【手続補正書】
【提出日】平成15年12月19日(2003.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】冷凍装置
【特許請求の範囲】
【０００１】
【請求項１】ガス冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、熱源側熱交換器（２）と、液冷媒を溜めるためのレシーバ（３）と、膨張弁（４）と、前記レシーバ（３）と前記膨張弁（４）とを接続する液配管（８）と、利用側熱交換器（５）と、該利用側熱交換器（５）と前記圧縮機（１）とを接続するガス配管（９）とが接続されてなる冷媒回路（Ａ）と、前記レシーバ（３）内の液面（Ｌ）が所定位置（Ｌ0、Ｌｍａｘ）になったことを検出する液面検出手段（１０）とを備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】前記液面検出手段（１０）は、前記レシーバ（３）と前記圧縮機（１）の吸入側とを接続し且つ開閉弁（１２）と減圧機構（１３）とを含むバイパス回路（１４）と、該バイパス回路（１４）を流れる冷媒の温度を検出する温度検出手段（１５）とから構成されていることを特徴とする前記請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】前記冷媒回路（Ａ）の前記液配管（８）内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ前記冷媒回路（Ａ）への冷媒充填を実施する冷媒充填運転制御手段と、前記液面検出手段（１０）からの検出信号に基づいて前記冷媒充填運転制御手段による冷媒充填を終了する冷媒充填終了手段とをさらに備えたことを特徴とする前記請求項１および２のいずれか一項記載の冷凍装置。
【請求項４】前記熱源側熱交換器（２）は、室外ファン（６）によって供給される空気を熱源とする空冷式の熱交換器であり、前記冷媒充填運転制御手段は、凝縮器として作動する前記熱源側熱交換器（２）の凝縮圧力が所定値となるように前記室外ファン（６）を制御するとともに蒸発器として作動する前記利用側熱交換器（５）の出口における冷媒に所定の過熱度を付与せしめることができるように前記膨張弁（４）を開度制御するものとしたことを特徴とする前記請求項３記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００２】
【発明の属する技術分野】
【０００３】
本願発明は、セパレート型の冷凍装置に関し、さらに詳しくはセパレート型の冷凍装置における現地冷媒充填時の冷媒充填量設定決定方式に関するものである。
【従来の技術】
【０００４】
圧縮機、凝縮器およびレシーバを具備した室外ユニットと、膨張弁および蒸発器を具備した室内ユニットとからなるセパレート型の冷凍装置は、従来から良く知られていた。上記構成のセパレート型冷凍装置の場合、予め室外ユニットに所定量の冷媒を充填しておき、現地設置時に室外ユニットと室内ユニットとを連絡する連絡配管の長さに応じて不足する冷媒を追加するという冷媒充填方式が採用されていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、冷媒充填量を現地工事レベルにより決定するようにした場合、機器の性能、信頼性を左右する部分が現地工事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た。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、現地設置時の冷凍装置が必要とする冷媒量を充填し得るようにすることにより、常に最適な冷媒充填量を確保できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の冷凍装置は、圧縮機１と熱源側熱交換器２とレシーバ３と膨張弁４と液配管８と利用側熱交換器５とガス配管９とが接続されてなる冷媒回路Ａと、液面検出手段１０とを備えている。前記圧縮機１は、ガス冷媒を圧縮するものであり、前記レシーバ３は、液冷媒を溜めるものであり、液配管８は、前記レシーバ３と前記膨張弁４とを接続するものであり、前記ガス配管９は、前記利用側熱交換器５と前記圧縮機１とを接続するものであり、前記液面検出手段１０は、前記レシーバ３内の液面Ｌが所定位置Ｌ0、Ｌｍａｘになったことを検出するものである。
【０００８】
この冷凍装置では、液面検出手段１０を備えているため、冷媒回路Ａ内へ冷媒充填が実施される場合において、冷媒充填運転中にレシーバ３内の液面Ｌが所定位置Ｌ0、Ｌｍａｘになったことを検出することが可能である。
【０００９】
これにより、例えば、液面Ｌが最高液位Ｌｍａｘになったことを検出できるようにしておけば、冷媒回路Ａ内への冷媒の過充填を検知することができる。また、液配管８やガス配管９等の現地連絡配管の長さが測定できない場合においても、レシーバ３内の所定液位Ｌ0を検出することで容易に必要な冷媒充填量が得られる。
【００１０】
請求項２に記載の冷凍装置は、請求項１において、前記液面検出手段１０は、バイパス回路１４と、温度検出手段１５とから構成されている。前記バイパス回路１４は、レシーバ３と圧縮機１の吸入側とを接続し且つ開閉弁１２と減圧機構１３とを含むものであり、前記温度検出手段１５は、前記バイパス回路１４を流れる冷媒の温度を検出するものである。
【００１１】
この冷凍装置では、液面検出手段１０が開閉弁１２と減圧機構１３とを含むバイパス回路１４と温度検出手段１５とから構成されているので、低コストで確実な液面検出を行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の冷凍装置は、請求項１又は２において、前記冷媒回路Ａの前記液配管８内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ前記冷媒回路Ａへの冷媒充填を実施する冷媒充填運転制御手段と、前記液面検出手段１０からの検出信号に基づいて前記冷媒充填運転制御手段による冷媒充填を終了する冷媒充填終了手段とをさらに備えている。
【００１３】
この冷凍装置では、冷媒回路Ａ内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ冷媒回路Ａへの冷媒充填が実施され、この冷媒充填運転中においてレシーバ３内の所定液面を検出した時点で冷媒充填が終了せしめられることとなるため、冷媒充填作業の信頼性が向上する。
【００１４】
請求項４に記載の冷凍装置は、請求項３において、前記熱源側熱交換器２は、室外ファン６によって供給される空気を熱源とする空冷式の熱交換器であり、前記冷媒充填運転制御手段は、凝縮器として作動する熱源側熱交換器２の凝縮圧力が所定値となるように室外ファン６を制御するとともに蒸発器として作動する利用側熱交換器５の出口における冷媒に所定の過熱度を付与せしめることができるように膨張弁４を開度制御するものとされている。
【００１５】
この冷凍装置では、凝縮器として作動する熱源側熱交換器２に必要以上の液冷媒が溜め込まれることがなく、しかも利用側熱交換器５から圧縮機１の吸入側に至るガス配管９等はガス冷媒で満たされることとなるため、液配管８等が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を容易に現出することができる。
【発明の実施の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について詳述する。
【００１７】
このセパレート型冷凍装置は、図１に示すように、圧縮機１、室外ファン６を併設した空冷の凝縮器（熱源側熱交換器）２およびレシーバ３を具備した室外ユニットＸと、膨張弁４および蒸発器（利用側熱交換器）５を具備した室内ユニットＹとを連絡用の液配管８およびガス配管９で連絡してなる冷凍サイクル（冷媒回路）Ａを備えている。前記液配管８およびガス配管９には、現地配管部分Ｚが存在する。符号７は室内ファンである。
【００１８】
前記レシーバ３には、図２に示すように、該レシーバ３内の液面Ｌが所定位置Ｌ0になったことをを検出する液面検出手段１０が付設されている。本実施の形態においては、該液面検出手段１０は、前記レシーバ３における所定位置Ｌ0と前記圧縮機１の吸入管１１とを接続し且つ液面検出時に開作動される電磁開閉弁１２および減圧機構として作用するキャピラリチューブ１３を有するバイパス回路１４と、該バイパス回路１４を流れる冷媒の温度を検出する温度検出手段として作用するサーミスタ１５とによって構成されている。前記所定位置Ｌ0は、冷房運転時に最も冷媒が不要な場合（換言すれば、冷媒循環量が最小の場合）にレシーバ３内に溜まる液冷媒の液面とされる。なお、レシーバ３内の液面Ｌが、冷房運転時に最も冷房が必要な場合（換言すれば、冷媒循環量が最大の場合）に最低位置Ｌｍｉｎより低くならないように設定される。符号１６は吸入圧力を検出する圧力センサーである。
【００１９】
前記冷凍サイクルＡには、前記サーミスタ１５および圧力センサー１６からの検出信号が入力され、前記圧縮機１、前記膨張弁４、前記室外ファン６、前記室内ファン７および前記電磁開閉弁１２に制御信号を出力するコントローラ１８が付設されている。
【００２０】
前記コントローラ１８は、前記液配管８内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ前記冷凍サイクルＡへの冷媒充填を実施する冷媒充填運転制御手段としての機能と、前記液面検出手段１０からの検出信号に基づいて前記冷媒充填運転制御手段による冷媒充填を終了する冷媒充填終了手段としての機能とを有している。なお、本実施の形態においては、前記冷媒充填運転制御手段は、前記凝縮器２における凝縮圧力が所定値（即ち、凝縮器２に必要以上の液冷媒が溜め込まれることがない状態）となるように前記室外ファン６を制御するとともに前記蒸発器５の出口における冷媒に所定の過熱度を付与せしめることができるように（即ち、蒸発器５から圧縮機１に至るガス配管９内がガス冷媒で満たされるように）前記膨張弁４を開度制御するものとされている。上記冷媒充填は、室外ユニットＸと現地連絡配管部分Ｚとを接続する閉鎖弁（図示省略）を介して行われる。
【００２１】
上記のように構成された冷凍装置における冷媒充填時の作用を説明する。
【００２２】
コントローラ１８からの制御信号により、前記凝縮器２における凝縮圧力が所定値（即ち、凝縮器２に必要以上の液冷媒が溜め込まれることがない状態）となるように前記室外ファン６を制御するとともに前記蒸発器５の出口における冷媒に所定の過熱度を付与せしめることができるように（即ち、蒸発器５から圧縮機１に至るガス配管９内がガス冷媒で満たされるように）前記膨張弁４を開度制御することにより、前記液配管８内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ前記冷凍サイクルＡへの冷媒充填を実施する。この時、電磁開閉弁１２は開状態とされる。
【００２３】
すると、冷凍サイクルＡ内の冷媒循環量が徐々に増大し、レシーバ３内の冷媒の液面Ｌが上昇してくる。そして、該液面Ｌがバイパス回路１４の入口である所定位置Ｌ0に到達すると、バイパス回路１４に飽和状態の液冷媒が流れ込むこととなる。それまでは、バイパス回路１４には、レシーバ３の気相部に充満する飽和ガス冷媒が流れており、サーミスタ１５はこのガス冷媒の温度を検知している。
【００２４】
上記したようにして、バイパス回路１４に流れ込んだ飽和液冷媒は、キャピラリチューブ１３で減圧されて蒸発するため、サーミスタ１５の検知温度が急激に低下する。従って、この急激な温度低下を検知することにより、液面検知が行うことができることとなっている。しかして、当該液面検知が行われた時点で冷媒充填が終了せしめられる。
【００２５】
上記した冷媒充填により、冷凍サイクルＡにおいて必要とする冷媒充填量が得られることとなり、現地連絡配管の長さが測定できない場合であっても必要な冷媒充填量が容易に得られるとともに、機器の信頼性も向上する。
【００２６】
しかも、凝縮器２における凝縮圧力が所定値（即ち、凝縮器２に必要以上の液冷媒が溜め込まれることがない状態）となるように前記室外ファン６を制御するとともに前記蒸発器５の出口における冷媒に所定の過熱度を付与せしめることができるように（即ち、蒸発器５から圧縮機１に至るガス配管９内がガス冷媒で満たされるように）前記膨張弁４を開度制御するようにしているので、液配管８内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を容易に現出することができる。
【００２７】
上記レシーバ３の容量は、冷房サイクルで最も液面Ｌが低下する時（即ち、凝縮圧力が高く、液配管８における液冷媒密度が大きい場合）に判定した冷媒充填量で、最も冷媒が余剰となる運転状態でレシーバ３から溢れ出ることがないように選定することがＣＯＰの悪化を防止する上で肝要である。
【００２８】
ところで、従来公知の冷凍装置において、図３に示すように、レシーバ３の上端部Ｌｍａｘと圧縮機１の吸入管１１とを接続し且つ電磁開閉弁２０およびキャピラリチューブ２１を有するバイパス回路１９を設けて、デフロスト運転時の保護装置として作用させるようにしたものがあるが、このバイパス回路１９にサーミスタ２２を付設すれば、冷媒過充填検知を行うことができる。つまり、冷媒充填後の試運転時に、サーミスタ２２によりレシーバ３内の液冷媒の液面Ｌが最高液位Ｌｍａｘに到達したことを検知することができるのである。この時には、前述の液面検出手段１０としては、液面センサーが採用される。
【００２９】
上記実施の形態においては、冷房専用機について説明したが、室外ユニットＸにおける圧縮機１の吐出側に四路切換弁を設けて、冷凍サイクルＡを冷媒が可逆流通できるように構成した冷暖房可能な冷凍装置にも本願発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本願発明を利用すれば、現地設置時の冷凍装置が必要とする冷媒量を充填し得るようにすることにより、常に最適な冷媒充填量を確保できる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の冷凍装置によれば、レシーバ３内の液面Ｌが所定位置Ｌ0、Ｌｍａｘになったことを検出する液面検出手段１０を備えおり、冷媒回路Ａ内へ冷媒充填が実施される場合において、冷媒充填運転中にレシーバ３内の液面Ｌが所定位置Ｌ0、Ｌｍａｘになったことを検出することが可能となっているため、例えば、液面Ｌが最高液位Ｌｍａｘになったことを検出できるようにしておけば、冷媒回路Ａ内への冷媒の過充填を検知することができるという効果がある。また、液配管８やガス配管９等の現地連絡配管の長さが測定できない場合においても、レシーバ３内の所定液位Ｌ0を検出することで容易に必要な冷媒充填量が得られるという効果もある。
【００３２】
請求項２に記載の冷凍装置によれば、請求項１において、前記液面検出手段１０は、レシーバ３と圧縮機１の吸入側とを接続バイパス回路１４と、該バイパス回路１４を流れる冷媒の温度を検出する温度検出手段１５とから構成されているので、低コストで確実な液面検出を行うことができる。
【００３３】
請求項３に記載の冷凍装置によれば、請求項１又は２において、前記冷媒回路Ａの前記液配管８内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ前記冷媒回路Ａへの冷媒充填を実施する冷媒充填運転制御手段と、前記液面検出手段１０からの検出信号に基づいて前記冷媒充填運転制御手段による冷媒充填を終了する冷媒充填終了手段とをさらに備えているので、冷媒回路Ａ内が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を現出しつつ冷媒回路Ａへの冷媒充填が実施され、この冷媒充填運転中においてレシーバ３内の所定液面を検出した時点で冷媒充填が終了せしめられることとなるため、冷媒充填作業の信頼性が向上する。
【００３４】
請求項４に記載の冷凍装置によれば、請求項３において、前記熱源側熱交換器２は、室外ファン６によって供給される空気を熱源とする空冷式の熱交換器であり、前記冷媒充填運転制御手段は、凝縮器として作動する熱源側熱交換器２の凝縮圧力が所定値となるように室外ファン６を制御するとともに蒸発器として作動する利用側熱交換器５の出口における冷媒に所定の過熱度を付与せしめることができるように膨張弁４を開度制御するものとされているので、凝縮器として作動する熱源側熱交換器２に必要以上の液冷媒が溜め込まれることがなく、しかも利用側熱交換器５から圧縮機１の吸入側に至るガス配管９等はガス冷媒で満たされることとなるため、液配管８等が所定の密度の液冷媒で満たされる冷媒充填運転状態を容易に現出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願発明の実施の形態にかかる冷凍装置の冷凍サイクルを示すブロック回路図である。
【図２】本願発明の実施の形態にかかる冷凍装置における要部を示す拡大図である。
【図３】本願発明の他の実施の形態にかかる冷凍装置における要部を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１は圧縮機、２は凝縮器、３はレシーバ、４は膨張弁、５は蒸発器、６は室外ファン、８は液配管、９はガス配管、１０は液面検出手段、１１は吸入管、１２は開閉弁（電磁開閉弁）、１３は減圧機構（キャピラリチューブ）、１４はバイパス回路、１５は温度検出手段（サーミスタ）、１８はコントローラ、Ａは冷凍サイクル、Ｌは液面、Ｌ0は所定位置、Ｌｍａｘは最高液位、Ｘは室外ユニット、Ｙは室内ユニット、Ｚは連絡配管部分。