(57)【要約】【課題】冷媒としてＨＣＦＣもしくはＣＦＣ、冷凍機油として鉱油を用いた冷凍装置から冷媒としてＨＦＣ、冷凍機油としてエステルを用いた冷凍装置に交換する場合に、既設の接続を流用すると、既設配管中に残留していた鉱油とエステル油が混ざり合う。これにより、エステル油が劣化し、冷凍装置の信頼性が低下していた。【解決手段】冷凍装置に接続されている半数台以上の冷却ユニットの温度式膨張弁の感温筒を外し、気液二相流を発生させることで、既設配管中に残留している鉱油を洗浄・回収する。これにより、残留する鉱油の濃度を相対的に低下させエステル油の劣化を防ぐ。【選択図】        図１
2004301420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む同容量で複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
前記複数台の冷却ユニットのうち半数以上の冷却ユニットの前記感温手段を前記蒸発器出口から取り外し、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項２】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む同容量で複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
前記複数台の冷却ユニットのうち半数以上の冷却ユニットの前記感温手段に発熱手段を取り付けて加熱し、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項３】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む同容量で複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
前記複数台の冷却ユニットのうち半数以上の冷却ユニットの流量制御器により当該冷却ユニットの冷媒流量が正常量を超えるようにし、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項４】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
容量の合計が前記複数台すべての冷却ユニットの合計容量の半分を超えるだけの台数の冷却ユニットについて、前記感温手段を前記蒸発器出口から取り外し、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項５】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む同容量で複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
容量の合計が前記複数台すべての冷却ユニットの合計容量の半分を超えるだけの台数の冷却ユニットについて、前記感温手段に発熱手段を取り付けて加熱し、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項６】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む同容量で複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
容量の合計が前記複数台すべての冷却ユニットの合計容量の半分を超えるだけの台数の冷却ユニットについて、前記流量制御器により当該冷却ユニットの冷媒流量が正常量を超えるようにし、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項７】
蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、
前記冷却ユニットと並列に冷媒の気液二相を発生させる気液発生手段を含む冷媒回路を設け、前記気液発生手段により気液二相を発生させて所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換するようにした冷凍装置の更新方法。
【請求項８】
前記感温手段として感温筒を用い、前記流量制御器として温度式膨張弁を用いることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の冷凍装置の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既設の冷凍装置を、そこに封入されている冷媒及び冷凍機油とは異なり、新規な冷媒と冷凍機油とを用いる新規な冷凍装置に更新する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
既存の冷凍装置を別の冷媒に置換する（あるいはリプレースする）技術の例としては、圧縮機から持ち出されるエステル油を高性能な油分離器で完全に分離し、冷媒と共に流れてきた異物を冷媒ガスラインに設けた異物回収器で捕獲分離するものがある。（例えば特許文献１，２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９３６８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１４６３６９号公報
【０００４】
このような例では、圧縮機から持出されたエステル油を完全に分離する高性能油分離器が高価になり、また、高性能油分離器を流出してしまったエステル油は異物捕獲器で捕獲されてしまうので、圧縮機内の冷凍機油の量が低下し、潤滑不良になることもあり得るということがあった。
また、冷凍装置は、空調装置とは異なり、弁の開度が自在に制御できる電子式膨張弁は用いられておらず、膨張弁自身が機械的に弁の開度を調節する温度式膨張弁が採用されている。このため、膨張弁の開度を制御し、異物や残存している冷凍機油を効率的に回収できる冷凍サイクルの動作点を作り出すことができなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、冷媒として例えばＨＣＦＣ系もしくはＣＦＣ系冷媒と冷凍機油として例えば鉱油が用いられていた既設の冷凍装置を、冷媒として例えばＨＦＣと冷凍機油例えばエステル油が用いられている新規の冷凍装置に交換する場合に、既設の配管を流用しても、既設配管中に残留していた鉱油を洗浄・回収することで、新規のエステル油の劣化を抑え、既設配管を使用する冷凍装置の施工を容易にし、冷凍装置の信頼性を高めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による冷凍装置の更新方法は、蒸発器とこの蒸発器の出口に設けられた感温手段を有し前記蒸発器の入口に設けられて前記感温手段に応答して冷媒流量を制御する流量制御器とを含む同容量で複数台の冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、前記複数台の冷却ユニットと前記熱源ユニットとを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、低圧ガス配管に二相冷媒を流すようにして、所定時間運転した後、前記冷却ユニットと前記熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換するものである。
【０００７】
この発明において、上記のように低圧ガス配管に二相冷媒を流す方法としては、所定の冷却ユニットについて、前記感温手段を前記蒸発器出口から取り外すか、または、前記感温手段に発熱手段を取り付けて加熱するか、または、流量制御器により当該冷却ユニットの冷媒流量が正常量を超えるようにするか、または、前記冷却ユニットと並列に冷媒の気液二相を発生させる気液発生手段を含む冷媒回路を設けて気液二相を発生させるか、などのいずれかの方法を講じる。その他のこの発明の特徴と効果は以下に詳述する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における冷凍装置の構成を示す図で、温度式膨張弁を用いた冷凍装置の更新方法を説明するための構成図である。
図１において、この冷凍装置は、熱源ユニットとして冷凍機１００と、冷却ユニットとしてショーケース２００を接続配管１８、１６で接続して構成されている。（なお、この例では、ショーケース２００は、第１〜第４のショーケース２００ａ〜２００ｄの４台ある。これを個別に示すときは符号に添字ａ〜ｄを付すが、総称または代表で示すときは符号の添字を除く。その構成部品に関しても同様とする。また、以下の実施の形態でも同様とする。）この４台のショーケース２００は並列に接続されており、しかもこの実施の形態では同容量である。熱源機１００は、圧縮機１、油分離器２、凝縮器３、液だめ４、アキュムレータ５から構成されており、また、ショーケース２００は、開閉弁６、温度式膨張弁７、蒸発器８から構成されている。温度式膨張弁８は蒸発器出口を検知する感温筒９を有している。なお、油分離器２からアキュムレータ５の上流へ返油回路１０が設けられている。また、冷媒配管に沿った矢印１９は冷凍時の冷媒の流れ方向を示している。
【０００９】
以上のように、この実施の形態では、感温手段としての感温筒９が蒸発器８の入口に設けられ、感温筒９に応答して冷媒流量を制御する流量制御器としての温度式膨張弁７が蒸発器８の出口に設けられている。
【００１０】
このような冷凍装置の構成において、既設の冷凍装置を、冷凍機油と冷媒を新規なものに置換して冷凍装置を更新する方法について説明する。
図２は、このような冷凍装置の更新方法のフローを示す図である。本フローは、大きく分けて９個の工程から構成されており、以下に各工程について説明する。なお、既設の冷凍機１００は、冷媒にＲ２２、冷凍機油に鉱油が用いられているとする。
第一工程：運転している既設冷凍機１００と既設ショーケース２００を停止させる。なお、止める前の運転状態は、蒸発温度が高い状態（負荷が大きい）が良い。蒸発温度が高ければ、冷媒流量が大きくなり、低圧のガス配管に滞留する冷凍機油が低減されるからである。
第二工程：低圧ガス配管に二相冷媒を流すための作業を行う。
第三工程：既設冷凍機（冷媒Ｒ２２）と既設ショーケース（冷媒Ｒ２２）を運転させ、所定時間、洗浄運転をして鉱油を回収する。
この第二工程と第三工程は、配管１６に気液二相冷媒を流し、配管１６に残存している鉱油量を低減させるものである。具体的な気液二相冷媒を発生させる方法は、この実施の形態１では、膨張弁の感温筒を外すという方法による。その他の方法については、実施の形態２以降に説明する。
【００１１】
第四工程：冷凍装置を所定時間運転させた後、停止させる。配管１６の鉱油が冷凍機のアキュムレータ５等に回収される。
第五工程：既設の冷凍機１００と既設のショーケース２００に封入されている冷媒（Ｒ２２）を、冷媒回収装置等を用いて回収する。フロン回収破壊法により、大気への冷媒の放出が禁止されているため、この工程を行う。
第六工程：既設冷凍機１００と既設ショーケース２００を冷却装置から取り外す。このとき、接続配管１６，１８は再利用するので、そのままにしておく。
第七工程：既設の接続配管に、新規冷媒を用いる新規冷凍機１００’と新規ショーケース２００’を接続する。新規冷凍機にはエステル油が用いられている。また新規冷凍機油はエーテルでも良い。そして、冷媒配管に鉱油の回収装置を取り付ける。
図３は、この実施の形態において、新規な冷凍機１００’の出口に鉱油回収装置２４を接続した例を示す。図３に示す鉱油回収装置２４は、冷媒配管に開閉弁２８を設け、これをバイパスするように鉱油回収手段２５、開閉弁２６，２７を設けたものである。
【００１２】
第八工程：真空引きを行い、新規冷媒を封入する。本実施の形態では、新規冷媒としてＲ４０４Ａを封入する。新規冷媒はＲ４０７Ｃ、Ｒ５０７、Ｒ４１０Ａ等の他のＨＦＣ冷媒を用いても良い。そして所定時間、洗浄運転としての冷却運転を行い、配管１６に残存している鉱油を鉱油回収装置２４で回収する。
第九工程：鉱油回収装置２４の開閉弁２６と開閉弁２７を閉じ、開閉弁２８が閉じられている場合は開状態にした後、冷凍装置から鉱油回収手段２５を取り外す。以後は通常の冷却運転を行う。
【００１３】
上記のように、第二工程は、低圧ガス配管に二相冷媒を流すための作業を行うものであるが、この実施の形態では次のように行う。
冷凍装置が停止している状態で、第１のショーケース２００ａ、第２のショーケース２００ｂに取り付けられている温度式膨張弁７ａ，７ｂの感温筒９ａ、９ｂを蒸発器８ａ，８ｂの出口の配管から取り外し、ショーケース２００ａ、２００ｂの周囲温度を検知するようにする。残り２台のショーケース２００ｃ、２００ｄの温度式膨張弁７ｃ，７ｄの感温筒９ｃ、９ｄは、そのまま（取り付けた状態）にしておく。
【００１４】
次に、ショーケース２００ａ、２００ｂの温度式膨張弁７ａ，７ｂの感温筒９ａ、９ｂを外す根拠について、説明する。
図４は、温度式膨張弁７の感温筒９を蒸発器８出口の配管に取り付けて運転をしている状態でのモリエル線図である。圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、高温、高圧の状態１となる。状態１の冷媒は、油分離器２を通り凝縮器３に流れ込み、周囲空気に熱を放出しながら、凝縮し、液となり、状態２となる。状態２の冷媒液は液だめ４を通り、接続配管１８を通り、ショーケース２００に送り込まれる。ショーケース２００に送り込まれた冷媒は、開閉弁（電磁弁）６を通り、温度式膨張弁７で減圧され、気液二相の状態３の冷媒となる。
状態３の冷媒は、蒸発器８に流れ込み、そこで周囲空気から熱を吸収し、蒸発して状態４のガス冷媒となる。その後、接続配管１６を通り、再び圧縮機１へと送り込まれる。
【００１５】
この様に、温度式膨張弁７の感温筒９が蒸発器８の出口の配管に取り付けられ、蒸発器出口温度を正確に検知しているときは、蒸発器出口は過熱ガス冷媒となる。低圧ガスが通る接続配管１６には、冷凍機１００より持ち出された冷凍機油の大部分が滞留しており、１メートル当たり、数グラムから数十グラムが滞留している。
接続配管１６にガス冷媒を流した場合、冷凍機油は冷媒ガスのせん断力で移動する。しかも、その移動速度は、冷凍機油の粘性係数が大きいため、小さい。これが原因でガス配管には冷凍機油が残存してしまう。
【００１６】
次に、２台のショーケース２００ａ、２００ｂの温度式膨張弁７ａ，７ｂの感温筒９ａ、９ｂを取り外した時の状態を、図５に示すモリエル線図を用いて説明する。
蒸発器８の入口の状態３までは、前記の温度式膨張弁７の感温筒９を蒸発器出口配管に取り付けた場合と同じである。感温筒９ａ、９ｂを取り外したショーケース２００ａ、２００ｂは、周囲空気を検知してしまうため、膨張弁７の開度が適正値より大きくなり、蒸発器出口の冷媒の状態は、図３に示すように気液二相の状態４’となる。
一方、温度式膨張弁７ｃ，７ｄの感温筒９ｃ、９ｄを取り付けたままのショーケース２００ｃ、２００ｄでは、感温筒９ｃ、９ｄが蒸発器８ｃ，８ｄの出口温度を検知し、膨張弁７ｃ，７ｄの開度を適正に制御しているため、冷媒はＳＨ＝５（℃）程度のガス冷媒の状態４となる。
【００１７】
感温筒９ａ、９ｂを外したショーケース２００ａ、２００ｂからの冷媒と、感温筒９ｃ、９ｄを取り付けたままのショーケース２００ｃ、２００ｄからの冷媒が合流した後の状態５を計算する。
ここでは、計算条件は蒸発温度−１０℃を例にあげて説明する。感温筒９ａ、９ｂを外したショーケース２００ａ、２００ｂからの冷媒は、乾き度がおおよそ０．９５程度であり、蒸発温度−１０℃における飽和ガス、飽和液のエンタルピーを、それぞれｈｖ、ｈｌとすると、状態４’のエンタルピーｈ４’は、（１）式で表される。
ｈ４’  ＝  ｈｌ  ＋  ０．９（ｈｖ  −  ｈｌ）        （１）
ここで、ｒｅｆｐｒｏｐより、ｈｌ＝３２．９６（ｋＪ／ｋｇ）  ｈｖ＝２４６．９８（ｋＪ／ｋｇ）
ｈ４’  ＝  ３２．９６  ＋  ０．９（２４６．９８  −  ３２．９６）  ＝  ２３６．３（ｋＪ／ｋｇ）
【００１８】
感温筒９ｃ、９ｄを蒸発器出口に取り付けたままのショーケース２００ｃ、２００ｄからの冷媒のエンタルピーｈ４は、ｒｅｆｐｒｏｐより、２５０．４（ｋＪ／ｋｇ）である。合流後の冷媒の状態５のエンタルピーは、（２）式で表される。
ｈｍｉｘ＝（１−Ｒ）・ｈ４  ＋  Ｒ・ｈ４’                        （２）
ここで、Ｒ  ＝  Ｇ４  ’／  （Ｇ４  ＋  Ｇ４’）
Ｇ４    感温筒を取り付けたままのショーケースの冷媒流量合計（ｋｇ／ｈ）
Ｇ４’  感温筒を取り外したショーケースの冷媒流量合計（ｋｇ／ｈ）
【００１９】
後で説明するが、既設配管中に残存している鉱油を低減するためには、気液二相状態で冷媒を流す必要があり、（３）式を満足する必要がある。
ｈｍｉｘ  ＜  ｈｖ                    （３）
（２）式を（３）式に代入すると
（１−Ｒ）・ｈ４  ＋  Ｒ・ｈ４’  ＜  ｈｖ              （４）
（４）式に、上記で求めたエンタルピーの値を代入すると（５）式になる
２５０．２４・（１  −  Ｒ）  ＋  ２３６．３・Ｒ  ＜  ２４６．９８          （５）
【００２０】
（５）式よりＲを求めると、Ｒ  ＜  ０．２３となる。すなわち、同容量のショーケース２００が用いられている場合は、最低、全台数の２６％のショケース２００の感温筒９を外せばよいことになる。
ただ、冷媒流量が適正に制御されているショーケースのＳＨが５℃であるとは限らない。ＳＨ＝１０℃で制御されているショーケースや、いろいろな現場で液バックを阻害する要因が考えられる。
そこで、いろいろな阻害要因を考慮して、安全率を２程度にすると、Ｒは約０．５となる。このように、半数台のショーケース２００ａ、２００ｂの感温筒９ａ、９ｂを外すことによって、安定的に気液二相冷媒を発生させることができるようになり、既設配管１６に残留している鉱油を大幅に低減することができる。
【００２１】
以上のように、この実施の形態では、同容量で複数台の冷却ユニット２００を備えた冷凍装置において、複数台の冷却ユニット２００のうち半数以上の冷却ユニット２００の感温筒９（感温手段）を蒸発器８の出口から取り外し、所定時間運転した後、冷却ユニット２００と熱源ユニット１００とを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換する。
【００２２】
次にこの実施の形態で用いる温度式膨張弁の一例についてその構造と動作について説明をする。図６に温度式膨張弁の構造概略を示す。図６に示すように、温度式膨張弁７は感温筒９、ダイヤフラム１１、弁１２、押し棒１３、スプリング１４、調節ネジ１５から構成されている。
感温筒９は蒸発器の出口配管に設置され、蒸発器出口温度によって感温筒内の圧力が変化するようになっており、これを受けたダイヤフラム１１が膨張したり、収縮したりする。ダイヤフラム１１の力が押し棒１３を介して弁１２に伝わり、蒸発圧力とスプリング１４の力が釣り合い、冷媒流路の断面積が一定となる。これにより、冷媒流量は一定に制御され、蒸発器出口は過熱度がおおよそ５℃に制御され、蒸発器が有効に利用される。
【００２３】
次に、感温筒９を蒸発器出口配管から取り外し、周囲の空気温度を検知した場合を説明する。周囲空気温度は、蒸発器出口配管の温度より高いため、感温筒内の圧力は上昇し、ダイヤフラム１１は膨張し、押し棒１３を介して弁１２は下がる。冷媒流路面積は大きくなり、冷媒流量は増大する。これによって、蒸発器出口は二相状態となり、液バックが発生する。
【００２４】
次に、このようにして低圧ガス配管に二相冷媒を流して洗浄する気液二相洗浄の効果について、実験結果を用いて説明する。図７、図８は接続配管Φ１９．０５（径）における約１分間の洗浄効果を実験的に明らかにしたものであり、図７は水平管、図８は上昇管での結果である。図７より、水平管では洗浄前の９．４％までに残存油量を低減することが分かる。また、図８より、上昇管（冷媒が下から上に流れている）では、洗浄前の１７．１％まで、残存油量を低減することが分かる。
以上の結果から、僅か１分間、気液二相流を接続配管１６に流すことは、残存する鉱油を大幅に低減できることが明らかとなった。この理由は、鉱油はＲ２２とよく溶け合うため、残存する冷凍機油と冷媒液がミックスされ、大幅に粘度が低下して、油残存量が低下したものと考えられる。なお、この実験結果は接続配管１６の長さが５ｍ程度のものであり、接続配管長が長くなれば、洗浄時間も長くする必要がある。
【００２５】
次に、乾き度と洗浄効果の定性的な傾向を図９に示す。図９より、僅かな液量（大きな乾き度）で洗浄効果が得られることが分る。これは冷媒Ｒ２２で洗浄運転を行うメリットである。前述したようにＲ２２と鉱油は非常によく溶け合うため、図９のような特性を示す。図９より、液量が多いほど洗浄効果は大きい。しかし、液量を増やし、洗浄運転を行うことは、圧縮機の信頼性を低下させてしまう。このような背景から、本実施の形態では、圧縮機の信頼性を確保することを最優先にしたため、乾き度を０．９５とした。
以上説明したように、全台数のうち半数以上、すなわち２台以上のショーケース２００ａ、２００ｂの感温筒９ａ、９ｂを外し、ショーケースの周囲空気温度を検知することで、接続配管１６に残留している鉱油を効率的に洗浄することができる。
【００２６】
次に以上のような洗浄の効果を説明する。データは図７のデータを用いている。接続配管長が１００ｍ、水平管の場合、洗浄前の低圧ガス配管に残留する鉱油量は、１００ｍ×２ｇ／ｍ＝２００ｇとなる。新しい冷凍機の初期油量（エステル油）は２０００ｇである。この既設配管を洗浄しないで、既設の冷凍機から新規の冷凍機にリプレースした場合、鉱油の全油量に占める割合は、２００ｇ／（２００ｇ＋２０００ｇ）＝９％となり、冷凍装置の信頼性が低下する。
しかし、所定時間、二相洗浄を行うと、鉱油は１８．９ｇまで低減され、全油量に占める鉱油の割合は、１８．９ｇ／（１８．９ｇ＋２０００ｇ）＝０．９％にまで低減され、鉱油の影響は無視できるレベルとなり、冷凍装置は従来の信頼性と同等レベルとなる。
以上述べた工事手順を行うことで、既設配管の再利用が可能となり、工事日数、工事コストの低減が図れるとともに、従来の冷凍装置と同等の信頼性を得ることができる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態では、熱源ユニットに、温度式膨張弁と蒸発器等を含む同容量の冷却ユニットがＮ台接続された冷凍装置において、Ｎ／２台以上の冷却ユニットに備えられている温度式膨張弁の感温筒を取り外し、所定時間運転した後、既設熱源ユニットと既設冷却ユニットから新規熱源ユニットと新規冷却ユニットに交換する。
【００２８】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２における冷凍装置の構成を示す図で、冷凍装置の更新方法を説明するための構成図である。
冷凍装置の構成は実施の形態１と同じであり、冷却ユニットとして、ショーケース２００が４台、配管１８、１６にて接続されている。また、ショーケース２００ａ、２００ｂの温度式膨張弁７ａ，７ｂの感温筒９ａ，９ｂに発熱手段１７ａ，１７ｂを巻き付けている。
図１１は、この場合の温度式膨張弁７、蒸発器８、感温筒９及び発熱手段１７の配置を示している。図１１に示すように、温度式膨張弁７の感温筒９に発熱手段１７を巻き付けている。ここでは、発熱手段１７ａ、１７ｂとして電気ベルトヒータを用いている。
【００２９】
感温筒９ａ、９ｂに電気ベルトヒータ１７ａ、１７ｂを巻きつけた時の温度式膨張弁７の動作を、図４を用いて説明する。電気ベルトヒータ１７ａ、１７ｂの温度は蒸発器出口配管の温度より高いため、感温筒内の圧力は上昇する。ダイヤフラム１１は膨張し、押し棒１３を介して弁１２は下がる。冷媒流路面積は大きくなり、冷媒流量は増大する。これによって、蒸発器出口は二相状態となり、液バックが発生する。この液バックにより、既設配管中に残留する鉱油は洗浄され、Ｒ２２冷凍機１００からＲ４０４Ａ冷凍機１００’にリプレースする際に、既設配管１６の流用が可能となり、冷凍装置の信頼性を確保しつつ、工事コストの削減が可能となる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態では、同容量で複数台の冷却ユニット２００を備えた冷凍装置において、複数台の冷却ユニット２００のうち半数以上の冷却ユニット２００の感温筒９（感温手段）に発熱手段１７を取り付けて加熱し、所定時間運転した後、冷却ユニット２００と熱源ユニット１００とを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換する。
【００３１】
また、表現を変えれば、熱源ユニットに、温度式膨張弁と蒸発器を含む同容量の冷却ユニットがＮ台接続された冷凍装置において、Ｎ／２台以上の冷却ユニットに備えられている温度式膨張弁の感温筒に発熱手段を取り付け、所定時間運転させ後、既設熱源ユニットと既設冷却ユニットから新規熱源ユニットと新規冷却ユニットに交換する。
【００３２】
実施の形態３．
この実施の形態３は、実施の形態１の図１で示した冷凍装置を例として説明する。
冷凍装置の構成は実施の形態１と同じであり、冷却ユニット２００として、ショーケース２００が４台、配管１８、１６にて接続されている。実施の形態１と同じように、２台のショーケース２００において、液バックを発生させる必要がある。液バックを発生させる手段として、温度式膨張弁７を用いる。
温度式膨張弁７の一例の構造概略は、図６に示したとおりで、感温筒９、ダイヤフラム１１、弁１２、押し棒１３、スプリング１４、調節ネジ１５から構成されている。液バックを発生させる手段として、温度式膨張弁７に備えられている調節ネジ１５を調節し、開度が全開になるように設定する。
【００３３】
次に、図６を用いて、温度式膨張弁７に備えられている調節ネジを全開にした時の温度式膨張弁の動作を説明する。ここで、スプリング１４は自然長より縮んでいるとする。調節ネジ１５を緩める方向（図６では調節ネジ１５が下へ移動）に、限界まで緩めた時、スプリング１４による力は低下し、ダイヤフラム１１は膨張し、押し棒１３を介して弁１２は、初期の位置より下の位置でバランスする。冷媒流路面積は増大し、冷媒流量は増加するため、液バックが発生する。
この液バックにより、既設配管中に残留する鉱油は洗浄され、Ｒ２２冷凍機１００’からＲ４０４Ａ冷凍機１００’にリプレースする際に、既設配管１８、１６の流用が可能となり、冷凍装置の信頼性を確保しつつ、工事コストの削減が可能となる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態では、同容量で複数台の冷却ユニット２００を備えた冷凍装置において、複数台の冷却ユニット２００のうち半数以上の冷却ユニット２００の温度式膨張弁７（流量制御器）により当該冷却ユニット２００の冷媒流量が正常量を超えるようにし、（具体的には温度式膨張弁７の調節ネジ１５による容量調節手段を最大にし）、所定時間運転した後、冷却ユニット２００と熱源ユニット１００とを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換する。
【００３５】
また、表現を変えれば、熱源ユニットに、温度式膨張弁と蒸発器とを含む同容量の冷却ユニットがＮ台接続された冷凍装置において、Ｎ／２台以上の冷却ユニットに備えられている温度式膨張弁の容量調節手段を最大にし、所定時間運転させ後、既設熱源ユニットと既設冷却ユニットから新規熱源ユニットと新規冷却ユニットに交換する。
【００３６】
実施の形態４．
この実施の形態４は、実施の形態１の図１、及び実施の形態２の図９で示した冷凍装置を援用して説明する。
冷凍装置の構成は実施の形態１、２、３と同じであるが、冷却ユニットとしての複数のショーケース２００の容量が同じではない。この例では、冷却ユニットとしてショーケース２００が４台、配管１８、１６にて接続されている。ショーケースの容量は、それぞれ異なり、第１のショーケース２００ａが０．５ＨＰ、第２のショーケース２００ｂが１ＨＰ、第３のショーケース２００ｃが２ＨＰ、第４のショーケース２００ｄが１．５ＨＰである。冷凍装置（冷凍機）の全容量は５ＨＰである。
【００３７】
【外１】
2004301420.tif 000003
【００３８】
ただ、冷媒流量が適正に制御されているショーケースのＳＨが５℃であるとは限らいない。ＳＨ＝１０℃で制御されているショーケースや、いろいろな現場で液バックを阻害する要因が考えられるため、それらの効果をすべて含めて、安全率を２程度にすると、Ｒは約０．５となり、ショーケースの容量合計が全容量の５０％以上になるように、（１）温度式膨張弁７の感温筒９を外す、（２）温度式膨張弁７の感温筒９に電気ベルトヒータを巻く、（３）温度式膨張弁７の調節ネジ１４を調節する（全開になるように）等のいずれかの対策を講じると、安定的に気液二相冷媒を発生させることができるようになり、既設配管に残留している鉱油を大幅に低減することができる。
例えば、本実施の形態で（６）式を満たす組み合わせは、第１のショーケース２００ａと第４のショーケース２００ｄ、第２のショーケース２００ｂと第３のショーケース２００ｃ、第２のショーケース２００ｂと第３のショーケース２００ｃ等が考えられる。
以上のように、既設配管１６を気液二相状態にすることで、効率的に洗浄が可能となる。これにより、Ｒ４０４Ａ冷凍装置にリプレースさせる際、Ｒ２２システムで用いていた接続配管を流用できるため、工事負荷を低減できると同時に、従来と同等の信頼性を確保できる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態では、容量が互いに同じとは限らない複数台の冷却ユニット２００を備えた冷凍装置において、容量の合計が複数台すべての冷却ユニット２００の合計容量の半分を超えるだけの台数の冷却ユニット２００について、実施の形態１〜３で説明したように、（１）感温手段としての感温筒９を蒸発器８の出口から取り外し、又は、（２）感温手段に発熱手段１７を取り付けて加熱し、又は、（３）流量制御器としての膨張弁７により当該冷却ユニット２００の冷媒流量が正常量を超えるようにし（具体的には温度式膨張弁７の調節ネジ１５による容量調節手段を最大にし）、その後、所定時間運転した後、冷却ユニット２００と熱源ユニット１００とを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換する。
【００４０】
また、表現を変えれば、熱源ユニットに、温度式膨張弁と蒸発器とを含む冷却ユニットが複数台接続され、その冷却ユニットの容量合計がＱの冷凍装置において、冷却ユニットの容量の合計がＱ／２以上になる台数の冷却ユニットについて、（１）冷却ユニットに備えられている温度式膨張弁の感温筒を取り外し、又は（２）冷却ユニットに備えられている温度式膨張弁の感温筒に発熱手段を取り付け、又は（３）冷却ユニットに備えられている温度式膨張弁の容量調節手段を全開にし、その後、所定時間運転させた後、既設熱源ユニットと既設冷却ユニットから新規熱源ユニットと新規冷却ユニットに交換する。
【００４１】
実施の形態５．
この実施の形態５は、実施の形態１の図１で示した冷凍装置の冷媒回路に、図１２で示す二相発生手段を含む冷媒回路を加えたものである。
図１１に示すように、この実施の形態の二相発生手段２３の冷媒回路はショーケース２００をバイパスするように接続されている。二相発生手段２３として最低限必要なものは、絞り装置２０である。本実施の形態では絞り装置の上流に開閉弁２２、下流に開閉弁２１が設けられている。これらの開閉弁２２、２１は二相発生させないときに回路を遮断するためである。
【００４２】
二相発生手段２３での動作を説明する。凝縮器３で凝縮された高圧の液冷媒は、開閉弁２２を通り、絞り装置２０にて減圧されて、低圧の気液二相流となる。この気液二相流は開閉弁２１を通り、低圧の配管１６に流れ込む。このとき、配管１６に残存している鉱油を洗浄しながら、冷凍機へと流れ込む。この洗浄運転により、配管１６に残存する鉱油の低減を図ることができる。
絞り装置２０の開度制御は、絞り装置２０の下流の圧力あるいは温度を検知することで行う。あるいは、乾き度を測定する手段を用いて絞り装置２０の開度を制御しても良い。
【００４３】
以上のようにこの実施の形態では、蒸発器８と流量制御器７とを含む冷却ユニット２００と、圧縮機１と凝縮器３とを含む熱源ユニット１００と、冷却ユニット２００と熱源ユニット１００とを接続して冷媒回路を形成する接続配管１８，１６とを備えた冷凍装置において、冷却ユニット１００と並列に冷媒の気液二相を発生させる二相発生手段２３を含む冷媒回路を設け、二相発生手段２３により気液二相を発生させて所定時間運転した後、冷却ユニット２００と熱源ユニット１００とを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットに置換する。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、蒸発器を含む冷却ユニットと、圧縮機及び凝縮器を含む熱源ユニットと、これを接続して冷媒回路を形成する接続配管とを備えた冷凍装置において、低圧ガス配管に二相冷媒を流すようにして所定時間運転した後、冷却ユニットと熱源ユニットとを新規冷媒を用いる冷却ユニットと熱源ユニットとに置換する。これにより既設の接続配管等を使用して、既設の冷凍装置を新規冷媒を使用する新規な冷凍装置に更新することができる。またこれにより、工事負荷を低減できるとともに、従来と同等の信頼性を確保した冷凍装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による冷凍装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図２】本発明のリプレース作業の全体フロー図である。
【図３】鉱油回収装置を取り付けた冷凍装置の概略図である。
【図４】過熱運転時のＰｈ線図上の冷凍サイクル動作点である。
【図５】感温筒を外したときのＰｈ線図上の冷凍サイクル動作点である。
【図６】温度式膨張弁の構造概略図である。
【図７】水平管における二相洗浄前後の実験データである。
【図８】上昇管における二相洗浄前後の実験データである。
【図９】洗浄効果と乾き度の関係を示す図である。
【図１０】実施の形態２による冷凍装置の冷媒回路の概略構成を示す図である。
【図１１】発熱手段の取り付け状態を示す図である。
【図１２】実施の形態３による二相発生手段を示す図である。
【符号の説明】
１  圧縮機、２  油分離器、３  凝縮器、４  液だめ、５  アキュムレータ、６開閉弁、７  温度式膨張弁、８  蒸発器、９  温度式膨張弁の感温筒、１０  返油回路、１１  ダイヤフラム、１２  弁、１３  押し棒、１４  スプリング、１５  調節ネジ、１６  接続配管（ガス管）、１７  発熱手段、１８  接続配管（液管）、１９  冷媒の流れ、２０  絞り装置、２１  開閉弁、２２  開閉弁、２３  二相発生手段、２４  鉱油回収装置、２５  鉱油回収手段、２６  開閉弁、２７  開閉弁、２８  開閉弁。
【図１】
2004301420.tif 000004
【図２】
2004301420.tif 000005
【図３】
2004301420.tif 000006
【図４】
2004301420.tif 000007
【図５】
2004301420.tif 000008
【図６】
2004301420.tif 000009
【図７】
2004301420.tif 000010
【図８】
2004301420.tif 000011
【図９】
2004301420.tif 000012
【図１０】
2004301420.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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