JPH08176537A - 作動流体 - Google Patents

作動流体

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JPH08176537A
JPH08176537A JP6323038A JP32303894A JPH08176537A JP H08176537 A JPH08176537 A JP H08176537A JP 6323038 A JP6323038 A JP 6323038A JP 32303894 A JP32303894 A JP 32303894A JP H08176537 A JPH08176537 A JP H08176537A
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JP
Japan
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point
working fluid
refrigerant
octafluoropropane
cyclopropane
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Pending
Application number
JP6323038A
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English (en)
Inventor
Hisanori Kataoka
久典 片岡
Masami Ikemoto
真佐美 池元
Michihiro Kurokawa
通広 黒河
Kenji Nasako
賢二 名迫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オゾン破壊係数が0で、且つR22と同等ま
たはそれ以上の冷媒特性を有する作動流体を提供するも
のである。 【構成】 オクタフルオロプロパン60重量%以下、シ
クロプロパン40重量%以下、残部が1,1-ジフルオロエ
タンであって、オクタフルオロプロパン及びシクロプロ
パンの成分比が添付の図8に示す点A(30,15)、点B
(25,20)、点C(25,40)、点D(50,35)、点E(60,
30)、点F(45,15)及び点G(45, 0)で囲まれる範囲
であり、少なくとも前記三種の成分を含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房運転や給湯・冷
凍などに供するヒートポンプ装置に使用され、且つオゾ
ン層を破壊する危険性のない作動流体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、室内空調に利用するヒートポンプ
装置において冷媒として広く使用されてきたフロン類
(以下、特定フロンと記す)は、燃性、爆発性、毒性が
なく、また、通常の状態では金属部を腐食することもな
いなど、極めて使用特性に優れている。
【0003】しかし、化学的に極めて安定であるとして
広く使用されてきた特定フロンも、大気中に放出される
と成層圏に入り、紫外線によって分解されるまで極めて
長期間に渡って滞留し、紫外線を遮って地上の人間を含
む生物を保護しているオゾン層を破壊するとして、その
使用が国際的に制限されてきている。
【0004】このため、最近では従来使用してきた特定
フロンの代替冷媒として、特定フロンに比べ成層圏オゾ
ン層破壊能力が低いクロロジフルオロメタン(CHCl
2、R22)が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そして、このR22は
特定フロンの一種であるトリクロロフルオロメタン(C
Cl3F、R11)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を示すオゾン破壊係数(以
下、ODPと記す)が0.05と極めて小さく特定フロンで
はないものの、冷凍・空調機器が広く普及した現在で
は、将来的にR22の使用量及び生産量が増大すること
が予想され、R22の成層圏オゾン層に与える影響も無
視できないものとなる。
【0006】このため、成層圏オゾン層に及ぼす影響が
ほとんどない、R22の代替冷媒となる作動流体の早期
開発が望まれている。本発明は、斯かる点に鑑みてなさ
れたものであって、ODPが0で、且つR22と同等ま
たはそれ以上の冷媒特性を有する作動流体を提供するも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明の作動流体
は、オクタフルオロプロパン(C38、R218)60
重量%以下、シクロプロパン(C36、RC270)4
0重量%以下、残部が1,1-ジフルオロエタン(CH3
HF2、R152a)であって、オクタフルオロプロパ
ン及びシクロプロパンの成分比が添付の図8に示す点A
(30,15)、点B(25,20)、点C(25,40)、点D(50,
35)、点E(60,30)、点F(45,15)及び点G(45,
0)で囲まれる範囲であり、少なくとも前記三種の成分
を含むものである。
【0008】第2の発明の作動流体は、オクタフルオロ
プロパン60重量%以下、シクロプロパン40重量%以
下、残部が1,1-ジフルオロエタンであって、オクタフル
オロプロパン及びシクロプロパンの成分比が添付の図8
の実線で示す点A(30,15)、点B(25,20)、点C(2
5,40)、点D(50,35)、点E(60,30)及び点F(45,1
5)で囲まれる範囲であり、少なくとも前記三種の成分
を含むものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、作動流体をオゾン破壊係数O
DPが0であるオクタフルオロプロパン、シクロプロパ
ン及び1,1-ジフルオロエタンの三種の成分を主成分とし
て構成しているので、成層圏オゾン層を破壊する虞れが
ない。また、前記混合物からなる作動流体は、R22と
同等またはそれ以上の冷媒特性を有し、R22の代替冷
媒として優れている。
【0010】更に、第2の発明によれば、蒸発器または
凝縮器を通過する前後の作動流体の温度差が小さく、熱
交換効率の低下や蒸発器への霜の付着などを引き起こす
虞れがない。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面に沿って
詳述する。図1は、本発明の作動流体を試験したヒート
ポンプ装置であって、循環路中に圧縮機1、凝縮器2、
減圧器3及び蒸発器4を順に設けて形成した冷凍サイク
ル内に、作動流体を循環させている。
【0012】冷凍システム内での作動流体の流れを、図
1および図2を用いて説明する。ここで、図2は、上記
冷凍サイクルのモリエル線図を示しており、縦軸に圧
力、横軸にエンタルピーをとっている。尚、図中、xは
冷媒の気相状態、液相状態および気液2相状態の境界を
示す曲線であり、頂点yより右側の曲線部分は飽和蒸気
線を示し、頂点yより左側の曲線部分は飽和液線を示し
ている。
【0013】そして、上記の飽和蒸気線の右側の領域で
は冷媒は過熱蒸気であり、飽和蒸気線の左側の領域では
冷媒は湿り蒸気となっている。また、上記の飽和液線の
左側の領域では冷媒は液体状態であり、飽和液線の右側
の領域では冷媒は湿り蒸気となっている。
【0014】よって、蒸発器4から送り込まれた低圧の
ガス状冷媒を、圧縮機1により圧縮することによって高
温高圧のガス状冷媒に変換して(図中a−b間)、凝縮
器2へ高温高圧に圧縮されたガス状冷媒を送り込んでい
る。
【0015】そして、圧縮機1から送り込まれた高温高
圧のガス状冷媒を、凝縮器2において空気または水等で
冷却することによって、高温高圧のガス状冷媒から熱を
奪い、ガス状冷媒を液化させて(図中b−c間)、減圧
器3へ高圧の液状冷媒を送り込んでいる。
【0016】高圧の液状冷媒は、減圧器3により高温高
圧の液状冷媒を減圧して、蒸発しやすい低温低圧の液状
冷媒に変換される(図中c−d間)。そして、減圧器3
から送り込まれた低温の液状冷媒が、蒸発器4内を通過
する間に周囲から熱を奪うことによって蒸発し、低圧の
ガス状冷媒が圧縮機1内に再び送り込まれる。
【0017】以上の冷凍サイクルが繰り返すことによっ
て、凝縮器2で放熱を行い、蒸発器4で吸熱により冷凍
を行う。次に、上記構成の冷凍システムを用い、オクタ
フルオロプロパン(R218)、シクロプロパン(RC
270)及び1,1-ジフルオロエタン(R152a)を混
合させた本発明の作動流体の各成分の重量%を1%づつ
変化させ、ヒートポンプ装置の性能を示す5つの熱物性
(成績係数、冷凍効果、吐出圧力、蒸発前後の冷媒温度
差及び凝縮前後の冷媒温度差)を夫々測定し、冷媒とし
てR22を用いた場合の各熱物性値と比較した。その結
果について以下に説明する。
【0018】R22における各熱物性値を表1に示し、
R218、RC270及びR152aの混合比に対する
各熱物性値の測定結果の一部を表2に示す。尚、表1な
いし表2の値は蒸発温度−5℃、凝縮温度40℃の場合
の値であり、この蒸発温度及び凝縮温度は、一般にヒー
トポンプ装置が使用される利用温度範囲が−5〜40℃
であることに基づいて設定した。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】ここで、成績係数(以下、COPと記す)
とは、得られた冷凍効果を示す仕事量(図2に示す蒸発
過程(d〜a)のエンタルピーの変化量)と、冷凍を得
るために費やした仕事量(図2に示す圧縮過程(a〜
b)のエンタルピーの変化量)の比((Ha−Hd)/
(Hb−Ha))であって、COPが大きいほど冷凍シス
テムのエネルギー効率が良い。
【0022】冷凍効果(以下、Hiと記す)とは、1kg
の冷媒液が蒸発器4で蒸気に変化するときに吸収する熱
量(図2に示す蒸発過程(d〜a)のエンタルピーの変
化量)(Ha−Hd)であり、このHiが大きいほど冷凍
システムにおける吸熱量が大きい。
【0023】吐出圧力(以下、Pcond)とは、図1の圧
縮機1から作動流体が吐出されるときの圧力である。蒸
発前後の冷媒温度差(以下、Tvと記す)とは、図1の
蒸発器4を通過する前後の作動流体の温度の差であり、
この差が大きくなると冷凍システムに霜が付く可能性が
あると共に、熱交換効率が低下する。
【0024】凝縮前後の冷媒温度差(以下、Tcと記
す)とは、図1の凝縮器2を通過する前後の作動流体の
温度の差であり、この差が大きくなると冷凍システムの
熱交換効率が低下する。
【0025】冷凍システムでは、このCOP、Hi、Pc
ond、Tv及びTcは、共に作動流体として適しているか
否かの判断基準であり、特にCOP、Hi及びPcondは
冷凍システムを構成する上で特に重要な判断基準とな
る。また、Tv、Tcは共に5℃以下であれば冷凍システ
ムへの上記熱交換効率の低下や蒸発器4への霜の付着な
どは特に問題とならない。
【0026】次に、R218、RC270及びR152
aを混合させた本発明の作動流体について、図3ないし
図8に示す図面に基づいて説明する。図3ないし図8は
すべて、縦軸にRC270、横軸にR152aを夫々重
量%で示しており、残部はR143aが占めている。
【0027】図3は、前記作動流体のCOPを示したも
のであり、R22のCOP値(=4.8)を許容下限と
し、これを満たしている部分を領域(a)で示す。尚、図
中の数字はCOP値を表しており、図中の線は等値線を
表している。
【0028】図4は、前記作動流体のHiを示したもの
である。R22のHi値は(=155kJ/kg)であるので、
本実施例ではHiの許容下限を150kJ/kgとし、これを満
たしている部分を領域(b)で示す。尚、図中の数字はH
i値を表しており、図中の線は等値線を表している。
【0029】図5は、前記作動流体のPcondを示したも
のである。本実施例では、R22のPcond値は1537kPa
であるが、若干の余裕を考慮してPcondの許容範囲を13
00kPa〜1700kPaとし、これを満たしている部分を領域
(c)で示す。尚、図中の数字はPcond値を表しており、
図中の線は等値線を表している。
【0030】図6は、前記作動流体のTvを示したもの
である。R22は単一組成の冷媒であるのでTvは0℃
である。本実施例では、Tvの許容上限を5℃とし、こ
れを満たしている部分を領域(d)で示す。
【0031】図7は、前記作動流体のTcを示したもの
である。R22のTcはTvと同様に単一組成の冷媒であ
るので0℃である。本実施例では、Tcの許容上限を5
℃とし、これを満たしている部分を領域(e)で示す。
【0032】上記図3ないし図7に示す実験結果に基づ
き、COP、Hi及びPcondが上記許容範囲にあるR2
18とRC270の成分比は、図8の点描部分で示す点
A(30,15)、点B(25,20)、点C(25,40)、点D(5
0,35)、点E(60,30)、点F(45,15)及び点G(45,
0)で囲まれる範囲(f)であって、残部がR152aで
ある、少なくとも前記三種の成分から構成されるもので
ある。この作動流体では、ODPが0で、且つCOP、
Hi及びPcondがR22と同等またはそれ以上の冷媒特
性を有する。
【0033】更に、COP、Hi、Pcond、Tv及びTc
が上記許容範囲にあるR218とRC270の成分比
は、図8の実線で示す点A(30,15)、点B(25,20)、
点C(25,40)、点D(50,35)、点E(60,30)及び点
F(45,15)で囲まれる範囲(g)であって、残部がR15
2aである、少なくとも前記三種の成分から構成される
ものである。この作動流体では、ODPが0で、且つC
OP、Hi及びPcondがR22と同等またはそれ以上の
冷媒特性を有すると共に、Tv及びTcが5℃以下となる
ので、熱交換効率の低下や蒸発器への霜の付着などを引
き起こす虞れがない。
【0034】尚、上記実施例では作動流体としてR21
8、RC270及びR152aの三種の成分のみから構
成される場合について説明したが、これら以外に潤滑
油、腐食防止剤等を混入させても構わない。
【0035】
【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、作動流体
をオゾン破壊係数ODPが0であるオクタフルオロプロ
パン、シクロプロパン及び1,1-ジフルオロエタンの三種
の成分を主成分として構成しているので、成層圏オゾン
層を破壊する虞れがない。
【0036】また、前記混合物からなる作動流体は、従
来の機器の利用温度においてR22と同等またはそれ以
上の冷媒特性を有するので、R22よりも高い成績係数
及び冷凍効果を期待できると共に、R22の代替として
現行機器をそのまま使用することができ、機器を新たに
交換する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作動流体を試験したヒートポンプ装置
の構成図である。
【図2】作動流体の冷凍サイクル内におけるモリエル線
図である。
【図3】本発明の作動流体の成績係数(COP)を示し
た図である。
【図4】本発明の作動流体の冷凍効果(Hi)を示した
図である。
【図5】本発明の作動流体の吐出圧力(Pcond)を示し
た図である。
【図6】本発明の作動流体の蒸発前後の冷媒温度差(T
v)を示した図である。
【図7】本発明の作動流体の凝縮前後の冷媒温度差(T
c)を示した図である。
【図8】本発明の作動流体の望ましい成分比の範囲を示
した図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 凝縮器 3 減圧器 4 蒸発器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名迫 賢二 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オクタフルオロプロパン60重量%以下、
    シクロプロパン40重量%以下、残部が1,1-ジフルオロ
    エタンであって、 オクタフルオロプロパン及びシクロプロパンの成分比が
    添付の図8に示す点A(30,15)、点B(25,20)、点C
    (25,40)、点D(50,35)、点E(60,30)、点F(45,
    15)及び点G(45, 0)で囲まれる範囲であり、少なく
    とも前記三種の成分を含む作動流体。
  2. 【請求項2】オクタフルオロプロパン60重量%以下、
    シクロプロパン40重量%以下、残部が1,1-ジフルオロ
    エタンであって、 オクタフルオロプロパン及びシクロプロパンの成分比が
    添付の図8の実線で示す点A(30,15)、点B(25,2
    0)、点C(25,40)、点D(50,35)、点E(60,30)及
    び点F(45,15)で囲まれる範囲であり、少なくとも前
    記三種の成分を含む作動流体。
JP6323038A 1994-12-26 1994-12-26 作動流体 Pending JPH08176537A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6692653B2 (en) 2001-02-16 2004-02-17 Korea Institute Of Science And Technology Refrigerant composition
US6776922B2 (en) 2002-07-24 2004-08-17 Korea Institute Of Science And Technology Refrigerant composition comprising difluoromethane, 1,1,1-trifluoroethane and 1,1-difluoroethane
US6800216B2 (en) 2002-07-24 2004-10-05 Korea Institute Of Science And Technology Refrigerant composition for replacing chlorodifluoromethane
US6841087B2 (en) 2002-04-19 2005-01-11 Korea Institute Of Science And Technology Refrigerant composition comprising difluoromethane, 1,1,1-trifluoroethane and 1,1,1,2-tetrafluoroethane

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US6776922B2 (en) 2002-07-24 2004-08-17 Korea Institute Of Science And Technology Refrigerant composition comprising difluoromethane, 1,1,1-trifluoroethane and 1,1-difluoroethane
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