JP3855884B2 - 冷凍空調装置およびその運転方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、塩素を含む弗化炭素水素系冷媒を塩素を含まない弗化炭素水素系冷媒などに変更する際、室外機及び室内機を新冷媒対応機に交換する一方で、旧冷媒で使用した既設冷媒配管を流用するための好適な方法に関するものである。
特に既設冷媒配管に残留し、新冷媒回路中でスラッジ生成や新冷凍機油の劣化の要因になる塩化化合物の除去、回収方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術として、特開平6−159866号公報に記載の冷凍サイクル装置の異物除去器がある。図15に従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路図を、また、図16に異物除去器の縦断面図を示す。
図15の冷凍サイクルにおいて、コンプレッサ51、コンデンサ52、ドライヤ53、キャピラリチューブ54、異物除去器57、エバポレータ55、アキュムレータ56から構成される。またドライヤ53と異物除去器57は一体型としてコンデンサ52とエバポレータ55の間に設置しても良いとし、図16のように一体型の断面図が示されている。
【0003】
図16には、例えば、下部に異物吸着剤60としての活性炭、上部にドライヤの働きをする水分吸着剤59としてモレキュラーシーブス、そしてそれらをメッシュ61で挟み、最後に管58を絞り加工すしてこれらを内蔵する構造を示している。
【0004】
冷凍機油中の不純物が冷凍サイクル内の高温部で化学反応を起して異物が生成され、その例としてカルボン酸の金属塩を示している。そして異物除去器57は異物が生成しやすい冷媒を使用する冷凍サイクルに適用することでキャピラリチューブ等の冷媒回路中での異物詰りを回避する。また、さらに異物除去器57とドライヤ53を一体にしたため、部品数や設置スペースの低減を可能にしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例に示した異物吸着器は、キャピラリチューブの詰り対策として、活性炭で固形スラッジであるカルボン酸金属塩を捕集することを想定しているが、塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更して対応した新冷凍機油に溶解している塩化化合物を吸着することは想定していない。
【0006】
また、スラッジはカルボン酸金属塩が重合する形で析出し、キャピラリチューブなどの管内径2〜3mmの細管を詰まらせる。一方、活性炭の表面孔径は例えば1nm(ナノメートル)と小さく、管内径2〜3mmの細管を詰まらすカルボン酸金属塩の重合物をこの表面孔にて吸着回収することは難しい。従来例には活性炭の吸着メカニズムについて説明がなく、活性炭を目の細かいメッシュフィルタとしてカルボン酸金属塩を捕捉することを想定していたと推測する。
【0007】
上記のように従来例に示した活性炭を備える異物吸着器は、冷媒回路内に常時設置することを前提にしている。活性炭の吸着は活性炭孔内表面と吸着物の分子との間に働く分子間力や孔内表面に存在する分子との化学結合などで引き付けて捕捉するので、その引き付ける度合いは活性炭が置かれている周囲環境の温度、圧力、濃度によって平衡状態が変化し、それに合わせて吸脱着が異なる。そして、常時設置していると、長時間かけて吸着回収したものが、冷暖切換などで冷媒状態が大きく変化する度に、活性炭に吸着した異物を一度に大量に脱着する可能性があり、それが例えばカルボン酸金属塩だとすると、これによりスラッジ生成を促進する問題が発生する。
【0008】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、室内機、室外機、冷媒配管を備えた冷凍空調装置の作動冷媒種類を変更するとき、簡易、短時間、少ない追加設備、かつ低コストで、既設の冷媒配管を再利用できるようにすることを目的としている。具体的には既設の冷媒配管中に塩化物や固形異物が残溜したまま新冷媒対応の冷媒回路に接続されると新冷媒対応の冷媒回路中でスラッジを生成したり新冷凍機油を劣化させたりする際の主要因となる塩化化合物などの有害物質を冷媒回路内に設けた塩化物回収手段で回収することで、既設の冷媒配管を新冷媒対応の冷媒回路で再利用することを可能にする。
【0009】
さらに、塩化物回収手段は冷媒配管内の残塩化物の除去を目的とし、運転時間を限定し、通常の冷凍空調回路には組み込まないことで、塩化物回収手段で捕捉した塩化化合物などの有害物を、冷凍空調運転時に何らかの要因で冷媒回路に再放出しないようにした。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る冷凍空調装置は、作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していたものを流用する際、圧縮機および室外熱交換器と室内熱交換器との間を前記冷媒配管のガス側延長配管および液側延長配管により接続して形成した新冷媒対応回路において、塩化化合物である塩化鉄を除去するための分子量150〜300の物質を吸着できる微細孔を表面に形成した粒状活性炭を有した塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の液相冷媒が流通する配管に設け、前記新冷媒に対応した冷凍機油に溶解して流動する前記塩化鉄を前記塩化物回収手段で吸着回収するものである。
【0011】
また、本発明の請求項2に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の一部に並列になるように設け、前記冷媒回路から着脱自在、または前記冷媒回路から弁切換で遮断する構造を備えたものである。
【0012】
また、本発明の請求項3に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段を前記冷媒回路から遮断する際に切替える弁は、自動で切替え可能なものである。
【0013】
また、本発明の請求項4に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段が新冷媒対応の室外機に搭載されるものである。
【0014】
また、本発明の請求項5に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段は新冷媒対応の室外機と前記液側延長配管の間に搭載されるものである。
また、本発明の請求項6に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段に用いる粒状活性炭を繊維シートで包んだモールド形状としたものである。
【0015】
また、本発明の請求項7に係る冷凍空調装置の運転方法は、作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していたものを流用する場合、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、ガス延長配管と、液延長配管と、を接続し、塩化化合物である塩化鉄を除去するための分子量150〜300の物質を吸着できる微細孔を表面に形成した粒状活性炭を備えた塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の一部に並列になるように設け、前記冷媒回路から取り外したり、或いは前記冷媒回路から弁切換で遮断したりできる構造を備える冷凍空調装置において、冷媒配管中に残留する塩化物を回収する塩化物回収運転は、前記塩化物回収手段を冷媒回路に組込むステップと、前記延長配管と室内機内を真空引きした後に冷媒を充填するステップと、圧縮機を運転して前記新冷媒に対応した冷凍機油に溶解して流動する前記塩化鉄を前記塩化物回収手段で吸着捕捉するステップと、圧縮機を停止して前記塩化物回収手段を冷媒回路から切離し、または弁切換で冷媒回路から遮断するステップと、を備えたものである。
【0016】
また、本発明の請求項8に係る冷凍空調装置の運転方法は、前記塩化物回収運転を、室外機と室内機を交換する工事中に行うものである。
【0017】
また、本発明の請求項9に係る冷凍空調装置の運転方法は、前記塩化物回収運転が、新冷媒機へ交換後、新冷媒回路で空気調和運転や冷凍運転を開始してからの総運転時間が所定時間経過する毎に、一定時間だけ行うものである。
【0018】
また、本発明の請求項10に係る冷凍空調装置の運転方法は、前記塩化物回収運転が、所定時間経過するまで、あるいは冷媒回路中に残留する塩化物量が所定管理値以下になるまで行うものである。
【0019】
また、本発明の請求項11に係る冷凍空調装置は、変更前の作動冷媒が塩素を含む弗化炭素水素系冷媒であり、変更後の作動冷媒が塩素を含まない弗化炭素水素系冷媒、炭素水素系冷媒、自然冷媒である。
【0020】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態を図1を用いて説明する。
説明の前提として、旧冷媒はR22、新冷媒はR410A、旧冷凍機油は鉱油、新冷凍機油はエステル油とする。
【0021】
まず新冷媒対応の空気調和装置および冷凍装置の構成について説明する。図1において、1は圧縮機、2は室外熱交換器、3は減圧手段、4は室内熱交換器、5は液側冷媒配管、6はガス側冷媒配管、7は四方弁、10は塩化物回収手段、11a、11bは開閉弁、13はバイパス管、Xは室外機、Yは室内機、Zはバイパス回路ユニットである。
【0022】
Xは新冷媒対応の室外機、Yは新冷媒対応の室内機である。一方、冷媒配管5,6は旧冷媒対応の冷凍空調装置でも使用していた既設の延長冷媒配管である。
【0023】
バイパス回路ユニットZは塩化物回収手段10、開閉弁11a、11b、バイパス管13から構成される。この塩化物回収手段10は冷媒回路の減圧手段3を設けたメイン配管に並列に接続され流れの前後に開閉弁11a,11bを介してバイパスする流路となっている。そして本実施例では全閉機能を有する減圧手段3をバイパスするように設置する。
【0024】
塩化物回収手段10の構成例を図2に示す。塩化物回収手段10は活性炭20を備える。活性炭20は収納容器の円柱形状に合わせて固めた粒状活性炭20aを繊維シート20bで包んだモールド形状とする。ここで使用する活性炭20は塩化物、その中でも特に塩化化合物を吸着するために搭載する。また、その他にも活性炭20は粒状活性炭20a、繊維シート20bによって旧冷凍機油である鉱油、硫化化合物、スルフォネート、リン酸金属塩、金属酸化物、固形異物を吸着或いはメッシュ効果で捕捉することができる。なお、この活性炭モールド品を容器管に詰めて、事前に真空引きを施し水分を脱着しておけば、そのまま活性炭を大気中に放置しておくよりも水分を吸着しにくいので、製造上はこのように処理をして水分管理を行う。
【0025】
次に、塩化物回収回路の構成について説明する。
圧縮機1と、四方弁7と、室外熱交換器2と、開閉弁11aと、塩化物回収手段10と、開閉弁11bと、液延長冷媒配管5と、室内熱交換器4と、ガス延長冷媒配管6と、四方弁7と、圧縮機1と、をこの順番で環状に接続した冷媒回路を形成する。
【0026】
塩化物回収運転時の動作例について図3を用いて説明する。まず、四方弁7は圧縮機1の吐出側と室外熱交換器2を連通し、圧縮機1の吸入側とガス延長冷媒配管6を連通する。そして、減圧手段3は全閉状態にし、開閉弁11a、11bを開いて、塩化物回収回路を形成する。これにより圧縮機を吐出する冷媒が塩化物回収手段10を流通することができる。
【0027】
圧縮機1を吐出した冷媒は、四方弁7、室外熱交換器2、開閉弁11a、塩化物回収手段10、開閉弁11b、液側延長冷媒配管5、室内熱交換器4、ガス側延長冷媒配管6を順次流通し、そして四方弁7を介して圧縮機1の吸入口に戻る。図3において、冷媒回路上の矢印は冷媒の流れを示し、実線は高圧側、点線は低圧側を表している。ここで塩化物回収手段10を流通する冷媒状態は液状態、或いは液相支配の気液二相状態が望ましい。その理由として、活性炭への吸着は液相内での方が気相内より多いためである。
【0028】
塩化物回収運転時の別動作例について図4を用いて説明する。これは暖房運転回路にて塩化物回収を行う場合であり、四方弁7は圧縮機1の吐出側とガス側延長冷媒配管6を連通し、圧縮機1の吸入側と室外熱交換器2を連通する。そして減圧手段3は全閉状態にし、開閉弁11a、11bを開き、塩化物回収回路を形成する。これにより圧縮機を吐出する冷媒が塩化物回収手段10を流通することができる。
【0029】
図4の冷媒回路の矢印で示すように、圧縮機1を吐出した冷媒は、四方弁7、ガス側延長冷媒配管6、室内熱交換器4、液側延長冷媒配管5、開閉弁11b、塩化物回収手段10、開閉弁11a、室外熱交換器2を順次流通し、そして四方弁7を介して圧縮機1の吸入口に戻る。図3と同様に塩化物回収手段10を流通する冷媒状態は液状態、或いは液相支配の気液二相状態が望ましい。また圧縮機1吸入側に戻る冷媒ができるだけガス状態になるように調整しながら運転するのが望ましい。
【0030】
塩化物回収手段10の設置場所は基本的には冷媒が流通するところならばどこでも良いが、液冷媒、或いは液が支配的な気液二相冷媒が流通するところに設置すると塩化化合物の回収効果が良好であることを実験的に確認した。
【0031】
次に、バイパス回路ユニットZの別の構成例について説明する。
バイパス回路ユニットZは図5のように液側延長配管5の一部をバイパスする形で設置しても良い。この場合、メイン配管にもバイパスさせるための開閉弁11cが必要となる。そして、バイパス回路ユニットZの動作は、塩化物回収運転時は開閉弁11cを閉、開閉弁11a,11bは開として冷媒を塩化物回収手段10側へバイパス流通させ、その他の通常運転時は開閉弁11cを開、開閉弁11a,11bを閉として冷媒をメイン配管側に流すものである。これにより、室外機に塩化物回収手段が搭載されていない場合でも、塩化物回収運転を行うことができる。
尚、図6のようにバイパス回路ユニットZを組まずに、塩化物回収手段10を室外機Xと液側延長配管5の間に直接組込んで冷媒を流通させるようにして、塩化物回収運転を行っても良いことは言うまでもない。ただし、この場合、塩化物回収運転実施後は、冷媒回路から塩化物回収手段10を取り外し、代わりの配管を組込み接続するか、室外機Xと液側延長配管5を直接接続して冷媒回路を形成する必要がある。
【0032】
さらに、バイパス回路ユニットZは図7のように室外熱交換器2と減圧手段3の間、或いは図8のように減圧手段3と室外機Xの液側延長配管5との接続口の間に設置しても良い。この場合、メイン配管にも開閉弁11cが必要である。これらの動作は、図5と同様に、開閉弁11cの開閉は、塩化物回収運転時は開閉弁11cを閉、開閉弁11a,11bは開として冷媒を塩化物回収手段10へ流れるようにバイパスさせ、その他の通常運転時は開閉弁11cは開、開閉弁11a,11bを閉とするものである。
【0033】
室外機Xに備えられた圧縮機1や四方弁7を運転指令に基づいて駆動制御する制御装置によりバイパス回路ユニットZに設けた開閉弁11a〜11cを自動開閉できると、塩化物回収運転を回収運転指令または積算運転時間などに応じて自動制御して回収することができる。これにより、塩化物回収運転と通常の冷凍空調運転の切換作業負荷を従来よりも大幅に低減することができる。また、塩化物回収運転時に塩化物回収手段10を流通する冷媒の流通方向を一方向に設定できる場合は、例えば図3のバイパス回路ユニットZにおいて、塩化物回収手段10側へ冷媒をバイパスさせる流路の下流側の開閉弁を図9のように逆止弁12にすることができる。
【0034】
次に塩化物回収運転で留意することを説明する。
まず、塩化物回収運転では、この運転による空気調和や冷凍を行うことを想定していない。目的は、新冷媒対応の冷凍空調回路を形成する前に、旧冷媒でも使用していた接続用延長冷媒配管中に残存する塩化物を配管中から除去して塩化物回収手段で回収することなので、圧縮機から吐出した冷媒と冷凍機油が、上記冷媒配管と塩化物回収手段を流通さえすればよい。
【0035】
例えば、室外熱交換器や室内熱交換器をバイパスする回路を形成しても良いし、これらの熱交換器で熱交換しなくても良い。ただし圧縮機が液圧縮して故障することを回避する必要はある。また、塩化物回収運転時は冷媒回路中の冷媒流量や圧力、温度などの冷媒状態は塩化物除去に最も適した状態で運転する。
【0036】
室外熱交換器をバイパスした塩化物回収運転用の冷媒回路の例を図10に示す。圧縮機1の吸入側と液側冷媒配管5を接続する配管上に塩化物回収手段10をその上下流にそれぞれ開閉弁を設けて設置する。冷媒は圧縮機1吐出側から四方弁7、ガス側冷媒配管6、室内熱交換器4、液側冷媒配管5、開閉弁11d、塩化物回収手段10、開閉弁11e、圧縮機1の吸入側の順に循環する。このとき減圧手段3は全閉状態にする。塩化物回収手段10を流通する冷媒状態は液状態、或いは液相支配の気液二相状態が望ましい。また、圧縮機1吸入側に戻る冷媒ができるだけガスが混入した気液二相状態になるように調整運転して圧縮機の故障を防止する。
【0037】
上述と同様に開閉弁11d、11eは自動開閉できると、塩化物回収運転を自動制御で実現することができる。また、この図10の場合、塩化物回収運転時に塩化物回収手段10を流通する冷媒の流通方向を一方向に設定できるので、塩化物回収手段10の下流側の開閉弁11eを逆止弁にすることができる。
【0038】
以上の塩化物回収運転の冷媒動作によって、冷媒配管5,6内の残留物を回路を循環する冷媒や冷凍機油に溶解したり混ぜた状態にして冷媒配管5,6の外へ除去し、さらに塩化物回収手段10まで移動して吸着回収することができる。
【0039】
塩化物回収運転の実施タイミング、実施時間について説明する。
実施タイミングは室外機、室内機を新冷媒対応機に交換する設置工事のなかで実施するのが良い。実施時間は冷凍機油への塩化物の含有量がスラッジ発生や冷凍機油劣化を引き起こさない量いわゆる管理値まで低減するのに必要な時間とする。塩化物を溶解した冷凍機油と冷媒の混合液を活性炭に1回流通すると塩化物はほぼ全量回収できるので、回収運転時間つまり冷媒を循環させて活性炭を有した塩化物回収手段へ流通させる時間は、冷媒回路に封入されている全冷凍機油が少なくとも1回以上活性炭を流通するのに必要な時間から設定するとよい。概ね30分〜1時間を想定している。
【0040】
上記回収運転時間の一例を下記する。
封入冷凍機油量をM=1000g(冷房能力8〜16KW)、
冷媒回路を循環する冷凍機油重量をGoil=1500g/時間
とすると、
冷凍機油が活性炭を最低1回流通するのに要する最大時間は、
T=M/Goil=0.67時間となる。
実験検証結果に余裕度を設けて洗浄時間を設定するのは言うまでもない。
【0041】
塩化物回収運転を時間で制御するかわりに、回路中の塩化物濃度を測定検知し、スラッジ発生や冷凍機油劣化を引き起こさない量いわゆる管理値まで低減したらその回収運転を終了する、としても良い。
【0042】
さらに、新冷媒対応のユニット交換設置時の塩化物回収運転作業が終了した後、通常の冷凍空調運転を開始し所定時間経過したときに、塩化物回収運転を一定時間するのも効果的である。例えば1年に1回洗浄回収すると良く、運転積算時間では約2000時間程度後となる。このとき、室外機、室内機の交換工事中に行った洗浄運転と同一回路、同一冷媒循環経路を設定すると、既に活性炭に吸着している有害物の脱着そして冷媒回路への放出を回避することができる。
【0043】
塩化物回収の目的について説明する。
まず既設の接続用延長冷媒配管内に付着した残留物のうち、塩化物回収対象物について説明する。既設の延長冷媒配管5,6はいずれも旧冷媒でも使用していたため、冷媒配管内に旧冷媒、旧冷凍機油、塩化化合物、硫黄化合物などが残存する。その中でも残留が問題となる物質は塩化化合物であり、とりわけ特に問題なのは塩化鉄である。塩化鉄は以下の反応により、脂肪酸の金属塩(スラッジつまり油からの沈殿分で非常に細かい固体の液状スラリーの素となる)を生成したり、塩素分を含まない新冷媒用の新冷凍機油であるエステル油を分解して油の劣化、特にその潤滑性を低減して、圧縮機摺動部分の摩耗を引き起こしたりする。エステル油の加水分解反応は、まず、エステル油+水→脂肪酸(塩化鉄は触媒として働く)から、次に脂肪酸+鉄(金属)→脂肪酸金属塩となる。
それゆえに、新冷媒対応の冷媒回路における塩化鉄量を、信頼性を鑑みた所定量(管理値)以下に抑える必要がある。
【0044】
ここで、塩化鉄の除去・回収の基本方法について説明する。
基本は塩素を含まない新冷媒R410Aと一緒に冷媒回路中を循環する新冷凍機油であるエステル油に、既設の冷媒配管中の残塩化鉄を溶解、流動することでこの冷媒配管から除去して循環する冷媒中に含ませ、冷媒回路内に設けた塩化物回収手段10の活性炭20に吸着回収する。
【0045】
次に、塩化鉄のエステル油への溶解の度合いについて説明する。
図11に30℃時の冷媒、油への塩化鉄溶解濃度概要値を示す。塩化鉄はエステル油に圧倒的に溶解しやすい。例えば残塩化鉄0.3gを溶解させるために必要なエステル油は約50gである。これを圧縮機の油循環量を1500g/時間とすると、圧縮機から油が50g流出するのに要する時間は0.033時間、約2分と計算できる。これは塩化物回収運転開始後、約2分で冷媒配管中の全塩化鉄を溶解可能な分のエステル油が圧縮機を吐出していることを意味する。
【0046】
次に、活性炭の塩化鉄吸着特性について説明する。
吸着対象の塩化鉄は、エステル油中に溶解しているとする。活性炭を液相中に置いて、液相吸着させる場合、使用活性炭は粒状活性炭が適している。この液相は冷媒、冷凍機油、塩化鉄など多種の混合液のため競争吸着となり、その場合、吸着対象物の分子量は吸着特性に大きく寄与すると考えられている。武田薬品工業製の粒状活性炭LH2Cは、分子量150〜300の物質を吸着するのに好適と言われている。活性炭LH2Cは孔径約1ナノメートル(10−9m)の微細孔を表面に形成し、吸着物質をこの微細孔内に主に分子間力で維持する。塩化鉄の分子量は162.2なので活性炭の微細孔に入ることができるため吸着可能である。同様に冷凍機油も分子量200〜400くらいなので活性炭で吸着可能である。
【0047】
一方、冷媒R410AはR32(CH2F2)50%とR125(C2HF5)50%の混合物である。R32の分子量は約52、R125の分子量は約120で平均値は86となるため、分子間力と化学結合の度合いが弱く前記粒状活性炭ではあまり吸着できない。
【0048】
そして、塩化物回収手段に搭載する活性炭の設計例について説明する。
活性炭は冷凍機油を吸着するので、結果的に、圧縮機摺動部の摺動性を良くするために冷凍機油に入れている微量な極圧添加剤も吸着する。そこで活性炭搭載量は、添加剤の吸着量が吸着上限値以下になるように設定する必要がある。
ここで活性炭搭載量の設計例を以下に示す。
まず、計算条件として、
▲1▼1gの活性炭が吸着する冷凍機油量:1g(実験結果より)
▲2▼初期の冷凍機油量:1000g
▲3▼初期の添加剤量:対油1wt%
▲4▼添加剤吸着上限値:対初期量10wt%
とすると、
計算結果は、
(a)1gの活性炭が吸着する添加剤量=▲1▼×▲3▼=0.01g
(b)添加剤吸着上限量=▲2▼×▲3▼×▲4▼=1g
(c)最大活性炭量=(b)/(c)=100g
となる。したがって、100g以下ならば添加剤吸着の問題はない。
【0049】
冷凍空調回路と塩化物回収回路の相違について説明する。
冷凍空調用回路について、冷房、冷凍運転を実施する場合は図12に示すように、四方弁7は圧縮機1の吐出側と室外熱交換器2を連通し、圧縮機1の吸入側とガス側延長冷媒配管6を連通する。バイパス回路ユニットZ内の開閉弁11a、11bを閉め、減圧手段3は冷凍サイクル状態に応じて開度を調整する。次に、圧縮機1と、四方弁7と、室外熱交換器2と、減圧手段3と、液側延長冷媒配管5と、室内熱交換器4と、ガス側延長冷媒配管6と、四方弁7と、圧縮機1と、をこの順番で環状に接続した冷媒回路を形成する。
一方、暖房運転を実施する場合、四方弁7は圧縮機1の吸入側と室外熱交換器2を連通し、圧縮機1の吐出側とガス側延長冷媒配管6を連通する。開閉弁11a、11bを閉め、減圧手段3は冷凍サイクル状態に応じて開度を調整する。次に、圧縮機1と、四方弁7と、ガス延長冷媒配管6と、室内熱交換器4と、液延長冷媒配管5と、減圧手段3と、室外熱交換器2と、四方弁7と、圧縮機1と、をこの順番で環状に接続した冷媒回路を形成する。この場合の運転回路図は省略する。尚、運転の動作については通常の冷房、暖房運転となるので共に説明を省略する。
【0050】
上記の通常の冷房、暖房運転ともにバイパス回路ユニットZ内の開閉弁11a、11bを閉じているので塩化物回収手段10には冷媒が流通しない。
【0051】
塩化物回収回路と冷凍空調回路の切換は、開閉弁11a、11bと減圧手段3の開閉状態を以下のように変更することで実施する。
塩化物回収回路形成時は、開閉弁11a,11bを開、減圧手段3を全閉とし、一方通常の冷凍空調回路形成時は、開閉弁11a,11bを閉、減圧手段を適宜開度制御する。
【0052】
回収運転を行い塩化物回収手段10の両端の開閉弁を閉じた後、塩化物回収手段を永久的に使用しない場合は、この塩化物回収手段10を回路から外すことは、回収塩化物を冷媒回路中に逆流させる可能性がゼロになる、という点で信頼性向上につながる。
【0053】
冷媒は旧冷媒が塩素を含む弗化炭素水素系冷媒を想定し、新冷媒は塩素を含まない弗化炭素水素系冷媒、炭素水素系冷媒、自然冷媒、二酸化炭素、空気を想定している。また、活性炭は冷媒回路では水分を吸着しにくいので、塩化物回収手段に水分吸着剤も搭載して回路中の水分を除去しても良い。
【0054】
以上のように、本実施の形態によれば、作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していた既設のものを流用する場合、圧縮機、室外熱交換器と室内熱交換器との間をガス側延長配管および液延長配管にて接続して形成した新冷媒対応回路において、塩化物を除去するための活性炭を備えた塩化物回収手段を、室外熱交換器と、室内熱交換器の間の液相冷媒が流れる部分に設け、塩化物回収手段に圧縮機を吐出した冷媒が流通できるようにした塩化物回収回路を形成して運転すると、 旧冷媒で使用していた既設の冷媒配管中に残留した有害な塩化化合物を、冷媒配管から除去し、かつ活性炭を備えた塩化物回収手段で吸着回収できる。これにより塩化物を新冷媒対応の冷媒回路から除去し、スラッジ発生による回路内詰りや冷凍機油劣化による圧縮機故障を回避することができる。また所定時間塩化物回収手段を実施した後は、塩化物回収手段に冷媒が流通しないようにすることで、吸着回収した有害物の塩化化合物などを冷媒回路へ再放出しないようにする。
【0055】
実施の形態2.
次に、塩化物回収運転の運転手順について図3および図13を用いて説明する。
ここでの運転は、室外機および室内機を旧冷媒対応機から新冷媒対応機に交換する工事の際に行うことを想定している。
【0056】
ステップ1:旧冷媒の冷媒回収
旧冷媒のR22冷媒対応機で構成されている冷媒回路から、冷媒を回収する。旧冷媒対応室外機の圧縮機が動く場合は(S1)、その圧縮機を使用したポンプダウン運転でR22冷媒を室外熱交換器に回収し(S2)、一方圧縮機が動かない場合は専用の冷媒回収機を用いて冷媒を回収する(S3)。
【0057】
ステップ2:旧冷媒対応の室外機・室内機を延長配管から取り外す(S4)。
【0058】
ステップ3:新冷媒対応の室外機および室内機を延長配管に接続する。
新冷媒対応の室外機および室内機を旧冷媒で使用していた延長配管に接続する(S5)際、塩化物回収手段が予めこの新冷媒対応室外機に搭載されていない場合は、この段階で室外機と液側延長冷媒配管の間に塩化物回収手段を設置する。
【0059】
ステップ4:真空引き+冷媒充填
延長冷媒配管および室内機と、ステップ3で塩化物回収手段を備えた場合は塩化物回収手段内を真空引きする(S6)。この段階で、冷媒回路内の滞留水分を管理値まで確実に低減させる(S7)。その後、室外機に封入している新冷媒を延長冷媒配管、室内機、塩化物回収手段に放出させる。尚、延長冷媒配管が長く追加充填が必要な場合は、この段階で追加充填する。(S8)
【0060】
ステップ5:塩化物回収回路の形成
図3のように塩化物回収ユニットZのバイパス側開閉弁11a,11bを開き、メイン流路の減圧手段3を全閉にする。これにより圧縮機を吐出した冷媒が延長冷媒配管と塩化物回収手段を流通する。(S9)
【0061】
ステップ6:塩化物回収運転
圧縮機を運転し(S10)、冷媒回路中の残塩化物量がスラッジ発生や圧縮機故障を引き起こさない保証が確立されている量まで低減できたら回収運転を終了する。実際に冷媒回路中の残塩化物量を測定しても良いが、回収運転時間を予め設定しておいて、所定の運転時間が経過したら終了する。(S11)
【0062】
ステップ7:冷凍空調回路への切換
塩化物回収ユニットZのバイパス側開閉弁11a,11bを閉じて、メイン管の減圧手段3を調整できるようにする。これにより圧縮機を吐出した冷媒が塩化物回収手段を流通できなくする。(S12)これ以降、塩化物回収手段を冷媒回路から物理的に切離しても良い。
【0063】
この塩化物回収運転での特徴は、新ユニットへの交換工事中に塩化物回収回路を形成して冷媒を循環し、工事終了までには冷媒回路を冷凍空調回路に切替え、以降、塩化物回収手段には冷媒が流通しないようにすることである。
また上記ステップ5から7までを自動で実施されるように制御装置を組み込んで設定しておくと作業手間が省ける。例えば、装置への入力電源を入れると、自動的にステップ5からステップ7まで運転されるように予め制御設定しておけば良い。
【0064】
以上のように、本実施の形態によれば、塩化物回収運転を新冷媒対応の室外機と室内機に交換する工事中に行い、それ以降は回路から物理的に切離したり遮断したりするので、塩化物回収手段に回収した有害な塩化物を通常の冷凍空調運転中に冷媒回路に放出することを回避することができる。また、弁の切換だけで塩化物回収運転と通常の冷凍空調運転を切替えることができるので、回収運転の手間を最小限に抑えることができる。
【0065】
実施の形態3.
また、塩化物回収運転の別の運転手順例を図3および図14を用いて説明する。本運転は新冷媒対応の冷媒回路で冷凍空調運転を開始した後、所定時間Tsum経過時に一定時間実施することを想定している。
【0066】
ステップ1:経過時間のチェック
塩化物回収を行うタイミングかどうかを予め定めたタイマーでチェックする。例えば、総運転時間がTsumを超えたか判断する。(S21)
【0067】
ステップ2:塩化物回収回路の形成
図3のように塩化物回収ユニットZのバイパス側開閉弁11a,11bを開き、メイン管の減圧手段3を全閉にする。これにより圧縮機を吐出した冷媒が冷媒配管と塩化物回収手段を流通する。(S22)
【0068】
ステップ3:塩化物回収運転
圧縮機を運転する(S23)。回路中の残塩化物量がスラッジ発生や圧縮機故障を引き起こさない保証が確立されている量まで低減できたら回収運転を終了する。実際に回路中の塩化物量を測定しても良いが、回収運転時間を予め設定しておいて、時間がきたら終了する。(S24)
【0069】
ステップ4:冷凍空調回路への切換
塩化物回収ユニットZのバイパス側開閉弁11a,11bを閉じて、メイン管の減圧手段3を調整できるようにする。これにより圧縮機を吐出した冷媒が塩化物回収手段を流通できなくする。(S25)
【0070】
ステップ5:回収運転タイマーの再設定(S26)
【0071】
以上のように、本実施の形態によれば、新冷媒対応の冷媒回路で冷凍空調運転を開始した後、所定時間経過経過していることが判明した場合、一定時間だけ塩化物回収運転を行い、その後、元の冷凍空調回路に戻して塩化物回収手段を回路から遮断するので、塩化物回収手段に回収した有害な塩化物を通常の冷凍空調運転中に冷媒回路に放出することを回避することができる。また、弁の切換だけで塩化物回収運転と通常の冷凍空調運転を切替えることができるので、回収運転の手間を最小限に抑えることができる。
【0072】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る冷凍空調装置は、作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していたものを流用する際、圧縮機および室外熱交換器と室内熱交換器との間を前記冷媒配管のガス側延長配管および液側延長配管により接続して形成した新冷媒対応回路において、塩化化合物である塩化鉄を除去するための分子量150〜300の物質を吸着できる微細孔を表面に形成した粒状活性炭を有した塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の液相冷媒が流通する配管に設け、前記新冷媒に対応した冷凍機油に溶解して流動する前記塩化鉄を前記塩化物回収手段で吸着回収するので、延長配管中に残留する塩化化合物を流動して延長配管外へ除去し、塩化物回収手段まで運んで吸着回収することができる。その結果、新冷媒対応回路中の残塩化物量をスラッジ発生による回路詰りや圧縮機故障を生じないことを確認した管理値以下に低減することができ、信頼性を確保することができる。
【0073】
また、本発明の請求項2に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の一部に並列になるように設け、前記冷媒回路から着脱自在、または前記冷媒回路から弁切換で遮断する構造を備えたので、塩化物回収を終了した後は、塩化物回収手段を冷媒回路から遮断することで、吸着した有害な塩化化合物などを、運転中の冷凍空調回路に放出することを回避することができる。
【0074】
また、本発明の請求項3に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段を前記冷媒回路から遮断する際に切替える弁は、自動で切替え可能なので、塩化物回収運転と通常の冷凍空調運転の切換作業負荷を大幅に低減することができる。
【0075】
また、本発明の請求項4に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段が新冷媒対応の室外機に搭載されるので、現地で塩化物回収手段を設置する手間を省き、かつ自動運転で塩化物回収運転を実施することが可能である。
【0076】
また、本発明の請求項5に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段は新冷媒対応の室外機と前記液側延長配管の間に搭載されるので、延長配管内に残留する有害な塩化化合物などを除去する必要があり、かつ室外機に塩化物回収手段が搭載されていないときでも、回収運転を実施することができる。
また、本発明の請求項6に係る冷凍空調装置は、前記塩化物回収手段に用いる粒状活性炭を繊維シートで包んだモールド形状としたので、旧冷凍機油や固形異物等をメッシュ効果で捕捉することができる。
【0077】
また、本発明の請求項7に係る冷凍空調装置の運転方法は、作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していたものを流用する場合、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、ガス延長配管と、液延長配管と、を接続し、塩化化合物である塩化鉄を除去するための分子量150から〜300の物質を吸着できる微細孔を表面に形成した粒状活性炭を備えた塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の一部に並列になるように設け、前記冷媒回路から取り外したり、或いは前記冷媒回路から弁切換で遮断したりできる構造を備える冷凍空調装置において、冷媒配管中に残留する塩化物を回収する塩化物回収運転は、前記塩化物回収手段を冷媒回路に組込むステップと、前記延長配管と室内機内を真空引きした後に冷媒を充填するステップと、圧縮機を運転して前記新冷媒に対応した冷凍機油に溶解して流動する前記塩化鉄を前記塩化物回収手段で吸着捕捉するステップと、圧縮機を停止して前記塩化物回収手段を冷媒回路から切離し、または弁切換で冷媒回路から遮断するステップと、を備えたので、塩化物回収運転中は、冷媒を延長配管と塩化物回収手段に流通して、延長配管中に残留する塩化化合物を流動させて延長配管外へ除去し、塩化物回収手段まで運んで吸着回収することができる。その結果、新冷媒対応回路中の残塩化物量をスラッジ発生による回路詰りや圧縮機故障を生じないことを確認した管理値以下に低減することができ、信頼性を確保することができる。また、塩化物回収運転後に通常の冷凍空調運転へ切替えたとき、塩化物回収手段を冷媒回路から遮断して冷媒が流通できないようにするので、塩化物回収手段で吸着した有害な塩化化合物などを、運転中の冷凍空調回路に放出することを回避することができる。
【0078】
また、本発明の請求項8に係る冷凍空調装置の運転方法は、前記塩化物回収運転を、室外機と室内機を交換する工事中に行うので、顧客に渡した後は塩化物回収手段を冷媒回路から遮断して冷媒が流通できないようにするので、塩化物回収手段で吸着した有害な塩化化合物などを、運転中の冷凍空調回路に放出することを回避することができる。
【0079】
また、本発明の請求項9に係る冷凍空調装置の運転方法は、前記塩化物回収運転が、新冷媒機へ交換後、新冷媒回路で空気調和運転や冷凍運転を開始してからの総運転時間が所定時間経過する毎に、一定時間だけ行うので、塩化物回収手段を冷媒回路から遮断して冷媒が流通できないようにするので、塩化物回収手段で吸着した有害な塩化化合物などを、運転中の冷凍空調回路に放出することを回避することができる。
【0080】
また、本発明の請求項10に係る冷凍空調装置の運転方法は、前記塩化物回収運転が、所定時間経過するまで、あるいは冷媒回路中に残留する塩化物量が所定管理値以下になるまで行うので、新冷媒対応回路中の残塩化物量をスラッジ発生による回路詰りや圧縮機故障を生じないことを確認した管理値以下に低減することができ、信頼性を確保することができる。
【0081】
また、本発明の請求項11に係る冷凍空調装置は、変更前の作動冷媒が塩素を含む弗化炭素水素系冷媒であり、変更後の作動冷媒が塩素を含まない弗化炭素水素系冷媒、炭素水素系冷媒、自然冷媒であるので、延長配管中の塩化物吸着効果は同等であり、その結果、新冷媒対応回路中の残塩化物量をスラッジ発生による回路詰りや圧縮機故障を生じないことを確認した管理値以下に低減することができ、信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係わる冷媒回路図である。
【図2】 本発明の実施の形態1に係わる塩化物回収手段の構成図である。
【図3】 本発明の実施の形態1に係わる冷媒流れ図である。
【図4】 本発明の実施の形態1に係わり別の冷媒流れ図である。
【図5】 本発明の実施の形態1に係わる別のバイパス回路ユニット図である。
【図6】 本発明の実施の形態1に係わり塩化物回収手段の設置図である。
【図7】 本発明の実施の形態1に係わるまた別のバイパス回路ユニット図である。
【図8】 本発明の実施の形態1に係わるさらに別のバイパス回路ユニット図である。
【図9】 本発明の実施の形態1に係わるさらに別のバイパス回路ユニット図である。
【図10】 本発明の実施の形態1に係わる別の冷媒回路図である。
【図11】 本発明の実施の形態1に係わり、冷凍機油の溶解濃度を示す説明図である。
【図12】 本発明の実施の形態1に係わる冷房・冷凍運転回路図である。
【図13】 本発明の実施の形態2に係わる塩化物回収運転のフローチャートである。
【図14】 本発明の実施の形態3に係わる塩化物回収運転のフローチャートである。
【図15】 従来例の冷媒回路図である。
【図16】 従来例の異物吸着器図である。
【符号の説明】
1 圧縮機、2 室外熱交換器、3 減圧手段、4 室内熱交換器、5 液冷媒配管、6 ガス冷媒配管、7 四方弁、10 塩化物回収手段、11 開閉弁、12 逆止弁、20 活性炭、20a 粒状活性炭、20b 繊維シート、21 水分吸着剤、22 メッシュ止め板、23 メッシュ、24 繊維製メッシュ、51 コンプレッサ、52 コンデンサ、53 ドライヤ、54 キャピラリーチューブ、55 エバポレータ、56 アキュムレータ、57 異物除去器、58 管、59 水分吸着剤、60 異物吸着剤。
Claims (11)
- 作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していたものを流用する際、圧縮機および室外熱交換器と室内熱交換器との間を前記冷媒配管のガス側延長配管および液側延長配管により接続して形成した新冷媒対応回路において、塩化化合物である塩化鉄を除去するための分子量150〜300の物質を吸着できる微細孔を表面に形成した粒状活性炭を有した塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の液相冷媒が流通する配管に設け、前記新冷媒に対応した冷凍機油に溶解して流動する前記塩化鉄を前記塩化物回収手段で吸着回収することを特徴とする冷凍空調装置。
- 前記塩化物回収手段は、室外熱交換器と室内熱交換器の間の一部に並列になるように設け、前記冷媒回路から脱着自在、または前記冷媒回路から弁切換で遮断する構造を備えることを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
- 前記塩化物回収手段を前記冷媒回路から遮断する際に切替える弁は、自動で切替えることができることを特徴とする請求項2記載の冷凍空調装置。
- 前記塩化物回収手段は新冷媒対応の室外機に搭載されることを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
- 前記塩化物回収手段は新冷媒対応の室外機と前記液側延長配管の間に搭載されることを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
- 前記塩化物回収手段に用いる粒状活性炭を繊維シートで包んだモールド形状としたことを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
- 作動冷媒を塩素を含む旧冷媒から塩素を含まない新冷媒に変更する際に、室外機および室内機は新冷媒に対応した機器に交換し、冷媒配管は旧冷媒で使用していたものを流用する場合、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、ガス延長配管と、液延長配管と、を接続し、塩化化合物である塩化鉄を除去するための分子量150〜300の物質を吸着できる微細孔を表面に形成した粒状活性炭を備えた塩化物回収手段を室外熱交換器と室内熱交換器の間の一部に並列になるように設け、前記冷媒回路から取り外したり、或いは前記冷媒回路から弁切換で遮断したりできる構造を備える冷凍空調装置において、冷媒配管中に残留する塩化物を回収する塩化物回収運転は、前記塩化物回収手段を冷媒回路に組込むステップと、前記延長配管と室内機内を真空引きした後に冷媒を充填するステップと、圧縮機を運転して前記新冷媒に対応した冷凍機油に溶解して流動する前記塩化鉄を前記塩化物回収手段で吸着捕捉するステップと、圧縮機を停止して前記塩化物回収手段を冷媒回路から切離し、または弁切換で冷媒回路から遮断するステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
- 前記塩化物回収運転は、室外機と室内機を交換する工事中に行うことを特徴とする請求項7記載の冷凍空調装置の運転方法。
- 前記塩化物回収運転は、新冷媒機へ交換後、新冷媒回路で空気調和運転や冷凍運転を開始してからの総運転時間が所定時間経過する毎に、一定時間だけ行うことを特徴とする請求項7記載の冷凍空調装置の運転方法。
- 前記塩化物回収運転は、所定時間経過するまで、あるいは冷媒回路中に残留する塩化物量が所定管理値以下になるまで行うことを特徴とする請求項7記載の冷凍空調装置の運転方法。
- 変更前の作動冷媒が塩素を含む弗化炭素水素系冷媒であり、変更後の作動冷媒が塩素を含まない弗化炭素水素系冷媒、炭素水素系冷媒、自然冷媒であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の冷凍空調装置。
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