JP2003279203A - 冷媒液チャージ装置及び液冷媒チャージ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の破損を未然に防止し得て、しかも、
全自動での液冷媒封入を実現することができる冷媒液チ
ャージ装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機２の冷媒吐出圧力を検知する高圧
圧力センサ１２及び凝縮器３と膨張弁４との間の冷媒液
温度を検知する液温度センサ１３からの検知情報に基づ
いて過冷却度を演算し、その過冷却度が所定値未満の場
合に、圧縮機２の冷媒吐出温度を検知する吐出温度セン
サ１１及び高圧圧力センサ１２からの検知情報に基づい
て現在の吐出過熱度が演算されると共に電磁弁１０が開
弁して液冷媒の封入が開始され、吐出温度センサ１１と
高圧圧力センサ１２からの検知情報に基づいて封入開始
後の現在の吐出過熱度が演算され、封入開始前の吐出加
熱度を基礎とする基準値と封入開始後の吐出加熱度とが
比較されて封入開始後の吐出加熱度の低下が許容範囲内
の場合には封入が継続され、封入開始後の吐出加熱度の
低下が許容範囲を超えた場合には電磁弁１０が閉弁して
封入が停止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機や空気調和
装置等の被冷媒封入機器に用いられる冷媒液チャージ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、冷凍機や空気調和装置等の被
冷媒封入機器には、その冷凍サイクル（冷媒回路）に冷
媒を充填している。

【０００３】図３は、このような冷凍機や空気調和装置
等の被冷媒封入機器と冷媒ボンベとを接続した状態の冷
媒回路図である。

【０００４】図３において、１は冷凍サイクルで示す被
冷媒封入機器で、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発
器５、冷媒を封入するための冷媒封入口６を備えてい
る。また、冷媒回路１には、冷媒ボンベ本体７が冷媒吐
出量を調整するための操作弁８及び接続ホース９を介し
て接続されている。

【０００５】上記の構成において、非共沸冷媒を被冷媒
封入機器１に充填する場合には、冷媒ボンベ本体７に付
属の操作弁８を手動で開閉してその供給量（充填量）を
調整しつつ、徐々に冷媒を封入している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如く
構成された冷媒液チャージ装置にあっては、上述したよ
うに、冷媒ボンベ本体７に付属の操作弁８を手動で開閉
してその供給量（充填量）を調整しつつ、徐々に冷媒を
封入しなければならないことから、時間と手間を要する
うえ、熟練を要するという問題があった。

【０００７】これは、冷媒ボンベ本体７から冷媒を液状
態で充填すると、圧縮機２に液冷媒が吸入され、液圧縮
に伴う圧縮機２の破損を招くという問題があり、冷媒ボ
ンベ本体７から冷媒をガス状態で充填すると、非共沸混
合冷媒の場合には、冷媒ボンベ本体７内での組成と被冷
媒封入機器１に充填した後の組成とが異なってしまうと
いう問題があることから、手動による調整が必要となる
ことに起因する。

【０００８】一方、近年の地球環境問題に鑑み、代替冷
媒としてＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒の利用が進めら
れているが、非共沸混合冷媒は各冷媒の沸点の相違か
ら、ガス状態と液状態とで冷媒の組成比が異なるという
特徴がある。

【０００９】通常、非共沸混合冷媒は、液状態で組成が
調整され、冷媒ボンベ本体７に充填されている。そのた
め、上記のように被冷媒封入機器１にガス状態で充填し
た場合には、各冷媒の組成比が異なってくるという問題
が生じる。つまり、ガス状態で充填すると、冷媒ボンベ
本体７内の混合冷媒と被冷媒封入機器１内に充填した後
の混合冷媒とでは組成比が異なり、性質の異なる冷媒と
なる。従って、ガス冷媒で充填した場合には、被冷媒封
入機器１内の混合冷媒は、設計通りの性能を発揮するこ
とができなくなり、性能が著しく減少してしまう。

【００１０】したがって、非共沸混合冷媒については、
圧縮機２の運転中に吸入側配管からガス状態で充填する
方法は採用することができなかった。そのため、圧縮機
２を停止した状態で充填しなければならなかったため、
充填に多大の時間を要していた。

【００１１】本発明は、上記問題を解決するため、圧縮
機の破損を未然に防止し得て、しかも、全自動での液冷
媒封入を実現することができる冷媒液チャージ装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するた
め、本発明の冷媒液チャージ装置は、圧縮機、凝縮器、
膨張弁、蒸発器、冷媒封入口がこの順に接続された冷凍
サイクルからなる冷媒回路と、前記冷媒封入口に接続さ
れた冷媒ボンベ本体と、前記操作弁と前記冷媒ボンベ本
体との間に設けられた電磁弁と、前記圧縮機の冷媒吐出
圧力を検知する高圧圧力センサと、前記凝縮器と前記膨
張弁との間の冷媒液温度を検知する液温度センサと、前
記圧縮機の冷媒吐出温度を検知する吐出温度センサと、
前記各センサからの検知情報に基づいて前記電磁弁の開
閉を制御する制御・演算装置とを備えていることを特徴
とする。

【００１３】このような液冷媒チャージ装置は、冷媒回
路の冷媒封入口に冷媒ボンベ本体が接続され、圧縮機の
冷媒吐出圧力が高圧圧力センサによって検知され、凝縮
器と膨張弁との間の冷媒液温度が液温度センサにより検
知され、圧縮機の冷媒吐出温度が吐出温度センサにより
検知され、各センサからの検知情報に基づいて操作弁と
冷媒ボンベ本体との間の接続ホースに設けられた電磁弁
の開閉が制御・演算装置により制御される。

【００１４】これにより、液冷媒封入後における液冷媒
の液圧縮状態を冷媒封入時の吐出加熱温度によって制御
・演算装置が監視することができ、電磁弁の開閉を制御
することで圧縮機の破損を未然に防止することができ
る。

【００１５】また、本発明の液冷媒チャージ装置は、前
記制御・演算装置は、前記圧縮機が運転を開始してから
所定時間経過した後に前記高圧圧力センサと前記液温度
センサからの検知情報に基づいて過冷却度を演算した後
に、その過冷却度が所定値未満の場合に前記吐出温度セ
ンサと前記高圧圧力センサからの検知情報に基づいて吐
出過熱度を演算すると同時に前記電磁弁を開弁して液冷
媒の封入を開始し、前記吐出温度センサと高圧圧力セン
サからの検知情報に基づいて封入開始後の吐出過熱度を
演算して封入開始前の吐出加熱度を基礎とする基準値と
封入開始後の吐出加熱度とを比較すると共に封入開始後
の吐出加熱度の低下が許容範囲内の場合には封入を継続
し且つ封入開始後の吐出加熱度の低下が許容範囲を超え
た場合には前記電磁弁を閉弁して封入を停止することを
特徴とする。

【００１６】このような液冷媒チャージ装置は、高圧圧
力センサと液温度センサからの検知情報に基づいて制御
・演算装置が過冷却度を演算した後に、その過冷却度が
所定値未満の場合に吐出温度センサと高圧圧力センサか
らの検知情報に基づいて制御・演算装置が吐出過熱度を
演算すると同時に電磁弁を開弁し、これにより液冷媒の
封入が開始される。また、吐出温度センサと高圧圧力セ
ンサからの検知情報に基づいて制御・演算装置が封入開
始後の吐出過熱度を演算し、封入開始前の吐出加熱度を
基礎とする基準値と封入開始後の吐出加熱度とが制御・
演算装置により比較されると共に封入開始後の吐出加熱
度の低下が許容範囲内の場合には封入を継続し且つ封入
開始後の吐出加熱度の低下が許容範囲を超えた場合には
制御・演算装置が電磁弁を閉弁して封入を停止する。

【００１７】さらに、本発明は、圧縮機が運転を開始し
てから所定時間経過した後に、前記圧縮機の冷媒吐出圧
力を検知する高圧圧力センサ及び凝縮器と膨張弁との間
の冷媒液温度を検知する液温度センサからの検知情報に
基づいて過冷却度を演算し、その過冷却度が所定値未満
の場合に、前記圧縮機の冷媒吐出温度を検知する吐出温
度センサ及び前記高圧圧力センサからの検知情報に基づ
いて吐出過熱度が演算されると共に冷媒ボンベ本体から
冷凍サイクルへの液冷媒の封入を制御する電磁弁が開弁
して液冷媒の封入が開始され、前記吐出温度センサと前
記高圧圧力センサからの検知情報に基づいて封入開始後
の吐出過熱度が演算され、封入開始前の吐出加熱度を基
礎とする基準値と封入開始後の吐出加熱度とが比較され
て封入開始後の吐出加熱度の低下が許容範囲内の場合に
は封入が継続され、封入開始後の吐出加熱度の低下が許
容範囲を超えた場合には前記電磁弁が閉弁して封入が停
止されることを特徴とする。

【００１８】しかも、本発明は、基準値よりも封入開始
後の吐出加熱度が低いことから前記電磁弁が閉弁して封
入が停止された後、所定時間経過後には再び前記電磁弁
が開弁されて冷媒液の封入が自動的に再開されることを
特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の冷媒液チャージ装
置の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。

【００２０】図１は本発明の液冷媒チャージ装置に係わ
る冷媒回路図、図２は本発明の液冷媒チャージ装置の液
冷媒チャージに関する動作フロー図である。

【００２１】図１において、１は被冷媒封入機器（冷凍
サイクルの全体）を示し、２は圧縮機、３は凝縮器、４
は膨張弁、５は蒸発器、６は冷媒を封入するための冷媒
封入口、７は冷媒ボンベ本体、８は冷媒吐出量を調整す
るための操作弁、９は冷媒ボンベ本体７と被冷媒封入機
器とを接続するための接続ホース、１０は操作弁８と接
続ホース９との間に設置された電磁弁、１１は圧縮機２
の冷媒吐出温度を検知する吐出温度センサ、１２は圧縮
機２の冷媒吐出圧力を検知する高圧圧力センサ、１３は
凝縮器３と膨張弁４との間の冷媒液温度を検知する液温
度センサ、１４は吐出温度センサ１１及び高圧圧力セン
サ１２からの検知情報に基づいて電磁弁１０の開閉を制
御する制御・演算装置である。

【００２２】次に、図２に基づいて液冷媒チャージ作業
（制御・演算装置１４の制御例）を説明する。

【００２３】（ステップ１）ステップ１では、圧縮機２
の運転開始後、制御・演算装置１４によって所定時間
（例えば、１０分）が経過したか否かが監視され、所定
時間が経過した場合にはステップ２へと移行し、所定時
間が経過していなければこの所定時間の経過を継続して
監視する。

【００２４】（ステップ２）ステップ２では、所定時間
が経過したことにより、制御・演算装置１４によって高
圧圧力センサ１２及び液温度センサ１３からの検知情報
に基づいて過冷却度（飽和温度）の演算が開始され、ス
テップ３へと移行する。

【００２５】（ステップ３）ステップ３では、ステップ
２での演算結果、過冷却度が５Ｋ以上であれば動作を終
了し、過冷却度が５Ｋ以上で無ければステップ４へと移
行する。

【００２６】（ステップ４）ステップ４では、制御・演
算装置１４によって吐出温度センサ１１及び高圧圧力セ
ンサ１２からの検知情報に基づいて現在の吐出過熱度
（飽和温度）が演算され（このステップ４での演算結果
を『吐出加熱度Ａ』とする。）、ステップ５へと移行す
る。

【００２７】（ステップ５）ステップ５では、制御・演
算回路１４から電磁弁１０に弁開信号が出力され、これ
により電磁弁１０が開弁して液冷媒の封入が開始され、
ステップ６へと移行する。

【００２８】（ステップ６）ステップ６では、ステップ
４と同様に、制御・演算装置１４によって再度吐出温度
センサ１１と高圧圧力センサ１２からの検知情報に基づ
いて制御・演算装置１４が封入開始後の吐出過熱度（飽
和温度）が演算され（このステップ６での演算結果を
『吐出加熱度Ｂ』とする。）、ステップ７へと移行す
る。

【００２９】（ステップ７）ステップ７では、制御・演
算装置１４によって吐出加熱度Ａ−１０Ｋ＞吐出加熱度
Ｂとなっているか否かが監視され、基準値となる吐出加
熱度Ａ−１０Ｋよりも吐出加熱度Ｂの方が低ければ、液
冷媒の封入後における吐出加熱度Ｂの低下が許容範囲に
あると判断し、圧縮機２に特に問題が発生していないと
してステップ６へとループされ、液冷媒の封入が継続さ
れると共に制御・演算装置１４による現在の吐出過熱度
Ｂ（飽和温度）が逐次演算される。一方、基準値となる
吐出加熱度Ａ−１０Ｋよりも吐出加熱度Ｂの方が高くな
った場合には、ステップ８へと移行される。

【００３０】（ステップ８）ステップ８では、制御・演
算装置１４による現在の吐出過熱度Ｂ（飽和温度）の演
算の結果、吐出加熱度Ａ−１０Ｋよりも吐出加熱度Ｂの
方が低くなったことから、液冷媒の封入後における吐出
加熱度Ｂの低下が許容範囲を超えたと判断し、液冷媒の
封入を停止するために制御・演算回路１４から電磁弁１
０を閉弁する弁閉信号が出力され、電磁弁１０が閉弁し
てステップ９へと移行する。

【００３１】（ステップ９）ステップ９では、制御・演
算装置１４によって所定時間（例えば、１０秒）が経過
したか否かが監視され、所定時間が経過していない場合
にはこのまま所定時間の経過が監視され、所定時間が経
過したらばステップ２へとループされて、再び冷媒液の
封入を行うためのルーチンが繰り返される。

【００３２】このように、本発明の液冷媒チャージ装置
にあっては、圧縮機２が破損する前の前兆として吐出加
熱度が低下するという特性に着目し、この特性を利用し
て冷媒封入後における吐出加熱度の低下を制御・演算装
置１４が監視し、冷媒封入後における吐出加熱度の低下
が許容範囲を超えた場合には液冷媒の封入を一時的に停
止することで、圧縮機２の破損を未然に防止し得て、し
かも、全自動での液冷媒封入を実現することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の冷媒液チャージ装置にあって
は、以上説明したように構成したことにより、圧縮機の
破損を未然に防止し得て、しかも、全自動での液冷媒封
入を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の冷媒液チャージ装置に係わる冷媒回
路図である。

【図２】 本発明の液冷媒チャージ装置の液冷媒チャー
ジに関する動作フロー図である。

【図３】 従来の冷媒液チャージ装置を示し、被冷媒封
入機器と冷媒ボンベとを接続した状態の冷媒回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 被冷媒封入機器（冷凍サイクルの全体）、２ 圧縮
機、３ 凝縮器、４ 膨張弁、５ 蒸発器、６ 冷媒封
入口、７ 冷媒ボンベ本体、８ 操作弁、９ 接続ホー
ス、１０ 電磁弁、１１ 吐出温度センサ、１２ 高圧
圧力センサ、１３液温度センサ、１４ 制御・演算装
置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、冷媒
   封入口がこの順に接続された冷凍サイクルからなる冷媒
   回路と、前記冷媒封入口に接続された冷媒ボンベ本体
   と、前記冷媒封入口と前記冷媒ボンベ本体との間に設け
   られた電磁弁と、前記圧縮機の冷媒吐出圧力を検知する
   高圧圧力センサと、前記凝縮器と前記膨張弁との間の冷
   媒液温度を検知する液温度センサと、前記圧縮機の冷媒
   吐出温度を検知する吐出温度センサと、前記各センサか
   らの検知情報に基づいて前記電磁弁の開閉を制御する制
   御・演算装置とを備えていることを特徴とする液冷媒チ
   ャージ装置。
2. 【請求項２】 前記制御・演算装置は、前記圧縮機が運
   転を開始してから所定時間経過した後に前記高圧圧力セ
   ンサと前記液温度センサからの検知情報に基づいて過冷
   却度を演算した後に、その過冷却度が所定値未満の場合
   に前記吐出温度センサと前記高圧圧力センサからの検知
   情報に基づいて吐出過熱度を演算すると同時に前記電磁
   弁を開弁して液冷媒の封入を開始し、前記吐出温度セン
   サと高圧圧力センサからの検知情報に基づいて封入開始
   後の吐出過熱度を演算して封入開始前の吐出加熱度を基
   礎とする基準値と封入開始後の吐出加熱度とを比較する
   と共に封入開始後の吐出加熱度の低下が許容範囲内の場
   合には封入を継続し且つ封入開始後の吐出加熱度の低下
   が許容範囲を超えた場合には前記電磁弁を閉弁して封入
   を停止することを特徴とする請求項１に記載の冷媒液チ
   ャージ装置。
3. 【請求項３】 圧縮機が運転を開始してから所定時間経
   過した後に、前記圧縮機の冷媒吐出圧力を検知する高圧
   圧力センサ及び凝縮器と膨張弁との間の冷媒液温度を検
   知する液温度センサからの検知情報に基づいて過冷却度
   を演算し、その過冷却度が所定値未満の場合に、前記圧
   縮機の冷媒吐出温度を検知する吐出温度センサ及び前記
   高圧圧力センサからの検知情報に基づいて吐出過熱度が
   演算されると共に冷媒ボンベ本体から冷凍サイクルへの
   液冷媒の封入を制御する電磁弁が開弁して液冷媒の封入
   が開始され、前記吐出温度センサと前記高圧圧力センサ
   からの検知情報に基づいて封入開始後の吐出過熱度が演
   算され、封入開始前の吐出加熱度を基礎とする基準値と
   封入開始後の吐出加熱度とが比較されて封入開始後の吐
   出加熱度の低下が許容範囲内の場合には封入が継続さ
   れ、封入開始後の吐出加熱度の低下が許容範囲を超えた
   場合には前記電磁弁が閉弁して封入が停止されることを
   特徴とする液冷媒チャージ方法。
4. 【請求項４】 基準値よりも封入開始後の吐出加熱度が
   低いことから前記電磁弁が閉弁して封入が停止された
   後、所定時間経過後には再び前記電磁弁が開弁されて冷
   媒液の封入が自動的に再開されることを特徴とする請求
   項３に記載の液冷媒チャージ方法。