CN101490485B - 空调装置 - Google Patents

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Abstract

一种空调装置,可准确掌握在压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量,高精度地判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适。空调装置(1)包括:制冷剂回路(10)、制冷剂量运算装置和制冷剂量判定装置。制冷剂回路(10)由压缩机(21)、室外热交换器(23)、室内膨胀阀(41、51)、室内热交换器(42、52)连接而成。制冷剂量运算装置根据在制冷剂回路(10)内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量,结合在压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量、即溶解制冷剂量(Mqo)来运算制冷剂回路(10)内的制冷剂量。制冷剂量判定装置根据由制冷剂量运算装置运算的制冷剂量,来判定制冷剂回路(10)内的制冷剂量是否合适。制冷剂量运算装置根据至少包括压缩机(21)外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量的运行状态量,来运算溶解制冷剂量(Mqo)。

Description

空调装置
技术领域
本发明涉及对空调装置的制冷剂回路内的制冷剂量是否合适进行判定的功能,尤其涉及对由压缩机、热源侧热交换器、膨胀机构和利用侧热交换器连接而成的空调装置的制冷剂回路内的制冷剂量是否合适进行判定的功能。
背景技术
以往,为了对空调装置的制冷剂回路内的制冷剂量的过多或不足进行判定,提出了进行制冷循环特性的模拟并使用该运算结果来判定制冷剂量的过多或不足的方法(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本专利特开2000-304388号公报
但是,通过如上所述的制冷循环特性的模拟来判定制冷剂量的过多或不足的方法需要极大量的运算,若是通常的装设在空调装置上的微型计算机等廉价运算装置,则需要很长的运算时间,此外,还可能无法进行运算。
对此,本申请发明人发明了如下方法:在将制冷剂回路分割成多个部分时,使用各部分的制冷剂量与在制冷剂回路内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式,根据在制冷剂回路内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算各部分的制冷剂量,并使用通过该运算得到的各部分的制冷剂量来判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适。采用这种方法,可在抑制运算负载的同时高精度地判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适(参照日本专利申请2005-363732号)。
在采用这种方法来判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适时,若欲进一步提高制冷剂量是否合适的判定精度,则需要尽可能准确地掌握在冷冻机油中溶解的制冷剂量,尤其是掌握在储藏于压缩机内部的储油部内的冷冻机油中溶解的制冷剂量,以反映到制冷剂量的运算中。为了准确掌握这种在储藏于储油部的冷冻机油中溶解的制冷剂量,需要对储藏于储油部的冷冻机油的压力或温度进行检测,并使用该压力或温度来运算制冷剂在冷冻机油中的溶解度。
但是,在储藏于压缩机内部的储油部内的冷冻机油中,由于与冷冻机油接触的制冷剂的温度和形成储油部的压缩机外壳的壁面的温度的影响,冷冻机油中会形成温度分布而变得不均匀,很难检测到储藏于储油部的冷冻机油的准确温度,因此,制冷剂在储藏于储油部的冷冻机油中的溶解度的运算误差增大,从而无法提高制冷剂是否合适的判定精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可准确掌握在压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量、高精度地判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适的技术。
第1发明的空调装置包括:制冷剂回路、制冷剂量运算装置和制冷剂量判定装置。制冷剂回路由压缩机、热源侧热交换器、膨胀机构和利用侧热交换器连接而成。制冷剂量运算装置根据在制冷剂回路内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量,结合在压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量、即溶解制冷剂量来运算制冷剂回路内的制冷剂量。制冷剂量判定装置根据由制冷剂量运算装置运算的制冷剂量,来判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适。制冷剂量运算装置根据至少包括压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量的运行状态量,来运算溶解制冷剂量。
在该空调装置中,根据至少包括压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量的运行状态量来运算溶解制冷剂量,因此,例如可兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布,可减小溶解制冷剂量的运算误差。由此,可准确掌握由制冷剂量运算装置进行运算的制冷剂量,从而可高精度地判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适。
第2发明的空调装置是在第1发明的空调装置中,作为压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用室外温度或用构成设备的运行状态量对室外温度进行修正后得到的温度。
在该空调装置中,作为压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用室外温度或用构成设备的运行状态量对室外温度进行修正后得到的温度,因此,可在不追加温度传感器的情况下兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布。
第3发明的空调装置是在第1发明的空调装置中,作为压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用压缩机外表面的温度。
在该空调装置中,作为压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用压缩机外表面的温度,因此,可准确地兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布。
第4发明的空调装置是在第1~第3发明的任一个空调装置中,作为用于运算溶解制冷剂量的运行状态量,还包括与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量。
在该空调装置中,除了压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量外,在溶解制冷剂量的运算中还使用与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量,例如,通过计算这两个温度的平均温度,可兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布。
第5发明的空调装置是在第4发明的空调装置中,与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量是从压缩机排出的制冷剂的温度。
在该空调装置中,作为与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量,使用的是从压缩机排出的制冷剂的温度,因此,例如在压缩机是在高压空间内具有冷冻机油的储油部的形式时,可兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布。
第6发明的空调装置是在第4发明的空调装置中,与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量是被压缩机吸入的制冷剂的温度。
在该空调装置中,作为与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量,使用的是被压缩机吸入的制冷剂的温度,因此,例如在压缩机是在低压空间内具有冷冻机油的储油部的形式时,可兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布。
第7发明的空调装置是在第4发明的空调装置中,作为用于运算溶解制冷剂量的运行状态量,还包括压缩机启停后经过的时间。
在该空调装置中,除了压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量、以及与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量之外,在运算溶解制冷剂量时还使用压缩机启停后经过的时间,因此,例如可加上在压缩机启动后到成为恒定状态的过渡状态下冷冻机油的温度变化、或在设置有多台压缩机时加上多台压缩机中的一台从停止到成为恒定状态的过渡状态下冷冻机油的温度变化,来兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布。
第8发明的空调装置包括:制冷剂回路、制冷剂量运算装置和制冷剂量判定装置。制冷剂回路由压缩机、热源侧热交换器、膨胀机构和利用侧热交换器连接而成。制冷剂量运算装置根据在制冷剂回路内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量,结合在压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量、即溶解制冷剂量来运算制冷剂回路内的制冷剂量。在压缩机内部设置有对压缩机内部的冷冻机油的温度进行检测的油温检测装置,制冷剂量运算装置根据至少包括由油温检测装置检测出的冷冻机油的温度的运行状态量,来运算溶解制冷剂量。
在该空调装置中,设置对压缩机内部的冷冻机油的温度进行检测的油温检测装置,根据至少包括由该油温检测装置检测出的冷冻机油的温度的运行状态量来运算溶解制冷剂量,因此,例如可直接且准确地检测出压缩机内部的储油部储存的冷冻机油的温度,可减小溶解制冷剂量的运算误差。由此,可准确掌握由制冷剂量运算装置运算出的制冷剂量,从而可高精度地判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适。
第9发明的空调装置是在第1~第4、第7、第8发明的任一个空调装置中,作为用于运算所述溶解制冷剂量的运行状态量,还包括与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量。
在该空调装置中,除了压缩机外部的环境温度、与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度、或者与这些温度等价的运行状态量、压缩机启停后经过的时间外,在溶解制冷剂量的运算中还使用与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量,因此,例如可在兼顾到储藏在压缩机内部的储油部中的冷冻机油中形成的温度分布的同时,兼顾到因压力引起的制冷剂在冷冻机油内的溶解度的变化。
第10发明的空调装置是在第9发明的空调装置中,与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量是从压缩机排出的制冷剂的压力。
在该空调装置中,作为与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量,使用的是从压缩机排出的制冷剂的压力,因此,例如在压缩机是在高压空间内具有冷冻机油的储油部的形式时,可兼顾到因压力引起的制冷剂在储藏于储油部的冷冻机油内的溶解度的变化。
第11发明的空调装置是在第9发明的空调装置中,与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量是被压缩机吸入的制冷剂的压力。
在该空调装置中,作为与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量,使用的是被压缩机吸入的制冷剂的压力,因此,例如在压缩机是在低压空间内具有冷冻机油的储油部的形式时,可兼顾到因压力引起的制冷剂在储藏于储油部的冷冻机油内的溶解度的变化。
附图说明
图1是本发明一实施形态的空调装置的概略结构图。
图2是压缩机的概略纵剖视图。
图3是空调装置的控制方框图。
图4是试运行模式的流程图。
图5是制冷剂自动填充运行的流程图。
图6是表示制冷剂量判定运行中在制冷剂回路内流动的制冷剂的状态的示意图(四通切换阀等未图示)。
图7是表示排出温度和室外温度与冷冻机油的温度彼此间的关系的线图。
图8是配管容积判定运行的流程图。
图9是表示液体制冷剂连通配管用的配管容积判定运行中空调装置的制冷循环的焓-熵图。
图10是表示气体制冷剂连通配管用的配管容积判定运行中空调装置的制冷循环的焓-熵图。
图11是初始制冷剂量判定运行的流程图。
图12是制冷剂泄漏检测运行模式的流程图。
图13是变形例4的压缩机的概略纵剖视图。
图14是表示吸入温度和室外温度与冷冻机油的温度彼此间的关系的线图。
(符号说明)
1空调装置
10制冷剂回路
21压缩机
23室外热交换器(热源侧热交换器)
38室外膨胀阀(膨胀机构)
41、51室内膨胀阀(膨胀机构)
42、52室内热交换器(利用侧热交换器)
具体实施方式
下面参照附图对本发明的空调装置的实施形态进行说明。
(1)空调装置的结构
图1是本发明一实施形态的空调装置1的概略结构图。空调装置1是通过进行蒸汽压缩式的制冷循环运行来用于大楼等的室内的制冷、供暖的装置。空调装置1主要包括:一个作为热源单元的室外单元2;与其并列连接的多个(本实施形态中为两个)作为利用单元的室内单元4、5;以及连接室外单元2和室内单元4、5的作为制冷剂连通配管的液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7。即,本实施形态的空调装置1的蒸汽压缩式制冷剂回路10由室外单元2、室内单元4、5以及液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7连接而成。另外,在本实施形态中,在制冷剂回路10内封入了R407C、R410A或R134a等HFC类制冷剂作为制冷剂。
<室内单元>
室内单元4、5通过埋入大楼等的室内的顶棚内或从顶棚上吊下等、或者挂设在室内的壁面上等进行设置。室内单元4、5通过液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7与室外单元2连接,构成制冷剂回路10的一部分。
下面对室内单元4、5的结构进行说明。由于室内单元4和室内单元5的结构相同,因此在此仅对室内单元4的结构进行说明,至于室内单元5的结构,对表示室内单元4各部分的40号段的符号分别标注50号段的符号,省略各部分的说明。
室内单元4主要具有构成制冷剂回路10的一部分的室内侧制冷剂回路10a(在室内单元5中为室内侧制冷剂回路10b)。该室内侧制冷剂回路10a主要具有作为膨胀机构的室内膨胀阀41和作为利用侧热交换器的室内热交换器42。
在本实施形态中,室内膨胀阀41是为了对在室内侧制冷剂回路10a内流动的制冷剂的流量进行调节等而与室内热交换器42的液体侧连接的电动膨胀阀。
在本实施形态中,室内热交换器42是由传热管和大量翅片构成的交叉翅片式的翅片管热交换器,是在制冷运行时作为制冷剂的蒸发器发挥作用而对室内空气进行冷却、在供暖运行时作为制冷剂的冷凝器发挥作用而对室内空气进行加热的热交换器。
在本实施形态中,室内单元4具有作为送风风扇的室内风扇43,该室内风扇43用于将室内空气吸入到单元内而使其在室内热交换器42内与制冷剂进行热交换,并在之后将其作为供给空气向室内供给。室内风扇43是可以改变对室内热交换器42供给的空气的风量Wr的风扇,在本实施形态中是受由直流风扇电动机所构成的电动机43a驱动的离心风扇和多叶片风扇等。
在室内单元4内设有各种传感器。在室内热交换器42的液体侧设有对制冷剂的温度(即与供暖运行时的冷凝温度Tc或制冷运行时的蒸发温度Te对应的制冷剂温度)进行检测的液体侧温度传感器44。在室内热交换器42的气体侧设有对制冷剂的温度Teo进行检测的气体侧温度传感器45。在室内单元4的室内空气的吸入口侧设有对流入室内单元中的室内空气的温度(即室内温度Tr)进行检测的室内温度传感器46。在本实施形态中,液体侧温度传感器44、气体侧温度传感器45和室内温度传感器46由热敏电阻构成。室内单元4具有对构成室内单元4的各部分的动作进行控制的室内侧控制部47。室内侧控制部47具有为了控制室内单元4而设置的微型计算机和存储器等,可在与用于单独操作室内单元4的遥控器(未图示)之间进行控制信号等的交换,或在与室外单元2之间通过传输线8a进行控制信号等的交换。
<室外单元>
室外单元2设置在大楼等的室外,通过液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7与室内单元4、5连接,在与室内单元4、5之间构成制冷剂回路10。
下面对室外单元2的结构进行说明。室外单元2主要具有构成制冷剂回路10的一部分的室外侧制冷剂回路10c。该室外侧制冷剂回路10c主要具有:压缩机21、四通切换阀22、作为热源侧热交换器的室外热交换器23、作为膨胀机构的室外膨胀阀38、蓄能器24、作为温度调节机构的过冷却器25、液体侧截止阀26和气体侧截止阀27。
压缩机21是可改变运行容量的压缩机,在本实施形态中是由压缩机电动机73驱动的容积式压缩机,该电动机73的转速Rm由变换器来控制。在本实施形态中,压缩机21为一台,但并不局限于此,也可根据室内单元的连接个数等而并列连接两台以上的压缩机。
下面参照图2对压缩机21的结构进行说明。在此,图2是压缩机21的概略纵剖视图。在本实施形态中,压缩机21是在立式圆筒形状的容器、即压缩机外壳71中内置有压缩部件72和压缩机电动机73的密闭型压缩机。
压缩机外壳71具有:大致圆筒形状的筒板71a、焊接固定在筒板71a上端的上部镜板71b、以及焊接固定在筒板71a下端的下部镜板71c。在该压缩机外壳71内,主要在上部配置有压缩部件72,在压缩部件72的下侧配置有压缩机电动机73。压缩部件72和压缩机电动机73被在压缩机外壳71内沿上下方向延伸配置的轴74连结。在压缩机外壳71上,以贯穿上部镜板71b的形态设置有吸入管81,以贯穿筒板71a的形态设置有排出管82。
压缩部件72是用于在其内部压缩制冷剂的机构,在本实施形态中采用涡旋式的压缩部件,在其上部形成有将经由吸入管81流入压缩机外壳71内的低压制冷剂吸入的吸入口72a,在下部形成有将压缩后的高压制冷剂排出的排出口72b。从吸入管81至吸入口72a的流路等空间成为供低压制冷剂流入的低压空间Q1。在压缩机外壳71内的空间中,至少压缩部件72下侧的与排出管82连通的空间成为供高压制冷剂经由压缩部件72的排出口72b流入的高压空间Q2。在本实施形态中,在高压空间Q2的下部形成有储油部71d,该储油部71d用于储藏对压缩机21内(尤其是压缩部件72)进行润滑所需的冷冻机油。在本实施形态中,作为冷冻机油,使用的是与HFC类制冷剂相溶的酯类油和醚类油。另外,作为压缩部件72,并不局限于本实施形态那样的涡旋式压缩部件,可使用旋转式等各种形式的压缩部件。
在轴74上形成有油路74a,该油路74a在储油部71d处开口,并与压缩部件72的内部连通,在该油路74a的下端设置有泵部件74b,该泵部件74b将储藏在储油部71d内的冷冻机油向压缩部件72供给。
压缩机电动机73配置在压缩部件72下侧的高压空间Q2内,包括:固定在压缩机电动机73的内表面上的环状定子73a、以及空开极小的间隙可自由旋转地收容在定子73a的内周侧的转子73b。
在具有这种结构的压缩机21中,在驱动压缩机电动机73时,低压制冷剂经由吸入管81和低压空间Q1流入压缩机外壳71内,被压缩部件72压缩成为高压制冷剂,之后,经由排出管82从压缩机外壳71的高压空间Q2流出。在此,从压缩部件72的排出口72b流入高压空间Q2的高压制冷剂主要像图2中表示吸入制冷剂流的双点划线描绘出的箭头所示的那样,以与储藏在储油部71d内的冷冻机油的油上表面接触的方式流动,之后,经由压缩机电动机73与压缩机外壳71间的间隙和定子73a与转子73b间的间隙上升,经由排出管82而从高压空间Q2内流出。由于储藏在储油部71d内的冷冻机油的油上表面与制冷剂接触,因此,油的上表面附近的冷冻机油接近制冷剂的温度,另外,形成储油部71d的压缩机外壳71的下部(主要是下部镜板71c)的壁面附近的冷冻机油接近壁面的温度、即压缩机21外部的环境温度,因此,在储藏在储油部71d内的冷冻机油中,会形成温度分布、即接触储油部71d的油上表面的制冷剂的温度与压缩机21外部的环境温度之间的温度差。另外,与储油部71d的油上表面接触的制冷剂是被压缩部件72压缩而成为高温的高压制冷剂,与室内空气的温度或室外空气的温度相比具有较高的温度,因此,与压缩机21外部的环境温度之间的温度差存在增大的倾向。即,在本实施形态的空调装置1中,储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油与接触该冷冻机油的制冷剂之间的温度差增大,从而容易形成储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油的温度分布。
四通切换阀22是用于切换制冷剂流方向的阀,在制冷运行时,为了使室外热交换器23作为被压缩机21压缩的制冷剂的冷凝器发挥作用并使室内热交换器42、52作为在室外热交换器23内被冷凝的制冷剂的蒸发器发挥作用,可将压缩机21的排出侧和室外热交换器23的气体侧连接并将压缩机21的吸入侧(具体而言是蓄能器24)和气体制冷剂连通配管7侧连接(参照图1中的四通切换阀22的实线),在供暖运行时,为了使室内热交换器42、52作为被压缩机21压缩的制冷剂的冷凝器发挥作用并使室外热交换器23作为在室外热交换器42、52内被冷凝的制冷剂的蒸发器发挥作用,可将压缩机21的排出侧和气体制冷剂连通配管7侧连接并将压缩机21的吸入侧和室外热交换器23的气体侧连接(参照图1中的四通切换阀22的虚线)。
在本实施形态中,室外热交换器23是由传热管和大量翅片构成的交叉翅片式的翅片管热交换器,是在制冷运行时作为制冷剂的冷凝器发挥作用、在供暖运行时作为制冷剂的蒸发器发挥作用的热交换器。室外热交换器23的气体侧与四通切换阀22连接,液体侧与液体制冷剂连通配管6连接。
在本实施形态中,室外膨胀阀38是为了对在室外侧制冷剂回路10c内流动的制冷剂的压力和流量等进行调节而与室外热交换器23的液体侧连接的电动膨胀阀。
在本实施形态中,室外单元2具有作为送风风扇的室外风扇28,该室外风扇28用于将室外空气吸入到单元内而使其在室外热交换器23内与制冷剂进行热交换,并在之后将其向室外排出。该室外风扇28是可以改变对室外热交换器23供给的空气的风量Wo的风扇,在本实施形态中是受由直流风扇电动机构成的电动机28a驱动的螺旋桨风扇等。
蓄能器24连接在四通切换阀22与压缩机21之间,是可以储藏因室内单元4、5的运行负载的变动等而在制冷剂回路10内产生的剩余制冷剂的容器。
在本实施形态中,过冷却器25为双管式热交换器,是为了对在室外热交换器23内冷凝后被送往室内膨胀阀41、51的制冷剂进行冷却而设置的。在本实施形态中,过冷却器25连接在室外膨胀阀38与液体侧截止阀26之间。
在本实施形态中设有作为过冷却器25的冷却源的旁通制冷剂回路61。在下面的说明中,为了方便而将制冷剂回路10中除旁通制冷剂回路61以外的部分称作主制冷剂回路。
旁通制冷剂回路61以使从室外热交换器23送往室内膨胀阀41、51的制冷剂的一部分从主制冷剂回路分流而返回压缩机21的吸入侧的形态与主制冷剂回路连接。具体而言,旁通制冷剂回路61具有:以使从室外膨胀阀38送往室内膨胀阀41、51的制冷剂的一部分在室外热交换器23与过冷却器25之间的位置上分流的形态连接的分流回路61a、以及以从过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的出口朝压缩机21的吸入侧返回的形态与压缩机21的吸入侧连接的汇流回路61b。在分流回路61a上设有旁通膨胀阀62,该旁通膨胀阀62用于对在旁通制冷剂回路61内流动的制冷剂的流量进行调节。在此,旁通膨胀阀62由电动膨胀阀构成。由此,从室外热交换器23送往室内膨胀阀41、51的制冷剂在过冷却器25内被在由旁通膨胀阀62减压后的旁通制冷剂回路61内流动的制冷剂冷却。即,过冷却器25通过旁通膨胀阀62的开度调节来进行能力控制。
液体侧截止阀26和气体侧截止阀27是设在与外部设备、配管(具体而言是液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7)之间的连接口上的阀。液体侧截止阀26与室外热交换器23连接。气体侧截止阀27与四通切换阀22连接。
在室外单元2上设有各种传感器。具体而言,在室外单元2上设有:对压缩机21的吸入压力Ps进行检测的吸入压力传感器29、对压缩机21的排出压力Pd进行检测的排出压力传感器30、对压缩机21的吸入温度Ts进行检测的吸入温度传感器31、以及对压缩机21的排出温度Td进行检测的排出温度传感器32。吸入温度传感器31设在蓄能器24与压缩机21之间的位置上。在室外热交换器23上设有对在室外热交换器23内流动的制冷剂的温度(即与制冷运行时的冷凝温度Tc或供暖运行时的蒸发温度Te对应的制冷剂温度)进行检测的热交换温度传感器33。在室外热交换器23的液体侧设有对制冷剂的温度Tco进行检测的液体侧温度传感器34。在过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的出口设有对制冷剂的温度(即液体管道温度Tlp)进行检测的液体管道温度传感器35。在旁通制冷剂回路61的汇流回路61b上设有旁通温度传感器63,该旁通温度传感器63用于对从过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的出口流过的制冷剂的温度进行检测。在室外单元2的室外空气的吸入口侧设有对流入单元内的室外空气的温度(即室外温度Ta)进行检测的室外温度传感器36。在本实施形态中,该室外温度传感器36对流入单元内的室外空气的温度进行检测,因此,也可以说该温度传感器36显示设置在室外单元2内的压缩机21等各种设备外部的环境温度。在本实施形态中,吸入温度传感器31、排出温度传感器32、热交换温度传感器33、液体侧温度传感器34、液体管道温度传感器35、室外温度传感器36和旁通温度传感器63由热敏电阻构成。室外单元2具有对构成室外单元2的各部分的动作进行控制的室外侧控制部37。室外侧控制部37具有为了进行室外单元2的控制而设置的微型计算机、存储器和控制压缩机电动机73的变换器回路等,可通过传输线8a与室内单元4、5的室内侧控制部47、57之间进行控制信号等的交换。即,由室内侧控制部47、57、室外侧控制部37和将控制部37、47、57彼此连接的传输线8a来构成对空调装置1整体进行运行控制的控制部8。
如图3所示,控制部8连接成可以接收各种传感器29~36、44~46、54~56、63的检测信号,并连接成可以基于这些信号等来控制各种设备和阀21、22、24、28a、38、41、43a、51、53a、62。在控制部8上连接有由LED等构成的警报显示部9,该警报显示部9用于报知在下述的制冷剂泄漏检测运行中检测到制冷剂泄漏。在此,图3是空调装置1的控制方框图。
<制冷剂连通配管>
制冷剂连通配管6、7是在将空调装置1设置于大楼等设置场所时在现场进行施工的制冷剂配管,可根据设置场所和室外单元与室内单元之间的组合等设置条件而使用各种长度和管径的配管。因此,例如在新设置空调装置时,为了计算制冷剂的追加填充量,需要准确把握制冷剂连通配管6、7的长度和管径等信息,而该信息管理和制冷剂量的计算本身很烦琐。在利用已设配管来更新室内单元和室外单元之类的场合,有时制冷剂连通配管6、7的长度和管径等信息已丢失。
如上所述,室内侧制冷剂回路10a、10b、室外侧制冷剂回路10c以及制冷剂连通配管6、7连接而构成空调装置1的制冷剂回路10。另外,该制冷剂回路10也可以说是由旁通制冷剂回路61和除旁通制冷剂回路61以外的主制冷剂回路构成的。本实施形态的空调装置1利用由室内侧控制部47、57和室外侧控制部37构成的控制部8、且通过四通切换阀22而在制冷运行和供暖运行之间切换运行,并根据各室内单元4、5的运行负载来控制室外单元2和室内单元4、5的各设备。
(2)空调装置的动作
下面对本实施形态的空调装置1的动作进行说明。
作为本实施形态的空调装置1的运行模式,包括:根据各室内单元4、5的运行负载来控制室外单元2和室内单元4、5的构成设备的通常运行模式;在空调装置1的构成设备设置之后(具体而言并不局限于最初的设备设置之后,例如还包括对室内单元等的构成设备进行追加和拆去等改造之后、对设备故障进行了修理之后等)进行的试运行用的试运行模式;以及在试运行结束并开始通常运行之后对制冷剂回路10有无制冷剂泄漏进行判定的制冷剂泄漏检测运行模式。通常运行模式主要包括对室内进行制冷的制冷运行和对室内进行供暖的供暖运行。试运行模式主要包括:在制冷剂回路10内填充制冷剂的制冷剂自动填充运行、对制冷剂连通配管6、7的容积进行检测的配管容积判定运行、以及对设置了构成设备后或在制冷剂回路内填充了制冷剂后的初始制冷剂量进行检测的初始制冷剂量检测运行。
下面对空调装置1在各运行模式下的动作进行说明。
<通常运行模式>
(制冷运行)
首先用图1和图3对通常运行模式下的制冷运行进行说明。
在制冷运行时,四通切换阀22处于图1中的实线所示的状态,即成为压缩机21的排出侧与室外热交换器23的气体侧连接、且压缩机21的吸入侧通过气体侧截止阀27和气体制冷剂连通配管7与室内热交换器42、52的气体侧连接的状态。室外膨胀阀38处于全开状态。液体侧截止阀26和气体侧截止阀27处于打开状态。对各室内膨胀阀41、51进行开度调节,以使室内热交换器42、52出口(即室内热交换器42、52的气体侧)处的制冷剂的过热度SHr稳定在过热度目标值SHr2。在本实施形态中,各室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过热度SHr通过从用气体侧温度传感器45、55所检测出的制冷剂温度值中减去用液体侧温度传感器44、54所检测出的制冷剂温度值(与蒸发温度Te对应)来进行检测,或通过将用吸入压力传感器29所检测出的压缩机21的吸入压力Ps换算成与蒸发温度Te对应的饱和温度值、并从用气体侧温度传感器45、55所检测出的制冷剂温度值中减去该制冷剂的饱和温度值来进行检测。在本实施形态中虽未采用,但也可以设置对在各室内热交换器42、52内流动的制冷剂的温度进行检测的温度传感器,通过将与用该温度传感器所检测出的蒸发温度Te对应的制冷剂温度值从用气体侧温度传感器45、55所检测出的制冷剂温度值中减去,来检测各室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过热度SHr。另外,对旁通膨胀阀62进行开度调节,以使过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的出口处的制冷剂的过热度SHb成为过热度目标值SHbs。在本实施形态中,过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的出口处的过热度SHb通过将用吸入压力传感器29所检测出的压缩机21的吸入压力Ps换算成与蒸发温度Te对应的饱和温度值、并从用旁通温度传感器63所检测出的制冷剂温度值中减去该制冷剂的饱和温度值来进行检测。在本实施形态中虽未采用,但也可以在过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的入口设置温度传感器,通过将用该温度传感器检测出的制冷剂温度值从用旁通温度传感器63所检测出的制冷剂温度值中减去来检测过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的出口处的制冷剂的过热度SHb。
当在该制冷剂回路10的状态下启动压缩机21、室外风扇28和室内风扇43、53时,低压的气体制冷剂被压缩机21吸入并压缩成为高压的气体制冷剂。之后,高压的气体制冷剂经由四通切换阀22被送往室外热交换器23,与由室外风扇28供给的室外空气进行热交换,从而冷凝成高压的液体制冷剂。接着,该高压的液体制冷剂流过室外膨胀阀38而流入过冷却器25内,与在旁通制冷剂回路61内流动的制冷剂进行热交换,从而被进一步冷却成为过冷状态。此时,在室外热交换器23内冷凝的高压液体制冷剂的一部分向旁通制冷剂回路61分流,并在被旁通膨胀阀62减压后返回压缩机21的吸入侧。在此,流过旁通膨胀阀62的制冷剂被减压至接近压缩机21的吸入压力Ps,因而其一部分蒸发。另外,从旁通制冷剂回路61的旁通膨胀阀62的出口朝压缩机21的吸入侧流动的制冷剂流过过冷却器25,与从主制冷剂回路侧的室外热交换器23被送往室内单元4、5的高压液体制冷剂进行热交换。
接着,成为过冷状态的高压液体制冷剂经由液体侧截止阀26和液体制冷剂连通配管6被送往室内单元4、5。该被送往室内单元4、5的高压液体制冷剂在被室内膨胀阀41、51减压至接近压缩机21的吸入压力Ps而成为低压的气液两相状态的制冷剂后被送往室内热交换器42、52,在室内热交换器42、52内与室内空气进行热交换,从而蒸发成低压的气体制冷剂。
该低压的气体制冷剂经由气体制冷剂连通配管7被送往室外单元2,并经由气体侧截止阀27和四通切换阀22而流入蓄能器24内。接着,流入蓄能器24内的低压气体制冷剂再次被压缩机21吸入。
(供暖运行)
下面对通常运行模式下的供暖运行进行说明。
在供暖运行时,四通切换阀22处于图1中的虚线所示的状态,即成为压缩机21的排出侧通过气体侧截止阀27和气体制冷剂连通配管7而与室内热交换器42、52的气体侧连接、且压缩机21的吸入侧与室外热交换器23的气体侧连接的状态。为了将流入室外热交换器23内的制冷剂减压至可在室外热交换器23内进行蒸发的压力(即蒸发压力Pe)而对室外膨胀阀38进行开度调节。液体侧截止阀26和气体侧截止阀27处于打开状态。对室内膨胀阀41、51进行开度调节,以使室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过冷度SCr稳定在过冷度目标值SCrs。在本实施形态中,室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过冷度SCr通过将用排出压力传感器30检测出的压缩机21的排出压力Pd换算成与冷凝温度Tc对应的饱和温度值、并从该制冷剂的饱和温度值中减去用液体侧温度传感器44、54所检测出的制冷剂温度值来进行检测。在本实施形态中虽未采用,但也可以设置对在各室内热交换器42、52内流动的制冷剂的温度进行检测的温度传感器,通过将与用该温度传感器所检测出的冷凝温度Tc对应的制冷剂温度值从用液体侧温度传感器44、54所检测出的制冷剂温度值中减去来检测室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过冷度SCr。另外,旁通膨胀阀62被关闭。
当在该制冷剂回路10的状态下启动压缩机21、室外风扇28和室内风扇43、53时,低压的气体制冷剂被压缩机21吸入并压缩成为高压的气体制冷剂,并经由四通切换阀22、气体侧截止阀27和气体制冷剂连通配管7被送往室内单元4、5。
接着,被送往室内单元4、5的高压气体制冷剂在室内热交换器42、52内与室内空气进行热交换而冷凝成高压的液体制冷剂,之后,当流过室内膨胀阀41、51时,与室内膨胀阀41、51的阀开度对应地被减压。
该流过室内膨胀阀41、51后的制冷剂经由液体制冷剂连通配管6被送往室外单元2,并经由液体侧截止阀26、过冷却器25和室外膨胀阀38而被进一步减压,之后,流入室外热交换器23内。接着,流入室外热交换器23内的低压的气液两相状态的制冷剂与由室外风扇28供给来的室外空气进行热交换而蒸发成低压的气体制冷剂,并经由四通切换阀22流入蓄能器24内。然后,流入蓄能器24内的低压气体制冷剂再次被压缩机21吸入。
在如上所述的通常运行模式下的运行控制由控制部8(更具体而言是将室内侧控制部47、57、室外侧控制部37以及将控制部37、47、57彼此连接的传输线8a)来进行,该控制部8进行包括制冷运行和供暖运行在内的通常运行,作为通常运行控制装置发挥作用。
<试运行模式>
下面用图1~图4对试运行模式进行说明。在此,图4是试运行模式的流程图。在本实施形态中,在试运行模式下,首先进行步骤S1的制冷剂自动填充运行,接着进行步骤S2的配管容积判定运行,然后进行步骤S3的初始制冷剂量检测运行。
在本实施形态中以下述场合为例进行说明,即,将预先填充有制冷剂的室外单元2、室内单元4、5设置在大楼等设置场所并通过液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7来连接,从而构成制冷剂回路10,之后,根据液体制冷剂连通配管6和气体制冷剂连通配管7的容积,将不足的制冷剂追加填充到制冷剂回路10内。
(步骤S1:制冷剂自动填充运行)
首先,打开室外单元2的液体侧截止阀26和气体侧截止阀27,使预先填充在室外单元2内的制冷剂充满制冷剂回路10内。
接着,当进行试运行的操作者将追加填充用的制冷剂罐与制冷剂回路10的维修端口(未图示)连接、并对控制部8直接或通过遥控器(未图示)等远程地发出开始试运行的指令时,由控制部8来进行图5所示的步骤S11~步骤S13的处理。在此,图5是制冷剂自动填充运行的流程图。
(步骤S11:制冷剂量判定运行)
当发出制冷剂自动填充运行的开始指令时,在制冷剂回路10中的室外单元2的四通切换阀22处于图1中的实线所示的状态、且室内单元4、5的室内膨胀阀41、51和室外膨胀阀38为打开状态的情况下,压缩机21、室外风扇28和室内风扇43、53启动,对室内单元4、5全部强制地进行制冷运行(下面称作室内单元全部运行)。
这样一来,如图6所示,在制冷剂回路10中,在从压缩机21到作为冷凝器发挥作用的室外热交换器23为止的流路内流动着在压缩机21内被压缩后排出的高压气体制冷剂(参照图6的斜线阴影部分中从压缩机21到室外热交换器23为止的部分),在作为冷凝器发挥作用的室外热交换器23内流动着因与室外空气进行热交换而从气态相变成液态的高压制冷剂(参照图6的斜线阴影部分和涂黑阴影部分中与室外热交换器23对应的部分),在从室外热交换器23到室内膨胀阀41、51为止的、包括室外膨胀阀38、过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的部分和液体制冷剂连通配管6在内的流路、以及从室外热交换器23到旁通膨胀阀62为止的流路内流动着高压的液体制冷剂(参照图6的涂黑阴影部分中从室外热交换器23到室内膨胀阀41、51和旁通膨胀阀62为止的部分),在作为蒸发器发挥作用的室内热交换器42、52的部分和过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的部分上流动着因与室内空气进行热交换而从气液两相状态相变成气态的低压制冷剂(参照图6的格子状阴影和斜线阴影部分中的室内热交换器42、52的部分和过冷却器25的部分),在从室内热交换器42、52到压缩机21为止的、包括气体制冷剂连通配管7和蓄能器24在内的流路、以及从过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的部分到压缩机21为止的流路内,流动着低压的气体制冷剂(参照图6的斜线阴影部分中从室内热交换器42、52到压缩机21为止的部分以及从过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的部分到压缩机21为止的部分)。图6是表示制冷剂量判定运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂的状态的示意图(四通切换阀22等未图示)。
接着,转移到通过如下的设备控制来使在制冷剂回路10内循环的制冷剂的状态变得稳定的运行。具体而言,对室内膨胀阀41、51进行控制以使作为蒸发器发挥作用的室内热交换器42、52的过热度SHr成为一定(下面称作过热度控制),对压缩机21的运行容量进行控制以使蒸发压力Pe成为一定(下面称作蒸发压力控制),对用室外风扇28向室外热交换器23供给的室外空气的风量Wo进行控制以使室外热交换器23内的制冷剂的冷凝压力Pc成为一定(下面称作冷凝压力控制),对过冷却器25的能力进行控制以使从过冷却器25送往室内膨胀阀41、41的制冷剂的温度成为一定(下面称作液体管道温度控制),并使由室内风扇43、53向室内热交换器42、52供给的室内空气的风量Wr成为一定,以使制冷剂的蒸发压力Pe被上述蒸发压力控制稳定地控制。在此,之所以进行蒸发压力控制是因为:在作为蒸发器发挥作用的室内热交换器42、52内流动着因与室内空气进行热交换而从气液两相状态相变成气态的低压制冷剂,流动着低压制冷剂的室内热交换器42、52内(参照图6的格子状阴影和斜线阴影部分中与室内热交换器42、52对应的部分,下面称作蒸发器部C)的制冷剂量会对制冷剂的蒸发压力Pe产生较大的影响。在此,利用转速Rm被变换器控制的的压缩机电动机73来控制压缩机21的运行容量,从而使室内热交换器42、52内的制冷剂的蒸发压力Pe固定,使在蒸发器C内流动的制冷剂的状态变得稳定,从而形成主要通过蒸发压力Pe使蒸发器C内的制冷剂量变化的状态。在本实施形态的压缩机21对蒸发压力Pe的控制中,将用室内热交换器42、52的液体侧温度传感器44、54所检测出的制冷剂温度值(与蒸发温度Te对应)转换成饱和压力值,且对压缩机21的运行进行控制(即进行使压缩机电动机73的转速Rm变化的控制),使在制冷剂回路10内流动的制冷剂循环量Wc增减,从而使该压力值稳定在低压目标值Pes。在本实施形态中虽未采用,但也可以对压缩机21的运行容量进行控制,以使与室内热交换器42、52内的制冷剂在蒸发压力Pe下的制冷剂压力等价的运行状态量、即吸入压力传感器29所检测出的压缩机21的吸入压力Ps稳定在低压目标值Pes,或与吸入压力Ps对应的饱和温度值(与蒸发温度Te对应)稳定在低压目标值Tes,还可以对压缩机21的运行容量进行控制,以使室内热交换器42、52的液体侧温度传感器44、54所检测出的制冷剂温度(与蒸发温度Te对应)稳定在低压目标值Tes。
通过进行这种蒸发压力控制,在从室内热交换器42、52到压缩机21为止的包括气体制冷剂连通配管7和蓄能器24在内的制冷剂配管内(参照图6的斜线阴影部分中从室内热交换器42、52到压缩机21为止的部分,下面称作气体制冷剂流通部D)流动的制冷剂的状态也变得稳定,从而形成在气体制冷剂流通部D内的制冷剂量主要因与气体制冷剂流通部D的制冷剂压力等价的运行状态量、即蒸发压力Pe(即吸入压力Ps)而变化的状态。
之所以进行冷凝压力控制是因为:在流动着因与室外空气进行热交换而从气态相变成液态的高压制冷剂的室外热交换器23内(参照图6的斜线阴影和涂黑阴影部分中与室外热交换器23对应的部分,下面称作冷凝器部A),制冷剂量会对制冷剂的冷凝压力Pc产生较大的影响。另外,由于该冷凝器部A处的制冷剂的冷凝压力Pc会比室外温度Ta的影响更大幅度地变化,因此,通过对由电动机28a从室外风扇28向室外热交换器23供给的室内空气的风量Wo进行控制,使室外热交换器23内的制冷剂的冷凝压力Pc成为一定,使在冷凝器部A内流动的制冷剂的状态变得稳定,从而形成冷凝器部A内的制冷剂量主要因室外热交换器23的液体侧(在下面的制冷剂量判定运行的相关说明中称作室外热交换器23的出口)的过冷度Sco而变化的状态。在本实施形态的室外风扇28对冷凝压力Pc的控制中使用的是与室外热交换器23内的制冷剂的冷凝压力Pc等价的运行状态、即排出压力传感器30所检测出的压缩机21的排出压力Pd或热交换温度传感器33所检测出的在室外热交换器23内流动的制冷剂的温度(即冷凝温度Tc)。
通过进行这种冷凝压力控制,在从室外热交换器23到室内膨胀阀41、51为止的包括室外膨胀阀38、过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的部分和液体制冷剂连通配管6在内的流路、以及从室外热交换器23到旁通制冷剂回路61的旁通膨胀阀62为止的流路内流动着高压的液体制冷剂,在从室外热交换器23到室内膨胀阀41、51和旁通膨胀阀62为止的部分(参照图6的涂黑阴影部分,下面称作液体制冷剂通路B)上的制冷剂的压力也稳定,液体制冷剂通路B被液体制冷剂密封而成为稳定状态。
之所以进行液体管道温度控制是为了使包括从过冷却器25至室内膨胀阀41、51的液体制冷剂连通配管6在内的制冷剂配管内(参照图6所示的液体制冷剂通路B中从过冷却器25到室内膨胀阀41、51为止的部分)的制冷剂的密度不变化。通过以使设在过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的出口处的液体管道温度传感器35所检测出的制冷剂的温度Tlp稳定在液体管道温度目标值Tlps的形态对在旁通制冷剂回路61内流动的制冷剂的流量进行增减、对在过冷却器25的主制冷剂回路侧流动的制冷剂与在旁通制冷剂回路侧流动的制冷剂之间的交换热量进行调节来实现过冷却器25的能力控制。通过旁通膨胀阀62的开度调节来增减上述在旁通制冷剂回路61内流动的制冷剂的流量。这样,便可实现液体管道温度控制,使包括从过冷却器25至室内膨胀阀41、51的液体制冷剂连通配管6在内的制冷剂配管内的制冷剂温度成为一定。
通过进行这种液体管道温度控制,即使在制冷剂回路10内的制冷剂量因对制冷剂回路10填充制冷剂而逐渐增加、同时导致室外热交换器23出口处的制冷剂温度Tco(即室外热交换器23出口处的制冷剂的过冷度Sco)发生变化时,室外热交换器23出口处的制冷剂温度Tco的变化也只是影响从室外热交换器23的出口至过冷却器25的制冷剂配管,而不会影响液体制冷剂流通部B中包括从过冷却器25到室内膨胀阀41、51为止的液体制冷剂连通配管6在内的制冷剂配管。
之所以进行过热度控制,是因为蒸发器部C的制冷剂量会对室内热交换器42、52出口处的制冷剂的干燥度产生较大的影响。对于该室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过热度SHr,通过对室内膨胀阀41、51的开度进行控制,使室内热交换器42、52的气体侧(在下面的制冷剂量判定运行的相关说明中称作室内热交换器42、52的出口)的制冷剂的过热度SHr稳定在过热度目标值SHrs(即,使室内热交换器42、52出口处的气体制冷剂成为过热状态),从而使在蒸发器部C内流动的制冷剂的状态变得稳定。
通过进行这种过热度控制,能形成使气体制冷剂在气体制冷剂连通部D内可靠地流动的状态。
通过上述各种控制,在制冷剂回路10内循环的制冷剂的状态稳定,由于在制冷剂回路10内的制冷剂量的分布稳定,因此,当通过接着进行的制冷剂追加填充开始向制冷剂回路10内填充制冷剂时,可使制冷剂回路10内的制冷剂量的变化主要表现为室外热交换器23内的制冷剂量的变化(下面将该运行称作制冷剂量判定运行)。
上述控制由进行制冷剂量判定运行的作为制冷剂量判定运行控制装置发挥作用的控制部8(更具体而言是室内侧控制部47、57、室外侧控制部37以及将控制部37、47、57彼此连接的传输线8a)作为步骤S11的处理进行。
另外,当与本实施形态不同、在室外单元2内预先并未填充制冷剂时,在上述步骤S11的处理之前进行上述制冷剂量判定运行时,需要填充使构成设备不会异常停止的左右的量的制冷剂量。
(步骤S12:制冷剂量的运算)
接着,一边进行上述制冷剂量判定运行一边在制冷剂回路10内追加填充制冷剂,此时,利用作为制冷剂量运算装置发挥作用的控制部8,基于步骤S12中追加填充制冷剂时在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算制冷剂回路10内的制冷剂量。
首先对本实施形态的制冷剂量运算装置进行说明。制冷剂量运算装置将制冷剂回路10分割成多个部分并对分割形成的各部分运算制冷剂量,由此来运算制冷剂回路10内的制冷剂量。更具体而言,对分割形成的各部分设定了各部分的制冷剂量与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式,可使用这些关系式来运算各部分的制冷剂量。在本实施形态中,在四通切换阀22处于图1中的实线所示的状态、即压缩机21的排出侧与室外热交换器23的气体侧连接且压缩机21的吸入侧通过气体侧截止阀27和气体制冷剂连通配管7与室内热交换器42、52的气体侧连接的状态下,制冷剂回路10被分割成:从压缩机21到包括四通切换阀22(图6中未表示)在内的室外热交换器23的部分(下面称作高压气体管部E);室外热交换器23的部分(即冷凝器部A);液体制冷剂流通部B中从室外热交换器23到过冷却器25为止的部分和过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的部分的入口侧一半部(下面称作高温液体管部B1);液体制冷剂通路B中过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的部分的出口侧一半部和从过冷却器25到液体侧截止阀26(图6中未表示)为止的部分(下面称作低温液体管部B2);液体制冷剂通路B中的液体制冷剂连通配管6的部分(下面称作液体制冷剂连通配管部B3);从液体制冷剂通路B中的液体制冷剂连通配管6到包括室内膨胀阀41、51和室内热交换器42、52的部分(即蒸发器部C)在内的气体制冷剂流通部D中的气体制冷剂连通配管7为止的部分(下面称作室内单元部F);气体制冷剂流通部D中的气体制冷剂连通配管7的部分(下面称作气体制冷剂连通配管部G):气体制冷剂流通部D中从气体侧截止阀27(图6中未表示)到压缩机21为止的包括四通切换阀22和蓄能器24在内的部分(下面称作低压气体管部H);液体制冷剂通路B中从高温液体管部B1到低压气体管部H为止的包括旁通膨胀阀62和过冷却器25的靠旁通制冷剂回路侧的部分在内的部分(下面称作旁通回路部I);以及压缩机21的部分(下面称作压缩机部J),对各部分设定了关系式。下面说明对上述各部分设定的关系式。
在本实施形态中,高压气体管部E的制冷剂量Mog1与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mog1=Vog1×ρd
该函数式是将室外单元2的高压气体管部E的容积Vog1乘上高压气体管部E的制冷剂的密度ρd。其中,高压气体管部E的容积Vog1是在将室外单元2设置于设置场所之前已知的值,被预先存储在控制部8的存储器内。高压气体管部E的制冷剂的密度ρd可通过换算排出温度Td和排出压力Pd而得到。
冷凝器部A的制冷剂量Mc与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由室外温度Ta、冷凝温度Tc、压缩机排出过热度SHm、制冷剂循环量Wc、室外热交换器23内的制冷剂的饱和液密度ρc和室外热交换器23出口处的制冷剂密度ρco的以下函数式来表示:
Mc=kc1×Ta+kc2×Tc+kc3×SHm+kc4×Wc
+kc5×ρc+kc6×ρco+kc7
上述关系式中的参数kc1~kc7是通过对试验和详细模拟的结果进行回归分析后求出的,被预先存储在控制部8的存储器内。压缩机排出过热度SHm为压缩机排出侧的制冷剂的过热度,可通过将排出压力Pd换算成制冷剂的饱和温度值并从排出温度Td中减去该制冷剂的饱和温度值而得到。制冷剂循环量Wc表示为蒸发温度Te和冷凝温度Tc的函数(即,Wc=f(Te,Tc))。制冷剂的饱和液密度ρc可通过换算冷凝温度Tc而得到。室外热交换器23出口处的制冷剂密度ρco可通过对换算冷凝温度Tc得出的冷凝压力Pc和制冷剂的温度Tco进行换算而得到。
高温液体管部B1的制冷剂量Mol1与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mol1=Vol1×ρco
该函数式是将室外单元2的高温液体管部B1的容积Vol1乘上高温液体管部B1的制冷剂密度ρco(即上述室外热交换器23出口处的制冷剂的密度)。高温液体管部B1的容积Vol1是在将室外单元2设置于设置场所之前已知的值,被预先存储在控制部8的存储器内。
低温液体管部B2的制冷剂量Mol2与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mol2=Vol2×ρlp
该函数式是将室外单元2的低温液体管部B2的容积Vol2乘上低温液体管部B2的制冷剂密度ρlp。低温液体管部B2的容积Vol2是在将室外单元2设置于设置场所之前已知的值,被预先存储在控制部8的存储器内。低温液体管部B2的制冷剂密度ρlp为过冷却器25出口处的制冷剂密度,可通过换算冷凝压力Pc和过冷却器25出口处的制冷剂温度Tlp而得到。
液体制冷剂连通配管部B3的制冷剂量Mlp与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mlp=Vlp×ρlp
该函数式是将液体制冷剂连通配管6的容积Vlp乘上液体制冷剂连通配管部B3的制冷剂密度ρlp(即过冷却器25出口处的制冷剂的密度)。由于液体制冷剂连通配管6是在将空调装置1设置于大楼等设置场所时现场进行施工的制冷剂配管,因此液体制冷剂连通配管6的容积Vlp可通过以下方式算出:输入基于长度和管径等信息而在现场运算出的值,或在现场输入长度和管径等信息并由控制部8基于这些被输入的液体制冷剂连通配管6的信息进行运算,或者如下所述用配管容积判定运行的运行结果来运算。
室内单元部F的制冷剂量Mr与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由过冷却器25出口处的制冷剂的温度Tlp、从室内温度Tr中减去了蒸发温度Te的温度差ΔT、室内热交换器42、52出口处的制冷剂的过热度SHr和室内风扇43、53的风量Wr的以下函数式来表示:
Mr=kr1×Tlp+kr2×ΔT+kr3×SHr+kr4×Wr+kr5
上述关系式中的参数kr1~kr5是通过对试验和详细模拟的结果进行回归分析后求出的,被预先存储在控制部8的存储器内。在此,对应两个室内单元4、5分别设定了制冷剂量Mr的关系式,通过将室内单元4的制冷剂量Mr和室内单元5的制冷剂量Mr相加来运算室内单元部F的全部制冷剂量。在室内单元4和室内单元5的机型和容量不同时,则使用参数kr1~kr5的值不同的关系式。
气体制冷剂连通配管部G的制冷剂量Mgp与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mgp=Vgp×ρgp
该函数式是将气体制冷剂连通配管7的容积Vgp乘上气体制冷剂连通配管部H的制冷剂密度ρgp。与液体制冷剂连通配管6一样,气体制冷剂连通配管7是在将空调装置1设置于大楼等设置场所时现场进行施工的制冷剂配管,因此,气体制冷剂连通配管7的容积Vgp可通过以下方式算出:输入基于长度和管径等信息而在现场运算出的值,或在现场输入长度和管径等信息并由控制部8基于这些被输入的气体制冷剂连通配管7的信息进行运算,或者也可如下所述地用配管容积判定运行的运行结果来运算。气体制冷剂连通配管部G的制冷剂密度ρgp是压缩机21吸入侧的制冷剂密度ρs和室内热交换器42、52出口(即气体制冷剂连通配管7的入口)处的制冷剂密度ρeo的平均值。制冷剂密度ρs可通过换算吸入压力Ps和吸入温度Ts而得到,制冷剂密度ρeo可通过对蒸发温度Te的换算值、即蒸发压力Pe和室内热交换器42、52的出口温度Teo进行换算而得到。
低压气体管部H的制冷剂量Mog2与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mog2=Vog2×ρs
该函数式是将室外单元2内的低压气体管部H的容积Vog2乘上低压气体管部H的制冷剂密度ρs。低压气体管部H的容积Vog2是在设置于设置场所之前已知的值,被预先存储在控制部8的存储器内。
旁通回路部I的制冷剂量Mob与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由室外热交换器23出口处的制冷剂密度ρco、过冷却器25的靠旁通回路侧的出口处的制冷剂的密度ρs和蒸发压力Pe的以下函数式来表示:
Mob=kob1×ρco+kob2×ρs+kob3×Pe+kob4
上述关系式中的参数kob1~kob3是通过对试验和详细模拟的结果进行回归分析后求出的,被预先存储在控制部8的存储器内。由于旁通回路部I的容积Mob与其它部分相比制冷剂量较少,因此也可用更简单的关系式来运算。例如由以下函数式来表示:
Mob=Vob×ρe×kob5
该函数式是将旁通回路部I的容积Vob乘上过冷却器25的靠旁通回路侧的部分的饱和液密度ρe和修正系数kob。旁通回路部I的容积Vob是在将室外单元2设置于设置场所之前已知的值,被预先存储在控制部8的存储器内。过冷却器25的靠旁通回路侧的部分的饱和液密度ρe可通过换算吸入压力Ps或蒸发温度Te而得到。
压缩机部J的制冷剂量Mcomp与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mcomp=Mqo+Mq1+Mq2
该函数式是将在储藏在压缩机21的压缩机外壳71内的高压空间Q2中的储油部71d内的冷冻机油中溶解的溶解制冷剂量Mqo、压缩机21的低压空间Q1部分的制冷剂量Mq1以及压缩机21的压缩机外壳71内的高压空间Q2部分的制冷剂量Mq2相加。
在此,若将冷冻机油的量设为Moil,将制冷剂在冷冻机油内的溶解度设为φ,则溶解制冷剂量Mqo由以下函数式来表示:
Mqo=φ/(1-φ)×Moil
该制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ由储藏在储油部71d内的冷冻机油的压力和温度的函数来表示,此时,作为冷冻机油的压力,可使用高压空间Q2中的制冷剂的压力(即排出压力Pd)。但是,在本实施形态的空调装置1中,储藏在压缩机21内部的储油部71d内的冷冻机油和接触该冷冻机油的制冷剂间的温度差大,容易形成储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油的温度分布,因此,作为运算制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ时所需的冷冻机油的温度(下面称作Toil),若使用压空间Q2中的制冷剂的压力(即排出压力Pd),则无法反应储藏在储油部71d内的冷冻机油的温度分布。因此,在本实施形态中,在溶解制冷剂量Mqo的运算中还使用作为压缩机21外部的环境温度的室外温度Ta,该室外温度是导致压缩机21内部的冷冻机油的温度分布产生的原因。具体而言,作为冷冻机油的温度Toil,可使用由排出温度Td和室外温度Ta的函数(即,Toil=f2(Td、Ta))来表示的压缩机21内部的冷冻机油的平均温度(参照表示排出温度Td和室外温度Ta与冷冻机油的温度Toil之间的关系的线图图7)。Toil与排出温度Td和室外温度Ta之间的关系既可使用预先通过实验得到的测定数据进行公式化,也可图表化。根据对室外温度Ta进行检测的室外温度传感器36的设置位置等,所检测出的室外温度Ta与实际的压缩机21外部的环境温度之间可能会存在偏差,这种情况下,可以不是直接使用检测出的室外温度Ta,而是将对室外温度Ta进行了修正后得到的值作为压缩机21外部的环境温度使用。在此,作为室外温度Ta的修正方法,可使用系统构成设备的运行状态量进行修正,例如使用根据空调装置1的运行状态计算出的能力、排出压力Pd和室外风扇28的风量Wo中的至少一个进行修正。这样一来,制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ可由形成有储油部71d的高压空间Q2中的制冷剂的压力(即排出压力Pd)以及用上述排出温度Td和室外温度Ta的函数表示的冷冻机油的平均温度Toil的函数(即,φ=f3(Ps、Toil))来表示。这样,溶解制冷剂量Mqo可根据已知的冷冻机油的量Moil、排出压力Pd和冷冻机油的平均温度Toil(更具体而言是排出温度Td和室外温度Ta)进行运算。
制冷剂量Mq2可由以下函数式进行运算:
Mq2=(Vcomp-Voil-Vq1)×ρd
该函数式是从压缩机21的整体容积Vcomp中减去冷冻机油的容积Voil和低压空间Q1的容积Vq1后乘上作为高压空间Q2中的制冷剂的密度的制冷剂密度ρd。
其中,冷冻机油的容积Voil可通过将冷冻机油的量Moil除以冷冻机油的密度ρoil进行运算。该冷冻机油的密度ρoil由冷冻机油温度的函数来表示,但这种情况下也可与运算上述溶解度φ时一样,使用冷冻机油的平均温度Toil。即,冷冻机油的密度可由冷冻机油的平均温度Toil的函数(即,ρoil=f4(Toil))来表示。这样,压缩机21的压缩机外壳71内的高压空间Q2中,储油部71d以外部分的制冷剂Mq2可根据已知的容积Vcomp、已知的容积Vq1、已知的冷冻机油的量Moil和冷冻机油的平均温度Toil(更具体而言是排出温度Td和室外温度Ta)进行运算。
制冷剂量Mq1可由以下函数式进行运算:
Mq1=Vq1×ρs
该函数式是在低压空间Q1的容积Vq1上乘以作为低压空间Q1中的制冷剂的密度的制冷剂密度ρs。
在本实施形态中是一个室外单元2,但在连接多个室外单元时,与室外单元相关的制冷剂量Mog1、Mc、Mol1、Mol2、Mog2、Mob和Mcomp,通过对各个室外单元分别设定各部分的制冷剂量的关系式并将多个室外单元的各部分的制冷剂量相加来运算室外单元的全部制冷剂量。在连接机型和容量不同的多个室外单元时,则使用参数值不同的各部分的制冷剂量的关系式。
如上所述,在本实施形态中,通过使用制冷剂回路10各部分的相关关系式并基于制冷剂量判定运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算各部分的制冷剂量,可运算出制冷剂回路10的制冷剂量。
由于反复进行该步骤S12直到下述的步骤S13中的制冷剂量是否合适的判定条件被满足,因此,在制冷剂的追加填充从开始到完成为止的期间内,可使用制冷剂回路10各部分的相关关系式并基于制冷剂填充时的运转状态量来运算出各部分的制冷剂量。更具体而言,可对下述步骤S13中判定制冷剂量是否合适时所需的室外单元2内的制冷剂量Mo和各室内单元4、5内的制冷剂量Mr(即除了制冷剂连通配管6、7以外的制冷剂回路10的各部分的制冷剂量)进行运算。在此,室外单元2内的制冷剂量Mo可通过将上述室外单元2内的各部分的制冷剂量Mog1、Mc、Mol1、Mol2、Mog2、Mob和Mcomp相加而得到。
这样,由作为制冷剂量运算装置发挥作用的控制部8来进行步骤S12的处理,该控制部8基于制冷剂自动填充运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算制冷剂回路10各部分的制冷剂量。
(步骤S13:制冷剂量是否合适的判定)
如上所述,当开始向制冷剂回路10内追加填充制冷剂时,制冷剂回路10内的制冷剂量逐渐增加。在此,当制冷剂连通配管6、7的容积未知时,无法将在制冷剂的追加填充后要填充到制冷剂回路10内的制冷剂量规定为制冷剂回路10整体的制冷剂量。不过,若只看室外单元2和室内单元4、5(即除了制冷剂连通配管6、7以外的制冷剂回路10),由于可通过试验和详细模拟来预知通常运行模式下的最佳的室外单元2的制冷剂量,因此,只要预先将该制冷剂量作为填充目标值Ms存储在控制部8的存储器内后进行制冷剂的追加填充,直到将室外单元2的制冷剂量Mo和室内单元4、5的制冷剂量Mr相加后的制冷剂量的值达到该填充目标值Ms为止即可,室外单元2的制冷剂量Mo和室内单元4、5的制冷剂量Mr可通过使用上述关系式并基于制冷剂自动填充运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量进行运算。即,步骤S13是通过对制冷剂自动填充运行中室外单元2的制冷剂量Mo和室内单元4、5的制冷剂量Mr相加后的制冷剂量的值是否达到填充目标值Ms进行判定,来判定通过制冷剂的追加填充被填充到制冷剂回路10内的制冷剂量是否合适。
在步骤S13中,当室外单元2的制冷剂量Mo和室内单元4、5的制冷剂量Mr相加后的制冷剂量的值小于填充目标值Ms、制冷剂的追加填充未完成时,反复进行步骤S13的处理,直到达到填充目标值Ms。当室外单元2的制冷剂量Mo和室内单元4、5的制冷剂量Mr相加后的制冷剂量的值达到了填充目标值Ms时,制冷剂的追加填充完成,作为制冷剂自动填充运行处理的步骤S1完成。
在上述制冷剂量判定运行中,随着向制冷剂回路10内追加填充制冷剂的进行,主要会呈现出室外热交换器23出口处的过冷度Sco增大的倾向,从而出现室外热交换器23内的制冷剂量Mc增加、其它部分的制冷剂量大致保持一定的倾向,因此,不一定要将填充目标值Ms设定成与室外单元2和室内单元4、5对应的值,也可将填充目标值Ms设定成仅与室外单元2的制冷剂量Mo对应的值或设定成与室外热交换器23的制冷剂Mc对应的值后进行制冷剂的追加填充,直到达到填充目标值Ms为止。
这样,利用作为制冷剂量判定装置发挥作用的控制部8来进行步骤S13的处理,该控制部8对制冷剂自动填充运行的制冷剂量判定运行中制冷剂回路10内的制冷剂量是否合适(即是否达到填充目标值Ms)进行判定。
(步骤S2:配管容积判定运行)
在上述步骤S1的制冷剂自动填充运行完成后,转移到步骤S2的配管容积判定运行。在配管容积判定运行中,由控制部8来进行图8所示的步骤S21~步骤S25的处理。在此,图8是配管容积判定运行的流程图。
(步骤S21、S22:液体制冷剂连通配管用的配管容积判定运行和容积的运算)
在步骤S21中,与上述制冷剂自动填充运行中步骤S11的制冷剂量判定运行一样,进行包括室内单元全部运行、冷凝压力控制、液体管道温度控制、过热度控制和蒸发压力控制在内的液体制冷剂连通配管6用的配管容积判定运行。在此,将液体管道温度控制中过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的出口处的制冷剂的温度Tlp的液体管道温度目标值Tlps设为第一目标值Tlps1,将制冷剂量判定运行在该第一目标值Tlps1下稳定的状态设为第一状态(参照图9的用包括虚线在内的线表示的制冷循环)。图9是表示液体制冷剂连通配管用的配管容积判定运行中空调装置1的制冷循环的焓-熵图。
另外,从液体管道温度控制中过冷却器25的靠主制冷剂回路侧的出口处的制冷剂的温度Tlp稳定在第一目标值Tlps1的第一状态起,在其它的设备控制、即冷凝压力控制、过热度控制和蒸发压力控制的条件不变的情况下(即不变更过热度目标值SHrs和低压目标值Tes的情况下)成为将液体管道温度目标值Tlps变更为与第一目标值Tlps1不同的第二目标值Tlps2后稳定的第二状态(参照图9的实线表示的制冷循环)。在本实施形态中,第二目标值Tlps2是比第一目标值Tlps1高的温度。
这样,通过从稳定在第一状态的状态变更为第二状态,使液体制冷剂连通配管6内的制冷剂的密度变小,因此第二状态下的液体制冷剂连通配管部B3的制冷剂量Mlp与第一状态下的制冷剂量相比减少。从该液体制冷剂连通配管部B3减少的制冷剂朝制冷剂回路10的其它部分移动。更具体而言,如上所述,由于液体管道温度控制以外的其它的设备控制的条件不变,因此高压气体管部E的制冷剂量Mog1、低压气体管部H的制冷剂量Mog2、气体制冷剂连通配管部G的制冷剂量Mgp和压缩机部J的制冷剂量Mcomp大致保持一定,从液体制冷剂连通配管部B3减少的制冷剂会朝冷凝器部A、高温液体管部B1、低温液体管部B2、室内单元F和旁通回路部I移动。即,冷凝器部A的制冷剂量Mc、高温液体管部B1的制冷剂量Mol1、低温液体管部B2的制冷剂量Mol2、室内单元F的制冷剂量Mr和旁通回路部I的制冷剂量Mob增加与从液体制冷剂连通配管部B3减少的制冷剂相应的量。
上述控制由作为配管容积判定运行控制装置发挥作用的控制部8(更具体而言是室内侧控制部47、57、室外侧控制部37以及将控制部37、47、57彼此连接的传输线8a)作为步骤S21的处理进行,该控制部8进行用于运算液体制冷剂连通配管6的容积Mlp的配管容积判定运行。
接着,在步骤S22中,通过从第一状态向第二状态变更,利用制冷剂从液体制冷剂连通配管部B3减少而朝制冷剂回路10的其它部分移动的现象,来运算出液体制冷剂连通配管6的容积Vlp。
首先,对为了运算液体制冷剂连通配管6的容积Vlp而使用的运算式进行说明。若通过上述配管容积判定运行将从该液体制冷剂连通配管部B3减少而朝制冷剂回路10的其它部分移动的制冷剂量设为制冷剂增减量ΔMlp,将第一和第二状态之间的各部分的制冷剂的增减量设为ΔMc、ΔMol1、ΔMol2、ΔMr和ΔMob(在此,制冷剂量Mog1、制冷剂量Mog2和制冷剂量Mgp因大致保持一定而省略),则制冷剂增减量ΔMlp例如可由以下函数式进行运算:
ΔMlp=-(ΔMc+ΔMol1+ΔMol2+ΔMr+ΔMob)
另外,通过将该ΔMlp的值除以液体制冷剂连通配管6内的第一和第二状态之间的制冷剂的密度变化量Δρlp,可以运算出液体制冷剂连通配管6的容积Vlp。虽然对于制冷剂增减量ΔMlp的运算结果几乎没有影响,但也可在上述函数式中包含制冷剂量Mog1和制冷剂量Mog2。
Vlp=ΔMlp/Δρlp
ΔMc、ΔMol1、ΔMol2、ΔMr和ΔMob可通过使用上述制冷剂回路10各部分的相关关系式运算出第一状态下的制冷剂量和第二状态下的制冷剂量后从第二状态下的制冷剂量中减去第一状态下的制冷剂量而得到,密度变化量Δρlp可通过运算出第一状态下过冷却器25出口处的制冷剂密度和第二状态下过冷却器25出口处的制冷剂密度后从第二状态下的制冷剂密度中减去第一状态下的制冷剂密度而得到。
使用如上所述的运算式,可基于第一和第二状态下在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算出液体制冷剂连通配管6的容积Vlp。
在本实施形态中,要进行状态变更以使第二状态下的第二目标值Tlps2成为比第一状态下的第一目标值Tlps1高的温度,并使液体制冷剂连通配管部B2的制冷剂朝其它部分移动而使其它部分的制冷剂量增加,从而基于该增加量来运算液体制冷剂连通配管6的容积Vlp,但也可以进行状态变更,以使第二状态下的第二目标值Tlps2成为比第一状态下的第一目标值Tlps1低的温度,且使制冷剂从其它部分朝液体制冷剂连通配管部B3移动而使其它部分的制冷剂量减少,从而基于该减少量来运算液体制冷剂连通配管6的容积Vlp。
这样,由作为液体制冷剂连通配管用的配管容积运算装置发挥作用的控制部8来进行步骤S22的处理,该控制部8基于液体制冷剂连通配管6用的配管容积判定运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算液体制冷剂连通配管6的容积Vlp。
(步骤S23、S24:气体制冷剂连通配管用的配管容积判定运行和容积的运算)
在上述步骤S21和步骤S22完成后,在步骤S23中进行包括室内单元全部运行、冷凝压力控制、液体管道温度控制、过热度控制和蒸发压力控制在内的气体制冷剂连通配管7用的配管容积判定运行。在此,将蒸发压力控制中压缩机21的吸入压力Ps的低压目标值Pes设为第一目标值Pes1,将制冷剂量判定运行在该第一目标值Pes1下稳定的状态设为第一状态(参照图10的用包括虚线在内的线表示的制冷循环)。图10是表示气体制冷剂连通配管用的配管容积判定运行中空调装置1的制冷循环的焓-熵图。
接着,从蒸发压力控制中压缩机21的吸入压力Ps的低压目标值Pes稳定在第一目标值Pes1的第一状态起在其它的设备控制、即液体管道温度控制、冷凝压力控制和过热度控制的条件不变的情况下(即不变更液体管道温度目标值Tlps和过热度目标值SHrs的情况下),成为将低压目标值Pes变更为与第一目标值Pes1不同的第二目标值Pes2后稳定的第二状态(参照仅由图10的实线表示的制冷循环)。在本实施形态中,第二目标值Pes2是比第一目标值Pes1低的压力。
这样,通过从稳定在第一状态的状态变更为第二状态,气体制冷剂连通配管7内的制冷剂的密度变小,因此第二状态下的气体制冷剂连通配管部G的制冷剂量Mgp与第一状态下的制冷剂量相比减少。从该气体制冷剂连通配管部G减少的制冷剂朝制冷剂回路10的其它部分移动。更具体而言,如上所述,由于蒸发压力控制以外的其它的设备控制的条件不变,因此高压气体管部E的制冷剂量Mog1、高温液体管部B1的制冷剂量Mol1、低温液体管部B2的制冷剂量Mol2和液体制冷剂连通配管部B3的制冷剂量Mlp大致保持一定,从气体制冷剂连通配管部G减少的制冷剂会朝低压气体管部H、冷凝器部A、室内单元F、旁通回路部I和压缩机部J移动。即,低压气体管部H的制冷剂量Mog2、冷凝器部A的制冷剂量Mc、室内单元F的制冷剂量Mr、旁通回路部I的制冷剂量Mob和压缩机部J的制冷剂量Mcomp增加与从气体制冷剂连通配管部G减少的制冷剂相应的量。
上述控制由作为配管容积判定运行控制装置发挥作用的控制部8(更具体而言是室内侧控制部47、57、室外侧控制部37以及将控制部37、47、57彼此连接的传输线8a)作为步骤S23的处理进行,该控制部8进行用于运算气体制冷剂连通配管7的容积Vgp的配管容积判定运行。
接着,在步骤S24中,通过从第一状态向第二状态变更,利用制冷剂从气体制冷剂连通配管部G减少而朝制冷剂回路10的其它部分移动的现象来运算出气体制冷剂连通配管7的容积Vgp。
首先,对为了运算气体制冷剂连通配管7的容积Vgp而使用的运算式进行说明。若将上述配管容积判定运行中从该气体制冷剂连通配管部G减少而朝制冷剂回路10的其它部分移动的制冷剂量设为制冷剂增减量ΔMgp,将第一和第二状态之间的各部分的制冷剂的增减量设为ΔMc、ΔMog2、ΔMr、ΔMob和ΔMcomp(在此,制冷剂量Mog1、制冷剂量Mol1、制冷剂量Mol2和制冷剂量Mlp大致保持一定,故而省略),则制冷剂增减量ΔMgp例如可由以下函数式进行运算:
ΔMgp=-(ΔMc+ΔMog2+ΔMr+ΔMob+ΔMcomp)
另外,通过将该ΔMgp的值除以气体制冷剂连通配管7内的第一和第二状态之间的制冷剂的密度变化量Δρgp,可以运算出气体制冷剂连通配管7的容积Vgp。虽然对于制冷剂增减量ΔMgp的运算结果几乎没有影响,但也可在上述函数式中包含制冷剂量Mog1、制冷剂量Mol1和制冷剂量Mol2。
Vgp=ΔMgp/Δρgp
ΔMc、ΔMog2、ΔMr、ΔMob和ΔMcomp可通过使用上述制冷剂回路10各部分的相关关系式运算出第一状态下的制冷剂量和第二状态下的制冷剂量后从第二状态下的制冷剂量中减去第一状态下的制冷剂量而得到,密度变化量Δρgp可通过运算出第一状态下压缩机21吸入侧的制冷剂密度ρs和室内热交换器42、52出口处的制冷剂密度ρeo间的平均密度并从第二状态下的平均密度中减去第一状态下的平均密度而得到。
使用如上所述的运算式,可基于第一和第二状态下在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算出气体制冷剂连通配管7的容积Vgp。
在本实施形态中,进行状态变更,以使第二状态下的第二目标值Pes2成为比第一状态下的第一目标值Pes1低的压力,使气体制冷剂连通配管部G的制冷剂朝其它部分移动而使其它部分的制冷剂量增加,从而基于该增加量来运算气体制冷剂连通配管7的容积Vgp,但也可以进行状态变更,以使第二状态下的第二目标值Pes2成为比第一状态下的第一目标值Pes1高的压力,使制冷剂从其它部分朝气体制冷剂连通配管部G移动而使其它部分的制冷剂量减少,从而基于该减少量来运算气体制冷剂连通配管7的容积Vgp。
这样,由作为气体制冷剂连通配管用的配管容积运算装置发挥作用的控制部8来进行步骤S24的处理,该控制部8基于气体制冷剂连通配管7用的配管容积判定运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算出气体制冷剂连通配管7的容积Vgp。
(步骤S25:配管容积判定运行结果的准确性判定)
在上述步骤S21~步骤S24完成后,在步骤S25中对配管容积判定运行的结果是否准确、即由配管容积运算装置运算出的制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp是否准确进行判定。
具体而言,如下面的不等式所示,对根据运算得到的液体制冷剂连通配管6的容积Vlp与气体制冷剂连通配管7的容积Vgp之比是否处在规定的数值范围内进行判定。
ε1<Vlp/Vgp<ε2
其中,ε1和ε2是可以根据室外单元与室内单元之间可实现的组合中的配管容积比的最小值和最大值而变化的值。
若容积比Vlp/Vgp满足上述数值范围,则配管容积判定运行的步骤S2的处理完成,若容积比Vlp/Vgp不满足上述数值范围,则再次进行步骤S21~步骤S24的配管容积判定运行和容积的运算处理。
这样,由作为准确性判定装置发挥作用的控制部8来进行步骤S25的处理,该控制部8对上述配管容积判定运行的结果是否准确、即由配管容积运算装置运算出的制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp是否准确进行判定。
在本实施形态中,是先进行液体制冷剂连通配管6用的配管容积判定运行(步骤S21、S22),后进行气体制冷剂连通配管7用的配管容积判定运行(步骤S23、S24),但也可先进行气体制冷剂连通配管7用的配管容积判定运行。
在上述步骤S25中,在步骤S21~S24的配管容积判定运行的结果被多次判定为不准确时、以及想要更简单地进行制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp的判定时,图8中虽未图示,但例如也可以如下,即在步骤S25中,在步骤S21~S24的配管容积判定运行的结果被判定为不准确后,转移到基于制冷剂连通配管6、7的压力损失来推测制冷剂连通配管6、7的配管长度、并基于该推测出的配管长度和平均容积比来运算制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp的处理,从而得到制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp。
在本实施形态中说明了在没有制冷剂连通配管6、7的长度和管径等信息、制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp未知的前提下通过运行配管容积判定运行来运算制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp的情况,但在配管容积运算装置具有可通过输入制冷剂连通配管6、7的长度和管径等信息来运算制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp的功能时,也可同时使用该功能。
在不运用通过使用上述配管容积判定运行及其运行结果来运算制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp的功能、而仅运用通过输入制冷剂连通配管6、7的长度和管径等信息来运算制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp的功能时,也可使用上述准确性判定装置(步骤S25)对输入的制冷剂连通配管6、7的长度和管径等信息是否准确进行判定。
(步骤S3:初始制冷剂量检测运行)
在上述步骤S2的配管容积判定运行完成后,转移到步骤S3的初始制冷剂量判定运行。在初始制冷剂量检测运行中,由控制部8来进行图11所示的步骤S31和步骤S32的处理。在此,图11是初始制冷剂量检测运行的流程图。
(步骤S31:制冷剂量判定运行)
在步骤S31中,与上述制冷剂自动填充运行的步骤S11的制冷剂量判定运行一样,进行包括室内单元全部运行、冷凝压力控制、液体管道温度控制、过热度控制和蒸发压力控制在内的制冷剂量判定运行。
这样,由作为制冷剂量判定运行控制装置发挥作用的控制部8来进行步骤S31的处理,该控制部8进行包括室内单元全部运行、冷凝压力控制、液体管道温度控制、过热度控制和蒸发压力控制在内的制冷剂量判定运行。
(步骤S32:制冷剂量的运算)
利用一边进行上述制冷剂量判定运行一边作为制冷剂量运算装置发挥作用的控制部8,基于步骤S32的初始制冷剂量判定运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算制冷剂回路10内的制冷剂量。制冷剂回路10内的制冷剂量的运算使用上述制冷剂回路10各部分的制冷剂量与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式来进行运算,此时,由于在空调装置1的构成设备的设置后未知的制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp通过上述配管容积判定运行进行了运算而已知,因此通过将这些制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp乘上制冷剂密度来运算制冷剂连通配管6、7内的制冷剂量Mlp、Mgp并加上它各部分的制冷剂量,可检测出制冷剂回路10整体的初始制冷剂量。由于该初始制冷剂量在下述的制冷剂泄漏检测运行中作为构成判定制冷剂回路10有无泄漏的基准的制冷剂回路10整体的基准制冷剂量Mi使用,因此将其作为运行状态量之一而存储在作为状态量储存装置的控制部8的存储器内。
这样,由作为制冷剂量运算装置发挥作用的控制部8来进行步骤S32的处理,该控制部8基于初始制冷剂量检测运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算制冷剂回路10各部分的制冷剂量。
<制冷剂泄漏检测运行模式>
下面用图1、图3、图6和图12来说明制冷剂泄漏检测运行模式。在此,图12是制冷剂泄漏检测运行模式的流程图。
在本实施形态中,以定期(例如休息日和深夜等不必进行空气调节的时间段等)检测制冷剂是否意外地从制冷剂回路10泄漏到外部的情况为例进行说明。
(步骤S41:制冷剂量判定运行)
首先,在上述制冷运行和供暖运行那样的通常运行模式下运行了一定时间(例如每半年~一年等)后,自动或手动地从通常运行模式切换成制冷剂泄漏检测运行模式,与初始制冷剂量检测运行的制冷剂量判定运行一样地进行包括室内单元全部运行、冷凝压力控制、液体管道温度控制、过热度控制和蒸发压力控制在内的制冷剂量判定运行。
该制冷剂量判定运行在每次进行制冷剂泄漏检测运行时进行,例如即使在因冷凝压力Pc不同或发生制冷剂泄漏那样的运行条件差异而导致室外热交换器23出口处的制冷剂温度Tco变动时,也可通过液体管道温度控制使液体制冷剂连通配管6内的制冷剂的温度Tlp以相同液体管道温度目标值Tlps保持一定。
这样,由作为制冷剂量判定运行控制装置发挥作用的控制部8来进行步骤S41的处理,该控制部8进行包括室内单元全部运行、冷凝压力控制、液体管道温度控制、过热度控制和蒸发压力控制在内的制冷剂量判定运行。
(步骤S42:制冷剂量的运算)
接着,利用一边进行上述制冷剂量判定运行一边作为制冷剂量运算装置发挥作用的控制部8基于步骤S42的初始制冷剂量判定运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算制冷剂回路10内的制冷剂量。制冷剂回路10内的制冷剂量的运算使用上述制冷剂回路10各部分的制冷剂量与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量之间的关系式来进行运算,此时,与初始制冷剂量判定运行一样,由于在空调装置1的构成设备的设置后未知的制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp通过上述配管容积判定运行进行了运算而成为已知,因此通过将这些制冷剂连通配管6、7的容积Vlp、Vgp乘上制冷剂密度来运算制冷剂连通配管6、7内的制冷剂量Mlp、Mgp,并加上其它各部分的制冷剂量,可运算出制冷剂回路10整体的制冷剂量M。
在此,如上所述,由于通过液体管道温度控制使液体制冷剂连通配管6内的制冷剂的温度Tlp在液体管道温度目标值Tlps下保持一定,因此,不管制冷剂泄漏检测运行的运行条件是否不同,即使是在热交换器23出口处的制冷剂温度Tco变动时,液体制冷剂连通配管部B3的制冷剂量Mlp也会保持一定。
这样,由作为制冷剂量运算装置发挥作用的控制部8来进行步骤S42的处理,该控制部8基于制冷剂泄漏检测运行中在制冷剂回路10内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量来运算制冷剂回路10各部分的制冷剂量。
(步骤S43、S44:制冷剂量是否合适的判定、警报显示)
制冷剂一旦从制冷剂回路10泄漏到外部,制冷剂回路10内的制冷剂量便会减少。上述步骤S42中运算出的制冷剂回路10整体的制冷剂量M在制冷剂回路10发生制冷剂泄漏时小于在初始制冷剂量检测运行中检测出的基准制冷剂量Mi,在制冷剂回路10未发生制冷剂泄漏时与基准制冷剂量Mi大致相同。
根据上述内容在步骤S43中对制冷剂有无泄漏进行判定。在步骤S43中,当判定为制冷剂回路10未发生制冷剂泄漏时,结束制冷剂泄漏检测运行模式。
另一方面,在步骤S43中,当判定为制冷剂回路10发生制冷剂泄漏时,转移到步骤S44的处理,在警报显示部9中显示报知检测到制冷剂泄漏的警报,之后结束制冷剂泄漏检测运行模式。
这样,由作为制冷剂泄漏检测装置发挥作用的控制部8来进行步骤S42~S44的处理,该控制部8在制冷剂泄漏检测运行模式下一边进行制冷剂量判定运行一边对制冷剂回路10内的制冷剂量是否合适进行判定,从而检测有无制冷剂泄漏。
如上所述,在本实施形态的空调装置1中,控制部8作为制冷剂量判定运行装置、制冷剂量运算装置、制冷剂量判定装置、配管容积判定运行装置、配管容积运算装置、准确性判定装置和状态量储存装置发挥作用,从而构成用于对被填充到制冷剂回路10内的制冷剂量是否合适进行判定的制冷剂量判定系统。
(3)空调装置的特征
本实施形态的空调装置1具有如下特征。
在本实施形态的空调装置1中,制冷剂与储藏于在压缩机21的压缩机外壳71内形成的储油部71d中的冷冻机油的油上表面接触,因此,油上表面附近的冷冻机油接近制冷剂的温度,另外,形成储油部71d的压缩机外壳71的壁面附近的冷冻机油接近壁面的温度、即压缩机21外部的环境温度,因此,在储藏在储油部71d内的冷冻机油中,会形成温度分布、即接触油上表面的制冷剂的温度与压缩机21外部的环境温度之间的温度差。尤其是在本实施形态的空调装置1中,由于压缩机21是在高压空间Q2内具有冷冻机油的储油部71d,因此,储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油与接触该冷冻机油的制冷剂之间的温度差增大,容易在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成温度分布。
不过,在本实施形态的空调装置1中,是根据至少包括压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量(在此是室外温度Ta)的运行状态量来运算溶解制冷剂量Mqo的,因此,可兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布,减小溶解制冷剂量Mqo的运算误差。由此,可准确掌握在压缩机21内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量Mqo,从而可高精度地判定制冷剂回路10内的制冷剂量是否合适。
更具体而言,在本实施形态的空调装置1中,除了压缩机21外部的环境温度或作为与该温度等价的运行状态量的室外温度Ta之外,在溶解制冷剂量Mqo的运算中还使用与压缩机21内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或作为与该温度等价的运行状态量的排出温度Td,通过计算这两个温度的平均温度,可兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布。另外,作为压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用室外温度Ta或用系统构成设备的运行状态量对室外温度Ta进行修正后得到的温度,可在不追加温度传感器的情况下兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布。
在本实施形态的空调装置1中,除了压缩机21外部的环境温度、与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或者作为与这些温度等价的运行状态量的室外温度Ta、排出温度Td之外,在溶解制冷剂量Mqo的运算中还使用与压缩机21内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或作为与该压力等价的运行状态量的排出压力Pd,因此,例如可在兼顾到储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布的同时,兼顾到因压力引起的制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ的变化。
(4)变形例1
在上述实施形态中,是将冷冻机油的温度Toil用排出温度Td和室外温度Ta的函数(即,Toil=f2(Td、Ta))或图表来表示(参照表示排出温度Td和室外温度Ta与冷冻机油的温度Toil之间的关系的线图图7),因此,在压缩机21的运行处于恒定状态时,可高精度地获得冷冻机油的温度Toil。
但是,例如在压缩机21启动后到成为恒定状态的期间以及设置有多台压缩机21时多台压缩机21中的一台从停止到成为恒定状态的期间那样的过渡状态下,冷冻机油的温度会随着时间的经过而变化,因此,若像上述的冷冻机油的温度Toil的运算方法那样仅用排出温度Td和室外温度Ta的函数来表示冷冻机油的温度Toil,则可能无法得到足够的运算精度。
因此,在本变形例中,通过使用兼顾到压缩机21启停后经过的时间t的函数(即,Toil=f2’(Td、Ta、t)或图表来表示冷冻机油的温度Toil,来加上在压缩机21启停后的过渡状态下的冷冻机油的温度变化,可高精度地运算冷冻机油的温度Toil。
其结果是,即使是在压缩机21启停后的过渡状态下,也可兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布,进一步减小溶解制冷剂量Mqo的运算误差。
(5)变形例2
在上述实施形态和变形例1中,在运算冷冻机油的温度Toil时,作为压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,是使用室外温度Ta或用系统构成设备的运行状态量对室外温度Ta进行修正后得到的温度,但也可取而代之,如图2和图3所示,在压缩机21的底部(具体而言是形成储油部71d的下部镜板71c)的外表面上安装压缩机外表面温度传感器75,使用由该压缩机外表面温度传感器75检测出的压缩机21外表面的温度(即压缩机外表面温度Tcase)。
由此,可准确兼顾到在储藏在储油部71d内的冷冻机油中形成的温度分布,进一步减小溶解制冷剂量Mqo的运算误差。
(6)变形例3
在上述实施形态和变形例1、2中,是将冷冻机油的温度Toil用包含与压缩机21内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度(在此是排出温度Td)以及压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量(在此是室外温度Ta、用系统构成设备的运行状态量对室外温度Ta进行了修正后得到的温度、或压缩机外表面温度Tcase)的函数或者图表来表示并运算,但也可取而代之,如图2和图3所示,在压缩机21的内部(具体而言是储油部71d的中央附近)安装作为油温检测装置的储油部温度传感器76,将由该储油部温度传感器76检测出的压缩机21内部的冷冻机油的温度作为Toil。
由此,可直接且准确地检测出压缩机21内部的冷冻机油的温度Toil,从而可减小溶解制冷剂量Mqo的运算误差。此外,也无需使用上述实施形态和变形例1、2那样的函数式或图表来运算冷冻机油的温度Toil,从而可减小运算负载。
(7)变形例4
在上述实施形态和变形例1~3中,当采用在高压空间Q2内具有冷冻机油的储油部71d的压缩机作为压缩机21时,是根据至少包括压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量(在此是室外温度Ta)的运行状态量来运算溶解制冷剂量Mqo,从而兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布,但如图13所示,当压缩机21是在低压空间Q1内具有冷冻机油的储油部171d时,也可根据至少包括压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量(在此是室外温度Ta)的运行状态量来运算溶解制冷剂量Mqo,由此兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油中形成的温度分布。
首先,参照图13对在低压空间Q1内具有冷冻机油的储油部171d的压缩机21的结构进行说明。
本变形例的压缩机21是在立式圆筒形状的容器、即压缩机外壳171中内置有压缩部件172和压缩机电动机173的密闭型压缩机。
压缩机外壳171具有:大致圆筒形状的筒板171a、焊接固定在筒板171a上端的上部镜板171b、以及焊接固定在筒板171a下端的下部镜板171c。在该压缩机外壳171内,主要在上部配置有压缩部件172,在压缩部件172的下侧配置有压缩机电动机173。压缩部件172和压缩机电动机173被在压缩机外壳171内沿上下方向延伸配置的轴174连结。在压缩机外壳171上,以贯穿筒板171a的形态设置有吸入管181,以贯穿上部镜板171b的形态设置有排出管182。在压缩机外壳171内的空间中,压缩部件172下侧的与吸入管181连通的空间成为供低压制冷剂经由吸入管181流入压缩机外壳71内的低压空间Q1。在低压空间Q1的下部形成有储油部171d,该储油部171d用于储藏对压缩机21内(尤其是压缩部件172)进行润滑所需的冷冻机油。
压缩部件72在其下部形成有将低压空间Q1内的制冷剂吸入的吸入口172a,在上部形成有将压缩后的高压制冷剂排出的排出口172b。在压缩机外壳171内的空间中,压缩部件172上侧的与排出管182连通的空间成为供高压制冷剂经由压缩部件172的排出口172b流入的高压空间Q2。
在轴174上形成有油路174a,该油路74a在储油部171d处开口,并与压缩部件172的内部连通,在该油路174a的下端设置有泵部件174b,该泵部件174b将储藏在储油部171d内的冷冻机油朝压缩部件172供给。
压缩机电动机173配置在压缩部件172下侧的低压空间Q1内,包括:固定在压缩机外壳171的内表面上的环状定子173a、以及空开极小的间隙可自由旋转地收容在定子173a的内周侧的转子173b。
在具有这种结构的压缩机21中,在驱动压缩机电动机173时,低压制冷剂经由吸入管181流入压缩机外壳171的低压空间Q1内,被压缩部件172压缩而成为高压制冷剂,之后,经由排出管182从压缩机外壳171的高压空间Q2流出。在此,流入低压空间Q1内的低压制冷剂主要像图13中表示吸入制冷剂流的双点划线描绘出的箭头所示的那样,以与储藏在储油部171d内的冷冻机油的油上表面接触的方式流动,之后,经由压缩机电动机173与压缩机外壳171间的间隙和定子173a与转子173b间的间隙上升,朝在压缩部件172的下部形成的吸入口172a流动。由于储藏在储油部171d内的冷冻机油的上表面与制冷剂接触,因此,油的上表面附近的冷冻机油接近制冷剂的温度,另外,形成储油部171d的压缩机外壳171下部(主要是下部镜板171c)的壁面附近的冷冻机油接近壁面的温度、即压缩机21外部的环境温度,因此,在储藏在储油部171d内的冷冻机油中,会形成温度分布、即接触储油部171d的油上表面的制冷剂的温度与压缩机21外部的环境温度之间的温度差。在此,与储油部71d的油上表面接触的制冷剂在制冷运行时是从作为蒸发器发挥作用的室内热交换器42、52返回的低压制冷剂,在供暖运行时是从作为蒸发器发挥作用的室外热交换器23返回的低压制冷剂,具有与室内空气的温度或室外空气的温度接近的温度,因此,与像上述实施形态那样在高压空间Q2内形成有储油部71d时相比,与压缩机21外部的环境温度之间的温度差存在减小的倾向。即,在本变形例中,储藏在压缩机21内部的储油部71d中的冷冻机油与接触该冷冻机油的制冷剂之间的温度差减小,从而较难在储藏在压缩机21内部的储油部171d中的冷冻机油中形成温度分布。但是,即使在这种情况下也会在压缩机21内部的冷冻机油中形成一定的温度分布,因此,最好是也结合该温度分布的影响来运算溶解制冷剂量Mqo。
因此,在本变形例中,如下所述地运算包括溶解制冷剂量Mqo的压缩机部J的制冷剂量Mcomp。压缩机部J的制冷剂量Mcomp与在制冷剂回路10内流动的制冷剂或系统构成设备的运行状态量之间的关系式例如由以下函数式来表示:
Mcomp=Mqo+Mq1+Mq2
该函数式是将在储藏在压缩机21的压缩机外壳171内的低压空间Q1中的储油部171d内的冷冻机油中溶解的溶解制冷剂量Mqo、压缩机21的压缩机外壳171内的低压空间Q1中储油部171d以外部分的制冷剂量Mq1以及压缩机21的压缩机外壳171内的高压空间Q2部分的制冷剂量Mq2相加。
在此,若将冷冻机油的量设为Moil,将制冷剂在冷冻机油内的溶解度设为φ,则溶解制冷剂量Mqo由以下函数式来表示:
Mqo=φ/(1-φ)×Moil
该制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ由储藏在储油部171d内的冷冻机油的压力和温度的函数来表示,此时,作为冷冻机油的压力,可使用低压空间Q1中的制冷剂的压力(即吸入压力Ps)。在本变形例中,作为冷冻机油的温度Toil,可使用由吸入温度Ts和室外温度Ta的函数(即,Toil=f5(Ts、Ta))来表示的压缩机21内部的冷冻机油的平均温度(参照表示吸入温度Ts和室外温度Ta与冷冻机油的温度Toil之间的关系的线图图14)。这样一来,制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ可由形成有储油部171d的低压空间Q1中的制冷剂的压力(即吸入压力Ps)以及用上述吸入温度Ts和室外温度Ta的函数表示的冷冻机油的平均温度Toil的函数(即,φ=f6(Ps、Toil))来表示。这样,溶解制冷剂量Mqo可根据已知的冷冻机油的量Moil、吸入压力Ps和冷冻机油的平均温度Toil(更具体而言是吸入温度Ts和室外温度Ta)进行运算。
制冷剂量Mq1可由以下函数式进行运算:
Mq1=(Vcomp-Voil-Vq2)×ρs
该函数式是从压缩机21的整体容积Vcomp中减去冷冻机油的容积Voil和高压空间Q2的容积Vq2后乘上作为低压空间Q1中的制冷剂的密度的制冷剂密度ρs。
其中,冷冻机油的容积Voil可通过将冷冻机油的量Moil除以冷冻机油的密度ρoil进行运算。该冷冻机油的密度ρoil由冷冻机油温度的函数来表示,但这种情况下也可与运算上述溶解度φ时一样,使用冷冻机油的平均温度Toil。即,冷冻机油的密度可由冷冻机油的平均温度Toil的函数(即,ρoil=f7(Toil))来表示。这样,压缩机21的压缩机外壳171内的低压空间Q1中,储油部171d以外部分的制冷剂Mq1可根据已知的容积Vcomp、已知的容积Vq2、已知的冷冻机油的量Moil和冷冻机油的平均温度Toil(更具体而言是吸入温度Ts和室外温度Ta)进行运算。
制冷剂量Mq2可由以下函数式进行运算:
Mq2=Vq2×ρd
该函数式是在高压空间Q2的容积Vq2上乘以作为高压空间Q2中的制冷剂的密度的制冷剂密度ρd。
在本变形例中,与上述实施形态一样,也是根据至少包括压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量(在此是室外温度Ta)的运行状态量,来运算溶解制冷剂量Mqo,因此,可兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部171d中的冷冻机油中形成的温度分布,可减小溶解制冷剂量Mqo的运算误差。由此,可准确掌握在压缩机21内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量Mqo,从而可高精度地判定制冷剂回路10内的制冷剂量是否合适。
更具体而言,在本变形例中,除了压缩机21外部的环境温度或作为与该温度等价的运行状态量的室外温度Ta之外,在溶解制冷剂量Mqo的运算中还使用与压缩机21内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或作为与该温度等价的运行状态量的吸入温度Ts,通过计算这两个温度的平均温度,可兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部171d中的冷冻机油中形成的温度分布。
另外,在本变形例中,除了压缩机21外部的环境温度、与压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或者作为与这些温度等价的运行状态量的室外温度Ta、吸入温度Ts之外,在溶解制冷剂量Mqo的运算中还使用与压缩机21内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或作为与该压力等价的运行状态量的吸入压力Ps,因此,例如既可兼顾到在储藏在压缩机21内部的储油部171d中的冷冻机油中形成的温度分布,又兼顾到因压力引起的制冷剂在冷冻机油内的溶解度φ的变化。
另外,在本变形例中,也可与上述变形例一样,在运算冷冻机油的温度Toil时,加上在压缩机21启停后的过渡状态下的冷冻机油的温度变化,以高精度地运算冷冻机油的温度Toil。
另外,与上述变形例2一样,在运算冷冻机油的温度Toil时,作为压缩机21外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,也可如图13或图3所示,在压缩机21的底部(具体而言是形成储油部71d的下部镜板71c)的外表面上安装压缩机外表面温度传感器75,使用由该压缩机外表面温度传感器75检测出的压缩机21外表面的温度(即压缩机外表面温度Tcase)。
另外,与上述变形例3一样,也可如图13和图3所示,在压缩机21的内部(具体而言是储油部71d的中央附近)安装作为油温检测装置的储油部温度传感器76,将由该储油部温度传感器76检测出的压缩机21内部的冷冻机油的温度作为Toil使用。
(8)其它实施形态
上面参照附图对本发明的实施形态进行了说明,但具体结构并不局限于上述实施形态,可在不脱离发明主旨的范围内进行变更。
例如,在上述实施形态中是将本发明应用于可冷暖切换的空调装置,但并不局限于此,也可将本发明应用于制冷专用的空调装置等其它空调装置。另外,在上述实施形态中是将本发明应用于具有一个室外单元的空调装置,但并不局限于此,也可将本发明应用于具有多个室外单元的空调装置。
工业上的可利用性
采用本发明,可准确掌握在压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量,高精度地判定制冷剂回路内的制冷剂量是否合适。

Claims (9)

1.一种空调装置(1),其特征在于,包括:
制冷剂回路(10),该制冷剂回路(10)由压缩机(21)、热源侧热交换器(23)、膨胀机构(38、41、51)和利用侧热交换器(42、52)连接而成;
制冷剂量运算装置,该制冷剂量运算装置根据在所述制冷剂回路内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量,结合在所述压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量、即溶解制冷剂量来运算所述制冷剂回路内的制冷剂量;以及
制冷剂量判定装置,该制冷剂量判定装置根据由所述制冷剂量运算装置运算的制冷剂量,来判定所述制冷剂回路内的制冷剂量是否合适,
所述制冷剂量运算装置根据如下运行状态量来运算所述溶解制冷剂量:所述压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量的运行状态量,与所述压缩机内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量,以及至少包括冷冻机油的温度的运行状态量,该冷冻机油的温度用兼顾到所述压缩机启停后经过的时间的函数或图表来表示。
2.如权利要求1所述的空调装置(1),其特征在于,作为所述压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用室外温度或用构成设备的运行状态量对所述室外温度进行修正后得到的温度。
3.如权利要求1所述的空调装置(1),其特征在于,作为所述压缩机外部的环境温度或与该温度等价的运行状态量,使用所述压缩机外表面的温度。
4.如权利要求4所述的空调装置(1),其特征在于,与所述压缩机(21)内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量是从所述压缩机排出的制冷剂的温度。
5.如权利要求4所述的空调装置(1),其特征在于,与所述压缩机(21)内部的冷冻机油接触的制冷剂的温度或与该温度等价的运行状态量是被所述压缩机吸入的制冷剂的温度。
6.一种空调装置(1),其特征在于,
制冷剂回路(10),该制冷剂回路(10)由压缩机(21)、热源侧热交换器(23)、膨胀机构(41、51)和利用侧热交换器(42、52)连接而成;
制冷剂量运算装置,该制冷剂量运算装置根据在所述制冷剂回路内流动的制冷剂或构成设备的运行状态量,结合在所述压缩机内部的冷冻机油中溶解的制冷剂量、即溶解制冷剂量来运算所述制冷剂回路内的制冷剂量;以及
制冷剂量判定装置,该制冷剂量判定装置根据由所述制冷剂量运算装置运算的制冷剂量,来判定所述制冷剂回路内的制冷剂量是否合适,
在所述压缩机内部,设置有对所述压缩机内部的冷冻机油的温度进行检测的油温检测装置,
所述制冷剂量运算装置根据至少包括由所述油温检测装置检测出的冷冻机油的温度的运行状态量,来运算所述溶解制冷剂量,该冷冻机油的温度用兼顾到所述压缩机启停后经过的时间的函数或图表来表示。
7.如权利要求1至3、7、8中任一项所述的空调装置(1),其特征在于,作为用于运算所述溶解制冷剂量的运行状态量,还包括与所述压缩机(21)内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量。
8.如权利要求9所述的空调装置(1),其特征在于,与所述压缩机(21)内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量是从所述压缩机排出的制冷剂的压力。
9.如权利要求9所述的空调装置(1),其特征在于,与所述压缩机(21)内部的冷冻机油接触的制冷剂的压力或与该压力等价的运行状态量是被所述压缩机吸入的制冷剂的压力。
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