JP3885601B2 - 冷媒及び油回収方法、冷媒及び油回収制御装置、及び空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒及び油回収運転方法、特に、既設配管内の残留油、水分、ゴミ等のコンタミ物質を冷媒と共に回収するための空気調和装置の冷媒及び油回収方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、冷媒及び油の回収制御装置及びそれを有する空気調和装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
フロン系冷媒がフロン規制の対象となったことから、その代替冷媒としてＨＦＣ系冷媒が用いられるようになってきている。このＨＦＣ系冷媒は、分子構造中に塩素原子を含んでいないため、圧縮機の潤滑性能が低下する。また、ＨＦＣ系冷媒はその構造上極性が強いため、非極性のスラッジやコンタミ物質（鉱油など）を溶解させず、凝縮した液冷媒中に析出させやすい性質がある。そしてこのような析出物はキャピラリチューブや膨張弁等の狭くくびれた部分に付着して詰まりを生じさせる。その結果、圧縮機の吐出温度上昇による異常停止や、膨張弁の作動不良による圧縮機故障の原因になる。
【０００４】
また、このＨＦＣ系冷媒に対しては、冷凍機油における冷媒との相互溶解性が重要な特性の１つとなるため、冷凍機油としてエーテル油やエステル油等の合成油が用いられている。しかしながら、これらの合成油は極性が強く、そのため冷凍機油及び冷媒以外の残留不純物を溶かしやすいという性質を有している。そのため、冷凍機油として合成油を用いた冷凍装置では、電動膨張弁で構成された減圧機構において、冷媒が蒸発した後のスラッジ等による詰まりが生じやすく、これによって冷凍サイクルに異常が発生するという問題が生じやすい。
【０００５】
ところで、マンション、ビル等においては冷媒配管が壁面内に埋設されていることが多いが、このように冷媒配管が壁面内に埋設されている場合において、既設の空気調和装置を撤去して新たな空気調和装置を設置する場合には、既設連絡配管内における残留冷凍機油等のコンタミ物質の存在が問題となる。特に、ＨＦＣ系冷媒を使用する場合には、この既設連絡配管内の残留コンタミ物質をできるだけ除去しておく必要がある。そのため、従来より、既設の空気調和装置を撤去した後、既設連絡配管内を洗浄して残留冷凍機油をはじめとするコンタミ物質を除去し、清浄度を確保した上で、新たな空気調和装置を設置する方法が実施されている。
【０００６】
しかしながら、このようにして既設連絡配管内を洗浄する従来の方法では、多くの手間と時間を要し、そのため新たな空気調和装置の設置に多大なコストを要するという問題がある。
【０００７】
また、ポンプダウン運転によって冷媒及び油を回収する方法も実施されている。このポンプダウン運転によって冷媒及び油を回収する従来の方法は、運転モードを冷房運転モードとし、室内熱交換器手前の液閉鎖弁を閉じる。その後１〜２分程度の冷房運転を行い、冷媒及び油を室外熱交換器に溜めたうえで室外熱交換機手前のガス閉鎖弁を閉じる。その後運転を停止する。
【０００８】
このような従来のポンプダウン運転による冷媒及び油の回収では、十分に油を回収することができない。
【０００９】
さらに、家庭用のいわゆるルームエアコンの場合と、ビルの屋上に室外機が設置されているようないわゆるパッケージエアコンとでは、設置状況が異なるので油（配管残留油）回収の最適な方法は異なってくるが、冷媒回収の方法としては、統一した方が作業上好ましい。
【００１０】
本発明の課題は、低コストで実施可能な冷媒及び油回収方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の課題は、効率よく冷媒及び油を回収する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに別の課題は、設置状況等が異なる空調機においても、統一した方法で冷媒及び油を効率よく回収する方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに別の課題は、冷媒及び油を効率よく回収するための回収制御装置及びそれを有する空気調和装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る冷媒及び油の回収方法は、配管を介して接続された室内機及び室外機を有する空気調和装置の冷媒及び油回収方法であって、昇温ステップと、回収ステップとを含んでいる。昇温ステップは、室外機が室内機よりも高所に配置されている場合には冷房運転を、室外機が室内機よりも低所に配置されている場合には暖房運転を、それぞれ所定時間以上実施して冷媒を昇温する。回収ステップは昇温ステップの後にポンプダウン運転を行って冷媒及び油を回収する。
【００１５】
パッケージエアコンのように、室外機が室内機よりも高所に配置されているような場合は、暖房運転を行うと、ガス冷媒のみが室外機の熱交換器に溜められ、冷媒のガス化により、液に溶けていた残留油やコンタミ物質のみが室内機側に残されることとなり、冷媒回収はできるが、コンタミ物質を含む残留油が回収しずらくなる。
【００１６】
そこでこの請求項１に係る発明では、室外機が室内機よりも高所に配置されている場合には冷房運転を行って冷媒を昇温する。このため、前述のように、冷媒のみが室外機側に回収されるという不具合を解消でき、しかも冷媒とコンタミ物質を含む油とが溶けやすい状態の時に油の回収が可能になる。
【００１７】
一方、ルームエアコンのように、室外機が室内機よりも低所に配置されている場合には暖房運転により冷媒を昇温する。この場合は、前記同様に、液冷媒によりコンタミ物質を含む油を洗い流すことができ、より効率よく冷媒及び油を回収することができる。
【００１８】
請求項２に係る冷媒及び油回収方法は、請求項１の方法において、昇温ステップにおける所定時間は空気調和装置の容量によって決定される。
【００１９】
例えば、ルームエアコンの場合は容量が比較的小さいので、冷媒の昇温のための運転を５分から１０分程度にする。また、パッケージエアコンのように容量が比較的大きい場合は、容量に応じて１０分から４０分程度の運転時間を設定する。
【００２０】
このように、空気調和装置の容量によって昇温ステップの運転時間を変えることにより、装置に応じて効率的な回収を行うことができる。
【００２１】
請求項３に係る冷媒及び油回収方法は、請求項１又は２の方法において、回収ステップにおけるポンプダウン運転は冷房運転である。
【００２２】
この場合は、回収運転の作業性が良い。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［空気調和装置の構成］
まず、本発明の一実施形態が適用される空気調和装置の構成を図１に基づいて説明する。
【００２４】
この空気調和装置は、室外機１、室内機２及びこれらの間に設けられた連絡配管３，４を有している。室外機１には、圧縮機５と、四路切換弁６と、室外熱交換器７と、減圧機構としての膨張弁８と、制御装置９とが設けられている。また、膨張弁９と連絡配管３との間には液閉鎖弁１０が設けられ、連絡配管４と四路切換弁６との間にはガス閉鎖弁１１が設けられている。また、室内機２には室内熱交換器１２が設けられている。
【００２５】
［空気調和装置の動作］
このような構成の空気調和装置において、冷房運転を行う場合は、図１に示すように、四路切換弁６を切り換えて、圧縮機５、四路切換弁６、室外熱交換器７、膨張弁８、室内熱交換器１２、四路切換弁６、圧縮機５の順に冷媒が流れるような回路を構成する。これにより、室外熱交換器７が凝縮器として機能し、室内熱交換器１２が蒸発器として機能する。
【００２６】
この場合は、連絡配管３，４においては、図２に示すモリエル線図から明らかなように、室内熱交換器１２の入口側連絡配管３には低温の気液混合の２相流が流れ、出口側連絡配管４には低温のガス冷媒が流れる。
【００２７】
一方、暖房運転を行う場合は、図３に示すように、四路切換弁６を切り換えて、圧縮機５、四路切換弁６、室内熱交換器１２、膨張弁８、室外内熱交換器７、四路切換弁６、圧縮機５の順に冷媒が流れるような回路を構成する。これにより、室内熱交換器１２が凝縮器として機能し、室外熱交換器７が蒸発器として機能する。
【００２８】
この場合は、連絡配管３，４においては、図４に示すモリエル線図から明らかなように、室内熱交換器１２の入口側連絡配管４には高温のガス冷媒が流れ、出口側連絡配管３には高温の液冷媒が流れる。
【００２９】
［第１実施形態］
以上のような空気調和装置を前提として、本発明の第１実施形態を説明する。
【００３０】
操作パネル等に設けられたポンプダウン運転の指示のためのボタンが押されると、制御装置９は図５に示すフローチャートにしたがって処理を実行する。
【００３１】
まず、ステップＳ１において、運転モードを冷房運転モードに切り換える。すなわち、四路切換弁６を図１に示すような姿勢に切り換える。次にステップＳ２において、冷房運転を実行する。ここでの冷房運転では、冷凍機油が冷媒中に溶解しやすくして分離状態を極力少なくするために、圧縮機５を外気温度条件において運転可能な最大回転数で運転し、顕熱が最大になるようにする。さらに、温度を上昇させるために、室外機側のファンの回転数を落とす。そして、ステップＳ３では、冷房運転が所定時間以上経過したか否かを判断する。なお、このステップＳ３における冷房運転の時間は、空気調和装置の容量によって決定され、ルームエアコンでは５〜１０分程度が望ましいが、小型クラスの冷房能力が２．５ｋＷ以下の場合には５分程度が望ましい。一方、容量の比較的大きいパッケージエアコンでは例えば３０分程度（容量に応じて１０〜４０分程度）が望ましい。
【００３２】
このような冷房運転を行うことによって、凝縮温度が上昇し、冷媒中に冷凍機油が溶け込みやすくなり、冷凍機油を冷媒とともに回収しやすくなる。
【００３３】
次に、ステップＳ４において液閉鎖弁１０を閉じ、ステップＳ５では液閉鎖弁１０を閉じてから３分経過したか否かを判断する。液閉鎖弁１０を閉じてから２分経過すれば、ステップＳ５からステップＳ６に移行し、ステップＳ６ではガス閉鎖弁１１を閉じる。そしてステップＳ７において圧縮機５の運転を停止する。
【００３４】
このような第１実施形態では、従来のポンプダウン運転を行う前に、所定時間の冷房運転を行い、冷媒温度を上昇させて冷凍機油やその他の不純物等のコンタミ物質を冷媒中に溶け込みやすくしているので、特に、既設連絡配管３，４内の残留コンタミ物質を効率よく除去することができる。
【００３５】
また、パッケージエアコンにおいては、室外機がビルの屋上等に設置され、室内機よりも高い位置にある場合が多い。このような場合においては、暖房運転を行うと、連絡配管内に存在する残留した液冷媒が運転によってガス化され、ガス冷媒のみが室外機の熱交換器に溜められる。このため、冷媒の相変化（ガス化）により、液に溶けていた残留油やコンタミ物質のみが低所に配置された室内機側（蒸発器）に残されることとなる。したがって、冷媒回収はできるが、コンタミ物質を含む残留油のみが重量に勝てずに回収しずらくなる現象が生じる。
【００３６】
しかし、この実施形態では、冷房運転を行って冷媒を昇温するので、パッケージエアコンの場合にも、冷媒とコンタミ物質を含む油とが回収可能となり、室内機よりも高所に配置された室外機においても配管中の不純物、コンタミ物質を含む冷凍機油及び冷媒を効率よく回収することができる。
【００３７】
このように、この実施形態では、ルームエアコン、パッケージエアコンに関わらず、いずれも同じ制御処理によってコンタミ物質を含む冷凍機油及び冷媒を効率よく回収できる。
【００３８】
［第２実施形態］
前記実施形態では、外気温度を考慮していないが、外気温度が低い場合は、冷房運転を行うと、外気温度が高い場合に比較して圧縮機におけるガスの重量が重くなる。したがって、この場合は圧縮機の保護のために回転数を上げることができず、回収効率が低下することになる。
【００３９】
そこで第２実施形態では、外気温度を検出し、外気温度が低い場合は運転モードを暖房運転モードに切り換えて運転し、その後ポンプダウン運転を行うようにしている。この場合の、制御装置９が行う処理を図６のフローチャートに示す。
【００４０】
まずステップＳ１０では、外気温度ｔが２度以上であるか否かを判断する。外気温度Ｔが２度以上の場合は、ステップＳ１１以降の処理を実行する。この場合の処理は、前記第１実施形態と同様である。すなわち、ステップＳ１１において運転モードを冷房運転モードに切り換え、ステップＳ１２で冷房運転を実行し、冷房運転が所定時間（前記第１実施形態と同様の時間）以上経過した場合はステップＳ１３からステップＳ１４に移行する。そして、ステップＳ１４において液閉鎖弁１０を閉じ、その後３分経過すればステップＳ１５からステップＳ１６に移行してガス閉鎖弁１１を閉じ、ステップＳ１７において圧縮機５の運転を停止する。
【００４１】
一方、外気温度Ｔが２度より低い場合は、ステップＳ１０からステップＳ２１に移行する。ステップＳ２１では、四路切換弁６を図３に示すような姿勢に切り換え、運転モードを暖房運転モードに切り換える。次にステップＳ２２において暖房運転を実行する。ここでは、圧縮機５を外気温度条件において運転可能な最大回転数で運転し、顕熱が最大になるようにする。そして、ステップＳ２３では、暖房運転が所定時間以上経過したか否かを判断する。なお、前記同様に、ステップＳ２３における運転時間は、空気調和装置の容量によって決定される。運転時間が所定時間を越えた場合はステップＳ２３からステップＳ２４に移行し、圧縮機５を停止し、さらにステップＳ２５で運転モードを冷房運転モードに切り換える。
【００４２】
以上のような暖房運転によって冷媒が昇温され、冷媒回路内の冷凍機油やコンタミ物質が冷媒と溶解しやすくなり、配管内に残留した油の回収効率が向上する。
【００４３】
次に、前記同様の回収のためのポンプダウン運転を行うが、回収のためのポンプダウン運転の処理は前記同様である。
【００４４】
ここでは、前記同様の効果に加え、外気温度が低い場合は暖房運転を行うので圧縮機５の負担が軽減し、圧縮機５を保護しながら冷凍機油等のコンタミ物質と冷媒とを効率よく回収することができる。
【００４５】
［他の実施形態］
（ａ）前記第１実施形態では、ポンプダウン運転の前の運転モードを冷房運転としたが、特にルームエアコンの場合は、一般的に室外機が室内機よりも低い位置に設置されているので、暖房運転を行っても特に不具合を生じることがなく、逆に暖房運転の方がより効率よく回収を行うことができる。
そこで、室外機と室内機の配置を考慮し、室外機が室内機よりもの高所に配置されている場合は冷房運転とし、低所に配置されている場合は暖房運転をするようにしてもよい。この場合は、配置状況に応じて適切な回収作業を行うことができる。
（ｂ）前記各実施形態では、ポンプダウン運転として冷房運転を行うようにしたが、暖房運転を行った後に、暖房運転によるポンプダウン運転を行っても良い。この場合は、液閉鎖弁にサービスポートを設けておき、室内熱交換器で凝縮した液冷媒を、このサービスポートから回収したり、あるいは室内熱交換器に回収するようにすればよい。
この場合は、昇温された冷媒が冷却されることなくそのまま回収されるので、回収効率をより向上することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る方法では、室外機の配置された位置に応じて冷房運転又は暖房運転を行って冷媒を昇温し、冷媒及び油を回収するので、ルームエアコン及びパッケージエアコンの両方において、最も効率よく適切に冷媒及び油を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】 本発明の位置実施形態が適用される空気調和装置の冷媒回路図。
【図２】 冷房運転時のモリエル線図。
【図３】 本発明の位置実施形態が適用される空気調和装置の冷媒回路図。
【図４】 暖房運転時のモリエル線図。
【図５】 本発明の第１実施形態の制御フローチャート。
【図６】 本発明の第２実施形態の制御フローチャート。
【符号の説明】
【００４８】
１ 室外機
２ 室内機
３，４ 既設連絡配管
５ 圧縮機
６ 四路切換弁
７ 室外熱交換器
８ 膨張弁
９ 制御装置
１０ 液閉鎖弁
１１ ガス閉鎖弁
１３ 室内熱交換器

Claims (3)

1. 配管を介して接続された室内機及び室外機を有する空気調和装置の冷媒及び油回収方法であって、
   室外機が室内機よりも高所に配置されている場合には冷房運転を、室外機が室内機よりも低所に配置されている場合には暖房運転を、それぞれ所定時間以上実施して冷媒を昇温する昇温ステップと、
   前記昇温ステップの後にポンプダウン運転を行って冷媒及び油を回収する回収ステップと、
   を含む冷媒及び油回収方法。
2. 前記昇温ステップにおける所定時間は空気調和装置の容量によって決定される、請求項１に記載の冷媒及び油回収方法。
3. 前記回収ステップにおけるポンプダウン運転は冷房運転である、請求項１又は２に記載の冷媒及び油回収方法。

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