JP3566098B2 - 冷凍装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、作動媒体としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒を用いる空調機や冷凍装置における冷媒配管内のスラッジの分離・捕獲に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の冷凍装置の冷媒回路構成を示すもので、図において、１は冷凍装置で、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、および蒸発器５を主要構成機器として備えている。６は上記主要構成機器を順次接続する冷媒配管、７は細かい網目状のフィルターを円筒容器や配管に内蔵してスラッジを捕獲するフィルターである。
【０００３】
この従来の冷凍装置の動作について説明する。圧縮機２で高温高圧まで圧縮されて吐出される冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して凝縮し、高温高圧の冷媒液になる。さらに減圧装置４で低温低圧の気液二相の冷媒状態まで減圧され、蒸発器５に流入する。低圧の気液二相冷媒は蒸発器５で空気などと熱交換して蒸発し、冷媒配管を通じて圧縮機２に戻る。
【０００４】
一方、このような冷媒回路において、圧縮機２内の冷凍機油の一部は冷媒蒸気とともに圧縮機２から吐出され、凝縮器３に流入し、冷媒蒸気の凝縮とともに冷媒液に溶解し、減圧装置４を経て、蒸発器５に流入する。蒸発器５では、冷媒液の蒸発とともに冷凍機油が分離し、圧縮機２に冷媒蒸気とともに戻る。
【０００５】
以上のような冷媒回路を構成して成る冷凍装置１において、圧縮機２や冷媒配管６に残留する水分、空気、さらには冷媒回路を構成する機器を加工する際に混入する加工油や洗浄剤の残成分により、冷凍機油や、圧縮機１の摺動部における摩耗を防止するために冷凍機油に混ぜている添加剤などを劣化させ、この劣化物が冷凍装置１の主要構成機器や冷媒配管に付着する。
最近まで作動媒体として用いていたハイドロクロロフルオロカーボン系の冷媒は塩素原子をもつため、この作動媒体によって主要構成機器や冷媒配管に付着した大部分の上記劣化物を溶解し、冷凍装置１の動作に支障を起こすには至らないものであった。
【０００６】
しかしながら、環境保全の観点から塩素原子を含まないハイドロフルオロカーボン系の冷媒への転換が急速に進んでおり、これがため上記劣化物の付着等により主要構成機器に動作不良が発生する可能性が高くなる。この回避策として、冷凍装置１の冷媒配管６に設置したフィルター７を用いて、冷媒液とともに冷媒配管を流れる上記冷凍機油や添加剤の劣化物を捕獲し、冷凍装置１の正常動作を維持するようにしているのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような冷媒回路で構成され、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として使用する空調機や冷凍装置において、冷凍機油や圧縮器の摺動部における磨耗を防止のために混入させている添加剤は、冷凍装置運転前には冷媒や冷凍機油に溶解しているが、冷凍装置の運転にともない次第に劣化し、
・「冷凍装置の主要構成機器や冷媒配管におけるすべての箇所で冷媒や冷凍機油に溶解しているものや冷凍機油と同程度の粘度をもつ劣化生成物」（以下、これを劣化物Ａと呼称する）となったり、
・「冷凍機油や冷媒の温度低下などにより飽和溶解度が低下して析出するものや冷凍機油よりも粘度の高い液状の劣化生成物」（以下、これを劣化物Ｂと呼称する）となったり、
・更には、「冷媒配管や主要構成機器内のすべてにおいて、冷凍機油や冷媒液にまったく溶けない固体粒子の劣化生成物」（以下、これを劣化物Ｃと呼称する）となったり、して変化して行く。
【０００８】
これらの劣化物による冷媒の循環に伴う圧力損失の増加や、冷媒配管の詰まりなどは、上記した粘度の高い液状の劣化物Ｂや、固体粒子の劣化物Ｃまで劣化が進んだ劣化物により引き起こされる。
そのため、これら劣化物Ｂや劣化物Ｃを捕獲するために、冷媒配管内に網目状のフィルターを内蔵しているが、この網目状のフィルターでは、冷凍機油や添加物の劣化が進み、冷媒や冷凍機油に溶解しない劣化物Ｃしか捕獲できず、主要構成機器や冷媒配管の壁面上から析出し、付着している劣化物Ａや、高粘度の液状の劣化物Ｂを捕獲できないことに加え、固体粒子の劣化物Ｃによりフィルターが目詰まりを起こす等々の理由から、冷媒の流速が遅いよどみ箇所、たとえば凝縮器や蒸発器を構成する冷媒配管の曲がり部、あるいは減圧装置内や冷媒配管などにおいて、冷媒が循環しなくなるなどの問題があった。
【０００９】
この発明は、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として使用する冷媒回路をもつ冷凍装置において、冷凍装置の運転に伴い生ずる劣化物を捕獲し、劣化物による冷凍装置の主要構成機器や冷媒配管に発生する障害を除去して、円滑な冷凍装置の運転を得ることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るこの発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、バイパス配管を凝縮器から減圧装置に至る冷媒配管と、減圧装置から圧縮機に至る冷媒配管に接続し、そのバイパス配管に順次減圧装置から圧縮機に至る冷媒配管内の冷媒とバイパス配管内の冷媒とを熱交換させる熱交換器、その熱交換器から流出する冷媒を減圧する第２の減圧装置とスラッジ捕獲手段を設けたものである。
【００１３】
請求項２に係るこの発明の冷凍装置は、請求項１に記載の発明において、冷媒配管内の冷媒または冷凍機油の一部が流れるバイパス配管に物理吸着力、接着力もしくは化学結合力の作用によりスラッジと結合する液体または固体を塗布または設置したスラッジ捕獲手段を備えたものである。
【００１４】
請求項３に係るこの発明の冷凍装置は、請求項２に記載の発明において、スラッジ捕獲手段として、活性アルミナまたは活性アルミナを主成分とする吸着剤を充填した容器を備えたものである。
【００１５】
請求項４に係るこの発明の冷凍装置は、請求項２に記載の発明において、スラッジ捕獲手段として、冷凍機油や添加剤と同じ成分の固体粒子を充填した容器を備えたものである。
【００１６】
請求項５に係るこの発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷媒装置において、圧縮機から吐出される冷凍機油と冷媒蒸気の混合物から冷凍機油を分離する油分離器、圧縮機から減圧装置に至る冷媒配管または凝縮器を構成する冷媒配管の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、上記油分離器で分離された冷凍機油を上記気液分離器に供給する油供給管、上記気液分離器で分離した冷媒液を凝縮器から減圧装置に至る冷媒配管に供給する冷媒液供給管、および上記冷媒液供給管の途中に設けたフィルターで構成したものである。
【００１７】
請求項６に係るこの発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、圧縮機から吐出される油と冷媒蒸気の混合物から油を分離する油分離器、圧縮機から減圧装置に至る冷媒配管または凝縮器を構成する冷媒配管の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、上記油分離器で分離された油を上記気液分離器に供給する冷凍機油供給管、上記気液分離器で分離した冷媒液を凝縮器から蒸発機に至る冷媒配管に供給する冷媒液供給管、および上記冷媒液供給管の途中に設けた第２の減圧装置とで構成したものである。
【００１８】
請求項７に係るこの発明の冷凍装置は、請求項６に記載の発明において、冷凍装置の冷媒液供給管にフィルターを設けたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１によって説明する。図１はこの実施の形態１にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、１０は一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管、１１は冷媒配管６内の冷媒の温度よりも低い温度まで冷媒配管内の冷媒の一部を冷却できる冷却装置である。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００２０】
次に、動作について説明する。冷凍装置１の凝縮器３出口の高温高圧状態の冷媒冷媒液の一部がバイパス配管１０に流入して、冷却装置１１で劣化物が冷媒液とともに析出する温度まで冷却され、冷媒中に溶解している劣化物が飽和状態になりバイパス配管１０の壁面に析出する。劣化物が析出したあとの冷媒液は再び減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に戻る。
【００２１】
上記の構成によればバイパス配管に設けた冷凍装置で冷媒や冷凍機油の温度を下げて、冷媒中または冷凍機油中から冷凍機油や添加剤の劣化物をバイパス配管の壁面上で析出させることができ、さらに冷媒または冷凍機油中の液状の劣化物は温度低下により粘度が上昇しバイパス配管の壁面に付着するので、これら析出した劣化物や付着うした劣化物を効率良くフイルター等で捕獲でき、冷凍装置を効率良く長期間に亘って運転できる。
【００２２】
また、上記の実施の形態１ではバイパス配管１０の壁面に析出させるものについて説明したが、冷媒回路６内の冷媒を直接冷却し、冷媒配管６の壁面上に析出させてもよい。
【００２３】
またさらに、上記の実施の形態１ではバイパス配管１０の壁面に析出させるものについて説明したが、冷却装置１１の冷却部を冷媒配管６内に挿入し、その冷却部の壁面から析出させてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図２によって説明する。図２はこの実施の形態２にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、２０は一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管、２１は減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６内の冷媒とバイパス配管２０内の冷媒液とを熱交換する熱交換器、２２は熱交換器２１から流出する冷媒液を低圧の気液二相まで減圧する第２の減圧装置、２３は細かい網目状のフィルターであり、劣化物の粒子を捕獲するフィルターである。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００２５】
次に、動作について図３を用いて説明する。図３は横軸にエントロピー、縦軸に温度をとった温度―エントロピー線図である。この図において、３０は冷媒の飽和線、３１は従来の冷凍装置の冷媒の状態の変化を示している。冷凍装置１の圧縮機２から吐出された状態Ａの高温高圧の冷媒蒸気は凝縮器３で冷却され状態Ｂの高温高圧の冷媒液になる。この高温高圧の冷媒液は減圧装置４で状態Ｃの低温の気液二相冷媒になり、蒸発器５で蒸発して状態Ｄの低温の冷媒蒸気になり、圧縮機２に戻る。
【００２６】
この発明の実施の形態２における冷凍装置の動作では、凝縮器３出口の状態Ｂの高温高圧の冷媒蒸気の一部がバイパス配管２０に流入し、熱交換器２１で冷却されて状態Ｂ’の低温高圧の冷媒液になり、第２の減圧装置２２で冷凍装置１の冷媒配管６内の冷媒温度よりも低い温度の低温低圧の冷媒液になる。このとき、冷媒液は冷凍装置１の主要構成要素内、および冷媒配管６内のすべての冷媒よりも低い温度Ｃ’になり、冷媒液中に溶解している劣化物が過飽和状態になりバイパス配管２０の壁面から析出する。
【００２７】
析出した劣化物は冷媒液のせん断力で一部剥離し、冷媒液とともに第２の減圧装置２２の下流に流れる。流れた劣化物粒子は下流のフィルター２３で捕獲され、冷凍装置１の冷媒配管６には冷媒液のみが戻る。
【００２８】
上記の構成によれば、熱交換器２１から流出するバイパス配管内の冷媒液を低圧の気液二相冷媒まで減圧する第２の減圧装置により、冷凍装置１の冷媒配管６内の冷媒温度よりも低い温度になり、この冷媒液中に溶解している劣化物が過飽和状態となってバイパス配管２０の壁面から析出する。この析出した劣化物は冷媒液の流れによるせん断力で剥離し、冷媒液とともに下流のフィルター２３で捕獲される。よって、劣化物を効率良く捕獲でき、冷凍装置を効率良く長期間に亘って運転できる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態２ではバイパス配管２０の一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に接続したが、バイパス配管２０の一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を蒸発器５から圧縮機２に至る冷媒配管６に接続してもよい。
【００３０】
また、上記の実施の形態２では、バイパス配管２０の途中に設けた熱交換器２１で減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６内の冷媒とバイパス配管２０内の冷媒とを熱交換したが、蒸発器５または蒸発器５から圧縮機２に至る冷媒配管６内の冷媒と、バイパス配管２０内の冷媒とを熱交換する熱交換器２１をバイパス配管６の途中に設けても良い。
【００３１】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図４によって説明する。図４はこの実施の形態３にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、４０は一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管、４１は冷媒液に溶解している劣化物を吸着する数千オングストローム以上（例えば２，０００〜６，０００オングストローム）の細孔を有する活性アルミナを充填した容器からなるスラッジ捕獲手段である。
【００３２】
この実施の形態によれば、凝縮器３から流出する高温高圧の冷媒液に溶解している劣化物は，吸着剤の細孔に吸着され、劣化物が取り除かれた冷媒液が冷媒配管６に戻る。なお、その他の構成および動作については従来と同様につき説明を省略する。
【００３３】
上記の構成によれば、冷凍機油や添加物の劣化物が冷媒や冷凍機油に溶解している段階で、冷媒や冷凍機油に溶解している劣化物（上述した劣化物Ａ）をスラッジ捕獲手段である活性アルミナを充填した容器で確実に捕獲でき、冷媒や冷凍機油と分離できる。
【００３４】
なお、この実施の形態３においては、一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管４０に容器４１を設けたものについて説明したが、図５に示すように一方を凝縮器３または凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を減圧装置４から圧縮機２に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管に設けてもよい。その際、吸着剤を充填した容器で十分に減圧できない場合は、下流に第２の減圧装置を設けてもよい。
【００３５】
また、この実施の形態３においては、一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管４０に容器４１を設けたものについて説明したが、図６に示すように一方を圧縮機２または圧縮機２から凝縮器３に至る冷媒配管６に接続し、他方を減圧装置４から圧縮機２に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管に設けてもよい。その際、吸着剤を充填した容器４１で十分に減圧できない場合は、下流に第２の減圧装置を設けてもよい。
【００３６】
またさらに、この実施の形態３においては、冷媒配管６に吸着剤を充填した容器４１をバイパス配管４０に設けたものについて説明したが、劣化物と同じ成分の物質を重合反応により樹脂状に加工処理した粒子を充填した容器からなるスラッジ捕獲手段をバイパス配管４０に設けてもよい。
【００３７】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図７によって説明する。図７はこの実施の形態４にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、５０は圧縮機２から吐出される油と冷媒蒸気の混合物から油を分離する油分離器、５１は圧縮機２から減圧装置４に至る冷媒配管６または凝縮器３を構成する冷媒配管６の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、５２は油分離器５０で分離された油を気液分離器５１に供給する油供給管、５３は気液分離器５１で分離した冷媒液を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に供給する冷媒液供給管、５４は冷媒液供給管５３の途中に設けたフィルターである。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００３８】
次に、動作について冷媒の流れを追って図により説明する。圧縮機２から吐出される高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器５０に流入して、冷媒蒸気と油に分離される。分離された冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して油を完全に溶解するのに必要な冷媒量が凝縮し、高温高圧の気液二相状態の冷媒になり、気液分離器５１に流入し冷媒蒸気と冷媒液に分離される。分離された冷媒蒸気はさらに凝縮器３に流入し空気などと熱交換して、高温高圧の冷媒液になる。
【００３９】
一方、油分離器５０により分離された冷凍機油は油供給５２を介して、気液分離器５１に流入して冷媒液に溶解する。冷凍機油に溶解している劣化物は冷凍機油が冷媒液へ溶解するとともに濃度が上昇し、析出する。析出した劣化物は気液分離器５１内の冷媒液とともに冷媒液供給管５３を通りフィルター５４で捕獲され、冷媒液のみが凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に戻る。
【００４０】
上記の構成によれば、圧縮機から吐出される冷凍機油のみを気液分離器内の冷媒液に供給することにより、冷凍機油と劣化物の冷媒液への溶解度の差を利用することができ、主要構成機器や冷媒配管内のすべての個所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物（上述した劣化物Ａ）の濃度を上昇させて、この劣化物を析出させることができ、劣化物が冷凍装置の冷媒配管に流入することを防ぐことができる。
【００４１】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図８によって説明する。図８はこの実施の形態５にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、６０は圧縮機２から吐出される油と冷媒蒸気の混合物から油を分離する油分離器、６１は圧縮機２から減圧装置４に至る冷媒配管６または凝縮器３を構成する冷媒配管６の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、６２は油分離器６０で分離された油を気液分離器６１に供給する油供給管、６３は気液分離器６１により分離した冷媒液を凝縮器３から蒸発器５に至る冷媒配管６に供給する冷媒液供給管、６４は冷媒液供給管６３の途中に設けた第２の減圧装置である。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００４２】
次に、動作について冷媒の流れを追って図により説明する。圧縮機２から吐出される高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器６０に流入して、冷媒蒸気と油に分離される。分離された冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して一部が凝縮し、高温高圧の気液二相状態の冷媒になり、気液分離器６１に流入し冷媒蒸気と冷媒液に分離される。分離された冷媒蒸気はさらに凝縮器３で空気などと熱交換して、高温高圧の冷媒液になる。
【００４３】
一方、油分離器６０により分離された冷凍機油は、油供給管６２を介して、気液分離器６１に流入して冷媒液に溶解する。冷凍機油に溶解していた劣化物は冷凍機油の冷媒液への溶解とともに濃度が上昇し、過飽和となって析出する。析出した劣化物は気液分離器６１内の冷媒液とともに冷媒液供給管６３をとおり第２の減圧装置６４に流入し、低温低圧の気液二相冷媒になる。その際、冷媒液中に溶解していた劣化物が温度低下とともに壁面から析出する。劣化物が壁面上で析出した後、残りの冷媒液は減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に戻る。
【００４４】
上記の構成によれば、前述した実施の形態４における作用効果に加えて、冷媒液を第２の減圧装置で低温低圧にでき、劣化物の冷媒液への飽和溶解度を低下させることができる。したがって、気液分離器で劣化物（前述した劣化物Ｂ）が析出した冷媒液に溶解している残りの劣化物（前述した劣化物Ａ）を第２の減圧装置やバイパス配管の壁面から析出させることができ、劣化物が冷凍装置の冷媒配管に流入することを防ぐことができる。
【００４５】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を図９によって説明する。図９はこの実施の形態６にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、７０は細かい網目状のフィルターであり、劣化物の粒子を捕獲するフィルターである。なお、その他の構成については実施の形態５と同様につき説明を省略する。
【００４６】
次に、動作について冷媒の流れを追って図により説明する。圧縮機２から吐出される高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器６０に流入して、冷媒蒸気と油に分離される。分離された冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して一部が凝縮し、高温高圧の気液二相状態の冷媒になり、気液分離器６１に流入し冷媒蒸気と冷媒液に分離される。分離された冷媒蒸気はさらに凝縮器３で空気などと熱交換して、高温高圧の冷媒液になる。
【００４７】
一方、油分離器６０で分離された冷凍機油は、油供給管６２を介して、気液分離器６１に流入して冷媒液に溶解する。冷凍機油中に溶解する劣化物は、冷凍機油が冷媒液へ溶解するとともに濃度が上昇し、過飽和となって析出する。析出した劣化物は気液分離器６１内の冷媒液とともに冷媒液供給管６３をとおり第２の減圧装置６４に流入し、冷媒は低温低圧の気液二相冷媒になる。ここで、気液分離器で析出しなかった残りの劣化物は温度低下とともに冷媒液への飽和溶解度の低下により壁面上に析出する。析出した劣化物は低分子量分が再び分離し固化する。その一部が剥離してフィルター７０で捕獲され、劣化物が取り除かれた後、残りの冷媒液は減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に戻る。
【００４８】
上記の構成によれば、前述した実施の形態５における作用効果に加えて、析出した固体粒子状の劣化物（前述した劣化物Ａ）および劣化物（前述した劣化物Ｂ）を冷媒液供給管に設けたフィルターに捕獲でき、これら劣化物が冷媒配管に流入することを防ぐことができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明の請求項１によれば、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物をバイパス配管で効率よく析出させることができるとともに、バイパス配管の壁面から剥離した劣化物を効率よくスラッジ捕獲手段で捕獲でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５２】
この発明の請求項２によれば、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物を分離でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５３】
この発明の請求項３によれば、冷凍機油や添加物の劣化が進み、劣化物の分子量が１０００以上であり、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物および液状の劣化物を分離でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５４】
この発明の請求項４によれば、主要構成機器や冷媒配管内で冷媒や冷凍機油に過飽和状態で溶解している劣化物をスラッジ捕捉器を構成する劣化物の固体の壁面に析出させ、劣化物を冷凍機油または冷媒液から分離でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５５】
この発明の請求項５によれば、圧縮機から吐出される冷凍機油のみを気液分離器内の冷媒液に供給することにより、冷凍機油は冷媒液に溶解し、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物を析出させ、分離できるため、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５６】
この発明の請求項６によれば、圧縮機から吐出される冷凍機油のみを気液分離器内の冷媒液に供給することにより、冷凍機油は冷媒液に溶解し、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物を析出させ、分離できるとともに、冷媒の温度を下げることができるため、気液分離器で析出しなかった残りの劣化物を析出させることができ、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５７】
この発明の請求項７によれば、冷凍機油から分離した劣化物が冷媒液供給管に設けたフィルターに捕獲され、劣化物が冷凍装置の冷媒配管に流入することを防ぐことができ、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図２】この発明の実施の形態２にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる冷媒の状態を示す温度―エントロピー線図。
【図４】この発明の実施の形態３にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる他の例を示す冷凍装置の冷媒回路図。
【図６】この発明の実施の形態３にかかる別の例を示す冷凍装置の冷媒回路図。
【図７】この発明の実施の形態４にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図８】この発明の実施の形態５にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図９】この発明の実施の形態６にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図１０】従来の冷凍装置の冷媒回路図。
【符号の説明】
１ 冷凍装置、 ２ 圧縮機、 ３ 凝縮器、 ４ 減圧装置、 ５ 蒸発器、
６ 冷媒配管、 ７ フィルター、 １０ バイパス配管、 １１ 冷却装置、
２０ バイパス配管、 ２１ 熱交換器、 ２２ 第２の減圧装置、 ２３ フィルター、 ３０ 冷媒の飽和線、 ３１ 従来の冷凍装置における冷媒の状態変化、 ４０ バイパス配管、 ４１ 吸着材を充填した容器、 ４２ スラッジ捕獲手段、 ５０ 油分離器、 ５１ 気液分離器、 ５２ 油供給管、 ５３ 冷媒液供給管、 ５４ フィルター、 ６０ 油分離器、 ６１ 気液分離器、 ６２ 油供給管、 ６３ 冷媒液供給管、 ６４ 第２の減圧装置、 ７０ フィルター。
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、作動媒体としてハイドロフルオロカーボン系の冷媒を用いる空調機や冷凍装置における冷媒配管内のスラッジの分離・捕獲に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の冷凍装置の冷媒回路構成を示すもので、図において、１は冷凍装置で、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、および蒸発器５を主要構成機器として備えている。６は上記主要構成機器を順次接続する冷媒配管、７は細かい網目状のフィルターを円筒容器や配管に内蔵してスラッジを捕獲するフィルターである。
【０００３】
この従来の冷凍装置の動作について説明する。圧縮機２で高温高圧まで圧縮されて吐出される冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して凝縮し、高温高圧の冷媒液になる。さらに減圧装置４で低温低圧の気液二相の冷媒状態まで減圧され、蒸発器５に流入する。低圧の気液二相冷媒は蒸発器５で空気などと熱交換して蒸発し、冷媒配管を通じて圧縮機２に戻る。
【０００４】
一方、このような冷媒回路において、圧縮機２内の冷凍機油の一部は冷媒蒸気とともに圧縮機２から吐出され、凝縮器３に流入し、冷媒蒸気の凝縮とともに冷媒液に溶解し、減圧装置４を経て、蒸発器５に流入する。蒸発器５では、冷媒液の蒸発とともに冷凍機油が分離し、圧縮機２に冷媒蒸気とともに戻る。
【０００５】
以上のような冷媒回路を構成して成る冷凍装置１において、圧縮機２や冷媒配管６に残留する水分、空気、さらには冷媒回路を構成する機器を加工する際に混入する加工油や洗浄剤の残成分により、冷凍機油や、圧縮機１の摺動部における摩耗を防止するために冷凍機油に混ぜている添加剤などを劣化させ、この劣化物が冷凍装置１の主要構成機器や冷媒配管に付着する。
最近まで作動媒体として用いていたハイドロクロロフルオロカーボン系の冷媒は塩素原子をもつため、この作動媒体によって主要構成機器や冷媒配管に付着した大部分の上記劣化物を溶解し、冷凍装置１の動作に支障を起こすには至らないものであった。
【０００６】
しかしながら、環境保全の観点から塩素原子を含まないハイドロフルオロカーボン系の冷媒への転換が急速に進んでおり、これがため上記劣化物の付着等により主要構成機器に動作不良が発生する可能性が高くなる。この回避策として、冷凍装置１の冷媒配管６に設置したフィルター７を用いて、冷媒液とともに冷媒配管を流れる上記冷凍機油や添加剤の劣化物を捕獲し、冷凍装置１の正常動作を維持するようにしているのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような冷媒回路で構成され、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として使用する空調機や冷凍装置において、冷凍機油や圧縮器の摺動部における磨耗を防止のために混入させている添加剤は、冷凍装置運転前には冷媒や冷凍機油に溶解しているが、冷凍装置の運転にともない次第に劣化し、
・「冷凍装置の主要構成機器や冷媒配管におけるすべての箇所で冷媒や冷凍機油に溶解しているものや冷凍機油と同程度の粘度をもつ劣化生成物」（以下、これを劣化物Ａと呼称する）となったり、
・「冷凍機油や冷媒の温度低下などにより飽和溶解度が低下して析出するものや冷凍機油よりも粘度の高い液状の劣化生成物」（以下、これを劣化物Ｂと呼称する）となったり、
・更には、「冷媒配管や主要構成機器内のすべてにおいて、冷凍機油や冷媒液にまったく溶けない固体粒子の劣化生成物」（以下、これを劣化物Ｃと呼称する）となったり、して変化して行く。
【０００８】
これらの劣化物による冷媒の循環に伴う圧力損失の増加や、冷媒配管の詰まりなどは、上記した粘度の高い液状の劣化物Ｂや、固体粒子の劣化物Ｃまで劣化が進んだ劣化物により引き起こされる。
そのため、これら劣化物Ｂや劣化物Ｃを捕獲するために、冷媒配管内に網目状のフィルターを内蔵しているが、この網目状のフィルターでは、冷凍機油や添加物の劣化が進み、冷媒や冷凍機油に溶解しない劣化物Ｃしか捕獲できず、主要構成機器や冷媒配管の壁面上から析出し、付着している劣化物Ａや、高粘度の液状の劣化物Ｂを捕獲できないことに加え、固体粒子の劣化物Ｃによりフィルターが目詰まりを起こす等々の理由から、冷媒の流速が遅いよどみ箇所、たとえば凝縮器や蒸発器を構成する冷媒配管の曲がり部、あるいは減圧装置内や冷媒配管などにおいて、冷媒が循環しなくなるなどの問題があった。
【０００９】
この発明は、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として使用する冷媒回路をもつ冷凍装置において、冷凍装置の運転に伴い生ずる劣化物を捕獲し、劣化物による冷凍装置の主要構成機器や冷媒配管に発生する障害を除去して、円滑な冷凍装置の運転を得ることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るこの発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、バイパス配管を凝縮器から減圧装置に至る冷媒配管と、減圧装置から圧縮機に至る冷媒配管に接続し、そのバイパス配管に順次減圧装置から圧縮機に至る冷媒配管内の冷媒とバイパス配管内の冷媒とを熱交換させる熱交換器、その熱交換器から流出する冷媒を減圧する第２の減圧装置とスラッジ捕獲手段を設けたものである。
【００１３】
請求項２に係るこの発明の冷凍装置は、請求項１に記載の発明において、冷媒配管内の冷媒または冷凍機油の一部が流れるバイパス配管に物理吸着力、接着力もしくは化学結合力の作用によりスラッジと結合する液体または固体を塗布または設置したスラッジ捕獲手段を備えたものである。
【００１４】
請求項３に係るこの発明の冷凍装置は、請求項２に記載の発明において、スラッジ捕獲手段として、活性アルミナまたは活性アルミナを主成分とする吸着剤を充填した容器を備えたものである。
【００１５】
請求項４に係るこの発明の冷凍装置は、請求項２に記載の発明において、スラッジ捕獲手段として、冷凍機油や添加剤と同じ成分の固体粒子を充填した容器を備えたものである。
【００１６】
請求項５に係るこの発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷媒装置において、圧縮機から吐出される冷凍機油と冷媒蒸気の混合物から冷凍機油を分離する油分離器、圧縮機から減圧装置に至る冷媒配管または凝縮器を構成する冷媒配管の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、上記油分離器で分離された冷凍機油を上記気液分離器に供給する油供給管、上記気液分離器で分離した冷媒液を凝縮器から減圧装置に至る冷媒配管に供給する冷媒液供給管、および上記冷媒液供給管の途中に設けたフィルターで構成したものである。
【００１７】
請求項６に係るこの発明の冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、圧縮機から吐出される油と冷媒蒸気の混合物から油を分離する油分離器、圧縮機から減圧装置に至る冷媒配管または凝縮器を構成する冷媒配管の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、上記油分離器で分離された油を上記気液分離器に供給する冷凍機油供給管、上記気液分離器で分離した冷媒液を凝縮器から蒸発機に至る冷媒配管に供給する冷媒液供給管、および上記冷媒液供給管の途中に設けた第２の減圧装置とで構成したものである。
【００１８】
請求項７に係るこの発明の冷凍装置は、請求項６に記載の発明において、冷凍装置の冷媒液供給管にフィルターを設けたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１によって説明する。図１はこの実施の形態１にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、１０は一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管、１１は冷媒配管６内の冷媒の温度よりも低い温度まで冷媒配管内の冷媒の一部を冷却できる冷却装置である。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００２０】
次に、動作について説明する。冷凍装置１の凝縮器３出口の高温高圧状態の冷媒冷媒液の一部がバイパス配管１０に流入して、冷却装置１１で劣化物が冷媒液とともに析出する温度まで冷却され、冷媒中に溶解している劣化物が飽和状態になりバイパス配管１０の壁面に析出する。劣化物が析出したあとの冷媒液は再び減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に戻る。
【００２１】
上記の構成によればバイパス配管に設けた冷凍装置で冷媒や冷凍機油の温度を下げて、冷媒中または冷凍機油中から冷凍機油や添加剤の劣化物をバイパス配管の壁面上で析出させることができ、さらに冷媒または冷凍機油中の液状の劣化物は温度低下により粘度が上昇しバイパス配管の壁面に付着するので、これら析出した劣化物や付着うした劣化物を効率良くフイルター等で捕獲でき、冷凍装置を効率良く長期間に亘って運転できる。
【００２２】
また、上記の実施の形態１ではバイパス配管１０の壁面に析出させるものについて説明したが、冷媒回路６内の冷媒を直接冷却し、冷媒配管６の壁面上に析出させてもよい。
【００２３】
またさらに、上記の実施の形態１ではバイパス配管１０の壁面に析出させるものについて説明したが、冷却装置１１の冷却部を冷媒配管６内に挿入し、その冷却部の壁面から析出させてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図２によって説明する。図２はこの実施の形態２にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、２０は一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管、２１は減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６内の冷媒とバイパス配管２０内の冷媒液とを熱交換する熱交換器、２２は熱交換器２１から流出する冷媒液を低圧の気液二相まで減圧する第２の減圧装置、２３は細かい網目状のフィルターであり、劣化物の粒子を捕獲するフィルターである。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００２５】
次に、動作について図３を用いて説明する。図３は横軸にエントロピー、縦軸に温度をとった温度―エントロピー線図である。この図において、３０は冷媒の飽和線、３１は従来の冷凍装置の冷媒の状態の変化を示している。冷凍装置１の圧縮機２から吐出された状態Ａの高温高圧の冷媒蒸気は凝縮器３で冷却され状態Ｂの高温高圧の冷媒液になる。この高温高圧の冷媒液は減圧装置４で状態Ｃの低温の気液二相冷媒になり、蒸発器５で蒸発して状態Ｄの低温の冷媒蒸気になり、圧縮機２に戻る。
【００２６】
この発明の実施の形態２における冷凍装置の動作では、凝縮器３出口の状態Ｂの高温高圧の冷媒蒸気の一部がバイパス配管２０に流入し、熱交換器２１で冷却されて状態Ｂ’の低温高圧の冷媒液になり、第２の減圧装置２２で冷凍装置１の冷媒配管６内の冷媒温度よりも低い温度の低温低圧の冷媒液になる。このとき、冷媒液は冷凍装置１の主要構成要素内、および冷媒配管６内のすべての冷媒よりも低い温度Ｃ’になり、冷媒液中に溶解している劣化物が過飽和状態になりバイパス配管２０の壁面から析出する。
【００２７】
析出した劣化物は冷媒液のせん断力で一部剥離し、冷媒液とともに第２の減圧装置２２の下流に流れる。流れた劣化物粒子は下流のフィルター２３で捕獲され、冷凍装置１の冷媒配管６には冷媒液のみが戻る。
【００２８】
上記の構成によれば、熱交換器２１から流出するバイパス配管内の冷媒液を低圧の気液二相冷媒まで減圧する第２の減圧装置により、冷凍装置１の冷媒配管６内の冷媒温度よりも低い温度になり、この冷媒液中に溶解している劣化物が過飽和状態となってバイパス配管２０の壁面から析出する。この析出した劣化物は冷媒液の流れによるせん断力で剥離し、冷媒液とともに下流のフィルター２３で捕獲される。よって、劣化物を効率良く捕獲でき、冷凍装置を効率良く長期間に亘って運転できる。
【００２９】
なお、上記の実施の形態２ではバイパス配管２０の一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に接続したが、バイパス配管２０の一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を蒸発器５から圧縮機２に至る冷媒配管６に接続してもよい。
【００３０】
また、上記の実施の形態２では、バイパス配管２０の途中に設けた熱交換器２１で減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６内の冷媒とバイパス配管２０内の冷媒とを熱交換したが、蒸発器５または蒸発器５から圧縮機２に至る冷媒配管６内の冷媒と、バイパス配管２０内の冷媒とを熱交換する熱交換器２１をバイパス配管６の途中に設けても良い。
【００３１】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図４によって説明する。図４はこの実施の形態３にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、４０は一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管、４１は冷媒液に溶解している劣化物を吸着する数千オングストローム以上（例えば２，０００〜６，０００オングストローム）の細孔を有する活性アルミナを充填した容器からなるスラッジ捕獲手段である。
【００３２】
この実施の形態によれば、凝縮器３から流出する高温高圧の冷媒液に溶解している劣化物は，吸着剤の細孔に吸着され、劣化物が取り除かれた冷媒液が冷媒配管６に戻る。なお、その他の構成および動作については従来と同様につき説明を省略する。
【００３３】
上記の構成によれば、冷凍機油や添加物の劣化物が冷媒や冷凍機油に溶解している段階で、冷媒や冷凍機油に溶解している劣化物（上述した劣化物Ａ）をスラッジ捕獲手段である活性アルミナを充填した容器で確実に捕獲でき、冷媒や冷凍機油と分離できる。
【００３４】
なお、この実施の形態３においては、一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管４０に容器４１を設けたものについて説明したが、図５に示すように一方を凝縮器３または凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を減圧装置４から圧縮機２に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管に設けてもよい。その際、吸着剤を充填した容器で十分に減圧できない場合は、下流に第２の減圧装置を設けてもよい。
【００３５】
また、この実施の形態３においては、一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し、他方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管４０に容器４１を設けたものについて説明したが、図６に示すように一方を圧縮機２または圧縮機２から凝縮器３に至る冷媒配管６に接続し、他方を減圧装置４から圧縮機２に至る冷媒配管６に接続したバイパス配管に設けてもよい。その際、吸着剤を充填した容器４１で十分に減圧できない場合は、下流に第２の減圧装置を設けてもよい。
【００３６】
またさらに、この実施の形態３においては、冷媒配管６に吸着剤を充填した容器４１をバイパス配管４０に設けたものについて説明したが、劣化物と同じ成分の物質を重合反応により樹脂状に加工処理した粒子を充填した容器からなるスラッジ捕獲手段をバイパス配管４０に設けてもよい。
【００３７】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図７によって説明する。図７はこの実施の形態４にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、５０は圧縮機２から吐出される油と冷媒蒸気の混合物から油を分離する油分離器、５１は圧縮機２から減圧装置４に至る冷媒配管６または凝縮器３を構成する冷媒配管６の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、５２は油分離器５０で分離された油を気液分離器５１に供給する油供給管、５３は気液分離器５１で分離した冷媒液を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に供給する冷媒液供給管、５４は冷媒液供給管５３の途中に設けたフィルターである。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００３８】
次に、動作について冷媒の流れを追って図により説明する。圧縮機２から吐出される高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器５０に流入して、冷媒蒸気と油に分離される。分離された冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して油を完全に溶解するのに必要な冷媒量が凝縮し、高温高圧の気液二相状態の冷媒になり、気液分離器５１に流入し冷媒蒸気と冷媒液に分離される。分離された冷媒蒸気はさらに凝縮器３に流入し空気などと熱交換して、高温高圧の冷媒液になる。
【００３９】
一方、油分離器５０により分離された冷凍機油は油供給５２を介して、気液分離器５１に流入して冷媒液に溶解する。冷凍機油に溶解している劣化物は冷凍機油が冷媒液へ溶解するとともに濃度が上昇し、析出する。析出した劣化物は気液分離器５１内の冷媒液とともに冷媒液供給管５３を通りフィルター５４で捕獲され、冷媒液のみが凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に戻る。
【００４０】
上記の構成によれば、圧縮機から吐出される冷凍機油のみを気液分離器内の冷媒液に供給することにより、冷凍機油と劣化物の冷媒液への溶解度の差を利用することができ、主要構成機器や冷媒配管内のすべての個所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物（上述した劣化物Ａ）の濃度を上昇させて、この劣化物を析出させることができ、劣化物が冷凍装置の冷媒配管に流入することを防ぐことができる。
【００４１】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図８によって説明する。図８はこの実施の形態５にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、６０は圧縮機２から吐出される油と冷媒蒸気の混合物から油を分離する油分離器、６１は圧縮機２から減圧装置４に至る冷媒配管６または凝縮器３を構成する冷媒配管６の途中に設け、冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器、６２は油分離器６０で分離された油を気液分離器６１に供給する油供給管、６３は気液分離器６１により分離した冷媒液を凝縮器３から蒸発器５に至る冷媒配管６に供給する冷媒液供給管、６４は冷媒液供給管６３の途中に設けた第２の減圧装置である。なお、その他の構成については従来と同様につき説明を省略する。
【００４２】
次に、動作について冷媒の流れを追って図により説明する。圧縮機２から吐出される高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器６０に流入して、冷媒蒸気と油に分離される。分離された冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して一部が凝縮し、高温高圧の気液二相状態の冷媒になり、気液分離器６１に流入し冷媒蒸気と冷媒液に分離される。分離された冷媒蒸気はさらに凝縮器３で空気などと熱交換して、高温高圧の冷媒液になる。
【００４３】
一方、油分離器６０により分離された冷凍機油は、油供給管６２を介して、気液分離器６１に流入して冷媒液に溶解する。冷凍機油に溶解していた劣化物は冷凍機油の冷媒液への溶解とともに濃度が上昇し、過飽和となって析出する。析出した劣化物は気液分離器６１内の冷媒液とともに冷媒液供給管６３をとおり第２の減圧装置６４に流入し、低温低圧の気液二相冷媒になる。その際、冷媒液中に溶解していた劣化物が温度低下とともに壁面から析出する。劣化物が壁面上で析出した後、残りの冷媒液は減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に戻る。
【００４４】
上記の構成によれば、前述した実施の形態４における作用効果に加えて、冷媒液を第２の減圧装置で低温低圧にでき、劣化物の冷媒液への飽和溶解度を低下させることができる。したがって、気液分離器で劣化物（前述した劣化物Ｂ）が析出した冷媒液に溶解している残りの劣化物（前述した劣化物Ａ）を第２の減圧装置やバイパス配管の壁面から析出させることができ、劣化物が冷凍装置の冷媒配管に流入することを防ぐことができる。
【００４５】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を図９によって説明する。図９はこの実施の形態６にかかる冷凍装置の冷媒回路図である。図において、７０は細かい網目状のフィルターであり、劣化物の粒子を捕獲するフィルターである。なお、その他の構成については実施の形態５と同様につき説明を省略する。
【００４６】
次に、動作について冷媒の流れを追って図により説明する。圧縮機２から吐出される高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器６０に流入して、冷媒蒸気と油に分離される。分離された冷媒蒸気は凝縮器３に流入し、空気などと熱交換して一部が凝縮し、高温高圧の気液二相状態の冷媒になり、気液分離器６１に流入し冷媒蒸気と冷媒液に分離される。分離された冷媒蒸気はさらに凝縮器３で空気などと熱交換して、高温高圧の冷媒液になる。
【００４７】
一方、油分離器６０で分離された冷凍機油は、油供給管６２を介して、気液分離器６１に流入して冷媒液に溶解する。冷凍機油中に溶解する劣化物は、冷凍機油が冷媒液へ溶解するとともに濃度が上昇し、過飽和となって析出する。析出した劣化物は気液分離器６１内の冷媒液とともに冷媒液供給管６３をとおり第２の減圧装置６４に流入し、冷媒は低温低圧の気液二相冷媒になる。ここで、気液分離器で析出しなかった残りの劣化物は温度低下とともに冷媒液への飽和溶解度の低下により壁面上に析出する。析出した劣化物は低分子量分が再び分離し固化する。その一部が剥離してフィルター７０で捕獲され、劣化物が取り除かれた後、残りの冷媒液は減圧装置４から蒸発器５に至る冷媒配管６に戻る。
【００４８】
上記の構成によれば、前述した実施の形態５における作用効果に加えて、析出した固体粒子状の劣化物（前述した劣化物Ａ）および劣化物（前述した劣化物Ｂ）を冷媒液供給管に設けたフィルターに捕獲でき、これら劣化物が冷媒配管に流入することを防ぐことができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明の請求項１によれば、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物をバイパス配管で効率よく析出させることができるとともに、バイパス配管の壁面から剥離した劣化物を効率よくスラッジ捕獲手段で捕獲でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５２】
この発明の請求項２によれば、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物を分離でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５３】
この発明の請求項３によれば、冷凍機油や添加物の劣化が進み、劣化物の分子量が１０００以上であり、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物および液状の劣化物を分離でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５４】
この発明の請求項４によれば、主要構成機器や冷媒配管内で冷媒や冷凍機油に過飽和状態で溶解している劣化物をスラッジ捕捉器を構成する劣化物の固体の壁面に析出させ、劣化物を冷凍機油または冷媒液から分離でき、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５５】
この発明の請求項５によれば、圧縮機から吐出される冷凍機油のみを気液分離器内の冷媒液に供給することにより、冷凍機油は冷媒液に溶解し、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物を析出させ、分離できるため、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５６】
この発明の請求項６によれば、圧縮機から吐出される冷凍機油のみを気液分離器内の冷媒液に供給することにより、冷凍機油は冷媒液に溶解し、主要構成機器や冷媒配管内のすべての箇所で析出または分離する程度まで劣化が進む前の劣化物を析出させ、分離できるとともに、冷媒の温度を下げることができるため、気液分離器で析出しなかった残りの劣化物を析出させることができ、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【００５７】
この発明の請求項７によれば、冷凍機油から分離した劣化物が冷媒液供給管に設けたフィルターに捕獲され、劣化物が冷凍装置の冷媒配管に流入することを防ぐことができ、冷凍装置を効率よく長期間にわたり運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図２】この発明の実施の形態２にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図３】この発明の実施の形態２にかかる冷媒の状態を示す温度―エントロピー線図。
【図４】この発明の実施の形態３にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図５】この発明の実施の形態３にかかる他の例を示す冷凍装置の冷媒回路図。
【図６】この発明の実施の形態３にかかる別の例を示す冷凍装置の冷媒回路図。
【図７】この発明の実施の形態４にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図８】この発明の実施の形態５にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図９】この発明の実施の形態６にかかる冷凍装置の冷媒回路図。
【図１０】従来の冷凍装置の冷媒回路図。
【符号の説明】
１ 冷凍装置、 ２ 圧縮機、 ３ 凝縮器、 ４ 減圧装置、 ５ 蒸発器、
６ 冷媒配管、 ７ フィルター、 １０ バイパス配管、 １１ 冷却装置、
２０ バイパス配管、 ２１ 熱交換器、 ２２ 第２の減圧装置、 ２３ フィルター、 ３０ 冷媒の飽和線、 ３１ 従来の冷凍装置における冷媒の状態変化、 ４０ バイパス配管、 ４１ 吸着材を充填した容器、 ４２ スラッジ捕獲手段、 ５０ 油分離器、 ５１ 気液分離器、 ５２ 油供給管、 ５３ 冷媒液供給管、 ５４ フィルター、 ６０ 油分離器、 ６１ 気液分離器、 ６２ 油供給管、 ６３ 冷媒液供給管、 ６４ 第２の減圧装置、 ７０ フィルター。
Claims (7)
- 圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、一端を凝縮器から減圧装置に至る冷媒配管から分岐し、他端を減圧装置から圧縮機に至る冷媒配管に接続したバイパス配管を設け、このバイパス配管に減圧装置から圧縮機に至る冷媒配管内の冷媒とバイパス配管内の冷媒とを熱交換させる熱交換器と、この熱交換器から流出するバイパス配管内の冷媒を減圧する第２の減圧装置およびスラッジ捕獲手段を順次配置して備えたことを特徴とする冷凍装置。
- スラッジ捕獲手段は、物理吸着力または化学結合力の作用によりスラッジを捕獲する液体または固体を塗布または設置したものからなることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
- スラッジ捕獲手段は、活性アルミナまたは活性アルミナを主成分とする吸着剤を充填した容器からなることを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
- スラッジ捕獲手段は、冷凍機油や添加物の劣化物と同じ成分の固体粒子を充填した容器から成ることを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
- 圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、圧縮機から吐出される冷凍機油と冷媒蒸気の混合物から冷凍機油を分離する油分離器と、圧縮機から減圧装置に至る冷媒配管または凝縮器を構成する冷媒配管の途中に設けて冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器と、上記油分離器で分離された冷凍機油を上記気液分離器に供給する油供給管と、上記気液分離器で分離した冷媒液を凝縮器から減圧装置に至る冷媒配管に供給する冷媒液供給管、および上記冷媒液供給管の途中に設けたフィルターで構成したバイパス回路を設けたことを特徴とする冷凍装置。
- 圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を順次冷媒配管で接続して構成される主冷媒回路を備え、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を作動媒体として用いる冷凍装置において、圧縮機から吐出される冷凍機油と冷媒蒸気の混合物から冷凍機油を分離する油分離器と、圧縮機から減圧装置に至る冷媒配管または凝縮器を構成する冷媒配管の途中に設けて冷媒蒸気と冷媒液を分離する気液分離器と、上記油分離器で分離された冷凍機油を上記気液分離器に供給する冷凍機油供給管と、上記気液分離器で分離した冷媒液を凝縮器から蒸発器に至る冷媒配管に供給する冷媒液供給管、および上記冷媒液供給管の途中に設けた第２の減圧装置で構成したバイパス回路を設けたことを特徴とする冷凍装置。
- 第２の減圧装置の下流に位置する冷媒液供給管にフィルターを設けたことを特徴とする請求項６に記載の冷凍装置。
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