(57)【要約】圧縮機１、熱源機側熱交換器３、第１の流量制御装置４、及び利用側熱交換器５の間を、冷媒が循環する主冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、第１の気液分離器２０と、冷媒中に含まれる異物を回収する異物回収容器８とを備え、第１の気液分離器２０と異物回収容器８との間を第１の流路開閉装置１０を介して接続した異物回収冷媒回路を、圧縮機１の吸入側と利用側熱交換器５との間に、主冷媒回路に対して並列に設置した。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の流量制御装置、及び利用側熱交換器の間を、冷媒が循環する主冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、
第１の気液分離器と、冷媒中に含まれる異物を回収する異物回収容器とを備え、前記第１の気液分離器と前記異物回収容器との間を第１の流路開閉装置を介して接続した異物回収冷媒回路を、前記圧縮機の吸入側と前記利用側熱交換器との間に、前記主冷媒回路に対して並列に設置した、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第１の流路開閉装置と前記異物回収容器との間に、高低圧熱交換器の低圧側配管、第２の気液分離器、及び第２の流路開閉装置を順に接続した、請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記第２の気液分離装置より前記第１の気液分離装置の位置を高くした請求項２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機と前記利用側熱交換器の間にアキュムレータを設けたものにおいて、
前記異物回収冷媒回路の入口を前記アキュムレータの入口に、前記異物回収冷媒回路の出口を前記アキュムレータの出口に配した、請求項１又は２記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記圧縮機及び前記熱源機側熱交換器を有した室外機と、記前記利用側熱交換器を有した室内機とを接続している冷媒配管が、当該室外機及び室内機へ交換する前の室外機と室内機とを接続していた冷媒配管である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
当該室外機及び室内機へ交換する前の室外機と室内機ではＣＦＣ冷媒又はＨＣＦＣ冷媒が使用されていたものであり、交換後の当該室外機及び室内機ではＨＦＣ冷媒が使用される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記異物回収冷媒回路を利用した異物回収運転時、前記利用側熱交換器から前記圧縮機に向かう冷媒が環状二相流となるように前記利用側熱交換器の容量を設定する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＣＦＣ冷媒やＨＣＦＣ冷媒で使用されているような鉱油を冷凍機油として使用していた冷凍サイクル装置の延長配管部分を、ＨＦＣ冷媒システムなど別の冷媒を使用する冷凍サイクル装置で再利用する場合において、その延長配管部分に残留した鉱油や鉱油劣化物を中心とする異物を、冷媒で物理的に洗浄できる手段を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の延長配管の洗浄技術として次のようなものが知られている。既設配管に接続されている交換の必要な空調装置、利用側熱交換器を取り外し、既設配管に洗浄装置、バイパス管を接続する。接続後冷凍サイクル全体を真空引きした後、Ｒ４０７Ｃを適量充填する。その後圧縮機を運転する。圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒はまず油分離器を通過する。この段階でガス冷媒と一緒に圧縮機から吐出された冷凍機油は油分離器で分離され圧縮機の吸入側に戻される。高温高圧のガス冷媒はその後四方弁を通過し、高低圧熱交換器によってガスが一部冷却され液となり、高圧の気液二相冷媒になる。この高圧の気液二相冷媒は既設配管、バイパス管、既設配管を通過した後、減圧装置によって低圧の気液二相冷媒に減圧される。この後高低圧熱交換器で加熱され低圧のガスになる。次に分離装置を通過し、この際、既設配管内で洗浄された鉱油が分離され、鉱油は分離装置に保持される。低圧の冷媒ガスは圧縮機の吐出温度が高くなりすぎないよう熱源側熱交換器で温度を下げられた後、四方弁、アキュムレータを経て圧縮機に吸入される（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５２１８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような従来の技術では、鉱油などからなる異物の洗浄に寄与する異物捕捉手段が冷房運転の低圧側にあるため、圧力損失による性能低下が起こりやすくなっていた。また、通常の冷凍サイクルを持つ空調装置と構造が大きく変わり、標準化や異物補足装手段のオプション化ができにくいという課題があった。また、主管同士で熱交換させるため、その部分の熱交換器が大きくなり高価となっていた。この発明はこれらの課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の第１の発明に係わる冷凍サイクル装置は、圧縮機、熱源機側熱交換器、第１の流量制御装置、及び利用側熱交換器の間を、冷媒が循環する主冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置であって、第１の気液分離器と、冷媒中に含まれる異物を回収する異物回収容器とを備え、前記第１の気液分離器と前記異物回収容器との間を第１の流路開閉装置を介して接続した異物回収冷媒回路を、前記圧縮機の吸入側と前記利用側熱交換器との間に、前記主冷媒回路に対して並列に設置したものである。【０００６】
なお、前記第１の流路開閉装置と前記異物回収容器との間に、高低圧熱交換器の低圧側配管、第２の気液分離器、及び第２の流路開閉装置を順に接続するのがより好ましい。この場合には、第２の気液分離装置より第１の気液分離装置の位置を高くするのが好ましい。【０００７】
また、圧縮機と利用側熱交換器の間にアキュムレータを設けた場合には、前記異物回収冷媒回路の入口をアキュムレータの入口に、そして前記異物回収冷媒回路の出口をアキュムレータの出口にそれぞれ接続するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように構成された冷凍サイクル装置は、異物回収冷媒回路のない冷凍サイクルと冷媒回路構成の差が少なく、したがって、異物回収冷媒回路の追加が容易で、安価な冷媒回路が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の冷媒回路図。
【図２】この発明の実施の形態１における冷房運転状態の冷媒の流れ図。
【図３】この発明の実施の形態１における暖房運転状態の冷媒の流れ図。
【図４】この発明の実施の形態１の延長配管の洗浄制御方法のフローチャート図。
【図５】この発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷媒回路図。
【図６】この発明の実施の形態１における異物補足手段の一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置（空調装置）の冷媒回路図である。この空調装置の主冷媒回路は、圧縮機１、流路切替弁としての四方弁２、熱源機側熱交換器３Ａ，３Ｂ、冷媒回路の冷媒流量を制御する第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃ、利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、及びアキュムレータ９などから構成されている。なお、アキュムレータ９は必要に応じて設けられてよいものである。
【００１１】
第１の流量制御装置４Ａと利用側熱交換器５Ａ、第１の流量制御装置４Ｂと利用側熱交換器５Ｂ、及び第１の流量制御装置４Ｃと利用側熱交換器５Ｃの各直列回路は、それぞれが室内機Ａ、室内機Ｂ、室内機Ｃの構成要素となっていて、並列に接続されている。なお、室内機の個数は特に限定されるものではない。
また、圧縮機１と四方弁２との間には油回収器２３が設けられ、四方弁２とアキュムレータ９（アキュムレータ９がない場合には圧縮機１）との間には、第1の気液分離装置２０が設けられている。
【００１２】
熱源機側熱交換器３Ａ，３Ｂと第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃとの間には、高圧側配管７Ａと低圧側配管７Ｂを有する高低圧熱交換器である二重管熱交換器７が設けられている。また、二重管熱交換器７と第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃとの間には、冷房運転時に下流の圧力を制御する第３の流量制御装置２７、及び第５の開閉弁２８が設けられている。さらに、利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃと四方弁２との間には第６の開閉弁２９が設けられている。
【００１３】
なお、第５の開閉弁２８と第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃを繋ぐ配管は液側延長配管（Ｅ）と呼び、第６の開閉弁２９と利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃを繋ぐ配管はガス側延長配管（Ｆ）と呼ぶこととする。
冷媒は、以上の様に構成された主冷媒回路を、冷房運転又は暖房運転に応じて切替えられた四方弁２の向きにしたがって循環する。
【００１４】
この空調装置では、さらに、第２の流量制御装置６、二重管熱交換器７の低圧側配管７Ｂ、第２の気液分離装置２１、第２の流路開閉装置である第２の開閉弁１１、異物回収容器８、及び第１の逆止弁１２が直列に接続された第１バイパス回路が設けられている。この第１バイパス回路は、熱源側熱交換器３と第３の流量制御装置２７との間から分岐し、圧縮機１とアキュムレータ９（アキュムレータ９がない場合には第１の気液分離器２０）を繋ぐ冷媒配管の間に接続されている。
また、アキュムレータ９と第１の気液分離装置２０の間と、第２の気液分離装置２１とは、第２の逆止弁２６を含む第２バイパス回路を介して接続されている。
さらに、第２の流量制御装置６と二重管熱交換器７の低圧側配管７Ｂの間と、第１の気液分離装置２０とは、第１の流路開閉装置である第１の開閉弁１０を含む第３バイパス回路を介して接続されている。
【００１５】
そして、第１の気液分離装置２０、第１の開閉弁１０、二重管熱交換器７の低圧側配管７Ｂ、第２の気液分離装置２１、第２の開閉弁１１、及び異物回収容器８により、冷媒中の異物を回収する異物回収手段としての異物回収冷媒回路が構成されている。
【００１６】
なお、第１の逆止弁１２は圧縮機１へ向かう方向、第２の逆止弁２６はアキュムレータ９へ向かう方向を正方向とする。
また、第１の気液分離装置２０は第１の開閉弁１０側に液相を、アキュムレータ９側にガス相をそれぞれ流すようになっている。
また、第２の気液分離装置２１は第２の開閉弁１１側に液相を、第２の逆止弁２６側にガス相をそれぞれ流すようになっている。
【００１７】
また、第１の圧力検知手段１３、第２の圧力検知手段１４が、圧縮機１の吐出側と吸入側にそれぞれ接続されている。
そして、第３の圧力検知手段１５が、第３の流量制御装置２７と第５の開閉弁２８を接続する配管の途中に接続されている。
さらに、第１の温度検知手段１６が圧縮機１の吐出側に設けられ、第２の温度検知手段１７が二重管熱交換器７の低圧側配管７Ｂと第２の気液分離装置２１の間の配管に設けられている。
【００１８】
第３の温度検知手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃは、第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃと利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃとの間に接続されている。
また、第４の温度検知手段１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃとガス側延長配管（Ｆ）の間の各利用側熱交換器側に接続されている。
さらに、第５の温度検知手段２２が室外温度を検知するために設けられている。
なお、図１の波線Ｄ内の要素は、室外機（Ｄ）の構成要素を表している。
【００１９】
次に図１に示した冷媒回路の冷媒の流れを図２及び図３により説明する。図２に示すように、通常の冷房運転では、圧縮機１を吐出した冷凍機油を含んだ冷媒は、油回収器２３にて冷凍機油を分離し、四方弁２を経由後熱源機側熱交換器３で空気と熱交換して凝縮液化する。その後、冷媒は二重管熱交換器７の高圧側配管７Ａで更に冷却され、その冷却された冷媒は、その一部が第３の流量制御装置２７で圧力を調整された後、開いた第５の開閉弁２８を通過し、液側延長配管（Ｅ）を経由し室内機の第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃに入る。第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃで減圧された冷媒は、利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃで空気と熱交換して蒸発ガス化し、液側延長配管（Ｆ）、開いた第６の開閉弁２９、四方弁２を経由した後、第１の気液分離装置２０、アキュムレータ９を経て、圧縮機１の吸入側に戻る。
【００２０】
一方、二重管熱交換器７の高圧側配管７Ａを通過後に分離された冷媒の一部は、第２の流量制御装置６で減圧され、二重管熱交換器の低圧側配管７Ｂで高圧側配管７Ａと熱交換して蒸発し、第２の気液分離装置２１、第２の逆止弁２６を経由して、第１の気液分離装置２０とアキュムレータ９を繋ぐ配管に流入する。なお、通常冷房時は、第１の開閉弁１０及び第２の開閉弁１１は閉止されており、第１の気液分離装置２０から第１の開閉弁１０へ、及び第２の気液分離装置２１から第２の開閉弁１１へ冷媒は流れない。
【００２１】
第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、第４の温度検知装置１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃと第３の温度検知装置１８Ａ，１８Ｂ、１８Ｃの差を一定の数値、例えば“２”に制御、第２の流量制御装置６は第２の温度検知装置１７と第２の圧力検知装置１４の飽和温度との差、例えば“５”、第３の流量制御装置２７は第３の圧力検知装置１５の数値、例えば“３．０ＭＰａ”に調整する。なお、第３の圧力検知装置１５による制御値は、配管の許容値以下に設定される値となる。
【００２２】
暖房運転では、鉱油回収運転はなく、通常暖房運転のみとなる。図３に示すように、圧縮機１を吐出した冷凍機油を含んだ冷媒は、油回収器２３にて冷凍機油を分離し、四方弁２、開いた第６の開閉弁２９、液側延長配管（Ｆ）を経由後、利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃで空気と熱交換して凝縮液化し、第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃで減圧され二相状態となる。二相状態となった冷媒は、ガス側延長配管（Ｅ）、開いた第５の開閉弁２８、全開の第３の流量制御装置２７、二重管熱交換器の配管７Ａを通過し、熱源機側熱交換器３で空気と熱交換して蒸発ガス化した後、四方弁２を経由して圧縮機１の吸入側に戻る。なお、第２の流量制御装置６は全閉で、二重管熱交換器の配管７Ｂへは冷媒が流れない。また、第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃを制御することで、利用側熱交換器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ出口部のサブクールを制御することができる。これら出口部のサブクールは、第1の圧力検出手段１３の検知圧力の飽和温度から第２の温度検知手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの検知温度を引いた値である。
【００２３】
次に、ガス側延長配管（Ｅ）及び液側延長配管（Ｆ）に残る鉱油及び鉱油劣化物が中心の異物を回収する異物回収運転中の冷媒の流れを、通常冷房運転に対する相違点により説明する。この異物回収運転は、ＣＦＣ冷媒やＨＣＦＣ冷媒で使用されているような鉱油を冷凍機油として使用する冷凍システムのうち、延長配管部分（ここでは、液延長配管（Ｅ）及びガス延長配管（Ｆ））のみ再利用し、ＨＦＣ冷媒など別の冷媒を使用する冷凍システムに変更する場合（ここでは、室外機Ｄと室内機Ａ，Ｂ，ＣをＨＦＣ冷媒用に新しくする）に発生する作業で、ＨＦＣ冷媒の冷凍サイクルにおいて悪影響を与える鉱油及び鉱油劣化物を中心とする異物を冷凍サイクル内から排除するものである。
【００２４】
この運転では、通常冷房運転時に閉止していた第１の開閉弁１０及び第２の開閉弁１１が開けられており、第２の流量制御装置６は閉められている。これにより、通常冷房運転の流れに対して、第２の流量制御装置６に冷媒は流れず、その代わりに、第１の気液分離装置２０で分離された液相が第１の開閉弁１０を経て二重管熱交換器の配管７Ｂに入り、そこで加熱されて蒸発し、第２の気液分離装置２１で気液分離して、液相または二相となった冷媒が第２の閉止弁１１経て異物回収容器８に流入し、ガス冷媒のみ第１の逆止弁１２を経て圧縮機１の吸入部へ戻る。
なお、図６に示すように、異物補足手段の主要部は簡単な構造物（第２の気液分離器２１と第２の開閉弁１１と異物回収容器８）から構成でき、安価に作成可能となる。
【００２５】
次に異物回収運転時の冷媒と、第３の流量制御装置２７から第１の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃを経て四方弁２に至る配管中に初期状態で滞留する鉱油の移動を説明する。
異物回収運転中は、室内機４Ａ〜４Ｃの運転を部分運転、例えば利用側熱交換器５Ａのみの運転をし、第１の流量制御装置４Ａは全開、第１の流量制御装置４Ｂ，４Ｃは全閉とし、第２の流量制御装置６は全閉、第３の流量制御装置２７は通常冷房制御同様の動きとする。この場合、第３の流量制御装置２７を出た冷媒は、利用側熱交換器５Ａで蒸発しきれないため、環状二相冷媒となって配管に付着した鉱油を剥がして流しながら四方弁２を経て第１の気液分離装置２０へ達する。第１の気液分離装置２０では、剥がされた異物と液相が第１の開閉弁１０を経て二重管熱交換器の配管７Ｂに入り、そこでやや冷媒を蒸発させた後、第２の気液分離装置２１に入り、そこで残った液相と鉱油を異物回収容器８で回収する。この場合、一定時間毎に１台の室内機を運転し、個別に全部の室内機が同様の運転をした後、最後に短時間、例えば２０秒間、通常冷房運転をすることで、最後に二重管熱交換器の配管７Ｂに滞留する鉱油を異物回収容器８に回収した後、圧縮機１を停止し、その後第１の開閉弁１０及び第２の開閉弁１１を閉止する。
【００２６】
なお、第１の気液分離装置２０から第２の気液分離装置２１へ冷媒が流れるよう、第１の気液分離装置２０の位置は第２の気液分離装置２１より高く設置する。これにより、より確実に異物回収容器８に異物を確保できる。
また、室内機４Ａ〜４Ｂの運転容量は、配管の鉱油が回収できる環状二相流となるように設定しておく。
また、外気が低下することで、第３の流量制御装置２７以降の冷媒が環状二相流で流れ難く、二重管熱交換器７の低圧側配管７Ｂで冷媒が蒸発し難くなることを防ぐため、第５の温度検知手段２２が、例えば１０℃以下となった場合は第３の開閉弁２４及び第４の開閉弁２５を閉じて、高圧が高くなるようにする。なお、第５の温度検知手段２２が例えば１０℃を超える場合は、第３の開閉弁２４及び第４の開閉弁２５は開いておく。
また、異物回収容器８に液冷媒が多くならないように、異物回収運転では、全開とした室内機の流量制御装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃの開度を定期的に全開と通常運転開度の交互に変動させても良い。
【００２７】
これらの異物回収運転の流れをフローチャートで説明したのが図４である。以下、図4のフローに沿って説明する。熱源機や室内機の交換施工終了後、異物回収運転を開始する（Ｓ１）。
次に、第１の開閉弁１０及び第２の開閉弁１１を開いた状態とし（Ｓ２）、運転する室内機を決定する（Ｓ３）。
そして、決定した室内機毎に一定時間運転を実施した後（Ｓ４〜Ｓ７）、通常冷房運転を２０秒程度実施する（Ｓ８）。
その後、異物回収運転を終了して圧縮機１を停止する（Ｓ９，Ｓ１０）。さらにその後、第１の開閉弁１０及び第２の開閉弁１１を閉止した状態とする（Ｓ１１）。
【００２８】
実施の形態２
図５はこの発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。図５のように、第１の気液分離装置２０から分離した液冷媒及び回収した異物（鉱油等）を、二重管熱交換器７を通さず、直接、異物回収容器８に流入させても良い。この場合は、第１の気液分離装置２０、第１の開閉弁１０、及び異物回収容器８が異物回収冷媒回路を構成することになる。
ただし、この場合には異物回収容器８は液冷媒を許容できる大きさに選定するか、または異物回収運転中の全開とした室内機の流量制御装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃの開度を定期的に全開と通常運転開度の交互に変動させて、異物回収容器８の冷媒回収量を抑制するのが好ましい。
【００２９】
なお、上記各実施の形態では、圧縮機１と利用側熱交換器４Ａ，４Ｂ，４Ｃとの間にアキュムレータ９を設けた例を示したが、その場合には、異物回収冷媒回路の入口側をアキュムレータ９の入口側に、異物回収冷媒回路の出口側をアキュムレータ９の出口側に接続することで、より確実に異物回収容器８に異物を確保できる。
【符号の説明】
【００３０】
１：圧縮機、２：四方弁、３Ａ，３Ｂ：熱源機側熱交換器、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ：第１の流量制御装置（第１の絞り装置）、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ：利用側熱交換器、６：第２の流量制御装置（第２の絞り装置）、７：二重管熱交換器（高低圧熱交換器）、８：異物回収容器、９：アキュムレータ、１０：第１の開閉弁、１１：第２の開閉弁、１２：第１の逆止弁、１３：第１の圧力検知手段、１４：第２の圧力検知手段、１５：第３の圧力検知手段、１６：第１の温度検知手段、１７：第２の温度検知手段、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ：第３の温度検知手段、１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ：第４の温度検知手段、２０：第１の気液分離装置、２１：第２の気液分離装置、２２：第５の温度検知手段、２３：油回収器、２４：第３の開閉弁、２５：第４の開閉弁、２６：第２の逆止弁、２７：第３の流量制御装置（第３の絞り装置）、２８：第５の開閉弁、２９：第６の開閉弁、Ａ：室内機Ａ、Ｂ：室内機Ｂ、Ｃ：室内機Ｃ、Ｄ：室外機、Ｅ：液側延長配管、Ｆ：ガス側延長配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2012098582.tif 000009
2012098582.tif 000010