ENE-WAY 2007

2007 年 8 月 29 日～31 日（ポートメッセなごや）

⑦CO2、プロパンガスの混合冷媒使用の圧縮蒸発式冷凍機サイクルにて、低温ブラインを循環させるノンフ ロン型冷凍装置の開発【株式会社マック】

2.2.1.2 項の⑦「ｱ）冷媒回路の研究開発」により二酸化炭素等の低沸点冷媒を、高圧減衰装置と高効率 インタークーラーの構成で、常温凝縮温度で冷凍サイクルが機能する事を確認した。

（希境対策・安全性・経済性・市場性の考察）

ｱ) 可燃性自然冷媒（プロパンガス）に対する安全対策 (a)二酸化炭素・プロパンガス混合比についての検証結果

二酸化炭素とプロパンガス混合冷媒に於ける燃性・不燃性の混合分岐点は、二酸化炭素 90％以上プロ パンガス 10％以下と判定される。プロパンガス 15％以下時難燃性と判定され、完全不燃性では無い ので、不燃評価以上の場合は装置の防爆安全仕様は、装置のイニシャルコストに於いては同等である。

(b)本開発は一 50℃以下の冷凍庫・庫内温度の実現を目標とし、極力 COP の向上をはかり、プロパンガ スリッチによる危険性を混合される二酸化炭素で希釈効果を想定して、二酸化炭素：プロパンガス＝

50：50％の混合比とした。

(c)上記混合比に於ける冷媒 C 値の算出を以下に示す。

（REFPROP Version7．0 より）

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図 3.2.34 REFPROP Version7．0 出力図

(d)不燃混合範囲にある時（二酸化炭素 90％以上）冷媒ガスとして循環中。－56．6℃・0．518MPa 以下 時、膨張弁にて詰まり現象が確認された。二酸化炭素のドライアイス化による固形物の障害と想定さ れる。

(e)プロパンリッチ（90％以上）の時、可燃爆発範囲にあり、一般市場で受け入れがたいと想定され、

市場の拒絶反応ハードルを乗り越える事は困難と思われる。

(f)二酸化炭素 8：プロパン 1：R－1231 の混合比で行なった時 TE－50℃時、COP O．3 を実現し、フロ ンの使用量を抑える方法ことができる。

(g)冷媒ガス吐出温度＋80℃～＋120℃を利用して、＋50℃～＋70℃の温水を取り出す事を可能とし、温 水の利用値も加算すると COP 値 0．3～0．5 の増加が図れる。

(h)何れの混合比も前四章迄に述べた弊社開発システムにより冷凍サイクルは機械的安定範疇にあって 起動稼動が可能である。

(i)以上の実験及び考察により、ノンフロン型省エネ冷凍装置として、可燃性自然冷媒の使用をさける 事が不可能ならば、ユニット内を防爆仕様とし安全対策を講じて、冷却プラインを製造し被冷却部に 冷却プラインを循環する方法となる。

(j)これは冷却プライン循環ポンプ動力を必要とし、COP を低下させる要素を増す事になり、エネルギー のロスを発する。

各種のシステムの実験にて不燃安全ガスの使用にて直膨システムの可能性を追求したが、運転可能シ ステムの実験には成功したものの、省エネの範囲に到達しなかった事から冷却プライン循環方式に決 定した。

ｲ) システムの安全対策

(a)冷凍機ユニットは屋外設置とする。

屋内にあっても完全な排気装置を完備する。

(b)凝縮器は空冷式とし、凝縮器フアンはガス漏れ時の排気用を兼ねるシステムとする。

(c)ユニット内にプロパンガス漏れ検知器を取り付ける事とする。

(d)ユニット近傍に不活性ガスボンベを設置し、ガス漏れ時ボンベよりの噴出にてプロパンガスの希釈 用とし、引火・爆発を防止するシステムとする。

(e)冷凍機は開放型ベルト掛け駆動とし、電動機は防爆仕様とする。

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(f)ユニット内使用機器類は防爆仕様とし、着火防止対策を行なう。

(g)冷却器はプライン循環用熱交換器とする。

(h)冷却器デフロストは、ユニット内デフロストユニットの設置にてプラインを加熱し、加熱プライン 循環にてデフロストを行なう。

(i)制御用電装品は、ユニット外は隔離された所に取り付け電気配線のみの接続作動とする。

(j)外部火災時の延焼を防止するため、極力ユニット延焼防止環境に配慮して設置場所の選定が必要で、

周囲よりの過熱の為の冷媒ガス圧上昇時は可溶性にてサイクル内冷媒ガス放出の機器を取り付ける。

(k)冷却プライン循環ポンプもしくは給湯用循環ポンプは防爆仕様とせず、ユニット外に設備する。

(l)循環プラインは冷却温度によって選定するが、シリコンオイル等温度差広域の物性品を使用する。

(m)プライン循環ポンプは、トロコポンプ等、キヤンドポンプと比熱負荷低減された構造を使用する。

ｳ) 開発進捗のまとめ

(a)H．17．二酸化炭素、リッチ（90％以上）プロパンガス混合システムの開発 結果．常温凝縮温度にて冷凍サイクルの安全運転を確認

評価．COP 値（0．15）の向上が見られない為断念

(b)H．18．インタークーラーによる凝縮能力の向上を目指し、プレージングプレート熱交換器の開発を 行った。

凝縮圧力の低下による運転電流値の低減で、COP 値の向上を計った。

結果．より安定した低圧温度が確認できた

評価．－50℃域の COP 値 0．2 向上が見られたが、目標値 0．3 以上に達しない為断念 (c)H．18

高温側プロパン 100％、低温側二酸化炭素 94％プロパン 6％の混合冷媒による直膨式 2 元冷凍機を開 発した。

結果．COP 値 1．0 を実現した。

評価，高温側の安全対策及び装置が大掛かりでイニシャルコストが UP する為断念 (d)製品化開発

本方式の製品化を目指し、開発実験、データ収集を行う。

一元式冷凍機にて二酸化炭素 50％,プロパンガス 50％混合冷媒に、冷却プライン循環式を開発した．

結果．プライン循環ポンプ負荷の増加が有る

評価．COPO．3 以上は確認出来ず．加熱能力の加算により 0．8COP の確認が出来た．

附加項目． 二酸化炭素 70％ プロパンガス 10％ フレオン R－123 20％の混合冷媒で、一 50℃域 COP O．3 を確認した。

表 3.2.11

（発表） なし

（知財） なし