JPH03168265A - 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【上　冷凍機・ヒートボンブ等に使用される作動
流体に関すん 従来の技術 従来　冷凍機・ヒートボンプ等において｛よ　作動流体
としてフロン類（以下ＲＯＯまたはＲＯＯ○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０〜５０℃
の範囲において通常使用されも　中でもジクロロジフル
オロメタン（ＣＣｌｅＦ＊，Ｒｌ２）は冷蔵凧　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 しかしなか板　近年フロンによる戊層圏オゾン層破壊が
地球規模の環境問題となっており、戒層圏オゾン破壊能
力が大であるフロン類（以下、特定フロンと記す）につ
いてＣヨ　　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ム　さて、Ｒ１２はオ
ゾン破壊係数（トリクロロフルオロメタン（ＣＣＩｓ｝
’）の戊層圏オゾン破壊能力を１としたときの戒層圏オ
ゾン破壊能九　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’＆　
　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Ｌ〜　従っ玄　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：よ　上述の問題に鑑み
て試されたもので、戊層圏オゾン層に及ぼす影響が小さ
Ｌ＼　Ｒ１２の代替となる作動流体を提供するものであ
ん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取　少なくとｋ　トリ
フルオロメタン（ＣＨＦＩ）とクロロジフルオ口メタン
（ＣＨＣＩＦ２）とクロロテトラフルオロエタン（Ｃａ
ＨＣ　Ｉ　Ｆ４）の少なくとも三種のフロン類を含へ　
トリフルオロメタン０〜３５重量％　クロロジフルオロ
メタンＯ〜６０重１１％．クロロテトラフルオロエタン
４０〜９５重量％の組戒範囲であることを特徴とするも
のであり、特に　トリフルオロメタンＯ〜２５重量κ　
クロロジフルオロメタン０〜５０重最知　クロロテトラ
フルオ口エタン５０〜９５重量％の組戊範囲が望ましい
ものであも 作用 本発明は　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，フロン類であるトリフル
オロメタン（Ｏ　Ｄ　Ｐ　＝　０　）と、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（ＯＤＰ＝０．　　
０５）およびクロロテトラフルオロエタン（○ＤＰ＝０
．　　０２）の少なくとも２種の混合物となすことによ
り、戊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も　又　本発明
は上述の組戒範囲とすることによって、冷凍機・ヒート
ポンブ等の利用温度である０〜５０℃に゜おいてＲｌ２
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
であも　特に上述の組合せおよび組或範囲におけるＯＤ
Ｐは０．０２〜０．　０４となり、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べ　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戊することにより、Ｒ１２
よりも高い戊績係数を期待できるものであん本発明は特
に　トリフルオロメタンを含む三種以上のフロン類から
成る混合物であも　トリフルオロメタンは　臨界温度が
低＜（２５．７℃）、蒸気圧が高いために　単独では利
用温度がＯ〜５０℃の冷凍機・ヒートボンブ等には使用
できなｔ〜本発明において（上トリフルオロメタンに　
使用実績の高いフロン類であるクロロジフルオロメタン
と、Ｒ１２よりも蒸気圧が低＜ＯＤＰの小さい第３のフ
ロン類を混合することによって、混合物の蒸気圧をほぼ
Ｒ１２と同等となし　かつＯＤＰの小さい作動流体を得
ることを可能とするものであも 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
いて説明すも 第１図ζ上　トリフルオロメタン（Ｒ２３）、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（Ｒ１２４）
の三種のフロン類の混合物にＪ；つて構或される作動流
体へ　一定温度・一定圧力に２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１１
　　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或比（重量比）；友　
　点と三角形の各辺との距離の比で表されも　またこの
とき、点と三角形の辺との距離（よ　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る
。

第ｌ図においてｌ；よ　温度Ｏ℃・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（Ｒ１２０℃相当）ｌの上側の線は飽和気相
亀　気液平衡線（Ｒ１２０℃相当〉　ｌ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
気液平衡状態となん　また２（よ　温度５０℃・圧力１
１．　　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，Ｌ　　Ｒ２３を単独で使用すると、　５０℃におい
ては臨界温度を超えてしまうものα　かかる混合物とな
すことによって飽和状態が存在し　利用温度が略０〜略
５０℃の冷凍機・ヒートボンプ等に使用することが可能
となるものであん　図からわかるようニＲ２３、Ｒ２２
及びＲ１２４がそれぞれＯ〜３５重量％．　Ｏ〜６０］
ｉ量κ　４０〜９５重量％となるような組威範囲（友　
０〜５０℃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Ｇ，：，　　Ｒ　２　
３、Ｒ２２及びＲｌ　２４がそれぞれ０〜２０重量％　
０〜４５重量基　５５〜９５重量％となるような組戊範
囲（上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ｂ〜
第１図中の点Ａｌ〜点Ｆ１における作動流体の組戊及び
ＯＤＰを第１表に示す。点Ａ１〜点ＣＩは気液平衡線（
Ｒ１２　　５０℃相当》２の飽和気相線上に　点Ｅ１及
び点Ｆ１は気液平衡線（Ｒｌ２　　５０℃相当）２の飽
和液線上にあると共に気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当
）１の飽和気相線及び気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当
）ｌの飽和液第１表 相線の画線で挟まれた範囲にあることか転　温度Ｏ℃・
圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｍ置Ｇ（Ｒ１２の飽和状態
に相当）においては気液平衡状態となんまた　点Ｄ１は
気液平衡線（Ｒｌ２　　０℃相当）ｌの飽和液線上にあ
ると共に　気液平衡線（Ｒｌ２　５０℃相当）２の飽和
気相線及び気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）２の飽
和液相線の画線で挟まれた範囲にあることか板　温度５
０℃・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ん　従っ
て、第１表に示された組戒を有する作動流体４１　　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　０〜５０℃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も ここで（．ｔ．気液平衡線（Ｒ１２０℃相当）１あるい
は気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）２上の点につい
てのみ説明した戟　点Ａ１〜点Ｆｌの内側にある戊　す
なわ転　温度Ｏ℃・圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ
及び温度５０℃・圧力１ｌ．３７　３　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ
　（両者ともＲ１２の飽和状態に相当）において気液平
衡状態となる組戒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、０〜５０℃の利用温度においてＲｌ
２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２図（よ　Ｒ２３、Ｒ２２、　１−クロローｌ，１，
　　２．　　２−テトラフルオロエタン（Ｒ１２４ａ）
の三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　４友　　
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４｛友　温度５０℃・
圧力１　１．　　３７　３ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける混合
物の気液平衡線であん　この場合にｇ．ｔＲ２３、Ｒ２
２及びＲ１２４ａがそれぞれ０〜３５重量Ｖ６．ｏ〜６
０重量％．４０〜９５重量％となるような組成範囲，Ｉ
！ｌｔＲ１２とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく
、Ｒ２，３、Ｒ２２及びＲ１２４ａがそれぞれＯ〜２５
重量％，Ｏ〜５０重ｆｆｉＫ５０〜９５重量％となるよ
うな組或範囲パ　特に望まししも 第２図中の点Ａ２〜点Ｆ２における作動流体の組戒及び
○ＤＰを第２表に示机　点Ａ２〜点Ｃ２は気液平衡線（
Ｒ１２　　５０℃相当）４の飽和気相線上に　点Ｅ２及
び点Ｆ２は気液平衡線（Ｒｌ２　５０℃相当）４の飽和
液線上にあると共に気液平衡線（Ｒ１２０℃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板　温度
Ｏ℃・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んまた　点
Ｄ２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１１（Ｒｌ２　５０℃相当）４の
飽和気相線及び気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）４
の飽和液相線の画線で挟まれた範囲にあることか転　温
度５０℃一圧力１　１．　　３　７　３　ｋｇ／ｃｍ”
Ｇ　（Ｒ　１　２の飽和状態に第２表 相当）においては気液平衡状態となん　従って、第２表
に示された組或を有する作動流体は　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　０〜５０℃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一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（Ｒ１２０℃相当）３あるいは
気液平衡線（Ｒ１２　　５Ｑ℃相当〉４上の点について
のみ説明した爪　点Ａ２〜点Ｆ２の内側にある戊　すな
わ叡　温度Ｏ℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ及び温
度５０℃・圧力１１．３７　３　ｋｇ／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、０〜５０℃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
のであム 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
合物によって構威されているバ　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或するこ
とも勿論可能であり、この場色　トリ２フルオロメタン
Ｏ〜３５重量勉　クロロジフルオ口メタン０〜６０重量
％　クロロテトラブルオロエタン４０〜９５重量％とな
るような組威範囲＆友　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残さ
らに　トリフルオロメタンＯ〜２５重量瓢　クロロジフ
ルオロメタンＯ〜５０重量％　クロロテトラフルオロエ
タン５０〜９５重量％となるような組成範囲１．ｔ，　
　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１い１　特に上
述の組合せおよび組戊範囲におけるＯＤＰは０．　０２
〜０．０４となり、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
をもった亀　熱源流体との温度差を近接させたロレンツ
サイクルを構戊することにより、Ｒ１２よりも高い戒績
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ζよ　トリフル
オロメタンを含へ　作動流体を、分子構造中に塩素を含
まないフロン類と、分子構造中に塩素・水素を共に含む
フロン類の三種以上から戒る混合物となし　その組或範
囲を特定したことにより、 （１）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）トリフルオロメタン単独では使用できない機器の
利用温度においてＲ１２と同程度の蒸気圧を有Ｌ　　Ｒ
１２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よりも高い戊績係数を期待できる等の効果を有するも
のであも ４．　　ｖＩＪ面の簡単な説明 第１図〜第２図ｃヨ　　二種のフロン類の混合物によっ
て構戊される作動流体へ　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図であも １．３・・・気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）、２，
４・・・気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トリフルオロメタン３５重量％以下、クロロジフ
   ルオロメタン６０重量％以下、クロロテトラフルオロエ
   タン４０〜９５重量％以下の少なくとも三種のフロン類
   を含む作動流体。
2. （２）トリフルオロメタン２５重量％以下、クロロジフ
   ルオロメタン５０重量％以下、クロロテトラフルオロエ
   タン５０〜９５重量％以下の少なくとも三種のフロン類
   を含む作動流体。