JPH0885784A - 作動流体 - Google Patents

作動流体

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JPH0885784A
JPH0885784A JP6221760A JP22176094A JPH0885784A JP H0885784 A JPH0885784 A JP H0885784A JP 6221760 A JP6221760 A JP 6221760A JP 22176094 A JP22176094 A JP 22176094A JP H0885784 A JPH0885784 A JP H0885784A
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JP
Japan
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working fluid
point
refrigerant
pressure
component ratio
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Withdrawn
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JP6221760A
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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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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オゾン破壊係数が0の3種以上の成分からな
り、冷媒の特性がR22と同等、又はそれ以上であり、
R22の代替となる作動流体を提供する。 【構成】 ジフルオロメタン(R32)45重量%以下、
シクロプロパン(RC270)85重量%以下、残部が
1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)で
あって、R32とRC270の成分比が添付の図2の点
線で示す点A1(0,85)、点B1(10,85)、点C1(25,50)、
点D1(25,25)、点E1(45,0)、点F1(10,0)、点G1(0,1
0)で囲まれる範囲の、R32、RC270、R134a
のいずれかの成分比が0となる部分を除く重量%の範囲
内であり、少なくとも前記三種の成分を混合して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エアコン等のヒートポ
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、エアコン等のヒートポンプ装置に
於て、クロロジフルオロメタン(CHClF2、以下「R
22」)が、冷媒として用いられている。R22は、単
体からなる作動流体として優れている冷媒である。R2
2の冷媒としての特性は、蒸発温度が略−5℃、凝縮温
度が略40℃であり、前記温度の範囲内で通常使用され、
成績係数が略4.81であり、冷凍効果が略155.75kJ/kgで
ある。又、R22は、不燃であり、化学的にも安定で熱
力学的性質が良いので、冷媒として広く実用に供されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
成層圏オゾン層を破壊する能力の大きい特定フロンの生
産及び使用の廃止が提唱されている。成層圏のオゾンを
破壊する能力は、トリクロロフルオロメタン(CCl
3F、「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の比であるオゾン破壊係数で
示される。特定フロンの代替冷媒として、成層圏オゾン
破壊係数が0.05と小さいクロロジフルオロメタン(CH
ClF2、以下「R22」)の生産及び使用の増大が予想
される。しかしながら、成層圏オゾン破壊係数が微小で
あっても、R22の使用量の増大により、R22の成層
圏オゾン層に与える影響は、無視できないものとなる。
そこで、R22の冷媒としての特性と同等、又はそれ以
上の特性を有する冷媒であって、成層圏オゾン破壊係数
が0、即ち分子構造に塩素を含まないものが求められて
いる。この要望に合う冷媒は、単体ではアンモニアがあ
るが、安全性に問題があるため、大形の冷凍システムに
しか用いられていない。従って、分子構造中に塩素を含
まない冷媒を2種又はそれ以上混合することによりR2
2の冷媒の特性に近い混合冷媒からなる作動流体の早期
開発が望まれている。本発明の目的は、オゾン破壊係数
が0である3種以上の成分からなり、冷媒の特性が表1
に挙げるR22と同等、又はそれ以上であり、R22の
代替となる作動流体を提供することである。
【0004】
【表1】
【0005】
【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明の作動流体は、ジフルオロメタン(R32)4
5重量%以下、シクロプロパン(RC270)85重量%
以下、残部が1,1,1,2−テトラフルオロエタン
(R134a)であって、R32とRC270の成分比が
添付の図2の点線で示す点A1(0,85)、点B1(10,85)、
点C1(25,50)、点D1(25,25)、点E1(45,0)、点F1(10,
0)、点G1(0,10)で囲まれる範囲の、R32、RC27
0、R134aのいずれかの成分比が0となる部分を除
く重量%の範囲内であり、少なくとも前記三種の成分を
混合して成る。
【0006】
【作用及び効果】本発明の作動流体は、オゾン破壊係数
が0である冷媒1,1,1,2−テトラフルオロエタン
(CF3CH2F、以下「R134a」)、ジフルオロメタ
ン(CH22、以下「R32」)、シクロプロパン(C3
6、以下「RC270」)の少なくとも三種の混合物から
構成されているので、オゾンを破壊することはない。
又、上記構成の作動流体の熱物性は、後述するとおりR
22と同等又はそれ以上であり、冷媒として優れてい
る。更に、R22を使用しているヒートポンプ装置から
R22を抜き取り、本発明の作動流体を装置に充填する
ことにより、現行の装置をそのまま使用することが出来
るので、装置を新たに交換する必要はない。
【0007】
【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。R134aは沸点が大気圧において−26.1
℃、R32は沸点が同様に−51.8℃、RC270は沸点
が同様に−34℃の冷媒であり、共に分子構造中に塩素を
含んでおらず、オゾン破壊係数は0である。図13は、
本発明の作動流体を試験した冷凍システム(1)であっ
て、循環路(18)中に圧縮器(11)、凝縮器(12)、膨張弁(1
3)及び蒸発器(14)を順に設けて形成した密閉冷凍サイク
ル内に、作動流体を循環させている。
【0008】冷凍システム(1)内での作動流体の流れを
図13及び図14の圧力−エンタルピ線図(p−i線図)
を用いて説明する。蒸発器(14)から供給される低温、低
圧の冷媒ガス(状態A)を圧縮器(11)により圧縮し、高
温、高圧に高め(状態B)、該冷媒ガスを凝縮器(12)に供
給する(段階1、断熱圧縮)。圧縮器(11)から凝縮器(12)
に吐出された高温、高圧の冷媒ガスは、高圧の凝縮器(1
2)内で放熱して液化し、高圧の冷媒液(状態C)となる
(段階2、等圧変化)。高圧の該冷媒液は、膨張弁(13)の
開放により蒸発器(14)に吐出される(状態D、段階3、
等エンタルピ変化)。吐出された冷媒液は、低圧の蒸発
器(14)内で気化し吸熱する。該吸熱により、蒸発器(14)
において、冷凍が発生する(段階4、等圧変化)。
【0009】上記動作を繰り返すことによって、非共沸
混合冷媒冷凍システム(1)の凝縮器(12)で放熱を行な
い、蒸発器(14)で吸熱により冷凍を発生させる。
【0010】上記構成の冷凍システム(1)を用い、本発
明の作動流体のRC270及びR32の重量%を5%づ
つ変化させ、5つの熱物性(成績係数、冷凍効果、吐出
圧力、蒸発時の温度差及び凝縮時の温度差)を夫々測定
し、R22の夫々の熱物性値と比較した。R22の熱物
性値は、蒸発温度−5℃、凝縮温度40℃の場合の値であ
る。結果の一部を表2に示し、以下及び図1乃至図12
で説明する。
【0011】
【表2】
【0012】尚、成績係数とは、冷凍効果を得るために
費やした仕事量(断熱圧縮(第1段階、b〜c)のエンタ
ルピの変化量)と、得られた仕事量(図14に示す等圧変
化(第4段階、a〜b)のエンタルピの変化量)の比((b-
a)/(c-b))であって、該成績係数の大きいほど冷凍シス
テムに於て、エネルギーの効率がよい。冷凍効果(以下
i)とは、1kgの冷媒液が蒸発器(14)で蒸気に変わると
きに吸収する熱量(図14に示す等圧変化(第4段階、a
〜b)のエンタルピ変化量)であり、該冷凍効果は、大き
いほど冷凍システムに於て、吸収する冷凍の熱量が大き
い。吸入圧力とは、図13の圧縮器(11)に作動流体が吸
入されるときの圧力である。
【0013】吐出圧力とは、図13の圧縮器(11)から作
動流体が吐出されるときの圧力である。蒸発時の温度差
(以下TV)とは、図13の蒸発器(14)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
システムに霜等が付く可能性がある。凝縮時の温度差
(以下TC)とは、図13の凝縮器(12)を通過する前後の
作動流体の温度の差である。成績係数、冷凍効果、吐出
圧力、蒸発時の温度差及び凝縮時の温度差は、共に作動
流体として適しているか否かの判断基準となる。吐出温
度とは、圧縮器(11)から吐出される作動流体の温度であ
る。
【0014】図1乃至図12はすべて、縦軸にRC27
0、横軸にR32を夫々重量%で示しており、重量残部
は、R134aが占めている。図3は、本発明の作動流
体の成績係数(COP)を示したものであり、R22のC
OP(4.81)を一点鎖線で示す。実施例に於ては、COP
の許容下限を4.8とし、これを満たしている部分を図4
の斜線部で示す。図5は、本発明の作動流体の冷凍効果
(Hi)を示したものであり、R22のHi(155.75kJ/kg)
を一点鎖線で示す。実施例に於ては、Hiの許容下限を1
50kJ/kgとし、これを満たしている部分を図6の斜線部
で示す。
【0015】図7は、本発明の作動流体の吐出圧力(P
COND)を示したものであり、R22のPCOND(15
37.54kPa)を一点鎖線で示す。実施例に於ては、PCO
NDの許容範囲を1300kPa〜1700kPaとし、これを満たし
ている部分を図8の斜線部に示す。図9は、本発明の作
動流体の蒸発時の温度差(TV)を示したものである。R
22は、単一組成の冷媒であるので、蒸発時の温度差は
0℃である。実施例に於ては、TVの許容上限を7℃と
し、これを満たしている部分を図10の斜線部に示す。
図11は、本発明の作動流体の凝縮時の温度差(TC)を
示したものである。R22は、単一組成の冷媒であるの
で、凝縮時の温度差は0℃である。実施例に於ては、T
Cの許容上限を7℃とし、これを満たしている部分を図
12の斜線部に示す。
【0016】上記実験結果に基づき、図1及び表2に示
す如く、評価値グラフを作成した。評価値とは、初期値
が夫々0であって、夫々の判断基準について、許容上限
及び/又は許容下限を満たしている場合のみ評価値を1
加えたものである。尚、TVとTCに関しては、同時に許
容上限を満たしている場合のみ評価値を1加える。5つ
の熱物性により0から4の評価値が決定され、該評価値
によりR134a、R32及びRC270から構成され
る作動流体が冷媒として適している成分比を選出した。
以下選出結果を示す。
【0017】図1及び表2より作動流体の成分比として
適しているのは、R32とRC270の成分比が、図2
の点線で示す点A1(0,85)、点B1(10,85)、点C1(25,5
0)、点D1(25,25)、点E1(45,0)、点F1(10,0)、点G
1(0,10)で囲まれる範囲で、残部がR134aであり、
R32、RC270R134a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三種の成分から
構成されるものである。
【0018】又、図1及び表2より作動流体の成分比と
して望ましいのは、評価値が4の部分、即ち、R32と
RC270の成分比が、図2の実線で示す点A(0,60)、
点B(5,80)、点C(20,45)、点D(20,20)、点E(40,0)、
点F(15,0)、点G(0,15)で囲まれる範囲で、残部がR1
34aであり、R32、RC270、R134a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。
【0019】尚、R32及びRC270は、可燃性の冷
媒であり、R134aは不燃の冷媒である。従って、評
価値がほぼ同等であれば、R134aの重量%が高い作
動流体の方が安全性は高い。
【0020】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
【0021】又、作動流体として、R134a、R32
及びRC270の三種以外に潤滑油、腐食防止剤等を混
入させることも出来る。更に、上記冷凍システム(1)
は、実験装置として用いたものであって、本発明の作動
流体の用途を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】作動流体の評価値を示した図である。
【図2】作動流体の望ましい成分比の範囲を示した図で
ある。
【図3】作動流体の成績係数(COP)を示した図であ
る。
【図4】作動流体の成績係数(COP)の許容下限を満た
している部分を示す図である。
【図5】作動流体の冷凍効果(Hi)を示した図である。
【図6】作動流体の冷凍効果(Hi)の許容下限を満たし
ている部分を示す図である。
【図7】作動流体の吐出圧力(PCOND)を示した図で
ある。
【図8】作動流体の吐出圧力(PCOND)の許容上下限
を満たしている部分を示す図である。
【図9】作動流体の蒸発時の温度差(TV)を示した図で
ある。
【図10】作動流体の蒸発時の温度差(TV)の許容上限
を満たしている部分を示す図である。
【図11】作動流体の凝縮時の温度差(TC)を示した図
である。
【図12】作動流体の凝縮時の温度差(TC)の許容上限
を満たしている部分を示す図である。
【図13】冷凍サイクルの実験装置の図である。
【図14】作動流体の冷凍サイクル内における圧力−エ
ンタルピ線図である。
【符号の説明】
(1) 冷凍サイクル (11) 圧縮器 (12) 凝縮器 (14) 蒸発器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年9月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】
【表1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジフルオロメタン(R32)45重量%以
    下、シクロプロパン(RC270)85重量%以下、残部
    が1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)
    であって、R32とRC270の成分比が添付の図2の
    点線で示す点A1(0,85)、点B1(10,85)、点C1(25,5
    0)、点D1(25,25)、点E1(45,0)、点F1(10,0)、点G
    1(0,10)で囲まれる範囲の、R32、RC270、R1
    34aのいずれかの成分比が0となる部分を除く重量%
    の範囲内であり、少なくとも前記三種の成分から構成さ
    れる作動流体。
JP6221760A 1994-09-16 1994-09-16 作動流体 Withdrawn JPH0885784A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5785883A (en) * 1994-03-11 1998-07-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Hydrofluorocarbon compositions with tetrafluoroethane and cyclopropane
KR100696806B1 (ko) * 2005-12-06 2007-03-19 주성대학산학협력단 프레온 대체를 위한 비가연성 혼합냉매 조성물

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5785883A (en) * 1994-03-11 1998-07-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Hydrofluorocarbon compositions with tetrafluoroethane and cyclopropane
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Effective date: 20011120