JP2021042903A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒を採用することで安全性が高く、かつ運転効率の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル装置１は、圧縮機５と、放熱器と、膨張弁と、吸熱器と、トリフルオロヨードメタン（CF3I）を含む混合冷媒を流通させる冷媒管１１と、を有する冷凍回路２と、冷凍回路２で冷媒が液相を全部または一部に含む状態で流れる部位に設けられるフィルター１５と、を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、冷凍サイクル装置に関する。

地球温暖化を防止するため、冷凍サイクル装置に用いられる冷媒には、地球温暖化係数（Global Warming Potential、GWP）のより小さい冷媒への転換が求められている。

現在は、地球温暖化係数は低いものの可燃性を有する冷媒、例えばR32を使用する冷凍サイクル装置が開発されている。しかしながら、R32のように可燃性を有する冷媒を使用する場合には、安全対策を施すことによって、安全性を確保する必要がある。安全対策は、例えば日本冷凍空調工業会のJRA（日本冷凍空調工業会標準規格）やJRA-GL（日本冷凍空調工業会ガイドライン）に基づく。具体的な安全対策は、冷媒充填量を制限することや、漏洩検知器、警報器、遮断弁、および機械換気装置などの安全対策装置を設置することである。冷媒充填量の制限は、冷凍サイクル装置の性能低下に繋がる。安全対策装置を設置することは、冷凍サイクス装置の費用の増加を招く。

そこで、不燃で地球温暖化係数が小さいトリフルオロヨードメタン（CF3I、以下、「CF3I」と記載する。）を含む混合冷媒を用いた冷凍サイクル装置が提案されている。

ところで、CF3Iを含む混合冷媒は、冷凍サイクル内の圧力や温度条件によって、冷媒の安定性を維持できない虞がある。例えば、CF3Iを含む化合物は、ある条件の下で茶色または黒色のヨウ素を生成する。このヨウ素の生成は、CF3Iの分解によるものと推測されている。そこで、ヨードカーボン、例えばCF3Iを安定化させるために、ジエンベース化合物を添加する技術が知られている。

特開平１１−２２８９４７号公報 特開２０１５−３８２１４号公報

しかしながら、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することは、冷媒の伝熱性能を低下させる。冷媒の伝熱性能の低下は、冷凍サイクル装置の運転効率を低下させる。

そこで、本発明は、トリフルオロヨードメタンを含む混合冷媒を採用することで安全性が高く、かつ運転効率の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、吸熱器と、トリフルオロヨードメタン（CF3I）を含む混合冷媒を流通させる冷媒管と、を有する冷凍回路と、前記冷凍回路で冷媒が液相を全部または一部に含む状態で流れる部位に設けられるフィルターと、を備えている。

本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第一例の模式図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第二例の模式図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第三例の模式図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第四例の模式図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第五例の模式図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第六例の模式図。 本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第七例の模式図。

本発明に係る冷凍サイクル装置の実施形態について図１から図７を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第一例の模式図である。

図１に示すように、本実施形態に係る第一例の冷凍サイクル装置１は、例えば空気調和機である。冷凍サイクル装置１に使用される冷媒は、トリフルオロヨードメタン（CF3I、以下、「CF3I」と記載する。）を含む混合冷媒である。また、冷凍サイクル装置１に使用される冷媒は、ジフルオロメタン（HFC-32、R32、以下、「R32」と記載する。）、ペンタフルオロエタン（HFC125、R125、以下、「R125」と記載する。）、およびCF3Iの混合冷媒である。冷凍サイクル装置１に使用される冷媒は、例えば、49.0重量パーセントのR32と、11.5重量パーセントのR125と、39.5重量パーセントのCF3Iを含む混合冷媒である。このような組成比（成分）の冷媒は、米国暖房冷凍空調学会（American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE）のStandard 34に冷媒番号R466Aとして仮登録されている。

冷凍サイクル装置１は、冷凍回路２を備えている。冷凍回路２は、圧縮機５と、室外熱交換器６と、第一膨張弁７と、第二膨張弁８と、室内熱交換器９と、圧縮機５、室外熱交換器６、第一膨張弁７、第二膨張弁８、および室内熱交換器９を接続して冷媒を流通させる冷媒管１１と、を備えている。

また、冷凍回路２は、圧縮機５から吐出される冷媒を室外熱交換器６および室内熱交換器９のいずれか一方へ送り、室外熱交換器６および室内熱交換器９のいずれか他方を通過した冷媒を再び圧縮機５へ送る四方弁１２と、四方弁１２と圧縮機５との間の冷媒管１１に設けられる第一アキュムレーター１３と、を備えている。

室外熱交換器６および室内熱交換器９は、例えばフィンアンドチューブ型である。

室外熱交換器６は、冷凍サイクル装置１を冷房運転する場合には、放熱器（「凝縮器」とも呼ばれる）として機能し、冷凍サイクル装置１を暖房運転する場合には、吸熱器（「蒸発器」とも呼ばれる。）として機能する。

室内熱交換器９は、冷凍サイクル装置１を冷房運転する場合には、吸熱器として機能し、冷凍サイクル装置１を暖房運転する場合には、放熱器として機能する。

圧縮機５は、冷媒を圧縮し、昇圧して吐出する。圧縮機５は、例えば公知のインバーター制御によって運転周波数を変更可能なものであっても良いし、運転周波数を変更できないものであっても良い。

第一膨張弁７および第二膨張弁８は、同じ構造を有している。説明を簡単にするために、第一膨張弁７について説明する。第一膨張弁７は、例えばＰＭＶ（Pulse Motor Valve）である。第一膨張弁７は、弁開度を調節できる。図示は省略するが、第一膨張弁７は、例えば、貫通孔を有する弁本体と、貫通孔に対して進退可能なニードルと、ニードルを進退させる動力源と、を備えている。貫通孔をニードルで塞いだ場合に、第一膨張弁７は、冷凍サイクル装置１の冷媒の流通を止める（遮断する）。このとき、第一膨張弁７は閉じた状態であり、第一膨張弁７の開度は最も小さい。ニードルが貫通孔から最も離れた場合に、冷凍サイクル装置１の冷媒の流通量は、最大化する。このとき、第一膨張弁７の開度は最も大きい。

第一膨張弁７の動力源は、例えば、ステッピングモーターである。ステッピングモーターに入力されるパルス数が０パルスのとき、第一膨張弁７は閉じる。ステッピングモーターに入力されるパルス数が最大パルスのとき、第一膨張弁７は最大開度に達する。最大パルス数は、例えば数百パルスであり、例えば５００パルスである。

第一膨張弁７は、冷凍サイクル装置１を冷房運転する場合には全開され、冷凍サイクル装置１を暖房運転する場合には、膨張弁として機能する。

第二膨張弁８は、冷凍サイクル装置１を暖房運転する場合には全開され、冷凍サイクル装置１を冷房運転する場合には、膨張弁として機能する。

冷媒管１１は、圧縮機５、第一アキュムレーター１３、四方弁１２、室外熱交換器６、第一膨張弁７、第二膨張弁８、および室内熱交換器９を接続している。冷媒管１１は、圧縮機５の吐出側と四方弁１２とを繋ぐ第一冷媒管１１ａと、圧縮機５の吸込側と四方弁１２とを繋ぐ第二冷媒管１１ｂと、四方弁１２と室外熱交換器６とを繋ぐ第三冷媒管１１ｃと、室外熱交換器６と室内熱交換器９とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄと、室内熱交換器９と四方弁１２とを繋ぐ第五冷媒管１１ｅと、を含んでいる。

第二冷媒管１１ｂには、第一アキュムレーター１３が設けられている。

第四冷媒管１１ｄには、第一膨張弁７および第二膨張弁８が直列に設けられている。

四方弁１２は、冷媒管１１における冷媒の流れの向きを切り替える。冷凍サイクル装置１を冷房運転（図１中、実線で示す冷媒の流れ）して建物内の室温を下降させる場合、四方弁１２は、第一冷媒管１１ａから第三冷媒管１１ｃへ冷媒を流通させ、かつ第五冷媒管１１ｅから第二冷媒管１１ｂへ冷媒を流通させる。冷凍サイクル装置１を暖房運転（図１中、破線で示す冷媒の流れ）して建物内の室温を上昇させる場合、四方弁１２は、第一冷媒管１１ａから第五冷媒管１１ｅへ冷媒を流通させ、かつ第三冷媒管１１ｃから第二冷媒管１１ｂへ冷媒を流通させる。

冷房運転の際、冷凍サイクル装置１は、圧縮された高温高圧の冷媒を圧縮機５から吐出し、四方弁１２を介してこの冷媒を室外熱交換器６へ送る。室外熱交換器６は、建物の外の空気と室外熱交換器６内を通る冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を冷却して高圧の液状態にする。つまり、冷房運転時、室外熱交換器６は、放熱器として機能する。室外熱交換器６を通過した冷媒は、第一膨張弁７を通過して減圧され低圧の気液二相冷媒になって室内熱交換器９に到達する。室内熱交換器９は、建物の中の空気と室内熱交換器９内を通る冷媒との間で熱交換を行わせ、建物内の空気を冷却する。このとき、室内熱交換器９は、冷媒を蒸発させて気体状態にする吸熱器として機能する。室内熱交換器９を通過した冷媒は、圧縮機５へ吸い込まれる。

他方、暖房運転の際、冷凍サイクル装置１は、四方弁１２を反転させて冷凍サイクル装置１に冷房時の冷媒の流れと逆向きの冷媒の流れを生じさせる。このとき、室内熱交換器９は放熱器として機能し、室外熱交換器６は吸熱器として機能する。

なお、冷凍サイクル装置１は、四方弁１２を備えない、冷却専用のものであってもよい。この場合、圧縮機５の吐出側は冷媒管１１を通じて室外熱交換器６に接続され、圧縮機５の吸込側は冷媒管１１を通じて室内熱交換器９に接続される。

そして、冷媒に含まれるCF3Iは、ある条件の下で茶色または黒色のヨウ素を生成する場合がある。発生したヨウ素は、粒状のコンタミネーションであって冷媒とともに冷凍サイクル装置１を流通し、冷凍サイクル装置１に悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することは、冷媒の伝熱性能を低下させる。冷媒の伝熱性能の低下は、冷凍サイクル装置の運転効率を低下させる。

そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１は、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１５を備えている。具体的には、フィルター１５は、第四冷媒管１１ｄに設けられている。また、フィルター１５は、第一膨張弁７と第二膨張弁８との間に設けられている。したがって、冷凍サイクル装置１を冷房運転する場合には、フィルター１５は、全開状態の第一膨張弁７を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第二膨張弁８へ達する以前に冷媒から濾過分離する。また、冷凍サイクル装置１を暖房運転する場合には、フィルター１５は、全開状態の第二膨張弁８を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第一膨張弁７へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

つまり、冷凍サイクル装置１は、冷媒に含まれるコンタミネーションをフィルター１５で濾過分離することによって、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iが不安定になって生成されるヨウ素に起因する悪影響を抑えることができる。

次いで、本実施形態に係る第二例の冷凍サイクル装置１Ａについて説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第二例の模式図である。

図２に示すように、本実施形態に係る第二例の冷凍サイクル装置１Ａは、第一例の冷凍サイクル装置１の冷凍回路２と、冷凍回路２の放熱器から吸熱器へ流れる冷媒を冷却する過冷却回路２１と、を備えている。

なお、冷凍回路２の冷媒管１１を、主回路冷媒管１１と呼ぶ。

過冷却回路２１は、主回路冷媒管１１から分岐するバイパス回路管２２と、バイパス回路管２２に設けられる過冷却用膨張弁２３と、主回路冷媒管１１を流れる冷媒を冷却する過冷却熱交換器２４と、を備えている。

バイパス回路管２２は、放熱器として機能する熱交換器から吸熱器として機能する熱交換器へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒の一部を分岐させて、冷凍回路２の膨張弁および吸熱器を介さずに、第一アキュムレーター１３へ迂回させる。換言すると、バイパス回路管２２は、冷房運転時に室外熱交換器６から室内熱交換器９へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒を分岐させて、第一膨張弁７および室内熱交換器９を介さずに、第一アキュムレーター１３へ迂回させる。また、バイパス回路管２２は、暖房運転時に室内熱交換器９から室外熱交換器６へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒を分岐させて、第二膨張弁８および室外熱交換器６を介さずに、第一アキュムレーター１３へ迂回させる。

バイパス回路管２２は、第一膨張弁７と第二膨張弁８とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄの途中に設けられる分岐部２５から分岐している。バイパス回路管２２は、四方弁１２と第一アキュムレーター１３とを繋ぐ第二冷媒管１１ｂの途中で主回路冷媒管１１の第二冷媒管１１ｂに合流する。

バイパス回路管２２は、分岐部２５と過冷却用膨張弁２３とを繋ぐ第一迂回冷媒管２２ａと、過冷却用膨張弁２３と過冷却熱交換器２４とを繋ぐ第二迂回冷媒管２２ｂと、過冷却熱交換器２４と主回路冷媒管１１の第二冷媒管１１ｂとを繋ぐ第三迂回冷媒管２２ｃと、を含んでいる。

過冷却用膨張弁２３は、分岐部２５からバイパス回路管２２に流れ込んだ冷媒を減圧する。

過冷却熱交換器２４は、過冷却用膨張弁２３で減圧された冷媒と主回路冷媒管１１を流れる冷媒との間で熱交換を行わせ、主回路冷媒管１１に流れる冷媒を過冷却する。

過冷却回路２１は、一般的には冷房運転で使用される。過冷却回路２１は、室外熱交換器６で凝縮された液冷媒の一部を分岐部２５で分岐させ、過冷却用膨張弁２３で低圧膨張させる。過冷却熱交換器２４は、過冷却用膨張弁２３で低圧膨張した二相冷媒と主回路冷媒管１１を流れる冷媒とを熱交換させて、主回路冷媒管１１を流れる冷媒を冷却する。

過冷却回路２１を暖房運転で使用する場合には、過冷却回路２１は、室内熱交換器９で凝縮された液冷媒の一部を分岐部２５で分岐させ、過冷却用膨張弁２３で低圧膨張させる。過冷却熱交換器２４は、過冷却用膨張弁２３で低圧膨張した二相冷媒と主回路冷媒管１１を流れる冷媒とを熱交換させて、主回路冷媒管１１を流れる冷媒を冷却する。

そして、冷媒に含まれるCF3Iは、ある条件の下で茶色または黒色のヨウ素を生成する場合がある。発生したヨウ素は、粒状のコンタミネーションであって冷媒とともに冷凍サイクル装置１Ａを流通し、冷凍サイクル装置１Ａに悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ａは、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１６ａ、１６ｂを備えている。

フィルター１６ａ、１６ｂは、放熱器と過冷却回路２１との間に配置されている。具体的には、フィルター１６ａ、１６ｂは、第四冷媒管１１ｄに設けられている。また、フィルター１６ａ、１６ｂは、第一膨張弁７と第二膨張弁８との間に設けられている。冷房側フィルター１６ａは、第一膨張弁７と分岐部２５との間に設けられている。暖房側フィルター１６ｂは、第二膨張弁８と分岐部２５との間に設けられている。換言すると、過冷却回路２１の分岐部２５は、冷房側フィルター１６ａと暖房側フィルター１６ｂとの間に配置されている。

したがって、冷凍サイクル装置１Ａを冷房運転する場合には、冷房側フィルター１６ａは、全開状態の第一膨張弁７を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第二膨張弁８および過冷却用膨張弁２３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。冷凍サイクル装置１Ａを暖房運転する場合には、暖房側フィルター１６ｂは、全開状態の第二膨張弁８を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第一膨張弁７および過冷却用膨張弁２３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

つまり、冷凍サイクル装置１Ａは、冷媒に含まれるコンタミネーションをフィルター１６ａ、１６ｂで濾過分離することによって、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iが不安定になって生成されるヨウ素に起因する悪影響を抑えることができる。

次いで、本実施形態に係る第三例の冷凍サイクル装置１Ｂについて説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第三例の模式図である。

図３に示すように、本実施形態に係る第三例の冷凍サイクル装置１Ｂは、第一例の冷凍サイクル装置１の冷凍回路２と、冷凍回路２の放熱器から吸熱器へ流れる冷媒の一部を圧縮機５へ導入して圧縮機５を冷却するリキッドインジェクションバイパス回路３１（以下、「インジェクション回路３１」と言う。）と、を備えている。インジェクション回路３１は、主回路冷媒管１１から分岐して圧縮機５に接続されるバイパス回路管３２と、バイパス回路管３２に設けられる冷却用膨張弁３３と、を備えている。

バイパス回路管３２は、放熱器として機能する熱交換器から吸熱器として機能する熱交換器へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒の一部を分岐させて、冷凍回路２の膨張弁および吸熱器を介さずに、圧縮機５へ迂回させる。換言すると、バイパス回路管３２は、冷房運転時に室外熱交換器６から室内熱交換器９へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒を分岐させて、第一膨張弁７および室内熱交換器９を介さずに、圧縮機５へ迂回させる。また、バイパス回路管３２は、暖房運転時に室内熱交換器９から室外熱交換器６へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒を分岐させて、第二膨張弁８および室外熱交換器６を介さずに、圧縮機５へ迂回させる。

バイパス回路管３２は、第一膨張弁７と第二膨張弁８とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄの途中に設けられる分岐部３５から分岐している。

バイパス回路管３２は、分岐部３５と冷却用膨張弁３３とを繋ぐ第一迂回冷媒管３２ａと、冷却用膨張弁３３と圧縮機５とを繋ぐ第二迂回冷媒管３２ｂと、を含んでいる。

冷却用膨張弁３３は、分岐部３５からバイパス回路管３２に流れ込んだ冷媒を減圧する。

そして、冷媒に含まれるCF3Iは、ある条件の下で茶色または黒色のヨウ素を生成する場合がある。発生したヨウ素は、粒状のコンタミネーションであって冷媒とともに冷凍サイクル装置１Ｂを流通し、冷凍サイクル装置１Ｂに悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｂは、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１７ａ、１７ｂを備えている。

フィルター１７ａ、１７ｂは、放熱器とインジェクション回路３１への分岐との間に配置されている。具体的には、フィルター１７ａ、１７ｂは、第四冷媒管１１ｄに設けられている。また、フィルター１７ａ、１７ｂは、第一膨張弁７と第二膨張弁８との間に設けられている。冷房側フィルター１７ａは、第一膨張弁７と分岐部３５との間に設けられている。暖房側フィルター１７ｂは、第二膨張弁８と分岐部３５との間に設けられている。換言すると、インジェクション回路３１の分岐部３５は、冷房側フィルター１７ａと暖房側フィルター１７ｂとの間に配置されている。

したがって、冷凍サイクル装置１Ｂを冷房運転する場合には、冷房側フィルター１７ａは、全開状態の第一膨張弁７を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第二膨張弁８および冷却用膨張弁３３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。冷凍サイクル装置１Ｂを暖房運転する場合には、暖房側フィルター１７ｂは、全開状態の第二膨張弁８を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第一膨張弁７および冷却用膨張弁３３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

つまり、冷凍サイクル装置１Ｂは、冷媒に含まれるコンタミネーションをフィルター１７ａ、１７ｂで濾過分離することによって、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iが不安定になって生成されるヨウ素に起因する悪影響を抑えることができる。

次いで、本実施形態に係る第四例の冷凍サイクル装置１Ｃについて説明する。

図４は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第四例の模式図である。

図４に示すように、本実施形態に係る第四例の冷凍サイクル装置１Ｃは、リキッドタンク４１と、第二アキュムレーター４２と、を備えている。

リキッドタンク４１は、第四冷媒管１１ｄに設けられている。また、リキッドタンク４１は、室外熱交換器６と室内熱交換器９との間、かつ第一膨張弁７と第二膨張弁８との間に設けられている。つまり、リキッドタンク４１は、放熱器と膨張弁との間に設けられている。リキッドタンク４１は、放熱器として機能する熱交換器から吸熱器として機能する熱交換器へ向かって主回路冷媒管１１を流れる液相の状態の冷媒を一時的に貯留する。

第二アキュムレーター４２は、第二冷媒管１１ｂに設けられている。また、第二アキュムレーター４２は、四方弁１２と第一アキュムレーター１３との間に設けられている。つまり、第二アキュムレーター４２は、吸熱器と圧縮機5との間に設けられている。第二アキュムレーター４２は、液相の状態の冷媒を下部に収容し、気相の状態の冷媒を圧縮機5へ供給する。第二アキュムレーター４２は、吸熱器として機能する熱交換器から圧縮機５へ向かって主回路冷媒管１１を流れる二相状態の冷媒を一時的に貯留し、液相の状態の冷媒を分離して気相の状態の冷媒を圧縮機５へ送る。

そして、冷媒に含まれるCF3Iは、ある条件の下で茶色または黒色のヨウ素を生成する場合がある。発生したヨウ素は、粒状のコンタミネーションであって冷媒とともに冷凍サイクル装置１Ｃを流通し、冷凍サイクル装置１Ｃに悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｃは、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１８、１９を備えている。

フィルター１８は、リキッドタンク４１内に配置されている。つまり、フィルター１８は、第一膨張弁７と第二膨張弁８との間に設けられている。したがって、冷凍サイクル装置１Ｃを冷房運転する場合には、フィルター１８は、全開状態の第一膨張弁７を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第二膨張弁８へ達する以前に冷媒から濾過分離する。また、冷凍サイクル装置１Ｃを暖房運転する場合には、フィルター１８は、全開状態の第二膨張弁８を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第一膨張弁７へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

フィルター１９は、第一アキュムレーター１３内に配置されている。つまり、フィルター１９は、四方弁１２と第一アキュムレーター１３との間に設けられている。したがって、フィルター１９は、吸熱器から四方弁１２を経て圧縮機５へ至る冷媒に含まれるコンタミネーションを第一アキュムレーター１３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

したがって、冷凍サイクル装置１Ｃを冷房運転する場合には、フィルター１８は、全開状態の第一膨張弁７を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第二膨張弁８へ達する以前に冷媒から濾過分離する。フィルター１９は、吸熱器から四方弁１２を経て圧縮機５へ至る冷媒に含まれるコンタミネーションを第一アキュムレーター１３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

また、冷凍サイクル装置１Ｃを暖房運転する場合には、フィルター１８は、全開状態の第二膨張弁８を通過する液相の状態の冷媒に含まれるコンタミネーションを第一膨張弁７へ達する以前に冷媒から濾過分離する。フィルター１９は、吸熱器から四方弁１２を経て圧縮機５へ至る冷媒に含まれるコンタミネーションを第一アキュムレーター１３へ達する以前に冷媒から濾過分離する。

つまり、冷凍サイクル装置１Ｃは、冷媒に含まれるコンタミネーションをフィルター１８、１９で濾過分離することによって、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iが不安定になって生成されるヨウ素に起因する悪影響を抑えることができる。

なお、冷凍サイクル装置１Ｃは、リキッドタンク４１および第二アキュムレーター４２の少なくとも一方を備えていれば良い。また、冷凍サイクル装置１Ｃは、フィルター１８、１９の少なくとも一方を備えていれば良い。

次いで、本実施形態に係る第五例の冷凍サイクル装置１Ｄについて説明する。

図５は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第五例の模式図である。

図５に示すように、本実施形態に係る第四例の冷凍サイクル装置１Ｄは、冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器５１と、油分離器５１に貯留された冷凍機油を圧縮機５に返油する返油回路５２と、返油回路５２で冷凍機油が流れる部位に設けられる第二フィルター５３と、を備えている。

油分離器５１は、圧縮機５の吐出管に相当する第一冷媒管１１ａに設けられている。油分離器５１は、圧縮機５から吐出される冷媒から冷凍機油を分離する。油分離器５１において冷媒から分離された冷凍機油は、返油回路５２を通じて圧縮機５に戻される。

返油回路５２には、キャピラリーチューブ５４（第二膨張弁）が設けられている。キャピラリーチューブ５４は、返油回路５２を流通する冷凍機油を減圧する。

そして、冷媒に含まれるCF3Iは、ある条件の下で茶色または黒色のヨウ素を生成する場合がある。発生したヨウ素は、粒状のコンタミネーションであって冷媒、または冷凍機油とともに冷凍サイクル装置１Ｄを流通し、冷凍サイクル装置１Ｄに悪影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｄは、冷凍機油が流れる部位に設けられる第二フィルター５３を備えている。

具体的には、第二フィルター５３は、返油回路５２に設けられている。また、第二フィルター５３は、油分離器５１とキャピラリーチューブ５４との間に設けられている。したがって、第二フィルター５３は、油分離器５１で冷媒から分離される冷凍機油に含まれるコンタミネーションをキャピラリーチューブ５４および圧縮機５へ達する以前に冷凍機油から濾過分離する。

つまり、冷凍サイクル装置１Ｄは、冷凍機油に含まれるコンタミネーションを第二フィルター５３で濾過分離することによって、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iが不安定になって生成されるヨウ素に起因する悪影響を抑えることができる。

次いで、本実施形態に係る第六例の冷凍サイクル装置１Ｅについて説明する。

図６は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第六例の模式図である。

図６に示すように、本実施形態に係る第六例の冷凍サイクル装置１Ｅは、第一例の冷凍サイクル装置１の冷凍回路２と、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１５と、フィルター１５の上流側と下流側とをバイパスするバイパス回路６１と、を備えている。

バイパス回路６１は、第一膨張弁７とフィルター１５とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄの途中に設けられる第一分岐部６２と、第二膨張弁８とフィルター１５とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄの途中に設けられる第二分岐部６３と、第一分岐部６２と第二分岐部６３とを繋ぐバイパス回路管６４と、バイパス回路管６４の途中に設けられるバイパス回路遮断弁６５と、を備えている。

また、第一分岐部６２とフィルター１５とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄの途中には、第一遮断弁６６が設けられ、第二分岐部６３とフィルター１５とを繋ぐ第四冷媒管１１ｄの途中には、第二遮断弁６７が設けられている。

通常、冷凍サイクル装置１Ｅを運転可能な状態に保つために、バイパス回路遮断弁６５は閉じられ、かつ第一遮断弁６６および第二遮断弁６７は開かれている。つまり、バイパス回路６１には、冷媒は流通せず、主回路冷媒管１１には冷媒が流通する。

そして、冷凍サイクル装置１Ｅの運転時間が所定時間を超過するなどして、フィルター１５の交換を要する場合には、バイパス回路遮断弁６５は開かれ、かつ第一遮断弁６６および第二遮断弁６７は閉じられる。そうすると、冷凍回路２の冷媒の大部分を冷凍サイクル装置１Ｅから漏洩させることなく、フィルター１５の交換作業を容易に行うことができる。

なお、バイパス回路遮断弁６５、第一遮断弁６６、および第二遮断弁６７に代えて、第一分岐部６２および第二分岐部６３のそれぞれに、冷媒の流通方向を切換可能な切換弁を設けても良い。

次いで、本実施形態に係る第七例の冷凍サイクル装置１Ｆについて説明する。

図７は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の第七例の模式図である。

図７に示すように、本実施形態に係る第七例の冷凍サイクル装置１Ｆは、第一例の冷凍サイクル装置１の冷凍回路２と、圧縮機５の累計運転時間を記憶する記憶部７１と、累計運転時間が交換規定時間に達すると、フィルター１５の交換時期の到来を報知する報知部７２と、を備えている。

記憶部７１は、例えば書き換え可能な不揮発性メモリである。記憶部７１は、例えば圧縮機５の運転を制御する制御部（図示省略）や、四方弁１２の状態を切り替えて冷凍サイクル装置１Ｅの冷房運転と暖房運転とを切り替える制御部（図示省略）に実装されている。これらの制御部は、圧縮機５が起動される都度、圧縮機５の始動から停止までの時間を計時し、この時間を累計して圧縮機５の累計運転時間を算出し、累計運転時間を記憶部７１に書き込む。累計運転時間の算出および書き込みは、圧縮機５の停止時であっても良いし、圧縮機５の運転期間中、適宜の間隔で連続的に行われていても良い。

報知部７２は、例えば一定時間毎や、圧縮機５の起動毎に記憶部７１から累計運転時間を読み込み、読み込んだ累計運転時間とフィルター１５の交換規定時間とを比較する。そして、報知部７２は、累計運転時間が交換規定時間以上に達すると、フィルター１５の交換時期の到来を報知する。

そして、累計運転時間が交換規定時間を超過すると、冷凍サイクル装置１Ｆは、報知部７２による放置を通じてフィルター１５の交換をユーザーに促すことができる。

なお、交換規定時間は、フィルター１５の大きさや目の細かさに応じて設定される。

以上のように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆは、CF3Iを含む混合冷媒を使用する冷凍回路２と、冷凍回路２で冷媒が液相を全部または一部に含む状態で流れる部位に設けられるフィルター１５、１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ、１８、１９と、を備えている。そのため、冷凍サイクル装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆは、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iの不安定化に起因するコンタミネーションを冷媒から分離して悪影響を抑制できる。

また、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ａは、CF3Iを含む混合冷媒を使用する冷凍回路２と、冷凍回路２に接続される過冷却回路２１と、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１６ａ、１６ｂと、を備えている。そのため、過冷却回路２１を有する冷凍サイクル装置１Ａであっても、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iの不安定化に起因するコンタミネーションを冷媒から分離して悪影響を抑制できる。

さらに、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｂは、CF3Iを含む混合冷媒を使用する冷凍回路２と、冷凍回路２に接続されるインジェクション回路３１と、冷凍回路２で冷媒が液相の状態で流れる部位に設けられるフィルター１７ａ、１７ｂと、を備えている。そのため、インジェクション回路３１を有する冷凍サイクル装置１Ｂであっても、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iの不安定化に起因するコンタミネーションを冷媒から分離して悪影響を抑制できる。

また、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｃは、CF3Iを含む混合冷媒を使用する冷凍回路２と、冷凍回路２に設けられるリキッドタンク４１と、リキッドタンク４１内に設けられるフィルター１８と、を備えている。そのため、冷凍サイクル装置１Ｃは、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iの不安定化に起因するコンタミネーションを冷媒から分離して悪影響を抑制できる。

さらに、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｃは、CF3Iを含む混合冷媒を使用する冷凍回路２と、冷凍回路２に設けられる第二アキュムレーター４２と、第二アキュムレーター４２内に設けられるフィルター１９と、を備えている。そのため、冷凍サイクル装置１Ｃは、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iの不安定化に起因するコンタミネーションを冷媒から分離して悪影響を抑制できる。

また、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｄは、CF3Iを含む混合冷媒を使用する冷凍回路２と、油分離器５１に貯留された冷凍機油を圧縮機５に返油する返油回路５２と、返油回路５２で冷凍機油が流れる部位に設けられる第二フィルター５３と、を備えている。そのため、冷凍サイクル装置１Ｄは、ジエンベース化合物などの安定剤を冷媒に添加することなく、CF3Iの不安定化に起因するコンタミネーションを冷凍機油から分離して圧縮機５への悪影響を抑制できる。

さらに、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｅは、フィルター１５の上流側と下流側とをバイパスするバイパス回路６１を備えている。そのため、冷凍サイクル装置１Ｅでは、フィルター１５を容易に交換できる。

また、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１Ｆは、圧縮機５の累計運転時間が交換規定時間に達すると、フィルター１５の交換時期の到来を報知する報知部７２を備えている。そのため、冷凍サイクル装置１Ｆは、例えばフィルター１５が目詰まりして冷媒の流通が妨げられることのないよう、適切な時期にフィルター１５の交換をユーザーに促すことができる。

したがって、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆによれば、CF3Iを含む混合冷媒を採用することで安全性が高く、かつ運転効率の低下を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ…冷凍サイクル装置、２…冷凍回路、５…圧縮機、６…室外熱交換器、７…第一膨張弁、８…第二膨張弁、９…室内熱交換器、１１…冷媒管、１１…主回路冷媒管、１１ａ…第一冷媒管、１１ｂ…第二冷媒管、１１ｃ…第三冷媒管、１１ｄ…第四冷媒管、１１ｅ…第五冷媒管、１２…四方弁、１３…第一アキュムレーター、１５…フィルター、１６ａ…冷房側フィルター、１６ｂ…暖房側フィルター、１７ａ…冷房側フィルター、１７ｂ…暖房側フィルター、１８…リキッドタンク内のフィルター、１９…第二アキュムレーター内のフィルター、２１…過冷却回路、２２…バイパス回路管、２２ａ…第一迂回冷媒管、２２ｂ…第二迂回冷媒管、２２ｃ…第三迂回冷媒管、２３…過冷却用膨張弁、２４…過冷却熱交換器、２５…分岐部、３１…リキッドインジェクションバイパス回路３１（インジェクション回路）、３２…バイパス回路管、３２ａ…第一迂回冷媒管、３２ｂ…第二迂回冷媒管、３３…冷却用膨張弁、３５…分岐部、４１…リキッドタンク、４２…第二アキュムレーター、５１…油分離器、５２…返油回路、５３…第二フィルター、５４…キャピラリーチューブ、６１…バイパス回路、６２…第一分岐部、６３…第二分岐部、６４…バイパス回路管、６５…バイパス回路遮断弁、６６…第一遮断弁、６７…第二遮断弁、７１…記憶部、７２…報知部。

Claims (9)

1. 圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、吸熱器と、前記圧縮機、前記放熱器、前記膨張弁、および前記吸熱器を繋いでトリフルオロヨードメタン（CF3I）を含む混合冷媒を流通させる冷媒管と、を有する冷凍回路と、
   前記冷凍回路で前記冷媒が液相を全部または一部に含む状態で流れる部位に設けられるフィルターと、を備える冷凍サイクル装置。
2. 前記放熱器と前記膨張弁との間に設けられて前記放熱器を通過した前記冷媒を冷却する過冷却回路を備え、
   前記フィルターは、前記放熱器と前記過冷却回路との間に配置される請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記放熱器から前記膨張弁へ流れる前記冷媒の一部を前記圧縮機へ導いて前記圧縮機を冷却するリキッドインジェクションバイパス回路を備え、
   前記フィルターは、前記放熱器と前記リキッドインジェクションバイパス回路への分岐との間に配置される請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記吸熱器と前記圧縮機との間に設けられて液相の状態の前記冷媒を下部に収容し、気相の状態の前記冷媒を前記圧縮機へ供給するアキュムレーターを備え、
   前記フィルターは、前記アキュムレーター内に配置される請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記放熱器と前記膨張弁との間に設けられるリキッドタンクを備え、
   前記フィルターは、前記リキッドタンク内に配置される請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記冷媒に含まれる冷凍機油を分離する油分離器と、
   前記油分離器に貯留された前記冷凍機油を前記圧縮機に返油する返油回路と、
   前記返油回路で前記冷凍機油が流れる部位に設けられる第二フィルターと、を備える請求項１から５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記第二フィルターと前記圧縮機との間に設けられる第二膨張弁を備える請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記フィルターの上流側と下流側とをバイパスするバイパス回路を備える請求項１から７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記圧縮機の累計運転時間を記憶する記憶部と、
   前記累計運転時間が交換規定時間に達すると、前記フィルターの交換時期の到来を報知する報知部と、を備える請求項１から８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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