JP2010230260A

JP2010230260A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2010230260A
Application number: JP2009079500A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Nagatomi; 吉成永富; Hiroshi Kanai; 弘金井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-14

Abstract

【課題】圧縮機をエンジンで駆動する空気調和装置において、エンジンを冷却する冷却水回路内における空気混入の有無を部品数を増加せずに、簡易に、かつ、確実に判別する。
【解決手段】冷媒回路１を構成する圧縮機１５を駆動するエンジン４０と、このエンジン４０を冷却する冷却水を循環させる冷却水回路５０とを備える空気調和装置１０に、冷却水を循環させる循環ポンプ５７と、循環ポンプ５７の実回転数を基準とする回転数から予め設定された設定回転数に到達するまでの時間に基づいて、冷却水回路５０内の空気混入の有無を判別する空気混入判別部６０とを設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は圧縮機をエンジンで駆動する空気調和装置に係り、特にエンジンを冷却する冷却水回路を備えた空気調和装置に関する。

従来、エンジンで圧縮機を駆動する空気調和装置の中には、エンジンを冷却するために冷却水を流す冷却水回路を設けるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。冷却水回路には冷却水を貯留するリザーブタンクが設けられている。冷却水回路を構成する配管の継手部分のパッキングの劣化や、ねじの緩みなどにより水漏れが生じると、このリザーブタンクから冷却水が補充され、冷却水回路内への空気の混入が防止されている。リザーブタンクにはフロートセンサーが設けられており、リザーブタンク内の水位が所定量以下に低下するとユーザーに水位低下が報知されていた。ユーザーはリザーブタンク内の水位低下に基づいて、冷却水回路で水漏れが生じたことを把握することができ、冷却水回路のメンテナンスを行うことができた。
また、メンテナンス時にパッキング等の冷却水回路の部品交換を行う場合、冷却水回路内に空気が混入することがある。この場合、部品交換後、冷却水回路内にリザーブタンクから冷却水を補充しながら冷却水を循環させて、リザーブタンクを介して冷却水回路内から空気を除去する空気抜き運転が行われる。従来、冷却水回路内から空気が確実に抜けたか否かを検出する方法はなかったため、メンテナンス作業者の経験から十二分であると判断される時間をかけて空気抜き運転が行われていた。
特開２００１−２０８４４５号公報

ところで、コスト削減やメンテナンスの効率向上という観点から、部品点数は可能な限り削減することが好ましい。そこで、部品数を増加させることなく、冷却水回路の水漏れを検出することができれば、リザーブタンク内の水位を判別することができ、フロートセンサーを設ける必要がなくなる。また、空気抜き運転の際に、冷却水回路から空気が確実に抜けたか否かを判別することができれば、必要十分な時間だけ空気抜き運転を行うことができ、メンテナンス作業の効率が向上する。
そこで、新たな部品を設けずに、簡易な方法で、冷却水回路内に空気が混入しているか否かを検出することができれば、冷却水回路の水漏れを判別することができ、かつ、空気抜き運転を確実に行うことができ、作業時間を短縮することができる。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機をエンジンで駆動する空気調和装置において、エンジンを冷却する冷却水回路内における空気混入の有無を部品数を増加せずに、簡易に、かつ、確実に判別することのできる空気調和装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、冷媒回路を構成する圧縮機を駆動するエンジンと、このエンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路とを備える空気調和装置において、前記冷却水を前記冷却水回路内に循環させる循環ポンプと、基準とする回転数から予め設定された設定回転数に到達するまでの時間に基づいて、前記循環ポンプの実回転数が設定回転数に到達するまでの時間に基づいて、前記冷却水回路内の空気混入の有無を判別する空気混入判別部と、を備えたことを特徴とする空気調和装置を提供する。このとき、循環ポンプは、予め設定された設定回転数で駆動するものであることが好ましい。
上記構成によれば、冷却水回路において冷却水を循環させる循環ポンプの実回転数が、基準とする回転数から設定回転数に到達するまでに要する時間を計時するだけで、冷却水回路内への空気混入の有無を、部品数を増加せずに、簡易に、かつ、確実に判別することができる。
また、冷却水回路は、基本的に、閉じた系として設計されるため、冷却水回路に空気が混入している場合、冷却水回路から水が漏れていると判別することができる。このため、従来と異なり、冷却水回路に補充するための冷却水を貯留するリザーブタンクにフロートセンサーを設ける必要がなく、部品数の削減およびコストの低減を図ることができる。
また、空気調和装置の空調運転中に空気混入の有無を簡易に判別することができるため、リザーブタンクにフロートセンサーを設けずとも、冷却水回路の水漏れを早期に検出することができる。水漏れの早期検出により、冷却水回路のメンテナンス等を早期に行うことができ、部品等の寿命を長期化することができる。更に、配管の継手部分等に設けられるパッキング等の経年劣化する部品を交換した際などに、空気混入判別部により冷却水回路内の空気混入の有無を判別することで、冷却水回路から空気が確実に抜けるまで空気抜き運転を行うことができる。また、空気抜き運転を必要十分な時間だけ行うことができ、空気抜き運転に要する時間を従来よりも短縮することができ、メンテナンスの作業効率を向上することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記冷却水回路に補充するための冷却水を貯留するリザーブタンクを備え、前記リザーブタンク内の冷却水の有無が、前記空気混入判別部による空気混入の有無の判別に基づいて判別されること、を特徴とする。
上記構成によれば、空気混入判別部によって、冷却水回路内の空気混入の有無の判別に基づいて、リザーブタンク内の冷却水の有無、すなわち、冷却水回路の水漏れを判別することができるため、リザーブタンクにフロートセンサーを設ける必要がなく、部品数の削減、コストの低減を図ることができる。

本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様において、前記空気混入判別部による冷却水回路内の空気混入の有無の判別は、当該空気調和装置の空調運転中に定期的に行われること、を特徴とする。
上記構成によれば、空気調和装置の空調運転中に定期的に冷却水回路内の空気混入の有無が空気混入判別部により判別されるため、空調運転中に冷却水回路内への空気混入の有無を検出することができ、冷却水回路の水漏れを早期に検出し、早期に冷却水回路の点検、メンテナンス等を行うことができ、エンジンや、冷却水回路を構成する各種部品等の長寿命化を図ることができる。
ここで、前記空気混入判別部による空気混入の有無の判別に基づいて、冷却水回路の水漏れを判別する構成としてもよい。また、冷却水回路を、エンジンの廃熱を回収する熱回収回路部と、この熱回収回路部に接続され、回収されたエンジンの廃熱を冷媒回路の冷媒に供給する熱再利用回路部と、熱回収回路に接続され、熱再利用回路部と排他的に使用され、回収されたエンジンの廃熱を外部に排熱するための排熱回路部とを含む構成とし、排熱回路部を熱再利用回路部よりも上方に配置させることが好ましい。この場合、前記空調運転中に、前記排熱回路部において冷却水を循環させる場合は、前記熱再利用回路部において冷却水を循環させる場合よりも、空気判別部により空気混入の有無の判別を行う頻度を増加させることが好ましい。冷却水回路をこの様に構成することにより、排熱回路部を空気溜まりとして機能させることができ、冷却水を排熱回路部において循環させない場合は、熱回収回路部や熱再利用回路部に空気が混入するのを防止することができる。また、空調運転中に、冷却水を熱再利用回路部において循環させる場合は、冷却水を排熱回路部において循環させる場合よりも空気混入判別部により空気混入の有無を判別する頻度が増加するので、冷却水回路に空気が混入した場合、それを早期に検出することができ、早期に冷却水回路の点検、メンテナンスを行うことができる。さらに、空調運転中に冷却水を前記熱再利用回路部において循環させる場合、空気判別部により空気混入の有無を判別するときは、一時的に冷却水を排熱回路部を循環させることが好ましい。排熱回路部が廃熱利用回路部よりも上方に配置される場合、空気混入の有無を判別する際に、冷却水を排熱回路部において循環させることで、排熱回路部の上方に溜まっていた空気を冷却水回路に冷却水と共に循環させて、空気混入の有無を確実に判別させることができる。

本発明の第４の態様は、第１の態様〜第３の態様のいずれかの一の態様において、前記空気混入判別部による冷却水回路内の空気混入の有無の判別は、冷却水回路から空気を抜くための空気抜き運転を行うときに行われること、を特徴とする。
上記構成によれば、部品交換後等に冷却水回路から空気を抜くために行う空気抜き運転（空気抜き運転）時に、空気混入判別部により冷却水回路内の空気混入の有無が判別されるため、冷却水回路から確実に空気を抜くことができるとともに、空気抜き運転を必要十分な時間だけ行うことができ、メンテナンスの作業効率を向上できる。また、従来よりも空気抜き運転に要する時間を短縮することができる。
ここで、前記空気混入判別部による空気混入の有無の判別に基づいて、空気抜きの完了の有無を判別する構成としてもよいし、空気抜き運転の異常を判別する構成としてもよい。

本発明によれば、圧縮機をエンジンで駆動する空気調和装置において、エンジンを冷却する冷却水回路内における空気混入の有無を、部品数を増加せずに、簡易に、かつ、確実に判別することができる。このため、冷却水回路に冷却水を補充するリザーブタンクにフロートセンサーを設ける必要がなく、部品数削減およびコスト低減を図ることができる。また、冷却水回路から空気抜き運転を行う際に、空気が確実に抜けるまで空気抜き運転を行うことができる。また、空気抜き運転を必要十分な時間だけ行うことができ、メンテナンスの作業効率を向上できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態のガスヒートポンプ（ＧＨＰ）式の空気調和装置１０の構成を示す図である。まず、空気調和装置１０の冷媒回路１の構成を説明する。
図１に示す空気調和装置１０は、室外に設置される室外機１１と、室内に設置される複数台（例えば５台）の室内機１２Ａ〜１２Ｅとを有し、室外機１１の室外冷媒配管１３と室内機１２Ａ〜１２Ｅの各室内冷媒配管１４Ａ〜１４Ｅとが連結されている。
図１に示す様に、室外冷媒配管１３には圧縮機１５が配設されている。圧縮機１５は、Ｖベルト４０Ａを介してガスエンジン４０（エンジン）に連結され、このガスエンジン４０により駆動される。室外冷媒配管１３の圧縮機１５の吸込側には、アキュムレータ１６が配設されており、吐出側にはオイルセパレーター１７を介して四方弁１８、室外熱交換器１９、室外膨張弁２０、サブクーラ２１、ドライコア２２が順次配設されている。また、室外膨張弁２０はバイパス管２３によりバイパスされており、このバイパス管２３には逆止弁２４が配設されている。また、室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９へ向かって送風する室外ファン２５が隣接して配置されている。また、室外熱交換器１９に隣接して後述するラジエータ５４が配置されている。

また、室外冷媒配管１３の冷媒高圧側（圧縮機１５の吐出側）と冷媒低圧側（図示の例ではアキュムレータ１６の手前）との間には、オイル戻し管２６およびバイパス弁２７が接続されている。また、室外冷媒配管１３には、閉鎖弁２８Ａ、２８Ｂが設けられている。さらに、室外冷媒配管１３には、圧力スイッチＳ１、高圧側の圧力センサーＳ２、及び低圧側の圧力センサーＳ３が設けられている。

一方、各室内機１２Ａ〜１２Ｅは、各室内冷媒配管１４Ａ〜１４Ｅにそれぞれ室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅが配設される。また、各室内冷媒配管１４Ａ〜１４Ｅには、各室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅの近傍にそれぞれ室内膨張弁３０Ａ〜３０Ｅが配設される。各室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅには、それぞれ室内ファン３１Ａ〜３１Ｅが隣接して配置されており、各室内ファン３１Ａ〜３１Ｅはそれぞれ各室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅに送風する。

空気調和装置１０では、四方弁１８を切り替えることにより、冷房運転又は暖房運転が切り替えられる。四方弁１８が冷房側に切り替えられたときには、図１に示す実線矢印に沿って冷媒が流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅが蒸発器になり、各室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅが室内を冷房する冷房運転状態となる。冷房運転時では、空調負荷に応じて、室内膨張弁３０Ａ〜３０Ｅのそれぞれの弁開度が後述する制御装置６０（図３参照）により制御される。
また、四方弁１８が暖房側に切り替えられたときには、図１に示す破線矢印に沿って冷媒が流れ、室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅが凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって各室内熱交換器２９Ａ〜２９Ｅが室内を暖房する暖房運転状態となる。暖房運転時では、空調負荷に応じて、室外膨張弁２０及び室内膨張弁３０Ａ〜３０Ｅのそれぞれの弁開度が制御装置６０により制御される。

次に、ガスエンジン４０に燃料を供給するための燃料供給装置４１の構成を説明する。この燃料供給装置４１は、燃料と空気とを混合した混合気をガスエンジン４０の燃焼室に供給する装置である。燃料供給装置４１は、燃料供給配管４２に、燃料遮断弁４３、ゼロガバナ４４、燃料調整弁４５及びステッピングモーター４６が順次配設され、この燃料供給配管４２のステッピングモーター４６の側端部がガスエンジン４０の上記燃焼室に接続される。

燃料遮断弁４３は、閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、燃料遮断弁４３が全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一的に実施する。
ゼロガバナ４４は、燃料供給配管４２内における当該ゼロガバナ４４の前後の１次側燃料ガス圧力（一次圧ａ）と、２次側燃料ガス圧力（二次圧ｂ）とのうち、一次圧ａが変動した場合でも二次圧ｂを予め設定された一定の所定圧になるように調整して、ガスエンジン４０の運転を安定化させるものである。
燃料調整弁４５は、ステッピングモーター４６の上流側から空気が導入されることで生成される混合気の空燃比を最適に調整するものである。
ステッピングモーター４６は、ガスエンジン４０の燃焼室へ供給される混合気の供給量を調整して、ガスエンジン４０の回転数を制御するものである。
このステッピングモーター４６の上流側にエンジンユニット外から空気を吸入する空気供給配管４７が接続されている。この空気供給配管４７の吸込口にはエアフィルター４８が配設されている。また、ガスエンジン４０には、サブオイルパン４９が設けられている。

次に、ガスエンジン４０を冷却するための冷却水回路５０の構成を説明する。
冷却水回路５０は、ガスエンジン４０の廃熱を回収するために、冷却水配管５１に排気ガス熱交換器５２と、プレート熱交換器５３（熱再利用熱交換器）と、ラジエータ５４（排熱熱交換器）とが設けられている。
冷却水回路５０は、上記排気ガス熱交換器５２とガスエンジン４０との間で冷却水が循環する第１冷却水経路５０Ａ（熱回収回路部）と、上記プレート熱交換器５３とガスエンジン４０との間で冷却水が循環する第２冷却水経路５０Ｂ（熱再利用回路部）と上記ラジエータ５４とガスエンジン４０との間で冷却水が循環する第３冷却水経路５０Ｃ（排熱回路部）と、を有している。

ここで、第１冷却水経路５０Ａに設けられる排気ガス熱交換器５２は、ガスエンジン４０の排気ガスと冷却水との間で熱交換させる熱交換器であり、ガスエンジン４０の廃熱を回収する。排気ガス熱交換器５２はガスエンジン４０に付設されており、この排気ガス熱交換器５２には、排気マフラー５２Ａ、ドレンフィルター５２Ｂ、排気トップ５２Ｃ、バッファータンク５２Ｄ等が接続されている。
第２冷却水経路５０Ｂに設けられるプレート熱交換器５３は、冷媒回路１内の冷媒と冷却水回路５０内の冷却水との間で熱交換を行い、冷媒をガスエンジン４０の熱で加温された冷却水で加温する冷却水・冷媒熱交換器である。このプレート熱交換器５３は、冷媒回路１の四方弁１８と圧縮機１５との間に配置され、暖房運転時に蒸発器（すなわち室外熱交換器１９）で蒸発した冷媒にガスエンジン４０の廃熱を回収させることにより、暖房能力の増強を図る熱再利用用の熱交換器である。特に、外気温度が低い（例えば０℃以下）の場合には、蒸発器にて外気と冷媒との熱交換が十分にできないこともあるため、プレート熱交換器５３をサブエバポレータとして機能させることにより、暖房能力の維持及び増強が図られる。従って、このプレート熱交換器５３は主として暖房運転時に利用される。
第３冷却水経路５０Ｃに設けられるラジエータ５４は、ガスエンジン４０の排熱を回収した冷却水を冷却させるものである。ラジエータ５４は室外ファン２５の送風空気が供給されるように、室外ファン２５に隣接して配置されている。ラジエータ５４において冷却された冷却水は、排気ガス熱交換器５２を介してガスエンジン４０に戻され、ガスエンジン４０を冷却する。

これらの第１冷却水経路５０Ａ、第２冷却水経路５０Ｂおよび第３冷却水経路５０Ｃは、冷却水配管５１に設けられた第１三方弁５５（電動クーラー三方弁）と、第２三方弁５６（冷却水三方弁）により分岐されている。
第１三方弁５５の入口５５Ａには、冷却水配管５１を介してガスエンジン４０の冷却水出口４０Ｂが接続され、第１三方弁５５の一方の出口４５Ｂには、冷却水を循環させるための電動式の循環ポンプ５７と排気ガス熱交換器５２とが順次接続されている。第１冷却水経路５０Ａは、図中矢印Ａで示す様に、第１三方弁５５、循環ポンプ５７、排気ガス熱交換器５２を繋ぐ配管経路によって形成される。ガスエンジン４０の暖機運転を行う場合、ガスエンジン４０が温まるまでの間、冷却水がこの第１冷却水経路５０Ａを循環するように第１三方弁５５の弁開位置が切り替えられる。
第２三方弁５６は流量調整式の三方弁であり、第１三方弁５５を介して流入した高温の冷却水をラジエータ５４とプレート熱交換器５３とのいずれか一方、若しくは、分流比を変更して両方に導く弁である。第２三方弁５６の入口５６Ａには、冷却水配管５１を介して第１三方弁５５の他方の出口５５Ｃが接続されている。また、第２三方弁５６の一方の出口５６Ｂには、冷却水配管５１を介してプレート熱交換器５３が接続されている。さらに、第２三方弁５６の他方の出口５６Ｃには、冷却水配管５１を介してラジエータ５４が接続される。第２冷却水経路５０Ｂは、図中矢印Ｂで示す様に、第１三方弁５５、第２三方弁５６の一方の出口５６Ｂ、プレート熱交換器５３を繋ぐ配管経路によって形成され、第１冷却水経路５０Ａに接続されている。第３冷却水経路５０Ｃは、図中矢印Ｃで示す様に、第１三方弁５５、第２三方弁５６の他方の出口５６Ｃ、ラジエータ５４を繋ぐ配管経路によって形成され、第１冷却水経路５０Ａに接続されている。原則として、暖房運転時は冷却水を第２冷却水経路５０Ｂにおいて循環させ、冷房運転時は冷却水を第３冷却水経路５０Ｃにおいて循環させるように、第２三方弁５６の弁開位置が切り替えられる。
但し、第１三方弁５５および第２三方弁５６は、それぞれモーターにより駆動され、制御装置６０により弁の切替が制御される。

さらに、本実施の形態では、冷却水回路５０には、冷却水補充弁５８を介してリザーブタンク５９が接続されている。このリザーブタンク５９は、冷却水回路５０内の冷却水が水漏れ等により減少した場合に、冷却水回路５０の内圧が重力により自動的に冷却水が補充されるように調整されている。図１に示す様に、リザーブタンク５９は、第３冷却水経路５０Ｃに設けられる冷却水補充弁５８を介してラジエータ５４の一端に冷却水配管５１の一部を構成する接続配管５１Ａを介して接続されている。リザーブタンク５９は水漏れ時等に冷却水回路５０に補充する冷却水を貯留するとともに、冷却水回路５０内に混入した空気を外部に排出するための空気抜き経路となっている。

次に、室外機１１に設けられる各構成要素の空間的配置を説明する。
図示は省略するが、室外機１１は床置き式であって略箱型形状を呈しており、筐体の内部はドレンパンを介して上下二段に仕切られている。ドレンパンの上段は熱交換室となっており、下段は機械室となっている。熱交換室には室外熱交換器１９、ラジエータ５４、冷却水補充弁５８、リザーブタンク５９、室外ファン２５等が配置される。機械室には、圧縮機１５、ガスエンジン４０等の機械要素が配置されるとともに、当該空気調和装置１０を制御するための制御基板（制御装置６０（図２参照））等を収容した電装ボックスが収容される。
本実施の形態では、ラジエータ５４の一端と冷却水補充弁５８とを接続する接続配管５１Ａ（図１参照）は、室外機１１の筐体内において上方側（熱交換室の上部）に配置される。この様に冷却水配管５１の当該接続配管５１Ａ部分を配置することにより、本実施の形態では当該接続配管５１Ａ部分を空気溜まり部として機能させることができる。すなわち、冷却水の温度が高くなるに連れて、冷却水回路５０内に混入した空気は大きな泡となって、上方に位置するこの接続配管５１Ａ部分に溜まる。リザーブタンク５９から冷却水回路５０に冷却水が自動的に補充される際に、当該部分に溜まった空気が冷却水補充弁５８およびリザーブタンク５９の上方空間を介して外部に抜ける（排出される）ように冷却水補充弁５８およびリザーブタンク５９が配置される。すなわち、筐体内において、ラジエータ５４の一端と冷却水補充弁５８とを接続する接続配管５１Ａよりも冷却水補充弁５８が上方側に配置されるように、筐体内の各構成要素の空間的配置が定められる。
冷却水回路５０における空気混入の有無は、次に説明する制御装置６０により判別される。

次に、図２を参照して、空気調和装置１０の各構成要素を制御する制御装置６０について説明する。図２は、制御装置６０の概要構成を示すブロック図である。
制御装置６０は、図２に示すように、制御装置６０全体を制御するＣＰＵ６１と、各種情報を表示する表示機能及び操作子（例えば、基板上に設けられるディップスイッチ等）を有する表示・操作部６２（報知部・入力部）と、本発明に係る空気混入判別プログラム等を含む制御プログラムや、その他各種情報が記憶される記憶部としてのＥＥＰＲＯＭ６３（不揮発性メモリー）と、外部機器との間で通信を行うインターフェース部６４、第１三方弁５５や第２三方弁５６等の各種の電動弁が配線接続される複数の出力ポート（図示せず）を有し、第１三方弁５５や第２三方弁５６等の弁開位置の切替や弁開度の制御等を行うための電動弁駆動部６５とを備えている。また、制御装置６０には、循環ポンプ５７が配線接続されており（図示せず）、循環ポンプ５７の動作を制御すると共に、循環ポンプ５７の実回転数を検出することができる。また、制御装置６０は、循環ポンプ５７を予め設定された一定の設定回転数で駆動するように制御する。さらに、制御装置６０は、循環ポンプ５７を起動する際、予め設定された所定の起動時間（以下、「設定起動時間」という）をかけて循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従（到達）するように駆動制御を行う。

図３に、循環ポンプ５７を起動させたときの循環ポンプ５７の実回転数Ｒ_Ａ１、Ｒ_Ａ２が「０（ゼロ）」から予め設定された設定回転数Ｒ_Ｓに追従するまでの追従性を示す。図３（ａ）は、冷却水回路５０内の冷却水量が満水状態にある場合（例えば、２７リットル）、すなわち、空気が混入していない場合の循環ポンプ５７の実回転数Ｒ_Ａ１の設定回転数Ｒ_Ｓへの追従性を示している。図３（ｂ）は、冷却水回路５０に空気が混入している場合（例えば、２リットル）の循環ポンプ５７の実回転数Ｒ_Ａ２の設定回転数Ｒ_ｓへの追従性を示している。循環ポンプ５７を起動させた際、循環ポンプ５７の実回転数Ｒ_Ａ１、Ｒ_Ａ２が設定回転数Ｒ_Ｓに追従するまでに要する時間（以下、「実起動時間」（Ｔ_ａ１、Ｔ_ａ２）という）は、循環ポンプ５７の負荷により変動する。但し、図３（ａ）において、冷却水回路５０が満水状態である場合の実起動時間Ｔ_ａ１は、循環ポンプ５７の起動を開始した時点ｔ_０から、循環ポンプ５７の実回転数Ｒ_Ａ１が設定回転数Ｒ_Ｓに追従した時点ｔ_ａ１までに要した時間であり、図中矢印Ｔ_ａ１で示す時間である。同様に、図３（ｂ）において、冷却水回路５０に空気が混入している場合、図示例における実起動時間Ｔ_ａ２は、循環ポンプ５７の起動を開始した時点ｔ_０から、循環ポンプ５７の実回転数Ｒ_Ａ２が設定回転数Ｒｓに追従した時点までに要した時間であり、図中矢印Ｔ_ａ２で示す時間である。

冷却水回路５０が満水状態である場合、循環ポンプ５７の負荷は略一定であり安定している。循環ポンプ５７は、上述したとおり予め設定された所定の設定起動時間をかけて実回転数Ｒ_Ａ１が設定回転数Ｒ_Ｓに追従するように制御装置６０により制御されている。このため、冷却水回路５０が満水状態にある場合、図３（ａ）に示す循環ポンプ５７の実起動時間Ｔ_ａ１は上記の設定起動時間と略同一となる。
一方、冷却水回路５０に空気が混入している場合、冷却水回路５０内の冷却水量が満水状態の場合と比較すると循環ポンプ５７の負荷は小さくなる。例えば、実験例では、冷却水回路５０の冷却水容量（例えば、２７リットル）に対して、０．７％の空気を混入させた場合（例えば、２リットル）、設定起動時間が３０秒であるのに対して、空気混入時の起動時間（Ｔ_ａ２）は２７秒であった。図３（ｂ）に示す循環ポンプ５７の実起動時間Ｔ_ａ２は、空気混入量によって変動するが上記の設定起動時間よりも概ね１割程度短くなる。

そこで、本実施の形態では、循環ポンプ５７の実起動時間に基づいて、制御装置６０は、冷却水回路５０内の空気の混入の有無を判別する空気混入判別部として機能するようになっている。また、空気混入時の実起動時間は、設定起動時間よりも短い。このことから、本実施の形態では、空気混入の有無を迅速に判別するため、図３（ａ）、（ｂ）に示す様に、空気混入の有無を判別するための判定時間Ｔ_Ｊを設定起動時間よりも短く、空気混入時の実起動時間Ｔ_ａ２より長くなるように設定されている。但し、図３（ａ）、（ｂ）において、判定時間Ｔ_Ｊは、ｔ_０からｔ_ｊの間の時間であり、ｔ_ａ２＜ｔ_ｊ＜Ｔ_ａ１である。また、この判定時間Ｔ_Ｊは、上述した実験等により適切な時間が設定され、ＥＥＰＲＯＭ６３に記憶される。

以下、図４を参照して、この空気混入判別処理について説明する。
まず、空気混入判別処理に際して、制御装置６０は、第２三方弁５６の弁開位置を確認する（ステップＳ１）。ここで、冷却水が第３冷却水経路５０Ｃを循環するように第２三方弁５６の弁開位置が切り替えられている場合（ステップＳ１；Ｙ）、ステップＳ２の処理に移行する。一方、冷却水が第２冷却水経路５０Ｂを循環するように第２三方弁５６の弁開位置が切り替えられている場合（ステップＳ１；Ｎ）、制御装置６０は、冷却水が第３冷却水経路５０Ｃを循環するように第２三方弁５６の弁開位置を切り替える（ステップＳ３）。上述したように、冷却水回路５０内に空気が混入した場合、ラジエータ５４の一端と冷却水補充弁５８とに接続される接続配管５１Ａ部分に空気が溜まる。暖房運転時は、第２三方弁５６の弁開位置は、原則として、第２冷却水経路５０Ｂを冷却水が循環し、冷却水がラジエータ５４を経由しないように設定されている。そこで、暖房運転時等の場合、冷房時と同様に、冷却水が第３冷却水経路５０Ｃを循環するように、一時的に第２三方弁５６の弁開位置を切り替える。これにより、接続配管５１Ａ部分に溜まった空気を冷却水回路５０内に冷却水と共に循環させて、暖房運転時等においても冷却水回路５０内の空気混入の有無を正確に判別することができるようにしている。

次に、ステップＳ３において、制御装置６０は循環ポンプ５７を起動させて、循環ポンプ５７の実回転数を監視すると共に計時を開始する（ステップＳ３）。次いで、予め設定された空気混入の有無を判別するための判定時間Ｔ_Ｊが経過したか否かを判別する（ステップＳ４）。判定時間Ｔ_Ｊの経過前（ステップＳ４；Ｎ）は、循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従したか否かを判別する（ステップＳ５）。循環ポンプ５７の実回転数が判定時間Ｔ_Ｊの経過前に設定回転数に追従した場合（ステップＳ５；Ｙ）、冷却水回路５０内に空気が混入していると判別して（ステップＳ６）、空気混入判別処理を終了する。一方、判定時間Ｔ_Ｊ内に循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従しない場合（ステップＳ５；Ｎ）、ステップＳ４に戻り、予め設定された判定時間Ｔ_Ｊが経過するまで（ステップＳ４；Ｙ）、循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従するまで待機する。そして、判定時間Ｔ_Ｊが経過しても循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従しない場合（ステップＳ４；Ｙ）、冷却水回路５０内に空気の混入は無いと判別して（ステップＳ７）、空気混入判別処理を終了する。
但し、上述した様に、循環ポンプ５７の実起動時間と比較するための判定時間Ｔ_Ｊは、冷却水回路５０の冷却水量が満水状態にある場合の循環ポンプ５７の起動時間より短く設定されており、これにより、空気混入の有無を迅速に判別することができるようになっている。本実施の形態では、通常の空調運転モード時に循環ポンプ５７を始動（起動）する際には、エネルギーの無駄な損失を防止するため予め設定された設定起動時間をかけて、循環ポンプ５７に与える電力値を徐々に増加させながら、循環ポンプ５７の実回転数を徐々に増加させて設定回転数に追従するように、循環ポンプ５７の駆動が制御されている。空気混入判別時には、この通常の空調運転モード時において循環ポンプ５７を始動させるために、予め設定された設定起動時間よりも短い判別時起動時間を設定し、この判別時起動時間内で循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従するように、循環ポンプ５７の駆動を制御するようにしてもよい。この様に、空気混入の有無を判別する際に、循環ポンプ５７の駆動用モーターが脱調しない範囲で、循環ポンプ５７に与える電力値を通常時よりも急速に増加させて、通常の設定起動時間よりも短い判別時起動時間内で、循環ポンプ５７の実回転数を設定回転数に追従させるようにすることにより、冷却水回路５０が満水時と空気混入時とでは実回転数が設定回転数に追従するまでの時間差を通常時と比較して顕著にすることができ、判別誤差による誤検知の確率を下げ、判定時間の短縮を図ることができる。但し、この場合、事前に実験等を行うことにより循環ポンプ５７の駆動用モーターが脱調しないレベルを確認しておき、空気混入の有無を判別する際に循環ポンプ５７に与える電力変動のレベルや、判別時起動時間が設定される。

次に、図５を参照して、上記空気混入判別処理を利用して冷却水回路５０の水漏れ検出及び冷却水回路５０からの空気抜き完了検出を行うための処理手順を説明する。
但し、処理の前提として、空気調和装置１０は運転動作モードとして、冷房運転又は暖房運転を行う空調運転モード（通常運転モード）と、冷却水回路５０の部品交換後に冷却水回路５０から空気を抜くための空気抜き運転等を含む各種のメンテナンス運転を行うためのメンテナンスモードとを備えている。これらの動作モードは、ユーザーやメンテナンス作業者等が図示しない室内リモートコントローラーを操作することにより、室内制御装置を介して制御装置６０はユーザー指示を取得することができる。
また、空気抜き運転とは、冷却水回路５０の部品等の交換を終了した後に、リザーブタンク５９から冷却水を冷却水回路５０に補充させ、リザーブタンク５９の上方空間を介して冷却水回路５０に混入した空気を抜くために行われる運転である。

まず、制御装置６０は、現在の運転動作モードが空調運転モードか、メンテナンスモードかを判別する（ステップＳ１）。
ステップＳ１１の判別において、現在の運転動作モードが空調運転モードであると判別された場合（ステップＳ１１；空調運転モード）、次に、制御装置６０は、ガスエンジン４０の起動直前であるか否かを判別する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２の判別において、ガスエンジン４０の起動直前であると判別した場合（ステップＳ１２；Ｙ）、ステップＳ１３に移行し、図５に示した手順で空気混入判別処理を行う。
この様に、ガスエンジン４０の起動直前に冷却水回路５０内の空気混入の有無を判別することで、ガスエンジン４０の冷却水入口３０Ｃ側に冷却水と共に空気が吸込まれるのを防止し、ガスエンジン４０の保全を図ることができる。

一方、ステップＳ１２の判別において、ガスエンジン４０の起動直前ではないと判別した場合（ステップＳ１２；Ｎ）、次に、制御装置６０は、空調運転モードが、冷房運転モードか、暖房運転モードかを判別する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の判別において、空調運転モードが冷房運転モードであると判別された場合（ステップＳ１４；冷房運転モード）、次に、制御装置６０は、予め設定され、ＥＥＰＲＯＭ６３等に記憶された冷房時における水漏れ検出タイミングを読み出す（ステップＳ１５）。一方、ステップＳ１４の判別において、空調運転モードが暖房運転モードであると判別された場合（ステップＳ４１；暖房運転モード）、ステップＳ１５と略同様に予め設定され、ＥＥＰＲＯＭ６３等に記憶された暖房時における水漏れ検出タイミングを読み出す（ステップＳ１６）。

ここで、暖房運転時および冷房運転時において、予め設定された時間間隔で定期的に水漏れ検出が行われる様に、水漏れ検出タイミングが設定されている。この水漏れ検出を行う時間間隔は、暖房運転時に比して、冷房運転時の方が短く設定される。冷房運転時は、第３冷却水経路５０Ｃを冷却水が循環するため、接続配管５１Ａ部分に溜まった空気が冷却水とともに循環ポンプ５７に吸込まれ、冷却水回路５０内を循環する恐れがある。一方、暖房運転時は、第２冷却水経路５０Ｂを冷却水が循環するため、この接続配管５１Ａ部分に溜まった空気が冷却水とともに循環ポンプ５７に吸込まれて、冷却水回路５０内を循環する恐れは少ない。このため、冷房運転時に対して暖房運転時は水漏れ検出の頻度を少なくすることで、制御負荷を低減することができる。これに対して、冷房運転時は暖房運転時よりも水漏れ検出の頻度を増加させることで、空調運転中に水漏れを早期に検出して、早期点検、メンテナンスを行うことができ、冷却水回路５０を構成する部品等の保全、長寿命化を図ることができる。

ステップＳ１５、ステップＳ１６において、それぞれ水漏れ検出タイミングを読み出した後、次に、制御装置６０は、ステップＳ１７において、現在、水漏れ検出タイミングであるか否かを判別する。ステップＳ１７において、現在、水漏れ検出タイミングではないと判別された場合（ステップＳ１７；Ｎ）、ステップＳ１１の判別に戻る。一方、現在、水漏れ検出タイミングであると判別された場合（ステップＳ１７；Ｙ）、次に、制御装置６０は、ステップＳ１３の空気混入判別処理に移行する。このステップＳ１３の空気混入判別処理の結果に基づいて、ステップＳ１８において水漏れの有無が判別される。
ステップＳ１８の判別において、空気混入判別処理により冷却水回路５０内に空気が混入したと判別された場合、制御装置６０は、冷却水回路５０で水漏れが生じていると判別し（ステップＳ１８；Ｙ）、制御装置６０の表示・操作部６２、あるいはリモートコントロールの表示部等の所定の報知手段により冷却水回路５０内の水漏れをユーザー若しくはメンテナンス作業者に報知させる（ステップＳ１９）。ステップＳ１８の判別において、冷却水回路５０内に空気が混入していないと判別された場合（ステップＳ１８；Ｎ）、ステップＳ１１の処理に戻り、上述した水漏れ検出に係る処理を繰り返し行う。

一方、ステップＳ１１において、運転動作モードがメンテナンスモードであると判別された場合（ステップＳ１１；メンテナンスモード）、次に、制御装置６０は空気抜き運転が行われているか否かを判別する（ステップＳ２０）。空気抜き運転が行われていないと判別した場合（ステップＳ２０；Ｎ）、再び、ステップＳ１１の処理に移行する。一方、空気抜き運転が行われていると判別した場合（ステップＳ２０；Ｙ）、次に、制御装置６０は、ステップＳ２１において、現在、空気抜き完了検出タイミングか否かを判別する（ステップＳ２１）。この空気抜き完了検出タイミングは、予め設定された所定の時間間隔（ｔ_ｃ）で行われる。
ステップＳ２１の判別において、現在、空気抜き完了検出タイミングであると判別された場合（ステップＳ２１；Ｙ）、次に、制御装置６０は、ステップＳ２２において、図５において説明した手順と同様の手順で空気混入判別処理を行う。そして、この空気混入判別処理の結果が冷却水回路５０内に空気が混入していないと判別された場合、空気抜きは完了したと判別して（ステップＳ２３；Ｙ）、空気抜きが完了したことを制御装置６０の表示・操作部６２あるいはリモートコントローラーの表示部等の所定の報知手段に対して、空気抜きが完了したことをメンテナンス作業者等に通知し（ステップＳ２４）、処理を終了する。このとき、制御装置６０は、空気抜き完了をユーザーに通知するとともに、空気抜き運転の終了処理を行っても良い。この様に、本実施の形態では、空気混入有無の判別に基づいて、空気抜き運転時に空気抜きが完了したか否かを判別するので、冷却水回路５０から確実に空気が抜けるまで空気抜き運転を行うことができる。これと同時に、空気抜き運転を必要十分な時間だけ行うことができるので、空気抜き運転に要する時間を従来よりも短縮することができ、メンテナンスの作業効率を向上することができる。

一方、ステップＳ２２における空気混入判別処理において冷却水回路５０内に空気が混入していると判別された場合、制御装置６０は、ステップＳ２３において空気抜きが完了していないと判別して（ステップＳ２３；Ｎ）、次に、予め設定された所定回数（ｎ）、空気混入判別処理が行われたか否かを判別する（ステップＳ２５）。
ここで、空気抜き完了検出タイミングが所定の時間間隔（ｔ_ｃ）で行われ、空気抜き運転により、冷却水回路５０から確実に空気を抜くことのできる時間をＴｃとした場合、Ｔｃ≧ｔ_ｃ×ｎとなるように、この空気混入有無判別処理を繰り返し行う回数（ｎ）が設定される。
ステップＳ２５において、所定回数、空気混入判別処理を行ってもなお、空気抜きが完了していないと判別される場合（ステップＳ２５；Ｙ）、通常であれば空気抜きが完了しているはずなので、冷却水回路５０等において何等かの異常が発生していると想定されるため、制御装置６０の表示・操作部６２あるいはリモートコントローラーの表示部等の所定の報知手段に対して、空気抜き運転において異常が検出されたことをメンテナンス作業者等に通知し（ステップＳ２４）、処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、冷却水回路５０において冷却水を循環させる循環ポンプ５７の実回転数が、設定回転数に追従するまでに要する実起動時間を計時するだけで、冷却水回路５０内への空気混入の有無を、部品数を増加せずに、簡易に、かつ、確実に判別することができる。
また、冷却水回路５０は、基本的には閉じた系として設計される。また、本実施の形態では補充用の冷却水を貯留するリザーブタンク５９が設けられ、冷却水回路５０に空気が混入した場合、リザーブタンク５９から冷却水回路５０に冷却水が補充される。それでもなお、冷却水回路５０に空気が混入している場合、リザーブタンク５９内の冷却水の水位が低下していることを検知できる。また、この様な場合は、冷却水回路５０から水が漏れていると判別することができる。このため、従来と異なり、冷却水回路５０に補充するための冷却水を貯留するリザーブタンク５９にフロートセンサーを設ける必要がなく、部品数の削減およびコストの低減を図ることができる。

また、本実施の形態によれば、循環ポンプ５７の実回転数が設定回転数に追従するまでの実起動時間に基づいて、空気調和装置１０の空調運転中に空気混入の有無を簡易に判別することができる。このため、従来の様に、リザーブタンク５９にフロートセンサーを設けずとも、冷却水回路５０の水漏れを早期に検出することができる。水漏れの早期検出により、冷却水回路５０のメンテナンス等を早期に行うことができ、部品等の寿命を長期化することができる。
更に、冷却水配管５１の継手部分等に設けられるパッキング等の経年劣化する部品を交換した際などに、制御装置６０により冷却水回路５０内の空気混入の有無を判別することで、冷却水回路５０から空気が確実に抜けるまで空気抜き運転を行うことができる。また、空気抜き運転を必要十分な時間だけ行うことができ、空気抜き運転に要する時間を従来よりも短縮することができ、メンテナンスの作業効率を向上することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成部品及び配管構成はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、以上の実施形態においては、エンジンとしてガスエンジン４０を用いていたが、これに限られるものではなく、圧縮機１５をエンジンにより駆動する空気調和装置であれば、同様に本発明を適用することができる。
また、以上の説明においては、１台の室外ユニットに対して複数台の室内ユニットが接続された構成について説明したが、１台の室外ユニットに対して１台の室内ユニットを備える空気調和装置についても同様に適用が可能である。
さらに、以上の説明においては、ステップＳ２１の判別において、運転動作モードが通常運転の場合にステップＳ２２に移行するものとして説明したが、これに限らず、循環ポンプ５７のみが回転している空調運転停止中に水漏れを検出するように構成することも可能である。また、空気混入判別処理は、ガスエンジン４０が運転中であっても、ガスエンジン４０の運転が停止されている場合にも行うことができる。
また、ステップＳ１８において、空気混入判別処理において、冷却水回路５０内に空気が混入していると判別された場合、制御装置６０は直ちに、冷却水回路５０内で水漏れが生じていると判別するものとして説明したが、ステップＳ２５と同様のステップを設け、予め設定された所定の回数、繰り返し、空気混入判別処理を行った上で、冷却水回路５０内で水漏れが生じているか否かを判別する構成としてもよい。

また、冷却水を循環させる際の運転条件に応じて循環ポンプ５７の回転数を変動させる場合は、上述した空気混入判別処理を行うために循環ポンプ５７の空気混入判別用の設定回転数と、この設定回転数に応じた判定時間を設定しておくことで、上記と同様に空気混入判別処理を行うことができる。
更に、以上の説明においては、空気混入判別処理を行う際に、図３に示す様に、循環ポンプ５７の駆動を一度停止し、循環ポンプ５７の実回転数が「０」を基準の回転数として、予め設定された設定回転数Ｒｓに追従するまでの要する時間に基づいて、空気混入の有無を判別したが、図６に示す様に、空気混入の有無を判別する際に、必ずしも循環ポンプ５７の設定回転数への追従性を検知する際に、基準とする回転数を「０」とする必要はない。
例えば、図６に示す様に、冷却水回路５０における空気混入の有無を判別するために、循環ポンプ５７の回転数の追従性を検知するための設定回転数Ｒｓ_１と、基準値としての「０」ではない値の基準回転数Ｒｓ_２とを設定してもよい。但し、この設定回転数Ｒｓ_１は上記実施の形態で説明した設定回転数Ｒｓと同一の回転数であってもよいし、異なる回転数を別途設定してもよい。また、図６は、所定の時間間隔（たとえば、ｔ_ｃ）で、循環ポンプ５７の実回転数の変化を示したもので、循環ポンプ５７を所定の判定時間Ｔ_Ｊ内で、基準回転数Ｒｓ_２から設定回転数Ｒｓ_１に追従させるように駆動制御を行った状態を示している。図６（ａ）は冷却水回路５０が満水状態における循環ポンプ５７の実回転数の変化を示したものであり、図６（ｂ）は冷却水回路５０に空気が混入している状態における循環ポンプ５７の実回転数の変化を示したものである。図６（ａ）、（ｂ）に示す様に、この場合も、判定時間Ｔ_Ｊは、冷却水回路５０が満水状態にある場合に、循環ポンプ５７の実回転数が基準回転数Ｒｓ_２から、設定回転数Ｒｓ_１に追従するまでに要する時間よりも短く、冷却水回路５０に空気が混入している場合に、循環ポンプ５７の実回転数が基準回転数ＲＳ_２から、設定回転数Ｒｓ_１に追従するまでに要する時間よりも長い時間に設定される。この様に、設定回転数Ｒｓ_１および基準回転数ＲＳ_２を設定することで、循環ポンプ５７による冷却水の循環を維持した状態で、冷却水回路５０内の空気混入の有無を簡易に判別することができる。この場合、基準回転数Ｒｓ_２は、「０」より大きな値であって、判定時間Ｔ_Ｊとの関係により、循環ポンプ５７の判別時第１回転数Ｒｓ_１に対する追従性に基づいて、冷却水回路５０内の空気混入の有無を判別するために十分な回転数差となる値であればよい。

本発明に係る空気調和装置の冷媒回路および冷却水回路の一例を示す図である。制御装置の概要構成ブロック図である。満水時（ａ）と、空気混入時（ｂ）の循環ポンプの実回転数の設定回転数への追従性を示す図である。空気混入判別処理の処理フローチャートである。水漏れ検出処理及び空気抜き完了検出処理の処理フローチャートである。満水時（ａ）と、空気混入時（ｂ）の循環ポンプの判別時第２設定回転数から判別時第１設定回転数への追従性を示す図である。

１冷媒回路
１０空気調和装置
１５圧縮機
４０ガスエンジン（エンジン）
５０冷却水回路
５０Ａ第１冷却水経路
５０Ｂ第２冷却水経路
５０Ｃ第３冷却水経路
５１冷却水配管
５１Ａ接続配管
５２ラジエータ
５３排気ガス熱交換器
５４プレート熱交換器
５５第１三方弁
５６第２三方弁
５７循環ポンプ
５８冷却水補充弁
５９リザーブタンク
６０制御装置（空気混入判別部）

Claims

冷媒回路を構成する圧縮機を駆動するエンジンと、このエンジンを冷却する冷却水を循環させる冷却水回路とを備える空気調和装置において、
前記冷却水を前記冷却水回路内に循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプの実回転数を、基準とする回転数から予め設定された設定回転数に到達するまでの時間に基づいて、前記冷却水回路内の空気混入の有無を判別する空気混入判別部と、
を備えたことを特徴とする空気調和装置。
請求項１記載の空気調和装置において、
前記冷却水回路に補充するための冷却水を貯留するリザーブタンクを備え、
前記リザーブタンク内の冷却水の有無が、前記空気混入判別部による空気混入の有無の判別に基づいて判別されること、
を特徴とする空気調和装置。
請求項１または２記載の空気調和装置において、
前記空気混入判別部による冷却水回路内の空気混入の有無の判別は、当該空気調和装置の空調運転中に定期的に行われること、
を特徴とする空気調和装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置において、
前記空気混入判別部による冷却水回路内の空気混入の有無の判別は、冷却水回路から空気を抜くための空気抜き運転を行うときに行われること、
を特徴とする空気調和装置。