JP2008510870A - R502、r12またはr22代替用の混合冷媒及びそれを用いた冷凍システム - Google Patents
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Abstract
【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
【選択図】 図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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。
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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
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
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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
[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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
[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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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
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
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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
[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。
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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
[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。
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
・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
・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
[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。
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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (78)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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