JPWO2020066924A1 - 冷凍サイクル装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

冷凍サイクル装置に充填された冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合に応じて、冷凍サイクル装置を正常な運転ができる状態にする。冷凍サイクル装置(1)は、圧縮機(11)を有する冷媒回路(100)を備え、冷媒回路(100)で圧縮機(11)により冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う。熱源側コントローラ(41)の判断部は、冷媒回路(100)に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断する。熱源側コントローラ(41)の制御部は、判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行う。判断部は、所定条件下での運転における圧縮機(11)の冷媒の吐出温度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断するか、又は、冷媒回路(100)に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する。

Description

冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷凍サイクル装置及びその制御方法
冷凍サイクルを行なう冷媒回路を備える冷凍サイクル装置は、空気調和装置及び給湯器などに適用されている。また、冷凍サイクル装置は、例えば特許文献1(特開2003−240388号公報)に記載されているように、冷凍サイクル装置の更新を行なう際に既設配管を利用する場合がある。特許文献1に記載されている冷凍サイクル装置では、例えば、ポンプダウン運転によって液冷媒が熱源ユニットの室外熱交換器に集められて回収される。通常、冷媒サイクル装置の更新時に回収された冷媒は、工場に搬送されて処分されるか、あるいは工場に搬送されて再生される。
しかしながら、冷媒回路に正規の2種類の冷媒が充填される場合があり、また回収された冷媒と正規の冷媒を混合充填される場合がある。このような場合、充填される冷媒によっては、ジフルオロメタンの割合が正規の冷媒におけるジフルオロメタンの割合と異なる場合がある。冷凍サイクル装置に充填された冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合が異なってくると、冷凍サイクル装置の制御が変わらなくても冷凍サイクルの状態が変わってしまって正常な運転状態を保てなくなる場合がある。
本開示の課題は、冷凍サイクル装置に充填された冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合に応じて、冷凍サイクル装置を正常な運転ができる状態にすることである。
第1観点の冷凍サイクル装置は、圧縮機を有し、圧縮機により冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路と、冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断する判断部と、冷凍サイクルに関する制御を行う制御部とを備える。判断部は、ジフルオロメタンの混合割合を判断し、制御部は、判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行う。
第1観点の冷凍サイクル装置では、判断部の判断したジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を制御部が行うので、冷凍サイクルを適切に制御することができ、冷凍サイクル装置が正常な運転ができる状態に保つことができる。
第2観点の冷凍サイクル装置は、第1観点の冷凍サイクル装置であって、前記判断部は、所定条件下での運転における前記圧縮機の冷媒の吐出温度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断するか、又は、前記冷媒回路に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する、ものである。
第2観点の冷凍サイクル装置では、ジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行う際のジフルオロメタンの混合割合が、判断部により、所定条件下での運転における圧縮機の冷媒の吐出温度に基づいて判断され、又は、冷媒回路に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいて判断される。このことから、冷凍サイクルに関する制御に影響を与えるジフルオロメタンの混合割合の判断を判断部で容易に行うことができ、冷凍サイクル装置を正常な運転ができる状態に容易に保つことができる。
第3観点の冷凍サイクル装置は、第1観点または第2観点の冷凍サイクル装置であって、冷媒回路に充填される冷媒がR410A冷媒及びR32冷媒であり、判断部が、冷媒回路に充填されるR410A冷媒の重量とR32冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する、ものである。
第3観点の冷凍サイクル装置では、判断部がR410A冷媒の重量とR32冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断することから、ジフルオロメタンの混合割合の判断が精度よく行われる。そのため、冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルに関する制御を精度よく行うことができる。
第4観点の冷凍サイクル装置は、第3観点の冷凍サイクル装置であって、冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合が、冷媒回路に充填されている冷媒に占めるペンタフルオロエタンの混合割合よりも多い。
第4観点の冷凍サイクル装置では、冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合がペンタフルオロエタンの混合割合よりも多いことから、冷媒回路に充填されている冷媒の性質がR32に大きく影響される。そのため、冷凍サイクル装置が冷凍サイクルについて正常な運転を維持できるようにする効果が顕著になる。
第5観点の冷凍サイクル装置は、第1観点から第4観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、判断部は、冷凍サイクル装置の設置時の冷媒の追加充填までに予め充填されている初期充填冷媒の組成及び重量と、設置時に追加充填される追加充填冷媒の組成及び重量とに基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する。
第5観点の冷凍サイクル装置では、判断部が初期充填冷媒の組成及び重量と追加充填冷媒の組成及び重量とに基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断することから、ジフルオロメタンの混合割合の判断の精度が向上する。
第6観点の冷凍サイクル装置は、第5観点の冷凍サイクル装置であって、初期充填冷媒がR32冷媒であり、追加充填冷媒がR410A冷媒である。
第6観点の冷凍サイクル装置では、初期充填冷媒及び追加充填冷媒組成がR32とR410Aに決まっていることから、判断部が組成に関する情報を得る必要がなくなる。その結果、ジフルオロメタンの混合割合を判断する操作を簡易化することができる。
第7観点の冷凍サイクル装置は、第1観点から第6観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が所定割合に比べて大きい場合の圧縮機の最低回転数が所定割合のときの最低回転数より大きい。
第7観点の冷凍サイクル装置では、判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が所定割合に比べて大きい場合に圧縮機の最低回転数が所定割合のときの最低回転数より大きいことにより、圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が小さくなりすぎない。それにより冷凍サイクル装置は正常な運転ができる状態を保つことができる。
第8観点の冷凍サイクル装置は、第1観点から第7観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、圧縮機は、圧縮室における吸入側と吐出側の間に高圧冷媒と低圧冷媒の間である中間圧冷媒を注入するインジェクションポートを有し、判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合よりインジェクションポートに注入する頻度が多く、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合よりインジェクションポートに注入する頻度が少ない。
第8観点の冷凍サイクル装置では、ジフルオロメタンの混合割合が多くなると圧縮機からの吐出温度が上がりやすくなるが、ジフルオロメタンの混合割合が多い場合にインジェクションの頻度が多くなることで吐出温度の上がりすぎが抑制される。その結果、ジフルオロメタンの混合割合が少ない場合にインジェクションの頻度が少なくなることで過度のインジェクションによる効率の低下が抑制される。
第9観点の冷凍サイクル装置は、第1観点から第8観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、冷媒回路は、冷凍サイクルにおいて膨張弁を有し、判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合より圧縮機起動時の膨張弁の開度が小さく、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合より圧縮機起動時の膨張弁の開度が大きい。
第9観点の冷凍サイクル装置では、ジフルオロメタンの混合割合が多くなると熱の搬送量が多くなることから、ジフルオロメタンの混合割合が多い場合に圧縮機起動時の膨張弁の開度が小さく、ジフルオロメタンの混合割合が少ない場合に膨張弁の起動時の開度が大きくなる。それにより、冷媒による熱の搬送量の変化により冷凍サイクルの状態が変わっても冷凍サイクル装置は適正な動作をすることができる。
第10観点の冷凍サイクル装置の制御方法は、圧縮機を有し、圧縮機により冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路を備える冷凍サイクル装置の制御方法であって、冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断するステップと、冷媒の中のジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行うステップとを備える。ジフルオロメタンの混合割合を判断するステップでは、所定条件下での運転における圧縮機の冷媒の吐出温度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する、又は、冷媒回路に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する。
第10観点の冷凍サイクル装置の制御方法では、ジフルオロメタンの混合割合を判断し、ジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行うので、冷凍サイクルを適切に制御することができる。その結果、冷凍サイクル装置は正常な運転ができる状態を保つことができる。
実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成の概要を示す冷媒回路図。 第1熱源ユニットから第2熱源ユニットへの冷媒の移送を説明するための模式図。 第1熱源ユニットから第2熱源ユニットに移送される冷媒の重量の測定を説明するための模式図。 冷凍サイクル装置の制御フローの一部を示すフローチャート。 冷凍サイクル装置の制御系統の概要を示すブロック図。 R32冷媒の重量の測定を説明するための模式図。 変形例1Fにおける冷媒の重量の測定を説明するための模式図。 変形例1Fにおける冷媒の重量の測定を説明するための模式図。 変形例1Gにおける冷媒の重量の測定を説明するための模式図。 変形例1Hにおける冷媒の重量の測定を説明するための模式図。 第2熱源ユニットの運送を説明するための概念図。 変形例1Lのジフルオロメタンの混合割合の判断を説明するためのグラフ。
(1)全体構成
図1には、冷媒充填方法の対象となる冷凍サイクル装置の構成の一例が示されている。図1に示されている冷凍サイクル装置1は、冷媒回路100を循環する冷媒によって冷凍サイクルを行う装置である。冷凍サイクル装置1は、冷媒の圧縮と、冷媒からの放熱と、冷媒の減圧膨張と、冷媒への吸熱のサイクルを繰り返す。冷凍サイクル装置1は、冷凍サイクルにおける放熱の機能を有するかまたは吸熱の機能を有するかを切り換えることができる第1熱源ユニット10A若しくは第2熱源ユニット10Bと、第1熱源ユニット10A若しくは第2熱源ユニット10Bに接続されている利用ユニット50とを備えている。ここで、第1熱源ユニット10Aが更新前の熱源ユニットであり、第2熱源ユニット10Bが更新後の熱源ユニットである。
利用ユニット50は、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bが冷媒から放熱させる熱源となっている場合には、冷媒が吸熱することを利用して対象の冷却を行う。また、利用ユニット50は、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bが冷媒に吸熱させる熱源となっている場合には、冷媒が放熱することを利用して対象の加熱を行う。
第1熱源ユニット10A及び第2熱源ユニット10Bを循環する冷媒は、例えばR410A冷媒のようなジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを含む混合冷媒である。ここでは、混合冷媒がR410A冷媒、更新時に追加充填される冷媒がR32冷媒である場合を例に挙げて説明する。R410A冷媒がジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの混合冷媒であるため、後述する回収冷媒もR410A冷媒と同様に混合冷媒となっている。また、R32冷媒は、フルオロメタンの単一冷媒である。
また、第1熱源ユニット10A及び第2熱源ユニット10B並びにこれらのうちの一方を含む冷凍サイクル装置1が、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンを含む混合冷媒に対応できる仕様になっている。
冷凍サイクル装置1は、冷暖房を行う空気調和装置に適用することができ、その場合には例えば第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bが空気調和装置の室外機になり、利用ユニット50が空気調和装置の室内機になる。室内機である利用ユニット50は、空調対象空間の空気を冷却し、または加熱して、冷房または暖房を行う。なお、ここでは、冷凍サイクル装置1が空気調和装置に適用される場合を例に挙げて説明するが、冷凍サイクル装置は、他の装置にも適用でき、例えば、ヒートポンプ給湯器、冷蔵庫、及び庫内を冷却する冷却装置に適用することができる。
図2及び図3には、冷凍サイクル装置1が空気調和装置である場合について、冷凍サイクル装置1が建物200に設置されている例が示されている。図2に示されている例では、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bが建物200の屋上に設置される。複数の利用ユニット50は、図2に示されているように、建物200の中の各部屋の空調を行うために、各部屋に設置されている。
以下に説明する、上述のような既設の冷凍サイクル装置1は、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路100を備えている。冷媒回路100は、冷媒を循環させるための圧縮機11を有している。また、冷凍サイクル装置1は、第1熱源ユニット10A若しくは第2熱源ユニット10Bの動作を制御する熱源側コントローラ41と、利用ユニット50の動作を制御する利用側コントローラ42とを備えている。
第2熱源ユニット10Bの熱源側コントローラ41は、図5に示されているように、冷媒回路100に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断する判断部43と、判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行う制御部44とを含んでいる。判断部43は、冷媒回路100に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する機能を有している。
図4のフローチャートに記載されているように、冷凍サイクル装置1は、その制御に、冷媒回路100に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断するステップS1と、冷媒の中のジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルの制御を行うステップS2とを含んでいる。ステップS2では、判断部43が、冷媒回路100に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する。
ここでは、混合冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合が変更される場合として、冷凍サイクル装置1において、第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに変更される場合を例に挙げて説明する。
図2及び図3には、既設の冷凍サイクル装置1に含まれている更新前の第1熱源ユニット10Aと、更新後に冷凍サイクル装置1に含まれる予定の第2熱源ユニット10Bが示されている。言い換えると、第1熱源ユニット10Aが旧熱源ユニットであり、第2熱源ユニット10Bが新熱源ユニットである。既設の冷凍サイクル装置1は、既に建物200に設置されており、更新前に冷媒を循環させて冷凍サイクルを行った実績がある。冷凍サイクル装置1に含まれている第1熱源ユニット10A及び複数の利用ユニット50の中には冷媒が存在している。ここでは、冷媒回路100の中を循環させる目的で冷凍サイクル装置1が内部に有している冷媒を、循環冷媒という。
建物200の屋上では、ポンプダウン運転によって冷凍サイクル装置1の循環冷媒が第1熱源ユニット10Aに移された状態で、第1熱源ユニット10Aが冷凍サイクル装置1から取り外される。第1熱源ユニット10Aが取り外されるときには、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21と低圧側閉鎖弁22が閉じられている。
次に、冷凍サイクル装置1に第2熱源ユニット10Bが組み込まれる。第2熱源ユニット10Bが組み込まれた更新後の冷凍サイクル装置1に対して、例えば、冷凍サイクル装置1の気密が検査される。冷凍サイクル装置1の気密が確認された後に真空ポンプによって冷凍サイクル装置1が真空引きされる。
図2には、第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに冷媒が移されている状態が模式的に示されている。第2熱源ユニット10Bは、更新後の冷凍サイクル装置1に組み込まれた状態で、電源210に接続されており、駆動可能な状態になっている。また、第1熱源ユニット10Aと第2熱源ユニット10Bがチャージホース70で接続されている。第2熱源ユニット10Bを駆動することによって、R410A冷媒が、チャージホース70を通って第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに移される。この第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bへの冷媒の移送によって回収冷媒が得られる。このとき、第1熱源ユニット10Aは、例えば建物200の屋上に仮置きされた状態になっていて電源210には接続されていない。
図3には、第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに回収された回収冷媒の重量を測定している状態が示されている。第1熱源ユニット10Aは、計量器61で重量を計量される。計量器61による第1熱源ユニット10Aから回収された回収冷媒の計量は、第1熱源ユニット10Aから回収冷媒が移される前と、第1熱源ユニット10Aから回収冷媒が移された後の両方で、第1熱源ユニット10Aの重量を測定することにより行われる。第1熱源ユニット10Aから回収冷媒が移された後の第1熱源ユニット10Aについての計量器61の計量値から、第1熱源ユニット10Aから回収冷媒が移される前の第1熱源ユニット10Aについての計量器61の計量値を差し引くことで、回収冷媒の重量を算出することができる。
回収冷媒の移送された第2熱源ユニット10Bが冷凍サイクル装置1に組み込まれることによって、冷凍サイクル装置1への回収冷媒の移送が完了する。図6に示されているように、回収冷媒(混合冷媒)が移送された冷凍サイクル装置1に、追加冷媒としてR32冷媒が充填される。ボンベ85から第2熱源ユニット10BにR32冷媒を移送する方法は、第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに回収冷媒を移送する方法と同様である。
第2熱源ユニット10Bが組み込まれた更新後の冷凍サイクル装置1にとって適正な冷媒の総重量は、第1熱源ユニット10Aが組み込まれた既設の冷凍サイクル装置1のデータを用いて、予め計算することができる。測定システム60により測定された回収冷媒の重量を、更新後の冷凍サイクル装置1にとっての適正な冷媒の総重量から差し引くことで、不足する冷媒の重量を得ることができ、R32冷媒の充填量を決めることができる。図6に示されているように、第2熱源ユニット10Bに追加されるR32冷媒の充填量は、ボンベ80の重量の減少を計量器61で測定することによって検出することができる。
(2)詳細構成
(2−1)冷凍サイクル装置1の構成
図1に示されている冷凍サイクル装置1は、1台の第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bと複数台の利用ユニット50が冷媒連絡配管81,82によって接続されている。冷凍サイクル装置1においては、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bの中の熱源側回路110と、利用ユニット50の中の利用側回路120とが接続されて冷媒回路100が構成されている。この冷凍サイクル装置1においては、この冷媒回路100の中を冷媒が循環することにより、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが繰り返される。ここでは、冷凍サイクル装置1が空気調和装置に適用されている例を説明する。
(2−1−1)第1熱源ユニット10A、第2熱源ユニット10B
ここでは、説明を簡素化するために、更新前の第1熱源ユニット10Aと更新後の第2熱源ユニット10Bとが同じ構成である場合について説明するが、これらの構成が同じでなくても本開示に係る技術を適用することは可能である。第1熱源ユニット10Aも第2熱源ユニット10Bも、例えば、図1に示されているように、圧縮機11と、油分離器12と、四方弁13と、熱源側熱交換器14と、過冷却熱交換器15と、アキュムレータ16と、冷媒調整器18と、油調整器19と、熱源側ファン20と、高圧側閉鎖弁21と、低圧側閉鎖弁22と、チャージポート23と、第1膨張弁25a〜第3膨張弁25cと、第1電磁弁26a〜第6電磁弁26fと、第1逆止弁27a〜第4逆止弁27dと、第1圧力調整弁28a〜第3圧力調整弁28cと、キャピラリーチューブ29と、複数のフィルタ30と、ストレーナ31とを備えている。
熱源側熱交換器14は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器であって空気と冷媒との間で熱交換を行う。過冷却熱交換器15には、例えばプレート式熱交換器を用いることができる。第1電磁弁26a〜第6電磁弁26fは、流路の開閉機能を有する。第1圧力調整弁28a〜第3圧力調整弁28cは、上流側の冷媒の圧力を予め定められた所定の絶対圧力に保つ機能を有する。第1圧力調整弁28a〜第3圧力調整弁28cに付された矢印の先が第1圧力調整弁28a〜第3圧力調整弁28cの下流側を示している。フィルタ30は、通過する冷媒から異物を取り除く機能を有する。ストレーナ31は、冷媒から固形成分を取り除く機能を有する。
圧縮機11の吐出側は、油分離器12と第1逆止弁27aを介して、四方弁13の第1ポートに接続されている。圧縮機11から吐出される冷媒は、油分離器12で油を分離されて、四方弁13の第1ポートに向って流れる。四方弁13の第2ポートが熱源側熱交換器14の一方出入口に接続され、四方弁13の第3ポートがアキュムレータ16の入口に接続され、四方弁13の第4ポートが低圧側閉鎖弁22に接続されている。四方弁13において、冷房運転時には実線で示されているように、第1ポートと第2ポートが連通するとともに第3ポートと第4ポートが連通し、暖房運転時には破線で示されているように、第1ポートと第4ポートが連通するとともに第2ポートと第3ポートが連通する。
熱源側熱交換器14の他方出入口は、第1膨張弁25aの一端に接続され、第1膨張弁25aを介して高圧側閉鎖弁21に接続されている。第1膨張弁25aの他端と高圧側閉鎖弁21との間に過冷却熱交換器15が設置されている。第1膨張弁25aは、熱源側熱交換器14の液側に設けられており、通過する冷媒の減圧程度を調節することができる。過冷却熱交換器15と、過冷却回路32aと、第2膨張弁25bとが過冷却部32を構成している。過冷却回路32aは、第1膨張弁25aの他端から高圧側閉鎖弁21に向けて延びる部分の分岐点P1から分岐し、過冷却熱交換器15を通って、四方弁13とアキュムレータ16との間の合流点P2に接続する。分岐点P1と過冷却熱交換器15の間に設けられている第2膨張弁25bは、過冷却回路32aを通過する冷媒の減圧程度を調節することができる。過冷却熱交換器15は、分岐点P1と高圧側閉鎖弁21との間を流れる冷媒と、過冷却回路32aにおいて分岐点P1から合流点P2に向って流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。
過冷却回路32aにおいて、過冷却熱交換器15から合流点P2に向って順に、分岐点P3、第1電磁弁26a、合流点P4、第2逆止弁27bが設けられている。分岐点P1と合流点P4とは第1圧力調整弁28aを介して接続され、分岐点P1から合流点P4に向って冷媒が流れる。分岐点P3は、圧縮機11のインジェクションポートに接続されている。従って、第2膨張弁25bで減圧された中間圧の冷媒が、過冷却熱交換器15から出て第1電磁弁26aの上流で分岐されて、圧縮機11のインジェクションポートに流入する。
アキュムレータ16の一方の出口は、ガス冷媒を圧縮機11の吸入側に戻すために圧縮機11の吸入側に直接接続され、アキュムレータ16の他方の出口は、油戻しのためにフィルタ30と第2電磁弁26bとを介して圧縮機11の吸入側に接続されている。また、圧縮機11の吸入側と油分離器12との間には、分離された油を圧縮機11に戻すために、フィルタ30と第3電磁弁26cとキャピラリーチューブ29とを通過する経路が形成されている。
圧縮機11の吸入側には、第3膨張弁25cを介して、冷媒調整器18の一方出入口が接続されている。冷媒調整器18は、冷媒回路100を流れる冷媒量を調整する機器である。冷媒調整器18の他方出入口は、第2圧力調整弁28bを介して合流点P2に接続されている。また、冷媒調整器18の他方出入口には、第4電磁弁26dと第3逆止弁27cを介して第1逆止弁27aの流出側が接続されている。冷媒調整器18は、冷媒回路100に流れる冷媒の量を一定に保つ機能を有する。
また、圧縮機11の吸入側には、第6電磁弁26fを介して油調整器19の一方出入口が接続されている。油調整器19の他方出入口は、第3圧力調整弁28cを介して合流点P2に接続されている。また、油調整器19の他方出入口には、第5電磁弁26eと第4逆止弁27dを介して第1逆止弁27aの流出側が接続されている。油調整器19は、冷媒回路100に供給される油量を一定に保つ機能を有する。
熱源側熱交換器14には、熱源側ファン20が配置されている。熱源側ファン20は、熱交換を促進するための気流を熱源側熱交換器14に発生させる。
フィルタ30は、油分離器12と第1逆止弁27aとの間、熱源側熱交換器14と第1膨張弁25aとの間、過冷却熱交換器15と高圧側閉鎖弁21との間、四方弁13の第4ポートと低圧側閉鎖弁22との間、アキュムレータ16の他方出口と第2電磁弁26bとの間、油分離器12と第3電磁弁26cとの間、第3膨張弁25cと冷媒調整器18の間及び油調整器19と第6電磁弁26fとの間に設けられている。ストレーナ31は、油調整器19と第3圧力調整弁28の間に設けられている。チャージポート23は、第3膨張弁25cとフィルタ30との間に設けられている。
(2−1−2)利用ユニット50
各利用ユニット50は、例えば、図1に示されているように、利用側熱交換器51と、利用側膨張弁52と、利用側ファン53とを備えている。利用側熱交換器51は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器であって空気と冷媒との間で熱交換を行わせる。液側の冷媒連絡配管81とガス側の冷媒連絡配管82の間に、利用側膨張弁52と利用側熱交換器51が直列接続されている。利用側膨張弁52と利用側熱交換器51は、液側の冷媒連絡配管81からガス側の冷媒連絡配管82に向って、利用側膨張弁52、利用側熱交換器51の順に配置されている。各利用側熱交換器51には、利用側ファン53が配置されている。利用側ファン53は、熱交換を促進するための気流を利用側熱交換器51に発生させる。液側の冷媒連絡配管81とガス側の冷媒連絡配管82の間に並列に接続されている複数の利用ユニット50により、利用側回路120が構成されている。
(2−1−3)第2熱源ユニット10Bの制御系統
図5に示されているように、冷凍サイクル装置1の第2熱源ユニット10Bの制御系統40は、熱源側コントローラ41と利用側コントローラ42とを備えて構成されている。ここでは、利用ユニット50が複数あるために利用側コントローラ42が複数設けられている場合を説明しているが、利用ユニット50が1台であれば利用側コントローラ42も1つあればよい。また、熱源側コントローラ41と利用側コントローラ42のように分離せずに、1つのコントローラにまとめてもよい。
熱源側コントローラ41は、判断部43と制御部44とを含んでいる。熱源側コントローラ41は、圧縮機11と、四方弁13と、熱源側ファン20と、第1膨張弁25a〜第3膨張弁25cと、第1電磁弁26a〜第6電磁弁26fとを制御し、冷凍サイクルに関する制御を行う。また、利用側コントローラ42は、利用側膨張弁52と、利用側ファン53を制御し、冷凍サイクルに関する制御を行う。
上記実施形態では、熱源側コントローラ41及び利用側コントローラ42は、メモリに格納された実行可能なプログラム及びデータをCPUよって解釈実行することで制御を行うように構成できる。このプログラム及びデータは、記録媒体を介してメモリ内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。また、記録媒体からメモリへのプログラム及びデータの導入は、電話回線や搬送路等を介して行ってもよい。また、熱源側コントローラ41及び利用側コントローラ42は、CPUとメモリを用いて行うのと同様の制御を行うことができる集積回路(IC)を用いて構成されてもよい。ここでいうICには、LSI(large-scale integrated circuit)、ASIC(application-specific integrated circuit)、ゲートアレイ、FPGA(field programmable gate array)等が含まれる。
熱源側コントローラ41及び利用側コントローラ42は、複数の温度センサ及び複数の圧力センサなどを備えているが、ここでは本開示の技術の説明に必要な吐出管温度センサ91を記載して、他のセンサの記載を省略する。熱源側コントローラ41は、吐出管温度センサ91の検出値に基づき圧縮機11の冷媒の吐出温度を推定することができるように構成されている。
また、冷凍サイクル装置1は、制御系統40に入力装置46を含み、熱源側コントローラ41は、入力装置46に接続されている。作業者は、入力装置46から、回収冷媒の重量及びR32冷媒の重量を入力することができる。熱源側コントローラ41は、入力された、回収冷媒の重量及びR32冷媒の重量から循環冷媒に占めるジフルオロメタンの重量を算出することができる。例えば、回収冷媒がR410A冷媒であれば、判断部43が、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの混合割合がそれぞれ50重量%、50重量%として、回収冷媒の重量及びR32冷媒の重量から循環冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を算出し、ジフルオロメタンの混合割合を判断する。
(2−1−4)冷房運転
冷凍サイクル装置1は、冷房運転では、四方弁13を実線の状態、言い換えると第1ポートと第2ポートが連通するとともに第3ポートと第4ポートが連通する状態にする。冷房運転で行われる冷凍サイクルでは、熱源側熱交換器14が放熱器として機能し、利用側熱交換器51が蒸発器として機能する。圧縮機11から吐出された冷媒は、熱源側熱交換器14、利用側膨張弁52、利用側熱交換器51を順に循環して、圧縮、凝縮、膨張、蒸発の蒸気圧縮式の冷凍サイクルを繰り返す。
冷凍サイクル装置1は、圧縮機11の運転周波数を利用側熱交換器51における蒸発圧力または蒸発温度が目標圧力または目標蒸発温度となるように制御するとともに、利用側膨張弁52の各弁開度を利用側熱交換器51のガス側を流れる冷媒の過熱度が目標過熱度となるように制御する。冷房運転において、第1膨張弁25aは全開状態とされる。冷凍サイクル装置1は、過冷却熱交換器15を出た冷媒の過熱度が目標過熱度となるように第2膨張弁25bの開度を調節する。また、冷凍サイクル装置1は、所定条件を満たすときに、過冷却回路32aを流れる冷媒を分岐点P1と高圧側閉鎖弁21との間を流れる冷媒と過冷却熱交換器15において熱交換させて中間圧のガス冷媒とし、インジェクションポートから圧縮機11の圧縮機構の圧縮途中の圧縮室に供給する。中間圧のガス冷媒を供給された圧縮機11は、ガス冷媒を注入されない場合に比べて吐出温度を下げることができる。
(2−1−5)暖房運転
冷凍サイクル装置1は、暖房運転では、四方弁13の破線の状態、言い換えると第1ポートと第4ポートが連通するとともに第2ポートと第3ポートが連通する状態にする。暖房運転で行われる冷凍サイクルでは、熱源側熱交換器14が蒸発器として機能し、利用側熱交換器51が放熱器として機能する。圧縮機11から吐出された冷媒は、利用側熱交換器51、第1膨張弁25a、熱源側熱交換器14を順に循環して、圧縮、凝縮、膨張、蒸発の蒸気圧縮式の冷凍サイクルを繰り返す。
暖房運転において、第2膨張弁25bは全閉状態とされる。冷凍サイクル装置1は、圧縮機11の運転周波数を利用側熱交換器51における凝縮温度が目標凝縮温度となるように制御するとともに、利用側膨張弁52の弁開度を利用側熱交換器51の液側を流れる冷媒の過冷却度が目標過冷却度となるように制御する。冷凍サイクル装置1は、第1膨張弁25aの弁開度を、熱源側熱交換器14のガス側を流れる冷媒の過熱度が目標過熱度になるように制御する。
(2−2)測定システム60
測定システム60は、図3に示されている計量器61を含んでいる。計量器61としては、例えば、台秤、吊り秤がある。計量器61は、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bの重量を量れる機能を有するとともに、冷媒の重量を検出するための十分な分解能を有している。
(2−3)冷媒の移送
第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bへの冷媒の移送では、例えば、第1熱源ユニット10Aが冷凍サイクル装置1に組み込まれていて可動可能な状態で、ポンプダウン運転によって、利用側回路120の冷媒を第1熱源ユニット10Aの熱源側回路110に移送する。その後、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21と低圧側閉鎖弁22を閉じる。そして、ポンプダウン運転後に、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21と低圧側閉鎖弁22を閉じて第1熱源ユニット10Aを取り外して仮置きの状態にする。ポンプダウン運転では、例えば、高圧側閉鎖弁21を閉じて、第1熱源ユニット10Aを冷房運転する。高圧側閉鎖弁21を閉じて、第1熱源ユニット10Aの熱源側熱交換器14を凝縮器として機能させる運転を行う。低圧側閉鎖弁22の圧力が十分に低くなったら、低圧側閉鎖弁22を閉じる。
次に、第1熱源ユニット10Aを冷凍サイクル装置1から取り外し、第2熱源ユニット10Bを冷凍サイクル装置1に組み込む。その後、図2に示されているように、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21のサービスポートと第2熱源ユニット10Bのチャージポート23とをチャージホース70で接続する。ここでは、冷媒の移送手段が、チャージホース70を含んでいる。第2熱源ユニット10Bを運転して圧縮機11を駆動し、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21のサービスポートから第2熱源ユニット10Bのチャージポート23へ冷媒を移送する。第2熱源ユニット10Bを運転して圧縮機11を駆動するときには、第3膨張弁25cを閉じ、冷房運転を行い、冷媒調整器18からアキュムレータ16を通して圧縮機11に吸入される経路で回収冷媒を吸入する。チャージポート23及び高圧側閉鎖弁21のサービスポートからチャージホース70を取り外すことで、チャージポート23及び高圧側閉鎖弁21のサービスポートが閉じられる。
(2−4)ジフルオロメタンの混合割合に基づく冷凍サイクルに関する制御
冷凍サイクル装置1は、判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合が所定割合に比べて大きい場合に、ジフルオロメタンの混合割合が所定割合の場合に比べて圧縮機11の最低回転数が大きい状態で運転される。
例えば、所定割合が、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が50重量%であるとする。このとき、判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合が60重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が40重量%の場合には、ジフルオロメタンの混合割合とペンタフルオロエタンの混合割合が所定割合である場合に比べて、圧縮機11の最低回転数が大きい状態で、冷凍サイクル装置1が運転される。
そのために、制御部44は、例えば、ジフルオロメタンの混合割合が所定割合の場合に比べてジフルオロメタンの混合割合が所定割合よりも大きい場合の方が、圧縮機11の最低回転数の設定を大きくする制御に変更するように構成される。例えば、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が50重量%である場合に比べてジフルオロメタンの混合割合が60重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が40重量%の場合の方が、圧縮機11の最低回転数の設定を所定パーセント増加させるように、制御部44が構成されるなどである。このような構成を実現するには、最低回転数の設定値とジフルオロメタンの混合割合との関係が記述されたテーブルを制御部44が記憶しておき、制御部44がそのテーブルに従って制御を変更する。あるいは、最低回転数の設定値とジフルオロメタンの混合割合との関係を規定する数式を制御部44が記憶しておき、その数式に従って制御を変更するように制御部44を構成できる。
また、既に説明した冷凍サイクル装置1の圧縮機11は、圧縮室における吸入側と吐出側の間に高圧冷媒と低圧冷媒の間である中間圧冷媒を注入するインジェクションポートを有している。そして、判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合と比べて圧縮機11のインジェクションポートに注入する頻度が多く、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合と比べてインジェクションポートに注入する頻度が少ない状態で運転される。
そのために、制御部44は、例えば、インジェクションを行うか否かを圧縮機11の吐出温度が吐出温度の設定閾値を超えるか否かで判断しているときには、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合と比べて、吐出温度の設定閾値を下げる制御の変更を行うように構成される。また、制御部44は、例えば、ジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合と比べて、吐出温度の設定閾値を上げる制御の変更を行うように構成される。
例えば、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が50重量%である場合に比べてジフルオロメタンの混合割合が60重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が40重量%の場合の方が、吐出温度の設定閾値を所定パーセント増加させるように、制御部44が構成されるなどである。例えば、ジフルオロメタンの混合割合が100重量%である場合に比べてジフルオロメタンの混合割合が80重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が20重量%の場合の方が、吐出温度の設定閾値を所定パーセント減少させるように、制御部44が構成されるなどである。このような構成を実現するには、吐出温度の設定閾値とジフルオロメタンの混合割合との関係が記述されたテーブルを制御部44が記憶しておき、制御部44がそのテーブルに従って制御を変更する。あるいは、吐出温度の設定閾値とジフルオロメタンの混合割合との関係を規定する数式を制御部44が記憶しておき、その数式に従って制御を変更するように制御部44を構成できる。
あるいは、制御部44は、例えば、インジェクションを行うか否かを圧縮機11の回転数が設定回転数を超えるか否かで判断しているときには、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合と比べて、設定回転数を下げる制御の変更を行うように構成される。また、制御部44は、例えば、ジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合と比べて、設定回転数を上げる制御の変更を行うように構成される。このような構成を実現するには、インジェクションを行うか否かの判断基準である設定回転数とジフルオロメタンの混合割合との関係が記述されたテーブルを制御部44が記憶しておき、制御部44がそのテーブルに従って制御を変更する。あるいは、設定回転数とジフルオロメタンの混合割合との関係を規定する数式を制御部44が記憶しておき、その数式に従って制御を変更するように制御部44を構成できる。
また、既に説明した冷凍サイクル装置1の冷媒回路100は、冷凍サイクルにおいて冷媒の圧力を下げる第1膨張弁25aを有している。そして、判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合と比べて第1膨張弁25aの起動時の開度が小さく、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合と比べて第1膨張弁25aの起動時の開度が大きい状態になる。
そのために、制御部44は、例えば、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合と比べて、起動時の第1膨張弁25aの開度を大きくする制御の変更を行うように構成され、また、制御部44は、例えば、ジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合と比べて、起動時の第1膨張弁25aの開度を小さくする制御の変更を行うように構成される。
例えば、ジフルオロメタンの混合割合が50重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が50重量%である場合に比べてジフルオロメタンの混合割合が60重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が40重量%の場合の方が、起動時の第1膨張弁25aの開度を所定パーセント増加させるように、制御部44が構成されるなどである。例えば、ジフルオロメタンの混合割合が100重量%である場合に比べてジフルオロメタンの混合割合が80重量%でペンタフルオロエタンの混合割合が20重量%の場合の方が、起動時の第1膨張弁25aの開度を所定パーセント減少させるように、制御部44が構成されるなどである。このような構成を実現するには、起動時の第1膨張弁25aの開度とジフルオロメタンの混合割合との関係が記述されたテーブルを制御部44が記憶しておき、制御部44がそのテーブルに従って制御を変更する。あるいは、起動時の第1膨張弁25aの開度とジフルオロメタンの混合割合との関係を規定する数式を制御部44が記憶しておき、その数式に従って制御を変更するように制御部44を構成できる。
(3)変形例
(3−1)変形例1A
上記実施形態では、冷凍サイクル装置1の第1熱源ユニット10Aも第2熱源ユニット10Bも、冷凍サイクルの放熱と吸熱とを切り換えられるように構成されている場合について説明したが、冷凍サイクル装置1は、このような構成には限られない。冷凍サイクル装置1は、例えば、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bが冷媒から放熱させる熱源として機能する専用機であるとともに利用ユニット50が冷媒へ吸熱させる装置として機能する専用機であってもよい。この場合、冷凍サイクル装置1が空気調和装置であれば冷房専用機になる。また、冷凍サイクル装置1は、例えば、第1熱源ユニット10Aまたは第2熱源ユニット10Bが冷媒へ吸熱させる熱源として機能する専用機であるとともに利用ユニット50が冷媒から放熱させる装置として機能する専用機であってもよい。この場合、冷凍サイクル装置1が空気調和装置であれば暖房専用機になる。
(3−2)変形例1B
上記実施形態では、冷凍サイクル装置1の第1熱源ユニット10Aを更新する場合について説明したが、冷凍サイクル装置1を新たに設置する場合についても、本開示の技術を適用することができる。
(3−3)変形例1C
上記実施形態では、冷凍サイクル装置1に充填される冷媒がR410A冷媒とR32冷媒である場合について説明したが、冷凍サイクル装置1に充填される冷媒は、この組合せには限られない。例えば、冷凍サイクル装置1に充填される冷媒がR452B冷媒とR32冷媒であってもよい。
(3−4)変形例1D
上記実施形態では、冷凍サイクル装置1が利用ユニット50を複数備えるマルチ型の冷凍サイクル装置1について説明した。しかし、本開示の技術が適用できる冷凍サイクル装置はマルチ型の冷凍サイクル装置には限られない。例えば、1台の熱源ユニットに1台の利用ユニットが接続されるペア型の冷凍サイクル装置に対しても、本開示の技術を適用することができる。また、冷凍サイクル装置に接続される熱源ユニットは、1台には限られず、複数台の熱源ユニットが接続されてもよい。
(3−5)変形例1E
上記実施形態では、第1熱源ユニット10Aの圧縮機11を冷媒の移送の動力源に用いる場合について説明した。しかし、冷媒の移送の動力源は、第1熱源ユニット10Aの圧縮機11には限られない。冷媒の移送には、例えば、内部に圧縮機を有する冷媒回収装置を用いてもよい。
(3−6)変形例1F
上記実施形態では、第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに冷媒を直接移送する場合について説明したが、図7に示されているように、一旦、第1熱源ユニット10Aから回収ボンベ80に冷媒を移送し、その後回収ボンベ80から第2熱源ユニット10Bに冷媒を移送してもよい。この場合、計量器61により回収冷媒が回収ボンベ80の中に回収される前の回収ボンベ80の重量と、回収ボンベ80の中に回収冷媒が回収された後の回収ボンベ80の重量とを測定し、回収前後の回収ボンベ80の重量の差から回収冷媒の重量を測定するように構成してもよい。
このように回収ボンベ80を使用する場合、例えば、第1熱源ユニット10Aが、電源210に接続されていて運転可能であれば、ポンプダウン運転によって、利用側回路120の冷媒を第1熱源ユニット10Aの熱源側回路110に移送する。そして、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21のサービスポートと回収ボンベ80とをチャージホース70で接続する。高圧側閉鎖弁21のサービスポートと回収ボンベ80にチャージホース70が取り付けられることで、第1熱源ユニット10Aの熱源側回路110と回収ボンベ80の間が連通する。その後、第1熱源ユニット10Aを運転して圧縮機11を駆動し、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21のサービスポートから回収ボンベ80へ冷媒を移送する。回収ボンベ80を閉じて高圧側閉鎖弁21のサービスポート及び回収ボンベ80からチャージホース70を取り外すことで、高圧側閉鎖弁21のサービスポートが閉じられる。
第2熱源ユニット10Bが組み込まれた後の冷凍サイクル装置1に対して、例えば、冷凍サイクル装置1の気密が検査され、冷凍サイクル装置1の気密が確認された後に真空ポンプによって冷凍サイクル装置1が真空引きされる。冷凍サイクル装置1に組み込まれた第2熱源ユニット10Bに回収ボンベ80から回収冷媒を移送するときには、図8に示されているように、回収ボンベ80と第2熱源ユニット10Bのチャージポート23とをチャージホース70で接続する。チャージポート23と回収ボンベ80にチャージホース70が取り付けられることで、第2熱源ユニット10Bの熱源側回路110と回収ボンベ80の間が連通する。その後、第2熱源ユニット10Bを運転して圧縮機11を駆動し、回収ボンベ80から第2熱源ユニット10Bのチャージポート23へ冷媒を移送する。回収ボンベ80を閉じてチャージポート23及び回収ボンベ80からチャージホース70を取り外すことで、チャージポート23が閉じられる。
また、計量器61により回収ボンベ80の中に回収冷媒が回収された後の回収ボンベ80の重量と、回収ボンベ80から第2熱源ユニット10Bに回収冷媒が移送された後の回収ボンベ80の重量とを測定し、移送前後の回収ボンベ80の重量の差から回収冷媒の重量を測定するように構成してもよい。
回収ボンベ80を用いる場合も、予め第2熱源ユニット10Bにチャージされていた単一冷媒の重量、及び回収冷媒と追加される冷媒とを含む混合冷媒の重量の合計が、更新後の冷凍サイクル装置1にとっての冷媒の適正な総重量の範囲内であればよい。
(3−7)変形例1G
上記実施形態では、第2熱源ユニット10Bに冷媒が移送される前後の第1熱源ユニット10Aの重量を計量する場合について説明したが、図9に示されているように、第2熱源ユニット10Bに冷媒が移送される前後の第2熱源ユニット10Bの重量を計量してもよい。第2熱源ユニット10Bは、計量器61で重量を計量される。計量器61による第2熱源ユニット10Bに移送された回収冷媒の計量は、第2熱源ユニット10Bに回収冷媒が移される前と、第2熱源ユニット10Bに回収冷媒が移された後の両方で、第2熱源ユニット10Bの重量を測定することにより行われる。第2熱源ユニット10Bに回収冷媒が移された後の第2熱源ユニット10Bについての計量器61の計量値から、第2熱源ユニット10Bに回収冷媒が移される前の第2熱源ユニット10Bについての計量器61の計量値を差し引くことで、回収冷媒の重量を算出することができる。
第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bへの冷媒の移送では、例えば、第1熱源ユニット10Aが、電源210に接続されていて運転可能である場合、ポンプダウン運転によって、利用側回路120の冷媒を第1熱源ユニット10Aの熱源側回路110に移送する。例えば、高圧側閉鎖弁21を閉じて、第1熱源ユニット10Aを冷房運転する。高圧側閉鎖弁21を閉じて、第1熱源ユニット10Aの熱源側熱交換器14を凝縮器として機能させる運転を行う。低圧側閉鎖弁22の圧力が十分に低くなったら、低圧側閉鎖弁22を閉じる。そして第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21のサービスポートと第2熱源ユニット10Bのチャージポート23とをチャージホース70で接続する。チャージポート23及び高圧側閉鎖弁21のサービスポートにチャージホース70が取り付けられることで、第1熱源ユニット10Aの熱源側回路110と第2熱源ユニット10Bの熱源側回路110の間が連通する。その後、第1熱源ユニット10Aを運転して圧縮機11を駆動し、第1熱源ユニット10Aの高圧側閉鎖弁21のサービスポートから第2熱源ユニット10Bのチャージポート23へ冷媒を移送する。チャージポート23及び高圧側閉鎖弁21のサービスポートからチャージホース70を取り外すことで、チャージポート23及び高圧側閉鎖弁21のサービスポートが閉じられる。第2熱源ユニット10Bの中には回収冷媒が移されているので、第2熱源ユニット10Bが冷凍サイクル装置1に組み込まれることで、第2熱源ユニット10Bの中の回収冷媒が冷凍サイクル装置1に充填される。
(3−8)変形例1H
上記実施形態及び変形例では、計量器61を用いて回収冷媒の重量を測定する場合について説明したが、図10に示されているように、第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに移送される回収冷媒の重量を、質量流量計62を用いて測定してもよい。この場合には、測定システム60に質量流量計62が含まれる。質量流量計62としては、コリオリ式流量計がある。コリオリ式流量計を用いれば、冷媒が気液二相状態で第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに移送されても、回収冷媒の質量を測定することができる。なお、本開示では、地球上における重力加速度の差が僅かであることから、質量流量計62の計測値(kg)≒回収冷媒の重量(kgf)として取り扱う。質量流量計62を用いた測定は、第1熱源ユニット10Aを電源210に接続して第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに冷媒を移送する場合、第2熱源ユニット10Bを電源210に接続して第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに冷媒を移送する場合、あるいは第1熱源ユニット10Aから第2熱源ユニット10Bに回収ボンベ80を介して冷媒を移送する場合のいずれの場合でも行うことができる。
(3−9)変形例1I
上記実施形態で説明した冷凍サイクル装置1の冷媒充填方法においては、第1熱源ユニット10から冷媒を回収する前に、既設の冷凍サイクル装置1を運転して冷媒回路100の中の冷媒を暖めるステップをさらに備えることが好ましい。
(3−10)変形例1J
上記実施形態の冷凍サイクル装置1においては、更新後の冷凍サイクル装置1への充填でR410A冷媒とR32冷媒とが混合されて循環冷媒となった場合に、循環冷媒が不燃性になるように調整されることが好ましい。
例えば、初期充填冷媒がR410A冷媒で、単一冷媒がR32冷媒の場合、ペンタフルオロエタンが不燃性であるものの、R32冷媒(ジフルオロメタン)が僅かではあるが燃焼性を有するため、充填された後の循環冷媒に占めるジフルオロメタンの割合が増加すると、循環冷媒が僅かな燃焼性を持つ可能性がある。そこで、予め循環冷媒が不燃性となるジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの混合割合を調べておき、不燃性と判断できるジフルオロメタンの混合割合の上限閾値を決定しておく。これにより更新後の冷凍サイクル装置1が不燃性冷媒を想定した機器の場合、そのまま使用できる。測定された回収冷媒の重量と補充するR32冷媒の重量から循環冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合が上限閾値より小さければ、循環冷媒が不燃性であると判断する。このようにして、循環冷媒が不燃性と判断できる場合には、R32冷媒だけを補充する。もし、循環冷媒が不燃性と判断できない場合には、例えば、ペンタフルオロエタンなどの他の冷媒を足すなどして循環冷媒が不燃性になるように充填を行う。
(3−11)変形例1K
図11に示されているように、まず、工場などのチャージ場所300において、ボンベ85などで準備されているR32冷媒を第2熱源ユニット10Bに初期充填するように構成してもよい。R32冷媒が詰められた状態で、トラックとクレーンなどの運送手段400を使って、利用ユニット50を接続して冷媒回路100を構成する場所である建物200の屋上まで、第2熱源ユニット10Bが運送される。
第2熱源ユニット10Bに初期充填されたR32冷媒は、第2熱源ユニット10Bの中で、20℃において大気圧以上の絶対圧力を有する量まで詰められるのが好ましい。熱源側回路110の内部が大気圧以上であれば、第2熱源ユニット10Bの外部から冷媒回路100の内部に向って外気が侵入し難くなるからである。また、第2熱源ユニット10Bに詰められたR32冷媒は、第2熱源ユニット10Bの中で、35℃において1MPa未満の絶対圧力を有する量だけ詰められるのが好ましい。このように構成することで、少ない充填量で外気の侵入を防ぐことができる。さらには、第2熱源ユニット10Bに詰められたR32冷媒の圧力は、20℃におけるゲージ圧で、200kPa未満となることが好ましい。このように構成することで、さらに少ない充填量で外気の侵入を防ぐことができる。
この場合、現地で充填されるR410A冷媒が設置時に追加充填される追加充填冷媒である。追加充填冷媒には、例えば回収冷媒を用いることができる。この場合、判断部43は、冷凍サイクル装置1の設置時の冷媒の追加充填までに予め充填されている初期充填冷媒の組成及び重量と、設置時に追加充填される追加充填冷媒の組成及び重量とに基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する。
図11を用いて説明した場合には、初期充填冷媒がR32冷媒で、追加冷媒がR410A冷媒であったが、変形例1Kにおける組合せは、このような組合せには限られない。例えば、初期充填冷媒がジフルオロメタンの混合割合がペンタフルオロエタンの混合割合よりも多い混合冷媒であってもよい。また、追加充填冷媒が、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの混合冷媒であるが、ジフルオロメタンの混合割合がペンタフルオロエタンの混合割合よりも少ない混合冷媒であってもよい。
この場合、作業者は、入力装置46から、初期充填冷媒の重量とともに初期充填冷媒の組成であるジフルオロメタンの混合割合とペンタフルオロエタンの混合割合を入力する。また、作業者は、入力装置46から、追加充填冷媒の重量とともに初期充填冷媒の組成であるジフルオロメタンの混合割合とペンタフルオロエタンの混合割合を入力する。判断部43は、初期充填冷媒の組成及び重量と追加充填冷媒の組成及び重量とに基づいて循環冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断する。
(3−12)変形例1L
上記実施形態及び変形例では、判断部43が、冷媒回路100に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する場合について説明したが、
所定条件下での運転における圧縮機11の冷媒の吐出温度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断するように構成してもよい。
図12には、R410A冷媒の冷凍サイクルにおける比エンタルピーと圧力の関係が実線で示され、R32冷媒の冷凍サイクルにおける比エンタルピーと圧力の関係が破線で示されている。図12において、二点差線で示されている冷凍サイクルにおける比エンタルピーと圧力の関係は、ジフルオロメタンの混合割合とペンタフルオロエタンの混合割合がR410A冷媒とR32冷媒にあって不燃性の混合冷媒のものが示されている。二点差線で示されている状態よりもジフルオロメタンの混合割合が多くなってR32冷媒に近づけば、ジフルオロメタンの混合割合が多くなるほど圧縮機11から吐出された冷媒の温度が上昇する。従って、圧縮機11から吐出された循環冷媒の温度(E点の温度)からジフルオロメタンとペンタフルオロエタンの混合冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断することができる。
圧縮機11の冷媒の吐出温度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する構成を実現するために、冷凍サイクル装置1は、圧縮機11の吐出管に取り付けられている吐出管温度センサ91を備えている。例えば、圧縮機11の冷媒の吐出温度とジフルオロメタンの混合割合との関係が記述されたテーブルを制御部44が記憶しておき、そのテーブルに従って制御部44がジフルオロメタンの混合割合を判断するように構成できる。あるいは、圧縮機11の冷媒の吐出温度とジフルオロメタンの混合割合との関係を示す数式を制御部44が記憶しておき、その数式に従って制御部44がジフルオロメタンの混合割合を判断するように構成できる。
また、判断部43が、吐出温度の代わりに、吐出過熱度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断するように構成してもよい。吐出過熱度は、例えば、圧縮機11の吐出圧力により定まる冷媒の飽和温度を吐出温度から差し引いた値である。従って、吐出過熱度を吐出温度の換わりに用いても、判断部43が吐出過熱度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断するように構成することができる。
(3−13)変形例1M
上記実施形態では、第1熱源ユニット10A及び第2熱源ユニット10Bに過冷却熱交換器15が設けられる場合について説明したが、第1熱源ユニット10A及び/または第2熱源ユニット10Bに過冷却熱交換器15が設けられなくてもよい。
また、第1熱源ユニット10A及び第2熱源ユニット10Bに油調整器19が設けられる場合について説明したが、第1熱源ユニット10A及び/または第2熱源ユニット10Bに油調整器19が設けられなくてもよい。
また、第1熱源ユニット10A及び第2熱源ユニット10Bに冷媒調整器18が設けられる場合について説明したが、第1熱源ユニット10A及び/または第2熱源ユニット10Bに冷媒調整器18が設けられなくてもよい。
また、第1熱源ユニット10A及び第2熱源ユニット10Bに油分離器12が設けられる場合について説明したが、第1熱源ユニット10A及び/または第2熱源ユニット10Bに油分離器12が設けられなくてもよい。
(4)特徴
(4−1)
上記実施形態の冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行っている。例えば、更新後の冷凍サイクル装置1に、現地で回収した冷媒を現地で充填して使用する場合には、現地で回収した回収冷媒だけでは不足が生じると、回収冷媒とは異なる組成の冷媒を充填することがある。また、回収冷媒中のジフルオロメタンの混合割合が時間の経過とともに変化していたりして、更新後の冷凍サイクル装置の中に占めるジフルオロメタンが、回収冷媒を使用しない正規の冷媒中のジフルオロメタンの割合と異なる場合がある。そのような場合に、冷凍サイクルに関する制御に影響を与えるジフルオロメタンの混合割合の判断を判断部43で行えると、冷凍サイクルを適切に制御することができ、冷凍サイクル装置を正常な運転ができる状態に保つことができる。
例えば、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンが循環冷媒に占める混合割合が、それぞれ50重量%である場合、R410A冷媒に適した制御で冷凍サイクル装置1の制御を行い、例えば、ジフルオロメタンとペンタフルオロエタンが循環冷媒に占める混合割合が、それぞれ55重量%と45重量%である場合にはR410A冷媒に適した制御からジフルオロメタンが多い場合に適した制御に切り換えることができる。制御の切り換え方は、アナログ的に切り換えるように構成することができ、あるいはステップ状にデジタル的に切り換えるように構成することができる。
(4−2)
上記実施形態の冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行う際のジフルオロメタンの混合割合が、判断部43により、所定条件下での運転における圧縮機11の冷媒の吐出温度に基づいて判断され、又は、冷媒回路100に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいて判断される。判断部43をこのように構成することで、冷凍サイクルに関する制御に影響を与えるジフルオロメタンの混合割合の判断を判断部43で容易に行うことができる。その結果、冷凍サイクル装置1は、ジフルオロメタンの混合割合が変わっても、正常な運転ができる状態を容易に保つことができる。
(4−3)
上記実施形態では、判断部43がR410A冷媒の重量とR32冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断することから、ジフルオロメタンの混合割合の判断が精度良く行われる。その結果、制御部44が行う冷凍サイクルに関する制御も精度良く行うことができる。
(4−4)
上記実施形態では、最初にR410Aが充填された第1熱源ユニット10Aから冷媒を回収して、回収冷媒を混合冷媒として更新後の第2熱源ユニット10Bを含む冷凍サイクル装置1に充填するとともにR32冷媒を追加充填する。このような場合には、通常、冷媒回路100に充填されている循環冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合がペンタフルオロエタンの混合割合よりも多くなる。このように、冷媒回路100に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合がペンタフルオロエタンの混合割合よりも多くなる場合、冷媒回路100に充填されている循環冷媒の性質がR32に大きく影響される。そのため、冷凍サイクル装置1の制御部44が、判断部43の判断したジフルオロメタンの混合割合に基づいて冷凍サイクルに関する制御を行うことにより、冷凍サイクル装置1が冷凍サイクルについて正常な運転を維持できるようにする効果が顕著になる。
(4−5)
上記変形例1Kで説明したように、第2熱源ユニット10Bに対して、工場などで初期充填を行い、判断部43が、例えば入力装置46から入力された初期充填冷媒の組成及び重量と追加充填冷媒の組成及び重量とに基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する。その結果、冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合の判断の精度が向上する。
(4−6)
上記変形例1Kで説明した初期充填冷媒がR32冷媒であり、追加充填冷媒がR410A冷媒である場合には、判断部43が組成に関する情報を得る必要がなくなるので、冷凍サイクル装置1は、ジフルオロメタンの混合割合を判断する操作を簡易化することができる。また、作業者も、入力装置46などから組成に関する情報を入力する手間が省ける。
(4−7)
上記実施形態の冷凍サイクル装置1では、判断部43が判断したジフルオロエタンの混合割合が所定割合に比べて大きい場合の圧縮機11の回転数が所定割合の場合の回転数より大きい。そのため、循環冷媒に占めるジフルオロエタンの混合割合が大きくても、圧縮機11に吸入される循環冷媒の乾き度が小さくなり過ぎない。その結果、圧縮機11に液相の循環冷媒が吸入されるリスクが低くなり、冷凍サイクル装置1が正常な運転ができる状態を保つことができる。
(4−8)
上記実施形態の冷凍サイクル装置1では、判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合と比べて圧縮機11のインジェクションポートに注入する頻度が多い。そのため、冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合が大きくてもインジェクションによって圧縮機11の吐出温度が抑制され、冷凍サイクルにおける圧縮後の循環冷媒の温度の上がりすぎが抑制される。また、上記実施形態の冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合と比べて圧縮機11のインジェクションポートに注入する頻度が少ない。そのため、冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合が小さくても過度のインジェクションが抑制され、インジェクションのし過ぎによる効率の低下が抑制される。
(4−9)
上記実施形態の冷凍サイクル装置1は、冷凍サイクルにおいて循環冷媒の圧力を下げる第1膨張弁25aを有している。判断部43が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合より圧縮機起動時の第1膨張弁25aの開度が小さく、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合より圧縮機起動時の第1膨張弁25aの開度が大きい。そのため、冷凍サイクル装置1では、ジフルオロメタンの混合割合が変化したことによって循環冷媒による熱の搬送量の変化により冷凍サイクルの状態が変わっても、熱の搬送量の変化を抑制することができる。その結果、フルオロメタンの混合割合が変化しても、冷凍サイクル装置1は、適正な動作をすることができる。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1 冷凍サイクル装置
10A 第1熱源ユニット
11 圧縮機
25a 第1膨張弁
43 判断部
44 制御部
100 冷媒回路
110 熱源側回路
120 利用側回路
特開2003−240388号公報

Claims (10)

  1. 圧縮機(11)を有し、前記圧縮機により冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路(100)と、
    前記冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断する判断部(43)と、
    前記冷凍サイクルに関する制御を行う制御部(44)と
    を備え、
    前記判断部は、ジフルオロメタンの混合割合を判断し、
    前記制御部は、前記判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合に基づいて前記冷凍サイクルに関する制御を行う、冷凍サイクル装置(1)。
  2. 前記判断部は、所定条件下での運転における前記圧縮機の冷媒の吐出温度に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断するか、又は、前記冷媒回路に充填される複数種類の冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する、
    請求項1に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  3. 前記冷媒回路に充填される冷媒がR410A冷媒及びR32冷媒であり、
    前記判断部が、前記冷媒回路に充填されるR410A冷媒の重量とR32冷媒の重量に基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する、
    請求項1または請求項2に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  4. 前記冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合が、前記冷媒回路に充填されている冷媒に占めるペンタフルオロエタンの混合割合よりも多い、
    請求項3に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  5. 前記判断部は、冷凍サイクル装置の設置時の冷媒の追加充填までに予め充填されている初期充填冷媒の組成及び重量と、設置時に追加充填される追加充填冷媒の組成及び重量とに基づいてジフルオロメタンの混合割合を判断する、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  6. 前記初期充填冷媒がR32冷媒であり、前記追加充填冷媒がR410A冷媒である、
    請求項5に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  7. 前記判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が所定割合に比べて大きい場合の前記圧縮機の最低回転数が前記所定割合のときの最低回転数より大きい、
    請求項1から6のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  8. 前記圧縮機は、圧縮室における吸入側と吐出側の間に高圧冷媒と低圧冷媒の間である中間圧冷媒を注入するインジェクションポートを有し、
    前記判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合より前記インジェクションポートに注入する頻度が多く、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合より前記インジェクションポートに注入する頻度が少ない、
    請求項1から7のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  9. 前記冷媒回路は、前記冷凍サイクルにおいて膨張弁(25a)を有し、
    前記判断部が判断したジフルオロメタンの混合割合が50重量%に比べて大きい場合にはジフルオロメタンの混合割合が50重量%の場合より圧縮機起動時の前記膨張弁の開度が小さく、且つジフルオロメタンの混合割合が100重量%に比べて小さい場合にはジフルオロメタンの混合割合が100重量%の場合より圧縮機起動時の前記膨張弁の開度が大きい、
    請求項1から8のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置(1)。
  10. 圧縮機(11)を有し、前記圧縮機により冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路(100)を備える冷凍サイクル装置(1)の制御方法であって、
    前記冷媒回路に充填されている冷媒に占めるジフルオロメタンの混合割合を判断するステップと、
    冷媒の中のジフルオロメタンの混合割合に基づいて前記冷凍サイクルに関する制御を行うステップと
    を備える、冷凍サイクル装置の制御方法。
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