JP2579000B2 - 作動流体 - Google Patents

作動流体

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JP2579000B2 JP1309641A JP30964189A JP2579000B2 JP 2579000 B2 JP2579000 B2 JP 2579000B2 JP 1309641 A JP1309641 A JP 1309641A JP 30964189 A JP30964189 A JP 30964189A JP 2579000 B2 JP2579000 B2 JP 2579000B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍機・ヒートポンプ等に使用される作動
流体に関する。
従来の技術 従来、冷凍機・ヒートポンプ等においては、作動流体
としてフロン類(以下R○○またはR○○○と記す)と
呼ばれるハロゲン化炭化水素が知られており、利用温度
としては凝縮温度および/または蒸発温度が略0〜略50
℃の範囲において通常使用される。中でもジクロロジフ
ルオロメタン(CCl2F2、R12)は冷蔵庫、カーエアコン
や大型冷凍機等の作動流体として幅広く用いられてい
る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、近年フロンによる成層圏オゾン層破壊
が地球規模の環境問題となっており、成層圏オゾン破壊
能力が大であるフロン類(以下、特定フロンと記す)に
ついては、すでに国際条約によって使用量及び生産量の
規制がなされ、さらに将来的には特定フロンの使用・生
産を廃止しようという動きがある。さて、R12はオゾン
破壊係数(トリクロロフルオロメタン(CCl3F)の成層
圏オゾン破壊能力を1としたときの成層圏オゾン破壊能
力、以下ODPと記す)が1.0の特定フロンであり、冷凍・
空調機器が広く普及した現在、R12の使用量及び生産量
の削減が人類の生活環境に与える影響は甚だ大きい。従
って、成層圏オゾン破壊能力が小であり、R12の代替と
なる作動流体の早期開発が強く要望されている。
本発明は、上述の問題に鑑みて試されたもので、成層
圏オゾン層に及ぼす影響が小さい、R12の代替となる作
動流体を提供するものである。
課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するため、少なくとも、ク
ロロジフルオロメタン(CHClF2)、クロロテトラフルオ
ロエタン(C2HClF2)と1クロロ−1,1−ジフルオロエタ
ン(C2H3ClF2)の3種のフロン類を含み、クロロジフル
オロメタンを30〜75重量%、クロロテトラフルオロエタ
ンを70重量%以下、前記1−クロロ−1,1−ジフルオロ
エタンを55重量%以下の組成範囲であることを特徴とす
るものであり、特にクロロジフルオロメタンを35〜65重
量%、クロロテトラフルオロエタンを65重量%以下、前
記1−クロロ−1,1−ジフルオロエタンを50重量以下の
組成範囲が望ましいものである。
作用 本発明は、上述の組合せによって、作動流体を、オゾ
ン破壊能力の極めて低い分子構造中に塩素・水素を共に
含むフロン類であクロロジフルオロメタン(ODP=0.0
5)、クロロテトラフルオロエタン(ODP=0.02)および
クロロジフルオロエタン(ODP=0.06)の混合物となす
ことにより、成層圏オゾン層に及ぼす影響をR12よりも
はるかに小さくすることを可能とするものである。又、
本発明は上述の組成範囲とすることによって、冷凍機・
ヒートポンプ等の利用温度である略0〜略50℃において
R12と同程度の蒸気圧を有し、R12の代替として現行機器
で使用可能な作動流体を提供することを可能とするもの
である。特に上述の組合せおよび組成範囲におけるODP
は0.03〜0.06と予想され、R12の代替として極めて有望
な作動流体となるものである。またかかる混合物は非共
沸混合物となり、凝縮過程および蒸発過程において温度
勾配をもつため、熱源流体との温度差を近接させたロレ
ンツサイクルを構成することにより、R12よりも高い成
績係数を期待できるものである。
実施例 以下、本発明による作動流体のいくつかの実施例につ
いて、図を用いて説明する。 第1図は、クロロジフル
オロメタン(R22)、2−クロロ−1,1,1,2−テトラフル
オロエタン(R124)、I−クロロ−1,1−ジフルオロエ
タン(R142b)の3種のフロン類の混合物によって構成
される作動流体の、一定温度・一定圧力における平衡状
態を三角座標を用いて示したものである。本三角座標に
おいては、三角形の各頂点に、上側頂点を基点とて反時
計回りに沸点の低い順に単一物質を配置しており、座標
平面上のある点における各成分の組成比(重量比)は、
点と三角形の各辺との距離の比で表される。またこのと
き、点と三角形の辺との距離は、辺に相対する側にある
三角座標の頂点に記された物質の組成比に対応する。第
1図において1は、温度0℃・圧力2.116kg/cm2Gにおけ
る混合物の気液平衡線であり、この温度・圧力はR12の
飽和状態に相当する。気液平衡線(R12 0℃相当)1
の上側の線は飽和気相線、気液平衡線(R12 0℃相
当)1の下側の線は飽和液相線を表わし、この両線で挟
まれた範囲においては気液平衡状態となる。また2は、
温度50℃・圧力11,373kg/cm2Gにおける混合物の気液平
衡線であり、この温度・圧力もR12の飽和状態に相当す
る。図からわかるように、R22、R124及びR142bがそれぞ
れ略30〜略75重量%、0〜略70重量%、0〜略55重量%
となるような組成範囲は、略0〜略50℃の利用温度にお
いてR12とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましい。さ
らに、R22、R124、R124及びR142bがそれぞれ略35〜略65
重量%、0〜略65重量%、0〜略50重量%となるような
組成範囲は、0℃と50℃の間のすべての利用温度におい
てR12とほぼ同等の蒸気圧を有するため特に望ましい。
第1図中の点A1〜点F1における作動流体の組成及びOD
Pを第1表に示す。点A1〜点C1は気液平衡線(R12 50℃
相当)2の飽和気相線上にあると共に、気液平衡線(R1
2 0℃相当)1の飽和気相線及び気液平衡線(R12 0
℃相当)1の飽和液相線の両線で挟まれた範囲にあるこ
とから、温度0℃・圧力2.116kg/cm2G(R12の飽和状態
に相当)においては気液平衡状態となる。また、点D1〜
点F1は気液平衡線(R12 0℃相当)1の飽和液線上に
あると共に、気液平衡線(R12 50℃相当)2の飽和気
相線及び気液平衡線(R12 50℃相当)2の飽和液相線
の両線で挟まれた範囲にあることから、温度50℃・圧力
11.373kg/cm2G(R12の飽和状態に相当)においては気液
平衡状態となる。従って、第1表に示された組成を有す
う作動流体は、0℃・50℃におけるR12の飽和蒸気圧の
条件下で飽和状態あるいは 気液平衡状態を実現し、略0〜略50℃の利用温度におい
て、同温度におけるR12の飽和蒸気圧で操作することに
より、R12とほぼ等しい凝縮温度・蒸発温度を得ること
が可能となるものである。
ここでは、気液平衡線(R12 0℃相当)1あるいは
気液平衡線(R12 50℃相当)2上の点についてのみ説
明したが、点A1〜点F1の内側にある点、すなわち、温度
0℃・圧力2.116kg/cm2G及び温度50℃・圧力11.373kg/c
m2G(両者ともR12の飽和状態に相当)において気液平衡
状態となる組成を有する作動流体についても同様に操作
することにより、略0〜略50℃の利用温度においてR12
とほぼ等しい凝縮温度・蒸発温度を得ることが可能とな
るものである。
第2図は、R22、1−クロロ−1,1,2,2−テトラフルオ
ロエタン(R124a)、R142bの3種のフロン類の混合物に
よって構成される作動流体の一定温度・一定圧力におけ
る平衡状態を三角座標を用いて示したものである。第2
図において3は、温度0℃・圧力2.116kg/cm2Gにおける
混合物の気液平衡線であり、また4は、温度50℃・圧力
11.373kg/cm2Gにおける混合物の気液平衡線である。こ
の場合には、R22、R124a及びR142bがそれぞれ略30〜略6
5重量%、0〜略65重量%、0〜略50重量%となるよう
な組成範囲が、R12とほぼ同等の蒸気圧を有するため望
ましく、R22、R124a及びR142bそれぞれ略35〜略65重量
%、0〜略65重%、0〜略50重量%となるような組成範
囲が、特に望ましい。
第2図中の点A2〜点F2における作動流体の組成及びOD
P第2表に示す。点A2〜点C2は気液平衡線(R12 50℃相
当)4の飽和気相線上にあると共に、気液平衡線(R12
0℃相当)3の飽和気相線及び気液平衡線(R12 0
℃相当)3の飽和液相線の両線で挟まれた範囲にあるこ
とから、温度0℃・圧力2.116kg /cm2G(R12の飽和状態に相当)においては気液平衡状態
となる。また、点D2〜点F2は気液平衡線(R12 0℃相
当)3の飽和液線上にあると共に、気液平衡線(R12 5
0℃相当)4の飽和気相及び気液平衡線(R12 50℃)相
当4飽和液相線の両線で挟まれた範囲にあることから、
温度50℃・圧力11.373kg/cm2G(R12の飽和状態に相当)
においては気液平衡状態となる。従って、第2表に示さ
れた組成を有する作動流体は、0℃・50℃におけるR12
の飽和蒸気圧の条件下で飽和状態あるいは気液平衡状態
を実現し、略0〜略50℃の利用温度において、同温度に
おけるR12の飽和蒸気圧で操作することにより、R12とほ
ぼ等しい凝縮温度・蒸発温度を得ることが可能となるも
のである。
ここでは、気液平衡線(R12 0℃相当)3あるいは
気液平衡線(R12 50℃相当)4上の点についてのみ説
明したが、点A2〜点F2の内側にある点、すなわち、温度
0℃・圧力2.116kg/cm2G及び温度50℃・圧力11.373kg/c
m2G(両者ともR12の飽和状態に相当)において気液平衡
状態となる組成を有する作動流体についても同様に操作
することにより、略0〜略50℃の利用温度においてR12
とほぼ等しい凝縮温度・蒸発温度を得ることが可能とな
るものである。
以上の実施例においては作動流体は3種のフロン類の
混合物によって構成されているが、構成異性体を含めて
4種以上のフロンの混合物によって作動流体を構成する
ことも勿論可能であり、この場合、クロロジフルオロメ
タン略30〜略75重量%、クロロテトラフルオロエタン0
〜略70重量%、クロロジフルオロエタン0〜略55重量%
となるような組成範囲は、略0〜略50℃の利用温度にお
いてR12とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましい。さ
らに、クロロジフルオロメタン略35〜略65重量%、クロ
ロテトラフルオロエタン0〜略65重量%、クロロジフル
オロエタン0〜略55重量%となるような組成範囲は、0
℃と50℃の間のすべての利用温度においてR12とほぼ同
等の蒸気圧を有するため特に望ましい。特に上述の組合
せおよび組成範囲におけるODPは0.03〜0.06と予想さ
れ、R12の代替として極めて有望な作動流体となるもの
である。またかかる混合物は非共沸混合物となり、凝縮
過程および蒸発過程において温度勾配をもつため、熱源
流体との温度差を近接させたロレンツサイクルを構成す
ることにより、R12よりも高い成績係数を期待できるも
のである。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、作動流体
を、分子構造中に塩素,水素を共に含むフロン類の3種
以上から成る混合物となし、その組成範囲を特定したこ
とにより、 (1)成層圏オゾン層に及ぼす影響をR12よりもはるか
に小さくするための、作動流体の選択の幅を拡大するこ
とが可能である。
(2)機器の利用温度においてR12と同程度の蒸気圧を
有し、R12の代替として現行機器で使用可能である。
(3)非共沸混合物の温度勾配の性質を利用して、R12
よりも高い成績係数を期待できる 等の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第2図は、3種のフロン類の混合物によって構
成される作動流体の、一定温度・一定圧力における平衡
状態を三角座標を用いて示した図である。 1,3……気液平衡線(R12 0℃相当)、2,4……気液平
衡線(R12 50℃相当)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−287979(JP,A) 特開 昭59−59780(JP,A) 特開 昭60−212481(JP,A) 特開 昭59−59779(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロロジフルオロメタン、クロロテトラフ
    ルオロエタンおよび1−クロロ−1,1−ジフルオロエタ
    ンの三種のフロン類からなり、前記クロロジフルオロメ
    タンを30〜75重量%、前記クロロテトラフルオロエタン
    を70重量%以下、前記1−クロロ−1,1−ジフルオロエ
    タンを55重量%以下含むことを特徴とする作動流体。
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IT1264126B1 (it) * 1993-04-05 1996-09-16 Ausimont Spa Composizioni a base di fluorocarburi idrogenati
US6274062B1 (en) 1996-10-07 2001-08-14 James B. Tieken Halocarbon/hydrocarbon refrigerant blend

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