CN107532834A - 制冷剂循环装置、制冷剂循环方法、制冷剂填充方法及制冷剂循环装置的运转方法 - Google Patents

制冷剂循环装置、制冷剂循环方法、制冷剂填充方法及制冷剂循环装置的运转方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供能够抑制因包含HFO或HCFO的制冷剂的分解而引起的酸的产生的制冷剂循环装置及其方法。制冷剂循环装置(1)通过主配管(17a～17e)将压缩机(3)、冷凝器(5)、膨胀阀(9、19)以及蒸发器(11)连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳‑碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，制冷剂循环装置(1)具备：经由增速器(13)而驱动压缩机(3)的驱动器(15)；以及利用由冷凝器(5)冷凝后的制冷剂来冷却驱动器(15)的驱动器冷却部(25)，在蒸发器(11)或驱动器冷却部(25)配置有能够捕捉水分的干燥剂。

Description

制冷剂循环装置、制冷剂循环方法、制冷剂填充方法及制冷剂 循环装置的运转方法
技术领域
本发明涉及制冷剂循环装置、制冷剂循环方法、制冷剂填充方法及制冷剂循环装置的运转方法。本发明尤其涉及热泵装置及制冷机、以及该装置中的制冷剂循环方法、制冷剂填充方法及运转方法。
背景技术
以往，作为热泵装置或制冷机的制冷剂，使用氢氟烃(HFC)系的制冷剂。HFC制冷剂的臭氧层破坏系数为零且热稳定性高。另一方面，HFC制冷剂的全球变暖潜能值(GlobalWarming Potential，GWP)从几百到几千，非常高。因此，从地球环境保护的观点出发，不优选使用HFC制冷剂。
作为GWP低的制冷剂，已知有氢氟烯烃(HFO)系或氢氯氟烯烃(HCFO)系的制冷剂。在专利文献1中，作为HFO制冷剂而使用四氟丙烯(HFO1234)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2008-544072号公报
发明内容
发明要解决的课题
HFO或HCFO在分子结构中具有双键。因此，HFO制冷剂和HCFO制冷剂的化学稳定性比HFC制冷剂的化学稳定性低。HFO被由大气中的水蒸气和紫外线产生的OH自由基分解。HFC的大气寿命为数年以上，但HFO的大气寿命短至几天到30天的程度。“大气寿命”是指，暴露于大气之后直到被水蒸气和紫外线等分解为止的时间。
HFO或HCFO在水或氧的影响下进行氧化、分解时会产生以酸为主成分的物质。通过氧化、分解而产生的氟化氢、氯化氢、三氟乙酸等酸性化合物或者它们溶解于水而得到的酸性水成为设备内部件(金属、密封件)的腐蚀的原因。
如上所述，HFO或HCFO在分子结构中具有双键，因此有可能存在立体异构体(E体、Z体)。在制冷剂成为100℃以上的构成的热泵装置或者齿轮、驱动器附近等由于摩擦而可能成为100℃以上的高温的部分处，在HFO制冷剂或HCFO制冷剂中进行异构化反应。
立体异构体是相同的组成，但沸点等的物性不同。因此，若进行异构化，则制冷剂的传热特性、流动特性发生变化，并且制冷剂的压力发生变化。例如，当沸点高的异构体发生异构化而沸点低的异构体增加时，制冷剂的饱和压力增加。
热泵装置等设备的结构被设计为初始填充的制冷剂的饱和压力。然而，当制冷剂随着热泵的运转时间而进行异构化时，设备内的压力上升，进而导致设备的破损。
在制冷剂填充时的制冷剂的物性在运转中发生变化的状況下，无法维持稳定的热循环。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供一种能够抑制因包含HFO或HCFO的制冷剂的分解而引起的酸的产生的制冷剂循环装置及其方法。
另外，本发明的目的在于，提供一种能够避免因包含HFO或HCFO的制冷剂的异构化反应而引起的设备的破损、从而维持稳定的热循环的制冷剂循环装置及其方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本发明的制冷剂循环装置、制冷剂循环方法、制冷剂填充方法和制冷剂循环装置的运转方法采用以下的方案。
本发明提供一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，所述制冷剂循环装置具备：驱动器，其经由增速器来驱动所述压缩机；以及驱动器冷却部，其利用由所述冷凝器冷凝后的制冷剂来冷却所述驱动器，在所述蒸发器或所述驱动器冷却部配置有能够捕捉水分的干燥剂。
蒸发器和驱动器冷却部是制冷剂的工作温度超过0℃且小于100℃的结构。在蒸发器和驱动器冷却部中，混入到制冷剂的水分以液体的状态存在。通过在此配置干燥剂，能够高效地捕捉水分。由此，能够降低制冷剂中的水分量，能够防止制冷剂循环装置的腐蚀。
在上述发明的一方案中，优选的是，所述蒸发器是壳管式蒸发器，该壳管式蒸发器具有：收容所述制冷剂的圆筒状的容器；以及在所述容器内排列的多个传热管，所述干燥剂配置于如下的范围内，即，在将所述容器中处于最上级的传热管中心与处于最下级的传热管中心之间的距离设为H且将重力方向设为下方的情况下，从包含处于最上级的传热管的中心轴在内的水平面起±H的范围内。
在壳管式蒸发器的容器内滞留有液体制冷剂。液体制冷剂与通过传热管内的介质进行热更换，依次进行蒸发。在容器内滞留的液体制冷剂中含有水分的情况下，比重轻的水分位于比制冷剂靠上方。即，水分位于滞留的液体制冷剂的液面附近。处于最上级的传热管位于靠近滞留的液体制冷剂的液面的部位，因此，通过在以处于最上级的传热管的中心轴为基准的±H的范围内的高度位置处配置干燥剂，能够捕捉处于液面附近的水分和向液面附近移动的中途的水分。
在上述发明的一方案中，优选的是，所述驱动器冷却部具备：冷却配管，其成为将冷凝后的所述制冷剂向所述驱动器引导的制冷剂流路；过滤部，其设置在所述冷却配管的中途；以及节流阀，其在所述过滤部的上游侧对所述制冷剂流路进行节流，所述干燥剂配置在所述过滤部内。
通过在过滤部配置干燥剂，能够与冷凝后的制冷剂中包含的浮游物(尘埃)一起捕捉水分。根据上述发明的一方案，通过在过滤部的上游侧设置节流阀，能够降低进入过滤部的制冷剂的温度。因此，即便是从冷凝器出来的制冷剂温度为高温的装置，也可以避免使过滤部热损伤。
在上述发明的一方案中，也可以为，与所述干燥剂一起配置有捕捉酸的酸捕捉剂。
通过与干燥剂一起配置酸捕捉剂，在制冷剂所包含的氢氟烯烃(HFO)或氢氯氟烯烃(HCFO)分解了的情况下，能够捕捉通过分解产生的酸，能够抑制酸浓度上升。
在上述发明的一方案中，也可以是，在所述过滤部的上游侧和下游侧设置有对所述制冷剂流路进行开闭的隔离阀。
通过在过滤部的上游侧和下游侧设置隔离阀，从而成为容易进行干燥剂(和酸捕捉剂)的更换的结构。这样，能够根据需要来更换干燥剂(和酸捕捉剂)。
在上述发明的一方案中，也可以是，制冷剂循环装置在所述过滤部的下游侧具备对所述制冷剂流路进行节流的节流阀。
通过在上游侧和下游侧设置节流阀，能够根据制冷剂温度等而适当改变对制冷剂流路进行节流的位置。
在上述发明的一方案中，也可以是，多个所述过滤部并列地设置在所述冷却配管的中途，在各过滤部的上游侧和下游侧设置有对所述制冷剂流路进行开闭的隔离阀。
通过采用上述结构，不停止运转就能够更换干燥剂(和酸捕捉剂)。
在上述发明的一方案中，也可以是，所述制冷剂循环装置具备使润滑油在收容有所述增速器的壳体内循环的润滑油循环部，循环的所述润滑油包含芳香族系或酚系的抗氧化剂。所述润滑油也可以包含0.2质量％以上且1.5质量％以下的所述抗氧化剂。
通过将抗氧化剂设为芳香族系或酚系，能够得到比使用其它抗氧化剂时高的抗氧化效果。抗氧化剂在润滑油与包含氢氟烯烃(HFO)或氢氯氟烯烃(HCFO)的制冷剂相溶时能够防止制冷剂的氧化。通过将抗氧化剂的含量设为上述范围，能够得到所希望的抗氧化效果。
在上述发明的一方案中，也可以是，所述制冷剂循环装置具备使润滑油在收容有所述增速器的壳体循环的润滑油循环部，循环的所述润滑油包含醚系或环氧系的酸捕捉剂。所述润滑油也可以包含0.2质量％以上且3质量％以下的所述酸捕捉剂。
通过将酸捕捉剂设为醚系或环氧系，能够得到比使用其它酸捕捉剂时高的酸捕捉效果。酸捕捉剂在润滑油与包含HFO或HCFO的制冷剂相溶时能够捕捉制冷剂中的酸。通过将酸捕捉剂的含量设为上述范围，能够得到所希望的酸捕捉效果。
在上述发明的一方案中，优选的是，所述润滑油包含的酸捕捉剂的量比抗氧化剂的量多。
制冷剂所包含的HFO或HCFO在运转中被分解，使制冷剂中的酸浓度上升。HFO和HCFO与HFC相比容易被分解，但通过使酸捕捉剂多于抗氧化剂，能够抑制酸浓度的上升。由于制冷剂循环回路为闭回路，因此，在运转中氧从外部侵入的风险低。抗氧化剂添加能够捕捉在制冷剂的初始填充后残留于设备内的氧的量即可。
在上述发明的一方案中，也可以是，所述制冷剂循环装置具备金属制的制冷剂供给配管，该制冷剂供给配管与所述主配管连接，成为用于向所述制冷剂循环回路内供给制冷剂的流路，所述制冷剂供给配管具有：与制冷剂源连接的制冷剂源连接口；对所述制冷剂源连接口进行开闭的第一开闭阀；与排气单元连接的排气单元连接口；以及对所述排气单元连接口进行开闭的第二开闭阀。所述制冷剂供给配管也可以由不锈钢构成。
金属制(优选为不锈钢)的制冷剂供给配管几乎无法使氧经由配管壁从外部浸透到配管内。通过经由这样的制冷剂供给配管填充制冷剂，能够防止在制冷剂填充时氧侵入到制冷剂循环回路内。在排气单元连接口能够连接排气单元。由于制冷剂供给配管具有第一开闭阀和第二开闭阀，因此能够在填充制冷剂之前利用排气单元将制冷剂供给配管内设为所希望的真空度。能够在降低了制冷剂供给配管内的氧量之后填充制冷剂，由此能够抑制制冷剂所包含的HFO或HCFO的分解。
在上述发明的一方案中，也可以是，所述制冷剂循环装置具备报告单元，该报告单元对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，通知制冷剂的更换时期。
通过具备报告单元，即便在制冷剂所包含的HFO或HCFO发生异构化而制冷剂循环回路内的压力发生了变化的情况下，也能够在向构成制冷剂循环回路的部件施加过度的负荷之前更换制冷剂。由此，能够防止设备的破损。
在上述发明的一方案中，也可以是，所述制冷剂循环装置中初始填充有设为如下的立体异构体比率的所述制冷剂，所述立体异构体比率是运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的立体异构体比率。
“立体异构体比率”是制冷剂所包含的HFO或HCFO中的E体与Z体的存在比。在异构化反应中，从Z体向E体的转换与从E体向Z体的转换能够相互发生。因此，若从E体向Z体的转换与从Z体向E体的转换以相同的等级相互发生，则结果是，E体与Z体的存在比率没有较大的变动。因此，通过将调整为这样的立体异构体比率的制冷剂初始填充于制冷剂循环回路，能够维持稳定的热循环。
本发明提供一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，所述制冷剂循环装置具备金属制的制冷剂供给配管，该制冷剂供给配管与所述主配管连接，成为用于向所述制冷剂循环回路内供给制冷剂的流路，所述制冷剂供给配管具有：与制冷剂源连接的制冷剂源连接口；对所述制冷剂源连接口进行开闭的第一开闭阀；与排气单元连接的排气单元连接口；以及对所述排气单元连接口进行开闭的第二开闭阀。
本发明提供一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，所述制冷剂循环装置中初始填充有设为如下的立体异构体比率的所述制冷剂，所述立体异构体比率是运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的立体异构体比率。
本发明提供一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，所述制冷剂循环装置具备报告单元，该报告单元对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，通知制冷剂的更换时期。
另外，本发明提供一种制冷剂循环方法，其是制冷剂循环装置中的制冷剂循环方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，在制冷剂的工作温度超过0℃且小于100℃时，配置能够捕捉水分的干燥剂而使制冷剂循环。
在上述发明的一方案中，也可以是，将所述蒸发器设为壳管式蒸发器，该壳管式蒸发器具有：收容所述制冷剂的圆筒状的容器；以及在所述容器内排列的多个传热管，将所述干燥剂配置于如下的范围内，即，在将所述容器中处于最上级的传热管中心与处于最下级的传热管中心之间的距离设为H且将重力方向设为下方的情况下，从包含处于最上级的传热管的中心轴在内的水平面起±H的范围内。
在上述发明的一方案中，也可以是，将冷凝后的所述制冷剂经由在内部配置有所述干燥剂的过滤部向驱动所述压缩机的驱动器引导，对所述驱动器进行冷却。
在上述发明的一方案中，也可以是，与所述干燥剂一起配置捕捉酸的酸捕捉剂。
在上述发明的一方案中，也可以是，在向所述制冷剂循环装置供给的润滑油中添加芳香族系或酚系的抗氧化剂。抗氧化剂的添加量也可以为0.2质量％以上且1.5质量％以下。
在上述发明的一方案中，也可以是，在向所述制冷剂循环装置供给的润滑油中添加醚系或环氧系的酸捕捉剂。酸捕捉剂的添加量也可以为0.2质量％以上且3质量％以下。
也可以是，使向所述润滑油添加的酸捕捉剂的量比抗氧化剂的量多。
在上述发明的一方案中，也可以是，对在所述制冷剂循环装置中循环的润滑油的酸值进行计测，在所述润滑油的酸值超过0.5mgKOH/g的情况下更换润滑油。
通过基于计测到的润滑油的酸值来更换润滑油，能够防止制冷剂循环装置的构成部件(金属和密封件)的腐蚀。
在上述发明的一方案中，优选的是，将与所述主配管连接的制冷剂供给配管设为金属制的配管，以使所述制冷剂循环回路内残留的氧量相对于所填充的制冷剂量小于50ppm(质量/质量)的方式对所述制冷剂供给配管内进行排气后，向所述制冷剂循环回路内填充所述制冷剂，使所述制冷剂循环。
通过使用金属制的制冷剂供给配管，能够防止在制冷剂填充时氧从外部侵入。通过使所述制冷剂循环回路内残留的氧量相对于所填充的制冷剂量小于50ppm(质量/质量)，能够在运转中抑制制冷剂所包含的HFO或HCFO被分解。由此，能够抑制制冷剂中的酸浓度的上升，能够防止制冷剂循环装置的构成部件(金属和密封件)的腐蚀。
在上述发明的一方案中，也可以是，对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，更换制冷剂。
在上述发明的一方案中，也可以是，预先取得运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的立体异构体比率，以该立体异构体比率进行初始的制冷剂填充，使所述制冷剂循环。
本发明提供一种制冷剂填充方法，其是制冷剂循环装置中的制冷剂填充方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，将与所述主配管连接的制冷剂供给配管设为金属制的配管，以使所述制冷剂循环回路内残留的氧量相对于所填充的制冷剂量小于50ppm(质量/质量)的方式对所述制冷剂供给配管内进行排气后，向所述制冷剂循环回路内填充所述制冷剂。
本发明提供一种制冷剂填充方法，其是制冷剂循环装置中的制冷剂填充方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，预先取得运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的立体异构体比率，以该立体异构体比率填充初始的制冷剂。
本发明提供一种制冷剂循环装置的运转方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，更换制冷剂。
发明效果
本发明的制冷剂循环装置、制冷剂循环方法以及制冷剂填充方法能够抑制因包含HFO或HCFO的制冷剂的分解而引起的酸的产生。由此能够避免构成制冷剂循环装置的部件的腐蚀的进展。
本发明的制冷剂循环装置、制冷剂循环方法、制冷剂填充方法以及制冷剂循环装置的运转方法能够避免因包含HFO或HCFO的制冷剂的异构化反应而引起的装置内的压力变化，从而维持稳定的热循环。
附图说明
图1是第一实施方式的制冷剂循环装置的概要构成图。
图2是第一实施方式的蒸发器的剖视图。
图3是第二实施方式的制冷剂循环装置的概要构成图。
图4是第三实施方式的制冷剂循环装置的概要构成图。
图5是第四实施方式的制冷剂循环装置的概要构成图。
图6是示出与异构体比率相应的饱和温度和压力之间的关系的图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
本实施方式的热泵装置在制冷剂循环回路内填充有包含氢氟烯烃(HFO)或氢氯氟烯烃(HCFO)的制冷剂(以下称为HFO制冷剂或HCFO制冷剂)。氢氟烯烃(HFO)或氢氯氟烯烃(HCFO)是在分子结构中具有碳-碳双键的制冷剂。
制冷剂优选为以HFO或HCFO为主成分。HFO或HCFO在制冷剂中的含量为多于50质量％，优选为多于75质量％，进一步优选为多于90质量％。
具体而言，氢氟烯烃(HFO)为(Z)-1、3、3、3-四氟-1-丙烯(HFO1234ze(Z))、(E)-1、3、3、3-四氟-1-丙烯(HFO1234ze(E))、2、3、3、3-四氟-1-丙烯(HFO1234yf)、(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(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)为(E)-1-氯-3、3、3-三氟丙烯(HCFO1233zd(E))、(Z)-1-氯-3、3、3-三氟丙烯(HCFO1233zd(Z))、(E)-1、2-二氯-3、3、3-三氟丙烯(HCFO1223xd(E))、(Z)-1、2-二氯-3、3、3-三氟丙烯(HCFO1223xd(Z))等。
HFO或HCFO的纯度优选为97质量％以上，更优选为99质量％以上，进一步优选为99.9质量％以上。
制冷剂也可以包含添加物。添加物可列举出卤代烃类、其它的氢氟烃类(HFC)、醇类、饱和烃类等。
<卤代烃类和其它的氢氟烃类>
作为卤代烃类，可列举出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，可列举出二氟甲烷(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、3-五氟丙烷(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。
<醇类>
作为醇类，可列举出碳原子数为1～4的醇，具体而言，可列举出甲醇、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。
<饱和烃类>
作为饱和烃类，可列举出碳原子数为3以上且8以下的饱和烃，具体而言，可以将选自包含丙烷、正丁烷、异丁烷、新戊烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、甲基环戊烷、正己烷和环己烷的组中的至少1种以上的化合物进行混合。这些之中，作为特别优选的物质，可列举出新戊烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、甲基环戊烷、正己烷、环己烷。
图1是示出填充有上述制冷剂的热泵装置(制冷剂循环装置)的一例的概要构成图。
热泵装置1具备：对制冷剂进行压缩的压缩机3；使由压缩机3压缩后的制冷剂冷凝的冷凝器5；对来自冷凝器5的液体制冷剂进行冷却的节能器7；使来自节能器7的液体制冷剂膨胀的主膨胀阀9；以及使由主膨胀阀9膨胀后的制冷剂蒸发的蒸发器11。压缩机3、冷凝器5、节能器7、主膨胀阀9以及蒸发器11由主配管(17a、17b、17c、17d、17e)连接而构成使制冷剂循环的封闭系统(热泵循环/制冷剂循环回路)。热泵装置1的各构成部件设计为能够耐受来自制冷剂的压力。热泵装置1能够输出200℃的热水。
压缩机3是能够得到高压力比的离心压缩机。压缩机3能够将制冷剂的温度提高至230℃左右。压缩机3在壳体12a内具备设置在同轴上的两个叶轮3a、3b以及对吸入制冷剂流量进行调整的入口叶片(未图示)。
各叶轮3a、3b经由增速器13在驱动器15的作用下而旋转。驱动器15是电动马达。电动马达也有时通过逆变器装置以旋转频率可变的方式动作。驱动器15的旋转频率由未图示的控制部进行控制。
两个叶轮3a、3b相对于制冷剂流路串联连接。流入到压缩机3的制冷剂在被上游侧的叶轮3a压缩之后，被下游侧的叶轮3b进一步压缩。在两个叶轮3a、3b之间(中间级)导入来自后述的节能器7的气体制冷剂。
设置于压缩机3的下游侧的冷凝器5通过冷却水来夺取制冷剂的冷凝潜热。作为冷凝器5，优选使用壳管式热交换器，但也可以为板式热交换器。
冷凝器5由主冷凝器5a和被称作过冷器的辅助冷凝器5b构成。制冷剂依次导入到主冷凝器5a、辅助冷凝器5b。被冷凝器5冷凝后的液体制冷剂通过主配管17a而向节能器7引导。
节能器7是板式热交换器或气液分离罐。在主配管17a设置有副膨胀阀19，该副膨胀阀19对向节能器7流入的液体制冷剂进行减压膨胀而将其冷却。副膨胀阀19为电子式膨胀阀，通过未图示的控制部来控制其开度。
在节能器7中气液被分离。分离出的气体制冷剂经由节能器出口气体流路20而向压缩机3的中间级(上游侧叶轮3a与下游侧叶轮3b之间)引导。在节能器7的液体制冷剂出口，经由主配管17b而连接有主膨胀阀9。由节能器7冷却后的液体制冷剂通过主配管17b而向主膨胀阀9引导。
主膨胀阀9为电子式膨胀阀或电动球阀，由未图示的控制部来控制开度。通过主膨胀阀9，在主配管中流动的液体制冷剂被减压膨胀。由主膨胀阀9减压膨胀后的液体制冷剂通过主配管17c而向蒸发器11引导。
蒸发器11在容器11a的内部具备传热管11b。在传热管内连接有冷水配管，以使得能够对外部的热负荷供给冷水(省略图示)。在蒸发器11中，冷水在传热管11b内流动时被蒸发器内的液体制冷剂的蒸发潜热冷却。由蒸发器11蒸发后的气体制冷剂经由主配管17d而向压缩机3的吸入口(上游侧叶轮3a的上游侧)引导。
蒸发器11是壳管式热交换器。图2示出蒸发器的剖视图。在该图中，图2(A)是蒸发器的横截面，图2(B)是纵截面。蒸发器具备：呈圆筒形、且以其轴线成为水平的方式横置的容器11a；以及以沿着圆筒形的容器的轴线方向(长度方向)延伸的方式设置的多个传热管11b、11b’。运转中的蒸发器内的温度超过0℃且小于100℃。
在容器11a的下方设置有制冷剂入口部11c。在蒸发器11中，从制冷剂入口部11c流入的制冷剂通过多孔板(省略图示)而向传热管11b、11b’侧引导。在通过多孔板时，从下方流入的制冷剂被向容器11a的长度方向分配，制冷剂被引导至沿着长度方向延伸的传热管11b、11b’的整体范围内。图2(B)示出引导到容器11a内的液体制冷剂的液面L。该液面L位于比最上级的传热管11b’靠上方的位置，由此全部的传热管11b、11b’被浸渍在液体制冷剂中。
由在传热管11b、11b’内流动的冷水夺取蒸发潜热而蒸发气化后的气体制冷剂在容器11a内向上方流动，被向设置于容器11a的上部的制冷剂出口部11d引导。制冷剂出口部11d与主配管17d(参照图1)连接，将气体制冷剂向压缩机3引导。
在蒸发器11的容器内，在从包含处于以重力方向为下方时的最上级(制冷剂出口部侧的端)的传热管11b’的中心轴在内的水平面起位于±H的范围内的高度位置处配置有干燥剂21。在此，“H”是指处于最上级的传热管中心与处于最下级的传热管中心之间的距离。“高度”是指铅垂方向上的距离。干燥剂21能够设置于在容器11a的内表面或容器内的规定位置处设置的撑条23。干燥剂21是分子筛、硅胶。干燥剂21可以配置为以粒状或者对粉碎后的物质进行烧结而成的块的形态与液体制冷剂和润滑油完全接触(浸渍)。
在蒸发器11的容器内，可以在从包含处于以重力方向为下方时的最上级(制冷剂出口部侧的端)的传热管11b’的中心轴在内的水平面起位于±H的范围内的高度位置处配置有酸捕捉剂(省略图示)。酸捕捉剂与干燥剂一起设置于在容器11a的内表面或容器内的规定位置处设置的撑条23。酸捕捉剂是活性氧化铝。酸捕捉剂可以以粒状或者对粉碎后的物质进行烧结而成的块的形态与干燥剂混合而配置于流路内。或者，酸捕捉剂也可以涂敷于配管内。
热泵装置1的控制部(省略图示)设置于热泵装置1的控制板内的控制基板上，具备CPU和存储器。控制部基于冷却水温度、制冷剂压力、冷水出入口温度等，按照控制周期并通过数字运算而计算各控制量。
热泵装置1具备：对驱动器15进行冷却的驱动器冷却部25；使润滑油在收容有增速器13的壳体12b中循环的润滑油循环部31；在制冷剂循环回路内进行抽气的抽气装置39；以及用于向制冷剂循环回路内供给制冷剂的制冷剂供给配管43。
驱动器冷却部25能够使用被冷凝器5冷凝后的液体制冷剂的一部分来冷却驱动器15。驱动器冷却部25具备：将冷凝器5的出口侧的主配管17a与收容有驱动器15的壳体12c连结而成为制冷剂的流路的冷却配管26；设置于冷却配管26的中途的过滤干燥器(过滤部)27；分别设置于过滤干燥器27的上游侧和下游侧的隔离阀28、29；以及设置于比过滤干燥器27和隔离阀28靠上游侧的节流阀30。
过滤干燥器27具有去除制冷剂中的尘埃的过滤器以及捕捉水分的干燥剂(省略图示)。过滤干燥器27可以具有干燥剂以及捕捉酸的酸捕捉剂(省略图示)。干燥剂和酸捕捉剂与设置于蒸发器11的干燥剂和酸捕捉剂是同样的构成。过滤干燥器27设置于冷却配管中途，为了降低压力损失降低和增大与制冷剂接触的接触概率，与冷却配管内径相比内径被扩大数倍。干燥剂和酸捕捉剂以使过滤干燥器中的间隙尽量小的方式铺满。
隔离阀28、29是手动阀等，能够在过滤干燥器27的更换时使用。节流阀30具备电动马达。节流阀30由未图示的控制部将其开度控制为使运转中的制冷剂温度超过0℃且小于100℃。
润滑油循环部31能够使润滑油在收容有增速器13的壳体12b内循环。润滑油循环部31具备：贮存润滑油的润滑油罐32；送出润滑油的泵33；将润滑油罐32与增速器13的壳体相连而成为润滑油的供油流路的供油配管34；成为使从增速器13的壳体排出的油返回到润滑油罐32的排油流路的排油配管35；以及设置于供油配管34的中途的油过滤器36。润滑油罐32具有润滑油的注入部和排出部(省略图示)。油过滤器36对润滑油内的异物、污泥等进行过滤。油过滤器36例如是聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、特氟隆(注册商标)等滤材。
润滑油从矿物油、酯系油、醚系油、二醇系油、烷基苯系油中选择。润滑油优选与制冷剂具有相溶性的润滑油。分子内不含有氯的HFO制冷剂优选从酯系油、醚系油、二醇系油中选择，尤其优选酯系油。分子内含有氯的HCFO制冷剂优选从矿物油、酯系油、醚系油、二醇系油、烷基苯系油中选择，尤其优选矿物油。润滑油中可以包含捕捉氧的抗氧化剂。抗氧化剂以0.2质量％以上且1.5质量％以下、优选0.2质量％以上且1.0质量％以下的方式向润滑油添加。
抗氧化剂为芳香族系或酚系。抗氧化剂为例如2、6-二叔丁基羟基甲苯、4、4’-亚甲基双(2、6-二叔丁基羟基甲苯)、2、2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、3、5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸-2-乙基己酯、3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸-2-乙基己酯、3、5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十三烷基酯、3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸十三烷基酯、3、5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸硬脂酯、3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸硬脂酯、双(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)三乙二醇酯、双(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸)三乙二醇酯和2、5-叔戊基氢醌。
润滑油中可以包含捕捉酸的酸捕捉剂。酸捕捉剂以0.2质量％以上且3.0质量％以下、优选0.2质量％以上且2.0质量％以下的方式向润滑油添加。酸捕捉剂的添加量优选比抗氧化剂的添加量多。
酸捕捉剂捕捉有机酸和无机酸。酸捕捉剂为醚系或环氧系。酸捕捉剂为例如丁基缩水甘油醚、丁酸缩水甘油酯、己基缩水甘油醚、己酸缩水甘油酯、2-乙基己基缩水甘油醚、2-乙基己酸缩水甘油酯、新戊基缩水甘油醚、特戊酸缩水甘油酯、癸基缩水甘油醚、癸酸缩水甘油酯、硬脂基缩水甘油醚、硬脂酸缩水甘油酯、油基缩水甘油醚、油酸缩水甘油酯、苯基缩水甘油醚、苯甲酸缩水甘油酯、甲苯甲酰基缩水甘油醚、二甲苯基缩水甘油醚、叔丁基苯基缩水甘油醚、邻苯二甲酸缩水甘油酯和氧杂环己基甲基氧杂环己基羧酸酯。
抽气装置39与主冷凝器5a以及蒸发器11连接。抽气装置39是在制冷剂循环回路内进行抽气的装置。抽气装置39例如具有如下结构：使用空冷机将从冷凝器引入的制冷剂冷却，使液化后的制冷剂向蒸发器返回，利用泵等将未液化的冷凝气体向设备外排出。抽气装置39能够从冷凝器5回收包含空气的制冷剂，从回收到的制冷剂分离出空气之后，将制冷剂送至蒸发器11。抽气装置39能够经由吸附材料40将分离出的空气向系统外部排出。吸附材料40用于吸附排气气体中的微量的制冷剂。吸附材料40例如为活性炭等。
制冷剂供给配管43与将主膨胀阀9和蒸发器11连结的主配管17c连接。制冷剂供给配管43具有：与制冷剂源连接的制冷剂源连接口44；对制冷剂源连接口44进行开闭的第一开闭阀45；与排气单元连接的排气单元连接口46；以及对排气单元连接口46进行开闭的第二开闭阀47。在制冷剂源连接口44连接制冷剂源，若打开第一开闭阀45，则能够通过制冷剂供给配管向主配管17c供给制冷剂。在排气单元连接口46连接排气单元，若关闭第一开闭阀45且打开第二开闭阀47，则能够通过排气单元从制冷剂供给配管43内排出气体。与排气单元连接口46连接的排气单元是使制冷剂供给配管43内降低至所希望的压力的真空泵等。
制冷剂供给配管43由不透过氧或难以透过氧的材质构成。制冷剂供给配管可以为金属制。制冷剂供给配管的材质优选为铁系或不锈钢，具体而言为SUS304或SUS316。
接着，对上述构成的热泵装置的动作和作用效果进行说明。
从蒸发器11吸入的低压气体制冷剂被压缩机3的上游侧叶轮3a压缩而压缩至中间压。压缩至中间压的气体制冷剂通过与从节能器出口气体流路20流入的中间压气体制冷剂合流而被冷却。由中间压气体制冷剂冷却后的气体制冷剂被压缩机3的下游侧叶轮3b进一步压缩而成为高压气体制冷剂。
从压缩机3排出的高压气体制冷剂被向冷凝器5引导。在冷凝器5中，高压气体制冷剂以大致相等的压力被冷却而成为高压液体制冷剂。高压液体制冷剂的大部分通过主配管17a而向副膨胀阀19引导，高压液体制冷剂的一部分被向驱动器冷却部25的冷却配管26引导。
引导到副膨胀阀19的高压液体制冷剂被减压膨胀而成为气液二相状态。减压膨胀后成为气液二相状态的制冷剂向节能器7流入，被分离为气体制冷剂和液体制冷剂。气体制冷剂经由节能器出口气体流路20向压缩机3的中间级流入，混入到中间压气体制冷剂中。
由节能器7分离出的液体制冷剂由主膨胀阀9等焓膨胀至低压后向蒸发器11的制冷剂入口部11c引导。
引导到蒸发器11的液体制冷剂与通过传热管11b(11b’)的冷水之间进行热更换而蒸发，从而成为低压气体制冷剂。低压气体制冷剂经由主配管17d向压缩机3的吸入口流入，再次被压缩。
在蒸发器11中暂时滞留有液体制冷剂，但在液体制冷剂中混合有水的情况下，比重比制冷剂轻的水分向液体制冷剂的液面L侧靠近。由于HFO制冷剂和HCFO制冷剂的沸点比水低，因此，制冷剂所含的水分滞留在蒸发器的液面L附近。制冷剂所含的水分与配置于液面L附近的干燥剂以及酸捕捉剂接触而被它们捕捉。
在从包含处于最上级的传热管的中心轴在内的水平面起±H的范围内的高度位置处，制冷剂的沸腾显著，因此，基于干燥剂和酸捕捉剂实现的水分和酸的捕捉效率好。通过降低制冷剂中的水分量，能够抑制HFO制冷剂和HCFO制冷剂分解而产生酸。其结果是，能够抑制制冷剂中的酸浓度的上升，能够避免热泵装置内的部件的腐蚀的进展。
引导到驱动器冷却部25的冷却配管26中的高压液体制冷剂通过节流阀30被冷却为超过0℃且小于100℃。节流阀30的开度由未图示的控制部等调整为使制冷剂成为所希望的温度。通过在过滤干燥器27的上游侧设置节流阀30，即便是存在有制冷剂成为200℃左右的高温的区域的热泵装置1，也能够利用由冷凝器5冷凝后的液体制冷剂来冷却驱动器15。由于液体制冷剂被节流阀30冷却，因此，可以不损伤过滤干燥器27和驱动器15。在将节流阀30设置于上游的情况下，可以考虑压损来设定过滤干燥器27的大小。
由节流阀30冷却至所希望的温度的液体制冷剂被配置于过滤干燥器27的干燥剂和酸捕捉剂捕捉水分和酸。通过降低制冷剂中的水分和酸的量，能够抑制HFO制冷剂和HCFO制冷剂分解而产生酸。
降低了水分和酸的量的制冷剂被导入驱动器15的壳体内，在将定子、线圈(省略图示)冷却之后，被向处于低压侧的蒸发器11引导(省略图示)。
过滤干燥器27适当进行更换。能够根据与制冷剂循环回路内的大气之间的压力差和运转时间等决定更换的时期。例如，在运转中预先计测冷凝压力和蒸发压力这两方，若任一方的压力脱离容许值，则更换过滤干燥器27。容许值可以通过预备试验等预先设定。例如，也可以使干燥剂的消耗量与运转时间建立关联，基于运转时间来决定干燥剂的更换时期。例如，也可以使干燥剂的消耗量与冷凝压力以及蒸发压力的压力变动建立关联，基于压力变动来决定更换时期。
过滤干燥器27的更换在关闭前后的隔离阀28、29的状态下进行。通过预先设置隔离阀28、29，能够每隔特定期间容易地更换干燥剂。卸下旧的过滤干燥器27，替换为新的过滤干燥器27。在利用真空泵等将新的过滤干燥器内设为规定的真空度之后，打开前后的隔离阀。“规定的真空度”与制冷剂循环回路内的容量无关，至少为200Pa(abs)以下。过滤干燥器内的真空度适当设定为，处于制冷剂循环回路内部的氧量相对于填充制冷剂量小于50ppm(质量/质量)。由此，能够抑制制冷剂的分解。
在热泵装置1的运转中，润滑油在润滑油罐32与增速器13的壳体之间循环。通过使添加了抗氧化剂和酸捕捉剂的润滑油循环来捕捉热泵装置1内的氧和酸。由于热泵装置1内是密闭结构，因此，处于装置内的氧量在通常运转时不会有较大的变动，但酸的量增加。在本实施方式中，通过使向润滑油添加的酸捕捉剂比抗氧化剂多，能够捕捉更多的酸，因此能够延长润滑油的更换时期。
对润滑油适当进行更换。更换的时期可以基于润滑油的酸值来决定。例如，在运转中从润滑油罐32抽出一部分润滑油，通过JIS K 2501规定的指示剂滴定法或电位差滴定法来测定酸值。在计测到的酸值超过0.5mgKOH/g的情况下，更换润滑油。由此，能够抑制制冷剂中的酸浓度的上升，防止制冷剂的分解促进，并且避免热泵装置内的部件的腐蚀的进展。
在热泵装置1的运转中，适当进行制冷剂循环回路内的抽气。在抽气装置39中，从冷凝器5回收包含氧的制冷剂，从回收到的制冷剂分离出氧。分离出的氧经由吸附材料40释放到大气中。氧被分离出的制冷剂返回到蒸发器11。
通过抽气装置39进行制冷剂循环回路内的抽气，由此即便热泵在停止中，也能够将包含氧、水分的不冷凝气体向设备外释放。在热泵的停止中，通过冷凝器的冷却水温度比通过蒸发器的冷水的温度低的情况下，有时蒸发器制冷剂液位低于从包含处于最上级的传热管的中心轴在内的水平面起-H的高度位置，设置于蒸发器的干燥剂无法捕捉水分。
在热泵装置1中，在制冷剂循环回路填充有制冷剂。制冷剂的填充如以下那样进行。在制冷剂供给配管43的制冷剂源连接口44连接制冷剂气瓶。在排气单元连接口46连接真空泵。关闭第一开闭阀45，打开第二开闭阀47。使真空泵运转而排出制冷剂供给配管内和制冷剂循环回路内的空气。排气进行至制冷剂供给配管内和制冷剂循环回路内为200Pa(abs)以下、且处于制冷剂循环回路内的氧量相对于填充制冷剂量小于50ppm(质量/质量)为止。排气结束后，关闭第二开闭阀47，打开第一开闭阀。从制冷剂气瓶经由制冷剂供给配管43向制冷剂循环回路内供给制冷剂。通过如上述那样填充制冷剂，能够降低向制冷剂循环回路内侵入的氧量，抑制制冷剂的分解。
〔第二实施方式〕
本实施方式的热泵装置除了驱动器冷却部不同之外，是与第一实施方式同样的结构。针对同样的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
图3是本实施方式的热泵装置51的概要构成图。驱动器冷却部55具备：将冷凝器5的出口侧的主配管17a与收容有驱动器15的壳体12c连结而成为制冷剂的流路的冷却配管56；设置在冷却配管56的中途的过滤干燥器57；分别设置于过滤干燥器57的上游侧和下游侧的隔离阀58、59；设置在比过滤干燥器57和隔离阀58、59靠上游侧的第一节流阀60；以及设置在比过滤干燥器57和隔离阀58、59靠下游侧的第二节流阀61。冷却配管56、过滤干燥器57以及隔离阀58、59是与第一实施方式同样的结构。
在被冷凝器5冷凝后输出的高压液体制冷剂的温度为100℃以上的情况下，高压液体制冷剂由第一节流阀58冷却为超过0℃且小于100℃。第一节流阀58的开度由未图示的控制部等调整为使制冷剂成为所希望的温度。另一方面，在被冷凝器5冷凝后输出的高压液体制冷剂的温度小于100℃的情况下，将第一节流阀58的开度设为100％，由第二节流阀59冷却高压液体制冷剂。第二节流阀59的开度由未图示的控制部等调整为使制冷剂成为所希望的温度。控制部能够与高压液体制冷剂的温度相应地调整第一节流阀58和第二节流阀59的开度。
当利用处于过滤干燥器57的上游侧的第一节流阀58对液体制冷剂进行冷却时，由于液体制冷剂的温度而使液体制冷剂难以流动。即便在这样的情况下，通过切换为处于下游侧的第二节流阀59，能够将液体制冷剂向驱动器15的壳体12c引导。
〔第三实施方式〕
本实施方式的热泵装置除了驱动器冷却部不同之外，是与第一实施方式同样的结构。针对同样的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
图4是本实施方式的热泵装置71的概要构成图。驱动器冷却部75具备：将冷凝器5的出口侧的主配管17a与收容有驱动器15的壳体12c连结而成为制冷剂的流路的冷却配管76；并列地设置于冷却配管76的中途的多个过滤干燥器77a、77b；分别设置于过滤干燥器77a的上游侧和下游侧的隔离阀78a、79a；分别设置于过滤干燥器77b的上游侧和下游侧的隔离阀78b、79b；以及设置于比过滤干燥器77a、77b和隔离阀78a、78b靠上游侧的节流阀80。
过滤干燥器77a、77b分别是与第一实施方式的过滤干燥器27同样的结构。隔离阀78a、78b、79a、79b分别是与第一实施方式的隔离阀28、29同样的结构。节流阀80由未图示的控制部将其开度控制为使运转中的制冷剂温度超过0℃且小于100℃。
根据本实施方式，通过并列地配置前后具有隔离阀的过滤干燥器77a、77b，从而不使用于冷却驱动器15的液体制冷剂的流动停止就能够进行过滤干燥器的更换。例如，在更换过滤干燥器77a的情况下，打开隔离阀78b、779b，关闭隔离阀78a、779a并卸下过滤干燥器77a即可。
〔第四实施方式〕
本实施方式在用于替换制冷剂时的制冷剂填充方法中具有特征。本实施方式的热泵装置除了具备报告单元之外，是与第一实施方式同样的结构。针对同样的结构标注相同的附图标记并省略其说明。
图5是本实施方式的热泵装置81的概要构成图。报告单元82对运转中的制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在冷凝压力和蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，能够通知制冷剂的更换时期。
填充于热泵装置81的制冷剂包含氢氟烃(HFO)或氢氯氟烯烃(HCFO)。HFO或HCFO分别具有沸点不同的立体异构体。在本说明书，在同一饱和温度下，将相对于一方的异构体成为低压的异构体定义为“低压立体异构体”，将相对于另一方的异构体成为高压的异构体定义为“高压立体异构体”。
具有低压立体异构体和高压立体异构体的制冷剂例如具有1233zd、1234ze、1223xd等，但不局限于此。
在1233zd中，Z体(1233zd(Z))为低压立体异构体，E体(1233zd(E))为高压立体异构体。
在1234ze中，Z体(1234ze(Z))为低压立体异构体，E体(1234ze(E))为高压立体异构体。
在1223xd中，E体(1223xd(E))为低压立体异构体，Z体(1223xd(Z))为高压立体异构体。
在本实施方式中，根据与制冷剂中的低压立体异构体和高压立体异构体的比率相应的饱和温度与压力之间的关系，预先确定压力变化的容许值。对制冷剂循环回路内的运转中的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在至少任一方的压力变化脱离容许范围的情况下，将制冷剂替换为新的制冷剂。“压力变化的容许值”是热泵装置的性能上能够容许的界限的值。“热泵装置的性能上能够容许的界限”由蒸发压力决定。热泵制造时的综合气密试验以设计压力的1.05倍来实施，因此，在设计为低压立体异构体(1234ze(Z))100质量％的情况下，蒸发压力为设计压力的1.05倍成为“压力变化的上限值”。例如，在蒸发设计压力相当于100℃饱和的压力的情况下，低压立体异构体(1234ze(Z))为96质量％，高压立体异构体(1234ze(E))为4质量％，蒸发压力超过设计压力的1.05倍。
图6示出与低压立体异构体(1234ze(Z))和高压立体异构体(1234ze(E))的比率相应的饱和温度与压力之间的关系。在该图中，横轴为饱和温度(℃)，纵轴为压力(MPa abs)。
1234ze(Z)和1234ze(E)在同一饱和温度下的压力不同。例如，在饱和温度为100℃时，仅1234ze(Z)(高压立体异构体(E)0质量％/低压立体异构体(Z)100质量％)的制冷剂的压力为1.34MPa左右，仅1234ze(E)(高压立体异构体(E)100质量％/低压立体异构体(Z)0质量％)的制冷剂的压力为3.03MPa左右。
制冷剂中的高压立体异构体(E)的比率越高，则压力越上升。制冷剂中的低压立体异构体(Z)的比率越高，则压力越降低。在高压立体异构体(E)50质量％/低压立体异构体(Z)50质量％的制冷剂中，100℃时的压力为2.17MPa左右。
〔第五实施方式〕
本实施方式的特征在于，以异构化反应成为平衡状态的比率进行初始的制冷剂填充。在此，“异构化反应成为平衡状态”为，低压立体异构体与高压立体异构体的比率在热泵装置的性能上能够容许的压力变化的范围内发生变化的状态即可，无需完全平衡。
在本实施方式中，将被设为制冷剂循环回路内的运转中的制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的异构体比率的制冷剂初始填充于热泵装置。异构体比率通过预备试验来决定。在预备试验中，使制冷剂的温度和压力变化，最终确认低压立体异构体和高压立体异构体的比率稳定(成为平衡状态)。
例如，使用HFO制冷剂，使温度、压力变化来进行耐久试验。若耐久试验后的制冷剂所包含的HFO的低压立体异构体与高压立体异构体的比率为7∶3，则将该比率设为异构体比率。将异构体比率为7∶3(低压立体异构体∶高压立体异构体)的制冷剂初始填充于制冷剂循环回路内。
第四实施方式以及第五实施方式能够与第一实施方式至第三实施方式分别组合。
第一实施方式至第三实施方式在填充有包含容易受到氧的影响的1233zd在内的制冷剂的情况下尤为优选。
附图标记说明
1、51、71、81 热泵装置(制冷剂循环装置)
3 压缩机
5 冷凝器
7 节能器
9 主膨胀阀(膨胀阀)
11 蒸发器
11a 容器
11b 传热管
11c 制冷剂入口部
11d 制冷剂出口部
12a (收容有压缩机的)壳体
12b (收容有增速器的)壳体
12c (收容有驱动器的)壳体
13 增速器
15 驱动器
17a、17b、17c、17d、17e 主配管
19 副膨胀阀(膨胀阀)
20 节能器出口气体流路
21 干燥剂
23 撑条
25 驱动器冷却部
26 冷却配管
27、57、77a、77b 过滤干燥器(包含过滤部、干燥剂)
28、29、58、59、78a、78b、79a、79b 隔离阀
30、80 节流阀
31 润滑油循环部
32 润滑油罐
33 泵
34 供油配管
35 排油配管
36 油过滤器
39 抽气装置
40 吸附材料
43 制冷剂供给配管
44 制冷剂源连接口
45 第一开闭阀
46 排气单元连接口
47 第二开闭阀
60 第一节流阀
61 第二节流阀
82 报告单元。

Claims (36)

1.一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
所述制冷剂循环装置具备：
驱动器，其经由增速器来驱动所述压缩机；以及
驱动器冷却部，其利用由所述冷凝器冷凝后的制冷剂来冷却所述驱动器，
在所述蒸发器或所述驱动器冷却部配置有能够捕捉水分的干燥剂。
2.根据权利要求1所述的制冷剂循环装置，其中，
所述蒸发器是壳管式蒸发器，该壳管式蒸发器具有：收容所述制冷剂的圆筒状的容器；以及在所述容器内排列的多个传热管，
所述干燥剂配置于如下的范围内，即，在将所述容器中处于最上级的传热管中心与处于最下级的传热管中心之间的距离设为H且将重力方向设为下方的情况下，从包含处于最上级的传热管的中心轴在内的水平面起±H的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的制冷剂循环装置，其中，
所述驱动器冷却部具备：冷却配管，其成为将冷凝后的所述制冷剂向所述驱动器引导的制冷剂流路；过滤部，其设置在所述冷却配管的中途；以及节流阀，其在所述过滤部的上游侧对所述制冷剂流路进行节流，
所述干燥剂配置在所述过滤部内。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
与所述干燥剂一起配置有捕捉酸的酸捕捉剂。
5.根据权利要求3或4所述的制冷剂循环装置，其中，
在所述过滤部的上游侧和下游侧设置有对所述制冷剂流路进行开闭的隔离阀。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
在所述过滤部的下游侧具备对所述制冷剂流路进行节流的节流阀。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
多个所述过滤部并列地设置在所述冷却配管的中途，在各过滤部的上游侧和下游侧设置有对所述制冷剂流路进行开闭的隔离阀。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
所述制冷剂循环装置具备使润滑油在收容有所述增速器的壳体内循环的润滑油循环部，循环的所述润滑油包含芳香族系或酚系的抗氧化剂。
9.根据权利要求8所述的制冷剂循环装置，其中，
所述润滑油包含0.2质量％以上且1.5质量％以下的所述抗氧化剂。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
所述制冷剂循环装置具备使润滑油在收容有所述增速器的壳体内循环的润滑油循环部，循环的所述润滑油包含醚系或环氧系的酸捕捉剂。
11.根据权利要求10所述的制冷剂循环装置，其中，
所述润滑油包含0.2质量％以上且3质量％以下的所述酸捕捉剂。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的制冷剂循环装置，其中，
所述润滑油包含的酸捕捉剂的量比抗氧化剂的量多。
13.根据权利要求1～12中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
所述制冷剂循环装置具备金属制的制冷剂供给配管，该制冷剂供给配管与所述主配管连接，成为用于向所述制冷剂循环回路内供给制冷剂的流路，
所述制冷剂供给配管具有：与制冷剂源连接的制冷剂源连接口；对所述制冷剂源连接口进行开闭的第一开闭阀；与排气单元连接的排气单元连接口；以及对所述排气单元连接口进行开闭的第二开闭阀。
14.根据权利要求13所述的制冷剂循环装置，其中，
所述制冷剂供给配管由不锈钢构成。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
所述制冷剂循环装置具备报告单元，该报告单元对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，通知制冷剂的更换时期。
16.根据权利要求1～14中任一项所述的制冷剂循环装置，其中，
所述制冷剂循环装置中初始填充有设为如下的异构体比率的所述制冷剂，所述异构体比率为运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的异构体比率。
17.一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
所述制冷剂循环装置具备金属制的制冷剂供给配管，该制冷剂供给配管与所述主配管连接，成为用于向所述制冷剂循环回路内供给制冷剂的流路，
所述制冷剂供给配管具有：与制冷剂源连接的制冷剂源连接口；对所述制冷剂源连接口进行开闭的第一开闭阀；与排气单元连接的排气单元连接口；以及对所述排气单元连接口进行开闭的第二开闭阀。
18.一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
所述制冷剂循环装置中初始填充有设为如下的异构体比率的所述制冷剂，所述异构体比率为运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的异构体比率。
19.一种制冷剂循环装置，其通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
所述制冷剂循环装置具备报告单元，该报告单元对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，通知制冷剂的更换时期。
20.一种制冷剂循环方法，其是制冷剂循环装置中的制冷剂循环方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
在制冷剂的工作温度超过0℃且小于100℃时，配置能够捕捉水分的干燥剂而使制冷剂循环。
21.根据权利要求20所述的制冷剂循环方法，其中，
将所述蒸发器设为壳管式蒸发器，该壳管式蒸发器具有：收容所述制冷剂的圆筒状的容器；以及在所述容器内排列的多个传热管，
将所述干燥剂配置于如下的范围内，即，在将所述容器中处于最上级的传热管中心与处于最下级的传热管中心之间的距离设为H且将重力方向设为下方的情况下，从包含处于最上级的传热管的中心轴在内的水平面起±H的范围内。
22.根据权利要求20或21所述的制冷剂循环方法，其中，
将冷凝后的所述制冷剂经由在内部配置有所述干燥剂的过滤部向驱动所述压缩机的驱动器引导，对所述驱动器进行冷却。
23.根据权利要求20～22中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
与所述干燥剂一起配置捕捉酸的酸捕捉剂。
24.根据权利要求20～23中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
在向所述制冷剂循环装置供给的润滑油中添加芳香族系或酚系的抗氧化剂。
25.根据权利要求24所述的制冷剂循环方法，其中，
向所述润滑油添加0.2质量％以上且1.5质量％以下的所述抗氧化剂。
26.根据权利要求20～25中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
在向所述制冷剂循环装置供给的润滑油中添加醚系或环氧系的酸捕捉剂。
27.根据权利要求26所述的制冷剂循环方法，其中，
向所述润滑油添加0.2质量％以上且3质量％以下的所述酸捕捉剂。
28.根据权利要求26或27所述的制冷剂循环方法，其中，
使向所述润滑油添加的酸捕捉剂的量比抗氧化剂的量多。
29.根据权利要求20～28中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
对在所述制冷剂循环装置中循环的润滑油的酸值进行计测，在所述润滑油的酸值超过0.5mgKOH/g的情况下更换润滑油。
30.根据权利要求20～29中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
将与所述主配管连接的制冷剂供给配管设为金属制的配管，
以使所述制冷剂循环回路内残留的氧量相对于所填充的制冷剂量小于50ppm(质量/质量)的方式对所述制冷剂供给配管内进行排气后，向所述制冷剂循环回路内填充所述制冷剂，使所述制冷剂循环。
31.根据权利要求30所述的制冷剂循环方法，其中，
所述制冷剂供给配管为不锈钢制。
32.根据权利要求20～31中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，更换制冷剂。
33.根据权利要求20～31中任一项所述的制冷剂循环方法，其中，
预先取得运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的异构体比率，以该异构体比率填充初始的制冷剂，使所述制冷剂循环。
34.一种制冷剂填充方法，其是制冷剂循环装置中的制冷剂填充方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
将与所述主配管连接的制冷剂供给配管设为金属制的配管，
以使所述制冷剂循环回路内残留的氧量相对于所填充的制冷剂量小于50ppm(质量/质量)的方式对所述制冷剂供给配管内进行排气后，向所述制冷剂循环回路内填充所述制冷剂。
35.一种制冷剂填充方法，其是制冷剂循环装置中的制冷剂填充方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
预先取得运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力的变动幅度成为规定的范围内的异构体比率，以该异构体比率填充初始的制冷剂。
36.一种制冷剂循环装置的运转方法，该制冷剂循环装置通过主配管将压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器连接而构成使制冷剂循环的制冷剂循环回路，在所述制冷剂循环回路内填充有包含在分子结构中具有碳-碳双键的氢氟烯烃或氢氯氟烯烃的制冷剂，其中，
对运转中的所述制冷剂的冷凝压力和蒸发压力进行计测，在所述冷凝压力和所述蒸发压力中的至少一方的计测值脱离了预先确定的容许范围的情况下，更换制冷剂。
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