JPH06201231A - 冷媒中の水分除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷凍サイクルにおいて、乾燥剤を用いること
なしに、ガス冷媒中の水分を捕集し、捕集した水分を効
果的に外部へ放出する。 【構成】 冷凍サイクルを流れる冷媒は、気相中よりも
液相中の方が飽和水分濃度が高い冷媒を用いる。アキュ
ームレータ６のケース１３内の中空部１５に出口パイプ
１６の開口部３０ａを開口する。ケース１３内の液冷媒
及びガス冷媒に接触する位置に冷媒中の水分を捕集する
水分保持部材１７を設ける。ケース１３の外気と接触す
る位置には、冷媒に比べ水蒸気を透過しやすい選択透過
膜２１を備える。これにより、水分保持部材１７で捕集
した冷媒中の遊離水は、冷凍サイクルの停止時、アキュ
ームレータ６の内外の湿度差によって選択透過膜２１を
透過してケース１３の外部に放出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気相中よりも液相中の
方が飽和水分濃度が高い冷媒を用いた冷凍サイクル装置
における冷媒中の水分除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクルにおける冷媒中の水分が増
加すると、冷凍サイクル中絞り後に遊離水が発生し、ア
イシングを生じサイクル詰まりが発生する。そのため、
従来技術では、例えば実開昭５５−１５７６７５号公報
に示すように、冷媒中の水分を除去するためにアキュー
ムレータ内に乾燥器を取付けている。また他の従来法で
は、コンデンサと絞りの間に乾燥剤を入れたりして水分
を吸着している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
フロン系冷媒の規制により冷媒をＲ１２からＲ１３４ａ
に変更する場合、この冷媒Ｒ１３４ａは気相中よりも液
相中の方が飽和水分濃度が高い（図４）ため、冷媒中の
水分を除去するための乾燥剤の使用量が増大したりある
いは乾燥剤を交換するための構造が複雑になるという問
題がある。

【０００４】本発明は、気相中よりも液相中の方が飽和
水分濃度が高い冷媒を用いた冷凍サイクルにおいて、乾
燥剤を使用しないで冷凍サイクルの運転と停止の繰り返
しにより冷媒中の水分を効果的に捕集しかつ排出するよ
うにした冷媒中の水分除去装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による冷媒中の水分除去装置は、気相中よりも
液相中の方が飽和水分濃度が高い冷媒を用いた冷凍サイ
クル装置において、ガス冷媒と液冷媒を分離して貯溜す
るアキュームレータケースと、先端部が前記アキューム
レータケースの中空部に開口され、前記中空部中のガス
冷媒を外部に流出する出口パイプと、ガス冷媒及び液冷
媒に接触する冷媒流路中に設けられ、ガス冷媒及び液冷
媒中の水分を捕集する水分保持材と、前記アキュームレ
ータケースの内部と外部の境界域に取り付けられ、冷媒
に比べ水蒸気を透過しやすい選択透過膜とを備えたこと
を特徴とする。

【０００６】

【作用】気相中よりも液相中の方が飽和水分濃度が高い
冷媒は、液冷媒の一部がガス冷媒に状態変化（蒸発）す
る過程で、例えば図５に示すように、冷媒に含みきれな
い水分すなわち遊離水が発生する。冷凍サイクルの運転
時、冷媒中に発生した水分は水分保持材で捕集され、水
分保持材で捕集された水分は冷凍サイクルの停止時、ア
キュームレータ内外の湿度差を利用して外気中に積極的
に放出される。このとき、冷媒の透過度よりも水蒸気の
透過度の方が大幅に高い選択透過膜を用いるため、冷媒
中の遊離水を水分保持材で捕集し選択透過膜を透過して
外部に放出するので、冷凍サイクル中の水分濃度を低濃
度に保つことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。本発明を適用した冷凍サイクルの第１実施例を
図１〜図４に示す。図２に示される冷凍サイクルは、圧
縮機１、コンデンサ２、膨張弁３、エバポレータ５、ア
キュームレータ６の順に冷媒が循環される構成になって
いる。

【０００８】圧縮機１で圧縮されたガス冷媒は、コンデ
ンサ２で熱を奪われて液冷媒となり、この液冷媒は、膨
張弁３を通ると減圧され、エバポレータ５に送られる
と、ここで例えば車室内空気から熱を奪って冷媒の一部
は蒸発し、気液混合二相（霧状）となってアキュームレ
ータ６に受けられる。アキュームレータ６ではガス冷媒
と液冷媒に分離し、液冷媒を底部に貯溜しガス冷媒のみ
を圧縮機１に供給し、圧縮機１に吸込まれた冷媒は、上
述した冷凍サイクルを繰り返す。

【０００９】ここで用いる冷媒は、気相中よりも液相中
の方が飽和水分濃度が高い冷媒例えばＲ１３４ａ等を用
いる。Ｒ１３４ａは、Ｒ１２等のフロン系ガスと異な
り、大気中のオゾン層を破壊せず環境保全に貢献する。
冷媒Ｒ１３４の中の気相と液相の各飽和水分濃度は、図
４に示すように、通常の温度では液相中の方が高い。こ
の冷媒Ｒ１３４ａの場合、膨張弁３を通って減圧された
冷媒は、液冷媒とガス冷媒の気液二相となり、このとき
冷媒中の水分は液冷媒とガス冷媒に分配される。

【００１０】図５に示すように、この分配された冷媒
は、蒸発が進むにつれて、液冷媒水分濃度、ガス冷媒水
分濃度が上昇する。ここで、図５に破線で示されるガス
の飽和水分濃度は、エバポレータ５内の圧力損失により
低下するため、エバポレータ５の後半からアキュームレ
ータ６内にかけてガス冷媒中に遊離水が発生する。遊離
水発生域は図５で斜線で示される領域となる。そしてガ
ス冷媒中に発生した遊離水は、アキュームレータ６のケ
ース１３内に受けられる。

【００１１】次に、アキュームレータ６は、図１に示さ
れるように、内部を気密に保持されるケース１３の上部
に、エバポレータ５に接続される入口パイプ１４と、圧
縮機１に接続される出口パイプ１６とを取付けている。
出口パイプ１６は上下に延びる円筒状のもので、その筒
体１６ａの外周部に外筒３０が設けられている。筒体１
６ａと外筒３０との間にはガス冷媒通路３２が形成され
ているが、外筒３０の上端にガス冷媒を流入する開口部
３０ａが形成される。ケース１３の内部の中空部１５中
のガス冷媒は図１に示す矢印Ａ方向から開口部３０ａを
経由して外筒３０の内部のガス冷媒通路３２に入り、矢
印Ｂに示すように筒体１６ａの下端でＵターンして筒体
１６ａの内部に入り出口パイプ１６より流出する。

【００１２】外筒３０の底部には、液戻し口３４を有す
る被覆体３６が形成されている。入口パイプ１４の出口
部には斜板３８が形成され、この斜板３８が入口パイプ
１４から流入した冷媒を矢印Ｃ方向にケース１３内の中
空部１５に入るように案内する。グラスウール等からな
る水分保持材１７を保持する金網等からなる押え板は、
上押え板４２と下押え板４３とで水分保持材１７を挾持
している。上押え板４２と下押え板４３は外筒３０に中
空部１５の中間部で支持固定されている。入口パイプ１
４から中空部１５に流入した冷媒のうちの液冷媒は、水
分保持部材１７を通ってケース１３の底部に溜められ
る。このとき液冷媒中の水分が水分保持部材１７に捕集
される。中空部１５に流入されるガス冷媒中に発生した
遊離水は、水分保持材１７中のグラスウールに捕集され
る。この捕集された水は、後述する冷凍サイクルの停止
時に選択透過膜２１を通って外部に放出される。

【００１３】ケース１３の水分保持材１７の近傍には、
冷媒を非常に通しづらく水分を選択的に外部に透過する
選択透過膜２１が設けられる。冷媒ガス自体は、その分
子が選択透過膜２１を通過できないので、開口部３０ａ
より外筒３０と筒体１６ａとの間のガス冷媒通路３２を
通り、矢印Ｂ方向より出口パイプ１６を経由して圧縮機
１へ流出される。

【００１４】本実施例によれば、アキュームレータ６の
ケース１３内に流入冷媒ならびにタンク内気液冷媒に接
触するようにグラスウール等の水分保持材１７が中空部
１５の中央部に設けられている。このため、ケース１３
内の析出あるいは滞留している水分が水分保持材１７に
捕集されるので、このアキュームレータ６から出口パイ
プ１６を経由して外部へ水分が流出するのを確実に防止
することができる。また冷媒中の水分が水分保持材１７
に１か所に集中して捕集されていることから、冷凍サイ
クルの停止時、選択透過膜２１を通して水分がアキュー
ムレータ６の外部に放出することが可能となる。

【００１５】次に、作用について説明する。冷凍サイク
ル運転時、エバポレータ５から入口パイプ１４にガス冷
媒と液冷媒が流れ、入口パイプ１４からアキュームレー
タ６のケース１３の底部に液冷媒が溜められ、中空部１
５にはガス冷媒が充満される。このとき、ガス冷媒中の
飽和水分濃度よりも液冷媒中の飽和水分濃度の方が高い
冷媒を用いているため、冷媒蒸発時に発生した遊離水が
アキュームレータ６のケース１３内に冷媒とともに流入
する。従って、冷媒中の遊離水が水分保持部材１７に付
着し、このときケース１３は低温であるから選択透過膜
２１の内外ともに多湿状態例えば湿度１００％の状態に
なる。アキュームレータ６のケース１３内のガス冷媒
は、開口部３０ａ、ガス冷媒通路３２、筒体１６ａを通
って出口パイプ１６に流れる一方、ガス冷媒中の水分
は、水分保持材１７に捕集される。

【００１６】冷凍サイクルの停止時、アキュームレータ
６のケース１３は常温になるため、選択透過膜２１の外
部の湿度は大気の湿度と同等となる。そのため、冷凍サ
イクル運転中の水分保持部材（グラスウール）１７に捕
集された捕集水は、選択透過膜２１を透過し湿度の低い
外気中に放散される。すなわち、捕集水は、冷凍サイク
ル停止時に選択透過膜２１から積極的に外部に放出され
る。

【００１７】次に、本発明の第２実施例によるアキュー
ムレータを図６および図７に示す。第２実施例は、アキ
ュームレータ６の入口パイプ１４に第１の電磁弁４５を
設け、出口パイプ１６に第２の電磁弁４６を設けてい
る。これらの電磁弁４５、４６は、例えば冷凍サイクル
の運転時に開、停止時に閉となる。選択透過膜２１は、
アキュームレータ６内の水分保持部材１７とケース外部
を仕切るケース１３の部分に設けてある。

【００１８】冷凍サイクルの停止時、圧縮機１がオフで
あるから、図７に示すように、ステップ５０からステッ
プ５１に進み、電磁弁４５、４６を閉じる。これにより
アキュームレータ６内の水分が入口パイプ１４または出
口パイプ１６から外部に拡散するのが防止でき、選択透
過膜２１からの水分放出性能を高めることができる。冷
凍サイクルの運転時、圧縮機１がオンであるから、ステ
ップ５０からステップ５２に進み、電磁弁４５、４６を
開く。冷媒をサイクル中に循環させるためである。

【００１９】この第２実施例によると、冷凍サイクルの
運転中にアキュームレータ６内の冷媒ガス中の水が水分
保持材１７内に捕集され、この捕集水は冷凍サイクル停
止中に選択透過膜２１を透過して外部に放出される。従
って乾燥剤を必要とせず冷凍サイクルの停止時に冷媒中
の水分を効果的に除去することができる。なお、前記第
１、第２実施例における水分保持材としてグラスウール
を用いているが、本発明では、このグラスウールに代え
て高湿度雰囲気で吸着および捕水性が高くなる材料例え
ば木綿、綿、多孔質体を用いることもできる。また前記
第２実施例で用いた電磁弁は、冷媒の温度、圧力等を関
知して自動開閉する弁にすることも可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の冷媒中の
水分除去装置によれば、冷凍サイクルのアキュームレー
タ内のガス冷媒の一部あるいは全部が水分保持材を通り
出口パイプから外部に流出される一方、水分保持材に捕
集された捕集水は選択透過膜を通して冷凍サイクル中に
アキュームレータ内外の湿度差によって外部に積極的に
放出されるので、冷凍サイクルの運転および停止の繰り
返しにより冷媒中の水分が捕集および放出を繰り返し、
冷媒中の捕集水を効果的に除去することができ、冷凍サ
イクル装置の水分による不具合を防止することができる
という効果がある。

【００２１】また、本発明の冷媒中の水分除去装置によ
れば、乾燥剤を用いていないため、乾燥剤の保守点検が
不要となりまた交換も不要となるので経済性が高いとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるアキュームレータを
示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例を適用した冷媒回路を示す
回路図である。

【図３】本発明の第１実施例による水分保持部材および
これを支持する押え板を示す斜視図である。

【図４】本発明の第１実施例で用いた冷媒の気相および
液相についての冷媒温度と飽和水分濃度を示す特性図で
ある。

【図５】本発明の第１実施例で用いた冷媒中の水分濃度
ならびに遊離水の発生域を示す特性図である。

【図６】本発明の第２実施例によるアキュームレータを
示す断面図である。

【図７】本発明の第２実施例による電磁弁の開閉動作を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

６ アキュームレータ １３ ケース（アキュームレータケース） １５ 中空部 １６ 出口パイプ １６ａ 先端部 １７ 水分保持材 ２１ 選択透過膜 ３０ａ 開口部（水分放出部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気相中よりも液相中の方が飽和水分濃度
   が高い冷媒を用いた冷凍サイクル装置において、 ガス冷媒と液冷媒を分離して貯溜するアキュームレータ
   ケースと、 先端部が前記アキュームレータケースの中空部に開口さ
   れ、前記中空部中のガス冷媒を外部に流出する出口パイ
   プと、 ガス冷媒及び液冷媒に接触する冷媒流路中に設けられ、
   ガス冷媒及び液冷媒中の水分を捕集する水分保持材と、 前記アキュームレータケースの内部と外部の境界域に取
   り付けられ、冷媒に比べ水蒸気を透過しやすい選択透過
   膜とを備えたことを特徴とする冷媒中の水分除去装置。