KR20050013639A

KR20050013639A - 냉매 배관의 세정 방법, 공기 조화 장치의 갱신 방법 및공기 조화 장치

Info

Publication number: KR20050013639A
Application number: KR10-2004-7021233A
Authority: KR
Inventors: 미즈타니카즈히데; 마츠오카히로무네; 요시미아츠시; 요시미마나부
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-02-04
Also published as: ES2422892T3; AU2004209934B2; CN1697956A; EP1591730A4; US20050198994A1; JP2004263885A; WO2004070293A1; US8844300B2; EP1591730A1; AU2004209934A1; CN1322289C; EP1591730B1

Abstract

본 발명은, 광유계의 냉동기유를 사용하는 공기 조화 장치의 냉매 배관을 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 변경할 때에, 냉매 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축을 가능하게 한다. 광유계의 냉동기유를 사용하는 공기 조화 장치(1)의 냉매 배관(6, 7)을 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 이루어지는 작동 냉매로 변경할 때에, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 세정제로서 이용하여 냉매 배관(6, 7) 내를 세정하고, 잔류하는 냉동기유를 제거한다.

Description

냉매 배관의 세정 방법, 공기 조화 장치의 갱신 방법 및 공기 조화 장치{REFRIGERANT PIPE WASHING METHOD, AIR CONDITIONER REPLACEMENT METHOD, AND AIR CONDITIONER}

종래의 공기 조화 장치의 하나로서, 빌딩 등의 공기 조화에 이용되는 공기 조화 장치가 있다. 이와 같은 공기 조화 장치는, 주로, 압축기 및 열원측 열교환기를 가지는 열원 유닛과, 이용측 열교환기를 가지는 이용 유닛과, 이들 유닛 간을 접속하기 위한 가스 냉매 배관 및 액냉매 배관을 구비하고 있다. 그리고 이와 같은 공기 조화 장치의 작동 냉매로서는, 오존층의 파괴 등의 환경상의 문제를 고려하여, HFC(하이드로플루오르카본)계 냉매가 이용되도록 되어 있다.

이와 같은 공기 조화 장치에 있어서, 기설(旣設) 빌딩 등에서의 공기 조화 장치의 갱신 공사를 행하는 경우, 공사 기간의 단축 및 비용 다운을 위해서, 열원 유닛과 이용 유닛을 접속하는 가스 냉매 배관이나 액냉매 배관을 유용하는 일이 있다. 이와 같은 경우에는, 공기 조화 장치의 설치 공사는, 주로, 이하와 같은 공정에 의하여 행해진다.

① 냉매 회수

② 기기 설치 공사

③ 배관·배선 공사 (기설의 가스 냉매 배관이나 액냉매 배관을 유용)

④ 진공 흡입

⑤ 냉매 충전

이와 같은 공사 공정에 의하여, 배관·배선 공사의 간략화를 중심으로 한 공사 기간의 단축화를 도모할 수 있다.

그러나 기설의 가스 냉매 배관 및 액냉매 배관 내에는, 쓰레기나 유분 등의 이물이 잔류하고 있기 때문에, 통상의 공조 운전을 행하기 전에, 냉매 배관의 세정을 행하여 이물을 제거할 필요가 있다. 특히, 이와 같은 기설의 공기 조화 장치에 있어서, 작동 냉매로서 CFC(클로로플루오르카본)계 냉매 또는 HCFC(하이드로클로로플루오르카본)계 냉매가 사용되고 있는 경우에는, 기설의 가스 냉매 배관 및 액냉매 배관 내에 CFC계 냉매 또는 HCFC계 냉매용의 냉동기유가 남아 있다. 이 때문에, 갱신 후의 HFC계 냉매로 이루어지는 작동 냉매용의 냉동기유에 상용(相溶)하지 않고 냉매 회로 내의 이물로서 거동하여, 냉매 회로를 구성하는 팽창 밸브나 모세관 등을 폐색시키거나 압축기를 손상시킬 가능성이 있다.

또한 기설의 CFC계 냉매 또는 HCFC계 냉매용의 냉동기유는, 종래부터 나프텐계 등의 광유계의 극성을 가지지 않는 냉동기유가 사용되고 있다. 한편, 신설(新設)의 HFC계 냉매의 냉동기유로서는, 에스테르계나 에테르계의 극성을 가지는 냉동기유가 사용되고 있다. 이 때문에, CFC계 냉매 또는 HCFC계 냉매용의 냉동기유가남아 있으면, 작동 냉매 중의 냉동기유의 용해도가 변화하여, HFC계 냉매의 본래의 냉동 성능이 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 이 점으로부터도, 기설의 냉매 배관의 세정이 필요하다.

이와 같은 기설의 가스 냉매 배관 및 액냉매 배관을 유용하면서, 공기 조화 장치의 갱신을 행할 때의 냉매 배관의 세정 방법으로서, 몇 개의 방법이 제공되고 있다.

그 제1 방법으로서는, 광유계의 냉동기유에 대한 상용성(相溶性)이 높은 HCFC계 냉매 (구체적으로는, HCFC141b나 HCFC225 등)를 세정제로서 이용하는 방법이 있다.

또한 제2 방법으로서는, 열원 유닛이나 이용 유닛을 갱신한 후, HFC계 냉매를 이용하여 배치(batch) 세정을 반복하는 방법이 있다 (일본국 특허 3149640호 공보 참조.).

나아가, 제3 방법으로서는, 열원 유닛이나 이용 유닛을 갱신하는 것과 함께 냉매 회로 내에 오일 포집 장치를 설치하고, 신설용의 HFC계 냉매를 순환하는 운전을 행하는 것으로, 기설의 냉매 배관을 세정하는 방법이 있다 (일본국 특허 3361765호 공보 및 일본국 특허 공개 2001－41613호 공보 참조.).

상기의 제1 냉매 배관의 세정 방법은, 냉매 배관 내에 잔류하는 광유계의 냉동기유에 대한 상용성이 높은 HCFC계 냉매를 사용하기 때문에, 세정 능력은 높지만, 오존층의 파괴 등의 환경 문제로부터 사용해서는 안된다.

또한 제2 냉매 배관의 세정 방법은, HFC계 냉매를 사용하는 점에서 환경 문제에 대해서의 배려는 이루어지고 있지만, 배치 세정을 반복하여 행할 필요가 있어, 냉매의 사용량이 증가하기 때문에 경제적이지 않다.

한편 제3 냉매 배관의 세정 방법은, 냉매를 순환시키는 운전을 행하는 것에 의하여 연속적으로 세정하는 것이 가능하게 되기 때문에, 배치 세정을 반복하여 행할 필요가 없어져, 냉매의 사용량을 삭감할 수 있는 점에서는 경제적이다.

그러나 제3 냉매 배관의 세정 방법에 있어서, R407C나 R134a를 작동 냉매로서 사용하는 열원 유닛 및 이용 유닛으로 갱신하는 경우, 광유계의 냉동기유에 대한 상용성이 작은 R407C나 R134a를 이용하여 배관 세정 운전을 행하기 때문에, 배관 세정 운전에서의 세정 효과가 작고, 순환되는 냉매의 사용량이나 세정 운전의 시간이 증가하는 경향이 있다. 이것은, 제2 냉매 배관의 세정 방법에도 적용되는 것으로, 배치(batch) 세정의 반복 회수나 1배치에 사용되는 냉매의 사용량의 증가를 생기게 하는 것이다.

본 발명은, 냉매 배관의 세정 방법, 공기 조화 장치의 갱신 방법 및 공기 조화 장치에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 관련되는 기설의 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.

도 2는, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 관련되는 갱신 후의 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.

도 3은, 본 발명의 제1 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 갱신 방법의 수순을 도시하는 플로차트이다.

도 4는, R32의 세정 효과를 도시하는 그래프이다.

도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 관련되는 공기 조화 장치의 갱신 방법의 수순을 도시하는 플로차트이다.

본 발명의 과제는, 광유계의 냉동기유를 사용하는 공기 조화 장치의 냉매 배관을 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 변경할 때에, 냉매 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축을 가능하게 하는 것에 있다.

청구항 1에 기재된 냉매 배관의 세정 방법은, 광유계의 냉동기유를 사용하는 공기 조화 장치의 냉매 배관을 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 이루어지는 작동 냉매로 변경할 때에, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 세정제로서 이용하여 냉매 배관 내를 세정하여, 잔류하는 냉동기유를 제거한다.

이 냉매 배관의 세정 방법에서는, 세정제로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 사용하고 있다. 여기서, R32는 HFC계 냉매의 일종이고, HCFC계 냉매의 R22의 대체 냉매로서 자주 이용되는 R407C (조성은, R32：23wt%, R125：25wt%, R134a：52wt%)에 포함되는 냉매이다.

일반적으로, HFC계 냉매는, 광유계의 냉동기유에 대한 상용성이 낮기 때문에, 냉매 배관의 세정에 이용해도 충분한 세정 능력을 얻을 수 없다고 생각되고 있고, 당연, R32에 대해서도 냉매 배관의 세정 능력은 높은 것이 아니라고 생각되고 있었다. 그러나 본원 발명자는, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 이용하여 냉매 배관 내에 잔류하는 광유계의 냉동기유를 세정하였을 때, R407C와 같은 R32의 함유량이 작은 HFC계 냉매에 비해, 세정 효과가 높은 것을 실험적으로 발견하였다.

이것에 의하여, 종래의 냉매 배관의 세정 방법, 예를 들면, HFC계 냉매를 이용하여 배치 세정을 반복하는 방법이나 냉매 회로 내에 오일 포집 장치를 설치하여 HFC계 냉매를 순환하는 운전을 행하는 방법 등에 있어서, 냉매 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축이 가능하게 된다.

청구항 2에 기재된 냉매 배관의 세정 방법은, 청구항 1에 있어서, 냉매 배관 내에 습한 가스 상태의 세정제를 흐르게 하는 것에 의하여 세정한다.

이 냉매 배관의 세정 방법에서는, 세정제를 습한 상태로 하여 냉매 배관 내를 흐르게 하는 것에 의하여, 냉매 배관 내에 잔류하는 광유계의 냉동기유와 혼합되기 쉬운 상태로 하여, 한층 세정 능력을 높일 수 있기 때문에, 냉매 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축에 기여할 수 있다.

청구항 3에 기재된 냉매 배관의 세정 방법은, 청구항 1 또는 2에 있어서, 세정제는 R134a를 포함하고 있지 않다.

이 냉매 배관의 세정 방법에서는, R32를 40wt% 이상 포함하고 또한 R134a를 포함하지 않는 세정제를 사용하는 것에 의하여, 한층 세정 능력을 높일 수 있기 때문에, 냉매의 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축에 기여할 수 있다.

청구항 4에 기재된 냉매 배관의 세정 방법은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 세정제는, 변경 후의 작동 냉매를 구성하는 냉매 성분의 일성분 또는 전성분만으로 구성되는 냉매이다.

이 냉매 배관의 세정 방법에서는, 세정 후의 냉매 배관 내에, 작동 냉매에 포함되지 않은 냉매 성분이 잔류해 버리는 일이 없기 때문에, 세정제와 작동 냉매와의 교환 작업이 용이하다.

청구항 5에 기재된 공기 조화 장치의 갱신 방법은, 기설의 공기 조화 장치의 냉매 배관을 기설 냉매 배관으로서 유용하면서, 상기 기설의 공기 조화 장치를 구성하는 기기의 적어도 일부를 갱신하는 공기 조화 장치의 갱신 방법에 있어서, 냉매 회수 스텝과, 기기 갱신 스텝과, 냉매 충전 스텝과, 배관 세정 스텝을 구비하고 있다. 냉매 회수 스텝은, 기설의 공기 조화 장치로부터 광유계의 냉동기유로 이루어지는 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 회수한다. 기기 갱신 스텝은, 기설의 공기 조화 장치를 구성하는 기기의 적어도 일부를 갱신한다. 냉매 충전 스텝은, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매로 이루어지는 작동 냉매를 기기 갱신후의 공기 조화 장치 내에 충전한다. 배관 세정 스텝은, 냉매 충전 스텝에서 충전된 작동 냉매를 순환시키고, 기설 냉매 배관 내에 잔류한 기설 냉동기유를 작동 냉매에 동반시켜, 작동 냉매 중으로부터 기설 냉동기유를 분리하는 것에 의하여, 기설 냉매 배관 내에 잔류한 기설 냉동기유를 제거한다.

이 공기 조화 장치의 갱신 방법에서는, 작동 냉매로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 사용하고 있기 때문에, 작동 냉매를 세정제로서 사용해도, 높은 세정 효과를 얻을 수 있어, 세정 운전의 시간 단축이 가능해진다.

청구항 6에 기재된 공기 조화 장치의 갱신 방법은, 청구항 5에 있어서, 배관 세정 스텝에서는, 기설 냉매 배관 내에 습한 가스 상태의 작동 냉매가 흐르도록, 작동 냉매를 순환시키고 있다.

이 공기 조화 장치의 갱신 방법에서는, 세정제로서의 작동 냉매를 습한 상태로 하여 냉매 배관 내를 흐르게 하는 것에 의하여, 냉매 배관 내에 잔류하는 광유계의 냉동기유와 혼합되기 쉬운 상태로 하여, 한층 세정 능력을 높일 수 있기 때문에, 세정 운전의 시간 단축에 기여할 수 있다.

청구항 7에 기재된 공기 조화 장치는, 기설의 공기 조화 장치의 구성 기기의 일부를 갱신하는 것과 함께, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 변경하여 구성되는 공기 조화 장치에 있어서, 기설 냉매 배관과, 열원 유닛 및 이용 유닛과, 오일 포집 장치를 구비하고 있다. 기설 냉매 배관은, 기설의 공기 조화 장치에 사용되며, 광유계의 냉동기유로 이루어지는 기설 냉동기유가 잔류하고 있다. 열원 유닛 및 이용 유닛은, 기설 냉매 배관을 통하여 접속되어 있다. 오일 포집 장치는, 통상의 공조운전에 앞서, 변경 후의 작동 냉매를 순환시켰을 때에, 순환되는 작동 냉매를 도입하여, 작동 냉매에 동반한 기설 냉동기유를 분리하는 것이 가능하다. 그리고 변경 후의 작동 냉매는, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매이다.

이 공기 조화 장치에서는, 작동 냉매로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 통상의 공조 운전에 앞서, 작동 냉매를 세정제로서 사용하여 순환 운전을 행하면, 높은 세정 효과를 가지고, 기설 냉매 배관에 잔류한 기설 냉동기유를 오일 포집 장치에 도입하여, 분리 제거할 수 있다. 이것에 의하여 세정 운전의 시간 단축이 가능해진다.

이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

［제1 실시예］

(1) 기설의 공기 조화 장치의 구성

① 전체 구성

도 1은, 기설의 공기 조화 장치(1)의 냉매 회로의 개략도이다. 공기 조화 장치(1)는, 빌딩 등의 건물 내의 냉난방 등의 공기 조화에 이용되는 장치이고, 1대의 열원 유닛(2)과, 그것에 병렬로 접속되는 복수 (본 실시예에서는, 2대)의 이용 유닛(5)과, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(5)을 접속하기 위한 액냉매 배관(6) 및 가스 냉매 배관(7)을 구비하고 있다.

② 열원 유닛

열원 유닛(2)은, 건물의 옥상 등에 설치되어 있고, 주로, 압축기(21)와, 사방 전환 밸브(22)와, 열원측 열교환기(23)와, 열원측 팽창 밸브(24)와, 액측 폐쇄 밸브(25)와, 가스측 폐쇄 밸브(26)와, 이들을 접속하는 냉매 배관으로 구성되어 있다.

압축기(21)는, 가스 냉매를 흡입하여 압축하기 위한 기기이다. 사방 전환 밸브(22)는, 냉방 운전과 난방 운전과의 전환시에, 냉매 회로 내에서의 냉매의 흐름의 방향을 전환하기 위한 밸브이고, 냉방 운전시에는 압축기(21)의 토출측과 열원측 열교환기(23)의 가스측을 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입측과 가스측 폐쇄 밸브(26)를 접속하고, 난방 운전시에는 압축기(21)의 토출측과 가스측 폐쇄 밸브(26)를 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 토출측과 열원측 열교환기(23)의 가스측을 접속하는 것이 가능하다. 열원측 열교환기(23)는, 공기나 물을 열원으로서냉매를 증발 또는 응축시키기 위한 열교환기이다. 열원측 팽창 밸브(24)는, 열원측 열교환기(23)의 액측에 설치된 냉매 압력이나 냉매 유량의 조절을 행하기 위한 밸브이다. 액측 폐쇄 밸브(25) 및 가스측 폐쇄 밸브(26)는, 각각, 액냉매 배관(6) 및 가스 냉매 배관(7)에 접속되어 있다.

③ 이용 유닛

이용 유닛(5)은, 건물 내의 각처에 설치되어 있고, 주로, 이용측 팽창 밸브(51)와, 이용측 열교환기(52)와, 이들을 접속하는 냉매 배관으로 구성되어 있다.

이용측 열교환기(52)는, 냉매를 증발 또는 응축시켜 실내 공기의 냉각 또는 가열을 행하기 위한 열교환기이다. 이용측 팽창 밸브(51)는, 이용측 열교환기(52)의 액측에 설치된 냉매 압력이나 냉매 유량의 조절을 행하기 위한 밸브이다.

④ 냉매 배관

액냉매 배관(6) 및 가스 냉매 배관(7)은, 열원 유닛(2)과 이용 유닛(5)을 접속하는 냉매 배관이고, 그 대부분이 건물 내의 벽 내나 천장과 지붕 간의 공간에 배치되어 있다. 그리고 공기 조화 장치(1)의 갱신시에는, 적어도 유용되는 기설 냉매 배관으로 불리는 냉매 배관이다.

(2) 기설의 공기 조화 장치의 동작

다음으로, 기설의 공기 조화 장치(1)의 동작에 대해서, 도 1을 이용하여 설명한다.

① 냉방 운전

냉방 운전시에는, 사방 전환 밸브(22)가 도 1의 실선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속되고 또한 압축기(21)의 흡입측이 가스측 폐쇄 밸브(26)측에 접속된 상태로 되어 있다. 또한 액측 폐쇄 밸브(25), 가스측 폐쇄 밸브(26) 및 열원측 팽창 밸브(24)는 개방되고, 이용측 팽창 밸브(51)는 냉매를 감압하도록 개도(開度) 조절되어 있다.

이 냉매 회로의 상태에서, 열원 유닛(2)의 압축기(21)를 기동하면, 작동 냉매는, 압축기(21)로 흡입되어 압축된 후, 사방 전환 밸브(22)를 경유하여 열원측 열교환기(23)로 보내져 응축되어 액냉매로 된다. 이 액냉매는, 열원측 팽창 밸브(24), 액측 폐쇄 밸브(25) 및 액냉매 배관(6)을 경유하여, 이용 유닛(5)으로 보내진다. 그리고 이 액냉매는, 이용측 팽창 밸브(51)로 감압된 후, 이용측 열교환기(52)에서 실내 공기를 냉각하는 것과 함께 증발되어 가스 냉매로 된다. 이 가스 냉매는, 가스 냉매 배관(7), 가스측 폐쇄 밸브(26) 및 사방 전환 밸브(22)를 경유하여, 재차, 압축기(21)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 냉방 운전이 행해진다.

② 난방 운전

난방 운전시에는, 사방 전환 밸브(22)가 도 1의 파선으로 도시되는 상태, 즉, 압축기(21)의 토출측이 가스측 폐쇄 밸브(26)에 접속되고 또한 압축기(21)의 흡입측이 열원측 열교환기(23)의 가스측에 접속된 상태로 되어 있다. 또한 액측 폐쇄 밸브(25), 가스측 폐쇄 밸브(26) 및 이용측 팽창 밸브(51)는 개방되고, 열원측 팽창 밸브(24)는 냉매를 감압하도록 개도 조절되어 있다.

이 냉매 회로의 상태에서, 열원 유닛(2)의 압축기(21)를 기동하면, 작동 냉매는, 압축기(21)로 흡입되어 압축된 후, 사방 전환 밸브(22), 가스측 폐쇄 밸브(26) 및 가스 냉매 배관(7)을 경유하여, 이용 유닛(5)으로 보내진다. 그리고 이 가스 냉매는, 이용측 열교환기(52)에서 실내 공기를 가열하는 것과 함께 응축되어 액상태 또는 기액 이상(二相) 상태의 냉매로 된다. 이 액상태 또는 기액 이상 상태의 냉매는, 이용측 팽창 밸브(51) 및 액냉매 배관(6)을 경유하여 열원 유닛(2)으로 보내진다. 이 액냉매는, 열원측 팽창 밸브(24)로 감압된 후, 열원측 열교환기(23)에서 증발된다. 이 가스 냉매는, 사방 전환 밸브(22)를 경유하여, 재차, 압축기(21)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 난방 운전을 행한다.

(3) 기설의 공기 조화 장치의 갱신

① 기설의 공기 조화 장치에 사용된 냉매 및 냉동기유에 대해서

상기와 같이, 공기 조화 장치(1)에 있어서, 공조 운전 중, 이용 유닛(5), 열원 유닛(2) 및 냉매 배관(6, 7) 내를 작동 냉매가 순환하고 있다. 그리고 작동 냉매와 함께 충전되어 압축기(21)의 윤활에 사용되는 냉동기유도 작동 냉매에 어느 정도 섞여 순환하고 있다.

여기서, 기설의 공기 조화 장치(1)에는, 작동 냉매로서 CFC계나 HCFC계 냉매가 이용되고 있고, 냉동기유로서 광유계의 냉동기유 (이하, 기설 냉동기유)가 이용되고 있다. 그리고 상기와 같은 냉난방 운전을 하는 것으로, 갱신전의 공기 조화 장치(1)의 이용 유닛(5), 열원 유닛(2) 및 냉매 배관(6, 7) 내에는, 광유계의 냉동기유가 잔류하게 된다.

② 작동 냉매의 변경, 이용 유닛 및 열원 유닛의 갱신

다음으로, 기설의 공기 조화 장치(1)의 냉매 배관(6, 7)을 기설 냉매 배관으로서 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매인 R410A (조성은, R32：50wt%, R125：50wt%)로 변경하는 것과 함께, 이용 유닛(5) 및 열원 유닛(2)을 이용 유닛(105) 및 열원 유닛(102)으로 갱신하는 방법에 대해서, 도 3에 기초하여 설명한다.

＜냉매 회수 스텝(S1)＞

기설의 공기 조화 장치(1) 내의 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 회수하기 위해서, 펌프다운 운전을 행한다. 즉, 열원 유닛(2)의 액측 폐쇄 밸브(25)를 폐지한 상태로, 상기의 냉방 운전과 같은 운전을 행하여, 열원 유닛(2) 내에 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 몰아넣고, 그 후, 가스측 폐쇄 밸브(26)를 폐지하는 것과 함께 냉방 운전을 종료하고, 열원 유닛(2) 내에 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 회수한다.

＜기기 갱신 스텝(S2)＞

다음으로, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이용 유닛(5) 및 열원 유닛(2)을 신설의 이용 유닛(105) 및 열원 유닛(102)으로 갱신한다.

신설의 열원 유닛(102)은, 주로, 기설의 열원 유닛(2)과 같이, 주로, 압축기(121)와, 사방 전환 밸브(122)와, 열원측 열교환기(123)와, 열원측 팽창 밸브(124)와, 액측 폐쇄 밸브(125)와, 가스측 폐쇄 밸브(126)와, 이들을 접속하는 냉매 배관으로 구성되어 있다.

또한 열원 유닛(102)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 오일 포집 장치(127)를 더 구비하고 있다. 오일 포집 장치(127)는, 주로, 유용되는 액냉매 배관(6) 및 가스 냉매 배관(7)에 잔류한 기설의 공기 조화 장치(1)에서 사용하고 있던 CFC계 냉매 또는 HCFC계 냉매용의 기설 냉동기유를 포집하기 위한 장치이다. 본 실시예에 있어서, 오일 포집 장치(127)는, 열원 유닛(102)에 내장되어 있고, 사방 전환 밸브(122)와 압축기(121)의 흡입측을 접속하는 압축기(121)의 흡입 배관(135)에 설치되어 있다. 오일 포집 장치(127)는, 본 실시예에 있어서, 오일 포집 용기(131)와 입구 밸브(132a)를 포함하는 입구 배관(132)과, 역지 밸브(133a)를 포함하는 출구 배관(133)과, 바이패스 밸브(134)를 가지고 있다.

오일 포집 용기(131)는, 흡입 배관(135)에 입구 배관(132) 및 출구 배관(133)을 통하여 접속되어 있고, 흡입 배관(135)을 흐르는 세정제로서 작용하는 작동 냉매를 도입하여, 작동 냉매 중의 기설 냉동기유를 분리하는 것이 가능하다. 입구 배관(132)은, 오일 포집 용기(131)에 냉매를 도입하기 위한 배관이고, 흡입 배관(135)으로부터 분기(分岐)되어, 오일 포집 용기(131)의 입구에 접속되어 있다. 입구 배관(132)은 오일 포집 용기(131)의 용기 내부까지 연장되어 있다. 출구 배관(133)은, 오일 포집 용기(131) 내에서 기설 냉동기유를 분리한 작동 냉매를 재차 흡입 배관(135)으로 되돌리기 위한 배관이고, 입구 배관(132)의 하류측의 위치에서 흡입 배관(135)으로부터 분기되어, 오일 포집 용기(131)의 출구에 접속되어 있다. 바이패스 밸브(134)는, 흡입 배관(135)의 입구 배관(132)과의 접속부와 흡입 배관(135)의 출구 배관(133)과의 접속부 간의 작동 냉매의 흐름을 차단 가능하게 설치되어 있다.

신설의 이용 유닛(105)은, 주로, 기설의 이용 유닛(5)과 같이, 이용측 팽창 밸브(151)와, 이용측 열교환기(152)와, 이들을 접속하는 냉매 배관으로 구성되어있다.

＜냉매 충전 스텝(S3)＞

다음으로, 열원 유닛(102)의 액측 폐쇄 밸브(125) 및 가스측 폐쇄 밸브(126)를 폐지한 상태에서, 이용 유닛(105) 및 냉매 배관(6, 7)의 진공 흡입 작업을 행한다. 그 후, 열원 유닛(102)의 액측 폐쇄 밸브(125) 및 가스측 폐쇄 밸브(126)를 열고, 열원 유닛(102)에 미리 충전된 냉동기유를 포함하는 작동 냉매(R410A)를 갱신 후의 공기 조화 장치(101) 전체에 충전한다. 또한 기설의 냉매 배관(6, 7)의 배관이 길어 열원 유닛(102)에 미리 충전되어 있던 냉매량 만으로는, 필요 충전량에 못 미친 경우도 있지만, 이 경우는, 한층 외부로부터 냉매 충전을 행한다. 여기서, 충전되는 작동 냉매에 포함되는 냉동기유는, 작동 냉매인 R410A등의 HFC계 냉매에 적합한 에스테르계 또는 에테르계의 냉동기유가 사용된다.

＜배관 세정 스텝(S4)＞

다음으로, 배관 세정 운전의 동작에 대해서 설명한다. 공기 조화 장치(101)는, 열원 유닛(2) 및 이용 유닛(5)을 열원 유닛(102) 및 이용 유닛(105)으로 갱신하여, 기설의 액냉매 배관(6) 및 가스 냉매 배관(7)을 기설 냉매 배관으로서 유용하고 있기 때문에, 설치 공사 후에, 쓰레기나 오일 성분 등과 함께, 기설 냉동기유가 잔류하고 있어, 통상의 공조 운전을 행하기 전에, 이들 이물을 포함하는 기설 냉동기유를 냉매 회로 내로부터 분리·제거할 필요가 있다. 여기서 설명하는 배관 세정 운전은, 공기 조화 장치(101)의 냉매 회로 전체를 R410A로 이루어지는 작동 냉매를 세정제로서 이용하여 세정하고, 오일 포집 장치(127)에 의하여 냉매 회로내에 잔류하는 기설 냉동기유를 포집하는 운전이다.

우선, 오일 포집 장치(127)를 사용 가능한 상태로 한다. 즉, 바이패스 밸브(134)를 닫고, 입구 밸브(132a)를 열어 운전시에 냉매가 오일 포집 용기(131)로 도입되도록 하는 회로 구성으로 해 둔다.

다음으로, 상기의 냉방 운전과 같은 운전을 행한다. 단, 오일 포집 장치(127)를 사용하도록 회로 구성하고 있기 때문에, 흡입 배관(135)을 흐르는 작동 냉매는, 오일 포집 장치(127)를 경유하여 압축기(121)로 흡입된다. 이 운전에 의하여, 작동 냉매는, 냉매 회로의 각처에 잔류한 쓰레기 등과, 액냉매 배관(6) 및 가스 냉매 배관(7)에 잔류한 기설 냉동기유를 동반하여 오일 포집 장치(127)로 유입한다. 이 기설 냉동기유 등을 포함하는 작동 냉매는, 용기 내부까지 연장되는 입구 배관(132)을 경유하여, 오일 포집 용기(131)의 하부로 도입된다. 그리고 작동 냉매 중에 동반한 이물 및 냉동기유는, 오일 포집 용기(131)의 하부에서 포집되어, 이물 및 냉동기유가 제거된 작동 냉매만이, 출구 배관(133)을 경유하여 흡입 배관(135)으로 되돌려져, 압축기(121)로 재차 흡입된다.

여기서, 이용측 팽창 밸브(151)의 개도를 통상의 냉방 운전시의 개도보다 크게 하여, 감압 후의 냉매 압력을 포화 압력 부근까지 높여 습한 상태 (기액 이상류)로 하여도 무방하다. 이렇게 하면, 가스 냉매 배관(7)을 흐르는 냉매가 습한 상태이기 때문에, 가스 냉매 배관(7)에 잔류하는 기설 냉동기유와 액상의 작동 냉매가 혼합되기 쉬운 상태로 되어, 세정 효과가 높아진다. 그리고 오일 포집 용기(131)에는, 기설 냉동기유와 함께 액상태의 작동 냉매가 유입한다. 이것에 의하여, 오일 포집 용기(131)의 하부에는, 기설 냉동기유 등과 함께 액상태의 작동 냉매가 모이고, 기설 냉동기유 및 액상태의 작동 냉매가 분리된 가스 상태의 작동 냉매가 출구 배관(133)으로부터 흡입 배관(135)으로 보내져 압축기(121)로 흡입된다.

이 배관 세정 운전을 소정 시간이 경과할 때까지 행한 후, 오일 포집 장치(127)를 사용하지 않는 상태로 한다. 즉, 바이패스 밸브(134)를 열고, 입구 밸브(132a)를 닫음으로써 작동 냉매가 오일 포집 용기(131)를 바이패스 하는 회로 구성 (통상 운전의 상태)로 전환된다.

③ 배관 세정 운전의 실험예

다음으로, 상기와 같은 공기 조화 장치의 갱신을 상정(想定)하여, 각종 HFC계 냉매를 세정제로서 이용하여 배관 세정 운전을 행하였을 때의 세정 효과를 확인하기 위한 실험을 행하였다. 이하에, 그 실험 결과에 대해서 설명한다.

실험은, 실험용으로 준비한 이용 유닛과 열원 유닛을 냉매 배관에 접속하고, 그 냉매 배관에 광유와 실험용의 HFC계 냉매를 넣어, 상기와 같은 순환 운전을 행하여, 잔류하는 광유량을 측정하는 것에 의하여 행하였다.

여기서, 실험 조건으로서 냉매 배관에는, 미리 광유 500cc를 넣어 두고, 순환되는 실험용의 HFC계 냉매의 유량이 약 300L/min로 되도록 열원 유닛의 압축기를 운전하는 것과 함께, 이용 유닛의 이용측 팽창 밸브의 개도 조절 등을 행하여, 압축기의 흡입 배관에서의 냉매의 건조도가 약 0.9가 되도록 하였다. 또한 실험용의 HFC계 냉매로서는, R32와 R125와의 혼합 냉매 (4 종류)와 R407C를 사용하였다.

도 4는, R32와 R125와의 혼합 냉매 (4 종류)를 사용하여 실험을 행하였을 때의 광유량이 5000ppm이 될 때까지의 운전 시간을 측정한 결과를 도시하는 그래프이다. 여기서, 잔광유량은, 변경 후의 작동 냉매와 함께 충전되는 냉동기유의 유량에 대한 농도로서 나타내고 있다. 도 4에 의하면, R32 조성이 작아지면 잔광유량이 5000ppm 이하가 될 때까지의 운전 시간이 길어지고, R32 조성이 커지면 광유량이 5000ppm 이하가 될 때까지의 운전 시간이 줄어드는 경향을 볼 수 있었다. 게다가, R32가 40wt% 이상이 되면 광유량이 5000ppm 이하가 될 때까지의 운전 시간이 35 ~ 40분 정도로 거의 일정하게 되는 경향을 볼 수 있었다.

이것에 의하여, R32가 많이 포함될수록, 냉매 배관의 세정 효과가 높아지고, 특히, R32가 40wt% 이상 포함되는 HFC계 냉매에서는, 높은 세정 효과와 함께, 안정된 세정 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

나아가, 도 4에는 도시되어 있지 않지만, R407C를 사용하여 실험한 경우, 광유량이 5000ppm 이하가 될 때까지의 운전 시간이 136분이었다. 이 결과는, 도 4의 R32가 20wt%의 경우의 운전 시간보다 길고, 세정 효과로서는 약간 뒤떨어지는 것이었다. 실험전의 예상에서는, R407C에 포함되는 R32 조성이 23wt%이기 때문에, 도 4에 있어서 R32가 23wt% 일 때의 운전 시간 (약 90분)이 된다고 생각되었다. 그러나 상기와 같이, 도 4로부터 예상되는 운전 시간보다 명백히 길고, 세정 효과가 뒤떨어진다고 하는 결과로 되어 있다. 이 원인은, 명백하지 않지만, R407C에는, R134a가 52wt% 포함되어 있는 것이 기인하고 있다고 생각된다. 이 때문에, 높은 세정 효과를 얻기 위해서는, R134a를 포함하지 않는 HFC계 냉매를 사용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

(4) 공기 조화 장치의 갱신 방법의 특징

본 실시예의 기설의 공기 조화 장치(1)의 냉매 배관(6, 7)을 유용하면서, HFC계 냉매를 작동 냉매로서 사용하는 공기 조화 장치(101)로 갱신하는 방법에는, 이하와 같은 특징이 있다.

① 본 실시예의 공기 조화 장치의 갱신 방법에서는, 배관 세정 스텝에 있어서, 세정제로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매 (구체적으로는, R410A)를 사용하고 있기 때문에, 상기의 실험 결과에도 서술한 바와 같이, 높은 세정 효과를 얻을 수 있어 배관 세정 운전의 시간 단축이 가능하게 되어 있다.

또한 세정제로서는, R410A와 같이, R32를 40wt% 이상 포함하고 또한 R134a를 포함하지 않는 세정제를 사용하는 것에 의하여, 한층 세정 능력을 높이는 것으로, 냉매 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축에 기여할 수 있다.

나아가, 본 실시예의 갱신 후의 공기 조화 장치(101)에서는, 작동 냉매로서 배관 세정 운전에서 사용되는 세정제와 같은 R410A를 사용하고 있기 때문에, 세정 후에, 냉매의 교체 작업이 불필요하기 때문에, 공기 조화 장치의 갱신 작업 전체의 시간 단축에 기여할 수 있다.

② 갱신 후의 공기 조화 장치(101)에서는, 작동 냉매로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 사용하고 있다. 이 때문에, 통상의 공기 조화 운전에 앞서, 작동 냉매를 세정제로서 사용하여 순환 운전을 행하면, 높은 세정 효과를 가지고, 기설 냉매 배관(6, 7)에 잔류한 기설 냉동기유를 오일 포집 장치(127)로 도입하여, 분리 제거할 수 있다. 이것에 의하여, 예를 들면, R407C와 같은 R32 조성이작은 HFC계 냉매를 이용하는 경우에 비해, 배관 세정 운전의 시간 단축이 가능하게 된다.

또한 배관 세정 스텝에 있어서, 세정제로서의 작동 냉매를 습한 상태로 하여 가스 냉매 배관(7) 내를 흐르게 하는 것에 의하여, 가스 냉매 배관(7) 내에 잔류하는 기설 냉동기유와 혼합되기 쉬운 상태가 되어, 한층 세정 능력을 높일 수 있기 때문에, 세정 운전의 시간 단축에 기여할 수 있다.

［제2 실시예］

제1 실시예의 공기 조화 장치의 갱신 방법에서는, 갱신 후의 열원 유닛(102)에 오일 포집 장치(127)를 설치하는 것과 함께, 갱신 후의 공기 조화 장치(101)의 작동 냉매로서 R32를 50wt% 포함하는 R410A를 사용하는 경우였기 때문에, 세정제로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 별도로 준비할 필요가 없었지만, 갱신 후의 공기 조화 장치(101)의 작동 냉매로서 세정 효과가 낮은 R407C나 R134a를 사용하는 케이스에서는, 작동 냉매를 충전하기 전에, 세정제로서 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 충전하여 제1 실시예와 같은 배관 세정 운전을 행하는 것도 가능하다.

이하에, 도 5를 이용하여, 본 실시예의 공기 조화 장치의 갱신 방법을 설명한다.

＜냉매 회수 스텝(S11)＞

제1 실시예와 마찬가지로, 기설의 공기 조화 장치(1) 내의 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 회수하기 위해서, 펌프다운 운전을 행한다. 즉, 열원 유닛(2)의 액측 폐쇄 밸브(25)를 폐지한 상태로, 상기의 냉방 운전과 같은 운전을 행하여, 열원 유닛(2) 내에 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 몰아넣고, 그 후, 가스측 폐쇄 밸브(26)를 폐지하는 것과 함께 냉방 운전을 종료하여, 열원 유닛(2) 내에 기설 냉동기유를 포함하는 냉매를 회수한다.

＜기기 갱신 스텝(S12)＞

다음으로, 제1 실시예와 마찬가지로, 이용 유닛(5) 및 열원 유닛(2)을 신설의 이용 유닛(105) 및 열원 유닛(102)으로 갱신한다.

신설의 열원 유닛(102)은, 기설의 열원 유닛(2)과 같이, 주로, 압축기(121)와, 사방 전환 밸브(122)와, 열원측 열교환기(123)와, 열원측 팽창 밸브(124)와, 액측 폐쇄 밸브(125)와, 가스측 폐쇄 밸브(126)와, 이들을 접속하는 냉매 배관으로 구성되어 있다. 또한 열원 유닛(102)은, 제1 실시예와 마찬가지로, 오일 포집 장치(127)를 더 구비하고 있다.

＜세정제 충전 스텝(S13)＞

다음으로, 열원 유닛(102)의 액측 폐쇄 밸브(125) 및 가스측 폐쇄 밸브(126)를 폐지한 상태로, 이용 유닛(105) 및 냉매 배관(6, 7)의 진공 흡입 작업을 행한다. 그 후, 열원 유닛(102)의 액측 폐쇄 밸브(125) 및 가스측 폐쇄 밸브(126)를 열고, 열원 유닛(102)에 미리 충전된 R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매로 이루어지는 세정제 (예를 들면, R410A)를 갱신 후의 공기 조화 장치(101) 전체에 충전한다.

＜배관 세정 스텝(S14)＞

다음으로, 제1 실시예와 같은 수순에 의하여, 세정제를 순환시키는 배관 세정 운전을 행한다.

＜냉매 충전 스텝(S15)＞

다음으로, 배관 세정 운전에 사용한 세정제를 냉매 회로 내로부터 배출하고, 그 대신에, 작동 냉매로 이루어지는 R407C나 R134a를 충전한다.

이상과 같이, 갱신 후에 작동 냉매로서 세정 효과가 낮은 HFC계 냉매를 사용하는 경우에도, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매로 세정하는 것에 의하여, 기설 냉매 배관의 세정을 단시간에 행할 수 있다.

또한 변경 후의 작동 냉매를 R407C로 하고, 세정제를 R410A로 하는 경우와 같이, 세정제의 성분을 변경 후의 작동 냉매를 구성하는 냉매 성분의 일성분 또는 전성분만 (즉, R32, R125, R134a)으로 구성되는 냉매로 하는 것에 의하여, 세정 후의 냉매 배관 내에, 작동 냉매에 포함되지 않는 냉매 성분이 잔류해 버리는 일이 없기 때문에, 세정제와 변경 후의 작동 냉매가 다른 경우에 있어서, 냉매의 교환 작업이 용이하게 된다.

［다른 실시예］

이상, 본 발명의 실시예에 대해서 도면에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성은, 이들 실시예에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.

(1) 상기 실시예에서는, 갱신 후의 열원 유닛에 오일 포집 장치를 설치하고, 배관 세정을 행하고 있지만, 그와 같은 오일 포집 장치를 설치하지 않고, 기설의공기 조화 장치로부터 냉매를 회수한 후에, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매로 반복하여 배치 세정하고, 그 후에, 작동 냉매를 충전하도록 해도 무방하다. 이 경우에서도, 반복 횟수를 줄일 수 있는 등의 장점을 얻을 수 있다.

(2) 열원 유닛의 대수 및 이용 유닛의 대수는, 상기 실시예에 한정되지 않는다.

(3) 상기 실시예에서는, 열원 유닛 및 이용 유닛의 양방을 갱신하고 있지만, 그것에 한정되지 않고, 열원 유닛만의 갱신이나 이용 유닛만의 갱신에서도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명을 이용하면, 광유계의 냉동기유를 사용하는 공기 조화 장치의 냉매 배관을 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 변경할 때에, 냉매 사용량의 저감이나 세정 운전의 시간 단축을 가능하게 할 수 있다.

Claims

광유계의 냉동기유를 사용하는 공기 조화 장치(1)의 냉매 배관(6, 7)을 유용하면서, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 이루어지는 작동 냉매로 변경할 때에, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매를 세정제로서 이용하여 상기 냉매 배관 내를 세정하여, 잔류하는 냉동기유를 제거하는, 냉매 배관의 세정 방법.
제1항에 있어서,

상기 냉매 배관(7) 내에 습한 가스 상태의 상기 세정제를 흐르게 하는 것에 의하여 세정하는, 냉매 배관의 세정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 세정제는, R134a를 포함하고 있지 않은, 냉매 배관의 세정 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 세정제는, 상기 변경 후의 작동 냉매를 구성하는 냉매 성분의 일성분 또는 전성분만으로 구성되는 냉매인, 냉매 배관의 세정 방법.
기설(旣設)의 공기 조화 장치(1)의 냉매 배관(6, 7)을 기설 냉매 배관으로서 유용하면서, 상기 기설의 공기 조화 장치를 구성하는 기기의 적어도 일부(2, 5)를갱신하는 공기 조화 장치의 갱신 방법에 있어서,

상기 기설의 공기 조화 장치로부터 광유계의 냉동기유로 이루어지는 기설 냉동기유를 포함하는 작동 냉매를 회수하는 냉매 회수 스텝(S1)과,

상기 기설의 공기 조화 장치를 구성하는 기기의 적어도 일부를 갱신하는 기기 갱신 스텝(S2)과,

R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매로 이루어지는 작동 냉매를 기기 갱신 후의 공기 조화 장치 내에 충전하는 냉매 충전 스텝(S3)과,

상기 냉매 충전 스텝에서 충전된 작동 냉매를 순환시키고, 상기 기설 냉매 배관 내에 잔류한 기설 냉동기유를 작동 냉매에 동반시켜, 작동 냉매 중으로부터 기설 냉동기유를 분리하는 것에 의하여, 상기 기설 냉매 배관 내에 잔류한 기설 냉동기유를 제거하는 배관 세정 스텝(S4),

을 구비한 공기 조화 장치의 갱신 방법.
제5항에 있어서,

상기 배관 세정 스텝(S4)에서는, 상기 기설 냉매 배관(7) 내에 습한 가스 상태의 작동 냉매가 흐르도록, 작동 냉매를 순환시키고 있는, 공기 조화 장치의 갱신 방법.
기설의 공기 조화 장치(1)의 구성 기기의 일부(2, 5)를 갱신하는 것과 함께, 작동 냉매를 HFC계 냉매로 변경하여 구성되는 공기 조화 장치(101)에 있어서,

상기 기설의 공기 조화 장치에 사용되고, 광유계의 냉동기유로 이루어지는 기설 냉동기유가 잔류한 기설 냉매 배관(6, 7)과,

상기 기설 냉매 배관을 통하여 접속된 열원 유닛(102) 및 이용 유닛(105)과,

통상의 공조 운전에 앞서, 변경 후의 작동 냉매를 순환시켰을 때에, 순환되는 작동 냉매를 도입하여, 작동 냉매에 동반한 기설 냉동기유를 분리하는 것이 가능한 오일 포집 장치(127)를 구비하며,

상기 변경 후의 작동 냉매는, R32를 40wt% 이상 포함하는 HFC계 냉매인,

공기 조화 장치(101).