JP3837225B2

JP3837225B2 - 非共沸混合冷媒の充填方法

Info

Publication number: JP3837225B2
Application number: JP02396698A
Authority: JP
Inventors: 直人坂本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JPH11211290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置、例えば空気調和装置の冷媒回路中に非共沸混合冷媒を充填(チャージ)する非共沸混合冷媒の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空気調和装置等の冷凍装置を据付けるとき、又は冷凍装置の運転中に冷媒回路から冷媒が漏洩したときには、冷媒を収容したボンベから冷媒回路内へ冷媒を充填しなければならない。
【０００３】
冷媒が単一冷媒や共沸冷媒の場合には、充填時に、ガス状態或いは液状態のいずれであっても組成変化は生じないため、冷媒は、圧縮機に液圧縮などの不具合を生じさせないように、冷房運転中に圧縮機の吸込側にガス状態で充填される。
【０００４】
一方、冷媒が非共沸混合冷媒の場合には、冷媒を組成する成分の沸点が異なるため、冷媒を液状態で充填する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の非共沸混合冷媒の充填時に、冷媒を液状態で多量に冷媒回路内に充填すると、圧縮機が液状態の冷媒を吸込んで液圧縮を起こし、圧縮機が故障する虞れがある。
【０００６】
本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、非共沸混合冷媒を組成変化を生じさせることなく、且つ、圧縮機の故障を生じさせることなく充填できる非共沸混合冷媒の充填方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、吸込側にアキュムレータが配設された圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器が順次接続された冷媒回路を有する冷凍装置に、ボンベに収容された非共沸混合冷媒を液状体で充填する非共沸混合冷媒の充填方法において、上記冷凍装置を運転させて、上記圧縮機の吐出温度が所定温度以上のとき、上記ボンベから上記アキュムレータの入口側へ液状体の非共沸混合冷媒を、上記アキュムレータの容量に応じた所定量ずつ充填することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記冷凍装置の運転開始後または前回の上記所定量の液状体の非共沸混合冷媒の充填終了後、所定時間経過した後に、上記所定量の液状体の非共沸混合冷媒の充填を行うものである。
【００１１】
本発明によれば、次の作用がある。
【００１２】
圧縮機の吸込側に接続されたアキュムレータの入口側に、液状態の非共沸混合冷媒を充填する際に、液状態の非共沸混合冷媒がアキュムレータから圧縮機側へ流出しないよう管理することから、圧縮機は、液状態の冷媒を吸込むことがなく、従って、圧縮機に液圧縮の発生を防止できるので、圧縮機の故障を回避できる。
【００１３】
また、非共沸混合冷媒を液状態で冷凍装置の冷媒回路に充填することから、非共沸混合冷媒に組成変化を生じさせることなく充填を実施できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る非共沸混合冷媒の充填方法の一実施の形態を空気調和装置に適用した場合を示す空気調和装置の冷媒回路図である。
【００１６】
図１に示すように、冷凍装置としての空気調和装置２０は、室外ユニット２１及び室内ユニット２２を有してなり、室外ユニット２１の室外冷媒配管２３と室内ユニット２２の室内冷媒配管２４とが、ユニット間配管１８及び１９を介して連結されて、冷媒回路が構成される。
【００１７】
室外ユニット２１は、室外に設置され、室外冷媒配管２３に圧縮機２５が配設され、この圧縮機２５の吸込側にアキュムレータ２６が、吐出側に四方弁２７が室外冷媒配管２３を介してそれぞれ接続され、この四方弁２７に室外熱交換器２８が室外冷媒配管２３を介し接続されて構成される。室外熱交換器２８には、この室外熱交換器２８へ向かって送風する図示しないファンが隣接して配置されている。
【００１８】
一方、室内ユニット２２は、室内に設置され、室内冷媒配管２４に室内熱交換器３０が配設され、室内冷媒配管２４において液冷媒が流れる室内熱交換器３０近傍に、減圧装置としての電動膨張弁３１が配設されて構成される。この電動膨張弁３１は、空調負荷に応じて開度が調整される。また、室内熱交換器３０には、この室内熱交換器３０へ送風するファン(不図示)が隣接して配置されている。
【００１９】
上述の空気調和装置２０は、四方弁２７を切り換えることにより、室外冷媒配管２３及び室内冷媒配管２４内を流れる冷媒の流れが変更されて、冷房運転又は暖房運転が実施される。
【００２０】
空気調和装置２０が冷房側に切り換えられたときには、冷媒が室外冷媒配管２３及び室内冷媒配管２４内を図２の実線矢印の如く流れ、室外熱交換器２８が凝縮器に、室内熱交換器３０が蒸発器になって冷房運転状態となり、室内熱交換器３０が室内を冷房する。
【００２１】
また、四方弁２７が暖房側に切り換えられたときには、冷媒が室外冷媒配管２３及び室内冷媒配管２４内を図１の破線矢印の如く流れ、室内熱交換器３０が凝縮器に、室外熱交換器２８が蒸発器となって暖房運転状態となり、室内熱交換器３０が室内を暖房する。
【００２２】
さて、上述のような空気調和装置２０においては、冷媒回路中に、沸点の異なる成分が混合されて構成された非共沸混合冷媒３９が充填(チャージ)される。この非共沸混合冷媒３９は、例えば、ＨＦＣ３２／１２５／１３４ａ；２３／２５／５２ｗ％の組成からなるＲ−４０７Ｃである。そして、室外ユニット２１には、上記非共沸混合冷媒３９が充填(チャージ)されて出荷されることから、空気調和装置２０の据付時に、ユニット間配管１８及び１９内並びに室内ユニット２２内に、室外ユニット２１内にチャージされたと同一組成の非共沸混合冷媒３９を追加チャージする必要がある。または、空気調和装置２０の据付後のメンテナンス時には、空気調和装置２０の運転中に配管等から漏洩した非共沸混合冷媒３９と同一組成の非共沸混合冷媒３９を追加チャージする必要がある。この非共沸混合冷媒３９の追加チャージは、追加チャージされる非共沸混合冷媒３９が組成変化を生じないように液状態で実施される。
【００２３】
以下、非共沸混合冷媒３９の追加チャージの手順(ステップ１〜ステップ１１)を、主に図２を参照して説明する。
【００２４】
（１）非共沸混合冷媒３９の追加チャージは、図２及び図１に示すように、まず、非共沸混合冷媒３９が収容されたボンベ３２を、耐圧ホース３３を用いて、冷媒回路における三方弁３４のポート３４Ａに接続する(ステップ１)ことから開始する。
【００２５】
ここで、ボンベ３２は圧力容器であり、非共沸混合冷媒３９を液状態でチャージできるように、内部にサイフォン管が(不図示)が延びている。このボンベ３２内には、空気調和装置２０の室外ユニット２１内における冷媒回路に既にチャージされている非共沸混合冷媒３９と同一組成の非共沸混合冷媒３９が収容されている。また、上記耐圧ホース３３は、開閉弁４２を備え、三方弁３４のポート３４Ａに接続される。この三方弁３４は、室外ユニット２１における室外冷媒配管２３の一端部に配設されてユニット間配管１８を連結する。
【００２６】
尚、このステップ１のボンベ３２の接続は、後述のステップ５における空気調和装置２０の冷房運転の開始前であればいつでもよく、従って、後述のステップ２、３、４に相前後して実施してもよい。また、図１中において、室外ユニット２１には、室外冷媒配管２３の他端部に、ユニット間配管１９を連結するための三方弁３５が開設されている。
【００２７】
（２）次に、ボンベ３２からの非共沸混合冷媒３９の追加チャージ総量を算出する（ステップ２）。この追加チャージ総量は、空気調和装置２０の据付時には、室内ユニット２２の室内冷媒配管２４とユニット間配管１８及び１９との配管長さを基準に計算される値であり、空気調和装置２０のメンテナンス時には、この空気調和装置２０から漏洩したであろうと推定される非共沸混合冷媒３９の量である。
【００２８】
（３）上記ステップ２と相前後、又は平行して、アキュムレータ２６の容量(内容積)を求める（ステップ３）。
【００２９】
（４）そして、このステップ３の後に、ボンベ３２から空気調和装置２０の冷媒回路内へ一度にチャージできる液体状態の非共沸混合冷媒３９の所定量、つまり１回の追加チャージ量を算出する（ステップ４）。この１回の追加チャージ量は、非共沸混合冷媒３９の比重を１として、アキュムレータ２６の容量の１／２の値として算出される。
【００３０】
ここで、アキュムレータ２６は、液状態の非共沸混合冷媒３９を分離するものであり、図３に示すように、密閉の容器３６内に流入配管３７と流出配管３８とが差し込まれた状態で配設されたものである。流出配管３８の容器３６内に開口する端部開口３８Ａは、容器３６内に貯溜される液状態の非共沸混合冷媒３９の液面Ｈよりも上方に位置するよう一般に構成されている。アキュムレータ２６の容器３６内に貯溜される非共沸混合冷媒３９の液面Ｈが流出配管３８の端部開口３８Ａのレベルまで上昇すると、アキュムレータ２６から圧縮機２５へ液状態の非共沸混合冷媒３９が流出するので、流出配管３８の端部開口３８Ａのレベルを、本実施形態では規定レベルＮと称する。
【００３１】
このステップ４で算出された非共沸混合冷媒３９の１回の追加チャージ量は、後述のステップ１０において、この１回の追加チャージ量の液状態の非共沸混合冷媒３９がアキュムレータ２６の入口側の室外冷媒配管２３内に一度にチャージされたとき、液状態の非共沸混合冷媒３９が、アキュムレータ２６内で規定レベルＮを超えない値として決定されたものである。
【００３２】
（５）その後、図２に示すように、空気調和装置２０において、四方弁２７を冷房側に切り換え設定し、圧縮機２５を起動させて冷房運転を実施する（ステップ５）。この冷房運転時には、電動膨張弁３１の開度が小さく設定されて、過熱度運転がなされる。
【００３３】
（６）空気調和装置２０の冷房運転中に、圧縮機２５の吐出側の室外冷媒配管２３に配設された温度センサ４０（図１）により、圧縮機２５の吐出側の非共沸混合冷媒３９の温度（以下、圧縮機２５の吐出温度と称する）が、例えば１０秒毎に計測される。そして、この圧縮機２５の吐出温度が所定温度Ｘを超えているか否かを判定する（ステップ６）。圧縮機２５の吐出温度が所定温度Ｘを超えている場合には、後述のステップ８へ進む。
【００３４】
ここで、圧縮機２５の吐出温度は、例えば８０℃〜９０℃であり、図４に示すように、アキュームレータ２６内に液状態の非共沸混合冷媒３９が殆ど貯溜していないときに所定温度Ｘに至る。これは次の理由による。
【００３５】
つまり、図３に示すように、アキュムレータ２６内に液状態の非共沸混合冷媒３９が貯溜されていると、アキュムレータ２６の流出配管３８に形成された小孔４１から、液粒状の非共沸混合冷媒３９が圧縮機２５の吸込側の室外冷媒配管２３内に流入し、この液粒状の非共沸混合冷媒３９が蒸発して圧縮機２５内へ吸込まれる。そのため、圧縮機２５から吐出される非共沸混合冷媒３９の温度（圧縮機２５の吐出温度）が蒸発潜熱により低下する。アキュムレータ２６内に貯溜される液状態の非共沸混合冷媒３９の貯溜量が減少するに従い、圧縮機２５の吸込側の室外冷媒配管２３内へ至る液粒状の非共沸混合冷媒３９の量も減少し、これに伴い、圧縮機２５の吐出温度が図４に示すように漸次上昇する。そして、アキュムレータ２６内に液状態の非共沸混合冷媒３９が殆ど貯溜されていない場合には、圧縮機２５の吸込側に液粒状の非共沸混合冷媒３９が存在しない状態となるので、圧縮機２５の吐出温度が一定の所定温度Ｘとなるのである。
【００３６】
（７）ステップ６において、圧縮機２５の吐出温度が所定温度Ｘ以下である場合には、空気調和装置２０の冷房運転開始後、所定時間Ｙ、又は空気調和装置２０の冷房運転中において前回の非共沸混合冷媒３９の追加チャージ後所定時間Ｙ経過しているか否かを判定する（ステップ７）。この所定時間Ｙは例えば５分である。
【００３７】
このステップ７の判定を実行するのは、空気調和装置２０の冷房運転が前述の如く過熱度運転であることから、冷房運転開始から（又は冷房運転中に前回の非共沸混合冷媒３９の追加チャージが実行されてから）所定時間Ｙ分経過していれば、冷房運転開始前にアキュムレータ２６内に貯溜されていた液状態の非共沸混合冷媒３９が、（又は前回の追加チャージによってアキュムレータ２６内に貯溜された液状態の非共沸混合冷媒３９が）アキュムレータ２６内に若干貯溜するものの、大部分が蒸発されてしまうからである。
【００３８】
空気調和装置２０の冷房運転開始後、又は空気調和装置２０の冷房運転中において前回の非共沸混合冷媒３９の追加チャージ後所定時間Ｙ経過していない場合には、前記ステップ６とこのステップ７とをくり返し実行し、又所定時間Ｙ経過している場合には、ステップ６で圧縮機２５の吐出温度が所定温度Ｘを超えている場合と同様に、次のステップ８へ進む。
【００３９】
（８）ステップ８では、ステップ２で算出した追加チャージ総量と、既に追加チャージがなされた既チャージ量との差が、ステップ４で算出した１回の追加チャージ量よりも少ないか否かを判定する。従って、今回の追加チャージ作業中において未だ非共沸混合冷媒３９のチャージがなされていない場合には、追加チャージ総量が１回の追加チャージ量よりも少ないか否かの判定となる。
【００４０】
（９）追加チャージ総量と既チャージ総量との差が１回の追加チャージ量以下の場合には、空気調和装置２０の冷房運転中に、図１に示す開閉弁４２を開き、ボンベ３２からアキュムレータ２６の入口側の室外冷媒配管２３内へ、追加チャージ総量と既チャージ量との差相等分の液状態の非共沸混合冷媒３９を追加チャージして（ステップ９）、非共沸混合冷媒３９のチャージ作業を終了し、開閉弁４２を閉じ、空気調和装置２０の冷房運転を停止する。この場合、今回の追加チャージ作業中において、未だ非共沸混合冷媒３９のチャージがなされていない場合には、追加チャージ総量の非共沸混合冷媒３９を液状態でチャージする。
【００４１】
（１０）追加チャージ総量と既チャージ量との差が１回の追加チャージ量よりも多い場合には、空気調和装置２０の冷房運転中に、開閉弁４２（図１）を開き、ボンベ３２から室外冷媒配管２３内へ、１回の追加チャージ量分の液状態の非共沸混合冷媒３９を追加チャージする（ステップ１０）。
【００４２】
（１１）ステップ１０の後、非共沸混合冷媒３９が室外冷媒配管２３内へ追加チャージ総量分チャージされたか否かを判定する（ステップ１１）。非共沸混合冷媒３９がアキュムレータ２６の入口側の室外冷媒配管２３内へ追加チャージ総量分チャージされていれば、この時点で非共沸混合冷媒３９のチャージ作業を終了し、開閉弁４２を閉じ、空気調和装置２０の冷房運転を停止する。また、非共沸混合冷媒３９が室外冷媒配管２３内へ追加チャージ総量分チャージされていない場合には、ステップ６からステップ１１までの手順を繰り返す。
【００４３】
従って、上記実施の形態における非共沸混合冷媒３９の追加チャージ方法によれば、次の効果▲１▼及び▲２▼を奏する。
【００４４】
▲１▼圧縮機２５の吸込側に接続されたアキュムレータ２６の入口側に、液状態の非共沸混合冷媒３９を充填する際に、非共沸混合冷媒３９の１回の追加チャージ量をアキュムレータ２６の容量の１／２とし、更に、圧縮機２５の吐出温度が所定温度Ｘを超えているか、又はアキュムレータ２６の冷房運転開始後（或いは冷房運転中において前回のチャージ終了後）所定時間Ｙを経過しているかの少なくとも一方が実現されている場合に限り、液状態の非共沸混合冷媒３９の１回の追加チャージを実施するようにして、この非共沸混合冷媒３９の１回の追加チャージによっても、アキュムレータ２６内に貯溜される液状態の非共沸混合冷媒３９が、アキュムレータ２６の規定レベルＮを超えないよう管理する。
【００４５】
この結果、液状態の非共沸混合冷媒３９がアキュムレータ２６から圧縮機２５側へ流出しないので、室外ユニット２１は液状態の非共沸混合冷媒３９を吸込むことがなく、従って、圧縮機２５に液圧縮の発生を防止できるので、圧縮機２５の故障を回避できる。
【００４６】
▲２▼非共沸混合冷媒３９を液状態で空気調和装置２０の冷媒回路に充填することから、非共沸混合冷媒３９に組成変化を生じさせることなく追加チャージを実施できる。
【００４７】
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器が順次接続された冷媒回路を有する冷凍装置に、本発明を適用してもよい。
【００４８】
また、本発明は、作業者が温度センサ４０の表示と、空気調和装置２０の冷房運転開始時間（冷房運転中において前回のチャージ終了後の経過時間）とを認識して、空気調和装置２０の冷房運転中に、開閉弁４２を手動で開閉操作し、非共沸混合冷媒３９を追加チャージしてもよく、又は、温度センサ４０の計測データと空気調和装置２０の冷房運転開始時間（又は冷房運転中において前回のチャージ終了後の経過時間）とを制御装置に入力し、この制御装置が開閉弁４２を開閉操作し、空気調和装置２０を冷房運転して、非共沸混合冷媒３９を追加チャージしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る非共沸混合冷媒の充填方法によれば、非共沸混合冷媒が収容されたボンベを、圧縮機の吸込側に配設されたアキュムレータの入口側に接続し、冷凍装置を運転させながら、ボンベから冷凍装置の冷媒回路内へ液状態の非共沸混合冷媒を、アキュムレータの容量に応じた所定量ずつ充填することから、非共沸混合冷媒を組成変化を生じさせることなく、且つ、圧縮機の故障を生じさせることなく充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非共沸混合冷媒の充填方法の一実施の形態を空気調和装置に適用した場合を示す空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の非共沸混合冷媒の充填方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図１のアキュムレータの内部を示す概略断面図である。
【図４】圧縮機の吐出温度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２０空気調和装置（冷凍装置）
２５圧縮機
２６アキュムレータ
２８室外熱交換器（凝縮器）
３０電動膨張弁（減圧装置）
３１室内熱交換器（蒸発器）
３２ボンベ
３４三方弁
３９非共沸混合冷媒
４０温度センサ
４２開閉弁
Ｎ規定レベル
Ｘ所定温度
Ｙ所定時間

Claims

吸込側にアキュムレータが配設された圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器が順次接続された冷媒回路を有する冷凍装置に、ボンベに収容された非共沸混合冷媒を液状体で充填する非共沸混合冷媒の充填方法において、
上記冷凍装置を運転させて、上記圧縮機の吐出温度が所定温度以上のとき、上記ボンベから上記アキュムレータの入口側へ液状体の非共沸混合冷媒を、上記アキュムレータの容量に応じた所定量ずつ充填することを特徴とする非共沸混合冷媒の充填方法。
上記冷凍装置の運転開始後または前回の上記所定量の液状体の非共沸混合冷媒の充填終了後、所定時間経過した後に、上記所定量の液状体の非共沸混合冷媒の充填を行うことを特徴とする請求項１に記載の非共沸混合冷媒の充填方法。