超低温用非共沸混合冷冻剂制造技术

由压缩机、冷凝器、蒸发器及由蒸发器至压缩机的冷冻剂和由冷凝器至蒸发器的过程的冷冻剂之间通过进行热交换的热交换器构成单段式冷冻机系统使用的超低温用非共沸混合冷冻剂，由具有常温附近的标准沸点的冷冻剂及具有－６０℃以下的低标准沸点的冷冻剂间的组合而成，冷冻剂于压缩后的冷凝过程的压力时的露点在常温以上，且于该压力的沸点在由蒸发器至压缩机的过程的低压压力的露点以上。至于上述冷冻剂成分的组合，是可利用丁烷、异丁烷作为具有常温附近的高沸点且蒸汽压低的冷冻剂，利用乙烷、乙烯等作为适于超低温用的低沸点冷冻剂。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关采用非共沸混合冷冻剂，利用该非共沸冷冻剂的特性并在室温环境下，使由单一的压缩机、冷凝器而成的单段式冷冻机系统可运转，实现出可在-40℃以下的低温度，尤其在-60℃以下的超低温度的系统，又于该系统通过烃系冷冻剂气体或不含氯的氟碳达成超低温度的超低温用冷冻剂。
技术介绍
至于冰箱、冷冻机用冷冻剂，长久以来虽以氟碳亦即所谓的氟冷(flon)被广泛采用着，然而由含氯的特定氟冷会破坏大气层上层的臭氧层一事，以不含氯的氟冷或该等的取代物的烃系冷冻剂的开发即为人所期待着。又即使不含氯的氟碳，其大多在长波长的红外线的吸收能较高，对地球环境的温暖化有效应，故需尽可能减少此等的所谓温室效应较小的物质和它的使用量。因此，以低沸点烃为主成分并满足指定的冷冻剂的特性的气体正被寻找着，然而以单独的气体欲满足此等的各种条件亦以气体种类受限系较困难的，乃混合二种以上的气体并进行调整它的特性。但是，于由此等二种以上的成分而成的混合冷冻剂方面，与长久以来习用的单一成分的冷冻剂气体同样的表示固定的沸点的共沸冷冻剂，是同时受它的组合、组成所限制，大多显示出非共沸特性。此等非共沸冷冻剂系和由单一成分而成的冷冻剂或共沸冷冻剂不同，通过选择成为成分的气体组成并组合单独的气体性质，虽可使具有所期待的中间性质，但相反的由于沸点及露点分离，在液相和气相共存的条件下，气相和已液化的冷凝相之组成是不同的，于冷凝过程在固定温度 固定压力下不冷凝，欲进行冷冻系统的稳定运转是较困难的。针对此种问题，例如于日本特开昭61-83258号公报或特公平-45877号公报所记载的，是于已采用非共沸冷冻剂的冷冻系统，基于非共沸混合冷冻剂的蒸发压力和与之对应的饱和温度间的关系，介经膨胀阀控制冷冻系统内的温度·压力，同时如果此等控制条件超出固定范围时，则作成可使警告手段动作，尤其在后者，记载着由蒸发器至压缩机的过程的低温的吸入冷冻剂和由压缩机至蒸发器的高压的冷冻剂间进行热交换。亦即，使用的成分冷冻剂的组合系低沸点的R-22及高沸点的R-114，各自的标准沸点是-40.8℃及3.85℃，非共沸冷冻剂的特有的露点和沸点间的差异较大，因此会发生于压缩机的液相状态的冷冻剂吸入的问题，通过控制冷冻机系统可回避此状态的形成。另一方面，于日本特开平8-166172号公报所记载的，实施例所举的冷冻剂成分不论何种氟碳，其标准沸点是R-32-51.7℃、R-125-48.5℃、R-134a-26.5℃，由此等而成的非共沸混合冷冻剂当然如果不在较常温显着低的温度时是不液化的，因此作成由压缩机、冷凝器、受液器、减压器、蒸发器构成，具有使由冷凝器流向受液器的冷冻剂和由蒸发器流向压缩机的冷冻剂进行热交换的热交换器的冷冻系统。于此等冷冻剂，沸点的差异较小，亦即减少用作混合冷冻剂的露点和沸点间的差异，虽然可以回避上述问题，但是对共存于系统中的气相和液相的状态，利用受液器仅分离出已液化的非共沸冷冻剂并送入蒸发器内，又液态的冷冻剂混入于进入压缩机的冷冻剂气体内并防止液体压缩的生成，故即使于吸入管路亦进行气液分离。然而，此种系统构成不仅复杂，如上述般非共沸冷冻剂因在气液共存状态下，气相汗液相的组成是不同的，故进行此种气液分离的系统构成，反而较难作成至已稳定的固定状态的控制。
技术实现思路
本专利技术是于采用非共沸冷冻剂的冷冻机系统，以采用由具有常温附近的标准沸点的冷冻剂和具有-60℃以下的低标准沸点的冷冻剂的组合而成的非共沸冷冻剂，于由压缩机、冷凝器、蒸发器和由蒸发器至压缩机的冷冻剂与由冷凝器至蒸发器的过程的冷冻剂之间通过进行热交换的热交换器构成单段式冷冻机系统，冷冻剂于上述压缩后的冷凝过程的压力时的露点是在常温以上，且于该压力的沸点是在由蒸发器至压缩机的过程的低压压力的露点以上的领域使动作为特征之冷冻机系统。又，至于适于此系统的冷冻剂，是由具有常温附近的标准沸点的冷冻剂和具有-60℃以下的低标准沸点的冷冻剂间的组合而成，冷冻剂于压缩后的冷凝过程的压力时的露点是在常温以上，且于该压力的沸点是于由蒸发器至压缩机的过程的低压压力的露点以上为特征的超低温用非共沸混合冷冻剂。再者，以上述具有常温附近的沸点的高沸点气体是丁烷或异丁烷，上述具有-60℃以下的低沸点气体是乙烷或乙烯，通过于其中添加R-14(全氟甲烷)，提高特性的非共沸混合冷冻剂为特征，又，上述高沸点气体是丁烷，低沸点气体为乙烷的混合气体的丁烷-乙烷混合比在90/10～60/40的范围，R-14(全氟甲烷)对此混合气体的添加量是超过0％至9％以下，上述高沸点气体是丁烷，低沸点气体是乙烯的混合气体的丁烷-乙烯混合比在90/10～70/30之范围，R-14(全氟甲烷)对此混合气体的添加量是超过0％至0.7％以下，上述高沸点气体是异丁烷，低沸点气体是乙烷的混合气体的异丁烷-乙烷混合比在90/10～70/30的范围，R-14(全氟甲烷)对此混合气体的添加量是超过0％至15％以下，再者，上述高沸点气体是异丁烷，低沸点气体是乙烯的混合气体的异丁烷-乙烯混合比在90/10～80/20的范围，R-14(全氟甲烷)对此混合气体的添加量是超过0％至10％以下的已提高特性的超低温用非共沸混合冷冻剂。本专利技术人等是在探讨不含氯的烃系超低温度用共沸冷冻剂的过程，尝试着通过组合可实现-60℃以下的超低温度的烃系冷冻剂气体，亦即对标准沸点极低的烃，和标准沸点高且有在常温附近的标准沸点，同时蒸气压较低的烃，以实现在常温环境下可使用的非共沸冷冻剂。亦即，通过在常温附近的压缩过程是可冷凝的，或通过利用和来自上述的蒸发器的冷冻剂间的热交换引起的冷却，如果是可冷凝时，则即使于非共沸冷冻剂亦不需气液分离等的复杂机构，可使构成简化，又着眼在可予消除归因于沸点及露点分离的非共沸冷冻剂固有的特性的上述冷冻机运转的不稳定。以下说明非共沸冷冻剂之特性及利用该特性的系统。图20是取丁烷及乙烯作为非共沸冷冻剂的例子时，表示出典型的状态图。如果取丁烷(沸点-0.5℃)和乙烯(沸点-103.7℃)是非共沸冷冻剂的例子时，则大致如图所示般，可上下的区分出表示露点及沸点的气相线及液相线。如果表示出于大气压的状态图，同时在由压缩机被送出且在冷凝过程的高压下的状态图和在蒸发过程的低压下的状态图时，如各自以一点链线及虚线表示般，即成为约略呈上下平行移动的关系。如丁烷及乙烯般，若依沸点显着不同的成分气体的组成时，如该图所示，成为由高沸点朝向低沸点显着倾斜的状态图，通过组成的少许变化可得沸点或露点大大变动的特性。于该图，如以阴影像表示冷冻机的运转环境的常温温度区域(R)的范围，即成为35℃以下～20℃程度，则在此温度条件下可运转的范围是高压侧液相线需位于此温度区域之上方即成为必要的。同时于压缩机由于不引起液压缩，低压侧气相线须在压缩机吸入时的冷冻剂的温度以下。于该图，满足前者的条件的范围，是成为通过35℃的水平线及高压侧液相线相交的点A′的垂直线所表示的EO％以下的组成，后者系需在该垂直线及低压侧气相线的相交点A″朝左的气相线以上的温度区域运转即成为必要。使用非共沸冷冻剂，通过单一(一单位)的压缩机、冷凝机和蒸发器而成的单段式冷冻系统运转时，若能满足以上的条件时，则不需另外的控制条件或气液分离装置，以简单的构成可构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷冻机系统，是采用非共沸冷冻剂的冷冻机系统，其特征在于，采用由具有常温附近的标准沸点的冷冻剂和具有－６０℃以下的低标准沸点的冷冻剂的组合而成的非共沸冷冻剂，于由压缩机、冷凝器、蒸发器及由蒸发器至压缩机的冷冻剂和由冷凝器至蒸发器的过程的冷冻剂之间通过进行热交换的热交换器构成单段式冷冻机系统，冷冻剂于上述压缩后的冷凝过程的压力时的露点系在常温以上，且于该压力的沸点使在由蒸发器至压缩机的过程的低压压力的露点以上的领域动作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：栗田进，栗田宣义，
申请(专利权)人：日本冷冻机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]