JP3149872B2 - 冷凍サイクルの空気除去装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セパレート型エア
コンの施工に関し、冷凍サイクル中の空気を除去する装
置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セパレート型エアコンに用いられる冷凍
サイクルは冷凍圧縮機、熱交換器、キャピラリチューブ
または膨張弁等の膨張機構を有する冷媒流量制御部を銅
管等の配管にて接続して構成される機構的な部分と、冷
媒、潤滑油組成物等の冷凍サイクル内部に充填される流
体から構成されている。

【０００３】セパレート型エアコンでは、冷凍圧縮機、
熱交換器を有する室外ユニットと、冷凍空調がなされる
部位に設置される熱交換器を有する室内ユニットを銅管
等の接続管にて接続して構成される。このような冷凍サ
イクルでは、予め室外ユニット側に冷媒の一部あるいは
全部と潤滑油組成物を充填し室外ユニットのバルブを閉
じておき、施工時に接続管を用いて室内ユニットと接続
して冷凍サイクルを形成するのが一般的である。

【０００４】このように配管を接続しただけでは、室内
ユニットと接続管内には空気が残存している。この空気
を除去するために室外ユニットのバルブに付属のサービ
スポートに真空ポンプを接続し空気を除いてからバルブ
を開き室内ユニットと室外ユニットを連結して冷凍シス
テムを形成していた。

【０００５】また、簡易的には施工時に室外ユニットの
バルブを開いて室外ユニット内の冷媒を接続管と室内ユ
ニットへ流し、もうひとつの室外ユニットのバルブ付属
のサービスポート、または該バルブの接続ポートの連結
を緩和してできる隙間部分より空気を含んだ冷媒を放出
することにより室内ユニット及び接続管内の気体を置換
する操作が行われていた。

【０００６】これらの方法に対して、特開平３−７０９
５３号公報においては、冷凍サイクル内を酸素に置換し
た後冷媒充填を実施し、冷凍サイクルに装備された酸素
固定剤で酸素を固定化することによる真空ポンプを使用
しない冷凍サイクルの製造方法を開示している。

【０００７】また、特開平７−１５９００４号公報にお
いては、冷凍圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブまた
は膨張弁等の膨張機構部及び蒸発器のうち、凝縮器ある
いは蒸発器の一方または凝縮器あるいは蒸発器の一方と
膨張機構部が分離され配管で接続されるセパレート型の
冷凍サイクルにおいて、冷凍サイクルの一部に空気中の
水分、酸素、窒素、炭酸ガス等のうち２種類以上を吸収
できる物質を封入する方法を開示している。

【０００８】また、特開平７−２６９９９４号公報では
冷媒循環系に酸素吸収剤を配する冷凍サイクルを開示し
ている。

【０００９】また、特開平９−２９２１６８号公報では
空気吸収剤を配して配管および室内機内の空気を除去す
る方法および配管と室内機内に二酸化炭素を封入したの
ち二酸化炭素吸収剤で配管と室内機内の二酸化炭素を吸
収して真空にする方法が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】冷凍サイクル内に残存
する空気は非凝縮性ガスとして冷凍能力を下げたり、酸
素や水分が冷凍サイクル内部の冷凍機油や鉄などの劣化
を促進するので必ず除去する必要がある。

【００１１】従来の技術で述べたもののうち真空ポンプ
で排気する方法は、一般的であるが施工現場で真空ポン
プを稼動させるためには電源が利用可能である必要があ
り、屋根の上等では利用しにくく簡便な方法とは呼べな
かった。

【００１２】また、冷媒による空気の置換方法では冷媒
であるフロンの大気放出を避けられず、地球環境的に見
て地球温暖化等の問題から好ましくなかった。

【００１３】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであり、構成あるいは操作が
簡単でなおかつ空気混入を最小限に防ぎ、しかも環境に
好ましいように冷凍サイクル中の空気を除去する装置お
よびその製造方法を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するために、本
発明のうちで請求項１に記載の発明は、冷凍サイクルの
空気除去装置の製造方法であって、冷媒を冷凍サイクル
内に流通させる前に、冷凍サイクルに対し不活性であり
常温常圧で気体であるような一種もしくは多種類の混合
ガスを、空気を含む室内機および配管内へ流入させ、引
き続き前記混合ガスを吸収する物質を封入した吸収容器
により前記室内機および配管中に流入させた気体を吸収
する冷凍サイクルの空気除去装置の製造時において、前
記吸収容器内を室温以上で二酸化炭素を満たしたのちに
密閉することを特徴とする。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、冷凍サイ
クルの空気除去装置の製造方法であって、前記吸収容器
内に前記混合ガスを吸収する物質を充填したのち、続い
て真空下に放置し前記混合ガスを吸収する物質中の吸着
成分を除去した後、二酸化炭素を満たすことを特徴とす
る。

【００１６】また、請求項３に記載の発明は、冷凍サイ
クルの空気除去装置の製造方法であって、前記吸収容器
内に前記混合ガスを吸収する物質を充填したのち、続い
て高温下に放置し前記吸収物質中の吸着成分を除去した
後、二酸化炭素を満たすことを特徴とする。

【００１７】また、請求項４に記載の発明は、冷凍サイ
クルの空気除去装置であって、冷媒を冷凍サイクル内に
流通させる前に、冷凍サイクルに対し不活性であり常温
常圧で気体であるような一種もしくは多種類の混合ガス
を、空気を含む室内機および配管内へ流入させ、引き続
き前記混合ガスを吸収する物質を封入した吸収容器によ
り前記室内機および配管中に流入させた気体を吸収する
冷凍サイクルの空気除去装置の製造時において、一種も
しくは多種類の混合ガスの吸収容器が、開口部に、弁棒
を押しこむことにより内外が流通する接続口を有し、前
記弁棒を押しこみながら吸収容器内を真空にし、弁棒を
戻して吸収容器を密閉することを特徴とする。

【００１８】

【００１９】また、請求項５記載の発明は、冷凍サイク
ルの空気除去装置の製造方法であって、前記吸収容器内
に二酸化炭素を吸収する能力を有するゼオライトが含ま
れていることを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の空気除去装置を用
いた冷凍サイクルの空気除去方法について、図面を参照
しながら説明する。本発明の空気除去装置を用いて、次
の２つの工程を経て冷凍サイクルの空気を除去する。す
なわち二酸化炭素を含む気体を導入する第一の工程と、
導入した気体を吸収する第二の工程とである。

【００２１】まず第一の工程について説明する。冷媒を
冷凍サイクル内に流通させる前に、二酸化炭素を含む、
冷凍サイクルに対して不活性であり常温常圧で気体であ
るような一種もしくは多種類の混合ガスを室内機および
配管内へ流入させる。ここで導入する気体は、用いる冷
媒よりも地球温暖化係数が小さいものが好ましい。たと
えば冷媒にＲ４１０Ａを用いた場合、地球温暖化係数
（ＧＷＰ）は１７３０なのでこれよりも小さく冷凍サイ
クルに対し不活性な気体が好ましい。より具体的には二
酸化炭素（ＧＷＰ＝１）、プロパン（ＧＷＰ＜３）、ブ
タン（ＧＷＰ＜３）等があげられるが第二の工程で吸収
速度を早くすることのできる、二酸化炭素が最適であ
る。これらのガスを封入した圧力容器の例を図１、図２
に示す。ガスを封入した圧力容器１は、気体取り出し用
接続口２を有しておりこの接続口２はアダプタ３を介し
て、冷媒チャージポート４に接続できる形状を有してい
る。この接続口２はフィルム状のフタ５ａあるいはバル
ブコア５ｂを有している。フィルム状のフタ５ａは、ア
ダプタ３の圧力容器１側の受け金具６内に先端に穴を形
成した刃７により破壊するものであればどのような素
材、厚みであっても構わない。具体的にはステンレス薄
膜やアルミ箔など公知の素材を用いることができる。こ
の箔をアルミで作成する場合には15μｍ以上50μｍ以下
のものを用いるのが最適である。刃７に関しては内部に
穴が開いている注射針のような形状であればどのような
ものであっても構わない。この刃は繰り返し使えるよう
に強度の強いステンレスのような金属を用いるのが最適
である。また、バルブコア５ｂを用いる場合は、バルブ
コア５ｂを押すことで内部の気体が外部へ出てくるよう
な弁棒８を受け金具６内に具備している。

【００２２】アダプタ３は一方にチャージポート４の雄
ネジに螺合する雌ネジが形成されており、他方に圧力容
器１出口の雄ネジに螺合する雌ネジが形成されている。
アダプタ３のチャージポート側の受け金具９内にはチャ
ージポート４内のバルブコア１０を押すことができるよ
うに弁棒１１が備えられている。これらのネジはチャー
ジポート４側と圧力容器１側を間違えないように継手の
外径を両側で変えておくことが好ましい。アダプタ３の
チャージポート４側ネジと圧力容器１側ネジは同一軸上
に存在する必要はなく、むしろ概略90度程度に傾いてい
る方が圧力容器１を接続する位置の自由度が増し、空気
除去作業が容易になるので好ましい。

【００２３】チャージポート４との接続口はネジ式継手
が密閉度が高く、好ましい。またさらに密閉度を高める
ために接続口内にゴム製のＯ−リングを設けることが好
ましい。この場合、チャージポート４の雄ネジに接続口
の雌ネジを螺合させるが、その際チャージポート４内の
バルブコア１０を接続口の雌ネジ内の弁棒１１が押すよ
り先にＯ−リングが雄ネジに接して両ネジ間を密閉する
構造になっている方が冷凍サイクル内に空気が残存しに
くく好ましい。ネジをはずす際にも弁棒とバルブコアが
離れたのちにＯ−リングがチャージポートの雄ネジと離
れる構造が好ましい。

【００２４】接続口はパイプの外周面に回転自在の環状
摺動部の内側に雌ネジが形成されている構造の方が圧力
容器をネジと一緒に回転させなくてよいため好ましい。

【００２５】次に第二の工程について説明する。第一の
工程で導入した気体を除去する吸収容器について説明す
る。図３、図４は本発明に関わる空気除去装置の一例の
構成図である。吸収容器１２は室内機内に導入する気体
を吸収する物質１３を封入している。具体的には、この
吸収容器１２内にはゼオライト、エポキシ化合物、水酸
化カルシウム等二酸化炭素を吸収する物質を封入する。
ゼオライトが吸収速度が速く適しているが、なかでも細
孔径が１．０ｎｍのものが二酸化炭素の吸収速度が速く
最適である。またゼオライトの形状は特に指定しない
が、球状になっている方が破砕しにくく好ましい。また
内部の気体吸収物質１３が飛び出さないようにメッシ
ュ、スチールウールなど固体を通過させず、気体通過性
のものを吸収容器接続口付近に設置したほうがよい。

【００２６】吸収容器も圧力容器と同じように室外機の
チャージポートにアダプタ１４を介して接続する。チャ
ージポートの雄ネジに螺合する雌ネジ１５部分はＯ−リ
ング１６を配しておき、チャージポート内のバルブコア
を押す前にＯ−リング１６が雄ネジに接する構造にする
ことで密閉度を向上させることができ、冷凍サイクル内
に混入する空気を最小限に保つことができるため好まし
い。ネジをはずす際にも弁棒とバルブコアが離れたのち
にＯ−リングがチャージポートの雄ネジと離れる構造が
好ましい。

【００２７】また、吸収容器１２は使用時以外に大気中
に暴露することによる性能低下を避けるために接続口１
７に金属箔１８あるいはバルブコア１９を有している吸
収容器１２とアダプタ１４の接続口の受け金具内には刃
２０もしくはバルブコア１９を押すための弁棒２１が形
成されている。刃２０を用いる場合は刃２０によって容
器先端を破くようになっている。このため吸収容器先端
は破きやすいようにアルミ箔等の金属箔を形成しておく
必要がある。この箔をアルミで作成する場合には15μｍ
以上50μｍ以下のものを用いるのが最適である。

【００２８】吸収容器はゼオライトなどを内部に封入し
た容器を密封して作成する。ここでゼオライトによる気
体吸着機構について説明する。

【００２９】ゼオライトは物理吸着により空気中の窒
素、二酸化炭素、水などを吸着する。吸着の強さは水＞
二酸化炭素＞窒素の順であり、たとえばすでに水が吸着
しているゼオライトの場合には二酸化炭素を吸着する能
力が低下する。また、窒素を吸着しているゼオライトを
二酸化炭素に暴露すると窒素を放出して二酸化炭素を吸
着する。ゼオライト以外にも空気中の気体を物理吸着す
るものとしてはシリカゲル、活性炭等があるが、ゼオラ
イトが最も迅速にかつ大量に二酸化炭素を吸収するもの
を作成できるので適している。

【００３０】ゼオライトはその高い吸着性能を発揮させ
るために乾燥による初期化が必要である。350℃以上の
真空乾燥はゼオライト中の微量な水分を除去できるので
好ましい。吸収容器に薄膜のフタをする場合は、吸収容
器中にゼオライトを入れ、真空乾燥後に真空中で密閉す
るか、二酸化炭素を真空装置内に導入して大気圧まで減
圧した後すばやく高温のうちに密閉するのが最適であ
る。真空中で密閉することでゼオライトが二酸化炭素等
のガスを吸収する能力を最大限にすることができ、到達
真空度を高めることができる。また二酸化炭素を真空装
置内に導入して大気圧まで減圧した後密閉することで、
吸収容器中のゼオライトが空気に暴露されない。そのた
め吸収容器内への窒素の混入量を減らすことができ吸収
容器の性能向上をはかることができる。窒素が混入する
とゼオライトの二酸化炭素吸収時に窒素を気体状態で放
出するため真空度悪化の要因となる。

【００３１】ここで二酸化炭素を導入する際に容器内の
温度を室温より高く保つことで吸収容器の二酸化炭素吸
収能を保つことができる。ゼオライトは二酸化炭素を物
理吸着する。その温度特性は吸着等温線で示される。た
とえば同一圧力下で、温度が高い場合の二酸化炭素の飽
和吸着量は温度の低いときに比べ少ない。そのため高温
二酸化炭素雰囲気で吸収容器を密閉することで高温密閉
時と使用時温度での飽和二酸化炭素吸収量の差分の二酸
化炭素を吸収することができる。１５０℃以上に保つの
が到達真空度の点から最適である。また、吸収容器を二
酸化炭素中で密閉できない場合は空気中で密閉する必要
があるが、その場合は空気中に暴露してから３０秒以内
に密閉することが最適である。

【００３２】吸収容器の接続口にバルブコアを使用して
密閉する場合は、吸収容器を予め真空乾燥し乾燥窒素ま
たは二酸化炭素で大気圧まで戻し、その後バルブコアを
含むネジ部品を吸収容器の先端に固定する。このとき吸
収容器はバルブコアの耐熱温度以下のなるべく高い温度
で固定したほうがよい。固定方法としてはロー付けや接
着など種々の方法を用いることができるが嫌気性接着剤
を用いるのが簡便で最適である。

【００３３】以下に図５および図６を用いて本発明の冷
凍システムの施工方法について説明する。まず、室外機
２２と室内機２３を接続管２４およびバルブ２５ａ、２
５ｂで連結する。この際、圧力容器を接続しない方のバ
ルブ２５ｂと接続管２４との間は密閉せずに少し漏れる
ようにしておく。

【００３４】次に、冷凍サイクルに対し不活性であり常
温常圧で気体であるような一種もしくは多種類の混合ガ
スを封入した圧力容器２６をアダプタ２７に螺合接続す
る。圧力容器２６の先端は金属箔が形成されており、ア
ダプタ２７の雌ネジ内には螺合することで圧力容器の先
端に穴が開けられるように刃が設けられている。圧力容
器の先端に穴があき内部の気体が漏れ出したのを確認し
てアダプタの他端を室外ユニット付属のバルブに付属す
るチャージポートに接続する。このアダプタを螺合する
ことによってアダプタの雌ネジ内の弁棒がチャージポー
ト内のバルブコアを押す。こうすることで圧力容器内の
気体が室内機および内外接続配管内に導入される。

【００３５】ここで室外ユニット２２の圧力容器を接続
していない方のバルブ２５ｂと接続管２４の間から気体
が漏れ出すのを確認して所定量の気体を放出した後、こ
の接続管２４とバルブ２５ｂの接合部を密閉する。所定
量の気体は流量計で計測してもよいが、圧力容器内の気
体容積を室内機２２および接続管２４の容積よりも若干
多めにしておいて圧力容器１個で１台の施工ができるよ
うにしておけば特に流量計を使わずに漏れ出す気体の音
が小さくなった時点で接合部を密閉すればよいのでより
簡便である。

【００３６】次にチャージポート３から圧力容器１を取
り外す。次に図６に示す不活性気体吸収工程に進む。

【００３７】不活性気体吸収工程は、不活性気体吸収体
を封入した気体吸収容器２８をチャージポートに接続す
ることで達成される。この気体吸収容器はアダプタ２９
を介してチャージポートに接続する。圧力容器の際と同
様のアダプタを用いることが空気混入を最小限に減らす
ことができ好ましい。アダプタの雌ネジ内には螺合する
ことで気体吸収容器のバルブコアが押されるように弁棒
が設けられている。気体吸収容器をアダプタに螺合しな
がらアダプタの他端を室外ユニット付属のバルブ２５ａ
に付属するチャージポートに接続する。このアダプタを
螺合することによってアダプタの雌ネジ内の弁棒がチャ
ージポート内のバルブコアを押す。それと同時にアダプ
タの雌ネジを気体容器にしっかり螺合することで封入さ
れた気体を容器に吸収することが可能である。

【００３８】次に気体吸収容器２８をチャージポートか
ら取り外す。この際チャージポートとアダプタとの間を
はずすことで室内機２３および接続管２４を真空に保つ
ことができる。さらに室外機のバルブ２５ａ、２５ｂを
開栓し冷媒を冷凍サイクル内に流通させる。

【００３９】このようにすることで冷凍サイクル内の空
気を除去することができる。また前記の構造を有する接
続口を用いることで圧力容器や気体吸収容器の出口から
チャージポートまでの間にデッドスペースがほとんどな
いので冷凍サイクル中に有害な空気が混入することがほ
とんどなくなり真空ポンプを使用しなくても冷凍サイク
ル内の空気を除去して冷凍サイクルの劣化を防止するこ
とができるようになった。

【００４０】

【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、以下に記載されるような効果を奏する。本
発明のうちで請求項１に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルの空気除去装置の製造時について吸収容器を室温以
上で二酸化炭素で満たしたのち密閉するようにしたの
で、吸収容器内の吸収物質の室温での吸収能を高めてお
くことができるようにしたので、従来のように真空ポン
プを稼動させる必要がなくかつ冷凍サイクル内に空気が
残存しないので冷凍サイクルの劣化を防止することがで
きる。

【００４１】また、請求項２に記載の発明によれば、冷
凍サイクルの空気除去装置について吸収容器内に前記吸
収物質を充填したのち、続いて真空下に放置し前記吸収
物質中の吸着成分を除去できるようにしたので、吸収物
質の室温での吸収能を高めることができたので、従来の
ように真空ポンプを稼動させる必要がなくかつ冷凍サイ
クル内に空気が残存しないので冷凍サイクルの劣化を防
止することができる。

【００４２】また、請求項３によれば前記吸収装置内に
前記吸収物質を充填したのち、続いて高温下に放置し前
記吸収物質中の吸着成分を除去し、吸収物質の室温での
吸収能を高めることができたので、従来のように真空ポ
ンプを稼動させる必要がなくかつ冷凍サイクル内に空気
が残存しないので冷凍サイクルの劣化を防止することが
できる。

【００４３】また、請求項４によれば冷凍サイクルの空
気除去装置の製造時について吸収容器を、開口部に弁棒
を押しこむことにより内外が流通する接続口を有してい
るので吸収容器の再利用ができるようになり、廃棄物を
減少させ環境保護の観点から有効であり、弁棒を押しこ
みながら吸収容器内を真空にし、弁棒を戻して吸収容器
を密閉するので吸収容器の再利用が可能になり、廃棄物
を減少させ環境保護の観点から有効である。

【００４４】

【００４５】また、請求項５によれば吸収容器内に二酸
化炭素を吸収する能力を有するゼオライトが含まれてい
るので、二酸化炭素除去能が高く、冷凍サイクルの空気
除去作業を短時間で終えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施例の圧力容器とチャージ
ポートを接続するアダプタの概略図

【図２】本発明にかかる他の実施例の圧力容器とチャー
ジポートを接続するアダプタの概略図

【図３】本発明にかかる一実施例の吸収容器とチャージ
ポートを接続するアダプタの概略図

【図４】本発明にかかる他の実施例の吸収容器とチャー
ジポートを接続するアダプタの概略図

【図５】本発明にかかる圧力容器を接続した冷凍サイク
ルの概略図

【図６】本発明にかかる吸収容器を接続した冷凍サイク
ルの概略図

【符号の説明】

１…圧力容器 ２…接続口 ３…アダプタ ４…冷媒チャージポート ５…フタあるいはバルブコア ６…受け金具 ７…刃 ８…弁棒 ９…受け金具 １０…バルブコア １１…弁棒 １２…吸収容器 １３…吸収物質 １４…アダプタ １５…雌ネジ １６…Ｏ−リング １７…接続口 １８…金属箔 １９…バルブコア ２０…刃 ２１…弁棒 ２２…室外機 ２３…室内機 ２４…接続管 ２５…バルブ ２６…圧力容器 ２７…アダプタ ２８…気体吸収容器 ２９…アダプタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中角 英二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 沼本 浩直 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−292168（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 43/04 F25B 45/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を冷凍サイクル内に流通させる前
   に、冷凍サイクルに対し不活性であり常温常圧で気体で
   あるような一種もしくは多種類の混合ガスを、空気を含
   む室内機および配管内へ流入させ、引き続き前記混合ガ
   スを吸収する物質を封入した吸収容器により前記室内機
   および配管中に流入させた気体を吸収する冷凍サイクル
   の空気除去装置の製造時において、前記吸収容器内を室
   温以上で二酸化炭素を満たしたのちに密閉することを特
   徴とする、冷凍サイクルの空気除去装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記吸収容器内に前記混合ガスを吸収す
   る物質を充填したのち、続いて真空下に放置し前記混合
   ガスを吸収する物質中の吸着成分を除去した後、二酸化
   炭素を満たすことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイ
   クルの空気除去装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記吸収容器内に前記混合ガスを吸収す
   る物質を充填したのち、続いて高温下に放置し前記吸収
   物質中の吸着成分を除去した後、二酸化炭素を満たすこ
   とを特徴とする請求項１項記載の冷凍サイクルの空気除
   去装置の製造方法。
4. 【請求項４】 冷媒を冷凍サイクル内に流通させる前
   に、冷凍サイクルに対し不活性であり常温常圧で気体で
   あるような一種もしくは多種類の混合ガスを、空気を含
   む室内機および配管内へ流入させ、引き続き前記混合ガ
   スを吸収する物質を封入した吸収容器により前記室内機
   および配管中に流入させた気体を吸収する冷凍サイクル
   の空気除去装置の製造時において、一種もしくは多種類
   の混合ガスの吸収容器が、開口部に、弁棒を押しこむこ
   とにより内外が流通する接続口を有し、前記弁棒を押し
   こみながら吸収容器内を真空にし、弁棒を戻して吸収容
   器を密閉することを特徴とする冷凍サイクルの空気除去
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記吸収容器内に二酸化炭素を吸収する
   能力を有するゼオライトが含まれていることを特徴とす
   る請求項１〜４記載の空気除去装置の製造方法。