特許ウォッチ

公開番号2024040238
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-25
出願番号2024013471,2023193720
出願日2024-01-31,2015-01-20
発明の名称熱サイクル用作動媒体、熱サイクルシステム用組成物および熱サイクルシステム
出願人AGC株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C09K 5/04 20060101AFI20240315BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】地球温暖化への影響を十分に抑えながら、R410Aと代替が可能なサイクル性能を有するとともに、R410Aを使用した場合に比べて装置への負荷が大きく増加せず、さらに特別な措置を施さなくとも継続した安定使用が可能な作動媒体およびこれを含む熱サイクルシステム用組成物、ならびに該組成物を用いた熱サイクルシステムを提供する。
【解決手段】地球温暖化係数が300未満、蒸発温度が0℃、凝縮温度が40℃、過冷却度が5℃、過熱度が5℃である基準冷凍サイクルにおけるR410Aに対する相対成績係数と相対冷凍能力の積が0.820以上および相対圧縮機吐出ガス圧力が1.100以下、高圧ガス保安法A法による燃焼範囲の下限が5体積%以上、かつ0.98MPaG、250℃での高圧ガス保安法A法による燃焼試験において圧力が2.00MPaGを超えることがない特性を備える熱サイクル用作動媒体。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
１，２－ジフルオロエチレンを含む作動媒体であって、
２，３，３，３－テトラフルオロプロペンをさらに含み、
下記（Ａ－１）～（Ｅ－１）の特性を備える熱サイクル用作動媒体。
（Ａ－１）気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）第４次報告による地球温暖化係数（１００年）が３００未満である。
（Ｂ－１）下記式（Ｘ）で算出される相対冷凍能力（ＲＱ
Ｒ４１０Ａ
）と下記式（Ｙ）で算出される相対成績係数（ＲＣＯＰ
Ｒ４１０Ａ
）の積が０．８２０以上である。
JPEG
2024040238000026.jpg
45
164
（式（Ｘ）および式（Ｙ）中、Ｒ４１０Ａは、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの質量比１：１の混合物を示し、検体は相対評価されるべき作動媒体を示す。検体およびＲ４１０Ａの冷凍能力は、検体およびＲ４１０Ａを用いて、下記温度条件（Ｔ）で基準冷凍サイクルを運転した際の出力（ｋＷ）である。検体およびＲ４１０Ａの成績係数は、検体およびＲ４１０Ａの前記出力（ｋＷ）を、それぞれ前記運転に要した消費動力（ｋＷ）で除した値である。
［温度条件（Ｔ）］
蒸発温度が０℃（ただし、非共沸混合物の場合は、蒸発開始温度と蒸発完了温度の平均温度）、凝縮温度が４０℃（ただし、非共沸混合物の場合は、凝縮開始温度と凝縮完了温度の平均温度）、過冷却度（ＳＣ）が５℃、および過熱度（ＳＨ）が５℃である。
（Ｃ－１）下記式（Ｚ）で算出される相対圧力（ＲＤＰ
Ｒ４１０Ａ
）が１．１００以下である。
JPEG
2024040238000027.jpg
19
164
（式（Ｚ）中、Ｒ４１０Ａは、Ｒ４１０Ａは、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの質量比１：１の混合物を示し、検体は相対評価されるべき作動媒体を示す。検体およびＲ４１０Ａの圧縮機吐出ガス圧力は、検体およびＲ４１０Ａを用いて、前記温度条件（Ｔ）で基準冷凍サイクルを運転した際の圧縮機吐出ガス圧力である。
（Ｄ－１）高圧ガス保安法におけるＡ法に準拠して測定される燃焼範囲の下限が５体積％以上である。
（Ｅ－１）高圧ガス保安法における燃焼範囲測定のためのＡ法に準拠する設備による０．９８ＭＰａＧ、２５０℃の条件下での燃焼試験において、圧力が２．００ＭＰａＧを超えることがない。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記地球温暖化係数が２５０以下である、請求項１に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項３】
前記地球温暖化係数が２００以下である、請求項１又は２に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項４】
前記地球温暖化係数が１５０以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項５】
前記１，２－ジフルオロエチレンが、トランス－１，２－ジフルオロエチレンを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項６】
ジフルオロメタン、ジフルオロエタン、トリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、ペンタフルオロプロパン、ヘキサフルオロプロパン、ヘプタフルオロプロパン、ペンタフルオロブタン、及びヘプタフルオロシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項５に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項７】
ジフルオロメタン、１，１－ジフルオロエタン、１，１，２，２－テトラフルオロエタン、及び１，１，１，２－テトラフルオロエタンからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項５に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項８】
ジフルオロメタンをさらに含む、請求項５に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項９】
前記トランス－１，２－ジフルオロエチレンと前記ジフルオロメタンとの合計量を１００質量％としたとき、前記トランス－１，２－ジフルオロエチレンの含有率が６０～７０質量％であり、前記ジフルオロメタンの含有率が３０～４０質量％である、請求項６～８のいずれか１項に記載の熱サイクル用作動媒体。
【請求項１０】
トランス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペン、及びシス－１，２，３，３，３－ペンタフルオロプロペンからなる群より選択される少なくとも１つをさらに含む、請求項５に記載の熱サイクル用作動媒体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱サイクル用作動媒体およびこれを含む熱サイクルシステム用組成物、並びに該組成物を用いた熱サイクルシステムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
本明細書において、ハロゲン化炭化水素については、化合物名の後の括弧内にその化合物の略称を記すが、本明細書では必要に応じて化合物名に代えてその略称を用いる。
従来、冷凍機用冷媒、空調機器用冷媒、発電システム（廃熱回収発電等）用作動媒体、潜熱輸送装置（ヒートパイプ等）用作動媒体、二次冷却媒体等の熱サイクルシステム用の作動媒体としては、クロロトリフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等のクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、クロロジフルオロメタン等のヒドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）が用いられてきた。しかし、ＣＦＣおよびＨＣＦＣは、成層圏のオゾン層への影響が指摘され、現在、規制の対象となっている。
【０００３】
このような経緯から、熱サイクルシステム用作動媒体としては、ＣＦＣやＨＣＦＣに代えて、オゾン層への影響が少ない、ジフルオロメタン（ＨＦＣ－３２）、テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ－１２５）等のヒドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）が用いられるようになった。例えば、Ｒ４１０Ａ（ＨＦＣ－３２とＨＦＣ－１２５の質量比１：１の擬似共沸混合冷媒）等は従来から広く使用されてきた冷媒である。しかし、ＨＦＣは、地球温暖化の原因となる可能性が指摘されている。
【０００４】
Ｒ４１０Ａは、冷凍能力の高さからいわゆるパッケージエアコンやルームエアコンと言われる通常の空調機器等に広く用いられてきた。しかし、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が２０８８と高く、そのため低ＧＷＰ作動媒体の開発が求められている。この際、Ｒ４１０Ａを単に置き換えて、これまで用いられてきた機器をそのまま使用し続けることを前提にした作動媒体の開発が求められている。
【０００５】
最近、炭素－炭素二重結合を有しその結合が大気中のＯＨラジカルによって分解されやすいことから、オゾン層への影響が少なく、かつ地球温暖化への影響が少ない作動媒体である、ヒドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、すなわち炭素－炭素二重結合を有するＨＦＣに期待が集まっている。本明細書においては、特に断りのない限り飽和のＨＦＣをＨＦＣといい、ＨＦＯとは区別して用いる。また、ＨＦＣを飽和のヒドロフルオロカーボンのように明記する場合もある。
【０００６】
ＨＦＯを用いた作動媒体として、例えば、特許文献１には上記特性を有するとともに、優れたサイクル性能が得られる１，１，２－トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）を用いた作動媒体に係る技術が開示されている。特許文献１においては、さらに、該作動媒体の不燃性、サイクル性能等を高める目的で、ＨＦＯ－１１２３に、各種ＨＦＣやＨＦＯを組み合わせて作動媒体とする試みもされている。また、同様に、特許文献２には、１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２）を用いた作動媒体に係る技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２には、Ｒ４１０Ａの代替候補として、Ｒ４１０Ａと同等の能力や効率等のサイクル性能が得られ、運転時の温度、圧力等の装置への負荷が増大せず、さらには、特別な措置を施さなくとも継続した安定使用ができる等の要求を総合的に勘案して実用に供せられる作動媒体を得る観点から、ＨＦＯ－１１２３やＨＦＯ
－１１３２とＨＦＣや他のＨＦＯを組み合わせて作動媒体とする知見や示唆は示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
国際公開第２０１２／１５７７６４号
国際公開第２０１２／１５７７６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、熱サイクルシステムに用いる作動媒体において、地球温暖化への影響を十分に抑えながら、Ｒ４１０Ａと代替が可能なサイクル性能を有するとともに、Ｒ４１０Ａを使用した場合に比べて装置への負荷が大きく増加せず、さらに特別な措置を施さなくとも継続した安定使用が可能な作動媒体およびこれを含む熱サイクルシステム用組成物、ならびに該組成物を用いた熱サイクルシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の［１］～［１０］に記載の構成を有する熱サイクル用作動媒体、熱サイクルシステム用組成物、および熱サイクルシステムを提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許