CN105473955A - 冷媒循环装置、冷媒循环方法以及酸抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供即使在工作温度为高温的环境下使用HFO作为冷媒也能够维持稳定的热循环的热泵装置及有机兰肯循环装置。冷媒循环装置(1)填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，在冷媒循环回路中具有冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，在冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置有抑制冷媒中的酸浓度的上升的酸抑制部(6)，酸抑制部(6)包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、SUS、镍、钛、金属硅、碳化硅、锡、镁以及锌构成的组中选出的至少两种材料作为主体。

Description

冷媒循环装置、冷媒循环方法以及酸抑制方法
技术领域
本发明涉及利用冷媒的冷媒循环装置、冷媒循环方法以及酸抑制方法，特别是涉及热泵装置及有机兰肯循环装置以及该装置中的冷媒循环方法以及酸抑制方法。
背景技术
以往，作为热泵装置或者有机兰肯循环装置的冷媒，使用氢氟烃(HFC)系的冷媒。HFC系冷媒的臭氧层破坏系数为零，热稳定性较高。另一方面，HFC系冷媒的全球变暖潜能值(GlobalWarmingPotential：GWP)非常高。因此，从地球环境保护的观点出发，并不希望使用HFC系冷媒。
作为GWP低的冷媒，公知有氢氟烯烃(HFO)系或者氢氯氟烯烃(HCFO)系冷媒。在专利文献1中公开了利用以HFO为基本成分的冷媒的冷却循环装置。在专利文献1中，使用四氟丙烯(HFO1234yf)作为HFO系冷媒。
HFO、HCFO在分子结构中具有双键。因此，HFO系冷媒以及HCFO系冷媒的化学稳定性比HFC冷媒低。当使用HFO、HCFO作为冷媒时，存在因水、氧的影响而发生开裂、分解从而产生以酸为主要成分的物质这样的问题。以酸为主要成分的物质会使冷却循环装置的使用材料、冷冻机油劣化，使冷却循环装置的性能降低。
为了解决上述问题，专利文献1所记载的冷却循环装置在冷却循环中具备吸附器。吸附器具备能够吸附以氟化氢(HF)为主要成分的物质的吸附剂。吸附剂以沸石、二氧化硅、离子交换树脂等为主要成分。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-121927号公报([0009])
发明内容
发明要解决的课题
在热泵装置以及有机兰肯循环装置中，存在冷媒的工作温度成为超过170℃的高温的装置。HFO系冷媒以及HCFO系冷媒在高温环境下被热分解，其结果是，产生酸。因此，HFO系冷媒以及HCFO系冷媒存在无法在工作温度为高温的环境下使用这样的课题。
专利文献1所记载的冷却循环装置设想在60℃左右的温度环境下使用。因此，专利文献1所记载的吸附器无法在超过170℃的高温环境下使用。因此，在冷媒的工作温度超过170℃的冷媒循环装置中无法应用专利文献1所记载的技术。
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种即使在工作温度为高温的环境下使用HFO或者HCFO作为冷媒，也能够维持稳定的热循环的热泵装置及有机兰肯循环装置以及该装置中的冷媒循环方法以及酸抑制方法。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明的冷媒循环装置、冷媒循环方法以及酸抑制方法采用以下的手段。
本发明提供一种冷媒循环装置，其填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，在冷媒循环回路中具有所述冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，其特征在于，在所述冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置有抑制在所述冷媒中产生的酸浓度的上升的酸抑制部，所述酸抑制部包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体。
本发明提供一种酸抑制方法，其为冷媒循环装置中的酸抑制方法，所述冷媒循环装置填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，在冷媒循环回路中具有所述冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，在所述冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置抑制在所述冷媒中产生的酸浓度的上升的酸抑制部，使所述酸抑制部构成为包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体，从而使所述冷媒与所述酸抑制件接触。
本发明提供一种冷媒循环方法，其为冷媒循环装置中的冷媒循环方法，所述冷媒循环装置填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，在冷媒循环回路中具有所述冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，在所述冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置抑制在所述冷媒中产生的酸浓度的上升的酸抑制部，使所述酸抑制部构成为包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体，从而使所述冷媒与所述酸抑制件接触。
本申请发明人发现：在175℃以上的高温环境下，氢氟烯烃(或者氢氯氟烯烃)容易被分解而生成酸(氟化氢或者氯化氢)、以及生成的酸会加速氢氟烯烃(或者氢氯氟烯烃)的分解。根据本发明，通过设置酸抑制部，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。由此，在冷媒容易热分解的高温区域，能够抑制因酸引起的冷媒的加速性的分解，能够确保在使用周期方面实用的热物性。在冷媒循环中，冷媒可以被加热、冷却，也可以被加压、减压。
根据本发明，通过从上述材料中选择酸抑制件的材料，从而即使在175℃以上的高温环境下，也能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。特别是，所述酸抑制件优选是混合铜、铁以及铝而成的构成物。
在上述发明的一方案中，优选为，所述酸抑制件是多孔结构体、网状结构体或者褶皱状结构体。
通过将酸抑制件设为上述结构体，从而冷媒与酸抑制件的接触面积增大。由此，能够进一步抑制冷媒中的酸浓度的上升。
在上述发明的一方案中，也可以为，冷媒循环装置具备：压缩机，其对冷媒进行压缩；冷凝器，其使压缩了的冷媒冷凝；膨胀阀，其使冷凝了的冷媒膨胀；以及蒸发器，其使膨胀了的冷媒蒸发，所述酸抑制部设置在所述压缩机与所述冷凝器之间。
在依次连接压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器而成的冷媒循环回路中，从压缩机到冷凝器之间为高温、高压环境，冷媒作为气体而存在。氢氟烯烃有在高温环境下分解反应容易进展的趋势。根据上述一方案，通过在压缩机与冷凝器之间设置酸抑制部，能够高效地抑制冷媒中的酸浓度上升的情况。
在上述发明的一方案中，也可以为，所述酸抑制部设置在所述冷凝器与所述膨胀阀之间。
在冷媒循环装置中，冷媒通过冷凝器被冷凝而成为液体。与气体时相比，液化了的冷媒的体积变小。根据上述发明的一方案，通过在冷凝器与膨胀阀之间设置酸抑制部，能够使更多的冷媒与酸抑制件接触。
在上述发明的一方案中，也可以为，所述酸抑制部组装入所述冷凝器中。
冷媒循环装置的构成要素受到冷媒的压力。因此，冷媒循环装置的构成要素需要具有能够承受来自冷媒的压力的刚性。根据上述发明的一方案，通过将酸抑制部组装入冷凝器中，从而无需设置新的耐压容器。由此，能够减轻冷媒循环装置。
在上述发明的一方案中，也可以为，冷媒循环装置具备：泵，其压送所述冷媒；蒸发器，其通过热源对压送来的冷媒进行加热而使其蒸发；膨胀器，其使蒸发了的冷媒膨胀；以及冷凝器，其使膨胀了的冷媒冷凝，所述酸抑制部设置在所述蒸发器与所述膨胀器之间。
在依次连接泵、蒸发器、膨胀器以及冷凝器而成的冷媒循环回路中，从蒸发器到膨胀器之间为冷媒作为气体而存在的高温、高压环境，是冷媒的分解容易进展的区域。根据上述一方案，通过在蒸发器与膨胀器之间设置酸抑制部，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。
所述酸抑制部可以设置在所述蒸发器与进行压送的所述泵之间。
根据上述一方案，通过在蒸发器与进行压送的泵之间设置酸抑制部，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。
发明效果
根据本发明的冷媒循环装置、酸抑制方法以及冷媒循环方法，通过在高温环境下具备酸抑制部，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。由此，即使在工作温度为高温的环境下使用HFO作为冷媒，也能够抑制冷媒的热物性变化，能够维持稳定的冷媒循环回路。
附图说明
图1是表示第一实施方式的热泵装置的一例的概要结构图。
图2是图1的酸抑制部的侧视图。
图3是图1的酸抑制部的立体图。
图4是表示第二实施方式的热泵装置的一例的概要结构图。
图5是图4的酸抑制部的剖视图。
图6是表示酸抑制件的一实施例的立体图。
图7是表示酸抑制件的另一实施例的立体图。
图8是表示第二实施方式的变形例的热泵装置的一例的概要结构图。
图9是表示第三实施方式的热泵装置的一例的概要结构图。
图10是第四实施方式的热泵装置的冷凝器的纵剖视图。
图11是表示第五实施方式的有机兰肯循环装置的一例的概要结构图。
图12是表示冷媒中的氟离子浓度的曲线图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
图1是表示本实施方式的热泵装置(冷媒循环装置)的一例的概要结构图。图2是图1的酸抑制部的侧视图。图3是图1的酸抑制部的立体图。
热泵装置1具备压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5以及酸抑制部6。压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4以及蒸发器5依次通过配管连接而形成冷媒循环回路(热泵循环)。热泵装置的各构成构件设计为能够承受来自冷媒的压力。在热泵循环内填充有冷媒。
压缩机2是吸入从蒸发器5流出的冷媒并进行压缩后将该压缩了的冷媒向冷凝器3排出的装置。压缩机2能够将冷媒的温度提高至175℃以上。压缩机2能够使用涡轮压缩机等公知的压缩机。压缩机2也可以是多级式压缩机。压缩机也可以设置有多个。
压缩机2具备吸入冷媒的吸入口以及将压缩了的冷媒排出的排出口。在压缩机2的排出口连接有用于将压缩了的冷媒气体朝向冷凝器3排出的排出配管。
冷凝器3能够对由压缩机2压缩了的冷媒进行冷却而使其冷凝，从而形成冷媒液。冷凝器3能够采用板式热交换器或者管壳式热交换器等。冷凝器3可以设置一个或者多个。冷凝器3具备供压缩了的冷媒流入的流入配管和使由冷凝器3冷凝了的冷媒流出的流出配管。
膨胀阀4是使由冷凝器3冷凝了的冷媒液隔热膨胀而进行减压的阀。作为膨胀阀4，能够使用公知的膨胀阀。
蒸发器5是使通过膨胀阀4隔热膨胀了的冷媒液蒸发的装置。蒸发器5能够采用板式热交换器或者管壳式热交换器等。
填充于热泵循环内的冷媒包括在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃(HFO)或者氢氯氟烯烃(HCFO)。冷媒优选以氢氟烯烃(HFO)或者氢氯氟烯烃(HCFO)为主要成分。冷媒中的氢氟烯烃(HFO)或者氢氯氟烯烃(HCFO)的含有量大于50GC％，更优选大于75GC％，进一步优选大于90GC％。
具体而言，氢氟烯烃(HFO)采用2，3，3，3-四氟-1-丙烯(HFO1234yf)、(Z)-1，3，3，3-四氟-1-丙烯(HFO1234ze(Z))、(E)-1，3，3，3-四氟-1-丙烯(HFO1234ze(E))、(Z)-1，2，3，3-四氟-1-丙烯(HFO1234ye(Z))、(E)-1，2，3，3-四氟-1-丙烯(HFO1234ye(E))、(Z)-1，2，3，3，3-五氟-1-丙烯(HFO1225ye(Z))、(E)-1，2，3，3，3-五氟-1-丙烯(HFO1225ye(E))、(Z)-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯(HFO1336mzz(Z))、或者(E)-1，1，1，4，4，4-六氟-2-丁烯(HFO1336mzz(E))等。
具体而言，氢氯氟烯烃(HCFO)采用(E)-1-氯-3，3，3-三氟丙烯(HCFO1233zd(E))、(Z)-1-氯-3，3，3-三氟丙烯(HCFO1233zd(Z))等。
氢氟烯烃(HFO)或者氢氯氟烯烃(HCFO)的纯度优选为97GC％以上，更优选为99GC％以上，进一步优选为99.9GC％以上。
冷媒可以包括添加物。添加物能够列举卤化烃类、其他的氢氟烃类(HFC)、醇类、饱和烃类等。
<卤化烃类以及其他的氢氟烃类>
作为卤化烃类，能够列举包含卤素原子的二氯甲烷、三氯乙烯、四氯乙烯等。
作为氢氟烃类，能够列举二氟甲烷(HFC-32)、1，1，1，2，2-五氟乙烷(HFC-125)、氟乙烷(HFC-161)、1，1，2，2-四氟乙烷(HFC-134)、1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134a)、1，1，1-三氟乙烷(HFC-143a)、二氟乙烷(HFC-152a)、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(HFC-236ea)、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(HFC-236fa)、1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)、1，1，1，2，3-五氟丙烷(HFC-245eb)、1，1，2，2，3-五氟丙烷(HFC-245ca)、1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC-365mfc)、1，1，1，3，3，3-六氟异丁烷(HFC-356mmz)、1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-十氟戊烷(HFC-43-10-mee)等。
<醇>
作为醇，能够列举碳数1～4的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、2，2，2-三氟乙醇、五氟丙醇、四氟丙醇、1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇等。
<饱和烃>
作为饱和烃，能够混合从包括碳数为3以上8以下的丙烷、正丁烷、异丁烷、新戊烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、甲基环戊烷、正己烷以及环己烷的组中选出的至少一种以上的化合物。其中，作为特别优选的物质，能够列举新戊烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、甲基环戊烷、正己烷、环己烷。
酸抑制部6抑制冷媒中的酸浓度的上升。具体而言，酸是氟化氢或者氯化氢。酸抑制部6设置在冷媒的温度能够达到175℃以上的区域。在本实施方式中，冷媒的温度能够达到175℃以上的区域为从压缩机2到冷凝器3之间。酸抑制部6兼作为将压缩机2与冷凝器3连接的配管的至少一部分。酸抑制部6优选兼作为将压缩机2与冷凝器3连接的整个配管。在图2中，酸抑制部6与压缩机2的排出口直接连接。
酸抑制部6包括第一酸抑制件。
第一酸抑制件采用混合有种类不同的金属的结构。第一酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体。作为主体是指包含最多的成分。铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁以及锌优选分别是金属单体。第一酸抑制件更优选是混合铜、铁以及铝这三种而成的构成物。通过从上述材料中选择第一酸抑制件的材料，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。从上述材料中选择材料的第一酸抑制件能够在175℃以上的高温环境下使用。
第一酸抑制件最好在成为酸抑制件的主体的金属暴露于表面的状态下使用。
第一酸抑制件优选是多孔结构体、网状结构体或者褶皱状结构体。第一酸抑制件可以是沿着冷媒(气体)的流动并排地设置有多张的薄板状的结构。通过增大第一反应抑制件能够与冷媒接触的面积且不阻碍流动，能够高效地抑制冷媒中的酸浓度的上升，并且也能够抑制压力损失。
在本实施方式中，第一酸抑制件配置在酸抑制部6内。例如，如图3所示，成形为圆筒状的网状结构体作为第一酸抑制件7配置在酸抑制部6的内部。在图3中，网状结构体的外径与酸抑制部(配管)6的内径大致相等。
第一酸抑制件7优选配置为在冷媒从压缩机2排出后被冷凝器3吸入的期间始终能够与冷媒接触。即，最好在从压缩机2连接至冷凝器3的配管(包括排出配管以及流入配管)的全长上配置网状结构体。
酸抑制部6的内表面优选由第二酸抑制件覆盖。第二酸抑制件将从由铜、铁、铝、SUS、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁以及锌构成的组中选出的至少一种材料作为主要成分。第二酸抑制件通过镀敷、涂覆或者蒸镀等而能够覆盖酸抑制部6的内表面。由此，即使在第一酸抑制件仅配置在酸抑制部6内的一部分的区域，也成为冷媒能够与酸抑制件接触的环境。
接下来，对热泵装置1的动作进行说明。
填充于热泵装置1的冷媒在压缩机2被压缩而形成高温、高压的气体。被压缩了的冷媒从压缩机2的排出口排出。在热泵装置1中，冷媒的温度在压缩机2的排出口处最高。
被排出的冷媒经由酸抑制部6向冷凝器3流动。冷媒在通过酸抑制部6时能够与酸抑制件(第一酸抑制件、第二酸抑制件)接触。由此，抑制了冷媒中的酸浓度上升的情况。
经由酸抑制部6后的冷媒被冷凝器3吸入。被吸入至冷凝器3的冷媒被冷凝而成为低温、高压的冷媒液。
冷凝了的冷媒通过膨胀阀4隔热膨胀而成为低温、低压的冷媒液。隔热膨胀了的冷媒被供给至蒸发器5，蒸发而成为高温、低压的气体。蒸发了的冷媒被压缩机2吸入，以后重复相同的循环。
本实施方式的热泵装置1通过在压缩机2与冷凝器3之间设置酸抑制部6，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升，从而维持稳定的热循环。
如图2所示，在将酸抑制部6与压缩机2直接连接的情况下，在检修时或者冷媒更换时，能够适当地实施酸抑制部的维护(酸抑制件的更换等)。
〔第二实施方式〕
本实施方式的热泵装置的结构在没有特别说明的情况下与第一实施方式相同。图4是表示本实施方式的热泵装置(冷媒循环装置)的一例的概要结构图。图5是酸抑制部的剖视图。图6以及图7是表示酸抑制件的一例的立体图。
酸抑制部16与从压缩机2连接至冷凝器3的配管串联地连接。酸抑制部16具有收容室11、冷媒入口12以及冷媒出口13。收容室11采用压力容器结构，在内部以能够与冷媒接触的方式收容有第一酸抑制件17。收容室11固定于在热泵装置10的冷凝器3或者其周边设置的框架。冷媒入口12经由阀14与排出配管15连接。冷媒入口12将从压缩机2排出的冷媒全部向收容室11引导。冷媒入口12具有供冷媒(气体)从入口部顺畅地在内部一边回旋一边流动的结构。冷媒入口12的流路截面采用具有足够的流路面积的结构，从而不会产生冷媒(气体)的损失。冷媒出口13设置在被引导至收容室11内的冷媒经由第一酸抑制件17而向冷凝器3流出的位置。冷媒出口13经由阀18与流入配管19连接。
酸抑制部16最好具备维护部。在图5中，在酸抑制部16设置有维护部20。维护部20为封闭设置于酸抑制部16的开口的盖构件。盖构件通过螺栓等固定于酸抑制部16。如图4所示，也可以设置放泄阀来作为维护部20’(为了简化，在图5中省略记载)。通过设置维护部20，能够更换第一酸抑制件17等，酸抑制部16的维护变得容易。
第一酸抑制件17的材料与第一实施方式相同。
第一酸抑制件17最好通过固定工具等固定于酸抑制部内。在图5中，在第一酸抑制件17与维护部20之间设置有固定工具22。固定工具22采用弹簧等。在第一酸抑制件17与冷媒出口13侧的酸抑制部16之间设置有另外的固定工具23。另外的固定工具23采用填料或者密封件等。
在图6以及图7中例示第一酸抑制件。
图6所示的第一酸抑制件17形成为层叠极细线的丝网并将其卷绕而成的形状。在将第一酸抑制件17收容于酸抑制部16时的、酸抑制部内的空间率为不阻碍冷媒的流动的程度，例如超过95％。
图7所示的第一酸抑制件17采用多孔质结构的圆筒块。图7的第一酸抑制件17采用形成为海绵形状且具有适度的刚性的固体。“适度的刚性”是指即使承受冷媒的流动也维持原始的形状而不会堵塞冷媒流路的程度的硬度。
酸抑制部16的内表面最好由第二酸抑制件覆盖(未图示)。第二酸抑制件的材料与第一实施方式相同。由此，冷媒能够与酸抑制件接触的面积进一步增大。
排出配管15以及流入配管19的内表面也最好由第二酸抑制件覆盖。由此，排出配管15以及流入配管19的内表面作为酸抑制部的一部分而发挥作用。
在本实施方式的热泵装置10中，从压缩机2排出的冷媒全部被向酸抑制部16引导。冷媒在通过酸抑制部16时能够与酸抑制件接触。由此，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。
经由酸抑制部16后的冷媒经由冷凝器3、膨胀阀4以及蒸发器5而被压缩机2吸入，以后重复相同的循环。
(变形例)
图8是表示本实施方式的热泵装置(冷媒循环装置)的另一例的概要结构图。本变形例的结构除了酸抑制部的连接位置不同以外，与第二实施方式相同。
酸抑制部26与从压缩机2连接至冷凝器3的配管并联地连接。冷媒入口经由阀24与配管的上游侧A连接。冷媒入口能够将从压缩机2排出的冷媒的一部分或者全部向收容室引导。向收容室引导的冷媒量能够通过阀24的开闭进行调整。冷媒出口设置在被向收容室引导的冷媒经由酸抑制件向冷凝器3流出的位置。冷媒出口经由阀28与配管的下游侧B连接。通过制成小的回路，从而酸抑制部的维护变得容易。
冷媒出口也可以设置为使冷媒直接被冷凝器3吸入。
在本实施方式的热泵装置中，从压缩机2排出的冷媒的一部分被分流而被向酸抑制部26引导。例如，从连结压缩机2与冷凝器3的配管的A地点将在热泵循环中循环的冷媒的2体积％分流而向收容室引导。被引导至收容室的冷媒能够与酸抑制件(第一酸抑制部、第二酸抑制部)接触。由此，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。
经由酸抑制部26后的冷媒经由冷凝器3、膨胀阀4以及蒸发器5被压缩机2吸入，以后重复相同的循环。
〔第三实施方式〕
本实施方式的热泵装置的结构除了在冷凝器与膨胀阀之间另外设置有酸抑制部以外与第一实施方式相同。图9是表示本实施方式的热泵装置(冷媒循环装置)的一例的概要结构图。
酸抑制部36在冷凝器3与膨胀阀4之间串联地连接。
酸抑制部36具备收容室、冷媒入口以及冷媒出口。冷媒入口经由阀34与流出配管31连接。冷媒入口将从冷凝器3流出的冷媒全部向收容室引导。收容室采用耐压容器，在内部以能够与冷媒接触的方式收容有第一酸抑制件。第一酸抑制件的材料与第一实施方式相同。第一酸抑制件优选是多孔结构体、网状结构体或者褶皱状结构体。冷媒出口设计为被引导至收容室的冷媒经由第一酸抑制件朝向膨胀阀4流出。
冷媒在冷凝器3被冷凝而液化。与气体时相比，液化了的冷媒的体积变小。通过在冷凝器3与膨胀阀4之间设置酸抑制部36，能够使更多的冷媒与酸抑制件接触。
酸抑制部36的内表面最好与第一实施方式同样地由第二酸抑制件覆盖。
从冷凝器3连结至膨胀阀4的配管的内表面也最好由第二酸抑制件覆盖。
在本实施方式的热泵装置30中，从压缩机2排出的冷媒经由酸抑制部6向冷凝器3流动。冷媒在通过酸抑制部6时能够与酸抑制件(第一酸抑制件、第二酸抑制件)接触。由此，抑制了冷媒中的酸浓度上升的情况。经由酸抑制部6后的冷媒被冷凝器3吸入而被冷凝。冷凝了的冷媒从冷凝器3流出而被向酸抑制部36引导。冷媒在通过酸抑制部36时能够与酸抑制件接触。由此，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。
经由酸抑制部36后的冷媒经由膨胀阀4以及蒸发器5而被压缩机2吸入，以后重复相同的循环。
需要说明的是，在本实施方式中，酸抑制部36与连结冷凝器3和膨胀阀4的配管串联地连接，但也可以与第二实施方式的变形例同样地并联地连接。
〔第四实施方式〕
本实施方式的冷媒循环装置在冷凝器中另外组装入有酸抑制部。除此之外，未说明的结构与第一实施方式相同。
图10表示本实施方式的冷媒循环装置(热泵装置)的冷凝器的纵剖视图。冷凝器43采用管壳式的热交换器。冷凝器43具备多个导热管41、冷媒入口管42、冷媒出口管44。多个导热管41水平地配设，在内部流动有冷却流体。冷媒从冷媒入口管42进入，与在导热管41中流动的冷却流体进行热交换，并从冷媒出口管44流出。在本实施方式中，酸抑制部46设置在冷媒出口管44中。在冷凝器43的出口部处，冷媒(液)以对冷媒出口管44进行液封的状态存在，因此酸抑制部以沉入冷媒(液)中的形式设置。若酸抑制部46阻碍冷媒的流动，则在最大负荷区域的运转时，在冷凝器43中滞留有冷媒(液)，产生使热泵的性能降低等弊端。因此，酸抑制部46优选以具有足够的空间的方式设置。酸抑制部46为酸抑制件本身。酸抑制件能够使用与第二实施方式的第一酸抑制件相同的构件。
通过将酸抑制部46组装入冷凝器43中，可以无需另外设置耐热容器，因此能够减轻热泵装置。
需要说明的是，在上述实施方式中，冷凝器为一个，但不限于此，冷凝器也可以设置多个。在具备两个以上的冷凝器的情况下，第三实施方式以及第四实施方式的酸抑制部能够设置在从位于最上游侧(压缩机侧)的冷凝器到膨胀阀之间。例如，在从压缩机侧起依次具备第一冷凝器、第二冷凝器以及膨胀阀的热泵装置中，也可以将酸抑制部设置在第一冷凝器与第二冷凝器之间。
〔第五实施方式〕
图11是表示本实施方式的有机兰肯循环装置(冷媒循环装置)的一例的概要结构图。
有机兰肯循环装置50具备泵52、蒸发器55、膨胀器54、冷凝器53以及酸抑制部56。泵52、蒸发器55、膨胀器54以及冷凝器53依次通过配管连接而形成冷媒循环回路(有机兰肯循环)。有机兰肯循环装置的各构成构件设计为能够承受来自冷媒的压力。在有机兰肯循环内填充有与第一实施方式相同的HFO来作为冷媒。
泵52是将吸入了从冷凝器53流出的冷媒的冷媒朝向蒸发器55压送的装置。
蒸发器55能够利用来自外部的热源对压送来的低温、高压的冷媒进行加热而使蒸发。热源采用涡轮或者发动机的排气等的废热，能够将冷媒的温度提高至175℃以上。蒸发器55能够采用锅炉或者汽化器等。
膨胀器54使蒸发了的高温、高压的冷媒膨胀而使涡轮等旋转，驱动发电机使其产生电力。
冷凝器53能够对由膨胀器54膨胀了的高温、低压冷媒进行冷却使其冷凝，从而成为冷媒液。冷凝器53采用凝汽器等。
酸抑制部56是抑制冷媒中的酸浓度的上升的构件。酸抑制部56设置在冷媒的温度能够达到175℃以上的区域。在本实施方式中，冷媒的温度能够达到175℃以上的区域为从蒸发器55到膨胀器54的区间。酸抑制部56兼作为将蒸发器55与膨胀器54连接的配管的至少一部分。酸抑制部56优选兼作为将蒸发器55与膨胀器54连接的整个配管。
酸抑制部56包括与第一实施方式相同的第一酸抑制件。
第一酸抑制件优选配置为在冷媒从蒸发器55流出而被膨胀器54吸入的期间始终能够与冷媒接触。即，最好在从蒸发器55连接至膨胀器54的配管的全长上配置第一酸抑制件。
酸抑制部56的内表面优选与第一实施方式同样地由第二酸抑制件覆盖。
接下来，对有机兰肯循环装置50的动作进行说明。
填充于有机兰肯循环装置50的冷媒在蒸发器55中被来自外部的热源加热而成为高温、高压的蒸气。在有机兰肯循环装置50中，冷媒的温度在蒸发器55的出口处最高。
蒸气经由酸抑制部56向膨胀器54流动。冷媒在通过酸抑制部56时能够与酸抑制件(第一酸抑制件、第二酸抑制件)接触。由此，能够抑制冷媒中的酸浓度的上升。
冷媒通过膨胀器54隔热膨胀，利用由此产生的功来驱动涡轮。膨胀了的冷媒向冷凝器53流动，被冷却而成为液体。冷凝了的冷媒被泵52吸入，以后重复相同的循环。
<HFO中的酸浓度>
通过以下的试验来确认酸抑制件的效果。
试验通过依据JISK2211屏蔽管试验的方法来实施。
冷媒使用HFO1234ze(Z)(中央硝子株式会社制，纯度99.8％)。
酸抑制件采用铁(Fe)、铜(Cu)、铝(Al)、SUS304、SUS316或者将铁、铜以及铝分别以相同体积混合而成的材料。
在铁的情况下，使用JISC2504所规定的材质，直径1.60mm、长度50mm的试验片。在铜的情况下，使用JISC3102所规定的材质，直径1.60mm、长度50mm的试验片。在铝的情况下，使用JISH4040所规定的材质，直径1.60mm、长度50mm的试验片。在SUS304以及SUS316的情况下，使用JIS奥氏体系不锈钢的试验片。酸抑制件使用在试验前实施脱脂处理以及研磨处理而露出了新的表层的构件。
将0.5g冷媒以及各酸抑制件的试验片放入Pyrex(注册商标)玻璃管(直径10mm×内径8mm×长度200mm)并进行密封。将密封了的玻璃管在试验温度175℃～250℃下加热14天。就试验片而言，在酸抑制件是一种金属的情况下放入三片，在混合三种金属的情况下每种金属放入一片。
利用具备氢火焰离子化检测器(FID)的气相色谱仪(岛津制作所制，GC-2010plus)以及离子色谱仪(IC，日本Dionex社制，ICS-2100)对14天后的冷媒进行分析。另外，在试验前后通过目视观察确认冷媒的外观。
作为比较对照，使用1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC245fa)作为冷媒并实施相同的试验。
将FID分析结果以及IC分析结果示于表1中。
[表1]
图12表示冷媒中的氟离子浓度。在该图中，横轴是试验温度(℃)，纵轴是冷媒中的氟离子(F-)浓度(ppm)。在该图中，●对应于试料No.1、3、5、7。▲对应于试料No.2、4、6、8。○对应于冷媒HFC245fa/无酸抑制件的试料。△对应于冷媒HFC245fa/混合有酸抑制件Fe、Cu、Al的试料。HFC245fa中的氟离子浓度在任一试验温度下均为5ppm以下。
在无酸抑制件的情况下(试料No.1、3、5、7)，随着试验温度增高，HFO1234ze(Z)中的氟离子浓度上升。特别是，当试验温度超过225℃时，氟离子浓度的增加变得显著。在无酸抑制件的情况下，HFO1234ze(Z)中的氟离子浓度在试验温度175℃下为6ppm，在试验温度250℃下为20ppm。
另一方面，加入了酸抑制件的冷媒中的氟离子浓度在试验温度175℃(试料No.2)下为3ppm，在试验温度250℃(试料No.8)下为5ppm。加入了酸抑制件的冷媒中的氟离子浓度即使在试验温度超过225℃的情况下，变化的斜率也不会大幅变化。
接下来，着眼于试验温度250℃的试料(No.7-14)。使用单个金属作为酸抑制件的试料(试料No.9-13)的氟离子浓度与无酸抑制件的试料(试料No.7)相等或者比其高。另一方面，混合三种金属(铁、铜以及铝)而成的试料(试料No.8)以及混合两种金属(铁以及铜)而成的试料(试料No.14)的氟离子浓度被抑制为比其他试料(No.7、9～13)低。
HFC245fa的纯度与试验温度无关均比99.9GC％高。
HFO1234ze(Z)的纯度在试料No.7(试验温度250℃)中降低至75.2GC％，但在试料No.8(试验温度250℃)中维持96.3GC％。在试料No.14(试验温度250℃)中维持94.1GC％。
当HFO1234ze(Z)被热分解时，形成三氟丙炔以及氟化氢。根据上述结果，确认了：通过在HFO中加入混合两种或者三种金属而成的酸抑制件，能抑制HFO中的氟离子浓度(即氟化氢浓度)的上升，并且使HFO稳定化。
在使用了混合三种金属而成的酸抑制件的试料中，试验前后的冷媒的外观无变化，冷媒以及玻璃管维持无色透明，也未发现淤渣等不需要的物质的生成。
附图标记说明
1、10、30热泵装置(冷媒循环装置)
2压缩机
3、43冷凝器
4膨胀阀
5蒸发器
6、16、26、36、46、56酸抑制部
7、17第一酸抑制件
14、18、24、28、34阀
15排出配管
19流入配管
20、20’维护部
22固定工具
23另外的固定工具
31流出配管
41导热管
42冷媒入口管
44冷媒出口管
50有机兰肯循环装置(冷媒循环装置)
52泵
53冷凝器
54膨胀器
55蒸发器

Claims (10)

1.一种冷媒循环装置，其填充有包含在分子结构中具有碳一碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，
在冷媒循环回路中具有所述冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，
在所述冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置有抑制在所述冷媒中产生的酸浓度的上升的酸抑制部，
所述酸抑制部包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体。
2.根据权利要求1所述的冷媒循环装置，其中，
所述酸抑制件是混合铜、铁以及铝而成的构成物。
3.根据权利要求1或2所述的冷媒循环装置，其中，
所述酸抑制件是多孔结构体、网状结构体或者褶皱状结构体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷媒循环装置，其中，
所述冷媒循环装置具备：
压缩机，其对所述冷媒进行压缩；
冷凝器，其使压缩了的冷媒冷凝；
膨胀阀，其使冷凝了的冷媒膨胀；以及
蒸发器，其使膨胀了的冷媒蒸发，
所述酸抑制部设置在所述压缩机与所述冷凝器之间。
5.根据权利要求4所述的冷媒循环装置，其中，
所述酸抑制部设置在所述冷凝器与所述膨胀阀之间。
6.根据权利要求5所述的冷媒循环装置，其中，
所述酸抑制部组装入所述冷凝器中。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的冷媒循环装置，其中，
所述冷媒循环装置具备：
泵，其压送所述冷媒；
蒸发器，其通过热源对压送来的冷媒进行加热而使其蒸发；
膨胀器，其使蒸发了的冷媒膨胀；以及
冷凝器，其使膨胀了的冷媒冷凝，
所述酸抑制部设置在所述蒸发器与所述膨胀器之间。
8.根据权利要求7所述的冷媒循环装置，其中，
所述酸抑制部设置在所述蒸发器与进行压送的所述泵之间。
9.一种酸抑制方法，其为冷媒循环装置中的酸抑制方法，
所述冷媒循环装置填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，
在冷媒循环回路中具有所述冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，
在所述冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置抑制在所述冷媒中产生的酸浓度的上升的酸抑制部，
使所述酸抑制部构成为包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体，
从而使所述冷媒与所述酸抑制件接触。
10.一种冷媒循环方法，其为冷媒循环装置中的冷媒循环方法，
所述冷媒循环装置填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或者氢氯氟烯烃的冷媒，
在冷媒循环回路中具有所述冷媒的工作温度达到175℃以上的区域，
在所述冷媒的温度能够达到175℃以上的区域，设置抑制在所述冷媒中产生的酸浓度的上升的酸抑制部，
使所述酸抑制部构成为包括酸抑制件，该酸抑制件将从由铜、铁、铝、镍、钛、金属硅、硅钢、锡、镁、锌以及SUS构成的组中选出的至少两种材料作为主体，
从而使所述冷媒与所述酸抑制件接触。
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