JPS61287979A - 冷媒組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、冷媒組成物に係り、特に高効率運転ができ、
かつ冷凍能力の制御ができる非共沸混合冷媒から成る冷
媒組成物に関する。

〔従来の技術〕

現在、各種冷蔵庫が実用化されているが、近年の高効率
化、高性能化の要望に対して全てを満足しているとは言
えない。

冷蔵庫を含め、各種冷凍空調機に使用されている冷媒は
、単一冷媒と共沸混合冷媒に大きく分けられる。汎用の
単一冷媒としては、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２
）　、クロロトリフルオロメタン（Ｒ１３）　、クロロ
ジフルオロメタン（Ｒ２２）　、プロモトリフルオロメ
タン（Ｒ１３Ｂ１）等が挙げられる。一方、共沸混合冷
媒とは、ある圧力・温度条件で液組成と蒸気組成が等し
くある点、つまり共沸点を有する、２種以上の成分から
成る冷媒であって、具体例として、Ｒ５０２と称される
、４８．８重量％のクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）
と５１．２重量％のクロロペンタフルオロエタン（Ｒ１
１５）から成る混合冷媒、あるいはＲ５０４と称される
５１．８重量％のクロロペンタフルオロエタン（Ｒ１１
５）と４８．２ｆｆｉｉ％のジフルオロメタン（Ｒ３２
）とから成る混合冷媒が挙げられる。共沸混合冷媒は、
冷蔵装置において熱的に単一冷媒と同じ挙動を示すもの
である。高効率化を実現する新しい単一冷媒の開発は、
費用、毒性の面から多くの制約があり困難が予想される
。また共沸混合冷媒についても、本来単一冷媒と同じ性
質を有することから、大巾な効率向上は望めない。

一方、非共沸混合冷媒は全ての条件下で共沸点を持たな
い混合冷媒であり、単一冷媒と熱的挙動を全く異にする
。例えば、一定圧力下で沸点と露点が異なる。このため
、凝縮器や蒸発器等相変化を伴う熱交換器内に温度勾配
を生じる。

この温度勾配を利用することにより、熱伝達時における
エネルギー損失低減が可能であり大巾な効率向上が望め
る。この種の効果は、単一冷媒・共沸混合冷媒では、全
く望めない。

現在、冷蔵庫に用いられている冷媒の多くはＲ１２であ
る。しかし、Ｒ１２の冷凍能力が常に適正なわけではな
く、熱負荷の小さな運転条件、例えば、扉の開閉の少な
い夜間、外気温の低い冬季などでは、Ｒ１２の冷凍能力
は過大となっている。このような場合、庫内温度の極度
の低下を防ぐために、運転を断続的に行う、０Ｎ−ＯＦ
Ｆ制御を行なっている。しかし、断続運転は、運転開始
時に過大な電力を消費するため、効率低下の大きな原因
となる。さらに、この方法では、庫内温度を一定に保つ
ことは難しく、近年要求が高まっている氷温冷蔵等、高
機能を要求される冷蔵庫には適さない。一方今後、現行
より大きな冷凍能力に対する需要が考えられる。

例えば、味覚の保存や、長期保存の狙いから行なわれる
、急速冷凍機能がこれにあたる。現行のシステム及び冷
媒でこの要求に答えることは不可能であり、新たな冷凍
装置が要求されている。

これらの要求に答えるものとして、回転数制御方式、非
共沸混合冷媒を利用したシステムを挙げることができる
。

回転数制御方式は、圧縮機の回転数を制御し、冷媒の単
位時間当りの循環量を変化させ冷凍能力を調節する方式
である。しかし、この方式を用いる場合、必要となるイ
ンバーター回路は、一般に大型で有効体積の減少は避け
られない。

また、最適回転数以外でも運転を行なうため、効率的方
法とは言えない。さらに、低速回転時の回転むらや、低
・高速運転時の潤滑方式の確立など、技術面についても
解決すべき問題が多い。

一方、非共沸混合冷媒を用いる方式は、循環する冷媒組
成を変化させ冷凍能力を調節する方式である。冷媒の組
成を変化させる方法としては、小型の精留器、分離膜等
の利用が考えられる。これら、冷媒の分離に必要な装置
は小型であり、を効体積の減少は無視できる。また常に
最適の条件で圧縮機を運転できる。このため、効率及び
技術面からも好ましい方法と言える。

暖房機器に非共沸混合冷媒を適用した例として、特開昭
５６−５８８１号公報、特開昭５６−１１６７７６号公
報が知られている。しかし、冷蔵装置用としては、使用
条件が異なるため、全く異なった検討が必要である。ま
た冷蔵装置を対象とした非共沸混合冷媒の検討例は見当
らない。本発明は、特に冷蔵装置を対象として、最適の
非共沸混合冷媒組成物を探索検討した結果得られたもの
である。

〔発明の目的〕

本発明は、冷蔵装置に使用して、冷蔵能力の制御ができ
、かつ、高効率化のはかれる冷媒組成物を提供すること
である。

〔発明の構成〕

本発明の冷媒組成物は、クロロジフルオロメタン（Ｒ２
２）と１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン（Ｒ１４
２ｂ）との混合物から成る非共沸性混合冷媒及びクロロ
ジフルオロメタン（Ｒ２２）と、１，２−ジクロロ−１
，１，２−１−リフルオロエタン（Ｒ１２３ａ）との混
合物から成る非共沸性混合冷媒である。そして、前者の
冷媒組成物の好適な混合比率はクロロジフルオロメタン
が３０〜９９重量％及びｌ−クロロ−１，１−ジフルオ
ロエタン１〜７０重量％であり、後者の冷媒組成物の好
適な混合比率はクロロジフルオロメタン３０〜９９重量
％及び１−クロロ−１，１，２−トリフルオロエタン１
〜７０重量％である。これらの冷媒組成物は冷蔵庫運転
の温度域で作動させられるものであって、冷蔵庫の運転
を高効率で行うことができ、更にこの組成物は非共沸混
合物であるから冷凍能力を制御した運転をすることがで
きるものである。

次に第１図の通常の冷蔵庫の主要要素に分離器を取り付
けたサイクルの図及び第２図のその一部拡大図を参照し
て、本発明の冷媒組成物の使用法について説明する。通
常の冷蔵庫のサイクルにおける凝縮器１と膨張弁６との
間に蒸溜式の冷媒分離器２と抽出タンク４を設け、本発
明の冷媒組成物を封入し、循環させる。そして、冷媒分
離装置２を働かせる場合は、電磁弁３を開け、電磁弁５
を閉めておくことによって、抽出タンク４に低沸点冷媒
が高濃度に抽出される。

従って、サイクルを循環する冷媒は、高沸点冷媒が高濃
度となる。一方、冷媒分離装置２を働かせない場合は電
磁弁３を閉める。また、高冷凍能力が必要な場合には電
磁弁５を開ける。このようにして、種々の濃度の混合冷
媒が循環でき、冷凍能力の制御ができ、高効率な運転が
できる。

〔実施例〕

次に実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示す冷蔵庫のサイクルの蒸発器、凝縮器にクロ
ロジフルオロメタン（Ｒ２２）及び１−クロロ−１，１
−ジフルオロエタン（、Ｒ１４２ｂ）の各種混合比率か
ら成る冷媒組成物を封入し、流量と出入口温度を測定す
ることによって吸熱量及び放熱量を測定した。運転は、
外気温度、膨張弁の調節により蒸発器入口を一３０℃、
凝縮器出口を４０℃の条件にして行なった。また、循環
冷媒濃度は、圧縮機出口に冷媒捕集器を取り付け、その
冷媒ガスをガスクロマトグラフで測定して得た。

結果を第１表に示す。これは冷媒組成物封入後適宜分離
器を作動させた場合の性能を示すものである。　　　　
　　　　（本頁以下余白）第１表　　冷媒の冷凍能力と
成績係数 第１表に示した冷凍能力で明らかなように、本発明の冷
媒組成物は、分離器を作動することによって巾広い冷凍
能力を得ることができる。

しかも、この混合冷媒組成物は、従来冷蔵庫に用いてい
る冷媒ジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）に比べ寛１
から！１ｈ６と広範囲の運転条件で運転効率を示す成績
係数が高い。効率の低下をまねく運転の断続をすること
なく、広い冷凍能力範囲に対して高効率運転が可能とな
り、能力制御に適している。さらに連続運転を行ないう
るため庫内温度の調整も容易となる。また他の範囲での
成績係数もジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）に近い
値である。

特に、組成を限定することはないが、現行冷蔵庫の運転
率並びに冷媒の冷凍能力と成績係数を考慮すると、クロ
ロジフルオロメタンが３０〜９９重量％、１−クロロ−
１，１−ジフルオロエタンが１〜７０重量％から成る混
合冷媒が特に好適な組成である。

当然ながら、一定能力で運転する場合は分離器を必要と
しない。

実施例２ 第１図に示す冷蔵庫のサイクルの蒸発器、凝縮器ニクロ
ロジフルオロメタン（Ｒ２２）及ヒｌ、　２−ジクロロ
−１，１，２−トリフルオロエタン（Ｒ１２３ａ）の各
種混合比率から成る冷媒組成物を封入し、実施例１と同
様に行った。結果を第２表に示す。これは、冷媒組成物
封入後適宜分離器を作動させた場合の性能を示すもので
ある。

（本頁以下余白） 第２表　　冷媒の冷凍能力と成績係数 第２表で明らかなように、本発明の冷媒組成物は、冷媒
組成を変化させることによって巾広い冷凍能力を得るこ
とができる。しかも、この混合冷媒組成物は、従来冷蔵
庫に用いている冷媒ジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２
）と比較した場合隘１から隘９と広範囲の運転条件で運
転効率を示す成績係数が高く能力制御に適しているのが
わかる。

例えば、ジクロジフルオロメタン（Ｒ１２）と同様の冷
凍能力（Ｎｌ１５　’）で比較した場合、冷凍効率を表
わす成績係数は２０％以上高いため高効率運転ができ大
巾な省エネルギーが可能となる。

また同一の成績係数で比較した場合（阻９）冷凍能力は
ジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）に比較して３０％
以上向上し、急速冷凍等大きな冷凍能力を必要とする場
合に対応できる。さらに連続運転を行ないうるため庫内
温度の調整も容易となる。

特に、組成を限定することはないが、現行冷蔵庫の運転
率並びに冷媒の冷凍能力と成績係数を考慮すると、クロ
ロジフルオロメタンが３０〜９９重量％、１，２−ジク
ロロ−Ｌｌ、　２−　トリフルオロエタンが１〜７０重
量％から成る混合冷媒が特に好適な組成である。

当然ながら、常に大きな冷凍能力を必要とする冷蔵装置
に対しては、例えば患９の一定組成の混合冷媒を常時使
用することによって、高効率化が図れる。このように一
定組成で運転する場合には、分離器を必要としない。

〔発明の効果〕

本発明の冷媒組成物は、冷蔵庫を高効率で運転すること
ができ、更にこの冷媒組成物が非共沸混合物であること
から冷凍能力を制御した運′転も行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の冷媒組成物の評価に用いた冷蔵庫の
サイクルの概略を示し、第２図はその一部拡大図を示す
ものである。 １・・・凝縮器、２・・・冷媒分離装置、３．５・・・
電磁弁、４・・・抽出タンク、６・・・膨張弁、７・・
・蒸発器、８・・・圧縮機。 第１図 ３ｇ！磁弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）クロロジフルオロメタン及び１−クロロ−１，１
   −ジフルオロエタンから成る冷媒組成物。
2. （２）クロロジフルオロメタンが３０〜９９重量％、１
   −クロロ−１，１−ジフルオロエタンが１〜７０重量％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の冷
   媒組成物。
3. （３）クロロジフルオロメタン及び１，２−ジクロロ−
   １，１，２−トリフルオロエタンから成る冷媒組成物。
4. （４）クロロジフルオロメタンが３０〜９９重量％、１
   ，２−ジクロロ−１，１，２−トリフルオロエタンが１
   〜７０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の冷媒組成物。
5. （５）冷媒組成物が冷蔵庫用冷媒組成物であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載の冷媒組成物。