KR20110032006A - 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서의 냉매 충전 방법 - Google Patents

이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서의 냉매 충전 방법 Download PDF

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Abstract

CO2를 냉매로서 이용하는 냉동 장치의 냉매 충전에 있어서, 냉매 충전 시간의 단축이나 냉매 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간의 단축을 도모한다. CO2를 냉매로서 이용하는 공기 조화 장치(10)에 있어서의 냉매 충전 방법은, 접속 스텝과 냉매 충전 스텝을 구비한다. 접속 스텝에서는, 공기 조화 장치(10)의 냉매 충전 대상 공간에 대하여, 냉매를 봉입한 봄베(81)를 히터(83)를 통하여 접속한다. 냉매 충전 스텝에서는, 봄베(81)로부터 히터(83)를 통하여 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 이동시킨다. 그리고, 냉매 충전 스텝에서는, 냉매 충전 대상 공간으로 들어갈 때의 냉매의 비엔탈피가 430KJ/kg 이상이 되도록, 봄베(81)를 나온 냉매를 히터(83)에 의하여 가열한다.

Description

이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서의 냉매 충전 방법{REFRIGERANT LOADING METHOD FOR REFRIGERATION DEVICE USING CARBON DIOXIDE AS REFRIGERANT}
본 발명은, 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서의 냉매 충전 방법, 특히, 실내 유닛과 실외 유닛을 연락 배관으로 연결한 후에 현지에 있어서 냉동 장치에 대하여 냉매의 충전을 행할 때의 냉매 충전 방법에 관한 것이다.
종래, 냉동 장치에 있어서는, 냉매로서 주로 탄화플루오르(fluorocarbon, 프레온)가 사용되고 있지만, 근래에는 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 기술 개발이 진행되고 있다. 카 에어컨의 분야에서는, 특허 문헌 1에 나타내는 것과 같은 이산화탄소 냉동 사이클이 공지가 되어 있고, 급탕기의 분야에서는 이산화탄소를 냉매로 하는 제품이 판매되고 있다.
한편, 가정용 에어컨이나 업무용 에어컨의 분야에 있어서는, 현재 개발이 진행되고 있는 단계이며, 제품화에는 이르지 않았다.
일본국 공개특허공보 특개2001－74342호
이미 제품화되어 있는 급탕기에 있어서는, 그 냉동 사이클에 냉매(이산화탄소)를 충전하는 작업이 제조자의 제조 공장에서 행하여지고 있다. 현재로서는, 이산화탄소를 냉매로 하는 급탕기가 광범위하게 보급되어 있다고까지는 말할 수 없고, 제조 공장에 있어서도, 대량 생산을 위한 냉매 충전 작업의 시간 단축이라고 하는 요망은 작다.
그러나, 보급이 진행되면 냉동 사이클에 이산화탄소 냉매를 충전하는 작업의 효율화라고 하는 과제가 생겨난다고 생각된다.
또한, 탄화플루오르를 냉매로 하는 현재의 업무용 에어컨 등에서는, 설치 장소인 건물에 있어서, 그 현지에서 실내외를 연결하는 냉매 연락 배관이 시공되고, 현지에 있어서 냉매 충전 작업이 행하여지는 일이 많다. 에어컨의 실외기에 미리 소정량의 냉매가 봉입되어 있는 경우에도, 현지에서 시공한 냉매 연락 배관의 길이 등에 따라서, 추가 냉매의 충전 작업이 현지에서 행하여지게 된다. 현지에서의 냉매 충전 작업에 있어서는, 배관 내의 공간을 진공 펌프 등을 사용하여 진공 상태로 하여, 거기에 봄베(bombe)로부터 냉매를 보내는 수법이 채용된다.
그러나, 이 현지에서의 냉매 충전 작업에 관하여, 이산화탄소 냉매의 경우도 종래의 탄화플루오르의 경우와 마찬가지의 작업 수순을 이용하여 버리면, 작업 시간이 길어져 버리거나 충전 완료 후 얼마 동안은 공조 운전을 개시할 수 없게 되거나 하는 문제가 생긴다.
본 발명의 과제는, 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서의 냉매 충전 방법이고, 냉매 충전 시간의 단축이나 냉매 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간의 단축을 도모할 수 있는 냉매 충전 방법을 제공하는 것에 있다.
제1 발명에 관련되는 냉매 충전 방법은, 실내 유닛 및 실외 유닛을 가지고 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치를 현지에 설치하고, 실내 유닛과 실외 유닛을 연락 배관으로 연결한 후에, 현지에 있어서 냉동 장치에 대하여 냉매의 충전을 행할 때에 이용하는 냉매 충전 방법이다. 이 냉매 충전 방법은 냉각 스텝과 냉매 충전 스텝을 구비하고 있다. 냉각 스텝에서는, 냉매가 봉입되어 있고 냉동 장치의 냉매 충전 대상 공간에 대하여 냉매를 내보내는 용기를, 31℃ 이하가 되도록 냉각한다. 냉매 충전 스텝에서는, 냉각 스텝을 거쳐 31℃ 이하로 된 용기로부터 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 이동시킨다. 그리고, 냉매 충전 스텝에서는, 우선 용기 내의 기상(氣相) 상태의 냉매를 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키고, 다음으로 용기 내의 액상(液相) 상태의 냉매를 냉매 충전 대상 공간으로 이동시킨다.
현재, 제조자의 제조 공장 등의 제조 현장에서는, 이산화탄소 냉매를 채용하는 냉동 사이클을 가지는 급탕기 유닛 등의 냉동 장치로의 냉매 충전 작업이 행하여지고 있지만, 업무용 에어컨 등의 냉동 장치의 설치 현장에 있어서 이산화탄소 냉매를 충전하는 것과 같은 일은 행하여지고 있지 않다. 바꾸어 말하면, 현상에 있어서는, 설치 현장에서의 충전 작업이 없는 냉동 장치에만 이산화탄소 냉매가 이용되고 있는 것이 많아, 제조 현장에 있어서 이미 냉매 충전이 완료되어 있는 냉동 장치만이 판매되고 있는 상태에 있다.
그러나, 설치 장소인 건물에 있어서 실내외를 연결하는 냉매 연락 배관이 시공되고, 현지에 있어서 냉매 충전 작업이 행하여지는 일이 많은 업무용 에어컨 등의 냉동 장치에서 이산화탄소 냉매를 채용하는 것을 검토하는 경우에는, 냉매 충전 작업의 적정화나 효율화가 요구되게 된다.
그래서, 본원 발명자는 이산화탄소 냉매의 냉동 장치로의 충전 작업에 관하여 여러 가지의 검토를 행하였다. 우선, 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서는, 그 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 충전할 때에, 봄베로부터 대략 진공 상태로 되어 있는 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 공급하기 시작하면, 냉매가 가지는 열량에 따라서는, 압력이 급격하게 떨어지는 것에 의하여 냉매가 드라이아이스 상태(고체 상태)로 변화하는 일이 일어난다. 그리고, 냉매가 냉매 충전 대상 공간에 있어서 고체 상태로 변이하면, 그 고체로 된 냉매에 의하여 냉매 충전 대상 공간으로의 후속의 냉매의 흐름이 저해되어 냉매 충전 완료까지의 시간이 길어지거나, 냉매 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간(고체 상태의 냉매가 녹을 때까지의 시간)이 길어지거나 한다.
이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 제1 발명에 관련되는 냉매 충전 방법에서는 냉매 충전 스텝의 전에 냉각 스텝을 마련하고, 그 냉각 스텝에 있어서, 냉동 장치의 냉매 충전 대상 공간에 대하여 냉매를 내보내는 용기를 31℃ 이하가 되도록 냉각하고 있다. 이것에 의하여, 용기 안의 냉매는 초임계 상태로는 되지 않고, 액상 상태나 기상 상태로 존재하게 된다. 그리고, 더욱이 용기 내의 기상 상태에 있는 냉매부터 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키기 때문에, 냉매 충전 대상 공간이 진공 상태이고 냉매에 급격한 압력 저하가 일어나도, 거기서 냉매가 고체 상태로 변화하여 버릴 가능성은 거의 없어진다. 한편, 용기 내의 기상 상태에 있는 냉매가 냉매 충전 대상 공간으로 들어가고, 냉매 충전 대상 공간의 압력이 어느 정도 오르고 나서 용기 내의 액상 상태의 냉매가 냉매 충전 대상 공간으로 들어가게 되기 때문에, 액상 상태의 냉매도 냉매 충전 대상 공간에서 고체 상태로 변이하는 일은 없다.
이와 같이, 제1 발명에 관련되는 냉매 충전 방법에 의하면, 충전 시에 있어서 용기로부터 냉매 충전 대상 공간으로 들어간 냉매가 고체 상태로 변이하는 것과 같은 사태는 회피되어, 고체 상태의 냉매가 장해로 되어 충전 시간이 길어지거나 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 억제된다.
제2 발명에 관련되는 냉매 충전 방법은, 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서의 냉매 충전 방법이고, 냉각 스텝과 냉매 충전 스텝을 구비하고 있다. 냉각 스텝에서는, 냉매가 봉입되어 있고 냉동 장치의 냉매 충전 대상 공간에 대하여 냉매를 내보내는 용기를, 31℃ 이하가 되도록 냉각한다. 냉매 충전 스텝에서는, 냉각 스텝을 거쳐 31℃ 이하로 된 용기로부터 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 이동시킨다. 그리고, 냉매 충전 스텝에서는, 우선 용기 내의 기상 상태의 냉매를 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키고, 다음으로 용기 내의 액상 상태의 냉매를 냉매 충전 대상 공간으로 이동시킨다.
현재, 제조자의 제조 공장 등의 제조 현장에서는, 이산화탄소 냉매를 채용하는 냉동 사이클을 가지는 급탕기 유닛 등의 냉동 장치로의 냉매 충전 작업이 행하여지고 있지만, 업무용 에어컨 등의 냉동 장치의 설치 현장에 있어서 이산화탄소 냉매를 충전하는 것과 같은 일은 행하여지고 있지 않다. 바꾸어 말하면, 현상에 있어서는, 설치 현장에서의 충전 작업이 없는 냉동 장치에만 이산화탄소 냉매가 이용되고 있는 것이 많아, 제조 현장에 있어서 냉매 충전이 완료되어 있는 냉동 장치만이 판매되고 있는 상태에 있다. 또한, 현재로서는, 이산화탄소 냉매를 이용하는 급탕기와 같은 냉동 장치를 대량 생산은 하고 있지 않아, 냉매 충전 작업에 관하여 시간 단축이라고 하는 요망은 작다고 말할 수 있다.
그러나, 설치 장소인 건물에 있어서 실내외를 연결하는 냉매 연락 배관이 시공되고, 현지에 있어서 냉매 충전 작업이 행하여지는 일이 많은 업무용 에어컨 등의 냉동 장치에서 이산화탄소 냉매를 채용하는 것을 생각하는 경우나, 제조 현장에서 냉동 장치를 대량 생산하는 것과 같은 경우에는, 냉매 충전 작업의 적정화나 효율화가 요구되게 된다.
그래서, 본원 발명자는 이산화탄소 냉매의 냉동 장치로의 충전 작업에 관하여 여러 가지의 검토를 행하였다. 우선, 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치에 있어서는, 그 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 충전할 때에, 봄베로부터 대략 진공 상태로 되어 있는 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 공급하기 시작하면, 냉매가 가지는 열량에 따라서는, 압력이 급격하게 떨어지는 것에 의하여 냉매가 드라이아이스 상태(고체 상태)로 변화하는 일이 일어난다. 그리고, 냉매가 냉매 충전 대상 공간에 있어서 고체 상태로 변이하면, 그 고체로 된 냉매에 의하여 냉매 충전 대상 공간으로의 후속의 냉매의 흐름이 저해되어 냉매 충전 완료까지의 시간이 길어지거나, 냉매 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간(고체 상태의 냉매가 녹을 때까지의 시간)이 길어지거나 한다.
이와 같은 문제를 해소하기 위하여, 제2 발명에 관련되는 냉매 충전 방법에서는 냉매 충전 스텝의 전에 냉각 스텝을 마련하고, 그 냉각 스텝에 있어서, 냉동 장치의 냉매 충전 대상 공간에 대하여 냉매를 내보내는 용기를 31℃ 이하가 되도록 냉각하고 있다. 이것에 의하여, 용기 안의 냉매는 초임계 상태로는 되지 않고, 액상 상태나 기상 상태로 존재하게 된다. 그리고, 더욱이 용기 내의 기상 상태에 있는 냉매부터 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키기 때문에, 냉매 충전 대상 공간이 진공 상태이고 냉매에 급격한 압력 저하가 일어나도, 거기서 냉매가 고체 상태로 변화하여 버릴 가능성은 거의 없어진다. 한편, 용기 내의 기상 상태에 있는 냉매가 냉매 충전 대상 공간으로 들어가고, 냉매 충전 대상 공간의 압력이 어느 정도 오르고 나서 용기 내의 액상 상태의 냉매가 냉매 충전 대상 공간으로 들어가게 되기 때문에, 액상 상태의 냉매도 냉매 충전 대상 공간에서 고체 상태로 변이하는 일은 없다.
이와 같이, 제2 발명에 관련되는 냉매 충전 방법에 의하면, 충전 시에 있어서 용기로부터 냉매 충전 대상 공간으로 들어간 냉매가 고체 상태로 변이하는 것과 같은 사태는 회피되어, 고체 상태의 냉매가 장해로 되어 충전 시간이 길어지거나 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 억제된다.
덧붙여, 냉각 스텝으로서 냉각수에 의하여 용기를 냉각하여도 무방하고, 주위의 기온이 낮을 때에는 용기의 주위의 공기에 의하여 용기를 냉각하여도 무방하다(용기가 31℃ 이하가 될 때까지 기다리는 것을 포함한다).
제1, 제2 발명에 관련되는 냉매 충전 방법에 의하면, 충전 시에 있어서 용기로부터 냉매 충전 대상 공간으로 들어간 냉매가 고체 상태로 변이하는 사태는 회피되어, 고체 상태의 냉매가 장해로 되어 충전 시간이 길어지거나 충전 후에 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 억제된다.
도 1은 공기 조화 장치의 냉동 사이클을 도시하는 도면.
도 2는 CO2 냉매의 압력-엔탈피의 상태를 도시하는 간략도.
도 3은 공기 조화 장치의 냉동 사이클에 냉매 충전용의 봄베를 접속한 상태를 도시하는 도면.
도 4는 CO2 냉매의 압력-엔탈피의 상태를 도시하는 상세도(Fundamentals: 2005 Ashrae Handbook: Si Edition을 이용한 도면).
본 발명에 관련되는 냉매 충전 방법은, 냉매로서 이산화탄소를 사용하는 냉동 사이클에 있어서, 봄베 등의 냉매를 봉입한 용기로부터 냉동 사이클 내의 냉매 충전 대상 공간으로 냉매를 공급시켜 냉매 충전 대상 공간에 필요량의 냉매를 효율 좋게 충전시키는 방법이다. 우선, 이 냉매 충전 방법에 의한 냉매 충전의 대상으로 되는 냉동 사이클에 관하여 간단하게 설명하고, 그 후, 제1 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법 및 제2 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법에 관하여 설명한다.
＜냉동 사이클＞
도 1은, 냉매로서 이산화탄소(이하, CO2 냉매라 한다.)를 사용한 공기 조화 장치(10)의 냉동 사이클이다. 공기 조화 장치(10)는 빌딩 등의 건물에 설치되어 복수의 공간을 냉방하거나 난방하거나 하는 장치이고, 하나의 실외 유닛(20)에 대하여 복수의 실내 유닛(50)이 연결되는 멀티식의 공기 조화 장치이다. 이 공기 조화 장치(10)는, 실외 유닛(20), 복수의 실내 유닛(50) 및 양 유닛(20, 50)을 연결하는 냉매 연락 배관(6, 7)으로 구성되어 있다. 실외 유닛(20)은, 압축기(21), 사방 전환 밸브(22), 실외 열교환기(23), 실외 팽창 밸브(24), 폐쇄 밸브(25, 26) 등을 가지고 있고, 미리 CO2 냉매가 충전된 상태로 건물에 반입되어 온다. 실내 유닛(50)은, 각각, 실내 팽창 밸브(51) 및 실내 열교환기(52)를 가지고 있으며, 건물 내의 각 공간(방 등)의 천정 등에 설치되고, 현지 시공되는 냉매 연락 배관(6, 7)에 의하여 실외 유닛(20)과 연결된다. 이와 같이 하여, 건물에 반입된 실외 유닛(20) 및 실내 유닛(50)은, 현지 배관 시공에 의하여 1개의 냉동 사이클을 형성하게 된다.
이 공기 조화 장치(10)의 냉동 사이클은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 압축기(21), 사방 전환 밸브(22), 실외 열교환기(23), 실외 팽창 밸브(24), 실내 팽창 밸브(51) 및 실내 열교환기(52)가, 냉매 연락 배관(6, 7)을 포함하는 냉매 배관으로 연결된 폐회로이다. 현지에 있어서 냉동 사이클이 형성된 후, 실내 유닛(50) 및 냉매 연락 배관(6, 7)의 내부 공간(냉매 충전 대상 공간)에 봄베로부터 CO2 냉매가 토출 공급되지만, 이 냉매 충전 작업에 관해서는 후에 상술한다.
냉매 충전 작업이 끝나고, 냉동 사이클 내에 필요량의 CO2 냉매가 충전되면, 공기 조화 장치(10)는, 실내 유닛(50)의 실내 열교환기(52)를 흐르는 CO2 냉매와 실내 공기의 사이에서 열교환을 행하게 하는 것으로 건물 내의 공간을 냉난방하는 공조 운전을 행할 수 있는 상태로 된다.
공기 조화 장치(10)는, 사방 전환 밸브(22)로 냉매의 흐름 방향을 전환하는 것에 의하여, 난방 운전과 냉방 운전을 전환할 수 있다.
냉방 운전 시에 있어서는, 실외 열교환기(23)가 가스 쿨러(gas cooler)로 되고, 실내 열교환기(52)가 증발기로 된다. 한편, 난방 운전 시에 있어서는, 실외 열교환기(23)가 증발기로 되고, 실내 열교환기(52)가 가스 쿨러로 된다.
도 1에 있어서, A점은 난방 운전 시에 있어서의 압축기(21)의 흡입 측이며, B점은 난방 운전 시에 있어서의 압축기(21)의 토출 측이다. C점은 난방 운전 시에 있어서의 실내 열교환기(52)의 냉매 출구 측이며, D점은, 난방 운전 시에 있어서의 실외 열교환기(23)의 냉매 입구 측이다.
도 2는, CO2 냉매의 압력-엔탈피 상태를 간이적으로 나타낸 도면이며, 종축(縱軸)이 압력, 횡축(橫軸)이 엔탈피를 나타낸다. Tcp는 임계점 CP를 통과하는 등온선이다. 이 등온선 Tcp의 우측에서 또한 임계점 CP의 압력인 임계압 이상의 영역에서는, CO2 냉매가 초임계 상태로 되고, 기체의 성질인 확산성과 액체의 성질인 용해성을 겸비하는 유체가 된다. 공기 조화 장치(10)는, 도 2에 있어서 굵은 선으로 도시하는 바와 같이, 초임계 상태를 포함하는 냉동 사이클로 운전된다. 난방 운전의 냉동 사이클에 있어서는, CO2 냉매가 압축기(21)에서 임계 압력을 넘는 압력까지 압축되어 실내 열교환기(52)에서 냉각되어 액체로 되고, 실외 팽창 밸브(24)에서 감압되어 실외 열교환기(23)에서 증발하여, 기체로 되어 다시 압축기(21)로 흡입된다.
＜제1 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법＞
현지 배관 시공에 의하여 실외 유닛(20) 및 실내 유닛(50)이 냉매 연락 배관(6, 7)에 의하여 연결되고, 그것들이 1개의 닫힌 냉동 사이클을 형성한 후, 냉매 충전 작업이 행하여진다.
제1 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법에서는, 우선, 실내 유닛(50) 및 냉매 연락 배관(6, 7)의 내부를, 도시하지 않는 진공 펌프 등에 의하여 진공(매우 낮은 압력)으로 한다. 다음으로, 도 3에 도시하는 바와 같이, 실외 유닛(20)의 폐쇄 밸브(26)의 근처에 설치한 차지 포트(charge port)에, CO2 냉매가 봉입된 봄베(81)를 접속한다. 이 접속에 있어서, 봄베(81)와 차지 포트의 사이의 배관에는, 그 배관을 가열하여 내부를 흐르는 CO2 냉매를 데우는 히터(83)를 장착하여 둔다. 다음으로, 히터(83)를 가동시키고, 차지 포트로부터 냉매 연락 배관(7)으로 들어갈 때의 CO2 냉매의 비엔탈피가 430KJ/kg 이상이 되도록 하여 냉매 충전을 행한다. 구체적으로는, 냉매 연락 배관(7)으로 들어갈 때의 CO2 냉매의 온도 및 압력이, 도 4에 도시하는 5개의 포인트 P1 ~ P5를 연결하는 선보다도 높아지는 영역에 존재하도록 히터(83)를 가동시킨다. 포인트 P1은 온도가 0℃에서 압력이 3.49MPa의 점이며, 포인트 P2는 온도가 10℃에서 압력이 4.24MPa의 점이고, 포인트 P3은 온도가 20℃에서 압력이 5.07MPa의 점이며, 포인트 P4는 온도가 30℃에서 압력이 6.00MPa의 점이고, 포인트 P5는 온도가 40℃에서 압력이 7.06MPa의 점이다.
이와 같이 냉매 충전 작업을 개시하면, 냉매 연락 배관(7)으로 들어간 CO2 냉매가 고체로 변이하여 후속의 CO2 냉매의 흐름을 저해하거나 하는 문제가 없어진다.
즉, 도 2 및 도 4의 이산화탄소의 압력-엔탈피 상태도에 도시하는 바와 같이, 이산화탄소의 임계점 CP(임계 온도：약 31℃, 임계 압력：약 7.3MPa)를 통과하는 등온선 Tcp의 우측의 상태의 CO2 냉매는, 비엔탈피가 430KJ/kg 미만이면, 급격한 압력 저하가 일어났을 때에 도 2의 해칭 영역(도 4에서는, 압력이 약 0.5MPa 이하에서 비엔탈피가 430KJ/kg 미만의 영역)으로 옮겨져, 고체 상태로 변화하여 버린다. 이것을 막기 위하여, 여기에서는, 봄베(81)를 나온 CO2 냉매를 히터(83)에 의하여 데워, CO2 냉매의 비엔탈피가 430KJ/kg 이상이 되도록 하고 있다. 이것에 의하여, 냉매 연락 배관(7)으로 들어갈 때에 아무리 급격하게 압력이 저하하여도, CO2 냉매가 고체 상태로 변하는 일은 없어진다. 비엔탈피가 430KJ/kg 이상이면, 이산화탄소가 고체로 변하는 일은 없기 때문이다(도 4 참조).
이상과 같이, 제1 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법에서는, 공기 빼기된 냉매 충전 대상 공간(실내 유닛(50) 및 냉매 연락 배관(6, 7)의 내부 공간)으로 들어갈 때의 CO2 냉매의 비엔탈피를 430KJ/kg 이상으로 하기 때문에, 차지 포트의 근처에서 CO2 냉매가 고체화하여 후속의 CO2 냉매의 흐름을 저해하거나 충전 후에 공기 조화 장치(10)가 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 발생하지 않게 된다.
＜제1 실시예의 변형예＞
상기의 냉매 충전 방법에서는, 봄베(81)와 차지 포트의 사이의 배관에 히터(83)를 장착하고 있지만, 히터(83)를 장착하는 대신에 봄베(81)와 차지 포트의 사이의 배관을 길게 한다고 하는 방법을 채택할 수도 있다. 봄베(81)와 차지 포트의 사이의 긴 배관에 단열재 등을 감지 않고, 그 배관의 주위의 공기의 열을 이용하는 것으로, 배관 내를 흐르는 CO2 냉매를 가열할 수 있다. 이와 같이 하였을 경우여도, 냉매 충전 대상 공간으로 들어갈 때의 CO2 냉매의 비엔탈피가 430KJ/kg 이상인 상태가 확보되면, 차지 포트의 근처에서 CO2 냉매가 고체화하여 후속의 CO2 냉매의 흐름을 저해하거나 충전 후에 공기 조화 장치(10)가 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 발생하지 않게 된다.
＜제2 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법＞
현지 배관 시공에 의하여 실외 유닛(20) 및 실내 유닛(50)이 냉매 연락 배관(6, 7)에 의하여 연결되고, 그것들이 1개의 닫힌 냉동 사이클을 형성한 후, 냉매 충전 작업이 행하여진다. 여기에서는, 도 3을 이용하여 설명을 행하였지만, 제2 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법을 채용하는 경우에는, 도 3에 도시하는 히터(83)는 불필요하다.
제2 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법에서는, 우선, 실내 유닛(50) 및 냉매 연락 배관(6, 7)의 내부를, 도시하지 않는 진공 펌프 등에 의하여 진공(매우 낮은 압력)으로 한다. 다음으로, 실외 유닛(20)의 폐쇄 밸브(26)의 근처에 설치한 차지 포트에, CO2 냉매가 봉입된 봄베(81)를 접속한다. 이 접속 전, 혹은 후에, 봄베(81)의 온도가 31℃를 넘고 있는 경우에는, 봄베(81) 내의 CO2 냉매의 온도가 31℃ 이하가 되도록 봄베(81)를 냉각한다. 구체적으로는, 냉각수 등에 의하여 봄베(81)의 냉각을 행한다(도시하지 않음). 그리고, 봄베(81)의 온도가 31℃ 이하가 된 것을 확인한 후에, 봄베(81) 내의 기상 상태(기체 상태)의 CO2 냉매를 냉매 충전 대상 공간(실내 유닛(50) 및 냉매 연락 배관(6, 7)의 내부 공간)으로 토출 공급시킨다. 이 기상 상태의 CO2 냉매의 공급에 이어, 봄베(81) 내의 액상 상태(액체 상태)의 CO2 냉매를 냉매 충전 대상 공간으로 토출 공급시킨다.
이와 같이 냉매 충전 작업을 개시하면, 냉매 연락 배관(7)으로 들어간 CO2 냉매가 고체로 변이하여 후속의 CO2 냉매의 흐름을 저해하거나 하는 문제가 없어진다.
즉, 도 2 및 도 4의 이산화탄소의 압력-엔탈피 상태도에 도시하는 바와 같이, 이산화탄소의 임계점 CP(임계 온도：약 31℃, 임계 압력：약 7.3MPa)를 통과하는 등온선 Tcp의 우측의 상태의 CO2 냉매는, 비엔탈피가 430KJ/kg 미만이면, 급격한 압력 저하가 일어났을 때에 냉매가 도 2의 해칭 영역(도 4에서는, 압력이 약 0.5MPa 이하에서 비엔탈피가 430KJ/kg 미만의 영역)으로 옮겨져, 고체 상태로 변화하여 버린다. 이것을 막기 위하여, 여기에서는, 냉매 충전을 행하기 전에 봄베(81)를 31℃ 이하가 되도록 냉각하고 있다. 이것에 의하여, 봄베(81) 내의 냉매는 초임계 상태로는 되지 않고, 액상 상태나 기상 상태로 존재하게 된다. 그리고, 더욱이 봄베(81) 내의 기상 상태에 있는 CO2 냉매부터 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키기 때문에, 냉매 충전 대상 공간이 진공 상태이고 CO2 냉매에 급격한 압력 저하가 일어나도, 거기서 CO2 냉매가 고체 상태로 변화하여 버릴 가능성은 거의 없어진다. 한편, 봄베(81) 내의 기상 상태에 있는 CO2 냉매가 냉매 충전 대상 공간으로 들어가고, 냉매 충전 대상 공간의 압력이 어느 정도 높아지고 나서서 봄베(81) 내의 액상 상태의 냉매가 냉매 충전 대상 공간으로 들어가게 되기 때문에, 액상 상태의 CO2 냉매도 냉매 충전 대상 공간에서 고체 상태로 변이하는 일은 없다.
이상과 같이, 제2 실시예에 관련되는 냉매 충전 방법에서는, 차지 포트의 근처에서 CO2 냉매가 고체화하여 후속의 CO2 냉매의 흐름을 저해하거나 충전 후에 공기 조화 장치(10)가 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 거의 발생하지 않게 된다.
＜제2 실시예의 변형예＞
상기의 냉매 충전 방법에서는 봄베(81)의 냉각에 냉각수 등을 이용하고 있지만, 봄베(81)의 주위의 기온이 낮을 때에는, 자연적으로 봄베(81)의 온도가 31℃ 이하가 될 때까지 기다린다고 하는 방법을 채택할 수도 있다. 이와 같이 했을 경우에도, 봄베(81) 내의 CO2 냉매의 온도가 낮아지고, 액상 상태 및 기상 상태의 CO2 냉매 중 기상 상태에 있는 것부터 냉매 충전 대상 공간으로 토출되면, 차지 포트의 근처에서 CO2 냉매가 고체화하여 후속의 CO2 냉매의 흐름을 저해하거나 충전 후에 공기 조화 장치(10)가 운전 가능하게 될 때까지의 시간이 길어지거나 하는 문제가 거의 발생하지 않게 된다.
＜냉매 충전 방법의 다른 냉동 장치에 있어서의 적용에 관하여＞
(1)
상술의 공기 조화 장치(10)에서는, 제조자의 제조 공장 등에서 미리 CO2 냉매가 봉입된 실외 유닛(20)을 현지(건물)에 반입하고, 현지에서는 실내 유닛(50) 및 냉매 연락 배관(6, 7)의 내부 공간에 냉매 충전을 하고 있지만, 모든 냉매 충전을 현지에서 행하는 것과 같은 경우에도 본 발명에 관련되는 냉매 충전 방법은 적용할 수 있다. 또한, 제조 공장 등에 있어서의 실외 유닛(20)에 대한 냉매 충전에 있어서도, 본 발명에 관련되는 냉매 충전 방법을 적용할 수 있다.
(2)
멀티식의 공기 조화 장치(10)가 아니고, 다른 냉동 장치에 대하여 본 발명에 관련되는 냉매 충전 방법을 적용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제조자의 제조 공장 등에 있어서 냉동 사이클이 완성되고 냉매 충전도 행하여지는 히트 펌프(heat pump) 급탕기에 있어서도, 본 발명에 관련되는 냉매 충전 방법을 이용하면, 냉매 충전 작업에 관하여 시간 단축을 도모할 수 있다.
6, 7: 냉매 연락 배관(냉매 충전 대상 공간)
10: 공기 조화 장치(냉동 장치)
20: 실외 유닛
50: 실내 유닛(냉매 충전 대상 공간)
81: 봄베(용기)
83: 히터(가열 수단)

Claims (2)

  1. 실내 유닛(50) 및 실외 유닛(20)을 가지고 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치(10)를 현지에 설치하고, 상기 실내 유닛과 상기 실외 유닛을 연락 배관(6, 7)으로 연결한 후에, 현지에 있어서 상기 냉동 장치에 대하여 상기 냉매의 충전을 행할 때의 냉매 충전 방법이고,
    상기 냉매가 봉입되어 있고 상기 냉동 장치의 냉매 충전 대상 공간에 대하여 상기 냉매를 내보내는 용기(81)를, 31℃ 이하가 되도록 냉각하는 냉각 스텝과,
    상기 냉각 스텝을 거쳐 31℃ 이하로 된 상기 용기로부터 상기 냉매 충전 대상 공간으로 상기 냉매를 이동시키는 냉매 충전 스텝
    을 구비하고,
    상기 냉매 충전 스텝에서는, 우선 상기 용기 내의 기상(氣相) 상태의 냉매를 상기 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키고, 다음으로 상기 용기 내의 액상(液相) 상태의 냉매를 상기 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키는,
    냉매 충전 방법.
  2. 이산화탄소를 냉매로서 이용하는 냉동 장치(10)에 있어서의 냉매 충전 방법이고,
    상기 냉매가 봉입되어 있고 상기 냉동 장치의 냉매 충전 대상 공간에 대하여 상기 냉매를 내보내는 용기(81)를, 31℃ 이하가 되도록 냉각하는 냉각 스텝과,
    상기 냉각 스텝을 거쳐 31℃ 이하로 된 상기 용기로부터 상기 냉매 충전 대상 공간으로 상기 냉매를 이동시키는 냉매 충전 스텝
    을 구비하고,
    상기 냉매 충전 스텝에서는, 우선 상기 용기 내의 기상 상태의 냉매를 상기 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키고, 다음으로 상기 용기 내의 액상 상태의 냉매를 상기 냉매 충전 대상 공간으로 이동시키는,
    냉매 충전 방법.
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