(57)【要約】【課題】必要な冷媒量を計算できる冷凍サイクル装置を得る。【解決手段】吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１と、熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器２と、凝縮に係る冷媒を減圧させるための膨張弁３と、減圧に係る冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器４とを配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒回路内の圧力を検知する圧力検知器と、冷媒回路の周囲温度を検知する周囲温度検知器と、凝縮器における熱交換を促すための凝縮器用ファン１４と、蒸発器における熱交換を促すための蒸発器用ファン１５と、凝縮器用ファン１４及び蒸発器用ファン１５の少なくとも一方を駆動させて、冷媒回路に封入した所定量の不活性ガスと空気とを熱交換させた後における、圧力検知器の検知に係る圧力及び周囲温度検知器の検知に係る温度に基づいて、冷媒回路の内容積及び内容積に対応する冷媒量を決定する制御装置１６とを備える。【選択図】図１
2012225549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮に係る冷媒を減圧させるための絞り装置と、減圧に係る冷媒と空気とを熱交換して前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成し、
前記冷媒回路内の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記冷媒回路の周囲における空気の温度を検知する周囲温度検知手段と、
前記凝縮器における熱交換を促すための凝縮器用送風機と、
前記蒸発器における熱交換を促すための蒸発器用送風機と、
前記凝縮器用送風機及び前記蒸発器用送風機の少なくとも一方を駆動させて、前記冷媒回路に封入した所定量の不活性ガスと前記空気とを熱交換させた後における、前記圧力検知手段の検知に係る圧力及び前記周囲温度検知手段の検知に係る温度に基づく前記冷媒回路の内容積の算出及び前記内容積に対応して前記冷媒回路に封入する冷媒量を決定する制御装置と
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記不活性ガスの代わりに、ガス状の前記冷媒を所定量封入して、前記冷媒回路の内容積及び前記内容積に対応して前記冷媒回路に封入する冷媒量を決定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記圧縮機及び前記絞り装置において封入するガスが通過できない状態にし、
前記制御装置は、
前記冷媒回路における前記圧縮機から凝縮器を経由して絞り装置に至る第１の経路における圧力及び周囲の空気の温度に基づいて第１の経路の内容積を算出し、
また、前記圧縮機から蒸発器を経由して絞り装置に至る第２の経路における圧力及び周囲の空気の温度に基づいて第２の経路の内容積を算出して、
各経路の内容積を合算して前記冷媒回路の内容積を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒回路に封入するガスの種類及び前記所定量を前記制御装置に入力するための入力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
設置作業時に使用する所定量の前記ガスを前記凝縮器又は前記蒸発器にあらかじめ蓄えておき、
前記制御装置は、前記冷媒回路の内容積の算出に用いるための、前記ガスの種類及び前記所定量に係るデータをあらかじめ記憶していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御装置が決定した前記冷媒回路に封入する冷媒量を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記冷媒回路の配管温度を検知する配管温度検知器と、
表示手段とをさらに備え、
前記制御装置は、前記配管温度検知器の検知に係る温度に基づいて、封入するガスの上限圧力を計算し、前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば封入した冷媒を循環させて対象物等の冷却を行う冷凍装置等の冷凍サイクル装置に関するものである。特に封入（充填）する冷媒量を決定するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍装置等の冷凍サイクル装置にて、必要な冷媒封入量を決定する方法と装置として、冷媒を封入していない冷媒回路に、冷媒回路における冷凍サイクル内圧より低く、且つ内容積が既知である密閉容器を冷凍サイクル回路と接続し、連通する。そして、連通前後の圧力によって冷凍サイクル回路の内容積を算出し、必要冷媒封入量を決定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０４０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来の方法では、容積が既知である密閉容器を別に準備する必要があるので、そのための手間と費用がかかる。また、従来の方法は、連通前後において周囲温度が変化しないことを前提としている。しかし、例えば、周囲温度が変化すると、周囲温度が変化しない場合と比べて連通後の圧力が違うことになるため、内容積の算出精度が低くなり、適正封入冷媒量が正確に求められないという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するもので、密閉容器を別に準備等することなく、また、周囲温度が変化するような場合であっても、封入に係る適正な冷媒量（適正封入冷媒量）を導き出すことができる冷凍サイクル装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮に係る冷媒を減圧させるための絞り装置と、減圧に係る冷媒と空気とを熱交換して冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒回路内の圧力を検知する圧力検知手段と、冷媒回路の周囲における空気の温度を検知する周囲温度検知手段と、凝縮器における熱交換を促すための凝縮器用送風機と、蒸発器における熱交換を促すための蒸発器用送風機と、凝縮器用送風機及び蒸発器用送風機の少なくとも一方を駆動させて、冷媒回路に封入した所定量の不活性ガスと空気とを熱交換させた後における、圧力検知手段の検知に係る圧力及び周囲温度検知手段の検知に係る温度に基づく冷媒回路の内容積の算出及び内容積に対応して冷媒回路に封入する冷媒量を決定する制御装置とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の冷凍サイクル装置では、冷媒回路内を加圧する不活性ガスを封入したときの冷媒回路内の圧力、周囲温度に基づいて必要な冷媒量を正確に決定することができる。このため、冷媒回路内に適正な量の冷媒を封入することができ、効率的で信頼性の高い冷凍装置の運転を行うことができる。また、通常の運転において必要な機器、手段等を用いて、制御装置の処理により冷媒量を決定することができるので、決定に際してのコスト増を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成を示す図である。
【図２】冷媒回路内の不活性ガスの温度の判定に係るフローチャートを示す図である。
【図３】高圧側経路における不活性ガスの温度の判定に係るフローチャートを示す図である。
【図４】低圧側経路における不活性ガスの温度の判定に係るフローチャートを示す図である。
【図５】ＣＯ2 （二酸化炭素）冷媒の密度と温度との関係を示すための図である。
【図６】冷媒に基づく内容積計算における説明のためのモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置（システム）の構成を示す図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置の一例として冷却対象物、対称空間を冷却する冷凍装置について説明する。本実施の形態のような冷凍装置においては、少なくとも圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４を配管接続して冷媒回路を構成する。本実施の形態では、圧縮機１及び凝縮器２を室外機（熱源側ユニット）３１が有し、膨張弁３及び蒸発器４を室内機（負荷側ユニット）３２が有し、室外機３１と室内機３２との間を高圧側現地配管１２と低圧側現地配管１３とで配管接続している。
【００１０】
本実施の形態の室外機３１は、圧縮機１、凝縮器２に加え、さらに高圧側開閉弁８、低圧側開閉弁９、高圧用サービスポート１０、低圧用サービスポート１１、凝縮器用ファン１４を有している。また、高圧用圧力検知器５、低圧用圧力検知器６、室外機周囲温度検知器７、圧縮機吐出配管温度検知器１７、液配管温度検知器１８、圧縮機吸入配管温度検知器２１を圧力、温度を検知するための検知手段として有している。
【００１１】
圧縮機１は、冷媒を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態にして吐出する。ここで、圧縮機１については、例えばインバータ回路等の回転数制御により、冷媒の吐出量を調整できるタイプの圧縮機で構成していることが望ましい。凝縮器２は、対象空間外の空気（外気）と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮液化させる熱交換器である。高圧側開閉弁８及び低圧側開閉弁９は、開閉により室内機３２側と間の冷媒の通過、非通過を制御するための弁である。高圧用サービスポート１０及び低圧用サービスポート１１は、例えば冷媒等を供給、排出させるため、冷媒回路と外部とを連通可能にするポートである。凝縮器用ファン１４は、熱交換を促進するために凝縮器２に外気を送り込む送風機である。
【００１２】
高圧用圧力検知器５は、例えば凝縮器２の冷媒流出側に設けられ、冷媒回路において高圧側となる部分の圧力（高圧圧力）を検知する検知手段である。低圧用圧力検知器６は、例えば圧縮機１の吸入側に設けられ、冷媒回路において低圧側となる部分の圧力（低圧圧力）を検知する検知手段である。室外機周囲温度検知器７は、例えば外気等、室外機３１の周囲の空気の温度（室外機周囲温度）を検知する検知手段である。圧縮機吐出配管温度検知器１７は、圧縮機１の吐出側にある配管の温度（吐出側配管温度）を検知する検知手段である。液配管温度検知器１８は、凝縮器２の冷媒流出側に設けられ、凝縮器２の凝縮に係る液状の冷媒（液冷媒）の温度を検知する検知手段である。圧縮機吸入配管温度検知器２１は、圧縮機１の吸入側にある配管の温度（吸入側配管温度）を検知する検知手段である。
【００１３】
また、室内機３２は、上述したように膨張弁３、蒸発器４に加え、さらに蒸発器用ファン１５、蒸発器出口配管温度検知器１９、室内機周囲温度検知器２０を有している。減圧装置、絞り装置となる膨張弁３は、通過する冷媒の流量を調整し、冷媒を減圧して膨張させる。基本的には電子式膨張弁等の流量制御手段で構成するが、例えば毛細管（キャピラリ）等の冷媒流量調節手段等で構成してもよい。蒸発器４は、熱交換により冷媒を蒸発させて気体（ガス）状の冷媒（ガス冷媒）にする（蒸発ガス化させる）ものである。蒸発器用ファン１５は、熱交換を促進するために蒸発器４に空気を送り込む送風機である。
【００１４】
蒸発器出口配管温度検知器１９は、蒸発器４の冷媒流出側に設けられ、蒸発器４の蒸発に係るガス冷媒の温度を検知する検知手段である。室内機周囲温度検知器２０は、例えば冷却対象空間等、室内機３２の周囲の空気の温度（室内機周囲温度）を検知する検知手段である。
【００１５】
制御装置１６は各検知手段の検知に係る圧力、温度に基づいて、冷凍装置を構成する圧縮機１等の機器、手段の制御を行う。本実施の形態では、特に、検知手段の検知した圧力、温度により演算等を行い、適正封入冷媒量を決定する処理を行う。また、表示手段１６Ａは、制御装置１６からの表示信号に基づく表示を行う。本実施の形態では、制御装置１６が決定した適正封入冷媒量に係る表示を行う。そして、入力手段１６Ｂは、制御装置１６が適正封入冷媒量を決定する処理を行うために必要となるデータ（例えば不活性ガスの種類、分子量等）を、例えば作業員が入力するための手段である。ここで、図１においては、室外機３１、室内機３２と独立した装置として制御装置１６等を構成しているが、室外機３１又は室内機３２内に設けるようにしてもよい。
【００１６】
そして、このような冷凍装置を設置する場合には、設置現場において、例えば作業員は、室外機３１と室内機３２との間を高圧側現地配管１２と低圧側現地配管１３とにより配管接続することにより、システムとしての冷媒回路を完成させる。その後、高圧用サービスポート１０、低圧用サービスポート１１を介して冷媒回路内に不活性ガスを流入させて設計圧力まで加圧し、各部品や接続部からガス漏れがないかを確認する。そして、真空引きにより冷媒回路から不活性ガスを流出させると共に、冷媒を充填した後、装置の運転を開始する。装置の運転は温度検知器や圧力検知器のデータを用いて制御装置１６によって圧縮機１、膨張弁３、凝縮器用ファン１４、蒸発器用ファン１５の駆動を制御する。ここで、封入される冷媒量が適正でなければ、能力不足、効率の悪い運転、また、不安的な運転による故障等が生じる可能性があるため、最適な冷媒量を封入する必要がある。
【００１７】
そこで、本実施の形態では、システムとしての冷媒回路が完成した後、冷媒回路内を不活性ガスにて設計圧力まで加圧する際の冷媒回路における温度、圧力等に基づいて、冷媒回路内の内容積を計算し、必要封入冷媒量を決定する。
【００１８】
まず、システムとしての冷媒回路が完成した後、冷媒回路内を真空引きし、冷媒回路内をほぼ真空状態にする。その後、冷媒回路内に不活性ガス（例えば窒素等）をＭ（ｇ）封入し、そのときの冷媒回路内圧力Ｐ（ＭＰａＧ）と周囲温度Ｔ（℃）とを計測する。このときの不活性ガスの封入量Ｍは冷媒回路内の圧力Ｐが高圧用圧力検知器５又は低圧用圧力検知器６が検知できる少量でよい。これらのデータより冷媒回路内の容積Ｖ（Ｌ）は、気体の状態方程式となる次式（１）にて計算できる。
Ｖ＝｛（Ｍ×１０００）／Ｎ｝×０．０８２×（Ｔ＋２７３）
／｛（Ｐ＋０．１０１３２５）／０．１０１３２５｝            …（１）
【００１９】
ここで、Ｎは不活性ガスの分子量（ｇ／ｍｏｌ）であり、窒素であれば２８、二酸化炭素は４４となる。また、周囲温度Ｔについて、本来的には冷媒回路内における実際の不活性ガスの温度が適切である。ただ、一般的な冷凍装置では、冷媒回路内に封入されたガス温度を検知できる手段を有していないことが多いため、本実施の形態では冷媒回路の周囲温度Ｔで代用するものである。そのため、不活性ガスを封入した後、十分に時間が経過してから冷媒回路内圧力Ｐと周囲温度Ｔとを計測しないと、周囲温度Ｔと不活性ガスの温度とが一致しない。そこで、本実施の形態では、凝縮器用ファン１４及び蒸発器用ファン１５を駆動させることにより、凝縮器２と蒸発器４とにおいて冷媒回路内の不活性ガスと周囲の空気との熱交換を促進させることによって、不活性ガスを封入してから、冷媒回路内圧力Ｐと周囲温度Ｔを計測するまでの時間を短縮させるようにする。冷媒回路内の不活性ガスと周囲温度が熱交換し同じ温度になったかどうかの判定を行う処理等については後述する。このとき、膨張弁３、高圧側開閉弁８及び低圧側開閉弁９は必ず開の状態として、冷媒回路内の不活性ガスが膨張弁３を通して室外機３１と室内機３２のどちらにも流れることができるようにしておく必要がある。
【００２０】
ここで、冷媒回路内圧力Ｐは、高圧用圧力検知器５又は低圧用圧力検知器６の検知に係る値を用いる。また、周囲温度Ｔは室外機周囲温度検知器７又は室内機周囲温度検知器２０の検知に係る値を用いる。それぞれの値は、信号として制御装置１６に送られる。また、例えば、制御装置１６には封入した不活性ガスの封入量Ｍと分子量Ｎとを、入力手段１６Ｂから入力等できるようになっている。このため、制御装置１６は上述した（１）式に基づいて、冷媒回路内の容積Ｖを自動計算することができる。ここで、不活性ガスの分子量Ｎについては、例えば制御装置１６があらかじめ複数種類の不活性ガスと分子量との関係を記憶装置等（図示せず）に記憶させておき、例えば作業者等が不活性ガスの種類を選択することで、分子量の値が自動的に設定されるようにしてもよい。
【００２１】
図２は冷媒回路内の不活性ガスの温度の判定に係るフローチャートを示す図である。冷媒回路内の不活性ガスと周囲の空気とが熱交換により同じ温度になったかどうかの判定については、室外機周囲温度検知器７、室内機周囲温度検知器２０、液配管温度検知器１８及び蒸発器出口配管温度検知器１９の検知に係る温度（値）を用いて行う。
【００２２】
まず、図２のステップＳ１にて、液配管温度検知器１８が検知する温度Ｔ１８と蒸発器出口配管温度検知器１９が検知する温度Ｔ１９とがそれぞれ室外機周囲温度検知器７の検知する温度Ｔ７に対して±０．５℃以内であるかどうかを判定する。温度Ｔ１８と温度Ｔ１９のどちらとも温度Ｔ７に対して±０．５℃以内であれば、冷媒回路内の不活性ガスは周囲の空気の温度（室外機周囲温度検知器７の検知に係る温度）と同等になったと判断する。そして、ステップＳ２にて、（１）式におけるＴにはＴ７の温度を用いて冷媒回路内の容積Ｖを計算する。
【００２３】
一方、ステップＳ１にて温度Ｔ１８と温度Ｔ１９のどちらとも温度Ｔ７に対して０．５℃以内でないと判定すると、ステップＳ３へ進み、温度Ｔ１８と温度Ｔ１９のどちらとも室内機周囲温度検知器２０の検知する温度Ｔ２０に対して±０．５℃以内かどうかを判定する。温度Ｔ１８と温度Ｔ１９のどちらとも温度Ｔ２０に対して０．５℃以内であれば、冷媒回路内の不活性ガスは室内機周囲温度検知器２０の温度と同等になったと判断する。そして、ステップＳ４にて、（１）式におけるＴには温度Ｔ２０の値を用いて冷媒回路内の容積Ｖを計算する。
【００２４】
また、ステップＳ３にて温度Ｔ１８と温度Ｔ１９のどちらとも温度Ｔ２０に対して０．５℃以内でなければ、ステップＳ５へ進み、凝縮器用ファン１４及び蒸発器用ファン１５の運転を継続させ、ステップＳ１又はステップＳ３の条件を満足するまで繰り返すようにする。
【００２５】
上記の判定処理において、液配管温度検知器１８が検知する温度Ｔ１８の代わりに圧縮機吐出配管温度検知器１７が検知する温度を使用してもよい。
【００２６】
ここで、室外機周囲温度検知器７の検知に係る温度Ｔ７と室内機周囲温度検知器２０の検知に係る温度Ｔ２０の２つの温度を比較する理由は、室外機側周囲温度と室内機側周囲温度が同じ程度の温度であることが必要となるためである。このため、例えば、室外機温度と室内機温度に大きな差がある場合には、図２におけるステップＳ１とＳ３の条件を満たすことができない状態が続く場合がある。
【００２７】
その場合、冷媒回路において、圧縮機１から凝縮器２、高圧側現地配管１２、膨張弁３に至るまでの経路（以下、高圧側経路と記載する）と、膨張弁３から蒸発器４、低圧側現地配管１３、圧縮機１に至るまでの経路（以下低圧側経路と記載する）とに分けて内容積を導き出す方法が有効である。その方法を行う場合には、前述の冷媒回路に不活性ガスを封入する作業を行った後、膨張弁３を閉とし、高圧側開閉弁８と低圧側開閉弁９とを開の状態とする。また、圧縮機１は内部にて不活性ガスの流れが遮断される構造であることを前提とする（このため、圧縮機１を介して不活性ガスが高圧側経路と低圧側経路とを行き来することはない）。
【００２８】
この状態にて、凝縮器用ファン１４及び蒸発器用ファン１５を駆動させることにより、凝縮器２と蒸発器４にて冷媒回路内の不活性ガスと周囲の空気との熱交換を促進させることは、上述した手順と同様である。高圧側経路と低圧側経路とでそれぞれの冷媒回路内の不活性ガスと周囲の空気との温度が熱交換により同じ温度になったかどうかを、図３、図４に基づいて判定する。
【００２９】
図３は冷媒回路内の高圧側経路における不活性ガスの温度の判定に係るフローチャートを示す図である。冷媒回路内の高圧側経路における不活性ガスと周囲の空気との温度が熱交換により同じ温度になったかどうかの判定方法を示す。ステップＳ１１にて液配管温度検知器１８が検知する温度Ｔ１８が室外機周囲温度検知器７の検知する温度Ｔ７に対して±０．５℃以内かどうかを判定する。Ｔ１８がＴ７に対して０．５℃以内であれば、高圧回路内の不活性ガスは室外機周囲温度検知器７の温度と同等になったと判断し、ステップＳ１２にて（１）式におけるＴには温度Ｔ７の値を用い、Ｐには高圧用圧力検知器５が検知する高圧圧力Ｐ５の値を用いて高圧側経路の内容積ＶＨを計算する。ステップＳ１１にてＴ１８がＴ７に対して０．５℃以内でなければ、ステップＳ１３へ進み、凝縮器用ファン１４の運転を継続させ、ステップＳ１１の条件を満足するまで繰り返すようにする。
【００３０】
図４は冷媒回路内の低圧側経路における不活性ガスの温度の判定に係るフローチャートを示す図である。次に冷媒回路内の低圧側経路における不活性ガスと周囲の空気との温度が熱交換により同じ温度になったかどうかの判定方法を示す。ステップＳ２１にて蒸発器出口配管温度検知器１９が検知する温度Ｔ１９が室内機周囲温度検知器２０の検知する温度Ｔ２０に対して±０．５℃以内かどうかを判定する。温度Ｔ１９が温度Ｔ２０に対して０．５℃以内であれば、低圧側経路内の不活性ガスは室内機周囲温度検知器２０の検知に係る温度と同等になったと判断し、ステップＳ２２にて（１）式におけるＴには温度Ｔ２０の値を用い、Ｐには低圧用圧力検知器６が検知する低圧圧力Ｐ６の値を用いて低圧側経路の内容積ＶＬを計算する。ステップＳ１にてＴ１９がＴ２０に対して０．５℃以内でなければ、ステップＳ２３へ進み、蒸発器用ファン１５の運転を継続させ、ステップＳ２１の条件を満足するまで繰り返すようにする。
【００３１】
図３と図４とに示す処理に基づいて求まった高圧側経路の内容積ＶＨと低圧側経路の内容積ＶＬとを足し合わせれば冷媒回路内の容積Ｖが求まることになる。
【００３２】
そして、冷媒回路内の容積Ｖを求めた後、室内機の適正冷媒封入量Ｗ（ｋｇ）は次式（２）にて計算する。
Ｗ＝Ｖ／１０００×Ｄ                                                …（２）
【００３３】
ここで、Ｄは設計冷媒密度（ｋｇ／ｍ3 ）であり、システムが使用する冷媒種類と冷媒回路の許容圧力と許容温度によって計算される既値となる値である。例えば、Ｒ４０４Ａ冷媒やＲ４１０Ａ冷媒であれば、設計冷媒密度は２００ｋｇ／ｍ3 程度が一般的な値である。
【００３４】
図５はＣＯ2 （二酸化炭素）冷媒の密度と温度との関係を示すための図である。通常運転での運転中において高圧側が臨界温度以上になるＣＯ2 冷媒では、図５に示すように許容圧力と許容温度との関係より求めることができる。例えば、許容圧力が１０ＭＰａ、許容温度が６０℃のときの冷媒密度は約２９０ｋｇ／ｍ3 となる。そして、許容圧力とこの適正冷媒量については、例えば制御装置１６が計算等を行い、計算結果に係る表示信号を表示手段１６Ａに表示させるようにすることによって、冷媒の適正封入量を容易に決定することができる。
【００３５】
また、上記では設置現場にてシステムとしての冷媒回路全体を真空引きした後、不活性ガスを封入することによって冷媒回路の内容積を計算する方法について説明した。設置現場での手間を軽減するために、次のような方法がある。
【００３６】
例えば、高圧側開閉弁８と低圧側開閉弁９とを閉じた状態で凝縮器２（室外機３１）にあらかじめ不活性ガスを封入しておく（蓄えておく）。封入した不活性ガスの種類と量とについては、あらかじめ制御装置１６に入力等し、記憶手段（図示せず）に記憶等しておくようにする。
【００３７】
設置現場において、室外機３１と室内機３２とを高圧側現地配管１２と低圧側現地配管１３により接続した後、室内機３２と現地配管部のみを真空引きし、高圧側開閉弁８と低圧側開閉弁９を開く。室外機３１に封入しておいた不活性ガスが冷媒回路全体に行き渡らせた後、上記した手順により冷媒回路内圧力Ｐと周囲温度Ｔとの値に基づいて制御装置１６が冷媒回路内の容積Ｖを計算する。
【００３８】
以上の方法で作業を行うことにより、設置現場において不活性ガスの封入、封入量の計測、制御装置１６への不活性ガスの種類や封入量の入力等の作業が不要とできるため、設置現場での手間を軽減することができる。凝縮器２（室外機３１）に不活性ガス等を蓄えておくようにするのが一般的であるが、蒸発器４（室内機３２）に封入しておくようにしてもよい。
【００３９】
不活性ガスを用いた加圧は冷凍装置設置時には必ず行う作業である。また、圧力検知器や温度検知器なども冷凍装置を運転するために装備されている機器である。このため、適正封入冷媒量を計算するための機器等をあらためて準備しなくても、前述のような方法により、費用等をアップなしに冷媒の適正封入冷媒量を求めることができる。
【００４０】
次に不活性ガスを用いて設計圧力まで加圧し、各部品や接続部からガス漏れがないかを確認した後、冷媒回路内を真空引きし、正規に封入する冷媒ガスを用いて、冷媒回路内の内容積を計算し、必要封入冷媒量を決定する場合について説明する。
【００４１】
この場合も、まずは（１）式を用いて冷媒回路の内容積Ｖを計算する。すなわち、冷媒回路内を真空引きし、正規に使用するガス冷媒を少量封入したときの封入冷媒量Ｍ（ｇ）、そのときの冷媒回路内圧力Ｐ（ＭＰａＧ）、周囲温度Ｔ（℃）を計測する。ここで、上述した不活性ガスを封入する場合と同様に、例えば凝縮器用ファン１４及び蒸発器用ファン１５を駆動させることにより、凝縮器２と蒸発器４とにおいて冷媒回路内のガス冷媒と周囲の空気との熱交換を促進させる。そして、ガス冷媒を封入してから冷媒回路内圧力Ｐと周囲温度Ｔを計測するまでの時間を短縮させるようにし、そのときの冷媒回路内のガス冷媒と周囲温度と同じになったかどうかを判定する方法も前述の方法と同じである。
【００４２】
例えば、（１）式の計算における分子量Ｎは（ｇ／ｍｏｌ）は冷媒により決まっており、Ｒ４１０Ａであれば７２．６、Ｒ４０４Ａであれば９７．６、Ｒ４０７Ｃであれば８６．２となる。
【００４３】
図６は冷媒に基づく冷媒回路内の内容積を計算する場合について説明するためのモリエル線図である。冷媒を少量封入する理由を図６を用いて説明する。例えば冷媒を封入する冷媒回路の周囲温度がＴ１となっている場合、冷媒を封入し、冷媒回路内の圧力がＰ１になったとすると、冷媒回路内の冷媒は、等圧線Ｐ１と等温度線Ｔ１との交点であるＡ点の位置で表される状態となっている。Ａ点は飽和温度曲線の右側に位置するため、冷媒は気体で存在していることになる。また、冷媒を封入してその圧力がＰ３になったとすると、冷媒回路内の冷媒は、等圧線Ｐ３と等温度線Ｔ１との交点であるＢ点の位置で表される状態となっている。Ｂ点は飽和温度曲線の左側に位置するため、冷媒は液体で存在していることになる。
【００４４】
ここで、（１）式は気体に適用される式であるため、液体であるＢ点の状態の値に基づいて計算しても正確に内容積を求めることができない。よって、（１）式を用いて計算するためには、封入した冷媒がガスの状態で存在する圧力となるように冷媒量を封入する必要がある。例えば、冷媒回路の周囲温度がＴ１となっている場合、周囲温度Ｔ１に対して封入する冷媒の特性が気体となる圧力Ｐ２（温度Ｔ１の飽和温度線Ｃ−Ｄに対応する圧力）より低い圧力となる。
【００４５】
冷媒の封入量と圧力とは比例関係にあるので、少量封入すれば、冷媒は気体の状態となるが、前述したように冷媒量が少な過ぎると圧力測定等ができなくなる。これを明確にするために、本実施の形態では、例えば封入する冷媒の種類を制御装置１６に入力等すれば、制御装置１６は、室外機周囲温度検知器７の検知に係る周囲温度Ｔをもとに、封入した冷媒が冷媒回路内において気体の状態で存在できる最大圧力を表示手段１６Ａに表示させるようにする。その圧力以下まで冷媒を封入するような手順とすれば、冷媒回路内に封入した冷媒を気体とすることができるので、冷媒回路の内容積Ｖの計算を正確に行うことができる。
【００４６】
冷媒回路の内容積Ｖを計算した後、適正冷媒封入量Ｗ（ｋｇ）の計算についても前述した（２）式を用いて制御装置１６が処理を行う。そして、求めた適正冷媒量に対し、適正冷媒量を求めるためにすでに封入した冷媒量を引いた冷媒量を、高圧用サービスポート１０、低圧用サービスポート１１から追加で封入（チャージ）するだけで、適正封入冷媒量にて冷凍装置の運転を開始することができる。
【００４７】
また、前述の不活性ガスを用いた適正封入冷媒量の計算方法の手順と同様に、設置現場での手間を軽減する効果を得るために、室外機側にあらかじめ少量の冷媒量を封入しておくことが良いことも同様である。
【００４８】
また、前述したことと同様に、冷凍装置設置時に冷媒を封入する作業は必ず実施する作業であり、圧力検知器や温度検知器なども冷凍装置の運転のためには装備されている機器であるため、適正封入冷媒量計算のための機器をあらためて準備しなくても、前述のような方法により、費用のアップなしに適正封入冷媒量を求めることができる効果を得られることも同様である。
【００４９】
以上のように、本実施の形態の冷凍サイクル装置である冷凍装置では、システムとしての冷媒回路が完成した後、冷媒回路内を不活性ガスにて加圧するときの不活性ガス量、冷媒回路内圧力、周囲温度に基づいて適正封入冷媒量を正確に計算することで、冷媒回路内に適正封入冷媒量の冷媒を封入することができるため、効率的で信頼性の高い冷凍装置の運転を行うことができる。
【００５０】
また、冷媒ガスを封入するときの冷媒量、冷媒回路内圧力、周囲温度に基づいて適正封入冷媒量を正確に計算することで、冷媒回路内に適正封入冷媒量の冷媒を封入することができるため、効率的で信頼性の高い冷凍装置の運転を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
上述の実施の形態は、冷凍装置における適正封入冷媒量について説明したが、これに限定するものではない。例えばヒートポンプ装置、冷蔵庫等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用する装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  圧縮機、２  凝縮器、３  膨張弁、４  蒸発器、５  高圧用圧力検知器、６  低圧用圧力検知器、７  室外機周囲温度検知器、８  高圧側開閉弁、９  低圧側開閉弁、１０  高圧用サービスポート、１１  低圧用サービスポート、１２  高圧側現地配管、１３  低圧側現地配管、１４  凝縮器用ファン、１５  蒸発器用ファン、１６  制御装置、１７  圧縮機吐出配管温度検知器、１８  液配管温度検知器、１９  蒸発器出口配管温度検知器、２０  室内機周囲温度検知器、２１  圧縮機吸入配管温度検知器、３１  室外機、３２  室内機。
【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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