(57)【要約】【課題】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無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。本発明は、このような冷媒組成物及びそれを用いた冷凍回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の冷媒組成物は、Ｒ２４５ｆａ（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）と、Ｒ１２５（ＣＨＦ２ＣＦ３）と、Ｒ５０８Ａ（Ｒ２３／Ｒ１１６：３９／６１）と、Ｒ１４（テトラフルオロメタン：ＣＦ４）とから成るので、この冷媒組成物がオゾン層を破壊する危険性はなく、しかも、冷媒組成物が漏れた際にも不燃性のため、燃焼の危険を防止できる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ２４５ｆａ（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）と、Ｒ１２５（ＣＨＦ２ＣＦ３）と、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ３）と、Ｒ１４（テトラフルオロメタン：ＣＦ４）とから成る冷媒組成物。
【請求項２】
Ｒ２４５ｆａ（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）と、Ｒ１２５（ＣＨＦ２ＣＦ３）と、Ｒ５０８Ａ（Ｒ２３／Ｒ１１６：３９／６１）またはＲ５０８Ｂ（Ｒ２３／Ｒ１１６：４６／５４）と、Ｒ１４（テトラフルオロメタン：ＣＦ４）とから成る冷媒組成物。
【請求項３】
前記Ｒ２４５ｆａが１７．４〜５０質量％、前記Ｒ１２５が１２〜２５質量％、前記Ｒ５０８Ａまたは前記Ｒ５０８Ｂが１３．２〜３６．４質量％、前記Ｒ１４が１３．２〜３６．４質量％であることを特徴とする請求項２の冷媒組成物。
【請求項４】
更にｎ−ペンタンを０．１〜１２質量％加えたことを特徴とする請求項１乃至３に記載の冷媒組成物。
【請求項５】
凝縮器、蒸発器及び圧縮機と、多段に設けた熱交換器及び気液分離器により構成される１元超低温システムである冷凍回路において、前記請求項１〜４のいずれかに記載の非共沸混合冷媒組成物を用いたことを特徴とする冷凍回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非共沸混合冷媒を用いる超低温冷凍装置に好適であり、且つ、オゾン層を破壊する危険性がない冷媒組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非共沸混合冷媒を用いる冷凍装置は、より沸点の高い冷媒の蒸発と最終段の蒸発器からの低温帰還冷媒によって、より沸点の低い冷媒を順次凝縮して行くことにより、最終段において最も沸点の低い冷媒を蒸発させて超低温を得ている。
【０００３】
この様な冷凍装置および冷媒組成物の一例を本件発明者は、特公平６−５５９４４号公報にて提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この冷媒は、ＨＣＦＣを用いているので、地球のオゾン層を破壊する恐れがある。
【０００５】
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無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】
そこで、本出願人は、特願２００１−５２６８８２号で、Ｒ６００（ｎ−ブタン：Ｈ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ３）と、Ｒ１２５（ＣＨＦ２ＣＦ３）と、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ３）と、Ｒ１４（テトラフルオロメタン：ＣＦ４）とから成る冷媒組成物を提案したが、この冷媒組成物は、可燃性のあるＲ６００を使用しているので、漏れた際に燃える恐れがあり、なるべく可燃性のものは使用したくない。
【０００７】
本発明は、漏れた際に燃えにくく、且つ、オゾン層をを破壊する危険性が無い冷媒組成物及びこの冷媒組成物を用いた冷凍回路を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷媒組成物は、Ｒ２４５ｆａ（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）と、Ｒ１２５（ＣＨＦ２ＣＦ３）と、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ３）と、Ｒ１４（テトラフルオロメタン：ＣＦ４）とから成るものである。
【０００９】
また、本発明の冷媒組成物は、Ｒ２４５ｆａ（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）と、Ｒ１２５（ＣＨＦ２ＣＦ３）と、Ｒ５０８Ａ（Ｒ２３／Ｒ１１６：３９／６１）またはＲ５０８Ｂ（Ｒ２３／Ｒ１１６：４６／５４）と、Ｒ１４（テトラフルオロメタン：ＣＦ４）とから成るものである。
【００１０】
また、本発明の冷媒組成物は、前記Ｒ２４５ｆａ（ＣＦ３ＣＨ２ＣＨＦ２）が１７．４〜５０質量％、前記Ｒ１２５が１２〜２５質量％、前記Ｒ５０８Ａ（Ｒ２３／Ｒ１１６：３９／６１）または前記Ｒ５０８Ｂが１３．２〜３６．４質量％、前記Ｒ１４が１３．２〜３６．４質量％の割合で混合させたものである。
【００１１】
更に、本願発明の冷媒組成物は、更にｎ−ペンタンを０．１〜１２質量％加えたものである。
【００１２】
また、本発明は、凝縮器、蒸発器及び圧縮機と、多段に設けた熱交換器及び気液分離器により実質的に構成される１元超低温システムである冷凍回路において、上述のいずれかに記載の非共沸混合冷媒組成物を用いたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態を説明する。
【００１４】
図１は不燃性のＲ２４５ｆａ、Ｒ１２５、Ｒ５０８Ａ及びＲ１４から成る非共沸混合冷媒を用いた冷媒回路を示している。
【００１５】
圧縮機（１）の吐出側配管（２）は、凝縮器（３）を通過し、フレームパイプ（２０）を通り圧縮機（１）のオイルクーラー（４）に接続される。
【００１６】
オイルクーラー（４）を出た配管は、再び凝縮器（３）を通過して第１の気液分離器（５）に接続されている。
【００１７】
この第１の気液分離器（５）から出た液相配管（６）は、第１のキャピラリチューブ（７）に接続される。
【００１８】
この第１のキャピラリチューブ（７）は、第１の中間熱交換器（８）に接続される。
【００１９】
第１の気液分離器（５）から出た気相配管（９）は、第１の中間熱交換器（８）中を通過して第２の気液分離器（１０）に接続されている。
【００２０】
第２の気液分離器（１０）から出た液相配管（１１）は、第２のキャピラリチューブ（１２）に接続され、第２のキャピラリチューブ（１２）は第２の中間熱交換器（１３）に接続される。
【００２１】
第２の気液分離器（１０）から出た気相配管（１４）は、第２の中間熱交換器（１３）及び第３の中間熱交換器（１５）中を順次通過して第３のキャピラリチューブ（１６）に接続される。
【００２２】
第３のキャピラリチューブ（１６）は、蒸発器（１７）に接続される。
【００２３】
蒸発器（１７）から出た配管（１８）は、第３の中間熱交換器（１５）に接続され、第３の中間熱交換器は第２の中間熱交換器（１３）に接続されると共に、第２の中間熱交換器（１３）は第１の中間熱交換器（８）に順次接続され、第１の中間熱交換器（８）は圧縮機（１）の吸込側配管（１９）に接続される。
【００２４】
この冷媒回路内には、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ１２５、Ｒ５０８Ａ及びＲ１４から成る非共沸混合冷媒が充填される。尚、５０８Ａの代わりに５０８Ｂを用いても良いと考えられる。
【００２５】
各冷媒の沸点は大気圧において、Ｒ２４５ｆａが１４．９℃、Ｒ１２５が−４８．５７℃、Ｒ５０８Ａが−８５．７℃、Ｒ１４が−１２７．８５℃である。
【００２６】
また、実施例で使用する各冷媒の組成は、図２に示すように、ｎ−ペンタンを添加していない状態での割合で、Ｒ２４５ｆａが３７．４質量％、Ｒ１２５が２１．６質量％、Ｒ５０８Ａが１９．８質量％、Ｒ１４が２１．２質量％とした。そして、更にｎ−ペンタン５．８質量％を添加して、使用する冷媒組成物とした。
【００２７】
次に動作を説明する。
【００２８】
圧縮機（１）から吐出された高温高圧のガス状混合冷媒は、凝縮器（３）に流入して放熱し、オリルクーラー（４）で圧縮機（１）の潤滑オイルを冷却して、再び凝縮器（３）で放熱し、その内のＲ２４５ｆａ及びＲ１２５の大部分は液化して第１の気液分離器（５）に入る。
【００２９】
そこで液状のＲ２４５ｆａとＲ１２５は液相配管（６）へ、また、未だ気体のＲ１２５の残りとＲ５０８Ａ及びＲ１４は気相配管（９）へと分離される。
【００３０】
液相配管（６）に流入したＲ２４５ｆａとＲ１２５は第１のキャピラリチューブ（７）にて減圧されて第１の中間熱交換器（８）に流入し、そこで蒸発する。
【００３１】
第１の中間熱交換器（８）には、蒸発器（１７）からの帰還冷媒が流入しているので、その温度は−５．７℃程になっている。
【００３２】
一方、気相配管（９）に流入したＲ１２５、Ｒ５０８Ａ及びＲ１４の中のＲ１２５及びＲ５０８Ａの一部分は第２の中間熱交換器（８）内を通過する過程で、そこで蒸発するＲ２４５ｆａとＲ１２５及び蒸発器（１７）からの帰還冷媒により冷却されて凝縮液化して第２の気液分離器（１０）に入る。
【００３３】
そこで液状のＲ１２５とＲ５０８Ａは液相配管（１１）へ、また、未だ気体のＲ５０８Ａの残りとＲ１４は気相配管（１４）へと分離される。
【００３４】
液相配管（１１）に流入したＲ１２５とＲ５０８Ａは第２のキャピラリチューブ（１２）にて減圧されて第２の中間熱交換器（１３）に流入し、そこで蒸発する。第２の中間熱交換器（１３）には蒸発器（１７）からの帰還冷媒が流入しているので、その温度は−３４．４℃程になっている。
【００３５】
他方、気相配管（１４）に流入したＲ５０８Ａ及びＲ１４Ｒの中のＲ５０８Ａは第２の中間熱交換器（１３）内を通過する過程で、そこで蒸発するＲ１２５とＲ５０８Ａ及び蒸発器（１７）からの帰還冷媒により冷却されて凝縮液化し、次に第３の中間熱交換器（１５）を通過する。
【００３６】
ここで、第３の中間熱交換器（１５）は、蒸発器（１７）を出てすぐの冷媒が流入しており、温度は−５５．２℃程になっている。
【００３７】
従って、気相配管（１４）を流れるＲ１４もここで凝縮し、これら液化したＲ５０８Ａ及びＲ１４は第３のキャピラリチューブ（１６）で減圧されて蒸発器（１７）に流入し、そこで蒸発して周囲を冷却する。
【００３８】
この時蒸発器（１７）の温度は平均で−９２．７℃程の超低温になった。この蒸発器（１７）を例えば冷凍庫の庫内の冷却に用いることにより庫内を−９１．５℃程に冷却できた。
【００３９】
蒸発器（１７）を出た冷媒は、各中間熱交換器（１５），（１３），（８）に次々に流入してそこで蒸発する冷媒を合流して吸込配管（１９）より圧縮機（１）に帰還する。
【００４０】
冷媒回路中を循環する圧縮機（１）のオイルは、Ｒ２４５ｆａに溶け込んだ状態で圧縮機（１）に戻される。
【００４１】
又、Ｒ２４５ｆａは、圧縮機（１）の吐出温度を下げる役割も果たしている。
【００４２】
この冷凍回路の性能を図２に示す。
【００４３】
これら各冷媒の組成は、実施例に限られるものではない。即ち、使用割合は、実験によりＲ２４５ｆａが１７．４〜５０質量％、Ｒ１２５が１２〜２５質量％、Ｒ５０８ＡまたはＲ５０８Ｂが１３．２〜３６．４質量％、Ｒ１４が１３．２〜３６．４質量％の範囲内で混合することにより（図３参照）蒸発器（１７）において−９０℃以下の超低温が得られることが確かめられた。
【００４４】
更に、この冷媒において、０．１〜１２質量％のｎ−ペンタンを添加することにより、一層オイル戻りが良くなることも確認された。
【００４５】
尚、上記混合冷媒において、Ｒ５０８ＡからＲ１１６を取り除いたＲ２３（トリフルオロメタン、ＣＨＦ３、沸点−８２．１℃）を使用しても同様の超低温は得られる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、冷媒がオゾン層を破壊する危険性はなく、しかも、冷媒組成物が漏れた際にも不燃性のため、燃焼の危険を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するための冷媒回路の図である。
【図２】この実施態様の性能を説明するための図である。
【図３】この冷媒組成物の使用割合を説明するための図である。
【符号の説明】
１　　　圧縮機
５　　　第１の気液分離器
１０　　第２の気液分離器
７　　　第１のキャピラリチューブ
１２　　第２のキャピラリチューブ
１６　　第３のキャピラリチューブ
８　　　第１の中間熱交換器
１３　　第２の中間熱交換器
１５　　第３の中間熱交換器
１７　　蒸発器
【図１】
2004116945.tif 000003
【図２】
2004116945.tif 000004
【図３】
2004116945.tif 000005