JPH02287069A

JPH02287069A - ヒートポンプ

Info

Publication number: JPH02287069A
Application number: JP1106056A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ogawa; 小川　康夫; Yasushi Furuya; 泰古谷; Shinji Nomichi; 伸治野路
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はヒートポンプに係り、特に作動冷媒として分子
式ＣｋｌｌｌＣ１ｍＰｎ　（但し、ｋは２以上の整数、
ｌは１以上の整数、ｒｎ、　＋　ｎは１以上の整数）を
有する化合物（以下「本冷媒」という）を用い、且つ蒸
発器の内圧が大気圧以下になる冷媒を用いるヒートポン
プの改良に関する。

なおここでヒートポンプとは、温流体を製造する狭義の
ヒートポンプのみならず、冷流体を製造する冷凍機をも
含むものとする。

〔従来技術〕

従来、ビルの空調等に利用される遠心圧縮方式のヒート
ポンプには、作動冷媒として主にトリクロロモノフルオ
ロメタン（以下Ｒ−１１と書く）が利用されている。

しかしながらこの種のフ［１ンは大気成層圏のオゾン層
を破壊するという理由から、近年その利用を国際的に規
制されつ−）ある。

即ら、大気成層圏のオゾン層は、生物に有害な波長２９
０〜３２０ｎｍの光を吸収し、この光が大地に到達しな
いようにする作用を有しているが、この種のフ［７ン中
に含まれる塩素（［’：Ｉ）はこのオゾンを分解し破壊
する。このため、上記生物に有害な光が地表に到達して
しまうこととなるため、この種の７１］ンを規制するこ
とになったのである。

この種フロンの規制に関する具体的な例としては、１９
８７年９月に行われたオゾン層保護条約に基づくモン）
　ＩＪオール外交会議で採択された議定ｉ蝉がある。こ
こではＲ−１１ＳＲ−１１３、Ｒ１２、Ｒ−１１４、Ｒ
−ｆ１５等がその規制の対象物となり、その生産量及び
消費量を段階的に削減することとなった。

このため現在、遠心圧縮式ヒートポンプに主に使用され
ているＲ−１１に代わる代替作動冷媒を用いたヒートポ
ンプの開発が急がれている（］そしてこの代替作動冷媒
として有望なものに分子式Ｃｋｌ−１１ＣＩｍＦ口（但
し、ｋは２以」二の整数・Ｉは１以上の整数、ｍ　＋　
ｎは１以上の整数）を有する化合物で、且つ蒸発器の内
圧が大気圧以下になる冷媒（本冷媒）がある。

この本冷媒は、分子式中の水素原ｒを含んでいるので大
気成層圏のオゾン層をほとんど破壊する事なく、安全で
無公害である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、実際にこの本冷媒のヒートポンプへの適
用を試みた場合、本発明者らの研究から以下の問題点が
あることがわかった。

第１表は、この本冷媒の代表例としてＣ２Ｉｆ　ＣＩ。

Ｆ、；（以下ｒＲ，−１２３Ｊという）に空気を混合し
た場合と混合しない場合に対して行った電動機材料の冷
媒抽出試験の結果を示す表である。

材料は従来から文献などで、耐フロン特性が良いと報じ
られているポリイミド製の電動機で、マグネットワイヤ
に対するＲ−１２３抽出試験を行った試験結果である。

第１表　冷媒抽出試験結果第　　２　　表同図に示すように、Ｒ−１２３に空気を混合しない場合
は抽出率が低く、使用可能であるが、空気を混合した場
合は抽出率が高い。従−〕で、従来の構造のヒートポン
プで、そのままＲ−１２３を用いると、電動機部の絶縁
材の一部が溶は出してし°まい、電動機の絶縁事故など
が起こりやすくなる。

一方第２表は酸素を取除いた空気と本冷媒が混存する場
合の抽出試験結果である。

第２表から第１表の空気が混存しない場合に近い結果が
得られた。このことから、抽出率の増加は空気中に含ま
れる酸素により引き起こされると考えられ、また、本冷
媒に共通な性質と考えられる。

ところで、電動機で駆動される圧縮機、凝縮器、蒸発器
、減圧機構を具備し、これらの機器間を作動冷媒の通る
経路で接続して冷媒循環経路を形成すると共に、前記圧
縮器の電動機を作動冷媒により冷却する従来のヒートポ
ンプにおいては、停止中に、系内の圧力が大気圧量ドに
なるのでヒートポンプの冷媒経路内に大気中の空気が漏
れ込み、作動冷媒として本冷媒を使用した場合は、前記
試験結果のように、電動機部のワニス等の絶縁が溶は出
してしまい、電動機の絶縁事故等が起こりやすくなるの
で信頼性の高いヒートポンプが提供できないという問題
点があった。

ヒートポンプ装置全体の気密を良好にし常時大気の侵入
がない状態が保てればこのような問題は生じないが装置
が大きくなれば、現実的に不可能であり、またその為の
品質管理に膨大なコストがかかる。

この問題を解決するために、ヒートポンプ停止時にヒー
トポンプ内圧が大気圧以下にならないように凝縮器に冷
却水を流して、ヒートポンプ装置全体の温度をある温度
以下にならないようにする方法もある。

しかし、この場合は、ポンプ駆動のための動力が大きく
なり、経済的とはいえない。本発明は、上述の点に鑑み
てなされたものであり、経済的で、且つ電動機の内部に
空気が混入してもすぐにその中の酸素を分離して取り除
くことにより、電動機の材料を保護し信頼性の高いヒー
トポンプを提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

」―２目的を達成するために、本発明では、電動機で駆
動される圧縮機、凝縮器、蒸発器、減圧機構を具備し、
これらの機器間を作動冷媒の通る経路で接続して冷媒循
環経路を形成すると共に、前記圧縮機の電動機を作動冷
媒により冷却し、前記作動冷媒として分子式Ｃｋｔｌｌ
［：１ｍＦｎ（但し、ｋは２以上の整数、１は１以」二
の整数、ｒｒｉ＋ｎは１以上の整数）を有する化合物を
用い、且つ、蒸発器の内圧が大気圧以下となるヒートポ
ンプにおいて、前記電動機用作動冷媒の冷媒雰囲気中に
取りはずし可能な酸素分離装置を設けるものである。

そして、上記の酸素分離装置は、電動機の強制対流して
いる冷媒雰囲気中に設けられていてもよく、また、酸素
を分離したことが目視により確認できるように構成され
ているのがよい。

〔作　用〕

上記の如くヒートポンプを構成することにより、ヒート
ポンプ内の電動機部分に空気が混入しても、その中で電
動機絶縁材料に悪影響を及ぼす酸素をすばやく経済的に
分離、捕集することができ、電動機絶縁材料が腐食、溶
は出すことがない。また、作動冷媒として分子中に水素
を含む本冷媒を使用したので、大気成層圏のオゾン層を
ほとんど破壊することがなく、安全で無公害である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
るが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

第１図は本発明に係わるヒートポンプの概略構成を示す
図である。

同図に示すように、このヒートポンプは、電動機２４で
駆動される圧縮機１と凝縮器２と蒸発器３と減圧機構４
と具備し、これらの各機器間を作動冷媒の通る冷媒経路
５．６．７．８で接続して冷媒循環経路を形成して構成
されている。

ここで作動冷媒は本冷媒で構成している。また、前記電
動機２４は冷媒経路１４．１６で接続され電動機冷却経
路が構成されている。

以上のように構成されたヒートポンプにおいて、圧縮機
１で圧縮された作動冷媒ガスは、凝縮器２にふいて流路
９に送られてくる冷却流体により冷却され凝縮される。

そしてこの凝縮された作動媒体液は、冷媒経路６を通っ
て減圧機構４で減圧された後に蒸発器３に至る。

この蒸発器３では、流路１０から送られてくる負荷流体
によって作動冷媒液が過熱され蒸発し、ガスの状態で冷
媒経路８を通って再び圧縮機１に戻り、ヒートポンプサ
イクルを構成する。

一方、流路１０を流れる負荷流体は、蒸発器３内で冷却
され、冷房や冷凍等の負荷（図示せず）に供給される。

図において圧縮機１を駆動する電動機２４は、凝縮器２
から冷媒経路１４を通って加圧装置１５によって送られ
る作動冷媒液により冷却されている。そしてこの作動冷
媒は電動機２４内において加熱・蒸発され、冷媒経路１
６を通って再び凝縮器に送られる。一方、凝縮器２にて
加熱された流路９内を流れる冷却流体は、冷却器１１に
よ〜、て冷却される。そしてこの冷却された冷却流体は
、ポンプ１２によって再び凝縮器２に循環されるもので
ある。

本発明においては、電動機２４の絶縁材料の劣化を防ぐ
ため、電動機２４に、バルブ２６を介して取りはずし６
Ｊ能な酸素分離装置２５を設けている。

したがって、ヒートポンプ停止峙に、電動機内部に空気
が混入してきても、その中で特に絶縁材料の劣化に影響
のある酸素を、バルブ２６を開けておくことにより、酸
素分離装置２５により分離・捕集することができ、絶縁
材料の劣化を防ぐことができる。また、バルブ２６を閉
じることにより電動機部と分離できるので、酸素分離装
置の取りはずｌ、交換も簡単に行える。

第１図に示した酸素分離装置２５は電動機２４の外部に
ごく短い配管とバルブを用いて設けであるが、これを電
動機２４の内部に設けて、より有効に、敏速に酸素を分
離・捕集するようにしてもよい。また、冷媒ガスを強制
＠環させ、その循環流路内に酸素分離装置２５を設け、
酸素を分離・捕集するようにしてもよい。

酸素分離装置２５の原理としては、酸化反応法、吸着法
、吸収法等の方法が考えられるが、特に、ヒートポンプ
の電動機内の酸素の濃度が低い場合には、酸化反応法を
用いるのが好ましい。つまり、たとえば鉄粉等を酸素分
離装置２５内に充てんすると、ヒートポンプ電動機内の
酸素と酸化反応を起こし、鉄粉は酸化鉄に変化し、電動
機内の酸素は取除かれるという原理である。もし、ヒー
トポンプ内の酸素の濃度が高い場合は、ゼオライトのよ
うな吸着法や、ビロガ０−ル（Ｃ８Ｈ６０，）を用いた
吸収法を用いるのが好ましい。

以上のように、酸素分離装置２５は、不可逆反応を用い
た装置なので、取りはずし交換が必要となる。したがっ
て、第１図にように、バルブ等を用いて冷媒雰囲気から
簡単に分離できるような構造にしておくのはむろんのこ
と、捕集能力がまだあるかないかが簡単にわかるように
、酸素分離装置２５が構成されているのが好ましい。

以上の説明は、電動機の冷媒雰囲気中に、取りはずし可
能な酸素分離装置を設けたこきに関し”Ｃ説明したが、
ヒートポンプ内のその他の冷媒経路内に酸素分離装置を
設け、電動機部に酸素が入らないように構成しても、電
動機絶縁材料が劣化しないという効果は同じである。

また、酸化反応を利用した酸素分離装置は、空気中です
ぐに酸化するので、ヒートポンプにとりつける際は、注
意をしてずばやくとりつけることが好ましい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明に係るヒートポン
プによれば以下のような効果を有する。

（１）　　ヒートポンプの電動機部分の冷媒雰囲気中に
、取りはずし可能な酸素分離装置を設けたので、ヒート
ポンプの停止中に電動機部に空気が混入しても酸素を分
離、捕集できるので、絶縁材料が劣化せず、信頼性の高
いヒートポンプが提供できる。

（２）上記のように構成したので、酸素を分離・捕集す
る能力のなくなった酸素分離装置をヒートポンプを止め
ないで簡単に取り換えが可能である。

（３）作動冷媒として本冷媒を使用したので、大気成層
圏のオゾン層をほとんど破壊することがなく、安全で無
公害である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のヒートポンプの一実施例を示す概略
構成図である。１・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・蒸発器、４
・・・減圧機構、５．６．７．８・・・冷媒経路、９．
１０・・・流路、１１・・・冷却器、１４．１６・・・
冷媒経路、１５・・・加圧装置、２４・・・電動機、２
５・・・酸素分離装置、２６・・・バルブ特許出願人　　株式会社　荏原製作所

Claims

【特許請求の範囲】１、電動機で駆動される圧縮機、凝縮器、蒸発器、減圧
機構を具備し、これらの機器間を作動冷媒の通る冷媒経
路で接続して冷媒循環経路を形成すると共に、前記電動
機を作動冷媒により冷却し、前記作動冷媒として分子式ＣｋＨ１ＣｌｍＦｎ（但し、ｋは２以上の整数、ｌは１
以上の整数、ｍ＋ｎは１以上の整数）を有する化合物を
用い、且つ、蒸発器の内圧が大気圧以下となるヒートポ
ンプにおいて、前記電動機用作動冷媒の冷媒雰囲気中に
取りはずし可能な酸素分離装置を設けたことを特徴とす
るヒートポンプ。２、前記酸素分離装置が、強制対流している冷媒雰囲気
中に設けられている請求項１記載のヒートポンプ。３、前記酸素分離装置が、酸素を分離したことを目視に
より確認できるように構成されている請求項１記載のヒ
ートポンプ。４、前記作動媒体が、Ｃ＿２ＨＣｌ＿２Ｆ＿３である請
求項１、２又は３記載のヒートポンプ。