JPH04110386A - 熱伝達用流体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷凍機、ヒートポンプなどで使用される熱伝
達用流体に関する。

本明細書においては、“％”とあるのは、“重量％”を
意味する。

従来技術とその問題点 従来、ヒートポンプの熱媒体（冷媒）としては、クロロ
フルオロ炭化水素、フルオロ炭化水素、これらの共沸組
成物ならびにその近辺の組成物が知られている。これら
は、一般にフロンと称されており、現在Ｒ−１１（）リ
クロロモノフルオロメタン）、Ｒ−２２（モノクロロジ
フルオロメタン）、Ｒ−５０２（Ｒ−２２＋クロロペン
タフルオロエタン）などが主に使用されている。

しかしながら、近年、大気中に放出された場合に、ある
種のフロンが成層圏のオゾン層を破壊し、その結果、人
類を含む地球状の生態系に重大な悪影響を及ぼすことが
指摘されている。従って、オゾン層破壊の危険性の高い
フロンについては、国際的な取決めにより、使用および
生産が規制されるに至っている。規制の対象になってい
るフロンには、Ｒ−１１とＲ−１２とが含まれており、
またＲ−２２については、オゾン層破壊への影響か小さ
いため、現在規制の対象とはなっていないが、将来的に
は、より影響の少ない冷媒の出現が望まれている。冷凍
・空調設備の普及に伴って、需要が毎年増大しつつある
フロンの使用および生産の規制は、居住環境をはじめと
して、現在の社会機構全般に与える影響が極めて大きい
。従って、オゾン層破壊問題を生じる危険性のない或い
はその危険性の極めて小さい新たなヒートポンプ用の熱
媒体（冷媒）の開発が緊急の課題となっている。

問題点を解決するだめの手段 本発明者は、ヒートポンプ或いは熱機関に適した熱伝達
用流体であって、且つ当然のことながら、大気［：Ｉ＝
＋ｊこ放出された場合にもオゾン層に及ぼす影響が小さ
いか或いは影響のない新たな熱伝達用流体を得るべく種
々研究を重ねてきた。その結果、特定の構造を有する有
機化合物がその目的に適合する要件を具備していること
を見出した。

すなわち、本発明は、下記のヒートポンプを提供するも
のである １分子式：Ｒｆ−０−Ｒｆ　（１）またはＲｆ−０−Ｒ
（２） （Ｒｆは、ＣＦ３．ＣＦ２　Ｈ，ＣＦＨ２゜Ｃ２Ｆ５　
、Ｃ２Ｆ４　Ｈ，Ｃ２Ｆａ　Ｒ２。

Ｃ２Ｆ　２　Ｒ３またはＣ２ＦＨ，を表わす；但し、分
子式（１）で示される化合物においては、２つのＲｆは
同一でも良く、或いは異なっていても良い；Ｒは、ＣＨ
３またはＣ２Ｈ５を表わす）で示される有機化合物から
なる熱伝達用流体。」本発明で使用する各化合物の主な
物性は、以下の通りである。

１、Ｆ３Ｃ−０−ＣＨ３ 沸点　　　　　　−２４，０°Ｃ 臨界温度　　　　１］２°Ｃ 臨界圧力　　　　　４３ｋｇ／Ｃ艷 分子量　　　　　１００．０４ ＩＩ、ＣＦ２ＨＯＣＦ２　Ｈ（テトラフルオロジメチル
エーテル） 沸点 臨界温度 臨界圧力 分子量 ｍ、ＣＦＨ２ −チル） 沸点　　　　　　　−７，０°Ｃ 臨界温度　　　　１：３４．９°Ｃ 臨界圧力　　　　　４５．　２ｋｇ／ｃｎｆｆ分子量　
　　　　　８２．０５ 本発明で熱伝達用流体として使用する式（１）および式
（２）で示される化合物は、オゾン層に影響を与える塩
素原子および臭素原子を含まないので、オゾン層の破壊
問題を生じる危険性はない。

また、エーテル結合を有する化合物は、大気中で比較的
分解しやすいので、本発明で使用する化合物は、地球温
暖化への影響が小さいという利点１６、０°Ｃ １１３°Ｃ ４０、３ｋｇ／ｃＪ １１８．０３ ０ＣＦＨ２（ジフルオロジメチルエ も有している。

一方では、本発明で使用する化合物は、ヒートポンプ用
熱媒体としての特性にも優れており、成績係数、冷凍能
力、凝縮圧力、吐出温度などの性能において、バランス
が取れている。さらに、この化合物の沸点は、現在広く
使用されているＲ１２、Ｒ，−２２、Ｒ−１：１．４お
よびＲ−５０２のそれに近いため、これら公知の熱媒体
の使用条件下、即ち蒸発温度−２０から］０°Ｃおよび
凝縮温度３０から６０℃での使用に適している。

また、本発明においては、式（１）または（２）で示さ
れる化合物を少なくとも含み、Ｒ−２２（ＣＦＣＦ２　
）、Ｒ３２（ＣＨ２Ｆ２　）。

Ｒ−１２４（ＣＦ２Ｃｌ（ＩＦ）　、Ｒ−１２５（ＣＦ
３ＣＦ２　Ｈ）、Ｒ−１３４，ａ（ＣＦ、、ＣＦＨ）、
Ｒ−１，４２ｂ （ＣＨ３ＣＣＱＦ２）、Ｒ１４３ａ （ＣＦ３ＣＨ３）およびＲ−１５２ （ＣＨＦ　２　ＣＨ３）からなる群から選ばれた少なく
とも一種を含む混合物を熱伝達用流体として使用しても
良い。この混合物を使用する場合には、低沸点の冷媒を
混合することにより、更に冷凍能力を向」二させたり、
蒸発潜熱の大きい冷媒を混合することにより、成績係数
を向上させたり、或いは冷凍機油との相溶性を改善した
りすることができる。

本発明で使用する式（１）または（２）の化合物或いは
これら化合物とＲ−２２，Ｒ−３２，Ｒ１２４、Ｒ−１
２５，Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１４２ｂ、Ｒ−１４３ａおよ
びＲ−１５２ａの少なくとも一種との混合物は、ヒート
ポンプ用の熱媒体に対して要求される一般的な特性（例
えば、潤滑油との相溶性、材料に対する非浸蝕性など）
に関しても、問題はないことが確認されている。

記の様な顕著な効果が達成される。

（１）従来からＲ−１２，Ｒ−２２或いはＲ５０２ａを
熱媒体として使用してきたヒートポンプと同等以上のサ
イクル性能が得られる。

（２）使用する式（１）および（２）で示される化合物
の熱媒体としての優れた性能のゆえに、機器設計上も有
利である。

（３）仮に熱媒体が大気中に放出された場合にも、オゾ
ン層破壊の危険性はなく、地球温暖化への影響も小さい
。

実施例 以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１および比較例１〜３ 熱媒体としてＦ３　Ｃ−０−ＣＨ３（トリフルオロメチ
ル　メチルエーテル）を使用する１馬力のヒートポンプ
において、蒸発器における熱媒体の蒸発温度を一１０°
Ｃ１−５°Ｃ，５°Ｃおよび１０℃とし、凝縮器におけ
る凝縮温度を５０℃とし、過熱度および過冷却度をそれ
ぞれ５°Ｃおよび３°Ｃとして、運転を行なった。

また、比較例として、Ｒ，−１２（比較例１）、Ｒ−２
２（比較例２）およびＲ−５０２（比較例３）を熱媒体
として使用して、上記と同一条件下にヒートポンプの運
転を行なった。

これらの結果から、成績係数（ＣＯＰ）および冷凍効果
を次式により、求めた（第１図に示すモリエル線図参照
）。

Ｃ０Ｐ−（ｈｌ　ｈ４）／　（ｈ２　ｈｌ）冷凍効果−
り、−ｈ、ｌ ｈｌ・・・蒸発器田口の熱媒体のエンタルピーｈ２・・
・凝縮器入口の熱媒体のエンタルピーｈ４・・・蒸発器
入口の熱媒体のエンタルピー本実施例ならびに比較例で
使用した冷凍サイクルの回路図を第２図に示す。

ＣＯＰおよび冷凍能力の算出結果を比較例１〜３の結果
と対比して第３図および第４図にそれぞれ示す。

なお、第３図に示す成績係数は、Ｒ−２２を熱媒体とし
た場合の蒸発温度５°Ｃにおける測定値（ＣＯＰＢ）で
、それぞれの熱媒体の測定値（ＣＯＰＡ）を除したもの
である。特に、本発明による熱媒体の結果は、“○”で
示しである。

また、第４図に示す冷凍能力は、Ｒ−２２を作動流体と
した場合の蒸発温度５°Ｃにおける測定値（能力Ｂ）で
、それぞれの熱媒体の測定値（能力Ａ）を除したもので
ある。本発明による熱媒体の結果は、やはり“○”で示
しである。

第３図から明らかな様に、本実施例による熱媒体は、ｃ
ｏｐに関して、Ｒ−１２およびＲ２２と同程度の良好な
値を示している。さらに、第４図から明らかな様に、冷
凍効果に関して、Ｒ２２よりもやや高めの値を示してい
る。

また、蒸発温度５°Ｃにおける凝縮圧力および圧縮機吐
出温度の比較結果を第１表に示す。

第１表 凝縮圧力　　　　吐出温度 （ｋｇ／ｃぽ・Ａ）　　　　　（’Ｏ 実施例１　　　　１１　　　　　　　５１比較例１　　
　　１２　　　　　　　５９比較例２　　　　２０　　
　　　　　７Ｂ比較例３　　　２２ 本実施例による熱媒体の凝縮圧力および吐出温度は、Ｒ
−１２よりも低い値を示しており、機器設計上有利であ
る。

以上の結果から、Ｆ３Ｃ−０−ＣＨ３を熱媒体として使
用する本実施例においては、従来から広く使用されてい
るＲ−１２、Ｒ−２２およびＲ５０２を使用するヒート
ポンプと同等のサイクル性能が得られており、本発明は
、機器設計上からも有利であることが、明らかである。

実施例２ 熱媒体としてＣＦ２　ＨＯＣＦ２　Ｈ（テトラフルオロ
ジメチルエーテル）を使用するとともに、蒸発器におけ
る熱媒体の蒸発温度を５℃とする以外は実施例１と同様
にしてヒートポンプの運転を行なった。

成績係数および冷凍能力を下記第２表に示す。

いずれの数値も、Ｒ−２２を熱媒体とした場合の蒸発湿
度の５°Ｃにおける測定値（ＣＯＰＢおよび冷凍能力Ｂ
）により本実施例熱媒体の測定値（ＣｏＰＡおよび能力
Ａ）を除した数値で示しである。

第 実施例２ ＣＯＰＡ　／Ｃ０ＰＢ　　１　、　００能力Ａ　／能力
８　　　　　０．４６ 実施例３ 熱媒体としてＣＦＨ２０ＣＦＨ２ ２表 −１２Ｒ １，０２ ０，６１ ０、９２ １、０３ （ジフルオロ ジメチルエーテル）を使用するとともに、蒸発器におけ
る熱媒体の蒸発温度を５°Ｃとする以外は実施例１と同
様にしてヒートポンプの運転を行なった。

成績係数および冷凍能力を下記第３表に示す。

いずれの数値も、Ｒ−２２を熱媒体とした場合の蒸発温
度の５°Ｃにおける測定値（ＣＯＰＢおよび冷凍能力Ｂ
）により本実施例熱媒体の測定値（ＣＯＰＡおよび能力
Ａ）を除した数値で示しである。

第３表 実施例３　　Ｒ，−１２Ｒ，−５０２ ＣＯＰＡ／Ｃ０ＰＢ　１．０５１．０２　０．９２能力
Ａ　／能力、　　　　　　　０．３６　　　０．６１　
　　　　１．０３

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例において成績係数（ＣＯＰ）および冷
凍効果水めるために使用したモリエル線図である。 第２図は、本実施例ならびに比較例で使用した冷凍サイ
クルの回路図である。 第３図は、実施例］−および比較例１〜３によるＣＯＰ
を示すグラフである。 第４図は、実施例１および比較例１〜３による冷凍能力
を示すグラフである。 （以　上）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分子式：Ｒｆ−Ｏ−Ｒｆ（１）または Ｒｆ−Ｏ−Ｒ（２） （Ｒｆは、ＣＦ＿３、ＣＦ＿２Ｈ、ＣＦＨ＿２、Ｃ＿２
   Ｆ＿５、Ｃ＿２Ｆ＿４Ｈ、Ｃ＿２Ｆ＿３Ｈ＿２、Ｃ＿２
   Ｆ＿２Ｈ＿３またはＣ＿２ＦＨ＿４を表わす；但し、分
   子式（１）で示される化合物においては、２つのＲｆは
   同一でも良く、或いは異なっていても良い；Ｒは、ＣＨ
   ＿３またはＣ＿２Ｈ＿５を表わす）で示される有機化合
   物からなる熱伝達用流体。