專利名稱：冷凍裝置及冷凍裝置的制冷劑量檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冷凍裝置及冷凍裝置的制冷劑量檢測方法，尤其涉及具備制冷劑回路、且該制冷劑回路包括對氣體制冷劑進行壓縮的壓縮機對液體制冷劑進行儲存的儲液罐在內的的冷凍裝置及冷凍裝置的制冷劑量檢測方法。
背景技術：
作為以往的一種具備蒸氣壓縮式制冷劑回路的冷凍裝置，例如有用于對大樓等進行空氣調節(jié)的空調裝置。該空調裝置主要具備，具有壓縮機及熱源側熱交換器的熱源單元、數(shù)個具有利用側熱交換器的利用單元及連接于這些單元間的氣體制冷劑用連接配管及液體制冷劑用連接配管。
在施工現(xiàn)場，當該空調裝置的各單元及配管安裝之后進行試運行時，要依據制冷劑用連接配管的長度充填必要量的制冷劑。此時，由于制冷劑用連接配管的長度因空調裝置的設置場所不同而各不相同，因此要判斷是否已充填所需的制冷劑量，只能是在現(xiàn)場進行充填作業(yè)時進行判斷。為此，制冷劑充填量的正確性只能依賴于充填作業(yè)的作業(yè)水平。
有一種空調裝置為了解決該問題，設置檢測機構，可對設于制冷劑回路中的儲液罐內所儲存的液體制冷劑是否到達所定液面進行檢測，并可對制冷劑充填是否充填必要的制冷劑量進行檢測。以下，依據圖10說明具備可對儲液罐液面進行檢測的結構的空調裝置901。
空調裝置901具備1臺熱源單元902、與之并列連接的數(shù)臺(此處為2臺)利用單元5，及連接熱源單元902與利用單元5的液體制冷劑用連接配管6及氣體制冷劑用連接配管7。
利用單元5主要具備利用側膨脹閥51及利用側熱交換器52。利用側膨脹閥51是電動膨脹閥，為了進行制冷劑壓力調節(jié)或制冷劑流量調節(jié)而連接于利用側熱交換器52的液體側。利用側熱交換器52為交叉翅片式熱交換器，用于與室內空氣進行熱交換。本實施例中，利用單元5具備風扇(未作圖示)，用于將室內空氣取入、送出單元，可使室內空氣與在利用側熱交換器52流動的制冷劑進行熱交換。
熱源單元902主要具備，壓縮機21、分油器22、四路切換閥23、熱源側熱交換器24、包括熱源側膨脹閥25a在內的橋回路25、儲液罐26、液體側隔離閥27、氣體側隔離閥28。壓縮機21用于對吸入的制冷劑氣進行壓縮。分油器22為設于壓縮機21的排出側、對被壓縮·排出的制冷劑氣中所含的油分進行氣液分離的容器。在分油器22中被分離的油分通過回油管22a返回壓縮機21的吸入側。四路切換閥23用于在進行冷氣運行與暖氣運行切換時切換制冷劑的流動方向，在冷氣運行時將分油器22的出口與熱源側熱交換器24的氣體側相連，同時將壓縮機21的吸入側與氣體制冷劑用連接配管7側相連，而在暖氣運行時，將分油器22的出口與氣體制冷劑用連接配管7側相連，同時將壓縮機21的吸入側與熱源側熱交換器24的氣體側相連。熱源側熱交換器24為交叉翅片式熱交換器，以空氣為熱源與制冷劑進行熱交換。熱源單元902，具備風扇(未作圖示)，用于將屋外空氣取入、送出單元，使屋外空氣與在熱源側熱交換器24流動的制冷劑進行熱交換。
儲液罐26例如為圖11所示的豎式圓筒形狀的容器，用于對在主制冷劑回路10流動的制冷劑液進行暫時儲存。儲液罐26在容器上部設有入口，在容器下部設有出口。橋回路25由熱源側膨脹閥25a及3個止逆閥25b、25c、25d構成，無論在主制冷劑回路10中流動的制冷劑是自熱源側熱交換器24側流入還是自利用側熱交換器52側流入，都是使制冷劑從儲液罐26的入口流入儲液罐26內且從儲液罐26的出口流出。熱源側膨脹閥25a為電動膨脹閥，為了進行制冷劑壓力調節(jié)或制冷劑流量調節(jié)而連接于熱源側熱交換器24的液體側。液體側隔離閥27及氣體側隔離閥28分別連接于液體制冷劑用連接配管6及氣體制冷劑用連接配管7。由這些設備、配管、閥類構成空調裝置901的主制冷劑回路10。
空調裝置901還具備連接于儲液罐26的所定位置的液面檢測回路930。液面檢測回路930連接于儲液罐26的所定位置與壓縮機21的吸入側之間，可從儲液罐26的所定位置取出制冷劑并減壓后使之返回壓縮機21的吸入側。此處，連接著液面檢測回路930的儲液罐26上的所定位置是指，當主制冷劑回路10內已充填入必要量的制冷劑時，與儲存于儲液罐26中的液體制冷劑液量對應的第1所定位置L1(參照圖11)。液面檢測回路930具備旁通回路931和溫度檢測機構932，旁通回路931包括由電磁閥構成的開閉機構931a和由設于開閉機構931a下游側的用于對制冷劑減壓的由毛細管構成的減壓機構931b，溫度檢測機構932由設于減壓機構931b的下游側位置的測溫計構成。
以下說明具備該種儲液罐26及液面檢測回路930的空調裝置901向主制冷劑回路10充填制冷劑(例如，R407C)時的動作。
首先，將主制冷劑回路10作為冷氣運行的回路構成。冷氣運行時，四路切換閥23處于圖10中實線所示的狀態(tài)，即壓縮機21的排出側與熱源側熱交換器24的氣體側連接、且壓縮機21的吸入側與利用側熱交換器52的氣體側連接。另外，液體側隔離閥27、氣體側隔離閥28及熱源側膨脹閥25a開放、對利用側膨脹閥51進行開度調節(jié)以對制冷劑減壓。
在該主制冷劑回路10的狀態(tài)下，在從外部向主制冷劑回路10充填制冷劑的同時作冷氣運行。具體而言，一旦起動熱源單元902的風扇、利用單元5的風扇及壓縮機21起動，壓力Ps(約0.6MPa)的氣體制冷劑(參照圖12的點A)即被吸入壓縮機21而被壓縮至壓力Pd(約2.0Mpa，熱源側熱交換器24處的制冷劑的冷凝溫度相當于50℃)后，被送至分油器22而氣液分離，成為油與氣體制冷劑(參照圖12的點B)。之后，壓縮后的氣體制冷劑經由四路切換閥23送至熱源側熱交換器24，與外氣進行熱交換而冷凝(參照圖12的點C)。冷凝后的液體制冷劑經由橋回路25及液體制冷劑用連接配管6送至利用單元5側。并且，送至利用單元5的液體制冷劑在利用側膨脹閥51處減壓后(參照圖12的點D)，在利用側熱交換器52上與室內空氣進行熱交換而蒸發(fā)(參照圖12的點A)。該蒸發(fā)后的氣體制冷劑經由氣體制冷劑用連接配管7、四路切換閥23再次被吸入壓縮機21。如此，進行與冷氣運行同樣的運行。
在繼續(xù)上述運行的同時，對主制冷劑回路10充填制冷劑。此處，通過對各單元5、902的風扇進行風量控制等，利用側熱交換器52上的制冷劑蒸發(fā)量與熱源側熱交換器24上的制冷劑冷凝量達成平衡，因而，與從外部充填的制冷劑量相當?shù)囊后w制冷劑漸漸地積存于儲液罐26。
接著，在進行上述制冷劑充填運行的同時進行如下運行，即打開液面檢測回路930的開閉機構931a，從儲液罐26的第1所定位置L1取出部分制冷劑，由減壓機構931b減壓并由溫度檢測機構932對減壓后的制冷劑溫度進行測定后，使之返回壓縮機21的吸入側。
在儲存于儲液罐26中的液體制冷劑的量減少、液體制冷劑的液面未到達儲液罐26的第1所定位置L1的場合，飽和狀態(tài)的氣體制冷劑(參照圖13的點E)流入液面檢測回路930。該氣體制冷劑經減壓機構931b減壓至壓力Ps、制冷劑溫度自約57℃下降至約20℃(溫度下降約37℃)(參照圖13點F)。
之后，當液體制冷劑的液面到達儲液罐26的第1所定位置L1，有飽和狀態(tài)的液體制冷劑(參照圖13的點H)流入液面檢測回路930時，該液體制冷劑由減壓機構931b減壓至壓力Ps而發(fā)生閃蒸，制冷劑溫度自約50℃急劇下降至約3℃(溫度下降約47℃)(參照圖13的點I)。
如上所述，該空調裝置901上設有可自儲液罐26的第1所定位置L1取出部分制冷劑并在減壓、測定制冷劑溫度后使之返回壓縮機21吸入側的液面檢測回路930，并且利用當從儲液罐26取出的制冷劑為氣態(tài)時在液面檢測回路930中減壓時的溫度下降較小(從圖13的點E至點F)、而液態(tài)時通過閃蒸減壓時的溫度下降較大(從圖13的點H至點I)的特性，在溫度下降大時，判定為儲液罐26內的液體制冷劑已積存至第1所定位置L1，當溫度下降較小時，判定為儲液罐26內的液冷未積存至第1所定位置L1，由此對主制冷劑回路10中是否已充填了必要量的制冷劑加以檢測(參照特開2002-350014號公報)。
然而，上述以往的空調裝置901有時必須在熱源側熱交換器24的外氣等熱源的溫度高、壓縮機21的排出側的制冷劑壓力高的條件下運行。另外，有時將工作制冷劑由R407C變更成比R407C或R22等具有更高飽和壓力(即，低沸點)特性的R410A等。
例如在將工作制冷劑變更為R410A的場合，如圖14所示，因R410A比R407C沸點低，若將冷氣運行時制冷劑的熱源側熱交換器24中冷凝溫度設定為與使用R407C時相同的50℃，則熱源側熱交換器24中的冷凝壓力、即壓縮機21的排出壓力Pd就成為約3.0MPa。在該條件下，如將冷氣運行時的冷凍循環(huán)畫到圖14中，就成為點A′、B′、C′及D′的連線。此處應該加以關注的是線B′C′與氣相線的交點E′處的氣相線的傾斜。如圖12及圖13所示，使用R407C作為工作制冷劑的場合，線段BC與氣相線的交點E處的氣相線的傾斜相對圖中的橫軸呈大致垂直或稍向右上方上升的狀態(tài)，而使用R410A的場合，則如圖14所示，線段B′C′與氣相線的交點E′處的氣相線的傾斜呈向左上方上升的狀態(tài)。為此，在要用液面檢測回路930對積存于儲液罐26內的制冷劑是否到達所定位置進行檢測時，在使用R407C的場合，如圖13所示，對飽和狀態(tài)的氣體制冷劑進行減壓時的溫度下降程度(圖13的點E至點F)比對飽和狀態(tài)的液體制冷劑進行減壓時的溫度下降程度(圖13的點H至點I)小，在使用R410A的場合，如圖15所示，由于對飽和狀態(tài)的氣體制冷劑進行減壓后成為氣液二相狀態(tài)(圖15的點E′至F′)，其溫度下降程度與對飽和狀態(tài)的液體制冷劑進行減壓時發(fā)生閃蒸的場合(圖15的點H′至點I′)相同(都產生自50℃降至3℃的約47℃的溫度下降)。
為此，有時即使液體制冷劑的液面未到達儲液罐26的第1所定位置L1，也會檢測出自儲液罐26的第1所定位置L1取出的制冷劑的急劇溫度下降，錯誤地判定為液體制冷劑已積存至儲液罐26的第1所定位置L1。
而且，該種現(xiàn)象的發(fā)生并不僅限于將工作制冷劑選定為R410A的場合，即便是使用R407C，在外氣溫度高、熱源側熱交換器24處的制冷劑冷凝溫度高的條件下運行時，圖12及圖13中點E的位置向上方偏移，氣相線的傾斜變成向左上方上升，因而有時會產生與使用R410A時同樣的現(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，在具備制冷劑回路且該制冷劑回路包括壓縮機及儲液罐的冷凍裝置中，提高液面檢測回路判定液體制冷劑是否已積存至儲液罐的所定位置的判定精度。
技術方案1的冷凍裝置具備主制冷劑回路及液面檢測回路。主制冷劑回路包括對氣體制冷劑進行壓縮的壓縮機、熱源側熱交換器、儲存液體制冷劑的儲液罐、利用側熱交換器。液面檢測回路可從儲液罐的所定位置取出儲液罐內的制冷劑的一部分后進行減壓及加熱，在對制冷劑溫度進行測定后使之返回壓縮機的吸入側，對儲液罐內的液面已處于所定位置進行檢測。
該冷凍裝置具備可在減壓及加熱后對從儲液罐的所定位置取出的制冷劑的溫度進行測定的液面檢測回路。由此，當從儲液罐內取出的制冷劑為氣態(tài)時，加熱導致的溫度上升度變大，而在液態(tài)時，加熱產生的熱能被作為蒸發(fā)潛熱而消耗，加熱引起的溫度上升度變小，因而當該溫度上升度大時可判定為液體制冷劑未積存至儲液罐的所定位置，而當溫度上升度小時可判定為液體制冷劑已積存至儲液罐的所定位置。因此，即使從儲液罐內取出的制冷劑處于飽和氣體狀態(tài)且在減壓時發(fā)生氣液二相狀態(tài)，也可判定液體制冷劑是否已積存至儲液罐的所定位置，因而，與以往使用的依據減壓時溫度下降程度的大小對制冷劑是否已積存至儲液罐的所定位置進行判定的液面檢測回路相比較，可提高判定精度。
技術方案2是在方案1的冷凍裝置中，儲液罐的所定位置為在儲液罐內積存的制冷劑量發(fā)生變化時氣體制冷劑或液體制冷劑得以存在的位置。
技術方案3是在方案1或2的冷凍裝置中，液面檢測回路具備旁通回路和溫度檢測機構。旁通回路包括開閉機構、減壓機構及加熱機構，將儲液罐與上述壓縮機的吸入側連接。溫度檢測機構對由加熱機構加熱后的制冷劑的溫度進行檢測。
技術方案4是在方案3的冷凍裝置中，加熱機構為將在主制冷劑回路內流動的制冷劑作為加熱源的熱交換器。
該冷凍裝置使用將在主制冷劑回路內流動的制冷劑作為加熱源的加熱機構，因此不需要例如電加熱器等另外的來自外部的加熱源。
技術方案5是在方案4的冷凍裝置中，加熱機構的加熱源為在主制冷劑回路中、在熱源側熱交換器與利用側熱交換器之間流動的液體制冷劑。加熱機構設置于旁通回路中的減壓機構的制冷劑流的下游側。
該冷凍裝置使用將在主制冷劑回路內流動的制冷劑液作為加熱源的加熱機構，故即使用于熱交換，制冷劑溫度的變化也較小，比較穩(wěn)定。為此可穩(wěn)定地對在液面檢測回路流動的制冷劑進行加熱。
技術方案6是在方案1至5中任一項記述的冷凍裝置中，具有輔助液面檢測回路，該輔助液面檢測回路具有與液面檢測回路相同的結構，即使儲液罐內積存的制冷劑量發(fā)生變化，也始終從充滿液體制冷劑的儲液罐的基準位置將儲液罐內的制冷劑的一部分取出。
該冷凍裝置，通過在儲液罐內始終積存有液體制冷劑的基準位置處設置與液面檢測回路相同構成的輔助液面檢測回路，能夠憑借2個液面檢測回路的各溫度檢測機構對制冷劑的溫度進行檢測，并以由輔助液面檢測回路的溫度檢測機構檢測出的制冷劑溫度為基準，與由液面檢測回路的溫度檢測機構檢測出的制冷劑的溫度進行比較，由此對液面進行檢測。因此便于判定液面是否存在，并且，可進一步提高測定精度。
技術方案7是在方案1、2、4、5、6中任一項的冷凍裝置中，在主制冷劑回路、液面檢測回路中流動的制冷劑所含有的R32量等于或大于50wt％。
若將含有50wt％以上的R32的制冷劑作為工作制冷劑使用，則冷氣運行及制冷劑充填運行中的熱源側熱交換器處的制冷劑冷凝溫度(50℃左右)壓力-熱函線圖的氣相線的傾斜呈向左上方上升的狀態(tài)，因而，用以往的液面檢測回路有時無法準確地判定液面是否存在，而該冷凍裝置在液面檢測回路中設置了加熱機構，因此即使使用這種工作制冷劑，也可準確判定儲液罐的所定位置處是否存在液面。
技術方案8是一種冷凍裝置的制冷劑量檢測方法，該冷凍裝置具備包括對氣體制冷劑進行壓縮的壓縮機、熱源側熱交換器、儲存液體制冷劑的儲液罐在內的主制冷劑回路，該制冷劑量檢測方法具備壓縮機運行步驟和液面檢測步驟，壓縮機運行步驟是通過運行壓縮機而使在制冷劑回路內流動的制冷劑的壓力上升至可在熱源側熱交換器中發(fā)生冷凝，液面檢測步驟是在壓縮機運行步驟中，從儲液罐的所定位置取出儲液罐內的制冷劑的一部分，以在減壓及加熱后對制冷劑溫度進行測定，并依據測定出的制冷劑溫度來判定儲液罐內的液面是否處于所定位置。
該冷凍裝置的液面檢測方法在運行壓縮機、以使在制冷劑回路內流動的制冷劑升壓至可在熱源側熱交換器上發(fā)生冷凝的壓力時，從儲液罐的所定位置將儲液罐內的制冷劑取出并進行減壓及加熱后，對制冷劑的溫度進行測定。這樣，當從儲液罐內取出的制冷劑為氣態(tài)時，加熱引起的溫度上升度變大，為液態(tài)時，加熱產生的熱能被作為蒸發(fā)潛熱而消耗，加熱引起的溫度上升度變小。因而，當該溫度上升度大時可判定為液體制冷劑未積存至儲液罐的所定位置，而當溫度上升度小時可判定為儲液罐內的液體制冷劑已積存至儲液罐的所定位置。因此，即使從儲液罐內取出的制冷劑處于飽和氣體狀態(tài)且在減壓時發(fā)生氣液二相狀態(tài)，也可判定液體制冷劑是否已積存至儲液罐的所定位置，因而，與以往的依據減壓時溫度下降程度的大小判定制冷劑是否已積存至儲液罐的所定位置的方法相比較，可提高判定精度。


圖1為本發(fā)明實施例1的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖2為圖14的放大圖，表示實施例1及實施例2的液面檢測回路的動作。
圖3為圖12的放大圖，表示實施例1的液面檢測回路的動作。
圖4為具備實施例1的變形例1的液面檢測回路的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖5為具備實施例1的變形例2的液面檢測回路的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖6為具備實施例1的變形例3的液面檢測回路的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖7為具備實施例1的變形例4的液面檢測回路的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖8為本發(fā)明實施例2的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖9表示實施例2的空調裝置的儲液罐。
圖10為以往的空調裝置的制冷劑回路概略圖。
圖11表示以往及實施例1的空調裝置的儲液罐。
圖12為R407C的壓力-熱函線圖，表示以往的空調裝置的冷氣運行時或制冷劑充填運行時的冷凍循環(huán)。
圖13為圖12的放大圖，表示以往的液面檢測回路的動作。
圖14為R410A的壓力-熱函線圖，表示以往的空調裝置的冷氣運行時或制冷劑充填運行時的冷凍循環(huán)。
圖15為圖14的放大圖，表示以往的液面檢測回路的動作。
具體實施例方式
以下，依據附圖對本發(fā)明的冷凍裝置實施例進行說明。
(1)空調裝置的整體構成圖1為作為本發(fā)明冷凍裝置之一例的實施例1的空調裝置1的制冷劑回路概略圖。與以往的空調裝置901同樣，空調裝置1具備，1臺熱源單元2、與之并列連接的數(shù)臺(此處為2臺)利用單元5，及用于連接熱源單元2與利用單元5的液體制冷劑用連接配管6及氣體制冷劑用連接配管7。此處，除利用單元5及液面檢測回路30之外的熱源單元2的構成、即主制冷劑回路10的構成與以往的空調裝置901相同，因而省略說明，僅說明液面檢測回路30的構成。
空調裝置1的液面檢測回路30與以往的液面檢測回路930同樣，為連接于儲液罐26的第1所定位置L1與壓縮機21的吸入側之間的回路，可從儲液罐26的所定位置取出制冷劑，經減壓及加熱后使之返回壓縮機21的吸入側。
液面檢測回路30具備旁通回路31和溫度檢測機構32，旁通回路31包括由電磁閥構成的開閉機構31a、由設置于開閉機構31a下游側而對制冷劑減壓的毛細管構成的減壓機構31b、及由對減壓后的制冷劑進行加熱的熱交換器構成的加熱機構31c，溫度檢測機構32由設于加熱機構31c下游側的測溫計構成。加熱機構31c為以在熱源側熱交換器24與利用側熱交換器52之間流動的液體制冷劑為熱源的熱交換器(具體而言，在橋回路25與液體側隔離閥27之間)，例如采用二重管式的熱交換器等。
(2)空調裝置的動作以下，用圖1、圖2及圖14(使用R410A作為工作制冷劑的場合)說明空調裝置1的動作。其中圖2為圖14的放大圖，表示液面檢測回路30的動作。
(A)冷氣運行首先說明冷氣運行。冷氣運行時，四路切換閥23處于圖1中實線所示的狀態(tài)，即壓縮機21的排出側與熱源側熱交換器24的氣體側連接，且壓縮機21的吸入側與利用側熱交換器52的氣體側連接。另外，液體側隔離閥27、氣體側隔離閥28及熱源側膨脹閥25a開放，利用側膨脹閥51受到開度調節(jié)，以對制冷劑減壓。
在該主制冷劑回路10狀態(tài)下，當起動熱源單元2的風扇、利用單元5的風扇及壓縮機21后，壓力Ps′(約0.9MPa)的氣體制冷劑(參照圖14的點A′)即被吸入壓縮機21并被壓縮至壓力Pd′(約3.0MPa)后，被送至分油器22而分離成油與氣體制冷劑(參照圖14的點B′)。之后，壓縮的氣體制冷劑經由四路切換閥23送至熱源側熱交換器24，與外氣進行熱交換而冷凝(參照圖14的點C′)。該冷凝的液體制冷劑經由橋回路25及液體制冷劑用連接配管6送至利用單元5側。并且，送至利用單元5的液體制冷劑在利用側膨脹閥51處減壓后(參照圖14的點D′)在利用側熱交換器52與室內空氣進行熱交換而蒸發(fā)(參照圖14的點A′)。蒸發(fā)后的氣體制冷劑經由氣體制冷劑用連接配管7、四路切換閥23再次被吸入壓縮機21。如此進行冷氣運行。
(B)暖氣運行以下說明暖氣運行。暖氣運行時，四路切換閥23處于圖1中虛線表示的狀態(tài)，即壓縮機21的排出側與利用側熱交換器52的氣體側連接，且壓縮機21的吸入側與熱源側熱交換器24的氣體側連接。另外，液體側隔離閥27、氣體側隔離閥28及利用側膨脹閥51開放，熱源側膨脹閥25a受到開度調節(jié)，以對制冷劑減壓。
在該主制冷劑回路10狀態(tài)下，一旦起動熱源單元2的風扇、利用單元5的風扇及壓縮機21，氣體制冷劑就被吸入壓縮機21并經壓縮后，送至分油器22分離成油與制冷劑氣。之后，經壓縮的氣體制冷劑經由四路切換閥23及氣體制冷劑用連接配管7被送至利用單元5。且送至利用單元5的氣體制冷劑在利用側熱交換器52與室內空氣進行熱交換而冷凝。冷凝后的液體制冷劑經由利用側膨脹閥51及液體制冷劑用連接配管6被送至熱源單元2。并且，送至熱源單元2的液體制冷劑在橋回路25的熱源側膨脹閥25a減壓后，在熱源側熱交換器24與外氣進行熱交換而蒸發(fā)。蒸發(fā)的氣體制冷劑經由四路切換閥23再次被吸入壓縮機21。即，在暖氣運行中，制冷劑與冷氣運行時相反，按圖14中的點A′、點D′、點C′、點B′、點A′的順序發(fā)生狀態(tài)變化。如此進行暖氣運行。
(C)制冷劑充填運行以下用圖2及圖14說明向主制冷劑回路10中充填制冷劑時的動作。
首先，主制冷劑回路10是與上述冷氣運行時相同的回路構成。并且在該主制冷劑回路10的狀態(tài)下，與以往的空調裝置901同樣，在由外部對主制冷劑回路10進行制冷劑充填的同時進行與上述的冷氣運行同樣的運行。
并且，在進行上述制冷劑充填運行的同時，通過開放液面檢測回路30的開閉機構31a，從儲液罐26的所定位置取出制冷劑的一部分并在減壓機構31b中減壓，再在加熱機構31c中加熱，并在對加熱后的制冷劑溫度進行測定后，使之返回壓縮機21的吸入側。
當儲液罐26中積存的液體制冷劑量少、液面未到達第1所定位置L1的場合，飽和狀態(tài)的氣體制冷劑(參照圖2的點E′)流入液面檢測回路30。該氣體制冷劑由減壓機構31b減壓至壓力Ps′而成為氣液二相狀態(tài)，制冷劑溫度由約50℃下降至約3℃(溫度下降約47℃)(參照圖2的點F′)。該氣液二相狀態(tài)的制冷劑通過加熱機構31c與在主制冷劑回路10(具體而言，在橋回路25與液體側隔離閥27之間)流動的液體制冷劑進行熱交換而被加熱(參照圖2的點G′)。由此，氣液二相狀態(tài)的制冷劑由約3℃溫度上升至約15℃(溫度上升約12℃)，處于過熱氣體狀態(tài)。
之后，當液體制冷劑的液面到達儲液罐26的第1所定位置L1、飽和狀態(tài)的液體制冷劑流入液面檢測回路30時(參照圖2的點H′)，因該氣體制冷劑被減壓機構31b減壓至壓力Ps′而發(fā)生閃蒸，因而，制冷劑溫度從約50℃急劇下降至約3℃(溫度下降約47℃)(參照圖2的點I′)。該氣液二相狀態(tài)的制冷劑被加熱機構31c加熱(參照圖2的點J′)。使氣液二相狀態(tài)的制冷劑被奪去蒸發(fā)潛熱而進一步蒸發(fā)，但尚未達到完全蒸發(fā)，制冷劑溫度維持于約3℃。
并且，當儲液罐26內積存的制冷劑處于氣態(tài)時液面檢測回路30中加熱時的溫度上升度大，而當處于液態(tài)時加熱時的溫度上升度小，利用這一特性，當溫度上升度大時判定為儲液罐26內的液體制冷劑未積存至第1所定位置L1處，當溫度上升度小時則判定為儲液罐26內的液體制冷劑已積存至第1所定位置L1處，由此檢測到已充填必要量的制冷劑，之后，終止制冷劑充填運行。
(3)空調裝置的特征本實施例的空調裝置1、尤其是液面檢測回路30具有以下的特征。
(A)本空調裝置1中，設有在減壓及加熱后可對從儲液罐26的第1所定位置L1取出的制冷劑的溫度進行測定的液面檢測回路30。這樣，由于從儲液罐26內取出的制冷劑為氣態(tài)時加熱引起的溫度上升度大，為液態(tài)時加熱產生的熱能被作為蒸發(fā)潛熱而消耗，加熱引起的溫度上升度小，因而，當該溫度上升度大時可判定液體制冷劑未積存至儲液罐26的第1所定位置L1，而當該溫度上升度小時則可判定液體制冷劑已積存至儲液罐26的第1所定位置L1。由此，即使從儲液罐26內取出的制冷劑處于飽和氣體狀態(tài)且減壓時發(fā)生氣液二相狀態(tài)(圖2的點E′至F′)，也可對液體制冷劑是否已積存至儲液罐26的第1所定位置L1進行判定，因而，與僅依據減壓時的溫度下降度大小判定制冷劑是否已積存至儲液罐26的第1所定位置L1的以往的液面檢測回路930相比，可提高判定精度。
(B)尤其是，在將含有50wt％以上的上述R410A之類的R32的制冷劑作為工作制冷劑使用的場合，冷氣運行及制冷劑充填運行中的熱源側熱交換器24中的制冷劑冷凝溫度(50℃左右)的壓力-熱函線圖的氣相線的傾斜呈現(xiàn)向左上方上升的狀態(tài)，因而，以往的液面檢測回路930有時無法準確判定儲液罐26的第1所定位置L1處是否存在液面，而該液面檢測回路30由于設有加熱機構31c，因此即使使用該類工作制冷劑，也可準確地判定儲液罐26的第1所定位置L1處是否存在液面。
(C)另外，即使使用R407C或R22，當在外氣溫度高、熱源側熱交換器24處的制冷劑冷凝溫度高(例如，60℃)的條件下進行運行的場合下，如圖3的點E那樣，圖13及圖14中的點E的位置向上方移動，點E附近的氣相線的傾斜呈向左上方上升的狀態(tài)，故而發(fā)生與使用R410A的場合同樣的現(xiàn)象，以往的液面檢測回路930的判定準確性出現(xiàn)略微下降的傾向。然而，即使在這種場合下，如圖3所示，通過液面檢測回路30的加熱機構31c使飽和氣體制冷劑的加熱后溫度上升度(圖3的點F至點G)約為12℃(從約17℃上升至約29℃)，飽和液體制冷劑的加熱后的溫度上升度(圖3的點I至點J)為約1℃(自3℃上升至4℃)，因而，與使用R410A的場合同樣，可準確判定儲液罐26的第1所定位置L1處是否存在液面。
(D)由于加熱機構31c是以在溫度比較穩(wěn)定的主制冷劑回路10內流動的液體制冷劑作為熱源使用的熱交換器，因此可穩(wěn)定地對制冷劑進行加熱。
(4)變形例1在液面檢測回路30中，減壓機構31b設置于開閉機構31a的下游側，但如圖4所示，也可以是具有旁通回路131的液面檢測回路130，該旁通回路131包括使開閉機構31a兼具減壓機構功能而成的開閉機構131a，即使這樣，也可獲得與設置液面檢測回路30同樣的效果。
(5)變形例2在液面檢測回路30中，設有由以液體制冷劑為熱源的熱交換器構成的加熱機構31c，但如圖5所示，也可以是具備旁通回路231的液面檢測回路230，旁通回路231包括通過電加熱器等外部熱源對制冷劑加熱的加熱機構231c。即使這樣，也可獲得與設置液面檢測回路30同樣的效果。
(6)變形例3在液面檢測回路30中，設有由以液體制冷劑為熱源的熱交換器構成的加熱機構31c，但如圖6所示，當壓縮機21是由發(fā)動機驅動時，也可以是具備旁通回路331的液面檢測回路330，旁通回路331包括利用發(fā)動機的散熱的加熱機構331c。即使這樣，也可獲得與設置液面檢測回路30同樣的效果。
(7)變形例4在液面檢測回路30中，設有由以液體制冷劑為熱源的熱交換器構成的加熱機構31c，但如圖7所示，也可以是具備旁通回路431的液面檢測回路430，旁通回路431包括由以壓縮機21的排出氣體制冷劑為熱源的熱交換器構成的加熱機構431c。在這種場合，由于成為加熱源的壓縮機21的排出氣體制冷劑的溫度變化大，從穩(wěn)定加熱的觀點看，稍遜于以液體制冷劑為加熱源的液面檢測回路30的加熱機構31c，但可使減壓機構31b與加熱機構431c的連接順序不受限制，因而，可使回路構成簡單化。
實施例1的空調裝置1中，只在與制冷劑充填時的必要制冷劑量相當?shù)膬σ汗?6的第1所定位置L1設置了液面檢測回路30，但為了判定儲液罐26是否充滿液體，也可在儲液罐26頂部的第2所定位置L2處設置與液面檢測回路30同樣構成的液面檢測回路。
還可在儲液罐26底部的始終積存有液體制冷劑的基準位置LR處設置與液面檢測回路30相同構成的輔助液面檢測回路。
具體而言，本實施例的空調裝置501的主制冷劑回路10及液面檢測回路30的構成如圖8所示，與實施例1的空調裝置1相同，但在儲液罐26頂部設有與液面檢測回路30同樣構成的液面檢測回路630，在儲液罐26底部設有與液面檢測回路30同樣構成的輔助液面檢測回路530。
該液面檢測回路630如圖9所示，連接于儲液罐26頂部的第2所定位置L2與壓縮機21的吸入側之間，與液面檢測回路30同樣，可從儲液罐26取出制冷劑，進行減壓及加熱后，使之返回壓縮機21的吸入側。此處，所謂液面檢測回路630所連接的儲液罐26的第2所定位置L2，如上所述，是處于第1所定位置L1上方的、可檢測出儲液罐26滿液狀態(tài)的位置(參照圖9)。液面檢測回路630與液面檢測回路30同樣，具備旁通回路631及溫度檢測機構632，旁通回路431包括開閉機構631a、減壓機構631b及加熱機構631c。
該輔助液面檢測回路530如圖9所示，連接于儲液罐26底部的基準位置LR與壓縮機21的吸入側之間，與液面檢測回路30同樣，可從儲液罐26取出制冷劑，進行減壓及加熱后，使之返回壓縮機21的吸入側。此處，所謂液面檢測回路530所連接的儲液罐26的基準位置LR，是儲液罐26的底部的、運行過程中始終有液體制冷劑積存的位置(參照圖9)。不過，如后所述，輔助液面檢測回路530與液面檢測回路30同時使用，因此如圖9所示，輔助液面檢測回路530的旁通回路531中返回壓縮機21吸入側的配管部分實行了通用化，并在該共通化的配管部分設置開閉機構31a，液面檢測回路30的開閉機構31a和配管的一部分兼用。即，輔助液面檢測回路530具備旁通回路531(開閉機構31a及配管的一部分與旁通回路31兼用)及溫度檢測機構532，旁通回路531包括減壓機構531b及加熱機構531c。
以下用圖2說明空調裝置501的液面檢測回路30、630及輔助液面檢測回路530在制冷劑充填運行時的動作(將R410A為工作制冷劑)。
通過開放液面檢測回路30的開閉機構31a，從儲液罐26的第1所定位置L1及基準位置LR分別取出一部分制冷劑并在減壓機構31b、531b減壓，再于加熱機構31c、531c處加熱后，用溫度檢測機構32、532對加熱后的制冷劑溫度進行測定，之后，使之返回壓縮機21的吸入側。
當儲液罐26中積存的液體制冷劑量少、液體制冷劑的液面未到達第1所定位置L1的場合，液面檢測回路30中流入飽和狀態(tài)的氣體制冷劑(參照圖2的點E′)流入。該氣體制冷劑由減壓機構31b減壓至壓力Ps′，成為氣液二相狀態(tài)，制冷劑溫度從約50℃下降至約3℃(溫度下降約47℃)(參照圖2的點F′)。該氣液二相狀態(tài)的制冷劑由加熱機構31c進行加熱(參照圖2的點G′)。由此使氣液二相狀態(tài)的制冷劑由約3℃溫度上升至約15℃(溫度上升約12℃)而成為過熱氣狀態(tài)。另一方面，液面檢測回路530中有飽和狀態(tài)的液體制冷劑(參照圖2的點H′)流入。該液體制冷劑由減壓機構531b減壓至壓力Ps′而發(fā)生閃蒸，因而，制冷劑溫度從約50℃急劇下降至約3℃(溫度下降度約47℃)(參照圖2的點I′)。該氣液二相狀態(tài)的制冷劑憑借加熱機構531c與在主制冷劑回路10中流動的液體制冷劑進行熱交換而被加熱(參照圖2的點J′)。由此使氣液二相狀態(tài)的制冷劑的蒸發(fā)潛熱被奪去而進一步蒸發(fā)，但尚未完全蒸發(fā)，制冷劑溫度維持于約3℃。即，從儲液罐26的第1所定位置L1取出的制冷劑的溫度高于從儲液罐26的基準位置LR取出的制冷劑溫度，由此，判定為儲液罐26內的液面未到達第1所定位置L1。
之后，當液體制冷劑的液面到達儲液罐26的第1所定位置L1、液面檢測回路30中也有飽和狀態(tài)的液體制冷劑(參照圖2的點H′)流入時，與輔助液面檢測回路530同樣，該液體制冷劑被減壓機構31b減壓至壓力Ps′而發(fā)生閃蒸，因而，制冷劑溫度從約50℃急劇下降至約3℃(溫度下降約47℃)(參照圖2的點I′)。該氣液二相狀態(tài)的制冷劑被加熱機構31c加熱(參照圖2的點J′)。由此使氣液二相狀態(tài)的制冷劑的蒸發(fā)潛熱被奪去而進一步蒸發(fā)，但尚未完全蒸發(fā)，制冷劑溫度維持于約3℃。即，從儲液罐26的第1所定位置L1取出的制冷劑的溫度與從儲液罐26的基準位置LR取出的制冷劑溫度相同，由此判定儲液罐26內的液面已處于第1所定位置L1。
如上所述，該空調裝置501通過在儲液罐26內始終積存有液體制冷劑的基準位置LR處設置與液面檢測回路30相同構成的輔助液面檢測回路530，用2個液面檢測回路30、530的各溫度檢測機構32、532對制冷劑的溫度進行檢測，并以輔助液面檢測回路530側的溫度檢測機構532檢測出的制冷劑溫度為基準，與由液面檢測回路30側溫度檢測機構32檢測出的制冷劑溫度進行比較，由此可對液面進行檢測。從而使對是否存在液面的判定變得容易，并且，可進一步提高測定的準確性。
另外，在進行上述動作的同時，適宜地開放液面檢測回路630的開閉機構631a，以判定儲液罐26的第2所定位置L2處是否存在液面，從而檢測儲液罐26是否處于過充填狀態(tài)，由此可提高制冷劑充填作業(yè)的可靠性。
以上依據附圖對本發(fā)明的實施例進行了說明，但具體的構成并不限于這些實施例，可在不脫離本發(fā)明要旨的范圍之中進行變更。
(1)上述實施例是將本發(fā)明用于空調裝置，然而也可適用于其他的具備蒸氣壓縮式制冷劑回路的冷凍裝置。
(2)上述實施例是將本發(fā)明用于采用所謂空冷式熱源單元的空調裝置，然而也可用于采用水冷式或冰蓄熱式熱源單元的空調裝置。
(3)上述實施例中的液面檢測回路是將從儲液罐的第1所定位置取出的制冷劑用減壓機構減壓后用加熱機構加熱，然而可以是在用加熱機構進行加熱之后用減壓機構減壓。即使在此種場合下，當從儲液罐的第1所定位置取出的制冷劑為氣體制冷劑時，加熱機構加熱引起的溫度上升度大，當為液體制冷劑時，加熱機構加熱引起的溫度上升度就小，因而可與上述實施例同樣地進行液面判定。
(4)在實施例2中，在儲液罐頂部新設了另外的液面檢測回路，然而也可利用以往設于儲液罐頂部的抽氣用回路。在此場合，僅在抽氣用回路中設置加熱機構，就可構成與實施例2同樣的回路。
(5)在實施例2中，是在儲液罐的基準位置設置輔助液面檢測回路，同時在儲液罐頂部設置液面檢測回路，然而也可刪除輔助液面檢測回路。在此場合，就用與實施例1同樣的檢測方法對液面的是否存在進行檢測。
產業(yè)上利用的可能性利用本發(fā)明，可在具備制冷劑回路、且制冷劑回路包括壓縮機及儲液罐的的冷凍裝置中提高對液體制冷劑是否已積存至儲液罐的所定位置進行判定的液面檢測回路的判定精度。
權利要求
1.一種冷凍裝置(1、501)，具備主制冷劑回路(10)，該主制冷劑回路(10)包括對氣體制冷劑進行壓縮的壓縮機(21)、熱源側熱交換器(24)、儲存液體制冷劑的儲液罐(26)及利用側熱交換器(52)，其特征在于，該冷凍裝置(1、501)具備液面檢測回路(30、630)，該液面檢測回路(30、630)設置成可從所述儲液罐的所定位置(L1、L2)取出所述儲液罐內的制冷劑的一部分后進行減壓及加熱并測定制冷劑溫度，然后使制冷劑返回所述壓縮機的吸入側，對所述儲液罐內的液面已處于所定位置進行檢測。
2.根據權利要求1所述的冷凍裝置(1、501)，其特征在于，所述儲液罐(26)的所定位置(L1、L2)是在所述儲液罐內積存的制冷劑量發(fā)生變化時氣體制冷劑或液體制冷劑得以存在的位置。
3.根據權利要求1或2所述的冷凍裝置(1、501)，其特征在于，所述液面檢測回路(30、130、230、330、430、630)具備將所述儲液罐(26)與所述壓縮機(21)的吸入側連接的旁通回路(31、131、231、331、431)以及對由所述加熱機構加熱后的制冷劑的溫度進行檢測的溫度檢測機構(32)，該旁通回路(31、131、231、331、431)包括開閉機構(31a、131a)、減壓機構(31b)、加熱機構(31c、231c、331c、431c)。
4.根據權利要求3所述的冷凍裝置(1、501)，其特征在于，所述加熱機構(31c、331c)是將在所述主制冷劑回路(10)內流動的制冷劑作為加熱源的熱交換器。
5.根據權利要求4所述的冷凍裝置(1、501)，其特征在于，所述加熱機構(31c)的加熱源是在所述主制冷劑回路(10)中在所述熱源側熱交換器(24)與所述利用側熱交換器(52)之間流動的液體制冷劑，所述加熱機構在所述旁通回路(31、131)中設于所述減壓機構(31b、131a)的制冷劑流下游側。
6.根據權利要求1所述的冷凍裝置(501)，其特征在于，還具備輔助液面檢測回路(530)，該輔助液面檢測回路(530)具有與所述液面檢測回路(30、630)相同的結構，即使所述儲液罐(26)內積存的制冷劑量發(fā)生變化，也始終從充滿液體制冷劑的所述儲液罐的基準位置(LR)將所述儲液罐內的制冷劑的一部分取出。
7.根據權利要求1、2、4、5、6中任一項所述的冷凍裝置(1、501)，其特征在于，在所述主制冷劑回路(10)、所述液面檢測回路(30、130、230、330、530、630)中流動的制冷劑所含有的R32量等于或大于50wt％。
8.一種冷凍裝置(1、501)的制冷劑量檢測方法，該冷凍裝置(1、501)具備包括對氣體制冷劑進行壓縮的壓縮機(21)、熱源側熱交換器(24)、儲存液體制冷劑的儲液罐(26)在內的主制冷劑回路(10)，其特征在于，該制冷劑量檢測方法具備壓縮機運行步驟和液面檢測步驟，壓縮機運行步驟是通過運行所述壓縮機而使在所述制冷劑回路內流動的制冷劑的壓力上升至可在所述熱源側熱交換器中發(fā)生冷凝的壓力，液面檢測步驟是在所述壓縮機運行步驟中，從所述儲液罐的所定位置(L1、L2)取出所述儲液罐內的制冷劑的一部分后減壓及加熱，然后對制冷劑溫度進行測定，并依據測定出的制冷劑溫度來判定所述儲液罐內的液面是否處于所定位置。
全文摘要
一種空調裝置(1)，具備主制冷劑回路(10)及液面檢測回路(30)。主制冷劑回路(10)包括對氣體制冷劑進行壓縮的壓縮機(21)、熱源側熱交換器(24)、儲存液體制冷劑的儲液罐(26)、利用側熱交換器(52)。液面檢測回路(30)可從儲液罐(26)的第1所定位置(L
文檔編號F25B45/00GK1692263SQ20038010048
公開日2005年11月2日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權日2003年1月10日
發(fā)明者水谷　和秀, 弘宗 松岡 申請人:大金工業(yè)株式會社