(57)【要約】【課題】ドライヤを使用せずに、冷媒に混入した水分を回収することができる空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１では、氷捕集器５０が、冷媒回路１０の低圧側配管７０と並列に取り付けられている。制御部６が、水分回収運転モードを実行しているとき、冷媒に混入している水が、氷結して氷粒子となり氷捕集器５０のフィルタ５４に捕獲される。その結果、冷媒中の水分に起因する冷凍器油の劣化、配管腐食及び配管閉塞などの故障が未然に防止される。【選択図】図１
2010002136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式の冷媒回路（１０）と、
前記冷媒回路（１０）の低圧側に取り付けられ、冷媒に含まれる氷粒子を捕獲する氷捕集器（５０，１５０，２５０）と、
前記氷捕集器（５０，１５０，２５０）を通過する前記冷媒の温度を水の氷結温度以下にして運転する水分回収運転モードを実行する制御部（６）と、
を備えた空気調和装置（１）。
【請求項２】
前記氷捕集器（５０）は、
前記冷媒を通過させる容器（５１）と、
前記容器（５１）内部を前記冷媒の流れ方向と交差するように仕切るフィルタ（５４）と、
を有する、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【請求項３】
前記容器（５１）の外周面には、前記フィルタ（５４）を観察するためのサイトグラス（５１ａ）が設けられている、
請求項２に記載の空気調和装置（１）。
【請求項４】
前記氷捕集器（１５０）が、前記冷媒を冷凍機油に通して前記氷粒子を前記冷凍機油に捕獲させる貯油器である、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【請求項５】
前記氷捕集器（２５０）が、前記冷媒を旋回させ遠心力によって前記氷粒子を分離する旋回式分離器である、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転によって、ビル等の室内の冷暖房を行なう空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現地配管工事が必要な空気調和装置において、据付時に、配管内へ水分が過剰に混入することがあり、飽和水分濃度が低い冷媒を使用している場合、その水分が凍結して配管を閉塞させることがある。このため、冷媒回路にドライヤを接続して水分を吸着させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、ドライヤを使用した場合、ドライヤ内部の成分が冷媒回路中で分解し、分解粉によって配管を閉塞する可能性がある。
【特許文献１】特開平１０−２５３１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ドライヤを使用せずに、冷媒に混入した水分を回収することができる空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る空気調和装置は、蒸気圧縮式の冷媒回路と、氷捕集器と、制御部とを備えている。氷捕集器は、冷媒回路の低圧側に取り付けられ、冷媒に含まれる氷粒子を捕獲する。制御部は、氷捕集器を通過する冷媒の温度を水の氷結温度以下にして運転する水分回収運転モードを実行する。
【０００６】
この空気調和装置では、冷媒に混入している水が、水分回収運転によって氷結して氷粒子となり氷捕集器に捕獲される。その結果、冷媒中の水分に起因する冷凍器油の劣化、配管腐食及び配管閉塞などの故障が未然に防止される。
【０００７】
第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、氷捕集器が、冷媒を通過させる容器と、容器内部を冷媒の流れ方向と交差するように仕切るフィルタとを有している。
【０００８】
この空気調和装置では、容器とフィルタとによって簡単に且つ安価に、冷媒中の氷粒子が除去される。また、吸着剤による化学的吸着ではないので、吸着剤の分解、及び吸着剤による２次的な化学反応による故障が防止される。
【０００９】
第３発明に係る空気調和装置は、第２発明に係る空気調和装置であって、容器の外周面には、フィルタを観察するためのサイトグラスが設けられている。
【００１０】
この空気調和装置では、作業者が、水分回収運転時に、フィルタによる氷粒子の捕獲量を目視で確認することができる。
【００１１】
第４発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、氷捕集器が、冷媒を冷凍機油に通して氷粒子を冷凍機油に捕獲させる貯油器である。
【００１２】
この空気調和装置では、冷凍機油によって簡単に且つ安価に、冷媒中の氷粒子が除去される。また、吸着剤による化学的吸着ではないので、吸着剤の分解、及び吸着剤による２次的な化学反応による故障が防止される。さらに、フィルタにも捕獲されないような超微粒の氷までも捕獲される。
【００１３】
第５発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、氷捕集器が、冷媒を旋回させ遠心力によって氷粒子を分離する旋回式分離器である。
【００１４】
この空気調和装置では、吸着剤による化学的吸着ではないので、吸着剤の分解、及び吸着剤による２次的な化学反応による故障が防止される。さらに、フィルタにも捕獲されないような超微粒の氷までも捕獲される。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明に係る空気調和装置では、冷媒中の水分に起因する冷凍器油の劣化、配管腐食及び配管閉塞などの故障が未然に防止される。
【００１６】
第２発明に係る空気調和装置では、簡単に且つ安価に、冷媒中の氷粒子が除去される。また、吸着剤の分解、及び吸着剤による２次的な化学反応による故障が防止される。
【００１７】
第３発明に係る空気調和装置では、作業者が、水分回収運転時に、フィルタによる氷粒子の捕獲量を目視で確認することができので、水分回収運転を続行するか否かを作業者自身が判断することができる。
【００１８】
第４発明に係る空気調和装置では、簡単に且つ安価に、冷媒中の氷粒子が除去される。また、吸着剤の分解、及び吸着剤による２次的な化学反応による故障が防止される。さらに、フィルタにも捕獲されないような超微粒の氷までも捕獲されるので、水分回収能力が向上する。
【００１９】
第５発明に係る空気調和装置では、吸着剤の分解、及び吸着剤による２次的な化学反応による故障が防止される。さらに、フィルタにも捕獲されないような超微粒の氷までも捕獲されるので、水分回収能力が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
〔第１実施形態〕
＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転によって、ビル等の室内の冷暖房を行なう。空気調和装置１は、主として、熱源ユニットとしての室外ユニット２と、それに並列に接続される利用ユニットとしての室内ユニット４と、室外ユニット２及び室内ユニット４を制御する制御部６とを備えている。冷媒回路１０は、室外ユニット２と、室内ユニット４と、冷媒連絡配管とが接続されることによって構成される。
【００２２】
＜室内ユニット＞
室内ユニット４は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げによって、又は、室内の壁面に壁掛けによって設置されており、室内膨張弁４１と室内熱交換器４２とを有している。室内膨張弁４１は、電動膨張弁であり、室内熱交換器４２の液側に接続される。室内熱交換器４２は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器となって室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器となって室内空気を加熱する。
【００２３】
＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、ビル等の室外に設置されており、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、及び室外膨張弁３５を有している。圧縮機２１は、回転数制御によって容量を変更できるインバータ圧縮機である。
【００２４】
四路切換弁２２は、冷媒の流れの方向を切り換える弁である。冷房運転時には、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを連絡し、室内熱交換器４２のガス側と圧縮機２１の吸入側とを連絡する（図１の四路切換弁２２の実線を参照）。また、暖房運転時には、圧縮機２１の吐出側と室内熱交換器４２のガス側とを連絡し、圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを連絡する（図１の四路切換弁２２の破線を参照）。
【００２５】
室外熱交換器２３は、伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の凝縮器となり、暖房運転時には冷媒の蒸発器となる。
【００２６】
室外膨張弁３５は、電動膨張弁であり、室外側の冷媒回路１０内を流れる冷媒の圧力や流量等の調節を行うために、室外熱交換器２３と室内膨張弁４１との間に接続される。
【００２７】
（氷捕集器）
氷捕集器５０は、冷媒に混入した水分を、圧縮機２１に吸込まれる前に凍結させて回収する目的で配置される。氷捕集器５０は、圧縮機２１の吸込口上流の低圧側配管７０と並列に配置され、氷捕集器５０の上流側及び下流側となる位置には、予め第１閉鎖弁３９１及び第２閉鎖弁３９２が取り付けられている。低圧側配管７０の途中には、第３閉鎖弁３９３が接続されている。
【００２８】
図２は、氷捕集器５０の斜視図である。図２において、氷捕集器５０は、円筒状の容器５１、容器５１の内部へ冷媒を導く冷媒導入管５２、容器５１の外部へ冷媒を導く冷媒出口管５３、容器５１の内部を冷媒の流れ方向と交差するように仕切るフィルタ５４と有している。フィルタ５４は、冷媒に混じって通過しようとする氷粒子を捕獲する。容器５１の外周には、フィルタ５４の捕獲された氷を目視できるように、サイトグラス５１ａが設けられている。
【００２９】
＜空気調和装置の動作＞
（冷房運転）
冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態となり、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２３のガス側に連絡され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室内熱交換器４２のガス側に連絡された状態となる。室外膨張弁３５は開状態にされている。
【００３０】
その状態で、圧縮機２１が起動されると、圧縮機２１から吐出された高温・高圧のガス冷媒が室外熱交換器２３に導入される。ガス冷媒は、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換して凝縮し高温高圧の液冷媒となり室内膨張弁４１に向う。高温高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器４２に入る。この気液二相冷媒は、室内熱交換器４２で室内空気と熱交換しガス冷媒となり、再び圧縮機２１に吸入される。
【００３１】
（暖房運転）
暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の破線で示される状態となり、圧縮機２１の吐出側が室内熱交換器４２のガス側に連絡され、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２３のガス側に連絡される。室外膨張弁３５は、室外熱交換器２３へ向う冷媒を室外熱交換器２３において蒸発させることが可能な蒸発圧力まで減圧するため、開度調節される。また、室内膨張弁４１は開状態にされる。
【００３２】
その状態で、圧縮機２１が起動されると、圧縮機２１より吐出された高温・高圧のガス冷媒が室内熱交換器４２に導入される。ガス冷媒は、室内熱交換器４２で室内空気と熱交換して凝縮し高温高圧の液冷媒となる。室内熱交換器４２を出た液冷媒は、室外膨張弁３５で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器２３に入る。この気液二相冷媒は、室外熱交換器２３で室外空気と熱交換しガス冷媒となり、再び圧縮機２１に吸入される。
【００３３】
（水分回収運転）
水分回収運転とは、通常の運転時よりも低圧側の圧力を下げる運転であり、それによって、冷媒に混入している水分が凍結して氷粒子となり、氷捕集器５０を通過するときに捕獲される。以下、図３の水分回収運転モードの動作フローを参照しながら、具体的に説明する。
【００３４】
空気調和装置の据付又は修繕等を行う作業者（以後、作業者）は、室外ユニット２及び室内ユニット４を各据付場所に設置し、冷媒連絡配管による室外ユニット２と室内ユニット４との接続が完了した後、氷捕集器５０の冷媒導入管５２を第１閉鎖弁３９１に、冷媒出口管５３を第２閉鎖弁３９２に接続する。このとき、第１閉鎖弁３９１及び第２閉鎖弁３９２は閉状態である。次に、作業者は、氷捕集器５０内部の真空引きを行い、真空引き終了後に、第３閉鎖弁３９３を閉じ、第１閉鎖弁３９１及び第２閉鎖弁３９２を開ける。そして、制御部６を介して水分回収運転モードを実行させる。
【００３５】
制御部６は、ステップＳ１で、外気温Ｔａが所定温度Ｔよりも低いか否か確認し、ステップＳ２で、水分回収運転を暖房運転モード及び冷房運転モードのいずれで行うのかを選択する。つまり、外気温Ｔａが所定温度Ｔよりも低いときは、暖房運転モードを選択し、外気温Ｔａが所定温度Ｔよりも高いときは、冷房運転モードを選択する。そして、ステップＳ３では、ステップＳ２で選択した運転モードを開始し、同時に運転時間ｔを計時する。なお、水分回収運転では、冷媒に混入している水分が氷結する氷結温度ＴＬ（例えば、−５℃）まで蒸発温度Ｔｅを下げる。
【００３６】
制御部６は、ステップＳ４で、回収した氷粒子が大量に氷捕集器５０内部に蓄積して圧力損失が増加し、圧縮機２１の吸入圧力Ｐｅが吸入圧力下限Ｐｍｉｎより低下したか否かを判定する。ステップＳ４の判定がＹｅｓならば、水分回収運転を終了し、判定がＮｏならば、ステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、運転時間ｔが所定時間ｔｓｅｔに到達したか否かを判定する。ステップＳ５の判定がＹｅｓならば、水分回収運転を終了し、判定がＮｏならば、ステップＳ３に戻り、水分回収運転を継続する。
【００３７】
上記のような水分回収運転によって、氷捕集器５０を通過する冷媒の温度が水の氷結温度以下となるので、冷媒に混入している水分が凍結し、フィルタ５４に捕獲される。作業者は、フィルタ５４に捕獲された氷粒子の量を、サイトグラス５１ａを介して目視できるので、作業者自身が、水分回収運転が適切に行なわれたか否かを判断して、不十分と判断した場合は、再度、制御部６を介して、水分回収運転を実行させることもできる。
【００３８】
一方、作業者が、水分回収運転が適切に行なわれたと判断したときは、第１閉鎖弁３９１及び第２閉鎖弁３９２を閉じて、氷捕集器５０を取り外し、適切に乾燥させる。
【００３９】
なお、本実施形態では、氷捕集器５０は、脱着可能であり、水分回収運転の直前に冷媒回路１０に取り付けられているが、これに限定されるものではなく、氷捕集器５０を冷媒回路１０に常時取り付けておき、必要に応じて制御部６に水分回収運転を実行させてもよい。
【００４０】
＜第１実施形態の特徴＞
空気調和装置１では、氷捕集器５０が、冷媒回路１０の低圧側配管７０と並列に取り付けられている。制御部６が、水分回収運転モードを実行しているとき、冷媒に混入している水が、氷結して氷粒子となり氷捕集器５０のフィルタ５４に捕獲される。その結果、冷媒中の水分に起因する冷凍器油の劣化、配管腐食及び配管閉塞などの故障が未然に防止される。
【００４１】
また、氷捕集器５０の外周面には、フィルタ５４を観察するためのサイトグラス５１ａが設けられているので、作業者は、フィルタ５４による氷粒子の捕獲量を目視で確認することができる。その結果、水分回収運転を続行するか否かを作業者自身が判断することができる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。なお、図１の第１実施形態と同一の部品には、同一の符号を付与して説明を省略する。図４において、氷捕集器１５０は、冷媒に混入した水分を、圧縮機２１に吸込まれる前に凍結させて回収する目的で配置される。氷捕集器１５０は、圧縮機２１の吸込口上流の低圧側配管７０と並列に配置され、氷捕集器１５０の上流側及び下流側となる位置には、予め第１閉鎖弁３９１及び第２閉鎖弁３９２が取り付けられている。低圧側配管７０の途中には、第３閉鎖弁３９３が接続されている。
【００４３】
図５は、第２実施形態に係る空気調和装置の氷捕集器の側面図である。図５において、氷捕集器１５０は、容器１５１、容器１５１の内部へ冷媒を導く冷媒導入管１５２、容器１５１の外部へ冷媒を導く冷媒出口管１５３、及び容器１５１の内部に貯えられている冷凍器油１５４を有している。冷媒導入管１５２の端部は、冷凍機油１５４に浸かっており、冷媒出口管１５３の端部は、冷凍機油１５４に浸かっていない。氷粒子を含んだガス冷媒は、冷媒導入管１５２から冷凍器油１５４に進入するので、冷媒中の氷粒子は冷凍器油１５４に吸収され、ガス冷媒のみが冷媒出口管１５３を通って圧縮機２１の吸込側へ流れる。冷媒導入管１５２の外周面には、冷媒導入管１５２を通過するガス冷媒の状態を目視するためにサイトグラス１５２ａが設けられている。
【００４４】
なお、冷媒回路１０への氷捕集器１５０の装着手順及び水除去運転の制御フローは、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４５】
＜第２実施形態の特徴＞
氷捕集器１５０は、冷媒を冷凍機油１５４に通して氷粒子を冷凍機油１５４に捕獲させるので、フィルタでも捕獲されないような超微粒の氷まで捕獲することができ、水分回収能力が向上する。
【００４６】
また、冷媒導入管１５２の外周面には、サイトグラス１５２ａが設けられているので、作業者は、水分回収運転時に、冷媒導入管を通過する冷媒から氷粒子の発生状況を目視で確認することができる。その結果、水分回収運転を続行するか否かを作業者自身が判断することができる。
【００４７】
〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。なお、図６の第１実施形態と同一の部品には、同一の符号を付与して説明を省略する。図６において、氷捕集器２５０は、冷媒に混入した水分を、圧縮機２１に吸込まれる前に凍結させて回収する目的で配置される。氷捕集器２５０は、圧縮機２１の吸込口上流の低圧側配管７０と並列に配置され、氷捕集器２５０の上流側及び下流側となる位置には、予め第１閉鎖弁３９１及び第２閉鎖弁３９２が取り付けられている。低圧側配管７０の途中には、第３閉鎖弁３９３が接続されている。
【００４８】
図７は、第３実施形態に係る空気調和装置の氷捕集器の側面図である。図７において、氷捕集器２５０は、容器２５１、容器２５１の内部へ冷媒を導く冷媒導入管２５２、容器２５１の外部へ冷媒を導く冷媒出口管２５３、容器２５１の下部に溜まった氷粒子を回収するための回収容器２５４、及び容器２５１と回収容器２５４との間に接続される閉鎖弁２５５を有している。
【００４９】
容器２５１は、流体を旋回させて、その遠心力を利用して粉塵を分離する、漏斗状の容器である。冷媒導入管２５２は、容器２５１の円周壁を貫通して内部へ至り、冷媒出口管２５３は、容器２５１の円周中心から上壁を貫通して外部へ至る。したがってガス冷媒は、円周方向から渦を巻くように流れ込み、上位から出て行く。このとき、ガス冷媒中の氷粒子は、遠心分離され、重力によって落下し下部に溜まる。
【００５０】
容器２５１の下部には、氷粒子の溜まり具合を目視できるように、サイトグラス２５１ａが設けられている。容器２５１の下部に溜まった氷粒子は、閉鎖弁２５５を開けることによって、回収容器２５４に移動させることができる。
【００５１】
なお、冷媒回路１０への氷捕集器２５０の装着手順及び水除去運転の制御フローは、第１実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００５２】
＜第３実施形態の特徴＞
氷捕集器２５０は、冷媒を旋回させ遠心力によって氷粒子を分離するので、フィルタにも捕獲されないような超微粒の氷まで捕獲することができ、水分回収能力が向上する。
【００５３】
また、容器２５１の外周面に、サイトグラス２５１ａが設けられているので、作業者は、水分回収運転時に、氷粒子の捕獲量を目視で確認することができる。その結果、水分回収運転を続行するか否かを作業者自身が判断することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上のように、本発明によれば、据付時に配管内へ水分が過剰に混入する可能性のある空気調和装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態に係る空気調和装置の氷捕集器の斜視図。
【図３】水分回収運転モードの動作フロー。
【図４】本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の概略構成図。
【図５】第２実施形態に係る空気調和装置の氷捕集器の側面図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る空気調和装置の概略構成図。
【図７】第３実施形態に係る空気調和装置の氷捕集器の側面図。
【符号の説明】
【００５６】
１  空気調和装置
６  制御部
１０  冷媒回路
５０，１５０，２５０  氷捕集器
５１，１５１，２５１  容器
５１ａ  サイトグラス
５４  フィルタ
【図１】
2010002136.tif 000003
【図２】
2010002136.tif 000004
【図３】
2010002136.tif 000005
【図４】
2010002136.tif 000006
【図５】
2010002136.tif 000007
【図６】
2010002136.tif 000008
【図７】
2010002136.tif 000009