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WO2026010392A1 - 공조 장치용 냉매 조성물 - Google Patents

공조 장치용 냉매 조성물

Info

Publication number
WO2026010392A1
WO2026010392A1 PCT/KR2025/009496 KR2025009496W WO2026010392A1 WO 2026010392 A1 WO2026010392 A1 WO 2026010392A1 KR 2025009496 W KR2025009496 W KR 2025009496W WO 2026010392 A1 WO2026010392 A1 WO 2026010392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air conditioning
refrigerant
refrigerant composition
composition
trifluoroiodomethane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2025/009496
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최금배
박찬욱
위대한
김병윤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ym Lemy Corp
Original Assignee
Ym Lemy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020240088701A external-priority patent/KR102920830B1/ko
Application filed by Ym Lemy Corp filed Critical Ym Lemy Corp
Publication of WO2026010392A1 publication Critical patent/WO2026010392A1/ko
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Definitions

  • the present invention relates to a refrigerant composition for an air conditioning device, and more particularly, to a refrigerant composition for an air conditioning device comprising 1,1-difluoroethene (C2F2H2 or R1132a) and trifluoroiodomethane (TFIM; CF3I or R13I1).
  • C2F2H2 or R1132a 1,1-difluoroethene
  • TFIM trifluoroiodomethane
  • 1,1-Difluoroethene has a boiling point of -84°C, a very low global warming potential (GWP), high heat capacity, and a lower flammability rating compared to hydrocarbons.
  • GWP global warming potential
  • Trifluoroiodomethane is a refrigerant with a very low global warming potential. It is also a non-flammable refrigerant, capable of reducing the flammability of flammable refrigerants. The flammability of a flammable refrigerant can be reduced by physical dilution with a non-flammable refrigerant.
  • R410A refrigerant is made non-flammable by mixing the non-flammable pentafluoroethane (C2HF5; HFC-125 or R125) with the weakly flammable difluoromethane (CH2F2; HFC-32 or R32).
  • R410A refrigerant is currently primarily used in air conditioning systems such as air conditioners.
  • this refrigerant is non-flammable and has a high global warming potential.
  • non-flammable refrigerants were primarily used in industrial applications such as refrigeration and freezing warehouses and air conditioning systems.
  • environmental regulations increasingly restrict the use of these refrigerants with high global warming potentials, the need for refrigerants with low global warming potentials is growing.
  • hydrocarbon refrigerants that can replace non-flammable refrigerants are generally highly flammable.
  • the present invention has been proposed to solve the problems of the above-mentioned prior art, and has the same heating and cooling performance as R410A, and the same level of cooling as R1234yf, but especially excellent heating capacity, so that in the case of electric vehicles, the heat absorption capacity (Capacity) is improved so that the heat pump system can be operated alone without an electric heater in a cold region, and the Global Warming Potential (GWP) is sufficiently small in compliance with refrigerant regulations, and has the safety of being non-flammable (A1) or slightly flammable (A2L class), and in addition to all the characteristics generally required for refrigerants, it can be used as is in an R410A air conditioning unit or can be used with minimal modifications, including a hose pipe for preventing vibration, in an air conditioning unit used with R1234yf.
  • GWP Global Warming Potential
  • the present invention provides a refrigerant composition for an air conditioning device comprising 1,1-difluoroethene (R1132a) and trifluoroiodomethane (R13I1).
  • 1,1-difluoroethene (R1132a) is characterized as being 30 to 60 wt% and trifluoroiodomethane (R13I1) is characterized as being 40 to 70 wt%.
  • 1,1-difluoroethene (R1132a) is characterized as being 35 to 50 wt%, and trifluoroiodomethane (R13I1) is characterized as being 50 to 65 wt%.
  • the composition is characterized in that it includes at least one compound selected from the group consisting of difluoromethane, carbon dioxide, tetrafluoropropene, and trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • the composition includes at least one of propadiene, myrcene, and libonene, which is added to the mass ratio of refrigerating oil to be 0.001 to 0.1 wt%, respectively, to prevent corrosion of components.
  • a refrigerant composition for an air conditioning device characterized in that the composition is used as a refrigerant in an air conditioning system.
  • the air conditioning system is characterized in that a rubber hose made of EPDM rubber (Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) or HNBR (Hydrogenated nitrile butadiene rubber) is used.
  • EPDM rubber Ethylene Propylene Diene Monomer rubber
  • HNBR Hydrophilic nitrile butadiene rubber
  • the refrigerant composition for an air conditioning device according to the present invention has a heating capacity equivalent to that of R410A and superior to that of R1234yf, a global warming potential (GWP) of 150 or less, and is non-flammable (A1 class) or non-flammable (A2L class) according to ASHRAE standards, an ozone depletion potential (ODP) of 0, is simple to manufacture, and has the effect that an air conditioning device for home use that uses R410A can be used as is, and an air conditioning device for automobiles that uses R134a or R1234yf can be replaced with minimal modification.
  • GWP global warming potential
  • ODP ozone depletion potential
  • Figure 1 is a graph showing the saturated vapor pressure according to the mixing ratio.
  • a component is “connected” or “coupled” to another component, it should be understood that the component can be directly connected or coupled to the other component, or can be connected or coupled via a new other component.
  • the term "replacement”, when used in the context of "replacing" a first refrigerant with a second refrigerant means that, in a device designed to operate using a first refrigerant as the first type, only a few parts (at least one of refrigerant oil, gaskets, packing, expansion valve, dryer, and other parts) need to be changed and the device adjusted, so that the device can be operated under optimal conditions using the second refrigerant.
  • this type refers to operating the same device by "replacing" the refrigerant.
  • replacement also includes equipment designed to operate using a second refrigerant, such as Type 2, and using the second refrigerant for the same purpose as the first refrigerant. This type refers to providing a "replacement" refrigerant for the same purpose.
  • Figure 1 is a graph showing the saturated vapor pressure according to the mixing ratio.
  • a refrigerant composition for an air conditioning device according to the present invention (hereinafter referred to as a “refrigerant composition” for convenience of explanation) comprises 1,1-difluoroethene (C2F2H2 or R1132a) and trifluoroiodomethane (TFIM; CF3I or R13I1).
  • the above refrigerant composition comprises 1,1-difluoroethene (R1132a) in an amount of 30 to 60 wt% and trifluoroiodomethane (R13I1) in an amount of 40 to 70 wt%. It is preferable that the above refrigerant composition comprises 1,1-difluoroethene (R1132a) in an amount of 35 to 50 wt% and trifluoroiodomethane (R13I1) in an amount of 50 to 65 wt%.
  • the above refrigerant composition may further include at least one compound selected from the group consisting of difluoromethane, carbon dioxide, tetrafluoropropene, and trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene.
  • the 1,1-difluoroethene (R1132a) is included in an amount of 30 to 59 wt%
  • the trifluoroiodomethane (R13I1) is included in an amount of 40 to 69 wt%.
  • the above difluoromethane may be included in the refrigerant composition in an amount of 1 to 30 wt% for the purpose of reducing the temperature gradient of the two phases.
  • the above carbon dioxide may be included in the refrigerant composition of the present invention in an amount of 1 to 10 wt% for the purpose of reducing the temperature gradient of the two phases.
  • the above tetrafluoropropene may be included in the refrigerant composition of the present invention in an amount of 1 to 30 wt% for the purpose of reducing the temperature gradient of the two phases.
  • trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene may be included in the refrigerant composition of the present invention in an amount of 1 to 30 wt% for the purpose of reducing the temperature gradient of the two phase.
  • a refrigerant comprising the above refrigerant composition may further include refrigerating oil in the refrigerant composition.
  • the above refrigerating oil is typically POE (Polyolester) oil and may additionally contain a small amount of additives.
  • the refrigerating oil is added to the refrigerant composition to lubricate the compressor's moving parts and thereby improve the durability of the compressor.
  • the above refrigerating oil may contain a small amount of one or more of the additives propadiene, myrcene, and libonene.
  • the small amount of the additive is included in an amount of 0.001 to 0.1 wt% of the refrigerating oil for the purpose of solving the problem of filter clogging caused by the formation of a coagulant by the reaction of trifluoroiodomethane (CF3I) and a metal.
  • CF3I trifluoroiodomethane
  • Table 1 shows the physical properties of each single substance, 1,1-difluoroethene (R1132a) and trifluoroiodomethane (R13I1).
  • a refrigerant composition comprising 35 wt% of 1,1-difluoroethene (R1132a) and 65 wt% of trifluoroiodomethane (R13I1) according to the present invention (hereinafter referred to as “refrigerant composition example of the present invention”) is described in comparison with R410A and R1234yf.
  • Refrigerant composition examples molecular weight (g/mol) 72.6 114 114 boiling point (°C) -51.4 -29.5 -80 Saturated vapor pressure (@25°C, MPa) 1.7 0.6 1.3 Flammability rating A1 A2L A1 ⁇ A2L Global Warming Potential (GWP) 2088 4 1 Ozone Depletion Potential (ODP) 0 0 0 0
  • the saturated vapor pressure of the refrigerant composition example of the present invention is 1.3 MPa
  • R410A is 1.7 MPa
  • R1234yf is 0.6 MPa. Therefore, it can be seen that the saturated vapor pressure of the example is reduced by about 23% compared to R410A, and the saturated vapor pressure is increased by 216% compared to R1234yf.
  • the boiling point of the refrigerant composition example of the present invention is -80°C, that of R410A is -51.4°C, and that of R1234yf is -29.5°C. It can be seen that the boiling point of the example is about 29°C lower than that of R410A and 50°C lower than that of R1234yf.
  • the refrigerant composition of the refrigerant composition example of the present invention has properties that can be used as a refrigerant, and is environmentally friendly with a significantly lower global warming potential (GWP) of 1 and an ozone layer depletion potential (ODP) of 0 compared to R410A and R1234yf.
  • GWP global warming potential
  • ODP ozone layer depletion potential
  • the refrigerant composition of the present invention [R1132a (35 wt%) + R13I1 (65 wt%)] has similar condensation pressure and evaporation pressure when compared to R410A.
  • GWP global warming potential
  • ODP ozone depletion potential
  • the refrigerant composition of the present invention can be used as a substitute for R410A, can be applied to the existing R410A system in an environmentally friendly manner, and can be applied to home appliance VRF (Variable Refrigerant Flow).
  • VRF Vehicle Refrigerant Flow
  • R13I1 by increasing the proportion of R13I1, it can be applied to both internal combustion engine-only cooling vehicles using R1234yf or R134a, as well as hybrid and electric vehicles.
  • its heating capacity is significantly superior to that of R1234yf, which is used in electric vehicles, potentially increasing their driving range in winter. It also has the advantage of being easy to manufacture as a binary refrigerant mixture.
  • the refrigerant composition for an air conditioning device according to the present invention manufactured as described above can be used as a refrigerant in an air conditioning system.
  • the air conditioning system can be applied and used in an automobile, and when used in an automobile, a rubber hose through which the refrigerant flows is made of EPDM rubber (Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) or HNBR (Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber).
  • EPDM rubber Ethylene Propylene Diene Monomer rubber
  • HNBR Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber
  • the refrigerant composition for an air conditioning device has a heating capacity equivalent to that of R410A and superior to that of R1234yf, a global warming potential (GWP) of 150 or less, and is non-flammable (A1 class) or non-flammable (A2L class) according to ASHRAE standards, and an ozone depletion potential (ODP) of 0, so that it is simple to manufacture, and an air conditioning device for home use that uses R410A can be used as is, so that no separate device is required, and an air conditioning device for automobiles that uses R134a or R1234yf can be replaced with minimal modification, so that costs can be reduced.
  • GWP global warming potential
  • ODP ozone depletion potential

Landscapes

  • Lubricants (AREA)

Abstract

본 발명은 R410A와 유사한 특성을 가지고 있으며, 지구온난화계수(GWP)가 충분히 작으며, 1,1-디플루오로에텐(R1132a)과 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)을 포함하여 이루어지는 공조 장치용 냉매 조성물에 관한 것이다.

Description

공조 장치용 냉매 조성물
본 발명은 공조 장치용 냉매 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1,1-디플루오로에텐(1,1-Difluoroethene; C2F2H2 또는 R1132a)과 트리플루오로아이오도메탄(Trifluoroiodomethane(TFIM); CF3I 또는 R13I1)을 포함하는 공조 장치용 냉매 조성물에 관한 것이다.
1,1-디플루오로에텐(R1132a)은 -84℃의 비등점을 가지고 있고 매우 낮은 지구온난화계수(GWP)와 높은 열용량의 특성을 가지고 있으며, 가연성 또한 탄화수소에 비해 낮은 등급을 갖는다.
트리플루오로아이오도메탄(CF3I)은 매우 낮은 지구온난화계수를 가진 냉매이다. 또한 불연성 냉매로 가연성 냉매의 가연성을 낮출 수 있는 특징이 있다. 가연성 냉매의 가연성은 불연성 냉매와의 물리적인 희석에 의하여 낮출 수 있다. 예컨대 R410A 냉매의 경우 약한 가연성의 냉매인 디플루오로메탄(CH2F2; HFC-32 또는 R32)에 불연성의 펜타플루오로에탄(C2HF5; HFC-125 또는 R125) 냉매를 혼합함으로 인하여 불연성의 특징을 가지게 된다.
에어컨 등의 공조장치에는 현재 R410A냉매가 주로 사용되고 있다. 하지만 이 냉매는 높은 지구온난화계수를 가지고 있는 불연성의 냉매이다. 산업계에서는 이전에는 불연성의 냉매들이 냉동/냉장 창고 또는 공기조화시스템에 주로 사용이 되어왔다. 이러한 높은 지구온난화계수를 가진 냉매들이 환경규제에 따라 점차 사용이 제한되고 있어서 낮은 지구온난화계수를 가진 냉매사용의 필요성이 점차 커지고 있다. 그러나 낮은 지구온난화계수를 가진 냉매들 중 불연성 냉매의 성능을 대체할 수 있는 냉매는 탄화수소계열의 냉매로써 이들은 대체로 높은 가연성의 특징들을 가지고 있다.
높은 열용량과 낮은 지구온난화계수를 가지고 있는 불연성 또는 약한 가연성의 냉매를 가진 혼합냉매가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, R410A와 동등 냉난방 성능, R1234yf와 냉방은 동등 수준이지만 특히 난방 능력이 우수하여 전기자동차의 경우 한냉지에서 전기히터없이 히트펌프 시스템 단독운전으로 가능하도록 흡열능력(Capacity)을 개선하고 냉매 규제에서 있어서도 온난화지수(GWP)가 충분히 작으며, 불연성(A1) 또는 미연성(微燃)(A2L 클래스)이라는 안전성을 가지며, 냉매에 통상 요구되는 제반 특성에 더하여, R410A 공조 장치에서는 그대로 사용하거나 R1234yf에 사용되는 공조 장치는 진동방지용 호스 파이프를 포함하여 최소한으로 변경하여 사용할 수 있는 공조 장치용 냉매 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 1,1-디플루오로에텐(R1132a)과 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)을 포함하여 이루어지는 공조 장치용 냉매 조성물을 제공한다.
상기에서, 1,1-디플루오로에텐(R1132a)은 30∼60wt％이고, 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)은 40∼70wt％인 것을 특징으로 한다.
상기에서, 1,1-디플루오로에텐(R1132a)은 35∼50wt％이고, 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)은 50∼65wt％인 것을 특징으로 한다.
상기에서, 조성물에 디플루오로메탄, 카본다이옥사이드, 테트라플루오로프로펜, 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 중 적어도 하나 이상의 화합물이 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 조성물은
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼30wt％ 디플루오로메탄;
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼10wt％ 카본다이옥사이드;
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼30wt％ 테트라플루오로프로펜; 또는
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼30wt％ 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상기 조성물을 포함하며, 프로파디엔(propadiene), 미르센(myrcene), 리보넨(limonene) 중 하나 이상을 냉동기유의 질량비에 각각 0.001∼0.1wt％가 되도록 첨가하여 부속품의 부식을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조성물로 공기조화시스템의 냉매의 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물을 제공한다.
상기에서, 공기조화시스템은 EPDM rubber(Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) 또는 HNBR(Hydrogenated nitrile butadiene rubber) 재질의 고무호스가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 공조 장치용 냉매 조성물은 R410A와 동등, R1234yf 보다 우수한 난방 능력을 갖고, 지구온난화지수(GWP)가 150이하로 작으며, 또한 ASHRAE의 규격으로 불연성(A1 클래스) 또는 미연성(A2L 클래스)이며, 오존 파괴 지수(ODP)가 0이며, 제조가 간단하며, R410A가 사용되는 가전용 공조장치는 그대로 사용 가능하며, R134a 또는 R1234yf에 사용되는 자동차용 공조 장치는 최소한의 개조로 대체하는 것이 가능한 효과가 있다.
도 1은 혼합 비율별 포화증기압을 도시한 그래프이다.
본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 설명에 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
<용어의 정리>
본 명세서에 있어서 용어「대체」는 제1냉매를 제2냉매로 「대체」한다고 하는 문맥으로 이용될 경우, 제1유형으로서 제1냉매를 사용하여 운전하기 위해 설계된 기기에 있어서 필요에 따라 약간의 부품(냉동기유, 가스켓, 패킹, 팽창 밸브, 드라이어 기타 부품 중 적어도 일종)의 변경 및 기기 조정만을 거치는 것만으로, 제2냉매를 사용하여, 최적 조건하에서 운전할 수 있는 것을 의미한다. 즉 이 유형은 동일한 기기에 냉매를 「대체」해 운전하는 것을 가리킨다.
이 유형 「대체」의 양태로서는 제2냉매로의 치환 시에 필요하게 되는 변경 내지 조정의 정도가 작은 순으로 「드롭 인(drop in) 대체」, 「니어리 드롭 인(nealy drop in) 대체」 및 「개장(retrofit)」이 있다.
제2유형으로서 제2냉매를 이용하여 운전하기 위해 설계된 기기를 제1냉매 기존 용도와 동일한 용도를 위해 제2냉매를 탑재해 이용하는 것도, 용어 「대체」에 포함된다. 이 유형은 동일한 용도에 냉매를 「대체」해 제공하는 것을 가리킨다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 공조 장치용 냉매 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 혼합 비율별 포화증기압을 도시한 그래프이다.
본 발명에 따르는 공조 장치용 냉매 조성물(이하에서는 설명의 편의를 위하여 '냉매 조성물'이라 칭한다.)은 1,1-디플루오로에텐(1,1-Difluoroethene; C2F2H2 또는 R1132a) 및 트리플루오로요오도메탄(Trifluoroiodomethane(TFIM); CF3I 또는 R13I1)을 포함하여 이루어진다.
상기 냉매 조성물은 1,1-디플루오로에텐(R1132a)이 30∼60wt％ 범위를 포함하고, 트리플루오로요오도메탄(R13I1)은 40∼70wt％ 범위를 포함하여 이루어진다. 상기 냉매 조성물은 1,1-디플루오로에텐(R1132a)이 35∼50wt％ 범위를 포함하고, 트리플루오로요오도메탄(R13I1)은 50∼65wt％ 범위를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 냉매 조성물에는 디플루오로메탄(Difluoromethane), 카본다이옥사이드(Carbon dioxide), 테트라플루오로프로펜(Tetrafluoropropene), 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene) 중 적어도 하나 이상의 화합물이 더 포함될 수 있다.
상기 화합물이 상기 냉매 조성물에 포함되는 경우, 상기 1,1-디플루오로에텐(R1132a)은 30∼59wt％ 범위만큼 포함되고, 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)은 40∼69wt％ 범위만큼 포함된다.
상기 디플루오로메탄(Difluoromethane)은 이상 영역(two phase)의 온도구배를 줄이는 목적으로, 상기 냉매 조성물에 1∼30wt％ 범위를 포함될 수 있다.
상기 카본다이옥사이드(Carbon dioxide)는 이상 영역(two phase)의 온도구배를 줄이는 목적으로, 본 발명의 냉매 조성물에 1∼10wt％ 범위를 포함될 수 있다.
상기 테트라플루오로프로펜(Tetrafluoropropene)은 이상 영역(two phase)의 온도구배를 줄이는 목적으로, 본 발명의 냉매 조성물에 1∼30wt％ 범위를 포함될 수 있다.
상기 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜(trans-1,3,3,3-Tetrafluoropropene)은 이상 영역(two phase)의 온도구배를 줄이는 목적으로, 본 발명의 냉매 조성물에 1∼30wt％ 범위를 포함될 수 있다.
상기 냉매 조성물을 포함하는 냉매는 상기 냉매 조성물에 냉동기유가 더 포함될 수 있다.
상기 냉동기유는 통상 POE(Polyolester) 오일을 사용하며 추가로 소량의 첨가제가 포함될 수 있다. 상기 냉동기유는 상기 냉매 조성물에 추가됨으로써 압축기 섭동부 윤활기능으로 압축기의 내구성 향상을 목적으로 한다.
상기 냉동기유에는 소량의 첨가제 프로파디엔(propadiene), 미르센(myrcene), 리보넨(limonene) 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 상기 소량의 첨가제는 트리플루오로요오도메탄(CF3I)과 금속의 반응에 의해 응고물질이 생성되어 필터 막힘 현상의 문제를 해결하기 위한 목적으로 냉동기유의 0.001∼0.1wt％를 포함한다.
아래 표 1에는 상기 1,1-디플루오로에텐(R1132a)과 트리플루오로요오도메탄(R13I1) 각각 단일물질의 물성을 나타내었다.
항목 1,1-디플루오로에텐
(R1132a)		 트리플루오로요오도메탄
(R13I1)
분자량(g/mol) 64 195.9
비점(℃) -83 -21.9
증기압(@20℃,㎫) 3.57 0.43
LFL(vol％) 5.5 -
연소열(MJ/㎏) 17 0.9
연소속도(㎝/s) 27.8 -
가연성등급 A2 A1
온난화지수(GWP) < 3 1
오존층파괴지수(ODP) 0 0
(LFL: Lower Flammability Limit)
이하에서, 본 발명의 냉매 조성물은 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 기술할 것이나, 이 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 냉매 조성물에서 1,1-디플루오로에텐(R1132a) 35wt％와 트리플루오로요오도메탄(R13I1) 65wt％로 이루어진 냉매 조성물(이하에서 "본 발명의 냉매 조성물 실시예"라 함)과 R410A, R1234yf를 비교하여 설명한다.
상기 냉매 조성물인 1,1-디플루오로에텐(R1132a)과 트리플루오로요오도메탄(R13I1)은 일정 비율로 혼합되어도 그 성질이 변하지 않고, 서로의 결점이 보완된 근공비 조성물로써 친환경 특성이 유지된다.
상기 본 발명의 냉매 조성물 실시예의 분자량, 비점, 포화증기압, 가연성등급, 온난화지수(GWP), 오존층파괴지수(ODP) 값을 R410A, R1234yf와 비교하여, 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다.
구분 R410A R1234yf 본 발명의
냉매 조성물 실시예
분자량(g/mol) 72.6 114 114
비점(℃) -51.4 -29.5 -80
포화증기압(@25℃,㎫) 1.7 0.6 1.3
가연성등급 A1 A2L A1∼A2L
온난화지수(GWP) 2088 4 1
오존층파괴지수(ODP) 0 0 0
도 1에 도시된 25℃에서의 포화증기압 그래프를 살펴보면, 본 발명의 냉매 조성물 실시예의 포화증기압은 1.3㎫이고, R410A는 1.7㎫, R1234yf는 0.6㎫을 나타낸다. 따라서 실시예는 R410A 대비 포화압력이 약 23％ 감소하고, R1234yf 대비 216％의 포화증기압이 증가함을 알 수 있다.
본 발명의 냉매 조성물 실시예의 비점은 -80℃이고, R410A는 -51.4℃, R1234yf는 -29.5℃를 나타낸다. 실시예의 비점은 R410A 대비 약 29℃, R1234yf 대비 50℃ 낮은 것을 알 수 있다.
도 1에 도시된 포화증기압 그래프와 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 냉매 조성물 실시예의 냉매 조성물은 냉매로서 사용될 수 있는 특성을 가지고 있으며, R410A와 R1234yf 대비 온난화지수(GWP)가 1로 현저히 낮고, 오존층파괴지수(ODP)가 0으로 친환경적이다.
이하에서는 본 발명의 냉매 조성물[R1132a(35wt%)+ R13I1(65wt％)]이 R410A가 사용되는 기기의 사용조건에서 본 발명의 냉매 조성물을 곧바로 대체 적용할 수 있는지 검토하기 위하여, 난방조건에서 응축 및 증발압력, 압축비, 토출온도, 난방열량, 소비전력, 성능계수(COP) 등의 이론 사이클 특성 실험을 수행하였으며, 그 결과는 아래의 표 3 내지 표 5와 같다.
난방조건(-16℃)에서의 압축기회전속도별 기존 냉매(R410A) 특성 실험 결과
회전속도(rpm) 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000
응축온도(℃) 21.1 24.3 27.2 30.8 34.2 37.5 41.2
응축압력(㎪) 1667 1815 1954 2146 2335 2524 2752
증발온도(℃) -24.2 -25.0 -25.4 -25.6 -25.6 -25.5 -25.1
증발압력(㎪) 389 385 378 373 374 352 356
압축비 4.2 4.7 5.2 5.7 6.2 7.2 7.7
토출온도(℃) 80.7 86.8 92.2 101.8 107.3 114.4 126.7
난방열량(㎾) 3.79 4.11 4.40 4.78 5.13 5.47 5.88
소비전력(㎾) 1.63 1.89 2.12 2.55 2.79 3.18 3.72
성능계수(COP) 2.32 2.18 2.07 1.88 1.88 1.72 1.58
난방조건(-20℃)에서의 압축기회전속도별 본 발명의 냉매 조성물 특성 실험 결과
회전속도(rpm) 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000
응축온도(℃) 6.9 9.8 12.9 16.1 19.1 21.9 24.9
응축압력(㎪) 1951 2075 2209 2345 2476 2606 2747
증발온도(℃) -24.2 -24.8 -25.2 -25.4 -25.6 -26.2 -26.6
증발압력(㎪) 428 409 396 386 377 361 355
압축비 4.6 5.1 5.6 6.1 6.6 7.2 7.7
토출온도(℃) 80.4 83.8 90.8 99.0 106.4 111.7 120.1
난방열량(㎾) 3.23 3.52 3.85 4.18 4.50 4.80 5.13
소비전력(㎾) 1.76 1.93 2.21 2.54 2.87 3.17 3.57
성능계수(COP) 1.84 1.83 1.74 1.65 1.57 1.51 1.44
난방조건에서의 사이클 특성 실험 결과 비교
R410A
(-16℃)		 본 발명 냉매 조성물
[R1132a(35wt%)+ R13I1(65wt％)] (-20℃)
응축온도(℃) 41.2 24.9
응축압력(㎪) 2752 2747
증발온도(℃) -25.1 -26.6
증발압력(㎪) 356 355
압축비 7.7 7.7
토출온도(℃) 126.7 120.1
난방열량(㎾) 5.88 5.13
소비전력(㎾) 3.72 3.57
성능계수(COP) 1.58 1.44
본 발명 냉매 조성물[R1132a(35wt%)+ R13I1(65wt％)]은 R410A와 대비할 때, 응축압력, 증발압력이 유사하다.
또한, R410A 대비 온난화지수(GWP)가 1로 현저히 낮고(R410A의 온난화지수는 2088임), 오존층파괴지수(ODP)가 0으로 친환경적인 장점이 있으며, R410A보다 토출온도가 낮은 장점도 있다.
따라서 본 발명의 실시예인 냉매 조성물은 R410A의 대체 물질로 사용 가능하며, 친환경적으로 기존 R410A 시스템에 그대로 적용 가능하고, 가전 VRF(Variable Refrigerant Flow)에 적용 가능하다.
또한 R13I1의 비율을 증가시킴으로서 R1234yf 또는 R134a가 사용되는 내연기관 냉방 전용 차량 및 하이브리드 및 전기자동차 모두 적용 가능하다. 특히 전기자동차에 사용되는 R1234yf 보다 난방 능력이 매우 우수하여 겨울철 전기자동차의 주행거리 증대가 가능하다. 또한 2성분 혼합 냉매로 제조가 용이한 장점도 있다.
예를 들어, 상기와 같이 제조된 본 발명에 따르는 공조 장치용 냉매 조성물은 공기조화시스템의 냉매로 사용될 수 있다. 상기 공기조화시스템은 자동차에 적용되어 사용될 수 있으며, 자동차에 사용될 때 냉매가 유동되는 고무호스로는 EPDM rubber(Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) 또는 HNBR(Hydrogenated nitrile butadiene rubber) 재질이 사용된다. 상기 EPDM rubber 또는 HNBR 재질로 이루어진 고무호스는 냉매 밀도의 특성을 반영하여 호스의 내압성과 비침투성을 개선하여 냉매의 누설을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 따르는 공조 장치용 냉매 조성물은 R410A와 동등, R1234yf 보다 우수한 난방 능력을 갖고, 지구온난화지수(GWP)가 150이하로 작으며, 또한 ASHRAE의 규격으로 불연성(A1 클래스) 또는 미연성(A2L 클래스)이며, 오존 파괴 지수(ODP)가 0으로써, 제조가 간단하며, R410A가 사용되는 가전용 공조장치는 그대로 사용 가능하여 별도의 장치가 필요 없어 효율적이며, R134a 또는 R1234yf에 사용되는 자동차용 공조 장치는 최소한의 개조로 대체하는 것이 가능하여 비용을 절감할 수 있다.

Claims (8)

1,1-디플루오로에텐(R1132a)과 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)을 포함하여 이루어지는 공조 장치용 냉매 조성물.
제1 항에 있어서, 상기 1,1-디플루오로에텐(R1132a)은 30∼60wt％이고, 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)은 40∼70wt％인 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
제1 항에 있어서, 상기 1,1-디플루오로에텐(R1132a)은 35∼50wt％이고, 트리플루오로아이오도메탄(R13I1)은 50∼65wt％인 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물에 디플루오로메탄, 카본다이옥사이드, 테트라플루오로프로펜, 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜 중 적어도 하나 이상의 화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
제4 항에 있어서, 상기 조성물은
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼30wt％ 디플루오로메탄;
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼10wt％ 카본다이옥사이드;
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼30wt％ 테트라플루오로프로펜; 또는
30∼59wt％ 1,1-디플루오로에텐, 40∼69wt％ 트리플루오로아이오도메탄, 1∼30wt％ 트랜스-1,3,3,3-테트라플루오로프로펜을 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물을 포함하며, 프로파디엔(propadiene), 미르센(myrcene), 리보넨(limonene) 중 하나 이상을 냉동기유의 질량비에 각각 0.001∼0.1wt％가 되도록 첨가하여 부속품의 부식을 방지하는 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 조성물로 공기조화시스템의 냉매의 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
제7 항에 있어서, 공기조화시스템은 EPDM rubber(Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) 또는 HNBR(Hydrogenated nitrile butadiene rubber) 재질의 고무호스가 사용되는 것을 특징으로 하는 공조 장치용 냉매 조성물.
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