JP2007298221A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒回路10と、運転制御手段8,8aとを備える。冷媒回路は、熱源ユニット2と、複数の利用ユニット3a〜3cと、膨張機構V2,V9a〜V9cとが接続されることによって構成されている。熱源ユニットは、圧縮機21と、熱源側熱交換器22とを有する。利用ユニットは、利用側熱交換器31a〜31cを有する。運転制御手段は、第1状態値が第1制御目標値になるように構成機器の制御を行う冷媒量判定運転が可能である。また、運転制御手段は、冷媒量判定運転の際に、複数の利用ユニットの内、所定空間を空調する第1利用ユニット3cの冷房能力を維持する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。ここでは、ビル内に事務所等の室内と常時冷房負荷がかかるマシンルームとがあるものとする。
室内ユニット3a〜3cは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、または、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット3a、3bは、第2冷媒連絡配管群7を介して接続ユニット4a,4bに接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。また、室内ユニット3cは、第1冷媒連絡配管郡5を介して室外ユニット2に接続されており、室内ユニット3a,3bと同様に冷媒回路10の一部を構成している。
室外ユニット2は、ビル等の室外に設置されており、第1冷媒連絡配管群5を介して接続ユニット4a,4bおよび室内ユニット3cに接続されており、冷媒回路10を構成している。
接続ユニット4a,4bは、ビル等の室内に室内ユニット3a,3bとともに設置されている。接続ユニット4a,4bは、第1冷媒連絡配管群5と第2冷媒連絡配管群7とともに、室内ユニット3a,3bと室外ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。
第1冷媒連絡配管群5および第2冷媒連絡配管群7は、空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管であり、設置場所や室外ユニットと室内ユニットと接続ユニットとの組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。このため、例えば、新規に空気調和装置1を設置する場合には、冷媒充填量を計算するために、第1冷媒連絡配管群5および第2冷媒連絡配管群7の長さや管径等の情報を正確に把握する必要があるが、その情報管理や冷媒量の計算自体が煩雑である。また、既設配管を利用して室内ユニットまたは室外ユニットまたは接続ユニットを更新するような場合には、第1冷媒連絡配管群5および第2冷媒連絡配管群7の長さや管径等の情報が失われていることがある。
次に、本実施形態の空気調和装置1の動作について説明する。
(冷房運転)
まず、通常運転モードにおける冷房運転について、図1および図2を用いて説明する。
室内ユニット3a〜3cのうち、例えば、室内ユニット3a,3bを暖房運転し、かつ、室内ユニット3cを冷房運転する冷暖同時運転であって、室内ユニット3a〜3c全体の空調負荷に応じて、室外ユニット2の室外熱交換器22を蒸発器として機能させる運転(蒸発運転)について説明する。この際、四路切換弁V1が図1の破線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器22が蒸発器として機能するとともに、高圧ガス冷媒連絡配管52を通じて暖房運転する2台の室内ユニット3a,3bに圧縮機21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が供給されるようになる。このとき、バイパス膨張弁V7は、閉止されており、第1高圧ガス開閉弁V8は、開状態にされている。
室内ユニット3a〜3cのうち、例えば、室内ユニット3aを暖房運転し、かつ、室内ユニット3b,3cを冷房運転する冷暖同時運転モードであって、室内ユニット3a〜3c全体の空調負荷に応じて、室外ユニット2の室外熱交換器22を凝縮器として機能させる運転(凝縮運転)について説明する。この際、四路切換弁V1が図1の実線で示される状態に切り換えられることによって、室外熱交換器22が凝縮器として機能するとともに、高圧ガス冷媒連絡配管52を通じて室内ユニット3aに圧縮機21において圧縮され吐出された高圧のガス冷媒が供給されるようになる。このとき、第1高圧ガス開閉弁V8は、開状態にされている。
次に、試運転モードについて、図1〜図3を用いて説明する。ここで、図3は、試運転モードのフローチャートである。本実施形態において、試運転モードでは、まず、ステップS1の冷媒自動充填運転が行われ、続いて、ステップS2の配管容積判定運転が行われ、さらに、ステップS3の初期冷媒量検知運転が行われる。
まず、室外ユニット2の液側閉鎖弁V4、高圧ガス側閉鎖弁V5、および低圧ガス側閉鎖弁V6を開けて、室外ユニット2に予め充填されている冷媒を冷媒回路10内に充満させる。
冷媒自動充填運転の開始指令がなされると、冷媒回路10が、室外ユニット2の四路切換弁V1が図1の実線で示される状態で、かつ、室内ユニット3a〜3cの室内膨張弁V9a〜V9c、接続ユニット4a,4bの低圧ガス開閉弁V10a,V10b、および室外膨張弁V2が開状態となり、室外ユニット2の第1高圧ガス開閉弁V8および接続ユニット4a,4bの第2高圧ガス開閉弁V11a,V11bが閉状態となり、圧縮機21、室外ファン25、および室内ファン32a〜32cが起動されて、室内ユニット3a〜3cの全てについて強制的に冷房運転(以下、室内ユニット全数運転とする)が行われる。このとき、室外ユニット2内の第1バイパス冷媒回路27上の第1バイパス開閉弁V3と、接続ユニット4a,4b内の第3バイパス冷媒回路43a,43b上の第2バイパス開閉弁V13a,V13bとが開状態となり、高圧ガス冷媒連絡配管52内と低圧ガス冷媒連絡配管53内との冷媒圧力が均圧化される。
次に、上記の冷媒量判定運転を行いつつ、冷媒回路10内に冷媒の追加充填を実施するが、この際、冷媒量演算手段として機能する制御部8によって、ステップS12における冷媒の追加充填時における冷媒回路10を流れる冷媒または構成機器の運転状態量から冷媒回路10内の冷媒量を演算する。
Mog1=Vog1×ρd
という、室外ユニット2の高圧ガス管部Eの容積Vog1に高圧ガス管部Eにおける冷媒の密度ρdを乗じた関数式として表される。なお、高圧ガス管部Eの容積Vog1は、室外ユニット2が設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。また、高圧ガス管部Eにおける冷媒の密度ρdは、吐出温度Tdおよび吐出圧力Pdを換算することによって得られる。
Mc=kc1×Ta+kc2×Tc+kc3×SHm+kc4×Wc
+kc5×ρc+kc6×ρco+kc7
という、室外温度Ta、凝縮温度Tc、圧縮機吐出過熱度SHm、冷媒循環量Wc、室外熱交換器22における冷媒の飽和液密度ρc、および室外熱交換器22の出口における冷媒の密度ρcoの関数式として表される。なお、上述の関係式におけるパラメータkc1〜kc7は、試験や詳細なシミュレーションの結果を回帰分析することによって求められたものであり、予め制御部8のメモリに記憶されている。また、圧縮機吐出過熱度SHmは、圧縮機の吐出側における冷媒の過熱度であり、吐出圧力Pdを冷媒の飽和温度値に換算し、吐出温度Tdからこの冷媒の飽和温度値を差し引くことにより得られる。冷媒循環量Wcは、蒸発温度Teと凝縮温度Tcとの関数(すなわち、Wc=f(Te、Tc))として表される。冷媒の飽和液密度ρcは、凝縮温度Tcを換算することによって得られる。室外熱交換器22の出口における冷媒の密度ρcoは、凝縮温度Tcを換算することによって得られる凝縮圧力Pcおよび冷媒の温度Tcoを換算することによって得られる。
Mol1=Vol1×ρco
という、室外ユニット2の高温側液管部B1の容積Vol1に高温側液管部B1における冷媒の密度ρco(すなわち、上述の室外熱交換器22の出口における冷媒の密度)を乗じた関数式として表される。なお、高温側液管部B1の容積Vol1は、室外ユニット2が設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。
Mol2=Vol2×ρlp
という、室外ユニット2の低温側液管部B2の容積Vol2に低温側液管部B2における冷媒の密度ρlpを乗じた関数式として表される。なお、低温側液管部B2の容積Vol2は、室外ユニット2が設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。また、低温側液管部B2における冷媒の密度ρlpは、過冷却器24の出口における冷媒の密度であり、凝縮圧力Pcおよび過冷却器24の出口における冷媒の温度Tlpを換算することによって得られる。
Mlp=Vlp×ρlp
という、第1液冷媒連絡配管51と接続ユニット4a,4bの液側冷媒流路と第2液冷媒連絡配管71a,71bとを併せた部分の容積Vlpに液冷媒連絡配管部B3における冷媒の密度ρlp(すなわち、過冷却器24の出口における冷媒の密度)を乗じた関数式として表される。ここで、Vlpは、第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとを併せた部分の容積Vlp1と、接続ユニット4a,4bの液側冷媒流路の容積Vlp2とに分割される。第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとを併せた部分の容積Vlp1は、第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとが空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管であるため、長さや管径等の情報から現地において演算した値を入力したり、長さや管径等の情報を現地において入力し、これらの入力された第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとの情報から制御部8で演算したり、または、後述のように、配管容積判定運転の運転結果を用いたりして演算される。また、接続ユニット4a,4bの液側冷媒流路の容積Vlp2は、接続ユニット4a,4bが設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。
Mr=kr1×Tlp+kr2×ΔT+kr3×SHr+kr4×Wr+kr5
という、過冷却器24の出口における冷媒の温度Tlp、室内温度Trから蒸発温度Teを差し引いた温度差ΔT、室内熱交換器31a〜31cの出口における冷媒の過熱度SHr、および室内ファン32a〜32cの風量Wrの関数式として表される。なお、上述の関係式におけるパラメータkr1〜kr5は、試験や詳細なシミュレーションの結果を回帰分析することによって求められたものであり、予め制御部8のメモリに記憶されている。なお、ここでは、3台の室内ユニット3a〜3cのそれぞれに対応して冷媒量Mrの関係式が設定されており、室内ユニット3aの冷媒量Mrと室内ユニット3bの冷媒量Mrと室内ユニット3cの冷媒量Mrとを加算することにより、室内ユニット部Fの全冷媒量が演算されるようになっている。なお、室内ユニット3a、室内ユニット3b、および室内ユニット3cとの機種や容量が異なる場合には、パラメータkr1〜kr5の値が異なる関係式が使用されることになる。
Vgp=Vgph+Vgpl
高圧ガス冷媒連絡配管部G1における冷媒量Mgphと冷媒回路10を流れる冷媒または構成機器の運転状態量との関係式は、例えば、
Mgph=Vgph×ρgph
という、高圧ガス冷媒連絡配管52と接続ユニット4a,4b内の高圧ガス側冷媒流路(第3バイパス冷媒回路43a,43bの高圧ガス側の第2バイパス開閉弁V13a,V13bまでを含む)とを併せた部分の容積Vgphに高圧ガス冷媒連絡配管部G1における冷媒の密度ρgphを乗じた関数式として表される。ここで、Vgphは、高圧ガス冷媒連絡配管52の容積Vgph1と、接続ユニット4a,4b内の高圧ガス側冷媒流路(第3バイパス冷媒回路43a,43bの高圧ガス側の第2バイパス開閉弁V13a,V13bまでを含む)の容積Vgph2とに分割される。高圧ガス冷媒連絡配管52の容積Vgp1は、第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとを併せた部分と同様に、高圧ガス冷媒連絡配管52が空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管であるため、長さや管径等の情報から現地において演算した値を入力したり、長さや管径等の情報を現地において入力し、これらの入力された高圧ガス冷媒連絡配管52の情報から制御部8で演算したり、または、後述のように、配管容積判定運転の運転結果を用いたりして演算される。また、高圧ガス冷媒連絡配管部G1における冷媒の密度ρgphは、圧縮機21の吸入側における冷媒の密度ρsと、室外ユニット2内の高圧ガス側閉鎖弁V5と第1高圧ガス開閉弁V8との間の高圧ガス側の配管における冷媒の密度ρohと、接続ユニット4a,4b内の高圧ガス側冷媒流路における冷媒の密度ρbshと、室内熱交換器31a〜31cの出口(すなわち、第2ガス冷媒連絡配管72a,72bの入口)における冷媒の密度ρeoとの平均値である。冷媒の密度ρsは、吸入圧力Psおよび吸入温度Tsを換算することによって得られる。冷媒の密度ρohは、第1高圧ガス管温度Th1を換算することによって得られる。冷媒の密度ρbshは、第2高圧ガス管温度Th2を換算することによって得られる。冷媒の密度ρeoは、蒸発温度Teの換算値である蒸発圧力Peおよび室内熱交換器31a〜31cの出口温度Teoを換算することによって得られる。また、接続ユニット4a,4b内の高圧ガス側冷媒流路(第3バイパス冷媒回路43a,43bの高圧ガス側の第2バイパス開閉弁V13a,V13bまでを含む)の容積Vgp2は、接続ユニット4a,4bが設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。
Mgpl=Vgpl×ρgpl
という、低圧ガス冷媒連絡配管53と第2ガス冷媒連絡配管72a,72bと接続ユニット4a,4b内の低圧ガス側冷媒流路(第3バイパス冷媒回路43a,43bの低圧ガス側の第2バイパス開閉弁V13a,V13bまでを含む)とを併せた部分の容積Vgplに低圧ガス冷媒連絡配管部G2における冷媒の密度ρgplを乗じた関数式として表される。ここで、Vgplは、低圧ガス冷媒連絡配管53と第2ガス冷媒連絡配管72a,72bとを併せた部分の容積Vgpl1と、接続ユニット4a,4b内の低圧ガス側冷媒流路(第3バイパス冷媒回路43a,43bの低圧ガス側の第2バイパス開閉弁V13a,V13bまでを含む)の容積Vgpl2とに分割される。低圧ガス冷媒連絡配管53と第2ガス冷媒連絡配管72a,72bとを併せた部分の容積Vgpl1は、第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとを併せた部分および高圧ガス冷媒連絡配管52と同様に、低圧ガス冷媒連絡配管53と第2ガス冷媒連絡配管72a,72bとが空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管であるため、長さや管径等の情報から現地において演算した値を入力したり、長さや管径等の情報を現地において入力し、これらの入力された低圧ガス冷媒連絡配管53と第2ガス冷媒連絡配管72a,72bとの情報から制御部8で演算したり、または、後述のように、配管容積判定運転の運転結果を用いたりして演算される。また、低圧ガス冷媒連絡配管部G2における冷媒の密度ρgplは、圧縮機21の吸入側における冷媒の密度ρsと、室内熱交換器31a〜31cの出口(すなわち、第2ガス冷媒連絡配管72a,72bの入口)における冷媒の密度ρeoとの平均値である。冷媒の密度ρsは、吸入圧力Psおよび吸入温度Tsを換算することによって得られ、冷媒の密度ρeoは、蒸発温度Teの換算値である蒸発圧力Peおよび室内熱交換器31a〜31cの出口温度Teoを換算することによって得られる。また、接続ユニット4a,4b内の低圧ガス側冷媒流路(第3バイパス冷媒回路43a,43bの低圧ガス側の第2バイパス開閉弁V13a,V13bまでを含む)の容積Vgpl2は、接続ユニット4a,4bが設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。
Mog2=Vog2×ρoh
という、室外ユニット2内の第1低圧ガス管部Hの容積Vog2に第1低圧ガス管部Hにおける冷媒の密度ρohを乗じた関数式として表される。なお、第1低圧ガス管部Hの容積Vog2は、設置場所に出荷される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。
Mog3=Vog3×ρs
という、室外ユニット2内の第2低圧ガス管部Iの容積Vog3に第2低圧ガス管部Iにおける冷媒の密度ρsを乗じた関数式として表される。なお、第2低圧ガス管部Iの容積Vog3は、設置場所に出荷される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。
Mob=kob1×ρco+kob2×ρs+kob3×Pe+kob4
という、室外熱交換器22の出口における冷媒の密度ρco、過冷却器24のバイパス回路側の出口における冷媒の密度ρs、および蒸発圧力Peの関数式として表される。なお、上述の関係式におけるパラメータkob1〜kob3は、試験や詳細なシミュレーションの結果を回帰分析することによって求められたものであり、予め制御部8のメモリに記憶されている。また、第2バイパス回路部Jの容積Mobは、他の部分に比べて冷媒量が少ないこともあり、さらに簡易的な関係式によって演算されてもよい。例えば、
Mob=Vob×ρe×kob5
という、第2バイパス回路部Jの容積Vobに過冷却器24の第2バイパス回路側の部分における飽和液密度ρeおよび補正係数kobを乗じた関数式として表される。なお、第2バイパス回路部Jの容積Vobは、室外ユニット2が設置場所に設置される前から既知の値であり、予め制御部8のメモリに記憶されている。また、過冷却器24の第2バイパス回路側の部分における飽和液密度ρeは、吸入圧力Psまたは蒸発温度Teを換算することによって得られる。
上述のように、冷媒回路10内に冷媒の追加充填を開始すると、冷媒回路10内の冷媒量が徐々に増加する。ここで、第1冷媒連絡配管群5の容積が未知である場合には、冷媒の追加充填後に冷媒回路10内に充填されるべき冷媒量を、冷媒回路10全体の冷媒量として規定することができない。しかし、室外ユニット2、室内ユニット3a〜3c、および接続ユニット4a,4bだけに着目すれば(すなわち、第1冷媒連絡配管群5および第2冷媒連絡配管群7を除く冷媒回路10)、試験や詳細なシミュレーションにより通常運転モードにおける最適な室外ユニット2の冷媒量を予め知ることができるため、この冷媒量を充填目標値Msとして予め制御部8のメモリに記憶しておき、上述の関係式を用いて冷媒自動充填運転における冷媒回路10内を流れる冷媒または構成機器の運転状態量から演算される室外ユニット2の冷媒量Moと室内ユニット3a〜3cの冷媒量Mrと接続ユニット4a,4bの冷媒量Mbsとを加算した冷媒量の値が、この充填目標値Msに到達するまで、冷媒の追加充填を行えばよいことになる。すなわち、ステップS13は、冷媒自動充填運転における室外ユニット2の冷媒量Moと室内ユニット3a〜3cの冷媒量Mrと接続ユニット4a,4bの冷媒量Mbsとを加算した冷媒量の値が充填目標値Msに到達したかどうかを判定することで、冷媒の追加充填により冷媒回路10内に充填された冷媒量の適否を判定する処理である。
上述のステップS1の冷媒自動充填運転が完了したら、ステップS2の配管容積判定運転に移行する。配管容積判定運転では、制御部8によって、図6に示されるステップS21〜ステップS25の処理が行われる。ここで、図6は、配管容積判定運転のフローチャートである。
ステップS21では、上述の冷媒自動充填運転におけるステップS11の冷媒量判定運転と同様に、室内ユニット全数運転、凝縮圧力制御、液管温度制御、過熱度制御、および蒸発圧力制御を含む液冷媒連絡配管部B3用の配管容積判定運転を行う。ここで、液管温度制御における過冷却器24の主冷媒回路側の出口の冷媒の温度Tlpの液管温度目標値Tlpsを第1目標値Tlps1とし、この第1目標値Tlps1で冷媒量判定運転が安定した状態を第1状態とする(図7の破線を含む線で示された冷凍サイクルを参照)。なお、図7は、液冷媒連絡配管用の配管容積判定運転における空気調和装置1の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
ΔMlp=−(ΔMc+ΔMol1+ΔMol2+ΔMr+ΔMob)
という関数式から演算することができる。そして、このΔMlpの値を液冷媒連絡配管部B3内における第1および第2状態間の冷媒の密度変化量Δρlpで除算することにより、液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpを演算することができる。なお、冷媒増減量ΔMlpの演算結果にはほとんど影響しないが、上述の関数式において、冷媒量Mog1および冷媒量Mog2が含まれていてもよい。
また、接続ユニット4a,4bの液側冷媒流路の容積Vlp2は、接続ユニット4a,4bが設置場所に設置される前から既知の値であるため、演算により求められた液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpから減算することで、空気調和装置1をビル等の設置場所に設置する際に現地にて施工される冷媒配管である第1液冷媒連絡配管51と第2液冷媒連絡配管71a,71bとを併せた部分の容積Vlp1を求めることができる。
上述のステップS21およびステップS22が完了した後、ステップS23において、室内ユニット全数運転、凝縮圧力制御、液管温度制御、過熱度制御、および蒸発圧力制御を含むガス冷媒連絡配管部G用の配管容積判定運転を行う。ここで、蒸発圧力制御における圧縮機21の吸入圧力Psの低圧目標値Pesを第1目標値Pes1とし、この第1目標値Pes1で冷媒量判定運転が安定した状態を第1状態とする(図8の破線を含む線で示された冷凍サイクルを参照)。なお、図8は、ガス冷媒連絡配管用の配管容積判定運転における空気調和装置1の冷凍サイクルを示すモリエル線図である。
ΔMgp=−(ΔMc+ΔMog2+ΔMog3+ΔMr+ΔMob)
という関数式から演算することができる。そして、このΔMgpの値をガス冷媒連絡配管部G内における第1および第2状態間の冷媒の密度変化量Δρgpで除算することにより、ガス冷媒連絡配管部Gの容積Vgpを演算することができる。なお、冷媒増減量ΔMgpの演算結果にはほとんど影響しないが、上述の関数式において、冷媒量Mog1、冷媒量Mol1、および冷媒量Mol2が含まれていてもよい。
なお、ΔMc、ΔMog2、ΔMog3、ΔMr、およびΔMobは、上述の冷媒回路10の各部分についての関係式を用いて、第1状態における冷媒量と第2状態における冷媒量とを演算し、さらに第2状態における冷媒量から第1状態の冷媒量を減算することによって得られ、また、密度変化量Δρgpは、第1状態における圧縮機21の吸入側における冷媒の密度ρsと、室外ユニット2内の高圧ガス側閉鎖弁V5と第1高圧ガス開閉弁V8との間の高圧ガス側の配管における冷媒の密度ρohと、接続ユニット4a,4b内の高圧ガス側冷媒流路における冷媒の密度ρbshと、室内熱交換器31a〜31cの出口における冷媒の密度ρeoとの平均密度を演算し、第2状態における平均密度から第1状態における平均密度を減算することによって得られる。
上述のステップS21〜ステップS24が完了した後、ステップS25において、配管容積判定運転の結果が妥当なものであるかどうか、すなわち、配管容積演算手段によって演算された液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpとガス冷媒連絡配管部Gの容積Vgpとが妥当なものであるかどうかを判定する。
ここで、ε1およびε2は、熱源ユニットと利用ユニットとの実現可能な組み合わせにおける配管容積比の最小値および最大値に基づいて可変される値である。
上述のステップS2の配管容積判定運転が完了したら、ステップS3の初期冷媒量検知運転に移行する。初期冷媒量検知運転では、制御部8によって、図9に示されるステップS31およびステップS32の処理が行われる。ここで、図9は、初期冷媒量検知運転のフローチャートである。
ステップS31では、上述の冷媒自動充填運転のステップS11の冷媒量判定運転と同様に、室内ユニット全数運転、凝縮圧力制御、液管温度制御、過熱度制御、および蒸発圧力制御を含む冷媒量判定運転が行われる。ここで、液管温度制御における液管温度目標値Tlps、過熱度制御における過熱度目標値SHrs、および蒸発圧力制御における低圧目標値Pesは、原則として、冷媒自動充填運転のステップS11の冷媒量判定運転における目標値と同じ値が使用される。なお、室内熱交換器31cの過熱度目標値SHrcも、原則として、冷媒自動充填運転のステップS11の冷媒量判定運転における目標値と同じ値が使用される。
次に、上述の冷媒量判定運転を行いつつ冷媒量演算手段として機能する制御部8によって、ステップS32における初期冷媒量検知運転における冷媒回路10を流れる冷媒または構成機器の運転状態量から冷媒回路10内の冷媒量を演算する。冷媒回路10内の冷媒量の演算は、上述の冷媒回路10の各部分の冷媒量と冷媒回路10を流れる冷媒または構成機器の運転状態量との関係式を用いて演算されるが、この際、上述の配管容積判定運転によって、空気調和装置1の構成機器の設置後において未知であった液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpとガス冷媒連絡配管部Gの容積Vgpとが演算されて既知となっているため、これらの液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpとガス冷媒連絡配管部Gの容積Vgpとに冷媒の密度を乗算することによって、液冷媒連絡配管部B3の冷媒量Mlpとガス冷媒連絡配管部Gの冷媒量Mgpとを演算し、さらに他の各部分の冷媒量を加算することにより、冷媒回路10全体の初期冷媒量を検知することができる。この初期冷媒量は、後述の冷媒漏洩検知運転において、冷媒回路10からの漏洩の有無を判定する基準となる冷媒回路10全体の基準冷媒量Miとして使用されるため、運転状態量の1つとして、状態量蓄積手段としての制御部8のメモリに記憶される。
次に、冷媒漏洩検知運転モードについて、図1、図2、図5、および図10を用いて説明する。ここで、図10は、冷媒漏洩検知運転モードのフローチャートである。
まず、上記の冷房運転や冷暖同時運転のような通常運転モードにおける運転が一定時間(例えば、半年〜1年ごと等)経過した場合に、自動または手動で通常運転モードから冷媒漏洩検知運転モードに切り換えて、初期冷媒量検知運転の冷媒量判定運転と同様に、室内ユニット全数運転、凝縮圧力制御、液管温度制御、過熱度制御、および蒸発圧力制御を含む冷媒量判定運転を行なう。ここで、液管温度制御における液管温度目標値Tlps、過熱度制御における過熱度目標値SHrs、および蒸発圧力制御における低圧目標値Pesは、原則として、初期冷媒量検知運転の冷媒量判定運転のステップS31における目標値と同じ値が使用される。
次に、上述の冷媒量判定運転を行いつつ冷媒量演算手段として機能する制御部8によって、ステップS42における冷媒漏洩検知運転における冷媒回路10を流れる冷媒または構成機器の運転状態量から冷媒回路10内の冷媒量を演算する。冷媒回路10内の冷媒量の演算は、上述の冷媒回路10の各部分の冷媒量と冷媒回路10を流れる冷媒または構成機器の運転状態量との関係式を用いて演算されるが、この際、初期冷媒量検知運転と同様に、上述の配管容積判定運転によって、空気調和装置1の構成機器の設置後において未知であった液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpとガス冷媒連絡配管部Gの容積Vgpとが演算されて既知となっているため、これらの液冷媒連絡配管部B3の容積Vlpとガス冷媒連絡配管部Gの容積Vgpとに冷媒の密度を乗算することによって、液冷媒連絡配管部B3の冷媒量Mlpとガス冷媒連絡配管部Gの冷媒量Mgpとを演算し、さらに他の各部分の冷媒量を加算することにより、冷媒回路10全体の冷媒量Mを演算することができる。
冷媒回路10から冷媒が外部に漏洩すると、冷媒回路10内の冷媒量が減少する。そして、冷媒回路10内の冷媒量が減少すると、主として、室外熱交換器22の出口における過冷却度SCoが小さくなる傾向が現れ、これに伴い、室外熱交換器22における冷媒量Mcが減少し、他の部分における冷媒量がほぼ一定に保たれる傾向になる。このため、上述のステップS42において演算された冷媒回路10全体の冷媒量Mは、冷媒回路10からの冷媒漏洩が生じている場合には、初期冷媒量検知運転において検知された基準冷媒量Miよりも小さくなり、冷媒回路10からの冷媒漏洩が生じていない場合には、基準冷媒量Miとほぼ同じ値になる。
(A)
この空気調和装置1では、冷媒量判定運転においても、マシンルーム内の室内ユニットをマシンルームの冷房負荷に対して十分な能力で運転させることにより、室内ユニットの能力不足によるマシンルーム内の温度上昇を抑え、マシンルームの機器に障害を発生させることを抑制することができる。
この空気調和装置1では、低圧目標値Pesを第1制御目標値としており、制御部8は、冷媒量判定運転において、圧縮機21の吸入側の冷媒の圧力または圧力に等価な運転状態量が、低圧目標値Pesで一定になるように構成機器の制御を行う。また、過熱度目標値SHrsを第1制御目標値としており、制御部8は、冷媒量判定運転において、室内熱交換器31a〜31cを冷媒の蒸発器として機能させるとともに、室内熱交換器31a〜31cから圧縮機21に送られる冷媒の過熱度SHrが、過熱度目標値SHrsで一定になるように構成機器の制御を行う。
この空気調和装置1では、冷媒量判定運転前の室内ユニット3cにおける第2制御目標値である過熱度目標値SHrcsを履歴として記録しておき、冷媒量判定運転の際に、履歴に基づいて室内ユニット3cに対して冷媒量判定運転前の制御を行うことで、室内ユニット3cの冷房能力を冷媒量判定運転前の冷房能力と同等に維持している。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上述の実施例では、制御部8は、室内ユニット3cにおける第2制御目標値である過熱度目標値SHrscを履歴として記録しておき、冷媒量判定運転の際に、履歴に基づいて室内ユニット3cに対して冷媒量判定運転前の制御を行うことで、室内ユニット3cの冷房能力を冷媒量判定運転前の冷房能力と同等に維持している。しかし、これに限らず、環境情報取得手段T6,T11c,90と目標値導出手段82とをさらに備え、マシンルーム内の環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて所定空間内を最適に空調する第3制御目標値を導出することにより、第3制御目標値になるように室内ユニット3cを制御することにより室内ユニット3cの冷房能力を冷媒量判定運転前の能力に維持する制御を行っても良い。なお、ここに言う「環境情報取得手段」とは、例えば、室外ユニット2に設けられた室外温度センサT6、所定空間内または室内ユニット3cに設けられた室内温度センサT11cなどである(図1、図2、および図11参照)。また、ネットワーク91を介して気象情報提供外部サーバ92と接続された気象情報取得ネットワーク90であっても良い(図12参照)。なお、ここに言う「環境情報」とは、例えば、外気温、所定空間内温度、気象情報などである。また、ここに言う「第3制御目標値」とは、例えば、室内ユニット3cの過熱度目標値などである。
上述の実施形態では、空気調和装置1の室外ユニット2として外気を熱源とした空冷式の室外ユニットを使用しているが、水冷式や氷蓄熱式の室外ユニットを使用しても良い。また、冷暖同時運転が可能なマルチ空気調和装置として構成されているが、これに限らず、冷房運転専用のマルチ空気調和装置として構成されているものであっても良い。
上述の実施形態では、室外側制御部26と、室内側制御部34a〜34cと、接続側制御部44a,44bとを伝送線81を介して制御信号をやりとりし空気調和装置1全体として制御部8を構成していたが、これに限定されず、空気調和装置1全体の制御を行う制御部を、室外ユニット2内に設けても良いし、室内ユニット3a〜3c内に設けても良いし、接続ユニット4a,4b内に設けても良いし、制御ユニットとして単独のユニットを設けても良い。
2 室外ユニット(熱源ユニット)
21 圧縮機
22 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
3a〜3c 室内ユニット(利用ユニット)
3c 室内ユニット(第1利用ユニット)
31a〜31c 室内熱交換器(利用側熱交換器)
35c 内蔵メモリ(履歴記録手段)
8,8a 制御部(運転制御手段)
10 冷媒回路
82 目標値導出手段
90 気象情報取得ネットワーク(環境情報取得手段)
91 ネットワーク
T6 室外温度センサ(環境情報取得手段)
T11c 室内温度センサ(環境情報取得手段)
V2 室外膨張弁(膨張機構)
V9a〜V9c 室内膨張弁(膨張機構)
Claims (10)
- 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(22)とを有する熱源ユニット(2)と、利用側熱交換器(31a〜31c)を有する複数の利用ユニット(3a〜3c)と、膨張機構(V2,V9a〜V9c)とが接続されることによって構成される冷媒回路(10)と、
第1状態値が第1制御目標値になるように構成機器の制御を行う冷媒量判定運転が可能な運転制御手段(8)と、
を備え、
前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転の際に、前記複数の利用ユニットの内、所定空間を空調する第1利用ユニット(3c)の冷房能力を維持する、
空気調和装置(1,1a)。 - 前記第1制御目標値は、低圧目標値であり、
前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転において、前記圧縮機の吸入側の冷媒の圧力または前記圧力に等価な運転状態量が、前記低圧目標値で一定になるように構成機器の制御を行う、
請求項1に記載の空気調和装置(1,1a)。 - 前記第1制御目標値は、過熱度目標値であり、
前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転において、前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、前記利用側熱交換器から前記圧縮機に送られる冷媒の過熱度が、前記過熱度目標値で一定になるように構成機器の制御を行う、
請求項1に記載の空気調和装置(1,1a)。 - 前記第1利用ユニット(3c)の制御目標値である第2制御目標値の履歴を記録可能な履歴記録手段(35c)をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転の際に、前記履歴に基づいて前記冷媒量判定運転前の前記第2制御目標値を導出し、前記第1利用ユニットを前記第2制御目標値で制御する、
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和装置(1)。 - 前記第2制御目標値は、前記第1利用ユニットの過熱度目標値である、
請求項4に記載の空気調和装置(1)。 - 屋外または前記所定空間内の環境情報を取得可能な環境情報取得手段(T6,T11c,90)と、
前記環境情報に基づいて前記所定空間内を最適に空調する第3制御目標値を導出する目標値導出手段(82)と、
をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転の際に、前記第3制御目標値に基づいて前記第1利用ユニットの運転制御を行う、
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和装置(1a)。 - 前記第3制御目標値は、前記第1利用ユニットの過熱度目標値である、
請求項6に記載の空気調和装置(1a)。 - 前記環境情報取得手段(T6)は、前記熱源ユニットに設けられた温度センサであり、前記環境情報としての外気温を取得する、
請求項6に記載の空気調和装置(1a)。 - 前記環境情報取得手段(T11c)は、前記所定空間内に設けられた温度センサであり、前記環境情報として前記所定空間内の温度を取得する、
請求項6に記載の空気調和装置(1a)。 - 前記環境情報取得手段(90)は、ネットワーク(91)を介して、前記環境情報としての気象情報を提供可能な気象情報提供サーバ(92)から前記気象情報を取得する、
請求項6のいずれかに記載の空気調和装置(1a)。
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