JP5228637B2

JP5228637B2 - 冷凍装置の冷媒回収方法

Info

Publication number: JP5228637B2
Application number: JP2008153305A
Authority: JP
Inventors: 明敏上野; 俊昭向谷; 巌篠原; 東近藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-06-11
Also published as: JP2009299961A

Description

本発明は、冷凍装置の冷媒回収方法に関する。

冷凍装置の冷媒回路（以下、冷凍回路という）を構成する圧縮機等の構成部品を交換する場合、交換される構成部品を取り外す前に、冷凍回路内部の冷媒を回収する必要がある。冷媒回収の方法として、従来では、特許文献１に記載されているように、ポンプダウン運転によって室外機側のレシーバまたは室外熱交換器へ冷凍回路中のすべての冷媒を回収するのが一般的である。
特開平１１−１４２００４号公報

しかし、ポンプダウン運転によって室外機側へ冷凍回路中のすべての冷媒を回収する場合、室外機側の圧縮機の交換の際に室外機側に溜まる多量の冷媒を外付けのボンベなどへ一旦回収する必要がある。このため、冷媒回収作業およびそれを含む交換作業全体の時間がかかるという問題がある。

また、室外機内部の配管から圧縮機を切り離すときに冷媒が洩れないように、圧縮機の吸入側および出口側に閉鎖弁を設ける必要があり、設備コストが高くなるという問題もある。

本発明の課題は、冷媒回収時間を大幅に短縮することが可能であり、かつ、設備コストを抑えることができる冷凍装置の冷媒回収方法を提供することにある。

本発明に係る冷凍装置の冷媒回収方法は、冷凍回路を備える冷凍装置の冷媒回収方法である。冷凍回路は、圧縮機と、第１冷媒配管と、第２冷媒配管と、利用側熱交換器と、熱源側熱交換器と、第１閉鎖弁と、第２閉鎖弁と、切換手段と、レシーバとを有する。圧縮機は、ガス状態の冷媒を圧縮する。第１冷媒配管は、正サイクル運転において液状態の冷媒が流れる。第２冷媒配管は、正サイクル運転においてガス状態の冷媒が流れる。利用側熱交換器は、第１冷媒配管および第２冷媒配管が接続されている。熱源側熱交換器は、第１冷媒配管および第２冷媒配管が接続されている。第１閉鎖弁は、第１冷媒配管の冷媒流れの遮断が可能である。第２閉鎖弁は、第２冷媒配管の冷媒流れの遮断が可能である。切換手段は、正サイクル運転における第１冷媒配管、第２冷媒配管および利用側熱交換器内部の冷媒流れに対して逆になる逆サイクルの冷媒流れに切り換える。レシーバは、熱源側熱交換器と、第１閉鎖弁との間に配置されている。冷凍装置の冷媒回収方法は、第１閉鎖弁を閉じて第１冷媒配管の冷媒流れを遮断する過程と、逆サイクル運転をして利用側熱交換器の内部に冷媒をためる冷媒回収過程と、第２閉鎖弁を閉じて第２冷媒配管の冷媒流れを遮断する過程と、残余冷媒回収過程と、構成部品交換過程と、逆サイクル再運転過程と、を含んでいる。残余冷媒回収過程では、冷媒回路のうち第１閉鎖弁と第２閉鎖弁で区切られた２つの閉じられた区間のうち、利用側熱交換器が接続されていない熱源側区間に残る冷媒を回収する。構成部品交換過程では、熱源側区間に接続された構成部品を別の構成部品へ交換する。逆サイクル再運転過程では、切換手段を切り換えて逆サイクル運転にした状態で再運転し、利用側熱交換器の内部にたまっている液冷媒をレシーバに一旦戻す。

ここでは、第１閉鎖弁を閉じた状態で、切換手段を切り換えて逆サイクル運転することにより、利用側熱交換器の内部に冷媒を回収するので、冷凍回路の全部または大半の冷媒を、利用熱交換器へ回収することが可能であり、室外ユニットにおける構成部品の交換の際に、室外ユニット単体の冷媒回収運転をなくすことができる。さらに、冷媒回収作業およびそれを含む一連の構成部品の交換作業を短時間化することができる。また、構成部品を交換するための閉鎖弁が不要になり、設備コストを抑えることも可能である。

また、ここでは、切換手段を切り換えて逆サイクル運転にした状態で再運転し利用側熱交換器の内部にたまっている液冷媒をレシーバに一旦戻す逆サイクル再運転過程を含んでいるので、良好な状態で再運転することが可能である。

本発明によれば、室外ユニットにおける構成部品の交換の際に、室外ユニット単体の冷媒回収運転をなくすことができる。また、良好な状態で再運転することができる。

つぎに本発明の冷凍装置、冷媒回収方法、および圧縮機交換方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。

＜冷凍装置１の構成＞
図１に示される冷凍装置１は、圧縮機２と、第１冷媒配管である液管３と、第２冷媒配管であるガス管４と、利用側熱交換器５と、熱源側熱交換器６と、第１閉鎖弁７と、第２閉鎖弁８と、四方切換弁９と、膨張弁１０と、レシーバ１１と、制御部１５とを備えている。

圧縮機２は、ガス状態の冷媒を圧縮する。液管３は、通常の冷凍運転である正サイクル運転において液状態の冷媒が流れる。ガス管４は、正サイクル運転においてガス状態の冷媒が流れる。利用側熱交換器５は、正サイクル運転のときに蒸発器として機能するものであり、液管３およびガス管４が接続されている。第１閉鎖弁７は、液管３の冷媒流れの遮断が可能な弁である。第２閉鎖弁８は、ガス管４の冷媒流れの遮断が可能な弁である。四方切換弁９は、正サイクル運転における液管３、ガス管４および利用側熱交換器５の内部の冷媒流れ（矢印Ａ方向の流れ）に対して逆になる逆サイクルの冷媒流れ（矢印Ｂ方向の流れ）への切り換え、およびその逆の切り換えを行う。

制御部１５は、圧縮機２の運転制御、四方切換弁９の切換え制御、第１閉鎖弁７および第２閉鎖弁８の開閉制御、および膨張弁１０の絞り制御を行う。膨張弁１０は、制御部１５からの信号に従って段階的に所定の開度だけ開き、冷媒流れの絞り制御を行う。

この冷凍装置１では、利用側熱交換器５と熱源側熱交換器６との間は、液管３およびガス管４によってループ状に接続され、液管３側には、正サイクルAの方向に沿って、レシーバ１１、第１閉鎖弁７および膨張弁１０が接続され、ガス管４には、正サイクルAの方向に沿って、第２閉鎖弁８、圧縮機２、および四方切換弁９が接続されていることにより、冷凍回路１２を構成している。また、室内空間側の室内ユニット１３は、利用側熱交換器５および膨張弁１０を有しており、室外側の室外ユニット１４は、圧縮機２、四方切換弁９、熱源側熱交換器６およびレシーバ１１を有している。なお、第１閉鎖弁７、第２閉鎖弁８および制御部１５は、適宜、室内ユニット１３、室外ユニット１４またはこれら以外の場所に設置することが可能である。

この冷凍装置１では、第１閉鎖弁７を閉じた状態で、四方切換弁９を切り換えて矢印Ｂ方向へ冷媒が流れる逆サイクル運転することにより、利用側熱交換器５の内部に冷媒を回収する。このため、室外ユニット１４側の構成部品、例えば圧縮機２を交換する際に、室外ユニット１４側の全部または大半の冷媒を、室内ユニット１３側へ回収することが可能である。

冷凍装置１の利用側熱交換器５は、通常の冷凍運転である正サイクル運転をするときには、蒸発器として機能するものであり、そのときに凝縮器として機能する熱源側熱交換器６よりも容量が大きくなっている。したがって、熱源側熱交換器６の容量よりも大きい利用側熱交換器５の容量を利用して、冷凍回路１２内部のほぼ全部の冷媒を利用側熱交換器５へ回収することが可能である。

また、冷凍装置１では、正サイクル運転において蒸発器として機能する利用側熱交換器５のフィンピッチ５ａは、４ｍｍ以上あり、凝縮器として機能する熱源側熱交換器６のフィンピッチ６ａ（通常２ｍｍ程度）よりも大きくなっている。なお、正サイクル運転が、冷凍運転だけでなく、冷蔵運転をする場合を考慮しても、いずれの場合も利用側熱交換器５のフィンピッチ５ａは、熱源側熱交換器６のフィンピッチ６ａよりも大きくなっている。

＜冷凍装置１の冷媒回収方法およびそれを利用した圧縮機交換方法＞
つぎに、上記のように構成された冷凍装置１における冷媒回収方法およびそれを利用した圧縮機交換方法について図１〜２の冷凍回路図、および図３のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、冷媒を回収するために、図１の第１閉鎖弁７を閉じて液管３の冷媒流れを遮断する（ステップＳ１）。

ついで、図２に示されるように、四方切換弁９を切り換えて、矢印Ｂ方向へ冷媒が流れる逆サイクル運転に切り換えて、利用側熱交換器５の内部に冷媒をためる（ステップＳ２）。

ついで、第２閉鎖弁８を閉じてガス管４の冷媒流れを遮断する（ステップＳ３）。

この利用側熱交換器５への冷媒回収が終了したステップＳ３の後で、冷凍装置１の電源が一旦切られ、膨張弁１０が閉じる。これにより、四方切換弁９は初期状態に戻る（ステップＳ４）。

ついで、冷凍回路１２のうち第１閉鎖弁７と第２閉鎖弁で区切られた２つの閉じられた区間のうち、利用側熱交換器５が接続されていない熱源側区間１６に残る冷媒を真空引きにより回収し、回収された冷媒の量を測定する（ステップＳ５の残余冷媒回収過程）。

ついで、図２に示されるように、熱源側区間１６に接続された圧縮機２を別の新しい圧縮機へ交換する（ステップＳ６の圧縮機交換過程）。

ついで、ステップＳ５の残余冷媒回収過程において回収した冷媒の量と同じ量の冷媒を冷凍回路１２へ再充填する（ステップＳ７の再充填過程）。

この冷凍回路１２へ冷媒を再充填するステップＳ７の後に、冷凍装置１の電源を再び入れる（ステップＳ８）。このとき、膨張弁１０も電源が切られる前の開度まで戻る。

ついで、上記のステップＳ５の残余冷媒回収過程において熱源側区間１６が真空引きされた影響で液冷媒が圧縮機２へ戻りやすくなっているので、圧縮機２への液冷媒の戻りを防止するために、四方切換弁９を切り換えて圧縮機２を起動し、矢印Ｂ方向へ冷媒が流れる逆サイクル運転にした状態で、再運転して液冷媒をレシーバ１１へ一旦戻す（ステップＳ９の逆サイクル再運転過程）。このとき、液冷媒が流れやすくするために、膨張弁１０を全開まで開けておく。

その後、ステップＳ９の逆サイクル再運転により、冷凍回路１２内部の冷媒の流れが安定してから、四方切換弁９を切り換えて、矢印Ａ方向へ冷媒が流れる正サイクルの通常の冷凍運転に戻る（ステップＳ１０通常運転への復帰過程）。このとき、膨張弁１０は、冷媒回収前の所定の開度まで戻される。なお、液冷媒が圧縮機２へ戻りにくくするために、膨張弁１０を絞りぎみに調整してもよい。

＜特徴＞
（１）
実施形態の冷凍装置１では、冷凍装置１では、第１閉鎖弁７を閉じた状態で、四方切換弁９を切り換えて矢印Ｂ方向へ冷媒が流れる逆サイクル運転することにより、利用側熱交換器５の内部に冷媒を回収する。このため、室外ユニット１４側の構成部品、例えば圧縮機２を交換する際に、室外ユニット１４側の全部または大半の冷媒を、室内ユニット１３側へ回収することが可能である。

したがって、室外ユニット１４から冷媒をなくしたり、または低減することが可能であるので、室外ユニット１４における圧縮機２などの部品交換の際に、室外ユニット１４単体のポンプダウン運転などの冷媒回収運転をなくすことができる。また、室外ユニット１４側に残る冷媒がほとんどなくなるので、残りの冷媒を回収する場合も短時間で済む。その結果、冷媒回収作業およびそれを含む一連の圧縮機交換作業を短時間化することができる。圧縮機２などの構成部品を交換するための閉鎖弁が不要になり、冷凍装置１の設備コストを抑えることも可能である。

（２）
実施形態の冷凍装置１では、利用側熱交換器５の容量が熱源側熱交換器６よりも容量が大きくなっているので、熱源側熱交換器６の容量よりも大きい利用側熱交換器５の容量を利用して、冷凍回路１２内部のほぼ全部の冷媒を利用側熱交換器５へ回収することが可能である。

（３）
実施形態の冷凍装置１では、冷蔵または冷凍装置固有の構成として、蒸発器として機能する利用側熱交換器５のフィンピッチ５ａが凝縮器として機能する熱源側熱交換器６のフィンピッチ６ａよりも大きくなっている。したがって、凝縮器として機能する熱源側熱交換器６の容量よりも大きい蒸発器として機能する利用側熱交換器５の容量を利用して、冷凍回路１２内部のほぼ全部の冷媒を利用側熱交換器５へ回収することが可能である。

（４）
実施形態の冷凍装置１の冷媒回収方法では、第１閉鎖弁７を閉じて液管３の冷媒流れを遮断する過程と、四方切換弁９を切り換えて逆サイクル運転をして、利用側熱交換器５の内部に冷媒をためる冷媒回収過程と、第２閉鎖弁８を閉じてガス管４の冷媒流れを遮断する過程とを含んでいるので、室外ユニット１４側の構成部品、例えば圧縮機２を交換する際に、室外ユニット１４側の全部または大半の冷媒を、室内ユニット１３側へ回収することが可能である。

したがって、室外ユニット１４から冷媒をなくしたり、または低減することが可能であるので、室外ユニット１４における圧縮機２などの部品交換の際に、室外ユニット１４単体のポンプダウン運転などの冷媒回収運転をなくすことができる。また、室外ユニット１４側に残る冷媒がほとんどなくなるので、残りの冷媒を回収する場合も短時間で済む。その結果、冷媒回収作業およびそれを含む一連の圧縮機交換作業を短時間化することができる。

（５）
実施形態の冷凍装置１の冷媒回収方法では、第２閉鎖弁８を閉じてガス管４の冷媒流れを遮断する過程の後に、熱源側区間１６に残る冷媒を回収し、回収された冷媒の量を測定する残余冷媒回収過程を含んでいるので、熱源側区間１６に残る少量の冷媒を短時間に回収することができるとともに、回収した冷媒量を正確に把握できるので、圧縮機交換後に回収した冷媒量と同じ量の冷媒を正確に冷凍回路１２に戻すことが可能になる。

（６）
実施形態の冷凍装置１の冷媒回収方法では、残余冷媒回収過程の後に、熱源側区間１６に接続された圧縮機２を別の圧縮機２へ交換する圧縮機交換過程を含んでいるので、冷媒回収に長い時間をかけずに圧縮機２の交換が可能である。

（７）
実施形態の冷凍装置１の冷媒回収方法では、交換される構成部品が圧縮機２であるので、冷凍運転において必須の構成部品であるので、冷媒回収の短時間化に伴って交換にかかる時間が短くなることによって、冷凍装置１の稼働効率が向上する。

（８）
実施形態の冷凍装置１の冷媒回収方法では、残余冷媒回収過程において回収した冷媒の量と同じ量の冷媒を冷凍回路１２へ再充填する再充填過程をさらに含んでいるので、圧縮機交換後に回収した冷媒量と同じ量の冷媒を正確に冷凍回路１２に戻すことが可能になる。

（９）
実施形態の冷凍装置１の冷媒回収方法では、四方切換弁９を切り換えて逆サイクル運転にした状態で、再運転する逆サイクル再運転過程をさらに含んでいるので、熱源側区間１６の圧縮機２への液状態の冷媒が戻ることなく、良好な状態で再運転することが可能である。

（１０）
実施形態の冷凍装置１の圧縮機交換方法では、第１閉鎖弁７を閉じた状態で、四方切換弁９を切り換えて矢印Ｂ方向へ冷媒が流れる逆サイクル運転することにより、利用側熱交換器５の内部に冷媒を回収した後に、圧縮機２を別の圧縮機２へ交換する。このため、圧縮機２を交換する際に、室外ユニット１４側の全部または大半の冷媒を、室内ユニット１３側へ回収するので、冷媒回収に長い時間をかけずに圧縮機２の交換が可能である。このため、一連の圧縮機交換作業に要する時間を大幅に短縮することが可能である。

＜変形例＞
（Ａ）
上記実施形態では、再運転時に圧縮機２への液冷媒の戻りを防止するために、ステップＳ９の逆サイクル再運転過程において、矢印Ｂ方向へ冷媒が流れる逆サイクル運転にした状態で再運転して液冷媒をレシーバ１１へ戻しているのが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の変形例として、上記逆サイクル再運転過程から通常運転へ復帰する代わりに、再運転時に圧縮機２への液冷媒の戻りを防止するために、正サイクル運転の状態で、膨張弁１０を少なくとも一部を閉じて利用側熱交換器５内部から冷媒が流れにくくなるようにして再運転する正サイクル再運転過程を採用してもよい。

この場合も、圧縮機２へ液状態の冷媒が戻らないように良好な状態で、冷凍運転である正サイクル運転へ復帰することが可能である。また、この場合、膨張弁１０の絞り調整で液状態の冷媒の戻りを防ぐので、冷媒の湿り状態に合わせて絞りを調整することが可能になり、液状態の戻りを確実に防止できる。

（Ｂ）
本発明の他の変形例として、上記逆サイクル再運転過程から通常運転へ復帰する代わりに、再運転時に圧縮機２への液冷媒の戻りを防止するために、図４に示されるように、バイパス管１７を通して熱源側空間１６へ冷媒を戻した後に、正サイクル運転の状態で再運転するバイパス再運転過程を採用してもよい。

バイパス管１７は、その入口側端部１７ａが第２閉鎖弁８またはガス管４における第２閉鎖弁８よりも利用側熱交換器５に近い位置に接続され、一方、出口側端部１７ｂが液管３における第１閉鎖弁７よりも利用側熱交換器５から遠い熱源側区間１６のレシーバ１１に近い位置に接続されている。

バイパス管１７は、冷凍回路１２へ冷媒を再充填するステップＳ７の後、または冷凍装置１の電源を再び入れるステップＳ８の後に、入口側端部１７ａを第２閉鎖弁８またはガス管４の所定のポートへ接続し、出口側端部１７ｂを液管３の所定のポートへ接続する。

このバイパス再運転過程では、上記のステップＳ５の残余冷媒回収過程において熱源側区間１６が真空引きされて負圧になっていることを利用して、液状態の冷媒を熱源側区間１６、特にレシーバ１２へ戻すことが可能である。そして、バイパス管１７を通して熱源側空間１６へ全部または大半の液冷媒を戻した後、バイパス管１７を外してから、正サイクル運転の状態で再運転することにより、圧縮機２への液状態の冷媒が戻ることなく、良好な状態で再運転することが可能である。

本発明は、圧縮機等の室外ユニット側の圧縮機等の構成部品の交換が必要な冷凍装置、およびそれらの構成部品を交換するための冷媒回収方法および圧縮機交換方法に適用することが可能である。

本発明の実施形態に係わる冷凍装置およびその冷媒回収方法における冷凍回路の概略を示す回路図。図１の冷凍回路における圧縮機交換の過程を示す回路図。本発明の実施形態に係わる冷凍装置の冷媒回収方法およびそれを利用した圧縮機交換方法の手順を示すフローチャート。本発明の実施形態の変形例におけるバイパス管再運転過程を示す回路図。

１冷凍装置
２圧縮機
３液管（第１冷媒配管）
４ガス管（第２冷媒配管）
５利用側熱交換器
６熱源側熱交換器
７第１閉鎖弁
８第２閉鎖弁
９四方切換弁
１０膨張弁
１１レシーバ
１２冷凍回路
１３室内ユニット
１４室外ユニット
１５制御部
１６熱源側区間
１７バイパス管

Claims

ガス状態の冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、
正サイクル運転において液状態の冷媒が流れる第１冷媒配管（３）と、
正サイクル運転においてガス状態の冷媒が流れる第２冷媒配管（４）と、
前記第１冷媒配管（３）および前記第２冷媒配管（４）が接続された利用側熱交換器（５）と、
前記第１冷媒配管（３）および前記第２冷媒配管（４）が接続された熱源側熱交換器（６）と、
前記第１冷媒配管（３）の冷媒流れの遮断が可能な第１閉鎖弁（７）と、
前記第２冷媒配管（４）の冷媒流れの遮断が可能な第２閉鎖弁（８）と、
正サイクル運転における前記第１冷媒配管（３）、前記第２冷媒配管（４）および前記利用側熱交換器（５）内部の冷媒流れに対して逆になる逆サイクルの冷媒流れに切り換える切換手段（９）と、
前記熱源側熱交換器（６）と、前記第１閉鎖弁（７）との間に配置されたレシーバ（１１）と、
を有する冷凍回路（１２）を備える冷凍装置（１）、の冷媒回収方法であって、
前記第１閉鎖弁（７）を閉じて前記第１冷媒配管（３）の冷媒流れを遮断する過程と、
逆サイクル運転をして、前記利用側熱交換器（５）の内部に冷媒をためる冷媒回収過程と、
前記第２閉鎖弁（８）を閉じて前記第２冷媒配管（４）の冷媒流れを遮断する過程と、
前記冷媒回路（１２）のうち前記第１閉鎖弁（７）と前記第２閉鎖弁（８）で区切られた２つの閉じられた区間のうち、利用側熱交換器（５）が接続されていない熱源側区間（１６）に残る冷媒を回収する残余冷媒回収過程と、
前記熱源側区間（１６）に接続された構成部品を別の構成部品へ交換する構成部品交換過程と、
前記切換手段（９）を切り換えて逆サイクル運転にした状態で再運転し、前記利用側熱交換器（５）の内部にたまっている液冷媒をレシーバ（１１）に一旦戻す、逆サイクル再運転過程と、
を含んでいる、
冷凍装置（１）の冷媒回収方法。
前記冷凍回路（１２）は、前記利用側熱交換器（５）側に設けられた膨張手段（１０）をさらに有しており、
前記逆サイクル再運転過程では、前記膨張手段（１０）が全開にされる、
請求項１に記載の冷凍装置の冷媒回収方法。
前記逆サイクル再運転過程において前記冷凍回路の冷媒の流れが安定した後に、前記膨張手段（１０）を冷媒回収前の所定の開度に戻して正サイクルの通常の冷凍運転に戻す、正サイクル戻し過程、
をさらに含んでいる、
請求項２に記載の冷凍装置の冷媒回収方法。
前記利用側熱交換器（５）は、前記熱源側熱交換器（６）よりも容量が大きい、
請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置の冷媒回収方法。
前記利用側熱交換器（５）のフィンピッチは、前記熱源側熱交換器（６）のフィンピッチよりも大きい、
請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置の冷媒回収方法。
前記構成部品は、圧縮機（２）である、
請求項１から５のいずれかに記載の冷凍装置の冷媒回収方法。