JPWO2012073292A1 - 冷凍サイクル装置の部品交換方法 - Google Patents

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Abstract

可燃性を有する冷媒を使用した冷凍サイクル装置において構成部品を交換する際、バーナーの火等により可燃性冷媒が発火等しないようにし、安全な冷凍サイクル装置を得る。可燃性を有する冷媒を循環する冷媒循環回路を構成し、また、冷媒を冷媒循環回路外に流出させる制御をするための容器接続装置28を備える冷凍サイクル装置100において部品を交換する際の部品交換方法であって、容器接続装置28を介して冷媒循環回路外に冷媒を流出させる冷媒回収ステップと、減圧装置29Bを容器接続装置に接続し、冷媒循環回路内の圧力が設定圧力になるまで、または設定時間になるまで、冷媒循環回路内の圧力を低減させる減圧ステップと、加熱により冷媒循環回路から部品を取り外し、交換を行う部品交換ステップとを有する。

Description

本発明は、可燃性冷媒を冷媒として用いるビル用マルチエアコン等の冷凍サイクル装置における部品交換方法に関するものである。例えば冷媒を充填した冷凍サイクル装置を据え付けて冷凍サイクルを構成した後に、現地(設置場所)において冷凍サイクル装置の構成部品を交換する際の部品交換方法に関するものである。
ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置において、室外機から中継器まで冷媒を循環させ、中継器から室内機まで水等の熱媒体を循環させることにより、室内機に水等の熱媒体を循環させながら、熱媒体の搬送動力を低減させる空気調和装置が存在している(たとえば、特許文献1)。
従来のビル用マルチエアコン等の冷凍サイクル装置では、例えば冷媒配管、機器の配管部分等をバーナー等で加熱し、ロウ材を用いて固定(接続)している(ロウ付けを行っている)場合がある。このような冷凍サイクル装置において、冷媒循環回路を構成する部品が破損し、交換しなければならなくなった場合に、不燃性の冷媒を使用していたことにより、冷媒を回収タンクに回収した直後に、冷媒配管等をバーナー等で加熱してロウ材を溶かして取り外し、交換することができた。
一方で、可燃性冷媒を使用した場合の部品交換時に発火しない作業手順を規定した空気調和装置も存在している(たとえば、特許文献2参照)。
WO10/049998号公報(第3頁、図1等) 特開2004−116885号公報(第7頁、図1等)
例えば、特許文献1に記載されているビル用マルチエアコンのような空気調和装置においては、室外機と中継ユニットとの間で冷媒を循環させる。また、中継ユニットと室内機との間で水等の熱媒体を循環させる。そして、中継ユニットにおいて冷媒と水等の熱媒体を熱交換させるように構成している。このため、室内空間への冷媒の漏洩は防止されているが、構成部品の交換時の安全性については、特に規定がない。例えば従来の部品交換方法と同様の方法により構成部品を交換する際、冷媒配管内の冷媒が可燃性限界よりも濃い濃度になっていると、バーナーの火により可燃性冷媒が発火等する可能性があり、安全性の面での課題があった。
また、特許文献2に記載の空気調和装置においては、構成部品の交換の作業手順が示されており、また、発火等を防ぐための配管内の冷媒の濃度および圧力について、少し記載はある。ただ、冷凍サイクル内の配管の冷媒の温度による濃度の違いについての記載はなく、また、記載されている数値についても、その算出根拠が明示されていない。このため、汎用的な交換方法とはいえず、さらに、設定圧力まで減圧する時間については定義されていないという課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、可燃性を有する冷媒を使用した冷凍サイクル装置において構成部品を交換する際、バーナーの火等により可燃性冷媒が発火等しないようにし、安全な冷凍サイクル装置を得るものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置の部品交換方法は、可燃性を有する冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒の圧力調整をする絞り装置と、減圧した冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒循環回路を構成する冷凍サイクル装置の部品を交換する方法であって、容器接続装置を介して冷媒循環回路外に冷媒を流出させる冷媒回収ステップと、減圧装置を容器接続装置に接続し、冷媒循環回路内の圧力が設定圧力になるまで、または設定時間になるまで、容器接続装置を介して冷媒循環回路内の圧力を低減させる減圧ステップと、加熱により冷媒循環回路から部品を取り外し、交換を行う部品交換ステップとを有し、冷凍サイクル装置の構成部品が故障した場合に、冷媒配管内に残存する可燃性を有する冷媒の量を低く抑えることができ、発火等することなしに、安全に部品を冷凍サイクル装置から取り外し、交換することができる。
この発明の冷凍サイクル装置の部品交換方法は、冷凍サイクル装置において冷媒循環回路を構成する部品を交換する際、冷媒循環回路内を減圧して、例えば冷媒の濃度を可燃限界濃度未満にした後、バーナー等による加熱を行って部品の取り外しおよび交換を行うようにしたので、冷媒への発火等を防ぎつつ、安全に取り外し等をすることができる。
この発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置100のシステム構成図。 この発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置100のシステム回路図。 この発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の部品交換手順のフローチャートを表す図。
実施の形態.
この発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は、この発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図1に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、可燃性を有する熱源側冷媒(以下、冷媒という)、水等の冷媒となる熱媒体をそれぞれ循環させる回路(冷媒循環回路(冷凍サイクル回路)A、熱媒体循環回路B)を構成する機器等を有する装置を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合もある。
図1においては、本実施の形態に係る空気調和装置は、熱源機である1台の室外機1と、複数台の室内機2と、室外機1と室内機2との間に介在する熱媒体変換機3と、を有している。熱媒体変換機3は、冷媒循環回路Aを循環する冷媒と、冷媒に対して負荷(熱交換対象)となる熱媒体とで熱交換を行なうものである。室外機1と熱媒体変換機3とは、冷媒を導通する冷媒配管4で接続されている。熱媒体変換機3と室内機2とは、熱媒体を導通する配管(熱媒体配管)5で接続されている。そして、室外機1で生成された冷熱あるいは温熱は、熱媒体変換機3を介して室内機2に配送されるようになっている。
室外機1は、通常、ビル等の建物9の外の空間(たとえば、屋上等)である室外空間6に配置され、熱媒体変換機3を介して室内機2に冷熱または温熱を供給するものである。室内機2は、建物9の内部の空間(たとえば、居室等)である室内空間7に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間7に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。熱媒体変換機3は、室外機1および室内機2とは別筐体として、室外空間6および室内空間7とは別の位置に設置できるように構成されている。また、室外機1および室内機2とは冷媒配管4および配管5でそれぞれ接続され、室外機1から供給される冷熱あるいは温熱を室内機2に伝達するものである。
図1に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置においては、室外機1と熱媒体変換機3とが2本の冷媒配管4を用いて、熱媒体変換機3と各室内機2とが2本の配管5を用いて、それぞれ接続されている。このように、本実施の形態に係る空気調和装置では、2本の配管(冷媒配管4、配管5)を用いて各ユニット(室外機1、室内機2および熱媒体変換機3)を接続することにより、施工が容易となっている。
なお、図1においては、熱媒体変換機3が、建物9の内部ではあるが室内空間7とは別の空間である天井裏等の空間(以下、単に空間8と称する)に設置されている状態を例に示している。空間8は、密閉された空間ではなく、建物に設置された通気口14により、室外空間6と通気可能に構成されている。なお、建物の通気口14は、どんなものでもよく、空間8に冷媒が漏れた場合に、空間8の冷媒の濃度が上がり過ぎないように、自然対流または強制対流により、室外空間6と通気可能なように構成されていればよい。また、図1においては、室内機2が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではなく、天井埋込型や天井吊下式等、室内空間7に直接またはダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。
図1の空気調和装置においては、冷媒循環回路を循環する冷媒として可燃性の冷媒が用いられている。可燃性冷媒としては、たとえば、化学式がC324 で表されるテトラフルオロプロペン(CF3 CF=CH2 で表されるHFO1234yf、CF3 CH=CHFで表されるHFO1234ze等)や化学式がCH2 2 で表されるジフルオロメタン(R32)が用いられる。また、これらを含む混合冷媒でもよく、混合冷媒の場合は、たとえば、冷媒量に対する割合を、HFO1234yfを80%、R32を20%等とする。また、R290(プロパン)等の強燃性の冷媒を使用してもよい。
従って、熱媒体変換機3は、例えば天井裏以外でも、居住空間以外であり、屋外と何らかの通気がなされている空間であれば、どんなところに設置してもよい。たとえば、エレベーター等がある共用空間で屋外と通気がなされている空間等に設置することも可能である。
図1においては、室外機1が室外空間6に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機1は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよく、室外空間6に対し通気がなされているところであれば、設置可能である。
さらに、室外機1、室内機2および熱媒体変換機3の接続台数を図1に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る空気調和装置が設置される建物9に応じて台数を決定すればよい。
また、熱媒体変換機3から冷媒が漏れた場合でも、室内空間7に冷媒が漏れないようにするため、熱媒体変換機3を設置する空間8と室内7との間には通気がなされないように構成するのが望ましい。しかし、空間8と室内7との間に、たとえば配管を通す穴等の小さな通気口があったとしても、空間8と室内7との間の通気口の通気抵抗を、空間8と室外空間6との間の通気口の通気抵抗よりも、大きく設定しておけば、漏れた冷媒は屋外へ排出されるため、問題ない。
また、図1に示すように、室外機1と熱媒体変換機3を接続する冷媒配管4は、屋外空間6を通すか、パイプシャフト20を通すようにする。パイプシャフトは、配管を通すためのダクトで、周囲を金属等で囲われているため、冷媒配管4から冷媒が漏れた場合でも、周囲に拡散することはない。そして、パイプシャフトは、居住空間以外の非空調対象空間、あるいは屋外に設置されているため、冷媒配管4から漏れた冷媒は、パイプシャフトから非空調対象空間8を通して、あるいは直接、屋外へ排出され、室内に漏れることはない。また、熱媒体変換機3をパイプシャフト内に設置するようにしてもよい。
図2は、実施の形態に係る冷凍サイクル装置の一例を示す空気調和装置(以下、冷凍サイクル装置100と称する)の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図2に基づいて、冷凍サイクル装置100の詳しい構成について説明する。図2に示すように、室外機1と熱媒体変換機3とが、熱媒体変換機3に備えられている熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bを介して冷媒配管4で接続されている。また、熱媒体変換機3と室内機2とも、熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bを介して配管5で接続されている。なお、冷媒配管4については後段で詳述するものとする。
[室外機1]
室外機1には、圧縮機10と、四方弁等の第1冷媒流路切替装置11と、熱源側熱交換器12と、アキュムレーター19とが冷媒配管4で直列に接続されて搭載されている。また、室外機1には、第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、および、逆止弁13dが設けられている。第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、および、逆止弁13dを設けることで、室内機2の要求する運転に関わらず、熱媒体変換機3に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる。
圧縮機10は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第1冷媒流路切替装置11は、暖房運転時(全暖房運転モード時および暖房主体運転モード時)における冷媒の流れと冷房運転時(全冷房運転モード時および冷房主体運転モード時)における冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器12は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器(または放熱器)として機能する。このとき、送風機(図示せず)から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。アキュムレーター19は、圧縮機10の吸入側に設けられており、過剰な冷媒を貯留するものである。
逆止弁13aは、熱源側熱交換器12と熱媒体変換機3との間における冷媒配管4に設けられ、所定の方向(室外機1から熱媒体変換機3への方向)のみに冷媒の流れを許容するものである。逆止弁13bは、第1接続配管4aに設けられ、暖房運転時において圧縮機10から吐出された冷媒を熱媒体変換機3に流通させるものである。逆止弁13cは、第2接続配管4bに設けられ、暖房運転時において熱媒体変換機3から戻ってきた冷媒を圧縮機10の吸入側に流通させるものである。逆止弁13dは、熱媒体変換機3と第1冷媒流路切替装置11との間における冷媒配管4に設けられ、所定の方向(熱媒体変換機3から室外機1への方向)のみに冷媒の流れを許容するものである。
第1接続配管4aは、室外機1内において、第1冷媒流路切替装置11と逆止弁13dとの間における冷媒配管4と、逆止弁13aと熱媒体変換機3との間における冷媒配管4と、を接続するものである。第2接続配管4bは、室外機1内において、逆止弁13dと熱媒体変換機3との間における冷媒配管4と、熱源側熱交換器12と逆止弁13aとの間における冷媒配管4と、を接続するものである。なお、図3では、第1接続配管4a、第2接続配管4b、逆止弁13a、逆止弁13b、逆止弁13c、および、逆止弁13dを設けた場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、これらを必ずしも設ける必要はない。
また、本実施の形態における冷凍サイクル装置100の室外機1には、冷媒循環回路A外に冷媒を流出等させるための取り出し配管27を取り付けている。また、取り出し配管27における冷媒流出等を制御し、冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29A、減圧装置(真空ポンプ)29B等をホース、配管等により取り付け可能にするための容器接続装置(接続バルブ)28を取り付けている。ここで、取り出し配管27を介さず、容器接続装置(接続バルブ)28を直接配管に取り付けるようにしてもよい。
[室内機2]
室内機2には、それぞれ利用側熱交換器26が搭載されている。この利用側熱交換器26は、配管5によって熱媒体変換機3の熱媒体流量調整装置25と第2熱媒体流路切替装置23に接続するようになっている。この利用側熱交換器26は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、室内空間7に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。
この図2では、4台の室内機2が熱媒体変換機3に接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機2a、室内機2b、室内機2c、室内機2dとして図示している。また、室内機2a〜室内機2dに応じて、利用側熱交換器26も、紙面下側から利用側熱交換器26a、利用側熱交換器26b、利用側熱交換器26c、利用側熱交換器26dとして図示している。なお、図1と同様に、室内機2の接続台数を図2に示す4台に限定するものではない。
[熱媒体変換機3]
熱媒体変換機3には、2つの熱媒体間熱交換器15と、2つの絞り装置16と、2つの開閉装置17と、2つの第2冷媒流路切替装置18と、2つのポンプ21と、4つの第1熱媒体流路切替装置22と、4つの第2熱媒体流路切替装置23と、4つの熱媒体流量調整装置25と、が搭載されている。
2つの熱媒体間熱交換器15(熱媒体間熱交換器15a、熱媒体間熱交換器15b)は、凝縮器(放熱器)または蒸発器として機能し、熱交換を行ない、室外機1で生成した冷熱または温熱を貯えた冷媒を熱媒体に伝達する負荷側熱交換器となる。熱媒体間熱交換器15aは、冷媒循環回路Aにおける絞り装置16aと第2冷媒流路切替装置18aとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。また、熱媒体間熱交換器15bは、冷媒循環回路Aにおける絞り装置16bと第2冷媒流路切替装置18bとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供するものである。ここでは2台の熱媒体間熱交換器15を設置しているが、1台設置するようにしてもよいし、3台以上設置するようにしてもよい。
2つの絞り装置16(絞り装置16a、絞り装置16b)は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置16aは、冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15aの上流側に設けられている。絞り装置16bは、冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15bの上流側に設けられている。2つの絞り装置16は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。
2つの開閉装置17(開閉装置17a、開閉装置17b)は、二方弁等で構成されており、冷媒配管4を開閉するものである。開閉装置17aは、冷媒の入口側における冷媒配管4に設けられている。開閉装置17bは、冷媒の入口側と出口側の冷媒配管4を接続した配管に設けられている。2つの第2冷媒流路切替装置18(第2冷媒流路切替装置18a、第2冷媒流路切替装置18b)は、四方弁等で構成され、運転モードに応じて冷媒の流れを切り替えるものである。第2冷媒流路切替装置18aは、冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15aの下流側に設けられている。第2冷媒流路切替装置18bは、全冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15bの下流側に設けられている。
2つのポンプ21(ポンプ21a、ポンプ21b)は、各熱媒体間熱交換器15に合わせて設けており、配管5を導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ21aは、熱媒体間熱交換器15aと第2熱媒体流路切替装置23との間における配管5に設けられている。ポンプ21bは、熱媒体間熱交換器15bと第2熱媒体流路切替装置23との間における配管5に設けられている。2つのポンプ21は、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。
4つの第1熱媒体流路切替装置22(第1熱媒体流路切替装置22a〜第1熱媒体流路切替装置22d)は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第1熱媒体流路切替装置22は、室内機2の設置台数に応じた個数(ここでは4つ)が設けられるようになっている。第1熱媒体流路切替装置22は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15aに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15bに、三方のうちの一つが熱媒体流量調整装置25に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から第1熱媒体流路切替装置22a、第1熱媒体流路切替装置22b、第1熱媒体流路切替装置22c、第1熱媒体流路切替装置22dとして図示している。
4つの第2熱媒体流路切替装置23(第2熱媒体流路切替装置23a〜第2熱媒体流路切替装置23d)は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第2熱媒体流路切替装置23は、室内機2の設置台数に応じた個数(ここでは4つ)が設けられるようになっている。第2熱媒体流路切替装置23は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15aに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15bに、三方のうちの一つが利用側熱交換器26に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から第2熱媒体流路切替装置23a、第2熱媒体流路切替装置23b、第2熱媒体流路切替装置23c、第2熱媒体流路切替装置23dとして図示している。
4つの熱媒体流量調整装置25(熱媒体流量調整装置25a〜熱媒体流量調整装置25d)は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、配管5に流れる流量を制御するものである。熱媒体流量調整装置25は、室内機2の設置台数に応じた個数(ここでは4つ)が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置25は、一方が利用側熱交換器26に、他方が第1熱媒体流路切替装置22に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置25a、熱媒体流量調整装置25b、熱媒体流量調整装置25c、熱媒体流量調整装置25dとして図示している。また、熱媒体流量調整装置25を利用側熱交換器26の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。
また、熱媒体変換機3には、各種検出装置(2つの熱媒体流出温度検出装置31、4つの熱媒体出口温度検出装置34、4つの冷媒流入出温度検出装置35、および、冷媒圧力検出装置36)が設けられている。これらの検出装置で検出された情報(温度情報、圧力情報)は、冷凍サイクル装置100の動作を統括制御する制御装置(図示省略)に送られ、圧縮機10の駆動周波数、図示省略の送風機の回転数、第1冷媒流路切替装置11の切り替え、ポンプ21の駆動周波数、第2冷媒流路切替装置18の切り替え、熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。
2つの熱媒体流出温度検出装置31(熱媒体流出温度検出装置31a、熱媒体流出温度検出装置31b)は、熱媒体間熱交換器15から流出した熱媒体、つまり熱媒体間熱交換器15の出口における熱媒体の温度を検出する温度センサーであり、たとえばサーミスター等で構成するとよい。熱媒体流出温度検出装置31aは、ポンプ21aの入口側における配管5に設けられている。熱媒体流出温度検出装置31bは、ポンプ21bの入口側における配管5に設けられている。
4つの熱媒体出口温度検出装置34(熱媒体出口温度検出装置34a〜熱媒体出口温度検出装置34d)は、第1熱媒体流路切替装置22と熱媒体流量調整装置25との間に設けられ、利用側熱交換器26から流出した熱媒体の温度を検出する温度センサーであり、サーミスター等で構成するとよい。熱媒体出口温度検出装置34は、室内機2の設置台数に応じた個数(ここでは4つ)が設けられるようになっている。なお、室内機2に対応させて、紙面下側から熱媒体出口温度検出装置34a、熱媒体出口温度検出装置34b、熱媒体出口温度検出装置34c、熱媒体出口温度検出装置34dとして図示している。
4つの冷媒流入出温度検出装置35(冷媒流入出温度検出装置35a〜冷媒流入出温度検出装置35d)は、熱媒体間熱交換器15の冷媒の入口側または出口側に設けられ、熱媒体間熱交換器15に流入する冷媒の温度または熱媒体間熱交換器15から流出した冷媒の温度を検出する温度センサーであり、サーミスター等で構成するとよい。冷媒流入出温度検出装置35aは、熱媒体間熱交換器15aと第2冷媒流路切替装置18aとの間に設けられている。冷媒流入出温度検出装置35bは、熱媒体間熱交換器15aと冷媒絞り装置16aとの間に設けられている。冷媒流入出温度検出装置35cは、熱媒体間熱交換器15bと第2冷媒流路切替装置18bとの間に設けられている。冷媒流入出温度検出装置35dは、熱媒体間熱交換器15bと冷媒絞り装置16bとの間に設けられている。
冷媒圧力検出装置(圧力センサー)36は、冷媒流入出温度検出装置35dの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器15bと冷媒絞り装置16bとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器15bと絞り装置16bとの間を流れる冷媒の圧力を検出するものである。
また、図示省略の制御装置は、マイクロコンピュータ等で構成されており、各種検出装置の検出に係る信号およびリモコンからの指示に基づいて、圧縮機10の駆動周波数、第1冷媒流路切替装置11の切り替え、ポンプ21の駆動、絞り装置16の開度、開閉装置17の開閉、第2冷媒流路切替装置18の切り替え、第1熱媒体流路切替装置22の切り替え、第2熱媒体流路切替装置23の切り替え、熱媒体流量調整装置25の開度等を制御し、冷凍サイクル装置の運転を制御する。ここで、制御装置は、ユニット毎に設けてもよく、熱媒体変換機3等に設けてもよい。
熱媒体を導通する配管5は、熱媒体間熱交換器15aに接続されるものと、熱媒体間熱交換器15bに接続されるものと、で構成されている。配管5は、熱媒体変換機3に接続される室内機2の台数に応じて分岐されている(ここでは、配管5a〜配管5dに4分岐されている)。そして、配管5は、第1熱媒体流路切替装置22、および、第2熱媒体流路切替装置23で接続されている。第1熱媒体流路切替装置22および第2熱媒体流路切替装置23を制御することで、熱媒体間熱交換器15aからの熱媒体を利用側熱交換器26に流入させるか、熱媒体間熱交換器15bからの熱媒体を利用側熱交換器26に流入させるかが決定されるようになっている。
そして、冷凍サイクル装置100では、圧縮機10、第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、開閉装置17、第2冷媒流路切替装置18、熱媒体間熱交換器15aの冷媒流路、冷媒絞り装置16、および、アキュムレーター19を、冷媒配管4で接続して冷媒循環回路Aを構成している。また、熱媒体間熱交換器15aの熱媒体流路、ポンプ21、第1熱媒体流路切替装置22、熱媒体流量調整装置25、利用側熱交換器26、および、第2熱媒体流路切替装置23を、配管5で接続して熱媒体循環回路Bを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器15のそれぞれに複数台の利用側熱交換器26が並列に接続され、熱媒体循環回路Bを複数系統としているのである。
よって、冷凍サイクル装置100では、室外機1と熱媒体変換機3とが、熱媒体変換機3に設けられている熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bを介して接続され、熱媒体変換機3と室内機2とも、熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bを介して接続されている。これにより、冷凍サイクル装置100では、熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bで冷媒循環回路Aを循環する冷媒と熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体とが熱交換するようになっている。
次に空気調和装置100が実行する運転モードについて説明する。この空気調和装置100は、各室内機2からの指示に基づいて、その室内機2で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置100は、室内機2の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機2のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。
空気調和装置100が実行する運転モードには、駆動している室内機2の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機2の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、および、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードがある。
[配管5]
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機3と室内機2を接続する配管5には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
[冷凍サイクル装置100の構成部品の交換方法]
空気調和装置等の冷凍サイクル装置100は、通常は以上のような動作をしている。ここで、例えば現地での工事ミス等によって、冷媒循環回路A内に水分、ゴミ等が入り込む、また、経年劣化、設計想定外の動作等により、冷凍サイクル装置100の特に冷媒循環回路Aを構成する部品(構成部品)が破損し、交換しなければならない場合を考える。
部品の中には、例えば圧縮機10のように、ロウ材をバーナー等で加熱をして冷媒配管4と部品とを固定するロウ付け等の方法で接続されているものがある。ここで、バーナーを用いなくても、電気によって表面温度を上げてロウ材を加熱する方法によって、ロウ材を溶かして冷媒配管4と部品とを固定する方法であってもよい。また、ロウ付け以外の加熱により表面温度を上げて配管と部品を固定する方法を採用してもよい。
従来、冷凍サイクル装置100の故障した部品を交換する際においても、冷凍サイクル装置100に備えられている、冷媒を冷媒循環回路A外部に流出させるための取り出し配管27と、取り出し配管に接続された逆止弁や手動開閉弁等の容器接続装置(接続バルブ)28とを用いて行っていた。
従来の方法では、例えば冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aを容器接続装置(接続バルブ)28に接続し、取り出し配管27と容器接続装置(接続バルブ)28とを介した流路を形成して、冷媒循環回路Aから流出する冷媒を冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aに回収する。そして、冷媒循環回路A内からの冷媒の回収がほぼ完了した後に、冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aを取り外し、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を開いて大気開放する。その後、バーナーの火であぶる等の行為により、冷媒配管4と部品とを接続しているロウ材を加熱して溶かし、部品を冷媒配管4から取り外し、新しい部品と交換する。
本実施の形態の冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路Aの内部には、可燃性を有する冷媒(可燃性冷媒)が充填されている。可燃性冷媒は発火等する可能性がある。可燃性冷媒が発火等するかどうかは、冷媒循環回路Aにおける冷媒濃度と関係する。冷媒濃度が低いほど発火等する可能性が低くなり、限界より低くなれば発火等しなくなる。ここで、可燃性冷媒が発火等しない限界濃度(kg/m3 )を“LFL”(Lower Flammability Limit )と称する。例えば、R32の“LFL”は0.306(kg/m3 )、HFO1234yf(テトラフルオロプロペン)の“LFL”は0.289(kg/m3 )、R290(プロパン)の“LFL”は0.038(kg/m3 )である。
また、可燃性の各冷媒は自己発火温度(Auto Ignition Temperature )を有しており、冷媒濃度が”LFL”を超えており、冷媒雰囲気中に自己発火温度を超えた温度の物体があると発火等する性質がある。例えば、R32は648(℃)、HFO1234yf(テトラフルオロプロペン)は405(℃)、R290(プロパン)は470(℃)である。上述した従来の部品交換手順だけでは、冷媒循環回路A内の冷媒濃度を“LFL”未満にすることができないため、そのままバーナー等で加熱した後に、部品を取り外すと、外部の空気と配管内の冷媒とが混ざり合い、空気中に”LFL”以上の濃度の冷媒が存在する状態になり、そこに自己発火温度以上の温度を有する配管や炎等がある状態が形成され、冷媒が発火等を起こしてしまう可能性がある。
そこで、可燃性冷媒を使用している冷凍サイクル装置100では、冷媒循環回路A内の冷媒の濃度を“LFL”未満にしてから、冷媒配管4をバーナー等で加熱して部品を交換するようにする新たな部品交換方法が必要になる。以下、その方法について説明する。
冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路Aにおいて冷媒が流通する部分の内容積の合計をV(m3 )、冷媒循環回路A内の冷媒の平均密度をρ(kg/m3 )とすると、冷媒循環回路A内の冷媒の重量m1(kg)は(1)式で求められる。
m1=V×ρ …(1)
冷媒の密度ρ(kg/m3 )は単位体積あたりの冷媒の重量を表している。一方、LFL(kg/m3 )も単位体積あたりの冷媒の重量で表される冷媒の濃度であり、どちらも同じ単位になっている。すなわち、冷媒循環回路A内の冷媒濃度がLFL(kg/m3 )であるときの体積V(m3 )における冷媒の重量m(kg)は(2)式で求められる
m=V×LFL …(2)
また、冷媒の分子量をM(g/mol)、冷媒循環回路A内の冷媒濃度がLFL(kg/m3 )であるときの冷媒のモル数をn(mol)とすると(3)式が成り立つ。
n=(m×1000)/M …(3)
一方、ガス状態の冷媒においては、気体の圧力をP(Pa)、気体の体積をV(m3 )、気体のモル数をn(mol)、気体定数をR(Pa×L/(K×mol))、温度をT(K)とすると、(4)式に示す気体の状態方程式が成り立つ。ここで、気体定数Rは、8.31447×103 (Pa×L/(K×mol))である。
P×V=n×R×T …(4)
(2)式および(3)式を(4)式に代入すると(5)式になり、これを変形すると(6)式になる。
P×V=[{(V×LFL)×1000}/M]×R×T …(5)
P=(LFL×R×1000/M)×T …(6)
以上より、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力が(6)式で表される圧力Pよりも低くなれば、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の冷媒濃度が“LFL”未満となるため、冷媒が発火等することはない。次に幾つかの冷媒について(6)式を計算する。
R32を冷媒とした場合、化学式はCH22、“LFL”は0.306(kg/m3 )、分子量Mは52(g/mol)である。これらの値を(6)式に代入すると、(7)式のようになる。
P=48.93×T …(7)
従って、冷媒としてR32を使用している場合、ロウ付け等により部品交換を行う際に、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力を(7)式で示される圧力P未満に減圧すれば、外部空気が配管内に残った冷媒と混合されても、冷媒濃度が”LFL”を超えることがなくなるため、冷媒が発火等することはなく、安全に部品を交換することができる。
ここで、冷凍サイクル装置100が運転停止後、周囲の空気と同等の温度(室温)になるものとし、この温度を25℃(298.15(K))とする。そして、この温度を冷凍サイクル装置100内の冷媒の代表温度Tとして(7)式に代入すると、圧力Pは14587.8(Pa)となる。したがって、R32を冷媒として使用している場合、ロウ付け等により部品交換を行う際に、より具体的な圧力として、例えば冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力を14587.8(Pa)未満に減圧すれば、冷媒が発火等することはなく、安全に部品を交換することができる。ここで、ビル用マルチエアコンにおいては、運転中は、圧縮機10の高圧側である凝縮器内の冷媒の温度は約50℃、圧縮機10の低圧側である蒸発器内の冷媒の温度は約0℃の状態で運転されていることが多い。そこで、例えば冷凍サイクル装置100の運転が停止された直後に部品を交換することを考えると、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の減圧を行う際、冷凍サイクル装置100内の冷媒の代表温度Tとして、0℃を(7)式に代入した圧力である13364.6(Pa)未満まで減圧するようにすれば、さらに安全に部品を交換することができる。
ここで、R32とR32よりも可燃性の弱い冷媒とを混合した混合冷媒においては、後述するように各冷媒成分の“LFL”を基に設定圧力を決めてもよいが、上記のような圧力まで減圧しておけば、さらに安全性を高めることができる。
次に、冷媒として、HFO1234yf(テトラフルオロプロペン)を使用することを想定する。HFO1234yf(テトラフルオロプロペン)においては、化学式はCF3 CF=CH2 、“LFL”は0.289(kg/m3 )、分子量Mは114(g/mol)である。これらの値を(6)式に代入すると(8)式のようになる。
P=21.08×T …(8)
従って、冷媒としてHFO1234yfを使用している場合、ロウ付け等により部品交換を行う際に、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力を(7)式で示される圧力未満にすれば、冷媒が発火等することはなく、安全に部品を交換することができる。
また、(8)式にT=298.15(K)(25(℃))を代入すると、圧力Pは6284.4(Pa)となる。ロウ付け等により部品交換を行う際に、より具体的な圧力として、例えば冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力を6284.4(Pa)未満に減圧すれば、先と同じ理由により、ロウ付け等を安全に行うことができ、安全に部品を交換することができる。また、冷凍サイクル装置100の運転が停止された直後に部品を交換することを考え、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の減圧を行う際、(8)式にT=273.15(K)(0(℃))を代入した圧力である5757.5(Pa)未満まで減圧するようにすれば、さらに安全に部品を交換することができる。
また、HFO1234yf(テトラフルオロプロペン)とHFO1234yf(テトラフルオロプロペン)よりも可燃性の弱い冷媒とを混合した混合冷媒においては、後述するように各冷媒成分の“LFL”を基に設定圧力を決めてもよいが、上記のような圧力まで減圧しておけば、さらに安全性を高めることができる。
次に、冷媒としてR290(プロパン)を使用することを想定する。R290(プロパン)においては、化学式はC38、“LFL”は0.038(kg/m3 )、分子量Mは44.1(g/mol)である。これらの値を(6)式に代入すると(9)式のようになる。
P=7.17×T …(9)
従って、冷媒としてR290を使用している場合、ロウ付け等により部品交換を行う際に、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力を(9)式で示される圧力未満にすれば、冷媒が発火等することはなく、安全に部品を交換することができる。
また、(9)式において、
T=298.15(K)(25(℃))を代入すると、圧力Pは2136.1(Pa)となる。ロウ付け等により部品交換を行う際に、より具体的な圧力として、例えば冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の圧力を2136.1(Pa)未満に減圧すれば、先と同じ理由により、ロウ付け等を安全に行うことができ、安全に部品を交換することができる。また、冷凍サイクル装置100の運転が停止された直後に部品を交換することを考え、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の減圧を行う際、(9)式にT=273.15(K)(0(℃))を代入した圧力である1957.0(Pa)未満まで減圧するようにすれば、さらに安全に部品を交換することができる。
また、冷媒としてR290(プロパン)を使用する場合について説明したが、R290(プロパン)とR290(プロパン)よりも可燃性の弱い冷媒とを混合した混合冷媒においては、後述するように各冷媒成分の“LFL”を基に設定圧力を決めてもよいが、上記のような圧力まで減圧しておけば、さらに安全性を高めることができる。
次に、冷媒として複数種類の可燃性冷媒を使用する場合は、各冷媒成分の“LFL”を基に、比率(割合)によって設定圧力を決める方が正確である。例えば2種類の場合、第一の冷媒成分および第二の冷媒成分の分子量をそれぞれM1(g/mol)、M2(g/mol)とする。また、気体定数をR(Pa×L/K×mol)、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の冷媒の代表温度をT(K)とする。そして、第一の冷媒成分および第二の冷媒成分の可燃性下限をそれぞれLFL1(kg/m3 )、LFL2(kg/m3 )とした場合に、圧力P(Pa)は、(10)式で求めることができる。ここで、特に限定するものではないが、各成分の比率については、例えば冷媒全体を100として各比率を決めている(以下同じ)。冷凍サイクル装置100内の圧力を(10)式で計算される圧力Pよりも低くすることができれば、配管内の冷媒が発火等することはない。
P={(LFL1×第一の冷媒成分の比率
+LFL2×第二の冷媒成分の比率)×R×1000/
(M1×第一の冷媒成分の比率
+M2×第二の冷媒成分の比率)}×T …(10)
例えば、HFO1234yfとR32とを含む混合冷媒を用いる場合は、冷凍サイクル装置100内の圧力を(11)式で求められる圧力P未満の圧力を設定圧力にすればよい。
P=(48.93×R32の比率
+21.08×HFO1234yfの比率)×T …(11)
また、(11)式にT=298.15(K)(25(℃))を代入すると、(12)式となり、冷凍サイクル装置100内の圧力を(12)式で求められる圧力P未満の圧力を設定圧力にすればよい。
P=14587.8×R32の比率
+6284.4×HFO1234yfの比率 …(12)
例えば、R32が20%(=0.2)、HFO1234yfが80%(=0.8)である場合は、7945.08(Pa)未満を設定圧力にすればよい。
また、(11)式にT=273.15(K)(0(℃))を代入すると、(13)式となり、冷凍サイクル装置100内の圧力を(13)式で求められる圧力P未満の圧力を設定圧力にすれば、さらに安全に部品を交換することができる。
P=13364.6×R32の比率
+5757.5×HFO1234yfの比率 …(13)
さらに、冷凍サイクル装置100(冷媒循環回路A)内を所定の圧力未満に減圧するための設定時間について説明する。例えば冷媒循環回路A(冷媒配管4等)の内容積をV(m3 )とする。また、例えば冷凍サイクル装置100内を真空ポンプで減圧させる場合において、真空ポンプの排気速度をS(m3 /min)とすると、微小な時間Δt(min)の間に排気される気体の容積はS×Δt(m3 )で求まる。この気体の圧力をP(Pa)とすると、気体の量(圧力×容積)はS×P×Δtになる。一方、Δtの間に減少する圧力を−ΔP(Pa)とすると、容器から排出された気体の量は−V×ΔPで求まる。この両者が等しいことから、(14)式が得られる。
V×ΔP=−S×P×Δt …(14)
時刻0(s)での気体の圧力をP1(Pa)とし、(14)式の微分方程式を解くと(15)式が得られる。
P=P1×exp(−S×t/V) …(15)
(15)式を展開し、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の最終圧力(所定の圧力)をP2(Pa)とすると、減圧に要する時間t(min)は、(16)式で求めることができる。
t=(V/S)×loge (P1/P2)
=(V/S)×2.303×log10(P1/P2) …(16)
冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)の内容積Vは、冷凍サイクル内の冷媒重量(kg)を冷媒の平均密度ρ(kg/m3 )で除すことにより求めることができる。例えば、簡易的に、冷媒の平均密度を液密度とガス密度の平均として500(kg/m3 )とし、冷凍サイクル内の冷媒重量を30(kg)とすると、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)の内容積Vは0.06(m3 )と求まる。また、ポンプの排気速度Sを0.02(m3 /min)、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内の初期圧力P1を101325(Pa)(大気圧)とする。
そして、最終圧力P2は、先に求めた通り、冷媒がR32の場合は13364.6(Pa)、HFO1234yfの場合は5757.5(Pa)、プロパンの場合は1957.0(Pa)である。これらを(16)式に代入すると、冷媒がR32の場合は6分5秒、HFO1234yfの場合は8分36秒、プロパンの場合は11分51秒となる。この時間以上、冷凍サイクル装置100に対して減圧動作を行えば、冷媒循環回路A内の冷媒密度を“LFL”未満にすることができ、安全に部品を交換することができる。さらに、冷媒温度0℃に対応する圧力まで減圧すると更に安全に交換することができる。
したがって、冷凍サイクル装置100の冷媒重量(kg)、真空ポンプ等における減圧装置29Bの排気速度(m3 /min)が分かれば、所定の圧力までの減圧時間が予測できる。このため、圧力計等により圧力を測定しながら減圧をしなくても、予測した減圧時間を設定時間として、冷凍サイクル装置100(冷媒循環回路A)内を安全な圧力まで減圧することができる。
このようにして、冷媒の種類または冷媒の種類に基づく減圧目標圧力P2、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)の合計内容積Vおよび減圧装置(真空ポンプ)29Bの排気速度Sを設定すれば、設定時間を計算することができる。設定時間、減圧装置(真空ポンプ)29Bを動作させて、冷凍サイクル装置100内を減圧することで、冷凍サイクル装置100内を減圧目標圧力未満にすることができるため、冷凍サイクル装置100に圧力検出装置を設けなくても、安全に部品を交換することができる。ここで、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)の合計内容積Vについては、実測等によって得られるようにしてもよい。また、冷凍サイクル装置100の機種名あるいは機種容量、延長配管長等のような内容積を推測できる値に基づいて算出し、推測するようにしてもよい。
また、使用する減圧装置(真空ポンプ)29Bが決まっていれば、減圧装置(真空ポンプ)29Bの排気速度を既定値とすることで、計算に際し、値の入力を省略することができる。一方、使用する減圧装置(真空ポンプ)29Bが複数想定される場合は、想定される減圧装置(真空ポンプ)29Bの中で最も排気速度の小さい減圧装置(真空ポンプ)29Bの排気速度を既定値として使用すれば、計算に際し、値の入力を省略できる。また、あらかじめ、これらの値と設定時間との関係を計算して線図(グラフ等)、表等を記載(作成)しておき、現地においては、その線図等に基づいて、その空気調和装置の設定時間を決定するようにしてもよい。
図7は本発明の実施の形態に係る部品の交換手順を示すフローチャートを表す図である。図2および図7に基づいて部品の交換処理について説明する。
図7に示すように、交換処理を開始する(ST1)。冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aを容器接続装置(接続バルブ)28に接続し(ST2)、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を開いて、冷媒循環回路Aと冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aとの間の冷媒の流路を確保する。そして、冷凍サイクル装置100内の冷媒を冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aに回収する(ST3)。回収後、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を閉じて、冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aを容器接続装置(接続バルブ)28から取り外す(ST4)。
次に、減圧装置(真空ポンプ)29Bを容器接続装置(接続バルブ)28に接続し(ST5)、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を開いて、冷媒循環回路Aと減圧装置(真空ポンプ)29Bとの間の冷媒の流路を確保する。そして、減圧装置(真空ポンプ)29Bを動作させ、冷凍サイクル装置100(冷媒循環回路A)内を減圧する(ST6)。冷凍サイクル装置100内の圧力が設定圧力未満になるか、または、設定時間が経過したら(ST7)、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を開いたまま、減圧装置(真空ポンプ)29Bを容器接続装置(接続バルブ)28から取り外し、冷凍サイクル装置100内に周囲の空気を流入させる(ST8)。このとき、冷媒循環回路A(冷媒配管4等)における冷媒密度は“LFL”未満になっている。
そして、冷凍サイクル装置100(冷媒循環回路A)の部品のロウ付け接続部をバーナー等であぶり、部品を配管から取り外し(ST9)、交換用の新しい部品をロウ付けで配管に取り付け(ST10)、処理を完了する(ST11)。
ここで、容器接続装置(接続バルブ)28は、手動により開閉可能な弁であってもよい。また、突起を押すことにより流路を確保することができるような逆止弁でもよい。他にも冷凍サイクル装置100外の装置と流路の開閉ができるものであれば、どんなものでもよい。
また、ここでは、冷凍サイクル装置100内の冷媒を冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aに回収する場合を例に説明を行った。例えば、地球温暖化係数の小さい冷媒等であれば、冷凍サイクル装置100の外部の換気を十分に行っておけば、冷凍サイクル装置100の周囲の冷媒濃度が上がらないように少量ずつ、冷凍サイクル装置100の周囲に冷媒を放出(パージ)することも可能である。例えば冷凍サイクル装置100の周囲の冷媒濃度もあがらず、地球環境への影響も少ないため、構わない。
また、減圧装置(真空ポンプ)29Bには、一般的には電動式の真空ポンプを用いる。ただ、冷凍サイクル装置100の内容積が小さい場合には、内部に吸着剤を充填した容器を、容器接続装置28に取り付けて、冷媒を容器内の吸着材に吸着させることにより、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内を減圧することができる。その他、冷凍サイクル装置100の冷媒循環回路A(冷媒配管4等)内を減圧できるものであれば、どんなものでもよい。
また、図7のST7では、冷凍サイクル装置100内に周囲の空気を流入させるようにしたが、容器接続装置28の弁を閉じて冷凍サイクル装置100内に周囲の空気を入れないようにして、次のST8の処理に移ってもよい。
ここで、冷凍サイクル装置100では、利用側熱交換器26にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器26に対応する第1熱媒体流路切替装置22および第2熱媒体流路切替装置23を加熱用の熱媒体間熱交換器15bに接続される流路へ切り替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器26に対応する第1熱媒体流路切替装置22および第2熱媒体流路切替装置23を冷却用の熱媒体間熱交換器15aに接続される流路へ切り替えることにより、各室内機2にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。
また、第1熱媒体流路切替装置22および第2熱媒体流路切替装置23は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを2つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の2方流路の流量を変化させられるものを2つ組み合わせる等して第1熱媒体流路切替装置22および第2熱媒体流路切替装置23として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、実施の形態では、熱媒体流量調整装置25が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器26をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。
また、熱媒体流量調整装置25は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置25として、開閉弁等の二法流路の開閉を行うものを用い、ON/OFFを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。
また、第2冷媒流路切替装置18が四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
冷凍サイクル装置100は、冷房暖房混在運転ができるものとして説明をしてきたが、これに限定するものではない。熱媒体間熱交換器15および絞り装置16がそれぞれ1つで、それらに複数の利用側熱交換器26と熱媒体流量調整弁25が並列に接続され、冷房運転か暖房運転のいずれかしか行なえない構成であっても同様の効果を奏する。
また、利用側熱交換器26と熱媒体流量調整弁25とが1つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に熱媒体間熱交換器15および絞り装置16として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。さらに、熱媒体流量調整弁25は、熱媒体変換機3に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機2に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機3と室内機2とは別体に構成されていてもよい。
熱媒体としては、たとえばブライン(不凍液)や水、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。したがって、冷凍サイクル装置100においては、熱媒体が室内機2を介して室内空間7に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。
また、一般的に、熱源側熱交換器12および利用側熱交換器26a〜26dには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではなく、例えば利用側熱交換器26a〜26dとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができるし、熱源側熱交換器12としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができ、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんなものでも用いることができる。
また、ここでは、利用側熱交換器26a〜26dが4つである場合を例に説明を行ったが、特に限定するものではなく、幾つ接続してもよい。
また、熱媒体間熱交換器15a、15bが2つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却または/および加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。
また、ポンプ21a、21bはそれぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べてもよい。
なお、冷凍サイクル装置100としては、ここで説明した形態のものに限らず、室内機まで冷媒を循環させる直膨式の冷凍サイクル装置においても、同様のことが成り立ち、同様の効果を奏する。また、ビル用のマルチエアコンであってもよいし、パッケージエアコンであってもよいし、ルームエアコンであってもよいし、冷凍装置、冷蔵装置等、内部に冷媒を循環させている冷凍サイクル装置であれば、どんなものであっても構わない。
以上のように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100の部品交換方法は、冷媒循環回路Aの部品を交換する際、冷媒循環回路A内の圧力、減圧装置(真空ポンプ)29Bの動作時間等により管理しながら、減圧装置(真空ポンプ)29Bによる排気等を行い、冷凍サイクル内に残存する可燃性を有する冷媒の濃度を可燃限界濃度未満に下げた後に、バーナー等を使って取り外すようにしたので、発火等をすることなく、安全に部品を冷凍サイクル装置から取り外し、交換することができる。
1 熱源機(室外機)、2,2a,2b,2c,2d 室内機、3,3a,3b 熱媒体変換機、4,4a,4b 冷媒配管、5,5a,5b,5c,5d 配管、6 室外空間、7 室内空間、8 空間、9 建物、10 圧縮機、11 第1冷媒流路切替装置(四方弁)、12 熱源側熱交換器、13a,13b,13c,13d 逆止弁、14 通気口、15a,15b 熱媒体間熱交換器、16a,16b,16c 絞り装置、17a,17b 開閉装置、18a,18b 第2冷媒流路切替装置、19 アキュムレーター、20 パイプシャフト、21a,21b ポンプ(熱媒体送出装置)、22a,22b,22c,22d 第1熱媒体流路切替装置、23a,23b,23c、23d 第2熱媒体流路切替装置、25a,25b,25c,25d 熱媒体流量調整装置、26a,26b,26c,26d 利用側熱交換器、27 取り出し配管、28 容器接続装置(接続バルブ)、29A 冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)、29B 減圧装置(真空ポンプ)、31a,31b 熱媒体流出温度検出装置、34,34a,34b,34c,34d 熱媒体出口温度検出装置、35,35a,35b,35c,35d 冷媒流入出温度検出装置、36 冷媒圧力検出装置、100 空気調和装置、A 冷媒循環回路、B 熱媒体循環回路。
本発明に係る冷凍サイクル装置の部品交換方法は、可燃性を有する冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒の圧力調整をする絞り装置と、減圧した冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒循環回路を構成する冷凍サイクル装置の部品を交換する方法であって、容器接続装置を介して冷媒循環回路外に冷媒を流出させる冷媒回収ステップと、減圧装置を容器接続装置に接続し、冷媒循環回路内の圧力が設定圧力以下になるように、または設定時間以上になるまで、容器接続装置を介して冷媒循環回路内の圧力を低減させる減圧ステップと、加熱により冷媒循環回路から部品を取り外し、交換を行う部品交換ステップとを有し、設定圧力は、冷媒の分子量をM(g/mol)、気体定数をR(Pa×L/K×mol)、冷媒循環回路内の冷媒の代表温度をT(K)、冷媒の可燃性下限をLFL(kg/m )とした場合に、LFL×1000×R×T/M(Pa)で表される値未満の圧力として、冷凍サイクル装置の構成部品が故障した場合に、冷媒配管内に残存する可燃性を有する冷媒の量を低く抑えることができ、発火等することなしに、安全に部品を冷凍サイクル装置から取り外し、交換することができる。
は本発明の実施の形態に係る部品の交換手順を示すフローチャートを表す図である。図2および図に基づいて部品の交換処理について説明する。
に示すように、交換処理を開始する(ST1)。冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aを容器接続装置(接続バルブ)28に接続し(ST2)、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を開いて、冷媒循環回路Aと冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aとの間の冷媒の流路を確保する。そして、冷凍サイクル装置100内の冷媒を冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aに回収する(ST3)。回収後、容器接続装置(接続バルブ)28の弁を閉じて、冷媒回収容器(冷媒回収ボンベ)29Aを容器接続装置(接続バルブ)28から取り外す(ST4)。
また、図のSTでは、冷凍サイクル装置100内に周囲の空気を流入させるようにしたが、容器接続装置28の弁を閉じて冷凍サイクル装置100内に周囲の空気を入れないようにして、次のSTの処理に移ってもよい。

Claims (13)

  1. 可燃性を有する冷媒を圧縮する圧縮機と、熱交換により前記冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された冷媒の圧力調整をする絞り装置と、減圧した前記冷媒と空気とを熱交換して前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒循環回路を構成する冷凍サイクル装置の部品を交換する方法であって、
    容器接続装置を介して前記冷媒循環回路外に前記冷媒を流出させる冷媒回収ステップと、
    減圧装置を前記容器接続装置に接続し、前記冷媒循環回路内の圧力が設定圧力になるまで、または設定時間になるまで、前記容器接続装置を介して前記冷媒循環回路内の圧力を低減させる減圧ステップと、
    加熱により前記冷媒循環回路から前記部品を取り外し、交換を行う部品交換ステップと
    を有する冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  2. 前記冷媒の種類または前記冷媒の種類に基づく圧力、測定または推測により得られた前記冷媒循環回路の冷媒が流れる部分の合計内容積並びに前記減圧装置の排気速度に基づいて、前記設定時間を決定する請求項1に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  3. 前記冷媒の種類または前記冷媒の種類に基づく圧力、測定または推測により得られた前記冷媒循環回路の冷媒が流れる部分の合計内容積並びに前記減圧装置の排気速度と前記設定時間との関係をあらかじめ線図にしておき、前記設定時間を決定する請求項1または請求項2に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  4. 冷媒の分子量をM(g/mol)、気体定数をR(Pa×L/K×mol)、前記冷媒循環回路内の冷媒の代表温度をT(K)、冷媒の可燃性下限をLFL(kg/m3 )とした場合に、LFL×1000×R×T/M(Pa)で表される値未満の圧力を前記設定圧力とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  5. 前記冷媒は、R32、またはR32とR32よりも可燃性の弱い冷媒とを混合した混合冷媒であり、前記冷媒循環回路内における冷媒の代表温度をT(K)とした場合に、48.93×T(Pa)で表される値未満の圧力を前記設定圧力とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  6. 前記設定圧力を、13364.6(Pa)未満とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  7. 前記冷媒は、HFO1234yf、またはHFO1234yfとHFO1234yfよりも可燃性の弱い冷媒とを混合した混合冷媒であり、前記冷媒循環回路内における冷媒の代表温度をT(K)とした場合に、21.08×T(Pa)で表される値未満の圧力を前記設定圧力とする請求項1〜請求項4に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  8. 前記設定圧力を、5757.5(Pa)未満とする請求項1〜請求項4または請求項7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  9. 前記冷媒は、R290、またはR290とR290よりも可燃性の弱い冷媒とを混合した混合冷媒であり、前記冷媒循環回路内における冷媒の代表温度をT(K)とした場合に、7.17×T(Pa)で表される値未満の圧力を前記設定圧力とする未満であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の部品交換方法。
  10. 前記設定圧力は、1957.0(Pa)未満である請求項1〜請求項4または請求項9のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  11. 前記冷媒は、少なくとも第一の冷媒成分と第二の冷媒成分との2種類の可燃性を有する冷媒を含む混合冷媒であり、第一の冷媒成分および第二の冷媒成分の分子量をそれぞれM1(g/mol)およびM2(g/mol)、気体定数をR(Pa×L/K×mol)、前記冷媒循環回路内の冷媒の代表温度をT(K)、第一の冷媒成分および第二の冷媒成分の可燃性下限をそれぞれLFL1(kg/m3 )およびLFL2(kg/m3 )とした場合に、(LFL1×第一の冷媒成分の比率+LFL2×第二の冷媒成分の比率)×1000×R×T/(M1×第一の冷媒成分の比率+M2×第二の冷媒成分の比率)(Pa)で表される値未満の圧力を前記設定圧力とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  12. 前記冷媒は、HFO1234yfとR32とを含む混合冷媒であり、前記冷媒循環回路内における冷媒の代表温度をT(K)とした場合に、(48.93×R32の比率+21.08×HFO1234yfの比率)×T(Pa)で表される値未満の圧力を前記設定圧力とする請求項1〜請求項3または請求項11のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
  13. 前記設定圧力は、13364.6×R32の比率+5757.5×HFO1234yfの比率(Pa)で表される値未満である請求項1〜請求項3、請求項11または請求項12に記載の冷凍サイクル装置の部品交換方法。
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