JPWO2009157325A1 - 冷凍サイクル装置及び空気調和装置 - Google Patents
冷凍サイクル装置及び空気調和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2009157325A1 JPWO2009157325A1 JP2010517897A JP2010517897A JPWO2009157325A1 JP WO2009157325 A1 JPWO2009157325 A1 JP WO2009157325A1 JP 2010517897 A JP2010517897 A JP 2010517897A JP 2010517897 A JP2010517897 A JP 2010517897A JP WO2009157325 A1 JPWO2009157325 A1 JP WO2009157325A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- air
- refrigeration cycle
- cycle apparatus
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
- F25B43/003—Filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
- F25B43/04—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for withdrawing non-condensible gases
- F25B43/043—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for withdrawing non-condensible gases for compression type systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Abstract
ハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を圧縮する圧縮機1と、熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器2と、凝縮された冷媒を減圧させるための絞り装置4と、減圧した冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器5と、酸素及び窒素を吸着する空気吸着手段3とを配管接続してハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。
Description
本発明は、例えば空気調和装置、給湯装置等の冷凍サイクル装置に関するものである。特に、不安定な冷媒と反応する物質を除去する除去手段を設けることで冷凍サイクル装置の信頼性を向上させたものである。
一般に、空気調和装置、冷凍装置、給湯装置等の冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用した冷凍サイクル装置は、基本的に、圧縮機、凝縮器(熱交換器)、膨張弁及び蒸発器(熱交換器)を配管接続し、充填した冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。圧縮機で圧縮された冷媒は、高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器に送り込まれる。凝縮器に流れ込んだ冷媒は、熱交換対象との熱交換で熱を放出することにより液化する。液化した冷媒は、膨張弁で減圧されて気液二相流状態となり、蒸発器にて熱交換により熱を吸収することでガス(気体)化し、再度圧縮機へ戻されて循環する。
ここで、冷媒回路を循環する冷媒には、用途、物性に応じて数多くの種類があるが、その中には、地球温暖化に影響を与える化学物質を含む冷媒もある。地球温暖化を防止するという観点からは、地球温暖化係数(GWP:温室効果ガスである物質に対して地球の温暖化をもたらす程度を、二酸化炭素に係る当該程度に対する比を示す数値として国際的に認められた知見に基づき定められた係数)ができる限り小さい冷媒を利用することが望ましい。
例えば、二酸化炭素(CO2 )は地球温暖化係数がかなり小さいが、冷凍サイクルの効率が低下し消費電力が大きくなる。また、機器、配管等の耐圧強度を、通常、冷媒回路内を循環させる冷媒(例えばR410A冷媒等)を用いる場合に比べて高める必要があるため、装置全体の重量が大きくなり、コストアップに繋がることから、普及の障害となっている。
そこで、HFO(ハイドロ・フルオロ・オレフィン)の冷媒(以下、HFO冷媒という)が提案されている。このHFO冷媒は、地球温暖化係数が小さく、二酸化炭素よりもエネルギ効率がよいため、地球環境面の観点から有効な冷媒である。また、沸点が高く、冷媒回路内における冷媒の圧力が低いので耐圧強度を高める必要がない。ただ、HFO冷媒は、物質を構成する原子間の結合において、二重結合を有しているために化学的反応性が高くなるという特性を有している(それゆえ、地球温暖化係数も小さくなる)。そのため、冷媒回路内に冷媒以外の不純物が存在すると、その不純物と反応し、冷媒が劣化するという問題があった。
冷媒が劣化すると、高圧が高くなったり、吐出温度が高くなったりし、冷凍サイクルの効率が大幅に低下する。また、化学反応した新しい物質がさらに冷凍機油と反応し、スラッジを発生させ、キャピラリーチューブ等の細い管や膨張弁を閉塞させたりする問題を発生させる。
以上のように、HFO冷媒は、温暖化係数が低く、環境にはやさしいが、蒸気圧縮式の冷凍サイクルの冷媒として、信頼性を確保しつつ、用いるためには冷媒自身の劣化を防がなければならない。そのため、冷媒回路中の酸素成分の循環を防ぐために、酸素を吸着する酸素吸着手段を設ける方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、冷媒回路中で不純物となる物質は酸素だけではないため、上記のように酸素を吸着させてHFO冷媒を封入しても、HFO冷媒が劣化する可能性は高く、経年的に冷凍サイクル装置の効率と信頼性が低下する。そのため、HFO冷媒の劣化を防ぐためには、さらに対策が必要となる。
そこで、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒回路に含まれる不純物が冷媒回路中を循環しないようにし、HFO冷媒等を有効に用いることができる冷凍サイクル装置等を得ることを目的とする。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、ハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒を減圧させるための膨張手段と、減圧した冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器と、酸素及び窒素を吸着する空気吸着手段とを配管接続してハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。
本発明の冷凍サイクル装置によれば、冷媒回路上に空気吸着手段を備え、冷媒回路の空気の酸素分子及び窒素分子を吸着するようにしたので、不純物となる酸素分子及び窒素分子を循環させないようにすることができる。そのため、二重結合を有し、化学的に不安定なHFO冷媒等を冷媒回路に循環させても、HFO冷媒と空気とが化学反応等により、劣化等をするのを防止することができ、冷凍サイクル装置の性能を長期間維持することができ、さらに信頼性も確保することができる。また、冷媒の劣化を防ぎ、圧縮機に負担をかけることなく熱量の搬送を維持させることができるため、省エネルギを図ることができる。そして、このときに冷媒として用いるテトラフルオロプロピレン等のHFO冷媒は、例えば自然冷媒である二酸化炭素と地球温暖化係数が同等で、いわゆるノンフロンの冷媒であるため、環境の点からも好適である。
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
以下、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の基本構成を示す図である。図1中の矢印100は冷媒の流れる方向を示している。図1において、冷凍サイクル装置は、圧縮機1、凝縮器2、空気吸着手段3、絞り装置(膨張弁)4、蒸発器5を有している。それぞれの機器(要素部品)は配管で接続することにより冷媒回路を構成している。冷媒回路には循環させる冷媒が封入されている。この冷媒として本実施の形態では、例えば、テトラフルオロプロペン(CF3CF=CH2:2,3,3,3-Tetrafluoropropene、HFO-1234yfに代表される)冷媒などのHFO冷媒など、CF3CH=CH2、CF3CF=CF2などのように、原子間の結合において二重結合を有する冷媒が封入されている。
圧縮機1は、冷媒回路を循環させるために冷媒を吸入し、圧縮して加圧する。凝縮器2は、圧縮機1が吐出したガス(気体)状の冷媒(以下、ガス冷媒という)と熱交換対象との間で熱交換を行わせ、冷媒が有する熱量を放出させて熱交換対象を加熱する。
空気吸着手段3は、冷媒回路内の空気を吸着するための手段である。通常、冷凍サイクル装置に冷媒を充填する前に、冷凍サイクル装置内を真空にする真空引き工程が存在する。しかし、真空引きを行っても、冷凍サイクル装置内の空気量をゼロ(完全な真空状態)にすることはできない。現実的には約130〜250Pa(約1〜2Torr)までが限界である。このため、冷凍サイクル装置の冷媒回路内には不純物として必ず空気が存在することになる。ここで、空気における窒素と酸素の存在比は8:2であり、酸素と窒素(特に窒素)が大部分を占めている。そこで、本実施の形態における空気吸着手段3は、酸素分子及び窒素分子を吸着するものとする。空気吸着手段3については後にさらに説明する。
絞り装置4は冷媒の流量を調整し、冷媒の圧力を低くする(減圧)する。蒸発器5は、絞り装置4により圧力が低くなった気液二相冷媒(ガス冷媒と液状の冷媒(以下、液冷媒という)とが混在した冷媒)と熱交換対象との間で熱交換を行わせ、冷媒に熱量を吸収させて蒸発させてガス化させる。熱交換対象は冷却される。ここで、冷媒回路における圧力の高低については、基準となる圧力との関係により定まるものではなく、圧縮機1の圧縮、絞り装置4等の冷媒流量制御などによりできる相対的な圧力として表すものとする。また、温度の高低についても同様であるものとする。
次に、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の動作を冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機1により圧縮されて加圧された冷媒は、配管を通過して凝縮器2に送り込まれる。凝縮器2を通過した冷媒は凝縮され、液化される。このとき冷媒は放熱し、これにより熱交換対象を加熱する。
液化された冷媒は空気吸着手段3を通り、絞り装置4に送り込まれる。液状態の冷媒は絞り装置4を通過することにより減圧され、気液二相流状態の冷媒(以下、気液二相冷媒という)となって蒸発器5に送り込まれる。蒸発器5を通過した気液二相流状態の冷媒は蒸発され、ガス化される。ガス化された冷媒は、再び、圧縮機1に吸入される。
図2は空気吸着手段3の構成を表す図である。次に、本発明のポイントである空気吸着手段3の構成等について説明する。図2(a)は空気吸着手段3の断面図を表し、図2(b)は空気吸着手段3の構成要素の1つとなるフィルター(メッシュ)3e、3fを表している。図2(a)に示すように、本実施の形態における空気吸着手段3はケーシング(収納容器)3a、吸着材が詰まっている吸着材部3b、流入管3c、流出管3d、フィルター3e、3fにより構成する。ただし、この構成に限定するものではなく、必要に応じて手段の追加等を行うことができる。
ここで、空気吸着手段3における冷媒の流れについて説明する。前述したように、凝縮器2を通過した冷媒は、空気吸着手段3の流入管3cから流入し、フィルター3eを通過して、吸着材部3bに流れ込む。ここで、フィルター3eは、冷媒と共に流れてくる異物を捕捉し、吸着材部3bにある吸着材に異物が付着することを防止している。吸着材部3bに異物が付着することを防止することによって、吸着材の劣化を防止することができ、安定した性能を得ることができる。そして、吸着材部3bに流れ込んだ冷媒から、吸着材部3bの吸着材が、冷媒中に含んでいる空気成分(窒素と酸素)のみを吸着する。空気成分を吸着された冷媒は、フィルター3fを通って流出管3dから流出し、絞り装置4に送り込まれる。
ここで、吸着材部3bに流れる冷媒により、吸着材部3b内の吸着材が粉化することがある。粉化した吸着材が空気吸着手段3から流出し、冷媒と共に冷媒回路内を循環すると、例えばキャピラリーチューブや絞り装置4のような、狭い流路となるような手段などにおいて閉塞を誘発する恐れがある。また、圧縮機1を故障させる原因にもなる。そこで、フィルター3fを設け、その粉化した吸着材を捕捉し、空気吸着手段3から流出を防止する。そのため、フィルター3fは、空気吸着手段3、ひいては冷凍サイクル装置の信頼性を確保する上では重要な部品となる。
本実施の形態では、吸着材部3bにおける吸着材は、化学安定性にも優れ、低濃度(低分圧)の物質も強力に吸着することができるゼオライトを用いるものとする。ゼオライトによる空気を吸着するメカニズムは、分子ふるい的に酸素分子及び窒素分子を捕捉することで吸着するものとする。そのため、吸着材3bにより空気のみを選択的に吸着するためには、ゼオライトの細孔径(ここでは直径とする)を、空気成分に係る径以上でHFO冷媒に係る径より小さいものにしなければならない。この制約から、必然的にゼオライトの細孔径が決定される。ここで、空気の主成分である窒素分子の大きさは約36nm(3.6オングストローム)、酸素分子の大きさは約34nm(3.4オングストローム)である。そのため、酸素吸着の観点から吸着材を最適化し、吸着材の細孔径を35nm(3.5オングストローム)にしても、窒素分子は酸素分子より大きく、除去できないことになる。また、従来用いられているドライヤは水分を吸着することを目的としており、吸着材の細孔は29nm(2.9オングストローム)付近であり(水分子の大きさは2.8オングストローム)となっているため、窒素分子や酸素分子を除去することができない。以上のことから、吸着材の細孔径は、窒素分子に合わせて約36nm必要とする。
一方、HFO冷媒における分子の大きさは約40nmである。そのため、酸素及び窒素を除去するための吸着材の細孔径dpを、36nm<dp<40nmにすれば、空気成分を選択的に吸着することができる。ここで、本実施の形態ではゼオライトを吸着材として用いているが、吸着材をゼオライトのみに限定する必要はない。前述したように36nm<dp<40nmの細孔径を有する吸着材であれば、例えば、シリカゲル、活性炭、メソポーラスシリカ等を吸着材としても同様の効果が得られる。
次に、空気吸着手段3の設置位置について説明する。図1においては凝縮器2の下流側である高圧液ライン(凝縮器2と絞り装置4との間となる。冷媒回路において高圧側の液冷媒が流れる)に設置している。例えば、空気吸着手段3を通過する際、冷媒には圧力損失が生じることになる。冷媒に圧力損失が生じることで、冷凍サイクル装置の(運転)効率が悪くなる。しかしながら、高圧液ラインに設置することにより、空気吸着手段3において生じる圧力損失の程度であれば、絞り装置4における減圧動作の一部と見做すことができるため、冷凍サイクル装置の効率に影響を及ぼさない。したがって、基本的には、高圧液ラインに空気吸着手段3を設置するのが、冷凍サイクル装置の効率の観点からは良い。
図3は空気吸着手段3の設置位置の一例を表す図である。図3では空気吸着手段3を蒸発器5の下流側である低圧ガスライン(蒸発器5と圧縮機1の吸入側との間となる。冷媒回路において低圧側のガス冷媒が流れる)に設置する場合について説明する。図3において、油分離器7は、冷媒と共に圧縮機1から吐出された潤滑油を冷媒と分離させるものである。キャピラリーチューブ9は分離された潤滑油を圧縮機1に戻す際の流量調整をするためのものである。油分離器7とキャピラリーチューブ9とを圧縮機1の吸入側、吐出側に冷媒回路と並列に接続し、油戻し回路10を構成する。
例えば、サブクール(過冷却度)を小さくするような運転を行う場合、上述した図1のように、高圧液ラインに空気吸着手段3を設置していると、空気吸着手段3における圧力損失によって、冷媒に気泡が発生(冷媒の一部が気化)し、絞り装置4に流れ込む前の段階で冷媒が気液二相状態になる。気液二相冷媒が絞り装置4に流入すると、短時間で圧力が激しく動くため、その動きに追従しようとしてハンチング現象等が発生する恐れがあり、制御が不安定になることがある。そのため、サブクールを小さくするような運転が行われる場合には、低圧ガスライン上に空気吸着手段3を設ける方がよい場合もある。
また、吸着材は一般に温度が低いほど吸着性能を発揮するため、例えば同じ量の空気を吸着させる場合には低温環境下の方が吸着材の量を減らすことができる。そのため、低温の冷媒が通過する低圧ガスラインに空気吸着手段3を設置すれば、空気吸着手段3を小型化することができ、空気吸着手段3に係るコスト削減をすることができる。このようにして、単に低圧ガスライン上に空気吸着手段3を設けるだけでもよいが、空気吸着手段3において生じる圧力損失が、冷凍サイクル装置の効率に与える影響が大きすぎる場合もあり得る。
そこで、冷媒の一部をバイパスさせるためのバイパス管を低圧ガスラインに設けてバイパス回路6を形成し、バイパス回路6に空気吸着手段3を設ける。このようにして、冷媒の一部が空気吸着手段3を通過することにすれば、空気吸着手段3を通過させる冷媒流量を少なくすることによって、低圧ガスラインにおける空気吸着手段3による圧力損失を小さくし、冷凍サイクル装置の効率低下を最小限にする。
ここで、図3に示すように、油分離器からの油戻し回路10よりも上流側となる位置に空気吸着手段3を設けた方が良い。低圧ガスラインであっても、油戻しの回路の下流では、油量が多く、吸着材に油が付着し、吸着材の性能が低下するため、油戻し回路との合流点より上流に設置した方がよい。
図4は空気吸着手段3の設置位置の別の一例を表す図である。図4のように、空気吸着手段3を油戻し回路10に設置するようにする。冷凍機油に含まれた空気を空気吸着手段3が吸着する。油戻し回路10に空気吸着手段3を設けることにより、空気吸着手段3において生じる圧力損失が冷媒回路に影響しないため、冷凍サイクル装置の効率や制御性には影響を及ぼさない。
以上のように、実施の形態1の冷凍サイクル装置によれば、HFO冷媒を冷媒回路を循環する冷媒として用いることで、例えば自然冷媒である二酸化炭素と地球温暖化係数が同等で、いわゆるノンフロンの冷媒であるため、地球環境によい冷凍サイクル装置を得ることができる。そして、冷媒回路上に空気吸着手段3を備え、例えば真空引きを行っても冷媒回路内に残ってしまう空気の酸素分子及び窒素分子を捕捉するようにしたので、不純物となる酸素分子及び窒素分子を循環させないようにすることができる。そのため、二重結合を有し、化学的に不安定なHFO冷媒等を冷媒回路に循環させても、HFO冷媒と空気とが化学反応等により、劣化等をするのを防止することができる。これにより、冷凍サイクル装置の性能を長期間確保することができ、さらに信頼性も確保することができる。また、冷媒の劣化を防ぎ、圧縮機1に負担をかけることなく熱量の搬送を維持させることができるため、省エネルギを図ることができる。
また、空気吸着手段3を高圧の液冷媒が流れる高圧液ラインに設置するようにしたので、空気吸着手段3による圧力損失の影響を無視できるほど少なくし、冷凍サイクル装置の効率に影響を及ぼさないようにすることができる。一方で、低圧のガス冷媒が流れる低圧ガスラインに設置するようにすれば、低温の冷媒が空気吸着手段3を通過するようにできるため、吸着性能が高くなり、空気吸着手段3を小型化して設置することができる。そして、バイパス回路6を設け、ガス冷媒の一部が空気吸着手段3を通過するようにしたので、低圧ガスラインにおける空気吸着手段3の圧力損失の影響を抑えることができる。
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図5において、図1等と同じ符号を付している手段等については、実施の形態1において説明した動作等を行うものとして説明する。空気分離・除去手段11は、液冷媒と空気との密度差を利用して冷媒と空気とを分離するための手段である。そのため、空気分離・除去手段11は冷媒が液状態となるところに設置する必要がある。そこで、図5においては、空気分離・除去手段11を凝縮器2と絞り装置4との間である高圧液ラインに設置している。ここで、本実施の形態で説明する各図については、上側が鉛直方向上向きの方向であり、下側が鉛直方向下向きの方向であるものとして説明する。
図5は本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図5において、図1等と同じ符号を付している手段等については、実施の形態1において説明した動作等を行うものとして説明する。空気分離・除去手段11は、液冷媒と空気との密度差を利用して冷媒と空気とを分離するための手段である。そのため、空気分離・除去手段11は冷媒が液状態となるところに設置する必要がある。そこで、図5においては、空気分離・除去手段11を凝縮器2と絞り装置4との間である高圧液ラインに設置している。ここで、本実施の形態で説明する各図については、上側が鉛直方向上向きの方向であり、下側が鉛直方向下向きの方向であるものとして説明する。
図6は空気分離・除去手段11の断面を表す図である。図6において、本実施の形態の空気分離・除去手段11は、空気抜き弁(バルブ)11a、空気抜き管11b、容器11c、冷媒流入管11d、冷媒流出管11eを有している。空気分離・除去手段11の配置の上下関係については、空気抜き弁11a及び空気抜き管11bが、鉛直方向に対して冷媒流入管11d及び冷媒流出管11eよりも上側に位置するようにする。
例えば、HFO冷媒における液冷媒の密度は約800〜約1100[kg/m3 ]である。一方、空気の密度は約1.2[kg/m3 ]である。このように、空気と液冷媒とでは大きな密度差が存在するため、容器11cの下部に位置する冷媒流入管11dから流入した液冷媒は、容器11cに液冷媒12bとしてたまり、一部の冷媒が冷媒流出管11eから流出する。液冷媒と共に流入した空気は、容器11cの上部に空気12aとしてたまる。また、冷媒流出管11eが容器11c下部よりも内部に突出しているため、例えば、何らかの原因で冷媒より重い異物が冷媒中に含まれていたとしても冷媒流出管11eから流出せず、容器11cの下部にためておくことができるため、異物の除去も図ることができる。
容器11cの上部に設けた空気抜き弁11aを開放すると、液冷媒による冷媒流入管11dからの流入に係る圧力が、空気抜き管11bから空気12aを外部空間に押し出し、空気抜き(エアーパージ)する。空気12aがすべて押し出されると液冷媒も押し出されてくるため、空気抜き弁11aを閉じる。以上のようにして、冷媒回路に残った空気の空気抜きを行う。
図7は空気分離・除去手段11を用いた空気調和装置を表す図である。ここでは、冷凍サイクル装置の代表例として空気調和装置について説明する。図7の空気調和装置は、室外機200aと室内機200bとを有している。室外機200aは、圧縮機201、流路切換え弁202、室外側熱交換器203、絞り装置204、空気分離・除去手段11を備えている。一方、室内機200bには、室内側熱交換器205を備えている。圧縮機201、絞り装置204はそれぞれ上述した圧縮機1、絞り装置4と同様の動作を行う。流路切換え弁202は冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒回路内における冷媒の流れを切り換える。
室外側熱交換器203は、冷房運転時においては実施の形態1における凝縮器2として機能し、暖房運転時においては蒸発器5として機能し、空気と冷媒との熱交換を行う。また、室内側熱交換器205は、室外側熱交換器203とは逆に、冷房運転時においては蒸発器5として機能し、暖房運転時においては凝縮器2として機能し、室内空気と冷媒との熱交換を行う。また、ここでは特に図示していないが、各手段の動作を制御するための制御手段を備えている。また、室外側熱交換器203、室内側熱交換器205に、冷媒との熱交換を効率よく行わせるためのファンを備えるようにしてもよい。そして、この空気調和装置においても、冷媒回路内を循環させる冷媒として、HFO(ハイドロフルオロオレフィン)冷媒の一種であるテトラフルオロプロペン(テトラフルオロプロピレン)冷媒を用いるものとする。
次に、本実施の形態に係る空気調和装置の動作を冷媒に基づいて説明する。図7に示す冷媒回路に沿った矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを表している。まず、冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。圧縮機201により圧縮され、加圧されて吐出した高温高圧ガス冷媒は、流路切換え弁202を通り、室外側熱交換器203に送り込まれる。室外側熱交換器203に流れ込んだ冷媒は、空気との間で熱交換され、空気に熱を放出することにより液化される。液化された冷媒は空気分離・除去手段11を通り、絞り装置204に流れ込む。液化された冷媒は、絞り装置204を通過することにより減圧され、気液二相冷媒となり、配管を介して室内機200bに流入し、室内側熱交換器205に送り込まれる。室内側熱交換器205に流れ込んだ気液二相冷媒は、室内空気との間で熱交換され、空気から熱を吸収することで蒸発され、ガス化される。ガス化された冷媒は、再び、圧縮機201に吸入される。
一方、暖房運転時は、室内機200bに高温高圧の冷媒ガスが流れるように流路切換え弁202によって、冷媒の流れを反転させる。このとき、室内側熱交換器205は凝縮器として機能し、室外熱交換器203は蒸発器として機能する。
ここで、図7の空気調和装置に備えた空気分離・除去手段11について説明する。例えば、室外機200aにおいて、空気分離・除去手段11以外の部分が最も高い位置(最上部となる位置)になると、その部分にも空気がたまってしまって動かない可能性がある。そこで、空気分離・除去手段11は、室外機200aにおける最も高い配管上に設置するようにする。
また、空気分離・除去手段11による空気抜きを実施するのは、試運転時に冷房運転で行うのが最も良い。試運転時に空気抜きを行うのは、できるだけ早い時期に空気を除去した方が、冷媒の劣化度合いが小さくて済むからである。
また、例えば、暖房運転を行う場合、室内側熱交換器205が凝縮器となり、室内側熱交換器205に液冷媒が存在することになる。そのため、室内機200bが室外機200aより高い位置に設置されているときは、室内機200bにおいて、冷媒と空気が分離してしまうため、空気分離・除去手段11に空気がたまらなくなる。一方、室外機200aを屋上などのように、室内機200bよりも高い位置に設置する場合、例えば絞り装置4よりも手前の位置に空気分離・除去手段11を設置しておくことにより、暖房運転時においても空気を分離することができる。しかしながら、室外機200a、室内機200bの設置位置を気にせずに行える点で冷房運転時に空気抜きを行う方が都合がよい。
図8は室内機200bに空気分離・除去手段11を設置する場合を表す図である。室内機200bが室外機200aより高い位置に設置されることも多々ある。また、試運転が冬場になる場合も多々ある。このような場合のことも考えて、図8(a)に示すように、室内機200bに空気分離・除去手段11を備えるようにしてもよい。
また、室内側熱交換器205が凝縮器となるため、冷媒が室外機200aに戻る方の配管に空気分離・除去手段11を設置することになる。室内機200bが室外機200aより高い位置にあると、空気分離・除去手段11が位置的に室内側熱交換器205より下側になることがある。そこで、図8(b)に示すように、室内側熱交換器205より位置的に上になるように配管を立ち上げ、最も高い位置に、空気抜き弁11a、空気抜き管11bで構成した空気分離・除去手段11により、配管にたまった空気を抜くようにしてもよい。図8(b)のような空気分離・除去手段11の構成は、室外機200aにおいて構成するようにしてもよい。
以上のように、実施の形態2の冷凍サイクル装置によれば、冷媒回路上に、空気抜き弁11a、空気抜き管11bを有する空気分離・除去手段11を備え、例えば真空引きを行っても冷媒回路内に残ってしまう空気を冷媒回路から除去するようにしたので、不純物となる空気を循環させないようにすることができる。そのため、二重結合を有し、化学的に不安定なHFO冷媒等を冷媒回路に循環させても、HFO冷媒と空気とが化学反応等により、劣化等をするのを防止することができる。これにより、冷凍サイクル装置の性能を長期間確保することができ、さらに信頼性も確保することができる。液冷媒が流れる部分に空気分離・除去手段11を設けるようにしたので、液冷媒と空気との密度の違いに基づいて、確実に冷媒と空気とを分離することができる。そして、空気分離・除去手段11を冷媒回路において最も高い位置に設けることにより、空気分離・除去手段11に効率よく空気を集めて分離することができる。
実施の形態3.
上述の実施の形態では、空気吸着手段3、空気分離・除去手段11は、冷媒回路(冷凍サイクル装置)にそれぞれ1つ設置する例を示したが、設置数を1に限定するものではない。特に空気分離・除去手段11については、空気がたまりそうな複数の箇所に設けるようにしてもよい。
上述の実施の形態では、空気吸着手段3、空気分離・除去手段11は、冷媒回路(冷凍サイクル装置)にそれぞれ1つ設置する例を示したが、設置数を1に限定するものではない。特に空気分離・除去手段11については、空気がたまりそうな複数の箇所に設けるようにしてもよい。
実施の形態4.
上述の実施の形態では、空気調和装置を実施の形態2において説明したが、これに限定するものではなく、実施の形態1で説明した空気吸着手段3を備える空気調和装置を実現するようにしてもよい。
上述の実施の形態では、空気調和装置を実施の形態2において説明したが、これに限定するものではなく、実施の形態1で説明した空気吸着手段3を備える空気調和装置を実現するようにしてもよい。
また、上述の実施の形態では、化学的に不安定な物質を含む冷媒として、例えばテトラフルオロプロペン(CF3CF=CH2)冷媒を含む冷媒について説明したが、他のHFO冷媒等についても適用することができる。
上述した実施の形態では、冷暖房運転が可能な空気調和装置への適用について説明したが、例えばヒートポンプ装置等、冷媒回路を構成する他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。
1 圧縮機、2 凝縮器、3 空気吸着手段、3a ケーシング、3b 吸着材部、3c 流入管、3d 流出管、3e,3f フィルター、4 絞り装置、5 蒸発器、6 バイパス回路、7 油分離器、9 キャピラリーチューブ、10 油戻し回路、11 空気分離・除去手段、11a 空気抜き弁、11b 空気抜き管、11c 容器、11d 冷媒流入管、11e 冷媒流出管、12a 空気、12b 液冷媒、100 冷媒流れ方向、200a 室外機、200b 室内機、201 圧縮機、202 流路切換え弁、203 室内側熱交換器、204 絞り装置、205 室内側熱交換器。
Claims (12)
- ハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を圧縮する圧縮機と、
熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された冷媒を減圧させるための膨張手段と、
減圧した前記冷媒と空気とを熱交換して前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
酸素及び窒素を吸着する空気吸着手段と
を配管接続して前記ハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を循環させる冷媒回路を構成することを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路の高圧の液状態の冷媒が流れる部分に前記空気吸着手段を設けることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。
- 前記冷媒回路の低圧のガス状態の冷媒が流れる部分に前記空気吸着手段を設けることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル装置。
- 前記冷媒回路の低圧のガス状態の冷媒が流れる部分に、前記冷媒の一部を空気吸着手段に通過させるためのバイパス回路を設けることを特徴とする請求項3記載の冷凍サイクル装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置により、対象空間の冷暖房を行うことを特徴とする空気調和装置。
- ハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を圧縮する圧縮機と、
熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された冷媒を減圧させるための膨張手段と、
減圧した前記冷媒と空気とを熱交換して前記冷媒を蒸発させる蒸発器と
を接続して前記ハイドロ・フルオロ・オレフィン冷媒を含む冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置において、
前記冷媒回路から前記空気を除去する空気分離・除去手段をさらに備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記空気分離・除去手段を、液状態の冷媒が流れる部分に設けることを特徴とする請求項6記載の冷凍サイクル装置。
- 前記空気分離・除去手段は、
前記冷媒回路を循環する冷媒と空気とが流入する流入管と、
該流入管から流入した冷媒と空気とを分離して、前記空気がたまる部分を形成させるための容器と、
該容器にたまった空気を外部に放出させるための空気抜き管と、
空気抜き管を開閉するための空気抜き弁と、
前記冷媒を前記冷媒回路に流出させるための流出管と
を備えることを特徴とする請求項6又は7記載の冷凍サイクル装置。 - 前記空気分離・除去手段は、前記冷媒回路において最も高い位置となる部分に設けられ、
前記冷媒回路の配管にたまった空気を外部に放出させるための空気抜き管と、
空気抜き管を開閉する空気抜き弁と
を備えることを特徴とする請求項6又は7記載の冷凍サイクル装置。 - 請求項6〜9のいずれかに記載の冷凍サイクル装置を構成する各手段を、
空調対象空間の冷暖房を行う1又は複数の室内機と、
前記冷媒を循環させて、該室内機に前記冷暖房を行わせるための熱量に係る供給を行う1又は複数の室外機とに分けて備えることを特徴とする空気調和装置。 - 前記室外機に前記空気分離・除去手段を備えることを特徴とする請求項10記載の空気調和装置。
- 前記室内機に前記空気分離・除去手段を備えることを特徴とする請求項10記載の空気調和装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008164655 | 2008-06-24 | ||
JP2008164655 | 2008-06-24 | ||
PCT/JP2009/060790 WO2009157325A1 (ja) | 2008-06-24 | 2009-06-12 | 冷凍サイクル装置及び空気調和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2009157325A1 true JPWO2009157325A1 (ja) | 2011-12-08 |
Family
ID=41444393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010517897A Pending JPWO2009157325A1 (ja) | 2008-06-24 | 2009-06-12 | 冷凍サイクル装置及び空気調和装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110079040A1 (ja) |
EP (1) | EP2312241B1 (ja) |
JP (1) | JPWO2009157325A1 (ja) |
CN (1) | CN102077040A (ja) |
WO (1) | WO2009157325A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013161724A1 (ja) | 2012-04-27 | 2013-10-31 | 旭硝子株式会社 | テトラフルオロプロペンの保存方法およびテトラフルオロプロペンの保存容器 |
CN105358511A (zh) | 2013-07-16 | 2016-02-24 | 旭硝子株式会社 | 三氟乙烯的保存方法及三氟乙烯的保存容器 |
CN105473955B (zh) * | 2013-10-25 | 2017-12-08 | 三菱重工制冷空调系统株式会社 | 冷媒循环装置、冷媒循环方法以及酸抑制方法 |
JP6392052B2 (ja) * | 2014-09-25 | 2018-09-19 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 抽気装置の制御装置及び制御方法 |
EP3306225A4 (en) * | 2015-05-28 | 2019-01-23 | Hitachi-Johnson Controls Air Conditioning, Inc. | REFRIGERATION CIRCUIT DEVICE |
JPWO2017122517A1 (ja) * | 2016-01-12 | 2018-11-22 | Agc株式会社 | 冷凍サイクル装置及び熱サイクルシステム |
JP6758080B2 (ja) * | 2016-04-26 | 2020-09-23 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
DE102016215985A1 (de) | 2016-08-25 | 2018-03-01 | Leybold Gmbh | Kältemaschine |
JP6323540B1 (ja) | 2016-11-28 | 2018-05-16 | セントラル硝子株式会社 | ドライエッチング剤組成物及びドライエッチング方法 |
JP6524990B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2019-06-05 | ダイキン工業株式会社 | 熱搬送装置及びそれを用いた熱搬送方法 |
JP6766029B2 (ja) * | 2016-12-13 | 2020-10-07 | ダイキン工業株式会社 | 熱搬送装置及びそれを用いた熱搬送方法 |
TW201923278A (zh) * | 2017-11-08 | 2019-06-16 | 美商三角設計公司 | 用於液態氮循環之系統及方法 |
JP7192347B2 (ja) | 2018-09-21 | 2022-12-20 | 株式会社富士通ゼネラル | 冷凍サイクル装置 |
US20200149791A1 (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-14 | Carrier Corporation | Low pressure refrigeration system with membrane purge |
US11913693B2 (en) | 2018-12-03 | 2024-02-27 | Carrier Corporation | Enhanced refrigeration purge system |
CN112334721A (zh) | 2018-12-03 | 2021-02-05 | 开利公司 | 增强制冷吹扫系统 |
US11686515B2 (en) | 2018-12-03 | 2023-06-27 | Carrier Corporation | Membrane purge system |
CN112334720A (zh) * | 2018-12-03 | 2021-02-05 | 开利公司 | 增强的制冷净化系统 |
EP3992543A4 (en) * | 2019-09-06 | 2023-03-15 | Toshiba Carrier Corporation | REFRIGERATION CYCLE DEVICE |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56162380A (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | Refrigerating plant |
JPH0569571U (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | 株式会社東芝 | セパレート形冷却装置 |
JPH07294069A (ja) * | 1994-04-22 | 1995-11-10 | Hitachi Ltd | 空気調和機 |
JP2002277117A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍空調装置 |
JP2007510039A (ja) * | 2003-10-27 | 2007-04-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | フッ素化アルケン冷媒組成物 |
JP2007315663A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Sanden Corp | 冷凍装置 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0141932A3 (de) * | 1983-08-25 | 1986-11-26 | Klöckner-Humboldt-Deutz Aktiengesellschaft | Verfahren und Anlage zur schadstofffreien Beseitigung von Schad- und Abfallstoffen mit geringem Heizwert, insbesondere Müll, durch Verbrennung |
JPH01109761U (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-25 | ||
JPH04302967A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-26 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷凍システム |
US5501246A (en) * | 1991-04-26 | 1996-03-26 | Gilbarco Limited | Air/vapour separation device |
US5575833A (en) * | 1992-09-25 | 1996-11-19 | Parker-Hannifin Corporation | Refrigerant recycling system and apparatus |
US5367886A (en) * | 1993-08-02 | 1994-11-29 | Spx Corporation | Refrigerant handling system with air purge and system clearing capabilities |
JPH07159004A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-20 | Hitachi Ltd | 冷凍サイクル及び空気調和機 |
JPH07294065A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-10 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷凍システム |
US5535595A (en) * | 1994-11-22 | 1996-07-16 | Spx Corporation | Refrigerant handling with centrifugal separation of non condensibles from refrigerant |
JP3343192B2 (ja) * | 1995-07-28 | 2002-11-11 | 松下電器産業株式会社 | 冷凍システムの施工方法 |
JP3387369B2 (ja) * | 1997-07-04 | 2003-03-17 | 松下電器産業株式会社 | 空気調和機の製造方法 |
US6835235B2 (en) * | 2002-01-25 | 2004-12-28 | Sporlan Valve Company | Molded core filter drier with filter media molded to core for use in heat pump systems |
US6764593B1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-07-20 | Scot M. Pace | Automobile air conditioning refrigerant filter |
CN100552330C (zh) * | 2003-06-20 | 2009-10-21 | 大金工业株式会社 | 制冷装置的施工方法和制冷装置 |
KR100710352B1 (ko) * | 2004-11-23 | 2007-04-23 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 냉매 바이패스 여과장치 및 그 제어방법 |
-
2009
- 2009-06-12 WO PCT/JP2009/060790 patent/WO2009157325A1/ja active Application Filing
- 2009-06-12 JP JP2010517897A patent/JPWO2009157325A1/ja active Pending
- 2009-06-12 CN CN2009801238387A patent/CN102077040A/zh active Pending
- 2009-06-12 EP EP09770035.5A patent/EP2312241B1/en active Active
- 2009-06-12 US US12/995,749 patent/US20110079040A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56162380A (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | Refrigerating plant |
JPH0569571U (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | 株式会社東芝 | セパレート形冷却装置 |
JPH07294069A (ja) * | 1994-04-22 | 1995-11-10 | Hitachi Ltd | 空気調和機 |
JP2002277117A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 冷凍空調装置 |
JP2007510039A (ja) * | 2003-10-27 | 2007-04-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | フッ素化アルケン冷媒組成物 |
JP2007315663A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Sanden Corp | 冷凍装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2312241A1 (en) | 2011-04-20 |
EP2312241B1 (en) | 2019-11-27 |
WO2009157325A1 (ja) | 2009-12-30 |
CN102077040A (zh) | 2011-05-25 |
EP2312241A4 (en) | 2016-02-24 |
US20110079040A1 (en) | 2011-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2009157325A1 (ja) | 冷凍サイクル装置及び空気調和装置 | |
EP2339271A1 (en) | Cooling cycle device | |
US7357002B2 (en) | Method for installing refrigeration device, and refrigeration device | |
JP4715561B2 (ja) | 冷凍装置 | |
JP5872578B2 (ja) | 吸着式冷凍機から異物ガスを除去する真空容器 | |
JP5017611B2 (ja) | 冷凍装置及び多段冷凍装置 | |
JP2011112327A (ja) | 冷暖房装置および冷凍装置 | |
WO2016017277A1 (ja) | 空気調和機 | |
JP2014032007A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP2005127564A (ja) | 冷凍装置の施工方法及び冷凍装置 | |
JP5488575B2 (ja) | 冷凍サイクル | |
US20230296299A1 (en) | Refrigeration cycle apparatus | |
JPWO2019198175A1 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP4265369B2 (ja) | 冷凍装置の施工方法及び冷凍装置 | |
JP2007139347A (ja) | 冷凍装置及び冷凍装置の施工方法 | |
JPH11108507A (ja) | 空気調和機 | |
JP4086011B2 (ja) | 冷凍装置 | |
JP6771311B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP7208576B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
US11976859B2 (en) | Refrigeration cycle apparatus | |
JP2018194200A (ja) | 冷凍サイクル装置およびそれを備えた液体循環装置 | |
JP2005127562A (ja) | 冷凍装置の施工方法及び冷凍装置 | |
JP2002181417A (ja) | 冷凍サイクル装置およびその運転方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120508 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120702 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121225 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130507 |