JPH03182587A - 冷凍サイクル用冷媒 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 本発明は冷凍サイクルに用いる冷媒に係り、特に沸点の
異なる複数種類の冷媒を混合して使用し、大気に冷媒が
放出された際に、成層圏のオゾンの破壊を可及的に小さ
くすることを達成した冷媒に関する。

（従来の技術） 一般に、冷凍サイクルに用いられる冷媒として要求され
ることは、第１に容易に蒸発、液化すること、第２に臨
界温度が高く、凝固点が低いこと、第３に化学的に安定
で装置内を侵さないこと、第４に粘度が低く、流動性に
優れていること、第５に人体に無害で、悪臭のないもの
、第６に安価であること等が挙げられ、現在、これらの
要求に見合うものとして、フロンガスが盛んに用いられ
ている。

このフロンガスは炭化水素の基本形であるメタン（ＣＨ
４）、エタン（Ｃ２Ｈ，）などの水素を塩素やフッ素等
のハロゲンで置換したものであり、この組み合わせによ
って化学的に性質の異なるいろいろなフロンガスが遣ら
れている。９例えば、Ｒ２２（ＣＨＣＪＦ２＞と呼ばれ
ているフロンガスは１気圧中での沸点は−４０，８の低
沸点冷媒であり、運転効率が高いため、特にエアコン等
の冷凍サイクルの冷媒として多く利用されている。

また、これらフロンガスは化学的に安定であり、人体に
無害であることからヘアスプレー等の圧力ガスとしても
用いられている。

他方、冷凍サイクル内の冷媒の流れを逆にすることで室
内の暖房を行う輻射パネル付きエアコン、給湯エアコン
、冷暖房エアコンなどにあっては、逆に冷媒の沸点が高
くとも、運転開始時に急速に室温を高めるために、入口
凝縮温度の高い性質の冷媒が望まれていた。

つまり、近年、インバータ方式の出力可変型エアコンに
あっては、運転開始時に高出力運転を行い、室温が所定
の温度になったならば、出力を下げて経済運転を行って
いる。この場合、冷媒の入口１１１１ｍ　ｍ度が高けれ
ば高いほど、高出力運転時間が短縮されて、経済性に優
れ、また利用者の要求を満足させられる。

従って、上記Ｒ２２を冷媒として使用した冷暖房エアコ
ンにあっては、冷房運転時には効率の良い運転に適して
いるが、暖房運転時の急速暖房時には充分な暖房能力を
発揮するものではなかった。また、暖房運転時に充分な
暖房能力を発揮する冷媒を使用した場合には、逆に冷房
運転時に充分な冷房効率を発揮することが出来ない。

そこで、冷房運転時と共に、暖房運転時にも充分な暖房
能力を発揮させるために、沸点の異なる２種類のフロン
ガスを混合した混合冷媒を使用することで課題を解決し
ている。

すなわち、冷房運転時には冷房に適した構成の冷媒を使
用し、暖房運転時には暖房に適した構成にした冷媒を使
用している。

次に、第３図に基づいて説明する。

上記冷暖房用の冷媒として、現在、盛んに利用されてい
るのが、フロン２２とフロン１１４を混合した冷媒であ
る。

このフロン１１４は分子式ＣＣＪ２Ｆ２ＣＣＪ！Ｆ２で
あり、エタン中の全ての水素に塩素とフッ素のハロゲン
を置換させて製造する。

また、このフロン１１４の沸点は１気圧中で３．９°Ｃ
であり、高沸点冷媒である。

また、第３図は絶対圧力２０Ｈ／ｃｄ　ａｂｓでフロン
２２にフロン１１４を混合した冷媒の気液平衡線図を示
したグラフである。

縦軸はこの混合冷媒の入口凝縮温度であり、横軸は混合
冷媒中に占めるフロン２２の割合を示している。

従って、急速暖房のために入口凝縮温度を８０℃にする
には低沸点冷媒であるフロン２２に高沸点冷媒であるフ
ロン１１４を４２ｍｏ１％混合した冷媒で運転を行い、
また、冷房運転や室内全体が所望の温度になった後の低
出力運転の際には、混合した高沸点冷媒であるフロン１
１４を冷媒分離装置（後述する）によって蒸溜分離し、
低沸点冷媒であるフロン２２が１００％の冷媒を使用す
れば効率の良い運転をすることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、最近、このフロン１１４が成層圏のオゾ
ンを破壊する性質があることが知られてきた。

すなわち、冷凍装置を廃棄処分した際に大気中に放出さ
れたり、スプレーの圧縮ガスとして用いられる７０ン１
１４が数年〜１０数年の年月を経て、地上１０ｋｍ〜５
０−にある成層圏まで上昇し、地球生物等にとって有害
な紫外線を吸収しているオゾン層を破壊してしまい、地
球環境の悪化を招いてしまうことになる。

こういった地球規模の問題を解決するために各国際間で
話し合いがもたれ、ウィーン条約、モントリオール議定
書、特定物質の規制等によるオゾン層の保護に対する法
律等でこのフロン１１４の使用が規制されるに至った。

また、従来の混合冷媒中には多くの割合でフロン１１４
が含まれており、このフロン１１４を分離するためには
分離機能装置が大きくなると共に、蒸溜分離に時間が掛
かる不都合があった。

そこで、本発明はこれらの問題を有効に解決するために
創案されたものであり、オゾンを破壊する虞れのあるフ
ロン１１４に代って、オゾン破壊係数が極めて小さいフ
ロン１２３を使用することで上記問題を解決すると共に
、フロン２２との混合割合を少なくして、機能的にもフ
ロン１１４を上回ることを目的とするものである。

Ｊ考案の構成］ （問題を解決するために手段） 本発明は、沸点の異なる複数種類の冷媒を混合した混合
冷媒を用いた冷凍サイクル用冷媒において、フロン２２
（モノクロロジフルオロメタン）とフロン１２３（１，
１−ジクロロ−２，２，２−トリフルオロメタン）とを
混合して成るものである。

（作用） 以上の構成により、本発明者はフロン１２３が１気圧中
での沸点が２７．６℃であり、フロン１１４と同様に高
沸点であることを見出すと共に、フロン１１４とフロン
１２３のオゾン破壊係数がフロン１１４を１に対してフ
ロン１２３が０．０２になり、その破壊係数が５０分の
１であることを見出し、フロン１１４の代りにフロン１
２３をフロン２２に混合させて冷媒を得ることにより、
オゾン層の破壊を極めて小さく抑えることを達成すると
共に、フロン２２との混合比を可及的に小さくし、混合
冷媒の分離を容易に成し得ることになる。

また、本発明に係る冷媒は一般に知られているフロン２
２とエタンの水素に塩素とフッ素のハロゲンを置換させ
て製造したフロン１２３とを混合して生成した。このフ
ロン１２３の分子式はＣＨＣＪ　２　ＣＦ　ｓである。

〈実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しながら説明す
る。

本発明者はフロン２２とフロン１２３との混合による本
発明に係る冷媒と、一般に知られているフロン２２とフ
ロン１１４との混合から得られる冷媒とを絶対圧力２０
ｋｇ／ａｄ　ａｂｓでの気液平衡を求めて比較し、第１
図に示す如き結果を得た。

この図からも明らかなように、フロン２２が１００％の
場合は冷媒の入口凝縮温度は５０℃であるが、フロン１
２３を混入させることにより、さらに入口凝縮温度を高
くすることが可能となる。

例えば、各混合冷媒の入口凝縮温度を８０℃にするには
フロン２２とフロン１１４の混合冷媒の場合は、フロン
２２にフロン１１４を４２ｍｏ１％混合する必要がある
が、フロン２２にフロン１２３を混入した場合は１３ｉ
ｏＩ％混入すれば良いことになる。

このように、フロン２２にフロン１２３を混入した混合
冷媒の場合は、フロン１１４を混入した場合と比べて少
量のフロン１２３を混入するだけで凝縮温度を大巾に上
昇することが可能となる。

また、具体的実施例として入口凝縮温度８０℃を得る時
の混合冷媒の組成は、混合冷媒の全体量を１０００　ｇ
として計算すると、本発明に係る冷媒にあってはフロン
２２が７９１ｇに対してフロン１２３を２０９ｇ混合さ
せることにより達成できるが、フロン２２とフロン１１
４の場合は、フロン２２が４１１Ｋに対してフロン１１
４は５８９ｇ必要となる。

従って、冷房運転時など、フロン２２を１００％で使用
する際の各冷媒の分離量は本発明の混合冷媒にあっては
、フロン１２３の分離量は２０９ｇであり、分離量も極
めて少なくすることができる。

しかし、フロン１１４にあっては５８９ｇの分離が必要
となり、フロン１２３の分離量に比して約３倍になる。

次に、本発明に係る冷媒を冷凍サイクル装置に採用した
作用例に付いて説明する。

第１図は上記混合冷媒を使用して冷媒分離機能を備えた
冷凍サイクル装置１を示したものである。

この冷媒分離機能を備えた冷凍サイクル装置１は冷凍サ
イクル部２と冷媒分離装置３によって構成されている。

冷凍サイクル部２は圧縮１１１４と凝縮機５と膨張機構
６と蒸発１１７とから主に構成されている。

また凝縮機５と膨張機構６の間には混合した上記フロン
１２３をフロン２２中から蒸溜分離するための冷媒分離
装置３が設けられている。

この冷媒分離装置３は凝縮機５より送られてきた混合冷
媒の圧力を減圧するための減圧装置９と、混合冷媒を気
体と液体に蒸溜分離するための気液分離器８と、冷媒の
流れを切り換える切換え弁１０と、フロン２２を吸着す
るための吸着塔１１と、フロン１２３をａｌＩｉするた
めの熱交換器１２と、フロン１２３を貯溜するための冷
媒貯溜器１３と、貯溜されたフロン１２３の流れを制御
する弁１４と、吸着塔１１で吸着されたフロン２２を上
記冷凍サイクル部２に戻すための冷媒戻し配管１５によ
って主に構成されている。

暖房運転開始時に所定の割合で混合された混合冷媒は圧
縮器１で圧縮されて凝縮機２内に送られて凝縮して熱交
換を行う、凝縮１１２内でｍｓされて液体となった混合
冷媒は減圧装置９で減圧されてフロン１２３を分離する
ための気液分離器８に送られる。そして、液体となった
混合冷媒は膨ａｍ横６で膨張して蒸発ｌ！１７内で気体
となり、熱交換を行い、再び圧縮器１によって圧縮され
ることになる。

他方、気液分離器８内で気体となった混合冷媒は切換え
弁１０によって吸着塔１１に送られ、フロン２２が吸着
された後、冷媒戻し配管１５を通って冷凍サイクル部２
内に戻ることになるが、吸着塔１１を通過したフロン１
２３は熱交換器１２によって凝縮されて液体となり、冷
媒貯溜器１３に貯溜されることになる。

従って、運転時間が経過して混合冷媒の圧縮過程が進行
するに連れて、混合冷媒中からフロン１２３が徐々に回
収され、やがて運転効率の良いフロン２２が１００％の
状態の冷媒で運転されることになる。

また、新たに暖房運転を開始し、混合冷媒を使用する場
合には、弁１４を開放して冷媒貯溜器１３内のフロン１
２３を冷凍サイクル部２内のフロン２２中に所定量、混
合させることで所望の混合冷媒の１１Ｍ温度を得ること
ができる。

なお、冷凍サイクル部２内の冷媒の流れを逆にして冷房
運転をする際にはフロン２２が１００％の状態の冷媒を
使用することは勿論である。

［発明の効果コ 本発明は次の如き優れた効果を有する。

（１ンフロン２２に少量のフロン１２３を混入しただけ
で冷媒の凝縮温度が大巾に向上すると共に、冷媒分離運
転の際の分離量が非常に少量で達成でき、経済性が向上
する。

（２）オゾン層の破壊係数が極めて低いため、環境破壊
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る混合冷媒と従来採用されている混
合冷媒の気液平衡線図、第２図は混合冷媒を用いる冷凍
サイクル装置を示した回路図、第３図は従来採用されて
いる混合冷媒の気液平衡線図である。 図中１は冷凍サイクル装置、２は冷凍サイクル部、３は
冷媒分離装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、沸点の異なる複数種類の冷媒を混合した混合冷媒を
   用いた冷凍サイクル用冷媒において、フロン２２（モノ
   クロロジフルオロメタン）とフロン１２３（１，１−ジ
   クロロ−２，２，２−トリフルオロメタン）とを混合し
   て成ることを特徴とする冷凍サイクル用冷媒。