以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中的制冷剂填充方法

摘要

本发明提供一种制冷剂填充方法，是以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中的制冷剂填充方法，其可缩短制冷剂填充时间及制冷剂填充后到可运行为止的时间。以二氧化碳为制冷剂的空调装置(1)中的制冷剂填充方法包括第1制冷剂填充步骤与第2制冷剂填充步骤。第1制冷剂填充步骤为，对包含制冷剂连接管(6、7)的制冷剂填充对象部分，自开始填充到制冷剂填充对象部分的压力上升至特定压力为止，填充气态制冷剂的步骤。第2制冷剂填充步骤为，对制冷剂填充对象部分，自上述第1制冷剂填充步骤之后到填充至上述制冷剂填充对象部分的制冷剂量达到特定量为止，填充液态制冷剂的步骤。

说明书

技术领域

本发明涉及以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中的制冷剂填充方法。

背景技术

在冷冻装置中，从前主要使用氟碳(以下，称为氟利昂)作为制冷剂，但是近年来，使用二氧化碳作为制冷剂的技术正在开发的中。车载用空调装置领域中，众所周知的有如专利文献1所示的以二氧化碳为制冷剂的技术，且在热水器领域中，以二氧化碳为制冷剂的产品已有销售。

另一方面，在家庭用空调装置或商务用空调装置的领域中，以二氧化碳为制冷剂的产品目前正处于开发阶段，尚未能实现产品化。

[专利文献1]日本专利特开2001-74342号公报

在已产品化的热水器中，将作为制冷剂的二氧化碳填充于制冷剂回路中的作业是在厂家的製造工厂内进行。目前，以二氧化碳为制冷剂的热水器不能说已得到广泛普及，在製造工厂内希望缩短制冷剂填充作业时间以满足大量生产的要求并不大。

但是，以二氧化碳为制冷剂的热水器若得到普及，则将出现在制冷剂回路中填充作为制冷剂的二氧化碳时的作业效率化问题。

以氟利昂为制冷剂的现在的商务用空调装置中，较多的是，在作为安装场所的建筑物内，在现场对连接室内外的制冷剂连接管进行施工，且在现场进行制冷剂填充作业。即使于空调装置的室外单元中预先封入有特定量的制冷剂的情形时，亦根据在现场进行施工的制冷剂连接管的长度等，于现场进行制冷剂的追加填充作业。在现场所进行的制冷剂填充作业中探用以下方法：使用真空泵等使配管内的空间成为真空状态之后，将制冷剂自罐体中送入到制冷剂回路内。

然而，这种在现场进行的制冷剂填充作业中，如果使用二氧化碳作为制冷剂时，还采用与使用氟利昂时相同的作业顺序，则会出现作业时间变长，或出现在填充结束后一段期间内无法开始空调等不良情况。

发明内容

本发明要解决的技术课题在于提供一种以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中的制冷剂填充方法，其可缩短制冷剂填充时间及可缩短从制冷剂填充后到可运行之间的时间。

本发明第1方面的制冷剂填充方法为，先安装具有利用单元及热源单元且以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置，并利用制冷剂连接管连接利用单元与热源单元之后，对冷冻装置进行制冷剂填充时的制冷剂填充方法，其包括第1制冷剂填充步骤及第2制冷剂填充步骤。第1制冷剂填充步骤为对包含制冷剂连接管的制冷剂填充对象部分，自开始填充到制冷剂填充对象部分的压力上升至特定压力为止，填充气态制冷剂的步骤。第2制冷剂填充步骤为对制冷剂填充对象部分，自第1制冷剂填充步骤之后到填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定量为止，填充液态制冷剂的步骤。

目前，在厂家的製造工厂等製造现场，对探用二氧化碳作为制冷剂且具有冷冻循环的热水器单元等冷冻装置进行制冷剂填充作业，但在商务用空调装置等冷冻装置的安装现场，并不进行填充二氧化碳的作业。换言之，目前的现状是：只对不需要在安装现场进行填充作业的冷冻装置使用二氧化碳作为制冷剂，且仅销售已于製造现场中填充完二氧化碳制冷剂的冷冻装置。

然而，商务用空调装置较多的是在作为安装场所的建筑物对连接室内外的制冷剂连接管进行施工，然后进行制冷剂填充作业，因此当探讨在商务用空调装置等冷冻装置中探用二氧化碳制冷剂时，需要解决制冷剂填充作业的合理化及效率化问题。

因此，本案发明者对向冷冻装置填充作为制冷剂的二氧化碳的作业进行了各种研究。首先，在以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中，当向制冷剂填充对象部分填充制冷剂时，若供给制冷剂的罐体等制冷剂封入容器内的温度及压力成为超过临界温度及临界压力的状态，则制冷剂封入容器内的二氧化碳成为超临界状态。而且，开始从该制冷剂封入容器向大致真空状态的制冷剂填充对象部分供给制冷剂时，如果制冷剂的比焓较小，则有时因压力急遽下降而导致制冷剂相变为乾冰状态(固体状态)。若制冷剂于制冷剂填充对象部分中相变为固体状态，则因这种成为固体的制冷剂而妨碍制冷剂在构成制冷剂填充对象部分的阀及管内流动，从而到填充完制冷剂为止的时间变长，或于制冷剂填充后到可运行为止的时间(到固体状态的制冷剂融解或异华为止的时间)变长。

为了解决上述问题，第1方面的制冷剂填充方法中，首先，在第1制冷剂填充步骤中，对包含制冷剂连接管的制冷剂填充对象部分，从开始填充到制冷剂填充对象部分的压力上升至特定压力为止，填充比焓较大的气态制冷剂，然后，在第2制冷剂填充步骤中，对制冷剂填充对象部分，到填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定量为止，填充较气态制冷剂密度大的液态制冷剂。根据该方法，在填充初期阶段，可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，并且于之后的第2制冷剂填充步骤中，可避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力下降而导致制冷剂向固体状态相变，且可通过填充液态制冷剂而提高制冷剂填充速度，故可抑制以下不良情况，即，因固体状态的制冷剂(乾冰)的妨碍而使填充时间变长，或制冷剂填充时间及制冷剂填充后到可运行为止的时间变长。

本发明第2方面的制冷剂填充方法为以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中的制冷剂填充方法，其包括第1制冷剂填充步骤及第2制冷剂填充步骤。第1制冷剂填充步骤为对冷冻装置的制冷剂填充对象部分，自开始填充到制冷剂填充对象部分的压力达到特定压力为止，填充气态制冷剂的步骤。第2制冷剂填充步骤为对制冷剂填充对象部分，自第1制冷剂填充步骤之后到填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定制冷剂量为止，填充液态制冷剂的步骤。

目前，在厂家的製造工厂等製造现场，对探用二氧化碳作为制冷剂且具有冷冻循环的热水器单元等冷冻装置进行制冷剂填充作业，但在商务用空调装置等冷冻装置的安装现场，并不进行填充二氧化碳的作业。换言之，目前的现状是：只对不需要在安装现场进行填充作业的冷冻装置使用二氧化碳作为制冷剂，且仅销售已于製造现场中填充完二氧化碳制冷剂的冷冻装置。此外，目前可以说并未大量生产使用二氧化碳作为制冷剂的热水器般的冷冻装置，且对于制冷剂填充作业而言缩短时间的要求较小。

然而，商务用空调装置较多的是在作为安装场所的建筑物对连接室内外的制冷剂连接管进行施工，然后进行制冷剂填充作业，因此当探讨在商务用空调装置等冷冻装置中探用二氧化碳制冷剂时，需要解决制冷剂填充作业的合理化及效率化问题。

因此，本案发明者对向冷冻装置填充作为制冷剂的二氧化碳的作业进行了各种研究。首先，在以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中，当向制冷剂填充对象部分填充制冷剂时，若供给制冷剂的罐体等制冷剂封入容器内的温度及压力成为超过临界温度及临界压力的状态，则制冷剂封入容器内的二氧化碳成为超临界状态。而且，开始从该制冷剂封入容器向大致真空状态的制冷剂填充对象部分供给制冷剂时，如果制冷剂的比焓较小，则有时因压力急遽下降而导致制冷剂相变为乾冰状态(固体状态)。若制冷剂于制冷剂填充对象部分中相变为固体状态，则因这种成为固体的制冷剂而妨碍制冷剂在构成制冷剂填充对象部分的阀及管内流动，从而到填充完制冷剂为止的时间变长，或于制冷剂填充后到可运行为止的时间(到固体状态的制冷剂融解或昇华为止的时间)变长。

为了解决上述问题，第2方面的制冷剂填充方法中，首先，在第1制冷剂填充步骤中，对冷冻装置的制冷剂填充对象部分，自开始填充到制冷剂填充对象部分的压力上升至特定压力为止，填充比焓较大的气态制冷剂，然后，于第2制冷剂填充步骤中，对制冷剂填充对象部分，到填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定量为止，填充较气态制冷剂密度大的液态制冷剂。根据该方法，在填充初期阶段，可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，并且于之后的第2制冷剂填充步骤中，可避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力下降而导致制冷剂向固体状态相变，且可通过填充液态制冷剂，而提高制冷剂填充速度，故可抑制以下不良情况，即，因固体状态的制冷剂(乾冰)的妨碍而使填充时间变长，或制冷剂填充时间及制冷剂填充后到可运行为止的时间变长。

本发明第3方面的制冷剂填充方法为根据第1或第2方面的制冷剂填充方法，其中特定的压力为0.52MPa。

该制冷剂填充方法中，在制冷剂填充对象部分的压力达到相当于二氧化碳的三相点温度(—56.56℃)的0.52MPa之后，自第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤，在于第2制冷剂填充步骤中，可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力下降而导致制冷剂向固体状态相变。

本发明第4方面的制冷剂填充方法为根据第1或第2方面的制冷剂填充方法，其中特定的压力为1MPa以上且1.4MPa以下的范围。

该制冷剂填充方法中，在制冷剂填充对象部分的压力达到1MPa以上1.4MPa以下的范围、也就是相当于构成冷冻装置的制冷剂回路的使用零件中构成制冷剂填充对象部分及其附近部分的阀等使用零件的最低使用温度(—40℃至—30℃的范围)之后，自第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤，所以在第2制冷剂填充步骤中，除了可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力下降而导致制冷剂向固体状态相变以外，亦可保护制冷剂回路的使用零件。

本发明第5方面的制冷剂填充方法为根据第1或第2方面的制冷剂填充方法，其中特定的压力为3.49MPa。

该制冷剂填充方法中，于制冷剂填充对象部分的压力达到相当于水的融点(0℃)的3.49MPa之后，自第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤，故于第2制冷剂填充步骤中，除了可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力下降而导致制冷剂向固体状态相变以外，亦可抑制于阀或管外表面等上产生结冰或大量的结露。

本发明第6方面的制冷剂填充方法为根据第1～第5方面的制冷剂填充方法，其中第1制冷剂填充步骤为对从封入有制冷剂的制冷剂封入容器导出的气态制冷剂进行加热，以使流入至制冷剂填充对象部分时的比焓为430kJ/kg以上后，将其输送至制冷剂填充对象部分的步骤。

该制冷剂填充方法中，在填充的初期阶段，为避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，对从封入有制冷剂的制冷剂封入容器导出的气态制冷剂进行加热，以使流入至制冷剂填充对象部分时的比焓为430kJ/kg以上后，将其输送至制冷剂填充对象部分。由此即使制冷剂填充对象部分的压力低于二氧化碳的三相点压力(0.52MPa)时，亦可将制冷剂输送至制冷剂填充对象部分而又不会产生制冷剂向固体状态相变。藉此，在填充初期阶段，可确实地避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变。

本发明第7方面的制冷剂填充方法为根据第1～第6方面的制冷剂填充方法，其中第1制冷剂填充步骤为将封入有制冷剂的制冷剂封入容器冷却至31℃以下之后，将气态制冷剂自制冷剂封入容器输送至制冷剂填充对象部分的步骤。

该制冷剂填充方法中，在填充初期，为避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，而对制冷剂填充对象部分送出制冷剂的制冷剂封入容器冷却至31℃以下，可使制冷剂封入容器中的制冷剂成为非超临界状态的状态(即，可存在液态或气态的状态)，而且可将气态制冷剂自制冷剂封入容器中输送至制冷剂填充对象部分。藉此，在填充初期，可确实地避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变。

附图说明

图1为以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置的一例的空调装置的概略构成图。

图2为本发明第1实施形态的制冷剂填充方法中所使用的罐体及制冷剂填充单元相连接的状态的空调装置的概略构成图。

图3为二氧化碳的莫利尔线图(出处：Fundamentals：2005 AshraeHandbook：Si Edition)。

图4为本发明第2实施形态的制冷剂填充方法中所使用的罐体及制冷剂填充单元相连接的状态的空调装置的概略构成图。

标号说明

1　　　　空调装置(冷冻装置)

2        热源单元

4、5     利用单元

6        第1制冷剂连接管(制冷剂连接管)

7        第2制冷剂连接管(制冷剂连接管)

8        罐体(制冷剂封入容器)

具体实施方式

以下，就本发明的以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中的制冷剂填充方法的实施形态根据图加以说明。

(1)空调装置的构成

图1为以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置之一的空调装置1的概略构成图。空调装置1为进行蒸汽压缩式的製冷循环，并使用于大楼等的室内空调装置。空调装置1包括：1台热源单元2；複数台(此处为2台)利用单元4、5；作为连接热源单元2与利用单元4、5的制冷剂连接管的第1制冷剂连接管6及第2制冷剂连接管7。空调装置1的蒸汽压缩式的制冷剂回路10，为通过连接热源单元2、利用单元4、5及制冷剂连接管6、7而构成的分离式空调装置。而且，在制冷剂回路10内，封入有二氧化碳作为制冷剂，且如下所述，进行压缩、冷却、减压、蒸发之后再压缩般的冷冻循环运行。

<利用单元>

利用单元4、5通过埋入或悬吊等方式而设置于室内的天花板，或者，通过悬挂等而设置于室内的牆壁表面，或者设置于天花板里面空间或牆壁里面空间等并通过导管等与室内空间连接。利用单元4、5经由制冷剂连接管6、7与热源单元2连接，且构成制冷剂回路10的一部分。

下面就利用单元4、5的构成加以说明。因为利用单元4与利用单元5具有相同的结构，在此只说明利用单元4的构成，对于利用单元5的构成，分别附上50几的符号来代替表示利用单元4的各部分的40几的符号，并省略各部分的说明。

利用单元4主要具有构成制冷剂回路10的一部分的利用侧制冷剂回路10a(利用单元5中，为利用侧制冷剂回路10b)。该利用侧制冷剂回路10a主要具有利用侧膨胀机构41及利用侧热交换器42。

利用侧膨胀机构41为用以对制冷剂进行减压的机构，此处，连接于利用侧热交换器42的一端的电动膨胀阀用以对利用侧制冷剂回路10a内流过的制冷剂流量进行调节。利用侧膨胀机构41的一端连接于利用侧热交换器42，其另一端连接于第1制冷剂连接管6。

利用侧热交换器42为作为制冷剂的加热器或冷却器而发挥作用的热交换器。利用侧热交换器42的一端连接于利用侧膨胀机构41，另一端连接于第2制冷剂连接管7。

此处，利用单元4具备用以将室内空气吸入单元内并再次供给至室内的利用侧风扇43，可使室内空气与流过利用侧热交换器42的制冷剂进行热交换。利用侧风扇43通过风扇电机43a而旋转驱动。

<热源单元>

热源单元2设置于室外，经由制冷剂连接管6、7与利用单元4、5连接，且与利用单元4、5之间构成制冷剂回路10。

下面就热源单元2的构成加以说明。热源单元2主要具有构成制冷剂回路10的一部分的热源侧制冷剂回路10c。该热源侧制冷剂回路10c主要具有压缩机21、切换机构22、热源侧热交换器23、热源侧膨胀机构24、第1关闭阀26、及第2关闭阀27。

此处，压缩机21为通过压缩机驱动电机21a而驱动的密闭式压缩机。在此只有1台压缩机21，但并非限定于此，亦可根据利用单元的连接台数等，并列连接2台以上的压缩机。此外，热源侧制冷剂回路10c中，在压缩机21的吸入侧设置有积蓄器28。积蓄器28为连接于切换机构22与压缩机21之间且可根据利用单元4、5的运行负荷的变动等而积存制冷剂回路10内所产生的剩馀制冷剂的容器。

切换机构22为用以切换制冷剂回路10内的制冷剂的流动方向的机构，在冷气运行时，为了使热源侧热交换器23作为通过压缩机21而压缩的制冷剂的冷却器发挥作用，且使利用侧热交换器42、52作为于热源侧热交换器23中冷却的制冷剂的加热器发挥作用，而可将压缩机21的排出侧与热源侧热交换器23的一端连接，并且将压缩机21的吸入侧与第2关闭阀27连接(参照图1的切换机构22的实线)；在暖气运行时，为了使利用侧热交换器42、52作为通过压缩机21而压缩的制冷剂的冷却器发挥作用，且使热源侧热交换器23作为于利用侧热交换器42、52中冷却的制冷剂的加热器发挥作用，而可将压缩机21的排出侧与第2关闭阀27连接，并且将压缩机21的吸入侧与热源侧热交换器23的一端连接(参照图1的切换机构22的虚线)。切换机构22为连接压缩机21的吸入侧、压缩机21的排出侧、热源侧热交换器23及第2关闭阀27的四向切换阀。再者，切换机构22并非限定于四向切换阀，例如，亦可为通过组合複数个电磁阀等，而构成为具有切换与上述相同的制冷剂的流动方向的功能者。

热源侧热交换器23为作为制冷剂的冷却器或加热器而发挥作用的热交换器。热源侧热交换器23的一端连接于切换机构22，另一端连接于热源侧膨胀机构24。

热源单元2具有用以将室外空气吸入单元内、并再次排出至室外的热源侧风扇29。该热源侧风扇29可使室外空气与在热源侧热交换器23中流过的制冷剂进行热交换。热源侧风扇29通过风扇电机29a而旋转驱动。此外，作为热源侧热交换器23的热源，并非限定于室外空气，亦可为水等其他热媒体。

热源侧膨胀机构24为用以对制冷剂进行减压的机构，此处，连接于热源侧热交换器23的另一端的电动膨胀阀为用以对热源侧制冷剂回路10c内流过的制冷剂的流量进行调节等。热源侧膨胀机构24的一端连接于热源侧热交换器23，另一端连接于第1关闭阀26。于热源侧制冷剂回路10c中，以绕过热源侧膨胀机构24的方式设置有止回机构25。止回机构25为允许制冷剂向单方向流动，且阻断制冷剂向相反方向流动的机构，在此以允许制冷剂自热源侧热交换器23向第1关闭阀26流动，且阻断制冷剂自第1关闭阀26向热源侧热交换器23流动的方式设置止回阀。

第1关闭阀26为与用以在热源单元2与利用单元4、5之间交换制冷剂的第1制冷剂连接管6所连接的阀，且连接于热源侧膨胀机构24。第2关闭阀27为与用以在热源单元2与利用单元4、5之间交换制冷剂的第2制冷剂连接管7所连接的阀，且连接于切换机构22。此处，第1及第2关闭阀26、27，为具备可与制冷剂回路10的外部连通的出口的三向阀。

<制冷剂连接管>

制冷剂连接管6、7为在将空调装置1设置于设置场所时，于现场进行施工的制冷剂管。这些制冷剂连接管6、7可根据由利用单元与热源单元的组合等而规定的装置容量的条件或设置场所的条件等，使用具有各种管径或长度的管。

如上所述，利用侧制冷剂回路10a、10b、热源侧制冷剂回路10c、及制冷剂连接管6、7相连接，构成制冷剂回路10。

(2)空调装置的动作

其次，就空调装置1的动作加以说明。

<冷气运行>

在冷气运行时，切换机构22为图1的实线所示的状态，亦即，为压缩机21的排出侧连接于热源侧热交换器23，且，压缩机21的吸入侧连接于第2关闭阀27的状态。热源侧膨胀机构24为全封闭状态。关闭阀26、27为打开状态。各利用侧膨胀机构41、51根据利用侧热交换器42、52的负荷而调节开度。

在该制冷剂回路10中，若启动压缩机21、热源侧风扇29及利用侧风扇43、53，则低压的制冷剂将被吸入压缩机21内并压缩而成为高压的制冷剂。然后，高压的制冷剂经由切换机构22而输送至热源侧热交换器23，与通过热源侧风扇29而供给的室外空气进行热交换后被冷却。而且，于热源侧热交换器23中冷却的高压制冷剂，经由止回机构30、第1关闭阀26及第1制冷剂连络6，输送至利用单元4、5。该输送至利用单元4、5的高压制冷剂，通过各利用侧膨胀机构41、51而减压成为低压的气液二相状态的制冷剂后输送至各利用侧热交换器42、52，于各利用侧热交换器42、52中与室内空气进行热交换后被加热，由此蒸发而成为低压的制冷剂。

在该利用侧热交换器42、52中加热的低压的制冷剂，经由第2制冷剂连接管7输送至热源单元2，并经由第2关闭阀27及切换机构22，流入至积蓄器28。而且，流入至积蓄器28的低压的制冷剂再次被吸入压缩机21。

<暖气运行>

在暖气运行时，切换机构22为图1的虚线所示的状态，亦即，为压缩机21的排出侧连接于第2关闭阀27，且压缩机21的吸入侧连接于热源侧热交换器23的状态。热源侧膨胀机构24调节开度以将制冷剂减压至可于热源侧热交换器23中蒸发的压力。又，第1关闭阀26及第2关闭阀27为打开状态。利用侧膨胀机构41、51根据利用侧热交换器42、52的负荷而调节开度。

在该制冷剂回路10中，若启动压缩机21、热源侧风扇29及利用侧风扇43、53，则低压的制冷剂将被吸入压缩机21并压缩至超过临界压力的压力而成为高压的制冷剂。该高压的制冷剂经由切换机构22、第2关闭阀27及第2制冷剂连接管7，输送至利用单元4、5。

而且，输送至利用单元4、5的高压的制冷剂，于利用侧热交换器42、52中，与室内空气进行热交换而冷却后，于通过各利用侧膨胀机构41、51时，根据各利用侧膨胀机构41、51的开度而减压。

通过该利用侧膨胀机构41、51的制冷剂，经由第1制冷剂连接管6输送至热源单元2，经由第1关闭阀26、热源侧膨胀机构24进一步减压后，流入至热源侧热交换器23。而且，已流入至热源侧热交换器23的低压的气液二相状态的制冷剂，与通过热源侧风扇29而供给的室外空气进行热交换后被加热，藉此蒸发而成为低压的制冷剂，经由切换机构22流入至积蓄器24。而且，已流入至积蓄器24的低压的制冷剂再次被吸入压缩机21。

(3)第1实施形态的制冷剂填充方法

空调装置1的现场施工方法如下：在现场安装热源单元2及利用单元4、5，通过配管施工将热源单元2及利用单元4、5经由制冷剂连接管6、7连接，形成制冷剂回路10之后(此处，关闭阀26、27为关闭状态)，进行以下制冷剂填充作业。

本实施形态的制冷剂填充方法中，首先，通过未图示的真空泵等，而使利用单元4、5的利用侧制冷剂回路10a、10b及制冷剂连接管6、7的内部(以下，称[制冷剂填充对象部分])成为真空(非常低的压力)。其次，如图2所示，将作为封入有制冷剂(二氧化碳)的制冷剂封入容器的罐体8，经由制冷剂填充单元9而连接于热源单元2的第2关闭阀27的出口。此处，图2为本发明第1实施形态的制冷剂填充方法中所使用的罐体8及制冷剂填充单元9相连接的状态的空调装置1的概略构成图。在此，罐体8向制冷剂填充对象部分连接的位置，并非限定于第2关闭阀27的出口，亦可为第1关闭阀26的出口，于关闭阀26、27附近另外设置有进口时，亦可连接于该进口。

此处，制冷剂填充单元9为如下单元，其于自罐体8对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时，用以进行制冷剂的气液分离，且可填充经气液分离的气体制冷剂，或填充经气液分离的液体制冷剂，该制冷剂填充单元9主要包括入口管91、气液分离器92、气体出口管93、液体出口管94、及合流管95。

入口管91构成将罐体8内的制冷剂输送至气液分离器92中的流路，其一端连接于罐体8，另一端连接于气液分离器92。而且，于入口管91上设置有对从罐体8流向气液分离器92的制冷剂的流动进行开关的入口阀91a。

气液分离器92为用以对通过入口管91流入的制冷剂进行气液分离的设备，具有如下构造：于其上部积存经气液分离的气体制冷剂，于下部积存经气液分离的液体制冷剂。

气体出口管93构成气液分离器92中分离的气体制冷剂流出的流路，且其一端连接于气液分离器92的积存有经气液分离的气体制冷剂的部分，另一端连接于合流管95。而且，于气体出口管93上，设置有对从气液分离器92流向合流管95的气体制冷剂的流动进行开关的气体出口阀93a，及对气体出口管93内流过的气体制冷剂进行加热的加热器93b。

液体出口管94构成气液分离器92中分离的液体制冷剂流出的流路，且其一端连接于气液分离器92的积存有经气液分离的液体制冷剂的部分，另一端连接于合流管95。而且，于液体出口管94上，设置有对从气液分离器92流向合流管95的液体制冷剂的流动进行开关的液体出口阀94a。

合流管95的一端连接于气体出口管93的另一端及液体出口管94的另一端，合流管95的另一端连接于第2关闭阀27的出口，亦即，空调装置1的制冷剂填充对象部分。而且，于合流管95上设置有压力计95a，从而可测量相当于制冷剂填充对象部分的压力的制冷剂的压力。

罐体8载置于称量计96上，从而可测量填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量。

在这种制冷剂填充的过程中，首先，作为第1制冷剂填充步骤，将入口阀91a及气体出口阀93a设定为打开状态，液体出口阀94a设定为关闭状态，且使加热器93b处于运行状态。由此，自罐体8流出的制冷剂一边通过入口管91减压一边流入至气液分离器92，气液分离为气体制冷剂与液体制冷剂之后，液体制冷剂积存于气液分离器92内，气体制冷剂通过加热器93b，而加热成流入至制冷剂填充对象部分时的比焓为430kJ/kg以上之后，通过气体出口管93及合流管95减压至制冷剂填充对象部分的压力的同时流入至制冷剂填充对象部分。具体而言，运行加热器93b，以使制冷剂流入至制冷剂填充对象部分时的温度及压力，位于比3所示的连接5个点P1～P5的线高的领域。此处，点P1为温度为0℃且压力为3.49MPa的点，点P2为温度为10℃且压力为4.24MPa的点，点P3为温度为20℃且压力为5.07MPa的点，点P4为温度为30℃且压力为6.00MPa的点，点P5为温度为40℃且压力为7.06MPa的点。此处，图3为二氧化碳的莫利尔线图(出处：Fundamentals：2005 AshraeHandbook：Si Edition)。

根据第1制冷剂填充步骤，在填充初期，可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变。

也就是说，如图3所示，作为制冷剂的二氧化碳处于比二氧化碳的临界点CP(临界温度：约31℃，临界压力：约7.3MPa)的温度及压力高的状态时，若比焓未满430kJ/kg，则当压力产生急遽下降时，相变至图3中的压力为0.52MPa以下且比焓未满430kJ/kg的领域，从而变为固体状态。例如，在罐体8内的制冷剂的温度为40℃且压力为12MPa的超临界状态(参照图3的点Q1)的情形时，若不经由制冷剂填充单元9而直接对制冷剂填充对象部分进行制冷剂填充，则在填充初期，制冷剂填充对象部分的压力低于作为二氧化碳的三相点压力的0.52MPa，故自点Q1的状态相变至较二氧化碳的三相点(三相点温度：-56.56℃，三相点压力：0.52MPa)的温度及压力低的点Q2的状态，从而变化为固体状态。为了防止此情形，在流出罐体8而减压之后(例如，设定制冷剂减压至约6Mpa为止的情形，参照图3的点Q3)，通过加热器93b而对气液分离器92中气液分离的气体制冷剂(参照图3的点Q4)进行加热，以使流入至制冷剂填充对象部分时的气体制冷剂的比焓为430kJ/kg以上(参照图3的点Q5)。通过这种处理，在填充初期，制冷剂流入至制冷剂填充对象部分时不管压力如何急遽下降，制冷剂均不会变为固体状态。其原因在于，如图3所示，只要比焓为430kJ/kg以上，二氧化碳就不会为变为固体。

而且，若继续第1制冷剂填充步骤，则制冷剂填充对象部分的压力上升，通过压力计95a而测量的压力会达到作为特定压力的0.52MPa。在此，所谓作为特定压力的0.52Mpa，是指相当于二氧化碳的三相点温度(-56.56℃)的三相点压力，其原因在于，若到制冷剂填充对象部分的压力达到该压力以上为止对制冷剂填充对象部分填充制冷剂，则如图3所示，可确实地避免因填充制冷剂时的压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变。

而且，如上所述，通过压力计95a而测量的压力达到0.52Mpa之后，结束第1制冷剂填充步骤，进入第2制冷剂填充步骤。第2制冷剂填充步骤中，液体出口阀94a设为打开状态，气体出口阀93a设为关闭状态。由此，自罐体8流出的制冷剂，通过入口管91减压后流入至气液分离器92，气液分离为气体制冷剂与液体制冷剂之后，气体制冷剂积存于气液分离器92内，液体制冷剂通过液体出口管94及合流管95减压至制冷剂填充对象部分的压力，然后流入至制冷剂填充对象部分。

根据第2制冷剂填充步骤，可通过对制冷剂填充对象部分填充液态的制冷剂(参照图3的点Q6)，从而提高制冷剂填充的速度。

而且，若继续第2制冷剂填充步骤，则通过第1及第2制冷剂填充步骤填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定的量。此处，填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量，可根据由称量计96所测量的罐体8的重量变化的值而获得。

如上所述，在第1实施形态的制冷剂填充方法中，首先，于第1制冷剂填充步骤中，对包含制冷剂连接管6、7的制冷剂填充对象部分(此处，为被抽吸为真空的利用单元4、5的利用侧制冷剂回路10a、10b及制冷剂连接管6、7)，自开始填充到制冷剂填充对象部分的压力上升至特定压力为止，填充比焓较大的气态制冷剂，然后，于第2制冷剂填充步骤中，对制冷剂填充对象部分，填充较气态制冷剂密度大的液态制冷剂，到填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定量为止。根据该方法，在填充初期，可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，并且，于然后的第2制冷剂填充步骤中，可一边避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变，一边对该制冷剂填充对象部分填充液态制冷剂，藉此可提高制冷剂填充的速度，故可抑制以下不良情况，即，因固体状态的制冷剂(乾冰)的妨碍而使填充时间变长，或制冷剂填充时间及制冷剂填充后到可运行为止的时间变长。

而且，该制冷剂填充方法中，在制冷剂填充对象部分的压力达到相当于二氧化碳的三相点温度(-56.56℃)的0.52MPa之后，自第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤，故于第2制冷剂填充步骤中，可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变。

而且，该制冷剂填充方法中，在填充初期的第1制冷剂填充步骤中，为了可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，对气态制冷剂进行加热以使该气态制冷剂从作为封入有制冷剂的制冷剂封入容器的罐体8流出后进入制冷剂填充对象部分时的比焓为430kJ/kg以上，由此即使于制冷剂填充对象部分的压力低于二氧化碳的三相点压力(0.52MPa)时，亦可将制冷剂输送至制冷剂填充对象部分而又不会产生制冷剂向固体状态相变。藉此，在填充初期，可确实避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变。

再者，该制冷剂填充方法中，为了使流入至制冷剂填充对象部分时的制冷剂的比焓为430kJ/kg以上，而于气体出口管93上设置有加热器93b，但是亦可探用以下构成，即，代替设置加热器93b，使气体出口管93的长度变长，在气体出口管93上不缠绕绝热材料等，利用该配管周围的空气的导热，由此对气体出口管93内流过的制冷剂进行加热。

(4)第1实施形态的变形例1

在上述制冷剂填充方法中，为了确实避免因填充制冷剂时的压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变，在制冷剂填充对象部分的压力达到相当于二氧化碳的三相点温度(-56.56℃)的0.52MPa之后，自第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤，但是除了该考虑以外，亦可为保护构成空调装置1的制冷剂回路10的使用零件中，构成制冷剂填充对象部分及其附近部分的阀等使用零件，而考虑构成制冷剂回路10的使用零件的最低使用温度。此处，在构成空调装置1的制冷剂回路10的使用零件中，利用侧膨胀机构41、51及关闭阀26、27等可视为构成制冷剂填充对象部分及其附近部分的阀等使用零件。这些部件的最低使用温度为-40℃至-30℃的范围，故作为特定的压力，较理想的是设定与该温度范围相对应的压力在1MPa以上且1.4MPa以下的范围。通过上述过程，于第2制冷剂填充步骤中，除了可确实避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变以外，亦可保护制冷剂回路10的使用零件。

此外，除了确实地避免因制冷剂填充时的压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变及保护制冷剂回路10的使用零件以外，为了抑制在阀门或管外表面(此处，为第2关闭阀27或其附近的制冷剂管)等上产生结冰或大量的结露，亦可考虑水的融点。此处，因水的融点为0℃，故亦可于特定的压力达到相当于水的融点的3.49MPa之后，自第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤。藉此，于第2制冷剂填充步骤中，除了可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变及保护制冷剂同路10的使用零件以外，亦可抑制于阀或管外表面等上产生结冰或大量的结露。

(5)第1实施形态的变形例2

在上述实施形态及变形例1的制冷剂填充方法中，作为气体出口阀93a及液体出口阀94a，可探用如电动阀或电磁阀等般的可自动控制地使用的阀，并且作为压力计95a可探用如压力感测器或压力开关等可自动控制的压力计，由此在第1制冷剂填充步骤中，亦可自动地进行如下控制，从而自动地进入第2制冷剂填充步骤，即当压力计95a所测量的压力值达到特定压力后，进行控制以使液体出口阀94a成为打开状态、及使气体出口阀93a成为关闭状态。

此外，探用可设定填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂的特定量的称量计作为称量计96，探用如电动阀或电磁阀等可自动控制地使用的阀作为入口阀91a，藉此在第2制冷剂填充步骤中，当称量计96所测量的制冷剂量达到特定的量之后，进行控制以使入口阀91a成为关闭状态，从而可自动地结束制冷剂填充作业。

再者，为了代替用称量计96设定填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂的特定量，亦可在控制制冷剂填充单元9的构成零件的控制部设定特定量，并且判定与通过称量计96而测量的罐体8的重量变化的值相当的制冷剂量的值，是否达到该特定的量。

作为测量填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量的仪器，亦可代替称量计96而将积分流量计等可测量制冷剂流量的流量计设置于入口管91或合流管95上，测量填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量。

(6)第2实施形态的制冷剂填充方法

作为空调装置1的现场施工方法，在现场安装热源单元2及利用单元4、5，且通过配管施工而将热源单元2及利用单元4、5经由制冷剂连接管6、7连接，由此形成制冷剂回路10(此处，关闭阀26、27为关闭状态)，然后进行以下制冷剂填充作业。

本实施形态的制冷剂填充方法中，首先，通过未图示的真空泵等，使利用单元4、5的利用侧制冷剂回路10a、10b及制冷剂连接管6、7的内部(以下，称[制冷剂填充对象部分])成为真空(非常低的压力)。其次，如图4所示，将作为封入有制冷剂(二氧化碳)的制冷剂封入容器的罐体8，经由制冷剂填充单元109连接于热源单元2的第2关闭阀27的出口。此处，图4为本发明第2实施形态的制冷剂填充方法中所使用的罐体8及制冷剂填充单元109相连接的状态的空调装置1的概略构成图。再者，罐体8向制冷剂填充对象部分连接的位置，并非限定于第2关闭阀27的出口，亦可为第1关闭阀26的出口，在关闭阀26、27附近另外设置有进口的情形时，亦可连接于该进口。

此处，从罐体8对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时，制冷剂填充单元109为用以进行制冷剂的气液分离，且可在填充经气液分离的气体制冷剂，或填充经气液分离的液体制冷剂之间进行切换的单元。该制冷剂填充单元109主要包括：入口管91；气液分离器92；气体出口管193；液体出口管94，使在气液分离器92中分离的液体制冷剂流出；及合流管95，其将流过气体出口管93的制冷剂与流过液体出口管94的制冷剂合流，且连接于第2关闭阀27的出口。在制冷剂填充单元109中，除了在气体出口管193上设置有加热器93b的结构之外，与第1实施形态的制冷剂填充单元9的结构相同，故省略说明入口管91、气液分离器92、气体出口管193、气液分离器92、液体出口管94、合流管95的结构。

此外，罐体8载置于称量计96上，从而可测量填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量。而且，在罐体8的周围，设置有冷却水等冷却媒体所流过的冷却器97。

在这种制冷剂填充过程中，首先，作为第1制冷剂填充步骤，使冷却器97运行以将罐体8冷却至31℃以下。而且，在确认罐体8的温度为31℃以下之后，设入口阀91a及气体出口阀93a成为打开状态，且设液体出口阀94a成为关闭状态。由此，自罐体8流出的制冷剂通过入口管91流入到气液分离器92，气液分离为气体制冷剂与液体制冷剂之后，液体制冷剂积存在气液分离器92内，气体制冷剂通过气体出口管93及合流管95减压至制冷剂填充对象部分的压力的同时，流入到制冷剂填充对象部分。

根据所述第1制冷剂填充步骤，在填充初期，可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变。

如上所述，当作为制冷剂的二氧化碳处于比二氧化碳的临界点CP(临界温度：约31℃，临界压力：约7.3MPa)的温度及压力高的状态，在压力产生急遽下降时，若压力为0.52MPa以下则将相变为固体状态。为了防止发生这种现象，此处使冷却器97运行而将罐体8冷却至31℃以下，故罐体8中的制冷剂成为非超临界状态的状态(亦即，可存在液态或气态的状态)，在气液分离器92中，气液分离为气体制冷剂与液体制冷剂，且将气液分离的气体制冷剂输送至制冷剂填充对象部分。藉此，在填充初期，即使于流入至制冷剂填充对象部分时压力急遽下降，制冷剂亦几乎不会变为固体状态。

而且，若继续第1制冷剂填充步骤，则制冷剂填充对象部分的压力上升，通过压力计95a而测量的压力达到作为特定压力的0.52MPa。此处，所谓作为特定压力的0.52Mpa，为指相当于二氧化碳的三相点温度(-56.56℃)的三相点压力，其原因在于，若对制冷剂填充对象部分填充制冷剂到制冷剂填充对象部分的压力达到该压力以上为止，则能够确实避免因填充制冷剂时的压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变。

而且，如上所述，当通过压力计95a而测量的压力达到0.52MPa，则结束第1制冷剂填充步骤，进入第2制冷剂填充步骤。在第2制冷剂填充步骤中，将液体出口阀94a设定为打开状态，且设气体出口阀93a成为关闭状态。由此，从罐体8流出的制冷剂，一边通过入口管91减压一边流入到气液分离器92，气液分离为气体制冷剂与液体制冷剂之后，气体制冷剂积存于气液分离器92内，液体制冷剂一边通过液体出口管94及合流管95减压至制冷剂填充对象部分的压力，一边流入到制冷剂填充对象部分。

根据第2制冷剂填充步骤，可通过对制冷剂填充对象部分填充液态的制冷剂，而提高制冷剂填充的速度。

而且，若继续第2制冷剂填充步骤，则通过第1及第2制冷剂填充步骤而填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量达到特定的量。此处，填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量，可根据通过称量计96而测量的罐体8的重量变化的值而获得。

如上所述，在第2实施形态的制冷剂填充方法中，首先，在第1制冷剂填充步骤中，对包含制冷剂连接管6、7的制冷剂填充对象部分(此处，为被抽吸成真空的利用单元4、5的利用侧制冷剂回路10a、10b及制冷剂连接管6、7)，自开始填充到制冷剂填充对象部分的压力上升至特定的压力为止，填充比焓较大的气态制冷剂，然后，在第2制冷剂填充步骤中，对制冷剂填充对象部分填充较气态制冷剂密度较大的液态制冷剂，直到填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量为特定的量为止。根据该方法，在填充初期，可避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，并且，在第2制冷剂填充步骤中，可一边避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变，一边填充液态制冷剂，藉此可提高制冷剂填充的速度，故可抑制以下不良情况，即，因固体状态的制冷剂(乾冰)的妨碍而使填充时间变长，或制冷剂填充时间或制冷剂填充后到可运行为止的时间变长。

而且，该制冷剂填充方法中，在制冷剂填充对象部分的压力达到相当于二氧化碳的三相点温度(-56.56℃)的0.52MPa之后，从第1制冷剂填充步骤进入第2制冷剂填充步骤，所以在第2制冷剂填充步骤中，可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变。

而且，该制冷剂填充方法中，在填充初期的第1制冷剂填充步骤中，为了避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变，而将作为封入有制冷剂的制冷剂封入容器的罐体8冷却至31℃，以使罐体8中的制冷剂成为非超临界状态(即，可存在为液态或气态的状态)，由此自制冷剂封入容器将气态制冷剂输送至制冷剂填充对象部分，藉此即使于制冷剂填充对象部分的压力低于二氧化碳的三相点压力(0.52MPa)的情形时，亦不会产生制冷剂向固体状态相变。藉此，在填充初期，可确实地避免因压力急遽下降而导致制冷剂向固体状态相变。

再者，该制冷剂填充方法中，为了将罐体8冷却至31℃以下，而设置有冷却器97，但当罐体8周围的气温较低时，亦可探用等待罐体8的温度自然降到31℃以下为止的方法。

(7)第2实施形态的变形例

在上述第2实施形态的制冷剂填充方法中，与第1实施形态的制冷剂填充方法的变形例1一样，为了保护构成空调装置1的制冷剂回路10的使用零件中的构成制冷剂填充对象部分及其附近部分的阀等使用零件，可将特定的压力设定为对应于构成制冷剂回路10的使用零件的最低使用温度(-40℃至-30℃的范围)的1MPa以上且1.4MPa以下的范围，或为了抑制在阀门或管外表面等上产生结冰或大量的结露，可将特定的压力设定为相当于水的融点(0℃)的3.49MPa。

藉此，在第2实施形态的制冷剂填充方法中，在第2制冷剂填充步骤除了可确实地避免对制冷剂填充对象部分填充制冷剂时因压力的下降而导致制冷剂向固体状态相变以外，亦可保护制冷剂同路10的使用零件，又，可抑制于阀或管外表面等上产生结冰或大量的结露。

此外，与第1实施形态的制冷剂填充方法的变形例2一样，可构成为能从第1制冷剂填充步骤自动地进入第2制冷剂填充步骤，亦可构成为能自动地判定填充于制冷剂填充对象部分中的制冷剂量是否达到特定的量，或根据该判定自动地结束制冷剂填充作业。

(8)其他实施形态

以上，根据图就本发明的实施形态及其变形例进行了说明，但是具体的构成并非限定于这些实施形态及其变形例，可在不脱离发明的主旨的范围内进行变更。

(A)

在上述空调装置1中，将在厂家的製造工厂内预先封入有作为制冷剂的二氧化碳的热源单元2搬到现场，在现场对利用单元4、5的利用侧制冷剂回路10a、10b及制冷剂连接管6、7填充制冷剂。但当包含热源单元2的热源侧制冷剂回路10c在内的所有的制冷剂填充作业都在现场进行时，亦可适用本发明的制冷剂填充方法。此外，当在製造工厂等对热源单元2的热源侧制冷剂回路10c填充制冷剂时，亦可适用本发明的制冷剂填充方法。

(B)

本发明的制冷剂填充方法不仅适用于上述空调装置1，亦可适用于其他冷冻装置。例如，在厂家的製造工厂内完成製冷循环后进行制冷剂填充的热泵热水器中，若使用本发明的制冷剂填充方法，则亦可缩短制冷剂填充作业的时间。

产业上的实用性

若利用本发明的制冷剂填充方法，则在以二氧化碳为制冷剂的冷冻装置中，可缩短制冷剂填充时间及从制冷剂填充完毕到可运行为止的时间。