CN105102905B - 二元制冷装置 - Google Patents

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Abstract

一种二元制冷装置，其使用如下的制冷剂组成物，该制冷剂组成物的全球变暖潜势(GWP)小且环保性优异，并且能够用作可实现‑80℃的低温且在制冷能力、其他性能方也具有优异的性能的制冷剂，对于作为低温侧制冷剂而使用的混合制冷剂，使用由向二氟乙烯(R1132a)混合20质量％以下的氧化碳(R744)混合而成的非共沸混合物构成的制冷剂组成物，对于作为高温侧制冷剂而使用的制冷剂组成物，使用向由二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1，1，1，2‑四氟乙烷(R134a)、1，1，3‑三氟乙烷(R143a)的制冷剂组构成的非共沸混合物添加1，1，1，2，3‑五氟戊烯(HFO‑1234ze)而成、且全球变暖潜势(GWP)为1500以下的制冷剂组成物。

Description

二元制冷装置
技术领域
本发明涉及使用混合制冷剂的二元制冷装置，并且，具体而言，涉及如下制冷剂组成物以及使用了该制冷剂组成物的实际上能够实现低温的二元制冷装置，该制冷剂组成物的全球变暖潜势(Global-warming potential：以下，称作GWP)小且环保性优异，并且能够用作可实现-80℃的低温且在制冷能力、其他性能方面也具有优异性能的制冷剂。
背景技术
以往，在作为制冷机的制冷剂而使用的物质中，使用二氟甲烷(R32)/五氟乙烷(R125)/1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)(15/15/70质量％)非共沸混合物(R407D)或者五氟乙烷(R125)/1，1，1-三氟乙烷(R143a)/1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)(44/52/4质量％)非共沸混合物(R404A)。R407D的沸点约为-39℃，R404A的沸点约为-46℃，适于普通制冷装置。此外，即使向压缩机吸入的吸入温度较高，排出温度也不会高至引起压缩机的油泥的程度。但是，R404A的GWP比3920高。
另一方面，为了获得-80℃以下这种更低的温度带，使用R508A(三氟甲烷R23与六氟乙烷R116的共沸混合物)。R508A的沸点为-85.7℃，适于获得低温。
然而，上述的各制冷剂具有全球变暖潜势(GWP值)非常高的物理性质。
该制冷剂组成物是由39重量％的比热比高的三氟甲烷(R23)和61重量％的比热比低的六氟乙烷(R116)混合而成的共沸混合物(R508A，沸点-85.7℃)构成的制冷剂组成物、或者由该共沸混合物与n-戊烷或者丙烷的混合物构成，并且是相对于三氟甲烷与六氟乙烷的总重量以14％以下的比例混合有将该n-戊烷或者丙烷而形成的制冷剂组成物，能够实现-80℃这样的低温。
但是，所述R508A的GWP较大，为13200，成为问题。
二氧化碳(R744)的GWP1小，但存在因压力的上升、排出温度的上升而导致冷冻油劣化、产生油泥的问题，因此提出了以整体的30～70％的程度向二氧化碳混合丙烷、环丙烷、异丁烷、丁烷等烃类而成的混合制冷剂、以及使用该混合制冷剂的制冷循环装置(参照专利文献1)。
另外，提出了异丁烷为40～60％、其余部分为三氟甲烷(R23)的混合制冷剂(参照专利文献2)、向二氟甲烷与五氟甲烷的混合物混合65％以上的丙烷而成混合制冷剂(参照专利文献3)等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-15633号公报
专利文献2：日本专利第5009530号公报
专利文献3：日本专利第4085897号公报
在上述现有技术中，由于丙烷等烃类具有可燃性，并且以制冷剂整体的30～70％的程度混合，因此存在爆炸的危险性。
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于解决以往的问题，提供一种采用如下混合制冷剂的二元制冷装置，该混合制冷剂是GWP小且环保性优异的制冷剂组成物，并且COP高，不会引起冷冻油的劣化、油泥，若使用n-戊烷或者丙烷作为冷冻油载体，能够使冷冻油返回压缩机，不存在爆炸的危险性，能够实现-80℃的低温，在制冷能力、其他性能方面也具有优异的性能。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，发明人进行认真研究的结果是发现，对于封入于低温侧制冷剂回路的制冷剂，在低温侧制冷剂回路中使用向二氟乙烯(R1132a)混合20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的非共沸混合物或者为了形成不可燃成分而进一步添加R116而成的非共沸混合物、与规定量以下的n-戊烷或者丙烷的混合物，对于封入于高温侧制冷剂回路的制冷剂，使用代替R407D或R404A的混合制冷剂且是GWP为1500以下的混合制冷剂、与规定量以下的n-戊烷的混合物，由此能够解决课题，从而形成本发明。
用于解决所述课题的技术方案1所记载的方案涉及一种二元制冷装置，其具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，并利用在所述高温侧制冷回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，由此实现-80℃以下的制冷能力，其中，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯即R1132a与六氟乙烷即R116的制冷剂组成物。
技术方案2所记载的方案涉及一种二元制冷装置，其具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，并利用在所述高温侧制冷回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，由此实现-80℃以下的制冷能力，其中，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯即R1132a与相对于该二氟乙烯即R1132a高于0质量％且20质量％以下的二氧化碳即R744而成的制冷剂组成物，由此使蒸发温度达到比二氟乙烯即R1132a以及二氧化碳即R744中的任一者的沸点低的温度。
技术方案3所记载的方案以技术方案1所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用进一步混合有二氧化碳即R744而成的制冷剂组成物，由此使蒸发温度达到比二氟乙烯即R1132a、六氟乙烷即R116、二氧化碳即R744中的任一者的沸点低的温度。
技术方案4所记载的方案以技术方案2所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，进一步混合有六氟乙烷即R116。
技术方案5所记载的方案以技术方案4所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用混合二氟乙烯即R1132a/六氟乙烷即R116/二氧化碳即R744＝27.6～29.2质量％/56.8～68.4质量％/4.0～14.0质量％而成的制冷剂组成物。
技术方案6所记载的方案以技术方案4所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用混合二氟乙烯即R1132a/六氟乙烷即R116/二氧化碳即R744＝54.8～58.3质量％/25.2～35.7质量％/8.0～18.0质量％而成的制冷剂组成物。
技术方案7所记载的方案以技术方案1至6中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，所述二元制冷装置使用相对于所述低温侧制冷回路中的制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合n-戊烷而成的制冷剂组成物。
技术方案8所记载的方案以技术方案1至6中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，所述二元制冷装置使用相对于所述低温侧制冷回路中的制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合丙烷即R290而成的制冷剂组成物。
技术方案9所记载的方案以技术方案1至8中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述高温侧制冷回路中的制冷剂，使用如下的制冷剂组成物，所述制冷剂组成物含有由二氟甲烷即R32、五氟乙烷即R125、1，1，1，2-四氟乙烷即R134a、1，1，3-三氟乙烷即R143a的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2，3-五氟戊烯即HFO-1234ze，且所述制冷剂组成物的全球变暖潜势即Global-warming potential：GWP为1500以下。
技术方案10所记载的方案以技术方案1至8中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为高温侧制冷回路中的制冷剂，使用如下的制冷剂组成物，所述制冷剂组成物含有由二氟甲烷即R32、五氟乙烷即R125、1，1，1，2-四氟乙烷即R134a、1，1，3-三氟乙烷即R143a的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2-四氟戊烯即HFO-1234yf，所述制冷剂组成物的全球变暖潜势即Global-warming potential：GWP为1500以下。
发明效果
本发明的技术方案1所记载的方案涉及一种二元制冷装置，其具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，并利用在所述高温侧制冷回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，由此实现-80℃以下的制冷能力，其中，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯(R1132a)与六氟乙烷(R116)的制冷剂组成物，所述二元制冷装置起到如下的显著效果：由于二氟乙烯(R1132a)的GWP较小，为10，沸点较低，为-85.7℃，因此是GWP小环保性优异、且能够实现-80℃的低温的制冷剂组成物，且COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。另外，通过追加适量的R116，起到能够消除关于燃烧性的顾虑这一更加显著的效果。
由于R116的GWP值非常高，为12200，因此优选通过将R116的添加量设为达到不可燃化的最低限度的量，从而将GWP值抑制为较低，并且维持不可燃化。
技术方案2所记载的方案涉及一种二元制冷装置，其具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，并利用在所述高温侧制冷回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，由此实现-80℃以下的制冷能力，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯(R1132a)与相对于该二氟乙烯即R1132a高于0质量％且20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的制冷剂组成物，所述二元制冷装置起到如下的更加显著的效果：由于二氟乙烯(R1132a)的GWP较小，为10，沸点较小，为-85.7℃，二氧化碳(R744)的GWP为1，因此是GWP小环保性优异、且能够实现-80℃的低温的制冷剂组成物，并且，由于添加有二氧化碳(R744)，故而排出压力、排出温度不升高，因此COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。
对于作为低温侧制冷剂而使用的、向二氟乙烯(R1132a)混合20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的非共沸混合物而言，R1132a是A2制冷剂(可燃性制冷剂)，即便混合R744，该非共沸混合物也是A2L(微燃性制冷剂)。
因此，通过追加混合R116，能够消除关于燃烧性的顾虑。
本发明的技术方案3所记载的方案以技术方案1所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用进一步混合有二氧化碳(R744)而成的制冷剂组成物，由此使蒸发温度达到比二氟乙烯(R1132a)、六氟乙烷(R116)、二氧化碳(R744)中的任一者的沸点低的温度，所述二元制冷装置起到如下的更加显著的效果：通过R116能够消除关于燃烧性的顾虑，并且由于添加有适量的二氧化碳(R744)，故而排出压力、排出温度不升高，因此COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。
技术方案4所记载的方案以技术方案2所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，进一步混合有六氟乙烷(R116)，所述二元制冷装置起到如下的更加显著的效果：通过追加适量的R116，能够消除关于燃烧性的顾虑，并且由于添加有二氧化碳(R744)，故而排出压力、排出温度不升高，因此COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。
技术方案5所记载的方案以技术方案4所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用混合二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝27.6～29.2质量％/56.8～68.4质量％/4.0～14.0质量％而成的制冷剂组成物，所述二元制冷装置更加可靠地起到如下的效果：六氟乙烷(R116)的添加量高且具有不可燃性，GWP较小，约为8000，能够实现比-80℃低的低温，并且COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，且不存在爆炸的危险性。
若二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)的调配量分别处于27.6～29.2质量％/56.8～68.4质量％/4.0～14.0质量％的范围内，作为优选例，若二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝28.1/67.0/4.9质量％，能够可靠地发挥上述作用效果。
技术方案6所记载的方案以技术方案4所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用混合二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝54.8～58.3质量％/25.2～35.7质量％/8.0～18.0质量％而成的制冷剂组成物，所述二元制冷装置更加可靠地起到如下的效果：六氟乙烷(R116)的添加量低，虽然具有微燃性，但GWP非常小，约为3800，且能够实现比-80℃低的低温，并且COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，且不存在爆炸的危险性。
若处于二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝54.8～58.3质量％/25.2～35.7质量％/8.0～18.0质量％的范围内，作为优选例，若二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝55.4/30.5/14.0质量％，能够可靠地发挥上述作用效果。
技术方案7所记载的方案以技术方案1至6中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，所述二元制冷装置使用相对于所述低温侧制冷回路中的制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合n-戊烷而成的制冷剂组成物，所述二元制冷装置起到如下的效果：若相对于所述非共沸混合物的总质量以14质量％以下的比例混合n-戊烷，由于即使在超低温区域中，n-戊烷仍能作为冷冻油载体而有效地发挥作用，因此起到消除冷冻油的堵塞的作用，在此基础上，由于n-戊烷的添加量较少，为14质量％以下，因此不存在爆炸的危险性。
技术方案8所记载的方案以技术方案1至6中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，所述二元制冷装置使用相对于所述低温侧制冷回路中的制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合丙烷(R290)而成的制冷剂组成物，所述二元制冷装置起到如下的效果：若相对于所述制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合丙烷，丙烷也发挥与上述的n-戊烷相同的冷冻油载体的作用，在此基础上，由于丙烷的添加量较少，为14质量％以下，因此不存在爆炸的危险性。
技术方案9所记载的方案以技术方案1至8中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为所述高温侧制冷回路中的制冷剂，使用如下的制冷剂组成物，所述制冷剂组成物含有由二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1，1，3-三氟乙烷(R143a)的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2，3-五氟戊烯(HFO-1234ze)，且所述制冷剂组成物的全球变暖潜势(Global-warming potential：GWP)为1500以下，所述二元制冷装置起到如下的更加显著的效果：GWP较小，为1500以下，环保性优异，并且排出压力、排出温度不升高，COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。
技术方案10所记载的发明以技术方案1至8中任一项所记载的二元制冷装置为基础，其特征在于，作为高温侧制冷回路中的制冷剂，使用如下的制冷剂组成物，所述制冷剂组成物含有由二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1，1，3-三氟乙烷(R143a)的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2-四氟戊烯(HFO-1234yf)，所述制冷剂组成物的全球变暖潜势(Global-warming potential：GWP)为1500以下，所述二元制冷装置起到如下的更加显著的效果：即使使用HFO-1234yf代替HFO-1234ze，也能够获得与使用HFO-1234ze的制冷剂组成物相同的作用效果。
附图说明
图1是封入本发明的制冷剂组成物而形成的二元制冷装置的制冷剂回路图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是封入本发明的制冷剂组成物而形成的二元制冷装置的制冷剂回路图。S1表示高温侧制冷剂循环，另外，S2表示低温侧制冷剂循环。
构成高温侧制冷剂循环S1的压缩机1的排出侧配管2与辅助冷凝器3连接，辅助冷凝器3依次经由压缩机1的冷冻油冷却器4、辅助冷凝器5、构成低温侧制冷剂循环S2的压缩机6的冷冻油冷却器7、冷凝机8、干燥器9、毛细管10而与级联冷凝器11连接，经由受液器12通过吸入侧配管13与压缩机1连接。14是各冷凝器3、5以及8的冷却用风扇。
低温侧制冷剂循环S2的压缩机6的排出侧配管15与冷冻油分离器16连接，在此分离出的压缩机冷冻油通过返回配管17返回至压缩机6。另一方面，制冷剂在流入到配管18与吸入侧热交换器19进行热交换后，通过级联冷凝器11内的配管20内并冷凝，经由干燥器21、毛细管22从入口管23流入蒸发器24，从出口管25离开并经由吸入侧热交换器19通过压缩机6的吸入侧配管26返回压缩机6。27是膨胀罐，经由毛细管28与吸入侧配管26连接。
在高温侧制冷剂循环S1中，封入有含1，1，1，2，3-五氟戊烯(HFO-1234ze)的HFC混合制冷剂(GWP值：1500以下)。沸点在大气压下约为-40℃，该混合制冷剂通过各冷凝器3、5、8而冷凝，并通过毛细管10减压，之后流入级联冷凝器11而蒸发。这里，级联冷凝器11约为-36℃左右。
在低温侧制冷剂循环S2中，封入有向二氟乙烯(R1132a)混合20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的非共沸混合物与n-戊烷。这里，n-戊烷通过相对于非共沸混合物的总质量以14质量％以下的比例混合而组成。其结果是，封入蒸发温度约为-90℃这样温度非常的低的制冷剂组成物。而且，从压缩机6排出的制冷剂以及压缩机冷冻油流入冷冻油分离器16。在冷冻油分离器16中通过过滤器分离成气相部分和液相部分，由于大部分冷冻油为液相，因此通过返回配管17返回至压缩机6。气相的制冷剂与冷冻油通过配管18与吸入侧热交换器19进行热交换，进一步在级联冷凝器11中通过高温侧制冷剂循环S1内的制冷剂的蒸发而被冷却从而冷凝。之后，在通过毛细管22减压后流入蒸发器24而蒸发。该蒸发器24以与未图示的制冷库的壁面建立热交换关系的方式安装，对库内进行冷却。这里，蒸发器24内的蒸发温度达到约-90℃。
在这样构成的二元制冷装置中，封入至低温侧制冷剂循环S2的制冷剂组成物、即向二氟乙烯(R1132a)混入20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的非共沸混合物的蒸发温度约为-90℃左右，因此能够作为R508A的代替制冷剂而充分发挥制冷能力。
此外，向二氟乙烯(R1132a)混合20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的非共沸混合物与冷冻油的相溶性差，但能够通过混合14质量％以下的n-戊烷而解决该问题。即，n-戊烷的沸点较高，为+36.07℃，但与压缩机冷冻油的相溶性良好，通过以14质量％以下的范围混合n-戊烷，能够将冷冻油以溶于n-戊烷的状态返还至压缩机，能够防止因压缩机的油损耗引起的停工等弊病。其结果是，尤其是即使未通过冷冻油分离器16将冷冻油完全分离，也能够使冷冻油返回压缩机6。这里，由于n-戊烷的沸点高，因此若大量混合则蒸发温度上升，从而无法得到作为目标的低温，通过以14质量％以下的比例混合n-戊烷，能够不使蒸发温度上升，并且能够将n-戊烷维持在不可燃区域且将冷冻油返还至压缩机。
这样，根据本实施方式的二元制冷装置，能够使回油良好，并且在不伴随有爆炸等危险的情况下通过蒸发器实现约-90℃左右的低温，无需限制制冷剂，能够用作血液冷藏等医疗用制冷器而实用化。
另外，n-戊烷为市售品，在使用于冷器等中的情况下能够容易购入，较为实用。
另外，丙烷呈气体状态，具有能够提高封入的作业性、维护性的优点。
需要说明的是，在本实施方式中，说明了向二氟乙烯(R1132a)混合20质量％以下的二氧化碳(R744)而成的非共沸混合物与n-戊烷的混合物，但即使代替n-戊烷而以相同的比率混合R290(丙烷，C3H8)也能够得到相同的效果。即，丙烷与压缩机冷冻油的相溶性也良好，通过混合14重量％以下的丙烷，能够将冷冻油以溶于丙烷的状态返还至压缩机6，从而能够防止因压缩机6的油损耗而引起的停工等的弊病。这里，丙烷的沸点较低，为-42.75℃，不会对蒸发温度造成影响，但由于具有可燃性，因此存在爆炸的危险，在操作时具有难点。但是，通过将丙烷的混合比例设为14重量％以下，能够将丙烷维持在不可燃区域，不存在爆炸等的顾虑。
需要说明的是，上述实施方式的说明用于对本发明进行说明，并不对权利要求书记载的方案进行限定，或缩小范围。另外，本发明的各部分结构不限于上述实施方式，在权利要求书记载的技术范围内能够进行各种变形。
【实施例】
接下来，通过实施例对本发明进行详细说明，只要不脱离本发明的主旨的范围，则不限定于这些实施例。
(实施例1)
使用图1所示的二元制冷装置，在外部气温度为-10℃的情况下长时间连续地稳定运转后，测定循环S1以及循环S2的下述点的温度。
在高温侧制冷剂循环S1中，封入有含有由二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1，1，3-三氟乙烷(R143a)的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2，3-五氟戊烯(HFO-1234ze)的制冷剂组成物(GWP值：1500以下，沸点：在大气压下约为-40℃)。
该混合制冷剂通过各冷凝器3、5、8而冷凝，并通过毛细管10减压，之后流入级联冷凝器11并蒸发，在级联冷凝器11的出口处温度为-54.9℃。
另一方面，在低温侧制冷剂循环S2中，封入有向由二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝28.1/67.0/4.9质量％构成的不可燃性制冷剂组成物添加相对于整体6.8质量％的n-戊烷作为冷冻油载体而成的制冷剂组成物(GWP值：约8000)。
得到低温侧制冷剂循环S2的压缩机6的制冷剂出口的排出侧配管15的温度为45.4℃，朝向该压缩机6的制冷剂吸入口的吸入侧配管26的温度为-15.8℃，蒸发器24的入口配管23的温度为-97.2℃，蒸发器24的出口配管25的温度为-90.3℃，未图示的制冷库内的温度为-95.3℃。
(实施例2)
在高温侧制冷剂循环S1以及低温侧制冷剂循环S2中封入有与实施例1相同的制冷剂组成物，使用图1所示的所述二元制冷装置，在外部气温度为31.1℃的情况下长时间连续地稳定运转后，测定循环S1以及循环S2的所述点的温度。
在级联冷凝器11的出口处温度为-35.9℃。
得到低温侧制冷剂循环S2的压缩机6的制冷剂出口的排出侧配管15的温度为79.0℃，朝向该压缩机6的制冷剂吸入口的吸入侧配管26的温度为7.6℃，蒸发器24的入口配管23的温度为-90.2℃，蒸发器24的出口配管25的温度为-81.8℃，未图示的制冷库内的温度为-87.6℃。
另外，作为与上述的低温侧的制冷剂组成物相同的A1类别(不可燃性)的制冷剂组成物，由R1132a/R116/R744＝27.6～29.2质量％/56.8～68.4质量％/4.0～14.0质量％构成的制冷剂组成物也同样得到良好的结果。
(实施例3)
使用图1所示的所述二元制冷装置，在外部气温度为-0.4℃的情况下长时间连续地稳定运转后，测定循环S1以及循环S2的所述点的温度。
在高温侧制冷剂循环S1中，封入有含有由二氟甲烷(R32)、五氟乙烷(R125)、1，1，1，2-四氟乙烷(R134a)、1，1，3-三氟乙烷(R143a)的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2，3-五氟戊烯(HFO-1234ze)的制冷剂组成物(GWP值：1500以下，沸点：在大气压下约为-40℃)。
该混合制冷剂通过各冷凝器3、5、8而冷凝，并通过毛细管10减压，之后流入级联冷凝器11并蒸发，在级联冷凝器11的出口处温度为-53.1℃。
另一方面，在低温侧制冷剂循环S2中，封入有向由二氟乙烯(R1132a)/六氟乙烷(R116)/二氧化碳(R744)＝55.4/30.5/14.1质量％构成的微燃性制冷剂组成物添加相对于整体7.1质量％的n-戊烷作为冷冻油载体而成的制冷剂组成物(GWP值：约3800)。
得到低温侧制冷剂循环S2的压缩机6的制冷剂出口的排出侧配管15的温度为46.4℃，朝向该压缩机6的制冷剂吸入口的吸入侧配管26的温度为-14.6℃，蒸发器24的入口配管23的温度为-90.0℃，蒸发器24的出口配管25的温度为-83.5℃，未图示的制冷库内的温度为-95.5℃。
(实施例4)
在高温侧制冷剂循环S1以及低温侧制冷剂循环S2中封入有与实施例3相同的制冷剂组成物，使用图1所示的所述二元制冷装置，在外部气温度为29.7℃的情况下长时间连续地稳定运转后，测定循环S1以及循环S2的所述点的温度。
在级联冷凝器11的出口温度为-36.4℃。
得到低温侧制冷剂循环S2的压缩机6的制冷剂出口的排出侧配管15的温度为79.0℃，朝向该压缩机6的制冷剂吸入口的吸入侧配管26的温度为7.2℃，蒸发器24的入口配管23的温度为-90.6℃，蒸发器24的出口配管25的温度为-90.5℃，未图示的制冷库内的温度为-89.9℃。
另外，作为与上述的低温侧的制冷剂组成物相同的A2L类别(微燃性)的制冷剂组成物，由R1132a/R116/R744＝54.8～58.3质量％/25.2～35.7质量％/8.0～18.0质量％构成的制冷剂组成物也同样得到良好的结果。
以上，如实施例1～4所示，能够使用GWP小的制冷剂组成物得到足够低的制冷库内温度，并且能够在COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，且不存在爆炸的危险性的情况下进行运转。
工业上的可利用性
本发明的二元制冷装置具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，利用在所述高温侧制冷剂回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，其中，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯(R1132a)的制冷剂组成物，所述二元制冷装置起到如下的显著效果：二氟乙烯(R1132a)的GWP较小，为10，且沸点较低，为-85.7℃，因此是GWP小环保性优异，且能够实现-80℃这样的低温的制冷剂组成物，COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。
另外，作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用相对于二氟乙烯(R1132a)含有20质量％以下的二氧化碳(R744)的制冷剂组成物，从而起到如下的更加显著的效果：二氧化碳(R744)的GWP为1，因此是GWP小环保性优异，并且能够实现-80℃这样的低温的制冷剂组成物，并且若二氧化碳(R744)的添加量为20质量％以下，则排出压力、排出温度不会升高，COP不降低，不引起冷冻油的劣化、油泥，不存在爆炸的危险性。
另外，若为了将低温侧制冷剂设为不可燃性的混合制冷剂而追加R116，则GWP变高，但起到显著呈现出形成不可燃性的优点这一更加显著的效果。
本发明的二元制冷装置起到如下的显著效果：与以往的制冷剂即R508A相比，GWP小且环保性优异，并且COP高，不会引起冷冻油的劣化、油泥，由于少量使用n-戊烷或者丙烷作为冷冻油载体，因此未通过冷冻油分离器分离的冷冻油也能够返回压缩机，不存在爆炸的危险性，能够实现-80℃这样的低温，在制冷能力、其他性能方面也发挥优异的性能，因此本发明的工业上的利用价值高。
附图标记说明
S1 高温侧制冷剂循环
S2 低温侧制冷剂循环
1、6 压缩机
11 级联冷凝器
24 蒸发器

Claims (10)

1.一种二元制冷装置，其具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，并利用在所述高温侧制冷回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，由此实现-80℃以下的制冷能力，其中，
作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯即R1132a与六氟乙烷即R116的制冷剂组成物。
2.一种二元制冷装置，其具备高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，并利用在所述高温侧制冷回路中的级联冷凝器中通过的制冷剂来进行所述低温侧制冷回路中的制冷剂的冷凝，由此实现-80℃以下的制冷能力，其中，
作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用含有二氟乙烯即R1132a与相对于该二氟乙烯即R1132a高于0质量％且20质量％以下的二氧化碳即R744的制冷剂组成物，由此使蒸发温度达到比二氟乙烯即R1132a以及二氧化碳即R744中的任一者的沸点低的温度。
3.根据权利要求1所述的二元制冷装置，其中，
作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用进一步混合有二氧化碳即R744而成的制冷剂组成物，由此使蒸发温度达到比二氟乙烯即R1132a、六氟乙烷即R116、二氧化碳即R744中的任一者的沸点低的温度。
4.根据权利要求2所述的二元制冷装置，其中，
作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，进一步混合有六氟乙烷即R116。
5.根据权利要求4所述的二元制冷装置，其中，
作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用混合二氟乙烯即R1132a/六氟乙烷即R116/二氧化碳即R744＝27.6～29.2质量％/56.8～68.4质量％/4.0～14.0质量％而成的制冷剂组成物。
6.根据权利要求4所述的二元制冷装置，其中，
作为所述低温侧制冷回路中的制冷剂，使用混合二氟乙烯即R1132a/六氟乙烷即R116/二氧化碳即R744＝54.8～58.3质量％/25.2～35.7质量％/8.0～18.0质量％而成的制冷剂组成物。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二元制冷装置，其中，
所述二元制冷装置使用相对于所述低温侧制冷回路中的制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合n-戊烷而成的制冷剂组成物。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的二元制冷装置，其中，
所述二元制冷装置使用相对于所述低温侧制冷回路中的制冷剂组成物的总质量以14质量％以下的比例混合丙烷即R290而成的制冷剂组成物。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的二元制冷装置，其中，
作为所述高温侧制冷回路中的制冷剂，使用如下的制冷剂组成物，所述制冷剂组成物含有由二氟甲烷即R32、五氟乙烷即R125、1，1，1，2-四氟乙烷即R134a、1，1，3-三氟乙烷即R143a的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2，3-五氟戊烯即HFO-1234ze，且所述制冷剂组成物的全球变暖潜势即Global-warming potential：GWP为1500以下。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的二元制冷装置，其中，
作为高温侧制冷回路中的制冷剂，使用如下的制冷剂组成物，所述制冷剂组成物含有由二氟甲烷即R32、五氟乙烷即R125、1，1，1，2-四氟乙烷即R134a、1，1，3-三氟乙烷即R143a的制冷剂组构成的非共沸混合物、以及1，1，1，2-四氟戊烯即HFO-1234yf，所述制冷剂组成物的全球变暖潜势即Global-warming potential：GWP为1500以下。
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