JP5183531B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管でのロー付け不良やフレア接続不良によるガス漏れの可能性の有無を検知し、漏れ箇所を作業者が認識できるように表示する空気調和機，冷凍機などの冷凍サイクル装置に関する。

熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管の施工時において、接続配管同士の接続時または、接続配管と分岐管との接続時にロー付け、更にはフレアあるいはフランジにて接続する作業を実施する。前記ロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所での作業が不完全であると、接続配管内に冷媒を封入した際にロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所から冷媒が大気中に漏れ、冷凍サイクル装置内の冷媒量が規定量よりも減少し能力不足、更には圧縮機の冷却不足により圧縮機の吐出温度が過昇して、冷凍機油温度の著しい上昇が生じ、冷凍機油の劣化を促進等により、機器の性能が低下及び信頼性が著しく低下する。

そこで一般には、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管を施工した後、ロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所でのガス漏れの有無を確認するために、まず接続配管内及び、利用側ユニット内に窒素ガスを加圧封入し、所定圧力にて２４時間放置後、圧力の低下の有無を確認する。圧力の低下が無い場合は、ロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所でのガス漏れは無いと判断し、圧力の低下がある場合には、それぞれのロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所を発泡剤等によりガス漏れの有無を確認し、ガス漏れがある場合には修正の上、再度所定圧力にて２４時間放置し圧力の低下が無いことを確認する。

また、別のガス漏れの有無を確認する方法として特許文献１に開示の技術が知られている。これは、冷凍サイクル内に超音波を送信し、超音波の漏れを冷凍サイクルの外部に設置した超音波受信機で受信することで接続部の漏れを検出する方法であり、接続部に漏れがない限り超音波は外部に漏れないという特性を利用している。

特開２００２−２６７２９６号公報

上記従来技術のうち、接続配管内に窒素ガスを加圧封入する方法では、一般に接続配管内部に窒素ガス等を封入する接続口は、熱源側ユニットの阻止弁部に存在し、熱源側ユニットがビルの屋上に設置されている場合には、重い窒素ボンベを運搬する必要があり、作業者の負担となる。

また、接続配管内に窒素ガスを封入後、設定圧力にて２４時間放置する必要があり、長い施工時間を要することになる。さらに、設定圧力にて２４時間放置後、圧力の低下があった場合には、ガス漏れ箇所が判明するまで、全てのロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所を発泡剤等で確認する必要があり、多大な労力と長い時間を必要とする。

また、特許文献１に記載の従来技術は、ロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所からガス漏れが存在する場合に漏れる超音波を検出するために、全てのロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所を検知可能な位置に超音波受信装置を配置する必要がある。そのため、熱源側ユニットと利用側ユニットとの距離が長く、更には利用側ユニットが複数接続されたシステムにおいて、接続配管のロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所が多数存在する場合、超音波受信装置を多数設置する必要があり、作業者に対して多大な労力と長い時間を必要とする。

本発明の目的は、冷媒漏れの可能性の有無を自動で検知することにある。

上記本発明の目的は、
熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管について、
ガイド波を送信する送信部とガイド波の反射波を受信する受信部とを熱源側ユニット内部に内蔵し、前記ガイド波を液側接続配管及びガス側接続配管の部材内部に対して、それぞれ送受信することを特徴とする冷凍サイクル装置
とすることにより達成される。

また、上記本発明の目的は、
熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管について、
ガイド波を送信する送信部とガイド波の反射波を受信する受信部とを熱源側ユニットの近傍の接続配管に設置し、前記ガイド波を液側接続配管及びガス側接続配管の部材内部に対して、それぞれ送受信することを特徴とする冷凍サイクル装置
とすることにより達成される。

本発明によれば、冷媒漏れの可能性の有無を自動で検知することができる。

一実施の形態による空気調和機のサイクル系統図。 他の実施の形態によるサイクル系統図。

以下本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１は一実施の形態による空気調和機のサイクル系統図を示し、図２は他の実施の形態によるサイクル系統図を示す。

図１を用いて、接続配管でのロー付け不良やフレア接続不良等によるガス漏れ可能性の有無の検知作業を自動にて、漏れ箇所を作業者が認識できるように表示する冷凍サイクル装置について説明する。

室外機３０と室内機４０ａ，４０ｂとを液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２を介して接続する。室内機４０ａ，４０ｂは並列に接続される。室外機３０には予め冷媒が充填されているので、阻止弁６，１３は閉じたまま室外機３０，液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２を接続状態で気密試験（ガス漏れ検査）を実施し、ガス漏れ無きことを確認後、真空引きをし、その後冷媒の追加充填と阻止弁６，１３の開弁とを実施する。なお、空気調和機，冷凍機などの冷凍サイクル装置の液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２の材質は一般に銅である。

ガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂは、液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２の配管部材内部にガイド波を送信し、漏れ箇所からの反射波を受信するものであり、平板やパイプといった部材中を長手方向に伝搬する超音波の伝搬形態であるガイド波を利用して冷媒漏れを検知するためのものである。このガイド波は、数十kHz〜２００kHzの超音波であることが望ましい。これらガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂは、阻止弁６，１３の近傍，室外機３０内に設置される。

制御装置１００は、室外機３０内に配設されている。制御装置１００は、圧縮機１の回転数を制御する等の一般的な制御の他、冷媒検知機能も有し、ガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂへガイド波を送信するための指示を出し、また、ガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂからの情報を受ける。これによって制御装置１００内で冷媒漏れを検知する。表示装置１１０も室外機３０内に配設されている。室外機３０の外部から其の表示が見えるようにしても良いし、外部からは見えないが作業者等がフタを開けること等によって見えるようにしても良い。表示装置１１０は、制御装置からの情報を受けて、作業者等に冷媒漏れの状況等を表示する。

冷房運転の場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は圧縮機１から吐出され、ガス冷媒が四方弁２を経て、熱源機側熱交換器３へと流入し、ここで熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は全開とされた第１の膨張装置４を通り、レシーバ５を介して阻止弁６を通り、室内機４０ａ，４０ｂへ送られる。このとき、余剰冷媒はレシーバ５に貯留され、冷凍サイクルの運転圧力，温度が正常な状態に保たれる。レシーバ５を介して送られた液冷媒は、第２の膨張装置９ａ，９ｂへ流入し、ここで低圧まで減圧されて低圧二相状態となり、利用側熱交換器１０ａ，１０ｂで空気等の利用側媒体と熱交換して蒸発・ガス化する。その後、ガス冷媒は阻止弁１３，四方弁２を経て圧縮機１へ戻る。

暖房運転の場合、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒はＨＦＣ用冷凍機油と共に圧縮機１から吐出され、四方弁２，阻止弁１３を経て利用側熱交換器１０ａ，１０ｂへ流入し、ここで空気等利用側媒体と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、阻止弁６，レシーバ５へ流入し、第１の膨張装置４で減圧され熱源機側熱交換器３で空気・水等の熱源媒体と熱交換して蒸発・ガス化する。蒸発・ガス化した冷媒は四方弁２を経て圧縮機１へ戻る。

次に冷媒漏れの検知方法について説明する。

ガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂから送信され配管部材内部を伝搬するガイド波は、ロー付け部やフレア接続部等の形状が変化した部位からの反射する。この反射波をガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂにて受信し、反射波の到達時間から形状が変化した部位までの距離を推定することが可能である。受信した反射波の波形は、部位の形状により異なることから、予め記録しておいた各部位での反射波の波形と比較することで、反射波の部位に何が存在するのか、つまり冷媒漏れの可能性の有無を検知することが可能である。

ガイド波を液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２に伝搬させ、室内機４０ａ，４０ｂから（または膨張装置９ａ，９ｂから）の反射波の波形と比較することで、液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２の配管長を推定することが可能である。

さらに、ガス漏れが存在するロー付け部やフレア接続部等では、配管内周面に欠陥（空孔）が存在していることから、ガス漏れのない正しく施工されたロー付け部やフレア接続部等の反射波の波形に対して、異なる反射波の波形が得られる。そのため、正しく施工されたロー付け部やフレア接続部等の反射波の波形と比較し、前記波形と似て非なる波形については、欠陥が存在するロー付け部やフレア接続部等と判定することができ、さらに、欠陥が存在するロー付け部やフレア接続部等の位置を、ガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂからの距離を元に推定することが可能である。

以上より検知されたロー付け部やフレア接続部等でのガス漏れ可能性の有無、ガス漏れが存在する場合にはガス漏れの存在するロー付け部やフレア接続部等の位置、室外機３０に搭載された表示装置１１０に表示することで、ロー付け不良やフレア接続等不良によるガス漏れ可能性の有無の検知作業を自動にて、漏れ箇所を作業者が認識できるように表示する空気調和機，冷凍機等の冷凍サイクル装置を提供することができる。従って、接続配管のロー付け箇所，フレア接続部等でのガス漏れを抑制し、能力不足、更には圧縮機１の冷却不足により圧縮機の吐出温度が過昇による冷凍機油の劣化を促進等によって、機器の性能が低下及び信頼性が著しく低下することを抑制することができる。

冷媒漏れがあった場合における冷媒追加封入量は、一般に液接続配管７，８ａ，８ｂの径及び長さから算出される。

ガイド波を伝搬することにより得られた接続配管長の情報としては、例えば図１のように室内機４０ａ，４０ｂが複数台接続される場合では、液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２には分岐部が存在し、その分岐部の情報と位置（ガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂからの距離）から、液接続配管７，８ａ，８ｂのそれぞれ、ガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２のそれぞれの配管長の情報が含まれている。

故に、ガイド波を伝搬することにより得られた接続配管長の情報と、接続された室外機３０及び室内機４０ａ，４０ｂの接続配管７，８ａ，８ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２の径が分かる情報（例えば、型式，型名，相当馬力等）を手動あるいは自動にて室外機３０に搭載した制御装置１００に認識させることで、制御装置１００にて冷媒追加封入量を計算することができる。冷媒追加封入量を室外機３０に搭載された表示装置１１０に表示することで、従来作業者が実施していた接続配管長と配管径を調査の上実施していた冷媒追加封入量の計算を実施する必要が無くなるので、作業者の負担を軽減することが可能である。

さらに、ガイド波を送受信した結果から、ガス漏れ可能性の有無を検知すると共に、当該有無の情報を表示装置１１０に表示する。ガス漏れ箇所がある場合、冷媒追加封入量を表示装置に表示すると共に、室外機３０に搭載した圧縮機１を駆動不可とする。ガス漏れ箇所が無い場合には、このときのみ室外機３０に搭載した圧縮機１を駆動可能とする。これらによって、ガス漏れの可能性がある冷凍サイクル装置の運転が実施されることが無くなり、冷凍サイクル装置からの冷媒漏洩の可能性を著しく低下することが可能である。

図２に他の実施の形態を示す。冷凍サイクル装置が故障しその原因が冷凍サイクル装置内の冷媒量不足，冷媒抜けの場合、室外機３０及び室内機４０ａ，４０ｂ内の配管からのガス漏れ及び液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２でのガス漏れを調査する必要がある。

そのうち液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２でのガス漏れの調査は、接続配管７，８ａ，８ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２が建物内部（パイプシャフト，天井裏等）に存在し、全てのロー付け部やフレア接続部を調査するには多大な労力と長い時間が必要である。

そこで、図２の通りガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂを室外機３０近傍の液接続配管７，８ａ，８ｂとガス接続配管１１ａ，１１ｂ，１２にガス漏れ検査を実施する場合に取り付ける。ガイド波を接続配管７，８ａ，８ｂ，１１ａ，１１ｂ，１２に伝搬し、欠陥が存在するロー付け部やフレア接続部等の位置を特定後、前記位置をガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂに接続された表示装置１１０に表示する。

以上により、室外機３０内にガイド波送受信装置２０ａ，２０ｂが取り付けられていない旧型の製品であっても、短時間にガス漏れ箇所を特定することができるので、ガス漏れの修理時間を大幅に短縮することができる。但し、制御装置１００を介さないので詳細な情報は表示することができない。この方法では簡易的に冷媒漏れの可能性を検知するに止まる。

以上のように、熱源側ユニットと利用側ユニットとを接続する接続配管でのロー付け不良やフレア接続等不良によるガス漏れ可能性の有無の検知作業を全自動または、熱源側ユニット近傍のガス接続配管及び液接続配管に検知装置を取り付けた後に自動にて、漏れ箇所を作業者が認識できるように表示する空気調和機，冷凍機等の冷凍サイクル装置を提供することにより、接続配管のロー付け箇所，フレアあるいはフランジ接続箇所等でのガス漏れを抑制し、能力不足、更には圧縮機の冷却不足により圧縮機の吐出温度が過昇による冷凍機油の劣化を促進等によって、機器の性能が低下及び信頼性が著しく低下することを抑制することにある。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 熱源機側熱交換器
４ 第１の膨張装置
５ レシーバ
６，１３ 阻止弁
７，８ａ，８ｂ 液接続配管
９ａ，９ｂ 第２の膨張装置
１０ａ，１０ｂ 利用側熱交換器
１１ａ，１１ｂ，１２ ガス接続配管
１４ アキュムレータ
２０ａ，２０ｂ ガイド波送受信装置
３０ 室外機
４０ａ，４０ｂ 室内機
１００ 制御装置
１１０ 表示装置

Claims (7)

1. 熱源側ユニットと利用側ユニットとが液側接続配管及びガス側接続配管により接続される冷凍サイクル装置において、
   ガイド波を前記液側接続配管及びガス側接続配管の部材内部に送信する送信部と、
   該送信部により送信されたガイド波の反射波を受信する受信部と、
   前記受信部により受信した前記ガイド波から、前記液側接続配管及びガス側接続配管の配管長を推定し、該推定した配管長を用いて冷媒追加封入量を算出する制御部と、
   該制御部により算出した冷媒追加封入量を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
   前記表示装置は、前記熱源側ユニットに搭載された表示装置、あるいは、前記送信部又は受信部に接続された表示装置であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
   前記受信部及び送信部は、前記熱源側ユニットに内蔵される、あるいは、該熱源側ユニットの近傍の前記液側接続配管又はガス側接続配管に設置されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の冷凍サイクル装置において、
   前記ガイド波は、数十kHz〜２００kHzの超音波であることを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. 請求項１〜３の何れかに記載の冷凍サイクル装置において、
   前記液側接続配管及びガス側接続配管の材質を銅としたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
6. 請求項１〜３の何れかに記載の冷凍サイクル装置において、
   前記熱源側ユニットと前記利用側ユニットとを接続する接続配管でのガス漏れを確認するため、前記受信部により受信した前記ガイド波から、前記液側接続配管及びガス側接続配管でのロー付け不良箇所あるいは、フレア接続不良箇所の少なくとも一つを、前記表示装置に表示することを特徴とする冷凍サイクル装置。
7. 請求項１〜３の何れかに記載の冷凍サイクル装置において、
   前記受信部により受信した前記ガイド波から、前記液側接続配管及びガス側接続配管でのロー付け不良箇所及びフレア接続不良箇所の有無を検知すると共に、前記熱源側ユニットに搭載した圧縮機を駆動可能とすることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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