(57)【要約】【課題】地球温暖化係数を低下させることが可能な冷媒組成物を提供する。【解決手段】冷媒組成物は、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンからなる第１成分、１，１−ジフルオロエタンからなる第２成分、ヘキサフロオロエタンからなる第３成分、及び、パーフルオロメタンからなる第４成分を含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンからなる第１成分、
１，１−ジフルオロエタンからなる第２成分、
ヘキサフロオロエタンからなる第３成分、及び、
パーフルオロメタンからなる第４成分を含有する冷媒組成物。
【請求項２】
請求項１に記載の冷媒組成物において、
前記第１成分の含有量は、モル百分率で５以上４０％以下に設定され、
前記第２成分の含有量は、モル百分率で５以上３５％以下に設定され、
前記第３成分の含有量は、モル百分率で５以上４０％以下に設定され、
前記第４成分の含有量は、モル百分率で１０以上４５％以下に設定される冷媒組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷媒組成物において、
クリプトンからなる第５成分をさらに含有する冷媒組成物。
【請求項４】
請求項３に記載の冷媒組成物において、
前記第５成分の含有量は、モル百分率で０を超え４０％以下に設定される冷媒組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷媒組成物において、
トリフルオロメタン及びエタンの内の少なくとも一からなる第１添加剤をさらに含有する冷媒組成物。
【請求項６】
請求項５に記載の冷媒組成物において、
前記第１添加剤の含有量は、モル百分率で０を超え２０％以下に設定される冷媒組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷媒組成物において、
実質的にメタンからなる第２添加剤をさらに含有する冷媒組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の冷媒組成物において、
前記第２添加剤の含有量は、モル百分率で０を超え１０％以下に設定される冷媒組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷媒組成物において、
ヘリウム、ネオン、アルゴン及び窒素の内の少なくとも一からなる第６成分をさらに含有する冷媒組成物。
【請求項１０】
請求項９に記載の冷媒組成物において、
前記第６成分の含有量は、モル百分率で０を超え２０％以下に設定される冷媒組成物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷媒組成物が混合冷媒として循環する冷媒回路を備えた冷凍装置であって、
前記冷媒回路は、
前記混合冷媒を圧縮する圧縮機、
前記圧縮された混合冷媒のうち、相対的に高沸点の冷媒を冷却して液化する凝縮器、
前記液化された混合冷媒を、相対的に高沸点の冷媒から低沸点の冷媒へと順次、液冷媒とガス冷媒とに分離する複数段の気液分離器、
前記各気液分離器で分離された１次側のガス冷媒を、該各気液分離器で分離されかつ減圧された２次側の液冷媒との間で熱交換させて冷却する複数段のカスケード熱交換器、
前記複数段のうちの最終段のカスケード熱交換器の１次側から流出した、相対的に低沸点の冷媒を減圧する膨張器、及び、
前記減圧された冷媒を蒸発させる主冷却器、を冷媒配管により互いに接続して冷凍サイクルを構成している冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒組成物及びそれを用いた冷凍装置に関する。具体的には複数段のカスケード熱交換器を含む冷凍装置において混合冷媒として使用される冷媒組成物に関係する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、複数段のカスケード熱交換器を含む冷凍装置において使用される非共沸混合冷媒として、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＨＦ２，ＨＦＣ２４５ｆａ）からなる第１成分と、１，１−ジフルオロエタン（ＣＨ３−ＣＨＦ２，ＨＦＣ１５２ａ）からなる第２成分と、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３、ＨＦＣ２３）からなる第３成分と、パーフルオロメタン（ＣＦ４、ＦＣ１４）からなる第４成分と、クリプトン（Ｋｒ）からなる第５成分と、アルゴン（Ａｒ）からなる第６成分と、を含有する混合冷媒が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献１に記載の冷媒組成物は、地球温暖化係数（Global Warming Potential、以下ＧＷＰと略す）が比較的高いトリフルオロメタンを必須成分として、比較的多量に含んでいる。このため、冷媒組成物全体としてのＧＷＰが高くなってしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地球温暖化係数を低下させることが可能な冷媒組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面によると、冷媒組成物は、
１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパンからなる第１成分、
１，１−ジフルオロエタンからなる第２成分、
ヘキサフロオロエタン（パーフルオロエタン）からなる第３成分、及び、
パーフルオロメタンからなる第４成分を含有する。
【０００６】
この構成によると、前記特許文献１に記載の冷媒組成物においては必須成分（第３成分）であったトリフルオロメタンの代わりに、このトリフルオロメタンよりもＧＷＰの値が低いヘキサフロオロエタンを成分とする。すなわち、トリフルオロメタンのＧＷＰは１１，７００に対し、ヘキサフルオロエタンのＧＷＰは９，２００である（尚、ここでのＧＷＰは、地球温暖化対策の推進に関する法律施工令（平成１１年４月７日政令第１４３号）による）。従って、冷媒組成物全体としてのＧＷＰが抑制される。
【０００７】
前記第１成分の含有量は、モル百分率で５以上４０％以下に設定され、前記第２成分の含有量は、モル百分率で５以上３５％以下に設定され、前記第３成分の含有量は、モル百分率で５以上４０％以下に設定され、前記第４成分の含有量は、モル百分率で１０以上４５％以下に設定される、としてもよい。
【０００８】
ここで、前記第３成分であるヘキサフロオロエタンは、従来のトリフルオロメタンに比べて凝集（液化）しやすいという性質を有する。従って、ヘキサフルオロエタンの含有量は、トリフルオロメタンを含有するときの、その含有量に比べて少なくすることができる。その結果、第３成分単体でのＧＷＰは、従来に比べて大幅に低下するため、冷媒組成物全体としてのＧＷＰも従来に比べて大幅に低下する。
【０００９】
前記冷媒組成物は、クリプトンからなる第５成分をさらに含有する、としてもよい。また、前記第５成分の含有量は、モル百分率で０を超え４０％以下に設定される、としてもよい。第５成分をさらに含有することで、当該冷媒組成物を使用した冷凍装置の到達温度が、より低温になる。
【００１０】
前記冷媒組成物は、トリフルオロメタン及びエタンの内の少なくとも一からなる第１添加剤をさらに含有する、としてもよい。前記第１添加剤の含有量は、モル百分率で０を超え２０％以下に設定される、としてもよい。
【００１１】
前記第３成分であるヘキサフロオロエタンは、融点が比較的高い（−１０６．３℃）。このため、冷凍装置の到達温度が−１００℃以下に設定される場合には、例えば冷媒配管内で凝固して当該配管を閉塞してしまう虞がある。そのため、ヘキサフルオロエタンは多量に加えないことが望ましい。
【００１２】
そこで、第３成分の融点を下げる目的でトリフルオロメタン及びエタンの内の少なくとも一からなる第１添加剤をさらに含有してもよい。こうすることで、ヘキサフロオロエタンの含有量を相対的に減らしつつ、第３成分の融点が実質的に低下する。
【００１３】
前記冷媒組成物は、実質的にメタンからなる第２添加剤をさらに含有する、としてもよい。前記第２添加剤の含有量は、モル百分率で０を超え１０％以下に設定される、としてもよい。
【００１４】
前記冷媒組成物は、ヘリウム、ネオン、アルゴン及び窒素の内の少なくとも一からなる第６成分をさらに含有する、としてもよい。前記第６成分の含有量は、モル百分率で０を超え２０％以下に設定される、としてもよい。
【００１５】
こうすることによって、冷凍装置の到達温度がさらに低下する。
【００１６】
本発明の他の側面によると、冷凍装置は、前記の冷媒組成物が混合冷媒として循環する冷媒回路を備えた冷凍装置である。前記冷媒回路は、前記混合冷媒を圧縮する圧縮機、前記圧縮された混合冷媒のうち、相対的に高沸点の冷媒を冷却して液化する凝縮器、前記液化された混合冷媒を、相対的に高沸点の冷媒から低沸点の冷媒へと順次、液冷媒とガス冷媒とに分離する複数段の気液分離器、前記各気液分離器で分離された１次側のガス冷媒を、該各気液分離器で分離されかつ減圧された２次側の液冷媒との間で熱交換させて冷却する複数段のカスケード熱交換器、前記複数段のうちの最終段のカスケード熱交換器の１次側から流出した、相対的に低沸点の冷媒を減圧する膨張器、及び、前記減圧された冷媒を蒸発させる主冷却器、を冷媒配管により互いに接続して冷凍サイクルを構成している。
【００１７】
すなわち前記の冷媒組成物は、複数段のカスケード熱交換器を有する冷凍装置において使用する混合冷媒に適している。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によると、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の値が比較的低いヘキサフロオロエタンを成分とすることによって、冷媒組成物全体のＧＷＰを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２０】
図１は超低温冷凍装置１０の全体構成を示している。この超低温冷凍装置１０は、後述する非共沸混合冷媒を用いて−１００℃以下の超低温レベルの寒冷を発生させるものである。この超低温冷凍装置１０は、図示は省略するが、例えば真空成膜装置に設けられ、この超低温冷凍装置１０の後述するクライオコイル５２により、真空装置の真空チャンバ内の気体及び水分を直接に超低温レベルまで冷却することにより、その気体等を捕捉して真空チャンバ内の真空レベルを短時間で上げるために用いられる。
【００２１】
図１において、符号１は前記混合冷媒が封入された閉サイクルの冷媒回路で、この冷媒回路１は以下に説明する各種の機器を冷媒配管で接続してなる。２０はガス冷媒を圧縮する圧縮機で、この圧縮機２０の吐出部には第１の油分離器１５が接続されている。この第１の油分離器１５は、圧縮機２０から吐出されたガス冷媒中に混入されている圧縮機用潤滑油をガス冷媒から分離するものであり、この分離された潤滑油は油戻し管１８を経て圧縮機２０の吸込側に戻される。前記第１の油分離器１５の冷媒吐出部には、圧縮機２０からの吐出ガス冷媒を冷却水通路１１の冷却水との熱交換により冷却して凝縮する水冷コンデンサ２１が接続されている。水冷コンデンサ２１の吐出部には、冷媒中の水分及びコンタミネーションを除去するドライヤ１７を介して補助コンデンサ２２の１次側が接続されており、この補助コンデンサ２２において、水冷コンデンサ２１からのガス冷媒を圧縮機２０に吸入される低温度の２次側の還流冷媒と熱交換して冷却し凝縮する。この実施形態では、水冷コンデンサ２１と補助コンデンサ２２とで凝縮器を構成しており、これら両コンデンサ２１，２２により、混合冷媒のうち、沸点温度が最高温度のガス冷媒を、主に凝縮させて液化するようになっている。尚、ここでは、水冷コンデンサ２１を用いた水冷システムを示したが、これに代え、空冷コンデンサを用いたシステムに構成してもよい。
【００２２】
前記補助コンデンサ２２における１次側の吐出部には第１気液分離器２４が接続され、この第１気液分離器２４で、前記補助コンデンサ２２からの気液混合の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する。この第１気液分離器２４のガス冷媒吐出部にはカスケードタイプの第１熱交換器２５の１次側が、また液冷媒吐出部には、第１キャピラリチューブ２６を介して同じ第１熱交換器２５の２次側がそれぞれ接続されており、第１気液分離器２４で分離された液冷媒を第１キャピラリチューブ２６で減圧させた後に第１熱交換器２５の２次側に供給して蒸発させ、この蒸発により１次側のガス冷媒を冷却して、混合冷媒のうち、沸点温度が２番目に高い温度のガス冷媒を、主に凝縮させて液化するようになっている。
【００２３】
さらに、前記第１熱交換器２５における１次側の吐出部には第２気液分離器３０が接続されており、この第２気液分離器３０において、第１熱交換器２５からの気液混合の冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離する。この第２気液分離器３０のガス冷媒吐出部にはカスケードタイプの第２熱交換器３１の１次側が、また液冷媒吐出部には、第２キャピラリチューブ３２を介して同じ第２熱交換器３１の２次側がそれぞれ接続されており、第２気液分離器３０で分離された液冷媒を第２キャピラリチューブ３２で減圧させた後に第２熱交換器３１の２次側に供給して蒸発させ、この蒸発により１次側のガス冷媒を冷却して、混合冷媒のうち、沸点温度が３番目に高い温度のガス冷媒を、主に凝縮させて液化するようにしている。
【００２４】
さらに、前記接続構造と同様にして、前記第２熱交換器３１における１次側の吐出部には、第３気液分離器３６、第３熱交換器３７及び第３キャピラリチューブ３８が、また当該第３熱交換器３７における１次側の吐出部には、第４気液分離器４２、第４熱交換器４３及び第４キャピラリチューブ４４がそれぞれ接続されており（これらの接続構造は前記第１気液分離器２４、第１熱交換器２５及び第１キャピラリチューブ２６の接続構造と同じであるので、その詳細な説明は省略する）、第３気液分離器３６で分離された液冷媒を第３キャピラリチューブ３８で減圧させた後に第３熱交換器３７の２次側に供給して蒸発させ、その蒸発により１次側のガス冷媒を冷却して、混合冷媒のうち、沸点温度が４番目に高い温度のガス冷媒を、主に凝縮させて液化するとともに、第４気液分離器４２で分離された液冷媒を第４キャピラリチューブ４４で減圧させた後に第４熱交換器４３の２次側に供給して蒸発させ、この蒸発により１次側のガス冷媒を熱交換により冷却して、混合冷媒のうち、沸点温度が５番目に高い温度のガス冷媒を、主に凝縮させて液化するようにしている。
【００２５】
そして、前記第４熱交換器４３における１次側の吐出部には、熱交換器からなる過冷却器（サブクーラ）４７の１次側が接続され、この過冷却器４７の１次側の吐出部に接続されている冷媒回路は、その途中で主冷媒回路２ａと副冷媒回路２ｂとに分岐されている。
【００２６】
前記副冷媒回路２ｂの途中には第５キャピラリチューブ４８が介設されていると共に、その下流端は同じ過冷却器４７の２次側に接続されている。この過冷却器４７の２次側は冷媒回路を介して前記第４熱交換器４３の２次側に接続されており、第４熱交換器４３から吐出された冷媒を、過冷却器４７の１次側に通過させた後、その一部を副冷媒回路２ｂの第５キャピラリチューブ４８で減圧させ、その液冷媒を過冷却器４７の２次側に供給して蒸発させ、その蒸発熱により１次側のガス冷媒を冷却するようにしている。
【００２７】
一方、前記主冷媒回路２ａは、その途中において第１及び第２の分岐回路８０，８１に分岐されている。
【００２８】
前記第１の分岐回路８０には、第１の分岐キャピラリチューブ８０ａが直列に接続されている。また、第２の分岐回路８１には、電磁開閉弁８１ｂと第２の分岐キャピラリチューブ８１ａとがそれぞれ上流側から直列に接続されている。第１及び第２の分岐キャピラリチューブ８０ａ，８１ａは、本実施形態では、互いに異なる減圧能力を有するキャピラリチューブとしている。しかしながら、第１及び第２の分岐キャピラリチューブ８０ａ，８１ａは、互いに同じ減圧能力を有するキャピラリチューブを用いてもよい。
【００２９】
前記第１及び第２の両分岐回路８０，８１の下流端合流部よりも下流側の主冷媒回路２ａには、主冷却器を構成するクライオコイル５２が直列に接続され、このクライオコイル５２の下流端は、前記第４熱交換器４３の２次側と過冷却器４７の２次側との間の冷媒回路に接続されている。これにより、過冷却器４７の１次側から吐出された冷媒の残部を第１の分岐キャピラリチューブ８０ａ、又は第１及び第２の分岐キャピラリチューブ８０ａ，８１ａで減圧させた後でクライオコイル５２に供給して蒸発させ、その蒸発熱により、例えば前記真空チャンバ内の気体や水分を−１００℃以下の温度の超低温レベルに冷却し、その気体や水分を捕捉して真空レベルを高めるようにしている。
【００３０】
前記過冷却器４７の２次側と、第４熱交換器４３、第３熱交換器３７、第２熱交換器３１、第１熱交換器２５及び補助コンデンサ２２の各２次側とは記載順に直列に冷媒配管により接続され、補助コンデンサ２２の２次側は圧縮機２０の吸込側に接続されており、混合冷媒において蒸発によってガス化した各冷媒を圧縮機２０に吸入させるようにしている。
【００３１】
尚、前記コンデンサ２１，２２、熱交換器２５，３１，３７，４３及び過冷却器４７は、二重管構造のもの、プレート構造のもの、シェルアンドチューブ構造のもののいずれを用いてもよい。また、キャピラリチューブ２６，３２，３８，４４の代わりに他の減圧手段、例えば膨張弁等を用いることもできる。
【００３２】
図１において、符号６０は圧縮機２０から吐出された高温のガス冷媒（ホットガス）をそのままクライオコイル５２に供給するデフロスト回路であり、その上流端は、第１の油分離器１５及び水冷コンデンサ２１の間の冷媒回路に接続されている一方、その下流端は、第１及び第２の分岐回路８０，８１の合流部とクライオコイル５２との間の主冷媒回路２ａに接続されている。
【００３３】
尚、符号６１はデフロスト回路６０の途中に配置された電磁開閉弁、符号６２は第１及び第２の分岐回路８０，８１の合流部とクライオコイル５２との間の主冷媒回路２ａにおいて前記デフロスト回路６０の下流端との接続位置よりも上流側（第１及び第２の分岐回路８０，８１側）に配置された電磁開閉弁である。
【００３４】
また、前記デフロスト回路６０の上流端と電磁開閉弁６１との間には、圧縮機用潤滑油をガス冷媒から分離する第２の油分離器１６が配設されている。この第２の油分離器１６で分離された潤滑油は、前記第１の油分離器１５と同様に油戻し管１８を経て圧縮機２０の吸込側に戻される。
【００３５】
尚、符号６５はバッファタンクで、超低温冷凍装置１０の運転開始時に凝縮が不十分なガス冷媒により圧縮機２０の吐出圧の異常上昇を防ぐためのものである。また、デフロスト回路６０の電磁開閉弁６１近傍と、主冷媒回路２ａにおける第１及び第２の分岐回路８０，８１の分岐位置よりも上流側と、クライオコイル５２の出口側と第４熱交換器４３の２次側との間の冷媒回路とに、それぞれ第１乃至第３の手動開閉弁７１，７２，７３が配設されている。これら第１乃至第３の手動開閉弁７１，７２，７３は、クライオコイル５２の交換やメンテナンス時に各々閉弁することで回路内に残存する混合冷媒が外部に漏れ出さないようにするものである。
【００３６】
さらに、クライオコイル５２の出口側と第４熱交換器４３の２次側との間の冷媒配管には、超低温冷凍装置１０の冷媒回路１内に混合冷媒を供給するための冷媒供給管路７０が接続されている。また、この冷媒供給管路７０は、冷媒回路１内から混合冷媒を排出するための排出管路を兼ねている。そして、冷媒供給管路７０には、冷媒の供給又は排出時に開く供給開閉弁７５が設けられている。
【００３７】
前記冷媒回路１に封入された混合冷媒は、以下の第１成分〜第６成分の冷媒が互いに混合されて構成されている。すなわち、第１成分の冷媒は、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ２４５ｆａ、ＣＦ３−ＣＨ２−ＣＨＦ２、沸点１５．３℃）からなる。第２成分の冷媒は、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ，ＣＨ３−ＣＨＦ２、沸点−２４．０℃）からなる。第３成分の冷媒は、ヘキサフロオロエタン（ＦＣ１１６、Ｃ２Ｆ６，沸点−７８．３℃）からなる。第４成分の冷媒は、パーフルオロメタン（ＦＣ１４、ＣＦ４、沸点−１２７．９℃）からなる。第５成分の冷媒は、クリプトン（Ｋｒ、沸点−１５３．４℃）からなる。第６成分の冷媒は、ヘリウム（Ｈｅ、沸点−２６８．９℃）、アルゴン（Ｒ７４０、Ａｒ、沸点−１８５．７℃）、ネオン（Ｎｅ、沸点−２４６．１℃）及び窒素（Ｎ２、沸点−１９５．８℃）の内の少なくとも一からなる。
【００３８】
前記混合冷媒ではまた、第１成分の冷媒が、モル百分率で５〜４０モル％含有され、前記第２成分の冷媒が５〜３５モル％含有され、前記第３成分の冷媒が５〜４０モル％含有され、第４成分の冷媒が１０〜４５モル％含有され、第５成分の冷媒が０〜４０モル％含有され、第６成分の冷媒が０〜２０モル％含有されている。
【００３９】
また、前記混合冷媒には、トリフルオロメタン（ＨＦＣ２３、ＣＨＦ３、沸点−８２．１℃）及びエタン（Ｃ２Ｈ６、沸点−８９℃）の内の少なくとも一からなる第１添加剤が添加されていると共に、実質的にメタン（ＣＨ４、沸点−１６２℃）からなる第２添加剤が添加されている。
【００４０】
この内、第１添加剤は、０〜２０モル％含有され、第２添加剤は、０〜１０モル％含有されている。
【００４１】
次に、前記構成の超低温冷凍装置１０の動作について説明する。この超低温冷凍装置１０の運転時、電磁開閉弁６１の閉弁によりデフロスト回路６０が閉じられかつ電磁開閉弁６２の開弁により主冷媒回路２ａが開かれる。さらに、電磁開閉弁８１ｂの開弁により第２の分岐回路８１が開かれる。このことで、圧縮機２０から吐出された混合冷媒は水冷コンデンサ２１により冷却された後に補助コンデンサ２２で圧縮機２０へ戻る２次側の冷媒により、例えば２０℃程度に冷却される。これによって、混合冷媒のうち、第１成分の大部分と第２成分の相当部分が主に凝縮されて液化する。この冷媒は第１気液分離器２４においてガス冷媒と液冷媒とに分離され、液冷媒は第１キャピラリチューブ２６で減圧された後に第１熱交換器２５の２次側で蒸発し、この蒸発熱により第１気液分離器２４からのガス冷媒が、例えば−３０℃程度に冷却され、混合冷媒のうち、第２成分の大部分と第３成分の相当部分が主に凝縮されて液化する。以後、同様にして、第２乃至第４熱交換器３１，３７，４３で、それぞれ冷却温度が例えば−６０℃、−９０℃、及び−１００℃程度とされて、混合冷媒のうちの沸点温度が高い温度から順にガス冷媒が凝縮されて液化する。そうして、第４熱交換器４３では、混合冷媒のうち、第５成分の相当部分と第６成分の一部分とが凝縮する。
【００４２】
そうして、前記第４熱交換器４３の１次側から吐出された、第５成分と第６成分とを含む気液混合冷媒は、過冷却器４７の１次側を通過した後に主冷媒回路２ａと副冷媒回路２ｂとに分離される。そして、副冷媒回路２ｂに流れた冷媒は第５キャピラリチューブ４８で減圧された後に過冷却器４７の２次側に供給されて蒸発し、この蒸発熱により前記第４熱交換器４３から過冷却器４７の１次側に供給された気液混合状態の冷媒が、例えば−１２０℃程度までさらに冷却される。
【００４３】
また、過冷却器４７の１次側から吐出された後に主冷媒回路２ａに流れる気液混合状態の冷媒の残部は、電磁開閉弁８１ｂの開弁により第１及び第２の分岐キャピラリチューブ８０ａ，８１ａにそれぞれ分岐して減圧され、それによって、例えば−１５０℃程度となる。その減圧後にクライオコイル５２において蒸発して、前記真空チャンバ内の気体や水分に、例えば−１５０℃以下の寒冷を付与する。
【００４４】
前記クライオコイル５２及び過冷却器４７を流出した冷媒は、各キャピラリチューブ４４，３８，３２，２６で減圧された冷媒が順次合流すると共に、第４熱交換器４３から第１熱交換器２５に流入し、更には補助コンデンサ２２に流入して上述の如くそれぞれ外管を流れる混合冷媒を冷却する。そして、この冷媒は、補助コンデンサ２２を流出した後、圧縮機２０に帰還する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る冷媒組成物（混合冷媒）によると、トリフルオロメタンよりもＧＷＰの値が低いヘキサフロオロエタンを成分とすることによって、混合冷媒全体としてのＧＷＰが抑制される。しかも、ヘキサフロオロエタンは、比較的凝集しやすいという性質からその含有量は比較的少なくてもよいため、混合冷媒全体としてのＧＷＰはさらに低減される。ここで、ヘキサフロオロエタンの含有量は、前述したように、モル百分率で５以上４０モル％以下とされる。より好ましくは５〜３０モル％であり、さらに好ましくは５〜２０モル％である。
【００４６】
また、ヘキサフロオロエタンは融点が比較的高いため、本実施形態の冷凍装置の如く、超低温冷凍装置１０に使用した場合、その冷媒配管内で凝固する虞があるが、本実施形態に係る混合冷媒は、トリフルオロメタン及びエタンの内の少なくとも一からなる第１添加剤をさらに含有しているため、ヘキサフルオロエタンの含有量を、さらに少量にすることができる。その結果、混合冷媒の第３成分の実質的な融点が低下することと等価になり、超低温冷凍装置１０の混合冷媒として用いることが可能になる。また、ヘキサフロオロエタンとエタンとを組み合わせるようにすればエタンの含有量は相対的に少なくなる。そのため、混合冷媒の安全性を確保することが可能になる。
【００４７】
尚、本発明に係る冷媒組成物（混合冷媒）が適用可能な冷凍装置は、前記構成に限るものではない。例えば、本実施形態では、第１乃至第４熱交換器２５，３１，３７，４３においてクライオコイル５２に向かう冷媒を１次側に、またクライオコイル５２から圧縮機２０に還流する冷媒を２次側に導入する構成としたが、これとは逆にクライオコイル５２に向かう冷媒を２次側に、またクライオコイル５２から圧縮機２０に還流する冷媒を１次側に導入する構成としてもよいのは勿論である。また、これらを個別に組み合わせた構成としてもよい。
【００４８】
また、本実施形態では気液分離を４段階行うシステムを示したが、これに代え、気液分離を３段階以下又は５段階以上行うシステムにも本発明の冷媒組成物は使用が可能である。その場合、冷媒組成物の成分は適宜調整すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明したように、本発明は、地球温暖化係数を低減させることができるから、例えば超低温冷凍装置に使用される冷媒組成物について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍装置の全体構成を示す冷媒系統図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    冷媒回路
１０    超低温冷凍装置
２０    圧縮機
２１    水冷コンデンサ（凝縮器）
２２    補助コンデンサ（凝縮器）
２４    第１気液分離器
２５    第１熱交換器
３０    第２気液分離器
３１    第２熱交換器
３６    第３気液分離器
３７    第３熱交換器
４２    第４気液分離器
４３    第４熱交換器
５２    クライオコイル（主冷却器）
８０ａ  第１の分岐キャピラリチューブ（膨張器）
８１ａ  第２の分岐キャピラリチューブ（膨張器）
【図１】
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