JP2000337740A - 冷媒量調整方法及び冷媒量判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機内の冷媒量が極端に少ない場合で
も定量的に把握でき、且つ適正な冷媒量に調整できる冷
媒量調整方法を提供する。 【解決手段】 冷媒量調整方法は、多室形空気調和機を
冷房運転して受液器５から流出する冷媒を冷却装置６に
より過冷却し、そして圧縮機１が吐出する冷媒の温度及
び圧力、各室内膨張弁８ａ、８ｂの開度及び室内空気温
度を基に空気調和機内に封入されている冷媒量が適正量
に対してどんな割合になっているかを演算装置１５で算
出し、該割合から封入追加する冷媒量を決定して一次追
加を行い、一次追加後に冷却装置６で冷却された冷媒が
サイトグラス７により気液二相状態で観察された場合は
所定量の冷媒を追加する二次追加を行ない、サイトグラ
スでの冷媒が液単相状態になるまで二次追加を繰り返す
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機内に封
入される冷媒量を適正な量に調整する冷媒量調整方法お
よび冷媒量調整に用いる冷媒量判定装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍装置または空気調和機に封入
されている冷媒量が適性か否かを検出する冷媒量判定装
置としていくつかの技術が考案され、開示されている。

【０００３】封入されている冷媒が適正な冷媒量か否か
を判定する方法として、特公昭５５−３２９９１号公報
や特公昭５６−１５４４号公報に記載されているよう
に、室外機における圧縮機、熱交換器、減圧装置および
受液器と、室内機における減圧装置および熱交換器とを
循環して形成される冷凍サイクルにおいて、受液器と室
内機の減圧装置を接続する配管部に、配管内部の冷媒の
流れを目視するためのサイトグラスを設け、このサイト
グラスにより判定する方法がある。判定装置はサイトグ
ラスは一つの面にガラスを有し、また、内部にはモイス
チャーインジケータと称される化学物質付きのインジケ
ータが取り付けられているものもあり、サイトグラス内
部を通過する冷媒の状態をガラスを通して目視して、冷
媒液中でのフラッシュガス（気泡）の発生を検知できる
ように構成し、フラッシュガスのない液冷媒かフラッシ
ュガスを含む気液二相冷媒かによって冷凍サイクル内の
冷媒封入量が適正か否かを判定している。また、配管内
を流れる冷媒の圧力損失を考慮し、サイトグラスに流入
する手前に冷却装置を有した構造としたものもある。

【０００４】さらに、冷媒量が適正に封入されているか
を定量的に判定する方法として、受液器やアキュムレー
タなどのタンク内に貯留される液冷媒の液面高さを検知
するものがある。この判定に用いられる装置は、特開平
３−１８６１７０号公報に記載されているように、冷凍
サイクルの凝縮器と蒸発器との間に設けた受液器内の冷
媒液面を静電容量センサなどの電気的検出手段により検
出し、冷凍サイクルにおいて必要とされる冷媒量の場合
の値と比較し、封入されている冷媒量の過不足を定量的
に演算し、表示する構造としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記に示す
冷媒量判定装置では、空気調和機内に封入されている冷
媒量が極端に少ない場合について考慮が成されていない
ため以下に示す問題点がある。

【０００６】まず、冷媒量判定装置として受液器と減圧
装置を接続する配管部に、配管内部の冷媒の流れを目視
するためのサイトグラスを設け、これにより冷媒量を判
定する場合は、受液器から冷媒が導入あるいは導出され
るパイプの先端部に液冷媒があるか否かを判定するた
め、空気調和機内に封入されている冷媒量の過不足を定
量的に把握することができず、冷媒量が少なくなっても
どれだけ少ないかを判定することができないという問題
がある。

【０００７】また、受液器やアキュムレータなどのタン
ク内に貯留される液冷媒の液面高さを検知して冷媒量を
判定する場合は、受液器やアキュムレータなどのタンク
内の液面高さが変化できる冷媒量の場合は、封入されて
いる冷媒量を定量的に把握することができるが、冷媒量
が極端に少なくなった場合などのタンク内の液面高さが
変化しない冷媒量になった場合は、空気調和機内に封入
されている冷媒量とタンク内の液面高さの相関関係がな
くなり、どのような冷媒量であっても常に液面高さが一
定となるため、封入されている冷媒量の過不足を定量的
に把握することができない問題がある。

【０００８】さらに、空気調和機内に封入されている冷
媒量を適正な冷媒量に調整する場合、冷媒量が極端に少
ない場合は上記に示す冷媒量判定装置では過不足量を定
量的に把握できていないため、どれだけの冷媒量を追加
すべきかが不明となる。すなわち、冷媒量の調整方法と
して１回当りに追加封入する冷媒量が少ない場合は、調
整後の冷媒量が極端に多すぎる量にはならないが封入す
る時間が長くなる問題がある。また、１回当りに追加封
入する冷媒量を多くした場合は、封入する時間は短くな
るが調整後の冷媒量が極端に多くなる場合があり、封入
した冷媒を抜く作業が発生し最終的には冷媒量の調整時
間が長くなるといった問題がある。

【０００９】本発明は、かかる従来の技術的課題を解決
するために成されたものであり、空気調和機内の冷媒量
が極端に少ない場合でも定量的に把握し冷媒量を適正な
量に調整する時間を短くできる冷媒量調整方法と、冷媒
調整のために空気調和機内の冷媒量を定量的に把握する
冷媒量判定装置と、該冷媒量判定装置を備えた空気調和
機とを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の冷媒量調整方法は、少なくとも１台の室
外機と少なくとも１台の室内機とで構成され、室外機に
設置された圧縮機、室外熱交換器、減圧装置および受液
器、室内機に設置された減圧装置、室内熱交換器を順に
接続して冷凍サイクルを形成する空気調和機の冷媒量を
適正量に調整する冷媒量調整方法において、空気調和機
を冷房運転し受液器から流出する冷媒を過冷却し、圧縮
機が吐出する冷媒の温度及び圧力、室内膨張弁の開度及
び室内空気温度を基に空気調和機内に封入されている冷
媒量が適正量に対してどんな割合になっているかを算出
し、この割合から封入追加する冷媒量を決定して一次追
加を行い、該一次追加後に受液器から流出する冷媒が気
液二相状態の場合に所定量の冷媒を追加する二次追加を
行ない、受液器から流出する冷媒が液単相状態になるま
で二次追加を繰り返すことを特徴とする。

【００１１】本発明の冷媒量調整方法においては、一次
追加の冷媒量を、この一次追加後に空気調和機に封入さ
れた冷媒が算出した適正量より少なくなるよう決定する
ことが好ましい。これにより、冷媒量を過多に追加する
ことがなく、二次追加により容易に適正量に調整するこ
とができる。

【００１２】また、上記目的を達成するために、本発明
の冷媒量判定装置は、少なくとも１台の室外機と少なく
とも１台の室内機とで構成され、室外機に設置された圧
縮機、室外熱交換器、減圧装置および受液器、室内機に
設置された減圧装置、室内熱交換器を順に配管で接続し
て冷凍サイクルを形成する空気調和機内の冷媒量を適正
量に調整するために用いる冷媒量判定装置において、冷
房運転時に圧縮機が吐出する冷媒の温度及び圧力、室内
膨張弁の開度、及び室内空気温度を基に空気調和機内に
封入された冷媒が適正量に対してどんな割合にあるかを
算出する封入割合判定装置と、受液器から流出する冷媒
を過冷却する冷却手段及び該過冷却された冷媒状態が気
液二相状か液相であるかを観察する冷媒流動状態監視手
段からなる適正量判定装置とから構成されたことを特徴
とする。

【００１３】本発明の冷媒量判定装置において、冷媒流
動状態監視手段として、冷媒を通す流路の一面もしくは
対向する両面に光を通すガラスを有するサイトグラスを
用いることが好ましい。また、本発明の空気調和機は上
記冷媒量判定装置を備えた空気調和機により達成され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる一実施の形
態を図１ないし図８を用いて説明する。図１は、本発明
の冷媒量判定装置を具備した多室形空気調和機の冷凍サ
イクル構成図である。この空気調和機は、１台の室外機
に複数台の室内機を接続配管及び分配器を介して接続し
た構成となっている。室外機は、圧縮機１、四方弁２、
室外熱交換器３、室外膨張弁４、受液器５、冷却装置
６、サイトグラス７およびアキュムレータ１０の各冷凍
サイクル機器を図１に示す如く配管により接続した構成
となっている。各室内機は、各室内膨張弁８ａ、８ｂお
よび各室内熱交換器９ａ、９ｂの各冷凍サイクル機器を
有している図１に示す如く配管により接続した構成とな
っている。冷房運転時には、冷媒は圧縮機１から順に、
四方弁２、室外熱交換器３、室外膨張弁４、受液器５、
冷却装置６、サイトグラス７、各室内膨張弁８ａ、８
ｂ、各室内熱交換器９ａ、９ｂ、四方弁２及びアキュム
レータ１０を経て、圧縮機１に戻るように循環する。

【００１５】また、室外機および各室内機には、多室形
空気調和機の運転を効率良く行うために室外膨張弁４お
よび各室内膨張弁８ａ、８ｂの制御や、空気調和機内に
封入されている冷媒量の判定に、必要な各種センサが設
けられている。すなわち、室外機には、圧縮機１から吐
出される冷媒温度、冷媒圧力を検出する吐出温度検出器
１１（例えばサーミスタ）、吐出圧力検出器１２（例え
ば圧力センサ）が圧縮機１の吐出側配管に設けられてい
る。一方、各室内機には、各室内熱交換器９ａ、９ｂに
流入する空気の温度を検出する室内温度検出器１３ａ、
１３ｂが各室内熱交換器９ａ、９ｂに流入する空気の通
路に設けられている。室外膨張弁４および各室内膨張弁
８ａ、８ｂそれぞれの開度も検出される。

【００１６】これら室外機および各室内機に設けられて
いる各種センサの出力信号および各室内膨張弁８ａ、８
ｂの開度情報は、メモリ１４内に取込まれる。また、メ
モリ１４は演算装置１５と片側通信もしくは両側通信が
可能な如く接続され、さらに演算装置１５の結果を出力
できる如く表示装置１６が接続されている。ここで、本
発明にかかる冷媒量判定装置は、空気調和機内に封入さ
れている冷媒量が空気調和機が正常に作動できる冷媒量
である適正な冷媒量に対してどれだけの割合であるかを
演算する演算装置１５を主体とする封入割合判定装置
と、受液器６から流出する冷媒を冷却する冷却装置６及
び冷却された冷媒が気液二相状態か液単相状態かを観察
するためのサイトグラス７からなる適正量判定装置と、
から構成されている。封入割合判定装置及び適正量判定
装置については、後に詳述する。

【００１７】上記のような多室形空気調和機において、
暖房運転時には、冷媒は実線で示す方向に流れることに
より室内を暖める。すなわち、圧縮機１で圧縮された高
温高圧のガス冷媒が四方弁２から接続配管を経て各室内
熱交換器９ａ、９ｂに送られ凝縮して液冷媒となり、そ
の際に各室内熱交換器９ａ、９ｂを通過する空気に放熱
して室内を暖房する。凝縮液化した冷媒は、各室内膨張
弁８ａ、８ｂ、接続配管を経て受液器５を通り室外膨張
弁４で所定の圧力に減圧され室外熱交換器３内に送ら
れ、室外熱交換器３を通過する空気から吸熱して蒸発
し、四方弁２およびアキュムレータ１０を通り圧縮機１
内に戻り、再び圧縮機１により圧縮される。

【００１８】一方、冷房運転時には、冷媒は破線で示す
方向に流れることにより室内を冷やしている。すなわ
ち、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒が四方弁
２を経て室外熱交換器３に送られ室外熱交換器３を通過
する空気に放熱して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒
は、室外膨張弁４、受液器５および接続配管を経て各室
内膨張弁８ａ、８ｂに送られ、各室内膨張弁８ａ、８ｂ
によりそれぞれ所定の圧力に減圧され各室内熱交換器９
ａ、９ｂに送られ蒸発する際に、各室内熱交換器９ａ、
９ｂを通過する空気から吸熱して室内を冷やす。蒸発し
た冷媒は、四方弁２およびアキュムレータ１０を通り圧
縮機１内に戻り、再び圧縮機１により圧縮される。

【００１９】この多室形空気調和機内には、正常な運転
が可能な所定量の冷媒（適正な冷媒量）が封入されてお
り、上記に示す冷媒の循環において不必要な余った冷媒
は室外機に設置された受液器５内に液冷媒として貯留さ
れる。

【００２０】一般的に、多室形空気調和機内に冷媒を封
入する方法としては、室外機と該室外機から遠隔の位置
にある複数台の室内機とを接続する配管の長さや室内機
の台数が施工現場ごとで異なるため、室外機に必要な冷
媒量分だけを出荷時に室外機内に封入しておき、施工終
了後に接続配管や室内機に必要な冷媒を多室形空気調和
機の施工状態に応じて現場で追加封入する方法を採用し
ている。ここで多室形空気調和機内に封入される全冷媒
量が適正な範囲にある場合は、空気調和機は仕様どおり
の性能を発揮し、且つ故障に至るようなことはない。し
かし、封入されている全冷媒量が適正な量よりもある範
囲以上に過剰あるいは不足した場合は、所定の性能が発
揮できないばかりか、冷媒量が不足した場合は圧縮機吐
出側の温度が上昇しモータ巻線の劣化を招いたり、冷媒
量が過剰の場合は圧縮機吸入側に液冷媒が戻り圧縮時に
液冷媒を圧縮することで圧縮機の軸受け、シャフトおよ
びモータ等に多大な負荷を与え、損傷するような故障に
至る場合がある。このため、空気調和機の性能はもとよ
り信頼性の確保のためには、空気調和機の接続配管長さ
や室内機台数等の施工状態に適した冷媒量を正確に封入
する必要がある。しかし、現地での封入作業において
は、封入作業の不備や計量器の故障もしくは操作ミス等
により封入冷媒量の計量ミスや、接続配管長さや室内機
台数等の施工状態の見積りミス、封入する冷媒量の計算
ミス等の発生により、必ずしも正確に適正な冷媒量を封
入できるとは限らない。ここで、上記に示すような封入
作業時のミスが発生した場合でも空気調和機内に封入さ
れている冷媒量が適正か否かを判定できれば、空気調和
機の性能および信頼性を確保することができる。

【００２１】本発明にかかる冷媒量判定装置は、空気調
和機内に封入されている封入冷媒量が適正量に対してど
れだけの割合であるかを演算する封入割合判定装置と、
封入冷媒量が適正かどうかを判定する適正量判定装置と
から構成されている。適正量判定装置は、図１に示す如
く、受液器５から流出する冷媒の流動状態を観察するた
めに受液器５と各室内膨張弁８ａ、８ｂとを接続する配
管の途中に一面もしくは相対する面が透明壁でできたサ
イトグラス７を設け、そしてサイトグラス７と受液器５
を接続する配管を冷却する冷却装置６を設けた構成とし
ている。冷却装置６は、四方弁２とアキュムレータ１０
を接続する配管をサイトグラス７と受液器５を接続する
配管に接触させた部分で構成している。これら２本の配
管の接触部分は、熱移動の効率を良くするために、ロー
付けされ、その周囲を断熱材で覆われている。

【００２２】次に、適正量判定装置による冷媒量判定に
ついて、図２ないし図４により説明する。図２は、冷凍
サイクル内に封入される冷媒量が少ない場合と適正な場
合のサイクル運転状態を表したモリエル線図である。図
２に示されている二つの運転状態において、実線は封入
されている冷媒量が適正な場合、破線は封入されている
冷媒量が少ない場合を示している。

【００２３】適正量判定装置による冷媒量判定を行う場
合は、空気調和機の運転モードを冷房として、接続され
ている全室内機を運転する。冷媒量判定時の冷凍サイク
ルの運転状態は、図２に示すように、封入されている冷
媒量が適正な場合は、圧縮機１で圧縮された高温高圧の
ガス冷媒はｂ点となり、四方弁２を経て室外熱交換器３
に送られ、室外熱交換器３を通過する空気に放熱してｃ
点となり、室外膨張弁４を通り減圧されてｄ点となり、
受液器５に流入する。受液器５から流出した飽和液状態
の冷媒は、冷却装置６により冷却されｅ点となり、サイ
トグラス７、接続配管を通り、室内膨張弁８ａ、８ｂに
より減圧されｆ点となり室内熱交換器９ａ、９ｂに送ら
れ、室内熱交換器９ａ、９ｂを通過する空気から吸熱し
てａ点となり、圧縮機１吸入側に吸込まれる。

【００２４】一方、封入されている冷媒量が適正な場合
よりも少ない場合は、冷凍サイクル内の冷媒が少ないた
め圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は適正な場
合と比較して圧力の低いｂ'点となり、四方弁２を経て
室外熱交換器３に送られ、室外熱交換器３を通過する空
気に放熱し、空気と熱交換器３の温度差が適正な場合よ
りも小さいため気液二相状態のｃ'点となり、室外膨張
弁４を通り減圧されてｄ'点となり、受液器５に流入す
る。受液器５から流出した気液二相状態の冷媒は、冷却
装置６により冷却されｅ'点となり、サイトグラス７、
接続配管を通り、室内膨張弁８ａ、８ｂにより減圧され
ｆ'点となり室内熱交換器９ａ、９ｂに送られ、室内熱
交換器９ａ、９ｂを通過する空気から吸熱してａ'点と
なり、圧縮機１吸入側に吸込まれる。

【００２５】適正量判定装置により封入されている冷媒
量が適正な場合と少ない場合を判断する方法は、以下に
示す原理による。すなわち、封入された冷媒量が適正な
場合は、図２、図３に示す如く冷媒配管１７を通過し冷
媒導入管１９を経て受液器５内に流入する冷媒が飽和液
状態であるため、受液器５内には十分な液冷媒が貯留さ
れ、冷媒導出管２０から流出する冷媒も飽和液状態とな
る。この飽和液状態の冷媒は冷媒配管１８を経て冷却装
置６で冷却され、サイトグラス７には過冷却液状態の冷
媒が流入するため、サイトグラス７では、液単相状態の
冷媒が観察される。

【００２６】一方、封入されている冷媒量が適正な量よ
りも少ない場合は、図２、図４に示す如く冷媒配管１７
を通過し冷媒導入管１９を経て受液器５内に流入する冷
媒が気液二相状態であるため、受液器５内には十分な液
冷媒が貯留されず、冷媒導出管２０から流出する冷媒も
気液二相状態となる。気液二相状態の冷媒は、冷媒配管
１８を経て冷却装置６で冷却されても、サイトグラス７
には液中に気泡が存在する気液二相状態の冷媒が流入す
るため、サイトグラス７では、気液二相状態の冷媒が観
察される。このように、適正量判定装置であるサイトグ
ラス７を観察することにより、空気調和機に封入されて
いる冷媒量が適正か少ないかを判定することができる。

【００２７】ここで、適正量判定装置により冷媒量が少
ないと判定された場合は、空気調和機が正常な動作を行
えるようにするため、適正な冷媒量まで冷媒を追加する
作業が発生する。適正な冷媒量とは、サイトグラス７で
の冷媒が液単相状態となるまで、冷媒を追加すれば良い
わけであるが、サイトグラス７ではどれだけ少ないかを
定量的に把握することは困難である。したがって冷媒を
少しずつ封入してはサイトグラス７を観察するといった
方法を用いて空気調和機内に封入されている冷媒量を適
正な量まで調整すると、既存の冷媒量が適正な量よりも
かなり少ない場合は、冷媒量の調整時間が非常に長くな
る。

【００２８】そこで、本発明の冷媒量判定装置では、空
気調和機内に封入されている冷媒量が適正な冷媒量と比
較してどれだけ少ないかを定量的に判断する封入割合判
定装置を付設している。封入割合判定装置は、図１に示
す如く、圧縮機１吐出側の冷媒温度を検出する吐出温度
検出器１１と、圧縮機吐出側の冷媒圧力を検出する吐出
圧力検出器１２と、各室内熱交換器９ａ、９ｂに流入す
る空気（被冷却流体）の温度を検出する室内温度検出器
１３ａ、１３ｂと、各室内膨張弁８ａ、８ｂの開度検出
器と、各検出器１１、１２、１３ａ、１３ｂ及び各室内
膨張弁８ａ、８ｂの開度情報を蓄えておくメモリ１４
と、メモリ１４と片側通信もしくは両側通信が可能な如
く接続されている演算装置１５と、さらに演算装置１５
の結果を出力できる如く接続されている表示装置１６
と、から構成されている。

【００２９】図５は、封入割合判定装置による判定のた
めに、吐出ガス過熱度、各室内膨張弁８ａ、８ｂの平均
開度、室内温度を因子として用いた場合に、各因子と冷
媒の封入割合がどのような関係にあるかを表した線図で
ある。図５（ａ）では横軸は適正な冷媒量に対する封入
割合を、縦軸は吐出ガス過熱度を示し、図５（ｂ）では
横軸は適正な冷媒量に対する封入割合を、縦軸は各室内
膨張弁の平均開度を示している。図５（ａ）、（ｂ）中
において、破線は室内温度が高い場合の室内膨張弁平均
開度と冷媒封入割合の関係、及び吐出ガス過熱度と冷媒
封入割合の関係を示し、点線は室内温度が低い場合のそ
れぞれの関係を、実線は室内温度が破線と点線の中間に
ある場合のそれぞれの関係を示している。

【００３０】封入割合βは、空気調和機に封入されてい
る冷媒量が適正な場合を示しており、室内膨張弁の平均
開度及び吐出ガス過熱度は、ほぼ一定の値Ｐ１及びＤＴ
１を示す。

【００３１】封入割合が適正値βよりも大きくなる場
合、受液器５内に液冷媒が貯留され溢れるまでは、受液
器５がバッファタンクの役目を果たすために各室内膨張
弁の平均開度及び吐出ガス過熱度の変化は無く、さらに
封入割合が多くなると受液器５から冷媒が溢れるため、
蒸発器として機能している室内熱交換器９ａ、９ｂ内の
液冷媒が多くなり吐出温度が下がるため、吐出温度を維
持しようとして室内膨張弁８ａ、８ｂを絞る。さらに、
凝縮器として機能している室外熱交換器３内の液冷媒量
も多くなるため吐出圧力が上昇し、吐出温度を一定に制
御した場合は吐出ガス過熱度も小さくなる。

【００３２】一方、封入割合が適正値βよりも小さくな
る場合は、図２に示すモリエル線図の破線で示すよう
に、受液器５内に気液二相状態の冷媒が流入出するた
め、各室内膨張弁８ａ、８ｂでの抵抗が大きくなり同一
の流量を確保するために各室内膨張弁８ａ、８ｂの開度
が大きくなり、封入割合がαまで下がった時点で各室内
膨張弁の平均開度がＰ２（全開）となり吐出温度を制御
しきれなくなり、吐出温度が上昇し始め、さらに封入割
合が小さくなるにつれて吐出ガス過熱度が大きくなる。

【００３３】さらに、封入割合に対する吐出ガス過熱度
と各室内膨張弁の平均開度は、室内温度が低い場合は吸
入圧力が低下するため冷媒循環量が低下し室内熱交換器
９ａ、９ｂでの蒸発性能が低下するため各室内膨張弁８
ａ、８ｂの平均開度および吐出ガス過熱度の値が小さく
なり、室内温度が高い場合は吸入圧力が上昇し室内熱交
換器９ａ、９ｂでの蒸発性能が向上するため各室内膨張
弁８ａ、８ｂの平均開度および吐出ガス過熱度の値が大
きくなる。

【００３４】以上により、吐出ガス過熱度、各室内膨張
弁の平均開度、室内温度を用いることにより、空気調和
機内に封入されている冷媒量の適正な場合に対する封入
割合を判定することができる。

【００３５】次に、上記に示す適正量判定装置および封
入割合判定装置からなる本発明の冷媒量判定装置を用い
て空気調和気内に封入されている冷媒量を調整する方法
について、図６及び図７により説明する。

【００３６】図６、７は、本発明の冷媒量判定装置を用
いて空気調和機内の冷媒量を適正な量に調整するため冷
媒量判定および調整のフローチャートを示す。まず、全
室内機を冷房運転で起動し、所定時間ΔＴ１待機後、各
室内機の吸込空気温度Ｔａ１、Ｔａ２、各室内膨張弁の
開度ＰＬ１、ＰＬ２、吐出圧力Ｐｄ、吐出温度Ｔｄを各
種温度センサおよび圧力センサにより検出し、検出した
値をメモリ１４に伝送する。メモリ１４では、吐出圧力
Ｐｄから吐出圧力相当飽和温度Ｔｄｓを演算し、演算し
た吐出圧力相当飽和温度Ｔｄｓと吐出温度Ｔｄから吐出
ガス過熱度ＴｄＳＨを演算する。次に、各室内機の吸込
空気温度Ｔａ１、Ｔａ２、各室内膨張弁の開度ＰＬ１、
ＰＬ２、および演算した吐出ガス過熱度ＴｄＳＨから予
めメモリ内に記憶されている図５に示す関係線図によ
り、空気調和機内に封入されている冷媒の封入割合Ｘｒ
を演算する。次に、演算された封入割合Ｘｒから追加冷
媒量Ｗｒ１を演算し、空気調和機内に封入する。次に、
所定時間ΔＴ２待機後、適正量判定装置であるサイトグ
ラスの冷媒流動状態を観察し、液単相ならば適正な冷媒
量が封入されていると判断し、冷媒量判定および冷媒量
調整を終了し、もし液単相でないすなわち気液二相状態
の場合は、所定量の冷媒を空気調和機内に封入しサイト
グラスを観察するという動作をサイトグラス内が液単相
状態となるまで繰り返し、サイトグラスが液単相状態と
なったところで、冷媒量判定および冷媒量調整を終了す
る。

【００３７】ここで、追加冷媒量Ｗｒ１は、追加封入後
においても適正な冷媒量よりも少なめに設定する。ま
た、封入割合Ｘｒの演算については、空気調和機の施工
状態や運転状態さらに各構成機器の製作上および制御機
器のバラツキなどにより多少数値が異なることから、封
入割合の判定値を段階的にすることで上記に示すバラツ
キによる判定誤差を解消することができる。

【００３８】次に、追加冷媒量Ｗｒ１の設定方法につい
て説明する。図８は、封入割合判定時と追加冷媒量Ｗｒ
１を一次封入した後の空気調和機内に封入されている冷
媒量の適正値（β）に対する封入割合を示した関係図で
ある。封入割合の判定値については、空気調和機の施工
状態や運転状態さらに各構成機器の製作上および制御機
器のバラツキなどにより多少数値が異なることから、封
入割合の判定値を段階的に決定する方式としている。例
えば、封入割合を２０％以下、２０〜４０％、４０〜６
０％、６０〜８０％、８０％以上のごとく２０％範囲の
５段階的で判定する。追加冷媒量Ｗｒ１（図中のハッチ
ング部分）は、判定した段階の最大値（例えば３段階目
の４０〜６０％では６０％）に冷媒を追加した後の封入
割合が９５％となる量（３５％増）に設定する。これに
より、判定が３段階目で実際の封入割合が最低の４０％
であった場合でも、一次追加封入後の封入割合を適性量
の７５％にすることが可能である。当初封入割合が５０
％の場合は、追加冷媒量を封入後は８５％となる。これ
により、二次追加封入、すなわち、サイトグラス７内が
液単相状態となるまで所定量の冷媒を空気調和機内に封
入しサイトグラス７を観察するという繰り返し動作の回
数を軽減でき、適正な冷媒量にするまでの時間を短縮す
ることができる。

【００３９】ここで、段階的に決定した封入割合判定値
を細かくすることにより、さらに追加冷媒量封入後の封
入割合を適正な冷媒量に近づけることができ、適正な冷
媒量にするまでの時間を短縮することができる。

【００４０】以上により、本発明の適正量判定装置およ
び封入割合判定装置からなる冷媒量判定装置を用いるこ
とにより、冷媒量判定時に空気調和機内に封入されてい
る冷媒量が適正な場合よりも非常に少ない場合でも、封
入割合判定装置の結果から追加冷媒量を決定し封入する
ことにより、適正な冷媒量に調整する時間を軽減するこ
とができる。

【００４１】ここで、本発明では、適正量判定装置とし
てサイトグラスを用いたが、同様に液単相状態と気液二
相状態を判定できる静電容量センサや超音波センサ、光
センサなどでも同様の効果があり、本発明の域を脱する
ものではない。

【００４２】また、本発明では、封入割合判定装置で用
いる因子として吐出ガス過熱度、各室内膨張弁の平均開
度、各室内温度を用いたが、同様に封入割合の変化に対
して変化する温度、圧力、圧縮機の負荷電流、膨張弁開
度、風量などの空気調和機の運転状態の値を複数組合わ
せた場合も同様の効果があり、本発明の域を脱するもの
ではない。

【００４３】さらに、封入割合判定装置により判定した
封入割合の値を表示装置に出力することにより、空気調
和機内に封入されている冷媒量を常に監視することが可
能となり、冷媒量による異常を早急に発見することが可
能となり、冷媒量に起因する故障発生を未然に防ぐこと
ができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、冷媒量調整方法は、少
なくとも１台の室外機と少なくとも１台の室内機とで構
成された空気調和機の封入冷媒量を適正量に調整するた
めに、空気調和機を冷房運転し受液器から流出する冷媒
を過冷却し、圧縮機が吐出する冷媒の温度及び圧力、室
内膨張弁の開度及び室内空気温度を基に空気調和機内に
封入されている冷媒量が適正量に対してどんな割合にな
っているかを算出し、この割合から封入追加する冷媒量
を決定して一次追加を行い、一次追加後に受液器から流
出する冷媒が気液二相状態の場合に所定量の冷媒を追加
する二次追加を行ない、受液器から流出する冷媒が適正
量であることを示す液単相状態になるまで二次追加を繰
り返す方法としたので、冷媒量調整時に空気調和機内に
封入された冷媒量が適正量より非常に少ない場合でも、
適正な冷媒量に調整する時間を軽減でき、且つ正確に適
正な冷媒量に調整することができる。また、適正な冷媒
量に確実に調整できるため、冷媒量の不足または過多に
起因する故障発生を未然に防ぐことができる。冷媒量調
整の際には、空気調和機を冷房運転することにより、冷
却装置で過冷却された液冷媒が接続配管を通過するた
め、施工状態の変化や運転条件の変化に対して冷媒量の
変化が大きい接続配管内の冷媒を安定した液冷媒とする
ことができるため、冷媒量調整を確実にすることができ
る。

【００４５】また、一次追加の冷媒量は、一次追加後、
空気調和機内の冷媒量が適正量より少なくなるように決
めることにより、封入割合判定装置に誤差が生じた場合
でも過封入することなく、確実に正確な冷媒量に調整す
ることができる。

【００４６】また、本発明の冷媒量判定装置を構成する
適正量判定装置として、受液器の冷媒流出側の配管に冷
却装置と冷媒流動状態が液単相か気液二相かを判定する
ための冷媒流動状態監視手段と順に設けたことにより、
受液器から流出する冷媒を冷却装置により過冷却するこ
とができるため、配管などを通過する際に発生する圧力
損失による流動状態監視手段での検知ミスを防ぐことが
でき、確実に適正な冷媒量に調整することができる。そ
して冷媒流動状態監視手段として片面もしくは両面が光
を通すガラスでできたサイトグラスにすることにより、
電気信号などを介することなく直接目視することで、確
実な判定を行うことができるばかりか、簡単な構造体を
使用するため、電気信号などを用いて判定する物と比較
して原価を低減できる効果がある。

【００４７】また、本発明の冷媒量判定装置を構成する
封入割合判定装置として、圧縮機から吐出される冷媒の
温度、圧力、膨張弁開度、室内空気温度などの運転状態
から空気調和機内に封入されている冷媒量の封入割合を
算出することにより、封入割合の変化に対して敏感に反
応する空気調和機の運転状態から封入割合を正確に判定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷媒量判定装置を具備した多室形空気
調和機の冷凍サイクル構成図である。

【図２】空気調和機内に封入された冷媒量が適正な場合
と適正量より少ない場合の冷凍サイクルの運転状態を示
したモリエル線図である。

【図３】空気調和機内に封入された冷媒量が適正な場
合、サイトグラス内の冷媒状態が液単相であることを示
す図である。

【図４】空気調和機内に封入される冷媒量が適正量より
少ない場合、サイトグラス内の冷媒状態が気液二相であ
ることを示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態の冷媒量調整方法で用い
る、冷媒の封入割合と各室内膨張弁の平均開度と室内温
度の関係、及び冷媒の封入割合と吐出ガス過熱度の関係
を示す図である。

【図６】本発明の一実施の形態の冷媒量調整方法を示す
フローチャート（その１）である。

【図７】本発明の一実施の形態の冷媒量調整方法を示す
フローチャート（その２）である。

【図８】本発明の一実施の形態の冷媒量調整方法におい
て、封入割合判定時と一次追加後の空気調和機内に封入
された冷媒量の適正値に対する割合を示す図である。

【符号の説明】

１…圧縮機 ２…四方弁 ３…室外熱交換器 ４…室外膨張弁 ５…受液器 ６…冷却装置 ７…サイトグラス ８ａ，８ｂ…室内膨張弁 ９ａ，９ｂ…室内熱交換器 １０…アキュムレータ １１…吐出温度検出器 １２…吐出圧力検出器 １３ａ，１３ｂ…室内温度検出器 １４…メモリ １５…演算装置 １６…表示装置 １７，１８…冷媒配管 １９…冷媒導入管 ２０…冷媒導出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 眞一朗 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 中村 憲一 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１台の室外機と少なくとも１
   台の室内機とで構成され、前記室外機に設置された圧縮
   機、室外熱交換器、減圧装置および受液器、前記室内機
   に設置された減圧装置、室内熱交換器を順に接続して冷
   凍サイクルを形成する空気調和機の冷媒量を適正量に調
   整する冷媒量調整方法において、前記空気調和機を冷房
   運転し前記受液器から流出する冷媒を過冷却し、前記圧
   縮機が吐出する冷媒の温度及び圧力、前記室内膨張弁の
   開度及び室内空気温度を基に前記空気調和機内に封入さ
   れている冷媒量が適正量に対してどんな割合になってい
   るかを算出し、該割合から封入追加する冷媒量を決定し
   て一次追加を行い、該一次追加後に前記受液器から流出
   する冷媒が気液二相状態の場合に所定量の冷媒を追加す
   る二次追加を行ない、前記受液器から流出する冷媒が液
   単相状態になるまで二次追加を繰り返すことを特徴とす
   る冷媒量調整方法。
2. 【請求項２】 前記一次追加の冷媒量を、該一次追加後
   に前記空気調和機に封入された冷媒が前記適正量より少
   なくなるよう決定することを特徴とする請求項１記載の
   冷媒量調整方法。
3. 【請求項３】 少なくとも１台の室外機と少なくとも１
   台の室内機とで構成され、前記室外機に設置された圧縮
   機、室外熱交換器、減圧装置および受液器、前記室内機
   に設置された減圧装置、室内熱交換器を順に配管で接続
   して冷凍サイクルを形成する空気調和機内の冷媒量を適
   正量に調整するために用いる冷媒量判定装置において、
   冷房運転時に圧縮機が吐出する冷媒の温度及び圧力、室
   内膨張弁の開度、及び室内空気温度を基に空気調和機内
   に封入された冷媒が適正量に対してどんな割合にあるか
   を算出する封入割合判定装置と、前記受液器から流出す
   る冷媒を過冷却する冷却手段及び該過冷却された冷媒状
   態が気液二相状か液相であるかを観察する冷媒流動状態
   監視手段からなる適正量判定装置とから構成されたこと
   を特徴とする冷媒量判定装置。
4. 【請求項４】 前記冷媒流動状態監視手段は、前記冷媒
   を通す流路の一面もしくは対向する両面に光を通すガラ
   スを有するサイトグラスであることを特徴とする請求項
   ３記載の冷媒量判定装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の冷媒量判定装置
   を備えたことを特徴とする空気調和機。