JP2010139138A - 空気調和装置 - Google Patents

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敦史 吉見
Shuji Fujimoto
修二 藤本
Ryusuke Fujiyoshi
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Abstract

【課題】現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する空気調和装置において、現地施工時における気密試験作業や真空引き作業の省力化を可能にする。
【解決手段】空気調和装置1は、現地施工時に熱源ユニット2と利用ユニット5a、5bとが冷媒連絡管6、7を介して接続されることによって冷媒回路10を構成する空気調和装置であり、冷媒回路10における冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用し、冷媒連絡管6、7の気密試験を、冷媒連絡管6、7に作動冷媒を充填して行うことを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、空気調和装置、特に、現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する空気調和装置に関する。
従来の空気調和装置の一つとして、現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する、いわゆる、分離型の空気調和装置がある。
このような空気調和装置の現地施工は、熱源ユニットや利用ユニット等の据付工事及び冷媒連絡管の設置及び熱源ユニット及び利用ユニットとの接続を含む配管工事、冷媒連絡管(利用ユニットを含む場合あり)の気密試験作業、冷媒連絡管(利用ユニットを含む場合あり)の真空引き作業、冷媒充填作業、試運転の順に行われる。
特開2003−130503号公報
上述のような空気調和装置の現地施工において、気密試験作業では、窒素ガス等の気密試験用ガスを冷媒連絡管(利用ユニットを含む場合もあり)に充填する作業が行われるため、気密試験用ガスのボンベ等を準備する必要があるとともに作業時間が必要となる。また、真空引き作業では、真空ポンプ等を冷媒連絡管(利用ユニットを含む場合もあり)に接続して、冷媒連絡管(利用ユニットを含む場合もあり)に残留した残留空気や気密試験用ガスを除去する作業が行われるため、真空ポンプ等を準備する必要があるとともに作業時間が必要となる。
このように、従来の空気調和装置の現地施工では、気密試験作業や真空引き作業のための準備と作業時間が発生するため、その省力化が望まれている。
本発明の課題は、現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する空気調和装置において、現地施工時における気密試験作業や真空引き作業の省力化を可能にすることにある。
第1の発明にかかる空気調和装置は、現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する空気調和装置において、冷媒回路における冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用し、冷媒連絡管の気密試験を、冷媒連絡管に作動冷媒を充填して行うことを特徴とする。ここで、「GWP」とは、地球温暖化係数を意味し、「低GWP」とは、この地球温暖化係数が低いことを意味する。また、「不活性」とは、燃焼性や毒性が低いことを意味する。
この空気調和装置では、作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用しているため、仮に、装置内から作動冷媒が放出されたとしても、環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ない。
そこで、この空気調和装置では、冷媒連絡管の気密試験を、冷媒連絡管に作動冷媒を充填して行うようにしている。
これにより、この空気調和装置では、従来の気密試験において気密試験用ガスとして使用されていた窒素ガスのボンベ等を準備する必要がなくなり、現地施工時における気密試験作業を省力化することができる。
第2の発明にかかる空気調和装置は、第1の発明にかかる空気調和装置において、気密試験は、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転を行い、冷媒連絡管における圧力を高めることによって行われる。
この空気調和装置では、作動冷媒を気密試験用ガスとして使用しようとしているが、冷媒連絡管に作動冷媒を充填しただけでは、気密試験圧力に満たないような場合もあり得る。
そこで、この空気調和装置では、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転を行い、冷媒連絡管における圧力を高めた状態で気密試験を行うようにしている。
これにより、この空気調和装置では、所定の気密試験圧力で気密試験を確実に行うことができる。
第3の発明にかかる空気調和装置は、第1又は第2の発明にかかる空気調和装置において、冷媒連絡管への作動冷媒の充填は、冷媒連絡管の真空引きを行うことなく行われる。
この空気調和装置では、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。また、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒をそのまま使用することができるため、冷媒充填作業を省略又は省力化することができる。
第4の発明にかかる空気調和装置は、現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する空気調和装置において、冷媒回路における冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用し、冷媒連絡管への作動冷媒の充填は、冷媒連絡管の真空引きを行うことなく行われることを特徴とする。ここで、「GWP」とは、地球温暖化係数を意味し、「低GWP」とは、この地球温暖化係数が低いことを意味する。また、「不活性」とは、燃焼性や毒性が低いことを意味する。
この空気調和装置では、作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用しているため、仮に、装置内から作動冷媒が放出されたとしても、環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ない。
そこで、この空気調和装置では、冷媒連絡管の真空引きを行うことなく、冷媒連絡管への作動冷媒の充填を行うようにしている。
これにより、この空気調和装置では、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。
第5の発明にかかる空気調和装置は、第3又は第4の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路には、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管に残留した残留空気を溜め込む残留空気溜込機構が設けられている。
この空気調和装置では、真空引き作業を行わないため、冷媒連絡管への作動冷媒の充填後において、冷媒連絡管に残留空気が残留しているおそれがある。
そこで、この空気調和装置では、冷媒回路に残留空気溜込機構を設けて、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管に残留した残留空気を溜め込むようにしている。
これにより、この空気調和装置では、冷媒連絡管に残留空気が存在していたとしても、現地施工時における試運転の際に、残留空気溜込機構に残留空気を溜め込んで、残留空気が冷媒回路を循環することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
第6の発明にかかる空気調和装置は、第5の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路は、圧縮機と放熱器と高圧レシーバと膨張機構と蒸発器とを有しており、圧縮機、放熱器、高圧レシーバ、膨張機構、蒸発器の順に作動冷媒が循環するように構成されており、高圧レシーバは、残留空気溜込機構を構成している。
この空気調和装置では、放熱器において放熱した後で、かつ、膨張機構において減圧される前の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒を一時的に溜める高圧レシーバに残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
第7の発明にかかる空気調和装置は、第5の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路は、圧縮機と放熱器と上流側膨張機構と中間圧レシーバと下流側膨張機構と蒸発器とを有しており、圧縮機、放熱器、上流側膨張機構と、中間圧レシーバ、下流側膨張機構、蒸発器の順に作動冷媒が循環するように構成されており、中間圧レシーバは、残留空気溜込機構を構成している。
この空気調和装置では、上流側膨張機構において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める中間圧レシーバに残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
第8の発明にかかる空気調和装置は、第5の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路は、圧縮機と放熱器と膨張機構と蒸発器と低圧アキュムレータとを有しており、圧縮機、放熱器、膨張機構、蒸発器、低圧アキュムレータの順に作動冷媒が循環するように構成されており、低圧アキュムレータは、残留空気溜込機構を構成している。
この空気調和装置では、蒸発器において蒸発した後で、かつ、圧縮機に吸入される前の冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒を一時的に溜める低圧アキュムレータに残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
第9の発明にかかる空気調和装置は、第5の発明にかかる空気調和装置において、冷媒回路は、圧縮機と放熱器と上流側膨張機構と過冷却器と気液分離器と下流側膨張機構と蒸発器とを有しており、圧縮機、放熱器、上流側膨張機構、過冷却器、気液分離器、下流側膨張機構、蒸発器の順に作動冷媒が循環するように構成されており、気液分離器は、残留空気溜込機構を構成している。
この空気調和装置では、上流側膨張機構において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める気液分離器に残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
しかも、この空気調和装置では、気液分離器の上流側に過冷却器が設けられており、この過冷却器において冷却された作動冷媒が気液分離器に流入するようになっているため、残留空気を作動冷媒から十分に分離された状態で溜め込むことができる。
第10の発明にかかる空気調和装置は、第5〜第9の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、冷媒回路には、残留空気溜込機構に溜め込まれた残留空気を冷媒回路の外部に放出する放出機構がさらに設けられている。
この空気調和装置では、残留空気溜込機構に溜め込まれた残留空気を冷媒回路から放出することができるため、残留空気が冷媒回路に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
第11の発明にかかる空気調和装置は、第10の発明にかかる空気調和装置において、残留空気溜込機構からの残留空気の放出完了を検知することが可能である。
この空気調和装置では、残留空気を冷媒回路から確実に放出しつつ、作動冷媒が冷媒回路から極力放出されないようにすることができる。
第12の発明にかかる空気調和装置は、第11の発明にかかる空気調和装置において、放出機構は、冷媒回路の外部に放出される残留空気を減圧する放出膨張機構を有しており、残留空気の放出完了の検知は、放出膨張機構の上流側における温度と放出膨張機構の下流側における温度との温度差に基づいて行われる。
流体を減圧した場合には、その減圧幅が同じである場合には、各流体の物性に応じた温度低下が生じる。このため、この空気調和装置において、残留空気溜込機構から放出機構の放出膨張機構を通じて残留空気を放出すると、放出膨張機構の前後において、残留空気の物性に応じた温度低下が生じることになるが、残留空気溜込機構に溜め込まれた残留空気が少なくなると、残留空気溜込機構から放出機構を通じて作動冷媒が放出され始めて、作動冷媒の物性に応じた温度低下が生じることになり、放出膨張機構の前後の温度低下幅、すなわち、放出膨張機構の上流側における温度と放出膨張機構の下流側における温度との温度差に違いが生じることになる。
そこで、この空気調和装置では、放出完了の検知を、放出膨張機構の上流側における温度と放出膨張機構の下流側における温度との温度差に基づいて行うようにしている。
これにより、この空気調和装置では、残留空気の放出完了を確実に検知することができる。
特に、作動流体として、二酸化炭素を使用する場合には、放出膨張機構の上流側における温度と放出膨張機構の下流側における温度との温度差が、残留空気の温度差に比べて非常に大きくなるため、残留空気の放出完了を明確に検知することができる。
第13の発明にかかる空気調和装置は、第12の発明にかかる空気調和装置において、放出機構の出口には、他の配管部材を接続するための取付部が設けられている。
この空気調和装置では、放出機構の他の配管部材を接続することができるため、空気調和装置から離れた場所に残留空気を放出することができる。
第14の発明にかかる空気調和装置は、第5〜第13の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、残留空気が残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことを検知することが可能である。
この空気調和装置では、残留空気が残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことを検知することができるため、残留空気が残留空気溜込機構に十分に溜まっていないにもかかわらず、試運転を終了するのを抑えることができる。また、放出機構を設ける場合には、残留空気が残留空気溜込機構に十分に溜まっていないにもかかわらず、放出機構を通じて作動冷媒が放出されてしまうのを抑えることができる。
第15の発明にかかる空気調和装置は、第14の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことの検知は、この所定位置における温度に基づいて行われる。
この空気調和装置では、残留空気溜込機構の所定位置における温度に基づいて、残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことの検知を行うようにしているため、残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったかどうかを確実に検知することができる。
第16の発明にかかる空気調和装置は、第3〜第15の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、冷媒回路には、現地施工時に冷媒連絡管に残留した残留空気の成分の一部を固定する残留空気固定機構が設けられている。
この空気調和装置では、真空引き作業を行わないため、現地施工時に水分等の空気や作動冷媒中における飽和濃度の低い成分が、残留空気の成分の一部として、冷媒連絡管に残留するそれがある。
そこで、この空気調和装置では、冷媒回路に残留空気固定機構を設けて、現地施工時に冷媒連絡管に残留した残留空気の成分の一部を固定するようにしている。
これにより、この空気調和装置では、冷媒連絡管に水分等の空気や作動冷媒中における飽和濃度の低い成分が残留していたとしても、このような成分が冷媒回路に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
第17の発明にかかる空気調和装置は、第1〜第16の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、作動冷媒は、二酸化炭素である。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1又は第17の発明では、従来の気密試験において気密試験用ガスとして使用されていた窒素ガスのボンベ等を準備する必要がなくなり、現地施工時における気密試験作業を省力化することができる。
第2の発明では、所定の気密試験圧力で気密試験を確実に行うことができる。
第3の発明では、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。また、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒をそのまま使用することができるため、その後の冷媒充填作業を省略又は省力化することができる。
第4又は第17の発明では、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。
第5の発明では、冷媒連絡管に残留空気が存在していたとしても、現地施工時における試運転の際に、残留空気溜込機構に残留空気を溜め込んで、残留空気が冷媒回路を循環することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
第6の発明では、放熱器において放熱した後で、かつ、膨張機構において減圧される前の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒を一時的に溜める高圧レシーバに残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
第7の発明では、上流側膨張機構において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める中間圧レシーバに残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
第8の発明では、蒸発器において蒸発した後で、かつ、圧縮機に吸入される前の冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒を一時的に溜める低圧アキュムレータに残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。
第9の発明では、上流側膨張機構において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める気液分離器に残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路を循環するのを抑えることができる。しかも、気液分離器の上流側に過冷却器が設けられており、この過冷却器において冷却された作動冷媒が気液分離器に流入するようになっているため、残留空気を作動冷媒から十分に分離された状態で溜め込むことができる。
第10の発明では、残留空気が冷媒回路に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
第11の発明では、残留空気を冷媒回路から確実に放出しつつ、作動冷媒が冷媒回路から極力放出されないようにすることができる。
第12の発明では、残留空気の放出完了を確実に検知することができる。特に、作動流体として、二酸化炭素を使用する場合には、放出膨張機構の上流側における温度と放出膨張機構の下流側における温度との温度差が、残留空気の温度差に比べて非常に大きくなるため、残留空気の放出完了を明確に検知することができる。
第13の発明では、放出機構の他の配管部材を接続することができるため、空気調和装置から離れた場所に残留空気を放出することができる。
第14の発明では、残留空気が残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことを検知することができるため、残留空気が残留空気溜込機構に十分に溜まっていないにもかかわらず、試運転を終了するのを抑えることができる。また、放出機構を設ける場合には、残留空気が残留空気溜込機構に十分に溜まっていないにもかかわらず、放出機構を通じて作動冷媒が放出されてしまうのを抑えることができる。
第15の発明では、残留空気溜込機構の所定位置における温度に基づいて、残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことの検知を行うようにしているため、残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったかどうかを確実に検知することができる。
第16の発明では、冷媒連絡管に水分等の空気や作動冷媒中における飽和濃度の低い成分が存在していたとしても、このような成分が冷媒回路に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明する。
(1)第1実施形態
<空気調和装置の全体構成>
図1は、本実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、主として、熱源ユニット2と複数(ここでは、2つ)の利用ユニット5a、5bと、熱源ユニット2と利用ユニット5a、5bとを接続する液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7とを備えており、冷房運転と暖房運転を切り換え可能な冷媒回路10を構成している。また、冷媒回路10には、冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素が封入されている。ここで、「GWP」とは、地球温暖化係数を意味し、「低GWP」とは、この地球温暖化係数が低いことを意味する。また、「不活性」とは、燃焼性や毒性が低いことを意味する。そして、空気調和装置1は、臨界圧力を超える圧力まで作動冷媒を圧縮する超臨界冷凍サイクルを行うようになっている。
<利用ユニットの構成>
利用ユニット5a、5bは、ビル等の屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、屋内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット5a、5bは、冷媒連絡管6、7を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、利用ユニット5a、5bの構成について説明する。尚、利用ユニット5aと利用ユニット5bとは同様の構成であるため、ここでは、利用ユニット5aの構成のみ説明し、利用ユニット5bの構成については、利用ユニット5aの各部を示す符号5の添字aの代わりに添字bを付して、各部の説明を省略する。
利用ユニット5aは、主として、利用側膨張機構51aと、利用側熱交換器52bとを有している。
利用側熱交換器52aは、冷房運転時には作動冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には作動冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器52aは、その液側が利用側膨張機構51aを介して液冷媒連絡管6に接続され、そのガス側がガス冷媒連絡管7に接続されている。
利用側膨張機構51aは、利用側熱交換器52aを流れる作動冷媒の流量調節や減圧等を行うために、利用側熱交換器52aの液側に接続された開度制御が可能な電動膨張弁である。
<熱源ユニットの構成>
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡管6、7を介して利用ユニット5a、5bに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
熱源ユニット2は、主として、圧縮機21と、油分離機構22と、冷媒循環方向切換機構23と、熱源側熱交換器24と、熱源側膨張機構25と、レシーバ26と、第1吸入戻し管27と、過冷却器28と、液側閉鎖弁29と、ガス側閉鎖弁30とを有している。
圧縮機21は、作動冷媒を圧縮するために設けられた圧縮機であり、インバータにより運転周波数(すなわち、回転速度)を可変することで、運転容量を変更できるように構成されている。
油分離機構22は、圧縮機21において圧縮された作動冷媒中から冷凍機油を分離して分離された冷凍機油を圧縮機21の吸入に戻すための機構であり、主として、圧縮機21の吐出と熱源側切換機構23との間に設けられた油分離器22aと、油分離器22aの油出口と圧縮機21の吸入との間に接続されたキャピラリチューブ22bとを有している。
冷媒循環方向切換機構23は、冷媒回路10における作動冷媒の流れの方向を切り換えるために設けられた四路切換弁であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器24を圧縮機21において圧縮された作動冷媒の放熱器として機能させ、かつ、利用側熱交換器52a、52bを熱源側熱交換器24において放熱した作動冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転切換状態にするために、圧縮機21の吐出と熱源側熱交換器24のガス側とを連通させるとともに圧縮機21の吸入と利用側熱交換器52a、52bのガス側とを連通させ(図1の冷媒循環方向切換機構23の実線を参照)、暖房運転時には、利用側熱交換器52a、52bを圧縮機21において圧縮された作動冷媒の放熱器として機能させ、かつ、熱源側熱交換器24を利用側熱交換器52a、52bにおいて放熱した作動冷媒の蒸発器として機能させる暖房運転切換状態にするために、圧縮機21の吐出と利用側熱交換器52a、52bとを連通させるとともに圧縮機21の吸入と室外熱交換器24のガス側とを連通させることが可能である(図1の冷媒循環方向切換機構23の破線を参照)。
熱源側熱交換器24は、冷房運転時には作動冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には作動冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器24は、その液側が熱源側膨張機構25に接続され、そのガス側が冷媒循環方向切換機構23に接続されている。
熱源側膨張機構25は、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52a、52bとの間を流れる作動冷媒の減圧等を行うために、熱源側熱交換器24の液側に接続された開度制御が可能な電動膨張弁である。これにより、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器52a、52bとの間には、熱源側熱交換器24と利用側熱交換器51a、51bとの間を流れる作動冷媒が段階的に減圧されるように熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bが設けられていることになり、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bのうち作動冷媒の流れ方向上流側に位置する膨張機構は、冷凍サイクルにおける中間圧まで作動冷媒を減圧し、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bのうち作動冷媒の流れ方向下流側に位置する膨張機構は、冷凍サイクルにおける低圧まで作動冷媒を減圧するようになっている。
レシーバ26は、冷房運転時においては熱源側膨張機構25において減圧された後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては利用側膨張機構51a、51bにおいて減圧された後の作動冷媒を一時的に溜めることが可能な容器であり、熱源側膨張機構25と過冷却器28との間に接続されている。
第1吸入戻し管27は、利用側熱交換器52a、52bと熱源側熱交換器24との間を流れる作動冷媒の一部を分岐して圧縮機21の吸入に戻すことが可能な冷媒管であり、冷房運転時における過冷却器28と液側閉鎖弁29との間の部分と圧縮機21の吸入とを接続するように設けられている。この第1吸入戻し管27には、第1吸入戻し管27を流れる作動冷媒を減圧して流量調節を行うために、開度制御が可能な電動膨張弁からなる第1吸入戻し膨張機構27aが設けられている。
過冷却器28は、第1吸入戻し管27を流れる作動冷媒(より具体的には、第1吸入戻し膨張機構27aによって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後の作動冷媒)によって、レシーバ26から利用ユニット5a、5b(より具体的には、利用側熱交換器52a、52b)に送る作動冷媒を冷却する熱交換器であり、その冷媒流路の一方がレシーバ26と液冷媒連絡管6との間(ここでは、レシーバ26と第1吸入戻し管27の分岐部との間)に接続され、冷媒流路の他方が第1吸入戻し管27に接続されている。
液側閉鎖弁29は、熱源ユニット2と利用ユニット4、5との間で作動冷媒をやりとりするための液冷媒連絡管6に接続される弁である。ガス側閉鎖弁30は、熱源ユニット2と利用ユニット4、5との間で作動冷媒をやりとりするためのガス冷媒連絡管7に接続される弁である。閉鎖弁29、30は、それぞれ、冷媒回路10の外部と連通可能なサービスポート29a、30aを有する3方弁である。
<冷媒連絡管の構成>
冷媒連絡管6、7は、空気調和装置1を新規に施工する際に現地にて施工される冷媒管や、熱源ユニットや利用ユニットを更新する際に既設の空気調和装置から流用される冷媒連絡管である。
<空気調和装置の通常運転モードにおける動作>
次に、空気調和装置1の通常運転モードにおける動作(冷房運転及び暖房運転)について説明する。
−冷房運転−
冷房運転時は、冷媒循環方向切換機構23が図1の実線で示される冷房運転切換状態となっている。また、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bは、開度調節された状態となっている。さらに、第1吸入戻し膨張機構27aが開度調節される状態となることで、過冷却器28が機能する状態となっている。
この冷媒回路10の状態において、冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。ここで、圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、作動冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
この圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、油分離器22aにおいて、冷凍機油が分離される。この油分離器22aにおいて分離された冷凍機油は、キャピラリチューブ22bを通じて圧縮機21の吸入に戻され、冷凍機油が分離された後の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、冷媒循環方向切換機構23を通じて熱源側熱交換器24に送られて放熱する。
この室外熱交換器24において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、熱源側膨張機構25において冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧された後に、レシーバ26に流入し、レシーバ26内に一時的に溜められる。
このレシーバ26内に溜められた冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、過冷却器28に送られて、第1吸入戻し管27を流れる冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒によって冷却されて過冷却状態となる。この過冷却器28において冷却された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、その一部が第1吸入戻し管27に分岐される。この第1吸入戻し管27を流れる冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、第1吸入戻し膨張機構27aにおいて冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後に、過冷却器28に送られて、レシーバ26から過冷却器28に送られる冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機21の吸入を流れる作動冷媒に合流することになる。
この過冷却器28において冷却された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、液側閉鎖弁29及び液冷媒連絡管6を通じて利用側膨張機構51a、51bに送られ、利用側膨張機構51a、51bによって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されて気液二相状態の作動冷媒となり、利用側熱交換器52a、52bに送られて蒸発する。
この利用側熱交換器52a、52bにおいて蒸発した冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、ガス冷媒連絡管7、ガス側閉鎖弁30及び冷媒循環方向切換機構23を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
−暖房運転−
暖房運転時は、冷媒循環方向切換機構23が図1の破線で示される暖房運転切換状態となっている。また、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bは、開度調節された状態となっている。さらに、第1吸入戻し膨張機構27aが開度調節される状態となり、過冷却器28が機能する状態となっている。
この冷媒回路10の状態において、冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。ここで、圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、作動冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
この圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、油分離器22aにおいて、冷凍機油が分離される。この油分離器22aにおいて分離された冷凍機油は、キャピラリチューブ22bを通じて圧縮機21の吸入に戻され、冷凍機油が分離された後の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、冷媒循環方向切換機構23、ガス側閉鎖弁30及びガス冷媒連絡管7を通じて利用側熱交換器52a、52bに送られて放熱する。
この利用側熱交換器52a、52bにおいて放熱した冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、利用側膨張機構51a、51bによって冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧された後に、液冷媒連絡管6を通じて熱源ユニット2に送られる。
この熱源ユニット2に送られた冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、液側閉鎖弁29を通過した後に、その一部が第1吸入戻し管27に分岐され、その残りが過冷却器28に送られる。
この過冷却器28に送られた冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、第1吸入戻し管27を流れる冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒によって冷却される。一方、第1吸入戻し管27に分岐された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、第1吸入戻し膨張機構27aにおいて冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後に、過冷却器28に送られて、液側閉鎖弁29から過冷却器28に送られる冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機21の吸入を流れる作動冷媒に合流することになる。
この過冷却器28において冷却された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、レシーバ26に流入し、レシーバ26内に一時的に溜められる。
このレシーバ26内に溜められた冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、熱源側膨張機構25によって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後に、熱源側熱交換器24に送られて蒸発する。
この熱源側熱交換器24において蒸発した冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、冷媒循環方向切換機構23を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
<空気調和装置の施工>
次に、図1及び図2に基づいて、空気調和装置1の施工について説明する。ここで、図2は、本実施形態にかかる空気調和装置1の施工の手順を示すフローチャートである。
−据付工事・配管工事(ステップS1)−
まず、新設の利用ユニット5a、5b及び熱源ユニット2を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット2とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路10を構成する。ここで、熱源ユニット2の閉鎖弁29、30は、熱源ユニット2と冷媒連絡管6、7とが連通しないように閉止されており、冷媒連絡管6、7には、空気が充満した状態になっている。また、熱源ユニット2には、所定量の作動冷媒が予め充填されている。
尚、既設の空気調和装置を構成する冷媒連絡管を流用して熱源ユニット及び/又は利用ユニットを更新する場合には、上述において、更新するユニットのみを新規に据え付けることになる。
−気密試験・冷媒充填(ステップS2)−
上述のように、空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7の気密試験を行う。ここで、利用ユニット5a、5bには、閉鎖弁が設けられていないため、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7が利用ユニット5a、5bに連通した状態(すなわち、利用側膨張機構51a、51bは開状態)で液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を含む気密試験対象部分に対して気密試験を行うものとする。
気密試験を行う際には、まず、気密試験対象部分に対して気密試験用ガスを充填する必要がある。従来の気密試験においては、気密試験用ガスとして窒素ガス等を使用しているが、ここでは、作動冷媒として低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素を使用しており、仮に、空気調和装置1内から作動冷媒が放出されたとしても、環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないことを考慮して、気密試験用ガスとしても作動冷媒である二酸化炭素を使用するようにしている。
そこで、まず、作動冷媒としての二酸化炭素が封入された冷媒封入容器としてのボンベ8を熱源ユニット2のガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに接続して、気密試験対象部分に対してサービスポート30aから作動冷媒の充填を行う。このとき、作動冷媒の充填は、真空引き作業を行うことなく行われる。また、作動冷媒の充填の初期は、冷媒連絡管6、7に充満した空気を外部に放出するために、熱源ユニット2の液側閉鎖弁29のサービスポート29aを開けた状態にして、作動冷媒の充填を行い、ある程度の時間が経過した後に、サービスポート29aを閉止して、気密試験対象部分における圧力が所定の気密試験圧力以上になるまで作動冷媒の充填を行うことが好ましい。
次に、気密試験対象部分への作動冷媒の充填を停止した後、気密試験対象部分において、所定の試験時間にわたって圧力が維持されることを確認する。ここで、所定の気密試験圧力以上になったかどうかや圧力が維持されることの確認は、例えば、気密試験対象部分に連通する部分に設けられた圧力計9(ここでは、ボンベ8とサービスポート30aとの間の部分に設けられている)によって行われる。
そして、気密試験が完了した後、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒の量と熱源ユニット2に予め充填されている作動冷媒の量との合計量が空気調和装置1の冷媒回路10の必要冷媒量に達しているかどうかを確認し、必要冷媒量に達していない場合には、サービスポート30aから作動冷媒をさらに充填した後に、サービスポート30aを閉止する。
尚、ボンベ8の冷媒充填対象部分への接続位置は、ガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに限定されず、液側閉鎖弁29のサービスポート29aでもよいし、閉鎖弁29、30付近に別途チャージポートが設けられている場合には、このようなチャージポートに接続してもよい。また、利用ユニット5a、5bに閉鎖弁が設けられている場合には、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を利用ユニット5a、5bに連通させない状態で液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7のみを気密試験対象部分として気密試験を行うようにしてもよい。
−試運転(ステップS3)−
上述のように、気密試験作業及び冷媒充填作業を完了した後、閉鎖弁29、30を開けて、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット2とが冷媒連絡管6、7を通じて連通した状態にする。
そして、空気調和装置1を試運転モードとし、空気調和装置1の冷媒回路10において圧縮機21を駆動して作動冷媒を循環させる試運転を行い、空気調和装置1の各部の動作に異常がないかどうかを確認する。この試運転としては、上述の冷房運転や暖房運転と同様の運転が行われる。
<空気調和装置の特徴>
空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
まず、空気調和装置1では、冷媒連絡管6、7の気密試験を、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分に作動冷媒を充填して行うようにしているため、従来の気密試験において気密試験用ガスとして使用されていた窒素ガスのボンベ等を準備する必要がなくなっており、現地施工時における気密試験作業の省力化が実現されている。
また、空気調和装置1では、冷媒連絡管6、7への作動冷媒の充填が冷媒連絡管6、7の真空引きを行うことなく行われるため、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。
さらに、空気調和装置1では、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒が冷凍サイクルにそのまま使用することができるため、作動冷媒の充填作業の少なくとも一部が気密試験作業における気密試験用ガスの充填作業として行われていることになり、その後の冷媒充填作業の省略又は省力化が実現されている。
<変形例1>
上述の空気調和装置1の施工では、気密試験対象部分への作動冷媒の充填をボンベ8から行っているが、これに限定されず、冷媒連絡管6、7の長さが短い場合等のように、熱源ユニット2に予め充填されている作動冷媒の量だけで冷媒回路10の必要冷媒量が確保できる場合には、液側閉鎖弁29やガス側閉鎖弁30を開けることで気密試験対象部分に作動冷媒を充填するようにしてもよい。
この場合においても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
<変形例2>
上述の空気調和装置1では、据付工事や配管工事において冷媒連絡管6、7内に水分が過剰に入った場合には、真空引き作業を行わないため、この水分が残留空気の成分の一部として現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留したままになってしまうおそれがある。
そこで、ここでは、図3に示されるように、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気の成分の一部を固定する残留空気固定機構としてのドライヤ27bを冷媒回路10に設けるようにしている。ドライヤ27bは、その内部に残留空気の成分の一部としての水分を吸着する吸着材を有している。
これにより、本変形例の空気調和装置1では、冷媒連絡管6、7に水分等の空気や作動冷媒中における飽和濃度の低い成分が存在していたとしても、このような成分が冷媒回路10に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
しかも、ドライヤ27aは、第1吸入戻し管27に設けられており、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、作動冷媒が通過する方向が一定しているため、一方向流れ仕様の安価なドライヤを使用することができる。
また、ドライヤ27aは、第1吸入戻し膨張機構27aの上流側に設けられており、作動冷媒が液状態で流入するようになっているため、ドライヤ27bの吸着材が破砕してしまうおそれが小さくなっている。
(2)第2実施形態
上述の第1実施形態における空気調和装置1の施工では、作動冷媒を気密試験用ガスとして気密試験対象部分に充填し、この充填によって達する圧力を利用して気密試験を行うようにしているが、例えば、充填可能な作動冷媒の圧力が低い場合等のように、冷媒連絡管を含む気密試験対象部分に作動冷媒を充填しただけでは、気密試験圧力に満たないような場合もあり得る。
そこで、ここでは、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転を行い、冷媒連絡管における圧力を高めた状態で気密試験を行うようにしている。
以下、このような気密試験が採用された空気調和装置1について、図4及び図5を用いて説明する。ここで、図4は、本実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図であり、図5は、本実施形態にかかる空気調和装置1の施工の手順を示すフローチャートである。
尚、本実施形態にかかる空気調和装置1の構成及び通常運転モードにおける動作は、第1実施形態にかかる空気調和装置1の構成及び通常運転モードにおける動作と同様であるため、第1実施形態における空気調和装置1の全体構成、利用ユニット5a、5bの構成、熱源ユニット2の構成、冷媒連絡管6、7の構成、及び、空気調和装置1の通常運転モードにおける動作の説明において、図1を図4に読み替えることで代用するものとし、以下では、本実施形態における空気調和装置1の施工のみについて説明する。
<空気調和装置の施工>
−据付工事・配管工事(ステップS11)−
まず、新設の利用ユニット5a、5b及び熱源ユニット2を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット2とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路10を構成する。ここで、熱源ユニット2の閉鎖弁29、30は、熱源ユニット2と冷媒連絡管6、7とが連通しないように閉止されており、冷媒連絡管6、7には、空気が充満した状態になっている。また、熱源ユニット2には、所定量の作動冷媒が予め充填されている。
尚、既設の空気調和装置を構成する冷媒連絡管を流用して熱源ユニット及び/又は利用ユニットを更新する場合には、上述において、更新するユニットのみを新規に据え付けることになる。
−冷媒充填(ステップS12)−
上述のように、空気調和装置1の冷媒回路10を構成した後、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7に作動冷媒の充填を行う。ここで、利用ユニット5a、5bには、閉鎖弁が設けられていないため、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7が利用ユニット5a、5bに連通した状態(すなわち、利用側膨張機構51a、51bは開状態)で液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を含む冷媒充填対象部分(後述の気密試験対象部分と同じ)に対して作動冷媒の充填を行うものとする。
冷媒充填を行う際には、従来であれば、冷媒充填に先だって冷媒充填対象部分の真空引き作業を行う必要があるが、ここでは、作動冷媒として低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素を使用しており、仮に、空気調和装置1内から作動冷媒が放出されたとしても、環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないことを考慮して、真空引き作業を行うことなく、作動冷媒である二酸化炭素を充填するようにしている。
そこで、まず、作動冷媒としての二酸化炭素が封入された冷媒封入容器としてのボンベ8を熱源ユニット2のガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに接続して、冷媒充填対象部分に対してサービスポート30aから作動冷媒の充填を行う。このとき、作動冷媒の充填の初期は、冷媒連絡管6、7に充満した空気を外部に放出するために、熱源ユニット2の液側閉鎖弁29のサービスポート29aを開けた状態にして、作動冷媒の充填を行い、ある程度の時間が経過した後に、サービスポート29aを閉止する操作を行うことが好ましい。そして、冷媒充填が完了した後(すなわち、冷媒充填対象部分に充填された作動冷媒の量と熱源ユニット2に予め充填されている作動冷媒の量との合計量が空気調和装置1の冷媒回路10の必要冷媒量に達するまで作動冷媒の充填を行った後)、サービスポート30aを閉止する。
尚、ボンベ8の冷媒充填対象部分への接続位置は、ガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに限定されず、液側閉鎖弁29のサービスポート29aでもよいし、閉鎖弁29、30付近に別途チャージポートが設けられている場合には、このようなチャージポートに接続してもよい。
−試運転・気密試験(ステップS13)−
上述のように、冷媒充填作業を完了した後、閉鎖弁29、30を開けて、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット2とが冷媒連絡管6、7を通じて連通した状態にする。
そして、空気調和装置1を試運転モードとし、空気調和装置1の冷媒回路10において圧縮機21を駆動して作動冷媒を循環させる試運転を行い、空気調和装置1の各部の動作に異常がないかどうかを確認する。この試運転は、冷媒充填対象部分である気密試験対象部分の気密試験を兼ねるものであり、以下のようにして行われる。
まず、上述の冷房運転と同様の試運転を行い、気密試験対象部分のうち液側閉鎖弁29から液冷媒連絡管6を通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分の圧力を高めて、所定の気密試験圧力以上になるようにし、この状態で、液側閉鎖弁29及び利用側膨張機構51a、51bを閉止して、所定の試験時間にわたって圧力が維持されることを確認する。ここで、所定の気密試験圧力以上になったかどうかや圧力が維持されることの確認は、気密試験対象部分のうち液側閉鎖弁29から液冷媒連絡管6を通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分に連通する部分(例えば、液側閉鎖弁29のサービスポート29a)に設けられた圧力計9aによって行われる。
次に、上述の暖房運転と同様の試運転を行い、気密試験対象部分のうちガス側閉鎖弁30からガス冷媒連絡管7及び利用側熱交換器52a、52bを通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分の圧力を高めて、所定の気密試験圧力以上になるようにし、この状態で、ガス側閉鎖弁30及び利用側膨張機構51a、51bを閉止して、所定の試験時間にわたって圧力が維持されることを確認する。ここで、所定の気密試験圧力以上になったかどうかや圧力が維持されることの確認は、気密試験対象部分のうちガス側閉鎖弁30からガス冷媒連絡管7及び利用側熱交換器52a、52bを通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分に連通する部分(例えば、ガス側閉鎖弁30のサービスポート30a)に設けられた圧力計9bによって行われる。
このようにして、試運転とともに、気密試験対象部分における気密試験が行われる。
尚、気密試験の手順については、上述のように、液冷媒連絡管6側の部分について先に気密試験を行うようにしてもよいし、ガス冷媒連絡管7側の部分について先に気密試験を行うようにしてもよい。
<空気調和装置の特徴>
空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
まず、空気調和装置1では、冷媒連絡管6、7の気密試験を、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分としての冷媒充填対象部分に作動冷媒を充填して行うようにしているため、従来の気密試験において気密試験用ガスとして使用されていた窒素ガスのボンベ等を準備する必要がなくなっており、現地施工時における気密試験作業の省力化が実現されている。
しかも、気密試験対象部分としての冷媒充填対象部分に充填可能な作動冷媒の圧力が低い場合等のように、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分に作動冷媒を充填しただけでは、気密試験圧力に満たないような場合であっても、所定の気密試験圧力で気密試験を確実に行うことができる。
また、空気調和装置1では、冷媒連絡管6、7への作動冷媒の充填が冷媒連絡管6、7の真空引きを行うことなく行われるため、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。
さらに、空気調和装置1では、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒が冷凍サイクルにそのまま使用することができるため、作動冷媒の充填作業が気密試験作業における気密試験用ガスの充填作業として行われていることになり、冷媒充填作業の省略又は省力化が実現されている。
<変形例1>
上述の空気調和装置1の施工では、冷媒充填対象部分への作動冷媒の充填をボンベ8から行っているが、これに限定されず、冷媒連絡管6、7の長さが短い場合等のように、熱源ユニット2に予め充填されている作動冷媒の量だけで冷媒回路10の必要冷媒量が確保できる場合には、液側閉鎖弁29やガス側閉鎖弁30を開けることで冷媒充填対象部分に作動冷媒を充填するようにしてもよい。
この場合においても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
<変形例2>
上述の空気調和装置1では、据付工事や配管工事において冷媒連絡管6、7内に水分が過剰に入った場合には、真空引き作業を行わないため、この水分が残留空気の成分の一部として現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留したままになってしまうおそれがある。
そこで、ここでは、図6に示されるように、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気の成分の一部を固定する残留空気固定機構としてのドライヤ27bを冷媒回路110に設けるようにしている。ドライヤ27bは、その内部に残留空気の成分の一部としての水分を吸着する吸着材を有している。
これにより、本変形例の空気調和装置1では、冷媒連絡管6、7に水分等の空気や作動冷媒中における飽和濃度の低い成分が存在していたとしても、このような成分が冷媒回路110に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
しかも、ドライヤ27aは、第1吸入戻し管27に設けられており、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、作動冷媒が通過する方向が一定しているため、一方向流れ仕様の安価なドライヤを使用することができる。
また、ドライヤ27aは、第1吸入戻し膨張機構27aの上流側に設けられており、作動冷媒が液状態で流入するようになっているため、ドライヤ27bの吸着材が破砕してしまうおそれが小さくなっている。
(3)第3実施形態
上述の第1、第2実施形態及びその変形例における空気調和装置1の施工では、真空引き作業を行わないため、冷媒連絡管6、7への作動冷媒の充填後において、冷媒連絡管6、7に残留空気が残留しているおそれがある。
そこで、ここでは、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管に残留した残留空気を溜め込むことができるようにしている。
以下、このような残留空気を溜め込むことができるように構成された空気調和装置101について、図7を用いて説明する。ここで、図7は、本実施形態にかかる空気調和装置101の概略構成図である。
<空気調和装置の全体構成>
空気調和装置101は、主として、熱源ユニット102と複数(ここでは、2つ)の利用ユニット5a、5bと、熱源ユニット102と利用ユニット5a、5bとを接続する液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7とを備えており、冷房運転と暖房運転を切り換え可能な冷媒回路110を構成している。また、冷媒回路110には、冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素が封入されている。ここで、「GWP」とは、地球温暖化係数を意味し、「低GWP」とは、この地球温暖化係数が低いことを意味する。また、「不活性」とは、燃焼性や毒性が低いことを意味する。そして、空気調和装置101は、臨界圧力を超える圧力まで作動冷媒を圧縮する超臨界冷凍サイクルを行うようになっている。
尚、利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成は、第1実施形態にかかる利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成と同様であるため、第1実施形態における利用ユニット5a、5b、及び、冷媒連絡管6、7の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。
<熱源ユニットの構成>
熱源ユニット102は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡管6、7を介して利用ユニット5a、5bに接続されており、冷媒回路110の一部を構成している。
熱源ユニット102は、主として、圧縮機21と、油分離機構22と、冷媒循環方向切換機構23と、熱源側熱交換器24と、熱源側膨張機構25と、中間圧レシーバ126と、第1吸入戻し管27と、過冷却器28と、液側閉鎖弁29と、ガス側閉鎖弁30とを有している。
尚、圧縮機21、油分離機構22、冷媒循環方向切換機構23、熱源側熱交換器24、熱源側膨張機構25、第1吸入戻し管27、過冷却器28、液側閉鎖弁29、及び、ガス側閉鎖弁30の構成は、第1実施形態にかかる圧縮機21、油分離機構22、冷媒循環方向切換機構23、熱源側熱交換器24、熱源側膨張機構25、第1吸入戻し管27、過冷却器28、液側閉鎖弁29、及び、ガス側閉鎖弁30の構成と同様であるため、第1実施形態における圧縮機21、油分離機構22、冷媒循環方向切換機構23、熱源側熱交換器24、熱源側膨張機構25、第1吸入戻し管27、過冷却器28、液側閉鎖弁29、及び、ガス側閉鎖弁30の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。
中間圧レシーバ126は、冷房運転時においては熱源側膨張機構25において減圧された後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては利用側膨張機構51a、51bにおいて減圧された後の作動冷媒を一時的に溜めることが可能な容器であり、熱源側膨張機構25と過冷却器28との間に接続されている。そして、中間圧レシーバ126の冷房運転時における出口となるノズル126a及び暖房運転時における出口となるノズル126bは、いずれも中間圧レシーバ126の下端付近において開口している。このため、ノズル126a、126bの一方から中間圧レシーバ126に流入する作動冷媒は、中間圧レシーバ126の下部において気液分離し、液状態の作動冷媒は、ノズル126a、126bの他方に向かう流れを伴いながら中間圧レシーバ126の下部に一時的に溜まり、ガス状態の作動冷媒は、流れのほとんどない状態で中間圧レシーバ126の上部に溜まるようになっている。また、後述の試運転時において、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気が存在する場合には、残留空気は、ガス状態の作動冷媒とともに中間圧レシーバ126の上部に溜まり込むことになる。この際、残留空気(主成分である窒素ガスや酸素ガス)のガス密度は、作動冷媒である二酸化炭素のガス密度よりも小さいため、流れのほとんどない状態にある中間圧レシーバ126の上部においては、残留空気が作動冷媒よりも上側に溜まり込むことになる。このように、中間圧レシーバ126は、冷媒回路110において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気を溜め込む残留空気溜込機構を構成している。
また、中間圧レシーバ126の上部には、残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部に溜め込まれた残留空気を冷媒回路110の外部に放出する放出機構127が設けられている。放出機構127は、中間圧レシーバ126の上部に接続された放出ノズル127aと、放出ノズル127aに設けられており冷媒回路110の外部に放出される残留空気を減圧する放出膨張機構127bとを有している。ここでは、放出膨張機構127bとして、開閉制御が可能な電磁弁が使用されている。尚、放出膨張機構127bは、電磁弁ではなく、電動膨張弁であってもよいし、また、キャピラリチューブ等の減圧要素であってもよい。
<空気調和装置の通常運転モードにおける動作>
次に、空気調和装置101の通常運転モードにおける動作(冷房運転及び暖房運転)について説明する。
−冷房運転−
冷房運転時は、冷媒循環方向切換機構23が図7の実線で示される冷房運転切換状態となっている。また、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bは、開度調節された状態となっている。また、第1吸入戻し膨張機構27aが開度調節される状態となることで、過冷却器28が機能する状態となっている。さらに、放出膨張機構127bが閉止されることで、放出機構127を通じて中間圧レシーバ126からガス状態の作動冷媒が放出されない状態になっている。
この冷媒回路110の状態において、冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。ここで、圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、作動冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
この圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、油分離器22aにおいて、冷凍機油が分離される。この油分離器22aにおいて分離された冷凍機油は、キャピラリチューブ22bを通じて圧縮機21の吸入に戻され、冷凍機油が分離された後の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、冷媒循環方向切換機構23を通じて熱源側熱交換器24に送られて放熱する。
この室外熱交換器24において放熱した冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、熱源側膨張機構25において冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧された後に、ノズル126bを通じて中間圧レシーバ126の下部に流入し、液状態の作動冷媒とガス状態の作動冷媒とに気液分離されて、液状態の作動冷媒は中間圧レシーバ126の下部に、ガス状態の作動冷媒は中間圧レシーバ126の上部に溜められる。
この中間圧レシーバ126の下部に溜められた冷凍サイクルにおける中間圧の液状態の作動冷媒は、ノズル126aを通じて中間圧レシーバ126から過冷却器28に送られて、第1吸入戻し管27を流れる冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒によって冷却されて過冷却状態となる。この過冷却器28において冷却された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、その一部が第1吸入戻し管27に分岐される。この第1吸入戻し管27を流れる冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、第1吸入戻し膨張機構27aにおいて冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後に、過冷却器28に送られて、レシーバ26から過冷却器28に送られる冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機21の吸入を流れる作動冷媒に合流することになる。
この過冷却器28において冷却された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、液側閉鎖弁29及び液冷媒連絡管6を通じて利用側膨張機構51a、51bに送られ、利用側膨張機構51a、51bによって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧されて気液二相状態の作動冷媒となり、利用側熱交換器52a、52bに送られて蒸発する。
この利用側熱交換器52a、52bにおいて蒸発した冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、ガス冷媒連絡管7、ガス側閉鎖弁30及び冷媒循環方向切換機構23を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
−暖房運転−
暖房運転時は、冷媒循環方向切換機構23が図7の破線で示される暖房運転切換状態となっている。また、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bは、開度調節された状態となっている。また、第1吸入戻し膨張機構27aが開度調節される状態となることで、過冷却器28が機能する状態となっている。さらに、放出膨張機構127bが閉止されることで、放出機構127を通じて中間圧レシーバ126からガス状態の作動冷媒が放出されない状態になっている。
この冷媒回路110の状態において、冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。ここで、圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、作動冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
この圧縮機21から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、油分離器22aにおいて、冷凍機油が分離される。この油分離器22aにおいて分離された冷凍機油は、キャピラリチューブ22bを通じて圧縮機21の吸入に戻され、冷凍機油が分離された後の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、冷媒循環方向切換機構23、ガス側閉鎖弁30及びガス冷媒連絡管7を通じて利用側熱交換器52a、52bに送られて放熱する。
この利用側熱交換器52a、52bにおいて放熱した冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒は、利用側膨張機構51a、51bによって冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧された後に、液冷媒連絡管6を通じて熱源ユニット2に送られる。
この熱源ユニット2に送られた冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、液側閉鎖弁29を通過した後に、その一部が第1吸入戻し管27に分岐され、その残りが過冷却器28に送られる。
この過冷却器28に送られた冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、第1吸入戻し管27を流れる冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒によって冷却される。一方、第1吸入戻し管27に分岐された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、第1吸入戻し膨張機構27aにおいて冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後に、過冷却器28に送られて、液側閉鎖弁29から過冷却器28に送られる冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒と熱交換を行って加熱された後に、圧縮機21の吸入を流れる作動冷媒に合流することになる。
この過冷却器28において冷却された冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒は、ノズル126aを通じて中間圧レシーバ126の下部に流入し、液状態の作動冷媒とガス状態の作動冷媒とに気液分離されて、液状態の作動冷媒は中間圧レシーバ126の下部に、ガス状態の作動冷媒は中間圧レシーバ126の上部に溜められる。
この中間圧レシーバ126内に溜められた冷凍サイクルにおける中間圧の液状態の作動冷媒は、ノズル126bを通じて中間圧レシーバ126から熱源側膨張機構25に送られ、熱源側膨張機構25によって冷凍サイクルにおける低圧まで減圧された後に、熱源側熱交換器24に送られて蒸発する。
この熱源側熱交換器24において蒸発した冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒は、冷媒循環方向切換機構23を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
<空気調和装置の施工>
次に、図7及び図8に基づいて、空気調和装置101の施工について説明する。ここで、図8は、本実施形態にかかる空気調和装置101の施工の手順を示すフローチャートである。
−据付工事・配管工事(ステップS21)−
まず、新設の利用ユニット5a、5b及び熱源ユニット102を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット102とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路110を構成する。ここで、熱源ユニット102の閉鎖弁29、30は、熱源ユニット102と冷媒連絡管6、7とが連通しないように閉止されており、冷媒連絡管6、7には、空気が充満した状態になっている。また、熱源ユニット102には、所定量の作動冷媒が予め充填されている。
尚、既設の空気調和装置を構成する冷媒連絡管を流用して熱源ユニット及び/又は利用ユニットを更新する場合には、上述において、更新するユニットのみを新規に据え付けることになる。
−気密試験・冷媒充填(ステップS22)−
上述のように、空気調和装置101の冷媒回路110を構成した後、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7の気密試験を行う。ここで、利用ユニット5a、5bには、閉鎖弁が設けられていないため、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7が利用ユニット5a、5bに連通した状態(すなわち、利用側膨張機構51a、51bは開状態)で液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を含む気密試験対象部分に対して気密試験を行うものとする。
気密試験を行う際には、まず、気密試験対象部分に対して気密試験用ガスを充填する必要がある。従来の気密試験においては、気密試験用ガスとして窒素ガス等を使用しているが、ここでは、作動冷媒として低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素を使用しており、仮に、空気調和装置101内から作動冷媒が放出されたとしても、環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないことを考慮して、気密試験用ガスとしても作動冷媒である二酸化炭素を使用するようにしている。
そこで、まず、作動冷媒としての二酸化炭素が封入された冷媒封入容器としてのボンベ8を熱源ユニット2のガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに接続して、気密試験対象部分に対してサービスポート30aから作動冷媒の充填を行う。このとき、作動冷媒の充填は、真空引き作業を行うことなく行われる。また、作動冷媒の充填の初期は、冷媒連絡管6、7に充満した空気を外部に放出するために、熱源ユニット2の液側閉鎖弁29のサービスポート29aを開けた状態にして、作動冷媒の充填を行い、ある程度の時間が経過した後に、サービスポート29aを閉止して、気密試験対象部分における圧力が所定の気密試験圧力以上になるまで作動冷媒の充填を行うことが好ましい。
次に、気密試験対象部分への作動冷媒の充填を停止した後、気密試験対象部分において、所定の試験時間にわたって圧力が維持されることを確認する。ここで、所定の気密試験圧力以上になったかどうかや圧力が維持されることの確認は、例えば、気密試験対象部分に連通する部分に設けられた圧力計9(ここでは、ボンベ8とサービスポート30aとの間の部分に設けられている)によって行われる。
そして、気密試験が完了した後、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒の量と熱源ユニット102に予め充填されている作動冷媒の量との合計量が空気調和装置1の冷媒回路110の必要冷媒量に達しているかどうかを確認し、必要冷媒量に達していない場合には、サービスポート30aから作動冷媒をさらに充填した後に、サービスポート30aを閉止する。
尚、ボンベ8の冷媒充填対象部分への接続位置は、ガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに限定されず、液側閉鎖弁29のサービスポート29aでもよいし、閉鎖弁29、30付近に別途チャージポートが設けられている場合には、このようなチャージポートに接続してもよい。また、利用ユニット5a、5bに閉鎖弁が設けられている場合には、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を利用ユニット5a、5bに連通させない状態で液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7のみを気密試験対象部分として気密試験を行うようにしてもよい。
−試運転・残留空気放出(ステップS23)−
上述のように、気密試験作業及び冷媒充填作業を完了した後、閉鎖弁29、30を開けて、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット102とが冷媒連絡管6、7を通じて連通した状態にする。
そして、空気調和装置101を試運転モードとし、空気調和装置101の冷媒回路110において圧縮機21を駆動して作動冷媒を循環させる試運転を行い、空気調和装置101の各部の動作に異常がないかどうかを確認する。この試運転は、上述の気密試験作業及び冷媒充填作業の後において、冷媒連絡管6、7に残留空気が残留しているおそれを考慮して、残留空気溜込機構として機能する中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込んで、放出機構127を通じて溜め込んだ残留空気を冷媒回路110の外部に放出する運転を兼ねるものであり、以下のようにして行われる。
まず、上述の冷房運転と同様の試運転を行い、圧縮機21、放熱器としての熱源側熱交換器24、上流側膨張機構としての熱源側膨張機構25と、中間圧レシーバ126、下流側膨張機構としての利用側膨張機構51a、51b、蒸発器としての利用側熱交換器52a、52bの順に作動冷媒を循環させることによって、冷媒回路110内に分布した残留空気を中間圧レシーバ126の上部にガス状態の作動冷媒とともに溜め込む。このとき、中間圧レシーバ126の上部には、上述のように、残留空気が作動冷媒よりも上側に溜まり込むことになる。これにより、残留空気が冷媒回路110を循環するのが抑えられる。
次に、放出膨張機構127bを開けて放出機構127を通じて中間圧レシーバ126から中間圧レシーバ126の上部に溜まった残留空気を冷媒回路110の外部に放出し、残留空気の放出が完了した後、放出膨張機構127bを閉止して放出機構127からガス状態の作動冷媒が放出されない状態にする。
このようにして、試運転とともに、冷媒回路110の外部に残留空気を放出する運転が行われる。
尚、残留空気を放出する運転については、上述のように、冷房運転において行ってもよいし、暖房運転、すなわち、圧縮機21、放熱器としての利用側熱交換器52a、52b、上流側膨張機構としての利用側膨張機構51a、51bと、中間圧レシーバ126、下流側膨張機構としての熱源側膨張機構25、蒸発器としての熱源側熱交換器24の順に作動冷媒を循環させる運転において行ってもよい。
<空気調和装置の特徴>
空気調和装置101には、以下のような特徴がある。
まず、空気調和装置101では、冷媒連絡管6、7の気密試験を、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分に作動冷媒を充填して行うようにしているため、従来の気密試験において気密試験用ガスとして使用されていた窒素ガスのボンベ等を準備する必要がなくなっており、現地施工時における気密試験作業の省力化が実現されている。
また、空気調和装置101では、冷媒連絡管6、7への作動冷媒の充填が冷媒連絡管6、7の真空引きを行うことなく行われるため、現地施工時における真空引き作業を省略することができる。
また、空気調和装置101では、気密試験用ガスとして充填された作動冷媒が冷凍サイクルにそのまま使用することができるため、作動冷媒の充填作業の少なくとも一部が気密試験作業における気密試験用ガスの充填作業として行われていることになり、その後の冷媒充填作業の省略又は省力化が実現されている。
また、空気調和装置101では、冷媒回路110に残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126が設けられているため、冷媒連絡管6、7に残留空気が存在していたとしても、現地施工時における試運転の際に、中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込んで、残留空気が冷媒回路110を循環することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
さらに、空気調和装置101では、冷媒回路110に残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126に溜め込まれた残留空気を冷媒回路110の外部に放出する放出機構127がさらに設けられているため、残留空気が冷媒回路110に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
<変形例1>
上述の空気調和装置101において、放出機構127を通じて残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126に溜め込まれた残留空気を冷媒回路110の外部に放出する運転を行う際には、残留空気を冷媒回路110から確実に放出しつつ、作動冷媒が冷媒回路110から極力放出されないようにするために、残留空気の放出完了を検知できるようにすることが好ましい。
そこで、ここでは、図9に示されるように、上述の空気調和装置101において、放出機構127に、放出膨張機構127bの上流側におけるガスの温度を検出する放出上流側温度センサ128と、放出膨張機構127bの下流側におけるガスの温度を検出する放出下流側温度センサ129とを設けて、放出膨張機構127bの上流側における温度と放出膨張機構127bの下流側における温度との温度差に基づいて、残留空気の放出完了の検知を行うようにしている。
まず、放出膨張機構127bの上流側における温度と放出膨張機構127bの下流側における温度との温度差に基づいた残留空気の放出完了の検知の原理について説明する。
流体を減圧した場合には、その減圧幅が同じである場合には、各流体の物性に応じた温度低下が生じる。このため、この空気調和装置101において、残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126から放出機構127の放出膨張機構127bを通じて残留空気を放出すると、放出膨張機構127bの前後において、残留空気の物性に応じた温度低下が生じることになるが、中間圧レシーバ126に溜め込まれた残留空気が少なくなると、中間圧レシーバ126から放出機構127を通じて作動冷媒が放出され始めて、作動冷媒の物性に応じた温度低下が生じることになり、放出膨張機構127bの前後の温度低下幅、すなわち、放出膨張機構127bの上流側における温度と放出膨張機構127bの下流側における温度との温度差に違いが生じることになる。特に、作動流体として二酸化炭素を使用する場合には、放出膨張機構127bの上流側における温度と放出膨張機構127bの下流側における温度との温度差が、残留空気の温度差に比べて非常に大きくなるため、残留空気の放出完了を明確に検知することができる。
この原理を利用して、この空気調和装置101では、放出完了の検知を、放出膨張機構127bの上流側における温度と放出膨張機構の下流側における温度との温度差に基づいて行うようにしている。ここでは、所定のしきい値よりも温度差が小さい場合には、残留空気の放出がなされているものと判断し、このしきい値よりも温度差が大きくなった場合には、作動冷媒が放出され始めたものと判断することで、残留空気の放出完了の検知を行うようにしている。ここで、所定のしきい値は、残留空気の放出がなされている場合に想定される温度差と作動冷媒の放出がなされている場合に想定される温度差との間の値に設定される。
これにより、本変形例の空気調和装置101では、残留空気の放出完了を確実に検知することができる。
<変形例2>
上述の空気調和装置101において、放出機構127を通じて冷媒回路110の外部に残留空気を放出する際には、空気調和装置101(ここでは、熱源ユニット102)から離れた場所に残留空気を放出することが好ましい。
そこで、ここでは、図10に示されるように、例えば、変形例1の空気調和装置101の構成において、放出機構127の出口(すなわち、放出ノズル127bの先端)に、他の配管部材を接続するための管継手等からなる取付部127cを設けるようにしている。
尚、上述においては、変形例1の空気調和装置101の放出機構127の出口に取付部127cを設けるようにしているが、他の空気調和装置101の放出機構127の出口に取付部127cを設けるようにしてもよい。
<変形例3>
上述の空気調和装置101において、放出機構127を通じて残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込む運転を行う際には、残留空気が残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで溜まっていることを検知できるようにすることが好ましい。ここで、所定位置とは、中間圧レシーバ126の上部のうち放出機構127が接続される位置よりも下側の位置で、かつ、残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部に残留空気が溜め込まれた状態になっているとみなすことができる位置を意味している。
そこで、ここでは、図11に示されるように、例えば、変形例2の空気調和装置101の構成において、残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部の所定位置から圧縮機21の吸入に作動冷媒を戻すことが可能な第2吸入戻し管130を設け、この第2吸入戻し管130に中間圧レシーバ126の上部の所定位置から圧縮機21の吸入に戻される冷媒を減圧する第2吸入戻し膨張機構130bを設け、さらに、第2吸入戻し膨張機構130bの上流側におけるガスの温度(すなわち、中間圧レシーバ126の所定位置における温度)を検出する第2吸入戻し上流側温度センサ131と、第2吸入戻し膨張機構130bの下流側におけるガスの温度を検出する第2吸入戻し下流側温度センサ132とを設けて、第2吸入戻し膨張機構130bの上流側における温度と第2吸入戻し膨張機構130bの下流側における温度との温度差に基づいて、中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで溜まったことの検知を行うようにしている。ここでは、第2吸入戻し膨張機構130bとして、開閉制御が可能な電磁弁が使用されている。尚、第2吸入戻し膨張機構130bは、電磁弁ではなく、電動膨張弁であってもよいし、また、キャピラリチューブ等の減圧要素であってもよい。
まず、この検知の原理は、変形例1における放出膨張機構127bの上流側における温度と放出膨張機構127bの下流側における温度との温度差に基づいた残留空気の放出完了の検知の原理と同様であり、所定のしきい値よりも温度差が大きい場合には、中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで残留空気が溜まり込んでおらず、まだ、この所定位置が残留空気で満たされていないものと判断し、このしきい値よりも温度差が小さくなった場合には、この所定位置まで残留空気が満たされているものと判断することで、中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで溜まったことの検知を行うようにしている。ここで、所定のしきい値は、所定位置まで残留空気が満たされていない場合に想定される温度差と所定位置まで残留空気が満たされている場合に想定される温度差との間の値に設定される。
これにより、本変形例の空気調和装置101では、残留空気が残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで溜まったことを検知することができるため、残留空気が中間圧レシーバ126の上部に十分に溜まっていないにもかかわらず、試運転を終了するのを抑えることができる。また、残留空気が中間圧レシーバ126の上部に十分に溜まっていないにもかかわらず、放出機構127を通じて作動冷媒が放出されてしまうのを抑えることができる。
しかも、本変形例の空気調和装置101では、残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部の所定位置における温度に基づいて、この所定位置まで溜まったことの検知を行うようにしているため、残留空気が残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで溜まったかどうかを確実に検知することができる。
尚、上述においては、変形例2の空気調和装置101の中間圧レシーバ126の上部の所定位置と圧縮機21の吸入との間に、第2吸入戻し膨張機構130bを有する第2吸入戻し管130、第2吸入戻し上流側温度センサ131、及び、第2吸入戻し下流側温度センサ132を設けるようにしているが、他の空気調和装置101の中間圧レシーバ126の上部の所定位置と圧縮機21の吸入との間に、第2吸入戻し膨張機構130bを有する第2吸入戻し管130、第2吸入戻し上流側温度センサ131、及び、第2吸入戻し下流側温度センサ132を設けるようにしてもよい。
<変形例4>
上述の空気調和装置101において、放出機構127を通じて残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込む運転を行う際には、残留空気が残留空気溜込機構としての中間圧レシーバ126の上部の所定位置まで溜まった状態が極力維持され、再度、冷媒回路110内を循環することがないようにすることが好ましい。
そこで、ここでは、図12に示されるように、例えば、変形例3の空気調和装置101の構成において、中間圧レシーバ126の上部に、中間圧レシーバ126の上部と下部との冷媒の移動を制限する仕切部材126cを設けるようにしている。ここで、仕切部材126cとして、複数の孔が設けられた板状部材や格子状の板状部材等を使用することができる。
尚、上述においては、変形例3の空気調和装置101の中間圧レシーバ126に仕切部材126cを設けるようにしているが、他の空気調和装置101の中間圧レシーバ126に仕切部材126cを設けるようにしてもよい。
<変形例5>
上述の空気調和装置101の施工では、気密試験対象部分への作動冷媒の充填をボンベ8から行っているが、これに限定されず、冷媒連絡管6、7の長さが短い場合等のように、熱源ユニット102に予め充填されている作動冷媒の量だけで冷媒回路110の必要冷媒量が確保できる場合には、液側閉鎖弁29やガス側閉鎖弁30を開けることで気密試験対象部分に作動冷媒を充填するようにしてもよい。
この場合においても、上述と同様の作用効果を得ることができる。
<変形例6>
上述の空気調和装置101の施工では、作動冷媒を気密試験用ガスとして気密試験対象部分に充填し、この充填によって達する圧力を利用して気密試験を行うようにしているが、例えば、充填可能な作動冷媒の圧力が低い場合等のように、冷媒連絡管を含む気密試験対象部分に作動冷媒を充填しただけでは、気密試験圧力に満たないような場合もあり得る。
そこで、ここでは、図13に示されるように、冷媒回路において作動冷媒を循環させる試運転を行い、冷媒連絡管における圧力を高めた状態で気密試験を行うようにしている。以下に、本変形例における空気調和装置101の施工について説明する。
−据付工事・配管工事(ステップS31)−
まず、新設の利用ユニット5a、5b及び熱源ユニット102を据え付け、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を設置し、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット102とを冷媒連絡管6、7を介して接続することによって、冷媒回路110を構成する。ここで、熱源ユニット102の閉鎖弁29、30は、熱源ユニット102と冷媒連絡管6、7とが連通しないように閉止されており、冷媒連絡管6、7には、空気が充満した状態になっている。また、熱源ユニット102には、所定量の作動冷媒が予め充填されている。
尚、既設の空気調和装置を構成する冷媒連絡管を流用して熱源ユニット及び/又は利用ユニットを更新する場合には、上述において、更新するユニットのみを新規に据え付けることになる。
−冷媒充填(ステップS32)−
上述のように、空気調和装置101の冷媒回路110を構成した後、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7に作動冷媒の充填を行う。ここで、利用ユニット5a、5bには、閉鎖弁が設けられていないため、液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7が利用ユニット5a、5bに連通した状態(すなわち、利用側膨張機構51a、51bは開状態)で液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7を含む冷媒充填対象部分(後述の気密試験対象部分と同じ)に対して作動冷媒の充填を行うものとする。
冷媒充填を行う際には、従来であれば、冷媒充填に先だって冷媒充填対象部分の真空引き作業を行う必要があるが、ここでは、作動冷媒として低GWPで不活性な冷媒である二酸化炭素を使用しており、仮に、空気調和装置101内から作動冷媒が放出されたとしても、環境に悪影響を及ぼすおそれが非常に少ないことを考慮して、真空引き作業を行うことなく、作動冷媒である二酸化炭素を充填するようにしている。
そこで、まず、作動冷媒としての二酸化炭素が封入された冷媒封入容器としてのボンベ8を熱源ユニット102のガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに接続して、冷媒充填対象部分に対してサービスポート30aから作動冷媒の充填を行う。このとき、作動冷媒の充填の初期は、冷媒連絡管6、7に充満した空気を外部に放出するために、熱源ユニット102の液側閉鎖弁29のサービスポート29aを開けた状態にして、作動冷媒の充填を行い、ある程度の時間が経過した後に、サービスポート29aを閉止する操作を行うことが好ましい。そして、冷媒充填が完了した後(すなわち、冷媒充填対象部分に充填された作動冷媒の量と熱源ユニット102に予め充填されている作動冷媒の量との合計量が空気調和装置101の冷媒回路110の必要冷媒量に達するまで作動冷媒の充填を行った後)、サービスポート30aを閉止する。
尚、ボンベ8の冷媒充填対象部分への接続位置は、ガス側閉鎖弁30のサービスポート30aに限定されず、液側閉鎖弁29のサービスポート29aでもよいし、閉鎖弁29、30付近に別途チャージポートが設けられている場合には、このようなチャージポートに接続してもよい。
−試運転・気密試験(ステップS33)−
上述のように、冷媒充填作業を完了した後、閉鎖弁29、30を開けて、利用ユニット5a、5bと熱源ユニット102とが冷媒連絡管6、7を通じて連通した状態にする。
そして、空気調和装置101を試運転モードとし、空気調和装置101の冷媒回路110において圧縮機21を駆動して作動冷媒を循環させる試運転を行い、空気調和装置101の各部の動作に異常がないかどうかを確認する。この試運転は、上述の冷媒充填作業の後において、残留空気溜込機構として機能する中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込んで、放出機構127を通じて溜め込んだ残留空気を冷媒回路110の外部に放出する運転だけでなく、冷媒充填対象部分である気密試験対象部分の気密試験を兼ねるものであり、以下のようにして行われる。
まず、上述の冷房運転と同様の試運転を行い、気密試験対象部分のうち液側閉鎖弁29から液冷媒連絡管6を通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分の圧力を高めて、所定の気密試験圧力以上になるようにし、この状態で、液側閉鎖弁29及び利用側膨張機構51a、51bを閉止して、所定の試験時間にわたって圧力が維持されることを確認する。ここで、所定の気密試験圧力以上になったかどうかや圧力が維持されることの確認は、気密試験対象部分のうち液側閉鎖弁29から液冷媒連絡管6を通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分に連通する部分(例えば、液側閉鎖弁29のサービスポート29a)に設けられた圧力計(図示せず)によって行われる。このとき、気密試験の前後いずれかのタイミングで、上述の残留空気を放出する運転も併せて行う。
次に、上述の暖房運転と同様の試運転を行い、気密試験対象部分のうちガス側閉鎖弁30からガス冷媒連絡管7及び利用側熱交換器52a、52bを通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分の圧力を高めて、所定の気密試験圧力以上になるようにし、この状態で、ガス側閉鎖弁30及び利用側膨張機構51a、51bを閉止して、所定の試験時間にわたって圧力が維持されることを確認する。ここで、所定の気密試験圧力以上になったかどうかや圧力が維持されることの確認は、気密試験対象部分のうちガス側閉鎖弁30からガス冷媒連絡管7及び利用側熱交換器52a、52bを通じて利用側膨張機構51a、51bに至るまでの部分に連通する部分(例えば、ガス側閉鎖弁30のサービスポート30a)に設けられた圧力計(図示せず)によって行われる。
このようにして、試運転とともに、残留空気を放出する運転、及び、気密試験対象部分における気密試験が行われる。
尚、気密試験の手順については、上述のように、液冷媒連絡管6側の部分について先に気密試験を行うようにしてもよいし、ガス冷媒連絡管7側の部分について先に気密試験を行うようにしてもよい。また、残留空気を放出する運転については、上述のように、冷房運転において行ってもよいし、暖房運転において行ってもよい。
これにより、本変形例の空気調和装置101では、気密試験対象部分としての冷媒充填対象部分に充填可能な作動冷媒の圧力が低い場合等のように、冷媒連絡管6、7を含む気密試験対象部分に作動冷媒を充填しただけでは、気密試験圧力に満たないような場合であっても、所定の気密試験圧力で気密試験を確実に行うことができる。
<変形例7>
上述の空気調和装置101では、据付工事や配管工事において冷媒連絡管6、7内に水分が過剰に入った場合には、真空引き作業を行わないため、この水分が残留空気の成分の一部として現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留したままになってしまうおそれがある。
そこで、ここでは、図14に示されるように、例えば、変形例5の空気調和装置101の構成において、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気の成分の一部を固定する残留空気固定機構としてのドライヤ27bを冷媒回路110に設けるようにしている。ドライヤ27bは、その内部に残留空気の成分の一部としての水分を吸着する吸着材を有している。
これにより、本変形例の空気調和装置101では、冷媒連絡管6、7に水分等の空気や作動冷媒中における飽和濃度の低い成分が存在していたとしても、このような成分が冷媒回路110に存在することによる性能や機器の信頼性への悪影響を生じにくくすることができる。
しかも、ドライヤ27aは、第1吸入戻し管27に設けられており、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、作動冷媒が通過する方向が一定しているため、一方向流れ仕様の安価なドライヤを使用することができる。
また、ドライヤ27aは、第1吸入戻し膨張機構27aの上流側に設けられており、作動冷媒が液状態で流入するようになっているため、ドライヤ27bの吸着材が破砕してしまうおそれが小さくなっている。
尚、上述においては、変形例5の空気調和装置101の構成に残留空気固定機構としてのドライヤ27bを設けるようにしているが、他の空気調和装置101の構成に残留空気固定機構としてのドライヤ27bを設けるようにしてもよい。
(4)第4実施形態
第3実施形態及びその変形例にかかる空気調和装置101では、上流側膨張機構としての熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bの一方において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構としての熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bの他方において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路110を循環するのを抑えるようにしているが、これに代えて、図15に示されるように、例えば、第3実施形態の変形例7の空気調和装置101の構成において、冷房運転時において、上流側膨張機構としての熱源側膨張機構25において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構としての利用側膨張機構51a、51bにおいて減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める気液分離器226を設けるとともに、過冷却器28を気液分離器226の上流側に設けるようにしてもよい。
本実施形態の空気調和装置201は、主として、熱源ユニット202と利用ユニット5a、5bと、熱源ユニット202と利用ユニット5a、5bとを接続する液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7とを備えており、冷房運転と暖房運転を切り換え可能な冷媒回路210を構成している。
尚、利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成は、第3実施形態及びその変形例にかかる利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成と同様であるため、第3実施形態及びその変形例における利用ユニット5a、5b、及び、冷媒連絡管6、7の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。また、熱源ユニット202の構成についても、気液分離器226が設けられている点と、放出機構127(温度センサ128、129を含む)や第2吸入戻し管130(温度センサ131、132を含む)が中間圧レシーバ126ではなく気液分離器226に設けられている点を除いては、第3実施形態及びその変形例の熱源ユニット102の構成と同様であるため、第3実施形態及びその変形例における熱源ユニット102の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。
気液分離器226は、冷房運転時においては熱源側膨張機構25において減圧された後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては利用側膨張機構51a、51bにおいて減圧された後の作動冷媒を一時的に溜めることが可能な容器であり、過冷却器28と液側閉鎖弁29との間に接続されている。そして、気液分離器226の冷房運転時における出口となるノズル226aは及び暖房運転時における出口となるノズル226bは、いずれも気液分離器226の下端付近において開口している。このため、冷房運転時において、ノズル226bから気液分離器226に流入する作動冷媒は、気液分離器226の下部において気液分離し、液状態の作動冷媒は、ノズル226aに向かう流れを伴いながら気液分離器226の下部に一時的に溜まり、ガス状態の作動冷媒は、流れのほとんどない状態で気液分離器226の上部に溜まるようになっている。また、試運転時において、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気が存在する場合には、残留空気は、ガス状態の作動冷媒とともに気液分離器226の上部に溜まり込むことになる。この際、残留空気(主成分である窒素ガスや酸素ガス)のガス密度は、作動冷媒である二酸化炭素のガス密度よりも小さいため、流れのほとんどない状態にある気液分離器226の上部においては、残留空気が作動冷媒よりも上側に溜まり込むことになる。このように、気液分離器226は、冷媒回路210において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気を溜め込む残留空気溜込機構を構成している。
また、本実施形態の空気調和装置201の通常運転モードにおける動作については、冷房運転において、過冷却器28によって過冷却状態まで冷却された作動冷媒が気液分離器226において一時的に溜められる点を除いては、第3実施形態及びその変形例における空気調和装置101の通常運転モードにおける動作と同様である。
そして、本実施形態の空気調和装置201の施工については、基本的には、第3実施形態及びその変形例における空気調和装置101の施工と同様であり、試運転時の冷媒回路210の外部に残留空気を放出する運転において、冷房運転と同様の試運転を行う場合には、圧縮機21、放熱器としての熱源側熱交換器24、上流側膨張機構としての熱源側膨張機構25、過冷却器28、気液分離器226、下流側膨張機構としての利用側膨張機構51a、51b、蒸発器としての利用側熱交換器52a、52bの順に作動冷媒が循環するようになり、過冷却器28によって過冷却状態まで冷却された作動冷媒が気液分離器226に流入するため、気液分離器226における作動冷媒の蒸気圧が小さく、気液分離器226の上部には、作動冷媒から十分に分離された状態の残留空気を溜め込むことができる。
尚、上述においては、第3実施形態の変形例7の空気調和装置101の構成に気液分離器226を設けるとともに過冷却器28を気液分離器226の上流側に設けるようにしているが、他の空気調和装置101の構成に、気液分離器226を設けるとともに過冷却器28を気液分離器226の上流側に設けるようにしてもよい。
(5)第5実施形態
第3実施形態及びその変形例にかかる空気調和装置101では、上流側膨張機構としての熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bの一方において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構としての熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bの他方において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路110を循環するのを抑えるようにしているが、これに代えて、図16に示されるように、例えば、第3実施形態の変形例7の空気調和装置101の構成において、冷房運転時において、放熱器としての熱源側熱交換器24において放熱した後で、かつ、熱源側膨張機構25において減圧される前の冷凍サイクルにおける高圧の作動冷媒を一時的に溜める高圧レシーバ326を設けるようにしてもよい。
本実施形態の空気調和装置301は、主として、熱源ユニット302と利用ユニット5a、5bと、熱源ユニット302と利用ユニット5a、5bとを接続する液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7とを備えており、冷房運転と暖房運転を切り換え可能な冷媒回路310を構成している。
尚、利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成は、第3実施形態及びその変形例にかかる利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成と同様であるため、第3実施形態及びその変形例における利用ユニット5a、5b、及び、冷媒連絡管6、7の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。また、熱源ユニット302の構成についても、高圧レシーバ326が設けられている点と、放出機構127(温度センサ128、129を含む)や第2吸入戻し管130(温度センサ131、132を含む)が中間圧レシーバ126ではなく高圧レシーバ326に設けられている点を除いては、第3実施形態及びその変形例の熱源ユニット102の構成と同様であるため、第3実施形態及びその変形例における熱源ユニット102の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。
高圧レシーバ326は、冷房運転時においては熱源側熱交換器24において放熱した後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては熱源側膨張機構25において減圧された後の作動冷媒を一時的に溜めることが可能な容器であり、熱源側熱交換器24と熱源側膨張機構25との間に接続されている。そして、高圧レシーバ326の冷房運転時における出口となるノズル326a及び暖房運転時における出口となるノズル326bは、いずれも高圧レシーバ326の下端付近において開口している。このため、冷房運転時において、ノズル326bから高圧レシーバ326に流入する作動冷媒は、高圧レシーバ326の下部においては、ノズル326aに向かう流れを伴いながら、そして、高圧レシーバ326の上部においては、流れのほとんどない状態で溜まるようになっている。また、試運転時において、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気が存在する場合には、残留空気は、ガス状態の作動冷媒とともに高圧レシーバ326の上部に溜まり込むことになる。この際、残留空気(主成分である窒素ガスや酸素ガス)のガス密度は、作動冷媒である二酸化炭素のガス密度よりも小さいため、流れのほとんどない状態にある高圧レシーバ326の上部においては、残留空気が作動冷媒よりも上側に溜まり込むことになる。このように、高圧レシーバ326は、冷媒回路310において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気を溜め込む残留空気溜込機構を構成している。
また、本実施形態の空気調和装置301の通常運転モードにおける動作については、冷房運転において、熱源側熱交換器24において放熱した作動冷媒が高圧レシーバ326において一時的に溜められる点を除いては、第3実施形態及びその変形例における空気調和装置101の通常運転モードにおける動作と同様である。
そして、本実施形態の空気調和装置301の施工については、基本的には、第3実施形態及びその変形例における空気調和装置101の施工と同様であり、試運転時の冷媒回路310の外部に残留空気を放出する運転において、冷房運転と同様の試運転を行う場合には、圧縮機21、放熱器としての熱源側熱交換器24、高圧レシーバ326、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51b、蒸発器としての利用側熱交換器52a、52bの順に作動冷媒が循環するようになり、高圧レシーバ326の上部に残留空気を溜め込むことができる。
尚、上述においては、第3実施形態の変形例7の空気調和装置101の構成に高圧レシーバ326を設けるようにしているが、他の空気調和装置101の構成に、高圧レシーバ326を設けるようにしてもよい。
(6)第6実施形態
第3実施形態及びその変形例にかかる空気調和装置101では、上流側膨張機構としての熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bの一方において減圧された後で、かつ、下流側膨張機構としての熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51bの他方において減圧される前の冷凍サイクルにおける中間圧の作動冷媒を一時的に溜める中間圧レシーバ126に残留空気を溜め込むことで、残留空気が冷媒回路110を循環するのを抑えるようにしているが、これに代えて、図17に示されるように、例えば、第3実施形態の変形例7の空気調和装置101の構成において、蒸発器としての利用側熱交換器52a、52b及び熱源側熱交換器24の一方において蒸発した後で、かつ、圧縮機21に吸入される前の冷凍サイクルにおける低圧の作動冷媒を一時的に溜める低圧アキュムレータ426を設けるようにしてもよい。
本実施形態の空気調和装置401は、主として、熱源ユニット402と利用ユニット5a、5bと、熱源ユニット402と利用ユニット5a、5bとを接続する液冷媒連絡管6及びガス冷媒連絡管7とを備えており、冷房運転と暖房運転を切り換え可能な冷媒回路410を構成している。
尚、利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成は、第3実施形態及びその変形例にかかる利用ユニット5a、5bの構成、及び、冷媒連絡管6、7の構成と同様であるため、第3実施形態及びその変形例における利用ユニット5a、5b、及び、冷媒連絡管6、7の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。また、熱源ユニット402の構成についても、低圧アキュムレータ426が設けられている点と、放出機構127(温度センサ128、129を含む)が中間圧レシーバ126ではなく低圧アキュムレータ426に設けられている点を除いては、第3実施形態及びその変形例の熱源ユニット102の構成と同様であるため、第3実施形態及びその変形例における熱源ユニット102の構成の説明を代用するものとし、ここでは説明を省略する。
低圧アキュムレータ426は、冷房運転時においては利用側熱交換器52a、52bにおいて蒸発したした後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては熱源側熱交換器24において減圧された後の作動冷媒を一時的に溜めることが可能な容器であり、圧縮機21の吸入(ここでは、冷媒循環方向切換機構23と圧縮機21の吸入との間)に接続されている。そして、低圧アキュムレータ426の入口となるノズル426b及び低圧アキュムレータ426の出口となるノズル426aは、いずれも低圧アキュムレータ426の下端付近において開口している。このため、ノズル426bから低圧アキュムレータ426に流入する作動冷媒は、低圧アキュムレータ426の下部においては、ノズル426aに向かう流れを伴いながら、そして、低圧アキュムレータ426の上部においては、流れのほとんどない状態で溜まるようになっている。また、試運転時において、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気が存在する場合には、残留空気は、ガス状態の作動冷媒とともに低圧アキュムレータ426の上部に溜まり込むことになる。この際、残留空気(主成分である窒素ガスや酸素ガス)のガス密度は、作動冷媒である二酸化炭素のガス密度よりも小さいため、流れのほとんどない状態にある低圧アキュムレータ426の上部においては、残留空気が作動冷媒よりも上側に溜まり込むことになる。このように、低圧アキュムレータ426は、冷媒回路410において作動冷媒を循環させる試運転時に、現地施工時に冷媒連絡管6、7に残留した残留空気を溜め込む残留空気溜込機構を構成している。
また、本実施形態の空気調和装置401の通常運転モードにおける動作については、冷房運転時においては利用側熱交換器52a、52bにおいて蒸発したした後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては熱源側熱交換器24において減圧された後の作動冷媒が低圧アキュムレータ426において一時的に溜められる点を除いては、第3実施形態及びその変形例における空気調和装置101の通常運転モードにおける動作と同様である。
そして、本実施形態の空気調和装置401の施工については、基本的には、第3実施形態及びその変形例における空気調和装置101の施工と同様であり、試運転時の冷媒回路410の外部に残留空気を放出する運転において、冷房運転や暖房運転と同様の試運転を行う場合には、圧縮機21、放熱器としての熱源側熱交換器24及び利用側熱交換器52a、52bの一方、熱源側膨張機構25及び利用側膨張機構51a、51b、蒸発器としての利用側熱交換器52a、52b及び熱源側熱交換器24の他方、低圧アキュムレータ426の順に作動冷媒が循環するようになり、低圧アキュムレータ426の上部に残留空気を溜め込むことができる。
尚、上述においては、第3実施形態の変形例7の空気調和装置101の構成に低圧アキュムレータ426を設けるようにしているが、他の空気調和装置101の構成に、低圧アキュムレータ426を設けるようにしてもよい。
(7)他の実施形態
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
<A>
上述の実施形態及びその変形例においては、本発明を冷房運転と暖房運転とを切り換えて運転可能な冷暖切換型のセパレート式の空気調和装置に適用したが、これに限定されず、利用ユニットの台数冷房専用型の空気調和装置や冷暖同時運転型の空気調和装置、氷蓄熱式の空気調和装置等の他のセパレート式の空気調和装置に適用してもよい。
<B>
上述の実施形態及びその変形例においては、利用ユニットが2台接続されたマルチ型の空気調和装置に適用したが、これに限定されず、さらに多くの台数が接続されていてもよいし、また、1台の利用ユニットが熱源ユニットに接続されたペア型の空気調和装置に適用してもよい。
<C>
上述の第1、第2実施形態及びその変形例においては、レシーバ26が、冷房運転時においては熱源側膨張機構25において減圧された後の作動冷媒、又は、暖房運転時においては利用側膨張機構51a、51bにおいて減圧された後の作動冷媒を一時的に溜めるように設けられているが、これに限定されず、第5、第6実施形態及びその変形例における高圧レシーバや低圧アキュムレータと同様の位置に接続されていてもよい。
<D>
上述の第3〜第6実施形態及びその変形例においては、気密試験において窒素ガスのボンベ等が必要となるが、従来の窒素等で気密試験を行うようにしてもよい。
本発明を利用すれば、現地施工時に熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡管を介して接続されることによって冷媒回路を構成する空気調和装置において、現地施工時における気密試験作業や真空引き作業の省力化が可能になる。
本発明の第1実施形態及びその変形例1にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第1実施形態及びその変形例にかかる空気調和装置の施工の手順を示すフローチャートである。 第1実施形態の変形例2にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第2実施形態及びその変形例1にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第2実施形態及びその変形例にかかる空気調和装置の施工の手順を示すフローチャートである。 第2実施形態の変形例2にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態及びその変形例5、6にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態及びその変形例1〜5、7にかかる空気調和装置の施工の手順を示すフローチャートである。 第3実施形態の変形例1にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態の変形例2にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態の変形例3にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態の変形例4にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第3実施形態の変形例6にかかる空気調和装置の施工の手順を示すフローチャートである。 第3実施形態の変形例7にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第4実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第5実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 第6実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。
符号の説明
1、101、201、301、401 空気調和装置
2、102、202、302、402 熱源ユニット
5a、5b 利用ユニット
6、7 冷媒連絡管
10、110、210、310、410 冷媒回路
21 圧縮機
24 熱源側熱交換器(放熱器、蒸発器)
25 熱源側膨張機構(上流側膨張機構、下流側膨張機構、膨張機構)
27b ドライヤ(残留空気固定機構)
51a、51b 利用側膨張機構(上流側膨張機構、下流側膨張機構、膨張機構)
52a、52b 利用側熱交換器(上流側膨張機構、下流側膨張機構、膨張機構)
126 中間圧レシーバ(残留空気溜込機構)
127 放出機構
127b 放出膨張機構
127c 取付部
226 気液分離器(残留空気溜込機構)
326 高圧レシーバ(残留空気溜込機構)
426 低圧アキュムレータ(残留空気溜込機構)

Claims (17)

  1. 現地施工時に熱源ユニット(2、102、202、302、402)と利用ユニット(5a、5b)とが冷媒連絡管(6、7)を介して接続されることによって冷媒回路(10、110、210、310、410)を構成する空気調和装置において、
    前記冷媒回路における冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用し、前記冷媒連絡管の気密試験を、前記冷媒連絡管に前記作動冷媒を充填して行うことを特徴とする、
    空気調和装置(1、101、201、301、401)。
  2. 前記気密試験は、前記冷媒回路(10、110、210、310、410)において前記作動冷媒を循環させる試運転を行い、前記冷媒連絡管(6、7)における圧力を高めることによって行われる、請求項1に記載の空気調和装置(1、101、201、301、401)。
  3. 前記冷媒連絡管(6、7)への前記作動冷媒の充填は、前記冷媒連絡管の真空引きを行うことなく行われる、請求項1又は2に記載の空気調和装置(1、101、201、301、401)。
  4. 現地施工時に熱源ユニット(2、102、202、302、402)と利用ユニット(5a、5b)とが冷媒連絡管(6、7)を介して接続されることによって冷媒回路(10、110、210、310、410)を構成する空気調和装置において、
    前記冷媒回路における冷凍サイクルを行う作動冷媒として、低GWPで不活性な冷媒を使用し、前記冷媒連絡管への前記作動冷媒の充填は、前記冷媒連絡管の真空引きを行うことなく行われることを特徴とする、
    空気調和装置(1、101、201、301、401)。
  5. 前記冷媒回路(110、210、310、410)には、前記冷媒回路において前記作動冷媒を循環させる試運転時に、前記現地施工時に前記冷媒連絡管(6、7)に残留した残留空気を溜め込む残留空気溜込機構(126、226、326、426)が設けられている、請求項3又は4に記載の空気調和装置(101、201、301、401)。
  6. 前記冷媒回路(310)は、圧縮機(21)と放熱器(24)と高圧レシーバ(326)と膨張機構(25、51a、51b)と蒸発器(52a、52b)とを有しており、前記圧縮機、前記放熱器、前記高圧レシーバ、前記膨張機構、前記蒸発器の順に前記作動冷媒が循環するように構成されており、
    前記高圧レシーバは、前記残留空気溜込機構を構成している、
    請求項5に記載の空気調和装置(301)。
  7. 前記冷媒回路(110)は、圧縮機(21)と放熱器(24、52a、52b)と上流側膨張機構(25、51a、51b)と中間圧レシーバ(126)と下流側膨張機構(51a、51b、25)と蒸発器(52a、52b、24)とを有しており、前記圧縮機、前記放熱器、前記上流側膨張機構と、前記中間圧レシーバ、前記下流側膨張機構、前記蒸発器の順に前記作動冷媒が循環するように構成されており、
    前記中間圧レシーバは、前記残留空気溜込機構を構成している、
    請求項5に記載の空気調和装置(101)。
  8. 前記冷媒回路(410)は、圧縮機(21)と放熱器(24、52a、52b)と膨張機構(25、51a、51b)と蒸発器(52a、52b、24)と低圧アキュムレータ(426)とを有しており、前記圧縮機、前記放熱器、前記膨張機構、前記蒸発器、前記低圧アキュムレータの順に前記作動冷媒が循環するように構成されており、
    前記低圧アキュムレータは、前記残留空気溜込機構を構成している、
    請求項5に記載の空気調和装置(401)。
  9. 前記冷媒回路(210)は、圧縮機(21)と放熱器(24)と上流側膨張機構(25、51a、51b)と過冷却器(28)と気液分離器(226)と下流側膨張機構(51a、51b)と蒸発器(52a、52b)とを有しており、前記圧縮機、前記放熱器、前記上流側膨張機構、前記過冷却器、前記気液分離器、前記下流側膨張機構、前記蒸発器の順に前記作動冷媒が循環するように構成されており、
    前記気液分離器は、前記残留空気溜込機構を構成している、
    請求項5に記載の空気調和装置(201)。
  10. 前記冷媒回路(110、210、310、410)には、前記残留空気溜込機構(126、226、326、426)に溜め込まれた前記残留空気を前記冷媒回路の外部に放出する放出機構(127)がさらに設けられている、請求項5〜9のいずれかに記載の空気調和装置(101、201、301、401)。
  11. 前記残留空気溜込機構(126)からの前記残留空気の放出完了を検知することが可能である、請求項10に記載の空気調和装置(101、201、301、401)。
  12. 前記放出機構(127)は、前記冷媒回路(110、210、310、410)の外部に放出される前記残留空気を減圧する放出膨張機構(127b)を有しており、
    前記放出完了の検知は、前記放出膨張機構の上流側における温度と前記放出膨張機構の下流側における温度との温度差に基づいて行われる、請求項11に記載の空気調和装置(101、201、301、401)。
  13. 前記放出機構(127)の出口には、他の配管部材を接続するための取付部(127c)が設けられている、請求項12に記載の空気調和装置(101、201、301、401)。
  14. 前記残留空気が前記残留空気溜込機構の所定位置まで溜まったことを検知することが可能である、請求項5〜13のいずれかに記載の空気調和装置。
  15. 前記所定位置まで溜まったことの検知は、前記所定位置における温度に基づいて行われる、請求項14に記載の空気調和装置。
  16. 前記冷媒回路(10、110、210、310、410)には、前記現地施工時に前記冷媒連絡管(6、7)に残留した残留空気の成分の一部を固定する残留空気固定機構(27b)が設けられている、請求項3〜15のいずれかに記載の空気調和装置(1、101、201、301、401)。
  17. 前記作動冷媒は、二酸化炭素である、請求項1〜16のいずれかに記載の空気調和装置(1、101、201、301、401)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106322804A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 开利公司 制冷系统及其净化方法

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