(57)【要約】【課題】圧力変動を抑制しつつ水熱交換器の水回路に流入する水から鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉でき、フィルタの交換時期を検出することも容易な水熱交換器用フィルタ装置を得る。【解決手段】水熱交換器用フィルタ装置４０は、水熱交換器１の水流路１ａの入口側に設けられた第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３と、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３をバイパスするバイパス配管７と、該バイパス配管７に設けられる圧力損失部６と、交換時期判別センサ８と、を備え、第２フィルタ部３は、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が第１フィルタ部２よりも大きく、被捕捉物が貯留される前の第１フィルタ部２、第２フィルタ部３及び圧力損失部６の圧力損失をα、γ及びβ、寿命に達した第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失をα’及びγ’とした場合、（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）となっている。【選択図】図２
2014094323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と水とが熱交換する水熱交換器の水流路の入口側に設けられ、水中の被捕捉物を捕捉する第１フィルタ部と、
前記水熱交換器の水流路の入口側であって、前記第１フィルタ部よりも下流側に設けられるものであり、前記第１フィルタ部を通過した被捕捉物を捕捉する第２フィルタ部と、
一端が前記第１フィルタ部の上流側に接続され、他端が前記第２フィルタ部と前記水熱交換器との間に接続されるバイパス配管と、
該バイパス配管に設けられる圧力損失部と、
前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる流量が所定流量よりも大きくなったときに、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の交換を促す報知部と、
を備え、
前記第２フィルタ部は、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が前記第１フィルタ部よりも大きなものであり、
被捕捉物が貯留される前の状態における前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部の圧力損失をα、γ及びβとし、寿命に達した状態における前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失をα’及びγ’とした場合、
（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）となるように、前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部を構成していることを特徴とする水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項２】
前記第１フィルタ部は、容器内に前記被捕捉物を捕捉する捕捉材を充填したものであり、
該第１フィルタ部に流れる水の水素イオン指数をｐＨＡ〜ｐＨＢとした場合、
等電位点がｐＨＡよりも小さい材料及びｐＨＢよりも大きい材料の中から選定された少なくとも１つの材料を、前記捕捉材として前記容器に充填していることを特徴とする請求項１に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項３】
等電位点がｐＨＡよりも小さい材料の中から選定された少なくとも１つの材料と、等電位点がｐＨＢよりも大きい材料の中から選定された少なくとも１つの材料とを、前記捕捉材として前記容器に充填していることを特徴とする請求項２に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項４】
等電位点がｐＨＡよりも小さい材料の中から選定された少なくとも１つの材料と、等電位点がｐＨＢよりも大きい材料の中から選定された少なくとも１つの材料とは、網目状の仕切りで仕切られて、前記容器内に充填されていることを特徴とする請求項３に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項５】
該第１フィルタ部に流れる水の水素イオン指数はｐＨ６〜ｐＨ８であり、
等電位点がｐＨ６よりも小さい材料は、前記捕捉材は、α−Ａｌ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２（含水）、ＴｉＯ２（メンブレン活性層）、ＴｉＯ２（天然ルチル）、ＷＯ３、ＵＯ２−Ｕ３Ｏ３（天然）、Ｕ３Ｏ３、Ｖ３Ｏ８、ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８、亜塩素酸、イライト、カオリナイト、ベントナイト、白雲母、Ｎａ−パリゴルスカイト、葉ろう石、絹雲母、ＧａＡｌ３Ｏ４（合成）、Ｍｇ３（ＯＨ）２Ｓｉ４Ｏ１０、ＳｉＣ、β−ＳｉＣ、ＴｉＮ、ＨＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０、燐灰石、水酸燐灰石（天然）、フッ素燐灰石、ＺｒＰ２Ｏ７、輝銅鉱、方鉛鉱、閃亜鉛鉱、灰重石、ガラス、水和セルロース、三酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化エチレン、テフロン（登録商標）、ポリウレタン、カルボキシ化ポリスチレン、及びナイロン１２から選定され、
等電位点がｐＨ８よりも大きい材料は、ＢｅＯ（含水）、Ｃｄ（ＯＨ）２、ＣｄＯ、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、ＣｕＯ、Ｌａ２Ｏ３（含水）、Ｐｂ（ＯＨ）２、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＮｉＯ、Ｎｉ（ＯＨ）２、ＰｔＯ２、ＰｕＯ２、Ｙ２Ｏ３（含水）、ＺｎＯ、方解石、蛍石、及びメラミンホルムアルデヒドの中から選定されたことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項６】
前記バイパス配管に、前記第１フィルタ部の上流側の圧力が所定圧力値以上になった状態では前記バイパス配管内の流路を開き、前記第１フィルタ部の上流側の圧力が所定圧力値よりも小さい状態では前記バイパス配管内の流路を閉じる切換スイッチを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項７】
前記報知部は、
前記切換スイッチと電気的に接続されており、
前記切換スイッチが前記バイパス配管内の流路を開いた状態になった際、前記第１フィルタ部が寿命に達したことを報知することを特徴とする請求項６に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項８】
前記所定圧力値は、
前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失がα＋γとなった状態における前記第１フィルタ部の上流側の圧力値＜前記所定圧力値＜前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失がα’＋γ’となった状態における前記第１フィルタ部の上流側の圧力値
であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項９】
一端が前記第１フィルタ部の上流側に接続され、他端が前記第２フィルタ部の下流側に接続された洗浄配管と、
前記洗浄配管に設けられ、洗浄剤を貯留する洗浄タンクと、
前記洗浄配管に設けられ、前記洗浄タンクに貯留された洗浄剤を前記洗浄配管、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部に循環させる循環ポンプと、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の水熱交換器用フィルタ装置。
【請求項１０】
圧縮機、空気熱交換器、減圧装置、及び前記水熱交換器の冷媒流路が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記水熱交換器の水流路に水を流す水回路と、
を備え、
前記水熱交換器の水流路の入口側に請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の水熱交換器用フィルタ装置を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記水回路が複数の室内機に接続され、
前記水熱交換器において冷媒と熱交換した水を前記室内機に供給し、該室内機が設置された空調空間を空気調和するビル用又は工場用の空気調和機であることを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
冷媒と水とが熱交換する水熱交換器の水流路の入口側に設けられ、水中の被捕捉物を捕捉する第１フィルタ部と、
前記水熱交換器の水流路の入口側であって、前記第１フィルタ部よりも下流側に設けられるものであり、前記第１フィルタ部を通過した被捕捉物を捕捉する第２フィルタ部と、
一端が前記第１フィルタ部の上流側に接続され、他端が前記第２フィルタ部と前記水熱交換器との間に接続されるバイパス配管と、
該バイパス配管に設けられる圧力損失部と、
前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる流量が所定流量よりも大きくなったときに、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の交換を促す報知部と、
を備え、
前記第２フィルタ部は、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が前記第１フィルタ部よりも大きなものであり、
被捕捉物が貯留される前の状態における前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部の圧力損失をα、γ及びβとし、寿命に達した状態における前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失をα’及びγ’とした場合、
（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）となるように、前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部を構成し、
所定量の被捕捉物が前記第１フィルタ部に貯留されるまでは、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部を通った水を前記水熱交換器の水流路に流入させ、
前記第１フィルタ部が寿命となって前記第２フィルタ部が被捕捉物を捕捉し、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失が前記圧力損失部の圧力損失よりも大きくなると、前記バイパス配管を通った水を前記水熱交換器の水流路に流入させ、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の交換を促す報知を行うことを特徴とする水熱交換器への被捕捉物の付着抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱交換器用フィルタ装置、この水熱交換器用フィルタ装置を備えた冷凍サイクル装置、及び水熱交換器への被捕捉物の付着抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒と水とが熱交換する水熱交換器の水流路の入口側には、該水流路に異物が流入することを防止するため、ストレーナ（メッシュ状の濾過器）が取り付けられている。このストレーナによって、水中に混入した異物が取り除かれることにより、水熱交換器への異物流入が防止され、水熱交換器は本来の熱交換性能が維持されることとなる。しかしながら、ストレーナのメッシュ径（メッシュの開口部の大きさ）よりも小さい異物が水に混入してしまった場合、異物はストレーナを通過して水熱交換器の水流路の内部へと流入してしまう。この流入した異物が水流路の内壁に付着、堆積すると、水熱交換器の冷媒流路を流れる冷媒と水流路を流れる水との間の熱伝達性能が低下してしまうという課題や、水流路の圧力損失の増大によって水流路を流れる水の流量が低下してしまうという課題が発生する。
【０００３】
水中に混入する主要な異物として、水熱交換器の水流路に接続された水回路の配管から発生する鉄錆粒子が知られている。鉄錆粒子は、水回路の配管の腐食生成物であり、発生状況により大小さまざまな大きさの状態で水中に混入する。また、鉄錆粒子は、水熱交換器の水流路に供給する水道水の水質にも起因して、発生量や酸化状態も異なる。鉄錆粒子が微粒子の状態で水中に混入した場合、ストレーナを通過して、水熱交換器内部にスケールとして堆積し、上述の課題を引き起こす。この他、水道水成分に起因する炭酸カルシウム微粒子、ケイ酸微粒子等もストレーナを通過して、熱交換器内部にスケールとして堆積することが知られている。
【０００４】
鉄錆微粒子等が熱交換器内部にスケールとして付着することを防止するには、水質管理により鉄錆等を発生させないことが重要と考えられる。しかしながら、現実には、徹底した水質管理を行えないケースが多数あり、水熱交換器を定期的に洗浄する等の対策がとられているのが実情である。
【０００５】
ここで、ストレーナでは除去できない鉄錆微粒子等を除去する技術も従来より提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、フィルタを用いることを特徴とするアルカリイオン整水器が開示されている。この特許文献１に記載のアルカリイオン整水器は、中空糸フィルタ及び抗菌活性炭フィルタを内蔵したカートリッジ式のフィルタによって、水道水を濾過して不純物を取り除いている。また、特許文献１に記載のアルカリイオン整水器は、主フィルタが目詰まりして所定の圧力を上回ると、予備フィルタに切り替わり、本来の機能を持続することができる。
【０００７】
また例えば、特許文献２には、水質汚濁物質の濃度を低減させる浄化方法として、多孔質フィルタを用いることを特徴とする浄化方法が開示されている。この特許文献２に記載の浄化方法は、アルカリ土類炭酸塩の粉末と硫酸アルミニウム水溶液より合成される多孔質浄化材料を用いた多孔質フィルタによって、水質汚濁物質を除去することができる。
【０００８】
また例えば、特許文献３には、つまり除去手段を備え、水熱交換器の水側流路のつまりを除去することを特徴とするヒートポンプ給湯機が開示されている。詳しくは、この特許文献３には、水熱交換器の水流路に最大流量で水を流す構成をつまり除去手段として備え、当該つまり除去手段により、つまり要因であるスケールや浮遊物等を水熱交換器の水流路から流し出す技術が開示されている。また、この特許文献３には、水熱交換器に機械振動を与える構成をつまり除去手段として備え、当該つまり除去手段により、つまり要因であるスケールや浮遊物等を水熱交換器の水流路から流し出す技術が開示されている。また、この特許文献３には、水熱交換器の水流路と接続された水回路に設けられたフィルタをつまり除去手段として備え、当該つまり除去手段により、つまり要因であるスケールや浮遊物等を除去する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−２５７５６４号公報
【特許文献２】特開２００９−２１４０２７号公報
【特許文献３】特開２００４−１４４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された技術は、中空糸及び抗菌活性炭で構成されたフィルタを用い、当該フィルタで水道水中の不純物を濾過（捕捉）して除去する技術である（以下、フィルタによって捕捉されるものを「被捕捉物」とも称する）。このため、特許文献１に記載のフィルタは、濾過が進行するに伴って、被捕捉物によりフィルタが目詰まりを起こしてしまう。つまり、特許文献１に記載のフィルタは、濾過の進行に伴って増加する圧力損失の増大量（圧力変動）が大きくなってしまうという課題があった。このため、水熱交換器を備えた空気調和機に特許文献１に記載のフィルタを採用した場合、以下のような課題が発生してしまう。
【００１１】
従来より、水熱交換器を備えた空気調和機やヒートポンプ給湯機等（つまり、水熱交換器に接続された水回路及び冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置）においては、水熱交換器の熱交換性能を保つため、水熱交換器内（より詳しくは水流路）を流れる水の流量及び圧力が設定値以下に低下したこと検知すると、システムエラーとして冷凍サイクル装置の構成機器を停止するように制御する場合がある。このような冷凍サイクル装置に特許文献１に記載のフィルタを採用すると、特許文献１に記載のフィルタは目詰まりによる圧力変動が大きいため、水熱交換器内（より詳しくは水流路）を流れる水の流量及び圧力が設定値以下に低下してしまい、冷凍サイクル装置を正常に運転することが困難になってしまうという課題があった。
例えば空気調和機の場合、フィルタの目詰まりによって水熱交換器内（より詳しくは水流路）を流れる水の圧力損失が１００ｋＰａ程度増大した場合、水熱交換器内（より詳しくは水流路）を流れる水の流量が１０％程度低下する場合がある。そして、このように水熱交換器内（より詳しくは水流路）を流れる水の流量が低下し、水熱交換器内（より詳しくは水流路）の最少流量を下回った場合、水熱交換器が凍結して凍結パンクに至る場合があった。
【００１２】
また、水熱交換器を備えた空気調和機に特許文献１に記載のフィルタを採用した場合、次のような課題もあった。つまり、特許文献１に記載のフィルタは、例えば家庭内で使用されるアルカリイオン整水器に用いられることを想定している。このため、水熱交換器を備えたビル用及び工場用の空調機器に特許文献１に記載のフィルタを用い、鉄錆微粒子等の被捕捉物を当該フィルタで捕獲しようとした場合、非現実的な大きさ及び量のフィルタが必要になるという課題もあった。
【００１３】
一例をあげると、東レ株式会社製の家庭用浄水器トレビーノ（登録商標）の１５００Ｌ用のカートリッジ（品番：ＭＫＣ．ＮＴＪ、Ｈ１１０×φ６６ｍｍ）では、１Ｌの水を処理するのに必要な体積は１．０×１０−６ｍ３／Ｌである。一方、ビル用及び工場用の空調機器の水熱交換器の運転水流量を３０ｍ３／Ｈｒとして１ヶ月間運転した場合、２．２×１０１０Ｌの水をフィルタで処理することになり、この水の処理量からフィルタの必要なサイズを求めると、２．２×１０４ｍ３となってしまう。つまり、水熱交換器を備えたビル用及び工場用の空調機器に特許文献１に記載のフィルタを用いた場合、１ヶ月でフィルタを交換又は洗浄すると想定しても、このような大容量のフィルタが必要となる。このフィルタの容量は、チリングユニット（圧縮機、空気熱交換器、減圧装置及び水熱交換器を収納したものであり、室内機と共に空気調和機を構成する構成要素）自体よりも大きなものであり、このような大容量のフィルタを空気調和機に備えることは非現実的と考えられる。
【００１４】
一方、特許文献２に記載のフィルタは、被捕捉物の捕捉（吸着）に伴う圧力損失の増大量（圧力変動）を、特許文献１に記載のフィルタよりも小さく抑えることができる。しかしながら、特許文献２に記載のフィルタは、多孔質フィルタが寿命に達すると被捕捉物（鉄錆微粒子等）を通過させてしまい、水熱交換器内部を清浄に保てなくなるという課題があった。また、特許文献２に記載のフィルタは、被捕捉物の捕捉（吸着）に伴う圧力損失の増大量（圧力変動）が比較的小さいため、流量や圧力変化等によってフィルタの交換時期を判別することが難しいという課題もあった。
【００１５】
また、特許文献３に開示された技術のうち、水熱交換器の水流路に最大流量で水を流す構成、及び、水熱交換器に機械振動を与える構成をつまり除去手段とした技術は、水熱交換器内部に一旦付着したつまり要因物質を剥ぎ取るものであり、つまり要因物質を捕獲する機能がない。このため、これらの技術は、水熱交換器からのつまり要因物質の除去（剥ぎ取ること）を繰り返すうちに、徐々に水熱交換器の内部が洗浄残渣で汚染され、水熱交換器の熱伝達性能の低下を招くという課題があった。また、特許文献３に開示された技術のうち、水熱交換器の水流路と接続された水回路に設けられたフィルタをつまり除去手段とする技術においては、上述した特許文献１，２に記載のフィルタと同様の課題が発生してしまう。
【００１６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、圧力変動を抑制しつつ水熱交換器の水回路に流入する水から鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉でき、つまり、水熱交換器の内部を清浄に保つことができ、フィルタの交換時期を検出することも容易な水熱交換器用フィルタ装置、この水熱交換器用フィルタ装置を備えた冷凍サイクル装置、及び水熱交換器への被捕捉物の付着抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る水熱交換器用フィルタ装置は、冷媒と水とが熱交換する水熱交換器の水流路の入口側に設けられ、水中の被捕捉物を捕捉する第１フィルタ部と、前記水熱交換器の水流路の入口側であって、前記第１フィルタ部よりも下流側に設けられるものであり、前記第１フィルタ部を通過した被捕捉物を捕捉する第２フィルタ部と、一端が前記第１フィルタ部の上流側に接続され、他端が前記第２フィルタ部と前記水熱交換器との間に接続されるバイパス配管と、該バイパス配管に設けられる圧力損失部と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる流量が所定流量よりも大きくなったときに、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の交換を促す報知部と、を備え、前記第２フィルタ部は、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が前記第１フィルタ部よりも大きなものであり、被捕捉物が貯留される前の状態における前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部の圧力損失をα、γ及びβとし、寿命に達した状態における前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失をα’及びγ’とした場合、（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）となるように、前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部を構成しているものである。
【００１８】
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、空気熱交換器、減圧装置、及び前記水熱交換器の冷媒流路が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記水熱交換器の水流路に水を流す水回路と、を備え、前記水熱交換器の水流路の入口側に本発明に係る水熱交換器用フィルタ装置を備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係る水熱交換器への被捕捉物の付着抑制方法は、冷媒と水とが熱交換する水熱交換器の水流路の入口側に設けられ、水中の被捕捉物を捕捉する第１フィルタ部と、前記水熱交換器の水流路の入口側であって、前記第１フィルタ部よりも下流側に設けられるものであり、前記第１フィルタ部を通過した被捕捉物を捕捉する第２フィルタ部と、一端が前記第１フィルタ部の上流側に接続され、他端が前記第２フィルタ部と前記水熱交換器との間に接続されるバイパス配管と、該バイパス配管に設けられる圧力損失部と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる流量が所定流量よりも大きくなったときに、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の交換を促す報知部と、を備え、前記第２フィルタ部は、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が前記第１フィルタ部よりも大きなものであり、被捕捉物が貯留される前の状態における前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部の圧力損失をα、γ及びβとし、寿命に達した状態における前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失をα’及びγ’とした場合、（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）となるように、前記第１フィルタ部、前記第２フィルタ部及び前記圧力損失部を構成し、所定量の被捕捉物が前記第１フィルタ部に貯留されるまでは、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部を通った水を前記水熱交換器の水流路に流入させ、前記第１フィルタ部が寿命となって前記第２フィルタ部が被捕捉物を捕捉し、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の圧力損失が前記圧力損失部の圧力損失よりも大きくなると、前記バイパス配管を通った水を前記水熱交換器の水流路に流入させ、前記第１フィルタ部及び前記第２フィルタ部の交換を促す報知を行うものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、水熱交換器の水流路の入口側に、第１フィルタ部及び第２フィルタ部を直列に接続している。また、本発明は、被捕捉物が貯留される前の状態における第１フィルタ部、第２フィルタ部及び圧力損失部の圧力損失をα、γ及びβとし、寿命に達した状態における第１フィルタ部及び第２フィルタ部の圧力損失をα’及びγ’とした場合、α＋γ＜β＜α’＋γ’となるように、第１フィルタ部、第２フィルタ部及び圧力損失部を構成している。このため、通常の運転状態では、水熱交換器の水流路に流入する水の主流路（大部分の水又は全部の水が流れる流路）は、第１フィルタ部及び第２フィルタ部を通る流路となる。つまり、水熱交換器の水流路に流入する水は、第１フィルタ部及び第２フィルタ部を通って被捕捉物が捕捉された後に、水熱交換器の水流路に流入する。
【００２１】
ここで、本発明は、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が第１フィルタ部よりも大きくなるように第２フィルタ部を構成している。つまり、本発明は、第１フィルタ部が寿命となって被捕捉物を捕捉できなくなり、第１フィルタ部の下流側に設けられた第２フィルタ部で被捕捉物を捕捉し始めると、第１フィルタ部及び第２フィルタ部が設けられた流路の圧力変動（圧力損失の増大量）が大きくなる構成となっている。このため、第１フィルタ部として被捕捉物の捕捉に伴う圧力変動（圧力損失の増大）が小さいフィルタを用いることができる。より詳しくは、第１フィルタ部として被捕捉物の捕捉に伴う圧力変動（圧力損失の増大）が小さいフィルタを用いても、第２フィルタ部の圧力変動によって第１フィルタ部の寿命、つまり交換時期を検出することができる。
【００２２】
このとき、本発明は、上述のように、第１フィルタ部、第２フィルタ部及び圧力損失部がα＋γ＜β＜α’＋γ’の関係となっている。このため、第１フィルタ部及び第２フィルタ部の圧力損失が圧力損失部の圧力損失βよりも大きくなると、水熱交換器の水流路に流入する水の主流路は、第１フィルタ部及び第２フィルタ部を通る流路から、圧力損失部が設けられたバイパス配管に切り替わる。そして、水熱交換器の水流路に流入する水の主流路がバイパス配管に切り替わると、報知部が第１フィルタ部及び第２フィルタ部の交換を促す。つまり、本発明は、圧力変動の限られた小さい条件｛最大でもβ−（α＋γ）｝で、水熱交換器の水流路に流入する水の主流路がバイパス配管に切り替り、第１フィルタ部が寿命に到達したとして、報知部が第１フィルタ部及び第２フィルタ部の交換を報知することができる。
【００２３】
したがって、本発明は、圧力変動を抑制しつつ水熱交換器の水回路に流入する水から鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉でき、つまり、水熱交換器の内部を清浄に保つことができ、フィルタの交換時期を検出することも容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る第１フィルタ部を示す斜視図である。
【図４】等電位点を説明する概念図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る水熱交換器用フィルタ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機を示す構成図である。また、図２は、本発明の実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置を示す構成図である。
本実施の形態１に係る空気調和機３０は、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０（図２で詳細を後述する）を備えたものであり、例えばビル用及び工場用の空気調和機として用いられるものである。この空気調和機３０は、冷媒回路２０、及び、複数の室内機４１が接続された水回路４を備えている。
【００２６】
冷媒回路２０は、圧縮機２１、空気熱交換器２２、膨張弁等の減圧装置２３、及び水熱交換器１の冷媒流路１ｂが接続されて構成され、冷媒が循環するものである。圧縮機２１は、冷媒を圧縮するものである。空気熱交換器２２は、圧縮機２１で圧縮した冷媒をファン２２ａから供給された空気で冷却し、当該冷媒を凝縮させるものである。減圧装置２３は、空気熱交換器２２で凝縮した冷媒を膨張させ、低温の冷媒にするものである。水熱交換器１は、減圧装置２３で低温にされた冷媒を冷媒流路１ｂに流し、当該冷媒にて水流路１ａを流れる冷媒を冷却するものである。つまり、水熱交換器１は、冷媒流路１ｂに流入した冷媒を蒸発させるものである。
【００２７】
水回路４は、水熱交換器１の水流路１ａと、該水流路１ａの入口側に接続された往き配管４ａと、該水流路１ａの出口側に接続された戻り配管４ｂと、往き配管４ａ及び戻り配管４ｂに例えば並列接続された複数の室内機４１と、水回路４内に水を流す（循環させる）ポンプ４２を備えている。この水回路４は、水熱交換器１の水流路１ａに水を流すものである。つまり、水流路１ａに供給された水は、水熱交換器１の冷媒流路１ｂを流れる低温冷媒によって冷却される。そして、この冷却された水は、各室内機４１の熱交換器に流入し、各室内機４１が設けられた空調空間を冷房（空気調和）する。
【００２８】
また、本実施の形態１に係る空気調和機３０は、水熱交換器１の熱交換性能を保つため、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の流量及び圧力が設定値以下に低下したことを検知すると、システムエラーとして空気調和機３０の構成機器（圧縮機２１、水回路のポンプ４２等）を停止する制御を行っている。これは、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の圧力が低下し、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の流量が低下して、水熱交換器１の最少流量を下回った場合、水熱交換器１が凍結して凍結パンクに至る可能性があるからである。
【００２９】
なお、本実施の形態１に係る空気調和機３０は、冷媒回路２０において水熱交換器１を蒸発器として用いたが、冷媒回路２０内の冷媒の流れ方向を逆にして、冷媒回路２０において水熱交換器１を凝縮器として用いてもよい。この場合、空気調和機３０は、各室内機が設けられた空調空間を暖房（空気調和）することとなる。
【００３０】
上述のように構成された空気調和機３０には、水回路４の往き配管４ａに、水熱交換器用フィルタ装置４０が設けられている。この水熱交換器用フィルタ装置４０は、図２に示すように、第１フィルタ部２、第２フィルタ部３、切換スイッチ５、圧力損失部６、バイパス配管７、及び交換時期判別センサ８を備えている。
【００３１】
第１フィルタ部２は、水熱交換器１の水流路１ａの入口側（つまり、往き配管４ａ）に設けられ、水中の被捕捉物（鉄錆等）を捕捉するものである。第２フィルタ部３は、水熱交換器１の水流路１ａの入口側であって、第１フィルタ部２よりも下流側に設けられるものである。つまり、第２フィルタ部３は、第１フィルタ部２の下流側となる往き配管４ａに設けられている。換言すると、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３は、直列に往き配管４ａに設けられている。第２フィルタ部３は、第１フィルタ部２で捕捉できなかった水中の被捕捉物を捕捉するものである。バイパス配管７は、一端が第１フィルタ部２の上流側となる往き配管４ａに接続され、他端が第２フィルタ部３と水熱交換器１との間となる往き配管４ａに接続されたものである。このバイパス配管７には、切換スイッチ５及び圧力損失部６が設けられている。切換スイッチ５は、バイパス配管７内の流路を開閉し、圧力損失部６は、バイパス配管７を流れる水に対して圧力損失を発生させる。交換時期判別センサ８は、バイパス配管７に流れる流量が所定流量よりも大きくなったときに、第１フィルタ部２の交換を促す情報を報知するものである。
【００３２】
以下、水熱交換器用フィルタ装置４０の各構成要素の詳細について説明する。
【００３３】
第１フィルタ部２は、容器２ａ内に鉄錆等の被捕捉物を捕捉する捕捉材２ｂを充填したものであり、例えば図３に示すように構成されている。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る第１フィルタ部を示す斜視図である。
図３に示すように、本実施の形態１に係る第１フィルタ部２の容器２ａには、捕捉材２ｂとして、等電位点がｐＨ６（本発明のｐＨＡに相当）よりも小さい材料２０１、及び、等電位点がｐＨ８（本発明のｐＨＢに相当）よりも大きい材料２０２が充填されている。また、本実施の形態１では、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１と、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２とは、網目状の仕切り２０３で仕切られて、容器２ａ内に充填されている。つまり、本実施の形態１に係る第１フィルタ部２は、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１と、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２とが互いに接触しないように、容器２ａ内に充填されている。
【００３５】
ここで、第１フィルタ部２で被捕捉物を捕捉していくにつれて、第１フィルタ部２には被捕捉物が貯留されていくこととなる。つまり、第１フィルタ部２で被捕捉物を捕捉していくにつれて、第１フィルタ部２での圧力損失が増大していくこととなる。このため、本実施の形態１では、この第１フィルタ部２での圧力損失の増大によって、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の流量が設定値以下に低下して、空気調和機３０の構成機器（圧縮機２１、水回路のポンプ４２等）を停止する制御が行われないよう、被捕捉物の捕捉に伴って増加する第１フィルタ部２の圧力損失の増大量を抑制した構成としている。第１フィルタ部２のこの圧力損失の増大量は、捕捉材２ｂの充填層高さ、空搭速度、空隙率、捕捉材２ｂの代表径等に依存して変わるため、これらの値を適宜設定することにより調整することができる。
【００３６】
なお、捕捉材２ｂとして用いられている等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１は、特に限定されるものではないが、例えば次のような材料である。詳しくは、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１は、α−Ａｌ（ＯＨ）３、Ｓｂ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２（含水）、ＴｉＯ２（メンブレン活性層）、ＴｉＯ２（天然ルチル）、ＷＯ３、ＵＯ２−Ｕ３Ｏ３（天然）、Ｕ３Ｏ３、Ｖ３Ｏ８、ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８、亜塩素酸、イライト、カオリナイト、ベントナイト、白雲母、Ｎａ−パリゴルスカイト、葉ろう石、絹雲母、ＧａＡｌ３Ｏ４（合成）、Ｍｇ３（ＯＨ）２Ｓｉ４Ｏ１０、ＳｉＣ、β−ＳｉＣ、ＴｉＮ、ＨＣａ２Ｎｂ３Ｏ１０、燐灰石、水酸燐灰石（天然）、フッ素燐灰石、ＺｒＰ２Ｏ７、輝銅鉱、方鉛鉱、閃亜鉛鉱、灰重石、ガラス、水和セルロース、三酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化エチレン、テフロン（登録商標）、ポリウレタン、カルボキシ化ポリスチレン、及びナイロン１２等の材料から選定された少なくとも１つの材料である。
【００３７】
また、捕捉材２ｂとして用いられている等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２は、特に限定されるものではないが、例えば次のような材料である。詳しくは、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２は、ＢｅＯ（含水）、Ｃｄ（ＯＨ）２、ＣｄＯ、Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｕ（ＯＨ）２、ＣｕＯ、Ｌａ２Ｏ３（含水）、Ｐｂ（ＯＨ）２、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｍｎ（ＯＨ）２、ＮｉＯ、Ｎｉ（ＯＨ）２、ＰｔＯ２、ＰｕＯ２、Ｙ２Ｏ３（含水）、ＺｎＯ、方解石、蛍石、及びメラミンホルムアルデヒド等の材料から選定された少なくとも１つの材料である。
【００３８】
また、捕捉材２ｂ（等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２）の形状も特に限定されるものではなく、粒状、球状、筒状、柱状、角状、網状、ハニカム状等、一般に用いられる捕捉材２ｂの形状と同様に加工して用いることが可能である。また、捕捉材２ｂの充填方法についても、特に限定されるものではない。
【００３９】
上記のように構成された第１フィルタ部２は、次のような仕組みで、水中に混入している鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉することとなる。
【００４０】
図４は、等電位点を説明する概念図である。
例えば、水中に混入した微粒子が曲線１０１ａに示すような見かけの表面電位（以下、単に表面電位、電位と称する場合もある）を有する場合、当該微粒子の等電位点とは、表面電位が０Ｖとなる水素イオン指数（ｐＨ）のことである（図４の点１０１ｂ参照）。そして、図４に示すように、ｐＨが等電位点より小さい場合、水中に混入した微粒子の表面電位はプラスであり、ｐＨが等電位点より大きい場合、表面電位はマイナスである。
なお、図中では、微粒子の等電位点をｐＨ６〜ｐＨ８の間に示したが、この値は等電位点を説明するために例示したものであって、あくまでも一例である。第１フィルタ部２で捕捉できる被捕捉物（鉄錆微粒子等）の等電位点がｐＨ６〜ｐＨ８に限定されたものであることを示すものではない。
【００４１】
本実施の形態１では、水回路４を流れる水（つまり第１フィルタ部２を流れる水）の水素イオン指数を、中性のｐＨ６〜ｐＨ８と想定している。このため、上記の等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１（図４の点１０２ｂ参照）の見かけの表面電位はマイナスであり（図４の曲線１０２ａ参照）、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２（図４の点１０３ｂ参照）の表面電位はプラスである（図４の曲線１０３ａ参照）。水回路４を流れる水に鉄錆微粒子が混入した場合、この微粒子表面はプラスかマイナスのいずれかの電位を有する。このため、鉄錆微粒子は、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１又は等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２との間に電気的な引力が働いて捕捉されることになる。
【００４２】
鉄錆微粒子は、水回路４を構成する配管や継手部材等の腐食生成物であり、発生状況によって酸化状態、結晶構造及び界面構造等が異なっている。したがって、鉄錆微粒子の発生環境によって、ｐＨ６〜ｐＨ８の範囲では表面電位がプラスのものも、マイナスのものも発生する可能性がある。しかしながら、本実施の形態１のように、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１及び等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２で捕捉材２ｂを構成することにより、どちらの電位を有する鉄錆微粒子でも捕捉することが可能である。
【００４３】
なお、第１フィルタ部２で捕捉できる被捕捉物は鉄錆微粒子に限定されるものではない。表面電位を有する微粒子であれば、例えば、金属酸化物／水酸化物、難溶性イオン結晶、表面乖離基のある物質、界面活性剤イオン、及び多価イオン等も、第１フィルタ部２で捕捉可能である。また、捕捉材２ｂの材料は、上記に示した材料に限定されるものではなく、等電位点の値が上記に従うものであれば、同様に使用することができる。
【００４４】
第２フィルタ部３は、第１フィルタ部２が寿命に達したときに流れてくる鉄錆等微粒子等の被捕捉物を捕捉するものである。この第２フィルタ部３は、例えば、第１フィルタ部２と同様の構成となっている。ここで、上述のように、第１フィルタ部２は、被捕捉物の捕捉に伴って増加する圧力損失の増大量を抑制した構成となっている。このため、第１フィルタ部２が寿命に達しても、第１フィルタ部２での圧力損失の増大（圧力変動）が小さく、第１フィルタ部２が寿命に達したことを検出できないことが懸念される。このため、第２フィルタ部３は、被捕捉物の捕捉に伴って増加する圧力損失の増大量、換言すると、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が第１フィルタ部２よりも大きくなるように構成されている。つまり、（第１フィルタ部２が被捕捉物の捕捉に伴って増加する圧力損失の増大量）＜＜（第２フィルタ部３が被捕捉物の捕捉に伴って増加する圧力損失の増大量）となっている。第２フィルタ部３のこの圧力損失の増大量は、捕捉材の充填層高さ、空搭速度、空隙率、捕捉材の代表径等に依存して変わるため、これらの値を適宜設定することにより調整することができる。このような構成にすることで、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失の合計を容易に設定することができ、第１フィルタ部２の寿命を容易に検出することができる。
【００４５】
また、被捕捉物が貯留される前の状態における第１フィルタ部２、第２フィルタ部３及び圧力損失部６の圧力損失をα、γ及びβとし、寿命に達した状態における第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失をα’及びγ’とした場合、第２フィルタ部３は、（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）になるよう構成されている。βと（α’＋γ’）の差は、（α＋γ）とβの差に比べるとはるかに小さいことから、差異の大小を考慮すると、上記の式は、（α＋γ）＜＜β＜（α’＋γ’）としてもよい。ここで、後述のように、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の被捕捉物の捕捉に伴って第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失が圧力損失部６の圧力損失よりも大きくなると、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の主流路が第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を通る流路からバイパス配管７に切り換わり、第１フィルタ部２の寿命を検出する構成となっている。つまり、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、最大で｛β−（α＋γ）｝となる圧力変動のなかで鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉する構成となっている。このため、本実施の形態１では、最大で｛β−（α＋γ）｝となる圧力変動によって、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の流量が設定値以下に低下して、空気調和機３０の構成機器（圧縮機２１、水回路のポンプ４２等）を停止する制御が行われないよう、｛β−（α＋γ）｝の値を設定している。数値例としては、例えば｛β−（α＋γ）｝を１００ｋＰａ以下としている。なお、｛β−（α＋γ）｝は、第１フィルタ部２の寿命を検知できる値であれば、小さいほど空気調和機３０を安定して運転させることができるので、好ましい。このため、第１フィルタ部２の寿命を検知できる値であれば、｛β−（α＋γ）｝を例えば８０ｋＰａ以下としてもよいし、｛β−（α＋γ）｝を例えば５０ｋＰａ以下にできればさらに好ましい。
【００４６】
なお、本実施の形態１では、第２フィルタ部３を第１フィルタ部２と同様の構成としたが、上記の圧力損失の関係を満たすものであれば、第２フィルタ部３の構成は特に限定されるものではない。例えば、セラミックフィルタ、中空糸フィルタ、高分子フィルタ等を第２フィルタ部３として用いてもよい。
【００４７】
また、本実施の形態１では、図２に示すように第１フィルタ部２の容器２ａと第２フィルタ部３の容器とが一体に形成されているが、これらを一体に形成する必要は特にない。第１フィルタ部２と第２フィルタ部３とを離して設置しても、つまり、第１フィルタ部２と第２フィルタ部３とを配管で接続しても、同様の機能を発揮することができる。
【００４８】
切換スイッチ５は、第１フィルタ部２の上流側の圧力が所定圧力値以上となった状態ではバイパス配管７内の流路を開き、第１フィルタ部２の上流側の圧力が所定圧力値よりも小さい状態ではバイパス配管７内の流路を閉じるものである。本実施の形態１では、切換スイッチ５として、圧力増加によって弁が開閉する機能をもつ逆止弁を用いている。また、本実施の形態１では、切換スイッチ５が開閉動作する所定圧力を、（第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失がα＋γとなった状態における第１フィルタ部２の上流側の圧力値）＜所定圧力値＜（第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失がα’＋γ’となった状態における第１フィルタ部２の上流側の圧力値）としている。つまり、切換スイッチ５は、α＋γ＜βとなっており、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の主流路が第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を通る状態のときには、バイパス配管７内の流路を閉じる構成となっている。そして、切換スイッチ５は、α’＋γ’＞βとなり、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の主流路がバイパス配管７となる状態になると、バイパス配管７内の流路を開く構成となっている。
【００４９】
なお、本実施の形態１では、切換スイッチ５として逆止弁を用いているが、切換スイッチ５は逆止弁に限定されるものではない。第１フィルタ部２の上流側の圧力が所定圧力値以上となった状態ではバイパス配管７内の流路を開き、第１フィルタ部２の上流側の圧力が所定圧力値よりも小さい状態ではバイパス配管７内の流路を閉じるものであれば、切換スイッチ５として種々のものを使用することができる。例えば、バイパス配管７に設置された電磁弁と、水熱交換器１と第２フィルタ部３との間の往き配管４ａに設置された流量計又は圧力計とで、切換スイッチ５を構成してもよい。流量計又は圧力計が検知する流量変化又は圧力変化に基づいて電磁弁を開閉することにより、逆止弁と同様の機能を果たすことができる。
【００５０】
交換時期判別センサ８（本発明の報知部に相当）は、バイパス配管７に流れる水の流量が所定流量よりも大きくなったときに、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知を行うものである。本実施の形態１に係る交換時期判別センサ８は、切換スイッチ５と信号線９を介して電気的に接続されており、切換スイッチ５が開くと応答して、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知を行う構成となっている。つまり、切換スイッチ５が設けられた本実施の形態１では、バイパス配管７に流れる流量が０ｍ３／Ｌよりも大きくなったときに、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知を行うものである。
【００５１】
なお、交換時期判別センサ８が第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知は、特に限定されるものではない。第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３が交換時期であることを表示によって報知してもよいし、警告音によって報知してもよい。
また、本実施の形態１では、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換方法について特に言及していないが、例えば次のように開閉バルブを設けることにより、空気調和機３０を停止させることなく、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を交換することができる。詳しくは、バイパス配管７と往き配管４ａとの上流側接続位置よりも下流側で、第１フィルタ部２の上流側となる往き配管４ａに、開閉バルブを設けるとよい。また、バイパス配管７と往き配管４ａとの下流側接続位置よりも上流側で、第２フィルタ部３の下流側となる往き配管４ａにも、開閉バルブを設けるとよい。そして、これら開閉バルブを閉じて、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３に水が流れないようにすることで、空気調和機３０を停止させることなく、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を交換することができる。
【００５２】
また、交換時期判別センサ８は、上記の構成に限定されるものではない。切換スイッチ５の開動作に連動して第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換時期を報知できるものであれば、任意の構成のものを交換時期判別センサ８として用いることができる。
【００５３】
圧力損失部６は、任意の充填材及び流路形状によって、圧力損失βの値が（α＋γ）＜β＜（α’＋γ’）になるよう構成されている。つまり、鉄錆微粒子等の被捕捉物が第１フィルタ部２によって捕捉されており、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失が圧力損失βよりも小さい状態では、水回路４内の水は抵抗の少ない第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を主流路として流れる構成となっている。一方、第１フィルタ部２が例えば寿命に達して、鉄錆微粒子等の被捕捉物が第２フィルタ部３に捕捉されるようになり、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失が圧力損失βよりも大きくなると、水回路４内の水は抵抗の少ないバイパス配管７及び圧力損失部６を主流路として流れる構成となっている。このとき、圧力損失部６を第１フィルタ部２と同じ素材で構成すれば、バイパス配管７に切替わった後も鉄錆微粒子等を捕捉できるので、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を交換するまでの期間も水熱交換器１を保護する効果を得られる。
【００５４】
続いて、上記のように構成された水熱交換器用フィルタ装置４０の動作について説明する。
空気調和機３０の運転を開始し、水回路４内に水が流れ始めると、水中に混入した鉄粉微粒子等の被捕捉物も水回路４内を流れ始める。このとき、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３には被捕捉物が貯留されていない状態なので、α＋γ＜βとなっており、切換スイッチ５はバイパス配管７内の流路を閉じた状態となっている。このため、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を通った水が、水熱交換器１の水流路１ａに流入する。
【００５５】
第１フィルタ部２に流入した水に混入した被捕捉物は、水熱交換器１の水流路１ａに流入する前に、第１フィルタ部２で捕捉されていく。そして、第１フィルタ部２で被捕捉物が捕捉されていくにつれて、第１フィルタ部２内に被捕捉物が貯留されていき、第１フィルタ部２の圧力損失が増大していく。その後、第１フィルタ部２が寿命に達してその圧力損失がα’になると、被捕捉物は第１フィルタ部２を通過し、第２フィルタ部３に流入し始める。このとき、本実施の形態１では、被捕捉物の捕捉に伴って増加する第１フィルタ部２の圧力損失の増大量を抑制した構成となっている。このため、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の流量が設定値以下に低下して、空気調和機３０の構成機器（圧縮機２１、水回路のポンプ４２等）が停止してしまうことはない。
【００５６】
第２フィルタ部３で被捕捉物が捕捉され始めると、第２フィルタ部３に被捕捉物が貯留されていき、第１フィルタ部２の圧力損失が増大していく。そして、第１フィルタ部２の上流側の圧力が所定圧力値以上になると、切換スイッチ５はバイパス配管７内の流路を開く。これにより、水回路４内を流れる水は、バイパス配管７にも流入することとなる。このとき、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失よりも、バイパス配管７に設けられた圧力損失部６の圧力損失の方が小さいので、水回路４内の水は主にバイパス配管７及び圧力損失部６を流れることとなる（バイパス配管７が主流路となる）。
【００５７】
一方、切換スイッチ５の上記開動作に連動して、交換時期判別センサ８は、第１フィルタ部２が寿命に達したとして、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知を行う。そして、当該報知にしたがって第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３が交換されると、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失は小さい状態（これらフィルタ部内に被捕捉物が貯留されていない、初期の状態）となるので、第１フィルタ部２の上流側の圧力が所定圧力値よりも小さくなり、切換スイッチ５はバイパス配管７内の流路を閉じる。これにより、再び、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を通った水が水熱交換器１の水流路１ａに流入する状態となり、水回路４内の被捕捉物は第１フィルタ部２で捕捉され始める。
【００５８】
上記の水回路４内の流路変更は、最大で｛β−（α＋γ）｝となる圧力変動のなかで行われることとなる。換言すると、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置は、最大で｛β−（α＋γ）｝となる圧力変動のなかで鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉する構成となっている。このとき、本実施の形態１では、上記のように｛β−（α＋γ）｝の値を設定しているので、水熱交換器１の水流路１ａを流れる水の流量が設定値以下に低下して、空気調和機３０の構成機器（圧縮機２１、水回路のポンプ４２等）が停止してしまうことはない。
【００５９】
以上、本実施の形態１のように構成された水熱交換器用フィルタ装置４０においては、被捕捉物が貯留されていった際の圧力変動が第１フィルタ部２よりも大きくなるように第２フィルタ部３を構成している。つまり、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、第１フィルタ部２が寿命となって被捕捉物を捕捉できなくなり、第１フィルタ部２の下流側に設けられた第２フィルタ部３で被捕捉物を捕捉し始めると、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力変動（圧力損失の増大量）が大きくなる構成となっている。このため、第１フィルタ部２として被捕捉物の捕捉に伴う圧力変動（圧力損失の増大）が小さいフィルタを用いることができる。より詳しくは、第１フィルタ部２として被捕捉物の捕捉に伴う圧力変動（圧力損失の増大）が小さいフィルタを用いても、第２フィルタ部３の圧力変動によって第１フィルタ部の寿命、つまり交換時期を検出することができる。
【００６０】
このとき、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、上述のように、第１フィルタ部２、第２フィルタ部３及び圧力損失部６がα＋γ＜β＜α’＋γ’の関係となっている。このため、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失が圧力損失部６の圧力損失βよりも大きくなると、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の主流路は、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を通る流路から、圧力損失部６が設けられたバイパス配管７に切り替わる。そして、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の主流路がバイパス配管７に切り替わると、交換時期判別センサ８が第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す。つまり、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、圧力変動の限られた小さい条件｛最大でもβ−（α＋γ）｝で、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の主流路がバイパス配管に切り替り、第１フィルタ部２が寿命に到達したとして、交換時期判別センサ８が第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を報知することができる。
【００６１】
したがって、本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、圧力変動を抑制しつつ水熱交換器１の水流路１ａに流入する水から鉄錆微粒子等の被捕捉物を捕捉でき、つまり、水熱交換器１の内部を清浄に保つことができ、第１フィルタ部２の交換時期を検出することも容易にできる。
【００６２】
なお、本実施の形態１では、中性の水（ｐＨ６〜ｐＨ８）が水回路４を流れるものとして、水熱交換器用フィルタ装置４０を説明したが、水熱交換器用フィルタ装置４０が中性の水からしか被捕捉物を捕捉できないと限定するものではない。水回路４を流れる水の水素イオン指数がｐＨＡ〜ｐＨＢ（Ａは０以上の任意の整数、ＢはＡ以上で１４以下の任意の整数）の場合、第１フィルタ部２に充填する捕捉材２ｂとして、等電位点がｐＨＡよりも小さい材料の中から選定された少なくとも１つの材料と、等電位点がｐＨＢよりも大きい材料の中から選定された少なくとも１つの材料とを用いればよい。つまり、薬剤投入等によって、水回路４を流れる水のｐＨが中性ではなく酸性やアルカリ性であった場合、水回路４を流れる水のｐＨを考慮して、捕捉材２ｂの材料を選定すればよい。例えば、水回路４を流れる水のｐＨがｐＨ８〜ｐＨ１０の範囲にあれば、等電位点がｐＨ８．０より小さい材料の中から選定された少なくとも１つの材料と、ｐＨ１０より大きい材料の中から選定された少なくとも１つの材料とを捕捉材２ｂとすることで、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、例えば、捕捉したい被捕捉物の表面電位が明確であって、被捕捉物がプラス又はマイナスの片方の電位をもっている場合、その反対電位を持つ捕捉材２ｂのみ用いても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、本実施の形態１では特に言及しなかったが、第１フィルタ部２の入口側に、異物混入を防止するためのストレーナ（メッシュ状の濾過器）を取付けてもよい。ストレーナを取付けると、鉄錆を含むサイズの大きい異物を取り除くことができるため、第１フィルタ部２の寿命を延命することができる。
【００６５】
また、本実施の形態１では、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１と、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２とは、網目状の仕切り２０３で仕切られて、容器２ａ内に充填されていた。しかしながら、これに限らず、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１と、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２とを、仕切り２０３を設けずに容器２ａ内に充填してもよい。このように第１フィルタ部２を構成しても、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１又は等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２で被捕捉物を捕捉することができる。仕切り２０３を設けることにより、等電位点がｐＨ６よりも小さい材料２０１と、等電位点がｐＨ８よりも大きい材料２０２とが互いの電位を打ち消し合うことを防止できるため、すなわち、仕切り２０３を設けることによってこれらの材料による被捕捉物の捕捉効果をより発揮させることができるため、本実施の形態１では第１フィルタ部２に仕切り２０３を設けている。
【００６６】
また、本実施の形態１ではバイパス配管７に切換スイッチ５を設けたが、切換スイッチ５は、本発明を実施するための必須の構成というわけではない。切換スイッチ５を設けなくとも本発明を実施することはできる。この場合、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失がバイパス配管７に設けられた圧力損失部６の圧力損失よりも小さい場合、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の大部分は、主流路となる第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を通ることとなる。また、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の圧力損失がバイパス配管７に設けられた圧力損失部６の圧力損失よりも大きい場合、水熱交換器１の水流路１ａに流入する水の大部分は、主流路となるバイパス配管７を通ることとなる。このため、切換スイッチ５を設けなくとも、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、このような場合、交換時期判別センサ８に流量計を備えさせるとよい。そして、当該流量計でバイパス配管７に流れる水の流量を測定し、バイパス配管７に流れる水の流量が所定流量よりも大きくなったときに、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知を行ってもよい。また、流量計の代わりに圧力計を交換時期判別センサ８に備えさせ、当該圧力計の計測圧力からバイパス配管７に流れる水の流量を測定し、バイパス配管７に流れる水の流量が所定流量よりも大きくなったときに、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の交換を促す報知を行ってもよい。
ここで、切換スイッチ５を設けていない場合、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３が主流路となっているときでも、若干の水がバイパス配管７の圧力損失部６に流れることとなる。つまり、しかしながら、切換スイッチ５を設けていない場合、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３が主流路となっているときでも、若干の被捕捉物が圧力損失部６に貯留されていくこととなる。しかしながら、切換スイッチ５を設けることにより、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３が主流路となっている条件では、バイパス配管７に設けられた圧力損失部６に被捕捉物が流入することを防止でき、被捕捉物の寿命を延ばすことができるため、本実施の形態では、バイパス配管７に切換スイッチ５を設けている。
【００６７】
また、本実施の形態１では、ビル用及び工場用の空気調和機３０に水熱交換器用フィルタ装置４０を設ける例について説明したが、水熱交換器用フィルタ装置４０は、ビル用及び工場用の空気調和機３０のみに利用可能というわけではない。水熱交換器を備えた冷凍サイクル装置であれば、例えば家庭用空気調和機及びヒートポンプ式給湯機等、種々の冷凍サイクル装置に用いることができる。ただし、ビル用及び工場用の空気調和機３０は、家庭用空気調和機及びヒートポンプ式給湯機に比べ、水回路４に流れる水の量が大容量となり、第１フィルタ部２での処理量も大きくなる。このため、第１フィルタ部２を小型化できる本実施の形態１に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、ビル用及び工場用の空気調和機３０に特に有用である。
【００６８】
実施の形態２．
実施の形態１で示した水熱交換器用フィルタ装置４０に、次のような洗浄回路を設けてもよい。なお、本実施の形態２で特に記述しない構成については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態２に係る水熱交換器用フィルタ装置を示す構成図である。
本実施の形態２に係る水熱交換器用フィルタ装置４０は、実施の形態１で示した水熱交換器用フィルタ装置４０に、洗浄回路５０と、２つの開閉バルブ１３を追加したものである。
【００７０】
洗浄回路５０は、洗浄タンク１０、循環ポンプ１１及び洗浄配管１２を備えている。洗浄配管１２は、一端が第１フィルタ部２の上流側に接続され、他端が第２フィルタ部３の下流側に接続されたものである。洗浄タンク１０は、洗浄配管１２に設けられ、該洗浄タンク１０に投入された洗浄剤を貯留するものである。循環ポンプ１１は、洗浄配管１２に設けられ、洗浄タンク１０に貯留された洗浄剤を洗浄配管１２、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３に循環させるものである。
【００７１】
このような洗浄回路５０を水熱交換器用フィルタ装置４０に設けることにより、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３に流入した洗浄剤によって、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３に貯留した鉄錆微粒子等の被捕捉物を洗浄除去することができる。このため、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３の寿命を延ばすことができる。なお、除去された被捕捉物は、洗浄剤に溶解する。
【００７２】
２つの開閉バルブ１３の内の一方は、バイパス配管７と往き配管４ａとの上流側接続位置よりも下流側で、第１フィルタ部２の上流側となる往き配管４ａに設けられている。また、２つの開閉バルブ１３の内の他方は、バイパス配管７と往き配管４ａとの下流側接続位置よりも上流側で、第２フィルタ部３の下流側となる往き配管４ａに設けられている。
【００７３】
これら開閉バルブ１３を閉じて、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３に水が流れないようにすることで、空気調和機３０を停止させることなく、第１フィルタ部２及び第２フィルタ部３を交換することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  水熱交換器、１ａ  水流路、１ｂ  冷媒流路、２  第１フィルタ部、２ａ  容器、２ｂ  捕捉材、３  第２フィルタ部、４  水回路、４ａ  往き配管、４ｂ  戻り配管、５  切換スイッチ、６  圧力損失部、７  バイパス配管、８  交換時期判別センサ、９  信号線、１０  洗浄タンク、１１  循環ポンプ、１２  洗浄配管、１３  開閉バルブ、２０  冷媒回路、２１  圧縮機、２２  空気熱交換器、２２ａ  ファン、２３  減圧装置、３０  空気調和機、４０  水熱交換器用フィルタ装置、４１  室内機、４２  ポンプ、５０  洗浄回路、１０１ａ  水中に混入した微粒子の表面電位、１０１ｂ  水中に混入した微粒子の等電位点、１０２ａ  等電位点がｐＨ６より小さい材料２０１の表面電位、１０２ｂ  等電位点がｐＨ６より小さい材料２０１の等電位点、１０３ａ  等電位点がｐＨ８より大きい材料２０２の表面電位、１０３ｂ  等電位点がｐＨ８より大きい材料２０２の等電位点、２０１  等電位点がｐＨ６より小さい材料、２０２  等電位点がｐＨ８より大きい材料、２０３  仕切り。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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