(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、利用側熱交換器とを備え、
前記圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記膨張装置と、前記利用側熱交換器とが配管により接続されて当該配管の内部をハイドロフルオロオレフィンを含む冷媒が循環することで冷凍サイクルが形成されており、
循環する前記冷媒の一部を内部において液冷媒を含む液相とガス冷媒を含む気相とに分離して溜める冷媒容器と、
循環する前記冷媒に混入した酸素を吸着する酸素吸着剤を収容する収容容器とをさらに備え、
当該収容容器は、前記冷媒容器とは別体に、前記冷媒容器の内部の前記気相と連通するように備えられ、
前記酸素吸着剤は、前記収容容器に収容される前記酸素吸着剤の体積を前記収容容器の内容積で除することで得られる値を充填率と定義した場合に、２０％以上６０％以下の充填率で前記収容容器に収容され、
前記酸素吸着剤は鉄の粉末を含んで構成され、当該粉末の鉄が酸化されて酸化鉄に変化することで、前記冷媒に混入した酸素を前記酸素吸着剤が吸着することを特徴とする、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記冷媒容器は、前記配管のうち液冷媒が流れる位置に設けられるレシーバであることを特徴とする、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記収容容器は、当該収容容器の内部と前記冷媒容器の気相とを連通させる配管を介して、前記冷媒容器の上方に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記収容容器は、前記冷媒容器に対して着脱可能になっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機や冷凍機等の冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル装置に混入した酸素を吸着することで、冷凍サイクル装置内の酸素循環量を低減可能な冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機や冷凍機等を設置場所に設置した後には、冷媒配管等の冷凍サイクル内の空気を除去するため、真空引きが行われる。しかし、この真空引きが行われない場合、冷凍サイクル内に空気が残存したままとなる。そして、冷凍サイクル内に空気（特には酸素）が残存したまま運転されれば、空気中の酸素により、冷凍機油が酸化劣化し酸が発生し易くなる。
【０００３】
また、近年では、地球温暖化防止のため、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒が注目されている。このような冷媒として、例えばハイドフルオロオレフィン（ＨＦＯ）が知られている。しかし、ＨＦＯ冷媒では、冷媒の低ＧＷＰ化を実現するために原子間の二重結合が導入されており、二重結合の反応性は高い。そのため、冷凍サイクル内に空気が残存しており、冷凍サイクル内で空気と冷媒とが共存している場合には、冷媒の分解が促進されて、フッ酸等の酸が発生する可能性がある。
【０００４】
冷凍サイクル内で酸の量が増えると、特に圧縮機の摺動部において、機械摩耗のみではなく化学摩耗が生じることによる摩耗が促進される。また、酸により溶出した銅イオンが圧縮機の摺動部で銅メッキを発生する等して、圧縮機の信頼性が著しく低下する。さらには、流体の流速の速い部位、例えば膨張装置の弁部がエロージョン・コロージョンにより腐食する可能性があり、冷凍サイクルの信頼性が著しく低下する。
【０００５】
そこで、冷凍サイクル内の空気、特には酸素を除去する技術が望まれている。特許文献１には、二重結合を有する化合物を含有する冷媒が用いられる冷凍回路において、該冷凍回路内に酸素吸着剤を設けたことを特徴とする冷凍回路が記載されている。特に、特許文献１の段落００２２及び図２には、ゼオライト等で構成される酸素吸着剤がレシーバの内部であって冷媒流れの途中に備えられることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６７６８０号公報（特に段落００２２、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術のように、冷媒の流れの途中に酸素吸着剤が備えられていると、冷媒の流れが酸素吸着剤により阻害されることになる。そのため、冷媒の流れにおいて圧力損失が生じることになり、冷凍サイクル装置の消費電力が増加する。従って、特許文献１に記載の技術には、省エネルギ性に改善の余地がある。
【０００８】
一方で、特許文献１に記載の技術において、圧力損失を低減するため、例えば、隣接する酸素吸着剤同士の間に間隙を設けることが考えられる。ただ、例えばこのようにして圧力損失を低減させた場合、冷媒の通流速度が速いと、酸素吸着剤による酸素の吸着が不十分になる。即ち、酸素吸着剤の表面を空気がかすめるようにして流れていってしまうため、空気中の酸素を十分に吸着することができない。
【０００９】
本発明はこれらの課題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、良好な省エネルギ性能と十分な信頼性とを兼ね備えた冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは前記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下のようにすることで前記の課題を解決できることを見出した。即ち、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、利用側熱交換器とを備え、前記圧縮機と、前記熱源側熱交換器と、前記膨張装置と、前記利用側熱交換器とが配管により接続されて当該配管の内部をハイドロフルオロオレフィンを含む冷媒が循環することで冷凍サイクルが形成されており、循環する前記冷媒の一部を内部において液冷媒を含む液相とガス冷媒を含む気相とに分離して溜める冷媒容器と、循環する前記冷媒に混入した酸素を吸着する酸素吸着剤を収容する収容容器とをさらに備え、当該収容容器は、前記冷媒容器とは別体に、前記冷媒容器の内部の前記気相と連通するように備えられ、前記酸素吸着剤は、前記収容容器に収容される前記酸素吸着剤の体積を前記収容容器の内容積で除することで得られる値を充填率と定義した場合に、２０％以上６０％以下の充填率で前記収容容器に収容され、前記酸素吸着剤は鉄の粉末を含んで構成され、当該粉末の鉄が酸化されて酸化鉄に変化することで、前記冷媒に混入した酸素を前記酸素吸着剤が吸着することを特徴とする、冷凍サイクル装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、良好な省エネルギ性能と十分な信頼性とを兼ね備えた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の空気調和機の系統図である。
【図２】本実施形態の空気調和機におけるレシーバの近傍を示す拡大図である。
【図３】本実施形態の空気調和機における酸素吸着効果確認試験のための試験装置である。
【図４】酸素吸着剤の充填率と酸素吸着率との関係についての試験結果を示すグラフである。
【図５】酸素吸着剤の質量と酸素吸着容量との関係についてのグラフである。
【図６】酸素吸着剤の充填率と酸素吸着量との関係についての試験結果を示すグラフである。
【図７】本実施形態の冷凍機の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。各図において、同じ装置や部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略するものとする。
【００１４】
図１は、本実施形態の空気調和機１００の系統図である。空気調和機１００（冷凍サイクル装置）は、空調対象となる部屋（図示しない）に設置される室内機２０と、室外に設置される室外機４０と、これらを接続して冷媒を循環させる液側接続配管９及びガス側接続配管１０とを備えている。そして、室内機２０と室外機４０との間で、液側接続配管９及びガス側接続配管１０を通流して冷媒が循環することで、冷凍サイクルが形成されている。
【００１５】
室内機２０は、膨張装置２３（膨張弁等）及び利用側熱交換器２２と、図示はしないが、利用側熱交換器２２に送風するファンを備えている。そして、このファンが回転駆動することで利用側熱交換器２２において熱交換が行われ、前記部屋の空気調和が行われる。また、室外機４０は、圧縮機１と、四方弁２と、熱源側熱交換器３と、膨張装置４（膨張弁等）と、液管５と、レシーバ６と、液管７と、阻止弁８と、阻止弁１１と、アキュムレータ１２とを備えている。図１に示す四方弁２は、冷房運転時の方向を向いて示している。これらのうち、アキュムレータ１２（冷媒容器）は、ガス冷媒と液冷媒とに分離して冷媒を溜めるものであり、圧縮機１へ供給する冷凍機油の量を調整する機能も有する。また、レシーバ６（冷媒容器）は、循環する冷媒の一部をその内部において液冷媒を含む液相６１とガス冷媒を含む気相６２とに分離させて溜めるものである。このレシーバ６は、圧縮機１と、熱源側熱交換器３と、膨張装置４と、利用側熱交換器２２とを接続する配管のうちの液冷媒が流れる位置に設けられている。レシーバ６には、その上方に気相６２と連通して、循環する溶媒に混入した酸素を吸着除去するための酸素吸着剤６５を充填した容器６４（収容容器）が備えられている。この点について、図２を参照しながら説明する。
【００１６】
図２は、本実施形態の空気調和機１００におけるレシーバ６の近傍を示す拡大図である。レシーバ６には、液管５，７が接続されている。そして、液管５，７を通流してきた液冷媒のうちの余剰冷媒がレシーバ６の内部に溜められて、液相６１が形成される。液管５，７を通流する液冷媒には、液体に相変化できなかったガス冷媒が含まれる。このようなガス冷媒は、レシーバ６において気液分離されて、気相６２となる。また、循環する冷媒に混入していた酸素も、レシーバ６において気相６２に移行することになる。
【００１７】
また、レシーバ６の上部には、レシーバ６の気相６２と連通するように接続配管６３が接続され、接続配管６３を介して、レシーバ６の上方に酸素吸着剤６５を充填した容器６４が備えられている。容器６４の内部では、鉄の粉末である酸素吸着剤６５が袋詰めされたものが、パンチングメタルや金網等の支持部材６６によって支持されることで、酸素吸着剤６５が容器６４の内部に充填されている。そのため、レシーバ６の気相６２に存在していた酸素であって接続配管６３を通じて容器６４に到達した酸素を酸素吸着剤６５が吸着することで、冷媒に混入していた酸素を吸着除去することができる。これにより、冷凍サイクル内で酸の発生が抑制され、空気調和機１００の信頼性を高めることができる。
【００１８】
酸素吸着剤６５は、本実施形態では、前記のように酸素のみを選択的に吸着できる鉄の粉末（鉄系の材料）を含むほか、必要に応じて無機塩や鉱石の粉（バーミュライト）、活性炭等を含んで構成されている。酸素吸着剤６５として具体的には、エージレス（登録商標、三菱ガス化学社製）やセキュール（登録商標、ニッソーファイン社製）等が挙げられる。レシーバ６の温度は、最大でも５０℃程度にまでしか昇温しないことから、鉄系の酸素吸着剤６５を使用することで、鉄と冷媒とが反応することが抑制される。なお、鉄の粉末に酸素が吸着することで、鉄が酸化されて酸化鉄が生成する。
【００１９】
容器６４が取り付けられたレシーバ６の気相６２では、冷媒に対する不凝縮ガス（酸素を含む）の存在比率が、冷凍サイクルを循環する冷媒における当該比率よりも高い。具体的には、本発明者らの検討によれば、体積比で３倍程度大きい。これは、レシーバ６の気相６２では冷媒の流れが澱んでいるからである。そのため、冷媒よりも密度の小さい不凝縮ガスはレシーバ６の気相６２の上方に移動するが、気相６２の上方に向かうにつれて、レシーバ６に冷媒を導出入する液管５，７の接続口から離れていくことになる。そして、レシーバ６の気相６２の上方に存在する不凝縮ガスはレシーバ６から排出されることなく気相６２に留まることになる。これにより、レシーバ６の上部に接続された接続配管６３を通じて、酸素が容器６４に到達しやすくなる。
【００２０】
このとき、酸素は、冷媒等との比重の違いによって、上昇することになる。そのため、冷媒の流れを遮ることなく酸素が上昇するため、容器６４がレシーバ６とは別体にレシーバ６の上方に備えられていることで、冷媒の流れにおいて過度の圧力損失を生じさせることがない。従って、空気調和機１００と省エネルギ性を高めることができる。
【００２１】
また、容器６４がレシーバ６とは別体に設けられ、これらが接続配管６３によって接続されていることで、冷媒と併存して循環する圧縮機１の冷凍機油が容器６４に到達しにくくなる。即ち、冷凍機油の比重は、酸素や冷媒の比重よりも大きいのが通常であるから、冷凍機油の蒸気やミストは、酸素やガス冷媒とは異なり、上昇して接続配管６３を通って容器６４にまで到達しにくい。そして、冷凍機油を容器６４に到達しにくくすることで、容器６４の内部の鉄の粉末が冷凍機油によって被覆されてしまうことが防止される。これにより、酸素が吸着することとなる粉末表面の表面積を、広い状態で維持することができる。そのため、酸素吸着性能の低下を防止でき、冷媒に混入した酸素を十分に吸着除去することができる。
【００２２】
さらに、レシーバ６の上方に備えられた容器６４は、レシーバ６に対して別体に設けられており、レシーバ６に対して（より具体的にはレシーバ６に備えられた接続配管６３に対して）着脱可能になっている。そのため、メンテナンス等で圧縮機１等からガス配管１０を取り外した場合等で、配管の内部に空気が入り真空引きを再度する際、容器６４を併せて新しいものに交換することで、冷凍サイクル内の酸素を十分に吸着して除去することができる。
【００２３】
空気調和機１００で使用される冷媒としては、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を含む冷媒であることが好ましい。より具体的には、Ｒ３２等のＨＦＣ冷媒と、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ等のＨＦＯ冷媒との混合冷媒が好ましい。このような冷媒を使用することで、地球温暖化を防止しつつ、信頼性のより高い冷凍サイクル装置とすることができる。
【００２４】
なお、容器６４に充填される酸素吸着剤６５の量（鉄の粉末の量、以下同じ）は、容器６４の内容積に対する酸素吸着剤６５の占める体積（鉄の粉末の体積）の割合として、８０％以下であることが好ましい。この点については後記する。
【００２５】
図１に戻って、本実施形態の空気調和機１００における冷媒の流れを説明する。空気調和機１００が冷房運転される場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷凍機油と共に圧縮機１から吐出される。吐出されたガス冷媒は、四方弁２を経て、熱源側熱交換器３へと流入し、ここで熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は液冷媒となる。この液冷媒は、全開とされた膨張装置４を通り、液管５、レシーバ６、液管７及び阻止弁８を通り、液側接続配管９を経て、室内機２０へ送られる。送られた液冷媒は、膨張装置２３へ流入し、ここで低圧まで減圧されて低圧二相状態となる。そして、低圧二相状態になった冷媒は、利用側熱交換器２２で空気等の利用側媒体と熱交換して蒸発し、ガス化してガス冷媒に変化する。その後、ガス冷媒はガス側接続配管１０を通り、阻止弁１１、四方弁２及びアキュムレータ１２を経て、圧縮機１へ戻る。
【００２６】
一方で、空気調和機１００が暖房運転される場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷凍機油と共に圧縮機１から吐出される。吐出されたガス冷媒は、四方弁２（図１に示す向きとは異なる向きに制御される）、阻止弁１１及びガス側接続配管１０を経て、利用側熱交換器２２へ流入する。流入したガス冷媒は、空気等の利用側媒体と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、全開とされた膨張装置２３を通り、液側接続配管９、阻止弁８、液管７、レシーバ６及び液管５を経て、膨張装置４で減圧される。そして、減圧された後の冷媒は、熱源側熱交換器３で空気や水等の熱源媒体と熱交換して蒸発及びガス化する。蒸発及びガス化した冷媒は、四方弁２及びアキュムレータ１２を経て、圧縮機１へ戻る。
【００２７】
なお、図示はしないが、空気調和機１００の駆動制御は制御装置によって行われる。この制御装置は、いずれも図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）等を備えて構成される。そして、制御装置は、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。
【００２８】
ここで、容器６４の大きさ（内容積）と、充填（収容）される酸素吸着剤６５の量（鉄の粉末の量）との関係について説明する。酸素吸着剤６５による酸素吸着量を増やす観点からは、容器６４にできるだけ多くの酸素吸着剤６５を充填することが好ましいとも考えられる。具体的には、容器６４の内容積と同程度の体積の酸素吸着剤６５を充填した場合に、酸素吸着量を最大にすることができるとも考えられる。なお、本明細書において、容器６４の内容積という場合には、図２等を参照しながら説明した接続配管６３と容器６４との接続口を起点として、当該接続口から上方に広がる容器６４の内空間の体積のことをいう。
【００２９】
一方で、酸素は、容器６４の内部で酸素吸着剤６５に接触することで吸着される。従って、仮に、容器６４の内部に、容器６４の内容積と同程度の体積を有する酸素吸着剤６５を充填すれば、容器６４の内部で酸素の拡散が制限されてしまい、酸素吸着剤６５に酸素が十分に吸着しない。その結果、むしろ、酸素吸着剤６５への酸素吸着量が減少する可能性がある。
【００３０】
そこで、空気調和機１００では、容器６４に充填する酸素吸着剤６５の量として、容器６４の内部において、酸素吸着剤６５（鉄の粉末）の占める体積が、容器６４の内容積に対して８０％以下とすることが好ましい。即ち、酸素吸着剤６５の体積を容器６４の内容積で除することで得られる充填率が８０％以下であることが好ましい。そして、この「８０％」という値を導出するために、以下のような試験を行った。
【００３１】
図３は、本実施形態の空気調和機１００における酸素吸着効果確認試験のための試験装置８０である。容器６４の内部に、どの程度の体積の酸素吸着剤６５が充填されている場合に、酸素吸着率がどのように変化するのかを検討するために、図３に示す試験装置８０を使用して酸素吸着効果確認試験を行った。ここでいう酸素吸着率とは、１ｇの酸素吸着剤６５（即ち、鉄の粉末）に対してどの程度の酸素が吸着するのかを示す指標である。
【００３２】
試験装置８０では、前記の空気調和機１００と同様に、レシーバ６に対して、接続配管６３を介して、容器６４が取り付けられたものである。ただし、前記の空気調和機１００に取り付けられたものとは異なり、接続配管６３の途中には、接続配管６３から分岐して接続配管６３の内部を流れる気体を取り出し可能な気相回収容器接続管７１が接続されている。この気相回収容器接続管７１の途中には、開閉弁７２と、気相回収容器７４と、気相回収容器７４の上流側と下流側とのそれぞれに気相回収容器開閉弁７３，７５が備えられている。そして、開閉弁７２のところから、気相回収装置７４は、レシーバ６や容器６４側に対して着脱可能になっている。
【００３３】
試験方法を説明する。まず、容器６４（内容積：１５０ｍＬ）に酸素吸着剤６５を封入（収容）した。ここで使用した酸素吸着剤６５は、鉄の粉末を酸素透過性の袋に詰めて構成されるものである。この袋一個あたりの体積は６ｍＬ／個、質量は０．５ｇ／個である。ここで、袋の厚さは極めて薄く、また、酸素の吸着に関与しないため、鉄の粉末が詰められた袋の体積を、鉄の粉末の体積、即ち酸素吸着剤６５の体積と近似した。よって、「質量０．５ｇの酸素吸着剤６５の体積は６ｍＬ」と近似されることになる。
【００３４】
また、酸素吸着剤６５の酸素吸着能として、酸素吸着剤６５と酸素とが十分に接触できる状態では、酸素吸着剤６５に吸着する酸素の体積は、１ｇの酸素吸着剤６５あたり２００ｍＬである。そして、酸素吸着効果確認試験では、酸素吸着剤６５が詰められた袋の個数を変えることで、容器６４内の酸素吸着剤６５の体積を変えるようにした。容器６４に酸素吸着剤６５を入れる際には、可能な限り、酸素吸着剤６５と、容器６４に導入された気体との接触面積が大きくなるように、即ち、可能な限り酸素吸着剤６５同士が重ならないようにした。
【００３５】
酸素吸着剤６５を充填した後の容器６４をレシーバ６（内容積：３．１Ｌ）に取り付け、レシーバ６の内部に大気圧の空気（酸素２０．９５体積％、窒素７８．０８体積％）を封入後、冷媒（前記のＨＦＣ冷媒とＨＦＯ冷媒との混合溶媒）を液相６１が生成される程度に封入し、試験を開始した。このとき、開閉弁７２は閉じている。そのためレシーバ６の気相６２の空気は、容器６４の酸素吸着剤６５にのみ接触することになる。そして、試験開始から６２時間放置した。
【００３６】
ここで６２時間とした理由は、以下のような予備実験を行って得られた結果に基づく。具体的には、予備実験として、前記同様に実施した一定時間ごとにレシーバ６の気相６２を気相回収容器７４に抽出し、時間経過に対するレシーバ６の酸素の量の変化を求める試験を行った。ただし、酸素吸着剤６５の封入量はレシーバ６内の初期酸素量を十分吸着できる量に設定した。そして、この試験において、レシーバ６の酸素量がガスクロマトグラフィの検出限界以下となった時間、つまり酸素吸着剤６５が十分酸素を吸着し終えた時間が６２時間であったためである。
【００３７】
試験方法の説明に戻り、試験開始から６２時間が経過後、レシーバ６の気相６２に含まれる酸素の比率を測定するために、開閉弁７２に対して、気相回収容器７４（気相回収容器開閉弁７３，７５を有する）を接続した。このとき、気相回収容器開閉弁７３，７５はいずれも閉じている。そして、気相回収容器７４を開閉弁７２に接続後、開閉弁７２及び気相回収容器開閉弁７３を開けた。これにより、気相６２の一部が気相回収容器７４に到達することになる。そして、しばらく待機した後、開閉弁７２及び気相回収容器開閉弁７３を閉じ、気相回収容器７４（気相回収容器開閉弁７３，７５を有する）を開閉弁７２から取り外した。
【００３８】
気相回収容器７４の内部の気体（混合ガス）について、ガスクロマトグラフィを用いて気体中の酸素と窒素との比率を分析し、分析した酸素と窒素との比率から、当該気体（混合ガス）中の酸素の割合を求めた。ここでいう「混合ガス」は、はじめに封入した空気のうち酸素の一部は酸素吸着剤６５に吸着されたので、空気に含まれていた酸素のうちの当該吸着した酸素を除いた残りの酸素と、空気に含まれている窒素等の各気体との混合気体を表している（以下同じ）。
【００３９】
そして、レシーバ６の気相６２での酸素と窒素とを含む空気中の酸素の割合は一様であると仮定し、レシーバ６内の初期の酸素の量を空気組成とレシーバ６の内容積とから求めた。そして、酸素吸着剤６５に酸素を吸着した後のレシーバ６内の酸素の量を、抽出した気体の分析結果から求めた酸素の割合から求め、両者から酸素の量の減少分が酸素吸着剤６５に吸着されたとした。
【００４０】
図４は、酸素吸着剤６５の充填率と酸素吸着率との関係についての試験結果を示すグラフである。ここでいう「充填率」とは、前記のように、容器６４の内容積（１５０ｍＬ）における酸素吸着剤６５の袋（１個あたり６ｍＬ）による占有体積の割合である。例えば「充填率が２０％」とは、酸素吸着剤６５の袋を五個（体積として３０ｍＬ）収容したものである。図４に示すように、充填率が大きくなると、酸素吸着率（酸素吸着剤６５の粉末１ｇあたりの酸素吸着量（ｍＬ））が減少した。これは、充填率が大きくなった結果、レシーバ６４の内部での酸素吸着剤６５が密に収容されることになり、その結果、酸素吸着剤６５と気相６２での酸素との接触面積が減少したためと考えられる。
【００４１】
図５は、酸素吸着剤６５の質量と酸素吸着量との関係についてのグラフである。縦軸に示す酸素吸着量は、酸素吸着剤６５によって吸着できる酸素の最大吸着量、即ち、酸素吸着剤６５の仕様値通りに酸素を最大限吸着できた場合の吸着量である。具体的には、酸素吸着剤６５の仕様値である２００［ｍＬ／ｇ］に酸素吸着剤６５の質量をかけた値である。理想的な状態（即ち、酸素吸着剤６５の全体に万遍なく酸素が接触するような状態）で酸素吸着剤６５が酸素を吸着した場合には、図５に示すように、酸素吸着剤６５の質量が多いほど、酸素吸着量は増加する。
【００４２】
図６は、酸素吸着剤６５の充填率と酸素吸着量との関係についての試験結果を示すグラフである。図６の縦軸に示す酸素吸着量は、前記の図３に示す容器６４に充填した酸素吸着剤６５の充填率における酸素吸着率と、当該充填率における酸素吸着剤６５の質量とを掛け合わせることで算出した。充填率と酸素吸着剤６５の量との関係は、例えば、容器６５の内容積が１５０ｍＬ、酸素吸着剤６５の一個当たりの体積が６ｍＬなので、充填率１００％では酸素吸着剤６５の数は２５個となり、酸素吸着剤６５の質量は１２．５ｇである。このとき、縦軸に示す酸素吸着量は４０ｍＬ〜５０ｍＬ程度である。また、充填率４０％では酸素吸着剤６５の数は１０個、質量は５ｇである。このとき、縦軸に示す酸素吸着量は２６０ｍＬ〜２７０ｍＬ程度である。
【００４３】
図６に示すように、充填率に対する酸素吸着量の関係は、充填率４０％で酸素吸着量が最大となる、上に凸のグラフとなる。ここで、前記の図５に示したように、酸素吸着剤６５の質量が多いほど、酸素吸着量は多くなる。しかし、有限の容積を有する容器６４に酸素吸着剤６５を充填するとき、酸素吸着剤６５の充填率が上がれば容器６４の内部で酸素吸着剤６５は密に存在することになる。その結果、酸素吸着剤６５への酸素の接触が阻害されやすくなり、酸素吸着剤６５での酸素吸着量が減少する。従って、図６に示すように、充填率が４０％程度になるまでは、酸素吸着剤６５の充填率の上昇に伴って酸素吸着量も増加するものの、充填率が４０％を超えたあたりから酸素の吸着阻害が発生して、酸素吸着量は減少することになる。
【００４４】
従来では、充填率が変化しても酸素吸着剤６５の酸素吸着率が一定であるならば、必要な酸素吸着量から算出される酸素吸着剤６５を封入する容器６４の容積として、充填率をできるだけ高くした方（最大で充填率１００％）が、容器６４のコストを抑えられると考えられていた。これは、酸素吸着剤６５の占有体積を除く容器６４内の空間容積を小さくすることができるので、容器６４の容積を小さく設定することが可能であるからである。
【００４５】
しかし、図４に示すように、充填率に対し、酸素吸着剤６５の酸素吸着率は一定でないことがわかった。そのため、図６に示すように、充填率を１００％よりも低く設定した方が酸素吸着量は増えることになる。具体的には図６から、充填率を８０％以下に設定することで、酸素吸着量が、充填率が４０％のときの最大酸素吸着量の半分以上（１３０ｍＬ〜１３５ｍＬ程度以上）に設定することができる。従って、充填率は８０％以下が好ましいことになる。これにより、実使用上適正な充填量としつつ、酸素吸着剤６５の全体として多い酸素吸着量を維持しながら充填量を低減でき、コストを低減することができる。なお、充填率の下限については、充填率が低いことでより高い酸素吸着率を示すことから少量の酸素吸着剤６５であっても多くの酸素を吸着できるため、下限に制限はない（図４参照）。ただし、図６において、充填率が４０％のときの最大酸素吸着量の半分以上の吸着量を得る観点からは、充填率は８％以上が好ましいことになる。
【００４６】
また、これらの数値範囲のうち、酸素吸着剤６５における酸素吸着量を十分に確保しつつ、容器６４や酸素吸着剤６５のコストを抑えるためには、最大酸素吸着量と同程度となる充填率に設定することが好ましい。具体的には、最大酸素吸着量を示す充填率４０％の場合と同程度（接線の傾きが比較的小さい）の酸素吸着量を示す充填率である２０％〜６０％程度であることが好ましい。充填率をこのような範囲に設定することで、酸素吸着剤６５での酸素吸着量を十分に確保しつつ、容器６４や酸素吸着剤６５のコストを抑えることができる。
また、従来は、酸素吸着剤６５の充填率の適正化が図られていなかったことから、容器６４を設けず直接レシーバ６内に酸素吸着剤６５を設ける従来構造においても充填率を２０％〜６０％とすることが望ましい。これにより、容器６４のコストを削減しつつ、酸素吸着量を増大させることができる。
【００４７】
図７は、本実施形態の冷凍機２００の系統図である。図７に示す冷凍機２００の構成は基本的には前記の空気調和機１００と同じであるため、主に相違点について以下で説明する。
【００４８】
図７に示す冷凍機２００（冷凍サイクル装置）では、前記の空気調和機１００とは異なり、常時冷却運転が行われる。具体的には、図示しないショーケースの内部等に設置された利用側ユニット２１により、ショーケースの内部が冷却されるようになっている。このため、冷凍機２００では、利用側ユニット２１による冷却性能を高めるために、室外機４１の構成は、前記の室内機４０の構成とは一部異なっている。具体的には、冷凍機２００の室外機４１には、過冷却熱交換器８０や膨張装置８２（膨張弁等）等が備えられている。これらの機能について、冷凍機２００における冷媒の流れを説明しながら併せて説明する。
【００４９】
圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷凍機油と共に圧縮機１から吐出される。吐出されたガス冷媒は、熱源側熱交換器３へと流入し、ここで熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、液管５、レシーバ６、液管７、過冷却熱交換器８０の主配管８１、ドライヤ１５、阻止弁８を通り、液側接続配管９を経て、利用側ユニット２１へ送られる。ここで、ドライヤ１５は冷凍機２００に混入した冷媒中の水分を吸着し、冷凍機２００を循環する冷媒中の水分量を低減する装置である。また、過冷却熱交換器８０の主配管８１を出た液冷媒の一部は、ドライヤ１５ではなく、膨張装置８２側に流れる。膨張装置８２の側に流れる冷媒については後記する。
【００５０】
熱源側熱交換器３から利用側ユニット２１に送られた液冷媒は、膨張装置２３へ流入し、ここで低圧まで減圧されて低圧二相状態となる。そして、低圧二相状態になった冷媒は、利用側熱交換器２２で空気等の利用側媒体と熱交換して蒸発及びガス化して、ガス冷媒となる。その後、ガス冷媒はガス側接続配管１０を通り、阻止弁１１、アキュムレータ１２を経て圧縮機１へ戻る。
【００５１】
また、前記の過冷却熱交換器８０を出て膨張装置８２の側に流れた液冷媒は、膨張装置８２で減圧されて、低温の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、過冷却熱交換器８０のバイパス管８３に導入され、主配管８１を流れる液冷媒と熱交換する。これにより、主配管８１を流れる冷媒が冷却される。そのため、利用側熱交換器２２入口の冷媒の比エンタルピが低下され、利用側熱交換器２２の入口と出口との間の比エンタルピ差が増加し、利用側熱交換器２２における冷却効率が向上する。一方で、バイパス管８３を流れる冷媒は、過冷却熱個交換機８０において熱交換されることで蒸発及びガス化し、圧縮機１１のインジェクションポート１４を通じて圧縮機１に導入される。
【００５２】
このインジェクションポート１４は、圧縮機１を構成する圧縮室（図示しない）の途中に形成されたものである。そのため、インジェクションポート１４を通じて圧縮機１に導入することで、圧縮機１での圧縮途中に冷媒を導入することができ、圧縮機１の吸入側に導入するよりも圧縮機１の入力を低減することができる。
【００５３】
図７に示す冷凍機２００においても、前記の空気調和機１００と同様に、酸素吸着剤６５を収容した容器６４が、レシーバ６とは別体に、レシーバ６の気相６２と連通するように備えられている。そのため、前記の空気調和機１００と同様に、省エネルギ性能と十分な信頼性とを兼ね備えた冷凍機２００とすることができる。
【００５４】
以上、本発明を実施するための形態を具体例を挙げて説明したが、本実施形態は前記の例に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、冷凍機２００では、レシーバ６と利用側熱交換器２２との間から分岐した冷媒が、圧縮機１のインジェクション口１４に導入されるようにしたが、レシーバ６の気相６２と圧縮機１のインジェクション口１４とを接続して、気相６２の内部の気体がインジェクション口１４に導入されるようにしてもよい。ただし、この場合、前記の容器６４に酸素を十分に誘導する観点から、レシーバ６におけるインジェクション口１４への接続口は、レシーバ６のできるだけ下方に設けることが好ましい。
【００５６】
また、前記の例では、レシーバ６に接続配管６３を接続して容器６４を設けたが、同様にガス冷媒を含む気相が存在するアキュムレータ１２に接続配管６３を接続して容器６４を設けてもよい。この場合、充填率等の条件は、レシーバ６に設けた場合の前記の条件を適用することができる。
アキュムレータ１２に接続配管６３を接続して容器６４を設けた構成では、レシーバ６を有さない冷凍サイクルにおいても、酸素吸着剤６５による冷凍サイクル中の酸素吸着効果が実現でき、前記の信頼性向上効果を実現できる。
また、前記の例において、酸素吸着剤６５は容器６４に「充填」されるという表現を使用しているが、酸素吸着剤６５は容器６４に「収容」されていればよく、必ずしも「充填」されている必要はない。
更に、酸素吸着剤６５の近傍には、冷凍サイクル中の冷凍機油の付着を防止するためのフィルタが設置されていることが好ましい。具体的には、容器６４が接続される接続配管６３や容器６４の入口部に、デミスタ状のフィルタを設置することが好適である。
これにより、冷媒ガス中に混入しているミスト状の冷凍機油を分離して、酸素吸着剤６５の表面に冷凍機油が付着することを防止できる。冷凍機油の付着は鉄系の酸素吸着剤６５の酸化作用を阻害するため、フィルタの設置により、酸素吸着作用を長時間維持することが可能となる。
【００５７】
また、前記の例では、酸素吸着剤６５として鉄の粉末を使用しているが、酸素吸着剤６５としては、合成ゼオライトを使用することもできる。ただし、合成ゼオライトを使用する場合、使用する冷媒としてＨＦＯ冷媒単体であれば吸着しようとする酸素の分子径よりもＨＦＯ冷媒の分子径の方が大きいため、酸素のみを選択的に吸着する観点から、合成ゼオライトの吸着孔径を酸素のみが吸着可能な大きさに設定することが好ましい。
【００５８】
さらに、前記の例では、使用する冷媒としてＨＦＯ冷媒とＨＦＣ冷媒との混合冷媒を使用しているが、ＨＦＣ冷媒としてＲ３２が含まれる場合には、Ｒ３２の分子径と酸素の分子径とが同程度となることになる。そこで、このような場合には、例えば疎水性ゼオライトを使用することが好ましい。これにより、有極性を有するＲ３２から、無極性の分子である酸素のみを選択的に吸着することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  圧縮機
２  四方弁
３  熱源機側熱交換器
４  膨張装置
６  レシーバ（冷媒容器）
９  液側接続配管
１０  ガス側接続配管
１２  アキュムレータ（冷媒容器）
２０  室内機
２１  利用側ユニット
２２  利用側熱交換器
２３  膨張装置
４０  室外機
４１  室外機
６１  液相
６２  気相
６３  接続配管
６４  容器（収容容器）
６５  酸素吸着剤
８２  膨張装置
１００  空気調和機（冷凍サイクル装置）
２００  冷凍機（冷凍サイクル装置）
【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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【図６】
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【図７】
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