JPS6126832B2 - - Google Patents
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- JPS6126832B2 JPS6126832B2 JP3920879A JP3920879A JPS6126832B2 JP S6126832 B2 JPS6126832 B2 JP S6126832B2 JP 3920879 A JP3920879 A JP 3920879A JP 3920879 A JP3920879 A JP 3920879A JP S6126832 B2 JPS6126832 B2 JP S6126832B2
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Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Lubricants (AREA)
Description
本発明はランキンサイクル用の新規な作動流体
に関する。 ランキンサイクルに使用される作動流体として
は、従来水が使用され水蒸気機関として古くから
実用されて来た。しかしながら水は凝固点が高
く、蒸気密度が小さいため、その使用範囲が限定
され、特に低温熱源を使用する場合は設備が大き
くなり効率を低下する。これ以外に水蒸気は断熱
膨張すると水滴を生じ膨張機を傷め、このため水
蒸気を用いたサイクルでは膨張機に入る水蒸気を
過熱しなければならない。 このような作動流体としての水の欠点を改善す
るものとして、多くの有機作動流体が提案されて
いるが、多くのものは可燃性である等の欠点を有
し、いまだ充分な実用性を有するものは得られて
いない。例えば特開昭48―29688号に示されてい
るトリクロロジフルオロベンゼンの異性体の混合
物は沸点が203℃と高く、水に比べて膨張機は大
きいものを必要とする。又特開昭47―17677号に
示されているトリクロロトリフルオロベンゼン異
性体混合物も同じように水より沸点が高く膨張機
の大きなものが必要である。現在ランキンサイク
ルに多く用いられているのは発電用の水蒸気ター
ビンでありこれらは効率を高めるべく高圧高熱水
蒸気を用いており、この用途では効率面から水蒸
気に及ぶものではない。 ここに必要とされている作動流体は、産業排
熱、温泉、太陽熱利用等の従来利用されていなか
つた比較的低温の熱源使用を目的としたランキン
サイクル用の作動流体である。これら低温熱源の
温度は殆んどが100〜300℃であり、水を作動流体
として用いたときは、水蒸気を過熱しなければな
らないこと及び出力に比べて膨張機が非常に大き
くなる等の欠点があり、水の使用は経済的に成立
しない。このため、ランキンサイクルで過熱蒸気
を必要とせず、且つ出力に比べ膨張機が小さい作
動流体が低温熱源の有効利用に必要とされるので
ある。 本発明は斯かる低温熱源利用に優れた性能を発
揮する新規なランキンサイクル用作動流体を提供
するものである。 即ち、本発明は下記の化合物よりなる群から選
ばれた少くとも１種のポリフツ素化有機化合物か
らなるランキンサイクル用作動流体に関する。 １ パーフルオロブタン C4F10 ２ １・ハイドロ・ヘプタフルオロプロパン Ｈ（CF2）3F ３ １，４・ジハイドロ・オクタフルオロブタン Ｈ（CF2）4H ４ １・ハイドロ・ノナフルオロブタン Ｈ（CF2）4F ５ ｎ・パーフルオロペンタン ｎ―C5F12 ６ iso・パーフルオロペンタン iso―C5F12 ７ neo・パーフルオロペンタン neo―C5F12 ８ パーフルオロジメチルエチルアミン （CF3）2NC2F5 ９ パーフルオロメチルジエチルアミン （CF3CF2）2NCF3 10 パーフルオロ・１，３・ジメチルシクロブタ
ン 11 ｎ・パーフルオロヘキサン ｎ―C6F14 12 iso・パーフルオロヘキサン iso―C6F14 13 パーフルオロジプロピルエーテル （CF3CF2CF2）2O 14 パーフルオロ・Ｎ・メチルモルフオリン 15 １・クロロ・４・ハイドロ・オクタフルオロ
ブタン Ｈ（CF2）Cl 16 １，４・ジクロロ・１・ハイドロ・ヘプタフ
ルオロブタン Ｈ（CClFCF2）2F 17 パーフルオロシクロヘキサン 18 パーフルオロ・２・メチル・テトラハイドロ
ピラン 19 ２，５・ジハイドロ・パーフルオロヘキサン CF3CHFCF2―CF2CHFCF3 20 パーフルオロエチルアミン （CF3CF2）3N 21 １・ハイドロ・パーフルオロヘキサン Ｈ（CF2）6F 22 １，６・ジハイドロ・パーフルオロヘキサン Ｈ（CF2）6H 23 パーフルオロ・ｎ・ヘプタン ｎ―C7F16 24 パーフルオロジエチルプロピルアミン （CF3CF2）2NCF2CF2CF3 25 ２・クロロ・５・ハイドロ・パーフルオロヘ
キサン CF3CHFCF2CF2CClFCF3 作動流体のランキンサイクル特性を検討するに
は一般にＴ・Ｓ線図（温度―エントロピー線図）
が用いられる。今、水を作動流体としたＴ・Ｓ線
図でのランキンサイクルは第１図の如くなる。第
１図において、１は加熱された水蒸気の膨張機入
口の状態、２は膨張機内で断熱膨張（等エントロ
ピー変化）した膨張機出口の状態、３は凝縮機凝
縮液化し凝縮器を出、液ポンプ入口の状態、４は
液ポンプで加圧された状態であり、４―１は加熱
器内で蒸発加熱される状態である。 これに対し、有機物では一般的に飽和ガスの温
度による変化が等エントロピーに近く本発明に係
る上記の如き有機化合物を作動流体としたＴ・Ｓ
線図でのランキンサイクルは第２図の如くなる。
図における１ないし４は第１図におけると同様で
ある。第２図からわかるように、膨張機入口で作
動流体は加熱を必要とせず、このため加熱用の蒸
発器は沸騰効果等を活用することにより小型化が
容易である。 ランキンサイクル膨張機の出力は膨張機内での
作動流体の断熱変化によるエンタルピー変化であ
る。膨張機内でのエンタルピー変化は、圧力を高
くすることによりその変化量は大きくなる。即ち
膨張機の出力は大きくなる。圧力を倍にすること
により、同じ大きさの膨張機では２倍の作動流体
が膨張するため出力も２倍になるのである。この
ため、本発明の目的とする低温熱源利用のために
は、低沸点の作動流体が圧力を高くするとができ
るため有利である。前記の如き100〜300℃の熱源
温度では、０〜約90℃の沸点をもつ作動流体が望
ましい。 次に膨張機内でのエンタルピー変化は、断熱温
度変化により生ずるものであるから、作動流体の
ガス比熱（容積又はモル当り）が大きいものが膨
張機の出力を大きくすることができる。 第１表に本発明に係る上記の化合物No.１〜25の
ポリフツ素化有機化合物及び本発明外の他の有機
化合物の沸点（b.p.℃）及びガス比熱（Cpcal／
mol）を示す。
に関する。 ランキンサイクルに使用される作動流体として
は、従来水が使用され水蒸気機関として古くから
実用されて来た。しかしながら水は凝固点が高
く、蒸気密度が小さいため、その使用範囲が限定
され、特に低温熱源を使用する場合は設備が大き
くなり効率を低下する。これ以外に水蒸気は断熱
膨張すると水滴を生じ膨張機を傷め、このため水
蒸気を用いたサイクルでは膨張機に入る水蒸気を
過熱しなければならない。 このような作動流体としての水の欠点を改善す
るものとして、多くの有機作動流体が提案されて
いるが、多くのものは可燃性である等の欠点を有
し、いまだ充分な実用性を有するものは得られて
いない。例えば特開昭48―29688号に示されてい
るトリクロロジフルオロベンゼンの異性体の混合
物は沸点が203℃と高く、水に比べて膨張機は大
きいものを必要とする。又特開昭47―17677号に
示されているトリクロロトリフルオロベンゼン異
性体混合物も同じように水より沸点が高く膨張機
の大きなものが必要である。現在ランキンサイク
ルに多く用いられているのは発電用の水蒸気ター
ビンでありこれらは効率を高めるべく高圧高熱水
蒸気を用いており、この用途では効率面から水蒸
気に及ぶものではない。 ここに必要とされている作動流体は、産業排
熱、温泉、太陽熱利用等の従来利用されていなか
つた比較的低温の熱源使用を目的としたランキン
サイクル用の作動流体である。これら低温熱源の
温度は殆んどが100〜300℃であり、水を作動流体
として用いたときは、水蒸気を過熱しなければな
らないこと及び出力に比べて膨張機が非常に大き
くなる等の欠点があり、水の使用は経済的に成立
しない。このため、ランキンサイクルで過熱蒸気
を必要とせず、且つ出力に比べ膨張機が小さい作
動流体が低温熱源の有効利用に必要とされるので
ある。 本発明は斯かる低温熱源利用に優れた性能を発
揮する新規なランキンサイクル用作動流体を提供
するものである。 即ち、本発明は下記の化合物よりなる群から選
ばれた少くとも１種のポリフツ素化有機化合物か
らなるランキンサイクル用作動流体に関する。 １ パーフルオロブタン C4F10 ２ １・ハイドロ・ヘプタフルオロプロパン Ｈ（CF2）3F ３ １，４・ジハイドロ・オクタフルオロブタン Ｈ（CF2）4H ４ １・ハイドロ・ノナフルオロブタン Ｈ（CF2）4F ５ ｎ・パーフルオロペンタン ｎ―C5F12 ６ iso・パーフルオロペンタン iso―C5F12 ７ neo・パーフルオロペンタン neo―C5F12 ８ パーフルオロジメチルエチルアミン （CF3）2NC2F5 ９ パーフルオロメチルジエチルアミン （CF3CF2）2NCF3 10 パーフルオロ・１，３・ジメチルシクロブタ
ン 11 ｎ・パーフルオロヘキサン ｎ―C6F14 12 iso・パーフルオロヘキサン iso―C6F14 13 パーフルオロジプロピルエーテル （CF3CF2CF2）2O 14 パーフルオロ・Ｎ・メチルモルフオリン 15 １・クロロ・４・ハイドロ・オクタフルオロ
ブタン Ｈ（CF2）Cl 16 １，４・ジクロロ・１・ハイドロ・ヘプタフ
ルオロブタン Ｈ（CClFCF2）2F 17 パーフルオロシクロヘキサン 18 パーフルオロ・２・メチル・テトラハイドロ
ピラン 19 ２，５・ジハイドロ・パーフルオロヘキサン CF3CHFCF2―CF2CHFCF3 20 パーフルオロエチルアミン （CF3CF2）3N 21 １・ハイドロ・パーフルオロヘキサン Ｈ（CF2）6F 22 １，６・ジハイドロ・パーフルオロヘキサン Ｈ（CF2）6H 23 パーフルオロ・ｎ・ヘプタン ｎ―C7F16 24 パーフルオロジエチルプロピルアミン （CF3CF2）2NCF2CF2CF3 25 ２・クロロ・５・ハイドロ・パーフルオロヘ
キサン CF3CHFCF2CF2CClFCF3 作動流体のランキンサイクル特性を検討するに
は一般にＴ・Ｓ線図（温度―エントロピー線図）
が用いられる。今、水を作動流体としたＴ・Ｓ線
図でのランキンサイクルは第１図の如くなる。第
１図において、１は加熱された水蒸気の膨張機入
口の状態、２は膨張機内で断熱膨張（等エントロ
ピー変化）した膨張機出口の状態、３は凝縮機凝
縮液化し凝縮器を出、液ポンプ入口の状態、４は
液ポンプで加圧された状態であり、４―１は加熱
器内で蒸発加熱される状態である。 これに対し、有機物では一般的に飽和ガスの温
度による変化が等エントロピーに近く本発明に係
る上記の如き有機化合物を作動流体としたＴ・Ｓ
線図でのランキンサイクルは第２図の如くなる。
図における１ないし４は第１図におけると同様で
ある。第２図からわかるように、膨張機入口で作
動流体は加熱を必要とせず、このため加熱用の蒸
発器は沸騰効果等を活用することにより小型化が
容易である。 ランキンサイクル膨張機の出力は膨張機内での
作動流体の断熱変化によるエンタルピー変化であ
る。膨張機内でのエンタルピー変化は、圧力を高
くすることによりその変化量は大きくなる。即ち
膨張機の出力は大きくなる。圧力を倍にすること
により、同じ大きさの膨張機では２倍の作動流体
が膨張するため出力も２倍になるのである。この
ため、本発明の目的とする低温熱源利用のために
は、低沸点の作動流体が圧力を高くするとができ
るため有利である。前記の如き100〜300℃の熱源
温度では、０〜約90℃の沸点をもつ作動流体が望
ましい。 次に膨張機内でのエンタルピー変化は、断熱温
度変化により生ずるものであるから、作動流体の
ガス比熱（容積又はモル当り）が大きいものが膨
張機の出力を大きくすることができる。 第１表に本発明に係る上記の化合物No.１〜25の
ポリフツ素化有機化合物及び本発明外の他の有機
化合物の沸点（b.p.℃）及びガス比熱（Cpcal／
mol）を示す。
【表】
【表】
【表】
第１表に示されるように、同一沸点範囲で比較
すると本発明に係る１〜25のポリフツ素化有機化
合物は本発明外の101〜113の化合物に比べて比熱
が大きく従つてランキンサイクルでの膨張機出力
が大きい特徴を有している。また本発明に係るポ
リフツ素化有機化合物は、通常の炭化水素に比べ
て不燃性であり、且つ毒性も小さく熱安定性も良
く、これらの特徴はランキンサイクル用作動流体
として好ましいものである。 ランキンサイクル機器の設計製作において機器
の耐圧がその製作技術、材質及びコスト上で大き
な因子となる。しかし作動流体の圧力はそのラン
キンサイクルの出力と相関があり機器の耐圧が定
まれば許容される最も高い圧力の作動流体を用い
ることが最良である。この作動流体の圧力は沸点
により示すことが可能であり、沸点の低い作動流
体は圧力が高い。この沸点及び圧力とランキンサ
イクル出力の関係、並びにさきに述べたガス比熱
と出力との関係を考えると、ランキンサイクルで
は機器耐圧に許容される最低の葺点を保ち、ガス
比熱の大きい本発明のポリフツ素化有機化合物を
作動流体として用いることが最良である。第１表
に示す如くポリフツ素化有機化合物を、沸点によ
りクラス分けして、機器耐圧より求めた許容でき
る最も低い沸点クラスの中で比熱の大きい作動流
体を選ぶことにより大きい出力が得られる。 本発明の実施態様の一例として上記１〜25のポ
リフツ素化有機化合物の少なくとも１種からなる
作動流体を用いる、工場廃熱利用のランキンサイ
クルにおいて、機器耐圧が10Kg／cm3gaugeである
場合、利用する廃温水温度及び作動流体の蒸発温
度をそれぞれ第２表の如く設定するとき、第２表
に示す如き沸点範囲の作動流体を選択することに
より良好な結果が得られる。
すると本発明に係る１〜25のポリフツ素化有機化
合物は本発明外の101〜113の化合物に比べて比熱
が大きく従つてランキンサイクルでの膨張機出力
が大きい特徴を有している。また本発明に係るポ
リフツ素化有機化合物は、通常の炭化水素に比べ
て不燃性であり、且つ毒性も小さく熱安定性も良
く、これらの特徴はランキンサイクル用作動流体
として好ましいものである。 ランキンサイクル機器の設計製作において機器
の耐圧がその製作技術、材質及びコスト上で大き
な因子となる。しかし作動流体の圧力はそのラン
キンサイクルの出力と相関があり機器の耐圧が定
まれば許容される最も高い圧力の作動流体を用い
ることが最良である。この作動流体の圧力は沸点
により示すことが可能であり、沸点の低い作動流
体は圧力が高い。この沸点及び圧力とランキンサ
イクル出力の関係、並びにさきに述べたガス比熱
と出力との関係を考えると、ランキンサイクルで
は機器耐圧に許容される最低の葺点を保ち、ガス
比熱の大きい本発明のポリフツ素化有機化合物を
作動流体として用いることが最良である。第１表
に示す如くポリフツ素化有機化合物を、沸点によ
りクラス分けして、機器耐圧より求めた許容でき
る最も低い沸点クラスの中で比熱の大きい作動流
体を選ぶことにより大きい出力が得られる。 本発明の実施態様の一例として上記１〜25のポ
リフツ素化有機化合物の少なくとも１種からなる
作動流体を用いる、工場廃熱利用のランキンサイ
クルにおいて、機器耐圧が10Kg／cm3gaugeである
場合、利用する廃温水温度及び作動流体の蒸発温
度をそれぞれ第２表の如く設定するとき、第２表
に示す如き沸点範囲の作動流体を選択することに
より良好な結果が得られる。
【表】
上表において廃温水温度150℃、作動流体の蒸
発温度を140℃としたとき、沸点60〜80℃の作動
流体No.20，21及び22のポリフツ素化有機化合物の
何れか１種を選ぶことにより良好な結果が得られ
る。
発温度を140℃としたとき、沸点60〜80℃の作動
流体No.20，21及び22のポリフツ素化有機化合物の
何れか１種を選ぶことにより良好な結果が得られ
る。
第１図は水を作動流体とする温度―エントロピ
ー線図でのランキンサイクル、第２図は本発明の
ポリフツ素化有機化合物を作動流体とした温度―
エントロピー線図でのランキンサイクルを示す図
である。
ー線図でのランキンサイクル、第２図は本発明の
ポリフツ素化有機化合物を作動流体とした温度―
エントロピー線図でのランキンサイクルを示す図
である。
Claims (1)
- １ パーフルオロブタン、１・ハイドロ・ヘプタ
ンフルオロプロパン、１，４・ジハイドロ・オク
タフルオロブタン、１・ハイドロ・ノナフルオロ
ブタン、ｎ・パーフルオロペンタン、iso・パー
フルオロペンタン、neo・パーフルオロペンタ
ン、パーフルオロジメチルエチルアミン、パーフ
ルオロメチルジエチルアミン、パーフルオロ・
１，３・ジメチルシクロブタン、ｎ―パーフルオ
ロヘキサン、iso―パーフルオロヘキサン、パー
フルオロジプロピルエーテル、パーフルオロ・
Ｎ・メチルモルフオリン、１・クロロ・４・ハイ
ドロ・オクタフルオロブタン、１，４・ジクロ
ロ・１・ハイドロ・ヘプタフルオロブタン、パー
フルオロシクロヘキサン、パーフルオロ・２・メ
チル・テトラハイドロピラン、２，５・ジハイド
ロ・パーフルオロヘキサン、パーフルオロトリエ
チルアミン、１・ハイドロ・パーフルオロヘキサ
ン、１，６・ジハイドロパーフルオロヘキサン、
パーフルオロ・ｎ・ヘプタン、パーフルオロジエ
チルプロピルアミン及び２・クロロ・５・ハイド
ロ・パーフルオロヘキサンよりなる群から選ばれ
た少くとも１種のポリフツ素化有機化合物からな
ることを特徴とするランキンサイクル用作動流
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3920879A JPS55131096A (en) | 1979-03-30 | 1979-03-30 | Working fluid for rankine cycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3920879A JPS55131096A (en) | 1979-03-30 | 1979-03-30 | Working fluid for rankine cycle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55131096A JPS55131096A (en) | 1980-10-11 |
| JPS6126832B2 true JPS6126832B2 (ja) | 1986-06-23 |
Family
ID=12546709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3920879A Granted JPS55131096A (en) | 1979-03-30 | 1979-03-30 | Working fluid for rankine cycle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55131096A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5531916A (en) * | 1990-10-03 | 1996-07-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Hydrofluorocarbon cleaning compositions |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3908551A1 (de) * | 1989-03-16 | 1990-09-20 | Hoechst Ag | Fuellmedium fuer fuehlersysteme von temperatur-weg-gebern |
| DE4003270A1 (de) | 1990-02-03 | 1991-08-08 | Boehringer Ingelheim Kg | Neue treibgase und ihre verwendung in arzneimittelzubereitungen |
| US5221493A (en) * | 1991-10-18 | 1993-06-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Azeotropic compositions of 1,1,2,2,3,3,4,4-octafluorobutane and alcohols or ketones |
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| DE4305239A1 (de) * | 1993-02-20 | 1994-08-25 | Hoechst Ag | Verwendung von weitgehend fluorierten Verbindungen als Wärmeträger |
| US5401429A (en) * | 1993-04-01 | 1995-03-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Azeotropic compositions containing perfluorinated cycloaminoether |
| AU4052097A (en) * | 1996-08-14 | 1998-03-06 | Allied-Signal Inc. | Pentafluoropropanes and hexafluoropropanes as working fluids for power generation |
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| US7428816B2 (en) * | 2004-07-16 | 2008-09-30 | Honeywell International Inc. | Working fluids for thermal energy conversion of waste heat from fuel cells using Rankine cycle systems |
| CN103717699B (zh) * | 2011-04-21 | 2016-10-12 | 埃姆泰克能量公司 | 用于兰金循环的工作流体 |
| CN115814325B (zh) * | 2022-11-23 | 2024-04-19 | 浙江工业大学 | 一种含氟灭火剂组合物 |
-
1979
- 1979-03-30 JP JP3920879A patent/JPS55131096A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5531916A (en) * | 1990-10-03 | 1996-07-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Hydrofluorocarbon cleaning compositions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55131096A (en) | 1980-10-11 |
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