JP2915537B2 - 冷凍機の冷媒封入量判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍機の冷媒封入量の判定方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第７図は、従来の冷媒封入量判定方法を示す冷凍機の
系統図である。図において、１は圧縮機、２は圧縮機に
連る四方弁、３は同四方弁に連る室内熱交換機、４は同
室内熱交換機３に連る絞り、５は同絞り４に連り、かつ
前記四方弁２に連る室外熱交換器、６は圧縮機１の吐出
配管、７は同吸入配管、17および18は前記絞り４の前後
の管路上に設けられたサイトグラスである。実線矢印お
よび図の四方弁２の中の実線は暖房運転時の冷媒の流
れ、破線矢印および図の四方弁２の中の破線は、冷房運
転時の冷媒の流れを示している。

上記冷凍機は吐出配管６及び吸入配管７を介して圧縮
機１に接続された四方弁２に、室内熱交換器３、絞り４
および室外熱交換器５が順次接続されて閉サイクルの冷
凍サイクルを形成しているものであって、冷房運転時に
は、図に点線で示すように圧縮機１より吐出された冷媒
が四方弁２、室外熱交換器５、絞り４、室内熱交換器
３、四方弁２を経て圧縮器１に戻り室内を冷房し、また
暖房運転時には、図に実線で示すように圧縮器１より吐
出された冷媒が四方弁２、室内熱交換器３、絞り４、室
外熱交換器５、四方弁２を経て圧縮機１に戻り室内を暖
房するものである。上記絞り４は冷媒流量を冷房時及び
暖房時におけるそれぞれの必要な流量に調節するもので
ある。以上の作用によって、冷房、暖房の運転が行われ
る。サイトグラス17,18は冷凍機に入っている冷媒封入
量の適否の判定を行うために用いるものであって、これ
は冷凍サイクルにおいて、冷媒封入量が、ローチャージ
状態、または、冷媒ガス漏れ状態では、第８図に示すよ
うに、過冷却度が零以下となり、絞り４の前において冷
媒液がフラッシュ状態となる現象を利用して判定を行う
もので、サイトグラスを目視することによって、冷媒封
入量が適正かローチャージかどうかを判定するものであ
る。なお、絞り４の前後のサイトグラス17,18は暖房時
と冷房時にそれぞれ使い分けるように設けられているも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の判定方法においては、冷媒封入量がオーバチャ
ージの時は、適正時と同じく絞り４の前の冷媒はフラッ
シュしておらず、したがって封入量が適切でないにもか
かわらず、そのことを判定することができなかった。ま
た、冷媒封入量が適正時でも、室内温度と室外温度の組
合せによっては、絞り４の前の冷媒がフラッシュするこ
とがあり、正常に判定することができないことがあっ
た。更に、冷媒封入量が現在何％程度入っているのかを
定量的に判定することができなかった。

また一方、接続配管長に関しては第９図に示す様に標
準長さに対する長短により運転状態が変化するので、絞
り４の前の冷媒のフラッシュ状態だけでは、冷媒封入量
を正常に判定する事ができないものである。特にビル用
空気調和機などに用いられる冷凍機では、接続配管長が
最大300mなどと非常に長くなるので、配管長の影響が大
きく、この点の考慮が必要であった。

本発明は、接続配管長比の影響も取入れ、かつ正確に
定量的に冷媒封入量を判定する方法を提供しようとする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記課題を解決したものであって、予め室内
温度、室外温度、吸入過熱度および吐出過熱度と、冷媒
封入率および接続配管長比との関係式を求めておき、室
内温度および室外温度の計測値、ならびに吸入過熱度お
よび吐出過熱度の計算値から、冷媒封入率と接続配管長
比を算出し、冷媒封入率から冷媒封入量を判定すること
を特徴とする冷凍機の冷媒封入量判定方法に関するもの
である。

〔作用〕

予め求めておかれた、室内温度、室外温度、吸入過熱
度および吐出過熱度と、冷媒封入率および接続配管長比
との関係式は、例えば判定装置に記憶される。

室内温度と室外温度とは温度センサによって計測され
る。上記計測値と圧計センサによる圧力計測値によって
吸入過熱度と吐出過熱度とが、上記判定装置の中で計算
される。

これらの計測値と計算値が上記判定装置の中で前記関
係式に代入されて解かれ、冷媒封入率と接続配管長率が
算出される。この冷媒封入率から冷媒封入量が判定され
る。

以上によって接続配管長比の影響を取り入れ、かつ正
確に定量的に冷媒封入量が判定される。

〔実施例〕

第１図は本発明の冷媒封入量判定方法の一実施例を示
す冷凍機の系統図である。図において、符号１〜７を付
した部分の構成および作用は従来技術と同じである。11
は吐出配管６に設けられた圧力センサ、13は同温度セン
サ、12は吸入配管７に設けられた圧力センサ、14は同温
度センサ、８は室内熱交換器３に設けられた温度セン
サ、９は室外熱交換器５に設けられた温度センサ、10は
上記圧力センサ11、12、および温度センサ8,9,13,14が
それぞれ接続されている判定装置、21は同判定装置内に
設けられているマルチプレクサ、22は同じくA/D変換
器、20は同じくコントローラ、26は同コントローラ20に
接続されている運転モード回路、23,24、および25は上
記判定装置10に連る表示装置である。

第２図は吐出配管６に設けられた圧力センサ11と温度
センサ13の取付け状態を示す断面図である。

第３図は判定装置10に連る機器と同判定装置内部の機
器との接続図である。吐出配管６の中の高圧圧力と吐出
温度が圧力センサ11と温度センサ13によりおなじ箇所で
計測される。同様に、吸入配管７の中の低圧圧力と吸入
温度が圧力センサ12と温度センサ14により同じ箇所で計
測される。室内温度は温度センサ８により、また、室外
温度は温度センサ９により計測される。上記圧力センサ
11、12と温度センサ8,9,13,14により計測された計測値
は、判定装置10に入力され、同判定装置10ではマルチプ
レクサ21によって１点ずつA/D変換回路22に送り出さ
れ、順次計測値がアナログ値からディジタル値に変換さ
れて、コントローラ20に入力される。

第４図は、一般的な冷凍機において、冷凍機にかかる
負荷を大中小と変化させて運転した時の、配管長比と吐
出過熱度との関係図である。パラメータとして、冷媒封
入率を80,100,120％と変化させてある。横軸の配管長比
は100〜400％の範囲を示してある。即ち、第９図に示す
ように、接続配管長が長くなると吸入圧損が増大するた
め圧力（吸入圧力）は低下する。その結果、圧縮機１の
能力が低下し、蒸発器（第１図において冷房時は室内熱
交換器３）での熱交換能力が減少する。

しかしながら、絞り４がキャピラリチューブ等の一定
絞り機構の場合は、上記熱交換能力の低下に伴なって流
量が減少せず、流量過多の傾向となる。このため吸入過
熱度は小さくなって、いわゆる「液バック」状態となる
とともに、吐出過熱度も小さくなる。

第４図は、上記の状態を示しており、同図に示すよう
に、同一負荷と同一封入量としたとき、接続配管長が長
くなると吐出過熱度は減少することとなる。第５図は、
同様な運転条件における配管長比と吸入過熱度との関係
図である。第４図、第５図の関係を回帰式で表すと次の
ようになる。

冷媒封入率＝a₀＋a₁×吸入過熱度＋a₂×吐出過熱度＋a₃
×室内温度＋a₄×室外温度＋a₅×接続配管長比 ……（１） 接続配管長比＝b₀＋b₁×吸入過熱度＋b₂×吐出過熱度＋
b₃×室内温度＋b₄×室外温度＋b₅×冷媒封入率 ……（２） 式中の係数a₀〜a₅、b₀〜b₅は事前に求められている。こ
のようにして確定した上記式（１），（２）が第１図、
第３図に示したコントローラ20に記憶されている。

第６図は室内・室外温度の計測、吸入過熱度の算出、
吐出過熱度の算出の順序を示すフローチャートである。
この手段によって得られた上記の各々の値を前記回帰式
（１），（２）に代入して整理すると次式のようにな
る。

冷媒封入率＝a₁′×接続配管長比＋a₀′ ……（３） 接続配管長比＝b₁′×冷媒封入率＋b₀′ ……（４） これは連立方程式として解くことが可能なものであり、
コントローラ20の中でこの解が求められ、冷媒封入率が
算出される。このようにして算出された冷媒封入率に応
じて、ローチャージの時は表示器23、適正チャージの時
は表示器24、オーバチャージの時は表示器25を作動させ
る。

以上詳述した方法により、冷凍機内に封入されている
冷媒量の正確な判定が可能となる。

〔発明の効果〕 本発明の、冷凍機の冷媒封入量判定方法においては、
予め室内温度、室外温度、吸入過熱度および吐出過熱度
と、冷媒封入率および接続配管長比との関係式を求めて
おき、室内温度および室外温度の計測値、ならびに吸入
過熱度および吐出過熱度の計算値から、冷媒封入率と接
続配管長比を算出し、冷媒封入率から冷媒封入量を判定
するので、接続配管長比の影響を取入れ、かつ正確に定
量的に冷媒封入量の判定を行うことができる。これによ
って、オーバチャージやローチャージ等によって発生す
る圧縮機の損傷が防止でき、現地での冷凍機の据付時に
おいても冷媒量の適正チャージが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の一実施例を示す冷凍機の系統
図、第２図は吐出配管に設けられた圧力センサと温度セ
ンサの取付け状態を示す断面図、第３図は判定装置に連
る機器と同判定装置内部の機器の接続図、第４図は接続
配管長比と吐出過熱度との関係図、第５図は接続配管長
比と吸入過熱度との関係図、第６図は温度の計測、過熱
度の算出のフローチャート、第７図は従来の冷媒封入量
判定方法を示す冷凍機の系統図、第８図は冷媒量を変化
させた時の冷凍サイクルにおけるモリエル線図上でのエ
タルピと圧力の関係図、第９図は接続配管長を変化させ
た時のモリエル線図上でのエンタルピと圧力の関係図で
ある。 １……圧縮機、２……四方弁、３……室内熱交換器、４
……絞り、５……室外熱交換器、６……吐出配管、７…
…吸入配管、８……温度センサ、９……温度センサ、10
……判定装置、11……圧力センサ、12……圧力センサ、
13……温度センサ、14……温度センサ、20……コントロ
ーラ、21……マルチプレクサ、22……A/D変換器、23…
…表示器、24……表示器、25……表示器、26……運転モ
ード回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め室内温度、室外温度、吸入過熱度およ
   び吐出過熱度と、冷媒封入率および接続配管長比との関
   係式を求めておき、室内温度および室外温度の計測値、
   ならびに吸入過熱度および吐出過熱度の計算値から、冷
   媒封入率と接続配管長比を算出し、冷媒封入率から冷媒
   封入量を判定することを特徴とする冷凍機の冷媒封入量
   判定方法。