【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷媒組成物およびそれを用いた冷媒回路に関するものであり、さらに詳しくはオゾン層を破壊する危険がなく、難燃性であり、鉱物油やアルキルベンゼンなどの冷凍機油との相溶性がよい冷媒組成物およびそれを封入した冷媒回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、冷凍機の冷媒として用いられているものはジクロロジフルオロメタン(R−12)や共沸混合冷媒のR−12と1,1−ジフルオロエタン(R−152a)とからなるR−500が多い。R−12の沸点は大気圧で−29.65℃で、R500の沸点は−33.45℃であり、通常の冷凍装置に好適である。さらに、圧縮機への吸込温度が比較的高くても吐出温度が圧縮機のオイルスラッジを引き起こす程高くならない性質を有している。さらに又、R−12は圧縮機の鉱物油系冷凍機油との相溶性が良く、冷媒回路中のオイルを圧縮機まで引き戻す役割も果たす。
しかしながら、上記の各冷媒は、その高いオゾン破壊の潜在性により、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達すると、このオゾン層を破壊する。このオゾン層の破壊は冷媒中の塩素基(CL)により引き起こされる。そこで、この塩素基を含まない冷媒、例えばジフルオロメタン(R−32)、1,1,1−トリフルオロエタン(R−143a)、ペンタフルオロエタン(R−125)や1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R−134a)がこれらの代替冷媒として考えられている。このR−32の沸点は、大気圧で−51.7℃で、R−143aの沸点は、−48℃、R−125の沸点は、−48.5℃、R−134aの沸点は、−26.0℃である。
【0003】
この塩素基を含まない冷媒のR−32、R−143a、R−125及びR−134aは一般的な鉱物油やアルキルベンゼンなどの冷凍機油との相溶性が悪く、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時にオイルから分離した冷媒の吸い上げなどから圧縮機の潤滑不良に至る問題があった。
圧縮機への油戻りなどの問題を解決するためにn−ペンタンを塩素基を含まない冷媒に配合した冷媒組成物が提案されている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平4−18484号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第1の目的は従来の問題を解決し、オゾン層を破壊する危険がなく、難燃性であり、鉱物油やアルキルベンゼンなどの冷凍機油との相溶性がよい新規な冷媒組成物を提供することであり、本発明の第2の目的は、そのような冷媒組成物を封入した冷媒回路を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題に鑑み鋭意研究した結果、従来、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)とからなる冷媒組成物は提案されておらず、両者の混合比を調整することにより難燃性であって、かつ共沸組成物とすることができるので、それを冷媒組成物として使用することができ、それにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を成すに至った。
【0007】
本発明の請求項1の発明は、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)とからなる難燃性冷媒組成物であることを特徴とする冷媒組成物である。
【0008】
本発明の冷媒組成物は、オクタフロロシクロブタン(沸点;−5.98℃)は塩素基を含まないのでオゾン層の破壊の問題がない上、ブタン(R600、n−ブタン、沸点;−0.54℃。以下ブタンと称す)と安定して均一に混合でき、ブタンが一般的な鉱物油やアルキルベンゼンなどの冷凍機油との相溶性がよいので、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時にオイルから分離した冷媒の吸い上げなどの問題がなく、ブタンの配合量を冷媒組成物全体に対して0.2質量%〜10質量%とするなど両者の混合比を調整することにより難燃性とすることができ、取り扱い性や安全性が向上する。
【0009】
本発明の請求項2の発明は、請求項1記載の冷媒組成物において、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)との混合比を調整して得られる難燃性共沸冷媒組成物であることを特徴とする。
【0010】
本発明の冷媒組成物は、ブタンの配合量を冷媒組成物全体に対して4.5質量%、あるいは9.0質量%とするなど両者の混合比を調整することにより共沸組成物とすることができ、共沸組成物とすれば例えば蒸発器で蒸発させて冷熱を発生させても気液に分離せず、1体的に取り扱うことができる。
【0011】
本発明の請求項3の発明は、請求項1あるいは請求項2記載の冷媒組成物において、冷媒組成物全体に対しブタン(R600)含有量が4.5質量%あるいは9.0質量%であることを特徴とする。
【0012】
冷媒組成物全体に対し圧力が500kPaの時にブタン含有量が4.5質量%であると沸点約40.3℃の共沸組成物となり、また、圧力が101.3kPaの時にブタン含有量が9.0質量%であると沸点約−6.7℃の共沸組成物となり、上記のように共沸組成物とすれば長期に保存しても濃度分布が不均一になったり、2相に分離したりせず、安定で均一な液相を呈するので1体的に取り扱うことができる。
【0013】
本発明の請求項4の発明は、圧縮機、凝縮器、キャピラリーチューブ、蒸発器を順次接続した冷媒回路において、請求項1から請求項3のいずれかに記載の冷媒組成物を封入したことを特徴とする冷媒回路である。
【0014】
本発明の冷媒回路を作動させ蒸発器で本発明の冷媒組成物を蒸発させて冷熱を発生させたり、凝縮器で温熱を発生させたりできるので、冷蔵庫や冷凍庫などの冷凍装置や冷暖房用空調機などに使用でき、本発明の冷媒組成物は難燃性であるので取り扱い性に優れ、安全性が高く、万一冷媒回路から漏洩しても火災の危険性がなく、さらに本発明の難燃性共沸冷媒組成物を使用すれば取り扱い性に優れ、安全性が高い上、蒸発器で蒸発させて冷熱を発生させても気液に分離しないので1体的に取り扱うことができる。
【0015】
本発明の難燃性共沸冷媒組成物はボンベなどの容器に封入することができるので、冷媒回路に連結した封入装置により本発明の冷媒回路に精度よく安定的に供給することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図1は本発明の冷媒回路の一実施例を示す説明図である。
図1において、1は圧縮機2を備えた冷蔵庫や冷暖房用空調機などに適用できる本発明の冷媒回路である。圧縮機2には凝縮器5、キャピラリチューブ6及び蒸発器7が順次接続され、本発明の冷媒回路1を構成している。3は圧縮機2に冷媒を封入する冷媒封入機である。4は冷媒封入機3に冷媒を供給するボンベなどの冷媒容器である。8は冷媒封入機3、冷媒容器4などからなる封入装置を示す。9はアキュムレータを示す。
【0017】
オクタフロロシクロブタンとブタンは常温で均一に溶解する。両者を混合して冷媒容器に封入して、冷媒封入機3、封入ラインなどからなる封入装置8により冷媒回路1に供給する。
本発明の冷媒回路1中にはオクタフロロシクロブタンとブタンからなる難燃性冷媒組成物が充填されている。
その組成はブタンが冷媒組成物全体に対して0.2質量%〜10質量%にすることにより、冷却温度や暖房温度の適正化、鉱物油やアルキルベンゼンなどの冷凍機油の圧縮機への戻りを良好にするとともに、発火の危険性を回避できるようにされている。
なお、本発明において「難燃性」とは、「不燃性」を含まないものである。
【0018】
図2は、圧力101.325kPaにおける、オクタフロロシクロブタンとブタンとから成る冷媒組成物におけるブタン含有量と気液の組成および温度との関係を示すグラフである。縦軸は温度(℃)、横軸はブタンの組成(質量分率)を表す。図2から、圧力101.325kPaにおいて、オクタフロロシクロブタン/ブタン=91/9の前後における質量分率の時、液体の組成と気体の組成が一致しており、沸点約−6.7℃の共沸組成が得られることが判る。
【0019】
図3は、圧力500kPaにおける、オクタフロロシクロブタンとブタンとから成る冷媒組成物におけるブタン含有量と気液の組成および温度との関係を示すグラフである。縦軸は温度(℃)、横軸はブタンの組成(質量分率)を表す。図3から、圧力500kPaにおいて、オクタフロロシクロブタン/ブタン=95.5/4.5の前後における質量分率の時、液体の組成と気体の組成が一致しており、沸点約40.3℃の共沸組成が得られることが判る。
【0020】
なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【0021】
【発明の効果】
本発明の請求項1の冷媒組成物は、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)とからなる難燃性冷媒組成物であり、オクタフロロシクロブタンは塩素基を含まないのでオゾン層の破壊の問題がない上、ブタンと安定して均一に混合でき、ブタンが一般的な鉱物油やアルキルベンゼンなどの冷凍機油との相溶性がよいので、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時にオイルから分離した冷媒の吸い上げなどの問題がなく、ブタンの配合量を冷媒組成物全体に対して0.2質量%〜10質量%とするなど両者の混合比を調整することにより難燃性とすることができ、難燃性であると取り扱い性や安全性が向上するという顕著な効果を奏する。
【0022】
本発明の請求項2の冷媒組成物は、請求項1記載の冷媒組成物において、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)との混合比を調整して得られる難燃性共沸冷媒組成物であるので、長期に保存しても濃度分布が不均一になったり、2相に分離したりせず、安定で均一な液相を呈し、1体的に取り扱うことができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【0023】
本発明の請求項3の冷媒組成物は、請求項1あるいは請求項2記載の冷媒組成物において、冷媒組成物全体に対しブタン(R600)含有量が4.5質量%あるいは9.0質量%である共沸組成物であるので、長期に保存しても濃度分布が不均一になったり、2相に分離したりせず、安定で均一な液相を呈し、1体的に取り扱うことができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【0024】
本発明の請求項4の発明は、圧縮機、凝縮器、キャピラリーチューブ、蒸発器を順次接続した冷媒回路において、請求項1から請求項3のいずれかに記載の冷媒組成物を封入した冷媒回路であり、本発明の冷媒回路を作動させ蒸発器で本発明の冷媒組成物を蒸発させて冷熱を発生させたり、凝縮器で温熱を発生させたりできるので、冷蔵庫や冷凍庫などの冷凍装置や冷暖房用空調機などに使用でき、また本発明の冷媒組成物は難燃性であるので取り扱い性に優れ、安全性が高く、万一冷媒回路から漏洩しても火災の危険性がなく、さらに本発明の難燃性共沸冷媒組成物を使用すれば取り扱い性に優れ、安全性が高い上、1体的に取り扱うことができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷媒回路の一実施例を示す説明図である。
【図2】圧力101.325kPaにおける、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)とから成る冷媒組成物におけるブタン(R600)含有量と気液の組成および温度との関係を示すグラフである。
【図3】圧力500kPaにおける、オクタフロロシクロブタン(RC318)とブタン(R600)とから成る冷媒組成物におけるブタン(R600)含有量と気液の組成および温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 冷媒回路
2 圧縮機
3 冷媒封入機
4 冷媒容器
5 凝縮器
6 キャピラリーチューブ
7 蒸発器
8 封入装置
9 アキュムレータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigerant composition and a refrigerant circuit using the same, and more particularly, has no danger of destruction of the ozone layer, is flame-retardant, and has good compatibility with refrigerating machine oils such as mineral oil and alkylbenzene. The present invention relates to a refrigerant composition and a refrigerant circuit enclosing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the refrigerant used in refrigerators is often R-500 composed of dichlorodifluoromethane (R-12) or azeotropic refrigerant mixture R-12 and 1,1-difluoroethane (R-152a). The boiling point of R-12 is -29.65 ° C. at atmospheric pressure, and the boiling point of R500 is −33.45 ° C., which is suitable for ordinary refrigeration equipment. Further, even if the suction temperature into the compressor is relatively high, the discharge temperature does not become high enough to cause oil sludge of the compressor. Further, R-12 has good compatibility with the mineral oil-based refrigerating machine oil of the compressor, and also plays a role of drawing oil in the refrigerant circuit back to the compressor.
However, due to their high ozone depletion potential, each of the above refrigerants, when released into the atmosphere and reaches the ozone layer above the earth, destroys this ozone layer. This destruction of the ozone layer is caused by chlorine groups (CL) in the refrigerant. Therefore, this chlorine-free refrigerant, for example, difluoromethane (R-32), 1,1,1-trifluoroethane (R-143a), pentafluoroethane (R-125), 1,1,1,2, -Tetrafluoroethane (R-134a) is considered as an alternative refrigerant for these. The boiling point of R-32 is -51.7 ° C at atmospheric pressure, the boiling point of R-143a is -48 ° C, the boiling point of R-125 is -48.5 ° C, and the boiling point of R-134a is- 26.0 ° C.
[0003]
The refrigerants R-32, R-143a, R-125 and R-134a which do not contain chlorine groups have poor compatibility with refrigerating machine oils such as general mineral oils and alkylbenzenes, and may cause the oil to return to the compressor. There has been a problem that deterioration of the compressor or poor lubrication of the compressor due to suction of the refrigerant separated from the oil at the time of start of sleep.
In order to solve problems such as oil return to the compressor, a refrigerant composition in which n-pentane is mixed with a refrigerant containing no chlorine group has been proposed (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-4-18484 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
A first object of the present invention is to solve a conventional problem, and to provide a novel refrigerant composition which has no risk of destruction of the ozone layer, is flame retardant, and has good compatibility with refrigerating machine oils such as mineral oil and alkylbenzene. It is a second object of the present invention to provide a refrigerant circuit enclosing such a refrigerant composition.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have not proposed a refrigerant composition composed of octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600), and it has been difficult to adjust the mixing ratio of both. Since it is flammable and can be made into an azeotropic composition, it has been found that it can be used as a refrigerant composition, thereby solving the above-mentioned problems, and has accomplished the present invention.
[0007]
The invention of claim 1 of the present invention is a flame retardant refrigerant composition comprising octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600).
[0008]
The refrigerant composition of the present invention has no problem of destruction of the ozone layer because octafluorocyclobutane (boiling point: −5.98 ° C.) does not contain a chlorine group, and also has butane (R600, n-butane, boiling point: −0. 54 ° C; hereinafter referred to as butane) can be stably and uniformly mixed, and since butane has good compatibility with general mineral oils and refrigerating machine oils such as alkylbenzene, deterioration of oil return to the compressor and lay-down start Occasionally there is no problem of sucking up the refrigerant separated from the oil, and flame retardancy is obtained by adjusting the mixing ratio of both butanes to 0.2% by mass to 10% by mass with respect to the entire refrigerant composition. And handleability and safety are improved.
[0009]
The invention according to claim 2 of the present invention provides the refrigerant composition according to claim 1, which is a flame-retardant azeotropic refrigerant composition obtained by adjusting a mixing ratio of octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600). There is a feature.
[0010]
The refrigerant composition of the present invention is an azeotropic composition by adjusting the mixing ratio of both butanes such that the amount of butane is 4.5% by mass or 9.0% by mass based on the entire refrigerant composition. If an azeotropic composition is used, for example, even if it is evaporated by an evaporator to generate cold heat, it can be handled as a single body without being separated into gas and liquid.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the refrigerant composition according to the first or second aspect, the butane (R600) content is 4.5% by mass or 9.0% by mass based on the entire refrigerant composition. It is characterized by the following.
[0012]
If the butane content is 4.5% by mass when the pressure is 500 kPa with respect to the entire refrigerant composition, an azeotropic composition having a boiling point of about 40.3 ° C., and the butane content is 9 when the pressure is 101.3 kPa. When the content is 0.0% by mass, an azeotropic composition having a boiling point of about -6.7 ° C. is obtained. Since it exhibits a stable and uniform liquid phase without being separated, it can be handled as one body.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a capillary tube, and an evaporator are sequentially connected, the refrigerant composition according to any one of the first to third aspects is sealed. This is a characteristic refrigerant circuit.
[0014]
Since the refrigerant circuit of the present invention can be operated to evaporate the refrigerant composition of the present invention in the evaporator to generate cold heat, or generate heat in the condenser, a refrigeration device such as a refrigerator or a freezer or an air conditioner for cooling and heating can be used. The refrigerant composition of the present invention is flame-retardant, so it is easy to handle, high in safety, and has no danger of fire even if it leaks from the refrigerant circuit. If the azeotropic refrigerant composition is used, the handleability is excellent, the safety is high, and even if it is evaporated by an evaporator to generate cold heat, it is not separated into gas and liquid, so that it can be handled as one body.
[0015]
Since the flame-retardant azeotropic refrigerant composition of the present invention can be sealed in a container such as a cylinder, it can be supplied to the refrigerant circuit of the present invention accurately and stably by a sealing device connected to the refrigerant circuit.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is an explanatory view showing one embodiment of the refrigerant circuit of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a refrigerant circuit of the present invention which can be applied to a refrigerator or an air conditioner for cooling and heating provided with a compressor 2. A condenser 5, a capillary tube 6, and an evaporator 7 are sequentially connected to the compressor 2, and constitute a refrigerant circuit 1 of the present invention. Reference numeral 3 denotes a refrigerant filling machine that fills the compressor 2 with a refrigerant. Reference numeral 4 denotes a refrigerant container such as a cylinder for supplying a refrigerant to the refrigerant enclosing machine 3. Reference numeral 8 denotes an enclosing device including the refrigerant enclosing machine 3, the refrigerant container 4, and the like. 9 denotes an accumulator.
[0017]
Octafluorocyclobutane and butane dissolve uniformly at room temperature. The two are mixed and sealed in a refrigerant container, and supplied to the refrigerant circuit 1 by an enclosing device 8 including a refrigerant enclosing machine 3 and an enclosing line.
The refrigerant circuit 1 of the present invention is filled with a flame-retardant refrigerant composition comprising octafluorocyclobutane and butane.
The composition is such that butane makes 0.2% by mass to 10% by mass based on the whole refrigerant composition, so that the cooling temperature and the heating temperature are optimized, and the return of the refrigerating machine oil such as mineral oil or alkylbenzene to the compressor is performed. It is designed to be good and to avoid the risk of ignition.
In the present invention, “flame retardant” does not include “non-flammable”.
[0018]
FIG. 2 is a graph showing the relationship between butane content, gas-liquid composition, and temperature in a refrigerant composition composed of octafluorocyclobutane and butane at a pressure of 101.325 kPa. The vertical axis represents temperature (° C.), and the horizontal axis represents butane composition (mass fraction). From FIG. 2, at a pressure of 101.325 kPa, when the mass fraction before and after octafluorocyclobutane / butane = 91/9, the composition of the liquid and the composition of the gas coincide, and the boiling point of about -6.7 ° C. It can be seen that a boiling composition is obtained.
[0019]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between butane content, gas-liquid composition, and temperature in a refrigerant composition composed of octafluorocyclobutane and butane at a pressure of 500 kPa. The vertical axis represents temperature (° C.), and the horizontal axis represents butane composition (mass fraction). From FIG. 3, at a pressure of 500 kPa, when the mass fraction before and after octafluorocyclobutane / butane = 95.5 / 4.5, the composition of the liquid and the composition of the gas coincide, and the boiling point of about 40.3 ° C. It can be seen that an azeotropic composition is obtained.
[0020]
The description of the above embodiments is for describing the present invention, and does not limit the invention described in the claims or reduce the scope thereof. The configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims.
[0021]
【The invention's effect】
The refrigerant composition of claim 1 of the present invention is a flame-retardant refrigerant composition comprising octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600). Since octafluorocyclobutane does not contain a chlorine group, it does not destroy the ozone layer. There is no problem, and it can be mixed stably and uniformly with butane.Butane has good compatibility with general mineral oils and refrigerating machine oils such as alkylbenzene. There is no problem such as the suction of the refrigerant separated from the refrigerant, and flame retardancy is obtained by adjusting the mixing ratio of both such that the blending amount of butane is 0.2% by mass to 10% by mass with respect to the entire refrigerant composition. When it is flame-retardant, it has a remarkable effect that handleability and safety are improved.
[0022]
The refrigerant composition according to claim 2 of the present invention is the flame retardant azeotropic refrigerant composition obtained by adjusting the mixing ratio of octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600) in the refrigerant composition according to claim 1. Since it is a substance, it does not become uneven in concentration distribution even if stored for a long period of time, does not separate into two phases, exhibits a stable and uniform liquid phase, and can be handled as one body. It works.
[0023]
The refrigerant composition according to claim 3 of the present invention is the refrigerant composition according to claim 1 or 2, wherein the butane (R600) content is 4.5% by mass or 9.0% by mass based on the entire refrigerant composition. Since it is an azeotropic composition, even when stored for a long period of time, it does not have a non-uniform concentration distribution or separate into two phases, exhibits a stable and uniform liquid phase, and can be handled as a single unit. It has a further remarkable effect that it can be done.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a capillary tube, and an evaporator are sequentially connected, the refrigerant circuit enclosing the refrigerant composition according to any one of the first to third aspects. Since the refrigerant circuit of the present invention can be operated to evaporate the refrigerant composition of the present invention in the evaporator to generate cold heat, or generate heat in the condenser, a refrigeration device such as a refrigerator or a freezer or a heating and cooling device can be used. The refrigerant composition of the present invention is flame-retardant and has excellent handleability and high safety.There is no danger of fire even if it leaks from the refrigerant circuit. The use of the flame-retardant azeotropic refrigerant composition of the present invention has a remarkable effect that the handleability is excellent, the safety is high, and it can be handled as one body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of a refrigerant circuit of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between butane (R600) content, gas-liquid composition, and temperature in a refrigerant composition composed of octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600) at a pressure of 101.325 kPa.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the butane (R600) content and the gas-liquid composition and temperature in a refrigerant composition comprising octafluorocyclobutane (RC318) and butane (R600) at a pressure of 500 kPa.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigerant circuit 2 Compressor 3 Refrigerant filling machine 4 Refrigerant container 5 Condenser 6 Capillary tube 7 Evaporator 8 Filling device 9 Accumulator