JP6550859B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

冷凍装置に用いられる冷媒には、毒性や可燃性などの性質を有するものがある。したがって、何らかの原因によって冷凍装置から冷媒が漏洩し始めた場合には、漏洩を抑制する必要がある。

特許文献１（特開２０１３−１７８０７３号公報）が開示する冷凍装置では、冷媒回路において冷媒が発生した箇所の冷媒圧力を低下させる制御を行うことにより、漏洩の速度を低下させることを狙っている。

しかし、漏洩の速度の低下は、漏洩そのものに対する根本的な対策ではない。何らかの原因によって冷凍装置から冷媒が漏洩し始めた場合には、漏洩の度合いが深刻になる前に、冷凍装置内を循環する冷媒をすみやかに回収できることが好ましい。

本発明の課題は、あらゆる構成の態様が想定される冷凍装置について、循環している冷媒を迅速に回収することである。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、利用ユニットと、熱源ユニットと、ガス冷媒連通配管と、液冷媒連通配管と、を備える。利用ユニットは、利用側冷媒主回路を有する。熱源ユニットは、熱源側冷媒主回路を有する。ガス冷媒連通配管は、熱源ユニットと利用ユニットを連通させる。液冷媒連通配管は、熱源ユニットと利用ユニットを連通させる。利用側冷媒主回路、熱源側冷媒主回路、ガス冷媒連通配管、および液冷媒連通配管は、冷媒主回路を構成する。冷媒主回路は、低圧の冷媒が流れる低圧部と、高圧の冷媒が流れる高圧部とを有する。熱源ユニットは、容器ガスポートと、容器液ポートと、ガス冷媒分岐配管と、液冷媒分岐配管と、ガス冷媒取込弁と、液冷媒用弁と、を有する。容器ガスポートは、ガス冷媒移動配管を接続できる。ガス冷媒移動配管は、冷媒容器から延びている。冷媒容器は、冷凍装置の外部に設置される。容器液ポートは、液冷媒移動配管を接続できる。液冷媒移動配管は、冷媒容器から延びている。ガス冷媒分岐配管は、熱源側冷媒主回路と容器ガスポートとを連通させる。液冷媒分岐配管は、熱源側冷媒主回路と容器液ポートとを連通させる。ガス冷媒取込弁は、ガス冷媒分岐配管に設けられている。液冷媒用弁は、液冷媒分岐配管に設けられている。

この構成によれば、冷凍装置の冷媒主回路は、容器ガスポートおよび容器液ポートを経由して、冷媒容器と連通されている。したがって、冷媒主回路を循環する冷媒を、すみやかに冷媒容器へ回収できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置において、液冷媒分岐配管が、高圧部と容器液ポートとを連通させる。

この構成によれば、冷媒回収運転において、冷媒主回路の中には、高圧ガス冷媒または高圧液冷媒などが存在する高圧部ができている。高圧部は液冷媒分岐配管によって容器液ポートと連通されているので、冷媒容器へ移動する冷媒の圧力は高い。したがって、冷媒の回収に要する時間を低減できる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１観点または第２観点に係る冷凍装置において、ガス冷媒分岐配管が、低圧ガス取込管を有する。低圧ガス取込管は、低圧部とガス冷媒取込弁とを連通させる。

この構成によれば、冷媒回収運転において、冷媒主回路の中には、低圧気液２相冷媒または低圧ガス冷媒などが存在する低圧部ができている。低圧部は低圧ガス取込管によって容器ガスポートと連通されている。したがって、冷媒容器と低圧部の差圧を利用して、冷媒容器からガス冷媒または気液２相冷媒が取り出され、それによって、冷媒容器への液冷媒の回収が促進される。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第３観点に係る冷凍装置において、ガス冷媒取込弁が、開度の調整ができる電動弁である。

この構成によれば、ガス冷媒取込弁は、絞り開口の大きさを連続的に可変させることができる電動弁からなる。したがって、冷媒容器から冷媒主回路へ流入するガス冷媒または気液２相冷媒の速度を調節できる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第３観点または第４観点に係る冷凍装置において、熱源ユニットが、ガス冷媒排出弁と、高圧ガス排出管と、をさらに有する。ガス冷媒排出弁は、容器ガスポートに連通する。高圧ガス排出管は、ガス冷媒排出弁と高圧部とを連通させる。

この構成によれば、冷凍装置は、冷媒回収運転に加えて、冷媒充填運転を行うことができる。冷媒充填運転において、冷媒主回路の中には、高圧ガス冷媒または高圧液冷媒などが存在する高圧部ができている。高圧部は高圧ガス排出管によって容器ガスポートと連通される。したがって、高圧のガス冷媒を冷媒容器へ排出することにより、冷媒容器の中へ収容された液冷媒を、冷媒主回路へ充填することができる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、第１制御部をさらに備える。熱源側冷媒主回路は、凝縮器として機能できる熱源側熱交換器を有する。第１制御部は、熱源側熱交換器によって凝縮された液冷媒を、容器液ポートを経由して冷媒容器へ排出し、それによって冷媒容器からガス冷媒を容器ガスポート経由で取り込む制御を行う。

この構成によれば、熱源側熱交換器によって凝縮された液冷媒が、冷媒容器へ排出される。したがって、冷媒容器が回収する冷媒は液体の状態にあるので、冷媒容器は冷媒を効率的に収容することができる。

本発明の第７観点に係る冷凍装置は、第１観点から第６観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、第２制御部をさらに備える。利用側冷媒主回路は、冷房運転用膨張弁を有する。第２制御部は、冷房運転用膨張弁が閉じられているときに、ガス冷媒連通配管の中のガス冷媒および液冷媒連通配管の中の液冷媒を、いずれも、容器液ポート経由で冷媒容器へ排出する制御を行う。

この構成によれば、冷媒の回収の際に、冷房運転用膨張弁が閉じられる。これにより、液冷媒連通配管の中の液冷媒は、液体の状態を保ったまま冷媒容器へ送れられるとともに、ガス冷媒連通配管の中のガス冷媒は、熱源側熱交換器によって液化されてから冷媒容器へ送れられる。したがって、冷媒容器へ回収される冷媒は、収容効率の良い液体である。

本発明の第８観点に係る冷凍装置は、第１観点から第７観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、冷媒漏洩検知部と、第３制御部と、をさらに備える。第３制御部は、冷媒漏洩検知部が冷媒の漏洩を検知したときに液冷媒用弁を開き、それによって、冷媒主回路の中に存在する液冷媒または気液２相冷媒を、容器液ポート経由で冷媒容器へ排出する制御を行う。

この構成によれば、冷媒漏洩検知部の検出結果によって液冷媒用弁を開く、という制御を行うことが可能である。したがって、冷媒の漏洩が発生したときに、自動的に冷媒回収運転が行われる。

本発明の第９観点に係る冷凍装置は、第１観点から第８観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、熱源側冷媒主回路が、過冷却熱交換器を有する。過冷却熱交換器は、低圧側の気液２相冷媒を液化させるとともに、容器ガスポートから流入した気液２相冷媒を気化させる。

この構成によれば、熱源側冷媒主回路は過冷却熱交換器を有する。したがって、冷媒容器に回収される冷媒が、より確実に液化される。

本発明の第１０観点に係る冷凍装置は、第１観点から第９観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、熱源側冷媒主回路が、圧縮機を有する。圧縮機は、低圧部から吸入した冷媒を圧縮し、高圧部へ吐出する。

この構成によれば、圧縮機は、低圧部の冷媒を圧縮して高圧部に吐出する。したがって、高圧部と低圧部の差圧を圧縮機によって作ることができる。

本発明の第１観点および第１０観点に係る冷凍装置は、冷媒主回路を循環する冷媒を、容易に冷媒容器へ回収できる。

本発明の第２観点および第３観点に係る冷凍装置は、迅速に冷媒を回収できる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、冷媒回収の速度を調節できる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、冷媒容器の中へ回収された液冷媒を、冷媒主回路へ戻すことができる。

本発明の第６観点、第７観点、および第９観点に係る冷凍装置は、冷媒を効率的に回収することができる。

本発明の第８観点に係る冷凍装置は、自動的に冷媒回収動作を行うことができる。

本発明に係る冷凍装置の構成を示す模式図である。 冷凍装置の制御回路を示すブロック図である。 冷房運転を示す模式図である。 暖房運転を示す模式図である。 冷媒回収運転を示す模式図である。 冷媒充填運転を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態に係る冷凍装置について、図面を用いて説明する。なお、本発明に係る冷凍装置の具体的な構成は、下記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適宜変更可能である。

（１）全体構成
図１は、本発明に係る冷凍装置１００を示す。冷凍装置１００は、例えば、空気調和機またはヒートポンプ給湯器である。

冷凍装置１００は、利用ユニット１０、熱源ユニット３０、および、それらを連通させる連通配管群２０を有する。冷凍装置１００の外部には、冷媒容器２００が設けられている。冷凍装置１００と冷媒容器２００とは、容器配管群２２０で接続されている。

（２）詳細構成
（２−１）利用ユニット１０
利用ユニット１０は、冷媒よりもたらされる冷熱または温熱を、ユーザの目的のために利用するためのものである。冷凍装置１００が空気調和機である場合は、利用ユニット１０は室内機などである。冷凍装置１００がヒートポンプ給湯器である場合には、利用ユニット１０は、水−冷媒熱交換器を含む冷媒回路セクションなどである。

以下の説明においては、冷凍装置１００の運転につき、ユーザが利用ユニット１０を用いて冷熱を利用できるようにする運転を「冷房運転」と呼び、ユーザが利用ユニット１０を用いて温熱を利用できるようにする運転を「暖房運転」と呼ぶこととする。すなわち、「暖房運転」はヒートポンプ給湯器の給湯運転を含む。

利用ユニット１０は、冷媒の熱交換のために用いられる利用側冷媒主回路Ａを有する。利用側冷媒主回路Ａは、利用側ガスポート１１、利用側液ポート１２、利用側熱交換器１３、冷房運転用膨張弁１４を有する。

（２−１−１）利用側ガスポート１１
利用側ガスポート１１は、ガス冷媒を授受するためのポートである。

（２−１−２）利用側液ポート１２
利用側液ポート１２は、液冷媒を授受するためのポートである。

（２−１−３）利用側熱交換器１３
利用側熱交換器１３は、ユーザに冷熱または温熱を提供するためのものである。利用側熱交換器１３は、冷房運転中には蒸発機として機能し、暖房運転中には凝縮機として機能する。

（２−１−４）冷房運転用膨張弁１４
冷房運転用膨張弁１４は、冷媒の減圧装置として機能する膨張弁であり、冷房運転中に使用される。冷房運転用膨張弁１４は、図示しないアクチュエータを有しており、それによって開度の調整をすることができる。

（２−２）連通配管群２０
連通配管群２０は、ガス冷媒連通配管２１と液冷媒連通配管２２からなる。

（２−２−１）ガス冷媒連通配管２１
ガス冷媒連通配管２１は、利用ユニット１０の利用側ガスポート１１を、熱源ユニット３０の後述する熱源側ガスポート３１に連通させる。

（２−２−２）液冷媒連通配管２２
液冷媒連通配管２２は、利用ユニット１０の利用側液ポート１２を、熱源ユニット３０の後述する熱源側液ポート３２に連通させる。

（２−３）熱源ユニット３０
熱源ユニット３０は、冷熱源または温熱源と冷媒との間の熱交換を促進させるためのものである。冷凍装置１００が空気調和機である場合は、熱源ユニット３０は室外機などである。冷凍装置１００がヒートポンプ給湯器である場合には、熱源ユニット３０は、空気−冷媒熱交換器を含む冷媒回路セクションなどである。

熱源ユニット３０は、熱源側冷媒主回路Ｂと、熱源側冷媒副回路Ｃを有する。

（２−３−１）熱源側冷媒主回路Ｂ
熱源側冷媒主回路Ｂは、冷媒の熱交換のために用いられる回路である。熱源側冷媒主回路Ｂは、熱源側ガスポート３１、熱源側液ポート３２、熱源側熱交換器３３、暖房運転用膨張弁３４、アキュームレータ３５、圧縮機３６、四路切換弁３７、過冷却熱交換器３８、過冷却弁３９を有する。

（２−３−１−１）熱源側ガスポート３１
熱源側ガスポート３１は、ガス冷媒を授受するためのポートである。

（２−３−１−２）熱源側液ポート３２
熱源側液ポート３２は、液冷媒を授受するためのポートである。

（２−３−１−３）熱源側熱交換器３３
熱源側熱交換器３３は、冷媒と外気などとの間で熱交換を行うためのものである。熱源側熱交換器３３は、冷房運転中には凝縮機として機能し、暖房運転中には蒸発機として機能する。

（２−３−１−４）暖房運転用膨張弁３４
暖房運転用膨張弁３４は、冷媒の減圧装置として機能する膨張弁であり、暖房運転中に使用される。暖房運転用膨張弁３４は、図示しないアクチュエータを有しており、それによって開度の調整をすることができる。

（２−３−１−５）アキュームレータ３５
アキュームレータ３５は、受け取った冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離し、ガス冷媒だけを圧縮機３６へ送るためのものである。

（２−３−１−６）圧縮機３６
圧縮機３６は、冷凍サイクルの動力源として機能する。圧縮機は、低圧の冷媒を圧縮して高圧にする。

（２−３−１−７）四路切換弁３７
四路切換弁３７は、冷凍装置１００の運転を切り替えるために、熱源側冷媒主回路Ｂの接続を変える。冷房運転中には、四路切換弁３７は、圧縮機３６の吐出口を熱源側熱交換器３３に接続するとともに、アキュームレータ３５の入口を熱源側ガスポート３１に接続する。暖房運転中には、四路切換弁３７は、圧縮機３６の吐出口を熱源側ガスポート３１に接続するとともに、アキュームレータ３５の入口を熱源側熱交換器３３に接続する。

（２−３−１−８）過冷却熱交換器３８
過冷却熱交換器３８は、凝縮機から排出される高温の高圧液冷媒を、低温の冷媒と熱交換させることによって、過冷却するためのものである。高圧液冷媒の過冷却により、蒸発機の前後におけるエンタルピ差が増加する。これにより、冷媒の循環量を低減し、それによって蒸発機の圧損を低減することができる。

（２−３−１−９）過冷却弁３９
過冷却弁３９は、過冷却熱交換器３８が高圧液冷媒を過冷却させるときに必要となる低温の冷媒を作るための膨張弁である。過冷却弁３９は、高圧液冷媒の一部を減圧することにより、低温の冷媒を作る。過冷却弁３９は、図示しないアクチュエータを有しており、それによって減圧の度合いを調整することができる。

（２−３−２）熱源側冷媒副回路Ｃ
熱源側冷媒副回路Ｃは、冷媒の回収および充填のために用いられる回路である。熱源側冷媒副回路Ｃは、容器ガスポート４１、容器液ポート４２、ガス冷媒移動配管４３、液冷媒分岐配管４４、ガス冷媒排出弁４５、ガス冷媒取込弁４６、液冷媒用弁４７、高圧ガス排出管４８、低圧ガス取込管４９を有する。

（２−３−２−１）容器ガスポート４１
容器ガスポート４１は、ガス冷媒を授受するためのポートである。

（２−３−２−２）容器液ポート４２
容器液ポート４２は、液冷媒を授受するためのポートである。

（２−３−２−３）ガス冷媒移動配管４３
ガス冷媒移動配管４３は、容器ガスポート４１を、後述する２つの弁、すなわちガス冷媒排出弁４５およびガス冷媒取込弁４６の双方と連通させる。

（２−３−２−４）液冷媒分岐配管４４
液冷媒分岐配管４４は、容器液ポート４２を、後述する液冷媒用弁４７と連通させる。

（２−３−２−５）ガス冷媒排出弁４５
ガス冷媒排出弁４５は、熱源側冷媒主回路Ｂに属する圧縮機３６の吐出口と、熱源側冷媒副回路Ｃに属するガス冷媒移動配管４３とを、連通または分離させる。ガス冷媒排出弁４５は、例えば図示しないソレノイドを有しており、それよって開閉することができる。ガス冷媒排出弁４５は、後述する冷媒充填運転を行うときに開かれる。

（２−３−２−６）ガス冷媒取込弁４６
ガス冷媒取込弁４６は、熱源側冷媒主回路Ｂに属するアキュームレータ３５の入口と、熱源側冷媒副回路Ｃに属するガス冷媒移動配管４３とを、連通または分離させる。ガス冷媒取込弁４６は、図示しないアクチュエータを有しており、それによって開度の調整をすることができる。ガス冷媒取込弁４６は、後述する冷媒回収運転を行うときに開かれる。

（２−３−２−７）液冷媒用弁４７
液冷媒用弁４７は、熱源側冷媒主回路Ｂに属する暖房運転用膨張弁３４の出口と、熱源側冷媒副回路Ｃに属する液冷媒分岐配管４４とを、連通または分離させる。液冷媒用弁４７は、例えば図示しないソレノイドを有しており、それよって開閉することができる。液冷媒用弁４７は、後述する冷媒回収運転または冷媒充填運転を行うときに開かれる。

（２−３−２−８）高圧ガス排出管４８
高圧ガス排出管４８は、圧縮機３６の吐出口とガス冷媒排出弁４５を連通させる。

（２−３−２−９）低圧ガス取込管４９
低圧ガス取込管４９は、アキュームレータ３５の入口とガス冷媒取込弁４６を連通させる。低圧ガス取込管４９はガス冷媒移動配管４３とともに、熱源側冷媒主回路Ｂと容器ガスポート４１とを連通させるガス冷媒分岐配管を構成している。

（２−４）その他
（２−４−１）冷媒容器２００
冷媒容器２００は、冷媒の回収および充填のために用いられるものであり、冷凍装置１００の外部に設けられている。冷媒容器２００は、ガス出入口２０１および液出入口２０２を有している。

（２−４−２）容器配管群２２０
容器配管群２２０は、ガス冷媒移動配管２２１と液冷媒移動配管２２２からなる。

（２−４−２−１）ガス冷媒移動配管２２１
ガス冷媒移動配管２２１は、利用ユニット１０の容器ガスポート４１を、冷媒容器２００のガス出入口２０１に連通させる。

（２−４−２−２）液冷媒移動配管２２２
液冷媒移動配管２２２は、利用ユニット１０の容器液ポート４２を、冷媒容器２００の液出入口２０２に連通させる。

（２−４−３）冷媒主回路ＭＲＣ
上述した利用側冷媒主回路Ａ、連通配管群２０、および熱源側冷媒主回路Ｂは、冷媒主回路ＭＲＣを構成する。冷媒主回路ＭＲＣは、ユーザの利用に供する冷熱または温熱を発生させるための冷媒回路である。

（２−４−４）冷媒副回路ＳＲＣ
上述した熱源側冷媒副回路Ｃ、容器配管群２２０、および冷媒容器２００は、冷媒副回路ＳＲＣを構成する。冷媒副回路ＳＲＣは、冷媒主回路ＭＲＣから冷媒を回収し、または冷媒主回路ＭＲＣへ冷媒を充填するために、冷媒を移動させるための冷媒回路である。

（３）制御回路
図２は、冷凍装置１００を制御する制御回路３００を示す。制御回路３００は、バスで相互に接続されたＣＰＵ３１０、ＲＯＭ３２０、ＲＡＭ３３０、ユーザインターフェイス機器３４０を有する。ＣＰＵ３１０は様々な制御を実行する。ＲＯＭ３２０には、制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ３３０は、作業領域としてＣＰＵ３１０に使用される。ユーザインターフェイス機器３４０は、リモートコントローラなどのである。

さらに、ＣＰＵ３１０の出力ポートには、冷媒主回路ＭＲＣおよび冷媒副回路ＳＲＣに設置された前述の各種アクチュエータが接続されている。また、ＣＰＵ３１０の入力ポートには、温度センサ３５０、冷媒漏洩検知部３６０が接続されている。これらのＣＰＵ３１０、ＲＯＭ３２０、ＲＡＭ３３０、ユーザインターフェイス機器３４０、温度センサ３５０、冷媒漏洩検知部３６０の各々の設置場所としては、利用ユニット１０、熱源ユニット３０、その他の様々な場所が考えられる。

（４）基本動作
冷凍装置１００は、平常時、冷房運転または暖房運転を行う。

（４−１）冷房運転
図３は、冷房運転中の冷凍装置１００の動作を示す。矢印は、冷媒の動きを表す。冷房運転をするときは、ガス冷媒排出弁４５、ガス冷媒取込弁４６、液冷媒用弁４７はいずれも閉じられる。

冷媒主回路ＭＲＣにおいて、圧縮機３６から排出された高圧ガス冷媒は、凝縮機として機能する熱源側熱交換器３３に送られ、そこで大気に熱を放出して凝縮する。熱源側熱交換器３３から排出された高圧液冷媒は、全開にされた暖房運転用膨張弁３４を通過し、次いで過冷却熱交換器３８を通過し、その後、開度が絞られた冷房運転用膨張弁１４で減圧される。冷房運転用膨張弁１４から排出された低圧気液２相冷媒は、蒸発機として機能する利用側熱交換器１３へ到達し、そこで大気から熱を吸収して蒸発する。利用側熱交換器１３から排出された低圧ガス冷媒は、アキュームレータ３５を経由して、圧縮機３６に吸入され、そこで圧縮される。

なお、暖房運転用膨張弁３４から排出された高圧液冷媒の一部は過冷却弁３９へ送られて、減圧されて低温の冷媒になる。この低温の冷媒は過冷却熱交換器３８へ送られ、高圧液冷媒と熱交換した後、アキュームレータ３５へ送られる。

（４−２）暖房運転
図４は、暖房運転中の冷凍装置１００の動作を示す。矢印は、冷媒の動きを表す。暖房運転をするときは、ガス冷媒排出弁４５、ガス冷媒取込弁４６、液冷媒用弁４７はいずれも閉じられる。

冷媒主回路ＭＲＣにおいて、圧縮機３６から排出された高圧ガス冷媒は、凝縮機として機能する利用側熱交換器１３に送られ、そこで大気に熱を放出して凝縮する。利用側熱交換器１３から排出された高圧液冷媒は、全開にされた冷房運転用膨張弁１４を通過し、次いで過冷却熱交換器３８を通過し、その後、開度が絞られた暖房運転用膨張弁３４で減圧される。暖房運転用膨張弁３４から排出された低圧気液２相冷媒は、蒸発機として機能する熱源側熱交換器３３へ到達し、そこで大気から熱を吸収して蒸発する。熱源側熱交換器３３から排出された低圧ガス冷媒は、アキュームレータ３５を経由して、圧縮機３６に吸入され、そこで圧縮される。

なお、利用側熱交換器１３から排出された高圧液冷媒の一部は過冷却弁３９へ送られて、減圧されて低温の冷媒になる。この低温の冷媒は過冷却熱交換器３８へ送られ、高圧液冷媒と熱交換した後、アキュームレータ３５へ送られる。

（５）冷媒移動動作
本発明に係る冷凍装置１００は、冷媒を回収または充填するための運転を行うことができる。

（５−１）冷媒回収運転
図５は、冷凍装置１００から冷媒容器２００へ冷媒を移動させる冷媒回収運転の動作を示す。矢印は、冷媒の動きを表す。

冷媒回収運転を行う時は、四路切換弁３７は冷房運転と同じ接続になるように切り替えられる。冷房運転用膨張弁１４は閉じられる一方で、暖房運転用膨張弁３４は全開にされる。過冷却弁３９は閉じられる。ガス冷媒排出弁４５は閉じられる。ガス冷媒取込弁４６は、開度を調節しながら開かれる。液冷媒用弁４７は開かれる。圧縮機３６は動作させられる。

圧縮機３６の動力により、利用側熱交換器１３に滞留する低圧ガス冷媒は、ガス冷媒連通配管２１、四路切換弁３７を通過してアキュームレータ３５へ吸い込まれる。その後、低圧ガス冷媒は圧縮機３６の吸入口へ入り、そこで圧縮される。圧縮機３６から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮機として機能する熱源側熱交換器３３に送られ、そこで大気に熱を放出して凝縮する。熱源側熱交換器３３から排出された高圧液冷媒は、全開にされた暖房運転用膨張弁３４を通過し。液体の状態を保ったまま液冷媒用弁４７を通過し、その後、容器液ポート４２から外部へ排出される。

この排出に誘発されて、冷房運転用膨張弁１４の排出口に滞留している高圧気液２相冷媒もまた、液冷媒連通配管２２を通過して、過冷却熱交換器３８へ移動する。過冷却熱交換器３８において、この高圧気液２相冷媒は後述する低温のガス冷媒と熱交換し、熱を奪われて液化するので、この高圧気液２相冷媒における液冷媒の比率は増加する。過冷却熱交換器３８を出た高圧気液２相冷媒は、液冷媒用弁４７を順に通過した後、容器液ポート４２から外部へ排出される。

容器液ポート４２から排出された冷媒は、ガス冷媒と液冷媒を含んでいる。それらは液冷媒移動配管２２２を通過し、液出入口２０２から冷媒容器２００の中へ入る。冷媒容器２００の下部には液冷媒が貯留され、ガス冷媒はガス出入口２０１から冷媒容器２００の外へ押し出される。その後、ガス冷媒はガス冷媒移動配管２２１を通過し、容器ガスポート４１から熱源ユニット３０の中に入る。ガス冷媒は、ガス冷媒移動配管４３を通過した後、ガス冷媒取込弁４６で減圧され、低温のガス冷媒となる。この低温のガス冷媒は、低圧ガス取込管４９を通過した後、過冷却熱交換器３８へ送られ、低圧気液２相冷媒の冷却に用いられる。その後、低温のガス冷媒は、アキュームレータ３５へ送られる。

このようにして、冷媒容器２００には液冷媒が、冷凍装置１００にはガス冷媒が蓄積していく。

（５−２）冷媒充填運転
本発明に係る冷凍装置１００は、冷媒容器２００に収容されている冷媒を冷媒主回路ＭＲＣへ戻すこともできる。この機能は、冷媒容器２００に収容されている冷媒自体に問題がないときに、ユーザに利便性を与える。

図６は、冷媒容器２００から冷凍装置１００へ冷媒を移動させる冷媒充填運転の動作を示す。矢印は、冷媒の動きを表す。

冷媒充填運転を行う時もまた、四路切換弁３７は冷房運転と同じ接続になるように切り替えられる。冷房運転用膨張弁１４および暖房運転用膨張弁３４は開度を適度に調整して開かれる。過冷却弁３９は閉じられる。ガス冷媒排出弁４５は開かれる。ガス冷媒取込弁４６は、閉じられる。液冷媒用弁４７は開かれる。圧縮機３６は動作させられる。

圧縮機３６から吐出された高圧ガス冷媒の一部は、高圧ガス排出管４８、ガス冷媒排出弁４５、ガス冷媒移動配管４３、容器液ポート４２、ガス冷媒移動配管２２１を順に通過した後、冷媒容器２００の中へ入る。冷媒容器２００の中に滞留している液冷媒は、高圧ガス冷媒に押されて、液出入口２０２から冷媒容器２００の外へ出る。その後液冷媒は、液冷媒移動配管２２２、容器液ポート４２、液冷媒分岐配管４４、液冷媒用弁４７を順に通過した後、冷媒主回路ＭＲＣへ入る。

圧縮機３６から吐出された高圧ガス冷媒の残りは、凝縮機として機能する熱源側熱交換器３３に送られ、そこで大気に熱を放出して凝縮する。熱源側熱交換器３３から排出された高圧液冷媒は、開度を調節された暖房運転用膨張弁３４によって減圧され、冷媒容器２００から充填された液冷媒と合流する。

合流した冷媒はその後、冷房運転用膨張弁１４、利用側熱交換器１３を順に通過して、アキュームレータ３５に入って気液分離される。アキュームレータ３５から排出されたガス冷媒は、圧縮機３６へ吸い込まれ、そこで圧縮される。

このようにして、冷媒容器２００に滞留していた液冷媒は、冷凍装置１００の中へ移動する。

（６）特徴
（６−１）
冷凍装置１００の冷媒主回路ＭＲＣは、容器ガスポート４１および容器液ポート４２を経由して、冷媒容器２００と連通されている。したがって、冷媒主回路ＭＲＣを循環する冷媒を、すみやかに冷媒容器２００へ回収できる。

さらに、回収すべき冷媒の量に合わせて、冷媒容器２００の容積を自由に選定することができる。冷凍装置を循環する冷媒の量は、冷凍装置が設置される建物の構造やユーザの要求する冷凍性能などにより大きく異なるので、冷媒容器２００を自由に選定できることは好ましい。

（６−２）
冷媒回収運転においては、冷媒主回路ＭＲＣの中には、高圧ガス冷媒または高圧液冷媒などが存在する高圧部ができている。高圧部は液冷媒分岐配管４４によって容器液ポート４２と連通されているので、冷媒容器２００へ移動する冷媒の圧力は高い。したがって、冷媒の回収に要する時間を低減できる。

（６−３）
冷媒回収運転においては、冷媒主回路ＭＲＣの中には、低圧気液２相冷媒または低圧ガス冷媒などが存在する低圧部ができている。低圧部は低圧ガス取込管４９によって容器ガスポート４１と連通されている。したがって、冷媒容器２００と低圧部の差圧を利用して、冷媒容器２００からガス冷媒または気液２相冷媒が取り出され、それによって、冷媒容器２００への液冷媒の回収が促進される。

（６−４）
ガス冷媒取込弁４６は、絞り開口の大きさを連続的に可変させることができる電動弁からなる。したがって、冷媒容器２００から冷媒主回路ＭＲＣへ流入するガス冷媒または気液２相冷媒の速度を調節できる。

（６−５）
冷凍装置１００は、冷媒回収運転に加えて、冷媒充填運転を行うことができる。冷媒充填運転において、冷媒主回路ＭＲＣの中には、高圧ガス冷媒または高圧液冷媒などが存在する高圧部ができている。高圧部は高圧ガス排出管４８によって容器ガスポート４１と連通される。したがって、高圧のガス冷媒を冷媒容器２００へ排出することにより、冷媒容器２００の中へ収容された液冷媒を、冷媒主回路ＭＲＣへ充填することができる。

（６−６）
熱源側熱交換器３３によって凝縮された液冷媒が、冷媒容器２００へ排出される。したがって、冷媒容器２００が回収する冷媒は液体の状態にあるので、冷媒容器２００は冷媒を効率的に収容することができる。

（６−７）
冷媒の回収の際に、冷房運転用膨張弁１４が閉じられる。これにより、液冷媒連通配管２２の中の液冷媒は、液体の状態を保ったまま冷媒容器２００へ送れられるとともに、ガス冷媒連通配管２１の中のガス冷媒は、熱源側熱交換器３３によって液化されてから冷媒容器２００へ送れられる。したがって、冷媒容器２００へ回収される冷媒は、収容効率の良い液体である。

（６−８）
冷媒漏洩検知部３６０の検出結果によって液冷媒用弁４７を開く、という制御を行うことが可能である。したがって、冷媒の漏洩が発生したときに、自動的に冷媒回収運転が行われる。

（６−９）
熱源側冷媒主回路Ｂは過冷却熱交換器３８を有する。したがって、冷媒容器２００に回収される冷媒が、より確実に液化される。

（６−１０）
圧縮機３６は、低圧部の冷媒を圧縮して高圧部に吐出する。したがって、高圧部と低圧部の差圧を圧縮機３６によって作ることができる。

（７）変形
本発明に係る冷凍装置１００の具体的な構成は、上述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適宜変更可能である。

Ａ 利用側冷媒主回路
Ｂ 熱源側冷媒主回路
Ｃ 熱源側冷媒副回路
ＭＲＣ 冷媒主回路
ＳＲＣ 冷媒副回路
１０ 利用ユニット
２０ 連通配管群
２１ ガス冷媒連通配管
２２ 液冷媒連通配管
３０ 熱源ユニット
３６ 圧縮機
３８ 過冷却熱交換器
３９ 過冷却弁
４１ 容器ガスポート
４２ 容器液ポート
４３ ガス冷媒移動配管（ガス冷媒分岐配管の一部）
４４ 液冷媒分岐配管
４５ ガス冷媒排出弁
４６ ガス冷媒取込弁
４７ 液冷媒用弁
４８ 高圧ガス排出管
４９ 低圧ガス取込管（ガス冷媒分岐配管の一部）
１００ 冷凍装置
２００ 冷媒容器
２２０ 容器配管群
２２１ ガス冷媒移動配管
２２２ 液冷媒移動配管
３００ 制御回路
３１０ ＣＰＵ（第１〜第３制御部）
３２０ ＲＯＭ（第１〜第３制御部）
３３０ ＲＡＭ（第１〜第３制御部）
３６０ 冷房漏洩検知部

特開２０１３−１７８０７３号公報

Claims (11)

1. 利用側冷媒主回路（Ａ）を有する利用ユニット（１０）と、
   熱源側冷媒主回路（Ｂ）を有する熱源ユニット（３０）と、
   前記熱源ユニットと前記利用ユニットを連通させるガス冷媒連通配管（２１）と、
   前記熱源ユニットと前記利用ユニットを連通させる液冷媒連通配管（２２）と、
   を備え、前記利用側冷媒主回路、前記熱源側冷媒主回路、前記ガス冷媒連通配管、および前記液冷媒連通配管が、冷媒主回路（ＭＲＣ）を構成する、冷凍装置（１００）であって、
   前記冷媒主回路は、低圧の冷媒が流れる低圧部と、高圧の冷媒が流れる高圧部とを有し、
   前記熱源ユニットは、
   冷凍装置の外部に設置される冷媒容器（２００）から延びているガス冷媒移動配管（２０１）を接続できる容器ガスポート（４１）と、
   前記冷媒容器から延びている液冷媒移動配管（２０２）を接続できる容器液ポート（４２）と、
   前記熱源側冷媒主回路と前記容器ガスポートとを連通させるガス冷媒分岐配管（４３、４９）と、
   前記熱源側冷媒主回路と前記容器液ポートとを連通させる液冷媒分岐配管（４４）と、
   前記ガス冷媒分岐配管に設けられたガス冷媒取込弁（４６）と、
   前記液冷媒分岐配管に設けられた液冷媒用弁（４７）と、
   を有し、
   前記熱源側冷媒主回路は、過冷却熱交換器（３８）を有し、
   前記過冷却熱交換器は、前記低圧部の気液２相冷媒を液化させるとともに、前記容器ガスポートから流入した気液２相冷媒を気化させる、冷凍装置（１００）。
2. 前記液冷媒分岐配管は、前記高圧部と前記容器液ポートとを連通させる、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記ガス冷媒分岐配管（４３、４９）は、前記低圧部と前記ガス冷媒取込弁とを連通させる低圧ガス取込管（４９）を有する、
   請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記ガス冷媒取込弁は、開度の調整ができる電動弁である、
   請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記熱源ユニットは、
   前記容器ガスポートに連通するガス冷媒排出弁（４５）と、
   前記ガス冷媒排出弁と前記高圧部とを連通させる高圧ガス排出管（４８）と、
   をさらに有する、
   請求項３または請求項４に記載の冷凍装置。
6. 第１制御部（３１０、３２０、３３０）、
   をさらに備え有し、
   前記熱源側冷媒主回路は、凝縮器として機能できる熱源側熱交換器（３３）を有し、
   前記第１制御部は、前記熱源側熱交換器によって凝縮された液冷媒を、前記容器液ポートを経由して前記冷媒容器へ排出し、それによって前記冷媒容器からガス冷媒を前記容器ガスポート経由で取り込む制御を行う、
   請求項１から５のいずれか１つに記載の冷凍装置。
7. 第２制御部（３１０、３２０、３３０）、
   をさらに備え、
   前記利用側冷媒主回路は、冷房運転用膨張弁（１４）を有し、
   前記第２制御部は、前記冷房運転用膨張弁が閉じられているときに、前記ガス冷媒連通配管の中のガス冷媒および前記液冷媒連通配管の中の液冷媒を、いずれも、前記容器液ポート経由で前記冷媒容器へ排出する制御を行う、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の冷凍装置。
8. 冷媒漏洩検知部（３６０）と、
   第３制御部（３１０、３２０、３３０）と、
   をさらに備え、
   前記第３制御部は、前記冷媒漏洩検知部が冷媒の漏洩を検知したときに前記液冷媒用弁を開き、それによって、前記冷媒主回路の中に存在する液冷媒または気液２相冷媒を、前記容器液ポート経由で前記冷媒容器へ排出する制御を行う、
   請求項１から７のいずれか１つに記載の冷凍装置。
9. 前記熱源側冷媒主回路は、圧縮機（３６）を有し、
   前記圧縮機は、前記低圧部から吸入した冷媒を圧縮し、前記高圧部へ吐出する、
   請求項１から８のいずれか１つに記載の冷凍装置。
10. 利用側冷媒主回路（Ａ）を有する利用ユニット（１０）と、
    熱源側冷媒主回路（Ｂ）を有する熱源ユニット（３０）と、
    前記熱源ユニットと前記利用ユニットを連通させるガス冷媒連通配管（２１）と、
    前記熱源ユニットと前記利用ユニットを連通させる液冷媒連通配管（２２）と、
    を備え、前記利用側冷媒主回路、前記熱源側冷媒主回路、前記ガス冷媒連通配管、および前記液冷媒連通配管が、冷媒主回路（ＭＲＣ）を構成する、冷凍装置（１００）であって、
    前記冷媒主回路は、低圧の冷媒が流れる低圧部と、高圧の冷媒が流れる高圧部とを有し、
    前記熱源ユニットは、
    冷凍装置の外部に設置される冷媒容器（２００）から延びているガス冷媒移動配管（２０１）を接続できる容器ガスポート（４１）と、
    前記冷媒容器から延びている液冷媒移動配管（２０２）を接続できる容器液ポート（４２）と、
    前記熱源側冷媒主回路と前記容器ガスポートとを連通させるガス冷媒分岐配管（４３、４９）と、
    前記熱源側冷媒主回路と前記容器液ポートとを連通させる液冷媒分岐配管（４４）と、
    前記ガス冷媒分岐配管に設けられたガス冷媒取込弁（４６）と、
    前記液冷媒分岐配管に設けられた液冷媒用弁（４７）と、
    を有し、
    前記熱源ユニットは、
    前記容器ガスポートに連通するガス冷媒排出弁（４５）と、
    前記ガス冷媒排出弁と前記高圧部とを連通させる高圧ガス排出管（４８）と、
    をさらに有する、冷凍装置（１００）。
11. 利用側冷媒主回路（Ａ）を有する利用ユニット（１０）と、
    熱源側冷媒主回路（Ｂ）を有する熱源ユニット（３０）と、
    前記熱源ユニットと前記利用ユニットを連通させるガス冷媒連通配管（２１）と、
    前記熱源ユニットと前記利用ユニットを連通させる液冷媒連通配管（２２）と、
    を備え、前記利用側冷媒主回路、前記熱源側冷媒主回路、前記ガス冷媒連通配管、および前記液冷媒連通配管が、冷媒主回路（ＭＲＣ）を構成する、冷凍装置（１００）であって、
    前記冷媒主回路は、低圧の冷媒が流れる低圧部と、高圧の冷媒が流れる高圧部とを有し、
    前記熱源ユニットは、
    冷凍装置の外部に設置される冷媒容器（２００）から延びているガス冷媒移動配管（２０１）を接続できる容器ガスポート（４１）と、
    前記冷媒容器から延びている液冷媒移動配管（２０２）を接続できる容器液ポート（４２）と、
    前記熱源側冷媒主回路と前記容器ガスポートとを連通させるガス冷媒分岐配管（４３、４９）と、
    前記熱源側冷媒主回路と前記容器液ポートとを連通させる液冷媒分岐配管（４４）と、
    前記ガス冷媒分岐配管に設けられたガス冷媒取込弁（４６）と、
    前記液冷媒分岐配管に設けられた液冷媒用弁（４７）と、
    を有し、
    第２制御部（３１０、３２０、３３０）、
    をさらに備え、
    前記利用側冷媒主回路は、冷房運転用膨張弁（１４）を有し、
    前記第２制御部は、前記冷房運転用膨張弁が閉じられているときに、前記ガス冷媒連通配管の中のガス冷媒および前記液冷媒連通配管の中の液冷媒を、いずれも、前記容器液ポート経由で前記冷媒容器へ排出する制御を行う、冷凍装置（１００）。

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