JP2010266190A - 熱源ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の利用ユニット据付時の、冷媒充填時間を短縮する。
【解決手段】熱源ユニット１は、圧縮機１００と、熱源側熱交換器２００と、冷媒が貯留された冷媒調整器６１と、圧縮機１００の吐出側配管１１０から分岐されて冷媒調整器６１に接続され、圧縮機１００から吐出された冷媒を冷媒調整器６１に導入する配管である導入配管６２と、冷媒調整器６１から圧縮機１００の吸入側配管１２０に接続され、冷媒調整器６１に貯留された前記冷媒を吸入側配管１２０に導出する配管である導出配管６３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、利用側熱交換器を備える利用ユニットに接続される空気調和機の熱源ユニットに関する。

空気調和機を据付け後、試運転を開始するためには、当該空気調和機の冷媒回路に冷媒を充填する作業が必要となる。特許文献１には、この充填作業において、当該冷媒の充填完了を自動的に判定する技術が開示されている。特許文献１に開示されている空気調和機では、前記の充填作業のためにボンベ作業が必要となるが、空気調和機の熱源ユニット内に、冷媒が充填されたタンクである冷媒調整器を予め用意しておくことで、前記ボンベ作業を不要とする空気調和機も知られている。

特開２００７−１９８６４２号公報

前記冷媒調整器を備える従来の熱源ユニットは、圧縮機の吐出側配管から分岐される導入配管と、凝縮後の液冷媒が通過する液管に接続される導出配管と、を当該冷媒調整器に接続することで、当該冷媒調整器内の冷媒を前記冷媒回路に充填している。すなわち、前記圧縮機から吐出された高圧ガス冷媒が、前記導入配管を通じて当該冷媒調整器に導入され、当該高圧ガス冷媒によって加圧された前記冷媒調整器内の前記冷媒が導出配管へ導出され、前記冷媒回路に充填される。しかしながら、前記液管内部の液冷媒は高圧であるから、前記高圧ガス冷媒による加圧をもってしても、前記冷媒調整器内の圧力を前記液管内部の液冷媒の圧力よりもわずかに大きくすることしかできず、前記冷媒調整器内の冷媒を前記冷媒回路に充填完了するまでに長時間を要し、冷媒充填が律速となって試運転時間が長時間となっていた。本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、前記冷媒調整器内の冷媒を前記冷媒回路に迅速に充填可能することを目的とする。

本発明に係る空気調和機の熱源ユニットは、利用側熱交換器を備える利用ユニットに接続される空気調和機の熱源ユニットであって、圧縮機と、熱源側熱交換器と、冷媒が貯留された冷媒調整器と、前記圧縮機の吐出側配管から分岐されて前記冷媒調整器に接続され、前記圧縮機から吐出された冷媒を当該冷媒調整器に導入する配管である導入配管と、前記冷媒調整器から前記圧縮機の吸入側配管に接続され、前記冷媒調整器に貯留された前記冷媒を前記吸入側配管に導出する配管である導出配管と、を備える。

この構成によれば、凝縮後の液冷媒が通過する液管に冷媒調整器内の冷媒を導出する場合とは異なり、低圧となる前記吸入側配管に冷媒調整器内の冷媒が導出される。そのため、前記圧縮機から吐出された高圧ガス冷媒が前記導入配管を通じて当該冷媒調整器に導入されて高圧となった当該冷媒調整器内の圧力と、当該冷媒調整器内に貯留された冷媒が導出される前記吸入側配管内の圧力との差を大きくすることができる。したがって、前記冷媒調整器内の冷媒を前記冷媒回路に迅速に充填することが可能となる。

上記構成において、前記導入配管および前記導出配管の少なくとも一方に設けられ、前記冷媒調整器に貯留された前記冷媒の前記吸入側配管への導出量を調節する流量調節機構と、前記流量調節機構を制御する制御部と、を備えることが好ましい。

この構成によれば、前記制御部が前記流量調節機構を制御し、前記冷媒の前記吸入側配管への導出量を調節するので、前記圧縮機で液圧縮が発生し、当該圧縮機に不具合が生じることを防止できる。

上記構成において、前記流量調節機構を、前記導出配管に設けられた開度調節可能な電動弁とすることができる。

上記構成において、前記圧縮機の吸入部に流入する冷媒が含む液冷媒の割合である湿り度を算出する湿り度算出部をさらに備え、前記制御部は、前記湿り度に基づいて前記電動弁の開度を決定することが好ましい。

この構成によれば、前記制御部は、前記湿り度に基づいて前記電動弁の開度を決定するので、前記圧縮機で液圧縮が発生し、当該圧縮機に不具合が生じることをより確実に防止できる。

上記構成において、前記圧縮機の吐出ガスの温度を検出する温度検出部をさらに備え、前記湿り度算出部は、前記吐出ガスの温度に基づいて前記湿り度を算出するようにすることができる。この構成によれば、前記湿り度を容易に算出することができる。

前記吸入側配管にアキュムレータが備えられる構成において、前記導出配管を、前記吸入側配管において前記アキュムレータの上流側となる位置に接続するようにしてもよい。この構成によれば、前記吸入側配管に導出された冷媒調整器内の冷媒は、前記アキュムレータで気液分離された後に、前記圧縮機の吸入部へと吸入される。そのため、前記圧縮機で液圧縮が発生することが防止され、当該圧縮機に不具合が生じることを防止できる。

上記構成において、前記導出配管に設けられ、前記冷媒調整器に貯留された前記冷媒の前記吸入側配管への導出量を、前記アキュムレータから前記圧縮機へ吸入される冷媒量以下に制限する流量制限機構を備えることが好ましい。この構成によれば、冷媒充填時にアキュムレータ内に冷媒が溜まり、冷媒が過充填されることを防止できる。

本発明に係る空気調和機の熱源ユニットによれば、冷媒回路に冷媒を充填する充填作業において、手間のかかるボンベ作業が不要となるとともに、前記冷媒調整器内の冷媒を前記冷媒回路に迅速に充填できるので、試運転において律速となっていた当該充填作業の時間を短縮し、試運転の時間を短縮することができる。

本発明の実施形態１に係る熱源ユニットを示す概略構成図である。 本発明の実施形態１に係る熱源ユニットの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態１に係る熱源ユニットを備えて構成される冷媒回路における冷凍サイクルを示すモリエル線図である。 本発明の実施形態１に係る熱源ユニットにおける冷媒充填の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る熱源ユニットを示す概略構成図である。 本発明の実施形態２に係る熱源ユニットの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態２に係る熱源ユニットにおける冷媒充填の詳細を示すフローチャートである。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１に係る空気調和機の熱源ユニットについて図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る熱源ユニット１の概略構成図である。図２は、熱源ユニット１の制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。図３は、熱源ユニット１を備えて構成される冷媒回路における冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−比エンタルピ線図、ｐ−ｈ線図）である。

本実施形態に係る熱源ユニット１は、例えば、既設の冷媒回路を構成する冷媒配管を既設冷媒配管として流用しつつ、前記既設の冷媒回路の熱源ユニットを更新するためのいわゆる更新用熱源ユニットである。熱源ユニット１は、利用側熱交換器を備える図略の利用ユニットに、前記利用側熱交換器の一端側に接続され液冷媒が流れる液冷媒連絡配管２と、前記利用側熱交換器の他端側に接続されガス冷媒が流れるガス冷媒連絡配管３とを介して接続される。

図１に示すように、熱源ユニット１は、圧縮機１００、熱源側熱交換器２００、液管電動弁２２０、熱源ユニット内液冷媒配管２０、熱源ユニット内ガス冷媒配管３０、過冷却冷媒配管４０、バイパス配管５０、圧力調整弁５１（第１液冷媒逃がし機構）、液冷媒充填機構６０、第２液冷媒逃がし機構７０、およびコントローラ１０を備える。

圧縮機１００は、例えば、駆動周波数の変更によりその容量を調整可能に駆動されるインバータ制御方式のスクロール圧縮機である。圧縮機１００は、低圧のガス冷媒を臨界圧力以上になるまで圧縮する（図３の点Ａから点Ｂ）。

コントローラ１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなり、図２に示すように制御部１１、記憶部１２、および湿り度算出部１３を具備するように機能する。制御部１１は、後述の各センサの測定値に基づいて、圧縮機１００の駆動周波数や、後述の各電磁弁の開閉および後述の各電動弁の開度等を制御することで、熱源ユニット１が接続された冷媒回路における冷凍サイクルを制御する。記憶部１２は、熱源ユニット１の制御プログラム等を予め記憶するとともに、前記各センサが測定した測定値等を適宜記憶する。湿り度算出部１３は、後述の吐出温度センサ１１１（温度検出部）が検出した圧縮機１００の吐出ガスの温度に基づいて、圧縮機１００の吸入部に流入する冷媒が含む液冷媒の割合である湿り度を算出する。湿り度算出部１３による前記湿り度の算出については後に詳しく説明する。

再び図１を参照して、圧縮機１００には、圧縮後の高圧ガス冷媒を吐出する吐出側に吐出側配管１１０が、蒸発器で蒸発後の低圧ガス冷媒を吸入する吸入側に吸入側配管１２０が、それぞれ接続されている。吐出側配管１１０は、一端が圧縮機１００の吐出側に接続され、他端が四路切換弁２３０の第１のポートに接続されている。吸入側配管１２０は、一端が四路切換弁２３０の第２のポートに接続され、他端が圧縮機１００の吸入側に接続されている。

四路切換弁２３０は、その第３のポートが熱源ユニット内ガス冷媒配管と接続され、その第４のポートが熱源側熱交換器２００と配管接続されている。四路切換弁２３０は、第１のポートと第４のポートが連通し、かつ、第２のポートと第３のポートが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートと第３のポートが連通し、かつ、第２のポートと第４のポートが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。四路切換弁２３０の切換動作によって、前記冷媒回路における冷媒の循環方向が反転する。

圧縮機１００の吐出側配管１１０には、吐出温度センサ１１１および吐出圧力センサ１１２が設けられている。吐出温度センサ１１１は、圧縮機１００による圧縮後の高圧ガス冷媒の温度を検出する。吐出圧力センサ１１２は、圧縮機１００による圧縮後の高圧ガス冷媒の圧力を検出する。

圧縮機１００の吸入側配管１２０には、吸入温度センサ１２１および吸入圧力センサ１２２が設けられている。吸入温度センサ１２１は、圧縮機１００に吸入される低圧ガス冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ１２２は、圧縮機１００に吸入される低圧ガス冷媒の圧力を検出する。

熱源側熱交換器２００は、例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。熱源側熱交換器２００の中間パスには、熱源側熱交換器温度センサ２２が設けられている。熱源ユニット１は、熱源側熱交換器２００に向けて外気を吹き付けるファン２１０を備える。熱源側熱交換器２００に吹き付けられた前記外気と熱源側熱交換器２００を流れる冷媒との間で熱交換が行われる（冷房運転時は図３の点Ｂから点Ｃ、暖房運転時は図３の点Ｅから点Ａ）。ファン２１０は、ファンモータ２１０１によって回転駆動される。ファン２１０によって発生する気流の下流となる位置には、外気温を測定するための外気温センサ２１１が設けられている。

液管電動弁２２０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０に設けられた開度調節自在な電動弁である。液管電動弁２２０は、熱源側熱交換器２００が凝縮器として機能する冷房運転の場合（四路切換弁２３０が図１に実線で示す状態）は、圧縮機１００から吐出され熱源側熱交換器２００に流入する高圧ガス冷媒の流量を調節し、熱源側熱交換器２００が蒸発器として機能する暖房運転の場合（四路切換弁２３０が図１に破線で示す状態）は、前記利用側熱交換器で凝縮後の高圧の液冷媒を絞り膨張させ、熱源側熱交換器２００へと流入させる。熱源側熱交換器温度センサ２２の検知温度に基づいて、熱源側熱交換器２００における冷媒の飽和圧力が換算され、当該飽和圧力が所定の圧力となるように、制御部１１は、液管電動弁２２０の開度、圧縮機１００の駆動周波数、およびファンモータ２１０１の回転数を決定する。

熱源ユニット内液冷媒配管２０は、熱源側熱交換器２００と液冷媒連絡配管２とを接続する冷媒配管である。熱源ユニット内液冷媒配管２０の液冷媒連絡配管２と接続される側の接続口には、閉鎖弁２１が設けられている。熱源ユニット内液冷媒配管２０の液管電動弁２２０と閉鎖弁２１との間に位置する部位に、過冷却熱交換器４２が設けられている。過冷却熱交換器４２は、例えばプレート式熱交換器であり、後述の過冷却冷媒配管４０を流れる冷媒と熱源ユニット内液冷媒配管２０を流れる液冷媒とを熱交換させる。

熱源ユニット内ガス冷媒配管３０は、ガス冷媒連絡配管３を、四路切換弁２３０を介して吸入側配管１２０または吐出側配管１１０と接続する冷媒配管である。熱源ユニット内ガス冷媒配管３０のガス冷媒連絡配管３と接続される側の接続口には、閉鎖弁３１が設けられている。閉鎖弁２１および閉鎖弁３１は、熱源ユニット１を現地に搬入し、前記既設の冷媒回路に熱源ユニット１を接続するまでは、熱源ユニット１内部の冷媒が漏れ出さないよう閉鎖されている。

過冷却冷媒配管４０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０の液管電動弁２２０と閉鎖弁２１との間に位置する部位から分岐され、過冷却熱交換器４２を通過して吸入側配管１２０へと接続される冷媒配管である。過冷却冷媒配管４０は、過冷却冷媒配管４０内を流れる冷媒の流向において、過冷却熱交換器４２の上流となる位置に過冷却液管電動弁４１を備える。過冷却液管電動弁４１は、熱源ユニット内液冷媒配管２０から分岐された液冷媒を絞り膨張させる。当該絞り膨張により温度が低下した前記液冷媒は、過冷却熱交換器４２へと流入する。熱源ユニット内液冷媒配管２０を流れる液冷媒は、過冷却冷媒配管４０を流れる液冷媒と過冷却熱交換器４２で熱交換することで冷却され、過冷却度が大きくなる（図３の点Ｃから点Ｄ）。熱源ユニット内液冷媒配管２０を流れる液冷媒の過冷却度を大きくすることで、冷凍サイクルの効率が向上する。

バイパス配管５０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０から分岐され（本実施形態では過冷却熱交換器４２と液管電動弁２２０との間）、過冷却冷媒配管４０の過冷却熱交換器４２と過冷却液管電動弁４１との間に位置する部位に接続される冷媒配管である。本実施形態では、バイパス配管５０の熱源ユニット内液冷媒配管２０からの分岐部は、過冷却冷媒配管４０と共通とされている。過冷却冷媒配管４０は吸入側配管１２０へと接続されているので、バイパス配管５０は、熱源ユニット内液冷媒配管２０内部の液冷媒を吸入側配管１２０へバイパスさせる配管となる。本実施形態では、バイパス配管５０の終端を、吸入側配管１２０ではなく、過冷却冷媒配管４０の過冷却熱交換器４２と過冷却液管電動弁４１との間となる位置に接続することで、過冷却熱交換器４２を、バイパス配管５０へと逃がされた前記液冷媒を貯留するバッファとして機能させている。

バイパス配管５０には、圧力調整弁５１が設けられている。圧力調整弁５１は、予め定められた基準圧力値を超える圧力で開状態となる弁である。当該基準圧力値は、本実施形態では、３．３Ｍｐａとされている。

制御部１１が圧縮機１００の運転を停止させると、冷媒回路内での冷媒循環が停止するので、液冷媒連絡配管２内に液冷媒が封入される。このとき、封入された前記液冷媒の温度は、液冷媒連絡配管２の熱伝導によって外気温と等しくなるまで徐々に上昇する。この温度上昇にともない、液冷媒連絡配管２内で前記液冷媒は膨張し、その圧力が上昇する。ここで、熱源ユニット１に更新する前の作動冷媒は例えばＨＣＦＣ系冷媒であるＲ２２であり、熱源ユニット１に更新後の作動冷媒は、本実施形態ではＨＦＣ系冷媒であるＲ４１０Ａである。更新後の作動冷媒は、オゾン破壊係数の低い冷媒としなければならないからである。

作動冷媒がＲ２２であることを前提に、前記の圧力上昇時に液冷媒連絡配管２にかかる圧力が３．３ＭＰａ程度となることを想定して、液冷媒連絡配管２は敷設されている。しかしながら、Ｒ４１０Ａの臨界圧力はＲ２２よりも大きいため、前記の圧力上昇時に液冷媒連絡配管２にかかる圧力は、４Ｍｐａ程度になることがあり、液冷媒連絡配管２にかかる圧力が液冷媒連絡配管２の耐圧上限値に近づいてしまう。そのため、液冷媒連絡配管２内の液冷媒の圧力が敷設当初の想定値である約３．３Ｍｐａを超えた場合には、当該液冷媒を液冷媒連絡配管２から逃がす液冷媒逃がし機構を設けることが望ましい。

弁作動する基準圧力値が３．３Ｍｐａである圧力調整弁５１をバイパス配管５０に設けることで、圧力調整弁５１が前記液冷媒逃がし機構として機能する。そのため、前記の圧力上昇時に液冷媒連絡配管２にかかる圧力を、液冷媒連絡配管２の敷設時の想定範囲内に押さえることができる。

しかも、圧力調整弁５１を用いることで、前記液冷媒逃がし機構を簡便かつ低コストで配設することができる。例えば、液冷媒連絡配管２内の圧力をモニタリングして過冷却液管電動弁４１の開度を制御することで前記液冷媒逃がし機構とする場合、（１）空気調和の停止中に当該圧力を継続してモニタリングする必要があるため消費電力が増大する、（２）過冷却液管電動弁４１の開度制御等の複雑な制御が必要となりコストアップに繋がる、等のデメリットがある。一方、前記液冷媒逃がし機構に圧力調整弁５１を用いる場合、圧力調整弁５１は、基準圧力値（本実施形態では３．３Ｍｐａ）で自動的に弁作動するから、前記の圧力のモニタリングおよび制御は一切不要である。したがって、圧力調整弁５１を用いることで、前記液冷媒逃がし機構を簡便かつ低コストで配設することができるのである。

第２液冷媒逃がし機構７０は、液冷媒連絡配管２内の液冷媒を液冷媒連絡配管２から逃がす、圧力調整弁５１とは異なる液冷媒逃がし機構である。第２液冷媒逃がし機構７０は、冷媒調整器６１と、液冷媒分岐配管７２と、吸入側接続配管７３と、を有して構成されている。

冷媒調整器６１は、冷媒を貯留するタンクである。熱源ユニット１への更新後に冷媒回路に充填される作動冷媒（例えばＲ４１０Ａ）を冷媒調整器６１に予め充填しておくことで、熱源ユニット更新時に冷媒を充填する際のボンベ作業が不要となる。液冷媒分岐配管７２は、熱源ユニット内液冷媒配管２０から分岐され、冷媒調整器６１に接続される冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される液冷媒分岐配管７２の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも上方となる位置に開口されている。吸入側接続配管７３は、冷媒調整器６１と吸入側配管１２０とに接続される冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される吸入側接続配管７３の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも上方となる位置に開口されている。

圧縮機１００の停止後に、液冷媒連絡配管２内に封入された前記液冷媒が昇温して膨張した場合に、当該液冷媒の圧力が圧力調整弁５１の前記基準圧力値である３．３Ｍｐａ未満であっても、当該液冷媒は冷媒調整器６１に導かれる。なぜならば、低圧ガス冷媒が通過する吸入側配管１２０に吸入側接続配管７３が接続されているので、冷媒調整器６１内部の圧力は、高圧ガス冷媒が吐出される吐出側配管１１０内部の圧力と原理上は等しい液冷媒連絡配管２内部の圧力よりも低くなり、液冷媒連絡配管２内部の圧力と冷媒調整器６１内部の圧力との圧力差によって、液冷媒連絡配管２内に封入されている液冷媒は、液冷媒連絡配管２と連通する熱源ユニット内液冷媒配管２０から冷媒調整器６１へと吸引されるためである。そのため、圧力調整弁５１の作動頻度を低下させて、前記液冷媒が吸入側配管１２０に導かれることが抑制できる。したがって、空気調和の再開時に圧縮機１００が液圧縮状態となる可能性を低くすることができる。

液冷媒分岐配管７２は、液冷媒分岐配管電磁弁７２１を備える。吸入側接続配管７３は、吸入側接続配管電磁弁７３１を備える。制御部１１は、圧縮機１００を運転状態から停止状態に移行させる場合に、液冷媒分岐配管電磁弁７２１および吸入側接続配管電磁弁７３１の開閉を以下のように制御する。

空気調和の停止時に、制御部１１は、圧縮機１００を運転状態から停止状態に移行させるために、圧縮機１００を駆動するモータへの給電を停止させるとともに、液冷媒分岐配管電磁弁７２１を閉状態、かつ吸入側接続配管電磁弁７３１を開状態とする第１制御を開始する。この第１制御において、冷媒調整器６１は吸入側配管１２０とのみ導通される。制御部１１が圧縮機１００を駆動するためのモータへの給電を停止させても、圧縮機１００の回転はすぐには停止せず、冷媒回路中で冷媒は循環しているので、吸入側配管１２０内部は低圧となり、吸入側配管１２０と導通された冷媒調整器６１内部は減圧される。

予め定められた設定時間が経過すると、制御部１１は、第１制御を終了し、液冷媒分岐配管電磁弁７２１を開状態、かつ吸入側接続配管電磁弁７３１を閉状態とする第２制御を開始する。この第２制御において、冷媒調整器６１は液冷媒連絡配管２と連通する熱源ユニット内液冷媒配管２０とのみ導通される。第１制御において冷媒調整器６１内部は減圧されているので、液冷媒連絡配管２内に封入されている液冷媒は、液冷媒連絡配管２内部の圧力と冷媒調整器６１内部の圧力との圧力差によって、冷媒調整器６１へと吸引され、液冷媒連絡配管２から逃がされる。前記液冷媒が液冷媒連絡配管２から逃がされる量は、冷媒調整器６１内部の減圧度によって決まり、当該減圧度は、第１制御の継続時間によって決まる。そのため、前記設定時間は、逃がすべき液冷媒量が最大となるとき、すなわち、液冷媒連絡配管２の配管長が最大であり、かつ、予想される外気温が最高となるときを想定して設定される。

なお、空気調和の停止中に冷媒調整器６１へ過剰に冷媒が逃がされると、空気調和の再開時に冷凍サイクルの効率が低下するので、本実施形態においては、前記第２制御の時間も予め定められた時間とされ、制御部１１は、当該第２制御の終了後に液冷媒分岐配管電磁弁７２１および吸入側接続配管電磁弁７３１をいずれも閉状態とする。

液冷媒充填機構６０は、冷媒調整器６１に貯留された冷媒を、冷媒回路に充填する機構である。また、液冷媒充填機構６０は、圧縮機１００の運転が再開され冷媒回路において冷媒循環が再開された場合に、冷媒循環の停止時に液冷媒連絡配管２から逃がされ冷媒調整器６１に貯留された冷媒を、吸入側配管１２０へと還流させる機構としても機能する。液冷媒充填機構６０は、冷媒調整器６１、導入配管６２、導出配管６３、導入配管電磁弁６２１、および導出配管電動弁６３１を備える。冷媒調整器６１は、第２液冷媒逃がし機構７０と共用とされている。

導入配管６２は、吐出側配管１１０から分岐され冷媒調整器６１に接続される冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される導入配管６２の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも上方となる位置に開口されている。なお、本実施形態では、導入配管６２および液冷媒分岐配管７２は、冷媒調整器６１に接続される前に互いに接続され、１本の配管にまとめられて冷媒調整器６１へと接続されている。導入配管６２には、液冷媒分岐配管７２への接続部の上流となる位置に導入配管電磁弁６２１が設けられている。

導出配管６３は、吸入側接続配管７３とは別に、冷媒調整器６１と吸入側配管１２０とを接続する第２の冷媒配管である。冷媒調整器６１に接続される導出配管６３の一端は、冷媒調整器６１内に貯留されている液冷媒の液面よりも下方となる位置に開口されている。導出配管６３には、導出配管電動弁６３１が設けられている。なお、本実施形態では、導出配管６３および吸入側接続配管７３は、導出配管電動弁６３１および導入配管電磁弁６２１の下流に位置する吸入側配管１２０側で互いに接続され、１本の配管にまとめられて吸入側配管１２０へと接続されている。

冷媒回路への冷媒充填を開始するために、制御部１１が導入配管電磁弁６２１を開状態とすると、圧縮機１００から吐出された高圧ガス冷媒が冷媒調整器６１に導かれ、冷媒調整器６１に貯留されている液冷媒が加圧される。加圧された当該液冷媒は、冷媒調整器６１から導出配管６３へと押し出され、導出配管電動弁６３１の開度に応じた量が吸入側配管１２０へと充填される。圧縮機１００の液圧縮を防止するため、湿り度算出部１３は、吐出温度センサ１１１が測定した吐出ガス温度に基づいて圧縮機１００の吸入部の湿り度を算出し、制御部１１は、当該湿り度が予め定められた値を超えないよう導出配管電動弁６３１の開度を制御する。

湿り度算出部１３による前記湿り度の算出、および制御部１１による導出配管電動弁６３１の開度制御を含む冷媒充填の詳細について、図３および図４に基づいて以下に説明する。前述の通り図３は、熱源ユニット１を備えて構成される冷媒回路における冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−比エンタルピ線図、ｐ−ｈ線図）である。図４は、熱源ユニット１における冷媒充填の詳細を示すフローチャートである。

図３に示すように、冷媒回路への冷媒充填が開始されると、吸入側配管に１２０に液冷媒が導出されるので、圧縮機１００に吸入される冷媒の状態は、過熱蒸気から湿り蒸気へと変化する（点Ａから点Ａ’）。図３における線分ＥＡ上では、冷媒の圧力及び温度は一定（飽和温度および飽和圧力に等しい）であるから、吸入温度センサ１２１が測定した冷媒温度や吸入圧力センサ１２２が測定した冷媒圧力を用いて線分ＥＡ上の点Ａ’における湿り度を算出することはできない。そのため、湿り度算出部１３は、吐出温度センサ１１１が測定した圧縮機１００から吐出されるガス冷媒（吐出ガス）の温度（過熱度）に基づいて前記湿り度を算出する。

吐出ガスが飽和蒸気となるとき（点Ｓ）の飽和温度は、吐出ガスの圧力に対して一意的であるから、吐出圧力センサ１１２が測定した圧力から算出できる。よって、吐出温度センサ１１１が測定した吐出ガスの温度と前記飽和温度との差を求めることで、当該吐出ガスの過熱度を算出できる。圧縮機１００に吸入される冷媒が飽和蒸気であるとき（点Ａｓ）の吐出ガスの過熱度ＳＨｓは、吸入温度センサ１２１が測定した冷媒温度および吸入圧力センサ１２２が測定した冷媒圧力が、飽和温度および飽和圧力に等しいことから、両者の値を用いて算出することができる。圧縮機１００に吸入される冷媒の状態は、吐出ガスの過熱度がＳＨｓよりも大きければ過熱蒸気であり、吐出ガスの過熱度がＳＨｓよりも小さければ湿り蒸気である。冷媒回路への冷媒充填が開始され、吸入側配管に１２０に冷媒調整器６１内の液冷媒が導出されて、圧縮機１００に吸入される冷媒の状態が、過熱蒸気から湿り蒸気へと変化したとき、吐出ガスの状態は点Ｂから点Ｂ’に変化し、当該吐出ガスの過熱度はＳＨからＳＨ’へと減少する。湿り度算出部１３は、ＳＨｓとＳＨ’との差を算出することで、点Ａ’における湿り度を算出する。

冷媒充填時に、圧縮機１００の吸入部の湿り度が予め定められた上限値と下限値との間に収まるように、すなわち過熱度ＳＨが前記上限値と前記下限値とに対応する値の間となるように、制御部１１は導出配管電動弁６３１の開度を制御する。当該湿り度が大きすぎる場合は、圧縮機１００が液圧縮によって不具合を生じる可能性があり、逆に湿り度が小さすぎると、冷媒充填速度が小さいということであるから、充填完了までに長時間を要することになるからである。

図４に示すように、冷媒充填が開始されると（ステップＳ１）、制御部１１は、導出配管電動弁６３１と導入配管電磁弁６２１とをいずれも開状態とする（ステップＳ２）。このときの導出配管電動弁６３１の開度は予め記憶部１２に記憶されている。続いて湿り度算出部１３は、圧縮機１００の吸入部の湿り度を算出する（ステップＳ３）。当該湿り度が前記上限値よりも大きい場合は（ステップＳ４でＹＥＳ）、制御部１１は、圧縮機１００の吸入部への冷媒充填量を減らすために、導出配管電動弁６３１の開度を減じる（ステップＳ５）。前記湿り度が前記上限値以下であるときは（ステップＳ４でＮＯ）、当該湿り度が前記下限値よりも小さいか否かを制御部１１は判定する（ステップＳ６）。当該湿り度が前記下限値よりも小さい場合は（ステップＳ６でＹＥＳ）、冷媒充填量を増加させるために、導出配管電動弁６３１の開度を大きくする（ステップＳ７）。前記湿り度が前記上限値と下限値との間にある場合は（ステップＳ６でＮＯ）、冷媒の充填速度は適切であるから、制御部１１は、導出配管電動弁６３１の開度を維持する（ステップＳ８）。冷媒の充填が完了すると（ステップＳ９）、制御部１１は、導出配管電動弁６３１と導入配管電磁弁６２１とをいずれも閉状態とする（ステップＳ１０）。なお、冷媒充填の完了判定方法は、例えば特許文献１に開示されているように、既知の技術である。

実施形態１に係る熱源ユニット１によれば、凝縮後の液冷媒が通過する熱源ユニット内液冷媒配管２０に冷媒調整器６１内の冷媒を導出する場合とは異なり、低圧となる吸入側配管１２０に冷媒調整器６１内の冷媒が導出される。そのため、圧縮機１００から吐出された高圧ガス冷媒が導入配管６２を通じて冷媒調整器６１に導入されて高圧となった冷媒調整器６１内の圧力と、冷媒調整器６１内に貯留された冷媒が導出される吸入側配管１２０内の圧力との差を大きくすることができる。したがって、冷媒調整器６１内の冷媒を前記冷媒回路に迅速に充填できるので、試運転において律速となっていた当該充填作業の時間を短縮し、試運転の時間を短縮することができる。

また、実施形態１に係る熱源ユニット１によれば、制御部１１は、湿り度算出部１３が算出した前記湿り度に基づいて導出配管電動弁６３１の開度を決定するので、圧縮機１００で液圧縮が発生し、圧縮機１００に不具合が生じることを防止できる。

＜実施形態２＞
図５は、本発明の実施形態２に係る熱源ユニット１Ａの概略構成図である。図６は、熱源ユニット１Ａの制御系及び主要機構の概略構成を示す機能ブロック図である。なお、図５および図６において、実施形態１に係る熱源ユニット１と同一の構成には、図１および図２に示す熱源ユニット１の構成と同一の符号を付し、特に必要がない限り以下での説明は省略する。

熱源ユニット１Ａは、熱源ユニット１の吸入側配管１２０にアキュムレータ８０を設け、導出配管電磁弁６３２とキャピラリチューブ６３３（流量制限機構）とが設けられた導出配管６３を、四路切換弁２３０とアキュムレータ８０との間に位置する吸入側配管１２０に接続したものである。

アキュムレータ８０は、圧縮機１００の吸入部に流入する冷媒を気液分離し、ガス冷媒のみを圧縮機２３に吸入させる。導出配管６３は、アキュムレータ８０の上流側となる前記の位置に接続されているので、吸入側配管１２０に導出された冷媒調整器６１内の冷媒は、アキュムレータ８０で気液分離された後に、圧縮機１００の吸入部へと流れる。そのため、圧縮機１００で液圧縮が発生することが防止され、圧縮機１００に不具合が生じることを防止できる。

導出配管電磁弁６３２は、実施形態１に係る熱源ユニット１が備える導出配管電動弁６３１に代えて設けられている。電動弁ではなく電磁弁としている理由は、導出配管６３をアキュムレータ８０の上流側に接続しているので、冷媒調整器６１から吸入側配管１２０へ導出される冷媒の流量を制御して圧縮機１００の液圧縮を防止する必要がなく、そのため電磁弁よりもコスト高な電動弁を用いる必要がないからである。

キャピラリチューブ６３３（流量制限機構）は、導出配管電磁弁６３２と吸入側配管１２０への接続部との間に設けられている。キャピラリチューブ６３３は、冷媒調整器６１に貯留された前記冷媒の吸入側配管１２０への導出量を、アキュムレータ８０から圧縮機１００へ吸入される冷媒量以下に制限する内径および長さとされている。なお、導出配管電磁弁６３２を通過する前記冷媒の流量が、アキュムレータ８０から圧縮機１００へ吸入される冷媒量以下の場合には、キャピラリチューブ６３３は不要である。

図６に示すように、熱源ユニット１Ａは導出配管電動弁６３１に代えて導出配管電磁弁６３２を備え、コントローラ１０Ａは、湿り度算出部１３を備えない点で、実施形態１に係る熱源ユニット１とは異なる。熱源ユニット１と熱源ユニット１Ａとのこれらの相違は、前述の通り、熱源ユニット１Ａが、圧縮機１００の吸入部に流入する冷媒を気液分離し、ガス冷媒のみを圧縮機２３に吸入させるアキュムレータ８０を備え、圧縮機１００の液圧縮を防止していることに起因している。そのため、コントローラ１０Ａが備える制御部１１Ａによる冷媒充填の制御は、熱源ユニット１のコントローラ１０が備える制御部１１による冷媒充填の制御とは異なる。

図７は、熱源ユニット１Ａにおける冷媒充填の詳細を示すフローチャートである。冷媒充填が開始されると（ステップＳ２１）、制御部１１Ａは、導出配管電磁弁６３２と導入配管電磁弁６２１とをいずれも開状態とする（ステップＳ２２）。冷媒の充填が完了すると（ステップＳ２３）、制御部１１は、導出配管電動弁６３１と導入配管電磁弁６２１とをいずれも閉状態とする（ステップＳ２４）。

実施形態２に係る熱源ユニット１Ａにおいても、実施形態１に係る熱源ユニット１と同様に、低圧となる吸入側配管１２０に冷媒調整器６１内の冷媒が導出される。そのため、圧縮機１００から吐出された高圧ガス冷媒が導入配管６２を通じて冷媒調整器６１に導入されて高圧となった冷媒調整器６１内の圧力と、冷媒調整器６１内に貯留された冷媒が導出される吸入側配管１２０内の圧力との差を大きくすることができる。したがって、熱源ユニット１Ａによっても、熱源ユニット１と同様に冷媒調整器６１内の冷媒を前記冷媒回路に迅速に充填できるので、試運転において律速となっていた当該充填作業の時間を短縮し、試運転の時間を短縮することができる。

また、実施形態２に係る熱源ユニット１Ａによれば、吸入側配管１２０に導出された冷媒調整器６１内の冷媒は、アキュムレータ８０で気液分離された後に、圧縮機１００の吸入部へと流れるので、圧縮機１００で液圧縮が発生することが防止され、圧縮機１００に不具合が生じることを防止できる。

さらに、実施形態２に係る熱源ユニット１Ａによれば、冷媒調整器６１に貯留された前記冷媒の吸入側配管１２０への導出量は、キャピラリチューブ６３３により、アキュムレータ８０から圧縮機１００へ吸入される冷媒量以下に制限され、アキュムレータ８０内に冷媒が溜まることなく当該冷媒は充填されるので、アキュムレータ８０内に冷媒が溜まることで前記の充填完了判定に誤差が生じ、冷媒が過充填されることが防止できる。

以上、本発明の実施形態１に係る熱源ユニット１および実施形態２に係る熱源ユニット１Ａについて説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。

（１）上記実施形態は、冷房運転と暖房運転とを切替える２管式の空気調和機に用いられる熱源ユニットであるが、冷房運転と暖房運転とを同時に行うことが可能な、いわゆる冷暖フリータイプの３管式の空気調和機に用いられる熱源ユニットにも、本発明を適用することができる。

（２）上記実施形態では、熱源ユニット１は、単段式の圧縮機１００を１つのみ備えるが、多段式の圧縮機を用いてもよいし、圧縮機を複数として負荷に応じて当該圧縮機の運転台数を可変としてもよい。

（３）実施形態１の構成は、吸入側配管１２０にアキュムレータを備え、導出配管６３を、当該アキュムレータと圧縮機１００との間に接続した構成にも適用することが可能である。

１、１Ａ 熱源ユニット
１０、１０Ａ コントローラ
１１、１１Ａ 制御部
１２ 記憶部
１３ 湿り度算出部
２０ 熱源ユニット内液冷媒配管
３０ 熱源ユニット内ガス冷媒配管
６０ 液冷媒充填機構
６１ 冷媒調整器
６２ 導入配管
６２１ 導入配管電磁弁
６３ 導出配管
６３１ 導出配管電動弁（導出配管に設けられた開度調節可能な電動弁）
６３２ 導出配管電磁弁
６３３ キャピラリチューブ（流量制限機構）
８０ アキュムレータ
１００ 圧縮機
１１０ 吐出側配管
１１１ 吐出温度センサ（温度検出部）
１１２ 吐出圧力センサ
１２０ 吸入側配管
１２１ 吸入温度センサ
１２２ 吸入圧力センサ
２００ 熱源側熱交換器

Claims (7)

1. 利用側熱交換器を備える利用ユニットに接続される空気調和機の熱源ユニットであって、
   圧縮機（１００）と、
   熱源側熱交換器（２００）と、
   冷媒が貯留された冷媒調整器（６１）と、
   前記圧縮機（１００）の吐出側配管（１１０）から分岐されて前記冷媒調整器（６１）に接続され、前記圧縮機（１００）から吐出された冷媒を当該冷媒調整器（６１）に導入する配管である導入配管（６２）と、
   前記冷媒調整器（６１）から前記圧縮機（１００）の吸入側配管（１２０）に接続され、前記冷媒調整器（６１）に貯留された前記冷媒を前記吸入側配管（１２０）に導出する配管である導出配管（６３）と、を備える熱源ユニット。
2. 前記導入配管（６２）および前記導出配管（６３）の少なくとも一方に設けられ、前記冷媒調整器（６１）に貯留された前記冷媒の前記吸入側配管（１２０）への導出量を調節する流量調節機構（６３１）と、
   前記流量調節機構（６３１）を制御する制御部（１１）と、を備える請求項１に記載の熱源ユニット。
3. 前記流量調節機構は、前記導出配管（６３）に設けられた開度調節可能な電動弁（６３１）である請求項２に記載の熱源ユニット。
4. 前記圧縮機（１００）の吸入部に流入する冷媒が含む液冷媒の割合である湿り度を算出する湿り度算出部（１３）をさらに備え、
   前記制御部（１１）は、前記湿り度に基づいて前記電動弁（６３１）の開度を決定する請求項３に記載の熱源ユニット。
5. 前記圧縮機（１００）の吐出ガスの温度を検出する温度検出部（１１１）をさらに備え、
   前記湿り度算出部（１３）は、前記吐出ガスの温度に基づいて前記湿り度を算出する請求項４に記載の熱源ユニット。
6. 前記吸入側配管（１２０）にアキュムレータ（８０）をさらに備え、
   前記導出配管（６３）は、前記吸入側配管（１２０）において前記アキュムレータ（８０）の上流側となる位置に接続される請求項１に記載の熱源ユニット。
7. 前記導出配管（６３）に設けられ、前記冷媒調整器（６１）に貯留された前記冷媒の前記吸入側配管（１２０）への導出量を、前記アキュムレータ（８０）から前記圧縮機（１００）へ吸入される冷媒量以下に制限する流量制限機構（６３３）を備える請求項６に記載の熱源ユニット。

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