JP2579001B2 - 作動流体 - Google Patents
作動流体Info
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- JP2579001B2 JP2579001B2 JP1311155A JP31115589A JP2579001B2 JP 2579001 B2 JP2579001 B2 JP 2579001B2 JP 1311155 A JP1311155 A JP 1311155A JP 31115589 A JP31115589 A JP 31115589A JP 2579001 B2 JP2579001 B2 JP 2579001B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- working fluid
- weight
- liquid equilibrium
- saturated
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- Lubricants (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、エアコン・冷凍機等のヒートポンプ装置に
使用される作動流体に関する。
使用される作動流体に関する。
従来の技術 従来、エアコン・冷凍機等のヒートポンプ装置におい
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
もクロロジフルオロメタン（CHClF2、R22）は家庭用エ
アコン、ビル用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。
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
もクロロジフルオロメタン（CHClF2、R22）は家庭用エ
アコン、ビル用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、R22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0.05の微少であり、特定フロン
ではないものの将来的に使用量の増大が予想され、冷凍
・空調機器が広く普及した現在、R22の使用量及び生産
量の増大が人類の生活環境に与える影響も大きくなるも
のと予想されている。従って、成層圏オゾン破壊能力が
小であるものの、若干の破壊能力があるとされるR22の
代替となる作動流体の早期開発も強く要望されている。
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、R22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0.05の微少であり、特定フロン
ではないものの将来的に使用量の増大が予想され、冷凍
・空調機器が広く普及した現在、R22の使用量及び生産
量の増大が人類の生活環境に与える影響も大きくなるも
のと予想されている。従って、成層圏オゾン破壊能力が
小であるものの、若干の破壊能力があるとされるR22の
代替となる作動流体の早期開発も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ほとんどない、R22の代替と
なる作動流体を提供するものである。
圏オゾン層に及ぼす影響がほとんどない、R22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、ジ
フルオロメタン（CH2F2）、トリフルオロエタン（C2H3F
3）とテトラフルオロエタン（C2H2F4）の三種のフロン
類を含み、ジフルオロメタンを60重量％以下、トリフル
オロエタンを80重量％以下、テトラフルオロエタンを20
〜80重量％の組成範囲であることを特徴とするものであ
り、特にジフルオロメタンを50重量％以下、トリフルオ
ロエタンを80重量％以下、テトラフルオロエタンを20〜
75重量の組成範囲が望ましいものである。
フルオロメタン（CH2F2）、トリフルオロエタン（C2H3F
3）とテトラフルオロエタン（C2H2F4）の三種のフロン
類を含み、ジフルオロメタンを60重量％以下、トリフル
オロエタンを80重量％以下、テトラフルオロエタンを20
〜80重量％の組成範囲であることを特徴とするものであ
り、特にジフルオロメタンを50重量％以下、トリフルオ
ロエタンを80重量％以下、テトラフルオロエタンを20〜
75重量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
ン破壊能力のほとんどない、分子構造中に塩素を含まな
いフロン類であるジフルオロメタン（ODP＝０）、トリ
フルオロエタン、（ODP＝０）およびテトラフルオロエ
タン（ODP＝０）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R22よりもさらに小さく、ほとん
どな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、エアコン・冷凍機
等のヒートポンプ装置の利用温度である略０〜略50℃に
おいてR22と同程度の蒸気圧を有し、R22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。従って上述の組合せおよび組成範囲にお
けるODPも０と予想され、R22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、R22よりも高い成績
係数を期待できるものである。
ン破壊能力のほとんどない、分子構造中に塩素を含まな
いフロン類であるジフルオロメタン（ODP＝０）、トリ
フルオロエタン、（ODP＝０）およびテトラフルオロエ
タン（ODP＝０）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R22よりもさらに小さく、ほとん
どな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、エアコン・冷凍機
等のヒートポンプ装置の利用温度である略０〜略50℃に
おいてR22と同程度の蒸気圧を有し、R22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。従って上述の組合せおよび組成範囲にお
けるODPも０と予想され、R22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、R22よりも高い成績
係数を期待できるものである。
また一般に、成層圏オゾン破壊能力があるフロン類
は、そのODPの値の大きさにつれて地球温暖化の効果も
大きい傾向があるが、本発明による作動流体はODPが０
であるフロン類のみの三種以上から成る混合物によって
構成されているため、地球温暖化の効果はR22と同程度
あるいはR22未満と推定され、最近世界的問題となって
いる地球温暖化への寄与を小とすることも可能とするも
のである。
は、そのODPの値の大きさにつれて地球温暖化の効果も
大きい傾向があるが、本発明による作動流体はODPが０
であるフロン類のみの三種以上から成る混合物によって
構成されているため、地球温暖化の効果はR22と同程度
あるいはR22未満と推定され、最近世界的問題となって
いる地球温暖化への寄与を小とすることも可能とするも
のである。
実施例 以下、本発明による作動流体の実施例について、図を
用いて説明する。
用いて説明する。
第１図は、ジフルオロメタン（R32）、1,1,1−トリフ
ルオロエタン（R143a）、1,1,1,2−テトラフルオロエタ
ン（R134a）の三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、上側頂点を基点として反時
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、辺に相当する側にある
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4.044kg/cm2Gにおけ
る混合物の気液平衡線であり、この温度・圧力はR22の
飽和状態に相当する。気液平衡線（R22 ０℃相当）１
の上側の線は飽和気相線、気液平衡線（R22 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18.782kg/cm2Gにおける混合物の気液平
衡線であり、この温度・圧力もR22の飽和状態に相当す
る。図からわかるように、R32、R143a及びR134aがそれ
ぞれ０〜略45重量％、０〜略70重量％、略30〜略80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R22とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましい。
さらに、R32、R143a及びR134aがそれぞれ０〜略35重量
％、０〜略65重量％、略35〜略75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
R22とほぼ同等の蒸気圧を有するため特に望ましい。
ルオロエタン（R143a）、1,1,1,2−テトラフルオロエタ
ン（R134a）の三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、上側頂点を基点として反時
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、辺に相当する側にある
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4.044kg/cm2Gにおけ
る混合物の気液平衡線であり、この温度・圧力はR22の
飽和状態に相当する。気液平衡線（R22 ０℃相当）１
の上側の線は飽和気相線、気液平衡線（R22 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18.782kg/cm2Gにおける混合物の気液平
衡線であり、この温度・圧力もR22の飽和状態に相当す
る。図からわかるように、R32、R143a及びR134aがそれ
ぞれ０〜略45重量％、０〜略70重量％、略30〜略80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R22とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましい。
さらに、R32、R143a及びR134aがそれぞれ０〜略35重量
％、０〜略65重量％、略35〜略75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
R22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を第１
表に示す。点A1〜点C1は気液平衡線（R22 50℃相当）
２の飽和気相線上に、点D1は気液平衡線（R22 50℃相
当）２の飽和液相線上にあり、共に気液平衡線（R22
０℃相当）１の飽和気相線及び気液平衡線（R22 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4.044kg/cm2G（R22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E1〜F1
は気液平衡線（R22 ０℃相当）１の飽和液相線上にあ
ると共に、気液平衡線（R22 50℃相当）２の飽和気相
線及び気液平衡線（R22 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18.782kg/cm2G（R22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
れた組成を有する作動流体は、０℃・50℃におけるR22
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R22の飽和蒸気圧で操作することにより、R22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。
表に示す。点A1〜点C1は気液平衡線（R22 50℃相当）
２の飽和気相線上に、点D1は気液平衡線（R22 50℃相
当）２の飽和液相線上にあり、共に気液平衡線（R22
０℃相当）１の飽和気相線及び気液平衡線（R22 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4.044kg/cm2G（R22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E1〜F1
は気液平衡線（R22 ０℃相当）１の飽和液相線上にあ
ると共に、気液平衡線（R22 50℃相当）２の飽和気相
線及び気液平衡線（R22 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18.782kg/cm2G（R22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
れた組成を有する作動流体は、０℃・50℃におけるR22
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R22の飽和蒸気圧で操作することにより、R22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（R22 ０℃相当）１あるいは
気液平衡線（R22 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4.044kg/cm2G及び温度50℃・圧力18.782kg/c
m2G（両者ともR22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R22
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。
気液平衡線（R22 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4.044kg/cm2G及び温度50℃・圧力18.782kg/c
m2G（両者ともR22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R22
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、R32、R143a、1,1,2,2−テトラフルオロエ
タン（R134）の三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4.044kg/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18.782kg/c
m2Gにおける混合物の気液平衡線である。この場合に
は、R32、R143a及びR134がそれぞれ０〜略60重量％、０
〜略80重量％、略20〜略70重量％となるような組成範囲
が、R22とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく、R3
2、R143a及びR134がそれぞれ０〜略50重量％、０〜略80
重量％、略20〜略65重量％となるような組成範囲が、特
に望ましい。
タン（R134）の三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4.044kg/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18.782kg/c
m2Gにおける混合物の気液平衡線である。この場合に
は、R32、R143a及びR134がそれぞれ０〜略60重量％、０
〜略80重量％、略20〜略70重量％となるような組成範囲
が、R22とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく、R3
2、R143a及びR134がそれぞれ０〜略50重量％、０〜略80
重量％、略20〜略65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における動作流体の組成を第２
表に示す。A2〜点C2は気液平衡線（R22 50℃相当）４
の飽和気相線上に、点Ｄ ２〜点F2は気液平衡線（R22 50℃相当）４の飽和液相
線上にあり、共に気液平衡線（R22 ０℃相当）３の飽
和気相線及び気液平衡線（R22 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4.044kg/cm2G（R22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R22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R22
の飽和蒸気圧で操作することにより、R22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。
表に示す。A2〜点C2は気液平衡線（R22 50℃相当）４
の飽和気相線上に、点Ｄ ２〜点F2は気液平衡線（R22 50℃相当）４の飽和液相
線上にあり、共に気液平衡線（R22 ０℃相当）３の飽
和気相線及び気液平衡線（R22 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4.044kg/cm2G（R22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R22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R22
の飽和蒸気圧で操作することにより、R22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（R22 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4.044kg/cm2G及び温度50℃・圧
力18.782kg/cm2G（両者ともR22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R22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。
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4.044kg/cm2G及び温度50℃・圧
力18.782kg/cm2G（両者ともR22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R22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三種のフロン類の
混合物によって構成されているが、構造異性体を含めて
四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、ジフルオロメタン０
〜略60重量％、トリフルオロエタン０〜略80重量％、テ
トラフルオロエタン略20〜略80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R22とほぼ同
等の蒸気圧を有するため望ましい。さらに、ジフルオロ
メタン０〜略50重量％、トリフルオロエタン０〜略80重
量％、テトラフルオロエタン略20〜略75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R22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も０
と予想され、R22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、R22よりも高い成績係数を期待
できるものである。
混合物によって構成されているが、構造異性体を含めて
四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、ジフルオロメタン０
〜略60重量％、トリフルオロエタン０〜略80重量％、テ
トラフルオロエタン略20〜略80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R22とほぼ同
等の蒸気圧を有するため望ましい。さらに、ジフルオロ
メタン０〜略50重量％、トリフルオロエタン０〜略80重
量％、テトラフルオロエタン略20〜略75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R22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も０
と予想され、R22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、R22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、分子構造中に塩素を含まないフロン類のみの三種以
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R22よりもさらに
小さく、ほとんどなしとする作動流体の選択の幅を拡大
することが可能である。
を、分子構造中に塩素を含まないフロン類のみの三種以
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R22よりもさらに
小さく、ほとんどなしとする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R22と同程度の蒸気圧を
有し、R22の代替として現行機器で使用可能である。
有し、R22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、R22
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。
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。
第１図〜第２図は、三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（R22 ０℃相当）、２、４……
気液平衡線（R22 50℃相当）。
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（R22 ０℃相当）、２、４……
気液平衡線（R22 50℃相当）。
Claims (1)
- 【請求項１】ジフルオロメタン、1,1,1−トリフルオロ
エタンおよびテトラフルオロエタンの三種のフロン類か
らなり、前記ジフルオロメタンを60重量％以下、前記1,
1,1−トリフルオロエタンを80重量％以下、前記テトラ
フルオロエタンを20〜80重量％含むことを特徴とする作
動流体。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311155A JP2579001B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 作動流体 |
| US07/832,649 US5370811A (en) | 1989-11-30 | 1992-02-11 | Working fluid containing tetrafluoroethane |
| US08/305,320 US5438849A (en) | 1989-11-30 | 1994-09-15 | Air conditioner and heat pump with tetra fluoroethane-containing working fluid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1311155A JP2579001B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 作動流体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170586A JPH03170586A (ja) | 1991-07-24 |
| JP2579001B2 true JP2579001B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=18013767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1311155A Expired - Lifetime JP2579001B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | 作動流体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579001B2 (ja) |
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-
1989
- 1989-11-30 JP JP1311155A patent/JP2579001B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03170586A (ja) | 1991-07-24 |
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