DE69210093T2

DE69210093T2 - Kühlanlage

Info

Publication number: DE69210093T2
Application number: DE69210093T
Authority: DE
Inventors: Katuhiko Inoue; Yutaka Ohmori; Kazuo Takemasa; Fukuji Yoshida; Jiro Yuzawa
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1992-05-27
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: DE69210093D1; EP0516093A1; JP3208151B2; US5265443A; JPH04350471A; EP0516093B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinheit eines binären Kühlsystems mit einem unabhängigen doppelten Kühlkreis, wobei ein Verdampfer eines hochtemperaturseitigen Kühlkreises und ein Kondensator eines niedertemperaturseitigen Kühlkreises einen Wärmetauscher bilden.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine herkömmliche binäre Kühlanlage ist in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 58-23101 dargestellt. Insbesondere weist hierbei jeder Kühlkreis auf der Hochtemperaturseite und auf der Niedertemperaturseite einen unabhängigen, doppelten geschlossenen Kühlkreislauf auf , und ein Verdampfer des hochtemperaturseitigen Kühlkreises und ein Kondensator des niedertemperaturseitigen Kühlkreises bilden einen Wärmetauscher, so daß das Kühlmittel des niedertemperaturseitigen Kühlkreises durch die Verdampfung des Kühlmittels des hochtemperaturseitigen Kühlkreises kondensiert wird. Da es möglich ist, das Kühlmittel mit dem niedrigeren Siedepunkt (Verdampfungstemperatur) im niedertemperaturseitigen Kühlkreis zu verwenden, kann daher eine extrem niedrige Temperatur im Verdampfer des niedertemperaturseitigen Kühlkreises erzielt werden.
In dem vorstehend erläuterten Doppelkühlsystem ist es normalerweise möglich, eine untere Temperatur von etwa -80ºC im Verdampfer des niedertemperaturseitigen Kühlkreises zu erhalten. Um allerdings eine untere Temperatur von etwa -130ºC zu erhalten, ist es nötig, den Aufbau des Kühlkreises zu verbessern und verschiedene Modifikationen an der Zusammensetzung des eingeschlossenen Kühlmittels vorzunehmen. Die Anmelder der vorliegenden Erfindung haben das vorstehend erwähnte, neuere Verfahren offenbart, d.h. die Art, eine besonders niedrige Temperatur von -130ºC zu verwirklichen, indem die eingeschlossene Kühlmittelzusammensetzung verbessert wird, und zwar in der Beschreibung der japanischen Patentanmeldung 61-91599 (veröffentlicht als japanische Patentanmeldung 62-248963), die vor der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde.
Genauer gesagt wurden R500 oder R502 in den hochtemperaturseitigen Kühlkreis und R13B1 (Bromtrifluormethan) oder R503 in den niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen.Aufbau sind Kühlmittel wie R500, R502, R13B1 und R503 allerdings Kühlmittel, die Gegenstand einer Reglementierung (flon) sind, und es gab Bemühungen, das Kühlmittel schnellstmöglich unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes, der Zerstörung der Ozonschicht usw. durch ein nicht reglementiertes Kühlmittel zu ersetzen.
Die GB-A-2180921 beschreibt ein Kühlsystem in Form eines Kaskadensystems mit einem hochtemperaturseitigen Kühlkreis und einem niedertemperaturseitigen Kühlkreis mit einer nicht azeotropen Mischung. Da diese Kühlanlage im wesentlichen dazu eingesetzt wurde, auf dem Gebiet der Biotechnologie beispielsweise Blut oder einen Organismus wie etwa einen untersuchten Körper längere Zeit auf zubewahren, bestand unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit ein Bedarf nach einer Anlage, die eine untere Temperatur von etwa -150ºC erzeugen kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten Probleme zu lösen und eine sehr gute Kühlanlage zu schaffen, um die extrem niedrige Temperatur von -150ºC bereitzustellen, ohne daß irgendein Kühlmittel verwendet wird, welches einer Reglementierung (flon) unterworfen ist, oder flüssigen Stickstoff.
Die vorliegende Erfindung schafft gemäß Anspruch 1 eine Kühlanlage mit einem hochtemperaturseitigen Kühlkreis und einem niedertemperaturseitigen Kühlkreis zum Bilden eines unabhängigen, geschlossenen Kühlkreislaufs, der eine Kühlwirkung besitzt, indem ein von einem Kompressor abgegebenes Kühlmittel kondensiert und danach verdampft wird, wobei ein Verdampfer des besagen hochtemperaturseitigen Kühlkreises und ein Kondensator des besagten niedertemperaturseitigen Kühlkreises einen Wärmetauscher bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht azeotrope Kühlmittelmischung in dem niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, bestehend aus:
(a) 3 bis 13 Gew.-% Argon;
(b) 3 bis 13 Gew.-% Methan;
(c) 0 bis 32 Gew.-% Dichlorfluormethan und 15 bis 45 Gew.-% Tetrafluormethan;
(d) 13 bis 53 Gew.-% Chlordifluormethan, Difluormethan oder Pentafluorethan; und
(e) 10 bis 36 Gew.-% Trifluormethan und/oder Hexafluorethan.
Gemäß Anspruch 2 in Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist eine andere nicht azeotrope Kühlmittelmischung im hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen, umfassend Chlordifluormethan, 1-Chlor-1,1-difluorethan, und Dichlorfluormethan.
Gemäß Anspruch 3 in Rückbeziehung auf Anspruch 2 umfaßt die nicht azeotropen Kühlmittelmischung, die im hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, 70 Gew.-% Chlordifluormethan, 25 Gew.-% 1-Chlor-1,1-difluorethan und 5 Gew.-% Dichlorfluormethan.
Gemäß Anspruch 4 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist eine andere nicht azeotrope Kühlmittelmischung, umfassend Chlordifluormethan, 1-Chlor-1,1-difluorethan und Octafluorpropan im hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen.
Gemäß Anspruch 5 unter Rückbeziehung auf Anspruch 4 umfaßt die nicht azeotrope Kühlmittelmischung, die im hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, 70 Gew.-% Chlordifluormethan, 25 Gew.-% 1-Chlor-1,1-difluorethan, sowie 5 Gew.-% Octafluorpropan.
Nach Anspruch 6 in Rückbeziehung auf Anspruch 1 wird der nicht azeotropen Kühlmittelmischung, die im niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, Octafluorpropan hinzugefügt.
Nach Anspruch 7 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist die Komponente (d) Chlordifluorethan.
Gemäß Anspruch 8 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist die Komponente (d) Difluormethan.
Gemäß Anspruch 9 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist die Komponente (d) Pentafluorethan.
Nach Anspruch 10 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist die Komponente (e) eine Mischung aus Trifluormethan und Hexafluorethan.
Gemäß Anspruch 11 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist die Komponente (e) Trifluormethan.
Gemäß Anspruch 12 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist die Komponente (e) Hexafluorethan.
Nach Anspruch 13 unter Rückbeziehung auf Anspruch 1 ist der nicht azeotropen Kühlmittelmischung, die im niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, Stickstoff hinzugefügt.
Wie oben erwähnt, realisiert die vorliegende Erfindung die sehr niedrige Temperatur von -150ºC in der letzten Stufe des Verdampfers ohne Verwendung irgendeines Kühlmittels, das einer Reglementierung (flon) unterworfen ist, indem der Unterschied der Verdampfungstemperatur eines jeden Kühlmittels ausgenutzt wird, und indem das Kühlmittel, das sich immer noch im Dampfphasenzustand befindet, nacheinander in mehreren Wärmetauschern kondensiert wird. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, das Problem der Zerstörung der Ozonschicht zu mildern und die Aufbewahrung von Organismen und untersuchten Körpern während längerer Zeit zu stabilisieren.
Weiterhin ist es möglich, wenn Dichlorfluormethan (R21) mit einem hohen Siedepunkt (8,95ºC) und guter Kompabilität mit Öl verwendet wird, eine Rückführung zum Kompressor zu erzielen, wobei das in den Kühlkreis abgegebene Öl darin geschmolzen bzw. eingebunden wird. Auf diese Weise ist es möglich, ein Aussetzen des Umlaufs des Kompressors zu verhindern und R21, das im flüssigen Zustand zum Kompressor zurückgeführt wird, innerhalb des Kompressors zu verdampfen, wodurch die Temperatur des Kompressors niedrig gehalten werden kann.
Weiterhin ist es durch Verwendung von Octafluorpropan (R218) mit einem niedrigen Siedepunkt (-36,7ºC) und einem kleinen Verhältnis der spezifischen Wärmen (1,06) möglich, die Zunahme der Abgabetemperatur des Kompressors zu kontrollieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Kühleigenschaf ten zu verbessern und ölschlamm sowie die Verschlechterung des Öls zu vermeiden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt den Kühlkreis der Kühlanlage gemäß einer Ausführungsforn der vorliegenden Erfindung. Die Bezugszeichen bedeuten:
2 ... hochtemperaturseitiger Kühlkreis
3 ... niedertemperaturseitiger Kühlkreis
4, 10 ... elektrischer Kompressor
25 ... Kaskadenkondensator
32 ... erster Zwischenwärmetauscher
42 ... zweiter Zwischenwärmetauscher
44 ... dritter Zwischenwärmetauscher
47 ... Verdampferrohr

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegenden Ausführungsformen werden anhand der Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt den Kühlkreis (1) der Kühlanlage gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Kühlkreis (1) umfaßt einen unabhängigen hochtemperaturseitigen Kühlkreis (2) als einen ersten geschlossenen Kühlkreislauf und einen niedertemperaturseitigen Kühlkreis (3) als einen zweiten geschlossenen Kühlkreislauf.
Bezugszeichen (4) bezeichnet einen elektrischen Kompressor für den hochtemperaturseitigen Kühlkreis (2), der mit ein- oder dreiphasigem Wechselstrom betrieben wird. Eine Leitung (4D) auf der Abgabeseite des elektrischen Kompressors (4) ist an einem Hilfskondensator (5) angeschlossen, wobei dieser Hilf 5kondensator (5) weiter an eine Tauverhütungsleitung (6) zum Beheizen eines Öffnungsrahmens eines Lagerraums der Kühlanlage angeschlossen ist. Daran anschließend ist dieser Hilfskompressor (5) an einen ölkühler (7) des elektrischen Kompressors (4) und schließlich an einen Kondensator (8) angeschlossen. Ein Luftgebläse (9) dient zur Kühlung des Kondensators (8). Die Kühlmittelleitung vom Kondensator (8) geht durch einen Trockner (12), dann über einen Druckminderer (13) durch einen Verdampfer (14) als Verdampfungszone zur Bildung des Verdampfers und ist an ein Sammelgefäß (15) zur Aufnahme des Kühlmittels angeschlossen.
Die Leitung vom Sammelgefäß (15) ist an ein Saugrohr (45) des elektrischen Kompressors (4) angeschlossen.
In den hochtemperaturseitigen Kühlkreis (2) sind als Kühlmittel Chlordifluormethan (R22), 1-Chlor-1,1-difluorethan (R142b) und Dichlorfluormethan (R21) eingefüllt, die jeweils einen unterschiedlichen Siedepunkt haben und deren Zusammensetzung beispielsweise 70 Gew.-% R22, 25 Gew.-% R142b und 5 Gew.-% R21 ist.
Das gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur, das von dem elektrischen Kompressor (4) abgegeben wird, wird durch den Hilfskondensator (5), die Tauverhütungsleitung (6), den Ölkühler (7) und den Kondensator (8) kondensiert und bis zur Verflüssigung abgekühlt. Anschließend wird im Trockner (12) das Wasser entfernt und das Endprodukt durch den Druckminderer (13) entspannt und anschließend in den Verdampfer (14) geleitet. Auf diese Weise verdampfen die Kühlmittel R22 und R142b, wobei die Verdampfungswärme von der Außenseite absorbiert wird, wobei der Verdampfer (14) gekühlt wird, und wobei das Endprodukt über das Sammelgefäß (15) als Auffanggefäß für das Kühlmittel zum elektrischen Kompressor (4) zurückgeleitet wird.
Hierbei beträgt die Leistung des elektrischen Kompressor (4) beispielsweise 1,5 HP, und die letztlich erreichte Temperatur des Verdampfers (14) beträgt im Betrieb -25ºC bis -35ºC. Da das R21 im Kühlmittel einen Siedepunkt von 8,95ºC hat, verdampft R21 bei dieser niedrigen Temperatur im Verdampfer (14) nicht und bleibt im flüssigen Zustand. Obwohl dies zur Kühlwirkung nicht beiträgt, nimmt es dabei die Aufgaben war, unter Mischung mit dem Schmieröl des elektrischen Kompressors und mit dem Wasser, das durch den Trockner (12) nicht absorbiert werden kann, eine Rückführung zu dem elektrischen Kompressor (4) auszuführen und die Temperatur des Kompressors (4) aufgrund der Verdampfung des flüssigen Kühlmittels innerhalb des elektrischen Kompressors (4) niedrig zu halten.
Eine Leitung (10D) auf der Abgabeseite des elektrischen Kompressors (10) zur Bildung des niedertemperaturseitigen Kühlkreises (3) ist mit einem zweistufigen ölabscheider (18a, 18b) verbunden, die in Reihe geschaltet sind. Eine Ölrückführleitung (19) für den Rücklauf zum elektrischen Kompressor (10) ist an die Ölabscheider (18a, 18b) angeschlossen.
Die Kühlmittelleitung von den ölabscheidern (18a) und (18b) ist an ein Kondensatorrohr (23) angeschlossen, das als hochdruckseitige Leitung in den Verdampfer (14) hineingeführt ist.
Der Verdampfer (14) und das Kondensatorrohr (23) bilden einen Kaskadenkondensator (25).
Die Abgabeleitung des Kondensatorrohrs (23) ist über einen Trockner (28) an einen ersten Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (29) angeschlossen. Eine Dampfphasenleitung (30) von dem Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (29) geht durch einen ersten Zwischenwärmetauscher (32) und ist an einen zweiten Damp/Flüssigkeits-Abscheider (33) angeschlossen. Eine Flüssigphasenleitung (34) von dem Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (29) geht durch einen Trockner (35) und ist über einen Druckminderer (36) an den ersten Wärmetauscher angeschlossen.
Eine Flüssigphasenleitung (38) von dem Dampf-/Flüssigkeits- Abscheider (33) geht durch einen Trockner (39) und ist über einen Druckminderer (40) an einen zweiten Zwischenwärmetauscher (42) angeschlossen.
Eine Dampfphasenleitung (43) von dem Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (33) geht durch den zweiten Zwischenwärmetauscher (42) und dann durch einen dritten Zwischenwärmetauscher (44) und ist über einen Trockner (45) an einen Druckminderer (46) angeschlossen.
Der Druckminderer (46) ist an ein Verdampferrohr (47) als Verdampfer angeschlossen, und das Verdampferrohr (47) ist an den dritten Zwischenwärmetauscher (44) angeschlossen.
Der dritte Zwischenwärmetauscher (44) ist nacheinander an den zweiten (42) und den ersten Zwischenwärmetauscher (32) angeschlossen und mit einer Saugleitung (10S) des elektrischen Kompressors (10) verbunden.
Weiterhin ist mit der Saugleitung (10S) über einen Druckminderer (52) ein Ausdehnungsgefäß (51) verbunden, um das Kühlmittel zu speichern, wenn der elektrische Kompressor (10) anhält.
In der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlmittelmischung mit unterschiedlichen Siedepunkten im niedertemperaturseitigen Kühlkreis (3) eingeschlossen. Diese Kühlmittelmischung umfaßt: (a) 3 bis 13 Gew.-% Argon, (b) 3 bis 13 Gew.-% Methan, (c) 0 bis 32 Gew.-% Dichlorfluormethan und 15 bis 42 Gew.-% Tetrafluormethan, (d) 13 bis 53 Gew.-% Chlordifluormethan, Difluormethan oder Pentafluorethan, und (e) 10 bis 36 Gew.-% Trifluormethan und/oder Hexafluorethan.
Höchst bevorzugt wird eine Kältemischung aus R740 (Argon), R50 (Methan), R21 (Dichlorfluormethan), R14 (Tetrafluormethan), R22 (Chlordifluormethan) und R23 (Trifluormethan) in vorgemischten Zustand eingefüllt bzw. eingeschlossen.
Die Zusammensetzung eines jeden Kühlmittels ist beispielsweise 12 Gew.-% R21, 38 Gew.-% R22, 16 Gew.-% R23, 23 Gew.-% R14, 5 Gew.-% R50 und 6 Gew.-% R740.
Obwohl R50 Methan ist und dabei die Gefahr besteht, daß bei Berührung mit Sauerstoff eine Explosion auftritt, besteht aufgrund der Mischung mit einem jeden Flon-Kühlmittel im oben angegebenen Verhältnis keine Explosionsgefahr. Demgemäß besteht selbst bei einer zufälligen Leckage der Kühlmittelmischung keine Möglichkeit, daß eine Explosion veranlaßt wird.
Nachfolgend wird auf die Erläuterung des Kühlmittelkreislaufs auf der Niedertemperaturseite eingegangen. In der gasförmigen Kühlmittelmischung mit hoher Temperatur und hohem Druck, die vom elektrischen Kompressor (10) abgeben wird, wird der größte Teil des Schmieröls des elektrischen Kompressors (10), das mit dem Kühlmittel gemischt ist, durch die Ölabscheider (18a) und (18b) über eine Ölrückführleitung (19) zum elektrischen Kompressor (10) zurückgeführt. Das Kühlmittel selbst wird durch den Verdampfer (14) in dem Kaskadenkondensator (25) abgekühlt, wobei einige Kühlmittel (R21, R22, R23), die einen hohen Siedepunkt aufweisen, in der Kühlmittelmischung kondensiert und verflüssigt werden.
Die Kühlmittelmischung vom Kondensatorrohr (23) geht durch den Trockner (28) und wird in den Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (29) geleitet. Da R14, R50 und R740 in der Kühlmittelmischung extrem niedrige Siedepunkte haben, werden sie zu diesem Zeitpunkt nicht kondensiert und befinden sich noch im dampfförmigen Zustand. Ein Teil des R21, R22 und R23 wird kondensiert und verflüssigt, wobei die Kühlmittelmischung getrennt wird, d.h. R14, R50 und R740 gehen in die Dampfphasenleitung (30) und R21, R22 und R23 in die Flüssigphasenleitung (34).
Die in die Dampfleitung (30) geleitete Kühlmittelmischung wird durch den Wärmetausch im ersten Zwischenwärmetauscher (32) kondensiert und gelangt in den Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (33).
Hierbei wird das Niedertemperatur-Kühlmittel, das von dem Verdampferrohr (47) zurückgeleitet wird, in den ersten Zwischenwärmetauscher (32) eingeleitet. Nachdem das in die Flüssigphasenleitung (34) geleitete flüssige Kühlmittel durch den Trockner (35) hindurchgegangen ist und sein Druck durch den Druckminderer (36) reduziert worden ist, wird es in den ersten Zwischenwärmetauscher (32) geleitet und in diesem verdampft, wobei es zur Kühlwirkung beiträgt. Demgemäß kam die Zwischentemperatur im ersten Zwischenwärmetauscher (32) auf -56,4ºC, wenn der eine Teil des nicht kondensierten R14, R50, R740 und R23 abgekühlt wurde. Dementsprechend wird R23 in der Kühlmittelmischung, die durch die Dampfphasenleitung (30) geht, bis zur vollständigen Verflüssigung kondensiert und wird durch den zweiten Dampf-/Flüssigkeits-Abscheider (33) abgeschieden. R14, R50 und R740 sind aufgrund ihres niedrigen Siedepunkts immer noch im dampf förmigen Zustand.
Der Wassergehalt des R23, das durch den zweiten Dampf-/Fiüssigkeits-Abscheider (33) abgeschieden wird, wird durch den Trockner (39) im zweiten Zwischenwärmetauscher entfernt und der Druck des Endprodukts wird durch den Druckminderer (40) reduziert. Danach gelangt es in den zweiten Zwischenwärmetauscher (42), um R14, R50 und R740 in der Dampfphasenleitung (43) mit dem Niedrigtemperatur-Kühlmittel zu kühlen&sub1; das vom Verdampferrohr (47) zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird R14 mit der höchsten Verdampfungstemperatur kondensiert.
Als Ergebnis hiervon kam die Zwischentemperatur im zweiten Zwischenwärmetauscher (42) auf -84,5ºC.
Die Dampfphasenleitung (43), die durch den zweiten Zwischenwärmetauscher (42) geht, verläuft weiter durch den dritten Zwischenwärmetauscher (44).
In dritten Zwischenwärmetauscher (44) wird das Kühlmittel zurückgeführt, welches gerade aus den Verdampfer (47) abgegeben wurde. Entsprechend dem Experiment kam die Zwischentemperatur des dritten Zwischenwärmetauschers (44) auf -109,8ºC und die Temperatur um den Eintritt herum auf -151,9ºC, was eine relativ niedrige Temperatur darstellt.
Aus diesem Grunde wird ein Teil des R50 und R740 in der Dampfphasenleitung (43) kondensiert. Nachdem der Druck eines Teils des verflüssigten R14, R50 und R740 durch den Druckminderer (46) reduziert worden ist, gelangt er in das Verdampferrohr (47), wodurch er die Umgebung durch Verdampfen abkühlt.
Entsprechend dem Experiment kam die Temperatur des Verdampferrohrs (47) auf die sehr niedrige Temperatur von -153,5ºC.
Durch Anordnen des oben beschriebenen Verdampferrohrs (47) beispielsweise in der Kühleinrichtung, war es möglich, eine Temperatur der Kühleinrichtung von -152,4ºC zu erhalten.
Das Kühlmittel aus dem Verdampferrohr (47) gelangt nacheinander in den dritten Zwischenwärmetauscher (44), den zweiten Zwischenwärmetauscher (42) und den ersten Zwischenwärmetauscher (32), wird mit dem in jedem Wärmetauscher verdampften Kühlmittel gemischt und wird über das Saugrohr (10S) zum elektrischen Kompressor (10) zurückgeführt.
Das von dem elektrischen Kompressor (10) abgegebene und mit dem Kühlmittel vermischte Öl wird durch Abscheidung im Ölabscheider (18a, 18b) an den Kompressor (10) zurückgeführt. Der zusammen mit dem Kühlmittel von den Ölabscheidern (18a) und (18b) abgegebene Ölnebel wird allerdings in R21 und R22 eingebunden, die eine gute Kompatibilität mit dem Öl aufweisen, und zum Kompressor (10) zurückgeführt. Dadurch ist es möglich, einen Schmiermittelausfall und ein Blockieren des Kompressors (10) zu vermeiden.
Weiterhin wird R21 im flüssigen Zustand zu dem Kompressor (10) zurückgeführt und innerhalb des Kompressors (10) verdampft, wodurch die Abgabetemperatur des Kompressors (10) reduziert wird.
Die Zusammensetzung eines jeden Kühlmittels ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Nach dem Ergebnis eines Experiments, wie in Anspruch 1 beschrieben, war man mit der Kühlanlage nach Anspruch 1 in der Lage, die sehr niedrige Temperatur von etwa -150ºC im Verdampferrohr (47) zu erhalten, wenn die nicht azeotrope Kühlmittelmischung 3 bis 13 Gew.-% Argon, 3 bis 13 Gew.-% Methan, 0 bis 32 Gew.-% Dichlorfluormethan, 15 bis 45 Gew.-% Tetrafluormethan, 13 bis 53 Gew.-% der Komponente (d) und 10 bis 36 Gew.-% der Komponente (e) umfaßt.
Darüber hinaus ist es möglich, die gleiche Wirkung zu erzielen, wenn eine Zusammensetzung von 70 Gew.-% Chordifluormethan, 25 Gew.-% 1-Chlor-1,1-difluorethan und 5 Gew.-% Octafluorpropan zu der nicht azeotropen Kühlmittelmischung im hochtemperaturseitigen Kühlkreis hinzugefügt wird.
Wenn R218 mit dem niedrigen Siedepunkt von -36,7ºC und dem Verhältnis der spezifischen Wärmen von 1,06 in den Kühlkreis auf der Niedertemperaturseite und auf der Hochtemperaturseite zugemischt wird, kann die Zunahme der Abgabetemperatur der Konpressoren (4) und (10) kontrolliert werden, wodurch die Kühlleistung verbessert wird. Weiterhin ist es möglich, das Auftreten von Ölschlamm und die Verschlechterung des Öls zu vermeiden.
Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, wenn im niedertemperaturseitigen Kühlkreis (3) ein Kühlmittel eingeschlossen ist, wie es in Anspruch 3 beschrieben ist, und wenn R116 (Hexafluorethan) hinzugefügt wird, R32 (Difluormethan) oder R125 (Pentafluorethan) anstelle von R22 und R116 anstelle von R23 eingeschlossen ist.
Weiterhin kann durch Verwendung von gasförmigem Stickstoff im Kühlmittel des niedertemperaturseitigen Kühlkreises (3) eine untere Temperatur von -160ºC oder weniger erzielt werden (in diesem Fall müssen nacheinander die Zwischenwärmetauscher, die Gas-/Flüssigkeits-Abscheider und Druckninderer hinzugefügt werden).
Wie oben ausgeführt ist es erfindungsgemäß möglich, die sehr niedrige Temperatur von -150ºC in der letzten Stufe des Verdampfers zu realisieren, indem der Unterschied der Verdampfungstemperatur eines jeden Kühlmittels ausgenutzt wird und das Kühlmittel, das sich noch im dampf förmigen Zustand befindet, nacheinander durch mehrere Wärmetauscher kondensiert wird, ohne daß ein Kühlmittel eingesetzt wird, das Gegenstand einer Reglementierung (flon) ist. Als Ergebnis hieraus kann das Problem der Zerstörung der Ozonschicht gemildert werden, und es kann ein Organismus und ein untersuchter Körper für längere Zeit erhalten bzw. aufbewahrt werden.
Weiterhin ist es möglich, durch Verwendung von Dichlorfluormethan (R21), das einen hohen Siedepunkt (8,95ºC) und eine gute Kompabilität mit Öl aufweist, das in den Kühlkreis abgegebene Öl im gemischten Zustand zum Kompressor zurückzuführen. Dadurch ist es möglich, einen Ausfall des Umlaufs des Kompressors zu vermeiden und R21, welches zum Kompressor zurückgeleitet wird, in flüssigem Zustand innerhalb des Kompressors zu verdampfen, wodurch die Temperatur des Kompressors reduziert wird.
Außerdem ist es durch Verwendung von Octafluorpropan mit niedrigem Siedepunkt (-36,7ºC) und kleinem Verhältnis der spezifischen Wärmen (1,06) möglich, den Anstieg der Abgabetemperatur des Kompressors zu kontrollieren und die Kühlleistung zu steigern. Weiterhin ist es möglich, das Auftreten von ölschlamm und die Verschlechterung des Öls zu vermeiden.

Claims

1. Kühlanlage mit einem hochtemperaturseitigen Kühlkreis und einem niedertemperaturseitigen Kühlkreis zum Bilden eines unabhängigen, geschlossenen Kühlkreislaufs, der eine Kühlwirkung besitzt, indem ein in einem Kompressor abgegebenes Kühlmittel kondensiert und danach verdampft wird, und wobei ein Verdampfer des besagen hochtemperaturseitigen Kühlkreises und ein Kondensator des besagten niedertemperaturseitigen Kühlkreises einen Wärmetauscher bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine nicht azeotrope Kühlmittelmischung in dem niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, bestehend aus:

(a) 3 bis 13 Gew.-% Argon;

(b) 3 bis 13 Gew.-% Methan;

(c) 0 bis 32 Gew.-% Dichlorfluormethan und 15 bis 45 Gew. -% Tetrafluormethan;

(d) 13 bis 53 Gew.-% Chlordifluormethan, Difluormethan oder Pentafluorethan; und

(e) 10 bis 36 Gew.-% Trifluormethan und/oder Hexafluorethan.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine andere nicht azeotrope Kühlmittelmischung, umfassend Chlordifluormethan, 1-Chlor-1,1-difluorethan, und Dichlorfluormethan in den hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist.

3. Kühlanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossene, nicht azeotrope Kühlmittelmischung 70 Gew.-% Chlordifluormethan, 25 Gew.-% 1-Chlor-1,1-difluorethan und 5 Gew.-% Dichlorfluormethan umfaßt.

4. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine andere nicht azeotrope Kühlmittelmischung, umfassend Chlordifluormethan, 1-Chlor-1,1-difluorethan und Octafluorpropan in dem hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist.

5. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht azeotrope, in dem hochtemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossene Kühlmittelmischung 70 Gew. -% Chlordifluormethan, 25 Gew.-% 1-Chlor-1,1-difluorethan und 5 Gew.-% Octafluorpropan umfaßt.

6. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht azeotropen, im niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossenen Kühlmittelmischung Octofluorpropan hinzugefügt ist.

7. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (d) Chlordifluormethan ist.

8. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (d) Difluormethan ist.

9. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (d) Pentafluorethan ist.

10. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (e) eine Mischung aus Trifluormethan und Hexafluorethan ist.

11. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (e) Trifluormethan ist.

12. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente (e) Hexafluorethan ist.

13. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht azeotropen Kühlmittelmischung, die im niedertemperaturseitigen Kühlkreis eingeschlossen ist, Stickstoff hinzugefügt ist.