KR100633732B1 - R22 substitute mixed refrigerant - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에서 사용한 일반적인 냉동/공조기의 구성도이다.1 is a block diagram of a general refrigeration / air conditioner used in the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
Qc: 응축기에서의 열 흐름 방향(냉매→공기)Qc: direction of heat flow in the condenser (from refrigerant to air)
Qe: 증발기에서 열 흐름 방향(공기→냉매)Qe: Heat flow direction from the evaporator (air to refrigerant)
TS1: 증발기 공기 입구온도, TS7: 증발기 공기 출구온도TS1: evaporator air inlet temperature, TS7: evaporator air outlet temperature
TS3: 응축기 공기 출구온도, TS6: 응축기 공기 입구온도TS3: condenser air outlet temperature, TS6: condenser air inlet temperature
Evaporator: 증발기, Compressor: 압축기Evaporator: Compressor: Compressor
Condenser: 응축기, Expansion Valve: 팽창밸브Condenser: Condenser, Expansion Valve: Expansion Valve
본 발명은 증기 압축식 냉동/공조기에서 냉매(Refrigerant, 이하 R이라 한다)로 사용할 수 있는 물질 즉 '프로판과 1,1-디플루오로에탄을 선택적으로 조합하여 구성한 혼합냉매 및 이를 사용한 냉동시스템'에 관한 것이며 좀더 구체적으로는 지금까지 가정용 에어컨, 상업용 공조기 등에 널리 사용되어 온 모노클로로플루오 로메탄(CHClF2, 이하 R22 혹은 HCFC22라 한다)을 대체할 수 있는 혼합냉매 및 이를 사용하는 냉동시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a material that can be used as a refrigerant (referred to as R) in a vapor compression refrigeration / air conditioner, namely 'a mixed refrigerant comprising a combination of propane and 1,1-difluoroethane and a refrigeration system using the same'. More specifically, the present invention relates to a mixed refrigerant that can replace monochlorofluoromethane (CHClF 2 , hereinafter referred to as R22 or HCFC22), which has been widely used in domestic air conditioners and commercial air conditioners, and a refrigeration system using the same. will be.
지금까지는 냉동기, 에어컨, 열펌프 등의 냉매로서 메탄 또는 에탄에서 유도한 염화불화탄소(Chlorofluorocarbon, 이하 CFC라 한다)와 수소화염화불화탄소(Hydrochlorofluorocarbon, 이하 HCFC라 한다)가 주로 사용되어 왔으며 특히 가정용 에어컨, 상업용 공조기 등에는 비등점이 -40.8℃이고 분자 질량이 86.47㎏kg/k㏖인 HCFC22가 가장 널리 사용되어 왔다.Until now, chlorofluorocarbons (hereinafter referred to as CFCs) and hydrochlorofluorocarbons (hereinafter referred to as CFCs) derived from methane or ethane have been mainly used as refrigerants for refrigerators, air conditioners and heat pumps. In commercial air conditioners, HCFC22 having a boiling point of -40.8 ° C and a molecular mass of 86.47 kgkg / kmol has been most widely used.
그러나 최근에는 CFC와 HCFC에 의한 성층권 내 오존층 파괴가 중요한 지구환경문제로 대두되었고 이로 인해 성층권 오존을 파괴하는 CFC와 HCFC의 생산과 소비는 1987년에 만들어진 몬트리올 의정서에 의해 규제를 받고 있다. HCFC22는 오존파괴지수(Ozone depletion potential, 이하 ODP라 한다)가 0.05로 높아서 현재 선진국에서는 몬트리올 의정서에 의거하여 전폐될 예정이며 따라서 전 세계 대부분의 국가가 오존파괴지수(ODP)가 0.0인 대체냉매를 사용하려 하고 있다.Recently, however, the destruction of the stratospheric ozone layer by CFCs and HCFCs has emerged as an important global environmental problem, and the production and consumption of stratospheric ozone-depleting CFCs and HCFCs is regulated by the Montreal Protocol, created in 1987. HCFC22 has a high Ozone Depletion Potential (ODP) of 0.05, which is currently being developed in developed countries in accordance with the Montreal Protocol, so most countries around the world have alternative refrigerants with an ODP of 0.0. Trying to use
또 최근에는 오존층 파괴 문제뿐만 아니라 지구 온난화 문제도 급속도로 부상하기 시작했고 1997년의 교토 의정서는 지구온난화지수(Global warming potential, 이하 GWP라 한다)가 높은 HFC 냉매의 사용을 자제할 것을 강력히 권하고 있다. 이런 추세를 반영하여 유럽과 일본의 냉장고 제조 회사는 거의 대부분의 냉장고에 탄화수소인 이소부탄(이하 R600a라 한다)을 냉매로 쓰고 있으며 가정용 에어컨, 히트 펌프, 저온용 냉동고, 자동차 에어컨 등을 생산하는 업체들도 지구온 난화지수(GWP)가 낮은 탄화수소 계열의 냉매를 사용하려 하고 있다. Recently, not only the ozone depletion problem but also the global warming problem has begun to emerge rapidly, and the 1997 Kyoto Protocol strongly recommends refusing to use HFC refrigerants with high global warming potential (GWP). . Reflecting this trend, European and Japanese refrigerator manufacturing companies use isobutane (hereinafter referred to as R600a) as a refrigerant in almost all refrigerators and produce household air conditioners, heat pumps, low temperature freezers and automobile air conditioners. They are also trying to use hydrocarbon-based refrigerants with a low global warming index (GWP).
[표 1]은 몇몇 냉매의 환경 지수를 보여 준다. Table 1 shows the environmental indices of some refrigerants.
(*) ODP는 CFC11을 1.0으로 정해서 기준으로 삼은 것임.(*) ODP is based on CFC11 as 1.0.
(**) GWP는 100년 기준 이산화탄소를 1.0으로 정해서 기준으로 삼은 것임.(**) GWP is based on a 100-year carbon dioxide standard of 1.0.
[표 1]에서 볼 수 있듯이, 프로필렌, 프로판, 이소부탄, DME, 그리고 HFC152a 등은 오존층파괴지수(ODP)가 0.0이고 지구온난화지수(GWP)도 다른 냉매들에 비해 현저히 낮다. 바로 이런 특성으로 인해 현재 유럽 연합과 일본 그리고 아시아의 대부분 국가들이 ODP가 0.0이고 GWP가 기존의 CFC 냉매나 HFC 냉매보다 낮은 냉매들을 혼합하여 원하는 열역학적 특성을 얻고 또 동시에 효율 향상이나 기름과의 호환성 증대를 이루려 한다. 이런 점에서 프로필렌, 프로판, 이소부탄, DME, 그리고 HFC152a 등은 적격이라 할 수 있다.As shown in Table 1, propylene, propane, isobutane, DME, and HFC152a have an ozone depletion index (ODP) of 0.0 and a global warming index (GWP). This is why most countries in the European Union, Japan and Asia now mix refrigerants with an ODP of 0.0 and lower GWP than conventional CFC or HFC refrigerants to achieve the desired thermodynamic properties while at the same time improving efficiency or increasing oil compatibility. To achieve. In this sense, propylene, propane, isobutane, DME, and HFC152a are eligible.
어떤 물질이 기존 냉매의 대체냉매로 유용하려면 우선 기존 냉매와 유사한 성능계수(Coefficient of performance, 이하 COP라 한다)를 가져야 한다. 여기서 성능계수(COP)란 압축기에 가해진 일과 대비한 총 냉동효과를 의미하는 것으로서 COP가 클수록 냉동/공조기의 에너지 효율이 좋다. 또한 압축기를 크게 개조하지 않고 사용하려면 대체냉매가 기존 냉매와 비슷한 증기압을 가져서 궁극적으로 비슷한 체적용량(Volumetric capacity, 이하 VC라 한다)을 제공해야 한다. 여기서 체적용량(VC)이란 단위 체적 당 냉동 효과를 뜻하는데 이것은 압축기의 크기를 나타내는 인자로서 대개 증기압에 비례하고 단위는 kJ/㎥이다. 대체냉매가 기존 냉매와 비슷한 체적용량을 낸다면 제조업체는 압축기를 바꾸거나 크게 개조하지 않고도 냉동/공조기를 제작할 수 있어 매우 유리하다. 그러나 지금까지의 연구 결과 순수 물질로 기존 냉매를 대체하는 경우 대체냉매의 체적용량이 달라서 필연적으로 압축기를 바꾸거나 크게 개조해야 하며 또 기존 냉매와 비슷한 성능계수를 내기가 어렵다는 것이 밝혀졌다. In order for a material to be useful as an alternative to a conventional refrigerant, it must first have a coefficient of performance (COP) similar to that of a conventional refrigerant. The coefficient of performance (COP) refers to the total refrigeration effect compared to the work applied to the compressor, the larger the COP, the better the energy efficiency of the refrigeration / air conditioner. In addition, in order to use the compressor without major modifications, the alternative refrigerant must have a vapor pressure similar to that of the existing refrigerant and ultimately provide a similar volumetric capacity (VC). Here, the volumetric capacity (VC) refers to the refrigeration effect per unit volume, which is a factor indicating the size of the compressor, which is usually proportional to the vapor pressure and is in kJ / m 3. If the replacement refrigerant has a volume capacity similar to that of the existing refrigerant, it is very advantageous for manufacturers to build refrigeration / air conditioning without changing compressors or making major modifications. However, studies to date have shown that in case of replacing the existing refrigerant with pure material, the volume of the replacement refrigerant is different, so it is inevitable to change or largely modify the compressor, and it is difficult to obtain a similar coefficient of performance as the existing refrigerant.
이를 해결할 수 있는 방법 중 하나가 혼합냉매를 이용하는 것이다. 혼합냉매의 특성은 조성을 잘 배합해서 성능계수를 기존 냉매와 비슷하게 하고 동시에 기존 냉매와 비슷한 체적용량(VC)을 내게 하며 이로써 압축기를 크게 개조할 필요가 없게 만들 수 있다는 것이다. 이런 특성 때문에 지난 몇 년간 HCFC22의 대체물로 여러 혼합냉매가 제안된바 있으나 그것들 중 몇몇은 몬트리올 의정서에서 사용을 금하는 HCFC를 구성 성분으로 가지고 있어 장기적인 관점에서 볼 때 적합한 대체물이라 할 수 없다. One way to solve this is to use a mixed refrigerant. The characteristics of mixed refrigerants are that they can be formulated so that their coefficients of performance are similar to those of conventional refrigerants, while at the same time providing a volumetric capacity (VC) similar to conventional refrigerants, thereby eliminating the need for major modifications to the compressor. Due to these characteristics, several mixed refrigerants have been proposed as substitutes for HCFC22 in the past few years, but some of them have HCFCs which are prohibited from use in the Montreal Protocol, and thus are not suitable alternatives in the long term.
미국의 듀퐁 사 등이 개발한 R407C라는 3원 혼합냉매(23중량% R32 / 25중량% R125 / 52중량% R134a)는 냉동 용량이 기존의 HCFC22와 비슷하지만 에너지 효율이 낮고 온도 구배가 7℃정도이므로 시스템에 누출이 있을 경우 조성 분리 현상이 생기는 단점을 갖고 있다. 한편 얼라이드시그날 사 등에서는 R410A라는 2원 혼합냉매(50중량% R32 / 50중량% R125)를 개발하여 판매하고 있으나 이 냉매는 증기압이 기존의 HCFC22보다 60% 정도 높아서 필수적으로 압축기를 개조해야 하고 시스템의 압력이 높으므로 응축기에 쓰이는 재질의 강도를 높여야 한다.The three-way mixed refrigerant R407C (23 wt% R32 / 25 wt% R125 / 52 wt% R134a), developed by DuPont, USA, has a freezing capacity similar to that of the conventional HCFC22, but its energy efficiency is low and the temperature gradient is about 7 ° C. Therefore, if there is a leak in the system, there is a disadvantage that the composition separation phenomenon occurs. Meanwhile, Allied Signal Co., Ltd. has developed and sold a binary mixture refrigerant (50% by weight R32 / 50% by weight R125) called R410A. However, this refrigerant has a vapor pressure of about 60% higher than the conventional HCFC22. Because of the high pressure, the strength of the material used in the condenser must be increased.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오존층파괴와 지구온난화를 일으키지 않는 물질인 프로판과 1,1-디플루오로에탄을 적절한 조성비로 조합하여 사용함으로써 기존 냉동시스템을 교체하거나 크게 개조하지 않고 직접 적용할 수 있도록 하는 혼합냉매 및 이를 사용한 냉동시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention by using a combination of propane and 1,1-difluoroethane which is a substance that does not cause ozone layer destruction and global warming in an appropriate composition ratio It is to provide a mixed refrigerant and a refrigeration system using the same that can be applied directly without replacing or greatly modifying the existing refrigeration system.
상기한 본 발명의 목적은 냉동/공조기용 혼합냉매에 있어서 R290(프로판) 71 내지 90중량%와 R152a(1,1-디플루오로에탄) 10 내지 29중량%로 구성된 혼합냉매에 의해 달성된다.The above object of the present invention is achieved by a mixed refrigerant composed of 71 to 90% by weight of R290 (propane) and 10 to 29% by weight of R152a (1,1-difluoroethane) in a refrigeration / air conditioner mixed refrigerant.
또한 상기한 본 발명의 목적은 R290(프로판) 71 내지 90중량%와 R152a(1,1-디플루오로에탄) 10 내지 29중량%로 구성된 혼합냉매를 사용하는 냉동/공조기에 의해서도 달성될 수 있다.The above object of the present invention can also be achieved by a refrigeration / air conditioner using a mixed refrigerant composed of 71 to 90% by weight of R290 (propane) and 10 to 29% by weight of R152a (1,1-difluoroethane). .
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규 특징들은 첨부된 도면들과 연 관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 R22 대체용 혼합냉매 및 이를 사용한 냉동시스템의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings it will be described in detail with respect to the configuration of the R22 replacement mixed refrigerant and a refrigeration system using the same according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 증기 압축식 냉동/공조기에서 냉매(Refrigerant, 이하 R이라 한다)로 사용할 수 있는 물질 즉 '프로판과 R134a와 R152a를 선택적으로 조합하여 구성한 혼합냉매 및 이를 사용한 냉동시스템'에 관한 것이며 좀더 구체적으로는 지금까지 가정용 에어컨, 상업용 공조기 등에 널리 사용되어 온 모노클로로플루오로메탄(CHClF2, 이하 R22 혹은 HCFC22라 한다)을 대체할 수 있는 혼합냉매 및 이를 사용하는 냉동시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a material that can be used as a refrigerant (referred to as R) in a vapor compression refrigeration / air conditioner, namely 'a mixed refrigerant comprising a combination of propane, R134a and R152a, and a refrigeration system using the same'. The present invention relates to a mixed refrigerant capable of replacing monochlorofluoromethane (CHClF 2 , hereinafter R22 or HCFC22), which has been widely used in household air conditioners and commercial air conditioners, and a refrigeration system using the same.
본 발명의 목적은 오존파괴지수(ODP)가 0.0이므로 성층권 내 오존층에 전혀 영향을 미치지 않으며 지구온난화지수 또한 기존의 다른 대체냉매보다 낮고 동시에 기존의 압축기를 크게 개조하지 않고도 HCFC22의 대체냉매로 사용할 수 있는 혼합냉매 및 이를 사용하는 냉동시스템을 제공하는 것이다.The object of the present invention is that since the ODP is 0.0, it does not affect the ozone layer in the stratosphere at all, and the global warming index is also lower than other alternative refrigerants, and at the same time, it can be used as an alternative refrigerant of HCFC22 without greatly modifying the existing compressor. It is to provide a mixed refrigerant and a refrigeration system using the same.
좀더 구체적으로 본 발명은 R290(프로판, Propane)과 R152a(1,1-디플루오로에탄)를 선택적으로 조합하여 구성한 혼합냉매 및 이를 사용한 냉동시스템에 관한 것이다. 본 발명에서 제안하는 대체 혼합냉매는 오존파괴지수(ODP)가 0.0이고 기존의 다른 대체냉매에 비해 지구온난화지수(GWP)가 낮으며 또 HCFC22의 성능계수 (COP)와 체적용량(VC)에 근접한 값을 낸다.More specifically, the present invention relates to a mixed refrigerant configured by selectively combining R290 (propane, propane) and R152a (1,1-difluoroethane) and a refrigeration system using the same. The alternative mixed refrigerant proposed in the present invention has an ozone depletion index (ODP) of 0.0, lower global warming index (GWP) than other alternative refrigerants, and close to the coefficient of performance (COP) and volume capacity (VC) of HCFC22. Yields a value.
도 1은 본 발명에서 사용한 일반적인 냉동/공조기의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 냉동/공조기는 일반적으로 증발기, 응축기, 압축기, 팽창 밸브 등을 포함하여 구성된다. 1 is a block diagram of a general refrigeration / air conditioner used in the present invention. As shown in FIG. 1, the refrigeration / air conditioner generally comprises an evaporator, a condenser, a compressor, an expansion valve, and the like.
대체 혼합냉매를 개발하기 위하여 본 발명자는 냉동/공조기의 성능을 모사하는 미국 표준 연구소(National Institute of Standards and Technology)에서 개발한 CYCLE-D 프로그램을 사용하였다. 프로그램을 통해 냉동/공조기를 구성하는 요소들 예를 들어 열교환기 및 압축기 등에 대한 열역학 및 열전달 해석을 수행하였고 최종적으로 이 모든 것을 조합하여 사용했다. 프로그램의 정확도를 결정하는 중요 인자 중 하나는 냉매의 물성치이다. 본 프로그램에서는 미국, 일본 등에서 기준으로 삼고 있는 Carnahan-Starling-De Santis(CSD) 상태 방정식을 사용하여 모든 냉매의 물성치를 계산했다. REFPROP으로 알려진 CSD 상태 방정식은 미국 표준 연구소(National Institute of Standards and Technology)에서 개발한 것으로 정확성 및 적용성이 이미 입증되어 전 세계 냉동/공조 관련 유수 기업, 연구소, 대학에서 가장 널리 사용되는 프로그램이다. 이번에 만든 혼합냉매 및 냉동/공조기의 개발 및 실행을 위한 입력 데이터로는 가능한 한 실제 데이터를 사용했다.To develop an alternative mixed refrigerant, the inventors used the CYCLE-D program developed by the National Institute of Standards and Technology, which simulates the performance of a refrigeration / air conditioner. The program conducted thermodynamic and heat transfer analyzes of the components that make up the refrigeration / air conditioner, such as heat exchangers and compressors, and finally used them all in combination. One of the important factors that determine the accuracy of the program is the properties of the refrigerant. In this program, the properties of all refrigerants were calculated using the Carnahan-Starling-De Santis (CSD) state equation, which is the standard in the United States and Japan. The CSD state equation, known as REFPROP, was developed by the National Institute of Standards and Technology and is the most widely used program in leading refrigeration and air conditioning companies, laboratories, and universities worldwide for its proven accuracy and applicability. The actual data was used as input data for the development and execution of the mixed refrigerant and refrigeration / air conditioner.
본 발명자는 냉동/공조기용 대체냉매의 오존파괴지수(ODP)가 반드시 0.0이어야 하며 가능한 한 지구온난화지수(GWP)가 낮아야 한다는 판단 하에 R290(프로판, Propane)과 R152a(1,1-디플루오로에탄)를 혼합하여 기존 냉매를 대체할 수 있게 하였다.The inventors have determined that the ozone depletion index (ODP) of the alternative refrigerant for refrigeration / air conditioners must be 0.0 and the global warming potential (GWP) should be as low as possible. R290 (propane, Propane) and R152a (1,1-difluoro) Ethane) was mixed to replace the existing refrigerant.
[표 2]는 기존의 HCFC22를 사용하는 냉동/공조기의 사용 조건을 적용하여 전산해석 프로그램을 통해 계산한 본 발명에 따른 혼합냉매의 성능지수들을 기존 냉매의 성능지수들과 비교한 결과들을 나타낸 것이다. [Table 2] shows the results of comparing the performance index of the mixed refrigerant according to the present invention with the performance index of the conventional refrigerant calculated by the computerized analysis program by applying the conditions of the refrigeration / air conditioner using the existing HCFC22 .
COP : 성능계수(Coefficient of performance, 총 냉동효과/압축기에 가해진일)COP: coefficient of performance (Coefficient of performance, total refrigeration effect / day applied to the compressor)
VC : 체적용량(Volumetric capacity)VC: Volumetric capacity
GTD : 온도구배(Gliding temperature difference)GTD: Grading temperature difference
Tdis : 압축기 토출온도(Compressor discharge temperature)T dis : Compressor discharge temperature
COPdiff : HCFC22 대비 성능계수 차이COP diff : Performance factor difference compared to HCFC22
VCdiff : HCFC22 대비 체적용량 차이VC diff : Volumetric difference compared to HCFC22
[표 2]를 통해 본 발명 예 1 내지 5의 냉매들이 기존의 HCFC22나 R407C에 비해 성능계수와 체적용량이 비슷함을 알 수 있다. 본 발명의 냉매들은 탄화수소인 프로판을 포함하고 있으므로 실제 시스템에서는 기름과의 호환성이 증대되어 전산해석의 결과보다 더 좋은 결과를 보였다. 예를 들어 시중에 나와 있는 가정용 에어컨에 79중량%프로판/21중량%R152a 혼합냉매를 사용한 결과 R22에 비해 COP는 9% 증가하였고 냉동 용량은 동일하였다. 또 본 발명의 혼합냉매들의 온도구배는 현재 상용화되고 있는 혼합냉매의 온도구배인 7℃보다 훨씬 작은 0℃에 가까우므로 사용하는 데 문제가 없다. 또한 본 발명 예 1 내지 5의 혼합냉매들의 압축기 토출 온도 역시 HCFC22보다 훨씬 낮으므로 사용하는 데 전혀 문제가 없다.Table 2 shows that the refrigerants of Examples 1 to 5 of the present invention have similar performance coefficients and volume capacities as compared to conventional HCFC22 or R407C. Since the refrigerants of the present invention contain propane, which is a hydrocarbon, the compatibility with oil is increased in the actual system, which is better than the results of computational analysis. For example, 79% by weight propane / 21% by weight R152a mixed refrigerant was used in commercial home air conditioners, resulting in a 9% increase in COP compared to R22 and the same freezing capacity. In addition, since the temperature gradient of the mixed refrigerants of the present invention is close to 0 ° C., which is much smaller than the temperature gradient of the commercially available mixed refrigerants, it is not a problem to use. In addition, the compressor discharge temperature of the mixed refrigerants of Examples 1 to 5 of the present invention is also much lower than HCFC22, so there is no problem in using it.
본 발명 예 1 내지 5의 모든 혼합냉매는 오존파괴지수(ODP)가 0.0으로서 전혀 오존층을 파괴시키지 않으므로 환경 보존 측면에서도 HCFC22보다 훨씬 우수하다. 또 HCFC22의 대체냉매인 R407C의 경우 지구 온난화 지수가 높아서 교토 의정서에 의거하여 규제를 받으므로 프로판과 R152a같이 지구 온난화 지수가 낮은 냉매들을 중심으로 혼합냉매를 만들면 HFC 사용량이 줄어들어 지구 온난화도 경감시킬 수 있다.All of the mixed refrigerants of Examples 1 to 5 of the present invention are much better than HCFC22 in terms of environmental preservation since the ozone depletion index (ODP) is 0.0 and does not destroy the ozone layer at all. In addition, R407C, an alternative to HCFC22, is regulated under the Kyoto Protocol due to its high global warming index. Therefore, if mixed refrigerants are made around refrigerants with low global warming index, such as propane and R152a, HFC usage will be reduced, thereby reducing global warming. have.
참고로 상기 기술한 본 발명 예들의 조성을 벗어나는 다른 조성에서는 온도 구배가 너무 크든지, 압축기 토출 온도가 높든지, 혹은 지구 온난화지수가 필요 이상으로 높아서 실제로 냉동/공조기에 장기적으로 적용하는 데 문제가 있으며 이하에서는 이를 구체적으로 살펴보았다. For reference, other compositions that deviate from the compositions of the present invention described above may have problems in long-term application to refrigeration / air conditioners because the temperature gradient is too large, the compressor discharge temperature is high, or the global warming index is higher than necessary. Hereinafter, this is described in detail.
[비교 예 1 내지 5 및 본 발명 예 1 내지 5][Comparative Examples 1 to 5 and Inventive Examples 1 to 5]
상기 [표 2]의 본 발명 예 1 내지 5에서 보여지듯이, 프로판과 1,1-디플루오로에탄으로 이루어진 혼합냉매는 프로판이 71중량% 내지 90중량%의 범위에 있으면 혼합냉매의 온도구배가 0.2℃ 이내에 있게 된다. 이에 반해 혼합냉매에서 프로판의 비율이 70중량% 이하인 경우 온도구배가 훨씬 커지며 예를 들면 비교 예 1 내지 5에서 보여지듯이, 프로판과 1,1-디플루오로에탄으로 이루어진 혼합냉매에서 프로판이 65중량%이하로 포함되면 온도구배는 1.8℃ 이상이 되며, 프로판이 40 내지 65중량%일 경우 온도구배는 1.8~4.9℃가 된다. 결과적으로 프로판과 1,1-디플루오로에탄으로 이루어진 혼합냉매는 프로판의 비율이 71중량%를 넘어서야만 온도구배가 0.2℃ 이내가 되므로 근공비 혹은 공비 혼합냉매의 특성을 갖게 된다. 냉매번호를 부여하는 미국냉동공조학회(ASHRAE)에서 공비 혼합냉매는 500번대로 분류되며 비공비 혼합냉매는 400번대로 분류되어 공비혼합냉매와 비공비 혼합냉매는 가치 면에서 완전히 다르게 취급된다. 따라서 프로판과 1,1-디플루오로에탄으로 이루어진 혼합냉매로서 프로판의 비율이 71중량% 이상인 것은 우수한 특성을 갖는 공비 혹은 근공비 혼합냉매로 볼 수 있다. 이 점은 실제로 상용화하는 데 가장 중요한 포인트로 작용하며 소비자들도 이 점을 가장 중요시하고 있다.As shown in Examples 1 to 5 of the present invention [Table 2], the mixed refrigerant consisting of propane and 1,1-difluoroethane has a temperature gradient of the mixed refrigerant when the propane is in the range of 71% by weight to 90% by weight Will be within 0.2 ° C. On the other hand, when the proportion of propane in the mixed refrigerant is 70% by weight or less, the temperature gradient is much higher. For example, as shown in Comparative Examples 1 to 5, propane in the mixed refrigerant consisting of propane and 1,1-difluoroethane is 65% by weight. The temperature gradient is more than 1.8 ℃ when included in% or less, the temperature gradient is 1.8 ~ 4.9 ℃ when the propane is 40 to 65% by weight. As a result, the mixed refrigerant composed of propane and 1,1-difluoroethane has a characteristic of near-air or azeotropic mixed refrigerant because the temperature gradient is within 0.2 ° C. only when the proportion of propane exceeds 71% by weight. In the American Society of Refrigeration and Air Conditioning (ASHRAE), which assigns refrigerant numbers, azeotropic mixed refrigerants are classified into 500 and non-azeotropic mixed refrigerants are classified into 400. Azeotropic and non-azeotropic mixed refrigerants are treated differently in terms of value. Therefore, the proportion of propane of 71% by weight or more as a mixed refrigerant composed of propane and 1,1-difluoroethane may be regarded as an azeotropic or near-azeotropic mixed refrigerant having excellent characteristics. This is actually the most important point in commercialization, and consumers place it most important.
또한 프로판의 중량이 증가할 수록 지구온난화 지수가 낮아져서 장기적으로 쓰일 수 있는 친환경 냉매가 된다. 끝으로 압축기 혹은 냉동기의 성능은 압축기 토출 온도에 의해 결정된다. 그러므로 프로판의 중량이 많을 수록 압축기 토출 온도가 감소하므로 시스템의 신뢰성이 증가하게 된다. 이러한 것들을 종합해 볼 때 프로판의 중량이 71% 이상이 되는 혼합냉매는 장기적으로 쓰일 수 있는 친환경, 고효율 냉매라 할 수 있다.In addition, as the weight of propane increases, the global warming index is lowered, making it an environmentally friendly refrigerant for long-term use. Finally, the performance of the compressor or freezer is determined by the compressor discharge temperature. Therefore, the higher the weight of the propane, the lower the compressor discharge temperature, thus increasing the reliability of the system. Taken together, mixed refrigerants with a propane weight of more than 71% are eco-friendly and highly efficient refrigerants that can be used for a long time.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 R22 대체용 혼합냉매 및 이를 사용한 냉동시스템에 의하면 혼합냉매를 구성하는 물질로서 오존층파괴지수가 0.0이고 지구온난화지수가 매우 작은 프로판과 1,1-디플루오로에탄을 사용하므로 냉매의 유출이 있거나 냉매를 폐기하는 경우에도 지구의 오존층파괴와 지구온난화를 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.According to the mixed refrigerant for R22 and the refrigeration system using the same according to a preferred embodiment of the present invention having the above-described configuration, propane and 1,1- which have a ozone layer destruction index of 0.0 and a very small global warming index as a material constituting the mixed refrigerant Since difluoroethane is used, there is a remarkable effect of preventing the global ozone layer destruction and global warming even when the refrigerant is leaked or disposed of.
또한 본 발명에 따른 혼합냉매는 프로판 및 1,1-디플루오로에탄을 적절한 조성으로 혼합하여 혼합냉매의 증기압이나 체적용량이 기존 사용되던 냉매인 R22 냉매와 유사하도록 하였기 때문에 압축기를 교체하거나 기존 냉동시스템을 개조하지 않고 직접 적용할 수 있으므로 시간적 경제적 비용이 감소되는 효과가 있다.In addition, since the mixed refrigerant according to the present invention is mixed with propane and 1,1-difluoroethane in an appropriate composition so that the vapor pressure or volumetric capacity of the mixed refrigerant is similar to that of the conventional R22 refrigerant, the compressor may be replaced or the existing refrigerant may be replaced. It can be applied directly without modifying the system, thereby reducing the time and economic cost.
본 발명의 혼합냉매는 적절한 조성의 혼합에 의해 온도구배가 매우 작게 되므로 냉매의 상변화에 따른 냉매압력의 변동이 거의 없어서 냉동시스템을 안정적으로 사용할 수 있고, 냉매 유출시의 조성 분리 현상이 방지되는 효과가 있다.In the mixed refrigerant of the present invention, the temperature gradient is very small by mixing the proper composition, so that the refrigerant pressure is hardly changed due to the phase change of the refrigerant, so that the refrigeration system can be used stably, and the separation of the composition during the outflow of the refrigerant is prevented. It works.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will cover such modifications and variations as fall within the spirit of the invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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Non-Patent Citations (2)
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