JPH09111230A - トリフルオロイオドメタンを含む混合作動流体およびそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成層圏のオゾン層を破壊するという課題を有
するフロンにおいて、また加水分解しやすいエステル油
の使用を前提とし、地球温暖化という環境問題において
課題を有するハロゲン化炭化水素類の冷媒において、そ
のような影響がほとんどなく、従来の冷凍サイクル装置
にそのまま用いることができる、難燃性の混合作動流体
を提供することを目的とする。 【解決手段】 エステル油以外の潤滑油と混合物とを含
み、その混合物は、２０〜８０重量％のトリフルオロイ
オドメタンと２０〜８０重量％のプロピレンとを含む混
合作動流体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エステル油以外の
潤滑油とトリフルオロイオドメタンとハイドロカーボン
類とラジカル連鎖禁止剤とを含む混合作動流体、および
それを用いたエアコン、冷凍機等の冷凍サイクル装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エアコンや冷凍機等の冷凍サイ
クル装置は、圧縮機、凝縮器、膨張機構（キャピラリー
チューブや膨張弁等の絞り装置）、蒸発器、アキューム
レータ等が配管により接続された構成を有し、その装置
による冷却効果は、その内部を冷媒が循環することによ
り得られる。また、そのサイクル装置に四方弁を取り付
ければ、冷却効果だけでなく加熱効果をも得ることがで
きる。これらの冷凍サイクル装置においては、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、冷
媒として用いられている。

【０００３】エアコンや冷凍機等においては、利用温度
としては凝縮温度は略５０℃、蒸発温度は略０℃で通常
使用される。中でもクロロジフルオロメタン（CHClF₂、
Ｒ２２、沸点−４０．８℃）が、冷媒として幅広く用い
られている。

【０００４】ところが、このＲ２２は、成層圏オゾン破
壊能力を有するため、すでにモントリオール国際条約に
よって、その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。

【０００５】このような影響が成層圏オゾン層に及ばな
いようにするためには、分子構造中に塩素を含まないこ
とが必要条件とされている。そこで、この可能性のある
ものとして別の塩素を含まないフッ化炭化水素類の代替
冷媒が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフッ化炭化水素類の冷媒は、地球温暖化というもう
一つの環境問題において課題を有している。地球温暖化
に対する影響を示す目安として地球温暖化係数（以下Ｇ
ＷＰと記す）があり、フッ化炭化水素類の冷媒のＧＷＰ
は、Ｒ２２と同程度の影響があるとされている。すなわ
ち、1994年のIPCC（Intergovermental Panel on Climat
e Change、気候変動政府間パネル）報告によれば、炭酸
ガス（ＣＯ₂）の ＧＷＰを１としたときの積算時水平軸
１００年の比較値で見ると、Ｒ２２のＧＷＰは１７００
であるとされている。また、塩素を含まないフッ化炭化
水素類の内、ジフルオロメタン（CH₂F₂、Ｒ３２、沸点
−５２℃）の ＧＷＰは５８０、ペンタフルオロエタン
（CF₃-CHF₂、Ｒ１２５、沸点−４８℃）のＧＷＰは３２
００、１，１，１−トリフルオロエタン（CF₃-CH₃、Ｒ
１４３ａ、沸点−４８℃）のＧＷＰは４４００、１，
１，１，２−テトラフルオロエタン（CF₃-CH₂F、Ｒ１３
４ａ、沸点−２７℃）のＧＷＰは１３００、１，１−ジ
フルオロエタン（CHF₂-CH₃、Ｒ１５２ａ、沸点−２５
℃）のＧＷＰは１４０とされている。

【０００７】また、フッ化炭化水素類の冷媒は、従来の
圧縮機用潤滑油として用いられてきた鉱油や一部の合成
油と相溶性が悪いために、圧縮機から冷媒と一緒に吐出
された潤滑油が低温の蒸発器から圧縮機に帰還しなくな
る恐れを有している。このため、フッ化炭化水素類を冷
媒として用いる場合には、圧縮機用潤滑油として相溶性
の良いエステル油を用いることが前提として考えられて
いる。しかし、エステル油は、加水分解しやすいため
に、化学材料的な信頼性について細心の注意を払う必要
がある。

【０００８】そこで、本発明は、上述の問題に鑑みて試
されたもので、従来の圧縮機用潤滑油と一緒に使用する
ことができ、成層圏オゾン層に及ぼす影響がほとんどな
く、地球温暖化に対する影響も小さいＲ２２の代替とな
る冷媒を含む混合作動流体を提供することを目的とす
る。

【０００９】また、本発明は、塩素を含まないトリフル
オロイオドメタンとハイドロカーボン類とエステル油以
外の潤滑油とラジカル連鎖禁止剤を含む混合作動流体を
提供することを目的とする。

【００１０】更に、本発明は、エステル油以外の潤滑油
とトリフルオロイオドメタンとハイドロカーボン類とを
混合作動流体とする、冷凍サイクル装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】ハイドロカーボン類は、
成層圏オゾン層に及ぼす影響がほとんどなく、地球温暖
化に対する影響もほとんどないため、そのまま利用する
ことができる、Ｒ２２等のフッ化炭化水素類の代替冷媒
として提案されている。

【００１２】例えば、プロパン（C₃H₈、Ｒ２９０、沸点
−４２．１℃）は、Ｒ２２と沸点が近いこともあってＲ
２２の代替冷媒として提案されている。また、プロパン
（Ｒ２９０）は、温度に対する蒸気圧がＲ２２と比べね
ているため、０℃以上の温度においては蒸気圧がＲ２２
よりも低く、冷凍能力がＲ２２に比べ約２０％程度低下
する。

【００１３】またハイドロカーボン類は、鉱油や一部の
合成油と化学構造が似ているためにそれらと相溶性が良
い。このため、エステル油以外の従来の圧縮機用潤滑油
と一緒に、ハイドロカーボン類を用いることが可能とな
る。

【００１４】しかしながら、ハイドロカーボン類は、最
大の欠点として爆発的可燃性を有している。このため、
これらをエアコンや冷凍機等の冷凍サイクル装置の冷媒
として使用するには、厳格な防爆対策が必要となり、機
器コストが過大となり、そして使い勝手も悪いものとな
る。

【００１５】ところで、トリフルオロイオドメタン（CF
₃I、沸点−２２．７℃）は、別名イオドトリフルオロメ
タンやトリフルオロメチルイオダイドとも呼ばれ、１の
炭素原子と３の弗素原子と１の沃素原子のみから成り、
分子構造中に塩素を含まないために、成層圏オゾン破壊
に対する影響がほとんどない。またトリフルオロイオド
メタンのＧＷＰは、フッ化炭化水素類のＧＷＰよりもか
なり小さく、ほとんど炭酸ガス（ＣＯ₂）と同程度にな
るものである。かつトリフルオロイオドメタンは、負触
媒効果のある不燃性物質として注目されており、ハイド
ロカーボン類の可燃性を低減し、混合量によって不燃化
できるものである。さらにハイドロカーボン類の鉱油や
一部の合成油との相溶性を阻害することなく、エステル
油以外の圧縮機用潤滑油と一緒に用いることが可能であ
る。

【００１６】そこで、本発明の混合作動流体には、ハイ
ドロカーボン類として、プロピレン（Ｒ１２７０）が用
いられる。プロピレン（C₃H₆、Ｒ１２７０、沸点−４
７．７℃）は、Ｒ２２より低沸点な２重結合をもつハイ
ドロカーボン類である。

【００１７】そして、本発明では、トリフルオロイオド
メタンをプロピレン（Ｒ１２７０）と混合し、組成範囲
を特定することによって、Ｒ２２と同等の沸点を有する
混合物を構成して、かつ不燃化することによって、その
混合作動流体をＲ２２の代替冷媒として使用することが
できるものである。

【００１８】また、本発明では、トリフルオロイオドメ
タンとプロピレン（Ｒ１２７０）との混合物に、さらに
プロパン（C₃H₈、Ｒ２９０、沸点−４２．１℃）または
シクロプロパン（C₃H₆、ＲＣ２７０、沸点−３３℃）ま
たはイソブタン（i-C₄H₈、Ｒ６００ａ、沸点−１１．７
℃）を添加し、組成範囲を特定することによって、Ｒ２
２と同等の沸点を有する混合物を構成して、かつ不燃化
することによって、その混合作動流体をＲ２２の代替冷
媒として使用することができるものである。

【００１９】さらに、これらの冷媒にラジカル連鎖禁止
剤が含むことによって、トリフルオロイオドメタンの安
定化に貢献することができる。

【００２０】従って、本発明は、エステル油以外の潤滑
油と、塩素を含まないトリフルオロイオドメタンとハイ
ドロカーボン類とを含む混合作動流体であり、そのハー
ドロカーボン類は、主たる成分としてプロピレン（Ｒ１
２７０）を含み、さらにプロパン（Ｒ２９０）またはシ
クロプロパン（ＲＣ２７０）またはイソブタン（Ｒ６０
０ａ）のいづれかを含むものである。

【００２１】また本発明は、トリフルオロイオドメタン
の組成範囲を、混合物として難燃化できるように特定す
るものである。

【００２２】また本発明は、トリフルオロイオドメタン
及びハイドロカーボン類の混合物の組成範囲を、混合物
の蒸気圧がほぼＲ２２と同等となるように特定するもの
である。

【００２３】また本発明は、ラジカル連鎖禁止剤を含む
ことによってトリフルオロイオドメタンを安定化させる
ものである。

【００２４】さらに本発明は、これらの混合作動流体を
使用した冷凍サイクル装置である。

【００２５】本発明は、上述の組合せによって、冷媒
を、塩素を含まないトリフルオロイオドメタンとハイド
ロカーボン類から成る混合物となすことにより、成層圏
オゾン層に及ぼす影響をほとんどなくすることを可能と
するものであり、特定された組成範囲におけるＯＤＰも
０と予想されるものである。

【００２６】さらにかかる混合物は、Ｒ２２のＧＷＰよ
りもかなり小さくほとんど炭酸ガス（ＣＯ₂）と同程度
になる可能性のあるトリフルオロイオドメタンと、ＧＷ
Ｐがほとんどないプロピレン（Ｒ１２７０）や、同じく
ＧＷＰがほとんどないプロパン（Ｒ２９０）またはシク
ロプロパン（ＲＣ２７０）またはイソブタン（Ｒ６００
ａ）のいづれかのみから構成されるため、これらを混合
した冷媒も、地球温暖化に対する影響はほとんどないも
のである。

【００２７】さらにトリフルオロイオドメタンは負触媒
効果のある不燃性物質であるため、プロピレン（Ｒ１２
７０）や、プロパン（Ｒ２９０）またはシクロプロパン
（ＲＣ２７０）またはイソブタン（Ｒ６００ａ）との混
合物の組成範囲をさらに難燃性の範囲に限定することに
より、エステル油以外の圧縮機用潤滑油と一緒に、通常
の冷凍サイクル装置にそのまま使用可能である。圧縮機
要潤滑油としては、従来の鉱油、アルキルベンゼン油ば
かりでなく、エーテル系油、フッ素系油等の加水分解の
ない潤滑油が使用可能である。

【００２８】さらに本発明は、Ｒ２２より低沸点である
Ｒ１２７０と、Ｒ２２より高沸点であるトリフルオロイ
オドメタンのみを混合する場合には、エアコン等の冷凍
サイクル装置の利用温度である略０〜略５０℃におい
て、Ｒ２２と同等の蒸気圧をもち、成績係数が同等のた
め、Ｒ２２を用いた現行機器でも使用可能な冷媒を提供
することを可能とするものである。

【００２９】また本発明は、Ｒ２２より低沸点であるＲ
１２７０と、０℃以上においてＲ２２より高沸点となる
Ｒ２９０とトリフルオロイオドメタンを混合する場合に
は、その組成範囲を特定することによって、エアコン等
の冷凍サイクル装置の利用温度である略０〜略５０℃に
おいて、Ｒ２２と同等の蒸気圧を有し、Ｒ２２と同等の
成績係数を期待できるため、Ｒ２２を用いた現行機器で
も使用可能な冷媒を提供することを可能とするものであ
る。

【００３０】また本発明は、Ｒ２２より低沸点であるＲ
１２７０と、Ｒ２２より高沸点であるＲＣ２７０とトリ
フルオロイオドメタンを混合する場合には、その組成範
囲を特定することによって、エアコン等の冷凍サイクル
装置の利用温度である略０〜略５０℃において、Ｒ２２
と同等の蒸気圧を有し、Ｒ２２と同等の成績係数を期待
できるため、Ｒ２２を用いた現行機器でも使用可能な冷
媒を提供することを可能とするものである。

【００３１】また本発明は、Ｒ２２より低沸点であるＲ
１２７０と、Ｒ２２より高沸点であるトリフルオロイオ
ドメタンとＲ６００ａを混合する場合には、その組成範
囲を特定することによって、エアコン等の冷凍サイクル
装置の利用温度である略０〜略５０℃において、Ｒ２２
と同等の蒸気圧を有し、Ｒ２２と同等の成績係数を期待
できるため、Ｒ２２を用いた現行機器でも使用可能な冷
媒を提供することを可能とするものである。

【００３２】さらにかかる混合冷媒は、沸点差が約４０
ｄｅｇ以内のプロピレン（Ｒ１２７０）、プロパン（Ｒ
２９０）、シクロプロパン（ＲＣ２７０）、トリフルオ
ロイオドメタン、イソブタン（Ｒ６００ａ）のいづれか
からなる混合物であるため、ほとんど近共沸の非共沸混
合物になり、凝縮過程および蒸発過程において小さな温
度勾配をもつため、空気等の熱源流体との温度差を近接
させたロレンツサイクルを構成することにより、代替と
なるべきＲ２２よりも高い成績係数（ＣＯＰ）の冷凍サ
イクル装置を構成できるものである。

【００３３】さらに本発明は、ラジカル連鎖禁止剤を加
えて安定化される。すなわち、トリフルオロイオドメタ
ンは、酸素などの活性分子の混入によって、ヨウ素が外
れて分解する可能性があるが、その際に生成するトリフ
ルオロメタンのラジカルとヨウ素ラジカルまたはイオン
による連鎖的な分解反応を停止することによって、安定
に長期間使用することができる。

【００３４】さらに本発明は、エアコン等の冷凍サイク
ルのアキュームレータを室外側に配置したから、アキュ
ームレータ内において気相と液相の組成分離が起こり、
可燃性のプロピレンの濃度が高まり、たとえ装置から漏
洩したとしても大気中に放出され、爆発の危険を避ける
ことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、エステル油以外の潤滑油と混合物とを含み、その混
合物は、２０〜８０重量％のトリフルオロイオドメタン
と２０〜８０重量％のプロピレンとを含むことを特徴と
する混合作動流体である。

【００３６】なお、前記混合物は、更に６０重量％以下
のプロパン、４０重量％以下のシクロプロパン或いは２
５重量％以下のイソブタンのいづれかを含むとしてもよ
い。

【００３７】請求項３に記載の発明は、エステル油以外
の潤滑油と混合物とを含み、その混合物は、２０〜６０
重量％のトリフルオロイオドメタンと２０〜７０重量％
のプロピレンと６０重量％以下のプロパンとを含むこと
を特徴とする混合作動流体である。

【００３８】請求項４に記載の発明は、エステル油以外
の潤滑油と混合物とを含み、その混合物は、２０〜６０
重量％のトリフルオロイオドメタンと４０〜８０重量％
のプロピレンと４０重量％以下のシクロプロパンとを含
むことを特徴とする混合作動流体である。

【００３９】請求項５に記載の発明は、エステル油以外
の潤滑油と混合物とを含み、その混合物は、２０〜６０
重量％のトリフルオロイオドメタンと４０〜８０重量％
のプロピレンと２５重量％以下のイソブタンとを含むこ
とを特徴とする混合作動流体である。

【００４０】なお、上記の混合作動流体は、更にラジカ
ル連鎖禁止剤を含むとしてもよい。

【００４１】請求項７に記載の発明は、圧縮機、凝縮
器、膨張機構および蒸発器とを備え、エステル油以外の
潤滑油と混合物とを混合作動流体とし、前記冷媒は、２
０〜８０重量％のトリフルオロイオドメタンと２０〜８
０重量％のプロピレンとを含むことを特徴とする冷凍サ
イクル装置である。

【００４２】なお、前記混合作動流体は、更にラジカル
連鎖禁止剤を含むとしてもよい。

【００４３】また、前記冷凍サイクル装置は、室外に配
置するアキュムレータを備えたとしてもよい。

【００４４】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。

【００４５】本発明の混合作動流体に係る一実施の形態
について説明する。本実施の形態における混合作動流体
は、エステル油以外の潤滑油と冷媒とを含み、その冷媒
は、プロパン（Ｒ２９０）、シクロプロパン（ＲＣ２７
０）又はイソブタン（Ｒ６００ａ）のいづれかと、トリ
フルオロイオドメタンとプロピレン（Ｒ１２７０）とを
含む。

【００４６】ここで、プロピレン（Ｒ１２７０）、プロ
パン（Ｒ２９０）、シクロプロパン（ＲＣ２７０）、イ
ソブタン（Ｒ６００ａ）は可燃性物質であり、引用文献
の日本冷凍協会編「冷媒フロンの放出削減と代替技術」
（1994年3月1日発行）第81頁によれば、空気中のプロパ
ンの燃焼範囲は２．１〜９．６ｖｏｌ％、イソブタンの
燃焼範囲は１．８〜９．７ｖｏｌ％であり、プロピレン
やシクロプロパンの燃焼範囲については記載されていな
いが、プロパンやイソブタンとほぼ同等であることが知
られている。これらの可燃性物質に普通の不活性ガスを
混合した場合の混合冷媒の燃焼範囲は、同一文献第79頁
に記載の方法で計算され、逆に混合冷媒を不燃化するた
めの不活性ガスの組成割合も計算される。即ち、通常の
不活性ガスをハイドロカーボン類に混合する場合には、
不活性ガスの組成割合は略９９重量％以上において、混
合冷媒をほとんど不燃化できることがわかる。しかし、
上述のように通常の不活性ガスと考えると約９９重量％
以上必要なところ、トリフルオロイオドメタンを用いた
場合には、ヨウ素およびフッ素、特にヨウ素による燃焼
に対する負の触媒作用を強く有しているために、略１０
重量％〜２０重量％以上から不燃化効果が得られる。

【００４７】燃焼性の試験は、簡易の燃焼実験方法とし
て次のように行った。

【００４８】まず、第１の方法として、容積７５．６ｍ
ｌの試験管、または容積３２５ｍｌのメスシリンダを用
い、その開口部を下に設置して、容器中に所定の濃度の
混合ガスを充填して充分に拡散した後に、開口部を開封
直後にマッチによって着火した。燃焼の判定は、火炎が
下部の開口部から容器全体に、すなわち容器上部にまで
到達した時を燃焼濃度とした。この方法によって燃焼濃
度がない混合ガス組成を不燃性とした。なお、この方法
の検証として、単独の可燃性ガスの燃焼範囲を測定する
と、下限界で±０．１ｖｏｌ％、上限界で±０．４ｖｏ
ｌ％の範囲で一致することを確認してから実験を行っ
た。

【００４９】また、第２の方法として、同じ容器を開口
部を上に設置して、容器中に所定の濃度の混合ガスを充
填して充分に拡散した後に、開口部を開封直後にマッチ
によって着火した。燃焼の判定は、火炎が上部の開口部
から容器全体に、すなわち容器下部にまで到達した時を
燃焼濃度とした。この方法によって燃焼濃度がない混合
ガス組成を難燃性とした。

【００５０】不燃性のトリフルオロイオドメタンと、可
燃性のプロピレン（Ｒ１２７０）、プロパン（Ｒ２９
０）、シクロプロパン（ＲＣ２７０）、イソブタン（Ｒ
６００ａ）とを混合した場合には、どの可燃性ガスにお
いてもトリフルオドイオドメタンの混合量を増やして行
くとトリフルオロイオドメタンの濃度が略２．５ｖｏｌ
％、すなわち略１０重量％から難燃性となり、略５ｖｏ
ｌ％、すなわち略２０重量％から不燃性となることがわ
かった。トリフルオロイオドメタンによって、このよう
な低い混合濃度から不燃化効果が得られるのは、上述の
ように分子中のヨウ素やフッ素の燃焼に対する負の触媒
効果が働くためである。

【００５１】次にトリフルオロイオドメタンと、プロピ
レン（Ｒ１２７０）と、プロパン（Ｒ２９０）またはシ
クロプロパン（ＲＣ２７０）またはイソブタン（Ｒ６０
０ａ）のいづれかを含む混合冷媒の蒸気圧がほぼＲ２２
と同等となるように特定された組成範囲の実施の形態に
ついて、蒸気圧の図を用いて説明する。

【００５２】図１（ａ）と（ｂ）は、プロピレン（C
₃H₆、Ｒ１２７０、沸点−４７．７℃）とトリフルオロ
イオドメタン（CF₃I、沸点−２２．７℃）の二種の混合
物によって構成される混合冷媒の、一定温度の０℃と５
０℃における平衡状態を直角座標を用いて示したもので
ある。本直角座標においては、左端にトリフルオロイオ
ドメタン、右端にＲ１２７０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、Ｒ１
２７０の組成として表される。

【００５３】図１（ｂ）において１Ｌ、１Ｖは、温度０
℃における混合物の気液平衡線であり、破線は圧力０．
４９８ＭＰａの線であり、この温度・圧力はＲ２２の温
度０℃における飽和状態に相当する。上側の気液平衡線
（０℃相当）１Ｌは飽和液相線、下側の気液平衡線（０
℃相当）１Ｖは飽和気相線を表わし、この両線で挟まれ
た範囲においては気液平衡状態となる。また図１（ａ）
において、２は、温度５０℃における混合物の飽和液相
線２Ｌと飽和気相線２Ｖからなる気液平衡線であり、破
線は圧力１．９４３ＭＰａの線であり、この温度・圧力
もＲ２２の温度５０℃における飽和状態に相当する。

【００５４】図１中の各点は、（表１）に示す混合冷媒
の組成ペアＡ〜Ｅにおける気相組成（添字Ｖ）と液相組
成（添字Ｌ）に対応する。

【００５５】

【表１】

【００５６】点Ａ_L〜点Ｃ_Lは気液平衡線（０℃相当）１
の飽和液相線１Ｌ上、点Ａ_V〜点Ｃ_Vは気液平衡線（０℃
相当）１の飽和気相線１Ｖ上にあり、点Ｂ_Lと点Ｂ_Vは温
度が０℃で、圧力がＲ２２と同一である。従って、点Ｂ
_Lの液相組成または点Ｂ_Vの気相組成で示された組成物
は、０℃におけるＲ２２の飽和蒸気圧の条件下で飽和状
態を実現する。点Ｄ_L〜点Ｅ_Lは気液平衡線（５０℃相
当）１の飽和液相線１Ｌ上、点Ｄ_V〜点Ｅ_Vは気液平衡線
（５０℃相当）１の飽和気相線１Ｖ上にあり、点Ｄ_Lと
点Ｄ_Vは温度が５０℃で、圧力がＲ２２と同一である。
従って、点Ｄ_Lの液相組成または点Ｄ_Vの気相組成で示さ
れた組成物は、５０℃におけるＲ２２の飽和蒸気圧の条
件下で飽和状態を実現する。

【００５７】Ｒ１２７０及びトリフルオロイオドメタン
がそれぞれ３８．９重量％、６１．１重量％である圧力
がＲ２２と同一となる飽和液相線１Ｌ上の点Ｂ_Lの組成
物は、Ｒ２２と同じ温度０℃では、Ｒ２２と同じ圧力で
気化し、Ｒ２２より低い圧力で液化する。Ｒ１２７０及
びトリフルオロイオドメタンがそれぞれ５８．１重量
％、４１．９重量％である圧力がＲ２２と同一となる飽
和気相線１Ｖ上の点Ｂ_Vの組成物は、Ｒ２２と同じ温度
０℃では、Ｒ２２より高い圧力で気化し、Ｒ２２と同じ
圧力で液化する。これら２つの組成の間のエリアにある
組成物は、Ｒ２２と同じ温度０℃では、Ｒ２２より高い
圧力で気化し、Ｒ２２より低い圧力で液化する。すなわ
ち０℃の気液平衡線１が圧力０．４９８ＭＰａと交わる
間の組成物範囲のエリアにある組成物は、０℃において
はＲ２２より高い圧力で液相から気相に変化し、Ｒ２２
と同じ圧力では０℃より低い液相が蒸発して、０℃より
高い気相に変化する。

【００５８】同様に、Ｒ１２７０及びトリフルオロイオ
ドメタンがそれぞれ６０．８重量％、３９．２重量％で
ある圧力がＲ２２と同一となる飽和液相線２Ｌ上の点Ｄ
_L の組成物は、Ｒ２２と同じ温度５０℃では、Ｒ２２と
同じ圧力で気化し、Ｒ２２より低い圧力で液化する。Ｒ
１２７０及びトリフルオロイオドメタンがそれぞれ７
０．８重量％、２９．２重量％である圧力がＲ２２と同
一となる飽和気相線２Ｖ上の点Ｄ_V の組成物は、Ｒ２２
と同じ温度５０℃では、Ｒ２２より高い圧力で気化し、
Ｒ２２と同じ圧力で液化する。これら２つの組成の間の
エリアにある組成物は、Ｒ２２と同じ温度５０℃では、
Ｒ２２より高い圧力で気化し、Ｒ２２より低い圧力で液
化する。すなわち５０℃の気液平衡線２が圧力１．９４
３ＭＰａと交わる間の組成物範囲のエリアにある組成物
は、５０℃においてはＲ２２より低い圧力で気相から液
相に変化し、Ｒ２２と同じ圧力では５０℃より高い気相
が凝縮して、５０℃より低い液相に変化する。

【００５９】ここで、０℃の気液平衡線１が圧力０．４
９８ＭＰａと交わる間のエリアと、５０℃の気液平衡線
２が圧力１．９４３ＭＰａと交わる間のエリアは、重複
していないが、逆に気液平行線１の飽和気相線１Ｖが圧
力０．４９８ＭＰａと交わる組成物と気液平衡線２の飽
和液相線２Ｌが圧力１．９４３ＭＰａと交わる組成物の
間にある組成物は、温度０℃〜５０℃において、Ｒ２２
より高い蒸発圧力と低い凝縮圧力をもつため、圧縮比を
低減できることがわかる。従って、気液平行線１の飽和
液相線１Ｌが圧力０．４９８ＭＰａと交わる組成物と気
液平衡線２の飽和気相線２Ｖが圧力１．９４３ＭＰａと
交わる組成物の間にある組成物は、温度０℃〜５０℃に
おいて、Ｒ２２と同等以上の蒸発圧力と同等以下の凝縮
圧力をもつため、エアコン、冷凍機等の冷凍サイクル装
置に好適である。

【００６０】図からわかるように、Ｒ１２７０及びトリ
フルオロイオドメタンがそれぞれ略４０〜７０重量％、
略３０〜略６０重量％となるような組成範囲は、略０〜
略５０℃の利用温度においてＲ２２とほぼ同等の蒸気圧
を有するため望ましい。またＲ２２に比べて蒸気圧の若
干の幅を許容すれば、Ｒ１２７０及びトリフルオロイオ
ドメタンがそれぞれ略２０〜略８０重量％、略２０〜略
８０重量％となるような組成範囲が望ましい。

【００６１】さらに、Ｒ１２７０及びトリフルオロイオ
ドメタンがそれぞれ略８０重量％、略２０重量％の２成
分からなる混合冷媒は、低沸点のＲ１２７０がたとえば
装置から漏洩したとしても、そのときのＲ１２７０の組
成は略９０重量％以下に抑えられ難燃性であることが、
（表１）からわかる。従って、Ｒ１２７０及びトリフル
オロイオドメタンがそれぞれ略２０〜略８０重量％、略
２０〜略８０重量％となるような組成範囲は、Ｒ１２７
０の可燃性をトリフルオロメタンの不燃性で解消するた
め望ましい。

【００６２】（表２）は、プロピレン（Ｒ１２７０）と
トリフルオロイオドメタンからなる２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５０℃、蒸発
平均温度が０℃、凝縮器出口過冷却度が０ｄｅｇ、蒸発
器出口過熱度が０ｄｅｇの場合である。

【００６３】

【表２】

【００６４】（表２）からわかるように、トリフルオロ
イオドメタンとプロピレン（Ｒ１２７０）のみからなる
２成分系は、プロピレンを増やすにつれて冷凍能力は増
大し、Ｒ１２７０及びトリフルオロイオドメタンがそれ
ぞれ略２０〜略８０重量％、略２０〜略２０重量％とな
るような組成範囲は、冷凍能力はＲ２２よりも劣るもの
のプロパン（Ｒ２９０）以上の冷凍能力を確保し、成績
係数はＲ２２と同等の特性を示し、特にＲ１２７０及び
トリフルオロイオドメタンがそれぞれ略４０〜略７０重
量％、略３０〜略６０重量％となるような組成範囲は、
Ｒ２２とほとんど同一の蒸気圧である。低沸点のＲ１２
７０がたとえ装置から漏洩したとしても、そのときのＲ
１２７０の組成は燃焼範囲に入ることはなく、Ｒ１２７
０の可燃性をトリフルオロメタンの不燃性で解消するこ
とができる。また凝縮過程と蒸発過程における温度勾配
は約５ｄｅｇ以下であり、近共沸混合物となる。この温
度勾配を逆に利用して、熱源流体との温度差を近接させ
たロレンツサイクルを構成することにより、（表２）よ
りも高い成績係数を期待できる。

【００６５】次に、図２は、プロピレン（C₃H₆、Ｒ１２
７０、沸点−４７．７℃）、プロパン（C₃H₈、Ｒ２９
０、沸点−４２．１℃）、トリフルオロイオドメタン
（CF₃I、沸点−２２．７℃）の三種の混合物によって構
成される混合冷媒の、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。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。

【００６６】図２において、１Ｌ、１Ｖは、温度０℃・
圧力０．４９８ＭＰａにおける混合冷媒の気液平衡線で
あり、この温度・圧力はＲ２２の温度０℃における飽和
状態に相当する。上側の気液平衡線（Ｒ２２ ０℃相
当）１Ｖは飽和気相線、下側の気液平衡線（Ｒ２２ ０
℃相当）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る。また２は、温度
５０℃・圧力１．９４３ＭＰａにおける混合物の飽和液
相線２Ｌと飽和気相線２Ｖからなる気液平衡線であり、
この温度・圧力もＲ２２の温度５０℃における飽和状態
に相当する。

【００６７】図２中の各点は、（表３）に示す混合冷媒
の組成ペアＡ〜Ｅにおける気相組成（添字Ｖ）と液相組
成（添字Ｌ）に対応する。

【００６８】

【表３】

【００６９】点Ａ_L〜点Ｃ_Lは気液平衡線（Ｒ２２ ０℃
相当）１の飽和液相線１Ｌ上、点Ａ_V〜点Ｃ_Vは気液平衡
線（Ｒ２２ ０℃相当）１の飽和気相線１Ｖ上、点Ｄ_L
〜点Ｅ_Lは気液平衡線（Ｒ２２ ５０℃相当）２の飽和
液相線２Ｌ上、点Ｄ_V〜点Ｅ_Vは気液平衡線（Ｒ２２ ５
０℃相当）２の飽和気相線２Ｖ上にある。従って、（表
３）の液相組成または気相組成で示された組成物は、０
℃または５０℃におけるＲ２２の飽和蒸気圧の条件下で
飽和状態を実現する。

【００７０】飽和気相線Ｖ上の組成物は、Ｒ２２と同じ
温度では、Ｒ２２より高い圧力で気化し、Ｒ２２と同じ
圧力で液化する。飽和液相線Ｌ上の組成物は、Ｒ２２と
同じ温度では、Ｒ２２と同じ圧力で気化し、Ｒ２２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、Ｒ２２と同じ温度では、Ｒ２２より高い圧
力で気化し、Ｒ２２より低い圧力で液化する。すなわち
５０℃の気液平衡線２の間のエリアにある組成物は、５
０℃においてはＲ２２より低い圧力で気相から液相に変
化し、Ｒ２２と同じ圧力では５０℃より高い気相が凝縮
して、５０℃より低い液相に変化する。また０℃の気液
平衡線１の間のエリアにある組成物は、０℃においては
Ｒ２２より高い圧力で液相から気相に変化し、Ｒ２２と
同じ圧力では０℃より低い液相が蒸発して、０℃より高
い気相に変化する。

【００７１】ここで、０℃の気液平衡線１の間のエリア
と５０℃の気液平衡線２の間のエリアは、重複していな
いが、逆に気液平行線１の飽和気相線１Ｖと気液平衡線
２の飽和液相線２Ｌの間にある組成物は、温度０℃〜５
０℃において、Ｒ２２より高い蒸発圧力と低い凝縮圧力
をもつため、圧縮比を低減できることがわかる。従っ
て、気液平行線１の飽和液相線１Ｌと気液平衡線２の飽
和気相線２Ｖの間にある組成物は、温度０℃〜５０℃に
おいて、Ｒ２２と同等以上の蒸発圧力と同等以下の凝縮
圧力をもつため、エアコン、冷凍機等の冷凍サイクル装
置に好適である。

【００７２】図からわかるように、Ｒ１２７０、Ｒ２９
０及びトリフルオロイオドメタンがそれぞれ略２０〜略
７０重量％、０〜略８０重量％、０〜略６０重量％とな
るような組成範囲は、略０〜略５０℃の利用温度におい
てＲ２２とほぼ同等の蒸気圧を有するため望ましい。

【００７３】さらに、Ｒ１２７０、Ｒ２９０、トリフル
オロイオドメタンの３成分からなる混合冷媒は、気相冷
媒がたとえば装置から漏洩すると、トリフルオロイオド
メタンの組成割合が少ない混合物において、可燃性のあ
るＲ１２７０とＲ２９０の合計組成が１０重量％程度濃
度が高まるだけであることが、（表３）からわかる。１
０重量％以上のトリフルオロイオドメタンを含む混合物
は、可燃成分の組成が９０重量％以下に抑えられ難燃性
であるため、混合冷媒の組成物としては、２０重量％以
上のトリフルオロイオドメタンを含む混合物であること
が望ましい。トリフルオロイオドメタンの組成割合が多
い混合物においては、可燃性のあるＲ１２７０とＲ２９
０の合計組成はもっと濃度が高まるが、トリフルオロイ
オドメタンの組成割合も多いため、可燃性の恐れはな
い。従って、Ｒ１２７０、Ｒ２９０及びトリフルオロイ
オドメタンがそれぞれ略２０〜略７０重量％、０〜略６
０重量％、略２０〜略６０重量％となるような組成範囲
は、Ｒ１２７０やＲ２９０の可燃性をトリフルオロメタ
ンの不燃性で解消するため望ましい。

【００７４】（表４）は、ほぼ気液平行線１の飽和液相
線１Ｌと気液平衡線２の飽和気相線２Ｖの間にある３成
分系からなる組成物の理想的な冷凍性能である。条件
は、凝縮平均温度が５０℃、蒸発平均温度が０℃、凝縮
器出口過冷却度が０ｄｅｇ、蒸発器出口過熱度が０ｄｅ
ｇの場合である。

【００７５】

【表４】

【００７６】（表４）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気液平行線１の飽
和液相線１Ｌと気液平衡線２の飽和気相線２Ｖの間にあ
る３成分系は、冷凍能力はＲ２２よりも劣るもののプロ
パン（Ｒ２９０）以上の冷凍能力を確保し、成績係数は
Ｒ２２と同等の特性を示し、吐出温度もトリフルオロイ
オドメタンの単一冷媒に比べ低く抑えられる。低沸点の
Ｒ１２７０やＲ２９０がたとえば装置から漏洩したとし
ても、そのときの可燃成分の合計組成は、充填組成に比
べ１０重量％程度上昇するだけであるため、２０重量％
以上のトリフルオロイオドメタンを含む混合物は、可燃
成分の組成が８０重量％よりも上昇しても難燃性であ
る。また凝縮過程と蒸発過程における温度勾配は約２ｄ
ｅｇ以下であり、近共沸混合物となる。この温度勾配を
逆に利用して、熱源流体との温度差を近接させたロレン
ツサイクルを構成することにより、（表４）よりも高い
成績係数を期待できる。

【００７７】次に図３は、プロピレン（C₃H₆、Ｒ１２７
０、沸点−４７．７℃）、シクロプロパン（C₃H₆、ＲＣ
２７０、沸点−３３℃）、トリフルオロイオドメタン
（CF₃I、沸点−２２．７℃）の三種の混合物によって構
成される混合冷媒の、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。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。

【００７８】図３において、１Ｌ、１Ｖは、温度０℃・
圧力０．４９８ＭＰａにおける混合冷媒の気液平衡線で
あり、この温度・圧力はＲ２２の温度０℃における飽和
状態に相当する。上側の気液平衡線（Ｒ２２ ０℃相
当）１Ｖは飽和気相線、下側の気液平衡線（Ｒ２２ ０
℃相当）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る。また２は、温度
５０℃・圧力１．９４３ＭＰａにおける混合物の飽和液
相線２Ｌと飽和気相線２Ｖからなる気液平衡線であり、
この温度・圧力もＲ２２の温度５０℃における飽和状態
に相当する。

【００７９】図３中の各点は、（表５）に示す混合冷媒
の組成ペアＡ〜Ｅにおける気相組成（添字Ｖ）と液相組
成（添字Ｌ）に対応する。

【００８０】

【表５】

【００８１】点Ａ_L〜点Ｃ_Lは気液平衡線（Ｒ２２ ０℃
相当）１の飽和液相線１Ｌ上、点Ａ_V〜点Ｃ_Vは気液平衡
線（Ｒ２２ ０℃相当）１の飽和気相線１Ｖ上、点Ｄ_L
〜点Ｅ_Lは気液平衡線（Ｒ２２ ５０℃相当）２の飽和
液相線２Ｌ上、点Ｄ_V〜点Ｅ_Vは気液平衡線（Ｒ２２ ５
０℃相当）２の飽和気相線２Ｖ上にある。従って、（表
５）の液相組成または気相組成で示された組成物は、０
℃または５０℃におけるＲ２２の飽和蒸気圧の条件下で
飽和状態を実現する。

【００８２】飽和気相線Ｖ上の組成物は、Ｒ２２と同じ
温度では、Ｒ２２より高い圧力で気化し、Ｒ２２と同じ
圧力で液化する。飽和液相線Ｌ上の組成物は、Ｒ２２と
同じ温度では、Ｒ２２と同じ圧力で気化し、Ｒ２２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、Ｒ２２と同じ温度では、Ｒ２２より高い圧
力で気化し、Ｒ２２より低い圧力で液化する。すなわち
５０℃の気液平衡線２の間のエリアにある組成物は、５
０℃においてはＲ２２より低い圧力で気相から液相に変
化し、Ｒ２２と同じ圧力では５０℃より高い気相が凝縮
して、５０℃より低い液相に変化する。また０℃の気液
平衡線１の間のエリアにある組成物は、０℃においては
Ｒ２２より高い圧力で液相から気相に変化し、Ｒ２２と
同じ圧力では０℃より低い液相が蒸発して、０℃より高
い気相に変化する。

【００８３】ここで、０℃の気液平衡線１の間のエリア
と５０℃の気液平衡線２の間のエリアは、重複していな
いが、逆に気液平行線１の飽和気相線１Ｖと気液平衡線
２の飽和液相線２Ｌの間にある組成物は、温度０℃〜５
０℃において、Ｒ２２より高い蒸発圧力と低い凝縮圧力
をもつため、圧縮比を低減できることがわかる。従っ
て、気液平行線１の飽和液相線１Ｌと気液平衡線２の飽
和気相線２Ｖの間にある組成物は、温度０℃〜５０℃に
おいて、Ｒ２２と同等以上の蒸発圧力と同等以下の凝縮
圧力をもつため、エアコン、冷凍機等の冷凍サイクル装
置に好適である。

【００８４】図からわかるように、Ｒ１２７０、ＲＣ２
７０及びトリフルオロイオドメタンがそれぞれ略４０〜
略８５重量％、０〜略４０重量％、０〜略６０重量％と
なるような組成範囲は、略０〜略５０℃の利用温度にお
いてＲ２２と同等の蒸気圧を有するため望ましい。さら
に、Ｒ１２７０、ＲＣ２７０、トリフルオロイオドメタ
ンの３成分からなる混合冷媒は、気相冷媒がたとえば装
置から漏洩すると、トリフルオロイオドメタンの組成割
合が少ない混合物において、可燃性のあるＲ１２７０と
ＲＣ２７０の合計組成が１０重量％程度濃度が高まるだ
けであることが、（表５）からわかる。１０重量％以上
のトリフルオロイオドメタンを含む混合物は、可燃成分
の組成が９０重量％以下に抑えられ難燃性であるため、
混合冷媒の組成物としては、２０重量％以上のトリフル
オロイオドメタンを含む混合物であることが望ましい。
トリフルオロイオドメタンの組成割合が多い混合物にお
いては、可燃性のあるＲ１２７０とＲＣ２７０の合計組
成はもっと濃度が高まるが、トリフルオロイオドメタン
の組成割合も多いため、可燃性の恐れはない。従って、
Ｒ１２７０、ＲＣ２７０及びトリフルオロイオドメタン
がそれぞれ略４０〜略８０重量％、０〜略４０重量％、
略２０〜略６０重量％となるような組成範囲は、Ｒ１２
７０やＲＣ２７０の可燃性をトリフルオロメタンの不燃
性で解消するため望ましい。

【００８５】（表６）は、ほぼ気液平行線１の飽和液相
線１Ｌと気液平衡線２の飽和気相線２Ｖの間にある３成
分系からなる組成物の理想的な冷凍性能である。条件
は、凝縮平均温度が５０℃、蒸発平均温度が０℃、凝縮
器出口過冷却度が０ｄｅｇ、蒸発器出口過熱度が０ｄｅ
ｇの場合である。

【００８６】

【表６】

【００８７】（表６）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気液平行線１の飽
和液相線１Ｌと気液平衡線２の飽和気相線２Ｖの間にあ
る３成分系は、冷凍能力はＲ２２よりも劣るもののプロ
パン（Ｒ２９０）以上の冷凍能力を確保し、成績係数は
Ｒ２２と同等の特性を示す。低沸点のＲ１２７０やＲＣ
２７０がたとえば装置から漏洩したとしても、そのとき
の可燃成分の合計組成は、充填組成に比べ１０重量％程
度上昇するだけであるため、２０重量％以上のトリフル
オロイオドメタンを含む混合物は、可燃成分の組成が８
０重量％よりも上昇しても難燃性である。また凝縮過程
と蒸発過程における温度勾配は約２ｄｅｇ以下であり、
近共沸混合物となる。この温度勾配を逆に利用して、熱
源流体との温度差を近接させたロレンツサイクルを構成
することにより、（表６）よりも高い成績係数を期待で
きる。

【００８８】次に図４は、プロピレン（C₃H₆、Ｒ１２７
０、沸点−４７．７℃）、トリフルオロイオドメタン
（CF₃I、沸点−２２．７℃）、イソブタン（i-C₄H₈、Ｒ
６００ａ、沸点−１１．７℃）の三種の混合物によって
構成される混合冷媒の、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。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。

【００８９】図４において、１Ｌ、１Ｖは、温度０℃・
圧力０．４９８ＭＰａにおける混合冷媒の気液平衡線で
あり、この温度・圧力はＲ２２の温度０℃における飽和
状態に相当する。上側の気液平衡線（Ｒ２２ ０℃相
当）１Ｖは飽和気相線、下側の気液平衡線（Ｒ２２ ０
℃相当）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る。また２は、温度
５０℃・圧力１．９４３ＭＰａにおける混合物の飽和液
相線２Ｌと飽和気相線２Ｖからなる気液平衡線であり、
この温度・圧力もＲ２２の温度５０℃における飽和状態
に相当する。

【００９０】図４中の各点は、（表７）に示す混合冷媒
の組成ペアＡ〜Ｅにおける気相組成（添字Ｖ）と液相組
成（添字Ｌ）に対応する。

【００９１】

【表７】

【００９２】点Ａ_L〜点Ｃ_Lは気液平衡線（Ｒ２２ ０℃
相当）１の飽和液相線１Ｌ上、点Ａ_V〜点Ｃ_Vは気液平衡
線（Ｒ２２ ０℃相当）１の飽和気相線１Ｖ上、点Ｄ_L
〜点Ｅ_Lは気液平衡線（Ｒ２２ ５０℃相当）２の飽和
液相線２Ｌ上、点Ｄ_V〜点Ｅ_Vは気液平衡線（Ｒ２２ ５
０℃相当）２の飽和気相線２Ｖ上にある。従って、（表
７）の液相組成または気相組成で示された組成物は、０
℃または５０℃におけるＲ２２の飽和蒸気圧の条件下で
飽和状態を実現する。

【００９３】飽和気相線Ｖ上の組成物は、Ｒ２２と同じ
温度では、Ｒ２２より高い圧力で気化し、Ｒ２２と同じ
圧力で液化する。飽和液相線Ｌ上の組成物は、Ｒ２２と
同じ温度では、Ｒ２２と同じ圧力で気化し、Ｒ２２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、Ｒ２２と同じ温度では、Ｒ２２より高い圧
力で気化し、Ｒ２２より低い圧力で液化する。すなわち
５０℃の気液平衡線２の間のエリアにある組成物は、５
０℃においてはＲ２２より低い圧力で気相から液相に変
化し、Ｒ２２と同じ圧力では５０℃より高い気相が凝縮
して、５０℃より低い液相に変化する。また０℃の気液
平衡線１の間のエリアにある組成物は、０℃においては
Ｒ２２より高い圧力で液相から気相に変化し、Ｒ２２と
同じ圧力では０℃より低い液相が蒸発して、０℃より高
い気相に変化する。

【００９４】ここで、０℃の気液平衡線１の間のエリア
と、５０℃の気液平衡線２の間のエリアは重複し、気液
平行線１の飽和液相線１Ｌと気液平衡線２の飽和気相線
２Ｖの間にある組成物は、温度０℃〜５０℃において、
Ｒ２２と同等の蒸気圧をもつため、エアコン、冷凍機等
の冷凍サイクル装置に好適である。

【００９５】図からわかるように、Ｒ１２７０、トリフ
ルオロイオドメタン及びＲ６００ａがそれぞれ略４０〜
略９５重量％、０〜略６０重量％、０〜略２５重量％と
なるような組成範囲は、略０〜略５０℃の利用温度にお
いてＲ２２と同等の蒸気圧を有するため望ましい。

【００９６】さらに、Ｒ１２７０、トリフルオロイオド
メタン、Ｒ６００ａの３成分からなる混合冷媒は、気相
冷媒がたとえば装置から漏洩すると、トリフルオロイオ
ドメタンの組成割合が少ない混合物において、可燃性の
あるＲ１２７０とＲ６００ａの合計組成が５重量％程度
濃度が高まるだけであることが、（表７）からわかる。
１０重量％以上のトリフルオロイオドメタンを含む混合
物は、可燃成分の組成が９０重量％以下に抑えられ難燃
性であるため、混合冷媒の組成物としては、２０重量％
以上のトリフルオロイオドメタンを含む混合物であれば
不燃性とすることができる。トリフルオロイオドメタン
の組成割合が多い混合物においては、可燃性のあるＲ１
２７０とＲ６００ａの合計組成はもっと濃度が高まる
が、トリフルオロイオドメタンの組成割合も多いため、
可燃性の恐れはない。従って、Ｒ１２７０、トリフルオ
ロイオドメタン及びＲ６００ａがそれぞれ略４０〜略８
０重量％、略２０〜略６０重量％、０〜略２５重量％と
なるような組成範囲は、Ｒ１２７０やＲ６００ａの可燃
性をトリフルオロメタンの不燃性で解消するため望まし
い。

【００９７】（表８）は、気液平行線１の飽和液相線１
Ｌと気液平衡線２の飽和気相線２Ｖの間にほぼある３成
分系からなる組成物の理想的な冷凍性能である。条件
は、凝縮平均温度が５０℃、蒸発平均温度が０℃、凝縮
器出口過冷却度が０ｄｅｇ、蒸発器出口過熱度が０ｄｅ
ｇの場合である。

【００９８】

【表８】

【００９９】（表８）からわかるように、Ｒ２２とほぼ
同等の蒸気圧とするための組成範囲である気液平行線１
の飽和液相線１Ｌと気液平衡線２の飽和気相線２Ｖの間
にある３成分系は、冷凍能力はＲ２２よりも劣るものの
プロパン（Ｒ２９０）と同等の冷凍能力を確保し、成績
係数はＲ２２と同等の特性を示す。低沸点のＲ１２７０
や高沸点のＲ６００ａがたとえば装置から漏洩したとし
ても、そのときの可燃成分の合計組成は、充填組成に比
べ５重量％程度上昇するだけであるため、２０重量％以
上のトリフルオロイオドメタンを含む混合物は、可燃成
分の組成が８０重量％よりも上昇しても難燃性である。
また凝縮過程と蒸発過程における温度勾配は約７ｄｅｇ
以下であり、近共沸混合物となる。この温度勾配を逆に
利用して、熱源流体との温度差を近接させたロレンツサ
イクルを構成することにより、（表８）よりも高い成績
係数を期待できる。

【０１００】さらに上述の混合冷媒は、ラジカル連鎖禁
止剤を加えて安定化されている。すなわち、トリフルオ
ロイオドメタンは、酸素などの活性分子の混入によっ
て、ヨウ素が外れて分解する可能性があるが、その際に
生成するトリフルオロメタンのラジカルとヨウ素ラジカ
ルまたはイオンによる連鎖的な分解反応を停止すること
によって、安定に長期間使用することができる。具体的
には、ヒンダードフェノール構造、アリールアミン構
造、ヒンダードピペリジン構造、チオエーテル構造、ホ
スファイト構造の化合物が単独、あるいは組み合わせて
使用できる。例えば、ヒンダードフェノール構造のもの
としては、２、６−ジーターシャルブチル−４−メチル
フェノール、２、４、６−トリターシャルブチルフェノ
ール、スチレン化フェノールやその構造を有する誘導体
などのアルキルフェノール、２、２’−メチレンビス
（４−メチル−６−ターシャルブチルフェノール）、
４、４’−イソプロピリデン−ビスフェノール、４、
４’−ブチリデン−ビス（６−ターシャルブチル−３メ
チル）フェノール、１、１−ビス−（４−オキシフェニ
ル）シクロヘキサンやその構造を有する誘導体などのモ
ノアルキレンジアルキルフェノール、２、６−ビス
（２’−ヒドロキシ−３’−ターシャルブチル−５’−
メチルベンジル）−４−メチルフェノールやその誘導体
などのジアルキレントリアルキルフェノール、２、２’
−チオビス−（４−メチル−６−ターシャルブチルフェ
ノール）、４、４’−チオビス−（３−メチル−６−タ
イシャルブチルフェノール）やその構造を有する誘導体
などのビスフェノールモノサルファイドなどが代表的な
ものとしてあげられる。アリールアミン構造としては、
フェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチ
ルアミン、Ｎ、Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジア
ミン、Ｎ、Ｎ’−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジ
アミン、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フ
ェニレンジアミン、ｐ−ヒドロキシ−ジフェニルアミ
ン、ｐ−ヒドロキシフェニル−β−ナフチルアミン、
２、２、４−トリメチル−１、２−ジヒドロキノリンや
誘導体などがある。さらに、チオエーテルとしては、チ
オビス（β−ナフトール）、メルカプトベンゾチアゾー
ル、メルカプトベンゾイミダゾール、ドデシルメルカプ
タンなどや誘導体、ホスファイトとしては、トリフェニ
ルホスファイト、トリ２−エチルヘキシルホスファイ
ト、トリノニルフェニルホスファイトなどの有機亜燐酸
化合物などが用いられる。

【０１０１】これらの化合物以外にもラジカル連鎖禁止
剤の目的で用いられる化合物を利用できる。これらは、
単独あるいは複数を混ぜて使用することができ、分量と
しては用いる潤滑油に対して数重量％程度でよく、化合
物の選択によっては１重量％以下でも充分な効果が得ら
れる。選択の基準としてはエステル油以外の潤滑油に対
する相溶性、または溶解性の良いものであり、２、６−
ジ−ターシャルブチル−４−メチルフェノールなどのヒ
ンダードフェノール構造の化合物、またはこれら化合物
とトリフェニルホスファイトなどの有機亜燐酸化合物と
の組合せが適していた。

【０１０２】図５は、本発明の冷凍サイクル装置に関す
る一実施の形態の構成図である。本実施の形態における
冷凍サイクル装置は、エアコンで使用されるものであ
る。このエアコンの一体型の筐体の内部では、圧縮機
３、四方弁４、凝縮器又は蒸発器として作用する室外側
熱交換器５、キャピラリーチューブや膨張弁等の絞り装
置６、蒸発器又は凝縮器として作用する室内側熱交換器
７、アキュームレータ８等が配管接続されている。室外
熱交換器５は、室内外共用のモータに接続された室外フ
ァン９を用いて大気と熱交換し、また室内ファン１０
は、室内熱交換器７を用いて室内空気と熱交換してい
る。

【０１０３】この冷凍サイクル装置には、エステル油以
外の潤滑油と、ラジカル連鎖禁止剤と、トリフルオロイ
オドメタンと、プロピレンとを含む混合作動流体が封入
されている。

【０１０４】次に、このエアコンで使用される混合作動
流体とその作用について説明する。

【０１０５】トリフルオロイオドメタンとプロピレンが
冷媒として冷凍サイクル中を循環する際に、室内側熱交
換器７が蒸発器として作用する場合には冷却作用、室内
側熱交換器７が凝縮器として作用する場合には加熱作用
を行う。

【０１０６】本実施の形態における冷媒の成分である２
０〜８０重量％のトリフルオロイオドメタンと２０〜８
０重量％のプロピレンには、６０重量％以下のプロパン
または４０重量％以下のシクロプロパンまたは２５重量
％以下のイソブタンのいづれかを添加することができ
る。この場合、トリフルオロイオドメタンの不燃性によ
り、プロピレンと、プロパン若しくはシクロプロパン若
しくはイソブタンの可燃性が抑えられる。

【０１０７】特に、暖房運転時に冷媒が圧縮機３へ液バ
ックしやすく、アキュームレータ８内において気相と液
相の組成分離が起こる。Ｒ１２７０及びトリフルオロイ
オドメタンがそれぞれ略２０〜略８０重量％、略２０〜
略８０重量％となるような２成分からなる混合冷媒で
は、アキュームレータ８内において低沸点であるＲ１２
７０の組成割合が増加し、Ｒ１２７０の最大組成は略９
０重量％程度になり、トリフルオロイオドメタンの不燃
性により、Ｒ１２７０の可燃性が抑えられる。

【０１０８】また可燃性のＲ１２７０がたとえ装置から
漏洩したとしても、アキュームレータ８を室外側に配置
したことから、それを大気中に放出することが可能であ
り、より安全性を高めることができる。

【０１０９】また主に圧縮機３中に滞留するエステル油
以外の潤滑油は、圧縮機３が高温になるため、冷媒中に
微少の水分が含まれていも、エステル油のように加水分
解することがない。

【０１１０】さらにラジカル連鎖禁止剤は、冷媒として
循環するトリフルオロイオドメタンとプロピレンのう
ち、トリフルオロメタンの分解反応を停止することによ
って、安定に長期間使用することができる。

【０１１１】さらにまた２０〜８０重量％のトリフルオ
ロイオドメタンと、２０〜８０重量％のプロピレンや、
６０重量％以下のプロパンまたは４０重量％以下のシク
ロプロパンまたは２５重量％以下のイソブタンのいづれ
かを添加した混合冷媒については、冷凍能力が若干劣る
ものの、圧縮機３の気筒容積を若干大きくしておくこと
によって冷凍能力を同等とし、また成績係数も同等のた
め、Ｒ２２を用いた現行機器でも、室外側熱交換器５や
室内側熱交換器７を変更することなく、この混合冷媒を
使用することができる。

【０１１２】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
の混合作動流体によれば、広い選択の幅から、成層圏オ
ゾン層に及ぼす影響のほとんどない混合物を選択するこ
とができる。

【０１１３】また、本発明の混合作動流体は、地球温暖
化に対する影響がほとんどない。これは、地球温暖化係
数をほとんど無視できるトリフルオロイオドメタンと、
地球温暖化係数のほとんどないプロピレン（Ｒ１２７
０）や、プロパン（Ｒ２９０）またはシクロプロパン
（ＲＣ２７０）またはイソブタン（Ｒ６００ａ）とを混
合した混合物により構成されることによる。

【０１１４】更に、本発明の混合作動流体によれば、負
触媒効果のある不燃性物質であるトリフルオロイオドメ
タンによって、プロピレン（Ｒ１２７０）や、プロパン
（Ｒ２９０）若しくはシクロプロパン（ＲＣ２７０）若
しくはイソブタン（Ｒ６００ａ）との混合物の組成範囲
をさらに難燃性の範囲に限定することができる。これよ
り、この混合作動流体を、エステル油以外の従来の圧縮
機用潤滑油と一緒に、通常の冷凍サイクル装置にそのま
ま使用することができる。

【０１１５】本発明によれば、トリフルオロイオドメタ
ンとプロピレン（Ｒ１２７０）を含む混合物の組成範囲
を特定することにより、エアコン等の冷凍サイクル装置
の利用温度である略０〜略５０℃において、Ｒ２２と同
等の成績係数を期待でき、Ｒ２２を用いた現行機器でも
使用することができる。

【０１１６】また本発明によれば、トリフルオロイオド
メタンとプロピレン（Ｒ１２７０）とプロパン（Ｒ２９
０）を含む混合物の組成範囲を特定することにより、エ
アコン等の冷凍サイクル装置の利用温度である略０〜略
５０℃において、Ｒ２２と同等の成績係数を期待でき、
Ｒ２２を用いた現行機器でも使用することができる。

【０１１７】また本発明によれば、トリフルオロイオド
メタンとプロピレン（Ｒ１２７０）とシクロプロパン
（ＲＣ２７０）を含む混合物の組成範囲を特定すること
によって、エアコン等の冷凍サイクル装置の利用温度で
ある略０〜略５０℃において、Ｒ２２と同等の成績係数
を期待でき、Ｒ２２を用いた現行機器でも使用すること
ができる。

【０１１８】また本発明によれば、トリフルオロイオド
メタンとプロピレン（Ｒ１２７０）とイソブタン（Ｒ６
００ａ）を含む混合物の組成範囲を特定することによ
り、エアコン等の冷凍サイクル装置の利用温度である略
０〜略５０℃において、Ｒ２２と同等の成績係数を期待
でき、Ｒ２２を用いた現行機器でも使用することができ
る。

【０１１９】本発明の混合物は、ほとんど近共沸の非共
沸混合物になると予想され、ロレンツサイクルを構成す
ることにより、Ｒ２２よりも高い成績係数を期待でき
る。

【０１２０】また、本発明の混合作動流体にラジカル連
鎖禁止剤を含ませることによって、トリフルオロイオド
メタンを安定化させ、安定に長期間使用することができ
る。

【０１２１】本発明の冷凍サイクル装置では、エアコン
等の冷凍サイクル中のアキュームレータを室外側に配置
することにより、可燃性のプロピレン（Ｒ１２７０）が
たとえ装置から漏洩したとしても、大気中に放出するこ
とができ、より優れた安全面を備えた装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｒ１２７０とトリフルオロイオドメタンの二種
の混合物によって構成される冷媒の、一定温度における
平衡状態の直角座標図

【図２】Ｒ１２７０、Ｒ２９０、トリフルオロイオドメ
タンの三種の混合物によって構成される冷媒の、一定温
度・一定圧力における平衡状態の三角座標図

【図３】Ｒ１２７０、ＲＣ２７０、トリフルオロイオド
メタンの三種の混合物によって構成される冷媒の、一定
温度・一定圧力における平衡状態の三角座標図

【図４】Ｒ１２７０、トリフルオロイオドメタン、Ｒ６
００ａの三種の混合物によって構成される冷媒の、一定
温度・一定圧力における平衡状態の三角座標図

【図５】本発明の冷凍サイクル装置に関する一実施の形
態の構成図

【符号の説明】

１ 気液平衡線（ ０℃、Ｒ２２相当圧力） ２ 気液平衡線（５０℃、Ｒ２２相当圧力） Ｖ 飽和気相線 Ｌ 飽和気相線 ３ 圧縮機 ４ 四方弁 ５ 室外側熱交換器 ６ 絞り装置 ７ 室内側熱交換器 ８ アキュームレータ ９ 室外ファン １０ 室内ファン

───────────────────────────────────────────────────── 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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エステル油以外の潤滑油と混合物とを含
   み、 その混合物は、２０〜８０重量％のトリフルオロイオド
   メタンと２０〜８０重量％のプロピレンとを含むことを
   特徴とする混合作動流体。
2. 【請求項２】 前記混合物は、更に６０重量％以下のプ
   ロパン、４０重量％以下のシクロプロパン或いは２５重
   量％以下のイソブタンのいづれかを含むことを特徴とす
   る請求項１記載の混合作動流体。
3. 【請求項３】 エステル油以外の潤滑油と混合物とを含
   み、 その混合物は、２０〜６０重量％のトリフルオロイオド
   メタンと２０〜７０重量％のプロピレンと６０重量％以
   下のプロパンとを含むことを特徴とする混合作動流体。
4. 【請求項４】 エステル油以外の潤滑油と混合物とを含
   み、 その混合物は、２０〜６０重量％のトリフルオロイオド
   メタンと４０〜８０重量％のプロピレンと４０重量％以
   下のシクロプロパンとを含むことを特徴とする混合作動
   流体。
5. 【請求項５】 エステル油以外の潤滑油と混合物とを含
   み、 その混合物は、２０〜６０重量％のトリフルオロイオド
   メタンと４０〜８０重量％のプロピレンと２５重量％以
   下のイソブタンとを含むことを特徴とする混合作動流
   体。
6. 【請求項６】 更にラジカル連鎖禁止剤を含むことを特
   徴とする請求項１から５の何れかに記載の混合作動流
   体。
7. 【請求項７】 圧縮機、凝縮器、膨張機構および蒸発器
   とを備え、 エステル油以外の潤滑油と混合物とを混合作動流体と
   し、 前記冷媒は、２０〜８０重量％のトリフルオロイオドメ
   タンと２０〜８０重量％のプロピレンとを含むことを特
   徴とする冷凍サイクル装置。
8. 【請求項８】 前記混合作動流体は、更にラジカル連鎖
   禁止剤を含むことを特徴とする請求項７記載の冷凍サイ
   クル装置。
9. 【請求項９】 室外に配置するアキュムレータを備えた
   ことを特徴とする請求項７又は８記載の冷凍サイクル装
   置。