JPH04288451A - 非共沸混合冷媒冷凍装置 - Google Patents

非共沸混合冷媒冷凍装置

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JPH04288451A
JPH04288451A JP3052276A JP5227691A JPH04288451A JP H04288451 A JPH04288451 A JP H04288451A JP 3052276 A JP3052276 A JP 3052276A JP 5227691 A JP5227691 A JP 5227691A JP H04288451 A JPH04288451 A JP H04288451A
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fluorocarbon
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pressure
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笹倉 隆親
Akinori Kubota
久保田 明典
Hitoshi Iijima
等 飯島
Naoki Tanaka
直樹 田中
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Nihon Kentetsu Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Nihon Kentetsu Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、非共沸混合冷媒を用
いて低温を得るフロン系混合冷媒冷凍装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図1は例えば特開昭54−161145
号公報に示された従来のフロン系混合冷媒冷凍装置を示
す冷媒回路図であり、図において、1は圧縮機、2は予
冷器、3は気液分離器、4は第2膨張弁、5は第1熱交
換器、6は第2熱交換器、7は第1膨張弁、8は蒸発器
である。また、この冷媒回路において、冷媒としてR−
12フロン冷媒,R−13フロン冷媒が用いられて、−
50〜−70℃の冷凍温度が得られる冷凍装置を構成し
ている。次に動作について説明する。圧縮機1から吐出
され高圧となった冷媒ガスは、予冷器2に入り、高沸点
成分すなわちR−12フロン冷媒を比較的多く含む冷媒
が凝縮され、気液分離器3で気液に分離される。このう
ち、凝縮液は第2膨張弁4で低圧に減圧されて低温とな
り、第2熱交換器6からの低圧戻り冷媒と合流し、第1
熱交換器5に流入する。一方、分離された低沸点成分す
なわちR−13フロン冷媒を比較的多く含む未凝縮冷媒
ガスは、第1熱交換器5に入り、ここで第2膨張弁4で
低圧まで減圧して低温となった冷媒と、第2熱交換器6
からの低圧戻り冷媒とによって冷却され、全量または一
部が液化して第2熱交換器6に流入する。ここでは、蒸
発器8からの低圧戻り冷媒によってさらに冷却された後
に、第1膨張弁7で低圧に減圧されて、蒸発器8に流入
する。蒸発器8に流入した冷媒は、非冷却体を冷却し、
蒸発してガス化した後に、第2熱交換器6、第1熱交換
器5とを順次経由して圧縮機1に戻る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のフロン系混合冷
媒冷凍装置は、以上のように構成されているので、R−
12フロン冷媒やR−13フロン冷媒を使用することに
より、冷媒充填時や修理時に大気中に漏れることによっ
て、地球の成層圏のオゾンを破壊するなどの問題点があ
った。また、この装置の運転を停止した際に、冷凍サイ
クル内の圧力上昇を招いたり、運転中に圧縮機における
冷媒の吐出温度が上昇するなどの課題があった。
【0004】この請求項1の発明は上記のような課題を
解消するためになされたものであり、オゾンの破壊程度
がR−12フロン冷媒やR−13フロン冷媒より少ない
冷媒を使用することによって、オゾンの破壊を低減でき
るとともに、従来と同程度の冷却効果が得られるフロン
系混合冷媒冷凍装置を得ることを目的とする。
【0005】また、この請求項2の発明はオゾンの破壊
程度がR−12フロン冷媒やR−13フロン冷媒より少
ない冷媒を使用することによって、オゾンの破壊を低減
できるとともに、装置停止時の圧力上昇を低く抑えるこ
とができるフロン系混合冷媒冷凍装置を得ることを目的
とする。
【0006】さらに、この請求項3の発明はオゾンの破
壊程度がR−12フロン冷媒やR−13フロン冷媒より
少ない冷媒を充填することによって、オゾンの破壊を低
減できるとともに、ポリトロープ指数の小さい冷媒を充
填することにより、圧縮機の吐出温度を低下させ、従来
と同程度の冷却効果を得ることができるフロン系混合冷
媒冷凍装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この請求項1の発明は、
冷凍サイクルで用いる非共沸混合冷媒を、少くともR−
21フロン冷媒およびR−116フロン冷媒を含むもの
としたものである。
【0008】また、この請求項2の発明は、冷凍サイク
ルで用いる非共沸混合冷媒を、少くともR−21フロン
冷媒,R−134aフロン冷媒およびR−23フロン冷
媒を含むものとしたものである。
【0009】さらに、この請求項3の発明は、冷凍サイ
クルで用いる非共沸混合冷媒を、少くともR−21フロ
ン冷媒およびR−23フロン冷媒を含むもの、またはR
−21フロン冷媒,R−116フロン冷媒およびR−2
3フロン冷媒を含むものとしたものである。
【0010】
【作用】この請求項1の発明におけるフロン系混合冷媒
冷凍装置は、充填される2種類以上の非共沸混合冷媒ガ
スのうち、高沸点の冷媒R−21を凝縮させた後、減圧
して低温とし、R−21フロン冷媒の次に沸点の高いR
−116フロン冷媒を冷却し凝縮させる。そして、凝縮
したR−116フロン冷媒を減圧して低温とし、次に沸
点の高い冷媒を凝縮させるという動作を順次くり返し、
最後に最も沸点の低い冷媒を凝縮した後に、蒸発器で蒸
発させて低温を得る。
【0011】また、この請求項2の発明におけるフロン
系混合冷媒冷凍装置は、充填される2種類以上の非共沸
混合冷媒のうち、高沸点の冷媒R−21を凝縮させた後
、減圧して低温とし、R−21フロン冷媒の次に沸点の
高いR−134aフロン冷媒を冷却し凝縮させる。そし
て、R−134aフロン冷媒を減圧して低温とし、R−
134aフロン冷媒の次に沸点の高いR−23フロン冷
媒を冷却し凝縮させる。そして、さらに凝縮したR−2
3フロン冷媒を減圧して低温とし、次に沸点の低い冷媒
を凝縮させるという動作を順次くり返し、最後に最も沸
点の低い冷媒を凝縮した後に、蒸発器で蒸発させて低温
を得る。
【0012】さらに、この請求項3の発明におけるフロ
ン系混合冷媒冷凍装置は、高沸点の冷媒R−21を凝縮
させた後、減圧して低温とし、R−21フロン冷媒の次
に沸点の高いR−23フロン冷媒のみ、または、R−1
16フロン冷媒とR−23フロン冷媒とを冷却し凝縮さ
せる。そして、凝縮したR−116フロン冷媒とR−2
3フロン冷媒を減圧して低温とし、次に沸点の高い冷媒
を凝縮させるという動作を順次くり返し、最後に最も沸
点の低い冷媒を凝縮した後に、蒸発器で蒸発させて低温
を得る。
【0013】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。ここで、フロン系混合冷媒冷凍装置の構成および
動作は基本的に従来と同一であり、ここではその重複す
る説明を省略する。図2は圧力と冷媒の飽和温度との関
係を示す特性図であり、これからR−13フロン冷媒と
R−116フロン冷媒とは、ほぼ同じ特性であることが
分かる。従って、R−13フロン冷媒の代替冷媒として
R−116フロン冷媒を使用することができる。ここで
、R−21フロン冷媒はR−12フロン冷媒に比べ、圧
力に対する飽和温度が高くなるが、動作圧力(高圧)を
15−25kg/cm2程度としてR−116フロン冷
媒の凝縮温度を高めとすることにより、R−21フロン
冷媒で冷却することができ、R−12フロン冷媒の代替
冷媒としてR−21フロン冷媒を使用することができる
。なお、上記実施例ではフロン系混合冷媒冷凍装置に充
填されるR−12,R−13フロン冷媒の代替冷媒とし
てR−21フロン冷媒およびR−116フロン冷媒のみ
を使用する場合を説明したが、これらにR−12と同様
にオゾンを破壊するR−114フロン冷媒やR−13を
含むフロン冷媒を使用してもよく、R−114フロン冷
媒の代替としてR−21フロン冷媒を使用できることか
らR−12,R−13,R−114の各フロン冷媒を含
む2種類以上のフロン冷媒を使用しても、上記実施例と
同様の効果が得られる。
【0014】また、図3は請求項2の発明における冷媒
の圧力と飽和温度との関係を示す特性図であり、この図
から134aフロン冷媒とR−12フロン冷媒,R−1
3フロン冷媒とR−23フロン冷媒とは、それぞれほぼ
同じ特性であることが分かる。従って、R−12フロン
冷媒とR−13フロン冷媒の代替冷媒として、134a
フロン冷媒とR−23フロン冷媒を使用することができ
る。ここで、134aフロン冷媒(テトラフルオロエタ
ン)はオゾンを破壊しない冷媒であり、この134aフ
ロン冷媒とR−23フロン冷媒に、さらにR−21フロ
ン冷媒を充填することによって、R−21フロン冷媒の
飽和圧力が134aフロン冷媒やR−23フロン冷媒に
比べ低いことから、装置の停止時の圧力上昇を低くする
ことができる。なお、上記実施例ではフロン系混合冷媒
冷凍装置に充填されるR−12,R−13フロン冷媒の
代替冷媒R−134a,R23,R21の各フロン冷媒
のみを使用する場合を説明したが、これらにR−12,
R−13フロン冷媒を含む2種類以上のフロン冷媒を使
用しても上記実施例と同様の効果を奏する。
【0015】さらに、図4は請求項2の発明における冷
媒の圧力と飽和温度との関係を示す特性図であり、この
図から、R−13フロン冷媒とR−116フロン冷媒,
R−23フロン冷媒とは、ほぼ同じ特性であることから
、R−13フロン冷媒の代替冷媒としてR−116フロ
ン冷媒とR−23フロン冷媒を使用することができる。 また、吸入圧力1kg/cm2の飽和ガスを15kg/
cm2および20kg/cm2で圧縮した場合のガス温
度は、〔表1〕に示す通りである。従って、R−116
フロン冷媒は温度が著しく低いところから、R−13フ
ロン冷媒の代替冷媒としてR−116フロン冷媒単体ま
たはR−116フロン冷媒とR−23フロン冷媒とを混
合して用いることにより、圧縮機1の吐出温度を低くす
ることができ、この圧縮機1の潤滑用オイルの劣化を防
止することができる。
【0016】
【表1】
【0017】R−21フロン冷媒は、R−12フロン冷
媒に比べ、圧力に対する飽和温度が高くなるが、動作圧
力(高圧)を15−25kg/cm2程度としてR−1
16フロン冷媒やR−23フロン冷媒の凝縮温度を高め
とすることにより、R−21フロン冷媒で冷却すること
ができ、R−12フロン冷媒の代替冷媒としてR−21
フロン冷媒を使用することができる。以上のことから、
R−12フロン冷媒とR−13フロン冷媒の代替冷媒と
して、R−21フロン冷媒およびR−23フロン冷媒の
組み合わせやR−21フロン冷媒,R−23フロン冷媒
およびR−116フロン冷媒の組み合わせが可能である
ことがわかる。なお、上記実施例ではフロン系混合冷媒
冷凍装置に充填されるR−12,R−13フロン冷媒の
代替冷媒としてR−21,R−23,R−116のフロ
ン冷媒のみを使用する場合について説明したが、これら
にR−12と同様のオゾンを破壊するR−114フロン
冷媒とR−13フロン冷媒を含むものの代替として使用
してもよく、またR−114フロン冷媒の代替としてR
−21が使用できることから、R−12,R−13,R
−114フロン冷媒を含む2種類以上のフロン冷媒の代
替として使用してもよく、上記実施例と同様の効果が得
られる。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この請求項1の発明によ
れば冷凍サイクルで用いる非共沸混合冷媒を、少くとも
R−21フロン冷媒およびR−116フロン冷媒を含む
ものとしたので、かかる冷媒が充填作業時や系統の修理
時に大気中に漏れることがあっても、地球の成層圏オゾ
ンを破壊するのを抑制できるものが得られる効果がある
【0019】また、この請求項2の発明によれば、冷凍
サイクルで用いる非共沸混合冷媒を少くともR−21フ
ロン冷媒,R−134aフロン冷媒およびR−23フロ
ン冷媒を含むものとしたので、上記効果に加えて、装置
の動作が停止した際における冷凍サイクル中の圧力上昇
を抑えることができるものが、得られる効果がある。
【0020】さらに、この請求項3の発明によれば冷凍
サイクルで用いる非共沸混合冷媒を、少くともR−21
フロン冷媒およびR−23フロン冷媒を含むもの、また
はR−21フロン冷媒,R−116フロン冷媒およびR
−23フロン冷媒を含むものとしたので、地球の成層圏
のオゾンがそのフロン冷媒によって破壊するのを抑制で
きるとともに、圧縮機の吐出温度を低下できるものが得
られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明および従来のフロン系混合冷媒冷凍装
置を示すブロック図である。
【図2】請求項1の発明における冷媒の圧力と飽和温度
との関係を示す特性図である。
【図3】請求項2の発明における冷媒の圧力と飽和温度
との関係を示す特性図である。
【図4】請求項3の発明における冷媒の圧力と飽和温度
との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1    圧縮機 2    予冷器 3    気液分離器 4    第2膨張弁 5    第1熱交換器 6    第2熱交換器 7    第1膨張弁 8    蒸発器 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  圧縮機で圧縮した高圧の2種類以上の
    非共沸混合冷媒のうち高沸点成分を多く含む冷媒を凝縮
    する予冷器と、該予冷器を通過した冷媒を気液に分離す
    る気液分離器と、該気液分離器で分離した低沸点成分を
    多く含む冷媒ガスの少くとも一部を液化する熱交換器と
    、該熱交換器からの冷媒を減圧する第1膨張弁と、該第
    1膨張弁からの冷媒を蒸発させた後、上記熱交換器を介
    して上記圧縮器へ戻す蒸発器と、上記気液分離器で分離
    した高沸点成分を含む冷媒の凝縮液を減圧した後、上記
    熱交換器を介して上記圧縮器へ戻す第2膨張弁とからな
    る冷凍サイクルを有するフロン系混合冷媒冷凍装置にお
    いて、上記非共沸混合冷媒を、少くともR−21フロン
    冷媒およびR−116フロン冷媒を含むものとしたこと
    を特徴とするフロン系混合冷媒冷凍装置。
  2. 【請求項2】  圧縮機で圧縮した高圧の2種類以上の
    非共沸混合冷媒のうち高沸点成分を多く含む冷媒を凝縮
    する予冷器と、該予冷器を通過した冷媒を気液に分離す
    る気液分離器と、該気液分離器で分離した低沸点成分を
    多く含む冷媒ガスの少くとも一部を液化する熱交換器と
    、該熱交換器からの冷媒を減圧する第1膨張弁と、該第
    1膨張弁からの冷媒を蒸発させた後、上記熱交換器を介
    して上記圧縮器へ戻す蒸発器と、上記気液分離器で分離
    した高沸点成分を含む冷媒の凝縮液を減圧した後、上記
    熱交換器を介して上記圧縮器へ戻す第2膨張弁とからな
    る冷凍サイクルを有するフロン系混合冷媒冷凍装置にお
    いて、上記非共沸混合冷媒を、少くともR−21フロン
    冷媒,R−134aフロン冷媒およびR−23フロン冷
    媒を含むものとしたことを特徴とするフロン系混合冷媒
    冷凍装置。
  3. 【請求項3】  圧縮機で圧縮した高圧の2種類以上の
    非共沸混合冷媒のうち高沸点成分を多く含む冷媒を凝縮
    する予冷器と、該予冷器を通過した冷媒を気液に分離す
    る気液分離器と、該気液分離器で分離した低沸点成分を
    多く含む冷媒ガスの少くとも一部を液化する熱交換器と
    、該熱交換器からの冷媒を減圧する第1膨張弁と、該第
    1膨張弁からの冷媒を蒸発させた後、上記熱交換器を介
    して上記圧縮器へ戻す蒸発器と、上記気液分離器で分離
    した高沸点成分を含む冷媒の凝縮液を減圧した後、上記
    熱交換器を介して上記圧縮器へ戻す第2膨張弁とからな
    る冷凍サイクルを有するフロン系混合冷媒冷凍装置にお
    いて、上記非共沸混合冷媒を、少くともR−21フロン
    冷媒およびR−23フロン冷媒を含むもの、またはR−
    21フロン冷媒,R−116フロン冷媒およびR−23
    フロン冷媒を含むものとしたことを特徴とするフロン系
    混合冷媒冷凍装置。
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