JP2010107187A - 漏洩診断装置、漏洩診断方法、及び冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】漏洩診断装置(50)において、エクセルギー算出部(52)が、回路構成機器における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて、冷媒回路(20)から漏れた冷媒量に応じて変化する漏洩指標値を算出する。そして、漏洩判定部(53)が、エクセルギー算出部(52)が算出した漏洩指標値に基づいて、冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを判定する。
【選択図】図3
Description
室外ユニット(11)には、室外回路(21)が設けられている。室内ユニット(13)には、室内回路(22)が設けられている。この冷凍装置(10)では、室外回路(21)と室内回路(22)を液側連絡配管(23)及びガス側連絡配管(24)で接続することによって、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)が構成されている。冷媒回路(20)には、例えばフロン系の冷媒が充填されている。冷媒回路(20)に充填された冷媒量は、暖房運転時における冷媒の必要量から決められている。
室外ユニット(11)の室外回路(21)には、圧縮機(30)と、熱源側熱交換器を構成する室外熱交換器(34)と、減圧機構を構成する膨張弁(36)とが、回路構成機器として設けられている。また、室外回路(21)には、圧縮機(30)が接続される四路切換弁(33)と、液側連絡配管(23)が接続される液側閉鎖弁(25)と、ガス側連絡配管(24)が接続されるガス側閉鎖弁(26)とが設けられている。
室内ユニット(13)の室内回路(22)には、利用側熱交換器を構成する室内熱交換器(37)が回路構成機器として設けられている。室内熱交換器(37)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室内熱交換器(37)には、室内熱交換器(37)の近傍に設けられた室内ファン(14)によって室内空気が供給される。室内熱交換器(37)では、室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。なお、室内ファン(14)は、風量を複数段階に調節できる。また、室内ユニット(13)では、室内に開口する吸込口と室内ファン(14)との間にエアフィルタが設けられている(図示省略)。
本実施形態の冷凍装置(10)は、本発明に係る漏洩診断装置(50)を備えている。漏洩診断装置(50)は、冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを検出するための漏洩検出動作を行うように構成されている。漏洩検出動作は、冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていない基準状態から冷媒が減っていることを検出するための動作である。
冷凍装置(10)の運転動作について説明する。この冷凍装置(10)は、四路切換弁(33)によって冷房運転と暖房運転の切り換えを行うことができるように構成されている。
冷房運転では、四路切換弁(33)が第2状態に設定される。そして、この状態で圧縮機(30)の運転が行われると、冷媒回路(20)では、室外熱交換器(34)が凝縮器となって室内熱交換器(37)が蒸発器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
暖房運転では、四路切換弁(33)が第1状態に設定される。そして、この状態で圧縮機(30)の運転が行われると、冷媒回路(20)では、室外熱交換器(34)が蒸発器となって室内熱交換器(37)が凝縮器となる蒸気圧縮冷凍サイクルが行われる。
漏洩診断装置(50)の動作について説明する。漏洩診断装置(50)は、冷房運転中や暖房運転中に漏洩検出動作を行う。漏洩診断装置(50)は、例えば所定の制御周期で漏洩検出動作を行う。以下では、冷房運転中の漏洩検出動作について説明する。
本実施形態では、回路構成機器における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて、冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じると所定の変化をする漏洩指標値が算出され、その漏洩指標値に基づいて冷媒漏れの診断が行われる。冷媒回路(20)における冷媒漏れは、例えば、漏洩指標値の変化を監視することにより検知することが可能である。従って、冷媒回路(20)の回路構成機器における冷媒のエクセルギーの損失量を用いた冷媒漏れの診断を実現することができる。
実施形態の変形例1について説明する。この変形例1の漏洩診断装置(50)は、漏洩検出動作が上記実施形態とは異なっている。なお、この変形例1では、互いに並列に接続された複数台の室内ユニット(13)を備えた空気調和装置(10)を例に説明する。但し、この変形例1の空気調和装置(10)の概略構成図を示す図5では、室内ユニット(13)を1台のみ記載し、他の室内ユニット(13)の記載は省略している。複数台の室内ユニット(13)を備えた空気調和装置(10)では、図5に示すように、室外回路(21)に室外膨張弁(36a)が設けられ、各室内回路(22)に室内膨張弁(36b)が設けられる。なお、この変形例1の漏洩検出動作は、図1に示すような室内ユニット(13)が1台の空気調和装置(10)にも適用可能である。
実施形態の変形例2について説明する。この変形例2の漏洩診断装置(50)は、冷媒漏れが生じているか否かを判定するのに、漏洩指標値に加えて、室内膨張弁(36b)の開度及び室外膨張弁(36a)の開度を利用している。以下では、上記実施形態の変形例1と異なる点について説明する。
実施形態の変形例3について説明する。この変形例2の漏洩診断装置(50)は、冷媒回路(20)における冷媒漏れが所定のレベルにまで進行しているか否かを判定する方法が、上記実施形態とは異なっている。
上記実施形態は、以下の変形例のように構成してもよい。
上記実施形態について、漏洩指標値に基づけば冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定できる場合であっても、アキュームレータ(38)に流入する冷媒の過熱度とアキュームレータ(38)から流出した冷媒の過熱度との差が所定の吸入側基準値以上になる場合は、冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定しないように、漏洩判定部(53)を構成してもよい。
上記実施形態について、漏洩診断装置(50)が、図8に示すように、エクセルギー算出部(52)が出力した漏洩指標値を平均化処理するデータ処理部(55)を備えていてもよい。第2変形例では、漏洩診断装置(50)が、冷凍装置(10)とは離れた位置に設置されている。漏洩診断装置(50)は、例えばネットワーク回線(57)を通じて、冷凍装置(10)に設けられた制御基板に接続されている。漏洩診断装置(50)には、制御基板を介して、冷凍装置(10)に設けられた全ての温度センサ(16-19,45,63)と圧力センサ(46)の計測値が入力されるデータ管理部(54)が設けている。
上記実施形態について、冷凍装置(10)が、空気調和装置(10)だけでなく、食品を冷蔵又は冷凍するための庫内を冷却する冷凍装置(10)、室内の冷暖房と庫内の冷却とを行う冷凍装置(10)、熱交換器を流通する冷媒の熱を吸着剤の加熱又は冷却に用いる調湿機能付きの冷凍装置(10)、或いは、高圧冷媒により水を加熱する給湯機能を有する冷凍装置(10)であってもよい。
上記実施形態について、冷凍装置(10)が、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも高くなる超臨界サイクルを行うように構成されていてもよい。この場合、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも低くなる通常の冷凍サイクルでは凝縮器となる熱交換器が、放熱器(ガスクーラ)として動作する。冷媒としては、例えば二酸化炭素が用いられる。
20 冷媒回路
30 圧縮機
34 室外熱交換器(放熱器、蒸発器)
36 膨張弁(減圧機構)
37 室内熱交換器(放熱器、蒸発器)
50 漏洩診断装置
51 冷媒状態検出部(指標値算出手段)
52 エクセルギー算出部(指標値算出手段)
53 漏洩判定部(漏洩判定手段)
Claims (17)
- 圧縮機(30)、放熱器(34,37)、減圧機構(36)、及び蒸発器(34,37)が回路構成機器として設けられ、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)における冷媒漏れの有無を診断する漏洩診断装置であって、
上記回路構成機器における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて、上記冷媒回路(20)から漏れた冷媒量に応じて変化する漏洩指標値を算出する指標値算出手段(31)と、
上記指標値算出手段(31)が算出した漏洩指標値に基づいて、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを判定する漏洩判定手段(53)とを備えていることを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項1において、
上記指標値算出手段(31)は、上記漏洩指標値として、上記放熱器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて放熱器側指標値を算出し、
上記漏洩判定手段(53)は、上記放熱器側指標値に基づいて、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを判定することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項2において、
上記放熱器(34,37)では、ガス冷媒が冷却されて凝縮する一方、
上記指標値算出手段(31)は、上記放熱器(34,37)において冷媒がガス単相状態になっている過程でのエクセルギーの損失量を用いずに、上記放熱器側指標値を算出することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項2において、
上記指標値算出手段(31)は、上記放熱器(34,37)において冷媒が気液二相状態になっている過程でのエクセルギーの損失量と、上記放熱器(34,37)において冷媒が液単相状態になっている過程でのエクセルギーの損失量との一方に対する他方の比率を、上記放熱器側指標値として算出することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項4において、
上記冷媒回路(20)では、上記減圧機構(36)が開度可変の膨張弁(36)により構成され、上記膨張弁(36)の開度が、上記放熱器(34,37)から流出した冷媒の過冷却度が一定値になるように調節される一方、
上記漏洩判定手段(53)は、上記放熱器側指標値に基づけば上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定できない場合であっても、上記膨張弁(36)の開度が所定の判定開度以下になると、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項2又は3において、
上記指標値算出手段(31)は、上記放熱器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量と、上記放熱器(34,37)における冷媒の放熱量との一方に対する他方の比率を、上記放熱器側指標値として算出することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項2又は3において、
上記指標値算出手段(31)は、上記放熱器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量と、上記圧縮機(30)の入力との一方に対する他方の比率を、上記放熱器側指標値として算出することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項2乃至7の何れか1つにおいて、
上記冷媒回路(20)は、冷凍サイクルの低圧が一定値になるように制御される一方、
上記指標値算出手段(31)は、上記蒸発器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて蒸発器側指標値を算出し、
上記漏洩判定手段(53)は、上記蒸発器側指標値に基づいて上記冷媒回路(20)における冷媒漏れが所定のレベルにまで進行しているか否かを判定することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項1において、
上記指標値算出手段(31)は、上記漏洩指標値として、上記蒸発器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて蒸発器側指標値を算出し、
上記漏洩判定手段(53)は、上記蒸発器側指標値に基づいて、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを判定することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項9において、
上記指標値算出手段(31)は、上記蒸発器(34,37)において冷媒が気液二相状態になっている過程でのエクセルギーの損失量と、上記蒸発器(34,37)において冷媒がガス単相状態になっている過程でのエクセルギーの損失量との一方に対する他方の比率を、上記蒸発器側指標値として算出することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項10において、
上記冷媒回路(20)では、上記減圧機構(36)が開度可変の膨張弁(36)により構成され、上記膨張弁(36)の開度が、上記蒸発器(34,37)から流出した冷媒の過熱度が一定値になるように調節される一方、
上記漏洩判定手段(53)は、上記蒸発器側指標値に基づけば上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定できない場合であっても、上記膨張弁(36)の開度が所定の判定開度以上になると、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項1において、
上記指標値算出手段(31)は、上記漏洩指標値として、上記圧縮機(30)における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて圧縮機側指標値を算出し、
上記漏洩判定手段(53)は、上記圧縮機側指標値に基づいて、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを判定することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項1において、
上記指標値算出手段(31)は、上記漏洩指標値として、上記放熱器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量と、上記蒸発器(34,37)における冷媒のエクセルギーの損失量との一方に対する他方の比率を算出することを特徴とする漏洩診断装置。 - 請求項1乃至13の何れか1つにおいて、
上記冷媒回路(20)には、上記圧縮機(30)に吸入される冷媒から液冷媒を分離するためのアキュームレータ(38)が設けられる一方、
上記漏洩判定手段(53)は、上記漏洩指標値に基づけば上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定できる場合であっても、上記アキュームレータ(38)に流入する冷媒の過熱度と上記アキュームレータ(38)から流出した冷媒の過熱度との差が所定の吸入側基準値以上になる場合は、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じていると判定しないことを特徴とする漏洩診断装置。 - 圧縮機(30)、放熱器(34,37)、減圧機構(36)、及び蒸発器(34,37)が回路構成機器として設けられ、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)における冷媒漏れの有無を診断するための漏洩診断装置であって、
上記回路構成機器における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて、上記冷媒回路(20)から漏れた冷媒量に応じて変化する漏洩指標値を算出する指標値算出手段(31)と、
上記指標値算出手段(31)が算出した漏洩指標値に基づく漏洩診断用の情報を表示する表示手段(56)とを備えていることを特徴とする漏洩診断装置。 - 圧縮機(30)、放熱器(34,37)、減圧機構(36)、及び蒸発器(34,37)が回路構成機器として設けられ、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)と、
請求項1乃至15の何れか1つに記載の漏洩診断装置(50)とを備えていることを特徴とする冷凍装置。 - 圧縮機(30)、放熱器(34,37)、減圧機構(36)、及び蒸発器(34,37)が回路構成機器として設けられ、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路(20)における冷媒漏れの有無を診断する漏洩診断方法であって、
上記回路構成機器における冷媒のエクセルギーの損失量に基づいて、上記冷媒回路(20)から漏れた冷媒量に応じて変化する漏洩指標値を算出する指標値算出ステップと、
上記指標値算出ステップで算出した漏洩指標値に基づいて、上記冷媒回路(20)において冷媒漏れが生じているか否かを判定する漏洩判定ステップとを備えていることを特徴とする漏洩診断方法。
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