JP2003056923A - 冷媒回路 - Google Patents

冷媒回路

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JP2003056923A JP2002201217A JP2002201217A JP2003056923A JP 2003056923 A JP2003056923 A JP 2003056923A JP 2002201217 A JP2002201217 A JP 2002201217A JP 2002201217 A JP2002201217 A JP 2002201217A JP 2003056923 A JP2003056923 A JP 2003056923A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オゾン層の破壊防止はもとより、職場環況を
良好に保ちつつ所望とする冷凍能力が得られ、オイル戻
りも良好な冷媒回路を提供することを目的とする。 【解決手段】 冷媒回路において、冷媒を、75〜99
重量%のクロロジフルオロメタン及び1−クロロ−1,
1−ジフルオロエタンと、1〜25重量%の8弗化プロ
パンとから構成し、前記クロロジフルオロメタンと前記
1−クロロ−1,1−ジフルオロエタンとを14対1〜
14対5の比率で混合した混合冷媒とし、前記凝縮器と
前記減圧装置との間には、凝縮器側から気液分離器と中
間熱交換器とを配置し、前記気液分離器の液相部と前記
中間熱交換器とを液相配管及びキャピラリチューブでつ
なぎ、前記中間熱交換器と前記蒸発器の出口側となる前
記圧縮機の吸込側配管とを配管でつないだものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷凍装置に用いられ、且
つ、オゾン層を破壊する危険性のない冷媒を封入してな
る冷媒回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、冷凍機の冷媒として用いられてい
るものにはR12(ジクロロジフルオロメタン)とR50
0(R12とR152a(1,1−ジフルオロエタン)と
の共沸混合物)が多い。R12の沸点は約−30℃で、
R500の沸点は約−33℃であり通常の冷凍装置に好
適である。更に圧縮機への吸込温度が比較的高くても吐
出温度が圧縮機のオイルスラッジを引き起こす程高くな
らない。更に又、R12は圧縮機のオイルと相溶性が良
く、冷媒回路中のオイルを圧縮機まで引き戻す役割も果
たす。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら上記各冷媒は
オゾン層を破壊する恐れがあるとされ、その使用が規制
されることとなって来た。これら規制冷媒の代替冷媒と
して研究されているのがR22(クロロジフルオロメタ
ン)とR142b(1−クロロ−1,1−ジフルオロエタ
ン)の混合冷媒が考えられている。R22の沸点は約−
40℃、R142bの沸点は約−9.8℃である。又、
R22は圧縮機の吸込温度を相当低くしなければ吐出温
度の上昇を抑えられないのでR142bを混合すること
によって吐出温度を下げている。即ち、R142bは吸
込温度が比較的高くても吐出温度が上がらないからであ
る。
【0004】更にR142bは可燃性であるがR22と
混合することによって不燃組成を構成し、安全性を高め
ている。
【0005】また、上記安全性を一層高めたり、また冷
凍機油との相溶性を考慮して上記R142bとR22と
の混合冷媒に更にR21、即ち、ジクロロモノフルオロ
メタンを少量加えたものが提案されている。
【0006】しかし、R21は毒性が強いことが知られ
ており、職場環況を悪化させるという重大な問題がある
と共に、冷凍機油との相溶性を向上するためにR21の
重量%を多くしていくと、上記職場環況の悪化を促進す
ることになるばかりか、R21の沸点が8.95℃と高
いことに起因して、冷凍能力が低下するという問題があ
った。
【0007】本発明は斯る点に鑑みなされたもので、毒
性による職場環況の悪化を防止しつつ冷凍能力を向上す
ることができ、当然、オゾン層の破壊の恐れがない冷媒
組成物を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1の如
く圧縮機から凝縮器、減圧装置、蒸発器へと順に冷媒が
送られ、再び冷媒が圧縮機に帰還するように構成された
冷媒回路において、前記冷媒を、75〜99重量%のク
ロロジフルオロメタン及び1−クロロ−1,1−ジフル
オロエタンと、1〜25重量%の8弗化プロパンとから
構成し、前記クロロジフルオロメタンと前記1−クロロ
−1,1−ジフルオロエタンとを14対1〜14対5の
比率で混合した混合冷媒とし、前記凝縮器と前記減圧装
置との間には、凝縮器側から気液分離器と中間熱交換器
とを配置し、前記気液分離器の液相部と前記中間熱交換
器とを液相配管及びキャピラリチューブでつなぎ、前記
中間熱交換器と前記蒸発器の出口側となる前記圧縮機の
吸込側配管とを配管でつないだものである。
【0009】また、請求項2の如く圧縮機から凝縮器、
減圧装置、蒸発器へと順に冷媒が送られ、再び冷媒が圧
縮機に帰還するように構成された冷媒回路において、前
記冷媒を、70重量%の前記クロロジフルオロメタン
と、25重量%の前記1−クロロ−1,1−ジフルオロ
エタンと、5重量%の前記8弗化プロパンとからなる混
合冷媒とし、前記凝縮器と前記減圧装置との間には、凝
縮器側から気液分離器と中間熱交換器とを配置し、前記
気液分離器の液相部と前記中間熱交換器とを液相配管及
びキャピラリチューブでつなぎ、前記中間熱交換器と前
記蒸発器の出口側となる前記圧縮機の吸込側配管とを配
管でつないだものである。
【0010】また、請求項3の如く圧縮機から凝縮器、
減圧装置、蒸発器へと順に冷媒が送られ、再び冷媒が圧
縮機に帰還するように構成された冷媒回路において、前
記冷媒を、70重量%の前記クロロジフルオロメタン
と、5重量%の前記1−クロロ−1,1−ジフルオロエ
タンと、25重量%の前記8弗化プロパンとからなる混
合冷媒とし、前記凝縮器と前記減圧装置との間には、凝
縮器側から気液分離器と中間熱交換器とを配置し、前記
気液分離器の液相部と前記中間熱交換器とを液相配管及
びキャピラリチューブでつなぎ、前記中間熱交換器と前
記蒸発器の出口側となる前記圧縮機の吸込側配管とを配
管でつないだものである。
【0011】8弗化プロパン、即ちR218はオゾン層
破壊問題における規制の対象となっておらず、また、そ
の沸点は−36.7℃、後に詳述する比熱比は1.06で
あり、更に毒性はほとんどない。従って、オゾン層の破
壊を抑制できることはもとより、職場の環況を健全に保
つことができる。
【0012】また、R218の沸点は−36.7℃と低
いため、冷媒回路中において、R22と共に蒸発器にて
蒸発させることができ、加えて、比熱比は1.06とR
22の比熱比1.18に比べて小さいので、R22によ
る圧縮機の吐出温度上昇をR218で抑えることができ
る。この結果、所望とする冷凍能力を実現できると共に
オイルスラッジやオイルの劣化を抑制できる。
【0013】更に、R218はオイルとの相溶性が悪い
が、この問題については相溶性の良いR22の所定量を
確保することによって対応することができ、このR22
をキャリアとして冷媒回路中のオイルを圧縮機に帰還さ
せることにより油上りによる圧縮機のロック等を防止で
きる。
【0014】加えて、R142bもオゾン層破壊問題に
おける規制の対象ではなく、その比熱比は1.11と小
さいことから、前述したR218と同様に圧縮機の吐出
温度上昇を抑制してオイルスラッジ等の発生を防止でき
る。
【0015】即ち、例えば、斯る混合冷媒の組成を、ク
ロロジフルオロメタン(R22)及び1−クロロ−1,1
−ジフルオロエタン(R142b)が75〜99重量%、
8弗化プロパン(R218)が1〜25重量%とすること
により、オゾン層破壊の防止、職場環況の健全化、冷凍
能力の確保、圧縮機の吐出温度の抑制、更にはオイルと
の相溶性といった問題のすべてに対処することができ
る。
【0016】これにより、−33℃〜−45℃という極
低温の温度帯を本発明の混合冷媒によって実現でき、R
500やR502の代替に供することができる。
【0017】
【実施の形態】次に図面において実施例を説明する。図
1はR22、R142b及びR218の混合冷媒を用い
た場合の冷媒回路を示している。圧縮機1の吐出側配管
2は凝縮器3に接続され、凝縮器3は気液分離器4に接
続されている。気液分離器4から出た液相配管5はキャ
ピラリチューブ6に接続されキャピラリチューブ(減圧
装置)6は中間熱交換器7に接続される。気液分離器4
から出た気相配管8は中間熱交換器7中を通過してキャ
ピラリチューブ9に接続され、キャピラリチューブ9は
蒸発器10に接続される。中間熱交換器7から出た配管
11と蒸発器10から出た配管12は接続点Pにて合流
せられ、圧縮機1の吸込側配管13に接続される。
【0018】冷媒回路内にはR22、R142b及びR
218の非共沸混合冷媒が充填される。次に動作を説明
する。圧縮機1から吐出された高温高圧のガス状冷媒混
合物は凝縮器3に流入して放熱し、その内のR142b
は液化して気液分離器4に入る。そこで液状のR142
bは液相配管5へ、また、未だ気体のR22及びR21
8は気相配管8へと分離される。液相配管5に流入した
R142bはキャピラリチューブ6にて減圧されて中間
熱交換器7に流入し、R142bはそこで蒸発する。
【0019】一方、気相配管8に流入したR22、R2
18は中間熱交換器7内を通過する過程で、そこで蒸発
するR142bに冷却されて凝縮し、キャピラリチュー
ブ9で減圧されて蒸発器10に流入し、そこで順次蒸発
(まず沸点の低いR22が蒸発し、次いでR218が蒸
発する)して周囲を冷却する。
【0020】中間熱交換器7から出たR142bは配管
11を通り、また、蒸発器10を出たR22及びR21
8は配管12を通り、接続点Pにて合流し、再びR2
2、R142b及びR218の混合物となって圧縮機1
に帰還する。
【0021】冷媒回路中を循環する圧縮機1のオイルは
R22に溶け込んだ状態で冷媒回路を循環し圧縮機1に
戻される。
【0022】冷媒回路内に封入される冷媒混合物の組成
を決定するに際しては、オゾン層破壊の防止はもとよ
り、職場環況の健全化、冷凍能力の確保、圧縮機の吐出
温度の抑制、更にはオイルとの相溶性といった問題を考
慮する必要がある。
【0023】8弗化プロパン、即ちR218はその組成
に塩素を含まないのでオゾン層破壊問題における規制の
対象となっておらず、また、その沸点は−36.7℃、
比熱比は1.06であり、更に、毒性はほとんどないこ
とが公的検査機関(例えば米国検査機関T.V.K)によっ
ても確認されている。
【0024】従って、オゾン層の破壊を抑制できること
はもとより、職場の環況を健全に保つことができる。
【0025】ここで、比熱比の値K(Cp/Cv)は下記
の(1)式で示す如く、断熱圧縮における圧縮機の吐出ガ
ス温度に大きな影響を及ぼすものであって組成物の分子
量が大きい程小さい値を示す。
【0026】
【数1】 R218の比熱比は上述したように1.06であって、
R22の比熱比(1.18)に比して小さく、圧縮機の吐
出温度を充分下げることができ、圧縮機でのオイルスラ
ッジの発生やオイルの劣化を防止できる。
【0027】因みに、R142bの比熱比も1.11と
R22に比して低いため、上述したR218と同様、圧
縮機の吐出温度の低下に寄与できる。
【0028】また、R218の沸点が−36.7℃と低
いことから、冷媒回路中において、蒸発器10でR22
と共に蒸発させることができ、冷凍能力を向上できる。
【0029】ここで、出願人の実験によれば次のことが
確認されている。
【0030】まず、70重量%のR22と30重量%の
R142bとで組成される従来の混合冷媒Aと、R50
2からなる市販の冷媒Bと、70重量%のR22と25
重量%のR142bと5重量%のR218とからなる組
成の本発明における混合冷媒Cと、70重量%のR22
と5重量%のR142bと25重量%のR218とから
なる組成の本発明における混合冷媒Dとの夫々の冷媒を
用意し、同一の断熱箱体及び同一の圧縮機を搭載した冷
凍機に上記A〜Dの冷媒を封入し、周囲温度等の諸条件
が同一のもとで実験した結果、それらの蒸発温度はAが
−28℃、Bが−36℃、Cが−31℃、Dが−35℃
であった。
【0031】即ち、本発明の混合冷媒Cによれば、従来
の混合冷媒AやR500(沸点−33.45℃)といった
ものと同程度の冷凍能力を実現することができ、これら
のものに代替できる。
【0032】また、本発明の混合冷媒Dによれば、R5
02であるBと同程度の冷凍能力を実現することがで
き、R502に代替できる。
【0033】尚、本実験によれば、オイル戻りも良好で
あり、オイルスラッジの発生もほとんど見られなかっ
た。これはR22の相溶性によりオイルが良好に帰還さ
れたことを裏付けるものである。
【0034】即ち、以上説明したようにR218を混入
することにより、冷凍能力を向上し圧縮機の吐出温度を
下げるという多大な効果があるが、このR218の重量
%を多くするということは逆に言えばR22の重量%を
少なくするということになり、R22の持つオイルとの
相溶性の観点、及びR218は現時点では希少な冷媒で
あってコストも非常に高いという点があり、これらの観
点、及び実験的裏付けから、例えば所望とする蒸発温度
帯を−33℃〜−45℃とした場合には、R22とR1
42bとが75〜99重量%を占める冷媒に対して、R
218を1〜25重量%混入されたものが好ましいと言
える。
【0035】尚、上述した割合において、R142bも
R218と同様にその重量%を多くすれば圧縮機の吐出
温度の低下に寄与できるが、従来例でも説明した様にR
142bは可燃性であってその重量%をあまり多くする
と爆発の危険があり、この問題を回避する範囲にしてい
る。
【0036】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、オゾン層
の破壊防止はもとより、職場環況を良好に保ちつつ、所
望とする冷凍能力が得られ、オイル戻りも良好でR50
0やR502の代替としての使用も可能な実用性に優れ
た冷媒回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷媒回路の図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 凝縮器 4 気液分離器 5 液相配管 6 キャピラリチューブ 7 中間熱交換器 9 キャピラリチューブ(減圧装置) 10 蒸発器 11 配管 13 吸込側配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯澤 治郎 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機から凝縮器、減圧装置、蒸発器へ
    と順に冷媒が送られ、再び冷媒が圧縮機に帰還するよう
    に構成された冷媒回路において、前記冷媒を、75〜9
    9重量%のクロロジフルオロメタン及び1−クロロ−
    1,1−ジフルオロエタンと、1〜25重量%の8弗化
    プロパンとから構成し、前記クロロジフルオロメタンと
    前記1−クロロ−1,1−ジフルオロエタンとを14対
    1〜14対5の比率で混合した混合冷媒とし、前記凝縮
    器と前記減圧装置との間には、凝縮器側から気液分離器
    と中間熱交換器とを配置し、前記気液分離器の液相部と
    前記中間熱交換器とを液相配管及びキャピラリチューブ
    でつなぎ、前記中間熱交換器と前記蒸発器の出口側とな
    る前記圧縮機の吸込側配管とを配管でつないだことを特
    徴とする冷媒回路。
  2. 【請求項2】 圧縮機から凝縮器、減圧装置、蒸発器へ
    と順に冷媒が送られ、再び冷媒が圧縮機に帰還するよう
    に構成された冷媒回路において、前記冷媒を、70重量
    %の前記クロロジフルオロメタンと、25重量%の前記
    1−クロロ−1,1−ジフルオロエタンと、5重量%の
    前記8弗化プロパンとからなる混合冷媒とし、前記凝縮
    器と前記減圧装置との間には、凝縮器側から気液分離器
    と中間熱交換器とを配置し、前記気液分離器の液相部と
    前記中間熱交換器とを液相配管及びキャピラリチューブ
    でつなぎ、前記中間熱交換器と前記蒸発器の出口側とな
    る前記圧縮機の吸込側配管とを配管でつないだことを特
    徴とする冷媒回路。
  3. 【請求項3】 圧縮機から凝縮器、減圧装置、蒸発器へ
    と順に冷媒が送られ、再び冷媒が圧縮機に帰還するよう
    に構成された冷媒回路において、前記冷媒を、70重量
    %の前記クロロジフルオロメタンと、5重量%の前記1
    −クロロ−1,1−ジフルオロエタンと、25重量%の
    前記8弗化プロパンとからなる混合冷媒とし、前記凝縮
    器と前記減圧装置との間には、凝縮器側から気液分離器
    と中間熱交換器とを配置し、前記気液分離器の液相部と
    前記中間熱交換器とを液相配管及びキャピラリチューブ
    でつなぎ、前記中間熱交換器と前記蒸発器の出口側とな
    る前記圧縮機の吸込側配管とを配管でつないだことを特
    徴とする冷媒回路。
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JP2009085539A (ja) * 2007-10-01 2009-04-23 Toshiba Corp 冷蔵庫
JP2010002074A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Mitsubishi Electric Corp 混合冷媒とそれを用いた冷凍サイクル装置
JP2012247104A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Sanyo Electric Co Ltd スクロール圧縮機を備えた冷凍装置
JP2012251767A (ja) * 2012-07-30 2012-12-20 Mitsubishi Electric Corp 混合冷媒とそれを用いた冷凍サイクル装置

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