JPH0942807A - スラッジ除去装置及びそのスラッジ除去装置を備える冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒回路における冷媒中のスラッジを低減で
きるとともに目詰まりを生じることがないスラッジ除去
装置及びそのスラッジ除去装置を備える冷凍装置を提供
する。 【解決手段】 冷凍装置１の冷媒回路にはスラッジ除去
装置１３を備え、このスラッジ除去装置では、容器上部
１５ａの導入部１７から容器内に導入された冷媒は、容
器内に拡散され、冷媒内に含まれているスラッジはその
まま落下しまたは容器の内周壁面に沿って落下する。一
方、容器内に拡散された冷媒は冷媒導出管１９の管面に
形成された複数の取込み孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃから
取込まれて導出される。このように、容器１５内では冷
媒からスラッジが除去されるので冷媒中のスラッジを低
減できるとともに、スクリーンを用いないで、容器底部
にスラッジを溜める構成であるから、目詰まり等の不都
合が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒を冷媒回路に
循環させてなる冷凍装置に関し、特に、冷媒として塩素
を組成に用いないいわゆるＨＦＣ系非共沸冷媒混合物を
用いた冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍装置の冷媒として用いられて
いるものにはジクロロジフルオロメタン（以下「Ｒー１
２」という）や共沸冷媒混合冷媒のＲー１２と１，１ー
ジフルオロメタン（以下「Ｒー１５２ａ」という）とか
らなるＲー５００が多い。Ｒー１２の沸点は大気圧でー
２９．６５℃で、Ｒー５００の沸点はー３３．４５℃で
あり、通常の冷凍装置に好適であり、Ｒー１２等のＣＦ
Ｃ系冷媒と相溶性のある鉱物油やアルキルベンゼン系油
などの冷凍機油を使用した冷凍サイクルは、約３０年程
度の歴史があり、改善の努力がなされて信頼性、耐久性
等の高い品質レベルに至っている。

【０００３】しかしながら、上記の各冷媒は、その高い
オゾン破壊の潜在性により、大気中に放出されて地球上
空のオゾン層に到達すると、このオゾン層を破壊する。
このオゾン層の破壊は冷媒中の塩素基（Ｃｌ）により引
き起こされる。そこで、この塩素基の含有量の少ない冷
媒、例えばクロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣー２２、
以下「Ｒー２２」という）、塩素基を含まない冷媒、例
えばジフルオロメタン（ＨＦＣー３２、以下「Ｒー３
２」という）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣー１２
５、以下「Ｒー１２５」という）や、１，１，１，２ー
テトラフルオロエタン（ＨＦＣー１３４ａ、以下「Ｒー
１３４ａ」という）がこれらの代替冷媒として考えられ
ている。

【０００４】これらのＨＦＣ系冷媒に対して使用する冷
凍機油としてはＨＦＣ系冷媒に対して先ず相溶性がある
ことが重要な要因の一つであると考えられていたので、
鉱物油やアルキルベンゼン系等は相溶性が悪いため、両
者を組み合わせて使用する冷凍サイクルや冷凍装置は長
期に亘り安定して運転することができないと考えられて
いた。

【０００５】しかし、ＨＦＣ系冷媒と相溶性のよい冷凍
機としてエステル系潤滑油、エ−テル系潤滑油、それら
の混合潤滑油を使用した冷凍サイクルは、従来のＣＦＣ
やＨＣＦＣ系冷媒（指定フロン）を使用した冷凍サイク
ルと比較して、潤滑性や電気特性等が低下する傾向が大
きく問題がある。

【０００６】この原因は色々考えられるが、ＨＦＣ系冷
媒と混合して用いるエステル系潤滑油などは、極圧剤と
しての効果が不十分であり、圧縮機内部の摺動部品の摩
擦や摩耗で温度が上昇しやすく、摩耗によってスラッジ
成分が発生しやすく、また吸湿したり加水分解しやすい
傾向にある。吸水性や加水分解性が少なく、電気特性が
よく、潤滑性能力が高く、しかも経済的な、ＨＦＣ系冷
媒と混合して用いることができる潤滑油は未だ得られて
いない。

【０００７】即ち、従来の冷凍装置には水分が発生する
という不都合があり、エステル系潤滑油やエーテル系潤
滑油は水との反応性が高く、冷媒回路中に水があると、
加水分解して、酸、アルコール等を生成し、さらに摩耗
した金属イオンと反応して金属石鹸を生じるという問題
点がある。そして、このような反応により生じた金属石
鹸（スラッジ成分）は、キャピラリチューブを詰まらせ
るという不都合がある。

【０００８】一方、特公平５ー４０３０８号公報には、
アキュムレータ内にスラッジを除去するスクリーンを設
けた構成が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アキュムレー
タ内にスクリーンを設けてスラッジを除去する構成で
は、次第にスクリーンが目詰まりをおこすという問題が
ある。

【００１０】そこで、本発明は、冷媒回路における冷媒
中のスラッジを低減できるとともに目詰まりを生じるこ
とがないスラッジ除去装置及びそのスラッジ除去装置を
備える冷凍装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のスラッ
ジ除去装置は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒
管で環状に接続した冷媒回路に設けられるスラッジ除去
装置であって、容器と、この容器上部から容器内に冷媒
を導入する導入部と、容器の底部から上方に向けて延出
され、容器内の冷媒を導出する冷媒導出管とを備え、こ
の冷媒導出管にはその管面に、容器内の冷媒を取り込む
複数の取込み孔が形成されているものである。

【００１２】このスラッジ除去装置では、冷媒回路にお
いて、容器上部の導入部から容器内に導入された冷媒
は、容器内に拡散され、冷媒内に含まれているスラッジ
はそのまま落下しまたは容器の内壁面に当たりその内周
壁面に沿って落下する。一方、容器内に拡散された冷媒
は冷媒導出管の管面に形成された複数の取込み孔から取
込まれて導出される。

【００１３】従って、容器内では冷媒からスラッジが除
去されるので冷媒中のスラッジを低減できるとともに、
スクリーンを用いないで、容器底部にスラッジを溜める
構成であるから、目詰まり等の不都合が生じない。

【００１４】請求項２に記載のスラッジ除去装置は、圧
縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒管で環状に接続し
た冷媒回路に設けられるスラッジ除去装置であって、容
器と、この容器上部から容器内に冷媒を導入する導入部
と、容器の底部から上方に向けて延出され、容器内の冷
媒を導出する冷媒導出管とを備え、この冷媒導出管には
その管面に、容器内の冷媒を取り込む導出する複数の取
込み孔が形成されており且つ前記容器の底部における容
器の内周壁面に沿って、分離したスラッジを溜める凹状
のスラッジ溜め部が設けられているものである。

【００１５】このスラッジ除去装置では、請求項１に記
載のスラッジ除去装置において、分離したスラッジは、
容器底部に落下して溜まる。特に、容器内ではその内周
壁面に衝突し、容器内周壁面に沿って落下するスラッジ
が多く、また、容器底部では、スラッジ溜め部が凹んで
形成されているので、一度溜められたスラッジの舞い上
がりが防止される。

【００１６】請求項３に記載の冷凍装置は、圧縮機、凝
縮器、減圧器、蒸発器を冷媒管によりこの順序で環状に
接続した冷媒回路を備える冷凍装置において、前記蒸発
器と前記圧縮機との間、又は前記凝縮器と前記蒸発器と
の間に、請求項１に記載のスラッジ除去装置を備えたも
のである。

【００１７】請求項３に記載の冷凍装置では、請求項１
記載のスラッジ除去装置を備える位置を蒸発器と圧縮機
との間、又は凝縮器と蒸発器との間に、それぞれ冷媒の
流れ方向において、圧縮機の手前又は減圧器の手前でス
ラッジを除去するので、圧縮機または減圧器へのスラッ
ジの侵入を有効に防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して本発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１９】図１に示すように、本実施の形態の冷凍装
置１には、圧縮機３、凝縮器５、ドライヤ１１、減圧器
としてのキャピラリチューブ７、蒸発器９、アキュムレ
ータを兼ねたスラッジ除去装置１３がこの順序で冷媒管
により直列に接続されており、冷凍サイクル（冷媒回
路）が形成されている。

【００２０】かかる冷凍サイクルでは、圧縮機３で圧縮
された高温高圧のガスが凝縮器５で放熱し、凝縮液化し
た後、キャピラリチューブ７で減圧され、蒸発器９で外
部の熱を吸収して蒸発して、蒸発器５の外部を冷却す
る。その後、スラッジ除去装置１３ではスラッジを除去
すると共に、液冷媒を保留してガス冷媒を圧縮機１に戻
す。

【００２１】本実施の形態に使用される冷媒は、ＨＦＣ
系冷媒を用いており、冷媒回路中を矢印で示す方向に流
れる。具体的なＨＦＣ系冷媒としては、Ｒ−３２を２３
％、Ｒー１２５を２５重量％、Ｒ−１３４ａを５２重量
％含む混合冷媒（いわゆるＲ−４０７Ｃ）又はＲ−１２
５を４４重量％、Ｒ−１４３ａを５２重量％、Ｒ−１３
４ａを４重量％含む混合冷媒（いわゆるＲ−４０４Ａ）
の他、Ｒ−１３４ａの単一冷媒が用いられる。

【００２２】冷媒に混合される潤滑油（オイル）として
は、ＨＦＣ系冷媒と相溶性のあるエステル系潤滑油を用
いている。尚、潤滑油には、エーテル系潤滑油や、エス
テル系潤滑油とエーテル系潤滑油との混合油を用いるも
のであってもよい。エステル系潤滑油は圧縮部の潤滑作
用、冷媒圧縮による熱を放出する冷却作用及びガス密封
作用の働きをなすものである。

【００２３】ドライヤ１１は、その本体内に水分除去材
２８が充填されており、冷媒中の水分を除去するように
なっている。水分除去材２８は、特に限定されないが、
例えば、モレキュラーシーブスが使用される。モレキュ
ラーシーブスを使用する場合その摺れ合いにより屑等が
生じ、そのモレキュラーシーブスが触媒として作用して
スラッジを製造する可能性が高い。従って、モレキュラ
ーシーブスを使用する場合には、特にスラッジの除去が
望まれる。

【００２４】スラッジ除去装置１３は、図２にその断面
図を示すように、その筒状の容器１５の上部１５ａには
容器内に冷媒を導入する導入管１７が設けられている。
容器の底部１５ｂには、その中央部においてそこから上
方に向けて冷媒導出管１９が延出されている。

【００２５】この冷媒導出管１９の上端は閉じており、
冷媒導出管１９の管面には、容器１５内の冷媒を取り込
む複数の取込み孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃが一列に形成
されており、その下にはオイル孔２３が形成されてい
る。

【００２６】冷媒を取込む複数の取込み孔２１ａ、２１
ｂ、２１ｃはその数や大きさは特に限定されるものでな
いが、図５に示すように、上から下に亘って、次第に孔
の径を大きくすることが望ましい。このように、下の取
込み孔２１ｃほど孔径を大きくするのは、上方から流入
された冷媒は容器内の上方位置ほどスラッジが分離され
ずに直接、冷媒導出管１９に取込まれる可能性が高いた
めである。従って、下に位置する取込み孔ほど孔径を大
きくすることによって、スラッジが十分に分離された冷
媒を効果的に取込むことができる。

【００２７】冷媒導出管１９に形成された取込み孔２１
ｃの更に下側には、容器内に溜められたオイルを取込
む、オイル孔２３が形成されている。即ち、このスラッ
ジ除去装置１３は、アキュムレータとしても作用するも
のであって、容器内には液冷媒が溜められ、液冷媒の上
にはオイルが浮上するので、オイル孔２３からそのオイ
ルを取込み圧縮機３に戻すものである。

【００２８】容器の上部１５ａには、容器内に導入され
る冷媒に旋回流を与える旋回板２５が配置されており、
スラッジの効果的な分離を図っている。この旋回板２５
は、図３及び図４に示すように、円盤に切り欠いて形成
された案内片２７を折り立てて形成したもので、本実施
の形態では、４つの案内片２７が同心円上に形成されて
いる。この案内片２７は、上方から導入された冷媒を斜
め下方に向けて流動するように案内するもので、容器１
５内に導入された冷媒を旋回させている。

【００２９】容器の底部１５ｂにおいては、その中央に
は前述の冷媒導出管１９が位置されており、その半径方
向外方にある容器内壁面１６には凹んで形成されたスラ
ッジ溜め部２９が設けられおり、ここに落下したスラッ
ジが溜められるようになっている。即ち、底部１５ｂで
は中央部が高くなり、そこから周囲に向けて低くなるよ
うに傾斜しており、底部１５ｂに落下したスラッジが溜
め部に落ち込むようになっている。このように、周囲の
落ち込みにスラッジを溜めることによって溜められたス
ラッジの舞い上がりが防止される。

【００３０】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。

【００３１】冷媒回路における通常の運転時には、圧縮
機３が駆動され、冷媒は、凝縮器５、ドライヤ１１、キ
ャピラリチューブ７、蒸発器９、スラッジ除去装置５の
順序で流れ、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガスが凝
縮器２で放熱し、凝縮液化した後、ドライヤ１１では、
水分除去材２８が冷媒中の水分を除去し、蒸発器４で外
部の熱を吸収して蒸発して、蒸発器４の外部を冷却す
る。

【００３２】スラッジ除去装置１３はアキュムレータと
しても作用するので、ここで気液分離され、液体冷媒が
圧縮機３に取込まれて液圧縮するのを防止するととも
に、本実施の形態では、同時に冷媒中のスラッジが除去
される。特に、スラッジ除去装置１３をドライヤ１１の
下流に設けることによって、ドライヤ１１で発生したモ
レキュラーシーブス２８の屑をもここで除去することが
できる。

【００３３】このスラッジ除去装置１３では、容器上部
１５ａの導入管１７から冷媒が導入され、旋回板２５を
通過すると冷媒には、回転運動が付与されて容器内で旋
回する。

【００３４】旋回された冷媒は、その遠心力によりスラ
ッジＳが外側に移動し、容器の内壁面１６に衝突しこれ
に沿って落下し、内壁面１６に案内されてスラッジ溜め
部２９に溜められる。しかも、冷媒中のスラッジは旋回
させて遠心力を付与しているから、いわゆる遠心分離作
用により分離が容易にできる。

【００３５】一方、底部１５ｂの中央部に落下したスラ
ッジは、そこからスラッジ溜め部２９を下に傾斜されて
いるから、そのままスラッジ溜め部２９に集められる。

【００３６】スラッジ溜め部２９に溜められたスラッジ
は、容器内の隅に溜められることになるから、冷媒導入
管１７から冷媒導出管１９の取込み孔２１ａ、２１ｂ、
２１ｃへ向かう冷媒流路から外れて、冷媒内に戻ること
がない。

【００３７】従って、容器内では冷媒からスラッジが除
去されるので冷媒中のスラッジを低減できるとともに、
スクリーンを用いないで、容器底部にスラッジを溜める
構成であるから、目詰まり等の不都合が生じない。

【００３８】そして、スラッジが除去されたガス冷媒は
冷媒導出管１９の取込み孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃに取
込まれて圧縮機３に戻される。

【００３９】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。

【００４０】図６に示すように、容器１５内には、冷媒
導出管１９の延出方向（上下方向）の途中にバッフル板
３１を設け、スラッジ溜め部２９に溜められたスラッジ
の舞い上がりを確実に防止する構成としてもよい。更
に、この場合には、冷媒中のスラッジが衝突する面積が
増加することから、更に、スラッジが析出しやすくな
る。

【００４１】また、図７に示す実施の形態では、スラッ
ジ溜め部２９を袋形状に狭めて形成するものである。こ
の場合には、一度スラッジ溜め部２９に溜められたスラ
ッジの戻りが確実に、防止できる。

【００４２】図８に示す実施の形態では、ドライヤとス
ラッジ除去装置とを一体に構成した例を示したものであ
り、冷凍装置全体の構成を簡易にすることができる。

【００４３】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であ
る。

【００４４】例えば、上述した実施の形態では、スラッ
ジ除去装置がアキュムレータを兼ねる構成としたが、こ
れに限らず別個にアキュムレータを設ける構成であって
も同様な効果を得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１に記載のスラッジ除去装置によ
れば、容器上部の導入部から容器内に導入された冷媒
は、容器内に拡散され、冷媒内に含まれているスラッジ
はそのまま落下しまたは容器の内壁面に当たりその内周
壁面に沿って落下して、容器底部にスラッジを溜める構
成であるから、冷媒中のスラッジを低減できるととも
に、スクリーンを用いないので、目詰まり等の不都合が
生じない。

【００４６】請求項２に記載のスラッジ除去装置によれ
ば、請求項１に記載のスラッジ除去装置において、分離
したスラッジは、容器底部に落下して溜まり、容器底部
では、スラッジ溜め部が凹んで形成されているので、一
度溜められたスラッジの舞い上がりを防止できる。

【００４７】請求項３に記載の冷凍装置によれば、請求
項１記載のスラッジ除去装置を蒸発器と圧縮機との間、
又は凝縮器と蒸発器との間に、設ける構成であるから、
圧縮機または減圧器へのスラッジの侵入を有効に防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態かかる冷凍装置の回路図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態かかるスラッジ除去装置の
断面図である。

【図３】スラッジ除去装置に配置された旋回板の平面図
である。

【図４】スラッジ除去装置に配置された旋回板の断面図
である。

【図５】スラッジ除去装置に配置された冷媒導出管の正
面図である。

【図６】他の実施の形態にかかるスラッジ除去装置の断
面図である。

【図７】他の実施の形態にかかるスラッジ除去装置の断
面図である。

【図８】他の実施の形態にかかるスラッジ除去装置の断
面図である。

【符号の説明】

１ 冷凍装置 ３ 圧縮機 ５ 凝縮器 ７ キャピラリチューブ（減圧器） ９ 蒸発器 １３ スラッジ除去装置 １７ 導入管 １９ 冷媒導出管 ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 取込み孔 ２９ スラッジ溜め部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒
   管で環状に接続した冷媒回路に設けられるスラッジ除去
   装置であって、 容器と、この容器上部から容器内に冷媒を導入する導入
   部と、容器の底部から上方に向けて延出され、容器内の
   冷媒を導出する冷媒導出管とを備え、この冷媒導出管に
   はその管面に、容器内の冷媒を取り込む複数の取込み孔
   が形成されていることを特徴とするスラッジ除去装置。
2. 【請求項２】 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒
   管で環状に接続した冷媒回路に設けられるスラッジ除去
   装置であって、 容器と、この容器上部から容器内に冷媒を導入する導入
   部と、容器の底部から上方に向けて延出され、容器内の
   冷媒を導出する冷媒導出管とを備え、この冷媒導出管に
   はその管面に、容器内の冷媒を取り込む導出する複数の
   取込み孔が形成されており且つ前記容器の底部における
   容器の内周壁面に沿って、分離したスラッジを溜める凹
   状のスラッジ溜め部が設けられていることを特徴とする
   スラッジ除去装置。
3. 【請求項３】 圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒
   管によりこの順序で環状に接続した冷媒回路を備える冷
   凍装置において、 前記蒸発器と前記圧縮機との間、又は前記凝縮器と前記
   蒸発器との間に、請求項１に記載のスラッジ除去装置を
   備えたことを特徴とする冷凍装置。