JPH04110388A

JPH04110388A - heat transfer fluid

Info

Publication number: JPH04110388A
Application number: JP2231618A
Authority: JP
Inventors: Sadayasu Inagaki; 定保稲垣; Noboru Kobayashi; 昇小林; Shigehiro Kamimura; 上村　茂弘; Masahiro Noguchi; 真裕野口
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-10

Abstract

PURPOSE:To obtain the title fluid which is useful for the use in a refrigerator, heat pump or the like and has no tendency to distract the ozone layer by using a specific organic compound. CONSTITUTION:The title fluid comprises an organic compound represented by formula C3HmFn, wherein m is an integer of 1 to 5, n is an integer of 1 to 5, and the sum of m and n is equal to 6, and containing one double bond in its molecular structure, such as F3C-CH=CH2.

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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to heat transfer fluids used in refrigerators, heat pumps, etc.

本明細書においては、％”とあるのは、“重量％”を意
味する。In this specification, "%" means "% by weight".

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、これらの具ｉ’
ｌｌｉ組成物ならＯ・にその近辺の組成物か知られてい
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−２
２＋タロロペンタフルオロエタン）などが主に使用され
ている。Conventional technology and its problems Conventionally, heat media (refrigerants) for heat pumps include chlorofluorohydrocarbons, fluorohydrocarbons, and these materials.
If it is a lli composition, it is known that the composition is close to O. These are generally called fluorocarbons, and currently R-
11 (+-lichloromonofluoromethane), R-22
(monochlorodifluoromethane), R-502 (R-2
2+talolopentafluoroethane) etc. are mainly used.

しかしなから、近年、人気１−１月こ放出された場合に
、ある種のフロンか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
ことか指摘されている。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
および生産か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とか含まれて
おり、またＲ−２２については、オゾン層破壊への影響
が小さいため、現在規制の対象とはなっていないか、将
来的には、より影響の少ない冷媒の出現か望まれている
。冷凍・空調設倫の普及に伴って、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）の開発か緊急の課題となっている。However, in recent years, it has become clear that if some types of fluorocarbons are released, they can destroy the ozone layer in the stratosphere and, as a result, have a serious negative impact on the global ecosystem, including humans. It has been pointed out. Therefore, the use and production of fluorocarbons, which pose a high risk of ozone layer depletion, are now regulated by international agreements. CFCs that are subject to regulation include R-11 and R-12, and R-22 is not currently subject to regulation because it has a small impact on ozone layer depletion. However, it is hoped that a refrigerant with less impact will emerge in the future. Regulations on the use and production of fluorocarbons, whose demand is increasing every year with the spread of refrigeration and air conditioning systems, are having an extremely large impact on the living environment and all of today's social institutions. Therefore, there is an urgent need to develop a new heat medium (refrigerant) for heat pumps that has no or very low risk of causing ozone layer depletion.

問題点を解決するための手段本発明者は、ヒートポンプ用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「１月こ
放出された場合にもオゾン層に及ぼす影響か小さいか或
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
物かその口約に適合する要件を具備していることを見出
した。Means for Solving the Problems The inventor of the present invention has discovered that heat pumps are heat transfer fluids suitable for heat engines, and of course have no effect on the ozone layer even when released into the atmosphere. We have conducted various researches in order to obtain a new heat transfer fluid that has little or no impact.As a result, we have discovered that an organic compound with a specific structure meets the requirements. Ta.

すなわち、本発明は、下記の熱伝達用流体を提供するも
のである：「分子式：Ｃ３Ｈ，、Ｆｎ（但し、ｍ＝１〜５．ｎ＝１〜５且っｍ＋ｎ＝５）で示
され且つ分子中に二重結合を１個有する有機化合物から
なる熱伝達用流体。」本発明で使用する代表的な化合物の主な物性は、以下の
通りである。That is, the present invention provides the following heat transfer fluid: "Molecular formula: C3H,, Fn (where m = 1 to 5, n = 1 to 5, and m + n = 5), and A heat transfer fluid consisting of an organic compound having one double bond in the molecule.'' The main physical properties of typical compounds used in the present invention are as follows.

１、Ｆ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ２（３，３，３−ｒ−リフルオ
ロ−１−プロペン）沸点　　　　　　−１７，０°Ｃ臨界温度　　　　１２６°Ｃ臨界圧力　　　　　４１ｋｇ／ｃ漬分子量　　　　　　９Ｑ、　　６５Ｉ１．Ｆ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ２（１，３３３−テトラフル
オロ−１−プロペン）ｄ１１点　　　　　　−１６，０°Ｃ臨界温度　　　　１２１°Ｃ臨界圧力　　　　　３つ、１ｋｇ／ｃ漬分子量　　　　
　１１４．０４ｍ、Ｈ３ＣＣＨ＝ＣＨ２（１，２，２トリフルオロ−１
−プロペン）４１１１点　　　　　　　　　　　　−１８，０℃臨界
温度　　　　１２１°Ｃ臨界圧力　　　　　４０．９ｋｇ／ｃｎ？分子量　　　
　　　６９．　０５ＴＶ、Ｈ，（、−ＣＨ＝ＣＨ２（２−モノフルオロ１−
プロペン）沸点　　　　　　−２４，０’Ｃ臨界温度　　　　１２３°Ｃ臨界圧力　　　　　４５．１　ｋｇ　／　ｃ面分１量　
　　　　　６０．　０７本発明において熱伝達用流体として使用するＣ３Ｈ０Ｆ
、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全く含まないので、オゾン層の破壊
問題を生じる危険性はない。1, F3C-CH=CH2 (3,3,3-r-lifluoro-1-propene) Boiling point -17,0°C Critical temperature 126°C Critical pressure 41kg/c Molecular weight 9Q, 65 I1. F3C-CH=CH2 (1,333-tetrafluoro-1-propene) d11 point -16,0°C Critical temperature 121°C Critical pressure 3, 1kg/c molecular weight
114.04 m, H3CCH=CH2(1,2,2trifluoro-1
-Propene) 4111 points -18.0℃ Critical temperature 121℃ Critical pressure 40.9kg/cn? molecular weight
69. 05 TV, H, (, -CH=CH2(2-monofluoro1-
Propene) Boiling point -24,0'C Critical temperature 123°C Critical pressure 45.1 kg / 1 amount for c side
60. 07 C3H0F used as heat transfer fluid in the present invention
Since the compounds represented by , do not contain any chlorine atoms or bromine atoms that affect the ozone layer, there is no risk of causing the problem of ozone layer destruction.

また、一方では、Ｃ３ＨｍＦ、で示される化合物は、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１１１１ａ度などの性
能において、バランスが取れている。On the other hand, the compound represented by C3HmF has excellent properties as a heat medium for heat pumps, and is well-balanced in performance such as coefficient of performance, refrigerating capacity, condensing pressure, and discharge 1111a degrees.

さらに、この化合物のθ１１点は、現在広く使用されて
いるＲ−１２，Ｒ−２２、Ｒ−１１４およびＲ５０２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１０°Ｃおよび凝縮温度３０から６’０’Ｃでの使用に適している。Furthermore, the θ11 point of this compound is close to that of R-12, R-22, R-114, and R502, which are currently widely used, so that it can be used under the conditions of use of these known heat transfer media, that is, the evaporation temperature is -20 to 10. °C and condensing temperatures from 30 to 6'0'C.

また、本発明においては、Ｃ３Ｈｎ、Ｆｏて示される化
合物を少なくとも含み、Ｒ−２２（ＣＨＣΩＦ２）、Ｒ
−３２（ＣＨ２Ｆ２）、Ｒ１２４（ＣＨ＝ＣＨ２Ｆ）、
Ｒ−１，２５（ＣＦ　３　ＣＦ　：ｉ　Ｈ）　、　　Ｒ
１３４ａ（ＣＨ＝ＣＨ２）、Ｒ−１４２ｂ（ＣＨ３ＣＣＱ　Ｆ２　）　、１４３ａ　（ＣＦ３　Ｃ
Ｈ３）およびＲ−１５２（ＣＨＦ２ＣＨ３）からなる群
から選はれた少なくとも一称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、蒸発潜熱の大きな冷媒を混合するこ
とにより、成績係数を向上させたり、或いは冷凍機油と
の溶解性を改善したりすることができる。Furthermore, the present invention includes at least compounds represented by C3Hn, Fo, R-22(CHCΩF2), R
-32 (CH2F2), R124 (CH=CH2F),
R-1,25(CF3CF:iH), R
134a (CH=CH2), R-142b (CH3CCQ F2), 143a (CF3C
A mixture comprising at least one member selected from the group consisting of H3) and R-152 (CHF2CH3) may be used as the heat transfer fluid. When using this mixture, the refrigeration capacity can be further improved by mixing a refrigerant with a low boiling point, the coefficient of performance can be improved by mixing a refrigerant with a large latent heat of vaporization, or the coefficient of performance can be improved by mixing a refrigerant with a large latent heat of vaporization. It is possible to improve the solubility with.

本発明で使用するＣ３Ｈ１ｎＦ１で示される化合物或い
はＣ，ＨｍＦｏで示される化合物とＲ２２、Ｒ−３２，
Ｒ−１２４，Ｒ−１２５，Ｒ１３４ａ、Ｒ−１４２ｂ、
Ｒ−１４３ａおよびＲ１５２ａ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。The compound represented by C3H1nF1 or the compound represented by C, HmFo used in the present invention and R22, R-32,
R-124, R-125, R134a, R-142b,
Mixtures with at least one of R-143a and R152a do not pose any problems with respect to general properties required for heat media for heat pumps (e.g. compatibility with lubricating oil, non-corrosion of materials, etc.). It has been confirmed that there are no.

発明の効果本発明による熱伝達用流体によれは、下記の様な顕著な
効果が達成される。Effects of the Invention The heat transfer fluid according to the present invention achieves the following remarkable effects.

（１）従来からＲ−１２，Ｒ−２２或いはＲ５０２を熱
媒体として使用してきたヒートポンプと同等具−トのサ
イクル性能が得られる。(1) Cycle performance equivalent to that of a heat pump that has conventionally used R-12, R-22 or R502 as a heat medium can be obtained.

（２）熱媒体としての優れた性能のゆえに、機器設計」
−も有利である。(2) Equipment design for its excellent performance as a heat transfer medium.”
- is also advantageous.

（３）仮に本発明による熱伝達用流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い。(3) Even if the heat transfer fluid according to the present invention is released into the atmosphere, there is no risk of ozone layer depletion.

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。EXAMPLES Examples and comparative examples are shown below to further clarify the features of the present invention.

実施例１熱媒体としてＦ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨ２（３，３３−トリフ
ルオロ−１−プロペン）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
°Ｃ２−５°Ｃ，５°Ｃおよび１０°Ｃとし、凝縮器に
おける凝縮温度を５０°Ｃとし、過熱度および過冷却度
をそれぞれ５°Ｃおよび３℃として、運転を行なった。Example 1 In a 1 horsepower heat pump that uses F3C-CH=CH2 (3,33-trifluoro-1-propene) as a heat medium, the evaporation temperature of the heat medium in the evaporator is set to -10
The operation was carried out at a temperature of 2-5°C, 5°C and 10°C, a condensation temperature of 50°C in the condenser, and a degree of superheating and a degree of supercooling of 5°C and 3°C, respectively.

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。In addition, as comparative examples, R, -12 (comparative example 1), R-2
The heat pump was operated under the same conditions as above using R-502 (Comparative Example 2) and R-502 (Comparative Example 3) as heat transfer media.

これらの結果から、成績係数（ｃ　ｏ　ｐ）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）。From these results, the coefficient of performance (c o p) and the refrigeration effect were determined using the following equations (see the Mollier diagram shown in FIG. 1).

Ｃ０Ｐ−（ｈ＋　　　ｈａ　）／　（ｈ２　ｈ、＋　）
冷凍効果−り、−ｈ４ｈｌ・・・蒸発器出口の作動流体のエンタルピーｈ２・
・・凝縮器入口の作動流体のエンタルピーｈ４・・・蒸
発器入口の作動流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ザイクルの回路図を第２図に示す。C0P-(h+ha)/(h2h,+)
Refrigeration effect, -h4 hl... Enthalpy of working fluid at the evaporator outlet h2.
...Enthalpy of the working fluid at the inlet of the condenser h4...Enthalpy of the working fluid at the inlet of the evaporator A circuit diagram of the refrigeration cycle used in the present example and the comparative example is shown in FIG.

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。The calculation results of COP and refrigerating capacity are shown in FIG. 3 and FIG. 4, respectively, in comparison with the results of Comparative Examples 1 to 3.

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（ＣＯＰｎ）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。The coefficient of performance shown in Figure 3 is obtained by dividing the measured value (COPA) of each heat medium by the measured value (COPn) at an evaporation temperature of 5°C when R-22 is used as the heat medium. . In particular, the results of the heat transfer medium according to the present invention are “○”
It is shown by .

また、第４図に示す冷凍能力は、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（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。In addition, the refrigerating capacity shown in Fig. 4 is a measured value (capacity B) at an evaporation temperature of 5°C when R-22 is used as a heat medium.
It is calculated by dividing the measured value (ability A) of each heat medium. The results of the heat transfer medium according to the present invention are also indicated by "○".

第３図から明らかな様に、本実施例による作動流体は、
ＣＯＰ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、Ｒ１２よりも高めの値を示している
。As is clear from FIG. 3, the working fluid according to this example is
Regarding COP, it shows a value as good as R-12 and R22. Furthermore, as is clear from Figure 4,
Regarding the refrigeration effect, it shows a higher value than R12.

また、蒸発温度５°Ｃにおける凝縮圧力および圧縮機吐
畠温度の比較結果を第１表に示す。Table 1 also shows the comparison results of the condensing pressure and compressor discharge temperature at an evaporation temperature of 5°C.

第１表凝縮圧力　　　　吐出温度（ｋｇ／　ｃｒ？ｌ−Ａ　）　　　　　（°Ｃ）実施例
１　　　　９　　　　　　５１比較例１　　　　１２　　　　　　　５９比較例２　　
　　２０　　　　　　　７３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。Table 1 Condensing pressure Discharge temperature (kg/cr?l-A) (°C) Example 1 9 51 Comparative example 1 12 59 Comparative example 2
20 73 Comparative Example 3 22 The condensation pressure and discharge temperature of the heat medium according to this example are R
-12, which is advantageous in terms of device design.

以上の結果から、Ｒ３（、−ＣＨ＝ＣＨ，、を熱媒体と
して使用する本発明においては、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
ートポンプと同等以」二のサイクル性能か得られており
、本発明は、機器設計トからも：酊利であることが、明
らかである。From the above results, in the present invention using R3 (, -CH=CH,, as a heat medium), it is possible to achieve a heat pump that is equivalent to or better than a heat pump that uses R-12, R-22, and R502, which have been widely used in the past. It is clear that the present invention is advantageous in terms of equipment design.

実施例２熱媒体としてＦ３Ｃ−ＣＨ＝ＣＨＦ　（１，３゜３．３
−テトラフルオロ−１−プロペン）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
。Example 2 F3C-CH=CHF (1,3°3.3
The heat pump was operated in the same manner as in Example 1, except that the evaporation temperature of the heat medium in the evaporator was 5°C.

成績係数および冷凍能力を下記第２表に示す。The coefficient of performance and freezing capacity are shown in Table 2 below.

何れの数値も、Ｒ−２２を熱媒体とした場合の蒸発温度
５℃における測定値（ＣＯＰＢおよび冷凍能力、３）に
より本発明熱媒体の測定値（ＣＯＰＡおよび冷凍能力Ａ
）を除した数値で示しである。Both values are based on the measured values (COPB and refrigerating capacity, 3) of the heat transfer medium of the present invention (COPA and refrigerating capacity, A
).

第２表実施例２　　Ｒ−１２Ｒ−５０２ＣＯＰＡ／Ｃ０ＰＢ　１．０１１．０２　０．９２能力
Ａ　／能力Ｂ　　　　　　Ｏ，４３０，６１１，０３実
施例３熱媒体としてＨ３Ｃ−ＣＦ＝ＣＦ２　　（１，２゜２−
トリフルオロ−１−プロペン）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。Table 2 Example 2 R-12R-502 COPA/C0PB 1.011.02 0.92 Capacity A / Capacity B O,430,611,03 Example 3 H3C-CF=CF2 (1,2° 2-
The heat pump was operated in the same manner as in Example 1, except that the evaporation temperature of the heat medium in the evaporator was 5°C.

成績係数および冷凍能力を下記第３表に示す。The coefficient of performance and freezing capacity are shown in Table 3 below.

何れの数値も、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（　Ｃ　Ｏ　Ｐ　Ｂおよび冷凍能
力）、）により本発明熱媒体のＡ１す定ｆｉｉｆｆ（Ｃ
ＯＰＡおよび冷凍能力Ａ）を除した数値で示しである。Both values are based on the A1 constant fiiff (C
It is expressed as a value obtained by dividing OPA and refrigeration capacity A).

第３表実施例３　　Ｒ−１２　　Ｒ−５０２ＣＯＰＡ／ＣＯＰＢ　１．　００　：１．、　０２　　
０．　９２能力Ａ　／能力Ｂ　　　　　　Ｏ．４４０．
６１　　　　　　１．０３実施例４熱媒体としてＨ３Ｃ−ＣＦ＝Ｃり，（２−モノフルオロ
−１−プロペン）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。Table 3 Example 3 R-12 R-502 COPA/COPB 1. 00:1. , 02
0. 92 Ability A/Ability B O. 440.
61 1.03 Example 4 Example 1 except that H3C-CF=C, (2-monofluoro-1-propene) was used as the heat medium and the evaporation temperature of the heat medium in the evaporator was 5°C. The heat pump was operated in the same manner.

成績係数および冷凍能力を下記第４表に示す。The coefficient of performance and freezing capacity are shown in Table 4 below.

何れの数値も、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（ｃｏｐ．３および冷凍能ソバ）
により本発明熱媒体の測定値（　Ｃ　Ｏ　Ｐ　Ａおよび
冷凍能力Ａ）を除した数値で示しである。All values are measured values at an evaporation temperature of 5°C when R-22 is used as a heat medium (cop. 3 and freezing capacity buckwheat)
It is shown as a value obtained by dividing the measured values (C O P A and refrigerating capacity A) of the heat transfer medium of the present invention by.

第４表実施例４　　Ｒ−１２　　Ｒ−５０２ＣＯＰＡ／ＣＯＰＢ　１．　０３　１．　０２　　０．
　９２能力Ａ　／能力Ｂ　　　　　　　Ｏ．５３　　　
　０．６１　　　　　　１．０３実施例５熱媒体としてＦ３Ｃ−ＣＦ＝ＣＨ２を使用する以外は実
施例１と同様にして、ヒートポンプの運転を行なったと
ころ、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。Table 4 Example 4 R-12 R-502 COPA/COPB 1. 03 1. 02 0.
92 Ability A/Ability B O. 53
0.61 1.03 Example 5 A heat pump was operated in the same manner as in Example 1 except that F3C-CF=CH2 was used as the heat medium, and almost the same results as in Example 1 were obtained. .

[Brief explanation of the drawing]

第１図は、実施例において成績係数（ＣＯＰ）および冷
凍効果求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１および比較例１〜３にょる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）FIG. 1 is a Mollier diagram used to determine the coefficient of performance (COP) and refrigeration effect in the examples. FIG. 2 is a circuit diagram of a refrigeration cycle used in this example and a comparative example. FIG. 3 is a graph showing cops in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. FIG. 4 is a graph showing the refrigerating capacity of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. (that's all)

Claims

[Claims] 1. A thermal compound consisting of an organic compound having the molecular formula: C_3H_mF_n (where m=1 to 5, n=1 to 5, and m+n=6) and having one double bond in its molecular structure. Medium.