JP2010185585A - 空気調和装置及びユニットの更新方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リプレース後のサービス性の悪化を抑制し、洗浄運転後の空調運転に必要な異物が混入していない新しい冷凍機油を圧縮機に供給することで、信頼性を維持した空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１００は、下部熱交換器１４ｂの一端を油分離器１２の下流側における高圧部に、他端を圧縮機１１の吸入側における低圧部に接続する油貯留回路Ｃを設け、油貯留回路Ｃ及び下部熱交換器１４ｂに予め冷凍機油を充てん可能にしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設の冷媒配管を利用して新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットのうち少なくとも１つを置き換え可能な空気調和装置に関し、特に機器の信頼性やサービス性を向上させつつ、製品のコンパクト化及び低コスト化を、簡易な回路構成で達成するようにした空気調和装置に関するものである。

従来から、既設の冷媒配管をそのまま利用して、冷媒を入れ替えることができる空気調和装置が存在する。このような空気調和装置は、既設の熱源側ユニット（室外ユニット）及び負荷側ユニット（室内ユニット）のうち少なくとも１つを新しいユニット（熱源側ユニット及び／又は負荷側ユニット）に置き換え（リプレースし）、既設の冷媒配管と新しいユニットとを接続して更新することができる。すなわち、このような空気調和装置は、新しいユニットに対応させた新規の冷媒配管を天井裏等に敷設することなく、空調運転が可能になっている。

したがって、新規冷媒配管の敷設工事に係わる種々の作業を必要とせず、工期短縮の実現が可能になっている。工期短縮が可能となることによって、オフィス等では稼動日の合間に工事を完了することができる。また、銅や配管に巻かれて設けられている断熱材をそのまま使用することができることから、省資源化及び省廃棄物化という観点からも優れている。さらに、新規冷媒配管の敷設工事をせず、既に使用実績のある冷媒配管を使用することで、ろう付け不良による冷媒漏れの防止等に対する対策が不要となり、高い信頼性を確保することができる。

このような空気調和装置は、通常、既設の冷媒配管で使用されていたＨＣＦＣ系冷媒を、ＨＦＣ系冷媒に入れ替えて運転することになる。ＨＦＣ系冷媒で使用される冷凍機油（たとえば、エステル油等）は、ＨＣＦＣ系冷媒で使用された冷凍機油（たとえば、鉱油等）や鉱油に含まれるＨＣＦＣ冷媒由来の塩素成分等によって劣化してしまう。その結果、リプレース後の冷凍機油が能力を十分に発揮することができなくなり、圧縮機の故障の原因となって空気調和装置の信頼性を低下させてしまうことになる。

したがって、新設のユニットで信頼性の高い空調運転をするためには、新設のユニットを既設の冷媒配管に接続した後に、既設の冷媒配管内の冷凍機油や冷媒配管内に存在している残留異物（以下、単に異物と称する）を回収するための洗浄運転が必要となる。この洗浄運転は、一般的に、冷房・暖房の運転モード毎に冷媒配管内の異物を回収するのに適した冷媒流量及び冷媒状態となるよう制御されて実行されるようになっている。すなわち、洗浄運転は、通常の空調運転と同様、圧縮機からの吐出冷媒を循環させることによって、既設冷媒配管内の異物を回収する方法が一般的となっている。

しかしながら、異物と混合してしまった冷凍機油は、劣化してしまうため、洗浄運転中に圧縮機から室外ユニット外へ持ち出された冷凍機油を再度圧縮機へ供給することを回避しなければならない。そのため、洗浄運転で持ち出された冷凍機油の量を賄うように、洗浄運転以降の空調運転で必要となる冷凍機油を、異物と混合しない方法で圧縮機へ供給できるよう、オイルタンク等の容器を冷媒回路に設けて、この容器に予め貯留しておく方法が提案されている。

そのようなものとして、「圧縮機と、アキュムレータと、前記圧縮機およびアキュムレータと連通されるオイルタンクとを備える空気調和システムであって、前記圧縮機とアキュムレータとを連通するアキュムレータ出口配管と、該アキュムレータ出口配管と前記オイルタンク内空間下部とを連通するオイル供給配管とを備え、オイル供給配管のオイルタンク側開口部を該オイル供給配管の内径よりも小さくした空気調和システム」が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。この空気調和システムは、アキュムレーターと圧縮機吸入圧力との差を利用して、オイルタンクに予め貯留してある冷凍機油を圧縮機へ供給している。

特開２００４−２１９０１６号公報（第８頁、第１図等）

特許文献１に記載されているような空気調和装置においては、冷凍機油を貯留するため容器をユニット内部に設置する必要が生じる。そのために、容器と、容器に接続する配管を要し、ユニット内部の配管構造が複雑になってしまう。また、ユニット内部における容器の占める容積によっては、部品が密集し、サービス性（たとえば、メンテナンス性等）が悪化する要因にもなる。さらに、容器を、洗浄運転によって既設冷媒配管から回収した残留不純物を回収する回収器として兼用させているため、構造が複雑になり、製品のコスト上昇、及び、サービス性の悪化を招くことにもなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、リプレース後のサービス性の悪化を抑制し、洗浄運転後の空調運転に必要な異物が混入していない新しい冷凍機油を圧縮機に供給することで、信頼性を維持した空気調和装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る空気調和装置は、負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置が直列に接続されて搭載された少なくとも１台以上の負荷側ユニットと、圧縮機、油分離器、上下のパスに分割された熱源側熱交換器、及び、アキュムレーターが直列に接続されて搭載された少なくとも１台以上の熱源側ユニットと、を接続した空気調和装置であって、前記熱源側熱交換器の下部を構成する下部熱交換器の一端を前記油分離器の下流側における高圧部に、他端を前記圧縮機の吸入側における低圧部に接続する油貯留回路を設け、前記油貯留回路及び前記下部熱交換器に予め冷凍機油を充てん可能にしていることを特徴とする。

本発明に係るユニットの更新方法は、負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置が搭載された少なくとも１台以上の負荷側ユニット、圧縮機、油分離器、アキュムレーター、及び、上下のパスに分割された熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台以上の熱源側ユニットのうち少なくとも１つをリプレース可能なユニットの更新方法であって、前記熱源側熱交換器の下部を構成する下部熱交換器の一端を前記油分離器の下流側における高圧部に、他端を前記圧縮機の吸入側における低圧部に接続している油貯留回路に冷凍機油を予め充てんしておき、前記負荷側ユニット及び前記熱源側ユニットのうち少なくとも１つをリプレースし、リプレースされた前記負荷側ユニット及び前記熱源側ユニットのうち少なくとも１つに接続された既設冷媒配管を洗浄し、前記既設冷媒配管の洗浄後に前記油貯留回路に充てんされている冷凍機油を前記圧縮機に供給することを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置及びユニットの更新方法によれば、ユニットのリプレース後、洗浄運転中に圧縮機から持ち出されてしまった冷凍機油に換えて、劣化のない冷凍機油を容易に供給することができるので、簡易な回路構成で機器の信頼性及びサービス性を向上させつつ製品のコンパクト化及び低コスト化を確実に達成することが可能になる。

実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、冷凍サイクル装置の１つである空気調和装置１００の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転又は暖房運転を行なうものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１には、ｃ部の拡大図を併せて図示してある。

空気調和装置１００は、大きく分けて熱源側ユニット１０と、負荷側ユニット５０とで構成されている。熱源側ユニット１０と負荷側ユニット５０とは、冷媒配管である液配管１及びガス配管２とで接続されて連絡するようになっている。具体的には、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０は、圧縮機１１、流路切替装置としての四方弁１３、負荷側熱交換器５１、負荷側絞り装置５２、冷媒熱交換器１６の一次側、及び、熱源側熱交換器１４を液配管１及びガス配管２で順次接続した冷媒回路（暖房運転時における冷媒回路）である主回路で連絡している。そして、主回路を冷媒が循環することによって、空気調和装置１００は、冷房運転又は暖房運転が可能になっている。

［熱源側ユニット１０］
熱源側ユニット１０には、メイン冷媒回路Ａと、異物回収回路Ｂ、及び、油貯留回路Ｃとが形成されている。また、熱源側ユニット１０には、熱源側熱交換器１４の出口（冷房運転時の冷媒出口）における過冷却度を制御するために、冷媒熱交換器１６と負荷側絞り装置５２との間における液配管１を分岐させ、バイパス用絞り装置２０、冷媒熱交換器１６、及び、アキュムレーター１８を順次接続したバイパス回路Ｄが形成されている。以下、各回路について、各回路を構成している要素機器の機能とともに詳細に説明する。

メイン冷媒回路Ａは、圧縮機１１と、油分離器１２と、四方弁１３と、熱源側熱交換器１４と、冷媒熱交換器１６と、アキュムレーター１８とが直列に接続されて構成されている。圧縮機１１は、吸入した低温・低圧冷媒を圧縮し、高温・高圧冷媒として吐出し、系内に冷媒を循環させることで空調運転を可能とするものである。この圧縮機１１は、インバーターによる周波数制御可能なタイプで構成することが一般的であるが、回転数が一定のタイプであってもよい。

油分離器１２は、冷凍機油が混在している冷媒ガスから冷凍機油成分を分離する機能を有している。また、油分離器１２と圧縮機１１の吸入側配管とは、毛細管１７を介して接続されており、圧縮機１１の吐出圧力と吸入圧力との差によって、油分離器１２で分離された冷房機油が適切に圧縮機１１へ戻るように制御されている。つまり、油分離器１２で分離された冷凍機油は、毛細管１７で流量がコントロールされて圧縮機１１の吸入側に戻されるようになっている。

四方弁１３は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒流路を切り替えるものである。つまり、四方弁１３が制御されることによって、冷房運転と暖房運転では、主回路を流れる冷媒の流れ方向が逆転する。熱源側熱交換器１４は、冷房運転時には凝縮器（放熱器）、暖房運転時には蒸発器として機能するものであり、周囲の空気と熱交換することで冷媒を凝縮液化もしくは蒸発ガス化するものである。熱源側熱交換器１４は、一般的にファン（図示省略）と併せて構成され、ファンの回転数によって凝縮能力又は蒸発能力が制御される。なお、熱源側熱交換器１４は、上下に２つに分割されて構成されている。以下の説明において、上部の熱交換器を上部熱交換器１４ａ、下部の熱交換器を下部熱交換器１４ｂと称するものとする。

冷媒熱交換器１６は、メイン冷媒回路Ａにおける上部熱交換器１４ａと負荷側絞り装置５２とを結ぶ液配管１を流れる冷媒（一次側）と、バイパス回路Ｄにおけるバイパス用絞り装置２０とアキュムレーター１８とを結ぶバイパス管を流れる冷媒（二次側）と、の間で熱交換を行なうものである。この冷媒熱交換器１６は、メイン冷媒回路Ａを流れる高温・高圧の冷媒と、バイパス用絞り装置２０によって減圧され低圧・低温となった冷媒と、で熱交換させることで、メイン冷媒回路Ａを流れる冷媒の過冷却をとり、負荷側絞り装置５２の制御を安定にする機能を有している。

アキュムレーター１８は、圧縮機１１の吸入側に設置されており、暖房運転中に発生する上部熱交換器１４ａの出口側における二相冷媒を気液分離するものである。このように、アキュムレーター１８を圧縮機１１の吸入側に設置することによって、圧縮機１１に液冷媒が吸入されることを抑制できる。したがって、アキュムレーター１８を設けることによって、圧縮機１１が液圧縮することで発生する破損・故障を抑制できる。また、アキュムレーター１８は、運転状態によって発生する余剰冷媒を貯留するための機能も兼ね備えている。なお、アキュムレーター１８で気液分離された液冷媒及び冷媒と分離された異物は、アキュムレーター１８の底部に貯留されるようになっている。

異物回収回路Ｂは、アキュムレーター１８の下部、開閉弁２１、異物回収器１９、逆止弁２３、及び、冷媒熱交換器１６とアキュムレーター１８との間におけるバイパス回路Ｄのバイパス管、が直列に接続されて構成されている。開閉弁２１は、開閉が制御されることによって、アキュムレーター１８内の冷凍機油を圧縮機１１へ供給するか否かを切り替える機能を有している。異物回収器１９は、既設冷媒配管の洗浄運転によって、熱源側ユニット１０へ回収されてきた異物を含む冷凍機油をメイン冷媒回路Ａから分離し、回収するためのものである。

逆止弁２３は、異物回収器１９と、アキュムレーター１８の流入管（バイパス回路Ｄのバイパス管）と、の間に設けられ、異物回収器１９からバイパス回路Ｄへの方向のみに冷媒の流れを許容し、メイン冷媒回路Ａ（詳しくはバイパス回路Ｄ）から異物回収器１９方向への冷媒の流入を防止するものである。異物回収回路Ｂとバイパス回路Ｄとの接続部分（図に示すｃ部）におけるバイパス回路Ｄのバイパス管は、図１の拡大図に示すように、径を絞ることで絞り部を形成しておくことが望ましい。

アキュムレーター１８で冷媒と分離され、底部に溜まった異物は、開閉弁２１の開閉により、アキュムレーター１８と異物回収器１９との差圧を利用して、異物回収器１９へ移動させることができる。回収した異物を異物回収器１９へ移動させるために必要な差圧を利用する方法には、たとえばアキュムレーター１８と異物回収器１９とのヘッド差を利用する方法や、異物回収器１９内を真空に引いておく方法、あるいは、図中に示すｃ部のように、バイパス回路Ｄのバイパス管の径を絞ることで絞り部の静圧が低下することによって発生するアキュムレーター１８との差圧を利用する方法等がある。

油貯留回路Ｃは、油分離器１２と四方弁１３との間、下部熱交換器１４ｂ、開閉弁２２、及び、圧縮機１１の吸入側が順次されて構成されている。具体的には、油貯留回路Ｃは、油分離器１２と四方弁１３との間の分岐点ａと下部熱交換器１４ｂの伝熱管の一端とを接続させるとともに、圧縮機１１とアキュムレーター１８との間の合流点ｂと下部熱交換器１４ｂの伝熱管のもう一端とを開閉弁２２を介して接続させて構成されている。また、分岐点ａと下部熱交換器１４ｂとの間には、油充てんポート３１が設置されている。

油充てんポート３１は、洗浄運転後に必要となる冷凍機油を熱源側ユニット１０（詳しくは油貯留回路Ｃ）へ封入するためのものである。この油充てんポート３１は、分岐点ａと下部熱交換器１４ｂとを接続している回路上にあって、合流点ｂから下部熱交換器１４ｂとの間で必要な冷凍機油を貯留できる容積を確保できる位置に設置されている。開閉弁２２は、下部熱交換器１４ｂと合流点ｂとの間に設けられ、洗浄運転中は貯留している油がアキュムレーター１８へ流入しないように閉止制御され、洗浄運転終了後はアキュムレーター１８を介して圧縮機１１へ異物混入や劣化のない冷凍機油を供給できるよう開放制御されるものである。

なお、合流点ｂの位置は、圧縮機１１とアキュムレーター１８との間に限定するものではなく、運転モードによらず常時圧縮機１１の吸入側に至る経路であればよく、四方弁１３からアキュムレーター１８を介し圧縮機１１に至るまでの配管上にあればよい。また、四方弁１３から下部熱交換器１４ｂを介して合流点ｂとを接続した配管は、従来、除霜運転によって溶け出し、下部熱交換器１４ｂに残ったシャーベット状の霜（氷）を完全に溶かして排水するために設けられていた配管を利用するとよい。

バイパス回路Ｄは、冷媒熱交換器１６と負荷側絞り装置５２との間、バイパス用絞り装置２０、冷媒熱交換器１６の二次側、及び、アキュムレーター１８が順次されて構成されている。バイパス回路Ｄは、上述したように熱源側熱交換器１４の出口（冷房運転時の冷媒出口）における過冷却度を制御するために形成されている。バイパス用絞り装置２０は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。このバイパス用絞り装置２０は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成されているものとする。このバイパス用絞り装置２０の開度制御によって、上部熱交換器１４ｂにおける熱交換量を制御することができる。

また、熱源側ユニット１０には、空気調和装置１００の全体を統括制御する制御手段４０が設けられている。具体的には、制御手段４０は、必要とする冷房能力、暖房能力に応じた圧縮機１１の駆動周波数の制御、運転状態やモード毎に応じたバイパス用絞り装置２０及び負荷側絞り装置５２の開度制御、及び、運転状態やモード毎に応じた各開閉弁（開閉弁２１、開閉弁２２、逆止弁２３、及び、開閉弁２４）の開閉制御、運転状態やモード毎に応じた四方弁１３の切替制御を実行するようになっている。

つまり、制御手段４０は、ユーザーからの運転指示に基づいて、図示省略の各温度センサーや図示省略の各圧力センサから送られる情報を利用し、各アクチュエーター（圧縮機１１、バイパス用絞り装置２０、負荷側絞り装置５２、各開閉弁、及び、四方弁１３）を制御するようになっている。なお、ここでは、制御手段４０が、熱源側ユニット１０内に備えられている場合を例に図示しているが、これに限定するものでない。たとえば、制御手段４０を負荷側ユニット５０内に備えてもよく、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の外部に備えてもよい。

［負荷側ユニット５０］
負荷側ユニット５０には、負荷側絞り装置５２と、負荷側熱交換器５１と、が直列に接続されて搭載されている。負荷側絞り装置５２は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この負荷側絞り装置５２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成されているものとする。負荷側熱交換器５１は、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能するものであり、冷媒と空気（図示省略のファンから供給される空気）との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化、もしくは、凝縮液化するものである。なお、空気調和装置１００に負荷側ユニット５０が１台搭載されている場合を例に示しているが、複数台搭載してもよい。

［冷媒配管（液配管１及びガス配管２）］
熱源側ユニット１０と負荷側ユニット５０とを連絡するガス配管２は、圧縮機１１で圧縮されて気体になった冷媒を導通させる冷媒配管である。また、熱源側ユニット１０と負荷側ユニット５０とを連絡する液配管１は、負荷側熱交換器５１で凝縮されて液体となった冷媒を導通させる冷媒配管である。なお、冷媒配管の構成素材や、配管径、配管長等を特に限定するものではない。

［使用可能な冷媒］
空気調和装置１００に用いられる冷媒としては、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、Ｒ２２の約１．６倍の動作圧力という特性を有している。

また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。特に、従来の空気調和装置で用いられてきた冷媒Ｒ２２等のＨＣＦＣ冷媒は、ＨＦＣ冷媒と比較してオゾン破壊係数が高く環境面での悪影響が大きいことが指摘されている。このような背景からＨＦＣ冷媒や自然冷媒等、オゾン破壊係数の小さい冷媒への移行が進んでおり、既設冷媒配管を利用した空気調和装置が普及する背景ともなっている。したがって、空気調和装置１００の冷凍サイクルに使用できる冷媒としては、一般的にオゾン破壊係数の小さい冷媒が採用されることが望ましい。

［動作］
熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の双方をリプレースする場合の更新動作を説明する。なお、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の双方をリプレースする場合を例に説明するが、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０のうち少なくとも１つがリプレースされればよい。更新動作は、（１）更新後に必要な冷凍機油の充てん、（２）ユニットのリプレース、（３）新しい冷媒の充てん、（４）異物回収を含めた洗浄運転、（５）劣化のない冷凍機油の供給、の順に実行される。

（１）更新後に必要な冷凍機油の充てん
リプレースするに先だって、予め油充てんポート３１から、洗浄運転後に必要な冷凍機油量を、下部熱交換器１４ｂを介した開閉弁２２までの配管（油貯留回路Ｃ）及び下部熱交換器１４ｂの伝熱管へ貯留しておく。このときの充てん方法には、たとえば油充てんポート３１と下部熱交換器１４ｂとのヘッド差によって充てんする方法や、予めアキュムレーター１８内に多めの冷凍機油を入れておき、開閉弁２２及び開閉弁２４の開閉制御によって、充てんする方法がある。

後者の充てん方法は、開閉弁２２及び開閉弁２４を開放した状態で製造ラインにて所定時間運転確認を行なうことで、余剰の冷凍機油が圧縮機１１から多量に持ち出され下部熱交換器１４ｂに流れるようになり、その後開閉弁２２及び開閉弁２４を閉止することで下部熱交換器１４ｂに冷凍機油を溜めておくことを利用したものである。また、製造ラインで空気調和装置１００を真空引きした後、油充てんポート３１に所定の油量が貯留された容器を接続し、容器内の圧力と空気調和装置１００との圧力（真空）との差圧を利用して充てんする方法もある。なお、油充てんポート３１から下部熱交換器１４ｂまでの配管長や配管径、及び、下部熱交換器１４ｂのパス数や伝熱管のパスパターン及び配管径は、必要な冷凍機油の量に応じて選定しておけばよい。

（２）ユニットのリプレース
冷凍機油が充てんされた後、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０のそれぞれを新しい熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０に起き換える（リプレースする）。なお、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０のうち少なくとも１つがリプレースされればよいが、ここでは熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の双方をリプレースする場合を例に説明するものとする。置き換えた熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０を既設の液配管１及びガス配管２で接続し、これにより冷凍サイクルが形成され、空気調和装置１００は冷媒を循環させることが可能となる。

（３）新しい冷媒の充てん
既設冷媒配管（既設の液配管１及びガス配管２）内に残留している異物を回収する洗浄運転を行うために、入れ替えた熱源側ユニット１０と負荷側ユニット５０とを真空引きした後、冷媒を充てんする。ここで充てんする冷媒量は、洗浄運転で異物を既設冷媒配管から剥ぎ取って熱源側ユニット１０まで回収するのに必要な流速を確保できる量であればよい。また、封入された新しい冷媒は、リプレース前に使用されていた冷媒を補充するための冷媒であってもよく、リプレース前に使用されていた冷媒と異なる冷媒であってもよい。

（４）異物回収を含めた洗浄運転
必要量の新しい冷媒が充てんされた状態において空気調和装置１００の運転を開始させて、充てんされた新しい冷媒で既設冷媒配管内に残留している冷凍機油やその劣化物等の異物を押し流す。押し流された異物は、アキュムレーター１８で分離される。そして、アキュムレーター１８で分離された異物を異物回収器１９で回収し、アキュムレーター１８で分離された冷媒のみを既設冷媒配管内に流れるようにする。このようにして空気調和装置１００の更新を実行する。

空気調和装置１００の更新動作について詳細に説明する。
空気調和装置１００が冷房運転と同様に更新動作を開始すると、まず圧縮機１１が駆動される。そして、圧縮機１１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器１２及び四方弁１３を経由して熱源側熱交換器１４へ流入し、周囲の空気と熱交換し凝縮、液化する。その後、冷媒は、冷媒熱交換器１６の一次側へと流入する。冷媒熱交換器１６では、メイン冷媒回路Ａから一部バイパスされた液冷媒がバイパス用絞り装置２０を介して減圧されて二次側を流れており、この冷媒とメイン冷媒回路Ａを流れる冷媒とで熱交換する。こうすることによって、メイン冷媒回路Ａ側を流れる冷媒は、過冷却度を増加させ、液配管１を通り、負荷側ユニット５０へ到達する。

液冷媒が負荷側ユニット５０へ到達するまでの間、液冷媒の流れによって、既設の液配管１内に滞留していた異物や既設ユニットで使用されていた冷凍機油やその劣化物等を配管内部から剥ぎ取り、液冷媒と一緒に押し流す。負荷側ユニット５０に到達した液冷媒は、負荷側絞り装置５２によって、減圧・膨張され低圧の二相冷媒となった後、負荷側熱交換器５１へ流入する。ここで、負荷側絞り装置５２の開度を調整し、負荷側絞り装置５２の出口側における冷媒の飽和圧力から決まる蒸発温度が、負荷側熱交換器５１が周囲空気と熱交換したとき、完全にガス化しないような温度差に制御する。たとえば、負荷側熱交換器５１の出口における過熱度が負の値となるように制御すればよい。

また、負荷側絞り装置５２の開度制御のみに限定するものではなく、負荷側ユニット５０での蒸発能力を制御すればよいから、負荷側ユニット５０のファン（図示省略）の回転数による制御としてもよい。さらに、負荷側絞り装置５２の開度制御に、ファンの回転数制御を加えてもよい。結局、負荷側熱交換器５１の出口からガス配管２に至る既設冷媒配管に、二相冷媒を流れるようにすることで、異物の回収効率が向上する。

負荷側ユニット５０から流出した二相冷媒は、最終的に、ガス配管２を通り四方弁１３を介してアキュムレーター１８に到達する。アキュムレーター１８では、ガス冷媒、液冷媒、及び、異物が分離される。そして、分離されたガス冷媒は、再び圧縮機１１へ吸入される。一方、分離された液冷媒及び異物は、アキュムレーター１８の底部に蓄積されていく。このとき、アキュムレーター１８の底部の劣化した冷凍機油等が圧縮機１１へ供給されないよう、開閉弁２４は閉止しておく。このような動作の洗浄運転を、既設冷媒配管内の異物が熱源側ユニット１０へ回収されるのに充分な時間継続する。

この洗浄運転は、圧縮機１１内、アキュムレーター１８内、もしくはその両方等に洗浄運転用に予め封入された冷凍機油を用いて行なうため、油貯留回路Ｃによって冷凍機油を圧縮機１１へ供給する必要はなく、開閉弁２２は常に閉止となっているものとする。その後、既設冷媒配管の残留異物が、空気調和装置１００の運転において故障の要因とならないレベルまでアキュムレーター１８で捕獲・回収できたと判断されれば、洗浄運転と並行し、異物の移動・回収を開始する。

異物の移動・回収運転は、開閉弁２１を開放することによって実行する。開閉弁２１を開放すると、アキュムレーター１８の底部に堆積した異物が異物回収器１９へ移動する。このとき、アキュムレーター１８と異物回収器１９との間に生じる上述したような差圧を利用することにより、異物の回収が促進されることになる。開閉弁２１を開放するタイミングは、既設冷媒配管内の異物をすべてアキュムレーター１８に回収し終わった後でもよいし、洗浄運転と並行してでもよい。

洗浄運転と並行して異物を移動させる場合、洗浄運転中も開閉弁２１を開放することから、異物回収器１９には、異物だけでなく、液冷媒も貯留されることになる。一方、異物を回収し終わった後で開閉弁２１を開放する場合、異物を回収し終わった後、負荷側絞り装置５２等の制御によって負荷側熱交換器５１の出口側がガス冷媒となるように調整すれば、一定時間経過の後、アキュムレーター１８の底部には異物と冷凍機油のみとすることができる。この場合、異物回収器１９は、異物回収のための容積だけがあればよく、容器の小型化が可能になる。したがって、負荷側ユニット１０のコンパクト化を実現できることになる。

この洗浄運転中に既設冷媒配管内を流れていた冷凍機油は、塩素成分等の影響によって劣化しており、その後の空調運転で使用することはできない。したがって、異物を異物回収器１９へ移動させた後には、開閉弁２１を閉止し、異物回収回路Ｂをメイン冷媒回路Ａから切り離す。結局、洗浄運転を開始する前に封入されていた圧縮機１１内の冷凍機油は、圧縮機１１へ返油されず、異物と一緒に異物回収器１９へ移動することになる。よって、その後の空調運転で必要な劣化のない冷凍機油量が不足した状態となっている。

（５）劣化のない冷凍機油の供給
空気調和装置１００が運転を開始すると、まず圧縮機１１が起動する。圧縮機１１は、吸入配管から冷媒を吸入して圧縮、吐出する。したがって、圧縮機１１の起動中は必ず、分岐点ａと合流点ｂの間に（分岐点ａの静圧）＞（合流点ｂの静圧）となる差圧が発生していることになる。この状態で開閉弁２２を開放すると、圧縮機１１から吐出された高圧の冷媒のうちの一部が分岐点ａで分流し、油貯留回路Ｃへ導かれ、下部熱交換器１４ｂに流れ込む。

このとき、油充てんポート３１から下部熱交換器１４ｂに至るまでの配管及び下部熱交換器１４ｂの伝熱管内に貯留された冷凍機油が、分岐点ａと合流点ｂとの差圧によってアキュムレーター１８へ流れ込み、底部に貯留される。そして、開閉弁２４を開放することによって、アキュムレーター１８の底部に貯留されている劣化のない冷凍機油が圧縮機１１へ供給される。なお、開閉弁２４を開放して劣化のない冷凍機油を圧縮機１１に供給できるタイミングは、異物回収器１９へ異物及び劣化した冷凍機油を回収した後の空調運転を開始するタイミングに限定するものではなく、圧縮機１１が運転していて、圧力差が確保されている場合であれば圧縮機１１へ冷凍機油を供給することが可能である。

また、油充てんポート３１が設置されている配管は運転モードによらず高圧であり、四方弁１３とアキュムレーター１８とを接続する配管は運転モードによらず低圧であるから、圧縮機１１が運転している状態であれば（分岐点ａの静圧）＞（合流点ｂの静圧）の関係を満たしている。したがって、圧縮機１１への冷凍機油の供給のために開閉弁２２を開放するタイミングは、冷房モードに限るものではなく、暖房モードでもよい。同じく、洗浄モードについても、既設冷媒配管の異物を回収できれば冷房モードに限るものではなく、暖房モードでもよい。

この実施の形態では、熱源側ユニット１０が１台搭載されている場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、空気調和装置１００に要求される空調負荷が大きい場合に備えて、熱源側ユニット１０を複数台搭載してもよい。さらに、複数台組み合わせて使用する室外ユニットであっても、冷凍機油を充てんしたユニットは少なくとも１台以上とし、配管長や配管径、室内機の接続容量に応じて決定する必要な油量に応じて台数を変更してもよい。また、実施の形態に係る空気調和装置１００は、たとえば冷凍装置やルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫や、加湿器、調湿装置、ヒートポンプ給湯機等に適用することが可能である。

１ 液配管、２ ガス配管、１０ 熱源側ユニット、１１ 圧縮機、１２ 油分離器、１３ 四方弁、１４ 熱源側熱交換器、１４ａ 上部熱交換器、１４ｂ 下部熱交換器、１６ 冷媒熱交換器、１７ 毛細管、１８ アキュムレーター、１９ 異物回収器、２０ バイパス用絞り装置、２１ 開閉弁、２２ 開閉弁、２３ 逆止弁、２４ 開閉弁、３１ 油充てんポート、４０ 制御手段、５０ 負荷側ユニット、５１ 負荷側熱交換器、５２ 負荷側絞り装置、１００ 空気調和装置、Ａ メイン冷媒回路、Ｂ 異物回収回路、Ｃ 油貯留回路、Ｄ バイパス回路、ａ 分岐点、ｂ 合流点。

Claims (7)

1. 負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置が直列に接続されて搭載された少なくとも１台以上の負荷側ユニットと、
   圧縮機、油分離器、上下のパスに分割された熱源側熱交換器、及び、アキュムレーターが直列に接続されて搭載された少なくとも１台以上の熱源側ユニットと、を接続した空気調和装置であって、
   前記熱源側熱交換器の下部を構成する下部熱交換器の一端を前記油分離器の下流側における高圧部に、他端を前記圧縮機の吸入側における低圧部に接続する油貯留回路を設け、 前記油貯留回路及び前記下部熱交換器に予め冷凍機油を充てん可能にしている
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記油貯留回路における前記油分離器と前記下部熱交換器との間に前記冷凍機油を充てんする油充てんポートを、前記油貯留回路における前記下部熱交換器と前記圧縮機の吸入側との間に開閉弁を、それぞれ設けている
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の運転中に前記開閉弁を開放することによって、前記冷凍機油を前記圧縮機へ供給可能にしている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記負荷側ユニット及び前記熱源側ユニットのうち少なくとも１つをリプレースするに先立って、
   前記熱源側ユニットを真空引きする際に、前記冷凍機油が前記油充てんポートから充てんされている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記冷凍機油は、
   前記開閉弁の開放後、所定時間経過に閉止することで充てんされる
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記アキュムレーターの下部に異物回収器を設け、
   前記アキュムレーターで分離された異物を、前記アキュムレーターと前記異物回収器との差圧を利用して、前記異物回収器へ移動させる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置が搭載された少なくとも１台以上の負荷側ユニット、圧縮機、油分離器、アキュムレーター、及び、上下のパスに分割された熱源側熱交換器が搭載された少なくとも１台以上の熱源側ユニットのうち少なくとも１つをリプレースするユニットの更新方法であって、
   前記熱源側熱交換器の下部を構成する下部熱交換器の一端を前記油分離器の下流側における高圧部に、他端を前記圧縮機の吸入側における低圧部に接続している油貯留回路に冷凍機油を予め充てんしておき、
   前記負荷側ユニット及び前記熱源側ユニットのうち少なくとも１つをリプレースし、
   リプレースされた前記負荷側ユニット及び前記熱源側ユニットのうち少なくとも１つに接続された既設冷媒配管を洗浄し、
   前記既設冷媒配管の洗浄後に前記油貯留回路に充てんされている冷凍機油を前記圧縮機に供給する
   ことを特徴とするユニットの更新方法。

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