JP2004293986A

JP2004293986A - 接続配管の洗浄方法及び冷凍装置の更新方法

Info

Publication number: JP2004293986A
Application number: JP2003088863A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Morimoto; 裕之森本; Yoshinori Nakagawa; 祥道中川; Makoto Saito; 信齊藤; Hiroari Shiba; 広有柴; Masao Kawasaki; 雅夫川崎; Hiroshi Nakada; 浩中田; Tetsuya Yamashita; 哲也山下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP4061494B2

Abstract

【課題】冷媒としてＨＣＦＣもしくはＣＦＣ、冷凍機油として鉱油を用いた冷凍装置から冷媒としてＨＦＣ、冷凍機油としてエステルを用いた冷凍装置に交換する場合に、既設の接続配管を流用すると、既設配管中に残存していた鉱油とエステル油が混ざり合う。これにより、エステル油が劣化し、冷凍装置の信頼性が低下していた。
【解決手段】冷凍装置に備えられている第２開閉弁でポンプダウン運転を行い、ショーケースと低圧接続配管に液冷媒を存在するようにした後、第２開閉弁を開け、気液２相流を接続配管に流す。この気液２相流により、既設の接続配管中に残存している鉱油を洗浄、回収し、残存する鉱油の濃度を相対的に低下させエステル油の劣化を防ぐ。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は、既設の冷凍装置の接続配管を洗浄する方法及びこの洗浄方法で洗浄した接続配管を再使用する冷凍装置の更新方法に関するものであり、特に、使用冷媒と冷凍機油が異なる冷凍装置の接続配管の洗浄方法及び冷凍装置の更新方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和装置のリプレース（更新）方法には、次のものがある。
既設の空気調和装置について、熱源機Ａと室内機Ｂのみを新規に交換し、熱源機と室内機とを接続する接続配管Ｃ、Ｄを交換しないで、熱源機側の冷媒配管に、接続配管に流通する冷媒から異物を補足する手段１３を設ける。また、熱源機側の冷媒配管にバイパス路を設けて、このバイパス路に異物捕捉手段を設ける。また、他のバイパス路を設けて冷媒中の冷凍機油を分離する。熱源機Ａと室内機Ｂを交換し、洗浄運転した後に、通常運転をする。これらにより、既設の冷媒配管を利用しながら、新しい冷媒を用いる空気調和装置に転換する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、減圧弁４と室内機８との間に油分離器６を設け、この油分離機６に鉱油を溜め、取り出す（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９３６８号公報（第８頁〜第１１頁、図１〜図５）
【特許文献２】
特開２０００−１４６３６９号公報（第４頁、第５頁、図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されたものでは、圧縮機から持出されるエステル油は高性能な油分離器９で完全に分離し、冷媒と共に流れてきた異物をガスラインに設けた異物捕捉手段１３で捕獲分離するものであるが、圧縮機から持出されたエステル油を完全に分離する高性能油分離器９が高価になり、また、エステル油が高性能油分離器９を流出した場合、異物捕捉手段１３で捕獲されてしまうので、圧縮機内の冷凍機油の量が低下し、潤滑不良になることもあり得るということがあった。
また、冷凍装置は、空調装置とは異なり、弁の開度が自在に制御できる電子式膨張弁は用いられておらず、膨張弁自身が機械的に弁の開度を調節する温度式膨張弁が採用されている。このため、膨張弁の開度を制御し、異物や残存している冷凍機油を効率的に回収できる冷凍サイクルの動作点を作り出すことができない。
【０００６】
また、特許文献２の空気調和器においては、特殊な構造の油分離機６が必要である。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、高性能な、又は特別な構造の油分離器を必要とせず、既設の接続配管に残存の旧冷凍機油を洗浄する洗浄方法及びこの洗浄による既設の接続配管を再使用し、新冷媒使用の冷凍装置の施工を容易に行え、また、信頼性を確保する冷凍装置の更新方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱源ユニットと冷却ユニットとを接続する接続配管を気液２相冷媒で洗浄する接続配管の洗浄方法及びこの洗浄方法により洗浄した接続配管を再使用する冷凍装置の更新方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本実施の形態では、ＨＣＦＣ系又はＣＦＣ系の冷媒と鉱油等の冷凍機油とを使用の既設の冷凍装置の熱源ユニット（冷凍機）と冷却ユニット（ショーケース）とをＨＦＣ冷媒とエステル油又はエーテル油とを使用の新しい熱源ユニット（冷凍機）と冷却ユニット（ショーケース）とに更新する。その際、接続配管１１と接続配管１２とは更新せず、既設のものを使用する（後述の実施の形態２、３、４、５においても同じである）。
以下、本実施の形態を図により説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。図１において、冷凍装置は、熱源ユニットとしての冷凍機１００と並列接続した４台の冷却ユニットとしてのショーケース２００とを接続配管１１と接続配管１２とで接続する。
【００１０】
熱源機１００は、圧縮機１、油分離器２、凝縮器３、液溜め４、第１開閉弁５、第２開閉弁６、アキュムレータ７から構成される。また、ショーケース２００は、開閉弁８、温度式膨張弁９、蒸発器２２から構成され、並列接続の４台のショーケース２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄのそれぞれが、開閉弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、温度式膨張弁９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、蒸発器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを有する。第１開閉弁５、第２開閉弁６は、それぞれ、熱源機１００内の高圧配管の接続配管１１側、熱源機１００内の低圧配管の接続配管１２側に設置する。
温度式膨張弁９は蒸発器２２の出口温度を検知する感温筒１０（それぞれ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を有している。
なお、図１に示す冷凍サイクルの構成は、特に既設のものと既設のものを更新した新規のものとを区別していないが、特に明示ない場合は、対応するものを交換する。図２以降の図においても同様とする。
【００１１】
図２は、冷凍装置のリプレース（更新）作業のフローを示す図である。
既設の冷凍機１００とショーケース２００との更新は、図２に示すように、次の第１工程〜第７工程で行う。
第１工程：冷凍装置（既設冷凍機１００と既設ショーケース２００）を運転させ、安定状態になるまで待つ、または、運転している既設冷凍機１００と既設ショーケース２００を停止させる等の準備工程である。
なお、止める前の運転状態は、蒸発温度が高い状態（負荷が大きい）が良い。蒸発温度が高ければ、冷媒流量が大きくなり、低圧のガス配管に滞留する冷凍機油が低減されるからである。
【００１２】
第２工程：接続配管１２に残存している鉱油を洗浄し、残存の鉱油量を低減させる。このとき、アキュムレータ７に鉱油を回収する。
第３工程：既設冷凍機１００と既設ショーケース２００に封入されている冷媒を冷媒回収装置を用いて回収する。フロン回収破壊法により、大気への冷媒の放出が禁止されている。冷媒を回収することにより、同時に第２工程の洗浄鉱油も回収される。
第４工程：既設配管１１と既設配管１２とを残し、既設冷凍機１００と既設ショーケース２００とを冷凍装置から取り外す。このとき、接続配管１１、１２は再利用するので、そのままにしておく。
第５工程：既設の接続配管１１、１２に、新規冷凍機１００と新規ショーケース２００とを接続する。この際、新規冷凍機１００にはエステル油又はエーテル油が用いられる。また、図３に示すように、鉱油回収装置２４を、冷媒が液状態である凝縮器３とショーケース２００の入口間に接続する。
第６工程：真空引きを行い、新冷媒（例えば、Ｒ４０４Ａ）を封入する。冷媒はＲ４０７Ｃ、Ｒ５０７、Ｒ４１０Ａ等でもよく、又他のＨＦＣ冷媒を用いてもよい。洗浄運転、即ち、冷却運転を所定時間行い、接続配管１２に残存している鉱油（第２工程の洗浄で残ったもの）を鉱油回収装置２４の鉱油回収部２５で、吸着剤として使用する活性炭等で回収する。
第７工程：鉱油回収装置２４の開閉弁２４と開閉弁２６とを閉じ、開閉弁２８が閉じられている場合は開状態にした後、冷凍装置から鉱油回収部２５を取り外す。以後は通常の冷却運転を行う。
【００１３】
次に、冷凍装置の通常の安定した冷凍サイクルの運転動作を、図１と図４とで説明する。図４は、冷凍装置の冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。
圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、動作点１の高温、高圧の状態となる。動作点１の状態の冷媒は、油分離器２を通り凝縮器３に流れ込み、周囲空気に熱を放出しながら、凝縮し、液となり、動作点２の状態となる。動作点２の状態の冷媒液は液溜め４、第１開閉弁５、接続配管１１を通り、ショーケース２００に送り込まれる。
ショーケース２００に送り込まれた冷媒は、第３開閉弁８を通り、温度式膨張弁９で減圧され、気液２相の動作点３の状態の冷媒となる。動作点３の状態の冷媒は、蒸発器２２に流れ込み、そこで周囲空気から熱を吸収し、動作点４の状態のガス冷媒となる。ガス状態となった冷媒は接続配管１２、第２開閉弁６を通り、再び圧縮機１へと送り込まれる。
【００１４】
次に、本実施の形態の第２工程について詳細に説明する。第１工程の冷凍サイクルが安定したことを確認した後、第２開閉弁６を閉じる。この時の冷凍装置の高圧、低圧の変化を図５に示す。
図５に示すように、第２開閉弁６を閉じると、時間の経過とともに高圧（圧縮機吐出圧力）、低圧（圧縮機吸入圧力）がともに低下するのがわかる。これは、低圧側に存在していた冷媒が高圧側に移動したためである。この運転を行うことにより、より多くの液冷媒を第２開閉弁６の上流に存在させることができる。
【００１５】
冷凍装置には、圧縮機を保護する目的で、所定圧力になると冷凍装置を停止させる圧力スイッチ（図示は省略）が通常取り付けられている。第２開閉弁６を閉じると、低圧が低下するため、この圧力スイッチにより冷凍装置は停止する（以下この圧力スイッチが作動すること「低圧カット」と呼ぶ）。
図５は、第２開閉弁６を閉じてからｔｓ秒後、圧力Ｐｓで低圧カットにより、冷凍装置が停止することを示している。
冷凍装置が停止したことを確認した後、第２開閉弁６を開ける。即ち、第２開閉弁２を閉じ、所定時間運転後に第２開閉弁２を開く。
第２開閉弁２を開くことにより、第２開閉弁６の上流に存在していた冷媒液は、高圧と低圧の圧力差によって、勢いよく冷凍機１００に流れ込む。
【００１６】
また、冷媒が流れる際、圧力損失等の影響で、冷媒は減圧され、気液２相流となって冷凍機１００に流れ込む。このとき、気液２相冷媒は、接続配管１２に残留している鉱油と混じり合いながら冷凍機１００に流れ込む。即ち、接続配管１２の残存鉱油を洗浄する。最終的には、高圧と低圧が均圧され、冷媒２３が流れなくなり、洗浄運転は完了することになる。
以下は、図２に示した第３工程以降の工程に従う。
【００１７】
次に、気液二相による洗浄の効果について、実験結果を用いて説明する。
図６、図７は、内径１９．０５ｍｍの接続配管１２の約１分間の洗浄効果を実験的に明らかにしたものであり、図６は水平管、図７は上昇管での結果である。
図６より、水平管では洗浄前の鉱油の残存量２ｇ／ｍを９．４％までに低減することが分かる。また、図７より、上昇管（冷媒が下から上に流れている）では、洗浄前の１７．１％まで、残存油量を低減することが分かる
以上の結果から、僅か１分間、気液２相流を接続配管１２に流すことで、残存する鉱油を大幅に低減できることが明らかとなった。
この理由は、鉱油は冷媒Ｒ２２液とよく溶け合うため、残存する冷凍機油（鉱油）と冷媒液（Ｒ２２）とが混合され、大幅に粘度が低下して、油残存量が低下したからである。
【００１８】
冷媒の乾き度と洗浄効果の定性的な傾向を図８に示す。図８に示すように、僅かな液量（大きな乾き度）で洗浄効果が得られる。これは冷媒Ｒ２２で洗浄運転を行うメリットである。前述したように冷媒Ｒ２２液と鉱油は非常によく溶け合うため、図８のような特性を示す。
図８より、液量が多いほど洗浄効果は大きい。しかし、液量を増やし、洗浄運転を行うことは、圧縮機１の信頼性を低下させてしまう。このような理由から、本実施の形態では、圧縮機１の信頼性を確保することを最優先にし、乾き度を０．９５とした。即ち、乾き度の高い２相冷媒とした。
【００１９】
次に、このリプレース（更新）手順の有効性について図６のデータにより説明する。接続配管１２の長さが１００ｍの水平管の場合、洗浄前の低圧ガス配管である接続配管１２に残存する鉱油量は、１００ｍ×２ｇ／ｍ＝２００ｇとなる。新しい冷凍機の初期油量（エステル油）は２０００ｇである。この既設配管１２を洗浄しないで、既設の冷凍機１００から新規の冷凍機１００にリプレース（更新）した場合、鉱油の全油量に占める割合は、２００ｇ／（２００ｇ＋２０００ｇ）＝９％となり、冷凍装置の信頼性が低下する。
しかし、２相洗浄を行うと、鉱油は１８．９ｇまで低減され、全油量に占める鉱油の割合は、１８．９／（１８．９＋２０００ｇ）＝０．９％にまで低減され、鉱油の影響は無視できるレベルとなり、冷凍装置は従来の信頼性と同等レベルとなる。
以上述べたリプレース（更新）手順に従うことで、既設の接続配管１１、１２の再利用が可能となり、工事日数、工事コストの低減が図れるとともに、従来の冷凍装置と同等の信頼性を得ることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図９は、実施の形態２を示す冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。本実施の形態では、実施の形態１の構成要素にバイパス回路１４を追加している。その他の構成は実施の形態１と同じである。そこで主として相違点を説明する。
【００２１】
第１開閉弁５及び第２開閉弁６には、冷媒を取り外せるポート（冷媒をチャージしたり、真空引きをするためのポート）がそれぞれ設けられている。第１開閉弁５のポートは、冷媒２３の流れに対して、弁の上流側に設けられ、第２開閉弁６のポートは、冷媒２３の流れに対して、弁の下流側に設けられている。
本実施の形態の冷凍装置のリプレース（更新）作業の第２工程について説明する。
冷凍装置が停止している状態で、前記ポートに、バイパス回路１４を取り付ける。前記バイパス回路１４には高圧から低圧に、冷媒２３が適度に流れるようにするため、流路抵抗としてキャピラリーチューブ１５と第４開閉弁１６が設けられている。なお、第４開閉弁１６は閉の状態にある。
【００２２】
冷凍装置を運転させ、安定状態にする。このときも第４開閉弁１６は閉の状態である。
冷凍サイクルが安定したら、第１工程である準備工程を終了し、第２工程に入る。
第２開閉弁６を閉じるとともに、第４開閉弁１６を開の状態にする。この時の冷凍装置の高圧と低圧の変化を図１０に示す。
図１０の実線は本実施の形態における高圧、低圧の時間変化であり、破線は実施の形態１における高圧、低圧の時間変化である。図１０より、バイパス回路１４を設けた方が低圧カットに至るまでの時間ｔｓが、実施の形態１における低圧カットまでの時間ｔｓ’より長くすることができる。
冷凍装置が停止したことを確認後、第２開閉弁を開け、洗浄することは実施の形態１と同じである。
【００２３】
低圧カットまでの時間を延ばす理由は、ショーケース２００の膨張弁９は流路抵抗がたいへん大きく、第２開閉弁６上流まで冷媒２３を移動させるには、ある程度時間を要するためである。
これにより、第２開閉弁６の上流近くに液冷媒を存在させることがより確実になり、接続配管１２を洗浄する際、より多くの液冷媒を供給し、接続配管１２の洗浄を確実に行うことができる。
特に、冷凍機の低圧側の容積が小さいものや、蒸発温度が低い状態で運転している冷凍装置には有効である。
なお、図１１に示すように、第１開閉弁５の位置は、油分離器２と凝縮器３の間に設けても良い。
以下は、図２で示した第３工程以降の工程に従う。なお、バイパス回路１４は、取り外しても、取り外さず第４開閉弁１６を閉じてもよい。
【００２４】
実施の形態３．
本実施の形態も接続配管１２の残存鉱油の洗浄方法が相違するが、その他の点は実施の形態１、２と同様であるので、主として相違点を説明する（後述の実施の形態４、５も同様とする）。
図１２は実施の形態３の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
まず、第１工程により冷凍装置を停止させる。以下第２工程について説明する。
油分離器２と凝縮器３の間の高圧配管に設置された第１開閉弁５と、低圧配管の接続配管１２側に設置された第２開閉弁６の、それぞれのポートにバイパス回路１４を取り付ける。バイパス回路１４には高圧から低圧に、冷媒が適度に流れるようにするため、流路抵抗としてキャピラリーチューブ１５と第４開閉弁１６が設けられている。なお、第４開閉弁１６は閉の状態にある。
第１ショーケース２００ａ、第２ショーケース２００ｂに取り付けられている温度式膨張弁９ａ、９ｂの感温筒１０ａ、１０ｂをそれぞれの蒸発器２２ａ、２２ｂの出口の配管から取り外し、ショーケース２００ａ、２００ｂの周囲温度を検知するようにする。残り２台のショーケース２００ｃ、２００ｄの温度式膨張弁９ｃ、９ｄの感温筒１０ｃ、１０ｄは、そのまま（取り付けた状態）にしておく。
【００２５】
次に、冷凍装置の運転を行うと同時に、第４開閉弁１６を開にする。温度式膨張弁９ａ、９ｂの感温筒１０ａ、１０ｂが取り外されているショーケース２００ａ、２００ｂからは気液２相冷媒が流れ出し、ショーケース２００ｃ、２００ｄからの冷媒と合わさった気液２相冷媒が接続配管１２を流れる際、残存している鉱油を洗浄しながら流れていく。この２相冷媒は、冷凍機１００に流れ込み、バイパス回路１４からの冷媒２３と混合される。この時、気液２相冷媒からガス単相の冷媒となり、冷凍機油と冷媒２３はアキュムレータ７に流れ込み、冷凍機油はアキュムレータ７に溜まり、回収され、一方、冷媒２３は圧縮機１へと流れ込む。所定時間の洗浄により、洗浄を終了する。
ここで、上記の冷凍サイクルの運転動作を、図１３のｐ−ｈ線図を用いて説明する。凝縮温度は４０℃、蒸発温度は−１０℃、吐出温度は８０℃、圧縮機吸入温度は−１０℃（ＳＨ＝０℃）とする。
【００２６】
２台のショーケースの感温筒１０ａ、１０ｂが取り外されているため、ショーケース２００出口の合流後冷媒は図１３の動作点５ａの気液二相状態であり、動作点５ａの冷媒の乾き度を０．９（エンタルピーｈ５ａ＝２２５．６（ｋＪ／ｋｇ））とする。バイパス回路１４からの冷媒は、圧縮機１から吐出された動作点２ａの状態の冷媒が減圧され、動作点６ａの状態となる。動作点６ａのエンタルピーｈ６ａは２８４．１１（ｋＪ／ｋｇ）である。
【００２７】
動作点５ａの状態の冷媒と動作点６ａの状態の冷媒が合流し、動作点１ａの状態になるとする。圧縮機１への信頼性確保とアキュムレータ７での冷凍機油捕捉効率を上げるためには、冷媒２３をガス状態にすることが有効である。これを満たすためにはバイパス回路１４の流量を以下のようにしなければならない。
ｈ（６ａ）×Ｒ＋ｈ（５ａ）×（１−Ｒ）＞ｈｖ
ここで、ｈ（６ａ）、ｈ（５ａ）は、それぞれ、動作点６ａ、５ａのエンタルピー、ｈｖは、蒸発温度−１０℃における飽和ガスエンタルピーである。
物性値を代入すると、
３００×Ｒ＋２２５．６×（１−Ｒ）＞２４６．９８（１）
（１）より、Ｒ＞０．２９となる。
流量比Ｒは、Ｒ＝Ｇｂ／（Ｇｍ＋Ｇｂ）であり、
Ｇｂは、バイパス流量（ｋｇ／ｈ）、Ｇｍは、蒸発器からの流量（ｋｇ／ｈ）である。
（１）式から、上記条件下では流量比Ｒが０．２９以上となるように、バイパス回路１４の流量抵抗手段であるキャピラリチューブ１５を設ければ、合流後、ガス状態の冷媒が得られる。
【００２８】
次に、ショーケース２００ａ、２００ｂの温度式膨張弁９ａ、９ｂの感温筒１０ａ、１０ｂを外す根拠について説明する。
まず、温度式膨張弁９の感温筒１０を蒸発器２２出口の配管に取り付けて運転をしている状態を、図１４のｐ−ｈ線図を用いて示す。圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、動作点１ｂの高温、高圧の状態となる。動作点１ｂの冷媒は、油分離器２を通り凝縮器３に流れ込み、周囲空気に熱を放出しながら、凝縮し、動作点２ｂの状態となる。動作点２ｂの状態の冷媒液は、液溜め４、第１開閉弁５を通り、接続配管１１を通り、ショーケース２００に送り込まれる。ショーケース２００に送り込まれた冷媒は、第３開閉弁８を通り、温度式膨張弁９で減圧され、気液２相の動作点３ｂの状態の冷媒となる。
動作点３ｂの状態の冷媒の冷媒は、蒸発器２２に流れ込み、そこで周囲空気から熱を吸収し、蒸発して動作点４ｂの状態のガス冷媒となる。そして、接続配管１２を通り、再び圧縮機１へと送り込まれる。
この様に、温度式膨張弁９の感温筒１０が蒸発器２２出口の配管に取り付けられ、蒸発器出口温度を正確に検知しているときは、蒸発器出口は過熱ガス冷媒となる。
【００２９】
次に、２台のショーケース２００ａ、２００ｂの温度式膨張弁９ａ、９ｂの感温筒１０ａ、１０ｂを取り外した時の運転動作を図１５のｐ−ｈ線図を用いて説明する。
蒸発器２２入口の状態を示す動作点３ｃまでは、前記の温度式膨張弁９の感温筒１０を蒸発器２２出口配管に取り付けた場合と同じである。感温筒１０ａ、１０ｂを取り外したショーケース２００ａ、２００ｂは、周囲空気を検知するため、膨張弁９ａ、９ｂの開度が適正値より大きくなり、蒸発器２２ａ、２２ｂ出口の冷媒の状態は、動作点４ｃ’の気液二相の状態となる。
一方、温度式膨張弁９ｃ、９ｄの感温筒１０ｃ、１０ｄを取り付けたままのショーケース２００ｃ、２００ｄでは、感温筒１０ｃ、１０ｄが蒸発器２２ｃ、２２ｄ出口温度を検知し、膨張弁の開度を適正に制御しているため、冷媒はＳＨ＝５（℃）程度のガス冷媒の状態の動作点４ｃとなる。
【００３０】
感温筒１０ａ、１０ｂを取り外したショーケース２００ａ、２００ｂからの冷媒と感温筒１０ｃ、１０ｄを取り付けたままのショーケース２００ｃ、２００ｄからの冷媒が合流した動作点５ｃ状態を計算する。
ここでは、計算条件は蒸発温度−１０℃を例にあげて説明する。感温筒１０ａ、１０ｂを外したショーケース２００ａ、２００ｂからの冷媒は、乾き度が約０．９５程度であり、蒸発温度−１０℃における飽和ガスエンタルピ、飽和液のエンタルピを、それぞれｈｖ、ｈｌとすると、動作点４ｃ’の状態のエンタルピーｈ（４ｃ’）は、次の（２）式で表される。
ｈ（４ｃ’）＝ｈｌ＋０．９５（ｈｖ−ｈｌ）（２）
ここで、冷媒物性を予測するソフトであるｒｅｆｐｒｏｐＶｅｒ４より、ｈｌ＝３２．９６（ｋＪ／ｋｇ）、ｈｖ＝２４６．９８（ｋＪ／ｋｇ）を代入して、

【００３１】
感温筒１０ｃ、１０ｄを蒸発器２２ｃ、２２ｄ出口に取り付けたままのショーケース２００ｃ、２００ｄからの冷媒のエンタルピーｈ（４ｃ）は、ｒｅｆｐｒｏｐＶｅｒ４より、２５０．４（ｋＪ／ｋｇ）である。合流後の冷媒の動作点５ｃの状態のエンタルピーｈｍｉｘは、次の（３）式で表される。
ｈｍｉｘ＝（１−Ｒ）×ｈ（４ｃ）＋Ｒ×ｈ（４ｃ’）・・・・・（３）
ここで、流量比Ｒは、Ｒ＝Ｇ４’／（Ｇ４＋Ｇ４’）
但し、Ｇ４は、感温筒を取り付けたままのショーケースの冷媒流量合計（ｋｇ／ｈ）、
Ｇ４’は、感温筒を取り外したショーケースの冷媒流量合計（ｋｇ／ｈ）である。
実施の形態１で説明したように、既設接続配管１２中に残存している鉱油を低減するためには、気液二相状態で冷媒を流す必要があり、（４）式を満足する必要がある。
ｈｍｉｘ＜ｈｖ（４）
（３）式を（４）式に代入すると
（１−Ｒ）×ｈ（４ｃ）＋Ｒ×ｈ（４ｃ’）＜ｈｖ（５）
（５）式に、上記で求めたエンタルピーの値を代入すると（６）式になる。
２５０．２４×（１−Ｒ）＋２３６．３×Ｒ＜２４６．９８（６）
【００３２】
（６）式より流量比Ｒを求めると、Ｒ＞０．２６となる。すなわち、同容量のショーケース２００が用いられている場合は、最低、全台数の２６％のショケース２００の感温筒１０を取り外せばよいことになる。
ただ、冷媒流量が適正に制御されているショーケース２００の過熱度（ＳＨ）が５℃であるとは限らない。ＳＨ＝１０℃で制御されているショーケースや、いろいろな現場で液バックを阻害する要因が考えられる。
そこで、いろいろな阻害要因を考慮して、安全率を２程度にすると、流量比Ｒは約０．５となる。このように、全台数の半数以上のショーケース２００ａ、２００ｂの感温筒９ａ、９ｂを取り外すことによって、即ち、全ショーケース２００の全容量の５０％以上のショーケース２００の温度式膨張弁の感温筒を取り外すことによって、安定的に気液２相冷媒を発生させることができるようになり、既設接続配管１２に残留している鉱油を大幅に低減することができる。
但し、ショーケース２００が１台の場合は、このショーケース２００の温度式膨張弁の感温筒を取り外す。
【００３３】
次に、温度式膨張弁９の構造と動作について説明をする。図１６に温度式膨張弁の構造概略を示す。図１６に示すように、温度式膨張弁９は膨張弁感温筒１０、ダイヤフラム１７、弁１８、押し棒１９、スプリング２０、調節ネジ２１から構成されている。
感温筒１０は蒸発器２２の出口配管に設置され、蒸発器２２出口温度によって感温筒１０内の圧力が変化するようになっており、これを受けたダイヤフラム１７が膨張したり、収縮したりする。ダイヤフラム１７の力が押し棒１９を介して弁１８に伝わり、蒸発圧力（ダイヤフラム１７が弁１８を開く力）とスプリング２０の力（スプリング２０が弁１８を閉める力）が釣り合い、冷媒流路の断面積が一定となる。これにより、冷媒流量は一定に制御され、蒸発器２２出口は過熱度がおおよそ５℃に制御され、蒸発器２２が有効に利用される。
次に、感温筒１０を蒸発器出２２口配管から取り外し、周囲の空気温度を検知した場合を説明する。周囲空気温度は、蒸発器２２出口配管の温度より高いため、感温筒１０内の圧力は上昇し、ダイヤフラム１７は膨張し、押し棒１９を介して弁１８は下がる。そこで、冷媒流路面積は大きくなり、冷媒流量は増大する。これによって、蒸発器２２出口は２相状態となり、液バックが発生する。
【００３４】
以上説明したように、２台以上のショーケース２００ａ、２００ｂの感温筒１０ａ、１０ｂを取り外し、ショーケース２００ａ、２００ｂの周囲空気温度を検知することで、接続配管１２に残存している鉱油を効率的に洗浄することができる。
本実施の形態で説明した手順により、既設接続配管１１、１２中に残留する鉱油は洗浄され、冷媒Ｒ２２使用の冷凍機１００からＲ４０４Ａ使用の冷凍機１００にリプレース（更新）する際に、既設接続配管１１、１２の流用が可能となり、冷凍装置の信頼性を確保しつつ、工事コストの削減が可能となる。
なお、本実施の形態では、膨張弁９の感温筒１０を取り外すことにより、気液２相状態を発生させたが、他の手段も考えられ、以下に列挙する。
（１）発熱手段を感温筒１０に取り付け、弁１８開度を大きくする。発熱手段に例えば、電気ベルトヒータ等がある。
（２）膨張弁９の容量調節手段で弁１８開度が最大となるように調節する。
【００３５】
また、本実施の形態においては、２相冷媒を接続配管１２に流すことにより、残存鉱油を洗浄するとともに、洗浄後の冷媒とバイパス回路１４からのガス冷媒とを混合させガス冷媒とし、アキュムレータ７での鉱油回収の効率アップと圧縮機１の信頼性確保を図っているが、バイパス回路１４を設けなくても、乾き度の高い２相冷媒を接続配管１２に流すことにより、上記とほぼ同様の効果が得られる。
【００３６】
実施の形態４．
本実施の形態の冷凍装置を、先に説明した図１２により説明する。実施の形態３との相違点は、複数のショーケース２００の容量が同じでなく、異なる点である。
冷却ユニットとして、４台のショーケース２００が並列に接続され、接続配管１１、１２により冷凍機１００に接続される。ショーケース２００の容量は、それぞれ異なり、第１のショーケース２００ａが０．５ＨＰ、第２のショーケース２００ｂが１ＨＰ、第３のショーケース２００ｃが２ＨＰ、第４のショーケース２００ｄが１．５ＨＰである。冷凍装置（冷凍機）の全容量は５ＨＰである。
【００３７】
実施の形態１で説明したように、効率的に既設接続配管１２を洗浄するためには、気液２相洗浄が有効である。実施の形態３では、接続されているショーケース２００が等容量であったため、単純に半数台以上（２台以上）のショーケース２００に対して、液バックさせる対策を講じればよかった。
本実施の形態のように、接続されているショーケース２００の容量が異なる場合は、流量比Ｒが次の（７）式を満たす必要がある。
Ｒ＝（液バックさせるショーケース２００の容量合計）／（ショーケース２００の容量合計）＞０．５（７）
（７）式の根拠について説明する。一般に、容量Ｑは冷媒流量Ｇに比例するため、実施の形態３で示したように、Ｒ＞０．２６を満たせばよい。この条件下（Ｒ＞０．２６）では、接続配管１２が気液２相状態となり、効率的に残留する鉱油を洗浄することができる。
【００３８】
ただ、冷媒流量が適正に制御されているショーケースの過熱度（ＳＨ）が５℃であるとは限らいない。ＳＨ＝１０℃で制御されているショーケース２００や、いろいろな現場で液バックを阻害する要因が考えられるため、それらの効果をすべて含めて、安全率を２程度にすると、Ｒは約０．５となる。
そこで、温度式膨張弁９の感温筒１０を外すショーケース２００の容量合計が全ショーケース２００の全容量の５０％以上になるようにする、温度式膨張弁９の感温筒１０に電気ベルトヒータを巻く、又は温度式膨張弁９の調節ネジを調節する（全開になるように）等の対策を講じることで、安定的に気液２相冷媒を発生させることができるようになり、既設接続配管１２に残存している鉱油を大幅に低減することができる。
但し、ショーケース２００が１台の場合は、このショーケース２００に上記の対策を講じる。
【００３９】
例えば、本実施の形態で（７）式を満たす組み合わせは、第１のショーケース２００ａと第４のショーケース２００ｄ、第２のショーケース２００ｂと第３のショーケース２００ｃ、第２のショーケース２００ｂと第３のショーケース２００ｃ等が考えられる。
以上のように、既設接続配管１２を気液２相状態にすることで、効率的に洗浄が可能となる。これにより、Ｒ４０４Ａ使用の冷凍装置にリプレース（更新）させる際、冷媒Ｒ２２使用の冷凍装置で用いていた接続配管１１、１２を流用できるため、工事負荷を低減できると同時に、従来と同等の信頼性を確保できる。
【００４０】
また、本実施の形態においても、実施の形態３と同様に、気液２相冷媒を接続配管１２に流すことにより、残存鉱油を洗浄するとともに、洗浄後の冷媒とバイパス回路１４からのガス冷媒とを混合させガス冷媒とし、アキュムレータ７での鉱油回収の効率アップと圧縮機１の信頼性確保を図っているが、バイパス回路１４を設けなくても、乾き度の高い２相冷媒を接続配管１２に流すことにより、上記とほぼ同様の効果が得られる。
【００４１】
実施の形態５．
図１７は、実施の形態５の冷凍装置の冷凍サイクルの要部を示す図である。本実施の形態では、実施の形態３、４のような方法で２相冷媒を発生させるのではなく、２相冷媒発生手段を用いて、接続配管１２に気液２相を送り込む。
図１７中の２相冷媒発生手段３２はショーケース２００をバイパスするバイパス路３３と絞り装置３０（電子式膨張弁、温度式膨張弁のどちらでもよい）により構成される。本実施の形態では絞り装置３０の上流に開閉弁２９、下流に開閉弁３１が設けられている。これらの開閉弁２９、３１は２相冷媒を発生させないときに回路を遮断する。
【００４２】
２相冷媒発生手段３２での動作を説明する。凝縮器３で凝縮された高圧の液冷媒は、開閉弁２９を通り、絞り装置３０にて減圧されて、低圧の気液２相流となる。この気液２相流は開閉弁３１を通り、低圧の接続配管１２に流れ込む。このとき、接続配管１２に残存している鉱油を洗浄しながら、冷凍機１００へと流れ込む。
この洗浄運転により、接続配管１２に残存する鉱油の低減を図ることができる。
絞り装置３０の開度制御は、絞り装置３０の下流の圧力あるいは温度を検知することで行う。あるいは、乾き度を測定する手段を用いて絞り装置３０の開度を制御しても良い。
また、この洗浄運転時、ショーケース２００側にも冷媒を流し、最終的に適切な過熱度になるように温度式膨張弁９で流量を調整する。
【００４３】
本実施の形態においても、実施の形態３、４と同様に、気液２相冷媒を接続配管１２に流すことにより、残存鉱油を洗浄するとともに、洗浄後の冷媒とバイパス回路１４からのガス冷媒とを混合させガス冷媒とし、アキュムレータ７での鉱油回収の効率アップと圧縮機１の信頼性確保を図るようにしてもよい。
また、バイパス回路１４を設けなくても、乾き度の高い２相冷媒を接続配管１２に流すことにより、上記とほぼ同様の効果が得られる。
【００４４】
実施の形態１〜実施の形態５において、接続配管１２の残存鉱油の洗浄方法について説明し、接続配管１１に関しては特に説明していないが、これは冷凍装置の場合、運転時は接続配管１１には常に液冷媒が流れること、及び鉱油は冷媒Ｒ２２液によく溶け合うことのため、接続配管１１には、残存鉱油は少ないためである。
また、実施の形態１〜実施の形態５に記載の気液２相冷媒による冷凍装置の接続配管の洗浄方法及び洗浄後の冷媒をガス冷媒として圧縮機に戻す方法は、若干の修正で、基本的には空調装置にも適用できる。
即ち、低圧カットの代りに所定の時間運転する、温度式膨張弁の代りに電子式膨張弁で洗浄用の気液２相冷媒を作成する、四方弁等の切換え弁で冷媒流れ方向を切換えて接続配管１１、１２を交互に洗浄する等の修正により冷凍装置の場合と同主旨の方法で洗浄と更新が可能となる。また同様な効果が得られる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、熱源ユニットと冷却ユニットとを接続する接続配管を気液２相冷媒で洗浄する接続配管の洗浄方法及びこの洗浄方法により洗浄した接続配管を再使用する冷凍装置の更新方法である。
そこで、接続配管を気液２相冷媒で洗浄することで、接続配管に残存している旧冷凍機油を洗浄できる、またこの洗浄方法により接続配管は新冷媒でも使用可能となり、既設の接続配管を使用できるため、冷凍装置の更新時に、工事負荷を低減できるとともに、従来と同等の信頼性を確保した冷凍装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の冷凍装置のリプレース（更新）作業のフローを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルに鉱油回収装置を接続した状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。
【図５】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルの第２開閉弁閉じた後の高圧、低圧の経時変化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルの接続配管（水平管）における２相冷媒洗浄前後の鉱油残量の実験データを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルの接続配管（上昇管）における２相冷媒洗浄前後の鉱油残量の実験データを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１の冷凍装置の冷凍サイクルの冷媒乾き度と洗浄効果の関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の冷凍装置の冷凍サイクルの第２開閉弁閉じた後の高圧、低圧の経時変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の別の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷凍サイクルを示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷凍サイクルの温度式膨張弁の感温筒を外す根拠を説明するｐ−ｈ線図（感温筒を外さず）である。
【図１５】本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷凍サイクルの温度式膨張弁の感温筒を外す根拠を説明するｐ−ｈ線図（感温筒を外す）である。
【図１６】本発明の実施の形態３の冷凍装置の冷凍サイクルの温度式膨張弁の構造を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態５の冷凍装置の冷凍サイクルの２相発生手段を説明する図である。
【符号の説明】
１圧縮機、３凝縮器、６開閉弁（第二開閉弁）、９温度式膨張弁、１１接続配管（液管）、１２接続配管（ガス管）、１４バイパス回路、１５流路抵抗手段、１６第４開閉弁、２２蒸発器、３０絞り装置、３３バイパス路、１００熱源ユニット、２００冷却ユニット。

Claims

圧縮機、凝縮機等が配管接続された熱源ユニットと、温度式膨張弁、蒸発器等が配管接続された冷却ユニットと、前記熱源ユニットと前記冷却ユニットとを接続する接続配管と、前記冷却ユニットから前記熱源ユニットへ冷媒が流れる方の前記接続配管側で、前記熱源ユニット内の低圧配管に設けられた開閉弁と、
を備えた冷凍装置における前記接続配管の洗浄方法であって、
運転中の前記冷凍装置の前記開閉弁を閉じ、所定時間運転後、前記開閉弁を開くことにより、前記接続配管を気液２相冷媒で洗浄することを特徴とする接続配管の洗浄方法。
圧縮機、凝縮機等が配管接続された熱源ユニットと、温度式膨張弁、蒸発器等が配管接続された冷却ユニットと、前記熱源ユニットと前記冷却ユニットとを接続する接続配管と、前記冷却ユニットから前記熱源ユニットへ冷媒が流れる方の前記接続配管側で、前記熱源ユニット内の低圧配管に設けられた第２開閉弁と、前記熱源ユニット内の高圧配管と前記第２開閉弁の下流側とを配管接続し、流路抵抗手段と第４開閉弁とを有するバイパス回路と、
を備えた冷凍装置における前記接続配管の洗浄方法であって、
前記第４開閉弁を閉じて運転中の前記冷凍装置の前記第２開閉弁を閉じるとともに前記第４開閉弁を開き、所定時間運転後、前記第２開閉弁を開くとともに前記第４開閉弁を閉じることにより、前記接続配管を気液２相冷媒で洗浄することを特徴とする接続配管の洗浄方法。
圧縮機、凝縮機等が配管接続された熱源ユニットと、温度式膨張弁、蒸発器等が配管接続された冷却ユニットと、前記熱源ユニットと前記冷却ユニットとを接続する接続配管と、
を備えた冷凍装置における接続配管の洗浄方法であって、
１台の冷却ユニットの温度式膨張弁の感温筒を蒸発器の出口配管から取り外すか、又は複数台の冷却ユニットの合計容量の５０％以上の冷却ユニットの温度式膨張弁の感温筒を蒸発器の出口配管から取り外すことにより、前記接続配管を気液２相冷媒で洗浄することを特徴とする接続配管の洗浄方法。
圧縮機、凝縮機等が配管接続された熱源ユニットと、温度式膨張弁、蒸発器等が配管接続された冷却ユニットと、前記熱源ユニットと前記冷却ユニットとを接続する接続配管と、前記冷却ユニット内で、前記冷却ユニットをバイパスするバイパス路と、
を備えた冷凍装置における接続配管の洗浄方法であって、
前記バイパス路の絞り装置の操作により形成した気液２相冷媒を、前記接続配管に流すことを特徴とする接続配管の洗浄方法。
前記熱源ユニット内で、高圧ガス配管と低圧ガス配管の前記接続配管側とを配管接続し、流路抵抗手段と第４開閉弁とを有するバイパス回路を備え、前記接続配管を通過後の前記気液２相冷媒を、前記バイパス回路からの冷媒ガスと混合させ、混合冷媒ガスとすることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の接続配管の洗浄方法。
圧縮機、凝縮機等が配管接続された熱源ユニットと、温度式膨張弁、蒸発器等が配管接続された冷却ユニットと、前記熱源ユニットと前記冷却ユニットとを接続する接続配管とを備えた冷凍装置の更新方法であって、
請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載の洗浄方法により、前記接続配管を洗浄する工程と、
洗浄後の冷媒等を回収する工程と、
熱源ユニットと冷却ユニットとを前記接続配管から取り外す工程と、
新規の熱源ユニットと新規の冷却ユニットとを前記接続配管に接続する工程と、
新規冷媒を充填する工程とを備えた冷凍装置の更新方法。