JP3185405U - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】地球温暖化を防止できるとともに、電力コストの削減並びに既存設備の利用を実現可能にする冷凍システムを提供する。
【解決手段】圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備える冷凍回路の冷凍サイクルで、ノンフロン自然冷媒ガスを使用する冷凍システムであって、ノンフロン自然冷媒ガスに、冷凍効率が比較的高い冷媒Ｒ３２と地球温暖化係数がゼロの冷媒Ｒ１２３４ｙｆとを混合した冷媒ガスを使用する。
【選択図】図１

Description

本考案は、地球環境に悪影響を及ぼすことがないノンフロン自然冷媒ガスを用いた冷凍システムに関する。

ヒートポンプにおける冷凍サイクルは、図３に示すように冷媒を圧縮する圧縮機１１と、圧縮した冷媒を凝縮する凝縮器１２、凝縮した冷媒を減圧・膨張させる膨張弁１３および減圧・膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器１４の４要素によって実現される。この冷凍サイクルでは、冷媒ガスを圧縮機１１で圧縮して高温度にし、この高温度の冷媒を凝縮器１２に送り出し、この凝縮器１２において高温度の冷媒の熱を外気や冷却水に放出（熱交換）する。この高温度の冷媒の熱放出により冷媒は冷却されて液化される。

また、この液化された冷媒は細い管の中を通過し膨張弁１３に送られ、いっきに減圧されて気化する。この気化した冷媒は蒸発器１４に送られ、この蒸発器１４はその冷媒の気化によって周囲の温度（熱）を奪い、その周囲の温度を低下させる。以下、この気化した冷媒を再び前記圧縮機１１で圧縮し、前記凝縮、膨張、蒸発の各工程を繰り返し実行し、冷媒の気体と液体の相変化時の熱エネルギを利用可能にしている。

ところで、かかる冷凍サイクルで使用される冷媒として、従来からフロン系の冷媒Ｒ１（ＣＦＣ１２）やＲ２２（ＨＣＦＣ）が広く用いられていた。しかし、これらのフロン系の冷媒（フロンガス）はフッ素、炭素、塩素からなるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）を含み、冷凍システムからの漏れや廃棄処理時に大気に放出されて、オゾン層を破壊するという問題があった。これに対し、今日ではフロン系の冷媒の代替冷媒として、Ｒ４０７Ｃ（ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１２５、ＨＦＣ１３４ａを混合）やＲ４１０Ａ（ＨＦＣ３２、ＨＦＣ１２５を混合）が用いられるようになり、オゾン層の破壊が効果的にゼロに抑えられるに至っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２１９２３７号公報

しかしながら、前記代替冷媒はフロン系の冷媒のようにオゾン層の破壊を招くことがなく、また人体に無害であるにも拘らず、炭酸ガス（ＣＯ_２）の約２０００倍という温暖化効果が高い（地球温暖化係数が大きい）物質である。この代替冷媒は家庭用の冷蔵庫や空調機や、埃を吹き飛ばすための工業用のダストスプレイや発泡剤などにも使用され、これが大気中に放出されることで気候変動を招いてしまう。

本考案は前述のような従来の問題点を解消するものであり、その目的とするところは、冷凍効率の高い冷媒と地球温暖化係数の低い（ゼロ）冷媒とを混合した冷媒の使用によって、地球温暖化の防止を可能にするとともに、電力コストの削減並びに既存設備の利用を可能にする冷凍システムを提供することにある。

前記目的達成のために、本考案にかかる冷凍システムは、圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備える冷凍回路の冷凍サイクルで、ノンフロン自然冷媒ガスを使用する冷凍システムであって、前記ノンフロン自然冷媒ガスが冷凍効率の高い冷媒Ｒ３２および地球温暖化係数がゼロのＲ１２３４ｙｆを混合した冷媒ガスであることを特徴とする。

この構成により、冷凍効率では冷媒Ｒ３２に比べてやや劣るが、地球温暖化係数が冷媒Ｒ３２に比べて低い冷媒Ｒ１２３４ｙｆとの混合冷媒の使用によって、地球温暖化の防止を十分に図りながら、電力コストの削減並びに既存設備の利用を実現できる。

本考案によれば、地球温暖化係数が低いものの冷媒性能にやや難のある冷媒との混合によって、所定の冷媒性能を維持しながらオゾン層を破壊せず、地球温暖化の低減を可能にし、かつ電力コストの削減を可能にする。

以上、本考案について簡潔に説明した。更に、以下に本考案を実施するための最良の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本考案の冷凍システムで使用する新冷媒および従来の冷媒の冷凍能力対地球温暖化係数特性を示す説明図である。 本考案の冷凍システムで使用する新冷媒と現行の複数の冷媒とを各種特性について比較して示す表図である。 従来の一般的な冷凍システムを示すブロック図である。

以下、本考案の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本考案の実施形態による冷凍サイクルは既存設備を利用することで実施可能であり、前述のように圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３および蒸発器１４の４要素を備える。そして、この冷凍システムで使用する冷媒は、冷媒Ｒ３２および冷媒Ｒ１２３４ｙｆを混合して得られるノンフロン自然冷媒ガスとしての新冷媒Ｇである。

前記冷媒Ｒ３２にはエーテル油（合成油）が使用され、これのオゾン層破壊係数はゼロ「０」であり、冷却性およびエネルギ効率が高く、冷房能力／消費電力が高く、地球温暖化係数が「６７５」、大気寿命が「４．９年」、燃焼性が「微燃性」である。冷凍機油は「エーテル油」の単一冷媒である。

一方、冷媒Ｒ１２３４ｙｆは自動車の空調用として開発が進められ、冷凍効率／消費電力（以下、冷凍効率という）「４」、地球温暖化係数（ＧＷＰ）がゼロ「０」で、冷媒Ｒ３２に比べて地球温暖化係数については優れた特性を持つ。また、前記冷媒１２３４ｙｆは、沸点が−２９℃、臨界温度が９５℃で、毒性が低い。なお、地球温暖化係数の低い冷媒はＣＯ_２を除き、一般に可燃性を有するというリスクを負うが、このリスクを適切に抑え、例えば地球温暖化係数「３」にした上で冷凍効率の向上を図るということもできる。

そこで本実施形態では、自然冷媒の使用に伴う冷凍効率およびリスクの双方を考慮し、これらの冷媒Ｒ３２と冷媒Ｒ１２３４ｙｆとを混合した新冷媒Ｇを得ることで、図１に示すように、冷媒Ｒ４１０Ａの冷凍効率／消費電力（ＣＯＰ）の略１．２５倍とすることができる。

図１は本実施形態による新冷媒ガスＧと、現行の自動車用エアコンディショナで用いる冷媒Ｒ１３４ａと、現行の家庭用／業務用エアコンディショナで用いる冷媒Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ、以前の家庭用エアコンディショナで用いた冷媒Ｒ２２とを冷凍能力／消費電力、つまりエネルギ消費効率について比較して示した表図である。これによれば、前述の新冷媒ガスＧは、地球温暖化係数が僅かに増えるにも拘わらず、エネルギ消費効率が高く、前述のように冷媒Ｒ４１０Ａの略１．２５倍となる。

また、この新冷媒Ｇは前述のように冷凍効率／消費電力が冷媒Ｒ４１０Ａの略１．２５倍であり、つまり冷凍効率が高まるので、その効率の改善分の電力使用量の削減、消費電力換算のＣＯ_２量の削減、省エネルギ対策と既存の空調設備の利用が可能になり、設備のリプレースコストの負担も生じない。特に、冷媒Ｒ１２３４ｙｆは地球温暖化係数がゼロであり、地球環境の改善に貢献するものの、性能（冷却効率）が不十分であり、一方、冷媒Ｒ３２は冷凍効率が良好である。

従って、これらの冷媒Ｒ３２と冷媒Ｒ１２３４ｙｆとを適度の割合で前述のように混合することで、低地球温暖化係数が「３」でありながら十分に高い冷凍効率が得られ、地球環境に優しい次世代型の新冷媒による冷凍サイクルの実現が可能になる。

また、新冷媒Ｇは、冷凍サイクルの温度で安定状態を維持し、冷凍効率が高く、冷凍機油との馴染みが良く、非爆発性であるほか、図２に示すように、大気中の寿命が短いこと、地球温暖化への影響は小さいこと、オゾン層破壊の可能性はゼロであること、新冷媒Ｇの使用による設備の交換が不要であること、腐食の可能性がないこと、発生する有毒な熱分解産物がないこと、漏出により検出される物質が安全な炭化水素であることのすべての点で、現行の冷媒Ｒ２２、冷媒Ｒ４１０Ａ、冷媒Ｒ４０７Ｃに比べて優れた特性を持つ。
なお、冷媒Ｒ６００ａは新冷媒ガスＧと略同様の冷媒特性を持つが、この冷媒Ｒ６００ａを使用する場合に冷凍システムの各機器を交換する必要がある。

以上のように、本実施形態にかかる冷凍システムは、ノンフロン自然冷媒ガスを冷凍サイクルで使用する冷凍システムであって、前記ノンフロン自然冷媒ガス
は、冷凍効率が高い冷媒Ｒ３２と地球温暖化係数がゼロの冷媒Ｒ１２３４ｙｆとを混合した冷媒ガスである。これにより、オゾン層の破壊を完全に回避しながら、地球温暖化を確実に防止できるとともに、冷凍効率の向上により電力コストの削減並びに既存設備の利用を実現できるという効果が得られる。

本考案の冷凍システムは、冷凍効率の高い冷媒Ｒ３２と地球温暖化係数がゼロの冷媒Ｒ１２３４ｙｆとを混合した新冷媒の大気への排出にも拘らず、オゾン層の破壊をなくし、さらに地球温暖化の防止を図りながら、電力コストの削減並びに既存設備の利用を可能にするという効果を有し、地球環境に悪影響を及ぼすことがないノンフロン自然冷媒ガスを用いた冷凍システム等に有用である。

１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 膨張弁
１４ 蒸発器

Claims (1)

1. 圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器を備える冷凍回路の冷凍サイクルで、ノンフロン自然冷媒ガスを使用する冷凍システムであって、
   前記ノンフロン自然冷媒ガスが冷凍効率の高い冷媒Ｒ３２および地球温暖化係数がゼロの冷媒Ｒ１２３４ｙｆを混合した冷媒ガスであることを特徴とする冷凍システム。

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