[go: up one dir, main page]

JP3327705B2 - 冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置 - Google Patents

冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置

Info

Publication number
JP3327705B2
JP3327705B2 JP26436694A JP26436694A JP3327705B2 JP 3327705 B2 JP3327705 B2 JP 3327705B2 JP 26436694 A JP26436694 A JP 26436694A JP 26436694 A JP26436694 A JP 26436694A JP 3327705 B2 JP3327705 B2 JP 3327705B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
refrigerant
weight
gas
composition
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP26436694A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08105660A (ja
Inventor
伊佐美 米田
仁宣 佐藤
高義 濱田
実 花井
道雄 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP26436694A priority Critical patent/JP3327705B2/ja
Publication of JPH08105660A publication Critical patent/JPH08105660A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3327705B2 publication Critical patent/JP3327705B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷媒組成物及びこれを用
いた冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の非共沸混合冷媒を用いる冷凍装置
は、単一の凝縮器でこの非共沸混合冷媒に含まれる最も
沸点温度の高い冷媒から順次沸点温度の低い冷媒を凝縮
させて減圧した後、単一の蒸発器で最も沸点温度の低い
冷媒から順次沸点温度の高い冷媒を蒸発させている。
【0003】約−150 ℃の超低温を得るために用いられ
る非共沸混合冷媒は冷媒R141b 即ち1.1-ジクロロ-1- フ
ルオロエタン(CC12F-CH3) と、冷媒R152a 即ち1.1-ジフ
ルオロエタン(CHF2-CH3)と、冷媒R23 即ちトリフルオロ
エタン(CHF3)と、冷媒R142即ちテトラフルオロメタン(C
F4) と、冷媒R50 即ちメタン(CH4) を混合して構成され
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記非
共沸混合冷媒に含まれる冷媒R141b はオゾン層破壊防止
のための国際的な規制措置の第1次規制対象となってお
り、1995年末に全廃が決定されている特定フロンCFC(R1
1 、R12 、R113、R114、R115等) の当面の代替冷媒、即
ち、所謂代替フロンHCFC(R22、R141b 、R142b 、R123
等) に含まれている。
【0005】しかし、代替フロンHCFCは依然オゾン層破
壊の可能性があるため、第2次規制対象としてその削減
スケジュールが決定されている。従って、オゾン層破壊
の可能性の全くない冷媒組成物及びこの冷媒組成物を用
いた超低温冷凍装置の開発が課題となっている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために発明されたものであって、第1の発明の要旨
とするところは、オクタフルオロシクロブタンとジフル
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
ンとメタンからなることを特徴とする冷媒組成物にあ
る。
【0007】上記冷媒組成物の組成をオクタフルオロシ
クロブタンが30乃至80重量%、ジフルオロメタンが1乃
至20重量%、トリフルオロメタンが5乃至30重量%、テ
トラフルオロメタンが5乃至40重量%、メタンが0.5 乃
至20重量%とすることができる。
【0008】アルゴンを追加することができる。この場
合には冷媒組成物の組成をオクタフルオロシクロブタン
が30乃至80重量%、ジフルオロメタンが1乃至20重量
%、トリフルオロメタン5乃至30重量%、テトラフルオ
ロメタン5乃至40重量%、メタンが0.5 乃至20重量%、
アルゴンが0.5 乃至15重量%とすることかできる。
【0009】第2の発明の要旨とするところは、請求項
1、2、3又は4記載の冷媒組成物から成る混合冷媒を
封入してなり、この混合冷媒を圧縮する圧縮機と、この
圧縮機で圧縮された高温高圧の混合冷媒を冷却する凝縮
器と、この冷却された混合冷媒を主として高沸点液冷媒
と残留ガス冷媒とに分離する気液分離器とこの気液分離
器で分離された液冷媒を減圧する絞りとこの絞りによっ
て減圧された液冷媒を帰還ガス冷媒及び上記気液分離器
で分離された残留ガス冷媒との間で熱交換させて冷却す
る中間熱交換器とからなり、高沸点冷媒から順次低沸点
冷媒を分離して冷却する複数段の冷却手段と、最終段の
冷却手段で冷却された低沸点液冷媒を減圧した後、蒸発
させる冷却器を具備することを特徴とする冷凍装置にあ
る。
【0010】
【作用】本発明の冷媒組成物は塩素を含んでいないた
め、オゾン層を破壊する可能性がない。
【0011】請求項2の組成とすれば、この冷媒組成を
用いた冷凍装置によって−150 ℃以下の超低温を得るこ
とができる。
【0012】上記冷媒組成物にアルゴンを追加すれば、
超低温冷却器におけるメタンの流動性を向上しうる。
【0013】本発明の冷凍装置においては、圧縮機で圧
縮された高温高圧の混合冷媒は凝縮器で冷却された後、
複数段の冷却手段を流過する過程で高沸点冷媒から順次
低沸点冷媒が分離されて冷却される。最終段の冷却手段
で冷却された低沸点液冷媒は減圧された後冷却器で蒸発
する。
【0014】
【実施例】図1には本発明の1実施例に係わる冷凍装置
の冷媒系統図が示されている。圧縮機1の吐出側は油分
離器2を介して凝縮器3の入口に接続されている。凝縮
器3の出口は補助凝縮器4を介して第1気液分離器5の
入口に接続されている。そして、第1気液分離器5の気
相部5aは第1中間熱交換器6の外管入口に接続され、液
相部5bは第1絞り7を介して第1中間熱交換器6の内管
入口に接続されている。
【0015】第1中間熱交換器6は2重管で形成されて
おり、外管内を流れる冷媒と内管内を流れる冷媒との間
の熱交換の効率を高めるため、外管入口と内管出口が中
間熱交換器6の一方の端に設けられ、外管出口と内管入
口は他方の端に設けられている。
【0016】このようにして、第1気液分離器5と第1
中間熱交換器6と第1絞り7により第1段の冷却手段1S
が形成される。以下同様に、第2気液分離器8と第2中
間熱交換器9と第2絞り10によって第2段の冷却手段2S
が、第3気液分離器11と第3中間熱交換器12と第3絞り
13によって第3段の冷却手段3Sが、第4気液分離器14と
第4中間熱交換器15と第4絞り16によって第4段の冷却
手段4Sが形成される。
【0017】そして、第4中間熱交換器15の外管出口は
補助冷却器17及び絞り18を介して超低温貯蔵庫内に設け
られた冷却器19の入口に接続されている。冷却器19の出
口は補助冷却器17を経て第4中間熱交換器15の内管入口
に接続されている。
【0018】第4中間熱交換器15の内管出口は第3中間
熱交換器12の内管入口に、第3中間熱交換器12の内管出
口は第2中間熱交換器9の内管入口に、第2中間熱交換
器9の内管出口は第1中間熱交換器6の内管入口に、第
1中間熱交換器6の内管出口は補助凝縮器4を介して圧
縮機1の吸入側に接続されている。
【0019】この冷凍装置の冷媒回路内には沸点の異な
る5種類の冷媒を混合してなる冷媒組成物、即ち、冷媒
RC318(オクタフルオロシクロブタン) と、冷媒R32(ジフ
ルオロメタン) と、冷媒R23(トリフルオロメタン) と、
冷媒R14(テトラフルオロメタン) と、冷媒R50(メタン)
とからなる非共沸混合冷媒があらかじめ混合された状態
で封入される。
【0020】各冷媒の沸点は大気圧において、RC318 が
-5.75 ℃、R32 が-51.69℃、R23 が-82.15℃、R14 が-1
27.9℃、R50 が-161.5℃である。また、各冷媒の組成は
例えば、RC318 が56重量%、R32 が5重量%、R23 が17
重量%、R14 が17重量%、R50 が5重量%である。
【0021】次に動作を説明する。圧縮機1から吐出さ
れた高温高圧のガス状混合冷媒は油分離器2に入り、こ
こで油を分離除去した後、補助凝縮器3に流入し、ここ
で冷却水によって例えば30℃程に冷却された後、凝縮器
4に流入する。ここで帰還冷媒によって例えば15℃程に
更に冷却されることによりその中の低沸点冷媒、即ち、
RC318 の全部とR32の一部が液化して第1気液分離器5
に流入する。
【0022】ここで低沸点冷媒RC318 の全部とR32 の一
部とからなる液状冷媒から高沸点冷媒R50 、R14 、R23
及び未凝縮のR32 からなる残留ガス状冷媒が分離され
る。分離された液状冷媒RC318 の全部とR32 の一部は第
1絞り7で減圧された後、第1中間熱交換器6の内管に
流入し、ここで帰還ガス冷媒と合流して蒸発する。
【0023】一方、残留ガス状冷媒R32 の一部と、R23
、R14 、R50 の全部は第1中間熱交換器6の外管を流
過する過程で内管を流れる帰還冷媒及び分離された残留
ガス状冷媒と熱交換することによって例えば-15 ℃程に
冷却されることによってその中のR32 の全部とR23 の一
部が液化する。
【0024】次いで、この冷媒は第2気液分離器8に流
入しここで液状冷媒と残留ガス冷媒とに分離される。液
状のR32 の全部とR23 の一部は第2絞り10で減圧された
後、第2中間熱交換器9の内管に流入し、ここで帰還冷
媒と合流して蒸発する。
【0025】一方、残留ガス冷媒R23 の一部とR14 、R5
0 の全部は第2中間熱交換器9の外管を流過する過程で
内管を流れる冷媒によって例えば-40 ℃程に冷却される
ことによりその中のR23 の全部とR14 の一部が液化す
る。
【0026】この冷媒は第3気液分離器11に流入し、こ
こで液状冷媒とガス状冷媒とに分離される。液状のR23
とR14 の一部は第3絞り13で減圧された後、第3中間熱
交換器12の内管に流入し、ここで外管を流れる冷媒と合
流して蒸発する。
【0027】一方、残留ガス冷媒R14 の一部とR50 の全
部は第3中間熱交換器12の外管を流過する過程で内管を
流過する冷媒によって例えば−17℃程に冷却されること
によりその中のR14 の全部とR50 の一部が液化して第4
気液分離器14に流入し、ここで液状冷媒とガス状冷媒と
に分離される。
【0028】液状のR14 の一部とR50 の全部は第4絞り
16で減圧された後、第4中間熱交換器15の内管に流入
し、ここで帰還冷媒と合流して蒸発する。一方、残留ガ
ス冷媒R14 の一部とR50 の大部分は第4中間熱交換器15
の外管を流過する過程で内管を流過する冷媒によって例
えば−100 ℃程に冷却されることによりR14 の全部とR5
0 の相当部分が液化して補助冷却器17に流入し、ここで
冷却器19からの帰還冷媒によって例えば−115 ℃程に更
に冷却されてR50の大部分が液化する。
【0029】これら液化したR14 及びR50 は第5絞り18
に減圧されることにより降温して例えば、−155 ℃程で
冷却器19に流入し、ここで蒸発することにより超低温貯
蔵庫内を−150 ℃の低温に冷却する。
【0030】冷却器19で蒸発した冷媒は補助冷却器17、
各中間熱交換器15、12、9、6、凝縮器4をこの順に通
って圧縮機1に帰還する。なお、圧縮機1の吐出配管か
ら吐出冷媒に混入して流出した潤滑油は油分離器2内で
分離され、圧縮機1への帰還冷媒に合流して圧縮機1に
戻される。
【0031】非共沸混合冷媒の組成をRC318 が30乃至80
重量%、R32 が1乃至30重量%、R23 が5乃至40重量
%、R14 が5乃至40重量%、R50 が0.5 乃至20重量%の
範囲内とすることにより冷却器19において−150 ℃以下
の超低温が得られることが確認された。
【0032】また、非共沸混合冷媒にアルゴン(R740)を
追加し、その組成をRC318 が30乃至80重量%、R32 が1
乃至30重量%、R23 が5乃至40重量%、R14 が5乃至40
重量%、R50 が0.5 乃至15重量%、R740が0.5 乃至15重
量%の範囲内とすることにより冷却器19において−150
℃以下の超低温が得られた。
【0033】なお、アルゴン(R740)は沸点が低く( −18
5.65℃) 、それ自体は冷凍効果を発揮しないが、キヤリ
アガスとして最終段の冷却器19におけるメタン(R50) の
流動性を向上してその蒸発を促進し冷凍能力を向上す
る。
【0034】
【発明の効果】本発明の冷媒組成物によれば、オゾン層
を破壊する可能性は全くない。また、本発明の冷凍装置
によれば、冷却器において−150 ℃以下の超低温を安定
して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる冷凍装置の冷媒系統図
である。
【符号の説明】 1 圧縮機 3 凝縮器 5、8、11、14 気液分離器 6、9、12、15 中間熱交換器 19 冷却器 1S、2S、3S、4S 冷却手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱田 高義 名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三 菱重工業株式会社 名古屋研究所内 (72)発明者 花井 実 名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三 菱重工業株式会社 名古屋研究所内 (72)発明者 米田 道雄 名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三 菱重工業株式会社 名古屋研究所内 (56)参考文献 特開 平4−96989(JP,A) 特開 平5−118677(JP,A) 特開 平1−247479(JP,A) 特開 平6−220433(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 7/00 C09K 5/04 F25B 1/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オクタフルオロシクロブタンとジフルオ
    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
    とメタンからなることを特徴とする冷媒組成物。
  2. 【請求項2】 上記冷媒組成物の組成をオクタフルオロ
    シクロブタンが30乃至80重量%、ジフルオロメタンが1
    乃至20重量%、トリフルオロメタンが5乃至30重量%、
    テトラフルオロメタンが5乃至40重量%、メタンが0.5
    乃至20重量%としたことを特徴とする請求項1記載の冷
    媒組成物。
  3. 【請求項3】 アルゴンを追加したことを特徴とする請
    求項1記載の冷媒組成物。
  4. 【請求項4】 上記冷媒組成物の組成をオクタフルオロ
    シクロブタンが30乃至80重量%、ジフルオロメタンが1
    乃至20重量%、トリフルオロメタンが5乃至30重量%、
    テトラフルオロメタンが5乃至40重量%、メタンが0.5
    乃至20重量%、アルゴンが0.5 乃至15重量%としたこと
    を特徴とする請求項3記載の冷媒組成物。
  5. 【請求項5】 上記請求項1、2、3又は4記載の冷媒
    組成物から成る混合冷媒を封入してなり、この混合冷媒
    を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された高温高圧
    の混合冷媒を冷却する凝縮器と、この冷却された混合冷
    媒を主として高沸点液冷媒と残留ガス冷媒とに分離する
    気液分離器とこの気液分離器で分離された液冷媒を減圧
    する絞りとこの絞りによって減圧された液冷媒を帰還ガ
    ス冷媒及び上記気液分離器で分離された残留ガス冷媒と
    の間で熱交換させて冷却する中間熱交換器とからなり、
    高沸点冷媒から順次低沸点冷媒を分離して冷却する複数
    段の冷却手段と、最終段の冷却手段で冷却された低沸点
    液冷媒を減圧した後、蒸発させる冷却器を具備すること
    を特徴とする冷凍装置。
JP26436694A 1994-10-05 1994-10-05 冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置 Expired - Fee Related JP3327705B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26436694A JP3327705B2 (ja) 1994-10-05 1994-10-05 冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26436694A JP3327705B2 (ja) 1994-10-05 1994-10-05 冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08105660A JPH08105660A (ja) 1996-04-23
JP3327705B2 true JP3327705B2 (ja) 2002-09-24

Family

ID=17402161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26436694A Expired - Fee Related JP3327705B2 (ja) 1994-10-05 1994-10-05 冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3327705B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100337791B1 (ko) * 2000-10-05 2002-05-22 박희준 극저온 냉동시스템

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08105660A (ja) 1996-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10731898B2 (en) Binary refrigerating apparatus
Didion et al. Role of refrigerant mixtures as alternatives to CFCs
US5265443A (en) Refrigerating unit
EP0615538B1 (en) Refrigerant compositions and processes for using same
US5702632A (en) Non-CFC refrigerant mixture
KR100652080B1 (ko) 냉동 장치
US5351499A (en) Refrigerant composition and binary refrigeration system using it
US6631625B1 (en) Non-HCFC refrigerant mixture for an ultra-low temperature refrigeration system
JP4651255B2 (ja) 冷媒組成物およびそれを用いた冷凍回路
US20040124394A1 (en) Non-HCFC refrigerant mixture for an ultra-low temperature refrigeration system
JP3327705B2 (ja) 冷媒組成物及びこれを用いた冷凍装置
JPH08165465A (ja) 冷媒組成物及び冷凍装置
JP3863831B2 (ja) 冷媒組成物およびこの冷媒組成物を用いた冷凍回路
JP3448377B2 (ja) 非共沸冷媒混合物を用いた冷凍装置
JPH08233386A (ja) 熱交換器
JP2562723B2 (ja) 冷媒組成物及び冷凍装置
KR20250026109A (ko) 혼합 냉매 조성물 및 이를 포함하는 히트 펌프
JPH08170075A (ja) 作動流体
JP2014196869A (ja) 二元冷凍装置
JPH0737609B2 (ja) 冷媒組成物
WO2005049758A2 (en) Non-cfc refrigerant mixture for an ultra-low temperature refrigeration system
JPH0418486A (ja) 冷媒組成物
MXPA99011873A (en) Method to provide refrigerate

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020604

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees