JPH08505935A - 冷凍機及びヒートポンプから油を洗い落とすための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷凍システム及びヒートポンプシステムのいずれかのシステムから同システムにおいて第１の種類の冷媒とともに使用される潤滑油を除去し、この油を第２の種類の冷媒と併用可能な油と取り替えるとともに、冷凍システム及びヒートポンプシステムのいずれかのシステムを、同第１の種類の冷媒により稼動するシステムから同第２の種類の冷媒により稼動するシステムに転換するための装置を開示している。同装置は洗浄されるシステム（１）に連結させるための外部装置（２）を有する。同外部装置は第１の種類の循環冷媒によりシステムを洗浄するための手段（７，１０）を有し、同冷媒は油を溶解でき、油より高濃度であるために油を浮上させ、かつ飛沫状態で同伴することもできる。これらの手段はシステム（１）の全体又は選択部分並びに外部装置（２）中に冷媒を循環させようとするものである。同装置は冷媒をシステム（１）に戻す前に冷媒から油を分離するために、システムから離脱する冷媒と油との混合物を気化させるための手段（８）も有する。本発明は冷凍機又はヒートポンプの油を洗い流す方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 冷凍機及びヒートポンプから油を洗い落とすための方法及び装置 本発明は第１の種類の冷媒を用いた稼動から第２の種類の冷媒を用いた稼動に 冷凍機又はヒートポンプを転換することに関し、更に、システム中に含まれ、か つ第１の種類の冷媒とともに使用される潤滑油を除去し、かつ同潤滑油を第２の 種類の冷媒と併用可能な別の潤滑油と取り替える方法に関する。また、本発明は 同方法を実施する際に使用される装置にも関する。 通常、冷凍機及びヒートポンプにおいて使用される冷媒は大気オゾン層に有害 なＣＦＣ化合物（十分にハロゲン化され、クロロフロオロ置換された炭化水素） からなるため、この種の化合物の使用を廃絶しようとする抜本策が講ぜられてき た。代替のＨＦＣ化合物（フッ化水素炭素）では塩素が存在しないため、今日使 用されている鉱油又はアルキルベンゼン油以外の潤滑油を使用することが要求さ れる。主に、潤滑油は冷凍システムのコンプレッサを潤滑するとともにシールす るために使用されている。 無塩素冷媒とともに使用される油は主にポリエステル油である。冷媒システム における残留鉱油では幾つかの問題が生じ得るため、同システムにおいて残留を 許容される鉱油量の限度は１％に設定されてきた。しかし、油はシステム全体に わたって拡散されるため、コンプレッサの排出孔を介してシステムから排出可能 な油は僅かである。しかも、全てのコンプレッサが排出孔を備えているわけでは ない。好適な条件であれば、システムから問題なく約８０〜９０％の油を除去で きる。通常、残留鉱油の含量が１％に達するには少なくとも３〜４回のオイル交 換が必要である。こうしたオイル交換は、鉱油をエステル油と混合できるように 、各オイル交換の間に所定の時間だけシステムを実行しながら行わねばならない 。この種の処理では修理工を度々呼び出す必要があるため、コストが非常に高い 。 また、オイル消費量も比較的多くなる。この方法ではコンプレッサが機能的であ るということも想定している。コンプレッサが機能不全になったり、或いは故障 したりすれば、新しいコンプレッサが装着されるまでシステムの洗浄処理を終了 することが可能ではなく、この新しいコンプレッサも鉱油により「汚染」されて しまう。コンプレッサは大部分が完全な密閉式であり、回路中にハンダづけされ ているため、油を排出するためにはハンダを除去せねばならない。 冷凍機及びヒートポンプの製造業者の中にはＣＦＣからＨＦＣに転換する際に コンプレッサを取り替えることを奨励する者もいる。しかし、この場合にはシス テムを解体し、新しいコンプレッサを購入する必要がある。 本発明の主たる目的は、冷凍機又はヒートポンプを解体することなく、既存の 冷凍機及びヒートポンプから単純かつ効果的に油を洗い落とすことができるよう にする方法及び装置を提供することにある。別の目的は、冷凍機又はヒートポン プから迅速に、かつ低コストにて油を洗い落とすことができるようにすることに ある。 本発明は、冷媒が油を溶解でき、かつ冷媒の濃度が油の濃度より高く、よって 、冷媒はシステムにおいて油を浮上させて搬送できるため、冷媒がシステムから 油を洗い落とすことにも使用できるという事実に基づいている。 例えばこのシステムを修理する際に、冷媒搬送システムから冷媒を取り出す時 、システムから排出される冷媒と油との混合物から油を分離するのが通例であっ た。しかし、この場合、除去される油はシステムから排出される混合物に伴う油 の量に制限される。従って、取出口の下方に位置する油がシステムに残留してし まう。 本発明を実施する際、循環冷媒により継続的にシステムを洗浄して冷媒を再循 環させる前に油を分離し、かつシステムにおける全ての油がシステムの外部への 搬送に必要なレベルまで浮上する程度の量にて冷媒を搬送することによって、ほ ぼ全ての油が除去される。 本発明に基づき、序文の第１段落に規定されるような方法は、濃度がより高い ために油を溶解し、浮上させ、飛沫状態で同伴することができる第１の種類の循 環冷媒によりシステムを洗浄して油を洗い流し、システムに連結された外部装置 を用いてシステム全体中又はシステムの選択部分中、更には同外部装置中に冷媒 を循環させ、冷媒をシステムに戻す前に冷媒から油を抽出するために、外部装置 においてシステムから離脱する冷媒／油の混合物を気化させ、システムから望ま しい程度に油が洗い落とされるまでシステム中及び外部装置中に冷媒を循環させ 続けることを主たる特徴とする。 こうして、本発明の方法は、システムを解体することなく、システムに残留する 鉱油の量が１ステージのみで所望のレベルに達することを可能にする。より大規 模なシステムの場合、必要とあれば、所定のシステム実行時間により分割された ２つのステージにて処理を行うことができる。 システム中の互いに異なる成分のレベルが、冷媒により洗い流すことができる レベルまで残留油を浮上させる程度の量にて冷媒を使用することが好ましい。こ れにより、ドレーンプラグを備えておらず、集約的に配置されたコンプレッサに より効果的に油を洗い落とすことができる。 外部装置はシステム中の既存の作動用ポイントに好適に連結され、よって、シ ステムを解体し、或いは妨害することなく洗浄処理を実施できるようにしている 。冷媒はシステム中を流れている時に少なくとも部分的に液体相に維持されるの が好ましい。 本発明の方法を実施する際に使用される装置の主たる特徴は、請求の範囲の請 求項において明らかにされている。 添付図面に基づき本発明を更に詳細に説明する。図１〜３は冷凍機に連結され た本発明に基づく外部装置の選択実施例の概略図を示す。 図１はコンプレッサ２、コンデンサ３、エキスパンションバルブ４及び少なく とも１つのエバポレータ５を備えた従来の冷凍機１の概略図を示す。従来では通 常、ＣＦＣ又はＨＣＦＣ型の冷媒が回路の作動時に冷凍回路を循環する。図示す るように、全ての冷媒がコンプレッサ２に流入する前にエバポレータにおいて確 実に気化させられるように、バルブ４はエバポレータ５の下流の温度により制御 されている。これは冷凍システムの従来からの通常の稼動方式であり、従って、 詳細には説明しない。このシステムは冷凍機として稼動することに加えてヒート ポンプとしても稼動するということを理解されよう。 稼動中の冷凍機を異なる種類の冷媒、例えば環境面から好ましいＨＦＣ冷媒に 転換する時、コンプレッサ２において潤滑油及び密封剤として使用され、かつシ ステム全体にわたり拡散された油はシステムから除去されねばならない。ＨＦＣ 型冷媒は塩素を全く含有せず、従って、通常使用される鉱油及びアルキルベンゼ ン油と異なる種類の潤滑油を必要とする。無塩素冷媒とともに使用される油は主 にポリエステル油であり、この種の冷媒に転換する際、前に使用された鉱油が残 留する割合は１％を下回る。 従って、概略的に符号６により示す外部装置は、本発明に基づく冷凍機１の２ つの連結点に連結されている。これら連結点は、例えばコンプレッサ２における 油排出孔及びコンプレッサの高圧側における通常の作動用アウトレットの形状を 有している。外部装置は前に使用された種類の冷媒を受動的になった冷凍機中に 循環させ、冷媒より密度が低い油を溶解し、かつ／或いは浮上させ、システムの 外部に油を搬送するように機能する。 この目的のため、外部装置６はシステム中に圧力差を生じさせるコンプレッサ ７、エバポレータ８及びオイルセパレータ９を有している。冷媒容器１０は冷凍 機１と外部装置６との間に連結されている。 コンプレッサ７の稼動時、冷媒は管１１及び制御されたエキスパンションバル ブ１２を介して冷凍機のコンプレッサ２から吸引され、エバポレータ８に流入す る。バルブ１２はエバポレータに搬送される冷媒と油との混合物を完全に気化さ せ続けるために、エバポレータの下流の温度に基づき、エバポレータ８への混合 物の流れを制御する。気化混合物はオイルセパレータ９に搬送され、ここで油は 混合物から分離されて管１３を介して排出され、洗浄された冷媒は管１４及びフ ィルタ１５を介して気相にてコンプレッサ７に搬送される。 符号１６は、コンプレッサ７から垂れる油を抽出し、この油をコンプレッサの インレット側に戻して再循環させるオイルセパレータを示す。 コンプレッサ７により圧縮された熱ガスはオイルセパレータ９において補助熱 源として、かつエバポレータ８において気化処理のために使用できる。少なくと も一部の熱ガスは冷媒容器１０に搬送される前にエバポレータにおいて凝縮する 。 前記外部装置６は残留鉱油を飛沫状態で同伴するために冷媒を冷凍機１中に循 環させるように機能し、この残留油は外部装置６において冷媒から分離され、こ の後、洗浄された冷媒は緩衝槽として機能する冷媒容器１０を介して冷凍機に戻 される。こうして、冷凍機１中の残留鉱油が所望の少含量に達するまで、冷媒を 再循環させながら継続的に冷媒から油を抽出し続ける。大型冷凍機の場合、処理 を２ステージに分割し、これら段階の間に冷凍機を稼動し続けることが必要であ る。 少なくとも一部の冷媒が冷凍機中を流れる間に液体相になるような圧力条件下 にて処理は行われる。周囲に放出されるエネルギーはシステムにおける周囲温度 以上に上昇する冷媒の温度により発生させられるエネルギーのみである。こうし て、システムは平衡状態に達する。エキスパンションバルブ４が確実に充分開口 するように、同バルブに関与するセンサに熱を伝達することが必要である。 外部装置は冷凍機上の既存の作動用連結部に連結可能であり、よって、冷凍機 から構成部品を解体し、或いは他の方法にてシステムを稼動する必要を排除して いる。コンプレッサのアウトレットがコンプレッサの最も低い点に位置している ことは稀であるため、通常、システムにおける油／冷媒の混合物のレベルを上昇 させ、全ての油をコンプレッサから除去できるレベルまで引き上げられるレベル に達するようにすることが必要である。 所望の残留鉱油含量に達した時、冷凍機は冷媒のない状態にさせられる。これ を目的として、エキスパンションバルブ１２及びエバポレータ８をバイパスする バルブ１７が設けられている。これは、コンプレッサを短命にする可能性がある 不要な圧力低下及びコンプレッサ７に搬送されるガスの過度の加熱を回避するた めである。そして、冷凍機は新しい冷媒で満たされるが、この新たな冷媒と併用 可能な油でコンプレッサを満たすことができる。 図２は図１に関して説明した外部装置の変形例を示す。図１の部材に直接対応 する部材は同一符号により示す。図１に示す装置と図２に示す装置との差異は、 図２の実施例ではコンプレッサ７の下流における冷媒のエバポレータ及びコンデ ンサの複合体を有していない点のみである。この場合、冷媒は本質的に気相にて 受動冷凍機に搬送される。通常、中間の冷媒容器も省略可能である。この点に関 し、ガスは冷凍機において、かつ当初は本質的にコンデンサ３内にて低温面と接 触すると同時に凝縮する。冷凍機が暖まると、液体前部が回路において前方に移 動し、その中に存在する残留油を飛沫状態で同伴する。 冷凍機から得られた気体／液体の混合物は、外部装置６における空気又は水に より加熱された分離型エバポレータ１８において気化させられる。他の点におい ては、この外部装置は前出の外部装置と同様に稼動する。図２に示す外部装置の 利点は必要な冷媒の量を低減できることにあり、これは特に大規模な冷凍システ ムにおいては非常に効果的である。 図１及び図２に示す実施例を組み合わせることもでき、図１及び２に基づくそ れぞれの装置の駆動を切り換えることにより最適機能が得られる。これら装置の 駆動は手動又は自動で切り換えでき、例えば冷凍機の温度はまずガス状冷媒を冷 凍機に直接搬送することによって上昇させられ、この後、液体パルスを発するこ とができる。 図３は前記の２つの方法のいずれか１つの方法に基づき稼動可能であるととも に、双方とも空気又は水により稼動する２つの分離型熱交換器１８，１９を備え たユニットを示す。この点に関し、ユニット１８は図２の実施例に基づいたエバ ポレータとして機能し、一方、ユニット１９はコンデンサとして機能する。当業 者は理解されようが、他の中間的な形態も考えられる。 前記実施例は添付した請求の範囲内にて幾つかの点において改変可能である。 例えば、外部装置が冷凍機又はヒートポンプに連結される点を、その可能性に基 づき場合に応じて選択できる。各場合においてシステムの一部のみが洗浄される ように外部装置を連結することもできる。互いに異なる時期に互いに異なる方向 にてシステムを洗浄することもできる。 場合によっては、冷媒緩衝槽として機能する図示された容器１０を図１に示す 外部装置において省略することもできる。オイルセパレータ９を更に加熱するこ とも省略できる。全システムが閉鎖され、従って処理中に冷媒が周囲に漏出する ことはなく、外部装置を冷媒の最後の密閉式排出に使用することもできる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年８月２５日 【補正内容】 請求の範囲 １．冷凍システム及びヒートポンプシステムのいずれかのシステムから同システ ムにおいて第１の種類の冷媒とともに使用される潤滑油を除去し、この油を第２ の種類の冷媒と併用可能な油と取り替えるとともに、冷凍システム及びヒートポ ンプシステムのいずれかのシステムを、同第１の種類の冷媒により稼動するシス テムから同第２の種類の冷媒により稼動するシステムに転換するための方法にお いて、 洗い流し処理中に前記油を浮上させ、かつ飛沫状態で同伴することができるよ うに油を溶解可能で、かつ油より高濃度の第１の種類の循環冷媒によりシステム を洗浄して油を洗い流し、システム全体中及びシステムの選択部分中のいずれか 並びに冷媒を循環させるのに使用される外部装置中に冷媒を循環させ、種々のシ ステム構成部品における冷媒のレベルが、残留油が冷媒により洗い流されること を可能にするようなレベルまで油を浮上させる程度になることを確実にする量に て冷媒を使用し、外部装置においてシステムから離脱する冷媒と油との混合物を 気化させ、冷媒をシステムに戻す前に冷媒から油を分離し、システムから望まし い程度に油が洗い流されるまでシステム及び外部装置中に冷媒を循環させ続ける ことを特徴とする方法。 ２．洗浄された冷媒の少なくとも一部をシステムに戻される前に凝縮させ、かつ システムの第１の部分において凝縮させるかのいずれかを行い、冷媒の少なくと も一部をシステム中を流れる間、液体相に維持することを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ３．前記外部装置を既存のシステムサービスポイントに連結し、システムの如何 なる部材をも解体することなくシステムを洗浄することを特徴とする請求項１及 び請求項２のいずれか１項に記載の方法。 ４．冷凍システム及びヒートポンプシステムのいずれかのシステムから同システ ムにおいて第１の種類の冷媒とともに使用される潤滑油を除去し、この油を第２ の種類の冷媒と併用可能な油と取り替えるとともに、冷凍システム及びヒートポ ンプシステムのいずれかのシステムを、同第１の種類の冷媒により稼動するシス テムから同第２の種類の冷媒により稼動するシステムに転換するための装置にお いて、 前記装置は洗浄されるシステム（１）に連結させるための手段を備えた外部装 置（２）を有し、同外部装置は第１の種類の循環冷媒によりシステムを洗い流す ための手段（７，１０）も有し、同冷媒は油を浮上させ、かつ飛沫状態で同伴す ることができるように油を溶解できるとともに油より高濃度であり、同手段はシ ステム（１）全体及び外部装置（２）中並びにシステムの選択部分中のいずれか に冷媒を循環させるように適合され、システムから離脱する冷媒と油との混合物 を気化させるとともに冷媒をシステム（１）に戻す前に冷媒から油を分離するた めの手段（８）を更に有していることを特徴とする装置。 ５．前記外部装置（２）は洗浄された冷媒の少なくとも一部をシステム（１）に 戻す前に凝縮するための手段（８）と、冷媒がシステムを流れている間に少なく とも部分的に液体相に維持されるように、システム（１）において一定の圧力を 維持するように機能するコンプレッサ（７）とを有していることを特徴とする請 求項４に記載の装置。 ６．前記外部装置（２）はコンプレッサ（７）において圧縮されるガスからの熱 が伝達されるエバポレータ（８）を有し、同ガスはそれによって少なくとも部分 的に凝縮されることを特徴とする請求項５に記載の装置。 ７．システム（１）からエバポレータに搬送される冷媒と油との混合物を完全に 気化させるために、調整弁（１２）がエバポレータ（８）の上流に連結されて、 エバポレータへの媒質の流れを調整することを特徴とする請求項６に記載の装置 。 ８．前記エバポレータ（８）の下流に連結されるとともに、コンプレッサ（７） に搬送される前にガス混合物から油を分離するためのオイルセパレータ（９）を 備えたことを特徴とする請求項７に記載の装置。 ９．前記外部装置（２）とインレット（１）として使用されるシステム連結点と の間に連結された密閉冷媒容器（１０）を備えたことを特徴とする請求項４乃至 請求項８のいずれか１項に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．冷凍システム及びヒートポンプシステムのいずれかのシステムから同システ ムにおいて第１の種類の冷媒とともに使用される潤滑油を除去し、この油を第２ の種類の冷媒と併用可能な油と取り替えるとともに、冷凍システム及びヒートポ ンプシステムのいずれかのシステムを、同第１の種類の冷媒により稼動するシス テムから同第２の種類の冷媒により稼動するシステムに転換するための方法にお いて、 洗い流し処理中に前記油を浮上させ、かつ飛沫状態で同伴することができるよ うに油を溶解可能で、かつ油より高濃度の第１の種類の循環冷媒によりシステム を洗浄して油を洗い流し、システム全体中及びシステムの選択部分中のいずれか 並びに冷媒を循環させるのに使用される外部装置中に冷媒を循環させ、外部装置 においてシステムから離脱する冷媒と油との混合物を気化させ、冷媒をシステム に戻す前に冷媒から油を分離し、システムから望ましい程度に油が洗い流される までシステム及び外部装置中に冷媒を循環させ続けることを特徴とする方法。 ２．種々のシステム構成部品における冷媒のレベルが、残留油が冷媒により洗い 流されることを可能にするようなレベルまで油を浮上させる程度になることを確 実にする量にて冷媒を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．洗浄された冷媒の少なくとも一部をシステムに戻される前に凝縮させ、かつ システムの第１の部分において凝縮させるかのいずれかを行い、冷媒の少なくと も一部をシステム中を流れる間、液体相に維持することを特徴とする請求項１及 び請求項２のいずれか１項に記載の方法。 ４．前記外部装置を既存のシステムサービスポイントに連結し、システムの如何 なる部材をも解体することなくシステムを洗浄することを特徴とする請求項１乃 至請求項３のいずれか１項に記載の方法。 ５．冷凍システム及びヒートポンプシステムのいずれかのシステムから同システ ムにおいて第１の種類の冷媒とともに使用される潤滑油を除去し、この油を第２ の種類の冷媒と併用可能な油と取り替えるとともに、冷凍システム及びヒートポ ンプシステムのいずれかのシステムを、同第１の種類の冷媒により稼動するシス テムから同第２の種類の冷媒により稼動するシステムに転換するための装置にお いて、 前記装置は洗浄されるシステム（１）に連結させるための手段を備えた外部装 置（２）を有し、同外部装置は第１の種類の循環冷媒によりシステムを洗い流す ための手段（７，１０）も有し、同冷媒は油を浮上させ、かつ飛沫状態で同伴す ることができるように油を溶解できるとともに油より高濃度であり、同手段はシ ステム（１）全体及び外部装置（２）中並びにシステムの選択部分中のいずれか に冷媒を循環させるように適合され、システムから離脱する冷媒と油との混合物 を気化させるとともに冷媒をシステム（１）に戻す前に冷媒から油を分離するた めの手段（８）を更に有していることを特徴とする装置。 ６．前記外部装置（２）は洗浄された冷媒の少なくとも一部をシステム（１）に 戻す前に凝縮するための手段（８）と、冷媒がシステムを流れている間に少なく とも部分的に液体相に維持されるように、システム（１）において一定の圧力を 維持するように機能するコンプレッサ（７）とを有していることを特徴とする請 求項５に記載の装置。 ７．前記外部装置（２）はコンプレッサ（７）において圧縮されるガスからの熱 が伝達されるエバポレータ（８）を有し、同ガスはそれによって少なくとも部分 的に凝縮されることを特徴とする請求項６に記載の装置。 ８．システム（１）からエバポレータに搬送される冷媒と油との混合物を完全に 気化させるために、調整弁（１２）がエバポレータ（８）の上流に連結されて、 エバポレータへの媒質の流れを調整することを特徴とする請求項７に記載の装置 。 ９．前記エバポレータ（８）の下流に連結されるとともに、コンプレッサ（７） に搬送される前にガス混合物から油を分離するためのオイルセパレータ（９）を 備えたことを特徴とする請求項８に記載の装置。 １０．前記外部装置（２）とインレット（１）として使用されるシステム連結点 との間に連結された密閉冷媒容器（１０）を備えたことを特徴とする請求項５乃 至請求項９のいずれか１項に記載の装置。