JPH03168263A - 作動流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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
体に関すも 従来の技術 従来　冷凍機・ヒートボンプ等において（友　作動流体
としてフロン類（以下Ｒ○○またはＲ○○Ｏ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Ｏ〜略５
０℃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（ＣＣ１２Ｆ２、Ｒ１２）は冷蔵販　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
られていも 発明が解決しようとする課題 しかしなが転　近年フロンによる戒層圏オゾン層破壊が
地球規模の環境問題となっており、戊層圏オゾン破壊能
力が犬であるフロン類（以下、特定フロンと記す）につ
いて１よ　すでに国際条約によって使用量及び生産量の
規制がなさ札　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も　さて、Ｒ１２はオゾ
ン破壊係数くトリクロロフルオロメタン（ＣＣ１ｓＦ）
の戊層圏オゾン破壊能力を１としたときの或層圏オゾン
破壊能九　以下○ＤＰ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＆　　Ｒｌ２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
は甚だ太き（ｔ　従って、或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
望されていも本発明ｉｔ　　上述の問題に鑑みて試され
たもので、或層圏オゾン層に及ぼす影響が小さｔ．ｋＲ
１２の代替となる作動流体を提供するものであも課題を
解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するたゑ　少なくとＬ　クロ
ロジフルオロメタン（ＣＨＣＩＦｇ）とクロロテトラフ
ルオロエタン（ＣａＨＣ　Ｉ　ＦＪ）とジクロロトリフ
ルオロエタン（Ｃｌ！ＨＣ　１２Ｆ１）からの３種のフ
ロン類を含へ　クロロジフルオ口メタン略３０〜略９０
重量勉　クロロテトラフルオ口エタンＯ〜略７０重量勉
　ジクロロトリフルオロエタン０〜略５５重量％の組或
範囲であることを特徴とするものであり、特１ｃ，　　
クロロジフルオロメタン略３５〜略８５重量米　クロロ
テトラフルオ口エタンＯ〜略６５重量％　ジクロロトリ
フルオ口エタン０〜略５０重量％の組戊範囲が望ましい
ものであも 作用 本発明ｃｉ．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
含むフロン類であるクロロジフルオロメタン（○ＤＰ＝
０．　　０５）、クロロテトラフルオロエタン（○ＤＰ
＝０．　　０２）およびジクロロトリフルオ口エタン（
ＯＤＰ＝０．　　０２）の混合物となすことにより、戒
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、は上述の組或範囲とすることによって、冷
凍機・ヒートボ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Ｌ　　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或範囲におけるＯＤＰは０．
　０３〜０．　０５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もまたかかる混合物
は非共沸混合物となり、凝縮過程および蒸発過程におい
て温度勾配をもった奴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或することにより、Ｒ１２よりも
高い或績係数を期待できるものであも 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（友　クロロジフルオロメタン（Ｒ２２）、２−
クロロー１，　　１，　　１，　　２−テトラフルオロ
エタン（Ｒ１．２４）、　２，２−ジクロロ−１，　　
ｌ，１−トリフルオロエタン（Ｒ１２３）の３種のフロ
ン類の混合物によって構或される作動流体α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
のであん　本三角座標において｛友　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
或分の１１戊比（重量比）（上　　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
された物質の組或比に対応すも　第１図においてＩ　ｉ
＆　　温度Ｏ℃・圧力２．　　１　１　８ｋｇ／ｃｍ”
Ｇ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ん　気液平衡線（Ｒ１２　
０℃相当）１の上側の線は飽和気相磯気液平衡線（Ｒｌ
２　　０℃相当）１の下側の線は飽和液相線を表わし　
この画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（よ　温度５０℃・圧力１１．　　３７３ｋｇ
／ｃｍ”Ｇにおける混合物の気液平衡線であり、この温
度・圧力もＲｌ２の飽和状態に相当すも　図からわかる
ようにＲ２２、Ｒ１２４及びＲ１２３がそれぞれ略３０
〜略９０重量κ　Ｏ〜略７０重量％．０〜路５５重量％
となるような組或範囲は　略Ｏ〜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ｌ
，％　　さら！，：，Ｒ２２、Ｒ１２４及びＲ１２３が
それぞれ略３５〜略８５重量基０〜略６５重量Ｖｆｏ．
Ｏ〜略５０重量％となるような組或範囲（よ　０℃と５
０℃の間のすべての利用温度においてＲｌ２とほぼ同等
の蒸気圧を有するため特に望まし〜）。

第１図中の点Ａｌ〜点Ｆ１における作動流体の組或及び
○ＤＰ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　点Ｆｌは
気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）２の飽和液線上に
あると共に　気液平衡線（Ｒｌ２　　０℃相当）ｌの飽
和気相線及び気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）１の飽
和液相線の画線で挟まれた範囲にあることか板　温度０
℃・圧力２．　　１　１　６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ　（Ｒｌ　
２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及び点Ｅ１は気液平衡線（Ｒ１２　　０℃
相当）ｌの飽和液線上にあると共に　気液平衡線（Ｒｌ
２　５０℃相当）２の飽和気相線及び気液平衡線（Ｒ１
２　　５０℃相当）２の飽和液相線の画線で挟まれた範
囲にあることか転　温度５０℃・圧力１　１．　　３　
７　３　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ　（Ｒ　１　２の飽和状態に相
当）においては気液平衡状態となも　従って、第ｌ表 第１表に示された組戊を有する作動流体１；Ｌ　　Ｏ℃
・５０℃におけるＲｌ２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Ｏ〜略５０℃の利
用温度において、同温度におけるＲｌ２の飽和蒸気圧で
操作することにより、Ｒｌ２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（上　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
いてのみ説明した力支　点Ａ１〜点Ｆ１の内側にある九
　すなわ板　温度０℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
及び温度５０℃・圧力１１．３７　３　ｋｇ／ｃｍ２Ｇ
　（両者ともＲ１２の飽和状態に相当）において気液平
衡状態となる組戊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Ｏ〜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図ほ　Ｒ２２、Ｒ１２４、１，２−ジクロロトリフ
ルオ口エタン（Ｒ１２３ａ）の３種のフロン類の混合物
によって構或される作動流体ｑ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も　第
２図において３（よ温度Ｏ℃・圧力２．　　１　１　６
ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける混合物の気液平衡線であり、ま
た４（よ　温度５０℃・圧力１　１．　　３７３ｋｇ／
ｃｍ”Ｇにおける混合物の気液平衡線であん　この場合
にｌ−ＬＲ２２、Ｒｌ　２４及びＲｌ　２３ａがそれぞ
れ略３０〜略９０重量米　０〜略７０重量米　０〜略５
５重量％となるような組或範囲ＭＲ１２とほぼ同等の蒸
気圧を有するため望ましく、Ｒ２２、Ｒ１２４及びＲ１
２３ａがそれぞれ略３５〜略８５重量米０〜略６５重量
’ＸＯ〜略５０重量％となるような組或範囲力丈　特に
望まし〜 第２図中の点Ａ２〜点Ｆ２における作動流体の組戊及び
ＯＤＰを第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　点Ｆ２は
気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）４の飽和液線上に
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転　温度０
℃・圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｒｎ”Ｇ（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及び点Ｅ２は気液平衡線（Ｒ１２０℃相当）３の
飽和液線上にあると共に　気液平衡線（Ｒｌ２　５０℃
相当）４の飽和気相線及び気液平衡線（Ｒ１２　　５０
℃相当）４の飽和液相線の両線で挟まれた範囲にあるこ
とか板　温度５０℃・圧力１　１．　　３　７　３　ｋ
ｇ／ｃｍ”Ｇ　（Ｒ　１　２の飽和状態に相当）におい
ては気液平衡状態となも　従って、第２表に示された組
戊を有する作動流体（戴　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、Ｒ
１２とほぼ等しい凝縮温度・蒸発温度を得ることが可能
となるものであも ここで！上　気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）３ある
いは気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）４上第２表 の点についてのみ説明した力曳　点Ａ２〜点Ｆ２の内側
にあるＡ　すなわ杖　温度０℃・圧力２．１１６ｋｇ／
ｃｍ”Ｇ及び温度５０℃・圧力ｌ１．３７３ｋｇ／ｃｍ
２Ｇ（両者ともＲ１２の飽和状態に相当）において気液
平衡状態となる組戊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Ｏ〜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３図は　Ｒ２２、　１−クロロー１，　　１，　　２
，２−テトラフルオ口エタン（Ｒ　ｌ　２　４　ａ）、
Ｒ１２３の３種のフロン類の混合物によって構或される
作動流体α　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も　第３図において５１
よ　温度Ｏ℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける
混合物の気液平衡線であり、また６番よ　温度５０℃・
圧力１１．　　３７３ｋｇ／ｃｍ２Ｇにおける混合物の
気液平衡線であも　この場合ニ！；ｌ，　　Ｒ２’２、
Ｒ１２４ａ及びＲ１２３がそれぞれ略３０〜略９０重量
５％，０〜略７０重量κＯ〜略５５重量％となるような
組戊範囲力＜．Ｒｌ２とほぼ同等の蒸気圧を有するため
望ましく、Ｒ２２、Ｒ１２４ａ及びＲ１２３がそれぞれ
略３５〜略８５重量％．０〜略６５重量米　Ｏ〜路５０
重量％となるような組或範囲力文　特に望まし（１第３
図中の点Ａ３〜点Ｆ３における作動流体の組或及び○Ｄ
Ｐを第３表に示す。点Ａ３〜点Ｃ３は気液平衡線（Ｒ１
２　　５０℃相当）６の飽和気相線上に　点Ｆ３は気液
平衡線（Ｒｌ２　　５０℃相当）６の飽和液線上にある
と共に　気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）５の飽和気
相線及び気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）５の飽和液
相線の両線で挟まれた範囲にあることか板　温度０℃・
圧力２．　　ｌ　ｌ　６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ　（Ｒｌ　２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Ｄ３及び点Ｅ３は気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当
）５の飽和液線上にあると共に　気液平衡線（Ｒｌ２　
５０℃相当）６の飽和気相線及び気液平衡線（Ｒ１２　
　５０℃相当）６の飽和液相線の画線で挟まれた範囲に
あることか牧　温度５０℃・圧力第３表 １　１．　　３　７　３　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ　（Ｒ　１　
２の飽和状態に相当）においては気液平衡状態となん　
従って、第３表に示された組戒を有する作動流体！戴　
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、Ｒｌ２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も ここで（よ　気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）５ある
いは気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）６上の点につ
いてのみ説明した八　点Ａ３〜点Ｆ３の内側にある点、
すなわ板　温度Ｏ℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ及
び温度５０℃・圧力１１．３７　３　ｋ　ｇ／ｃｍ”Ｇ
　（両者ともＲ１２の飽和状態に相当）において気液平
衡状態となる組或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
能となるものであも 第４図ｉ＆Ｒ２２、Ｒ　１　２　４　ａＳＲ　ｌ　２　
３　ａの３種のフロン類の混合物によって構或される作
動流体へ　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４図において７｛表
　温度Ｏ℃・圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｍ２Ｇにおけ
る混合物の気液平衡線であり、また８１よ温度５０℃・
圧力１１．　　３７３ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける混合物の
気液平衡線であん　この場合に（友Ｒ２２、Ｒ１２４ａ
及びＲｔ２３ａがそれぞれ略３０〜略９０重量％．０〜
略７０重量ＫＯ〜略５５重量％となるような組或範囲爪
　Ｒ１２とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく、Ｒ
２２、Ｒ１２４ａ及びＲ１２３ａがそれぞれ略３５〜略
８５重量％．Ｏ〜略６５重量％．０〜略５０重量％とな
るような組戊範囲戟　特に望まし（１第４　図中１７）
点Ａ４〜点Ｆ４における作動流体の組戊及びＯＤＰを第
４表に示す。点Ａ４〜点Ｃ４は気液平衡線（Ｒ１２　　
５０℃相当）８の飽和気相線上に　点Ｆ４は気液平衡線
（Ｒ１２　５０℃相当）８の飽和液線上にあると共に　
気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）７の飽和気相線及び
気液平衡線（Ｒｌ２０℃相当）７の飽和液相線の画線で
挟まれた範囲にあることか転　温度０℃・圧力２．　　
１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ（Ｒ１２の飽和状態に相当）にお
いては気液平衡状態となも　まな　点Ｄ４及び点Ｅ４は
気液平衡線（Ｒｌ２０℃相当）７の飽和液線上にあると
共に　気液平衡線（Ｒｌ２　５０℃相当）８の飽和気相
線及び気液平衡線（Ｒｌ２　　５０℃相当）８の飽和液
相線の画線で挟まれた範囲にあることか板　温度５０℃
・圧力１１．　　３７３ｋｇ／ｃｍ’Ｇ（Ｒ１２の飽和
状態に相当）においては気液平衡状態となも　従って、
第４表に示された組或を有する作動流体（よ　０℃・５
０℃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Ｏ〜略５０℃の利用温
度において、同温度におけるＲｌ２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瓜 ここでζ友　気液平衡線（Ｒ１２０℃相当）７第４表 あるいは気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）８上の点
についてのみ説明したｈｔ　点Ａ４〜点Ｆ４の内側にあ
る点、すなわ仮　温度Ｏ℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ
２Ｇ及び温度５０℃・圧力１１．３７　３　ｋｇ／ａｍ
２Ｇ　（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戊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Ｏ〜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
合物によって構戊されている八　構造異性体を含めて４
種以上のフロンの混合物によって作動流体を構或するこ
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〜路９０重量越　　クロロテトラフルオロエタ
ンＯ〜略７０重量勉　ジクロロトリフルオロエタンＯ〜
路５５重量％となるような組戒範囲ＧＥＬ　　略Ｏ〜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リ１　さらに　クロロジフルオロメ
タン略３５〜略８５重量鮫　クロロテトラフルオロエタ
ン０〜略６５重量基　ジクロロトリフルオロエタンＯ〜
略５０重量％となるような組或範囲１．ｔ，　　Ｏ℃と
５−０℃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しＬ　特に上述の
組合せおよび組或範囲における○ＤＰは０。　０３〜０
．０５と予想され　Ｒｌ２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
をもったム　熱源流体との温度差を近接させたロレンッ
サイクルを構戊することにより、Ｒ１２よりも高い或績
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（よ　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
以上から戊る混合物となし　その組或範囲を特定したこ
とにより、 （１）底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Ｑ　作動流体の選択の幅を拡大する
ことが可能であも （２）機器の利用温度においてＲ１２と同程度の蒸気圧
を有Ｌ　　Ｒ１２の代替として現行機器で使用可能であ
も （３）非共沸混合物の温度勾配の性質を利用して、Ｒ１
２よりも高い或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４図は　３種のフロン類の混合物に赤である
。 １，　　３，　　５．　　７・・・気液平衡線（Ｒ１２
　　０℃相当）、　２，　　４，　　６．　　８・・・
気液平衡線（Ｒ１２　５０℃相当）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロロジフルオロメタン３０〜９０重量％以下、
   クロロテトラフルオロエタン７０重量％以下、ジクロロ
   トリフルオロエタン５５重量％以下の少なくとも３種の
   フロン類を含む作動流体（２）クロロジフルオロメタン
   ３５〜８５重量％以下、クロロテトラフルオロエタン６
   ５重量％以下、ジクロロトリフルオロエタン５０重量％
   以下の少なくとも３種のフロン類を含む作動流体。