JP2005127565A - 冷凍装置の施工方法及び冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現地施工時に冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスを冷媒回路内において冷媒と混合した状態から分離膜を用いて分離除去することが可能な構成を備えた冷凍装置において、分離膜の分離能力が低い場合であっても、冷媒が大気放出されないようにする。
【解決手段】 空気調和装置１は、熱源ユニット２と利用ユニット５とが冷媒連絡配管６、７を介して接続されて冷媒回路１０を構成しており、分離膜装置３４を備えている。分離膜装置３４は、圧縮機２１を運転して冷媒回路１０内の冷媒を循環させることによって、ガス置換によって冷媒連絡配管６、７内に封入されたヘリウムガスを液側冷媒回路１１を流れる冷媒中から分離する分離膜３４ｂを有し、分離膜３４ｂによって分離されたヘリウムガスを冷媒回路１０の外部に排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍装置の施工方法及び冷凍装置、特に、圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続する冷媒連絡配管とを備えた冷凍装置の施工方法及び冷凍装置に関する。

従来の冷凍装置の一つとして、セパレート型の空気調和装置がある。このような空気調和装置は、主に、圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する利用ユニットと、これらのユニット間を接続する液冷媒連絡配管及びガス冷媒連絡配管とを備えている。
このような空気調和装置において、機器据付、配管、配線工事から運転開始に至るまでの一連の施工は、主に、以下の４つの工程から構成されている。

（１）機器据付、配管、配線工事
（２）冷媒連絡配管の真空引き
（３）追加冷媒充填（必要に応じて行う）
（４）運転開始
上記のような空気調和装置の施工において、冷媒連絡配管の真空引き作業については、冷媒の大気放出、酸素ガスの残留による冷媒や冷凍機油の劣化や、酸素ガス及び窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスによる運転圧力の上昇等を防ぐために、重要な作業であるが、真空ポンプを液冷媒連絡配管及びガス冷媒連絡配管に接続する等の作業が必要となり、手間がかかるという問題がある。

これを解決するために、冷媒回路に吸着剤が充填されたガス分離装置を接続して、冷媒を循環させることで、機器据付、配管、配線工事後に冷媒連絡配管内に溜まった非凝縮性ガスを冷媒中から吸着除去するようにした空気調和装置が提案されている。これにより、真空ポンプを用いた真空引き作業が省略できて、空気調和装置の施工が簡単化できるとされている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この空気調和装置では、冷媒中に含まれる非凝縮性ガスを全て吸着できるだけの多量の吸着剤が必要となるため、装置全体が大きくなり、実際に、冷凍装置に搭載することが困難である。

また、冷媒回路に分離膜を有する治具を接続して、予め熱源ユニットに封入されている冷媒を冷媒回路全体に充満させて、機器据付、配管、配線工事後に冷媒連絡配管内に溜まった非凝縮性ガスと冷媒とを混合した後、冷媒と非凝縮性ガスとの混合ガスの圧力を高めることなく分離膜に供給して、非凝縮性ガスを冷媒中から分離除去するようにした空気調和装置が提案されている。これにより、真空ポンプを用いた真空引き作業が省略できて、空気調和装置の施工が簡単化できるとされている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスは、空気、又は空気から置換された二酸化炭素や炭化水素であるため、分離膜の分離性能が低い場合には、これらの非凝縮性ガスとともに冷媒が大気放出されてしまうという問題がある。
実開平５−６９５７１号公報 特開平１０−２１３３６３号公報

本発明の課題は、真空引き作業を省略することを目的として現地施工時に冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスを冷媒回路内において冷媒と混合した状態から分離膜を用いて分離除去することが可能な構成を備えた冷凍装置において、分離膜の分離能力が低い場合であっても、冷媒が大気放出されないようにすることにある。

請求項１に記載の冷凍装置の施工方法は、圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続する冷媒連絡配管とを備えた冷凍装置の施工方法であって、冷媒回路構成ステップと、ガス置換ステップと、非凝縮性ガス排出ステップとを備えている。冷媒回路構成ステップは、熱源ユニットと利用ユニットとを冷媒連絡配管を介して接続することによって冷媒回路を構成する。ガス置換ステップは、冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換する。非凝縮性ガス排出ステップは、圧縮機を運転して冷媒回路内の冷媒を循環させて、熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間を流れる冷媒中から分離膜を用いてヘリウムガスを分離して冷媒回路の外部に排出する。

この冷凍装置の施工方法では、冷媒回路構成ステップにおいて、熱源ユニットと利用ユニットとを冷媒連絡配管を介して接続した後に、ガス置換ステップにおいて、冷媒連絡配管内に残留した酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換し、非凝縮性ガス排出ステップにおいて、ヘリウムガスを冷媒回路内の冷媒とともに圧縮機を運転して循環させることによって、熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間を流れる冷媒及びヘリウムガスの圧力を高めて、この高圧にされたヘリウムガスを含む冷媒中から分離膜を用いて非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを分離して冷媒回路の外部に排出している。このように、圧縮機を運転して冷媒を循環させることによって、分離膜の１次側（すなわち、冷媒回路内）と２次側（すなわち、冷媒回路外）との圧力差を大きくすることができるため、分離膜における非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスの分離効率を向上させることができる。

しかも、非凝縮性ガス排出ステップに先だって、ガス置換ステップにおいて、酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換しているため、分離膜における分離効率がさらに向上している。これにより、分離膜の分離性能が低い場合であっても、冷媒を大気放出しないようにすることができる。
請求項２に記載の冷凍装置の施工方法は、請求項１において、非凝縮性ガス排出ステップの前に冷媒連絡配管の気密試験を行う気密試験ステップと、気密試験ステップ後に冷媒連絡配管内の気密ガスを大気放出して減圧する気密ガス放出ステップとをさらに備えている。

この冷凍装置の施工方法では、窒素ガス等の気密ガスを用いて、冷媒連絡配管の気密試験を行い、気密ガスを大気放出しているため、これらのステップ後に、冷媒連絡配管内に残留する酸素ガスの量が減少している。そして、酸素ガスの量が減少した状態の気密ガスをヘリウムガスに置換するようにしているため、気密ガスからヘリウムガスへのガス置換作業が不十分な場合であっても、非凝縮性ガス排出ステップにおいて、冷媒とともに冷媒回路内を循環する酸素ガスの量を減少させることができるようになり、冷媒や冷凍機油の劣化等の不具合のおそれをなくすことができる。

請求項３に記載の冷凍装置の施工方法は、請求項２において、気密試験ステップにおいて使用される気密ガスは、ヘリウムガスである。
この冷凍装置の施工方法では、気密ガスとしてヘリウムガスを使用しているため、実質的に、気密試験ステップ、気密ガス放出ステップ及びガス置換ステップの３つのステップを一つのステップで行うことができるようになり、作業性が向上する。

請求項４に記載の冷凍装置は、圧縮機と熱源側熱交換器とを有する熱源ユニットと、利用側熱交換器を有する利用ユニットとが冷媒連絡配管を介して接続されて、冷媒回路を構成する冷凍装置であって、熱源側熱交換器と利用側熱交換器とを接続する液側冷媒回路に接続され、圧縮機を運転して冷媒回路内の冷媒を循環させることによって、ガス置換によって冷媒連絡配管内に封入されたヘリウムガスを熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間を流れる冷媒中から分離する分離膜を有し、分離膜によって分離されたヘリウムガスを冷媒回路の外部に排出する分離膜装置を備えている。

この冷凍装置では、冷媒連絡配管内に残留した酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換し、このヘリウムガスを冷媒回路内の冷媒とともに圧縮機を運転して循環させることによって、熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間を流れる冷媒及びヘリウムガスの圧力を高めて、この高圧にされたヘリウムガスを含む冷媒中から分離膜を用いて非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを分離して冷媒回路の外部に排出している。このように、圧縮機を運転して冷媒を循環させることによって、分離膜の１次側（すなわち、冷媒回路内）と２次側（すなわち、冷媒回路外）との圧力差を大きくすることができるため、分離膜における非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスの分離効率を向上させることができる。

しかも、非凝縮性ガス排出ステップに先だって、酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスがヘリウムガスに置換されているため、分離膜における分離効率がさらに向上している。これにより、分離膜の分離性能が低い場合であっても、冷媒を大気放出しないようにすることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
請求項１にかかる発明では、冷媒回路構成ステップにおいて、熱源ユニットと利用ユニットとを冷媒連絡配管を介して接続した後に、ガス置換ステップにおいて、冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換し、非凝縮性ガス排出ステップにおいて、ヘリウムガスを冷媒回路内の冷媒とともに圧縮機を運転して循環させているため、分離膜における非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスの分離効率を向上させることができる。しかも、非凝縮性ガス排出ステップに先だって、非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換しているため、分離膜における分離効率がさらに向上し、分離膜の分離性能が低い場合であっても、冷媒を大気放出しないようにすることができる。

請求項２にかかる発明では、窒素ガス等の気密ガスを用いて、冷媒連絡配管の気密試験を行い、気密ガスを大気放出することによって、冷媒連絡配管内に残留する酸素ガスの量が減少させているため、気密ガスをヘリウムガスに置換する作業が不十分な場合であっても、冷媒とともに冷媒回路内を循環する酸素ガスの量を減少させることができるようになり、冷媒や冷凍機油の劣化等の不具合のおそれをなくすことができる。

請求項３かかる発明では、気密ガスとしてヘリウムガスを使用しているため、実質的に、気密試験ステップ、気密ガス放出ステップ及びガス置換ステップの３つのステップを一つのステップで行うことができるようになり、作業性が向上する。
請求項４にかかる発明では、冷媒連絡配管内に残留した酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスを非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換し、このヘリウムガスを冷媒回路内の冷媒とともに圧縮機を運転して循環させているため、分離膜における非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスの分離効率を向上させることができる。しかも、非凝縮性ガスがヘリウムガスに置換されているため、分離膜における分離効率がさらに向上し、分離膜の分離性能が低い場合であっても、冷媒を大気放出しないようにすることができる。

以下、本発明にかかる冷凍装置の施工方法及び冷凍装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１は、本実施形態において、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、熱源ユニット２と、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液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。

利用ユニット５は、主に、利用側熱交換器５１を有している。
利用側熱交換器５１は、内部を流れる冷媒を蒸発又は凝縮させることによって室内の空気を冷却又は加熱することが可能な熱交換器である。
熱源ユニット２は、主に、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、ブリッジ回路２４と、レシーバ２５と、熱源側膨張弁２６と、液側仕切弁２７と、ガス側仕切弁２８とを有している。

圧縮機２１は、ガス冷媒を吸入して圧縮するための機器である。
四路切換弁２２は、冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には圧縮機２１の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側とガス側仕切弁２８とを接続し、暖房運転時には圧縮機２１の吐出側とガス側仕切弁２８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２３のガス側とを接続することが可能である。

熱源側熱交換器２３は、空気又は水を熱源として内部を流れる冷媒を凝縮又は加熱することが可能な熱交換器である。
ブリッジ回路２４は、４つの逆止弁２４ａ〜２４ｄから構成されており、熱源側熱交換器２３と液側仕切弁２７との間に接続されている。ここで、逆止弁２４ａは、熱源側熱交換器２３からレシーバ２５への冷媒の流通のみを許容する弁である。逆止弁２４ｂは、液側仕切弁２７からレシーバ２５への冷媒の流通のみを許容する弁である。逆止弁２４ｃは、レシーバ２５から液側仕切弁２７への冷媒の流通のみを許容する弁である。逆止弁２４ｄは、レシーバ２５から熱源側熱交換器２３への冷媒の流通のみを許容する弁である。これにより、ブリッジ回路２４は、冷房運転時のように冷媒が熱源側熱交換器２３側から利用側熱交換器５１側に向かって流れる際には、レシーバ２５の入口を通じてレシーバ２５内に冷媒を流入させるとともにレシーバ２５の出口から流出した冷媒を熱源側膨張弁２６において膨張された後に利用側熱交換器５１側に向かって流すように機能し、暖房運転時のように冷媒が利用側熱交換器５１側から熱源側熱交換器２３側に向かって流れる際には、レシーバ２５の入口を通じてレシーバ２５内に冷媒を流入させるとともにレシーバ２５の出口から流出した冷媒を熱源側膨張弁２６において膨張された後に熱源側熱交換器２３側に向かって流すように機能している。

レシーバ２５は、熱源側熱交換器２３又は利用側熱交換器５１において凝縮された冷媒を溜めることが可能な機器である。レシーバ２５に流入する冷媒は、ブリッジ回路２４によって、常に、レシーバ２５の上部（ガス相）に設けられた入口から流入するようになっている。そして、レシーバ２５の下部（液相）に溜められた液冷媒は、レシーバ２５の下部に設けられたレシーバ２５の出口から流出して熱源側膨張弁２６に送られるようになっている。このため、レシーバ２５に液冷媒とともに流入したガス冷媒は、レシーバ２５内において気液分離されて、レシーバ２５の上部に溜まるようになっている（図２参照）。

熱源側膨張弁２６は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、レシーバ２５の出口とブリッジ回路２４との間に接続された弁である。熱源側膨張弁２６は、本実施形態において、冷房運転時及び暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８は、それぞれ、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に接続されている。

液冷媒連絡配管６は、利用ユニット５の利用側熱交換器５１の液側と熱源ユニット２の液側仕切弁２７との間を接続している。ガス冷媒連絡配管７は、利用ユニット５の利用側熱交換器５１のガス側と熱源ユニット２のガス側仕切弁２８との間を接続している。液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７は、空気調和装置１を新規に施工する際に現地施工される冷媒連絡配管や、熱源ユニット２及び利用ユニット５のいずれか一方又は両方を更新する際に既設の空気調和装置から流用される冷媒連絡配管である。

ここで、利用側熱交換器５１から液冷媒連絡配管６、液側仕切弁２７、ブリッジ回路２４、レシーバ２５及び熱源側膨張弁２６を含む熱源側熱交換器２３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５１からガス冷媒連絡配管７、ガス側仕切弁２８、四路切換弁２２及び圧縮機２１を含む熱源側熱交換器２３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。

ガス分離装置３１は、本実施形態において、主に、分離膜装置３４を有している。
分離膜装置３４は、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスを含むガス冷媒中から非凝縮性ガスを分離して、分離された非凝縮性ガスを冷媒回路１０の外部に排出するための装置である。分離膜装置３４は、ガス冷媒導入回路３８を介してレシーバ２５に接続されている。ガス冷媒導入回路３８は、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスを含むガス冷媒を分離膜装置３４に導入するための管路であり、レシーバ２５の上部から分離膜装置３４に導入される非凝縮性ガスを含むガス冷媒を流通／遮断させるためのガス冷媒導入弁３８ａを有している。

分離膜装置３４は、本実施形態において、装置本体３４ａと、装置本体３４ａ内の空間をガス冷媒導入回路３８に連通された空間Ｓ₁（１次側）と空間Ｓ₂（２次側）とに分割するように配置された分離膜３４ｂと、空間Ｓ₂に接続された排出弁３４ｃとを有している。分離膜３４ｂは、本実施形態において、非凝縮性ガスを含むガス冷媒中から非凝縮性ガスを選択的に透過させることが可能な膜を使用している。

このような分離膜としては、ポリイミド膜、酢酸セルロース膜、ポリスルホン膜や炭素膜等からなる多孔質膜が使用される。ここで、多孔質膜とは、多数の非常に微細な細孔を有する膜であり、これらの細孔中をガスが透過する際の速度差によって分離する膜、すなわち、分子径の小さな成分は透過するが分子径の大きな成分は透過しない膜である。ここで、空気調和装置の冷媒として用いられるＲ２２、Ｒ１３４ａ、及び混合冷媒のＲ４０７ＣやＲ４１０Ａに含まれるＲ３２やＲ１２５は、いずれも、水蒸気、酸素ガスや窒素ガス、さらには、後述のガス置換ステップにおいて気密ガスから置換されるヘリウムガスよりも分子径が大きいため、この多孔質膜によって分離することが可能である。

これにより、分離膜３４ｂは、非凝縮性ガスを含むガス冷媒（具体的には、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスとガス冷媒との混合ガスである供給ガス）中から非凝縮性ガスを選択的に透過させて、非凝縮性ガスを空間Ｓ₁から空間Ｓ₂に流入させることができる。排出弁３４ｃは、空間Ｓ₂を大気開放するための弁であり、分離膜３４ｂによって分離されて空間Ｓ₂に流入した非凝縮性ガスを空間Ｓ₂から大気放出して、冷媒回路１０の外部に排出することが可能である。

例えば、ポリイミド膜を分離膜３４ｂとして使用する場合には、図３に示されるように、Ｒ４０７ＣやＲ４１０Ａに含まれるＲ１２５は、気密ガスの主成分である窒素ガスやヘリウムガスに比べて分子径が大きく透過速度が小さいため、窒素ガスやヘリウムガスよりも膜内を透過しにくいことがわかる。また、窒素ガスは、ヘリウムガスに比べて分子径が大きく透過速度が小さいため、ヘリウムガスに比べて膜内を透過しにくいことがわかる。このような傾向は、ポリイミド膜のみならず、他の多孔質膜においても同様である。このため、冷媒と非凝縮性ガスとを多孔質膜によって分離する場合、ヘリウムガスのように、冷媒や窒素ガス等の空気成分に比べて分子径が小さく透過速度が大きいガス成分に置換することによって、分離膜３４ｂにおける冷媒と非凝縮性ガスとの分離効率を向上させることができるようになる。

（２）空気調和装置の施工方法
次に、空気調和装置１の施工方法について説明する。
＜機器設置ステップ（冷媒回路構成ステップ）＞
まず、新設の利用ユニット５及び熱源ユニット２を据え付け、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７を設置し、利用ユニット５及び熱源ユニット２に接続して、空気調和装置１の冷媒回路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の冷媒回路内には所定量の冷媒が予め充填されている。そして、ガス分離装置３１を構成する分離膜装置３４の排出弁３４ｃは、閉止されている。

尚、既設の空気調和装置を構成する液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７を流用して、熱源ユニット２及び利用ユニット５のいずれか一方又は両方を更新する場合には、上記において、熱源ユニット２及び利用ユニット５のいずれか一方のみ又は両方のみを新規に据え付けることになる。
＜気密試験ステップ＞
空気調和装置１の冷媒回路１０を構成した後、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７の気密試験を行う。尚、利用ユニット５に液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７と仕切弁等が設けられていない場合には、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管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。

まず、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７を含む気密試験部分に対して、液冷媒連絡配管６やガス冷媒連絡配管７等に設けられた供給口（図示せず）から気密試験用ガスとしての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が維持されることを確認する。

＜気密ガス放出ステップ＞
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（気密ガス）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、酸素ガスの量が減少している。ここで、大気放出作業は、冷媒回路１０の外部からの空気の侵入を防ぐために、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７を含む気密試験部分の圧力が大気圧よりもわずかに高い圧力になるまで減圧している。

＜ガス置換ステップ＞
気密ガスを放出した後、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７を含む気密試験部分に対して、液冷媒連絡配管６やガス冷媒連絡配管７等に設けられた供給口（図示せず）からヘリウムガスを供給し、その後、気密試験部分の雰囲気ガス（気密ガス）を大気放出する作業とを繰り返して行い、気密試験部分の雰囲気ガス（気密ガス）をヘリウムガスに置換する。

＜非凝縮性ガス排出ステップ＞
気密試験部分の雰囲気ガス（気密ガス）をヘリウムガスに置換した後、熱源ユニット２の液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８を開けて、利用ユニット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。これにより、熱源ユニット２に予め充填されていた冷媒が冷媒回路１０全体に供給される。そして、冷媒連絡配管６、７の配管長が長い場合等のように、予め熱源ユニット２に充填されていた冷媒量だけで必要な冷媒充填量に満たない場合には、必要に応じて、外部から冷媒が追加充填される。尚、熱源ユニット２に予め冷媒が充填されていない場合には、必要冷媒量の全てが外部から充填される。これにより、冷媒回路１０内において、ガス置換ステップ後に冷媒連絡配管６、７内に封入された非凝縮性ガスとしてのヘリウムガス（利用ユニット５の気密試験も同時に行った場合には利用ユニット５に封入されたヘリウムガスも含まれる）と冷媒とが混合されることになる。

この回路構成において、圧縮機２１を起動して、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を行う。
（冷房運転を行いながら非凝縮性ガスを排出する場合）
まず、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を冷房運転によって行う場合について説明する。このとき、四路切換弁２２は、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２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側仕切弁２８に接続された状態となっている。また、熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態となっている。さらに、ガス分離装置３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ及び排出弁３４ｃは、いずれも閉止されており、ガス分離装置３１を使用しない状態となっている。

この冷媒回路１０及びガス分離装置３１の状態で、圧縮機２１を起動すると、ガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、四路切換弁２２を経由して熱源側熱交換器２３に送られて、熱源としての空気又は水と熱交換して凝縮される。この凝縮された液冷媒は、ブリッジ回路２４の逆止弁２４ａを通じてレシーバ２５内に流入する。ここで、レシーバ２５の下流側に接続された熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態にあり、圧縮機２１の吐出側から液側冷媒回路１１の熱源側膨張弁２６までの範囲の冷媒圧力が冷媒の凝縮圧力まで昇圧されている。すなわち、レシーバ２５内の冷媒圧力は、冷媒の凝縮圧力まで昇圧されている。このため、レシーバ２５内には、ガス置換後後に液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に封入された非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを含む飽和状態の気液混相の冷媒が流入することになる。そして、レシーバ２５内に流入した冷媒は、非凝縮性ガスを含むガス冷媒と液冷媒とに気液分離される。そして、ヘリウムガスを含むガス冷媒は、レシーバ２５の上部に溜まり、液冷媒は、レシーバ２５内に一時的に溜められた後、レシーバ２５の下部から流出されて熱源側膨張弁２６に送られる。この熱源側膨張弁２６に送られた液冷媒は、膨張されて気液二相状態となって、ブリッジ回路２４の逆止弁２４ｃ、液側仕切弁２７及び液冷媒連絡配管６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に送られた冷媒は、利用側熱交換器５１において室内の空気と熱交換して蒸発される。この蒸発したガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管７、ガス側仕切弁２８、及び四路切換弁２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

この冷房運転状態において、次のような手順によって、分離膜装置３４を使用して冷媒回路１０内から非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを排出する運転を行う。まず、ガス冷媒導入弁３８ａを開けて、レシーバ２５の上部に溜まったヘリウムガスを含むガス冷媒（供給ガス）を分離膜装置３４内に導入する。次に、分離膜装置３４の排出弁３４ｃを開けて、分離膜装置３４の空間Ｓ₂を大気開放状態にする。すると、分離膜装置３４の空間Ｓ₁は、レシーバ２５の上部に連通されているため、空間Ｓ₁と空間Ｓ₂との間に、冷媒の凝縮圧力と大気圧との圧力差に相当する差圧が生じる。このため、空間Ｓ₁内の供給ガス中に含まれるヘリウムガスは、この差圧が推進力となって分離膜３４ｂを透過して、空間Ｓ₂側に流れて排出弁３４ｃを通じて大気放出される。一方、供給ガス中に含まれるガス冷媒は、分離膜３４ｂを透過せずに空間Ｓ₁内に溜まった状態となる。この運転を所定時間にわたって実施すると、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に封入されたヘリウムガスが冷媒回路１０内から排出される。

そして、冷媒回路１０内からヘリウムガスが排出された後、ガス分離装置３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ及び排出弁３４ｃを全て閉止する。
（暖房運転を行いながら非凝縮性ガスを排出する場合）
次に、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を暖房運転によって行う場合について説明する。このとき、四路切換弁２２は、図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側仕切弁２８に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が熱源側熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。また、熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態となっている。さらに、ガス分離装置３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ及び排出弁３４ｃは、いずれも閉止されており、ガス分離装置３１を使用しない状態となっている。

この冷媒回路１０及びガス分離装置３１の状態で、圧縮機２１を起動すると、ガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、四路切換弁２２を経由して、ガス側仕切弁２８及びガス冷媒連絡配管７を経由して、利用ユニット５に送られる。利用ユニット５に送られた冷媒は、利用側熱交換器５１で室内の空気と熱交換して凝縮される。この凝縮した液冷媒は、液冷媒連絡配管６、液側仕切弁２７及びブリッジ回路２４の逆止弁２４ｂを通じてレシーバ２５内に流入する。ここで、レシーバ２５の下流側に接続された熱源側膨張弁２６は、冷房運転時と同様に、開度調節された状態にあり、圧縮機２１の吐出側から液側冷媒回路１１の熱源側膨張弁２６までの範囲の冷媒圧力が冷媒の凝縮圧力まで昇圧されている。すなわち、レシーバ２５内の冷媒圧力は、冷媒の凝縮圧力まで昇圧されている。このため、レシーバ２５内には、冷房運転時と同様に、ガス置換後に液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に封入された非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを含む飽和状態の気液混相の冷媒が流入することになる。そして、レシーバ２５内に流入した冷媒は、非凝縮性ガスを含むガス冷媒と液冷媒とに気液分離される。そして、非凝縮性ガスを含むガス冷媒は、レシーバ２５の上部に溜まり、液冷媒は、レシーバ２５内に一時的に溜められた後、レシーバ２５の下部から流出されて熱源側膨張弁２６に送られる。この熱源側膨張弁２６に送られた液冷媒は、膨張されて気液二相状態となって、ブリッジ回路２４の逆止弁２４ｄを経由して熱源側熱交換器２３に送られる。そして、熱源側熱交換器２３に送られた冷媒は、熱源としての空気又は水と熱交換して蒸発される。この蒸発したガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

この暖房運転状態においても、冷房運転状態と同様のヘリウムガスを排出する運転を行うことができる。この手順については、上記の冷房運転状態におけるヘリウムガスを排出する運転と同様であるため、説明を省略する。
（３）空気調和装置及びその施工方法の特徴
本実施形態の空気調和装置１及びその施工方法には、以下のような特徴がある。

（Ａ）
空気調和装置１では、液側冷媒回路１１に分離膜装置３４を有するガス分離装置３１が接続されており、機器設置ステップ（冷媒回路構成ステップ）後に、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に残留した非凝縮性ガス（具体的には、気密ガス）を冷媒回路１０の外部に排出することが可能になっているため、従来のような多量の吸着剤を使用するガス分離装置を使用する場合に比べて、ガス分離装置３１のサイズを小さくすることができる。これにより、熱源ユニット２のサイズを大きくすることなく、現地施工時の真空引き作業を省略することができる。

（Ｂ）
空気調和装置１では、機器設置ステップ（冷媒回路構成ステップ）において、熱源ユニット２と利用ユニット５とを冷媒連絡配管６、７を介して接続した後に、非凝縮性ガス排出ステップにおいて、ガス置換ステップにおいて冷媒連絡配管６、７内に封入された非凝縮性ガスとしてのヘリウムガス冷媒回路１０内の冷媒とともに圧縮機２１を運転（具体的には、冷房運転又は暖房運転）して循環させることによって、熱源側熱交換器２３と利用側熱交換器５１との間を流れる冷媒及びヘリウムガスの圧力を高めて、この高圧にされたヘリウムガスを含む冷媒中から分離膜装置３４を有するガス分離装置３１を用いてヘリウムガスを分離して冷媒回路１０の外部に排出している。このように、分離膜装置３４の分離膜３４ｂの１次側（すなわち、空間Ｓ₁側）と２次側（すなわち、空間Ｓ₂側）との圧力差を大きくすることができるため、分離膜３４ｂにおけるヘリウムガスの分離効率を向上させることができる。

しかも、非凝縮性ガス排出ステップに先だって、ガス置換ステップにおいて、酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換しているため、分離膜３４ｂにおける分離効率がさらに向上している。これにより、分離膜３４ｂの分離性能が低い場合であっても、冷媒を大気放出しないようにすることができる。
（Ｃ）
空気調和装置１の施工方法では、窒素ガス等の気密ガスを用いて、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７の気密試験を行い、気密ガスを大気放出しているため、これらのステップ後に、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７内に残留する酸素ガスの量を減少させることができる。そして、ガス置換ステップにおいて、酸素ガスの量が減少した状態の気密ガスをヘリウムガスに置換するようにしているため、気密ガスからヘリウムガスへのガス置換作業が不十分な場合であっても、冷媒とともに冷媒回路内を循環する酸素ガスの量を減少させることができて、冷媒や冷凍機油の劣化等の不具合のおそれをなくすことができる。

（４）変形例１
上記の気密試験ステップでは、気密試験用ガスとして窒素ガスを使用したが、ヘリウムガスを使用してもよい。これにより、気密試験ステップ、気密ガス放出ステップ及びガス置換ステップの３つの一連のステップを、実質的に、一つのステップで行うことができるようになるため、作業性が向上する。

（５）変形例２
上記のガス分離装置３１では、レシーバ２５と分離膜装置３４とがガス冷媒導入回路２３８を介して接続されているが、図４に示される本変形例の空気調和装置１０１の熱源ユニット１０２に組み込まれたガス分離装置１３１のように、レシーバ２５と分離膜装置３４とが一体に構成されていてもよい。

［第２実施形態］
（１）空気調和装置の構成
図５は、本発明の第２実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置５０１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置５０１は、本実施形態において、第１実施形態の空気調和装置１と同様、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、熱源ユニット５０２と、利用ユニット５と、熱源ユニット５０２と利用ユニット５とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。尚、本実施形態の空気調和装置５０１のガス分離装置５３１を除く構成は、第１実施形態の空気調和装置１と同様であるため、説明を省略する。

ガス分離装置５３１は、本実施形態において、主に、分離膜装置５３４を有している。
分離膜装置５３４は、第１実施形態の分離膜装置３４と同様に、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスを含むガス冷媒中から非凝縮性ガスを分離して、分離された非凝縮性ガスを冷媒回路１０の外部に排出するための装置である。分離膜装置５３４は、ガス冷媒導入回路３８を介してレシーバ２５に接続されている。分離膜装置５３４は、図６に示されるように、本実施形態において、装置本体５３４ａと、装置本体５３４ａ内の空間をガス冷媒導入回路３８に連通された空間Ｓ₃（１次側）と空間Ｓ₄（２次側）とに分割するように配置された分離膜５３４ｂと、空間Ｓ₃に接続された排出弁５３４ｃと、空間Ｓ₄に接続されたガス冷媒流出回路５４１とを有している。分離膜５３４ｂは、本実施形態において、非凝縮性ガスを含むガス冷媒中からガス冷媒を選択的に透過させることが可能な膜を使用している。このような分離膜としては、ポリスルホン膜やシリコンゴム膜等からなる非多孔質膜が使用される。

ここで、非多孔質膜とは、多孔質膜が有するような多数の非常に微細な細孔を有しない均質な膜であり、ガスが溶解−拡散−脱溶解の過程を経て膜内を透過する際の速度差によって分離する膜、すなわち、沸点が高く膜への溶解度が大きい成分は透過するが沸点が低く膜への溶解度が小さい成分は透過しない膜である。ここで、空気調和装置の冷媒として用いられるＲ２２、Ｒ１３４ａ、及び混合冷媒のＲ４０７ＣやＲ４１０Ａに含まれるＲ３２やＲ１２５は、いずれも、水蒸気、酸素ガスや窒素ガス、さらには、後述のガス置換ステップにおいて気密ガスから置換されるヘリウムガスよりも沸点が高いため、この非多孔質膜によって分離することが可能である。

これにより、分離膜５３４ｂは、非凝縮性ガスを含むガス冷媒（具体的には、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスとガス冷媒との混合ガスである供給ガス）中からガス冷媒を選択的に透過させて、ガス冷媒を空間Ｓ₃から空間Ｓ₄に流入させることができる。ガス冷媒流出回路５４１は、分離膜装置５３４の空間Ｓ₄と圧縮機２１の吸入側とを接続するように設けられており、分離膜５３４ｂを透過して冷媒回路１０内に戻されるガス冷媒を流通／遮断するためのガス冷媒戻し弁５４１ａを有している。ここで、ガス冷媒流出回路５４１は、冷媒回路１０内で最も冷媒圧力の低い圧縮機２１の吸入側にガス冷媒が戻されるように設けられているため、空間Ｓ₃と空間Ｓ₄との間の差圧を大きくすることが可能である。排出弁５３４ｃは、分離膜５３４ｂにおいてガス冷媒を透過させることによって空間Ｓ₃内に残った非凝縮性ガスを大気放出して、冷媒回路１０の外部に排出することが可能である。

ここで、上記のような非多孔質膜からなる分離膜５３４ｂを使用する場合においては、Ｒ４０７ＣやＲ４１０Ａに含まれるＲ３２やＲ１２５は、気密ガスの主成分である窒素ガスやヘリウムガスに比べて沸点が高く透過速度が大きいため、窒素ガスやヘリウムガスよりも膜内を透過しやすいことがわかる。また、窒素ガスは、ヘリウムガスに比べて沸点が高く透過速度が大きいため、ヘリウムガスに比べて膜内を透過しやすいことがわかる。このため、冷媒と非凝縮性ガスとを非多孔質膜によって分離する場合、ヘリウムガスのように、冷媒や窒素ガス等の空気成分に比べて沸点が低く透過速度が小さいガス成分に置換することによって、分離膜５３４ｂにおける冷媒と非凝縮性ガスとの分離効率を向上させることができるようになる。

（２）空気調和装置の施工方法
次に、空気調和装置５０１の施工方法について説明する。尚、非凝縮性ガス排出ステップを除く手順については、第１実施形態の空気調和装置１の施工方法と同様であるため、説明を省略する。
＜非凝縮性ガス排出ステップ＞
気密ガスを放出した後、熱源ユニット５０２の液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８を開けて、利用ユニット５の冷媒回路と熱源ユニット５０２の冷媒回路とが接続された状態にする。これにより、熱源ユニット５０２に予め充填されていた冷媒が冷媒回路１０全体に供給される。そして、冷媒連絡配管６、７の配管長が長い場合等のように、予め熱源ユニット５０２に充填されていた冷媒量だけで必要な冷媒充填量に満たない場合には、必要に応じて、外部から冷媒が追加充填される。尚、熱源ユニット５０２に予め冷媒が充填されていない場合には、必要冷媒量の全てが外部から充填される。これにより、冷媒回路１０内において、ガス置換ステップ後に冷媒連絡配管６、７に封入された非凝縮性ガスとしてのヘリウムガス（利用ユニット５の気密試験も同時に行った場合には利用ユニット５に封入されたヘリウムガスも含まれる）と冷媒とが混合されることになる。

この回路構成において、圧縮機２１を起動して、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を行う。
（冷房運転を行いながら非凝縮性ガスを排出する場合）
まず、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を冷房運転によって行う場合について説明する。このとき、四路切換弁２２は、図５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２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側仕切弁２８に接続された状態となっている。また、熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態となっている。さらに、ガス分離装置５３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ、ガス冷媒戻し弁５４１ａ及び排出弁５３４ｃは、いずれも閉止されており、ガス分離装置５３１を使用しない状態となっている。

この冷媒回路１０及びガス分離装置５３１の状態で、圧縮機２１を起動すると、第１実施形態と同様の冷房運転が行われる。尚、冷媒回路１０の運転動作については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
次に、ガス分離装置５３１を使用して冷媒回路１０内から非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを排出する運転動作について説明する。まず、ガス冷媒導入弁３８ａを開けて、レシーバ２５の上部に溜まったヘリウムガスを含むガス冷媒（供給ガス）を分離膜装置１０３４内に導入する。続いて、分離膜装置５３４のガス冷媒戻し弁５４１ａを開けて、分離膜装置５３４の空間Ｓ₄内の冷媒圧力を圧縮機２１の吸入側を流れる冷媒圧力と同じ圧力になるようにする。すると、分離膜装置５３４の空間Ｓ₃は、レシーバ２５の上部に連通されているため、空間Ｓ₃と空間Ｓ₄との間に、冷媒の凝縮圧力と圧縮機２１の吸入側の圧力との圧力差に相当する差圧が生じる。このため、空間Ｓ₃内に溜まった供給ガス中に含まれるガス冷媒は、この差圧が推進力となって、分離膜５３４ｂを透過して、空間Ｓ₄側に流れてガス冷媒戻し弁５４１ａを通じて圧縮機２１の吸入側に戻される。一方、ガス冷媒が分離膜５３４ｂを透過して空間Ｓ₄側に流れることによって空間Ｓ₃内に残ったヘリウムガス（非透過ガス）は、排出弁５３４ｃを開けることによって大気放出される。この運転を所定時間にわたって実施すると、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に封入されたヘリウムガスが冷媒回路１０内から排出される。

そして、冷媒回路１０内からヘリウムガスが排出された後、ガス分離装置５３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ、ガス冷媒戻し弁５４１ａ及び排出弁５３４ｃを全て閉止する。
（暖房運転を行いながら非凝縮性ガスを排出する場合）
次に、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を暖房運転によって行う場合について説明する。このとき、四路切換弁２２は、図５の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側仕切弁２８に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が熱源側熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。また、熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態となっている。さらに、ガス分離装置５３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ、ガス冷媒戻し弁５４１ａ及び排出弁５３４ｃは、いずれも閉止されており、ガス分離装置５３１を使用しない状態となっている。

この冷媒回路１０及びガス分離装置５３１の状態で、圧縮機２１を起動すると、第１実施形態と同様の暖房運転が行われる。尚、この冷媒回路１０及びガス分離装置５３１の運転動作については、冷房運転状態におけるヘリウムガスを排出する運転と同様であるため、説明を省略する。
（３）空気調和装置及びその施工方法の特徴
本実施形態の空気調和装置５０１では、分離膜装置５３４を構成する分離膜５３４ｂとして冷媒を選択的に分離する膜としての非多孔質膜を採用している点で、第１実施形態の空気調和装置１、１０１の構成と異なるが、ガス置換ステップにおいて、酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換することによって、非多孔質膜からなる分離膜５３４ｂにおける分離効率を向上させるという第１実施形態の空気調和装置１、１０１及びその施工方法と同様な特徴を有している。

（４）変形例１
上記のガス分離装置５３１では、分離膜装置５３４において分離されたガス冷媒が、ガス冷媒流出回路５４１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が、図７に示される本変形例の空気調和装置６０１の熱源ユニット６０２に組み込まれたガス分離装置６３１のように、ガス冷媒流出回路６４１が分離膜装置５３４と熱源側膨張弁２６の下流側（具体的には、熱源側膨張弁２６の下流側とブリッジ回路２４の逆止弁２４ｃ、２４ｄとの間）との間を接続するように設けられていてもよい。

（５）他の変形例
上記のガス分離装置６３１において、第１実施形態の変形例のガス分離装置１３１のように、レシーバ２５と分離膜装置５３４とが一体に構成されていてもよい。
［第３実施形態］
（１）空気調和装置の構成
図８は、本発明の第３実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置１００１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置１００１は、本実施形態において、第１実施形態の空気調和装置１と同様、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、熱源ユニット１００２と、利用ユニット５と、熱源ユニット１００２と利用ユニット５とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。尚、本実施形態の空気調和装置１００１のガス分離装置１０３１を除く構成は、第１実施形態の空気調和装置１と同様であるため、説明を省略する。

ガス分離装置１０３１は、本実施形態において、主に、分離膜装置１０３４を有している。
分離膜装置１０３４は、第１及び第２実施形態の分離膜装置と同様、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスを含むガス冷媒中から非凝縮性ガスを分離して、分離された非凝縮性ガスを冷媒回路１０の外部に排出するための装置である。分離膜装置１０３４は、ガス冷媒導入回路３８を介してレシーバ２５に接続されている。分離膜装置１０３４は、図９に示されるように、多段（本実施形態では、２段）に設けられた分離膜を有している。分離膜装置１０３４は、主に、第１分離膜モジュール１０６３と、第１分離膜モジュール１０６３の下流側に接続された第２分離膜モジュール１０６４とを有している。

第１分離膜モジュール１０６３は、第１モジュール本体１０６３ａと、第１モジュール本体１０６３ａ内の空間をガス冷媒導入回路３８に連通された空間Ｓ₅（１次側）と空間Ｓ₆（２次側）とに分割するように配置された第１分離膜１０６３ｂと、空間Ｓ₂に接続されたガス冷媒流出回路１０４１とを有している。第１分離膜１０６３ｂは、第２実施形態の分離膜装置５３４を構成する分離膜５３４ｂと同様に、非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを含むガス冷媒中からガス冷媒を選択的に透過させることが可能な膜である。これにより、第１分離膜１０６３ｂは、非凝縮性ガスを含むガス冷媒（具体的には、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスとガス冷媒との混合ガスである供給ガス）中からガス冷媒を選択的に透過させて、ガス冷媒を空間Ｓ₅から空間Ｓ₆に流入させることができる。ガス冷媒流出回路１０４１は、第１分離膜モジュール１０６３の空間Ｓ₆と圧縮機２１の吸入側とを接続するように設けられており、第１分離膜１０６３ｂを透過して冷媒回路１０内に戻されるガス冷媒を流通／遮断するためのガス冷媒戻し弁１０４１ａを有している。ここで、ガス冷媒流出回路１０４１は、冷媒回路１０内で最も冷媒圧力の低い圧縮機２１の吸入側にガス冷媒が戻されるように設けられているため、空間Ｓ₅と空間Ｓ₆との間の差圧を大きくすることが可能である。

第２分離膜モジュール１０６４は、第１分離膜モジュール１０６３に第２分離膜導入回路１０４２を介して接続されており、第２モジュール本体１０６４ａと、第２分離膜１０６４ｂと、排出弁１０３４ｃとを有している。第２分離膜１０６４ｂは、第２モジュール本体１０６４ａ内の空間を第２分離膜導入回路１０４２に連通された空間Ｓ₇（１次側）と空間Ｓ₈（２次側）とに分割するように配置されている。そして、空間Ｓ₇は、第２分離膜導入回路１０４２を介して第１分離膜モジュール１０６３の空間Ｓ₅に連通されている。第２分離膜１０６４ｂは、第１実施形態の分離膜装置３４を構成する分離膜３４ｂと同様に、非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを含むガス冷媒中から非凝縮性ガスを選択的に透過させることが可能な膜である。これにより、第２分離膜１０６４ｂは、非凝縮性ガスを含むガス冷媒（具体的には、第１分離膜１０６３ｂを透過しなかったガス冷媒と非凝縮性ガスとの混合ガスである非透過ガス）中から非凝縮性ガスを選択的に透過させて、非凝縮性ガスを空間Ｓ₇から空間Ｓ₈に流入させることができる。第２分離膜モジュール１０６４の空間Ｓ₈には、排出弁１０３４ｃが接続されている。排出弁１０３４ｃは、空間Ｓ₈を大気開放するための弁であり、第２分離膜１０６４ｂによって分離されて空間Ｓ₈に流入した非凝縮性ガスを空間Ｓ₈から大気放出して、冷媒回路１０の外部に排出することが可能である。

このように、本実施形態の分離膜装置１０３４は、前段に、非凝縮性ガスを含むガス冷媒（具体的には、レシーバ２５の上部に溜まった非凝縮性ガスとガス冷媒との混合ガスである供給ガス）中からガス冷媒を選択的に透過させることが可能な膜（具体的には、非多孔質膜）からなる第１分離膜１０６３ｂと、後段に、非凝縮性ガスを含むガス冷媒（具体的には、第１分離膜１０６３ｂを透過しなかったガス冷媒と非凝縮性ガスとの混合ガスである非透過ガス）中から非凝縮性ガスを選択的に透過させることが可能な膜（具体的には、多孔質膜）からなる第２分離膜１０６４ｂとを有する多段の分離膜装置を構成している。

（２）空気調和装置の施工方法
次に、空気調和装置１００１の施工方法について説明する。尚、非凝縮性ガス排出ステップを除く手順については、第１実施形態の空気調和装置１の施工方法と同様であるため、説明を省略する。
＜非凝縮性ガス排出ステップ＞
気密ガスを放出した後、熱源ユニット１００２の液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８を開けて、利用ユニット５の冷媒回路と熱源ユニット１００２の冷媒回路とが接続された状態にする。これにより、熱源ユニット１００２に予め充填されていた冷媒が冷媒回路１０全体に供給される。そして、冷媒連絡配管６、７の配管長が長い場合等のように、予め熱源ユニット１００２に充填されていた冷媒量だけで必要な冷媒充填量に満たない場合には、必要に応じて、外部から冷媒が追加充填される。尚、熱源ユニット１００２に予め冷媒が充填されていない場合には、必要冷媒量の全てが外部から充填される。これにより、冷媒回路１０内において、ガス置換ステップ後に冷媒連絡配管６、７に封入された非凝縮性ガスとしてのヘリウムガス（利用ユニット５の気密試験も同時に行った場合には利用ユニット５に残留したヘリウムガスも含まれる）と冷媒とが混合されることになる。

この回路構成において、圧縮機２１を起動して、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を行う。
（冷房運転を行いながら非凝縮性ガスを排出する場合）
まず、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を冷房運転によって行う場合について説明する。このとき、四路切換弁２２は、図８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２３のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側がガス側仕切弁２８に接続された状態となっている。また、熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態となっている。さらに、ガス分離装置１０３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ、ガス冷媒戻し弁１０４１ａ及び排出弁１０３４ｃは、いずれも閉止されており、ガス分離装置１０３１を使用しない状態となっている。

この冷媒回路１０及びガス分離装置１０３１の状態で、圧縮機２１を起動すると、第１実施形態と同様、冷房運転と同様な運転が行われる。尚、冷媒回路１０の運転動作については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
次に、ガス分離装置１０３１を使用して冷媒回路１０内から非凝縮性ガスとしてのヘリウムガスを排出する運転動作について説明する。まず、ガス冷媒導入弁３８ａを開けて、レシーバ２５の上部に溜まったヘリウムガスを含むガス冷媒（供給ガス）を分離膜装置１０３４内に導入する。続いて、分離膜装置１０３４のガス冷媒戻し弁１０４１ａを開けて、第１分離膜モジュール１０６３の空間Ｓ₆内の冷媒圧力を圧縮機２１の吸入側を流れる冷媒圧力と同じ圧力になるようにする。すると、第１分離膜モジュール１０６３の空間Ｓ₅は、レシーバ２５の上部に連通されているため、空間Ｓ₅と空間Ｓ₆との間に、冷媒の凝縮圧力と圧縮機２１の吸入側の圧力との圧力差に相当する差圧が生じる。このため、空間Ｓ₅内に溜まった供給ガス中に含まれるガス冷媒は、この差圧が推進力となって、第１分離膜１０６３ｂを透過して、空間Ｓ₆側に流れてガス冷媒戻し弁１０４１ａを通じて圧縮機２１の吸入側に戻される。一方、ガス冷媒が第１分離膜１０６３ｂを透過して空間Ｓ₆側に流れることによって、空間Ｓ₅内では、大部分のガス冷媒が除去されて、ヘリウムガスが濃縮された状態となる。そして、空間Ｓ₅内に溜まったヘリウムガスの濃度が増加したガス冷媒（非透過ガス）は、第２分離膜導入回路１０４２を介して第２分離膜モジュール１０６４の空間Ｓ₇内に流入する。

次に、分離膜装置１０３４の排出弁１０３４ｃを開けて、第２分離膜モジュール１０６４の空間Ｓ₈を大気開放状態にする。すると、第２分離膜モジュール１０６４の空間Ｓ₇は、第１分離膜モジュール１０６３の空間Ｓ₅に連通されているため、空間Ｓ₇と空間Ｓ₈との間に、冷媒の凝縮圧力と大気圧との圧力差に相当する差圧が生じる。このため、空間Ｓ₇に残った非透過ガス中に含まれるヘリウムガスは、この差圧が推進力となって第２分離膜１０６４ｂを透過して、空間Ｓ₈側に流れて排出弁１０３４ｃを通じて大気放出される。この運転を所定時間にわたって実施すると、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に残留したヘリウムガスが冷媒回路１０内から排出される。

そして、冷媒回路１０内からヘリウムガスが排出された後、ガス分離装置１０３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ、ガス冷媒戻し弁１０４１ａ及び排出弁１０３４ｃを全て閉止する。
（暖房運転を行いながら非凝縮性ガスを排出する場合）
次に、冷媒回路１０内の冷媒を循環させる運転を暖房運転によって行う場合について説明する。このとき、四路切換弁２２は、図８の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側がガス側仕切弁２８に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が熱源側熱交換器２３のガス側に接続された状態となっている。また、熱源側膨張弁２６は、開度調節された状態となっている。さらに、ガス分離装置１０３１を構成するガス冷媒導入弁３８ａ、ガス冷媒戻し弁１０４１ａ及び排出弁１０３４ｃは、いずれも閉止されており、ガス分離装置１０３１を使用しない状態となっている。

この冷媒回路１０及びガス分離装置１０３１の状態で、圧縮機２１を起動すると、第１実施形態と同様、暖房運転と同様な運転が行われる。尚、この冷媒回路１０及びガス分離装置１０３１の運転動作については、冷房運転状態における非凝縮性ガスを排出する運転と同様であるため、説明を省略する。
（３）空気調和装置及びその施工方法の特徴
本実施形態の空気調和装置１００１では、非凝縮性ガスを含む冷媒中から冷媒を選択的に分離する第１分離膜モジュール１０６３と非凝縮性ガスを含む冷媒中から非凝縮性ガスを選択的に分離する第２分離膜モジュール１０６４とを有する多段の分離膜装置１０３４を採用している。

このような多段の分離膜装置１０３４を採用する場合であっても、ガス置換ステップにおいて、酸素ガスや窒素ガス等の空気成分を主成分とする非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換することによって、分離膜１０６３ｂ、１０６４ｂにおける分離効率を向上させるという第１及び第２実施形態の空気調和装置１、１０１、５０１、６０１及びその施工方法と同様な特徴を有する。

［第４実施形態］
（１）空気調和装置の構成及び特徴
図１０は、本発明の第４実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置２００１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置２００１は、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、熱源ユニット２００２と、複数（本実施形態では、２台）の利用ユニット２００５と、熱源ユニット２００２と複数の利用ユニット２００５とを接続するための液冷媒連絡配管２００６及びガス冷媒連絡配管２００７とを備えており、いわゆるマルチ式の空気調和装置を構成している。

利用ユニット２００５は、主に、利用側熱交換器５１と、利用側膨張弁２０５２とを有している。ここで、利用側熱交換器５１は、第１実施形態の空気調和装置１の利用側熱交換器５１と同様であるため、説明を省略する。
利用側膨張弁２０５２は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、利用側熱交換器５１の液側に接続された弁である。利用側膨張弁２０５２は、本実施形態において、特に、冷房運転時において、冷媒を膨張させる機能を有している。

熱源ユニット２００２は、主に、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、ブリッジ回路２０２４と、レシーバ２５と、熱源側膨張弁２０２６と、液側仕切弁２７と、ガス側仕切弁２８とを有している。ここで、圧縮機２１、四路切換弁２２、熱源側熱交換器２３、レシーバ２５、液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８は、第１実施形態の空気調和装置１の圧縮機２１、四路切換弁２２、熱源側熱交換器２３、レシーバ２５、液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８と同様であるため、説明を省略する。

ブリッジ回路２０２４は、本実施形態において、３つの逆止弁２４ａ〜２４ｃと、熱源側膨張弁２０２６とから構成されており、熱源側熱交換器２３と液側仕切弁２７との間に接続されている。ここで、逆止弁２４ａは、熱源側熱交換器２３からレシーバ２５への冷媒の流通のみを許容する弁である。逆止弁２４ｂは、液側仕切弁２７からレシーバ２５への冷媒の流通のみを許容する弁である。逆止弁２４ｃは、レシーバ２５から液側仕切弁２７への冷媒の流通のみを許容する弁である。熱源側膨張弁２０２６は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、レシーバ２５の出口と熱源側熱交換器２３との間に接続された弁である。熱源側膨張弁２０２６は、本実施形態において、冷房運転時には全閉にされて熱源側熱交換器２３から利用側熱交換器５１に向かって流れる冷媒をレシーバ２５の入口を介してレシーバ２５内に流入させるように機能し、暖房運転時には開度調節されて利用側熱交換器５１（具体的には、レシーバ２５の出口）から熱源側熱交換器２３に向かって流れる冷媒を膨張させるように機能している。これにより、ブリッジ回路２０２４は、冷房運転時のように冷媒が熱源側熱交換器２３側から利用側熱交換器５１側に向かって流れる際には、レシーバ２５の入口を通じてレシーバ２５内に冷媒を流入させるとともにレシーバ２５の出口から流出した冷媒が熱源側膨張弁２０２６において膨張されることなく利用側熱交換器５１側に向かって流通させるように機能し、暖房運転時のように冷媒が利用側熱交換器５１側から熱源側熱交換器２３側に向かって流れる際には、レシーバ２５の入口を通じてレシーバ２５内に冷媒を流入させるとともにレシーバ２５の出口から流出した冷媒が熱源側膨張弁２０２６において膨張された後に熱源側熱交換器２３側に向かって流通させるように機能している。

液冷媒連絡配管２００６は、複数の利用ユニット２００５の利用側熱交換器５１の液側と熱源ユニット２００２の液側仕切弁２７との間を接続している。ガス冷媒連絡配管２００７は、複数の利用ユニット２００５の利用側熱交換器５１のガス側と熱源ユニット２００２のガス側仕切弁２８との間を接続している。液冷媒連絡配管２００６及びガス冷媒連絡配管２００７は、空気調和装置２００１を新規に施工する際に現地施工される冷媒連絡配管や、熱源ユニット２００２及び利用ユニット２００５のいずれか一方又は両方を更新する際に既設の空気調和装置から流用される冷媒連絡配管である。

ここで、利用側熱交換器５１から液冷媒連絡配管２００６、液側仕切弁２７、ブリッジ回路２０２４、レシーバ２５及び熱源側膨張弁２０２６を含む熱源側熱交換器２３までの範囲の冷媒回路を液側冷媒回路２０１１とする。また、利用側熱交換器５１からガス冷媒連絡配管２００７、ガス側仕切弁２８、四路切換弁２２及び圧縮機２１を含む熱源側熱交換器２３までの範囲の冷媒回路をガス側冷媒回路２０１２とする。すなわち、空気調和装置２００１の冷媒回路２０１０は、液側冷媒回路２０１１とガス側冷媒回路２０１２とから構成されている。

空気調和装置２００１は、液側冷媒回路２０１１に接続されたガス分離装置３１をさらに備えている。ガス分離装置３１は、圧縮機２１を運転して冷媒回路２０１０内の冷媒を循環させることによって、液冷媒連絡配管２００６及びガス冷媒連絡配管２００７に残留した非凝縮性ガスを冷媒中から分離して冷媒回路２０１０の外部に排出することが可能な装置であり、本実施形態において、熱源ユニット２００２に内蔵されている。ここで、ガス分離装置３１は、第１実施形態の空気調和装置１のガス分離装置３１と同様であるため、説明を省略する。

このような空気調和装置２００１においても、第１実施形態の空気調和装置１と同様の施工方法を用いて、冷媒回路２０１０内の冷媒を循環させることによって、ガス分離装置３１を用いて、液冷媒連絡配管２００６及びガス冷媒連絡配管２００７に封入されたヘリウムガスを冷媒回路２０１０内から排出させる運転を行うことができる。
特に、本実施形態の空気調和装置２００１のようなマルチ式の空気調和装置の場合、冷媒連絡配管２００６、２００７の配管長及び配管径がルームエアコン等のような比較的小型の空気調和装置の冷媒連絡配管に比べて大きく、冷媒回路２０１０内から排出させなければならない非凝縮性ガスの量が多いため、この施工方法が有用である。

（２）変形例
空気調和装置２００１のガス分離装置として、第１実施形態の変形例のガス分離装置１３１、第２実施形態及びその変形例のガス分離装置５３１、６３１や第３実施形態のガス分離装置１０３１を採用してもよい。
［第５実施形態］
（１）空気調和装置の構成及び特徴
図１１は、本発明の第５実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置２１０１の冷媒回路の概略図である。空気調和装置２１０１は、冷房運転専用の空気調和装置であり、熱源ユニット２１０２と、利用ユニット５と、熱源ユニット２１０２と利用ユニット５とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。ここで、利用ユニット５、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７は、第１実施形態の空気調和装置１の利用ユニット５、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７と同様であるため、説明を省略する。

熱源ユニット２１０２は、主に、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、熱源側熱交換器２３と、レシーバ２５と、熱源側膨張弁２６と、液側仕切弁２７と、ガス側仕切弁２８とを有している。ここで、熱源ユニット２１０２では、冷房運転専用であるため、第１実施形態の熱源ユニット２に設けられていた四路切換弁２２及びブリッジ回路２４が省略されている点は異なるが、圧縮機２１、熱源側熱交換器２３、レシーバ２５、液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８については、第１実施形態の空気調和装置１の圧縮機２１、熱源側熱交換器２３、レシーバ２５、液側仕切弁２７及びガス側仕切弁２８と同様であるため、説明を省略する。

ここで、利用側熱交換器５１から液冷媒連絡配管６、液側仕切弁２７及びレシーバ２５を含む熱源側熱交換器２３までの範囲の冷媒回路を液側冷媒回路２１１１とする。また、利用側熱交換器５１からガス冷媒連絡配管７、ガス側仕切弁２８及び圧縮機２１を含む熱源側熱交換器２３までの範囲の冷媒回路をガス側冷媒回路２１１２とする。すなわち、空気調和装置２１０１の冷媒回路２１１０は、液側冷媒回路２１１１とガス側冷媒回路２１１２とから構成されている。

空気調和装置２１０１は、液側冷媒回路２１１１に接続されたガス分離装置３１をさらに備えている。ガス分離装置３１は、圧縮機２１を運転して冷媒回路２１１０内の冷媒を循環させることによって、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に残留した非凝縮性ガスを冷媒中から分離して冷媒回路２１１０の外部に排出することが可能な装置であり、本実施形態において、熱源ユニット２１０２に内蔵されている。ここで、ガス分離装置３１は、第１実施形態の空気調和装置１のガス分離装置３１と同様であるため、説明を省略する。

このような空気調和装置２１０１においても、第１実施形態の空気調和装置１と同様の施工方法を用いて、冷媒回路２１１０内の冷媒を循環させることによって、ガス分離装置３１を用いて、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に封入されたヘリウムガスを冷媒回路２１１０内から排出させる運転を行うことができる。
（２）変形例
空気調和装置２１０１のガス分離装置として、第１実施形態の変形例のガス分離装置１３１、第２実施形態及びその変形例のガス分離装置５３１、６３１や第３実施形態のガス分離装置１０３１を採用してもよい。

［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。
例えば、前記実施形態においては、本発明を冷暖房運転を切り換えて運転可能な空気調和装置、冷房運転専用の空気調和装置や利用ユニットが複数台接続されたマルチ式の空気調和装置に適用したが、これに限定されず、氷蓄熱式の空気調和装置や他のセパレート式の冷凍装置に適用してもよい。

本発明を利用すれば、真空引き作業を省略することを目的として現地施工時に冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスを冷媒回路内において冷媒と混合した状態から分離膜を用いて分離除去することが可能な構成を備えた冷凍装置において、分離膜の分離能力が低い場合であっても、冷媒が大気放出されないようにすることができる。

本発明の第１実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路の概略図である。 第１実施形態にかかる空気調和装置のレシーバ及び分離膜装置の概略構造を示す図である。 ポリイミド膜における各種ガスの分子径及び透過速度比のデータを示す表である。 第１実施形態の変形例にかかる空気調和装置の冷媒回路の概略図である。 本発明の第２実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路の概略図である。 第２実施形態にかかる空気調和装置の分離膜装置の概略構造を示す図である。 第２実施形態の変形例にかかる空気調和装置の冷媒回路の概略図である。 本発明の第３実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路の概略図である。 第３実施形態にかかる空気調和装置の分離膜装置の概略構造を示す図である。 本発明の第４実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路の概略図である。 本発明の第５実施形態にかかる冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路の概略図である。

符号の説明

１、１０１、５０１、６０１、１００１、２００１、２１０１ 空気調和装置（冷凍装置）
２、１０２、５０２、６０２、１００２、２００２、２１０２ 熱源ユニット
５、２００５ 利用ユニット
６、２００６ 液冷媒連絡配管
７、２００７ ガス冷媒連絡配管
１０、２０１０、２１１０ 冷媒回路
１１、２０１１、２１１１ 液側冷媒回路
２１ 圧縮機
２３ 熱源側熱交換器
３４、５３４、１０３４ 分離膜装置
３４ｂ、５３４ｂ、１０６３ｂ、１０６４ｂ 分離膜
５１ 利用側熱交換器

Claims (4)

1. 圧縮機（２１）と熱源側熱交換器（２３）とを有する熱源ユニット（２、１０２、５０２、６０２、１００２、２００２、２１０２）と、利用側熱交換器（５１）を有する利用ユニット（５、２００５）と、前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続する冷媒連絡配管（６、２００６、７、２００７）とを備えた冷凍装置の施工方法であって、
   前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを前記冷媒連絡配管を介して接続することによって冷媒回路（１０、２０１０、２１１０）を構成する冷媒回路構成ステップと、
   前記冷媒連絡配管内に残留した非凝縮性ガスをヘリウムガスに置換するガス置換ステップと、
   前記圧縮機を運転して前記冷媒回路内の冷媒を循環させて、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間を流れる冷媒中から分離膜（３４ｂ、５３４ｂ、１０６３ｂ、１０６４ｂ）を用いて前記ヘリウムガスを分離して前記冷媒回路の外部に排出する非凝縮性ガス排出ステップと、
   を備えた冷凍装置の施工方法。
2. 前記非凝縮性ガス排出ステップ前に、前記冷媒連絡配管（６、２００６、７、２００７）の気密試験を行う気密試験ステップと、
   前記気密試験ステップ後に、前記冷媒連絡配管内の気密ガスを大気放出して減圧する気密ガス放出ステップと、
   をさらに備えた請求項１に記載の冷凍装置の施工方法。
3. 前記気密試験ステップにおいて使用される気密ガスは、ヘリウムガスである、請求項２に記載の冷凍装置の施工方法。
4. 圧縮機（２１）と熱源側熱交換器（２３）とを有する熱源ユニット（２、１０２、５０２、６０２、１００２、２００２、２１０２）と、利用側熱交換器（５１）を有する利用ユニット（５、２００５）とが冷媒連絡配管（６、２００６、７、２００７）を介して接続されて、冷媒回路（１０、２０１０、２１１０）を構成する冷凍装置であって、
   前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器とを接続する液側冷媒回路（１１、２０１１、２１１１）に接続され、前記圧縮機を運転して前記冷媒回路内の冷媒を循環させることによって、ガス置換によって前記冷媒連絡配管内に封入されたヘリウムガスを前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間を流れる冷媒中から分離する分離膜（３４ｂ、５３４ｂ、１０６３ｂ、１０６４ｂ）を有し、前記分離膜によって分離された前記ヘリウムガスを前記冷媒回路の外部に排出する分離膜装置（３４、５３４、１０３４）を備えた冷凍装置（１、１０１、５０１、６０１、１００１、２００１、２１０１）。

Images