(57)【要約】  冷媒を吸入し圧縮して吐出する圧縮機１を備えた冷凍空調装置の冷媒充填方法であって、圧縮機１からの吐出冷媒を、開閉弁５を介して圧縮機１の吸入側に戻し、開閉弁５と圧縮機１の吸入側との間に、冷媒充てん用開閉器６を介して冷媒充てんポート７から冷媒を充填する。
2010116496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器で構成される冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、
を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】
前記冷媒充填用開閉器を流量調整が可能なもので構成し、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度もしくは吸入冷媒の過熱度のうち、少なくとも１つが所定の値となるように、前記冷媒充填用開閉器から流入する冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
所定時間の間、前記凝縮器の出口冷媒の過冷却度に変化が無い場合には、前記冷媒充填ポートに接続されている冷媒供給ボンベが空であることを示す信号を外部に発報することを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁で構成される熱源側ユニットと、少なくとも絞り装置と負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットと、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットを冷媒配管で接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、
を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項５】
少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁、逆止弁で構成される熱源側ユニットと、少なくとも絞り装置、負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットと、少なくとも気液分離器、冷媒の高低圧回路を切り替える開閉手段およびバイパス用絞り装置を介して液部から低圧部へバイパスする回路を有する分流コントローラと、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとを前記分流コントローラを介して２本の冷媒配管で接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項６】
少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁および熱源側絞り装置で構成される熱源側ユニットと、少なくとも負荷側絞り装置と負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットを有し、
前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとは、分流キットを介して高圧管と低圧管とを切り替え可能に前記熱源側熱交換器と前記負荷側熱交換器と接続すると共に、液管により前記熱源側絞り装置と前記負荷側絞り装置とを接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項７】
冷媒を充填する際に、前記開閉手段と前記冷媒充填用開閉器を共に開放することを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記圧縮機の吸入側は、前記圧縮機の吸入側に接続されたアキュムレータの冷媒吸入路または冷媒吐出路である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
冷媒を吸入し圧縮して吐出する圧縮機を備えた冷凍空調装置の冷媒充填方法であって、
前記圧縮機の吐出冷媒を、開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側に戻しながら、前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に、冷媒充填用開閉器を介して冷媒充填ポートから冷媒を充填する冷凍空調装置の冷媒充填方法。
【請求項１０】
前記冷媒充填用開閉器を流量調整が可能なものとし、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度もしくは吸入冷媒の過熱度のうち、少なくとも１つが所定の値となるように、前記冷媒充填用開閉器から流入する冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項９記載の冷媒充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、室外機と室内機を冷媒配管で接続する冷凍空調機に係り、特に冷媒を自動で充填する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクルの運転状態から、冷凍空調装置の冷媒回路内の冷媒量の過不足の状態を推定して、冷媒を充填する技術が従来から提案されている（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６４４５６号公報
【特許文献２】特開２００８−２３２５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来は、冷媒回路内に充填された冷媒が不足していると判断して冷媒を充填する際に、一旦、アキュムレータに液冷媒が入るようになっていた。アキュムレータに液冷媒が入ると、アキュムレータからの放熱があるため、ホットガスをアキュムレータに吹込んでも冷媒が蒸発しにくく、アキュムレータの液が蒸発するまでに時間が係るという課題があった。
また、外気温度が低い場合には、アキュムレータ内の液が蒸発したかどうかの判断が困難であり、アキュムレータに液冷媒が溜まったまま冷媒量を判定する結果、冷媒が過充填になる可能性もあるという課題があった。【０００５】
この発明は上記課題に対応したもので、より速やかに、かつより正確に冷媒充填を完了することができる冷凍空調装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器で構成される冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、前記開閉手段と前記圧縮機の吸入側との間に、冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有する。【０００７】
また、少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁で構成される熱源側ユニットと、少なくとも絞り装置と負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットと、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットを既設の冷媒配管で接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、前記開閉手段と前記圧縮機の吸入側との間に、冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有する。【０００８】
また、少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁、逆止弁で構成される熱源側ユニットと、少なくとも絞り装置、負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットと、少なくとも気液分離器、高低圧を切り替える開閉手段およびバイパス用絞り装置を介して液部から低圧部へバイパスする回路を有する分流コントローラと、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとを前記分流コントローラを介して２本の冷媒配管で接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の吸入側との間に、冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有する。【０００９】
さらに、少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁および熱源側絞り装置で構成される熱源側ユニットと、少なくとも負荷側絞り装置と負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットを有し、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとは、分流キットを介して高圧管と低圧管とを切り替え可能に前記熱源側熱交換器と前記負荷側熱交換器と接続すると共に、液管により前記熱源側絞り装置と前記負荷側絞り装置とを接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、前記開閉手段と前記圧縮機の吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の冷凍空調装置は、冷媒を充填する際に、充填する液冷媒を圧縮機から吐出された吐出冷媒（ホットガス）と合流させることで、そのホットガスの熱で充填した液冷媒が蒸発した状態でメインの冷媒回路に充填されるため、冷凍空調装置内の冷媒量の判定に時間をかけることなく、速やかに、かつ、正確に冷媒充填を完了することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷媒回路図。
【図２】この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の絞り装置の制御のフローチャート。
【図３】この発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【図４】この発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の冷媒回路図。
【図５】この発明の実施の形態２に係る冷凍空調装置の冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【図６】この発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【図７】この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷媒回路図。
【図８】この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の更新に関する作業フローチャート。
【図９】この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷房運転での冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の暖房運転での冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る冷凍空調装置の冷媒回路図。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る冷凍空調装置の冷房運転での冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【図１３】この発明の実施の形態６に係る冷凍空調装置の冷媒回路図。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る冷凍空調装置の冷媒自動充填の制御のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１にこの発明の実施の形態１に係る冷凍空調装置の冷媒回路図を示す。図１において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は絞り装置、４は蒸発器であり、これらによりメインの冷媒回路を構成する。また、圧縮機１の吐出側を分岐し、流路開閉手段としての開閉弁５を介して圧縮機の吸入に至るホットガスバイパス回路（冷媒回路）を構成する。さらに、このホットガスバイパス回路上の開閉弁５と圧縮機の吸入側との間の冷媒回路を分岐し、冷媒充てん用開閉弁６を介して冷媒充てんポート７が接続されている。８は圧縮機１の吐出側の高圧部にて圧力を検出する圧力センサ、９は圧縮機１の吐出側で冷媒の温度を検出する第１の温度センサである。１０は凝縮器２の出口で冷媒の温度を検知する第２の温度センサ、そして１１、１２は各々蒸発器４の出入口にて冷媒の温度を検出する第３、第４の温度センサである。
【００１３】
次に、上記の冷媒回路冷媒における冷媒の流れについて説明する。圧縮機１を駆動すると、高温、高圧のガス冷媒が圧縮機から吐出され、凝縮器で液化する。液化した冷媒は、絞り装置３で低温まで絞られ、蒸発器で蒸発・気化した後、圧縮機１に戻る。
【００１４】
このような冷凍サイクルでの絞り装置の制御について図２を使って説明する。図２は、絞り装置３の制御アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。STEP１で運転を開始し、STEP２では制御間隔を取るため、所定時間が経過するまで待ち、所定時間経過後、STEP３に進む。STEP３では、第３、第４の温度センサで蒸発器４の出入口温度を測定する。STEP４では蒸発器入口温度Teinと蒸発器出口温度Teoutの差SHを演算する。STEP５では、STEP４で演算したSHとその目標値SHｍとの差に応じて絞り装置３の開度の補正値△LEVを決定し、設定を実施する。STEP６では、運転を終了するかどうかを判定し、終了の場合はSTEP７に進み運転を終了させ、運転を終了しない場合はSTEP２に戻る。
【００１５】
このような運転をさせる冷凍サイクルにおいて、冷媒量を判定し、冷媒を自動で充填する方法について図３を使って説明する。図３は冷媒を自動で充填する時のアルゴリズムを示すフローチャートである。図３において、冷媒が入っている冷媒供給ボンベを冷媒充てんポート７に接続した状態で、STEP１では、冷媒量を調整する運転を開始する。開始のトリガとしては、室外機部分に設けられたサービス用のスイッチ、リモコン、外部からの接点入力、パソコンなどからの制御信号などを使う。STEP２では制御間隔を取るため、所定時間が経過するまで待ち、所定時間経過後、STEP３に進む。STEP３では、圧縮機１の吐出圧力Pdと凝縮器２の出口での冷媒温度Tcoutを検出する。STEP４では、吐出圧力Pdの飽和温度Tsat(Pd)と凝縮器２出口の冷媒温度Tcoutとの差SCを演算する。STEP５では、演算したSCとその目標値のSCｍを比較し、SC≧SCmの場合はSTEP６に進み冷媒量調整を終了する。SC＜SCmの場合はSTEP７に進み、所定時間冷媒充てん用開閉弁６を開放し、冷媒供給ボンベから冷媒充てんポート７を介して冷媒を冷媒回路内に充填する。このとき併せて開閉弁５を開放する。STEP７で所定時間冷媒を充填した後はSTEP２に進む。なお、冷媒量調整を終了する際には、サービス用の表示機、リモコン、制御用のパソコン、電気信号によるランプ表示などを使い、冷媒量調整が完了したことを外部に知らせるようにするのがよい。
【００１６】
このように、STEP７で冷媒充てんする際に開閉弁５を併せて開放することで、ホットガスバイパス回路には、圧縮機１を吐出した高温のガス冷媒が流れ、冷媒供給ボンベから充填される液冷媒と混合しそれを蒸発気化した後、圧縮機１吸入側でメイン回路を流れる冷媒と合流する。このため、液バックすることがなく、冷媒充填した際の液冷媒を速やかに蒸発することができるので、冷媒量の判定も速やかに完了させることができる。また、圧縮機１内の潤滑油の希釈や液圧縮が発生することがないので、信頼性の高いシステムとすることができる。
【００１７】
実施の形態２．
図４にこの発明の実施の形態２に係る冷媒回路図を示す。図４の図１との相違点は、冷媒充てんポート７が、ホットガスバイパス回路上の開閉弁５と圧縮機１の吸入側との間に、冷媒充てん用開閉弁６に代えて、流量制御可能な第２の絞り装置４６を介して接続されている点である。
【００１８】
図４のような冷凍サイクルにおいて、冷媒量を判定し、冷媒を自動で充填する方法について図５を使って説明する。図５は冷媒を自動で充填する時のアルゴリズムを示すフローチャートである。図５において、冷媒供給ボンベを冷媒充てんポート７に接続した状態で、STEP１では、冷媒量を調整する運転を開始する。STEP２では制御間隔を取るため、所定時間が経過するまで待ち、所定時間経過後、STEP３に進む。STEP３では、圧縮機１の吐出圧力Pdと凝縮器２の出口での冷媒温度Tcoutを検出する。STEP４では、吐出圧力Pdの飽和温度Tsat(Pd)と凝縮器２の出口冷媒温度Tcoutとの差SCを演算する。STEP５では、演算したSCとその目標値のSCｍを比較し、SC≧SCmの場合はSTEP６に進み冷媒量調整を終了する。SC＜SCmの場合はSTEP７に進み第２の絞り装置４６を開放し、冷媒供給ボンベから冷媒充てんポート７を介して冷媒を冷媒回路内に充填する。このとき併せて開閉弁５を開放する。STEP８では圧縮機１の吐出圧力Pdと圧縮機１の吐出冷媒温度Tdを検出する。STEP９では、圧縮機１の吐出冷媒温度Tdと圧縮機１の吐出圧力Pdの飽和温度Tsat(Pd)の差SHｄを演算する。STEP１０では、演算したSHｄと、その目標値SHdmとの差に応じて第２の絞り装置４６の開度を△LEV2に基づいて補正しSTEP１１に進む。STEP１１では、所定時間経過していれば、STEP２に戻り、所定時間経過していなければ、STEP７に戻る。
【００１９】
以上のように、冷媒供給ボンベから冷媒回路内に冷媒充てんする際に、圧縮機１の吐出の状態により第２の絞り装置４６で充填流量を調整することにより、圧縮機１への液戻りを防止するとともに、圧縮機１の吐出過熱度が大きい場合には、絞り開度を大きくし、充填流量を適正な範囲で最大限とすることができるため、迅速な冷媒充てんが可能である。なお、本実施の形態では、圧縮機１から吐出される冷媒の過熱度が予め決定する所定の目標値となるように冷媒供給ボンベから充填される冷媒流量を制御する方法について述べたが、圧縮機１に吸入される冷媒の過熱度を指標としても同様の効果がある。
【００２０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３に係る冷媒自動充填のアルゴリズムを示すフローチャートである。ここでの冷媒回路の構成は実施の形態１と同様のものとする。図６において、冷媒供給ボンベを冷媒充てんポート７に接続した状態で、STEP１では、冷媒量を調整する運転を開始する。STEP２では制御間隔を取るため、所定時間が経過するまで待ち、所定時間経過後、STEP３に進む。STEP３では、圧縮機１の吐出圧力Pdと凝縮器出口での冷媒温度Tcoutを検出する。STEP４では、圧縮機１の吐出圧力Pdの飽和温度Tsat(Pd)と凝縮器２の出口冷媒温度Tcoutとの差SCiを演算する。STEP５では、今回演算したSCiと前回の演算結果SCi-1との差△SCを演算する。ただし、初回に前回の値がないため前回の値は０とする。STEP６では、△SCが“０”かどうかを判定し、“０”が所定回数以上の場合は、冷媒が充填されていないことになるため、冷媒供給ボンベが空もしくは接続されていないものとしてSTEP７に進み、ボンベ交換信号を発報する。発報の方法は、サービス用の表示機、リモコン、制御用のパソコン、電気信号によるランプ表示など何でもよい。△SC＝０を所定回数検知していない場合はSTEP８に進む。STEP８では演算したSCiとその目標値のSCｍを比較し、SCi≧SCmの場合はSTEP９に進み冷媒量調整を終了する。SCi＜SCmの場合はSTEP１０に進み所定時間冷媒充てん用開閉弁６を開放し、冷媒供給ボンベから冷媒充てんポート７を介して冷媒を冷媒回路内に充填する。このとき併せて開閉弁５を開放する。STEP１０で所定時間冷媒を充填した後はSTEP２に進む。
【００２１】
以上の動作により、冷媒充てんポート７に冷媒供給ボンベが接続されていなかったり、冷媒供給ボンベが空になった状態のまま冷媒充てんのための運転を継続し続けることが防止でき、冷媒の自動充填に対する信頼性の高いシステムとすることができる。
【００２２】
実施の形態４．
図７にこの発明の実施の形態４に係る冷凍空調装置の冷媒回路図を示す。図７において、１は圧縮機、２１は四方弁、２２は熱源側熱交換器、２３はアキュムレータ、２４は冷媒熱交換器、２６は室外絞り装置、１４は開閉弁であり、これらによって熱源側ユニット５１のメインの冷媒回路を構成する。なお、１３は冷媒熱交換器２４をバイパスする回路上にある開閉弁である。また、冷媒熱交換器２４の液側において、冷媒熱交換器と開閉弁１４の間を分岐し、絞り装置１７を介してガス側のガス管１０２と冷媒熱交換器２４の間の冷媒回路に合流させる。圧縮機１の吐出配管を分岐した配管は開閉弁５を介して四方弁２１とアキュムレータ２３の間の冷媒回路と合流させ、その合流部と開閉弁５の間を分岐し、冷媒充てん用開閉弁６を介して冷媒充てんポート７を接続する。
アキュムレータ２３の底に接続された配管は開閉弁１５を介して回収器２５と接続され、回収器２５の上部は開閉弁１６を介して、四方弁２１とアキュムレータ２３の間の冷媒回路に接続される。また、アキュムレータ２３の底に接続された配管は開閉弁１５との間で分岐され、開閉弁１９を介してアキュムレータ２３と圧縮機１の間の冷媒回路と接続される。
さらに、８は圧縮機１の吐出側の高圧部にて圧力を検出する圧力センサ、９は圧縮機１の吐出側で冷媒の温度を検出する第１の温度センサである。１０は熱源側熱交換機２２の出口で冷媒の温度を検出する第２の温度センサである。１８は四方弁２１とアキュムレータ２３の間の冷媒回路において、開閉弁５を介して合流するホットガスバイパス回路の合流点よりも下流に設置され、冷媒の温度を検知する第５の温度センサである。また、２０は液管１０１を通る冷媒の圧力を検知する第２の圧力センサ、２８は四方弁２１とアキュムレータ２３の間の冷媒回路を通る冷媒の圧力を検知する第３の圧力センサである。ここでは以上により、熱源側ユニット５１を構成する。
【００２３】
一方、３ａ，３ｂは絞り装置、２７ａ，２７ｂは負荷側熱交換器である。１１ａ，１１ｂは絞り装置３ａ，３ｂと、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂの間で冷媒の温度を検知する第３の温度センサ、１２ａ，１２ｂは負荷側熱交換器とガス管１０２の間で冷媒の温度を検知する第４の温度センサである。これらによって負荷側ユニット５２ａ，５２ｂを構成する。なお、添え字のａ，ｂは室内機が複数台接続されるマルチ形空調機を示すものである。
【００２４】
また、１０１は液管、１０２はガス管であり、これらは、既設のユニットで使用されていた天井裏などに埋設されている配管が利用できる。この液管１０１とガス管１０２によって熱源側ユニット５１と負荷側ユニット５２ａ，５２ｂを接続し、冷媒回路を構成する。
【００２５】
図７のようなユニットを用いて、空調運転に先立ち、既設の液管１０１およびガス管１０２内にある既設ユニットで使用していた劣化した潤滑油などの異物を取除く流れを、図８のフローチャートを用いて説明する。まず、STEP１で更新を開始する。STEP２では既設ユニット（熱源側ユニット、負荷側ユニット）を撤去する。STEP３では新しいユニットを据え付ける。STEP４では新しいユニットと既設の冷媒配管を接続する。STEP５では液管１０１、ガス管１０２、負荷側ユニット５２ａ，５２ｂの真空引きを行った後、負荷側ユニット分の冷媒を充填する。STEP６では、システムに必要な冷媒量を判断しながら異物を回収する運転を実施する。STEP７では空調機として、冷房暖房、暖房運転を確認した後、STEP８で更新が完了する。
【００２６】
ここで、異物を回収する運転の詳細について説明する。まず冷房モードで異物回収運転を実施する場合の冷媒の流れについて説明する。圧縮機１を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２１を介して、熱源側熱交換器２２に至り凝縮・液化する。凝縮・液化した液冷媒は、第２の圧力センサ２０の検知値が、既設の冷媒配管の耐圧以下の圧力となるように、室外絞り装置２６にて絞られ、中間圧の液冷媒となり、冷媒熱交換器２４で冷却され、開閉弁１４を介して液管１０１に流れる。液管１０１に流れた液冷媒は、液管１０１内の異物を冷媒の流れで剥ぎ取りながら負荷側ユニットに流れる。負荷側ユニットに流れた異物を含む液冷媒は、絞り装置３ａ，３ｂで低圧まで絞られ、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで周囲より熱を奪い、蒸発して冷房するとともに、自身は液冷媒を含む二相冷媒となってガス管１０２に流れる。ガス管１０２に流れた気液二相冷媒はガス管１０２内の異物も剥ぎ取りながら熱源側ユニット５１に流れる。熱源側ユニット５１に戻った異物を含む気液二相冷媒は、冷媒熱交換器２４にて、高圧の液冷媒と熱交換して自身は完全なガス冷媒となって四方弁２１を介してアキュムレータ２３に流れる。アキュムレータ２３に流れた異物を含むガス冷媒は、アキュムレータ２３内で異物を分離され、ガス冷媒は圧縮機１に戻る。アキュムレータ２３内で分離された異物は、開閉弁１５を介して回収器２５に流れ、回収器２５内に溜められる。この際、アキュムレータ２３内部で冷媒の動圧の一部が静圧に変る一方で、開閉弁１６を開放することにより、回収器２５内の圧力はアキュムレータ２３の圧力よりも低くなるため、差圧に従ってアキュムレータ２３から回収器２５への異物の流れが発生するものである。なお、負荷側ユニットの出口の気液二相冷媒の乾き度の制御については、第５の温度センサ１８と第３の圧力センサ２８から演算されるアキュムレータ２３の吸入部での冷媒の過熱度が一定となるように絞り装置３ａ，３ｂを制御することで実施する。
【００２７】
上記の運転を所定時間実施した後、冷凍空調装置の制御を以下のように変更し、冷媒量の確認を実施する。圧縮機１を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２１を介して、熱源側熱交換器２２に至り凝縮・液化する。凝縮・液化した液冷媒は、第２の圧力センサ２０の検知値が、既設の冷媒配管の耐圧以下の圧力となるように、室外絞り装置２６にて絞られ、中間圧の液冷媒となり、冷媒熱交換器２４で過冷却が付くまで冷却され、一部は絞り装置１７を介して低圧まで絞られ、低圧のガス部を流れるガス冷媒と合流する。残りの液冷媒は、開閉弁１４を介して液管１０１に流れる。液管１０１に流れた液冷媒は、負荷側ユニットに流れ、負荷側ユニットに流れた液冷媒は、絞り装置３ａ，３ｂで低圧まで絞られ、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで周囲より熱を奪い、蒸発して冷房するとともに、自身は第３の温度センサ１１ａ，１１ｂと第４の温度センサ１２ａ，１２ｂの検知値の差として求められる負荷側熱交換器の出口冷媒の過熱度が一定となるように制御されてガス化し、ガス管１０２に流れる。ガス管１０２に流れたガス冷媒は熱源側ユニット５１に流れる。熱源側ユニット５１に戻ったガス冷媒は、絞り装置１７を有するバイパス回路を流れた低温の気液二相冷媒と合流した後、冷媒熱交換器２４にて、高圧の液冷媒と熱交換して自身は完全なガス冷媒となって四方弁２１を介してアキュムレータ２３に流れる。アキュムレータ２３に流れたガス冷媒は圧縮機１に戻る。なお、この際にアキュムレータ２３の底に接続された配管に設置されている開閉弁１５は閉止し、異物を閉じ込めると共に、開閉弁１９が開放され、冷媒と共に持出された圧縮機１内の潤滑油が開閉弁１９を介して圧縮機１の吸入管に流れ、返油されるようにする。このように異物回収後に冷媒制御方法を変更することで、液管１０１の冷媒の状態は完全な液となり、また、ガス管１０２の冷媒の状態は完全なガス冷媒となり、空調運転を実施する場合の冷媒の分布状態となるため、正確な冷媒量判定が可能となる。
【００２８】
次に、冷房での異物回収運転中に冷媒を自動で充填する方法について図９のフローチャートを用いて説明する。図９において、STEP１では異物回収運転を開始し、圧縮機１を起動する。STEP２では圧縮機１から吐出される冷媒の温度Tdを検出する。STEP３では、特に初期状態では、冷媒回路中には予め熱源側ユニットに充填されている冷媒と、真空引きの後に充填された負荷側ユニット分の冷媒しか充填されていないため、冷媒が不足気味となるため、検知した吐出温度Tdと、予め設定する吐出温度の上限値Tdmaxとを比較し、Td＞Tdmaxの場合は冷媒が不足しているものと判断し、STEP５に進み、開閉弁５と共に冷媒充てん用開閉弁６を開放し、冷媒を充填する。STEP３でTd≦Tdmaxの場合には、STEP４に進み所定時間が経過したか判断する。STEP４で所定時間が経過していれば、STEP６に進み、所定時間が経過していなければ、STEP２に戻る。STEP６では前述した通り、制御方法を変更し、負荷側ユニット出口で冷媒を過熱させる運転を実施する。STEP７では、再度、所定時間が経過しているかを判断し、所定時間が経過していれば、STEP８に進み、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出圧力Pdと、熱源側熱交換器２２の出口温度Tcoutを検知する。STEP９では、Pdの飽和温度Tsat(Pd)とTcoutの差SCを演算し、STEP１０では、SCとSCの目標値SCｍを比較し、SC≧SCｍとなればSTEP１１へ進み異物回収運転を完了する。SC＜SCｍの場合はSTEP１２に進み、所定時間、開閉弁５および冷媒充てん用開閉弁６を開放して、冷媒充てんポート７から冷媒を充填した後、STEP７に戻る。
【００２９】
次に、異物を回収する運転を暖房モードで実施する場合の冷媒の流れについて図７を基に説明する。圧縮機１を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２１を介して、冷媒熱交換器２４に流れ、冷媒熱交換器２４で冷却され、高圧の気液二相冷媒となりガス管１０２に流れる。この際、高圧は圧縮機１の容量制御などで既設配管の耐圧以下の圧力に制御する。ガス管１０２に流れた気液二相冷媒は、ガス管１０２内の異物を冷媒の流れで剥ぎ取りながら負荷側ユニットに流れる。負荷側ユニットに流れた異物を含む気液二相冷媒は、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで周囲に放熱し、凝縮して暖房するとともに、自身は液化した後、絞り装置３ａ，３ｂで中間圧まで絞られ、異物を含む二相冷媒となって液管１０１に流れる。液管１０１に流れた気液二相冷媒は液管１０１内の異物も剥ぎ取りながら熱源側ユニット５１に流れる。熱源側ユニット５１に戻った異物を含む気液二相冷媒は、開閉弁１４を介して冷媒熱交換器２４に流れ、高圧のガス冷媒と熱交換して自身は乾き度の大きな二相冷媒となって室外絞り装置２６で低圧まで絞られた後、熱源側熱交換器２２を流れ、ここで完全に気化し、四方弁２１を介してアキュムレータ２３に流れる。アキュムレータ２３に流れた異物を含むガス冷媒は、アキュムレータ２３内で異物を分離され、ガス冷媒は圧縮機１に戻る。アキュムレータ２３内で分離された異物は、開閉弁１５を介して回収器２５に流れ、回収器２５内に溜められる。この際、アキュムレータ２３内部で冷媒の動圧の一部が静圧に変る一方で、開閉弁１６を開放することにより、回収器２５内の圧力はアキュムレータ２３の圧力よりも低くなるため、差圧に従ってアキュムレータ２３から回収器２５への異物の流れが発生するものである。なお、熱源側熱交換器２２の出口での冷媒の過熱度は室外絞り装置２６により制御する。
【００３０】
上記の運転を所定時間実施した後、冷凍空調装置の制御を次のように変更し冷媒量の確認を実施する。圧縮機１を吐出した高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２１を介して、冷媒熱交換器２４に流れるが、低圧側には冷媒を流さないため熱交換せずに過熱ガスの状態のままガス管１０２に流れる。この際、高圧は圧縮機１の容量制御などで既設配管の耐圧以下の圧力に制御する。ガス管１０２に流れた高温のガス冷媒は負荷側ユニットに流れる。負荷側ユニットに流れた高温のガス冷媒は、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで周囲に放熱し、凝縮して暖房するとともに、自身は液化した後、絞り装置３ａ，３ｂで中間圧まで絞られ、異物を含む二相冷媒となって液管１０１に流れる。液管１０１に流れた気液二相冷媒は熱源側ユニット５１に流れる。熱源側ユニット５１に戻った異物を含む気液二相冷媒は、開閉弁１３を介して冷媒熱交換器２４をバイパスするように流れ、室外絞り装置２６で低圧まで絞られた後、熱源側熱交換器２２を流れ、ここで完全に気化し、四方弁２１を介してアキュムレータ２３に流れる。このように異物回収後に冷媒制御方法を変更することで、液管１０１の冷媒の状態は通常の暖房運転と同じか、若干液に近い状態となり、また、ガス管１０２の冷媒の状態は完全なガス冷媒となり、空調運転を実施する場合の冷媒の分布状態となるため、正確な冷媒量判定が可能となる。
【００３１】
次に、暖房での異物回収運転中に冷媒を自動で充填する方法について図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０において、STEP１では異物回収運転を開始し、圧縮機１を起動する。STEP２では圧縮機１から吐出される冷媒の温度Tdを検出する。STEP３では、特に初期状態では、冷媒回路中には予め熱源側ユニット５１に充填されている冷媒と、真空引きの後に充填された負荷側ユニット分の冷媒しか充填されていないため、冷媒が不足気味となるため、検知した吐出温度Tdと、予め設定する吐出温度の上限値Tdmaxとを比較し、Td＞Tdmaxの場合は冷媒が不足しているものと判断し、STEP５に進み、開閉弁５と共に冷媒充てん用開閉弁６を開放し、冷媒充てんポート７から冷媒を充填する。STEP３でTd≦Tdmaxの場合には、STEP４に進み所定時間が経過したか判断する。STEP４で所定時間が経過していれば、STEP６に進み、所定時間が経過していなければ、STEP２に戻る。STEP６では前述の通り、制御方法を変更し、冷媒熱交換器２４を低圧側でバイパスする運転を実施する。STEP７では、再度、所定時間が経過しているかを判断し、所定時間が経過していれば、STEP８に進み、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出圧力Pdと、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂの出口温度の平均値Tcout_aveを検知・演算する。STEP９では、Pdの飽和温度Tsat(Pd)とTcout_aveの差SCを演算し、STEP１０では、SCとSCの目標値SCｍを比較し、SC≧SCｍとなればSTEP１１へ進み異物回収運転を完了する。SC＜SCｍの場合は、STEP１２に進み、所定時間、開閉弁５および冷媒充てん用開閉弁６を開放して冷媒充てんポート７から冷媒を充填した後、STEP７に戻る。
【００３２】
以上の動作により、既設の冷媒配管を利用してユニットを更新する場合に、既設配管の形状が壁や天井に埋設された状態でも、ユニット自身で正しく冷媒量を判断し冷媒を充填することができるようになるため、施工時間を短縮し、冷房、暖房を問わず冷媒量の判定ができる。従って、季節を問わず冷媒量に対する信頼性の高いシステムとすることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、室内機が２台の場合について説明をしたが、室内機が３台あるシステムでも同様の効果を奏することは自明である。また、熱源側ユニットが複数台接続されるものであっても、同様の方法で熱源側熱交換器の出口冷媒の状態を平均化するなどの処理によって、同様の制御方法が可能である。
【００３４】
実施の形態５．
図１１にこの発明の実施の形態５に係る冷凍空調装置の冷媒回路図を示す。この装置は、熱源側ユニット５１、負荷側ユニット５２ａ，５２ｂ、および分流コントローラ５３を備える。
まず、熱源側ユニット５１の構成を説明する。１は圧縮機、２１は四方弁、２２は熱源側熱交換器、２３はアキュムレータ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは逆止弁であり、これらを接続して熱源側ユニット５１のメインの冷媒回路を構成する。また、圧縮機１の吐出配管を分岐した配管は開閉弁５を介して四方弁２１とアキュムレータ２３の間の冷媒回路と合流させ、その合流部と開閉弁５の間を分岐し、冷媒充てん用開閉弁６を介して冷媒充てんポート７を接続する。また、８は圧縮機１の吐出側の高圧部にて圧力を検出する圧力センサ、９は圧縮機１の吐出側で冷媒の温度を検出する第１の温度センサである。これらによって熱源側ユニット５１を構成する。
【００３５】
次に負荷側ユニットの構成について説明する。３ａ，３ｂは絞り装置、２７ａ，２７ｂは負荷側熱交換器である。１１ａ，１１ｂは絞り装置３ａ，３ｂと、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂの間で冷媒の温度を検知する第３の温度センサ、１２ａ，１２ｂは負荷側熱交換器とガス管との間で冷媒の温度を検知する第４の温度センサである。これらによって負荷側ユニット５２ａ，５２ｂを構成する。なお、添え字のａ，ｂは室内機が複数台接続されるマルチ形空調機を示すものである。
【００３６】
最後に熱源側ユニット５１と負荷側ユニット５２ａ，５２ｂとの間に配置された分流コントローラ５３の構成について説明する。３３は気液分離器で気液分離器３３の上部は高圧用開閉弁４１ａ，４１ｂと接続され、気液分離器３３の下部は第１の冷媒熱交換器３５と接続される。第１の冷媒熱交換器３５の他端は、絞り装置３４を介して逆止弁３９ａ，３９ｂ、および第２の冷媒熱交換器３６と接続される。また、第２の冷媒熱交換機３６の他端は負荷側ユニットの絞り装置３ａ，３ｂと接続される逆止弁４０ａ，４０ｂと接続される。また、第２の冷媒熱交換器３６と逆止弁４０ａ，４０ｂの間から分岐した冷媒回路（バイパス回路）が、絞り装置３７を介して、第２の冷媒熱交換器３６と第１の冷媒熱交換器３５の低圧側に接続された後、低圧管１０４の入口に接続される。さらに、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂのガス側配管は高圧用開閉弁４１ａ，４１ｂを介して気液分離器３３の上部配管と接続されると共に、低圧用開閉弁４２ａ，４２ｂを介して低圧管１０４とも接続される。
【００３７】
熱源側ユニット５１と負荷側ユニット５２ａ，５２ｂは、分流コントローラ５３を介して接続される。このとき、熱源側ユニット５１と分流コントローラ５３は高圧管１０３および低圧管１０４で接続され、分流コントローラ５３と負荷側ユニット５２ａ，５２ｂは液管とガス管を介して接続される。
【００３８】
この構成のマルチシステムにおいて、冷媒量を調整し、必要に応じて冷媒を自動充填する時の冷媒の流れについて説明する。運転モードは全ての室内機が冷房を実施するように運転する。このとき、圧縮機１を運転すると、高温・高圧のガス冷媒は、四方弁２１を介して熱源側熱交換器２２で凝縮・気化し、液状態となる。ただし、高圧管１０３については、暖房時の圧力損失を考慮すると配管径が太く、配管全体を液で満たすほどの冷媒封入ができないことが多いため、凝縮器（熱源側熱交換器２２）出口で冷媒の過冷却状態にならない。この場合、若干のガスを含んだ気液二相冷媒が高圧管１０３を流れ、気液分離器３３に流れる。気液分離器３３に流れた気液二相冷媒は、気液分離器３３の下部から第１の冷媒熱交換器３５に流れ、絞り装置３４を介して中間圧まで絞られ、第２の冷媒熱交換器３６で完全に凝縮するまで冷却される。そして、その一部は絞り装置３７を介して低圧まで絞られ、第２の冷媒熱交換器３６と第１の冷媒熱交換器３５の低圧側を流れ、高圧側を流れる中間圧の気液二相冷媒と熱交換器し、自身は蒸発・気化して、メイン回路を流れる冷媒と合流し、低圧管１０４に流れる。この際、絞り装置３７は、第２の冷媒熱交換器３６の入口に設置された温度センサ４４と、第１の冷媒熱交換器３５の出口側に設置された温度センサ４５の差温により冷媒の過熱度を検知し、その過熱度が一定となるように制御する。第２の冷媒熱交換器３６で過冷却した残りの液冷媒は、逆止弁４０ａ，４０ｂを介して、負荷側ユニットに流れる。そして、絞り装置１１ａ，１１ｂで低圧まで絞られ、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化し、開閉弁４２ａ，４２ｂを介して低圧管１０４に流れ熱源側ユニット５１に戻る。熱源側ユニット５１に戻ったガス冷媒は逆止弁３２ｂ、四方弁２１、アキュムレータ２３を介して圧縮機１に戻る。
【００３９】
このような冷房運転を実施する中で、冷媒の不足状態を判定し、冷媒を自動充填する方法について図１２のフローチャートを用いて説明する。図１２において、冷媒供給ボンベを冷媒充てんポート７に接続した状態で、STEP１では、冷媒量を調整する運転を開始する。開始のトリガとしては、室外機に設けられたサービス用のスイッチ、リモコン、外部からの接点入力、パソコンなどからの制御信号などを使う。STEP２では制御間隔を取るため、所定時間が経過するまで待ち、所定時間経過後、STEP３に進む。STEP３では、分流コントローラ５３の中間圧Pｍと第２の冷媒熱交換器３６での冷媒温度Troutを検出する。STEP４では、Pmの飽和温度Tsat(Pm)と第２の冷媒熱交換器３６の出口冷媒温度Troutとの差SCを演算する。STEP５では、演算したSCとその目標値のSCｍを比較し、SC≧SCmの場合はSTEP６に進み冷媒量調整を終了する。SC＜SCmの場合はSTEP７に進み所定時間冷媒充てん用開閉弁６を開放し、冷媒供給ボンベから冷媒充てんポート７を介して冷媒を冷媒回路内に充填する。このとき併せて開閉弁５を開放する。所定時間STEP７で冷媒を充填した後はSTEP２に進む。
【００４０】
次に上記冷凍空調装置の通常の空調運転時の動作について説明する。まず、全部の負荷側ユニットが冷房運転を実施する全冷房運転について説明する。圧縮機１を吐出した高温、高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器２２で凝縮した後、逆止弁３２ａと高圧管１０３を介して分流コントローラ５３内の気液分離器３３に至る。気液分離器３３に至った液冷媒は気液分離器３３の下部から第１の冷媒熱交換器３５に流れ、絞り装置３４を介して中間圧まで絞られた後に、第２の冷媒熱交換器３６で冷却されて過冷却度を増大させ、その一部は、逆止弁４０ａ，４０ｂを介して負荷側ユニット５２ａ，５２ｂに至る。負荷側ユニット５２ａ，５２ｂに至った液冷媒は絞り装置３ａ，３ｂで低圧まで絞られ、低温の気液二相冷媒となって負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂに流れ、周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化し、開閉弁４２ａ，４２ｂを介して低圧管１０４に流れる。一方、第２の冷媒熱交換器３６で過冷却度を増大させた液冷媒の残りは、絞り装置３７で絞られ低温の気液二相冷媒となって第２の冷媒熱交換器３６および第１の冷媒熱交換器３５に流れ、気液分離器３３で他方の流路から流れた液冷媒と熱交換して蒸発・気化し、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで蒸発・気化したガス冷媒と合流した後、低圧管１０４を流れ、逆止弁３２ｂ、四方弁２１およびアキュムレータ２３を介して圧縮機1に戻る。
【００４１】
次に、冷房運転と暖房運転が混在し、かつ、冷房負荷が暖房負荷よりも大きくなる冷房主体運転について説明する。圧縮機１を吐出した高温、高圧のガス冷媒は、熱源側熱交換器２２で一部が凝縮し、高温・高圧の気液二相冷媒となった後、逆止弁３２ａと高圧管１０３を介して分流コントローラ５３内の気液分離器３３に至る。ここで、負荷側ユニット５２ａが暖房運転、負荷側ユニット５２ｂが冷房運転をしているものとする。気液分離器３３に至った気液二相冷媒は、気液分離器３３の上部からガス冷媒が分離され開閉弁４１ａを介して負荷側熱交換器２７ａに流れ、周囲に熱を放熱して暖房すると共に、自身は凝縮・液化して絞り装置３ａを介して中間圧まで絞られ分流コントローラ５３に戻る。分流コントローラ５３に戻った液冷媒は、気液分離器３３で分離され第１の冷媒熱交換器３５で過冷却を増加させ絞り装置３４で中間圧まで絞られた液冷媒と合流した後、第２の冷媒熱交換器３６でさらに過冷却度を増大させた後、その一部は逆止弁４０ｂを介して負荷側ユニット５２ｂに流れ、残りの液冷媒は絞り装置３７に流れる。負荷側ユニット５２ｂに流れた液冷媒は、絞り装置３ｂで低圧まで絞られ、低温の気液二相冷媒となって負荷側熱交換器２７ｂに流れ、周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化し、開閉弁４２ｂを介して低圧管１０４に流れる。一方、絞り装置３７に流れた液冷媒は、絞り装置３７で絞られ低温の気液二相冷媒となって第２の冷媒熱交換器３６および第１の冷媒熱交換器３５に流れ、気液分離器３３から流れた液冷媒と熱交換して蒸発・気化し、負荷側熱交換器２７ｂで蒸発・気化したガス冷媒と合流した後、逆止弁３２ｂ、四方弁２１およびアキュムレータ２３を介して圧縮機1に戻る。
【００４２】
次に、冷房運転と暖房運転が混在し、かつ、暖房負荷が冷房負荷よりも大きくなる暖房主体運転について説明する。圧縮機１を吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２１、逆止弁３２ｃを介して高圧管１０３に流れ、分流コントローラ５３内の気液分離器３３に至る。ここで、負荷側ユニット５２ａが暖房運転、負荷側ユニット５２ｂが冷房運転をしているものとする。気液分離器３３に至った高温・高圧のガス冷媒は気液分離器３３の上部から開閉弁４１ａを介して負荷側熱交換器２７ａに流れ、周囲に熱を放熱して暖房すると共に、自身は凝縮・液化して絞り装置３ａを介して中間圧まで絞られ分流コントローラ５３に戻る。分流コントローラ５３に戻った液冷媒の一部は、第２の冷媒熱交換器３６で冷却された後、逆止弁４０ｂを介して負荷側ユニット５２ｂに流れる。負荷側ユニット５２ｂに流れた液冷媒は、絞り装置３ｂで低圧まで絞られ、低温の気液二相冷媒となって負荷側熱交換器２７ｂに流れ、周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化し、開閉弁４２ｂを介して低圧管１０４に流れる。分流コントローラ５３に戻った残りの液冷媒は、絞り装置３７で低圧まで絞られた後、負荷側熱交換器５２ｂで蒸発・気液したガス冷媒と合流し、低圧管１０４を流れ、逆止弁３２ｄを介して、熱源側熱交換器２２で蒸発・気化し、四方弁２１およびアキュムレータ２３を介して圧縮機1に戻る。
【００４３】
最後に、全ての負荷側ユニットが暖房運転を実施する全暖房運転について説明する。圧縮機１を吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２１、逆止弁３２ｃを介して高圧管１０３に流れ、分流コントローラ５３内の気液分離器３３に至る。気液分離器３３に至った高温・高圧のガス冷媒は気液分離器３３の上部から開閉弁４１ａ、４１ｂを介して負荷側熱交換器２７ａ、２７ｂに流れ、周囲に熱を放熱して暖房すると共に、自身は凝縮・液化して絞り装置３ａ、３ｂを介して中間圧まで絞られ分流コントローラ５３に戻る。分流コントローラ５３に戻った液冷媒は、絞り装置３７で低圧まで絞られた後、負荷側熱交換器５２ｂで蒸発・気化したガス冷媒と合流し、低圧管１０４を流れ、逆止弁３２ｄを介して、熱源側熱交換器２２で蒸発・気化し、四方弁２１およびアキュムレータ２３を介して圧縮機1に戻る。
【００４４】
以上の構成と動作によって、高圧管１０３が太い２管式の冷暖同時運転可能なシステムにおいても、冷媒を適正に判断して、不足の場合には冷媒の自動充填を実施することが可能となる。また、熱源側熱交換器２２で冷媒の過冷却がつけられない場合でも、冷媒熱交換器３５，３６の出口の過冷却度により、適正な冷媒量を判定して精度のよい冷媒充てんが可能なので、冷媒が過充填となることがなく、信頼性が高いシステムとすることができる。
【００４５】
実施の形態６．
図１３にこの発明の実施の形態６に係る冷凍空調装置の冷媒回路図を示す。この装置は、熱源側ユニット５１、負荷側ユニット５２ａ，５２ｂ、および分流キット５４ａ，５４ｂを備える。
熱源側ユニット５１の構成は以下の通りである。１は圧縮機、２２は熱源側熱交換器、２３はアキュムレータ、２６は室外絞り装置である。圧縮機１の吐出配管は、開閉弁２９ｂを介して熱源側熱交換器２２と接続されると共に、その途中を分岐して高圧管１０３とも接続される。アキュムレータ２３の流入管は開閉弁２９ａを介して開閉弁２９ｂと熱源側熱交換器２２の間の冷媒回路と接続されると共に、その途中を分岐して低圧管１０４とも接続される。また、熱源側熱交換器２２の他端は液管１０１と接続される。さらに、圧縮機１の吐出配管を分岐した配管を、開閉弁５を介して四方弁２１とアキュムレータ２３の間の冷媒回路に合流させ、その合流部と開閉弁５の間から、冷媒充てん用開閉弁６を介して冷媒充てんポート７を接続する。また、８は圧縮機１の吐出側の高圧部にて圧力を検出する圧力センサ、９は圧縮機１の吐出側の高圧部で冷媒の温度を検出する第１の温度センサである。これらによって熱源側ユニット５１を構成する。
【００４６】
次に負荷側ユニットの構成について説明する。３ａ，３ｂは絞り装置、２７ａ，２７ｂは負荷側熱交換器である。１１ａ，１１ｂは、絞り装置３ａ，３ｂと負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂの間で冷媒の温度を検知する第３の温度センサ、１２ａ，１２ｂは負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂと分流キット５４ａ，５４ｂの間で冷媒の温度を検知する第４の温度センサである。これらによって負荷側ユニット５２ａ，５２ｂを構成する。なお、添え字のａ，ｂは室内機が複数台接続されるマルチ形空調機を示すものである。
【００４７】
以上の構成の熱源側ユニット５１と負荷側ユニット５２は、液管１０１を介して熱源側熱交換器２２と絞り装置３ａ，３ｂとが接続され、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂが分流キット５４ａ，５４ｂを介して高圧管１０３および低圧管１０４に接続される。分流キット５４ａ，５４ｂでは、開閉弁３０ａ，３０ｂを介して高圧管１０３と負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂが接続されると共に、開閉弁３１ａ，３１ｂを介して、低圧管１０４と負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂが接続される。
【００４８】
上記構成のマルチシステムにおいて、冷媒量を調整し、必要に応じて冷媒を自動充填する時の冷媒の流れについて説明する。運転モードは、まず、全ての負荷側ユニットが冷房を実施する場合について説明する。このとき、圧縮機１を運転すると、高温・高圧のガス冷媒は、開閉弁２９ｂを介して熱源側熱交換器２２に流れ、凝縮・液化する。液化した液冷媒は、液管１０１を流れ、負荷側ユニット５２ａ，５２ｂに流れ、絞り装置３ａ，３ｂで低圧まで絞られ、負荷側熱交換器２７ａ，２７ｂで周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化して開閉弁３１ａ，３１ｂを介して低圧管１０４に流れ熱源側ユニット５１に戻る。熱源側ユニット５１に戻ったガス冷媒はアキュムレータ２３を介して圧縮機１に戻る。
【００４９】
次に、運転モードが、冷房と暖房が混在し、かつ冷房負荷が大きい場合の運転について説明する。なお、ここでは、負荷側ユニット５２ａが暖房、負荷側ユニット５２ｂが冷房を実施するものとする。圧縮機１を運転すると、圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、開閉弁２９ｂを介して熱源側熱交換器２２に流れると共に、高圧管１０３を負荷側ユニットに向かって流れる。熱源側熱交換器２２に流れたガス冷媒は、放熱して凝縮・液化し、液化した冷媒は、室外絞り装置２６で中間圧まで絞られ、液管１０１を流れ、負荷側ユニットに向かって流れる。一方、高圧管１０３を流れたガス冷媒は、開閉弁３０ａを介して負荷側熱交換器２７ａに流れ、周囲に放熱して暖房すると共に、自身は凝縮・液化した後、絞り装置３ａで中間圧まで絞られ、液管１０１を流れた液冷媒と合流し、負荷側ユニット５２ｂに向かって流れる。負荷側ユニット５２ｂに流れた液冷媒は、絞り装置３ｂで低圧まで絞られ、負荷側熱交換器２７ｂで周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化して開閉弁３１ｂを介して低圧管１０４に流れ熱源側ユニット５１に戻り、アキュムレータ２３を介して圧縮機１に戻る。
【００５０】
次に、運転モードが、冷房と暖房が混在し、かつ暖房負荷が大きい場合の運転について説明する。なお、ここでは、負荷側ユニット５２ａが暖房、負荷側ユニット５２ｂが冷房を実施するものとする。圧縮機１を運転すると、圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、高圧管１０３を負荷側ユニットに向かって流れる。高圧管１０３を流れたガス冷媒は、開閉弁３０ａを介して負荷側熱交換器２７ａに流れ、周囲に放熱して暖房すると共に、自身は凝縮・液化した後、絞り装置３ａで中間圧まで絞られ、一部は負荷側ユニット５２ｂに向かって流れ、残りの液冷媒は液管１０１を流れて熱源側ユニット５１に流れる。負荷側ユニット５２ｂに流れた液冷媒は、絞り装置３ｂで低圧まで絞られ、負荷側熱交換器２７ｂで周囲から熱を奪って冷房すると共に、自身は蒸発・気化して開閉弁３１ｂを介して低圧管１０４に流れ熱源側ユニット５１に戻る。また、液管１０１を流れて熱源側ユニット５１に戻った液冷媒は、室外絞り装置２６で低圧まで絞られ、熱源側熱交換器２２で外気と熱交換して蒸発・気化し、開閉弁２９ａを介して低圧管１０４を流れたガス冷媒と合流し、アキュムレータ２３を介して圧縮機１に戻る。
【００５１】
次に、冷房運転もしくは冷房主体運転を実施する中で、冷媒の不足状態を判定し、冷媒を自動充填する方法を図１４のフローチャートを用いて説明する。図１４において、冷媒供給ボンベを冷媒充てんポート７に接続した状態で、STEP１では、冷媒量を調整する運転を開始する。開始のトリガとしては、室外機に設けられたサービス用のスイッチ、リモコン、外部からの接点入力、パソコンなどからの制御信号などを使う。STEP２では制御間隔を取るため、所定時間が経過するまで待ち、所定時間経過後、STEP３に進む。STEP３では、圧縮機１の吐出圧力Pdと熱源側熱交換器２２の出口の冷媒温度Tcoutを検出する。STEP４では、Pdの飽和温度Tsat(Pd)と熱源側熱交換器２２の出口の冷媒温度Tcoutとの差SCを演算する。STEP５では、演算したSCとその目標値のSCｍを比較し、SC≧SCmの場合はSTEP６に進み冷媒量調整を終了する。SC＜SCmの場合はSTEP７に進み、所定時間冷媒充てん用開閉弁６を開放し、冷媒供給ボンベから冷媒充てんポート７を介して冷媒を冷媒回路内に充填する。このとき併せて開閉弁５を開放する。所定時間STEP７で冷媒を充填した後はSTEP２に進む。
【００５２】
以上の構成・動作により、冷暖房同時運転可能な３管式の冷凍空調システムにおいても、適正冷媒量を速やかに判断し、必要に応じて冷媒を充填することができるため、正確な冷媒充填を速やかに完了させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  圧縮機、２  凝縮器、３，３ａ，３ｂ  絞り装置、４  蒸発器、５  開閉弁、６  冷媒充てん用開閉弁、７  冷媒充てんポート、８  圧力センサ、９  第１の温度センサ、１０  第２の温度センサ、  １１，１１ａ，１１ｂ  第３の温度センサ、１２，１２ａ，１２ｂ  第４の温度センサ、１３  開閉弁、  １４  開閉弁、１５  開閉弁、１６  開閉弁、１７  絞り装置、１８  第５の温度センサ、１９  開閉弁、２０  第２の圧力センサ、２１  四方弁、２２  熱源側熱交換器、２３  アキュムレータ、２４  冷媒熱交換器、２５  回収器、２６  室外絞り装置、２７ａ，２７ｂ  負荷側熱交換器、２８  第３の圧力センサ、２９ａ，２９ｂ  開閉弁、３０ａ，３０ｂ  開閉弁、３１ａ，３１ｂ  開閉弁、３２ａ，３２ｂ，３３ｃ，３３ｄ  逆止弁、３３  気液分離器、３４  絞り装置、３５  第1の冷媒熱交換器、３６  第２の冷媒熱交換器、３７  絞り装置、３８  温度センサ、３９ａ，３９ｂ  逆止弁、４０ａ，４０ｂ  逆止弁、４１ａ，４１ｂ  高圧用開閉弁、４２ａ，４２ｂ  低圧用開閉弁、４３  圧力センサ、４４  温度センサ、４５  温度センサ、４６  第２の絞り装置、５１  熱源側ユニット、５２a，５２b  負荷側ユニット、５３  分流コントローラ、５４  分流キット、１０１  液管、１０２  ガス管、１０３  高圧管、１０４  低圧管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、凝縮器、絞り装置および蒸発器で構成される冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、
を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】
前記冷媒充填用開閉器を流量調整が可能なもので構成し、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度もしくは吸入冷媒の過熱度のうち、少なくとも１つが所定の値となるように、前記冷媒充填用開閉器から流入する冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項１記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
所定時間の間、前記凝縮器の出口冷媒の過冷却度に変化が無い場合には、前記冷媒充填ポートに接続されている冷媒供給ボンベが空であることを示す信号を外部に発報することを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁で構成される熱源側ユニットと、少なくとも絞り装置と負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットとを備え、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットを冷媒配管で接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、
を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項５】
少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁、逆止弁で構成される熱源側ユニットと、少なくとも絞り装置、負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットと、少なくとも気液分離器、冷媒の高低圧回路を切り替える開閉手段およびバイパス用絞り装置を介して液部から低圧部へバイパスする回路を有する分流コントローラとを備え、前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとを前記分流コントローラを介して２本の冷媒配管で接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項６】
少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、四方弁および熱源側絞り装置で構成される熱源側ユニットと、少なくとも負荷側絞り装置と負荷側熱交換器で構成される負荷側ユニットを有し、
前記熱源側ユニットと前記負荷側ユニットとは、分流キットを介して高圧管と低圧管とを切り替え可能に前記熱源側熱交換器と前記負荷側熱交換器と接続すると共に、液管により前記熱源側絞り装置と前記負荷側絞り装置とを接続してなる冷凍空調装置であって、
前記圧縮機の吐出側から分岐し開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側と接続する冷媒回路と、
前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に冷媒充填用開閉器を介して接続された冷媒充填ポートと、を有することを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項７】
冷媒を充填する際に、前記開閉手段と前記冷媒充填用開閉器を共に開放することを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記圧縮機の吸入側は、前記圧縮機の吸入側に接続されたアキュムレータの冷媒吸入路または冷媒吐出路である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
冷媒を吸入し圧縮して吐出する圧縮機を備えた冷凍空調装置の冷媒充填方法であって、
前記圧縮機の吐出冷媒を、開閉手段を介して前記圧縮機の吸入側に戻しながら、前記開閉手段と前記圧縮機の前記吸入側との間に、冷媒充填用開閉器を介して冷媒充填ポートから冷媒を充填する冷凍空調装置の冷媒充填方法。
【請求項１０】
前記冷媒充填用開閉器を流量調整が可能なものとし、前記圧縮機の吐出冷媒の過熱度もしくは吸入冷媒の過熱度のうち、少なくとも１つが所定の値となるように、前記冷媒充填用開閉器から流入する冷媒の流量を制御することを特徴とする請求項９記載の冷媒充填方法。
【国際調査報告】
2010116496.tif 000017
2010116496.tif 000018
2010116496.tif 000019
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