JPH11211290A

JPH11211290A - 非共沸混合冷媒の充填方法

Info

Publication number: JPH11211290A
Application number: JP2396698A
Authority: JP
Inventors: Naoto Sakamoto; 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: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JP3837225B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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
きるようにすること。【解決手段】非共沸混合冷媒３９を液状態で空気調和
装置２０に充填する非共沸混合冷媒の充填方法におい
て、非共沸混合冷媒が収容されたボンベ３２を、圧縮機
２５の吸込側に配設されたアキュムレータ２６の入口側
に接続し、冷凍装置を運転させながら、ボンベから空気
調和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もので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【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ものであ
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明において、上記所定量は、上記アキュムレータから
液状体の非共沸混合冷媒が上記圧縮機へ流出しない値に
設定されるものである。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１または２
に記載の発明において、上記圧縮機の吐出温度が所定温
度以上のときに、上記所定量の液状体の非共沸混合冷媒
を充填するものである。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに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】請求項１乃至４に記載の発明によれば、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２
２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２
５の吸込側にアキュムレータ２６が、吐出側に四方弁２
７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３
９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３
４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３
９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３
８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２
５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３
９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、次の効果及
びを奏する。

【００４４】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】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４
２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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。
【請求項２】上記所定量は、上記アキュムレータから
液状体の非共沸混合冷媒が上記圧縮機へ流出しない値に
設定される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。
【請求項３】上記圧縮機の吐出温度が所定温度以上の
とき、上記所定量の液状体の非共沸混合冷媒を充填する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非共
沸混合冷媒の充填方法。
【請求項４】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乃至請求項
３のいずれかに記載の非共沸混合冷媒の充填方法。