WO1996029554A1

WO1996029554A1 - Conditionneur d'air a absorbeur d'humidite integre

Info

Publication number: WO1996029554A1
Application number: PCT/JP1995/000481
Authority: WO
Inventors: Takeshi Endo; Hirokiyo Terada; Naoto Katsumata; Kousaku Yagi; Kenichi Kawashima
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-09-26
Also published as: EP0816779A4; DE69531631T2; DE69531631D1; EP0816779B1; JP3435164B2; EP0816779A1; ES2202353T3

Description

明細書

空気調和機及びそれに用いる水分除去装置技術分野

本発明は蒸気圧縮冷凍サイクルを利用した空気調和機に係り特に冷凍サイクル中の水分濃度を低減する水分除去装置に関する < 背景技術

空気調和機等の冷凍装置に取り付けられる従来の水分除去装置は、実開昭 6 3— 6 9 9 6 1号公報に開示されているように、球状乾燥剤を冷媒流路に多数封入した容器を、凝縮器と膨張装置の間に設置して、凝縮液冷媒中の水分を除去していた。また、特開平 5— 6 6 0 7 5号公報に、自動車用空調機の低圧ガス管路中に設けて、効果的に冷媒中に含まれる水分を吸収する構成が記載されている。

さらに、実開平 3— 2 2 6 2 5 4号公報には圧力損失を増大させずに水分を除去するために蒸発器と圧縮機の問の低圧管路に水分除去装置を設けた構成が開示されてる。

ところで、オゾン層を破壊する冷媒の製造禁止が決定され、冷凍装置の作動流体として広く用いられてきた C F C (クロ口フルォロカーボン）、 H C F C (ノヽイドロクロロフノレォロカーボン）冷媒が、規制対象となっている。そこで、オゾン層破壊の原因となる塩素原子を分子構造中に含まない、 H F C (ハイド口フルォ口カーボン）の単体、および複数種の混合冷媒がこの代替物質として開発され、実用化に向けて検討が進められている。ただし H F C物質は分極が大きく、従来から使用されている鉱油やアルキルベンゼン系潤滑油には溶解性がほとんど無い。冷凍サイクル中の潤滑油を循環させ、圧縮機の機構部に潤滑油を十分供給して機器の信頼性を確保するために冷媒と潤滑油が溶解性を有することが必須である。そのため、酸素原子を導入しこの酸素分子との問で相極子相互作用により溶解性が得られる、エーテル系、エステル系、あるいはカーボネィト系物質を含む冷凍機油が開発されている。これらの冷凍機油は水分子との親和性が高く、いずれも高い吸湿性を示す。ところで、水分が冷凍サイクル中に多量に存在すると、低温部での氷結や冷媒水和物による細部閉塞が生じる, また、冷凍機油ゃ冷媒中に水分が存在すると、加水分解により冷凍機油や冷媒の劣化を生じる原因ともなる。特にエステル系冷凍機油を用いた冷凍サイクルでは、加水分解生成有機酸により摺動面に化学摩耗を生じるなど、機器の信頼性を著しく低下させる要因となる。このため、オゾン層を破壊しない H F C系冷媒を使用する冷凍サイクルでは、製造行程、製品設置工事、サービス、或いはメンテナンス時に冷凍サイクル中に侵入する水分を所要の低レベルに維持することは困難であり、問題の無いレベルまでに除去する水分除去手段を付設する事がこれまで以上に必要になっている。つまり、上記従来技術の実開昭 6 3 - 6 9 9 6 1号公報に記載のものは従来用いられてきた冷媒においては有効な手段であるものの、オゾン層破壊が問題となる現状においては必ずしも満足のいく結果が得られない。

ところで、冷凍サイクル内の水分を除去する乾燥剤として、合成ゼォライトが以前より用いられている。合成ゼォライトは菴状の分子構造を形成するので筆のふるい効果により、特定の分子径を有する物質を選択的に菴内の空洞に取り込み保持する特性を有している。そのため、比較的水分子に近い大きさであるフロン系冷媒と共に用いても冷媒を吸着せずに水分のみを吸着できる。そして、周囲の水分濃度が高く、水分子の運動速度が遅い状態の時に菴を通して吸着される確率が増大し吸着性能が上がる。従って気相に比べて密度が高く低流速である上に、分子運動速度が遅い液相状態で吸着材と冷媒を接触させれば、吸着性能が向上する, つまり、凝縮器後の液配管路に水分除去手段を設けることにより従来の装置に大幅な変更を加えることなく地球環境に優しい空気調和機が得られる。なお、 H F C物質は地球温暖化係数の高い物質であり、冷凍装置への封入絶対量を削减する必要がある。冷凍サイクルの運転に必要な冷媒量を削減する方法として、凝縮した後の液冷媒を絞り手段を通過させ、配管中で飽和二相状態にする方法が知られている。しかし、この方法によるヒートポンプ式空気調和機では、室内機側と室外機側の双方に膨張手段を必要とししかも液接続配管内流れが常に二相流となるように凝縮器直後において流れを絞るために、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても冷凍サイクル中に液冷媒が常時流れる場所が無い。二相流では、液単相流に比較して質量流量換算の流速が大きいから、液配管に介在させる前記従来の水分除去装置では著しく圧力損失が増加するとともに、乾燥材には大きな流体力が作用する。この流体力により流体摩擦や振動等に起因する擦れにより乾燥剤が摩耗しまた微粉化し、微粉が細部に侵入して細部詰まりを生じたりまた圧縮機の摺動部へ侵入して摺動部の摩耗や焼き付けを生じる恐れがある。さらに、膨張手段を 1個だけ有するヒートポンプ式空気調和機においても、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても常時液単相流となる場所はなく、いずれかの運転状態では冷凍サイクル内のどの場所も必ず気液二相流となり、膨張手段が 2個以上ある場合と同様な不具合が生じる。

また、運転状態により冷媒の相状態が変化する液配管を予め求めておきその配管路中に水分除去手段を設ける場合には、逆止弁等を必要とし、構造が複雑になるばかりか装置の信頼性も低下する。

また、特開平 5— 6 6 0 7 5号公報、実開平 3— 2 2 6 2 5 4 号公報に記載のものは、水分除去手段の設けられた位置における冷媒の状態は過熱ガスか乾き度の大きい飽和状態であり、冷媒と乾燥剤との接触は気相状態であり、水分吸収能力において劣るという不具合があった。

発明の開示本発明の目的は、空気調和機の冷媒としてオゾン層を破壊しない HFC系冷媒を用いても、水分による冷媒ゃ冷凍機油の加水分解及び乾燥剤が微粉化して冷凍サイクル機構部へ侵入することを防止することにある。

本発明の他の目的は、複雑な構成を用いることなく冷媒の封入量を削減した空気調和機およびそれに用いられる水分除去装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、膨張手段を 1個しか有しないヒートポンプ式空気調和機においても乾燥剤の微粉化を防止することにある。

また、修理やメンテナンスにより、冷凍サイクルを解放したときにおいても、水分による冷媒ゃ冷凍機油の加水分解を防止することをも目的とする。

さらに、空気調和機において冷媒としてオゾン層を破壊しない H FC系冷媒を用いて気液二相流れとなる場合であっても、圧力損失が少なく高効率に水分を除去する空気調和機及びそれに用いられる水分除去装置を提供することをも目的とする。

前記目的を達成するための本発明の第 1の態様は、冷媒圧縮装置、凝縮器、第 1 の膨張手段、第 2の膨張手段、蒸発器を順次連結して冷凍サイクルを形成し、作動冷媒が塩素原子を含まない少なくとも 1種類の弗化炭化水素からなり、運転中の前記第 1 の膨張手段と前記第 2の膨張手段の間の前記作動冷媒が気液二相状態である空気調和機において、前記冷凍サイクル中の水分濃度を低減する水分除去手段を、前記第 1 の膨張手段と第 2 の膨張手段の間に設置したものである。

そして、好ましくは、前記第 1 の膨張手段と前記第 2の膨張手段との間に設ける水分除去手段は、気液分離器と、この気液分離器内の下部に設けた乾燥剤と該乾燥剤を保持する部材とを有するものである。

また好ましくは、前記水分除去手段は、吸着分子の平均直径が 3 · 1オングストローム以下の合成ゼォライトを内蔵しているものである。

また好ましくは、前記水分除去手段に、該水分除去手段内の水分濃度を表示する表示手段を設けたものである。

さらに好ましくは前記第 1 の膨張手段と前記第 2 の膨張手段との間の流れを二相流とする制御手段を設けたものである。

また本発明の第 2の態様は、冷媒圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張手段、室外熱交換器を順次連結して冷凍サイクルを形成し、少なくとも 1種類の塩素原子を含まない弗化炭化水素からなる冷媒を用い、前記四方弁の切り換えにより冷房運転と暖房運転を切り換えるヒートポンプ式の空気調和機において、前記冷凍サィクル中の水分濃度を低減する水分除去手段を前記膨張手段と前記室外熱交換器の間、または前記室内熱交換器と前記膨張手段の間のいずれか一方に配置し、該水分除去手段に冷媒の流動通路と水分吸収剤保持部とを区画する区画手段を設けたものである。さらに上記目的を達成するための本発明の第 3の態様は、室外機とこの室外機に複数台接続された室内機とからなり、作動冷媒が塩素原子を含まない少なくとも 1種類の弗化炭化水素からなる空気調和機において、前記室内機と室外機とは各々膨張手段を有し、前記室外機と室内機の膨張手段間に空気調和機内を流動する冷媒中の水分を除去する手段を設けたものである。

そして好ましくは、前記室内機の膨張手段と前記室外機の膨張手段との間に設ける水分除去手段は、気液分離器と、この気液分離器内の下部に設けた乾燥剤と該乾燥剤を保持する部材とを有するものである。

また好ましくは前記室外機の膨張手段と前記室内機の膨張手段の間の流れを二相流とする制御手段を設けたものである。

さらに上記目的を達成するための本発明の第 4の態様は、冷凍サイクルを備えた空気調和機に用いられ、該冷凍サイクル中の水分を除去する水分除去装置において、前記水分除去装置は、配管が接続される密封容器と、該密封容器内に設けられ前記配管と連通する流路を区画する内部管と、該内部管と密封容器間に保持された水分吸収剤とを備え、前記水分吸収剤は吸着分子の平均直径が 3 . 1 オングストローム以下の合成ゼォライトであるこものである。

以上のように構成した本発明の空気調和機では、オゾン層を破壊しない冷媒を用い、しかも冷媒封入量を削減したので地球環境に優しい装置となっている。しかも、冷媒流は二相流であるにも拘らず水分除去装置を圧力損失が少ない低圧流領域に配置し、水分除去手段を水分保持部と主通路部とから構成したので、冷媒流動時の圧力損失を低減した上に作動冷媒中から高効率に水分を除去できる。さらに、複雑な構造を用いることなく水分保持部に収容された乾燥剤に作用する流体力を低減できるので、流体摩擦や振動に起因する擦れで生じる乾燥剤の微粉化を防止できる。

さらに、冷房運転及び暖房運転に応じて膨張手段を切り替える必要がなく、膨張手段は 1個で済む。このとき、水分除去装置が設けられた配管内の流れの状態は液単相流及び気液二相流のいずれもが起こり得るが、このいずれの流れに対しても水分除去装置の流体抵抗は小さいので、乾燥剤が微粉化することがない。またいずれの流れ状態においても水分除去性能が低下することもない, さらに、気液分離器を設けることにより液冷媒のみが流通する通路或いは液溜まりに乾燥剤を配置できるので、低圧力損失の状態で作動冷媒中の水分を効果的に除去できる。

また H F C冷媒の中で最も水分子に近い平均分子径を持つ H F C 3 2 冷媒を用いても水分子との選別ができ、乾燥剤に吸着される冷媒分子の量を十分小さくできる。さらに、乾燥剤の作用や動きを確認できるとともに、交換が容易な構成であるので液冷凍サイクル及び水分吸収手段の信頼性を高めることができる。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の空気調和機の一実施例の模式図であり、第 2 図は、第 1図に示したドライヤの一実施例の縦断面図、第 3図は本発明の空気調和機の変形例の模式図、第 4図ないし第 6図はそれぞれドライヤの変形例の縦断面図であり、第 7図は第 1図に示した気液分離器の一実施例の縦断面図、第 8図は本発明の気液分離器の変形例の部分断面図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第 1 図はヒートポンプ式空気調和機の冷凍サイクルの模式図を示したものである。室外ュニット 1 1 は、四方弁 3 、アキュムレータ 2、ィンバ一タ駆動スクロール圧縮機で代表される冷媒圧縮装置 1 、室外熱交換器 4、電磁膨張弁で代表される室外膨張装置 6、ドライャ 7を順次配管接続して形成されている。一方、室内ユニット 1 2は室内膨張装置 8、室内熱交換機 9配管接続して形成されている。そして、室外ユニットと室内ユニットとはガス配管 1 3及び液配管 1 4により配管接続されて冷凍サイクルを形成している ₍ 尚、室外ユニットの室外熱交換器に送風するために、室外送風機 5が、室内ュニットの室内熱交換器に送風するために室内送風機 1 0が設けられている。図示は省略したが、室内ュニット及び室外ュニットには各構成機器を制御するためのセンサ及びそのセンサの出力に基づいて各構成機器を制御する制御装置及びリモコンが備えられている。第 2図は、第 1図で符号 7で示したドライヤの縦断面図である。ドライヤ 7は、容器 2 1 と、この容器 2 1 内の中央部に形成された冷媒が流通する冷媒通路 2 3 と、容器 2 1 と冷媒通路 2 3 との間に形成された空間に収納された乾燥剤 2 2 とからなり、その流通方向両端部には配管が接続されている。このように構成した本発明の一実施例の動作を以下に説明する, ヒートポンプ式空気調和機は、蒸気圧縮冷凍サイクルを利用しており、四方弁 3を切り替えることにより冷房と暖房を切り替えて運転する。この空気調和機には作動冷媒として、オゾン層を破壊しない HFC (ハイド口フルォロカ一ボン）が用いられる。この HFC 冷媒としては、 HFC32 (ジフルォロメタン）、 HFC125(ペンタフノレォロェタン）、 HFC134a( l 、 1 、 1 、 2— トトラフノレォロェタン）、 HFC143a( l 、 1 、 2— トリフルォロェタン）のいずれかの単一冷媒或いは混合冷媒がある。そして、冷凍機油として、分子構造中に酸素原子を導入することで HFC系冷媒との相溶性を確保できるエステル系、エーテル系、あるいはカーボネート系の冷凍機油のいずれかを用いている。

次にこのように構成した空気調和機を運転する場合について説明する。まず冷房運転の場合は、冷媒圧縮装置 1 より吐出された高温高圧のガス冷媒が、凝縮器である室外熱交換器 4において放熱し、凝縮および過冷却されて液冷媒となり、制御装置により制御された室外膨張装置 6で減圧されて気液二相流となる。この状態でドライャ 7を通過し、液配管 1 4を流れて室内ュニット 1 2 に達する。室内膨張装置 8においてさらに減圧されて低圧低温となった冷媒は、蒸発器である室内熱交換器 9で吸熱蒸発して、室内空気と熱交換し室内を冷房する。冷媒はさらにガス配管 1 3を経て室外ュニット 1 1 に至り、四方弁 3、アキュムレータ 2を順次通過して、冷媒圧縮装置 1に吸入され、冷凍サイクルを一巡する。また、暖房運転の場合は、四方弁 3を切り替え、冷媒圧縮装置 1から吐出された高温高圧のガス冷媒がガス配管 1 3を経た後室内ユニット 1 2に至り、凝縮器である室内熱交換器 9において室内空気と熱交換し室内へ放熱し暖房する。この室内熱交換器 9 で凝縮及び過冷却された液冷媒は、制御装置で制御された室内膨張装置 8で減圧されて気液二相流となる。この状態で液配管 1 4 内を流れ、ドライヤ 7を通過する。さらに室外膨張装置 6において減圧されて低圧低温となった冷媒は、蒸発器である室外熱交換器 4で吸熱蒸発し、四方弁 3、アキュムレータ 2を順次通過して冷媒圧縮装置 1 に吸入され、冷凍サイクルを一巡する。

いずれの場合においても室外膨張装置 6 と室内膨張装置 8間の冷媒は気液二相状態なので、室外ュニット 1 1 と室内ュニット 1 2を連結する比較的長い距離の液配管 1 4内には、過冷却液冷媒単相で搬送される場合よりも、密度の低いガス冷媒が混入している分だけ冷媒の量を少なくできる。したがって、冷凍サイクルに封入する冷媒量を配管中を冷媒液で満たす满液式より低減できる < 冷凍サイクル中の水分のみを選択吸着する合成ゼォライトをバィンダと共に円筒形に焼結成形してコア状とした水分保持部分 2 2を容器 2 1 中に封入し、配管に連結してドライヤ 7を形成している。冷媒通路 2 3に相当する水分保持部分 2 2の内径は、その前後の配管內径と同じか、それ以上としている。

上記したように、冷凍サイクルの運転中にドライヤ 7内を冷媒が通過すると、機器の製造工程や、据付工事中に冷凍サイクル内に混入した水分が、多孔質のゼォライトからなる水分保持部分 2 2に吸着されるので、冷凍サイクル内の水分濃度が低减されていく。ここでドライヤ 7の冷媒通路 2 3の内径はその前後の配管内径と同じか、それ以上であるから、気液二相の冷媒が通過しても圧力損失を著しく増加することが無い。言い替えれば、水分保持部分 2 2に冷媒流動による流体力が大きく作用しないので、摩擦や振動等が原因で乾燥剤が微粉化することを防止できる。

以上述べたように本実施例によれば、冷媒封入量を低減したので、ォゾン破壊あるいは地球温暖化に悪影響のある冷媒の使用量を削減できる。さらに信頼性を低下させる要因である冷凍サイクル中の水分量を低減できるので、地球環境保護に有効で、かつ信頼性の高い空気調和機を提供出来る。

次に上記実施例の変形例を第 3図に示す。第 3図において、第

1図と同一符号は同一部品を示す。本変形例が第 1図の実施例と異なる点はドライヤ 7が室外熱交換器 4 と室外膨張装置 6の間に設けられていること、及び室内膨張装置 8を省いたことである, この変形例においてもドライヤ 7は第 2図の実施例に示したものと同様の低圧損構造となっている。そのため、気液二相流においても乾燥剤が微粉化することがない。

この変形例においては、冷房運転、暖房運転のいずれの場合にも室外膨張装置 6によって流れを絞るので、冷房運転時には過冷却液が、暖房運転時には絞られた後の気液二相流が水分除去装置内を流れる。過冷却液の方が気液二相流より吸着効率が良いので冷房運転頻度が多い場合には、この変形例に示した位置に水分除去装置を設けることが有効である。暖房運転の頻度が多い場合には、ドライヤ 7を室内熱交換器 1 4 と室外膨張装置 6間に設ければ良い。

次に、第 4図ないし第 6図にドライヤ 7の変形例の縦断面図を示す。第 4図は第 1 の変形例であり、ドライヤ 7は、接続配管を両端部に接続する容器 3 1 と、乾燥剤が収納された水分保持部分 3 2 と、容器 3 1 内を主流路と水分保持部分 3 2に分割する固定板 3 3 と、この固定板を位置決めするスプリング 3 4 とを有している。冷凍サイクルへの取付位置および冷凍サイクルの動作は第 1図の実施例と同じである。

この変形例では、合成ゼォライトをビーズ状に成形した乾燥剤を容器 3 1 の下部に多数封入して水分保持部分 3 2 として利用しており、この乾燥剤が動かないように、固定板 3 3をスプリング 3 4により押さえつけている。固定板 3 3には乾燥剤ビーズ径ょりも小さい穴が多数形成されており、この穴から冷媒を流通させるので、容器 3 1内の上部を通過する二相流状態の冷媒の液相部分のみが滞留して、水分保持部分 3 2に接触する。このように上部の冷媒流動部分と、乾燥剤が存在する部分を分けているので圧力損失が小さく乾燥剤が高流速の冷媒流中にさらされることもないので乾燥剤が微粉化することがない。また、乾燥剤と冷媒との接触状態は吸着効率の良い液接触状態である上、滞留する冷媒も冷媒流れにより入れ替えが進行するので乾燥剤は水分吸着能力を有効に発揮でき、冷凍サイクル中の水分濃度を急速に低滅することが可能である。

次に、冷媒の乾燥度を目視できかつ水分保持部分を容易に交換できる様にしたドライヤの他の変形例を第 5図に示す。本変形例は第 4図に示した変形例とはサイトグラス 3 6、水分濃度検知部 3 7、結合部 3 8、シールドシート 3 9を備える点が異なっている。水分濃度検知部 3 7は、例えば塩化コバル卜のような水分濃度で色が変わる物質を、シートに含浸固着したもので冷凍サイクルの乾燥状態がサイトグラス 3 6を通して目視できるようになつている。また、結合部 3 8はネジ締め構造により任意に容器下部を取り外しできるようになつている。このように構成すると、確実に水分が除去されているのを確認できると共に、故障修理ゃメンス時に冷媒を入れ替えるまたは追加する際に乾燥剤の入れ替えを容易にできる。これにより、水分吸着能力を回復できるので信頼性を確保できる。

第 6図にドライャ 7の他の変形例を示す。この図において、容器 4 1 内には接続配管とほぼ同径の内部管 4 6が接続配管と連結されて設けられており、この内部管 4 6 と容器 4 1間に形成される空間に水分保持部材 4 2 としてビーズ状の乾燥剤が収納されている。なお、内部管 4 6 と容器 4 1間の空間はその流れ方向一端部にかしめ固定された固定板 4 3が、流れ方向他端部側に可動板 4 4が容器 4 1内壁間との間にスプリング 4 5を介在させて設けられており、前記乾燥剤はこの固定板 4 3 と可動板 4 4 とで区切られた空間内に納められている。そして、スプリング 4 5のバネ力によって、水分保持部材 4 2は空間内にしっかりと保持される, なお、固定板 4 3、可動板 4 4、内部管 4 6のいずれも、乾燥剤ビーズ径ょりも小さい穴を多数有しており、冷媒はこの穴を自由に通過できるようになつている。このように構成することにより循環する気液二相の冷媒は主として内部管 4 6内を流動するので乾燥剤は高流速の冷媒にさらされることがなく、微粉化することがない。この変形例では従来用いられているドライヤをわずかに変更しただけでありまた、汎用的なビーズタイプの乾燥剤を使用できるので、構成が容易でかつ安価であるというメリットがある, さらに二相流で用いるドライヤの他の変形例として、気液分離器を用いた例を第 7図に示す。この第 7図は乾燥剤を備えた気液分離器の縦断面図である。この図において、密封容器 5 1内には冷媒を容器 5 1 内に導く冷媒導入管 5 4及び冷媒を容器 5 1から容器 5 1外へ導く冷媒導出管 5 5 とが、設けられており、これら 2つの管の先端部は容器 5 1 の底面近傍にまで達している。通常容器内には液相の冷媒が容器の中間の高さまで満たされておりその上部は気相の冷媒が満たされている。冷媒導入管 5 4及び冷媒導出管 5 5にはそれぞれガス冷媒混合穴 5 6および 5 7形成されており、容器 5 1下方から抜き出される液冷媒に、容器 5 1 上部のガス冷媒を加えることで、ある一定の乾き度を保つように機能する。液相の冷媒で满たされる容器 5 1内の下部にビーズ状乾燥剤 5 2を乾燥剤保持部材により保持するとともに、ビーズ状乾燥剤 5 2間を自由に液冷媒が通過できるようにしている。つまり例えば網菴状の乾燥剤保持部材 5 3により乾燥剤 5 2を保持している。このように構成することにより、乾燥剤 5 2は容器 5 1 内に流入して分岐した速度の遅い液冷媒中に置かれるので微粉化することがなく、吸着効率の良い液接触状態で使用できる。また本発明の気液分離器は、気液二相流で運転される冷凍サイクルの液配管路中に設置されて、冷媒量を調節する機能をも有する。尚容器 5 1 内に挿入された 2本の配管 5 4 、 5 5のいずれが冷媒導入管であっても全く上記実施例と同様に作用することは言うまでもない。

第 8図は、第 7図に示した気液分離器の変形例である。本変形例は、冷媒がー方向のみに流れる場合に用いるものである。この第 8図において、密閉容器 6 1 内の下部には液相の冷媒が満たされており、その上部には気相の冷媒が満たされている。容器 6 1 上部に挿入された導入管 6 3から流入してきた気液二相になっている冷媒は容器 6 1内で液とガスに分離される。容器下部の液が充満している部分に挿入された液冷媒のみが通過する液導出管 6 4に、従来用いられているドライャ 6 2を設置して、冷媒中に含まれる水分を除去する。ドライヤ 6 2の上部と容器 6 1の上部とはガス導出管 6 5 とにより連通されており、気液分離器内に異常にガス冷媒が充満することを防止している。このように構成することにより、ドライヤ 6 2を流れる冷媒を液単相流にすることができ、液相流中で水分を吸収できるので上記実施例と同様、効果的に水分吸収を行えると共に、特別な低圧損構造を採用する必要がなく、従来用いられてきたドライャをそのまま使用できるというメリットもある。

以上のいずれの実施態様においても、乾燥剤に加わる冷媒流動による流体力は小さいので、摩擦や振動等で乾燥剤が微粉化することが無く、微粉の細部詰りや空気調和機の機構部への侵入を防止することができるので、信頼性の高い空気調和機を実現できる < もちろん、上記空気調和機の実施例と同様の構成を有する冷凍サイクルを適用すれば、冷凍機やチラ一ュニットなどの冷凍装置でも同様の効果を得ることができる。なお、上述したすべての実施例において、冷媒として H F C 3 2を含む冷媒、例えば A S H R A Eにより付与されている冷媒番号が、 R 4 0 7番台（H F C 3 2 /H F C 1 2 5 H F C 1 3 4 a の 3種混合）、 R 4 1 0番台（H F C 3 2 /H F C 1 2 5の 2 種混合）を用いる場合は、乾燥剤として使用する合成ゼォライトは、吸着する分子の平均径が 3. 1 オングストローム以下であることが望ましい。ここで、分子径を 3. 1 オングストローム以下にした理由は、上記 H F C冷媒の中で、 H F C 3 2が最も分子の平均直径が小さく、 3. 3オングストロームであり、水の分子径が 2. 8オングストロームであるから、その中間の値としたものである。つまり、この値以下にすれば、水の分子は必ず吸着されるのに対し、 HFC冷媒は理論上絶対にゼォライトに吸着されないからである。これにより、 H F C 3 2を含む冷媒であっても、合成ゼォライトにほとんど吸着されることが無く、乾燥剤の水分吸着性能を低下させたり、冷媒の分解を生じさせることが無い。したがって、水分除去装置及びそれを用いた空気調和機の信頼性を向上できる。

本発明によれば、オゾン層を破壊しない冷媒を用いかつその封入冷媒量を削減できるとともに、複雑な構成を用いることなく冷凍サイクル中の水分を低减できる。そして、地球環境に与える影響を最小限にし、安価で信頼性の高い空気調和機を実現できる < さらに本発明によれば、膨張装置が 1つであっても乾燥剤の微粉化や劣化を生じることなく冷凍サイクル中の水分を低減できるので、安価で信頼性の高い空気調和機を実現できる。

また本発明によれば、液配管内の冷媒が気液二相状態であっても、気液分離器と水分除去装置を組み合わせることにより、特別な圧力損失低減構造を必要とせず、乾燥剤の微粉化や劣化を生じないので、従来用いられているドライヤ製造設備を流用できるので、安価に製造できる効果がある。

さらに本発明によれば、乾燥剤に吸着される冷媒の量を十分小さく出来るので、冷媒が分解されて酸を発生させることがなく空気調和機や水分除去装置の機構部の化学摩耗や乾燥剤の分解を抑え、信頼性の高い空気調和機を実現できる。

さらに本発明によれば、乾燥剤の働きを確認でき、また乾燥剤の交換に要する時間を低減できるので、空気調和機や水分除去装置の信頼性を確実かつ容易に高めることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 冷媒圧縮装置、凝縮器、第 1 の膨張手段、第 2 の膨張手段. 蒸発器を順次連結して冷凍サイクルを形成し、作動冷媒が塩素原子を含まない少なくとも 1種類の弗化炭化水素からなり、運転中の前記第 1の膨張手段と前記第 2の膨張手段の問の前記作動冷媒が気液二相状態である空気調和機において、前記冷凍サイクル中の水分濃度を低减する水分除去手段を、前記第 1 の膨張手段と第 2の膨張手段の間に設置したことを特徴とする空気調和機。

2 . 冷媒圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張手段、室外熱交換器を順次連結して冷凍サイクルを形成し、少なくとも 1種類の塩素原子を含まない弗化炭化水素からなる冷媒を用い、前記四方弁の切り換えにより冷房運転と暖房運転を切り換えるヒートポンプ式の空気調和機において、

前記冷凍サイクル中の水分濃度を低減する水分除去手段を前記膨張手段と前記室外熱交換器の間、または前記室内熱交換器と前記膨張手段の間のいずれか一方に配置し、該水分除去手段に冷媒の流動通路と水分吸収剤保持部とを区画する区画手段を設けたことを特徴とする空気調和機。

3 . 前記第 1 の膨張手段と前記第 2 の膨張手段との間に設ける水分除去手段は、気液分離器と、この気液分離器内の下部に設けた乾燥剤と該乾燥剤を保持する部材とを有することを特徴とする請求項 1 に記載の空気調和機。

4 . 室外機とこの室外機に複数台接続された室内機とからなり作動冷媒が塩素原子を含まない少なくとも 1種類の弗化炭化水素からなる空気調和機において、

前記室内機と室外機とは各々膨張手段を有し、前記室外機と室内機の膨張手段間に空気調和機内を流動する冷媒中の水分を除去する手段を設けたことを特徴とする空気調和機。

5 . 前記室内機の膨張手段と前記室外機の膨張手段との間に設ける水分除去手段は、気液分離器と、この気液分離器内の下部に設けた乾燥剤と該乾燥剤を保持する部材とを有することを特徴とする請求項 4に記載の空気調和機。

6 . 前記水分除去手段は、吸着分子の平均直径が 3 . 1 オングストローム以下の合成ゼォライトを内蔵していることを特徴とする請求項 1 に記載の空気調和機。

7 . 前記水分除去手段に、該水分除去手段内の水分濃度を表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項 1 に記載の空気調和機。

8 . 前記水分除去手段は水分保持部材を有し、該水分保持部材は前記水分除去手段に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項 1 に記載の空気調和機。

9 . 前記第 1 の膨張手段と前記第 2の膨張手段との間の流れを二相流とする制御手段を設けたことを特徴とする請求項 1 または 3に記載の空気調和機。

1 0 . 前記室外機の膨張手段と前記室内機の膨張手段の間の流れを二相流とする制御手段を設けたことを特徴とする請求項 4に記載の空気調和機。

1 1 . 冷凍サイクルを備えた空気調和機に用いられ、該冷凍サィクル中の水分を除去する水分除去装置において、

前記水分除去装置は、配管が接続される密封容器と、該密封容器内に設けられ前記配管と連通する流路を区画する内部管と、該内部管と密封容器間に保持された水分吸収剤とを備え、前記水分吸収剤は吸着分子の平均直径が 3 . 1 オングストローム以下の合成ゼォライトであることを特徴とする空気調和機用の水分除去装置。