JPH06101941A

JPH06101941A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH06101941A
Application number: JP22683692A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Muramatsu; 正敏村松; Susumu Nakayama; 進中山; Kensaku Kokuni; 研作小国; Hiroshi Yasuda; 弘安田; Tetsuji Yanagisawa; 徹爾柳澤; Kenji Togusa; 健治戸草
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】受液器を有し冷凍サイクルを構成する空気調和
機において、冷凍サイクル内の冷媒量を簡単，安全、か
つ正確に検知することを可能とする。【構成】受液器４の容器に減圧手段１０を備えた液面検
知用配管９を設け、冷凍サイクルの低圧側配管１１と接
続する。減圧手段１０の出口側に温度検出手段１３、低
圧側配管１１に温度検出手段１４を設け、これら検出手
段からの信号を冷媒量の過不足を演算する演算装置に入
力する。さらに、この演算装置と、演算結果を表示する
ための表示装置とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、受液器を有し冷凍サイ
クルを構成する空気調和機における冷凍サイクル内の冷
媒量検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の中には、据付現場において
冷媒の追加封入作業が必要となるものがある。冷媒の封
入作業は、まず据付けられた空気調和機の冷媒回路内を
真空ポンプにより真空引きし、次に冷媒ボンベを冷媒回
路に接続して冷媒を封入する。このとき、冷媒ボンベの
質量を秤などで測定し、冷媒ボンベから出て行く冷媒の
質量を求めていた。

【０００３】また、据付時，実働時、あるいはサービス
時に冷凍サイクル内の冷媒量を検知する手段は、例え
ば、実公昭53−92262 号や、実公平4−19409号公報があ
る。前者による方法は、受液器にのぞき窓を設け目視で
液面高さを確認し冷媒量を検知するものであった。ま
た、後者はアキュムレータ側面に液面検知配管を取り付
け、ここを液冷媒，ガス冷媒が流れることを温度差で検
出することによって液面を検知するものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では特
に、ビル用のパッケージ形空気調和機など室外機，室内
機間の配管が長い場合、据付現場で大量に冷媒を封入し
なければならず、この作業に多大な時間を必要とした。
また、据付現場での作業時に、秤などを準備する必要が
あり作業者にとっては非常に面倒であった。

【０００５】また、受液器にのぞき窓を設け目視で液面
を観察する方法は、高圧容器にガラス等を用いるためガ
ラス、冷媒の飛散等が考えられ安全性の面で大きな問題
があった。

【０００６】また、アキュムレータ側面に液面検知配管
を取り付け、ここを液冷媒，ガス冷媒が流れることを温
度差で検出することによって液面を検知する方法がある
が、アキュムレータから取り出される液冷媒，ガス冷媒
が低圧であるため減圧時の温度降下が少なく、液冷媒，
ガス冷媒の減圧後の温度差が小さいという問題があっ
た。

【０００７】本発明の目的は、冷凍サイクル内の適正冷
媒量の判定を簡単，安全、かつ正確に行なうことのでき
る空気調和機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は受液器の容器に減圧手段が備えられた液面
検知用配管を設け、冷凍サイクルの低圧側配管と接続す
る。そして、前記減圧手段の出口側と前記低圧側配管の
冷媒温度を温度検出手段により検出、この信号を冷媒量
の過不足状況を演算する演算装置に入力し、その結果を
表示装置に表示する。

【０００９】

【作用】本発明による空気調和機において、運転時、受
液器内には冷媒がガス相と液相に別れて溜る。受液器の
容器に設けられた液面検知用配管には、ガス冷媒、また
は液冷媒が流れ込み減圧手段によって減圧され冷凍サイ
クルの低圧側配管に合流する。ここで、液面検知用配管
に液冷媒が流れ込んだ場合、前記減圧手段で減圧後の冷
媒温度は冷凍サイクルの低圧側配管の冷媒温度とほぼ等
しい。しかし、ガス冷媒が流れ込んだ場合には減圧時の
温度降下が小さいため、前記減圧手段で減圧後の冷媒温
度の方が冷凍サイクルの低圧側配管の冷媒温度より高く
なる。したがって、液面の位置が液面検知用配管の取り
付けられている位置よりも高いか低いかが、判別でき
る。本発明では、冷媒量過不足演算装置によって以上の
ような判別を行ない、表示装置でその内容を使用者に認
識させることができる。

【００１０】また、受液器の容器の高さ方向に前記液面
検知用配管を複数設け、減圧手段と温度検出手段を個々
に備えれば、液面位置のより細かな判別が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明す
る。

【００１２】図１は本発明による空気調和機の冷凍サイ
クルを示す。本実施例は暖房運転の場合である。圧縮機
１から吐出された高圧ガス冷媒は、四方弁２を通り室内
側熱交換器３，３ａで凝縮し液冷媒となって受液器４に
流入する。受液器内にたまった液冷媒５は、室外側冷媒
制御弁６で減圧され低圧冷媒となった後、室外側熱交換
器７で過熱ガスとなり四方弁２，アキュムレータ８を通
って、再び、圧縮機１に戻る。受液器４の容器側面に
は、容器内部と連通する液面検知用配管９が接続され減
圧手段１０を備えている。液面検知用配管９の他端は、
室外側冷媒制御弁６より後流側の低圧側配管１１に接続
されている。受液器４における液面高さ１２は、本冷凍
サイクルにおける適正冷媒量を封入して暖房運転した時
の高さであり、液面検知用配管９は、本冷凍サイクルの
許容冷媒量の下限となる位置に設けられている。ここ
で、本空気調和機において、冷凍サイクル内の冷媒封入
量が変化したときの受液器液面高さの変化を図２の下部
グラフに示す。冷媒封入量の増加に伴い液面高さは上昇
するので、冷媒の適正封入量に対する受液器の液面高
さ、あるいは上限下限等の液面高さが定まる。再び、図
１で、受液器４内にたまった液冷媒５の一部は、液面検
知用配管９に流れ込み減圧手段１０を通り低圧側配管１
１と合流する。このとき温度検出手段１３で測定される
温度は、温度検出手段１４で測定される温度とほぼ等し
い。これは、減圧手段１０及び冷媒制御弁６に流れ込む
冷媒が共に液冷媒５であることから、減圧後の冷媒温度
がほぼ等しくなるためである。しかし、冷凍サイクル内
の冷媒封入量が下限よりも少ない場合、つまり受液器４
の液面高さ１２が液面検知用配管９の位置より下になっ
た場合には、減圧手段１０に流れ込む冷媒はガス冷媒１
６、一方、冷媒制御弁６に流れ込む冷媒は液冷媒５とな
る。このときには温度検出手段１３で測定される温度の
方が、温度検出手段１４で測定される温度よりも高くな
る。これは、ガス冷媒の方が液冷媒に比べ減圧時の温度
降下が小さくなるためである。図３のモリエル線図にこ
の状態を示す。図３で、１７は液冷媒５の状態を示す
点、１８はガス冷媒１６の状態を示す点であり、減圧後
はそれぞれ点１９，２０の状態となる。ここで、二相域
では同じ圧力ならば温度が一定なので点１９と点２１は
同じ温度である。したがって、点２０を通る等温度線２
２と、点２１を通る等温度線２３との間に差があること
がわかる。このように、液面検知用配管９に流れ込む冷
媒がガスか，液か、の判別が可能なので、受液器４の液
面が液面検知用配管９の位置よりも高い，低い、の判別
ができる。次に、図１における空気調和機の冷媒封入量
と各部温度との関係を図２の上部グラフに示す。図か
ら、冷凍サイクルの冷媒封入量が適正範囲下限よりも多
ければ、温度検出手段１３及び１４で測定される温度が
ほぼ等しく、適正範囲下限を下回ると両者の温度差が大
きくなるのがわかる。次に、図４は各部の温度を検出し
てから使用者に状況を伝えるまでの回路を示すブロック
図であるが、温度検出手段１３及び１４が冷媒量過不足
演算装置に接続され、この演算装置で前述のように液面
高さの判別を行ない、その結果を表示装置に表示する。
したがって空気調和機使用者等が、容易に冷凍サイクル
内の冷媒量の状況を認識できる。

【００１３】図５は減圧手段を備えた液面検知用の配管
を、２本設けた場合の空気調和機の冷凍サイクルを示
す。図１との違いは、液面検知用配管２４，減圧手段２
５と温度検出手段２６が付け加えられたことである。本
実施例も暖房運転の場合である。受液器４の容器側面に
は、容器内部と連通する２本の液面検知用配管９，２４
が接続され、個々に減圧手段１０，２５を備えている。
液面検知用配管９，２４の他端は、合流した後、室外側
冷媒制御弁６よりも後流側の低圧側配管１４に接続され
ているが、液面検知用配管９，２４の他端は合流せずに
直接低圧側配管１４に接続してもよい。なお、液面検知
用配管９，２４は、それぞれ本冷凍サイクルの許容冷媒
量の下限上限となる液面高さの位置に設けられている。
ここで、本空気調和機において、冷凍サイクル内の冷媒
封入量が変化したときの受液器液面高さの変化及び各部
温度の変化を図６に示す。図６は、図２に適正範囲上限
時の受液器液面高さと、温度検出手段２６で測定される
冷媒温度を書き足したものである。冷媒封入量が下限よ
りも少ないか多いかの判別は、前述のように温度検出手
段１３と温度検出手段１４で測定される温度によりわか
る。そして、冷媒封入量が上限よりも少ないか多いかの
判別は、温度検出手段２６と温度検出手段１４で測定さ
れる温度によりわかる。このように、冷媒の適正封入量
の下限だけでなく上限にも液面検知用配管を取り付ける
ことによって、適正封入量範囲上下限の判別が可能とな
る。図７は本実施例の場合の、各部温度を検出してから
使用者に状況を伝えるまでの回路を示すブロック図であ
るが、温度検出手段１３，２６及び１４が冷媒量過不足
演算装置に接続され、ここで前述のように液面高さの判
別を行ない、その結果を表示装置に表示する。したがっ
て空気調和機使用者等が、容易に冷凍サイクル内の冷媒
量の過不足状況を認識できる。

【００１４】図８は、冷房運転を対象とし液面検知回路
を設けた冷凍サイクルである。圧縮機１から吐出された
高圧ガス冷媒は、四方弁２を通り室外側熱交換器７で凝
縮し液冷媒となって受液器４に流入する。受液器内にた
まった液冷媒５は、室内側冷媒制御弁１５，１５ａで減
圧され低圧冷媒となった後、室内側熱交換器３，３ａで
過熱ガスとなり四方弁２，アキュムレータ８を通って再
び圧縮機１に戻る。受液器４の容器側面には、容器内部
と連通する２本の液面検知用配管２７，２８が接続され
減圧手段２９，３０を備えている。液面検知用配管２
７，２８の他端は、合流した後室内側冷媒制御弁１５，
１５ａよりも後流側の低圧側配管３１に接続されている
が、液面検知用配管２７，２８の他端は合流せずに直接
低圧側配管３１に接続してもよい。受液器４における液
面高さ３２は、本冷凍サイクルにおける適正冷媒量を封
入して冷房運転した時の高さであり、液面検知用配管２
７，２８は、それぞれ本冷凍サイクルの許容冷媒量の下
限上限となる液面高さの位置に設けられている。なお、
暖房運転と冷房運転では、冷凍サイクルの低圧側配管が
四方弁により切り換えられるため、液面検知用配管２
７，２８の他端は室内側冷媒制御弁１５，１５ａの後流
側に接続させている。また、温度検出手段３３，３４，
３５は、暖房運転の場合と同様の位置関係に設けてい
る。なお、同じ空気調和機で、かつ冷媒封入量が同じで
あっても、暖房運転と冷房運転では受液器４の液面高さ
は冷房運転の方が低くなる。このため液面検知用配管の
取付け位置を冷房運転時の液面高さに合わせ設けてい
る。本実施例における作用，効果は図５の実施例、すな
わち、暖房運転時と全く同じである。また、本実施例の
場合も各部温度を検出してから使用者に状況を伝えるま
での回路は、図７と同様であるが、温度検出手段１３，
２６及び１４が温度検出手段３３，３４及び３５に置き
換えられる。

【００１５】図９は、暖房運転時と冷房運転時の液面検
知回路を、同時に備えた冷凍サイクルを示しており、電
磁弁３６と３７の切り換え操作によって、暖房運転時，
冷房運転時のどちらでも液面検知が可能となる。また、
本実施例による空気調和機の場合も、図１０に示すよう
に、各温度検出手段と、冷媒量過不足演算装置とを接続
し、演算結果を表示装置に表示する回路を備えている。
なお、実施例では電磁弁３６と３７を用いたが、これら
は無くてもよい。さらに、図１，図５及び図８の場合に
も、液面検知用配管の途中に、電磁弁あるいは逆止弁等
を取り付けてもよい。

【００１６】なお、図１，図５，図８，図９は、１本ま
たは２本の液面検知用配管で液面を検知する実施例であ
るが、液面検知用配管と減圧手段の数を増やせばより細
かく液面を検知することができる。

【００１７】また、本実施例の図では室内機２台を備え
た空気調和機に、本発明を適用した場合が示されている
が、室内機１台、あるいは室内機３台以上を備えた空気
調和機に対しても適用可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、受液器を有し冷凍サイ
クルを構成する空気調和機において、受液器の容器に減
圧手段が備えられた液面検知用配管を設け、冷凍サイク
ルの低圧側配管と接続し、さらに減圧手段の出口側と低
圧側配管の冷媒温度を温度検出手段により検出し、この
信号を冷媒量過不足を演算する演算装置に入力し、その
結果を表示装置に表示する構造としたことにより、空気
調和機の冷媒量検知が可能となる。

【００１９】したがって、空気調和機の使用者、または
工事作業者等に冷媒量の過不足を認識させることがで
き、さらにサービス時、据付時の冷媒封入作業の簡素化
等が図れる。つまり、従来秤等を使用しなければならな
かった作業が、秤を使わずに簡単、かつ、正確に行なえ
るようになる。据付時の冷媒封入作業を例にとってみる
と、冷媒回路内の真空引き完了後、まず少量の冷媒を封
入し空気調和機を運転する。このときの運転モードは、
予め決められた冷媒量検知用のモードであり空気調和機
の制御回路内に記憶されている。次に、表示装置の表示
内容を確認しながら冷媒を封入し、適正冷媒量に達した
時点で封入作業が完了する。

【００２０】また、日常稼働時に、空気調和機使用者が
冷媒量不足を判断するには、能力不足、つまり、冷えな
いとか暖かくならないなど人間の感覚で捉えていた。し
かし、その時にはすでに冷媒量が適正範囲よりもかなり
不足しているわけで、早急に冷媒の追加封入が必要であ
る。

【００２１】本発明では、冷媒量が適正範囲から外れた
ことを人間の感覚で捉える以前に検出できるので、空気
調和機使用者に不快感を与えずに済む。

【００２２】また、受液器等にのぞき窓を使用しないた
め、ガラス、冷媒の飛散がなく安全である。さらに、受
液器が高圧冷媒を溜める容器であり、液冷媒減圧時の温
度降下が大きくガス冷媒との温度差が大きくとれるた
め、液面の誤検知がなく正確な冷媒量検知が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の空気調和機の冷凍サイ
クルの系統図。

【図２】本発明による一実施例の空気調和機の冷媒封入
量に対する受液器液面高さと各部温度の関係を示す特性
図。

【図３】本発明による一実施例の空気調和機の各部の冷
媒状態をモリエル線図上に示した特性図。

【図４】本発明による空気調和機の検出信号を演算，表
示する回路を示すブロック図。

【図５】本発明の第二の実施例の冷凍サイクルの系統
図。

【図６】本発明の第二の実施例による空気調和機の、冷
媒封入量に対する受液器液面高さと各部温度の関係を示
す特性図。

【図７】本発明の第二の実施例による空気調和機の検出
信号を演算，表示する回路を示すブロック図。

【図８】本発明の第三の実施例の冷凍サイクルの系統
図。

【図９】本発明の第四の実施例の冷凍サイクルの系統
図。

【図１０】本発明の第三の実施例による空気調和機の検
出信号を演算，表示する回路のブロック図。

【符号の説明】

４…受液器、５…液冷媒、９…液面検知用配管、１０…
減圧手段、１１…低圧側配管（暖房時）、１２…液面高
さ（暖房時）、１３，１４…温度検出手段、１６…ガス
冷媒。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田弘茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者柳澤徹爾茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者戸草健治静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所清水工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受液器を有し冷凍サイクルを構成する空気
調和機において、前記受液器の容器には、前記容器の内
部と連通する受液器液面検知用配管が設けられ、前記配
管は減圧手段を介して前記冷凍サイクルの低圧側配管に
接続され、前記減圧手段で減圧後の冷媒温度、冷凍サイ
クルの低圧側配管の冷媒温度を、それぞれ検出する手段
を具備し、前記温度検出手段からの信号で冷媒量の過不
足状況を演算する演算装置と、前記演算装置での演算結
果を表示する表示装置とを備えたことを特徴とする空気
調和機。