JP3835365B2 - 冷凍装置及び冷凍装置の配管洗浄方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置及び冷凍装置の配管洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた冷凍装置の一つとして、ビル等の空気調和に用いられる空気調和装置がある。このような空気調和装置は、主に、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する複数の利用ユニットと、これらのユニット間を接続するための冷媒ガス配管及び冷媒液配管とを備えている。そして、このような空気調和装置の冷媒としては、オゾン層の破壊等の環境上の問題を考慮して、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系又はＨＣ（ハイドロカーボン）系の冷媒が用いられるようになっている。
【０００３】
このような空気調和装置において、既設ビル等における空気調和装置の更新工事を行う場合、工期の短縮及びコストダウンのために、熱源ユニットと利用ユニットとを接続する冷媒ガス配管や冷媒液配管を流用することがある。このような場合には、空気調和装置の設置工事は、以下のような工程によって行われる。
【０００４】
（１）冷媒回収
（２）機器据付工事
（３）配管・配線工事（既設の冷媒ガス配管や冷媒液配管を流用）
（４）気密試験
（５）真空引き
（６）冷媒充填
（７）試運転
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、既設の冷媒ガス配管及び冷媒液配管内には、ゴミや既設の空気調和装置用の油等の異物が残留しているため、試運転を行う前に、配管を洗浄して異物を除去する必要がある。特に、既設の冷媒ガス配管及び冷媒液配管内にＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）系又はＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）系冷媒用の油が残っていると、更新後のＨＦＣ系又はＨＣ系冷媒用の油に相溶せずに冷媒回路内の異物として挙動し、冷媒回路を構成する膨張弁やキャピラリ等を閉塞させたり、圧縮機を損傷させる可能性がある。
【０００６】
また、ＣＦＣ系又はＨＣＦＣ系冷媒用の油は、ナフテン系の鉱油等の極性をもたない油が使用されている。一方、ＨＦＣ系又はＨＣ系冷媒用の油としては、エステル系やエーテル系の極性をもつ油が使用されている。このため、ＣＦＣ系又はＨＣＦＣ系冷媒用の油が残っていると、ＨＦＣ冷媒系又はＨＣ系冷媒中のＨＦＣ系又はＨＣ系冷媒用の油の溶解度が変化し、ＨＦＣ系又はＨＣ系冷媒の本来の冷凍性能が得られなくなるおそれがある。この点からも配管洗浄が必要である。
【０００７】
このような既設の冷媒ガス配管及び冷媒液配管を流用することを可能にする空気調和装置として、特開２００１−４１６１３号公報に開示された空気調和装置がある。この空気調和装置は、圧縮機、利用側熱交換器及び熱源側熱交換器等を含む主冷媒回路と、圧縮機の吸入ガス配管に設けられた油捕集装置とを備えている。そして、この空気調和装置では、ＨＦＣ系冷媒を充填した後、圧縮機を起動して冷媒を循環させる運転（配管洗浄運転）を行うことによって、冷媒で配管を洗浄して、既設の冷媒ガス配管及び冷媒液配管に残留する油を油捕集装置に捕集することができるようになっている。
【０００８】
しかし、上記の油捕集装置は、圧縮機の吸入ガス配管に設けられているため、基本的には、油が混入した冷媒ガスを油捕集装置に流入させて、油と冷媒ガスとを気液分離することによって油を捕集している。このような油捕集装置では、所望の気液分離能力を得るために、油捕集装置内での冷媒ガスの滞留時間を確保しなければならず、装置のサイズが大きくなる傾向がある。
【０００９】
本発明の課題は、既設の冷媒ガス配管及び冷媒液配管を流用する冷凍装置において、油捕集装置のサイズを小さくすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の冷凍装置は、利用側熱交換器を有する利用ユニットと、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源ユニットと、冷媒液配管と、冷媒ガス配管と、油捕集装置とを備えている。冷媒液配管は、利用側熱交換器と熱源側熱交換器とを接続する液側冷媒回路の一部を構成する。冷媒ガス配管は、利用側熱交換器と圧縮機とを接続するガス側冷媒回路の一部を構成する。油捕集装置は、液側冷媒回路に設けられ、冷媒中に含まれる油を捕集することが可能である。油捕集装置は、液側冷媒回路を流れる冷媒から油を分離するとともに分離された冷媒を液側冷媒回路に戻すことが可能な第１容器を含むバイパス回路である。第１容器は、装置全体に必要な量の冷媒液を貯えておくことができる容量を有している。
【００１１】
この冷凍装置では、油捕集装置が液側冷媒回路に設けられているため、配管洗浄運転の際に、冷媒液を油捕集装置に導入して、その冷媒中の油を捕集することができる。ここで、冷媒中の油は、既設の冷媒液配管及び冷媒ガス配管中に残留する油である。これにより、従来のように、ガス側冷媒回路側に油捕集装置を設けて気液分離によって冷媒と油とを分離する場合に比べて、油捕集装置のサイズを小さくすることができる。
【００１２】
しかも、この冷凍装置では、液側冷媒回路から油を含む冷媒液を第１容器に導入して油と冷媒液とに分離するとともに、分離された冷媒液を液側冷媒回路に戻すことが可能であるため、油を第１容器内に閉じこめるように捕集することができる。
【００１３】
さらに、この冷凍装置では、第１容器に装置全体に必要な量の冷媒液を溜めておくことができるため、油が分離された後の冷媒液を液側冷媒回路に戻す際に、第１容器内に貯えられた冷媒液を充填することが可能になる。これにより、冷媒充填用の機器を接続する等の作業が不要となる。
【００１４】
請求項２に記載の冷凍装置は、請求項１において、バイパス回路は液側冷媒回路からの冷媒の流れを遮断できるように接続されている。
【００１５】
この冷凍装置では、液側冷媒回路からバイパス回路に冷媒が流れないように遮断できるため、冷凍装置を通常運転する際に、捕集した油を第１容器内に閉じこめたまま保管しておくことが可能である。これにより、バイパス回路を冷凍装置に常設することができ、油を捕集した後に、バイパスを取り外す等の作業が不要となる。
【００１６】
請求項３に記載の冷凍装置は、請求項１又は２において、油捕集装置は熱源ユニットに内蔵されている。
【００１７】
この冷凍装置では、油捕集装置が熱源ユニットの内蔵されているため、油捕集装置単体での設置工事が不要である。
【００１８】
請求項４に記載の冷凍装置の配管洗浄方法は、利用側熱交換器を有する利用ユニットと、圧縮機及び熱源側熱交換器を有する熱源ユニットと、利用ユニットと熱源ユニットとを接続する冷媒ガス配管及び冷媒液配管と備えた冷凍装置の配管洗浄方法であって、各ユニット及び配管を接続して主冷媒回路を構成するとともに、利用側熱交換器と熱源側熱交換器とを接続する液側冷媒回路に冷媒中に含まれる油を捕集することが可能な油捕集装置をその内部に冷媒が貯えられた状態で設け、圧縮機を起動して、液側冷媒回路内を流れる冷媒の圧力を凝縮圧力まで昇圧させ、圧縮機を起動した後に、油捕集装置に貯えられた冷媒を主冷媒回路内に充填しながら、液側冷媒回路内の冷媒液に含まれる油を油捕集装置に捕集する。
【００１９】
この冷凍装置の配管洗浄方法では、主冷媒回路に冷媒を充填しながら、液側冷媒回路内を流れる冷媒液に含まれる油を捕集することができるため、配管洗浄運転の時間を短縮することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の冷凍装置の実施形態について説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
（１）空気調和装置の全体構成
図１は、本発明の冷凍装置の一例としての第１実施形態の空気調和装置１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１は、１台の熱源ユニット２と、それに並列に接続された複数台（本実施形態では、２台）の利用ユニット５と、熱源ユニット２と利用ユニット５とを接続するための冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７とを備えており、例えば、ビル等の空気調和に用いられる冷房運転及び暖房運転が可能なものである。
【００２２】
空気調和装置１は、ＨＦＣ系冷媒やＨＣ系冷媒を使用するものである。本実施形態において、空気調和装置１は、既設のＣＦＣ系冷媒やＨＣＦＣ系冷媒を使用した空気調和装置の熱源ユニット及び利用ユニットを熱源ユニット２及び利用ユニット５に更新して構成されたものである。すなわち、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７は、既設の冷媒液配管及び冷媒ガス配管を流用している。
【００２３】
利用ユニット５は、主に、利用側膨張弁５１と、利用側熱交換器５２とを有している。本実施形態において、利用側膨張弁５１は、冷媒圧力の調節や冷媒流量の調節を行うために、利用側熱交換器５２の液側に接続された電動膨張弁である。本実施形態において、利用側熱交換器５２は、クロスフィン式の熱交換器であり、室内の空気と熱交換するためのものである。本実施形態において、利用ユニット５は、ユニット内に室内の空気を取り込み、送り出すためのファン（図示せず）を備えており、室内の空気と利用側熱交換器５２を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。
【００２４】
熱源ユニット２は、主に、圧縮機２１と、油分離器２２と、四路切換弁２３と、熱源側熱交換器２４と、熱源側膨張弁２５と、液側仕切弁２７と、ガス側仕切弁２８とを有している。本実施形態において、圧縮機２１は、電動機駆動のスクロール式の圧縮機であり、吸入した冷媒ガスを圧縮するためのものである。この圧縮機２１には、圧縮機内の潤滑のためにＨＦＣ系冷媒やＨＣ系冷媒に適するエステル系又はエーテル系の油が使用されている。油分離器２２は、圧縮機２１の吐出側に設けられ、圧縮・吐出された冷媒ガス中に含まれる油を気液分離するための容器である。油分離器２２において分離された油は、油戻し管２６を介して、圧縮機２１の吸入側に戻されるようになっている。四路切換弁２３は、冷房運転と暖房運転との切り換え時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には油分離器２２の出口と熱源側熱交換器２４のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と冷媒ガス配管７側とを接続し、暖房運転時には油分離器２２の出口と冷媒ガス配管７側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と熱源側熱交換器２４のガス側とを接続することが可能である。本実施形態において、熱源側熱交換器２４は、クロスフィン式の熱交換器であり、空気を熱源として冷媒と熱交換するためのものである。本実施形態において、熱源ユニット２は、ユニット内に屋外の空気を取り込み、送り出すためのファン（図示せず）を備えており、屋外の空気と熱源側熱交換器２４を流れる冷媒とを熱交換させることが可能である。熱源側膨張弁２５は、冷媒圧力の調節や冷媒流量の調節を行うために、熱源側熱交換器２４の液側に接続された電動膨張弁である。液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８は、それぞれ、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７に接続されている。また、液側仕切弁２７の冷媒液配管６側の継手部には、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７の気密試験時の圧力値を測定するための圧力センサからなる圧力検出装置２９が設けられている。そして、圧力検出装置２９において測定された圧力データは、判定装置３０に取り込まれるようになっている。判定装置３０は、取り込まれた圧力データを記録する機能と、外気温センサ（図示せず）によって測定される温度データに基づいて取り込まれた圧力データを温度補正する機能と、温度補正された圧力データに基づいて気密試験結果の合否を判定する機能と、記録された圧力データに基づいて気密試験やガス置換の作業の履歴を記録して後述の異物捕集装置３１や圧縮機２１に対して起動インターロック指令を与える機能とを備えている。尚、本実施形態において、圧力検出装置２９は、液側仕切弁２７側に設けられているが、ガス側仕切弁２８側に設けられていてもよい。
【００２５】
冷媒液配管６は、利用ユニット５の利用側熱交換器５２の液側と熱源ユニット２の熱源側熱交換器２４の液側との間を接続している。冷媒ガス配管７は、利用ユニット５の利用側熱交換器５２のガス側と熱源ユニット２の四路切換弁２３との間を接続している。ここで、利用側熱交換器５２から利用側膨張弁５１、冷媒液配管６及び熱源側膨張弁２５を含む熱源側熱交換器２４までの範囲の冷媒回路を液側冷媒回路１１とする。また、利用側熱交換器５２から冷媒ガス配管７、圧縮機２１、油分離器２２及び四路切換弁２３を含む熱源側熱交換器２４までの範囲の冷媒回路をガス側冷媒回路１２とする。すなわち、空気調和装置１の主冷媒回路１０は、液側冷媒回路１１とガス側冷媒回路１２とから構成されている。
【００２６】
本実施形態の空気調和装置１は、液側冷媒回路１１に設けられた異物捕集装置３１をさらに備えている。異物捕集装置３１は、冷媒充填時に、液側冷媒回路１１内を流れる冷媒液に含まれる酸素や窒素等の非凝縮性ガスを捕集するとともに、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７に残留した既設の空気調和装置用のＣＦＣ系冷媒又はＨＣＦＣ系冷媒用の油（以下、既設用油とする）を捕集するため機能を有する装置である。本実施形態において、異物捕集装置３１は、熱源ユニット２に内蔵されており、液側冷媒回路１１の熱源側膨張弁２５と液側仕切弁２７との間に設けられている。
【００２７】
（２）異物捕集装置の構成
異物捕集装置３１は、異物捕集容器３２（第１容器）と、入口配管３３と、出口配管３４と、主開閉装置３５とを備えたバイパス回路である。異物捕集容器３２は、液側冷媒回路１１を流れる冷媒を導入して、冷媒中の非凝縮性ガスや既設用油を分離することが可能である。具体的には、異物捕集容器３２は、液側冷媒回路１１に入口配管３３及び出口配管３４を介して接続されている。
【００２８】
入口配管３３は、異物捕集容器３２に冷媒を導入するための配管であり、液側冷媒回路１１から分岐されて、異物捕集容器３２の入口に接続されている。入口配管３３には、異物捕集容器３２の入口へ冷媒を流通／遮断するための入口開閉装置３３ａと、液側冷媒回路１１から異物捕集容器３２への流れのみを許容する入口逆止装置３３ｂとが設けられている。本実施形態において、入口開閉装置３３ａは電磁弁であり、入口逆止装置３３ｂは逆止弁である。
【００２９】
出口配管３４は、異物捕集容器３２内で異物が分離された冷媒を液側冷媒回路１１に戻すための配管であり、入口配管３３との下流側の位置で液側冷媒回路１１から分岐されて、異物捕集容器３２の出口に接続されている。出口配管３４には、異物捕集容器３２から液側冷媒回路１１へ冷媒を流通／遮断するための出口開閉装置３４ａと、異物捕集容器３２から液側冷媒回路１１への流れのみを許容する出口逆止装置３４ｂとが設けられている。本実施形態において、出口開閉装置３４ａは電磁弁であり、出口逆止装置３４ｂは逆止弁である。
【００３０】
主開閉装置３５は、液側冷媒回路１１の入口配管３３との分岐部と液側冷媒回路１１の出口配管３４との分岐部との間の冷媒の流れを遮断可能に設けられている。本実施形態において、主開閉装置３５は、電磁弁である。
【００３１】
異物捕集容器３２は、例えば、図２に示すような縦型円筒形状の容器であり、容器上部に入口が設けられ、容器下部に出口が設けられている。これにより、異物捕集容器に流入した冷媒は、容器上部に非凝縮性ガスを含む冷媒ガスが捕集され、容器下部に既設の空気調和装置用の油を含む冷媒液が溜まるようになっている。ここで、既設用油は、この空気調和装置１用の冷媒（ＨＦＣ系冷媒又はＨＣ系冷媒）及び油（ＨＦＣ系冷媒又はＨＣ系冷媒用の油）に相溶せず、かつ、冷媒よりも比重が軽いため、異物捕集容器３２の下部において、冷媒液の液面上に浮かんだ状態で捕集される。これにより、液側冷媒回路１１には、出口配管３４を通じて冷媒液のみが戻されるようになっている。また、異物捕集容器３１の容量は、主冷媒回路１０に必要な冷媒量を溜めておくことができる容量を有している。
【００３２】
（３）空気調和装置の動作
次に、空気調和装置１の動作について、図１を用いて説明する。
【００３３】
（Ａ）通常運転（冷房運転）
まず、冷房運転について説明する。冷房運転時は、四路切換弁２３が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が熱源側熱交換器２４のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が利用側熱交換器５２のガス側に接続された状態となっている。また、液側仕切弁２７、ガス側仕切弁２８及び熱源側膨張弁２５は開にされ、利用側膨張弁５１は冷媒を減圧するように開度調節されている。さらに、主開閉装置３５は開にされ、かつ、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａは閉止されており、異物捕集装置３１を使用しない状態になっている。
【００３４】
この主冷媒回路１０の状態で、熱源ユニット２のファン（図示せず）、利用ユニット５のファン（図示せず）及び圧縮機２１を起動すると、冷媒ガスは、圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、油分離器２２に送られて油と冷媒ガスとに気液分離される。その後、圧縮された冷媒ガスは、四路切換弁２３を経由して熱源側熱交換器２４に送られて、外気と熱交換して凝縮される。この凝縮した冷媒液は、熱源側膨張弁２５及び冷媒液配管６を経由して利用ユニット５側に送られる。そして、利用ユニット５に送られた冷媒液は、利用側膨張弁５１で減圧された後、利用側熱交換器５２で室内空気と熱交換して蒸発される。この蒸発した冷媒ガスは、冷媒ガス配管７、四路切換弁２３を経由して、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。
【００３５】
（Ｂ）通常運転（暖房運転）
次に、暖房運転について説明する。暖房運転時は、四路切換弁２３が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が利用側熱交換器５２のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が熱源側熱交換器２４のガス側に接続された状態となっている。また、液側仕切弁２７、ガス側仕切弁２８及び利用側膨張弁５１は開にされ、熱源側膨張弁２５は冷媒を減圧するように開度調節されている。さらに、主開閉装置３５は開にされ、かつ、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａは閉止されており、異物捕集装置３１を使用しない状態になっている。
【００３６】
この主冷媒回路１０の状態で、熱源ユニット２のファン（図示せず）、利用ユニット５のファン（図示せず）及び圧縮機２１を起動すると、冷媒ガスは、圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、油分離器２２に送られて油と冷媒ガスとに気液分離される。その後、圧縮された冷媒ガスは、四路切換弁２３及び冷媒ガス配管７を経由して利用ユニット５に送られる。そして、利用ユニット５に送られた冷媒ガスは、利用側熱交換器５２で室内空気と熱交換して凝縮される。この凝縮した冷媒液は、利用側膨張弁５１及び冷媒液配管６を経由して熱源ユニット２に送られる。そして、熱源ユニット２に送られた冷媒液は、熱源側膨張弁２５で減圧された後、熱源側熱交換器２４で外気と熱交換して蒸発される。この蒸発した冷媒ガスは、四路切換弁２３を経由して、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。
【００３７】
（Ｃ）冷媒充填運転
次に、冷媒充填運転の動作について説明する。本実施形態の空気調和装置１における冷媒充填運転は、主冷媒回路１０内の主として窒素ガス及び酸素ガスからなる非凝縮性ガスを主冷媒回路１０から除去しつつ、主冷媒回路１０内に冷媒充填を行う運転である。また、冷媒充填運転は、主冷媒回路１０に充填される冷媒によって、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７に残留する既設用油を主冷媒回路１０内から除去するための運転でもある。以下、機器据付等を含む冷媒充填運転の詳細を説明する。
【００３８】
＜機器据付＞
まず、既設の利用ユニット及び熱源ユニットを撤去した後、新設の利用ユニット５及び熱源ユニット２を据え付けて、さらに、流用される冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７と接続することによって、空気調和装置１の主冷媒回路１０を構成する。ここで、新設の熱源ユニット２の液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８は閉止されており、熱源ユニット２の冷媒回路内は冷媒ガスで充満されている。また、異物捕集装置３１の異物捕集容器３２内には、主冷媒回路１０に充填される冷媒が液状態で貯えられている。そして、異物捕集容器３２は、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａが閉止され、かつ、主開閉装置３５が開にされており、主冷媒回路１０との接続が切れた状態になっている。
【００３９】
＜気密試験＞
上記のようにして主冷媒回路１０を構成した後、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７の気密試験を行う。本実施形態おいて、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７の気密試験は、利用ユニット５に接続された状態で行われる。
【００４０】
まず、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７を含む気密試験部分に対して、冷媒液配管６や冷媒ガス配管７等に設けられた供給口（図示せず）から窒素ガスを供給して、気密試験部分の圧力を気密試験圧力まで昇圧させる。そして、窒素ガスの供給を停止した後、気密試験部分について、所定の試験時間にわたって気密試験圧力を維持されることを確認する。ここで、気密試験部分の圧力値は、圧力検出装置２９によって測定されている。測定された圧力データは、判定装置３０に取り込まれている。判定装置３０は、取り込んだ圧力データと外気温のデータとから気密試験部分における圧力が所定の試験時間にわたって気密試験圧力を維持できたかどうかの自動判定を行っている（気密試験ステップ）。
【００４１】
気密試験が終了した後、気密試験部分の圧力を減圧するために、気密試験部分の雰囲気ガスを大気放出する。ここで、気密試験部分の雰囲気ガスには気密試験に使用された大量の窒素ガスが含まれているため、大気放出後の気密試験部分の雰囲気ガスの大部分は、窒素ガスに置換されて、酸素ガスが除去されている（減圧ステップ）。尚、判定装置３０は、取り込まれた圧力データに基づいて、気密試験ステップや減圧ステップの履歴を記録できるようになっている。そして、これらのステップが完了していない場合には、判定装置３０は、入口開閉装置３３ａ、出口開閉装置３４ａ、主開閉装置３５及び圧縮機２１を操作不可にするインターロック指令を各装置に与えて、次工程の冷媒充填ステップに移行できないようにしている。
【００４２】
＜冷媒充填＞
減圧ステップが終了した後、さらに気密試験部分に窒素ガスを供給して、雰囲気ガスを窒素ガスにできる限り置換する（ガス置換ステップ）。尚、このガス置換ステップは、気密試験ステップの前に行われてもよい。
【００４３】
ガス置換ステップの後、熱源ユニット２の液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８を開にして、利用側ユニット５の冷媒回路と熱源ユニット２の冷媒回路とが接続された状態にする。次に、主冷媒回路１０を上述の暖房運転のときと同じ回路構成にする。さらに、異物捕集装置３１を使用できる回路構成にする。具体的には、主開閉装置３５を閉止し、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａを開にする。これにより、異物捕集容器３２を経由する暖房運転の回路が構成される。
【００４４】
この回路構成において、圧縮機２１を起動して、上述の暖房運転と同様な運転を行う。このとき、圧縮機２１の吐出側から液側冷媒回路１１の熱源側膨張弁２５までの範囲は、熱源側膨張弁２５の開度調節によって、冷媒の凝縮圧力まで昇圧される（圧縮機起動ステップ）。すなわち、異物捕集容器３２は、冷媒の凝縮圧力まで昇圧されている。これにより、異物捕集容器３２には、非凝縮性ガス（主に窒素ガス）を含む飽和状態の気液混相の冷媒が流入する。この異物捕集容器３２に流入した冷媒は、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスと冷媒液とに気液分離される。そして、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスは異物捕集容器３２の容器上部（図２の領域Ａを参照）に捕集され、冷媒液は異物捕集容器３２の容器下部（図２の領域Ｂを参照）に溜まる。容器下部に溜まった冷媒液は、冷媒充填用として異物捕集容器３２に貯えられていた冷媒とともに液側冷媒回路１１に戻される。すわなち、異物捕集容器３２は、流入する冷媒を非凝縮性ガスを含む冷媒ガスと冷媒液とに気液分離して冷媒液を液側冷媒回路１１に戻すとともに主冷媒回路１０に冷媒充填を行っている。詳細には、熱源ユニット２のファン（図示せず）の風量調節等により熱源側熱交換器２４における冷媒の蒸発負荷を調節することによって、異物捕集容器３２から液側冷媒回路１１に供給される冷媒液量を調節して主冷媒回路１０に冷媒充填を行っている。このような運転を継続して、主冷媒回路１０内の非凝縮性ガスを異物捕集容器３２内に捕集しつつ、主冷媒回路１０に冷媒を充填する（ガス捕集ステップ、冷媒充填ステップ）。
【００４５】
このようにして、主冷媒回路１０に必要量の冷媒が充填されたら、異物捕集装置３１を使用しない回路構成に変更する。具体的には、主開閉装置３５を開、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａを閉止する（充填完了ステップ）。
【００４６】
＜配管洗浄＞
ガス捕集ステップの際、主として冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７に残留した既設用油は、主冷媒回路１０を循環する冷媒によって洗い流されて非凝縮性ガスを含む冷媒とともに異物捕集容器３２に流入している。この既設用油は、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスと気液分離された後、冷媒液とともに異物捕集容器３２の容器下部に溜まる。ここで、既設用油は、冷媒液に溶解せず、かつ、冷媒液よりも低比重であるため、冷媒液の液面上に浮かんだ状態（図２の領域Ｃを参照）で捕集される。このようにして、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７に残留した既設用油が異物捕集容器３２によって捕集される（油捕集ステップ）。すなわち、異物捕集装置３１は、非凝縮性ガス及び既設用油を含む冷媒から非凝縮性ガス及び既設用油を捕集しつつ冷媒液だけを液側冷媒回路１１に戻している。
【００４７】
（４）空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置１には、以下のような特徴がある。
【００４８】
（Ａ）真空引きが省略可能な装置構成及び冷媒充填方法
本実施形態の空気調和装置１では、機器据付後に、主冷媒回路１０内に冷媒を充填しながら圧縮機２１を運転することによって、冷媒に含まれる非凝縮性ガスを液側冷媒回路１１に設置された異物捕集装置３１によって捕集することができる。これにより、冷媒充填に前に、非凝縮性ガスの除去のために行っていた真空引き工程が不要となり、工期の短縮化を図ることができる。
【００４９】
（Ｂ）配管洗浄が可能な装置構成
本実施形態の空気調和装置１では、圧縮機起動ステップ後に、液側冷媒回路１１から冷媒液を異物捕集装置３１に導入して既設用油を捕集できるようになっている。本実施形態において、異物捕集装置３１は液側冷媒回路１１に接続されているため、既設用油と冷媒との分離は二液分離によって行われている。このため、例えば、ガス側冷媒回路１２に異物捕集装置を設ける場合に比べて、異物捕集装置を構成する異物捕集容器のサイズを小さくすることができる。そして、異物捕集装置３１のサイズが小さいため、異物捕集装置３１を熱源ユニット２に内蔵することが可能である。
【００５０】
また、本実施形態において、油捕集ステップは、冷媒充填ステップと同時に行われているため、配管洗浄運転の時間が短縮されている。
【００５１】
（Ｃ）異物捕集装置の構造
本実施形態の空気調和装置１では、液側冷媒回路１１から非凝縮性ガス及び既設用油を含む冷媒を異物捕集容器３２に導入して、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスと既設用油を含む冷媒液とに気液分離し、さらに、分離された既設用油を含む冷媒液を既設用油と冷媒液とに二液分離して、冷媒液のみを液側冷媒回路１１に戻すことが可能であるため、非凝縮性ガスを異物捕集容器３２に閉じこめるように捕集することができる。より具体的には、異物捕集容器３２には、容器上部に入口が設けられ容器下部に出口が設けられているため、異物捕集容器３２に流入した冷媒は、非凝縮性ガス及び既設用油を含む冷媒ガスと冷媒液とに気液分離される。そして、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスは異物捕集容器３２の上部に捕集され、既設用油を含む冷媒液は、異物捕集容器３２の下部に溜まる。そして、容器下部に溜まった油を含む冷媒液は、既設用油と冷媒液との溶解性及び両者の比重差を利用して二液分離される。その後、異物捕集容器３２の下部に溜まった冷媒液は、液側冷媒回路１１へ戻されるため、液側冷媒回路１１に戻される冷媒液へ非凝縮性ガス及び既設用油が混入するのを防ぐことができる。
【００５２】
また、入口配管３３には入口逆止装置３３ｂが設けられているため、液側冷媒回路１１から異物捕集容器３２に流入した冷媒が逆流して液側冷媒回路１１に戻ることがない。これにより、異物捕集容器３２に捕集された非凝縮性ガスを確実に異物捕集容器３２内に閉じこめておくことができる。
【００５３】
さらに、空気調和装置１では、液側冷媒回路１１から異物捕集容器３２に冷媒が流れないように遮断できるため、空気調和装置１を通常運転する際に、主冷媒回路１０内から捕集した非凝縮性ガス及び既設用油を異物捕集容器３２内に保管することが可能である。これにより、第１バイパス回路を空気調和装置１に常設することができ、非凝縮性ガス及び既設用油を捕集した後に、異物捕集装置３１を取り外す等の作業が不要となる。
【００５４】
さらに、空気調和装置１では、異物捕集容器３２内に主冷媒回路１０に必要な量の冷媒液を貯えておくことができるため、非凝縮性ガス及び既設用油が分離された冷媒液を液側冷媒回路１１に戻す際に、異物捕集容器３２に貯えられた冷媒液を主冷媒回路１０に充填することが可能になる。これにより、冷媒充填用の機器を接続するための作業が不要となる。
【００５５】
（Ｄ）気密試験やガス置換を含めた冷媒充填方法
本実施形態の空気調和装置１の冷媒充填方法では、圧縮機起動ステップ前に、気密試験ステップにおいて冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７の気密試験を窒素ガスによって行い、気密試験ステップ後に、減圧ステップにおいて冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７内の雰囲気ガスを大気放出しているため、圧縮機２１を運転する際に吸入される酸素ガスの量を減少させることができる。これにより、圧縮機の損傷等の不具合を防ぐことができる。
【００５６】
また、空気調和装置１には、圧力検出装置２９及び判定装置３０を備えており、気密試験ステップ及び減圧ステップにおける冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７の圧力値のデータ履歴から気密試験ステップや減圧ステップが完了しているかどうかを記録できるようになっている。そして、これらのステップが完了していない場合には、判定装置３０は、異物捕集装置３１の入口開閉装置３３ａ、出口開閉装置３４ａ、主開閉装置３５及び圧縮機２１の操作を不可にするようなインターロック指令を各装置に与えて次工程の冷媒充填ステップに移行できないようにしている。これにより、主冷媒回路１０内に残存する酸素ガス量が多い状態のまま異物捕集装置３１を使用したり、圧縮機２１を運転することがないように運転管理を行うことができる。
【００５７】
さらに、空気調和装置１の冷媒充填方法では、圧縮機起動ステップ前に、ガス置換ステップおいて冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７内の雰囲気ガスを窒素ガスに置換して酸素ガスをさらに減らしているため、圧縮機２１を運転する際に吸入される酸素ガスの量をさらに減少させることができる。これにより、圧縮機の損傷等の不具合を防ぐことができる。
【００５８】
［第２実施形態］
（１）空気調和装置の構成
図３は、第２実施形態の空気調和装置１０１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１０１は、第１実施形態の空気調和装置１と基本的には同じ構成であり、液側冷媒回路１１１において、熱源側熱交換器２４と異物捕集装置３１との間にブリッジ回路１３７とレシーバ１３８（第２容器）と液量検出装置１３９とが設けられている点が異なる。以下の空気調和装置１０１の説明では、第１実施形態の空気調和装置１と同じ構成については説明を省略し、第１実施形態の空気調和装置１との相違点について説明する。
【００５９】
レシーバ１３８は、例えば、図４に示すような縦型円筒形状の容器であり、液側冷媒回路１１１を流れる冷媒液を一時的に溜めるための容器である。レシーバ１３８は、容器上部に入口を有しており、容器下部に出口を有している。これにより、レシーバ１３８に流入する冷媒は、常に冷媒液だけが戻されるようになっている。
【００６０】
ブリッジ回路１３７は、熱源側膨張弁２５と、３つの逆止弁１３７ａ、１３７ｂ、１３７ｃとから構成されており、液側冷媒回路１１１を流れる冷媒が熱源側熱交換器２４側から流入する場合及び利用側熱交換器５２側から流入する場合のどちらの場合においても、レシーバ１３８の入口を通じてレシーバ１３８に冷媒を流入させ、かつ、レシーバ１３８の出口から冷媒液を戻すことができるようにするための回路である。
【００６１】
液量検出装置１３９は、レシーバ１３８の容器中部と圧縮機２１の吸入側との間に接続されたバイパス回路（第２バイパス回路）であり、レシーバ１３８内に冷媒液が溜まり容器中部に到達したときにオーバーフローする冷媒液を減圧して圧縮機２１の吸入側に戻すことができるようになっている。ここで、レシーバ１３８の容器中部の液量検出装置１３９が接続される位置は、液側冷媒回路１１１とガス側冷媒回路１１２とからなる主冷媒回路１１０に必要量の冷媒が充填されたときの状態に対応するレシーバ１３８に溜められる冷媒液量に相当する位置（図４の位置Ｌを参照）である。液量検出装置１３９は、電磁弁からなる出口開閉装置１３９ａと、出口開閉装置１３９ａの下流側に設けられた冷媒を減圧するためのキャピラリからなる減圧装置１３９ｂと、減圧装置１３９ｂの下流側の位置に設けられたサーミスタからなる温度検出装置１３９ｃとを備えている。
【００６２】
（２）空気調和装置の動作
上記のようなレシーバ１３８及び液量検出装置１３９を備えた空気調和装置１０１の構成において、冷媒充填運転を行うときの動作について説明する。尚、機器据付、気密試験及びガス置換ステップについては、第１実施形態の空気調和装置１の動作と同じであるので省略し、ガス置換ステップ後の動作について説明する。
【００６３】
ガス置換ステップの後、熱源ユニット１０２の液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８を開にして、利用側ユニット５の冷媒回路と熱源ユニット１０２の冷媒回路とが接続された状態にする。次に、主冷媒回路１１０を上述の暖房運転のときと同じ回路構成にする。さらに、異物捕集装置３１を使用できる回路構成にする。具体的には、主開閉装置３５を閉止し、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａを開にする。また、液量検出装置１３９の出口開閉装置１３９ａも開にしておく。これにより、異物捕集容器３２を経由する暖房運転の回路が構成される。
【００６４】
この回路構成において、圧縮機２１を起動して、上述の暖房運転と同様な運転を行う。このとき、圧縮機２１の吐出側から液側冷媒回路１１１の熱源側膨張弁２５までの範囲は、熱源側膨張弁２５の開度調節によって、冷媒の凝縮圧力まで昇圧される（圧縮機起動ステップ）。すなわち、異物捕集容器３２及びレシーバ１３８は、冷媒の凝縮圧力まで昇圧されている。これにより、異物捕集容器３２には、非凝縮性ガス（主に窒素ガス）を含む飽和状態の気液混相の冷媒が流入する。この異物捕集容器３２に流入した冷媒は、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスと冷媒液とに気液分離される。そして、非凝縮性ガスを含む冷媒ガスは異物捕集容器３２の容器上部に捕集され、冷媒液は異物捕集容器３２の容器下部に溜まる。容器下部に溜まった冷媒液は、冷媒充填用として異物捕集容器３２に貯えられていた冷媒とともに液側冷媒回路１１１に戻される。すわなち、異物捕集容器３２は、流入する冷媒を非凝縮性ガスを含む冷媒ガスと冷媒液とに気液分離して、冷媒液を液側冷媒回路１１に戻すとともに主冷媒回路１１０に冷媒を充填している。このような運転を継続して、主冷媒回路１１０内の非凝縮性ガスを異物捕集容器３２内に捕集しつつ、主冷媒回路１１０に冷媒を充填する（ガス捕集ステップ、冷媒充填ステップ）。
【００６５】
そして、液側冷媒回路１１１に戻された冷媒液は、ブリッジ回路１３７の逆止弁１３７ｂを通じてレシーバ１３８に流れ込んで一時的にレシーバ１３８に溜められる。このレシーバ１３８に溜められた冷媒液のうち、熱源側熱交換器２４の蒸発負荷に相当する量の冷媒液がブリッジ回路１３７の熱源側膨張弁２５を通じて液側冷媒回路１１１に戻される。これにより、レシーバ１３８に冷媒液が除々に溜まる。その後、冷媒液がレシーバ１３８の容器中部（図４の位置Ｌを参照）まで到達すると、冷媒液がオーバーフローして液量検出装置１３９に流れ込む。このとき、冷媒液は、減圧装置１３９ｂによって減圧されて蒸発するため、減圧装置１３９ｂの下流側に設けられた温度検出装置１３９ｃで測定される冷媒温度が急激に低下する。これにより、主冷媒回路１１０内に所定量の冷媒が充填されたことが検出される。
【００６６】
このようにして、主冷媒回路１１０に所定量の冷媒が充填された後、異物捕集装置３１を使用しない回路構成に変更する。具体的には、主開閉装置３５を開、入口開閉装置３３ａ及び出口開閉装置３４ａを閉止する。また、液量検出装置１３９の出口開閉装置１３９ａも閉止する（充填完了ステップ）。
【００６７】
また、ガス捕集ステップの際、第１実施形態の空気調和装置１と同様に、主として冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７は、冷媒によって洗浄されて、冷媒液配管６及び冷媒ガス配管７に残留した既設用油が異物捕集容器３２によって捕集される（油捕集ステップ）。
【００６８】
（３）空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置１０１には、以下のような特徴がある。
【００６９】
本実施形態の空気調和装置１０１では、異物捕集装置３１の下流側に設けられたレシーバ１３８に冷媒液を溜めて、その液量が所定量に達したことを液量検出装置１３９によって検出することができる。このため、主冷媒回路１１０に必要量の冷媒が充填されたときの状態に対応するレシーバ１３８の液量を所定量として設定しておくことで、主冷媒回路１１０内に必要量の冷媒が充填されたことを検出することができる。
【００７０】
また、空気調和装置１０１では、冷媒の充填が進行するとともに、レシーバ１３８に冷媒液が溜まり、所定量になった時に液量検出装置１３９を通じてレシーバ１３８から圧縮機２１の吸入側に冷媒液が流出する。このとき、液量検出装置１３９を流れる冷媒液は、減圧装置１３９ｂによって減圧蒸発する。この減圧蒸発した冷媒は、減圧前の冷媒よりも温度が低いため、減圧装置１３９ｂの下流側に設けられた温度検出装置１３９ｃにおいては、冷媒液がレシーバ１３８から流出する前の温度よりも低い温度が検出される。これにより、レシーバ１３８に所定量の冷媒が溜まったこと、すなわち、主冷媒回路１１０内に必要量の冷媒が充填されたことを検出することができる。
【００７１】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態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。
【００７２】
（１）前記実施形態の配管洗浄運転では、油捕集ステップと冷媒充填ステップとを同時に行っていたが、冷媒充填ステップを従来通りの真空引き作業を行った後に行い、その後、圧縮機２１を起動して油捕集ステップを行う運転でもよい。
【００７３】
（２）前記実施形態においては、本発明を空気調和装置に適用したものが開示されているが、他の蒸気圧縮式の冷媒回路を備えた冷凍装置に適用してもよい。
【００７４】
（３）前記実施形態においては、圧縮機が１台のものが開示されているが、複数台の圧縮機を備えたものでもよい。また、圧縮機の型式は、前記実施形態に限定されない。
【００７５】
【発明の効果】
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。
【００７６】
請求項１にかかる発明では、油捕集装置が液側冷媒回路に設けられているため、従来のガス側冷媒回路側に油捕集装置を設けている場合に比べて、油捕集装置のサイズを小さくすることができる。また、液側冷媒回路から油を含む冷媒液を第１容器に導入して油と冷媒液とに分離するとともに、分離された冷媒液を液側冷媒回路に戻すことが可能であるため、油を第１容器内に閉じこめるように捕集することができる。さらに、第１容器に装置全体に必要な量の冷媒液を溜めておくことができるため、油が分離された後の冷媒液を液側冷媒回路に戻す際に、第１容器内に貯えられた冷媒液を充填することが可能になる。
【００７７】
請求項２にかかる発明では、液側冷媒回路からバイパス回路に冷媒が流れないように遮断できるため、バイパス回路を冷凍装置に常設することができる。
【００７８】
請求項３にかかる発明では、油捕集装置が熱源ユニットの内蔵されているため、油捕集装置単体での設置工事が不要である。
【００７９】
請求項４にかかる発明では、主冷媒回路に冷媒を充填しながら、液側冷媒回路内を流れる冷媒液に含まれる油を捕集することができるため、配管洗浄運転の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の空気調和装置の冷媒回路の概略図。
【図２】 第１実施形態の異物捕集容器を示す図。
【図３】 本発明の第２実施形態の空気調和装置の冷媒回路の概略図。
【図４】 第２実施形態のレシーバを示す図。
【符号の説明】
１、１０１ 空気調和装置（冷凍装置）
２、１０２ 熱源ユニット
５ 利用ユニット
６ 冷媒液配管
７ 冷媒ガス配管
１０、１１０ 主冷媒回路
１１、１１１ 液側冷媒回路
１２、１１２ ガス側冷媒回路
２１ 圧縮機
２４ 熱源側熱交換器
３１ 異物捕集装置（油捕集装置、バイパス回路）
３２ 異物捕集容器（第１容器）
５２ 利用側熱交換器

Claims (4)

1. 利用側熱交換器（５２）を有する利用ユニット（５）と、
   圧縮機（２１）及び熱源側熱交換器（２４）を有する熱源ユニット（２、１０２）と、
   前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器とを接続する液側冷媒回路（１１、１１１）の一部を構成する冷媒液配管（６）と、
   前記利用側熱交換器と前記圧縮機とを接続するガス側冷媒回路（１２、１１２）の一部を構成する冷媒ガス配管（７）と、
   前記液側冷媒回路に設けられ、冷媒中に含まれる油を捕集することが可能な油捕集装置（３１）とを備え、
   前記油捕集装置は、前記液側冷媒回路を流れる冷媒から油を分離するとともに分離された冷媒を前記液側冷媒回路に戻すことが可能な第１容器（３２）を含むバイパス回路（３１）であり、
   前記第１容器は、装置全体に必要な量の冷媒液を貯えておくことができる容量を有している、
   冷凍装置（１、１０１）。
2. 前記バイパス回路（３１）は、前記液側冷媒回路（１１、１１１）からの冷媒の流れを遮断できるように接続されている、請求項１に記載の冷凍装置（１、１０１）。
3. 前記油捕集装置（３１）は、前記熱源ユニット（２、１０２）に内蔵されている、請求項１又は２に記載の冷凍装置（１、１０１）。
4. 利用側熱交換器（５２）を有する利用ユニット（５）と、圧縮機（２１）及び熱源側熱交換器（２４）を有する熱源ユニット（２、１０２）と、前記利用ユニットと前記熱源ユニットとを接続する冷媒ガス配管（７）及び冷媒液配管（６）と備えた冷凍装置（１、１０１）の配管洗浄方法であって、
   前記各ユニット及び配管を接続して主冷媒回路（１０、１１０）を構成するとともに、前記利用側熱交換器と前記熱源側熱交換器とを接続する液側冷媒回路（１１、１１１）に冷媒中に含まれる油を捕集することが可能な油捕集装置（３１）をその内部に冷媒が貯えられた状態で設け、
   前記圧縮機を起動して、前記液側冷媒回路内を流れる冷媒の圧力を凝縮圧力まで昇圧させ、
   前記圧縮機を起動した後に、前記油捕集装置に貯えられた冷媒を前記主冷媒回路内に充填しながら、前記液側冷媒回路内の冷媒液に含まれる油を前記油捕集装置に捕集する、
   冷凍装置の配管洗浄方法。

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