JPH04110387A - 熱伝達用流体 - 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、ヒートポンプなどで使用される熱伝
達用流体に関する。

本明細書においては、“％”とあるのは、“重量％”を
意味する。

従来技術とその問題点 従来、ヒートポンプなどの熱伝達用流体（冷媒）としで
は、タロロフルオロ炭化水素、フルオロ炭化水素、これ
らの共沸組成物ならびにその近辺の組成物が知られてい
る。これらは、一般にフロンと称されており、現在Ｒ−
１１（トリクロロモノフルオロメタン）、Ｒ−２２（モ
ノクロロジフルオロメタン）　、Ｒ−５０２（Ｒ−２２
＋クロロペンタフルオロエタン）などが主に使用されて
いる。

しかしながら、近年、大気中に放出された場合に、ある
種のフロンが成層圏のオゾン層を破壊し、その結果、人
類を含む地球状の生態系に重大な悪影響を及ぼすことが
指摘されている。従って、オゾン層破壊の危険性の高い
フロンについては、国際的な取決めにより、使用および
生産が規制されるに至っている。規制の対象になってい
るフロンには、Ｒ−１１とＲ−１２とか含まれており、
またＲ−２２については、オゾン層破壊への影響か小さ
いため、現在規制の対象とはなっていないか、将来的に
は、より影響の少ない冷媒の出現が望まれている。冷凍
・空調設備の普及に伴って、需要が毎年増大しつつある
フロンの使用および生産の規制は、居住環境をはじめと
して、現在の社会機構全般に与える影響が極めて大きい
。従って、オゾン層破壊問題を生じる危険性のない或い
はその危険性の極めて小さい新たなヒートポンプ用の熱
媒体（冷媒）の開発が緊急の課題となっている。

問題点を解決するための手段 本発明者は、ヒートポンプ或いは熱機関に適した熱伝達
用流体であって、且つ当然のことながら、大気中に放出
された場合にもオゾン層に及ぼす影響が小さいか或いは
影響のない新たな熱伝達用流体を得るべく種々研究を重
ねてきた。その結果、特定の構造を有する有機化合物が
その目的に適合する要件を具備していることを見昌した
。

すなわち、本発明は、下記の熱伝達用流体を提供するも
のである： １分子式・Ｒｆ　−ＮＯ２（１） （Ｒｆは、ＣＦ３．ＣＦ３Ｉ、ＣＦＨ２゜Ｃｈｉ　　Ｆ
ｓ　、　　Ｃ２Ｆ、＋　　Ｈ，Ｃ２Ｒ３Ｒ２。

Ｃ２Ｆ２　Ｒ３、Ｃ２ＦＨ４またはＣ３Ｆ７を表わす） で示される有機化合物の少なくとも一種からなる熱伝達
用流体。」 本発明による熱伝達用流体を構成する代表的な化合物の
主な物性は、以下の通りである。

１、Ｆ３Ｃ−ＮＯ２ 沸点　　　　　　−３０，０°Ｃ 臨界温度　　　　　９７°Ｃ 臨界圧力　　　　　５１　ｋｇ、／　ｃｎ’ｉ分子量　
　　　　１］、５．０１ １Ｉ、　　Ｃ２Ｒ５ＮＯ２（ペンタフルオロニ（・ロエ
タン） 沸点　　　　　　　−０，８°Ｃ 臨界温度　　　　　９７°Ｃ 臨界圧力　　　　　５１ｋｇ／ｃ漬 分子量　　　　　１１５．０１ ｍ、Ｃ３Ｒ７ＮＯ２（ヘプタフルオロニトロプロパン） 沸点　　　　　　　２３．２°Ｃ 臨界温度　　　　　　ユ４９°Ｃ 臨界圧力　　　　　３３．　２ｋｇ／ｃ艷分子量　　　
　　２１５．０４ 本発明で熱伝達用流体として使用する式（１）で示され
る化合物は、オゾン層に影響を与える塩素原子および臭
素原子を含まないので、オゾン層の破壊問題を生じる危
険性はない。

一方では、本発明で使用する化合物は、ヒートポンプ用
熱媒体としての特性にも優れており、成績係数、冷凍能
力、凝縮圧力、吐出温度などの性能において、バランス
が取れている。さらに、この化合物の沸点は、現在広く
使用されているＲ１１、Ｒ−１２，Ｒ，−２２およびＲ
−ｉ　１．４のそれに近いため、これら公知の熱媒体の
使用条件下、即ち蒸発温度−２０から１０℃および凝縮
温度３０から６０°Ｃでの使用に適している。さらに、
沸点の高い化合物については、廃熱回収などのヒートポ
ンプ用冷媒として適している。

また、本発明においては、式（１）で示される化合物を
少なくとも一種含み、Ｒ−２２（ＣＨＣＲＦ２　）、Ｒ
３２（ＣＨ２Ｆ２　）、Ｒ１２４（ＣＦ３ＣＨＣＱＦ）
、Ｒ，−１２５（ＣＦ　３　ＣＦ　２　Ｈ）　、　Ｒ１
３４ａ（ＣＦ、ＣＦ３Ｉ）、Ｒ，−１３４ （ＣＦ２ＣＦ２Ｈ）、Ｒ−１４２ｂ （ＣＨ３ＣＣＱ　Ｆ２　）、Ｒ１４３ａ（ＣＦ３ＣＨ３
）およびＲ−１５２ （ＣＨＦ　２　ＣＲ３）からなる群から選ばれた少なく
とも一種を含む混合物を熱伝達用流体として使用しても
良い。この混合物を使用する場合には、沸点の低い冷媒
を混合することにより、更に冷凍能力を向上させたり、
蒸発潜熱の大きい冷媒を混合することにより、成績係数
を向」ニさせたり、或いは冷凍機油との溶解性を改善し
たりすることかできる。

本発明で使用する式（１）の化合物或いはこれら化合物
とＲ−，２２，Ｒ−３２，Ｒ−１２４，Ｒ１２５、Ｒ−
１３４ａ、Ｒ−１４２ｂ　　Ｒ１４３ａおよびＲ−１５
２ａの少なくとも一種との混合物は、ヒートポンプ用の
熱媒体に対して要求される一般的な特性（例えは、潤滑
油との相溶性、材料に対する非浸蝕性など）に関しても
、問題はないことが確認されている。

発明の効果 本発明の熱伝達用流体によれは、下記の様な顕著な効果
が達成される。

（１）従来からＲ−１１、Ｒ−１２，Ｒ−１１４、Ｒ−
２２或いはＲ−５０２を熱媒体として使用してきたヒー
トポンプと同等以上のザイクル性能か得られる。

（２）使用する式（１）で示される化合物の熱媒体とし
ての優れた性能のゆえに、機器設計」二も有利である。

（３）仮に熱媒体が人気中に放出された場合にも、オゾ
ン層破壊の危険性はない。

実施例 以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１および比較例１〜３ 熱媒体としてＦ３Ｃ−ＮＯ２（ｈリフルオロニ）・ロメ
タン）を使用する１馬力のヒートポンプにおいて、蒸発
器における熱媒体の蒸発温度を１０°Ｃ２−５℃、５°
Ｃおよび１０°Ｃとし、凝縮器における凝縮温度を５０
°Ｃとし、過熱度および過冷却度をそれぞれ５℃および
３℃として、運転を行なった。

また、比較例として、Ｒ−１２（比較例１）、Ｒ−２２
（比較例２）およびＲ，−５０２（比較例３）を熱媒体
として使用して、−１−記と同一条件下にヒートポンプ
の運転を行なった。

これらの結果から、成績係数（ＣＯＰ）および冷凍効果
を次式により、求めた（第１図に示すモリエル線図参照
）。

Ｃ０Ｐ＝　（ｈｌ　−ｈ４　）／　（ｈ２−ｈｉ　）冷
凍効果−り、−ｈ４ ｈｌ・・・蒸発器出口の熱媒体のエンタルピーｈ２・・
・凝縮器入口の熱媒体のエンタルピーｈ４・・・蒸発器
人口の熱媒体のエンタルピー本実施例ならびに比較例で
使用した冷凍サイクルの回路図を第２図に示す。

ＣＯＰおよび冷凍能力の算出結果を比較例１〜３の結果
と対比して第３図および第４図にそれぞれ示す。

なお、第３図に示す成績係数は、Ｒ−２２を熱媒体とし
た場合の蒸発温度５°Ｃにおける測定値（ＣＯＰＢ）で
、それぞれの熱媒体の４１定値（ｃｏｐＡ）を除したも
のである。特に、本発明による熱媒体の結果は、“○“
で示しである。

また、第４図に示す冷凍能力は、Ｒ−２２を作動流体と
した場合の蒸発温度５°Ｃにおける測定値（能力Ｂ）で
、それぞれの熱媒体の測定値（能力Ａ）を除したもので
ある。本発明による熱媒体の結果は、やはり○”で示し
である。

第３図から明らかな様に、本実施例による熱媒体は、ｃ
ｏｐに関して、Ｒ−］、　２およびＲ２２と同程度の良
好な値を示している。さらに、第４図から明らかな様に
、冷凍効果に関して、Ｒ１２とＲ−２２との中間の値を
示している。

また、蒸発温度５°Ｃにおける凝縮圧力および圧縮機吐
出温度の比較結果を第１表に示す。

第１表 凝縮圧力　　　　吐出温度 （ｋｇ／ｃＩｌｉ−Ａ）　　　　　（０Ｃ）実施例１　
　　　１７　　　　　　　６０比較例１　　　　１２　
　　’　　　　　５９比較例２　　　　２０　　　　　
　　７Ｂ比較例３　　　２２ 本実施例による熱媒体の凝縮圧力および吐出温度は、Ｒ
−２２よりも低い値を示しており、機器設計上有利であ
る。

以上の結果から、Ｆ１ａ−ＮＯ２を熱媒体として使用す
る本実施例においては、従来から広く使用されているＲ
−１２、Ｒ−２２およびＲ−５０２を使用するヒートポ
ンプと同等のサイクル性能か得られており、本発明は、
機器設計上からも有利であることが、明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例において成績係数（ＣＯＰ）および冷
凍効果水めるために使用したモリエル線図である。 第２図は、本実施例ならびに比較例で使用した冷凍ザイ
クルの回路図である。 第３図は、実施例１および比較例１〜３によるＣＯＰを
示すグラフである。 第４図は、実施例１および比較例１〜３による冷凍能力
を示すグラフである。 （以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分子式：Ｒｆ−ＮＯ＿２（１） （Ｒｆは、ＣＦ＿３、ＣＦ＿２Ｈ、ＣＦＨ＿２、Ｃ＿２
   Ｆ＿５、Ｃ＿２Ｆ＿４Ｈ、Ｃ＿２Ｆ＿３Ｈ＿２、Ｃ＿２
   Ｆ＿２Ｈ＿３、Ｃ＿２ＦＨ＿４またはＣ＿３Ｆ＿７を表
   わす） で示される有機化合物の少なくとも一種からなる熱伝達
   用流体。