KR20060066132A - 냉동 장치의 시공 방법 및 냉동 장치 - Google Patents

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Abstract

현지 시공 시에 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 회로 내에서 냉매와 혼합한 상태로부터 분리막을 이용하여 분리 제거하는 것이 가능한 구성을 구비한 냉동 장치에 있어서, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 향상시킨다. 공기 조화 장치(1)는, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(5)이 냉매 연락 배관(6, 7)을 통하여 접속되어 냉매 회로(10)를 구성하고 있고, 냉각기(32)와 부 리시버(33)와 분리막 장치(34)를 구비하고 있다. 냉각기(32)는, 압축기(21)를 운전하여 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시켜 액측 냉매 회로(11)를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각한다. 부 리시버(33)는, 냉각기(32)에서 냉각된 냉매를, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액(氣液) 분리한다. 분리막 장치(34)는, 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 분리하는 분리막(34b)을 가지고, 분리된 비응축성 가스를 냉매 회로(10)의 외부로 배출한다.
냉동 장치, 시공 방법, 열원 유닛, 이용 유닛, 냉매 연락 배관

Description

냉동 장치의 시공 방법 및 냉동 장치{FREEZING APPARATUS INSTALLATION METHOD AND FREEZING APPARATUS}
본 발명은, 냉동 장치의 시공 방법 및 냉동 장치, 특히, 압축기와 열원측 열교환기를 가지는 열원 유닛과, 이용측 열교환기를 가지는 이용 유닛과, 열원 유닛과 이용 유닛을 접속하는 냉매 연락 배관을 구비한 냉동 장치 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
종래의 냉동 장치의 하나로서, 세퍼레이트(separate)형의 공기 조화 장치가 있다. 이와 같은 공기 조화 장치는, 주로, 압축기와 열원측 열교환기를 가지는 열원 유닛과, 이용측 열교환기를 가지는 이용 유닛과, 이러한 유닛 간을 접속하는 액 냉매 연락 배관 및 가스 냉매 연락 배관을 구비하고 있다.
이와 같은 공기 조화 장치에 있어서, 기기 설치, 배관, 배선 공사로부터 운전 개시에 이르기까지의 일련의 시공은, 주로, 이하의 4개의 공정으로 구성되어 있다.
(1) 기기 설치, 배관, 배선 공사
(2) 냉매 연락 배관의 공기 뽑기
(3) 추가 냉매 충전 (필요에 따라 행한다)
(4) 운전 개시
상기와 같은 공기 조화 장치의 시공에 있어서, 냉매 연락 배관의 공기 뽑기 작업에 대해서는, 냉매의 대기 방출, 산소 가스의 잔류에 의한 냉매 및 냉동기유의 열화(劣化)나, 산소 가스 및 질소 가스 등의 공기 성분을 주성분으로 하는 비응축성 가스에 의한 운전 압력의 상승 등을 방지하기 위하여, 중요한 작업이지만, 진공 펌프를 액 냉매 연락 배관 및 가스 냉매 연락 배관에 접속하는 등의 작업이 필요하게 되어, 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
이것을 해결하기 위하여, 냉매 회로에 흡착제가 충전된 가스 분리 장치를 접속하여, 냉매를 순환시키는 것으로, 기기 설치, 배관, 배선 공사 후에 냉매 연락 배관 내에 모인 비응축성 가스를 냉매 중으로부터 흡착 제거하도록 한 공기 조화 장치가 제안되어 있다. 이것에 의하여, 진공 펌프를 이용한 공기 뽑기 작업을 생략할 수 있고, 공기 조화 장치의 시공을 간단화할 수 있다고 되어 있다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 그러나 이 공기 조화 장치에서는, 냉매 중에 포함되는 비응축성 가스를 모두 흡착 가능한 만큼의 다량의 흡착제가 필요하기 때문에, 장치 전체가 커져, 실제로, 냉동 장치에 탑재하는 것이 곤란하다.
또한, 냉매 회로에 분리막을 가지는 치구(治具)를 접속하여, 미리 열원 유닛에 봉입되어 있는 냉매를 냉매 회로 전체에 충만시켜, 기기 설치, 배관, 배선 공사 후에 냉매 연락 배관 내에 모인 비응축성 가스와 냉매를 혼합한 후, 냉매와 비응축성 가스와의 혼합 가스의 압력을 높이는 것 없이 분리막으로 공급하여, 비응축성 가스를 냉매 중으로부터 분리 제거하도록 한 공기 조화 장치가 제안되어 있다. 이 것에 의하여, 진공 펌프를 이용한 공기 뽑기 작업을 생략할 수 있어, 공기 조화 장치의 시공을 간단화할 수 있다고 되어 있다 (예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 그러나 이 공기 조화 장치에서는, 분리막의 1차측 (즉, 냉매 회로 내)과 2차측 (즉, 냉매 회로 외)의 압력차를 크게 할 수 없기 때문에, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율이 낮다고 하는 문제가 있다.
<특허 문헌 1>
일본국 공개실용신안공보 실개평5-69571호
<특허 문헌 2>
일본국 공개특허공보 특개평10-213363호
본 발명의 과제는, 공기 뽑기 작업을 생략하는 것을 목적으로 하여 현지 시공 시에 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 회로 내에서 냉매와 혼합한 상태로부터 분리막을 이용하여 분리 제거하는 것이 가능한 구성을 구비한 냉동 장치에 있어서, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 향상시키는 것이다.
제1 발명에 관련되는 냉동 장치의 시공 방법은, 압축기와 열원측 열교환기를 가지는 열원 유닛과, 이용측 열교환기를 가지는 이용 유닛과, 열원 유닛과 이용 유닛을 접속하는 냉매 연락 배관을 구비한 냉동 장치의 시공 방법이며, 냉매 회로 구성 스텝과, 비응축성 가스 배출 스텝을 구비하고 있다. 냉매 회로 구성 스텝은, 열원 유닛과 이용 유닛을 냉매 연락 배관을 통하여 접속하는 것에 의하여 냉매 회로를 구성한다. 비응축성 가스 배출 스텝은, 압축기를 운전하여 냉매 회로 내의 냉매를 순환시켜, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각하여 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액(氣液) 분리하고, 분리막을 이용하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 분리하여 냉매 회로의 외부로 배출한다.
이 냉동 장치의 시공 방법에서는, 냉매 회로 구성 스텝에 있어서, 열원 유닛과 이용 유닛을 냉매 연락 배관을 통하여 접속한 후에, 비응축성 가스 배출 스텝에 있어서, 냉매 연락 배관 내에 잔류한 산소 가스나 질소 가스 등의 공기 성분을 주성분으로 하는 비응축성 가스를 냉매 회로 내의 냉매와 함께 압축기를 운전하여 순환시키는 것에 의하여, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매 및 비응축성 가스의 압력을 높여, 이 고압으로 된 비응축성 가스를 포함하는 냉매 중으로부터 분리막을 이용하여 비응축성 가스를 분리하여 냉매 회로의 외부로 배출하고 있다. 이와 같이, 압축기를 운전하여 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 분리막의 1차측 (즉, 냉매 회로 내)과 2차측 (즉, 냉매 회로 외)의 압력차를 크게 할 수 있기 때문에, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 이 냉동 장치의 시공 방법에서는, 비응축성 가스 배출 스텝에 있어서, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각하여 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하고, 이 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 분리막을 이용하여 비응축성 가스를 분리하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 기액 분리를 행하는 것에 의하여 분리막에서 처리되는 비응축성 가스를 포함하는 냉매의 양을 감소시킬 수 있는 것과 함께, 냉매의 냉각을 행하는 것에 의하여 기액 분리 시에 기체 상태에 포함되는 가스 냉매의 양을 감소시켜 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있게 되기 때문에, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 더 향상시킬 수 있다.
제2 발명에 관련되는 냉동 장치의 시공 방법은, 제1 발명에 관련되는 냉동 장치의 시공 방법에 있어서, 비응축성 가스 배출 스텝에서는, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매를, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리한 후, 기액 분리된 가스 냉매를 냉각하고 있다.
이 냉동 장치의 시공 방법에서는, 비응축성 가스 배출 스텝에 있어서, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매를 냉각하기 전에, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하고, 기액 분리된 가스 냉매 (즉, 냉각기에서 냉각되는 냉매의 양은, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 일부만)를 냉각하도록 하고 있기 때문에, 냉각되는 비응축성 가스를 포함하는 냉매의 양을 감소시킬 수 있다. 이것에 의하여, 냉매를 냉각하기 위하여 필요한 냉열량을 감소시킬 수 있다.
제3 발명에 관련되는 냉동 장치의 시공 방법은, 제1 또는 제2 발명에 관련되는 냉동 장치의 시공 방법에 있어서, 비응축성 가스 배출 스텝 전에 냉매 연락 배관의 기밀 시험을 행하는 기밀 시험 스텝과, 기밀 시험 스텝 후에 냉매 연락 배관 내의 기밀 가스를 대기 방출하여 감압하는 기밀 가스 방출 스텝을 더 구비하고 있다.
이 냉동 장치의 시공 방법에서는, 질소 가스 등의 기밀 가스를 이용하여, 냉매 연락 배관의 기밀 시험을 행하고, 기밀 가스를 대기 방출하고 있기 때문에, 이러한 스텝 후에, 냉매 연락 배관 내에 잔류하는 산소 가스의 양이 감소하고 있다. 이것에 의하여, 냉매와 함께 냉매 회로 내를 순환하는 산소 가스의 양을 감소시킬 수 있게 되어, 냉매나 냉동기유의 열화 등의 불편의 우려를 없앨 수 있다.
제4 발명에 관련되는 냉동 장치는, 압축기와 열원측 열교환기를 가지는 열원 유닛과, 이용측 열교환기를 가지는 이용 유닛이 냉매 연락 배관을 통하여 접속되어, 냉매 회로를 구성하는 냉동 장치이며, 냉각기와 기액 분리기와 분리막 장치를 구비하고 있다. 냉각기는, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기를 접속하는 액측 냉매 회로에 접속되고, 압축기를 운전하여 냉매 회로 내의 냉매를 순환시켜 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각한다. 기액 분리기는, 냉각기에 의하여 냉각된 냉매를 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리한다. 분리막 장치는, 기액 분리기에 의하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 분리하는 분리막을 가지고, 분리막에 의하여 분리된 비응축성 가스를 냉매 회로의 외부로 배출한다.
이 냉동 장치에서는, 냉매 연락 배관 내에 잔류한 산소 가스나 질소 가스 등의 공기 성분을 주성분으로 하는 비응축성 가스를 냉매 회로 내의 냉매와 함께 압축기를 운전하여 순환시키는 것에 의하여, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매 및 비응축성 가스의 압력을 높이고, 이 고압으로 된 비응축성 가스를 포함하는 냉매 중으로부터 분리막 장치의 분리막에 의하여 비응축성 가스를 분리하여 냉매 회로의 외부로 배출하고 있다. 이와 같이, 압축기를 운전하여 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 분리막의 1차측 (즉, 냉매 회로 내)과 2차측 (즉, 냉매 회로 외)의 압력차를 크게 할 수 있기 때문에, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 이 냉동 장치에서는, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각기에 의하여 냉각하여 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리기에 의하여 기액 분리하고, 이 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 분리막 장치의 분리막에 의하여 비응축성 가스를 분리하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 기액 분리를 행하는 것에 의하여 분리막 장치에서 처리되는 비응축성 가스를 포함하는 냉매의 양을 감소시킬 수 있는 것과 함께, 냉매의 냉각을 행하는 것에 의하여 기액 분리 시에 기체 상태에 포함되는 가스 냉매의 양을 감소시켜 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있게 되기 때문에, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 더 향상시킬 수 있다.
제5 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제4 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 액측 냉매 회로는, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매를 모으는 것이 가능한 리시버를 더 가지고 있다. 냉각기는, 리시버 내에서 기액 분리된 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 냉각하고 있다.
이 냉동 장치에서는, 액측 냉매 회로에 설치된 리시버에 냉각기가 접속되어 있기 때문에, 액측 냉매 회로를 흐르는 냉매를, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하여 냉각기에서 냉각되는 비응축성 가스를 포함하는 냉매의 양을 감소시킬 수 있다. 즉, 냉각기에서 냉각되는 냉매의 양은, 열원측 열교환기와 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 일부만으로 되어 있다. 이것에 의하여, 냉각기에서 냉매를 냉각하기 위하여 필요한 냉열량을 감소시킬 수 있다.
제6 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제4 또는 제5 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 냉각기는, 냉매 회로 내를 흐르는 냉매를 냉각원으로 한 열교환기이다.
이 냉동 장치에서는, 냉각기의 냉각원으로서 냉매 회로 내를 흐르는 냉매를 사용하고 있기 때문에, 다른 냉각원이 불필요하다.
제7 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제4 내지 제6 발명 중 어느 한 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 냉각기는, 기액 분리기 내에 배치된 코일상(狀)의 전열관이다.
이 냉동 장치에서는, 기액 분리기와 냉각기가 일체로 구성되어 있기 때문에, 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
제8 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제4 내지 제7 발명 중 어느 한 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 기액 분리기는, 기액 분리기 내에서 기액 분리된 액 냉매가 리시버 내로 되돌려지도록 접속되어 있다.
이 냉동 장치에서는, 냉각기에서 냉각되어 기액 분리기 내에서 기액 분리된 액 냉매가 리시버 내로 되돌려지게 되기 때문에, 리시버 내의 냉매가 냉각되어, 리시버의 기체 상태에서의 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있다.
제9 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제8 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 기액 분리기는, 리시버와 일체로 구성되어 있다.
이 냉동 장치에서는, 기액 분리기와 리시버가 일체로 구성되어 있기 때문에, 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
제10 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제4 내지 제9 발명 중 어느 한 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 분리막 장치는, 기액 분리기와 일체로 구성되어 있다.
이 냉동 장치에서는, 분리막 장치와 기액 분리기가 일체로 구성되어 있기 때문에, 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 주 리시버 및 가스 분리 장치의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 실시예의 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 4는 제1 실시예의 변형예 2에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 5는 제1 실시예의 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 6은 제1 실시예의 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 7은 제1 실시예의 변형예 5에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 8은 제1 실시예의 변형예 6에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 9는 제1 실시예의 변형예 7에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 10은 제1 실시예의 변형예 8에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 12는 제2 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 분리막 장치의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 13은 제2 실시예의 변형예에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 15는 제3 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 부 리시버의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 16은 제3 실시예의 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 17은 제3 실시예의 변형예 2에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 18은 제3 실시예의 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 19는 제3 실시예의 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치의 주 리시버의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 21은 제4 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 분리막 장치의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 22는 제4 실시예의 변형예에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 23은 제4 실시예의 변형예에 관련되는 공기 조화 장치의 분리막 장치의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 제5 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 25는 제5 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회수 기구의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 제5 실시예의 변형예 1 및 변형예 2에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 27은 제5 실시예의 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회수 기구의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 28은 제5 실시예의 변형예 2에 관련되는 공기 조화 장치의 냉매 회수 기구의 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 29는 본 발명의 제7 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
도 30은 본 발명의 제8 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치의 냉매 회로의 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 ~ 801, 1001, 1101, 1501 ~ 1801, 2001, 2101, 2501 ~ 2801, 3001, 3101 : 공기 조화 장치 (냉동 장치)
2 ~ 801, 1002, 1102, 1502 ~ 1802, 2002, 2102, 2502 ~ 2802, 3002, 3102 : 열원 유닛
5, 3005 : 이용 유닛
6, 3006 : 액 냉매 연락 배관
7, 3007 : 가스 냉매 연락 배관
10, 3010, 3110 : 냉매 회로
11, 3011, 3111 : 액측 냉매 회로
21 : 압축기
23 : 열원측 열교환기
25 : 주 리시버(리시버)
32, 332, 832 : 냉각기
33 : 부 리시버 (기액 분리기)
34, 1034, 2034, 2134 : 분리막 장치
34b, 1034b, 2063b, 2064b : 분리막
51 : 이용측 열교환기
이하, 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 시공 방법 및 냉동 장치의 실시예에 관하여, 도면에 기초하여 설명한다.
［제1 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(1)는, 본 실시예에 있어서, 냉방 운전 및 난방 운전이 가능한 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(2)과, 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 구비하고 있다.
이용 유닛(5)은, 주로, 이용측 열교환기(51)를 가지고 있다.
이용측 열교환기(51)는, 내부를 흐르는 냉매를 증발 또는 응축시키는 것에 의하여 실내의 공기를 냉각 또는 가열하는 것이 가능한 열교환기이다.
열원 유닛(2)은, 주로, 압축기(21)와 사방 전환 밸브(22)와 열원측 열교환기 (23)와 브릿지 회로(24)와 주 리시버(25, 리시버)와 열원측 팽창 밸브(26)와 액측 칸막이 밸브(27)와 가스측 칸막이 밸브(28)를 가지고 있다.
압축기(21)는, 가스 냉매를 흡입하여 압축하기 위한 기기이다.
사방 전환 밸브(22)는, 냉방 운전과 난방 운전의 전환 시에, 냉매의 흐름의 방향을 전환하기 위한 밸브이며, 냉방 운전 시에는 압축기(21)의 토출측과 열원측 열교환기(23)의 가스측을 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입측과 가스측 칸막이 밸브(28)를 접속하고, 난방 운전 시에는 압축기(21)의 토출측과 가스측 칸막이 밸브(28)를 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입측과 열원측 열교환기(23)의 가스측을 접속하는 것이 가능하다.
열원측 열교환기(23)는, 공기 또는 물을 열원으로 하여 내부를 흐르는 냉매를 응축 또는 가열하는 것이 가능한 열교환기이다.
브릿지 회로(24)는, 4개의 역지 밸브(24a ~ 24d)로 구성되어 있고, 열원측 열교환기(23)와 액측 칸막이 밸브(27)의 사이에 접속되어 있다. 여기서, 역지 밸브(24a)는, 열원측 열교환기(23)로부터 주 리시버(25)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 역지 밸브(24b)는, 액측 칸막이 밸브(27)로부터 주 리시버(25)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 역지 밸브(24c)는, 주 리시버(25)로부터 액측 칸막이 밸브(27)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 역지 밸브(24d)는, 주 리시버(25)로부터 열원측 열교환기(23)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 이것에 의하여, 브릿지 회로(24)는, 냉방 운전 시와 같이 냉매가 열원측 열교환기(23) 측으로부터 이용측 열교환기(51) 측을 향하여 흐를 때에는, 주 리시버 (25)의 입구를 통하여 주 리시버(25) 내로 냉매를 유입시키는 것과 함께 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매를 열원측 팽창 밸브(26)에서 팽창된 후에 이용측 열교환기(51) 측을 향하여 흐르게 하도록 기능하고, 난방 운전 시와 같이 냉매가 이용측 열교환기(51) 측으로부터 열원측 열교환기(23) 측을 향하여 흐를 때에는, 주 리시버(25)의 입구를 통하여 주 리시버(25) 내로 냉매를 유입시키는 것과 함께 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매를 열원측 팽창 밸브(26)에서 팽창된 후에 열원측 열교환기(23) 측을 향하여 흐르게 하도록 기능하고 있다.
주 리시버(25)는, 열원측 열교환기(23) 또는 이용측 열교환기(51)에서 응축된 냉매를 모으는 것이 가능한 기기이다. 주 리시버(25)로 유입하는 냉매는, 브릿지 회로(24)에 의하여, 항상, 주 리시버(25)의 상부 (가스 상태)에 설치된 입구로부터 유입하도록 되어 있다. 그리고 주 리시버(25)의 하부 (액체 상태)에 모아진 액 냉매는, 주 리시버(25)의 하부에 설치된 주 리시버(25)의 출구로부터 유출하여 열원측 팽창 밸브(26)로 보내지도록 되어 있다. 이 때문에, 주 리시버(25)에 액 냉매와 함께 유입한 가스 냉매는, 주 리시버(25) 내에서 기액 분리되어, 주 리시버(25)의 상부에 모이도록 되어 있다 (도 2 참조).
열원측 팽창 밸브(26)는, 냉매 압력이나 냉매 유량의 조절을 행하기 위하여, 주 리시버(25)의 출구와 브릿지 회로(24)의 사이에 접속된 밸브이다. 열원측 팽창 밸브(26)는, 본 실시예에 있어서, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 어느 것에 있어서도, 냉매를 팽창시키는 기능을 가지고 있다.
액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)는, 각각, 액 냉매 연락 배 관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 접속되에 있다.
액 냉매 연락 배관(6)은, 이용 유닛(5)의 이용측 열교환기(51)의 액측과 열원 유닛(2)의 액측 칸막이 밸브(27)의 사이를 접속하고 있다. 가스 냉매 연락 배관(7)은, 이용 유닛(5)의 이용측 열교환기(51)의 가스측과 열원 유닛(2)의 가스측 칸막이 밸브(28)의 사이를 접속하고 있다. 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)은, 공기 조화 장치(1)를 신규로 시공할 때에 현지 시공되는 냉매 연락 배관이나, 열원 유닛(2) 및 이용 유닛(5)의 어느 일방 또는 양방을 갱신할 때에 기설의 공기 조화 장치로부터 유용되는 냉매 연락 배관이다.
여기서, 이용측 열교환기(51)로부터 액 냉매 연락 배관(6), 액측 칸막이 밸브(27), 브릿지 회로(24), 주 리시버(25) 및 열원측 팽창 밸브(26)를 포함하는 열원측 열교환기(23)까지의 범위의 냉매 회로를 액측 냉매 회로(11)로 한다. 또한, 이용측 열교환기(51)로부터 가스 냉매 연락 배관(7), 가스측 칸막이 밸브(28), 사방 전환 밸브(22) 및 압축기(21)를 포함하는 열원측 열교환기(23)까지의 범위의 냉매 회로를 가스측 냉매 회로(12)로 한다. 즉, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)는, 액측 냉매 회로(11)와 가스측 냉매 회로(12)로 구성되어 있다.
공기 조화 장치(1)는, 액측 냉매 회로(11)에 접속된 가스 분리 장치(31)를 더 구비하고 있다. 가스 분리 장치(31)는, 압축기(21)를 운전하여 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 중으로부터 분리하여 냉매 회로(10)의 외부로 배출하는 것이 가능한 장치이고, 본 실시예에 있어서, 열원 유닛(2)에 넣어져 있다. 여기서, 비응축성 가스란, 산소 가스나 질소 가스 등의 공기 성분을 주성분으로 하는 가스이다. 이 때문에, 압축기(21)를 운전하여 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시켜도, 열원측 열교환기(23)나 이용측 열교환기(51)에서 응축되는 것 없이 액측 냉매 회로(11) 내를 흐른다. 그리고 본 실시예와 같이, 액측 냉매 회로(11)에 주 리시버(25)를 가지는 경우에는, 열원측 열교환기(23)나 이용측 열교환기(51)에서 응축되지 않았던 가스 냉매와 함께, 주 리시버(25)의 상부에 모이게 된다 (도 2 참조).
가스 분리 장치(31)는, 본 실시예에 있어서, 주로, 냉각기(32)와 부 리시버(33, 기액 분리기)와 분리막 장치(34)를 가지고 있다.
냉각기(32)는, 열원측 열교환기(23)와 이용측 열교환기(51)의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각하기 위한 열교환기이다. 냉각기(32)는, 본 실시예에 있어서, 부 리시버(33) 내에 배치된 코일상의 전열관이고, 주 리시버(25)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내에서 냉각하고 있다. 냉각기(32)의 냉각원으로서는, 본 실시예에 있어서, 냉매 회로(10) 내를 흐르는 냉매가 사용되고 있다. 보다 구체적으로는, 냉각기(32)의 냉각원으로서, 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매의 일부를 팽창시킨 것이 사용되고 있다. 이 냉매는, 냉각용 냉매 회로(35)에 의하여 냉각기(32)로 공급되도록 되어 있다. 냉각용 냉매 회로(35)는, 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매의 일부를 팽창시켜 냉각기(32)로 유입시키는 냉각용 냉매 유입 회로(36)와, 냉각기(32)로부터 유출한 냉매를 압축기(21)의 흡입측으로 되돌리는 냉각용 냉매 유출 회로(37)로 구성되어 있 다. 냉각용 냉매 유입 회로(36)는, 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매의 일부를 팽창시키는 냉각용 팽창 밸브(36a)를 가지고 있다. 냉각용 냉매 유출 회로(37)는, 냉각기(32) 내를 통과하여 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려지는 냉매를 유통/차단하기 위한 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a)를 가지고 있다. 여기서, 냉각용 냉매 유입 회로(36)를 통하여 냉각기(32)로 유입하는 냉매는, 주 리시버(25)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매의 온도와 거의 같은 온도이지만, 냉각용 팽창 밸브(36a)에 의하여 팽창되는 것으로 그 일부가 증발하여 온도가 저하하기 때문에, 이 냉매가 냉각기(32) 내를 통과할 때에, 부 리시버(33) 내의 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 냉각하여 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매의 일부를 응축시킬 수 있다. 이때, 비응축성 가스는, 가스 냉매에 비하여 응축 온도 (즉, 비점)가 낮기 때문에, 거의 응축하지 않고, 결과적으로, 부 리시버(33)의 상부 (가스 상태)에 모이게 되고, 부 리시버(33)의 상부에 모인 가스 냉매 중의 비응축성 가스의 농도가 증가하게 된다.
부 리시버(33)는, 냉각기(32)에 의하여 냉각된 냉매를 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하기 위한 기기이다. 부 리시버(33)는, 가스 냉매 도입 회로(38) 및 액 냉매 유출 회로(39)를 통하여 주 리시버(25)에 접속되어 있다. 가스 냉매 도입 회로(38)는, 주 리시버(25)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33)로 도입하기 위한 관로이고, 주 리시버(25)의 상부로부터 부 리시버(33)로 도입되는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 유통/차단시키기 위한 가스 냉매 도입 밸브(38a)를 가지고 있다. 여기서, 가스 냉매 도입 회로(38)는, 가능한 한 부 리시버(33) 내의 냉매 압력이 주 리시버(25)의 상부의 냉매 압력에 가까운 압력이 되도록, 관경을 굵게 하거나, 관 길이를 짧게 하는 등에 의하여 관로 저항이 작아지도록 구성하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 냉각기(32)에 의하여 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매의 일부를 응축시킬 때에, 보다 높은 응축 온도로 응축시킬 수 있게 되어, 냉각기(32)에서 응축되는 냉매량을 증가시킬 수 있다. 액 냉매 유출 회로(39)는, 냉각기(32)에 의하여 응축되어 부 리시버(33)의 하부 (액체 상태)에 모인 액 냉매를 주 리시버(25)로 되돌리기 위한 관로이고, 부 리시버(33)의 하부로부터 주 리시버(25)로 되돌려지는 액 냉매를 유통/차단시키기 위한 액 냉매 유출 밸브(39a)를 가지고 있다. 여기서, 부 리시버(33)는, 주 리시버(25)의 상방에 배치하는 것이 바람직하다. 이것에 의하여, 액 냉매 유출 회로(39)를 부 리시버(33)로부터 주 리시버(25)를 향하여 내리막 구배로 접속할 수 있게 되어, 부 리시버(33)로부터 주 리시버(25)로 되돌려지는 액 냉매가 중력의 작용에 의하여 자동적으로 되돌려지게 된다.
분리막 장치(34)는, 부 리시버(33)에 의하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 분리하고, 분리된 비응축성 가스를 냉매 회로(10)의 외부로 배출하기 위한 장치이다. 분리막 장치(34)는, 부 리시버(33)의 상부에 접속된 분리막 도입 회로(40)를 통하여, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매가 도입되도록 되어 있다.
분리막 장치(34)는, 본 실시예에 있어서, 장치 본체(34a)와, 장치 본체(34a) 내의 공간을 분리막 도입 회로(40)에 연통(連通)된 공간 S1 (1차측)과 공간 S2 (2차측)로 분할하도록 배치된 분리막(34b)과, 공간 S2에 접속된 배출 밸브(34c)를 가지고 있다. 분리막(34b)은, 본 실시예에 있어서, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 막을 사용하고 있다. 이와 같은 분리막으로서는, 폴리이미드(polyimide)막, 초산 셀룰로오스(cellulose)막, 폴리술폰(polysulfone)막이나 탄소막 등으로 이루어지는 다공질막이 사용된다. 여기서, 다공질막이란, 다수의 매우 미세한 세공(細孔)을 가지는 막이며, 이러한 세공 안을 가스가 투과할 때의 속도차에 의하여 분리하는 막, 즉, 분자 직경이 작은 성분은 투과하지만 분자 직경이 큰 성분은 투과하지 않는 막이다. 여기서, 공기 조화 장치의 냉매로서 이용되는 R22, R134a, 및 혼합 냉매의 R407C나 R410A에 포함되는 R32나 R125는, 모두, 수증기, 산소 가스나 질소 가스보다도 분자 직경이 크기 때문에, 이 다공질막에 의하여 분리하는 것이 가능하다. 이것에 의하여, 분리막(34b)은, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (구체적으로는, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스와 가스 냉매와의 혼합 가스인 공급 가스) 중으로부터 비응축성 가스를 선택적으로 투과시켜, 비응축성 가스를 공간 S1로부터 공간 S2로 유입시킬 수 있다. 배출 밸브(34c)는, 공간 S2를 대기 개방하기 위한 밸브이고, 분리막(34b)에 의하여 분리되어 공간 S2로 유입한 비응축성 가스를 공간 S2로부터 대기 방출하여, 냉매 회로(10)의 외부로 배출하는 것이 가능하다.
(2) 공기 조화 장치의 시공 방법
다음으로, 공기 조화 장치(1)의 시공 방법에 관하여 설명한다.
＜기기 설치 스텝 (냉매 회로 구성 스텝)＞
우선, 신설의 이용 유닛(5) 및 열원 유닛(2)을 고정시켜 놓고, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 설치하고, 이용 유닛(5) 및 열원 유닛(2)에 접속하여, 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)를 구성한다. 여기서, 신설의 열원 유닛(2)의 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)는 폐지(閉止, close)되어 있고, 열원 유닛(2)의 냉매 회로 내에는 소정량의 냉매가 미리 충전되어 있다. 그리고 가스 분리 장치(31)를 구성하는 분리막 장치(34)의 배출 밸브(34c)는, 폐지되어 있다.
또한, 기설의 공기 조화 장치를 구성하는 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 유용하여, 열원 유닛(2) 및 이용 유닛(5)의 어느 일방 또는 양방을 갱신하는 경우에는, 상기에 있어서, 열원 유닛(2) 및 이용 유닛(5)의 어느 일방만 또는 양방만을 신규로 고정시켜 놓게 된다.
＜기밀 시험 스텝＞
공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)를 구성한 후, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)의 기밀 시험을 행한다. 또한, 이용 유닛(5)에 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)과 칸막이 밸브 등이 설치되어 있지 않은 경우에는, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)의 기밀 시험은, 이용 유닛(5)에 접속된 상태로 행해진다.
우선, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 포함하는 기밀 시험 부분에 대하여, 액 냉매 연락 배관(6)이나 가스 냉매 연락 배관(7) 등에 설치된 공급구 (도시하지 않음)로부터 기밀 시험용 가스로서의 질소 가스를 공급하여, 기밀 시험 부분의 압력을 기밀 시험 압력까지 승압시킨다. 그리고 질소 가스의 공급을 정지한 후, 기밀 시험 부분에 관하여, 소정의 시험 시간에 걸쳐 기밀 시험 압력이 유지되는 것을 확인한다.
＜기밀 가스 방출 스텝＞
기밀 시험이 종료한 후, 기밀 시험 부분의 압력을 감압하기 위하여, 기밀 시험 부분의 분위기 가스 (기밀 가스)를 대기 방출한다. 여기서, 기밀 시험 부분의 분위기 가스에는 기밀 시험에 사용된 대량의 질소 가스가 포함되어 있기 때문에, 대기 방출 후의 기밀 시험 부분의 분위기 가스의 대부분은, 질소 가스로 치환되어, 산소 가스의 양이 감소하고 있다. 여기서, 대기 방출 작업에 있어서는, 냉매 회로(10)의 외부로부터의 공기의 침입을 방지하기 위하여, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 포함하는 기밀 시험 부분의 압력이 대기압보다도 조금 높은 압력이 될 때까지 감압하고 있다.
덧붙여, 상기의 기밀 시험 스텝 시 또는 기밀 가스 방출 스텝 시에, 기밀 시험 부분의 분위기 가스를 질소 가스로 치환하여도 무방하다. 이것에 의하여, 기밀 시험 부분의 분위기 가스 중에 포함되는 산소 가스를 확실히 제거할 수 있다.
＜비응축성 가스 배출 스텝＞
기밀 가스를 방출한 후, 열원 유닛(2)의 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸 막이 밸브(28)를 열어, 이용 유닛(5)의 냉매 회로와 열원 유닛(2)의 냉매 회로가 접속된 상태로 한다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2)에 미리 충전되어 있던 냉매가 냉매 회로(10) 전체로 공급된다. 그리고 냉매 연락 배관(6, 7)의 배관 길이가 긴 경우 등과 같이, 미리 열원 유닛(2)에 충전되어 있던 냉매량만으로 필요한 냉매 충전량에 미치지 못하는 경우에는, 필요에 따라서, 외부로부터 냉매가 추가 충전된다. 덧붙여, 열원 유닛(2)에 미리 냉매가 충전되어 있지 않은 경우에는, 필요 냉매량의 전부가 외부로부터 충전된다. 이것에 의하여, 냉매 회로(10) 내에 있어서, 기밀 가스 방출 스텝 후에 냉매 연락 배관(6, 7)에 잔류한 비응축성 가스로서의 기밀 가스 (이용 유닛(5)의 기밀 시험도 동시에 행한 경우에는 이용 유닛(5)에 잔류한 비응축성 가스도 포함된다)와 냉매가 혼합되게 된다.
이 회로 구성에 있어서, 압축기(21)를 기동하여, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 행한다.
(냉방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 경우)
우선, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 냉방 운전에 의하여 행하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 사방 전환 밸브(22)는, 도 1의 실선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 가스측 칸막이 밸브(28)에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도(開度) 조절된 상태로 되어 있다. 나아가, 가스 분리 장치(31)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a) 및 배출 밸브(34c) 는, 모두 폐지되어 있고, 가스 분리 장치(31)를 사용하지 않는 상태로 되어 있다.
이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(31)의 상태에서, 압축기(21)를 기동하면, 가스 냉매는, 압축기(21)에 흡입되어 압축된 후, 사방 전환 밸브(22)를 경유하여 열원측 열교환기(23)로 보내지고, 열원으로서의 공기 또는 물과 열교환하여 응축된다. 이 응축된 액 냉매는, 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24a)를 통하여 주 리시버(25) 내로 유입한다. 여기서, 주 리시버(25)의 하류측에 접속된 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도 조절된 상태에 있고, 압축기(21)의 토출측으로부터 액측 냉매 회로(11)의 열원측 팽창 밸브(26)까지의 범위의 냉매 압력이 냉매의 응축 압력까지 승압되어 있다. 즉, 주 리시버(25) 내의 냉매 압력은, 냉매의 응축 압력까지 승압되어 있다. 이 때문에, 주 리시버(25) 내에는, 기밀 가스 방출 후에 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스 (구체적으로는, 기밀 가스)를 포함하는 포화 상태의 기액혼상(氣液混相)의 냉매가 유입하게 된다. 그리고 주 리시버(25) 내로 유입한 냉매는, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리된다. 그리고 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매는, 주 리시버(25)의 상부에 모이고, 액 냉매는, 주 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 주 리시버(25)의 하부로부터 유출되어 열원측 팽창 밸브(26)로 보내진다. 이 열원측 팽창 밸브(26)로 보내진 액 냉매는, 팽창되어 기액이상(氣液二相) 상태로 되고, 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24c), 액측 칸막이 밸브(27) 및 액 냉매 연락 배관(6)을 경유하여 이용 유닛(5)으로 보내진다. 그리고 이용 유닛(5)으로 보내진 냉매는, 이용측 열교환기(51)에서 실내의 공기와 열교환하여 증발된다. 이 증발한 가 스 냉매는, 가스 냉매 연락 배관(7), 가스측 칸막이 밸브(28), 및 사방 전환 밸브(22)를 경유하여, 다시, 압축기(21)로 흡입된다.
이 냉방 운전 상태에 있어서, 다음과 같은 순서에 의하여, 가스 분리 장치(31)를 사용하여 냉매 회로(10) 내로부터 비응축성 가스로서의 기밀 가스를 배출하는 운전을 행한다. 우선, 가스 냉매 도입 밸브(38a)를 열어, 주 리시버(25)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내로 도입한다. 그리고 부 리시버(33) 내로 도입된 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 냉각하기 위하여, 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a) 및 냉각용 팽창 밸브(36a)를 열어, 냉각기(32) 내에 냉각원으로서의 냉매를 유통시킨다. 그러면, 부 리시버(33) 내로 도입된 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매는, 냉각기(32) 내를 흐르는 냉매에 의하여 냉각되어 그 일부가 응축되는 것과 함께, 냉각기(32) 내를 흐르는 냉매를 증발시킨다. 이때, 비응축성 가스는, 가스 냉매에 비하여 응축 온도 (즉, 비점)가 낮기 때문에, 거의 응축하지 않고, 결과적으로, 부 리시버(33)의 상부에 모이는 것으로 되고, 부 리시버(33)의 상부에 모인 가스 냉매 중의 비응축성 가스의 농도가 증가한다. 한편, 부 리시버(33) 내에서 응축된 냉매는, 부 리시버(33)의 하부에 모이지만, 액 냉매 유출 밸브(39a)를 여는 것에 의하여, 다시, 주 리시버(25)로 되돌려진다. 여기서, 부 리시버(33)로부터 주 리시버(25)로 되돌려지는 액 냉매의 온도는, 냉각기(32)에 의하여 냉각되는 것으로 주 리시버(25) 내의 냉매 온도보다도 낮게 되어 있기 때문에, 주 리시버(25) 내의 냉매를 냉각하여 주 리시버(25)의 상부에서의 비응축성 가스의 농도를 증가시키는데 기여하고 있다. 또한, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 열교환하여 증발된 냉각원으로서의 냉매는, 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려진다.
다음으로, 분리막 장치(34)의 배출 밸브(34c)를 열어, 분리막 장치(34)의 공간 S2를 대기 개방 상태로 한다. 그러면, 분리막 장치(34)의 공간 S1는, 부 리시버(33)의 상부에 연통되어 있기 때문에, 공간 S1 내에는 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (공급 가스)가 도입되어, 공간 S1와 공간 S2 사이에, 냉매의 응축 압력과 대기압의 압력차에 상당하는 차압이 생긴다. 이 때문에, 공간 S1 내의 공급 가스 중에 포함되는 비응축성 가스는, 이 차압이 추진력으로 되어 분리막(34b)을 투과하고, 공간 S2측으로 흘러 배출 밸브(34c)를 통하여 대기 방출된다. 한편, 공급 가스 중에 포함되는 가스 냉매는, 분리막(34b)을 투과하지 않고 공간 S1 내에 모인 상태로 된다. 이 운전을 소정 시간에 걸쳐 실시하면, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스가 냉매 회로(10) 내로부터 배출된다. 그리고 냉매 회로(10) 내로부터 비응축성 가스가 배출된 후, 가스 분리 장치(31)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a) 및 배출 밸브(34c)를 전부 폐지한다.
(난방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 경우)
다음으로, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 난방 운전에 의하 여 행하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 사방 전환 밸브(22)는, 도 1의 파선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 가스측 칸막이 밸브(28)에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도 조절된 상태로 되어 있다. 나아가, 가스 분리 장치(31)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a) 및 배출 밸브(34c)는, 모두 폐지되어 있고, 가스 분리 장치(31)를 사용하지 않는 상태로 되어 있다.
이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(31)의 상태에서, 압축기(21)를 기동하면, 가스 냉매는, 압축기(21)로 흡입되어 압축된 후, 사방 전환 밸브(22)를 경유하고, 가스측 칸막이 밸브(28) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 경유하여, 이용 유닛(5)으로 보내진다. 이용 유닛(5)으로 보내진 냉매는, 이용측 열교환기(51)에서 실내의 공기와 열교환하여 응축된다. 이 응축한 액 냉매는, 액 냉매 연락 배관(6), 액측 칸막이 밸브(27) 및 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24b)를 통하여 주 리시버(25) 내로 유입한다. 여기서, 주 리시버(25)의 하류측에 접속된 열원측 팽창 밸브(26)는, 냉방 운전 시와 같이, 개도 조절된 상태에 있고, 압축기(21)의 토출측으로부터 액측 냉매 회로(11)의 열원측 팽창 밸브(26)까지의 범위의 냉매 압력이 냉매의 응축 압력까지 승압되어 있다. 즉, 주 리시버(25) 내의 냉매 압력은, 냉매의 응축 압력까지 승압되어 있다. 이 때문에, 주 리시버(25) 내에는, 냉방 운전 시와 같이, 기밀 가스 방출 후에 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스 (구체적으로는, 기밀 가스)를 포함하는 포화 상태의 기액혼상의 냉매가 유입하게 된다. 그리고 주 리시버(25) 내로 유입한 냉매는, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리된다. 그리고 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매는, 주 리시버(25)의 상부에 모이고, 액 냉매는, 주 리시버(25) 내에 일시적으로 모아진 후, 주 리시버(25)의 하부로부터 유출되어 열원측 팽창 밸브(26)로 보내진다. 이 열원측 팽창 밸브(26)로 보내진 액 냉매는, 팽창되어 기액이상 상태로 되어, 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24d)를 경유하여 열원측 열교환기(23)로 보내진다. 그리고 열원측 열교환기(23)로 보내진 냉매는, 열원으로서의 공기 또는 물과 열교환하여 증발된다. 이 증발한 가스 냉매는, 사방 전환 밸브(22)를 경유하여, 다시, 압축기(21)로 흡입된다.
이 난방 운전 상태에 있어서도, 냉방 운전 상태와 같은 비응축성 가스를 배출하는 운전을 행할 수 있다. 이 순서에 관해서는, 상기의 냉방 운전 상태에서의 비응축성 가스를 배출하는 운전과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
(3) 공기 조화 장치 및 그 시공 방법의 특징
본 실시예의 공기 조화 장치(1) 및 그 시공 방법에는, 이하와 같은 특징이 있다.
(A)
공기 조화 장치(1)에서는, 액측 냉매 회로(11)에 분리막 장치(34)를 가지는 가스 분리 장치(31)가 접속되어 있고, 기기 설치 스텝 (냉매 회로 구성 스텝) 후에, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스 (구체적으로는, 기밀 가스)를 냉매 회로(10)의 외부로 배출하는 것이 가능하게 되어 있기 때문에, 종래와 같은 다량의 흡착제를 사용하는 가스 분리 장치를 사용하는 경우에 비하여, 가스 분리 장치(31)의 사이즈를 작게 할 수 있다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2)의 사이즈를 크게 하는 것 없이, 현지 시공 시의 공기 뽑기 작업을 생략할 수 있다.
(B)
공기 조화 장치(1)에서는, 기기 설치 스텝 (냉매 회로 구성 스텝)에서, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(5)을 냉매 연락 배관(6, 7)을 통하여 접속한 후에, 비응축성 가스 배출 스텝에서, 냉매 연락 배관(6, 7) 내에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 회로(10) 내의 냉매와 함께 압축기(21)를 운전 (구체적으로는, 냉방 운전 또는 난방 운전)하여 순환시키는 것에 의하여, 열원측 열교환기(23)와 이용측 열교환기(51) 사이를 흐르는 냉매 및 비응축성 가스의 압력을 높이고, 이 고압으로 된 비응축성 가스를 포함하는 냉매 중으로부터 분리막 장치(34)를 가지는 가스 분리 장치(31)를 이용하여 비응축성 가스를 분리하여 냉매 회로(10)의 외부로 배출하고 있다. 이와 같이, 분리막 장치(34)의 분리막(34b)의 1차측 (즉, 공간 S1측)과 2차측 (즉, 공간 S2측)의 압력차를 크게 할 수 있기 때문에, 분리막(34b)에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
게다가, 공기 조화 장치(1)에서는, 비응축성 가스 배출 스텝에서, 열원측 열교환기(23)와 이용측 열교환기(51)의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부 (구체적으로는, 주 리시버(25)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매)를 부 리 시버(33) 내에 배치된 냉각기(32)에 의하여 냉각하고 부 리시버(33)에서 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하여, 이 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 분리막 장치(34)의 분리막(34b)을 이용하여 비응축성 가스를 분리하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 부 리시버(33)에서 기액 분리를 행하는 것에 의하여 분리막 장치(34)의 분리막(34b)에서 처리되는 비응축성 가스를 포함하는 냉매의 양을 감소시킬 수 있는 것과 함께, 냉각기(32)에서 냉매의 냉각을 행하는 것에 의하여 기액 분리 시에 부 리시버(33)의 기체 상태에 포함되는 가스 냉매의 양을 감소시켜 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있도록 되기 때문에, 분리막 장치(34)의 분리막(34b)에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 더 향상시킬 수 있다.
(C)
공기 조화 장치(1)에서는, 가스 분리 장치(31)가 액측 냉매 회로(11)에 설치된 주 리시버(25)에 접속되어 있고, 액측 냉매 회로(11)를 흐르는 냉매를 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하여 가스 분리 장치(31)에서 처리하는 가스량을 감소시킨 후에, 가스 분리 장치(31)에 의하여 비응축성 가스를 분리·배출할 수 있도록 되어 있기 때문에, 가스 분리 장치(31)의 사이즈를 작게 할 수 있다.
게다가, 가스 분리 장치(31)를 구성하는 냉각기(32)에서 냉각되는 비응축성 가스를 포함하는 냉매의 양이 감소하는 것에 의하여, 냉각기에서 냉매를 냉각하기 위하여 필요한 냉열량을 감소시킬 수 있다.
(D)
공기 조화 장치(1)에서는, 가스 분리 장치(31)를 구성하는 냉각기(32)가 냉매 회로(10) 내를 흐르는 냉매 (구체적으로는, 주 리시버(25)로 일시적으로 모아진 냉매의 일부)를 냉각원으로 한 열교환기이기 때문에, 다른 냉각원이 불필요하다.
또한, 냉각기(32)는, 부 리시버(33) 내에 배치된 코일상의 전열관이며, 부 리시버(33)와 일체로 구성되어 있기 때문에, 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하다.
(E)
공기 조화 장치(1)에서는, 부 리시버(33)는, 부 리시버(33) 내에서 기액 분리된 액 냉매가 주 리시버(25) 내로 되돌려지도록 접속되어 있기 때문에, 주 리시버(25) 내의 냉매가 냉각되어, 주 리시버(25)의 상부 (가스 상태)에서의 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있다.
(F)
공기 조화 장치(1)의 시공 방법에서는, 질소 가스 등의 기밀 가스를 이용하여, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)의 기밀 시험을 행하고, 기밀 가스를 대기 방출하고 있기 때문에, 이러한 스텝 후에, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7) 내에 잔류하는 산소 가스의 양을 감소시킬 수 있다. 이것에 의하여, 냉매와 함께 냉매 회로(10) 내를 순환하는 산소 가스의 양을 감소시킬 수 있어, 냉매나 냉동기유의 열화 등의 불편의 우려를 없앨 수 있다.
또한, 기밀 시험 스텝 시 또는 기밀 가스 방출 스텝 시에, 기밀 시험 부분의 분위기 가스를 기밀 가스로 치환하는 것으로, 기밀 시험 부분의 분위기 가스 중에 포함되는 산소 가스를 확실히 제거할 수 있다.
(4) 변형예 1
상기의 가스 분리 장치(31)에서는, 냉각기(32)에 있어서 부 리시버(33) 내로 도입된 비응축 가스를 포함하는 가스 냉매의 냉각에 사용된 냉각용 냉매가, 냉각기(32)와 압축기(21)의 흡입측의 사이를 접속하는 냉각용 냉매 유출 회로(37)를 통하여, 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려지도록 되어 있지만, 도 3에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(101)의 열원 유닛(102)에 넣어진 가스 분리 장치(131)와 같이, 냉각용 냉매 유출 회로(137)가 냉각기(32)와 열원측 팽창 밸브(26)의 하류측 (구체적으로는, 열원측 팽창 밸브(26)의 하류측과 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24c, 24d)의 사이)의 사이를 접속하도록 설치되어 있어도 무방하다.
(5) 변형예 2
상기의 가스 분리 장치(31)에서는, 냉각기(32)에 있어서 부 리시버(33) 내로 도입된 비응축 가스를 포함하는 가스 냉매의 냉각에 사용되는 냉각용 냉매로서, 주 리시버(25)의 출구와 냉각기(32)를 접속하는 냉각용 냉매 유입 회로(36)를 통하여 냉각기(32)로 도입되는 액 냉매를 사용하고 있지만, 도 4에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(201)의 열원 유닛(202)에 넣어진 가스 분리 장치(231)와 같이, 냉각용 냉매 유입 회로(236)가 압축기(21)의 흡입측을 흐르는 저압의 가스 냉매를 냉각기(32)로 도입하도록 설치되어 있어도 무방하다. 이때, 압축기(21)의 흡입측 배관의 냉각용 냉매 유입 회로(236)와의 접속부와 냉각용 냉매 유출 회로(37)와의 접속부의 사이에, 압축기(21)의 흡입측을 흐르는 저압의 가스 냉매를 압축기(21)의 흡입측에 유통/차단시키기 위한 바이패스 밸브(236b)를 설치하는 것에 의하여, 비응축성 가스 배출 스텝 시에, 사방 전환 밸브(22)로부터 압축기(21)의 흡입측으로 직접 되돌려지는 저압의 가스 냉매의 유량을 제한하고, 냉각기(32)로 도입한 후에 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려지는 저압의 가스 냉매의 유량을 확보할 수 있도록 하여도 무방하다.
(6) 변형예 3
상기의 가스 분리 장치(31, 131, 231)에서는, 냉각기(32)가 부 리시버(33) 내에 배치된 코일상의 전열관이지만, 도 5에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(301)의 열원 유닛(302)에 넣어진 가스 분리 장치(331)와 같이, 부 리시버(33)와 별체의 냉각기(332)가 주 리시버(25)의 상부와 부 리시버(33)을 접속하는 가스 냉매 도입 회로(38)에 접속되어 있어도 무방하다.
(7) 변형예 4
상기의 가스 분리 장치(31, 131, 231, 331)에서는, 냉각기(32)에 의하여 응축되어 부 리시버(33)의 하부에 모인 액 냉매를 부 리시버(33)의 외부로 배출하기 위한 액 냉매 유출 회로(39)가 주 리시버(25)로 되돌리도록 접속되어 있지만, 도 6에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(401)의 열원 유닛(402)에 넣어진 가스 분리 장치(431)와 같이, 액 냉매 유출 회로(439)가 부 리시버(33)와 열원측 팽창 밸브(26)의 하류측 (구체적으로는, 열원측 팽창 밸브(26)의 하류측과 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24c, 24d)의 사이)의 사이에 접속하도록 설치되어 있어도 무방하다.
(8) 변형예 5
상기의 가스 분리 장치(31, 131, 231, 431)에서는, 냉각기(32)가 내부에 배치된 부 리시버(33)와 분리막 장치(34)가 분리막 도입 회로(40)를 통하여 접속되어 있지만, 도 7에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(501)의 열원 유닛(502)에 넣어진 가스 분리 장치(531)와 같이, 분리막 장치(34)와, 냉각기(32)가 내부에 배치된 부 리시버(33)가 일체로 구성되어 있어도 무방하다. 이것에 의하여, 가스 분리 장치(531)를 구성하는 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
(9) 변형예 6
상기의 가스 분리 장치(331)와 같이 냉각기(332)가 부 리시버(33)의 외부에 설치된 가스 분리 장치에서도, 도 8에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(601)의 열원 유닛(602)에 넣어진 가스 분리 장치(631)와 같이, 분리막 장치(34)와 부 리시버(33)가 일체로 구성되어 있어도 무방하다. 이것에 의하여, 가스 분리 장치(631)를 구성하는 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
(10) 변형예 7
상기의 가스 분리 장치(31, 131, 231, 331, 431, 531, 631)에서는, 부 리시버(33)와 주 리시버(25)가 가스 냉매 도입 회로(38)를 통하여 접속되어 있지만, 도 9에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(701)의 열원 유닛(702)에 넣어진 가스 분리 장치(731)와 같이, 부 리시버(33)와 주 리시버(25)가 일체로 구성되어 있어도 무방하다. 이때, 도 9에 도시되는 바와 같이, 냉각기(32)가 부 리시버(33) 및 주 리시버(25) 내에 배치되도록 하여도 무방하다. 이것에 의하여, 가스 분리 장치 (731)를 구성하는 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
(11) 변형예 8
상기의 가스 분리 장치(31, 131, 231, 331, 431, 531, 631, 731)에서는, 주로, 냉각기(32, 332)가 주 리시버(25)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 냉각하도록 설치되어 있지만, 도 10에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(801)의 열원 유닛(802)에 내장된 가스 분리 장치(831)와 같이, 주 리시버(25)로 유입하는 액 냉매를 과냉각하기 위한 냉각기(832)를 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24a, 24b)와 주 리시버(25)의 입구의 사이에 접속하도록 하여도 무방하다. 이 경우, 액측 냉매 회로(11)를 흐르는 냉매의 일부가 아니라 전부를 냉각하게 되기 때문에, 냉각원으로서 냉각용 냉매 회로(35)를 흐르는 냉각용 냉매의 양이 많아지지만, 주 리시버(25) 내에서 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매를 기액 분리하는 것에 의하여 가스 냉매 중에 포함되는 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있기 때문에, 부 리시버(33)와 주 리시버(25)가 일체로 구성되어 있는 것과 같게 되어, 분리막 도입 회로(40)를 통하여 주 리시버(25)의 상부로부터 분리막 장치(34)로 비응축성 가스의 농도가 증가한 가스 냉매를 공급할 수 있다.
또한, 본 변형예의 가스 분리 장치(831)에 있어서, 상기의 가스 분리 장치(731)와 같이, 분리막 장치(34)와 주 리시버(25)가 일체로 구성되어 있어도 무방하다.
(12) 다른 변형예
상기 가스 분리 장치(31, 131, 331, 431, 531, 631, 731, 831)에 있어서, 냉 각원으로서 냉각용 냉매 회로(35)의 냉각용 냉매 유입 회로(36)에 설치된 냉각용 팽창 밸브(36a) 대신에, 캐필러리 튜브(capillary tube)를 설치하여 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매의 일부를 팽창시키도록 하여도 무방하다.
［제2 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성
도 11은, 본 발명의 제2 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(1001)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(1001)는, 본 실시예에 있어서, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같이, 냉방 운전 및 난방 운전이 가능한 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(1002)과, 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(1002)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 구비하고 있다. 덧붙여, 본 실시예의 공기 조화 장치(1001)의 가스 분리 장치(1031)를 제외하는 구성은, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
가스 분리 장치(1031)는, 본 실시예에 있어서, 주로, 냉각기(32)와 부 리시버(33)와 분리막 장치(1034)를 가지고 있다. 여기서, 냉각기(32) 및 부 리시버(33)는, 제1 실시예의 가스 분리 장치를 구성하는 냉각기(32) 및 부 리시버(33)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
분리막 장치(1034)는, 제1 실시예의 분리막 장치(34)와 같이, 부 리시버(33)에 의하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 분리하고, 분리된 비응축성 가스를 냉매 회로(10)의 외부로 배출하기 위한 장치이다. 분리막 장치 (1034)는, 제1 실시예의 분리막 장치(34)와 같이, 부 리시버(33)의 상부에 접속된 분리막 도입 회로(1040)를 통하여, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매가 도입되도록 되어 있다. 분리막 장치(1034)는, 도 12에 도시되는 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 장치 본체(1034a)와, 장치 본체(1034a) 내의 공간을 분리막 도입 회로(1040)에 연통된 공간 S3 (1차측)과 공간 S4 (2차측)로 분할하도록 배치된 분리막(1034b)과, 공간 S3에 접속된 배출 밸브(1034c)와, 공간 S4에 접속된 가스 냉매 유출 회로(41)를 가지고 있다. 분리막(1034b)은, 본 실시예에 있어서, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중으로부터 가스 냉매를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 막을 사용하고 있다. 이와 같은 분리막으로서는, 폴리술폰막이나 실리콘 고무막 등으로 이루어지는 비다공질막이 사용된다. 여기서, 비다공질막이란, 다공질막이 가지는 것과 같은 다수의 매우 미세한 세공을 가지지 않는 균질인 막이며, 가스가 용해 - 확산 - 탈용해의 과정을 거쳐 막 내를 투과할 때의 속도차에 의하여 분리하는 막, 즉, 비점이 높고 막으로의 용해도가 큰 성분은 투과하지만 비점이 낮고 막으로의 용해도가 작은 성분은 투과하지 않는 막이다. 여기서, 공기 조화 장치의 냉매로서 이용되는 R22, R134a, 및 혼합 냉매의 R407C나 R410A에 포함되는 R32나 R125는, 모두, 수증기, 산소 가스나 질소 가스보다도 비점이 높기 때문에, 이 비다공질막에 의하여 분리하는 것이 가능하다. 이것에 의하여, 분리막(1034b)은, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (구체적으로는, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스와 가스 냉매와의 혼합 가스인 공급 가스) 중으로부터 가스 냉매를 선택적으로 투과시켜, 가스 냉매를 공간 S3으로부터 공간 S4로 유입시킬 수 있다. 가스 냉매 유출 회로(1041)는, 분리막 장치(1034)의 공간 S4와 압축기(21)의 흡입측을 접속하도록 설치되어 있고, 분리막(1034b)을 투과하여 냉매 회로(10) 내로 되돌려지는 가스 냉매를 유통/차단하기 위한 가스 냉매 리턴 밸브(1041a)를 가지고 있다. 여기서, 가스 냉매 유출 회로(1041)는, 냉매 회로(10) 내에서 가장 냉매 압력이 낮은 압축기(21)의 흡입측으로 가스 냉매가 되돌려지도록 설치되어 있기 때문에, 공간 S3과 공간 S4의 사이의 차압을 크게 하는 것이 가능하다. 배출 밸브(1034c)는, 분리막(1034b)에서 가스 냉매를 투과시키는 것에 의하여 공간 S3 내에 남은 비응축성 가스를 대기 방출하여, 냉매 회로(10)의 외부로 배출하는 것이 가능하다.
(2) 공기 조화 장치의 시공 방법
다음으로, 공기 조화 장치(1001)의 시공 방법에 관하여 설명한다. 또한, 비응축성 가스 배출 스텝을 제외하는 순서에 관해서는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 시공 방법과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
＜비응축성 가스 배출 스텝＞
기밀 가스를 방출한 후, 열원 유닛(1002)의 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)를 열어, 이용 유닛(5)의 냉매 회로와 열원 유닛(1002)의 냉매 회로가 접속된 상태로 한다. 이것에 의하여, 열원 유닛(1002)에 미리 충전되어 있던 냉매가 냉매 회로(10) 전체로 공급된다. 그리고 냉매 연락 배관(6, 7)의 배관 길이가 긴 경우 등과 같이, 미리 열원 유닛(1002)에 충전되어 있던 냉매량만으로 필요한 냉매 충전량에 미치지 못하는 경우에는, 필요에 따라서, 외부로부터 냉매가 추가 충전된다. 덧붙여, 열원 유닛(1002)에 미리 냉매가 충전되어 있지 않은 경우에는, 필요 냉매량의 전부가 외부로부터 충전된다. 이것에 의하여, 냉매 회로(10) 내에 있어서, 기밀 가스 방출 스텝 후에 냉매 연락 배관(6, 7)에 잔류한 비응축성 가스로서의 기밀 가스 (이용 유닛(5)의 기밀 시험도 동시에 행한 경우에는 이용 유닛(5)에 잔류한 비응축성 가스도 포함된다)와 냉매가 혼합되게 된다.
이 회로 구성에 있어서, 압축기(21)를 기동하여, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 행한다.
(냉방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 경우)
우선, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 냉방 운전에 의하여 행하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 사방 전환 밸브(22)는, 도 11의 실선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 가스측 칸막이 밸브(28)에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도 조절된 상태로 되어 있다. 나아가, 가스 분리 장치(1031)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a), 가스 냉매 리턴 밸브(1041a) 및 배출 밸브(1034c)는, 모두 폐지되어 있고, 가스 분리 장치(1031)를 사용하지 않는 상태로 되어 있다.
이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(1031)의 상태에서, 압축기(21)를 기동하면, 제1 실시예와 같이, 냉방 운전과 같은 운전이 행해진다. 또한, 냉매 회로(10)의 운전 동작에 관해서는, 제1 실시예와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
다음으로, 가스 분리 장치(1031)를 사용하여 냉매 회로(10) 내로부터 비응축성 가스를 배출하는 운전 동작에 관하여 설명한다. 덧붙여, 부 리시버(33)의 상부에 있어서, 가스 냉매 중의 비응축성 가스의 농도를 높이는 동작에 관한 설명은, 제1 실시예와 같기 때문에, 설명을 생략하고, 분리막 장치(1034)에서의 동작에 관하여, 이하에 설명한다.
상기의 운전 동작에 계속하여, 분리막 장치(1034)의 가스 냉매 리턴 밸브(1041a)를 열어, 분리막 장치(1034)의 공간 S4 내의 냉매 압력을 압축기(21)의 흡입측을 흐르는 냉매 압력과 같은 압력이 되도록 한다. 그러면, 분리막 장치(1034)의 공간 S3은, 부 리시버(33)의 상부에 연통되어 있기 때문에, 공간 S3 내에는 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (공급 가스)가 도입되고, 공간 S3과 공간 S4의 사이에, 냉매의 응축 압력과 압축기(21)의 흡입측의 압력의 압력차에 상당하는 차압이 생긴다. 이 때문에, 공간 S3 내에 모인 공급 가스 중에 포함되는 가스 냉매는, 이 차압이 추진력으로 되어, 분리막(1034b)을 투과하고, 공간 S4측으로 흘러 가스 냉매 리턴 밸브(1041a)를 통하여 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 한편, 가스 냉매가 분리막(1034b)을 투과하여 공간 S4측으로 흐르는 것에 의하여 공간 S3 내에 남은 비응축성 가스 (비투과 가스)는, 배출 밸브(1034c)를 여는 것에 의하여 대기 방출된다. 이 운전을 소정 시간에 걸쳐 실시하면, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스가 냉매 회로(10) 내로부터 배출된다. 그리고 냉매 회로(10) 내로부터 비응축성 가스가 배출된 후, 가스 분리 장치(1031)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a), 가스 냉매 리턴 밸브(1041a) 및 배출 밸브(1034c)를 전부 폐지한다.
(난방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 경우)
다음으로, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 난방 운전에 의하여 행하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 사방 전환 밸브(22)는, 도 11의 파선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 가스측 칸막이 밸브(28)에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도 조절된 상태로 되어 있다. 나아가, 가스 분리 장치(1031)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a), 가스 냉매 리턴 밸브(1041a) 및 배출 밸브(1034c)는, 모두 폐지되어 있고, 가스 분리 장치(1031)를 사용하지 않는 상태로 되어 있다.
이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(1031)의 상태에서, 압축기(21)를 기동하면, 제1 실시예와 같이, 난방 운전이 행해진다. 덧붙여, 이 가스 분리 장치 (1031)의 운전 동작에 관해서는, 냉방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 운전 동작과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
(3) 공기 조화 장치 및 그 시공 방법의 특징
본 실시예의 공기 조화 장치(1001)에서는, 분리막 장치(1034)를 구성하는 분리막(1034b)으로서 냉매를 선택적으로 투과시키는 막으로서의 비다공질막을 채용하고 있는 점에서 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 구성과 다르지만, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1) 및 그 시공 방법에서의 특징과 같은 특징을 가지고 있다.
(4) 변형예
상기의 가스 분리 장치(1031)에서는, 분리막 장치(1034)에서 분리된 가스 냉매가, 가스 냉매 유출 회로(41)를 통하여, 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려지도록 되어 있지만, 도 13에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(1101)의 열원 유닛(1102)에 넣어진 가스 분리 장치(1131)와 같이, 가스 냉매 유출 회로(1141)가 분리막 장치(1034)와 열원측 팽창 밸브(26)의 하류측 (구체적으로는, 열원측 팽창 밸브(26)의 하류측과 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24c, 24d)의 사이)의 사이를 접속하도록 설치되어 있어도 무방하다.
(5) 다른 변형예
상기의 가스 분리 장치(1031, 1131)에 있어서, 제1 실시예의 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 831)에 적용된 냉각기, 부 리시버, 주 리시버 및 그 주변 회로와 같은 구성을 채용해도 무방하다.
［제3 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성 및 특징
도 14는, 본 발명의 제3 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(1501)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(1501)는, 본 실시예에 있어서, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같이, 냉방 운전 및 난방 운전이 가능한 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(1502)과, 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(1502)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시예의 공기 조화 장치(1501)의 가스 분리 장치(1531)를 제외하는 구성은, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
가스 분리 장치(1531)는, 본 실시예에 있어서, 주로, 냉각기(32)와, 부 리시버(33)와, 분리막 장치(34)와, 오일 비산 방지 장치(1561)를 가지고 있다. 여기서, 냉각기(32) 및 분리막 장치(34)는, 제1 실시예의 가스 분리 장치를 구성하는 냉각기(32), 부 리시버(33) 및 분리막 장치(34)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
오일 비산 방지 장치(1561)는, 분리막 장치(34)로 공급되는 가스 냉매 중에 냉동기유가 비산하지 않도록 하기 위한 기기이다. 본 실시예에 있어서, 오일 비산 방지 장치(1561)는, 도 15에 도시되는 바와 같이, 주 리시버(25)로부터 가스 냉매 도입 회로(38)를 통하여 부 리시버(33) 내로 유입하는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내에 모인 액 냉매 중으로 유입시키도록 설치된 유입관이다.
이와 같은 오일 비산 방지 장치(1561)를 설치하는 것으로, 주 리시버(25)의 상부로부터 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내로 유입시킬 때에, 유입하는 가스 냉매와 비응축성 가스와의 혼합 가스의 버블링(bubbling)을 행하고, 유입하는 혼합 가스에 포함되는 냉동기유가 액 냉매 중에 포착되도록 하여 분리막 장치(34)로 공급되는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중에 냉동기유가 비산하지 않도록 할 수 있게 되어 있다.
이것에 의하여, 본 실시예의 공기 조화 장치(1501)에서는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1) 및 그 시공 방법과 같은 특징을 가지는 것과 함께, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 행할 때에, 분리막 장치(34)의 분리막(34b)의 오염에 의한 분리 능력의 저하를 방지할 수 있게 되고, 분리 조작의 진행과 함께 분리막(34b)의 분리 능력이 저하하는 것을 억제할 수 있다.
(2) 변형예 1
상기의 가스 분리 장치(1531)에서는, 오일 비산 방지 장치(1561)로서, 주 리시버(25)로부터 가스 냉매 도입 회로(38)를 통하여 부 리시버(33) 내로 유입하는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내에 모인 액 냉매 중으로 유입시키도록 설치된 유입관을 채용하고 있지만, 도 16에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(1601)의 열원 유닛(1602)에 넣어진 가스 분리 장치(1631)와 같이, 오일 비산 방지 장치(1661)로서, 부 리시버(33)에 의하여 기액 분리되어 분리막 장치(34)로 공급되는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유를 제거하는 필터를 분리막 도입 회로(40)에 설치하도록 하여, 분리막 장치(34)로 공급되는 가스 냉매 중에 냉동기유가 비산하지 않도록 하여도 무방하다.
(3) 변형예 2
상기의 가스 분리 장치(1531) 및 가스 분리 장치(1631)에서는, 오일 비산 방지 장치로서, 유입관으로 이루어지는 오일 비산 방지 장치(1561) 및 필터로 이루어지는 오일 비산 방지 장치(1661)를 각각 가지고 있지만, 도 17에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(1701)의 열원 유닛(1702)에 넣어진 가스 분리 장치(1731)와 같이, 주 리시버(25)로부터 가스 냉매 도입 회로(38)를 통하여 부 리시버(33) 내로 유입하는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내에 모인 액 냉매 중으로 유입시키도록 설치된 유입관으로 이루어지는 제1 오일 비산 방지 장치(1561)와, 부 리시버(33)에 의하여 기액 분리되어 분리막 장치(34)로 공급되는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중에 동반하는 냉동기유를 제거하기 위하여 분리막 도입 회로(40)에 설치된 필터로 이루어지는 제2 오일 비산 방지 장치(1661)를 가지도록 하여도 무방하다. 이것에 의하여, 분리막 장치(34)로 공급되는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중에 냉동기유가 비산하지 않도록 하는 효과를 더 향상시킬 수 있다.
(4) 변형예 3
상기의 가스 분리 장치(1531)에서는, 유입관으로 이루어지는 오일 비산 방지 장치(1561)가, 주 리시버(25)로부터 가스 냉매 도입 회로(38)를 통하여 부 리시버(33) 내로 유입하는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 부 리시버(33) 내에 모인 액 냉매 중으로 유입시키도록 설치되어 있지만, 도 18에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(1801)의 열원 유닛(1802)에 넣어진 가스 분리 장치(1831)와 같이, 오일 비산 방지 장치(1861)로서, 액측 냉매 회로(11)(구체적으로는, 브릿지 회로(24)의 역지 밸브(24a, 24b))로부터 주 리시버(25)로 유입하는 비응축성 가스를 포함하는 냉매를 주 리시버(25) 내에 모인 액 냉매 중으로 유입시키도록 설치하여도 무방하다 (도 19 참조). 이것에 의하여, 부 리시버(33)로 유입하는 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중에 냉동기유가 비산하지 않도록 할 수 있게 되어, 결과적으로, 분리막 장치(34)로 공급되는 가스 냉매 중에 냉동기유가 비산하지 않도록 할 수 있다.
또한, 도시하지 않지만, 상기의 가스 분리 장치(1731)와 같이, 유입관으로 이루어지는 오일 비산 방지 장치(1861)와 아울러, 제2의 오일 비산 방지 장치로서의 필터를 분리막 도입 회로(40)에 설치하도록 하여도 무방하다.
(5) 다른 변형예
상기의 가스 분리 장치(1531, 1631, 1731, 1831)를 구성하는 오일 비산 방지 장치(1561, 1661, 1861)를 제1 실시예의 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 831)나 제2 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1031, 1131)에 적용해도 무방하다.
［제4 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성
도 20은, 본 발명의 제4 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(2001)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(2001)는, 본 실시예에 있어서, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같이, 냉방 운전 및 난방 운전이 가능 한 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(2002)과, 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(2002)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시예의 공기 조화 장치(2001)의 가스 분리 장치(2031)를 제외하는 구성은, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
가스 분리 장치(2031)는, 본 실시예에 있어서, 주로, 냉각기(32)와, 부 리시버(33)와, 분리막 장치(2034)를 가지고 있다. 여기서, 냉각기(32) 및 부 리시버(33)는, 제1 실시예의 가스 분리 장치를 구성하는 냉각기(32) 및 부 리시버(33)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
분리막 장치(2034)는, 제1 실시예의 분리막 장치(34)나 제2 실시예의 분리막 장치(1034)와 같이, 부 리시버(33)에 의하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 분리하고, 분리된 비응축성 가스를 냉매 회로(10)의 외부로 배출하기 위한 장치이다. 분리막 장치(2034)는, 부 리시버(33)의 상부에 접속된 제1 분리막 도입 회로(2040)를 통하여, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매가 도입되도록 되어 있다. 분리막 장치(2034)는, 도 21에 도시되는 바와 같이, 다단 (본 실시예에서는, 2단)으로 설치된 분리막을 가지고 있다. 분리막 장치(2034)는, 주로, 제2 실시예의 분리막 장치(1034)와 같은 제1 분리막 모듈(2063)과, 제1 분리막 모듈(2063)의 하류측에 접속된 제1 실시예의 분리막 장치(34)와 같은 제2 분리막 모듈(2064)을 가지고 있다.
제1 분리막 모듈(2063)은, 제1 모듈 본체(2063a)와, 제1 모듈 본체(2063a) 내의 공간을 제1 분리막 도입 회로(2040)에 연통된 공간 S5 (1차측)와 공간 S6 (2차측)으로 분할하도록 배치된 제1 분리막(2063b)과, 공간 S6에 접속된 가스 냉매 유출 회로(2041)를 가지고 있다. 제1 분리막(2063b)은, 제2 실시예의 분리막 장치(1034)를 구성하는 분리막(1034b)과 같이, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중으로부터 가스 냉매를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 막이다. 이것에 의하여, 제1 분리막(2063b)은, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (구체적으로는, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스와 가스 냉매와의 혼합 가스인 공급 가스) 중으로부터 가스 냉매를 선택적으로 투과시켜, 가스 냉매를 공간 S5로부터 공간 S6으로 유입시킬 수 있다. 가스 냉매 유출 회로(2041)는, 제1 분리막 모듈(2063)의 공간 S6과 압축기(21)의 흡입측을 접속하도록 설치되어 있고, 제1 분리막(2063b)을 투과하여 냉매 회로(10) 내로 되돌려지는 가스 냉매를 유통/차단하기 위한 가스 냉매 리턴 밸브(2041a)를 가지고 있다. 가스 냉매 유출 회로(2041)는, 냉매 회로(10) 내에서 가장 냉매 압력이 낮은 압축기(21)의 흡입측으로 가스 냉매가 되돌려지도록 설치되어 있기 때문에, 공간 S5와 공간 S6의 사이의 차압을 크게 하는 것이 가능하다.
제2 분리막 모듈(2064)은, 제1 분리막 모듈(2063)에 제2 분리막 도입 회로(2043)를 통하여 접속되어 있고, 제2 모듈 본체(2064a)와, 제2 분리막(2064b)과, 배출 밸브(2034c)를 가지고 있다. 제2 분리막(2064b)은, 제2 모듈 본체(2064a) 내 의 공간을 제2 분리막 도입 회로(2042)에 연통된 공간 S7 (1차측)과 공간 S8(2차측)로 분할하도록 배치되어 있다. 그리고 공간 S7은, 제2 분리막 도입 회로(2042)를 통하여 제1 분리막 모듈(2063)의 공간 S5에 연통되어 있다. 제2 분리막(2064b)은, 제1 실시예의 분리막 장치(34)를 구성하는 분리막(34b)과 같이, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중으로부터 비응축성 가스를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 막이다. 이것에 의하여, 제2 분리막(2064b)은, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (구체적으로는, 제1 분리막(2063b)을 투과하지 않았던 가스 냉매와 비응축성 가스와의 혼합 가스인 비투과 가스) 중으로부터 비응축성 가스를 선택적으로 투과시켜, 비응축성 가스를 공간 S7로부터 공간 S8로 유입시킬 수 있다. 제2 분리막 모듈(2064)의 공간 S8에는, 배출 밸브(2034c)가 접속되어 있다. 배출 밸브(2034c)는, 공간 S8을 대기 개방하기 위한 밸브이고, 제2 분리막(2064b)에 의하여 분리되어 공간 S8로 유입한 비응축성 가스를 공간 S8로부터 대기 방출하여, 냉매 회로(10)의 외부로 배출하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시예의 분리막 장치(2034)는, 전단에, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (구체적으로는, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스와 가스 냉매와의 혼합 가스인 공급 가스) 중으로부터 가스 냉매를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 막 (구체적으로는, 비다공질막)으로 이루어지는 제1 분리막(2063b)과, 후단에, 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (구체적으로는, 제1 분리 막(2063b)을 투과하지 않았던 가스 냉매와 비응축성 가스와의 혼합 가스인 비투과 가스) 중으로부터 비응축성 가스를 선택적으로 투과시키는 것이 가능한 막 (구체적으로는, 다공질막)으로 이루어지는 제2 분리막(2064b)을 가지는 다단의 분리막 장치를 구성하고 있다.
(2) 공기 조화 장치의 시공 방법
다음으로, 공기 조화 장치(2001)의 시공 방법에 관하여 설명한다. 덧붙여, 비응축성 가스 배출 스텝을 제외하는 순서에 관해서는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 시공 방법과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
＜비응축성 가스 배출 스텝＞
기밀 가스를 방출한 후, 열원 유닛(2002)의 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)를 열어, 이용 유닛(5)의 냉매 회로와 열원 유닛(2002)의 냉매 회로가 접속된 상태로 한다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2002)에 미리 충전되어 있던 냉매가 냉매 회로(10) 전체로 공급된다. 그리고 냉매 연락 배관(6, 7)의 배관 길이가 긴 경우 등과 같이, 미리 열원 유닛(2002)에 충전되어 있던 냉매량만으로 필요한 냉매 충전량에 미치지 못하는 경우에는, 필요에 따라서, 외부로부터 냉매가 추가 충전된다. 덧붙여, 열원 유닛(2002)에 미리 냉매가 충전되어 있지 않은 경우에는, 필요 냉매량의 전부가 외부로부터 충전된다. 이것에 의하여, 냉매 회로(10) 내에 있어서, 기밀 가스 방출 스텝 후에 냉매 연락 배관(6, 7)에 잔류한 비응축성 가스로서의 기밀 가스 (이용 유닛(5)의 기밀 시험도 동시에 행한 경우에는 이용 유닛(5)에 잔류한 비응축성 가스도 포함된다)와 냉매가 혼합되게 된다.
이 회로 구성에 있어서, 압축기(21)를 기동하여, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 행한다.
(냉방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 경우)
우선, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 냉방 운전에 의하여 행하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 사방 전환 밸브(22)는, 도 20의 실선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 가스측 칸막이 밸브(28)에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도 조절된 상태로 되어 있다. 나아가, 가스 분리 장치(2031)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a), 가스 냉매 리턴 밸브(2041a) 및 배출 밸브(2034c)는, 모두 폐지되어 있고, 가스 분리 장치(2031)를 사용하지 않는 상태로 되어 있다.
이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(2031)의 상태에서, 압축기(21)를 기동하면, 제1 실시예와 같이, 냉방 운전과 같은 운전이 행해진다. 덧붙여, 냉매 회로(10)의 운전 동작에 관해서는, 제1 실시예와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
다음으로, 가스 분리 장치(2031)를 사용하여 냉매 회로(10) 내로부터 비응축성 가스를 배출하는 운전 동작에 관하여 설명한다. 또한, 부 리시버(33)의 상부에 있어서, 가스 냉매 중의 비응축성 가스의 농도를 높이는 동작에 관한 설명은, 제1 실시예와 같기 때문에, 설명을 생략하고, 분리막 장치(2034)에서의 동작에 관하여, 이하에 설명한다.
상기의 운전 동작에 계속하여, 분리막 장치(2034)의 가스 냉매 리턴 밸브(2041a)를 열어, 제1 분리막 모듈(2063)의 공간 S6 내의 냉매 압력을 압축기(21)의 흡입측을 흐르는 냉매 압력과 같은 압력이 되도록 한다. 그러면, 제1 분리막 모듈(2063)의 공간 S5는, 부 리시버(33)의 상부에 연통되어 있기 때문에, 공간 S5 내에는 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 (공급 가스)가 도입되고, 공간 S5와 공간 S6의 사이에, 냉매의 응축 압력과 압축기(21)의 흡입측의 압력의 압력차에 상당하는 차압이 생긴다. 이 때문에, 공간 S5 내에 모인 공급 가스 중에 포함되는 가스 냉매는, 이 차압이 추진력으로 되어, 제1 분리막(2063b)을 투과하여, 공간 S6측으로 흘러 가스 냉매 리턴 밸브(2041a)를 통하여 압축기(21)의 흡입측으로 되돌려진다. 한편, 가스 냉매가 제1 분리막(2063b)을 투과하여 공간 S6측으로 흐르는 것에 의하여 공간 S5 내에 남은 비응축성 가스 (비투과 가스)는, 제2 분리막 도입 회로(2042)를 통하여 제2 분리막 모듈(2064)의 공간 S7 내로 유입한다. 여기서, 제1 분리막(2063b)의 분리 성능이 낮은 경우, 공간 S5 내에 남은 비투과 가스 중에는, 가스 냉매가 포함되어 버린다. 즉, 공간 S5 내에 모인 비투과 가스는, 제1 분리막(2063b)에 의하여, 대부분의 가스 냉매가 제거되어, 비응축성 가스가 농축된 상태로 된다.
다음으로, 분리막 장치(2034)의 배출 밸브(2034c)를 열어, 제2 분리막 모듈 (2064)의 공간 S8을 대기 개방 상태로 한다. 그러면, 제2 분리막 모듈(2064)의 공간 S7은, 제1 분리막 모듈(2063)의 공간 S5에 연통되어 있기 때문에, 공간 S7과 공간 S8의 사이에, 냉매의 응축 압력과 대기압의 압력차에 상당하는 차압이 생긴다. 이 때문에, 공간 S7에 남은 비투과 가스 중에 포함되는 비응축성 가스는, 이 차압이 추진력으로 되어 제2 분리막(2064b)을 투과하여, 공간 S8측으로 흘러 배출 밸브(2034c)를 통하여 대기 방출된다. 이 운전을 소정 시간에 걸쳐 실시하면, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스가 냉매 회로(10) 내로부터 배출된다. 그리고 냉매 회로(10) 내로부터 비응축성 가스가 배출된 후, 가스 분리 장치(31)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a), 가스 냉매 리턴 밸브(2041a) 및 배출 밸브(2034c)를 전부 폐지한다.
(난방 운전을 행하면서 비응축성 가스를 배출하는 경우)
다음으로, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 난방 운전에 의하여 행하는 경우에 관하여 설명한다. 이때, 사방 전환 밸브(22)는, 도 20의 파선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 가스측 칸막이 밸브(28)에 접속되고, 또한, 압축기(21)의 흡입측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 또한, 열원측 팽창 밸브(26)는, 개도 조절된 상태로 되어 있다. 나아가, 가스 분리 장치(2031)를 구성하는 냉각용 팽창 밸브(36a), 냉각용 냉매 리턴 밸브(37a), 가스 냉매 도입 밸브(38a), 액 냉매 유출 밸브(39a), 가스 냉매 리턴 밸브(2041a) 및 배출 밸브(2034c)는, 모두 폐지되어 있고, 가스 분리 장치(2031)를 사용하지 않는 상태로 되어 있다.
이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(2031)의 상태에서, 압축기(21)를 기동하면, 제1 실시예와 같이, 난방 운전과 같은 운전이 행해진다. 덧붙여, 이 냉매 회로(10) 및 가스 분리 장치(2031)의 운전 동작에 관해서는, 냉방 운전 상태에서의 비응축성 가스를 배출하는 운전과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
(3) 공기 조화 장치 및 그 시공 방법의 특징
본 실시예의 공기 조화 장치(2001)에서는, 비응축성 가스를 포함하는 냉매 (구체적으로는, 부 리시버(33)의 상부에 모인 비응축성 가스와 가스 냉매와의 혼합 가스인 공급 가스) 중으로부터 냉매를 선택적으로 투과시키는 제1 분리막 모듈(2063)과 비응축성 가스를 포함하는 냉매 (구체적으로는, 제1 분리막(2063b)을 투과하지 않았던 가스 냉매와 비응축성 가스와의 혼합 가스인 비투과 가스) 중으로부터 비응축성 가스를 선택적으로 투과시키는 제2 분리막 모듈(2064)을 가지는 다단의 분리막 장치(2034)를 채용하고 있다.
이 때문에, 예를 들면, 제2 분리막 모듈(2064)을 구성하는 제2 분리막(2064b)의 분리 성능이 낮은 경우에도, 부 리시버(33)에서 기액 분리된 공급 가스 중으로부터 냉매를 선택적으로 투과시키는 제1 분리막(2063b)을 가지는 제1 분리막 모듈(2063)을 이용하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 냉매를 분리하여, 비투과 가스의 압력을 저하시키는 것 없이 가스 냉매의 양을 감소시켜 비응축성 가스의 농도를 증가시킬 수 있게 되기 때문에, 제2 분리막(2064b)에서의 비응축성 가스의 분리 효율이 향상하고, 이 비투과 가스 중으로부터 제2 분리막(2064b)을 가지는 제2 분리막 모듈(2064)을 이용하여 비응축성 가스를 확실히 분리할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 공기 조화 장치(2001) 및 그 시공 방법에서는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1) 및 그 시공 방법과 같은 특징을 가지는 것과 함께, 다단으로 구성된 분리막 장치(2034)를 가지는 가스 분리 장치(2031)에 의하여, 비응축성 가스를 확실히 분리할 수 있다.
(4) 변형예
상기의 가스 분리 장치(2031)에서는, 분리막 장치(2034)를 구성하는 제1 분리막 모듈(2063)과 제2 분리막 모듈(2064)이 제2 분리막 도입 회로(2042)를 통하여 접속되어 있지만, 도 22 및 도 23에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(2101)의 열원 유닛(2102)에 넣어진 가스 분리 장치(2131)와 같이, 분리막 모듈 본체(2134a) 내에 있어서, 제1 분리막(2063b)을 가지는 제1 분리막 모듈(2063)과, 제2 분리막(2064b)을 가지는 제2 분리막 모듈(2064)을 일체로 구성하는 것과 함께, 제1 분리막 모듈(2063)의 공간 S5와 제2 분리막 모듈(2064)의 공간 S7을 연통하기 위한 유로(流路, 2134d)를 설치하는 것으로, 제2 분리막 도입 회로(2042)를 생략하여도 무방하다. 이것에 의하여, 가스 분리 장치(2131)를 구성하는 기기 점수가 줄어, 장치 구성이 간단하게 된다.
(5) 다른 변형예
상기의 가스 분리 장치(2031, 2131)에 있어서, 제1 실시예의 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 831)에 적용된 냉각기, 부 리시버, 주 리시버 및 그 주변 회로와 같은 구성을 채용해도 무방하다.
또한, 상기의 가스 분리 장치(2031, 2131)에 있어서, 제2 실시예의 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1131)에 적용된 가스 냉매 유출 회로(1141)를 채용해도 무방하다.
나아가, 상기의 가스 분리 장치(2031, 2131)에 있어서, 제3 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1531, 1631, 1731, 1831)에 적용된 오일 비산 방지 장치(1561, 1661, 1861)를 채용해도 무방하다.
［제5 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성 및 특징
도 24는, 본 발명의 제5 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(2501)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(2501)는, 본 실시예에 있어서, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같이, 냉방 운전 및 난방 운전이 가능한 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(2502)과, 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(2502)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 구비하고 있다. 덧붙여, 본 실시예의 공기 조화 장치(2501)의 가스 분리 장치(2531)를 제외하는 구성은, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
가스 분리 장치(2531)는, 본 실시예에 있어서, 주로, 냉각기(32)와, 부 리시 버(33)와, 분리막 장치(34)와, 냉매 회수 기구(2565)를 가지고 있다. 여기서, 냉각기(32), 부 리시버(33) 및 분리막 장치(34)는, 제1 실시예의 가스 분리 장치를 구성하는 냉각기(32), 부 리시버(33) 및 분리막 장치(34)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
냉매 회수 기구(2565)는, 예를 들면, 분리막 장치(34)를 구성하는 분리막(34b)의 분리 성능이 낮고, 분리막 장치(34)에서 분리된 비응축성 가스 중에 냉매가 포함되어 버리는 경우에 있어서, 분리막 장치(34)에서 분리된 비응축성 가스에 포함되는 냉매를 회수하기 위한 기기이다. 본 실시예에 있어서, 냉매 회수 기구(2565)는, 도 25에 도시되는 바와 같이, 분리막 장치(34)에서 분리된 후에 배출 밸브(34c)를 통하여 유입하는 비응축성 가스 중에 포함되는 냉매를 비응축성 가스와 함께 포집하는 포집 용기이다. 이와 같은 냉매 회수 기구(2565)를 설치하는 것으로, 냉매가 대기 방출되지 않도록 할 수 있다.
이것에 의하여, 본 실시예의 공기 조화 장치(2501)에서는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1) 및 그 시공 방법과 같은 특징을 가지는 것과 함께, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 행할 때에, 분리막 장치(34)를 구성하는 분리막(34b)의 분리 성능이 낮고, 분리막 장치(34)에서 분리된 비응축성 가스 중에 냉매가 포함되어 버리는 경우에도, 냉매가 대기 방출되지 않도록 할 수 있다.
(2) 변형예 1
상기의 가스 분리 장치(2531)에서는, 냉매 회수 기구(2565)로서, 분리막 장치(34)에서 분리된 후에 배출 밸브(34c)를 통하여 유입하는 비응축성 가스 중에 포 함되는 냉매를 비응축성 가스와 함께 포집하는 포집 용기를 채용하고 있지만, 도 26 및 도 27에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(2601)의 열원 유닛(2602)에 넣어진 가스 분리 장치(2631)와 같이, 냉매 회수 기구(2665)로서, 비응축성 가스 중에 포함되는 냉매를 흡수하는 흡수제를 가지는 흡수 장치를 채용해도 무방하다. 구체적으로는, 냉매 회수 기구(2665)는, 가스 냉매를 흡수하기 위한 냉동기유 등의 흡수제(2665a)와, 흡수제(2665a)를 모으기 위한 흡수 장치 본체(2665b)와, 흡수 장치 본체(2665b) 내로부터 비응축성 가스를 배출하기 위한 배출 밸브(2665c)를 가지고 있고, 분리막 장치(1034)에서 분리된 후의 냉매를 포함하는 비응축성 가스를 흡수제(2665a) 중으로 유입시킬 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 이와 같은 냉매 회수 기구(2665)를 설치하는 것으로, 냉매를 대기 방출하는 것 없이, 비응축성 가스를 대기 방출할 수 있다.
또한, 본 변형예와 같이, 냉매 회수 기구로서 흡수 장치를 채용하는 경우에는, 흡수제의 흡수 능력을 고려하여, 흡수 장치로 유입하는 비응축성 가스의 압력이 가능한 한 높은 것이 바람직하기 때문에, 도 26에 도시되는 바와 같이, 공기 조화 장치(2601)의 열원 유닛(2602)에 내장된 가스 분리 장치(2631)를 구성하는 분리막 장치로서, 제2 실시예와 같은 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중으로부터 냉매를 선택적으로 투과시키는 분리막(1034b)을 가지는 분리막 장치(1034)를 채용하도록 하고 있다.
(3) 변형예 2
상기의 가스 분리 장치(2631)에서는, 냉매 회수 기구(2665)로서, 비응축성 가스 중에 포함되는 냉매를 흡수하는 흡수제를 가지는 흡수 장치를 채용하고 있지만, 도 26 및 도 28에 도시되는 본 변형예의 공기 조화 장치(2701)의 열원 유닛(2702)에 넣어진 가스 분리 장치(2731)와 같이, 냉매 회수 기구(2765)로서, 비응축성 가스 중에 포함되는 냉매를 흡착하는 흡착제를 가지는 흡착 장치를 채용해도 무방하다. 구체적으로는, 냉매 회수 기구(2765)는, 가스 냉매를 흡착하기 위한 제올라이트 등의 흡착제(2765a)와, 흡착제(2765a)를 수용하기 위한 흡착 장치 본체(2765b)와, 흡착 장치 본체(2765b) 내로부터 비응축성 가스를 배출하기 위한 배출 밸브(2765c)를 가지고 있고, 분리막 장치(1034)에서 분리된 후의 냉매를 포함하는 비응축성 가스가 흡착제(2765a) 층 내를 통과시킬 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 이와 같은 냉매 회수 기구(2765)를 설치하는 것으로, 냉매를 대기 방출하는 것 없이, 비응축성 가스를 대기 방출할 수 있다.
또한, 냉매 회수 기구로서 흡수 장치를 채용하는 경우와 같이, 흡착제의 흡착 능력을 고려하여, 흡착 장치로 유입하는 비응축성 가스의 압력이 가능한 한 높은 것이 바람직하기 때문에, 도 26에 도시되는 바와 같이, 공기 조화 장치(2701)의 열원 유닛(2702)에 내장된 가스 분리 장치(2731)를 구성하는 분리막 장치로서, 제2 실시예와 같은 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매 중으로부터 냉매를 선택적으로 투과시키는 분리막(1034b)을 가지는 분리막 장치(1034)를 채용하도록 하고 있다.
(4) 다른 변형예
상기의 가스 분리 장치(2531)를 구성하는 냉매 회수 기구(2565)를 제2 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1031, 1131)에 적용해도 무방하다.
또한, 상기의 가스 분리 장치(2631, 2731)를 구성하는 냉매 회수 기구(2665, 2765)를 제1 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(31, 131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 831)에 적용해도 무방하다.
또한, 상기의 가스 분리 장치(2531, 2631, 2731)를 구성하는 냉매 회수 기구(2565, 2665, 2765)를 제4 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(2031, 2131)에 적용해도 무방하다.
또한, 상기의 가스 분리 장치(31, 131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 831, 1031, 1131, 2031, 2131)에 있어서, 냉매 회수 기구(2565, 2665, 2765)와 함께, 제3 실시예 및 그 변형예에 관련되는 오일 비산 방지 장치(1561, 1661, 1861)를 적용해도 무방하다.
나아가, 상기의 냉매 회수 기구(2565, 2665, 2765)의 어느 것이든 2 이상을 조합하여 사용해도 무방하다.
［제6 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성, 시공 방법 및 특징
본 발명의 제1 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(1)에 있어서 (도 1 참조), 냉매 회로 구성 스텝에서, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(5)을 냉매 연락 배관(6, 7)을 통하여 접속한 후에, 가스 치환 스텝에서, 냉매 연락 배관(6, 7) 내에 잔류한 산소 가스나 질소 가스 등의 공기 성분을 주성분으로 하는 비응축성 가스를 헬륨 가스로 치환한 후에, 비응축성 가스 배출 스텝에서, 헬륨 가스를 냉매 회로(10)의 외부로 배출하도록 하여도 무방하다.
구체적인 공기 조화 장치(1)의 시공 방법에 관하여, 이하에 설명한다. 또한, 기기 설치 스텝 (냉매 회로 구성 스텝), 기밀 시험 스텝 및 기밀 가스 방출 스텝에 관해서는, 제1 실시예와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
＜가스 치환 스텝＞
기밀 가스를 방출한 후, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 포함하는 기밀 시험 부분에 대하여, 액 냉매 연락 배관(6)이나 가스 냉매 연락 배관(7) 등에 설치된 공급구 (도시하지 않음)로부터 헬륨 가스를 공급하고, 그 후, 기밀 시험 부분의 분위기 가스 (기밀 가스)를 대기 방출하는 작업을 반복하여 행하고, 기밀 시험 부분의 분위기 가스 (기밀 가스)를 헬륨 가스로 치환한다.
＜비응축성 가스 배출 스텝＞
기밀 시험 부분의 분위기 가스 (기밀 가스)를 헬륨 가스로 치환한 후, 열원 유닛(2)의 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)를 열고, 이용 유닛(5)의 냉매 회로와 열원 유닛(2)의 냉매 회로가 접속된 상태로 한다. 이것에 의하여, 열원 유닛(2)에 미리 충전되어 있던 냉매가 냉매 회로(10) 전체로 공급된다. 그리고 냉매 연락 배관(6, 7)의 배관 길이가 긴 경우 등과 같이, 미리 열원 유닛(2)에 충전되어 있던 냉매량만으로 필요한 냉매 충전량에 미치지 못하는 경우에는, 필요에 따라서, 외부로부터 냉매가 추가 충전된다. 또한, 열원 유닛(2)에 미리 냉매가 충전되어 있지 않은 경우에는, 필요 냉매량의 전부가 외부로부터 충전된다. 이것에 의하여, 냉매 회로(10) 내에 있어서, 냉매 연락 배관(6, 7) 내에 잔류한 비응축성 가스로서의 헬륨 가스 (이용 유닛(5)의 기밀 시험도 동시에 행한 경우에는 이용 유닛(5)에 봉입된 비응축성 가스도 포함된다)와 냉매가 혼합되게 된다.
이 회로 구성에 있어서, 제1 실시예와 같이, 압축기(21)를 기동하여, 냉매 회로(10) 내의 냉매를 순환시키는 운전을 행한다. 그러면, 헬륨 가스는, 질소 가스나 산소 가스에 비하여 분자 직경이 작아, 분리막(34b)을 투과하기 쉽기 때문에, 분리막(34b)에서의 분리 효율이 향상한다. 이것에 의하여, 분리막(34b)의 분리 성능이 낮은 경우에도, 냉매를 대기 방출하지 않도록 할 수 있다.
(2) 변형예
본 발명의 제2 실시예에 관련되는 공기 조화 장치(1001)에 있어서 (도 11 참조), 비응축성 가스를 헬륨 가스로 치환하도록 하여도 무방하다. 여기서, 공기 조화 장치(1001)의 분리막 장치(1034)에 사용되고 있는 분리막(1034b)은, 가스가 용해 - 확산 - 탈용해의 과정을 거쳐 막 내를 투과할 때의 속도차에 의하여 분리하는 막, 즉, 비점이 높고 막으로의 용해도가 큰 성분은 투과하지만 비점이 낮고 막으로의 용해도가 작은 성분은 투과하지 않는 막이며, 질소 가스나 산소 가스에 비하여 헬륨 가스를 투과하기 어렵기 때문에, 분리막(1034b)에서의 분리 효율이 향상한다. 이것에 의하여, 분리막(1034b)의 분리 성능이 낮은 경우에도, 냉매를 대기 방출하지 않도록 할 수 있다.
(3) 다른 변형예
제1 실시예의 각종 변형예, 제2 실시예의 변형예, 제3 ~ 제5 실시예 및 그 변형예에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서, 상기와 같이, 냉매 연락 배관(6, 7) 내에 잔류한 비응축성 가스를 헬륨 가스로 치환한 후에, 냉매 회로(10) 내의 냉매 를 순환시키는 운전을 행하도록 하여도 무방하다.
［제7 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성 및 특징
도 29는, 본 발명의 제7 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(3001)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(3001)는, 냉방 운전 및 난방 운전이 가능한 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(3002)과, 복수 (본 실시예에서는, 2대)의 이용 유닛(3005)과, 열원 유닛(3002)과 복수의 이용 유닛(3005)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(3006) 및 가스 냉매 연락 배관(3007)을 구비하고 있고, 이른바 멀티식의 공기 조화 장치를 구성하고 있다.
이용 유닛(3005)은, 주로, 이용측 열교환기(51)와, 이용측 팽창 밸브(3052)를 가지고 있다. 여기서, 이용측 열교환기(51)는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 이용측 열교환기(51)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
이용측 팽창 밸브(3052)는, 냉매 압력이나 냉매 유량의 조절을 행하기 위하여, 이용측 열교환기(51)의 액측에 접속된 밸브이다. 이용측 팽창 밸브(3052)는, 본 실시예에 있어서, 특히, 냉방 운전 시에서, 냉매를 팽창시키는 기능을 가지고 있다.
열원 유닛(3002)은, 주로, 압축기(21)와, 사방 전환 밸브(22)와, 열원측 열교환기(23)와, 브릿지 회로(3024)와, 주 리시버(25)와, 열원측 팽창 밸브(3026)와, 액측 칸막이 밸브(27)와, 가스측 칸막이 밸브(28)를 가지고 있다. 여기서, 압축기(21), 사방 전환 밸브(22), 열원측 열교환기(23), 주 리시버(25), 액측 칸막이 밸 브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 압축기(21), 사방 전환 밸브(22), 열원측 교환기(23), 주 리시버(25), 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
브릿지 회로(3024)는, 본 실시예에 있어서, 3개의 역지 밸브(24a ~ 24c)와, 열원측 팽창 밸브(3026)로 구성되어 있고, 열원측 열교환기(23)와 액측 칸막이 밸브(27)의 사이에 접속되어 있다. 여기서, 역지 밸브(24a)는, 열원측 열교환기(23)로부터 주 리시버(25)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 역지 밸브(24b)는, 액측 칸막이 밸브(27)로부터 주 리시버(25)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 역지 밸브(24c)는, 주 리시버(25)로부터 액측 칸막이 밸브(27)로의 냉매의 유통만을 허용하는 밸브이다. 열원측 팽창 밸브(3026)는, 냉매 압력이나 냉매 유량의 조절을 행하기 위하여, 주 리시버(25)의 출구와 열원측 열교환기(23)의 사이에 접속된 밸브이다. 열원측 팽창 밸브(3026)는, 본 실시예에 있어서, 냉방 운전 시에는 전부 닫힘으로 되어 열원측 열교환기(23)로부터 이용측 열교환기(51)를 향하여 흐르는 냉매를 주 리시버(25)의 입구를 통하여 주 리시버(25) 내로 유입시키도록 기능하고, 난방 운전 시에는 개도 조절되어 이용측 열교환기(51)(구체적으로는, 주 리시버(25)의 출구)로부터 열원측 열교환기(23)를 향하여 흐르는 냉매를 팽창시키도록 기능하고 있다. 이것에 의하여, 브릿지 회로(3024)는, 냉방 운전 시와 같이 냉매가 열원측 열교환기(23) 측으로부터 이용측 열교환기(51) 측을 향하여 흐를 때에는, 주 리시버(25)의 입구를 통하여 주 리시버(25) 내로 냉매를 유입시키는 것과 함께 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매가 열원측 팽창 밸브(3026) 에서 팽창되는 것 없이 이용측 열교환기(51) 측을 향하여 유통시키도록 기능하고, 난방 운전 시와 같이 냉매가 이용측 열교환기(51) 측으로부터 열원측 열교환기(23) 측을 향하여 흐를 때에는, 주 리시버(25)의 입구를 통하여 주 리시버(25) 내로 냉매를 유입시키는 것과 함께 주 리시버(25)의 출구로부터 유출한 냉매가 열원측 팽창 밸브(3026)에서 팽창된 후에 열원측 열교환기(23) 측을 향하여 유통시키도록 기능하고 있다.
액 냉매 연락 배관(3006)은, 복수의 이용 유닛(3005)의 이용측 열교환기(51)의 액측과 열원 유닛(3002)의 액측 칸막이 밸브(27)의 사이를 접속하고 있다. 가스 냉매 연락 배관(3007)은, 복수의 이용 유닛(3005)의 이용측 열교환기(51)의 가스측과 열원 유닛(3002)의 가스측 칸막이 밸브(28)의 사이를 접속하고 있다. 액 냉매 연락 배관(3006)및 가스 냉매 연락 배관(3007)은, 공기 조화 장치(3001)를 신규로 시공하는 때에 현지 시공되는 냉매 연락 배관이나, 열원 유닛(3002) 및 이용 유닛(3005)의 어느 것이든 일방 또는 양방을 갱신할 때에 기설의 공기 조화 장치로부터 유용되는 냉매 연락 배관이다.
여기서, 이용측 열교환기(51)로부터 액 냉매 연락 배관(3006), 액측 칸막이 밸브(27), 브릿지 회로(3024), 주 리시버(25) 및 열원측 팽창 밸브(3026)를 포함하는 열원측 열교환기(23)까지의 범위의 냉매 회로를 액측 냉매 회로(3011)로 한다. 또한, 이용측 열교환기(51)로부터 가스 냉매 연락 배관(3007), 가스측 칸막이 밸브(28), 사방 전환 밸브(22) 및 압축기(21)를 포함하는 열원측 열교환기(23)까지의 범위의 냉매 회로를 가스측 냉매 회로(3012)로 한다. 즉, 공기 조화 장치(3001)의 냉매 회로(3010)는, 액측 냉매 회로(3011)와 가스측 냉매 회로(3012)로 구성되어 있다.
공기 조화 장치(3001)는, 액측 냉매 회로(3011)에 접속된 가스 분리 장치(31)를 더 구비하고 있다. 가스 분리 장치(31)는, 압축기(21)를 운전하여 냉매 회로(3010) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 액 냉매 연락 배관(3006) 및 가스 냉매 연락 배관(3007)에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 중으로부터 분리하여 냉매 회로(3010)의 외부로 배출하는 것이 가능한 장치이고, 본 실시예에 있어서, 열원 유닛(3002)에 내장되어 있다. 여기서, 가스 분리 장치(31)는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 가스 분리 장치(31)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
이와 같은 공기 조화 장치(3001)에 있어서도, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같은 시공 방법을 이용하여, 냉매 회로(3010) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 가스 분리 장치(31)를 이용하여, 액 냉매 연락 배관(3006) 및 가스 냉매 연락 배관(3007)에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 회로(3010) 내로부터 배출시키는 운전을 행할 수 있다.
특히, 본 실시예의 공기 조화 장치(3001)와 같은 멀티식의 공기 조화 장치의 경우, 냉매 연락 배관(3006, 3007)의 배관 길이 및 배관 직경이 룸 에어컨 등과 같은 비교적 소형의 공기 조화 장치의 냉매 연락 배관에 비하여 크고, 냉매 회로(3010) 내로부터 배출시켜야 하는 비응축성 가스의 양이 많기 때문에, 이 시공 방법이 유용하다.
(2) 변형예
공기 조화 장치(3001)의 가스 분리 장치로서, 제1 실시예의 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(231, 331, 431, 531, 631, 731, 831)나, 제2 실시예에 관련되는 가스 분리 장치(1031)나, 제3 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1531, 1631, 1731, 1831)나, 제4 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(2031, 2131)나, 제5 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(2531, 2631, 2731)를 채용하여도 무방하다.
또한, 제6 실시예와 같이, 비응축성 가스를 헬륨 가스로 가스 치환한 후에, 냉매 회로(3010) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 가스 분리 장치(31)를 이용하여 헬륨 가스를 냉매 회로(3010) 내로부터 배출하도록 하여도 무방하다.
［제8 실시예］
(1) 공기 조화 장치의 구성 및 특징
도 30은, 본 발명의 제8 실시예에 관련되는 냉동 장치의 일례로서의 공기 조화 장치(3101)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(3101)는, 냉방 운전 전용의 공기 조화 장치이고, 열원 유닛(3102)과, 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(3102)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)을 구비하고 있다. 여기서, 이용 유닛(5), 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)은, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 이용 유닛(5), 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)과 같기 때문에, 설명을 생략한다.
열원 유닛(3102)은, 주로, 압축기(21)와, 사방 전환 밸브(22)와, 열원측 열교환기(23)와, 주 리시버(25)와, 열원측 팽창 밸브(26)와, 액측 칸막이 밸브(27) 와, 가스측 칸막이 밸브(28)를 가지고 있다. 여기서, 열원 유닛(3102)에서는, 냉방 운전 전용이기 때문에, 제1 실시예의 열원 유닛(2)에 설치되어 있던 사방 전환 밸브(22)및 브릿지 회로(24)가 생략되어 있는 점은 다르지만, 압축기(21), 열원측 열교환기(23), 주 리시버(25), 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)에 관해서는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 압축기(21), 열원측 열교환기(23), 주 리시버(25), 액측 칸막이 밸브(27) 및 가스측 칸막이 밸브(28)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
여기서, 이용측 열교환기(51)로부터 액 냉매 연락 배관(6), 액측 칸막이 밸브(27) 및 주 리시버(25)를 포함하는 열원측 열교환기(23)까지의 범위의 냉매 회로를 액측 냉매 회로(3111)로 한다. 또한, 이용측 열교환기(51)로부터 가스 냉매 연락 배관(7), 가스측 칸막이 밸브(28) 및 압축기(21)를 포함하는 열원측 열교환기(23)까지의 범위의 냉매 회로를 가스측 냉매 회로(3112)로 한다. 즉, 공기 조화 장치(3101)의 냉매 회로(3110)는, 액측 냉매 회로(3111)와 가스측 냉매 회로(3112)로 구성되어 있다.
공기 조화 장치(3101)는, 액측 냉매 회로(3111)에 접속된 가스 분리 장치(31)를 더 구비하고 있다. 가스 분리 장치(31)는, 압축기(21)를 운전하여 냉매 회로(3110) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 중으로부터 분리하여 냉매 회로(3110)의 외부로 배출하는 것이 가능한 장치이고, 본 실시예에 있어서, 열원 유닛(3102)에 내장되어 있다. 여기서, 가스 분리 장치(31)는, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)의 가스 분리 장치(31)와 같기 때문에, 설명을 생략한다.
이와 같은 공기 조화 장치(3101)에 있어서도, 제1 실시예의 공기 조화 장치(1)와 같은 시공 방법을 이용하여, 냉매 회로(3110) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 가스 분리 장치(31)를 이용하여, 액 냉매 연락 배관(6) 및 가스 냉매 연락 배관(7)에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 회로(3110) 내로부터 배출시키는 운전을 행할 수 있다.
(2) 변형예
공기 조화 장치(3101)의 가스 분리 장치로서, 제1 실시예의 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(131, 231, 331, 431, 531, 631, 731, 831)나, 제2 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1031, 1131)나, 제3 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(1531, 1631, 1731, 1831)나, 제4 실시예에 관련되는 가스 분리 장치(2031, 2131)나, 제5 실시예 및 그 변형예에 관련되는 가스 분리 장치(2531, 2631, 2731)를 채용하여도 무방하다.
또한, 제6 실시예와 같이, 비응축성 가스를 헬륨 가스로 가스 치환한 후에, 냉매 회로(3110) 내의 냉매를 순환시키는 것에 의하여, 가스 분리 장치(31)를 이용하여 헬륨 가스를 냉매 회로(3110) 내로부터 배출하도록 하여도 무방하다.
［다른 실시예］
이상, 본 발명의 실시예에 관하여 도면에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성은, 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
예를 들면, 상기 실시예에 있어서는, 본 발명을, 냉난방 운전을 전환하여 운전 가능한 공기 조화 장치, 냉방 운전 전용의 공기 조화 장치나 이용 유닛이 복수대 접속된 멀티식의 공기 조화 장치에 적용하였지만, 이것에 한정되지 않고, 빙축열식의 공기 조화 장치나 다른 세퍼레이트식의 냉동 장치에 적용하여도 무방하다.
본 발명을 이용하면, 공기 뽑기 작업을 생략하는 것을 목적으로 하여 현지 시공 시에 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 냉매 회로 내에서 냉매와 혼합한 상태로부터 분리막을 이용하여 분리 제거하는 것이 가능한 구성을 구비한 냉동 장치에 있어서, 분리막에서의 비응축성 가스의 분리 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 압축기(21)와 열원측 열교환기(23)를 가지는 열원 유닛(2 ~ 802, 1002, 1102, 1502 ~ 1802, 2002, 2102, 2502 ~ 2802, 3002, 3102)과, 이용측 열교환기(51)를 가지는 이용 유닛(5, 3005)과, 상기 열원 유닛과 상기 이용 유닛을 접속하는 냉매 연락 배관(6, 3006, 7, 3007)을 구비한 냉동 장치의 시공 방법이며,
    상기 열원 유닛과 상기 이용 유닛을 상기 냉매 연락 배관을 통하여 접속하는 것에 의하여 냉매 회로(10, 3010, 3110)를 구성하는 냉매 회로 구성 스텝과,
    상기 압축기를 운전하여 상기 냉매 회로 내의 냉매를 순환시켜, 상기 열원측 열교환기와 상기 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각하여 상기 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액(氣液) 분리하고, 분리막(34b, 1034b, 2063b, 2064b)을 이용하여 상기 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 상기 비응축성 가스를 분리하여 상기 냉매 회로의 외부로 배출하는 비응축성 가스 배출 스텝
    을 구비한 냉동 장치의 시공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비응축성 가스 배출 스텝에서는, 상기 열원측 열교환기(23)와 상기 이용측 열교환기(51)의 사이를 흐르는 냉매를 상기 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리한 후, 상기 기액 분리된 가스 냉매를 냉각하고 있는 냉동 장치의 시공 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비응축성 가스 배출 스텝 전에, 상기 냉매 연락 배관(6, 3006, 7, 3007)의 기밀 시험을 행하는 기밀 시험 스텝과,
    상기 기밀 시험 스텝 후에, 상기 냉매 연락 배관 내의 기밀 가스를 대기 방출하여 감압하는 기밀 가스 방출 스텝
    을 더 구비한 냉동 장치의 시공 방법.
  4. 압축기(21)와 열원측 열교환기(23)를 가지는 열원 유닛(2 ~ 802, 1002, 1102, 1502 ~ 1802, 2002, 2102, 2502 ~ 2802, 3002, 3102)과, 이용측 열교환기(51)를 가지는 이용 유닛(5, 3005)이 냉매 연락 배관(6, 3006, 7, 3007)을 통하여 접속되어, 냉매 회로(10, 3010, 3110)를 구성하는 냉동 장치이며,
    상기 열원측 열교환기와 상기 이용측 열교환기를 접속하는 액측 냉매 회로(11, 3011, 3111)에 접속되고, 상기 압축기를 운전하여 상기 냉매 회로 내의 냉매를 순환시켜 상기 열원측 열교환기와 상기 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매의 적어도 일부를 냉각하는 냉각기(32, 332, 832)와,
    상기 냉각기에 의하여 냉각된 냉매를 상기 냉매 연락 배관 내에 잔류한 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매와 액 냉매로 기액 분리하는 기액 분리기(33)와,
    상기 기액 분리기에 의하여 기액 분리된 가스 냉매 중으로부터 상기 비응축 성 가스를 분리하는 분리막(34b, 1034b, 2063b, 2064b)을 가지고, 상기 분리막에 의하여 분리된 상기 비응축성 가스를 상기 냉매 회로의 외부로 배출하는 분리막 장치(34, 1034, 2034, 2134)
    를 구비한 냉동 장치(1 ~ 801, 1001, 1101, 1501 ~ 1801, 2001, 2101, 2501 ~ 2801, 3001, 3101).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액측 냉매 회로(11, 3011, 3111)는, 상기 열원측 열교환기와 상기 이용측 열교환기의 사이를 흐르는 냉매를 모으는 것이 가능한 리시버(25)를 더 가지고 있고,
    상기 냉각기(32, 332)는, 상기 리시버 내에서 기액 분리된 상기 비응축성 가스를 포함하는 가스 냉매를 냉각하고 있는 냉동 장치(1 ~ 701, 1001, 1101, 1501 ~ 1801, 2001, 2101, 2501 ~ 2801, 3001, 3101).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 냉각기(32, 332)는, 상기 냉매 회로 내를 흐르는 냉매를 냉각원으로 한 열교환기인 냉동 장치(1 ~ 801, 1001, 1101, 1501 ~ 1801, 2001, 2101, 2501 ~ 2801, 3001, 3101).
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각기(32)는, 상기 기액 분리기(33) 내에 배치된 코일상(狀)의 전열관인 냉동 장치(1 ~ 201, 401, 501, 701, 1001, 1101, 1501 ~ 1801, 2001, 2101, 2501 ~ 2801, 3001, 3101).
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기액 분리기(33)는, 상기 기액 분리기 내에서 기액 분리된 액 냉매가 상기 리시버(25) 내로 되돌려지도록 접속되어 있는 냉동 장치(1 ~ 301, 501 ~ 801, 1001, 1101, 1501 ~ 1801, 2001, 2101, 2501 ~ 2801, 3001, 3101).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기액 분리기(33)는, 상기 리시버(25)와 일체로 구성되어 있는 냉동 장치(701, 801).
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리막 장치(34)는, 상기 기액 분리기(33)와 일체로 구성되어 있는 냉동 장치(501, 601, 701).
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