JPH04110388A - 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、ヒートポンプの熱媒体（冷媒）としては、クロロ
フルオロ炭化水素、フルオロ炭化水素、これらの具ｉ’
ｌｌｉ組成物ならＯ・にその近辺の組成物か知られてい
る。これらは、一般にフロンと称されており、現在Ｒ−
１１（＋−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−２
２＋タロロペンタフルオロエタン）などが主に使用され
ている。

しかしなから、近年、人気１−１月こ放出された場合に
、ある種のフロンか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
ことか指摘されている。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
および生産か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
が小さいため、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か望まれている
。冷凍・空調設倫の普及に伴って、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）の開発か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、ヒートポンプ用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「１月こ
放出された場合にもオゾン層に及ぼす影響か小さいか或
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
物かその口約に適合する要件を具備していることを見出
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： 「分子式：Ｃ３Ｈ，、Ｆｎ （但し、ｍ＝１〜５．ｎ＝１〜５且っｍ＋ｎ＝５）で示
され且つ分子中に二重結合を１個有する有機化合物から
なる熱伝達用流体。」 本発明で使用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−ＣＨ＝ＣＨ２（３，３，３−ｒ−リフルオ
ロ−１−プロペン） 沸点　　　　　　−１７，０°Ｃ 臨界温度　　　　１２６°Ｃ 臨界圧力　　　　　４１ｋｇ／ｃ漬 分子量　　　　　　９Ｑ、　　６５ Ｉ１．Ｆ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ２（１，３３３−テトラフル
オロ−１−プロペン） ｄ１１点　　　　　　−１６，０°Ｃ 臨界温度　　　　１２１°Ｃ 臨界圧力　　　　　３つ、１ｋｇ／ｃ漬分子量　　　　
　１１４．０４ ｍ、Ｈ３ＣＣＨ＝ＣＨ２（１，２，２トリフルオロ−１
−プロペン） ４１１１点　　　　　　　　　　　　−１８，０℃臨界
温度　　　　１２１°Ｃ 臨界圧力　　　　　４０．９ｋｇ／ｃｎ？分子量　　　
　　　６９．　０５ ＴＶ、Ｈ，（、−ＣＨ＝ＣＨ２（２−モノフルオロ１−
プロペン） 沸点　　　　　　−２４，０’Ｃ 臨界温度　　　　１２３°Ｃ 臨界圧力　　　　　４５．１　ｋｇ　／　ｃ面分１量　
　　　　　６０．　０７ 本発明において熱伝達用流体として使用するＣ３Ｈ０Ｆ
、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全く含まないので、オゾン層の破壊
問題を生じる危険性はない。

また、一方では、Ｃ３ＨｍＦ、で示される化合物は、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１１１１ａ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θ１１点は、現在広く使用されて
いるＲ−１２，Ｒ−２２、Ｒ−１１４およびＲ５０２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°Ｃおよび凝縮温度 ３０から６’０’Ｃでの使用に適している。

また、本発明においては、Ｃ３Ｈｎ、Ｆｏて示される化
合物を少なくとも含み、Ｒ−２２（ＣＨＣΩＦ２）、Ｒ
−３２（ＣＨ２Ｆ２）、Ｒ１２４（ＣＨ＝ＣＨ２Ｆ）、
Ｒ−１，２５（ＣＦ　３　ＣＦ　：ｉ　Ｈ）　、　　Ｒ
１３４ａ（ＣＨ＝ＣＨ２）、Ｒ−１４２ｂ （ＣＨ３ＣＣＱ　Ｆ２　）　、１４３ａ　（ＣＦ３　Ｃ
Ｈ３）およびＲ−１５２（ＣＨＦ２ＣＨ３）からなる群
から選はれた少なくとも一称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、低沸点の冷媒を混合することにより、更に冷凍能力
を向」二させたり、蒸発潜熱の大きな冷媒を混合するこ
とにより、成績係数を向上させたり、或いは冷凍機油と
の溶解性を改善したりすることができる。

本発明で使用するＣ３Ｈ１ｎＦ１で示される化合物或い
はＣ，ＨｍＦｏで示される化合物とＲ２２、Ｒ−３２，
Ｒ−１２４，Ｒ−１２５，Ｒ１３４ａ、Ｒ−１４２ｂ、
Ｒ−１４３ａおよびＲ１５２ａ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（例えば、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 本発明による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−１２，Ｒ−２２或いはＲ５０２を熱
媒体として使用してきたヒートポンプと同等具−トのサ
イクル性能が得られる。

（２）熱媒体としての優れた性能のゆえに、機器設計」
−も有利である。

（３）仮に本発明による熱伝達用流体が大気中に放出さ
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 熱媒体としてＦ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ２（３，３３−トリフ
ルオロ−１−プロペン）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一１０
°Ｃ２−５°Ｃ，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°Ｃ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−２
２（比較例２）およびＲ−５０２（比較例３）を熱媒体
として使用して、上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（ｃ　ｏ　ｐ）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−（ｈ＋　　　ｈａ　）／　（ｈ２　ｈ、＋　）
冷凍効果−り、−ｈ４ ｈｌ・・・蒸発器出口の作動流体のエンタルピーｈ２・
・・凝縮器入口の作動流体のエンタルピーｈ４・・・蒸
発器入口の作動流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ザ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（ＣＯＰｎ）で
、それぞれの熱媒体の測定値（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を熱媒体とし
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、本実施例による作動流体は、
ＣＯＰに関して、Ｒ−１２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よりも高めの値を示している
。

また、蒸発温度５°Ｃにおける凝縮圧力および圧縮機吐
畠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／　ｃｒ？ｌ−Ａ　）　　　　　（°Ｃ）実施例
１　　　　９　　　　　　５１ 比較例１　　　　１２　　　　　　　５９比較例２　　
　　２０　　　　　　　７３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
−１２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、Ｒ３（、−ＣＨ＝ＣＨ，、を熱媒体と
して使用する本発明においては、従来から広く使用され
ているＲ−１２、Ｒ−２２およびＲ５０２を使用するヒ
ートポンプと同等以」二のサイクル性能か得られており
、本発明は、機器設計トからも：酊利であることが、明
らかである。

実施例２ 熱媒体としてＦ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨＦ　（１，３゜３．３
−テトラフルオロ−１−プロペン）を使用するとともに
、蒸発器における熱媒体の蒸発温度を５°Ｃとする以外
は実施例１と同様にしてヒートポンプの運転を行なった
。

成績係数および冷凍能力を下記第２表に示す。

何れの数値も、Ｒ−２２を熱媒体とした場合の蒸発温度
５℃における測定値（ＣＯＰＢおよび冷凍能力、３）に
より本発明熱媒体の測定値（ＣＯＰＡおよび冷凍能力Ａ
）を除した数値で示しである。

第２表 実施例２　　Ｒ−１２Ｒ−５０２ ＣＯＰＡ／Ｃ０ＰＢ　１．０１１．０２　０．９２能力
Ａ　／能力Ｂ　　　　　　Ｏ，４３０，６１１，０３実
施例３ 熱媒体としてＨ３Ｃ−ＣＦ＝ＣＦ２　　（１，２゜２−
トリフルオロ−１−プロペン）を使用するとともに、蒸
発器における熱媒体の蒸発温度を５°Ｃとする以外は実
施例１と同様にしてヒートポンプの運転を行なった。

成績係数および冷凍能力を下記第３表に示す。

何れの数値も、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（　Ｃ　Ｏ　Ｐ　Ｂおよび冷凍能
力）、）により本発明熱媒体のＡ１す定ｆｉｉｆｆ（Ｃ
ＯＰＡおよび冷凍能力Ａ）を除した数値で示しである。

第３表 実施例３　　Ｒ−１２　　Ｒ−５０２ ＣＯＰＡ／ＣＯＰＢ　１．　００　：１．、　０２　　
０．　９２能力Ａ　／能力Ｂ　　　　　　Ｏ．４４０．
６１　　　　　　１．０３実施例４ 熱媒体としてＨ３Ｃ−ＣＦ＝Ｃり，（２−モノフルオロ
−１−プロペン）を使用するとともに、蒸発器における
熱媒体の蒸発温度を５℃とする以外は実施例１と同様に
してヒートポンプの運転を行なった。

成績係数および冷凍能力を下記第４表に示す。

何れの数値も、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（ｃｏｐ．３および冷凍能ソバ）
により本発明熱媒体の測定値（　Ｃ　Ｏ　Ｐ　Ａおよび
冷凍能力Ａ）を除した数値で示しである。

第４表 実施例４　　Ｒ−１２　　Ｒ−５０２ ＣＯＰＡ／ＣＯＰＢ　１．　０３　１．　０２　　０．
　９２能力Ａ　／能力Ｂ　　　　　　　Ｏ．５３　　　
　０．６１　　　　　　１．０３実施例５ 熱媒体としてＦ３Ｃ−ＣＦ＝ＣＨ２を使用する以外は実
施例１と同様にして、ヒートポンプの運転を行なったと
ころ、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。

【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
凍効果求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サイ
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にょる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：Ｃ＿３Ｈ＿ｍＦ＿ｎ （但し、ｍ＝１〜５、ｎ＝１〜５且つｍ＋ｎ＝６）で示
   され且つ分子構造中に二重結合を１個有する有機化合物
   からなる熱媒体。