JPH03168278A - 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・ヒートボンプ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・ヒートボンブ等において（よ　作動流体
としてフロン類（以下ＲＯＯ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５
０℃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（ＣＣｌｍＦ＊、Ｒ１２）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、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ｇ！　　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（トリクロロフルオロメタン（ＣＣ　ｌ掌
Ｆ）の戒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
える影響は甚だ太き（℃　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（よ　上述の問題に鑑みて
試されたちのｌ戊層圏オゾン層に及ぼす影響が小さｌ，
Ｘ．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Ｌ　クロ
ロジフルオロメタン（ＣＨＣＩＦ２）とテトラフルオロ
エタン（ＣａＨ２Ｆ４）とクロロテトラフルオロエタン
（Ｃ２ＨＣ　Ｉ　Ｆ４）の３種のフロン類を含へ　クロ
ロジフルオロメタン０〜略６５重量瓢　テトラフルオロ
エタン０〜略９５重量％クロロテトラフルオロエタン０
〜略７０重量％の組戊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略１５〜略５０
重量抵　テトラフルオロエタン０〜略７０重量κ　クロ
ロテトラフルオロエタン０〜略６５重量％の組戒範囲が
望ましいものであも 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
フロン類であるテトラフルオロエタン（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（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Ｒｌ２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　本発明は上述の組戊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も特に上述の組合せおよび組或範囲
におけるＯＤＰは０．　０１〜０．０４と予想され　Ｒ
１２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△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よりも高い威績係数を期待できるものであ
ム 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、図を用いて説明すも 第１図（よ　クロロジフルオロメタン（Ｒ２２）、１，
　　１，　　１．　　２−テトラフルオロエタン（Ｒ１
３４ａ）、２−クｏｏ−１．　　１，　　１．　　２−
テトラフルオロエタン（Ｒ１２４）の３種のフロン類の
混合物によって構戊される作動流体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１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
の組或比（重量比）は　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
組戊比に対応すん　第１図においてＩ　ＬＬ　　温度０
℃・圧力２．　　１１６ｋｇ／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織　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（友　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ん 図からわかるようｉ．，Ｒ２２、Ｒ１３４ａ及びＲ１２
４がそれぞれ０〜略６０重量％　０〜略９５重量％．０
〜略７０重量％となるような組戊範囲！友　略０〜略５
０℃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Ｌ１　　さらに　Ｒ２２、Ｒ１３４ａ及
びＲ１２４がそれぞれ略２０〜略４５重量％　０〜略４
５重量％　略３５〜略６５重量％となるような組成範囲
ｔｉｔ，　　ｏ℃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
Ｌ〜第１図中の点Ａｌ〜点Ｆｌにおける作動流体の組戊
及び○ＤＰを第１表に示す。点Ａｌ〜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（Ｒ１２　　０℃相当）ｌの飽和気相
線及び気液平衡線（Ｒ１２０℃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板　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ん　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転　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ん　従って
、第１表に示された組或を有する作動流体｛よ　０℃・
５０℃における第１表 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も 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
いてのみ説明した八　点Ａｔ〜点Ｆ１の内側にある戊　
すなわ板　温度０℃・圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｍ”
Ｇ及び温度５０℃・圧力１１．３７３ｋｇ／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Ｒ１
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ｇ＆Ｒ２２、Ｒｌ３４ａ，ｌ−クロロー１．　　
１．　　２．　　２−テトラフルオロエタン（Ｒｌ２４
ａ）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＆！２図において３Ｃヨ　　
温度０℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける混合
物の気液平衡線であり、また４ζ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ｊｉＲ２２、Ｒ１３４ａ及び
Ｒ１２４ａがそれぞれ０〜略６５重量％　Ｏ〜略９５重
量勉Ｏ〜略７０重量％となるような組或範囲力＜．Ｒｌ
２とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく、Ｒ２２、
Ｒ１３４ａ及びＲ１２４ａがそれぞれ略ｌ５〜略５０重
量瓢　Ｏ〜略５５重量勉　略３０〜略６５重量％となる
ような組或範囲力文　特に望まし戎 第２図中の点Ａ２〜点Ｆ２における作動流体の組戒及び
ＯＤＰを第２表に示も　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（Ｒｌ２　　０℃相当）３の飽和気相線及
び気液平衡線（Ｒ　ｌ　２０℃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（Ｒｌ２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〜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　　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収　温度
５０℃・圧力１１．　　３７３ｋｇ／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（
上　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Ｏ〜略５
０℃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１友゛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
いてのみ説明した八　点Ａ２〜点Ｆ２の第２表 内側にあるＡ　すなわ板　温度Ｏ℃・圧力２．１１６ｋ
ｇ／ａｍ”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ム 第３図！上　Ｒ２２、１，　　１，　　２．　　２−テ
トラフルオロエタン（Ｒ１３４）、Ｒ１２４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３図において５１友温度０℃・圧力２．
　　１１６ｋｇ／ｅｍ”Ｇにおける混合物の気液平衡線
であり、また６　ｇｅｔ，　　温度５０℃−圧力１　１
．　　３　７　３　ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける混合物の気
液平衡線であん　この場合に？ｉＲ２２、Ｒｌ３４及び
Ｒ１２４がそれぞれ略２５〜略６０重量％　Ｏ〜略７５
重量勉　０〜略７０重量％となるような組或範囲戟　Ｒ
１２とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく、Ｒ２２
、Ｒ１３４及びＲ１　２４がそれぞれ略３０〜略４５重
量％　０〜略７０重量％　Ｏ〜略６５重量％となるよう
な組或範囲力文　特に望まし九 第３図中の点Ａ３〜点Ｆ３における作動流体の組戒及び
ＯＤＰを第３表に示九　点Ａ３〜点Ｃ３は気液平衡線（
Ｒ１２　　５０℃相当）６の飽和気相線上にあると共に
　気液平衡線（Ｒ１２０℃相当）５の飽和気相線及び気
液平衡線（Ｒ　１　２０℃相当）５の飽和液相線の画線
で挟まれた範囲にあることから、温度０℃・圧力２．１
１６ｋｇ／　ｃ　ｍ．’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　また　点Ｄ３〜
点Ｆ３は気液平衡線（Ｒｌ２　　０℃相当）５の飽和液
線上にあると共に　気液平衡線（Ｒ１２　　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
転　温度５０℃・圧力１１．３７３ｋｇ／ｃｍ’Ｇ（Ｒ
１２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表に示された第３表 組或を有する作動流体｛よ　０℃・５０℃におけるＲ１
２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（上　気液平衡線（Ｒ１２０℃相当）５あるいは
気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）６上の点について
のみ説明した戟　点Ａ３〜点Ｆ３の内側にある戊　すな
わ板　温度Ｏ℃・圧力２．１１６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ及び温
度５０℃・圧力１１．３７３ｋｇ／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！ｉＲ２２、Ｒ１３４、Ｒｌ　２４　ａの３種の
フロン類の混合物によって構戒される作動流体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４図において７１友　温度０℃・圧
力２．　　１　１　６ｋｇ／ｃｍ”Ｇ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１　１
．　　３７３ｋｇ／ｃｍ”Ｇにおける混合物の気液平衡
線であム　この場合に（よＲ２２、Ｒ１３４及びＲ１２
４ａがそれぞれ略２５〜略６５重量％．Ｏ〜略７５重量
％．０〜略７０重量％となるような組戒範囲力＜，Ｒ１
２とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましく、Ｒ２２、
Ｒ１３４及びＲ１２４ａがそれぞれ略３０〜略５０重量
基　０〜略７０重量ＫＯ〜略６５重量％となるような組
戒範囲戟　特に望まし鶏 第４図中の点Ａ４〜点Ｆ４における作動流体の組或及び
ＯＤＰを第４表に示も　点Ａ４〜点Ｃ４は気液平衡線（
Ｒ１２　　５０℃相当）８の飽和気相線上にあると共に
　気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）７の飽和気相線及
び気液平衡線（Ｒ　１　２０℃相当）７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
．１１６ｋｇ第４表 ／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　また　点Ｄ４〜点Ｆ４は気液平
衡線（Ｒ１２０℃相当）７の飽和液線上にあると共に　
気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）８の飽和気相線及
び気液平衡線（Ｒ１２　　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収　温度５０℃・圧
力ｌ１。　３７３ｋｇ／ｃｍ”Ｇ（Ｒｌ２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４表
に示された組或を有する作動流体ｌｅｔ．．　　Ｏ℃・
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も ここで｛友　気液平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）７ある
いは気液平衡線（Ｒ１２　　５０℃相当）８上の点につ
いてのみ説明した八　点Ａ３〜点Ｆ３の内側にある点　
すなわム　温度０℃・圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｍ’
Ｇ及び温度５０℃・圧力ｌ１．３７　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０〜略５０℃の利用温度におい
て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 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
合物によって構戒されている力交　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０〜略６５重量米テトラフルオロエタンＯ〜略９５
重量瓢　クロロテトラフルオロエタンＯ〜略７０重量％
となるような組或範囲（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
八　さらに　クロロジフルオロメタン略ｌ５〜略５０重
量賊　テトラフルオロエタンＯ〜略７０重量％　クロロ
テトラフルオロエタンＯ〜略６５重量％となるような組
或範囲ζよ　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
Ｌ１　　特に上述の組合せおよび組或範囲におけるＯＤ
Ｐは０．０１〜０．０４と予想さｔ’ｌ，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△　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も 発明の効果 以上の説明から明らかなように　本発明（表　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）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）機器の利用温度においてＲ１２と同程度の蒸気圧
を有Ｌ　　Ｒｌ２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
のであん

【図面の簡単な説明】

第ｌ図〜第４図１ヨ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電専であも １，　　３，　　５，　　？・・・気液平衡線（Ｒ１２
０℃相当）、２，　　４，　　６．　　８・・・気液平
衡線（Ｒ１２　５０℃相当）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロロジフルオロメタン６５重量％以下テトラフ
   ルオロエタン９５重量％以下、クロロテトラフルオロエ
   タン７０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. （２）クロロジフルオロメタン１５〜５０重量％以下、
   テトラフルオロエタン７０重量％以下、クロロテトラフ
   ルオロエタン６５重量％以下の少なくとも３種のフロン
   類を含む作動流体。