JP6543450B2 - Refrigeration system - Google Patents
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Description
本発明は冷凍装置に関し、特に、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発器にて蒸発させて冷却作用を発揮する冷凍装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and more particularly to a refrigeration apparatus that condenses a refrigerant discharged from a compressor and then evaporates it in an evaporator to exhibit a cooling function.
従来、貯蔵庫内を−80℃以下の超低温に冷却可能な冷凍装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような冷凍装置では、冷媒として共沸混合物(R508A)や共沸混合物(R508B)等が用いられていた。 DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the freezing apparatus which can cool the inside of a storage to ultra-low temperature below -80 degrees C is known (for example, refer patent document 1). In such a freezing apparatus, an azeotropic mixture (R508A), an azeotropic mixture (R508B), etc. were used as a refrigerant.
冷凍装置には、地球環境に与える負荷が小さいことが求められる。このため、冷凍装置に用いられる冷媒は、庫内を目標温度まで冷却可能な冷凍性能を有するだけでなく、地球温暖化係数(Global-warming potential:GWP)が小さいことが望ましい。また、近年の省エネルギー化の潮流の中で、冷凍装置にも省エネルギー化が求められている。冷凍装置の省エネルギー化を図るためには、冷媒の冷凍性能のさらなる向上が望まれる。 The refrigeration system is required to have a small load on the global environment. For this reason, it is desirable that the refrigerant used for the refrigeration system not only has refrigeration performance capable of cooling the inside of the refrigerator to a target temperature, but also has a small global-warming potential (GWP). Further, with the trend of energy saving in recent years, energy saving is also required for the refrigeration system. In order to save energy of the refrigeration system, it is desirable to further improve the refrigeration performance of the refrigerant.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、地球環境へ与える負荷が小さく且つ高い省エネルギー性能を有する冷凍装置を実現するための技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to provide a technology for realizing a refrigeration system having a small load on the global environment and high energy saving performance.
上記課題を解決するために、本発明のある態様は冷凍装置である。当該冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧器及び蒸発器がこの順で環状に接続されてなる冷媒回路を備える。冷媒回路は、蒸発器から圧縮機に向かう冷媒と、減圧器内の冷媒との間で熱交換を行い、減圧器内の冷媒を冷却する熱交換器を有する。また、冷媒回路は、冷媒として、ジフルオロエチレン(R1132a)及びエタン(R170)の少なくとも一方を含む第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ減圧器内における沸点が熱交換器における熱交換によって減圧器内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用いる。 In order to solve the above-mentioned subject, one mode of the present invention is a freezer. The refrigeration system includes a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a pressure reducer, and an evaporator are annularly connected in this order. The refrigerant circuit has a heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant traveling from the evaporator to the compressor and the refrigerant in the pressure reducer and cools the refrigerant in the pressure reducer. Further, the refrigerant circuit has a first refrigerant containing at least one of difluoroethylene (R1132a) and ethane (R170) as a refrigerant, and a boiling point lower than the boiling point of the first refrigerant, and the boiling point in the pressure reducing device is thermal And a second refrigerant having a temperature equal to or higher than a temperature reached by the refrigerant in the pressure reducer by heat exchange in the exchanger.
本発明の他の態様もまた冷凍装置である。当該冷凍装置は、第1圧縮機、第1凝縮器、第1減圧器及び第1蒸発器がこの順で環状に接続されてなる高温側冷媒回路と、第2圧縮機、第2凝縮器、第2減圧器及び第2蒸発器がこの順で環状に接続されてなる低温側冷媒回路と、を備える。当該冷凍装置において、第1蒸発器と第2凝縮器とによりカスケード熱交換器が構成され、当該カスケード熱交換器において高温側冷媒回路の冷媒と低温側冷媒回路の冷媒との間で熱交換がなされて低温側冷媒回路の冷媒が冷却される。低温側冷媒回路は、冷媒として、ジフルオロエチレン(R1132a)及びエタン(R170)の少なくとも一方を含む第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ第2凝縮器内における沸点がカスケード熱交換器における熱交換によって第2凝縮器内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用いる。 Another aspect of the present invention is also a refrigeration system. The refrigeration system includes a high temperature side refrigerant circuit in which a first compressor, a first condenser, a first pressure reducer and a first evaporator are annularly connected in this order, a second compressor, a second condenser, And a low temperature side refrigerant circuit in which a second pressure reducer and a second evaporator are annularly connected in this order. In the refrigeration system, a cascade heat exchanger is configured by the first evaporator and the second condenser, and in the cascade heat exchanger, heat exchange is performed between the refrigerant of the high temperature side refrigerant circuit and the refrigerant of the low temperature side refrigerant circuit. As a result, the refrigerant of the low temperature side refrigerant circuit is cooled. The low temperature side refrigerant circuit has a first refrigerant containing at least one of difluoroethylene (R1132a) and ethane (R170) as a refrigerant, a boiling point lower than the boiling point of the first refrigerant, and a boiling point in the second condenser And a second refrigerant whose temperature is equal to or higher than the temperature reached by the refrigerant in the second condenser by heat exchange in the cascade heat exchanger.
本発明によれば、地球環境へ与える負荷が小さく且つ高い省エネルギー性能を有する冷凍装置を実現するための技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technology for realizing a refrigeration system having a small load on the global environment and high energy saving performance.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The embodiments do not limit the invention and are merely examples, and all the features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態に係る冷凍装置を搭載する超低温貯蔵庫の概略構造を示す側面図である。超低温貯蔵庫1は、例えば冷凍食品、生体組織あるいは検体などの超低温保存に用いられる。超低温貯蔵庫1は、上面が開放された断熱箱体2と、断熱箱体2の下部に位置し、内部に本実施の形態の冷凍装置等が設置される機械室(図示せず)とを有する。
Embodiment 1
FIG. 1 is a side view showing a schematic structure of a cryogenic storage equipped with a refrigeration system according to the embodiment. The ultra low temperature storage 1 is used, for example, for ultra low temperature storage of frozen food, living tissue or a sample. The cryogenic storage 1 has a heat insulation box 2 whose upper surface is opened, and a machine room (not shown) which is located in the lower part of the heat insulation box 2 and in which the refrigeration apparatus of the present embodiment is installed. .
断熱箱体2は、いずれも上面が開放された外箱3及び内箱4と、外箱3と内箱4の上端同士を接続するブレーカ5と、外箱3、内箱4及びブレーカ5に囲まれた空間に充填される断熱材7とを有する。断熱材7は、例えばポリウレタン樹脂であり、現場発泡方式にて充填することができる。内箱4内の空間は、貯蔵室8を構成する。目標とする貯蔵室8内の温度(以下では適宜、庫内温度と称する)は、例えば−80℃以下である。このため、断熱箱体2は、庫内温度が0℃付近である低温庫に比べて大きな断熱能力が必要である。したがって、ポリウレタン樹脂製の断熱材7のみで断熱能力を確保する場合は、断熱材7の厚さが著しく大きくなり、貯蔵室8の収納量を十分に確保することが困難である。これに対し、外箱3の内壁面にガラスウール製の真空断熱材を配置することで、断熱材7の厚さ寸法を小さくして、貯蔵室8の収納量を確保することができる。
The heat insulation box 2 includes an
ブレーカ5は上面が階段状であり、ブレーカ5の上面にパッキン11を介して断熱扉9が設けられる。断熱扉9は、一端が断熱箱体2に固定され、当該一端を中心として回動自在に設けられる。これにより、貯蔵室8の開口が開閉自在に閉塞される。断熱扉9の他端には、断熱扉9を開閉操作するための把手部10が設けられる。内箱4の断熱材7側の周面には、冷凍装置の後述する蒸発器13が取り付けられる。これにより、蒸発器13での冷媒の蒸発によって貯蔵室8内を冷却することができる。
The
図2は、実施の形態1に係る冷凍装置の冷媒回路図である。本実施の形態に係る冷凍装置R1は、単元単段の冷媒回路12を備える。冷媒回路12は、圧縮機14(コンプレッサ)、凝縮器15(コンデンサ)、減圧器としてのキャピラリーチューブ18及び蒸発器13を主要構成として備え、これらがこの順で環状に接続される。圧縮機14は、例えば一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機である。圧縮機14には、ディスーパーヒータ20が接続される。圧縮機14で圧縮された冷媒は、一旦、ディスーパーヒータ20に吐出されて放熱され、その後、圧縮機14の密閉容器内に帰還する。そして、圧縮機14の吐出側に接続される冷媒吐出管31に吐出される。なお、ディスーパーヒータ20は、設けられなくてもよい。
FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus according to the first embodiment. Refrigeration system R1 which concerns on this Embodiment is provided with the refrigerant circuit 12 of single unit single stage. The refrigerant circuit 12 mainly includes a compressor 14 (compressor), a condenser 15 (condenser), a
冷媒吐出管31は、補助凝縮器21(プレコンデンサ)に接続される。冷媒配管を介して、補助凝縮器21にはフレームパイプ22が接続され、フレームパイプ22には凝縮器15が接続される。フレームパイプ22は、貯蔵室8の開口縁を加熱して、露付きを防止するための部材である。補助凝縮器21及び凝縮器15は、一体の凝縮器として構成され、凝縮用ファン29により冷却される。凝縮器15には、デハイドレータ17(ドライコア)が接続される。デハイドレータ17は、冷媒回路12内の水分を除去するための部材である。デハイドレータ17には、凝縮パイプ23が接続される。凝縮パイプ23は、蒸発器13から出て圧縮機14に戻る吸込配管32の一部とともに、熱交換器16を構成する。
The
凝縮パイプ23には、キャピラリーチューブ18が接続される。キャピラリーチューブ18は、蒸発器13から出て圧縮機14に戻る冷媒が通る吸込配管32内に挿通される。したがって、キャピラリーチューブ18は、吸込配管32とともに二重管を構成する。また、この二重管により熱交換器25が構成される。熱交換器25において、蒸発器13から圧縮機14に向かう冷媒と、キャピラリーチューブ18内の冷媒との間で熱交換され、キャピラリーチューブ18内の冷媒が冷却される。熱交換器25の二重管構造については、後に詳細に説明する。キャピラリーチューブ18には、蒸発器13が接続される。そして、蒸発器13には、吸込配管32が接続される。吸込配管32は、蒸発器13からヘッダー26を経て、熱交換器25に至る。熱交換器25を出た吸込配管32は、熱交換器16、逆止弁27及び、アキュムレータ28をこの順に経て、圧縮機14の吸込側に接続される。
The
(二重管構造)
熱交換器25の二重管構造について詳細に説明する。図3は、二重管構造を有する熱交換器の概略構造を示す模式図である。ヘッダー26の出口側であって、且つ熱交換器16の上流側に位置し、吸込配管32の一部を構成する配管32A内に、キャピラリーチューブ18が挿通されて、二重管構造の熱交換器25が構成される。熱交換器25によって、二重管の外側となる配管32A内を流れる冷媒と、二重管の内側となるキャピラリーチューブ18内を流れる冷媒との間で熱交換される。
(Double pipe structure)
The double tube structure of the
熱交換器25は、例えば以下のようにして形成することができる。すなわち、キャピラリーチューブ18に比べて大径で直管状の配管32A内に、直管状のキャピラリーチューブ18が挿通され、二重管が形成される。次に、この二重管が螺旋状に複数回巻回される。このとき、配管32Aの軸の中心と、キャピラリーチューブ18の軸の中心とが極力一致するように巻回され、配管32Aの内壁面とキャピラリーチューブ18の外壁面との間に均一な隙間が形成される。熱交換器25を螺旋状の二重管構造とすることで、熱交換器25の長さを十分に確保しながら、熱交換器25、ひいては冷凍装置R1の大型化を抑制することができる。
The
続いて、配管32Aの両端部に、接続配管36が取り付けられる。接続配管36は、T字管の一方の側端36Aに端管37の一端が溶接されてなる部材であり、吸込配管32の一部を構成する。接続配管36は、他方の側端36Bが配管32Aの端部に溶接される。接続配管36の取付の際、端管37の他端の開口からキャピラリーチューブ18の端部が引き出される。そして、端管37の他端が溶接によりシールされる。また、一方の接続配管36の下端36Cに、蒸発器13の出口側に接続された吸込配管32が接続される。さらに、他方の接続配管36の下端36Cに、熱交換器16に至る吸込配管32が接続される。その後、熱交換器25の外周全体が断熱材35(図1参照)で包み込まれる。
Subsequently,
このような二重管構造の熱交換器25では、キャピラリーチューブ18内を通過する冷媒と、吸込配管32の配管32A内を通過する冷媒とが、キャピラリーチューブ18の全周の壁面を介して熱交換する。したがって、吸込配管の外周面にキャピラリーチューブを巻回した構造に比べて、熱交換効率を向上させることができる。また、熱交換器25の外周全体が断熱材35で包まれることで、熱交換器25が外部からの熱の影響を受け難くなる。これにより、キャピラリーチューブ18内の冷媒と配管32A内の冷媒との熱交換をより促進させることができる。
In the
さらに、二重管の内側となるキャピラリーチューブ18内と、二重管の外側となる配管32A内において、冷媒の流れが互いに逆方向となる。これにより、熱交換器25の熱交換能力をより一層向上させることができる。熱交換器25は、超低温貯蔵庫1の断熱材7内に配置される(図1参照)。具体的には、内箱4の背面側であって、熱交換器16の下方に位置する断熱材7内に、出し入れ可能に収容される。なお、熱交換器16も二重環構造を有してもよい。
Further, in the
(冷媒)
冷媒回路12には、第1冷媒と第2冷媒とを含む冷媒組成物が、冷媒として封入される。第1冷媒は、ジフルオロエチレン(R1132a)及びエタン(R170)の少なくとも一方と1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(R245fa)とブタン(R600)とを含む。R1132aは、標準沸点が−85.7℃であり、GWPが10である。また、R170は、標準沸点が−88.8℃であり、GWPが3である。したがって、両者は地球に優しく、且つ−80℃以下の庫内温度を達成可能な冷媒である。R245faは、沸点が+15.3℃であり、R600は、沸点が−0.5℃である。これらの冷媒は、共に混合される第1冷媒及び第2冷媒を凝縮させる機能を有する。また、R600は、圧縮機14の潤滑油やデハイドレータ17で吸収しきれなかった混合水分を、その中に溶け込ませた状態で圧縮機14に帰還せしめる機能を有する。R600は可燃性物質であるが、不燃性であるR245faと所定割合で混合することにより、不燃性の混合物として扱うことが可能となる。R245faとR600との混合割合は、例えばR245fa/R600=70/30である。また、本実施の形態における冷媒組成物における各冷媒の混合割合は、例えば第1冷媒が24質量%、第2冷媒が12質量%である。冷媒組成物が第1冷媒を含有することで、冷媒組成物に、庫内温度を−80℃以下とする冷凍性能を付与するとともに、低GWP化を図ることができる。
(Refrigerant)
In the refrigerant circuit 12, a refrigerant composition including a first refrigerant and a second refrigerant is sealed as a refrigerant. The first refrigerant contains at least one of difluoroethylene (R1132a) and ethane (R170), 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (R245fa) and butane (R600). R1132a has a standard boiling point of -85.7 ° C and a GWP of 10. Further, R170 has a standard boiling point of -88.8 ° C and a GWP of 3. Therefore, both are earth-friendly refrigerants capable of achieving a storage temperature below -80 ° C. R245fa has a boiling point of + 15.3 ° C, and R600 has a boiling point of -0.5 ° C. These refrigerants have a function of condensing the first refrigerant and the second refrigerant mixed together. Further, R 600 has a function of returning the lubricating oil of the
第1冷媒は、好ましくは、ヘキサフルオロエタン(R116)、トリフルオロメタン(R23)、共沸混合物(R508A)及び共沸混合物(R508B)からなる群から選択される少なくとも1種(以下では適宜、第1a冷媒と称する)をさらに含む。R116は、標準沸点が−78.4℃であり、R1132aやR170よりも難燃性であるが、GWPは12200と高い。R23は、標準沸点が−82.1℃であり、R1132aやR170よりも難燃性であるが、GWPは14800と高い。R508Aは、トリフルオロメタン(R23)39質量%と、ヘキサフルオロエタン(R116)61質量%とが混合されてなる共沸混合物である。R508Aは、標準沸点が−85.7℃であり、R1132aやR170よりも難燃性であるが、GWPは13214と高い。R508Bは、トリフルオロメタン(R23)46質量%と、ヘキサフルオロエタン(R116)54質量%とが混合されてなる共沸混合物である。R508Bは、標準沸点が−86.9℃であり、R1132aやR170よりも難燃性であるが、GWPは13396と高い。 The first refrigerant is preferably at least one selected from the group consisting of hexafluoroethane (R116), trifluoromethane (R23), an azeotropic mixture (R508A) and an azeotropic mixture (R508B) (hereinafter referred to as appropriate) 1a) is further included. R116 has a standard boiling point of -78.4 ° C. and is flame retardant than R1132a and R170, but has a high GWP of 12200. R23 has a standard boiling point of −82.1 ° C. and is flame retardant than R1132 a and R170, but has a GWP as high as 14800. R508A is an azeotropic mixture in which 39% by mass of trifluoromethane (R23) and 61% by mass of hexafluoroethane (R116) are mixed. Although R508A has a standard boiling point of −85.7 ° C. and is flame retardant than R1132 a and R170, GWP is as high as 13214. R508B is an azeotropic mixture in which 46% by mass of trifluoromethane (R23) and 54% by mass of hexafluoroethane (R116) are mixed. R508B has a standard boiling point of −86.9 ° C. and is flame retardant than R1132a and R170, but has a GWP as high as 13396.
第1a冷媒は、R1132a及び/又はR170との共沸効果により、冷媒組成物の冷凍性能をより向上させる目的で含有される。また、第1a冷媒は、R1132aやR170よりも難燃性であるため、第1a冷媒の含有によって冷媒組成物の難燃性を高め得る。 The 1ath refrigerant is contained for the purpose of further improving the refrigeration performance of the refrigerant composition by the azeotropic effect with R1132a and / or R170. Further, since the 1ath refrigerant is more flame retardant than R1132a and R170, the inclusion of the 1ath refrigerant can increase the flame retardancy of the refrigerant composition.
第1a冷媒の含有量は、第1冷媒の全質量に対して95質量%以下であり、好ましくは80質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下である。また、第1a冷媒の含有量は、第1冷媒の全質量に対して0質量%超であり、好ましくは20質量%超であり、より好ましくは40質量%超である。第1a冷媒の含有量を0質量%超95質量%以下とすることで、冷媒組成物の冷凍性能を向上させることができる。また、第1a冷媒の含有量を0質量%超80質量%以下とすることで、冷凍性能の向上と低GWP化との両立を図ることができる。また、第1a冷媒の含有量を20質量%超95質量%以下とすることで、良好な冷凍性能と良好な難燃性との両立を図ることができる。また、第1a冷媒の含有量を20質量%超80質量%以下とすることで、良好な冷凍性能、良好な難燃性及び良好なGWPを実現することができる。さらに、第1a冷媒の含有量を40質量%超60質量%以下とすることで、良好な難燃性と良好なGWPとを実現しながら、より高い冷凍性能を得ることができる。 The content of the 1ath refrigerant is 95% by mass or less, preferably 80% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less based on the total mass of the first refrigerant. The content of the 1ath refrigerant is more than 0% by mass, preferably more than 20% by mass, and more preferably more than 40% by mass, with respect to the total mass of the first refrigerant. By setting the content of the 1ath refrigerant to 0% by mass or more and 95% by mass or less, the refrigeration performance of the refrigerant composition can be improved. Further, by setting the content of the 1ath refrigerant to more than 0% by mass and 80% by mass or less, it is possible to achieve both improvement in refrigeration performance and reduction in GWP. Further, by setting the content of the 1ath refrigerant to more than 20% by mass and 95% by mass or less, it is possible to achieve both good refrigeration performance and good flame retardancy. Further, by setting the content of the 1ath refrigerant to more than 20% by mass and 80% by mass or less, it is possible to realize good refrigeration performance, good flame retardancy and good GWP. Furthermore, by setting the content of the 1ath refrigerant to more than 40% by mass and 60% by mass or less, higher refrigeration performance can be obtained while achieving good flame retardancy and good GWP.
第2冷媒は、第1冷媒の沸点(標準沸点)よりも低い沸点(標準沸点)を有する冷媒である。加えて、第2冷媒は、減圧器としてのキャピラリーチューブ18内における沸点が熱交換器25における熱交換によってキャピラリーチューブ18内の冷媒が達する温度以上である冷媒、すなわち、熱交換器25における熱交換によって、キャピラリーチューブ18内で凝縮する冷媒である。このような第2冷媒としては、テトラフルオロメタン(R14)及びエチレン(R1150)等を挙げることができる。第2冷媒は、好ましくはテトラフルオロメタン(R14)及びエチレン(R1150)からなる群から選択される少なくとも1種を含む。
The second refrigerant is a refrigerant having a boiling point (standard boiling point) lower than the boiling point (standard boiling point) of the first refrigerant. In addition, the second refrigerant is a refrigerant whose boiling point in the
R14は標準沸点が−127.9℃であり、R1150は標準沸点が−103.7℃である。第2冷媒は、第1冷媒よりも低い沸点を有するため、冷媒組成物に第2冷媒を含有させることで冷媒組成物の冷凍性能をより向上させることができる。これにより、所望の庫内温度に達するまでの時間、すなわちプルダウン時間を短縮することができるため、冷凍装置R1の省エネルギー性能を向上させることができる。また、第2冷媒は、キャピラリーチューブ18において凝縮する沸点を有するため、蒸発器13においてその冷凍性能をより確実に発揮することができる。
R14 has a normal boiling point of -127.9 ° C, and R1150 has a standard boiling point of -103.7 ° C. The second refrigerant has a boiling point lower than that of the first refrigerant, and therefore, by including the second refrigerant in the refrigerant composition, the refrigeration performance of the refrigerant composition can be further improved. As a result, it is possible to shorten the time required to reach a desired internal temperature, that is, the pull-down time, so that the energy saving performance of the refrigeration system R1 can be improved. Further, since the second refrigerant has a boiling point which condenses in the
R14のGWPは6500であり、R1150のGWPは20以下である。また、第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは30質量%以下である。冷媒組成物の含有量を30質量%以下とすることで、熱交換器25を大型化することなく、第2冷媒の全量をより確実に凝縮させることができる。したがって、凝縮せずに無駄となる第2冷媒の量をより確実に減らして、冷媒組成物の冷凍性能の向上と低GWP化との両立をより確実に図ることができる。
The GWP of R14 is 6500, and the GWP of R1150 is 20 or less. The content of the second refrigerant is preferably 30% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition. By setting the content of the refrigerant composition to 30% by mass or less, the entire amount of the second refrigerant can be more reliably condensed without increasing the size of the
第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して0質量%超、好ましくは5質量%超である。第2冷媒の含有量を5質量%超とすることで、プルダウン時間の短縮に加えて、庫内温度のさらなる低減が可能となる。 The content of the second refrigerant is more than 0% by mass, preferably more than 5% by mass, based on the total mass of the refrigerant composition. By setting the content of the second refrigerant to more than 5% by mass, it is possible to further reduce the internal temperature in addition to shortening the pull-down time.
また、冷媒組成物は、好ましくは二酸化炭素(R744)及び亜酸化窒素(R744A)の少なくとも一方を含む第3冷媒をさらに含む。R744は、標準沸点が−78.4℃であり、GWPが1である。R744Aは、標準沸点が−88.5℃であり、GWPが310である。R744及びR744Aは、それぞれのGWPが第2冷媒のGWPよりも小さいため(R744はさらに第1冷媒のGWPよりも小さい)、冷媒組成物に第3冷媒を含有させることで、冷媒組成物のさらなる低GWP化を図ることができる。 The refrigerant composition further preferably includes a third refrigerant containing at least one of carbon dioxide (R744) and nitrous oxide (R744A). R744 has a standard boiling point of −78.4 ° C. and a GWP of 1. R744A has a normal boiling point of -88.5 ° C and a GWP of 310. In R744 and R744A, since the GWP of each of R744 and R744A is smaller than the GWP of the second refrigerant (R744 is smaller than the GWP of the first refrigerant), the third refrigerant is contained in the refrigerant composition to further add the refrigerant composition. The GWP can be reduced.
また、冷媒組成物に第3冷媒を含有させることで、冷媒組成物の熱伝導率を向上させることができる。冷媒組成物の熱伝導率が向上することで、冷媒組成物の冷凍能力を向上させることができる。また、圧縮機14に吸い込まれる冷媒組成物の密度を高めることができる。さらに、第1冷媒との共沸効果も期待できる。したがって、冷媒組成物の冷凍性能をより一層向上させることができる。
Moreover, the thermal conductivity of the refrigerant composition can be improved by containing the third refrigerant in the refrigerant composition. The improvement of the thermal conductivity of the refrigerant composition can improve the refrigeration capacity of the refrigerant composition. In addition, the density of the refrigerant composition sucked into the
ここで、R744の沸点は、第1冷媒や第2冷媒の沸点と比較して高い。したがって、R744は、蒸発器13内でも蒸発せずに、液体あるいは湿り蒸気として吸込配管32に送り出される場合がある。よって、蒸発器13を出た冷媒は、R744の比率が高い傾向にある。加えて、蒸発器13から出た冷媒は−85℃以下の極低温である。このため、蒸発器13から出た冷媒中では、R744はドライアイス化しやすい状態にある。一方で、熱交換器25の接続配管36では、冷媒の流通方向がその形状に沿って略直角に変化する(図3における領域X1,X2参照)。このため、接続配管36内を冷媒が通過する際、圧力損失が生じやすい。
Here, the boiling point of R744 is higher than the boiling points of the first refrigerant and the second refrigerant. Therefore, R744 may be sent out to the
R744がドライアイス化しやすい状態にある冷媒が、熱交換器25の圧力損失が生じやすい領域X1,X2に至ると、領域X1,X2においてR744が固化してドライアイスとなる可能性がある。発生したドライアイスは、接続配管36内に詰まる可能性があり、冷媒回路12における冷媒の循環が阻害され得る。一方、R744Aは、窒素(N)を有する冷媒であるため、爆発性を有する。
When the refrigerant in a state where R744 tends to dry ice reaches the regions X1 and X2 where pressure loss of the
このため、第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して0質量%超40質量%以下であることが好ましい。R744の含有量を40質量%以下とすることで、R744が固化して冷媒循環が阻害されるおそれを抑制することができる。なお、R744の固化を抑制する方法としては、接続配管36にヒータを設けて領域X1,X2を加熱することが考えられる。この場合であっても、R744の固化をより確実に抑制するためには、R744の含有量は、40質量%以下であることが好ましい。また、R744Aの含有量を40質量%以下とすることで、爆発の危険性を抑制することができる。 For this reason, it is preferable that content of a 3rd refrigerant | coolant is more than 0 mass% and 40 mass% or less with respect to the total mass of a refrigerant | coolant composition. By setting the content of R744 to 40% by mass or less, it is possible to suppress the possibility that R744 is solidified and the refrigerant circulation is inhibited. In addition, it is possible to provide a heater in the connection piping 36 and to heat area | region X1, X2 as a method of suppressing solidification of R744. Even in this case, the content of R744 is preferably 40% by mass or less in order to more reliably suppress the solidification of R744. In addition, by setting the content of R744A to 40% by mass or less, the danger of explosion can be suppressed.
また、冷媒組成物は、第3冷媒がR744を含有する場合、R744の沸点よりも低い温度において、R744との溶解性を有する第4冷媒をさらに含むことが好ましい。冷媒組成物に第4冷媒を含有させることでも、R744の固化を抑制することができる。また、上述したヒータ等を設けずにR744の固化を抑制できるため、冷媒回路12の複雑化や大型化等を抑制することができる。なお、冷媒組成物への第4冷媒の添加と、R744の含有量を40質量%以下に設定することとの組み合わせにより、R744の固化をより抑制することができる。 In addition, when the third refrigerant contains R744, the refrigerant composition preferably further includes a fourth refrigerant having a solubility with R744 at a temperature lower than the boiling point of R744. Solidification of R 744 can also be suppressed by including the fourth refrigerant in the refrigerant composition. Further, since the solidification of R 744 can be suppressed without providing the above-described heater or the like, the refrigerant circuit 12 can be suppressed from being complicated or enlarged. In addition, solidification of R744 can be suppressed more by the combination of addition of the 4th refrigerant | coolant to a refrigerant | coolant composition, and setting content of R744 to 40 mass% or less.
第4冷媒としては、ジフロロメタン(R32)、1,1,1,2−テトラフロロエタン(R134a)、n−ペンタン(R600)、イソブタン(R600a)、1,1,1,2,3−ペンタフロロペンテン(HFO−1234ze)及び1,1,1,2−テトラフロロペンテン(HFO−1234yf)等を挙げることができる。 As the fourth refrigerant, difluoromethane (R32), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a), n-pentane (R600), isobutane (R600a), 1,1,1,2,3-pentafluoromethane Penten (HFO-1234ze) and 1,1,1,2-tetrafluoropentene (HFO-1234yf) etc. can be mentioned.
さらに、R744の固化を抑制する観点からは、R744の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して20質量%以下であることがより好ましい。R744の含有量を20質量%以下とすることで、ヒータの設置や第4冷媒の添加に依らずに、R744の固化を抑制することができる。なお、R744の含有量を20質量%以下に設定することと、冷媒組成物への第4冷媒の添加との組み合わせにより、R744の固化をより一層抑制することができる。また、R744Aの爆発の危険性を抑制する観点からは、R744Aの含有量は、冷媒組成物の全質量に対して20質量%以下であることがより好ましい。以上より、第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して20質量%以下であることがより好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of suppressing solidification of R744, the content of R744 is more preferably 20% by mass or less with respect to the total mass of the refrigerant composition. By making content of R744 into 20 mass% or less, solidification of R744 can be suppressed irrespective of installation of a heater, or addition of a 4th refrigerant | coolant. In addition, solidification of R744 can be suppressed further by the combination of setting content of R744 to 20 mass% or less, and addition of the 4th refrigerant | coolant to a refrigerant | coolant composition. Further, from the viewpoint of suppressing the risk of explosion of R744A, the content of R744A is more preferably 20% by mass or less with respect to the total mass of the refrigerant composition. As mentioned above, it is more preferable that content of a 3rd refrigerant | coolant is 20 mass% or less with respect to the total mass of a refrigerant | coolant composition.
図2を参照しながら、冷媒回路12における冷媒の循環について説明する。図2中、冷媒の流れは矢印で示されている。冷媒は圧縮機14において圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。この冷媒は、圧縮機14の密閉容器からディスーパーヒータ20に向けて吐出される。冷媒は、ディスーパーヒータ20において放熱された後、再度、密閉容器内に戻る。これにより、密閉容器内を冷却することができる。
The circulation of the refrigerant in the refrigerant circuit 12 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the flow of the refrigerant is indicated by an arrow. The refrigerant is compressed in the
次いで、冷媒は、冷媒吐出管31に吐出され、補助凝縮器21、フレームパイプ22及び凝縮器15を通過し、その過程で冷媒が凝縮して液化する。凝縮した冷媒は、デハイドレータ17で含有する水分が除去され、熱交換器16に流入する。熱交換器16において、凝縮器15側から流入した冷媒は、吸込配管32内を流れる低温の冷媒と熱交換する。これにより、凝縮器15側から流入した冷媒が冷却され、冷媒中の第1冷媒の一部が凝縮する。
Next, the refrigerant is discharged to the
その後、冷媒はキャピラリーチューブ18に流入する。キャピラリーチューブ18に流入した冷媒は、減圧されるとともに、熱交換器25を構成する配管32A内を流れる低温の冷媒と熱交換する。これにより、キャピラリーチューブ18内の冷媒はさらに冷却される。この冷却により、冷媒として用いられる冷媒組成物中の第1冷媒の残部と第2冷媒とがほぼ完全に凝縮する。そして、冷媒は蒸発器13に流入する。
Thereafter, the refrigerant flows into the
蒸発器13において、冷媒が周囲から熱を奪って蒸発する。これにより冷媒の冷却作用が発揮され、蒸発器13の周囲が−90℃程度の超低温に冷却される。蒸発器13は内箱4の断熱材7側に沿って配置されているため、蒸発器13の冷却により、貯蔵室8内の温度を−85℃以下にすることができる。蒸発器13で蒸発した冷媒は、吸込配管32に吐出され、ヘッダー26、熱交換器25、熱交換器16、逆止弁27及びアキュムレータ28を経て圧縮機14に帰還する。
In the
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍装置R1は、蒸発器13から圧縮機14に向かう冷媒と、キャピラリーチューブ18内の冷媒との間で熱交換を行い、キャピラリーチューブ18内の冷媒を冷却する熱交換器25を有する。そして、冷凍装置R1は、冷媒として、R1132a及びR170の少なくとも一方を含む第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つキャピラリーチューブ18内における沸点が熱交換器25での熱交換によってキャピラリーチューブ18内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒とを含む冷媒組成物を用いる。
As described above, the refrigeration apparatus R1 according to the present embodiment performs heat exchange between the refrigerant traveling from the
第1冷媒は、GWPが低く、且つ−85℃以下の非常に低い沸点を有する。また、第2冷媒は、第1冷媒に比べてさらに低い沸点を有する。そして、第2冷媒は、キャピラリーチューブ18内において、熱交換器25での熱交換により凝縮する。これにより、冷媒の低GWP化を図りながら、冷媒の冷凍性能を向上させることができる。そして、冷凍性能の向上により、プルダウン時間を短縮することが可能となる。よって、冷凍装置R1の省エネルギー化を図ることができる。したがって、本実施の形態の冷凍装置R1によれば、地球環境へ与える負荷が小さく且つ高い省エネルギー性能を有する冷凍装置を実現することができる。
The first refrigerant has a low GWP and a very low boiling point of -85 ° C or less. In addition, the second refrigerant has a boiling point lower than that of the first refrigerant. Then, the second refrigerant condenses in the
また、冷媒の冷凍性能の向上により、蒸発器13の周囲の温度をより低温まで冷却することができる。このため、圧縮機14として従来よりも圧縮能力の低い圧縮機を用いることができる。これにより、冷凍装置R1の消費電力を低減させることができ、この点からも冷凍装置R1の省エネルギー化を図ることができる。また、冷凍装置R1の小型化を図ることができる。さらには、多段式の冷凍方式を用いることなく、単段式の冷凍方式によって超低温を実現することができる。このため、冷凍装置を簡素化することができ、コストの低減を図ることができる。
Moreover, the temperature around the
また、冷凍装置R1に用いられる冷媒は、R744及びR744Aの少なくとも一方を含む第3冷媒をさらに含み得る。これにより、冷媒のさらなる低GWP化を図ることができる。また、第1冷媒は、R1132a及び/又はR170との共沸効果を有するとともに、これらよりも燃焼性の低い第1a冷媒を、第1冷媒の全質量に対して95質量%以下の含有量でさらに含み得る。これにより、冷媒の冷凍性能をさらに高めることができ、この結果、冷凍装置R1のさらなる省エネルギー化が可能となる。また、冷媒の難燃性を向上させることができるため、冷凍装置R1の取り扱い性を向上させることができる。 In addition, the refrigerant used for the refrigeration system R1 may further include a third refrigerant including at least one of R744 and R744A. Thereby, it is possible to further reduce the GWP of the refrigerant. In addition, the first refrigerant has an azeotropic effect with R1132a and / or R170, and has a content of 95% by mass or less with respect to the total mass of the first refrigerant, and the 1a refrigerant having lower combustibility than these It may further include. Thereby, the refrigeration performance of the refrigerant can be further enhanced, and as a result, further energy saving of the refrigeration system R1 becomes possible. Moreover, since the flame retardance of a refrigerant | coolant can be improved, the handleability of freezing apparatus R1 can be improved.
さらに、熱交換器25は、吸込配管32内にキャピラリーチューブ18が挿通されてなる二重管で構成される。これにより、吸込配管32内の冷媒とキャピラリーチューブ18内の冷媒との間の熱交換効率を向上させることができる。このため、キャピラリーチューブ18内で冷媒、特に第2冷媒をより確実に凝縮させることができ、冷凍装置R1の省エネルギー化をより確実に実現することができる。また、二重管構造とすることで、所望の熱交換を実現する上で必要となる熱交換器25の大きさを小さくすることができる。このため、熱交換器25、ひいては冷凍装置R1の大型化を抑制することができる。
Further, the
(実施の形態2)
実施の形態2に係る冷凍装置は、多元単段の冷凍方式を有する点を除き、実施の形態1に係る冷凍装置R1と概ね共通の構成を有する。本実施の形態の説明においては、実施の形態1と同様の構成について、その説明は適宜省略する。図4は、実施の形態2に係る冷凍装置の冷媒回路図である。本実施の形態では、多元単段の冷媒回路の例として、二元単段の冷媒回路を挙げて説明する。
Second Embodiment
The refrigeration system according to the second embodiment has a configuration that is substantially in common with the refrigeration system R1 according to the first embodiment except that the refrigeration system according to the second embodiment has a multiple single-stage refrigeration system. In the description of the present embodiment, the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted as appropriate. FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus according to the second embodiment. In the present embodiment, a binary single-stage refrigerant circuit will be described as an example of the multiple single-stage refrigerant circuit.
本実施の形態に係る冷凍装置R2は、それぞれ独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路52と低温側冷媒回路82とを備える。高温側冷媒回路52は、第1圧縮機54、第1凝縮器55、第1減圧器としてのキャピラリーチューブ58及び第1蒸発器59を主要構成として備え、これらがこの順で環状に接続される。第1圧縮機54は、例えば圧縮機14と同様の電動圧縮機である。第1圧縮機54には、ディスーパーヒータ60が接続される。また、第1圧縮機54には、冷媒吐出管71が接続される。冷媒吐出管71は補助凝縮器61に接続され、補助凝縮器61にはフレームパイプ62が接続される。フレームパイプ62には、低温側冷媒回路82における第2圧縮機84のオイルクーラー84Cと、第1凝縮器55とがこの順に接続される。
Refrigeration system R2 which concerns on this Embodiment is equipped with the high temperature side
第1凝縮器55には、デハイドレータ57が接続され、続いてキャピラリーチューブ58が接続される。キャピラリーチューブ58は、第1蒸発器59から出て第1圧縮機54に戻る吸込配管72内に挿通される。具体的には、蒸発器59の吐出側であって、且つアキュムレータ68の吸込側に位置し、吸込配管72の一部を構成する配管72A内に、キャピラリーチューブ58が挿通され、これにより二重管が構成される。また、この二重管により熱交換器67が構成される。熱交換器67により、キャピラリーチューブ58内を流れる冷媒と、配管72A内を流れる冷媒とが熱交換する。二重管の構造及び形成方法は、熱交換器25と同様である。
To the
キャピラリーチューブ58には、第1蒸発器59が接続される。第1蒸発器59は、低温側冷媒回路82の第2凝縮器85と熱交換可能に設けられる。したがって、第1蒸発器59と第2凝縮器85とによりカスケード熱交換器56が構成される。第1蒸発器59には、吸込配管72が接続される。吸込配管72は、第1蒸発器59からヘッダー66を経て、熱交換器67に至る。熱交換器67を出た吸込配管72は、アキュムレータ68及び逆止弁69をこの順に経て、第1圧縮機54の吸込側に接続される。
The
(高温側冷媒)
高温側冷媒回路52には、冷媒として例えば混合冷媒(R404A)が封入される。R404Aは、ペンタフルオロエタン(R125)と、1,1,1−トリフルオロエタン(R143a)と、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)とが混合されてなる混合物である。R404Aにおける各冷媒の割合は、R125が44質量%、R143aが52質量%、R134aが4質量%である。各冷媒の標準沸点は、R125が−48.5℃、R143aが−47.8℃、R134aが−26.1℃、R404Aが−46.5℃である。あるいは、高温側冷媒回路52には、混合冷媒(R704C)等の他の冷媒が封入されてもよい。R407Cは、R134aと、ジフルオロメタン(R32)と、R125とが混合されてなる混合物である。
(High temperature side refrigerant)
In the high temperature side
図4を参照しながら、高温側冷媒回路52における冷媒の循環について説明する。図4中、高温側冷媒回路52における冷媒の流れは破線矢印で示されている。冷媒は第1圧縮機54において圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。高温ガス状の冷媒は、第1圧縮機54からディスーパーヒータ60に吐出され、放熱されて再び第1圧縮機54に戻る。これにより第1圧縮機54を冷却することができる。次いで、冷媒は、冷媒吐出管71に吐出され、補助凝縮器61、フレームパイプ62、オイルクーラー84C及び第1凝縮器55を通過し、その過程で凝縮して液化する。凝縮した冷媒は、デハイドレータ57で水分が除去され、キャピラリーチューブ58に流入する。
The circulation of the refrigerant in the high temperature side
キャピラリーチューブ58に流入した冷媒は、減圧されるとともに、熱交換器67を構成する配管72A内を流れる低温の冷媒と熱交換する。これにより、キャピラリーチューブ58内の冷媒は冷却される。そして、冷媒は第1蒸発器59に流入する。第1蒸発器59において、冷媒は、カスケード熱交換器56の第2凝縮器85内を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。この冷媒の蒸発により、第2凝縮器85内を流れる冷媒が冷却される。第1蒸発器59で蒸発した冷媒は、吸込配管72に吐出され、ヘッダー66を経て熱交換器67内に流入する。そして、冷媒は、熱交換器67においてキャピラリーチューブ58内を流れる冷媒と熱交換した後、アキュムレータ68、逆止弁69を経て第1圧縮機54に帰還する。
The refrigerant flowing into the
低温側冷媒回路82は、第2圧縮機84、第2凝縮器85、第2減圧器としてのキャピラリーチューブ88及び第2蒸発器83を主要構成として備え、これらがこの順で環状に接続される。第2圧縮機84は、第1圧縮機54と同様の電動圧縮機である。第2圧縮機84には、ディスーパーヒータ90が接続される。また、第2圧縮機84には、冷媒吐出管101が接続される。冷媒吐出管101は補助凝縮器91に接続され、補助凝縮器91にはオイルセパレータ92が接続される。オイルセパレータ92には、第2圧縮機84に戻るオイル戻し管103が接続される。
The low temperature side
オイルセパレータ92を出た冷媒配管は、内部熱交換器93に至る。内部熱交換器93において、第2圧縮機84からキャピラリーチューブ88に向かう途中の高圧側冷媒と、第2蒸発器83から第2圧縮機84に戻る途中の低圧側冷媒との間で熱交換される。内部熱交換器93を通過した冷媒配管は、第2凝縮器85に接続される。第2凝縮器85は、第1蒸発器59とともにカスケード熱交換器56を構成する。第2凝縮器85には、デハイドレータ87が接続され、続いてキャピラリーチューブ88が接続される。
The refrigerant pipe exiting the
キャピラリーチューブ88は、第2蒸発器83から出て第2圧縮機84に戻る吸込配管102内に挿通される。具体的には、第2蒸発器83の吐出側であって、且つ内部熱交換器93の吸込側に位置し、吸込配管102の一部を構成する配管102A内に、キャピラリーチューブ88が挿通され、これにより二重管が構成される。また、この二重管により熱交換器95が構成される。熱交換器95において、キャピラリーチューブ88内を流れる冷媒と、配管102A内を流れる冷媒とが熱交換する。二重管の構造及び形成方法は、熱交換器25と同様である。熱交換器95は、熱交換器25と同様に、外周全体が断熱材105で包み込まれ、超低温貯蔵庫1の断熱材7内に出し入れ可能に収容される(図1参照)。
The
キャピラリーチューブ88には、第2蒸発器83が接続される。第2蒸発器83は、蒸発器13と同様に、内箱4の断熱材7側の周面に取り付けられる(図1参照)。第2蒸発器83には、吸込配管102が接続される。吸込配管102は、熱交換器95及び内部熱交換器93を経て、第2圧縮機84の吸込側に接続される。第2圧縮機84には、冷媒配管106が接続される。冷媒配管106には、キャピラリーチューブ108を介して膨張タンク107が接続される。膨張タンク107は、第2圧縮機84が停止した際に冷媒を貯留するタンクである。
The
(低温側冷媒)
低温側冷媒回路82には、冷媒として実施の形態1と同様の冷媒組成物が封入される。すなわち、低温側冷媒回路82には、R1132a及びR170の少なくとも一方を含む第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つキャピラリーチューブ88内における沸点が熱交換器95における熱交換によってキャピラリーチューブ88内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物が用いられる。
(Low temperature side refrigerant)
In the low temperature side
第1冷媒は、好ましくは冷媒組成物において主冷媒として含有される。第1冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは50質量%以上である。冷媒組成物が第1冷媒を含有することで、冷媒組成物に、庫内温度を−80℃以下とする冷凍性能を付与するとともに、低GWP化を図ることができる。 The first refrigerant is preferably contained as a main refrigerant in the refrigerant composition. The content of the first refrigerant is preferably 50% by mass or more based on the total mass of the refrigerant composition. Since the refrigerant composition contains the first refrigerant, the refrigerant composition can have refrigeration performance for keeping the temperature in the cold storage at -80 ° C. or lower, and the GWP can be reduced.
第1冷媒は、好ましくは、ヘキサフルオロエタン(R116)、トリフルオロメタン(R23)、共沸混合物(R508A)及び共沸混合物(R508B)からなる群から選択される少なくとも1種の第1a冷媒を、第1冷媒の全質量に対して95質量%以下でさらに含む。第2冷媒は、テトラフルオロメタン(R14)及びエチレン(R1150)からなる群から選択される少なくとも1種を含む。第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは50質量%未満であり、より好ましくは30質量%以下である。また、第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは5質量%超である。 The first refrigerant is preferably at least one type 1a refrigerant selected from the group consisting of hexafluoroethane (R116), trifluoromethane (R23), an azeotropic mixture (R508A) and an azeotropic mixture (R508B), It further contains in 95 mass% or less with respect to the total mass of a 1st refrigerant | coolant. The second refrigerant includes at least one selected from the group consisting of tetrafluoromethane (R14) and ethylene (R1150). The content of the second refrigerant is preferably less than 50% by mass, more preferably 30% by mass or less, based on the total mass of the refrigerant composition. Further, the content of the second refrigerant is preferably more than 5% by mass with respect to the total mass of the refrigerant composition.
第2冷媒は、好ましくは冷媒組成物において副冷媒として含有される。第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは50質量%未満、より好ましくは30質量%以下である。第2冷媒の含有量を50質量%未満とすることで、冷媒組成物のGWPの上昇を抑制することができる。 The second refrigerant is preferably contained as an auxiliary refrigerant in the refrigerant composition. The content of the second refrigerant is preferably less than 50% by mass, more preferably 30% by mass or less, based on the total mass of the refrigerant composition. By setting the content of the second refrigerant to less than 50% by mass, it is possible to suppress the increase in the GWP of the refrigerant composition.
また、冷媒組成物は、好ましくは二酸化炭素(R744)及び亜酸化窒素(R744A)の少なくとも一方を含む第3冷媒をさらに含む。第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して40質量%以下であることが好ましい。また、冷媒組成物は、第3冷媒の沸点よりも低い温度において、第3冷媒との溶解性を有する第4冷媒をさらに含むことが好ましい。さらに、第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して20質量%以下であることが好ましい。 The refrigerant composition further preferably includes a third refrigerant containing at least one of carbon dioxide (R744) and nitrous oxide (R744A). The content of the third refrigerant is preferably 40% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition. The refrigerant composition preferably further includes a fourth refrigerant having a solubility with the third refrigerant at a temperature lower than the boiling point of the third refrigerant. Furthermore, the content of the third refrigerant is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition.
図4を参照しながら、低温側冷媒回路82における冷媒の循環について説明する。図4中、低温側冷媒回路82における冷媒の流れは実線矢印で示されている。冷媒は第2圧縮機84において圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。この冷媒は、第2圧縮機84からディスーパーヒータ90に吐出され、放熱されて再び第2圧縮機84に戻る。これにより第2圧縮機84を冷却することができる。次いで、冷媒は、冷媒吐出管101に吐出され、補助凝縮器91において放熱された後、オイルセパレータ92に流入する。オイルセパレータ92において、冷媒と混合されている第2圧縮機84の潤滑オイルの大部分と、補助凝縮器91で凝縮した冷媒の一部とがオイル戻し管103を経由して第2圧縮機84に帰還する。これにより、オイルセパレータ92の下流側にはより純度の高い冷媒が流れることとなり、冷却効率が向上する。このため、第1圧縮機54や第2圧縮機84の性能をそのままに、超低温貯蔵庫1の収容容積を拡大することができる。
The circulation of the refrigerant in the low temperature side
残りの冷媒は、オイルセパレータ92から吐出されて内部熱交換器93と、カスケード熱交換器56を構成する第2凝縮器85とを通過し、その過程で凝縮する。カスケード熱交換器56における熱交換によって、高温側冷媒回路52の第1蒸発器59を流れる冷媒と、低温側冷媒回路82の第2凝縮器85を流れる冷媒との間で熱交換がなされ、低温側冷媒回路82の冷媒が冷却される。この冷却により、冷媒として用いられる冷媒組成物中の第1冷媒の一部が凝縮する。凝縮した冷媒は、デハイドレータ87で水分が除去され、キャピラリーチューブ88に流入する。
The remaining refrigerant is discharged from the
キャピラリーチューブ88に流入した冷媒は、減圧されるとともに、熱交換器95を構成する配管102A内を流れる低温の冷媒と熱交換する。これにより、キャピラリーチューブ88内の冷媒はさらに冷却され、第1冷媒の残部と第2冷媒とがほぼ完全に凝縮する。そして、冷媒は第2蒸発器83に流入する。第2蒸発器83において、冷媒が周囲から熱を奪って蒸発する。これにより冷媒の冷却作用が発揮され、第2蒸発器83の周囲が−90℃以下の超低温に冷却される。第2蒸発器83の冷却により、貯蔵室8内の温度を−85℃以下にすることができる。第2蒸発器83で蒸発した冷媒は、吸込配管102に吐出され、熱交換器95及び内部熱交換器93を経て第2圧縮機84に帰還する。
The refrigerant flowing into the
第2圧縮機84は、貯蔵室8の庫内温度に基づいて、図示しない制御装置によりON、OFFの切換制御がなされる。制御装置により第2圧縮機84の運転が停止されると、低温側冷媒回路82の冷媒は、冷媒配管106からキャピラリーチューブ108を介して膨張タンク107に回収される。これにより、低温側冷媒回路82内の圧力の上昇を抑制することができる。また、制御装置により第2圧縮機84の運転が開始されると、膨張タンク107内の冷媒は、キャピラリーチューブ108を介して徐々に第2圧縮機84内に戻される。これにより、第2圧縮機84の起動負荷を軽減することができる。
The
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍装置R2は、高温側冷媒回路52と、低温側冷媒回路82とを備える。また、高温側冷媒回路52の第1蒸発器59と低温側冷媒回路82の第2凝縮器85とによりカスケード熱交換器56が構成され、カスケード熱交換器56において、高温側冷媒回路52の冷媒と低温側冷媒回路82の冷媒とが熱交換する。そして、低温側冷媒回路82は、冷媒として、第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ第2凝縮器85内における沸点がカスケード熱交換器56における熱交換によって第2凝縮器85内の冷媒組成物が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用いる。このような構成によっても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。また、冷凍装置R2は、冷媒組成物のその他の組成や、二重管構造についても実施の形態1と同様の特徴を有し、同様の効果を奏することができる。
As described above, the refrigeration apparatus R2 according to the present embodiment includes the high temperature side
なお、第2冷媒は、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ第2凝縮器85内における沸点がカスケード熱交換器56における熱交換によって第2凝縮器85内の冷媒が達する温度以上である冷媒であってもよい。この場合であっても、第2蒸発器83の前段において、第2冷媒をより確実に凝縮させることができ、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。
The second refrigerant has a boiling point lower than the boiling point of the first refrigerant, and a temperature at which the boiling point in the
(実施の形態3)
実施の形態3に係る冷凍装置は、単元多段の冷凍方式を有する点を除き、実施の形態1又は2に係る冷凍装置と概ね共通の構成を有する。本実施の形態の説明においては、実施の形態1又は2と同様の構成について、その説明は適宜省略する。図5は、実施の形態3に係る冷凍装置の冷媒回路図である。本実施の形態では、単元多段の冷媒回路の例として、単元二段の冷媒回路を挙げて説明する。
Third Embodiment
The refrigeration system according to the third embodiment has a configuration that is generally in common with the refrigeration system according to the first or second embodiment except that it has a single-stage multistage refrigeration system. In the description of the present embodiment, the description of the same configuration as that of the first embodiment or 2 will be omitted as appropriate. FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus according to the third embodiment. In the present embodiment, as an example of the single-stage multistage refrigerant circuit, a single-stage two-stage refrigerant circuit will be described.
本実施の形態に係る冷凍装置R3は、冷媒回路112及び冷媒回路152を備える。冷媒回路112及び冷媒回路152は、同様の単元二段の回路構成を備え、互いに独立した回路である。したがって、一方の冷媒回路が故障した場合のバックアップとして、他方の冷媒回路を使用することができる。2つの独立した冷媒回路112,152を並設することで、より安定的に貯蔵室8内の低温状態を維持することができる。この結果、冷媒回路R3を搭載する超低温貯蔵庫1の信頼性を向上させることができる。
The refrigeration system R3 according to the present embodiment includes a
以下、冷凍装置R3が備える冷媒回路の構成について説明する。冷媒回路112と冷媒回路152とは、同一の構成を備え、同一の冷媒が用いられる。このため、以下では冷媒回路112について詳細に説明し、冷媒回路152についての説明は省略する。冷媒回路152において、冷媒回路112と同一の符号が付されたものは、同一の作用効果を奏する。
Hereinafter, the configuration of the refrigerant circuit provided in the refrigeration system R3 will be described. The
冷媒回路112の圧縮機114は、例えば圧縮機14と同様の電動圧縮機である。圧縮機114の吐出側に接続される冷媒吐出管131は、補助凝縮器121に接続される。補助凝縮器121にはフレームパイプ122が接続され、フレームパイプ122にはオイルクーラー114Cが接続される。オイルクーラー114Cには、凝縮器115が接続される。補助凝縮器121及び凝縮器115は、一体の凝縮器として構成され、凝縮用ファン129により冷却される。
The
凝縮器115には、デハイドレータ117が接続され、続いて気液分離器130が接続される。気液分離器130は、補助凝縮器121、フレームパイプ122及び凝縮器115を通過する過程で凝縮して液化した冷媒と、凝縮せずに気体のままの冷媒とを分離する。気液分離器130には、気相配管133が接続される。気相配管133は、気液分離器130で分離される未凝縮の気相冷媒を取り出すための配管である。気相配管133は、凝縮パイプ123に接続される。
The
また、気液分離器130には、液相配管134が接続される。液相配管134は、気液分離器130で分離される凝縮した液相冷媒を取り出すための配管である。液相配管134は、キャピラリーチューブ135を介して補助蒸発器136に接続される。凝縮パイプ123と補助蒸発器136とは、中間熱交換器116を構成する。中間熱交換器116において、キャピラリーチューブ135で減圧されて補助蒸発器136内に流入する液相冷媒が蒸発し、これにより凝縮パイプ123内を流れる気相冷媒が冷却され、凝縮する。凝縮パイプ123には、減圧器としてのキャピラリーチューブ118が接続される。キャピラリーチューブ118は、最終段のキャピラリーチューブである。
In addition, a
キャピラリーチューブ118は、蒸発器113から出て圧縮機114に戻る吸込配管132内に挿通される。具体的には、蒸発器113の吐出側であって、且つ中間熱交換器116の吸込側に位置し、吸込配管132の一部を構成する配管132A内に、キャピラリーチューブ118が挿通され、これにより二重管が構成される。また、この二重管により熱交換器125が構成される。熱交換器125において、キャピラリーチューブ118内を流れる冷媒と、配管132A内を流れる冷媒との間で熱交換され、キャピラリーチューブ118内の冷媒が冷却される。二重管の構造及び形成方法は、熱交換器25と同様である。熱交換器125は、熱交換器25と同様に、外周全体が断熱材140で包み込まれ、超低温貯蔵庫1の断熱材7内に出し入れ可能に収容される(図1参照)。
The
キャピラリーチューブ118には、蒸発器113が接続される。蒸発器113は、蒸発器13と同様に、内箱4の断熱材7側の周面に取り付けられる(図1参照)。蒸発器113には、吸込配管132が接続される。吸込配管132は、熱交換器125の配管132Aを経て、補助蒸発器136に接続される。補助蒸発器136を出た吸込配管132は、圧縮機114の吸込側に接続される。吸込配管132における補助蒸発器136と圧縮機114との間には、キャピラリーチューブ138を介して膨張タンク137が接続される。膨張タンク137は、圧縮機114が停止した際に冷媒を貯留するタンクである。
An
(冷媒)
冷媒回路112には、冷媒として実施の形態1と同様の冷媒組成物が封入される。すなわち、冷媒回路112には、R1132a及びR170の少なくとも一方と1,1,1,3,3−ペンタフルオロプロパン(R245fa)とブタン(R600)とを含む第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つキャピラリーチューブ118内における沸点が熱交換器125における熱交換によってキャピラリーチューブ118内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物が用いられる。第1冷媒は、好ましくは、ヘキサフルオロエタン(R116)、トリフルオロメタン(R23)、共沸混合物(R508A)及び共沸混合物(R508B)からなる群から選択される少なくとも1種の第1a冷媒を、第1冷媒の全質量に対して95質量%以下でさらに含む。
(Refrigerant)
In the
第2冷媒は、テトラフルオロメタン(R14)、エチレン(R1150)、メタン(R50)及びアルゴン(R740)からなる群から選択される少なくとも1種を含む。R50は標準沸点が−164℃であり、R740は標準沸点が−185.8℃である。本実施の形態では、冷媒回路112が二段の回路構成を備えるため、R50及びR740をより確実に凝縮させることができる。第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは30質量%以下である。また、第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して0質量%超、好ましくは5質量%超である。
The second refrigerant includes at least one selected from the group consisting of tetrafluoromethane (R14), ethylene (R1150), methane (R50) and argon (R740). R50 has a normal boiling point of -164 ° C, and R740 has a standard boiling point of -185.8 ° C. In the present embodiment, since the
また、冷媒組成物は、好ましくは二酸化炭素(R744)及び亜酸化窒素(R744A)の少なくとも一方を含む第3冷媒をさらに含む。第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して40質量%以下であることが好ましい。また、第3冷媒にR744が含まれる場合、冷媒組成物は、R744の沸点よりも低い温度において、R744との溶解性を有する第4冷媒をさらに含むことが好ましい。さらに、第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して20質量%以下であることが好ましい。 The refrigerant composition further preferably includes a third refrigerant containing at least one of carbon dioxide (R744) and nitrous oxide (R744A). The content of the third refrigerant is preferably 40% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition. When the third refrigerant contains R744, the refrigerant composition preferably further includes a fourth refrigerant having a solubility with R744 at a temperature lower than the boiling point of R744. Furthermore, the content of the third refrigerant is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition.
図5を参照しながら、冷媒回路112における冷媒の循環について説明する。図5中、冷媒の流れは矢印で示されている。また、ここでは冷媒として、R245fa、R600、R1132a及びR14を含む冷媒組成物を用いる場合を例に挙げて説明する。冷媒は圧縮機114において圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。この冷媒は、冷媒吐出管131に吐出され、補助凝縮器121、フレームパイプ122、オイルクーラー114C及び凝縮器115をこの順に通過する。この過程で、相対的に沸点の高いR245fa及びR600が主に凝縮する。そして、凝縮器115を通過した冷媒は、デハイドレータ117で水分が除去され、気液分離器130に流入する。R1132a及びR14は、その沸点が極めて低い。このため、冷媒が気液分離器130に流入する時点では、R1132a及びR14は未だ凝縮せずにガス状である。したがって、気液分離器130において、R1132a及びR14は主に気相配管133に、R245fa及びR600は主に液相配管134にそれぞれ吐出される。
The circulation of the refrigerant in the
気相配管133に流入した冷媒は、中間熱交換器116を構成する凝縮パイプ123に流入する。液相配管134に流入した冷媒は、キャピラリーチューブ135で減圧された後、中間熱交換器116を構成する補助蒸発器136に流入する。そして、補助蒸発器136に流入した冷媒は、補助蒸発器136において蒸発し、凝縮パイプ123を流れる冷媒を冷却する。また、凝縮パイプ123を流れる冷媒は、蒸発器113から帰還してくる冷媒によっても冷却される。これにより、気液分離器130に到達した時点で未凝縮であった冷媒が冷却され、凝縮する。ここでは、R1132aの一部が凝縮する。そして、中間熱交換器116を通過した冷媒は、キャピラリーチューブ118に流入する。
The refrigerant that has flowed into the gas phase piping 133 flows into the
キャピラリーチューブ118において、冷媒は減圧されるとともに、熱交換器125を構成する配管132A内を通過する低温の冷媒と熱交換する。これにより、キャピラリーチューブ118内の冷媒はさらに冷却される。この冷却により、R1132aの残部とR14とがほぼ完全に凝縮する。そして、冷媒は蒸発器113に流入する。蒸発器113において、冷媒が周囲から熱を奪って蒸発する。これにより冷媒の冷却作用が発揮され、蒸発器113の周囲が−90℃以下の超低温に冷却される。蒸発器113の冷却により、貯蔵室8内の温度を−85℃以下にすることができる。蒸発器113で蒸発した冷媒は、吸込配管132に吐出され、熱交換器125を経て中間熱交換器116に至る。中間熱交換器116の補助蒸発器136において、冷媒は液相配管134を介して補助蒸発器136に流入する冷媒と合流する。その後、冷媒は圧縮機114に帰還する。
In the
圧縮機114は、貯蔵室8の庫内温度に基づいて、図示しない制御装置によりON、OFFの切換制御がなされる。制御装置により圧縮機114の運転が停止されると、冷媒はキャピラリーチューブ138を介して膨張タンク137に回収される。また、制御装置により圧縮機114の運転が開始されると、膨張タンク137内の冷媒は、キャピラリーチューブ138を介して徐々に圧縮機114内に戻される。
The
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍装置R3は、単元多段の冷媒回路112と冷媒回路152とを備える。また、各冷媒回路は、蒸発器113から圧縮機114に向かう冷媒と、キャピラリーチューブ118内の冷媒との間で熱交換を行い、キャピラリーチューブ118内の冷媒を冷却する熱交換器125を有する。そして、各冷媒回路は、冷媒として、第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つキャピラリーチューブ118内における沸点が熱交換器125における熱交換によってキャピラリーチューブ118内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用いる。これにより、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。また、冷凍装置R3は、冷媒組成物のその他の組成や、二重管構造についても実施の形態1と同様の特徴を有し、同様の効果を奏することができる。なお、冷凍装置R3は、冷媒回路112及び冷媒回路152の一方のみを備えてもよい。
As described above, the refrigeration apparatus R3 according to the present embodiment includes the single-stage multistage
(実施の形態4)
実施の形態4に係る冷凍装置は、多元多段の冷凍方式を有する点を除き、実施の形態1〜3のいずれかに係る冷凍装置と概ね共通の構成を有する。本実施の形態の説明においては、実施の形態1〜3のいずれかと同様の構成について、その説明は適宜省略する。図6は、実施の形態4に係る冷凍装置の冷媒回路図である。本実施の形態では、多元多段の冷媒回路の例として、二元多段の冷媒回路を挙げて説明する。
The refrigeration apparatus according to the fourth embodiment has a configuration that is generally common to the refrigeration apparatus according to any of the first to third embodiments except that the refrigeration system according to the fourth embodiment has a multistage refrigeration system. In the description of the present embodiment, the description of the same configuration as any of the first to third embodiments will be omitted as appropriate. FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus according to the fourth embodiment. In the present embodiment, a binary multi-stage refrigerant circuit will be described as an example of the multi-stage refrigerant circuit.
本実施の形態に係る冷凍装置R4は、それぞれ独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路212と低温側冷媒回路252とを備える。高温側冷媒回路212の第1圧縮機214は、圧縮機14と同様の電動圧縮機である。第1圧縮機214の吐出側に接続される冷媒吐出管231は、第1補助凝縮器221に接続される。第1補助凝縮器221にはフレームパイプ222が接続され、フレームパイプ222にはオイルクーラー214Cが接続される。オイルクーラー214Cには、第2補助凝縮器215が接続される。第2補助凝縮器215には、低温側冷媒回路252における第2圧縮機254のオイルクーラー254Cが接続された後、第1凝縮器223が接続される。第1補助凝縮器221、第2補助凝縮器215及び第1凝縮器223は、一体の凝縮器として構成され、凝縮用ファン229により冷却される。
Refrigeration system R4 which concerns on this Embodiment is provided with the high temperature side
第1凝縮器223には、デハイドレータ217が接続され、続いて第1減圧器としてのキャピラリーチューブ218が接続される。キャピラリーチューブ218には、第1蒸発器213が接続される。第1蒸発器213は、低温側冷媒回路252の第2凝縮器としての凝縮パイプ255とともにカスケード熱交換器216を構成する。第1蒸発器213には、吸込配管232が接続される。吸込配管232は、アキュムレータ228を経て、第1圧縮機214の吸込側に接続される。
A
(高温側冷媒)
高温側冷媒回路212には、冷媒としてR407Dとn−ペンタンとが混合された非共沸冷媒が封入される。R407Dは、R32と、R125と、R134aとが混合されてなる冷媒である。R407Dにおける各冷媒の割合は、R32が15質量%、R125が15質量%、R134aが70質量%である。R32の標準沸点は−51.8℃、R407Dの標準沸点は−38.7℃、n−ペンタンの標準沸点は+36.1℃である。
(High temperature side refrigerant)
In the high temperature side
図6を参照しながら、高温側冷媒回路212における冷媒の循環について説明する。冷媒は、第1圧縮機214で圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。この冷媒は、冷媒吐出管231に吐出され、第1補助凝縮器221、フレームパイプ222、オイルクーラー214C、第2補助凝縮器215、オイルクーラー254C及び第1凝縮器223を、この順に通過し、その過程で凝縮する。凝縮した冷媒は、デハイドレータ217で水分が除去され、キャピラリーチューブ218に流入する。キャピラリーチューブ218において冷媒は減圧され、その後、第1蒸発器213に流入する。
The circulation of the refrigerant in the high temperature side
第1蒸発器213において、冷媒中のR32、R125及びR134aは、カスケード熱交換器216の凝縮パイプ255内を流れる冷媒から吸熱して蒸発する。これにより、凝縮パイプ255内を流れる冷媒が冷却される。その後、冷媒は吸込配管232に吐出され、アキュムレータ228を経て第1圧縮機214に帰還する。
In the
第1圧縮機214の圧縮性能は例えば1.5HPであり、第1蒸発器213での冷却によって到達する温度は、約−27℃〜約−35℃になる。このような低温下では、冷媒中のn−ペンタンは、第1蒸発器213において蒸発しない。したがって、n−ペンタンは、カスケード熱交換器216における凝縮パイプ255内の冷媒の冷却には寄与しない。一方で、n−ペンタンは、第1圧縮機214の潤滑油や、デハイドレータ217で除去しきれなかった残存水分を溶け込ませることができ、これらを第1圧縮機214に帰還せしめる機能を奏する。また、n−ペンタンは、第1圧縮機214内で蒸発して第1圧縮機214を冷却する機能を奏する。
The compression performance of the
低温側冷媒回路252の第2圧縮機254は、圧縮機14と同様の電動圧縮機である。第2圧縮機254の吐出側に接続される冷媒吐出管281は、放熱器259に接続される。放熱器259は、例えばワイヤコンデンサで構成される。放熱器259には、オイルセパレータ260が接続される。オイルセパレータ260には、第2圧縮機254に戻るオイル戻し管287が接続される。また、オイルセパレータ260には、凝縮パイプ255が接続される。凝縮パイプ255は、第1蒸発器213とともにカスケード熱交換器216を構成する。
The
凝縮パイプ255には、デハイドレータ257を介して第1気液分離器261が接続される。第1気液分離器261には、気相配管283と液相配管284とが接続される。気相配管283は、第1気液分離器261で分離される未凝縮の気相冷媒を取り出すための配管である。液相配管284は、第1気液分離器261で分離される凝縮した液相冷媒を取り出すための配管である。気相配管283は、第1中間熱交換器262を経て第2気液分離器265に接続される。液相配管284は、デハイドレータ263及びキャピラリーチューブ264を経て第1中間熱交換器262に接続される。第1中間熱交換器262は、キャピラリーチューブ264で減圧された液相冷媒の蒸発により、気相配管283内を流れる気相冷媒を冷却して凝縮させる機能を有する。
The first gas-
第2気液分離器265には、気相配管285と液相配管286とが接続される。気相配管285は、第2気液分離器265で分離される未凝縮の気相冷媒を取り出すための配管である。液相配管286は、第2気液分離器265で分離される凝縮した液相冷媒を取り出すための配管である。気相配管285は、第2中間熱交換器266を経て第3中間熱交換器270に接続される。液相配管286は、デハイドレータ267及びキャピラリーチューブ268を経て第2中間熱交換器266に接続される。第2中間熱交換器266は、キャピラリーチューブ268で減圧された液相冷媒の蒸発により、気相配管285内を流れる気相冷媒を冷却して凝縮させる機能を有する。
A gas phase piping 285 and a liquid phase piping 286 are connected to the second gas-
第3中間熱交換器270には、第4中間熱交換器272が接続される。第4中間熱交換器272には、デハイドレータ274、及び第2減圧器としてのキャピラリーチューブ258がこの順に接続される。第3中間熱交換器270及び第4中間熱交換器272は、キャピラリーチューブ258に向かう冷媒と、第2蒸発器253から第2圧縮機254に戻る冷媒との間で熱交換を行うための熱交換器である。
The fourth
キャピラリーチューブ258は、第2蒸発器253から出て第2圧縮機254に戻る吸込配管282内に挿通される。具体的には、第2蒸発器253の吐出側であって、且つ第4中間熱交換器272よりも第2蒸発器253側に位置し、吸込配管282の一部を構成する配管282A内に、キャピラリーチューブ258が挿通され、これにより二重管が構成される。また、この二重管により熱交換器295が構成される。熱交換器295により、キャピラリーチューブ258内を流れる冷媒と、配管282A内を流れる冷媒との間で熱交換される。二重管の構造及び形成方法は、熱交換器25と同様である。熱交換器295は、熱交換器25と同様に、外周全体が断熱材297で包み込まれ、超低温貯蔵庫1の断熱材7内に出し入れ可能に収容される(図1参照)。なお、第1中間熱交換器262〜第4中間熱交換器272についても、熱交換器295と同様に二重管構造を有してもよい。
The
キャピラリーチューブ258には、第2蒸発器253が接続される。第2蒸発器253は、蒸発器13と同様に、内箱4の断熱材7側の周面に取り付けられる(図1参照)。第2蒸発器253には、吸込配管282が接続される。吸込配管282は、熱交換器295、第4中間熱交換器272、第3中間熱交換器270、第2中間熱交換器266及び第1中間熱交換器262を経て、第2圧縮機254の吸込側に接続される。吸込配管282には、第1中間熱交換器262と第2圧縮機254との間において、キャピラリーチューブ289を介して膨張タンク288が接続される。膨張タンク288は、第2圧縮機254が停止した際に冷媒を貯留するタンクである。吸込配管282と膨張タンク288との間には、逆止弁290がキャピラリーチューブ289と並列に接続される。逆止弁290は、膨張タンク288に向かう方向が順方向となるように接続される。
The
(低温側冷媒)
低温側冷媒回路252には、冷媒として実施の形態1と同様の冷媒組成物が封入される。すなわち、低温側冷媒回路252には、R1132a及びR170の少なくとも一方を含む第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つキャピラリーチューブ258内における沸点が熱交換器295における熱交換によってキャピラリーチューブ258内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物が用いられる。第1冷媒は、好ましくは、ヘキサフルオロエタン(R116)、トリフルオロメタン(R23)、共沸混合物(R508A)及び共沸混合物(R508B)からなる群から選択される少なくとも1種の第1a冷媒を、第1冷媒の全質量に対して95質量%以下でさらに含む。
(Low temperature side refrigerant)
In the low temperature side
第2冷媒は、テトラフルオロメタン(R14)、エチレン(R1150)、メタン(R50)及びアルゴン(R740)からなる群から選択される少なくとも1種を含む。本実施の形態では、低温側冷媒回路252が多段の回路構成を備えるため、R50及びR740をより確実に凝縮させることができる。第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して、好ましくは30質量%以下である。また、第2冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して0質量%超、好ましくは5質量%超である。
The second refrigerant includes at least one selected from the group consisting of tetrafluoromethane (R14), ethylene (R1150), methane (R50) and argon (R740). In the present embodiment, since the low temperature side
また、冷媒組成物は、好ましくは二酸化炭素(R744)及び亜酸化窒素(R744A)の少なくとも一方を含む第3冷媒をさらに含む。第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して40質量%以下であることが好ましい。また、冷媒組成物は、第3冷媒がR744を含有する場合、R744の沸点よりも低い温度において、R744との溶解性を有する第4冷媒をさらに含むことが好ましい。さらに、第3冷媒の含有量は、冷媒組成物の全質量に対して20質量%以下であることが好ましい。 The refrigerant composition further preferably includes a third refrigerant containing at least one of carbon dioxide (R744) and nitrous oxide (R744A). The content of the third refrigerant is preferably 40% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition. In addition, when the third refrigerant contains R744, the refrigerant composition preferably further includes a fourth refrigerant having a solubility with R744 at a temperature lower than the boiling point of R744. Furthermore, the content of the third refrigerant is preferably 20% by mass or less based on the total mass of the refrigerant composition.
図6を参照しながら、低温側冷媒回路252における冷媒の循環について説明する。ここでは、冷媒としてR245fa、R600、R404A、R1132a、R14、R50及びR740を含む冷媒組成物を用いる場合を例に挙げて説明する。冷媒は第2圧縮機254において圧縮され、高温ガス状の冷媒となる。この冷媒は、冷媒吐出管281に吐出され、放熱器259で放熱される。この放熱により、相対的に沸点の高いR245faと相対的に沸点が高くオイル相溶性の良好なR600とが凝縮する。R600は、オイルキャリア冷媒として機能する。
The circulation of the refrigerant in the low temperature side
放熱器259を通過した冷媒は、オイルセパレータ260に流入する。オイルセパレータ260において、冷媒と混合されている第2圧縮機254の潤滑オイルの大部分と、放熱器259で凝縮した冷媒の一部とがオイル戻し管287を経由して第2圧縮機254に帰還する。これにより、オイルセパレータ260の下流側にはより純度の高い冷媒が流れることとなり、冷却効率が向上する。オイルセパレータ260で分離されたガス状の冷媒は、カスケード熱交換器216の凝縮パイプ255に流入する。
The refrigerant that has passed through the
凝縮パイプ255に流入する冷媒は、放熱器259で冷却されている。このため、カスケード熱交換器216で低温側冷媒回路252の冷媒を冷却するために第1圧縮機214にかかる負荷を軽減することができる。また、カスケード熱交換器216において、効率よく低温側冷媒回路252の冷媒を冷却することができるため、第2圧縮機254にかかる負荷も軽減することができる。これにより、冷凍装置R4全体の運転効率を向上させることができる。
The refrigerant flowing into the condensing
カスケード熱交換器216において、凝縮パイプ255中の冷媒は−40℃〜−30℃程度に冷却される。これにより、冷媒中のR404A及びR1132aの一部が凝縮する。そして、凝縮パイプ255を通過した冷媒は、デハイドレータ257を経て第1気液分離器261に流入する。この時点では、R1132aの残部、R14、R50、R740は未だ凝縮せずにガス状である。したがって、第1気液分離器261において、R404A及びR1132aの一部は主に液相配管284に、R1132aの残部、R14、R50、R740は主に気相配管283に、それぞれ吐出される。
In the
液相配管284に流入した冷媒は、デハイドレータ263を経てキャピラリーチューブ264で減圧された後、第1中間熱交換器262に流入する。気相配管283に流入した冷媒は、第1中間熱交換器262において、キャピラリーチューブ264で減圧された冷媒の蒸発により冷却される。また、第2蒸発器253から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却される。この結果、第1中間熱交換器262の中間温度は−60℃程度となり、気相配管283内のR1132aの残部が凝縮する。R14、R50、R740は未だガス状態である。第1中間熱交換器262を通過した冷媒は、第2気液分離器265に流入する。ここで、中間熱交換器の中間温度とは、中間熱交換器の中央部の配管の温度をいう。
The refrigerant flowing into the
第2気液分離器265において、第1中間熱交換器262で凝縮したR1132aが液相配管286に、R14、R50、R740が気相配管285にそれぞれ吐出される。液相配管286に流入した冷媒は、デハイドレータ267を経てキャピラリーチューブ268で減圧された後、第2中間熱交換器266に流入する。気相配管285に流入した冷媒は、第2中間熱交換器266において、キャピラリーチューブ268で減圧された冷媒の蒸発により冷却される。また、第2蒸発器253から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却される。この結果、第2中間熱交換器266の中間温度は−90℃程度となり、気相配管285内のR14が凝縮する。R50及びR740は未だガス状態である。第2中間熱交換器266を通過した冷媒は、第3中間熱交換器270に流入する。
In the second gas-
第3中間熱交換器270に流入した冷媒は、第2蒸発器253から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却され、第4中間熱交換器272に流入する。第4中間熱交換器272に流入した冷媒は、第2蒸発器253から帰還してくる冷媒と熱交換して冷却され、デハイドレータ274を経てキャピラリーチューブ258に流入する。第3中間熱交換器270及び第4中間熱交換器272での熱交換によって冷媒は冷却され、R50が凝縮する。第4中間熱交換器272の中間温度は、−130℃程度である。
The refrigerant flowing into the third
キャピラリーチューブ258において、冷媒は減圧されるとともに、熱交換器295を構成する配管282A内を通過する低温の冷媒と熱交換する。これにより、キャピラリーチューブ258内の冷媒はさらに冷却される。この冷却により、R740が凝縮する。そして、冷媒は第2蒸発器253に流入する。第2蒸発器253において、冷媒が周囲から熱を奪って蒸発する。これにより冷媒の冷却作用が発揮され、第2蒸発器253の周囲が−160℃〜−157℃程度の超低温に冷却される。蒸発器253の冷却により、貯蔵室8内の温度を−152℃程度にすることができる。このように、低温側冷媒回路252では、各冷媒の沸点の差を利用して気相状態にある冷媒を次々に凝縮させているため、最終段の第2蒸発器253において、極めて低い温度を達成することができる。
In the
第2蒸発器253で蒸発した冷媒は、吸込配管282に吐出され、熱交換器295、第4中間熱交換器272、第3中間熱交換器270、第2中間熱交換器266及び第1中間熱交換器262に順次流入する。そして、第2中間熱交換器266及び第1中間熱交換器262を通過する際に、それぞれにおいて蒸発した冷媒と合流して第2圧縮機254に帰還する。
The refrigerant evaporated in the
第2圧縮機254は、貯蔵室8の庫内温度に基づいて、図示しない制御装置によりON、OFFの切換制御がなされる。制御装置により圧縮機254の運転が停止されると、冷媒は逆止弁290を介して膨張タンク288に回収される。逆止弁290を経由することで、キャピラリーチューブ289を経由する場合に比べて、冷媒を迅速に回収することができる。また、制御装置により圧縮機254の運転が開始されると、膨張タンク288内の冷媒は、キャピラリーチューブ289を介して徐々に第2圧縮機254内に戻される。第2圧縮機254の停止時に冷媒が迅速に回収されることで、低温側冷媒回路252内の圧力を迅速に平衡状態にすることができる。これにより、第2圧縮機254を円滑に再起動させることができる。よって、第2圧縮機254の起動後に低温側冷媒回路252内が平衡圧になるまでの時間を短縮することができる。この結果、プルダウン時間を短縮できるため、超低温貯蔵庫1の省エネルギー性能の向上と、利便性とを向上させることができる。
The
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍装置R4は、高温側冷媒回路212と、低温側冷媒回路252とを備える。また、低温側冷媒回路252は、第2蒸発器253から第2圧縮機254に向かう冷媒と、キャピラリーチューブ258内の冷媒との間で熱交換を行い、キャピラリーチューブ258内の冷媒を冷却する熱交換器295を有する。そして、低温側冷媒回路252は、冷媒として、第1冷媒と、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つキャピラリーチューブ258内における沸点が熱交換器295における熱交換によってキャピラリーチューブ258内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用いる。これにより、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。また、冷凍装置R4は、冷媒組成物のその他の組成や、二重管構造についても実施の形態1と同様の特徴を有し、同様の効果を奏することができる。
As described above, the refrigeration apparatus R4 according to the present embodiment includes the high temperature side
なお、第2冷媒は、第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ凝縮パイプ255内における沸点がカスケード熱交換器216における熱交換によって凝縮パイプ255内の冷媒が達する温度以上である冷媒であってもよい。
The second refrigerant has a boiling point lower than the boiling point of the first refrigerant, and the boiling point in the condensing
本発明は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、そのような組み合わせられ、もしくはさらなる変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した各実施の形態同士の組み合わせ、及び上述した各実施の形態への変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、及び変形それぞれの効果をあわせもつ。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is possible to combine the embodiments or to add further modifications such as various design changes based on the knowledge of those skilled in the art. Embodiments in which such combinations or further modifications are added are also included in the scope of the present invention. The combination of each embodiment mentioned above and the new embodiment which arises by addition of modification to each embodiment mentioned above combine the embodiment combined and the effect of each modification.
以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
<冷媒組成物の冷凍性能の評価>
まず、組成の異なる複数の冷媒組成物を作製した。具体的には、R1132aと、R116とを質量比1:1で含有する第1冷媒を用意した。そして、この第1冷媒を複数に分け、それぞれに第2冷媒としてのR14を異なる量で混合して、複数の冷媒組成物を得た。各冷媒組成物におけるR14の含有量は、冷媒組成物全体に対して、5質量%、10質量%、15質量%とした。また、第1冷媒のみからなる冷媒組成物(R14:0質量%)も用意した。これらの冷媒組成物を、上述した実施の形態2に示す冷凍装置R2にそれぞれ充填し、貯蔵室8の庫内温度とプルダウン時間とを計測した。庫内温度は、貯蔵室8の中央温度とした。プルダウン時間は、庫内温度が室温(30℃)から−80℃に到達するまでの時間として計測し、R14が0質量%である冷媒組成物におけるプルダウン時間を100とした場合の相対値とした。
<Evaluation of Refrigerant Performance of Refrigerant Composition>
First, a plurality of refrigerant compositions different in composition were produced. Specifically, a first refrigerant containing R1132a and R116 in a mass ratio of 1: 1 was prepared. And this 1st refrigerant | coolant was divided into plurality, R14 as a 2nd refrigerant | coolant was mixed with each in a different quantity, and the several refrigerant | coolant composition was obtained. The content of R14 in each refrigerant composition was 5% by mass, 10% by mass, and 15% by mass with respect to the entire refrigerant composition. Moreover, the refrigerant | coolant composition (R14: 0 mass%) which consists only of a 1st refrigerant | coolant was also prepared. Each of these refrigerant compositions was filled in the refrigeration apparatus R2 shown in the second embodiment described above, and the temperature inside the
結果を図7に示す。図7は、第2冷媒の含有量を異ならせた場合の庫内温度とプルダウン時間とを示すグラフである。図7に示されるように、R14の含有量が0,5,10,15質量%である各冷媒組成物の庫内温度は、それぞれ−89.2℃、−89.3℃、−89.7℃、−90.5℃であった。また、それぞれのプルダウン時間は、100、94、87、82であった。これらの結果から、R14を含有しない冷媒組成物に対して、R14を含有する冷媒組成物では、プルダウン時間が短縮されることが確認された。また、R14の含有量が多いほど、プルダウン時間がより短縮されることが確認された。さらに、R14の含有量が5質量%を超えると、プルダウン時間を短縮できるだけでなく、庫内温度をより低下させられることが確認された。
The results are shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the internal temperature and the pull-down time when the content of the second refrigerant is made different. As shown in FIG. 7, the internal temperature of each refrigerant composition having a content of
<第1a冷媒の含有による第1冷媒の性能変化の評価>
上述した実施の形態2に示す冷凍装置R2に用いられる低温側冷媒に含まれる第1冷媒として、R1132aとR116との質量比を異ならせたサンプル1〜6を用意した。そして、これらのサンプルを実施の形態2に示す冷凍装置R2にそれぞれ充填し、貯蔵室8の庫内温度を計測して、第1冷媒の冷凍性能を評価した。庫内温度は、貯蔵室8の中央温度とした。冷凍性能の評価において、第1冷媒がR1132a単独の場合の庫内温度を基準温度とし、庫内温度が基準温度以上である場合(具体的には−89℃超−88℃以下)を「B」、基準温度を下回り、且つ下回る程度が相対的に低い場合(具体的には−90℃超−89℃以下)を「A」、相対的に高い場合(具体的には−90℃以下)を「AA」とした。結果を表1に示す。
<Evaluation of Performance Change of First Refrigerant Due to Containing of 1a Refrigerant>
As the first refrigerant contained in the low temperature side refrigerant used in the refrigeration apparatus R2 described in the second embodiment described above, samples 1 to 6 in which the mass ratio of R1132a and R116 were made different were prepared. Then, these samples were filled in the refrigeration system R2 shown in the second embodiment, and the temperature inside the
また、冷媒の燃焼性に関する研究報告に基づいて、各サンプルにおける冷媒の混合比率から燃焼性を予測し、第1冷媒の燃焼性を評価した。燃焼性の評価において、燃焼性の程度を相対的に燃焼性の高い「低レベル可燃」と、「低レベル可燃」よりも燃焼性の低い「微燃」と、「微燃」よりも燃焼性の低い「不燃」とに分け、「低レベル可燃」の場合を「B」、「微燃」の場合を「A」、「不燃」の場合を「AA」とした。結果を表1に示す。また、IPCCによる評価報告に準拠して、各サンプルのGWPを算出し、第1冷媒の環境性能を評価した。環境性能の評価において、GWPが10000を超える場合を「B」、2500超10000以下である場合を「A」、2500以下である場合を「AA」とした。結果を表1に示す。 Moreover, based on the research report on the combustibility of the refrigerant, the combustibility was predicted from the mixing ratio of the refrigerant in each sample, and the combustibility of the first refrigerant was evaluated. In the evaluation of flammability, “low level combustibility”, which has a relatively high level of flammability, “slight burn”, which is less flammable than “low level burn”, and burnt than “slight burn” In the case of “low level flammable”, it was classified as “B”, in the case of “slightly flammable” as “A”, and in the case of “non-combustible” as “AA”. The results are shown in Table 1. Moreover, based on the evaluation report by IPCC, GWP of each sample was calculated, and the environmental performance of the 1st refrigerant was evaluated. In the evaluation of environmental performance, a case where the GWP exceeds 10000 is referred to as “B”, a case of more than 2500 and 10000 or less is referred to as “A”, and a case of 2500 or less is referred to as “AA”. The results are shown in Table 1.
表1に示されるように、R116の含有量が第1冷媒の全質量に対して0質量%超95質量%以下であるサンプル2〜6は、当該含有量がこの範囲から外れるサンプル1,7に比べて、冷凍性能が向上することが確認された。また、R116の含有量が第1冷媒の全質量に対して0質量%超80質量%以下であるサンプル3〜6は、当該含有量がこの範囲から外れるサンプル1,2,7に対して、良好な冷凍性能と良好な環境性能とを兼ね備えることが確認された。また、R116の含有量が第1冷媒の全質量に対して20質量%超95質量%以下であるサンプル2〜5は、当該含有量がこの範囲から外れるサンプル1,6,7に対して、良好な冷凍性能と良好な難燃性とを兼ね備えることが確認された。
As shown in Table 1, Samples 2 to 6 in which the content of R116 is more than 0% by mass and 95% by mass or less based on the total mass of the first refrigerant are
また、R116の含有量が第1冷媒の全質量に対して20質量%超80質量%以下であるサンプル3〜5は、当該含有量がこの範囲から外れるサンプル1,2,6,7に対して、良好な冷凍性能、良好な難燃性及び良好な環境性能を兼ね備えることが確認された。さらに、R116の含有量が第1冷媒の全質量に対して40質量%超60質量%以下であるサンプル4は、他のサンプル1〜3,5〜7に対して、良好な難燃性と良好なGWPとを兼ね備えながら、より高い冷凍性能を具備することが確認された。
Further,
なお、上述した冷凍性能、燃焼性及び環境性能の評価は、あくまでも第1冷媒に対するものである。したがって、いずれかの性能評価において「B」と判定された第1冷媒であっても、第2冷媒との組み合わせによって、上述した実施の形態で説明した効果を発揮することができる。また、環境性能の評価において、GWPが10000を超える場合を「B」と評価したが、「B」と評価されたサンプル1,2であっても、R508AやR508Bを主冷媒とする従来の冷媒に比べれば、十分に良好であった。 The evaluations of the refrigeration performance, the combustibility and the environmental performance described above are for the first refrigerant. Therefore, even if it is the 1st refrigerant determined with "B" in any performance evaluation, the effect explained by the embodiment mentioned above can be exhibited by combination with the 2nd refrigerant. Moreover, in the evaluation of environmental performance, the case where GWP exceeds 10000 was evaluated as "B", but even if it is Samples 1 and 2 evaluated as "B", the conventional refrigerant which uses R508A and R508B as a main refrigerant It was good enough compared with.
R1,R2,R3,R4 冷凍装置、 12,112,152 冷媒回路、 13,113 蒸発器、 14,114 圧縮機、 15,115 凝縮器、 18,58,88,118,218,258 キャピラリーチューブ、 25,95,125,295 熱交換器、 52,212 高温側冷媒回路、 54,214 第1圧縮機、 55,223 第1凝縮器、 56,216 カスケード熱交換器、 59,213 第1蒸発器、 82,252 低温側冷媒回路、 83,253 第2蒸発器、 84,254 第2圧縮機、 85 第2凝縮器。
R1, R2, R3, R4 Refrigeration system, 12, 112, 152 Refrigerant circuit, 13, 113 Evaporator, 14, 114 Compressor, 15, 115 Condenser, 18, 58, 88, 118, 218, 258 Capillary tube, 25, 95, 125, 295 heat exchanger, 52, 212 high temperature side refrigerant circuit, 54, 214 first compressor, 55, 223 first condenser, 56, 216 cascade heat exchanger, 59, 213
Claims (11)
前記冷媒回路は、前記蒸発器から前記圧縮機に向かう冷媒と、前記減圧器内の冷媒との間で熱交換を行い、前記減圧器内の冷媒を冷却する熱交換器を有し、
前記冷媒として、第1冷媒と、前記第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ前記減圧器内における沸点が前記熱交換器における熱交換によって前記減圧器内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用い、
前記第1冷媒は、ジフルオロエチレン(R1132a)と、エタン(R170)及びヘキサフルオロエタン(R116)の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする冷凍装置。 A refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a pressure reducer and an evaporator are annularly connected in this order;
The refrigerant circuit has a heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant traveling from the evaporator to the compressor and the refrigerant in the decompressor, and cools the refrigerant in the decompressor,
As the refrigerant , the first refrigerant and a boiling point lower than the boiling point of the first refrigerant, and the boiling point in the decompressor is equal to or higher than the temperature reached by the refrigerant in the decompressor by heat exchange in the heat exchanger Using a refrigerant composition containing a certain second refrigerant ,
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the first refrigerant includes difluoroethylene (R1132a) and at least one of ethane (R170) and hexafluoroethane (R116) .
第2圧縮機、第2凝縮器、第2減圧器及び第2蒸発器がこの順で環状に接続されてなる低温側冷媒回路と、を備え、
前記第1蒸発器と前記第2凝縮器とによりカスケード熱交換器が構成され、当該カスケード熱交換器において前記高温側冷媒回路の冷媒と前記低温側冷媒回路の冷媒との間で熱交換がなされて前記低温側冷媒回路の冷媒が冷却され、
前記低温側冷媒回路は、冷媒として、第1冷媒と、前記第1冷媒の沸点よりも低い沸点を有し、且つ前記第2凝縮器内における沸点が前記カスケード熱交換器における熱交換によって前記第2凝縮器内の冷媒が達する温度以上である第2冷媒と、を含む冷媒組成物を用い、
前記第1冷媒は、ジフルオロエチレン(R1132a)と、エタン(R170)及びヘキサフルオロエタン(R116)の少なくとも一方と、を含むことを特徴とする冷凍装置。 A high temperature side refrigerant circuit in which a first compressor, a first condenser, a first pressure reducer and a first evaporator are annularly connected in this order;
A low temperature side refrigerant circuit in which a second compressor, a second condenser, a second pressure reducer and a second evaporator are annularly connected in this order;
A cascade heat exchanger is constituted by the first evaporator and the second condenser, and heat exchange is performed between the refrigerant of the high temperature side refrigerant circuit and the refrigerant of the low temperature side refrigerant circuit in the cascade heat exchanger. The refrigerant of the low temperature side refrigerant circuit is cooled,
The low temperature side refrigerant circuit has a boiling point lower than the boiling point of the first refrigerant and the first refrigerant as the refrigerant, and the boiling point in the second condenser is the heat exchange in the cascade heat exchanger. (2) using a refrigerant composition containing a second refrigerant which is equal to or higher than the temperature reached by the refrigerant in the condenser ;
The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the first refrigerant includes difluoroethylene (R1132a) and at least one of ethane (R170) and hexafluoroethane (R116) .
前記R744の沸点よりも低い温度において、前記R744との溶解性を有する第4冷媒をさらに含む請求項3又は8に記載の冷凍装置。 The third refrigerant includes the R744,
The refrigeration apparatus according to claim 3, further comprising a fourth refrigerant having a solubility with the R744 at a temperature lower than the boiling point of the R744.
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