JP2011084652A - 冷媒組成物および低温冷凍システムにおけるそれらの使用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明組成物は、ジフルオロメタン(HFC−32)、ペンタフルオロエタン(HFC−125)およびテトラフルオロエタン(HFC−134a)を含み、これら3つの成分は、過熱に関する冷媒組成物の動作特性が許容されるレベルを有し、また冷却能力、質量流および効率(COP)特性に関する冷媒組成物の動作特性が、低温冷凍システムに冷媒として用いられたとき、それぞれ、クロロジフルオロメタン(HCFC−22)がこのような低温冷凍システムに冷媒として用いられたとした場合のHCFC−22の動作特性の少なくとも95%であるような量で、前記組成物中に存在する。
【選択図】図4
Description
これらの組成物は、HCFC−22冷媒を用いる既存の低温冷凍(冷却)システムに後から組み込むのに特に有用であることが見出された。
本発明による組成物のさらなる実施形態において、成分(a)、(b)および(c)は、組成物の全重量の少なくとも97重量%を占める。好ましくは、成分(a)、(b)および(c)は、実質的に全組成を占める。すなわち、成分(a)、(b)および(c)は、組成物の全重量の実質的に100重量%を構成する。
(a)本発明による組成物を凝縮させる工程;および
(b)前記組成物を、冷却される物体の近傍において蒸発させる工程;を含み、前記冷凍システムの蒸発器温度が0℃(32°F)未満である方法である。
組成物は、後の試験の基準として役立つように、HCFC−22用に設計されたシステムで試験した。3つの本発明組成物の全ての性能は、基準のHCFC−22(R−22)の性能とほとんど同一であった。膨張弁を調節する必要はなく、いわんや、それを交換する必要は全くなかった。冷媒の質量流量、冷却能力、および効率(COP)は、予想される測定誤差範囲内で、HCFC−22のものと同等であった。他の冷媒であるR−407AおよびR−407Cは、適切に性能を発揮しなかった。これらの比較冷媒を用いると、膨張弁および、ことによると蒸発器のようなシステムの構成要素の交換(変更)を必要とするであろう。
Keeprite Refrigeration(Brantford、オンタリオ州)によって製造されたユニット
Model K350L2、屋外用、空冷、低温、R−22凝縮ユニットは以下を装備している:
460ボルト/60Hz/三相電源、2DF−0300 Copeland圧縮機、低温状態に対するデマンド冷却、ならびに
より高い温度状態の吸引アキュムレータ用KAKA−020 Copeland圧縮機、ソレノイドを有するオイルセパレータ、受液器(receiver)、2バルブ満液式(flooded)ヘッド圧力制御システム、および標準的運転制御
Keeprite Refrigerationによって製造されたユニット
Model KUCB204DED、電気霜取り、薄型(low profile)DX供給蒸発器は以下を有する:
230ボルト/60Hz/単相電源、電気霜取りヒーター、5,100W(17,340BTUH)(−28.9℃(−20°F)でのSST、10度のTD、5,440m3/h(3,200CFM)の空気流)、ならびにSporlanのディストリビュータおよびTXV(thermostatic(thermal) expansion valve;膨張弁)
全出力 = 蒸発器のファン出力 + 凝縮器のファン出力 + 圧縮機出力
能力=質量流 ×(蒸発器出口でのエンタルピー − 蒸発器入口でのエンタルピー)
式中、質量流は、上で示したように直接測定され、蒸発器入口でのエンタルピーは、膨張弁の入口温度での飽和液体エンタルピー(Refprop 7.0−NISTにより得られる値)であり、蒸発器の出口でのエンタルピーは、蒸発器出口での温度および圧力の直接測定値を用いて、Refprop 7.0−NISTから得られる。推定正確度は報告した値の±3%である。
表4は、蒸発器の出口での過熱を列挙する。システムが信頼性をもって効率的に作動するように、過熱は、中程度の温度(例えば、1.7℃(35°F)および10℃(50°F)のクーラー温度)では4.4℃から8.9℃(8°Fから16°F)の範囲、そこそこ低い温度(例えば、−17.8℃(0°F)のフリーザー温度)では4.4℃から6.7℃(8°Fから12°F)の範囲、また非常に低い温度(例えば、−26.1℃(−15°F)のフリーザー温度)では2.2℃から4.4℃(4°Fから8°F)の範囲にあるべきである(参考:Sporlan Valve Company、膨張弁紀要(Expansion Valve Bulletin))。過熱が小さすぎるまたはマイナスである場合、冷媒は二相領域(液体および蒸気)にあり、液体の冷媒が、蒸発器から出て行っている可能性があり、圧縮機に損傷を引き起こす可能性がある。過熱が大きすぎる場合、システムの能力および効率が損われ、高い圧縮機排出温度のせいで、信頼性の問題もまた引き起こし得る。
(実施形態1)
0℃(32°F)未満、約−10℃(約14°F)以下、約−15℃(約5°F)以下、または約−30℃(約−22°F)以下の蒸発器温度を達成し維持する、クロロジフルオロメタン(HCFC−22)冷媒を用いて使用されるのに適する低温冷凍システムにおいて低温冷凍を生成するための方法である。この方法は、冷媒を凝縮させること、およびその後で、冷却される物体の近傍で冷媒を蒸発させることを含み、ここで、この冷媒組成物は、約25から約35質量%のジフルオロメタン(HFC−32)、約20から約40質量%のペンタフルオロエタン(HFC−125)、および約35から約45質量%のテトラフルオロエタン(HFC−134a)を含む。それによって、これらの3つの成分は、冷凍の間にもたらさせる過熱に関するその動作特性が、約−9℃(約15°F)から約−1℃(約30°F)の蒸発温度範囲では約4.4℃から約8.9℃(約8°Fから約16°F)の範囲に、約−26℃(約−15°F)の蒸発温度では約4.4℃から約6.7℃(約8°Fから約12°F)の範囲に、または、約−34℃(約−30°F)の蒸発温度では約2.2℃から約4.4℃(約4°Fから約8°F)の範囲にあり、また、冷却能力、効率(COP)および質量流に関する冷媒組成物の動作特性が、それぞれ、冷凍システムの冷媒として用いられたとき、クロロジフルオロメタン(HCFC−22)が前記冷凍システムに同一の冷凍条件で冷媒として用いられた場合のこれら動作特性の、少なくとも約90%、好ましくは少なくとも約95%であるように、冷媒組成物中に存在する。
クロロジフルオロメタン(HCFC−22)冷媒を用いて使用されるのに適する低温冷凍システム(装置)であって、この低温冷凍システムは、0℃(32°F)未満、約−10℃(約14°F)以下、約−15℃(約5°F)以下、または約−30℃(約−22°F)以下の蒸発器温度を達成し維持する低温冷凍を生成できる。このシステムは、凝縮器(コンデンサー)、蒸発器(エバポレーター)および冷媒組成物を含み、ここで、冷媒組成物は、約25から約35質量%のジフルオロメタン(HFC−32)、約20から約40質量%のペンタフルオロエタン(HFC−125)、および約35から約45質量%のテトラフルオロエタン(HFC−134a)を含む。それによって、これらの3つの成分は、冷凍の間にもたらさせる過熱に関する動作特性が、約−9(約15°F)から約−1℃(約30°F)の蒸発温度範囲では約4.4から約8.9℃(約8°Fから約16°F)の範囲に、約−26℃(約−15°F)の蒸発温度では約4.4℃から約6.7℃(約8°Fから約12°F)の範囲に、または、約−34℃(約−30°F)の蒸発温度では約2.2℃から約4.4℃(約4°Fから約8°F)の範囲にあり、また、冷却能力、効率(COP)および質量流に関する冷媒組成物の動作特性が、それぞれ、冷凍システムの冷媒として用いられたとき、クロロジフルオロメタン(HCFC−22)が前記冷凍システムに同一の冷凍条件で冷媒として用いられた場合のこれら動作特性の、少なくとも約90%、好ましくは少なくとも約95%であるように、冷媒組成物中に存在する。
Claims (14)
- (a)28〜32重量%のジフルオロメタン(HFC−32);
(b)28〜32重量%のペンタフルオロエタン(HFC−125);および
(c)38〜42重量%のテトラフルオロエタン(HFC−134a);
を含む組成物。 - 前記成分(a)、(b)および(c)が実質的に全組成を構成する、請求項1に記載の組成物。
- (a)約30重量%のジフルオロメタン(HFC−32);
(b)約30重量%のペンタフルオロエタン(HFC−125);および
(c)約40重量%のテトラフルオロエタン(HFC−134a);
を含む、請求項1または2に記載の組成物。 - 冷媒としての、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物の使用。
- 低温冷凍システムにおいて低温冷凍を生成する方法であって、
(a)請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物を凝縮させる工程;および
(b)冷却される物体の近傍で前記組成物を蒸発させる工程;
を含み、前記冷凍システムの蒸発器温度が0℃(32°F)未満である、前記方法。 - 前記冷凍システムの蒸発器温度が約−10℃(約14°F)以下、約−15℃(約5°F)以下、または約−30℃(約−22°F)以下である、請求項5に記載の方法。
- 前記組成物が、少なくとも1.1℃(2°F)の、冷凍の間の過熱に関する動作特性を有する、請求項5または6に記載の方法。
- 前記組成物が、
(a)約−9℃(約15°F)から約−1℃(約30°F)の蒸発器温度範囲では約4.4℃から約8.9℃(約8°Fから約16°F);
(b)約15°Fの蒸発器温度では約4.4℃から約6.7℃(約8°Fから約12°F);および
(c)約−34℃(約−30°F)の蒸発器温度では約2.2℃から約4.4℃(約4°Fから約8°F);
の範囲の、冷凍の間の過熱に関する動作特性を有する、請求項9に記載の方法。 - 前記冷凍システムが、クロロジフルオロメタン(HFC−22)を用いて使用されるのに適しており、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物が前記システムのHFC−22と置き換わる、請求項5から8のいずれか一項に記載の方法。
- 凝縮器、蒸発器、および請求項1から3のいずれか一項に記載の冷媒組成物を含む低温冷凍システムであって、前記冷凍システムの蒸発器温度が0℃未満である前記システム。
- 前記冷凍システムの蒸発器温度が、約−10℃(約14°F)以下、約−15℃(約5°F)以下、または約−30℃(約−22°F)以下である、請求項10に記載のシステム。
- 前記組成物が、少なくとも1.1℃(2°F)の、冷凍の間の過熱に関する動作特性を有する、請求項10または11に記載のシステム。
- 前記組成物が、
(a)約−9℃(約15°F)から約−1℃(約30°F)の蒸発器温度範囲では約4.4℃から約8.9℃(約8°Fから約16°F);
(b)約15°Fの蒸発器温度では約4.4℃から約6.7℃(約8°Fから約12°F);および
(c)約−34℃(約−30°F)の蒸発器温度では約2.2℃から約4.4℃(約4°Fから約8°F);
の範囲の、冷凍の間の過熱の動作特性を有する、請求項12に記載のシステム。 - 冷凍システムが、クロロジフルオロメタン(HFC−22)を用いて使用されるのに適しており、請求項1から3のいずれか一項に記載の組成物が前記システムのHFC−22と置き換わる、請求項10から13のいずれか一項に記載のシステム。
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