| 【発明の名称】 |
冷凍装置およびドライヤ |
| 【発明者】 |
【氏名】野中 正之
【氏名】藤林 一朗
【氏名】中村 啓夫
|
| 【要約】 |
【課題】ドライヤに流入する冷媒が体積流速の速い気液二相であることによる吸着材の摩耗・破損や、吸着材が高温冷媒に曝されることによる早期劣化を防止する冷凍装置を提供する。
【解決手段】圧縮機１、室外熱交換器２、減圧手段、室内熱交換器４を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルに封入された冷媒の流れる流路に冷媒中の水分を除去するドライヤ５を備える冷凍装置において、ドライヤ５の上流側にドライヤ５へ流入する冷媒の乾き度を低減する冷媒乾き度低減手段７を接続し、この冷媒乾き度低減手段７の上流側に第１の減圧手段３を接続する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルに封入された冷媒の流れる流路に冷媒中の水分を除去するドライヤを備える冷凍装置において、前記ドライヤの上流側にドライヤへ流入する冷媒の乾き度を低減する冷媒乾き度低減手段を接続し、この冷媒乾き度低減手段の上流側に第１の減圧手段を接続することを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】 前記冷媒乾き度低減手段は気液分離器であり、この気液分離器の低乾き度冷媒の流出部をドライヤに接続し、高乾き度冷媒の流出部を蒸発器出口側と圧縮機吸込側間に接続し、この高乾き度冷媒の流出部に第２の減圧手段を接続することを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】 圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルに封入された冷媒の流れる流路に冷媒中の水分を除去するドライヤを備える冷凍装置において、前記圧縮機と室外熱交換器及び室内熱交換器との間に流路切り換え手段を設け、前記ドライヤの上流側にドライヤ流入冷媒の乾き度を低減する冷媒乾き度低減手段を接続し、この冷媒乾き度低減手段の上流側に第１の減圧手段を接続することを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】 前記冷媒乾き度低減手段は気液分離器であり、この気液分離器の低乾度冷媒の流出部をドライヤに接続し、高乾き度冷媒の流出部を蒸発器出口側と圧縮機吸込側間に接続し、この高乾き度冷媒の流出部に流量制御手段を接続することを特徴とする請求項３記載の冷凍装置。
【請求項５】 圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルに封入された冷媒の流れる流路に冷媒中の水分を除去するドライヤを備える冷凍装置において、前記圧縮機と室外熱交換器及び室内熱交換器との間に流路切り換え手段を設け、前記室外熱交換器および室内熱交換器の冷媒の減圧段に、逆止弁でブリッジ回路を構成して組み込み、２個の逆止弁の接続部間および他の２個の逆止弁の接続部間を結んで第１の減圧手段、ドライヤおよび冷媒乾き度低減手段を直列に接続し、この冷媒乾き度低減手段の高乾き度冷媒の流出部と圧縮機の吸込側との間に第２の減圧手段を接続することを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】 圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルに封入された冷媒の流れる流路に冷媒中の水分を除去するドライヤを備える冷凍装置において、容器内の下部に吸着剤を収納し、容器上部に冷媒流入部と高乾き度冷媒の流出部、容器の吸着剤より下部に低乾き度冷媒の流出部を配置して、前記容器内にドライヤと冷媒乾き度低減手段とを一体に構成することを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】 圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成する冷凍装置の冷媒の流れる流路に接続し、冷媒中の水分を除去するドライヤにおいて、ドライヤの容器内の下部に吸着剤を収納し、容器上部に冷媒流入部と高乾き度冷媒の流出部、容器の吸着剤より下部に低乾器度冷媒の流出部を配置して、前記容器内にドライヤと冷媒乾き度低減手段とを一体に構成することを特徴とするドライヤ。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルームエアコンやパッケージエアコンなどの冷凍装置およびドライヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧縮機、凝縮器、減圧機構、蒸発器などにより構成される冷凍装置において、冷凍サイクル内部の水分を除去する方法として、内部に小径の多数の吸着剤を封入したドライヤを、凝縮器と減圧機構との間の配管に取り付けるものがある。
【０００３】これを図７により説明すると、１は圧縮機、２は室外熱交換器（冷房運転時は凝縮器として、また、暖房運転時は蒸発器として作用）、３は膨張弁（減圧機構）、４は室内熱交換器（冷房運転時は蒸発器として、また、暖房運転時は凝縮器として作用）である。また、６はドライヤで、冷媒に混入している水分を除去するためのもので、吸着剤７が封入されている。９は室外送風ファン、１０は室内送風ファンである。実線は冷房運転時の冷媒流れ方向を示し、破線は暖房運転時の冷媒流れ方向を示している。
【０００４】なお、この種の技術として関連するものに、たとえば特開平１０−２０５９３０号公報記載のものが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の冷凍装置では、サイクル内の水分を除去するドライヤ５内の吸着剤６は、小径で多数封入されている。このため、ガス冷媒や二相冷媒のように乾き度が大きく体積流速の速い冷媒がドライヤ５内を通過すると、吸着剤６が移動あるいは振動して互いにこすれあって摩耗・破損する。この吸着剤６の摩耗・破損した粉末が冷凍サイクル内を循環し、圧縮機の摺動部の摩耗や絞り装置の詰まりなどを起こし、冷凍装置の信頼性低下を招いていた。このため、上記従来技術のように、暖房運転時にはドライヤ５に凝縮後の流速の遅い過冷却冷媒が流入するようにして水分を吸着していた。
【０００６】しかしこのような構成であると、ヒートポンプ式冷凍装置の場合、図６に示すように、冷房運転時と暖房運転時との運転モードによって冷媒の流れ方向が反転するので、冷房運転時に反転したときにドライヤ５が膨張弁３と蒸発器として作用する室内熱交換器４との間に位置し、膨張弁３をでた体積流速の速い低圧の気液二相冷媒がドライヤ５に流入し、このため、ドライヤ５を破損するということに対して配慮されていなかった。また、吸着剤６は高温下では劣化が速いという特性もあるため、暖房運転時において膨張弁前の高温の冷媒流に曝され、寿命が短くなるという点について配慮されていなかった。
【０００７】本発明の目的は、ドライヤに流入する冷媒が体積流速の速い気液二相であることによる吸着剤の摩耗・破損や、吸着剤が高温冷媒に曝されることによる早期劣化を防止できる冷凍装置およびこの冷凍装置に用いるドライヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルに封入された冷媒の流れる流路に冷媒中の水分を除去するドライヤを備える冷凍装置において、前記ドライヤの上流側にドライヤ流入冷媒の乾き度を低減する冷媒乾き度低減手段を接続し、この冷媒乾き度低減手段の上流側に第１の減圧手段を接続する、ことによって達成される。
【０００９】また上記目的は、圧縮機、室外熱交換器、減圧手段、室内熱交換器を順次接続して冷凍サイクルを構成する冷凍装置の冷媒の流れる流路に接続し、冷媒中の水分を除去するドライヤにおいて、ドライヤの容器内の下部に吸着剤を収納し、容器上部に冷媒流入部と高乾き度冷媒の流出部、容器の吸着剤より下部に低乾き度冷媒の流出部を配置して、前記容器内にドライヤと冷媒乾き度低減手段とを一体に構成する、ことによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は、本発明による冷凍装置の第１実施例の系統図である。図において、１は圧縮機、２は室外熱交換器（冷房運転時は凝縮器として、また、暖房運転時は蒸発器として作用）、３は膨張弁（第１の減圧手段）、４は室内熱交換器（冷房運転時は蒸発器として、また、暖房運転時は凝縮器として作用）、５はドライヤであり、冷媒に混入している水分を除去するためのもので、内部に水分を吸着するための吸着剤６（たとえば、合成ゼオライト）が封入されている。
【００１１】７は気液分離器（冷媒乾き度低減手段）で、７−ａは冷房運転時では冷媒流入管（暖房運転時には冷媒流入管）、７−ｂは低乾き度冷媒の流出管（低乾き度冷媒の流出部）である。この低乾き度冷媒の流出管７−ｂは前記ドライヤ５に接続され、さらにドライヤ５は室内熱交換器４の入口側に接続されている。７−ｃは気液分離された高乾き度冷媒の流出管（高乾き度冷媒の流出部）で、前記室内熱交換器４の出口側（冷房運転時）と圧縮機１の吸込側との間に接続されている。８はキャピラリーチューブ（第２の減圧手段）で、前記低乾き度冷媒の流出管７−ｃに接続されている。９は室外送風ファン、１０は室内送風ファンである。
【００１２】以上のように構成された冷凍装置の冷房運転時の動作を説明する。圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器２で室外送風ファン９により送風される空気に放熱して凝縮する。放熱して凝縮した冷媒は膨張弁３で減圧されて低温低圧で体積流速の速い二相冷媒となり、気液分離器７に流入する。気液分離器７では冷媒の密度差により液冷媒は鉛直下方、高乾き度のガス冷媒は鉛直上方に分布し、底面にある低乾き度冷媒の流出管７−ｂから体積流速の遅い液冷媒あるいは低乾き度冷媒が流出する。この液冷媒あるいは低乾き度冷媒はドライヤ５の内部を通過する際に、吸着剤６で水分が除去される。
【００１３】さらに、ドライヤ５をでた液冷媒あるいは低乾き度冷媒は、室内熱交換器４で室内送風ファン１０により送風される空気から吸熱して蒸発し、再び圧縮機１へ戻る。このとき、気液分離器７で分離された高乾き度冷媒は、気液分離器７の上方に位置する高乾き度冷媒の流出管７−ｃを通り、キャピラリチューブ８で減圧され、室内熱交換器４を出た冷媒と合流して圧縮機１へ戻る。なお、前記従来技術と同様に、実線は冷房運転時の冷媒流れ方向を示し、破線は暖房運転時の冷媒流れ方向を示す。
【００１４】上述するように、ドライヤ５の上流側にこのドライヤ５へ流入する冷媒の乾き度を低減する気液分離器７、さらに、この気液分離器７の上流側に減圧のための膨張弁３を設けているので、ドライヤ５へは体積流速の遅い液冷媒あるいは低乾き度冷媒しか流れず、ドライヤ５内の吸着剤６の摩耗・破損を防止することができる。また、室内熱交換器４に流入する冷媒は体積流速が遅いため室内熱交換器４内での冷媒の圧力損失も小さくなる。したがって、圧縮機１の吸い込みガス圧力が高くなり、圧縮機１の吸い込むガス冷媒の密度が高くなり、冷媒の質量循環量が大きくなって冷房能力が増加する。
【００１５】また、暖房運転時もドライヤ５へは体積流速の遅い過冷却冷媒が流れるので、冷房運転時同様にドライヤ５内の吸着剤６の摩耗・破損はない。
【００１６】なお、本実施例では、気液分離器７の高乾き度冷媒の流出管７−ｃの下流側にキャピラリーチューブ８を位置させているが、このキャピラリーチューブ８に代え、制御手段により容量を可変にできる容量可変型の膨張弁を用いてもよい。この場合は、気液分離器７からの高乾き度冷媒の流出量を運転状態に応じて適正に制御することができる。
【００１７】本実施例によれば、上述した従来技術における冷房運転時のドライヤ５の吸着剤６の摩耗・破損や、吸着剤６が高温冷媒に曝されることによる早期劣化を防止することができる。
【００１８】図２は、本発明による冷凍装置の第２実施例の系統図である。上記第１実施例と同一部分には同一符合を付して説明は省略するが、第１実施例と異なる点は、四方弁１１および逆止弁１２を設けたことにある。すなわち、圧縮機１と室外熱交換器２及び室内熱交換器４との間に四方弁１２（流路切り換え手段）を設け、四方弁１１の切り替えによって圧縮機１の回転方向の切り替えを不要にしたものである。また、気液分離器７と室内熱交換器４の出口側および凝縮機１の吸込側（冷房運転時）との間に接続されたキャピラリーチューブ８の出口側に逆止弁１２を直列に介在させたもの（流量制御手段）である。
【００１９】上記構成において、冷房運転時は室外熱交換器２が凝縮器、室内熱交換器４が蒸発器となり、暖房運転時は室外熱交換器２が蒸発器、室内熱交換器４が凝縮器となる点では第１実施例と同様である。また、冷房運転時の動作も第１実施例と同様なのでその説明は省略し、暖房運転の動作について説明する。
【００２０】暖房運転時は、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは四方弁１１を破線で示すように流れる。このとき、逆止弁１１はその向きが逆方向のため、冷媒ガスはキャピラリチューブ８へは流れず、室内熱交換器４の方向へ流れる。高温高圧の冷媒ガスは、室内送風ファン１０で送風される空気へ放熱して凝縮して過冷却冷媒となり、ドライヤ５を通り、膨張弁３よって低温低圧の冷媒ガスに断熱膨張する。さらに、この断熱膨張し温度の低下した冷媒ガスは室外熱交換器２で室外送風ファン９により送風される空気から吸熱して蒸発し、四方弁１１を破線で示すように流れ、再び圧縮機１へ戻る。
【００２１】上述するように、冷房運転時はドライヤ５の上流側に流入冷媒の乾き度を低減する気液分離器５、さらにその上流側に減圧機構としての膨張弁３を接続しているので、ドライヤ５へは体積流速の遅い過冷却冷媒のみが通り、ドライヤ５内の吸着剤６の摩耗・破損を防止することができる。
【００２２】上記第１実施例と同様、暖房運転時もドライヤへ５は体積流速の遅い過冷却冷媒が流れるので、冷房運転時同様にドライヤ５内の吸着剤６の摩耗・破損はない。
【００２３】図３は、本発明による冷凍装置の第３実施例の系統図である。
【００２４】上記第２実施例と同一部分には同一符合を付して説明は省略するが、第２実施例と異なる点は、室外熱交換器２および室内熱交換器４の冷媒の出口側（減圧段）にブリッジ回路を構成する逆止弁１６−ａ〜１６−ｄを接続し、高乾き度冷媒の流出管７−ｃにキャピラリーチューブ８を接続したことである。
【００２５】すなわち、室外熱交換器２および室内熱交換器４の冷媒の出口側に、４個の逆止弁１６−ａ〜１６−ｄでブリッジ回路を構成して組み込み、逆止弁１６−ａと１６−ｂとの接続部間および逆止弁１６−ｃと１６−ｄとの接続部間を結んで膨張弁３、ドライヤ５および気液分離器７を直列に接続するものである。また、気液分離器７と室内熱交換器４の出口側と圧縮機１の吸込側との間を結ぶ高乾き度冷媒の流出管７−ｃにキャピラリーチューブ８を接続するものである。
【００２６】上記構成により、室外熱交換器２をでた過冷却冷媒は逆止弁１６−ａ→膨張弁３→気液分離器７のように流れ、また、低乾き度冷媒はドライヤ５→逆止弁１６−ｄ→室内熱交換器４の順、あるいは室内熱交換器４をでた冷媒は逆止弁１６−ｂ→膨張弁３→気液分離器７のように流れ、さらに、低乾き度冷媒はドライヤ５→逆止弁１６−ｃ→室外熱交換器２の順に流れる。
【００２７】気液分離器７に接続されている高乾き度冷媒の流出管７−ｃは、キャピラリーチューブ８を介して、圧縮機１の吸い込み管に接続されている。圧縮機１の吸い込み側は、四方弁１１の位置に係わらず、室外熱交換器２もしくは室内熱交換器４が蒸発器として作用する場合の出口側に位置している。
【００２８】上述するように、冷房運転時も暖房運転時もドライヤ５の上流側にドライヤ流入冷媒の乾き度を低減する気液分離器７、さらにその上流側に減圧手段としての膨張弁３が位置するよう構成され、いずれも体積流速の遅い低乾き度の冷媒のみがドライヤ５を通るので、吸着剤７の摩耗・破損を防止することができる。
【００２９】また、常に蒸発器として作用する場合の室外熱交換器２もしくは室内熱交換器４を流れる冷媒の体積流速も遅くなるので、室外熱交換器２もしくは室内熱交換器４での冷媒の圧力損失が低下し、冷房能力および暖房能力ともに増加する。
【００３０】図４は、本発明による冷凍装置の第４実施例の系統図、図５はドライヤ部分の拡大図である。上記第２実施例と同一部分には同一符合を付して説明は省略するが、第２実施例と異なる点は、気液分離器１７の構成にある。すなわち図において、気液分離器１７は容器１８内に吸着剤６が封入されており、ドライヤ作用を兼備する構成になっている。１９は吸着剤固定板で、この吸着剤固定板１９は前記吸着剤６を容器１８の鉛直下方に固定するためのものである。２０は仕切り板である。
【００３１】１７−ａは二相冷媒入口管で、容器１８の鉛直上部に接続され、１７−ｂは気液分離された低乾き度冷媒の流出管で、容器１８の鉛直底面に接続されている。また、１７−ｃは気液分離された高乾き度冷媒の流出管で、容器１８の鉛直上部に接続されている。
【００３２】上記構成により、二相冷媒入口管１７−ａから流入した二相冷媒は、重力により下方には比重の大きい液冷媒、上方には比重の小さいガス冷媒が分布する。液冷媒が多く分布する容器１８下方には吸着剤６があるため、この吸着剤６に水分が吸着され、容器１８底面の低乾き度冷媒の流出管１７−ｂから流出する。一方、高乾き度冷媒は吸着剤６を通らず、上方の高乾き度冷媒の流出管１７−ｃから流出する。また、仕切り板２０により、二相冷媒入口管１７−ａから流入した冷媒が直接、吸着剤６に衝突しないので、吸着剤６の破損を防止できる。さらに、冷媒と共に冷凍サイクル内を循環している冷凍機油（潤滑油）も、容器１８の底面に接続されている低乾き度冷媒の流出管１７−ｂから流出する。
【００３３】上述するように、気液分離器１７の冷媒流管は高乾き度冷媒の流出管１７−ｃと低乾き度冷媒の流出管１７−ｂとに分割され、低乾き度冷媒の流出管１７−ｂをドライヤ１７の底面付近に接続することにより、吸着剤６は流速の速い二相冷媒に曝されず、このため吸着剤６の摩耗・破損を防止できる。
【００３４】また、冷房運転時も暖房運転時も常に減圧後の温度の低い冷媒が流れるので吸着剤６の早期劣化、及び冷凍機油が容器１８に滞留しないので、圧縮機内の冷凍機油不足による圧縮機の破壊を防止できる。さらに、ドライヤ１７に気液分離作用を兼備させたことにより省スペース化を図れる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、ドライヤへ流入する冷媒を液冷媒、あるいはその乾き度を低減できるので、ドライヤ内の吸着剤の移動、あるいは振動による摩耗・破損を防止することができ、このため、摩耗・破損による吸着剤の粉末が冷凍装置内を循環し、圧縮機の摺動部に流れ込んで摺動部の摩耗や絞り装置の詰まりなどを引き起こすことがなくなり、冷凍装置の信頼性の向上が図れる。また、ドライヤの温度を低減できるので、吸着剤の早期劣化を防止可能なドライヤを提供することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
|
| 【出願日】 |
平成１１年１月１１日（１９９９．１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 （外１名）
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−２０５７０７（Ｐ２０００−２０５７０７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月２８日（２０００．７．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−４２００ |
|