JPS5842224B2 - 混合冷媒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍機用の混合冷媒に関する。

冷凍機は種々の用途に用いられているが、その用途によ
り使用中の冷凍機の能力を大きくしたいことが多くある
。

一般に大型冷凍機で圧縮機を電動機よりベルトで駆動し
ている場合には、プーリーを交換して圧縮機の回転数を
増加せしめることによりそめ能力を大きくすることが可
能であり、実際にこのような処置をとることが多い。

しかし小型の冷凍機では最近は殆んどがモーターと圧縮
機が一体となった密閉式圧縮機が使用されており回転数
を変えることは不可能である。

また同じ大きさの冷凍機ではより低い沸点の冷媒を用い
た方がその冷凍能力が大きくなることはよく知られてい
ることで、フロン１２、フロン２２、フロン５０２等冷
媒を変えて使用されることもある。

しかし、この場合には冷凍能力の変化が大きく必要なモ
ーター出力が異なるため、密閉型圧縮機ではこの方法の
実施は困難であった。

本発明者らは冷凍機に伺ら手を加えることなく単に冷媒
の交換により冷凍能力を増大し得る交換用冷媒につき研
究した結果、クロロジフルオロメタン即ちフロン２２を
使用する冷凍機において、フロン２２とプロパンとの２
成分混合冷媒を用いることにより所要モーター出力を大
きく変化することなく冷凍能力を増大し得ること、更に
この様な混合冷媒を用いた冷凍機は従来の冷媒を用いた
冷凍機に比べて冷凍特性の点ですぐれた特徴を有してい
ることを見出し、この新規な知見に基き本発明を完成す
るに至った。

本発明は、クロロジフルオロメタンにプロパンを混合し
たことを特徴とする２成分混合冷媒に係り、混合冷媒中
のクロロジフルオロメタン（以下フロン２２という）に
対するプロパンの混合率（混合冷媒総重量に対するプロ
パンの含有重量を以て示す）を適宜選定することによＯ
フロン２２単独の場合よりも冷凍能力およびエネルギー
有効とができ、従って斯かる混合冷媒をフロン２２に代
えて用いることにより所要のモーター出力を余り大きく
変えることなく冷凍能力を大きくすることを可能ならし
めたものである。

次に実施例として冷水を製造する５馬力の水冷式練機（
密閉式）にフロン２２単独およびフロン２２とプロパン
との混合冷媒をそれぞ゛れ充填して運転した結果を以下
に示す。

なおこの試験は凝縮器および蒸発器への送入水量を田ｆ
一定とし同一冷凍機によって冷媒のみを変えて運転した
ものである。

第１表に上記試験における運転条件および冷媒の冷凍特
性を示す。

上記試験におけるフロン２２に対するプロパンの混合率
の変化による凝縮側圧力および上記冷凍機での冷凍能力
の変化およびエネルギー有効比（ＥＥＲ）の変化をそれ
ぞれ第１図、第２図および第３図に示す。

これらの図、表に示すように上記試験条件ではプロパン
の混合率が約３０重量饅になるまではその混合率が大き
くなるに従い凝縮側圧力は高くなり冷凍能力も増大する
。

しカル冷凍能力は冷媒循環量、その特性、蒸発器および
凝縮器などの性能に影響され、冷凍機の熱交換器の大き
さが一定であるため冷凍能力の増加率は小さくなる。

さらにプロパンの混合によりエネルギー有効比がフロン
２２単独の場合に比し大きくなることが認められ、これ
は本発明の混合冷媒の大きな特徴である。

通常異種冷媒を混合するとエネルギー有効比の値は各冷
媒単独の値の中間値となるのが通例である。

しかるに本発明の混合冷媒はフロン２２単独より冷凍機
油との相溶性、熱伝達率が大きくなることなどからエネ
ルギー有効比はプロパンの混合率が約２重量φという少
割合で顕著に増大することが認められ、プロパンの混合
率とともに徐々に増大して最高７係の上昇率にまで達す
る。

斯かる冷媒の交換のみにより冷凍能力およびエネルギー
有効比が同時に向上する効果は冷凍機運転上からも大き
な利益となる。

しかしながらこの特徴も冷凍機の熱交換器が同一であり
その余裕率も小さいためプロパンの混合率が約１０重量
係付近で極大を示しそれ以上の混合率においてはエネル
ギー有効比は次第に減少する。

すなわち混合率が約２０重量係以下ではエネルギー有効
比は比較的高い値に保持されるものの、混合率が約３０
重量俤の付近ではエネルギー有効比はフロン２２単独の
場合より低下する。

更に比較のためフロン２２、フロン１１５（クロロペン
タフルオロエタン）及びプロパンからなる第２表に記載
の組成の３成分混合冷媒を用い上記実施例と同様にして
運転した結果を第３表に示す。

上記の試験結果より、フロン２２／フロン１１５／プロ
パンの３成分混合冷媒は本発明のフロン２２／プロパン
２成分系に比してＥＥＲ及びＥＥＲ上昇率が低く、斯か
る系に於ては本発明に於ける如きプロパンの混合による
ＥＥＲ上昇効果は全く認められないことがわかる。

次に本発明の混合冷媒はプロパンを含有するためその含
有量により可燃ガスとなる。

第４図は日本火災学会誌「火災」２２〔１〕５５〜６０
（１９７２）に記載された米国鉱山局標準法によって調
べたフロン２２とプロパンとの混合ガスの爆発範囲を描
いたもので、縦軸と横軸はそれぞれフロン２２とプロパ
ンとの空気中濃度を示し、斜線をひいた部分が爆発領域
である。

したがって両者の濃度がこの領域内にあるとき混合ガス
は可燃性を有し、この領域外では燃焼しない。

第４図のグラフの原点から引いたこの領域との接線上の
交点Ａにおけるフロン２２とプロパンの濃度は容量がそ
れぞれ約１８優と３．２ ％であり、この場合フロン２
２とプロパンのみを対象としてプロパンの混合率を求め
ると約８．３重量係である。

このことはプロパン混合率を８．３重量係以下に保持す
る限り本発明の混合冷媒は燃焼せず非常に安全であると
いうことを示している。

しかし「空気中でｌＯ重量φ以下の濃度で燃焼するもの
」という高圧ガス取締法上の可燃ガスの定義に照し可燃
ガスにならずかつプロパンを最も多く含有する混合ガス
の組成を第４図上に求めると点Ｂ（フロン２２とプロパ
ンの濃度がそれぞれ７．８容量係と２．２容量饅）が求
められ、この点のプロパンの混合率は約１３重量φであ
る。

以上の事実から、本願の混合冷媒中のプロパン混合率は
、冷凍特性の増大という目的に対し２〜２０重量係の範
囲から選択することが必要であり、さらに安全性等を加
味すれば２〜１５重量係の範囲から選択することが好ま
しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は混合冷媒中のフロン２２とプロパン′との混合
比変化による凝縮側圧力変化を、第２図は該混合比変化
による冷凍能力変化を、第３図は該混合比変化によるエ
ネルギー有効比の変化を示す。 また第４図はフロン２２とプロパンとの混合ガスの爆発
領域を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロロジフルオロメタン及びプロパンのみからなり
   、クロロジフルオロメタンにプロパンを混合率２〜２０
   重量俤重量間で混合１．たことを特徴とする混合冷媒。 ２ プロパンの混合率が２〜１５重量幅の範囲であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の混合冷媒。