JP4187020B2 - 空気調和装置およびその洗浄方法 - Google Patents
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Description
図1は、空気調和装置1の冷媒回路の概略図である。
熱源ユニット2は、建物の屋上等に設置され、主に、圧縮機21と、四路切換弁22と、熱源側熱交換器23と、熱源側膨張弁24と、液側閉鎖弁25と、ガス側閉鎖弁26と、これらを接続する冷媒配管とから構成されている。
利用ユニット5は、建物内の各所に設置され、主に、利用側膨張弁51と、利用側熱交換器52と、これらを接続する冷媒配管とから構成されている。
液冷媒配管6およびガス冷媒配管7は、熱源ユニット2と利用ユニット5とを接続する冷媒配管であり、その大部分が建物内の壁内や天井裏に配置される。ここでは、図1に示すように、1つの熱源ユニット2に対して、複数の利用ユニット5が接続されているため、冷媒配管には、分岐部分Bが設けられている。
サービスポートSは、冷凍サイクルに対して作動冷媒を充填したり、放出したりするための接続ポートであり、液側閉鎖弁25の利用側熱交換器52側に隣接して設けられた液管側サービスポートS6と、ガス側閉鎖弁26の利用側熱交換器52側に隣接しており冷房運転時における圧縮機21の吸引側に設けられたガス管側サービスポートS7と、を有している。
制御装置70は、後述する空調動作や洗浄制御を行う装置であって、図2に示すように、主として、制御部71、メモリ72、ディスプレイ73、カウンタ74、温度検知部75、圧力検知部76、濃度取得部77、設定入力部78等を、それぞれ有している。制御部71は、冷凍サイクルについて、空調動作の制御を行ったり、洗浄処理の制御を行ったりする。メモリ72は、設定入力部78等から入力されたデータや、カウンタ74によるカウントデータ等を格納する。ここで、カウンタ74は、後述する、充填ステップS10、待機ステップS20および放出ステップS30の3つの処理を単位操作としてカウントを行う。ディスプレイ73は、制御部71からの指示を受けて、カウンタ74によるカウントデータ等についてメモリ72の格納内容に従った表示を行う。温度検知部75は、温度センサTから得られるデータを取得する。圧力検知部76は、圧力センサPから得られるデータを取得する。濃度取得部78は、濃度センサCから得られるデータを取得する。
次に、建物に対する据付が完了した状態における空気調和装置1の冷房運転動作について、図1を用いて説明する。冷房運転における各種構成機器の制御は、通常制御手段として機能する空気調和装置1の制御部71によって行われる。
ここで、上述のような空調動作を行う空気調和装置1は、熱源ユニット2、利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7、の主に4つの要素が互いに接続されて構成されており、建物に据え付けられている。そして、まず、利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7の3つの各要素について、気密性の有無をチェックする。ここでは、図1にように、利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7が互いに接続された状態で、液側閉鎖弁25からガス側閉鎖弁26に至るまでの全配管部分を対象として、気密性をチェックする。
上述のようにして、利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7について、気密試験を行い、冷凍サイクルを構成するこれらの3つの要素について、気密性が確保されていることを確認した状態では、この3つの要素の内部に、気密試験で使用した空気等の不凝縮ガス(主に、窒素ガス)が残存したままの状態になってしまっている。
ここで、図1に示すように、洗浄処理は、充填側について、ガス管側サービスポートS7が充填側配管32を介して二酸化炭素ボンベ30に接続され、放出側については、液管側サービスポートS6が放出側配管34に接続されることで実行される。
図3に、制御装置70による洗浄処理のフローチャートを示す。
まず、ステップS10では、制御装置70は、冷凍サイクルに設けられている全ての弁(具体的には、熱源側膨張弁24、液側閉鎖弁25、ガス側閉鎖弁26および利用側膨張弁51等)を全開状態とし、このような全開状態の冷凍サイクルに対して二酸化炭素ガスの充填を開始するために充填側電磁弁33が「開」状態となるようにして、放出側電磁弁35が「閉」状態となるようにして、自動充填制御する。各弁が「開」状態であるため、二酸化炭素ガスは、冷凍サイクルの冷凍サイクルの利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7のすみずみまで行き渡る。このため、空気調和装置1の作動冷媒と同一成分である二酸化炭素ガスが冷凍サイクル内に加圧充填された状態となる。これにより、冷媒配管が分岐して複雑な構成になっている分岐部分Bにおいても、二酸化炭素ガスと不純物としての窒素とが十分に混ざり合う。そして、制御部71は、圧力取得部76の取得する圧力値が所定圧力として設定された10気圧になるまで充填側電磁弁33を「開」状態として充填を続ける制御を行い、所定圧力である10気圧に達した際に充填側電磁弁33を「閉」状態として、充填を終了する制御を行う(ここでも、放出側電磁弁35は「閉」状態に維持される)。この段階では、カウンタ74は、カウントデータを「1回」として、メモリ72に格納させており、制御部71は、メモリ72に格納されているカウントデータに従って、単位操作が1回目であることを示すために、ディスプレイ73に「1回」と表示させる。
次に、ステップS20では、制御装置70は、冷凍サイクル中に二酸化炭素ガスが所定圧力(10気圧)充填された状態を、所定時間(例えば、10分)維持する。これにより、冷凍サイクルに充填された二酸化炭素ガスと、冷凍サイクル内に残留している窒素とが十分に混ざり合う。ここでの待機時間は、充填される二酸化炭素ガスの圧力や温度状態に応じて、例えば、高圧力・高温度の場合には、適当な時間に短縮する等の調節を行うようにしてもよい。
そして、ステップS30では、制御装置70の制御部71は、待機時間が所定時間を超えたと判断すると、放出側電磁弁35を「開」状態として、冷凍サイクルの冷凍サイクルの利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7に充填されている二酸化炭素ガスおよび不純物としての窒素を、放出端36から放出する。ここでの放出は、圧力取得部76が取得する圧力センサPの値に基づいて、制御部71によって大気圧まで下がったと判断されるまで行う。
ステップS40では、濃度取得部77は、上記放出ステップS30で放出された成分中の窒素濃度を濃度センサCから取得する。そして、制御装置70の制御部71は、濃度取得部77が取得した窒素濃度が、目標許容範囲の残留窒素濃度である100ppm以下となっているか否か判断する。ここで、100ppm以下となっていない場合には、ステップS10に戻って、再び二酸化炭素ガスの充填および充填対象の放出による洗浄処理を繰り返す。この場合、カウンタ74は、カウントデータを繰り上げて「2回」として、メモリ72に格納させ、制御部71は、メモリ72に格納されているカウントデータに従って、単位操作が2回目になることを示すために、ディスプレイ73に「2回」と表示させる。他方、100ppm以下となっている場合には、冷凍サイクルから十分に窒素を取り除けたと判断して、洗浄処理を終了する。
このようにして建物に据え付けられて残留窒素濃度が100ppm以下になるように洗浄された冷凍サイクルにおいては、配管長等が様々な形態をとること等に起因する最適な冷媒充填量に調節する必要がある。このため、熱源ユニット2が予め備えている作動冷媒としての二酸化炭素冷媒の量のみでは不足する分の冷媒を、液側閉鎖弁25およびガス側閉鎖弁26を開けてさらに冷凍サイクルに追加充填する。ここでの二酸化炭素の追加充填量は、冷凍サイクルにおける冷凍能力が最大限に発揮され、圧力異常等の問題が生じない量とされる。これにより、不純物が除去された冷凍サイクルを用いて、上述した空調動作を行うことが可能になる。
(1)
従来の空気調和装置では、気密試験によって気密性を確認した冷凍サイクル中に残存している窒素を除去するために、冷凍サイクル中の気圧を下げて不純物を取り去る真空引きを行っている。このため、真空引きのための操作、真空引きのための装置等が別途必要になってしまっている。このような真空引きを行う真空ポンプは、−100kPa程度まで真空状態にする必要があり、大型の装置が必要となってしまう。
本実施形態の空気調和装置1の洗浄方法では、冷凍サイクルの洗浄に二酸化炭素ガスを用いているが、冷凍サイクル内に二酸化炭素が残留したとしても、本実施形態の空気調和装置1の作動冷媒が同一成分の二酸化炭素であるため、冷凍サイクル内における不純物となることはなく、冷凍サイクル中の不純物の相対濃度を問題が生じないようにしつつ低減させていくことができる。
本実施形態の空気調和装置1の洗浄方法では、冷凍サイクルに充填する成分として水溶性が窒素よりも高い二酸化炭素を採用している(例えば、1気圧1リットルの水に対する溶解度は、常温で、窒素が0.0007molであるのに対して、二酸化炭素は0.053molである)。冷凍サイクルにおいては、水分も不純物として取り除くことが好ましいが、このような冷凍サイクル中に残留している水分についても、充填される二酸化炭素ガスと一緒になって、効果的に排出することができる。これにより、二酸化炭素を充填して放出する本実施形態の洗浄方法では、冷凍サイクル中に残留している水分についても効果的に排出できるため、冷凍サイクルの洗浄効果を向上できる。
本実施形態の空気調和装置1の洗浄方法では、冷凍サイクルを真空引きする従来の方法と異なり、冷凍サイクルに対して二酸化炭素ガスを加圧して充填しており、冷凍サイクル内の隅々まで二酸化炭素ガスを行き渡らせている。このため、冷凍サイクルの冷媒配管において分岐部分B等のように流体が直進的に流れることができない複雑な部分があったとしても、二酸化炭素ガスと不純物としての窒素とを十分に混ざり合わせて排出させることができる。これにより、冷媒配管の分岐部分Bについても十分に洗浄できる。
本実施形態の空気調和装置1の洗浄方法では、カウンタ74によって洗浄処理の単位操作の処理回数がカウントされて、ディスプレイに表示されているため、洗浄処理を行う者は、容易に洗浄回数を確認でき、どの程度洗浄されているのかについて把握することができる。
(A)
上記実施形態の空気調和装置1では、作動冷媒と同一成分である二酸化炭素を冷凍サイクルに加圧充填し、充填対象を放出することで冷凍サイクル内の不純物である窒素を低減させる場合について例に挙げて説明した。
まず、ステップS1では、制御装置70は、冷凍サイクルに設けられている全ての弁(具体的には、熱源側膨張弁24、液側閉鎖弁25、ガス側閉鎖弁26および利用側膨張弁51等)を全開状態とし、このような全開状態の冷凍サイクルに対して窒素ガスの充填を開始するために充填側電磁弁33が「開」状態となるようにして、放出側電磁弁35が「閉」状態となるようにして、自動充填制御する。冷凍サイクルの各弁が「開」状態であるため、窒素ガスは、冷凍サイクルの各部分のすみずみまで行き渡る。これにより、冷媒配管が分岐して複雑な構成になっている分岐部分Bにおいても、窒素ガスと不純物としての水分とが十分に混ざり合う。そして、制御部71は、圧力取得部76の取得する圧力値が所定圧力として設定された10気圧になるまで充填側電磁弁33を「開」状態として充填を続ける制御を行い、所定圧力である10気圧に達した際に充填側電磁弁33を「閉」状態として、充填を終了する制御を行う(ここでも、放出側電磁弁35は「閉」状態に維持される)。この段階では、カウンタ74は、カウントデータを「1回」として、メモリ72に格納させており、制御部71は、メモリ72に格納されているカウントデータに従って、単位操作が1回目であることを示すために、ディスプレイ73に「1回」と表示させる。
次に、ステップS2では、制御装置70は、冷凍サイクル中に窒素ガスが所定圧力(10気圧)充填された状態を、所定時間(例えば、10分)維持する。これにより、冷凍サイクルに充填された窒素ガスと、冷凍サイクル内に残留している水分とが十分に混ざり合う。ここでの待機時間は、充填される窒素ガスの圧力や温度状態に応じて、例えば、高圧力・高温度の場合には、適当な時間に短縮する等の調節を行うようにしてもよい。
そして、ステップS3では、制御装置70の制御部71は、待機時間が所定時間を超えたと判断すると、放出側電磁弁35を「開」状態として、冷凍サイクルの冷凍サイクルの利用ユニット5、液冷媒配管6およびガス冷媒配管7に充填されている窒素ガスおよび不純物としての水分を、放出端36から放出する。ここでの放出は、圧力取得部76が取得する圧力センサPの値に基づいて、制御部71によって大気圧まで下がったと判断されるまで行う。
ステップS4では、濃度取得部77は、上記放出ステップS3で放出された成分中の窒素濃度を濃度センサCから取得する。そして、制御装置70の制御部71は、濃度取得部77が取得した窒素濃度が、目標許容範囲の残留窒素濃度である100ppm以下となっているか否か判断する。ここで、100ppm以下となっていない場合には、ステップS1に戻って、再び窒素ガスの充填および充填対象の放出による洗浄処理を繰り返す。この場合、カウンタ74は、カウントデータを繰り上げて「2回」として、メモリ72に格納させ、制御部71は、メモリ72に格納されているカウントデータに従って、単位操作が2回目になることを示すために、ディスプレイ73に「2回」と表示させる。他方、100ppm以下となっている場合には、冷凍サイクルから十分に水分を取り除けたと判断して、水分についての洗浄処理を終了し、図4に示すように、窒素の洗浄処理を行うためにステップS10に以降する。ここで、制御部71は、カウンタ74によるカウントデータをリセットし、メモリ72のカウントデータをゼロに戻す。
上記実施形態の空気調和装置1では、充填する冷媒の温度状態については特に考慮することなく洗浄を行う場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態の空気調和装置1では、制御装置70が空気調和装置1に設けられている場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態の空気調和装置1では、繰り返しステップS40において、放出される充填対象中の窒素濃度を測定し、測定値が許容範囲を満たすまで、充填ステップS10、待機ステップS20および放出ステップS30を繰り返す場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態の空気調和装置1では、1台の熱源ユニット2に対して複数台の利用ユニット5が接続されたマルチタイプの空気調和装置1について例に挙げて説明した。
上記実施形態では、窒素を不純物とした場合の洗浄処理について例に挙げて説明した。
上記実施形態の洗浄方法では、放出ステップS30において放出された放出対象に存在する不純物の濃度を濃度センサCによって検知して、繰り返しステップS40によって、目標となる残留濃度の条件を満たすまで、充填ステップS10、待機ステップS20および放出ステップS30を繰り返す場合について例に挙げて説明した。
上記実施形態の洗浄方法では、ガス管側サービスポートS7を介して冷凍サイクルに二酸化炭素を充填し、液管側サービスポートS6を介して冷凍サイクルから充填対象を放出する場合について例に挙げて説明した。
70 制御装置(配管洗浄制御装置)
71 制御部(配管洗浄制御装置)
74 カウンタ
77 濃度取得部(検知部)
B 分岐部分
C 濃度センサ
P 圧力センサ
S サービスポート
S6 放出側サービスポート
S7 充填側サービスポート
T 温度センサ
Claims (16)
- 作動冷媒として二酸化炭素を用いる空気調和装置(1)の洗浄方法であって、
冷凍サイクルに作動流体を充填させる充填ステップ(S10)と、
前記充填ステップの後に前記冷凍サイクルに充填されている充填対象を放出する放出ステップ(S30)と、
前記充填ステップおよび前記放出ステップを単位操作とした場合、前記単位操作を少なくとも1回以上行う繰り返しステップ(S40)と、
温度と圧力とのいずれか一方または両方を予め設定している場合には、該設定値と繰り返し回数との関係が略反比例の関係となるように前記繰り返し回数を設定する操作を行い、前記繰り返し回数を予め設定している場合には、該設定回数と前記温度と前記圧力とのいずれか一方または両方との関係が略反比例の関係となるように、前記温度と前記圧力とのいずれか一方または両方を設定する操作を行う、設定ステップと、
を備えた空調調和装置の洗浄方法。 - 作動冷媒として二酸化炭素を用いる空気調和装置(1)の洗浄方法であって、
冷凍サイクルに作動流体を充填させる充填ステップ(S10)と、
前記充填ステップの後に前記冷凍サイクルに充填されている充填対象を放出する放出ステップ(S30)と、
前記充填ステップおよび前記放出ステップを単位操作とした場合、前記単位操作を少なくとも1回以上行う繰り返しステップ(S40)と、
前記充填される作動流体の温度、および/または、前記作動流体の充填後における前記冷凍サイクル内の圧力、に応じた回数分だけ前記単位操作を繰り返す設定ステップと、
を備えた空調調和装置の洗浄方法。 - 前記繰り返しステップ(S40)では、予め定められた所定回数だけ前記単位操作を繰り返し、
前記充填ステップ(S10)では、前記所定回数に応じた温度で、および/または、前記所定回数に応じた前記冷凍サイクル内の圧力の条件に沿うように、前記作動流体を充填する、
請求項1または2に記載の空調調和装置の洗浄方法。 - 前記充填ステップ(S10)では、前記作動流体の充填時における所定温度、および/または、前記作動流体の充填時における前記冷凍サイクル内の所定圧力を予め定めた条件で行い、
前記繰り返しステップ(S40)では、前記所定温度および/または所定圧力に応じた回数分だけ前記単位操作を繰り返す、
請求項1または2に記載の空調調和装置の洗浄方法。 - 作動冷媒として二酸化炭素を利用される空気調和装置(1)の洗浄方法であって、
冷凍サイクルに作動流体を充填させる充填ステップ(S10)と、
前記充填ステップの後に前記冷凍サイクルに充填されている充填対象を放出する放出ステップ(S30)と、
前記充填ステップおよび前記放出ステップを単位操作とした場合、前記単位操作を少なくとも2回以上行う繰り返しステップ(S40)と、
を備え、
前記充填ステップ(S10)は、前記放出された充填媒体に含まれる成分のうち、前記作動冷媒以外であってかつ前記作動流体以外の成分である所定成分の濃度を検知し、前記検知される値に応じて、次に行われる充填ステップ(S10)で充填される作動流体の温度および/または圧力を調節する、
空調調和装置の洗浄方法。 - 前記所定成分には、水分が含まれ、
前記充填ステップ(S10)では、前記冷凍サイクル内の温度が、前記冷凍サイクル内の圧力に応じた前記水分の沸点を超える温度となるように加熱する、
請求項5に記載の空調調和装置の洗浄方法。 - 前記冷凍サイクルは、1台の熱源ユニット(2)と、複数台の利用ユニット(5)と、1台の前記熱源ユニットに対して前記複数台の利用ユニットを並列に接続するために分岐部分(B)が設けられている連絡配管(6、7)と、を有しており、
前記充填ステップ(S10)、前記放出ステップ(S30)および前記繰り返しステップ(S40)を、少なくとも前記分岐部分(B)を対象として行う、
請求項5または6に記載の空気調和装置の洗浄方法。 - 前記作動流体は、前記作動冷媒と同一成分の二酸化炭素である、
請求項1から7のいずれか1項に記載の空調調和装置の洗浄方法。 - 前記作動流体は、窒素である、
請求項1から7のいずれか1項に記載の空調調和装置の洗浄方法。 - 作動冷媒として二酸化炭素を用いる空気調和装置(1)の洗浄方法であって、
冷凍サイクルに窒素を充填させる第1充填ステップ(S1)と、
前記充填ステップの後に前記冷凍サイクルに充填されている充填対象を放出する第1放出ステップ(S3)と、
前記第1充填ステップおよび前記第1放出ステップを単位操作とした場合、前記単位操作を少なくとも1回以上行う第1繰り返しステップ(S4)と、
前記第1繰り返しステップ(S4)の後、前記冷凍サイクルに二酸化炭素を充填させる第2充填ステップ(S10)と、
前記第2充填ステップの後に前記冷凍サイクルに充填されている充填対象を放出する第2放出ステップ(S30)と、
前記第2充填ステップおよび前記第2放出ステップを単位操作とした場合、前記単位操作を少なくとも1回以上行う第2繰り返しステップ(S40)と、
を備えた空気調和装置の洗浄方法。 - 前記充填ステップでは、前記冷凍サイクル内の圧力が少なくとも大気圧を超える圧力になるまで前記作動流体の充填を行い、
前記放出ステップでは、前記冷凍サイクル内の圧力が略大気圧になるまで前記充填対象の放出を行う、
請求項1から10のいずれか1項に記載の空調調和装置の洗浄方法。 - 作動冷媒として二酸化炭素を用いる空気調和装置(1)であって、
作動流体を充填可能であり、前記充填された充填対象を放出可能な冷凍サイクルと、
前記作動流体を充填した後に前記充填対象を放出するという単位操作が行われた回数をカウントして出力するカウンタ(74)と、
前記カウンタ(74)の出力によって得られる回数に基づいて、前記充填される作動流体の温度、および/または、前記作動流体の充填後における前記冷凍サイクル内の圧力、に応じた回数分だけ前記単位操作が繰り返されることになるように前記単位操作の繰り返しを終えるか否か判断する判断部(70)と、
を備えた空調調和装置(1)。 - 作動冷媒として二酸化炭素を用いる空気調和装置(1)であって、
作動流体を充填可能であり、前記充填された充填対象を放出可能な冷凍サイクルと、
前記作動流体を充填した後に前記充填対象を放出するという単位操作が行われた回数をカウントして出力するカウンタ(74)と、
前記カウンタ(74)の出力によって得られる回数に基づいて、温度と圧力とのいずれか一方または両方を予め設定している場合には、該設定値と繰り返し回数との関係が略反比例の関係となって前記単位操作を終えることができるように前記単位操作の繰り返しを終えるか否か判断し、前記繰り返し回数を予め設定している場合には、該設定回数と前記温度と前記圧力とのいずれか一方または両方との関係が略反比例の関係となって前記単位操作を終えることができるように前記単位操作の繰り返しを終えるか否か判断する判断部(70)と、
を備えた空調調和装置(1)。 - 前記放出された充填媒体に含まれる成分のうち、前記作動冷媒以外であってかつ前記作動流体以外の成分である所定成分の濃度を検知の濃度を検知する検知部(77)をさらに備え、
前記判断部(70)は、前記検知部(77)が検知する所定成分の濃度に応じた回数分だけ前記単位操作が繰り返されるように判断する、
請求項12または13に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷凍サイクルは、1台の熱源ユニット(2)と、複数台の利用ユニット(5)と、1台の前記熱源ユニットに対して前記複数台の利用ユニットを並列に接続するために分岐部分が設けられている連絡配管(6、7)と、を有しており、
前記作動流体を充填した後に充填対象を放出するという単位操作を、少なくとも前記分岐部分を対象として、少なくとも1回以上行う、
請求項12から14のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。 - 前記冷凍サイクルに対する前記作動流体の充填、および、その後の前記冷凍サイクルからの充填対象の放出を行う充填放出制御を行い、前記判断部において前記単位操作の繰り返しを終えると判断された場合に前記充填放出制御を止める制御部(71)をさらに備えた、
請求項12から15のいずれか1項に記載の空気調和装置(1)。
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