JP2009229050A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気調和装置1は、アキュムレータを有する冷媒回路10と、遮断機構38と、冷媒検知機構39と、運転制御手段と、冷媒量判定手段と、液冷媒溜まり判定手段と、液冷媒放出手段とを備える。冷媒検知機構は、冷房運転状態において、遮断機構の上流側に存在する冷媒量に関する状態量の検知を行う。運転制御手段は、液冷媒貯留制御を行う。冷媒量判定手段は、液冷媒貯留制御において冷媒検知機構が検知した冷媒量に関する状態量に基づいて、冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する。液冷媒溜まり判定手段は、アキュムレータに液冷媒が溜まっているか否かを判定する。液冷媒放出手段は、アキュムレータに液冷媒が溜まっていると判定された場合にアキュムレータから液冷媒を放出する。
【選択図】図1
Description
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の第1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。空気調和装置1は、主として、1台の熱源ユニットとしての室外ユニット2と、それに並列に接続された複数台(本実施形態では、2台)の利用ユニットとしての室内ユニット4、5と、室外ユニット2と室内ユニット4、5とを接続する冷媒連絡配管としての液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管7とを備えている。すなわち、本実施形態の空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、室外ユニット2と、室内ユニット4、5と、液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管7とが接続されることによって構成されている。
室内ユニット4、5は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、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4、5は、液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管7を介して室外ユニット2に接続されており、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、液冷媒連絡配管6およびガス冷媒連絡配管7を介して室内ユニット4、5に接続されており、室内ユニット4、5とともに冷媒回路10を構成している。
冷媒連絡配管6、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を設置する場合には、空気調和装置1に対して、冷媒連絡配管6、7の長さや管径等の設置条件に応じた適正な量の冷媒を充填する必要がある。
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。
まず、通常運転モードにおける冷房運転について、図1を用いて説明する。
次に、試運転の際に行われる冷媒自動充填運転モードについて、図5〜図7を用いて説明する。ここで、図5は、冷媒量判定運転のフローチャートである。図6は、冷媒量判定運転における冷媒回路10内を流れる冷媒の状態を示す模式図である。図7は、図2の熱交換器本体23aおよびヘッダ23bの内部を模式的に示した図であって、冷媒量判定運転において室外熱交換器23に冷媒が溜まる様子を示す図である。
まず、ステップS1では、冷房運転状態において液温一定制御が開始され、基本的には、上述の通常運転モードの冷房運転と同様の運転を行うように機器制御が行われる。ただし、液温一定制御を行う点が通常運転モードの冷房運転とは異なる。この液温一定制御では、凝縮圧力制御と液管温度制御とが行われる。凝縮圧力制御では、室外熱交換器23における冷媒の凝縮圧力が一定になるように、室外ファン28によって室外熱交換器23に供給される室外空気の風量を制御する。凝縮器における冷媒の凝縮圧力は、室外温度の影響より大きく変化するため、モータ28mによって室外ファン28から室外熱交換器23に供給される室内空気の風量を制御する。これにより、室外熱交換器23における冷媒の凝縮圧力が一定となり、凝縮器内を流れる冷媒の状態が安定化することになる。そして、室外熱交換器23から室内膨張弁41、51の間において、室外膨張弁38、過冷却器25の主冷媒回路側の部分、液冷媒連絡配管6を含む流路、および室外熱交換器23から第1バイパス冷媒配管61のバイパス膨張弁62までの流路には、高圧の液冷媒が流れる状態となる。よって、室外熱交換器23から室内膨張弁41、51およびバイパス膨張弁62までの部分における冷媒の圧力も安定する。本実施形態の凝縮圧力制御では、吐出圧力センサ30によって検出される圧縮機21の吐出圧力が凝縮圧力として用いられている。なお、本実施形態では採用していないが、室外熱交換器23内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、この温度センサにより検出される凝縮温度に対応する冷媒温度値を凝縮圧力に換算して凝縮圧力制御に用いても良い。液管温度制御では、上述の通常運転モードの冷房運転における過熱度制御とは異なり、過冷却器25から室内膨張弁41、51に送られる冷媒の温度が一定になるように過冷却器25の能力を制御する。より具体的には、液管温度制御では、過冷却器25の主冷媒回路側の出口に設けられた液管温度センサ35によって検出される冷媒の温度が液管温度目標値で一定になるように、第1バイパス冷媒配管61のバイパス膨張弁62を開度調節する。これにより、過冷却器25の主冷媒回路側の出口から室内膨張弁41、51に至る液冷媒連絡配管6を含む冷媒管内における冷媒密度が安定化する。
ステップS2では、この液温一定制御の間に、制御部8が、ガス管温度センサ73により検出されるアキュムレータ24の入口側の配管の温度(すなわち、ガス管温度)と、吸入温度センサ31により検出されるアキュムレータ24の出口側の配管の温度(すなわち、吸入温度)との温度差(以下、入出温度差とする)に基づいて、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいるか否かを判定している。具体的には、制御部8は、この入出温度差が所定温度差以上になると、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいると判定する。ステップS2において、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定されるとステップS3へ移行し、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていないと判定されるとステップS5へ移行する。
ステップS3では、制御部8は、ステップS1において開始した液温一定制御を中止する。具体的には、室内膨張弁41、51の開度を小さくする。ステップS3の処理が終了すると、ステップS4へ移行する。
ステップS4では、制御部8は、第2バイパス冷媒回路71に設けられた冷媒放出弁72を開にしてアキュムレータ24に溜まり込んでいる液冷媒を圧縮機21側へ放出する。これにより、液温一定制御中にアキュムレータ24に溜まり込んでいる液冷媒を速やかに放出することができる。制御部8は、アキュムレータ24に溜まり込んでいる液冷媒を放出が終了すると、冷媒放出弁72を閉にする。ステップS4の処理が終了すると、ステップS1に戻り再び液温一定制御が開始される。
そして、ステップS5は、ステップS2においてアキュムレータ24に液冷媒が溜まっていないと判定した場合に行われ、ステップS1の液温一定制御を行うことにより、液温が一定に達しているか否かを判断する。ここで、液温が一定になっていると判断されると、ステップS6に移行し、液温がまだ一定になっていないと判断されると、ステップS1の液温一定制御が継続されステップS2の処理に戻る。そして、液温一定制御により液温が一定に制御されると、図4における塗りつぶしのハッチング部分のうち過冷却器25の主冷媒回路側の出口から室内膨張弁41、51に至る液冷媒連絡配管6を含む冷媒管内が一定温度の液冷媒によって安定的にシールされることになる。
これにより、後述のステップS6において、室内膨張弁41、51および室外膨張弁38が冷媒回路10のうち液冷媒連絡配管6を含む室内膨張弁41、51と室外膨張弁38との間の部分に液冷媒を封じ込める前に、室外熱交換器23から液冷媒連絡配管6を通じて室内膨張弁41、51に送られる冷媒の温度が過冷却器25によって一定に調節され、液冷媒配管部分に固定される冷媒量である液管確定冷媒量Yが保たれた状態となる。
そして、ステップS7では、各膨張弁38、41、51を全閉状態にした後も、圧縮機21、室外ファン28の運転を継続する制御(以下、液冷媒貯留制御とする)が行われる。これにより、図6に示されるように、凝縮器として機能する室外熱交換器23において凝縮された冷媒は、室外膨張弁38によって冷媒回路10内における冷媒の循環が途絶えているために、室外熱交換器23において、室外ファン28によって供給される室外空気によって冷却されて凝縮されて、室外熱交換器23のような冷媒回路10のうち室外膨張弁38の上流側で、かつ、圧縮機21の下流側の部分に徐々に溜まっていくことになる。これにより、冷媒回路10内の冷媒は、冷媒回路10のうち室外膨張弁38の上流側で、かつ、圧縮機21の下流側の部分に集中的に集められることになる。より具体的には、図7に示されるように、凝縮されて液状態になった冷媒が、室外膨張弁38の上流側から室外熱交換器23内にかけて溜まっていくことになる。なお、上述のように、冷媒回路10のうち液冷媒連絡配管6を含む室内膨張弁41、51と室外膨張弁38との間の部分に液冷媒を封じ込めるようにしているため、通常運転モードの冷房運転において室外膨張弁38の上流側から室外熱交換器23内にかけて溜まる液冷媒の量が過大にならないようになっている。
ステップS8では、液冷媒貯留制御の間に、制御部8は、アキュムレータ温度センサ74により検出されるアキュムレータ温度に基づいて、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいるか否かを判定している。具体的には、制御部8は、アキュムレータ温度が所定温度以下になると、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいると判定する。ステップS8において、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定されるとステップ9へ移行し、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていないと判定されるとステップS10へ移行する。
ステップS9では、制御部8は、第2バイパス冷媒回路71に設けられた冷媒放出弁72を開にしてアキュムレータ24に溜まり込んでいる液冷媒を圧縮機21側へ放出する。これにより、液温一定制御中にアキュムレータ24に溜まり込んでいる液冷媒を速やかに放出することができる。制御部8は、アキュムレータ24に溜まり込んでいる液冷媒を放出が終了すると、冷媒放出弁72を閉にする。ステップS9の処理が終了すると、ステップS8に戻る。
また、ステップS10では、液面検知センサ39によって室外熱交換器23に溜まっている冷媒の液面を検知する。ここで、液面検知センサ39は、冷媒が気体状態で存在する領域と、液体状態で存在する領域との境界を液面として検出する。これにより、液面検知センサ39によって得られる液面の高さhを(図7参照)、制御部8のメモリに格納されている関係式に代入することで、室外膨張弁38から室外熱交換器23にかけて溜まった冷媒量を演算する。
次に、ステップS11では、上述のステップS10において演算された冷媒量が、制御部8のメモリに格納されている室外熱交収集冷媒量Xに達したか否かを判断する。ここで、室外熱交収集冷媒量Xに達していない場合には、ステップS10の処理に戻り、冷媒回路10への冷媒の充填を継続し、室外熱交収集冷媒量Xに達していると判断した場合には、冷媒回路10への冷媒の充填を終了する。これにより、液面検知センサ39によって、冷媒回路10のうち室外膨張弁38の上流側で、かつ、圧縮機21の下流側の部分に集められた冷媒量に関する状態量を検知でき、適正な冷媒量の判定を行うことができ、冷媒量に関する判定を行うための条件を簡易なものとしつつ、適正な冷媒量の判定を行うことが可能になっている。
次に、冷媒漏洩検知運転モードについて説明する。
第1実施形態の空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置1では、冷媒回路10が冷房運転をする際に、室外熱交換器23の下流側に設けられている室外膨張弁38が閉鎖されて冷媒の流れが遮断されると、例えば、凝縮器として機能する室外熱交換器23において凝縮された液冷媒は、冷媒の循環が途絶えているために、主に室外熱交換器23内において、室外膨張弁38よりも上流側に溜まっていく。一方、冷房運転状態において圧縮機21が駆動することにより、冷媒回路10のうち室外膨張弁38の下流側であって圧縮機21よりも上流側の部分(具体的には、室内熱交換器42、52やガス冷媒連絡配管6等)は減圧されて、冷媒がほとんど存在しない状態になる。このため、冷媒回路10の冷媒は、室外膨張弁38よりも上流側に集中的に集められ液面検知センサ39が、この集中的に集められた冷媒量に関する検知を行う。そして、この空気調和装置1では、制御部8が、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっているか否かを判定しており、アキュムレータに液冷媒が溜まっていると判定された場合に、冷媒放出弁72を開にすることにより第2バイパス冷媒配管71の流路を開放して、アキュムレータ24に溜まっている液冷媒を放出する。なお、制御部8は、液温一定制御の間においては、ガス管温度センサ73が検出するガス管温度と吸入温度センサ31が検出する吸入温度との入出温度差が所定温度差以上である場合に、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定し、液管閉鎖制御後の液冷媒貯留制御の間においては、アキュムレータ温度センサ74が検出するアキュムレータ温度が所定温度以下である場合に、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定する。
本実施形態の空気調和装置1では、液温一定制御の間に、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定された場合に、その液冷媒を効率よく放出するために、室内膨張弁41、51を絞ることで室内熱交換器42、52からアキュムレータ24への液冷媒の流入を極力防いでいる。液温一定制御中は冷媒回路10内の冷媒が循環しているために、室内熱交換器42、52により蒸発しきれなかった液冷媒がアキュムレータ24に流入する可能性がある。
第1実施形態の空気調和装置1は、アキュムレータ24内部の液冷媒をアキュムレータ24の底部から放出可能な第2バイパス冷媒回路71と第2バイパス冷媒回路71の流路を開閉可能な冷媒放出弁72を備えており、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定されると冷媒放出弁72を開にしてアキュムレータ24の液冷媒を放出しているが、これに限るものではなく、第2バイパス冷媒回路71および冷媒放出弁72を備えなくともよい。なお、この場合には、図5に示した冷媒量判定運転のフローチャートにおけるステップS4およびステップS9が省略されることになり、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていないことを確認してから次のステップに移行することになる。
上述の第1実施形態およびその変形例における空気調和装置1では、室外ユニットが1台である場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、図11に示される本実施形態の空気調和装置101のように、複数台(本実施形態では、2台)の室外ユニット2を並列に備えた構成としても良い。ここで、室外ユニット2および室内ユニット4、5については、上述の第1実施形態における室外ユニット2および室内ユニット4、5と同じ構成であるため、ここでは説明を省略する。
上述の第1、2実施形態およびその変形例における空気調和装置1、101では、冷房運転および暖房運転が切り換え可能な構成に対して本発明を適用した場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば、図12に示される本実施形態の空気調和装置201のように、例えば、ある空調空間については冷房運転を行いつつ他の空調空間については暖房運転を行う等のように、室内ユニット4、5が設置される屋内の各空調空間の要求に応じて、冷暖同時運転が可能な構成に対して本発明を適用しても良い。
上述の第1、2、3実施形態およびその変形例における空気調和装置1、101、201では、冷媒自動充填運転および冷媒漏洩検知運転という冷媒量判定運転が行われる運転において、冷媒量の適否の判定を、室外膨張弁38を全閉状態にして室外熱交換器23に液冷媒を溜めて、液面検知センサ39によって室外熱交換器23に溜まっている冷媒の液面を検知することにより行っているが、これに限定されるものではなく、例えば、室外熱交換器23の出口側における過冷却度や過冷却度から導出される相対過冷却度(後述参照)を指標として行っても良い。
図10は、第4実施形態に係る空気調和装置301の概略の冷媒回路図である。本実施形態の空気調和装置301は、主として、利用ユニットとしての室内ユニット304と、熱源ユニットとしての室外ユニット302と、冷媒連絡配管6、7とを備えている。
次に、本実施形態の空気調和装置301の動作について説明する。
まず、通常運転モードにおける冷房運転について説明する。
冷媒量漏洩検知運転モードでは、空気調和装置301が設置されて初めて行われる運転(以下、初回設定運転とする)と、2回目以降の運転(以下、判定運転とする)とでは運転方法が異なる。このため、以下に初回設定運転と、判定運転とに分けて説明する。
まず、ステップS21では、初回設定運転の開始指令がなされると、冷媒回路310は、室外ユニット302の四路切換弁22が図10の実線で示される状態(冷房運転状態)となる。そして、圧縮機21、室外ファン28が起動されて、室内ユニット304の全てについて強制的に冷房運転(通常運転モードにおける冷房運転とは室外ファン28の制御方法などが異なる)が行われる(図11参照)。そして、冷房運転が所定時間実施された後に、次のステップS22へ移行する。
ステップS22では、冷房運転の間に、制御部8が、ガス管温度センサ73により検出されるアキュムレータ24の入口側の配管の温度(すなわち、ガス管温度)と、吸入温度センサ31により検出されるアキュムレータ24の出口側の配管の温度(すなわち、吸入温度)との温度差(以下、入出温度差とする)に基づいて、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいるか否かを判定している。具体的には、制御部8は、この入出温度差が所定温度差以上になると、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいると判定する。ステップS22において、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定されるとステップS23へ移行し、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていないと判定されるとステップS24へ移行する。
ステップS23では、制御部8は、室外膨張弁38の開度を極力小さくして、圧縮機21の回転周波数を大きくする運転(液溜まり解消促進運転)を行う。室外膨張弁38の開度を小さくすることにより、低圧圧力を下げており、アキュムレータ24内部の液冷媒を蒸発させやすくできる。また、圧縮機21の回転周波数を大きくすることによっても、低圧圧力を下げており、アキュムレータ24内部の液冷媒が蒸発させやすくできる。したがって、液溜まり解消促進運転を行うことでアキュムレータ24内部に溜まっている液冷媒を速やかに解消できる。ステップS23の液溜まり解消促進運転を所定時間実施された後に、ステップS22へ戻る。
ステップS24では、室内温度センサ46により検出される室内温度Tbと、室外温度センサにより検出される室外温度Taとの読込が行われる。室内温度Tbと室外温度Taとが検出されると次のステップS25へ移行する。
ステップS25では、検出された室内温度Tbと室外温度Taとが、予め設定されている冷媒漏洩検知運転モードに適した所定の温度範囲(例えば、室内温度であればTbl≦Tb<Tbuの範囲、室外温度であればTal≦Ta<Tauの範囲)内にあるか否かを判定する。ステップS25で、室内温度Tbと室外温度Taとが、所定の温度範囲内にあった場合には次のステップS26へ移行し、所定の温度範囲内になかった場合にはステップS27へ移行する。
ステップS26では、検出された室内温度Tbと室外温度Taとに基づいて、予め設定されているマップからそれらの値に対応するアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度、圧縮機21の回転周波数、および室外ファン28のファン回転数が導出される。なお、ここにいう「マップ」は、図13に示すように、室内温度Tbおよび室外温度Taと、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度(図13では過熱度と表記)、圧縮機21の回転周波数(図13では圧縮機周波数と表記)、および室外ファン28のファン回転数(図13では、ファン回転数と表記)とを関連づけたものである。そして、このマップのアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度、圧縮機21の回転周波数、および室外ファン28のファン回転数は、検出される室内温度および室外温度の検出値(環境条件)に対して、冷房運転を行った際にそれぞれ相対過冷却度が0.5になるような値が設定されている。図13では、室外温度Taが、Tal℃以上Ta1℃未満の場合、Ta1℃以上Ta2℃未満の場合、Ta2℃以上Tau℃未満の場合の3つの場合に分けられ、室内温度Tbが、Tbl℃以上Tb1℃未満の場合、Tb1℃以上Tb2℃未満の場合、Tb2℃以上Tbu℃未満の場合の3つの場合に分けられており、マップとしては9つの場合に分けられる。なお、ここにいう「相対過冷却度値」とは、室外熱交換器23の出口における過冷却度値を、凝縮温度値から室外温度を差し引いた値により除した値のことを言う。また、図面上では、相対過冷却度を相対SCと表記することにする。「相対過冷却度値」については、後に詳述する。本実施形態では、凝縮温度値は、凝縮圧力センサ330により検出される室外熱交換器23の出口側の圧力(凝縮圧力)値を冷媒の飽和温度に換算した値を用いている。例えば、検出された室内温度TbがTbl℃以上Tb1℃未満の範囲であって、検出された室外温度TaがTa1℃以上Ta2℃未満の範囲である場合には、図13のマップに基づいて、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度がX2℃、圧縮機21の回転周波数がY2Hz、室外ファン28のファン回転数がZ2rpmと決定される。なお、ステップS26において、このように検出された室内温度Tbおよび室外温度Taとマップとに基づいて導出されるアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度、圧縮機21の回転周波数、および室外ファン28のファン回転数は、それぞれ、初期過熱度、初期周波数、初期ファン回転数として決定されており、ステップS28における制御の設定値として利用される。
ステップS27は、ステップS26の一方でステップS25において室内温度Tbと室外温度Taとが所定の温度範囲内になかった場合に行われ、温度条件が冷媒漏洩検知運転の範囲外である旨を室外ユニット302やリモコン等に備えられる表示部(図示せず)に表示し、初回設定運転を中止する。
ステップS28では、相対過冷却度値を導出し、相対過冷却度値が所定値以上(例えば、0.5以上)であるか否かを判定する。ステップS28において、相対過冷却度値が所定値未満であると判定されると次のステップS29へ移行し、所定値未満であると判定されるとステップS30へ移行する。なお、冷媒回路内の充填冷媒が10%漏れたときに相対過冷却度は0.3低下するため、本実施形態においては、相対過冷却度の値を例として0.3以上としている。すなわち、この所定値は少なくとも0.3以上であることが望ましい。
ステップS29では、相対過冷却度値が所定値未満であるため、相対過冷却度値が所定値以上になるように、圧縮機21の回転周波数とアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度とを制御する。例えば、圧縮機21の回転周波数が第1周波数としての40Hz、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度を5℃の状態でステップS21における冷房運転を行い、相対過冷却度値が所定値以上であるか否かを判定する。この運転状態において、相対過冷却度値が所定値未満である場合には、圧縮機21の回転周波数を40Hzのままにして、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度を5℃上げて10℃にして相対過冷却度値を導出し、相対過冷却度値が所定値以上になるか否かを判定する。そして、相対過冷却度値が所定値未満である場合には、これを繰り返し、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度が上がりきっても相対過冷却度値が所定値未満である場合には、圧縮機21の回転周波数を40Hzから例えば第2周波数としての50Hzに上げて、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度を5℃に下げて、同様に相対過冷却度値が所定値以上であるか否かを判定する。そして、上述したようにアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度を再び5℃ずつ上げることを繰り返すことにより、相対過冷却度値が所定値以上になるように制御する。そして、相対過冷却度値が所定値以上になったら、ステップS30へ移行する。なお、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度の制御(例えば過熱度を5℃から5℃ずつ上げていく制御)は、室外膨張弁38を開の状態から絞っていくことによって制御している。また、アキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度の制御は、これに限らずに、室内ファン42の風量を制御することにより行っても構わないし、室外膨張弁38の弁開度の制御と室内ファン42の風量の制御とを併用して行っても構わない。なお、ここでアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度は、入口温度センサ35により検出される冷媒温度値から、蒸発圧力センサ28により検出される蒸発圧力値を冷媒の飽和温度値に換算した値を、差し引くことによって検出される。また、ここで、冷媒の過熱度として、アキュムレータ24の入口に配置される入口温度センサ35により検出される冷媒温度値を利用しているが、これに限らずに、室内熱交換器42とアキュムレータ24との間の冷媒配管に温度センサを設けてその温度センサが検出する冷媒温度値を利用しても構わない。
ステップS30では、ステップS28またはステップS29において所定値以上である相対過冷却度値を初回相対過冷却度値として記憶し、次のステップS31へ移行する。
ステップS31では、ステップS30において記憶した過冷却度値の際の運転状態における、アキュムレータ24の入口の入口における過熱度と、圧縮機21の回転周波数と、室内ファン42のファン回転数と、室外ファン28のファン回転数と、室外温度Taと、室内温度Tbとを記憶して、初回設定運転を終了する。
まず、上記の冷房運転や暖房運転のような通常運転モードにおける運転が一定時間経過したかどうかを判定し、通常運転モードにおける運転が一定時間経過した場合には、次のステップS42に移行する。
通常運転モードにおける運転が一定時間経過した場合には、上記の初回設定運転のステップS21と同様に、冷媒回路310が、室外ユニット302の四路切換弁22が図10の実線で示される状態となり、圧縮機21、室外ファン28が起動されて、室内ユニット304の全てについて強制的に冷房運転が行われる。
ステップS43では、上記の初回設定運転のステップS22と同様に、冷房運転の間に、制御部8が、入出温度差とするに基づいて、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいるか否かを判定している。ステップS43において、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定されるとステップS44へ移行し、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていないと判定されるとステップS45へ移行する。
ステップS44では、上記の初回設定運転のステップS23と同様に、制御部8は、室外膨張弁38の開度を極力小さくして、圧縮機21の回転周波数を大きくする運転(液溜まり解消促進運転)を行う。ステップS44の液溜まり解消促進運転を所定時間実施された後に、ステップS43へ戻る。
ステップS45では、上記の初回設定運転のステップS24と同様に、室内温度と室外温度との読込が行われる。室内温度Tbと室外温度Taとが検出されると次のステップS46へ移行する。
ステップS46では、上記の初回設定運転のステップS25と同様に、検出された室内温度Tbと室外温度Taとが予め設定されている冷媒漏洩検知運転モードに適した所定の温度範囲内であるか否かを判定する。ステップS46で、室内温度Tbと室外温度Taとが、所定の温度範囲内にあった場合には次のステップS47へ移行し、所定の温度範囲内になかった場合にはステップS48へ移行する。
ステップS47では、上記の初回設定運転のステップS30において記憶したアキュムレータ24の入口における冷媒の過熱度と、圧縮機21の回転周波数と、室内ファン42のファン回転数と、室外ファン28のファン回転数とに、室外膨張弁38、圧縮機21、室内ファン42、および室外ファン28を制御する。これにより、冷媒回路310内部の冷媒の状態を、初回設定運転と同様の状態であると見なすことができる。すなわち、冷媒回路310内の冷媒量が変化しておらず、かつ、室内温度Tbと室外温度Taとが所定の温度範囲内にあった場合には、初回設定運転において行った冷房運転の諸条件をほぼ同一のものとして再現していることになり、過冷却度値などをほぼ同じ値にできる。ステップS47が終了すると、ステップS49へ移行する。
ステップS48は、ステップS47の一方でステップS46において室内温度Tbと室外温度Taとが所定の温度範囲内になかった場合に行われ、温度条件が冷媒漏洩検知運転の範囲外である旨を室外ユニット302やリモコン等に備えられる表示部(図示せず)に表示し、判定運転を中止する。
ステップS49では、上記の初回設定運転のステップS28と同様に、相対過冷却度を導出する。そして、初回相対過冷却度から相対過冷却度を差し引いた値(以下、相対過冷却度差とする)が第2所定値以上であるか否かを判定する。ステップS49において、相対過冷却度差が第2所定値未満であると判定されると判定運転を終了し、相対過冷却度差が第2所定値以上であると判定されるとステップS50へ移行する。
ステップS50では、冷媒の漏洩が発生しているものと判定して、冷媒漏洩を検知したことを知らせる警告表示を行った後に、判定運転を終了する。
相対過冷却度値について図18〜20にもとづいて説明する。
第4実施形態の空気調和装置301には、次のような特徴がある。
本実施形態の空気調和装置301では、冷媒漏洩検知運転モードにおける冷房運転を行う際に、ステップS22またはステップS43において、アキュムレータ24の入口側の配管と出口側の配管との温度差(入出温度差)に基づいて、アキュムレータ24に液冷媒が溜まり込んでいるか否かを判定している。そして、アキュムレータ24に液冷媒が溜まっていると判定された場合に、室外膨張弁38の開度を極力小さくし、かつ、圧縮機21の回転周波数を大きくする運転(液溜まり解消促進運転)を行っている。
第4実施形態の空気調和装置301は、冷媒漏洩検知運転モードにおいて、液冷媒溜まり解消促進運転の1つの制御として、室外膨張弁38の開度を小さくする制御と、圧縮機21の回転周波数を増大させる制御との両方を併用して行っているが、これに限定するものではなく、すくなくともどちらか一方を行っていれば良い。
第4実施形態の空気調和装置301は、冷媒漏洩検知運転モードにおいて、液冷媒溜まり解消促進運転の1つの制御として、圧縮機21の回転周波数を増大させてその運転容量を増大させているが、これに限定するものではない。例えば、圧縮機にアンロード機能が搭載されている空気調和装置であって、圧縮機をアンロード機能を働かせた状態で冷媒漏洩検知運転モードを行っている場合には、圧縮機をフルロードの状態で駆動をさせてその運転容量を増大させても構わない。
以上、本発明の実施形態およびその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態およびその変形例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。
2、202、302 室外ユニット(熱源ユニット)
4、5 室内ユニット(利用ユニット)
6 液冷媒連絡配管
7、7a、7b ガス冷媒連絡配管
10、110、210、310 冷媒回路
21 圧縮機
22 四路切換弁(切換機構)
23 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
24 アキュムレータ
25 過冷却器
31 吸入温度センサ(出口温度センサ)
38 室外膨張弁(遮断機構、膨張機構)
39 液面検知センサ(冷媒検知機構)
41、51 室内膨張弁(膨張機構)
42、52 室内熱交換器(利用側熱交換器)
61 第1バイパス冷媒配管(過冷却配管)
62 バイパス膨張弁(過冷却膨張機構)
71 第2バイパス冷媒配管(バイパス配管)
72 冷媒放出弁(バイパス開閉機構)
73 ガス管温度センサ(入口温度センサ)
Claims (18)
- 圧縮機(21)と熱源側熱交換器(23)とアキュムレータ(24)とを有する熱源ユニット(2,202,302)と、利用側熱交換器(42,52)を有する利用ユニット(4,5)と、膨張機構(41,51,38)と、前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続する液冷媒連絡配管(6)およびガス冷媒連絡配管(7)とを含み、前記熱源側熱交換器を前記圧縮機において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、前記利用側熱交換器を前記熱源側熱交換器において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させる冷房運転を少なくとも行うことが可能な冷媒回路(10,110,210,310)と、
前記利用ユニットの運転負荷に応じて前記熱源ユニットおよび前記利用ユニットの各機器の制御を行う通常運転制御と、前記冷房運転を行いつつ前記冷媒回路の冷媒量の適否を判定する冷媒量判定運転制御と、を行う運転制御手段と、
前記アキュムレータに液冷媒が溜まっているか否かを判定する液冷媒溜まり判定手段と、
を備え、
前記運転制御手段は、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていることを前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記アキュムレータの液冷媒溜まりを解消する液冷媒溜まり解消制御をさらに行う、
空気調和装置(1、101,201,301)。 - 前記冷房運転における冷媒の流れ方向において、前記熱源側熱交換器の下流側かつ前記液冷媒連絡配管の上流側に配置され、冷媒の通過を遮断可能な遮断機構(38)と、
前記冷房運転における冷媒の流れ方向において、前記遮断機構の上流側に配置され、前記遮断機構の上流側に存在する冷媒量に関する状態量の検知を行う冷媒検知機構(39)と、
前記液冷媒貯留制御において前記冷媒検知部が検知した冷媒量に関する状態量に基づいて、前記冷媒回路内の冷媒量の適否を判定する冷媒量判定手段と、
をさらに備え、
前記膨張機構(41,51)は、前記利用ユニット(4,5)に配置され、前記冷房運転における冷媒の流れ方向において前記利用側熱交換器(42,52)の手前側に位置しており、
前記運転制御手段は、前記冷媒回路のうち前記液冷媒連絡配管を含む前記膨張機構と前記遮断機構との間の液冷媒配管部分の冷媒温度が一定値となるように制御する液温一定制御を行った後に、前記遮断機構と前記膨張機構とを閉鎖する液管閉鎖制御を行い、さらにその後に、前記遮断機構の上流側の部分に液冷媒を溜める液冷媒貯留制御を、前記冷媒量判定運転制御として行う、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記液冷媒溜まり判定手段は、前記液温一定制御の間に、前記アキュムレータの入口側の冷媒配管部分に設けられる入口温度センサ(73)が検知する入口温度と、前記アキュムレータの出口側の冷媒配管部分に設けられる出口温度センサ(31)が検知する出口温度と、に基づいて前記アキュムレータに液冷媒が溜まっているか否かを判定する温度差判定を行う、
請求項2に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記液冷媒溜まり判定手段は、前記入口温度と前記出口温度との温度差が所定温度差以上である場合に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると判定する、
請求項3に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記液冷媒溜まり判定手段は、前記液冷媒貯留制御制御の間に、前記アキュムレータの底部に設けられる底部温度センサ(74)が検知する底部温度に基づいて、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっているか否かを判定する、
請求項2から4のいずれかに記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記液冷媒溜まり判定手段は、前記底部温度が所定温度以下である場合に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると判定する、
請求項5に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記アキュムレータの底部と前記圧縮機の吸入側の配管とを接続するバイパス配管(71)と、前記バイパス配管内の冷媒の流路を開閉可能なバイパス開閉機構(72)と、を有する液冷媒放出手段をさらに備える、
請求項2から6のいずれかに記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記運転制御手段は、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記液冷媒溜まり解消制御として前記バイパス開閉機構を開にする、
請求項7に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記運転制御手段は、前記液温一定制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記膨張機構の開度を小さくして前記液温一定制御を中止する第1中止制御と、前記第1中止制御の後に前記バイパス開閉機構を開にして前記アキュムレータから前記液冷媒を放出する液冷媒放出制御と、前記液冷媒放出制御の後に前記膨張機構の開度を大きくして再び前記液温一定制御を行う第1再液温一定制御と、を前記液冷媒溜まり解消制御として行う、
請求項7または8に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記冷房運転の際に、前記熱源側熱交換器により凝縮された液冷媒の一部を減圧させる過冷却膨張機構(62)と、前記過冷却膨張機構が配置され前記液冷媒連絡配管を含む前記膨張機構と前記遮断機構との間の液冷媒配管部分から前記液冷媒の一部を分岐させて前記ガス冷媒連絡配管から前記アキュムレータまでの間のガス冷媒配管部分へ接続される過冷却配管(61)と、を少なくとも有する過冷却器(25)をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記液温一定制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記運転制御手段が前記過冷却膨張機構の開度を小さくして前記液温一定制御を中止する第2中止制御と、前記第2中止制御の後に前記バイパス開閉機構を開にして前記アキュムレータから前記液冷媒を放出する液冷媒放出制御と、前記液冷媒放出制御の後に前記過冷却膨張機構の開度を大きくして再び前記液温一定制御を行う第2再液温一定制御と、を前記液冷媒溜まり解消制御として行う、
請求項7から9のいずれかに記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記運転制御手段は、前記液温一定制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記膨張機構の開度を小さくして前記液温一定制御を中止する第1中止制御と、前記第1中止制御の後に前記アキュムレータに液冷媒溜まりが解消されることを待つ解消待機制御と、前記解消待機制御の後に前記膨張機構の開度を大きくして再び前記液温一定制御を行う第1再液温一定制御と、を前記液冷媒溜まり解消制御として行う、
請求項2から6のいずれかに記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記冷房運転の際に、前記熱源側熱交換器により凝縮された液冷媒の一部を減圧させる過冷却膨張機構(62)と、前記過冷却膨張機構が配置され前記液冷媒連絡配管を含む前記膨張機構と前記遮断機構との間の液冷媒配管部分から前記液冷媒の一部を分岐させて前記ガス冷媒連絡配管から前記アキュムレータまでの間のガス冷媒配管部分へ接続される過冷却配管(61)と、を少なくとも有する過冷却器(25)をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記液温一定制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記過冷却膨張機構の開度を小さくして前記液温一定制御を中止する第2中止制御と、前記第2中止制御の後に前記アキュムレータに液冷媒溜まりが解消されることを待つ解消待機制御と、前記解消待機制御の後に前記過冷却膨張機構の開度を大きくして再び前記液温一定制御を行う第2再液温一定制御と、を前記液冷媒溜まり解消制御として行う、
請求項2、3、4、5、6、または11に記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記運転制御手段は、前記冷媒貯留制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記アキュムレータの液冷媒溜まりが解消されるまで前記冷媒量の適否の判定を行わずに待機させ、前記アキュムレータの液冷媒溜まりが解消された後に前記冷媒量の適否の判定を行う、
請求項2、3、4、5、6、11、または12記載の空気調和装置(1,101,201)。 - 前記熱源側熱交換器(23)の出口における冷媒の過冷却度または前記過冷却度の変動に応じて変動する運転状態量を第1検出値として検出可能な検出手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転制御において、前記利用側熱交換器(41)の出口から前記圧縮機(21)の入口までの間の少なくとも1カ所における冷媒の過熱度が正値になるように前記膨張機構(38)を制御しつつ、前記第1検出値に基づいて前記冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否の判定を冷媒量適否判定として行う、
請求項1に記載の空気調和装置(301)。 - 前記液冷媒溜まり判定手段は、前記冷媒量判定運転制御の間に、前記アキュムレータの入口側の冷媒配管部分に設けられる入口温度センサ(73)が検知する入口温度と、前記アキュムレータの出口側の冷媒配管部分に設けられる出口温度センサ(31)が検知する出口温度と、に基づいて前記アキュムレータに液冷媒が溜まっているか否かを判定する、
請求項14に記載の空気調和装置(301)。 - 前記液冷媒溜まり判定手段は、前記入口温度と前記出口温度との温度差が所定温度差以上である場合に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると判定する、
請求項15に記載の空気調和装置(301)。 - 前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記膨張機構の開度を小さくして低圧圧力を低下させる低圧圧力低下制御を前記液冷媒溜まり解消制御として行う、
請求項14から16のいずれかに記載の空気調和装置(301)。 - 前記運転制御手段は、前記冷媒量判定運転制御の間に、前記アキュムレータに液冷媒が溜まっていると前記液冷媒溜まり判定手段が判定した場合に、前記圧縮機の前記運転容量を増大させる運転容量増大制御を前記液冷媒溜まり解消制御として行う、
請求項14から17のいずれかに記載の空気調和装置(301)。
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