WO2023053204A1 - 空気調和機 - Google Patents

空気調和機 Download PDF

Info

Publication number
WO2023053204A1
WO2023053204A1 PCT/JP2021/035638 JP2021035638W WO2023053204A1 WO 2023053204 A1 WO2023053204 A1 WO 2023053204A1 JP 2021035638 W JP2021035638 W JP 2021035638W WO 2023053204 A1 WO2023053204 A1 WO 2023053204A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mass
machine oil
refrigerating machine
hydrogen iodide
air conditioner
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/035638
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修平 多田
宏治 内藤
亮 太田
Original Assignee
日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 filed Critical 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
Priority to JP2021575000A priority Critical patent/JPWO2023053204A1/ja
Priority to PCT/JP2021/035638 priority patent/WO2023053204A1/ja
Publication of WO2023053204A1 publication Critical patent/WO2023053204A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M169/00—Lubricating compositions characterised by containing as components a mixture of at least two types of ingredient selected from base-materials, thickeners or additives, covered by the preceding groups, each of these compounds being essential
    • C10M169/04—Mixtures of base-materials and additives
    • 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
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
    • C10M105/08—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing oxygen
    • C10M105/32—Esters
    • C10M105/38—Esters of polyhydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
    • C10M107/20—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing oxygen
    • C10M107/22—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M107/24—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing monomers having an unsaturated radical bound to an alcohol, aldehyde, ketonic, ether, ketal or acetal radical
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
    • C10M107/20—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing oxygen
    • C10M107/30—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C10M107/32—Condensation polymers of aldehydes or ketones; Polyesters; Polyethers
    • C10M107/34—Polyoxyalkylenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M129/00—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen
    • C10M129/02—Lubricating compositions characterised by the additive being an organic non-macromolecular compound containing oxygen having a carbon chain of less than 30 atoms
    • C10M129/16—Ethers
    • C10M129/18—Epoxides
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to air conditioners.
  • Patent Document 1 uses a refrigerant containing trifluoroiodomethane, a refrigerating machine oil containing a stabilizer containing an epoxy compound and a monoterpene compound, an acid scavenger consisting of an aliphatic epoxy compound, and an extreme pressure agent.
  • a refrigeration cycle apparatus is disclosed.
  • Trifluoroiodomethane has poor thermochemical stability compared to even conventional refrigerants such as R32 refrigerant. Therefore, it is required more than before to deal with deteriorated substances generated by the deterioration of the refrigerant.
  • Trifluoroiodomethane generates R23 and hydrogen iodide by decomposition.
  • the generated hydrogen iodide poses a problem of lowering the reliability of the air conditioner. For example, hydrogen iodide reacts with copper in each connecting pipe in the refrigerating cycle, depositing copper iodide, and possibly clogging capillaries in the refrigerating cycle.
  • hydrogen iodide may act on refrigerating machine oil molecules to decompose refrigerating machine oil molecules to generate organic acids.
  • the generated organic acid and hydrogen iodide itself which is a strong acid, may corrode piping in the refrigeration cycle or cause stress corrosion cracking, resulting in refrigerant leakage.
  • additives such as stabilizers, acid scavengers, and extreme pressure agents are used for refrigerating machine oil
  • the viscosity of the refrigerating machine oil itself decreases due to the additives, and the inside of the compressor is damaged. There was a possibility that the lubricating function of the refrigerating machine oil would be degraded.
  • the present invention has been made in view of such problems, and aims to reduce the possibility of deterioration in the reliability of air conditioners while suppressing functional deterioration of refrigerating machine oil.
  • the present invention is an air conditioner, in which a refrigerant containing trifluoroiodomethane circulates, and hydrogen iodide generated due to deterioration of refrigerating machine oil and trifluoroiodomethane in the refrigerant can be captured by adsorption.
  • a refrigerating cycle in which a degraded substance capturing material capable of capturing hydrogen iodide having a mass of 0.0037 times or less the mass of the refrigerating machine oil is enclosed.
  • the present invention it is possible to reduce the possibility of deterioration in the reliability of the air conditioner while suppressing functional deterioration of the refrigerating machine oil.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. Fig. 3 is a cross-sectional view of an accumulator; It is a figure which shows the relationship between the mass of refrigerating machine oil, and the mass of the hydrogen iodide which arises in refrigerating machine oil. It is a figure which shows the adsorption amount of the hydrogen iodide for every material.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the mass of refrigerating machine oil and the mass of a deteriorated substance capturing material;
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the mass of refrigerating machine oil and the mass of a deteriorated substance capturing material; is a diagram showing .
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigerant circuit of an air conditioner 1 according to this embodiment.
  • the air conditioner 1 includes an outdoor unit 10 and two indoor units 20a and 20b.
  • the outdoor unit 10 and the indoor units 20 a and 20 b are connected by a liquid pipe 31 and a gas pipe 32 .
  • a plurality of outdoor units may be connected to one indoor unit, or a plurality of indoor units may be connected to one outdoor unit.
  • Solid arrows shown in FIG. 1 indicate the flow of the refrigerant during the cooling operation.
  • the dashed arrows shown in FIG. 1 indicate the flow of the refrigerant during the heating operation.
  • the outdoor unit 10 includes a four-way valve 11, an accumulator 12, a compressor 13, an oil separator 14, an outdoor heat exchanger 15 and an outdoor expansion valve 16.
  • the indoor units 20a, 20b are provided with indoor heat exchangers 21a, 21b and indoor expansion valves 22a, 22b, respectively.
  • the four-way valve 11 is connected to the indoor units 20a and 20b, the accumulator 12, the oil separator 14, and the outdoor heat exchanger 15 via piping.
  • the four-way valve 11 and the indoor units 20 a and 20 b are connected via gas pipes 32 .
  • the four-way valve 11 and the accumulator 12 are connected via a pipe 34 .
  • the four-way valve 11, the oil separator 14, and the outdoor heat exchanger 15 are connected via piping.
  • the oil separator 14 is connected to a pipe 34 via an oil return pipe 33 . Also, the accumulator 12 and the compressor 13 are connected via a pipe 35 . Also, the compressor 13 and the oil separator 14 are connected via a pipe 36 .
  • the outdoor heat exchanger 15 is connected via piping to the outdoor expansion valve 16 connected to the liquid piping 31 .
  • the four-way valve 11 switches the refrigerant flow path according to the operation mode of the air conditioner 1 .
  • the compressor 13 the oil separator 14, the outdoor heat exchanger 15 (condenser), the outdoor expansion valve 16, the indoor expansion valves 22a and 22b, and the indoor heat A refrigeration cycle is formed in which the refrigerant circulates through the exchangers 21a and 21b (evaporators) and the accumulator 12 in this order.
  • the accumulator 12, the compressor 13, the oil separator 14, the indoor heat exchangers 21a, 21a (condensers), the indoor expansion valves 22a, 22b It becomes a refrigerating cycle in which the refrigerant circulates in the order of the outdoor expansion valve 16 and the outdoor heat exchanger 15 (evaporator).
  • the refrigerating cycle also contains refrigerating machine oil for lubricating the inside of the compressor 13 .
  • the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle of the present embodiment is any one of polyvinyl ether oil, polyol ester oil, and polyalkylene glycol oil. Further, in the present embodiment, additives such as acid scavengers and stabilizers made of epoxy compounds are not added to the refrigerator oil.
  • the accumulator 12 is a container that adjusts the refrigerant discharged from the evaporator to a predetermined refrigerant dryness and discharges it to the compressor suction pipe (pipe 35). To ensure the reliability of a compressor by supplying refrigerant with a predetermined degree of dryness for compression even when excessive liquid refrigerant flows in during operation of an air conditioner, thereby avoiding liquid compression of the compressor.
  • the oil separator 14 separates the refrigerating machine oil discharged together with the gas refrigerant from the compressor 13 and the gas refrigerant.
  • a refrigerant containing trifluoroiodomethane (CF 3 I) is used as the refrigerant circulating in the refrigeration cycle.
  • trifluoroiodomethane Compared to conventional refrigerants, trifluoroiodomethane has lower stability of refrigerant molecules and tends to deteriorate in a high-temperature environment. Degradation of trifluoroiodomethane produces hydrogen iodide. Substances produced by degradation of trifluoroiodomethane are hereinafter referred to as degradation products. Some or all of hydrogen iodide, which is a degradation product, dissolves in the refrigerating machine oil.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the accumulator 12.
  • An inflow pipe 41 and an outflow pipe 42 for the refrigerant are provided above the container 40 of the accumulator 12 .
  • the inflow pipe 41 is connected to the pipe 34 connected to the four-way valve 11 .
  • the outlet side of the outflow pipe 42 is connected to the pipe 35 on the suction side of the compressor 13 .
  • liquid refrigerant oil or a mixture of liquid refrigerant and refrigerant oil is stored in the lower part of the accumulator 12.
  • this stored refrigerating machine oil or mixture is referred to as refrigerating machine oil ⁇ .
  • refrigerating machine oil ⁇ the refrigerant coming out of the evaporator outlet through the inflow pipe 41 or the mixture of the refrigerant and the refrigerant flows into the accumulator 12 and is stored as the refrigerant oil ⁇ .
  • a portion of the refrigerant dissolves in the refrigerating machine oil ⁇ .
  • the solubility of the refrigerant in the refrigerating machine oil ⁇ varies depending on the refrigerant temperature and pressure.
  • the refrigerating machine oil ⁇ is sucked into the outflow pipe 42 through the opening 43a due to the pressure loss from the inlet of the outflow pipe 42 to the opening 43a, which is a hole for oil return provided in the outflow pipe 42. It is sent to the compressor 13 .
  • the outflow tube 42 is further provided with openings 43b and 43c for preventing overflow and adjusting dryness.
  • a filter-like partition plate 45 is provided on the lower side of the outflow pipe 42, and a degradation product capturing material 46 that captures hydrogen iodide, which is a degradation product, is accommodated under the partition plate 45.
  • the degraded substance capturing material 46 is an adsorbent that is solid at room temperature and captures hydrogen iodide by physically adsorbing it, and is molecular sieves in this embodiment.
  • the deteriorated substance trapping material 46 in the refrigerating cycle, has a predetermined amount of hydrogen iodide that can adsorb a predetermined mass of 0.0037 times or less the mass of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle. only enclosed.
  • the mass of the deteriorated substance trapping material 46 included in the refrigeration cycle of the present embodiment is greater than 0.25 times and 0.4 times or less the mass of the refrigerating machine oil. Further, in the present embodiment, the deteriorated substance trapping material 46 is granular with a diameter of about 0.5 mm to 3 mm. These numerical values will be described in detail later.
  • the number, hole diameter, and position of the openings of the accumulator 12 are not limited because they depend on the designed dryness. However, in order to exhibit the effect of the deteriorated substance trapping material 46 more effectively, the number, diameter, and position of the openings must be adjusted so that a certain amount of the refrigerating machine oil ⁇ is stored in the accumulator 12 in the steady operation state of the air conditioner. Also, the length and inner diameter of a capillary (not shown) installed on the oil return pipe 33 are desirably designed.
  • the amount of refrigerant circulation and the amount of refrigerating machine oil discharged from the compressor also fluctuate due to fluctuations in the compressor frequency.
  • the liquid level may rise up to the uppermost opening provided. Therefore, in order to effectively remove the hydrogen iodide produced by the deterioration of the refrigerant, it is desirable to provide the depleted hydrogen iodide capture material 46 at least below the uppermost opening. Furthermore, in order to remove hydrogen iodide from the mixture of refrigerating machine oil and refrigerant existing inside the accumulator even when the liquid level drops, the bottom of the accumulator, more preferably the lowest part for dryness adjustment of the outflow pipe, is used. It is desirable to provide the deteriorated substance trapping material 46 below the opening of the .
  • FIG. 3 shows the relationship between the amount of refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle and the mass of hydrogen iodide that can be generated in the refrigerating machine oil for each of a plurality of air conditioners.
  • the horizontal axis of graph 300 indicates the mass of refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle.
  • Mo indicates the mass of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle.
  • the vertical axis of the graph 300 indicates the mass of the maximum amount of hydrogen iodide that can be generated in the refrigerator oil.
  • the mass of hydrogen iodide that can be generated in the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle is indicated by Mi.
  • Each plot in the graph 300 shows the relationship between the mass Mo of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle in a plurality of predetermined air conditioners and the mass Mi of hydrogen iodide that can be generated in the refrigerating machine oil. From the graph 300, it was found that in the air conditioner, hydrogen iodide with a maximum mass of 0.0037 times the mass Mo of the refrigerating machine oil can be generated in the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle. That is, it was found that Mi ⁇ 0.0037 Mo, and hydrogen iodide having a mass of 0.0037 times or less the mass Mo of the refrigerating machine oil is produced in the air conditioner.
  • the refrigerating cycle of the air conditioner 1 is provided with a deteriorated substance capturing material in an amount capable of adsorbing hydrogen iodide having a mass not more than 0.0037 times the mass Mo of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle. 46 is enclosed.
  • Experiment 2 will be described. It can be used as a degraded substance capture material 46 that adsorbs hydrogen iodide generated as trifluoroiodomethane (CF 3 I) degrades from materials that have a track record of being installed as a dryer in the refrigeration cycle and materials that are expected to have an iodine removal effect.
  • materials A to D were prepared as materials. Material A is molecular sieves. Subsequently, trifluoroiodomethane and polyol ester (POE) oil VG68 were placed in a pressure vessel and heated in a coexistence environment for accelerated deterioration.
  • POE polyol ester
  • the refrigerating machine oil after accelerated deterioration was diluted with new oil containing no additives to adjust the total acid value to 0.5 mgKOH/g.
  • the refrigerating machine oil after adjustment and 1 g of each of the four materials A to D were allowed to stand in the refrigerating machine oil whose total acid value had been adjusted.
  • the refrigerant oil was analyzed after a certain period of time, and the adsorbed amounts of refrigerant deterioration products, ie, hydrogen iodide, to the materials A to D were measured.
  • Table 400 shows the correspondence between each of Materials AD and the mass of hydrogen iodide adsorbed on 1 g of each of Materials AD.
  • the material used as the deteriorated substance trapping material 46 be compatible with the refrigerant and refrigerating machine oil.
  • Compatibility tests with refrigerants and refrigerating machine oils were conducted for each of materials A to D.
  • materials B to D have a high possibility of opening the epoxy group of the acid scavenger having an epoxy group that can be added to the refrigerator oil and reducing the original effect.
  • the depleted substance trapping material 46 is composed of molecular sieves.
  • Mf represents the mass of the trapping material required to adsorb the maximum amount of hydrogen iodide generated in the refrigerating machine oil. More specifically, the maximum amount of hydrogen iodide that can be generated in the refrigerating machine oil was determined for each of a plurality of predetermined air conditioners having various rated capacities. Then, the following was performed for each of the plurality of predetermined air conditioners.
  • a graph 500 is a graph showing the relationship between the mass Mo of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle and the mass Mf of the capturing material required to adsorb the maximum amount of hydrogen iodide generated in the refrigerating machine oil.
  • the horizontal axis of the graph 500 indicates the mass Mo of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle.
  • the vertical axis of the graph 500 indicates the mass Mf of the trapping material required to adsorb the maximum amount of hydrogen iodide that can occur in the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle.
  • Each plot of the graph 500 shows the mass Mo of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle when any of the materials A to D is applied as a hydrogen iodide trapping material to any of a plurality of predetermined air conditioners.
  • the relationship with the mass Mf of the capturing material required to capture the maximum amount of hydrogen iodide generated in the refrigerating machine oil is shown.
  • the mass of the deteriorated substance trapping material 46 is set to be greater than 0.25 times and less than or equal to 0.4 times the mass of the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle.
  • the air conditioner 1 can capture hydrogen iodide without depending on the additive, and can reduce the possibility of deterioration in the reliability of the air conditioner 1 while suppressing the deterioration of the performance of the refrigerating machine oil due to the additive. .
  • the air conditioner 1 includes the deteriorated substance capturing material 46 in an amount capable of adsorbing hydrogen iodide having a mass of 0.0037 times or less the mass of the refrigerator oil.
  • any of the materials A to D with a mass of 0.25 to 0.4 times the mass of the refrigerating machine oil can appropriately adsorb hydrogen iodide generated in the refrigerating machine oil. is.
  • the air conditioner 1 of the present embodiment includes the deteriorated substance capturing material 46 having a mass equal to or less than 0.4 times and greater than 0.25 times the mass of the refrigerator oil. As a result, the air conditioner 1 does not have to include an excessive amount of the deteriorated substance capturing material 46 .
  • the space for storing solids in the refrigerating cycle is limited by setting the mass of the deteriorated substance capturing material 46 to an amount capable of adsorbing hydrogen iodide of a mass of 0.0037 times or less the mass of the refrigerating machine oil.
  • the degraded substance trapping material 46 can be arranged.
  • the depleted substance trapping material 46 is stored in the accumulator 12 .
  • the accumulator 12 stores a large amount of refrigerating machine oil in the refrigerating cycle.
  • hydrogen iodide can be captured more efficiently.
  • trifluoroiodomethane tends to deteriorate in a high-temperature environment, and hydrogen iodide is likely to be generated because compressed high-temperature, high-pressure refrigerant flows through the piping 36 on the discharge side of the compressor 13 and becomes hot. Hydrogen iodide produced in the pipe 36 flows into the accumulator 12 through the oil return pipe 33 . Therefore, by storing the depleted material capturing material 46 in the accumulator 12, the generated hydrogen iodide can be quickly captured.
  • a partition plate 45 is provided above the deteriorated substance trapping material 46 below the accumulator 12 .
  • the deteriorated substance trapping material 46 is granular with a diameter of about 0.5 mm to 3 mm. As a result, the surface area of the deteriorated substance trapping material 46 is increased, the number of times of contact with hydrogen iodide is increased, and the chances of trapping are increased. In addition, in this embodiment, since the upper portion of the depleted material capturing material 46 is closed by the partition plate 45, the depleted material capturing material 46 can be prevented from flowing out from the openings 43a to 43c. In addition, it is assumed that the particles of the deteriorated substance trapping material 46 rub against each other due to the flow of refrigerant and refrigerating machine oil inside the accumulator, generating abrasion powder.
  • partition plate 45 is configured in a mesh shape, it is possible to avoid flowing out of the accumulator. Therefore, it is possible to avoid the malfunction of the compressor and the expansion valve caused by the flow out of the accumulator and being caught in the bearing of the compressor, between the valve and the valve seat of the expansion valve, and by the poor sliding.
  • the air conditioner 1 of this embodiment differs from the air conditioner 1 of Embodiment 1 in the following two points.
  • the first point is that the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle contains, as an additive, an acid scavenger that has an epoxy group and captures hydrogen iodide by chemically rendering it harmless. .01 wt % (mass %) or more and 5 wt % or less is added.
  • an acid scavenger that has an epoxy group and captures hydrogen iodide by chemically detoxifying it is simply referred to as an acid scavenger.
  • the second point is that the mass of the deteriorated substance trapping material 46 is 0.05 times or more and 0.25 times or less the mass of the refrigerating machine oil (mass without additives) Mo enclosed in the refrigeration cycle. This is the point.
  • the air conditioner 1 of the present embodiment uses both the degraded substance scavenger 46 and the acid scavenger added to the refrigerating machine oil to remove hydrogen iodide produced due to the degradation of trifluoroiodomethane contained in the refrigerant. to capture
  • an acid scavenger is added as an additive to the refrigerating machine oil enclosed in the refrigerating cycle at a rate of 0.01 wt % or more and 5 wt % or less.
  • the amount of the deteriorated substance scavenger 46 should be included to determine the amount of trifluoroiodomethane contained in the refrigerant. It was verified whether it is possible to prevent all the acid scavenger from being consumed only by hydrogen iodide generated with the deterioration of . As a result, it was found that it is desirable to include the deteriorated substance trapping material 46 in an amount of 0.05 times or more the mass Mo of the refrigerating machine oil sealed in the refrigerating cycle.
  • the mass of the deteriorated substance trapping material 46 is set to 0.05 Mo or more and 0.25 Mo or less. That is, the mass of the deteriorated substance capturing material 46 of the present embodiment falls within the range indicated by the dotted pattern in the graph 600 of FIG.
  • the air conditioner 1 of the present embodiment includes, in the refrigeration cycle, refrigerating machine oil to which an acid scavenger is added at a rate of 0.01 wt% or more and 5 wt% or less, 0.05 Mo or more, and A degraded substance capturing material 46 having a mass of 0.25 Mo or less is enclosed.
  • the acid scavenger can deal with organic acids other than hydrogen iodide that are generated due to the deterioration of trifluoroiodomethane contained in the refrigerant.
  • the mass of the depleted material capturing material 46 is greater than 0.25 times that of Mo and 0.4 times or less.
  • the mass of the depleted substance trapping material 46 may be greater than 0 and 0.25 times Mo or less. Even in this case, at least part of the hydrogen iodide generated as the trifluoroiodomethane contained in the refrigerant deteriorates can be captured.
  • additives such as acid scavengers and stabilizers are not added to the refrigerating machine oil in the refrigerating cycle.
  • additives may be added to the refrigerating machine oil in the refrigerating cycle within a range in which the viscosity does not drop below a predetermined level.
  • an acid scavenger is added as an additive to the refrigerating machine oil in the refrigerating cycle.
  • other additives such as stabilizers may also be added to the refrigerating machine oil in the refrigerating cycle within a range in which the viscosity does not drop below a predetermined level.
  • the deteriorated substance trapping material 46 having a mass of 0.25 times or less that of Mo is enclosed in the refrigeration cycle.
  • the deteriorated substance trapping material 46 having a mass larger than 0.25 times that of Mo may be enclosed in the refrigeration cycle.
  • the depleted material capturing material 46 is accommodated in the accumulator 12 .
  • the storage location of the deteriorated substance trapping material 46 may be a location different from the accumulator 12 in the refrigeration cycle. From the viewpoint of trapping efficiency, it is desirable to increase the number of contact times between the deteriorated substance trapping material 46 and the refrigerating machine oil. For this reason, instead of the accumulator 12 , the compressor 13 may be used as a reservoir for the refrigerating machine oil, and the deteriorated substance capturing material 46 may be accommodated in the compressor 13 .
  • a reservoir for refrigerating machine oil or a mixture of refrigerating machine oil and refrigerant is provided in the circuit in which the refrigerating machine oil circulates between the pipes 34, 35, and 36 and the oil return pipe 33, and the deteriorated substance capturing material 46 is provided in this reservoir.
  • the material used for the depleted substance trapping material 46 capable of effectively trapping hydrogen iodide generated by decomposition of trifluoroiodomethane may have a low heat resistance temperature. Therefore, when a material having a low heat resistance temperature is used as the depleted material trapping material 46, it is preferable to store it in a position where it does not reach a high temperature in the refrigeration cycle.
  • the depleted material capturing material 46 is granular. Therefore, the deteriorated substance trapping material 46 may have a shape different from the granular shape.
  • the depleted material capturing material 46 may be in the form of a block.
  • the depleted substance trapping material 46 may be applied to the inner walls of the accumulator 12, the pipes 34 and 35, and the like. As a result, the chances of contact between the hydrogen iodide and the depleted substance trapping material 46 can be increased more effectively, and the hydrogen iodide can be adsorbed more effectively.
  • the depleted substance trapping material 46 may be applied to the inner wall of the liquid pipe 31 .
  • the depleted substance capturing material 46 is molecular sieves.
  • the depleted substance trapping material 46 may be another material as long as it has properties similar to those of the materials AD.
  • the depleted substance trapping material 46 may be a material that is solid at room temperature and that adsorbs 0.006 g or more of hydrogen iodide per 1 g.
  • the depleted substance trapping material 46 may be any one of materials BD.
  • Air conditioner 10 Outdoor unit 11
  • Compressor 13 Compressor 14
  • Oil separator 15 Outdoor heat exchangers 20a, 20b Indoor unit 46

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

【課題】冷凍機油の機能低下を抑制しつつ、空気調和機の信頼性の低下の可能性を低減することを目的とする。 【解決手段】トリフルオロヨードメタンを含む冷媒が循環し、冷凍機油と、前記冷媒中のトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い発生するヨウ化水素を吸着することで捕捉可能な劣化物捕捉材であって、前記冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を捕捉可能な前記劣化物捕捉材と、が封入された冷凍サイクルを備える。

Description

空気調和機
　本発明は、空気調和機に関する。
　近年、空気調和機に使用される冷媒のＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｗａｒｍｉｎｇ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、地球温暖化係数）を規制する動きがある。空気調和機の低ＧＷＰ化を進めるため、さまざまな冷媒が提案されている。その中で、Ｒ４６６Ａ等トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む冷媒が提案されている。トリフルオロヨードメタンは、Ｒ３２のような従来の冷媒に比べ燃焼性が小さいが、一方でトリフルオロヨードメタンの分子自身の熱化学安定性が従来の冷媒と比較して低い。そのため、長期にわたって使用される空気調和機にトリフルオロヨードメタンを含む冷媒を用いる場合、安定性の確保が重要となる。
　特許文献１には、トリフルオロヨードメタンを含む冷媒と、エポキシ化合物及びモノテルペン化合物を含む安定化剤と脂肪族エポキシ化合物からなる酸捕捉剤と極圧剤とを含む冷凍機油と、が用いられる冷凍サイクル装置が開示されている。
特開２０２０－０３４２６１号公報
　トリフルオロヨードメタンは、Ｒ３２冷媒のような従来の冷媒とも比較して熱化学安定性が劣る。そのため、冷媒が劣化して発生する劣化物への対応が従来以上に求められる。トリフルオロヨードメタンは、分解することで、Ｒ２３とヨウ化水素とを発生させる。発生したヨウ化水素は、空気調和機の信頼性を低下させるという課題がある。例えば、ヨウ化水素は、冷凍サイクル中の各接続配管における銅と反応しヨウ化銅を析出させ冷凍サイクル中のキャピラリ等の閉塞を招く可能性がある。また、ヨウ化水素は、冷凍機油分子に作用し冷凍機油分子を分解させ有機酸を発生させる場合がある。この発生した有機酸や強い酸であるヨウ化水素自体が、冷凍サイクル中の配管を腐食させたり、応力腐食割れを起こしたりして、冷媒漏れを起こす可能性がある。
　また、特許文献１のように、冷凍機油に対し安定化剤、酸捕捉剤、極圧剤等の添加剤を使用する場合、添加剤により冷凍機油自体の粘度低下が発生し、圧縮機内部を潤滑にするという冷凍機油の機能を低下させる可能性があった。
　本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、冷凍機油の機能低下を抑制しつつ、空気調和機の信頼性の低下の可能性を低減することを目的とする。
　本発明は、空気調和機であって、トリフルオロヨードメタンを含む冷媒が循環し、冷凍機油と、前記冷媒中のトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い発生するヨウ化水素を吸着することで捕捉可能な劣化物捕捉材であって、前記冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を捕捉可能な前記劣化物捕捉材と、が封入された冷凍サイクルを備える。
　本発明によれば、冷凍機油の機能低下を抑制しつつ、空気調和機の信頼性の低下の可能性を低減することができる。
実施形態１に係る空気調和機の冷媒回路の概略図である。 アキュムレータの断面図である。 冷凍機油の質量と冷凍機油内に生じるヨウ化水素の質量との関係を示す図である。 材料毎のヨウ化水素の吸着量を示す図である。 冷凍機油の質量と劣化物捕捉材の質量との関係を示す図である。 冷凍機油の質量と劣化物捕捉材の質量との関係を示す図である。　を示す図である。
（実施形態１）
　図１は、本実施形態に係る空気調和機１の冷媒回路の概略図である。空気調和機１は、室外機１０と、２台の室内機２０ａ、２０ｂとを備えている。室外機１０と室内機２０ａ、２０ｂは、液配管３１及びガス配管３２で接続されている。なお、一台の室内機に対し複数台の室外機が接続されてもよいし、一台の室外機に対し複数台の室内機が接続されてもよい。図１に示す実線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。また、図１に示す破線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。
　図１に示すように、室外機１０は、四方弁１１、アキュムレータ１２、圧縮機１３、オイルセパレータ１４、室外熱交換器１５及び室外膨張弁１６を備えている。室内機２０ａ、２０ｂは、それぞれ室内熱交換器２１ａ、２１ｂ及び室内膨張弁２２ａ、２２ｂを備えている。四方弁１１は、配管を介して、室内機２０ａ、２０ｂと、アキュムレータ１２と、オイルセパレータ１４と、室外熱交換器１５と、接続される。四方弁１１と室内機２０ａ、２０ｂとは、ガス配管３２を介して接続される。また、四方弁１１とアキュムレータ１２とは、配管３４を介して接続される。また、四方弁１１とオイルセパレータ１４と室外熱交換器１５とは、配管を介して接続される。オイルセパレータ１４は、油戻し管３３を介して、配管３４と接続される。また、アキュムレータ１２と圧縮機１３とは、配管３５を介して接続される。また、圧縮機１３とオイルセパレータ１４とは、配管３６を介して接続される。室外熱交換器１５は、配管を介して、液配管３１と接続された室外膨張弁１６と接続される。
　四方弁１１は、空気調和機１の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える。四方弁１１の切り替えにより、冷房運転時には、実線矢印で示すように、圧縮機１３、オイルセパレータ１４、室外熱交換器１５（凝縮器）、室外膨張弁１６、室内膨張弁２２ａ、２２ｂ及び室内熱交換器２１ａ、２１ｂ（蒸発器）、アキュムレータ１２の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。また、四方弁１１の切り替えにより、暖房運転時には、破線矢印で示すように、アキュムレータ１２、圧縮機１３、オイルセパレータ１４、室内熱交換器２１ａ、２１ａ（凝縮器）、室内膨張弁２２ａ、２２ｂ、室外膨張弁１６、及び室外熱交換器１５（蒸発器）の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。また、冷凍サイクルには、圧縮機１３内部を潤滑にするための冷凍機油が封入されている。本実施形態の冷凍サイクルに封入される冷凍機油は、ポリビニルエーテル油、ポリオールエステル油、ポリアルキレングリコール油の何れかである。また、本実施形態では、冷凍機油には、エポキシ化合物からなる酸捕捉剤や安定化剤等の添加剤は添加されていない。
　アキュムレータ１２は、蒸発器から出た冷媒を所定の冷媒乾き度に調整し圧縮機吸入配管（配管３５）へ排出する容器である。空気調和機運転時に過度な液冷媒の流入があっても圧縮に対し所定の乾き度の冷媒を供給し、圧縮機の液圧縮を回避し圧縮機信頼性を確保する。また、オイルセパレータ１４は、圧縮機１３からガス冷媒と共に吐出された冷凍機油とガス冷媒を分離する。
　本実施形態の空気調和機１では、冷凍サイクルを循環する冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む冷媒を用いる。トリフルオロヨードメタンは、従来使用されてきた冷媒と比較し冷媒分子の安定性が低く高温環境で劣化しやすい。トリフルオロヨードメタンの劣化によりヨウ化水素が生成される。以下では、トリフルオロヨードメタンの劣化により生成される物質を劣化生成物とする。劣化生成物であるヨウ化水素は、その一部または全部が冷凍機油に溶け込む。本実施形態の空気調和機１は、このように冷凍機油に溶け込んだ、ヨウ化水素を除去する。
　図２は、アキュムレータ１２の断面図である。アキュムレータ１２の容器４０の上部には、冷媒の流入管４１と流出管４２とが設けられている。流入管４１は、四方弁１１と接続する配管３４に接続される。流出管４２の出口側は、圧縮機１３の吸入側の配管３５に接続される。
　アキュムレータ１２の下部には、液状態の冷凍機油、又は液状態の冷媒と冷凍機油との混合物が貯留している。以下では、この貯留している冷凍機油、又は混合物を、冷凍機油αとする。アキュムレータ１２内では、流入管４１を通して蒸発器出口から出た冷媒、又は冷凍機油と冷媒との混合物が流入し、冷凍機油αとして貯留する。冷凍機油αには冷媒が一部溶解する。冷凍機油αにおける冷媒の溶解度は、冷媒温度および圧力によって変化する。そして、冷凍機油αは、流出管４２の入口から、流出管４２に設けられた油戻しのための穴である開口部４３ａまでの圧力損失により、開口部４３ａを通して流出管４２内に吸いこまれ、圧縮機１３に送られる。流出管４２にはさらにオーバーフロー防止及び乾き度調整のための開口部４３ｂ、４３ｃが設けられている。
　流出管４２の下側には、フィルタ状の仕切り板４５が設けられ、仕切り板４５の下には、劣化生成物であるヨウ化水素を捕捉する劣化物捕捉材４６が収容されている。劣化物捕捉材４６は、ヨウ化水素を物理的に吸着することにより捕捉する常温で固体状の吸着剤であり、本実施形態ではモレキュラシーブスである。また、本実施形態では、冷凍サイクルには、劣化物捕捉材４６が、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の既定の質量のヨウ化水素を吸着可能な既定の量だけ封入されている。また、本実施形態の冷凍サイクルに含まれる劣化物捕捉材４６の質量は、冷凍機油の質量の０．２５倍よりも大きく、０．４倍以下である。また、本実施形態では、劣化物捕捉材４６は、０．５ｍｍ～３ｍｍ程度の径の粒状のものを用いる。これらの数値については、後に詳述する。
　なお、アキュムレータ１２の開口部の数や穴径及び位置は、設計された乾き度によるため制限はない。ただし、劣化物捕捉材４６の効果をより発揮させるためには、アキュムレータ１２内に冷凍機油αが空気調和機の定常運転状態において一定量貯留されるように、開口部の数や穴径及び位置と、油戻し管３３上に設置されるキャピラリ（図示せず）の長さおよび内径が設計されていることが望ましい。以上の構成により、貯留部としてのアキュムレータ１２に貯留された冷凍機油αに溶け込んだヨウ化水素は、貯留部において劣化物捕捉材４６と接触し、劣化物捕捉材４６に吸着される。
　空気調和機の運転中には圧縮機周波数の変動により冷媒循環量や圧縮機から吐き出される冷凍機油量も変動するため、過渡的にアキュムレータ１２の液面高さが低下する、あるいは、流出管に設けた最上部の開口部まで液面高さが上昇することがある。そのため、有効に冷媒の劣化により生成されるヨウ化水素を除去するには、少なくとも最上部の開口部より下方にヨウ化水素の劣化物捕捉材４６を設けることが望ましい。さらに液面低下が発生した場合にもアキュムレータ内部に存在する冷凍機油と冷媒からなる混合物からヨウ化水素を除去するためには、アキュムレータの下方、より望ましくは流出管の乾き度調整用の最下部の開口部より下方に劣化物捕捉材４６を設けることが望ましい。
（検証実験）
　ここで、発明者らが実施した実験について説明する。
　（実験１）
　実験１について説明する。
　２台の室内機（各４馬力）を備えるビル用マルチエアコンを用いて、このエアコンの冷凍サイクル内に封入された冷凍機油の分析を行い、分析結果から、冷凍機油中におけるヨウ化水素の最大濃度を求めた。そして、この最大濃度を用いて、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）を含む冷媒としてＲ４６６Ａを用いた、性能等の異なる複数の空気調和機それぞれについて、冷凍サイクル中の冷凍機油封入量と冷凍機油中に生じうるヨウ化水素の質量との関係を求めた。図３のグラフ３００は、複数の空気調和機それぞれについての、冷凍サイクル中の冷凍機油封入量と冷凍機油中に生じうるヨウ化水素の質量との関係を示す。グラフ３００の横軸は、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量を示す。以下では、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量を、Ｍｏで示す。グラフ３００の縦軸は、冷凍機油中に生じうる最大量のヨウ化水素の質量を示す。冷凍サイクルに封入された冷凍機油に生じうるヨウ化水素の質量を、Ｍｉで示す。グラフ３００中の各プロットは、既定の複数の空気調和機における冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量Ｍｏと冷凍機油中に生じうるヨウ化水素の質量Ｍｉとの関係を示す。
　グラフ３００より、空気調和機においては、冷凍サイクルに封入された冷凍機油中に、最大でも冷凍機油の質量Ｍｏの０．００３７倍の質量のヨウ化水素が生じうることが見いだされた。すなわち、Ｍｉ≦０．００３７Ｍｏであり、空気調和機においては冷凍機油の質量Ｍｏの０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素が生じることが見いだされた。そこで、本実施形態では、空気調和機１の冷凍サイクルには、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量Ｍｏの０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を吸着可能な量の劣化物捕捉材４６を封入させる。
　（実験２）
　実験２について説明する。
　冷凍サイクル内にドライヤとして搭載実績のある材料やヨウ素除去効果が見込める材料から、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）の劣化に伴い発生するヨウ化水素を吸着する劣化物捕捉材４６として利用可能な材料として４種の材料Ａ～Ｄを準備した。材料Ａは、モレキュラシーブスである。
　続いて、トリフルオロヨードメタンとポリオールエステル（ＰＯＥ）油ＶＧ６８とを耐圧容器内に入れ、共存環境下において加温し加速劣化させた。加速劣化後の冷凍機油を添加剤が配合されていない新油によって希釈し、全酸価を０．５ｍｇＫＯＨ／ｇに調整した。調整後の冷凍機油と４種の材料Ａ～Ｄをそれぞれ１ｇずつ全酸価調整した冷凍機油内に静置した。そして、一定時間後における冷凍機油を分析し、冷媒劣化物すなわちヨウ化水素の材料Ａ～Ｄに対する吸着量を測定した。測定結果を、図４の表４００に示す。表４００は、材料Ａ～Ｄそれぞれと、１ｇの材料Ａ～Ｄそれぞれに吸着されたヨウ化水素の質量と、の対応を示す。
　最もヨウ化水素の吸着量の少ない材料Ｃでも、１ｇあたりでおよそ０．００６ｇのヨウ化水素を吸着できた。単位量当たりのヨウ化水素の吸着量が多い材料であるほど、劣化物捕捉材４６として冷凍サイクル内に封入される場合に冷凍サイクル内に占める体積を少なくすることができる。そのため、劣化物捕捉材４６として利用される材料は、単位量当たりのヨウ化水素の吸着量が多いほど望ましい。
　ただし、材料によっては、触媒活性が高いものも存在し、冷媒や冷凍機油、冷凍機油添加剤等と反応性が高い場合がある。そのような場合には、空気調和機の信頼性が損なわれる可能性がある。そのため、劣化物捕捉材４６として利用される材料は、冷媒及び冷凍機油と適合性があるものが望ましい。
　材料Ａ～Ｄそれぞれについて冷媒及び冷凍機油との適合性試験を実施した。結果、材料Ｂ～Ｄは、材料Ａに比べて、冷凍機油中に添加されうるエポキシ基を有する酸捕捉剤のエポキシ基を開環させ、本来の効果を低減させる可能性が高いことがわかり、また冷媒中のトリフルオロヨードメタンの分解反応において触媒として機能してヨウ化水素をより発生させる可能性が高いことがわかった。材料Ａであるモレキュラシーブスは、材料Ｂ～Ｄに比べてこのような可能性が少なく、かつ、ヨウ化水素の吸着能力も材料Ｃよりも大きい。このことから、材料Ａであるモレキュラシーブスは、材料Ａ～Ｄのうちで、劣化物捕捉材４６として最も望ましい材料であることが見いだされた。そこで、本実施形態では、劣化物捕捉材４６は、モレキュラシーブスで構成される。
　続いて、冷凍サイクル中に封入される冷凍機油の質量Ｍｏと、冷凍機油中に生じる最大量のヨウ化水素の吸着に要する捕捉材の質量と、の関係を調べた。以下では、冷凍機油中に生じる最大量のヨウ化水素の吸着に要する捕捉材の質量を、Ｍｆで示す。より詳細には、様々な定格能力を持つ既定の複数の空気調和機それぞれにおいて、冷凍機油中に生じうるヨウ化水素の最大量を求めた。そして、既定の複数の空気調和機それぞれについて、以下のことを行った。すなわち、材料Ａ～Ｄそれぞれを、ヨウ化水素を吸着して捕捉する捕捉材として用いた場合における、冷凍機油中に生じうる最大量のヨウ化水素の捕捉に要する捕捉材の質量Ｍｆを求めた。結果を図５のグラフ５００に示す。グラフ５００は、冷凍サイクルに封入される冷凍機油の質量Ｍｏと、冷凍機油中に生じた最大量のヨウ化水素の吸着に要する捕捉材の質量Ｍｆと、の関係を示すグラフである。グラフ５００の横軸は、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量Ｍｏを示す。グラフ５００の縦軸は、冷凍サイクルに封入された冷凍機油に生じうる最大量のヨウ化水素の吸着に必要な捕捉材の質量Ｍｆを示す。グラフ５００の各プロットは、既定の複数の空気調和機の何れかに材料Ａ～Ｄの何れかをヨウ化水素の捕捉材として適用した場合における、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量Ｍｏと冷凍機油に生じた最大量のヨウ化水素の捕捉に要する捕捉材の質量Ｍｆとの関係を示す。
　グラフ５００より、材料Ａ～Ｄをヨウ化水素の捕捉材として適用する場合、冷凍サイクルに封入された冷凍機油に生じる最大量のヨウ化水素を吸着するために、冷凍機油の質量Ｍｏの０．４倍の質量の捕捉材を要することがわかった。すなわち、材料Ａ～Ｄの何れを用いた場合でも、Ｍｏの０．４倍の質量の捕捉材を用いることで、冷凍機油中に最大で０．００３７Ｍｏの質量だけ生じるヨウ化水素を捕捉できることがわかった。また、グラフ５００におけるほとんどのプロットが０．２５Ｍｏ＜Ｍｆ≦０．４Ｍｏの範囲に入っている。そのため、冷凍サイクルに封入された冷凍機油に生じる最大量のヨウ化水素を吸着するためには、０．２５Ｍｏ＜Ｍｆ≦０．４Ｍｏの範囲の質量Ｍｆの捕捉材を用いることが望ましい。そこで、本実施形態では、劣化物捕捉材４６の質量は、冷凍サイクルに封入された冷凍機油の質量の０．２５倍よりも大きく、０．４倍以下とする。
（効果）
　以上のように、本実施形態の空気調和機１では、冷凍サイクル中に封入された冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を物理的に吸着することで捕捉可能な劣化物捕捉材４６が冷凍サイクル内に封入されている。
　このように、空気調和機１は、エポキシ化合物等のようにヨウ化水素を化学的に反応し冷凍サイクル中で無害化する添加剤と異なり、ヨウ化水素を物理的に吸着する常温で固体状の劣化物捕捉材４６を備える。これにより、空気調和機１は、添加剤によらず、ヨウ化水素を捕捉でき、添加剤による冷凍機油の性能低下を抑制しつつ、空気調和機１の信頼性の低下の可能性を低減できる。
　また、上述の実験で示されたように空気調和機においては、冷凍サイクルに封入された冷凍機油には、最大で冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素が生じうる。本実施形態では、空気調和機１は、冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を吸着可能な量の劣化物捕捉材４６を備える。また、上述の実験で示されたように、冷凍機油の質量の０．２５倍～０．４倍の質量の材料Ａ～Ｄのいずれにおいても、冷凍機油に生じるヨウ化水素を適切に吸着可能である。そのため、本実施形態の空気調和機１は、冷凍機油の質量の０．４倍以下で、かつ０．２５倍よりも大きい質量の劣化物捕捉材４６を備えている。これにより、空気調和機１は、過剰な量の劣化物捕捉材４６を備えずにすむ。冷凍サイクル中には、固体を格納できる空間は限られている。劣化物捕捉材４６の質量を、冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を吸着可能な量とすることで、冷凍サイクル内で固体を格納できる空間が制限されている場合でも劣化物捕捉材４６を配置することができる。
　また、本実施形態では、アキュムレータ１２内に劣化物捕捉材４６を格納する。アキュムレータ１２は、冷凍サイクル中で冷凍機油を多く貯留する。アキュムレータ１２内に劣化物捕捉材４６を格納することで、より効率的にヨウ化水素を捕捉できる。また、トリフルオロヨードメタンは高温環境で劣化しやすく、圧縮機１３の吐出側の配管３６では圧縮された高温高圧の冷媒が流れ高温になるため、ヨウ化水素が発生しやすい。配管３６で生成されたヨウ化水素は、油戻し管３３を通って、アキュムレータ１２に流入する。そのため、アキュムレータ１２内に劣化物捕捉材４６を格納することで、発生したヨウ化水素を速やかに捕捉できる。
　また、本実施形態では、アキュムレータ１２の下部に劣化物捕捉材４６の上部に仕切り板４５が設けられている。これにより、流出管４２等、冷媒配管の長さを変える必要がなく、乾き度設計を改めて行う必要がなく、より容易にヨウ化水素を捕捉することができる。
　また、本実施形態では、劣化物捕捉材４６は、０．５ｍｍ～３ｍｍ程度の径の粒状である。これにより、劣化物捕捉材４６の表面積が大きくなり、ヨウ化水素との接触回数が増え、捕捉機会を増加させることができる。
　また、本実施形態では、劣化物捕捉材４６の上部は仕切り板４５で閉じられているので、劣化物捕捉材４６が開口部４３ａ～４３ｃから流出するのを防ぐことができる。また劣化物捕捉材４６の粒同士がアキュムレータ内部の冷媒および冷凍機油の流れによってこすれあい摩耗粉の発生が想定される。仕切り板４５がメッシュ状で構成されていれば、アキュムレータ外へ流出することを回避できる。そのためアキュムレータ外へ流出し圧縮機の軸受部や膨張弁の弁と弁座の間等へ噛みこみや摺動不良によって圧縮機や膨張弁の動作不良を起こすこと回避できる。
（実施形態２）
　実施形態２について、実施形態１の空気調和機１と異なる点を主に説明する。本実施形態の空気調和機１は、以下の２つの点において実施形態１の空気調和機１と異なる。第１の点は、冷凍サイクル内に封入される冷凍機油に、添加剤として、エポキシ基を有し、ヨウ化水素を化学的に無害化することで捕捉する酸捕捉剤が添加剤として、０．０１ｗｔ％（質量％）以上、かつ５ｗｔ％以下の割合で添加されている点である。以下では、エポキシ基を有し、ヨウ化水素を化学的に無害化することで捕捉する酸捕捉剤を単に酸捕捉剤とする。また、第２の点は、劣化物捕捉材４６の質量が、冷凍サイクル内に封入される冷凍機油の質量（添加剤を含まない質量）Ｍｏの０．０５倍以上、かつ０．２５倍以下である点である。
　本実施形態の空気調和機１は、劣化物捕捉材４６と、冷凍機油に添加された酸捕捉剤と、の双方を用いて、冷媒に含まれるトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い生じるヨウ化水素を捕捉する。
　冷凍機油に、添加剤を大量に添加すると粘度低下による潤滑の機能の低下を招く。そこで、冷凍機油の潤滑の機能を実用的なレベルに維持したまま、酸捕捉剤をどの程度添加できるかの検証を行った。結果として、冷凍機油に、５ｗｔ％以下の割合で添加されている場合、冷凍機油の潤滑の機能を実用的なレベルに維持できることがわかった。
　また、酸捕捉剤によるヨウ化水素等の有機酸の捕捉効果を実現するためには、冷凍機油に、酸捕捉剤が０．０１ｗｔ％以上の割合で添加されることが望ましいことがわかった。また、更に望ましくは、冷凍機油に酸捕捉剤が２ｗｔ％以上添加されることが望ましいことがわかった。そこで、本実施形態では、冷凍サイクル内に封入される冷凍機油に、添加剤として酸捕捉剤が、０．０１ｗｔ％以上、かつ５ｗｔ％以下の割合で添加されている。
　また、空気調和機施工時に空気や水分混入によって、冷凍サイクル内の冷凍機油の加水分解や酸化劣化が生じ、有機酸が生成される場合がある。冷凍機油に添加される酸捕捉剤は、このような有機酸を捕捉するためにも用いられる。そのため、冷媒に含まれるトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い生じるヨウ化水素の捕捉に、冷凍機油に添加される酸捕捉剤の全てが用いられると、施工のばらつきへの信頼性が損なわれてしまい望ましくない。そこで、冷凍機油に０．０１ｗｔ％以上、かつ５ｗｔ％以下の割合で酸捕捉剤が添加されている場合に劣化物捕捉材４６をどの程度の量含ませれば、冷媒に含まれるトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い生じるヨウ化水素だけで酸捕捉剤が全て消費されることがないようにできるかの検証を行った。結果、劣化物捕捉材４６を、冷凍サイクル内に封入された冷凍機油の質量Ｍｏの０．０５倍以上の量含ませることが望ましいことがわかった。また、冷凍機油に添加される酸捕捉剤がヨウ化水素を捕捉するので、冷凍サイクル内に封入される劣化物捕捉材４６の量は、実施形態１よりも少なくて済む。そこで、本実施形態では、劣化物捕捉材４６の質量は、０．０５Ｍｏ以上、かつ０．２５Ｍｏ以下とする。すなわち、本実施形態の劣化物捕捉材４６の質量は、図６のグラフ６００における点模様の部分が示す範囲となる。
　以上のように、本実施形態の空気調和機１は、冷凍サイクル内に、酸捕捉剤が０．０１ｗｔ％以上、かつ５ｗｔ％以下の割合で添加された冷凍機油と、０．０５Ｍｏ以上、かつ０．２５Ｍｏ以下の質量の劣化物捕捉材４６と、が封入される。これにより、劣化物捕捉材４６の量を、実施形態１の場合よりも少なくでき、冷凍サイクル内の空間を節約できる。また、酸捕捉剤により、冷媒に含まれるトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い生じるヨウ化水素以外の有機酸についても対応できる。
（変形例）
　上述の実施形態１では、劣化物捕捉材４６の質量は、Ｍｏの０．２５倍よりも大きく、０．４倍以下である。ただし、変形例として、劣化物捕捉材４６の質量は、０よりも大きく、Ｍｏの０．２５倍以下でもよい。この場合でも、冷媒に含まれるトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い生じるヨウ化水素の少なくとも一部を捕捉できる。
　また、上述の実施形態１では、冷凍サイクル内の冷凍機油には、酸捕捉剤や安定剤等の添加剤が添加されていない。ただし、変形例として、冷凍サイクル内の冷凍機油に、粘度が既定のレベルよりも低下しない範囲で、添加剤が添加されてもよい。
　また、上述の実施形態２では、冷凍サイクル内の冷凍機油に、添加剤として、酸捕捉剤が添加される。ただし、変形例として、冷凍サイクル内の冷凍機油に、粘度が既定のレベルよりも低下しない範囲で、安定剤等の他の添加剤についても添加されてもよい。
　また、上述の実施形態２では、冷凍サイクル内に、Ｍｏの０．２５倍以下の質量の劣化物捕捉材４６が封入される。ただし、変形例として、冷凍サイクル内に、Ｍｏの０．２５倍よりも大きい質量の劣化物捕捉材４６が封入されてもよい。
　また、上述の実施形態１、２では、劣化物捕捉材４６は、アキュムレータ１２内に収容される。ただし、変形例として、劣化物捕捉材４６の収容場所は、冷凍サイクル内におけるアキュムレータ１２と異なる場所でもよい。捕捉効率の観点からは、劣化物捕捉材４６と冷凍機油の接触回数を増加させることが望ましい。このことから、アキュムレータ１２に替えて、圧縮機１３を冷凍機油の貯留部として利用し、圧縮機１３内に劣化物捕捉材４６を収容させてもよい。
　また、配管３４、３５、３６及び油戻し管３３の冷凍機油が巡回する回路内に冷凍機油、又は、冷凍機油と冷媒との混合物の貯留部を設けて、この貯留部内に劣化物捕捉材４６を収容させてもよい。また、トリフルオロヨードメタンの分解によって生成されたヨウ化水素を効果的に捕捉可能な劣化物捕捉材４６に用いられる材料は耐熱温度が低い場合がある。したがって、耐熱温度の低い材料を劣化物捕捉材４６として用いる場合には、冷凍サイクルにおいて、高温にならない位置に収容するのが好ましい。劣化物捕捉材４６の耐熱温度以上になると、劣化物捕捉材４６の劣化を招き、ヨウ化水素の捕捉効果が減少するためである。以上より、冷凍機油の流量が多く、かつ劣化物捕捉材４６の耐熱温度よりも低い配管に、凹み状の貯留部を設けるのが好ましい。例えば、配管３４のうち、油戻し管３３と合流する位置よりもアキュムレータ１２側の管及び配管３５のいずれかの位置に貯留部を設けるのが好ましい。これにより、冷凍機油に含まれるヨウ化水素を効率的に捕捉、無害化できる。したがって、より長期にわたり空気調和機の信頼性を確保できる。
　また、上述の実施形態１、２では、劣化物捕捉材４６は、粒状である。そこで、劣化物捕捉材４６は、粒状と異なる他の形状であってもよい。例えば、劣化物捕捉材４６は、塊状であってもよい。これにより、冷凍サイクル中に摩耗粉が流出、循環するのを防ぐことができる。
　また、劣化物捕捉材４６は、アキュムレータ１２や、配管３４、３５等の内壁に塗布されてもよい。これにより、さらに効果的にヨウ化水素と劣化物捕捉材４６との接触機会を増加させ、ヨウ化水素をより吸着させることができる。また、この場合、冷媒の流れに影響を与えないため、圧縮損失が大きくなるのを防ぐことができる。また、劣化物捕捉材４６は、液配管３１の内壁に塗布されてもよい。
　また、上述の実施形態１、２では、劣化物捕捉材４６は、モレキュラシーブスである。ただし、変形例として、劣化物捕捉材４６は、材料Ａ～Ｄと類似する性質を有する材料であれば、他の材料でもよい。例えば、劣化物捕捉材４６は、１ｇ当たりのヨウ化水素の吸着量が０．００６ｇ以上となる常温で固体の材料であればよい。例えば、劣化物捕捉材４６は、材料Ｂ～Ｄの何れかでもよい。
　なお、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１　空気調和機
１０　室外機
１１　四方弁
１２　アキュムレータ
１３　圧縮機
１４　オイルセパレータ
１５　室外熱交換器
２０ａ、２０ｂ　室内機
４６　劣化物捕捉材

Claims (6)

  1. 　トリフルオロヨードメタンを含む冷媒が循環し、冷凍機油と、前記冷媒中のトリフルオロヨードメタンの劣化に伴い発生するヨウ化水素を吸着することで捕捉可能な劣化物捕捉材であって、前記冷凍機油の質量の０．００３７倍以下の質量のヨウ化水素を捕捉可能な前記劣化物捕捉材と、が封入された冷凍サイクルを備える空気調和機。
  2. 　前記劣化物捕捉材の質量は、前記冷凍機油の質量の０．４倍以下である請求項１に記載の空気調和機。
  3. 　前記劣化物捕捉材は、１ｇあたり０．００６ｇ以上のヨウ化水素を捕捉可能であり、常温で固体である請求項２に記載の空気調和機。
  4. 　前記劣化物捕捉材の質量は、前記冷凍機油の質量の０．２５倍よりも大きい請求項２又は３に記載の空気調和機。
  5. 　前記冷凍サイクルに封入される前記冷凍機油には、エポキシ基を有する酸捕捉剤が０．１ｗｔ％以上、かつ５ｗｔ％以下含まれ、
    　前記劣化物捕捉材の質量は、前記冷凍機油の質量の０．０５倍以上、かつ前記冷凍機油の質量の０．２５倍以下である請求項２又は３に記載の空気調和機。
  6. 　前記冷凍機油は、ポリビニルエーテル油、ポリオールエステル油、ポリアルキレングリコール油の何れかである請求項１乃至５の何れか１項に記載の空気調和機。
PCT/JP2021/035638 2021-09-28 2021-09-28 空気調和機 WO2023053204A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021575000A JPWO2023053204A1 (ja) 2021-09-28 2021-09-28
PCT/JP2021/035638 WO2023053204A1 (ja) 2021-09-28 2021-09-28 空気調和機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/035638 WO2023053204A1 (ja) 2021-09-28 2021-09-28 空気調和機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023053204A1 true WO2023053204A1 (ja) 2023-04-06

Family

ID=85781500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/035638 WO2023053204A1 (ja) 2021-09-28 2021-09-28 空気調和機

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2023053204A1 (ja)
WO (1) WO2023053204A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021044613A1 (ja) * 2019-09-06 2021-03-11 東芝キヤリア株式会社 冷凍サイクル装置
WO2021084569A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 空気調和機

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100025619A1 (en) * 2006-07-12 2010-02-04 Solvay Fluor Gmbh Method for heating and cooling using fluoroether compounds, compositions suitable therefore and their use

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021044613A1 (ja) * 2019-09-06 2021-03-11 東芝キヤリア株式会社 冷凍サイクル装置
WO2021084569A1 (ja) * 2019-10-28 2021-05-06 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 空気調和機

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023053204A1 (ja) 2023-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107532834B (zh) 制冷剂循环装置及制冷剂循环方法
US5402655A (en) Refrigerant compressor and refrigeration system incorporating same
EP2312241B1 (en) Refrigerating cycle apparatus, and air-conditioning apparatus
CN102203526A (zh) 冷却循环装置
US6427479B1 (en) Refrigerating device utilizing carbon dioxide as a refrigerant
US6871511B2 (en) Refrigeration-cycle equipment
US8950081B2 (en) Compressor dehydration via sorbent technology
WO2018193974A1 (ja) 熱サイクルシステム
JP2011226729A (ja) 冷凍装置
JP6906102B1 (ja) 空気調和機
EP3176520A1 (en) Air conditioner
WO2023053204A1 (ja) 空気調和機
JP6759017B2 (ja) 空気調和機の管理方法
KR102173504B1 (ko) 2단계 에어 드라이어 시스템
JP2016114290A (ja) 冷熱機器の冷媒変更方法及び冷熱機器
JP5659403B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JPH11108507A (ja) 空気調和機
JP3735399B2 (ja) 冷凍サイクル
JP7463954B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP2013133987A (ja) 冷凍サイクル用ドライヤ及び冷凍サイクル
JP7121319B2 (ja) 冷凍装置
JPH074787A (ja) アキュムレータ
JP2010096440A (ja) ヒートポンプ装置
JPH06235569A (ja) 冷凍装置および冷媒圧縮機
JP6758080B2 (ja) 冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2021575000

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21959254

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE