JPH05287263A - 冷媒組成物及びこれを使用した二元冷凍装置 - Google Patents
冷媒組成物及びこれを使用した二元冷凍装置Info
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- JPH05287263A JPH05287263A JP4090904A JP9090492A JPH05287263A JP H05287263 A JPH05287263 A JP H05287263A JP 4090904 A JP4090904 A JP 4090904A JP 9090492 A JP9090492 A JP 9090492A JP H05287263 A JPH05287263 A JP H05287263A
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Abstract
規制冷媒を使用することなく、−80℃という低温を達
成でき、冷凍能力や他の性能面でもR503の代替冷媒
として使用できる冷媒組成物を提供することを目的とす
る。 【構成】 本発明は、トリフルオロメタンとヘキサフル
オロエタンとの共沸混合物で冷媒組成物を組成したもの
である。
Description
つ、オゾン層を破壊する危険性の少ない冷媒組成物と、
それを使用した二元冷凍装置に関する。
るものにはR12(ジクロロジフルオロメタン)とR5
00(R12とR152a(1,1−ジフルオロエタ
ン)との共沸混合物)が多い。R12の沸点は約−30
℃で、R500の沸点は約−33℃であり通常の冷凍装
置に好適である。更に圧縮機への吸込温度が比較的高く
ても吐出温度が圧縮機のオイルスラッジを引き起こす程
高くならない。更に又、R12は圧縮機のオイルと相溶
性が良く、冷媒回路中のオイルを圧縮機まで引き戻す役
割も果たす。
を得るためには、R503(R23とR13との共沸混
合物)が使用される。R503の沸点は−88.65℃
であり、低温を得るのに最適である。
オゾン層を破壊する恐れがあるとされ、その使用が規制
されることとなって来た。即ち、R500を組成するR
12やR503を組成するR13は難分解性の所謂規制
冷媒であり、大気中に放出されてオゾン層に到達すると
オゾン層を破壊する危険があることが解明されてきた。
替冷媒を研究、模索中である。
ゾン層を破壊する危険が大きい規制冷媒を使用すること
なく、−80℃という低温を達成でき、冷凍能力や他の
性能面でもR503の代替冷媒として使用できる冷媒組
成物を提供すると共に、実際に低温を達成できる二元冷
凍装置を提供することを目的とする。
く、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンとの共
沸混合物で冷媒組成物を組成したものである。
ンとヘキサフルオロエタンの共沸混合物と、n−ペンタ
ンとの混合物からなり、n−ペンタンを、トリフルオロ
メタンとヘキサフルオロエタンの総重量に対して14%
以下の割合で混合して冷媒組成物を組成したものであ
る。
ンとヘキサフルオロエタンの共沸混合物と、プロパンと
の混合物からなり、プロパンを、トリフルオロメタンと
ヘキサフルオロエタンの総重量に対して14%以下の割
合で混合して冷媒組成物を組成したものである。
低温側冷媒回路を備え、前記低温側冷媒回路中の冷媒の
凝縮を前記高温側冷媒回路中のカスケードコンデンサを
通過する冷媒により行う二元冷凍装置において、前記低
温側冷媒回路に封入される冷媒を、トリフルオロメタン
とヘキサフルオロエタンの共沸混合物と、n−ペンタン
又はプロパンとの混合物とし、n−ペンタン又はプロパ
ンを、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンの総
重量に対して14%以下の割合で混合した冷媒組成物と
したものである。
(R23)は塩素を含まないHFCであり、ヘキサフル
オロエタン(R116)はフッ素と炭素のみからなるF
Cであって、いずれもオゾン層破壊問題における規制の
対象となっておらず、また、その沸点は、トリフルオロ
メタン(R23)が−82.5℃、ヘキサフルオロエタ
ン(R116)が−78.5℃と低く、共沸点は−88
℃程度となることから、R503の代替冷媒として十分
に冷凍能力を発揮できる。
熱比が1.22と若干高目であるため、冷媒回路に封入
した場合には、吐出温度が上昇する懸念があるが、比熱
比が1.09とかなり低いヘキサフルオロエタン(R1
16)を所定量混合しているため、吐出温度の上昇は抑
制することができる。この結果、所望とする冷凍能力を
実現できると共にオイルスラッジやオイルの劣化を抑制
できる。
キサフルオロエタン(R116)の共沸混合物は、オイ
ルとの相溶性が悪いが、この問題については冷媒回路中
にオイルセパレータを設け、このセパレータにて完全に
オイルを分離して圧縮機へ戻すようにすることにより解
決でき、油上りによる圧縮機のロック等の心配はない。
ータにて完全にオイルを分離するまでもなく、圧縮機に
オイルを戻す冷媒組成物とすることができる。即ち、n
−ペンタンは沸点が+36.07℃と高いが、圧縮機の
オイルとの相溶性が良好であり、n−ペンタンを所定量
混合することにより、n−ペンタンにオイルを溶け込ま
せた状態で圧縮機まで帰還させることができ、圧縮機の
油上がりによるロック等の弊害を防止できる。ここで、
n−ペンタンは沸点が高いため、あまり多量に混合する
と蒸発温度が上昇して目的とする低温が得られない。こ
のため。n−ペンタンを、14重量℃以下の割合で混合
することにより、蒸発温度を上昇させずにオイルを圧縮
機へ帰還させることができる。
パレータにて完全にオイルを分離するまでもなく、圧縮
機にオイルを戻す冷媒組成物とすることができる。即
ち、プロパンも圧縮機のオイルとの相溶性が良好であ
り、プロパンを所定量混合することにより、プロパンに
オイルを溶け込ませた状態で圧縮機まで帰還させること
ができ、圧縮機の油上がりによるロック等の弊害を防止
できる。ここで、プロパンは沸点が−42.75℃と低
いため、蒸発温度に与える影響はそれ程ないが、可燃性
であるため、爆発の危険があり取扱いに難点がある。し
かし、プロパンの混合割合を14%以下とすることによ
り、プロパンを不燃域に維持することができ、爆発等の
心配は無くなる。このため、プロパンを、14重量℃以
下の割合で混合することにより、爆発等の危険を防止し
つつオイルを圧縮機へ帰還させることができる。
おいて、オイル戻りを良好とし、爆発等の危険を伴うこ
となく、蒸発器にて−83℃程度の低温を達成すること
ができ、規制冷媒を使用せずに血液保冷等の医療用フリ
ーザーとして実用化できる。
本発明の冷媒組成物を封入してなる二元冷凍装置の冷媒
回路図である。S1は高温側冷媒サイクルを、また、S
2は低温側冷媒サイクルを示している。
1の吐出側配管2は補助凝縮器3に接続され、補助凝縮
器3は圧縮機1のオイルクーラー4、補助凝縮器5、低
温側冷媒サイクルS2を構成する圧縮機6のオイルクー
ラー7、凝縮機8、乾燥器9、キャピラリーチューブ1
0を順次経て、カスケードコンデンサ11に接続され、
受液器12を経て吸込側配管13により圧縮機1に接続
されている。14は各凝縮器3,5及び8の冷却用ファ
ンである。
側配管15は、オイルセパレータ16に接続され、そこ
で分離された圧縮機オイルは、リターン配管17にて圧
縮機6に戻される。一方、冷媒は、配管18に流入して
吸込側熱交換器19と熱交換した後、カスケードコンデ
ンサ11内の配管20内を通過して凝縮し、乾燥器2
1、キャピラリーチューブ2を経て入口管23より蒸発
器24に流入し、出口管25より出て吸込側熱交換器1
9を経て圧縮機6の吸込側配管26より圧縮機6に戻る
構成である。27は膨張タンクであり、キャピラリーチ
ューブ28を介して吸込側配管26に接続されている。
ロロジフルオロメタン、CHCLF 2)が封入される。
R22の沸点は大気圧で−40.75℃であり、このR
22が各凝縮器3,5及び8にて凝縮し、キャピラリー
チューブ10にて減圧されてカスケードコンデンサ11
に流入して蒸発する。ここで、カスケードコンデンサ1
1は−40℃程となる。
リフルオロメタン、CHF3)とR116(ヘキサフル
オロエタン、C2F6)とn−ペンタン(C5H12)との
共沸混合物が封入される。ここで、R23とR116の
混合比は、39:61であると共に、n−ペンタンは、
R23とR116の総重量に対して14%以下の割合で
混合して組成される。この結果、共沸点が−88℃とい
うかなり低温の冷媒組成物を封入することとなる。そし
て、圧縮機6から吐出された冷媒及び圧縮機オイルは、
オイルセパレータ16に流入する。そこで、気層部分と
液層部分とに分離され、オイルの大部分は液層であるた
め、リターン配管17より圧縮機6に戻れる。気層の冷
媒とオイルは、配管18を通り吸込側熱交換器19と熱
交換し、更に、カスケードコンデンサ11にて高温側冷
媒サイクルS1内の冷媒の蒸発によって冷却されて凝縮
する。その後、キャピラリーチューブ22にて減圧され
た後、蒸発器24に流入して蒸発する。この蒸発器24
は、図示しない冷凍庫の壁面に熱交換関係に取り付けら
れて庫内を冷却する。ここで、蒸発器24での蒸発温度
は88℃に達する。
て、低温側冷媒サイクルS2に封入される冷媒組成物で
あるトリフルオロメタン(R23)は塩素を含まないH
FCであり、ヘキサフルオロエタン(R116)はフッ
素と炭素のみからなるFCであって、いずれもオゾン層
破壊問題における規制の対象となっておらず、また、そ
の沸点は、トリフルオロメタン(R23)が−82.5
℃、ヘキサフルオロエタン(R116)が−78.5℃
と低く、共沸点は−88℃程度となることから、R50
3の代替冷媒として十分に冷凍能力を発揮できる。
熱比が1.22と若干高目であるため、冷媒回路中で
は、吐出温度が上昇する懸念があるが、比熱比が1.0
9とかなり低いヘキサフルオロエタン(R116)を6
1重量%混合しているため、吐出温度の上昇は抑制する
ことができる。この結果、所望とする冷凍能力を実現で
きると共にオイルスラッジやオイルの劣化を抑制でき
る。
記の(1)式で示す如く、断熱圧縮における圧縮機の吐
出ガス温度に大きな影響を及ぼすものであって組成物の
分子量が大きい程小さい値を示す。
キサフルオロエタン(R116)の共沸混合物はオイル
との相溶性が悪いが、n−ペンタンを14重量%以下混
合することにより解決できる。即ち、n−ペンタンは沸
点が+36.07℃と高いが、圧縮機オイルとの相溶性
が良好であり、n−ペンタンを14重量%の範囲で混合
することにより、n−ペンタンにオイルを溶け込ませた
状態で圧縮機まで帰還させることができ、圧縮機の油上
がりによるロック等の弊害を防止できる。この結果、特
にオイルセパレータ16にて完全にオイルを分離するま
でもなく、圧縮機6にオイルを戻すことができる。ここ
で、n−ペンタンは沸点が高いため、あまり多量に混合
すると蒸発温度が上昇して目的とする低温が得られない
が、n−ペンタンを、14重量℃以下の割合で混合する
ことにより、蒸発温度を上昇させずしかもn−ペンタン
を不燃域に維持しつつオイルを圧縮機へ帰還させること
ができる。
れば、オイル戻りを良好とし、爆発等の危険を伴うこと
なく、蒸発器にて−88℃程度の低温を達成することが
でき、規制冷媒を使用せずに血液保冷等の医療用フリー
ザーとして実用化できる。
で、フリーザー等で使用する場合には容易に入手でき、
実用的である。
ヘキサフルオロエタン(R116)と、プロパンとは、
いずれもガス状態であるため、封入の作業性やサービス
性を工場できる。
23)とヘキサフルオロエタン(R116)とn−ペン
タンとの混合物にて説明したが、n−ペンタンの代わり
にR290(プロパン、C3H8)を同様の割合で混合し
ても同様の効果が得られる。即ち、プロパンも圧縮機オ
イルとの相溶性が良好であり、プロパンを14重量%混
合することにより、プロパンにオイルを溶け込ませた状
態で圧縮機6まで帰還させることができ、圧縮機6の油
上がりによるロック等の弊害を防止できる。ここで、プ
ロパンは沸点が−42.75℃と低いため、蒸発温度に
与える影響はそれ程ないが、可燃性であるため、爆発の
危険があり取扱に難点がある。しかし、プロパンの混合
割合を14重量%以下とすることにより、プロパンを不
燃域に維持することができ、爆発等の心配は無くなる。
オロメタン(R23)は塩素を含まないHFCであり、
ヘキサフルオロエタン(R116)はフッ素と炭素のみ
からなるFCであって、いずれもオゾン層破壊問題にお
ける規制の対象となっておらず、また、その沸点は、ト
リフルオロメタン(R23)が−82.5℃、ヘキサフ
ルオロエタン(R116)が−78.5℃と低く、共沸
点は−88℃程度となることから、R503の代替冷媒
として十分に冷凍能力を発揮できる。
熱比が1.22と若干高目であるため、冷媒回路に封入
した場合には、吐出温度が上昇する懸念があるが、比熱
比が1.09とかなり低いヘキサフルオロエタン(R1
16)を所定量混合しているため、吐出温度の上昇は抑
制することができる。この結果、冷凍装置に封入した場
合には、所望とする冷凍能力を実現できると共にオイル
スラッジやオイルの劣化を抑制できる。
冷媒回路図である。
Claims (4)
- 【請求項1】トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタ
ンとの共沸混合物からなる冷媒組成物。 - 【請求項2】トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタ
ンの共沸混合物と、n−ペンタンとの混合物からなり、
n−ペンタンを、トリフルオロメタンとヘキサフルオロ
エタンの総重量に対して14%以下の割合で混合してな
る冷媒組成物。 - 【請求項3】トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタ
ンの共沸混合物と、プロパンとの混合物からなり、プロ
パンを、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンの
総重量に対して14%以下の割合で混合してなる冷媒組
成物。 - 【請求項4】 高温側冷媒回路と低温側冷媒回路を備
え、前記低温側冷媒回路中の冷媒の凝縮を前記高温側冷
媒回路中のカスケードコンデンサを通過する冷媒により
行う二元冷凍装置において、前記低温側冷媒回路に封入
される冷媒を、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエ
タンの共沸混合物と、n−ペンタン又はプロパンとの混
合物とし、n−ペンタン又はプロパンを、トリフルオロ
メタンとヘキサフルオロエタンの総重量に対して14%
以下の割合で混合してなる冷媒組成物を使用した二元冷
凍装置。
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