JP2004162023A - 熱力学的サイクル用途に使用される改善された作動用非共沸流動媒体 - Google Patents

熱力学的サイクル用途に使用される改善された作動用非共沸流動媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】蒸発損失／補充サイクルに対して改善された熱力学的サイクルシステム作動用非共沸流動媒体。
【解決手段】前記作動用媒体をなす前記複数の化合物はＣＨＣｌＦ２と式Ｃ２ＨｘＸｙ（式中ｘとｙは整数であり、ｙは２以上であり、ｘとｙの合計は６であり、Ｘは塩素（Ｃｌ）又は弗素（Ｆ）基であり、その化合物中のそれぞれのＸは同じであっても異なっていてもよい）の化合物一種又はそれ以上とからなる。例えばＣＨ３ＣＨＦ２及びＣＣｌＦ２ＣＦ３である。前記作動用媒体は、上記化合物に加えて式Ｃ４Ｈ１０及びＣＨｍＣｌｎＦ３（式中、ｍとｎは整数であり、ｍ＋ｎは１であり、即ちｍのうちの一つが１であり、他方が０である）で表わされる化合物を含有し得る。式Ｃ４Ｈ１０で表わされる化合物の例としてはｎ−ブタン及びイソブタン、式ＣＨｍＣｌｎＦ３で表される化合物としはクロロトリフルオロメタン及びトリフルオロメタンが挙げられる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
［技術分野］
本発明は、熱力学的サイクルシステムにおいて使用される作動用流動媒体に関するものである。さらに詳しく述べると、本発明は例えば冷凍や空調の用途において使用され、蒸発損失に対して改善された特性を有する非共沸混合物に関するものである。
[背景技術］
熱力学サイクルシステムに用いられる市販の産業向け作動用流動媒体は、一般に純粋化合物、共沸混合物、或いは非共沸混合物のいずれかの流体である。
例えば次の参考文献に示されているように、多数のこのような混合物は本技術分野において知られている。
ルイス(Lewis) による「1,1−ジフルオロエタンとモノクロロペンタフルオロエタンからなる共沸冷媒組成物」1953年6 月9 日付与の米国特許第2,641,580 号明細書。
【０００２】
フュデラー(Fuderer) による「冷却用圧縮工程」1965年8 月31日付与の米国 特許第3,203,194 号明細書。
【０００３】
オーフェオ(Orfeo) 他による「モノクロロジフルオロメタンを含有する非共沸冷媒組成物と使用法」1981年12月1 日付与の米国特許第4,303,536 号明細書。
【０００４】
ニコルスキー(Nikolsky)他による「製品の凍結並びに貯蔵方法及びそのための冷却剤」1986年7 月29日付与の米国特許第4,603,002 号明細書。
【０００５】
ダイキン工業株式会社による「低沸点冷媒組成物」1977年公開の特開昭 52-70466。
【０００６】
ビー・シー・ラングレイ(B.C.Langley) 著、「冷却と空調」、第２版、1982年出版。
【０００７】
フランス特許第2,130,556 号明細書(VEB Monsator Haushalt grossgerate- kombinat) 。
【０００８】
フランス特許第2,177,785 号明細書(VEB Monsator Haushalt grossgerate- kombinat) 。 フランス特許第2,607,144 号明細書(Institute Francaise du Petrole)。
【０００９】
エム・エフ・ブズィアニ（M.F.Bouzianis)著、「クロロフルオロカ−ボンとその代替物」（Arthur D. Little, 1988年）。
【００１０】
ディ−．ジェー．ベイトマン(D,J. Bateman)他、「車両の空調用代替冷媒市場向け冷媒混合物」SAE 技術文書シリーズ900216（1990年2 月26日から3 月2 日までミシガン州デトロイトで開催されたSAE 国際会議と展示会）。
【００１１】
「加熱、換気、空調及び冷却に関するASHRAEの用語集」第２版、（米国加熱、冷却、空調学会、1991年）。
【００１２】
特に非共沸冷媒類（“ＮＡＲＭｓ”）が注目されている。というのは、類似の外的条件のもとで単体化合物や作動用共沸流動媒体と比較した場合、熱力学的サイクル工程において、断熱膨脹（等圧蒸発）段階では熱をより吸収し、等圧凝縮段階では熱をより放出し、膨脹段階では仕事量がより多く、圧縮段階では仕事量がより少ないからである。換言すれば、非共沸冷媒類は逆の熱力学的サイクル装置においてはより高い“作業係数”（下記に定義）を示し、通常の熱力学的サイクル装置ではより高い作業効率を示すのである。
【００１３】
しかし、公知の作動用非共沸流動媒体は、機械的な冷却、空調、ヒートポンプ、及び熱媒液発電システムにおいて、そのような媒体の蒸発損失が不可避であるという事実に起因する重大な欠点を幾つか有している。これらの欠点によって、前記作動用流動媒体の液相の成分の濃度が変化するだけではなく、前記作動用流動媒体の重量即ち質量が減少し、その結果作業係数（“ＣＯＰ”）が継続的に減少してしまい熱媒液発電システムの発電効率が低下するのである。（本明細書中に使用されている“ＣＯＰ”なる用語は、冷媒の場合は環境から除去される正味エネルギーの、加熱或いは発電システムの場合は出力される正味エネルギーの、同じ単位と評価の条件で表わされる総エネルギー入力に対する割合を示す）。それゆえに、前記作動用流体を元の重量レベルまで補充しなくてはならない。
【００１４】
しかし、従来の非共沸冷媒類では、補充された作動用流動媒体は蒸発損失があった後の元の作動媒体とは組成が異なっている。これは、元の非共沸媒体を再補充することにより、この非共沸媒体と共沸蒸発によって減少しそれゆえに組成が変わってしまった作動用流動媒体とが混ざって、その系内の濃度が変化し、そのために最終的な作動用流動媒体の濃度が元の作動用媒体の濃度と異なってしまうことによるものであり、そしてそれがＣＯＰの継続的な減少と発電効率の減少をもたらすのである。
【００１５】
この結果、前記作動用流動媒体の各成分の割合（濃度）の変化によって、媒体の有用寿命は組成に変化がなかった場合と比較するとかなり短くなり、作動用流動媒体全体を排出して交換せざるを得なくなる。従来の非共沸冷媒類はオゾン減損可能性（“ＯＤＰ”）を有しており、特に多量に排出された場合有毒であるので、従来の非共沸冷媒類の継続使用はオゾン層と環境に対して悪影響を及ぼしているし、これからも及ぼすことになる。このような問題や欠点を避けるために、リサイクルシステムに多額の投資をしたり、このように排出しなくてはならない従来の非共沸冷媒類を取り扱う新たな方法を発見する必要がある。どちらの解決法も技術的、経済的或いは環境の観点から完全に満足のいくものではない。
【００１６】
故に、熱力学的サイクルシステムにおいて有用であり、蒸発損失と補充のサイクルの繰返し工程においてＣＯＰの減少も発電効率の減少も僅かであって有用作動寿命の長い作動用非共沸流動媒体が必要であることは明らかである。
【００１７】
従って、本発明の目的は、蒸発損失と補充のサイクルの繰り返しに起因する組成の変化がＣＯＰに与える影響という点で即ち蒸発損失に対する性質の点で改善されている、熱力学的圧縮サイクルシステムにおいて使用される作動用非共沸流動媒体を提供することである。
【００１８】
本発明の他の目的は、前記の改善された作動用非共沸流動媒体を用いた、冷却、空調、熱媒液を用いる加熱及び発電システム等を提供することである。
【００１９】
本発明のさらに他の目的は、蒸発損失に対して改善された安定性を有する作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学的サイクルシステムとして運転される熱力学的装置を提供することである。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、蒸発損失に対して改善された安定性を有する作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学的サイクルシステムとして運転される空調装置を提供することである。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、蒸発損失に対して改善された安定性を有する作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学的サイクルシステムとして運転される加熱装置を提供することである。
【００２２】
また本発明のさらに他の目的は、本発明の前記の改善された作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学的圧縮サイクルによって熱を移動する方法を提供することである。
【００２３】
本発明のこれら及び他の目的は、以下の説明、図面及び特許請求の範囲を参照することによってわかりかつ達成することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
［好ましい実施態様の説明］
本発明の作動用流動媒体は、例えば、冷蔵（冷却）、空調，加熱及び発電（熱媒液）システムなどの熱力学的圧縮−凝縮−膨脹−蒸発サイクルに有用であり、既存のシステムを高い費用をかけて改変する必要なしに用いることができる。前記作動用媒体は少なくとも２種類のフルオロカーボンからなり、混合物全体は非共沸性であり、前記媒体の最初の重量の５０％までの重量の蒸発損失とその補充のサイクルを繰り返した後でも、このような蒸発損失／補充サイクルに起因する前記媒体の組成の変化にもかかわらず元の値の９５％以内に維持される望ましい作業係数を有し、さらに、熱媒液発電効率のロスも３％以下である。
【００２５】
図１に示されている冷却ユニットを参照して述べると、本発明の作動用流動媒体は、流体回路１５内を矢印の方向に循環する。前記流体回路１５は圧縮器２０、冷却器３０、スロットル４０及び蒸発器５０を相互に接続している。冷却器３０は熱交換器を介して除熱手段、例えば冷却水供給装置６０と接続している。蒸発器５０は制御空間に置き、その空間の熱を除去するか又は熱交換器を介して低温流体回路７０と接続し、蒸発器５０から一定の距離を置いた場所で冷却を行なうこともできる。
【００２６】
図２を参照して述べると、本発明による空調システムは、図１に示されたタイプの冷却ユニット１４０と流体回路１００を備えている。前記回路は、外気取入口１０５と再循環空気取入口１１０（取り入れられた空気は混合機１２０で混合される）、フィルター付きファン１３０、図１に示したのと同様な冷却／冷蔵装置１４０、加湿器１５０、それぞれ流体を区画１９０に供給する流体分流器 １７０，１８０に接続された各区画用加熱器１６０を備えている。
【００２７】
本発明の作動用流動媒体の好ましい組成を、以下に示す非限定的な実施例によって例示する。
実施例１
化合物ＣＨＣｌＦ2とＣ2ＨxＸy（式中、ｘ及びｙは整数で、ｙは１以上であり、ｘとｙの合計は６で、Ｘは塩素（Ｃｌ）又は弗素（Ｆ）基で、それぞれのＸは同じでも異なっていてもよい）の化合物一種類以上から、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。
実施例２
化合物ＣＨＣｌＦ2（Ｒ２２）と式ＣｎＨｍＣｌｘＦｙ（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされるそれ以外の２種類の化合物Ｘ及びＹから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。前記２種類の化合物Ｘ及びＹはそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-41 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
前記化合物（Ｒ２２，Ｘ及びＹ）の沸点によって、媒体中のこれら化合物の重量％比率は次の通りになる。
【００２８】
【表９】
Figure 2004162023
【００２９】
実施例３
化合物ＣＨＣｌＦ2（Ｒ２２）と式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが、ｍ，ｘ及びｙが同時に０は表わすことはない）で表わされるそれ以外の３種類の化合物Ｘ，Ｙ，Ｚから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。前記３種類の化合物Ｘ、Ｙ及びＺは、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-41 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
従って、前記化合物（Ｒ２２，Ｘ、Ｙ及びＺ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｒ２２，Ｘ、Ｙ及びＺ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００３０】
【表１０】
Figure 2004162023
【００３１】
実施例４
化合物ＣＨＣｌＦ2（Ｒ２２）と式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされるそれ以外の４種類の化合物から、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。前記４種類の化合物Ｕ、Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-41 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
従って、前記化合物（Ｒ２２、Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｒ２２，Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００３２】
【表１１】
Figure 2004162023
【００３３】
実施例５
化合物ＣＨＣｌＦ2（Ｒ２２）と式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされる少なくとも４種類の化合物Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎからから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。前記少なくとも４種類の化合物Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎは、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-41 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
従って、前記化合物（Ｒ２２、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｒ２２，Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００３４】
【表１２】
Figure 2004162023
【００３５】
実施例６
式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされる三種類の化合物Ｐ、Ｘ及びＹから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。Ｐの沸点が最も低く、残りの化合物Ｘ及びＹは、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-45 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
従って、前記化合物（Ｐ、Ｘ、Ｙ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｐ、Ｘ、Ｙ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００３６】
【表１３】
Figure 2004162023
【００３７】
実施例７
式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｘ、及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが、ｍ，ｘ及びｙは同時に）を表わすことはない）で表わされる四種類の化合物Ｐ、Ｘ、Ｙ及びＺから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。Ｐの沸点が最も低く、残りの化合物Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-45 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
従って、前記化合物（Ｐ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｐ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００３８】
【表１４】
Figure 2004162023
【００３９】
実施例８
式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされる化合物Ｐ、Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。Ｐの沸点が最も低く、残りの化合物Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺはそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-45 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
Ｇ． 90 °C から 135°C
従って、前記化合物（Ｐ、Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｐ、Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００４０】
【表１５】
Figure 2004162023
【００４１】
実施例９
式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされる化合物Ｐ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎから、蒸発損失に対して安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製する。Ｐの沸点が最も低く、残りの化合物Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎはそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有している。
Ａ．-45 °C から -35°C
Ｂ．-35 °C から -20°C
Ｃ．-20 °C から 0°C
Ｄ． 0 °C から 25°C
Ｅ． 25 °C から 35°C
Ｆ． 55 °C から 90°C
従って、前記化合物（Ｐ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎ）の沸点が同じかどうかにかかわらず、二つのケースに分類される。すなわち前記化合物（Ｐ， Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはない場合と、少なくとも２種類が同じ沸点を有するが４種類とも同じ沸点を有することはない場合である。それによって、媒体中のこれら化合物の濃度は次の通りになる。
【００４２】
【表１６】
Figure 2004162023
【００４３】
実施例１０
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＣｌ2Ｆ2（R12) 0.02 - 0.25
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.7
ＣＣｌＦ2ＣＦ3 (R115) 0.1 - 0.45
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＣｌ2Ｆ2（R12) 0.14
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.59
ＣＣｌＦ2ＣＦ3 (R115) 0.27
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１１
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.02 - 0.2
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.7
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.1 - 0.45
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.09
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.62
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.29
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１２
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。。
ＣＨ3（ＣＨ2)2 ＣＨ3 (R600) 0.02 - 0.2
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.7
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.1 - 0.45
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＨ3（ＣＨ2) ＣＨ3 (R600) 0.06
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.63
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.31
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱力学的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１３
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＣｌ2Ｆ2 0.75 - 0.9
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.02 - 0.2
ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.0 - 0.11
ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.0 - 0.15
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＣｌ2Ｆ2 (R12) 0.82
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.1
ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.03
ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.05
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１４
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.35 - 0.55
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.05 - 0.30
ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.05 - 0.30
Ｃ４Ｆ８ (RC318) 0.05 - 0.30
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.45
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.15
ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.27
Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.13
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１５
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.4 - 0.75
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.0 - 0.2
ＣＦ3ＣＨ2Ｆ(R134a) 及び 0.0 - 0.25
Ｃ3Ｆ8 (R290) 0.05 - 0.25
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.71
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.05
ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.09
Ｃ3Ｆ8 (R290) 0.15
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１６
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.48 - 0.75
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.05 - 0.35
Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.05 - 0.35
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.70
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.18
Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.12
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１７
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.35 - 0.80
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.02 - 0.30
ＣＦ3ＣＣｌＦ2 (R142b) 0.01 - 0.25
ＣＨ4Ｆ8 (RC318) 0.03 - 0.55
前記化合物がそれぞれ次の重量濃度である場合、得られる作動用流動媒体は蒸発損失に対して最高の安定性を有している。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.41
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.13
ＣＨ3ＣＣｌＦ2 (R142b) 0.12
Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.34
実施例１８
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.96
ＣＨ3ＣＨＣＨ2 (R1270) 0.005- 0.1
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.01 - 0.25
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
実施例１９
次の化合物を下記の重量濃度になるように配合して、蒸発損失に対する安定性を有する作動用非共沸流動媒体を調製した。
ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.89
ＣＨ3ＣＨＣＨ2 (R1270) 0.03
ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.08
前記化合物の不純物含有量が10% 未満である場合、得られる作動用流動媒体の熱物理的性質に与える不純物の影響は無視することができる。
【００４４】
上記の作動用非共沸流動媒体、装置及び方法は、以下の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲を限定するよりはむしろ本発明を説明するために示されたものである。
【図面の簡単な説明】
添付の図について述べると、
【図１】第１図は、本発明の作動用非共沸流動媒体を利用した冷却ユニットの模式図である。
【図２】第２図は、図１の冷却ユニットを利用した空調装置の模式図である。

Claims (35)

  1. 複数の化合物の混合物からなり、蒸発損失／補充サイクル一回あたりの補充量が媒体総量の約１５％未満、合計補充量が媒体総量の約５０％までである一回又はそれ以上の蒸発損失／補充サイクルによっても前記媒体のＣＯＰの減少が合計で約５％以下であるか又は発電能力の損失が約３％以下であることを特徴とする、熱力学的サイクルシステムに用いられる作動用共沸流動媒体
  2. 前記化合物が、ＣＨＣｌＦ2及び式Ｃ2ＨxＸy（式中、ｘ及びｙは整数で、ｙは１以上であり、ｘとｙの合計は６で、Ｘはそれぞれ独立して塩素か弗素を表わす）で表わされる少なくとも一種類の化合物である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  3. 前記化合物が、ＣＨＣｌＦ2 (R22) 及び式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは１又は２を表わし、ｍ及びｘはそれぞれ独立して０以上の整数を表わし、ｙは１以上の整数を表わす）で表わされるそれ以外の２種類の化合物Ｘ、Ｙであり、該２種類の化合物はそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-41 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記化合物（R22 ，Ｘ及びＹ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点範囲内にあることはないか又は２種類が同じ沸点範囲内にあって、媒体中の前記化合物の濃度は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  4. 前記化合物が、ＣＨＣｌＦ2 (R22) 及び式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされるそれ以外の三種類の化合物Ｘ，Ｙ，Ｚであり、該三種類の化合物は、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-41 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記化合物（R22 ，Ｘ、Ｙ、Ｚ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点範囲内にあることはないか或いは少なくとも２種類が同じ沸点範囲内にあり、それによって媒体中の前記化合物の比率は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  5. 前記化合物が、ＣＨＣｌＦ2 (R22) 及び式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが、すべてが同時に０を表わすことはない）で表わされるそれ以外の四種類の化合物Ｕ、Ｘ，Ｙ，Ｚであり、該四種類の化合物は、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-40 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記化合物（R22 ，Ｕ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点範囲内にあることはないか或いは２種類が同じ沸点範囲内にあり、それによって、媒体中の前記化合物の比率は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  6. 前記化合物が、ＣＨＣｌＦ2 及び式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが同時に０を表わすことはない）で表わされる少なくとも４種類の化合物Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎであり、該少なくとも４種類の化合物Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎは、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-40 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記化合物（Ｒ２２、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点を有することはないか或いは少なくとも２種類が同じ沸点範囲内にあり、それによって、媒体中の前記化合物の濃度は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  7. 前記化合物が、式ＣｎＨｍＣｌｘＦｙ（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすがすべてというわけではない）で表わされる三種類の化合物Ｐ、Ｘ及びＹであり、前記化合物Ｘ、Ｙは、それぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-45 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記複数の化合物（Ｐ、Ｘ、Ｙ）−前記化合物の沸点はｐ＜Ｘ＜Ｙであるが−の２種類の化合物が同じ沸点範囲にあることはないか或いは少なくとも２種類が同じ沸点範囲内にあり、それによって媒体中の前記化合物の比率は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  8. 前記化合物が、式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｙ及びｘはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすが、ｍ，及びｙはすべてが同時に０を表わすことはない）で表わされる四種類の化合物Ｐ、Ｘ、Ｙ及びＺであり、該化合物Ｘ、Ｙはそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-45 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記化合物（Ｐ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）−前記化合物の沸点はＰ＜Ｘ＜Ｙ＜Ｚであるのだが−のうちの２種類の化合物が同じ沸点範囲内にあることはないか又は、２種類が同じ沸点範囲内であり、それによって媒体中の前記化合物の比率は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  9. 前記化合物が、式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすがすべてが同時に０を表わすことはない）で表わされる化合物Ｐ、Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺであり、該他の化合物はそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-45 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    沸点がＵ＜Ｘ＜Ｙ＜Ｚである前記複数の化合物（Ｐ、Ｕ、Ｘ、Ｙ及びＺ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点範囲内にあることはないか又は少なくとも２種類が同じ常圧沸点範囲内にあり、それによって媒体中の前記化合物の比率は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  10. 前記化合物が、式ＣnＨmＣｌxＦy（式中、ｎは整数を表わし、ｍ，ｘ及びｙはそれぞれ独立して０以上の整数を表わすがすべてが同時に０を表わすことはない）で表わされる化合物Ｐ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎであり、Ｐの沸点が最も低く、前記化合物Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎはそれぞれ次にあげる７種類の沸点範囲（Ａ−Ｇ）のうちの一範囲に常圧沸点を有していて、
    Ａ．-40 °C から -35°C
    Ｂ．-35 °C から -20°C
    Ｃ．-20 °C から 0°C
    Ｄ． 0 °C から 25°C
    Ｅ． 25 °C から 35°C
    Ｆ． 55 °C から 90°C 及び
    Ｇ． 90 °C から 135°C
    前記化合物（Ｐ、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、．．．、Ｘｎ）のうちの２種類の化合物が同じ沸点範囲内にあることはないか又は少なくとも２種類が同じであり、それによって、媒体中の前記化合物の濃度は下記の通りである、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
    Figure 2004162023
  11. さらに、式Ｃ4Ｈ10で表わされる炭化水素及び式ＣＨmＣｌnＦ3（式中ｍ及びｎのいずれかは１でありもう一方が０である）で表わされる化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種類の化合物からなる、請求項２記載の作動用非共沸流動媒体。
  12. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＣｌ2Ｆ2（R12) 0.02 - 0.25
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.7
    ＣＣｌＦ2ＣＦ3 (R115) 及び 0.1 - 0.45 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  13. 前記化合物が下記の重量比率で存在する、請求項１２記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＣｌ2Ｆ2（R12) 0.14
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.59
    ＣＣｌＦ2ＣＦ3 (R115) 及び 0.27
  14. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.02 - 0.2
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.7
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.1 - 0.45 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  15. 前記化合物が下記の重量比率で存在する、請求項１４記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.09
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.62
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.29
  16. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＨ3（ＣＨ2)2ＣＨ3 (R600) 0.02 - 0.2
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.7
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.1 - 0.45
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  17. 前記化合物が下記の重量比率で存在する、請求項１６記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＨ3（ＣＨ2)ＣＨ3 (R600) 0.06
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.63
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.31
  18. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＣｌ2Ｆ2 (R12) 0.75 - 0.9
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.02 - 0.2
    ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.0 - 0.11
    ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.0 - 0.15 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  19. 前記化合物が下記の重量比率で存在する、請求項１８記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＣｌ2Ｆ2 (R12) 0.82
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.1
    ＣＨ（ＣＨ3)3 (R600a) 0.03
    ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.05
  20. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.35 - 0.55
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.05 - 0.30
    ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.05 - 0.30
    Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.05 - 0.30 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  21. 前記化合物が下記の重量比率で存在する、請求項１２記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.45
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.15
    ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.27
    Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.13
  22. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.4 - 0.75
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.0 - 0.2
    ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 0.0 - 0.25
    Ｃ3Ｆ8 (R290) 0.05 - 0.25 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１２記載の作動用非共沸流動媒体。
  23. 前記化合物が下記の重量比率で存在する、請求項１２記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.71
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.05
    ＣＦ3ＣＨ2Ｆ (R134a) 及び 0.09
    Ｃ3Ｆ8 (R290) 0.15
  24. 前記化合物及びそれらの重量比率は下記の通りであり
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.48 - 0.75
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.05 - 0.35
    Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.05 - 0.35 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  25. 前記化合物及びそれらの重量濃度は下記の通りである、請求項２４記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.70
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.18
    Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.12
  26. 前記化合物及びそれらの重量濃度は下記の通りであり
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.35 - 0.80
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.02 - 0.30
    ＣＦ3ＣＣｌＦ2 (R142b) 0.01 - 0.25
    Ｃ4Ｆ8 (RC318) 0.03 - 0.55 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  27. 前記化合物及びそれらの重量濃度は下記の通りである、請求項２５記載の作動用非共沸流動媒体。
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.41
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.13
    ＣＦ3ＣＣｌＦ2 (R142b) 0.12
    ＣＨ4Ｆ8 (RC318) 0.34
  28. 前記化合物及びそれらの重量濃度は下記の通りであり
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.5 - 0.96
    ＣＨ3ＣＨＣＨ2 (R1270) 0.005- 0.1
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.01 - 0.25 、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項１記載の作動用非共沸流動媒体。
  29. 前記化合物及びそれらの重量濃度は下記の通りであり
    ＣＨＣｌＦ2 (R22) 0.89
    ＣＨ3ＣＨＣＨ2 (R1270) 0.03
    ＣＨ3ＣＨＦ2 (R152a) 0.08、
    不純物最大濃度は約10% である、請求項２８記載の作動用非共沸流動媒体。
  30. 請求項１記載の作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学サイクルシステムとして作動する熱力学工学的装置。
  31. 請求項１記載の作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学サイクルシステムとして作動する冷却装置。
  32. 請求項１記載の作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学サイクルシステムとして作動する空調装置。
  33. 請求項１記載の作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学サイクルシステムとして作動する加熱装置。
  34. 請求項１記載の作動用非共沸流動媒体を用いた、熱力学サイクルシステムとして作動する熱媒液発電装置。
  35. 請求項１記載の非共沸流体を熱力学的サイクルに付すことからなることを特徴とする熱移動方法。
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