JPH08313120A - ３成分混合冷媒充填装置および充填方法 - Google Patents

３成分混合冷媒充填装置および充填方法

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JPH08313120A
JPH08313120A JP7115504A JP11550495A JPH08313120A JP H08313120 A JPH08313120 A JP H08313120A JP 7115504 A JP7115504 A JP 7115504A JP 11550495 A JP11550495 A JP 11550495A JP H08313120 A JPH08313120 A JP H08313120A
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mixed refrigerant
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Yuji Yoshida
雄二 吉田
Shozo Funakura
正三 船倉
Mitsuharu Matsuo
光晴 松尾
Minoru Tagashira
實 田頭
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、Ｒ２２またはＲ５０２の代替とな
る３成分混合冷媒の冷媒充填装置および方法を提供する
ものである。 【構成】 高沸点冷媒容器および計量装置と、それより
低沸点な共沸様混合冷媒容器と計量装置を、冷媒充填口
をもつ一つの配管系統に接続して、高沸点冷媒、より低
沸点な共沸様混合冷媒の順に、計量しながら所定の冷媒
量をヒートポンプ装置に充填する３成分混合冷媒充填装
置および方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｒ２２またはＲ５０２
の代替となる３成分混合冷媒の冷媒充填装置および方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エアコン、冷凍機、冷蔵庫等のヒ
ートポンプ装置は、圧縮機、凝縮器、キャピラリーチュ
ーブや膨張弁等の絞り装置、蒸発器を配管接続し、その
内部に作動流体を循環させることにより、冷却作用を行
っている。これらのヒートポンプ装置においては、作動
流体としてフロン類（以下Ｒ○○またはＲ○○○と記
す）と呼ばれるメタンまたはエタンから誘導されたハロ
ゲン化炭化水素が通常使用される。中でもＲ２２（クロ
ロジフルオロメタン、沸点−４０．８℃）はエアコン、
冷凍機等の作動流体として、Ｒ５０２（クロロジフルオ
ロメタンＲ２２とクロロペンタフルオロエタンＲ１１５
の共沸混合冷媒、沸点−４５．３℃）は冷凍機、冷蔵庫
等の作動流体として幅広く用いられており、共沸混合冷
媒は気相組成と液相組成がほとんど同じなため、Ｒ５０
２は単一冷媒の如く取り扱われている。
【０００３】しかしながら、近年フロンによる成層圏オ
ゾン層破壊が地球規模の環境問題となっており、成層圏
オゾン破壊能力があるため、すでにモントリオール国際
条約によって使用量及び生産量の規制が決定され、さら
に将来的にはその使用・生産を廃止しようという動きが
ある。成層圏オゾン層に及ぼす影響をほとんどなくする
ためには、分子構造中に塩素を含まないことが必要条件
とされており、この可能性のあるものとして塩素を含ま
ないフッ化炭化水素類が提案されている。塩素を含まな
いフッ化炭化水素類の例としては、ジフルオロメタン
（CH2F2、Ｒ３２、沸点−５２℃）、ペンタフルオロエ
タン（CF3-CHF2、Ｒ１２５、沸点−４８℃）、１，１，
１−トリフルオロエタン（CF3-CH3、Ｒ１４３ａ、沸点
−４８℃）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン
（CF3-CH2F、Ｒ１３４ａ、沸点−２７℃）、１，１−ジ
フルオロエタン（CHF2-CH3、Ｒ１５２ａ、沸点−２５
℃）等がある。ここでＲ３２、Ｒ１２５、Ｒ１４３ａは
Ｒ２２より沸点が低く、ヒートポンプ装置の凝縮圧力が
非常に高くなるため、単一ではＲ２２の代替物とはなり
えない。Ｒ１３４ａやＲ１５２ａはＲ２２より沸点が高
く、ヒートポンプ装置の冷凍能力が低下するため、同じ
く単一ではＲ２２の代替物とはなりえない。さらにＲ３
２、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２ａは、可燃性があるという欠
点がある。そこでＲ２２の代替冷媒としては、Ｒ３２／
Ｒ１２５／Ｒ１３４ａからなる３成分混合冷媒が、Ｒ５
０２の代替冷媒としては、Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１
３４ａからなる３成分混合冷媒等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た３成分混合冷媒は、いづれも非共沸混合冷媒であり、
沸点温度と露点温度が異なるばかりでなく、気相中には
低沸点成分が、液相中には高沸点成分が濃縮されやす
く、ヒートポンプ装置に充填する際には注意を要し、液
充填を行うことが原則となる。混合物としては不燃性で
あっても、誤ってガス充填が行われると、ヒートポンプ
装置中にはＲ３２やＲ１４３ａが所望の組成よりも多く
充填され、特に混合冷媒中のＲ３２やＲ１４３ａは可燃
性があるため、装置の安全性として問題を誘発しかねな
い。
【０００５】また製造工程においては、Ｒ２２に適用さ
れる機器と、Ｒ５０２に適用される機器が同時に生産さ
れる場合があるが、Ｒ２２とＲ５０２は沸点が異なるた
め、３成分混合冷媒中の各成分組成は変更してやるのが
望ましいものとなるが、その度に別の冷媒充填装置を必
要とする。
【０００６】本発明は、ジフルオロメタン（Ｒ３２）と
ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）が、特公平６−９１
４（ＵＳＰ４，９７８，４６７）において共沸様混合冷
媒を構成し、ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）と１，
１，１−トリフルオロエタン（Ｒ１４３ａ）が、ＵＳＰ
５，２１１，８６７や特開平６−２８１２７２において
共沸様混合冷媒を構成することを利用して、３成分混合
冷媒の冷媒充填装置および方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、高沸点冷媒容器および計量装置と、それよ
り低沸点な共沸様混合冷媒容器と計量装置を、冷媒充填
口をもつ一つの配管系統に接続して、高沸点冷媒、より
低沸点な共沸様混合冷媒の順に、計量しながら所定の冷
媒量をヒートポンプ装置に充填する方法および装置であ
る。
【０００８】また高沸点冷媒としてはＲ１３４ａ、より
低沸点な共沸様混合冷媒としては、Ｒ３２が６０ｗｔ％
以下のＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒、またはＲ１４３ａが
６０ｗｔ％以下のＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒とする
ものである。
【０００９】
【作用】本発明は、上述の構成によって、高沸点冷媒容
器から計量された高沸点冷媒が充填されて後に、共沸様
混合冷媒容器から充填される共沸様混合冷媒は、沸点温
度と露点温度はほとんど同一であり、気相組成と液相組
成もほとんど同じなため、単一冷媒の如く取り扱うこと
ができ、液充填とガス充填に関わらず、ヒートポンプ装
置中には可燃性成分が所望の組成よりも多く充填される
ことはない。さらに、共沸様混合冷媒と高沸点冷媒の充
填割合を任意の割合に設定することによって、冷凍能力
の調整を行うことが可能となるものである。
【００１０】また本発明は、高沸点冷媒としてはＲ１３
４ａ、より低沸点な共沸様混合冷媒としては、いづれも
可燃性のあるＲ３２またはＲ１４３ａが６０ｗｔ％以下
のＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒またはＲ１２５／Ｒ１４３
ａ混合冷媒とすることにより、ジフルオロメタン（Ｒ３
２）とペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）、またはペン
タフルオロエタン（Ｒ１２５）と１，１，１−トリフル
オロエタン（Ｒ１４３ａ）は共沸様混合冷媒を構成し、
ヒートポンプ装置中には可燃性のＲ３２やＲ１４３ａが
所望の組成よりも多く充填されることはなく、Ｒ２２よ
り低沸点であるＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒またはＲ１２
５／Ｒ１４３ａ混合冷媒と、Ｒ２２より高沸点であるＲ
１３４ａを計量しながら、組成範囲を特定した任意の割
合で混合できるため、一つの充填装置を用いて、エアコ
ン、冷凍機等に適したＲ２２と同程度の蒸気圧を有する
代替冷媒と、冷凍機、冷蔵庫等に適したＲ５０２と同程
度の蒸気圧を有する代替冷媒の両方を作製することが可
能となるものである。
【００１１】
【実施例】本発明になる３成分混合冷媒充填装置および
方法について、図１の実施例を用いて説明する。図１に
おいて、１０は本発明になる冷媒充填装置、１１は高沸
点冷媒容器、１２は高沸点冷媒用計量装置、１３は共沸
様混合冷媒容器、１４は共沸様混合冷媒用計量装置であ
り、共沸様混合冷媒容器１３には高沸点冷媒容器１１よ
り低沸点な２成分からなる共沸様混合冷媒が封入されて
いる。またこれらと真空引き装置１５および開閉操作の
ための弁類は、冷媒充填口１６をもつ一つの配管系統１
７に接続されている。
【００１２】ここでヒートポンプ装置２０は、圧縮機２
１、四方弁２２、凝縮器２３、キャピラリーチューブや
膨張弁等の絞り装置２４、蒸発器２５を配管接続し、圧
縮機２１の内部には塩素を含まないフッ化炭化水素類に
適合するエステル油等のオイルが封入されている。なお
四方弁２２は、冷凍機、冷蔵庫等の単なる冷却作用のみ
を行う機器の場合には不要である。このとき３成分混合
冷媒は、真空引き装置１５により真空引きされたヒート
ポンプ装置２０の蒸発器２５と圧縮機２１吸入口の間等
の低圧ラインに設けた冷媒注入口２６より、冷媒充填装
置１０の冷媒充填口１６との接続配管２７を通じて高沸
点冷媒容器１１からは高沸点冷媒、共沸様混合冷媒容器
１３からはより低沸点な共沸様混合冷媒の順に、計量し
ながら所定の冷媒量をヒートポンプ装置２０に充填する
ものである。この際高沸点冷媒から先に充填するため、
圧縮機２１中のオイルに溶解することもあって、ヒート
ポンプ装置２０内の圧力は大きく上昇することなく、よ
り低沸点な共沸様混合冷媒を充填できるものであり、ヒ
ートポンプ装置２０を運転しながら共沸様混合冷媒を充
填する場合には、ヒートポンプ装置２０の低圧ラインの
圧力が低下するため、さらに容易に充填できるものであ
る。
【００１３】したがって、高沸点冷媒容器１１から計量
された高沸点冷媒が充填されて後に、共沸様混合冷媒容
器１３から充填される共沸様混合冷媒は、沸点温度と露
点温度はほとんど同一であり、気相組成と液相組成もほ
とんど同じなため、単一冷媒の如く取り扱うことがで
き、たとえ共沸様混合冷媒中に可燃成分が含まれていて
も、液充填とガス充填に関わらず、ヒートポンプ装置２
０中には可燃性成分が所望の組成よりも多く充填される
ことはなく、所望の３成分組成を適量充填することが可
能となる。
【００１４】なお図１の実施例においては、高沸点冷媒
容器１１、高沸点冷媒用計量装置１２、共沸様混合冷媒
容器１３、共沸様混合冷媒用計量装置１４、真空引き装
置１５、冷媒充填口１６が一つの配管系統１７に接続さ
れた３成分混合冷媒充填装置１０として説明したが、真
空引き装置１５による真空引き作業、高沸点冷媒容器１
１からの高沸点冷媒充填計量作業、共沸様混合冷媒容器
１３からの共沸様混合冷媒充填計量作業の順に、ヒート
ポンプ装置２０の設置現場において、冷媒注入口２６と
の接続配管２７をつなぎ変えて作業を行ってもよいこと
はもちろんのことである。
【００１５】また本発明の冷媒充填装置および方法を用
いて作製された３成分混合冷媒の実施例について、蒸気
圧の図を用いて説明する。
【００１６】まず図２は、ジフルオロメタン（CH2F2、
Ｒ３２、沸点−５２℃）、ペンタフルオロエタン（CF3-
CHF2、Ｒ１２５、沸点−４８℃）、１，１，１，２−テ
トラフルオロエタン（CF3-CH2F、Ｒ１３４ａ、沸点−２
７℃）の三種の混合物によって構成される作動流体の、
一定温度・一定圧力における平衡状態を三角座標を用い
て示したものである。
【００１７】本三角座標においては、三角形の各頂点
に、上側頂点を基点として反時計回りに沸点の低い順に
単一物質を配置しており、座標平面上のある点における
各成分の組成比（重量比）は、点と三角形の各辺との距
離の比で表される。またこのとき、点と三角形の辺との
距離は、辺に相対する側にある三角座標の頂点に記され
た物質の組成比に対応する。
【００１８】図２において１は、温度−４０．８℃・圧
力０．１０１３ＭＰａにおける混合物の気液平衡線であ
り、この温度・圧力はＲ２２の沸点における飽和状態に
相当する。気液平衡線（Ｒ２２沸点相当）１の上側の線
１Ｖは飽和気相線、気液平衡線（Ｒ２２沸点相当）１の
下側の線１Ｌは飽和液相線を表わし、この両線で挟まれ
た範囲においては気液平衡状態となり、飽和気相線１Ｖ
と飽和液相線１Ｌ上の点を結ぶ線はタイライン線と呼ば
れ、飽和気相線１Ｖ上の点は平衡する飽和気相組成、飽
和液相線１Ｌ上の点は平衡する飽和液相組成を表す。ま
た２は、温度−４５．３℃・圧力０．１０１３ＭＰａに
おける混合物の気液平衡線であり、この温度・圧力はＲ
５０２の沸点における飽和状態に相当する。
【００１９】飽和気相線１Ｖ上の組成物は、Ｒ２２の沸
点温度では、大気圧より高い圧力で気化し、大気圧で液
化する。飽和液相線１Ｌ上の組成物は、Ｒ２２の沸点温
度では、大気圧で気化し、大気圧より低い圧力で液化す
る。これら２つの線の間のエリアにある組成物は、Ｒ２
２の沸点温度では、大気圧より高い圧力で気化し、大気
圧より低い圧力で液化する。逆に言えば、Ｒ２２沸点相
当の気液平衡線１の間のエリアにある組成物は、大気圧
ではＲ２２より高い温度で気相が凝縮して、Ｒ２２より
低い温度で液相に変化し、大気圧ではＲ２２より低い温
度で液相が蒸発して、Ｒ２２より高い温度で気相に変化
する。すなわち、気液平行線１の間にある組成物は、大
気圧においてはＲ２２の沸点温度を挟むように低い沸点
温度と高い露点温度をもち、Ｒ２２とほぼ等しい凝縮温
度・蒸発温度を得ることが可能となるため、エアコン、
冷凍機等のＲ２２代替冷媒に好適である。同様にして、
気液平行線２の間にある組成物は、大気圧においてはＲ
５０２の沸点温度を挟むように低い沸点温度と高い露点
温度をもち、Ｒ５０２とほぼ等しい凝縮温度・蒸発温度
を得ることが可能となるため、冷凍機、冷蔵庫等のＲ５
０２代替冷媒に好適である。
【００２０】図２からわかるように、Ｒ３２／Ｒ１２５
／Ｒ１３４ａからなる３成分混合冷媒の場合には、Ｒ２
２沸点相当の気液平衡線１の間にある組成物と、Ｒ５０
２沸点相当の気液平衡線２の間のエリアにある組成物
は、部分的には重複するものの、Ｒ５０２代替冷媒とし
て好適な範囲は、Ｒ２２代替冷媒として好適な範囲より
も低沸点成分が多い方にシフトしている。
【００２１】また図２の相平衡図からわかるように、最
初からＲ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａからなる３成分混
合冷媒を充填する場合には、液充填とガス充填が混合さ
れたような状況で充填が行われると、可燃性のあるＲ３
２が所望の組成よりも多く充填され、装置の安全性とし
て問題を誘発しかねない。
【００２２】一方、各タイライン線は、Ｒ３２とＲ１２
５を結ぶ辺上の点とＲ１３４ａを結ぶ線にほぼ一致して
いる。このことはＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒が共沸様混
合冷媒であり、可燃性のあるＲ３２は気相および液相に
所定の組成で分布することを示す。従って、Ｒ１３４ａ
の後にＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒が充填されるとき、液
充填とガス充填が混合されたような状況で充填が行われ
たとしても、可燃性のあるＲ３２が所望の組成よりも多
く充填されることはない。
【００２３】例えば、共沸様混合冷媒である５０重量％
／５０重量％のＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒をＲ１３４ａ
に混合させる場合には、図２の破線上で示される。この
場合にはＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒及びＲ１３４ａがそ
れぞれ略３５〜略６５重量％、略６５〜略３５重量％と
なるような組成範囲、すなわち、Ｒ３２、Ｒ１２５及び
Ｒ１３４ａがそれぞれ略１７．５〜略３２．５重量％、
略１７．５〜略３２．５重量％、略３５〜略６５重量％
となるような組成範囲は、Ｒ２２とほぼ同等の蒸気圧を
有するため望ましく、Ｒ３２／Ｒ１２５混合冷媒及びＲ
１３４ａがそれぞれ略５５〜略８０重量％、略４５〜略
２０重量％となるような組成範囲、すなわち、Ｒ３２、
Ｒ１２５及びＲ１３４ａがそれぞれ略２７．５〜略４０
重量％、略２７．５〜略４０重量％、略２０〜略４５重
量％となるような組成範囲は、Ｒ５０２とほぼ同等の蒸
気圧を有するため望ましい。
【００２４】一方、共沸様混合冷媒であるＲ３２／Ｒ１
２５混合冷媒は、可燃性のあるＲ３２は６０重量％以下
であることが望ましく、これにＲ１３４ａを混合させた
３成分混合冷媒は、如何なる充填方法でもほぼ不燃性を
確保できるものである。
【００２５】（表１）は、５０重量％／５０重量％のＲ
３２／Ｒ１２５混合冷媒とＲ１３４ａからなる３成分系
の理想的な冷凍性能である。条件は、凝縮平均温度が５
０℃、蒸発平均温度が０℃、凝縮器出口過冷却度が０ｄ
ｅｇ、蒸発器出口過熱度が０ｄｅｇの場合である。この
ときのＲ２２の凝縮圧力は1.948MPa、蒸発圧力は0.498M
Pa、吐出温度は74.44℃であり、このときのＲ５０２の
凝縮圧力は2.094MPa、蒸発圧力は0.568MPa、吐出温度は
59.53℃である。Ｒ５０２の理想的な冷凍性能はＲ２２
よりも低いが、吐出温度がＲ２２よりも低減できるた
め、冷凍機、冷蔵庫等の機器に利用されている。
【００２６】（表１）からわかるように、Ｒ２２と同等
の蒸気圧とするための組成範囲であるＲ３２／Ｒ１２５
（５０重量％／５０重量％）が５０重量％と、Ｒ１３４
ａが５０重量％からなる３成分系、すなわちＲ３２が２
５重量％、Ｒ１２５が２５重量％、Ｒ１３４ａが５０重
量％からなる３成分系は、ほとんどＲ２２と同等の特性
を示す。
【００２７】また５０重量％／５０重量％のＲ３２／Ｒ
１２５混合冷媒の充填割合を増やすにつれて凝縮圧力と
蒸発圧力は上昇し、Ｒ５０２と同等の蒸気圧とするため
の組成範囲であるＲ３２／Ｒ１２５（５０重量％／５０
重量％）が６０重量％と、Ｒ１３４ａが４０重量％から
なる３成分系、すなわちＲ３２が３０重量％、Ｒ１２５
が３０重量％、Ｒ１３４ａが４０重量％からなる３成分
系は、吐出温度を別として冷凍能力と成績係数の両方が
ほとんどＲ５０２よりも良い特性を示す。
【００２８】（表１）の例では、５０重量％／５０重量
％のＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒をＲ１３４ａに混合させ
る場合を示したが、６０重量％／４０重量％のＲ３２／
Ｒ１２５混合冷媒をＲ１３４ａに混合させる場合には、
さらに向上した特性が期待できるものであり、共沸様混
合冷媒と高沸点冷媒の充填割合を任意の割合に設定する
ことによって、冷凍能力の調整を行うことが可能となる
ものである。
【００２９】
【表１】
【００３０】次に図３は、ペンタフルオロエタン（CF3-
CHF2、Ｒ１２５、沸点−４８℃）、１，１，１−トリフ
ルオロエタン（CF3-CH3、Ｒ１４３ａ、沸点−４８
℃）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（CF3-CH
2F、Ｒ１３４ａ、沸点−２７℃）の三種の混合物によっ
て構成される作動流体の、一定温度・一定圧力における
平衡状態を三角座標を用いて示したものである。
【００３１】図３において１は、温度−４０．８℃・圧
力０．１０１３ＭＰａにおける混合物の気液平衡線であ
り、この温度・圧力はＲ２２の沸点における飽和状態に
相当する。気液平衡線（Ｒ２２沸点相当）１の上側の線
１Ｖは飽和気相線、気液平衡線（Ｒ２２沸点相当）１の
下側の線１Ｌは飽和液相線を表わし、この両線で挟まれ
た範囲においては気液平衡状態となり、飽和気相線１Ｖ
と飽和液相線１Ｌ上の点を結ぶ線はタイライン線と呼ば
れ、飽和気相線１Ｖ上の点は平衡する飽和気相組成、飽
和液相線１Ｌ上の点は平衡する飽和液相組成を表す。ま
た２は、温度−４５．３℃・圧力０．１０１３ＭＰａに
おける混合物の気液平衡線であり、この温度・圧力はＲ
５０２の沸点における飽和状態に相当する。
【００３２】気液平行線１の間にある組成物は、大気圧
においてはＲ２２の沸点温度を挟むように低い沸点温度
と高い露点温度をもち、Ｒ２２とほぼ等しい凝縮温度・
蒸発温度を得ることが可能となるため、エアコン、冷凍
機等のＲ２２代替冷媒に好適である。同様にして、気液
平行線２の間にある組成物は、大気圧においてはＲ５０
２の沸点温度を挟むように低い沸点温度と高い露点温度
をもち、Ｒ５０２とほぼ等しい凝縮温度・蒸発温度を得
ることが可能となるため、冷凍機、冷蔵庫等のＲ５０２
代替冷媒に好適である。
【００３３】図３からわかるように、Ｒ１２５／Ｒ１４
３ａ／Ｒ１３４ａからなる３成分混合冷媒の場合には、
Ｒ２２沸点相当の気液平衡線１の間にある組成物と、Ｒ
５０２沸点相当の気液平衡線２の間のエリアにある組成
物は、重複しておらず、Ｒ５０２代替冷媒として好適な
範囲は、Ｒ２２代替冷媒として好適な範囲よりも低沸点
成分が多い方にシフトしている。
【００３４】また図３の相平衡図からわかるように、最
初からＲ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａからなる３成
分混合冷媒を充填する場合には、液充填とガス充填が混
合されたような状況で充填が行われると、可燃性のある
Ｒ１４３ａが所望の組成よりも多く充填され、装置の安
全性として問題を誘発しかねない。
【００３５】一方、各タイライン線は、Ｒ１２５とＲ１
４３ａを結ぶ辺上の点とＲ１３４ａを結ぶ線にほぼ一致
している。このことはＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒が
共沸様混合冷媒であり、可燃性のあるＲ１４３ａは気相
および液相に所定の組成で分布することを示す。従っ
て、Ｒ１３４ａの後にＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒が
充填されるとき、液充填とガス充填が混合されたような
状況で充填が行われたとしても、可燃性のあるＲ１４３
ａが所望の組成よりも多く充填されることはない。
【００３６】例えば、共沸様混合冷媒である５０重量％
／５０重量％のＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒をＲ１３
４ａに混合させる場合には、図３の破線上で示される。
この場合にはＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒及びＲ１３
４ａがそれぞれ略５８〜略７８重量％、略４２〜略２２
重量％となるような組成範囲、すなわち、Ｒ１２５、Ｒ
１４３ａ及びＲ１３４ａがそれぞれ略２９〜略３９重量
％、略２９〜略３９重量％、略２２〜略４２重量％とな
るような組成範囲は、Ｒ２２とほぼ同等の蒸気圧を有す
るため望ましく、Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒及びＲ
１３４ａがそれぞれ略８６〜略９４重量％、略１４〜略
６重量％となるような組成範囲、すなわち、Ｒ１２５、
Ｒ１４３ａ及びＲ１３４ａがそれぞれ略４３〜略４７重
量％、略４３〜略４７重量％、略６〜略１４重量％とな
るような組成範囲は、Ｒ５０２とほぼ同等の蒸気圧を有
するため望ましい。
【００３７】一方、共沸様混合冷媒であるＲ１２５／Ｒ
１４３ａ混合冷媒は、可燃性のあるＲ１４３ａは６０重
量％以下であることが望ましく、これにＲ１３４ａを混
合させた３成分混合冷媒は、如何なる充填方法でもほぼ
不燃性を確保できるものである。
【００３８】（表２）は、５０重量％／５０重量％のＲ
１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒とＲ１３４ａからなる３成
分系の理想的な冷凍性能である。条件は、凝縮平均温度
が４０℃、蒸発平均温度が−３５℃、凝縮器出口過冷却
度が０ｄｅｇ、蒸発器出口過熱度が６５ｄｅｇであり、
冷凍能力には蒸発器出口過熱度エンタルピを含めない場
合である。このときのＲ２２の凝縮圧力は1.538MPa、蒸
発圧力は0.132MPa、吐出温度は156.02℃であり、このと
きのＲ５０２の凝縮圧力は1.669MPa、蒸発圧力は0.160M
Pa、吐出温度は121.00℃である。Ｒ５０２の理想的な冷
凍性能はＲ２２よりも低いが、吐出温度がＲ２２よりも
低減できるため、冷凍機、冷蔵庫等の機器に利用されて
おり、Ｒ２２を用いる場合には吐出温度を低減するた
め、圧縮機中に凝縮器出口の液冷媒を注入する液インジ
ェクション冷凍回路（図示せず）を用いている例もあ
る。
【００３９】（表２）からわかるように、Ｒ２２と同等
の蒸気圧とするための組成範囲であるＲ１２５／Ｒ１４
３ａ（５０重量％／５０重量％）が７０重量％と、Ｒ１
３４ａが３０重量％からなる３成分系、すなわちＲ１２
５が３５重量％、Ｒ１４３ａが３５重量％、Ｒ１３４ａ
が３０重量％からなる３成分系は、Ｒ２２よりも低い冷
凍性能を示すが、吐出温度が大きく低減でき、液インジ
ェクション冷凍回路を省けるメリットがある。
【００４０】また５０重量％／５０重量％のＲ１２５／
Ｒ１４３ａ混合冷媒の充填割合を増やすにつれて凝縮圧
力と蒸発圧力は上昇し、Ｒ５０２と同等の蒸気圧とする
ための組成範囲であるＲ１２５／Ｒ１４３ａ（５０重量
％／５０重量％）が９０重量％と、Ｒ１３４ａが１０重
量％からなる３成分系、すなわちＲ１２５が４５重量
％、Ｒ１４３ａが４５重量％、Ｒ１３４ａが１０重量％
からなる３成分系は、吐出温度がＲ５０２よりも低く冷
凍能力はほとんどＲ５０２と同等の特性を示す。
【００４１】（表２）の例では、５０重量％／５０重量
％のＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒をＲ１３４ａに混合
させる場合を示したが、４０重量％／６０重量％のＲ１
２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒をＲ１３４ａに混合させる場
合には、さらに向上した特性が期待できるものであり、
共沸様混合冷媒と高沸点冷媒の充填割合を任意の割合に
設定することによって、冷凍能力の調整を行うことが可
能となるものである。
【００４２】
【表２】
【００４３】上記の実施例においては、高沸点冷媒とし
てはＲ１３４ａ、より低沸点な共沸様混合冷媒として
は、Ｒ３２／Ｒ１２５混合冷媒またはＲ１４３ａ／Ｒ１
２５混合冷媒を用いて説明したが、必ずしもこれら３成
分の組み合わせにこだわる必要はない。例えば、高沸点
冷媒としてＲ１３４ａの代わりに、Ｒ１５２ａやイソブ
タンを用いてもよいし、高沸点冷媒としてイソブタン、
より低沸点な共沸様混合冷媒としてプロパン／Ｒ１３４
ａ混合冷媒からなる３成分混合冷媒を用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、高沸点冷媒容器および計量装置と、それより低沸点
な共沸様混合冷媒容器と計量装置を、冷媒充填口をもつ
一つの配管系統に接続して、高沸点冷媒、より低沸点な
共沸用混合冷媒の順に、計量しながら所定の冷媒量をヒ
ートポンプ装置に充填する構成としたから、高沸点冷媒
容器から計量された高沸点冷媒が充填されて後に、共沸
様混合冷媒容器から充填される共沸様混合冷媒は、沸点
温度と露点温度はほとんど同一であり、気相組成と液相
組成もほとんど同じなため、単一冷媒の如く取り扱うこ
とができ、液充填とガス充填に関わらず、ヒートポンプ
装置中には可燃性成分が所望の組成よりも多く充填され
ることはない。さらに、共沸様混合冷媒と高沸点冷媒の
充填割合を任意の割合に設定することによって、冷凍能
力の調整を行うことが可能となるものである。
【００４５】また本発明は、高沸点冷媒としてはＲ１３
４ａ、より低沸点な共沸用混合冷媒としては、Ｒ３２が
６０ｗｔ％以下のＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒、またはＲ
１４３ａが６０ｗｔ％以下のＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合
冷媒とすることにより、ジフルオロメタン（Ｒ３２）と
ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５）、またはペンタフル
オロエタン（Ｒ１２５）と１，１，１−トリフルオロエ
タン（Ｒ１４３ａ）は共沸様混合冷媒を構成し、ヒート
ポンプ装置中には可燃性のＲ３２やＲ１４３ａが所望の
組成よりも多く充填されることはなく、Ｒ２２より低沸
点であるＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒またはＲ１２５／Ｒ
１４３ａ混合冷媒と、Ｒ２２より高沸点であるＲ１３４
ａを計量しながら、組成範囲を特定した任意の割合で混
合できるため、一つの充填装置を用いて、エアコン、冷
凍機等に適したＲ２２と同程度の蒸気圧を有する代替冷
媒と、冷凍機、冷蔵庫等に適したＲ５０２と同程度の蒸
気圧を有する代替冷媒の両方を作製することが可能とな
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる３成分混合冷媒充填装置の説明図
【図２】Ｒ１３４ａとＲ３２／Ｒ１２５混合冷媒の三種
の混合物によって構成される作動流体の、一定温度・一
定圧力における平衡状態の三角座標図
【図３】Ｒ１３４ａとＲ１２５／Ｒ１４３ａ混合冷媒の
三種の混合物によって構成される作動流体の、一定温度
・一定圧力における平衡状態の三角座標図
【符号の説明】
１０ 冷媒充填装置 １１ 高沸点冷媒容器 １２ 高沸点冷媒用計量装置 １３ 共沸様混合冷媒容器 １４ 共沸様混合冷媒用計量装置 １５ 真空引き装置 １６ 冷媒充填口 １７ 配管系統 ２０ ヒートポンプ装置 １Ｖ Ｒ２２沸点相当気液平衡線１の飽和気相線 １Ｌ Ｒ２２沸点相当気液平衡線１の飽和液相線 ２Ｖ Ｒ５０２沸点相当気液平衡線２の飽和気相線 ２Ｌ Ｒ５０２沸点相当気液平衡線２の飽和液相線
フロントページの続き (72)発明者 田頭 實 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷媒充填口をもつ一つの配管系統と、前記
    配管系統に形成された冷媒充填口と、前記配管系統に計
    量装置を介して接続された高沸点冷媒の容器および前記
    高沸点冷媒より低沸点の共沸様混合冷媒の容器を具備
    し、前記冷媒充填口に接続されたヒ−トポンプ装置に前
    記高沸点冷媒、前記共沸様混合冷媒の順に、計量しなが
    ら所定量の冷媒を充填することを特徴とする３成分混合
    冷媒充填装置。
  2. 【請求項２】高沸点冷媒の所定量を一つの配管系統を介
    してヒ−トポンプ装置充填し、次いで前記高沸点冷媒よ
    り低沸点の共沸様混合冷媒の所定量を前記配管系統を介
    して前記ヒ−トポンプ装置に充填することを特徴とする
    ３成分混合冷媒充填方法。
  3. 【請求項３】高沸点冷媒としてＲ１３４ａ、共沸様混合
    冷媒としてＲ３２が６０ｗｔ％以下のＲ３２／Ｒ１２５
    混合冷媒、またはＲ１４３ａが６０ｗｔ％以下のＲ１２
    ５／Ｒ１４３ａを用いたことを特徴とする請求項１記載
    の３成分混合冷媒充填装置。
  4. 【請求項４】高沸点冷媒としてＲ１３４ａ、共沸様混合
    冷媒としてＲ３２が６０ｗｔ％以下のＲ３２／Ｒ１２５
    混合冷媒を用いたことを特徴とする請求項１記載の３成
    分混合冷媒充填装置。
  5. 【請求項５】高沸点冷媒としてＲ１３４ａ、共沸用混合
    冷媒としてＲ１４３ａが６０ｗｔ％以下のＲ１２５／Ｒ
    １４３ａを用いたことを特徴とする請求項１記載の３成
    分混合冷媒充填装置。
  6. 【請求項６】高沸点冷媒としてＲ１３４ａ、共沸様混合
    冷媒としてＲ３２が６０ｗｔ％以下のＲ３２／Ｒ１２５
    混合冷媒、またはＲ１４３ａが６０ｗｔ％以下のＲ１２
    ５／Ｒ１４３ａを用いたことを特徴とする請求項２記載
    の３成分混合冷媒充填方法。
  7. 【請求項７】高沸点冷媒としてＲ１３４ａ、共沸様混合
    冷媒としてＲ３２が６０ｗｔ％以下のＲ３２／Ｒ１２５
    混合冷媒を用いたことを特徴とする請求項２記載の３成
    分混合冷媒充填方法。
  8. 【請求項８】高沸点冷媒としてＲ１３４ａ、共沸用混合
    冷媒としてＲ１４３ａが６０ｗｔ％以下のＲ１２５／Ｒ
    １４３ａを用いたことを特徴とする請求項２記載の３成
    分混合冷媒充填方法。
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