JP2002277110A - 冷凍・空調装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旧冷媒を新冷媒に置換し既設配管を利用する
冷凍・空調装置において、新潤滑油と既設配管中に残留
していた旧潤滑油との混合油から、旧潤滑油を分離回収
する。 【解決手段】 冷媒回路の液管中もしくはガス管中の少
なくとも一方に油回収器６Ａ，６Ｂ，６Ｃまたは６Ｄを
設け、ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系冷媒の冷凍機油とＨ
ＦＣ系冷媒の冷凍機油および液冷媒とが二相分離するよ
うに油回収器内の温度・圧力またはＨＣＦＣ系もしくは
ＣＦＣ系冷媒の冷凍機油とＨＦＣ系冷媒の冷凍機油の混
合油と液冷媒の混合比率を制御し、旧冷凍機油を分離す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍・空調装置
の冷媒の交換に関するものである。さらに詳しくは、熱
源機と室内機とを接続する接続配管（延長配管）を交換
しないで、冷媒を新規に交換して新たに構成した冷凍・
空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍・空調装置の冷媒として、Ｃ
ＦＣ（クロロフルオロカ−ボン）やＨＣＦＣ（ハイドロ
クロロフルオロカ−ボン）が用いられてきたが、これら
の分子に含まれる塩素が成層圏でオゾン層を破壊するた
め、ＣＦＣは既に全廃され、ＨＣＦＣも生産規制が開始
されている。

【０００３】これらに替わって、分子に塩素を含まない
ＨＦＣ（ハイドロフルオロカ−ボン）を使用する冷凍・
空調装置が実用化されている。ＣＦＣやＨＣＦＣを用い
た冷凍・空調装置が老朽化した場合、これらの冷媒は全
廃・生産規制されているため、ＨＦＣを用いた冷凍・空
調装置に入れ替える必要がある。冷凍・空調装置の熱源
機は、ＨＦＣで使用する冷凍機油・有機材料・熱交換器
がＨＣＦＣとは異なるため、ＨＦＣ専用のものと交換す
る必要があり、かつ元々ＣＦＣ・ＨＣＦＣ用の熱源機は
老朽化しているため交換する必要があるものであり、交
換も比較的容易である。

【０００４】一方、熱源機と室内機を接続する接続配管
は配管長が長い場合や、パイプシャフトや天井裏など建
物に埋設されている場合には、新規配管に交換すること
は困難で、しかも老朽化もしないため、ＣＦＣやＨＣＦ
Ｃを用いた冷凍・空調装置で使用していた接続配管をそ
のまま使用できれば、配管工事が簡略化できる。しか
し、ＣＦＣやＨＣＦＣを用いた冷凍・空調装置で使用し
ていた接続配管には、ＣＦＣやＨＣＦＣを用いた冷凍・
空調装置の冷凍機油である鉱油やＣＦＣ・ＨＣＦＣや冷
凍機油の劣化物がスラッジとなったものが残留してい
る。

【０００５】ＨＦＣを用いた冷凍・空調装置の冷凍機油
（エステル油やエ−テル油などの合成油）に鉱油が一定
量以上混入すると、第一の冷凍機油と第二の冷凍機油が
混合し、冷凍機油の特性が変化することで、潤滑油の潤
滑特性が低下する。また、鉱油が混入するとＨＦＣ用冷
凍機油が劣化する。また、ＣＦＣ・ＨＣＦＣが混入する
とこれらに含まれる塩素成分によりＨＦＣ用冷凍機油が
劣化する。また、ＣＦＣ・ＨＣＦＣ用冷凍機油の劣化物
がスラッジとなったものに含まれる塩素成分によりＨＦ
Ｃ用冷凍機油が劣化する。したがって、冷凍・空調装置
を既設の接続配管を利用してＨＦＣ冷媒を用いるものに
リプレースした場合、接続配管等の冷媒回路に残留して
いる鉱油を速やかに除去する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＣＦＣ系やＨＣＦＣ系
冷媒を用いた既設の冷凍・空調装置の一部を利用して、
ＨＦＣ系の新冷媒を使用する冷凍・空調装置に置き換え
る技術はいろいろ提案されている。そのうち、例えば特
開2000−9368号公報に示されるものでは、圧縮機から持
出されるエステル油を高性能な油分離器で完全に分離
し、冷媒と共に流れてきた異物をガスラインに設けた異
物回収器で捕獲分離するものである。この場合、圧縮機
から持出されたエステル油を完全に分離する高性能油分
離器が高価になり、また、高性能油分離器を流出してし
まったエステル油は異物捕獲器で捕獲されてしまうの
で、圧縮機内の冷凍機油の量が低下し、潤滑不良になる
こともあり得るということが課題となる。

【０００７】また、例えば特開2000−146369号公報で示
されたものは、液ラインに設けた油分離器内を仕切り、
油分離器の流入配管端部と流出配管端部の位置に差をつ
けることにより、鉱油を油分離器内に溜める構造を開示
している。しかし、この従来例では、油分離器内の圧力
（温度）または、液冷媒と鉱油の比率を調整する構成と
なっていないので、効率的な鉱油分離を行うことができ
ず、鉱油回収に時間がかかると共に、エステル油に対す
る鉱油濃度が一定値以上下がらないので、冷凍サイクル
の信頼性を落とすことが課題であった。

【０００８】この発明は、このような従来の課題を解決
するためになされたもので、旧冷媒（第一の冷媒）と旧
潤滑油（第一の潤滑油、鉱油）を用いる既設の冷凍・空
調装置で使用されていた延長配管を利用して、新規な冷
媒（第二の冷媒、ＨＦＣ系冷媒）と新規な潤滑油（第二
の潤滑油、エステル油など）を用いた冷凍・空調装置に
おいて、冷凍サイクル内で混合した旧潤滑油と新規な潤
滑油を確実に分離することで、新規な潤滑油の劣化を防
止し、冷凍・空調装置の信頼性を向上させることを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の冷凍・空調装
置は、請求項１に記載のように、第一の冷媒とともに用
いられた第一の潤滑油が残留する配管を利用し第二の冷
媒と第二の潤滑油とを用いる冷凍・空調装置において、
その冷媒回路に、前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油
と前記第二の冷媒との混合物から前記第一の潤滑油を二
相分離により分離する油回収器を備えたものである。

【００１０】この発明の冷凍・空調装置は、請求項２に
記載のように、前記二相分離を生じさせるために、前記
油回収器の温度と圧力を制御し、及び／又は、前記第一
の潤滑油と前記第二の潤滑油の混合油と前記第二の冷媒
の液冷媒との混合比率を制御する手段を設けたものであ
る。

【００１１】この発明の冷凍・空調装置は、請求項３に
記載のように、第一の冷媒とともに用いられた第一の潤
滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑油
とを用いる冷凍・空調装置において、その冷媒回路に、
前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油との混合油を、前
記第二の冷媒の液冷媒と混合して、前記第一の潤滑油を
二相分離により分離する油回収器を備えたものである。

【００１２】この発明の冷凍・空調装置は、請求項４に
記載のように、ガス冷媒が流通する冷媒回路から前記油
回収器に前記ガス冷媒を流入させる流入管と、前記油回
収器で前記第一の潤滑油が分離された前記ガス冷媒を前
記油回収器から前記冷媒回路に流出させる流出管とを備
えたものである。

【００１３】この発明の冷凍・空調装置は、請求項５に
記載のように、液冷媒が流通する冷媒回路から前記油回
収器に前記液冷媒を制御可能に注入できる注入管を設け
たものである。

【００１４】この発明の冷凍・空調装置は、請求項６に
記載のように、前記油回収器に液冷媒と第一の潤滑油と
の界面を検知する検知手段を設け、前記注入管から液冷
媒を注入できるようにしたものである。

【００１５】この発明の冷凍・空調装置は、請求項７に
記載のように、前記流出管は、前記ガス冷媒が前記油回
収器で分離された液冷媒を吸入して流出することができ
るようにしたものである。

【００１６】この発明の冷凍・空調装置は、請求項８に
記載のように、第一の冷媒とともに用いられた第一の潤
滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑油
とを用いる冷凍・空調装置において、その冷媒回路に、
前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油と前記第二の冷媒
の液冷媒との混合液から前記第一の潤滑油を二相分離に
より分離する油回収器を備えたものである。

【００１７】この発明の冷凍・空調装置は、請求項９に
記載のように、液冷媒が流通する冷媒回路から前記油回
収器に前記液冷媒を流入させる流入管と、前記油回収器
で前記第一の潤滑油が分離された液冷媒を前記油回収器
から前記冷媒回路に流出させる流出管とを備えたもので
ある。

【００１８】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１０
に記載のように、前記流入管で、前記液冷媒とともに前
記第一の潤滑油が分離流となって前記油回収器に流入す
るようにしたものである。

【００１９】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１１
に記載のように、ガス冷媒が流通する冷媒回路と前記油
回収器で分離されたガス冷媒とを制御可能に連通できる
連通管を設けたものである。

【００２０】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１２
に記載のように、前記油回収器を第一の油回収器とし、
前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油と前記第二の冷媒
の液冷媒との混合液から前記第一の潤滑油を二相分離に
より分離する第二の油回収器を設け、前記第一の油回収
器で前記第一の潤滑油が分離された前記液冷媒の一部を
前記第一の油回収器から前記第二の油回収器に流出させ
る流出配管と、前記第二の油回収器で前記第一の潤滑油
が分離された前記液冷媒を前記第二の油回収器から前記
冷媒回路に流出させる流出配管とを備えたものである。

【００２１】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１３
に記載のように、第一の冷媒とともに用いられた第一の
潤滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑
油とを用いる冷凍・空調装置において、その冷媒回路
に、前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油と前記第二の
冷媒との混合気液から前記第一の潤滑油を二相分離によ
り分離する油回収器を備えたものである。

【００２２】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１４
に記載のように、前記油回収器で前記第一の潤滑油が分
離された液冷媒を、前記油回収器の下部から前記冷媒回
路に流出させる流出管を備えたものである。

【００２３】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１５
に記載のように、前記油回収器で液冷媒から分離された
ガス冷媒を、前記油回収器の上部から前記冷媒回路に流
出させる流出管を備えたものである。

【００２４】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１６
に記載のように、前記油回収器に前記液冷媒と前記第一
の潤滑油との界面を検知する検知手段を設け、前記液冷
媒の流出配管を閉塞できるようにしたものである。

【００２５】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１７
に記載のように、前記油回収器に前記ガス冷媒と前記第
一の潤滑油との界面を検知する検知手段を設け、前記ガ
ス冷媒の流出配管を閉塞できるようにしたものである。

【００２６】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１８
に記載のように、前記第一の潤滑油が鉱油であり、前記
第二の冷媒としてハイドロフルオロカーボン系冷媒を用
い、前記第二の潤滑油としてエステル油またはエーテル
油を用いるものである。

【００２７】この発明の冷凍・空調装置は、請求項１９
に記載のように、第一の冷媒と第一の潤滑油を用いた冷
凍サイクル装置に使用していた延長配管を、第二の冷媒
と第二の潤滑油を用いた冷凍サイクル装置の延長配管と
して用い、その冷媒回路に、前記第一の潤滑油と前記第
二の潤滑油と前記第二の冷媒との混合物から前記第一の
潤滑油を二相分離により分離する油回収器を設置し、通
常運転をしながらその冷媒回路に残留した前記第一の潤
滑油を連続的に分離するものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。なお各図中、同一ま
たは相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡
略化ないし省略する場合がある。 発明の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による冷
凍・空調装置の冷媒回路図である。この冷凍・空調装置
は、圧縮機１、熱源側熱交換器（凝縮器）２を連通して
なる室外機（熱源機）と、絞り装置３、負荷側熱交換器
（蒸発器）４を連通してなる室内機（利用側機）と、室
外機と室内機を液管１０とガス管１１（いずれも配管、
延長配管あるいは接続配管）で接続してなる冷媒回路構
成を持っている。

【００２９】そして、この冷媒回路のガス管１１と圧縮
機１との間の配管ｐ１において開閉弁１２を有する配管
部分と並列に、それぞれ開閉弁１３，１４を有する配管
ｐ１３（流入管）と配管ｐ１４（流出管）によって鉱油
回収器６Ａ（油回収器）を接続し配置している。鉱油回
収器６Ａは、下部に穴３１を有するＵ字管７を有し、こ
のＵ字管７と配管ｐ１４とが接続されている。また、鉱
油回収器７の中では、後に説明するように、上側の鉱油
リッチ相２９と下側の液冷媒リッチ相３０とが二相分離
しており、その界面を検知する液液界面センサ８（検知
手段）を備えている。また、配管ｐ１には、熱源５を配
置している。

【００３０】また、熱源側熱交換器２と液管１０の間の
配管ｐ２を分岐し、電磁弁１６を介して鉱油回収器６Ａ
に至るバイパス管９ａ（注入管）を備えている。そし
て、鉱油回収器６Ａ、バイパス管９ａおよびその関連部
分を含んで鉱油回収ユニット１５を構成している。

【００３１】次に、鉱油分離の動作について説明する。
室外機、室内機を鉱油が残留する既設配管である液管１
０とガス管１１で接続して、冷媒回路内を真空引き後、
ＨＦＣ系冷媒（例えばＲ４０７Ｃ）を充填し、開閉弁１
２を閉じ、開閉弁１３，１４を開いて、通常の運転を開
始する。通常の運転では、圧縮機１を吐出した圧縮機内
の冷凍機油であるエステル油を含む高温・高圧のガス冷
媒は、熱源側熱交換器２で凝縮・液化し液管１０を流れ
る。この際、液管１０内部に残留する鉱油を液冷媒とと
もに押し流す。

【００３２】液管１０を流れた液冷媒は絞り装置３で絞
られ、低温・二相状態となり負荷側熱交換器４に流入し
蒸発・気化すると共にガス管１１に流れる。ガス管１１
を流れるガス冷媒は、せん断力により壁面に付着した鉱
油を引きずるように流して行き、鉱油回収器６Ａに流入
する。

【００３３】ここで、鉱油回収器６Ａに流入する油は、
圧縮機１から持出されたエステル油と液管１０およびガ
ス管１１から回収した鉱油の混合油である。鉱油回収器
６Ａ内では、液冷媒の高さを界面センサ８により検知
し、一定値以下になると電磁弁１６を開いて液冷媒を鉱
油回収器６Ａ内に導くため、常に、一定量の冷媒液が溜
まっている。

【００３４】ここに流入した混合油の内、エステル油は
液冷媒に抽出され、冷媒液に溶けると共に、鉱油は鉱油
回収器６Ａ内にて二相分離し、液冷媒の上に浮かぶ。冷
媒液に溶けたエステル油は、Ｕ字管７の下部に開けられ
た孔３１からＵ字管内に流入し、冷媒ガスと共に圧縮機
１へ戻る。この際、圧縮機１に吸入されるまでの間に、
熱源５を設け、液冷媒を蒸発させることによって、圧縮
機１への液バックを防止できる。なお、熱源５として
は、ヒータ等の別熱源としてもよいし、圧縮機１の吐出
ガスまたは熱源側熱交換器２の出口の高圧液冷媒と熱交
換させてもよい。

【００３５】また、一定時間後に、例えば鉱油の回収が
十分行われた時点で、開閉弁１２を開いて開閉弁１３、
１４，１６を閉じ、鉱油回収器６Ａ内の冷媒量に見合う
量の冷媒を追加充填し、鉱油回収器６Ａを取り去っても
よい。

【００３６】以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調
装置を次のように要約することができる。すなわち、こ
の実施の形態の冷凍・空調装置では、第一の冷媒（ＨＣ
ＦＣ系もしくはＣＦＣ系冷媒）とともに用いられた第一
の潤滑油（鉱油）が残留する配管１０，１１を利用し、
第二の冷媒（ＨＦＣ系冷媒）と第二の潤滑油（エステル
油等）とを用いる冷凍・空調装置において、その冷媒回
路に、第一の潤滑油と第二の潤滑油との混合油を、第二
の冷媒の液冷媒と混合して、第一の潤滑油を二相分離に
より分離する油回収器６Ａを備えた。

【００３７】また、ガス冷媒が流通する冷媒回路ｐ１か
ら油回収器６Ａにガス冷媒を流入させる流入管ｐ１３
と、油回収器６Ａで第一の潤滑油が分離されたガス冷媒
を油回収器６Ａから冷媒回路ｐ１に流出させる流出管ｐ
１４とを備えた。また、液冷媒が流通する冷媒回路ｐ２
から油回収器６Ａに液冷媒を制御可能に注入できる注入
管９ａを設けた。また、油回収器６Ａに液冷媒と第一の
潤滑油との界面を検知する検知手段８を設け、注入管９
から液冷媒を注入できるようにした。また、流出管ｐ１
４は、ガス冷媒が油回収器６Ａで分離された液冷媒を吸
入して流出することができるようにした。また、前記二
相分離を生じさせるために、第一の潤滑油と第二の潤滑
油の混合油を油回収器６Ａに貯溜し、油回収器６Ａ内の
液面が一定になるように制御することで、油回収器６Ａ
に流入する液冷媒量を常に一定の範囲とし、油回収器６
Ａ内での混合油と液冷媒の混合比率を一定に制御するよ
うにした。

【００３８】また、この実施の形態による冷凍・空調装
置の一局面を次のように述べることができる。すなわ
ち、この冷凍・空調装置では、ガス管に鉱油回収器６Ａ
を設け、鉱油回収器６Ａ内において、ＨＣＦＣ系もしく
はＣＦＣ系冷媒の冷凍機油と液冷媒との界面を検知する
手段８を設け、この界面検知手段８の検知値に応じて、
液冷媒を液管から鉱油回収器６Ａ内に導く。このように
鉱油回収器６Ａ内の鉱油と冷媒液の界面を一定に制御す
ることにより、常に、安定して鉱油を抽出分離すること
で、リプレース時の圧縮機・冷凍サイクルの信頼性を更
に高めることができる。

【００３９】発明の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２による冷凍・空調装置の冷媒回路図である。この冷
凍・空調装置は、圧縮機１、熱源側熱交換器（凝縮器）
２を連通してなる室外機と、絞り装置３、負荷側熱交換
器（蒸発器）４を連通してなる室内機と、室外機と室内
機を液管１０とガス管１１で接続してなる冷媒回路構成
を持っている。

【００４０】そして、この冷媒回路の熱源側熱交換器２
と液管１０の間の配管ｐ２において、開閉弁１２を有す
る配管部分と並列に、それぞれ開閉弁１３，１４を有す
る配管ｑ１３（流出管）と配管ｑ１４（流入管）によっ
て鉱油回収器６Ｂを接続し配置している。鉱油回収器７
の中では、後に説明するように、上側の鉱油リッチ相２
９と下側の液冷媒リッチ相３０とが二相分離している。

【００４１】１８は鉱油貯溜器で逆止弁１９を介して鉱
油回収器６Ｂと連通する。また、９ｂはガス管１０と圧
縮機１の間の配管ｐ１を分岐し、開閉弁１７を介して鉱
油回収器６Ｂおよび鉱油貯溜器１８の上部に至るバイパ
ス管（連通管）である。そして、鉱油回収器６Ｂ、バイ
パス管９ｂおよびその関連部分を含んで鉱油回収ユニッ
ト１５を構成している。

【００４２】次に、鉱油分離動作について説明する。液
管１０およびガス管１１内の鉱油は圧縮機１内で一旦エ
ステル油と混合され、高温・高圧の冷媒ガスと共に、熱
源側熱交換器２内で凝縮・液化する。この際、鉱油は冷
媒液への溶解度が小さいため、液冷媒中を浮遊する。そ
こで、液管１０内の液冷媒の流速を所定値以下にするこ
とで、鉱油は冷媒配管上部を流れ、冷媒液が冷媒配管下
部を流れる分離流となり、鉱油回収器６Ｂに流入した液
冷媒と鉱油の分離が効率よく行われるようになる。

【００４３】また、所定時間毎に開閉弁１３、１４を閉
じ、開閉弁１７を開くことで、鉱油回収器６Ｂ内の圧力
を下げることにより、鉱油の冷媒液への溶解度が低下
し、鉱油回収器６Ｂ内でさらに鉱油の析出量が増加し、
鉱油回収器６Ｂ内において上部に浮く鉱油の量が多くな
る。この上部に浮いた鉱油を鉱油貯溜器１８内へ導き、
貯溜する。

【００４４】この後、開閉弁１３，１４を開き、開閉弁
１７を閉じ、液冷媒を鉱油回収器６Ｂ内に導き、上記と
同様の操作を行うことで、鉱油を分離する。また、一定
時間後に、例えば鉱油の回収が十分行われた時点で、開
閉弁１２を開いて開閉弁１３、１４，１７を閉じ、鉱油
回収器６Ｂ内の冷媒量に見合う量の冷媒を追加充填し、
鉱油回収器６Ｂを取り去ってもよい。

【００４５】以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調
装置を次のように要約することができる。すなわち、こ
の実施の形態の冷凍・空調装置では、第一の冷媒ととも
に用いられた第一の潤滑油が残留する配管を利用し第二
の冷媒と第二の潤滑油とを用いる冷凍・空調装置におい
て、その冷媒回路に、第一の潤滑油と第二の潤滑油と第
二の冷媒の液冷媒との混合液から第一の潤滑油を二相分
離により分離する油回収器６Ｂを備えた。

【００４６】また、液冷媒が流通する冷媒回路ｐ２から
油回収器６Ｂに液冷媒を流入させる流入管ｑ１４と、油
回収器６Ｂで第一の潤滑油が分離された液冷媒を油回収
器６Ｂから冷媒回路ｐ２に流出させる流出管ｑ１３とを
備えた。また、流入管ｑ１４で、液冷媒とともに第一の
潤滑油が分離流となって油回収器６Ｂに流入するように
した。また、ガス冷媒が流通する冷媒回路ｐ１と油回収
器６Ｂで分離されたガス冷媒とを制御可能に連通できる
連通管９ｂを設けた。

【００４７】また、この実施の形態による冷凍・空調装
置の一局面を次のように述べることができる。すなわ
ち、この冷凍・空調装置では、液管に鉱油回収器６Ｂを
設け、ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系冷媒の冷凍機油と液
冷媒とが分離流となって該鉱油回収器６Ｂに流入するよ
うにした。このようにすれば、鉱油回収器６Ｂ内におい
て鉱油を確実に分離し、簡易で安価な構成で、リプレー
ス時の圧縮機・冷凍サイクルの信頼性を高めることがで
きる。

【００４８】また、ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系冷媒の
冷凍機油とＨＦＣ系冷媒の冷凍機油および液冷媒とが二
相分離を起こすようにするために、開閉弁１７を開閉す
ることにより、鉱油回収器６Ｂ内の圧力と温度を変化さ
せ、析出した鉱油を分離回収する手段を設けた。

【００４９】発明の形態３．図３はこの発明の実施の形
態３による冷凍・空調装置の冷媒回路図である。この冷
凍・空調装置は、圧縮機１、熱源側熱交換器（凝縮器）
２を連通してなる室外機と、絞り装置３、負荷側熱交換
器（蒸発器）４を連通してなる室内機と、室外機と室内
機を液管１０とガス管１１で接続してなる冷媒回路構成
を持っている。

【００５０】そして、この冷媒回路の熱源側熱交換器２
と液管１０の間の配管ｐ２に第二の絞り装置２０と鉱油
回収器６Ｃを配置する。鉱油回収器６Ｃの中では、後に
説明するように、上側の鉱油リッチ相２９と下側の液冷
媒リッチ相３０とが二相分離している。そして、この鉱
油回収器６Ｃ内部には、ガス冷媒と鉱油の界面と連動し
て動く第一のフロート弁２１と、鉱油と液冷媒の界面と
連動して動く第二のフロート弁２２が配置されている。
また、この鉱油回収器６Ｃは、上部にガス冷媒を流出さ
せる上部流出口３２、下部に液冷媒を流出させる下部流
出口３３を有している。そして、上部流出口３２、下部
流出口３３はそれぞれ配管ｐ３２、ｐ３３により冷媒回
路に接続されている。

【００５１】鉱油分離動作について説明する。液管１０
およびガス管１１内の鉱油は圧縮機１内で一旦エステル
油と混合され、高温・高圧の冷媒ガスと共に、熱源側熱
交換器２内で凝縮・液化する。この際、鉱油は冷媒液へ
の溶解度が小さいため、液冷媒中を浮遊することにな
る。第二の絞り装置２０で適当な圧力まで減圧され、気
液二相状態で鉱油回収器６Ｃに流入する。鉱油回収器６
Ｃ内では、冷媒ガスと液とに分離されると共に、さら
に、液は鉱油と液冷媒に分離される。

【００５２】ここで、鉱油回収器６Ｃ内の冷媒ガスと鉱
油の気液界面の位置が上昇した場合には、第一のフロー
ト弁２１が鉱油回収器６Ｃの上部流出口３２を閉塞し、
鉱油が冷媒回路に流出することを防止する。また、鉱油
と冷媒液の界面が低下した場合には、第二のフロート弁
２２が鉱油回収器６Ｃの下部流出口３３を閉塞し、鉱油
が冷媒回路に流出することを防止する。

【００５３】図４はこの発明の実施の形態３による他の
冷凍・空調装置の冷媒回路図である。図４で、２３は四
方弁、２４はアキュムレータを示す。また、９ｃは、熱
源側熱交換器２と液管１０の間の配管ｐ２を分岐し、第
二の絞り装置２０を介して、ガス管１１と圧縮機１の間
の配管ｐ１に、具体的にはアキュムレ−タ２４の入口側
に至るバイパス管である。そして、この実施の形態で
は、このバイパス管９ｃの第二の絞り装置２０の下流に
鉱油回収器６Ｃを設けている。この鉱油回収器６Ｃは図
３で説明したものと同様のものである。この場合、鉱油
回収器６Ｃから低圧ガス管部ｐ１に至る冷媒配管を液冷
媒配管ｐ２と熱交換することで、バイパスした液冷媒の
熱回収を行うことができる。

【００５４】以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調
装置を次のように要約することができる。すなわち、こ
の実施の形態の冷凍・空調装置では、第一の冷媒ととも
に用いられた第一の潤滑油が残留する配管を利用し第二
の冷媒と第二の潤滑油とを用いる冷凍・空調装置におい
て、その冷媒回路に、第一の潤滑油と第二の潤滑油と第
二の冷媒との混合気液から第一の潤滑油を二相分離によ
り分離する油回収器６Ｃを備えた。

【００５５】また、油回収器６Ｃで第一の潤滑油が分離
された液冷媒を、油回収器６Ｃの下部から冷媒回路に流
出させる流出管ｐ３３を備えた。また、油回収器６Ｃで
液冷媒から分離されたガス冷媒を、油回収器６Ｃの上部
から冷媒回路に流出させる流出管ｐ３２を備えた。ま
た、油回収器６Ｃに液冷媒と前記第一の潤滑油との界面
を検知する検知手段２２を設け、検知した界面の位置に
より液冷媒の流出配管ｐ３３を閉塞できるようにした。
また、油回収器６Ｃにガス冷媒と第一の潤滑油との界面
を検知する検知手段２１を設け、検知した界面の位置に
より前記ガス冷媒の流出配管を閉塞できるようにした。

【００５６】また、この実施の形態による冷凍・空調装
置の一局面を次のように述べることができる。すなわ
ち、この冷凍・空調装置では、鉱油回収器６Ｃ内に冷媒
ガスと鉱油の気液界面を検知する手段２１と、冷媒液と
鉱油の液液界面を検知する手段２２を設け、その検知値
に応じて、流出管ｐ３２、ｐ３３を閉塞する手段を設け
た。このようにすれば、鉱油回収器６Ｃ内にて、一旦、
分離した鉱油が再び冷凍サイクル中に流出することを防
止することで、リプレース時の圧縮機・冷凍サイクルの
信頼性を高めることができる。また、第二の絞り装置を
つけ、鉱油回収器６Ｃ内に流入する冷媒を中間圧の気液
二相状態として、気液界面の検知手段２１と液液界面の
検知手段２２を設け、鉱油を鉱油回収器６Ｃ内に確実に
貯溜することができるようにした。

【００５７】発明の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４による冷凍・空調装置の冷媒回路図である。この冷
凍・空調装置は、圧縮機１、熱源側熱交換器（凝縮器）
２を連通してなる室外機と、絞り装置３、負荷側熱交換
器（蒸発器）４を連通してなる室内機と、室外機と室内
機を液管１０とガス管１１で接続してなる冷媒回路構成
を持っている。そして、この冷媒回路の熱源側熱交換器
２と液管１０の間の配管ｐ２に鉱油回収器６Ｄを配置す
る。さらに、鉱油回収器６Ｄの下部は第二の絞り装置２
０を介して配管ｐ２０により第二の鉱油回収器２６と接
続されると共に、第二の鉱油回収器２６は冷媒熱交換器
２５を介して配管９ｄ（流出配管）により低圧ガス管部
ｐ１に接続される。鉱油回収器６Ｄおよび２６には、そ
れぞれ中間に仕切板２７，２８が設けられ、鉱油リッチ
相２９と液冷媒リッチ相３０に二相分離する。

【００５８】次に、鉱油分離動作について説明する。液
管１０およびガス管１１内の鉱油は圧縮機１内で一旦エ
ステル油と混合され、高温・高圧の冷媒ガスと共に、熱
源側熱交換器２内で凝縮・液化する。この際、鉱油は冷
媒液への溶解度が小さいため、液冷媒中を浮遊する。熱
源側熱交換器２で凝縮・液化した液冷媒は、鉱油回収器
６Ｄに流入し、鉱油分は鉱油回収器６Ｄの上部に溜ま
る。

【００５９】さらに、鉱油回収器６Ｄ下部から流出した
鉱油を含む液冷媒は第二の絞り装置２０で低圧まで絞ら
れると鉱油の冷媒液への溶解度が低下し、鉱油分が析出
する。この鉱油は、第二の鉱油回収器２６で分離され、
冷媒液が第二の鉱油回収器２６を流出し、冷媒熱交換器
２５で熱回収され、冷媒ガスとなって低圧ガス管ｐ１中
に流入する。さらに、第二の鉱油回収器内に、図６に示
すように活性炭３４を内蔵し鉱油を吸着することによ
り、一層、鉱油の分離精度を高めることができる。

【００６０】以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調
装置を次のように要約することができる。すなわち、こ
の実施の形態の冷凍・空調装置では、第一の冷媒ととも
に用いられた第一の潤滑油が残留する配管を利用し第二
の冷媒と第二の潤滑油とを用いる冷凍・空調装置におい
て、その冷媒回路に、第一の潤滑油と第二の潤滑油と第
二の冷媒の液冷媒との混合液から第一の潤滑油を二相分
離により分離する第一の油回収器６Ｄを備えた。

【００６１】また、第一の潤滑油と第二の潤滑油と第二
の冷媒の液冷媒との混合液から第一の潤滑油を二相分離
により分離する第二の油回収器２６を設け、第一の油回
収器６Ｄで第一の潤滑油が分離された液冷媒の一部を第
一の油回収器６Ｄから第二の油回収器２６に流出させる
流出配管ｐ２０と、第二の油回収器２６で第一の潤滑油
が分離された液冷媒を第二の油回収器２６か記冷媒回路
ｐ１に流出させる流出配管９ｄとを備えた。

【００６２】以上実施の形態１〜４について説明した本
発明の冷凍・空調装置は、その一局面を次のように要約
できる。すなわち、この発明の冷凍・空調装置は、圧縮
機１、凝縮器２等より構成される室外機と、蒸発器４等
により構成される室内機と、冷媒にＨＦＣ系冷媒を使用
すると共に絞り手段３を室外機もしくは室内機の少なく
とも一方に備え、前記室外機と前記室内機とをＨＣＦＣ
系もしくはＣＦＣ系で使用されていた液管１０およびガ
ス管１１で接続してなる冷凍・空調装置において、前記
液管中もしくは前記ガス管中の少なくとも一方に油回収
器６Ａ，６Ｂ，６Ｃまたは６Ｄを設けた。また、ＨＣＦ
Ｃ系もしくはＣＦＣ系冷媒の冷凍機油とＨＦＣ系冷媒の
冷凍機油および液冷媒とが二相分離するように油回収器
内の温度・圧力またはＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系冷媒
の冷凍機油とＨＦＣ系冷媒の冷凍機油の混合油と液冷媒
の混合比率を制御する手段を設けた。このようにすれ
ば、冷凍サイクル内で混合した鉱油とエステル油を確実
に分離し、エステル油の劣化を防止し、リプレース時の
圧縮機の信頼性を高め、スラッジの生成による毛細管の
つまりを防止することで冷凍サイクルの信頼性を高める
ことができる。

【００６３】なお、各実施の形態で示した冷媒回路は、
簡略化のため説明に必要な構成要素のみを示している。
例えば、四方弁２３とアキュムレ−タ２４は、図４にの
み示されているが、他の図の冷媒回路にも含まれていて
よい。また、上記では冷房運転についてのみ説明した
が、暖房運転もできる冷媒回路であってよく、暖房運転
での鉱油回収も可能であるが、説明を省略している。ま
た、図２で示した鉱油貯溜器１８と同様のものを、他の
実施の形態でも鉱油回収器６Ａ，６Ｃ，６Ｄに接続して
使用してもよい。なおまた、冷凍・空調装置を冷凍サイ
クル装置と言ってもよく、潤滑油を冷凍機油と言っても
よい。

【００６４】

【発明の効果】この発明の冷凍・空調装置では、請求項
１〜２，１８，１９に記載したように、新規な冷媒（Ｈ
ＦＣ系冷媒）と新規な潤滑油（エステル油など）を用い
る冷凍・空調装置において、新規な潤滑油と新規な冷媒
に既存の潤滑油（鉱油など）が混合した混合物から、既
存の潤滑油を二相分離により分離する油回収器をその冷
媒回路に設けたものである。また、前記二相分離を生じ
させるために、油回収器の温度と圧力を制御し、あるい
は、既存の潤滑油と新規な潤滑油の混合油と新規な冷媒
の液冷媒との混合比率を制御する手段を設けたものであ
る。これにより、冷凍サイクル内で混合した既存の潤滑
油（鉱油）と新規な潤滑油（エステル油）を確実に分離
し、新規な潤滑油（エステル油）の劣化を防止し、リプ
レース時の圧縮機の信頼性を高め、スラッジの生成によ
る毛細管のつまりを防止することで冷凍サイクルの信頼
性を高めることができる。

【００６５】また、この発明の冷凍・空調装置では、請
求項３〜７に記載したように、新規な冷媒と新規な潤滑
油を用いる冷凍・空調装置において、新規な潤滑油と既
存の潤滑油との混合油を、新規な冷媒の液冷媒と混合し
て、既存の潤滑油を二相分離により分離する油回収器を
冷媒回路に設けたものである。これにより、既存の潤滑
油（鉱油）を抽出分離することで、リプレース時の圧縮
機・冷凍サイクルの信頼性を更に高めることができる。

【００６６】この発明の冷凍・空調装置では、請求項８
〜１２に記載したように、新規な冷媒と新規な潤滑油を
用いる冷凍・空調装置において、新規な冷媒の液冷媒と
新規な潤滑油と既存の潤滑油との混合液から、既存の潤
滑油を二相分離により分離する油回収器を冷媒回路に設
けたものである。これにより、鉱油回収器内において既
存の潤滑油（鉱油）を確実に分離し、簡易で安価な構成
で、リプレース時の圧縮機・冷凍サイクルの信頼性を高
めることができる。

【００６７】この発明の冷凍・空調装置では、請求項１
３〜１７に記載したように、新規な冷媒と新規な潤滑油
を用いる冷凍・空調装置において、新規な冷媒と新規な
潤滑油と既存の潤滑油との混合気液から、既存の潤滑油
を二相分離により分離する油回収器を冷媒回路に設けた
ものである。これにより、鉱油回収器内において既存の
潤滑油（鉱油）を確実に分離し、簡易で安価な構成で、
リプレース時の圧縮機・冷凍サイクルの信頼性を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による冷凍・空調装
置の冷媒回路図。

【図２】 この発明の実施の形態２による冷凍・空調装
置の冷媒回路図。

【図３】 この発明の実施の形態３による冷凍・空調装
置の冷媒回路図。

【図４】 この発明の実施の形態３による他の冷凍・空
調装置の冷媒回路図。

【図５】 この発明の実施の形態４による冷凍・空調装
置の冷媒回路図。

【図６】 この発明の実施の形態４における鉱油回収器
の断面概念図。

【符号の説明】

圧縮機、 ２ 熱源側熱交換器、 ３ 絞り装置、 ４
負荷側熱交換器、５ 熱源、 ６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６
Ｄ，２６ 鉱油回収器（油回収器）、 ７Ｕ字管、 ８
液液界面センサ（検知手段）、 ９ａ バイパス管
（注入管）、 ９ｂ バイパス管（連通管）、 ９ｃ
バイパス管、 ９ｄ 配管（流出配管）、 １０ 液管
（配管）、 １１ ガス管（配管）、 １２，１３，１
４開閉弁、 １５ 鉱油回収ユニット、 １６ 電磁
弁、 １７ 開閉弁、 １８鉱油貯溜器、 １９ 逆止
弁、 ２０ 第二の絞り装置、 ２１ 第一のフロート
弁、 ２２ 第二のフロート弁、 ２３ 四方弁、 ２
４ アキュムレータ、 ２５ 冷媒熱交換器、 ２６
第二の鉱油回収器（油回収器）、 ２７，２８ 仕切
板、 ２９ 鉱油リッチ相、 ３０ 液冷媒リッチ相、
３１ 孔、３２ 上部流出口、 ３３ 下部流出口、
３４ 活性炭。 ｐ１，ｐ２ 配管、 ｐ１３ 配管
（流入管）、 ｐ１４ 配管（流出管）、 ｑ１３ 配
管（流出管）、 ｑ１４ 配管（流入管）、 ｐ３２，
ｐ３３ 配管。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 105/32 Ｃ１０Ｍ 105/32 107/34 107/34 Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５ Ｆ２５Ｂ 1/00 ３９５Ｚ // Ｃ１０Ｎ 40:30 Ｃ１０Ｎ 40:30 (72)発明者 高谷 士郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 河西 智彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 川崎 雅夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 若本 慎一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 畝崎 史武 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 榎本 寿彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 斉藤 信 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 七種 哲二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4H104 BB08A BB31A CB14A DA02A PA20

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の冷媒とともに用いられた第一の潤
   滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑油
   とを用いる冷凍・空調装置において、その冷媒回路に、
   前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油と前記第二の冷媒
   との混合物から前記第一の潤滑油を二相分離により分離
   する油回収器を備えたことを特徴とする冷凍・空調装
   置。
2. 【請求項２】 前記二相分離を生じさせるために、前記
   油回収器の温度と圧力を制御し、及び／又は、前記第一
   の潤滑油と前記第二の潤滑油の混合油と前記第二の冷媒
   の液冷媒との混合比率を制御する手段を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載の冷凍・空調装置。
3. 【請求項３】 第一の冷媒とともに用いられた第一の潤
   滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑油
   とを用いる冷凍・空調装置において、その冷媒回路に、
   前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油との混合油を、前
   記第二の冷媒の液冷媒と混合して、前記第一の潤滑油を
   二相分離により分離する油回収器を備えたことを特徴と
   する冷凍・空調装置。
4. 【請求項４】 ガス冷媒が流通する冷媒回路から前記油
   回収器に前記ガス冷媒を流入させる流入管と、前記油回
   収器で前記第一の潤滑油が分離された前記ガス冷媒を前
   記油回収器から前記冷媒回路に流出させる流出管とを備
   えたことを特徴とする請求項３に記載の冷凍・空調装
   置。
5. 【請求項５】 液冷媒が流通する冷媒回路から前記油回
   収器に前記液冷媒を制御可能に注入できる注入管を設け
   たことを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍・空
   調装置。
6. 【請求項６】 前記油回収器に液冷媒と第一の潤滑油と
   の界面を検知する検知手段を設け、前記注入管から液冷
   媒を注入できるようにしたことを特徴とする請求項５に
   記載の冷凍・空調装置。
7. 【請求項７】 前記流出管は、前記ガス冷媒が前記油回
   収器で分離された液冷媒を吸入して流出することができ
   るようにしたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか
   に記載の冷凍・空調装置。
8. 【請求項８】 第一の冷媒とともに用いられた第一の潤
   滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑油
   とを用いる冷凍・空調装置において、 その冷媒回路に、前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油
   と前記第二の冷媒の液冷媒との混合液から前記第一の潤
   滑油を二相分離により分離する油回収器を備えたことを
   特徴とする冷凍・空調装置。
9. 【請求項９】 液冷媒が流通する冷媒回路から前記油回
   収器に前記液冷媒を流入させる流入管と、前記油回収器
   で前記第一の潤滑油が分離された液冷媒を前記油回収器
   から前記冷媒回路に流出させる流出管とを備えたことを
   特徴とする請求項８に記載の冷凍・空調装置。
10. 【請求項１０】 前記流入管で、前記液冷媒とともに前
    記第一の潤滑油が分離流となって前記油回収器に流入す
    るようにしたことを特徴とする請求項９に記載の冷凍・
    空調装置。
11. 【請求項１１】 ガス冷媒が流通する冷媒回路と前記油
    回収器で分離されたガス冷媒とを制御可能に連通できる
    連通管を設けたことを特徴とする請求項９または１０に
    記載の冷凍・空調装置。
12. 【請求項１２】 前記油回収器を第一の油回収器とし、
    前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油と前記第二の冷媒
    の液冷媒との混合液から前記第一の潤滑油を二相分離に
    より分離する第二の油回収器を設け、 前記第一の油回収器で前記第一の潤滑油が分離された前
    記液冷媒の一部を前記第一の油回収器から前記第二の油
    回収器に流出させる流出配管と、前記第二の油回収器で
    前記第一の潤滑油が分離された前記液冷媒を前記第二の
    油回収器から前記冷媒回路に流出させる流出配管とを備
    えたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載
    の冷凍・空調装置。
13. 【請求項１３】 第一の冷媒とともに用いられた第一の
    潤滑油が残留する配管を利用し第二の冷媒と第二の潤滑
    油とを用いる冷凍・空調装置において、 その冷媒回路に、前記第一の潤滑油と前記第二の潤滑油
    と前記第二の冷媒との混合気液から前記第一の潤滑油を
    二相分離により分離する油回収器を備えたことを特徴と
    する冷凍・空調装置。
14. 【請求項１４】 前記油回収器で前記第一の潤滑油が分
    離された液冷媒を、前記油回収器の下部から前記冷媒回
    路に流出させる流出管を備えたことを特徴とする請求項
    １３に記載の冷凍・空調装置。
15. 【請求項１５】 前記油回収器で液冷媒から分離された
    ガス冷媒を、前記油回収器の上部から前記冷媒回路に流
    出させる流出管を備えたことを特徴とする請求項１３ま
    たは１４に記載の冷凍・空調装置。
16. 【請求項１６】 前記油回収器に前記液冷媒と前記第一
    の潤滑油との界面を検知する検知手段を設け、前記液冷
    媒の流出配管を閉塞できるようにしたことを特徴とする
    請求項１４または１５に記載の冷凍・空調装置。
17. 【請求項１７】 前記油回収器に前記ガス冷媒と前記第
    一の潤滑油との界面を検知する検知手段を設け、前記ガ
    ス冷媒の流出配管を閉塞できるようにしたことを特徴と
    する請求項１５または１６に記載の冷凍・空調装置。
18. 【請求項１８】 前記第一の潤滑油が鉱油であり、前記
    第二の冷媒としてハイドロフルオロカーボン系冷媒を用
    い、前記第二の潤滑油としてエステル油またはエーテル
    油を用いることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか
    に記載の冷凍・空調装置。
19. 【請求項１９】 第一の冷媒と第一の潤滑油を用いた冷
    凍サイクル装置に使用していた延長配管を、第二の冷媒
    と第二の潤滑油を用いた冷凍サイクル装置の延長配管と
    して用い、その冷媒回路に、前記第一の潤滑油と前記第
    二の潤滑油と前記第二の冷媒との混合物から前記第一の
    潤滑油を二相分離により分離する油回収器を設置し、通
    常運転をしながらその冷媒回路に残留した前記第一の潤
    滑油を連続的に分離することを特徴とする冷凍・空調装
    置の運転方法。