冷凍装置
【課題】フロン規制の対象冷媒を使用することなく、オイルキャリアの役割を果たす冷媒を使用すると共に、−１５０℃という超低温を実現できる冷凍装置を提供する。
【解決手段】本発明は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路１を構成する高温側冷媒回路２と低温側冷媒回路３とからなり、高温側冷媒回路２の蒸発器１４と低温側冷媒回路３の凝縮器２３とでカスケードコンデンサ２５を構成した冷凍装置において、低温側冷媒回路３に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒を封入した。
【解決手段】本発明は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路１を構成する高温側冷媒回路２と低温側冷媒回路３とからなり、高温側冷媒回路２の蒸発器１４と低温側冷媒回路３の凝縮器２３とでカスケードコンデンサ２５を構成した冷凍装置において、低温側冷媒回路３に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒を封入した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立した二系統の冷媒回路を構成し、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成する所謂二次元冷凍方式の冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の所謂二次元冷凍方式の冷凍装置には、高温側と低温側の冷媒回路をそれぞれ独立した二系統の冷媒閉回路にて構成し、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成し、高温側冷媒回路の冷媒の蒸発によって低温側冷媒回路の冷媒を凝縮するものがある（例えば、特許文献１に示す。）。これによって、低温側冷媒回路にはより低い沸点（蒸発温度）の冷媒を用いることができるので、低温側冷媒回路の蒸発器によって極めて低い温度を得ることが可能となる。
【０００３】
係る二次元冷凍方式では低温側冷媒回路の蒸発器において通常−８０℃程度の低温を得るものであるが、より低い温度例えば−１５０℃という温度を得るためには、冷媒回路構成に改良を加えたり、封入冷媒組成に種々の工夫をする必要がある。
【０００４】
本件出願人は特許文献２において、上述した後者の方法、即ち、封入冷媒組成を工夫する方法にて−１５０℃という超低温を実現した。具体的には、高温側冷媒回路にＲ２２（クロロジフルオロメタン：ＣＨＣｌＦ2）、Ｒ１４２ｂ（１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン：ＣＨ3ＣＣｌＦ2）及びＲ２１（ジクロロフルオロメタン：ＣＨＣｌ2Ｆ）を封入し、低温側冷媒回路にＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ3）、Ｒ１４（四弗化炭素：ＣＦ4）、Ｒ５０（メタン：ＣＨ4）及びＲ７４０（アルゴン：Ａｒ）からなる混合冷媒を封入したものである。
【特許文献１】実公昭５８−２３１０１号公報
【特許文献２】特許第３２０８１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記の構成によると、Ｒ２１、Ｒ２２といった所謂ＨＣＦＣに属する冷媒は、オゾン層を破壊する原因とされる塩素原子が含まれているため、フロン規制の対象冷媒とされている。このため、オゾン層を破壊する危険性が無く、且つ従来からの冷凍回路を変更することなくその性能を維持できる代替可能な冷媒組成物の開発が要望されている。
【０００６】
しかしながら、従来用いられていたＲ２１は、オイル（アルキルベンゼン）との相溶性が高いことから、オイルキャリアとしてオイルを圧縮機に戻す役割を果たしている。これにより、圧縮機の潤滑不良やロックを防止していたが、上述したようにＲ２１は、塩素を含む冷媒であるため、オイルキャリア能力が高いもので代替する必要がある。
【０００７】
本発明は係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、フロン規制の対象冷媒を使用することなく、オイルキャリアの役割を果たす冷媒を使用すると共に、−１５０℃という超低温を実現できる冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路と低温側冷媒回路とからなり、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成した冷凍装置において、低温側冷媒回路に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、上記発明において、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％以上としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、上記各発明において、非共沸混合冷媒の総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を５〜２４重量％、Ｒ４０４Ａを１３〜２８重量％、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ２３、又はＲ５０８Ｂを２１〜３７重量％、Ｒ１４とＲ５０を合わせた総重量を２５〜４３重量％、Ｒ７４０を４〜１０重量％としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、上記各発明において、ｎ−ペンタンを０．５〜２重量％加えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、上記各発明において、高温側冷媒回路に、Ｒ４０７ＤあるいはＲ４０４Ａとｎ−ペンタンからなる非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フロン規制対象冷媒を使用することなく、各冷媒の蒸発温度の差を利用して複数の熱交換器で未だ気相状態である冷媒を順次凝縮させ、最終段の蒸発器において−１５０℃という超低温を実現することができるようになる。これにより、冷媒組成の変更に伴う従来からの冷凍回路を変更することなく、その性能を維持することができると共に、オゾン層の破壊という環境問題に対処することができるようになる。また、本発明の冷媒組成により−１５０℃という超低温を実現することができることから、生体や検体の長期保存をより安定化させることができ、信頼度の向上を図ることができる。
【００１４】
特に、本発明によれば、沸点が高く（＋８．９℃）、オイル（アルキルベンゼン、鉱物油）との相溶性が高い従来のＲ２１（ジクロロフルオロメタン）の代替として沸点が高くオイルとの相溶性が高いＲ６００（−０．５℃）を含むＲ２４５ｆａ（沸点：＋１５．３℃）とＲ６００との混合冷媒を封入することにより、冷媒回路に吐出されたオイルをその中に溶け込ませた状態で圧縮機に帰還させることができる。これにより、圧縮機の循環不良を防止することができると共に、液状態のまま圧縮機へ帰還するＲ６００及びＲ２４５ｆａを圧縮機内で蒸発させることができ、圧縮機の温度を低下させることができる。
【００１５】
また、本発明では、単独で用いると可燃性を有するＲ６００（ｎ−ブタン）を請求項２の発明のように、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％以上とすることで、不燃性とすることができ、漏れた際に燃える不都合を回避することができ、安全面においても信頼度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に図面を参照して本発明の実施例を詳述する。図１は本発明の冷凍装置の冷媒回路１を示している。冷媒回路１はそれぞれ独立した第１の冷媒回路としての高温側冷媒回路２と第２の冷媒回路としての低温側冷媒回路３とから構成されている。
【００１７】
高温側冷媒回路２は、電動圧縮機４と、補助凝縮器５と、露付き防止パイプ６と、凝縮器８と、乾燥器１２と、減圧器１３と、蒸発器１４と、アキュームレータ１５とから構成される。電動圧縮機４は、一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、当該電動圧縮機４の吐出側配管４Ｄには補助凝縮器５が接続される。この補助凝縮器５は、当該冷凍装置１が搭載される図示しない冷凍庫の貯蔵室開口縁を加熱する露付き防止パイプ６に接続される。また、この露付き防止パイプ６は、電動圧縮機４のオイルクーラー７に接続された後、凝縮器８に接続される。尚、当該凝縮器８は、凝縮器用送風機９により冷却される。そして、凝縮器８の出口側冷媒配管は、乾燥器１２及び減圧器１３を順次介して蒸発器を構成する蒸発器部分としての蒸発器１４に接続される。蒸発器１４の出口側冷媒配管には、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ１５が接続され、当該アキュームレータ１５を出た冷媒配管は、電動圧縮機４の吸入側配管４Ｓに接続される。
【００１８】
高温側冷媒回路２には沸点の異なる非共沸冷媒として、Ｒ４０７Ｄとｎ−ペンタンとからなる冷媒が充填される。Ｒ４０７Ｄは、Ｒ３２（ジフルオロメタン：ＣＨ2Ｆ2）と、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ2ＣＦ3）と、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＣＨ2ＦＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ３２が１５重量％、Ｒ１２５が１５重量％、Ｒ１３４ａが７０重量％である。各冷媒の沸点は、Ｒ３２が−５１．７℃、Ｒ１２５が−４８．１℃、Ｒ１３４ａが−２６℃である。また、ｎ−ペンタンの沸点は、＋３６．１℃である。
【００１９】
電動圧縮機４から吐出された高温ガス状冷媒は、補助凝縮器５、露付き防止パイプ６、オイルクーラー７及び凝縮器８で凝縮されて放熱液化した後、乾燥器１２で含有する水分が除去され、減圧器１３にて減圧されて蒸発器１４に次々に流入して冷媒Ｒ３２、Ｒ１２５及びＲ１３４ａが蒸発し、気化熱を周囲から吸収して蒸発器１４を冷却し、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ１５を経て電動圧縮機４に帰還する。
【００２０】
このとき、電動圧縮機４の能力は例えば１．５ＨＰであり、運転中の蒸発器１４の最終到達温度は−２７℃乃至−３５℃になる。かかる低温下では冷媒中のｎ−ペンタンは沸点が＋３６．１℃であるので蒸発器１４では蒸発せず液状態のままであり、従って冷却には殆ど寄与しないが、電動圧縮機４の潤滑油や乾燥器１２で吸収しきれなかった混入水分をその中に溶け込ませた状態で電動圧縮機４に帰還せしめる機能と、その液冷媒の電動圧縮機４内での蒸発により、圧縮機４の温度を低減させる機能を奏する。
【００２１】
他方、低温側冷媒回路３は、電動圧縮機１０と、油分離器１８と、前記蒸発器１４内に挿入された高圧側配管としての凝縮パイプ２３と、第１の気液分離器２９と、第１の中間熱交換器３２と、第２の気液分離器３３と、乾燥器３５と、減圧器３６と、乾燥器３９と、減圧器４０と、第２の中間熱交換器４２と、第３の中間熱交換器４４と、乾燥器４５と、減圧器４６と、蒸発パイプ４７と、膨張タンク５１と減圧器５２とから構成される。
【００２２】
電動圧縮機１０は、前記電動圧縮機４と同様に一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、当該電動圧縮機１０の吐出側配管１０Ｄには油分離器１８が接続される。この油分離器１８は、電動圧縮機１０に戻る油戻し管１９が接続される。油分離器１８の出口側に接続された冷媒配管は、蒸発器１４内に挿入された高圧側配管としての前記凝縮パイプ２３に接続される。この凝縮パイプ２３は、蒸発器１４と共に、カスケードコンデンサ２５を構成している。
【００２３】
そして、凝縮パイプ２３の出口側に接続される吐出配管は乾燥器２８を介して第１の気液分離器２９に接続される。気液分離器２９により分離された気相は、気相配管３０を介して第１の中間熱交換器３２内を通過し、第２の気液分離器３３に流入する。気液分離器２９により分離された液相は、液相配管３４を介して乾燥器３５、減圧器３６を経て第１の中間熱交換器３２に流入する。
【００２４】
第２の気液分離器３３により分離された液相は、液相配管３８により、乾燥器３９を経た後減圧器４０を経て第２の中間熱交換器４２に流入する。第２の気液分離器３３により分離された気相は、気相配管４３を介して、第２の中間熱交換器４２内を通過し、第３の中間熱交換器４４内を通過し、更に乾燥器４５を経て減圧器４６に流入する。減圧器４６は、蒸発器としての蒸発パイプ４７に接続され、更に蒸発パイプ４７は第３の中間熱交換器４４に接続される。
【００２５】
第３の中間熱交換器４４は第２及び第１の中間熱交換器３３に次々に接続された後、電動圧縮機１０の吸入側配管１０Ｓに接続される。吸入側配管１０Ｓには更に電動圧縮機１０停止時に冷媒を貯溜する膨張タンク５１が減圧器５２を介して接続される。
【００２６】
低温側冷媒回路３には沸点の異なる６種類の混合冷媒として、Ｒ２４５ｆａと、Ｒ６００と、Ｒ４０４Ａと、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４と、Ｒ５０とを含む非共沸混合冷媒が封入される。Ｒ２４５ｆａは、１，１，１，−３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ3ＣＨ2ＣＨＦ2 ）であり、Ｒ６００はブタン（ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）である。Ｒ２４５ｆａの沸点は、＋１５．３℃、Ｒ６００の沸点は、−０．５℃である。そのため、これらを所定割合で混合することで、従来用いられていた沸点が＋８．９℃のＲ２１の代替として使用可能となる。
【００２７】
尚、Ｒ６００は、可燃性物質であるため、不燃性であるＲ２４５ｆａと所定割合、本実施例ではＲ２４５ｆａ／Ｒ６００：７０／３０の割合で混合することにより、不燃性として冷媒回路３に封入するものとする。尚、本実施例では、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％としているが、それ以上であれば不燃性となるため、それ以上であっても良いものとする。
【００２８】
当該Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が不燃性であることを示す実験結果を図２に示す。これによると、Ｒ２４５ｆａが７０重量％以上となることで、不燃域となることが分かる。また、これらＲ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒を液相部から充填した場合の組成変化は、最大で０．６％以内であるため、可燃域となる問題はない。
【００２９】
また、Ｒ４０４Ａは、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ2ＣＦ3）と、Ｒ１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン：ＣＨ3ＣＦ3）と、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＣＨ2ＦＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ１２５が４４重量％、Ｒ１４３ａが５２重量％、Ｒ１３４ａが４重量％である。当該混合冷媒の沸点は、−４６．５℃である。そのため、従来用いられていた沸点が−４０．８℃のＲ２２の代替として使用可能となる。
【００３０】
また、Ｒ５０８Ａは、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ3）と、Ｒ１１６（ヘキサフルオロエタン：ＣＦ3ＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ２３が３９重量％、Ｒ１１６が６１重量％である。当該混合冷媒の沸点は、−８５．７℃である。
【００３１】
また、Ｒ１４は、テトラフルオロメタン（四弗化炭素：ＣＦ4）であり、Ｒ５０は、メタン（ＣＨ4）、Ｒ７４０は、アルゴン（Ａｒ）である。これらの沸点は、Ｒ１４が−１２７．９℃、Ｒ５０が−１６１．５℃、Ｒ７４０が−１８５．７℃である。尚、Ｒ５０は酸素との結合にて爆発を生じる危険があるが、Ｒ１４と混合することによって爆発の危険は無くなる。従って、混合冷媒の漏洩事故が発生したとしても爆発は発生しない。
【００３２】
尚、これら上述した如き冷媒は、一旦、Ｒ２４５ｆａとＲ６００、及び、Ｒ１４とＲ５０を予め混合し、不燃化状態とした後、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒と、Ｒ４０４Ａと、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒と、Ｒ７４０とを予め混合した状態で、冷媒回路に封入される。若しくは、Ｒ２４５ｆａとＲ６００、次にＲ４０４Ａ、Ｒ５０８０Ａ、Ｒ１４とＲ５０、最後にＲ７４０と沸点の高い順に封入される。各冷媒の組成は、例えば、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が１３重量％、Ｒ４０４Ａが２０重量％、Ｒ５０８Ａが２７重量％、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒が３３重量％、Ｒ７４０が７重量％であるものとする。
【００３３】
次に低温側の冷媒の循環を説明する。電動圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス状混合冷媒は油分離器１８にて冷媒と混在している電動圧縮機１０の潤滑油の大部分を油戻し管１９にて電動圧縮機１０に戻し、冷媒自体はカスケードコンデンサ２５にて蒸発器１４より冷却されて混合冷媒中の沸点の高い一部の冷媒（Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ）を凝縮液化する。
【００３４】
凝縮パイプ２３を出た混合冷媒は乾燥器２８を経て第１の気液分離器２９に流入する。この時点では混合冷媒中のＲ１４とＲ５０とＲ７４０は沸点が極めて低いために未だ凝縮されておらずガス状態であり、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａの一部のみが凝縮液化されているため、Ｒ１４とＲ５０とＲ７４０は気相配管３０に、Ｒ２４５ｆａとＲ６００とＲ４０４ＡとＲ５０８Ａは液相配管３４へと分離される。
【００３５】
気相配管３０に流入した冷媒混合物は第１の中間熱交換器３２と熱交換して凝縮された後、第２の気液分離器３３に至る。ここで第１の中間熱交換器３２には蒸発パイプ４７より帰還してくる低温の冷媒が流入し、更に液相配管３４に流入した液冷媒が乾燥器３５を経て減圧器３６で減圧された後、第１の中間熱交換器３２に流入してそこで蒸発することにより、冷却に寄与するため、未凝縮のＲ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０、及びＲ５０８Ａの一部を冷却する結果、第１の中間熱交換器３２の中間温度は−５０．７℃程となっている。従って、気相配管３０を通過した混合冷媒中のＲ５０８Ａは完全に凝縮液化され、第２の気液分離器３３に分流される。Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０は更に沸点が低いために未だガス状態である。
【００３６】
第２の中間熱交換器４２では、第２の気液分離器３３で分流されたＲ５０８Ａが乾燥器３９で水分が除去され、減圧器４０で減圧された後、第２の中間熱交換器４２へ流入し、蒸発パイプ４７から帰還してくる低温の冷媒と共に気相配管４３中のＲ１４、Ｒ５０及びＲ７４０を冷却し、このうちで蒸発温度が最も高いＲ１４を凝縮させる。この結果、第２の中間熱交換器４２の中間温度は−７６．４℃となる。
【００３７】
この第２の中間熱交換器４２を通過する気相配管４３は、続いて第３の中間熱交換器４４を通過する。ここで、第３の中間熱交換器４４には蒸発器４７を出て直ぐの冷媒が帰還されており、実験によれば第３の中間熱交換器４４の中間温度が−１２１．４℃、入口付近の温度が−１５１．５℃とかなり低い温度に達する。
【００３８】
このため、第３の中間熱交換器４４では気相配管４３中のＲ５０及びＲ７４０の一部が凝縮器、これら液化したＲ１４、Ｒ５０及びＲ７４０の一部が減圧器４６で減圧された後、蒸発パイプ４７に流入し、そこで蒸発して周囲を冷却する。実験によれば、このとき、蒸発パイプ４７の温度は−１６０．３℃〜−１５７．３℃という超低温となった。
【００３９】
係る蒸発パイプ４７を例えば冷凍庫に設置して庫内の冷却に使用することにより−１５７．５℃の庫内温度を実現できる。
【００４０】
蒸発パイプ４７を出た冷媒は、第３の中間熱交換器４４、第２の中間熱交換器４２、第１の中間熱交換器３２に次々に流入し、各熱交換器で蒸発した冷媒と合流して吸入配管１０Ｓから電動圧縮機１０に帰還する。
【００４１】
電動圧縮機１０から冷媒に混入して吐出されるオイルは、大部分が油分離器１８により分離されて圧縮機１０に戻されているが、ミスト状となって冷媒と共に油分離器１８から吐出されてしまったものは、オイルとの相溶性の高いＲ６００に溶け込んだ状態で圧縮機１０に戻される。これにより、圧縮機１０の潤滑不良やロックを防止できる。また、Ｒ６００は液状態のまま圧縮機１０へ帰還してこの圧縮機１０内で蒸発されるので、圧縮機１０の吐出温度を低減できる。
【００４２】
尚、本実施例では、Ｒ４０４Ａ中に４重量％のｎ−ペンタン（非共沸冷媒の総重量に対して０．５〜２重量％の範囲）を添加しても良いものとする。当該ｎ−ペンタンは、Ｒ６００と同様にオイルとの相溶性が高いため、ミスト状となって冷媒と共に油分離器１８から吐出されたオイルを圧縮機１０に戻すことができる。
【００４３】
但し、装置によってはｎ−ペンタンが圧縮機に液として溜まったり、低温側冷媒回路３中に流れ出て冷却性能が逆に不安定となる場合がある。その場合にはｎ−ペンタンを混合しないこととする。かかる場合であっても、本実施例の混合冷媒には、オイルキャリアの役割を果たすＲ６００が混合されていることから、圧縮機１０を円滑に運転することができる。
【００４４】
尚、これらの各冷媒の組成は上述した実施例に限定されるものではなく、実験結果によれば、請求項３に記載の如く、非共沸混合冷媒の総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を５〜２４重量％、Ｒ４０４Ａを１３〜２８重量％、Ｒ５０８Ａを２１〜３７重量％、Ｒ１４とＲ５０を合わせた総重量を２５〜４３重量％、Ｒ７４０を４〜１０重量％の範囲で非共沸混合冷媒を組成すれば、蒸発パイプ４７において−１５０℃前後の超低温が得られる。
【００４５】
また、上記実施例における低温側冷媒回路３に封入される冷媒において、Ｒ５０８Ａに代えてＲ２３とＲ１１６との混合比率が異なるＲ５０８Ｂ（Ｒ２３／Ｒ１１６：４６／５４）又はＲ２３を封入しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒総重量％に対する２４５ｆａの重量％における不燃又は可燃状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 冷媒回路
２ 高温側冷媒回路
３ 低温側冷媒回路
４、１０ 電動圧縮機
２５ カスケードコンデンサ
２９ 第１の気液分離器
３２ 第１の中間熱交換器
３３ 第２の気液分離器
４２ 第２の中間熱交換器
４４ 第３の中間熱交換器
４７ 蒸発パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立した二系統の冷媒回路を構成し、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成する所謂二次元冷凍方式の冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の所謂二次元冷凍方式の冷凍装置には、高温側と低温側の冷媒回路をそれぞれ独立した二系統の冷媒閉回路にて構成し、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成し、高温側冷媒回路の冷媒の蒸発によって低温側冷媒回路の冷媒を凝縮するものがある（例えば、特許文献１に示す。）。これによって、低温側冷媒回路にはより低い沸点（蒸発温度）の冷媒を用いることができるので、低温側冷媒回路の蒸発器によって極めて低い温度を得ることが可能となる。
【０００３】
係る二次元冷凍方式では低温側冷媒回路の蒸発器において通常−８０℃程度の低温を得るものであるが、より低い温度例えば−１５０℃という温度を得るためには、冷媒回路構成に改良を加えたり、封入冷媒組成に種々の工夫をする必要がある。
【０００４】
本件出願人は特許文献２において、上述した後者の方法、即ち、封入冷媒組成を工夫する方法にて−１５０℃という超低温を実現した。具体的には、高温側冷媒回路にＲ２２（クロロジフルオロメタン：ＣＨＣｌＦ2）、Ｒ１４２ｂ（１−クロロ−１，１−ジフルオロエタン：ＣＨ3ＣＣｌＦ2）及びＲ２１（ジクロロフルオロメタン：ＣＨＣｌ2Ｆ）を封入し、低温側冷媒回路にＲ２１、Ｒ２２、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ3）、Ｒ１４（四弗化炭素：ＣＦ4）、Ｒ５０（メタン：ＣＨ4）及びＲ７４０（アルゴン：Ａｒ）からなる混合冷媒を封入したものである。
【特許文献１】実公昭５８−２３１０１号公報
【特許文献２】特許第３２０８１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記の構成によると、Ｒ２１、Ｒ２２といった所謂ＨＣＦＣに属する冷媒は、オゾン層を破壊する原因とされる塩素原子が含まれているため、フロン規制の対象冷媒とされている。このため、オゾン層を破壊する危険性が無く、且つ従来からの冷凍回路を変更することなくその性能を維持できる代替可能な冷媒組成物の開発が要望されている。
【０００６】
しかしながら、従来用いられていたＲ２１は、オイル（アルキルベンゼン）との相溶性が高いことから、オイルキャリアとしてオイルを圧縮機に戻す役割を果たしている。これにより、圧縮機の潤滑不良やロックを防止していたが、上述したようにＲ２１は、塩素を含む冷媒であるため、オイルキャリア能力が高いもので代替する必要がある。
【０００７】
本発明は係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、フロン規制の対象冷媒を使用することなく、オイルキャリアの役割を果たす冷媒を使用すると共に、−１５０℃という超低温を実現できる冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路と低温側冷媒回路とからなり、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成した冷凍装置において、低温側冷媒回路に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、上記発明において、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％以上としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、上記各発明において、非共沸混合冷媒の総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を５〜２４重量％、Ｒ４０４Ａを１３〜２８重量％、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ２３、又はＲ５０８Ｂを２１〜３７重量％、Ｒ１４とＲ５０を合わせた総重量を２５〜４３重量％、Ｒ７４０を４〜１０重量％としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、上記各発明において、ｎ−ペンタンを０．５〜２重量％加えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、上記各発明において、高温側冷媒回路に、Ｒ４０７ＤあるいはＲ４０４Ａとｎ−ペンタンからなる非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フロン規制対象冷媒を使用することなく、各冷媒の蒸発温度の差を利用して複数の熱交換器で未だ気相状態である冷媒を順次凝縮させ、最終段の蒸発器において−１５０℃という超低温を実現することができるようになる。これにより、冷媒組成の変更に伴う従来からの冷凍回路を変更することなく、その性能を維持することができると共に、オゾン層の破壊という環境問題に対処することができるようになる。また、本発明の冷媒組成により−１５０℃という超低温を実現することができることから、生体や検体の長期保存をより安定化させることができ、信頼度の向上を図ることができる。
【００１４】
特に、本発明によれば、沸点が高く（＋８．９℃）、オイル（アルキルベンゼン、鉱物油）との相溶性が高い従来のＲ２１（ジクロロフルオロメタン）の代替として沸点が高くオイルとの相溶性が高いＲ６００（−０．５℃）を含むＲ２４５ｆａ（沸点：＋１５．３℃）とＲ６００との混合冷媒を封入することにより、冷媒回路に吐出されたオイルをその中に溶け込ませた状態で圧縮機に帰還させることができる。これにより、圧縮機の循環不良を防止することができると共に、液状態のまま圧縮機へ帰還するＲ６００及びＲ２４５ｆａを圧縮機内で蒸発させることができ、圧縮機の温度を低下させることができる。
【００１５】
また、本発明では、単独で用いると可燃性を有するＲ６００（ｎ−ブタン）を請求項２の発明のように、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％以上とすることで、不燃性とすることができ、漏れた際に燃える不都合を回避することができ、安全面においても信頼度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に図面を参照して本発明の実施例を詳述する。図１は本発明の冷凍装置の冷媒回路１を示している。冷媒回路１はそれぞれ独立した第１の冷媒回路としての高温側冷媒回路２と第２の冷媒回路としての低温側冷媒回路３とから構成されている。
【００１７】
高温側冷媒回路２は、電動圧縮機４と、補助凝縮器５と、露付き防止パイプ６と、凝縮器８と、乾燥器１２と、減圧器１３と、蒸発器１４と、アキュームレータ１５とから構成される。電動圧縮機４は、一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、当該電動圧縮機４の吐出側配管４Ｄには補助凝縮器５が接続される。この補助凝縮器５は、当該冷凍装置１が搭載される図示しない冷凍庫の貯蔵室開口縁を加熱する露付き防止パイプ６に接続される。また、この露付き防止パイプ６は、電動圧縮機４のオイルクーラー７に接続された後、凝縮器８に接続される。尚、当該凝縮器８は、凝縮器用送風機９により冷却される。そして、凝縮器８の出口側冷媒配管は、乾燥器１２及び減圧器１３を順次介して蒸発器を構成する蒸発器部分としての蒸発器１４に接続される。蒸発器１４の出口側冷媒配管には、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ１５が接続され、当該アキュームレータ１５を出た冷媒配管は、電動圧縮機４の吸入側配管４Ｓに接続される。
【００１８】
高温側冷媒回路２には沸点の異なる非共沸冷媒として、Ｒ４０７Ｄとｎ−ペンタンとからなる冷媒が充填される。Ｒ４０７Ｄは、Ｒ３２（ジフルオロメタン：ＣＨ2Ｆ2）と、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ2ＣＦ3）と、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＣＨ2ＦＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ３２が１５重量％、Ｒ１２５が１５重量％、Ｒ１３４ａが７０重量％である。各冷媒の沸点は、Ｒ３２が−５１．７℃、Ｒ１２５が−４８．１℃、Ｒ１３４ａが−２６℃である。また、ｎ−ペンタンの沸点は、＋３６．１℃である。
【００１９】
電動圧縮機４から吐出された高温ガス状冷媒は、補助凝縮器５、露付き防止パイプ６、オイルクーラー７及び凝縮器８で凝縮されて放熱液化した後、乾燥器１２で含有する水分が除去され、減圧器１３にて減圧されて蒸発器１４に次々に流入して冷媒Ｒ３２、Ｒ１２５及びＲ１３４ａが蒸発し、気化熱を周囲から吸収して蒸発器１４を冷却し、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ１５を経て電動圧縮機４に帰還する。
【００２０】
このとき、電動圧縮機４の能力は例えば１．５ＨＰであり、運転中の蒸発器１４の最終到達温度は−２７℃乃至−３５℃になる。かかる低温下では冷媒中のｎ−ペンタンは沸点が＋３６．１℃であるので蒸発器１４では蒸発せず液状態のままであり、従って冷却には殆ど寄与しないが、電動圧縮機４の潤滑油や乾燥器１２で吸収しきれなかった混入水分をその中に溶け込ませた状態で電動圧縮機４に帰還せしめる機能と、その液冷媒の電動圧縮機４内での蒸発により、圧縮機４の温度を低減させる機能を奏する。
【００２１】
他方、低温側冷媒回路３は、電動圧縮機１０と、油分離器１８と、前記蒸発器１４内に挿入された高圧側配管としての凝縮パイプ２３と、第１の気液分離器２９と、第１の中間熱交換器３２と、第２の気液分離器３３と、乾燥器３５と、減圧器３６と、乾燥器３９と、減圧器４０と、第２の中間熱交換器４２と、第３の中間熱交換器４４と、乾燥器４５と、減圧器４６と、蒸発パイプ４７と、膨張タンク５１と減圧器５２とから構成される。
【００２２】
電動圧縮機１０は、前記電動圧縮機４と同様に一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、当該電動圧縮機１０の吐出側配管１０Ｄには油分離器１８が接続される。この油分離器１８は、電動圧縮機１０に戻る油戻し管１９が接続される。油分離器１８の出口側に接続された冷媒配管は、蒸発器１４内に挿入された高圧側配管としての前記凝縮パイプ２３に接続される。この凝縮パイプ２３は、蒸発器１４と共に、カスケードコンデンサ２５を構成している。
【００２３】
そして、凝縮パイプ２３の出口側に接続される吐出配管は乾燥器２８を介して第１の気液分離器２９に接続される。気液分離器２９により分離された気相は、気相配管３０を介して第１の中間熱交換器３２内を通過し、第２の気液分離器３３に流入する。気液分離器２９により分離された液相は、液相配管３４を介して乾燥器３５、減圧器３６を経て第１の中間熱交換器３２に流入する。
【００２４】
第２の気液分離器３３により分離された液相は、液相配管３８により、乾燥器３９を経た後減圧器４０を経て第２の中間熱交換器４２に流入する。第２の気液分離器３３により分離された気相は、気相配管４３を介して、第２の中間熱交換器４２内を通過し、第３の中間熱交換器４４内を通過し、更に乾燥器４５を経て減圧器４６に流入する。減圧器４６は、蒸発器としての蒸発パイプ４７に接続され、更に蒸発パイプ４７は第３の中間熱交換器４４に接続される。
【００２５】
第３の中間熱交換器４４は第２及び第１の中間熱交換器３３に次々に接続された後、電動圧縮機１０の吸入側配管１０Ｓに接続される。吸入側配管１０Ｓには更に電動圧縮機１０停止時に冷媒を貯溜する膨張タンク５１が減圧器５２を介して接続される。
【００２６】
低温側冷媒回路３には沸点の異なる６種類の混合冷媒として、Ｒ２４５ｆａと、Ｒ６００と、Ｒ４０４Ａと、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４と、Ｒ５０とを含む非共沸混合冷媒が封入される。Ｒ２４５ｆａは、１，１，１，−３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ3ＣＨ2ＣＨＦ2 ）であり、Ｒ６００はブタン（ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）である。Ｒ２４５ｆａの沸点は、＋１５．３℃、Ｒ６００の沸点は、−０．５℃である。そのため、これらを所定割合で混合することで、従来用いられていた沸点が＋８．９℃のＲ２１の代替として使用可能となる。
【００２７】
尚、Ｒ６００は、可燃性物質であるため、不燃性であるＲ２４５ｆａと所定割合、本実施例ではＲ２４５ｆａ／Ｒ６００：７０／３０の割合で混合することにより、不燃性として冷媒回路３に封入するものとする。尚、本実施例では、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％としているが、それ以上であれば不燃性となるため、それ以上であっても良いものとする。
【００２８】
当該Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が不燃性であることを示す実験結果を図２に示す。これによると、Ｒ２４５ｆａが７０重量％以上となることで、不燃域となることが分かる。また、これらＲ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒を液相部から充填した場合の組成変化は、最大で０．６％以内であるため、可燃域となる問題はない。
【００２９】
また、Ｒ４０４Ａは、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ2ＣＦ3）と、Ｒ１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン：ＣＨ3ＣＦ3）と、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＣＨ2ＦＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ１２５が４４重量％、Ｒ１４３ａが５２重量％、Ｒ１３４ａが４重量％である。当該混合冷媒の沸点は、−４６．５℃である。そのため、従来用いられていた沸点が−４０．８℃のＲ２２の代替として使用可能となる。
【００３０】
また、Ｒ５０８Ａは、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ3）と、Ｒ１１６（ヘキサフルオロエタン：ＣＦ3ＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ２３が３９重量％、Ｒ１１６が６１重量％である。当該混合冷媒の沸点は、−８５．７℃である。
【００３１】
また、Ｒ１４は、テトラフルオロメタン（四弗化炭素：ＣＦ4）であり、Ｒ５０は、メタン（ＣＨ4）、Ｒ７４０は、アルゴン（Ａｒ）である。これらの沸点は、Ｒ１４が−１２７．９℃、Ｒ５０が−１６１．５℃、Ｒ７４０が−１８５．７℃である。尚、Ｒ５０は酸素との結合にて爆発を生じる危険があるが、Ｒ１４と混合することによって爆発の危険は無くなる。従って、混合冷媒の漏洩事故が発生したとしても爆発は発生しない。
【００３２】
尚、これら上述した如き冷媒は、一旦、Ｒ２４５ｆａとＲ６００、及び、Ｒ１４とＲ５０を予め混合し、不燃化状態とした後、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒と、Ｒ４０４Ａと、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒と、Ｒ７４０とを予め混合した状態で、冷媒回路に封入される。若しくは、Ｒ２４５ｆａとＲ６００、次にＲ４０４Ａ、Ｒ５０８０Ａ、Ｒ１４とＲ５０、最後にＲ７４０と沸点の高い順に封入される。各冷媒の組成は、例えば、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が１３重量％、Ｒ４０４Ａが２０重量％、Ｒ５０８Ａが２７重量％、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒が３３重量％、Ｒ７４０が７重量％であるものとする。
【００３３】
次に低温側の冷媒の循環を説明する。電動圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス状混合冷媒は油分離器１８にて冷媒と混在している電動圧縮機１０の潤滑油の大部分を油戻し管１９にて電動圧縮機１０に戻し、冷媒自体はカスケードコンデンサ２５にて蒸発器１４より冷却されて混合冷媒中の沸点の高い一部の冷媒（Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ）を凝縮液化する。
【００３４】
凝縮パイプ２３を出た混合冷媒は乾燥器２８を経て第１の気液分離器２９に流入する。この時点では混合冷媒中のＲ１４とＲ５０とＲ７４０は沸点が極めて低いために未だ凝縮されておらずガス状態であり、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａの一部のみが凝縮液化されているため、Ｒ１４とＲ５０とＲ７４０は気相配管３０に、Ｒ２４５ｆａとＲ６００とＲ４０４ＡとＲ５０８Ａは液相配管３４へと分離される。
【００３５】
気相配管３０に流入した冷媒混合物は第１の中間熱交換器３２と熱交換して凝縮された後、第２の気液分離器３３に至る。ここで第１の中間熱交換器３２には蒸発パイプ４７より帰還してくる低温の冷媒が流入し、更に液相配管３４に流入した液冷媒が乾燥器３５を経て減圧器３６で減圧された後、第１の中間熱交換器３２に流入してそこで蒸発することにより、冷却に寄与するため、未凝縮のＲ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０、及びＲ５０８Ａの一部を冷却する結果、第１の中間熱交換器３２の中間温度は−５０．７℃程となっている。従って、気相配管３０を通過した混合冷媒中のＲ５０８Ａは完全に凝縮液化され、第２の気液分離器３３に分流される。Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０は更に沸点が低いために未だガス状態である。
【００３６】
第２の中間熱交換器４２では、第２の気液分離器３３で分流されたＲ５０８Ａが乾燥器３９で水分が除去され、減圧器４０で減圧された後、第２の中間熱交換器４２へ流入し、蒸発パイプ４７から帰還してくる低温の冷媒と共に気相配管４３中のＲ１４、Ｒ５０及びＲ７４０を冷却し、このうちで蒸発温度が最も高いＲ１４を凝縮させる。この結果、第２の中間熱交換器４２の中間温度は−７６．４℃となる。
【００３７】
この第２の中間熱交換器４２を通過する気相配管４３は、続いて第３の中間熱交換器４４を通過する。ここで、第３の中間熱交換器４４には蒸発器４７を出て直ぐの冷媒が帰還されており、実験によれば第３の中間熱交換器４４の中間温度が−１２１．４℃、入口付近の温度が−１５１．５℃とかなり低い温度に達する。
【００３８】
このため、第３の中間熱交換器４４では気相配管４３中のＲ５０及びＲ７４０の一部が凝縮器、これら液化したＲ１４、Ｒ５０及びＲ７４０の一部が減圧器４６で減圧された後、蒸発パイプ４７に流入し、そこで蒸発して周囲を冷却する。実験によれば、このとき、蒸発パイプ４７の温度は−１６０．３℃〜−１５７．３℃という超低温となった。
【００３９】
係る蒸発パイプ４７を例えば冷凍庫に設置して庫内の冷却に使用することにより−１５７．５℃の庫内温度を実現できる。
【００４０】
蒸発パイプ４７を出た冷媒は、第３の中間熱交換器４４、第２の中間熱交換器４２、第１の中間熱交換器３２に次々に流入し、各熱交換器で蒸発した冷媒と合流して吸入配管１０Ｓから電動圧縮機１０に帰還する。
【００４１】
電動圧縮機１０から冷媒に混入して吐出されるオイルは、大部分が油分離器１８により分離されて圧縮機１０に戻されているが、ミスト状となって冷媒と共に油分離器１８から吐出されてしまったものは、オイルとの相溶性の高いＲ６００に溶け込んだ状態で圧縮機１０に戻される。これにより、圧縮機１０の潤滑不良やロックを防止できる。また、Ｒ６００は液状態のまま圧縮機１０へ帰還してこの圧縮機１０内で蒸発されるので、圧縮機１０の吐出温度を低減できる。
【００４２】
尚、本実施例では、Ｒ４０４Ａ中に４重量％のｎ−ペンタン（非共沸冷媒の総重量に対して０．５〜２重量％の範囲）を添加しても良いものとする。当該ｎ−ペンタンは、Ｒ６００と同様にオイルとの相溶性が高いため、ミスト状となって冷媒と共に油分離器１８から吐出されたオイルを圧縮機１０に戻すことができる。
【００４３】
但し、装置によってはｎ−ペンタンが圧縮機に液として溜まったり、低温側冷媒回路３中に流れ出て冷却性能が逆に不安定となる場合がある。その場合にはｎ−ペンタンを混合しないこととする。かかる場合であっても、本実施例の混合冷媒には、オイルキャリアの役割を果たすＲ６００が混合されていることから、圧縮機１０を円滑に運転することができる。
【００４４】
尚、これらの各冷媒の組成は上述した実施例に限定されるものではなく、実験結果によれば、請求項３に記載の如く、非共沸混合冷媒の総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を５〜２４重量％、Ｒ４０４Ａを１３〜２８重量％、Ｒ５０８Ａを２１〜３７重量％、Ｒ１４とＲ５０を合わせた総重量を２５〜４３重量％、Ｒ７４０を４〜１０重量％の範囲で非共沸混合冷媒を組成すれば、蒸発パイプ４７において−１５０℃前後の超低温が得られる。
【００４５】
また、上記実施例における低温側冷媒回路３に封入される冷媒において、Ｒ５０８Ａに代えてＲ２３とＲ１１６との混合比率が異なるＲ５０８Ｂ（Ｒ２３／Ｒ１１６：４６／５４）又はＲ２３を封入しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例を示す冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒総重量％に対する２４５ｆａの重量％における不燃又は可燃状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 冷媒回路
２ 高温側冷媒回路
３ 低温側冷媒回路
４、１０ 電動圧縮機
２５ カスケードコンデンサ
２９ 第１の気液分離器
３２ 第１の中間熱交換器
３３ 第２の気液分離器
４２ 第２の中間熱交換器
４４ 第３の中間熱交換器
４７ 蒸発パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路と低温側冷媒回路とからなり、前記高温側冷媒回路の蒸発器と前記低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成した冷凍装置において、
前記低温側冷媒回路に、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、
を封入したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％以上としたことを特徴とする請求項１の冷凍装置。
【請求項３】
非共沸混合冷媒の総重量に対して、
Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を５〜２４重量％、
Ｒ４０４Ａを１３〜２８重量％、
Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ２３、又はＲ５０８Ｂを２１〜３７重量％、
Ｒ１４とＲ５０を合わせた総重量を２５〜４３重量％、
Ｒ７４０を４〜１０重量％、
としたことを特徴とする請求項１又は請求項２の冷凍装置。
【請求項４】
ｎ−ペンタンを０．５〜２重量％加えたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷凍装置。
【請求項５】
高温側冷媒回路に、Ｒ４０７ＤあるいはＲ４０４Ａとｎ−ペンタンからなる非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の冷凍装置。
【請求項１】
圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路と低温側冷媒回路とからなり、前記高温側冷媒回路の蒸発器と前記低温側冷媒回路の凝縮器とで熱交換器を構成した冷凍装置において、
前記低温側冷媒回路に、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ２３、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０を含む非共沸混合冷媒、
を封入したことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％以上としたことを特徴とする請求項１の冷凍装置。
【請求項３】
非共沸混合冷媒の総重量に対して、
Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を５〜２４重量％、
Ｒ４０４Ａを１３〜２８重量％、
Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ２３、又はＲ５０８Ｂを２１〜３７重量％、
Ｒ１４とＲ５０を合わせた総重量を２５〜４３重量％、
Ｒ７４０を４〜１０重量％、
としたことを特徴とする請求項１又は請求項２の冷凍装置。
【請求項４】
ｎ−ペンタンを０．５〜２重量％加えたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の冷凍装置。
【請求項５】
高温側冷媒回路に、Ｒ４０７ＤあるいはＲ４０４Ａとｎ−ペンタンからなる非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の冷凍装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１７０４８７（Ｐ２００６−１７０４８７Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６１０９３（Ｐ２００４−３６１０９３）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（３０２０１０４４８）三洋電機バイオメディカ株式会社 (14)
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（３０２０１０４４８）三洋電機バイオメディカ株式会社 (14)
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