WO2015068455A1 - 冷凍サイクル装置およびその製造方法並びにその設置方法 - Google Patents

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Abstract

 冷凍サイクル装置である空気調和装置100の製造方法200は、室外機2に搭載された各機器(圧縮機3、四方弁4等)およびこれらを接続する室外配管8に、可燃性を有する冷媒に代えて不活性ガス(窒素)が封入された状態で、製造工場において動作試験が実施され、且つ、前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷される。

Description

冷凍サイクル装置およびその製造方法並びにその設置方法
 本発明は冷凍サイクル装置およびその製造方法並びにその設置方法、特に、地球温暖化係数が低い冷媒を使用した冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置、およびその製造方法、並びにその設置方法に関するものである。
 従来、冷凍サイクル装置の冷媒として、不燃性であるR410Aのような「HFC冷媒」が用いられている。このR410Aは、従来のR22のような「HCFC冷媒」と異なり、オゾン層破壊係数(以下「ODP」と称す)がゼロであって、オゾン層を破壊することはないが、地球温暖化係数(以下「GWP」と称す)が高いという性質を有している。
 そのため、地球の温暖化防止の一環として、R410AのようなGWPが高いHFC冷媒から、GWPが低い冷媒へと変更する検討が進められている。
 そのような低GWPの冷媒候補として、自然冷媒であるR290(C;プロパン)やR1270(C;プロピレン)のようなHC冷媒があるが、不燃性であるR410Aとは異なり、強燃レベルの可燃性を有しており、そのため、冷媒漏洩に対する注意が必要である。
 また、そのような低GWPの冷媒候補として、組成中に炭素の二重結合を持たないHFC冷媒として、例えば、R410AよりもGWPが低いR32(CH;ジフルオロメタン)がある。
 また、同じような候補冷媒として、R32と同様にHFC冷媒の一種であって、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素がある。かかるハロゲン化炭化水素として、例えば、HFO-1234yf(CFCF=CH;テトラフルオロプロペン)やHFO-1234ze(CF-CH=CHF)がある。なお、R32のように組成中に炭素の二重結合を持たないHFC冷媒と区別するために、炭素の二重結合を持つHFC冷媒を、オレフィン(炭素の二重結合を持つ不飽和炭化水素がオレフィンと呼ばれる)の「O」を使って、「HFO」と表現されることが多い。
 このような低GWPのHFC冷媒(HFO冷媒含む)は、自然冷媒であるR290(C;プロパン)のようなHC冷媒ほど強燃性ではないものの、不燃性であるR410Aとは異なり、微燃レベルの可燃性を有している。そのため、R290と同様に冷媒漏洩に対する注意が必要である。これより以降、微燃レベルであっても可燃性を有する冷媒のことを「可燃性冷媒」と称す。
 これら可燃性冷媒を用いる場合、冷凍サイクル装置の使用中(運転中)はもとより、冷凍サイクル装置の製造、出荷、保管ならびに運搬の工程においても、万一の冷媒漏洩に対する安全性を確保する必要がある。冷凍サイクル装置の使用中(運転中)において安全性を確保する技術は多く提案されている。一方、製造、出荷、保管ならびに運搬の工程における技術についての提案は少ない。そんな中で、不燃性冷媒を封入し直した状態で出荷する冷凍・空調装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011-94871号公報(第8-9頁、図7)
 特許文献1に開示された冷凍・空調装置(以下「冷凍サイクル装置」と称す)の製造工程は以下になっている。
 すなわち、冷凍サイクルの冷媒回路を構成した後、その指定冷媒である可燃性冷媒Aを一旦封入した上で、試験運転・検査を実施し、その後、その可燃性冷媒Aを回収し、改めて不燃性冷媒Bを封入し直した状態で出荷し、保管する。そして、設置の際には不燃性冷媒Bを回収することなく、指定冷媒である可燃性冷媒Aを追加封入する。
 これにより、製造、出荷、保管および運搬等の各工程において、万一、冷媒漏洩が発生しても、漏洩する冷媒は、不燃性冷媒Bであるために、安全性を確保することができるとしている。
 また、出荷時に封入されている不燃性冷媒Bを現地で回収しないため、不燃性冷媒Bは、冷凍サイクル装置の運転時に冷媒回路を循環する冷媒の圧力条件において、相変化して潜熱を使用することができる「R410AまたはR407CなどのHFC冷媒」や「COなどの自然冷媒」が望ましいとされ、「相変化をしない窒素やヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス」は不適当であるとしている。
 しかしながら、特許文献1に開示された冷凍サイクル装置は、前記工程によって製造、出荷、保管、設置されるため、以下のような問題があった。
 (a)製造工場において、製造時に用いるも、出荷時には封入されていない可燃性冷媒Aを、封入および回収するための設備、およびそれら設備を設置するための工場敷地および建屋が必要となり、投資額も大きく、結果として製造原価も大きくなる。
 (b)不燃性冷媒Bとして、R410AまたはR407CといったGWPの大きいHFC冷媒を使用するので、万一、漏洩した場合には、地球温暖化に対する好ましくない影響が避けらない。
 (c)製造工場において、予め封入される不燃性冷媒Bと現地において追加封入される可燃性冷媒Aとでは、冷媒種が異なることから、冷凍サイクル装置の修理時や撤去時に回収される冷媒(以下「回収冷媒」と称す)は混合物となる。このため、回収冷媒を形成する成分は多種多様となり、また、それぞれの成分の比率も多種多様となってしまうことから、回収冷媒の処理(破壊や再生処理等)が適切かつ効率的に実行できない。
 本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、以下を目的とする。
 (i)可燃性を有する冷媒を用いて冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置でありながら、設備等の投資額を抑制し、製造原価を低減すると共に、製造時、出荷時、運搬時、保管時並びに設置時に、封入された媒体が万一漏洩しても、火災のおそれがなく、また、地球温暖化およびオゾン層破壊に好ましくない影響を与えない冷凍サイクル装置およびその製造方法並びにその設置方法を提供する。
 (ii)修理時や撤去時に冷媒を回収した際、混合物でなく一つの冷媒種での回収を可能とし、その後の処理(破壊や再生処理等)を適切かつ効率的にする冷凍サイクル装置およびその製造方法並びにその設置方法を提供する。
 (iii)設置時に、冷媒回路の気密性を確認する気密試験に工場出荷時の封入媒体を利用することによって、設置作業の負荷低減と設置作業における省資源化を実現する冷凍サイクル装置およびその製造方法並びにその設置方法を提供する。
 本発明に係る冷凍サイクル装置は、可燃性を有する冷媒を用いて冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置であって、前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、不活性ガスが封入された状態で、製造工場において動作試験が実施され、且つ、前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷される。
 本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒回路(冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に同じ)内に、可燃性を有する冷媒に代えて不活性ガスが封入された状態で、製造工場において動作試験が実施され、且つ、前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷され、製造工場において可燃性を有する冷媒を一度も用いることなく、製造、動作試験および出荷が実施されるから、以下の効果が得られる。
 (i)製造工場において、可燃性を有する冷媒の封入ならびに回収が不要になるから、それらのための設備、工場敷地および建屋が不要となり、投資額が抑制され、製造コストが安価になる。
 (ii)不活性ガスを封入して出荷するから、その後の、保管および運搬において、万一、不活性ガスが漏洩しても、火災のおそれや環境影響(地球温暖化やオゾン層破壊に好ましくない影響を与えること)が生じることがない。
 (iii)また、出荷時に封入されていた不活性ガスを用いて、設置時における冷媒回路(各機器およびこれらを接続する配管)の気密試験が可能であるから、不活性ガスを用いて気密試験を実施することによって、作業負荷の低減と設置作業における省資源化とを実現することができる。
本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置(空気調和装置)の構成を示す冷媒回路図。 本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置(空気調和装置)の製造からユーザーが使用するまでの工程を示すフローチャート。 本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置(空気調和装置)の製造方法を説明するフローチャート。 本発明の実施の形態3に係る冷凍サイクル装置(空気調和装置)の設置方法を説明するフローチャート。 本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置(給湯器)の冷媒回路の構成を示す冷媒回路図。
 [実施の形態1]
 図1および図2は、本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置を説明するものであって、図1は冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図、図2は冷凍サイクル装置の製造からユーザーが使用するまでの工程を示すフローチャートである。
 図1において、冷凍サイクル装置である空気調和装置100は、室内に設置される室内機(利用側ユニットに同じ)1と、室外に据え付けられる室外機(熱源側ユニットに同じ)2と、室内機1と室外機2とを連結する延長配管10a、10bと、から構成されるセパレート形である。
 (室外機の冷媒回路)
 室外機2には、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機3と、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒回路内の冷媒の流れ方向を変更する冷媒流路切換弁(以降、「四方弁」と呼ぶ)4と、外気と冷媒との熱交換を行う熱源側熱交換器である室外熱交換器5と、開度が変更可能で、高圧の冷媒を低圧に減圧する電子制御式膨張弁等の膨張手段である減圧装置(以降、膨張弁と呼ぶ)6とが配置され、これらが室外配管(熱源側冷媒配管に同じ)8によって連結されている。
 また、室外熱交換器5に外気を供給する(吹き付ける)室外送風ファン5fが、室外熱交換器5に対向して設置されている。室外送風ファン5fを回転させることで、室外熱交換器5を通過する空気流を生成する。室外機2では、室外送風ファン5fとしてプロペラファンを用いており、室外熱交換器5を通過して外気を吸引する形態で、室外熱交換器5の下流(室外送風ファン5fが生成する空気流の下流)側に配置されている。
 (室外配管)
 室外配管8とは、ガス側(冷房運転時)の延長配管接続バルブ13aと四方弁4とをつなぐ冷媒配管、吸入配管11、吐出配管12、四方弁4と室外熱交換器(熱源側熱交換器に同じ)5とをつなぐ冷媒配管、室外熱交換器5と膨張弁6とをつなぐ冷媒配管、膨張弁6と液側(冷房運転時)の延長配管接続バルブ13bをつなぐ冷媒配管とを指し、これらを総称してこのように呼ぶ。
 (延長配管接続バルブ)
 室外配管8のガス側の延長配管10aとの接続部には、ガス側の延長配管接続バルブ13aが設けられ、一方、液側の延長配管10bとの接続部には、液側の延長配管接続バルブ13bが配置されている。
 ガス側の延長配管接続バルブ13aは開放および閉止の切り替えが可能な二方弁であって、その一端にフレア継手16aが取り付けられている。
 また、液側の延長配管接続バルブ13bは開放および閉止の切り替えが可能な三方弁であって、真空引きの際(空気調和装置100に冷媒を供給する前作業の際)に使用するサービス口14bおよびフレア継手16bが取り付けられている。
 そして、延長配管接続バルブ13a、13b(サービス口14bも含む)に取り付けられたフレア継手16a、16bの室外配管8側には雄ネジが加工されている。そして、室外機2の出荷時(空気調和装置100の出荷時を含む)には、前記雄ネジに螺合する雌ネジが加工されたフレアナット(図示しない)が被着されている。
 (サービス口)
 なお、以下の説明の便宜のため、室外配管8のなかで、圧縮機3の吐出側で圧縮機3から四方弁4入口までを接続する範囲を吐出配管12と呼び、圧縮機3の吸入側で四方弁4から圧縮機3までを接続する範囲を吸入配管11と呼ぶこととする。
 そうすると、冷房運転時(室内熱交換器7に低温低圧な冷媒を供給する運転)あるいは暖房運転時(室内熱交換器7に高温高圧な冷媒を供給する運転)の何れの時でも、吐出配管12には常に圧縮機3で圧縮された高温高圧なガス冷媒が流れ、吸入配管11には、蒸発作用を経た低温低圧な冷媒が流れる。
 吸入配管11を流れる低温低圧な冷媒は、ガス冷媒の時もあれば、二相状態の時もある。吸入配管11には低圧側のフレア継手付きのサービス口14a、吐出配管12には高圧側のフレア継手付きのサービス口14cが配置されており、据え付け時や修理時の試運転の際に圧力計を接続して、運転圧力を計測するために使用される。
 なお、サービス口14a、14cのフレア継手(図示しない)には雄ネジが設けられ、室外機2の出荷時(空気調和装置100の出荷時を含む)には、前記雄ネジに螺合する雌ネジが加工されたフレアナット(図示しない)が被着されている。
 (室内機の冷媒回路)
 室内機1には室内空気と冷媒との熱交換を行う利用側熱交換器である室内熱交換器7が配置され、室内熱交換器7に室内配管(利用側冷媒配管に同じ)9が接続されている。
 そして、室内配管9のガス側の延長配管10aとの接続部には、ガス側の延長配管10aを接続するためのフレア継手15aが設けられ、一方、室内配管9の液側の延長配管10bとの接続部には、液側の延長配管10bを接続するためのフレア継手15bが配置されている。
 そして、フレア継手15a、15bには雄ネジが切ってあって、室内機1の出荷時(空気調和装置100の出荷時を含む)には、前記雄ネジに螺合する雌ネジが加工されたフレアナット(図示しない)が被着されている。
 また、室内熱交換器7に対向して室内送風ファン7fが設置され、室内送風ファン7fの回転により室内熱交換器7を通過する空気流を生成する。なお、室内送風ファン7fは、室内機1の形態によって、クロスフローファンを使用したり、ターボファンを採用したり様々である。また、その位置も、室内送風ファン7fが生成する空気流において室内熱交換器7の下流側の場合もあれば、上流側の場合もある。
 (空気調和装置の冷媒回路)
 ガス側の延長配管10aの両端は、室外機2のガス側の延長配管接続バルブ13aに取り付けられたフレア継手16aと室内機1の室内配管9に取り付けられたフレア継手15aとにそれぞれ着脱自在に接続され、一方、液側の延長配管10bの両端は、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bに取り付けられたフレア継手16bと室内機1の室内配管9に取り付けられたフレア継手15bとにそれぞれ着脱自在に接続される。
 すなわち、室外配管8と室内配管9とが延長配管10a、10bにて接続されることによって連続した冷媒回路が形成され、圧縮機3によって圧縮された冷媒を循環させる圧縮式ヒートポンプサイクルが実行可能になる。
 (冷房運転時の冷媒流れ)
 図1において、実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を示している。冷房運転では、四方弁4が実線で示すような冷媒回路に切り替えられ、圧縮機3から吐出された高温高圧のガス冷媒は四方弁4を経てまず室外熱交換器5へと流入する。このとき、室外熱交換器5は凝縮器として作用する。
 すなわち、室外送風ファン5fの回転により生成される空気流が室外熱交換器5を通過する際に、通過する室外空気と室外熱交換器5を流れる冷媒とが熱交換して、冷媒の凝縮熱が室外空気に付与される。こうして冷媒は室外熱交換器5で凝縮して高圧中温な液冷媒となる。
 次に、高圧中温な液冷媒は膨張弁6に流入し、膨張弁6において断熱膨張して低圧低温の二相冷媒となる。
 続いて低圧低温の二相冷媒は、液側の延長配管10bを経由して室内機1に供給され、室内熱交換器7に流入する。この室内熱交換器7が蒸発器として作用する。すなわち、室内送風ファン7fの回転で生じる室内空気の流れが室内熱交換器7を通過する際に、通過する室内空気と室内熱交換器7を流れる冷媒とが熱交換して、冷媒が室内空気から蒸発熱(温熱)を奪って蒸発し、低温低圧なガス冷媒もしくは二相状態の冷媒になる。一方、通過する室内空気は冷媒から冷熱を奪って冷却され、室内を冷房する。
 さらに、室内熱交換器7において蒸発して低温低圧なガス冷媒もしくは二相状態の冷媒になった冷媒は、ガス側の延長配管10aを経由して室外機2に供給され、四方弁4を経由して圧縮機3に吸入される。そして、圧縮機3において再び高温高圧のガス冷媒に圧縮される。冷房運転ではこのサイクルが繰り返される。
 (暖房運転時の冷媒流れ)
 図1において、点線矢印は暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。四方弁4を点線で示すような冷媒回路に切り替えれば、冷媒は冷房運転時と逆方向に流れ、まず室内熱交換器7に流入するようになり、この室内熱交換器7を凝縮器、そして室外熱交換器5を蒸発器として作用させ、室内熱交換器7を通過する室内空気に凝縮熱(温熱)を与えて暖め、暖房運転となる。
 (冷媒)
 空気調和装置100では、冷媒回路を流れる冷媒(以下「指定冷媒」と称す)として、現在広く空気調和装置で使用されているHFC冷媒R410AよりもGWPが小さく、比較的地球温暖化への影響が少ないが、微燃性を有するHFC冷媒であるR32(CH;ジフルオロメタン)を用いている。
 なお、冷媒はこのR32に限定されるものではなく、R32同様に微燃性を有する、先に説明した、HFC冷媒の一種であるが、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素であり、GWPがR32冷媒よりも更に小さい例えばHFO-1234yf(CFCF=CH;テトラフルオロプロペン)やHFO-1234ze(CF-CH=CHF)等のHFO冷媒であってもよい。
 また、強燃性を有するR290(C;プロパン)やR1270(C;プロピレン)等のHC冷媒であってもよい。また、これら冷媒の二種以上を混合した混合冷媒であってもよい。
 (不活性ガス)
 空気調和装置100の室外機2における冷媒回路(室外配管8)には、製造工場において、窒素(N)が大気圧以上の状態に封入され、動作試験が実施され、その状態のまま出荷、保管、運搬される。そして、空気調和装置100を現地に設置する際、封入されている窒素を利用して気密試験が実施され、さらに、窒素が排出され、指定冷媒が冷媒回路(室外配管8、室内配管9および延長配管10a、10b等)に封入される(これについては、別途詳細に説明する)。
 なお、室外機2の出荷時に封入されている不活性ガスとして、安価に入手可能な窒素を挙げているが、本発明は窒素に限定されるものではなく、ヘリウム(He)やアルゴン(Ar)、二酸化炭素(CO)等の不活性ガスであってもよい。
 (冷凍サイクル装置の製造からユーザーが使用するまでの工程)
 図2において、空気調和装置100は、製造からユーザーが使用するまでに以下のような工程を有している。
 すなわち、STEP1は製造工場において空気調和装置100を製造する製造工程、STEP2は製造された空気調和装置100を梱包する梱包工程、STEP3は製造工場から空気調和装置100として出荷する出荷工程、STEP4は空気調和装置100が製造工場から保管倉庫に運搬される運搬工程、STEP5は空気調和装置100を保管倉庫に保管する保管工程である。
 そして、STEP6は空気調和装置100を保管倉庫からユーザーが使用する使用場所まで運搬する運搬工程、STEP7は使用場所において空気調和装置100を設置する設置工程、STEP8は空気調和装置100を実際に運転して、設置された空気調和装置100および設置工事に異常が無いことを確認する運転確認工程である。
 なお、各工程については別途、詳細に説明する。
 (作用効果)
 空気調和装置100は、製造工程において室外機2の室外配管8等に可燃性冷媒である指定冷媒を一度も用いることなく不活性ガスを用いるため、以下の作用効果が得られる。
 (i)可燃性冷媒の封入ならびに回収する工程が不要になることから、これらのための設備、工場敷地および建屋が不要となり、投資額の抑制、製造コストが安価になる。
 (ii)不活性ガスが封入された状態で出荷されることから、製造、出荷、保管ならびに運搬の工程において万一の漏洩があっても、火災のおそれがなく、また、地球温暖化やオゾン層破壊に好ましくない影響を与えることがない。
 (iii)また、指定冷媒に代えて不活性ガスが封入された状態で出荷しても、製造、出荷、保管並びに運搬の各工程において、冷媒回路内の防錆が可能であるから、装置の信頼性を維持することができる。
 (iv)製造時に不活性ガスが封入された状態で動作試験を実施しているから、空気調和装置100の動作に不具合がないことが確認され、装置の信頼性が保証される。
 なお、以上は、空気調和装置100を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、ショーケースなど、空気調和装置の室内機に相当する利用側ユニットと室外機に相当する熱源側ユニットとを延長配管によって接続することで、連続した冷媒回路(冷媒が循環する冷媒回路)を構成する「セパレート形冷凍サイクル装置」であってもよい。このとき、前記と同様の作用効果を得ることができる。
 [実施の形態2]
 図3は、本発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の製造方法を説明するフローチャートである。
 図3において、冷凍サイクル装置の製造方法200は、空気調和装置100(実施の形態1参照)を製造する方法であって、室外機2の製造工程(STEP1、図2参照)に関する詳細な工程を示している。すなわち、STEP11は室外機2の各機器(圧縮機3、四方弁4、室外熱交換器5、膨張弁6、延長配管接続バルブ13a、13b等)を室外配管8によって接続して冷媒回路を構成する室外機の組み立て工程である。
 そして、STEP12は室外機2の冷媒回路内の空気を排出して窒素の封入を容易にするための真空引き工程、STEP13は室外機2の冷媒回路内に窒素を封入する窒素封入工程、STEP14は封入された窒素を用いて室外機2の動作試験を行う試験運転・検査工程、STEP15は筺体パネル(図示しない)の取り付けを行うなど、室外機2の最終的な組み立て工程である。
 (室外機の組み立て工程)
 図1に示されるように、室外機2は、圧縮機3、四方弁4、室外熱交換器5、膨張弁6および延長配管接続バルブ13a、13b等が室外配管8によって接続され、冷媒回路が構成されるため、STEP11は、その冷媒回路(この時点で、冷媒回路は連続していない)を組み立てる最後の工程である。
 (真空引き工程)
 STEP12は室外機2の冷媒回路内に窒素を封入する前の真空引き工程であるが、詳細には、真空ポンプ(図示しない)を室外機2に接続する工程であるSTEP12Aと、真空引きを行う工程であるSTEP12Bと、室外機2から真空ポンプを取り外す工程であるSTEP12Cとからなっている。
 STEP12Aにおいて、室外機2に真空ポンプを接続する箇所は、サービス口14a、14cとする方法の他、室外配管8の四方弁4と室外熱交換器5との間に取り付けられたプロセス管21や、室外機2の延長配管接続バルブ13a、13bに製造用継ぎ手(カプラー)を取り付け、その製造用継ぎ手を接続箇所とする方法があるが、製造工程の効率化のため、これら製造用継ぎ手(カプラー)の一つあるいは複数を接続箇所とする方法が、多くの場合とられる。
 なお、これら製造用継ぎ手(カプラー)は、製造工程の効率化のため、その着脱はネジ式ではなくワンタッチ式になっていて、さらに、真空ポンプを取り付けた状態では開放状態になり真空引きを可能とし、真空ポンプを取り外した状態では閉止状態になり、室外機2の冷媒回路中の真空を維持できるものである。
 また、製造用継ぎ手(カプラー)が取り付けられた延長配管接続バルブ13a、13bは、開放状態とすることで、室外機2の冷媒回路中の真空引きが可能となる。
 後述するSTEP14Cが完了するまで、延長配管接続バルブ13a、13bに取り付けられた製造用継ぎ手(カプラー)は取り付けられたままであり、延長配管接続バルブ13a、13bは開放状態を維持し、STEP14Cが完了した時点で閉止(閉塞)される。
 (窒素封入工程)
 STEP13は室外機2の冷媒回路内に窒素を封入する窒素封入工程であるが、指定冷媒であるR410Aを用いた従来の空気調和装置の室外機の製造工程における冷媒封入工程に代わるものであり、指定冷媒の代わりに窒素を封入する工程である。
 すなわち、STEP13は、窒素封入装置(図示しない)を室外機2に接続する工程であるSTEP13Aと、窒素封入を行う工程であるSTEP13Bと、室外機2から窒素封入装置を取り外す工程であるSTEP13Cとからなっている。
 STEP13Aにおいて、室外機2に窒素を封入するための装置を接続する箇所は、前述の真空引き工程(STEP12B)と同様に選択が可能で、室外配管8中に取り付けられたプロセス管21や室外機2の延長配管接続バルブ13a、13bに取り付けられた製造用継ぎ手(カプラー)の一つあるいは複数を接続箇所とすることが多い。
 窒素の封入量は、後述するSTEP14Bの動作試験に適した量、かつ出荷時に室外機2の冷媒回路内を大気圧以上に維持できる量であり、室外機2の仕様(室外熱交換器5を主とする冷媒回路の内容積)毎に適量は異なる。
 STEP13Cにおいて、室外機2から窒素封入装置を取り外した時点で、製造用継ぎ手(カプラー)は自動的に閉止状態になるため、封入された窒素は室外機2の冷媒回路中から漏れることはない。
 (試験運転・検査工程)
 STEP14は窒素を用いて室外機2の動作試験を行う試験運転・検査工程であるが、試験用負荷装置(図示しない)を室外機2に接続する工程であるSTEP14Aと、室外機2の動作試験を行う工程であるSTEP14Bと、室外機2から試験用負荷装置を取り外す工程であるSTEP14Cとからなっている。
 なお。試験用負荷装置とは、疑似室内機であり、図1に示される室内機1に代わるものであるが、フレア継手16aとフレア継手16bとを接続する配管であってもよい。
 STEP14Aにおいて、試験用負荷装置は、前述の室外機2の延長配管接続バルブ13a、13bに取り付けられた製造用継ぎ手(カプラー)に接続され、室外機2の冷媒回路と試験用負荷装置の冷凍回路が連結され、連続した冷媒回路(流体が循環可能な回路)が形成される。
 なお、試験用負荷装置の室外機2との接続部は、室外機2の延長配管接続バルブ13a、13bに取り付けられた製造用継ぎ手(カプラー)と係合可能な製造用継ぎ手(例えば、室外機側が雄(挿入側)ならば、試験用負荷装置側は雌(被挿入側))が接続される。同様に、その着脱はワンタッチ式で、室外機2に取り付けられた状態では開放状態になり動作試験を可能とし、室外機2から取り外された状態では閉止状態になり、試験用負荷装置の冷媒回路中の真空状態を維持できるものである。
 STEP14Bでは、圧縮機3、四方弁4、膨張弁6、および室外送風ファン5f等を動作させ、室外機2として運転できるかどうか、また、運転電流は所定の範囲内であるかどうかなどの試験運転と検査とを実施する。
 なお、動作試験時の作動媒体として窒素を用いる場合、窒素は凝縮や蒸発といった相変化をせずガス状態のままである。このとき、膨張弁6の流路は全開状態であっても前後の室外配管8よりも小さいため、圧縮機3における流量と膨張弁6における流量とに差が生じ、指定冷媒を用いた運転と同様に、圧縮機3と膨張弁6とを境に、凝縮器となる熱交換器(四方弁4の切り替えによって、冷房運転時は室外熱交換器5)側の冷媒回路中は高圧に、蒸発器となる熱交換器(四方弁4の切り替えによって、冷房運転時は試験用負荷装置)側の冷媒回路中は低圧にすることができる。
 したがって液側の延長配管接続バルブ13bにあるサービス口14bあるいは試験用負荷装置に圧力計(圧力センサー)を取り付け、さらに、四方弁4の切り替えによって、冷房運転あるいは暖房運転をすることができることを確認することができる。
 また、窒素の封入量を室外機2の仕様毎に、その適量にすることにより、指定冷媒であるR32の設計圧力を超えることのないようにすることができ、また、動作試験時の高圧と低圧とを所定の範囲に維持することができることから、運転電流が所定の範囲内であるかどうかの検査をすることもできる。
 動作試験が終了した後のSTEP14Cにおいて、室外機2から試験用負荷装置を取り外す。その手順は、動作試験の最終段階では、四方弁4を切り替えて冷房運転にし、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bを閉める。そして、開いている延長配管接続バルブ13aを経由して、冷媒回路中の窒素の全量を室外機2の冷媒回路中に回収(ポンプダウン)し、その後、ガス側の延長配管接続バルブ13aを閉めてから、試験用負荷装置を取り外す。
 (最終的な組み立て工程)
 STEP15は室外機2の最終的な組み立て工程である。延長配管接続バルブ13a、13bに取り付けられた製造用継ぎ手(カプラー)を取り外し、筺体パネル(図示せず)などの残りの部品を取り付けて、室外機2の製造を終了する。その後、次工程である梱包工程(STEP2、図2参照)へ進む。
 (梱包工程~運搬工程)
 空気調和装置100は、前記のように組み立てられるため、室外機2の冷媒回路中に窒素が封入された状態で、梱包工程、出荷工程、製造工場から保管倉庫に運搬される運搬工程、保管倉庫に保管する保管工程および保管倉庫からユーザーが使用する使用場所まで運搬する運搬工程が、実行される(STEP2~STEP6、図2参照)。
 (作用効果)
 空気調和装置の製造方法200は、室外機2の冷媒回路(室外配管8等)に可燃性冷媒である指定冷媒を一度も用いることなく、不活性ガスを用いるため以下の作用効果が得られる。
 (i)可燃性冷媒の封入ならびに回収する工程が不要になることから、これらのための設備、工場敷地および建屋が不要となり、投資額の抑制、製造コストが安価になる。
 (ii)不活性ガスが封入された状態で出荷されることから、製造、出荷、保管ならびに運搬の工程において万一の漏洩があっても、火災のおそれはなく、また、地球温暖化やオゾン層破壊に好ましくない影響を与えることがない。
 (iii)また、指定冷媒に代えて不活性ガスが封入された状態で出荷しても、製造、出荷、保管並びに運搬の各工程において、冷媒回路内の防錆が可能となり、装置の信頼性を維持することができる。
 (iv)製造時に不活性ガスが封入された状態で動作試験を実施しているから、空気調和装置100の動作に不具合がないことが確認され、装置の信頼性が保証される。
 なお、以上は、空気調和装置100を例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、ショーケースなど、空気調和装置の室内機に相当する利用側ユニットと室外機(熱源側ユニット)とを延長配管によって接続することで冷媒回路を構成する「セパレート形冷凍サイクル装置の製造方法」であってもよい。このとき、前記と同様の作用効果を得ることができる。
 [実施の形態3]
 図4は、本発明の実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の設置方法を説明するフローチャートである。
 図4において、冷凍サイクル装置の設置方法300は、空気調和装置100(実施の形態1参照)をユーザーが使用する使用場所(設置場所に同じ)に設置する設置工程(STEP7、図2参照)および運転確認工程(STEP8、図2参照)の詳細な工程を示している。
 すなわち、STEP7は、室内機1と室外機2をユーザー指定の場所に設置し、延長配管10a、10bを接続して冷媒回路を構成し、必要な電気配線を行う設置工程である。  また、運転確認工程(STEP8)は、STEP81は窒素を用いて延長配管の気密性を確認を行う気密確認工程、STEP82は冷媒回路内に冷媒を封入する前の真空引き工程、およびSTEP83は指定冷媒であるR32を封入する冷媒封入工程を有する。
 (設置工程)
 設置工程(STEP7)は、図1に示されるように、室内機1と室外機2とを延長配管10a、10bを用いて接続することで、空気調和装置100の連続した冷媒回路(流体が循環可能な回路)を完成するものである。
 まず、STEP71において、設置作業を開始し(例えば、梱包を解く等)、STEP72において室内機1をユーザー指定の室内へ設置し、STEP73において室外機2をユーザー指定の室外へ設置する。そして、STEP74において延長配管10a、10bを接続して、冷媒回路を完成する。
 延長配管10a、10bは、室外機の延長配管接続バルブ13a、13bのフレア継手16a、16bと室内機のフレア継手15a、15bに被着されているフレアナット(図示せず)を用いて接続される。なお、STEP74において冷媒回路の完成工事の他、空気調和装置100の運転に必要な電気工事も実行する。
 (気密確認工程)
 STEP81は延長配管の気密確認を行う気密確認工程である。室外機2の冷媒回路については、工場出荷時に窒素が封入されているため、当該窒素の封入が維持されていること(漏れていないこと)を、例えば、室外配管8の内圧を測定し、正圧であることによって確認することができる。
 一方、室内機1と室外機2との接続部であるフレア継手15a、15b、16a、16bにおいては気密であること(漏れがないこと)を、指定冷媒を封入する前や運転確認(ユーザー使用開始)の前に確認しておく必要がある。そこで、冷凍サイクル装置の設置方法300では、室外機2の出荷時に封入されている窒素をそのまま用いて、完成した冷媒回路の気密を確認している(これについては以下に詳細に説明する)。
 なお、従来は、室内機1と延長配管10a、10bとの冷媒回路内に、新たに、窒素を封入し、窒素封入量を調整することで、その圧力を空気調和装置の設計圧力(指定冷媒により異なる)まで上昇させ、一定時間(例えは一昼夜)を経ても圧力が降下してこなければ漏れはないと判断する気密確認方法が採用され、作業が繁雑になっていた。
 STEP81Aにおいて、室外機2の延長配管接続バルブ13a、13bを開放し、室外機2に封入されている窒素を、室内機1と延長配管10a、10bに送り込む。
 そして、STEP81Bにおいて、空気調和装置100の冷媒回路中に解放された窒素を用いて気密確認を行う(例えば、予め定めた時間を経過しても内圧が低下しないことを確認する。気密試験に同じ)。したがって、室外機2に封入されている窒素を用いるため、設置現場において封入する窒素の量を不要にしたり、あるいは追加して封入する窒素の量を最少に抑えたりすることができ、作業の簡素化と省資源化を実現することができる。
 なお、室外機2に封入されている窒素の量では、設計圧力まで上昇させることができない場合には、設置現場において窒素を追加封入する。このときは、室外機2の延長配管接続バルブ13a、13bは再び閉じ、窒素ボンベを室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bのサービス口14bに接続し、空気調和装置100の冷媒回路中に窒素を追加封入する。
 さらに、STEP81Cにおいて、空気調和装置100の冷媒回路中の窒素を大気中に放出する。すなわち、サービス口14bに工具の一つであるコントロールバルブを接続して、サービス口14bのバルブコアを開放する。なお、STEP81Cの窒素放出(空気調和装置100の冷媒回路からの窒素除去)は、後述の真空引き工程(STEP82B)においても実施できるので、省略してもよい。
 (真空引き工程)
 STEP82は、冷媒回路内に冷媒を封入する前の真空引き工程である。まず、STEP82Aにおいて、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bのサービス口14bに真空ポンプを接続する。
 そして、STEP82Bにおいて、真空ポンプを作動させ、空気調和装置100の冷媒回路中の真空引きを実施する。冷媒回路中に封入された窒素の他、空気調和装置100の信頼性、特に冷凍機油の劣化に伴う圧縮機3の故障を防止するために、水分も十分に除去する必要があるため、真空引きは十分なレベル(例えば、-101kPaに達してから1時間以上)に実施される必要があり、空気調和装置100の据付説明書にその内容が記載されている。
 さらに、真空引き工程(STEP82B)が終了した後、STEP82Cにおいて、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bのサービス口14bから真空ポンプを取り外す。
 以上のように、空気調和装置100の気密確認工程(STEP81)は、封入されていた窒素を用いて実施されるため、万一、窒素が漏れ出すようなことがあっても、火災のおそれや環境影響が生じることがない。
 (冷媒封入工程)
 STEP83は、指定冷媒であるR32を封入する冷媒封入工程である。すなわち、STEP83Aにおいて、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bのサービス口14bに冷媒ボンベを接続し、STEP83Bにおいて、冷媒ボンベのバルブを開放し、空気調和装置100の冷媒回路中に冷媒R32を封入する。この際、冷媒ボンベは秤の上に乗せて計量できるようにしておき、メーカー指定(据付説明書に記載)の冷媒量を封入する。
 冷媒封入が完了した後、STEP83Cにおいて、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bのサービス口14bから冷媒ボンベを取り外す。
 なお、メーカー指定の冷媒量が多いため、STEP83Bにおいて指定量まで封入できない場合もある。この場合は、STEP83Bにおいて一定の量を封入し、一旦、冷媒ボンベのバルブを閉める。そして、後述するSTEP83Dの運転確認時に、空気調和装置100を運転させながら、指定量まで封入し、指定量までの封入を完了後、室外機2の液側の延長配管接続バルブ13bのサービス口14bから冷媒ボンベを取り外すことになる。
 以上のように、冷凍サイクル装置の設置方法300はSTEP83においてのみ、可燃性を有する冷媒R32を取り扱うから、この作業工程の間だけ、万一の指定冷媒の漏洩に備えて、設置業者は室外の作業空間の近傍に火気が無いように注意する必要がある。
 STEP83Dにおいて、室内機1と室外機2の設置が完了するから、空気調和装置100は運転可能な状態になる。そこで、設置業者は、室外機2のサービス口14a、14cに圧力計を取り付け、運転圧力が正常範囲かどうか確認することで、空気調和装置100の運転が正常に行われていることを確認した上で、ユーザーに引き渡し、ユーザーは空気調和装置100の使用を開始する。
 (作用効果)
 本発明によれば、不活性ガスである窒素が封入された状態で設置場所に運搬された空気調和装置100を設置するため以下の作用効果が得られる。
 (i)製造時に封入された窒素を用いて、冷媒回路の気密性を確認する気密試験を実施するから、設置作業の負荷低減と設置作業における省資源化とを実現することができる。
 (ii)冷媒回路の気密性を確認した後に窒素ガスを排出して、真空引きを実施した後に、指定冷媒である可燃性冷媒を新たに封入するため、通常運転時の冷媒は一つの指定冷媒のみになる。したがって、修理時や撤去時に回収される冷媒は混合物でないから、その後の処理(破壊や再処理等)を適正かつ効率的に実行することが可能となる。
 なお、実施の形態3では、空気調和装置100を例に挙げて説明したが、空気調和装置に限定することなく、ショーケースなど、空気調和装置の室内機に相当する利用側ユニットと室外機(熱源側ユニット)とを延長配管にて接続することで冷媒回路を構成する「セパレート形冷凍サイクル装置の設置方法」であれば、同様の効果を得ることができる。
 [実施の形態4]
 図5は、本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置を説明するものであって、冷凍サイクル装置としての給湯器について、その冷媒回路の構成を示す冷媒回路図である。なお、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
 図5において、給湯器400における冷媒回路は、空気調和装置100の室外機2(熱源側)と室内機1(熱利用側)とが一体になったものであって、室内配管9が室外配管8に直接接続されて、室内熱交換器7が室外機2に内包されたものに相当する。したがって、室外熱交換器5を「熱源側熱交換器」と、室内熱交換器7を「利用側熱交換器」と、室外配管8を「熱源側配管」と、室内配管9を「利用側配管」と、それぞれ称することができる。
 そして、利用側熱交換器において、冷媒から水配管19を流れる水に温熱(または冷熱)が受け渡される。なお、水配管19には、図示しない給湯器水回路に接続するための接続部20a、20bが設けられている。
 そして、給湯器400の冷媒回路には、空気調和装置100と同様に、製造工場において冷媒回路(熱源側配管等)に不活性ガス(例えば、窒素)が封入され、その状態で動作試験がされ、その状態で出荷され、その状態で保管ならびに運搬されるから、給湯器400は、空気調和装置100と同様の作用効果を奏する。
 また、給湯器400は、冷凍サイクル装置の製造方法200に準じて製造することができるから、冷凍サイクル装置の製造方法200に準じて製造することによって、冷凍サイクル装置の製造方法200と同様の作用効果を得ることができる。
 さらに、給湯器400は、冷凍サイクル装置の設置方法300に準じて設置することができる(正確には、延長配管10a、10bによって接続する工程を有しないが、封入されている不活性ガス(例えば、窒素)を用いて気密試験をし、その後、真空引きをしてから、指定冷媒を封入する)から、冷凍サイクル装置の設置方法300に準じて設置することによって、冷凍サイクル装置の設置方法300と同様の作用効果を得ることができる。
 なお、このとき、設置場所における気密試験を、製造工場において実施してもよい。
 1 室内機、2 室外機、3 圧縮機、4 四方弁、5 室外熱交換器(熱源側熱交換器)、5f 室外送風ファン、6 膨張弁、7 室内熱交換器(利用側熱交換器)、7f 室内送風ファン、8 室外配管(熱源側配管)、9 室内配管(利用側配管)、10a 延長配管、10b 延長配管、11 吸入配管、12 吐出配管、13a 延長配管接続バルブ、13b 延長配管接続バルブ、14a サービス口、14b サービス口、14c サービス口、15a フレア継手、15b フレア継手、16a フレア継手、16b フレア継手、19 水配管、20a 接続部、20b 接続部、21 プロセス管、100 空気調和装置(実施の形態1)、200 空気調和装置の製造方法(実施の形態2)、300 空気調和装置の設置方法(実施の形態3)、400 給湯器(実施の形態4)。

Claims (8)

  1.  可燃性を有する冷媒を用いて冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置であって、
     前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、不活性ガスが封入された状態で、製造工場において動作試験が実施され、且つ、前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷される冷凍サイクル装置。
  2.  室外機と室内機とが延長配管によって接続されるセパレート形であって、
     前記室外機に搭載された前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、不活性ガスが封入された状態で、製造工場において動作試験が実施され、且つ、前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷され、
     設置場所において、前記室外機に搭載された配管と前記室内機に搭載された配管とが前記延長配管によって接続され、連続した冷媒回路が形成され、出荷時に封入された不活性ガスを用いて、前記連続した冷媒回路の気密試験が実施される請求項1記載の冷凍サイクル装置。
  3.  前記冷媒が、HFC冷媒であるR32(CH;ジフルオロメタン)、HFO-1234yf(CFCF=CH;テトラフルオロプロぺン)あるいはHFO-1234ze(CF-CH=CHF)の単一冷媒あるいは混合冷媒である請求項1または2記載の冷凍サイクル装置。
  4.  前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素である請求項1~3の何れか一項に記載の冷凍サイクル装置。
  5.  可燃性を有する冷媒を用いて冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置の製造方法であって、
     前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、前記冷媒に代えて不活性ガスを封入する工程と、
     前記不活性ガスが封入された状態で、前記機器の動作試験を実施する工程と、
     前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷する工程と、を有する冷凍サイクル装置の製造方法。
  6.  前記冷凍サイクル装置は、室外機と室内機とが延長配管によって接続されるセパレート形であって、
     製造工場において、前記室外機に搭載された前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、前記冷媒に代えて不活性ガスを封入する工程と、
     該不活性ガスが封入された状態で、前記機器の動作試験を実施する工程と、
     前記不活性ガスが封入されたままの状態で出荷する工程と、を有する請求項5記載の冷凍サイクル装置の製造方法。
  7.  可燃性を有する冷媒を用いて冷凍サイクルを実行する冷凍サイクル装置の設置方法であって、
     前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、前記冷媒に代えて不活性ガスが封入されている状態で、前記冷凍サイクル装置をその設置場所に設置する工程と、
     前記封入されていた不活性ガスを用いて、前記機器および前記配管の気密試験を実施する工程と、
     前記不活性ガスを排出して、前記機器および前記配管に前記冷媒を封入する工程と、
    を有する冷凍サイクル装置の設置方法。
  8.  前記冷凍サイクル装置は、室外機と室内機とが延長配管によって接続されるセパレート形であって、
     前記室外機に搭載された前記冷凍サイクルを実行するための機器および該機器を接続する配管に、前記冷媒に代えて不活性ガスが封入されている状態で、前記室外機をその設置場所に設置する工程と、
     前記室内機をその設置場所に設置する工程と、
     前記室外機に搭載された配管と前記室内機に搭載された配管とを前記延長配管によって接続して、連続した冷媒回路を形成する工程と、
     前記室外機に封入されていた不活性ガスを用いて、前記連続した冷媒回路の気密性を確認する気密試験を実施する工程と、
     前記連続した冷媒回路から不活性ガスを排出して、前記連続した冷媒回路に前記冷媒を封入する工程と、を有する請求項7記載の冷凍サイクル装置の設置方法。
     
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