JPH05117649A - Working fluid - Google Patents

Working fluid

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JPH05117649A
JPH05117649A JP3281041A JP28104191A JPH05117649A JP H05117649 A JPH05117649 A JP H05117649A JP 3281041 A JP3281041 A JP 3281041A JP 28104191 A JP28104191 A JP 28104191A JP H05117649 A JPH05117649 A JP H05117649A
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JP
Japan
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temperature
vapor
liquid equilibrium
working fluid
pressure
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Application number
JP3281041A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Yoshida
雄二 吉田
Shozo Funakura
正三 船倉
Kazuo Nakatani
和生 中谷
Minoru Tagashira
實 田頭
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide a working fluid which hardly affects the ozone layer in the stratosphere and can substitute for R22. CONSTITUTION:A working fluid comprising about 10 to about 55wt.%, pref. about 10 to about 45wt.%, trifluoromethane (CHF3), 0 to about 90wt.% tetrafluoroethane (C2B2F4), and 0 to about 90wt.%, pref. 0 to about 85wt.%, chlorotetrafluoroethane (C2HClF4).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エアコン・冷凍機等の
ヒートポンプ装置に使用される作動流体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a working fluid used in heat pump devices such as air conditioners and refrigerators.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、エアコン・冷凍機等のヒートポン
プ装置においては、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50℃の範囲において通常使
用される。中でもクロロジフルオロメタン(CHClF
2、R22)は家庭用エアコン、ビル用エアコンや大型
冷凍機等の作動流体として幅広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, heat pumps for air conditioners, refrigerators, etc.
In the device, CFCs (hereinafter R ○
Halogenated hydrocarbon water called ◯ or R ○○○)
The element is known, and the usage temperature is the condensation temperature and / or
Or when the evaporation temperature is in the range of about 0 to about 50 ° C
Used. Among them, chlorodifluoromethane (CHClF
2, R22) is a home air conditioner, building air conditioner or large
Widely used as a working fluid for refrigerators and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年フ
ロンによる成層圏オゾン層破壊が地球規模の環境問題と
なっており、成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)については、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
きがある。さて、R22はオゾン破壊係数(トリクロロ
フルオロメタン(CCl3F)の成層圏オゾン破壊能力
を1としたときの成層圏オゾン破壊能力、以下ODPと
記す)が0.05と微少であり、特定フロンではないも
のの将来的に使用量の増大が予想され、冷凍・空調機器
が広く普及した現在、R22の使用量及び生産量の増大
が人類の生活環境に与える影響も大きくなるものと予想
されている。従って、成層圏オゾン破壊能力が小である
ものの、若干の破壊能力があるとされるR22の代替と
なる作動流体の早期開発も強く要望されている。
However, in recent years, the depletion of the stratospheric ozone layer by CFCs has become a global environmental problem, and regarding CFCs (hereinafter referred to as specific CFCs) that have great ozone depletion potential in the stratosphere, The amount of use and production has already been regulated by international treaties, and there is a movement to abolish the use and production of specified CFCs in the future. By the way, R22 has a very small ozone depletion coefficient (stratospheric ozone depletion capacity when trichlorofluoromethane (CCl 3 F) has a stratospheric ozone depletion capacity of 1; hereinafter referred to as ODP), which is as small as 0.05, not a specific CFC. However, it is expected that the usage amount will increase in the future, and now that the refrigeration / air-conditioning equipment has become widespread, the increase in the usage amount and the production amount of R22 will have a great influence on the human living environment. Therefore, there is a strong demand for early development of a working fluid that substitutes R22, which has a small ozone depletion ability in the stratosphere but is said to have some depletion ability.

【0004】本発明は、上述の問題に鑑みて試されたも
ので、成層圏オゾン層に及ぼす影響がさらに小さい、R
22の代替となる作動流体を提供するものである。
The present invention has been tried in view of the above-mentioned problems, and has a smaller influence on the stratospheric ozone layer.
22 to provide an alternative working fluid.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、少なくとも、トリフルオロメタン(CHF
3)とテトラフルオロエタン(C224)とクロロテト
ラフルオロエタン(C 2HClF4)の三種のフロン類を
含み、トリフルオロメタン略10〜略55重量%、テト
ラフルオロエタン0〜略90重量%、クロロテトラフル
オロエタン0〜略90重量%の組成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略10
〜略45重量%、テトラフルオロエタン0〜略90重量
%、クロロテトラフルオロエタン0〜略85重量%の組
成範囲が望ましいものである。
The present invention solves the above problems.
At least trifluoromethane (CHF
3) And tetrafluoroethane (C2H2FFour) And Chlorotet
Rafluoroethane (C 2HClFFour) Three types of CFCs
Including, about 10 to about 55 wt% trifluoromethane, Tet
Lafluoroethane 0-about 90% by weight, chlorotetraflu
The composition range of 0-90% by weight of oroethane
It is a characteristic, especially trifluoromethane approximately 10
~ About 45% by weight, tetrafluoroethane 0 to about 90% by weight
%, Chlorotetrafluoroethane 0 to approximately 85% by weight
The range is desirable.

【0006】[0006]

【作用】本発明は、上述の組合せによって、作動流体
を、分子構造中に塩素を含まず、オゾン破壊能力のほと
んどないフロン類であるトリフルオロメタン(ODP=
0)とテトラフルオロエタン(ODP=0)、および分
子構造中に塩素・水素を共に含み、オゾン破壊能力の極
めて小さいフロン類である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、成層
圏オゾン層に及ぼす影響をR22よりもさらに小さくす
ることを可能とするものである。特に、トリフルオロメ
タンとテトラフルオロエタンとクロロテトラフルオロエ
タンは不燃性であるため、これらを混合することによ
り、混合物も不燃性にできるものであり、本発明のよう
にR22の代替となる組成範囲を特定したものは初めて
である。
According to the present invention, trifluoromethane (ODP = ODF), which is a CFC containing no chlorine in its molecular structure and having almost no ozone depletion ability, is used as a working fluid by the above combination.
0) and tetrafluoroethane (ODP = 0), and a mixture of chlorotetrafluoroethane (ODP = 0.02), which is a CFC containing both chlorine and hydrogen in the molecular structure and having an extremely small ozone depletion ability. This makes it possible to make the influence on the stratospheric ozone layer smaller than that of R22. In particular, since trifluoromethane, tetrafluoroethane, and chlorotetrafluoroethane are nonflammable, the mixture can also be made nonflammable by mixing them, and the composition range as an alternative to R22 as in the present invention is set. This is the first time I have identified.

【0007】さて、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る。トリフ
ルオロメタンは、臨界温度が低く(25.7℃)、蒸気
圧が高いために、単独では略0〜略50℃の利用温度の
エアコン・冷凍機等のヒートポンプ装置には使用できな
いが、現在でも市販されており、かかる混合物とするこ
とによって実用的なR22の代替となる作動流体を構成
することが可能となるものである。
The present invention is in particular a mixture of three or more freons, including trifluoromethane. Since trifluoromethane has a low critical temperature (25.7 ° C) and a high vapor pressure, it cannot be used alone in heat pump devices such as air conditioners and refrigerators having operating temperatures of approximately 0 to approximately 50 ° C. It is commercially available, and by using such a mixture, it becomes possible to construct a working fluid that is a practical substitute for R22.

【0008】又、本発明は上述の組成範囲とすることに
よって、エアコン・冷凍機等のヒートポンプ装置の利用
温度である略0〜略50℃においてR22と同程度の蒸
気圧を有し、R22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。従っ
て上述の組合せおよび組成範囲におけるODPも0〜
0.018と予想され、R22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
勾配をもつため、熱源流体との温度差を近接させたロレ
ンツサイクルを構成することにより、R22よりも高い
成績係数を期待できるものである。
Further, the present invention has the above composition range so that it has a vapor pressure similar to that of R22 at about 0 to about 50 ° C., which is a use temperature of a heat pump device such as an air conditioner / refrigerator. Alternatively, it is possible to provide a working fluid that can be used in existing equipment. Therefore, the ODP in the above combination and composition range is 0 to
It is expected to be 0.018, and is a very promising working fluid as an alternative to R22. Further, since such a mixture becomes a non-azeotropic mixture and has a temperature gradient in the condensation process and the evaporation process, a coefficient of performance higher than that of R22 can be expected by constructing a Lorentz cycle in which the temperature difference from the heat source fluid is close. Is.

【0009】また一般に、成層圏オゾン破壊能力がある
フロン類は、そのODPの値の大きさにつれて地球温暖
化の効果も大きい傾向があるが、本発明による作動流体
はODPが極めて小さいフロン類のみの三種以上から成
る混合物によって構成されているため、地球温暖化の効
果はR22と同程度あるいはR22未満と推定され、最
近世界的問題となっている地球温暖化への寄与を小とす
ることをも可能とするものである。
In general, CFCs having a stratospheric ozone depletion ability tend to have a great effect on global warming as the ODP value increases, but the working fluid according to the present invention is composed only of CFCs having an extremely small ODP. Since it is composed of a mixture of three or more kinds, it is estimated that the effect of global warming is similar to R22 or less than R22, and it is possible to reduce the contribution to global warming, which has become a global problem recently. It is possible.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明による作動流体の実施例につい
て、図を用いて説明する。
Embodiments of the working fluid according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は、トリフルオロメタン(R23)、
1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134
a)、2−クロロ−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よって構
成される作動流体の、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。本三角座標
においては、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成比(重量比)
は、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成比に対応す
る。図1において1は、温度0℃・圧力4.044kg
/cm2Gにおける混合物の気液平衡線であり、この温
度・圧力はR22の飽和状態に相当する。気液平衡線
(R22 0℃相当)1の上側の線は飽和気相線、気液
平衡線(R22 0℃相当)1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
状態となる。また2は、温度50℃・圧力18.782
kg/cm2Gにおける混合物の気液平衡線であり、こ
の温度・圧力もR22の飽和状態に相当する。R23を
単独で使用すると、50℃においては臨界温度を超えて
しまうものの、かかる混合物となすことによって飽和状
態が存在し、略0〜略50℃の利用温度のエアコン・冷
凍機等のヒートポンプ装置に使用することが可能となる
ものである。図からわかるように、R23、R134a
及びR124がそれぞれ略10〜略55重量%、0〜略
90重量%、0〜略90重量%となるような組成範囲
は、略0〜略50℃の利用温度においてR22とほぼ同
等の蒸気圧を有するため望ましい。さらに、R23、R
134a及びR124がそれぞれ略10〜略45重量
%、0〜略90重量%、0〜略85重量%となるような
組成範囲は、0℃と50℃の間のすべての利用温度にお
いてR22とほぼ同等の蒸気圧を有するため特に望まし
い。
FIG. 1 shows trifluoromethane (R23),
1,1,1,2-Tetrafluoroethane (R134
a), the equilibrium state at a constant temperature and a constant pressure of a working fluid composed of a mixture of three types of CFCs of 2-chloro-1,1,1,2-tetrafluoroethane (R124) is determined using triangular coordinates. It is shown. In this triangular coordinate, a single substance is arranged counterclockwise from the upper apex at each vertex of the triangle in descending order of boiling point,
Composition ratio (weight ratio) of each component at a point on the coordinate plane
Is represented by the ratio of the distance between the point and each side of the triangle. At this time, the distance between the point and the side of the triangle corresponds to the composition ratio of the substance described at the apex of the triangular coordinate on the side opposite to the side. In FIG. 1, 1 indicates a temperature of 0 ° C. and a pressure of 4.044 kg.
/ Cm 2 G It is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture, and this temperature and pressure correspond to the saturated state of R22. The upper line of the vapor-liquid equilibrium line (corresponding to R22 0 ° C) 1 represents the saturated vapor phase line, and the lower line of the vapor-liquid equilibrium line (R22 0 ° C equivalent) 1 represents the saturated liquidus line. The vapor-liquid equilibrium state will be reached in the range. In addition, 2 is temperature 50 ℃, pressure 18.782
It is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture at kg / cm 2 G, and this temperature / pressure also corresponds to the saturated state of R22. When R23 is used alone, it exceeds the critical temperature at 50 ° C, but due to such a mixture, a saturated state exists, and the heat pump device such as an air conditioner / refrigerator having a use temperature of about 0 to about 50 ° C is used. It is possible to use. As you can see, R23, R134a
And R124 are in the range of about 10 to about 55% by weight, 0 to about 90% by weight, and 0 to about 90% by weight, respectively. Desirable because it has Furthermore, R23, R
The composition range such that 134a and R124 are approximately 10 to approximately 45% by weight, 0 to approximately 90% by weight, and 0 to approximately 85% by weight, respectively, is approximately the same as R22 at all use temperatures between 0 ° C and 50 ° C. It is particularly desirable because it has comparable vapor pressure.

【0012】図1中の点A1〜点F1における作動流体の
組成を(表1)に示す。
The composition of the working fluid at points A 1 to F 1 in FIG. 1 is shown in (Table 1).

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】点A1〜点C1は気液平衡線(R22 50
℃相当)2の飽和気相線上に、点D 1〜点F1は気液平衡
線(R22 50℃相当)2の飽和液相線上にあり、共
に気液平衡線(R22 0℃相当)1の飽和気相線及び
気液平衡線(R22 0℃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ら、温度0℃・圧力4.0
44kg/cm2G(R22の飽和状態に相当)におい
ては気液平衡状態となる。従って、表1に示された組成
を有する作動流体は、0℃・50℃におけるR22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R22の飽和蒸気圧で操作することにより、R22
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。
Point A1~ Point C1Is the vapor-liquid equilibrium line (R2250
On the saturated vapor phase line of 2) 1~ Point F1Is vapor-liquid equilibrium
Line (R22 50 ° C equivalent) is on the saturated liquidus line 2
The vapor-liquid equilibrium line (R220 0 ° C) 1 saturated gas phase line and
Both lines of saturated liquidus of vapor-liquid equilibrium line (equivalent to R220 ° C) 1.
The temperature is 0 ° C and the pressure is 4.0 because it is in the range sandwiched by
44 kg / cm2G (equivalent to R22 saturation) odor
The gas-liquid equilibrium state. Therefore, the composition shown in Table 1
Working fluids with
Saturated state or vapor-liquid equilibrium state is realized under the condition of sum vapor pressure.
At the operating temperature of about 0 to about 50 ° C,
By operating at the saturated vapor pressure of R22
It is possible to obtain a condensation temperature and an evaporation temperature almost equal to
It is something.

【0015】ここでは、気液平衡線(R22 50℃相
当)2上の点についてのみ説明したが、点A1〜点F1
内側にある点、すなわち、温度0℃・圧力4.044k
g/cm2G及び温度50℃・圧力18.782kg/
cm2G(両者ともR22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R22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。
Here, only the point on the gas-liquid equilibrium line (corresponding to R22 of 50 ° C.) 2 is explained, but the point inside the points A 1 to F 1 , that is, temperature 0 ° C. and pressure 4.044 k.
g / cm 2 G, temperature 50 ° C, pressure 18.782 kg /
By similarly operating a working fluid having a composition in a gas-liquid equilibrium state at cm 2 G (both corresponding to the saturated state of R22), a condensation temperature almost equal to that of R22 at a use temperature of about 0 to about 50 ° C. -It is possible to obtain the evaporation temperature.

【0016】図2は、R23、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成される作動流体の、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。図2において3は、温度0℃・圧力4.04
4kg/cm2Gにおける混合物の気液平衡線であり、
また4は、温度50℃・圧力18.782kg/cm2
Gにおける混合物の気液平衡線である。この場合には、
R23、R134及びR124がそれぞれ略10〜略5
5重量%、0〜略90重量%、0〜略90重量%となる
ような組成範囲が、R22とほぼ同等の蒸気圧を有する
ため望ましく、R23、R134及びR124がそれぞ
れ略15〜略45重量%、0〜略85重量%、0〜略8
5重量%となるような組成範囲が、特に望ましい。
FIG. 2 shows that the working fluid composed of a mixture of three fluorocarbons R23, 1,1,2,2-tetrafluoroethane (R134) and R124 has a constant temperature.
The equilibrium state at a constant pressure is shown using triangular coordinates. In FIG. 2, 3 indicates a temperature of 0 ° C. and a pressure of 4.04.
Is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture at 4 kg / cm 2 G,
Further, 4 is a temperature of 50 ° C. and a pressure of 18.782 kg / cm 2
3 is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture in G. In this case,
R23, R134 and R124 are each approximately 10 to approximately 5
A composition range of 5% by weight, 0 to about 90% by weight, and 0 to about 90% by weight is desirable because it has a vapor pressure almost equal to that of R22, and R23, R134, and R124 are each about 15 to about 45% by weight. %, 0 to about 85% by weight, 0 to about 8
A composition range of 5% by weight is particularly desirable.

【0017】図2中の点A2〜点F2における作動流体の
組成を(表2)に示す。
The composition of the working fluid at points A 2 to F 2 in FIG. 2 is shown in (Table 2).

【0018】[0018]

【表2】 [Table 2]

【0019】点A2〜点C2は気液平衡線(R22 50
℃相当)4の飽和気相線上に、点D 2〜点F2は気液平衡
線(R22 50℃相当)4の飽和液相線上にあり、共
に気液平衡線(R22 0℃相当)3の飽和気相線及び
気液平衡線(R22 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ら、温度0℃・圧力4.0
44kg/cm2G(R22の飽和状態に相当)におい
ては気液平衡状態となる。従って、表2に示された組成
を有する作動流体は、0℃・50℃におけるR22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R22の飽和蒸気圧で操作することにより、R22
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。
Point A2~ Point C2Is the vapor-liquid equilibrium line (R2250
On the saturated vapor line of 4) 2~ Point F2Is vapor-liquid equilibrium
Line (R22 50 ° C equivalent) is on the saturated liquidus line 4 and
And the saturated vapor phase line of vapor-liquid equilibrium line (R220 0 ° C) 3 and
Both lines of saturated liquidus of vapor-liquid equilibrium line (R220 0 ° C equivalent) 3
The temperature is 0 ° C and the pressure is 4.0 because it is in the range sandwiched by
44 kg / cm2G (equivalent to R22 saturation) odor
The gas-liquid equilibrium state. Therefore, the composition shown in Table 2
Working fluids with
Saturated state or vapor-liquid equilibrium state is realized under the condition of sum vapor pressure.
At the operating temperature of about 0 to about 50 ° C,
By operating at the saturated vapor pressure of R22
It is possible to obtain a condensation temperature and an evaporation temperature almost equal to
It is something.

【0020】ここでは、気液平衡線(R22 50℃相
当)4上の点についてのみ説明したが、点A2〜点F2
内側にある点、すなわち、温度0℃・圧力4.044k
g/cm2G及び温度50℃・圧力18.782kg/
cm2G(両者ともR22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R22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。
Although only the point on the vapor-liquid equilibrium line (R22 of 50 ° C.) 4 has been described here, the point inside the points A 2 to F 2 , that is, the temperature of 0 ° C. and the pressure of 4.044 k.
g / cm 2 G, temperature 50 ° C, pressure 18.782 kg /
By similarly operating a working fluid having a composition in a gas-liquid equilibrium state at cm 2 G (both corresponding to the saturated state of R22), a condensation temperature almost equal to that of R22 at a use temperature of about 0 to about 50 ° C. -It is possible to obtain the evaporation temperature.

【0021】図3は、R23、R134a、1−クロロ
−1,1,2,2−テトラフルオロエタン(R124
a)の三種のフロン類の混合物によって構成される作動
流体の、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。図3において5は、温度
0℃・圧力4.044kg/cm2Gにおける混合物の
気液平衡線であり、この温度・圧力はR22の飽和状態
に相当する。気液平衡線(R22 0℃相当)5の上側
の線は飽和気相線、気液平衡線(R22 0℃相当)5
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る。また6は、温度5
0℃・圧力18.782kg/cm2Gにおける混合物
の気液平衡線であり、この温度・圧力もR22の飽和状
態に相当する。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の、かかる混合物と
なすことによって飽和状態が存在し、略0〜略50℃の
利用温度のエアコン・冷凍機等のヒートポンプ装置に使
用することが可能となるものである。図からわかるよう
に、R23、R134a及びR124aがそれぞれ略1
0〜略55重量%、0〜略90重量%、0〜略90重量
%となるような組成範囲は、略0〜略50℃の利用温度
においてR22とほぼ同等の蒸気圧を有するため望まし
い。さらに、R23、R134a及びR124aがそれ
ぞれ略10〜略45重量%、0〜略90重量%、0〜略
85重量%となるような組成範囲は、0℃と50℃の間
のすべての利用温度においてR22とほぼ同等の蒸気圧
を有するため特に望ましい。
FIG. 3 shows R23, R134a, 1-chloro-1,1,2,2-tetrafluoroethane (R124
3 is a diagram showing the equilibrium state of a working fluid composed of a mixture of three types of freons of a) at a constant temperature and a constant pressure by using triangular coordinates. In FIG. 3, 5 is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture at a temperature of 0 ° C. and a pressure of 4.044 kg / cm 2 G, and this temperature and pressure correspond to the saturated state of R22. The upper line of the vapor-liquid equilibrium line (corresponding to R22 0 ° C) 5 is the saturated vapor phase line, and the vapor-liquid equilibrium line (corresponding to R22 0 ° C) 5
The lower line represents the saturated liquidus line, and a gas-liquid equilibrium state is reached in the range sandwiched by the two lines. 6 is temperature 5
This is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture at 0 ° C. and a pressure of 18.782 kg / cm 2 G, and this temperature and pressure also correspond to the saturated state of R22. When R23 is used alone, it exceeds the critical temperature at 50 ° C, but due to such a mixture, a saturated state exists, and the heat pump device such as an air conditioner / refrigerator having a use temperature of about 0 to about 50 ° C is used. It is possible to use. As can be seen from the figure, R23, R134a, and R124a are each approximately 1
The composition range of 0 to about 55% by weight, 0 to about 90% by weight, and 0 to about 90% by weight is desirable because it has a vapor pressure almost equal to that of R22 at a use temperature of about 0 to about 50 ° C. Furthermore, the composition range such that R23, R134a and R124a are about 10 to about 45% by weight, 0 to about 90% by weight and 0 to about 85% by weight, respectively, should be used at all temperatures between 0 ° C and 50 ° C. Is particularly desirable because it has a vapor pressure almost equal to that of R22.

【0022】図3中の点A3〜点F3における作動流体の
組成を(表3)に示す。
The composition of the working fluid at points A 3 to F 3 in FIG. 3 is shown in (Table 3).

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】点A3〜点C3は気液平衡線(R22 50
℃相当)6の飽和気相線上に、点D 3〜点F3は気液平衡
線(R22 50℃相当)6の飽和液相線上にあり、共
に気液平衡線(R22 0℃相当)5の飽和気相線及び
気液平衡線(R22 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ら、温度0℃・圧力4.0
44kg/cm2G(R22の飽和状態に相当)におい
ては気液平衡状態となる。従って、表3に示された組成
を有する作動流体は、0℃・50℃におけるR22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R22の飽和蒸気圧で操作することにより、R22
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。
Point A3~ Point C3Is the vapor-liquid equilibrium line (R2250
On the saturated vapor line of 6) 3~ Point F3Is vapor-liquid equilibrium
Line (R22 50 ° C equivalent) is on the saturated liquidus line 6
The vapor-liquid equilibrium line (equivalent to R220 ° C) 5, the saturated vapor phase line, and
Gas-liquid equilibrium line (equivalent to R220 ° C) 5 both saturated liquidus lines
The temperature is 0 ° C and the pressure is 4.0 because it is in the range sandwiched by
44 kg / cm2G (equivalent to R22 saturation) odor
The gas-liquid equilibrium state. Therefore, the composition shown in Table 3
Working fluids with
Saturated state or vapor-liquid equilibrium state is realized under the condition of sum vapor pressure.
At the operating temperature of about 0 to about 50 ° C,
By operating at the saturated vapor pressure of R22
It is possible to obtain a condensation temperature and an evaporation temperature almost equal to
It is something.

【0025】ここでは、気液平衡線(R22 50℃相
当)6上の点についてのみ説明したが、点A3〜点F3
内側にある点、すなわち、温度0℃・圧力4.044k
g/cm2G及び温度50℃・圧力18.782kg/
cm2G(両者ともR22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R22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。
Although only the point on the gas-liquid equilibrium line (R22 at 50 ° C.) 6 is described here, the point inside the points A 3 to F 3 , that is, temperature 0 ° C. and pressure 4.044 k.
g / cm 2 G, temperature 50 ° C, pressure 18.782 kg /
By similarly operating a working fluid having a composition in a gas-liquid equilibrium state at cm 2 G (both corresponding to the saturated state of R22), a condensation temperature almost equal to that of R22 at a use temperature of about 0 to about 50 ° C. -It is possible to obtain the evaporation temperature.

【0026】図4は、R23、R134、R124aの
三種のフロン類の混合物によって構成される作動流体
の、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。図4において7は、温度0℃
・圧力4.044kg/cm2Gにおける混合物の気液
平衡線であり、また8は、温度50℃・圧力18.78
2kg/cm2Gにおける混合物の気液平衡線である。
この場合には、R23、R134及びR124aがそれ
ぞれ略10〜略55重量%、0〜略90重量%、0〜略
90重量%となるような組成範囲が、R22とほぼ同等
の蒸気圧を有するため望ましく、R23、R134及び
R124aがそれぞれ略15〜略45重量%、0〜略8
5重量%、0〜略85重量%となるような組成範囲が、
特に望ましい。
FIG. 4 shows, using triangular coordinates, the equilibrium state of a working fluid composed of a mixture of three types of freons R23, R134 and R124a at a constant temperature and a constant pressure. In FIG. 4, 7 indicates a temperature of 0 ° C.
-Vapor-liquid equilibrium line of the mixture at a pressure of 4.044 kg / cm 2 G, and 8 is a temperature of 50 ° C and a pressure of 18.78
3 is a vapor-liquid equilibrium line of the mixture at 2 kg / cm 2 G.
In this case, the composition range in which R23, R134, and R124a are approximately 10 to approximately 55% by weight, 0 to approximately 90% by weight, and 0 to approximately 90% by weight, respectively, has a vapor pressure substantially equal to that of R22. Therefore, it is desirable that R23, R134, and R124a are approximately 15 to approximately 45% by weight, and 0 to approximately 8 respectively.
The composition range of 5% by weight, 0 to about 85% by weight,
Especially desirable.

【0027】図4中の点A4〜点F4における作動流体の
組成を(表4)に示す。
The composition of the working fluid at points A 4 to F 4 in FIG. 4 is shown in (Table 4).

【0028】[0028]

【表4】 [Table 4]

【0029】点A4〜点C4は気液平衡線(R22 50
℃相当)8の飽和気相線上に、点D 4〜点F4は気液平衡
線(R22 50℃相当)8の飽和液相線上にあり、共
に気液平衡線(R22 0℃相当)7の飽和気相線及び
気液平衡線(R22 0℃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ら、温度0℃・圧力4.0
44kg/cm2G(R22の飽和状態に相当)におい
ては気液平衡状態となる。従って、表4に示された組成
を有する作動流体は、0℃・50℃におけるR22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R22の飽和蒸気圧で操作することにより、R22
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。
Point AFour~ Point CFourIs the vapor-liquid equilibrium line (R2250
On the saturated vapor line of 8) Four~ Point FFourIs vapor-liquid equilibrium
Line (equivalent to R22 50 ° C) on the saturated liquidus line 8
The vapor-liquid equilibrium line (equivalent to R220 ° C) 7, the saturated vapor line, and
Gas-liquid equilibrium line (R220 equivalent to 0 ° C) 7 both saturated liquidus lines
The temperature is 0 ° C and the pressure is 4.0 because it is in the range sandwiched by
44 kg / cm2G (equivalent to R22 saturation) odor
The gas-liquid equilibrium state. Therefore, the composition shown in Table 4
Working fluids with
Saturated state or vapor-liquid equilibrium state is realized under the condition of sum vapor pressure.
At the operating temperature of about 0 to about 50 ° C,
By operating at the saturated vapor pressure of R22
It is possible to obtain a condensation temperature and an evaporation temperature almost equal to
It is something.

【0030】ここでは、気液平衡線(R22 50℃相
当)8上の点についてのみ説明したが、点A4〜点F4
内側にある点、すなわち、温度0℃・圧力4.044k
g/cm2G及び温度50℃・圧力18.782kg/
cm2G(両者ともR22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R22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。
Although only the points on the gas-liquid equilibrium line (R22 at 50 ° C.) 8 are described here, points inside the points A 4 to F 4 , that is, temperature 0 ° C. and pressure 4.044 k.
g / cm 2 G, temperature 50 ° C, pressure 18.782 kg /
By similarly operating a working fluid having a composition in a gas-liquid equilibrium state at cm 2 G (both corresponding to the saturated state of R22), a condensation temperature almost equal to that of R22 at a use temperature of about 0 to about 50 ° C. -It is possible to obtain the evaporation temperature.

【0031】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成されているが、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
を構成することも勿論可能であり、この場合、トリフル
オロメタン略10〜略55重量%、テトラフルオロエタ
ン0〜略90重量%、クロロテトラフルオロエタン0〜
略90重量%となるような組成範囲は、略0〜略50℃
の利用温度においてR22とほぼ同等の蒸気圧を有する
ため望ましい。さらに、トリフルオロメタン略10〜略
45重量%、テトラフルオロエタン0〜略90重量%、
クロロテトラフルオロエタン0〜略85重量%となるよ
うな組成範囲は、0℃と50℃の間のすべての利用温度
においてR22とほぼ同等の蒸気圧を有するため特に望
ましい。特に上述の組合せおよび組成範囲におけるOD
Pも0〜0.018と予想され、R22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
いて温度勾配をもつため、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成することにより、R22よ
りも高い成績係数を期待できるものである。
In the above embodiments, the working fluid is composed of a mixture of three types of freons, but it is of course possible to form the working fluid by a mixture of four or more types of freon including structural isomers. In this case, trifluoromethane approximately 10 to approximately 55% by weight, tetrafluoroethane 0 to approximately 90% by weight, chlorotetrafluoroethane 0 to
The composition range of about 90% by weight is about 0 to about 50 ° C.
It is desirable because it has a vapor pressure almost equal to that of R22 at the utilization temperature of. Furthermore, trifluoromethane approximately 10 to approximately 45% by weight, tetrafluoroethane 0 to approximately 90% by weight,
A composition range of 0 to about 85% by weight of chlorotetrafluoroethane is particularly desirable because it has a vapor pressure almost equal to that of R22 at all use temperatures between 0 ° C and 50 ° C. OD especially in the above-mentioned combinations and composition ranges
P is also expected to be 0 to 0.018, which is an extremely promising working fluid as a substitute for R22. Further, since such a mixture becomes a non-azeotropic mixture and has a temperature gradient in the condensation process and the evaporation process, a coefficient of performance higher than that of R22 can be expected by constructing a Lorentz cycle in which the temperature difference from the heat source fluid is close. Is.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、作動流体を、分子構造中に塩素を含まない二種のフ
ロン類と、分子構造中に塩素・水素を共に含みオゾン破
壊能力の極めて小さい一種のフロン類の三種以上から成
る混合物となし、その組成範囲を特定するものであり、
次のような効果を有する。 (1)成層圏オゾン層に及ぼす影響をR22よりもさら
に小さくする作動流体の選択の幅を拡大することが可能
である。 (2)オゾン破壊能力の極めて小さいフロン類として不
燃性のクロロテトラフルオロエタンを選択し、オゾン破
壊能力のほとんどないフロン類として不燃性のトリフル
オロメタンとテトラフルオロエタンを選択したから、混
合物も不燃性とすることができる。 (3)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R22と同程度の蒸気圧を有し、R2
2の代替として現行機器で使用可能である。 (4)非共沸混合物の温度勾配の性質を利用して、R2
2よりも高い成績係数を期待できる。
EFFECTS OF THE INVENTION As is clear from the above description, according to the present invention, the working fluid contains two types of CFCs containing no chlorine in the molecular structure and an ozone depletion ability containing both chlorine and hydrogen in the molecular structure. It is a mixture consisting of three or more kinds of extremely small one of CFCs, and specifies its composition range,
It has the following effects. (1) It is possible to expand the range of selection of the working fluid that makes the influence on the stratospheric ozone layer smaller than that of R22. (2) Non-flammable chlorotetrafluoroethane was selected as a CFC with extremely low ozone depletion ability, and non-combustible trifluoromethane and tetrafluoroethane were selected as CFCs with almost no ozone depletion ability. Can be (3) R2 has a vapor pressure similar to that of R22 at the operating temperature of equipment that cannot be used with trifluoromethane alone.
It can be used with existing equipment as an alternative to item 2. (4) Utilizing the property of the temperature gradient of the non-azeotropic mixture, R2
A coefficient of performance higher than 2 can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】三種のフロン類の混合物によって構成される作
動流体の、一定温度・一定圧力における平衡状態を示す
三角座標図
FIG. 1 is a triangular coordinate diagram showing an equilibrium state of a working fluid composed of a mixture of three types of freons at a constant temperature and a constant pressure.

【図2】三種のフロン類の混合物によって構成される作
動流体の、一定温度・一定圧力における平衡状態を示す
三角座標図
FIG. 2 is a triangular coordinate diagram showing an equilibrium state of a working fluid composed of a mixture of three types of CFCs at a constant temperature and a constant pressure.

【図3】三種のフロン類の混合物によって構成される作
動流体の、一定温度・一定圧力における平衡状態を示す
三角座標図
FIG. 3 is a triangular coordinate diagram showing an equilibrium state of a working fluid composed of a mixture of three types of freons at a constant temperature and a constant pressure.

【図4】三種のフロン類の混合物によって構成される作
動流体の、一定温度・一定圧力における平衡状態を示す
三角座標図
FIG. 4 is a triangular coordinate diagram showing an equilibrium state of a working fluid composed of a mixture of three types of freons at a constant temperature and a constant pressure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 気液平衡線(R22 0℃相当) 2 気液平衡線(R22 50℃相当) 3 気液平衡線(R22 0℃相当) 4 気液平衡線(R22 50℃相当) 5 気液平衡線(R22 0℃相当) 6 気液平衡線(R22 50℃相当) 7 気液平衡線(R22 0℃相当) 8 気液平衡線(R22 50℃相当) 1 Gas-liquid equilibrium line (R22 0 ° C equivalent) 2 Gas-liquid equilibrium line (R22 50 ° C equivalent) 3 Gas-liquid equilibrium line (R22 0 ° C equivalent) 4 Gas-liquid equilibrium line (R22 50 ° C equivalent) 5 Gas-liquid equilibrium line ( R22 0 ° C equivalent) 6 Gas-liquid equilibrium line (R22 50 ° C equivalent) 7 Gas-liquid equilibrium line (R22 0 ° C equivalent) 8 Gas-liquid equilibrium line (R22 50 ° C equivalent)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田頭 實 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Minoru Tagashira 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トリフルオロメタン10〜55重量%以
下、テトラフルオロエタン90重量%以下、クロロテト
ラフルオロエタン90重量%以下の少なくとも三種のフ
ロン類を含む作動流体。
1. A working fluid containing at least three types of CFCs in an amount of 10 to 55% by weight of trifluoromethane, 90% by weight or less of tetrafluoroethane, and 90% by weight or less of chlorotetrafluoroethane.
【請求項2】トリフルオロメタン10〜45重量%以
下、テトラフルオロエタン90重量%以下、クロロテト
ラフルオロエタン85重量%以下であることを特徴とす
る作動流体。
2. A working fluid comprising 10 to 45 wt% or less of trifluoromethane, 90 wt% or less of tetrafluoroethane, and 85 wt% or less of chlorotetrafluoroethane.
JP3281041A 1991-10-28 1991-10-28 Working fluid Pending JPH05117649A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11450487B2 (en) 2016-07-15 2022-09-20 Nanotek Instruments Group, Llc Humic acid-based supercapacitors

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US11450487B2 (en) 2016-07-15 2022-09-20 Nanotek Instruments Group, Llc Humic acid-based supercapacitors

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