JPH10185369A - 冷凍装置及びその運転方法 - Google Patents

冷凍装置及びその運転方法

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JPH10185369A
JPH10185369A JP8341246A JP34124696A JPH10185369A JP H10185369 A JPH10185369 A JP H10185369A JP 8341246 A JP8341246 A JP 8341246A JP 34124696 A JP34124696 A JP 34124696A JP H10185369 A JPH10185369 A JP H10185369A
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JP
Japan
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bypass
capillary
closing valve
main
capillary tube
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Withdrawn
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JP8341246A
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Inventor
Naoki Toda
直樹 戸田
Takayoshi Hamada
高義 濱田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/385Dispositions with two or more expansion means arranged in parallel on a refrigerant line leading to the same evaporator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0411Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube

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  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍装置内で発生したスラッジ、および金属
摩耗粉を通常使用の循環回路から除去し、装置の長期に
わたる耐久性を確保する。 【解決手段】 冷媒循環系の回路上に主キャピラリチュ
ーブとその入口側に主キャピラリ開閉バルブを設けると
共に、同主キャピラリチューブと主キャピラリ開閉バル
ブとを迂回するバイパス回路を設け、同バイパス回路上
にバイパスキャピラリチューブとその入口側にバイパス
キャピラリ開閉バルブと水分除去器とを設け、この冷凍
装置の使用開始時に、先ず主キャピラリ開閉バルブを
閉、バイパスキャピラリ開閉バルブを開として運転し、
この状態で所定時間の運転を継続した後、主キャピラリ
開閉バルブを開、バイパスキャピラリ開閉バルブを閉に
切り換え、これ以降はこの状態で運転をする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷凍装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の冷凍装置の系統図である。
図において、2は圧縮機、3は凝縮器、10は乾燥剤
(吸湿剤)、4はキャピラリチューブ、9は蒸発器であ
り、1はこれら各機器を結び閉ループとする配管であ
る。冷媒はこの閉ループの中を循環しながら運転され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に、冷凍装置で
は、冷媒と冷凍機油の一部が完全な閉ループ系内を循環
している。このため、系内でスラッジが発生するとスラ
ッジは冷凍装置内に蓄積され、特にキャピラリ4の内壁
に付着してスケールとして成長し、キャピラリ4部での
圧損を上昇させて装置を停止させる。また、圧縮機2の
摺動面では、装置稼働の初期段階において、初期摩耗に
より比較的粗い粒子の摩耗粉が発生するが、冷凍装置が
閉ループであるため外部に除去されることなく装置内に
蓄積する。この場合、圧縮機摺動面が境界潤滑状態であ
れば、上記摩耗粉が摺動面に混入すると摩耗が加速され
たり、“カジリ”現象の発生により装置が停止する。さ
らに、摩耗粉はスラッジと同様に、キャピラリ4にも付
着するためスケールの成長を助長する作用がある。スラ
ッジの発生は、冷凍装置内の水分と冷媒、および水分と
冷凍機油の反応、あるいは、冷凍機油の熱劣化に起因す
ると考えられる。さらに、冷凍装置の製作時に使用され
る各種工程剤(加工油、洗浄剤、など)の残留物と冷
媒、および冷凍機油との反応にも起因すると考えられ
る。
【0004】このため、冷凍装置内にゼオライト系の乾
燥剤(吸湿剤)を設けて含有水分量を可能な限り抑制し
たり、安定性の高い冷凍機油を使用したりしているが、
スラッジの発生を完全に抑えることは非常に困難な状況
である。一例をあげると、HFC系冷媒に適用されてい
るエステル油の場合、油中の水分が従来のCFC系冷媒
に適用されている鉱油、およびアルキルベンゼン系油
(含有水分量は最大でも100ppm 以下で、冷凍装置の
製品では20〜30ppm 程度に管理できる)に比較して
非常に多く、油の管理を厳しくしても200〜500pp
m 程度の水分が含有してしまう。現状では、この水分を
装置配管系内に設けたゼオライト系の乾燥剤に吸着させ
る手法がとられているが、ゼオライト系乾燥剤の場合、
平衡吸着量しか水分を吸着しないため、残水分量の一部
はエステル油のエステル基と加水分解して油の劣化、お
よびスラッジの生成が進む。
【0005】また、工程剤の残留物を除去するために、
現状では冷凍装置の完成品を一定時間通常運転した後、
系内の冷媒・冷凍機油を全て回収し、再び新品の冷媒・
冷凍機油を封入するといった系内の洗浄工程を数回組み
込んで厳しく管理する必要があり、工程が煩雑になる。
さらに、初期摩耗による摩耗粉の発生を防止することは
非常に困難であり、冷凍装置から初期摩耗粉を除去する
ためには、工程剤の残留物除去と同様の洗浄手法に頼ら
なければならない。系内で発生したスラッジ及び初期摩
耗粉が高速流となるキャピラリ4内に選択的に付着する
のは、高速流下でスラッジが帯電してキャピラリ4内面
に吸着しやすくなるためである。
【0006】本発明が解決しようとする課題は、冷凍装
置内で発生したスラッジ、および金属摩耗粉を通常使用
の循環回路から除去し、装置の長期にわたる耐久性を確
保することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、次の特徴を有する冷凍装置、及びそ
の運転方法に関するものである。
【0008】(1) 絞り機構としてキャピラリチュー
ブを用いる冷凍装置において、冷媒循環系の回路上に主
キャピラリチューブとその入口側に主キャピラリ開閉バ
ルブを設けると共に、同主キャピラリチューブと主キャ
ピラリ開閉バルブとを迂回するバイパス回路を設け、同
バイパス回路上にバイパスキャピラリチューブとその入
口側にバイパスキャピラリ開閉バルブと水分除去器とを
設けたことを特徴とする冷凍装置。
【0009】(2) 絞り機構としてキャピラリチュー
ブを用いる冷凍装置において、冷媒循環系の回路上に主
キャピラリチューブとその入口側に主キャピラリ開閉バ
ルブを設けると共に、同主キャピラリチューブと主キャ
ピラリ開閉バルブとを迂回するバイパス回路を設け、同
バイパス回路上にバイパスキャピラリチューブとその入
口側にバイパスキャピラリ開閉バルブと水分除去器とを
設け、この冷凍装置の使用開始時に、先ず主キャピラリ
開閉バルブを閉、バイパスキャピラリ開閉バルブを開と
して運転し、この状態で所定時間の運転を継続した後、
主キャピラリ開閉バルブを開、バイパスキャピラリ開閉
バルブを閉に切り換え、これ以降はこの状態で運転をす
ることを特徴とする冷凍装置の運転方法。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の一形態に係
る冷凍装置の系統図である。図において2は冷媒を昇圧
する圧縮機、3は凝縮機、4はキャピラリチューブ、9
は蒸発器、1は上記各機器を結ぶ冷媒循環系配管であ
る。上記の各部は従来技術のものと同様である。5は上
記キャピラリ4の入口側に設けられた開閉バルブ、11
はキャピラリチューブ4と開閉バルブ5とをバイパスす
るよう設けられたバイパス配管、6は同バイパス配管に
設けられたバイパスキャピラリチューブ、7は同バイパ
スキャピラリチューブの入口側に設けられたバイパスキ
ャピラリ開閉バルブ、8は同開閉バルブ7の入口側に設
けられたフィルタ付き水分除去器である。バイパス配管
11にバイパスキャピラリとその開閉バルブが設けられ
ているので、以下においては、前記4を主キャピラリチ
ューブ、前記5を主キャピラリ開閉バルブとしてバイパ
ス管上のものと区別する。
【0011】上記冷凍装置においては、配管経路内の主
キャピラリ部に並行して、水分除去器、およびバルブを
備えたバイパスキャピラリを設けることにより、冷凍装
置使用開始時には、主キャピラリ開閉バルブを「閉」に
してバイパスキャピラリ開閉バルブを「開」とし、冷媒
をフィルタ付きの水分除去器を備えたバイパスキャピラ
リを経て循環させる。これにより、冷凍装置組立製造時
の系内への持ち込み水分が吸着されると共に、境界潤滑
下の摺動面から発生する初期摩耗粉も捕集される。この
系内水分の吸着と初期摩耗粉の捕集に要する時間は、冷
凍装置の稼働時間で約50〜100時間程度である。ま
た、フィルタ付きの水分除去器のみではスラッジの発生
を完全に抑えることは出来ないため、発生したスラッジ
をバイパスキャピラリ内に付着させる。スラッジの発生
は、冷凍装置稼働初期の系内の水分量、摩耗粉、および
工程剤残留物などの異物・夾雑物の影響が支配的であ
る。このため、スラッジは装置稼働開始直後に急激に生
成されてスケールとして成長するが、その後はスラッジ
がほとんど生成されなくなり、スケールの成長も停止す
る。スケールの成長が停止するまでの時間は、冷凍装置
の稼働時間で約50〜100時間程度である。
【0012】従って、いずれにしても、冷凍装置を約5
0〜100時間稼働させることにより、系内の水分、お
よび初期摩耗粉はフィルタ付きの水分除去器によって吸
着・捕集され、さらに、系内で発生したスラッジもバイ
パスキャピラリ内に固定される。冷凍装置の配管系は完
全な閉ループであるため、水分が新たに系外部から侵入
することはない。また、境界潤滑下における初期摩耗を
過ぎると、摺動面での金属間に“なじみ”が生じるた
め、摩耗量が急激に減少して摩耗粉も減る。すなわち、
約50〜100時間稼働後に、バイパスキャピラリ開閉
バルブを「閉」とし、主キャピラリ開閉バルブを「開」
として冷媒循環ラインを切り替えれば、主キャピラリ内
にスケールが発生しないため、長期にわたり冷凍装置の
安全運転が確保される。
【0013】次に、上記形態の冷凍装置による具体的な
試験実施例を述べる。冷凍装置は12,000 kcal / hr の
冷凍能力を有する機種を使用した。また、使用した冷媒
はR407c(R32/R125/R134aを質量比
で23/25/52%とした混合冷媒)冷凍機油はポリ
オールエステルである。また、主キャピラリ4およびバ
イパスキャピラリ6共に、内径1mm、長さ500mmとし
た。また、初期の系内水分量は200ppm 、空気量は3
00ppm である。冷凍装置の初期稼働時は、主キャピラ
リ開閉バルブ5を「全閉」としてバイパスキャピラリ開
閉バルブ7を「全開」にして冷媒を循環した。冷凍装置
の稼働開始から100時間後までは、定期的にバイパス
キャピラリ6を取り外し、スケール発生によるバイパス
キャピラリ6内の閉塞率を測定した。100時間が経過
したら、バイパスキャピラリ開閉バルブ7を「全閉」と
し、主キャピラリ開閉バルブ5を「全開」にして冷凍装
置の運転を継続した。以後、 5,000時間まで、バイパス
キャピラリ6の場合と同様に、主キャピラリ4を定期的
に取り外してキャピラリ内の閉塞率を測定した。キャピ
ラリ閉塞率は新品を全開と見なして0%とし、全閉を1
00%とした。
【0014】図2は上記試験結果の図である。横軸は稼
働時間(hr)、縦軸はキャピラリ閉塞率(%)であ
る。従来の冷凍装置使用の結果を点線で、本発明の冷凍
装置使用の結果を実線で示してある。
【0015】この試験において、従来の冷凍装置の場合
は、100時間までに急激なキャピラリ閉塞率の上昇が
見られ、その後、ほぼ一定の値を示している。一方、本
発明の冷凍装置の場合、100時間までは急激なキャピ
ラリ閉塞率の上昇が認められるが、その後は非常に低い
値となり、しかも閉塞率の上昇はない。ただし、本発明
の冷凍装置の試験結果については、100時間まではバ
イパスキャピラリの閉塞率を、これ以降の時間では主キ
ャピラリの閉塞率を示している。稼働時間100時間以
降において閉塞率が低レベルでしかも稼働時間に対して
上昇しないのは、バイパスキャピラリ6から主キャピラ
リ4に切り替えたことにより、スラッジ生成の一要因で
ある水分、スケール成長を助長する初期摩耗粉、および
稼働初期に生じたスラッジがバイパスキャピラリ6の配
管系に吸着・捕集・固定され、主キャピラリ4に切り替
えた後の配管系から除去されたためである。また、冷凍
装置の配管系は完全な閉ループで構成されているため、
スラッジの要因や初期に発生したスラッジを一旦除去し
てしまえば、それ以降のスラッジ生成量を抑制出来るか
らである。
【0016】上記試験において、従来の冷凍装置の場合
は、キャピラリ詰りのため圧縮機2の適正な吐出圧力範
囲を超えた状態で強制的な運転を続ける結果となった
が、本発明の冷凍装置の場合は、吐出圧力の上昇時に主
キャピラリ4に切り替えたため、適正な圧力範囲で良好
な運転を継続でき、冷凍装置を長時間にわたり安定して
運転できることが確認された。
【0017】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
冷凍装置では、主キャピラリに並行して水分除去器を備
えたバイパスキャピラリを設置しているため、装置の稼
働初期における水分、初期摩耗粉、および初期に発生し
たスラッジをバイパスキャピラリに吸着・捕集・固定で
きる。また、主キャピラリに切り替えた後は、バイパス
キャピラリの配管系のバルブを全閉にするため、スラッ
ジの要因や初期に発生したスラッジを系外部に完全除去
できる。そのため、従来のようにキャピラリ内にスケー
ルが生成してキャピラリを閉塞し装置停止となることは
なく、長時間にわたり安定した運転状態を維持できる。
【0018】また、本発明によれば、従来のようにスケ
ール生成の抑制を目的とした冷凍装置配管系内の洗浄工
程を経る必要はない。さらに、本発明によれば、冷凍装
置内の極めて厳しい水分管理を行う必要もなく、通常容
易に管理できる範囲のレベルでスケールの抑制を十分に
達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る冷凍装置の系統
図。
【図2】上記実施形態の冷凍装置を用いた試験結果の
図。
【図3】従来の冷凍装置の系統図。
【符号の説明】
1 冷媒循環系配管 2 圧縮機 3 凝縮器 4 主キャピラリチューブ 5 主キャピラリ開閉バルブ 6 バイパスキャピラリチューブ 7 バイパスキャピラリ開閉バルブ 8 フィルタ付き水分除去器 9 蒸発器 10 乾燥剤(吸湿剤) 11 バイパス配管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絞り機構としてキャピラリチューブを用
    いる冷凍装置において、冷媒循環系の回路上に主キャピ
    ラリチューブとその入口側に主キャピラリ開閉バルブを
    設けると共に、同主キャピラリチューブと主キャピラリ
    開閉バルブとを迂回するバイパス回路を設け、同バイパ
    ス回路上にバイパスキャピラリチューブとその入口側に
    バイパスキャピラリ開閉バルブと水分除去器とを設けた
    ことを特徴とする冷凍装置。
  2. 【請求項2】 絞り機構としてキャピラリチューブを用
    いる冷凍装置において、冷媒循環系の回路上に主キャピ
    ラリチューブとその入口側に主キャピラリ開閉バルブを
    設けると共に、同主キャピラリチューブと主キャピラリ
    開閉バルブとを迂回するバイパス回路を設け、同バイパ
    ス回路上にバイパスキャピラリチューブとその入口側に
    バイパスキャピラリ開閉バルブと水分除去器とを設け、
    この冷凍装置の使用開始時に、先ず主キャピラリ開閉バ
    ルブを閉、バイパスキャピラリ開閉バルブを開として運
    転し、この状態で所定時間の運転を継続した後、主キャ
    ピラリ開閉バルブを開、バイパスキャピラリ開閉バルブ
    を閉に切り換え、これ以降はこの状態で運転をすること
    を特徴とする冷凍装置の運転方法。
JP8341246A 1996-12-20 1996-12-20 冷凍装置及びその運転方法 Withdrawn JPH10185369A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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