에 적용된 상기 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420)이 3중량%(wt%) 이하일 경우에는 냉매의 비중이 높아지는 문제점이 있고, 5중량%(wt%) 이상일 경우에는 에어컨이 토출 온도가 비효율적으로 변하기 때문에 상기 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420)은 3~5중량%(wt%)가 포함됨이 바람직하다.
마지막으로 본 발명에 적용된 상기 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)(GWP:0.03)은 2중량%(wt%)가 포함됨이 바람직한 것으로, 이는 냉매 효율성의 저하와 냉매작용이 약해지는 문제점 그리고 에어컨의 토출온도를 유지시키기 위해 2중량%(wt%)가 포함됨이 바람직하다.
한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명은 유럽에서 시작한 GWP(Global Warming Potential) 즉, 냉매로 인한 이산화탄소 배출 규제에 대응하고, 본 냉매가스 조성물로 인한 EHP(Electrical Heat Pump)와 에어컨의 소비전력을 대폭 절감시킬 수 있도록 한 것이다.
상기한 본 발명에 의한 친환경 냉매가스 조성물의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
즉, 본 발명은 이산화탄소 배출 저감과 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여함과 아울러 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 냉매가스 조성물은,
메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32)(GWP:716) 5~8중량%(wt%)와 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420) 3~5중량%(wt%)를 500~1,000rpm의 제1 교반기에 넣어 2~3시간 상호 혼합하는 제1혼합과정을 거친다.
이후, 본 발명은 이미 준비된 500~1,000rpm의 제2교반기에 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4) 85~90중량%(wt%)를 채운 후, 2~3시간 제1혼합과정에 의해 혼합된 물질과 상호 혼합하는 제2혼합과정을 거친다.
이어서, 본 발명은 제3교반기에 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)(GWP:0.03) 2중량%(wt%)를 먼저 투입한 후, 상기 제2혼합 과정에서 생성된 혼합가스를 섞고, 500~1,000rpm으로 2~3시간 혼합하는 제3혼합과정을 거쳐 친환경 냉매가스 조성물의 제조방법을 제공한다.
이때 본 발명은 상기 제3혼합과정 이후, 냉매가스 조성물을 30~40분간 섭씨 15~40도의 온도에서 안정화시키는 과정;을 포함하여 친환경 냉매가스 조성물을 제조하게 된다.
특히 본 발명은 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)를 500 이하로 유지시킴에 특징이 있다.
즉, 상기 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)를 계산하면,
(계산식)
0.85×4+0.08×716+0.05×3.420+0.02×0.03=312.8로서,
향후 국제 GWP 규제치로 예견되는 500 이하를 유지할 수 있다.
또한, R410a gas를 주입했을 때보다, 에어컨의 저압측 압력은 약 3kg/cm2 로서, R410a 의 약 9kg/cm2 에 비해 약 33%, 고압측 압력은 약 9kg/cm2 로서, R410a 의 약 30/cm2 에 비해 약 27% 유지시키고, 인버터와 최적화 운전하면서, 소비자가 원하는 최적화된 실내온도를 얻을 수 있으면서 소비전력을 냉난방평균 약 45%를 절감시킬 수 있는 효과를 얻게 되었다.
따라서 본 발명은 가정이나, 상업시설, 공공건물 등에 소비자가 요구하는 냉난방 적정온도를 유지할 수 있으면서, 지구온난화지수인 GWP가 500 이하이고, 냉난방 겸용 인버터 에어컨에 적용시, 냉방에서 약50%, 난방에서 약 40% 의 소비전력을 절감시킬 수 있는 효과를 얻게 되었다.
한편, 도 1 은 본 발명에 적용된 친환경 냉매가스 조성물을 에어 컨디셔너에 적용하여 시험중인 사진이다.
그리고 도 2 는(압력 vs 엔탈피 플롯: R32 / R125 / R152a / HFO1234yf_01 (5/8/2/85)) 본 발명에 적용된 친환경 냉매가스의 압력을 나타낸 그래프이고, 도 3 은(온도 vs 엔트로피 플롯: R32 / R125 / R152a / HFO1234yf_01 (5/8/2/85) 본 발명에 적용된 친환경 냉매가스의 온도를 나타낸 그래프이다.
상기 도 2, 3 은 본 발명 냉매가스가 냉매로서의 특성곡선을 실험과 계산치를 혼합한 결과물로서 냉매가스에 적합한 수치임을 확인할 수 있었다.
상기한 결과 본 발명은 아래 표 1 과 같은 시험 결과치를 얻게 되었다.
여기에서 가스 타입에는 종래 기술(R-410a)과 선행기술(본 출원인이 선출원하여 등록받은 특허 제1655919호의 기술)과 본 발명(친환경 냉매가스 조성물)의 실험결과
Figure PCTKR2018004411-appb-T000001
상기한 시험결과,
본 발명의 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)는 313으로 종래 기술에 비해 대폭 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
또한 본 발명의 저압 및 고압 회로도 3㎏과 9㎏으로 각각 종래 기술에 비해 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
그리고 본 발명의 현재 및 미래의 냉난방도 각각 0.85(Amp)와 1.75(Amp)로 종래 기술에 비해 줄어들었음을 확인할 수 있었다.
마지막으로 본 발명의 GWP 비교와 냉난방전기소비도 각각 -77.6%와 -53% 및 -41.7%로 종래 기술에 비해 줄어들었음을 확인할 수 있었다.(R-410a는 Base)
본 발명 친환경 냉매가스 조성물 및 그 제조방법의 기술적 사상은 실제로 동일결과를 반복 실시 가능한 것으로, 특히 이와 같은 본원발명을 실시함으로써 기술발전을 촉진하여 산업발전에 이바지할 수 있어 보호할 가치가 충분히 있다.

Claims (4)

  1. 이산화탄소 배출 저감과 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여함과 아울러 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 냉매가스 조성물에,
    테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)과 메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32) 그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)과 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)이 상호 혼합됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4)은 85~90중량%(wt%);
    메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32)(GWP:716)은 5~8중량%(wt%);
    그리고 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420)은 3~5중량%(wt%);
    디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)(GWP:0.03)은 2중량%(wt%);가 포함됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물.
  3. 이산화탄소 배출 저감과 지구온난화지수(GWP: Global Warming Potential)의 저감으로 지구온난화 현상 억지에 기여함과 아울러 소비전력을 절감시킬 수 있도록 하기 위한 냉매가스 조성물은,
    메틸렌플로라이드(methylenefluoride, R32)(GWP:716) 5~8중량%(wt%)와 팬타플로오레탄(pentafluoroethane, R125)(GWP:3.420) 3~5중량%(wt%)를 500~1,000rpm의 제1 교반기에 넣어 2~3시간 상호 혼합하는 제1혼합과정;
    이후, 이미 준비된 500~1,000rpm의 제2교반기에 테트라플루오로프로펜(tetrafluoro propene, HFO1234yf)(GWP:4) 85~90중량%(wt%)를 채운 후, 2~3시간 제1혼합과정에 의해 혼합된 물질과 상호 혼합하는 제2혼합과정;
    이어서, 제3교반기에 디플루오루에탄(difluoroethane, R152a)(GWP:0.03) 2중량%(wt%)를 먼저 투입한 후, 상기 제2혼합 과정에서 생성된 혼합가스를 섞고, 500~1,000rpm으로 2~3시간 혼합하는 제3혼합과정;이 포함됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물의 제조방법.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 제3혼합과정 이후,
    냉매가스 조성물을 30~40분간 섭씨 15~40도의 온도에서 안정화시키는 과정;이 더 포함됨을 특징으로 하는 친환경 냉매가스 조성물의 제조방법.
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