JP4554098B2 - 冷凍サイクル装置及びその運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既使用の冷媒を別の種類の冷媒に置換して使用する冷凍サイクル装置とその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍サイクル装置における既設配管利用の技術としては、例えば特開平６−２４９５５１号公報に開示されたものがある。これは、既設配管中に残留する鉱油を回収し、レイトロフィットにより既設配管を利用可能とするものであり、主にカーエアコンを対象としたものである。
【０００３】
しかし、このような技術では、カーエアコンのような既設配管が短い場合は、洗浄作業を繰り返すことにより系内の旧冷媒用の潤滑油濃度を低減できるが、延長配管の長いビル用マルチエアコン、利用側にショーケース等の様々な負荷を用い複雑な冷媒回路となる冷凍機では、短時間の運転では容易に旧冷媒用の潤滑油濃度を低減することは出来ない。
また、この方法では、二相分離した鉱油と冷媒を目視で確認しながら鉱油を分離しなければならず、また、鉱油とエステル油の混合比率において、鉱油の濃度が小さくなると冷媒液と混合しても二相分離せず、鉱油濃度が一定値以下にならなので、圧縮機内の鉱油濃度が高くなり、エステル油が劣化したり、スラッジを生じるなどの冷凍サイクルの信頼性の面で課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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あり、旧冷媒として用いられていた例えばHCFC系もしくはCFC系冷媒を、新冷媒としての例えばHFC系冷媒に置換し、新冷媒の潤滑油であるエステル油やエ−テル油等が、既設配管中に残留していた旧冷媒の潤滑油である鉱油と混合した場合でも、通常の運転をしつつ、既設配管中に残留していた鉱油を分離回収し、新規のエステル油もしくはエ−テル油の劣化を抑え、既設配管を使用する冷凍・空調機の施工を容易にし、冷凍サイクルの信頼性を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１に記載のとおり、
熱源側熱交換器および負荷側熱交換器を含み、旧冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機を、新冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、
一方の熱交換器で気化した前記第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に他方の熱交換器で液化して分流させた液冷媒を混合して二相分離させ前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えたものである。
【０００６】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項２に記載のとおり、さらに、冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構を備えたものである。
【０００７】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項３に記載のとおり、前記油回収機構を、主冷媒回路のガス冷媒配管に設置したものである。
【０００８】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項４に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記油回収機構の下流に設置したものである。
【０００９】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項５に記載のとおり、前記油吸着機構を、アキュムレータに内蔵したものである。
【００１０】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項６に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記油回収機構に内蔵したものである。
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項７に記載のとおり、熱源側熱交換器および負荷側熱交換器を含み、旧冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機を、新冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、
一方の熱交換器で気化した前記第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に他方の熱交換器で液化して分流させた液冷媒を混合して二相分離させ、内蔵した吸着材により前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えたものである。
【００１１】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項８に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記油回収機構と並列に設けた冷媒回路に設置したものである。
【００１２】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項９に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記主冷媒回路の液冷媒配管に設置したものである。
【００１３】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１０に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記主冷媒回路の液冷媒配管を分岐してアキュムレータに流入させる分岐配管に設置したものである。
【００１４】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１１に記載のとおり、前記油吸着機構を、圧縮機吐出側の油分離器の下流を分岐して圧縮機の吸入側に流入させる分岐配管に設置したものである。
【００１５】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１２に記載のとおり、前記油吸着機構を、圧縮機吐出側の油分離器からアキュムレータに返油する返油回路に設置したものである。
【００１６】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１３に記載のとおり、前記主冷媒回路に前記油回収機構をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管を設けたものである。
【００１７】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１４に記載のとおり、前記油回収機構と前記油吸着機構の運転を切換可能に設置したものである。
【００１８】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１５に記載のとおり、前記油回収機構及び・又は前記油吸着機構を冷媒回路から切り離し可能に設置したものである。
【００１９】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１６に記載のとおり、前記油回収機構の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、別の油回収器を切り離し可能に設置したものである。
【００２０】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１７に記載のとおり、前記第一の冷媒がクロロフルオロカーボン系冷媒またはハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒で、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。
【００２１】
この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１８に記載のとおり、請求項１３に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、前記油回収機構を運転して前記油吸着機構を運転しない第一のモードと、前記油回収機構を運転せず前記油吸着機構を運転する第二のモードと、前記油回収機構と前記油吸着機構とを同時に運転する第三のモードと、前記油回収機構と前記油吸着機構とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて適宜切り替えて運転するものである。
【００２２】
この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１９に記載のとおり、請求項１４に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて前記油回収機構及び・又は前記油吸着機構を冷媒回路から切り離すものである。
【００２３】
この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項２０に記載のとおり、請求項１５に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて前記別の油回収器を切り離すものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一又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。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図１において、１は圧縮機、２は熱源側熱交換器、３ａ，３ｂは第一の絞り装置、４ａ，４ｂは負荷側熱交換器、５は四方弁、６は高圧側の油分離器、７は油回収機構としての鉱油回収器、９は油吸着機構としての油吸着器、１０はアキュムレータであり、これらを接続して主冷媒回路を構成する。なお、図において、符号３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂには英字の添え字がついているが、これは複数系統存在することを示すもので、以下の説明では簡略化のため添え字を省略する。
【００２５】
１００は熱源機あるいは室外機、２００は利用側機あるいは室内機を示し、室外機１００と室内機２００は液管１７とガス管１８で接続する。室外機１００において、配管ｐ１〜ｐ８は、主冷媒回路を構成する冷媒配管であり、圧縮機１から油分離器６と四方弁５を経て熱源側熱交換器２から液管１７へ続き、また、四方弁５から鉱油回収器７、油吸着器９、アキュムレータ１０を経て圧縮機１へ戻る主冷媒回路を示す。
【００２６】
熱源機１００において、１１は油分離器６から返油用毛細管１６を介してアキュムレータ１０に至る返油回路である。また、四方弁５からアキュムレータ１０に至る冷媒配管上には、鉱油回収器７と油吸着器９を設置し、鉱油回収器７と鉱油貯溜器８とは逆止弁１９を介して接続されると共に、鉱油貯溜器８の上部は配管２０により圧縮機吸入配管ｐ８と接続する。１２は、油分離器６と返油用毛細管１６の間の配管を分岐し、第二の絞り装置１４を介して四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５と接続する冷媒配管である。１３は、熱源側熱交換器２と液管１７の間の配管ｐ４を分岐し、第３の絞り装置１５を介して四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５と接続する冷媒配管である。以上のように室外機１００を構成する。
室内機２００は、第一の絞り装置３、負荷側熱交換器４を複数系統接続して構成する。
【００２７】
旧冷媒である第一の冷媒、例えばＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系の冷媒と、第一の冷凍機油（潤滑油）、例えば鉱油もしくはハ−ドアルキルベンゼン油が用いられていた既存の冷凍・空調装置を、新冷媒である第二の冷媒、例えばＨＦＣ系冷媒と、第二の冷凍機油（潤滑油）、例えばエステル油もしくはエ−テル油を用いる冷凍・空調装置に置換して、上記のような冷媒回路を形成する。
すなわち、上記のような構成の冷凍・空調機を施工する場合で、ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系の冷媒を充填したユニット（以下、冷凍サイクル装置あるいは冷凍・空調装置を適宜にユニットと略称する）に用いられていた液管１７およびガス管１８、もしくは液管・ガス管１７，１８および室内機２００を流用し、ＨＦＣ系冷媒を用い、冷凍機油にエステル油もしくはエーテル油を用いる室外機１００を新設した場合、液管１７とガス管１８および室内機１００にはＨＣＦＣ系またはＣＦＣ系の冷凍機油として用いられていた鉱油が残留している。このような状態で冷凍・空調機を運転した場合の動作と、鉱油の回収方法について説明する。
【００２８】
先ず、冷房運転における動作について説明する。圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器６で冷媒ガス中に含まれるエステル油を分離され、四方弁５を介して熱源側熱交換器２で凝縮・液化して液管１７に流れる。液管１７を流れる液冷媒は、液管１７中に残留する鉱油を押し流し、絞り装置３ａ，３ｂで低圧まで絞られ、低圧の気液二相状態で負荷側熱交換器４ａ，４ｂで蒸発・気化し、ガス管１８に流れる。ガス管１８を流れるガス冷媒は、ガス管１８に付着した鉱油をせん断力により引きずりながら押し流して行き室外機１００に入る。
【００２９】
四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５では、冷媒ガスと液管１７およびガス管１８から回収した鉱油、並びに、油分離器６で捕獲されずに冷媒回路中を循環したエステル油が流れる。一方、熱源側熱交換器２で液化された液冷媒が、第三の絞り装置１５を介して配管ｐ５に流入し、両者が合流して、鉱油回収器７に流入する。鉱油回収器７では、液冷媒と鉱油が二相分離し、鉱油のみが逆止弁１９を介して鉱油貯溜器８に貯溜される。
【００３０】
鉱油回収器７を流出したガス冷媒とエステル油を含む液冷媒は油吸着器９に流入する。油吸着器９では、冷媒液中に溶け込んだわずかな鉱油を吸着し、さらに鉱油を分離した状態とすることができる。油吸着器９を流れたガス冷媒は、鉱油濃度の低くなった状態のエステル油を含む液冷媒とともにアキュムレータ１０を介して圧縮機１に戻る。ここで、アキュムレータ１０に溜まった液冷媒は、高圧の液管等と熱交換させて蒸発・気化させると、圧縮機1への液バックを抑えることができる。
【００３１】
鉱油回収器７内部の動作を、図２を用いて説明する。図２は鉱油回収器７の内部構成の概略図であり、図２において、２１は仕切管、２２は流入管、２３は鉱油流出管、２４は冷媒流出管、２５はデミスタである。ここで、流入管２２から鉱油回収器７に流れ込んだ冷媒ガス、液管およびガス管から回収した鉱油、油分離器６で捕獲されずに冷媒回路中を循環したエステル油、および第三の絞り装置１５を介して合流した液冷媒は、デミスタ２５で液を分離され、ガス冷媒のみが仕切管２１の上部から冷媒流出管２４を介して鉱油回収器７の外部に流出する。
【００３２】
デミスタ２５で分離された液は重力の作用で鉱油回収器７の底に溜り、鉱油に富む油の相が上部に、エステル油を含む冷媒液の相が下部となって二相分離する。下部の相は、仕切管２１の下部から仕切管２１内部に流入し、冷媒流出管２４の上部から流出すると共に、冷媒流出管２４の上端部に液面を形成する。また、仕切管２１の外部では液冷媒相の上部に鉱油に富む相が形成され、この液面の位置は、ヘッドの関係から、冷媒流出管２４の上端部よりも高い位置にバランスしており、その位置にある鉱油流出管２３から鉱油に富む油が流出し、逆止弁１９を介して鉱油貯溜器８に貯溜される。
【００３３】
次に、油吸着器９内部の動作を、図３を用いて説明する。図３は油吸着器９の内部構成の概略構成図である。活性炭２６はＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等の熱可塑性樹脂で固められている。そのため、活性炭２６を容器に組み込む時も活性炭の粉が舞うこともなく、現場での作業性が良い。また、ＰＰ、ＰＥ等で出来たフィルター２７、２８でサイドを覆われているため、壊れた粉が回路内に流出する恐れがない。また、クッション材２９、３２およびスプリング３３でクッション性を持たせており、製造時押さえ込みながら容器を溶接等で封止できるようになっている。図中、矢印で流れ方向を示したが、逆の方向でも問題ない。かかる構成の油吸着器９において、冷媒ガスと共に流入した鉱油およびエステル油を含む冷媒液並びに冷媒ガスは、活性炭２６中を流れる際に、鉱油成分のみが活性炭２６に吸着され、吸着器９を流出する時には、鉱油濃度が低下する。
【００３４】
次に、暖房運転時の動作について説明する。圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器６で冷媒ガス中に含まれるエステル油を分離され、四方弁５を介してガス管１８を流れる。ここで、ガス管１８中に残留する鉱油をせん断力により引きずりながら押し流して行き、負荷側熱交換器４で凝縮・液化する。液化した冷媒は、第一の絞り装置３で低圧まで絞られ、低圧の気液二相状態で液管１７に流れる。液管１７を流れる気液二相冷媒は、液管１７に付着した鉱油を押し流して行き室外機１００に入る。
【００３５】
室外機１００に流入した気液二相冷媒は、熱源側熱交換器２で蒸発・気化し、四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５では、冷媒ガスと、液管およびガス管から回収した鉱油と、さらに油分離器６で捕獲されずに冷媒回路中を循環したエステル油とが流れる。一方、熱源側熱交換器２に流入する前の気液二相冷媒が第三の絞り装置１５を介して配管ｐ５に流入し、両者が合流して鉱油回収器７に流入する。鉱油回収器７では、液冷媒と鉱油が二相分離し、鉱油のみが逆止弁１９を介して鉱油貯溜器８に貯溜される。鉱油回収器７を流出したガス冷媒とエステル油を含む液冷媒は油吸着器９に流入する。油吸着器９では、冷媒液中に溶け込んだわずかな鉱油を吸着し、さらに鉱油を分離した状態とすることができる。油吸着器９を流れたガス冷媒は、鉱油濃度の低くなった状態のエステル油を含む液冷媒とともにアキュムレータ１０を介して圧縮機１に戻る。
【００３６】
以上説明したこの実施の形態の要点は次のようにも表現できる。この実施の形態の冷凍・空調装置は、圧縮機１、凝縮器２等より構成される室外機１００と、蒸発器４等により構成される室内機２００と、冷媒に第二の冷媒（ＨＦＣ系冷媒）と第二の潤滑油（例：エステル油）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、室外機１００と室内機２００とを、第一の冷媒（例：ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系）と第一の潤滑油（例：鉱油）で使用されていた液管１７およびガス管１８で接続し、油回収機構７を備え、第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と液冷媒とが二相分離するように油回収機構７内の温度・圧力、もしくは第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と第二の冷媒（液冷媒）の混合比率を制御する手段を設け、前記二相分離した上相の第一の潤滑油を分離回収する油回収機構７と、冷凍サイクル中の液配管部に第一の潤滑油を選択的に吸着させる油吸着機構９を設けた構成の冷凍・空調装置において、油回収機構７において分離した液冷媒を油吸着機構９に流すようにしたものである。
このようにすれば、圧縮機内の鉱油濃度の一時的な増加を防ぎ、エステル油の劣化・スラッジの発生を抑え、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００３７】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態の冷凍サイクル装置は、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１７，１８及び／又は利用側機２００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及び／又は利用側機として用い、さらに油回収機構７を備えて、第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に液冷媒を混合して二相分離させ、第一の潤滑油を分離する。
また、この実施の形態の冷凍サイクル装置は、油回収機構７に加えて冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構９を備え、冷媒中に残存している第一の潤滑油を吸着して冷媒から分離する。また、好ましくは油回収機構７を、主冷媒回路のガス冷媒配管に設置する。さらにまた、好ましい一態様として、油吸着機構９を、油回収機構７の下流に設置し、油回収機構７で第一の潤滑油を分離回収した後の冷媒に対して、さらに残存する第一の潤滑油を吸着除去するものである。
【００３８】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図４において、３４，３５は鉱油回収器７の前後の冷媒回路に設けられた開閉弁、ｐ９は開閉弁３４，３５と鉱油回収器７をバイパスする冷媒回路、３６はその開閉弁を示す。その他の符号は、図１に示したものと同等又は相当するものであり、説明を省略する。
【００３９】
この実施の形態の冷媒回路は、図１の冷媒回路に、鉱油回収器７をバイパスする回路ｐ９を負荷した構成である。ユニットのリプレース時において、ユニット施工後の初期の運転では、液管１７およびガス管１８に残留する鉱油の量が多く、鉱油回収器７を使って鉱油を効率よく回収する。その後、必要な運転時間を経過する等の運転条件により、開閉弁３４および３５を閉じ、開閉弁３６を開くことで、鉱油回収器７を冷媒回路から切り離し、回収した鉱油を鉱油回収器７および鉱油貯溜器８に閉じ込め、回収した鉱油が冷媒回路に再流出することを防止する。
【００４０】
なお、油吸着器９にも同様にバイパス回路を設ければ、鉱油の回収が十分と判断された時点で油吸着器９を冷媒回路から切り離すこともできる。
【００４１】
以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調装置では、油回収機構７をユニットの運転時間・運転モード・冷凍サイクルのバランス圧力・室内機の運転容量、圧縮機の容量に応じて冷媒回路から切り離すことができる。
このようにすれば、油回収機構７からの鉱油の流出を防止し、鉱油分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００４２】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、主冷媒回路に油回収機構７をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管ｐ９を設けた。また、油回収機構７を冷媒回路から切り離し可能に設置した。したがって、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、その運転方法において、運転条件に応じて前記油回収機構７を冷媒回路から切り離すようにできる。
【００４３】
なお、図４の冷媒回路で、油吸着器９にも開閉制御可能なバイパス回路を設けることができる。この場合、運転初期の残留鉱油が多いときには冷媒を鉱油回収器７にのみ通し、次いで鉱油回収器７と油吸着器９とにシリーズに通し、次に油吸着器９にのみ通し、最終的には鉱油回収器７と油吸着器９とを冷媒回路から切り離すというように、鉱油除去の段階に応じて切り替えて用いることができる。
【００４４】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図５において、油吸着器９はバイパス配管ｐ９に設置され、さらに弁３７が設けられている。その他の符号は、図１に示したものと同等又は相当するものであり、説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態の冷媒回路は、図４の冷媒回路において鉱油回収器７の下流に直列に設置されていた油吸着器９を、鉱油回収器７と並列なバイパス配管に設けた仕様である。この仕様では、ユニットのリプレース時において、ユニット施工後の初期の運転では、液管１７およびガス管１８に残留する鉱油の量が多く、鉱油回収器７を使って鉱油を効率よく回収し、油吸着器９には鉱油とエステル油が溶けた液冷媒を通さない。所定の運転時間を経過する等の運転条件により、開閉弁３４および３５を閉じ、開閉弁３６および３７を開くことで、鉱油濃度が低下した油から、さらに、鉱油を吸着して鉱油濃度を下げる。
【００４６】
なお、鉱回収器７と油吸着器９とに並列で開閉弁を有するバイパス回路をさらに設ければ、鉱回収器７と油吸着器９との回路を閉じて、パイパス回路だけを開くようにすることもできる。このようにすれば、冷媒中からの鉱油の回収が十分に行われるなど運転条件に応じて、鉱回収器７と油吸着器９とを冷媒回路から切り離すことが出来る。
【００４７】
以上説明したこの実施の形態の要点は次のようにも表現できる。この実施の形態の冷凍・空調装置は、圧縮機１、凝縮器２等により構成される室外機１００と、蒸発器４等により構成される室内機２００と、冷媒に第二の冷媒（ＨＦＣ系冷媒）と第二の潤滑油（例：エステル油）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、室外機１００と室内機２００とを、第一の冷媒（例：ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系）と第一の潤滑油（例：鉱油）で使用されていた液管１７およびガス管１８で接続し、油回収機構７を備え、第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と液冷媒とが二相分離するように油回収機構７内の温度・圧力、もしくは第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と第二の冷媒（液冷媒）の混合比率を制御する手段を設け、前記二相分離した上相の第一の潤滑油を分離回収する油回収機構７と、冷凍サイクル中の液配管部に第一の潤滑油を選択的に吸着させる油吸着機構９を設けた構成の冷凍・空調装置において、油回収機構７と油吸着機構９を、ユニットの運転時間・運転モード・冷凍サイクルのバランス圧力・室内機の運転容量、あるいは圧縮機の容量等、運転条件に応じて切替えることができるようにしたものである。
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。
【００４８】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、油吸着機構９を、油回収機構７と並列に設けた冷媒回路ｐ９に設置した。また、油回収機構７と油吸着機構９の運転を切換可能に設置した。さらにまた、油回収機構７及び・又は前記油吸着機構９を冷媒回路から切り離し可能に設置した。
したがって、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、その運転方法において、運転条件に応じて油回収機構７及び・又は前記油吸着機構９を冷媒回路から切り離して運転するようにできる。さらに、冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、油回収機構７を運転して油吸着機構９を運転しない第一のモードと、油回収機構７を運転せず油吸着機構９を運転する第二のモードと、油回収機構７と油吸着機構９とを同時に運転する第三のモードと、油回収機構７と油吸着機構９とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて適宜切り替えて運転することができる。
【００４９】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図６において、３８は鉱油回収器７の底部に内蔵された活性炭を示す。その他の符号は、図１に示したものと同等又は相当するものであり、説明を省略する。
【００５０】
この実施の形態の冷媒回路は、図１の冷媒回路において鉱油回収器７と分離して設置されていた油吸着器９を、鉱油回収器７の内部に収納した状態に相当する。図２の鉱油回収器７の構造で言えば、容器内部の底に活性炭を配置し、容器下部に溜まったエステル油を含む冷媒液が活性炭を通過するようにする。鉱油回収器７内で二相分離した下相の液冷媒中の鉱油を、活性炭３８で吸着させることで、簡易に鉱油濃度を低下させることができる。
【００５１】
以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調装置では、油吸着機構としての活性炭３８を油回収機構７において分離した液冷媒中に配置した。また、油吸着機構を、油回収機構７に内蔵した。
このようにすれば、簡易な構成で安価に鉱油分離効率を高めることができる。
【００５２】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。この実施の形態は、 図７に示すように、アキュムレータ１０の内部に活性炭３８を内蔵した仕様である。活性炭３８をアキュムレータ１０に内蔵することにより、鉱油回収器７の容積を大きくすることなく、活性炭３８の量を増加させることができ、鉱油の吸着量を増加することができる。
【００５３】
以上のように、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、油吸着機構としての活性炭３８を、アキュムレータ１０に内蔵した。このようにすれば、簡易な構成で安価に鉱油分離効率を高めることができる。
【００５４】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。この実施の形態は、 図８に示すように、油吸着器９を熱源側熱交換器２と液管１７の間の配管ｐ４に配置した仕様である。この仕様により、鉱油回収器７で鉱油を回収しながら、圧縮機１から吐出した冷凍機油中の鉱油濃度を低減できるので、所定の鉱油濃度となるまでの時間を低減できる。
以上のように、この実施の形態では、油吸着機構７を、主冷媒回路の液冷媒配管ｐ４に設置した。このようにすれば、鉱油に富む油は鉱油回収器７で抽出分離し、抽出分離後、エステル油にわずかに混合した鉱油を吸着器９で捕獲できるため、吸着器９に使用する活性炭の量を少なくコンパクトにでき、かつ、鉱油を微量まで吸着除去できる。また、液配管では、冷媒の速度が遅いので、冷媒の流れにより活性炭が粉砕し、活性炭の微粉が冷媒回路内に流出し、冷凍サイクルの信頼性を損なうという危険を低減することができる。
【００５５】
発明の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図９において、４１は液配管ｐ４を分岐してアキュムレータ１０に冷媒を流入させるバイパス管であり、３９はその第四の絞り装置、４０は冷媒熱交換器を示す。
この実施の形態では、図９に示すように、熱源側熱交換器２から液管１７に至る配管ｐ４を分岐し、第四の絞り装置３９と冷媒熱交換器４０を介してアキュムレータ１０入口に至る冷媒回路４１を設け、熱源側熱交換器２から液管１７に至る配管ｐ４からの分岐部と第四の絞り装置３９の間に油吸着器９を設ける。このことにより、油吸着器９で液冷媒中に溶けた冷凍機油中の鉱油を吸着させて、冷媒熱交換器４０で熱回収しながら冷媒回路中での鉱油濃度を低減することができる。
【００５６】
以上のように、この実施の形態では、油吸着機構９を、主冷媒回路の液冷媒配管ｐ４を分岐してアキュムレータ１０に流入させる分岐配管４１に設置した。このようにすれば、主冷媒回路の液冷媒配管ｐ４での吸着器による圧力損失を無くすことができるので、冷媒が減圧沸騰し、気液二相状態の冷媒が第一の絞り装置３に流入し、冷媒音を発生することを防止することができる。また、万一、吸着器９が閉塞した場合でも、主冷媒回路が閉塞することがないので継続して装置を運転することができる。
【００５７】
発明の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
この実施の形態は冷媒に非共沸混合冷媒を用いるもので、 図１０に示すように、油分離器６の下流の配管ｐ２を分岐し、冷媒熱交換器４０および組成検知用毛細管４７を介して低圧ガス部、具体的には圧縮機１の吸入側、に至る組成検知回路４８を設けたものである。ここで、油吸着器９は冷媒熱交換器４０と組成検知用毛細管４７の間に設置される。また、冷媒熱交換器４０と組成検知用毛細管４７の間で温度を検知する第一の温度センサ４２と、組成検知用毛細管４７の下流で温度を測定する第二の温度センサ４３と、組成検知用毛細管の下流で圧力を検知する圧力センサ４４を備え、さらにこれらのセンサから信号が入力される制御器４５を備える。この制御器４５は、冷媒の組成を検知し、検知した組成に応じて凝縮温度と蒸発温度を算出し、算出した凝縮温度と蒸発温度と各々の目標値との差に応じて、圧縮機１の運転容量と熱源機側熱交換器２の容量を制御する。
【００５８】
冷媒の組成の検知方法は、まず、冷凍サイクルを循環する冷媒の組成αを仮定する。この仮定した組成αと第一の温度センサの検知値Ｔ１から高圧液部のエンタルピH1を算出する。次に、仮定した組成αと第二の温度センサの検知値Ｔ２と圧力センサの検知値Ｐから低圧二相部のエンタルピH2を算出する。ここで、組成検知用毛細管４７において冷媒が等エンタルピ変化するものとして、上記で算出したH1とH2が等しくなるまで組成の仮定を繰り返し、H1とH2の差の絶対値がある値以下になったときの仮定した組成αを冷凍サイクル内を循環する冷媒の組成とする。従って、本構成とすることにより、混合冷媒の組成を推定し、かつ、組成検知回路４８中を流れる冷凍機油中の鉱油を油吸着器９で回収することができる。
【００５９】
以上のように、この実施の形態では、油吸着機構９を、圧縮機１吐出側の油分離器６の下流を分岐して圧縮機１の吸入側に冷媒を流入させる分岐配管４８に設置した。このようにすれば、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの能力制御を適正に行いつつ、既設配管中に残留する鉱油を除去し、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６０】
発明の形態９．
図１１は、この発明の実施の形態９による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図１１では、四方弁５から鉱油回収器７に至る配管ｐ５上に油回収器４６を設けると共に、油分離器６からアキュムレータ１０への返油回路１１上に油吸着器９を設けたものである。油回収器４６は、流れ込んだ冷媒ガスと油を分離し、油を貯留する機能を有するものである。
【００６１】
動作は、まず、ユニットのリプレース時において、ユニット施工後の初期の運転では、液管１７およびガス管１８に残留する鉱油の量が多く、この鉱油に富む油を油回収器４６で回収する。所定時間運転後、開閉弁３５、３６を閉じ、開閉弁３４を開くことで油回収器４６を冷媒回路から切り離し、鉱油回収器７で鉱油を回収する。さらに、圧縮機１に流入した鉱油がある場合には、油分離器６で分離した油を油吸着器９に通すことで、鉱油を油吸着器９内の活性炭に吸着させ、速やかに冷凍サイクル中の鉱油濃度を低下させることができる。
【００６２】
以上説明したこの実施の形態の要点は次のようにも表現できる。この実施の形態の冷凍・空調装置は、油回収器４６を、ガス管１８と圧縮機１の間に、望ましくは鉱油回収器７の上流に接続し、運転時間・運転モード・冷凍サイクルのバランス圧力・室内機の運転容量、圧縮機の容量に応じて冷媒回路から切り離す。
このようにすれば、ユニット施工後の初期運転時に回収される鉱油に富む油を全て油回収器４６に回収することで、鉱油回収器７および油吸着器９をコンパクトで安価に製造することができる。
【００６３】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態では、油吸着機構９を、圧縮機１の吐出側の油分離器６からアキュムレータ１０に返油する返油回路１１に設置した。
また、油回収機構７の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、このバイパス回路に油回収機構４６を切り離し可能に設置した。したがって、この冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて油回収機構４６を切り離すことができる。
【００６４】
【発明の効果】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１〜１２に記載のとおり、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及び／又は利用側機を、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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に液冷媒を混合して二相分離させ前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えた。また、さらに冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構を備えた。
これにより、圧縮機内の鉱油濃度の一時的な増加を防ぎ、エステル油の劣化・スラッジの発生を抑え、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６５】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１３に記載のとおり、主冷媒回路に油回収機構をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管を設けたものである。
これにより、油回収機構からの第一の潤滑油の流出を防止し、その分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６６】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１４に記載のとおり、油回収機構と油吸着機構の運転を切換可能に設置したものである。
これにより、冷凍サイクル内で混合した第一の潤滑油と第二の潤滑油とを確実に分離し、第二の潤滑油の劣化を防止し、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。
【００６７】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１５に記載のとおり、油回収機構及び・又は油吸着機構を冷媒回路から切り離し可能に設置したものである。
これにより、油回収機構及び・又は油吸着機構からの第一の潤滑油の流出を防止し、その分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１６に記載のとおり、油回収機構の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、別の油回収器を切り離し可能に設置したものである。
これにより、ユニット施工後の初期運転時に回収される第一の潤滑油に富む油を全て別の回収器に回収することで、油回収機構および油吸着機構をコンパクトで安価に製造することができる。
【００６９】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１７に記載のとおり、新規の冷媒としてハイドロフルオロカーボン系冷媒を用い、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。
これにより、環境対策上安全な冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００７０】
また、この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１８に記載のとおり、油回収機構を運転して油吸着機構を運転しない第一のモードと、油回収機構を運転せず油吸着機構を運転する第二のモードと、油回収機構と油吸着機構とを同時に運転する第三のモードと、油回収機構と油吸着機構とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて、適宜切り替えて運転することができるものである。
これにより、冷凍サイクル内で混合した第一の潤滑油と第二の潤滑油を確実に分離し、第二の潤滑油の劣化を防止し、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。
【００７１】
また、この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１９に記載のとおり、運転条件に応じて、油回収機構及び・又は油吸着機構を冷媒回路から切り離すことができるものである。
これにより、油回収機構及び・又は油吸着機構からの第一の潤滑油の流出を防止し、その分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００７２】
また、この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項２０に記載のとおり、運転条件に応じて、別に設けた油回収器を切り離すことができるものである。
これにより、ユニット施工後の初期運転時に回収される第一の潤滑油に富む油を全て別の油回収器に回収することで、油回収機構及び油吸着機構をコンパクトで安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図２】 この発明の各実施の形態における鉱油回収器の概略構成を示す断面図である。
【図３】 この発明の各実施の形態における油吸着器の概略構成を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態６による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態７による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１．圧縮機、 ２．熱源側熱交換器、 ３．絞り装置、 ４．負荷側熱交換器、５．四方弁、 ６．油分離器 ７．鉱油回収器（鉱油回収機構）、 ８．鉱油貯溜器、 ９．油吸着器（油吸着機構）、 １０．アキュムレータ、 １１．返油回路、 １２，１３．冷媒配管、 １４．第二の絞り装置、 １５．第三の絞り装置、 １６．返油用毛細管、 １７．液管、 １８．ガス管、 １９．逆止弁、 ２０．冷媒配管、 ２１．仕切板、 ２２．流入管、 ２３．鉱油流出管、 ２４．冷媒流出管、 ２５．デミスタ、 ２６．活性炭、 ２７，２８．フィルター、 ２９．クッション材、 ３０，３１．板、 ３２．クッション材、 ３３．スプリング、 ３４，３５，３６，３７．開閉弁、 ３８．活性炭、３９．第四の絞り装置、 ４０．冷媒熱交換器、 ４１．バイパス管、 ４２．第一の温度センサ、 ４３．第二の温度センサ、 ４４．圧力センサ、 ４５．制御器、 ４６．回収器、 ４７．組成検知用毛細管、 ４８．組成検知回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、既使用の冷媒を別の種類の冷媒に置換して使用する冷凍サイクル装置とその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍サイクル装置における既設配管利用の技術としては、例えば特開平６−２４９５５１号公報に開示されたものがある。これは、既設配管中に残留する鉱油を回収し、レイトロフィットにより既設配管を利用可能とするものであり、主にカーエアコンを対象としたものである。
【０００３】
しかし、このような技術では、カーエアコンのような既設配管が短い場合は、洗浄作業を繰り返すことにより系内の旧冷媒用の潤滑油濃度を低減できるが、延長配管の長いビル用マルチエアコン、利用側にショーケース等の様々な負荷を用い複雑な冷媒回路となる冷凍機では、短時間の運転では容易に旧冷媒用の潤滑油濃度を低減することは出来ない。
また、この方法では、二相分離した鉱油と冷媒を目視で確認しながら鉱油を分離しなければならず、また、鉱油とエステル油の混合比率において、鉱油の濃度が小さくなると冷媒液と混合しても二相分離せず、鉱油濃度が一定値以下にならなので、圧縮機内の鉱油濃度が高くなり、エステル油が劣化したり、スラッジを生じるなどの冷凍サイクルの信頼性の面で課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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あり、旧冷媒として用いられていた例えばHCFC系もしくはCFC系冷媒を、新冷媒としての例えばHFC系冷媒に置換し、新冷媒の潤滑油であるエステル油やエ−テル油等が、既設配管中に残留していた旧冷媒の潤滑油である鉱油と混合した場合でも、通常の運転をしつつ、既設配管中に残留していた鉱油を分離回収し、新規のエステル油もしくはエ−テル油の劣化を抑え、既設配管を使用する冷凍・空調機の施工を容易にし、冷凍サイクルの信頼性を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１に記載のとおり、
熱源側熱交換器および負荷側熱交換器を含み、旧冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機を、新冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、
一方の熱交換器で気化した前記第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に他方の熱交換器で液化して分流させた液冷媒を混合して二相分離させ前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えたものである。
【０００６】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項２に記載のとおり、さらに、冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構を備えたものである。
【０００７】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項３に記載のとおり、前記油回収機構を、主冷媒回路のガス冷媒配管に設置したものである。
【０００８】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項４に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記油回収機構の下流に設置したものである。
【０００９】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項５に記載のとおり、前記油吸着機構を、アキュムレータに内蔵したものである。
【００１０】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項６に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記油回収機構に内蔵したものである。
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項７に記載のとおり、熱源側熱交換器および負荷側熱交換器を含み、旧冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機を、新冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、
一方の熱交換器で気化した前記第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に他方の熱交換器で液化して分流させた液冷媒を混合して二相分離させ、内蔵した吸着材により前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えたものである。
【００１１】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項８に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記油回収機構と並列に設けた冷媒回路に設置したものである。
【００１２】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項９に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記主冷媒回路の液冷媒配管に設置したものである。
【００１３】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１０に記載のとおり、前記油吸着機構を、前記主冷媒回路の液冷媒配管を分岐してアキュムレータに流入させる分岐配管に設置したものである。
【００１４】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１１に記載のとおり、前記油吸着機構を、圧縮機吐出側の油分離器の下流を分岐して圧縮機の吸入側に流入させる分岐配管に設置したものである。
【００１５】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１２に記載のとおり、前記油吸着機構を、圧縮機吐出側の油分離器からアキュムレータに返油する返油回路に設置したものである。
【００１６】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１３に記載のとおり、前記主冷媒回路に前記油回収機構をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管を設けたものである。
【００１７】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１４に記載のとおり、前記油回収機構と前記油吸着機構の運転を切換可能に設置したものである。
【００１８】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１５に記載のとおり、前記油回収機構及び・又は前記油吸着機構を冷媒回路から切り離し可能に設置したものである。
【００１９】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１６に記載のとおり、前記油回収機構の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、別の油回収器を切り離し可能に設置したものである。
【００２０】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１７に記載のとおり、前記第一の冷媒がクロロフルオロカーボン系冷媒またはハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒で、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。
【００２１】
この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１８に記載のとおり、請求項１３に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、前記油回収機構を運転して前記油吸着機構を運転しない第一のモードと、前記油回収機構を運転せず前記油吸着機構を運転する第二のモードと、前記油回収機構と前記油吸着機構とを同時に運転する第三のモードと、前記油回収機構と前記油吸着機構とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて適宜切り替えて運転するものである。
【００２２】
この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１９に記載のとおり、請求項１４に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて前記油回収機構及び・又は前記油吸着機構を冷媒回路から切り離すものである。
【００２３】
この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項２０に記載のとおり、請求項１５に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて前記別の油回収器を切り離すものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一又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。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図１において、１は圧縮機、２は熱源側熱交換器、３ａ，３ｂは第一の絞り装置、４ａ，４ｂは負荷側熱交換器、５は四方弁、６は高圧側の油分離器、７は油回収機構としての鉱油回収器、９は油吸着機構としての油吸着器、１０はアキュムレータであり、これらを接続して主冷媒回路を構成する。なお、図において、符号３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂには英字の添え字がついているが、これは複数系統存在することを示すもので、以下の説明では簡略化のため添え字を省略する。
【００２５】
１００は熱源機あるいは室外機、２００は利用側機あるいは室内機を示し、室外機１００と室内機２００は液管１７とガス管１８で接続する。室外機１００において、配管ｐ１〜ｐ８は、主冷媒回路を構成する冷媒配管であり、圧縮機１から油分離器６と四方弁５を経て熱源側熱交換器２から液管１７へ続き、また、四方弁５から鉱油回収器７、油吸着器９、アキュムレータ１０を経て圧縮機１へ戻る主冷媒回路を示す。
【００２６】
熱源機１００において、１１は油分離器６から返油用毛細管１６を介してアキュムレータ１０に至る返油回路である。また、四方弁５からアキュムレータ１０に至る冷媒配管上には、鉱油回収器７と油吸着器９を設置し、鉱油回収器７と鉱油貯溜器８とは逆止弁１９を介して接続されると共に、鉱油貯溜器８の上部は配管２０により圧縮機吸入配管ｐ８と接続する。１２は、油分離器６と返油用毛細管１６の間の配管を分岐し、第二の絞り装置１４を介して四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５と接続する冷媒配管である。１３は、熱源側熱交換器２と液管１７の間の配管ｐ４を分岐し、第３の絞り装置１５を介して四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５と接続する冷媒配管である。以上のように室外機１００を構成する。
室内機２００は、第一の絞り装置３、負荷側熱交換器４を複数系統接続して構成する。
【００２７】
旧冷媒である第一の冷媒、例えばＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系の冷媒と、第一の冷凍機油（潤滑油）、例えば鉱油もしくはハ−ドアルキルベンゼン油が用いられていた既存の冷凍・空調装置を、新冷媒である第二の冷媒、例えばＨＦＣ系冷媒と、第二の冷凍機油（潤滑油）、例えばエステル油もしくはエ−テル油を用いる冷凍・空調装置に置換して、上記のような冷媒回路を形成する。
すなわち、上記のような構成の冷凍・空調機を施工する場合で、ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系の冷媒を充填したユニット（以下、冷凍サイクル装置あるいは冷凍・空調装置を適宜にユニットと略称する）に用いられていた液管１７およびガス管１８、もしくは液管・ガス管１７，１８および室内機２００を流用し、ＨＦＣ系冷媒を用い、冷凍機油にエステル油もしくはエーテル油を用いる室外機１００を新設した場合、液管１７とガス管１８および室内機１００にはＨＣＦＣ系またはＣＦＣ系の冷凍機油として用いられていた鉱油が残留している。このような状態で冷凍・空調機を運転した場合の動作と、鉱油の回収方法について説明する。
【００２８】
先ず、冷房運転における動作について説明する。圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器６で冷媒ガス中に含まれるエステル油を分離され、四方弁５を介して熱源側熱交換器２で凝縮・液化して液管１７に流れる。液管１７を流れる液冷媒は、液管１７中に残留する鉱油を押し流し、絞り装置３ａ，３ｂで低圧まで絞られ、低圧の気液二相状態で負荷側熱交換器４ａ，４ｂで蒸発・気化し、ガス管１８に流れる。ガス管１８を流れるガス冷媒は、ガス管１８に付着した鉱油をせん断力により引きずりながら押し流して行き室外機１００に入る。
【００２９】
四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５では、冷媒ガスと液管１７およびガス管１８から回収した鉱油、並びに、油分離器６で捕獲されずに冷媒回路中を循環したエステル油が流れる。一方、熱源側熱交換器２で液化された液冷媒が、第三の絞り装置１５を介して配管ｐ５に流入し、両者が合流して、鉱油回収器７に流入する。鉱油回収器７では、液冷媒と鉱油が二相分離し、鉱油のみが逆止弁１９を介して鉱油貯溜器８に貯溜される。
【００３０】
鉱油回収器７を流出したガス冷媒とエステル油を含む液冷媒は油吸着器９に流入する。油吸着器９では、冷媒液中に溶け込んだわずかな鉱油を吸着し、さらに鉱油を分離した状態とすることができる。油吸着器９を流れたガス冷媒は、鉱油濃度の低くなった状態のエステル油を含む液冷媒とともにアキュムレータ１０を介して圧縮機１に戻る。ここで、アキュムレータ１０に溜まった液冷媒は、高圧の液管等と熱交換させて蒸発・気化させると、圧縮機1への液バックを抑えることができる。
【００３１】
鉱油回収器７内部の動作を、図２を用いて説明する。図２は鉱油回収器７の内部構成の概略図であり、図２において、２１は仕切管、２２は流入管、２３は鉱油流出管、２４は冷媒流出管、２５はデミスタである。ここで、流入管２２から鉱油回収器７に流れ込んだ冷媒ガス、液管およびガス管から回収した鉱油、油分離器６で捕獲されずに冷媒回路中を循環したエステル油、および第三の絞り装置１５を介して合流した液冷媒は、デミスタ２５で液を分離され、ガス冷媒のみが仕切管２１の上部から冷媒流出管２４を介して鉱油回収器７の外部に流出する。
【００３２】
デミスタ２５で分離された液は重力の作用で鉱油回収器７の底に溜り、鉱油に富む油の相が上部に、エステル油を含む冷媒液の相が下部となって二相分離する。下部の相は、仕切管２１の下部から仕切管２１内部に流入し、冷媒流出管２４の上部から流出すると共に、冷媒流出管２４の上端部に液面を形成する。また、仕切管２１の外部では液冷媒相の上部に鉱油に富む相が形成され、この液面の位置は、ヘッドの関係から、冷媒流出管２４の上端部よりも高い位置にバランスしており、その位置にある鉱油流出管２３から鉱油に富む油が流出し、逆止弁１９を介して鉱油貯溜器８に貯溜される。
【００３３】
次に、油吸着器９内部の動作を、図３を用いて説明する。図３は油吸着器９の内部構成の概略構成図である。活性炭２６はＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等の熱可塑性樹脂で固められている。そのため、活性炭２６を容器に組み込む時も活性炭の粉が舞うこともなく、現場での作業性が良い。また、ＰＰ、ＰＥ等で出来たフィルター２７、２８でサイドを覆われているため、壊れた粉が回路内に流出する恐れがない。また、クッション材２９、３２およびスプリング３３でクッション性を持たせており、製造時押さえ込みながら容器を溶接等で封止できるようになっている。図中、矢印で流れ方向を示したが、逆の方向でも問題ない。かかる構成の油吸着器９において、冷媒ガスと共に流入した鉱油およびエステル油を含む冷媒液並びに冷媒ガスは、活性炭２６中を流れる際に、鉱油成分のみが活性炭２６に吸着され、吸着器９を流出する時には、鉱油濃度が低下する。
【００３４】
次に、暖房運転時の動作について説明する。圧縮機１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器６で冷媒ガス中に含まれるエステル油を分離され、四方弁５を介してガス管１８を流れる。ここで、ガス管１８中に残留する鉱油をせん断力により引きずりながら押し流して行き、負荷側熱交換器４で凝縮・液化する。液化した冷媒は、第一の絞り装置３で低圧まで絞られ、低圧の気液二相状態で液管１７に流れる。液管１７を流れる気液二相冷媒は、液管１７に付着した鉱油を押し流して行き室外機１００に入る。
【００３５】
室外機１００に流入した気液二相冷媒は、熱源側熱交換器２で蒸発・気化し、四方弁５と鉱油回収器７の間の配管ｐ５では、冷媒ガスと、液管およびガス管から回収した鉱油と、さらに油分離器６で捕獲されずに冷媒回路中を循環したエステル油とが流れる。一方、熱源側熱交換器２に流入する前の気液二相冷媒が第三の絞り装置１５を介して配管ｐ５に流入し、両者が合流して鉱油回収器７に流入する。鉱油回収器７では、液冷媒と鉱油が二相分離し、鉱油のみが逆止弁１９を介して鉱油貯溜器８に貯溜される。鉱油回収器７を流出したガス冷媒とエステル油を含む液冷媒は油吸着器９に流入する。油吸着器９では、冷媒液中に溶け込んだわずかな鉱油を吸着し、さらに鉱油を分離した状態とすることができる。油吸着器９を流れたガス冷媒は、鉱油濃度の低くなった状態のエステル油を含む液冷媒とともにアキュムレータ１０を介して圧縮機１に戻る。
【００３６】
以上説明したこの実施の形態の要点は次のようにも表現できる。この実施の形態の冷凍・空調装置は、圧縮機１、凝縮器２等より構成される室外機１００と、蒸発器４等により構成される室内機２００と、冷媒に第二の冷媒（ＨＦＣ系冷媒）と第二の潤滑油（例：エステル油）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、室外機１００と室内機２００とを、第一の冷媒（例：ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系）と第一の潤滑油（例：鉱油）で使用されていた液管１７およびガス管１８で接続し、油回収機構７を備え、第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と液冷媒とが二相分離するように油回収機構７内の温度・圧力、もしくは第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と第二の冷媒（液冷媒）の混合比率を制御する手段を設け、前記二相分離した上相の第一の潤滑油を分離回収する油回収機構７と、冷凍サイクル中の液配管部に第一の潤滑油を選択的に吸着させる油吸着機構９を設けた構成の冷凍・空調装置において、油回収機構７において分離した液冷媒を油吸着機構９に流すようにしたものである。
このようにすれば、圧縮機内の鉱油濃度の一時的な増加を防ぎ、エステル油の劣化・スラッジの発生を抑え、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００３７】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態の冷凍サイクル装置は、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１７，１８及び／又は利用側機２００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及び／又は利用側機として用い、さらに油回収機構７を備えて、第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に液冷媒を混合して二相分離させ、第一の潤滑油を分離する。
また、この実施の形態の冷凍サイクル装置は、油回収機構７に加えて冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構９を備え、冷媒中に残存している第一の潤滑油を吸着して冷媒から分離する。また、好ましくは油回収機構７を、主冷媒回路のガス冷媒配管に設置する。さらにまた、好ましい一態様として、油吸着機構９を、油回収機構７の下流に設置し、油回収機構７で第一の潤滑油を分離回収した後の冷媒に対して、さらに残存する第一の潤滑油を吸着除去するものである。
【００３８】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図４において、３４，３５は鉱油回収器７の前後の冷媒回路に設けられた開閉弁、ｐ９は開閉弁３４，３５と鉱油回収器７をバイパスする冷媒回路、３６はその開閉弁を示す。その他の符号は、図１に示したものと同等又は相当するものであり、説明を省略する。
【００３９】
この実施の形態の冷媒回路は、図１の冷媒回路に、鉱油回収器７をバイパスする回路ｐ９を負荷した構成である。ユニットのリプレース時において、ユニット施工後の初期の運転では、液管１７およびガス管１８に残留する鉱油の量が多く、鉱油回収器７を使って鉱油を効率よく回収する。その後、必要な運転時間を経過する等の運転条件により、開閉弁３４および３５を閉じ、開閉弁３６を開くことで、鉱油回収器７を冷媒回路から切り離し、回収した鉱油を鉱油回収器７および鉱油貯溜器８に閉じ込め、回収した鉱油が冷媒回路に再流出することを防止する。
【００４０】
なお、油吸着器９にも同様にバイパス回路を設ければ、鉱油の回収が十分と判断された時点で油吸着器９を冷媒回路から切り離すこともできる。
【００４１】
以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調装置では、油回収機構７をユニットの運転時間・運転モード・冷凍サイクルのバランス圧力・室内機の運転容量、圧縮機の容量に応じて冷媒回路から切り離すことができる。
このようにすれば、油回収機構７からの鉱油の流出を防止し、鉱油分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００４２】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、主冷媒回路に油回収機構７をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管ｐ９を設けた。また、油回収機構７を冷媒回路から切り離し可能に設置した。したがって、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、その運転方法において、運転条件に応じて前記油回収機構７を冷媒回路から切り離すようにできる。
【００４３】
なお、図４の冷媒回路で、油吸着器９にも開閉制御可能なバイパス回路を設けることができる。この場合、運転初期の残留鉱油が多いときには冷媒を鉱油回収器７にのみ通し、次いで鉱油回収器７と油吸着器９とにシリーズに通し、次に油吸着器９にのみ通し、最終的には鉱油回収器７と油吸着器９とを冷媒回路から切り離すというように、鉱油除去の段階に応じて切り替えて用いることができる。
【００４４】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図５において、油吸着器９はバイパス配管ｐ９に設置され、さらに弁３７が設けられている。その他の符号は、図１に示したものと同等又は相当するものであり、説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態の冷媒回路は、図４の冷媒回路において鉱油回収器７の下流に直列に設置されていた油吸着器９を、鉱油回収器７と並列なバイパス配管に設けた仕様である。この仕様では、ユニットのリプレース時において、ユニット施工後の初期の運転では、液管１７およびガス管１８に残留する鉱油の量が多く、鉱油回収器７を使って鉱油を効率よく回収し、油吸着器９には鉱油とエステル油が溶けた液冷媒を通さない。所定の運転時間を経過する等の運転条件により、開閉弁３４および３５を閉じ、開閉弁３６および３７を開くことで、鉱油濃度が低下した油から、さらに、鉱油を吸着して鉱油濃度を下げる。
【００４６】
なお、鉱回収器７と油吸着器９とに並列で開閉弁を有するバイパス回路をさらに設ければ、鉱回収器７と油吸着器９との回路を閉じて、パイパス回路だけを開くようにすることもできる。このようにすれば、冷媒中からの鉱油の回収が十分に行われるなど運転条件に応じて、鉱回収器７と油吸着器９とを冷媒回路から切り離すことが出来る。
【００４７】
以上説明したこの実施の形態の要点は次のようにも表現できる。この実施の形態の冷凍・空調装置は、圧縮機１、凝縮器２等により構成される室外機１００と、蒸発器４等により構成される室内機２００と、冷媒に第二の冷媒（ＨＦＣ系冷媒）と第二の潤滑油（例：エステル油）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、室外機１００と室内機２００とを、第一の冷媒（例：ＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系）と第一の潤滑油（例：鉱油）で使用されていた液管１７およびガス管１８で接続し、油回収機構７を備え、第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と液冷媒とが二相分離するように油回収機構７内の温度・圧力、もしくは第一の潤滑油と第二の潤滑油の混合油と第二の冷媒（液冷媒）の混合比率を制御する手段を設け、前記二相分離した上相の第一の潤滑油を分離回収する油回収機構７と、冷凍サイクル中の液配管部に第一の潤滑油を選択的に吸着させる油吸着機構９を設けた構成の冷凍・空調装置において、油回収機構７と油吸着機構９を、ユニットの運転時間・運転モード・冷凍サイクルのバランス圧力・室内機の運転容量、あるいは圧縮機の容量等、運転条件に応じて切替えることができるようにしたものである。
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。
【００４８】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、油吸着機構９を、油回収機構７と並列に設けた冷媒回路ｐ９に設置した。また、油回収機構７と油吸着機構９の運転を切換可能に設置した。さらにまた、油回収機構７及び・又は前記油吸着機構９を冷媒回路から切り離し可能に設置した。
したがって、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、その運転方法において、運転条件に応じて油回収機構７及び・又は前記油吸着機構９を冷媒回路から切り離して運転するようにできる。さらに、冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、油回収機構７を運転して油吸着機構９を運転しない第一のモードと、油回収機構７を運転せず油吸着機構９を運転する第二のモードと、油回収機構７と油吸着機構９とを同時に運転する第三のモードと、油回収機構７と油吸着機構９とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて適宜切り替えて運転することができる。
【００４９】
実施の形態４．
図６は、この発明の実施の形態４による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図６において、３８は鉱油回収器７の底部に内蔵された活性炭を示す。その他の符号は、図１に示したものと同等又は相当するものであり、説明を省略する。
【００５０】
この実施の形態の冷媒回路は、図１の冷媒回路において鉱油回収器７と分離して設置されていた油吸着器９を、鉱油回収器７の内部に収納した状態に相当する。図２の鉱油回収器７の構造で言えば、容器内部の底に活性炭を配置し、容器下部に溜まったエステル油を含む冷媒液が活性炭を通過するようにする。鉱油回収器７内で二相分離した下相の液冷媒中の鉱油を、活性炭３８で吸着させることで、簡易に鉱油濃度を低下させることができる。
【００５１】
以上説明したこの実施の形態の冷凍・空調装置では、油吸着機構としての活性炭３８を油回収機構７において分離した液冷媒中に配置した。また、油吸着機構を、油回収機構７に内蔵した。
このようにすれば、簡易な構成で安価に鉱油分離効率を高めることができる。
【００５２】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。この実施の形態は、 図７に示すように、アキュムレータ１０の内部に活性炭３８を内蔵した仕様である。活性炭３８をアキュムレータ１０に内蔵することにより、鉱油回収器７の容積を大きくすることなく、活性炭３８の量を増加させることができ、鉱油の吸着量を増加することができる。
【００５３】
以上のように、この実施の形態の冷凍サイクル装置では、油吸着機構としての活性炭３８を、アキュムレータ１０に内蔵した。このようにすれば、簡易な構成で安価に鉱油分離効率を高めることができる。
【００５４】
実施の形態６．
図８は、この発明の実施の形態６による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。この実施の形態は、 図８に示すように、油吸着器９を熱源側熱交換器２と液管１７の間の配管ｐ４に配置した仕様である。この仕様により、鉱油回収器７で鉱油を回収しながら、圧縮機１から吐出した冷凍機油中の鉱油濃度を低減できるので、所定の鉱油濃度となるまでの時間を低減できる。
以上のように、この実施の形態では、油吸着機構７を、主冷媒回路の液冷媒配管ｐ４に設置した。このようにすれば、鉱油に富む油は鉱油回収器７で抽出分離し、抽出分離後、エステル油にわずかに混合した鉱油を吸着器９で捕獲できるため、吸着器９に使用する活性炭の量を少なくコンパクトにでき、かつ、鉱油を微量まで吸着除去できる。また、液配管では、冷媒の速度が遅いので、冷媒の流れにより活性炭が粉砕し、活性炭の微粉が冷媒回路内に流出し、冷凍サイクルの信頼性を損なうという危険を低減することができる。
【００５５】
発明の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図９において、４１は液配管ｐ４を分岐してアキュムレータ１０に冷媒を流入させるバイパス管であり、３９はその第四の絞り装置、４０は冷媒熱交換器を示す。
この実施の形態では、図９に示すように、熱源側熱交換器２から液管１７に至る配管ｐ４を分岐し、第四の絞り装置３９と冷媒熱交換器４０を介してアキュムレータ１０入口に至る冷媒回路４１を設け、熱源側熱交換器２から液管１７に至る配管ｐ４からの分岐部と第四の絞り装置３９の間に油吸着器９を設ける。このことにより、油吸着器９で液冷媒中に溶けた冷凍機油中の鉱油を吸着させて、冷媒熱交換器４０で熱回収しながら冷媒回路中での鉱油濃度を低減することができる。
【００５６】
以上のように、この実施の形態では、油吸着機構９を、主冷媒回路の液冷媒配管ｐ４を分岐してアキュムレータ１０に流入させる分岐配管４１に設置した。このようにすれば、主冷媒回路の液冷媒配管ｐ４での吸着器による圧力損失を無くすことができるので、冷媒が減圧沸騰し、気液二相状態の冷媒が第一の絞り装置３に流入し、冷媒音を発生することを防止することができる。また、万一、吸着器９が閉塞した場合でも、主冷媒回路が閉塞することがないので継続して装置を運転することができる。
【００５７】
発明の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８による冷凍・空調装置ないし冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
この実施の形態は冷媒に非共沸混合冷媒を用いるもので、 図１０に示すように、油分離器６の下流の配管ｐ２を分岐し、冷媒熱交換器４０および組成検知用毛細管４７を介して低圧ガス部、具体的には圧縮機１の吸入側、に至る組成検知回路４８を設けたものである。ここで、油吸着器９は冷媒熱交換器４０と組成検知用毛細管４７の間に設置される。また、冷媒熱交換器４０と組成検知用毛細管４７の間で温度を検知する第一の温度センサ４２と、組成検知用毛細管４７の下流で温度を測定する第二の温度センサ４３と、組成検知用毛細管の下流で圧力を検知する圧力センサ４４を備え、さらにこれらのセンサから信号が入力される制御器４５を備える。この制御器４５は、冷媒の組成を検知し、検知した組成に応じて凝縮温度と蒸発温度を算出し、算出した凝縮温度と蒸発温度と各々の目標値との差に応じて、圧縮機１の運転容量と熱源機側熱交換器２の容量を制御する。
【００５８】
冷媒の組成の検知方法は、まず、冷凍サイクルを循環する冷媒の組成αを仮定する。この仮定した組成αと第一の温度センサの検知値Ｔ１から高圧液部のエンタルピH1を算出する。次に、仮定した組成αと第二の温度センサの検知値Ｔ２と圧力センサの検知値Ｐから低圧二相部のエンタルピH2を算出する。ここで、組成検知用毛細管４７において冷媒が等エンタルピ変化するものとして、上記で算出したH1とH2が等しくなるまで組成の仮定を繰り返し、H1とH2の差の絶対値がある値以下になったときの仮定した組成αを冷凍サイクル内を循環する冷媒の組成とする。従って、本構成とすることにより、混合冷媒の組成を推定し、かつ、組成検知回路４８中を流れる冷凍機油中の鉱油を油吸着器９で回収することができる。
【００５９】
以上のように、この実施の形態では、油吸着機構９を、圧縮機１吐出側の油分離器６の下流を分岐して圧縮機１の吸入側に冷媒を流入させる分岐配管４８に設置した。このようにすれば、非共沸混合冷媒を用いた冷凍サイクルの能力制御を適正に行いつつ、既設配管中に残留する鉱油を除去し、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６０】
発明の形態９．
図１１は、この発明の実施の形態９による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。図１１では、四方弁５から鉱油回収器７に至る配管ｐ５上に油回収器４６を設けると共に、油分離器６からアキュムレータ１０への返油回路１１上に油吸着器９を設けたものである。油回収器４６は、流れ込んだ冷媒ガスと油を分離し、油を貯留する機能を有するものである。
【００６１】
動作は、まず、ユニットのリプレース時において、ユニット施工後の初期の運転では、液管１７およびガス管１８に残留する鉱油の量が多く、この鉱油に富む油を油回収器４６で回収する。所定時間運転後、開閉弁３５、３６を閉じ、開閉弁３４を開くことで油回収器４６を冷媒回路から切り離し、鉱油回収器７で鉱油を回収する。さらに、圧縮機１に流入した鉱油がある場合には、油分離器６で分離した油を油吸着器９に通すことで、鉱油を油吸着器９内の活性炭に吸着させ、速やかに冷凍サイクル中の鉱油濃度を低下させることができる。
【００６２】
以上説明したこの実施の形態の要点は次のようにも表現できる。この実施の形態の冷凍・空調装置は、油回収器４６を、ガス管１８と圧縮機１の間に、望ましくは鉱油回収器７の上流に接続し、運転時間・運転モード・冷凍サイクルのバランス圧力・室内機の運転容量、圧縮機の容量に応じて冷媒回路から切り離す。
このようにすれば、ユニット施工後の初期運転時に回収される鉱油に富む油を全て油回収器４６に回収することで、鉱油回収器７および油吸着器９をコンパクトで安価に製造することができる。
【００６３】
また、この実施の形態を次ぎのようにまとめることもできる。すなわち、この実施の形態では、油吸着機構９を、圧縮機１の吐出側の油分離器６からアキュムレータ１０に返油する返油回路１１に設置した。
また、油回収機構７の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、このバイパス回路に油回収機構４６を切り離し可能に設置した。したがって、この冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて油回収機構４６を切り離すことができる。
【００６４】
【発明の効果】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１〜１２に記載のとおり、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及び／又は利用側機を、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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に液冷媒を混合して二相分離させ前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えた。また、さらに冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構を備えた。
これにより、圧縮機内の鉱油濃度の一時的な増加を防ぎ、エステル油の劣化・スラッジの発生を抑え、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６５】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１３に記載のとおり、主冷媒回路に油回収機構をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管を設けたものである。
これにより、油回収機構からの第一の潤滑油の流出を防止し、その分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６６】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１４に記載のとおり、油回収機構と油吸着機構の運転を切換可能に設置したものである。
これにより、冷凍サイクル内で混合した第一の潤滑油と第二の潤滑油とを確実に分離し、第二の潤滑油の劣化を防止し、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。
【００６７】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１５に記載のとおり、油回収機構及び・又は油吸着機構を冷媒回路から切り離し可能に設置したものである。
これにより、油回収機構及び・又は油吸着機構からの第一の潤滑油の流出を防止し、その分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００６８】
また、この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１６に記載のとおり、油回収機構の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、別の油回収器を切り離し可能に設置したものである。
これにより、ユニット施工後の初期運転時に回収される第一の潤滑油に富む油を全て別の回収器に回収することで、油回収機構および油吸着機構をコンパクトで安価に製造することができる。
【００６９】
この発明の冷凍サイクル装置は、請求項１７に記載のとおり、新規の冷媒としてハイドロフルオロカーボン系冷媒を用い、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。
これにより、環境対策上安全な冷凍サイクル装置を得ることができる。
【００７０】
また、この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１８に記載のとおり、油回収機構を運転して油吸着機構を運転しない第一のモードと、油回収機構を運転せず油吸着機構を運転する第二のモードと、油回収機構と油吸着機構とを同時に運転する第三のモードと、油回収機構と油吸着機構とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて、適宜切り替えて運転することができるものである。
これにより、冷凍サイクル内で混合した第一の潤滑油と第二の潤滑油を確実に分離し、第二の潤滑油の劣化を防止し、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。
【００７１】
また、この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項１９に記載のとおり、運転条件に応じて、油回収機構及び・又は油吸着機構を冷媒回路から切り離すことができるものである。
これにより、油回収機構及び・又は油吸着機構からの第一の潤滑油の流出を防止し、その分離を確実に行い冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００７２】
また、この発明の冷凍サイクル装置の運転方法は、請求項２０に記載のとおり、運転条件に応じて、別に設けた油回収器を切り離すことができるものである。
これにより、ユニット施工後の初期運転時に回収される第一の潤滑油に富む油を全て別の油回収器に回収することで、油回収機構及び油吸着機構をコンパクトで安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図２】 この発明の各実施の形態における鉱油回収器の概略構成を示す断面図である。
【図３】 この発明の各実施の形態における油吸着器の概略構成を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態４による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態５による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態６による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態７による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態８による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９による冷凍サイクル装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１．圧縮機、 ２．熱源側熱交換器、 ３．絞り装置、 ４．負荷側熱交換器、５．四方弁、 ６．油分離器 ７．鉱油回収器（鉱油回収機構）、 ８．鉱油貯溜器、 ９．油吸着器（油吸着機構）、 １０．アキュムレータ、 １１．返油回路、 １２，１３．冷媒配管、 １４．第二の絞り装置、 １５．第三の絞り装置、 １６．返油用毛細管、 １７．液管、 １８．ガス管、 １９．逆止弁、 ２０．冷媒配管、 ２１．仕切板、 ２２．流入管、 ２３．鉱油流出管、 ２４．冷媒流出管、 ２５．デミスタ、 ２６．活性炭、 ２７，２８．フィルター、 ２９．クッション材、 ３０，３１．板、 ３２．クッション材、 ３３．スプリング、 ３４，３５，３６，３７．開閉弁、 ３８．活性炭、３９．第四の絞り装置、 ４０．冷媒熱交換器、 ４１．バイパス管、 ４２．第一の温度センサ、 ４３．第二の温度センサ、 ４４．圧力センサ、 ４５．制御器、 ４６．回収器、 ４７．組成検知用毛細管、 ４８．組成検知回路。
Claims (20)
- 熱源側熱交換器および負荷側熱交換器を含み、
旧冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機を、新冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、
一方の熱交換器で気化した前記第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に他方の熱交換器で液化して分流させた液冷媒を混合して二相分離させ前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - さらに、冷媒から前記第一の潤滑油を吸着する油吸着機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油回収機構を、主冷媒回路のガス冷媒配管に設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、前記油回収機構の下流に設置したことを特徴とする請求項２又は３に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、アキュムレータに内蔵したことを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、前記油回収機構に内蔵したことを特徴とする請求項２又は３に記載の冷凍サイクル装置。
- 熱源側熱交換器および負荷側熱交換器を含み、
旧冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機を、新冷媒およびその潤滑油として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及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、
一方の熱交換器で気化した前記第一及び第二の潤滑油を含むガス冷媒に他方の熱交換器で液化して分流させた液冷媒を混合して二相分離させ、内蔵した吸着材により前記第一の潤滑油を分離する油回収機構を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記油吸着機構を、前記油回収機構と並列に設けた冷媒回路に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、前記主冷媒回路の液冷媒配管に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、前記主冷媒回路の液冷媒配管を分岐してアキュムレータに流入させる分岐配管に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、圧縮機吐出側の油分離器の下流を分岐して圧縮機の吸入側に流入させる分岐配管に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油吸着機構を、圧縮機吐出側の油分離器からアキュムレータに返油する返油回路に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記主冷媒回路に前記油回収機構をバイパスする、流通制御可能なバイパス配管を設けたことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油回収機構と前記油吸着機構の運転を切換可能に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油回収機構及び・又は前記油吸着機構を冷媒回路から切り離し可能に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記油回収機構の上流の主冷媒回路に流通制御可能なバイパス回路を設け、別の油回収器を切り離し可能に設置したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第一の冷媒がクロロフルオロカーボン系冷媒またはハイドロクロロフルオロカーボン系冷媒で、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１〜１６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
- 請求項１４に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、前記油回収機構を運転して前記油吸着機構を運転しない第一のモードと、前記油回収機構を運転せず前記油吸着機構を運転する第二のモードと、前記油回収機構と前記油吸着機構とを同時に運転する第三のモードと、前記油回収機構と前記油吸着機構とをともに運転しない第四のモードとのいずれかを、運転条件に応じて適宜切り替えて運転することを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
- 請求項１５に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて前記油回収機構及び・又は前記油吸着機構を冷媒回路から切り離すことを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
- 請求項１６に記載の冷凍サイクル装置を運転する運転方法において、運転条件に応じて前記別の油回収器を切り離すことを特徴とする冷凍サイクル装置の運転方法。
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