JPH08319480A - 作動流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｒ２２と同等もしくはそれ以上の優れた冷媒
としての特性を有し、Ｒ２２と同様にして使用でき、成
層圏のオゾン層を破壊する危険性のない作動流体を提供
する。 【構成】 循環路中に、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発
器とが設けられ、作動流体を順に循環させるように構成
される冷凍サイクルに用いられる作動流体であって、ジ
フルオロメタンと、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンと、１，１，１−トリフルオロエタンと、２−メチ
ルプロパンとの４種の成分を含み、２−メチルプロパン
の混合比が２５重量％以下（ただし、０重量％は含まな
い）であり、残りのジフルオロメタンと、１，１，１，
２−テトラフルオロエタンと、１，１，１−トリフルオ
ロエタンとを、冷凍効果および成績係数がＲ２２と同等
以上、かつ、吐出圧力がＲ２２と同程度の範囲となるよ
うな混合比で混合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エアコンディショナ
ー、冷凍機等のヒートポンプ装置における冷媒等として
使用される作動流体に関するものであり、特に、クロロ
ジフルオロメタンと同等の優れた作用を有するととも
に、オゾン層を破壊する危険性のない作動流体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エアコンディショナー、冷凍
機等のヒートポンプ装置における冷媒等としては、様々
な作動流体が使用されていた。また、作動流体を用いた
冷凍システムとしては、図１に示すように、循環路１中
に、圧縮機２、凝縮器３、減圧器４および蒸発器５とが
設けられ、作動流体を順に循環させるようにしたものが
広く利用されていた。

【０００３】ここで、作動流体を用いた上述の冷凍シス
テムにおける作用を、上述の図１および図２に示した圧
力−エンタルピー線図を用いて、以下に説明する。

【０００４】まず、蒸発器５から排出された低温、低圧
の作動流体のガスを圧縮機２に導き、この圧縮機２内に
おいて上記ガスを断熱圧縮させる。次に、このように圧
縮されたガスを凝縮器３に導き、この凝縮器３内におい
て圧縮されたガスを凝縮し、放熱させて、等圧液化させ
る。その後、減圧器４を開放し、上述のように液化され
た作動流体を断熱自由膨張させて蒸発器５に導き、この
蒸発器５内において液化された作動流体を定圧蒸発させ
て吸熱させる。この吸熱により、蒸発器５において冷凍
を行なうようになっている。

【０００５】ここで、上述の冷凍システムにおいて、圧
縮機２に導かれる前の作動流体のエンタルピーをＨ₁ 、
圧縮機２において圧縮された作動流体のエンタルピーを
Ｈ₂、凝縮器３において凝縮された作動流体のエンタル
ピーをＨ₃ 、蒸発器５に導かれる作動流体のエンタルピ
ーをＨ₄ とする。この場合に、作動流体としては、蒸発
器５において作動流体を蒸発させた際におけるエンタル
ピーの差（Ｈ₁ −Ｈ₄）、すなわち冷凍効果（Ｈｉ）が
大きいこと、また作動流体を圧縮させる際の仕事量に対
する蒸発時の吸熱量の割合（Ｈ₁ −Ｈ₄ ）／（Ｈ₂ −Ｈ
₁ ）、すなわち成績係数（ＣＯＰ）が大きいこと、さら
に圧縮機２において圧縮される際の圧力（ＰＣＯＮＤ）
が適切な範囲にあること等が好ましい条件とされる。こ
れらの点から、従来においては、作動流体として、一般
にフロン類が多く使用されていた。

【０００６】しかし、作動流体として使用されている特
定のフロン類については、成層圏におけるオゾン層を破
壊するという問題がある。特に、近年においては、成層
圏におけるオゾン層を破壊する能力の大きい特定フロン
の使用が抑制されている。このため、トリクロロフルオ
ロメタン（ＣＣｌ₃ Ｆ，以下、「Ｒ１１」と略す。）に
おける成層圏オゾン破壊能力を１として、成層圏オゾン
破壊能力の比で表わされるオゾン破壊係数が０．０５と
微小なクロロジフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ₂，以下、
「Ｒ２２」と略す。）が、広く利用されるようになっ
た。

【０００７】ここで、このＲ２２は、蒸発温度が約−５
℃、凝縮温度が約４０℃の条件の下では、上述の冷凍シ
ステムにおける成績係数（ＣＯＰ）が約４．８１、冷凍
効果（Ｈｉ）が約１５５．７５ｋＪ／ｋｇと高い。ま
た、圧縮機２から吐出される際の吐出圧力（ＰＣＯＮ
Ｄ）も、１５３７．５ｋＰａと適切な範囲にある。さら
に、このＲ２２は不燃性であり、化学的にも安定で、熱
力学的性質が良く、冷媒等の作動流体として、今後その
使用量が増大すると予想されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＲ
２２は、前述のようにオゾン破壊係数が０．０５と微小
であるが、今後その使用量が増大すると、このＲ２２に
よる成層圏のオゾン層への影響が無視できないものとな
ると予想されている。

【０００９】このため、近年においては、このＲ２２に
おける冷媒としての特性と同等もしくはそれ以上の特性
を有する作動流体であって、成層圏のオゾン層を破壊す
る能力のない、すなわち分子構造に塩素を含まない作動
流体が求められている。

【００１０】そして、このような作動流体の一例として
は、アンモニアが存在する。しかしながら、アンモニア
の場合、取扱い上の安全性に問題があり、大型の冷凍シ
ステムにしか利用できない等の問題があった。

【００１１】この発明の目的は、エアコンディショナ
ー、冷凍機等のヒートポンプ装置の冷媒等として使用さ
れる作動流体における上述のような様々な問題を解決
し、Ｒ２２と同等もしくはそれ以上の優れた冷媒として
の特性を有するとともに、成層圏のオゾン層を破壊する
危険性のない作動流体を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による作
動流体は、循環路中に、圧縮機と凝縮器と減圧器と蒸発
器とが設けられ、作動流体を順に循環させるように構成
される冷凍サイクルに用いられる作動流体であって、ジ
フルオロメタンと、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンと、１，１，１−トリフルオロエタンと、２−メチ
ルプロパンとの４種の成分を含み、４種の成分のうち、
２−メチルプロパンの混合比が２５重量％以下（ただ
し、０重量％は含まない）であり、４種の成分のうち、
残りのジフルオロメタンと１，１，１，２−テトラフル
オロエタンと１，１，１−トリフルオロエタンとを、冷
凍効果がクロロジフルオロメタンと同等以上であり、か
つ、成績係数がクロロジフルオロメタンと同等以上であ
り、かつ、圧縮機から吐出される際の吐出圧力がクロロ
ジフルオロメタンと同程度の範囲となるような混合比で
混合したことを特徴としている。

【００１３】請求項２の発明による作動流体は、請求項
１の発明において、２−メチルプロパンの混合比は１０
重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタン
と、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図
８に示す点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，２４）、点
Ｃ（６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点Ｅ（７０，
１５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｈ（６０，０）、点Ｉ
（５５，７）、点Ａ（４０，３３）を順に結ぶ線分で囲
まれる範囲内であり、残りがジフルオロメタンである。

【００１４】請求項３の発明による作動流体は、請求項
２の発明において、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンと、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比
が、図８に示す点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，２
４）、点Ｃ（６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点Ｅ
（７０，１５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｇ（７２，
０）、点Ｐ（６３，３）、点Ｑ（６１，８）、点Ｉ（５
５，７）、点Ａ（４０，３３）を順に結ぶ線分で囲まれ
る範囲内である。

【００１５】請求項４の発明による作動流体は、請求項
１の発明において、２−メチルプロパンの混合比は１５
重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタン
と、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図
１４に示す点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５０，２６）、
点Ｃ（７７，０）、点Ｅ（５７，０）、点Ｆ（５１，
５）、点Ａ（３２，４６）を順に結ぶ線分で囲まれる範
囲内であり、残りがジフルオロメタンである。

【００１６】請求項５の発明による作動流体は、請求項
４の発明において、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンと、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比
が、図１４に示す点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５０，２
６）、点Ｃ（７７，０）、点Ｄ（６１，０）、点Ｆ（５
１，５）、点Ａ（３２，４６）を順に結ぶ線分で囲まれ
る範囲内である。

【００１７】請求項６の発明による作動流体は、請求項
１の発明において、２−メチルプロパンの混合比は２０
重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタン
と、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図
２０に示す点Ａ（４０，２６）、点Ｂ（４２，２２）、
点Ｃ（５０，２２）、点Ｄ（５６，１６）、点Ｅ（５
９，１６）、点Ｆ（７３，０）、点Ｈ（５２，０）、点
Ｉ（３７，２３）、点Ａ（４０，２６）を順に結ぶ線分
で囲まれる範囲内であり、残りがジフルオロメタンであ
る。

【００１８】請求項７の発明による作動流体は、請求項
６の発明において、１，１，１，２−テトラフルオロエ
タンと、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比
が、図２０に示す点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ（５０，２
２）、点Ｄ（５６，１６）、点Ｅ（５９，１６）、点Ｆ
（７３，０）、点Ｇ（６３，０）、点Ｐ（５１，１
５）、点Ｑ（４８，１５）、点Ｒ（４８，１８）、点Ｂ
（４２，２２）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内であ
る。

【００１９】請求項８の発明による作動流体は、請求項
１の発明において、２−メチルプロパンの混合比は２５
重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタン
と、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図
２６に示す点Ａ（３３，１３）、点Ｂ（３３，２０）、
点Ｃ（４１，２０）、点Ｄ（６３，１５）、点Ｅ（６
７，０）、点Ｆ（４３，０）、点Ａ（３３，１３）を順
に結ぶ線分で囲まれる範囲内であり、残りがジフルオロ
メタンである。

【００２０】請求項９の発明による作動流体は、請求項
１の発明において、ジフルオロメタンと、１，１，１，
２−テトラフルオロエタンと、１，１，１−トリフルオ
ロエタンとを、さらに、蒸発器を通過する前後における
温度差が５℃以下、かつ、凝縮器を通過する前後におけ
る温度差が５℃以下となるような混合比で混合したこと
を特徴としている。

【００２１】請求項１０の発明による作動流体は、請求
項９の発明において、２−メチルプロパンの混合比は１
０重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ンと、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、
図８に示す点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，２４）、
点Ｃ（６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点Ｅ（７
０，１５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｇ（７２，０）、点
Ｐ（６３，３）、点Ｑ（６１，８）、点Ｉ（５５，
７）、点Ａ（４０，３３）を順に結ぶ線分で囲まれる範
囲内である。

【００２２】請求項１１の発明による作動流体は、請求
項９の発明において、２−メチルプロパンの混合比は１
５重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ンと、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、
図１４に示す点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５０，２
６）、点Ｃ（７７，０）、点Ｄ（６１，０）、点Ｆ（５
１，５）、点Ａ（３２，４６）を順に結ぶ線分で囲まれ
る範囲内である。

【００２３】請求項１２の発明による作動流体は、請求
項９の発明において、２−メチルプロパンの混合比は２
０重量％であり、１，１，１，２−テトラフルオロエタ
ンと、１，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、
図２０に示す点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ（５０，２
２）、点Ｄ（５６，１６）、点Ｅ（５９，１６）、点Ｆ
（７３，０）、点Ｇ（６３，０）、点Ｐ（５１，１
５）、点Ｑ（４８，１５）、点Ｒ（４８，１８）、点Ｂ
（４２，２２）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内であ
る。

【００２４】なお、この発明による作動流体において
は、上述の各成分の他に、潤滑油や腐食防止剤等を混入
させることも可能である。

【００２５】

【作用】この発明による作動流体は、塩素を含まない成
分で構成されている。その結果、前述のオゾン破壊係数
が０であり、成層圏におけるオゾン層を破壊することが
ない。

【００２６】また、この発明による作動流体によれば、
それぞれ各成分の混合比が、冷媒としての成績係数がク
ロロジフルオロメタンと同等以上である４．８以上、冷
凍効果がクロロジフルオロメタンと同等以上である１５
０ｋＪ／ｋｇ以上、吐出圧力がクロロジフルオロメタン
と同程度の１３００〜１７００ｋＰａになるように調製
されている。そのため、前述のＲ２２と同等もしくはそ
れ以上の作用を有する冷媒として利用でき、またＲ２２
を使用した冷凍システムをそのまま利用することができ
る。

【００２７】さらに、各作動流体における各成分の混合
比を、蒸発時や凝縮時における前後の温度差が５℃以下
になるように調製することにより、エアコンディショナ
ー等における冷媒として利用した際に、蒸発器の部分に
霜等がついて凍るということ等も少なくなる。

【００２８】

【実施例】以下、この発明の実施例に係る作動流体を具
体的に説明する。

【００２９】なお、以下の実施例においては、作動流体
を構成する成分として、ジフルオロメタン（以下、「Ｒ
３２」と略す。）と、１，１，１，２−テトラフルオロ
エタン（以下、「Ｒ１３４ａ」と略す。）と、１，１，
１−トリフルオロエタン（以下、「Ｒ１４３ａ」と略
す。）と、２−メチルプロパン（以下、「Ｒ６００ａ」
と略す。）とを用いた。

【００３０】（実施例１）まず、Ｒ６００ａの混合比を
１０重量％に設定して、Ｒ３２とＲ１３４ａとＲ１４３
ａとの混合比を変化させて各作動流体を調製した。次
に、各作動流体について、図１に示した冷凍システムを
使用し、成績係数（ＣＯＰ）、冷凍効果（Ｈｉ）を求め
るとともに、圧縮機２から吐出される際の吐出圧力（Ｐ
ＣＯＮＤ）、蒸発器５を通過する前後における温度差
（ＴＥＶＡＰ）および凝縮器３を通過する前後における
温度差（ＴＣＯＮＤ）をそれぞれ測定した。その結果を
図３〜図７に示す。なお、これらの図において、横軸は
Ｒ１３４ａの重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重量％
を示している。また、Ｒ３２の混合比については、Ｒ６
００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とからなる４
種成分の各混合比の和が、１００重量％に達しない残り
の部分として表わした。

【００３１】ここで、図３は、各作動流体における成績
係数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。図３におい
て、成績係数がＲ２２と同等もしくはそれ以上である、
４．８以上の条件を満たしている部分を点で塗り潰し
た。

【００３２】また、図４は、各作動流体における冷凍効
果（Ｈｉ）の変化を示した図である。図４においては、
冷凍効果がＲ２２と同等もしくはそれ以上である、１５
０ｋＪ／ｋｇ以上の条件を満たしている部分を点で塗り
潰した。

【００３３】さらに、図５は、圧縮機２から吐出される
各作動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した図
である。図５においては、Ｒ２２の吐出圧力に近い、１
３００〜１７００ｋＰａの条件を満たしている部分を、
点で塗り潰した。

【００３４】また、図６は、蒸発器５を通過する前後に
おける各作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示し
た図である。図６においては、この温度差が少ない５℃
以下の部分を点で塗り潰した。

【００３５】さらに、図７は、凝縮器３を通過する前後
における各作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を示
した図である。図７においては、この温度差が少ない、
５℃以下の部分を点で塗り潰した。

【００３６】次に、上述の図３〜図７に示す各結果か
ら、Ｒ６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とを
混合させた場合において、成績係数が４．８以上、冷凍
効果が１５０ｋＪ／ｋｇ以上、吐出圧力が１３００〜１
７００ｋＰａの条件を満たしている混合比の範囲を求め
た。その結果を図８に示す。なお、この図８において
も、上述の図３〜図７と同様に、横軸はＲ１３４ａの重
量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重量％を示している。
また、Ｒ３２については、４種成分の各混合比の和が、
１００重量％に達しない残りの部分として表わした。

【００３７】図８に示すようにＲ３２とＲ１３４ａとＲ
１４３ａとＲ６００ａとの４つの成分を含み、Ｒ６００
ａの混合比を１０％と設定した作動流体の場合、Ｒ１３
４ａとＲ１４３ａとの混合比が、点Ａ（４０，３３）、
点Ｂ（５２，２４）、点Ｃ（６０，２１）、点Ｄ（６
４，１５）、点Ｅ（７０，１５）、点Ｆ（８１，０）、
点Ｈ（６０，０）、点Ｉ（５５，７）、点Ａ（４０，３
３）を順に結んだ線分で囲まれる範囲（点で塗り潰した
範囲）であり、残りがＲ３２となるように混合すること
により、成績係数および冷凍効果がＲ２２と同等もしく
はそれ以上になっているとともに、吐出圧力がＲ２２と
同程度になっていることがわかる。したがって、Ｒ３２
とＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ６００ａの各混合比をこ
の範囲内に調製した場合には、Ｒ２２と同等もしくはそ
れ以上の効果を有する冷媒として利用することができる
ことがわかった。

【００３８】次に、上述の３つの条件に加えて、蒸発時
および凝縮時における前後の温度差が５℃以下の条件を
満たしている重量比の範囲を求めた。その結果を図８に
併せて示す。

【００３９】図８に示すように、上述の点で塗り潰した
範囲のうち、さらに点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，
２４）、点Ｃ（６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点
Ｅ（７０，１５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｇ（７２，
０）、点Ｐ（６３，３）、点Ｑ（６１，８）、点Ｉ（５
５，７）、点Ａ（４０，３３）を順に結んだ線分で囲ま
れる範囲内においては、蒸発時や凝縮時における前後の
温度差が５℃以下になった。したがって、混合比をこの
範囲内に調製した場合には、エアコンディショナー等に
おける冷媒として利用した際に、蒸発器の部分に霜等が
ついて凍るということが少なくなることがわかった。

【００４０】（実施例２）まず、Ｒ６００ａの混合比を
１５重量％に設定して、Ｒ３２とＲ１３４ａとＲ１４３
ａとの混合比を変化させて各作動流体を調製した。次
に、各作動流体について、図１に示した冷凍システムを
使用し、成績係数（ＣＯＰ）、冷凍効果（Ｈｉ）を求め
るとともに、圧縮機２から吐出される際の吐出圧力（Ｐ
ＣＯＮＤ）、蒸発器５を通過する前後における温度差
（ＴＥＶＡＰ）および凝縮器３を通過する前後における
温度差（ＴＣＯＮＤ）をそれぞれ測定した。その結果を
図９〜図１３に示す。なお、これらの図において、横軸
はＲ１３４ａの重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重量
％を示している。また、Ｒ３２の混合比については、Ｒ
６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とからなる
４種成分の各混合比の和が、１００重量％に達しない残
りの部分として表わした。

【００４１】ここで、図９は、各作動流体における成績
係数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。図９において
は、成績係数がＲ２２と同等もしくはそれ以上である、
４．８以上の条件を満たしている部分を点で塗り潰し
た。

【００４２】また、図１０は、各作動流体における冷凍
効果（Ｈｉ）の変化を示した図である。図１０において
は、冷凍効果がＲ２２と同等もしくはそれ以上である、
１５０ｋＪ／ｋｇ以上の条件を満たしている部分を点で
塗り潰した。

【００４３】さらに、図１１は、圧縮機２から吐出され
る各作動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した
図である。図１１においては、Ｒ２２の吐出圧力に近
い、１３００〜１７００ｋＰａの条件を満たしている部
分を点で塗り潰した。

【００４４】また、図１２は、蒸発器５を通過する前後
における各作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示
した図である。図１２においては、この温度差が少ない
５℃以下の部分を点で塗り潰した。

【００４５】さらに、図１３は、凝縮器３を通過する前
後における各作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を
示した図である。図１３においては、この温度差が少な
い、５℃以下の部分を点で塗り潰した。

【００４６】次に、上述の図９〜図１３に示す各結果か
ら、Ｒ６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とを
混合させた場合において、成績係数が４．８以上、冷凍
効果が１５０ｋＪ／ｋｇ以上、吐出圧力が１３００〜１
７００ｋＰａの条件を満たしている混合比の範囲を求め
た。その結果を図１４に示す。なお、この図１４におい
ても、上記の図９〜図１３と同様に、横軸はＲ１３４ａ
の重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重量％を示してい
る。また、Ｒ３２については、４種成分の各混合比の和
が、１００重量％に達しない残りの部分として表わし
た。

【００４７】図１４に示すように、Ｒ３２とＲ１３４ａ
とＲ１４３ａとＲ６００ａとの４つの成分を含み、Ｒ６
００ａの混合比を１５重量％と設定した作動流体の場
合、Ｒ１３４ａとＲ１４３ａとの混合比が、点Ａ（３
２，４６）、点Ｂ（５０，２６）、点Ｃ（７７，０）、
点Ｅ（５７，０）、点Ｆ（５１，５）、点Ａ（３２，４
６）を順に結んだ線分で囲まれる範囲（点で塗り潰した
範囲）であり、残りがＲ３２となるように混合すること
により、成績係数および冷凍効果がＲ２２と同等もしく
はそれ以上になっているとともに、吐出圧力がＲ２２と
同程度になっていることがわかる。したがって、Ｒ３２
とＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ６００ａの各混合比をこ
の範囲内に調製した場合には、Ｒ２２と同等もしくはそ
れ以上の効果を有する冷媒として利用することができる
ことがわかった。

【００４８】次に、上述の３つの条件に加えて、蒸発時
および凝縮時における前後の温度差が５℃以下の条件を
満たしている重量比の範囲を求めた。その結果を図１４
に併せて示す。

【００４９】図１４に示すように、上述の点で塗り潰し
た範囲のうち、さらに、点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５
０，２６）、点Ｃ（７７，０）、点Ｄ（６１，０）、点
Ｆ（５１，５）、点Ａ（３２，４６）を順に結んだ線分
で囲まれる範囲内においては、蒸発時や凝縮時における
前後の温度差が５℃以下になった。したがって、混合比
をこの範囲内に調製した場合には、エアコンディショナ
ー等における冷媒として利用した際に、蒸発器の部分に
霜等がついて凍るということが少なくなることがわかっ
た。

【００５０】（実施例３）まず、Ｒ６００ａの混合比を
２０重量％に設定して、Ｒ３２とＲ１３４ａとＲ１４３
ａとの混合比を変化させて各作動流体を調製した。次
に、各作動流体について、図１に示した冷凍システムを
使用し、成績係数（ＣＯＰ）、冷凍効果（Ｈｉ）を求め
るとともに、圧縮機２から吐出される際の吐出圧力（Ｐ
ＣＯＮＤ）、蒸発器５を通過する前後における温度差
（ＴＥＶＡＰ）および凝縮器３を通過する前後における
温度差（ＴＣＯＮＤ）をそれぞれ測定した。その結果を
図１５〜図１９に示す。なお、これらの図において、横
軸はＲ１３４ａの重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重
量％を示している。また、Ｒ３２の混合比については、
Ｒ６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とからな
る４種成分の各混合比の和が、１００重量％に達しない
残りの部分として表わした。

【００５１】ここで、図１５は、各作動流体における成
績係数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。図１５にお
いては、成績係数がＲ２２と同等もしくはそれ以上であ
る、４．８以上の条件を満たしている部分を点で塗り潰
した。

【００５２】また、図１６は、各作動流体における冷凍
効果（Ｈｉ）の変化を示した図である。図１６において
は、冷凍効果がＲ２２と同等もしくはそれ以上である、
１５０ｋＪ／ｋｇ以上の条件を満たしている部分を点で
塗り潰した。

【００５３】さらに、図１７は、圧縮機２から吐出され
る各作動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した
図である。図１７においては、Ｒ２２の吐出圧力に近
い、１３００〜１７００ｋＰａの条件を満たしている部
分を点で塗り潰した。

【００５４】また、図１８は、蒸発器５を通過する前後
における各作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示
した図である。図１８においは、この温度差が少ない５
℃以下の部分を点で塗り潰した。

【００５５】さらに、図１９は、凝縮器３を通過する前
後における各作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を
示した図である。図１９においては、この温度差が少な
い、５℃以下の部分を点で塗り潰した。

【００５６】次に、上述の図１５〜図１９に示す各結果
から、Ｒ６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２と
を混合させた場合において、成績係数が４．８以上、冷
凍効果が１５０ｋＪ／ｋｇ以上、吐出圧力が１３００〜
１７００ｋＰａの条件を満たしている混合比の範囲を求
めた。その結果を図２０に示す。なお、この図２０にお
いても、上述の図１５〜図１９と同様に、横軸はＲ１３
４ａの重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重量％を示し
ている。また、Ｒ３２については、４種成分の各混合比
の和が、１００重量％に達しない残りの部分として表わ
した。

【００５７】図２０に示すように、Ｒ３２とＲ１３４ａ
とＲ１４３ａとＲ６００ａとの４つの成分を含み、Ｒ６
００ａの混合比を２０％と設定した作動流体の場合、Ｒ
１３４ａとＲ１４３ａとの混合比が、点Ａ（４０，２
６）、点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ（５０，２２）、点Ｄ
（５６，１６）、点Ｅ（５９，１６）、点Ｆ（７３，
０）、点Ｈ（５２，０）、点Ｉ（３７，２３）、点Ａ
（４０，２６）を順に結んだ線分で囲まれる範囲（点で
塗り潰した範囲）であり、残りがＲ３２となるように混
合することにより、成績係数および冷凍効果がＲ２２と
同等もしくはそれ以上になっているとともに、吐出圧力
がＲ２２と同程度になっていることがわかる。したがっ
て、Ｒ３２とＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ６００ａの各
混合比をこの範囲内に調製した場合には、Ｒ２２と同等
もしくはそれ以上の効果を有する冷媒として利用するこ
とができることがわかった。

【００５８】次に、上述の３つの条件に加えて、蒸発時
および凝縮時における前後の温度差が５℃以下の条件を
満たしている重量比の範囲を求めた。その結果を図２０
に併せて示す。

【００５９】図２０に示すように、上述の点で塗り潰し
た範囲のうち、さらに、点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ（５
０，２２）、点Ｄ（５６，１６）、点Ｅ（５９，１
６）、点Ｆ（７３，０）、点Ｇ（６３，０）、点Ｐ（５
１，１５）、点Ｑ（４８，１５）、点Ｒ（４８，１
８）、点Ｂ（４２，２２）を順に結んだ線分で囲まれる
範囲内においては、蒸発時や凝縮時における前後の温度
差が５℃以下になった。したがって、混合比をこの範囲
内に調製した場合には、エアコンディショナー等におけ
る冷媒として利用した際に、蒸発器の部分に霜等がつい
て凍るということが少なくなることがわかった。

【００６０】（実施例４）まず、Ｒ６００ａの混合比を
２５重量％に設定して、Ｒ３２とＲ１３４ａとＲ１４３
ａとの混合比を変化させて各作動流体を調製した。次
に、各作動流体について、図１に示した冷凍システムを
使用し、成績係数（ＣＯＰ）、冷凍効果（Ｈｉ）を求め
るとともに、圧縮機２から吐出される際の吐出圧力（Ｐ
ＣＯＮＤ）、蒸発器５を通過する前後における温度差
（ＴＥＶＡＰ）および凝縮器３を通過する前後における
温度差（ＴＣＯＮＤ）をそれぞれ測定した。その結果を
図２１〜図２５に示す。なお、これらの図において、横
軸はＲ１３４ａの重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重
量％を示している。また、Ｒ３２の混合比については、
Ｒ６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とからな
る４種成分の各混合比の和が、１００重量％に達しない
残りの部分として表わした。

【００６１】ここで、図２１は、各作動流体における成
績係数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。図２１にお
いては、成績係数がＲ２２と同等もしくはそれ以上であ
る、４．８以上の条件を満たしている部分を点で塗り潰
した。

【００６２】また、図２２は、各作動流体における冷凍
効果（Ｈｉ）の変化を示した図である。図２２において
は、冷凍効果がＲ２２と同等もしくはそれ以上である、
１５０ｋＪ／ｋｇ以上の条件を満たしている部分を点で
塗り潰した。

【００６３】さらに、図２３は、圧縮機２から吐出され
る各作動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した
図である。図２３においては、Ｒ２２の吐出圧力に近
い、１３００〜１７００ｋＰａの条件を満たしている部
分を点で塗り潰した。

【００６４】また、図２４は、蒸発器５を通過する前後
における各作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示
した図である。図２４においては、この温度差が少ない
５℃以下の部分を、点で塗り潰した。

【００６５】さらに、図２５は、凝縮器３を通過する前
後における各作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を
示した図である。図２５においては、この温度差が少な
い、５℃以下の部分を点で塗り潰した。

【００６６】次に、上述の図２１〜図２５に示す結果か
ら、Ｒ６００ａとＲ１３４ａとＲ１４３ａとＲ３２とを
混合させた場合において、成績係数が４．８以上、冷凍
効果が１５０ｋＪ／ｋｇ以上、吐出圧力が１３００〜１
７００ｋＰａの条件を満たしている混合比の範囲を求め
た。その結果を図２６に示す。なお、この図２６におい
ても、上述の図２１〜図２５と同様に、横軸はＲ１３４
ａの重量％を示し、縦軸はＲ１４３ａの重量％を示して
いる。また、Ｒ３２については、４種成分の各混合比の
和が、１００重量％に達しない残りの部分として表わし
た。

【００６７】図２６に示すように、Ｒ３２とＲ１３４ａ
とＲ１４３ａとＲ６００ａとの４つの成分を含み、Ｒ６
００ａの混合比を２５重量％と設定した作動流体の場
合、Ｒ１３４ａとＲ１４３ａとの混合比が、点Ａ（３
３，１３）、点Ｂ（３３，２０）、点Ｃ（４１，２
０）、点Ｄ（６３，１５）、点Ｅ（６７，０）、点Ｆ
（４３，０）、点Ａ（３３，１３）を順に結んだ線分で
囲まれる範囲（点で塗り潰した範囲）であり、残りがＲ
３２となるように混合することにより、成績係数および
冷凍効果がＲ２２と同等もしくはそれ以上になっている
とともに、吐出圧力がＲ２２と同程度になっていること
がわかる。したがって、Ｒ３２とＲ１３４ａとＲ１４３
ａとＲ６００ａの各混合比をこの範囲内に調製した場合
には、Ｒ２２と同等もしくはそれ以上の効果を有する冷
媒として利用することができることがわかった。

【００６８】次に、上述の３つの条件に加えて、蒸発時
および凝縮時における前後の温度差が５℃以下の条件を
満たしている重量比の範囲を求めた。その結果、この５
つの条件をすべて満たしている範囲は存在しなかった。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による作
動流体は、塩素を含まない成分で構成されている。その
結果、前述のオゾン破壊係数が０であり、成層圏におけ
るオゾン層を破壊することがない。その結果、冷媒とし
て好適に利用することができる。

【００７０】また、この発明による作動流体によれば、
それぞれ各成分の混合比が、冷媒としての成績係数が
４．８以上、冷凍効果が１５０ｋＪ／ｋｇ以上、吐出圧
力が１３００〜１７００ｋＰａになるように調製されて
いる。そのため、前述のＲ２２と同等もしくはそれ以上
の作用を有する冷媒として利用でき、またＲ２２を使用
した冷凍システムをそのまま利用することができる。

【００７１】さらに、各作動流体における各成分の混合
比を、蒸発時や凝縮時における前後の温度差が５℃以下
になるように調製することにより、エアコンディショナ
ー等における冷媒として利用する際に、蒸発器の部分に
霜等がついて凍るということも少なくなる。その結果、
より好適な冷媒として利用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷媒を用いた冷凍サイクルの概略説明図であ
る。

【図２】冷凍サイクル中における作動流体の圧力−エン
タルピー線図である。

【図３】この発明の実施例１における作動流体の成績係
数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。

【図４】実施例１における作動流体の冷凍効果（Ｈｉ）
の変化を示した図である。

【図５】実施例１において、圧縮機から吐出される作動
流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した図であ
る。

【図６】実施例１において、蒸発器を通過する前後にお
ける作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示した図
である。

【図７】実施例１において、凝縮器を通過する前後にお
ける作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を示した図
である。

【図８】実施例１における作動流体において、混合させ
る各成分の好ましい重量比の範囲を示した図である。

【図９】この発明の実施例２における作動流体の成績係
数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。

【図１０】実施例２における作動流体の冷凍効果（Ｈ
ｉ）の変化を示した図である。

【図１１】実施例２において、圧縮機から吐出される作
動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した図であ
る。

【図１２】実施例２において、蒸発器を通過する前後に
おける作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示した
図である。

【図１３】実施例２において、凝縮器を通過する前後に
おける作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を示した
図である。

【図１４】実施例２における作動流体において、混合さ
せる各成分の好ましい重量比の範囲を示した図である。

【図１５】この発明の実施例３における作動流体の成績
係数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。

【図１６】実施例３における作動流体の冷凍効果（Ｈ
ｉ）の変化を示した図である。

【図１７】実施例３において、圧縮機から吐出される作
動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した図であ
る。

【図１８】実施例３において、蒸発器を通過する前後に
おける作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示した
図である。

【図１９】実施例３において、凝縮器を通過する前後に
おける作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を示した
図である。

【図２０】実施例３における作動流体において、混合さ
せる各成分の好ましい重量比の範囲を示した図である。

【図２１】この発明の実施例４における作動流体の成績
係数（ＣＯＰ）の変化を示した図である。

【図２２】実施例４における作動流体の冷凍効果（Ｈ
ｉ）の変化を示した図である。

【図２３】実施例４において、圧縮機から吐出される作
動流体の吐出圧力（ＰＣＯＮＤ）の変化を示した図であ
る。

【図２４】実施例４において、蒸発器を通過する前後に
おける作動流体の温度差（ＴＥＶＡＰ）の変化を示した
図である。

【図２５】実施例４において、凝縮器を通過する前後に
おける作動流体の温度差（ＴＣＯＮＤ）の変化を示した
図である。

【図２６】実施例４における作動流体において、混合さ
せる各成分の好ましい重量比の範囲を示した図である。

【符号の説明】

１ 循環路 ２ 圧縮機 ３ 凝縮器 ４ 減圧器 ５ 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 (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 循環路中に、圧縮機と凝縮器と減圧器と
   蒸発器とが設けられ、作動流体を順に循環させるように
   構成される冷凍サイクルに用いられる作動流体であっ
   て、 ジフルオロメタンと、１，１，１，２−テトラフルオロ
   エタンと、１，１，１−トリフルオロエタンと、２−メ
   チルプロパンとの４種の成分を含み、 前記４種の成分のうち、２−メチルプロパンの混合比が
   ２５重量％以下（ただし、０重量％は含まない）であ
   り、 前記４種の成分のうち、残りのジフルオロメタンと１，
   １，１，２−テトラフルオロエタンと１，１，１−トリ
   フルオロエタンとを、冷凍効果がクロロジフルオロメタ
   ンと同等以上であり、かつ、成績係数がクロロジフルオ
   ロメタンと同等以上であり、かつ、前記圧縮機から吐出
   される際の吐出圧力がクロロジフルオロメタンと同程度
   の範囲となるような混合比で混合したことを特徴とす
   る、作動流体。
2. 【請求項２】 前記２−メチルプロパンの混合比は１０
   重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
   １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図８に
   示す点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，２４）、点Ｃ
   （６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点Ｅ（７０，１
   ５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｈ（６０，０）、点Ｉ（５
   ５，７）、点Ａ（４０，３３）を順に結ぶ線分で囲まれ
   る範囲内であり、 残りがジフルオロメタンである、請求項１記載の作動流
   体。
3. 【請求項３】 前記１，１，１，２−テトラフルオロエ
   タンと、前記１，１，１−トリフルオロエタンとの混合
   比が、図８に示す点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，２
   ４）、点Ｃ（６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点Ｅ
   （７０，１５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｇ（７２，
   ０）、点Ｐ（６３，３）、点Ｑ（６１，８）、点Ｉ（５
   ５，７）、点Ａ（４０，３３）を順に結ぶ線分で囲まれ
   る範囲内である、請求項２記載の作動流体。
4. 【請求項４】 前記２−メチルプロパンの混合比は１５
   重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
   １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図１４
   に示す点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５０，２６）、点Ｃ
   （７７，０）、点Ｅ（５７，０）、点Ｆ（５１，５）、
   点Ａ（３２，４６）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内で
   あり、 残りがジフルオロメタンである、請求項１記載の作動流
   体。
5. 【請求項５】 前記１，１，１，２−テトラフルオロエ
   タンと、前記１，１，１−トリフルオロエタンとの混合
   比が、図１４に示す点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５０，
   ２６）、点Ｃ（７７，０）、点Ｄ（６１，０）、点Ｆ
   （５１，５）、点Ａ（３２，４６）を順に結ぶ線分で囲
   まれる範囲内である、請求項４記載の作動流体。
6. 【請求項６】 前記２−メチルプロパンの混合比は２０
   重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
   １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図２０
   に示す点Ａ（４０，２６）、点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ
   （５０，２２）、点Ｄ（５６，１６）、点Ｅ（５９，１
   ６）、点Ｆ（７３，０）、点Ｈ（５２，０）、点Ｉ（３
   ７，２３）、点Ａ（４０，２６）を順に結ぶ線分で囲ま
   れる範囲内であり、 残りがジフルオロメタンである、請求項１記載の作動流
   体。
7. 【請求項７】 前記１，１，１，２−テトラフルオロエ
   タンと、前記１，１，１−トリフルオロエタンとの混合
   比が、図２０に示す点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ（５０，
   ２２）、点Ｄ（５６，１６）、点Ｅ（５９，１６）、点
   Ｆ（７３，０）、点Ｇ（６３，０）、点Ｐ（５１，１
   ５）、点Ｑ（４８，１５）、点Ｒ（４８，１８）、点Ｂ
   （４２，２２）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内であ
   る、請求項６記載の作動流体。
8. 【請求項８】 前記２−メチルプロパンの混合比は２５
   重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
   １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図２６
   に示す点Ａ（３３，１３）、点Ｂ（３３，２０）、点Ｃ
   （４１，２０）、点Ｄ（６３，１５）、点Ｅ（６７，
   ０）、点Ｆ（４３，０）、点Ａ（３３，１３）を順に結
   ぶ線分で囲まれる範囲内であり、 残りがジフルオロメタンである、請求項１記載の作動流
   体。
9. 【請求項９】 前記ジフルオロメタンと、前記１，１，
   １，２−テトラフルオロエタンと、前記１，１，１−ト
   リフルオロエタンとを、さらに、前記蒸発器を通過する
   前後における温度差が５℃以下、かつ、前記凝縮器を通
   過する前後における温度差が５℃以下となるような混合
   比で混合したことを特徴とする、請求項１記載の作動流
   体。
10. 【請求項１０】 前記２−メチルプロパンの混合比は１
    ０重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
    １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図８に
    示す点Ａ（４０，３３）、点Ｂ（５２，２４）、点Ｃ
    （６０，２１）、点Ｄ（６４，１５）、点Ｅ（７０，１
    ５）、点Ｆ（８１，０）、点Ｇ（７２，０）、点Ｐ（６
    ３，３）、点Ｑ（６１，８）、点Ｉ（５５，７）、点Ａ
    （４０，３３）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内であ
    る、請求項９記載の作動流体。
11. 【請求項１１】 前記２−メチルプロパンの混合比は１
    ５重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
    １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図１４
    に示す点Ａ（３２，４６）、点Ｂ（５０，２６）、点Ｃ
    （７７，０）、点Ｄ（６１，０）、点Ｆ（５１，５）、
    点Ａ（３２，４６）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内で
    ある、請求項９記載の作動流体。
12. 【請求項１２】 前記２−メチルプロパンの混合比は２
    ０重量％であり、 前記１，１，１，２−テトラフルオロエタンと、前記
    １，１，１−トリフルオロエタンとの混合比が、図２０
    に示す点Ｂ（４２，２２）、点Ｃ（５０，２２）、点Ｄ
    （５６，１６）、点Ｅ（５９，１６）、点Ｆ（７３，
    ０）、点Ｇ（６３，０）、点Ｐ（５１，１５）、点Ｑ
    （４８，１５）、点Ｒ（４８，１８）、点Ｂ（４２，２
    ２）を順に結ぶ線分で囲まれる範囲内である、請求項９
    記載の作動流体。