(57)【要約】【課題】混合冷媒を不燃性とすることで安全に取り扱うことが可能であり、且つ、簡素な冷凍装置にて庫内温度を−８５℃以下とする超低温を実現することを可能とする冷凍装置を提供する。【解決手段】本発明の冷凍装置Ｒは、圧縮機１４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と共に、蒸発した冷媒と凝縮された冷媒とを熱交換させる単一の冷媒回路１２から構成されたものであって、冷媒回路１２に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ２３、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ１１６、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、を封入した。【選択図】図４
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【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と共に、蒸発した冷媒と凝縮された冷媒とを熱交換させる単一の冷媒回路から構成された冷凍装置において、
前記冷媒回路に、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ２３、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ１１６、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、
Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４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】
非共沸混合冷媒の総重量に対して、
前記Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を４０重量％〜８０重量％、
前記Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを１５重量％〜４７重量％、
前記Ｒ１４を３重量％〜２０重量％、
としたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
非共沸混合冷媒の総重量に対して、
前記Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を４９重量％〜７０重量％、
前記Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを２１重量％〜４２重量％、
前記Ｒ１４を９重量％〜２０重量％、
としたことを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
非共沸混合冷媒の総重量に対して、
前記Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を６４重量％、
前記Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを２４重量％、
前記Ｒ１４を１２重量％、
としたことを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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単一の冷媒回路から構成された冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷蔵庫や冷凍機などに用いられる冷媒には、所謂フロンが広く用いられている。しかしながら、塩素を含む特定フロンは、大気層上層部のオゾンを破壊することから、また、多くのフロンは、温室効果ガスとして地球温暖化に影響を及ぼすことから、フロンは使用規制の対象となっている。そのため、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。
【０００３】
冷媒として使用するためには、ガスの気化・凝縮に際して組成や沸点などの物理的特性が変化せず、潤滑油として使用されるオイル（アルキルベンゼン）との相溶性が高いなどの特性が必要であるほか、目的とする庫内温度との関係で十分に低い沸点を有することと、室温環境下で円滑に作動するため臨界温度が高いことが求められる。そのため、単一成分の冷媒ガスでは、実現することは非常に困難となる。
【０００４】
そこで、従来より、２種類以上の成分によりなる混合冷媒として、沸点などの特性をその混合組成を選定することにより調整することが行われている。特に、庫内温度が−８０℃を越える超低温を実現可能とするためには、２種類以上の成分からなる非共沸系混合冷媒を用い、室温環境下で作動する凝縮器の能力では低沸点で臨界温度の低い成分の液化が困難となるため、成分冷媒ごとに他段階で凝縮させる多元方式などが採用されている。
【０００５】
しかしながら、多元方式による冷凍システムでは、構造が複雑化、大型化する問題があり、また、メンテナンスも困難となることから、ランニングコストの高騰を招く問題があった。
【０００６】
そこで、従来では、ブタン、エチレン及びＲ１４（四フッ化炭素：ＣＦ4）を含む非共沸系混合冷媒（特許文献１参照。）や、ブタン、エタン及びＲ１４を含む非共沸系混合冷媒（特許文献２参照。）が開発されている。これら非共沸系混合冷媒ガスは、沸点の高いブタンの常温における作動性により冷凍機における冷媒の取扱性を確保し、極めて沸点の低いエタンやエチレンによって超低温を実現させている。これにより、複雑な多元方式による冷凍システムを用いることなく庫内温度を−６０℃以下とすることを可能としている。
【特許文献１】特開２００３−１３０４９号公報
【特許文献２】特開２００３−１３０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した如き従来の非共沸系混合冷媒には、エチレンやエタンなどの可燃性ガスが用いられている。特に、庫内温度を−６０℃以下の超低温にて実現するためには、少なくともブタンとエタン又はエチレンによるエタン又はエチレンの混合比率が１０％以上でなければならず、非共沸系混合冷媒の状態で、可燃性の域を出ないものであった。そのため、可燃性の混合冷媒は、安全面において信頼性が悪く、取扱性が非常に悪いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、混合冷媒を不燃性とすることで安全に取り扱うことが可能であり、且つ、簡素な冷凍装置にて庫内温度を−８５℃以下とする超低温を実現することを可能とする冷凍装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の冷凍装置は、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と共に、蒸発した冷媒と凝縮された冷媒とを熱交換させる単一の冷媒回路から構成されたものであって、冷媒回路に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ２３、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ１１６、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、を封入したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において、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４０重量％〜８０重量％、Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを１５重量％〜４７重量％、Ｒ１４を３重量％〜２０重量％、としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の冷凍装置は、上記発明において、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４９重量％〜７０重量％、Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを２１重量％〜４２重量％、Ｒ１４を９重量％〜２０重量％、としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の冷凍装置は、上記発明において、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６４重量％、Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを２４重量％、Ｒ１４を１２重量％、としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、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と共に、蒸発した冷媒と凝縮された冷媒とを熱交換させる単一の冷媒回路から構成された冷凍装置において、冷媒回路に、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ２３、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ１１６、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ａ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、又は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ５０８Ｂ、Ｒ１４を含む非共沸混合冷媒、を封入したことにより、フロン規制対象冷媒を使用することなく、比較的安価な各種冷媒により、被冷却対象となる庫内において−８０℃以下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、庫内温度−８０℃以下を実現することで、食品や、生体組織、検体等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、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応することができる。また、本発明では、所謂多段式の冷凍方式を用いることなく、単段式の冷凍方式によって、超低温を実現することができることから、装置を簡素化することができ、生産コストの低減を図ることができる。
【００１５】
更にまた、本発明において用いられる非共沸混合冷媒は、不燃性であることから、安全に用いることが可能となり、取扱性の向上、及び、冷媒配管が破損等し、該混合冷媒が漏出した際に燃える不都合を回避することができる。
【００１６】
特に、請求項２の発明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４０重量％〜８０重量％、Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを１５重量％〜４７重量％、Ｒ１４を３重量％〜２０重量％、とすることにより、より好ましくは、請求項３の発明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４９重量％〜７０重量％、Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを２１重量％〜４２重量％、Ｒ１４を９重量％〜２０重量％、とすることにより、更により好ましくは、非共沸系混合冷媒の総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量を６４重量％、Ｒ２３、又は、Ｒ１１６、又は、Ｒ５０８Ａ、又は、Ｒ５０８Ｂを２４重量％、Ｒ１４を１２重量％、とすることにより、安定して庫内温度−８０℃以下を実現することが可能となり、食品や、生体組織、検体等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。
【００１７】
更には、確実に非共沸系混合冷媒を不燃性とすることで、漏れた際に燃える不都合をより一層効果的に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の冷凍装置Ｒを適用した超低温冷凍庫１の正面図、図２は図１の側面図、図３は図１の平面図を示している。本実施例の超低温貯蔵庫１は、例えば長期低温保存を行う冷凍食品の貯蔵や、生体組織や検体などの超低温保存に用いられるものであり、上面に開放した断熱箱体２により本体が構成されている。
【００１９】
この断熱箱体２は、いずれも上面を開放した鋼板製の外箱３と内箱４と、これら両箱３、４の上端間を接続する合成樹脂製のブレーカ５と、これら外箱３、内箱４及びブレーカ５にて囲繞された空間内を現場発泡方式にて充填されたポリウレタン樹脂断熱材７とから構成されており、上記内箱４内を上面に開口した貯蔵室８としている。
【００２０】
本実施例では、目標とする貯蔵室８内温度（以下、庫内温度と称する。）を例えば−８０℃以下とするため、貯蔵室８内と外気とを区画する断熱箱体２は、庫内温度を０℃付近に設定する低温庫に比して大きな断熱能力が必要とされる。そのため、上述したようなポリウレタン樹脂断熱材７のみにより当該断熱能力を確保するためには、相当の厚さに形成しなければならず、限られた本体寸法では、貯蔵室８の収納量を十分に確保することができないという問題がある。これにより、本実施例における断熱箱体２は、外箱３の内壁面にガラスウール製の真空断熱材が配置されており、当該真空断熱材による断熱能力に応じて、ポリウレタン樹脂断熱材７の厚さ寸法を小さく形成している。
【００２１】
また、ブレーカ５の上面は階段状に成形されており、そこにパッキン１１を介して断熱扉９が一端、本実施例では後端を中心に回動自在に設けられる。これにより、断熱扉９にて貯蔵室８の上面開口は開閉自在に閉塞される。また、断熱扉９の他端、本実施例では前端には、把手部１０が設けられており、当該把手部１０を操作することで、断熱扉９が開閉操作される。
【００２２】
更に、内箱４の断熱材７側の周面には冷凍装置Ｒの冷媒回路を構成する蒸発器（冷媒配管）１３が交熱的に取り付けられる。また、断熱箱体２の下部には図示しない機械室が構成されており、この機械室内には上記冷凍装置Ｒの冷媒回路１２を構成する圧縮機１４と、凝縮器１５と、圧縮機１４や凝縮器１５を空冷するための図示しない送風機などが設置されている。そして、これら圧縮機１４、凝縮器１５、ドライヤー１７、熱交換器１６、減圧装置としてのキャピラリチューブ１８及び蒸発器１３は図４又は図５に示す如く順次環状に配管接続され、冷凍装置Ｒの冷媒回路１２を構成している。尚、前記熱交換器１６は、上記断熱材７内に配設されている。
【００２３】
図４はロータリー式の圧縮機１４を用いた冷媒回路図である。圧縮機１４は、サブクーラ２０が接続され、一旦、外部において放熱した後、再度密閉容器のシェル内に帰還し、再び、圧縮された冷媒を冷媒吐出管２１に吐出する構成とされる。圧縮機１４の吐出側には冷媒吐出管２１を介して凝縮器１５に接続され、凝縮器１５の出口側には、ドライヤー１７、熱交換器１６、減圧手段としてのキャピラリーチューブ１８が順次接続されている。また、キャピラリーチューブ１８の出口側には、蒸発器１３が接続され、該蒸発器１３の出口側には戻り配管２２により熱交換器１６を介して圧縮機１４の吸込側に接続される。
【００２４】
本実施例では、上記冷媒回路１２内にＲ２４５ｆａとＲ６００とからなる混合冷媒と、Ｒ２３と、Ｒ１４とから構成される非共沸混合冷媒が充填されている。Ｒ２４５ｆａは、ペンタフルオロプロパン（ＣＨＦ2ＣＨ2ＣＦ3）であり、沸点は＋１５．３℃である。Ｒ６００は、ブタンであり（Ｃ4Ｈ10）、沸点は−０．５℃である。当該Ｒ６００は、圧縮機１４の潤滑油やドライヤー１７で吸収しきれなかった混合水分をその中に溶け込ませた状態で圧縮機１４に帰還せしめる機能を有する。しかし、この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、不燃性として扱うことが可能となる。Ｒ２３は、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3）であり、沸点は−８２．１℃である。Ｒ１４は、テトラフルオロメンタン（ＣＦ4）であり、沸点は、−１２７．９℃である。
【００２５】
そして、本実施例におけるこれら混合冷媒の組成は、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が全体の６４重量％、Ｒ２３が２４重量％、Ｒ１４が１２重量％である。
【００２６】
以上の構成により、圧縮機１４から吐出された高温ガス状冷媒は、一旦、サブクーラ２０側の冷媒吐出管を介して密閉容器からサブクーラ２０に吐出され、放熱された後、再度密閉容器のシェル内に戻り、冷媒吐出管２１を介して凝縮器１５に吐出される。
【００２７】
凝縮器１５に流入された高温ガス状冷媒は、凝縮されて放熱液化した後、ドライヤー１７で含有する水分が除去され、熱交換器１６内に流入して、交熱的に配設される戻り配管２２内の低温の冷媒と熱交換することで、熱交換器１６で未凝縮の冷媒を冷却して凝縮液化する。そのため、熱交換器１６を経た混合冷媒は、キャピラリーチューブ１８にて減圧されて蒸発器１３に流入して冷媒Ｒ１４、Ｒ２３が蒸発し、蒸発器１３で冷却作用を行い、この蒸発器１３の周囲の雰囲気温度を−８５℃にして庫内を−８０℃の超低温にしている。また、戻り配管２２により熱交換器１６を経た冷媒は圧縮機１４に帰還する。
【００２８】
このとき、圧縮機１４の能力は４２５Ｗであり、運転中の蒸発器１３の最終到達温度は−１００℃乃至−６０℃になる。かかる低温下では冷媒中のＲ２４５ｆａは沸点が＋１５．３℃であり、Ｒ６００は沸点が−０．５℃であるため、蒸発器１３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。しかし、Ｒ６００は圧縮機１４の潤滑油やドライヤー１７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圧縮機１４に帰還せしめる機能と、その液冷媒の圧縮機１４内での蒸発により、圧縮機１４の温度を低減させる機能を奏する。
【００２９】
蒸発器１３における蒸発温度は、冷媒回路１２内に封入される非共沸系混合冷媒の組成比率により異なる。以下、各実験結果に基づき各冷媒の組成比率に対する蒸発器温度、庫内温度、高圧側圧力、低圧側圧力について詳述する。図６はＲ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒及びＲ１４の重量を一定とし、Ｒ２３の重量を変化させた場合の蒸発器入口温度、庫内温度、高圧側圧力、低圧側圧力について示したグラフである。図７はＲ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒及びＲ２３の重量を一定とし、Ｒ１４の重量を変化させた場合の蒸発器入口温度、庫内温度、高圧側圧力、低圧側圧力について示したグラフである。
【００３０】
図６の実験結果は、封入される全冷媒重量に対するＲ２３の重量比率を２０．０重量％から４２．０重量％まで増加させたものである。これによると、かかる実験で最小量とされる２０．０重量％では、蒸発器１３の入口温度が−８８．０℃であり、これに対する庫内温度が−７１．０℃であった。これに対し、当該Ｒ２３の重量比率を２１．３重量％とすると、急激に蒸発器１３の入口温度が−９５．９℃にまで低下し、これに対する庫内温度も−８７．５℃にまで低下している。以後、当該Ｒ２３の重量比率を４２．０重量％まで増加させていくに従い、僅かな温度上昇をするのみで、いずれも庫内温度を約−８５℃以下とすることを可能としている。
【００３１】
また、図７の実験結果は、封入される全冷媒重量に対するＲ１４の重量比率を０．０重量％から１４．１重量％まで増加させたものである。これによると、かかる実験で最小量とされる０．０重量％、即ち、Ｒ１４を含まない場合における蒸発器１３の入口温度は−６６．１℃であり、これに対する庫内温度が−６６．９℃であった。これに対し、当該Ｒ１４の重量比率を１．８重量％とすると、急激に蒸発器１３の入口温度が−８０．２℃にまで低下し、これに対する庫内温度も−７４．１℃にまで低下した。徐々にＲ１４の重量％を増加させていき、本実験では、１４．１重量％の時点で、蒸発器１３の入口温度が−９８．９℃にまで低下し、これに対する庫内温度も−９０．０℃にまで低下している。Ｒ１４の沸点が−１２９．７℃であることから、以後、Ｒ１４の重量比率を増加させていくと、更に蒸発器１３の温度及び庫内温度が低下することが予想される。
【００３２】
しかしながら、図７のグラフからわかるように、Ｒ１４の重量比率が増加するに従い、高圧側圧力が上昇している。そのため、更に、Ｒ１４の重量比率を増加させ、２０重量％以上となった場合には、高圧側圧力が例えば３ＭＰａ以上となるまでに高くなりすぎてしまう問題が発生する。当該高圧側圧力の上昇は、圧縮機１４等に対する機器の破損を招く問題やまた、当該圧縮機１４の起動性が悪くなるという問題がある。そのため、好適に目標とする庫内温度を−７５℃以下とするためには、Ｒ１４の重量比率を全体の３重量％〜２０重量％とすることが好ましい。
【００３３】
尚、上述したようにＲ２３の沸点は、−８２．１℃である。そのため、当該Ｒ２３のみでは、蒸発器１３の温度を当該沸点以下の温度を達成することができない。しかしながら、本発明のように沸点が著しく低いＲ１４を所定量、例えば約５重量％以上加えることで、Ｒ１４の冷却作用により、恒常的に蒸発器１３における蒸発温度を−８０℃以下の超低温を実現することが可能となる。
【００３４】
上記各実験結果より、冷媒回路１２内に封入される非共沸混合冷媒は、総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００とをあわせた混合冷媒の総重量が４０重量％から８０重量％、Ｒ２３が１５重量％から４７重量％、Ｒ１４が３重量％から２０重量％とすることで、不燃性の非共沸混合冷媒により庫内温度を−７０℃以下とする超低温を実現することができるようになる。特に、冷媒回路１２内に封入される非共沸混合冷媒は、総重量に対して、Ｒ２４５ｆａとＲ６００とをあわせた混合冷媒の総重量が４９重量％〜７０重量％、Ｒ２３が２１重量％〜４２重量％、Ｒ１４が９重量％〜２０重量％とすることで、不燃性の非共沸混合冷媒により庫内温度を−８５℃以下とする超低温を実現することができるようになる。
【００３５】
これにより、食品や、生体組織、検体等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。また、当該非共沸混合冷媒は、不燃性であることから、安全に用いることが可能となり、取扱性の向上、及び、冷媒配管が破損等し、該混合冷媒が漏出した際に燃える不都合を回避することができる。
【００３６】
特に、当該非共沸混合冷媒の各成分の組成比率を、Ｒ２４５ｆａとＲ６００との混合冷媒を６４重量％、Ｒ２３を２４重量％、Ｒ１４を１２重量％とした場合には、庫内温度を−８０℃以下とする超低温を実現することができるようになる。これにより、より一層安定して食品や、生体組織、検体等の長期保存を行うことが可能となり、機器の信頼度を向上させることが可能となる。
【００３７】
尚、本発明におけるＲ２３は、これに限りものではなく、例えば、沸点が−７８．４℃であるＲ１１６（ヘキサフルオロエタン：ＣＦ3ＣＦ3）、若しくは、当該Ｒ２３とＲ１１６とを所定割合で混合して構成されるＲ５０８Ａ（Ｒ２３／Ｒ１１６＝３９／６１、沸点：−８５．７℃）やＲ５０８Ｂ（Ｒ２３／Ｒ１１６＝４６／５４、沸点：−８６．９℃）であっても同様の効果を奏することが可能である。
【００３８】
また、本発明のような非共沸混合冷媒を用いることで、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応することができる。また、本発明では、所謂多段式の冷凍方式を用いることなく、単段式の冷凍方式によって、超低温を実現することができることから、装置を簡素化することができ、生産コストの低減を図ることができる。
【００３９】
尚、本実施例では、圧縮機として図４に示されるようにロータリー式の圧縮機１４を用いているが、図５に示されるようにレシプロ式の圧縮機２４を用いても良い。即ち、図５に示される圧縮機２４の吐出側には冷媒吐出管２６を介して凝縮器２５が接続される。この凝縮器２５の中段には、圧縮機２４内にまで引き出されたオイルクーラ２７が設けられている。当該オイルクーラ２７は、そして、この凝縮器２５の出口側には、上記実施例と同様にドライヤー１７、熱交換器１６、減圧手段としてのキャピラリーチューブ１８が順次接続されている。また、キャピラリーチューブ１８の出口側には、蒸発器１３が接続され、該蒸発器１３の出口側には戻り配管２２により熱交換器１６を介して圧縮機２４の吸込側に接続される。
【００４０】
かかる構成では、圧縮機２４から吐出された高温ガス状冷媒は、冷媒吐出管２６を介して凝縮器２５に吐出される。凝縮器２５において一部放熱液化した冷媒は、オイルクーラ２７において圧縮機２４のオイルを冷却してから後段の凝縮器２５において、放熱液化される。
【００４１】
高温ガス状冷媒が凝縮器２５において凝縮されて放熱液化した後、ドライヤー１７で含有する水分が除去され、熱交換器１６内に流入して、交熱的に配設される戻り配管２２内の低温の冷媒と熱交換することで、熱交換器１６で未凝縮の冷媒を冷却して凝縮液化する。そのため、熱交換器１６を経た混合冷媒は、上記実施例と同様にキャピラリーチューブ１８にて減圧されて蒸発器１３に流入して冷媒Ｒ１４、Ｒ２３が蒸発し、蒸発器１３で冷却作用を行い、この蒸発器１３の周囲の雰囲気温度を−８５℃にして庫内を−８０℃の超低温にしている。また、戻り配管２２により熱交換器１６を経た冷媒は圧縮機１４に帰還する。
【００４２】
このように、本発明において用いられる圧縮機は、ロータリー式に限定されるものではなく、例えばレシプロ式の圧縮機であっても、同様の効果を奏するものである。
【００４３】
尚、各実施例において、熱交換器１６を使用しない場合は、他の周知の冷却手段を用いて、圧縮ガスの温度をこれらの温度範囲に冷却して目的とする凝縮過程の進行を図っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】冷凍装置を適用した超低温冷凍庫の正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】本実施例における冷媒回路図である。
【図５】他の実施例における冷媒回路図である。
【図６】Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒及びＲ１４の重量を一定とし、Ｒ２３の重量を変化させた場合の各データに関するグラフである。
【図７】Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒及びＲ２３の重量を一定とし、Ｒ１４の重量を変化させた場合の各データに関するグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
Ｒ    冷凍装置
１    超低温冷凍庫
２    断熱箱体
７    断熱材
８    貯蔵室
９    断熱扉
１２  冷媒回路
１３  蒸発器
１４、２４  圧縮機
１５、２５  凝縮器
１６  熱交熱器
１７  ドライヤー
１８  キャピラリーチューブ
２０  サブクーラ
２１、２６  冷媒吐出管
２２  戻り配管
【図１】
2007107858.tif 000003
【図２】
2007107858.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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