JP4567182B2 - 抽出分離機構、冷凍サイクル装置の熱源機、冷凍サイクル装置および冷凍サイクル装置の更新方法 - Google Patents
抽出分離機構、冷凍サイクル装置の熱源機、冷凍サイクル装置および冷凍サイクル装置の更新方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4567182B2 JP4567182B2 JP2000393582A JP2000393582A JP4567182B2 JP 4567182 B2 JP4567182 B2 JP 4567182B2 JP 2000393582 A JP2000393582 A JP 2000393582A JP 2000393582 A JP2000393582 A JP 2000393582A JP 4567182 B2 JP4567182 B2 JP 4567182B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- extraction
- pipe
- liquid
- refrigerant
- oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の技術分野】
この発明は冷凍サイクル装置あるいは空調・冷凍装置の冷媒の置換に関する。さらに詳しくは、冷凍サイクル装置の冷媒を置換する際に既存の冷凍機油を抽出分離する抽出分離機構とそれを用いた冷凍サイクル装置に関する。
具体例としては、主に、HFC系冷媒を用いた冷凍・空調機を新設する場合において、HCFC系冷媒もしくはCFC系冷媒を用いた冷凍空調機に用いられていた既設の延長配管を流用する場合、既設配管中に残留するHCFC系もしくはCFC系冷媒用の冷凍機油を洗浄・回収する抽出分離機構および抽出分離機構を有する冷凍・空調機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２３は、特開2000−9368号公報に記載の既設配管を用いた冷凍・空調機であって、既設配管中に残留する鉱油を洗浄・回収する冷凍サイクル装置の従来例である。図２３に示す冷凍サイクルにおいて、冷房運転を行う場合は、圧縮機２３で圧縮された高温高圧のガス冷媒はＨＦＣ用冷凍機油と共に圧縮機２３を吐出され、油分離器５３に入る。ここで、ＨＦＣ用の冷凍機油は完全に分離され、ガス冷媒のみが、四方弁２４を経て、熱源側熱交換器２５へ流入し、凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は第一の操作弁５７を経て第一の接続配管Ｃを流れる。ＨＦＣの液冷媒が第一の接続配管Ｃを流れるときに、第一の接続配管Ｃに残留している鉱油等を少しずつ洗浄してＨＦＣの液冷媒と共に流れ、絞り装置４０へ流入し、ここで、低圧まで減圧されて低温の二相状態となり、負荷側熱交換器３９で蒸発・ガス化する。蒸発・ガス化した冷媒は、第二の接続配管Ｄに流入する。第二の接続配管Ｄに流入している鉱油は、ガス冷媒との速度差から生じる鉱油と冷媒ガス界面のせん断力を推進力とし、配管内面を引きずられるように流れる。接続配管Ｄを流れた鉱油を含むガス冷媒は、四方弁２４を介して異物捕獲手段５５へ流入する。ここで、鉱油はガス冷媒から分離され、ガス冷媒のみがアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。
【０００３】
また、図２４は特開平09‐324756号公報に記載の密閉型圧縮機で、液面を制御して冷凍機油と液冷媒を分離する機構の従来例である。密閉ケーシング７０の底面と同じ高さに抽出口６６を設け、密閉ケーシング７０の上部と底面と密閉ケーシング７０の底面と同じ高さに設けた抽出口６６とを抽出配管６７で結び、その抽出配管６７の中にＨＦＣを主成分とする液状の冷媒６８の液面と連動して動く比重を有するフロート６５を設けることで、密閉ケーシング７０内の底面から、二相分離した液冷媒を抽出し、非溶解性潤滑油７１を給油管６４より吸入するようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−9368号公報記載の冷凍サイクル装置では、室外機の中で新規の冷凍機油として用いられるエステル油もしくはエーテル油を完全に回収する必要があり、高性能な油分離器が必要となり、構造が複雑になったり、製造にコストがかかるという課題があった。
【０００５】
さらに、圧縮機に液冷媒が寝込んだ状態で圧縮機を起動すると、フォーミングによって圧縮機内の冷凍機油が一時的に多量に流出するため、高性能な油分離器でも全ての冷凍機油を捕らえきれない可能性がある。この場合、一旦、室外機から新規の油が流出してしまうと、既設配管中から回収した鉱油とエステル油もしくはエーテル油が混ざり、エステル油もしくはエーテル油のみを分離し圧縮機へ返油することが不可能になるので、圧縮機の油が枯渇し、信頼性を失う可能性があった。
【０００６】
また、特開平09‐324756号公報に示されるような抽出機構では、新規の冷凍機油として用いられるエステル油もしくはエーテル油と既設配管中に残留した冷凍機油である鉱油とが混合した混合油が二相分離し冷媒液の上に浮く場合には、既設配管中に残留していた冷凍機油のみを分離・回収することができず、新規のエステル油もしくはエーテル油が劣化した鉱油の影響で劣化し、信頼性を失うという課題があった。
【０００７】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、第一の冷媒、例えばHCFC系もしくはCFC系冷媒が用いられていた既設配管を流用する冷凍サイクル装置あるいは冷凍・空調装置において、第二の冷媒、例えばＨＦＣ系冷媒の冷凍機油である新規のエステル油やエーテル油等と既設配管中に残留していたＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系冷凍サイクルの冷凍機油である鉱油とが混合した場合でも、冷凍・空調機が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ー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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項１に記載のように、圧縮機、熱源側熱交換器、アキュムレータ、前記圧縮機の吐出側に接続された油分離器を含む冷凍サイクル装置の熱源機において、抽質と原溶媒とが混合した抽料と抽剤とを二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽残液のみを分離する機構を備えた抽出分離機構と、抽残液貯留容器とを備え、前記油分離器の冷媒出口側の下流と前記抽出分離機構の抽剤流入配管とを絞り手段を介して接続し、前記アキュムレータの下部と前記抽出分離機構の抽料流入配管とを接続すると共に、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出分離機構の抽出液流出配管とを接続し、かつ、前記油分離器の冷媒出口側の下流から前記絞り手段の間の配管と、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出液流出配管の間の配管を熱交換させる冷媒熱交換器を備え、前記抽出分離機構の抽残液流出配管と前記抽残液貯溜容器とを接続したものである。
【０００９】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項２に記載のように、請求項１に記載のものにおいて、前記抽出分離機構が鉛直方向に長さを有し、前記抽残液流出配管が、前記抽剤流入配管および前記抽料流入配管より高い位置に配置され、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、鉛直方向に長さを有し前記抽出液流出配管を有する液面発生容器とを、それぞれ鉛直方向の下部および上部で互いに連通させ、前記抽出液流出配管と前記抽残液流出配管とを前記抽出液流出配管により形成する液面よりも前記抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように配置したものである。
【００１０】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機が備える前記抽出分離機構は、請求項３に記載のように、請求項２に記載のものにおいて、前記抽料流入配管を前記抽剤流入配管よりも低い位置に配置したものである。
【００１１】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項４に記載のように、請求項１に記載のものにおいて、前記抽出分離機構が、鉛直方向に長さを有し、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、前記抽出容器内の底面と液面との圧力差を一定にする制御機構とを含み、前記抽残液流出配管が、前記抽剤流入配管および前記抽料流入配管より高い位置に配置され、前記抽出液流出配管が、前記抽料流入配管より低い位置に配置され、前記抽出容器内に抽剤のみがある場合の液面高さより前記抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように前記抽残液流出配管を配置したものである。
【００１３】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項５に記載のように、請求項２〜４のいずれかに記載の前記抽出容器において、前記抽残液流出配管の接続部近傍の水平方向の断面積を前記接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積よりも小さくしたものである。
【００２４】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれかに記載のものにおいて、前記抽残液貯溜容器には、抽残液貯溜容器内の液が外部へ逆流することを防止する機構を設けたものである。
【００２５】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれかに記載のものにおいて、前記抽残液貯溜容器内部には抽残液もしくは原溶媒を吸着する吸着材を設けたものである。
【００２６】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれかに記載のものにおいて、前記抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒、前記抽料としてエステル油もしくはエーテル油のいずれかと鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油のいずれかとの混合油としたものである。
【００２７】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項９に記載のように、請求項１〜８のいずれかに記載のものにおいて、前記抽出容器内の温度は、冷凍サイクルの低圧の飽和温度とするものである。
【００２８】
本願発明による冷凍サイクル装置は、請求項１０に記載のように、利用側熱交換器を含む利用側機と、請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機とを接続配管により接続して冷媒回路を構成したものである。
【００２９】
本願発明による冷凍サイクル装置は、請求項１１に記載のように、請求項１０に記載のものにおいて、前記接続配管として、既設の冷凍サイクル装置の接続配管を利用したものである。
【００３０】
本願発明による冷凍サイクル装置の更新方法は、請求項１２に記載のように、既設の冷凍サイクル装置の熱源機を請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機に置換するとともに冷媒を置換するものである。
【００３１】
【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。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す抽出分離機構を搭載した冷凍サイクル装置あるいは冷凍・空調装置の冷媒回路を示す。図１において、２３は圧縮機、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。１は抽出容器であり、抽料流入配管２を介してアキュムレータ２６の下部と接続され、流入配管２２および弁３１を介して熱源側熱交換器２５の下流で熱源側熱交換器２５と液管３８との間に接続される。さらに、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に接続され、抽残液貯溜容器２９の上部と吸入配管３０ａとは冷媒配管で接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続される。流出配管７は一端を液面発生容器６に接続され、他端は冷媒熱交換器２８および弁３２を介して配管３０により圧縮機２３の吸入配管３０ａに接続され、これらにより熱源機あるいは室外機５１を形成する。また、３９は負荷側熱交換器あるいは利用側熱交換器、４０は絞り装置であり、これらにより利用側機５２あるいは室内機５２を形成する。室外機５１と室内機５２は、液管３８（第一の接続配管）およびガス管３７（第二の接続配管）によって連結される。なお、図面の添え字のａ，ｂは、室内機が複数存在するマルチ式冷凍・空調システムであることを示すが、説明においては簡略化のため添字ａ，ｂを省略する。
【００３２】
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ー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、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ー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。
【００３３】
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に用いられていた液管およびガス管、もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、ＨＦＣ系冷媒を用い、冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器２５で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れる。液管３８を流れる液冷媒は、液管３８内に残留する鉱油を、液冷媒と鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管３７中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。
【００３４】
既設配管から回収した鉱油を分離する場合には、弁３１、弁３２および弁３４を開き、弁３１で高圧の液冷媒を低圧の二相冷媒まで絞り、流入配管２２を介して抽出容器１に導く。また、アキュムレータ２６からは既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油が抽料流入配管２を介して抽出容器１に流入する。抽出容器１では、鉱油とエステル油の混合油中のエステル油が冷媒に抽出され、抽残液である鉱油に富む油が上層となって二相分離し、鉱油に富む油の量が多くなると、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に貯留される。下層となる冷媒とエステル油に富む油の混合液は、液面発生容器６内を通り流出配管７から流出し、冷媒熱交換器２８で液冷媒が蒸発・気化し、エステル油に富む油のみが圧縮機２３の吸入配管３０ａへ流入する。
【００３５】
次に、暖房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、ガス管３７を流れ、ガス管３７中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、負荷側熱交換器３９で放熱し、凝縮・液化して絞り装置４０で絞られ低圧の二相冷媒になる。この低圧の二相冷媒は液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた気液二相冷媒は、室外機５１に入り、熱源側熱交換器２５で蒸発し、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。また、アキュムレータ２６には、冷房と暖房における必要冷媒量の差に相当する量の液冷媒が貯められる。
【００３６】
既設配管から回収した鉱油を分離する場合には、弁３１は閉じ、弁３２、弁３４を開く。アキュムレータ２６内では、余剰の液冷媒が溜まっているので、既設配管から回収した鉱油は液面付近に浮遊しているかもしくは液冷媒に溶けているかの２通りである。このとき、アキュムレータ２６内の液面付近に浮遊している鉱油に富む油は暖房運転中は圧縮機２３へ戻ることはないので、冷媒に溶解している鉱油の回収のみを考える。アキュムレータ２６からは既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油が冷媒に溶解して抽料流入配管２を介して抽出容器１に流入する。抽出容器１では、熱源（図示せず）によって抽出容器１内を過熱し、冷媒を所定量まで蒸発させる。ここで、熱源は抽料流入配管２上に配置してもよい。この時、液冷媒の減少に伴い液冷媒への溶解度以上となった量の鉱油に富む油が析出し、抽出容器１内の液面付近に相をなす。
ここで、抽残液貯留容器２９は冷媒配管により圧縮機の吸入配管３０ａと接続されているため、抽残液貯留容器２９内の圧力を抽出容器１内の圧力よりも低くすることができる。従って、抽出容器１の液面付近に相をなす鉱油に富む油は、抽出容器１と抽残液貯留容器２９の圧力差に従って抽残液流出配管４を介して抽出容器１から抽残液貯留容器２９に流れ込み、抽残液貯留容器２９に貯留される。
冷媒とエステル油に富む油の混合液は、液面発生容器６内を通り流出配管７から流出し、冷媒熱交換器２８で液冷媒が、若干、蒸発・気化し圧縮機２３の吸入配管へ流入する。
【００３７】
つぎに、抽出分離機構の構造および抽出分離の原理について説明する。図２は抽出分離機構の概略構成図である。図２において、１は抽出容器であり、抽出容器１には、抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽残液流出配管４が接続される。また、これらの配管を接続する位置は、密度の小さい抽料と密度の大きい抽剤を混合する観点から、鉛直方向の上から抽残液流出配管４、抽剤流入配管３、抽料流入配管２の順で抽出容器１に接続し、浮力により抽出容器１内を上昇する抽料と抽出容器１内を下降する抽剤とが適度に混ざり合うようにすることが望ましい。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６とは、上部連結管８および下部連結管９とにより接続される。液面発生容器６には流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置に接続される。このとき、流出配管７と抽残液流出配管４の鉛直方向の高さの差は、抽出容器１内において、液面上部に相をなす抽残液の厚さによって決定する。
なお、図２の抽出分離機構を図１の冷媒回路に適用する場合、図１の流入配管２２と図２の抽剤流入配管３とは同じものとなる。
【００３８】
係る構成の抽出分離機構における抽質分離動作について説明する。抽剤流入配管３から冷媒液を流入させると、抽出容器１内の液面は、パスカルの原理から流出配管７の位置とほぼ同位置にくる。流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置とすることにより、抽残液が発生しない場合には、抽出容器１内に形成される液面高さが抽残液流出配管４より低くなるので、抽残液流出配管４から液冷媒が流出するのを防ぐことができる。次に、抽料流入配管２から、エステル油と鉱油の混合油を流入させると、抽出容器１内において、鉱油とエステル油の混合油からエステル油が冷媒に抽出され、密度差から抽残液である鉱油に富む油が二相分離して上面に浮く。この時の現象を図３の模式図を使って説明する。いま、抽出容器１内には、液冷媒がＨ３の高さまで、鉱油がＨ２の高さまで入っており、液面発生容器６にはＨ１まで冷媒液が入っているものとする。鉱油は冷媒液よりも密度が小さいので、図４に示すように、Ｈ２の高さが高くなるほど、抽出容器１と液面発生容器６との液面高さの差ΔＨが大きくなる。そこで、流出配管７を抽残液流出配管４よりΔＨの範囲内においてやや低くすることによって、抽出容器１内で分離し、抽出容器１の液面上部に相をなす鉱油に富む油を抽残液流出配管４から排出することができる。また、抽出容器１に鉱油が無い場合には、流出配管７と抽残液流出配管４の液面高さが同一となり、流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置にあることから、抽残液流出配管４から液冷媒が流出することはない。
【００３９】
さらに、エステル油と鉱油の混合油と冷媒を抽出容器１へ流入させる比率とその流入量に関しては次のように決定する。図５に相分離特性曲線、図６に平衡曲線を示す。図５と図６とは水平に並べると相互の関係が理解しやすいが、出願書式の制約から出願時には水平に配列することができないので、上下に配列して示す。図５と図６を水平に配置して両図の横軸が同一延長線上にあるようにすると、図５の線分Ｅ−Ｊと図６のＪの線分とは同一延長線上でつながるものである。
図５において、Ａは鉱油１００％、Ｂは冷媒１００％のポイント、Ｆは抽料の組成、Ｓは抽剤の組成であり、ΣはＦの組成の抽料とＳの組成の抽剤をある比率で混ぜ合わせた場合で、かつ、二相分離しないと仮定した場合の組成である。Σが二相分離する領域内にある場合には、上部組成Ｒと下部組成Ｅに分離する。このときのＥ点は、図６に示す平衡曲線から決定できる。上部の相におけるエステル油と鉱油の比率ＰＲは、Ｂ点とＲ点を結んだ延長線と線分ＡＣとの交点として求めることができ、鉱油の比率が最も大きくなるように抽料と抽剤の混合比を決定する。ここで、エステル油と鉱油の混合油と冷媒を抽出容器１へ流入させるときの流入量は、抽出速度により予め決定し、抽出容器１への冷媒とエステル油と鉱油の混合油の流入量の制御は配管の流路抵抗等によって行う。
抽出容器１内の温度に関しては、できるだけ低く設定することで、抽料が小量の場合でも二相分離するので、小量の鉱油まで分離することができる。特に、この抽出分離機構を図１に示すような冷凍サイクルと組合せて使用する場合には、抽出容器１が低圧となるようにすることで、二相分離して鉱油に富む油が析出しやすくなるので、鉱油の分離精度を高める効果がある。また、試験的に鉱油の分離精度を確かめることで、抽出容器１内の圧力を、適宜、高圧と低圧の間の中間圧としてもかまわない。一般には、抽出容器１内の温度は、冷凍サイクルの低圧の飽和温度とするのがよい。
【００４０】
したがって、ＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系の冷媒を用いて運転した冷凍・空調装置に用いられ、ＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系冷凍サイクルの冷凍機油である鉱油が残留した既設配管を使用し、室外機もしくは室外機および室内機を新設し、冷媒にＨＦＣ系の冷媒を用いた冷凍空調装置において、通常運転を行いながら必要に応じて既設配管または既設配管および室内機に残留していた鉱油を回収し、劣化した鉱油とエステル油の混合により、エステル油が劣化するのを防止することができる。なお、抽剤をＲ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２等のＨＦＣ系冷媒とした場合、抽質としてはエステル油の変わりにエーテル油等の冷媒に相溶な油であればなんでも同様の効果を奏する。また、ＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系で用いられる既設配管中に残留した油としては、鉱油の変わりにＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系の冷媒に溶解する油で密度が液冷媒よりも小さければどんな冷凍機油でもよく、例えばＨＡＢ油等でも同様の効果がある。
【００４１】
また、抽残液貯留容器２９には、逆流防止の弁を配置することにより、一旦、抽残液貯留容器２９に回収した鉱油が冷媒の寝込み等により逆流し、冷媒回路内へ再流出することを防止することができる。さらに、抽残液貯留容器２９内に鉱油を吸着する吸着剤を内蔵することにより、一旦、抽残液貯留容器２９に回収した鉱油が冷媒回路内へ再流出することを、簡易な構成で安価に防止することができる。
【００４２】
また、鉱油をより精度よく分離するための抽出分離機構を図７に示す。図７において、添え字のａ、ｂは抽出分離機構が２系統存在することを示し、抽残液流出配管４ａと抽料流入配管２ｂを接続した構成としている。ただし、以下の説明では添え字のａ、ｂを省略する場合がある。図７において、１は抽出容器であり、抽出容器１には、抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽残液流出配管４が接続される。また、これらの配管を接続する位置は、密度の小さい抽料と密度の大きい抽剤を混合する観点から、鉛直方向の上から抽残液流出配管４、抽剤流入配管３、抽料流入配管２の順で抽出容器１に接続し、浮力により抽出容器１内を上昇する抽料と抽出容器１内を下降する抽剤とが適度に混ざり合うようにすることが望ましい。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６とは、上部連結管８および下部連結管９とにより接続される。液面発生容器６には流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置に接続される。このとき、流出配管７と抽残液流出配管４の鉛直方向の高さの差は、抽出容器１内において、液面上部に相をなす抽残液の厚さによって決定する。
【００４３】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。抽剤流入配管３ａと３ｂから、各々、抽出容器１ａ，１ｂに液冷媒を流入させると、抽出容器１ａと液面発生容器６ａおよび抽出容器１ｂと液面発生容器６ｂの液面は、各々、同じ高さで上昇する。液面発生容器６ａ，６ｂ内の液面が、各々、流出配管７ａ，７ｂの位置までくると、液冷媒は、各々、流出配管７ａ，７ｂから流出するので、抽出容器１ａ，１ｂの液面は、各々、流出配管７ａ，７ｂの位置で一定となる。抽残液流出配管４ａ，４ｂは、各々、流出配管７ａ，７ｂよりも高い位置にあるので、液冷媒が抽残液流出配管４ａ，４ｂから流出することはない。ここで、抽料流入配管２ａから、エステル油と鉱油の混合油を抽出容器１ａに流入させると、エステル油が液冷媒に抽出され、鉱油に富む油が二相分離し、その量が増加すると、抽残液流出配管４ａから流出し、抽料流入配管２ｂを介して、抽出容器１ｂに流入する。抽出容器１ｂに流入した鉱油に富む油は、抽出容器１ｂ内の液冷媒と接触して再びエステル油が抽出され、さらに鉱油に富んだ油が抽出容器１ｂ内で二相分離し、やがて、抽残液流出配管４ｂから流出する。
【００４４】
図８を用いて、図７における抽出分離機構の鉱油分離動作を説明する。図８において、Ｃは鉱油１００％、Ｂは冷媒１００％のポイント、Ｆは抽料の組成、Ｓは抽剤の組成であり、Σ１はＦの組成の抽料とＳの組成の抽剤をある比率で混ぜ合わせた場合で、かつ、二相分離しないと仮定した場合の組成である。Σ１は上部組成Ｒ１と下部組成Ｅ１に分離する。組成Ｒ１の上部の相を抽残液として分離し、再度、抽剤Ｓを混ぜると、上部組成Ｒ２と下部組成Ｅ２に分離する。組成Ｒ２における鉱油の比率は組成Ｒ１よりも小さくなるので、鉱油を分離する抽出分離機構としては精度を上げることができる。なお、同様に３つ以上の抽出分離機構をつなぎあわせると、より高い鉱油分離性能が得られる。
【００４５】
図９は、本発明の実施の形態１による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。
図９において、５３は圧縮機２３の吐出側と四方弁２４との間に挿入された油分離器であり、分離された油を絞り装置３６を介して返油管３５によりアキュムレータ２６に返油する。７２は配管（冷媒回路）であり、油分離器５３の出口側から弁３１、冷媒熱交換器２８、絞り装置５８を介して冷媒流入管２２に接続されている。その他は図１と同様であるから説明を省略する。
この冷媒回路において、流入配管２２に流入させる液冷媒は、図９に示すように、流出配管７から流出する低温の二相冷媒と冷媒回路７２を流れる高温・高圧のガス冷媒を、冷媒熱交換器２８で熱交換させ、冷媒回路７２を流れる冷媒を凝縮・液化し、その液化した冷媒を絞り装置５８で絞った後、流入配管２２を介して抽出容器１内へ導いている。このような構成によっても同様の効果を奏する。
【００４６】
なお、以上説明したこの発明の概念は次のようにも要約できる。この発明の抽出分離機構は、抽質と原溶媒とが混合した抽料と、抽剤とを、二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に、抽残液の密度と抽出液の密度との相違を利用して、抽残液のみを分離するものである。
ここで、具体例としては、抽料は、原溶媒としての鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油に、抽質としてのエステル油もしくはエーテル油が混合したものが該当する。また、抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒が該当する。抽残液としては、抽質であるエステル油もしくはエーテル油が抽出された後の、原溶媒である鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油に富む油が該当する。
【００４７】
また、図２に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、液面発生容器６と抽出容器１とを上部連結管８と下部連結管９とで接続し、抽出容器１に接続された抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽残液流出配管４とを備えると共に、液面発生容器６に流出配管（７）を接続し、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、溶液面発生容器６内に発生した液面位置より抽出容器１と接続される抽残液流出配管４の接続口の下部の方を高く位置させたものである。
【００４８】
また、図１に示す冷凍サイクル装置の熱源機は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、熱源側熱交換器２５およびアキュムレータ２６を備え、熱源側熱交換器２５と液配管３８との間の配管と流入配管２２（図２の抽出分離機構の抽剤流入配管３に対応）とを接続する配管と、アキュムレータ２６の下部と抽料流入配管２とを接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し流出配管７と接続する配管と、抽残液流出配管４と接続され抽残液を貯留する抽残液貯溜容器２９を有するものである。
【００４９】
また、図９に示す冷凍サイクル装置の熱源機は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、熱源側熱交換器２５、アキュムレータ２６および圧縮機２３の吐出側に接続された油分離器５３を備え、油分離器５３の下流と流入配管２２（図２の抽出分離機構の抽剤流入配管３に対応）とを接続する配管７２と、アキュムレータ２６の下部と抽料流入配管２とを接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し流出配管７と接続する配管と、抽残液流出配管４と接続され抽残液を貯留する抽残液貯溜容器２９とを有するものである。
【００５０】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２による抽出分離機構の構成の概要図である。図１０中、１０はシェル、１１、１２、１３は仕切板、１４は仕切板１１に開けられた孔、１５は仕切板１３に開けられた孔で、孔１４を孔１５よりもやや低い位置とする。１６、１７は仕切板１２の上部と下部に開けられた孔である。２は抽料流入配管であり、抽料流入配管２はシェル１０内の仕切板１２と仕切板１３で仕切られた空間４３内に一端を開口して接続される。３は抽剤流入配管であり、抽剤流入配管３はシェル１０内の仕切板１２と仕切板１３で仕切られた空間４３内に一端を開口して接続される。さらに、５は抽出液流出配管であり、抽出液流出配管５はシェル１０内の仕切板１２と仕切板１３で仕切られた空間４３内の底部付近などの下部に一端を開口して接続される。なお、抽出液流出配管５は、シェル１０内の仕切板１１と仕切板１２で仕切られた空間４２の下部に一端を開口して接続してもよい。
【００５１】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。抽剤流入配管３から冷媒液を流入させると、空間４２と空間４３の液面は共に孔１４に位置まで上昇する。液面が孔１４以上になると孔１４から液冷媒が空間４１側に流出し、空間４２および空間４３の液面が孔１４の位置に保たれる。ここで、抽料流入配管２からエステル油と鉱油の混合油を流入させると、空間４３において、エステル油が冷媒液に抽出されるとともに、鉱油が分離し、鉱油と冷媒液の密度差から空間４３の液面上部に鉱油に富む液相を形成する。この鉱油に富む油の相が厚くなると、空間４２の液面高さよりも空間４３の液面高さの方が高くなり、孔１５から空間４４に鉱油が流れ込むようになる。また、空間４３に流れ込む鉱油の量が減少すると、空間４３に形成される鉱油の相の厚さが減少し、液面高さも孔１５の位置に達しなくなり、空間４４には液冷媒が流れ込むことはない。
したがって、エステル油と鉱油の混合油から、抽出分離した鉱油を貯留する容器を抽出分離機構と一体化することにより安価に製造することができる。
【００５２】
なお、図１０の抽出分離機構を図１の冷媒回路に適用するときは、図１０の抽出液流出配管５は、図１の流出配管７の位置に接続する。また、図１０では抽残液は内部に貯留するので、図１の抽残液流出配管４に相当するものは外部には出ていない。したがって接続する必要はない。
【００５３】
なお、図１０に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、シェル１０内の空間４２（液面発生容器に相当）と空間４３（抽出容器に相当）とを上部孔１６（上部連結管に相当）と下部孔１７（下部連結管に相当）とで接続し、空間４３に接続された抽料流入配管２と抽剤流入配管３と、孔１５（抽残液流出配管に相当）とを備えると共に、空間４２に孔１４（流出配管に相当）を設け、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、空間４２に発生した液面位置より空間４３の孔１５の方を高く位置させたものである。
【００５４】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３による抽出分離機構の構成の概要図である。図１１中、２０は外円筒形容器、２１は内円筒形容器であり、外円筒形容器２０は内円筒形容器２１を内封する。外円筒形容器２０と内円筒形容器２１の間には空間４３、内円筒形容器２１の内部には空間４２が形成される。また、内円筒形容器２１の上部と下部には孔１６と孔１７が開けられている。空間４３には、抽料流入配管２、抽剤流入配管３および抽残液流出配管４が接続されている。空間４２には、流出配管７が挿入され、空間４２内部における流出配管７の端部は、抽残液流出配管４よりやや低い位置とする。
【００５５】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。抽剤流入配管３から冷媒液が空間４３に入ると、孔１７を通って空間４２にも冷媒液が流れ、空間４２と空間４３の液面の高さは同一となって上昇する。空間４２において液面高さが流出配管７の端部以上に上昇すると、液冷媒は流出配管７に流れ込み、液面の高さは流出配管７の端部の位置に保たれる。この時、空間４３においても、同位置に液面が保たれ、抽残液流出配管７から液冷媒が流出することはない。次に、抽料流入配管２からエステル油と鉱油の混合油を流入させると、エステル油が冷媒液に抽出され、鉱油が分離し、鉱油と冷媒液の密度差から空間４３の液面上部に鉱油に富む液相を形成する。この鉱油の相が厚くなると、空間４２の液面高さよりも空間４３の液面高さの方が高くなり、抽残液流出配管４から鉱油に富む油が流出する。
したがって、抽出分離機構を二重円筒構造とすることにより、安価でコンパクトに製造することができる。
なお、図１１の抽出分離機構は図１などの冷媒回路にそのまま適用できる。
【００５６】
なお、図１１に示す抽出分離機構の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、内円筒形容器２１内の空間４２（液面発生容器に相当）と、内円筒形容器２１と外円筒形容器２０とで形成する空間４３（抽出容器に相当）とを上部孔１６（上部連結管に相当）と下部孔１７（下部連結管に相当）とで接続し、空間４３に接続された抽料流入配管２と抽剤流入配管３と抽残液流出配管４とを備えると共に、空間４２に流出配管７を設け、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、空間４２に発生した液面位置より空間４３の抽残液流出配管４の方を高く位置させたものである。
【００５７】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４による抽出分離機構の構成の概要図である。
図１２において、１は抽出容器であり、抽出容器１には、上部から抽残液流出配管、抽剤流入配管３、抽料流入配管２および抽出液流出配管７が順次接続される。また、抽出液流出配管７には電磁弁９６が配設される。さらに、抽出容器１の上部のガス中には第1の圧力センサー９８、抽出液の底部の液中には第２の圧力センサー９９が設置され、第１の圧力センサー９８と第２の圧力センサー９９の検知値から、制御器９７を介して電磁弁９６が開閉される。
動作について説明する。抽出容器１には、抽剤流入配管３から抽剤が流入し、抽料流入配管２からは抽料が流入し、抽出容器１内で抽剤と抽料が混合し、抽残液と抽出液に分離する。ここで、電磁弁９６の開閉動作により、第１の圧力センサー９８と第２の圧力センサー９９の検知の差が一定になるように制御することで、密度の軽い抽残液の量が多くなる程、抽出容器１内の抽残液とガス部の界面の高さは抽出液のみがある場合の液面高さよりも高くすることができる。したがって、抽残液流出配管４を抽出液のみがある場合の液面高さよりも高い位置で抽出容器１と接続することで、抽残液のみを抽残液流出配管４から流出させることが可能となる。
なお、図１２の抽出分離機構を図１または図９の冷媒回路に適用するときは、図１０の抽出液流出配管５は、図１または図９の流出配管７に接続する。
【００５８】
また、図１２に示した抽出分離機構の構成は次のようにも要約できる。すなわち、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽出容器１と、抽出容器１に接続された抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽出液流出配管５、抽残液流出配管４とを備え、抽出容器１内の抽残液の液面と抽出容器１の底面との圧力差を一定とする制御機構と、圧力差が一定で抽出容器１内に抽剤のみがある場合の液面高さより抽残液流出配管４の接続口の下部の方を高く位置させたものである。
【００５９】
実施の形態５．
図１３は本発明の実施の形態５による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図１３において、２３は圧縮機、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。１は抽出容器であり、抽出容器１は、抽料流入配管２および弁５９を介してアキュムレータ２６と接続されると共に、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続される。流出配管７は一端を液面発生容器６に接続され、他端は冷媒熱交換器２８および弁３２を介して圧縮機２３の吸入配管３０ａに接続される。さらに、流入配管２２は弁３１を介して熱源側熱交換器２５と液管３８との間に接続される。抽出液流出配管５は流出配管７と冷媒熱交換器２８との間の配管と接続される。以上の構成により室外機５１を形成する。また、３９は負荷側熱交換器、４０は絞り装置であり、これらにより室内機５２を形成する。室外機５１と室内機５２は、液管３８およびガス管３７によって連結される。なお、図１３において、添え字のａ，ｂは、室内機が複数存在するマルチ式冷凍・空調システムであることを示すが、説明では簡略化のため添え字を省略する場合がある。
【００６０】
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に用いられていた液管およびガス管もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、冷媒にＨＦＣ系冷媒・冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。
【００６１】
図１４は、本発明の実施の形態５による抽出分離機構の構成の概要図であり、図１３の冷凍サイクル装置に適用できるものである。図１４中、１は抽出容器であり、抽出容器１には抽料流入配管２、抽残液流出配管４、抽出液流出配管５が接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続されている。また、液面発生容器６には流入配管２２と流出配管７とが接続されている。ここで、流出配管７と液面発生容器６との接続位置は、抽残液流出配管４よりも鉛直方向にやや低くする。
【００６２】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。流入配管２２から気液二相冷媒を液面発生容器６に流入させ、流出配管７から流出させると、流出配管７の位置に液面が発生する。また、液面発生容器６と抽出容器１は上部連絡管８と下部連絡管９で接続されているので、均圧されて、抽出容器１内にも流出配管７と同位置に液面が生じる。ここで、抽料流入配管２からエステル油と鉱油の混合油を流入させると、エステル油が冷媒液に抽出され、鉱油が分離し、鉱油と冷媒液の密度差から抽出容器１の液面上部に鉱油に富む液相を形成する。この鉱油の相が厚くなると、液面発生容器６の液面高さよりも抽出容器１の液面高さの方が高くなり、抽残液流出配管４から鉱油が流出する。
【００６３】
図１５は、本発明の実施の形態５による抽出分離機構の構成の変形例の概要図である。図１５に示すように、抽出容器１において、抽残液流出配管４の接続部近傍の水平方向の断面積を他の部分、特に抽残液流出配管４の接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積より小さくすることによって、分離された鉱油が少ない場合でも、分離された鉱油の相の高さを高くすることができるので、小量の鉱油でも分離が可能となる。
【００６４】
図１６は本発明の実施の形態５による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。図１６において、２３は圧縮機、５３は油分離器、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。１は抽出容器であり、抽出容器１は、抽料流入配管２および弁３４を介して返油回路３５と接続されると共に、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続される。流出配管７は一端を液面発生容器６に接続され、他端は冷媒熱交換器２８および弁３２を介して圧縮機２３の吸入配管３０ａに接続される。さらに、流入配管２２は弁３１を介して熱源側熱交換器２５と液管３８との間に接続される。抽出液流出配管５は、流出配管７と冷媒熱交換器２８との間の配管と接続される。以上のように室外機５１を形成する。また、３９は負荷側熱交換器、４０は絞り装置であり、これらにより室内機５２を形成する。室外機５１と室内機５２は、液管３８およびガス管３７によって連結される。なお、図１６において、添え字のａ，ｂは、室内機が複数存在するマルチ式冷凍・空調システムであることを示すが、説明では簡略化のために記載を省略する。
【００６５】
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に用いられていた液管およびガス管もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、冷媒にＨＦＣ系冷媒・冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。
【００６６】
既設配管から回収した鉱油を分離する場合には、弁３１、弁３２および弁３４を開き、弁３１で高圧の液冷媒を低圧の二相冷媒まで絞り、流入配管２２を介して液面発生容器６に導く。また、返油回路３５からは既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油が弁３４にて低圧まで絞られて、抽料流入配管２を介して抽出容器１に流入する。抽出容器１では、エステル油が冷媒に抽出され、抽残液である鉱油に富む油が上層となって二相分離し、鉱油に富む層の厚さが厚くなると、鉱油に富む油が抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に流れ貯留される。抽出液である冷媒とエステル油に富む油の混合液は、抽出液流出配管５から流出し、流出配管７から流出した気液二相冷媒と合流した後、冷媒熱交換器２８で液冷媒が蒸発・気化し、エステル油に富む油のみが圧縮機２３の吸入配管へ流入する。
【００６７】
従って、冷媒流量が小さく冷媒回路内で圧力差がつきにくい条件においても、油分離器５３と抽出容器１の圧力差を大きくとることができ、抽出容器１への油の流動をスムーズにできるので、冷凍サイクルの広い運転範囲において、抽出分離することができる。
【００６８】
なお、図１６に示す冷凍サイクル装置の熱源機の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、この圧縮機２３の吐出側に接続された油分離器５３、熱源側熱交換器２５およびアキュムレータ２６を備え、熱源側熱交換器２５と液配管２７との間の配管と流入配管（２２）とを接続した図１４および図１５に記載の抽出分離機構と、油分離器５３から絞り機構３６を介してアキュムレータ２６に返油する返油回路３５と、返油回路３５を分岐し抽料流入配管２とを接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し流出配管７と接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し抽出液流出配管５と接続する配管と、抽残液流出配管４と接続され抽残液を貯留する抽残液貯溜容器を有するものである。
【００６９】
実施の形態６．
図１７は本発明の実施の形態６による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図１７において、２３は圧縮機、５３は油分離器、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。アキュムレータ２６の内部は、仕切板８３により、上部空間２６ａと下部空間２６ｂに分離され、上部空間２６ａと下部空間２６ｂは冷媒戻し管７５により連通される。７３は両端を開放した通気管であり、通気管７３は一端を上部空間２６ａの上部に、他端を上部空間２６ａの底部に位置するように設置される。また、通気管７３と冷媒戻し管７５は、仕切板８３からの鉛直方向の距離が等しい各々の中間の位置で、連通管７４によって連通される。７６は気液分離用のデミスタ、８４は一端を下部空間２６ｂの上部に開口し、他端をアキュムレータ２６の外部に開口するＵ字管であり、Ｕ字の最下端は下部空間２６ｂの底部の位置に来るように設置される。また、Ｕ字管の最下端付近には、返油孔７７が開けられている。２９は抽残液貯留容器であり、上部空間２６ａとは抽残液流出配管４および逆止弁８０を介して連通される。抽残液流出配管４は連通管７４よりもおよそ各配管の半径の和よりも高い位置に接続することが望ましい。また、抽残液貯留容器２９の上部は、背圧管８５および絞り７９を介してＵ字管出口と接続される。
【００７０】
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に用いられていた液管およびガス管、もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、冷媒にＨＦＣ系冷媒・冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器５３でガス冷媒中に含まれるエステル油の噴霧を分離され、熱源側熱交換器２５で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れる。液管３８を流れる液冷媒は、液管３８内に残留する鉱油を、液冷媒と鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。
【００７１】
ここで、アキュムレータ２６内部での鉱油の分離動作について説明する。圧縮機２３内部のエステル油に既設配管中に残留した鉱油が混ざった場合には、油分離器５３で分離されたエステル油と鉱油の混合油が返油配管３５と絞り３６を介してアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、既設配管から回収された鉱油と混合する。さらに、熱源側熱交換器２５で凝縮した液冷媒が絞り７８で低圧まで絞られアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、前記エステル油と鉱油の混合油と混ざり合いエステル油と鉱油の混合油からエステル油が冷媒液に抽出され、アキュムレータ２６に流入する。アキュムレータ２６に流入した冷媒ガス・エステル油の溶けた冷媒液およびわずかにエステル油が溶けた鉱油は気液分離用デミスタ７６によってガス冷媒と液体とに分離され上部空間２６ａに入る。上部空間２６ａ内のガス冷媒は冷媒戻し管７５を介して下部空間２６ｂに流入しＵ字管８４を流れて圧縮機２３に戻る。気液分離用デミスタ７６で分離された液は、上部空間２６の底部に溜まり、わずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。上相のわずかにエステル油の溶けた鉱油は抽残液流出配管４および逆止弁８０を介して抽残液貯留容器２９に溜まる。一方、上部空間２６ａの下相をなすエステル油の溶けた液冷媒は上相の圧力に押されて通気管７３を上昇し、連通管７４および冷媒戻し管７５を介して下部空間２６ｂに流れ、下部空間２６ｂの底部に溜まる。下部空間２６ｂの底部に溜まったエステル油の溶けた液冷媒は、冷媒流量に応じた量だけ返油孔７７からＵ字管８４内部に流入し、冷媒ガスと共に圧縮機２３に流入する。
【００７２】
次に、暖房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、ガス管３７を流れ、ガス管３７中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、負荷側熱交換器３９で放熱し、凝縮・液化して絞り装置４０で絞られ低圧の二相冷媒になる。この低圧の二相冷媒は液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた気液二相冷媒は、室外機５１に入り、熱源側熱交換器２５で蒸発し、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。また、アキュムレータ２６には、冷房と暖房における必要冷媒量の差に相当する量の液冷媒が貯められる。ここで、アキュムレータ２６内部での鉱油の分離動作は冷房時と同様である。
【００７３】
従って、鉱油とエステル油の混合油と冷媒液をアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５中で混合させることにより、効率よく混合するので、冷媒液へのエステル油の抽出を確実に行うことができる。この結果、既設配管から回収した鉱油を確実に分離し、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００７４】
図１８は、本発明の実施の形態６による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。
上記の図１６では、仕切板８３によりアキュムレータ２６を上下２段に分割した例を示したが、図１８に示す例でも同様の効果を得ることができる。つまり、仕切板８３ａおよび仕切板８３ｂによって左右の空間９４ａと９４ｂに分割し、仕切板８３ａには上部の隙間９３ａと下部の隙間９３ｂを設けると共に、仕切板８３ｂの高さを隙間９３ａと隙間９３ｂの間の高さとすると、空間９４ａにはわずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。空間９４ａの底部の液冷媒は隙間９３ｂを通って仕切板８３ａと仕切板８３ｂの間に溜まり、空間９４ａ内の鉱油の量が増加するにしたがって、仕切板８３ａと仕切板８３ｂの間の冷媒液面の高さも上昇し、その高さが仕切板８３ｂの上端まで来ると、空間９４ｂに流れ込むようになるので、鉱油は空間９４ａに溜めることができる。
【００７５】
なお、図１７に示す抽出分離機構の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、抽出容器１内の上部に一端を開口し、他端を抽出容器１底部に開口する通気管７３と、抽出容器１の上部に一端を開口し他端を抽出容器１外に開口する液戻し管７５と、通気管７３と液戻し管７５を連通管７４にて連通し、連通管７４よりも高い位置で抽残液流出配管４を抽出容器１と接続し、抽残液流出配管４と抽残液貯溜容器２９を逆止弁８０を介して接続した抽出分離機構において、混合配管４５にて抽料と抽剤を混合した後に抽出容器１内に導くものである。
【００７６】
また、図１７に示す冷凍サイクル装置の熱源機の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、油分離器５３、熱源側熱交換器２５およびアキュムレータ２６と、油分離器５３から絞り機構３６を介して混合配管４５に返油する返油回路３５とを備え、熱源側熱交換器２５と液配管２７との間の配管を分岐し混合配管４５と接続すると共に、返油回路３５を混合配管４５と接続し、混合配管４５の出口とアキュムレータ２６の入口とを接続し、アキュムレータ２６内部において上下に階層分けされた第１の空間（上部空間）２６ａと第２の空間（下部空間）２６ｂを設け、第１の空間２６ａの上部に一端を開口し他端を第１の空間２６ａの底部に開口する通気管７３と、第１の空間２６ａの上部に一端を開口し他端を第２の空間２６ｂに開口する液戻し管７５と、通気管７３と液戻し管７５を連通管７４にて連通し、連通管７４よりも高い位置で抽残液流出配管４を第1の空間２６ａと接続し、抽残液流出配管４と抽残液貯溜容器２９を逆止弁８０を介して接続したものである。
【００７７】
また、図１８に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、容器１内の空間９４ａと空間９４ｂとを上部孔９３ａと下部孔９３ｂとで接続し、空間９４ａに接続された抽料と抽剤との混合配管４５を備えると共に、空間９４ｂを中間の高さで開放し、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、空間９４ｂから抽出液を外部へ流出させるものである。
【００７８】
実施の形態７．
図１９は本発明の実施の形態７による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図１９において、実施の形態５と同一部分には、同一の記号を付し、説明を省略する。図１９において、７３は通気管であり、上部空間２６ａに上向きに突出して一端を開口し、他端は仕切板８３を貫通し下部空間２６ｂ側に開口する。７５は冷媒液戻し管であり、一端を上部空間２６ａに開口すると共に、他端を下部空間２６ｂに開口する。冷媒液戻し管７５の上部空間２６ａ側の端部には、鉱油と冷媒液の中間の密度のフロート弁８１を設置し、上部空間２６ａ内の冷媒液の量によって上下に運動する。
【００７９】
ここで、図１９に示した冷媒回路において、冷房または暖房運転を行いながら既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油から鉱油を分離する動作について説明する。圧縮機２３内部のエステル油に既設配管中に残留した鉱油が混ざった場合には、油分離器５３で分離されたエステル油と鉱油の混合油が返油配管３５と絞り３６を介してアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、既設配管から回収された鉱油と混合する。さらに、熱源側熱交換器で凝縮した液冷媒が絞り７８で低圧まで絞られアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、前記エステル油と鉱油の混合油と混ざり合い、エステル油と鉱油の混合油からエステル油が冷媒液に抽出され、アキュムレータ２６に流入する。アキュムレータ２６に流入した冷媒ガス・エステル油の溶けた冷媒液および鉱油は気液分離用デミスタ７６によってガス冷媒と液体とに分離され上部空間２６ａに入る。上部空間２６ａ内のガス冷媒は通気管７３を介して下部空間２６ｂに流入し、Ｕ字管８４を流れて圧縮機２３に戻る。気液分離用デミスタ７６で分離された液は、上部空間２６ａの底部に溜まり、わずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。ここで、フロート弁８１の密度は、鉱油より重く、冷媒液よりも軽いので、上相と下相の界面付近に浮遊する。下相をなす冷媒液の量が増加すると、フロート弁８１が冷媒液の高さに応じて上昇し、冷媒液戻し管７５の端部を開き、上部空間２６ａの底部に溜まった冷媒液を下部空間２６ｂに流す。下部空間２６ｂの底部に溜まったエステル油の溶けた液冷媒は、冷媒流量に応じた量だけ返油孔７７からＵ字管８４内部に流入し、冷媒ガスと共に圧縮機２３に流入する。
【００８０】
従って、鉱油と冷媒液の界面をフロート弁８１で制御し、エステル油の溶けた冷媒液を下部空間２６ｂを介して圧縮機へ戻すことにより、上部空間２６ａに鉱油を貯めることが可能となり、簡易な構成で既設配管から回収した鉱油を分離・除去でき、かつ、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００８１】
図２０は、本発明の実施の形態７による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。
図２０の抽出分離機構と冷媒回路は、図１８に示したものに、さらにフロート弁８１により制御される抽出液の液面高さよりも高い位置で抽残液流出配管４を抽出容器１と接続し、抽残液流出配管４と抽残液貯溜容器２９とを逆止弁８０を介して接続したものである。
【００８２】
図２１は、本発明の実施の形態７による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路のさらに他の例を示す。
図１８の例では、仕切板８３によりアキュムレータ２６を上下２段に分割した例を示したが、図２１に示す例でも同様の効果を得ることができる。つまり、仕切板８３によって左右の空間９４ａと９４ｂに分割し、仕切板８３には上部の隙間９３を設ける。空間９４ａの底部と空間９４ｂの底部はフロート式開閉弁９２を介して配管９３で接続される。フロート９１は鉱油の密度より大きく冷媒液の密度よりも軽くすることにより、フロート９１は、空間９４ａ内で鉱油と冷媒液の界面付近に浮遊する。従って、空間９４ａの底部の冷媒液の量が増加すると、フロート９１が上昇すると共に、フロート式開閉弁９２が開き、配管９３を介して冷媒液を空間９４ａから空間９４ｂへ流すことによって、鉱油のみを空間９４ａに溜めることができる。
【００８３】
なお、図１９に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、抽出容器１内の底部に一端を開口し、他端を抽出容器１外に開口する液戻し管７５と、抽出容器１の上部と容器外部とを連通する通気管と、抽料と抽剤を混合した後に抽出容器１内に導く混合配管４５と、抽残液の密度と抽出液の密度の間の密度となるフロート弁８１を液戻し管７５の開閉装置として設け、抽出容器１内の抽出液の液面高さが所定値以上となると、フロート弁８１を開放し抽出液のみを抽出容器１外へ排出するものである。
【００８４】
また、図２１に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、容器１内の空間９４ａと空間９４ｂとを上部孔９３で連通させるとともに、互いの下部をフロート式開閉弁９２を介して接続し、フロート９１によって開閉弁９２を開閉し、抽出液を空間９４ａから空間９４ｂへ移動させるものである。
【００８５】
実施の形態８．
図２２は本発明の実施の形態８による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図２２において、実施例５と同一部分には、同一の記号を付し、説明を省略する。図２２において、７３は通気管であり、上部空間２６ａに上向きに突出して一端を開口し、他端は仕切板８３を貫通し下部空間２６ｂ側に開口する。８７は冷媒液吸引管、９６は電磁弁であり、冷媒液吸引管８７の一端は上部空間２６ａの底部に開口すると共に、他端は電磁弁９６を介してＵ字管８４の出口と接続される。
【００８６】
ここで、図２２の装置で、冷房または暖房運転を行いながら既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油から鉱油を分離する動作について説明する。圧縮機２３内部のエステル油に既設配管中に残留した鉱油が混ざった場合には、油分離器５３で分離されたエステル油と鉱油の混合油が返油配管３５と絞り３６を介してアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）管４５に流入し、既設配管から回収された鉱油と混合する。さらに、熱源側熱交換器２５で凝縮した液冷媒が絞り７８で低圧まで絞られアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、前記エステル油と鉱油の混合油と混ざり合い、エステル油と鉱油の混合油からエステル油が冷媒液に抽出され、アキュムレータ２６に流入する。アキュムレータ２６に流入した冷媒ガス・エステル油の溶けた冷媒液および鉱油は気液分離用デミスタ７６によってガス冷媒と液体とに分離され上部空間２６ａに入る。上部空間２６ａ内のガス冷媒は、通気管７３を介して下部空間２６ｂに流入し、Ｕ字管８４を流れて圧縮機２３に戻る。気液分離用デミスタ７６で分離された液は、上部空間２６ａの底部に溜まり、わずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。下相をなす冷媒液の量が増加した場合には、界面センサ８２が冷媒液と鉱油の界面の上昇を検知し、電磁弁９６を開く。電磁弁９６を開くと、上部空間２６ａの底部に溜まった冷媒液が、冷媒液吸引管８７を流れ電磁弁９６を介してＵ字管出口に流れ込む。また、一時的に、冷媒液の流入量が大きくなり、界面センサ８８に位置まで界面が上昇した場合には、電磁弁８９を開き、配管９０を介して上部空間２６ａの底部の冷媒液を下部空間２６ｂに流す。
【００８７】
従って、鉱油とエステル油の界面を精度よく検知することにより、鉱油の分離精度を高めると共に、アキュムレータへの冷媒液流入量が一時的に増加した場合でも、冷媒液を下部空間２６ｂに適切に貯留することができるので、鉱油を確実に貯留することができる。
【００８８】
なお、ここで、界面センサとしては、静電容量センサや、赤外線等の吸光度を検知するものや、光の屈折率の差を検知するものなどが一般的である。
【００８９】
なお、図２２に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、抽出容器１の上部と容器外部の空間とを連通する通気管７３と、冷媒液吸引管８７と、抽料と抽剤を混合した後に抽出容器１内に導く混合配管４５と、抽残液と抽出液の界面の移動を検出する界面センサー８２と、界面センサー８２の信号によって冷媒吸引管８７から抽出液を吸引する電磁弁９６を設けたものである。
【００９０】
【発明の効果】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項１に記載したように、圧縮機、熱源側熱交換器、アキュムレータ、前記圧縮機の吐出側に接続された油分離器を含む冷凍サイクル装置の熱源機において、抽質と原溶媒とが混合した抽料と抽剤とを二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽残液のみを分離する機構を備えた抽出分離機構と、抽残液貯留容器とを備え、前記油分離器の冷媒出口側の下流と前記抽出分離機構の抽剤流入配管とを絞り手段を介して接続し、前記アキュムレータの下部と前記抽出分離機構の抽料流入配管とを接続すると共に、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出分離機構の抽出液流出配管とを接続し、かつ、前記油分離器の冷媒出口側の下流から前記絞り手段の間の配管と、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出液流出配管の間の配管を熱交換させる冷媒熱交換器を備え、前記抽出分離機構の抽残液流出配管と前記抽残液貯溜容器とを接続したので、抽質と抽残液とを確実に分離することができ、既設配管中から回収した鉱油にエステル油やエーテル油といったＨＦＣ系冷媒対応の冷凍機油が混合した場合でも、鉱油を分離回収することができる。
【００９１】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項２，３に記載したように、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、抽出液流出配管を有する液面発生容器とを、それぞれ鉛直方向の下部および上部で互いに連通させ、抽出液流出配管と抽残液流出配管とを抽出液流出配管により形成する液面よりも抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように配置したので、抽出容器内の液面の位置を簡易に制御し、抽残液を効果的に分離することができる。
【００９２】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項４に記載したように、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、抽出容器内の底面と液面との圧力差を一定にする制御機構とを含み、抽出容器内に抽剤のみがある場合の液面高さより抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように抽残液流出配管を配置したので、抽残液のみを確実に分離することができる。
【００９４】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項５に記載したように、抽出容器において、抽残液流出配管の接続部近傍の水平方向の断面積を接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積よりも小さくしたので、抽残液の量が小量の場合でも、抽残液を確実に分離できる。
【０１０４】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項６に記載したように、抽残液貯留容器には、抽残液貯留容器内の液が外部へ逆流することを防止する機構を設けたので、抽残液貯留容器内に貯留された鉱油が、冷媒回路内に再流出することを防止する。
【０１０５】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項７に記載したように、抽残液貯留容器内部には抽残液もしくは原溶媒を吸着する吸着材を設けたので、抽残液貯留容器内に貯留された鉱油を簡易に確実に捕獲できる。
【０１０６】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項８に記載したように、抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒、抽料としてエステル油もしくはエーテル油のいずれかと鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油のいずれかとの混合油としたので、エステル油の回収効率を高め、圧縮機の潤滑油が枯渇することを防止し、信頼性を高めることができる。
【０１０７】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項９に記載したように、抽出容器内の温度を、冷凍サイクルの低圧の飽和温度以下としたので、より精度よく鉱油を抽出することができる。
【０１０８】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、請求項１０に記載したように、利用側熱交換器を含む利用側機と、請求項１１〜２０のいずれかに記載の熱源機とを接続配管により接続して冷媒回路を構成したので、抽料から抽質の分離を行える冷凍サイクル装置が得られる。
【０１０９】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、請求項１１に記載したように、接続配管として、既設の冷凍サイクル装置の接続配管を利用したので、効率的に更新した冷凍サイクル装置が得られる。
【０１１０】
本発明に係る冷凍サイクル装置の更新方法によれば、請求項１２に記載したように、既設の冷凍サイクル装置の熱源機を請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機に置換するとともに冷媒を置換するので、既設の冷凍サイクル装置の接続配管等を利用して更新を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構の概略構成図である。
【図３】 抽出容器と液面発生容器中の液面レベルを示す模式図である。
【図４】 抽出容器内の鉱油の比率の変化に対する抽出容器と液面発生容器の液面レベルの差の変化を示す図である。
【図５】 三角座標を用いた液相３成分系の相状態を示す図である。
【図６】 液相３成分系の平衡曲線を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構の他の概略構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構の他の例における三角座標を用いた液相３成分系の相状態を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルのその他の例を示す冷媒回路図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１２】 本発明の実施の形態４の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１３】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１５】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構の他の概略構成図である。
【図１６】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図の他の例を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態６の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルのその他の例を示す冷媒回路図である。
【図１８】 本発明の実施の形態６の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図１９】 本発明の実施の形態７の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルのその他の例を示す冷媒回路図である。
【図２０】 本発明の実施の形態７の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２１】 本発明の実施の形態７の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２２】 本発明の実施の形態８の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２３】 従来例の抽出分離機構の概略構成図である。
【図２４】 他の従来例の抽出分離機構の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 抽出容器、 ２ 抽料流入配管、 ３ 抽剤流入配管、 ４ 抽残液流出配管、 ５ 抽出液流出配管、 ６ 液面発生容器、 ７ 流出配管、 ８ 上部連絡管、 ９ 下部連絡管、 １０ シェル、 １１，１２，１３ 仕切板、 １４，１５，１６，１７ 孔、 ２０ 外円筒形容器、 ２１ 内円筒形容器、２２ 流入配管、 ２３ 圧縮機、 ２４ 四方弁、 ２５ 熱源側熱交換器、 ２６ アキュムレータ、 ２６ａ 上部空間、 ２６ｂ 下部空間、 ２７液ライン配管、 ２８ 冷媒熱交換器、 ２９ 抽残液貯留容器、 ３０ 配管、 ３０ａ 吸入配管、 ３１，３２ 弁、 ３３ 配管、 ３４ 弁、 返油回路、 ３６ 絞り装置、 ３７ ガス管、 ３８ 液管、 ３９ 負荷側熱交換器、 ４０ 絞り装置、 ４１，４２，４３，４４ 空間、 ４５ 混合配管（吸入配管）、 ５１ 室外機、 ５２ 室内機、 ５３ 油分離器、 ５４返油穴、 ５５ 異物捕獲手段、 ５６，５７ 操作弁、 ５８ 絞り装置、６１ 機械部、 ６２ 副軸受、 ６３ 給油装置、 ６４ 給油管、 ６５フロート、 ６６ 抽出口、 ６７ 抽出配管、 ６８ ＨＦＣを主成分とする液状冷媒、 ６９ バネ、 ７０ 密閉ケーシング、 ７１ 非相溶性潤滑油、 ７２ 冷媒回路、 ７３ 通気管、 ７４ 連通管、 ７５ 冷媒液戻し管、 ７６ 気液分離用デミスタ、 ７７ 返油孔、 ７８ 絞り、 ７９ 絞り、 ８０ 逆止弁、 ８１ フロート弁、 ８２ 界面センサ、 ８３ 仕切板、 ８４ Ｕ字管、 ８５ 背圧管、 ８６ 配管、 ８７ 冷媒液吸引管、 ８８ 界面センサ、 ８９ 電磁弁、 ９０ 配管、 ９１ フロート、 ９２フロート式開閉弁、 ９３ 配管、 ９４ 空間、 ９６ 電磁弁。
【産業上の技術分野】
この発明は冷凍サイクル装置あるいは空調・冷凍装置の冷媒の置換に関する。さらに詳しくは、冷凍サイクル装置の冷媒を置換する際に既存の冷凍機油を抽出分離する抽出分離機構とそれを用いた冷凍サイクル装置に関する。
具体例としては、主に、HFC系冷媒を用いた冷凍・空調機を新設する場合において、HCFC系冷媒もしくはCFC系冷媒を用いた冷凍空調機に用いられていた既設の延長配管を流用する場合、既設配管中に残留するHCFC系もしくはCFC系冷媒用の冷凍機油を洗浄・回収する抽出分離機構および抽出分離機構を有する冷凍・空調機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２３は、特開2000−9368号公報に記載の既設配管を用いた冷凍・空調機であって、既設配管中に残留する鉱油を洗浄・回収する冷凍サイクル装置の従来例である。図２３に示す冷凍サイクルにおいて、冷房運転を行う場合は、圧縮機２３で圧縮された高温高圧のガス冷媒はＨＦＣ用冷凍機油と共に圧縮機２３を吐出され、油分離器５３に入る。ここで、ＨＦＣ用の冷凍機油は完全に分離され、ガス冷媒のみが、四方弁２４を経て、熱源側熱交換器２５へ流入し、凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は第一の操作弁５７を経て第一の接続配管Ｃを流れる。ＨＦＣの液冷媒が第一の接続配管Ｃを流れるときに、第一の接続配管Ｃに残留している鉱油等を少しずつ洗浄してＨＦＣの液冷媒と共に流れ、絞り装置４０へ流入し、ここで、低圧まで減圧されて低温の二相状態となり、負荷側熱交換器３９で蒸発・ガス化する。蒸発・ガス化した冷媒は、第二の接続配管Ｄに流入する。第二の接続配管Ｄに流入している鉱油は、ガス冷媒との速度差から生じる鉱油と冷媒ガス界面のせん断力を推進力とし、配管内面を引きずられるように流れる。接続配管Ｄを流れた鉱油を含むガス冷媒は、四方弁２４を介して異物捕獲手段５５へ流入する。ここで、鉱油はガス冷媒から分離され、ガス冷媒のみがアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。
【０００３】
また、図２４は特開平09‐324756号公報に記載の密閉型圧縮機で、液面を制御して冷凍機油と液冷媒を分離する機構の従来例である。密閉ケーシング７０の底面と同じ高さに抽出口６６を設け、密閉ケーシング７０の上部と底面と密閉ケーシング７０の底面と同じ高さに設けた抽出口６６とを抽出配管６７で結び、その抽出配管６７の中にＨＦＣを主成分とする液状の冷媒６８の液面と連動して動く比重を有するフロート６５を設けることで、密閉ケーシング７０内の底面から、二相分離した液冷媒を抽出し、非溶解性潤滑油７１を給油管６４より吸入するようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開2000−9368号公報記載の冷凍サイクル装置では、室外機の中で新規の冷凍機油として用いられるエステル油もしくはエーテル油を完全に回収する必要があり、高性能な油分離器が必要となり、構造が複雑になったり、製造にコストがかかるという課題があった。
【０００５】
さらに、圧縮機に液冷媒が寝込んだ状態で圧縮機を起動すると、フォーミングによって圧縮機内の冷凍機油が一時的に多量に流出するため、高性能な油分離器でも全ての冷凍機油を捕らえきれない可能性がある。この場合、一旦、室外機から新規の油が流出してしまうと、既設配管中から回収した鉱油とエステル油もしくはエーテル油が混ざり、エステル油もしくはエーテル油のみを分離し圧縮機へ返油することが不可能になるので、圧縮機の油が枯渇し、信頼性を失う可能性があった。
【０００６】
また、特開平09‐324756号公報に示されるような抽出機構では、新規の冷凍機油として用いられるエステル油もしくはエーテル油と既設配管中に残留した冷凍機油である鉱油とが混合した混合油が二相分離し冷媒液の上に浮く場合には、既設配管中に残留していた冷凍機油のみを分離・回収することができず、新規のエステル油もしくはエーテル油が劣化した鉱油の影響で劣化し、信頼性を失うという課題があった。
【０００７】
この発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、第一の冷媒、例えばHCFC系もしくはCFC系冷媒が用いられていた既設配管を流用する冷凍サイクル装置あるいは冷凍・空調装置において、第二の冷媒、例えばＨＦＣ系冷媒の冷凍機油である新規のエステル油やエーテル油等と既設配管中に残留していたＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系冷凍サイクルの冷凍機油である鉱油とが混合した場合でも、冷凍・空調機が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ー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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項１に記載のように、圧縮機、熱源側熱交換器、アキュムレータ、前記圧縮機の吐出側に接続された油分離器を含む冷凍サイクル装置の熱源機において、抽質と原溶媒とが混合した抽料と抽剤とを二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽残液のみを分離する機構を備えた抽出分離機構と、抽残液貯留容器とを備え、前記油分離器の冷媒出口側の下流と前記抽出分離機構の抽剤流入配管とを絞り手段を介して接続し、前記アキュムレータの下部と前記抽出分離機構の抽料流入配管とを接続すると共に、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出分離機構の抽出液流出配管とを接続し、かつ、前記油分離器の冷媒出口側の下流から前記絞り手段の間の配管と、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出液流出配管の間の配管を熱交換させる冷媒熱交換器を備え、前記抽出分離機構の抽残液流出配管と前記抽残液貯溜容器とを接続したものである。
【０００９】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項２に記載のように、請求項１に記載のものにおいて、前記抽出分離機構が鉛直方向に長さを有し、前記抽残液流出配管が、前記抽剤流入配管および前記抽料流入配管より高い位置に配置され、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、鉛直方向に長さを有し前記抽出液流出配管を有する液面発生容器とを、それぞれ鉛直方向の下部および上部で互いに連通させ、前記抽出液流出配管と前記抽残液流出配管とを前記抽出液流出配管により形成する液面よりも前記抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように配置したものである。
【００１０】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機が備える前記抽出分離機構は、請求項３に記載のように、請求項２に記載のものにおいて、前記抽料流入配管を前記抽剤流入配管よりも低い位置に配置したものである。
【００１１】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項４に記載のように、請求項１に記載のものにおいて、前記抽出分離機構が、鉛直方向に長さを有し、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、前記抽出容器内の底面と液面との圧力差を一定にする制御機構とを含み、前記抽残液流出配管が、前記抽剤流入配管および前記抽料流入配管より高い位置に配置され、前記抽出液流出配管が、前記抽料流入配管より低い位置に配置され、前記抽出容器内に抽剤のみがある場合の液面高さより前記抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように前記抽残液流出配管を配置したものである。
【００１３】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項５に記載のように、請求項２〜４のいずれかに記載の前記抽出容器において、前記抽残液流出配管の接続部近傍の水平方向の断面積を前記接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積よりも小さくしたものである。
【００２４】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項６に記載のように、請求項１〜５のいずれかに記載のものにおいて、前記抽残液貯溜容器には、抽残液貯溜容器内の液が外部へ逆流することを防止する機構を設けたものである。
【００２５】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項７に記載のように、請求項１〜６のいずれかに記載のものにおいて、前記抽残液貯溜容器内部には抽残液もしくは原溶媒を吸着する吸着材を設けたものである。
【００２６】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれかに記載のものにおいて、前記抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒、前記抽料としてエステル油もしくはエーテル油のいずれかと鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油のいずれかとの混合油としたものである。
【００２７】
本願発明による冷凍サイクル装置の熱源機は、請求項９に記載のように、請求項１〜８のいずれかに記載のものにおいて、前記抽出容器内の温度は、冷凍サイクルの低圧の飽和温度とするものである。
【００２８】
本願発明による冷凍サイクル装置は、請求項１０に記載のように、利用側熱交換器を含む利用側機と、請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機とを接続配管により接続して冷媒回路を構成したものである。
【００２９】
本願発明による冷凍サイクル装置は、請求項１１に記載のように、請求項１０に記載のものにおいて、前記接続配管として、既設の冷凍サイクル装置の接続配管を利用したものである。
【００３０】
本願発明による冷凍サイクル装置の更新方法は、請求項１２に記載のように、既設の冷凍サイクル装置の熱源機を請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機に置換するとともに冷媒を置換するものである。
【００３１】
【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。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す抽出分離機構を搭載した冷凍サイクル装置あるいは冷凍・空調装置の冷媒回路を示す。図１において、２３は圧縮機、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。１は抽出容器であり、抽料流入配管２を介してアキュムレータ２６の下部と接続され、流入配管２２および弁３１を介して熱源側熱交換器２５の下流で熱源側熱交換器２５と液管３８との間に接続される。さらに、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に接続され、抽残液貯溜容器２９の上部と吸入配管３０ａとは冷媒配管で接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続される。流出配管７は一端を液面発生容器６に接続され、他端は冷媒熱交換器２８および弁３２を介して配管３０により圧縮機２３の吸入配管３０ａに接続され、これらにより熱源機あるいは室外機５１を形成する。また、３９は負荷側熱交換器あるいは利用側熱交換器、４０は絞り装置であり、これらにより利用側機５２あるいは室内機５２を形成する。室外機５１と室内機５２は、液管３８（第一の接続配管）およびガス管３７（第二の接続配管）によって連結される。なお、図面の添え字のａ，ｂは、室内機が複数存在するマルチ式冷凍・空調システムであることを示すが、説明においては簡略化のため添字ａ，ｂを省略する。
【００３２】
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ー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、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ー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。
【００３３】
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に用いられていた液管およびガス管、もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、ＨＦＣ系冷媒を用い、冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器２５で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れる。液管３８を流れる液冷媒は、液管３８内に残留する鉱油を、液冷媒と鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管３７中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。
【００３４】
既設配管から回収した鉱油を分離する場合には、弁３１、弁３２および弁３４を開き、弁３１で高圧の液冷媒を低圧の二相冷媒まで絞り、流入配管２２を介して抽出容器１に導く。また、アキュムレータ２６からは既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油が抽料流入配管２を介して抽出容器１に流入する。抽出容器１では、鉱油とエステル油の混合油中のエステル油が冷媒に抽出され、抽残液である鉱油に富む油が上層となって二相分離し、鉱油に富む油の量が多くなると、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に貯留される。下層となる冷媒とエステル油に富む油の混合液は、液面発生容器６内を通り流出配管７から流出し、冷媒熱交換器２８で液冷媒が蒸発・気化し、エステル油に富む油のみが圧縮機２３の吸入配管３０ａへ流入する。
【００３５】
次に、暖房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、ガス管３７を流れ、ガス管３７中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、負荷側熱交換器３９で放熱し、凝縮・液化して絞り装置４０で絞られ低圧の二相冷媒になる。この低圧の二相冷媒は液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた気液二相冷媒は、室外機５１に入り、熱源側熱交換器２５で蒸発し、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。また、アキュムレータ２６には、冷房と暖房における必要冷媒量の差に相当する量の液冷媒が貯められる。
【００３６】
既設配管から回収した鉱油を分離する場合には、弁３１は閉じ、弁３２、弁３４を開く。アキュムレータ２６内では、余剰の液冷媒が溜まっているので、既設配管から回収した鉱油は液面付近に浮遊しているかもしくは液冷媒に溶けているかの２通りである。このとき、アキュムレータ２６内の液面付近に浮遊している鉱油に富む油は暖房運転中は圧縮機２３へ戻ることはないので、冷媒に溶解している鉱油の回収のみを考える。アキュムレータ２６からは既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油が冷媒に溶解して抽料流入配管２を介して抽出容器１に流入する。抽出容器１では、熱源（図示せず）によって抽出容器１内を過熱し、冷媒を所定量まで蒸発させる。ここで、熱源は抽料流入配管２上に配置してもよい。この時、液冷媒の減少に伴い液冷媒への溶解度以上となった量の鉱油に富む油が析出し、抽出容器１内の液面付近に相をなす。
ここで、抽残液貯留容器２９は冷媒配管により圧縮機の吸入配管３０ａと接続されているため、抽残液貯留容器２９内の圧力を抽出容器１内の圧力よりも低くすることができる。従って、抽出容器１の液面付近に相をなす鉱油に富む油は、抽出容器１と抽残液貯留容器２９の圧力差に従って抽残液流出配管４を介して抽出容器１から抽残液貯留容器２９に流れ込み、抽残液貯留容器２９に貯留される。
冷媒とエステル油に富む油の混合液は、液面発生容器６内を通り流出配管７から流出し、冷媒熱交換器２８で液冷媒が、若干、蒸発・気化し圧縮機２３の吸入配管へ流入する。
【００３７】
つぎに、抽出分離機構の構造および抽出分離の原理について説明する。図２は抽出分離機構の概略構成図である。図２において、１は抽出容器であり、抽出容器１には、抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽残液流出配管４が接続される。また、これらの配管を接続する位置は、密度の小さい抽料と密度の大きい抽剤を混合する観点から、鉛直方向の上から抽残液流出配管４、抽剤流入配管３、抽料流入配管２の順で抽出容器１に接続し、浮力により抽出容器１内を上昇する抽料と抽出容器１内を下降する抽剤とが適度に混ざり合うようにすることが望ましい。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６とは、上部連結管８および下部連結管９とにより接続される。液面発生容器６には流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置に接続される。このとき、流出配管７と抽残液流出配管４の鉛直方向の高さの差は、抽出容器１内において、液面上部に相をなす抽残液の厚さによって決定する。
なお、図２の抽出分離機構を図１の冷媒回路に適用する場合、図１の流入配管２２と図２の抽剤流入配管３とは同じものとなる。
【００３８】
係る構成の抽出分離機構における抽質分離動作について説明する。抽剤流入配管３から冷媒液を流入させると、抽出容器１内の液面は、パスカルの原理から流出配管７の位置とほぼ同位置にくる。流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置とすることにより、抽残液が発生しない場合には、抽出容器１内に形成される液面高さが抽残液流出配管４より低くなるので、抽残液流出配管４から液冷媒が流出するのを防ぐことができる。次に、抽料流入配管２から、エステル油と鉱油の混合油を流入させると、抽出容器１内において、鉱油とエステル油の混合油からエステル油が冷媒に抽出され、密度差から抽残液である鉱油に富む油が二相分離して上面に浮く。この時の現象を図３の模式図を使って説明する。いま、抽出容器１内には、液冷媒がＨ３の高さまで、鉱油がＨ２の高さまで入っており、液面発生容器６にはＨ１まで冷媒液が入っているものとする。鉱油は冷媒液よりも密度が小さいので、図４に示すように、Ｈ２の高さが高くなるほど、抽出容器１と液面発生容器６との液面高さの差ΔＨが大きくなる。そこで、流出配管７を抽残液流出配管４よりΔＨの範囲内においてやや低くすることによって、抽出容器１内で分離し、抽出容器１の液面上部に相をなす鉱油に富む油を抽残液流出配管４から排出することができる。また、抽出容器１に鉱油が無い場合には、流出配管７と抽残液流出配管４の液面高さが同一となり、流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置にあることから、抽残液流出配管４から液冷媒が流出することはない。
【００３９】
さらに、エステル油と鉱油の混合油と冷媒を抽出容器１へ流入させる比率とその流入量に関しては次のように決定する。図５に相分離特性曲線、図６に平衡曲線を示す。図５と図６とは水平に並べると相互の関係が理解しやすいが、出願書式の制約から出願時には水平に配列することができないので、上下に配列して示す。図５と図６を水平に配置して両図の横軸が同一延長線上にあるようにすると、図５の線分Ｅ−Ｊと図６のＪの線分とは同一延長線上でつながるものである。
図５において、Ａは鉱油１００％、Ｂは冷媒１００％のポイント、Ｆは抽料の組成、Ｓは抽剤の組成であり、ΣはＦの組成の抽料とＳの組成の抽剤をある比率で混ぜ合わせた場合で、かつ、二相分離しないと仮定した場合の組成である。Σが二相分離する領域内にある場合には、上部組成Ｒと下部組成Ｅに分離する。このときのＥ点は、図６に示す平衡曲線から決定できる。上部の相におけるエステル油と鉱油の比率ＰＲは、Ｂ点とＲ点を結んだ延長線と線分ＡＣとの交点として求めることができ、鉱油の比率が最も大きくなるように抽料と抽剤の混合比を決定する。ここで、エステル油と鉱油の混合油と冷媒を抽出容器１へ流入させるときの流入量は、抽出速度により予め決定し、抽出容器１への冷媒とエステル油と鉱油の混合油の流入量の制御は配管の流路抵抗等によって行う。
抽出容器１内の温度に関しては、できるだけ低く設定することで、抽料が小量の場合でも二相分離するので、小量の鉱油まで分離することができる。特に、この抽出分離機構を図１に示すような冷凍サイクルと組合せて使用する場合には、抽出容器１が低圧となるようにすることで、二相分離して鉱油に富む油が析出しやすくなるので、鉱油の分離精度を高める効果がある。また、試験的に鉱油の分離精度を確かめることで、抽出容器１内の圧力を、適宜、高圧と低圧の間の中間圧としてもかまわない。一般には、抽出容器１内の温度は、冷凍サイクルの低圧の飽和温度とするのがよい。
【００４０】
したがって、ＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系の冷媒を用いて運転した冷凍・空調装置に用いられ、ＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系冷凍サイクルの冷凍機油である鉱油が残留した既設配管を使用し、室外機もしくは室外機および室内機を新設し、冷媒にＨＦＣ系の冷媒を用いた冷凍空調装置において、通常運転を行いながら必要に応じて既設配管または既設配管および室内機に残留していた鉱油を回収し、劣化した鉱油とエステル油の混合により、エステル油が劣化するのを防止することができる。なお、抽剤をＲ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２等のＨＦＣ系冷媒とした場合、抽質としてはエステル油の変わりにエーテル油等の冷媒に相溶な油であればなんでも同様の効果を奏する。また、ＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系で用いられる既設配管中に残留した油としては、鉱油の変わりにＣＦＣ系もしくはＨＣＦＣ系の冷媒に溶解する油で密度が液冷媒よりも小さければどんな冷凍機油でもよく、例えばＨＡＢ油等でも同様の効果がある。
【００４１】
また、抽残液貯留容器２９には、逆流防止の弁を配置することにより、一旦、抽残液貯留容器２９に回収した鉱油が冷媒の寝込み等により逆流し、冷媒回路内へ再流出することを防止することができる。さらに、抽残液貯留容器２９内に鉱油を吸着する吸着剤を内蔵することにより、一旦、抽残液貯留容器２９に回収した鉱油が冷媒回路内へ再流出することを、簡易な構成で安価に防止することができる。
【００４２】
また、鉱油をより精度よく分離するための抽出分離機構を図７に示す。図７において、添え字のａ、ｂは抽出分離機構が２系統存在することを示し、抽残液流出配管４ａと抽料流入配管２ｂを接続した構成としている。ただし、以下の説明では添え字のａ、ｂを省略する場合がある。図７において、１は抽出容器であり、抽出容器１には、抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽残液流出配管４が接続される。また、これらの配管を接続する位置は、密度の小さい抽料と密度の大きい抽剤を混合する観点から、鉛直方向の上から抽残液流出配管４、抽剤流入配管３、抽料流入配管２の順で抽出容器１に接続し、浮力により抽出容器１内を上昇する抽料と抽出容器１内を下降する抽剤とが適度に混ざり合うようにすることが望ましい。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６とは、上部連結管８および下部連結管９とにより接続される。液面発生容器６には流出配管７が抽残液流出配管４よりやや低い位置に接続される。このとき、流出配管７と抽残液流出配管４の鉛直方向の高さの差は、抽出容器１内において、液面上部に相をなす抽残液の厚さによって決定する。
【００４３】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。抽剤流入配管３ａと３ｂから、各々、抽出容器１ａ，１ｂに液冷媒を流入させると、抽出容器１ａと液面発生容器６ａおよび抽出容器１ｂと液面発生容器６ｂの液面は、各々、同じ高さで上昇する。液面発生容器６ａ，６ｂ内の液面が、各々、流出配管７ａ，７ｂの位置までくると、液冷媒は、各々、流出配管７ａ，７ｂから流出するので、抽出容器１ａ，１ｂの液面は、各々、流出配管７ａ，７ｂの位置で一定となる。抽残液流出配管４ａ，４ｂは、各々、流出配管７ａ，７ｂよりも高い位置にあるので、液冷媒が抽残液流出配管４ａ，４ｂから流出することはない。ここで、抽料流入配管２ａから、エステル油と鉱油の混合油を抽出容器１ａに流入させると、エステル油が液冷媒に抽出され、鉱油に富む油が二相分離し、その量が増加すると、抽残液流出配管４ａから流出し、抽料流入配管２ｂを介して、抽出容器１ｂに流入する。抽出容器１ｂに流入した鉱油に富む油は、抽出容器１ｂ内の液冷媒と接触して再びエステル油が抽出され、さらに鉱油に富んだ油が抽出容器１ｂ内で二相分離し、やがて、抽残液流出配管４ｂから流出する。
【００４４】
図８を用いて、図７における抽出分離機構の鉱油分離動作を説明する。図８において、Ｃは鉱油１００％、Ｂは冷媒１００％のポイント、Ｆは抽料の組成、Ｓは抽剤の組成であり、Σ１はＦの組成の抽料とＳの組成の抽剤をある比率で混ぜ合わせた場合で、かつ、二相分離しないと仮定した場合の組成である。Σ１は上部組成Ｒ１と下部組成Ｅ１に分離する。組成Ｒ１の上部の相を抽残液として分離し、再度、抽剤Ｓを混ぜると、上部組成Ｒ２と下部組成Ｅ２に分離する。組成Ｒ２における鉱油の比率は組成Ｒ１よりも小さくなるので、鉱油を分離する抽出分離機構としては精度を上げることができる。なお、同様に３つ以上の抽出分離機構をつなぎあわせると、より高い鉱油分離性能が得られる。
【００４５】
図９は、本発明の実施の形態１による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。
図９において、５３は圧縮機２３の吐出側と四方弁２４との間に挿入された油分離器であり、分離された油を絞り装置３６を介して返油管３５によりアキュムレータ２６に返油する。７２は配管（冷媒回路）であり、油分離器５３の出口側から弁３１、冷媒熱交換器２８、絞り装置５８を介して冷媒流入管２２に接続されている。その他は図１と同様であるから説明を省略する。
この冷媒回路において、流入配管２２に流入させる液冷媒は、図９に示すように、流出配管７から流出する低温の二相冷媒と冷媒回路７２を流れる高温・高圧のガス冷媒を、冷媒熱交換器２８で熱交換させ、冷媒回路７２を流れる冷媒を凝縮・液化し、その液化した冷媒を絞り装置５８で絞った後、流入配管２２を介して抽出容器１内へ導いている。このような構成によっても同様の効果を奏する。
【００４６】
なお、以上説明したこの発明の概念は次のようにも要約できる。この発明の抽出分離機構は、抽質と原溶媒とが混合した抽料と、抽剤とを、二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に、抽残液の密度と抽出液の密度との相違を利用して、抽残液のみを分離するものである。
ここで、具体例としては、抽料は、原溶媒としての鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油に、抽質としてのエステル油もしくはエーテル油が混合したものが該当する。また、抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒が該当する。抽残液としては、抽質であるエステル油もしくはエーテル油が抽出された後の、原溶媒である鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油に富む油が該当する。
【００４７】
また、図２に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、液面発生容器６と抽出容器１とを上部連結管８と下部連結管９とで接続し、抽出容器１に接続された抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽残液流出配管４とを備えると共に、液面発生容器６に流出配管（７）を接続し、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、溶液面発生容器６内に発生した液面位置より抽出容器１と接続される抽残液流出配管４の接続口の下部の方を高く位置させたものである。
【００４８】
また、図１に示す冷凍サイクル装置の熱源機は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、熱源側熱交換器２５およびアキュムレータ２６を備え、熱源側熱交換器２５と液配管３８との間の配管と流入配管２２（図２の抽出分離機構の抽剤流入配管３に対応）とを接続する配管と、アキュムレータ２６の下部と抽料流入配管２とを接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し流出配管７と接続する配管と、抽残液流出配管４と接続され抽残液を貯留する抽残液貯溜容器２９を有するものである。
【００４９】
また、図９に示す冷凍サイクル装置の熱源機は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、熱源側熱交換器２５、アキュムレータ２６および圧縮機２３の吐出側に接続された油分離器５３を備え、油分離器５３の下流と流入配管２２（図２の抽出分離機構の抽剤流入配管３に対応）とを接続する配管７２と、アキュムレータ２６の下部と抽料流入配管２とを接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し流出配管７と接続する配管と、抽残液流出配管４と接続され抽残液を貯留する抽残液貯溜容器２９とを有するものである。
【００５０】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２による抽出分離機構の構成の概要図である。図１０中、１０はシェル、１１、１２、１３は仕切板、１４は仕切板１１に開けられた孔、１５は仕切板１３に開けられた孔で、孔１４を孔１５よりもやや低い位置とする。１６、１７は仕切板１２の上部と下部に開けられた孔である。２は抽料流入配管であり、抽料流入配管２はシェル１０内の仕切板１２と仕切板１３で仕切られた空間４３内に一端を開口して接続される。３は抽剤流入配管であり、抽剤流入配管３はシェル１０内の仕切板１２と仕切板１３で仕切られた空間４３内に一端を開口して接続される。さらに、５は抽出液流出配管であり、抽出液流出配管５はシェル１０内の仕切板１２と仕切板１３で仕切られた空間４３内の底部付近などの下部に一端を開口して接続される。なお、抽出液流出配管５は、シェル１０内の仕切板１１と仕切板１２で仕切られた空間４２の下部に一端を開口して接続してもよい。
【００５１】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。抽剤流入配管３から冷媒液を流入させると、空間４２と空間４３の液面は共に孔１４に位置まで上昇する。液面が孔１４以上になると孔１４から液冷媒が空間４１側に流出し、空間４２および空間４３の液面が孔１４の位置に保たれる。ここで、抽料流入配管２からエステル油と鉱油の混合油を流入させると、空間４３において、エステル油が冷媒液に抽出されるとともに、鉱油が分離し、鉱油と冷媒液の密度差から空間４３の液面上部に鉱油に富む液相を形成する。この鉱油に富む油の相が厚くなると、空間４２の液面高さよりも空間４３の液面高さの方が高くなり、孔１５から空間４４に鉱油が流れ込むようになる。また、空間４３に流れ込む鉱油の量が減少すると、空間４３に形成される鉱油の相の厚さが減少し、液面高さも孔１５の位置に達しなくなり、空間４４には液冷媒が流れ込むことはない。
したがって、エステル油と鉱油の混合油から、抽出分離した鉱油を貯留する容器を抽出分離機構と一体化することにより安価に製造することができる。
【００５２】
なお、図１０の抽出分離機構を図１の冷媒回路に適用するときは、図１０の抽出液流出配管５は、図１の流出配管７の位置に接続する。また、図１０では抽残液は内部に貯留するので、図１の抽残液流出配管４に相当するものは外部には出ていない。したがって接続する必要はない。
【００５３】
なお、図１０に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、シェル１０内の空間４２（液面発生容器に相当）と空間４３（抽出容器に相当）とを上部孔１６（上部連結管に相当）と下部孔１７（下部連結管に相当）とで接続し、空間４３に接続された抽料流入配管２と抽剤流入配管３と、孔１５（抽残液流出配管に相当）とを備えると共に、空間４２に孔１４（流出配管に相当）を設け、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、空間４２に発生した液面位置より空間４３の孔１５の方を高く位置させたものである。
【００５４】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３による抽出分離機構の構成の概要図である。図１１中、２０は外円筒形容器、２１は内円筒形容器であり、外円筒形容器２０は内円筒形容器２１を内封する。外円筒形容器２０と内円筒形容器２１の間には空間４３、内円筒形容器２１の内部には空間４２が形成される。また、内円筒形容器２１の上部と下部には孔１６と孔１７が開けられている。空間４３には、抽料流入配管２、抽剤流入配管３および抽残液流出配管４が接続されている。空間４２には、流出配管７が挿入され、空間４２内部における流出配管７の端部は、抽残液流出配管４よりやや低い位置とする。
【００５５】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。抽剤流入配管３から冷媒液が空間４３に入ると、孔１７を通って空間４２にも冷媒液が流れ、空間４２と空間４３の液面の高さは同一となって上昇する。空間４２において液面高さが流出配管７の端部以上に上昇すると、液冷媒は流出配管７に流れ込み、液面の高さは流出配管７の端部の位置に保たれる。この時、空間４３においても、同位置に液面が保たれ、抽残液流出配管７から液冷媒が流出することはない。次に、抽料流入配管２からエステル油と鉱油の混合油を流入させると、エステル油が冷媒液に抽出され、鉱油が分離し、鉱油と冷媒液の密度差から空間４３の液面上部に鉱油に富む液相を形成する。この鉱油の相が厚くなると、空間４２の液面高さよりも空間４３の液面高さの方が高くなり、抽残液流出配管４から鉱油に富む油が流出する。
したがって、抽出分離機構を二重円筒構造とすることにより、安価でコンパクトに製造することができる。
なお、図１１の抽出分離機構は図１などの冷媒回路にそのまま適用できる。
【００５６】
なお、図１１に示す抽出分離機構の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、内円筒形容器２１内の空間４２（液面発生容器に相当）と、内円筒形容器２１と外円筒形容器２０とで形成する空間４３（抽出容器に相当）とを上部孔１６（上部連結管に相当）と下部孔１７（下部連結管に相当）とで接続し、空間４３に接続された抽料流入配管２と抽剤流入配管３と抽残液流出配管４とを備えると共に、空間４２に流出配管７を設け、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、空間４２に発生した液面位置より空間４３の抽残液流出配管４の方を高く位置させたものである。
【００５７】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４による抽出分離機構の構成の概要図である。
図１２において、１は抽出容器であり、抽出容器１には、上部から抽残液流出配管、抽剤流入配管３、抽料流入配管２および抽出液流出配管７が順次接続される。また、抽出液流出配管７には電磁弁９６が配設される。さらに、抽出容器１の上部のガス中には第1の圧力センサー９８、抽出液の底部の液中には第２の圧力センサー９９が設置され、第１の圧力センサー９８と第２の圧力センサー９９の検知値から、制御器９７を介して電磁弁９６が開閉される。
動作について説明する。抽出容器１には、抽剤流入配管３から抽剤が流入し、抽料流入配管２からは抽料が流入し、抽出容器１内で抽剤と抽料が混合し、抽残液と抽出液に分離する。ここで、電磁弁９６の開閉動作により、第１の圧力センサー９８と第２の圧力センサー９９の検知の差が一定になるように制御することで、密度の軽い抽残液の量が多くなる程、抽出容器１内の抽残液とガス部の界面の高さは抽出液のみがある場合の液面高さよりも高くすることができる。したがって、抽残液流出配管４を抽出液のみがある場合の液面高さよりも高い位置で抽出容器１と接続することで、抽残液のみを抽残液流出配管４から流出させることが可能となる。
なお、図１２の抽出分離機構を図１または図９の冷媒回路に適用するときは、図１０の抽出液流出配管５は、図１または図９の流出配管７に接続する。
【００５８】
また、図１２に示した抽出分離機構の構成は次のようにも要約できる。すなわち、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽出容器１と、抽出容器１に接続された抽料流入配管２、抽剤流入配管３、抽出液流出配管５、抽残液流出配管４とを備え、抽出容器１内の抽残液の液面と抽出容器１の底面との圧力差を一定とする制御機構と、圧力差が一定で抽出容器１内に抽剤のみがある場合の液面高さより抽残液流出配管４の接続口の下部の方を高く位置させたものである。
【００５９】
実施の形態５．
図１３は本発明の実施の形態５による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図１３において、２３は圧縮機、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。１は抽出容器であり、抽出容器１は、抽料流入配管２および弁５９を介してアキュムレータ２６と接続されると共に、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続される。流出配管７は一端を液面発生容器６に接続され、他端は冷媒熱交換器２８および弁３２を介して圧縮機２３の吸入配管３０ａに接続される。さらに、流入配管２２は弁３１を介して熱源側熱交換器２５と液管３８との間に接続される。抽出液流出配管５は流出配管７と冷媒熱交換器２８との間の配管と接続される。以上の構成により室外機５１を形成する。また、３９は負荷側熱交換器、４０は絞り装置であり、これらにより室内機５２を形成する。室外機５１と室内機５２は、液管３８およびガス管３７によって連結される。なお、図１３において、添え字のａ，ｂは、室内機が複数存在するマルチ式冷凍・空調システムであることを示すが、説明では簡略化のため添え字を省略する場合がある。
【００６０】
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に用いられていた液管およびガス管もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、冷媒にＨＦＣ系冷媒・冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。
【００６１】
図１４は、本発明の実施の形態５による抽出分離機構の構成の概要図であり、図１３の冷凍サイクル装置に適用できるものである。図１４中、１は抽出容器であり、抽出容器１には抽料流入配管２、抽残液流出配管４、抽出液流出配管５が接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続されている。また、液面発生容器６には流入配管２２と流出配管７とが接続されている。ここで、流出配管７と液面発生容器６との接続位置は、抽残液流出配管４よりも鉛直方向にやや低くする。
【００６２】
係る構成の抽出分離機構の動作について説明する。流入配管２２から気液二相冷媒を液面発生容器６に流入させ、流出配管７から流出させると、流出配管７の位置に液面が発生する。また、液面発生容器６と抽出容器１は上部連絡管８と下部連絡管９で接続されているので、均圧されて、抽出容器１内にも流出配管７と同位置に液面が生じる。ここで、抽料流入配管２からエステル油と鉱油の混合油を流入させると、エステル油が冷媒液に抽出され、鉱油が分離し、鉱油と冷媒液の密度差から抽出容器１の液面上部に鉱油に富む液相を形成する。この鉱油の相が厚くなると、液面発生容器６の液面高さよりも抽出容器１の液面高さの方が高くなり、抽残液流出配管４から鉱油が流出する。
【００６３】
図１５は、本発明の実施の形態５による抽出分離機構の構成の変形例の概要図である。図１５に示すように、抽出容器１において、抽残液流出配管４の接続部近傍の水平方向の断面積を他の部分、特に抽残液流出配管４の接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積より小さくすることによって、分離された鉱油が少ない場合でも、分離された鉱油の相の高さを高くすることができるので、小量の鉱油でも分離が可能となる。
【００６４】
図１６は本発明の実施の形態５による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。図１６において、２３は圧縮機、５３は油分離器、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。１は抽出容器であり、抽出容器１は、抽料流入配管２および弁３４を介して返油回路３５と接続されると共に、抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に接続される。６は液面発生容器であり、抽出容器１と液面発生容器６は上部連結管８と下部連結管９とで接続される。流出配管７は一端を液面発生容器６に接続され、他端は冷媒熱交換器２８および弁３２を介して圧縮機２３の吸入配管３０ａに接続される。さらに、流入配管２２は弁３１を介して熱源側熱交換器２５と液管３８との間に接続される。抽出液流出配管５は、流出配管７と冷媒熱交換器２８との間の配管と接続される。以上のように室外機５１を形成する。また、３９は負荷側熱交換器、４０は絞り装置であり、これらにより室内機５２を形成する。室外機５１と室内機５２は、液管３８およびガス管３７によって連結される。なお、図１６において、添え字のａ，ｂは、室内機が複数存在するマルチ式冷凍・空調システムであることを示すが、説明では簡略化のために記載を省略する。
【００６５】
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に用いられていた液管およびガス管もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、冷媒にＨＦＣ系冷媒・冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。
【００６６】
既設配管から回収した鉱油を分離する場合には、弁３１、弁３２および弁３４を開き、弁３１で高圧の液冷媒を低圧の二相冷媒まで絞り、流入配管２２を介して液面発生容器６に導く。また、返油回路３５からは既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油が弁３４にて低圧まで絞られて、抽料流入配管２を介して抽出容器１に流入する。抽出容器１では、エステル油が冷媒に抽出され、抽残液である鉱油に富む油が上層となって二相分離し、鉱油に富む層の厚さが厚くなると、鉱油に富む油が抽残液流出配管４を介して抽残液貯留容器２９に流れ貯留される。抽出液である冷媒とエステル油に富む油の混合液は、抽出液流出配管５から流出し、流出配管７から流出した気液二相冷媒と合流した後、冷媒熱交換器２８で液冷媒が蒸発・気化し、エステル油に富む油のみが圧縮機２３の吸入配管へ流入する。
【００６７】
従って、冷媒流量が小さく冷媒回路内で圧力差がつきにくい条件においても、油分離器５３と抽出容器１の圧力差を大きくとることができ、抽出容器１への油の流動をスムーズにできるので、冷凍サイクルの広い運転範囲において、抽出分離することができる。
【００６８】
なお、図１６に示す冷凍サイクル装置の熱源機の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、この圧縮機２３の吐出側に接続された油分離器５３、熱源側熱交換器２５およびアキュムレータ２６を備え、熱源側熱交換器２５と液配管２７との間の配管と流入配管（２２）とを接続した図１４および図１５に記載の抽出分離機構と、油分離器５３から絞り機構３６を介してアキュムレータ２６に返油する返油回路３５と、返油回路３５を分岐し抽料流入配管２とを接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し流出配管７と接続する配管と、圧縮機２３の吸入配管を分岐し抽出液流出配管５と接続する配管と、抽残液流出配管４と接続され抽残液を貯留する抽残液貯溜容器を有するものである。
【００６９】
実施の形態６．
図１７は本発明の実施の形態６による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図１７において、２３は圧縮機、５３は油分離器、２４は四方弁、２５は熱源側熱交換器、２６はアキュムレータである。アキュムレータ２６の内部は、仕切板８３により、上部空間２６ａと下部空間２６ｂに分離され、上部空間２６ａと下部空間２６ｂは冷媒戻し管７５により連通される。７３は両端を開放した通気管であり、通気管７３は一端を上部空間２６ａの上部に、他端を上部空間２６ａの底部に位置するように設置される。また、通気管７３と冷媒戻し管７５は、仕切板８３からの鉛直方向の距離が等しい各々の中間の位置で、連通管７４によって連通される。７６は気液分離用のデミスタ、８４は一端を下部空間２６ｂの上部に開口し、他端をアキュムレータ２６の外部に開口するＵ字管であり、Ｕ字の最下端は下部空間２６ｂの底部の位置に来るように設置される。また、Ｕ字管の最下端付近には、返油孔７７が開けられている。２９は抽残液貯留容器であり、上部空間２６ａとは抽残液流出配管４および逆止弁８０を介して連通される。抽残液流出配管４は連通管７４よりもおよそ各配管の半径の和よりも高い位置に接続することが望ましい。また、抽残液貯留容器２９の上部は、背圧管８５および絞り７９を介してＵ字管出口と接続される。
【００７０】
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に用いられていた液管およびガス管、もしくは液管・ガス管および室内機を流用し、冷媒にＨＦＣ系冷媒・冷凍機油にエステル油を用いる室外機を新設した場合、液管とガス管および室内機には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サイクルを冷房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器５３でガス冷媒中に含まれるエステル油の噴霧を分離され、熱源側熱交換器２５で放熱し、凝縮・液化して液管３８を流れる。液管３８を流れる液冷媒は、液管３８内に残留する鉱油を、液冷媒と鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた液冷媒は、室内機５２に入り、蒸発気化し、ガス管３７を流れ、ガス配管中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、室外機５１に戻り、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。
【００７１】
ここで、アキュムレータ２６内部での鉱油の分離動作について説明する。圧縮機２３内部のエステル油に既設配管中に残留した鉱油が混ざった場合には、油分離器５３で分離されたエステル油と鉱油の混合油が返油配管３５と絞り３６を介してアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、既設配管から回収された鉱油と混合する。さらに、熱源側熱交換器２５で凝縮した液冷媒が絞り７８で低圧まで絞られアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、前記エステル油と鉱油の混合油と混ざり合いエステル油と鉱油の混合油からエステル油が冷媒液に抽出され、アキュムレータ２６に流入する。アキュムレータ２６に流入した冷媒ガス・エステル油の溶けた冷媒液およびわずかにエステル油が溶けた鉱油は気液分離用デミスタ７６によってガス冷媒と液体とに分離され上部空間２６ａに入る。上部空間２６ａ内のガス冷媒は冷媒戻し管７５を介して下部空間２６ｂに流入しＵ字管８４を流れて圧縮機２３に戻る。気液分離用デミスタ７６で分離された液は、上部空間２６の底部に溜まり、わずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。上相のわずかにエステル油の溶けた鉱油は抽残液流出配管４および逆止弁８０を介して抽残液貯留容器２９に溜まる。一方、上部空間２６ａの下相をなすエステル油の溶けた液冷媒は上相の圧力に押されて通気管７３を上昇し、連通管７４および冷媒戻し管７５を介して下部空間２６ｂに流れ、下部空間２６ｂの底部に溜まる。下部空間２６ｂの底部に溜まったエステル油の溶けた液冷媒は、冷媒流量に応じた量だけ返油孔７７からＵ字管８４内部に流入し、冷媒ガスと共に圧縮機２３に流入する。
【００７２】
次に、暖房運転した場合の動作について説明する。圧縮機２３を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、ガス管３７を流れ、ガス管３７中に残留する鉱油を、ガス冷媒と鉱油の間に生じるせん断力でひきずりながらガス管中の鉱油を洗浄していく。ガス管３７を流れたガス冷媒は、負荷側熱交換器３９で放熱し、凝縮・液化して絞り装置４０で絞られ低圧の二相冷媒になる。この低圧の二相冷媒は液管３８を流れ、液管３８内に残留する鉱油を、液もしくはガスと鉱油の間に生じる界面せん断力でひきずりながら液管３８中の鉱油を洗浄していく。液管３８を流れた気液二相冷媒は、室外機５１に入り、熱源側熱交換器２５で蒸発し、四方弁２４およびアキュムレータ２６を介して圧縮機２３へ戻る。このとき、圧縮機２３から持出されたエステル油が冷媒と共に既設の冷媒配管中を循環し、既設配管中に残留していた鉱油と混合し、冷媒と共にアキュムレータ２６に入る。また、アキュムレータ２６には、冷房と暖房における必要冷媒量の差に相当する量の液冷媒が貯められる。ここで、アキュムレータ２６内部での鉱油の分離動作は冷房時と同様である。
【００７３】
従って、鉱油とエステル油の混合油と冷媒液をアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５中で混合させることにより、効率よく混合するので、冷媒液へのエステル油の抽出を確実に行うことができる。この結果、既設配管から回収した鉱油を確実に分離し、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００７４】
図１８は、本発明の実施の形態６による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。
上記の図１６では、仕切板８３によりアキュムレータ２６を上下２段に分割した例を示したが、図１８に示す例でも同様の効果を得ることができる。つまり、仕切板８３ａおよび仕切板８３ｂによって左右の空間９４ａと９４ｂに分割し、仕切板８３ａには上部の隙間９３ａと下部の隙間９３ｂを設けると共に、仕切板８３ｂの高さを隙間９３ａと隙間９３ｂの間の高さとすると、空間９４ａにはわずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。空間９４ａの底部の液冷媒は隙間９３ｂを通って仕切板８３ａと仕切板８３ｂの間に溜まり、空間９４ａ内の鉱油の量が増加するにしたがって、仕切板８３ａと仕切板８３ｂの間の冷媒液面の高さも上昇し、その高さが仕切板８３ｂの上端まで来ると、空間９４ｂに流れ込むようになるので、鉱油は空間９４ａに溜めることができる。
【００７５】
なお、図１７に示す抽出分離機構の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、抽出容器１内の上部に一端を開口し、他端を抽出容器１底部に開口する通気管７３と、抽出容器１の上部に一端を開口し他端を抽出容器１外に開口する液戻し管７５と、通気管７３と液戻し管７５を連通管７４にて連通し、連通管７４よりも高い位置で抽残液流出配管４を抽出容器１と接続し、抽残液流出配管４と抽残液貯溜容器２９を逆止弁８０を介して接続した抽出分離機構において、混合配管４５にて抽料と抽剤を混合した後に抽出容器１内に導くものである。
【００７６】
また、図１７に示す冷凍サイクル装置の熱源機の構成は次のようにも要約できる。すなわち、この熱源機は、圧縮機２３、油分離器５３、熱源側熱交換器２５およびアキュムレータ２６と、油分離器５３から絞り機構３６を介して混合配管４５に返油する返油回路３５とを備え、熱源側熱交換器２５と液配管２７との間の配管を分岐し混合配管４５と接続すると共に、返油回路３５を混合配管４５と接続し、混合配管４５の出口とアキュムレータ２６の入口とを接続し、アキュムレータ２６内部において上下に階層分けされた第１の空間（上部空間）２６ａと第２の空間（下部空間）２６ｂを設け、第１の空間２６ａの上部に一端を開口し他端を第１の空間２６ａの底部に開口する通気管７３と、第１の空間２６ａの上部に一端を開口し他端を第２の空間２６ｂに開口する液戻し管７５と、通気管７３と液戻し管７５を連通管７４にて連通し、連通管７４よりも高い位置で抽残液流出配管４を第1の空間２６ａと接続し、抽残液流出配管４と抽残液貯溜容器２９を逆止弁８０を介して接続したものである。
【００７７】
また、図１８に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、容器１内の空間９４ａと空間９４ｂとを上部孔９３ａと下部孔９３ｂとで接続し、空間９４ａに接続された抽料と抽剤との混合配管４５を備えると共に、空間９４ｂを中間の高さで開放し、抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、空間９４ｂから抽出液を外部へ流出させるものである。
【００７８】
実施の形態７．
図１９は本発明の実施の形態７による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図１９において、実施の形態５と同一部分には、同一の記号を付し、説明を省略する。図１９において、７３は通気管であり、上部空間２６ａに上向きに突出して一端を開口し、他端は仕切板８３を貫通し下部空間２６ｂ側に開口する。７５は冷媒液戻し管であり、一端を上部空間２６ａに開口すると共に、他端を下部空間２６ｂに開口する。冷媒液戻し管７５の上部空間２６ａ側の端部には、鉱油と冷媒液の中間の密度のフロート弁８１を設置し、上部空間２６ａ内の冷媒液の量によって上下に運動する。
【００７９】
ここで、図１９に示した冷媒回路において、冷房または暖房運転を行いながら既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油から鉱油を分離する動作について説明する。圧縮機２３内部のエステル油に既設配管中に残留した鉱油が混ざった場合には、油分離器５３で分離されたエステル油と鉱油の混合油が返油配管３５と絞り３６を介してアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、既設配管から回収された鉱油と混合する。さらに、熱源側熱交換器で凝縮した液冷媒が絞り７８で低圧まで絞られアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、前記エステル油と鉱油の混合油と混ざり合い、エステル油と鉱油の混合油からエステル油が冷媒液に抽出され、アキュムレータ２６に流入する。アキュムレータ２６に流入した冷媒ガス・エステル油の溶けた冷媒液および鉱油は気液分離用デミスタ７６によってガス冷媒と液体とに分離され上部空間２６ａに入る。上部空間２６ａ内のガス冷媒は通気管７３を介して下部空間２６ｂに流入し、Ｕ字管８４を流れて圧縮機２３に戻る。気液分離用デミスタ７６で分離された液は、上部空間２６ａの底部に溜まり、わずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。ここで、フロート弁８１の密度は、鉱油より重く、冷媒液よりも軽いので、上相と下相の界面付近に浮遊する。下相をなす冷媒液の量が増加すると、フロート弁８１が冷媒液の高さに応じて上昇し、冷媒液戻し管７５の端部を開き、上部空間２６ａの底部に溜まった冷媒液を下部空間２６ｂに流す。下部空間２６ｂの底部に溜まったエステル油の溶けた液冷媒は、冷媒流量に応じた量だけ返油孔７７からＵ字管８４内部に流入し、冷媒ガスと共に圧縮機２３に流入する。
【００８０】
従って、鉱油と冷媒液の界面をフロート弁８１で制御し、エステル油の溶けた冷媒液を下部空間２６ｂを介して圧縮機へ戻すことにより、上部空間２６ａに鉱油を貯めることが可能となり、簡易な構成で既設配管から回収した鉱油を分離・除去でき、かつ、冷凍サイクルの信頼性を高めることができる。
【００８１】
図２０は、本発明の実施の形態７による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の他の例を示す。
図２０の抽出分離機構と冷媒回路は、図１８に示したものに、さらにフロート弁８１により制御される抽出液の液面高さよりも高い位置で抽残液流出配管４を抽出容器１と接続し、抽残液流出配管４と抽残液貯溜容器２９とを逆止弁８０を介して接続したものである。
【００８２】
図２１は、本発明の実施の形態７による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路のさらに他の例を示す。
図１８の例では、仕切板８３によりアキュムレータ２６を上下２段に分割した例を示したが、図２１に示す例でも同様の効果を得ることができる。つまり、仕切板８３によって左右の空間９４ａと９４ｂに分割し、仕切板８３には上部の隙間９３を設ける。空間９４ａの底部と空間９４ｂの底部はフロート式開閉弁９２を介して配管９３で接続される。フロート９１は鉱油の密度より大きく冷媒液の密度よりも軽くすることにより、フロート９１は、空間９４ａ内で鉱油と冷媒液の界面付近に浮遊する。従って、空間９４ａの底部の冷媒液の量が増加すると、フロート９１が上昇すると共に、フロート式開閉弁９２が開き、配管９３を介して冷媒液を空間９４ａから空間９４ｂへ流すことによって、鉱油のみを空間９４ａに溜めることができる。
【００８３】
なお、図１９に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、抽出容器１内の底部に一端を開口し、他端を抽出容器１外に開口する液戻し管７５と、抽出容器１の上部と容器外部とを連通する通気管と、抽料と抽剤を混合した後に抽出容器１内に導く混合配管４５と、抽残液の密度と抽出液の密度の間の密度となるフロート弁８１を液戻し管７５の開閉装置として設け、抽出容器１内の抽出液の液面高さが所定値以上となると、フロート弁８１を開放し抽出液のみを抽出容器１外へ排出するものである。
【００８４】
また、図２１に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、容器１内の空間９４ａと空間９４ｂとを上部孔９３で連通させるとともに、互いの下部をフロート式開閉弁９２を介して接続し、フロート９１によって開閉弁９２を開閉し、抽出液を空間９４ａから空間９４ｂへ移動させるものである。
【００８５】
実施の形態８．
図２２は本発明の実施の形態８による抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路を示す。図２２において、実施例５と同一部分には、同一の記号を付し、説明を省略する。図２２において、７３は通気管であり、上部空間２６ａに上向きに突出して一端を開口し、他端は仕切板８３を貫通し下部空間２６ｂ側に開口する。８７は冷媒液吸引管、９６は電磁弁であり、冷媒液吸引管８７の一端は上部空間２６ａの底部に開口すると共に、他端は電磁弁９６を介してＵ字管８４の出口と接続される。
【００８６】
ここで、図２２の装置で、冷房または暖房運転を行いながら既設配管から回収した鉱油とエステル油の混合油から鉱油を分離する動作について説明する。圧縮機２３内部のエステル油に既設配管中に残留した鉱油が混ざった場合には、油分離器５３で分離されたエステル油と鉱油の混合油が返油配管３５と絞り３６を介してアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）管４５に流入し、既設配管から回収された鉱油と混合する。さらに、熱源側熱交換器２５で凝縮した液冷媒が絞り７８で低圧まで絞られアキュムレータ２６の混合配管（吸入配管）４５に流入し、前記エステル油と鉱油の混合油と混ざり合い、エステル油と鉱油の混合油からエステル油が冷媒液に抽出され、アキュムレータ２６に流入する。アキュムレータ２６に流入した冷媒ガス・エステル油の溶けた冷媒液および鉱油は気液分離用デミスタ７６によってガス冷媒と液体とに分離され上部空間２６ａに入る。上部空間２６ａ内のガス冷媒は、通気管７３を介して下部空間２６ｂに流入し、Ｕ字管８４を流れて圧縮機２３に戻る。気液分離用デミスタ７６で分離された液は、上部空間２６ａの底部に溜まり、わずかにエステル油が溶けた鉱油が上相、エステル油が溶けた冷媒液が下相となって二相分離する。下相をなす冷媒液の量が増加した場合には、界面センサ８２が冷媒液と鉱油の界面の上昇を検知し、電磁弁９６を開く。電磁弁９６を開くと、上部空間２６ａの底部に溜まった冷媒液が、冷媒液吸引管８７を流れ電磁弁９６を介してＵ字管出口に流れ込む。また、一時的に、冷媒液の流入量が大きくなり、界面センサ８８に位置まで界面が上昇した場合には、電磁弁８９を開き、配管９０を介して上部空間２６ａの底部の冷媒液を下部空間２６ｂに流す。
【００８７】
従って、鉱油とエステル油の界面を精度よく検知することにより、鉱油の分離精度を高めると共に、アキュムレータへの冷媒液流入量が一時的に増加した場合でも、冷媒液を下部空間２６ｂに適切に貯留することができるので、鉱油を確実に貯留することができる。
【００８８】
なお、ここで、界面センサとしては、静電容量センサや、赤外線等の吸光度を検知するものや、光の屈折率の差を検知するものなどが一般的である。
【００８９】
なお、図２２に示す抽出分離機構は次のようにも要約できる。すなわち、この抽出分離機構は、抽出容器１の上部と容器外部の空間とを連通する通気管７３と、冷媒液吸引管８７と、抽料と抽剤を混合した後に抽出容器１内に導く混合配管４５と、抽残液と抽出液の界面の移動を検出する界面センサー８２と、界面センサー８２の信号によって冷媒吸引管８７から抽出液を吸引する電磁弁９６を設けたものである。
【００９０】
【発明の効果】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項１に記載したように、圧縮機、熱源側熱交換器、アキュムレータ、前記圧縮機の吐出側に接続された油分離器を含む冷凍サイクル装置の熱源機において、抽質と原溶媒とが混合した抽料と抽剤とを二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽残液のみを分離する機構を備えた抽出分離機構と、抽残液貯留容器とを備え、前記油分離器の冷媒出口側の下流と前記抽出分離機構の抽剤流入配管とを絞り手段を介して接続し、前記アキュムレータの下部と前記抽出分離機構の抽料流入配管とを接続すると共に、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出分離機構の抽出液流出配管とを接続し、かつ、前記油分離器の冷媒出口側の下流から前記絞り手段の間の配管と、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出液流出配管の間の配管を熱交換させる冷媒熱交換器を備え、前記抽出分離機構の抽残液流出配管と前記抽残液貯溜容器とを接続したので、抽質と抽残液とを確実に分離することができ、既設配管中から回収した鉱油にエステル油やエーテル油といったＨＦＣ系冷媒対応の冷凍機油が混合した場合でも、鉱油を分離回収することができる。
【００９１】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項２，３に記載したように、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、抽出液流出配管を有する液面発生容器とを、それぞれ鉛直方向の下部および上部で互いに連通させ、抽出液流出配管と抽残液流出配管とを抽出液流出配管により形成する液面よりも抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように配置したので、抽出容器内の液面の位置を簡易に制御し、抽残液を効果的に分離することができる。
【００９２】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項４に記載したように、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、抽出容器内の底面と液面との圧力差を一定にする制御機構とを含み、抽出容器内に抽剤のみがある場合の液面高さより抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように抽残液流出配管を配置したので、抽残液のみを確実に分離することができる。
【００９４】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項５に記載したように、抽出容器において、抽残液流出配管の接続部近傍の水平方向の断面積を接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積よりも小さくしたので、抽残液の量が小量の場合でも、抽残液を確実に分離できる。
【０１０４】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項６に記載したように、抽残液貯留容器には、抽残液貯留容器内の液が外部へ逆流することを防止する機構を設けたので、抽残液貯留容器内に貯留された鉱油が、冷媒回路内に再流出することを防止する。
【０１０５】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項７に記載したように、抽残液貯留容器内部には抽残液もしくは原溶媒を吸着する吸着材を設けたので、抽残液貯留容器内に貯留された鉱油を簡易に確実に捕獲できる。
【０１０６】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項８に記載したように、抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒、抽料としてエステル油もしくはエーテル油のいずれかと鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油のいずれかとの混合油としたので、エステル油の回収効率を高め、圧縮機の潤滑油が枯渇することを防止し、信頼性を高めることができる。
【０１０７】
本発明に係る冷凍サイクル装置の熱源機によれば、請求項９に記載したように、抽出容器内の温度を、冷凍サイクルの低圧の飽和温度以下としたので、より精度よく鉱油を抽出することができる。
【０１０８】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、請求項１０に記載したように、利用側熱交換器を含む利用側機と、請求項１１〜２０のいずれかに記載の熱源機とを接続配管により接続して冷媒回路を構成したので、抽料から抽質の分離を行える冷凍サイクル装置が得られる。
【０１０９】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、請求項１１に記載したように、接続配管として、既設の冷凍サイクル装置の接続配管を利用したので、効率的に更新した冷凍サイクル装置が得られる。
【０１１０】
本発明に係る冷凍サイクル装置の更新方法によれば、請求項１２に記載したように、既設の冷凍サイクル装置の熱源機を請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機に置換するとともに冷媒を置換するので、既設の冷凍サイクル装置の接続配管等を利用して更新を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構の概略構成図である。
【図３】 抽出容器と液面発生容器中の液面レベルを示す模式図である。
【図４】 抽出容器内の鉱油の比率の変化に対する抽出容器と液面発生容器の液面レベルの差の変化を示す図である。
【図５】 三角座標を用いた液相３成分系の相状態を示す図である。
【図６】 液相３成分系の平衡曲線を示す図である。
【図７】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構の他の概略構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構の他の例における三角座標を用いた液相３成分系の相状態を示す図である。
【図９】 本発明の実施の形態１の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルのその他の例を示す冷媒回路図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１２】 本発明の実施の形態４の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１３】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図１４】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構の概略構成図である。
【図１５】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構の他の概略構成図である。
【図１６】 本発明の実施の形態５の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図の他の例を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態６の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルのその他の例を示す冷媒回路図である。
【図１８】 本発明の実施の形態６の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図１９】 本発明の実施の形態７の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルのその他の例を示す冷媒回路図である。
【図２０】 本発明の実施の形態７の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２１】 本発明の実施の形態７の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２２】 本発明の実施の形態８の抽出分離機構を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路図を示す図である。
【図２３】 従来例の抽出分離機構の概略構成図である。
【図２４】 他の従来例の抽出分離機構の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 抽出容器、 ２ 抽料流入配管、 ３ 抽剤流入配管、 ４ 抽残液流出配管、 ５ 抽出液流出配管、 ６ 液面発生容器、 ７ 流出配管、 ８ 上部連絡管、 ９ 下部連絡管、 １０ シェル、 １１，１２，１３ 仕切板、 １４，１５，１６，１７ 孔、 ２０ 外円筒形容器、 ２１ 内円筒形容器、２２ 流入配管、 ２３ 圧縮機、 ２４ 四方弁、 ２５ 熱源側熱交換器、 ２６ アキュムレータ、 ２６ａ 上部空間、 ２６ｂ 下部空間、 ２７液ライン配管、 ２８ 冷媒熱交換器、 ２９ 抽残液貯留容器、 ３０ 配管、 ３０ａ 吸入配管、 ３１，３２ 弁、 ３３ 配管、 ３４ 弁、 返油回路、 ３６ 絞り装置、 ３７ ガス管、 ３８ 液管、 ３９ 負荷側熱交換器、 ４０ 絞り装置、 ４１，４２，４３，４４ 空間、 ４５ 混合配管（吸入配管）、 ５１ 室外機、 ５２ 室内機、 ５３ 油分離器、 ５４返油穴、 ５５ 異物捕獲手段、 ５６，５７ 操作弁、 ５８ 絞り装置、６１ 機械部、 ６２ 副軸受、 ６３ 給油装置、 ６４ 給油管、 ６５フロート、 ６６ 抽出口、 ６７ 抽出配管、 ６８ ＨＦＣを主成分とする液状冷媒、 ６９ バネ、 ７０ 密閉ケーシング、 ７１ 非相溶性潤滑油、 ７２ 冷媒回路、 ７３ 通気管、 ７４ 連通管、 ７５ 冷媒液戻し管、 ７６ 気液分離用デミスタ、 ７７ 返油孔、 ７８ 絞り、 ７９ 絞り、 ８０ 逆止弁、 ８１ フロート弁、 ８２ 界面センサ、 ８３ 仕切板、 ８４ Ｕ字管、 ８５ 背圧管、 ８６ 配管、 ８７ 冷媒液吸引管、 ８８ 界面センサ、 ８９ 電磁弁、 ９０ 配管、 ９１ フロート、 ９２フロート式開閉弁、 ９３ 配管、 ９４ 空間、 ９６ 電磁弁。
Claims (12)
- 圧縮機、熱源側熱交換器、アキュムレータ、前記圧縮機の吐出側に接続された油分離器を含む冷凍サイクル装置の熱源機において、
抽質と原溶媒とが混合した抽料と抽剤とを二相分離する比率で混合し、抽料中の抽質を抽剤に抽出すると共に抽残液の密度が抽出液の密度よりも小さい抽出分離機構において、抽残液のみを分離する機構を備えた抽出分離機構と、抽残液貯留容器とを備え、
前記油分離器の冷媒出口側の下流と前記抽出分離機構の抽剤流入配管とを絞り手段を介して接続し、前記アキュムレータの下部と前記抽出分離機構の抽料流入配管とを接続すると共に、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出分離機構の抽出液流出配管とを接続し、かつ、前記油分離器の冷媒出口側の下流から前記絞り手段の間の配管と、前記圧縮機の吸入配管と前記抽出液流出配管の間の配管を熱交換させる冷媒熱交換器を備え、前記抽出分離機構の抽残液流出配管と前記抽残液貯溜容器とを接続したことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱源機。 - 前記抽出分離機構は、鉛直方向に長さを有し、
前記抽残液流出配管は、前記抽剤流入配管および前記抽料流入配管より高い位置に配置され、
抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、鉛直方向に長さを有し前記抽出液流出配管を有する液面発生容器とを、それぞれ鉛直方向の下部および上部で互いに連通させ、
前記抽出液流出配管と前記抽残液流出配管とを前記抽剤流出配管により形成する液面よりも前記抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように配置し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の熱源機。 - 前記抽料流入配管を前記抽剤流入配管よりも低い位置に配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の熱源機。
- 前記抽出分離機構は、鉛直方向に長さを有し、抽剤により抽料から所定成分を抽出する抽出容器と、前記抽出容器内の底面と液面との圧力差を一定にする制御機構とを含み、
前記抽残液流出配管は、前記抽剤流入配管および前記抽料流入配管より高い位置に配置され、
前記抽出液流出配管は、前記抽料流入配管より低い位置に配置され、
前記抽出容器内に抽剤のみがある場合の液面高さより前記抽残液流出配管により形成する液面が高くなるように前記抽残液流出配管を配置し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の熱源機。 - 前記抽出容器において、前記抽残液流出配管の接続部近傍の水平方向の断面積を前記接続部近傍より低い部分の水平方向の断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の熱源機。
- 前記抽残液貯溜容器には、抽残液貯溜容器内の液が外部へ逆流することを防止する機構を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の熱源機。
- 前記抽残液貯溜容器内部には抽残液もしくは原溶媒を吸着する吸着材を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の熱源機。
- 前記抽剤としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒、前記抽料としてエステル油もしくはエーテル油のいずれかと鉱油もしくはハードアルキルベンゼン油のいずれかとの混合油としたことを特徴とする請求項１〜７のいずかに記載の冷凍サイクル装置の熱源機。
- 前記抽出容器内の温度は、冷凍サイクルの低圧の飽和温度とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置の熱源機。
- 利用側熱交換器を含む利用側機と、請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機とを接続配管により接続して冷媒回路を構成したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
- 前記接続配管として、既設の冷凍サイクル装置の接続配管を利用したことを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
- 既設の冷凍サイクル装置の熱源機を請求項１〜９のいずれかに記載の熱源機に置換するとともに冷媒を置換することを特徴とする冷凍サイクル装置の更新方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000393582A JP4567182B2 (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 抽出分離機構、冷凍サイクル装置の熱源機、冷凍サイクル装置および冷凍サイクル装置の更新方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000393582A JP4567182B2 (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 抽出分離機構、冷凍サイクル装置の熱源機、冷凍サイクル装置および冷凍サイクル装置の更新方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195702A JP2002195702A (ja) | 2002-07-10 |
| JP4567182B2 true JP4567182B2 (ja) | 2010-10-20 |
Family
ID=18859351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000393582A Expired - Fee Related JP4567182B2 (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 抽出分離機構、冷凍サイクル装置の熱源機、冷凍サイクル装置および冷凍サイクル装置の更新方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4567182B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004361036A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Daikin Ind Ltd | 空気調和装置 |
| US9458190B2 (en) | 2007-06-04 | 2016-10-04 | Pressure Biosciences, Inc. | Extraction and partitioning of molecules |
| JP5543093B2 (ja) * | 2008-06-09 | 2014-07-09 | 荏原冷熱システム株式会社 | 圧縮式冷凍機、及びその運転方法 |
| JP5225895B2 (ja) * | 2009-03-05 | 2013-07-03 | 日立アプライアンス株式会社 | 空気調和装置 |
| JP5563336B2 (ja) * | 2010-03-08 | 2014-07-30 | 荏原冷熱システム株式会社 | 潤滑油回収装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146369A (ja) * | 1998-11-06 | 2000-05-26 | Hitachi Ltd | 空気調和機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04335957A (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-24 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍装置 |
| JPH0875323A (ja) * | 1994-09-09 | 1996-03-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 冷凍装置 |
-
2000
- 2000-12-25 JP JP2000393582A patent/JP4567182B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000146369A (ja) * | 1998-11-06 | 2000-05-26 | Hitachi Ltd | 空気調和機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002195702A (ja) | 2002-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1391667B1 (en) | Converting a refrigerating system | |
| KR100353232B1 (ko) | 냉매순환장치,냉매회로조립방법 | |
| EP2873935A1 (en) | Freezer | |
| EP2865970A1 (en) | Freezer | |
| US5868001A (en) | Suction accumulator with oil reservoir | |
| EP2667120B1 (en) | Refrigeration cycle apparatus | |
| JP4567182B2 (ja) | 抽出分離機構、冷凍サイクル装置の熱源機、冷凍サイクル装置および冷凍サイクル装置の更新方法 | |
| JP2003042603A (ja) | 冷凍サイクル装置の製造方法、冷凍サイクル装置、及び冷凍サイクル装置の運転方法 | |
| WO2015029204A1 (ja) | 空気調和装置 | |
| JP2003279175A (ja) | 冷凍空調装置 | |
| JP2015158317A (ja) | 空気調和装置 | |
| JP4472200B2 (ja) | 冷凍・空調装置及びその運転方法 | |
| JP3361771B2 (ja) | 冷凍サイクル装置の運転方法 | |
| JP4376470B2 (ja) | 冷凍サイクル装置およびその運転方法 | |
| JP4128796B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
| JP2007147208A (ja) | 冷凍空調装置 | |
| JP2003021436A (ja) | 配管洗浄方法、空気調和機の更新方法及び空気調和機 | |
| JP4425457B2 (ja) | 冷凍サイクル装置およびその運転方法 | |
| JP2004251584A (ja) | 受液器 | |
| JP3492427B2 (ja) | 冷凍空調装置 | |
| JP4186764B2 (ja) | 冷凍装置 | |
| JP2000146369A (ja) | 空気調和機 | |
| JP2002107011A (ja) | 冷凍サイクル装置の洗浄運転方法 | |
| JP4554098B2 (ja) | 冷凍サイクル装置及びその運転方法 | |
| JP3370959B2 (ja) | 冷凍サイクル装置の更新方法及び運転方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071030 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090623 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090804 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090930 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091023 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100202 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100308 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100805 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |