JP2006162081A

JP2006162081A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2006162081A
Application number: JP2004349249A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Tsuboe; 宏明坪江; Kensaku Kokuni; 研作小国; Susumu Nakayama; 進中山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-02
Also published as: JP4221598B2

Abstract

【課題】
水分及び不凝縮ガス、特に酸素と炭酸ガスを効率良く除去すると共に、特殊な作業をなくし、施工時間を短縮し、信頼性及び性能を向上する。
【解決手段】
圧縮機１、熱源機側熱交換器３、第１の膨張装置４、レシーバ５、第２の膨張装置２１、利用側熱交換器２２を順次接続した冷凍サイクル装置において、第１の膨張装置４と第２の膨張装置２１との間に酸素を吸着する吸着材３３を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルを利用した空気調和機、冷凍機などの冷凍サイクル装置に関し、特に、熱源側熱交換器を含むユニットと利用側熱交換器を含むユニットを接続配管で接続するものに好適である。

熱源側熱交換器を含むユニットと利用側熱交換器を含むユニットを接続配管で接続する施工方法では、大気中の水分及び不凝縮ガス（酸素、窒素、炭酸ガスなど）が、接続配管及び利用側熱交換器を含むユニット内、場合によっては熱源側熱交換器を含むユニット内に残留する。そして、水分がユニット内に多量に混入すると、冷媒分子と結合し、低温部で水和物を生成し、キャピラリなどの膨張装置を詰まらせる。そのため冷媒及び冷凍機油の潤滑を妨げ、圧縮機の温度が異常に上昇したり、圧縮機摺動部を潤滑するのに必要な冷凍機油量を確保できなかったり、する。

また、冷凍機油としてエステル油を使用した場合、または冷凍機油中にエステル系添加剤を添加している場合には、それらエステル化合物が加水分解し、酸が生成され、酸素はユニット内に予め封入した冷凍機油を酸化して劣化する。さらに、炭酸ガスは水分と反応し炭酸（酸）を生成する。酸は、圧縮機軸受部の摩耗が増大し、冷凍機油の劣化を促進、あるいは銅配管を腐食し、銅イオンが溶出し、圧縮機軸受部で銅が析出（銅メッキ現象）して圧縮機での異音発生の原因となる。

そのため、水分及び酸素、炭酸ガスを機外に排出する、あるいは機内に持ち込まないようにすることで、水分及び酸素、炭酸ガスが冷凍サイクル内を循環しないようにする必要があり、現地施工時において、水分及び不凝縮ガスが混入した部位を真空ポンプにて真空引きを実施し、水分及び不凝縮ガスを機外に排出する。

さらに、予め真空引きをした接続配管、熱源側熱交換器を含むユニット、利用側熱交換器を含むユニットを特殊な接続口で接続することが知られ、例えば特許文献１に記載されている。

特開平７−１５９００４号公報

上記従来技術において、現地施工時に真空ポンプにて真空引きを行う方法では、真空ポンプを駆動するための電源を確保する必要があり、新築物件では電源ブレーカを投入することができず、電源の確保が難しい。また、配管長が長く、接続する利用側熱交換器を含むユニットが複数台接続するシステムでは、真空引きを実施すべき空間の内容積が大きくなり、真空引きを実施する時間が長くなり、２〜３時間位必要となる。

さらに、予め真空引きをした接続配管を用いたとしても、現地での接続配管の切断が困難といなり、現地施工状況に応じた長さの接続配管を予め用意することが困難となり、汎用性に乏しい。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、現地施工工事において混入する大気中の水分及び不凝縮ガス、特に酸素と炭酸ガスを効率良く除去すると共に、特殊な作業をなくし、施工時間を短縮し、さらには信頼性及び性能を向上することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の膨張装置、レシーバ、第２の膨張装置、利用側熱交換器を順次接続した冷凍サイクル装置において、前記第１の膨張装置と第２の膨張装置との間に酸素を吸着する吸着材を設けたものである。

また、上記のものにおいて、上部に前記吸着材が配置された前記レシーバと、前記第１の膨張装置と第２の膨張装置との間に設けられ水分を吸着するドライヤと、を備えたことが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、上部に前記吸着材が配置された前記レシーバと、前記第１の膨張装置と第２の膨張装置との間に設けられ水分を吸着するドライヤと、を備え、前記ドライヤは主流部をバイパスするバイパス部に配置されたことが望ましい。

さらに、前記吸着材及び水分を吸着するドライヤが主流部をバイパスするバイパス部に配置されたことが望ましい。
さらに、上記のものにおいて、前記吸着材は酸化鉄と酸化カルシウムとを有することが望ましい。

本発明によれば、現地施工工事において混入する大気中の水分及び不凝縮ガス、特に酸素と炭酸ガスを冷凍サイクル内に配置したレシーバ上部の気相部に配置した吸着材により吸着するようにしたので、従来の配管作業に対して工程が増えず、冷凍サイクルの詰まりや、冷凍機油の劣化を効率良く抑制することができる。したがって、真空引きを実施しなくとも冷凍サイクル装置の信頼性及び性能を確保することができ、施工時間を短縮することができる。

以下本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
現地施工工事においては、室外機１と室内機２０を据付後、接続配管７、８を用いて室外機１と室内機２０とを施工時に接続する。その際、室外機１内には予め冷媒が封入されているため、接続配管７、８と室内機２０内に空気（不凝縮ガス）と、空気中の水分と、が残留している。

冷房運転の場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は圧縮機１から吐出され、ガス冷媒が四方弁２を経て、熱源機側熱交換器３へと流入し、熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は全開とされた第１の膨張装置４を通り、図1の主流部配管３１とドライヤ３２（３２ａ、３２ｃ）を経て、余剰冷媒（配管長さに応じて冷凍サイクル内に余分に封入される冷媒）はレシーバ５に貯留され、残りが阻止弁６、室内機２０へ送られる。送られた液冷媒は、第２の膨張装置２１へ流入し、低圧まで減圧されて低圧二相状態となり、利用側熱交換器２２で空気などの利用側媒体と熱交換して蒸発・ガス化する。その後、ガス冷媒は、阻止弁９、四方弁２、アキュムレ−タ１０を経て圧縮機１へ戻る。

暖房運転の場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は圧縮機１から吐出され、四方弁２、阻止弁９を経て利用側熱交換器２２へ流入し、空気など利用側媒体と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、阻止弁６、レシーバ５、主流部配管３１とドライヤ３２へ流入し、第１の膨張装置４で減圧され熱源機側熱交換器３で空気・水などの熱源媒体と熱交換して蒸発・ガス化する。蒸発・ガス化した冷媒は四方弁２、アキュムレ−タ８を経て圧縮機１へ戻る。

上記運転の際に、接続配管７、８と室内機２０内に残留した水分と不凝縮ガスは、冷媒と共に冷凍サイクル内を循環している。
図４は接続配管７、８と室内機２２内に所定量の空気を残留させ、運転開始後２時間経過したときの、冷凍サイクル内を循環している冷媒とレシーバ５の上部から気相冷媒を抽出して不凝縮ガス量を分析した結果を示し、この結果から、冷凍サイクル内を循環している冷媒よりも、レシーバ５上部の気相に不凝縮ガスは多く存在することが分かった。そして、空気調和機を運転することで、不凝縮ガスはレシーバ５の上部気相部に集まるので、不凝縮ガスを吸着するための吸着材３３（３３ａ、３３ｃ）をレシーバ５上部の気相部に配置した。これにより、効率良く、不凝縮ガスを吸着除去することができる。

また、水分は、第1の膨張装置４と第２の膨張装置２１の間に配置したドライヤ３２により吸着除去し、ドライヤ３２は、主流部３１をバイパスするバイパス部に配置することで、ドライヤ３２に流れる冷媒流量を主流部に比べ１０％以下に設定することができる。したがって、流体力によるドライヤ剤（乾燥剤）の摩耗を抑制することが可能である。なお、ドライヤ３２の配置方法としては、図３のように鉛直方向とすることも良い。

さらに、図２に示すように、図１のドライヤ３２に代わりに、第1の膨張装置４と第２の膨張装置２１の間に水分と不凝縮ガスとを吸着する吸着材３４ｂを配置しても良く、図１のものより不凝縮ガスを吸着除去の効率は落ちるが、レシーバ５内に不凝縮ガス吸着材３３を封入する必要がないので、真空引きレス機能を含んでいない標準的な空気調和機に対して、変更点が少なくて済むので、開発期間を短縮することができる。

さらに、不凝縮ガスを、特に酸素と炭酸ガスを吸着するための吸着材３３として、少なくとも酸化鉄と酸化カルシウムを添加したものを使用すれば、酸化鉄は酸素を、酸化カルシウムは水分と炭酸ガスを吸着除去することができ、効率が良い。そして、一度吸着した不凝縮ガスは化学吸着により強固に吸着材３３内に吸着されるので、再度冷凍サイクル中に放出されることはない。

本発明による一実施の形態を示すサイクル系統図。本発明による他の実施の形態を示すサイクル系統図。他の実施の形態によるレシーバとドライヤの配置を示す図。冷凍サイクル内の不凝縮ガスの存在量を分析したグラフ。

符号の説明

１…圧縮機、２…四方弁、３…熱源機側熱交換器、４…第１の膨張装置、２１ａ、２１ｂ…第２の膨張装置、５ａ、５ｂ、５ｃ…レシーバ、６、９…阻止弁、７…液接続配管、８…ガス接続配管、１０…アキュムレータ、２０ａ、２０ｂ…室内機、２２ａ、２２ｂ…利用側熱交換器、３０ａ…不純物回収キット、３１ａ…主流配管、３２ａ、３２ｃ…乾燥剤、３２１ｃ、３２２ｃ…バイパス配管、３３ａ、３３ｃ…不凝縮ガス吸着材、３４ｂ…水分及び不凝縮ガス吸着材、３５ｃ、３６ｃ…冷媒導入出管、４０ａ、４０ｂ…室外機。

Claims

圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の膨張装置、レシーバ、第２の膨張装置、利用側熱交換器を順次接続した冷凍サイクル装置において、
前記第１の膨張装置と第２の膨張装置との間に酸素を吸着する吸着材を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
請求項１に記載のものにおいて、上部に前記吸着材が配置された前記レシーバと、前記第１の膨張装置と第２の膨張装置との間に設けられ水分を吸着するドライヤと、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
請求項１に記載のものにおいて、上部に前記吸着材が配置された前記レシーバと、前記第１の膨張装置と第２の膨張装置との間に設けられ水分を吸着するドライヤと、を備え、前記ドライヤは主流部をバイパスするバイパス部に配置されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
請求項１に記載のものにおいて、前記吸着材及び水分を吸着するドライヤが主流部をバイパスするバイパス部に配置されたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
請求項１に記載のものにおいて、前記吸着材は酸化鉄と酸化カルシウムとを有することを特徴とする冷凍サイクル装置。