JP2983969B2 - 冷却方法 - Google Patents
冷却方法Info
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Description
つ、オゾン層を破壊する危険性の少ない冷媒組成物を用
いた冷却方法であり、特に二元冷凍装置を使用した冷却
方法に関する。
るものにはR12(ジクロロジフルオロメタン)とR5
00(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。
を得るためには、R502(R22とR115との共沸
混合物)が使用される。R503の沸点は−45.4℃
であり、低温を得るのに最適である。
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。即ち、R500を組成するR
12やR502を組成するR115は難分解性の所謂規
制冷媒であり、大気中に放出されてオゾン層に到達する
とオゾン層を破壊する危険があることが解明されてき
た。
替冷媒を研究、模索中である。
ゾン層を破壊する危険が大きい規制冷媒を使用すること
なく、−45℃以下いう低温を達成でき、冷凍能力や他
の性能面でもR502の代替冷媒として使用できる冷媒
組成物を用いた冷却方法を提供すると共に、実際に低温
を達成できる二元冷凍装置を用いた冷却方法を提供する
ことを目的とする。
く、クロロジフルオロメタンを44重量%、8沸化プロ
パンを56重量%混合した共沸混合物と、n−ペンタン
との混合物からなり、このn−ペンタンを、クロロジフ
ルオロメタンと8沸化プロパンの総重量に対して14%
以下の割合で混合してなる冷媒組成物を減圧して蒸発さ
せることにより冷却する冷却方法である。
メタンを44重量%、8沸化プロパンを56重量%混合
した共沸混合物と、ジクロロモノフルオロメタンとの混
合物からなり、このジクロロモノフルオロメタンを、ク
ロロジフルオロメタンと8沸化プロパンの総重量に対し
て20%以下の割合で混合してなる冷媒組成物を減圧し
て蒸発させることにより冷却する冷却方法である。
低温側冷媒回路を備え、前記低温側冷媒回路中の冷媒の
凝縮を前記高温側冷媒回路中のカスケードコンデンサを
通過する冷媒により行う二元冷凍装置を用いた冷却方法
において、前記低温側冷媒回路に封入される冷媒を、ク
ロロジフルオロメタンを44重量%、8沸化プロパンを
56重量%混合した共沸混合物と、n−ペンタンとの混
合物からなり、このn−ペンタンを、クロロジフルオロ
メタンと8沸化プロパンの総重量に対して14%以下の
割合で混合してなる冷媒組成物を使用すると共に、この
冷媒を前記カスケードコンデンサにより凝縮した後減圧
し、前記低温側冷媒回路の蒸発器にて蒸発させることに
より冷却する二元冷凍装置を用いた冷却方法である。
低温側冷媒回路を備え、前記低温側冷媒回路中の冷媒の
凝縮を前記高温側冷媒回路中のカスケードコンデンサを
通過する冷媒により行う二元冷凍装置を用いた冷却方法
において、前記低温側冷媒回路に封入される冷媒を、ク
ロロジフルオロメタンを44重量%、8沸化プロパンを
56重量%混合した共沸混合物と、ジクロロモノフルオ
ロメタンとの混合物からなり、このジクロロモノフルオ
ロメタンを、クロロジフルオロメタンと8沸化プロパン
の総重量に対して20%以下の割合で混合してなる冷媒
組成物を使用すると共に、この冷媒を前記カスケードコ
ンデンサにより凝縮した後減圧し、前記低温側冷媒回路
の蒸発器にて蒸発させることにより冷却する二元冷凍装
置を用いた冷却方法である。
ルオロメタン(R22)は塩素を含むが水素も含むHC
FCであり、8弗化プロパン(R218)はフッ素と炭
素のみからなるFCであり、n−ペンタンも塩素を含む
ものではなく、いずれも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、クロロジフ
ルオロメタン(R22)が−40℃、8弗化プロパン
(R218)が−36.7℃であって、両者の混合物の
共沸点は、−47℃程度となることから、R502の代
替冷媒として十分に冷凍能力を発揮できる。
は、比熱比が1.18と高目であるため、冷媒回路に封
入した場合には、吐出温度が上昇する懸念があるが、比
熱比が1.06とかなり低い8弗化プロパン(R21
8)を所定量混合しているため、吐出温度の上昇は抑制
することができる。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。
と8弗化プロパン(R218)の共沸混合物は、従来の
鉱物油やアルキルベンゼン油等の圧縮機オイルとの相溶
性が悪いが、n−ペンタンを所定量混合することによ
り、冷媒回路中において、圧縮機へオイルを戻すことが
できる。即ち、n−ペンタンは沸点が+36.07℃と
高いが、圧縮機のオイルとの相溶性が良好であり、n−
ペンタンを所定量混合することにより、n−ペンタンに
オイルを溶け込ませた状態で圧縮機まで帰還させること
ができ、圧縮機の油上がりによるロック等の弊害を防止
できる。ここで、n−ペンタンは沸点が高いため、あま
り多量に混合すると蒸発温度が上昇して目的とする低温
が得られないと共に、可燃性であるため、爆発の危険が
ある。このため、n−ペンタンを、14重量%以下の割
合で混合することにより、蒸発温度を上昇させず、しか
も、n−ペンタンの不燃域を確保しつつオイルを圧縮機
へ帰還させることができる。
パレータを設けてオイルを分離するまでもなく、圧縮機
にオイルを戻す冷媒組成物とすることができる。即ち、
ジクロロモノフルオロメタン(R21)も圧縮機のオイ
ルとの相溶性が良好であり、ジクロロモノフルオロメタ
ン(R21)を所定量混合することにより、ジクロロモ
ノフルオロメタン(R21)にオイルを溶け込ませた状
態で圧縮機まで帰還させることができ、圧縮機の油上が
りによるロック等の弊害を防止できる。ここで、ジクロ
ロモノフルオロメタン(R21)の沸点は、+8.9℃
と高いため、あまり多量に入れると冷却性能を損なうこ
ととなるが、ジクロロモノフルオロメタン(R21)を
所定量に留めることにより、冷却性能が低下することは
なく、しかも、沸点が高いため、圧縮機に帰還した後に
圧縮機内で蒸発させることができ、圧縮機を冷却するこ
とができる。
の冷媒回路において、オイルセパレータを使用すること
なく、オイル戻りを良好とし、爆発等の危険を伴うこと
なく、蒸発器にて−60℃程度の低温を達成することが
でき、規制冷媒を使用せずに血液保冷等の医療用フリー
ザーとして実用化できる。
本発明の冷媒組成物を封入してなる二元冷凍装置の冷媒
回路図である。S1は高温側冷媒サイクルを、また、S
2は低温側冷媒サイクルを示している。
1の吐出側配管2は蒸発パイプ3、フレームパイプ4に
接続され、フレームパイプ4は、圧縮機1のオイルクー
ラー5、凝縮器6、乾燥器7、キャピラリーチューブ8
を順次経て、カスケードコンデンサ9に接続され、吸込
側配管10により圧縮機1に接続されている。11は凝
縮器6の冷却用ファンである。
出側配管13は、補助凝縮器14に接続され、圧縮機1
2のオイルクーラー15を介してカスケードコンデンサ
9内の配管16、乾燥器17、キャピラリーチューブ1
8を経て入口管19より蒸発器20に流入し、出口管2
1より出てアキュムレータ22を経て圧縮機12の吸込
側配管23より圧縮機12に戻る構成である。
ルオロメタン(R22)と1−クロロ−1,1−ジフル
オロエタン(R142b)と8弗化プロパン(R21
8)との共沸混合物が封入される。R22の沸点は大気
圧で−40.75℃、R142bの沸点は−9.8℃、
R218の沸点は−36.7℃である。そして、この混
合物が凝縮器6にて凝縮し、キャピラリーチューブ8に
て減圧されてカスケードコンデンサ9に流入して蒸発す
る。ここで、カスケードコンデンサ9は−25℃程とな
る。
ルオロメタン(R22)と8弗化プロパン(R218)
の共沸混合物と、n−ペンタンとの共沸混合物が封入さ
れる。ここで、クロロジフルオロメタン(R22)と8
弗化プロパン(R218)の混合比は、43.8:5
6.2であると共に、n−ペンタンは、クロロジフルオ
ロメタン(R22)と8弗化プロパン(R218)の総
重量に対して14%以下の割合で混合して組成される。
この結果、共沸点が−47℃というかなり低温の冷媒組
成物を封入することとなる。そして、圧縮機6から吐出
された冷媒及び圧縮機オイルは、補助凝縮器14、オイ
ルクーラー15を介してカスケードコンデンサ9内の配
管16に流入し、高温側冷媒サイクルS1内の冷媒の蒸
発によって冷却されて凝縮する。この後、キャピラリー
チューブ18にて減圧された後、蒸発器20に流入して
蒸発する。この蒸発器20は、図示しない冷凍庫の壁面
に熱交換関係に取り付けられて庫内を冷却する。ここ
で、蒸発器20での蒸発温度は−60℃に達する。
て、低温側冷媒サイクルS2に封入される冷媒組成物で
あるクロロジフルオロメタン(R22)は塩素を含むが
水素も含むHCFCであり、8弗化プロパン(R21
8)はフッ素と炭素のみからなるFCであり、n−ペン
タンも塩素を含むものではなく、いずれもオゾン層破壊
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、クロロジフルオロメタン(R22)が−40℃、
8弗化プロパン(R218)が−36.7℃であって、
両者の混合物の共沸点は、−47℃程度となることか
ら、R502の代替冷媒として十分に冷凍能力を発揮で
きる。
は、比熱比が1.18と高目であるため、冷媒回路に封
入した場合には、吐出温度が上昇する懸念があるが、比
熱比が1.06とかなり低い8弗化プロパン(R21
8)を所定量混合しているため、吐出温度の上昇は抑制
することができる。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。
と8弗化プロパン(R218)の共沸混合物は、従来の
圧縮機オイルとの相溶性が悪いが、n−ペンタンを所定
量混合することにより、冷媒回路中において、圧縮機へ
オイルを戻すことができる。即ち、n−ペンタンは沸点
が+36.07℃と高いが、圧縮機のオイルとの相溶性
が良好であり、n−ペンタンを所定量混合することによ
り、n−ペンタンにオイルを溶け込ませた状態で圧縮機
まで帰還させることができ、圧縮機の油上がりによるロ
ック等の弊害を防止できる。ここで、n−ペンタンは沸
点が高いため、あまり多量に混合すると蒸発温度が上昇
して目的とする低温が得られないと共に、可燃性である
ため、爆発の危険がある。このため、n−ペンタンを、
14重量%以下の割合で混合することにより、蒸発温度
を上昇させず、しかも、n−ペンタンの不燃域を確保し
つつオイルを圧縮機へ帰還させることができる。この結
果、特にオイルセパレータ等を設けて冷媒中のオイルを
分離するまでもなく、圧縮機12にオイルを戻すことが
できる。
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。
り多量に混合すると蒸発温度が上昇して目的とする低温
が得られないが、n−ペンタンを、14重量%以下の割
合で混合することにより、蒸発温度を上昇させず、しか
も、n−ペンタンを不燃域に維持しつつオイルを圧縮機
へ帰還させることができる。
置を使用し、高温側冷媒サイクルS1に、クロロジフル
オロメタン(R22)と1−クロロ−1,1−ジフルオ
ロエタン(R142b)と8弗化プロパン(R218)
とを70:25:5重量%の割合で混合してなる非共沸
混合冷媒を300g封入し、低温側冷媒サイクルS2
に、本発明の混合冷媒であるクロロジフルオロメタン
(R22)と8弗化プロパン(R218)とn−ペンタ
ンの混合冷媒を240g封入し、本発明の混合冷媒中、
n−ペンタンの重量%を0〜15%と変化させて装置の
各部分での温度、圧力変化を観察した。尚、外気温度は
35℃の条件であった。この実験結果を図2に示す。
Bは低温側の圧縮機12の温度、Cは高温側の吐出圧
力、Dは吸入管23の温度、Eはカスケードコンデンサ
9における低温側の配管16の出口温度、Fは低温側の
吐出圧力、Gは高温側吸入圧力、Hは庫内温度、Iは蒸
発器20の入口温度、Jはアキュムレータ22の出口温
度、Kは低温側吸入圧力の測定結果を示す。
が14重量%を越えると蒸発器20の入口温度Iが上昇
することとなり、冷媒回路中にオイルが停滞しているこ
とが推測できる。また、n−ペンタンの割合は庫内温度
の安定性から、4〜14重量%の範囲が適当であること
が確認された。尚、冷媒回路中にオイルが残留すると冷
媒通路が狭めて冷媒循環量が減少し、更に、蒸発器20
の熱交換率が低下することとなるため、冷却性能が悪化
してしまう。
れば、オイル戻りを良好とし、爆発等の危険を伴うこと
なく、蒸発器にて−60℃程度の低温を達成することが
でき、規制冷媒を使用せずに血液保冷等の医療用フリー
ザーとして実用化できる。
で、フリーザー等で使用する場合には容易に入手でき、
実用的である。
(R22)と8弗化プロパン(R218)とn−ペンタ
ンとの混合物にて説明したが、n−ペンタンの代わりに
ジクロロモノフルオロメタン(R21)を所定の割合で
混合しても同様の効果が得られる。即ち、ジクロロモノ
フルオロメタン(R21)も圧縮機オイルとの相溶性が
良好であり、プロパンを20重量%以下の割合で混合す
ることにより、冷却性能を損なうことなく、ジクロロモ
ノフルオロメタン(R21)にオイルを溶け込ませた状
態で圧縮機12まで帰還させることができ、圧縮機12
の油上がりによるロック等の弊害を防止できる。ここ
で、ジクロロモノフルオロメタン(R21)は沸点が+
8.9℃と高いため、あまり多量に入れると蒸発温度を
上昇させることとなり、また、毒性があるため、職場環
境を悪化させる問題がある。しかし、ジクロロモノフル
オロメタン(R21)の割合を20重量%以下とするこ
とにより、これらの問題を解決しつつオイルを帰還させ
ることができる。
置を使用し、高温側冷媒サイクルS1に、クロロジフル
オロメタン(R22)と1−クロロ−1,1−ジフルオ
ロエタン(R142b)と8弗化プロパン(R218)
とを70:25:5重量%の割合で混合してなる非共沸
混合冷媒を300g封入し、低温側冷媒サイクルS2
に、本発明の混合冷媒であるクロロジフルオロメタン
(R22)と8弗化プロパン(R218)とジクロロモ
ノフルオロメタン(R21)の混合冷媒を242g封入
し、本発明の混合冷媒中、ジクロロモノフルオロメタン
(R21)の重量%を0〜25%と変化させて装置の各
部分での温度、圧力変化を観察した。尚、外気温度は3
5℃の条件であった。この実験結果を図3に示す。
Mは低温側の圧縮機12の温度、Nは高温側の吐出圧
力、Oは吸入管23の温度、Pはカスケードコンデンサ
9における低温側の配管16の出口温度、Qは低温側の
吐出圧力、Rは高温側吸入圧力、Sは庫内温度、Tは蒸
発器20の入口温度、Uはアキュムレータ22の出口温
度、Vは低温側吸入圧力の測定結果を示す。
ロメタン(R21)の割合が20重量%を越えると蒸発
器20の入口温度Tが上昇することとなり、冷媒回路中
にオイルが停滞していることが推測できる。また、ジク
ロロモノフルオロメタン(R21)の割合は庫内温度の
安定性から、5〜20重量%の範囲が適当であることが
確認された。
を二元冷凍装置に封入した場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、単元、即ち、圧縮機、凝
縮器、減圧装置、及び蒸発器からなる単純な冷凍サイク
ルにおいても同様の効果を発揮できる。
フルオロメタン(R22)は塩素を含むが水素も含むH
CFCであり、8弗化プロパン(R218)はフッ素と
炭素のみからなるFCであり、n−ペンタンも塩素を含
むものではなく、いずれも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、クロロジ
フルオロメタン(R22)が−40℃、8弗化プロパン
(R218)が−36.7℃であって、両者の混合物の
共沸点は、−47℃程度となることから、R502の代
替冷媒として十分に冷凍能力を発揮できる。
は、比熱比が1.18と高目であるため、冷媒回路に封
入した場合には、吐出温度が上昇する懸念があるが、比
熱比が1.06とかなり低い8弗化プロパン(R21
8)を所定量混合しているため、吐出温度の上昇は抑制
することができる。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。
と8弗化プロパン(R218)の共沸混合物は、オイル
との相溶性が悪いが、n−ペンタンを所定量混合するこ
とにより、冷媒回路中において、圧縮機へオイルを戻す
ことができる。即ち、n−ペンタンは沸点が+36.0
7℃と高いが、圧縮機のオイルとの相溶性が良好であ
り、n−ペンタンを所定量混合することにより、n−ペ
ンタンにオイルを溶け込ませた状態で圧縮機まで帰還さ
せることができ、圧縮機の油上がりによるロック等の弊
害を防止できる。ここで、n−ペンタンは沸点が高いた
め、あまり多量に混合すると蒸発温度が上昇して目的と
する低温が得られないと共に、可燃性であるため、爆発
の危険がある。このため。n−ペンタンを、14重量℃
以下の割合で混合することにより、蒸発温度を上昇させ
ずしかもn−ペンタンの不燃域を確保しつつオイルを圧
縮機へ帰還させることができる。
パレータを設けてオイルを分離するまでもなく、圧縮機
にオイルを戻す冷媒組成物とすることができる。即ち、
ジクロロモノフルオロメタン(R21)も圧縮機のオイ
ルとの相溶性が良好であり、ジクロロモノフルオロメタ
ン(R21)を所定量混合することにより、ジクロロモ
ノフルオロメタン(R21)にオイルを溶け込ませた状
態で圧縮機まで帰還させることができ、圧縮機の油上が
りによるロック等の弊害を防止できる。ここで、ジクロ
ロモノフルオロメタン(R21)の沸点は、+8.9℃
と高いため、あまり多量に入れると冷却性能を損なうこ
ととなるが、ジクロロモノフルオロメタン(R21)を
所定量に留めることにより、冷却性能が低下することは
なく、しかも、沸点が高いため、圧縮機に帰還した後に
圧縮機内で蒸発させることができ、圧縮機を冷却するこ
とができる。
の冷媒回路において、オイルセパレータを使用すること
なく、オイル戻りを良好とし、爆発等の危険を伴うこと
なく、蒸発器にて−60℃程度の低温を達成することが
でき、規制冷媒を使用せずに血液保冷等の医療用フリー
ザーとして実用化できる。
冷媒回路図である。
実験結果を示すグラフ。
置の実験結果を示すグラフ。
Claims (4)
- 【請求項1】 クロロジフルオロメタンを44重量%、
8沸化プロパンを56重量%混合した共沸混合物と、n
−ペンタンとの混合物からなり、このn−ペンタンを、
クロロジフルオロメタンと8沸化プロパンの総重量に対
して14%以下の割合で混合してなる冷媒組成物を減圧
して蒸発させることにより冷却する冷却方法。 - 【請求項2】 クロロジフルオロメタンを44重量%、
8沸化プロパンを56重量%混合した共沸混合物と、ジ
クロロモノフルオロメタンとの混合物からなり、このジ
クロロモノフルオロメタンを、クロロジフルオロメタン
と8沸化プロパンの総重量に対して20%以下の割合で
混合してなる冷媒組成物を減圧して蒸発させることによ
り冷却する冷却方法。 - 【請求項3】 高温側冷媒回路と低温側冷媒回路を備
え、前記低温側冷媒回路中の冷媒の凝縮を前記高温側冷
媒回路中のカスケードコンデンサを通過する冷媒により
行う二元冷凍装置を用いた冷却方法において、前記低温
側冷媒回路に封入される冷媒を、クロロジフルオロメタ
ンを44重量%、8沸化プロパンを56重量%混合した
共沸混合物と、n−ペンタンとの混合物からなり、この
n−ペンタンを、クロロジフルオロメタンと8沸化プロ
パンの総重量に対して14%以下の割合で混合してなる
冷媒組成物を使用すると共に、この冷媒を前記カスケー
ドコンデンサにより凝縮した後減圧し、前記低温側冷媒
回路の蒸発器にて蒸発させることにより冷却する二元冷
凍装置を用いた冷却方法。 - 【請求項4】 高温側冷媒回路と低温側冷媒回路を備
え、前記低温側冷媒回路中の冷媒の凝縮を前記高温側冷
媒回路中のカスケードコンデンサを通過する冷媒により
行う二元冷凍装置を用いた冷却方法において、前記低温
側冷媒回路に封入される冷媒を、クロロジフルオロメタ
ンを44重量%、8沸化プロパンを56重量%混合した
共沸混合物と、ジクロロモノフルオロメタンとの混合物
からなり、このジクロロモノフルオロメタンを、クロロ
ジフルオロメタンと8沸化プロパンの総重量に対して2
0%以下の割合で混合してなる冷媒組成物を使用すると
共に、この冷媒を前記カスケードコンデンサにより凝縮
した後減圧し、前記低温側冷媒回路の蒸発器にて蒸発さ
せることにより冷却する二元冷凍装置を用いた冷却 方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10249811A JP2983969B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 冷却方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10249811A JP2983969B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 冷却方法 |
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JPH11158460A JPH11158460A (ja) | 1999-06-15 |
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---|---|---|---|---|
KR102504975B1 (ko) * | 2017-06-21 | 2023-03-02 | 허니웰 인터내셔날 인코포레이티드 | 냉동 시스템 및 방법 |
-
1998
- 1998-09-03 JP JP10249811A patent/JP2983969B2/ja not_active Expired - Lifetime
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