JP6133003B1 - 冷媒処理装置及び冷凍空調システム - Google Patents

Abstract

冷媒中における水素化合物の発生を防止すると共に冷媒中のラジカルを冷媒構成化合物へと再生する。冷媒処理装置１００は、筒状の胴部１１０ａと該胴部１１０ａの両端部を閉塞する上側端壁部１１０ｂ及び下側端壁部１１０ｃとを有する本体１１０と、本体１１０内に冷媒を導入し又は本体内から冷媒を導出する管部１１４及び細管１１２とを備える。管部１１４は、下側端壁部１１０ｃを貫通するように下側端壁部１１０ｃに設けられると共に胴部１１０ａの中心軸に沿って延びている。細管１１２は、上側端壁部１１０ｂを貫通するように上側端壁部１１０ｂに設けられている。胴部１１０ａの内周面には、中心軸に対して螺旋状に延びる螺旋溝１１６が形成されている。管部１１４の外周面には、中心軸に対して螺旋状に延びる螺旋溝１１８と、中心軸方向に延びる線状溝１１９とが形成されている。

Description

本開示は、冷媒処理装置及び冷凍空調システムに関する。

特許文献１は、圧縮機と、室外熱交換器（凝縮器ともいう）と、キャピラリーチューブと、室内熱交換器（蒸発器ともいう）とを備える冷凍空調システムを開示している。圧縮機、室外熱交換器、キャピラリーチューブ及び室内熱交換器は、冷媒が流通する配管でそれぞれ接続されている。そのため、冷凍空調システムは閉じた系として構成され、冷媒は気体と液体との間で相転移を繰り返しながら当該系内を循環する。

冷凍空調システムが冷凍・冷房装置として運転される場合、室内熱交換器は蒸発器として機能し、室外熱交換器は凝縮器として機能する。この場合の冷媒の変化の様子を説明する。まず、圧縮機が動作すると、低温低圧の飽和蒸気の状態にある冷媒が、圧縮機によって圧縮されて高温高圧の過熱蒸気に変化する。続いて、過熱蒸気の状態にある冷媒が、凝縮器において系外と熱交換を行って常温高圧の液体となる。

続いて、常温高圧の液体の状態にある冷媒が、キャピラリーチューブにより膨張して低温低圧の湿り蒸気となる。続いて、低温低圧の湿り蒸気の状態にある冷媒が、蒸発器（室内熱交換器）において系外と熱交換を行って系外の熱を吸収し、完全に蒸発して、飽和蒸気に変化する。冷媒がこのように変化しながら冷凍空調システム内を循環することで、室内熱交換器（蒸発器）が設置されている室内の気温が低下すると共に、圧縮機で高温高圧になった熱が屋外に放出されるため、室外熱交換器（凝縮器）が設置されている屋外の気温が上昇する。

特許文献１は、冷媒中に存在する真空気泡を冷媒から除去することが可能な気泡除去装置等を開示している。

特許文献２は、冷媒又は化合物内に存在する不純物を冷媒組成として再結合させる装置等を開示している。しかしながら、特許文献２に記載された装置は、熱交換器又は冷凍空調システムの一部として用いられる装置ではない（段落００７７参照）。

国際公開第２０１３／０９９９７２号 特開２０１４−１６１８１２号公報

冷凍空調システムにおいて、冷媒は、高温と低温との間で温度変化しつつ系内を短時間で繰り返し循環している。そのため、冷凍空調システムが長時間運転されると、冷媒を構成する化合物（例えば、炭素、水素、フッ素、塩素）のラジカル物質及びフリーラジカル分子（以下、これらをまとめて単に「ラジカル」という。）が冷媒中に発生し、イオン結合によりフッ化水素、塩化水素等の水素化合物が生成されうる。冷媒中に塩化水素が生成されると、圧縮機、屋外熱交換器、屋内熱交換器又は冷媒循環系内に錆が生じ、膨張弁又はキャピラリーチューブが錆で詰まりうる。この場合、冷媒の流路面積が膨張効率低下し、冷凍空調システムの運転効率が低下しうる。また、フリーラジカル分子として炭素が単独遊離し、冷凍空調システムの運転効率が低下しうる。

そこで、本開示は、冷媒中における水素化合物の発生を防止すると共に冷媒中のラジカルを冷媒構成化合物へと再生することが可能な冷媒処理装置及び冷凍空調システムを説明する。

本開示の一つの観点に係る冷媒処理装置は、筒状の胴部と、胴部の両端部を閉塞する上側端壁部及び下側端壁部とを有する本体と、本体内に冷媒を導入し又は本体内から冷媒を導出する管部及び細管とを備える。管部は、下側端壁部を貫通するように下側端壁部に設けられると共に胴部の中心軸に沿って延びている。細管は、上側端壁部を貫通するように上側端壁部に設けられている。胴部の内周面には、中心軸に対して螺旋状に延びる第１の螺旋溝が形成されている。管部の外周面には、中心軸に対して螺旋状に延びる第２の螺旋溝と、中心軸方向に延びる線状溝とが形成されている。

本開示の一つの観点に係る冷媒処理装置では、中心軸に対して螺旋状に延びる第１の螺旋溝が胴部の内周面に形成されている。ラジカルを含む冷媒は、細管から導入されると、第１の螺旋溝に沿って超高速で流れ、本体内において渦流が生ずる。この冷媒の超高速渦流に随伴して流れるラジカルは、外方に向かい、胴部の内周面に押し寄せられる。胴部の内周面には第１の螺旋溝が設けられているので、ラジカルは第１の螺旋溝と接触しながら当該溝に沿って流れていく。この過程で、ラジカルの冷媒からの分離とラジカルの冷媒組成物への液化とが促進され、個々のラジカルが液状の冷媒に混ざりやすくなる。また、本開示の一つの観点に係る冷媒処理装置では、中心軸に対して螺旋状に延びる第２の螺旋溝が管部の外周面に形成されている。そのため、冷媒が第２の螺旋溝に接しつつ流れるので、超高速渦流がさらにより形成されやすくなる。そのため、第１の螺旋溝で分離しきれなかったラジカルがあった場合でも、ラジカルを含む冷媒が管部の外周面を流れることでラジカルが外方に向かい、胴部の内周面に押し寄せられる。従って、ラジカルが再び第１の螺旋溝で分離されるので、ラジカルが冷媒からより確実に除去される。さらに、本開示の一つの観点に係る冷媒処理装置では、中心軸方向に延びる線状溝が管部の外周面に形成されている。そのため、ラジカルの冷媒への液化がいっそう促進されると共に、第２の螺旋溝を簡便に且つ低コストで構成できる。以上の結果、冷媒中に存在するラジカルを冷媒構成組成物へと再生することが可能となる。

線状溝の深さは前記第２の螺旋溝の深さより小さくてもよい。

細管のうち本体内に位置する内側端部は曲げられており、内側端部の開口は胴部の内周面を向いていてもよい。

第１の螺旋溝は胴部の全長にわたって延びており、上側端壁部側における第１の螺旋溝のピッチは下側端壁部側における第１螺旋溝のピッチよりも小さくてもよい。この場合、ラジカルが第１の螺旋溝に長く接触することとなる。そのため、ラジカルの冷媒からの分離とラジカルの冷媒組成物への液化とがより促進され、ラジカルが液状の冷媒にさらに混ざりやすくなる。従って、冷媒中に存在するラジカルが冷媒構成組成物へと再生されやすくなる。

本開示の一つの観点に係る冷媒処理装置は、胴部の内周面に沿って取り付けられたコイルばねをさらに備え、第１の螺旋溝はコイルばねの隣り合う金属線の間隙によって構成されてもよい。この場合、コイルばねを用いることにより、第１の螺旋溝を簡便に且つ低コストで構成できる。

管部内には、管部の流路面積よりも小さい流路面積を有する絞り部材が設けられていてもよい。この場合、絞り部材の上流側に対して絞り部材の下流側の圧力が低くなる。そのため、ラジカルの集合体に作用する冷媒からの力が相対的に低くなるので、ラジカルの液化が進みやすくなる。その結果、冷媒中に存在するラジカルの冷媒構成組成物への液化をいっそう促進できる。

本開示の他の観点に係る冷凍空調システムは、室内熱交換装置と、室内熱交換装置と配管で接続されると共に導入された冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機と配管で接続された室外熱交換装置と、室外熱交換器と配管で接続された上記の冷媒処理装置と、冷媒処理装置及び室内熱交換器とそれぞれ配管で接続されると共に導入された冷媒を膨張する膨張器とを備える。本開示の他の観点に係る冷凍空調システムでは、上記の冷媒処理装置と同様に、冷媒中に存在するラジカルを冷媒構成組成物へと再生することが可能となる。そのため、水素化合物の生成が抑制されて、圧縮機、屋外熱交換器、屋内熱交換器又は冷媒循環系内において錆が発生し難くなる。従って、冷凍空調システムの運転効率の向上が図られ、消費電力の低減及び二酸化炭素の排出量低減を促進することが可能となる。

本開示に係る冷媒処理装置及び冷凍空調システムによれば、冷媒中における水素化合物の発生を防止すると共に冷媒中のラジカルを冷媒構成化合物へと再生することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る冷凍空調システムを冷凍冷房装置として用いた場合の図である。 図２は、本実施形態に係る冷凍空調システムを暖房装置として用いた場合の図である。 図３は、本実施形態に係る冷媒処理装置を、本体の中心軸を通る面で切断した断面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図５は、図４の一点鎖線で囲まれるＶ部を拡大して示す図である。 図６は、他の実施形態に係る冷媒処理装置を、本体の中心軸を通る面で切断した断面図である。 図７は、他の実施形態に係る冷媒処理装置に設けられた絞り部材の平面図である。

本開示に係る冷凍空調システム１の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

冷凍空調システム１は、家庭用又は業務用の空調装置、冷蔵装置又は冷凍装置として用いられる。空調装置としては、例えば、ルームエアコンやカーエアコンなどが挙げられる。冷凍空調システム１は、図１に示されるように、室内熱交換装置１０と、三方弁１２と、四方弁１４と、圧縮機１６と、室外熱交換装置１８と、冷媒処理装置１００と、膨張弁１９（膨張器）と、キャピラリーチューブ２０（膨張器）と、二方弁２２とを備える。

室内熱交換装置１０と、三方弁１２と、四方弁１４と、圧縮機１６と、室外熱交換装置１８と、冷媒処理装置１００と、膨張弁１９と、キャピラリーチューブ２０と、二方弁２２とは、この順に配管で接続されており、これらの内部を冷媒が循環する。そのため、冷凍空調システム１は、冷媒が循環する閉じた系として構成されている。

冷媒の種類としては、例えば、ＣＦＣ、ＨＣＦＣ又はＨＣＦや、その他の混合冷媒などが挙げられる。ＣＦＣとしては、例えば、Ｒ−１１、Ｒ−１２、Ｒ−１３、Ｒ−１１４、Ｒ−１１５、Ｒ−５０２などが挙げられる。ＨＣＦＣとしては、例えば、Ｒ−２２、Ｒ−１２３、Ｒ−１２３ａ、Ｒ−１２４、Ｒ−１４１ｂ、Ｒ−１４２ｂ、Ｒ−２２５ａａ、Ｒ−２２５ｂａ、Ｒ−２２５ｂｂ、Ｒ−２２５ｃａ、Ｒ−２２５ｃｂ、Ｒ−２２５ｃｃ、Ｒ−４０１Ａ、Ｒ−４０１Ｂ、Ｒ−４０１Ｃ、Ｒ−４０８Ａ、Ｒ−４０９Ａ、Ｒ−４０９Ｂなどが挙げられる。ＨＣＦとしては、例えば、Ｒ−２３、Ｒ−３２、Ｒ−１２５、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−１５２ａ、Ｒ−２２７ｅａ、Ｒ−２３６ｆａ、Ｒ−２４５ｃｂ、Ｒ−Ｒ−２４５ｃａ、Ｒ−２４５ｆａ、Ｒ−４０４Ａ、Ｒ−４０７Ａ、Ｒ−４０７Ｂ、Ｒ−４０７Ｃ、Ｒ−４０７Ｄ、Ｒ−４０７Ｅ、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４１０Ｂ、Ｒ−４１３ａ、Ｒ−５０７Ａなどが挙げられる。その他の混合冷媒としては、例えば、Ｒ−１４、Ｒ−１１６、Ｒ−２１８、Ｒ−２４５ｃｂ、Ｒ−２４５ｍｃ、Ｒ−２９０、Ｒ−４０２Ａ、Ｒ−４０２Ｂ、Ｒ−４０３Ａ、Ｒ−４０３Ｂ、Ｒ−４０５Ａ、Ｒ−４０６、Ｒ−４１１Ａ、Ｒ−４１１Ｂ、Ｒ−４１２Ａ、Ｒ−５０８Ａ、Ｒ−５０８Ｂ、Ｒ−５０９Ａ、Ｒ−６００、Ｒ−６００ａ、Ｒ−７０２、Ｒ−７０４、Ｒ−７１７、Ｒ−７１８、Ｒ−７２０、Ｒ−７２８、Ｒ−７４０、Ｒ−７３２、Ｒ−７４４、Ｒ−７４４Ａ、Ｒ−７６４、Ｒ−１１１４、Ｒ−１２７０、Ｒ−Ｃ３１８などが挙げられる。

室内熱交換装置１０は、冷房、暖房又は冷凍が行われる室内に配置されている。室内熱交換装置１０は、図示しない熱交換器を有し、当該熱交換器内を流れる冷媒と当該室内（冷凍空調システム１の系外）との間で熱交換を行い、室内の温度を調整する。

四方弁１４は、冷媒の流れの正逆を切り替えて、冷凍空調システム１の運転状態を冷房又は暖房に変更する。圧縮機１６は、冷媒を圧縮して高温高圧状態に変化させる。

室外熱交換装置１８は、室内熱交換装置１０が配置されている室内とは異なる空間（例えば屋外）に配置されている。室外熱交換装置１８は、熱交換器２４を有する。熱交換器２４は、熱交換器２４内を流れる冷媒と当該空間（冷凍空調システム１の系外）との間で熱交換を行う。

冷媒処理装置１００は、図３に示されるように、本体１１０と、細管１１２と、管部１１４とを有する。本体１１０は、胴部１１０ａと、胴部１１０ａの両端部を閉塞する上側端壁部１１０ｂ及び下側端壁部１１０ｃとを含む。

胴部１１０ａは、円筒状の筒体１１０ｄと、円筒形コイルばね１１０ｅとを含む。筒体１１０ｄの長さ及び内径は、馬力（冷凍空調システム１の容量）に応じて種々の大きさに設定してもよい。例えば、冷凍空調システム１が業務用エアコンである場合には、筒体１１０ｄの長さは８ｃｍ〜２７ｃｍ程度であってもよく、筒体１１０ｄの内径は６．５ｃｍ〜２５ｃｍ程度であってもよい。冷凍空調システム１が家庭用エアコンの場合には、筒体１１０ｄの長さは４ｃｍ〜６．５ｃｍ程度であってもよく、筒体１１０ｄの内径は３．４ｃｍ〜６．５ｃｍ程度であってもよい。円筒形コイルばね１１０ｅは、筒体１１０ｄの内壁面に取り付けられている。そのため、胴部１１０ａの内周面は、胴部１１０ａの中心軸（以下、「中心軸」という）に対して螺旋状に延びる螺旋溝１１６（第１の螺旋溝）を有する。すなわち、本実施形態において、螺旋溝１１６は、円筒形コイルばね１１０ｅの隣り合う金属線の間隙によって構成されている。

当該金属線の断面は、図３に示されるように、円形状を呈している。当該金属線の径は、２ｍｍ〜８ｍｍ程度であってもよいし、４ｍｍ程度であってもよい。冷凍空調システム１が家庭用エアコンの場合には、当該金属線の径は２ｍｍ程度であってもよい。胴部１１０ａの内周面（螺旋溝１１６）は、管部１１４の外周面とは離間している。そのため、胴部１１０ａの内面と管部１１４の外周面との間において、冷媒が流れる流路を構成している。胴部１１０ａの内面は、螺旋溝１１６の存在により凹凸が当該流路に沿って（上側端壁部１１０ｂ及び下側端壁部１１０ｃの対向方向に）並んだ凹凸面を呈している。

本実施形態において、円筒形コイルばね１１０ｅの全長は、筒体１１０ｄの全長と略等しい。そのため、螺旋溝１１６は、胴部１１０ａの全体にわたって存在している。図３に示されるように、本実施形態において、細管１１２側における螺旋溝１１６のピッチは、細管１１２から離れる側（管部１１４側）における螺旋溝１１６のピッチよりも狭い。螺旋溝１１６（円筒形コイルばね１１０ｅ）の中心軸方向の全長をＬとし、螺旋溝１１６のうちピッチが狭い細管１１２側の部分の中心軸方向の長さをＬ１としたときに、Ｌ１／Ｌ≧１／３を満たしてもよいし、１／３≦Ｌ１／Ｌ≦２／３を満たしてもよいし、１／３≦Ｌ１／Ｌ≦１．５／３を満たしてもよい。

上側端壁部１１０ｂ及び下側端壁部１１０ｃは、円板状を呈する浅型キャップにより構成されている。上側端壁部１１０ｂの外周縁側には、開口Ｈ１を備える細管１１２が設けられている。換言すれば、細管１１２の中心軸は、胴部１１０ａの中心軸に対して偏って形成されている。細管１１２のうち本体１１０内の端部（内側端部）は曲げられている。当該端部は胴部１１０ａの内周面を向いている。細管１１２は、本体１１０の内部と連通するよう上側端壁部１１０ｂに取り付けられている。下側端壁部１１０ｃの中心近傍には、開口Ｈ２を備える管部１１４が設けられている。管部１１４は、一端が本体１１０内（胴部１１０ａ内）に位置するように、下側端壁部１１０ｃに挿通された状態で下側端壁部１１０ｃに取り付けられている。そのため、細管１１２の開口Ｈ１と管部１１４の開口Ｈ２は、中心軸方向から見たときに対向していない。

図３に示されるように、管部１１４の本体１１０内（胴部１１０ａ内）に位置する内管部１１４ａの外周面には、雄ねじが形成されている。すなわち、雄ねじは、管部１１４の内管部１１４ａの外周面において、中心軸に対して螺旋状に延びる雄ねじによる螺旋溝１１８（第２の螺旋溝）を構成している。管部１１４の内管部１１４ａの螺旋溝１１８の巻き方向は、円筒形コイルばね１１０ｅの巻き方向と同じである。

図４及び図５に示されるように、管部１１４の内管部１１４ａの外周面には、螺旋溝１１８に交差するように、軸線方向に延びる線状溝１１９が形成されている。線状溝１１９は、雄ねじによる螺旋溝１１８の深さより小さい深さを有する。すなわち、線状溝１１９の底面は、雄ネジの溝の底面より外側にある。従って、線状溝１１９の底面には、雄ねじによる螺旋溝１１８の一部が形成されている。

図１に戻って、キャピラリーチューブ２０は、冷媒に断熱膨張を生じさせて冷媒の一部を液体から気体へと変化させるためのものであり、膨張弁と同等に機能する。そのため、キャピラリーチューブ２０の断面積（流路面積）は、他の配管の断面積（流路面積）よりも小さい。

続いて、図１及び図３を参照して、以上のような冷凍空調システム１を冷房装置として運転する場合について説明する。図１及び図３では、冷凍空調システム１を冷房装置として運転した場合における冷媒の流れを、白抜き矢印で示している。このとき、室内熱交換装置１０が有する熱交換器は蒸発器として機能し、室外熱交換装置１８が有する熱交換器２４は凝縮器として機能する。

圧縮機１６が動作すると、低温低圧の飽和蒸気の状態にある冷媒が、圧縮機１６によって圧縮されて高温高圧の過熱蒸気に変化する。続いて、過熱蒸気の状態にある冷媒が、室外熱交換装置１８が有する熱交換器２４において系外と熱交換を行って常温高圧の液体となる。この際、冷媒の全てが完全に液体にならず、液体となった冷媒中にラジカルが存在する場合がある。ラジカルを含む液状の冷媒は、ラジカルと共に室外熱交換装置１８が有する熱交換器２４から、細管１１２（開口Ｈ１）を通じて冷媒処理装置１００内に流入する。

冷媒が冷媒処理装置１００内に流入すると、冷媒は螺旋溝１１６に衝突しつつ超高速で流れる。そのため、本体１１０内において冷媒の超高速渦流が形成される。従って、冷媒の超高速渦流に随伴して流れるラジカルは、外方に向かい、胴部１１０ａの内周面に押し寄せられる。胴部１１０ａの内周面には螺旋溝１１６が設けられているので、ラジカルは螺旋溝１１６と接触しながら螺旋溝１１６に沿って流れていく。この過程で、ラジカルの冷媒からの分離とラジカルの冷媒組成物への液化とが促進される。

胴部１１０ａの内面における螺旋溝１１６に沿って流れた冷媒は、下側端壁部１１０ｃに当たってその流れの向きを反転され、管部１１４の外周面に沿いつつ上側端壁部１１０ｂに向かって流れる。つまり、冷媒は螺旋溝１１８に接しつつ流れるので、螺旋溝１１８によっても冷媒の超高速渦流が形成される。そのため、螺旋溝１１６で分解しきれなかったラジカルがあった場合でも、再びラジカルを含む冷媒が管部１１４の外周面まで流れると、ラジカルが外方（螺旋溝１１６側）に向けて移動しやすくなる。その結果、ラジカルが再び螺旋溝１１６で冷媒から分離されるので、ラジカルが冷媒からより確実に除去され、ラジカルの冷媒組成物への液化がさらに促進される。こうして、冷媒の機能が回復される。

管部１１４の本体１１０内における端部まで冷媒が流れると、冷媒は、上側端壁部１１０ｂに当たってその流れの向きを反転され、管部１１４の当該端部の開口から管部１１４内の流路１１４ｂに流れる。そのため、ラジカルが分離再生され且つ常温高圧の液体の状態にある冷媒が、管部１１４の開口Ｈ２から流出する（図３の白抜き矢印参照）。

続いて、常温高圧の液体の状態にある冷媒が、膨張弁１９、キャピラリーチューブ２０により膨張して低温低圧の湿り蒸気となる。続いて、低温低圧の湿り蒸気の状態にある冷媒が、室内熱交換装置１０が有する熱交換器において系外と熱交換を行って系外の熱を吸収し、完全に蒸発して、飽和蒸気に変化する。

こうして、冷媒は、圧縮機１６、四方弁１４、室外熱交換装置１８（熱交換器２４）、冷媒処理装置１００、膨張弁１９、キャピラリーチューブ２０、二方弁２２、室内熱交換装置１０、三方弁１２、四方弁１４の順に流れて、冷凍空調システム１内を循環する。冷媒が冷凍空調システム１内をこのように変化しながら循環することで、蒸発器（室内熱交換装置１０）が設置されている室内の気温が低下すると共に、凝縮器（室外熱交換装置１８）が設置されている屋外の気温が上昇する。

続いて、図２及び図３を参照して、冷凍空調システム１を暖房装置として運転する場合について説明する。図２及び図３では、冷凍空調システム１を冷房装置として運転した場合における冷媒の流れを、黒色矢印で示している。このとき、室内熱交換装置１０が有する熱交換器は凝縮器として機能し、室外熱交換装置１８が有する熱交換器２４は蒸発器として機能する。

圧縮機１６が動作すると、低温低圧の乾き蒸気の状態にある冷媒が、圧縮機１６によって圧縮されて高温高圧の過熱蒸気に変化する。続いて、過熱蒸気の状態にある冷媒が、四方弁１４及び三方弁１２の順に流れて室内熱交換装置１０に流入し、室内熱交換装置１０が有する熱交換器において系外と熱交換を行って常温高圧の液体となる。

続いて、常温高圧の液体の状態にある冷媒が、膨張弁１９及びキャピラリーチューブ２０により膨張して低温低圧の湿り蒸気となる。続いて、低温低圧の湿り蒸気の状態にある冷媒は、冷媒処理装置１００に流入して機能が回復される。その後、室外熱交換装置１８によって系外と熱交換して加熱され、常低温気体に変化する。

こうして、冷媒は、圧縮機１６、四方弁１４、三方弁１２、室内熱交換装置１０、二方弁２２、膨張弁１９、キャピラリーチューブ２０、冷媒処理装置１００、室外熱交換装置１８（熱交換器２４）、四方弁１４の順に流れて、冷凍空調システム１内を循環する。冷媒が冷凍空調システム１内をこのように変化しながら循環することで、蒸発器（室内熱交換装置１０）が設置されている室内の気温が上昇すると共に、凝縮器（室外熱交換装置１８）が設置されている屋外の気温が低下する。

以上のような本実施形態では、胴部１１０ａの内面が、中心軸に対して螺旋状に延びる螺旋溝１１６を有する。ラジカルを含む気液状の冷媒が螺旋溝１１６に衝突しつつ流れる過程で、ラジカルの分離が促進され、再度、個々のラジカルが冷媒組成物の液状の冷媒となる。そのため、冷媒中に存在するラジカルの冷媒からの分離とラジカルの冷媒組成物への液化とが促進される。従って、冷媒中に存在するラジカルを冷媒構成組成物へと再生することが可能となる。

本実施形態では、螺旋溝１１６が、胴部１１０ａの全長にわたって存在している。そのため、ラジカルが螺旋溝１１６に長く接触することとなる。従って、ラジカルの冷媒からの分離と冷媒への再生がより促進される。

本実施形態では、螺旋溝１１６が円筒形コイルばね１１０ｅの隣り合う金属線の間隙によって構成されている。そのため、円筒形コイルばね１１０ｅを用いることにより、螺旋溝１１６を簡便に且つ低コストで構成できる。

本実施形態では、細管１１２の開口Ｈ１と管部１１４の開口Ｈ２とは、中心軸方向から見たときに対向していない。そのため、冷媒が細管１１２の開口Ｈ１から管部１１４の開口Ｈ２に直接流れにくくなる。この構造によれば、冷媒と共存して流れる冷凍機油が管部１１４において冷凍機油溜りとならないように、冷媒と冷凍機油との分離が防止される。従って、冷媒と冷凍機油（潤滑油）とが最良の混合率で管部１１４の開口Ｈ２に流れる。また、細管１１２から本体１１０内に流入した冷媒は螺旋溝１１６（円筒形コイルばね１１０ｅ）に超高速で衝突するので、気液分離の効率が高まる。

本実施形態では、管部１１４の内管部１１４ａの外周面が、中心軸に対して螺旋状に延びる螺旋溝１１８及び線状溝１１９を有している。そのため、冷媒が螺旋溝１１８及び線状溝１１９に接しつつ流れるので、超高速渦流がさらに形成されやすくなる。従って、ラジカルが外方に向けて移動しやすくなり、ラジカルの分離がさらに促進される。

本実施形態では、螺旋溝１１８が雄ねじによって構成されている。そのため、螺旋溝１１８を簡便に且つ低コストで構成できる。

本実施形態では、中心軸方向に延びる線状溝１１９が管部１１４の外周面に形成されている。そのため、ラジカルの冷媒組成物への液化がいっそう促進されると共に、螺旋溝１１８を簡便に且つ低コストで構成できる。

ところで、冷凍空調システム１の運転を停止すると、本体１１０の底部である下側端壁部１１０ｃの近傍には少量の液状の冷媒が溜まることがある。この状態で冷凍空調システム１の運転を再開すると、下側端壁部１１０ｃに溜まった液状の冷媒を上方に押し上げるのにエネルギーを要する。しかしながら、本実施形態では、管部１１４の内管部１１４ａの外周面に、軸線方向に延びる線状溝１１９が形成されている。そのため、液状の冷媒が線状溝１１９に沿って上方に流れやすくなる。従って、液状の冷媒を上方に押し上げるのに要するエネルギーを低減することができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。

ところで、線状溝１１９の深さが螺旋溝１１８の深さと同一であると、螺旋溝１１８にはラジカルを含む冷媒が流れているので、液状の冷媒が線状溝１１９に沿って上方に移動する際に、液状の冷媒がラジカルを含む冷媒と共に流れて攪拌されてしまう。この場合、液状の冷媒は攪拌する必要がないにもかかわらず、液状の冷媒において不要なエネルギーが消費されてしまう。しかしながら、本実施形態では、線状溝１１９の深さが螺旋溝１１８の深さよりも小さい（浅い）。そのため、螺旋溝１１８内を流れるラジカルを含む冷媒は、線状溝１１９内を流れる液状の冷媒に作用し難くなる。従って、液状の冷媒を上方に押し上げるのに要するエネルギーをより低減することができ、さらなる省エネルギー化を図ることが可能となる。

本実施形態に係る冷凍空調システム１は、既存の冷凍空調システムに冷媒処理装置１００を付加することで構成することができる。そのため、冷媒処理装置１００を付加するだけで、冷凍空調システム１全体の運転効率を高めることができ、省エネルギーに大きく貢献できる。また、冷媒処理装置１００を付加するにあたり、空調能力が低下した機種においても、既存の冷凍空調システム内の冷媒を入れ替える必要がない。

以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、本実施形態では円筒形コイルばね１１０ｅにより螺旋溝１１６を構成していたが、筒体１１０ｄの内壁面に螺旋溝を直接形成してもよい。溝の断面形状として、Ｕ字形状、三角形状、四角形状、その他の異形状など、各種の形状を採用できる。

本実施形態では、螺旋溝１１６は筒体１１０ｄの全長と略等しい長さであったが、胴部１１０ａの内面は、冷媒が流入及び流出する細管１１２の開口Ｈ１側に少なくとも螺旋溝１１６を有していればよい。

本実施形態では、筒体１１０ｄは円筒状を呈していたが、筒体１１０ｄの形状として、六角形状又は四角形状といった多角形状や、楕円形状など、各種の形状を採用できる。

本実施形態における円筒形コイルばね１１０ｅの金属線の断面形状として、円形状や、矩形状など、各種の形状を採用できる。

本実施形態では、管部１１４の螺旋溝１１８が雄ねじによって構成されていたが、管部１１４の外周面に金属線を螺旋状に巻き付けて、隣り合う金属線の間隙によって螺旋溝１１８を構成してもよい。管部１１４に螺旋溝１１８がなくてもよい。

螺旋溝１１６，１１８のピッチは、中心軸方向に沿って一定でもよいし、変化してもよい。

図６に示されるように、管部１１４内には絞り部材１２０が設けられていてもよい。図６に示される例では、平板状を呈する１４個の絞り部材１２０が管部１１４内に設けられている。管部１１４内における絞り部材１２０の数は、５個〜１５個程度であってもよいし、少なくとも一つであってもよい。

絞り部材１２０は、管部１１４の流路面積よりも小さい流路面積を提供することができればよい。絞り部材１２０によって提供される流路面積は、絞り部材１２０の存在により上流側において圧力が高まって、絞り部材１２０の上流側に位置する圧縮機１６に負荷をかけない程度か、当該負荷がごく僅かとなるように設定されているとよい。絞り部材１２０によって提供される流路面積は、例えば、管部１１４によって提供される流路面積の２／３〜３／４程度に設定することができる。絞り部材１２０の形状は、平板状に限られず、種々の形状を採用することができる。絞り部材１２０が平板状である場合には、図７に示されるように、絞り部材１２０は、厚さ方向に貫通する少なくとも一つの貫通孔１２０ａ（図７では９個の貫通孔１２０ａ）を有していてもよい。

絞り部材１２０の存在により、絞り部材１２０の上流側に対して絞り部材１２０の下流側の圧力が低くなる。そのため、ラジカルの集合体に作用する冷媒からの力が相対的に低くなる。そのため、ラジカルの冷媒からの分離とラジカルの冷媒組成物への液化とをより一層促進できる。

以下、実施例１−１，１−２及び比較例１−１，１−２に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１−１）
まず、本実施形態に係る冷凍空調システム１を用意した。室内熱交換装置１０として、ダイキン工業株式会社製ＦＺ２８５Ｘを用いた。室外熱交換装置１８として、ダイキン工業株式会社製ＲＡＺ２８５ＸＥを用いた。冷媒として、Ｒ−２２を用いた。

続いて、図１に示されるように、冷凍空調システム１を冷房装置として、以下の条件で６０分間運転したところ、室内温度及び室内熱交換装置の出口温度は運転開始から１８分で２４℃となり、室内相対湿度は運転開始から３０分で５５％ＲＨとなった。
室内温度： ２６．５℃
室内相対湿度： ６７％ＲＨ
外気温度： ２８．５℃
室内熱交換装置の出口温度： ２４℃

運転後、圧縮機１６の入口側（室内熱交換装置側）の圧力及び圧縮機１６の出口側（室外熱交換装置側）の圧力をそれぞれ測定したところ、以下のとおりであった。また、圧縮機１６における１時間あたりの消費電力量を測定器（イーデンキ社製ワットチェッカー（電力計）ＤＷ−７７７）で計測したところ、以下のとおりであった。
圧縮機の入口側（室内熱交換装置側）の圧力： ０．２８ＭＰａ
圧縮機の出口側（室外熱交換装置側）の圧力： １．４３ＭＰａ
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： ８８５Ｗｈ／ｈ

また、運転後、室外熱交換装置１８の出口における冷媒を耐熱ガラス液面計に通して、ＬＥＤ（発光ダイオード）により冷媒を照明し、冷媒中の気泡を配管に設置されている液管サイドグラスで目視確認したところ、気泡は確認されなかった。

（比較例１−１）
冷媒処理装置１００を備えない以外は実施例１−１と同様の冷凍空調システムを用意し、冷凍空調システムを冷房装置として、実施例１−１と同じ条件で６０分間運転したところ、室内温度及び室内熱交換装置の出口温度は運転開始から２２分で２４℃となった。

運転後、圧縮機の入口側（室内熱交換装置側）の圧力、圧縮機の出口側（室外熱交換装置側）の圧力、及び圧縮機における１時間あたりの消費電力量をそれぞれ計測したところ、以下のとおりであった。
圧縮機の入口側（室内熱交換装置側）の圧力： ０．３７ＭＰａ
圧縮機の出口側（室外熱交換装置側）の圧力： １．８１ＭＰａ
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： １３２０Ｗｈ／ｈ

また、運転後、室外熱交換装置の出口における冷媒を耐熱ガラス液面計に通して、ＬＥＤ（発光ダイオード）により冷媒を照明し、冷媒中の気泡を目視で確認したところ、２５％程度の気相が確認された。

（実施例１−２）
本実施形態に係る冷凍空調システム１を用意した。室内熱交換装置１０として、ダイキン工業株式会社製ＦＺ２８５Ｘを用いた。室外熱交換装置１８として、ダイキン工業株式会社製ＲＡＺ２８５ＸＥを用いた。冷媒として、Ｒ−２２を用いた。

続いて、図１に示されるように、冷凍空調システム１を冷房装置として運転した。具体的には、３０分間運転して１０分停止した後、運転を再開した。運転を再開してから７分間での圧縮機１６における１時間あたりの消費電力量を、測定器（イーデンキ社製ワットチェッカー（電力計）ＤＷ−７７７）で計測した。その結果は、以下のとおりであった。
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： ９００Ｗｈ／ｈ
また、運転を再開してから７分経過した後では、圧縮機１６における１時間あたりの消費電力量は８８５Ｗｈ／ｈ程度で推移した。

（比較例１−２）
管部１１４に線状溝１１９が形成されていない以外は実施例１−２と同様の冷凍空調システムを用意し、冷凍空調システムを冷房装置として、実施例１−２と同じ条件で運転した。具体的には、３０分間運転して１０分停止した後、運転を再開した。運転を再開してから７分間での圧縮機における１時間あたりの消費電力量を、測定器（イーデンキ社製ワットチェッカー（電力計）ＤＷ−７７７）で計測した。その結果は、以下のとおりであった。
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： ９６９Ｗｈ／ｈ

（結果）
以上のように、実施例１−１においては、比較例１−１と比較して、低圧運転が維持され、冷媒が液化しやすくなり、室内の冷房能力が向上したことが確認された。また、実施例１−１においては、比較例１−１と比較して、圧縮機における１時間あたりの消費電力量が３２．９％程度低くなり、省エネルギーに大きく貢献することが確認された。さらに、実施例１−２においては、比較例１−２と比較して、線状溝１１９の存在により、圧縮機における１時間あたりの消費電力量が６９Ｗｈ／ｈ（６．２５％）低くなり、省エネルギーによりいっそう貢献することが確認された。

以下、実施例２−１，２−２及び比較例２−１，２−２に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例２−１）
まず、本実施形態に係る冷凍空調システム１を用意した。室内熱交換装置１０としてダイキン工業株式会社製ＦＺ２８５Ｘを用いた。室外熱交換装置１８として、ダイキン工業株式会社製ＲＡＺ２８５ＸＥを用いた。冷媒として、Ｒ−２２を用いた。

続いて、図２に示されるように、冷凍空調システム１を暖房装置として、ＪＩＳ Ｃ ９６１２に定められている以下の条件で６０分間運転した。
室内温度： ２０℃
室内相対湿度： ５３％ＲＨ
外気温度： ７℃

運転後、圧縮機１６の入口側（室内熱交換装置側）の圧力及び圧縮機１６の出口側（室外熱交換装置側）の圧力をそれぞれ測定したところ、以下のとおりであった。また、圧縮機１６における１時間あたりの消費電力量を測定器（イーデンキ社製ワットチェッカー（電力計）ＤＷ−７７７）で計測したところ、以下のとおりであった。
圧縮機の入口側（室内熱交換装置側）の圧力： ０．２９ＭＰａ
圧縮機の出口側（室外熱交換装置側）の圧力： １．４４ＭＰａ
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： ９６０Ｗｈ／ｈ

また、運転後、室外熱交換装置１８の出口における冷媒を耐熱ガラス液面計に通して、ＬＥＤ（発光ダイオード）により冷媒を照明し、冷媒中の気泡を配管に設置されている液管サイドグラスで目視確認したところ、気泡は確認されなかった。

（比較例２−１）
冷媒処理装置１００を備えない以外は実施例２−１と同様の冷凍空調システムを用意し、冷凍空調システムを暖房装置として、実施例２−１と同じ条件で６０分間運転した。

運転後、圧縮機の入口側（室内熱交換装置側）の圧力、圧縮機の出口側（室外熱交換装置側）の圧力、及び圧縮機の消費電力をそれぞれ計測したところ、以下のとおりであった。
圧縮機の入口側（室内熱交換装置側）の圧力： ０．４５ＭＰａ
圧縮機の出口側（室外熱交換装置側）の圧力： １．７０ＭＰａ
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： １５９０Ｗｈ／ｈ

また、運転後、室外熱交換装置の出口における冷媒を耐熱ガラス液面計に通して、ＬＥＤ（発光ダイオード）により冷媒を照明し、冷媒中の気泡を目視で確認したところ、１５％程度の気相が確認された。

（実施例２−２）
本実施形態に係る冷凍空調システム１を用意した。室内熱交換装置１０として、ダイキン工業株式会社製ＦＺ２８５Ｘを用いた。室外熱交換装置１８として、ダイキン工業株式会社製ＲＡＺ２８５ＸＥを用いた。冷媒として、Ｒ−２２を用いた。

続いて、図２に示されるように、冷凍空調システム１を暖房装置として、ＪＩＳ Ｃ ９６１２に定められている以下の条件で運転した。
室内温度： ２０℃
室内相対湿度： ５３％ＲＨ
外気温度： ７℃
具体的には、３０分間運転して１０分停止した後、運転を再開した。運転を再開してから７分間での圧縮機１６における１時間あたりの消費電力量を、測定器（イーデンキ社製ワットチェッカー（電力計）ＤＷ−７７７）で計測した。その結果は、以下のとおりであった。
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： １００８Ｗｈ／ｈ
また、運転を再開してから７分経過した後では、圧縮機１６における１時間あたりの消費電力量は９６０Ｗｈ／ｈ程度で推移した。

（比較例２−２）
管部１１４に線状溝１１９が形成されていない以外は実施例２−２と同様の冷凍空調システムを用意し、冷凍空調システムを暖房装置として、実施例２−２と同じ条件で運転した。具体的には、３０分間運転して１０分停止した後、運転を再開した。運転を再開してから７分間での圧縮機における１時間あたりの消費電力量を、測定器（イーデンキ社製ワットチェッカー（電力計）ＤＷ−７７７）で計測した。その結果は、以下のとおりであった。
圧縮機における１時間あたりの消費電力量： １０４８Ｗｈ／ｈ

（結果）
以上のように、実施例２−１においては、比較例２−１と比較して、低圧運転が維持され、冷媒が液化しやすくなり、室内の暖房能力が向上したことが確認された。また、実施例２−１においては、比較例２−１と比較して、圧縮機における１時間あたりの消費電力量が３９．６％程度低くなり、省エネルギーに大きく貢献することが確認された。さらに、実施例２−２においては、比較例２−２と比較して、線状溝１１９の存在により、圧縮機における１時間あたりの消費電力量が４０Ｗｈ／ｈ（４．７７％）低くなり、省エネルギーによりいっそう貢献することが確認された。

１…冷凍空調システム、１０…室内熱交換装置、１２…三方弁、１４…四方弁、１６…圧縮機、１８…室外熱交換装置、１９…膨張弁、２０…キャピラリーチューブ、２２…二方弁、２４…熱交換器、１００…冷媒処理装置、１１０…本体、１１０ａ…胴部、１１０ｂ…上側端壁部、１１０ｃ…下側端壁部、１１０ｄ…筒体、１１０ｅ…円筒形コイルばね、１１２…細管、１１４…管部、１１４ａ…内管部、１１４ｂ…流路、１１６…螺旋溝（第１の螺旋溝）、１１８…螺旋溝（第２の螺旋溝）、１１９…線状溝、１２０…絞り部材、１２０ａ…貫通孔、Ｈ１，Ｈ２…開口。

Claims (9)

1. 筒状の胴部と、前記胴部の両端部を閉塞する上側端壁部及び下側端壁部とを有する本体と、
   前記本体内に冷媒を導入し又は前記本体内から冷媒を導出する管部及び細管とを備え、
   前記管部は、前記下側端壁部を貫通するように前記下側端壁部に設けられると共に前記胴部の中心軸に沿って延びており、
   前記細管は、前記上側端壁部を貫通するように前記上側端壁部に設けられており、
   前記胴部の内周面には、前記中心軸に対して螺旋状に延びる第１の螺旋溝が形成されており、
   前記管部の外周面には、前記中心軸に対して螺旋状に延びる第２の螺旋溝と、中心軸方向に延びる線状溝とが形成されている、冷媒処理装置。
2. 前記線状溝の深さは前記第２の螺旋溝の深さより小さい、請求項１に記載の冷媒処理装置。
3. 前記細管のうち本体内に位置する内側端部は曲げられており、
   前記内側端部の開口は前記胴部の内周面を向いている、請求項１又は２に記載の冷媒処理装置。
4. 前記第１の螺旋溝は前記胴部の全長にわたって延びており、
   前記上側端壁部側における前記第１の螺旋溝のピッチは前記下側端壁部側における第１の螺旋溝のピッチよりも小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷媒処理装置。
5. 前記胴部の内周面に沿って取り付けられたコイルばねをさらに備え、
   前記第１の螺旋溝は前記コイルばねの隣り合う金属線の間隙によって構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒処理装置。
6. 前記細管の中心軸は、前記胴部の中心軸に対して偏って形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷媒処理装置。
7. 前記第２の螺旋溝は前記管部の外周面に形成された雄ネジである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷媒処理装置。
8. 前記管部内には、前記管部の流路面積よりも小さい流路面積を有する絞り部材が設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷媒処理装置。
9. 室内熱交換装置と、
   前記室内熱交換装置と配管で接続されると共に導入された冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機と配管で接続された室外熱交換装置と、
   前記室外熱交換装置と配管で接続された請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷媒処理装置と、
   前記冷媒処理装置及び前記室内熱交換装置とそれぞれ配管で接続されると共に導入された冷媒を膨張する膨張器とを備える、冷凍空調システム。

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