(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器が順次冷媒配管で接続され、
さらに前記圧縮機から凝縮器に至る冷媒配管に当該圧縮機から吐出された冷媒蒸気中の冷凍機油を分離する油分離器、一方を前記油分離器に接続し他方を前記蒸発器から圧縮機に至る冷媒配管に接続した返油回路、および該返油回路に冷凍機油の流量を制御する第１の油流量制御手段を備えた空気調和装置であって、
前記返油回路には、異物を捕捉できる異物捕捉手段および該異物捕捉手段をバイパスさせるバイパス手段が設けられており、
前記バイパス手段には、前記異物捕捉手段の出入口の圧力差に応じて前記バイパス手段を流れる冷凍機油の流量を制御する第２の油流量制御手段が設けられ、
前記第２の油流量制御手段は毛細管である
空気調和装置。
【請求項２】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器が順次冷媒配管で接続され、
さらに前記圧縮機から凝縮器に至る冷媒配管に当該圧縮機から吐出された冷媒蒸気中の冷凍機油を分離する油分離器、一方を前記油分離器に接続し他方を前記蒸発器から圧縮機に至る冷媒配管に接続した返油回路、および該返油回路に冷凍機油の流量を制御する第１の油流量制御手段を備えた空気調和装置であって、
前記返油回路には、異物を捕捉できる異物捕捉手段および該異物捕捉手段をバイパスさせるバイパス手段と前記異物捕捉手段の出入口の圧力差を測定する差圧計とが設けられており、
前記バイパス手段には、前記差圧計が測定した圧力差に応じて前記バイパス手段を流れる冷凍機油の流量を制御する第２の油流量制御手段が設けられ、
前記第２の油流量制御手段は電子式膨張弁である
空気調和装置。
【請求項３】
前記異物捕捉手段が、フィルタからなる請求項１または２記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記フィルタが、焼結金属、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網および繊維織布のうちの少なくとも１種の材料から作製されてなる請求項３記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記冷媒配管を流れる冷媒の一部を前記返油回路へ供給する冷媒供給手段が設けられ、当該冷媒供給手段から供給される冷媒と前記返油回路を流れる冷凍機油とを混合する混合手段が、前記異物捕捉手段の上流の前記返油回路に設けられてなる請求項１または２記載の空気調和装置。 
【請求項６】
前記異物捕捉手段が、液体または気体中の異物を捕捉するフィルターエレメントと、該フィルターエレメントに液体または気体が衝突する際の流速を大きくする衝突速度増大手段とからなり、
前記フィルターエレメントは、焼結金属、繊維、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網または繊維織布のうちの少なくとも１種の材料で製造されており、
前記衝突速度増大手段は、オリフィス、ノズルおよび細管のうちの少なくとも１つからなる請求項１または２記載の空気調和装置。 
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に関する。さらに詳しくは住宅やビル空調に用いられる空調機または冷凍冷蔵される食品生産加工に用いられる冷凍装置などに適用される空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１には、第１の従来の空気調和装置９１（従来例１）が示されている。図１１に示される従来の空気調和装置９１は、圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５を主要構成機器として備え、圧縮機２から凝縮器３に至る冷媒配管６に圧縮機２から吐出された冷媒蒸気中の冷凍機油を分離する油分離器１０と、一方を油分離器１０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に接続した返油回路１１と、その返油回路１１に異物を捕捉するためのフィルター１２と、返油回路１１を流れる冷凍機油の流量を制御する油流量制御手段、たとえば毛細管１３を備えている。
【０００３】
つぎに図１１の空気調和装置９１の動作について説明する。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１０に流入し、冷凍機油が分離され、冷媒蒸気のみが凝縮器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、圧縮機２に戻される。
【０００４】
一方、油分離器１０で分離された冷凍機油は返油回路１１を通りフィルター１２で異物が除去され、そののち、冷媒蒸気とともに圧縮機２に戻される。
【０００５】
以上のように第１の従来の空気調和装置においては、圧縮機２や冷媒配管６に残留する水分、空気、構成機器を加工する際に混入する加工油や洗浄剤によって冷凍機油や冷凍機油に混ぜている添加剤が劣化し、これらの劣化物が空気調和装置９１の主要構成機器や冷媒配管に付着する。しかし、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前記劣化物の大部分を溶解し、主要構成機器を構成する配管や冷媒配管の詰まりを生じることは少なかった。
【０００６】
しかし、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み、主要構成機器や冷媒配管内を劣化物が溶けることなく循環するため、冷媒配管などに劣化物が付着し詰まりを生じるおそれがある。そのため、従来の空気調和装置では返油回路に設置したフィルターを用いて、冷媒液とともに冷媒配管を流れる前記冷凍機油や添加剤の劣化物を捕捉し、配管詰まりを防止している。
【０００７】
また、図１２には第２の従来の空気調和装置９２（従来例２）が示されている。図１２において、４１はフィルター１２の上流に設け冷媒液と冷凍機油を混合する混合器、４２は一方を油分離器１０と凝縮器３に至る冷媒配管６に接続し他方を混合器４１に接続した冷媒液配管、４３は油分離器１０から供給される冷媒蒸気を凝縮させる熱交換器、４４は冷媒液配管４２を流れる冷媒液の流量を制御する第３の毛細管である。その他の構成については従来例１と同様につき説明を省略する。
【０００８】
つぎに図１２の空気調和装置９２の動作について説明する。油分離器１０から凝縮器３に供給される冷媒蒸気の一部は熱交換器４３で凝縮し、第３の毛細管４４を通り混合器４１に送られる。一方、油分離器１０で分離された冷凍機油は毛細管１３を通り混合器４１に送られ冷媒液と混合して、冷凍機油中に溶けている冷凍機油の劣化物や添加剤の劣化物が析出する。析出した劣化物と酸化スケールなどの異物はフィルター１２で捕捉され、冷凍機油と冷媒のみが冷媒配管６を通り圧縮機２に戻される。その他の動作については従来例１と同様につき説明を省略する。
【０００９】
以上のような第２の従来の空気調和装置９２においては、返油回路１１を流れる冷凍機油に冷媒液配管から供給される冷媒を注入することによって冷凍機油中に溶けている冷凍機油の劣化物や添加剤の劣化物を析出させ、酸化スケールや冷凍機油に溶けない劣化物とともに冷凍機油に溶ける劣化物をフィルター１２で捕捉して、酸化スケールや劣化物による配管詰まりを防止している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
冷凍機油や添加物は、空気調和装置の運転前には冷媒または冷凍機油に溶解しているが、空気調和装置の運転とともに次第に劣化し、
▲１▼空気調和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とけるもの、
▲２▼冷凍機油には溶けるが冷媒液には溶けないもの、または冷媒の温度低下などにより溶解度が低下して析出するもの、
▲３▼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もの
に変化する。これらの劣化物のうち、▲２▼や▲３▼まで劣化が進んだ劣化物は冷媒が冷媒配管や主要構成機器内を流れる際の圧力損失の増加や配管詰まりなどを引き起こす。劣化物の粒径について、本発明者らは壁面に付着している異物を電子顕微鏡で観察し、数μｍ〜数百μｍの範囲に分布していることを確認している。
【００１１】
以上から、図１１に示される従来例１の空気調和装置９１では、
１）粒径が数μｍから数百μｍの広い範囲に分布している劣化物を捕捉するために、フィルターの透過粒径を小さくすると目詰まりを生じる。
２）フィルターの目詰まりを生じた場合に冷凍機油が圧縮機に供給されなくなり、圧縮機の軸の焼きつきを生じる。
３）冷凍機油に溶けている劣化物▲２▼を捕獲できないため、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を利用する空気調和装置では、凝縮器、蒸発器、減圧装置や冷媒配管などに劣化物▲２▼が付着して冷媒が循環する際の圧力損失が増加し必要な能力を得られなくなったり、冷媒が循環しなくなる
などの問題がある。
【００１２】
また、図１２に示される従来例２の空気調和装置９２では、
１）粒径が数μｍから数百μｍの広い範囲に分布している劣化物を捕捉するために、フィルターの透過粒径を小さくすると目詰まりを生じる。
２）フィルターの目詰まりを生じた場合に冷凍機油が圧縮機に供給されなくなる。
３）さらに、後段の本発明の実施の形態２で述べるが、冷媒液と油との混合比によっては冷媒液を冷凍機油に注入しても劣化物▲２▼が析出しないため、フィルターで捕捉できない。したがって、ハイドロフルオロカーボン系の冷媒を利用する空気調和装置では、凝縮器、蒸発器、減圧装置や冷媒配管などに劣化物▲２▼が付着して冷媒が循環する際の圧力損失が増加したり、冷媒が循環しなくなる
などの問題がある。
【００１３】
本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、異物捕捉手段に目詰まりが生じた場合でも冷凍機油を圧縮器に供給することができる空気調和装置を供給することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１および２記載の発明にかかわる空気調和装置は、いずれも圧縮機、凝縮器、減圧装置、および蒸発器が順次冷媒配管で接続され、
さらに前記圧縮機から凝縮器に至る冷媒配管に当該圧縮機から吐出された冷媒蒸気中の冷凍機油を分離する油分離器、一方を前記油分離器に接続し他方を前記蒸発器から圧縮機に至る冷媒配管に接続した返油回路、および該返油回路に冷凍機油の流量を制御する第１の油流量制御手段を備えた空気調和装置であって、
前記返油回路には、異物を捕捉できる異物捕捉手段および該異物捕捉手段をバイパスさせるバイパス手段が設けられており、
前記バイパス手段には、前記異物捕捉手段の出入口の圧力差に応じて前記バイパス手段を流れる冷凍機油の流量を制御する第２の油流量制御手段が設けられており、
請求項１にかかわる発明では前記第２の油流量制御手段は毛細管であり、請求項２にかかわる発明では前記第２の油流量制御手段は電子式膨張弁である。
【００１５】
請求項３記載の発明にかかわる空気調和装置は、前記異物捕捉手段が、フィルタからなるものである。
【００１６】
請求項４記載の発明にかかわる空気調和装置は、前記フィルタが、焼結金属、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網および繊維織布のうちの少なくとも１種の材料から作製されてなるものである。
【００１７】
請求項５記載の発明にかかわる空気調和装置は、前記冷媒配管を流れる冷媒の一部を前記返油回路へ供給する冷媒供給手段が設けられ、当該冷媒供給手段から供給される冷媒と前記返油回路を流れる冷凍機油とを混合する混合手段が、前記異物捕捉手段の上流の前記返油回路に設けられてなるものである。
【００１９】
請求項６記載の発明にかかわる空気調和装置は、前記異物捕捉手段が、液体または気体中の異物を捕捉するフィルターエレメントと、該フィルターエレメントに液体または気体が衝突する際の流速を大きくする衝突速度増大手段とからなり、
前記フィルターエレメントは、焼結金属、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網および繊維織布のうちの少なくとも１種の材料で製造されており、
前記衝突速度増大手段は、オリフィス、ノズルおよび細管のうちの少なくとも１つからなるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１による空気調和装置を説明するための図である。１は圧縮機２、凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５を主要構成機器として備えた空気調和装置である。１０は、圧縮機２から凝縮器３に至る冷媒配管６に圧縮機２から吐出された冷媒蒸気中の冷凍機油を分離する油分離器、１１は一方を油分離器１０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に接続した返油回路、１３は返油回路１１を流れる冷凍機油の流量を制御する毛細管、３０は冷凍機油中の異物を捕捉する焼結金属フィルター、３１は一方を毛細管から焼結金属フィルター３０に至る返油回路１１に接続し他方を焼結金属フィルター３０から冷媒配管６に至る返油回路１１に接続したバイパス配管、３２はバイパス配管３１に設けた第２の毛細管である。
【００２２】
つぎに図１の空気調和装置の動作について説明する。圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒蒸気と冷凍機油は油分離器１０に流入し、冷凍機油が分離され、冷媒蒸気のみが凝縮器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、圧縮機２に戻る。一方、油分離器１０で分離された冷凍機油は返油回路１１を通り焼結金属フィルター３０で酸化スケールなどの異物が除去され後、冷媒蒸気とともに圧縮機２に戻される。焼結金属フィルター３０で捕捉された異物の量が増加するほど、焼結金属フィルター３０の出入口の圧力差が大きくなり、焼結金属フィルター３０を流れる冷凍機油の流量は次第に減少する。同時に第２の毛細管３２の前後差圧が大きくなり、バイパス配管３１を流れる冷凍機油の流量は増加する。
【００２３】
また、前記実施の形態１ではバイパス配管３１に第２の毛細管３２を用いた空気調和装置について説明したが、焼結金属フィルター３０の出入口の圧力差を測定できる差圧計を設けて、その差圧に応じて流量を制御できる電子式膨張弁を用いてもよい。
【００２４】
また、前記実施の形態１では返油回路１１を流れる異物を除去するために焼結金属フィルター３０を設けた空気調和装置について説明したが、繊維、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網または繊維織布などで製造されたフィルターでもよい。
【００２５】
なお、異物捕捉器を構成するフィルターエレメント材として、たとえば以下の表１（化学工学便覧、化学工学協会編、丸善（1988）711頁）に示すものが利用される。
【００２６】
【表１】
0003874980.tif 000002
【００２７】
実施の形態２
図２は、本発明の実施の形態２による空気調和装置を説明するための図である。図において、４０は逆止弁、４１は焼結金属フィルター３０の上流に設けられた、冷媒液と冷凍機油を混合する混合器、４２は一方を油分離器１０と凝縮器３に至る冷媒配管６に接続し他方を混合器４１に接続した冷媒液配管、４３は油分離器１０から供給される冷媒蒸気を凝縮させる熱交換器、４４は冷媒液配管４２を流れる冷媒液の流量を制御する第３の毛細管である。その他の構成については実施形態１と同様につき説明を省略する。
【００２８】
つぎに図２の空気調和装置の動作について説明する。油分離器１０から凝縮器３に供給される冷媒蒸気の一部は熱交換器４３で凝縮し、第３の毛細管４４を通り混合器４１に送られる。一方、油分離器１０で分離された冷凍機油は毛細管１３、逆止弁４０を通り混合器４１に送られ冷媒液と混合して、冷凍機油中に溶けている冷凍機油の劣化物や添加剤の劣化物が析出する。析出した劣化物と酸化スケールなどの異物は焼結金属フィルター３０で捕捉され、冷凍機油と冷媒のみが冷媒配管６を通り圧縮機２に戻される。焼結金属フィルター３０で捕捉される異物の量が増加するほど、焼結金属フィルター３０の出入口圧力差が大きくなり、焼結金属フィルター３０を流れる冷凍機油の流量は減少し、バイパス配管３１を流れる冷凍機油の流量は増加する。焼結金属フィルター３０で目詰まりを生じたときは油分離器１０で分離された冷凍機油は焼結金属フィルター３０をバイパスして第２の毛細管３２を通り、圧縮機２に戻される。一方、冷媒液は逆止弁４０と目詰まりした焼結金属フィルター３０によって混合器４１に供給されずに凝縮器３、減圧装置４、蒸発器５、圧縮機２の順で循環する。その他の動作については実施形態１と同様につき、説明を省略する。
【００２９】
また、前記実施の形態２ではバイパス配管３１に第２の毛細管３２を設けた空気調和装置について説明したが、焼結金属フィルター３０の出入口の圧力差を測定できる差圧計を設けて、その差圧に応じて流量を制御できる電子式膨張弁を用いてもよい。
【００３０】
また、前記実施の形態２では冷媒液配管に第３の毛細管４４を設けた空気調和装置について説明したが、油分離器１０で分離された冷凍機油の流量を測定または計算できる流量検出手段、たとえば圧縮機の周波数、圧縮機吐出温度、圧縮機吐出圧力、圧縮機吸入温度や圧縮機吸入温度などから冷凍機油の流量を計算できる流量検出手段を設けて、異物捕捉手段による異物の捕捉量が大きくなるように冷媒液の流量の割合を制御できる流量制御手段、たとえば電子式膨張弁などを用いてもよい。
【００３１】
冷媒液と冷凍機油との混合割合の違いによる異物捕捉量の違いについて、本発明者らが行なった実験結果について説明する。図３に実験装置の系統図を示す。１５は冷媒液１６を蓄える冷媒タンク、１７は冷媒液１６を供給する冷媒ポンプ、１８は冷凍機油１９および該冷凍機油の劣化物２０を蓄える油タンク、２１は冷凍機油１９を供給する油ポンプ、２２は冷媒液１６の流量を測定する冷媒流量計、２３は冷凍機油１９の流量を測定する油流量計、２４は冷媒液１６および冷凍機油１９を混合するための水平に設置された配管、２５は公称ろ過精度５μｍの焼結金属フィルター、２６は冷媒液を蒸発させる蒸発器、２７は冷媒蒸気と冷凍機油１９を分離する気液分離器、２８は冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器である。
【００３２】
冷媒タンク１５内の冷媒液１６と油タンク１８内の冷凍機油１９は冷媒ポンプ１７および油ポンプ２１によってそれぞれ配管２４に送られ、冷凍機油１９は冷媒液１６に溶ける。同時に、冷凍機油１９に溶けている冷凍機油の劣化物２０は析出して微粒子になり下流の焼結金属フィルター２５で捕捉される。冷媒液１６と冷凍機油１９との混合液体は、蒸発器２６で冷媒液１６のみが蒸発し冷媒蒸気と冷凍機油１９との混合流体となり、気液分離器２７に流入する。流入した冷媒蒸気と冷凍機油１９は気液分離器２７で分離され、冷凍機油１９は油タンク１８に戻り、冷媒蒸気は凝縮器２８で凝縮して冷媒タンク１５に戻る。
【００３３】
図４に冷媒液の流量と冷凍機油の流量の割合を変えたときの実験結果を示す。ただし、冷凍機油の流量と冷凍機油に混ぜた劣化物の量は一定である。横軸は冷媒液と冷凍機油との合計の質量流量に対する冷媒液の質量流量の割合γ（以下混合比という）、縦軸は単位時間あたりの焼結金属フィルターで捕捉された劣化物の量を示す。図４から、混合比γが約０．６３以上のとき焼結金属フィルターで捕捉される劣化物の量が急激に増加していることが判る。したがって、異物捕捉手段の上流に設けられた混合手段で冷媒液と冷凍機油を混合比γ＝０．６３以上で混ぜることによって冷凍機油に溶けている劣化物を異物捕捉手段で捕捉できる。なお、混合比γ＝０．６３は、冷凍機油の質量流量に対する冷媒液の質量流量の割合に換算すると１．７であり、実験誤差を考慮すると１．５である。
【００３４】
また、前記実施の形態２では返油回路を流れる異物を除去するために焼結金属フィルターを用いた空気調和装置について説明したが、繊維、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網または繊維織布などで製造されたフィルターでもよい。
【００３５】
また、前記実施の形態２では一方を油分離器１０および凝縮器３に至る冷媒配管６に接続し他方を混合器４１に接続した冷媒液配管４２と、油分離器１０から供給される冷媒蒸気を凝縮させる熱交換器４３と、冷媒液配管４２を流れる冷媒液の流量を制御する第３の毛細管４４を設けた空気調和装置について説明したが、図５に示すように、一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し他方を混合器４１に接続した冷媒液配管４５と、該冷媒液配管４５を流れる冷媒液の流量を制御する第３の毛細管４４を設けてもよい。
【００３６】
実施の形態３
図６は、本発明の実施の形態３による空気調和装置を説明するための図である。図６において、５０は一方を油分離器１０に接続し他方を焼結金属フィルター３０から冷媒配管６に至る返油回路１１に接続したバイパス配管である。その他の構成については実施形態２と同様につき説明を省略する。
【００３７】
つぎに図６の空気調和装置の動作について説明する。油分離器１０で分離された冷凍機油の一部はバイパス配管５０を通り圧縮機２に供給される。焼結金属フィルター３０で捕捉される異物の量が増加するほど、焼結金属フィルター３０の出入口圧力差が大きくなり、焼結金属フィルター３０を流れる冷凍機油の流量は減少する。返油回路１１に冷凍機油は流入しない。また、冷媒液も目詰まりした焼結金属フィルター３０によって混合器４１に供給されない。その他の動作については実施の形態２と同様につき、説明を省略する。
【００３８】
また、前記実施の形態３ではバイパス配管５０に第２の毛細管３２を設けた空気調和装置について説明したが、焼結金属フィルター３０の出入口の圧力差を測定できる差圧計を設けて、その差圧に応じて流量を制御できる電子式膨張弁を用いてもよい。
【００３９】
また、前記実施の形態３では冷媒液配管４２に第３の毛細管４４を設けた空気調和装置について説明したが、油分離器１０で分離された冷凍機油の流量を測定または計算できる流量検出手段、たとえば圧縮機の周波数、圧縮機吐出温度、圧縮機吐出圧力、圧縮機吸入温度や圧縮機吸入温度などから冷凍機油の流量を計算できる流量検出手段を設けて、冷凍機油の流量に対する冷媒液の流量の割合が１．５以上になるように冷媒液の流量を制御できる流量制御手段、たとえば電子式膨張弁などを用いてもよい。
【００４０】
また、前記実施の形態３では返油回路１１を流れる異物を除去するために焼結金属フィルター３０を用いたが、繊維、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網または繊維織布などで製造されたフィルターでもよい。
【００４１】
また、図７に示すように返油回路１１が油分離器１０に接続されている高さよりも上方に、バイパス配管５０を接続してもよい。
【００４２】
また、前記実施の形態３では一方を油分離器１０および凝縮器３に至る冷媒配管６に接続し他方を混合器４１に接続した冷媒供給配管４２と、油分離器１０から供給される冷媒蒸気を凝縮させる熱交換器４３と、冷媒液配管４２を流れる冷媒液の流量を制御する冷媒液流量制御手段である第３の毛細管４４とを設けた空気調和装置について説明したが、一方を凝縮器３から減圧装置４に至る冷媒配管６に接続し他方を混合器４１に接続した冷媒供給配管４５と、冷媒供給配管４５を流れる冷媒液の流量を制御する冷媒液流量制御手段とを設けてもよい。
【００４３】
実施の形態４
図８は、本発明の実施の形態４による異物捕捉手段を説明するための図である。図において、７１は異物を捕捉するフィルターエレメント、たとえば焼結金属、繊維、セルロース、多孔性陶磁器、ろ紙、多孔質高分子材料、金属網または繊維織布などのうちの少なくとも１種の材料で製造されたフィルターエレメント、７２はフィルターエレメントに流体が衝突する際の流速を増大させるオリフィス７３が形成された板、７４はフィルターエレメント７１および板７２を収納するケーシングである。
【００４４】
つぎに図８の異物捕捉手段の動作について説明する。異物捕捉手段に供給された流体はオリフィス７３で増速され、フィルターエレメント７１に衝突して、流体中の異物がフィルターエレメント７１で捕捉され、流体中の異物が譲許され異物捕捉手段から流出する。
【００４５】
微細な異物が壁面に沈着する速度は一般的に摩擦速度が大きいほど、流体の粘性が小さいほど、粒子の密度が大きいほど大きくなる。たとえば、単一円孔ノズルを有する衝突板の理論捕集効率は以下の式（１）で示されるストークス数Ｓｋの平方根√Ｓｋが０．３〜０．５の場合に高くなる（粉体工学会編粉体工学便覧第２版、日刊工業新聞社発行、ｐ25）。ここで、ρpは異物の密度、Ccはカニンガムの補正係数、Dpは異物径、u0はノズル内の平均流速、ηは流体の粘度、Wはノズル径である。
【００４６】
Ｓｋ＝ρp×Cc×Dp×2×u0／｛18×η×(W/2)｝    （１）
ただし、粒子の反発や再飛散などを生じることがあるため衝突板の種類や性質や状態によって実際の捕捉率は異なる。そこで、発明者らはフィルターエレメントに異物が分散している流体を衝突させる実験を行ない、衝突速度が増大した場合の効果を検証した。実験では１００ｍｇのＪＩＳ試験用粉体Ｉ（２種）を２７ｋｇの冷凍機油に添加し、充分に撹拌しながら公称ろ過精度５μｍ、直径９０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状の焼結金属フィルターエレメントでろ過し、フィルターエレメント前後の粒子径ごとの粒子数の時間変化を測定した。衝突速度増大手段として孔径1.5ｍｍのオリフィスを設けた場合、粉体を添加した時点から約２０分で粒径２〜５μｍの粒子の捕捉率が９０％以上に達した。このときのノズル内の流速は９〜１０ｍ／ｓである。オリフィスを設けなかった場合は、粒径２〜５μｍの粒子の捕捉率が９０％以上に達するのに約４０分間要した。このときのフィルターエレメントの前面における平均流速は0.0015〜0.004m/sである。以上の結果から、流体がフィルターエレメントに衝突する際の流速を大きくすることによって粒子を短時間にフィルターエレメントに沈着させて捕捉できる。
【００４７】
また、前記実施の形態４では１個のオリフィス７３を有する異物捕捉手段について説明したが、直径の小さいオリフィスを複数個設けてもよい。
【００４８】
さらに、前記実施の形態４では板状のフィルターエレメント７１を備えた異物捕捉手段について説明したが、図９に示すように、コップ形のフィルターエレメント８０と、フィルターエレメント８０の内径よりも小さい直径を有し側壁に多数のオリフィス８１を有する配管８２と、これらを収納するケーシング８３とで構成された異物捕捉手段でもよい。
【００４９】
また、図１０に示すように筒状のフィルターエレメント９０と、フィルターエレメント９０の内径よりも小さい直径を有し側壁に多数のオリフィス８１を有する配管８２と、フィルターエレメント９０と配管８２を固定する板８４と、これらを収納するケーシング８３とで構成された異物捕捉手段でもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下のような効果がある。
【００５１】
請求項１および２記載の発明によれば、異物捕捉手段で異物を捕捉して返油回路を流れる冷凍機油が減少した場合や異物捕捉手段で異物により目詰まりを生じた場合にも、異物捕捉手段で捕捉された異物の量が増加するほど、異物捕捉手段の出入口の圧力差が大きくなり、異物捕捉手段を流れる冷凍機油の流量は減少し、同時に第２の流量制御手段の前後差圧が大きくなり、バイパス手段を流れる冷凍機油の流量が増加するので、冷凍機油を圧縮機に戻すことができる。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、異物捕捉手段で異物を捕捉して返油回路を流れる冷凍機油が減少した場合や異物捕捉手段で異物により目詰まりを生じた場合にも冷凍機油を圧縮機に戻すことができる。また、フィルタからなる異物捕捉手段を利用することによって、安価で、しかも長期にわたり高い信頼性を維持できる。
【００５３】
請求項４記載の発明によれば、異物捕捉手段で異物を捕捉して返油回路を流れる冷凍機油が減少した場合や異物捕捉手段で異物により目詰まりを生じた場合にも冷凍機油を圧縮機に戻すことができる。また、焼結金属などで作製されたフィルタからなる異物捕捉手段を利用することによって、より安価で、しかも長期にわたりより高い信頼性を維持できる。
【００５４】
請求項５記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて酸化スケールなどの冷凍機油に溶けない異物、冷凍機油に溶けている冷凍機油の劣化物と添加剤の劣化物を異物捕捉手段で捕捉できる。
【００５６】
請求項６記載の発明によれば、オリフィス、ノズル、毛細管からなる衝突速度増大手段を利用することによって、簡単な構造でフィルターの公称ろ過精度以下の粒子を短時間に多く捕捉できるという効果を実現でき、安価で、しかも長期にわたり高い信頼性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１による空気調和装置を示す構成図である。
【図２】  本発明の実施の形態２による空気調和装置を示す構成図である。
【図３】  本発明者らが実施した実験の装置系統図である。
【図４】  本発明者らが実施した実験結果である。
【図５】  本発明の実施の形態２による空気調和装置を示す構成図である。
【図６】  本発明の実施の形態３による冷凍装置を示す構成図である。
【図７】  本発明の実施の形態３による冷凍装置を示す構成図である。
【図８】  本発明の実施の形態４による異物捕捉手段を示す構成図である。
【図９】  本発明の実施の形態４による異物捕捉手段を示す構成図である。
【図１０】  本発明の実施の形態４による異物捕捉手段を示す構成図である。
【図１１】  従来の冷凍装置を示す構成図である。
【図１２】  従来の空気調和装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  空気調和装置、２  圧縮機、３  凝縮器、４  減圧装置、５  蒸発器、
６  冷媒配管、１０  油分離器、１１  返油回路、１２  フィルター、
１３  毛細管、１５  冷媒タンク、１６  冷媒液、１７  冷媒ポンプ、
１８  油タンク、１９  冷凍機油、２０  冷凍機油の劣化物、２１  油ポンプ、２２  冷媒流量計、２３  油流量計、２４  配管、２５  焼結金属フィルター、２６  蒸発器、２７  気液分離器、２８  凝縮器、３０  焼結金属フィルター、３１  バイパス配管、３２  第２の毛細管、４０  逆止弁、４１  混合器、
４２  冷媒液配管、４３  熱交換器、４４  第３の毛細管、４５  冷媒液配管、５０  バイパス配管、７１  フィルターエレメント、
７２  オリフィスを有する板、７３  オリフィス、７４  ケーシング、
８０  フィルターエレメント、８１  オリフィス、８２  配管、
８３  ケーシング、９０  フィルターエレメント。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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