JPH0496989A - 冷媒組成物及び冷凍装置 - Google Patents
冷媒組成物及び冷凍装置Info
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- JPH0496989A JPH0496989A JP2212711A JP21271190A JPH0496989A JP H0496989 A JPH0496989 A JP H0496989A JP 2212711 A JP2212711 A JP 2212711A JP 21271190 A JP21271190 A JP 21271190A JP H0496989 A JPH0496989 A JP H0496989A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
本発明は、非共沸混合冷媒を用いる超低温冷凍装置に好
適であり、且つ、オゾン層を破壊する危険性がない冷媒
組成物及びそれを利用した冷凍装置に関する。
適であり、且つ、オゾン層を破壊する危険性がない冷媒
組成物及びそれを利用した冷凍装置に関する。
(ロ)従来の技術
従来、非共沸混合冷媒を用いる冷凍装置は、より沸点の
高い冷媒の蒸発と最終段の蒸発器からの低温帰還冷媒に
よって、より沸点の低い冷媒を順次凝縮して行くことに
より、最終段において最も沸点の低い冷媒を蒸発させて
超低温を得ている。
高い冷媒の蒸発と最終段の蒸発器からの低温帰還冷媒に
よって、より沸点の低い冷媒を順次凝縮して行くことに
より、最終段において最も沸点の低い冷媒を蒸発させて
超低温を得ている。
特に−130°C以下の超低温を得る冷凍装置に用いら
れている混合冷媒は、特開平1−244251号公報に
示される如く、ジクロロジフルオロメタン(cuclt
Ft、R12)と、クロロジフルオロメタン(CCIF
、H,R22)と、プロモトリフルオロメタン(CBr
F5、R13B1)と、テトラフルオロメタン(CF4
、R14)及びメタン(CH,、R50)とから構成さ
れていた。
れている混合冷媒は、特開平1−244251号公報に
示される如く、ジクロロジフルオロメタン(cuclt
Ft、R12)と、クロロジフルオロメタン(CCIF
、H,R22)と、プロモトリフルオロメタン(CBr
F5、R13B1)と、テトラフルオロメタン(CF4
、R14)及びメタン(CH,、R50)とから構成さ
れていた。
各冷媒の沸点はそれぞれ大気圧においてR12は−29
,65℃、R22は−40,75℃、R13B1は−5
7,75℃、R14は−127,85℃、R50は−1
61,45℃であり、複数の気液分離器と中間熱交換器
を用い、第1段の中間熱交換器においてR12とR22
及びR13B1の一部を蒸発させて残りのR13B1と
R14の一部を凝縮し、第2段の中間熱交換器において
それらを蒸発ネせて残りのR14とR50を凝縮して、
このR50を最終段の蒸発器にて蒸発させることにより
一140℃程の超低温を得ている。
,65℃、R22は−40,75℃、R13B1は−5
7,75℃、R14は−127,85℃、R50は−1
61,45℃であり、複数の気液分離器と中間熱交換器
を用い、第1段の中間熱交換器においてR12とR22
及びR13B1の一部を蒸発させて残りのR13B1と
R14の一部を凝縮し、第2段の中間熱交換器において
それらを蒸発ネせて残りのR14とR50を凝縮して、
このR50を最終段の蒸発器にて蒸発させることにより
一140℃程の超低温を得ている。
上記R12はR13B1を凝縮する役目も果たすがそれ
以外に冷凍装置中の圧縮機オイルをそれに溶は込ませた
状態で圧縮機に帰還せしめる働きをする。
以外に冷凍装置中の圧縮機オイルをそれに溶は込ませた
状態で圧縮機に帰還せしめる働きをする。
(ハ)発明が解決しようとする課題
然し乍ら、上記冷媒の内、R12及びR13B1は地球
のオゾン層を破壊する恐れがあるため、オゾン層を破壊
する危険性のない冷媒によって上記超低温を得る非共沸
混合冷媒の開発が要望されていた。
のオゾン層を破壊する恐れがあるため、オゾン層を破壊
する危険性のない冷媒によって上記超低温を得る非共沸
混合冷媒の開発が要望されていた。
本発明は、係る課題を解決することを目的とする。
(ニ)課題を解決するための手段
請求項1の発明は、ジクロロフルオロメタン(CHCl
、F、 R21)と、クロロジフルオロメタン(R2
2)と、トリフルオロメタン(CHF、、R23)と、
テトラフルオロメタン(R14)及びメタン(R50)
とから冷媒組成物を構成したものである。
、F、 R21)と、クロロジフルオロメタン(R2
2)と、トリフルオロメタン(CHF、、R23)と、
テトラフルオロメタン(R14)及びメタン(R50)
とから冷媒組成物を構成したものである。
請求項2の発明は、沸点の異なる複数種の冷媒が充填さ
れ、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮することで分離さ
れた沸点の高い冷媒の蒸発にて沸点の低い冷媒を凝縮さ
せて行き、最も沸点の低い冷媒を蒸発器にて蒸発させる
ことにより冷却作用を発揮する冷媒回路に、請求項1記
載の冷媒組成物を充填して冷凍装置を構成したものであ
る。
れ、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮することで分離さ
れた沸点の高い冷媒の蒸発にて沸点の低い冷媒を凝縮さ
せて行き、最も沸点の低い冷媒を蒸発器にて蒸発させる
ことにより冷却作用を発揮する冷媒回路に、請求項1記
載の冷媒組成物を充填して冷凍装置を構成したものであ
る。
請求項3の発明は、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せしめて冷却作用を発揮する第1の
冷媒閉回路と、沸点の異なる複数種の冷媒が充填され、
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮することで分離された
沸点の高い冷媒の蒸発にて沸点の低い冷媒を凝縮させて
行き、最も沸点の低い冷媒を蒸発器にて蒸発きせること
により冷却作用を発揮する第2の冷媒閉回路とから成る
冷凍装置であって、前記第2の冷媒閉回路の圧縮機から
蒸発器に至る高圧側冷媒配管と前記第1の冷媒閉回路の
蒸発器との間に熱交換器を構成したものにおいて、前記
第1の冷媒閉回路には、クロロジフルオロメタン(R2
2)、1−’70ロ1.1−ジフルオロエタン(ctt
、CCIFt、R142b、ジクロロフルオロエタン(
R21)及ヒt 。
た後蒸発器にて蒸発せしめて冷却作用を発揮する第1の
冷媒閉回路と、沸点の異なる複数種の冷媒が充填され、
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮することで分離された
沸点の高い冷媒の蒸発にて沸点の低い冷媒を凝縮させて
行き、最も沸点の低い冷媒を蒸発器にて蒸発きせること
により冷却作用を発揮する第2の冷媒閉回路とから成る
冷凍装置であって、前記第2の冷媒閉回路の圧縮機から
蒸発器に至る高圧側冷媒配管と前記第1の冷媒閉回路の
蒸発器との間に熱交換器を構成したものにおいて、前記
第1の冷媒閉回路には、クロロジフルオロメタン(R2
2)、1−’70ロ1.1−ジフルオロエタン(ctt
、CCIFt、R142b、ジクロロフルオロエタン(
R21)及ヒt 。
1.1.2−テトラフルオロメタン(CHIFCFB、
R134a)から選ばれる一種若しくは複数種の冷媒を
充填すると共に、前記第2の冷媒閉回路には請求項1記
載の冷媒組成物を充填したものである。
R134a)から選ばれる一種若しくは複数種の冷媒を
充填すると共に、前記第2の冷媒閉回路には請求項1記
載の冷媒組成物を充填したものである。
請求項4の発明は、請求項1又は請求項2芳しくは請求
項3の発明において、冷媒組成物の組成をR21(ジク
ロロフルオロメタン)が1乃至40重量%、R22(ク
ロロジフルオロメタン)が1乃至60重量%、R23(
トリプルオロメタン)が1乃至60重量%、R14(テ
トラフルオロメタン)が1乃至40重量%、R50(メ
タン)が0.1乃至30重量%とじたものである。
項3の発明において、冷媒組成物の組成をR21(ジク
ロロフルオロメタン)が1乃至40重量%、R22(ク
ロロジフルオロメタン)が1乃至60重量%、R23(
トリプルオロメタン)が1乃至60重量%、R14(テ
トラフルオロメタン)が1乃至40重量%、R50(メ
タン)が0.1乃至30重量%とじたものである。
請求項5の発明は、請求項1又は請求項2若しくは請求
項3の発明において冷媒組成物をR21が14.5重量
%、R22が38.3重量%、R23が21.7重量%
、R14が20.9重量%、R50が4.6重量%とじ
たものである。
項3の発明において冷媒組成物をR21が14.5重量
%、R22が38.3重量%、R23が21.7重量%
、R14が20.9重量%、R50が4.6重量%とじ
たものである。
(*)作用
上記したいずれの冷媒も、現在オゾン層を破壊する危険
性はないものとされている。また、R22の沸点は大気
圧において−40,75℃、R23は−82,05℃で
あり、最終段の蒸発器からの帰還冷媒と、R22とR2
3の蒸発によってR14及びR50を順次凝縮して行っ
て、最終段の蒸発器にてR50を蒸発させることができ
る。更に、R21は圧縮機オイルとの相溶性が良く、又
、その沸点は大気圧において+8.9℃であるので、冷
媒回路中のオイルをそれに溶は込ませた状態で圧縮機に
帰還せしめる。
性はないものとされている。また、R22の沸点は大気
圧において−40,75℃、R23は−82,05℃で
あり、最終段の蒸発器からの帰還冷媒と、R22とR2
3の蒸発によってR14及びR50を順次凝縮して行っ
て、最終段の蒸発器にてR50を蒸発させることができ
る。更に、R21は圧縮機オイルとの相溶性が良く、又
、その沸点は大気圧において+8.9℃であるので、冷
媒回路中のオイルをそれに溶は込ませた状態で圧縮機に
帰還せしめる。
実験によればR21を1乃至40重量%、R22を1乃
至60重量%、R23を1乃至60重量%、R14を1
乃至40重量%、R50を0.1乃至30重量%とする
ことにより、最終段の蒸発器において一135℃以下の
超低温が得られた。
至60重量%、R23を1乃至60重量%、R14を1
乃至40重量%、R50を0.1乃至30重量%とする
ことにより、最終段の蒸発器において一135℃以下の
超低温が得られた。
特に、R21を14.5重量%、R22を38゜3重量
%、R23を21.7重量%、R14を20.9重量%
、R50を4.6重量%とすることにより、最良の冷却
効果を発揮できた。
%、R23を21.7重量%、R14を20.9重量%
、R50を4.6重量%とすることにより、最良の冷却
効果を発揮できた。
(へ)実施例
次に図面において本発明の詳細な説明する。
図面は本発明を適用せる冷凍装置(R)の冷媒回路(1
)を示し、ている。冷媒回路(1)はそれぞれ独立した
第1の冷媒閉回路としての高温側冷媒回路(2)と第2
の冷媒閉回路としての低温側冷媒回路(3)とから構成
されている。(4)は高温側冷媒回路(2)を構成する
一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、
電動圧縮機(4)の吐出側配管(4D)は補助凝縮器(
5)に接続され、補助凝縮器(5)は更に冷凍庫(75
)の貯蔵室(76)開口縁を加熱する露付随止バイブ〈
6)に接続され、次に電動圧縮機(4)のオイルクーラ
ー(7)に接続された後、凝縮器(8)に接続される。
)を示し、ている。冷媒回路(1)はそれぞれ独立した
第1の冷媒閉回路としての高温側冷媒回路(2)と第2
の冷媒閉回路としての低温側冷媒回路(3)とから構成
されている。(4)は高温側冷媒回路(2)を構成する
一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、
電動圧縮機(4)の吐出側配管(4D)は補助凝縮器(
5)に接続され、補助凝縮器(5)は更に冷凍庫(75
)の貯蔵室(76)開口縁を加熱する露付随止バイブ〈
6)に接続され、次に電動圧縮機(4)のオイルクーラ
ー(7)に接続された後、凝縮器(8)に接続される。
(9)は凝縮器(8)冷却用の送風機である。凝縮器(
8)を出た高圧側冷媒配管(200)は乾燥器(12)
を経た後、減圧器(13)を介して蒸発器を構成する蒸
発器部分としての第1蒸発器(14A)と第2蒸発器(
14B)を経てアキュムレータ(15)に接続された後
、低圧側冷媒配管(201)を経て電動圧縮機(4)の
吸入側配管(4S)に接続される。この低圧側冷媒配管
(201’)には分岐配管(202)の入口側(202
A)及び出口側(202B)が接続され、中途部を低温
側冷媒回路(3)の電動圧縮機(10)のオイルクーラ
ー(11)ときれている。第1蒸発器(14A)と第2
蒸発器(14B)は直列に接続され、全体として高温側
冷媒回路(2)の蒸発器を構成している。
8)を出た高圧側冷媒配管(200)は乾燥器(12)
を経た後、減圧器(13)を介して蒸発器を構成する蒸
発器部分としての第1蒸発器(14A)と第2蒸発器(
14B)を経てアキュムレータ(15)に接続された後
、低圧側冷媒配管(201)を経て電動圧縮機(4)の
吸入側配管(4S)に接続される。この低圧側冷媒配管
(201’)には分岐配管(202)の入口側(202
A)及び出口側(202B)が接続され、中途部を低温
側冷媒回路(3)の電動圧縮機(10)のオイルクーラ
ー(11)ときれている。第1蒸発器(14A)と第2
蒸発器(14B)は直列に接続され、全体として高温側
冷媒回路(2)の蒸発器を構成している。
高温側冷媒回路(2〉には、R22(クロロジフルオロ
メタン)、R142b(1−クロロ−1,1−ジフルオ
ロエタン)、R21(ジクロロフルオロメタン)及びR
134a(1,1,1,2テトラフルオロエタン)から
選ばれる一種若しくは複数種の冷媒が充填されている。
メタン)、R142b(1−クロロ−1,1−ジフルオ
ロエタン)、R21(ジクロロフルオロメタン)及びR
134a(1,1,1,2テトラフルオロエタン)から
選ばれる一種若しくは複数種の冷媒が充填されている。
ここで、R142b及びR134aの沸点は、それぞれ
大気圧において−9,8℃及び−27℃である。
大気圧において−9,8℃及び−27℃である。
但し、第1及び第2の蒸発器(14A> 、 (14B
)において少なくとも一18°C〜−35°Cの冷却温
度が必要とされるので、組み合わせとしてはR22単体
、R22とR21の混合冷媒、R22とR142bの混
合冷媒、R22とR142bとR21の混合冷媒、R1
34a単体或いはR134aとR21の混合冷媒が考え
られる。R22とR21或いはR134aとR21の混
合の場合は、いずれも混合比例えば90:10、R22
とR142bの混合の場合は混合比例えば70.30、
R22とR142bとR21との混合は混合比例えば7
0:25:5が望ましい。
)において少なくとも一18°C〜−35°Cの冷却温
度が必要とされるので、組み合わせとしてはR22単体
、R22とR21の混合冷媒、R22とR142bの混
合冷媒、R22とR142bとR21の混合冷媒、R1
34a単体或いはR134aとR21の混合冷媒が考え
られる。R22とR21或いはR134aとR21の混
合の場合は、いずれも混合比例えば90:10、R22
とR142bの混合の場合は混合比例えば70.30、
R22とR142bとR21との混合は混合比例えば7
0:25:5が望ましい。
電動圧縮機(4)から吐出された高温ガス状冷媒は、補
助凝縮器(5)、露付防止パイプ(6)、オイルクーラ
ー(7)及び凝縮器(8)で凝縮きれて放熱液化した後
、乾燥器(12)で含有する水分を除去され、減圧器(
13)にて減圧器れて第1及び第2蒸発器(14A)
、 (14B)に次々に流入して蒸発し、気化熱を周囲
から吸収して各蒸発器(14A) 、 (14B>を冷
却し、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ〈15)に流
入する。
助凝縮器(5)、露付防止パイプ(6)、オイルクーラ
ー(7)及び凝縮器(8)で凝縮きれて放熱液化した後
、乾燥器(12)で含有する水分を除去され、減圧器(
13)にて減圧器れて第1及び第2蒸発器(14A)
、 (14B)に次々に流入して蒸発し、気化熱を周囲
から吸収して各蒸発器(14A) 、 (14B>を冷
却し、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ〈15)に流
入する。
この時、電動圧縮機(4)の能力は例えば1.5HPで
あり、運転中の各蒸発器(14A> 、 (14B)の
最終到達温度は例えばR22、R142b、R21混合
の場合は一30℃程になる。この時冷媒は各蒸発器(1
4A) 、 (14B)では全部は蒸発せず、従ってア
キュムレータ(15)から出て低圧側冷媒配管(201
)を流れる冷媒の湿り度は高く、温度は一20″C前後
となっている。この低温ガス冷媒の一部は入口側(20
2A)から分岐配管(202)に流入し、残りの一部は
そのまま吸入側配管(4S)より電動圧縮機(4)に帰
還する。分岐配管(202)に流入した湿り度の高い冷
媒はオイルクーラー<11)に至り、そこで低温側冷媒
回路(3)の電動圧縮機(10)内の潤滑油と熱交換し
てそれを冷却し、電動圧縮機(10)の焼付きや潤滑油
の劣化を防止する。
あり、運転中の各蒸発器(14A> 、 (14B)の
最終到達温度は例えばR22、R142b、R21混合
の場合は一30℃程になる。この時冷媒は各蒸発器(1
4A) 、 (14B)では全部は蒸発せず、従ってア
キュムレータ(15)から出て低圧側冷媒配管(201
)を流れる冷媒の湿り度は高く、温度は一20″C前後
となっている。この低温ガス冷媒の一部は入口側(20
2A)から分岐配管(202)に流入し、残りの一部は
そのまま吸入側配管(4S)より電動圧縮機(4)に帰
還する。分岐配管(202)に流入した湿り度の高い冷
媒はオイルクーラー<11)に至り、そこで低温側冷媒
回路(3)の電動圧縮機(10)内の潤滑油と熱交換し
てそれを冷却し、電動圧縮機(10)の焼付きや潤滑油
の劣化を防止する。
オイルクーラー(11)から出る冷媒は+20℃程の温
度となって出口側(202B)より電動圧縮機(4)に
吸入される。従って総ての吸入冷媒をオイルクーラー<
11)に流すと低温側冷媒回路(3)の電動圧縮機(1
0)の焼付き防止効果は向上するものの、今度は高温側
冷媒回路(2)の電動圧縮機り4)への吸入ガス冷媒の
温度が高くなり過ぎるため、電動圧縮機り4)が焼付き
を起して破損してしまう。これに対して本発明では低圧
側冷媒配管(201)を流れる冷媒を分岐配管(202
)にて分流し、例えば40%をそのまま電動圧縮機(4
)に吸入せしめ、60%をオイルクーラー(11)を経
て電動圧縮機(4)に吸入きれるように構成している。
度となって出口側(202B)より電動圧縮機(4)に
吸入される。従って総ての吸入冷媒をオイルクーラー<
11)に流すと低温側冷媒回路(3)の電動圧縮機(1
0)の焼付き防止効果は向上するものの、今度は高温側
冷媒回路(2)の電動圧縮機り4)への吸入ガス冷媒の
温度が高くなり過ぎるため、電動圧縮機り4)が焼付き
を起して破損してしまう。これに対して本発明では低圧
側冷媒配管(201)を流れる冷媒を分岐配管(202
)にて分流し、例えば40%をそのまま電動圧縮機(4
)に吸入せしめ、60%をオイルクーラー(11)を経
て電動圧縮機(4)に吸入きれるように構成している。
これによって、電動圧縮機(4) 、 <10>双方の
焼付きを防止して安定した動作を達成している。
焼付きを防止して安定した動作を達成している。
低温側冷媒回路(3)を構成する電動圧縮機(10)の
吐出側配管(IOC)は補助凝縮器(17)に接続され
た後油分離器(18)に接続される。油分離器(18)
からは電動圧縮機(10)に戻る油戻し管(19)と高
圧側冷媒配管(203)に分かれる。高圧側冷媒配管(
203)中には第1凝縮バイブ(23A)と第2凝縮バ
イブ(23B)が直列に接続され、それぞれ第1蒸発器
(14A)及び第2蒸発器(14B)内に挿入されてい
る。第1蒸発器(14A>と第1凝縮パイプ(23A)
及び第2蒸発器(14B)と第2凝縮バイブ(23B)
はそれぞれカスケードコンデンサ(25A)及び(25
B)を構成している。第2凝縮バイブ(23B>は乾燥
器り28)を経て第1の気液分離器(29)に接続され
る。気液分離器(29)から出た気相配管(30)は第
1の中間熱交換器(32)内を通過して第2の気液分離
器(33)に接続される。気液分離器(29)から出た
液相配管(34)は乾燥器(35)と減圧器(36)を
経て第1の中間熱交換器(32)に接続跡れる。気液分
離器(33)から出た液相配管(38)は第3の中間熱
交換器(44)に熱交換的に配設した乾燥器(39)を
経た後減圧器(40)を経て第2の中間熱交換器(42
)に接続される。気液分離器(33)から出た気相配管
(43)は第2の中間熱交換器(42)内を通過した後
、第3の中間熱交換器(44)内を通過し、同様に第3
の中間熱交換器(44)に熱交換的に配設した乾燥器(
45)を経て減圧器(46)に接続きれる。減圧器(4
6)は蒸発器としての蒸発パイプ(47)に接続され、
更に蒸発バイブ(47)は第3の中間熱交換器(44)
に接続きれる。第3の中間熱交換器(44)は第2 (
42)及び第1の中間熱交換器(32)に次々に接続さ
れた後、電動圧縮機(10)の吸入側配管(105)に
接続される。吸入側配管(105)には更に電動圧縮機
(10)停止時に冷媒を貯留する膨張タンク(51)が
減圧器(52)を介して接続きれる。
吐出側配管(IOC)は補助凝縮器(17)に接続され
た後油分離器(18)に接続される。油分離器(18)
からは電動圧縮機(10)に戻る油戻し管(19)と高
圧側冷媒配管(203)に分かれる。高圧側冷媒配管(
203)中には第1凝縮バイブ(23A)と第2凝縮バ
イブ(23B)が直列に接続され、それぞれ第1蒸発器
(14A)及び第2蒸発器(14B)内に挿入されてい
る。第1蒸発器(14A>と第1凝縮パイプ(23A)
及び第2蒸発器(14B)と第2凝縮バイブ(23B)
はそれぞれカスケードコンデンサ(25A)及び(25
B)を構成している。第2凝縮バイブ(23B>は乾燥
器り28)を経て第1の気液分離器(29)に接続され
る。気液分離器(29)から出た気相配管(30)は第
1の中間熱交換器(32)内を通過して第2の気液分離
器(33)に接続される。気液分離器(29)から出た
液相配管(34)は乾燥器(35)と減圧器(36)を
経て第1の中間熱交換器(32)に接続跡れる。気液分
離器(33)から出た液相配管(38)は第3の中間熱
交換器(44)に熱交換的に配設した乾燥器(39)を
経た後減圧器(40)を経て第2の中間熱交換器(42
)に接続される。気液分離器(33)から出た気相配管
(43)は第2の中間熱交換器(42)内を通過した後
、第3の中間熱交換器(44)内を通過し、同様に第3
の中間熱交換器(44)に熱交換的に配設した乾燥器(
45)を経て減圧器(46)に接続きれる。減圧器(4
6)は蒸発器としての蒸発パイプ(47)に接続され、
更に蒸発バイブ(47)は第3の中間熱交換器(44)
に接続きれる。第3の中間熱交換器(44)は第2 (
42)及び第1の中間熱交換器(32)に次々に接続さ
れた後、電動圧縮機(10)の吸入側配管(105)に
接続される。吸入側配管(105)には更に電動圧縮機
(10)停止時に冷媒を貯留する膨張タンク(51)が
減圧器(52)を介して接続きれる。
低温側冷媒回路(3)には沸点の異なる三種類の混合冷
媒が封入される。即ち、R21(ジクロロフルオロメタ
ン)、R22(クロロジフルオロメタン)、R23(1
−リフルオロメタン)、R14(テトラフルオロメタン
)及びR50(メタン)から成る混合冷媒があらかじめ
混合された状態で封入きれる。各冷媒の組成はR21が
1乃至40重量%、R22が1乃至60重量%、R23
が1乃至60重量%、R14が1乃至40重置部、R5
0が0.1乃至30重量%の範囲である。
媒が封入される。即ち、R21(ジクロロフルオロメタ
ン)、R22(クロロジフルオロメタン)、R23(1
−リフルオロメタン)、R14(テトラフルオロメタン
)及びR50(メタン)から成る混合冷媒があらかじめ
混合された状態で封入きれる。各冷媒の組成はR21が
1乃至40重量%、R22が1乃至60重量%、R23
が1乃至60重量%、R14が1乃至40重置部、R5
0が0.1乃至30重量%の範囲である。
更に、実験の結果最良の組み合わせ組成は、R21が1
4.5重量%、R22が38.3重量%、R23が21
.7重量%、R14が20.9重量%、R50が4.6
重量%であることを突き止めた。
4.5重量%、R22が38.3重量%、R23が21
.7重量%、R14が20.9重量%、R50が4.6
重量%であることを突き止めた。
尚、R50はメタンであり酸素との結合にて爆発を生じ
るが上記割合の各フロン冷媒と混合することによって爆
発の危険性は無くなる。従って混合冷媒の漏洩事故が発
生したとしても爆発事故は発生しない。
るが上記割合の各フロン冷媒と混合することによって爆
発の危険性は無くなる。従って混合冷媒の漏洩事故が発
生したとしても爆発事故は発生しない。
ここで実施例では高温側冷媒回路(2)の蒸発器を二つ
の蒸発器部分即ち第1.第2蒸発器(14A)。
の蒸発器部分即ち第1.第2蒸発器(14A)。
(14B)に分割し、低温側冷媒回路(3)の高圧側配
管を第1.第2凝縮バイブ(23A) 、 (23B>
に分割したことにより、二つのカスケードコンデンサ(
25A)。
管を第1.第2凝縮バイブ(23A) 、 (23B>
に分割したことにより、二つのカスケードコンデンサ(
25A)。
(25B ”)を構成したが、それに限られず、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で更に多くのカスケードコンデ
ンサに分割しても同等差支えない。
の趣旨を逸脱しない範囲で更に多くのカスケードコンデ
ンサに分割しても同等差支えない。
次に冷媒の循環を説明すると、電動圧縮機(10)から
吐出された高温高圧(高圧側圧力は16.3kg /
cm ”Gであった)のガス状混合冷媒は補助凝縮器(
17)にて予冷された後、油分離器り18)にて冷媒と
混在している電動圧縮機(10)の潤滑油の大部分を油
戻し管(19)にて電動圧縮機(10)に戻し、冷媒自
体は第1凝縮器(23A)及び第2凝縮器(23B)に
次々に流入して、それぞれカスケードコンデンサ(25
A)及び(25B)にて第1(14A)及び第2蒸発器
(14B)より冷却されて混合冷媒中の沸点の高い冷媒
を凝縮液化せられる。この時、カスケードコンデンサ(
25A> 、 (25B)の温度は−23,4°Cであ
った。
吐出された高温高圧(高圧側圧力は16.3kg /
cm ”Gであった)のガス状混合冷媒は補助凝縮器(
17)にて予冷された後、油分離器り18)にて冷媒と
混在している電動圧縮機(10)の潤滑油の大部分を油
戻し管(19)にて電動圧縮機(10)に戻し、冷媒自
体は第1凝縮器(23A)及び第2凝縮器(23B)に
次々に流入して、それぞれカスケードコンデンサ(25
A)及び(25B)にて第1(14A)及び第2蒸発器
(14B)より冷却されて混合冷媒中の沸点の高い冷媒
を凝縮液化せられる。この時、カスケードコンデンサ(
25A> 、 (25B)の温度は−23,4°Cであ
った。
第2凝縮器(23B)を出た混合冷媒は乾燥器(28)
を経て気液分離器(29)に流入する。この時点では混
合冷媒中のR14とR50は沸点が極めて低い為に未だ
凝縮きれておらずガス状態であり、R21とR22とR
23の一部のみが凝縮液化されている為、R14とR5
0は気相配管(30)に、R21とR22とR23の一
部は液相配管(34)へと分離される。気相配管(30
)に流入した冷媒混合物は第1の中間熱交換器(32)
と熱交換して凝縮された後、気液分離器(33)に至る
。ここで第1の中間熱交換器(32)には蒸発バイブ(
47)より帰還して来る低温の冷媒が流入し、更に液相
配管(34)に流入したR22とR23の一部が減圧器
(36)で減圧された後、第1の中間熱交換器(32)
に流入してそこで蒸発することにより冷却に寄与する為
、第1の中間熱交換器(32)の温度は一55°Cとな
っている。
を経て気液分離器(29)に流入する。この時点では混
合冷媒中のR14とR50は沸点が極めて低い為に未だ
凝縮きれておらずガス状態であり、R21とR22とR
23の一部のみが凝縮液化されている為、R14とR5
0は気相配管(30)に、R21とR22とR23の一
部は液相配管(34)へと分離される。気相配管(30
)に流入した冷媒混合物は第1の中間熱交換器(32)
と熱交換して凝縮された後、気液分離器(33)に至る
。ここで第1の中間熱交換器(32)には蒸発バイブ(
47)より帰還して来る低温の冷媒が流入し、更に液相
配管(34)に流入したR22とR23の一部が減圧器
(36)で減圧された後、第1の中間熱交換器(32)
に流入してそこで蒸発することにより冷却に寄与する為
、第1の中間熱交換器(32)の温度は一55°Cとな
っている。
従って気相配管(30)を通過した混合冷媒中の残りの
R22及びR23とR14の一部は凝縮液化され、R5
0は更に沸点が低い為に未だガス状態である。よってR
22及びR23とR14の一部は気液分離器(33)か
ら液相配管(38)へ又、R50と残りのR14は気相
配管(43)へと分離諮れ、R23とR14の一部は乾
燥器(39)を経て減圧器(40)にて減圧され第2の
中間熱交換器(42)に流入して第2の中間熱交換器(
42)内で蒸発する。第2の中間熱交換器(42)には
蒸発バイブ(47)からの帰還低温冷媒が流入すると共
にR23とR14の蒸発が更に冷却に寄与するため、第
2の中間熱交換器(42)の温度は一84℃となってい
る。更に第3の中間熱交換器(44)には蒸発バイブ(
47)からの帰還低温冷媒が直ぐに流入しているために
、その温度は−98,4℃の極めて低い温度となってい
るので、第2及び第3の中間熱交換器(42) 、 (
44)と熱交換した気相配管(43)を通過する最も沸
点の低い冷媒R50と残りのR14は凝縮液化され、乾
燥器(45)を経て減圧器(46)にて減圧された後、
蒸発バイブ(47)に流入してそこで蒸発する。この時
の蒸発バイブ(47)表面の温度は一138°Cに到達
している(入口は−138,8℃、出口は−138゜6
°C)。これが本発明の冷凍装置(R)の最終到達温度
であり、この蒸発バイブ(47)を冷凍庫(75)の貯
蔵室(76)に熱交換的に配設することにより貯蔵室内
を一138℃の超低温の環境とすることが可能となる。
R22及びR23とR14の一部は凝縮液化され、R5
0は更に沸点が低い為に未だガス状態である。よってR
22及びR23とR14の一部は気液分離器(33)か
ら液相配管(38)へ又、R50と残りのR14は気相
配管(43)へと分離諮れ、R23とR14の一部は乾
燥器(39)を経て減圧器(40)にて減圧され第2の
中間熱交換器(42)に流入して第2の中間熱交換器(
42)内で蒸発する。第2の中間熱交換器(42)には
蒸発バイブ(47)からの帰還低温冷媒が流入すると共
にR23とR14の蒸発が更に冷却に寄与するため、第
2の中間熱交換器(42)の温度は一84℃となってい
る。更に第3の中間熱交換器(44)には蒸発バイブ(
47)からの帰還低温冷媒が直ぐに流入しているために
、その温度は−98,4℃の極めて低い温度となってい
るので、第2及び第3の中間熱交換器(42) 、 (
44)と熱交換した気相配管(43)を通過する最も沸
点の低い冷媒R50と残りのR14は凝縮液化され、乾
燥器(45)を経て減圧器(46)にて減圧された後、
蒸発バイブ(47)に流入してそこで蒸発する。この時
の蒸発バイブ(47)表面の温度は一138°Cに到達
している(入口は−138,8℃、出口は−138゜6
°C)。これが本発明の冷凍装置(R)の最終到達温度
であり、この蒸発バイブ(47)を冷凍庫(75)の貯
蔵室(76)に熱交換的に配設することにより貯蔵室内
を一138℃の超低温の環境とすることが可能となる。
蒸発バイブ(47)から流出した冷媒は前述の如く第3
.第2.第1の中間熱交換器(44) 。
.第2.第1の中間熱交換器(44) 。
(42) 、 (32)に次々に流入、流出し、各冷媒
R14、R23,R22及びR21と合流しながら電動
圧縮機(10)に吸入きれる(低圧側圧力は0.36
kg / cm ’G テアツタ)。
R14、R23,R22及びR21と合流しながら電動
圧縮機(10)に吸入きれる(低圧側圧力は0.36
kg / cm ’G テアツタ)。
ここで第1の気液分離器(29)にて液相配管(34)
に流入したR21は第1の中間熱交換器(32)に流入
するものの、既に極めて低い温度となっているため蒸発
せず液状態のままであり、従って冷却に同等寄与しない
が、油分離器(18)で分離し切れなかった残留オイル
や各乾燥器で吸収し切れなかった混入水分をその内に溶
は込ませた状態で電動圧縮機(10)に帰還せしめる機
能を奏する。電動圧縮機(10)のオイルや水が低温側
冷媒回路(13)内を循環すると超低温であることによ
り、各部に残留する現象が発生し、目詰りが生じ、冷却
作用を発揮できなくなる原因となる。その為にR21で
略完全なるオイルと水分の帰還を達成している。
に流入したR21は第1の中間熱交換器(32)に流入
するものの、既に極めて低い温度となっているため蒸発
せず液状態のままであり、従って冷却に同等寄与しない
が、油分離器(18)で分離し切れなかった残留オイル
や各乾燥器で吸収し切れなかった混入水分をその内に溶
は込ませた状態で電動圧縮機(10)に帰還せしめる機
能を奏する。電動圧縮機(10)のオイルや水が低温側
冷媒回路(13)内を循環すると超低温であることによ
り、各部に残留する現象が発生し、目詰りが生じ、冷却
作用を発揮できなくなる原因となる。その為にR21で
略完全なるオイルと水分の帰還を達成している。
以上を繰り返えすことにより冷媒回路(1)は定常状態
で蒸発バイブ(47)に−138°Cの超低温を発生す
る様動作するが、電動圧縮機(4) 、 (10)は1
.5HP程度の能力で済み、格別大なる能力を必要とし
ない。これはカスケードコンデンサ(25A> 、 (
25B)部分の熱交換が良好に行なわれている事と混合
冷媒の選択が大きく寄与している。これによって電動圧
縮機による騒音の削減と低消費電力が達成される。又、
−138°Cの達成によって後述する冷凍庫(75)内
の生体資料を氷の再結晶化点より低い温度(−130°
C以下)に冷却する事が可能となり、永久保存が達成き
れることになる。
で蒸発バイブ(47)に−138°Cの超低温を発生す
る様動作するが、電動圧縮機(4) 、 (10)は1
.5HP程度の能力で済み、格別大なる能力を必要とし
ない。これはカスケードコンデンサ(25A> 、 (
25B)部分の熱交換が良好に行なわれている事と混合
冷媒の選択が大きく寄与している。これによって電動圧
縮機による騒音の削減と低消費電力が達成される。又、
−138°Cの達成によって後述する冷凍庫(75)内
の生体資料を氷の再結晶化点より低い温度(−130°
C以下)に冷却する事が可能となり、永久保存が達成き
れることになる。
(ト)発明の効果
本発明の冷媒組成物及び冷凍装置によれば、オゾン層を
破壊するおそれがなく、更に、−130°C以下の超低
温を機械式冷凍機によって安定して得ることが出来るも
のである。
破壊するおそれがなく、更に、−130°C以下の超低
温を機械式冷凍機によって安定して得ることが出来るも
のである。
図面は本発明の実施例を示す冷媒回路図である。
(2)・・・高温側冷媒回路、 (3)・・・低温側冷
媒回路、 (4) 、 (10)・・・電動圧縮機、
(25A) 、 (25B>・・・カスケードコンデン
サ、 (29) 、 (33)・・・気液分離器、 (
32) 、 (42) 、 (44)・・・中間熱交換
器、7)・・・蒸発パイプ。
媒回路、 (4) 、 (10)・・・電動圧縮機、
(25A) 、 (25B>・・・カスケードコンデン
サ、 (29) 、 (33)・・・気液分離器、 (
32) 、 (42) 、 (44)・・・中間熱交換
器、7)・・・蒸発パイプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)ジクロロフルオロメタンとクロロジフルオロメタン
とトリフルオロメタンとテトラフルオロメタン及びメタ
ンから成る冷媒組成物。 2)沸点の異なる複数種の冷媒が充填され、圧縮機から
吐出された冷媒を凝縮することで分離された沸点の高い
冷媒の蒸発にて沸点の低い冷媒を凝縮させて行き、最も
沸点の低い冷媒を蒸発器にて蒸発させることにより冷却
作用を発揮する冷媒回路であって、請求項1記載の冷媒
組成物を充填して成る冷凍装置。 3)圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後蒸発器にて
蒸発せしめて冷却作用を発揮する第1の冷媒閉回路と、
沸点の異なる複数種の冷媒が充填され、圧縮機から吐出
された冷媒を凝縮することで分離された沸点の高い冷媒
の蒸発にて沸点の低い冷媒を凝縮させて行き、最も沸点
の低い冷媒を蒸発器にて蒸発させることにより冷却作用
を発揮する第2の冷媒閉回路とから成り、前記第2の冷
媒閉回路の圧縮機から蒸発器に至る高圧側冷媒配管と前
記第1の冷媒閉回路の蒸発器との間に熱交換器を構成し
たものにおいて、前記第1の冷媒閉回路には、クロロジ
フルオロメタン、1−クロロ−1,1−ジフルオロエタ
ン、ジクロロフルオロメタン及び1,1,1,2−テト
ラフルオロエタンから選ばれる一種若しくは複数種の冷
媒を充填すると共に、前記第2の冷媒閉回路には請求項
1記載の冷媒組成物を充填して成る冷凍装置。 4)冷媒組成物の組成はジクロロフルオロメタンが1乃
至40重量%、クロロジフルオロメタンが1乃至60重
量%、トリフルオロメタンが1乃至60重量%、テトラ
フルオロメタンが1乃至40重量%、メタンが0.1乃
至30重量%であることを特徴とする請求項1又は請求
項2若しくは請求項3記載の冷媒組成物又は冷凍装置。 5)冷媒組成物の組成は、ジクロロフルオロメタンが1
4.5重量%、クロロジフルオロメタンが38.3重量
%、トリフルオロメタンが21.7重量%、テトラフル
オロメタンが20.9重量%、メタンが4.6重量%で
あることを特徴とする請求項1又は請求項2若しくは請
求項3記載の冷媒組成物又は冷凍装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2212711A JP2562723B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 冷媒組成物及び冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2212711A JP2562723B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 冷媒組成物及び冷凍装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0496989A true JPH0496989A (ja) | 1992-03-30 |
JP2562723B2 JP2562723B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=16627167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2212711A Expired - Lifetime JP2562723B2 (ja) | 1990-08-10 | 1990-08-10 | 冷媒組成物及び冷凍装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2562723B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TR26928A (tr) * | 1992-07-11 | 1994-08-24 | Solvay Flour Und Derivate Gmbh | Yeni sogutucu bilesimler. |
KR100395221B1 (ko) * | 2001-03-21 | 2003-08-19 | 송현갑 | 혼합냉매 |
KR100725197B1 (ko) * | 1999-06-22 | 2007-06-07 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | 디니트로아닐린 및 옥시아세트아미드 제초제의 유화성농축 제초 조성물 |
-
1990
- 1990-08-10 JP JP2212711A patent/JP2562723B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TR26928A (tr) * | 1992-07-11 | 1994-08-24 | Solvay Flour Und Derivate Gmbh | Yeni sogutucu bilesimler. |
US5429760A (en) * | 1992-07-11 | 1995-07-04 | Solvay Fluor Und Derivate Gmbh | Refrigerant composition containing trifluoromethane and 1,1,1,2-tetrafluoroethane |
KR100725197B1 (ko) * | 1999-06-22 | 2007-06-07 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | 디니트로아닐린 및 옥시아세트아미드 제초제의 유화성농축 제초 조성물 |
KR100395221B1 (ko) * | 2001-03-21 | 2003-08-19 | 송현갑 | 혼합냉매 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2562723B2 (ja) | 1996-12-11 |
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