JP2005241172A - 冷凍サイクルに対する冷媒充填方法及びその装置 - Google Patents

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Yasushi Watanabe
泰 渡辺
Mitsushi Yoshimura
充司 吉村
Yoshiaki Aoki
美昭 青木
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Mitsubishi Heavy Ind Ltd
三菱重工業株式会社
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Abstract

【課題】 冷凍サイクルの現場据え付け時に追加充填する冷媒量を適切且つ自動的に調整し得る冷凍サイクルに対する冷媒充填方法を提供する。
【解決手段】 室外側Iのユニット及び室内側IIのユニットを連結管7で連結した後の試運転の際、冷媒循環系路に冷媒を補充しつつ冷媒循環路の各点での冷媒圧力、冷媒温度を規定する所定の運転パラメータをモニタして冷媒の過熱度及び/又は過冷却度を検出し、これら過熱度及び/又は過冷却度が所定の設定値に達したことで適量の冷媒が充填されたとして冷媒の補充を自動的に停止するようにした。
【選択図】 図1

Description

本発明は冷凍サイクルに対する冷媒充填方法及びその装置に関し、特に空調装置の設置時の冷媒充填作業に適用して有用なものである。
図5は冷凍サイクルを構成する空調装置の一例を示すブロック線図である。同図に示すように、当該空調装置においては、室外側Iの機器としてコンプレッサ1、四方弁2、室外側熱交換器3及び膨張弁4を有している。また、室内側IIの機器としては室内側熱交換器5を有している。これらの室外側Iの機器及び室内側IIの機器は連結管6、7で連結してあり、コンプレッサ1で圧縮されて高温高圧となったガス冷媒が相変化を伴いつつ循環する冷媒循環路の一部を構成している。
かかる空調装置において、冷房時には、室外側熱交換器3が凝縮器として機能するとともに、室内側熱交換器5が蒸発器として機能し、暖房時には、逆に室外側熱交換器3が蒸発器として機能し、室内側熱交換器5が凝縮器として機能する。ここで、冷暖房運転の切り換えは、冷媒の流通方向を四方弁2で変更することにより行う。図中実線の矢印で冷房時の冷媒の流通方向を、また点線の矢印で暖房時の冷媒の流通方向をそれぞれ示す。
かかる空気調和装置において、冷房時には、コンプレッサ1で圧縮した高温高圧のガス冷媒が、四方弁2を介して凝縮器として機能する室外側熱交換器3に至り、室外に熱を放出しつつ凝縮されて高圧の液冷媒となる。この液冷媒は膨張弁4を介して膨張し、蒸発器として室内側熱交換器5に至る。この結果、液冷媒が蒸発し、その気化熱で空調空間の空気を冷却するとともに、低圧のガス冷媒としてコンプレッサ1に吸引される。その後、同様の動作を繰り返す。暖房時には、四方弁2で冷媒の流通方向を切換え、コンプレッサ1が吐出する高温高圧のガス冷媒を室内側熱交換器5に供給する。
ところで、かかる空調装置は、室外側Iの機器と室内側IIの機器とがそれぞれ別のユニットとして製造され、出荷される。その後、設置現場で連結管6、7を介して室外側Iの機器及び室内側IIの機器を接続して冷媒の循環路を構成する。ここで、当該空調装置に必要な量の冷媒は、製造時に室外側Iの機器に封入して出荷される。このため、室外側Iの管路の端部にはそれぞれ弁8、9が設けてある。
当該空調装置を現場に設置した場合には、設置現場によって連結管6、7の長さをはじめとする室内側IIの配管長が異なる。これは、室内側IIの配管の管路長が設置現場に応じて異なるからであるが、このことは当該冷凍サイクルに必要な冷媒量も各設置場所により異なることを意味する。
そこで、設置時に適宜冷媒の追加を行っている。具体的には設置時の室内側IIの追加の配管長から当該冷凍サイクルの容積の増加分を計算し、この容積に見合う冷媒を、ボンベ10から弁11を介して追加充填している。
本願発明に関連する公知技術として次の特許文献1を挙げることができる。
特許第2997487号公報
上述の如き従来技術においては、必ずしも増加の配管長、ひいては容積の増大分が適正に計算されるとは限らず、適正量の冷媒が充填されている保証がなかった。特に、室内側IIの配管が壁等に隠れているときは実長を正確に計測することができず、この場合の計算値は不正確なものとならざるを得ない。また、前記
特許文献1をはじめとして、従来技術においては、作業者が冷媒充填量を確認しながらこの充填作業を進める必要があるため、この間作業員が当該充填作業に拘束され、作業効率が悪いという問題も生起していた。
本発明は、上記従来技術に鑑み、冷凍サイクルの現場据え付け時に追加充填する冷媒量を適切且つ自動的に調整し得るとともに、運転中の冷媒量が適正に維持されるように工夫した冷凍サイクルに対する冷媒充填方法及びその装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明は次の点を特徴とする。
1) ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータに基づき過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を求め、この指数が目標値に達したことに基づき前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁を自動的に閉じるようにしたこと。
2) ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータに基づき過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を求め、この指数が目標値に達した時点の冷媒量を適正冷媒量とする一方、
この適正冷媒量に、前記指数が目標値に達した時点のコンプレッサの吸入圧力及び吐出圧力の組み合わせに基づき予め定めた補正係数を掛けて、最も厳しい負荷条件の下でも当該冷凍サイクルが運転を継続し得るような冷媒量を確保して運転範囲全域に対応するための補正冷媒量を求め、
充填冷媒量が前記補正冷媒量に達したことに基づき前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁を自動的に閉じるようにしたこと。
3) 上記1)又は2)に記載する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
当該冷凍サイクルの運転中の過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方に関する情報を遠方の監視室に送り、この監視室で監視乃至記録すること。
4) 上記1)乃至3)に記載する何れか一つの冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
運転パラメータとしてコンプレッサの吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度、凝縮器の出口温度を用いること。
5) ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
室外側と室内側とを遮断した状態で、真空に引いた前記冷媒循環路に、質量が既知のガス冷媒が飽和圧力に達しない程度の少量の冷媒を充填し、この冷媒量と、このときの冷媒循環路の冷媒温度及び冷媒圧力とに基づき、
V=GRT/P(ただし、ここで、V;室内側の冷媒循環路の容積、G;充填した少量の冷媒量、R;ガス定数、T;冷媒温度、P;冷媒圧力)
により前記容積Vを求め、この容積Vに基づきボンベから前記冷媒循環路に充填する冷媒量を制御すること。
6) ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁と、
当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータをそれぞれ検出するセンサと、
各センサの出力信号を入力して過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を演算により求め、この指数が目標値に達したことに基づき前記弁を自動的に閉じるように制御する演算・制御手段とを有すること。
7) ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁と、
前記ボンベから前記弁を介して前記冷媒循環路に充填した冷媒量を検出するセンサと、
当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータをそれぞれ検出するセンサと、
各センサの出力信号を入力して過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を演算により求め、この指数が目標値に達した時点の冷媒量を適正冷媒量とする一方、この適正冷媒量に、前記指数が目標値に達した時点のコンプレッサの吸入圧力及び吐出圧力の組み合わせに基づき予め定めた補正係数を掛けて、最も厳しい負荷条件の下でも当該冷凍サイクルが運転を継続し得るような冷媒量を確保して運転範囲全域に対応するための補正冷媒量を求め、前記流量センサで検出する充填冷媒量が前記補正冷媒量に達したことに基づき前記弁を自動的に閉じるように制御する演算・制御手段とを有すること。
8) 上記6)又は7)に記載する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
前記演算・制御手段は、当該冷凍サイクルの運転中の過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方に関する情報を遠方の監視室に送るように構成し、この監視室ではこれらの監視情報の表示乃至記録をするように構成したこと。
9) 上記6)乃至8)に記載する何れか一つの冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
運転パラメータとしてコンプレッサの吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度、凝縮器の出口温度を検出する圧力センサ及び温度を有すること。
10) ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁と、
前記ボンベから前記弁を介して前記冷媒循環路に至る冷媒の流量を検出する流量センサと、
室外側と室内側とを遮断した状態での前記冷媒循環路の温度及び圧力を検出する温度センサ及び圧力センサと、
前記流量センサ、温度センサ及び圧力センサの出力信号を入力するとともに、室内側の冷媒循環路に充填した質量が既知の飽和圧力に達しない程度の少量の冷媒の量を表す情報とを入力して、V=GRT/P(ただし、ここで、V;室内側の冷媒循環路の容積、G;充填した少量の冷媒量、R;ガス定数、T;冷媒温度、P;冷媒圧力)の関係式により容積Vを求め、この容積Vに基づき前記ボンベから前記冷媒循環路に充填する冷媒量を調整するよう前記弁を制御する演算・制御手段とを有すること。
請求項1に記載する発明は、上記1)に記載する通りの構成を有するので、
冷凍サイクルの現場据え付け時に追加補充する冷媒量を適切且つ自動的に調整し得る。
この結果、人手を介することなく適正量の冷媒を合理的に当該冷凍サイクルに充填することができる。
請求項2に記載する発明は、上記2)に記載する通りの構成を有するので、
冷凍サイクルの現場据え付け時に追加補充する冷媒量を適切且つ自動的に調整し得る。
この結果、人手を介することなく適正量の冷媒を合理的に当該冷凍サイクルに充填することができる。
さらに、このとき充填する冷媒量は、過熱度及び/又は過冷却度を考慮して求めた適正冷媒量に、最も厳しい負荷条件を考慮した所定の補正係数を掛けて補正しているので、当該冷凍サイクルの運転範囲全域において良好な運転を継続するための適切な量の冷媒を自動的に補充することができる。
請求項3に記載する発明は、上記3)に記載する通りの構成を有するので、
当該冷凍サイクルの運転時の冷媒の状態を監視・把握して適切な保守作業を実施することができる。
請求項4に記載する発明は、上記4)に記載する通りの構成を有するので、
請求項1乃至請求項3の作用・効果をコンプレッサの吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度を用いることにより実現し得る。
請求項5に記載する発明は、上記5)に記載する通りの構成を有するので、
少量の冷媒を室内側の冷媒循環路に供給するだけで必要な冷媒充填量が求まり、この冷媒充填に基づき適正な量の冷媒を前記冷媒循環路に自動的に供給することができる。
請求項6に記載する発明は、上記6)に記載する通りの構成を有するので、
冷凍サイクルの現場据え付け時に追加補充する冷媒量を適切且つ自動的に調整し得る。
この結果、人手を介することなく適正量の冷媒を合理的に当該冷凍サイクルに充填することができる。
請求項7に記載する発明は、上記7)に記載する通りの構成を有するので、
冷凍サイクルの現場据え付け時に追加補充する冷媒量を適切且つ自動的に調整し得る。
この結果、人手を介することなく適正量の冷媒を合理的に当該冷凍サイクルに充填することができる。
さらに、このとき充填する冷媒量は、過熱度及び/又は過冷却度を考慮して求めた適正冷媒量に、最も厳しい負荷条件を考慮した所定の補正係数を掛けて補正しているので、当該冷凍サイクルの運転範囲全域において良好な運転を継続するための適切な量の冷媒を自動的に補充することができる。
請求項8に記載する発明は、上記8)に記載する通りの構成を有するので、
当該冷凍サイクルの運転時の冷媒の状態を監視・把握して適切な保守作業を実施することができる。
請求項9に記載する発明は、上記9)に記載する通りの構成を有するので、
請求項1乃至請求項3の作用・効果をコンプレッサの吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度を検出する圧力センサ及び温度センサの出力信号を用いることにより実現し得る。
請求項10に記載する発明は、上記10)に記載する通りの構成を有するので、
少量の冷媒を室内側の冷媒循環路に供給するだけで必要な冷媒充填量が求まり、この冷媒充填に基づき適正な量の冷媒を前記冷媒循環路に自動的に供給することができる。
図1に基づき本実施の形態に係る冷媒充填方法を説明する。先ず、室外側Iのユニット及び室内側IIのユニットを連結管6、7を介して連結する据え付け作業を行う。このとき弁8、9は全開とする。また、この作業の終了後に行う試運転の際、冷媒循環路に冷媒を補充しつつ所定の運転パラメータをモニタするとともに、各運転パラメータに基づく所定の演算を演算・制御部17で行う。このことにより、冷媒量が適正か否かを自動的に判断する。すなわち、ボンベ10に封入されている冷媒を電磁弁11を介して連結管6に供給しつつ所定の演算を行い、演算・制御部17が適正量に達したことを検知した時点で引き続き若干のマージンを確保した後、電磁弁11を閉じて連絡管7に対する冷媒の供給を停止する。
ここで、運転パラメータは、冷媒循環路の各点での冷媒圧力、冷媒温度を規定するパラメータであれば特に制限はないが、好適な例としてコンプレッサ1の吸入(低圧)側の圧力、吐出(高圧)側の圧力、吸入(低圧)側の温度、吐出(高圧)側の温度、凝縮器の出口冷媒温度等が挙げられる。ちなみに、これらを検出する各センサは、当該冷凍サイクルの熱負荷に応じてコンプレッサ1の回転数等、各機器の制御量を適正に設定するため、通常当該冷凍サイクルに備えてある。したがって、この場合には既存のセンサが検出する物理量を兼用して用いることができその分各センサを含む機器構成が合理的になる。
また、冷媒量が適量か否かは、前記運転パラメータを利用して求まる冷媒の過熱度を表す過熱度指数若しくは冷媒の過冷却度を表す過冷却度指数、又は過熱度指数及び過冷却度指数の組み合わせで判断する。すなわち、各指数の目標値をそれぞれ予め設定しておき、各指数が各目標値に達した後、若干のマージンを見込んだ時点の冷媒量を適正量と判断する。ここで、過熱度指数は、前記吸入圧力と前記吸入温度との組み合わせから演算により直接的に求める過熱度の他、前記吐出圧力、吐出温度及びコンプレッサ1の特性(仕事量等)を考慮しても演算により求めることができる。過冷却度指数は、凝縮器の出口温度と凝縮器の出口圧力との組み合わせから演算により直接的に求める過冷却度の他、凝縮器の出口圧力の代わりに前記吐出圧力を用いても実用上問題はない。
かかる本発明を具体的な実施例に基づきさらに詳細に説明する。
図1は本発明の実施例1に係る冷媒充填装置を、これを適用する冷凍サイクルとともに示すブロック線図である。同図に示すように、冷凍サイクル自体は図5に示す従来技術のものと何ら異なるところはない。そこで、図1中、図5と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。
図1に示すように、冷媒循環路の途中には、コンプレッサ1の吸入圧力を検出する圧力センサ12、コンプレッサ1に対する冷媒の吸入温度を検出する温度センサ13及びコンプレッサ1の吐出圧力を検出する圧力センサ14、冷房時に凝縮器として機能する室外側熱交換器3の出口温度を検出する温度センサ15及び暖房時に凝縮器として機能する室内側熱交換器5の出口温度を検出する温度センサ16がそれぞれ配設してある。これらの各センサ12乃至16が検出する物理量が運転パラメータとなる。
演算・制御部17は、圧力センサ12、14及び温度センサ13、15、16が検出する圧力又は温度を表す出力信号を入力して所定の演算を行うことにより、冷媒の過熱度及び/又は過冷却度を検出し、これらに基づき冷媒が適正量になったことを検知した後、若干のマージンを見込んだ時点で制御信号を送出し、電磁弁11を閉じることによりボンベ10からの冷媒の充填を自動的に停止させる。
ここで、演算・制御部17には、適正な過熱度及び/又は過冷却度の目標値が設定してあり、この目標値に達した時点を冷媒の一応の適量状態と判断する。また、過熱度、過冷却度は何れか一方を用いても良いし、また両方を用いても良い。過熱度及び過冷却度の両方を判断基準として用いた場合には、例えば両者のアンド条件が成立したことをもって冷媒が適量に達したと判断する。このことにより、より正確に冷媒充填量が適量に達したことを検出し得る。
かかる本実施例においては、据え付け作業の終了後に行う試運転の際、弁8、9を全開とした状態でコンプレッサ1を駆動する。この試運転は演算・制御部17の制御信号により電磁弁11を開状態として冷媒循環路に冷媒を補充しつつ行う。同時に、各圧力センサ12、14及び温度センサ13、15、16が検出する圧力又は温度を表す出力信号を入力して所定の演算を行うことにより過熱度若しくは過冷却度の何れか一方、又は過熱度と過冷却度とを求め、これらが目標値に達した後、若干のマージンを見込んだ時点で電磁弁11を制御してこの電磁弁11を閉じる。このことによりボンベ10からの冷媒の補充を停止する。過熱度及び/又は過冷却度が目標値に達したことは冷媒の循環系路を循環する冷媒の量が一応適正であることを意味している。
ここで、冷房運転時には室外側熱交換器3が凝縮器として機能するので、温度センサ15により凝縮器の出口温度を検出し、暖房時には室内側熱交換器5が凝縮器として機能するので、温度センサ16により凝縮器の出口温度を検出してそれぞれの情報を過冷却度の演算の基礎データとする。
なお、本実施例1に係る冷媒充填装置に若干の工夫を追加すれば、当該冷凍サイクルの据え付け時のみならず、運転時の冷媒量の監視を行うこともできる。すなわち、演算・制御部17で演算して得る過熱度及び/又は過冷却度に関する情報を遠方の監視室に無線乃至有線で伝送するか、又は記録することによりリアルタイムでの冷媒量の過不足を判定し得る。
図2は本発明の実施例2に係る冷媒充填装置を、これを適用する冷凍サイクルとともに示すブロック線図である。同図に示すように、冷凍サイクル自体は図5に示す従来技術のものと何ら異なるところはなく、また図1に示す実施例1に係る冷媒充填装置とも多くの部分で共通する。そこで、図2中、図1及び図5と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。
図2に示すように、本実施例2は電磁弁11と連結管6との間に流量センサ18を配設するとともに、この流量センサ18の出力信号である冷媒循環路に対して充填した冷媒充填量を表す信号を演算・制御部19に供給するようにした点が先ず異なる。また、演算・制御部19は、運転時のコンプレッサ1の吸入圧力と吐出圧力とを加味して充填冷媒量を補正する点が異なる。
すなわち、演算・制御部19は、前記実施例1と同様に過熱度及び/又は過冷却度が目標値に達したか否かを検出すると同時に、このとき検出される前記吸入圧力と吐出圧力との組み合わせに応じてそれまでに供給した冷媒量に所定の補正係数を掛けて補正冷媒量を求める。そして、この補正冷媒量が冷媒循環路に充填されるまで、冷媒の充填を継続する。
さらに詳言すると、過熱度及び/又は過冷却度が目標値に達した場合の流量センサ18の出力信号である流量信号を演算・制御部19にフィードバックし、この出力信号が表す流量に所定の補正係数を掛けて補正冷媒量を演算する。その後、この補正冷媒量になるように実時間で変化する流量センサ18の出力信号を参照しながら前記補正冷媒量の冷媒が冷媒循環路に充填されるまで電磁弁11を開状態に保持するように制御する。なお、本実施では、冷媒の充填量を検出するのに流量センサ18を用いたが、これに限るものではない。前記冷媒循環路に充填された冷媒量を検出することができるセンサであれば、特に制限はない。他に、ボンベ10の質量変化を検出する質量センサが考えられる。
図3は本実施例2に係る冷媒充填装置に用いる補正係数を表すマップの一例を示す説明図である。かかるマップデータは、上述の如く過熱度及び/又は過冷却度を考慮して求めた適正冷媒量と当該冷凍サイクルの運転範囲全域に対応するための適正冷媒量の関係を定めるもので、図2に示す演算・制御部19に記憶してある。かかるマップデータは、例えばコンプレッサ1の吐出圧力(HP)と吸入圧力(LP)との組み合わせに対応させて定める。
上記マップの補正係数は、最も厳しい負荷条件の下でも当該冷媒サイクルが良好に運転を継続し得るような冷媒量を確保すべく補正するためのものである。
すなわち、或る冷媒量は一定幅の運転点で適量であるといい得る。これをある冷媒量に対する許容運転幅とすると、実施例1により求めた適正冷媒量に対応する許容運転幅内には最も厳しい負荷条件での運転点が含まれていない場合がある。したがって、上述の如く過熱度及び/又は過冷却度を考慮して求めた適正冷媒量と当該冷凍サイクルの運転範囲全域に対応するための適正冷媒量との関係に基づきある運転点で求めた前記適正冷媒量を補正してやる必要がある。
その一例として、コンプレッサ1の吸入圧力(LP)及び吐出圧力(HP)に基づき当該補正係数を決める場合について説明する。この場合、吸入圧力(LP)及び吐出圧力(HP)が小さい値で所定の過熱度及び/又は過冷却度に達しているときはその分少ない冷媒で所定の過熱度及び/又は過冷却度に達していることを意味しているので、このときの冷媒量と最も負荷条件が厳しい点で必要であると考えられる吸入圧力(LP)及び吐出圧力(HP)のときの冷媒量との比較において(全域運転適正冷媒量)/(各運転点での適正冷媒量)である運転補正係数を決めてやれば良い。
したがって、例えば吸入圧力と吐出圧力とが小さいほど補正係数が大きくなるようなマップとすることにより適正な補正マップを作成することができる。
かかる本実施例2においては、過熱度及び/又は過冷却度が目標値に達したことが検知された場合、その時点で流量検出センサ18が検出した冷媒量の情報が演算・制御部19に供給される。演算・制御部19では、前記目標値に達した時点の吸入圧力(LP)と吐出圧力(HP)との組み合わせにより一意に定まる補正係数を前記冷媒量に掛けて補正冷媒量を求める。すなわち、例えば、吸入圧力(LP)が0.8(MPa)で、吐出圧力(HP)が1.1(MPa)のとき、補正係数は「1.19」となるので、この補正係数(1.19)を、前記目標値に達したことが検知された時点で流量検出センサ18が検出した冷媒量に掛けてやる。この結果求まるのが補正冷媒量である。
その後、演算・制御部19では、流量センサ18の出力信号を参照しつつこれが補正冷媒量に達した後、所定のマージンを加えた量に達するまで電磁弁11を開状態に維持して冷媒の供給を継続する。
なお、マップデータの基礎とするパラメータは吐出圧力及び吸入圧力の組み合わせに限るものではなく、これらの関数であれば特に制限はない。また、補正係数がもっと粗くて良い場合は、マップ状の補正係数に限らず単なる定数であっても良い。
また、演算・制御部19で演算して得る過熱度及び/又は過冷却度に関する情報を遠方の監視室に無線乃至有線で伝送するか、又は記録することによりリアルタイムでの冷媒量の過不足を判定し得、このことにより実施例1と同様に、当該冷凍サイクルの据え付け時のみならず、運転時の冷媒量の監視を行うこともできる。
図4は本発明の実施例3に係る冷媒充填装置を、これを適用する冷凍サイクルとともに示すブロック線図である。同図に示すように、冷凍サイクル自体は図5に示す従来技術のものと何ら異なるところはない。そこで、図4中、図5と同一部分には同一番号を付し重複する説明は省略する。
図4に示すように、本実施例に係る冷媒充填装置では電磁弁11と連結管6との間に流量センサ20を配設するとともに、室内側IIの冷媒循環路における冷媒温度を検出する温度センサ22及び冷媒圧力を検出する圧力センサ23が配設してある。
演算・制御部21は、温度センサ22及び圧力センサ23が検出する冷媒温度情報及び冷媒圧力情報に基づき補充すべき冷媒の充填量を演算するとともに、流量センサが検出する冷媒充填量の情報に基づき所定量の冷媒が冷媒系路に充填されるように制御する。ここで、前記冷媒温度及び冷媒圧力は、弁8、9を閉状態としたまま、室外側Iと室内側IIとを遮断した状態で室内側II及び連結管6、7内を真空に引き、この状態で電磁弁11を開いて少量の冷媒を連結管6内に導入した状態で検出する。この場合の導入冷媒量、冷媒温度、冷媒圧力が分かれば、次の関係式により連結管6、7を含む室内側IIの管路の容積を求めることができる。かくして、この容積情報に基づき追加すべき冷媒量を演算により求めることができる。追加すべき冷媒量を演算した後、演算・制御部21が流量センサ20からの導入冷媒量の情報を参照しつつこれが適正量になるまで電磁弁11の開状態を保持する。その後、電磁弁11が閉状態となるように制御する。
ここで、冷媒の適正充填量は次の関係式に基づく。
PV=GRT ・・・・・(1)
ここで、P;冷媒圧力、V;連結管6、7を含む、室内側IIの管路の容
積、G;導入した冷媒量、R;ガス定数、T;冷媒温度
なお、このとき導入する少量の冷媒とは、質量が既知のガス冷媒が飽和圧力に達しない程度の量の冷媒の意である。
本実施例3に係る冷媒充填装置により冷媒を補充する際には、先ず弁8、9を閉状態としたまま、室外側Iと室内側IIとを遮断した状態で室内側II及び連結管6、7内を真空に引く。この状態で電磁弁11を開いて少量の冷媒を連結管6内に導入する。その後、温度センサ22及び圧力センサ23で冷媒温度及び冷媒圧力を検出する。この結果、上記式(1)のP、G、R、Tが既知となるので、容積Vを演算・制御部21の演算により求めることができる。
演算・制御部21では前記容積Vの情報に基づき追加すべき冷媒量を演算した後、電磁弁11を開き、流量センサ20からの導入冷媒量の情報を参照しつつこれが適正量になるまで電磁弁11の開状態を保持する。適正量の冷媒が充填された後、電磁弁11が閉状態となるように制御する。
本発明は室外側ユニットと室外側ユニットとを別々に出荷し、設置現場で両者を合体して据え付ける空調機等の冷凍サイクルに関する産業分野で利用することができる。
本発明の実施例1に係る冷媒充填装置を、これを適用する冷凍サイクルとともに示すブロック線図である。 本発明の実施例2に係る冷媒充填装置を、これを適用する冷凍サイクルとともに示すブロック線図である。 本発明の実施例2に係る冷媒充填装置に用いる補正係数を表すマップの一例を示す説明図である。 本発明の実施例3に係る冷媒充填装置を、これを適用する冷凍サイクルとともに示すブロック線図である。 従来技術に係る冷媒充填方法を、これを適用する冷凍サイクルとともに示す説明図である。
符号の説明
I 室外側
II 室内側
1 コンプレッサ
3 室外側熱交換器
4 膨張弁
5 室内側熱交換器
6、7 連結管
10 ボンベ
11 電磁弁
12、14、23 圧力センサ
13、15、16、22 温度センサ
17、19、21 演算制御部
18、20 流量センサ

Claims (10)

  1. ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
    当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータに基づき過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を求め、この指数が目標値に達したことに基づき前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁を自動的に閉じるようにしたことを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填方法。
  2. ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
    当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータに基づき過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を求め、この指数が目標値に達した時点の冷媒量を適正冷媒量とする一方、
    この適正冷媒量に、前記指数が目標値に達した時点のコンプレッサの吸入圧力及び吐出圧力の組み合わせに基づき予め定めた補正係数を掛けて、最も厳しい負荷条件の下でも当該冷凍サイクルが運転を継続し得るような冷媒量を確保して運転範囲全域に対応するための補正冷媒量を求め、
    充填冷媒量が前記補正冷媒量に達したことに基づき前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁を自動的に閉じるようにしたことを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填方法。
  3. 請求項1又は請求項2に記載する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
    当該冷凍サイクルの運転中の過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方に関する情報を遠方の監視室に送り、この監視室で監視乃至記録することを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填方法。
  4. 請求項1乃至請求項3に記載する何れか一つの冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
    運転パラメータとしてコンプレッサの吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度、凝縮器の出口温度を用いることを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填方法。
  5. ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填方法において、
    室外側と室内側とを遮断した状態で、真空に引いた前記冷媒循環路に、質量が既知のガス冷媒が飽和圧力に達しない程度の少量の冷媒を充填し、この冷媒量と、このときの冷媒循環路の冷媒温度及び冷媒圧力とに基づき、
    V=GRT/P(ただし、ここで、V;室内側の冷媒循環路の容積、G;充填した少量の冷媒量、R;ガス定数、T;冷媒温度、P;冷媒圧力)
    により前記容積Vを求め、この容積Vに基づきボンベから前記冷媒循環路に充填する冷媒量を制御することを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填方法。
  6. ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
    前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁と、
    当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータをそれぞれ検出するセンサと、
    各センサの出力信号を入力して過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を演算により求め、この指数が目標値に達したことに基づき前記弁を自動的に閉じるように制御する演算・制御手段とを有することを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填装置。
  7. ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
    前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁と、
    前記ボンベから前記弁を介して前記冷媒循環路に充填した冷媒量を検出するセンサと、
    当該冷凍サイクルの運転時における冷媒循環路の各点での冷媒圧力及び冷媒温度を規定する運転パラメータをそれぞれ検出するセンサと、
    各センサの出力信号を入力して過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方を表す指数を演算により求め、この指数が目標値に達した時点の冷媒量を適正冷媒量とする一方、この適正冷媒量に、前記指数が目標値に達した時点のコンプレッサの吸入圧力及び吐出圧力の組み合わせに基づき予め定めた補正係数を掛けて、最も厳しい負荷条件の下でも当該冷凍サイクルが運転を継続し得るような冷媒量を確保して運転範囲全域に対応するための補正冷媒量を求め、前記流量センサで検出する充填冷媒量が前記補正冷媒量に達したことに基づき前記弁を自動的に閉じるように制御する演算・制御手段とを有することを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填装置。
  8. 請求項6又は請求項7に記載する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
    前記演算・制御手段は、当該冷凍サイクルの運転中の過熱度及び過冷却度の少なくとも何れか一方に関する情報を遠方の監視室に送るように構成し、この監視室ではこれらの監視情報の表示乃至記録をするように構成したことを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填装置。
  9. 請求項6乃至請求項8に記載する何れか一つの冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
    運転パラメータとしてコンプレッサの吸入圧力、吐出圧力、吸入温度、吐出温度、凝縮器の出口温度を検出する圧力センサ及び温度を有することを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填装置。
  10. ボンベに封入されている冷媒を冷凍サイクルの室内側の冷媒循環路の途中からこの冷媒循環路内に導入する冷凍サイクルに対する冷媒充填装置において、
    前記ボンベから前記冷媒循環路に至る管路に介在させた弁と、
    前記ボンベから前記弁を介して前記冷媒循環路に至る冷媒の流量を検出する流量センサと、
    室外側と室内側とを遮断した状態での前記冷媒循環路の温度及び圧力を検出する温度センサ及び圧力センサと、
    前記流量センサ、温度センサ及び圧力センサの出力信号を入力するとともに、室内側の冷媒循環路に充填した質量が既知の飽和圧力に達しない程度の少量の冷媒の量を表す情報とを入力して、V=GRT/P(ただし、ここで、V;室内側の冷媒循環路の容積、G;充填した少量の冷媒量、R;ガス定数、T;冷媒温度、P;冷媒圧力)の関係式により容積Vを求め、この容積Vに基づき前記ボンベから前記冷媒循環路に充填する冷媒量を調整するよう前記弁を制御する演算・制御手段とを有することを特徴とする冷凍サイクルに対する冷媒充填方法。
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