JPS59102992A - ランキンサイクル用動作流体 - Google Patents
ランキンサイクル用動作流体Info
- Publication number
- JPS59102992A JPS59102992A JP57213165A JP21316582A JPS59102992A JP S59102992 A JPS59102992 A JP S59102992A JP 57213165 A JP57213165 A JP 57213165A JP 21316582 A JP21316582 A JP 21316582A JP S59102992 A JPS59102992 A JP S59102992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- freon
- working fluid
- rankine cycle
- temperature
- point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Lubricants (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はランキンサイクル用の新規な前作流体にＩＮす
る。
る。
熱エネルギーを用いて液状媒体を加熱蒸発させ膨張装置
１斤内で１膨張させることにより１後械エネルギーを得
、ついでこの媒体を凝縮させ、ポンプにより加圧して液
状媒体とするザイクルをくり返すことにより熱エネルギ
ーを機椋１エネルギーに変換するランキンサイクル用動
作流体として従来から使用されてきたほとんど唯一のも
のは水である。動作流体としての水は水蒸気機関に古く
から実用化されてきた。然しながら、水は凝固点が高く
、蒸気比容積が太さいためその使用範囲が限定され、と
くに低温熱源を使用する場合ｉｊ：２備が大きくなり効
率も低下する吉いう欠点があり、丈に低温で使用すると
きは氷結するため便用湿灰に限界かある。
１斤内で１膨張させることにより１後械エネルギーを得
、ついでこの媒体を凝縮させ、ポンプにより加圧して液
状媒体とするザイクルをくり返すことにより熱エネルギ
ーを機椋１エネルギーに変換するランキンサイクル用動
作流体として従来から使用されてきたほとんど唯一のも
のは水である。動作流体としての水は水蒸気機関に古く
から実用化されてきた。然しながら、水は凝固点が高く
、蒸気比容積が太さいためその使用範囲が限定され、と
くに低温熱源を使用する場合ｉｊ：２備が大きくなり効
率も低下する吉いう欠点があり、丈に低温で使用すると
きは氷結するため便用湿灰に限界かある。
このような水の欠点を改善するものとして、多くの有機
！ｌｖノ作流体が提案されているが、多くのものは可燃
性であったり１．Ｉｌｔ蝕性であったりして、いまだ７
両足して使用できるものはイ１チられていない。
！ｌｖノ作流体が提案されているが、多くのものは可燃
性であったり１．Ｉｌｔ蝕性であったりして、いまだ７
両足して使用できるものはイ１チられていない。
しかしこれらのもののうち、実用化されているものトシ
てトリクロロフルオロメタン（以下フロン−１１という
）があるが、フロン−１１からなるランキンサイクル用
動作流体は熱エネルギーから機械エネルギーへの変換効
率が低い雌点がある上、加熱温度が高いときは分解して
フロン−１１の熱力学的特性が質化しさきにのべたエネ
ルギーの敦換効平かさらに低下する。また、フロン−１
１が加熱により分解したときはハロゲンが遊離し、この
遊離したハロゲンにより装（１１の腐蝕が発生ずる。
てトリクロロフルオロメタン（以下フロン−１１という
）があるが、フロン−１１からなるランキンサイクル用
動作流体は熱エネルギーから機械エネルギーへの変換効
率が低い雌点がある上、加熱温度が高いときは分解して
フロン−１１の熱力学的特性が質化しさきにのべたエネ
ルギーの敦換効平かさらに低下する。また、フロン−１
１が加熱により分解したときはハロゲンが遊離し、この
遊離したハロゲンにより装（１１の腐蝕が発生ずる。
フロン−１１は以上のような欠点があるためどのような
加熱源にもイψ用できる動作流体ではない。
加熱源にもイψ用できる動作流体ではない。
このためエネルギーｙ換効率がよく加熱安定性のよい即
Ｊ作流体の出現が期待されている。
Ｊ作流体の出現が期待されている。
本発明者らはそのような要望に応えるべく種々研究を重
ねた結果、従来の〜ＩＪ作流体はすべて単−物質が研究
され用いられて来たが、異った特性をもつ物質を混合し
た混合系が単一物質に比べて優れた特性を示すことを見
出１ｙ 、特にジクロロテトラフルオロエタン（以下フ
ロン−１１４といつ）とジフルオロエタン（以下フロン
−１５２という）とから成る混合物がランキンサイクル
用の？ＩＪ作流体としてきわめてすぐれた特性を有して
いることを見出し不発１」１を完成するにいたった。
ねた結果、従来の〜ＩＪ作流体はすべて単−物質が研究
され用いられて来たが、異った特性をもつ物質を混合し
た混合系が単一物質に比べて優れた特性を示すことを見
出１ｙ 、特にジクロロテトラフルオロエタン（以下フ
ロン−１１４といつ）とジフルオロエタン（以下フロン
−１５２という）とから成る混合物がランキンサイクル
用の？ＩＪ作流体としてきわめてすぐれた特性を有して
いることを見出し不発１」１を完成するにいたった。
本発明のフロン−１１４とフロン−１５２との混合系は
ランキンサイクル用前作流体として次の特性をイ」して
いる。
ランキンサイクル用前作流体として次の特性をイ」して
いる。
第一に、フロン−１１４とフロン−１５２との混合系を
用いたランキンサイクルは、熱源エネルギーから得られ
る機械エネルギー、即ちエネルギー入換効率が従来ラン
キンサイクル用前作流体として公知のフロン−１１及び
フロン−１１４（ジクロロテトラフルオロエタン）に比
し十分＋ｔ’ｔ＋い特性を■している。
用いたランキンサイクルは、熱源エネルギーから得られ
る機械エネルギー、即ちエネルギー入換効率が従来ラン
キンサイクル用前作流体として公知のフロン−１１及び
フロン−１１４（ジクロロテトラフルオロエタン）に比
し十分＋ｔ’ｔ＋い特性を■している。
第二に、ランキンサイクル用動作流体として具備すべき
単要な特性として高い安定性が要求されるが、この点で
従来公知のｈｕ記ラフロン１１は高温で分解するため熱
源温度が高い場合は使用できなかったのに対し、本発明
のフロン−１１４及びフロン−１５２は常温で分解する
ことはなく、高温域においても高い安定性を保持し、才
たこの混合物についても同様のＩｒ１ｌい安定性を有し
ている。
単要な特性として高い安定性が要求されるが、この点で
従来公知のｈｕ記ラフロン１１は高温で分解するため熱
源温度が高い場合は使用できなかったのに対し、本発明
のフロン−１１４及びフロン−１５２は常温で分解する
ことはなく、高温域においても高い安定性を保持し、才
たこの混合物についても同様のＩｒ１ｌい安定性を有し
ている。
さらに、フロン−１５２は可燃性であるが、本発１月の
！ｉｆｊノ作流体は、フロン−１１４を成分として刊す
ることにより燃焼性が減少しており、７０ンー１１４の
混合比が大きい組成では燃焼性がない。
！ｉｆｊノ作流体は、フロン−１１４を成分として刊す
ることにより燃焼性が減少しており、７０ンー１１４の
混合比が大きい組成では燃焼性がない。
本発明においてフロン−１１４とフロン−１５２とは広
範囲の混合比率で混合して使用することができるが燃焼
性を考慮してフロン−１５２を４０爪量％以下の範囲と
する混合比率か好ましい。
範囲の混合比率で混合して使用することができるが燃焼
性を考慮してフロン−１５２を４０爪量％以下の範囲と
する混合比率か好ましい。
第１図は不発り］のフロン−１１４とフロン−１５２と
の混合物（混合比７０１【鍼％／３０小猷％）の圧力−
エンタルピ線図（Ｐ −ＨＩＦｉｔ図）であり、図中に
記入した点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、ｈ：はそれぞれ下記夫施例
で夫施されたランキンサイクルの下記第２図及び第３凶
に説明するランキンサイクルの各状態点に対応する。
の混合物（混合比７０１【鍼％／３０小猷％）の圧力−
エンタルピ線図（Ｐ −ＨＩＦｉｔ図）であり、図中に
記入した点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、ｈ：はそれぞれ下記夫施例
で夫施されたランキンサイクルの下記第２図及び第３凶
に説明するランキンサイクルの各状態点に対応する。
第２図はπζエネルギーを機械工ネルキーに及換するた
めのランキンサイクル系統図であり、第３図はフロン−
１１４とフロン−１５２との混合物を動作流体として用
いたランキンサイクルを温度エン）ｏピ線図上に記入し
て示したものである。
めのランキンサイクル系統図であり、第３図はフロン−
１１４とフロン−１５２との混合物を動作流体として用
いたランキンサイクルを温度エン）ｏピ線図上に記入し
て示したものである。
なお、第２図における記Ｊｉｊ（Ａ−Ｅ）は、第３図に
おける記号（Ａ−Ｅ）で示した各状態点に対応する。
おける記号（Ａ−Ｅ）で示した各状態点に対応する。
蒸気発生装置（４）で加熱された動作流体は蒸発し、高
温６圧の蒸気となる。この状蝕は第３図において（Ｌ）
）、■）、（４）の変化で示される。この間で液状動作
流体は加熱され温度が上昇し、ｄ８騰が始まり全量が気
化する。この動作流体蒸気はつぎに膨張装置（１）に入
か、断熱膨張を行ない、温度、圧力が低下し第３図に示
す（２）−０３）間の仕事を行なう。；膨張装置（１）
内で仕事を行ない低温低圧になった動作流体は次に凝縮
装＠（２）に入り、第３図の（［４） −（Ｃ）で示す
ように凝縮液化する。この液化した動作流体はポンプ（
３）に入り、昇圧されて再び蒸気発生装ｆＭ（４）
。
温６圧の蒸気となる。この状蝕は第３図において（Ｌ）
）、■）、（４）の変化で示される。この間で液状動作
流体は加熱され温度が上昇し、ｄ８騰が始まり全量が気
化する。この動作流体蒸気はつぎに膨張装置（１）に入
か、断熱膨張を行ない、温度、圧力が低下し第３図に示
す（２）−０３）間の仕事を行なう。；膨張装置（１）
内で仕事を行ない低温低圧になった動作流体は次に凝縮
装＠（２）に入り、第３図の（［４） −（Ｃ）で示す
ように凝縮液化する。この液化した動作流体はポンプ（
３）に入り、昇圧されて再び蒸気発生装ｆＭ（４）
。
に入り、前述の如きザイクルが繰り返される。なお、第
３図中、点（ａ）は熱源である熱水がランキンサイクル
の蒸気発生装置に入ったときの熱水の状郷を示し、（ｂ
） ｆｄこの熱水が蒸気発生装りを出た時の熱水の状態
を示し、点（ａ）から点（１））にひいたｌ線上の矢印
は熱水の流れの方向を示している。また、点（ｄ） 、
（ｅ）は凝＆ｉ器内の冷却水の状態を示し、（ｄ）はＭ
ｍＪ器出口の冷却水の状態を示し、点（ｄ）から点（ｅ
）にひいた直線上の矢印は冷却水の流れの方向を示して
いる。
３図中、点（ａ）は熱源である熱水がランキンサイクル
の蒸気発生装置に入ったときの熱水の状郷を示し、（ｂ
） ｆｄこの熱水が蒸気発生装りを出た時の熱水の状態
を示し、点（ａ）から点（１））にひいたｌ線上の矢印
は熱水の流れの方向を示している。また、点（ｄ） 、
（ｅ）は凝＆ｉ器内の冷却水の状態を示し、（ｄ）はＭ
ｍＪ器出口の冷却水の状態を示し、点（ｄ）から点（ｅ
）にひいた直線上の矢印は冷却水の流れの方向を示して
いる。
上記のランキンサイクルに用いられる肺張装置としては
、回転式捷たは往復式の容積梨膨張砲やタービン）膨張
機が使用可能であυ、蒸気発生装置としては水蒸気の発
生に用いられるボイラーと同じ形式のものも使用口ｆ能
であり、また凝縮装置としては冷凍装置に使用されてい
る形式のものが使用可能である。そしてボンダとしては
、化学装（αに一般に用いられているイ１後溶剤の加圧
送液ポンプが使用可能である。
、回転式捷たは往復式の容積梨膨張砲やタービン）膨張
機が使用可能であυ、蒸気発生装置としては水蒸気の発
生に用いられるボイラーと同じ形式のものも使用口ｆ能
であり、また凝縮装置としては冷凍装置に使用されてい
る形式のものが使用可能である。そしてボンダとしては
、化学装（αに一般に用いられているイ１後溶剤の加圧
送液ポンプが使用可能である。
次に、本発明を実施例、比較例及び各種の試メ５１例に
よって不発り］を説明する。なお各成分の配合比は重量
％を以て表示する。
よって不発り］を説明する。なお各成分の配合比は重量
％を以て表示する。
実施例１〜４及び比較例１
前記の第１〜３図に示したランキンサイクルに従い、本
発明のフロン−１１４及びフロン−１５２の各種混合比
率の混合物およびフロン−１１４をそれぞれ動作流体と
して同一装置によりこのサイクルを運転した。運転条件
としては第３図（ａＪ点における熱水温度を１１０℃及
び１４０°Ｃの二水準に設定し、（ｄ）点及び（ｅ）点
で示される冷却水の温度をそれぞれ２５℃及び３２℃と
して、ｎｔＪ記熱水の１５００ｔ／時の熱エネルギーか
ら得られる機械エネルギーによって発電する際の出力特
性を求め、第１表に示す結果を得た。なお、このサイク
ルの蒸発温りは最高出力が得られる温度とし凝＆？温度
は３５℃である。
発明のフロン−１１４及びフロン−１５２の各種混合比
率の混合物およびフロン−１１４をそれぞれ動作流体と
して同一装置によりこのサイクルを運転した。運転条件
としては第３図（ａＪ点における熱水温度を１１０℃及
び１４０°Ｃの二水準に設定し、（ｄ）点及び（ｅ）点
で示される冷却水の温度をそれぞれ２５℃及び３２℃と
して、ｎｔＪ記熱水の１５００ｔ／時の熱エネルギーか
ら得られる機械エネルギーによって発電する際の出力特
性を求め、第１表に示す結果を得た。なお、このサイク
ルの蒸発温りは最高出力が得られる温度とし凝＆？温度
は３５℃である。
第 １ 表
熱水１６．１度 １１０℃
糸（水ｄ；＾Ｊ、、Ｉｔ １４０℃
第１人の結果より、フロン−１１４単独の場合に比して
フロン−１１４と７０ンー１５２との混合糸による出力
特性の向上が顕著であり、フロン−１５２の混合比ヰが
１０爪鉱％以上の組Ｍｌで特に出力の屑入が纒められる
。またフロン−１１４とフロン−１５２との混合系に放
てはタービン出口の蒸気Ｍ熱度が小さくサイクル効率が
向上することが認められた。したがって、燃焼性及び出
力％の１旭Ｈの混合比が好ましい。
フロン−１１４と７０ンー１５２との混合糸による出力
特性の向上が顕著であり、フロン−１５２の混合比ヰが
１０爪鉱％以上の組Ｍｌで特に出力の屑入が纒められる
。またフロン−１１４とフロン−１５２との混合系に放
てはタービン出口の蒸気Ｍ熱度が小さくサイクル効率が
向上することが認められた。したがって、燃焼性及び出
力％の１旭Ｈの混合比が好ましい。
次にフロン−１１４及びフロン−１１単独及び不発り１
のフロン−１１４／フロン−１５２（且１−斌比７０／
３０ ）の動作流体をそれぞれ硝子製シールドチューブ
中に鋏および潤滑油と共に封入し、１５０℃で１００
＋＋４聞加熱した後、シールドチューブ中のＨｐ）作流
体のハロゲン濃度及び分解生成物の力１をガスクロマト
グラフに二ワ測定した。その結果を第２表に示す。
のフロン−１１４／フロン−１５２（且１−斌比７０／
３０ ）の動作流体をそれぞれ硝子製シールドチューブ
中に鋏および潤滑油と共に封入し、１５０℃で１００
＋＋４聞加熱した後、シールドチューブ中のＨｐ）作流
体のハロゲン濃度及び分解生成物の力１をガスクロマト
グラフに二ワ測定した。その結果を第２表に示す。
第２表に示すとおり、フロン−１１及び７０ンー１１４
それぞれ１１（、独のＮｔｌＪ作流体に比し本発明のフ
ロン−１１４とフロン−１５２との混合糸は６温におけ
るハロゲンイオンの生成が少なく、かつガスクロマトグ
ラフ分析により検出される分解生成物ｆｒ：少ｆｘい。
それぞれ１１（、独のＮｔｌＪ作流体に比し本発明のフ
ロン−１１４とフロン−１５２との混合糸は６温におけ
るハロゲンイオンの生成が少なく、かつガスクロマトグ
ラフ分析により検出される分解生成物ｆｒ：少ｆｘい。
フロン−１１４／フロン−１５２の混合系の場合、旨温
下でのハロゲンの生成量が少ないということは装置の金
属材料を眉゛蝕しにくいことを意味し、また分解生成物
かほとんどないということは使用中に分解生成物の増加
によりランキンサイクル用動作流体としての熱力学的特
性が狭化したり、効率が低下することが防止されること
を意味する。
下でのハロゲンの生成量が少ないということは装置の金
属材料を眉゛蝕しにくいことを意味し、また分解生成物
かほとんどないということは使用中に分解生成物の増加
によりランキンサイクル用動作流体としての熱力学的特
性が狭化したり、効率が低下することが防止されること
を意味する。
以上のように、不完す４のフロン−１１４とフロン−１
５２との混合系はエネルギーｆ換効率、ｉｌ結父換特性
及び熱安定性寺多力面において従来のフロン−１１、フ
ロン−１１４等に比して肋っており、すぐれたランキン
サイクル用動作流体として使用することができる。
５２との混合系はエネルギーｆ換効率、ｉｌ結父換特性
及び熱安定性寺多力面において従来のフロン−１１、フ
ロン−１１４等に比して肋っており、すぐれたランキン
サイクル用動作流体として使用することができる。
第１図は不発りｊのランキンサイクル用剣作流体である
７ｏン−１１４／フロン−１５２混合Ｍの圧カーエンク
ルビ線図、第２図はランキンサイクルＩ） ｈ 統１’
ｌ 、Ｍ’ｙ ３ 図はフロン−１１４／フロン−１５
２混合系を卯Ｊ作流体として用いたランキンサイクルを
温度−エントロピ線図に記入した図である。 （以 上） 、ご７パ・。 代Ｊ′１１人 弁理士 三 枝 英 ニー２．：、′ヂ
第２図 Ａ ヱ１′ヅ３図
７ｏン−１１４／フロン−１５２混合Ｍの圧カーエンク
ルビ線図、第２図はランキンサイクルＩ） ｈ 統１’
ｌ 、Ｍ’ｙ ３ 図はフロン−１１４／フロン−１５
２混合系を卯Ｊ作流体として用いたランキンサイクルを
温度−エントロピ線図に記入した図である。 （以 上） 、ご７パ・。 代Ｊ′１１人 弁理士 三 枝 英 ニー２．：、′ヂ
第２図 Ａ ヱ１′ヅ３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■ ジクロロテトラフルオロエタン及びジフルオロエタ
ンから成るランキンサイクル用動作流体。 ■ ジクロロテトラフルオロエタンが９０〜６０亀量％
及びジフルオロエタンがｌθ〜４０屯量％である特許請
求の範囲第１項記載のランキンサイクル用動作流体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213165A JPS59102992A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | ランキンサイクル用動作流体 |
| US06/555,336 US4530773A (en) | 1982-12-03 | 1983-11-28 | Working fluids for Rankine cycle |
| EP83111987A EP0110389B1 (en) | 1982-12-03 | 1983-11-30 | Working fluids for rankine cycle |
| DE8383111987T DE3370351D1 (en) | 1982-12-03 | 1983-11-30 | Working fluids for rankine cycle |
| US06/681,256 US4651531A (en) | 1982-12-03 | 1984-12-13 | Working fluids for Rankine cycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213165A JPS59102992A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | ランキンサイクル用動作流体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102992A true JPS59102992A (ja) | 1984-06-14 |
| JPH0152431B2 JPH0152431B2 (ja) | 1989-11-08 |
Family
ID=16634632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57213165A Granted JPS59102992A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | ランキンサイクル用動作流体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102992A (ja) |
-
1982
- 1982-12-03 JP JP57213165A patent/JPS59102992A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0152431B2 (ja) | 1989-11-08 |
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