特許 5987497 フッ素化エーテルを含む熱伝達作動媒体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5987497

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】フッ素化エーテルを含む熱伝達作動媒体

(51)【国際特許分類】

   C09K 5/04 20060101AFI20160825BHJP

   C10M 101/02 20060101ALI20160825BHJP

   C10M 105/06 20060101ALI20160825BHJP

   C10M 105/04 20060101ALI20160825BHJP

   C10M 105/32 20060101ALI20160825BHJP

   C10M 107/24 20060101ALI20160825BHJP

   C10M 107/34 20060101ALI20160825BHJP

   C10N 40/30 20060101ALN20160825BHJP

【ＦＩ】

   C09K5/04 E

   C09K5/04 F

   C10M101/02

   C10M105/06

   C10M105/04

   C10M105/32

   C10M107/24

   C10M107/34

   C10N40:30

【請求項の数】16

【全頁数】41

(21)【出願番号】特願2012-143806(P2012-143806)

(22)【出願日】2012年6月27日

(65)【公開番号】特開2014-5419(P2014-5419A)

(43)【公開日】2014年1月16日

【審査請求日】2015年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002200

【氏名又は名称】セントラル硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100152593

【弁理士】

【氏名又は名称】楊井 清志

(72)【発明者】

【氏名】西口 祥雄

(72)【発明者】

【氏名】岡本 覚

(72)【発明者】

【氏名】佐久 冬彦

【審査官】 菅野 芳男

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５１７９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１７９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０７−５０７３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３１８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３１９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０６８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９０２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０１４２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１０４１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１００８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２１１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１０−５０６９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３９３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１７９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５００４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３１９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４９３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ ５／０４

Ｃ１０Ｍ １０１／０２

Ｃ１０Ｍ １０５／０４

Ｃ１０Ｍ １０５／０６

Ｃ１０Ｍ １０５／３２

Ｃ１０Ｍ １０７／２４

Ｃ１０Ｍ １０７／３４

Ｃ１０Ｎ ４０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱伝達装置における、２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンまたはトランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンのみからなる熱伝達媒体の使用方法であって、
該熱伝達装置が、ヒートポンプサイクルを用いて６０℃以上の水または１００℃以上の水蒸気を生成する熱伝達装置である、
熱伝達媒体の使用方法。

【請求項2】

熱伝達媒体が、２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンのみからなる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

熱伝達媒体が、トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンのみからなる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

熱伝達媒体が、さらに、鉱物油（パラフィン系油またはナフテン系油）または合成オイルのアルキルベンゼン類（ＡＢ）、ポリ（アルファ−オレフィン）、エステル類、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）、ポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）およびそれらの組合せから選択される潤滑剤を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

熱伝達媒体が、さらに、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）およびポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）から選択される潤滑剤を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

ヒートポンプサイクルを凝縮温度８５〜１３０℃で作動させる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンまたはトランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンのみからなる熱伝達媒体、を含有し、
ヒートポンプサイクルを用いて、６０℃以上の水または１００℃以上の水蒸気を生成する、熱伝達装置。

【請求項8】

熱伝達媒体が、２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンのみからなる、請求項６に記載の熱伝達装置。

【請求項9】

熱伝達媒体が、トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンのみからなる、請求項６に記載の熱伝達装置。

【請求項10】

熱伝達媒体が、さらに、鉱物油（パラフィン系油またはナフテン系油）または合成オイルのアルキルベンゼン類（ＡＢ）、ポリ（アルファ−オレフィン）、エステル類、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）、ポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）およびそれらの組合せから選択される潤滑剤を含む、請求項６から請求項８のいずれかに記載の熱伝達装置。

【請求項11】

熱伝達媒体が、さらに、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）およびポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）から選択される潤滑剤を含む、請求項６から請求項８のいずれかに記載の熱伝達装置。

【請求項12】

ヒートポンプサイクルを凝縮温度８５〜１３０℃で作動させる、請求項６から請求項１０のいずれかに記載の熱伝達装置。

【請求項13】

２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンのみからなる、ヒートポンプシステムによる６０℃以上の給湯または１００℃以上の水蒸気生成用熱伝達媒体。

【請求項14】

トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンのみからなる、ヒートポンプシステムによる６０℃以上の給湯または１００℃以上の水蒸気生成用熱伝達媒体。

【請求項15】

さらに、鉱物油（パラフィン系油またはナフテン系油）または合成オイルのアルキルベンゼン類（ＡＢ）、ポリ（アルファ−オレフィン）、エステル類、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）、ポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）およびそれらの組合せから選択される潤滑剤を含む、請求項１３または請求項１４に記載の熱伝達媒体。

【請求項16】

さらに、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）およびポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）から選択される潤滑剤を含む、請求項１３または請求項１４に記載の熱伝達媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フッ素化エーテルを主成分として含む熱伝達作動媒体およびその使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、代替フロン等の温室効果ガス排出量を規制する京都議定書が発効し、現在温室効果ガスは排出が制限されている。このため、温室効果ガスを抑制する未利用エネルギーの活用による廃熱発電の開発は重要な課題となっている。鉄鋼・石油・化学・セメント・紙パルプ・窯業・バイオマス等の各種産業から発生する廃熱またはガスタービン、エンジン等の原動機からの廃熱等中低温度の廃ガス、温水廃熱は今日十分には利用されているとはいいがたい。

【0003】

一般に作動媒体として有機化合物を用いる有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）は、作動媒体を外部に排出しない閉鎖ランキンサイクルであり、作動媒体を気化させる蒸発器と、発電機、膨張機、凝縮器及び再循環用ポンプ等から構成される。ランキンサイクルは、ポンプにおける断熱圧縮、定圧加熱（蒸発）、断熱膨張、定圧冷却（凝縮）の４つの過程を経て回転する。定圧加熱過程において外部熱源と熱交換し、気化した作動媒体が膨張機に運ばれ、断熱膨張しエネルギー（仕事）を外部に与え、電気エネルギー等として取り出される。

【0004】

従来、ランキンサイクルの作動媒体としては、水が用いられ、古くから実用化されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、水は凝固点が０℃と高く、蒸気比体積が非常に大きいために、使用温度範囲が比較的低温（約２００℃以下）の熱源を使用する場合は、設備が大きくなり、またサイクル効率が低下するという欠点を有する。

【0005】

このような背景のもと、低温発熱技術として、水より沸点の低い有機化合物を作動媒体として用いる有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）について種々の検討がなされており、中でも、有機ランキンサイクル用の作動媒体として、有機フッ素化合物を用いる技術が提案されている。

【0006】

例えば、特許文献２には、ＣＦ₃ＣＦ₂（ＣＯ）ＣＦ（ＣＦ₃）₂等のフッ化ケトン類を作動媒体として用いることが開示されている。また、特許文献３には、燃料電池から廃熱を利用する有機ランキンサイクルシステムの作動媒体として、４−トリフルオロメチル−１，１，１，３，５，５，５−ヘプタフルオロ−２−ペンテンを含む有機フッ素化合物が開示されている。

【0007】

また、特許文献４には、１，１，２，２−テトラフルオロ−２，２，２−トリフルオロエチルエーテルを主剤とし炭素数１〜４のアルコールを混合した作動媒体をランキンサイクル等に用いることが開示されている。また、特許文献５には、Ｃ₄Ｆ₉Ｃ₂Ｈ₅等のＨＦＣ類をランキンサイクル等熱サイクル用熱媒として用いることが開示されている。

【0008】

また、特許文献６には、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、モノクロロノナフルオロペンテン等のフルオロオレフィン類を作動媒体として用いる有機ランキンサイクルが開示されている。

【0009】

フッ素を分子中に含有する化合物は、作動媒体として、ＯＲＣ以外にも、多くの商業上および工業上の応用において広範囲にわたる用途が見出されている。蒸気圧縮サイクルは、冷凍装置、空調装置、給湯装置における冷却または加熱を達成するために、最も一般的に用いられている方法のうちの一つである。

【0010】

一般に蒸気圧縮サイクル（蒸気圧縮冷凍サイクルまたはヒートポンプサイクルとも呼ぶことがある）は、作動媒体を外部に排出しない閉鎖サイクルであり、作動媒体を気化させる蒸発器と、蒸気を昇圧させる圧縮機、蒸発器より高い温度および高い圧力の条件下で作動媒体を凝縮させる凝縮器及び絞り膨張器（膨張弁と呼ぶことがある）等から構成される。蒸気圧縮サイクルは、定圧加熱（蒸発）、圧縮機における断熱圧縮断熱膨張、定圧冷却（凝縮）、絞り膨張器による断熱膨張の４つの過程を経て回転する。

【0011】

蒸気圧縮サイクルの作動媒体としては、フッ素および塩素を含有する作動媒体であるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）またはハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）が従来使用されてきたが、オゾン層保護の観点から、段階的に使用が廃止されつつある。現在では、これらの代替作動流体として、塩素を含有しないハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）が主に使用されている。

【0012】

しかしながら、ＨＦＣは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が大きく、温暖化への寄与が非常に大きいと懸念されている。このため、地球温暖化係数の低い作動流体として、含フッ素不飽和化合物であるハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）が代替作動流体として提案されている。

【0013】

例えば、特許文献７には、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ）とポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）潤滑剤を含む組成物を自動車空調装置の作動媒体として用いることが開示されている。

【0014】

また、特許文献８には、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンまたは１，３，３，３−テトラフルオロプロペンなどのテトラフルオロプロペンとジフルオロメタンの混合組成物を低温冷凍機の作動流体として用いることが開示されている。また、特許文献９または１０には、三成分系の作動流体の第一成分として、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含有する組成物を空調システム用作動流体として使用することが開示されている。

【0015】

また、特許文献８には、２，３，３，３−テトラフルオロプロペンまたは１，３，３，３−テトラフルオロプロペンなどのテトラフルオロプロペンとジフルオロメタンの混合組成物を低温冷凍機の作動流体として用いることが開示されている。また、特許文献９または１０には、三成分系の作動流体の第一成分として、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含有する組成物を空調システム用作動流体として使用することが開示されている。

【0016】

ヒートパイプなどの熱交換器に封入した作動媒体の蒸発潜熱を利用して半導体素子や電子機器等を冷却する沸騰冷却型の熱交換器が知られている。

【0017】

ヒートパイプとは、パイプ状の容器の一端を蒸発部とし、他端を凝縮部として熱を伝える伝熱素子である。原理としては、パイプの一端が温められると、そこで作動媒体が蒸発して熱を吸収する。次いで、蒸発した気体はパイプの中を拡散し、低温部となる他端で潜熱を放出し凝縮する。作動媒体（液体）は重力や毛管力で再びパイプの高温部となる一端へ戻り高温部から低温部へ熱が輸送される。

【0018】

オゾン層破壊の恐れがなく、地球温暖化係数が小さいなど環境への負荷が小さい炭化水素系の作動媒体がヒートパイプに使用されている。例えば、特許文献１１には、ｎ−ペンタンなどの炭化水素類をアルミニウム製のヒートパイプの作動媒体として使用することが開示されている。

【0019】

また、その他の代替する作動媒体として、ＨＦＣまたはＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）系の化合物をヒートパイプ用の作動媒体として用いる各種検討がされている。例えば、特許文献１２には、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）と１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル（ＨＦＥ−３４７ｐｃ−ｆ）との混合物からなる作動媒体が封入されており、作動媒体におけるＨＦＣ−１３４ａとＨＦＥ−３４７ｐｃ−ｆとの混合比率が、常温においてＨＦＣ−１３４ａ、１００ｖｏｌ％に対して、ＨＦＥ−３４７ｐｃ−ｆが０．５〜１．５ｖｏｌ％であるヒートパイプが開示されている。

【0020】

沸騰冷却器とは、内部に作動媒体が充填された耐圧性を有する密閉容器であり、容器の一端を半導体などの被冷却物と接している部分を蒸発部とし、他端を空気または水などの被加熱流体と接している部分を凝縮部として、熱を伝える熱交換器である。原理としては、沸騰冷却器と接している高温熱源から沸騰冷却器の蒸発部に熱が加えられると沸騰冷却器内部の作動液が蒸発して熱を吸収する。次いで、蒸発した気体は沸騰冷却器の中を拡散し、被加熱流体へと放熱する凝縮部で凝縮潜熱を放出し液体へ戻る。作動媒体（液体）は重力や毛管力で再び蒸発部へ戻り高温部から低温部へ熱が輸送される。

【0021】

例えば、特許文献１３には、具体的な作動媒体名の記載はないが、フルオロカーボン系作動媒体を封入した沸騰冷却器について、ダイオードまたはトランジスタ等の発熱素子を冷却するための沸騰冷却器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0022】

【特許文献1】米国特許第３，３９３，５１５号

【特許文献2】特表２００７／５２０６６２号公報

【特許文献3】特表２００８／５０６８１９号公報

【特許文献4】国際公開２００７／１０５７２４号パンフレット

【特許文献5】国際公開２００８／１０５４１０号パンフレット

【特許文献6】米国特許第２０１０／０１３９２７４Ａ１

【特許文献7】特表２００７／５３５６１１号公報

【特許文献8】特開２０１０／４７７５４号公報

【特許文献9】特開２０１１／１６８７８１号公報

【特許文献10】特開２０１１／２５６３６１号公報

【特許文献11】特開２００１−５５５６４号公報

【特許文献12】特開２０１０−６５８７９号公報

【特許文献13】特開２００３−１９７８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0023】

特許文献１〜６において、５０〜２００℃程度の中低温度の熱回収を目的として、これまで数多くの有機ランキンサイクル用又はヒートポンプサイクル用作動媒体について提案されているが、不燃性、環境への負荷、熱サイクル特性（発電サイクル効率）など、性能の観点から総合的に未だ十分なものではなく、更なる性能の向上が望まれている。

【0024】

また、現在、有機ランキンサイクル用作動媒体などに用いられる熱サイクル用作動媒体として、例えば、１,１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１,１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）、１，１−ジクロロ−２，２，２−トリフルオロエタン（ＨＣＦＣ−１２３）等の作動媒体が挙げられる。しかし、これらの化合物は、非常に大きい地球温暖化係数を有する点またはオゾン層破壊の観点から環境への負荷が大きいため、将来永続的に使用することが懸念されている。

【0025】

特許文献７〜１０において、低ＧＷＰの作動流体を用いた蒸気圧縮サイクルによる空調装置について提案されており、いずれも空調用途（冷房、暖房）に適した作動媒体であるが、給湯または水蒸気生成用のヒートポンプサイクルへの適用事例の記載はなく、これら用途に適した作動媒体とは言い難い。

【0026】

特許文献１１において、低ＧＷＰの炭化水素を作動媒体として用いたヒートパイプについて提案されているが、例示されている作動媒体ｎ−ペンタンは、引火点が−４９℃と非常に低く、引火性が強い。また、特許文献１２において、ＨＦＣ−１３４ａとＨＦＥ−３４７ｐｃ−ｆの混合組成物を作動流体とするヒートパイプについて提案されており、不燃性の作動媒体であるが、ＧＷＰが大きいため、将来永続的に使用することが懸念されている。

【0027】

特許文献１３において、フルオロカーボンを作動媒体として用いた沸騰冷却器について提案されているが、作動媒体の具体的な例示はされていない。

【0028】

本発明の目的は、不燃性または微燃性かつ環境への負荷が小さく、熱サイクル特性および熱伝達特性を更に改良した、新規な熱伝達作動媒体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0029】

［発明１］
すなわち、本発明は、炭素数２〜６のフッ素化エーテルを含む、熱伝達作動媒体である。

【0030】

［発明２］
フッ素化エーテルが、
１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン、
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、
１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、
２,２，２−トリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、
３Ｈ−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、
２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、
ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン、
１，２，２，２−テトラフルオロエチルメチルエーテル、
ヘプタフルオロプロピル−１，２，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、
ジフルオロメチルプロピル−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルエーテル、
１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、
オクタフルオロ−３−メトキシプロペン、
トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン、
シス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン、
１，２−ジクロロトリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、
２，２，３−トリフルオロ−４−（トリフルオロメチル）−１，３−ジオキソール、
１，３，３，４，４−ペンタフルオロ−２−メトキシシクロブテン
１，１，３，３−テトラフルオロジメチルエーテル、
ペンタフルオロエチルメチルエーテル、
１，２，２，２−テトラフルオロエチルジフルオロメチルエーテル、
２，２−ジフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、
ペンタフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、
ジフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、
ヘプタフルオロイソプロピルメチルエーテル、
ペンタフルオロエチルエチルエーテル、
エチルトリフルオロメチルエーテル、
２，２，２−トリフルオロエチルメチルエーテル、
ビス(フルオロメチル)エーテル、
１，１−ジフルオロエチルメチルエーテル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、
２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、
ｔ−ブチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、
２，２−ジフルオロエチルメチルエーテル、
ｎ−ブチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、
メチルヘキサフルオロイソプロピルエーテル、
１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピルメチルエーテル、
２，２，２−トリフルオロエチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、
１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロ−２−（フルオロメトキシメチル）−プロパン、
２−クロロ−１，１，２−トリフルオロエチルジフルオロメチルエーテル、
１，２，２，２−テトラクロロ−１−フルオロエチルメチルエーテル、
ペンタフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル、
ヘプタフルオロプロピルトリフルオロビニルエーテル、
エチルトリフルオロビニルエーテル、
２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルビニルエーテル、
３，３，４，４−テトラフルオロ−１，２−ジメトキシシクロブテン
からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、熱伝達媒体。

【0031】

［発明３］
フッ素化エーテルが、
１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン、
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、
１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、
２,２，２−トリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、
３Ｈ−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、
２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、
ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン、
１，２，２，２−テトラフルオロエチルメチルエーテル、
ヘプタフルオロプロピル−１，２，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、
ジフルオロメチルプロピル−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルエーテル、
１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、
オクタフルオロ−３−メトキシプロペン、
トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン
２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメチルエーテル
からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、熱伝達媒体。

【0032】

［発明４］
フッ素化エーテルが、
１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン、
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、
１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、
２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、
ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン
トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン
２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメチルエーテル
からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、熱伝達媒体。

【0033】

［発明５］
フッ素化エーテルを、少なくとも５０質量％以上含む、熱伝達媒体。

【0034】

［発明６］
さらに、
トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））、
シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ））、
トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））、シス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｚ））、
２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）
からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物を含む、熱伝達媒体。

【0035】

［発明７］
さらに、
トランス−１−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、
シス−１−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、
２−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、
トランス−２−ブロモ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、
シス−２−ブロモ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン
トランス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、
シス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、
トランス−１−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、
シス−１−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、
トランス−１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、
シス−１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、
トランス−２−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、
シス−２−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン
からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物を含む、熱伝達媒体。

【0036】

［発明８］
さらに、
１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−メチルプロペン、
１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロペン、
トランス−２−クロロ−１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロ−２−ブテン、
シス−２−クロロ−１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロ−２−ブテン、
トランス−２−クロロ−ヘプタフルオロ−２−ブテン、
シス−２−クロロ−ヘプタフルオロ−２−ブテン、
トランス−１−クロロ−２−フルオロエチレン、
シス−１−クロロ−２−フルオロエチレン、
１,１−ジクロロ−２,２−ジフルオロエチレン、
１,２−ジクロロ−１,２−ジフルオロエチレン、
１,２−ジクロロ−１−フルオロエチレン、
１,１−ジクロロ−２−フルオロエチレン、
トランス−１−クロロ−２−フルオロプロペン、
３−クロロ−２−フルオロプロペン、
２−クロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、
２−クロロ−３−フルオロプロペン、
トランス−１,２−ジクロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、
シス−１,２−ジクロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、
トランス−１,２−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、
シス−１,２−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、
１,１−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、
トランス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、
シス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、
２−クロロ−ペンタフルオロプロペン、
３−クロロ−ペンタフルオロプロペン、
トランス−１,３−ジクロロ−３,３−ジフルオロプロペン、
シス−１,３−ジクロロ−３,３−ジフルオロプロペン、
からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物を含む、熱伝達媒体。

【0037】

［発明９］
さらに、
１,１−ジフルオロ−２−ビニルシクロプロパン、
パーフルオロシクロヘキセン、
からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物を含む、熱伝達媒体。

【0038】

［発明１０］
さらに、
３,３,３−トリフルオロプロピン、
１−クロロ−３,３,３−トリフルオロプロピン、
１−ブロモ−３,３,３−トリフルオロプロピン、
１,１,１−トリフルオロ−２−ブチン、
３,３,４,４,５,５,５−ヘプタフルオロペンチン、
３,４,４,４−テトラフルオロ−３−（トリフルオロメチル）−１−ブチン、
からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物を含む、熱伝達媒体。

【0039】

［発明１１］
さらに、
ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、
１，１，１，２，２−ペンタフルオロエタン(ＨＦＣ−１２５)、
１，１，１，２−テトラフルオロエタン(ＨＦＣ−１３４ａ)、
１，１−ジフルオロエタン(ＨＦＣ−１５２ａ)、
１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ−２３６ｆａ）、
１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）、
１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ）、
１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｃａ）、
１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ）、
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソブタン（ＨＦＣ−３５６ｍｍｚ）、
１，１，１，２，２，３，４，５，５，５−デカフルオロペンタン（ＨＦＣ−４３−１０−ｍｅｅ）
からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物を含む、熱伝達媒体。

【0040】

［発明１２］
さらに、炭素数３〜８の飽和炭化水素を熱伝達媒体中に、５質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0041】

［発明１３］
飽和炭化水素が、ブタン、イソブタン、ネオペンタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物である、熱伝達媒体。

【0042】

［発明１４］
さらに、炭素数が１〜４のアルコールを作動媒体中に５質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0043】

［発明１５］
さらに、水を１０質量％以下含む、熱伝達媒体。

【0044】

［発明１６］
さらに、二酸化炭素を１０質量％以下含む、請求項１から１５の何れかの熱伝達媒体。

【0045】

［発明１７］
１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタンを５０質量％〜９９質量％およびＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0046】

［発明１８］
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを５０質量％〜９９質量％およびＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0047】

［発明１９］
オクタフルオロ−３−メトキシプロペンを５０質量％〜９９質量％およびＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0048】

［発明２０］
３Ｈ−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテルを５０質量％〜９９質量％およびＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0049】

［発明２１］
ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパンを５０質量％〜９９質量％およびＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｚ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0050】

［発明２２］
１，２，２，２−テトラフルオロエチルメチルエーテルを５０質量％〜９９質量％およびＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｚ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0051】

［発明２３］
ヘプタフルオロプロピル−１，２，２，２−テトラフルオロエチルエーテルを５０質量％〜９９質量％およびＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｚ）を１質量％〜５０質量％含む、熱伝達媒体。

【0052】

［発明２４］
さらに、潤滑剤を含む、熱伝達媒体。

【0053】

［発明２５］
潤滑剤が、鉱物油（パラフィン系油またはナフテン系油）または合成オイルのアルキルベンゼン類（ＡＢ）、ポリ（アルファ−オレフィン）、エステル類、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）、ポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）およびそれらの組合せから選択される、熱伝達媒体。

【0054】

［発明２６］
さらに、安定剤を含む、熱伝達媒体。

【0055】

［発明２７］
安定剤が、ニトロ化合物、エポキシ化合物、フェノール類、イミダゾール類、アミン類、ジエン系化合物類、ホスフェート類等およびそれらの組合せから選択される、熱伝達媒体。

【0056】

［発明２８］
さらに、難燃剤を含む、熱伝達媒体。

【0057】

［発明２９］
難燃剤が、ホスフェート類、ハロゲン化芳香族化合物、フッ素化ヨードカーボン、フッ素化ブロモカーボン等およびそれらの組合せから選択される、熱伝達媒体。

【0058】

［発明３０］
上述の熱伝達媒体を含有している熱伝達装置。

【0059】

［発明３１］
熱伝達装置における、熱伝達媒体の使用。

【0060】

［発明３２］
ランキンサイクルまたはその変法を用いて熱から動力を発生させるように構成されてなる熱伝達装置。

【0061】

［発明３３］
ランキンサイクルまたはその変法を用いて動力を発生させる際に、産業用排熱を利用するの熱伝達装置。

【0062】

［発明３４］
冷却装置である、熱伝達装置。

【0063】

［発明３５］
業務用空調システム、業務用冷蔵庫システム、業務用冷凍庫システムからなる群より選択される熱伝達装置。

【0064】

［発明３６］
沸騰冷却システムである、熱伝達装置。

【0065】

［発明３７］
自動車用パワーコントロールユニット冷却システムまたはＣＰＵ冷却システムである、熱伝達装置。

【0066】

［発明３８］
加熱装置である、熱伝達装置。

【0067】

［発明３９］
ヒートポンプサイクルまたはその変法を用いて、６０℃以上の水を生成する熱伝達装置。

【0068】

［発明４０］
ヒートポンプサイクルまたはその変法を用いて、１００℃以上の水蒸気を生成する熱伝達装置。

【0069】

［発明４１］
上述の熱伝達媒体を含有している吸収式ヒートポンプシステム。

【0070】

［発明４２］
吸収剤が、エーテル類、エステル類、ポリオール類、アミド類、アミン類、イミド類、ケトン類、アルデヒド類、ニトリル類からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物である、吸収式ヒートポンプシステム。

【0071】

［発明４３］
吸収剤が、ジメチルラウリルアミン、Ｎ−メチルジシクロヘキシルアミン、キノリン、モノエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコール、エチルアセトアセテート、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、シクロヘキサノン、イソホロン、アセトニルアセトン、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、ホウ酸トリグリコールエーテルエステル、ｎ−ヘプトアルデヒド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリドン、１，３−ジプロピル−２−イミダゾリドンからなる群より選ばれる少なくとも１種からなる化合物である、吸収式ヒートポンプシステム。

【発明の効果】

【0072】

本発明の熱伝達媒体によれば、不燃性または微燃性で、環境への影響が小さく、かつ、熱伝達特性に優れた作動媒体を提供することができる。本発明の好ましい作動媒体は、現在使用されている多くのハイドロフルオロアルカンと比較して、地球温暖化には実質上寄与しない。

【図面の簡単な説明】

【0073】

【図1】本発明に係る作動媒体を適用可能な有機ランキンサイクルの概略図である。

【図2】ランキンサイクルにおける作動媒体の状態変化を圧力−比エンタルピー線図（Ｐ−ｈ線図）上に記載したサイクル図である。

【図3】本発明に係る作動媒体を適用可能なヒートポンプサイクルの概略図である。

【図4】蒸気圧縮サイクルにおける作動媒体の状態変化を圧力−比エンタルピー線図（Ｐ−ｈ線図）上に記載したサイクル図である。

【図5】本発明の実施例１におけるＴｓ線図である。

【図6】本発明の実施例１におけるＰ−ｈ線図である。

【図7】本発明の実施例２におけるＴｓ線図である。

【図8】本発明の実施例２におけるＰ−ｈ線図である。

【図9】本発明の実施例３におけるＴｓ線図である。

【図10】本発明の実施例３におけるＰ−ｈ線図である。

【図11】本発明の実施例４におけるＴｓ線図である。

【図12】本発明の実施例４におけるＰ−ｈ線図である。

【図13】本発明の実施例５におけるＴｓ線図である。

【図14】本発明の実施例５におけるＰ−ｈ線図である。

【図15】本発明の比較例１におけるＴｓ線図である。

【図16】本発明の比較例１におけるＰ−ｈ線図である。

【図17】本発明の比較例２におけるＴｓ線図である。

【図18】本発明の比較例２におけるＰ−ｈ線図である。

【図19】本発明の実施例６におけるＰ−ｈ線図である。

【図20】本発明の実施例７におけるＰ−ｈ線図である。

【図21】本発明の実施例８におけるＰ−ｈ線図である。

【図22】本発明の実施例９におけるＰ−ｈ線図である。

【図23】本発明の実施例１０におけるＰ−ｈ線図である。

【図24】本発明の比較例３におけるＰ−ｈ線図である。

【図25】本発明の比較例４におけるＰ−ｈ線図である。

【図26】実施例９，１０及び比較例５に用いた実験装置の概略図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0074】

本発明における「熱伝達媒体」は、特定のフッ素化エーテルを含有するものであり、フッ素化エーテル単独のみならず、必要に応じて添加される潤滑剤、安定剤、難燃剤等の添加剤を含んだものも意味する。なお、本明細書において、「熱伝達媒体」は適宜、熱サイクル用作動媒体または単に作動媒体と呼ぶことがある。

【0075】

本発明の熱伝達媒体は、特定のフッ素化エーテルのいずれかを少なくとも１つ以上含むことを特徴としている。具体的に、１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン、２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、２,２，２−トリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、３Ｈ−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル、ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン、１，２，２，２−テトラフルオロエチルメチルエーテル、ヘプタフルオロプロピル−１，２，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、ジフルオロメチルプロピル−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルエーテル、１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル、オクタフルオロ−３−メトキシプロペン、トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン、シス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン、１，２−ジクロロトリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、２，２，３−トリフルオロ−４−（トリフルオロメチル）−１，３−ジオキソール、１，３，３，４，４−ペンタフルオロ−２−メトキシシクロブテン１，１，３，３−テトラフルオロジメチルエーテル、ペンタフルオロエチルメチルエーテル、１，２，２，２−テトラフルオロエチルジフルオロメチルエーテル、２，２−ジフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル、ペンタフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、ジフルオロメチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、ヘプタフルオロイソプロピルメチルエーテル、ペンタフルオロエチルエチルエーテル、エチルトリフルオロメチルエーテル、２，２，２−トリフルオロエチルメチルエーテル、ビス(フルオロメチル)エーテル、１，１−ジフルオロエチルメチルエーテル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル、２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルメチルエーテル、ｔ−ブチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、２，２−ジフルオロエチルメチルエーテル、ｎ−ブチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、メチルヘキサフルオロイソプロピルエーテル、１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピルメチルエーテル、２，２，２−トリフルオロエチル−１，１，２，２−テトラフルオロエチルエーテル、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロ−２−（フルオロメトキシメチル）−プロパン、２−クロロ−１，１，２−トリフルオロエチルジフルオロメチルエーテル、１，２，２，２−テトラクロロ−１−フルオロエチルメチルエーテル、ペンタフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル、ヘプタフルオロプロピルトリフルオロビニルエーテル、エチルトリフルオロビニルエーテル、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルビニルエーテル、３，３，４，４−テトラフルオロ−１，２−ジメトキシシクロブテンを挙げることができる。これらの化合物は単体もしくは２種以上の混合物として使用することができる。

【0076】

好適なフッ素化エーテルとしては、１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン（ＣＦ₂ＨＣＦ₂ＯＣＨ₃： 沸点３７℃）、２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（（ＣＦ₃）₂ＣＨＯＣＨ₃： 沸点５０℃）、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル（ＣＦ₂ＨＣＦ₂ＯＣＨ_２ＣＦ₃： 沸点５６℃）、２,２，２−トリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル（ＣＦ_３ＣＨ_２ＯＣＦ_３：沸点５．６℃）、３Ｈ−ヘキサフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル（ＣＨＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＦ_３：沸点２３〜２４℃）、２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル（ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＨ_２ＯＣＦ_３：沸点２６．２℃）、ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン（ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＨ_３：沸点３４．２℃）、１，２，２，２−テトラフルオロエチルメチルエーテル（ＣＦ_３ＣＨＦＯＣＨ_３：沸点３８〜３９℃）、ヘプタフルオロプロピル−１，２，２，２−テトラフルオロエチルエーテル（ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＦ_２ＯＣＨＦＣＦ_３：沸点４０〜４２℃）、ジフルオロメチルプロピル−２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルエーテル（ＣＦ_３ＣＦ_２ＣＨ_２ＯＣＨＦ_２：沸点４６℃）、１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル（ＣＦ_３ＣＨＦＣＦ_２ＯＣＨＦ_２：沸点４７℃）、１，２−ジクロロトリフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル（ＣＦ_２ＣｌＣＦＣｌＯＣＦ_３：沸点４０〜４１℃）、オクタフルオロ−３−メトキシプロペン（ＣＦ_２＝ＣＦＣＦ_２ＯＣＦ_３：沸点９〜１０℃）、トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨＯＣH_３：沸点６１〜６３℃）、シス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨＯＣH_３：沸点１０２〜１０４℃）、２，２，３−トリフルオロ−４−（トリフルオロメチル）−１，３−ジオキソール（Ｃ_４ＨＦ_６Ｏ_２：沸点１４〜１５℃）、１，３，３，４，４−ペンタフルオロ−２−メトキシシクロブテン（Ｃ_５Ｈ_３Ｆ_５Ｏ：沸点３５〜３７℃）を挙げることができる。これらの化合物は単体もしくは２種以上の混合物として使用することができる。

【0077】

これらの化合物は、不燃性または微燃性であり、水酸基ラジカルとの反応性が高く、大気寿命が短いため、地球温暖化に対する影響はきわめて小さいので、環境への負荷が小さい。また、本発明の作動媒体はいずれもＨＦＣ−１３４ａに対し高い臨界温度を有し、熱伝達流体として優位である。なお、これらの化合物は、作動媒体中（１００質量％）中、少なくとも５０質量％以上、好ましくは７５質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、含むことが望ましい。５０質量％未満である場合、本発明の作動媒体の効果（作動媒体の安定性、熱サイクル性能等）が十分得られにくくなるため好ましくない。

【0078】

本発明の熱伝達媒体は、上記のフッ素化エーテルに加えて、その他のフッ素化エーテル類、フッ素化アルケン、フッ素化アルキン、ハイドロフルオロカーボン類（ＨＦＣ）、アルコール類、飽和炭化水素類などの他の添加化合物を含有していてもよい。以下、他の添加化合物について詳細に説明する。なお、これらの化合物の添加量は、本発明の作動媒体の効果を損じないよう、５０質量％以下、好ましくは２５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下であることが望ましい。

【0079】

＜その他の添加化合物：フッ素化アルケン、フッ素化アルキン＞
また、本発明の熱サイクル用作動媒体は、以下に示すフッ素化アルケンまたはフッ素化アルキンを添加することができる。具体的には、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））、シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｚ））、トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））、シス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｚ））、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｘｆ）、トランス−１−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、シス−１−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、２−ブロモ−３，３，３−トリフルオロプロペン、トランス−２−ブロモ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、シス−２−ブロモ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、シス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、シス−１−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、シス−１−クロロ−２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、トランス−２−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、シス−２−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−メチルプロペン、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロペン、トランス−２−クロロ−１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロ−２−ブテン、シス−２−クロロ−１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロ−２−ブテン、トランス−２−クロロ−ヘプタフルオロ−２−ブテン、シス−２−クロロ−ヘプタフルオロ−２−ブテン、トランス−１−クロロ−２−フルオロエチレン、シス−１−クロロ−２−フルオロエチレン、１,１−ジクロロ−２,２−ジフルオロエチレン、１,２−ジクロロ−１,２−ジフルオロエチレン、１,２−ジクロロ−１−フルオロエチレン、１,１−ジクロロ−２−フルオロエチレン、トランス−１−クロロ−２−フルオロプロペン、３−クロロ−２−フルオロプロペン、２−クロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、２−クロロ−３−フルオロプロペン、トランス−１,２−ジクロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、シス−１,２−ジクロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、トランス−１,２−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、シス−１,２−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、１,１−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、シス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、２−クロロ−ペンタフルオロプロペン、３−クロロ−ペンタフルオロプロペン、トランス−１,３−ジクロロ−３,３−ジフルオロプロペン、シス−１,３−ジクロロ−３,３−ジフルオロプロペン、１,１−ジフルオロ−２−ビニルシクロプロパン、パーフルオロシクロヘキセン、３,３,３−トリフルオロプロピン、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロプロピン、１−ブロモ−３,３,３−トリフルオロプロピン、１,１,１−トリフルオロ−２−ブチン、３,３,４,４,５,５,５−ヘプタフルオロペンチン、３,４,４,４−テトラフルオロ−３−（トリフルオロメチル）−１−ブチン、特に好ましくは、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨF：沸点−１９℃）、シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨF：沸点９℃）、トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨＣｌ：沸点１９℃）、シス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨＣｌ：沸点３９℃）、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＨ_２：沸点１５℃）、トランス−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨＣＦ_３：沸点９℃）、シス−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン（ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣＨＣＦ_３：沸点３３℃）、トランス−１，１，１，３−テトラフルオロ−２−ブテン（ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣFＣH_３：沸点１７℃）、シス−１，１，１，３−テトラフルオロ−２−ブテン（ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣH＝ＣFＣH_３：沸点４９℃）、１，１，２，３，３，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブテン（ＣＨＦ_２ＣＦ_２ＣF＝ＣＦ_２：沸点２１℃）、３−（トリフルオロメチル）−３，４，４，４−テトラフルオロ−１−ブテン（（ＣＦ_３）_２
ＣＦＣＨ＝ＣＨ_２：沸点２３℃）、２，４，４，４−テトラフルオロ−１−ブテン（ＣＦ_３ＣＨ_２ＣF＝ＣＨ_２：沸点３０℃）、３，３，３−トリフルオロ−２−（トリフルオロメチル）−１−プロペン（（ＣＦ₃）₂ＣＨ＝ＣＨ_２： 沸点１４℃）、トランス−１，２−ジクロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＨＣｌ：沸点６０℃）、シス−１，２−ジクロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＨＣｌ：沸点５３℃）、１−クロロ−ペンタフルオロプロペン（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＦＣｌ：沸点８℃）、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＨ_２：沸点１５℃）、シス−１−クロロ−２−フルオロエチレン（ＣＨＦ＝ＣＨＣｌ：沸点１５℃）、１，１−ジクロロ−２，２−ジフルオロエチレン（ＣＣｌ_２＝ＣＦ_２：沸点１９℃）、１−クロロ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン(ＣＦ_３ＣＨ＝ＣＦＣｌ：沸点１９〜２０℃)、１，２−ジクロロ−１，２−ジフルオロエチレン（ＣＦＣｌ＝ＣＦＣｌ：沸点２１〜２２℃）、２−クロロヘプタフルオロ−２−ブテン(ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＦＣＦ_３：沸点３２℃)、シス−２−クロロ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン(ｃｉｓ−ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＨＣＦ_３：沸点３４．５〜３５．５℃)、１，１−ジクロロ−２−フルオロエチレン（ＣＣｌ_２＝ＣＨＦ：沸点３７．３℃）、トランス−２−クロロ−１，１，１，４，４，４−ヘキサフルオロ−２−ブテン(ｔｒａｎｓ−ＣＦ_３ＣＣｌ＝ＣＨＣＦ_３：沸点４１〜４２℃)、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロペン(（ＣＦ_３）_２Ｃ＝ＣＨＣｌ：沸点４３〜５４℃)、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−メチルプロペン(ＣＦ_３Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨＣｌ：沸点４６℃)、１,１,２,３,３−ペンタフルオロプロペン、１,１,１−トリフルオロ−２−ブテン、２−（トリフルオロメチル）プロペン、トランス−１,１,１,３−テトラフルオロ−２−ブテン、２,４,４,４−テトラフルオロ−１−ブテン、３,３,４,４,４−ペンタフルオロ−１−ブテン、トランス−１,１,１,４,４,４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、シス−１,１,１,４,４,４−ヘキサフルオロ−２−ブテン、１,１,１,２,４,４,４−ヘプタフルオロ−２−ブテ
ン、１,１,２,３,３,４,４−ヘプタフルオロ−１−ブテン、オクタフルオロ−２−ブテン、トランス−２Ｈ,３Ｈ−オクタフルオロ−２−ペンテン、シス−２Ｈ,３Ｈ−オクタフルオロ−２−ペンテン、１,１,４,４,４−ペンタフルオロ−２−（トリフルオロメチル）−１−ブテン、３,３,４,４,５,５,５−ヘプタフルオロ−１−ペンテン、３−（トリフルオロメチル）−３,４,４,４−テトラフルオロ−１−ブテン、２Ｈ−ノナフルオロ−２−ペンテン、デカフルオロ−３−メチル−１−ブテン、１Ｈ,１Ｈ,２Ｈ−ノナフルオロ−１−ヘキセン、パーフルオロ−４−メチル−２−ヘキセン、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−メチルプロペン、１−クロロ−３,３,３−トリフルオロ−２−（トリフルオロメチル）プロペン、トランス−２−クロロ−１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロ−２−ブテン、シス−２−クロロ−１,１,１,３,３,３−ヘキサフルオロ−２−ブテン、トランス−２−クロロ−ヘプタフルオロ−２−ブテン、シス−２−クロロ−ヘプタフルオロ−２−ブテン、トランス−１−クロロ−２−フルオロエチレン、シス−１−クロロ−２−フルオロエチレン、１,１−ジクロロ−２,２−ジフルオロエチレン、１,２−ジクロロ−１,２−ジフルオロエチレン、１,２−ジクロロ−１−フルオロエチレン、１,１−ジクロロ−２−フルオロエチレン、トランス−１−クロロ−２−フルオロプロペン、３−クロロ−２−フルオロプロペン、２−クロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、２−クロロ−３−フルオロプロペン、トランス−１,２−ジクロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、シス−１,２−ジクロロ−３,３,３−トリフルオロプロペン、トランス−１,２−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、シス−１,２−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、１,１−ジクロロ−テトラフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、シス−１−クロロ−ペンタフルオロプロペン、２−クロロ−ペンタフルオロプロペン、３−クロロ−ペンタフルオロプロペン、トランス−１,３−ジクロロ−３,３−ジフルオロプロペン、シス−１,３−ジクロロ−３,３−ジフルオロプロペン、１,１−ジフルオロ−２−ビニルシクロプロパン、パーフルオロシクロヘキセンを挙げることができる。これらの化合物は単体もしくは２種以上の
混合物として使用することができる。

【0080】

＜その他の添加化合物：ハイドロフルオロカーボン類＞
その他の、ハロカーボン類としては、ハロゲン原子を含む塩化メチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ハイドロフルオロカーボン類としては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、１，１，１，２，２−ペンタフルオロエタン(ＨＦＣ−１２５)、フルオロエタン(ＨＦＣ−１６１)、１，１，２，２−テトラフルオロエタン(ＨＦＣ−１３４)、１，１，１，２−テトラフルオロエタン(ＨＦＣ−１３４ａ)、１，１，１−トリフルオロエタン(ＨＦＣ−１４３ａ)、ジフルオロエタン(ＨＦＣ−１５２ａ)、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２２７ｅａ）、１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２３６ｅａ）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ−２３６ｆａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）、１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ）、１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｃａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソブタン（ＨＦＣ−３５６ｍｍｚ）、１，１，１，２，２，３，４，５，５，５−デカフルオロペンタン（ＨＦＣ−４３−１０−ｍｅｅ）等を挙げることができる。

【0081】

＜アルコール＞
また、その他の化合物して、炭素数１〜４のメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ペンタフルオロプロパノール、テトラフルオロプロパノール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール等のアルコール類、を含むことができる。

【0082】

＜飽和炭化水素＞
また、その他の化合物して、炭素数３〜８のプロパン、ｎ−ブタン、ｉ−ブタン、ネオペンタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−ヘプタン、シクロヘプタン、ｎ−オクタン、シクロオクタン等の飽和炭化水素から選ばれる少なくとも１以上の化合物を混合することができる。これらのうち、特に好ましい物質としてはネオペンタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサンが挙げられる。これらの飽和炭化水素は、地球温暖化係数が低いため、本発明に係る特定のフッ素化オレフィンに加えることによって、さらに、地球温暖化係数を下げることができる。また、これらの飽和炭化水素は、安価で入手が容易なため、本発明の熱サイクル用作動媒体のコストを低減させることも可能となる。

【0083】

＜その他の添加化合物＞
また、その他の化合物して、水、二酸化炭素、アンモニア、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）を含むことができる。

【0084】

＜潤滑剤＞
また、本発明の熱伝達作動媒体をランキンサイクルの作動媒体に用いる場合、タービン等の膨張機摺動部で使用する潤滑油は、鉱物油（パラフィン系油またはナフテン系油）または合成オイルのアルキルベンゼン類（ＡＢ）、ポリ（アルファ−オレフィン）、エステル類、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）またはポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）を用いることができる。

【0085】

また、本発明の熱伝達作動媒体をヒートポンプサイクルの作動媒体に用いる場合、圧縮機摺動部で使用する潤滑剤は、鉱物油（パラフィン系油またはナフテン系油）または合成オイルのアルキルベンゼン類（ＡＢ）、ポリ（アルファ−オレフィン）、エステル類、ポリオールエステル類（ＰＯＥ）、ポリアルキレングリコール類（ＰＡＧ）またはポリビニルエーテル類（ＰＶＥ）を用いることができる。

【0086】

アルキルベンゼン類としては、ｎ−オクチルベンゼン、ｎ−ノニルベンゼン、ｎ−デシルベンゼン、ｎ−ウンデシルベンゼン、ｎ−ドデシルベンゼン、ｎ−トリデシルベンゼン、２−メチル−１−フェニルヘプタン、２−メチル−１−フェニルオクタン、２−メチル−１−フェニルノナン、２−メチル−１−フェニルデカン、２−メチル−１−フェニルウンデカン、２−メチル−１−フェニルドデカン、２−メチル−１−フェニルトリデカン等が挙げられる。

【0087】

エステル類としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらの混合物等の芳香族エステル、二塩基酸エステル、ポリオールエステル、コンプレックスエステル、炭酸エステル等が挙げられる。

【0088】

ポリオールエステル類の原料となるアルコールとしては、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、ジ−（トリメチロールプロパン）、トリ−（トリメチロールプロパン）、ペンタエリスリトール、ジ−（ペンタエリスリトール）、トリ−（ペンタエリスリトール）等のヒンダードアルコールのエステル等が挙げられる。

【0089】

ポリオールエステル類の原料となるカルボン酸としては、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、オレイン酸、イソペンタン酸、２−メチルヘキサン酸、２−エチルペンタン酸、２−エチルヘキサン酸及び３，５，５−トリメチルヘキサン酸等が挙げられる。

【0090】

ポリアルキレングリコールは、炭素数１〜１８のメタノール、エタノール、直鎖状または分枝状のプロパノール、直鎖状又は分枝状のブタノール、直鎖状又は分枝状のペンタノール、直鎖状又は分枝状のヘキサノール等脂肪族アルコールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキド等を付加重合した化合物が挙げられる。

【0091】

ポリビニルエーテル類としては、ポリメチルビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、ポリｎ−プロピルビニルエーテル、ポリイソプロピルビニルエーテル等が挙げられる。

【0092】

＜安定剤＞
また、本発明の熱伝達作動媒体は、熱安定性、耐酸化性等を改善するために安定剤を用いることができる。安定剤としては、ニトロ化合物、エポキシ化合物、フェノール類、イミダゾール類、アミン類等が挙げられる。

【0093】

ニトロ化合物としては、公知の化合物が例示されるが、脂肪族及び／または芳香族誘導体が挙げられる。脂肪族系ニトロ化合物として、例えばニトロメタン、ニトロエタン、１−ニトロプロパン、２−ニトロプロパン等が挙げられる。芳香族ニトロ化合物として、例えばニトロベンゼン、ｏ−、ｍ−又はｐ−ジニトロベンゼン、トリニトロベンゼン、ｏ−、ｍ−又はｐ−ニトロトルエン、ｏ−、ｍ−又はｐ−エチルニトロベンゼン、２，３−、２，４−、２，５−、２，６−、３，４−又は３，５−ジメチルニトロベンゼン、ｏ−、ｍ−又はｐ−ニトロアセトフェノン、ｏ−、ｍ−又はｐ−ニトロフェノール、ｏ−、ｍ−又はｐ−ニトロアニソール等が挙げられる。

【0094】

エポキシ化合物としては、例えばエチレンオキサイド、１，２−ブチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、グリシドール、エピクロルヒドリン、グリシジルメタアクリレート、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル等のモノエポキシ系化合物、ジエポキシブタン、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントルグリシジルエーテル等のポリエポキシ系化合物等が挙げられる。

【0095】

フェノール類としては、水酸基以外にアルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、ハロゲン等各種の置換基を含むフェノール類も含むものである。たとえば、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、チモール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｏ−メトキシフェノール、ｍ−メトキシフェノール、ｐ−メトキシフェノール、オイゲノール、イソオイゲノール、ブチルヒドロキシアニソール、フェノール、キシレノール等の１価のフェノールあるいはｔ−ブチルカテコール、２，５−ジ−ｔ−アミノハイドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルハイドロキノン等の２価のフェノール等が例示される。

【0096】

イミダゾール類としては、炭素数１〜１８の直鎖もしくは分岐を有するアルキル基、シクロアルキル基、またはアリール基をＮ位の置換基とする、１−メチルイミダゾール、１−ｎ−ブチルイミダゾール、１−フェニルイミダゾール、１−ベンジルイミダゾール、１−（β−オキシエチル）イミダゾール、１−メチル−２−プロピルイミダゾール、１−メチル−２−イソブチルイミダゾール、１−ｎ−ブチル−２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、１，４−ジメチルイミダゾール、１，５−ジメチルイミダゾール、１，２，５−トリメチルイミダゾール、１，４，５−トリメチルイミダゾール、１−エチル−２−メチルイミダゾール等が挙げられる。これらの化合物は単独であるいは併用してもよい。

【0097】

アミン類としては、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジアリルアミン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルアニリン、ピリジン、モルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、トリアリルアミン、アリルアミン、α―メチルベンジルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ジベンチルアミン、トリベンチルアミン、２−エチルヘキシルアミン、アニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ベンジルアミン、ジベンジルアミン、ジフェニルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等が例示される。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【0098】

また、本発明に用いる安定化剤は、上記化合物以外に、α―メチルスチレンやｐ−イソプロペニルトルエン、イソプレン類、プロパジエン類、テルペン類等の炭化水素等を含有してもよい。

【0099】

安定化剤は、予め作動媒体及び潤滑剤の一方または両方に添加してもよく、また、単独で凝縮機内に添加してもよい。このとき、安定化剤の使用量は、特に限定されないが、主作動媒体（１００質量部）に対して、０．００１〜１０質量部が好ましく、 ０．０１〜５質量部がより好ましく、０．０２〜２質量部がさらに好ましい。安定剤の添加量が上限値を越えるか、下限値未満では、作動媒体の安定性、熱サイクル性能等が十分得られない。

【0100】

＜難燃剤＞
また、本発明の熱伝達作動媒体は、燃焼性を改善するために難燃剤を用いることができる。難燃剤としては、ホスフェート類、ハロゲン化芳香族化合物、フッ素化ヨードカーボン、フッ素化ブロモカーボン等が挙げられる。

【0101】

本発明の熱伝達作動媒体は、不燃性かつ環境への負荷が小さく、熱サイクル特性に優れている。そのため、発電システム等に利用される有機ランキンサイクル用作動媒体、蒸気圧縮式冷凍サイクル（ヒートポンプ）システム用作動媒体、吸収式ヒートポンプ、ヒートパイプ等の媒体や、冷却システムまたはヒートポンプシステムのサイクル洗浄用洗浄剤、金属洗浄剤、フラックス洗浄剤、希釈溶剤、発泡剤、エアゾール等として用いることができる。

【0102】

なお、本発明の熱伝達作動媒体は、小型装置（ランキンサイクルシステムやヒートポンプサイクルシステム等）のみだけでなく、工場スケールの大規模な発電システム、ヒートポンプ給湯システム、ヒートポンプ蒸気生成システム等に適用可能である。

【0103】

以下、本発明の熱伝達作動媒体用いたランキンサイクルシステムについて詳細に説明する。

【0104】

＜ランキンサイクルシステム＞
ランキンサイクルシステムとは、蒸発器において、地熱エネルギー、太陽熱、中低温度（３０〜３００℃程度）の廃熱等により作動媒体を加熱し、高温高圧状態の蒸気となった作動媒体を膨張機にて断熱膨張させ、この断熱膨張によって発生する仕事によって、発電機を駆動させ、発電を行うシステムである。

【0105】

図１は、本発明の作動媒体を適用可能な有機ランキンサイクルシステムの一例を示す概略図である。以下に図１のランキンサイクルシステム１００の構成と動作（繰り返しサイクル）について説明する。

【0106】

本発明のランキンサイクルシステム１００は、熱を取り込む蒸発器１０（ボイラー）と、熱を分配する凝縮器１１（コンデンサー）と、を備える。さらに、ランキンサイクルシステム１００は、システムを流通する駆動流体によって駆動される発電用タービン１２と、凝縮器１１を出た液体の圧力を高め、電力を消費するポンプ１３と、を有しており、発電用タービン１２によって、電力を発生させる発電機１４を駆動する。

【0107】

本発明の作動媒体を用いてランキンサイクルを繰り返す場合、以下の（ａ）〜（ｅ）を経て電気的エネルギー等として取り出すことができる。

【0108】

（ａ）熱交換器（蒸発器１０）内で液状の作動媒体が廃熱と熱交換し、気化する。

【0109】

（ｂ）熱交換器から気化した作動媒体を取り出す。

【0110】

（ｃ）気化した作動媒体を膨張器（発電用タービン１２）に通し、機械的（電気的）エネルギーに変換する。

【0111】

（ｄ）膨張器から出た作動媒体を凝縮器へ通し、気体の作動媒体を凝縮して液化する。

【0112】

（ｅ）液化した作動媒体をポンプにより工程（ａ）へ再循環させる。

【0113】

ランキンサイクルは、断熱変化および等圧変化からなるサイクルであり、作動媒体の状態変化を圧力‐比エンタルピー線図（Ｐ−ｈ線図）上に記載すると図２のように表すことができる。

【0114】

図２の曲線は、飽和曲線である。図２において、１から２への移行は、タービン等の膨張機で断熱膨張を行い、高温高圧の作動媒体の蒸気によって、仕事を発生させる過程である。すなわち、この１から２へと移行する間に発電する。２から３への移行は、凝縮器で等圧冷却を行い、低温定圧状態の作動媒体蒸気（サイクルポイント２）を凝縮させ、作動媒体を液化させる過程である。３から４への移行は、ポンプで断熱圧縮を行い、作動媒体を高圧の作動媒体（サイクルポイント４）とする過程である。４から１への移行は、蒸発器で等圧加熱を行い高圧の作動媒体（サイクルポイント４）を高温高圧の作動媒体蒸気（サイクルポイント１）とする過程である。

【0115】

＜蒸気圧縮サイクルシステム＞
蒸気圧縮サイクルシステムとは、蒸発器で空気、水またはブラインなどの被冷却物のもっている熱を、作動媒体の蒸発潜熱としてそれに移動させ、発生した冷媒蒸気を、圧縮機において、所定温度の空気や水で冷却すれば容易に凝縮する圧力まで圧縮の仕事を加えて圧縮し、凝縮器で凝縮熱を排出して液化し、凝縮した作動媒体液を膨張弁で低圧・低温に絞り膨張させ、蒸発器に送り込んで蒸発させるシステムである。蒸発器において、被冷却物のもっている熱エネルギーを作動媒体が受け取ることにより、被冷却物を冷却し、より低い温度へ降温するシステムであり、公知のシステムに適用できる。凝縮器において作動媒体の熱エネルギーを負荷流体に与えることにより、負荷流体を加熱し、より高い温度に昇温するシステムであり公知のシステムに適用できる。

【0116】

蒸気圧縮サイクルシステムの蒸発器または凝縮器において、作動媒体と熱交換をする被冷却流体または被加熱流体は、空気、水、ブライン、シリコーンオイルなどが挙げられる。これらはサイクル運転温度条件により、選択して使用されることが好ましい。

【0117】

図３は、本発明の作動媒体を適用可能な蒸気圧縮サイクルシステムの一例を示す概略図である。以下に図３の蒸気圧縮サイクルシステム２００の構成と動作（繰り返しサイクル）について説明する。

【0118】

本発明の蒸気圧縮サイクルシステム２００は、熱を取り込む蒸発器１０と、熱を供給する凝縮器１２を備える。さらに、蒸気圧縮サイクルシステム２００は、蒸発器１０を出た作動媒体蒸気の圧力を高め、電力を消費する圧縮機１２と、凝縮器１２を出た作動媒体過冷却液を絞り膨張させる膨張弁１３を有する。

【0119】

本発明の作動媒体を用いて蒸気圧縮サイクルシステムを繰り返す場合、以下の（ａ）〜（ｅ）を経て、凝縮器において被加熱媒体に投入電力以上のエネルギーを熱エネルギーとして取り出すことができる。

【0120】

（ａ）熱交換器（蒸発器１０）内で液体状態の作動媒体が被冷却流体（空気、水など）と熱交換し、気化する。

【0121】

（ｂ）熱交換器から気化した作動媒体を取り出す。

【0122】

（ｃ）気化した作動媒体を圧縮機１1に通し、高圧の過熱蒸気を供給する。

【0123】

（ｄ）圧縮機から出た作動媒体を凝縮器へ通し、気体の作動媒体が被加熱流体（空気、水など）と熱交換し、凝縮して液化する。

【0124】

（ｅ）液化した作動媒体を膨張弁により、絞り膨張させ、低圧の湿り蒸気を供給し、工程（ａ）へ再循環させる。

【0125】

蒸気圧縮サイクルシステムは、断熱変化および等圧変化からなるサイクルであり、作動媒体の状態変化を圧力‐比エンタルピー線図（Ｐ−ｈ線図）上に記載すると図４のように表すことができる。

【0126】

図４の曲線は、飽和曲線である。図４において、１から２への移行は、圧縮機で断熱圧縮を行い、高温高圧の作動媒体過熱蒸気を発生させる過程である。２から３への移行は、凝縮器で等圧冷却を行い、高温定圧状態の作動媒体蒸気（サイクルポイント２）を凝縮させ、作動媒体を液化させる過程である。すなわち、この２から３へと移行する間に被過熱媒体へと熱エネルギーを取り出す。３から４への移行は、膨張弁で絞り膨張を行い、作動媒体を低圧の湿り蒸気（サイクルポイント４）とする過程である。４から１への移行は、蒸発器で等圧加熱を行い低圧の作動媒体（サイクルポイント４）を高温低圧の作動媒体過熱蒸気（サイクルポイント１）とする過程である。

【0127】

＜ヒートパイプ＞
ヒートパイプとは、パイプ状の容器の一端を蒸発部とし、他端を凝縮部として熱を伝える伝熱素子である。原理としては、パイプの一端が温められると、そこで作動媒体が蒸発して熱を吸収する。次いで、蒸発した気体はパイプの中を拡散し、低温部となる他端で潜熱を放出し凝縮する。作動媒体（液体）は重力や毛管力で再びパイプの高温部となる一端へ戻り高温部から低温部へ熱が輸送される。また、本発明の作動媒体は、ヒートパイプと同様な原理の二相密閉型熱サイフォン装置等の潜熱輸送用システムにも適用可能である。また、ヒートパイプにおける作動液を循環させる駆動力は、重力または毛管力に限定されず、ポンプなどの機械仕事を用いてもよい。

【0128】

＜沸騰冷却器＞
沸騰冷却器とは、内部に作動媒体が充填された耐圧性を有する密閉容器であり、容器の一端を半導体などの被冷却物と接している部分を蒸発部とし、他端を空気または水などの被加熱流体と接している部分を凝縮部として、熱を伝える熱交換器である。原理としては、沸騰冷却器と接している高温熱源から沸騰冷却器の蒸発部に熱が加えられると沸騰冷却器内部の作動液が蒸発して熱を吸収する。次いで、蒸発した気体は沸騰冷却器の中を拡散し、被加熱流体へと放熱する凝縮部で凝縮潜熱を放出し液体へ戻る。作動媒体（液体）は重力や毛管力で再び蒸発部へ戻り高温部から低温部へ熱が輸送される。沸騰冷却器における作動液を循環させる駆動力は、重力または毛管力に限定されず、ポンプなどの機械仕事を用いてもよい。

【実施例】

【0129】

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は係る実施例に限定されるものではない。

【0130】

［実施例１］
＜２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン：ＨＦＥ−３５６ｍｍｚ＞
図１の有機ランキンサイクルシステム１００において、本発明の２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを適用した場合のランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図５および６において、実施例１におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図６において、サイクルポイント１、２、３、４はランキンサイクル計算条件１を示す。

【0131】

また、評価について、表１〜表３に示すように、ランキンサイクル計算条件において、サイクル構成機器効率を、膨張タービン０．８、循環ポンプ０．６、発電機０．９５とした。また、評価条件としては、条件１：有効発電量１０ｋＷ、蒸発温度７７℃（熱源水８８℃を想定）、凝縮温度４２℃（冷却水３２℃を想定）及び、条件２：有効発電量１０ｋＷ、蒸発温度１４０℃（熱源水または廃ガス１５０℃を想定）、凝縮温度４２℃（冷却水３２℃を想定）の２つの条件とした。作動媒体の物性値は、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）のＲＥＦＰＲＯＰ ver.８．０を用いるか、または物性推算法により求めた。

【0132】

以下に、ランキンサイクル計算条件を示す、表１〜表３について示す。

【表1】

【表2】

【表3】

【0133】

なお、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）を算出する基礎式を導くにあたり、次の項目を仮定した。

【0134】

（Ａ）ランキンサイクルの理想的な膨張過程は等エントロピー膨張とし、実機損失を考慮し、膨張タービン断熱効率η_Ｔを導入。

【0135】

（Ｂ）膨張タービンによる発電機損失を発電機効率η_Ｇで考慮。

【0136】

（Ｃ）循環ポンプ動力は発電電気で駆動し、モータ効率を含めポンプ効率η_Ｐを導入。

【0137】

ポンプはキャンド型で、損失分は熱としてサイクルに含める。

【0138】

（Ｄ）軸受潤滑油の循環ポンプ動力は微小であるため無視。

【0139】

（Ｅ）配管の熱損失、圧力損失は無視。

【0140】

（Ｆ）蒸発器出口の作動媒体は飽和蒸気とする。

【0141】

（Ｇ）凝縮器出口の作動媒体は飽和液とする。

【0142】

以下に、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）を算出する基礎式について詳細に説明する。なお、基礎式は、エバラ時報Ｎｏ．２１１（２００６−４）、ｐ．１１掲載の「廃熱発電装置の開発（作動媒体及び膨張タービンの検討）」の計算式を用いた。図２において、サイクルポイント１−２は、膨張タービン、サイクルポイント２−３は、凝縮器、サイクルポイント３−４は、循環ポンプ、サイクルポイント４−１は蒸気発生器から構成されている。なお、図中の点線（サイクルポイント１−２_Tth）は等エントロピー膨張を示す。

【0143】

図２において，作動媒体循環量Gによる膨張タービンの理論発生動力L_Tth 及び膨張タービン効率を考慮した発生動力L_T は

【数1】

【数2】

【0144】

と表せる。

【0145】

発電量E_Gは，発電機効率を用い，

【数3】

【0146】

となる。

【0147】

循環ポンプは、凝縮器出口の作動媒体液を凝縮器圧力P_C から圧力の高い蒸気発生器圧力P_E に送り込むもので，その理論的な必要動力L_pth 及びポンプ効率を考慮した必要電力E_Pは、

【数4】

【数5】

【0148】

となり，有効発電量E_cycle は次式となる。

【数6】

【0149】

蒸気発生器への入熱量Q_E は，

【数7】

【0150】

であり，発電サイクルとしての効率は，

【数8】

【0151】

となる。

【0152】

なお、上記（１）〜（８）において、各種記号は以下を意味する。

【0153】

G： 作動媒体循環量
L_ｔｈ： 膨張タービンの理論発生動力
Lt： 発生動力
E_G： 発電量
E_Ｐ： 循環ポンプ必要電力
Pc： 凝縮器圧力
P_E： 蒸気発生器圧力
L_pth： 理論的必要動力
E_ｖ： 必要電力
E_cycle： 有効発電量
Q_E： 入熱量
η_cycle： 発電サイクル効率
ρ： 作動媒体密度
ｈ： 比エンタルピー
_{１，２，３，４}： サイクルポイント

［実施例２］
＜１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン：ＨＦＥ−２５４ｐｃ＞
１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メトキシプロパンの代わりに、１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタンを用いた以外は、実施例１と同じ条件にて、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図７および８において、実施例２におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図８において、サイクルポイント１、２、３、４はランキンサイクル計算条件１を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はランキンサイクル計算条件２を示す。

【0154】

［実施例３］
＜トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン：ＨＦＥ−１３６３ｍｚｚ（Ｅ）＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンを用いた以外は、実施例１と同じ条件にて、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図９および１０において、実施例３おけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図１０において、サイクルポイント１、２、３、４はランキンサイクル計算条件１を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はランキンサイクル計算条件２を示す。

【0155】

［実施例４］
＜ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン：ＨＦＥ−３４７ｍｃｃ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパンを用いた以外は、実施例１と同じ条件にて、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図１１および１２において、実施例４におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図１２において、サイクルポイント１、２、３、４はランキンサイクル計算条件１を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はランキンサイクル計算条件２を示す。

【0156】

［実施例５］
＜２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル：ＨＦＥ−３３８ｍｃｆ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテルを用いた以外は、実施例１と同じ条件にて、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図１３および１４において、実施例５におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図１２において、サイクルポイント１、２、３、４はランキンサイクル計算条件１を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はランキンサイクル計算条件２を示す。

【0157】

［比較例１］
＜１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＨＦＣ−１３４ａ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、１，１，１，２−テトラフルオロエタンを用いた以外は、実施例１と同じ条件にて、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図１３および１４において、比較例１におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図１５において、サイクルポイント１、２、３、４はランキンサイクル計算条件１を示す。

【0158】

［比較例２］
＜１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン：ＨＦＣ−２４５ｆａ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを用いた以外は、実施例２と同じ条件にて、ランキンサイクル性能（発電サイクル効率）について評価した。なお、図１５および１６において、比較例２におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図において、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はランキンサイクル計算条件２を示す。

【0159】

実施例１及び比較例１，２のランキンサイクル性能（発電サイクル効率）の算出結果を比較したものを、条件１及び２について、それぞれ表４及び５に示す。

【表4】

【表5】

【0160】

表４の実施例１〜５及び比較例１のサイクル効率より、本発明の作動媒体は、現在使用されているＨＦＣ−１３４ａよりも、大きなサイクル効率を有し、ランキンサイクル用作動媒体として優位である。サイクル効率は、蒸発条件と凝縮条件の間の温度差が大きい方が増大する。

【0161】

表５の実施例１〜４及び比較例２のサイクル効率より、本発明の作動媒体は、現在使用されているＨＦＣ−２４５ｆａよりも、大きなサイクル効率を有し、ランキンサイクル用作動媒体として優位である。サイクル効率は、蒸発条件と凝縮条件の間の温度差が大きい方が増大する。

【0162】

表４及び５の結果より、１００℃以下の比較的低温の熱源を利用する場合、また、１３５℃程度の熱源を利用する場合、トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペンが特に有効であることを示す。凝縮温度は通常工場等で使用される冷却水温度よりもやや高めの３２℃とし、蒸発温度は中低温排熱を想定し８８℃及び１３５℃の熱源をおいた。

【0163】

また、本発明の作動媒体は、現在使用されている１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）または１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）に比べ、いずれも臨界温度が同等以上であり、Ｔｓ線図（図５、７、９および１１）に示すように、良好な熱物性を有する。等エントロピー変化を仮定すれば、１サイクル間に受ける熱量はＴｓ線図でサイクルが囲む面積であるため、臨界温度が高い方が有利である。

【0164】

また、条件１のランキンサイクルにおいて、現在使用されている１，１，１，２−テトラフルオロプロパン（ＨＦＣ−１３４ａ）は膨張機出口において、蒸気の一部が凝縮するため、湿り度を有する。一方、本発明の作動媒体は、膨張機出口において、いずれも過熱蒸気である。膨張機材質の腐食等を考慮すると、膨張機出口における作動媒体は過熱蒸気であることが好ましいため、この点からも本発明の作動媒体が有利である。

【産業上の利用可能性】

【0165】

本発明の作動媒体は、不燃性かつ環境への負荷が小さく、熱サイクル特性に優れているので、有機ランキンサイクルシステム等の発電システムに好適に使用することができる。そのため、優れた発電効率によって、消費電力の低減に大きく寄与することが可能となる。また、利用可能な高温熱源温度により、本発明の作動媒体からより適切な作動媒体を選択することにより、これまで十分利用されてこなかった低温から中低温域の工場廃熱等の利用に用いることができることが分かる。

【0166】

［実施例６］
＜２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン：ＨＦＥ−３５６ｍｍｚ＞
成績係数（ＣＯＰ）は、一般に認められている作動媒体性能の尺度であり、作動媒体の蒸発または凝縮を含む特定の加熱または冷却のサイクルにおける作動媒体の相対的な熱力学的効率を表すのに特に有益である。蒸気を圧縮する際に圧縮機によって加えられた仕事量に対する蒸発器において作動媒体が被冷却媒体から受け入れる熱量の比率をＣＯＰ_Ｒで表す。一方、蒸気を圧縮する際に圧縮機によって加えられた仕事量に対する凝縮器において作動媒体が被加熱媒体へ放出する熱量の比率をＣＯＰ_Ｈで表す。

【0167】

作動媒体の体積能力は、圧縮機の単位吸込み体積当たりの作動媒体が与える冷却または加熱の量を表す。すなわち、特定の圧縮機に対して、作動媒体の体積能力が大きいほど、その作動媒体はより大きな熱量を吸熱または放熱することができる。

【0168】

２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを作動媒体として用いたヒートポンプサイクルの性能評価において、表６〜表８に示す条件で成績係数を算出した。また、評価条件としては、条件３：蒸発温度２５℃、凝縮温度８５℃条件４：蒸発温度７０℃、凝縮温度１３０℃、及び条件５：蒸発温度２℃、凝縮温度４０℃の３つの条件とした。作動媒体の物性値は、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）のＲＥＦＰＲＯＰ ver.８．０を用いるか、または物性推算法により求めた。

【0169】

以下に、ヒートポンプサイクル計算条件を示す、表６〜表７について示す。

【表6】

【表7】

【表8】

【0170】

ヒートポンプサイクル条件３は、凝縮器において熱源水との熱交換による温水生成を想定している。

【0171】

ヒートポンプサイクル条件４は、凝縮器において熱源水との熱交換による蒸気生成を想定している。

【0172】

ヒートポンプサイクル条件５は、蒸発器において熱源水との熱交換による冷水生成を想定している。

【0173】

なお、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）を算出するにあたり、次の項目を仮定した。

【0174】

（Ａ）圧縮機の圧縮過程は等エントロピー圧縮とする。

【0175】

（Ｂ）膨張弁における絞り膨張過程は等エンタルピー膨張とする。

【0176】

（Ｃ）配管および熱交換器における熱損失、圧力損失は無視。

【0177】

（Ｄ）圧縮機効率η_Ｃを０．７とする。

【0178】

以下に、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）を算出する式について詳細に説明する。蒸発器への入熱量Ｑ_Ｅ は、

【数9】

【0179】

であり，凝縮器における放熱量Ｑ_Ｃ は、

【数10】

【0180】

となる。

【0181】

ただし、等エントロピー圧縮後の圧縮機出口における作動媒体エンタルピーをｈ_２ｔｈで表したとき、圧縮機効率を加味したときの圧縮機出口における作動媒体エンタルピーｈ_２は、

【数11】

【0182】

となる。

【0183】

作動媒体蒸気を圧縮する際に圧縮機によって加えられた仕事量Ｗは、

【数12】

【0184】

となる。

【0185】

ヒートポンプサイクル冷却性能（ＣＯＰ_Ｒ）およびヒートポンプサイクル加熱性能（ＣＯＰ_Ｈ）は、

【数13】

【数14】

【0186】

となる。

【0187】

なお、上記（９）〜（１４）において、各種記号は以下を意味する。

【0188】

G： 作動媒体循環量
Ｗ： 圧縮仕事
Q_E： 入熱量
Q_Ｃ： 放熱量
ＣＯＰ_Ｒ： 成績係数（冷却）
ＣＯＰ_Ｈ： 成績係数（加熱）
ｈ： 比エンタルピー
_{１，２，３，４}： サイクルポイント
_２ｔｈ： 等エントロピー圧縮後のサイクルポイント
図１９において、実施例６におけるＰ−ｈ線図を示す。図１９において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0189】

［実施例７］
＜１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン：ＨＦＥ−２５４ｐｃ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、シス−１，１，１，３−テトラフルオロ−２−ブテンを用いた以外は、実施例６と同じ条件にて、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）について評価した。なお、図２０において、実施例７におけるＰ−ｈ線図を示す。図２０において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0190】

［実施例８］
＜トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン：ＨＦＥ−１３６３ｍｚｚ（Ｅ）＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、２，４，４，４−テトラフルオロ−１−ブテンを用いた以外は、実施例６と同じ条件にて、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）について評価した。なお、図２１において、実施例８におけるＰ−ｈ線図を示す。図２１において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0191】

［実施例９］
＜ヘプタフルオロ−１−メトキシプロパン：ＨＦＥ−３４７ｍｃｃ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、トランス−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−ブテンを用いた以外は、実施例６と同じ条件にて、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）について評価した。なお、図２２において、実施例９におけるＰ−ｈ線図を示す。図２２において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0192】

［実施例１０］
＜２,２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルトリフルオロメチルエーテル：ＨＦＥ−３３８ｍｃｆ＞
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンの代わりに、トランス−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−ブテンを用いた以外は、実施例６と同じ条件にて、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）について評価した。なお、図２０において、実施例１０におけるＰ−ｈ線図を示す。図２３において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0193】

［比較例３］
＜１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＨＦＣ−１３４ａ＞
本発明の作動媒体の代わりに、１，１，１，２−テトラフルオロエタンを用いた以外は、実施例５と同じ条件にて、ヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）について評価した。なお、図２４において、比較例３におけるＰ−ｈ線図を示す。図２４において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0194】

［比較例４］
＜１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン：ＨＦＣ−２４５ｆａ＞
本発明の作動媒体の代わりに、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンを用いた以外は、実施例３と同じ条件にて、蒸気圧縮サイクル性能（ＣＯＰ）について評価した。なお、図２２において、比較例４におけるＴｓ線図およびＰ−ｈ線図を示す。図２５において、サイクルポイント１、２、３、４はヒートポンプサイクル計算条件３を示す。また、サイクルポイント１’、２’、３’、４’はヒートポンプサイクル計算条件４を示し、サイクルポイント１’’、２’ ’、３’ ’、４’ ’はヒートポンプサイクル計算条件５を示す。

【0195】

実施例６〜１０及び比較例３または４のヒートポンプサイクル性能（ＣＯＰ）の算出結果を比較したものを、条件３、４及び５について、それぞれ表９、１０及び１１に示す。

【表9】

【表10】

【表11】

【0196】

表９〜１１の実施例６〜１０及び比較例３または４の相対ＣＯＰより、本発明の作動媒体は、現在使用されているＨＦＣ−１３４ａまたはＨＦＣ−２４５ｆａよりも、大きな成績係数を有し、蒸気圧縮サイクル用作動媒体として優位である。

【0197】

表９〜１１の実施例６〜１０及び比較例３または４の圧縮機出口温度より、本発明の作動媒体は、現在使用されているＨＦＣ−１３４ａまたはＨＦＣ−２４５ｆａよりも、圧縮機出口温度が低く、ヒートポンプサイクル装置の保守性の観点からも優位である。

【0198】

また、本発明の作動媒体は、現在使用されているＨＦＣ−１３４ａまたはＨＦＣ−２４５ｆａに比べ、いずれも臨界温度が同等またはそれより高く、Ｔｓ線図（図５、図７、図９、図１１，図１３）に示すように、良好な熱物性を有する。

【0199】

本発明の作動媒体は、不燃性かつ環境への負荷が小さく、熱サイクル特性に優れているので、ヒートポンプサイクルシステム等の加熱または冷却システムに好適に使用することができる。そのため、優れた成績係数によって、消費電力の低減に大きく寄与することが可能となる。また、本発明の作動媒体を用いたヒートポンプサイクルによって、これまで十分利用されてこなかった中低温域の温水を加熱することにより、高品位の温水または水蒸気として利用することができることが分かる。

【0200】

［実施例１１］
外径１６ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ８００ｍｍのパイプ状のＳＵＳ３１６製コンテナによって形成された沸騰冷却器のコンテナ内に２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを作動媒体として３０ｍＬ封入した。

【0201】

図２６に示すように、沸騰冷却器３００の一端側の略半部にシーズヒーター１９を巻回し、均温化を図るために断熱材２３で覆って蒸発部２７とした。また、沸騰冷却器３００の他端側の略半部に、シーズヒーター１９と沸騰冷却器３００の長さ方向に間隔をおくように水冷ジャケット２１を装着して凝縮部２８とした。沸騰冷却器３００における蒸発部２７と凝縮部２８の間の部分が断熱部である。

【0202】

蒸発部２７と凝縮部２８には、それぞれ蒸発部温度計２０と凝縮部温度計２２を設置して温度を測定した。沸騰冷却器３００内の圧力を測定するために圧力計２６を設置した。また、蒸発部２７への入力熱量をスライダックより制御した。

【0203】

図２６に示すように、蒸発部２７が下方、凝縮部２８が上方とし、沸騰冷却器３００を鉛直に設置し、シーズヒーターにより沸騰冷却器３００の蒸発部２７を加熱しながら、水冷ジャケット２１内に冷却水（入口温度＝２５℃、供給速度＝８．５ｇ／ｓｅｃ）を供給、循環させて凝縮部４０を冷却した。シーズヒーターによる入力熱量（Ｗ）を種々変更し、入力熱量（Ｗ）と沸騰冷却器３００内での作動液熱抵抗（℃／Ｗ）との関係を求めた。入力熱量が０Ｗ〜３００Ｗの範囲において、対応する作動媒体の温度は、およそ２０〜７０℃である。

【0204】

熱抵抗（℃／Ｗ）は、ある２点間の温度差を伝熱量で除したものと定義される。熱抵抗は、ある２点間における熱の伝わりにくさを表す指標であるため、ある作動媒体を封入した沸騰冷却器の熱抵抗値を比較した場合、熱抵抗値がより小さい方が、冷却性能の観点から、より性能が優れているといえる。

【0205】

沸騰冷却器全体の熱抵抗Ｒ_Ｔは、蒸発部熱抵抗Ｒ_Ｅ、作動媒体熱抵抗Ｒ_ＷＦ、凝縮部熱抵抗Ｒ_Ｃの総和で表すことができる。シーズヒーターによる入力熱量（Ｗ）を種々変更し、入力熱量（Ｗ）と沸騰冷却器内での作動圧力との関係を求めた。入力熱量が３００Ｗのときの相対熱抵抗値、蒸発部における作動媒体温度及び作動圧力を表１２に示す。

【数15】

【0206】

蒸発部熱抵抗Ｒ_Ｅは、蒸発部外壁温度と、蒸発部中心部における作動媒体内部温度との差をシーズヒーターの入力熱量で除することにより求めた。また、作動媒体熱抵抗Ｒ_ＷＦは、蒸発部中心部における作動媒体内部温度と、凝縮部中心部における作動媒体内部温度との差をシーズヒーターの入力熱量で除することにより求めた。また、凝縮熱抵抗Ｒ_Ｃは、凝縮部中心部における作動媒体内部温度と、凝縮部ジャケット中心部における水の温度との差をシーズヒーターの入力熱量で除することにより求めた。

【0207】

シーズヒーターによる入力熱量（Ｗ）を種々変更し、入力熱量（Ｗ）と沸騰冷却器内での作動圧力との関係を求めた。その結果を図に示す。

【0208】

［実施例１２］
作動媒体を、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテルとする以外は、実施例１１と同じ条件とした。

【0209】

［比較例５］
作動媒体を、１，１，１，２−テトラフルオロエタンとする以外は、実施例１１と同じ条件とした。

【表12】

【0210】

表１２に示す結果から、本発明の作動媒体は、１，１，１，２−テトラフルオロエタンと比較して、沸騰冷却器システムとしての熱抵抗値Ｒ_Ｔが約１０〜２０％低下しており、沸騰冷却器の作動媒体として、熱伝達が効率的に行われていることがわかる。

【0211】

表１２に示す結果から、本発明の作動媒体は、１，１，１，２−テトラフルオロエタンと比較して、作動圧力が約９０％低下しており、より低い作動圧力で冷却できることを示している。沸騰冷却器を構成する材料の耐圧性能は、作動媒体の作動圧力以上とする必要があるため、より低い圧力で冷却することは、装置製作の経済性の観点からも好ましい結果といえる。

【0212】

［実施例１３］
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパンを用いて熱安定性試験を行
ＪＩＳ−Ｋ−２２１１「冷凍機油」のシールドチューブテストに準拠して、作動媒体１．０ｇと金属片（鉄、銅、アルミニウムの各線）をガラス試験管に封入し、１７５℃に加熱して２週間保持した。２週間後の作動媒体の外観、純度、酸分（Ｆ⁻イオン）を測定し、熱安定性の評価を行った。得られた結果を表１３に示す。

【0213】

［実施例１４］
作動媒体を、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテルとする以外は、実施例１１と同じ条件とした。

【表13】

【0214】

いずれの作動媒体も、熱分解生成物は見られなかった。表１３に示した結果から明らかなように、本発明の作動媒体は熱安定性に優れており、鉄、銅、アルミニウムとの相性に優れていることがわかる。

【0215】

［実施例１５］
作動媒体０．５ｇと潤滑油０．５ｇをガラス製試験管に封入した。ガラス試験管ごと０℃まで冷却し、目視により、作動媒体と潤滑油との相溶性について、評価を行った。得られた結果を表１４に示す。表１４において、均一に相溶したときは○、二層分離したときは×で評価した。

【0216】

相溶性試験には、以下の４種類の作動媒体を使用した。

【0217】

１，１，２，２−テトラフルオロ−１−メトキシエタン（ＨＦＥ−２５４ｐｃ）、
２−メトキシ−１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＥ−３５６ｍｍｚ）、１，１，２，２−テトラフルオロエチル−２，２，２−トリフルオロエチルエーテル（ＨＦＥ−３４７ｐｃ−ｆ）、
トランス−１−メトキシ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＥ−１３６３ｍｚｚ(Ｅ)）
相溶性試験には、以下の４種類の潤滑油を使用した。

【0218】

鉱物油（ＭＯ１）：タービンオイル（ＪＸ日鉱日石エネルギー製）
鉱物油（ＭＯ２）：スニソ４ＧＳ（日本サン石油製）
アルキルベンゼン油（ＡＢ）：アトモス６８Ｎ（ＪＸ日鉱日石エネルギー製）
ポリアルキレングリコール油（ＰＡＧ）：ＳＵＮＩＣＥ Ｐ５６（日本サン石油製）
ポリビニルエーテル油（ＰＶＥ）：ダフニーハーメチックオイルＦＶＣ６８Ｄ（出光興産製）
ポリオールエステル油（ＰＯＥ）：Ｚｅ−ＧＬＥＳ ＲＢ６８（ＪＸ日鉱日石エネルギー製）

【表14】

【0219】

いずれの作動媒体も、合成油であるＰＡＧ、ＰＶＥ及びＰＯＥに対して、良好な相溶性を有した。表１４の結果から、本発明の作動媒体は、ハイドロフルオロカーボン用に開発された既存の潤滑剤を適用可能であることがわかる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】