JPH03168290A - 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｛よ　冷凍機・ヒートポ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・ヒートボンプ等において｛よ　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（ＣＣ　ｌｉｆｅ，Ｒ　１　２）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 しかしなが収　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、戊層圏オゾン破壊能
力が大であるフロン類（以下、特定フロンと記す）につ
いて（よ　すでに国際条約によって使用量及び生産量の
規制がなさへ　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（ＣＣｌｓＦ）
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ζ友　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．ｋＲ１
２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へ　少なくとＬ　クロ
ロジフルオロメタン（ＣＨＣＩＦ２）とジフルオ口エタ
ン（Ｃ２Ｈ４Ｆ２）とジクロロトリフルオロエタン（Ｃ
２ＨＣ　ｌ　２Ｆｇ）からの３種のフロン類を含ム　ク
ロロジフルオロメタン略５〜略９０重量勉　ジフルオロ
エタンＯ〜略９５重量米　ジクロロトリフルオロエタン
０〜略５５重量％の組戒範囲であることを特徴とするも
のであり、特にクロロジフルオロメタン略４０〜略８５
重量κジフルオロエタンＯ〜略５５重量基　ジクロロト
リフルオロエタン略５〜略５０重量％の組戊範囲が望ま
しいものであも 作用 本発明（上　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エタン（○ＤＰ＝Ｏ）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（○ＤＰ
＝０．　　０５）およびジクロロトリフルオロエタン（
ＯＤＰ＝０．　　０２）の混合物となすことにより、或
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も特に上述の組合せおよび組或範囲
におけるＯＤＰは０．０２〜０．　０５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
ん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戒することに
より、Ｒ１２よりも高い或績係数を期待できるものであ
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 ２１図｛友　クロロジフルオロメタン（Ｒ２２）、１，
１−ジフルオロエタン（Ｒｌ５２ａ）、　２．２−ジク
ロロ−１．　　１．　　１−１リフルオロエタン（Ｒ１
２３）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ん　本三角座標においてＣ
戴　　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戒比（重量比）｛失　　
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ずん　
第１図において１ζ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、この温
度・圧力はＲ１２の飽和状態に相当すも　気液平衡線（
Ｒ１２　　０℃相当）ｌの上側の線は飽和気相亀　気液
平衡線（Ｒ１２　　０℃相当）ｌ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
衡状態となん　また２ζ戴　温度５０℃・圧力１１．３
７３ｋｇ／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Ｒ１２の飽和状態に相当すも図から
わかるようｉ，：，Ｒ２２、Ｒ１５２ａ及びＲ１２３が
それぞれ略５〜略９０重量％　０〜略９５重量％．Ｏ〜
略５５重量％となるような組戒範囲番ヨ　　略Ｏ〜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Ｌ〜　さらｋ＝　　Ｒ２２、Ｒｌ　５２
ａ及びＲ１２３がそれぞれ略４０〜略８５重量勉　０〜
略５５重量勉　略５〜略５０重量％となるような組或範
囲ＩＬＬ　　Ｏ℃と第１表 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〜第１図中の点Ａ１
〜点Ｆｌにおける作動流体の組或及びＯＤＰを第ｌ表に
示ｔ　点Ａｔ〜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！１！（
Ｒ１２　　５０℃相当）２の飽和液線上にあると共に　
気液平衡線（Ｒ１２０℃相当）■の飽和気相線及び気液
平衡線（Ｒｌ２　　０℃相当）ｉ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Ｄｌ及び点Ｅｌ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（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表に示された組戊を有する作動流体｛友　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も ここで；よ　気液平衡１１（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交　点Ａ１〜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、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
なるものであん 第２図４ｔＲ２２、Ｒ１５２ａ，　　１，　　２−ジク
ロロトリフルオロエタン（Ｒｌ２３ａ）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
であも　第２図において３（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４１よ　温度５０℃・圧力１１．　　３７３ｋ
ｇ／ｃｍ２Ｇにおける混合物の気液平衡線であも　この
場合にＩＬＲ２２、Ｒｌ　５２ａ及びＲ１２３ａがそれ
ぞれ略５〜略９０重量％　０〜略９５重量％　Ｏ〜略５
５重量％となるような組或範囲力＜．Ｒｌ２とほぼ同等
の蒸気圧を有するため望ましく、Ｒ２２、Ｒ１５２ａ及
びＲ１２３ａがそれぞれ略４０〜略８５重量鮫０〜略５
５重量勉　略５〜略５０重量％となるような組或範囲力
文　特に望まし（も 第２図中の点Ａ２〜点Ｆ２における作動流体の組或及び
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（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転　温度Ｏ℃・
圧力２．　　１１６ｋｇ／ｃｍＩＩＧ（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Ｄ
２及び点Ｅ２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（Ｒｌ２　　５０
℃相当）４の飽和気相線及び気液平衡線（Ｒｌ２　　５
０℃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．　　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２表に示された組或を有す
る作動流体（上　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
のであも ここで《よ　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
いてのみ説明した戟　点Ａ２〜点Ｆ２の第２表 内側にある戊　すなわ板　温度Ｏ℃・圧力２．　　１１
６ｋｇ／ａｍ”Ｇ及び温度５０℃・圧力１１．３７３ｋ
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、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
合物によって構或されているバ　構造異性体を含めて３
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、この場森　クロロジフルオロメタ
ン略５〜略９０重量勉　ジフルオロエタン０〜略９５重
量鷲　ジクロロトリフルオロエタン０〜略５５重量％と
なるような組或範囲ζ友　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Ｉ
，％　　さらに　クロロジフルオロメタン略４０〜略８
５重量勉　ジフルオロエタン０′−略５５重量κ　ジク
ロロトリフルオロエタン略５〜略５０重量％となるよう
な組戒範囲は　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Ｌ１　　特に上述の組合せおよび組或範囲における○
ＤＰは０．　０２〜０．　０５と予想さｔｌ，Ｒ１２の
代替として極めて有望な作動流体となるものであム　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或することによ
り、Ｒ１２よりも高い戒績係数を期待できるものであも 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種以上から或る
混合物となし　その組或範囲を特定したことにより、 （１）或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であ
も （３）非共沸混合物の温度勾配の性質を利用して、Ｒｌ
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
のであも

【図面の簡単な説明】

第１図〜第２図ζよ　３種のフロン類の混合物にムであ
も １．　　３・・・気液平衡義２，４・・・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５〜９０重量％以下、ジ
   フルオロエタン９５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. （２）クロロジフルオロメタン４０〜８５重量％以下、
   ジフルオロエタン５５重量％以下、ジクロロトリフルオ
   ロエタン５〜５０重量％以下の少なくとも３種のフロン
   類を含む作動流体。