JPH08120260A - 作動流体 - Google Patents

作動流体

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JPH08120260A
JPH08120260A JP6258494A JP25849494A JPH08120260A JP H08120260 A JPH08120260 A JP H08120260A JP 6258494 A JP6258494 A JP 6258494A JP 25849494 A JP25849494 A JP 25849494A JP H08120260 A JPH08120260 A JP H08120260A
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JP
Japan
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point
working fluid
refrigerant
isobutane
difluoromethane
Prior art date
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Pending
Application number
JP6258494A
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English (en)
Inventor
Hisanori Kataoka
久典 片岡
Masami Ikemoto
真佐美 池元
Kenji Nasako
賢二 名迫
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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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】 ジフルオロメタン50重量%以下、イソブタ
ン70重量%以下、残部が1,1,1,2-テトラフルオロエタ
ンであって、イソブタン及びジフルオロメタンの成分比
が添付の図8の点線で示す点A( 0,40)、点B(15,3
0)、点C(50,50)、点D(70,30)、点E(25, 5)、
点F(15, 5)、点G( 5,10)及び点H(0,15)で囲ま
れる範囲であり、少なくともジフルオロメタン及びイソ
ブタンを含む。

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せるまで極めて
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、ジフルオロメタン(CH42、R32)50重量%
以下、イソブタン((CH33CH、R600a)70
重量%以下、残部が1,1,1,2-テトラフルオロエタン(C
224、R134a)であって、イソブタン及びジフ
ルオロメタンの成分比が添付の図8の点線で示す点A
( 0,40)、点B(15,30)、点C(50,50)、点D(70,
30)、点E(25, 5)、点F(15, 5)、点G( 5,10)
及び点H( 0,15)で囲まれる範囲であり、少なくとも
ジフルオロメタン及びイソブタンを含むものである。
【0008】また、第2の発明の作動流体は、ジフルオ
ロメタン25重量%以下、イソブタン25重量%以下、
残部が1,1,1,2-テトラフルオロエタンであって、イソブ
タン及びジフルオロメタンの成分比が添付の図8の実線
で示す点E(25, 5)、点F(15, 5)、点G( 5,1
0)、点H( 0,15)、点I( 0,20)、点J( 5,15)及
び点K(15,25)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であるジフルオロメタン、イソブタン及び1,1,
1,2-テトラフルオロエタンのうちの二種または三種の混
合物から構成しているので、成層圏オゾン層を破壊する
虞れがない。
【0010】また、前記混合物からなる作動流体は、R
22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。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。
【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および蒸発器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
を発生させている。次に、上記構成の冷凍システムを用
い、本発明の作動流体のR32、R600a及びR13
4a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、
R32、R600a及びR134a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及び
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】図3ないし図8はすべて、縦軸にR32、
横軸にR600aを夫々重量%で示しており、残部はR
134aが占めている。図3は、本発明の作動流体のC
OP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Q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。
【0027】図4は、本発明の作動流体の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Rで示す。尚、図中の数字は
Hi値を表しており、図中の線は等値線を表している。
【0028】図5は、本発明の作動流体のPcondを示し
たものである。本実施例では、R22のPcond値は1537
kPaであるが、若干の余裕を考慮してPcondの許容範囲
を1300kPa〜1700kPaとし、これを満たしている部分を領
域S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。
【0029】図6は、本発明の作動流体の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の領域Uで示す。
【0030】図7は、本発明の作動流体の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Wで示す。
【0031】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R6
00aとR32の成分比は、図8の点線で示す点A(
0,40)、点B(15,30)、点C(50,50)、点D(70,3
0)、点E(25, 5)、点F(15, 5)、点G( 5,10)及
び点H( 0,15)で囲まれる範囲であって、残部がR1
34aであり、R600aの成分比が0となる部分を除
く重量%の範囲内である少なくともR32及びR600
aから構成されるものである。この作動流体では、OD
P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。
【0032】更に、COP、Hi、Pcond、Tv及びTc
が上記許容範囲にあるR600aとR32の成分比は、
図8の実線で示す点E(25, 5)、点F(15, 5)、点G
( 5,10)、点H( 0,15)、点I( 0,20)、点J( 5,
15)及び点K(15,25)で囲まれる範囲であって、残部
がR134aであり、R32、R600a及びR134
aのいずれかの成分比が0となる部分を除く重量%の範
囲内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CO
P、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。
【0033】また、上記R32及びR600aは可燃性
の冷媒であり、R134aは不燃の冷媒である。従っ
て、R134aの重量%が大きい作動流体の方が安全性
は高い。
【0034】尚、上記実施例では作動流体としてR3
2、R600a及びR134a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、この三種以外に潤滑
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
をオゾン破壊係数が0であるジフルオロメタン、イソブ
タン及び1,1,1,2-テトラフルオロエタンのうちの二種ま
たは三種の混合冷媒から構成しているので、成層圏オゾ
ン層を破壊する虞れがない。
【0036】また、従来の機器の利用温度においてR2
2と同等またはそれ以上の冷媒特性を有するので、R2
2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。
【0037】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。
【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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジフルオロメタン50重量%以下、イソブ
    タン70重量%以下、残部が1,1,1,2-テトラフルオロエ
    タンであって、 イソブタン及びジフルオロメタンの成分比が添付の図8
    の点線で示す点A( 0,40)、点B(15,30)、点C(5
    0,50)、点D(70,30)、点E(25, 5)、点F(15,
    5)、点G( 5,10)及び点H( 0,15)で囲まれる範囲
    であり、少なくともジフルオロメタン及びイソブタンを
    含む作動流体。
  2. 【請求項2】ジフルオロメタン25重量%以下、イソブ
    タン25重量%以下、残部が1,1,1,2-テトラフルオロエ
    タンであって、 イソブタン及びジフルオロメタンの成分比が添付の図8
    の実線で示す点E(25, 5)、点F(15, 5)、点G(
    5,10)、点H( 0,15)、点I( 0,20)、点J( 5,1
    5)及び点K(15,25)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。
JP6258494A 1994-10-24 1994-10-24 作動流体 Pending JPH08120260A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100295283B1 (ko) * 1998-12-23 2001-11-14 박호군 디플루오로메탄과1,1,1,2-테트라플루오로에탄을포함하는냉매혼합물

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100295283B1 (ko) * 1998-12-23 2001-11-14 박호군 디플루오로메탄과1,1,1,2-테트라플루오로에탄을포함하는냉매혼합물

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040525