JPH08303910A

JPH08303910A - 冷媒充填装置

Info

Publication number: JPH08303910A
Application number: JP11469095A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Kumaki; 宣靖熊木
Original assignee: TOUOU KOGYO KK
Current assignee: TOUOU KOGYO KK
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の簡素化、小型化を図り、また、多種類の
冷媒の定量充填も容易で、実際の充填重量を正確に計測
できる冷媒充填装置を提供する。【構成】冷凍機等の器機への充填のため、本装置に供給
された冷媒は、ブースタポンプ７によって加圧され液体
に保たれてシリンダ１５に貯溜される。このシリンダ１
５に貯溜された冷媒は、さらに加圧ユニット２１により
加圧されてチャージングガン１６を介し器機へ充填され
る。この充填の際の液化冷媒の質量流量は、上記シリン
ダ１５と上記チャージングガン１６との間に設けられた
質量流量計１９により計測される。そして、充填制御部
２０は、質量流量の値に基づき上記加圧ユニット２１を
制御して、規定量の冷媒が機器に充填された場合には上
記加圧ユニット２１を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒を冷凍機等に充填
する冷媒充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工場等においてＲ−２２，Ｒ−
１３４ａ等のフロン系冷媒を冷凍機等に充填するには、
正確な規定量(g) の冷媒を充填するために冷媒充填装置
が使用されている。また、最近のフロン系冷媒の規制
や、小型で高効率化された冷凍機の製品化に伴い、冷媒
の充填は冷媒充填装置を用いて、より高精度に行なわれ
ている。

【０００３】従来の冷媒充填装置５０は、図３に示すよ
うに、圧縮空気で動作されるブースターポンプ５１と、
充填する冷媒を貯溜するシリンダ５２と、このシリンダ
５２の移動自在なピストン５２ａを加圧する油圧ポンプ
５３と、ピストン５２ａの位置を計測するパルススケー
ル５４と、充填する冷媒の温度を測定する温度計５５
と、圧縮空気で動作される自動弁５６と、これらを制御
する充填制御部５７とを有し、チャージングガン５８か
ら規定量の冷媒を冷凍機等に充填するようになってい
る。

【０００４】すなわち、冷媒充填装置５０にボンベ等か
ら供給された冷媒は、上記ブースターポンプ５１によっ
て加圧され、装置内に液体状態を保って充満される。こ
のとき、上記自動弁５６は開いた状態となっており、上
記シリンダ５２内にも冷媒が液体状態を保って貯溜され
る。そして、上記自動弁５６を閉じ、上記油圧ポンプ５
３で上記シリンダ５２のピストン５２ａを加圧し移動さ
せて、上記シリンダ５２内の冷媒を上記チャージングガ
ン５８を介して冷凍機等に充填する。ここで、上記充填
制御部５７には、シリンダ形状の情報と、充填する冷媒
について、油圧ポンプ５３で加圧する圧力下での温度−
液密度（g/cm³）の特性とが記憶されており、上記温度
計５５で計測した温度から冷媒の液密度を求め、充填す
る冷媒重量に対応するピストン５２ａの移動量（容積）
を換算・設定し、上記パルススケール５４でピストン５
２ａの位置を監視しながら、設定位置までピストン５２
ａを移動させて、設定した規定量の冷媒を冷凍機等の機
器に正確に充填するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の冷媒充填装置では、液体冷媒の温度を測定し液密度
を求め、冷媒充填量（充填する冷媒の重量）に対応する
ピストンの移動量を換算・設定して、冷媒の充填を行な
うようになっているため、正確な温度計、精度の良いシ
リンダ、シリンダのピストン移動量を正確に検出できる
パルススケール、ピストンを正確に停止するための油圧
ポンプユニット等の多くの精密部品を必要とし、装置が
複雑化、大型化して高価になるとともに、装置を使用す
る環境も制限され、また、定期的な調整やメンテナンス
が必要となるといった問題がある。

【０００６】さらに、充填制御部には正確な冷媒の物性
データ（温度−液密度データ）を記憶しておく必要があ
り、多くの種類の冷媒の充填を行なおうとすると、膨大
な数のデータを予めメモリしておく必要がある。

【０００７】また、装置内に何等かの原因でガス冷媒が
発生した場合、これを検出することが難しく、このよう
な異常が発生した場合、誤った量の冷媒を充填してしま
う可能性がある。

【０００８】さらに、計算によって求めた冷媒重量の充
填（間接的な充填）となるため、常に実際の充填重量の
チェックを行なわなければならないといった煩わしさが
あった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、装置の簡素化、小型化を図り安価で、使用できる環
境条件も広く、最小限の調整やメンテナンスを行なうだ
けで良く、また、膨大なデータを予めメモリしておくこ
となく多種類の冷媒の定量充填を行なうことができ、さ
らに、装置内のガス冷媒の発生を容易に検出することも
可能で、実際の充填重量を正確に計測することができる
冷媒充填装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による冷媒充填装置は、供給した充填する冷媒を
加圧し液体に保つ液化加圧手段と、この液化加圧手段で
液化した冷媒を貯溜する貯溜手段と、この貯溜手段に貯
溜した液化冷媒を加圧して注入部を介し器機へ充填する
充填加圧手段と、上記貯溜手段と上記注入部との間に設
けて流れる液化冷媒の質量流量を計測する質量流量計測
手段と、この質量流量計測手段で計測した質量流量に基
づき上記充填加圧手段を制御する充填制御手段とを備え
たものである。

【００１１】

【作用】冷凍機等の器機への充填のため、本装置に供給
された冷媒は、液化加圧手段によって加圧され液体に保
たれて貯溜手段に貯溜される。この貯溜手段に貯溜され
た冷媒は、さらに充填加圧手段により加圧されて注入部
を介し器機へ充填される。この充填の際の液化冷媒の質
量流量は、上記貯溜手段と上記注入部との間に設けられ
た質量流量計測手段により計測される。そして、充填制
御手段は、質量流量の値に基づき上記充填加圧手段を制
御して、規定量の冷媒が機器に充填された場合には上記
充填加圧手段を停止させる。

【００１２】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１および図２は本発明の一実施例を示し、図１
は冷媒充填装置の説明図、図２は質量流量計の説明図で
ある。

【００１３】図１において、符号１は冷媒充填装置を示
し、この冷媒充填装置１の冷媒入口２には、Ｒ−２２，
Ｒ−１３４ａ等のフロン系冷媒のボンベが、また、圧縮
空気入口３には、コンプレッサを備えた圧縮空気供給装
置（いずれも図示せず）が接続されるようになってい
る。

【００１４】上記圧縮空気入口３は、弁４と接続され、
この弁４から減圧弁５、一方弁６を介し、液化加圧手段
としてのブースタポンプ７の駆動経路と接続される一
方、上記弁４から四方弁８を介し、圧縮空気の力で開閉
される自動弁９の駆動経路と接続されている。

【００１５】また、上記冷媒入口２は、弁１０、フィル
タ１１を介して、上記ブースタポンプ７の圧縮経路入口
に接続されており、このブースタポンプ７の圧縮経路出
口は、弁１２、フィルタ１３、逆止弁１４を介して、上
記自動弁９の入口と接続されている。

【００１６】上記自動弁９の出口には、液化した冷媒を
貯溜する貯溜手段としてのシリンダ１５が接続され、さ
らに、このシリンダ１５の下流には、機器への注入部と
してのチャージングガン１６が、フィルタ１７、弁１８
を介して接続されている。

【００１７】また、上記フィルタ１７と上記弁１８との
間には、この経路を通過する流体（液化冷媒）の質量流
量を計測する質量流量計測手段としての質量流量計１９
が設けられている。

【００１８】上記ブースタポンプ７は、上記圧縮空気入
口３から供給される圧縮空気により駆動され、冷媒通路
側を約２０ kg/cm²の圧力に加圧する圧縮ポンプに形成
されている。

【００１９】また、上記四方弁８は、上記圧縮空気入口
３からの圧縮空気の流れの方向を、上記自動弁９に対し
て開く方向と、閉じる方向に切り換えるように、充填制
御手段としての充填制御部２０により制御される。

【００２０】上記シリンダ１５には、ピストン１５ａが
摺動自在に設けられており、このピストン１５ａの移動
は、上記充填制御部２０により制御される充填加圧手段
としての加圧ユニット２１により行なわれる。

【００２１】この加圧ユニット２１は、例えば、油圧ポ
ンプユニットであり、その他、空気圧力、窒素圧力ある
いは電力を動力源とするもので、上記シリンダ１５内圧
力を約２５ kg/cm²の圧力に加圧可能な装置となってい
る。

【００２２】また、上記チャージングガン１６は、入口
側バルブシートに加えられる圧力が、約２５ kg/cm²以
上になった場合に機器側出口が開くように形成されてお
り、上記加圧ユニット２１による圧力で、冷媒の機器へ
の充填が行なわれるように構成されている。

【００２３】上記質量流量計１９は、特に、高圧力の液
化冷媒の質量流量を正確に計測できるように流量変化に
対する応答性が高く、また、測定レンジの広い質量流量
計で、例えば、図２（ａ）に示すように、等しい固有振
動数（慣性）に調整され、両端が固定された２本のフロ
ーチューブ２５，２５と、このフローチューブ２５に振
動を与える電磁オシレータ２６と、フローチューブ２５
内の流体の流れで生じるフローチューブ２５のねじれ角
θを検出する角度検出部２７とから主に構成されてい
る。

【００２４】すなわち、この質量流量計１９では、図２
（ｂ）に示すように、両端が固定されたフローチューブ
２５を、電磁オシレータ２６によって固有振動数で共振
し、流体がフローチューブ２５の中を流れると、流入
側、流出側それぞれに反対方向の力（コリオリの力）が
はたらいて、フローチューブ２５は振動の半サイクル間
では図２（ｃ）のように、次の半サイクル間では図２
（ｄ）のようにねじられる。このねじれ角θはフローチ
ューブ２５内の質量流量に比例し、両側に取り付けられ
た角度検出部２７によって、質量流量に比例した信号と
して検出され、質量流量が求められるようになっている
のである。また、上記質量流量計１９は、等しい固有振
動数（慣性）に調整された２本のフローチューブから構
成され、この２本のフローチューブの位置関係を検出す
るため、外部から振動を受けた場合にも、２つの管が受
ける力は互いに相殺するように作用して、その影響は極
めて小さくなる。さらに、この質量流量計１９では、管
路内部に気体が発生した場合、質量流量の値に異常が示
されるため、管路内部に気体が発生したことが容易に判
断される。

【００２５】上記充填制御部２０は、予め充填する冷媒
の重量を設定可能に形成され、上記質量流量計１９から
の信号に基づく質量流量と充填重量（質量流量を積算し
た値）の監視、異常発生の検出、表示を行なうととも
に、上記四方弁８を介しての上記自動弁９の開閉制御、
上記加圧ユニット２１の制御等を行なうものである。ま
た、この充填制御部２０は、冷凍機の研究開発・仕様
（冷媒量）決定の目的や、冷凍機の生産ラインの検査で
の異常検出による冷媒量追加検査等が行なえるように、
予め充填する冷媒の重量を設定しないで、冷媒の充填を
充填重量を監視しながら行なうこともできるようになっ
ている。

【００２６】尚、図１中、符号３１、３２、３３、３４
は、それぞれの管路圧力を計測する圧力計を示し、符号
３５、３６は、安全弁を示す。

【００２７】次に、上記構成の冷媒充填装置で、冷凍機
等の機器に規定量の冷媒（例えば、Ｒ−２２，Ｒ−１３
４ａ等のフロン系冷媒）を充填する際の作用について説
明する。

【００２８】まず、予め、装置１内の冷媒が充満される
全ての部分を真空引きし、各弁４，１０，１８を閉じ、
冷媒入口２にフロン系冷媒のボンベを、圧縮空気入口３
に圧縮空気供給装置を接続し、チャージングガン１６を
冷凍機等の機器と接続して、充填制御部２０に、充填す
る冷媒の重量を設定する。

【００２９】そして、上記弁４を開くと、圧縮空気が減
圧弁５を介して一方弁６に達する一方、四方弁８に達す
る。このとき、上記一方弁６は閉じられているのでブー
スタポンプ７は駆動されず、また、上記四方弁８は自動
弁９が開く方向に圧縮空気の空気通路が形成されてい
る。

【００３０】また、上記弁１０，１８を開くと、冷媒が
フィルタ１１を介して上記ブースタポンプ７に達し、さ
らに、弁１２，フィルタ１３，逆止弁１４，上記自動弁
９を介してシリンダ１５に達し、また、フィルタ１７，
質量流量計１９，上記弁１８を介してチャージングガン
１６のバルブシートに達する。

【００３１】この状態で、上記一方弁６を開くと、上記
ブースタポンプ７の駆動経路に圧縮空気が送り込まれ、
上記ブースタポンプ７が駆動させられ、冷媒が充満され
た上述の経路内を約２０ kg/cm²の圧力に加圧し、冷媒
経路内圧力が約２０ kg/cm²に達すると上記ブースタポ
ンプ７は圧力バランスで停止する。上記冷媒はＲ−２
２，Ｒ−１３４ａ等の冷媒であるため、上記経路内では
液化した状態に保たれる。

【００３２】次に、上記充填制御部２０は、上記四方弁
８の空気通路を切り換え、上記自動弁９を閉じた後、加
圧ユニット２１を動作させて、約２５ kg/cm²の圧力
で、上記シリンダ１５のピストン１５ａをスライドさ
せ、このシリンダ１５内の液化冷媒を送出する。

【００３３】このため、上記シリンダ１５内の液化冷媒
は、上記フィルタ１７，質量流量計１９，弁１８を通
り、上記チャージングガン１６から機器に、所定の圧力
に減圧されて充填される。ここで、冷媒の質量流量は、
上記質量流量計１９により計測され、上記質量流量計１
９からの信号は、上記充填制御部２０に送られ、質量流
量の値と、この質量流量を積算して求めた充填重量とが
表示されるとともに、充填重量が設定重量に達すると、
上記充填制御部２０は、上記加圧ユニット２１を停止さ
せ、冷媒の充填を終了する。

【００３４】そして、このまま同じ種類の冷媒を、別の
機器に充填する場合は、充填する機器を接続して上記充
填制御部２０に充填する重量を設定した後、上記自動弁
９を開く。すると、ボンベから冷媒が再び上記シリンダ
１５のピストン１５ａをスライドさせながら供給され、
冷媒経路内圧力が約２０ kg/cm²よりも小さくなると、
圧力バランスにより停止していた上記ブースタポンプ７
が再び動作し、冷媒経路内圧力が約２０ kg/cm²にされ
る。その後は、上述と同様の手順で冷媒の充填を行な
う。

【００３５】尚、シリンダ容量に対し充填重量が十分に
小さい場合には、ボンベから冷媒を補給しながら行なわ
ず自動弁は閉じた状態として、加圧ユニットを制御して
冷媒の充填を行なうことも、もちろん可能である。ま
た、予め充填制御部に充填重量を設定することなく、充
填を行なうことも可能である。

【００３６】このように、本実施例によれば、質量流量
を計測して、直接、充填重量を求めるようにしているの
で、従来の装置で必要であった、実際の充填重量のチェ
ック作業が不必要となる。

【００３７】また、質量流量を計測して、直接、充填重
量を求めるようにしているため、装置内に何等かの原因
でガス冷媒が発生した場合、質量流量の値から、これを
検出することが容易にできる。

【００３８】さらに、質量流量を計測しているため、予
め、装置に正確な冷媒の物性データ（温度−液密度デー
タ）を記憶しておく必要がなく、多くの種類の冷媒の充
填に対応できる。

【００３９】また、間接的な様々なパラメータから充填
重量を計算して求めるのではなく、直接、計測するた
め、従来の装置で必要であった多くの精密部品や計算の
ための電子部品を省略することができ、装置の簡素化、
小型化、低コスト化を図ることができ、また、使用でき
る環境条件も広く、調整やメンテナンスも容易に行なえ
る。

【００４０】尚、本実施例では、冷媒としてＲ−２２，
Ｒ−１３４ａ等のフロン系冷媒を用いた装置で説明した
が、これに限るものではない。

【００４１】また、ブースタポンプによる加圧、及び、
加圧ユニットによる加圧は、Ｒ−２２，Ｒ−１３４ａの
物性から、それぞれ約２０ kg/cm²、約２５ kg/cm²の
圧力で行なうようにしているが、これに限るものではな
く、さらに、Ｒ−２２，Ｒ−１３４ａ以外の物質を対象
とする場合は、この対象物質の物性に合わせて上記各圧
力値は変更されることはいうまでもない。

【００４２】また、本実施例では、質量流量計として、
共振されたフローチューブ内を流れる流体が生じさせる
コリオリの力を利用した方式のものを例示したが、これ
に限定するものではなく、高圧力の液化冷媒の質量流量
を正確に計測できるように流量変化に対する応答性が高
く、また、測定レンジの広い質量流量計であれば良い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置の簡素化、小型化を図り安価で、使用できる環境条件
も広く、最小限の調整やメンテナンスを行なうだけで良
く、また、膨大なデータを予めメモリしておくことなく
多種類の冷媒の定量充填を行なうことができ、さらに、
装置内のガス冷媒の発生を容易に検出することも可能
で、実際の充填重量を正確に計測することができるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による冷媒充填装置の説明図

【図２】本発明の一実施例による質量流量計の説明図

【図３】従来の冷媒充填装置の説明図

【符号の説明】

１冷媒充填装置７ブースタポンプ（液化加圧手段）１５シリンダ（貯溜手段）１６チャージングガン（注入部）１９質量流量計（質量流量計測手段）２０充填制御部（充填制御手段）２１加圧ユニット（充填加圧手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給した充填する冷媒を加圧し液体に保
つ液化加圧手段と、上記液化加圧手段で液化した冷媒を貯溜する貯溜手段
と、上記貯溜手段に貯溜した液化冷媒を加圧して注入部を介
し器機へ充填する充填加圧手段と、上記貯溜手段と上記注入部との間に設けて流れる液化冷
媒の質量流量を計測する質量流量計測手段と、上記質量流量計測手段で計測した質量流量に基づき上記
充填加圧手段を制御する充填制御手段とを備えたことを
特徴とする冷媒充填装置。