(57)【要約】【課題】オゾン層を破壊する危険がなく、かつ−７０℃以下の超低温の冷却温度を得ることができ、冷凍装置に用いられる冷媒回路であって、冷媒回路を閉塞、損傷、破壊したりすることがない信頼性の高い冷媒回路の提供。【解決手段】圧縮機と放熱器と減圧装置と冷却器とを順次接続するとともに、内部に冷媒が封入される冷媒回路において、前記圧縮機として、電動要素と、この電動要素により駆動される低段圧縮要素および高段圧縮要素とを備え、前記低段圧縮要素により圧縮された冷媒を前記高段圧縮要素の吸入側に供給してさらに圧縮して吐出する２段圧縮式圧縮機を使用し、前記冷媒として、塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒を封入した冷媒回路により課題を解決できる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と放熱器と減圧装置と冷却器とを順次接続するとともに、内部に冷媒が封入される冷媒回路において、前記圧縮機として、電動要素と、この電動要素により駆動される低段圧縮要素および高段圧縮要素とを備え、前記低段圧縮要素により圧縮された冷媒を前記高段圧縮要素の吸入側に供給してさらに圧縮して吐出する２段圧縮式圧縮機を使用し、前記冷媒として、塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒を封入したことを特徴とする冷媒回路。
【請求項２】
前記冷媒が、トリフルオロメタン、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンとの混合物、Ｎ２　Ｏ、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒であることを特徴とする請求項１記載の冷媒回路。
【請求項３】
前記冷媒が、さらにテトラフルオロメタン、メタン、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒を含むことを特徴とする請求項２記載の冷媒回路。
【請求項４】
前記冷媒が、オイル戻り剤として適当な各種炭化水素から選ばれる少なくとも１種の炭化水素を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷媒回路。
【請求項５】
前記オイルが鉱物油、アルキルベンゼン油から選ばれる少なくとも１種のオイルであることを特徴とする請求項４記載の冷媒回路。
【請求項６】
前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒中のオイルを分離し、分離したオイルを前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給するオイルセパレータを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷媒回路。
【請求項７】
前記低段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を前記高段圧縮要素の吸入側に供給するとともに、液相成分を供給して前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒と熱交換して実質的に気化させるための熱交換装置を前記高段圧縮要素の吐出側のラインに設置し、前記熱交換装置で気化させた液相成分を前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒回路。
【請求項８】
前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を冷却器に供給して冷熱を発生させ、冷熱を発生した後の前記気相成分と前記分離した液相成分とを合流させて前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒回路。
【請求項９】
冷媒の圧力制御のためにキャピラリーチューブを使用したことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の冷媒回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷媒回路に関するものであり、さらに詳しくは冷凍装置に用いられるオゾン層を破壊する危険がなく、かつ−７０℃以下の超低温の冷却温度を得ることができる冷媒回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍装置の冷媒として用いられているものはジクロロジフルオロメタン（以下、Ｒ１２という）や共沸混合冷媒のＲ１２と１，１−ジフルオロエタン（以下、Ｒ１５２ａという）とからなるＲ５００が使用されており、Ｒ１２の沸点は大気圧で−２９．６５℃で、Ｒ５００の沸点は−３３．４５℃であり、冷却温度−１８℃前後の通常の冷凍装置には好適である。さらに、Ｒ１２は圧縮機の鉱物油系オイルやアルキルベンゼン系オイルなどのオイル（冷凍機油）との相溶性が良く、冷媒回路中のオイルを圧縮機まで引き戻す役割も果たしていた。
【０００３】
しかしながら、これらの冷媒は、その高いオゾン破壊の潜在性により、大気中に放出されて地球上空のオゾン層に到達すると、このオゾン層を破壊する。このオゾン層の破壊は冷媒中の塩素基（Ｃｌ）により引き起こされる。そこで、この塩素基を含まない、例えばＣＯ２　冷媒を使用し、低段圧縮要素により圧縮したＣＯ２　冷媒を高段圧縮要素の吸入側に供給してさらに圧縮して吐出する２段圧縮式圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−８２３６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、株細胞、ＤＮＡ、血液、骨髄細胞などの生体試料の化学的・物理的変化を抑えて長期にわたって保存するためには、氷結晶の成長速度が著しく衰え、酵素活性が完全に停止するといわれている約−８０℃以下の温度領域に置くことが必要といわれており、細胞を氷結晶をつくらずガラス質化して再結晶しないで長期保存するためには約−１３５℃以下の温度領域に置くことが必要といわれている。
ＣＯ２　冷媒を用いる２段圧縮式圧縮機を備えた従来の冷媒回路では、−５０℃程度以上の冷却温度であれば問題がないが、−７０℃以下の超低温の冷却温度が要求される場合はＣＯ２　冷媒が固化して、冷媒回路を閉塞、損傷、破壊する恐れがある。
冷却温度が比較的に高い冷媒回路と低温の冷却温度が得られる冷媒回路とを連結して−７０℃以下の冷却温度を得る２元冷凍方式があるが、２元冷凍方式は部品数が多くなり、装置が大型になり、電力消費が大きく、コストアップになるという問題がある。
【０００６】
この発明は上記の問題を解決するもので、冷凍装置に用いられるオゾン層を破壊する危険がなく、かつ−７０℃以下の超低温の冷却温度を得ることができる冷媒回路であって、冷媒回路を閉塞、損傷、破壊したりすることがない信頼性の高い冷媒回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の請求項１の冷媒回路は、圧縮機と放熱器と減圧装置と冷却器とを順次接続するとともに、内部に冷媒が封入される冷媒回路において、前記圧縮機として、電動要素と、この電動要素により駆動される低段圧縮要素および高段圧縮要素とを備え、前記低段圧縮要素により圧縮された冷媒を前記高段圧縮要素の吸入側に供給してさらに圧縮して吐出する２段圧縮式圧縮機を使用し、前記冷媒として、塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒を封入したことを特徴とする。
【０００８】
冷媒として塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒を用い、圧縮機として低段圧縮要素により圧縮された冷媒を前記高段圧縮要素の吸入側に供給してさらに圧縮して吐出する２段圧縮式圧縮機を使用した冷媒回路により、冷凍装置に用いられるオゾン層を破壊する危険がなく、かつ約−１８℃〜−７０℃程度以下の冷却温度を得ることができ、冷媒回路を閉塞、損傷、破壊したりすることがない信頼性の高い冷媒回路を提供でき、株細胞、ＤＮＡ、血液、骨髄細胞などの生体試料の化学的・物理的変化を抑えて長期にわたって保存するために使用できる。
【０００９】
本発明の請求項２の冷媒回路は、請求項１記載の冷媒回路において、前記冷媒が、トリフルオロメタン、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンとの混合物、Ｎ２　Ｏ、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒であることを特徴とする。
【００１０】
トリフルオロメタン（Ｒ−２３、沸点：−８２．４℃）、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンとの混合物［Ｒ−５０８Ａ、Ｒ−２３（３９質量％）／ヘキサフルオロエタン（Ｒ−１１６）（６１質量％）、沸点：−８５．７℃、Ｒ−５０８Ｂ、Ｒ−２３（４６質量％）／Ｒ−１１６（５４質量％）、沸点：−８６．９℃］、Ｎ２　Ｏ（Ｒ−７４４Ａ、沸点：−８８．５℃）、エタン（沸点：−８９℃）などの沸点が−８０℃以下の冷媒は化学的・物理的に安定で取り扱い性に優れる上、入手も容易である。
【００１１】
本発明の請求項３の冷媒回路は、請求項２記載の冷媒回路において、前記冷媒が、さらにテトラフルオロメタン、メタン、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒を含むことを特徴とする。
【００１２】
テトラフルオロメタン（Ｒ−１４、沸点：−１２８℃）、メタン（Ｒ−５０、沸点：−１６２℃）、エタンは化学的・物理的に安定で取り扱い性に優れる上、入手も容易であり、前記冷媒にさらにこれらから選ばれる少なくとも１種の冷媒を配合することにより、さらに低温の冷却温度を得ることができる。
【００１３】
本発明の請求項４の冷媒回路は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷媒回路において、前記冷媒が、オイル戻り剤として適当な各種炭化水素から選ばれる少なくとも１種の炭化水素を含むことを特徴とする。
【００１４】
エタン、プロパン（Ｒ−２９０、沸点：−４２．８℃）、ｎ−ブタン（Ｒ−６００、沸点：−５．６℃）、ｉｓｏ−ブタン（Ｒ−６００ａ、沸点：−１１．７℃）、ｎ−ペンタン（沸点：３６．１℃）などの各種炭化水素から選ばれる少なくとも１種の炭化水素をオイル戻り剤として前記冷媒に配合することによりオイルとの相溶性を改善して、圧縮機から吐出されたオイルを圧縮機に戻すことができるので、冷媒との相溶性の悪い鉱物油、ＨＡＢ油（ハードアルキルベンゼン油）などのアルキルベンゼン油などのオイルを使用しても、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時の分離冷媒の吸い上げなどから圧縮機の潤滑不良となるなどの問題がない。
【００１５】
本発明の請求項５の冷媒回路は、請求項４記載の冷媒回路において、前記オイルが鉱物油、アルキルベンゼン油から選ばれる少なくとも１種のオイルであることを特徴とする。
【００１６】
鉱物油、アルキルベンゼン油は化学的・物理的に安定で潤滑特性に優れるため従来から冷媒回路の冷凍機油として使用されてきたオイルであり、取り扱い性に優れ安価である。
【００１７】
本発明の請求項６の冷媒回路は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷媒回路において、前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒中のオイルを分離し、分離したオイルを前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給するオイルセパレータを設けたことを特徴とする。
【００１８】
オイル戻り剤を使用しても、あるいは使用しなくても、オイルセパレータを設けることにより、圧縮機から吐出されたオイルをより確実に圧縮機に戻すことができる。
【００１９】
本発明の請求項７の冷媒回路は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒回路において、前記低段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を前記高段圧縮要素の吸入側に供給するとともに、液相成分を供給して前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒と熱交換して実質的に気化させるための熱交換装置を前記高段圧縮要素の吐出側のラインに設置し、前記熱交換装置で気化させた液相成分を前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給することを特徴とする。
【００２０】
低段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を高段圧縮要素の吸入側に供給することにより、高段圧縮要素に液相成分が供給されることによる圧縮機の損傷、破壊などを防止でき、分離したオイル戻り剤などの液相成分を熱交換装置に供給して高段圧縮要素で圧縮された冷媒と熱交換して実質的に気化させて２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給するることにより、圧縮機の損傷、破壊などを防止できるとともに、冷媒回路の冷却器には前記気相成分のみが供給されるのでより低冷却温度を得ることができる。
【００２１】
本発明の請求項８の冷媒回路は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒回路において、前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を冷却器に供給して冷熱を発生させ、冷熱を発生した後の前記気相成分と前記分離した液相成分とを合流させて前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給することを特徴とする。
【００２２】
高段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を冷却器に供給することによりより低冷却温度を得ることができる。
【００２３】
本発明の請求項９の冷媒回路は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の冷媒回路において、冷媒の圧力制御のためにキャピラリーチューブを使用したことを特徴とする。
【００２４】
キャピラリーチューブは構造が簡単で安価である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
（本発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の冷媒回路の一実施例を示す説明図である。
図２は本発明で使用する２段圧縮式圧縮機の一実施例である回転式圧縮機の縦断面を示す説明図である。
本発明で使用する２段圧縮式圧縮機の形式は特に限定されず、具体的には、回転式圧縮機、レシプロ式圧縮機、振動式圧縮機、マルチベーン式回転式圧縮機、スクロール式圧縮機などを例示することができる。以下、図２に示す２段圧縮式回転式圧縮機の場合について説明する。
【００２６】
図２に示すように２段圧縮式の回転式圧縮機（ロータリ式圧縮機）１は、鉄などの金属からなる密閉容器２内の上部に設けられた電動要素３と、この電動要素３の下方に設けられ、電動要素３の回転軸４にて回転駆動される圧縮要素５とからなっている。前記密閉容器２は下部をオイル溜とし、上部に電動要素３に電力を供給するためのターミナル端子（配線は省略）６が取り付けられている。
２段圧縮式回転式圧縮機１の圧縮要素５は低段圧縮要素７および高段圧縮要素８を備え、低段圧縮要素７の吸入側（冷媒戻り側）９から吸入して圧縮した冷媒（塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒）を低段圧縮要素７の吐出側１０から吐出した後、図示しない放熱器などを経て高段圧縮要素８の吸入側１１に供給してさらに圧縮して吐出側１２から吐出するようになっている。
【００２７】
図１に示すように、本発明の冷媒回路Ａの２段圧縮式回転式圧縮機１の低段圧縮要素７の吸入側９から吸入して圧縮した冷媒は低段圧縮要素７の吐出側１０から吐出され、放熱器１３を経て冷媒が液化しない程度に冷却された後、高段圧縮要素８の吸入側１１に供給されてさらに高圧に圧縮されて吐出側１２から吐出され、オイルセパレータ１４で冷媒中のオイルが分離され、分離されたオイルは低段圧縮要素７の吸入側９（冷媒戻り側）に供給される。オイルセパレータ１４を経た冷媒は放熱器１５で冷却され、キャピラリーチューブ（または膨張弁）１６で圧力制御されたのち断熱膨張させて冷熱を発生させ、冷却器１７で例えば冷却装置内の空気と熱交換させると、−７０℃以下の冷却温度を得ることができる。その後、冷媒は分離されたオイルと合流して吸入側９（冷媒戻り側）に供給され、このようにして冷凍サイクルが形成される。
冷媒として塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒を用い、２段圧縮式回転式圧縮機１を使用した冷媒回路Ａにより、約−１８℃〜−７０℃以下の冷却温度を得ることができる。
【００２８】
図１に示した温度（℃）、圧力（ＭＰａ）は、冷媒としてトリフルオロメタンを使用し、オイルとしてＨＡＢ油を用いて運転した場合の冷媒回路Ａの各所の温度、圧力の例を示すものである。
【００２９】
（本発明の第２の実施の形態）
図３は本発明の他の冷媒回路を示す説明図である。
図３に示すように、本発明の冷媒回路Ｂは、２段圧縮式回転式圧縮機１の低段圧縮要素７で圧縮された冷媒を吐出側１０から吐出し、放熱器１３を経て冷媒を冷却した後、気液分離器１８で気液に分離し、分離した気相成分を高段圧縮要素８の吸入側１１に供給するとともに、分離した液相成分をキャピラリーチューブ１９で圧力調整した後、高段圧縮要素８の吐出側１２のラインに設置した熱交換装置２０に供給して、高段圧縮要素８で圧縮され高温になった冷媒と熱交換して実質的に気化させ、そして気化させた前記液相成分を、高段圧縮要素８から吐出された高温の冷媒を冷却するために冷却器１７を経て熱交換装置２０に供給された冷媒と合流させて、２段圧縮式回転圧縮機１の冷媒戻り側９に供給するようにした以外は図１に示した冷媒回路Ａと同様になっている。
【００３０】
低段圧縮要素７で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を高段圧縮要素８の吸入側１１に供給することにより、高段圧縮要素８に液相成分が供給されないので、２段圧縮式回転圧縮機１の損傷、破壊などを防止できる。また分離したオイル戻り剤などの液相成分を熱交換装置２０に供給して高段圧縮要素８で圧縮された冷媒と熱交換して実質的に気化させて２段圧縮式回転圧縮機１の冷媒戻り側９に供給するることにより、２段圧縮式回転圧縮機１の損傷、破壊などを防止できるとともに、冷媒回路Ｂの冷却器１７には前記気相成分のみが供給されるのでより低冷却温度を得ることができる。
【００３１】
図３に示した温度（℃）、圧力（ＭＰａ）は、冷媒としてトリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンの混合物（Ｒ−５０８Ａ）を使用し、オイル戻り剤としてプロパンを使用して冷媒に対して７質量％配合し、オイルとしてＨＡＢ油を用いて運転した場合の冷媒回路Ｂの各所の温度、圧力の例を示すものである。
【００３２】
（本発明の第３の実施の形態）
図４は本発明の他の冷媒回路を示す説明図である。
図４に示すように、本発明の冷媒回路Ｃは、高段圧縮要素８で高圧に圧縮されて吐出側１２から吐出され、オイルセパレータ１４で冷媒中のオイルが分離され、分離されたオイルは低段圧縮要素７の吸入側９（冷媒戻り側）に供給され、オイルセパレータ１４を経た冷媒は放熱器１５で冷却された後、気液分離器２２で気液に分離し、分離した気相成分を熱交換装置２３に供給して、冷却器１７を経た冷媒と熱交換して冷却し、キャピラリーチューブ（または膨張弁）１６で圧力制御したのち断熱膨張させて冷熱を発生させ、冷却器１７で例えば冷却装置内の空気と熱交換させると、−７０℃以下の冷却温度を得ることができる。一方、気液分離器２２で分離した液相成分はキャピラリーチューブ２４で圧力調整した後、熱交換装置２３に供給された冷却器１７を経た冷媒と合流されて、２段圧縮式回転圧縮機１の冷媒戻り側９に供給するようにした以外は図１に示した冷媒回路Ａと同様になっている。
高段圧縮要素８で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分をキャピラリーチューブ（または膨張弁）１６〜冷却器１７に供給することによりより低冷却温度を得ることができる。
【００３３】
図４に示した温度（℃）は、冷媒としてＮ２　Ｏ対してメタン２５質量％混合した混合物を使用し、オイル戻り剤としてｎ−ブタンを使用して冷媒に対して１０質量％配合し、オイルとして鉱物油を用いて運転した場合の冷媒回路Ｃの各所の温度の例を示すものである。
【００３４】
本発明の冷媒回路Ａ、ＢあるいはＣによればフル運転により−７０℃以下の冷却温度を得ることができるが、ＯＮ／ＯＦＦのＯＮの時間を短くした運転により例えば−１８℃の冷却温度を得ることもできる。
【００３５】
なお、従来の冷媒回路においては、通常、圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮器で凝縮させて液化し、液化した冷媒を蒸発器で蒸発させて冷熱を発生させているが、本発明の冷媒回路においては、冷媒の超臨界圧力下、超臨界温度下の条件で運転し、冷媒を凝縮液化することなく、超臨界状態にある冷媒を断熱膨張させて冷熱を発生させることも可能である。
【００３６】
本発明で用いる冷媒は、塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒であればよく特に限定されるものではない。具体的には、例えば、トリフルオロメタン、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンとの混合物、Ｎ２　Ｏ、エタンなどを挙げることができる。これらは２種以上混合して使用することもできる。
【００３７】
本発明で用いる冷媒にさらにテトラフルオロメタン、メタン、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒を配合することにより、さらに低温の冷却温度を得ることができる。本発明で用いる冷媒に対するテトラフルオロメタン、メタン、エタンなどの配合量は特に限定されるものではないが、２５〜４０質量％が好ましい。
【００３８】
本発明で用いるオイル戻り剤もオイルと相溶性が高い炭化水素類であればよく特に限定されるものではない。具体的には、例えば、エタン、プロパン、ｎ−ブタン、ｉｓｏ−ブタン、ｎ−ペンタンなどを挙げることができる。これらは２種以上混合して使用することもできる。
冷媒に対してオイル戻り剤の配合量は特に限定されないが、０．１〜１４質量％であることが好ましい。オイル戻り剤の配合量が０．１質量％未満ではオイル戻りの効果が得られない場合があり、１４質量％を超えると可燃性が大となるので好ましくない。
また、図１に示した冷媒回路Ａや図３に示した冷媒回路Ｂの場合は、オイル戻り剤の配合量は０．１〜６質量％であることが好ましく、図４に示した冷媒回路Ｃの場合は、オイル戻り剤の配合量は６〜１４質量％であることが好ましい。
【００３９】
本発明で用いるオイルは、天然物あるいは天然物由来のものでも合成品でもあるいはこれらの混合物あってもよく特に限定されない。通常潤滑油の基油として使用されているものであれば鉱油系、合成系を問わず使用できる。
【００４０】
鉱油系油としては、具体的には例えば、原油を常圧蒸留および減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処埋などを適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系などの油やノルマルパラフィンなどが使用できる。
【００４１】
また、合成系油としては、具体的には例えば、ポリα−オレフィン（ポリブテン、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマーなど）、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、二塩基酸エステル（ジトリデシルグルタレート、ジ−２−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−２−エチルヘキシルセバケートなど）、三塩基酸エステル（トリメリット酸エステルなど）、ポリオールエステル（トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネートなど）、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテルなどが使用できる。
【００４２】
なおこれらの鉱油系油や合成系油は単独で使用しても良く、またこれらの中から選ばれる２種以上のオイルを任意の混合割合で組み合わせて使用してもよい。これらのオイルにおいては、その各種性能をさらに高める目的で、さらに公知の添加剤、例えば、酸化防止剤、さび止め剤、腐食防止剤、流動点降下剤、消泡剤などを単独で、または数種類組み合わせた形で使用することもできる。
【００４３】
なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の請求項１の冷媒回路は、圧縮機と放熱器と減圧装置と冷却器とを順次接続するとともに、内部に冷媒が封入される冷媒回路において、前記圧縮機として、電動要素と、この電動要素により駆動される低段圧縮要素および高段圧縮要素とを備え、前記低段圧縮要素により圧縮された冷媒を前記高段圧縮要素の吸入側に供給してさらに圧縮して吐出する２段圧縮式圧縮機を使用し、前記冷媒として、塩素基を含まず、沸点が−８０℃以下の冷媒を封入したので、オゾン層を破壊する危険がなく、かつ約−１８℃〜−７０℃程度以下の冷却温度を得ることができ、冷媒回路を閉塞、損傷、破壊したりすることがない信頼性の高い冷媒回路を提供でき、株細胞、ＤＮＡ、血液、骨髄細胞などの生体試料の化学的・物理的変化を抑えて長期にわたって保存するためなどの目的に用いることができるという顕著な効果を奏する。
【００４５】
本発明の請求項２の冷媒回路は、請求項１記載の冷媒回路において、前記冷媒が、トリフルオロメタン、トリフルオロメタンとヘキサフルオロエタンとの混合物、Ｎ２　Ｏ、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒であるので、化学的・物理的に安定で取り扱い性に優れる上、入手も容易であるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００４６】
本発明の請求項３の冷媒回路は、請求項２記載の冷媒回路において、前記冷媒が、さらにテトラフルオロメタン、メタン、エタンから選ばれる少なくとも１種の冷媒を含むので、さらに低温の冷却温度を得ることができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００４７】
本発明の請求項４の冷媒回路は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷媒回路において、前記冷媒が、オイル戻り剤として適当な各種炭化水素から選ばれる少なくとも１種の炭化水素を含むので、オイルとの相溶性を改善して、圧縮機から吐出されたオイルを圧縮機に戻すことができ、冷媒との相溶性の悪い鉱物油、ＨＡＢ油（ハードアルキルベンゼン油）などのアルキルベンゼン油などのオイルを使用しても、圧縮機への油の戻りの悪化や寝込み起動時の分離冷媒の吸い上げなどから圧縮機の潤滑不良となるなどの問題がないというさらなる顕著な効果を奏する。
【００４８】
本発明の請求項５の冷媒回路は、請求項４記載の冷媒回路において、前記オイルが鉱物油、アルキルベンゼン油から選ばれる少なくとも１種のオイルであるので、化学的・物理的に安定で潤滑特性に優れ、取り扱い性に優れ安価であり、信頼性の高い冷媒回路を得ることができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００４９】
本発明の請求項６の冷媒回路は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷媒回路において、前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒中のオイルを分離し、分離したオイルを前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給するオイルセパレータを設けたので、圧縮機から吐出されたオイルをより確実に圧縮機に戻すことができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００５０】
本発明の請求項７の冷媒回路は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒回路において、前記低段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を前記高段圧縮要素の吸入側に供給するとともに、液相成分を供給して前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒と熱交換して実質的に気化させるための熱交換装置を前記高段圧縮要素の吐出側のラインに設置し、前記熱交換装置で気化させた液相成分を前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給するので、２段圧縮式圧縮機の損傷、破壊などを防止できるとともに、冷媒回路の冷却器には前記気相成分のみが供給されるのでより低冷却温度を得ることができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００５１】
本発明の請求項８の冷媒回路は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒回路において、前記高段圧縮要素で圧縮された冷媒を気液に分離し、分離した気相成分を冷却器に供給して冷熱を発生させ、冷熱を発生した後の前記気相成分と前記分離した液相成分とを合流させて前記２段圧縮式圧縮機の冷媒戻り側に供給するので、より低冷却温度を得ることができるというさらなる顕著な効果を奏する。
【００５２】
本発明の請求項９の冷媒回路は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の冷媒回路において、冷媒の圧力制御のために構造が簡単で安価なキャピラリーチューブを使用したので構成が簡単になり安価となるというさらなる顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷媒回路の一実施例を示す説明図である。
【図２】本発明で使用する２段圧縮式圧縮機の一実施例である回転式圧縮機の縦断面を示す説明図である。
【図３】本発明の他の冷媒回路を示す説明図である。
【図４】本発明の他の冷媒回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１　２段圧縮式回転式圧縮機（ロータリ式圧縮機）
２　密閉容器
３　電動要素
４　回転軸
５　圧縮要素
６　ターミナル端子
７　低段圧縮要素
８　高段圧縮要素
９　低段圧縮要素の吸入側（冷媒戻り側）
１０　低段圧縮要素の吐出側
１１　高段圧縮要素の吸入側
１２　高段圧縮要素の吐出側
１３、１５　放熱器
１４　オイルセパレータ
１６　キャピラリーチューブ（または膨張弁）
１７　冷却器
１８、２２　気液分離器
１９、２４　キャピラリーチューブ
２０、２３　熱交換装置
【図１】
2004125199.tif 000003
【図２】
2004125199.tif 000004
【図３】
2004125199.tif 000005
【図４】
2004125199.tif 000006