(57)【要約】【解決手段】  本発明は、蒸気圧縮式冷凍機または空調機において使われているＲ５０２、Ｒ２２またはＲ１２を代替するための混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、オゾン層破壊や地球温暖化を引き起こさないと共に、既存の冷凍システムを代替せずに用いることができるように、プロピレン、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１,１，１−トリフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル及びイソブタンを選択的に２つまたは３つを組み合わせてなる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、９８重量％以下のＲ２９０（プロパン）及び１〜７０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２】
Ｒ１２７０（プロピレン）が１〜３０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が６０〜８０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜１０重量％から成ることを特徴とする請求項１に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３】
Ｒ１２７０（プロピレン）が４０〜６０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が４０〜６０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜１０重量％から成ることを特徴とする請求項１に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４】
１〜５４重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び４６〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５】
８１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜１９重量％のＲ２９０（プロパン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜７０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７】
Ｒ１２７０（プロピレン）が３０〜９９重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜７０重量％から成る請求項６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項８】
４０〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜６０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）から成る請求項６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項９】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜３０重量％のＲ１２５（ペンタフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１０】
Ｒ１２７０（プロピレン）が１〜２０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が６０〜８５重量％、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン）が１〜３０重量％から成る請求項９に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１１】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜２０重量％のＲ１４３ａ（１,１，１−トリフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１２】
Ｒ１２７０が１〜２０重量％、Ｒ２９０が７０〜９０重量％、Ｒ１４３ａが１〜２０重量％から成ることを特徴とする請求項１１に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１３】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９８重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜５０重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１４】
Ｒ１２７０（プロピレン）が１〜２５重量％、Ｒ２９０（プロパン）が６０〜９０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜１５重量％から成る請求項１３に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１５】
Ｒ１２７０（プロピレン）が２０〜５０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が３０〜５０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜４０重量％から成る請求項１３に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１６】
６０〜９０重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜４０重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１７】
５０〜９０重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜５０重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１８】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９８重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜５０重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項１９】
Ｒ１２７０（プロピレン）が１〜２０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が７０〜８０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜２０重量％から成る請求項１８に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２０】
Ｒ１２７０（プロピレン）が１〜７０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が１０〜７０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１０〜２０重量％から成る請求項１８に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２１】
５０〜９０重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜５０重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２２】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９８重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜２０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２３】
Ｒ１２７０（プロピレン）が２０〜７０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が１〜７０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜２０重量％から成る請求項２２に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２４】
Ｒ１２７０（プロピレン）が５０〜８０重量％、Ｒ２９０（プロパン）が１０〜４０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜１０重量％から成る請求項２２に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２５】
３０〜７０重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜６９重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜６９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２６】
Ｒ１２７０（プロピレン）が３０〜７０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜４０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が２０〜３０重量％から成る請求項２５に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２７】
３０〜８０重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜６９重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜６９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２８】
Ｒ１２７０（プロピレン）が３０〜７０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜５０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が２０〜４０重量％から成る請求項２７に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２９】
Ｒ１２７０（プロピレン）が５０〜８０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜２０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜３０重量％から成る請求項２７に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３０】
３０〜７０重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜６９重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜６９重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３１】
Ｒ１２７０（プロピレン）が３０〜７０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜６０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜２０重量％から成る請求項３０に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３２】
Ｒ１２７０（プロピレン）が４０〜６０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が３５〜５０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜１０重量％から成る請求項３０に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３３】
４０〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜５９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜５９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３４】
Ｒ１２７０（プロピレン）が４０〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜３０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜３０重量％から成る請求項３３に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３５】
Ｒ１２７０（プロピレン）が６０〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜２０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜２０重量％から成る請求項３３に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３６】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜２０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３７】
Ｒ１２７０（プロピレン）が６０〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜２０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜２０重量％から成る請求項３６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３８】
Ｒ１２７０（プロピレン）が６０〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜３０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜２０重量％から成る請求項３６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３９】
１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）、１〜９９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）及び１〜２０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４０】
Ｒ１２７０（プロピレン）が７０〜８０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜２０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜２０重量％から成る請求項３９に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４１】
Ｒ１２７０（プロピレン）が７０〜９０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜２０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜１０重量％から成る請求項３９に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４２】
４０〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜６０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜６０重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４３】
Ｒ２９０（プロパン）が４０〜６０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜２０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が３０〜４０重量％から成る請求項４２に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４４】
４０〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜６０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４５】
Ｒ２９０（プロパン）が４０〜８０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が２０〜６０重量％から成る請求項４４に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４６】
７１〜９０重量％のＲ２９０（プロパン）及び１０〜２９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４７】
Ｒ２９０（プロパン）が７１〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が２０〜２９重量％から成る請求項４６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４８】
３０〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜７０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜７０重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４９】
Ｒ２９０（プロパン）が３０〜８０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜５０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜３０重量％から成る請求項４８に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５０】
１〜２８重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜２８重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び７１〜９９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５１】
Ｒ２９０（プロパン）が１〜１０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜２０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が６０〜８０重量％から成る請求項５０に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５２】
３０〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）及び１〜７０重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５３】
Ｒ２９０（プロパン）が５０〜８０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が２０〜５０重量％から成る請求項５２に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５４】
２０〜９０重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜７０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜１０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５５】
Ｒ２９０（プロパン）が４０〜７０重量％、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が２０〜５５重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜１０重量％から成る請求項５４に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５６】
１〜５重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜９８重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜９８重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５７】
Ｒ２９０（プロパン）が１〜５重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が２５〜５０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が４５〜７５重量％から成る請求項５６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５８】
４０〜９８重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜５９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜５９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５９】
Ｒ２９０（プロパン）が４０〜７０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１５〜５０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜１５重量％から成る請求項５８に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６０】
１〜９８重量％のＲ２９０（プロパン）、１〜９８重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜４５重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６１】
Ｒ２９０（プロパン）が１〜１０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が４５〜７０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が２５〜４５重量％から成る請求項６０に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６２】
Ｒ２９０（プロパン）が６０〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１５〜３５重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜１０重量％から成る請求項６０に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６３】
１〜２０重量％のＲ２９０（プロパン）、１０〜９８重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）及び１〜７０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６４】
Ｒ２９０（プロパン）が１〜２０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が４０〜８０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１０〜４０重量％から成る請求項６３に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６５】
１〜６０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、１〜９８重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜９９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６６】
Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜４０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が３０〜７０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が１〜４０重量％から成る請求項６５に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６７】
１〜６０重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜９９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６８】
Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜６０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が４０〜９９重量％から成る請求項６７に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６９】
１〜９９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び１〜９９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７０】
３〜２９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及び７１〜９７重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される２元近共沸の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７１】
１〜７８重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、１〜７８重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）及び２１〜９９重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７２】
Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）が１〜２０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が６０〜７０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が２１〜３０重量％から成る請求項７１に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７３】
１〜９９重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１〜９９重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７４】
１〜９８重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、１〜９８重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）及び１〜５０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７５】
Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜１０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が４０〜８０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜５０重量％から成る請求項７４に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７６】
５５〜６４重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、３６〜４５重量％のＲ６００ａ（イソブタン）または７６〜９５重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、５〜２４重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７７】
６０〜８９重量％のＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及び１１〜４０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７８】
請求項１乃至７８のうちのいずれか一つの混合冷媒を用いる冷凍／空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍機または空調機において使われているＲ５０２、Ｒ２２またはＲ１２を代替するための混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、オゾン層破壊や地球温暖化を引き起こさないと共に、既存の冷凍システムを代替せずに用いることができるように、プロピレン、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１,１，１−トリフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル及びイソブタンを選択的に２つまたは３つを組み合わせてなる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ、以下単に、Ｒと称す）として用いることができる材料、即ちプロピレン、プロパン、及びＲ１３４ａを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）と、家庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【０００３】
また、本発明は、プロピレン、プロパン、Ｒ１２５及びＲ１４３ａを組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く適用されてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）を代替することができる混合冷媒に関する。
【０００４】
また、本発明は、プロピレン、プロパン、Ｒ１５２ａ、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）と、家庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２とも称す）とを代替することができる混合冷媒及び冷凍システムに関する。
【０００５】
また、本発明は、プロピレン、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２ａ、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）と、家庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【０００６】
また、本発明は、プロピレン、Ｒ１５２ａ、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）と、家庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及び冷凍システムに関する。
【０００７】
また、本発明は、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン及び１,１−ジフルオロエタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、家庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）を代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【０００８】
また、本発明は、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣＬ２F２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２とも称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２とも称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【０００９】
また、本発明は、プロパン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２F２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２と称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【００１０】
また、本発明は、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２ａ及びジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２F２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２と称す）を代替することができる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【００１１】
また、本発明は、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関することである。より詳しくは、今まで、家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２F２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２と称す）を代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【００１２】
ＣＦＣ５０２は、４８．８％のモノクロロフルオロメタン（以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）と、５１．２％のクロロペンタフルオロエタン（以下、Ｒ１１５又はＣＦＣ１１５と称す）とを混合した共沸混合冷媒である。
【００１３】
現在に至るまで、冷凍機、エアコン、熱ポンプなどに使われてきている冷媒は、メタンまたはエタンから誘導した塩化フッ化炭素（Ｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ、以下単に、ＣＦＣと称す）と水素化塩化フッ化炭素（Ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ、以下単に、ＨＣＦＣと称す）とが主に使われてきている。特に、低温用冷凍庫、輸送用冷凍機、スーパーマーケット冷凍機などには、沸騰点が−４５．４℃で、分子質量が１１１．６ｋｇ／ｋｍｏｌであるＣＦＣ５０２が最も広く使われてきていて、家庭用エアコン、商業用空調機などには、沸騰点が−４０．８℃で、分子質量が８６．４７ｋｇ／ｋｍｏｌであるＨＣＦＣ２２が最も広く使われてきていて、特に家庭用冷蔵庫、自動車空調機などには、沸騰点が−２９．７５℃で、分子質量が１２０．９３ｋｇ／ｋｍｏｌであるＣＦＣ１２が最も広く使われてきている。
【００１４】
しかしながら、最近、ＣＦＣ及びＨＣＦＣによる成層圏内オゾン層破壊が重要な地球環境問題として台頭してきて、これによって成層圏オゾンを破壊するＣＦＣ及びＨＣＦＣの生産及び使用は、１９８７年に採択されたモントリオール議定書により規制されている。ＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２は、オゾン破壊指数（Ｏｚｏｎｅ  Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、以下単に、ＯＤＰと称す）が各々０．１８及び０．０５に高く、現在、先進国においてはモントリオール議定書に準じて全廃されたり全廃される予定である。そのため、全世界殆どの国がオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０の代替冷媒を用いようとしている。
【００１５】
また、最近は、オゾン層破壊の問題だけでなく地球温暖化の問題も急速に浮上し始め、１９９７年の京都議定書では、地球温暖化指数（Ｇｌｏｂａｌ  Ｗａｒｍｉｎｇ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、以下単に、ＧＷＰと称す）の高いＨＦＣ冷媒の使用を自制することを強力に薦めている。このようなすう勢を反映してヨーロッパ及び日本の冷蔵庫メーカーでは、ほぼ殆どの冷蔵庫に炭化水素のイソブタン（以下、Ｒ６００ａと称す）を冷媒として使っており、家庭用エアコン、ヒートポンプ、低温用冷凍庫、自動車エアコンなどを生産する企業においても、地球温暖化指数（ＧＷＰ）の低い炭化水素系列の冷媒を用いようとしている。
【００１６】
［表１］は、幾つかの冷媒の環境指数を示す。［表１］から分かるように、プロピレン、プロパン、イソブタン、ＤＭＥ、ＨＦＣ１５２ａなどはオゾン層破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であり、地球温暖化指数（ＧＷＰ）も他の冷媒に比べて顕著に低い。このような特性により、現在、ヨーロッパ連合、日本、アジアの殆どの国家では、ＯＤＰが０．０で、ＧＷＰが既存のＣＦＣ冷媒やＨＦＣ冷媒より低い冷媒を混合して、所望の熱力学的特性を得ると共に、効率が向上し、油との互換性の増大を図るという試みがあってきた。これから、プロピレン、プロパン、イソブタン、ＤＭＥ、ＨＦＣ１５２ａなどは適格といえる。
【表１】
2008510870.tif 000003
・ＯＤＰは、ＣＦＣ１１を１．０に定めて、基準として設けることである。
・ＧＷＰは、１００年基準の二酸化炭素を１．０に定めて、基準として設けることである。
【００１７】
ある材料が既存冷媒の代替冷媒として有用するためには、まず既存冷媒と類似な性能係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ、以下単に、ＣＯＰと称す）を有しなければならない。ここで、性能係数（ＣＯＰ）とは、圧縮器に加えられた事と対比した総冷凍効果を意味することで、ＣＯＰが大きいほど冷凍／空調機のエネルギー効率がよい。また、圧縮器を大幅改造せずに用いるには、代替冷媒が既存冷媒と同様な蒸気圧を有して、究極的に同様な体積容量（Ｖｏｌｕｍｅｒｉｃ  Ｃａｐａｃｉｔｙ、以下単に、ＶＣと称す）を提供しなければならない。ここで、体積容量（ＶＣ）とは、単位体積当り冷凍効果を意味し、これは圧縮器の大きさを示す因子であって、概ね蒸気圧に比例し、単位はｋＪ／Ｍ３である。代替冷媒が既存冷媒と同様な体積容量を出すと、メーカーは圧縮器を代えたり大きく改造しなくても冷凍／空調機を製作することができ、非常に有利である。しかしながら、今までの研究結果、純粋材料に既存冷媒を代替する場合、代替冷媒の体積容量が既存冷媒のことと異なり、必然的に圧縮器を交替するかまたは大きく改造しなければならなく、また既存冷媒と同様な性能係数を出すことが難しいということが明らかになった。
【００１８】
これを解決する方法のうちの一つが、混合冷媒を用いるものである。混合冷媒の特性は適切に組成を配合して、性能係数が既存冷媒と類似するようにし、且つ既存冷媒と類似な体積容量（ＶＣ）を出させ、これにより圧縮器を大きく改造せずに作ることができるということである。このような特性により、去る数年間ＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２の代替物として様々な混合冷媒が提案されているが、それらの中の一部はモントリオール議定書で使用を禁ずるＨＣＦＣを構成成分として有していて、長期的な観点から見て適合な代替物であると言えない。
【００１９】
米国のデュポン社は、オゾン層崩壊を引き起こさないＲ４０４Ａという３元混合冷媒（４４％  Ｒ１２５／５２％  Ｒ１４３ａ／４％  Ｒ１３４ａ）を開発したが、この冷媒はＲ５０２よりエネルギー効率が低く、地球温暖化を間接的に加速化させる恐れがあり、また京都議定書において使用制限するＨＦＣのみで構成されていて、長期的な観点から見て適合な代替物と言えない。また、米国のデュポン社では、ＨＣＦＣと水素化フッ化炭素（Ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏ  Ｃａｂｏｎ、以下単に、ＨＦＣと称す）とにより構成されるＭＰ３９（５３％  Ｒ２２／３４％  Ｒ１２４／１３％  Ｒ１５２ａ）、ＭＰ６６（６１％  Ｒ２２／２８％  Ｒ１２４／１１％  Ｒ１５２ａ）などの３元混合冷媒を開発して市販したことがあり、Ｍｏｎｒｏｅ  Ａｉｒ  Ｔｅｃｈ社は、ＨＣＦＣ及びイソブタンにより構成されるＧＨＧ−Ｘ３（６５％  Ｒ２２／４％  Ｒ６００ａ／３１％  Ｒ１４２ｂ）という３元混合冷媒を開発して市販していて、他の様々な会社においても多様な混合冷媒を商品化している。しかしながら、そのような冷媒の殆どはオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０より大きく、地球環境に対して有害で、ＣＦＣ１２よりエネルギー効率が低いので、地球温暖和の間接効果を加速化させる恐れがあり、また京都議定書において使用制限するＨＣＦＣ、ＨＦＣなどにより構成されていて、長期的な観点から見て適合な代替物と言えない。
【００２０】
また、米国のデュポン社などが開発したＲ４０７Ｃという３元混合冷媒（２３％  Ｒ３２／２５％  Ｒ１２５／５２％  Ｒ１３４ａ）は、冷凍容量が既存のＨＣＦＣ２２と類似するが、エネルギー効率が低く、温度勾配が７℃程度になって、冷凍システムいおいて冷媒の漏れがある場合、冷媒の組成分離現状が生じるという短所を有している。また、温度勾配が大きくなり過ぎると、冷媒の相変化による蒸発器及び凝縮器内の圧力が変化し続けることによって、冷凍機システムの不安定を引き起こす。一方、アライドシグナル社などでは、Ｒ４１０Ａという２元混合冷媒（５０％  Ｒ３２／５０％  Ｒ１２５）を開発して版売しているが、この冷媒は蒸気圧が既存のＨＣＦＣ２２より６０％程度高くて必須に圧縮器を改造しなければならなく、システムの圧力が高くて、凝縮器に使われる材質の強度を高めなければならないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、従来の蒸気圧縮式冷凍機または空調機において使われるＲ５０２、Ｒ２２及びＲ１２がオゾン層破壊や地球温暖化に悪影響を与えることを改善するために、オゾン層破壊や地球温暖化を引き起こさないと共に、既存の冷凍システムを代替せずに用いることができるような新たな混合冷媒を提供しようとする。
【００２２】
本発明は、従来の蒸気圧縮式冷凍機または空調機において使われるＲ５０２、Ｒ２２及びＲ１２がオゾン層破壊や地球温暖化に悪影響を与えることを改善するために、オゾン層破壊や地球温暖化を引き起こさないと共に、既存の冷凍システムを代替せずに用いることができるような新たな混合冷媒を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
オゾン層破壊や地球温暖化を引き起こさないと共に、既存の冷凍システムを代替せずに用いることができるような新たな冷媒を提供するために、プロピレン、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１,１，１−トリフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル及びイソブタンを選択的に２つまたは３つを組み合わせて混合冷媒を構成する。
【発明の効果】
【００２４】
上記構成の本発明の好適実施例による、Ｒ５０２、Ｒ１２またはＲ２２を代替する混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムによれば、混合冷媒を構成する材料として、オゾン層破壊指数が０．０であり地球温暖化指数が非常に小さい、プロピレン、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１,１，１−トリフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル及びイソブタンを用いるので、冷媒の流出があったり冷媒を廃棄する場合にも、地球のオゾン層破壊や地球温暖化を防止することができるという顕著な効果が奏する。
【００２５】
また、本発明による混合冷媒は、プロピレン、プロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、１,１，１−トリフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル及びイソブタンを適宜組成で混合して、混合冷媒の蒸気圧や体積容量が既存の使用冷媒であるＲ５０２、Ｒ１２またはＲ２２の冷媒と類似するようにしたので、圧縮器を交替したり既存の冷凍システムを改造せずに、直接適用することができ、時間的且つ経済的な費用が減少するという効果が奏する。
【００２６】
本発明の混合冷媒は、適宜組成の混合により温度勾配が非常に小さく、冷媒の相変化に応じる冷媒圧力のバラツキがほぼなく、冷凍システムを安定して用いることができ、冷媒流出時の組成分離現状が防止されるという効果が奏する。
【００２７】
また、本発明の実施例によるＲ１５２ａ及びＤＭＥにより構成される混合冷媒は、冷凍機由との互換性に優れたＤＭＥの占める比率が高いため、混合冷媒の互換性が優れることになるという効果が奏し、ＤＭＥを７０重量％以上用いるため、製造コストを削減することができ、環境新化的な混合冷媒の使用を拡散することに有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添附の図面を参照しながら、発明の第１の実施例によるＲ５０２及びＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
【００２９】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ、以下単に、Ｒと称す）として用いることができる材料、即ち、プロピレン、プロパン及びＲ１３４ａを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで低温用冷凍庫や輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２と称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【００３０】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので、成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数が既存の他の代替冷媒より低く、また既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムを提供することにある。
【００３１】
より詳しくは、本発明は、Ｒ１２７０（プロピレン：Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、Ｒ２９０（プロパン：Ｐｒｏｐａｎｅ）及びＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）を選択的に組み合わせて構成される代替混合冷媒に関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であり、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低く、またＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【００３２】
図１は、本発明において用いる通常の冷凍／空調機の構成図である。図１に示すように、冷凍／空調機は一般に蒸発器、凝縮器、圧縮器、膨張弁などを含んで構成される。
【００３３】
代替混合冷媒を開発するために、本発明者らは冷凍／空調機の性能をシミュレートする米国標準研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）で開発したＣＹＣＬＥ−Ｄプログラムを用いた。該プログラムによって冷凍／空調機を構成する要素、例えば熱交換器、圧縮器などに対する熱力学及び熱伝達解析を行って、最後に該結果の全てを組み合わせて用いた。該プログラムの精度を決定する重要因子の中の一つは、冷媒の物性値である。該プログラムでは、米国、日本などにおいて基準として設けているＣａｒｎａｈａｎ−Ｓｔａｒｌｉｎｇ−Ｄｅ  Ｓａｎｔｉｓ（ＣＳＤ）状態方程式を用いて、全ての冷媒の物性値を計算した。ＲＥＦＰＲＯＰとして知られているＣＳＤ状態方程式は、米国標準研究所（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）で開発したもので、正確性及び適用性が既に立証されて全世界の冷凍／空調関連有数企業、研究所、大学において最も広く使われるプログラムである。今回作った混合冷媒及び冷凍／空調機の開発及び実行のための入力データとしては、出来るだけ実データを用いた。
【００３４】
本発明の混合冷媒は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）を低くなければならないという判断下で、自然冷媒であるＲ１２７０（プロピレン：Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、Ｒ２９０（プロパン：Ｐｒｏｐａｎｅ）及びＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）を選択的に混合して既存冷媒を代替することができるようにした。
【００３５】
［表２］は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒のことと比較した結果を示す。[表３］は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒のことと比較した結果を示している。
【表２】
2008510870.tif 000004
【表３】
2008510870.tif 000005
ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
ＶＣ：体積容量
ＧＴＤ：温度勾配
Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表２）、ＨＣＦＣ２２対比（表３）の性能係数の差
ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表２）、ＨＣＦＣ２２対比（表３）の体積容量の差
【００３６】
上記［表２］から、本発明例Ａ１〜Ａ９におけるＣＦＣ５０２の代替混合冷媒は、既存のＣＦＣ５０２やＲ４０４Ａに比べて性能係数が高かったり類似して、体積容量が類似なことを分かる。
【００３７】
［表３］から、Ａ１０〜Ａ１８におけるＨＣＦＣ２２の代替混合冷媒が、ＨＣＦＣ２２やＲ４０７Ｃに比べて性能係数が少し低いが、体積容量はほぼ類似なことを分かる。特に、ＨＣＦＣ２２の代替混合冷媒は、圧縮器吐出温度がＨＣＦＣ２２に比べて実に１５℃低く、また炭化水素を主軸とするので油との互換性がよく、実際の冷凍機ではＨＣＦＣ２２よりもっと良い性能を出すことになる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、一つを除いて全て２℃未満で近共沸性である。現在商用化されている混合冷媒の温度勾配が、通常７℃未満である点を勘案すると、これらの混合冷媒は使用上問題がない。
【００３８】
本発明例Ａ１〜Ａ１８における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、オゾン層を全く破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ４０４ＡやＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準して規制を受けるので、プロピレン及びプロパンを中心として混合冷媒を作ると、、ＨＦＣの使用量が削減し、地球温暖化を軽減させることもできる。
【００３９】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成においては、温度勾配が大きく過ぎるか、容量や効率が低く過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して具体的に詳察する。
【００４０】
［本発明例Ａ１、Ａ２、Ａ３］
本発明例Ａ１、Ａ２、Ａ３から分かるように、Ｒ１２７０及びＲ２９０により構成される混合冷媒において、Ｒ１２７０が増加すると、混合冷媒の体積容量が増加し、圧縮器吐出温度が増加するので、既存冷媒と類似な体積容量を有するには、混合冷媒においてＲ１２７０の比率は５５重量％を超えないことが望ましい。
【００４１】
［表２］から分かるように、Ｒ１２７０が３０重量％を構成する本発明例Ａ２の混合冷媒の体積容量は、８４１ｋＪ／ｍ３であったが、Ｒ１２７０が７０重量％を構成する本発明例Ａ３の混合冷媒の体積容量は、９４５ｋＪ／ｍ３になった。このように、Ｒ１２７０が７０重量％以上含まれれば、既存冷媒であるＲ４０４Ａの体積容量８０７ｋＪ／ｍ３と比較して大きく過ぎて、圧縮器を始めた既存の冷凍システムを交替しなければならない。そのため、既存冷媒と類似な体積容量を有するように、Ｒ１２７０は５５重量％以下含まれることが望ましい。
【００４２】
[表４］は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機事用条件において電算解析プログラムを用いて計算したＲ１２７０及びＲ２９０を混合した混合冷媒と既存冷媒の性能とを示す。［表４］からも分かるように、Ｒ１２７０が６０重量％を越えると、既存冷媒であるＲ５０２及びＲ４０４Ａに対して体積容量の差が大きいことを分かる。
【表４】
2008510870.tif 000006
【００４３】
［本発明例Ａ４、Ａ５、Ａ６］
本発明例Ａ４、Ａ５、Ａ６から分かるように、Ｒ１２７０及びＲ１３４ａにより構成される混合冷媒において、Ｒ１２７０が減少し、Ｒ１３４ａが増加すると、温度勾配が大きくなると共に体積容量が減少する傾向を示すので、既存冷媒と類似な体積容量を有し、温度勾配を出来るだけ小さくするには、Ｒ１２７０の比率は３０重量％を超え、Ｒ１３４ａの比率は７０重量％を超えないことが望ましい。
【００４４】
つまり、１０重量％、５０重量％、７０重量％の比率で含まれる時に、温度勾配が０．０℃、１．３℃、６．３℃に増加した。そのため、Ｒ１３４ａの７０重量％以上含まれている混合冷媒は、温度勾配が大きくなり過ぎて適切でない。混合冷媒の温度勾配が大きくなり過ぎると、混合冷媒の相変化によって蒸発器及び凝縮器の圧力が変わって、冷凍システムの不安定を引き起こすと共に、冷凍システムにおいて冷媒の漏れがある場合に、組成分離現状が生じ、望ましくない。
【００４５】
［本発明例Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１７、Ａ１８］
本発明例Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ１４、Ａ１５、Ａ１６を参照して、本発明例Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１７、Ａ１８を検討したところ、混合冷媒においてＲ１３４ａが７０重量％以上になると、温度勾配が大きくなり過ぎ、冷媒の相変化による蒸発器及び凝縮器内の圧力が変化し続けることによって、冷凍機システムの不安定を齎し、冷媒の循環システムにおいて漏れがある場合、組成分離現状が生じるようになって、望ましくない。そのため、混合冷媒においてＲ１３４ａは７０重量％を超えないことが望ましい。
【００４６】
［本発明例Ａ７、Ａ８、Ａ９］
本発明例Ａ７、Ａ８、Ａ９から分かるように、混合冷媒においてＲ１２７０が３０重量％以上になると、混合冷媒の体積容量が大きくなり過ぎて、凝縮器が高圧の状態になるので、凝縮器の材質をより高い強度の材質のものに変えたり、圧縮器を交替しなければならない、などして望ましくない。また、Ｒ１３４ａが１０重量％を超えると、体積容量が小さくなり過ぎると共に、温度勾配が大きくなり過ぎて、望ましくない。Ｒ１２７０及びＲ１３４ａが相対的に小さな比率を占める状態で、混合冷媒が既存冷媒と類似な体積容量を有するには、Ｒ２９０が６０〜８０重量％の範囲にあることが望ましい。
【００４７】
つまり、Ｒ１３４ａが１０重量％を構成する本発明例Ａ７、Ａ９の混合冷媒によれば、Ｒ１２７０の組成が１０重量％から３０重量％に増加すると、体積容量が８２９ｋＪ／Ｍ３から８９７ｋＪ／Ｍ３に増加することを分かる。Ｒ４０４Ａの体積容量である８０７ｋＪ／Ｍ３と比較する時、Ｒ１２７０の比率が３０重量％を越えている混合冷媒は、既存冷媒のＲ４０４Ａより体積容量が大きくなり過ぎるため、既存冷凍システムをそのまま用いることができない。そのため、既存の冷凍システムの交替なしに直接適用可能な混合冷媒は、Ｒ１２７０の組成が３０重量％以下であることが要求される。
【００４８】
［表５］は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機事用条件で電算解析プログラムを用いて計算したＲ１２７０及びＲ１３４ａを混合した混合冷媒の性能指数と既存冷媒の性能指数とを示す。
【表５】
2008510870.tif 000007
【００４９】
［表５］からも分かるように、Ｒ１２７０及びＲ１３４ａにより構成される混合冷媒において、Ｒ１３４ａの組成が増加すると、体積容量が小さくなると共に、温度勾配が大きくなる。また、［表２］に示されているＲ１３４ａが１０重量％を構成する本発明例Ａ７の混合冷媒は、体積容量が８２９ｋＪ／Ｍ３で、温度勾配が２℃であり、Ｒ４０４Ａは体積容量が８０７ｋＪ／Ｍ３で、温度勾配が０．７℃である。そのため、Ｒ４０４Ａと類似な体積容量及び温度勾配を有するには、混合冷媒はＲ１３４ａが１０重量％を越えないことが望ましい。
【００５０】
［本発明例Ａ１７、Ａ１８］
本発明例Ａ１７、Ａ１８から分かるように、混合冷媒においてＲ１２７０の比率が高くなると、体積容量が増加するので、適切な体積容量を有するには、Ｒ１２７０は４０〜５０重量％の範囲にあることが望ましい。Ｒ２９０が増加すると、体積容量が減少し、温度勾配が大きくなるので、混合冷媒が適切な体積容量を有して温度勾配を小さくするには、Ｒ２９０は４０〜５０重量％の範囲にあることが望ましい。Ｒ１３４ａはＲ１２７０やＲ２９０より蒸気圧が小さく、Ｒ１３４ａが増加すると、混合冷媒の体積容量が減少し、温度勾配が大きくなって、Ｒ１３４ａは１０重量％以下であることが望ましい。
【００５１】
［表３］の本発明例Ａ１２、Ａ１３の混合冷媒によれば、Ｒ１２７０とＲ２９０との組成比率が７０重量％対３０重量％の場合、体積容量が３５７５ｋＪ／Ｍ３で、温度勾配が０．１℃であり、Ｒ１２７０とＲ２９０との組成比率が９０重量％対１０重量％の場合、体積容量が３６３１ｋＪ／Ｍ３で、温度勾配が０．０℃であって、その差が大きくない。
しかしながら、発明例Ａ１４、Ａ１５の混合冷媒によれば、Ｒ１２７０とＲ１３４ａとの組成比率が６０重量％対４０重量％の場合、体積容量が３７０９ｋＪ／Ｍ３で、温度勾配が０．４℃である一方、Ｒ１２７０とＲ１３４ａとの組成比率が４０重量％対６０重量％の場合、体積容量が３５９７ｋＪ／Ｍ３で、温度勾配が３．５℃である。そのため、Ｒ１３４ａの増加は混合冷媒において体積容量を増加させ、温度勾配を大きくする。結局、体積容量がＨＣＦＣ２２と類似して、また温度勾配の小さい本発明例Ａ１８の混合冷媒は、既存冷媒であるＨＣＦＣ２２及びＲ４０７Ｃを代替するのに適した組成であるが、Ｒ１３４ａが１０重量％より大きくなり過ぎると、前述の既存冷媒を用いた冷凍システムを使用することができなくなる。
【００５２】
［本発明例Ａ１０、Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３］
本発明例Ａ１０、Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３から分かるように、混合冷媒においてＲ１２７０が増加すると、体積容量が増加するので、既存冷媒と類似な体積容量を有するには、Ｒ１２７０の比率は８０重量％を超えることが望ましい。
【００５３】
［本発明例Ａ１４、Ａ１５、Ａ１６］
本発明例Ａ１４、Ａ１５、Ａ１６から分かるように、Ｒ１２７０及びＲ１３４ａにより構成される混合冷媒において、Ｒ１２７０が減少し、Ｒ１３４ａが増加すると、温度勾配が大きくなり、体積容量が減少する。そのため、混合冷媒が既存冷媒と類似な体積容量を有し、温度勾配を小さくするには、Ｒ１２７０の比率は４０重量％を超え、Ｒ１３４ａの比率は６０重量％を超えないことが望ましい。
【００５４】
本発明の明細書全体に渡って使われている用語の冷凍システムは、冷凍機／空調機の意味として使われることで、特に区分しない限り、両者は同じ意味で使われていることに留意されたい。
以下では、本発明の第２の実施例によるＲ５０２代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
【００５５】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロピレン、プロパン、Ｒ１２５及びＲ１４３ａを組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く適用されてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）を代替することができる混合冷媒に関する。
【００５６】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので、成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数が既存の他の代替冷媒のことより低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ５０２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒を提供するものである。
【００５７】
より具体的に、本発明は、Ｒ１２７０（プロピレン）、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン）及びＲ１４３ａ（１,１，１−トリフルオロエタン）のうちのいずれか一つにより構成される混合冷媒に関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低く、またＣＦＣ５０２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【００５８】
本発明者らは、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、自然冷媒であるＲ１２７０（プロピレン）、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン）及びＲ１４３ａ（１,１，１−トリフルオロエタン）のうちの少なくとも２つを混合して、既存冷媒を代替することができるようにした。
【００５９】
［表６］は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表６】
2008510870.tif 000008
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比体積容量の差
【００６０】
［表６］から、本発明例Ｂ１〜Ｂ６の混合冷媒が既存のＣＦＣ５０２やＲ４０４Ａに比べて性能係数が高く、体積容量が類似なことを分かる。現在商用化されている幾つかの混合冷媒の温度勾配が７℃未満であることに鑑みて、これらの混合冷媒の温度勾配はそれ以下であるので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｂ１〜Ｂ６の混合冷媒の圧縮器吐出温度はやはりＣＦＣ５０２と類似なので、その使用に当たって問題はない。
【００６１】
本発明例Ｂ１〜Ｂ６の全ての混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ５０２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ５０２の代替冷媒であるＲ４０４Ａの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、プロピレン及びプロパンを中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成においては、温度勾配が大きく過ぎるか、容量及び効率が低く過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎるかして、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【００６２】
［本発明例Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３］
本発明例Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３から分かるように、混合冷媒においてＲ１２５の比率が増加すると、温度勾配が増加して適切でないので、Ｒ１２５は３０重量％以下であることが望ましい。Ｒ１２７０が増加すると、体積容量が増加する傾向を示すので、混合冷媒が既存冷媒と類似な体積容量を有するには、Ｒ１２７０は２０重量％を超えないことが望ましい。本発明例Ｂ１、Ｂ２から分かるように、Ｒ２９０が増加すると、混合冷媒の体積容量が減少するので、混合冷媒が適切な体積容量を有するには、Ｒ２９０は６０〜８５重量％の範囲にあることが望ましい。
【００６３】
つまり、混合冷媒においてＲ１２５は３０重量％以下でなければならなく、すると、温度勾配が６．５以下になり得、特に１０重量％以下になると、温度勾配が３℃を越えない。そして、Ｒ１２７０がＲ２９０より蒸気圧が高いため、Ｒ１２７０が１〜２０重量％で、Ｒ２９０が６０〜８５重量％である時、体積容量が既存冷媒と類似になる。
【００６４】
［本発明例Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６］
本発明例Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６から分かるように、混合冷媒においてＲ１４３ａの比率が２０重量％を越えると、体積容量が既存冷媒より大きくなって圧縮器の交替が必要なので、Ｒ１４３ａは２０重量％以下であることが望ましい。本発明例Ｂ４、Ｂ５において、Ｒ１２７０の組成比が一定な時、Ｒ１４３ａの比率が５重量％から２０重量％に増加した場合、体積容量が８０５から９２７に増加したことでも確認される。また、本発明例Ｂ４、Ｂ６において、Ｒ２９０の組成比が一定な時、Ｒ１４３ａの比率が１０重量％から２０重量％に増加した場合、体積容量が８８４から９２７に増加したことでも確認される。
【００６５】
本発明例Ｂ５、Ｂ６から分かるように、混合冷媒においてＲ１４３ａの比率がほぼ類似な状態で、Ｒ１２７０の比率が１０重量％から２０重量％に増加した場合、体積容量が８０５から８８４に増加するので、Ｒ１２７０の増加は体積容量の増加をもたらす。そのため、Ｒ１２７０の組成比率は２０重量％を超えなければならなく、すると、混合冷媒の体積容量が既存冷媒のそれと類似するようになる。
【００６６】
以下では、本発明の第３の実施例によるＲ５０２及びＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
【００６７】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロピレン、プロパン、Ｒ１５２ａ及びジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２と称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びこれを用いた冷凍システムに関する。
【００６８】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので、成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、地球温暖化指数が既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒を提供するものである。
【００６９】
より具体的に、本発明は、Ｒ１２７０（プロピレン）、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低く、またＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【００７０】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、自然冷媒であるＲ１２７０（プロピレン）、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）のうちのいずれか一つを混合して既存冷媒を代替することができるようにした。
【００７１】
［表７］は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。［表８］は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表７】
2008510870.tif 000009
【表８】
2008510870.tif 000010
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表７）、ＨＣＦＣ２２対比（表８）性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表７）、ＨＣＦＣ２２対比（表８）体積容量の差
【００７２】
［表７］及び［表８］から、本発明例Ｃ１〜Ｃ２６の冷媒が既存のＣＦＣ５０２、Ｒ４０４Ａ、ＨＣＦＣ２２、又はＲ４０７Ｃに比べて性能係数が高かったり少し低く、体積容量が類似なことを分かる。現在商用化されている幾つかの混合冷媒の温度勾配が通常７℃未満であることに鑑みて、これらの混合冷媒の温度勾配はそれより小さくて、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｃ１〜Ｃ２６における冷媒の圧縮器吐出温度はやはりＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２と類似または少し高く、その使用に当たって問題はない。
【００７３】
本発明例Ｃ１〜Ｃ２６における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ４０４ＡやＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高く京都議定書に準じて規制を受けるので、プロピレン、プロパン、Ｒ１５２ａ、ＤＭＥ及びイソブタンを中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【００７４】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が低く過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎるかして、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【００７５】
［本発明例Ｃ１、Ｃ２］
本発明例Ｃ１、Ｃ２から分かるように、Ｒ１５２ａが４０重量％を越えると、温度勾配が大きくなり過ぎる。また、Ｒ１２７０が９０重量％を越えると、体積容量が大きくなり過ぎて、望ましくない。
【００７６】
［本発明例Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５］
本発明例Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５から分かるように、ＣＦＣ５０２を代替する混合冷媒において、Ｒ１２７０が２５重量％を超えると、Ｒ１２７０は蒸気圧の高い材料であるので、混合冷媒の体積容量が既存冷媒より大きくなり過ぎて、既存冷媒に適合に設計されている圧縮器を交替しなければならない。Ｒ１５２ａが１５重量％を越えると、温度勾配が大きくなって、圧縮器吐出温度が増加するので、圧縮器に負担を与えるなど、望ましくない。
【００７７】
［本発明例Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ２０、Ｃ２１］
本発明例Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ２０、Ｃ２１から分かるように、ＲＥ１７０が５０重量％を越えると、混合冷媒の温度勾配が大きくなり過ぎると共に、体積容量が小さくなり過ぎる。そのため、ＲＥ１７０は５０重量％を越えないと共に、Ｒ１２７０は適切な体積容量を有するには、５０重量％以上に含まれることが望ましい。
【００７８】
［本発明例Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１］
本発明例Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１から分かるように、ＲＥ１７０が１０〜２０重量％の範囲にある場合、温度勾配が１未満であるが、本発明例Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８によれば、ＲＥ１７０が増加する場合、温度勾配が大きくなり過ぎるので、Ｒ１２７０及びＲ２９０を含む混合冷媒において、ＲＥ１７０は２０重量％を越えないことが望ましい。また、Ｒ１２７０が増加するほど体積容量が増加するので、Ｒ１２７０は２０重量％を越えなければならなく、すると、既存冷媒と類似な体積容量を有することができる。
【００７９】
［本発明例Ｃ１２]
本発明例Ｃ１２から分かるように、Ｒ６００ａ、Ｒ１２７０及びＲ２９０によってなされる混合冷媒において、Ｒ６００ａの組成比率が増加すると、温度勾配が大きく増加する。そのため、ＣＦＣ５０２を代替する混合冷媒は、本発明例Ｃ１２からも分かるように、Ｒ６００ａが２０重量％を越えると、温度勾配が６．７℃より大きくなるので適切でない。また、Ｒ６００ａを除く残りのＲ１２７０及びＲ２９０の比率が変化しても、混合冷媒の体積容量は適正値を有するようになる  
【００８０】
［本発明例Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５]
本発明例Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５から分かるように、Ｒ１５２ａが５０重量％を越えると、温度勾配が大きくなり過ぎる。また、Ｒ１２７０が９０重量％を越えると、体積容量が大きくなり過ぎて性能係数は減少するので、適切でない。
【００８１】
［本発明例Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９］
本発明例Ｃ１６、Ｃ１７、Ｃ１８、Ｃ１９から分かるように、Ｒ１５２ａが４０重量％を越えると、温度勾配が大きくなる。Ｒ１２７０が増加するほど、性能係数が減少するので、Ｒ１２７０は５０重量％を超えなければならなく、すると、性能係数の過度な低下を防止することができる。しかし、Ｒ１２７０は混合冷媒の体積容量が小さくなり過ぎないように、２０重量％以上であることが望ましい。
【００８２】
［本発明例Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４］
本発明例Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４から分かるように、ＲＥ１７０が１５〜２０重量％の範囲にある場合、温度勾配が１未満であるが、本発明例Ｃ２０、Ｃ２１によれば、ＲＥ１７０が増加する場合、温度勾配が大きくなり過ぎるので、Ｒ１２７０及びＲ２９０を含む混合冷媒において、ＲＥ１７０は２０重量％を越えないことが望ましい。また、本発明例Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４から分かるように、Ｒ１２７０が増加するほど、体積容量が増加していて、７０重量％のＲ１２７０で体積容量は３５９６として適切な値を示すので、Ｒ２９０及びＲＥ１７０を適量含むためには、Ｒ１２７０は７０重量％を越えないことが望ましい。
【００８３】
［本発明例Ｃ２５、Ｃ２６］
本発明例Ｃ２５、Ｃ２６から分かるように、Ｒ６００ａ、Ｒ１２７０及びＲ２９０によってなされる混合冷媒において、Ｒ６００ａの組成比率が増加すると、温度勾配が大きく増加する。そのため、ＨＣＦＣ２２を代替する混合冷媒は、本発明例Ｃ２５からも分かるように、Ｒ６００ａが１０重量％を越えないことが望ましい。また、Ｒ６００ａを除く残りのＲ１２７０及びＲ２９０の比率が変化しても、混合冷媒の体積容量は適正値を有するようになる。
【００８４】
以下では、本発明の第４の実施例によるＲ５０２及びＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロピレン、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２ａ、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２と称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２とも称す）とを代替することができる混合冷媒及び冷凍システムに関する。
【００８５】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので、成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及び冷凍システムを提供するものである。
より具体的に、本発明はＲ１２７０（プロピレン）、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及び冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【００８６】
［表９]は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。［表１０］は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表９】
2008510870.tif 000011
【表１０】
2008510870.tif 000012
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表９）、ＨＣＦＣ２２対比（表１０）性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表９）、ＨＣＦＣ２２対比（表１０）体積容量の差
【００８７】
［表９］及び［表１０］から、本発明例Ｄ１〜Ｄ１９の冷媒が、既存のＣＦＣ５０２、Ｒ４０４Ａ、ＨＣＦＣ２２又はＲ４０７Ｃに比べて性能係数が高かったり類似して、体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃程度であるか又は概ねそれ以下であるので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｄ１〜Ｄ１９における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２と類似なので、その使用に当たって問題はない。
【００８８】
本発明例Ｄ１〜Ｄ１９における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ４０４ＡやＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高く京都議定書に準じて規制を受けるので、プロピレンと、地球温暖化指数の低い他の冷媒とを中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【００８９】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【００９０】
［本発明例Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５］
本発明例Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ１２、Ｄ１３、Ｄ１４、Ｄ１５から分かるように、Ｒ１２７０が３０重量％以内に使われれば、温度勾配が大きくなり過ぎて不適切で、Ｒ１２７０が７０重量％超えて含まれれば、体積容量が大きく過ぎて不適切である。Ｒ１３４ａが増加するほど、体積容量が減少し、そのため、体積容量が小さくなり過ぎることを防止するために、Ｒ１３４ａは４０重量％以内に含まれることがよい。Ｒ１５２ａはＲ１２７０及びＲ１３４ａより蒸気圧の小さい材料であって、Ｒ１５２ａが３０重量％以上に含まれれば、混合冷媒の体積容量が小さくなり過ぎて、温度勾配も大きくなり過ぎる一方、Ｒ１５２ａが２０重量％より少なく含まれれば、Ｒ１２７０及びＲ１３４ａの占める比率が高くなるので、体積容量が大きく過ぎて不適切である。
【００９１】
［本発明例Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７］
本発明例Ｄ５、Ｄ６、Ｄ７から分かるように、Ｒ１２７０が３０重量％より少なく含まれれば、体積容量が小さくなり過ぎ、温度勾配は大きくなり過ぎる。反対に、Ｒ１２７０が７０重量％以上になると、体積容量が大きくなり過ぎるので適切でない。Ｒ１３４ａが５０重量％以上になるか、またはＲＥ１７０が４０重量％以上になると、体積容量が小さくなり過ぎて望ましくない。そのため、Ｒ１３４ａは５０重量％以下に含まれ、ＲＥ１７０は４０重量％以下に含まれることが望ましい。また、ＲＥ１７０及びＲ１３４ａの占める比率が小さくなるほど、Ｒ１２７０の含まれる比率が増加するので、ＲＥ１７０またはＲ１３４ａは２０重量％以上に含まれることが望ましい。
【００９２】
［本発明例Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１］
本発明例Ｄ８、Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１から分かるように、Ｒ１２７０が７０重量％以上になると、混合冷媒の体積容量が大きくなり過ぎる一方、Ｒ１２７０が３０重量％以下になると、体積容量が小さくなり過ぎる。Ｒ６００ａは蒸気圧の非常に低い材料であるので、２０重量％以上に含まれれば、温度勾配が大きくなり過ぎて不適切である。
【００９３】
［本発明例Ｄ１６、Ｄ１７］
本発明例Ｄ１６、Ｄ１７から分かるように、Ｒ１３４ａ及びＲＥ１７０の占める比率が大きくなり過ぎると、温度勾配が大きくなり過ぎると共に、体積容量が小さくなり過ぎる。そのため、Ｒ１３４ａ及びＲＥ１７０の共に占める組成比率は５０重量％以下であることが望ましく、特にＲＥ１７０が増加すると、体積容量が急減するので、ＲＥ１７０は３０重量％を超えないことが望ましい。
【００９４】
［本発明例Ｄ１８、Ｄ１９］
本発明例Ｄ１８、Ｄ１９から分かるように、Ｒ１２７０が少なく含まれれば、温度勾配が急減するようになるので、Ｒ１２７０は４０重量％以上に含まれなければならない。一方、Ｒ１２７０が増加すると、性能係数が減少するので、適切な性能係数を維持するためには、Ｒ１２７４０は６０重量％以下であることが望ましい。Ｒ６００ａは１０重量％以上になると、温度勾配が大きくなり過ぎ、体積容量が小さくなり過ぎて適切でない。
【００９５】
以下では、本発明の第５の実施例によるＲ５０２及びＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロピレン、Ｒ１５２ａ、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで低温用冷凍庫、輸送用冷凍機などにおいて広く使われてきているＲ５０２（以下、ＣＦＣ５０２とも称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及び冷凍システムに関する。
【００９６】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので、成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数も既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムを提供するものである。
【００９７】
より具体的に、本発明はＲ１２７０（プロピレン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて構成する混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【００９８】
［表１１］は、既存のＣＦＣ５０２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。［表１２]は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表１１】
2008510870.tif 000013
【表１２】
2008510870.tif 000014
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表１１）、ＨＣＦＣ２２対比（表１２）性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ５０２対比（表１１）、ＨＣＦＣ２２対比（表１２）体積容量の差
【００９９】
［表１１］及び［表１２］から、本発明例Ｅ１〜Ｅ１６における冷媒が、既存のＣＦＣ５０２、Ｒ４０４Ａ、ＨＣＦＣ２２又はＲ４０７Ｃに比べて性能係数が高かったり類似して、体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃程度であるかまたは概ねそれ以下であるので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｅ１〜Ｅ１６における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２と類似なので、その使用に当たって問題はない。
【０１００】
本発明例Ｅ１〜Ｅ１６における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ５０２やＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ５０２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ４０４Ａ及びＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、プロピレンと地球温暖化指数の低い冷媒とを中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１０１】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【０１０２】
［本発明例Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４]
本発明例Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から分かるように、Ｒ１２７０が４０重量％以下に含まれれば、温度勾配が６℃以上に大きくなるので、望ましくない。
【０１０３】
また、Ｒ１２７０が４０重量％以下に含まれれば、温度勾配が６℃以上に大きくなると共に、体積容量が小さくなり過ぎて、Ｒ１２７０が８０重量％以上になると、体積容量が大きくなり過ぎて望ましくない。Ｒ１５２ａが増加するほど、温度勾配が増加するので、Ｒ１５２ａは３０重量％以下であることが望ましい。
【０１０４】
［本発明例Ｅ５、Ｅ６]
本発明例Ｅ５、Ｅ６から分かるように、Ｒ６００ａは温度勾配を考慮して、２０重量％以下であることが望ましく、既存冷媒の体積容量との差が１０％以内に収まるには、Ｒ１２７０が６０〜８０重量％の範囲にあることが望ましい。Ｒ１２７０とＲ６００ａとの組成比率を考慮して、Ｒ１５２ａは２０重量％以下であることが望ましい。
【０１０５】
［本発明例Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９]
本発明例Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９から分かるように、Ｒ６００ａが２０重量％を超えると、混合冷媒の温度勾配が大きくなり過ぎて、体積容量が小さくなるので、Ｒ６００ａは２０重量％以下であることが望ましい。また、Ｒ１２７０があまり少なく含まれれば、やはり温度勾配が大きくなり過ぎて、体積容量が小さくなるので、Ｒ１２７０は７０重量％以上であることが適切で、体積容量が大きくなり過ぎることを防止するために、Ｒ１２７０は８０重量％以下であることが望ましい。
【０１０６】
［本発明例Ｅ１０、Ｅ１１]
本発明例Ｅ１０、Ｅ１１から分かるように、Ｒ１２７０が６０重量％以下に含まれれば、温度勾配が大きくなると共に、体積容量が小さくなり過ぎ、Ｒ１２７０が８０重量％以上になると、体積容量が大きくなり過ぎて望ましくない。Ｒ１５２ａが増加するほど、温度勾配が増加するので、Ｒ１５２ａはＲ１２７０との組成比率を考慮して、２０重量％を超えないことが望ましい。
【０１０７】
［本発明例Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４]
本発明例Ｅ１２から分かるように、Ｒ６００ａが３０重量％の場合、温度勾配が８．６℃に非常に大きくなり過ぎて不適切で、そのため、Ｒ６００ａは２０重量％以下であることが望ましい。
【０１０８】
本発明例Ｅ１２、Ｅ１３、Ｅ１４から分かるように、Ｒ６００ａの組成比率が増加すると、温度勾配が大きくなると共に体積容量が急減するので、Ｒ６００ａは１０重量％以下であることが望ましい。Ｒ１２７０は６０重量％より少なく含まれれば、既存冷媒の体積容量に大きく至らないので、６０重量％以上であることが適切である。Ｒ１５２ａの増加は、温度勾配を大きくするので、３０重量％以下であることが望ましい。
【０１０９】
［本発明例Ｅ１５、Ｅ１６]
本発明例Ｅ１５、Ｅ１６から分かるように、Ｒ６００ａが１０重量％を超えると、混合冷媒の温度勾配が大きくなると共に体積容量が小さくなるので、Ｒ６００ａは１０重量％以下であることが望ましい。また、Ｒ１２７０があまり少なく含まれれば、やはり温度勾配が大きくなり過ぎて体積容量が小さくなるので、Ｒ１２７０は７０重量％以上であることが適切で、ＲＥ１７０とＲ６００ａとの組成比率を考慮して、Ｒ１２７０は９０重量％以下であることが望ましい。
【０１１０】
以下では、本発明の第６の実施例によるＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロパン、Ｒ１３４ａ及びＲ１５２ａを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで家庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）を代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【０１１１】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムを提供するものである。
【０１１２】
より具体的に、本発明はＲ２９０（プロパン）、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及びＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【０１１３】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）及びＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）を混合して既存冷媒を代替することができるようにした。
【０１１４】
［表１３］及び［表１４]は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表１３】
2008510870.tif 000015
【表１４】
2008510870.tif 000016
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＨＣＦＣ２２対比性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＨＣＦＣ２２対比体積容量の差
【０１１５】
［表１３］及び［表１４］から、本発明例Ｆ１〜Ｆ１１における冷媒が既存のＨＣＦＣ２２やＲ４０７Ｃに比べて性能係数が高かったり類似して、体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃程度であるかまたは概ねそれ以下であるので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｆ１〜Ｆ１１における冷媒の圧縮器吐出温度もＨＣＦＣ２２より低く、その使用に当たって問題はない。
【０１１６】
本発明例Ｆ１〜Ｆ１１における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、プロパン及びＲ１５２ａのように地球温暖化指数の低い冷媒を中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１１７】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【０１１８】
［本発明例Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３]
本発明例Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３から分かるように、Ｒ２９０が４０重量％以下になると、温度勾配が大きくなる一方、８０重量％を越えると、体積容量が小さくなり過ぎる。また、Ｒ１３４ａが６０重量％を越えると、温度勾配が大きくなく、体積容量が大きくなり過ぎて、２０重量％下に下がれば、体積容量が小さくなり過ぎて不適切である。
【０１１９】
［本発明例Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６]
本発明例Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６から分かるように、Ｒ２９０が４０重量％以下になると、温度勾配が大きくなり過ぎて不適切で、Ｒ２９０が６０重量％を越えると、既存冷媒に比べて体積容量が小さくなるので、Ｒ２９０は４０〜６０重量％であることが望ましい。また、Ｒ１３４ａの増加は温度勾配を大きくするので、２０重量％以下に含まれることが望ましい。
【０１２０】
［本発明例Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９、Ｆ１０、Ｆ１１]
本発明例Ｆ７〜Ｆ１１から分かるように、プロパン及び１,１−ジフルオロエタンによってなされる混合冷媒は、プロパンが７１重量％〜９０重量％の範囲にあれば、混合冷媒の温度勾配が０．２℃以内に収まるようになる。これに対して、混合冷媒において、プロパンの比率が７０重量％以下の場合、温度勾配が遥かに大きくなって、例えば比較例１〜５から分かるように、プロパンが６５重量％以上含まれれば、温度勾配は１．８℃以上になる。結果として、プロパン及び１,１−ジフルオロエタンによってなされる混合冷媒は、プロパンの比率が７１重量％を越える場合、温度勾配が０．２℃以内になるので、共沸混合冷媒の特性を有するようになる。冷媒番号を付与する米国冷凍空調学会（ＡＳＨＲＡＥ）において共沸混合冷媒は５００番代に振り分けられ、非共沸混合冷媒は４００番代に振り分けられて、共沸混合冷媒及び非共沸混合冷媒はその価値が完全に異なる取扱を受けるようになる。従って、プロパン及び１,１−ジフルオロエタンによってなされる混合冷媒としてプロパンの比率が７１重量％以上であることは、優れた特性を有する共沸混合冷媒として見なすことができる。
【０１２１】
以下では、本発明の第７の実施例によるＲ１２及びＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロパン、１,１,１,２−テトラフルオロエタン、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２と称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨＣｌ２Ｆ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【０１２２】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので、成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ１２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒を提供するものである。
【０１２３】
より具体的に、本発明はＲ２９０（プロパン）、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【０１２４】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて既存冷媒を代替することができるようにした。
［表１５]は、既存のＣＦＣ１２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒及び比較例である混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。［表１６］は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表１５】
2008510870.tif 000017
【表１６】
2008510870.tif 000018
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比（表１５）、ＨＣＦＣ２２対比（表１６）性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比（表１５）、ＨＣＦＣ２２対比（表１６）体積容量の差
【０１２５】
［表１５］及び［表１６］から、本発明例Ｇ１〜Ｇ１１における冷媒が既存のＣＦＣ１２、Ｒ１３４ａ、ＨＣＦＣ２２又はＲ４０７Ｃに比べて性能係数及び体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃程度であるかまたは概ねそれ以下であるので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｇ１〜Ｇ１１における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２と類似なので、その使用に当たっても問題はない。
【０１２６】
本発明例Ｇ１〜Ｇ１１における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ１２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ１３４ａ及びＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、プロパン、ＤＭＥ及びイソブタンのように地球温暖化指数の低い冷媒を中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１２７】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【０１２８】
［本発明例Ｇ１及び比較例１、２、３]
本発明例Ｇ１及び比較例１、２、３から分かるように、Ｒ１２を代替する混合冷媒においてＲ２９０が１０重量％に至れば、体積容量が大きくなり過ぎて温度勾配も大きくなるので、Ｒ２９０は１０重量％以下であることが望ましく、Ｒ２９０が一定な状態で、Ｒ１３４ａが大きくなると、温度勾配も増加するので、Ｒ１３４ａは２０重量％以下であることが望ましく、結果としてＲＥ１７０が増加するほど温度勾配が低くなると共に、圧縮器の吐出温度が高くなるので、ＲＥ１７０は６０〜８０重量％の範囲にあることが望ましい。
【０１２９】
［本発明例Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４]
本発明例Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４から分かるように、Ｒ２９０が増加すると、温度勾配が小さくなると共に性能係数が減少するので、混合冷媒においてＲ２９０は５０〜８０重量％の範囲にあることが望ましい。一方、ＲＥ１７０が減少すると、温度勾配が小さくなると共に性能係数が小さくなるので、混合冷媒においてＲＥ１７０の占める比率は２０〜５０重量％の範囲であることが望ましい。
【０１３０】
［本発明例Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８]
本発明例Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８から分かるように、Ｒ２９０の量が減少するほど温度勾配が大きくなるので、Ｒ２９０が３０重量％以下になると、温度勾配が大きくなり過ぎて、望ましくない。しかしながら、Ｒ２９０が増加するほど性能係数が減少するので、Ｒ２９０は８０重量％を超えないことが望ましい。Ｒ１３４ａが増加すると、温度勾配も増加するので、温度勾配が大きくなり過ぎることを防止するために、Ｒ１３４ａは５０重量％以下であることが望ましい。本発明例Ｇ６、Ｇ７によれば、ＲＥ１７０が増加するほど体積容量が小さくなるので、適切な体積容量を維持するには、ＲＥ１７０は３０重量％を超えないことが望ましい。
【０１３１】
［本発明例Ｇ９、Ｇ１０、Ｇ１１]
本発明例Ｇ９、Ｇ１０、Ｇ１１から分かるように、Ｒ６００ａが増加すると、温度勾配が急増するので、温度勾配が７℃を大きく超えないようにするには、混合冷媒においてＲ６００ａは１０重量％以下であることが望ましい。混合冷媒において、Ｒ２９０の比率が高くなると性能係数及び体積容量が減少するので、既存冷媒と類似な体積容量を維持するには、Ｒ２９０は４０〜７０重量％の範囲内にあることがよい。Ｒ１３４ａの占める比率が高いほど体積容量は増加するので、適正な体積容量を有するには、混合冷媒においてＲ１３４ａは２０〜５５重量％の範囲内にあることが望ましい。
【０１３２】
以下では、本発明の第８の実施例によるＲ１２及びＲ２２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちプロパン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２と称す）と、庭用エアコン、商業用空調機などにおいて広く使われてきているモノクロロフルオロメタン（ＣＨｌ２Ｆ２、以下、Ｒ２２又はＨＣＦＣ２２と称す）とを代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【０１３３】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ１２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムを提供するものである。
【０１３４】
より具体的に、本発明はＲ２９０（プロパン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【０１３５】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて既存冷媒を代替することができるようにした。
【０１３６】
［表１７］は、既存のＣＦＣ１２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒及び比較例による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。［表１８］は、既存のＨＣＦＣ２２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表１７】
2008510870.tif 000019
【表１８】
2008510870.tif 000020
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比（表１７）、ＨＣＦＣ２２対比（表１８）性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比（表１７）、ＨＣＦＣ２２対比（表１８）体積容量の差
【０１３７】
［表１７］及び［表１８］から、本発明例Ｈ１〜Ｈ１７における冷媒が既存のＣＦＣ１２、Ｒ１３４ａ、ＨＣＦＣ２２及びＲ４０７Ｃに比べて性能係数が高かったり類似して体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃程度であるかまたは概ねそれ以下であるので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｈ１〜Ｈ１７における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２と類似なので、その使用に当たって問題はない。
【０１３８】
本発明例Ｈ１〜Ｈ１７における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２より遥かに優れる。また、ＣＦＣ１２及びＨＣＦＣ２２の代替冷媒であるＲ１３４ａやＲ４０７Ｃの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、プロパン、Ｒ１５２ａ、ＤＭＥ及びイソブタンのように地球温暖化指数の低い冷媒を中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１３９】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【０１４０】
［本発明例Ｈ１、Ｈ２及び比較例１、２]
本発明例Ｈ１、Ｈ２及び比較例１、２から分かるように、混合冷媒においてＲ２９０が５重量％を越えると、温度勾配が大きくなって体積容量が大きくなり過ぎて、不適切である。また、本発明例Ｈ１、Ｈ２から分かるように、Ｒ１５２ａが増加すると、温度勾配が大きくなって体積容量が大きくなる。そのため、混合冷媒においてＲ１５２ａの占める比率は２５〜５０重量％の範囲であることが望ましい。一方、ＲＥ１７０が増加すると混合冷媒の温度勾配及び体積容量は減少するので、温度勾配を少なくして適正な体積容量を有するように、混合冷媒においてＲＥ１７０の占める比率は４５〜７５重量％の範囲であることが望ましい。
【０１４１】
［本発明例Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６及び比較例３、４]
本発明例Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６及び比較例３、４から分かるように、混合冷媒において、Ｒ２９０の比率が大きくなると温度勾配が増加して体積容量が大きくなるので、Ｒ２９０は２０重量％以内に収まることが望ましい。混合冷媒において、Ｒ６００ａの比率が大きくなると温度勾配が大きくなるので、Ｒ６００ａは４０重量％以内であることが望ましい一方、ＲＥ１７０の比率が大きくなると圧縮器吐出温度が上昇するので、ＲＥ１７０の比率を考慮して、Ｒ６００ａは１０重量％は超えることがよい。混合冷媒において、ＲＥ１７０の比率が増加するほど温度勾配が減少する一方、圧縮器吐出温度が上がるので、混合冷媒においてＲＥ１７０の比率は４０〜８０重量％であることが望ましい。
【０１４２】
［本発明例Ｈ７、Ｈ８]
本発明例Ｈ７、Ｈ８から分かるように、混合冷媒において、Ｒ２９０が増加するほど温度勾配が大きくなるので、Ｒ２９０は１０重量％以下に含まれることがよい。Ｒ１５２ａが増加すると、体積容量が大きくなって圧縮器吐出温度が高くなるので、既存冷媒と類似な体積容量を有して圧縮器吐出温度が大きくなることを防ぐためには、混合冷媒においてＲ１５２ａの占める比率が４５〜７０重量％の範囲であることが望ましい。一方、混合冷媒において、Ｒ６００ａの比率が大きくなると温度勾配が大きくなると共に、体積容量が減少するので、温度勾配を少なくして適正な体積容量を有するには、Ｒ６００ａは２５〜４５重量％の範囲にあることが望ましい。
【０１４３】
［本発明例Ｈ９、Ｈ１０、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３]
本発明例Ｈ９、Ｈ１０、Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３から分かるように、Ｒ２９０が４０重量％を越える範囲では、Ｒ２９０の比率が増加するほど温度勾配及び性能係数が小さくなる。そのため、温度勾配を小さくすると共に適正な性能係数を得るためには、混合冷媒において、Ｒ２９０の占める比率が４０〜７０重量％の範囲であることが望ましい。混合冷媒において、Ｒ１５２ａは４０重量％を基準としてそれ以上であるか、またはそれ以下になると、体積容量が減少する。そのため、混合冷媒の体積容量を適切に維持するには、Ｒ１５２ａは１５〜５０重量％の範囲にあることが望ましい。ＲＥ１７０の占める比率が大きくなると体積容量及び温度勾配が大きくなるので、混合冷媒においてＲＥ１７０の占める比率は１０重量％を超えないことが望ましい。
【０１４４】
［本発明例Ｈ１４、Ｈ１５、Ｈ１６、Ｈ１７]
本発明例Ｈ１４、Ｈ１５、Ｈ１６、Ｈ１７から分かるように、Ｒ６００ａが増加すると、体積容量が大きく減少するので、混合冷媒においてＲ６００ａは１０重量％以下であることが望ましい。混合冷媒において、Ｒ２９０が増加すると、体積容量は減少するので、混合冷媒が適正な体積容量を有するように、Ｒ２９０は６０〜８０重量％の範囲にあることが望ましい。また、Ｒ１５２ａが増加すると混合冷媒の体積容量が増加するので、適切な体積容量を有するようにＲ１５２ａは混合冷媒において１５〜３５重量％に含まれることがよい。
【０１４５】
以下では、本発明の他の実施例によるＲ１２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ちＲ１３４ａ、Ｒ１５２ａ及びジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと称す）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２、以下、Ｒ１２又はＣＦＣ１２と称す）を代替することができる混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【０１４６】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ１２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムを提供するものである。
【０１４７】
より具体的に、本発明はＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及びＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＣＦＣ１２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【０１４８】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及びＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）を混合して既存冷媒を代替することができるようにした。
［表１９]は、既存のＣＦＣ１２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表１９】
2008510870.tif 000021
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比体積容量の差
【０１４９】
［表１９］から、本発明例Ｊ１〜Ｊ７における冷媒が、既存のＣＦＣ１２やＲ１３４ａに比べて性能係数が高かったり類似して体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃程度であるか、または概ねそれ以下であるので、その使用に当たって大きな問題はない。また、本発明例Ｊ１〜Ｊ７における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ１２と類似なので、その使用に当たって問題はない。
【０１５０】
本発明例Ｊ１〜Ｊ７における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ１２より遥かに優れる。またＣＦＣ１２の代替冷媒であるＲ１３４ａの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、Ｒ１５２ａ及びＤＭＥのように地球温暖化指数の低い冷媒を用いて混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１５１】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では、温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【０１５２】
［本発明例Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３]
本発明例Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３から分かるように、Ｒ１３４ａが増加すると性能係数及び体積容量が減少する。そのため、混合冷媒において、Ｒ１３４ａの比率は６０重量％以下であることが望ましい。一方、Ｒ１５２ａはＲ１３４ａの比率を考慮して６０重量％以上であることが望ましく、Ｒ１５２ａが増加するほど圧縮器吐出温度が高くなることを考慮すると、Ｒ１５２ａが少なく含まれることが望ましい。
【０１５３】
［本発明例Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６及びＪ７]
本発明例Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６及びＪ７から分かるように、混合冷媒において、Ｒ１３４ａの比率が大きくなると性能係数及び体積容量が減少するので、Ｒ１３４ａは４０重量％以下であることが望ましい。
Ｒ１５２ａが増加すると性能係数及び体積容量が増加するので、混合冷媒が適切な体積容量を有するには、Ｒ１５２ａの比率は３０〜７０重量％であることが望ましい。ＲＥ１７０が増加すると圧縮器吐出温度が高くなる。そのため、ＲＥ１７０は４０重量％以下であることが望ましい。
【０１５４】
以下では、本発明の第１０の実施例によるＲ１２及びＲ１３４の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳細に説明する。
本発明は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ１２及びＨＦＣ１３４ａの代替冷媒として用いることができる混合冷媒に関する。
【０１５５】
具体的に、本発明はＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及びジメチルエーテル（ＤＭＥ）により構成される２元近共沸混合冷媒に関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が顕著に低いと共に、ＣＦＣ１２及びＨＦＣ１３４ａの性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【０１５６】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）及びＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）を混合して既存のＣＦＣ１２及びＨＦＣ１３４ａの冷媒を代替することができるようにした。Ｒ１５２ａ及びＤＭＥの冷媒は蒸気圧が類似なので、これらの冷媒を適宜混合すると、使用者が所望の性質を得ることができ、また混合冷媒適用の時に肝要な因子の中のいずれか一つの温度勾配を０．２℃未満に維持することができることが、下記の［表２］によって確認される。
【０１５７】
［表２０］は、既存のＣＦＣ１２やＨＦＣ１３４ａを用いる冷凍／空調機事用条件で電算解析プログラムを用いて計算した結果を要約するもので、基準になるＣＦＣ１２と本発明者のご提案する代替混合冷媒との性能指数を示す。
【表２０】
2008510870.tif 000022
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられたこと）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比体積容量の差
・ＧＷＰ：地球温暖化指数
【０１５８】
［表２０］に示されているように、本発明例Ｋ１〜Ｋ７における冷媒が、既存のＣＦＣ１２やＲ１３４ａに比べて性能係数が８％程度高くて体積容量が４％程度小さいことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は０．２℃未満であるので、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃より顕著に低く、その使用に当たって全く問題はない。また、本発明例Ｋ１〜Ｋ７における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ１２の吐出温度より１３℃程度高く、その使用に当たって全く問題はない。
【０１５９】
本発明例Ｋ１〜Ｋ７における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ１２やＨＦＣ１３４ａより遥かに優れる。またＨＦＣ１３４ａの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、Ｒ１５２ａやＤＭＥのように地球温暖化指数の低い冷媒を中心として混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１６０】
参考として、混合冷媒においてＲ１５２ａの組成比率が大きくなると、幾つかの問題が生じる。［表２０］から分かるように、Ｒ１５２ａの量が増加するほど地球温暖化指数（ＧＷＰ）が増加し、Ｒ１５２ａの量が２９重量％を占める場合、地球温暖化指数は４２．７に増加する。現在、ヨーロッパ共同体をはじめとして全世界では、ＧＷＰが４５〜５０以下の冷媒のみを長期的な環境親和代替冷媒として利用しようとしていて、実際に家庭用冷蔵庫の場合、全ての冷媒が該基準を満たしている。そこで、地球温暖化指数を４５以下とする条件を満たすために、Ｒ１５２ａ及びＤＭＥにより構成される混合冷媒のＲ１５２ａの組成比率は２９重量％以下であることが望ましい。本発明例Ｋ１〜Ｋ７における混合冷媒は、地球温暖化指数条件を満たすようにＲ１５２ａの組成比率が２９重量％以下であることに該当する。
【０１６１】
また、Ｒ１５２ａの量が多くなると、冷凍機油と冷媒との互換性が落ちる。ＤＭＥと冷凍機油との互換性が遥かにさらに優れるためである。このような点を考慮して、Ｒ１５２ａ／ＤＭＥ混合冷媒の場合、Ｒ１５２ａの組成が小さなるほど、実際の製品に適用して問題が生じない。
【０１６２】
冷媒と冷凍機油とを共に混ぜる理由は、エアコンや冷凍機の中心と言えるコンプレッサーのギアを保護するためである。冷凍機油として要求される特性は、潤滑性がよく、耐高温性で、且つ低温でも凝固しなくなければならないことは勿論である。
【０１６３】
そして、冷凍機油が性能発揮のためには、冷媒と稀釋しても化学的な反応を引き起こしてはならない。これを、冷媒と冷凍機油との互換性と言える。ＤＭＥは、Ｒ１５２ａより冷凍機油との互換性がよく、混合冷媒においてＤＭＥの占める比率が大きいほど有利である。そのため、本発明例Ｋ１〜Ｋ７の混合冷媒は、ＤＭＥが７１重量％以上であることを選択した。
【０１６４】
また、Ｒ１５２ａ及びＤＭＥにより構成される混合冷媒において、Ｒ１５２ａの組成比率が増加すると混合冷媒の製造原価が上がってしまう。ＤＭＥとは異なり、Ｒ１５２ａは人工化合物であるので、現在のＤＭＥに比べて４〜５倍高い。そのため、環境親和冷媒の拡散のためには、価格の安い冷媒が必ず必要となる。そこで、経済的な観点から、混合冷媒においてＲ１５２ａの組成比率が小さいほど、有利なものである。
【０１６５】
以下では、本発明の第１１の実施例によるＲ１２の代替用混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムの構成に対して詳記する。
本発明は、蒸気圧縮式冷凍／空調機において冷媒（Ｒ）として用いることができる材料、即ち１,１,１,２−テトラフルオロエタン、１,１−ジフルオロエタン、ジメチルエーテル及びイソブタンを選択的に組み合わせて構成される混合冷媒及びそれを用いた冷凍システムに関する。より詳しくは、今まで家庭用冷蔵庫、自動車空調機などにおいて広く適用されてきているジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ２）を代替することができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムに関する。
【０１６６】
本発明の目的は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０であるので成層圏内オゾン層に全く影響を及ぼさなく、また地球温暖化指数は既存の他の代替冷媒より低いと共に、既存の圧縮器を大きく改造しなくてもＣＦＣ１２の代替冷媒として用いることができる混合冷媒及びそれを用いる冷凍システムを提供するものである。
【０１６７】
より具体的に、本発明はＲ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を選択的に組み合わせて構成される混合冷媒に関する。本発明において提案する代替混合冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、既存の他の代替冷媒に比べて地球温暖化指数（ＧＷＰ）が低いと共に、ＣＦＣ１２の性能係数（ＣＯＰ）及び体積容量（ＶＣ）に近接な値を出す。
【０１６８】
本発明者は、冷凍／空調機用代替冷媒のオゾン破壊指数（ＯＤＰ）が必ず０．０でなければならなく、出来るだけ地球温暖化指数（ＧＷＰ）も低くなければならないという判断下で、Ｒ１３４ａ（１,１,１,２−テトラフルオロエタン）、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル：ＤＭＥ）及びＲ６００ａ（イソブタン）を混合して既存冷媒を代替することができるようにした。
【０１６９】
［表２１］は、既存のＣＦＣ１２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒及び比較例による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表２１】
2008510870.tif 000023
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比体積容量の差
【０１７０】
［表２１］から、本発明例Ｌ１〜Ｌ１５における冷媒が、既存のＣＦＣ１２やＲ１３４ａに比べて性能係数が高かったり類似して体積容量が類似なことを分かる。また、これらの混合冷媒の温度勾配は、現在商用化されている混合冷媒の温度勾配である７℃より遥かに小さいので、その使用に当たって問題はない。また、本発明例Ｌ１〜Ｌ１５における冷媒の圧縮器吐出温度もＣＦＣ１２と類似なので、その使用に当たって問題はない。
【０１７１】
本発明例Ｌ１〜Ｌ１５における全ての冷媒は、オゾン破壊指数（ＯＤＰ）が０．０で、全くオゾン層を破壊させないので、環境保存側面においてもＣＦＣ１２より遥かに優れる。またＣＦＣ１２の代替冷媒であるＲ１３４ａの場合、地球温暖化指数が高くて京都議定書に準じて規制を受けるので、Ｒ１５２ａ、ＤＭＥ又はイソブタンのように地球温暖化指数の低い冷媒を用いて混合冷媒を作ると、ＨＦＣの使用量が減って地球温暖化も軽減させることができる。
【０１７２】
参考として、前述の本発明例の組成を逸脱する他の組成では温度勾配が大きくなり過ぎるか、容量及び効率が小さくなり過ぎるか、圧縮器吐出温度が高く過ぎて、実際に冷凍／空調機に適用して問題がある。以下では、それに対して詳察する。
【０１７３】
［本発明例Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３]
本発明例Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３から分かるように、Ｒ１３４ａ及びＲＥ１７０により構成される混合冷媒は、Ｒ１３４ａ及びＲＥ１７０のほぼ全ての組成比率において適切な性能係数、体積容量及び温度勾配の値を有する。ただし、ＲＥ１７０の比率が増加するほど圧縮器吐出温度が大きくなるので、圧縮器吐出温度を考慮して、ＲＥ１７０の比率を小さくすることが望ましい。
【０１７４】
［本発明例Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７]
本発明例Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７から分かるように、混合冷媒においてＲＥ１７０の比率が増加するほど圧縮器の吐出温度が増加して体積容量は減少するので、ＲＥ１７０は６０〜７０重量％であることが望ましい。Ｒ１３４ａの比率が増加すると混合冷媒の体積容量が増加するので、Ｒ１３４ａは２０重量％以下であることが望ましい。Ｒ６００ａが増加すると、体積容量が増加して圧縮器吐出温度が低くなる。そのため、混合冷媒が適切な体積容量及び圧縮器吐出温度を有するには、Ｒ６００ａは２１〜３０重量％の範囲であることが望ましい。
【０１７５】
［本発明例Ｌ８、Ｌ９]
本発明例Ｌ８、Ｌ９から分かるように、Ｒ１５２ａ及びＲ６００ａにより構成される混合冷媒において、Ｒ１５２ａの比率が大きくなってＲ６００ａの比率が減少すると、温度勾配が減少して体積容量が大きくなる。そのため、既存冷媒と類似な体積容量を有して温度勾配を最小化するには、Ｒ１５２ａは５５重量％以上に含まれ、Ｒ６００ａは４５重量％より少なく含まれることが望ましい。
【０１７６】
［本発明例Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２]
本発明例Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２から分かるように、混合冷媒において、Ｒ６００ａの比率が増加するほど温度勾配が大きくなって体積容量はＲ６００ａ３０重量％を越えるかまたはそれ以下に下がると、減少するので、温度勾配及び体積容量を考慮して、Ｒ６００ａは５０重量％以下であることが望ましい。混合冷媒においてＲＥ１７０の比率が６０重量％を超えるかまたは足りなければ、体積容量が減少して、ＲＥ１７０の比率が増加するほど圧縮器吐出温度が高くなる。そのため、圧縮器吐出温度及び体積容量を考慮して、混合冷媒においてＲＥ１７０の比率は４０〜８０重量％の範囲にあることが望ましい。Ｒ１５２ａの増加は、体積容量を増加して圧縮器吐出温度を高くするので、混合冷媒においてＲ１５２ａの比率は１０重量％以下であることが望ましい。
【０１７７】
［本発明例Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５及び比較例１、２、３]
本発明例Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５及び比較例１、２、３から分かるように、Ｒ１３４ａ及びＲ６００ａにより構成される混合冷媒において、Ｒ１３４ａの比率が小さくＲ６００ａの比率が大きくなると、体積容量が小さくなり過ぎ、温度勾配が大きくなり過ぎて、不適切である。そのため、Ｒ１３４ａは６０重量％以上であり、Ｒ６００ａは４０重量％以下であることが望ましい。
【０１７８】
本発明の明細書全体に渡って使われている用語の冷凍システムは、冷凍機／空調機の意味として使われるもので、特に区分しない限り、両者は同じ意味として使われていることに留意されたい。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本発明は、冷凍機、空調機などの冷凍システムに使われ、地球のオゾン層破壊や地球温暖化を防止する冷媒として産業上の価値を有する。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】本発明において用いる通常の冷凍／空調機の構成図である。
【符号の説明】
【０１８１】
Ｑｃ：凝縮器での熱流れ方向（冷媒→空気）
Ｑｅ：蒸発器での熱流れ方向（空気→冷媒）
ＴＳ１：蒸発器空気入口温度
ＴＳ７：蒸発器空気出口温度
ＴＳ３：凝縮器空気出口温度
ＴＳ６：凝縮器空気入口温度
Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ：蒸発器
Ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ：圧縮器
Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ：凝縮器
Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  Ｖａｌｖｅ：膨張弁
【図１】
2008510870.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成19年2月23日(2007.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜５４重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び４６〜９９重量％のＲ２９０（プロパン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項２】
８１〜９９重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜１９重量％のＲ２９０（プロパン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項３】
５０〜９０重量％のＲ１２７０（プロピレン）及び１〜５０重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項４】
７１〜９０重量％のＲ２９０（プロパン）及び１０〜２９重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項５】
Ｒ２９０（プロパン）が７１〜８０重量％、Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が２０〜２９重量％から成る請求項４に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項６】
１〜９８重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、１〜９８重量％のＲＥ１７０（ジメチルエーテル）及び１〜５０重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項７】
Ｒ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）が１〜１０重量％、ＲＥ１７０（ジメチルエーテル）が４０〜８０重量％、Ｒ６００ａ（イソブタン）が１〜５０重量％から成る請求項６に記載の冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項８】
５５〜６４重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、３６〜４５重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【請求項９】
７６〜９５重量％のＲ１５２ａ（１,１−ジフルオロエタン）、５〜２４重量％のＲ６００ａ（イソブタン）により構成される冷凍／空調機用混合冷媒。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６９】
［表２１］は、既存のＣＦＣ１２を用いる冷凍／空調機の使用条件を適用して電算解析プログラムによって計算した本発明による混合冷媒及び比較例による混合冷媒の性能指数を既存冷媒の性能指数と比較した結果を示す。
【表２１】
2008510870.tif 000025
・ＣＯＰ：性能係数（総冷凍効果／圧縮器に加えられた事）
・ＶＣ：体積容量
・ＧＴＤ：温度勾配
・Ｔｄｉｓ：圧縮器吐出温度
・ＣＯＰｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比性能係数の差
・ＶＣｄｉｆｆ：ＣＦＣ１２対比体積容量の差
【国際調査報告】
2008510870.tif 000026
2008510870.tif 000027
2008510870.tif 000028
2008510870.tif 000029
2008510870.tif 000030