WO2003008878A1

WO2003008878A1 - Refrigerateur

Info

Publication number: WO2003008878A1
Application number: PCT/JP2002/006455
Authority: WO
Inventors: Hiromune Matsuoka; Osamu Tanaka
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2003-01-30
Also published as: JP2003028542A; US7117688B2; EP1418390A4; CA2453321A1; CN1240979C; CA2453321C; EP1418390A1; CN1513103A; KR20040016896A; US20040231352A1; KR100569532B1

Description

明細書

技術分野

本願発明は、セパレートタイプの冷凍装置に関するものである。背景技術

従来から良く知られているセパレートタイプの冷凍装置は、例えば図 5に示すように、圧縮機 1、四路切換弁 2、室外熱交換器 3、暖房用減圧機構 4 B、冷房用減圧機構 4 A、室内熱交換器 5を順次接続して冷媒循環回路 Aを構成している。室外熱交換器 3は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室内熱交換器 5は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。また、冷凍装置は、圧縮機 1、四路切換弁 2、室外熱交換器 3および暖房用減圧機構 4 Bを有する室外ユニット Xと、冷房用減圧機構 4 Aおよび室内熱交換器 5を有する室内ュニット Yとに分かれている。室外ユニット Xと室内ユニット Yとは、冷媒配管 6， 7を介して接続されている。

この冷凍装置では、四路切換弁 2の切換作動により、冷房サイクルと暖房サイクルとが切り換えられる。冷房サイクルでは、圧縮機 1→四路切換弁 2→室外熱交換器 3—暖房用減圧機構 4 B—冷房用減圧機構 4 A→室内熱交換器 5—四路切換弁 2→圧縮機 1と冷媒が循環する。暖房サイクルでは、圧縮機 1→四路切換弁 2—室内熱交換器 5—冷房用減圧機構 4 A→暖房用減圧機構 4 B—室外熱交換器 3→四路切換弁 2—圧縮機 1 と冷媒が循環する。図 5に示す冷凍装置では、 1台の室外ユニット Xに対して 2台の室内ユニット Y， Υが接続されている。符号 8 ' 9は閉鎖弁である。

上記のセパレートタイプの冷凍装置の場合、室外ュニット Xと室内ュニット Υ との設置距離により、必要となる冷媒量に差が生じる。このため、据え付けの際に、最適な冷媒量を現地で追加して充填する必要がある。例えば、予め室外ュニッ卜 Xに所定量の冷媒を充填しておき、現地設置時に室外ュニッ卜 Xと室内ュニット丫とを連絡する冷媒配管 6， 7の長さに応じて不足する冷媒を追加するといぅ冷媒充填が、従来から行われている。

上記の冷媒充填は、通常、冷媒循環回路 Aを真空に引きながら行われる。しかし、冷媒が冷媒循環回路 Aに入りきらない場合には、図 5に示すように、冷媒循環回路 Aを冷房サイクルとした状態（冷房運転状態）で、高圧液管となる液側冷媒配管 6側の閉鎖弁 8に対して冷媒が貯留されたボンべ Vを接続して、閉鎖弁 8 を閉じ、ボンべ Vを電子秤 Eで計量しながら冷媒を冷媒循環回路 Aに充填する方法が採用されている。

ところが、上記の冷媒充填方法を採用した場合、作業者がつきっきりで長時間の作業が必要となるという不具合があった。例えば、 1 0台の冷凍装置を設置する場合、冬場において 2 0馬力 7 O m配管（冷媒： 2 0 k g追加充填）とすると、 1台につき 2〜3時間つきつきりとなるため、延べ 2 0〜 3 0時間（3〜4日 ) の作業時間がかかることとなるという不具合があった。しかも、管理されたェ場での冷媒充填に比べて、現地での作業は、配管の取り回しが複雑で、作業性も悪く、正確に冷媒を充填するのが難しいのが現状である。

また、上記したように、冷媒充填量を現地工事において決定する場合、機器の性能や信頼性を左右する部分が現地工事の施工レベルに依存することとなり、冷凍装置の能力等を最大限に活かすことができない場合が生じている。

そこで、ある程度の現地配管の長さ分の冷媒を予め冷凍装置の機器に充填し、現地配管が短い場合には、余った冷媒を冷媒循環回路内のレシーバなどに蓄える方式（即ち、チャージレス方式）を採用することも知られている。しかしながら、この方式では、配管が短い場合には常に不必要な冷媒をレシーバなどに充填することとなり、機器の信頼性を悪化させるばかりでなく、不必要な大きさのレシ一バが必要だったリ、不必要な量の冷媒が必要だったりする。その結果、コストアップを招き、ユーザの負担が多くなつてしまうとともに、地球環境にも悪影響を及ぼすこととなるという不具合が生ずる。特に、ビル用マルチシステムのように、冷媒量の多いシステム（冷凍装置）では、この問題は顕著となる。発明の開示

本願発明は、短時間且つ容易な作業で最適な量の冷媒充填を行い得るようにすることを目的とするものである。

請求項 1に係る冷凍装置は、室外ュニッ卜と、室内ュニッ卜と、液側冷媒配管およびガス側冷媒配管と、冷媒充填装置とを備えている。室外ュニットは、圧縮機、室外熱交換器、および暖房用減圧機構を有している。室外熱交換器は、冷房運転時には凝縮器として作用し、且つ暖房運転時には蒸発器として作用する。室内ユニットは、冷房用減庄機構および室内熱交換器を有している。室内熱交換器は、冷房運転時には蒸発器として作用し、且つ暖房運転時には凝縮器として作用する。液側冷媒配管およびガス側冷媒配管は、室外ュニッ卜と室内ュニッ卜とを接続して冷媒循環回路を形成させる。冷媒充填装置は、液側冷媒配管に着脱可能に接続されており、冷媒循環回路へ冷媒を充填する。

上記のように構成したことにより、冷媒充填装置と液側冷媒配管とを連通させ冷媒循環回路を冷房運転状態とすると、冷媒充填装置から高圧液管となっている液側冷媒配管を介して冷媒循環回路に冷媒の充填が行われる。そして、必要十分よ量の冷媒充填が得られた時点で冷媒充填装置と液側冷媒配管との連通を遮断すれば、冷媒充填を終了することができる。つまり、短時間且つ容易な作業で、最適な量の冷媒充填を行い得る。

なお、冷媒充填装置を室外ュニッ卜に対して外付けで接続できるものにしておけば、必要な冷凍装置のみに冷媒充填装置をオプションとして接続できる。

請求項 2に係る冷凍装置は、請求項 1に記載の冷凍装置であって、冷媒充填装置は、冷房運転状態において、冷媒循環回路へ冷媒を充填する。

請求項 3に係る冷凍装置は、請求項 2に記載の冷凍装置であって、冷媒充填装置は、充填用冷媒が貯溜された冷媒タンクと、冷房運転状態において冷媒タンクを通る冷媒充填回路の導通 Z非導通を切り換える冷媒切換機構とを有している。

この冷凍装置では、冷媒充填回路の導通によって冷媒タンクから冷媒循環回路への冷媒充填が行われ、冷媒充填回路の非導通によって冷媒充填が終了することになる。ここでは、冷媒タンクと冷媒切換機構とからなる簡略な構成の冷媒充填装置で、短時間且つ容易な作業で最適な量の冷媒充填を行うことができる。請求項 4に係る冷凍装置は、請求項 1から 3のいずれかに記載の冷凍装置であつて、冷媒充填装置は、室外熱交換器と並列に接続された熱交換器を有している。ここでは、冷媒充填装置を接続することにより、室外ユニットにおける室外熱交換器と同等な機能を有する熱交換器が、冷媒循環回路に追加されることになる。これにより、室外熱交換器の能力調整を冷媒充填装置の接続によって行うことがでさる。

請求項 5に係る冷凍装置は、請求項 1から 4のいずれかに記載の冷凍装置であつて、冷媒充填装置による冷媒充填を予め設定された時間だけ行う冷媒充填制御手段をさらに備えている。

ここでは、冷媒充填運転を予め設定された時間だけ行うことにより、常に適切な量の冷媒充填が得られる。

なお、冷媒充填回路における高圧液管部である液側冷媒配管が液冷媒で満たされた後においては冷媒充填が行われないことから、予め設定された時間を長めに設定しておけば、現地配管長が長い場合にも十分に対応できる。

請求項 6に係る冷凍装置は、請求項 3に記載の冷凍装置であって、冷媒循環回路を暖房運転状態として冷媒充填回路を導通させるように冷媒切換機構を切リ換えてポンプダウン運転を行うポンプダウン制御手段をさらに備えている。

ここでは、冷媒充填装置における冷媒タンクに冷媒循環回路の冷媒を回収することができる。

請求項 7に係る冷凍装置は、請求項 6に記載の冷凍装置であって、圧縮機の吸入側に配置される低圧圧力検出手段をさらに備えている。そして、ポンプダウン制御手段は、ポンプダウン運転を、低圧圧力検出手段により検出された検出値が所定値以下となつた時点で停止する。

ここでは、圧縮機の吸入側の圧力が所定値以下に下がった時点（換言すれば、冷媒循環回路に残っている冷媒がほとんど無くなった時点）でポンプダウン運転が停止されることとなり、冷媒タンクへの冷媒回収を確実に行うことができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本願発明の第 1実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。第 2図は、本願発明の第 1実施形態に係る冷凍装置における冷媒充填運転制御の内容を示すフローチヤ一トである。

第 3図は、本願発明の第 1実施形態に係る冷凍装置におけるポンプダウン運転制御の内容を示すフローチヤ一トである。

第 4図は、本願発明の第 2実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。

第 5図は、従来公知の冷凍装置の冷媒回路図である。発明を実施するための最良の形態

ぐ第 1実施形態 >

図 1には、本願発明の第 1実施形態に係る冷凍装置における冷媒回路が示されている。

この冷凍装置は、背景技術において説明したものと同様に、圧縮機 1、四路切換弁 2、室外熱交換器 3、暖房用減圧機構 4 B、冷房用減圧機構 4 A、室内熱交換器 5を順次接続して冷媒循環回路 Aを構成している。室外熱交換器 3は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室内熱交換器 5は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。冷凍装置は、室外ユニット Xと室内ユニット Yとに分かれており、液側冷媒配管 6およびガス側冷媒配管 7により室外ュニット Xと室内ュニット丫とを接続している。室外ユニット Xは、圧縮機 1、四路切換弁 2、室外熱交換器 3、および暖房用減圧機構 4 Bを有している。室内ユニット Yは、冷房用減圧機構 4 Aおよび室内熱交換器 5を有している。

この冷凍装置では、四路切換弁 2の切換作動により、冷房サイクル（冷房運転状態）と、暖房サイクル（暖房運転状態）とが切り換えられる。冷房サイクルでは、圧縮機 1→四路切換弁 2→室外熱交換器 3→暖房用減圧機構 4 B—冷房用減圧機構 4 A→室内熱交換器 5→四路切換弁 2→圧縮機 1と冷媒が循環する。暖房サイクルでは、圧縮機 1—四路切換弁 2→室内熱交換器 5→冷房用減圧機構 4 A —暖房用減圧機構 4 B→室外熱交換器 3→四路切換弁 2→圧縮機 1と冷媒が循環する。図 1に示す冷凍装置では、 1台の室外ユニット Xに対して 2台の室内ュニット丫，丫が接続されている。符号 8， 9は閉鎖弁である。室外ュニット Xと室内ュニット丫とを連絡し且つ冷房運転時に高圧液管となる液側冷媒配管 6には、冷媒充填装置 1 0が着脱可能に接続されている。冷媒充填装置 1 0は、冷房運転状態で冷媒循環回路 Aへ冷媒を充填する。

冷媒充填装置 1 0は、充填用冷媒が貯溜された冷媒タンク 1 1 と、冷媒切換機構 1 2とによって構成されている。冷媒切換機構 1 2は、冷房運転時において冷媒タンク 1 1を通る冷媒充填回路 Bの導通状態と非導通状態とを切り換える。本実施形態においては、冷媒切換機構 1 2として三方切換弁が採用されている。冷媒充填回路 Bにおける冷媒タンク 1 1の前後には、電磁開閉弁 1 3， 1 4が介設されている。電磁開閉弁 1 3 , 1 4は、冷媒充填回路 Bの導通時あるいは非導通時に、開弁作動あるいは閉弁作動される。ここで、冷媒タンク 1 1 と液側冷媒配管 6とを接続する管路8₁の下流端は、冷媒タンク 1 1における気相部 1 1 aに接続され、前記冷媒タンク 1 1 と三方切換弁 1 2を接続する管路 B₂の上流端は、冷媒タンク 1 1の液相部 1 1 bの下端に接続されている。このように接続したことにより、冷媒充填時には液冷媒のみが冷媒タンク 1 1から導出され、ポンプダゥン時にはガス冷媒のみが冷媒タンク 1 1から導出されることになる。符号 1 5， 1 6は、冷媒充填装置 1 0を接続するときに使用される閉鎖弁である。

また、室外ュニット Xには、制御基板 1 8が設けられている。制御基板 1 8には、圧縮機 1の吸入側の圧力を検出する低圧圧力検出手段として作用する圧力センサ 1 7から、圧力情報が入力される。また、制御基板 1 8は、圧縮機 1の発停を制御する信号を出力する。冷媒充填装置 1 0には、三方切換弁 1 2および電磁開閉弁 1 3， 1 4に制御信号を出力する制御基板 1 9が設けられている。この冷凍装置には、制御基板 1 8， 1 9への信号授受を行うコントローラ 2 0が付設されている。

コントローラ 2 0は、冷媒充填装置 1 0による冷媒充填運転を予め設定された時間 t sだけ行う冷媒充填制御手段としての機能と、冷媒循環回路 Aを暖房サイクルとした状態で冷媒充填回路 B側を導通させるように三方切換弁 1 2を切換作動させてポンプダウン運転を行うポンプダウン制御手段としての機能とを有している。なお、ポンプダウン制御手段によるポンプダウン運転は、圧力センサ 1 7 により検出された検出値 Pが所定値 P s以下となつた時点で停止されることとなつている。

冷媒充填運転およびポンプダウン運転について、図 2および図 3に示すフローチヤ一トを参照して説明する。

( I ) 冷媒充填運転（図 2のフローチヤ一ト参照）

ステップ S 1において四路切換弁 2が冷房サイクル側に切り換えられ、ステツプ S 2において圧縮機 1の駆動が開始され、ステップ S 3において三方切換弁 1 2が冷媒充填回路 Bを導通させるように切り換えられ、ステップ S 4において電磁開閉弁 1 3， 1 4が開作動される。そして、ステップ S 5において t sタイマ一がスタートされる。上記状態での冷媒充填運転は、ステップ S 6において予め設定された時間 t sが経過したと判定されるまで継続される。

ステップ S 6において設定時間 t sが経過したと判定されると、ステップ S 7 において三方切換弁 1 2が冷媒充填回路 Bを非導通とするように切リ換えられ、ステップ S 8において電磁開閉弁 1 3， 1 4が閉作動され、ステップ S 9において圧縮機 1が駆動停止されて、冷媒充填運転が終了する。

上記のように、冷媒循環回路 Aを冷房運転状態として冷媒充填回路 Bを導通させると、高圧液管となっている液側冷媒配管 6を介して冷媒充填装置 1 0から冷媒循環回路 Aに冷媒の充填が行われる。そして、必要十分な量の冷媒充填が得られた時点（即ち、設定時間 t sが経過した時点）で、冷媒充填装置 1 0と液側冷媒配管 6との連通が遮断され、冷媒充填が終了する。このため、短時間且つ容易な作業で最適な量の冷媒充填を行い得る。

なお、冷媒充填装置 1 0が室外ユニット Xに対して外付けで接続できるため、必要な冷凍装置のみに冷媒充填装置 1 0をオプションとして接続できる。また、冷媒充填運転を予め設定された時間 t sだけ行うことにより、常に適切な量の冷媒充填が得られるようにしているが、冷媒充填回路 Aにおける高圧液管部である液側冷媒配管 6が液冷媒で満たされた後においては冷媒充填が行われないことから、予め設定された時間 t sを長めに設定しておけば、現地配管長が長い場合にも十分に対応できる。

( I I ) ポンプダウン運転（図 3のフローチャート参照）

ステップ S 1において四路切換弁 2が暖房サイクル側に切り換えられ、ステツプ S 2において圧縮機 1の駆動が開始され、ステップ S 3において三方切換弁 1 2が冷媒充填回路 Bを導通させるように切り換えられ、ステップ S 4において電磁開閉弁 1 3， 1 4が開作動される。すると、ステップ S 5において圧力センサ 1 7からの圧力情報（即ち、低圧圧力 P ) がコントローラ 2 0に入力される。上記状態でのポンプダウン運転においては、冷媒充填装置 1 0における冷媒タンク 1 1に液冷媒が回収され、圧力センサ 1 7の検出圧力 Pが徐々に低下してくる。このボンプダウン運転は、ステップ S 6において検出 Pが所定値 P s以下に低下したと判定されるまで継続される。ここで、所定値 P sは、冷媒循環回路 Aにおける冷媒がほとんどなくなった状態の低圧圧力とされる。

ステップ S 6において P≤P sと判定されると、ステップ S 7において三方切換弁 1 2が冷媒充填回路 Bを非導通とするように切り換えられ、ステップ S 8において電磁開閉弁 1 3， 1 4が閉作動され、ステップ S 9において圧縮機 1が駆動停止されて、ポンプダウン運転が終了する。

上記したように、圧縮機 1の吸入側の圧力が所定値以下に下がった時点（換言すれば、冷媒循環回路 Aに残っている冷媒がほとんど無くなった時点）でポンプダウン運転が停止されることになるため、冷媒タンク 1 1への冷媒回収を確実に行うことができる。

<第 2実施形態 >

図 4には、本願発明の第 2実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路が示されている。ここでは、冷媒充填装置 1 0に、室外熱交換器 3と並列に接続された熱交換器 2 1が付設されている。熱交換器 2 1の冷房運転時における出口側には、暖房用減圧機構 4 Bが設けられている。符号 2 2， 2 3は閉鎖弁である。このように構成すると、冷媒充填装置 1 0を接続することにより、冷媒循環回路 Aに、室外ュニッ卜 Xにおける室外熱交換器 3と同等な機能を有する熱交換器 2 1が追加されることとなり、室外熱交換器 3の能力調整を冷媒充填装置 1 0の接続によって行うことができる。その他の構成および作用効果は第 1実施形態におけると同様なので説明を省略する。産業上の利用可能性本発明を利用すれば、冷媒充填装置 1 0と液側冷媒配管 6とを連通させ冷媒循環回路 Aを冷房運転状態として、冷媒充填装置 1 0から冷媒循環回路 Aに冷媒の充填を行わせ、必要十分な量の冷媒充填が得られた時点で冷媒充填装置 1 0と液側冷媒配管 6との連通を遮断すれば、短時間且つ容易な作業で最適な量の冷媒充填を行い得る。

Claims

請求の範囲

1. 圧縮機（1 ) 、冷房運転時には凝縮器として作用し且つ暖房運転時には蒸発器として作用する室外熱交換器（3) 、および暖房用減圧機構（4B) を有する室外ュニッ卜（X) と、

冷房用減圧機構（4A) および冷房運転時には蒸発器として作用し且つ暖房運転時には凝縮器として作用する室内熱交換器（5) を有する室内ユニット（Y) 前記室外ユニット（X) と前記室内ユニット（Y) とを接続して冷媒循環回路 (A) を形成させる液側冷媒配管（6) およびガス側冷媒配管（7) と、液側冷媒配管（6) に着脱可能に接続され、前記冷媒循環回路（A) へ冷媒を充填する冷媒充填装置（10) と、

を備えた冷凍装置。

2. 前記冷媒充填装置（1 0) は、冷房運転状態において、前記冷媒循環回路 (A) へ冷媒を充填する、請求項 1に記載の冷凍装置。

3. 前記冷媒充填装置（10) は、充填用冷媒が貯溜された冷媒タンク（1 1) と、冷房運転状態において前記冷媒タンク（1 1 ) を通る冷媒充填回路（B) の導通ノ非導通を切り換える冷媒切換機構（12) とを有している、請求項 2に記載の冷凍装置。

4. 前記冷媒充填装置（10) は、前記室外熱交換器（3) と並列に接続された熱交換器（21) を有している、請求項 1から 3のいずれかに記載の冷凍装置。

5. 前記冷媒充填装置（10) による冷媒充填を予め設定された時間（t s) だけ行う冷媒充填制御手段をさらに備えた、請求項 1から 4のいずれかに記載の冷

6. 前記冷媒循環回路（A) を暖房運転状態として前記冷媒充填回路（B) を導通させるように前記冷媒切換機構（12) を切り換えてポンプダウン運転を行うポンプダウン制御手段をさらに備えた、請求項 3に記載の冷凍装置。

7. 前記圧縮機（1 ) の吸入側に配置される低圧圧力検出手段（17) をさらに備 ¾■、前記ポンプダウン制御手段は、ポンプダウン運転を、前記低圧圧力検出手段

(1 7) により検出された検出値（P) が所定値（Ps) 以下となった時点で停止する、請求項 6に記載の冷凍装置。