JP2010038381A - Refrigeration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は冷凍装置に関し、特に、CO2(二酸化炭素)を冷媒に用いたものに関する。 The present invention relates to a refrigeration apparatus, and in particular, to one using CO2 (carbon dioxide) as a refrigerant.
冷凍装置においてCO2(二酸化炭素)を冷媒として用いる場合、CO2中に水が混入することが多い。CO2中に水が含まれていると、冷凍サイクルにおいて、水とCO2とが反応して炭酸が生じる。そして、配管として用いられている銅と、炭酸とが反応して、配管の内壁から冷媒へ銅イオンが溶出する。 When CO2 (carbon dioxide) is used as a refrigerant in a refrigeration apparatus, water is often mixed in CO2. When water is contained in CO2, in the refrigeration cycle, water and CO2 react to generate carbonic acid. And copper and carbonic acid used as piping react, and copper ion elutes from the inner wall of piping to a refrigerant.
溶出した銅イオンは冷媒とともに循環し、金属の表面のうち活性化している部分を銅メッキする(銅メッキ現象)。圧縮機を備えた冷凍装置においては、圧縮機の圧縮機構の金属表面で銅メッキ現象が起こりやすい。 The eluted copper ions circulate together with the refrigerant, and the activated portion of the metal surface is plated with copper (copper plating phenomenon). In a refrigeration apparatus equipped with a compressor, a copper plating phenomenon tends to occur on the metal surface of the compression mechanism of the compressor.
圧縮機構の金属表面が銅メッキされると、圧縮機構を構成する可動スクロールと固定スクロールとの間に設けられた隙間が埋まって、滑らかな摺動が妨げられる。また、摺動時に発生する銅の破片によって、圧縮機が損傷するおそれがある。 When the metal surface of the compression mechanism is plated with copper, a gap provided between the movable scroll and the fixed scroll constituting the compression mechanism is filled, and smooth sliding is prevented. Moreover, there is a possibility that the compressor may be damaged by copper fragments generated during sliding.
そこで、従来からCO2中に含まれている水を除去する技術が提案されている。例えば、モレキュラシーブスなどの乾燥剤を配管内に設ける技術(特許文献1参照)や、冷凍装置内の水を、乾燥や真空引きなどによって除去する技術(特許文献2参照)などが提案されている。 Thus, techniques for removing water contained in CO2 have been proposed. For example, a technique for providing a desiccant such as molecular sieves in a pipe (see Patent Document 1), a technique for removing water in the refrigeration apparatus by drying or vacuuming (see Patent Document 2), and the like have been proposed. .
しかし、特許文献1に記載のモレキュラシーブスでは、CO2に混入した水を捕捉しにくい。また、顆粒状のモレキュラシーブスを用いた場合、モレキュラシーブス同士が擦れ合い、微細な粉が発生する。微細な粉が圧縮機の圧縮機構内に入り込むと、圧縮機構が損傷してしまうおそれがある。 However, in the molecular sieve described in Patent Document 1, it is difficult to capture water mixed in CO2. Further, when granular molecular sieves are used, the molecular sieves rub against each other and fine powder is generated. If fine powder enters the compression mechanism of the compressor, the compression mechanism may be damaged.
特許文献2に記載の冷凍装置では、製造過程において、乾燥や真空引きなどの工程が必要であるため、コストが増大する。また、大容量の冷凍装置においては、乾燥や真空引きに要する時間が長くなり、コストがより増大する。
本発明の課題は、冷媒中に水分が混入した場合でも損傷が起こり難い冷凍装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus that is less likely to be damaged even when moisture is mixed in the refrigerant.
第1発明に係る冷凍装置は、冷媒回路と除去部とを備えている。冷媒回路は、冷媒を用いて冷凍サイクルを行う。除去部は、冷媒回路を流れる冷媒に含まれる銅イオンを除去する。 The refrigeration apparatus according to the first invention includes a refrigerant circuit and a removal unit. The refrigerant circuit performs a refrigeration cycle using the refrigerant. The removing unit removes copper ions contained in the refrigerant flowing through the refrigerant circuit.
第2発明に係る冷凍装置は、第1発明に係る冷凍装置であって、除去部が、冷媒回路を流れる冷媒に接触するイオン電極を有している。 A refrigeration apparatus according to a second aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein the removing unit has an ion electrode that contacts the refrigerant flowing through the refrigerant circuit.
第3発明に係る冷凍装置は、第2発明に係る冷凍装置であって、イオン電極が、ガラスで封入されている。 A refrigeration apparatus according to a third aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention, wherein the ion electrode is sealed with glass.
第4発明に係る冷凍装置は、第1発明に係る冷凍装置であって、除去部が、銅イオンを捕捉する触媒である。 A refrigeration apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein the removal unit is a catalyst that captures copper ions.
第5発明に係る冷凍装置は、第4発明に係る冷凍装置であって、触媒がゼオライトである。 A refrigeration apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, wherein the catalyst is zeolite.
第6の発明に係る冷凍装置は、第1発明乃至第5発明のいずれか一つにかかる冷凍装置であって、冷媒は二酸化炭素を主成分として含む。 A refrigeration apparatus according to a sixth invention is the refrigeration apparatus according to any one of the first to fifth inventions, wherein the refrigerant contains carbon dioxide as a main component.
第1発明に係る冷凍装置では、冷媒中の銅イオンが除去されるので、銅メッキ現象の発生を防止することができる。よって、冷媒中に水分が混入した場合でも冷凍装置の損傷が起こり難い。 In the refrigeration apparatus according to the first aspect of the invention, the copper ions in the refrigerant are removed, so that the occurrence of a copper plating phenomenon can be prevented. Therefore, even when moisture is mixed in the refrigerant, the refrigeration apparatus is hardly damaged.
第2発明、又は第3発明に係る冷凍装置では、イオン電極間に電位が生じることで、銅イオンは陰極側に引き寄せられる。よって、銅イオンをイオン電極で捕捉(除去)することができる。 In the refrigeration apparatus according to the second invention or the third invention, copper ions are attracted to the cathode side by generating a potential between the ion electrodes. Therefore, copper ions can be captured (removed) by the ion electrode.
第4発明、又は第5発明に係る冷凍装置では、銅イオンを捕捉(除去)することができる。 In the refrigeration apparatus according to the fourth invention or the fifth invention, copper ions can be captured (removed).
第6発明に係る冷凍装置では、冷媒が二酸化炭素であっても、銅イオンを除去することができる。 In the refrigeration apparatus according to the sixth aspect of the invention, copper ions can be removed even if the refrigerant is carbon dioxide.
図1は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置の概念図である。図1において、冷凍装置100は、冷媒回路10と除去部2とを備えている。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
<冷媒回路10>
(冷媒回路10の構成)
冷媒回路10は、冷媒を用いて冷凍サイクルを行う回路であって、圧縮機1、熱交換器61,62、四方切替弁8、減圧機構3、及び配管5を有している。冷媒には、CO2を主成分として含むものが採用される。
<
(Configuration of refrigerant circuit 10)
The
圧縮機1は、吸入口11と吐出口12とを有し、吸入口11から吸入された冷媒を圧縮して、吐出口12から排出する。
The compressor 1 has a
熱交換器61,62はいずれも、外部の空気と冷媒との間で熱の交換を行う。具体的には、熱交換器61,62の一方は、冷媒から外部の空気へ熱を移動させる放熱器として機能し、他方は、外部の空気から冷媒へ熱を移動させる蒸発器として機能する。
Both of the
四方切替弁8は、端子81〜84を有し、端子81と端子84とを連通させ、かつ端子82と端子83とを連通させる態様(態様a)と、端子81と端子82とを連通させ、かつ端子83と端子84とを連通させる態様(態様b)とを、交互に切り替えることができる。
The four-
端子81〜84は、配管5によって次のように接続される。端子81は、圧縮機1の吸入口11に接続される。端子82は、熱交換器61の一端611に接続される。端子83は、圧縮機1の吐出口12に接続される。端子84は、熱交換器62の一端621に接続される。
Terminals 81-84 are connected by
減圧機構3は、熱交換器61の他端612と、熱交換器62の他端622との間に接続される。他端612,622への減圧機構3の接続にも配管5が用いられる。
The decompression mechanism 3 is connected between the
上述した冷媒回路10によれば、四方切替弁8を態様aに切り替えることで、冷媒は矢印111の方向へ流れる。すなわち、圧縮機1、熱交換器61、減圧機構3、及び熱交換器62の順に冷媒が流れる。よって、熱交換器61を放熱器として機能させ、熱交換器62を蒸発器として機能させることができる。熱交換器61が室外機、熱交換器62が室内機に配設されている場合には、冷媒回路10は冷房機として機能する。
According to the
他方、四方切替弁8を態様bに切り替えることで、冷媒は矢印112の方向へ流れる。すなわち、圧縮機1、熱交換器62、減圧機構3、及び熱交換器61の順に冷媒が流れる。よって、熱交換器61を蒸発器として機能させ、熱交換器62を放熱器として機能させることができる。熱交換器61が室外機、熱交換器62が室内機に配設されている場合には、冷媒回路10は暖房機として機能する。
On the other hand, the refrigerant flows in the direction of
(冷凍サイクル)
図2は、CO2の主成分として含む冷媒の状態を示す圧力−エンタルピ線図である。図2では、臨界点CP、飽和蒸気線101、飽和液線102、境界線103,104が示されている。飽和蒸気線101は、気体と液体とが混合した状態(以下、「気液混合状態」という。)と、気体の状態との境界を示す。飽和液線102は、気液混合状態と液体の状態との境界を示す。境界線103は、臨界点CPを通る等温線であって、臨界点CPよりエンタルピが小さいところでは、液体の状態と超臨界状態との境界を示す。境界線104は、臨界点CPからエンタルピの大きい方へ延びる等圧線であって、気体の状態と超臨界状態との境界を示す。以下、図2を用いて、循環する冷媒の状態を説明する。
(Refrigeration cycle)
FIG. 2 is a pressure-enthalpy diagram showing the state of the refrigerant contained as the main component of CO2. In FIG. 2, a critical point CP, a
圧縮機1は、気体の状態(状態A)にある冷媒を、圧縮して超臨界状態(状態B)へ転移させる。 The compressor 1 compresses the refrigerant in a gaseous state (state A) and transfers it to the supercritical state (state B).
放熱器は、自身に流入した冷媒の熱を外部の空気へ移動させることで、圧力をほとんど変化させずに当該冷媒のエンタルピを低下させる。これにより放熱器は、超臨界状態(状態B)にある冷媒を液体の状態(状態C)へ転移させる。このとき、エンタルピの変化量とほぼ等しい熱量Qが、放熱器から空気へ与えられる。 The radiator moves the heat of the refrigerant that has flowed into itself to the external air, thereby reducing the enthalpy of the refrigerant with almost no change in pressure. As a result, the radiator transfers the refrigerant in the supercritical state (state B) to the liquid state (state C). At this time, a heat quantity Q substantially equal to the amount of change in enthalpy is given from the radiator to the air.
超臨界状態にある冷媒は、その温度や圧力を潜熱なしに変化させることができる。このため、超臨界状態にある冷媒からは、熱を効率よく得ることができる。よって、冷媒の状態が超臨界状態(状態B)から液体の状態(状態C)へ転移する放熱器では、外部の空気が効率よく暖められる。 The refrigerant in the supercritical state can change its temperature and pressure without latent heat. For this reason, heat can be efficiently obtained from the refrigerant in the supercritical state. Therefore, in the radiator in which the refrigerant state transitions from the supercritical state (state B) to the liquid state (state C), the external air is efficiently warmed.
減圧機構3は、放熱器側から流れ込む冷媒の圧力を低下させることで、液体の状態(状態C)にある冷媒を気液混合状態(状態D)へ転移させる。このとき、減圧機構3の通過の前後での冷媒のエンタルピはほとんど変化しない。 The decompression mechanism 3 transfers the refrigerant in the liquid state (state C) to the gas-liquid mixed state (state D) by reducing the pressure of the refrigerant flowing from the radiator side. At this time, the enthalpy of the refrigerant before and after passing through the decompression mechanism 3 hardly changes.
蒸発器は、自身に流入した冷媒へ外部の空気から熱を移動させることで、圧力をほとんど変化させずに当該冷媒のエンタルピを上昇させる。これにより蒸発器は、気液混合状態(状態D)にある冷媒を気体の状態(状態A)へ転移させる。このとき、外部の空気から得た熱のほとんどは、潜熱として冷媒の状態変化に用いられる。 An evaporator raises the enthalpy of the said refrigerant | coolant by moving a heat | fever from the external air to the refrigerant | coolant which flowed in itself, hardly changing a pressure. Thereby, an evaporator transfers the refrigerant | coolant in a gas-liquid mixing state (state D) to a gaseous state (state A). At this time, most of the heat obtained from the outside air is used as latent heat to change the state of the refrigerant.
<除去部2>
図3は、除去部の概念図である。図3において、除去部2は、冷媒回路10に流れる冷媒に含まれる銅イオンを除去する。具体的に、除去部2はイオン電極21,22を有している。
<
FIG. 3 is a conceptual diagram of the removal unit. In FIG. 3, the removing
イオン電極21,22は、いずれか一方が陽極として用いられ、他方が陰極として用いられる。配管5の外側に配設された直流電源の陽極側にイオン電極21が、陰極側にイオン電極22が、それぞれ接続されている。
One of the
イオン電極21,22はいずれも、配管5に対して横から差し込まれており、冷媒回路10を流れる冷媒に接触している。ただし、配管5内においては、イオン電極21,22同士は互いに離間している。
Both of the
除去部2では、イオン電極21,22間に電位が生じ、冷媒中の銅イオンが陰極側に引き寄せられる。つまり、銅イオンは、陰極として用いられているイオン電極22に引き寄せられるので、イオン電極22で捕捉(除去)することができる。イオン電極21,22の劣化を防止するという観点から、図3に示すように、イオン電極21,22のそれぞれをガラス21a,22aで封入することが好ましい。
In the removing
上述した冷凍装置100によれば、冷媒中の銅イオンが除去されるので、銅メッキ現象の発生を防止することができる。よって、冷媒中に水分が混入した場合でも冷凍装置100の損傷が起こり難い。
According to the
<変形例>
除去部2は、銅イオンを捕捉する触媒であっても良い。触媒には、例えばゼオライトが採用される。本変形例においても、冷媒中の銅イオンを除去することができるので、冷媒中に水分が混入した場合でも冷凍装置100の損傷が起こり難い。
<Modification>
The
以上のように、本発明によれば、CO2冷媒に水が混入して炭酸が生じ配管の内壁から冷媒へ銅イオンが溶出した場合でも、銅イオンがイオン電極で捕捉されるので、冷凍装置の損傷が起こり難い。したがって、本発明は、CO2冷媒を用いた空気調和装置、ヒートポンプ式給湯機に有用である。
As described above, according to the present invention, even when water is mixed into the CO2 refrigerant and carbonic acid is generated and copper ions are eluted from the inner wall of the pipe to the refrigerant, the copper ions are captured by the ion electrode. Damage is unlikely to occur. Therefore, the present invention is useful for an air conditioner using a
2 除去部
10 冷媒回路
21,22 イオン電極
21a,22a ガラス
2
Claims (6)
前記冷媒回路(10)を流れる前記冷媒に含まれる銅イオンを除去する除去部(2)と、
を備えた、
冷凍装置。 A refrigerant circuit (10) for performing a refrigeration cycle using a refrigerant;
A removal section (2) for removing copper ions contained in the refrigerant flowing through the refrigerant circuit (10);
With
Refrigeration equipment.
請求項1に記載の冷凍装置。 The removal unit (2) includes ion electrodes (21, 22) that are in contact with the refrigerant flowing through the refrigerant circuit (10).
The refrigeration apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の冷凍装置。 The ion electrodes (21, 22) are sealed with glass (21a, 22a),
The refrigeration apparatus according to claim 2.
請求項1に記載の冷凍装置。 The removal unit (2) is a catalyst that captures the copper ions.
The refrigeration apparatus according to claim 1.
請求項4に記載の冷凍装置。 The catalyst is a zeolite;
The refrigeration apparatus according to claim 4.
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の冷凍装置。 The refrigerant contains carbon dioxide as a main component,
The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008198364A JP2010038381A (en) | 2008-07-31 | 2008-07-31 | Refrigeration system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2010038381A true JP2010038381A (en) | 2010-02-18 |
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ID=42011136
Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011008849A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Hemlock Semiconductor Corporation | A method of inhibiting formation of deposits in a manufacturing system |
-
2008
- 2008-07-31 JP JP2008198364A patent/JP2010038381A/en active Pending
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WO2011008849A1 (en) * | 2009-07-14 | 2011-01-20 | Hemlock Semiconductor Corporation | A method of inhibiting formation of deposits in a manufacturing system |
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