JP2021032466A

JP2021032466A - ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JP2021032466A
Application number: JP2019152439A
Authority: JP
Inventors: 智史莅戸; Tomohito Nozokido; 秀穂藤田; Hideo Fujita
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP7211913B2

Abstract

【課題】冷媒配管に設置された冷媒温度センサの脱落有無を確実に判断可能なヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】暖房運転の停止指示が出された時における冷媒温度センサ２６での検知温度と、暖房運転停止指示が出された後の所定時間ｔの間における冷媒温度センサ２６での検知温度との差を算出し、冷媒温度センサ２６での検知温度の差が所定上昇量ΔT以下である場合、冷媒温度センサ２６が冷媒配管から脱落した状態であるとして、異常状態を報知するエラー処理を実行するので、暖房運転の出力値、及び外気温度に関わりなく冷媒温度センサ２６が冷媒配管から脱落しているかを確実に判断することができる。【選択図】図４

Description

この発明は、冷凍サイクル内を冷媒が循環するヒートポンプ装置に関するものである。

従来、この種のものでは、圧縮機、凝縮器としての負荷側熱交換器、膨張弁、および蒸発器としての熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続した冷凍サイクルを備えたヒートポンプ装置において、熱源側熱交換器側の冷媒配管に低圧側の冷媒温度を検知する冷媒温度センサを備え、図５で示すように、運転開始時点から所定時間ｔの間において、冷媒温度センサの設置場所の外気温度に対する冷媒温度センサで検知された温度の低下量が所定低下量αより大きい実線（１）の場合は、冷媒温度センサは冷媒配管に対して正常に取り付けられていると判断して運転を継続し、所定低下量α以下である一点鎖線（２）の場合は、冷媒温度センサが冷媒配管から外れていると判断してエラー処理を実行するものがあった。（例えば、特許文献１）

特許６３１５７９７号公報

しかし、この従来のものでは、運転開始時における部屋内の温度が設定温度に近く暖房負荷が小さい場合、運転開始時において暖房運転の出力値が小さくなることから、運転開始時から所定時間における冷媒温度の変化量が小さくなるため、雰囲気温度に対する冷媒温度センサの低下量が小さくなる。
また、外気温度が低い場合、冷媒温度センサは室外機内に設置されていることから、運転開始時から所定時間における、雰囲気温度に対する冷媒温度センサでの検知温度の低下量が小さくなる。
よって、運転開始時における出力値が小さい、あるいは外気温度が低い場合には、冷媒温度センサが正常に冷媒配管に設置された状態であったとしても、図５の破線（３）で示すように、冷媒温度センサでの検知温度の低下量が所定低下量α以下となってしまい、誤ってエラー処理が実行される虞があったため、改善の余地があった。

そこで本発明は、運転開始時における出力値、及び外気温度に関わりなく冷媒温度センサが冷媒配管から外れていることを確実に検知可能なヒートポンプ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を冷媒配管で環状に接続した冷凍サイクルと、
前記冷凍サイクルにおける前記蒸発器側の冷媒配管に取り付けられ、低圧側の冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、
運転停止指示があったら前記圧縮機を停止し、前記膨張弁の開度を運転停止前より大きくする運転停止動作を実施し、
前記運転停止動作の開始から所定時間における前記冷媒温度センサの検知温度の上昇量が所定上昇量以下である場合、前記冷媒温度センサの検知異常に基づくエラー処理を実行する制御部と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、暖房運転時は凝縮器内を高温の冷媒が流動することから、運転停止時に凝縮器から高温の冷媒が流出し、膨張弁を介して蒸発器内へ向かうので、冷媒温度センサが正常に冷媒配管に取り付けられていれば検知温度が急上昇するため、運転停止動作の開始から所定時間における冷媒温度センサの検知温度の上昇量が所定上昇量以下である場合、冷媒温度センサの検知異常に基づくエラー処理を実行するので、運転開始時における出力値、及び外気温度に関わりなく確実に冷媒温度センサが冷媒配管から外れているかを検知することができる。

この発明の一実施形態を説明する概略構成図である。同発明の制御ブロック図である。同発明の冷媒温度センサの脱落検知処理の内容を示すフローチャートである。同発明の冷媒温度センサの脱落検知処理中の動きを表すタイムチャートである。従来技術における冷媒温度センサの脱落検知処理中の動きを表すタイムチャートである。

次にこの発明の一実施形態を説明する。
図１を参照する。１はヒートポンプ装置としての空気調和装置であり、当該空気調和装置１は、室内に設置された室内機１０と、室外に設置された室外機２０とで構成されている。

図１を参照する。室内機１０内には、複数のパイプ内を冷媒が流動する室内熱交換器１１と、当該室内熱交換器１１に室内の空気を供給するクロスフローファン１２と、室内の温度を検出するための室温センサ１３と、が備えられており、高温及び低温の冷媒を室内熱交換器１１に流通させ、クロスフローファン１２を駆動させることで室内の空気を室内熱交換器１１に供給することで、室内機１０が備えられた部屋の空調を行う。

図１、２を参照する。室外機２０内には、冷媒を圧縮させて高温高圧にする圧縮機２１と、冷媒の流動方向を変化させる四方弁２２と、冷媒を膨張させて低温低圧にする膨張弁２３と、内部に備えられた複数のパイプ内を冷媒が流動する室外熱交換器２４と、当該室外熱交換器２４に向けて外気を供給する室外ファンとしての送風ファン２５と、冷凍サイクル３０における室外熱交換器２４側の冷媒配管に取り付けられ、暖房運転の実施時に低圧側となる冷媒の温度を検知する冷媒温度センサ２６と、前記圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検知する吐出温度センサ２７と、各機能装置に指示を与えるマイコンで構成された制御部２８と、が備えられており、四方弁２２が切り替わることで、冷媒配管内を流動する冷媒の流動方向を切り替えることができる。

図１を参照する。室内機１０内及び室外機２０内には、前記圧縮機２１、前記四方弁２２、前記室内熱交換器１１、前記膨張弁２３、及び前記室外熱交換器２４を環状に接続した冷媒配管で構成される冷凍サイクル３０が設置されており、暖房運転、冷房運転等の各種運転状態に応じて前記四方弁２２が切り替わることで、冷媒配管内を流動する冷媒の流動方向を切り替えることができる。

次に、この発明の一実施形態における具体的な動作について説明する。
図示しないリモコンに設置された運転切替ボタンで暖房運転が選択されると、図１の実線で示す方向へ冷凍サイクル３０内の冷媒が流動するよう四方弁２２が切り替わった後に圧縮機２１が駆動し、圧縮機２１で圧縮され高温高圧となった冷媒が凝縮器として働く室内熱交換器１１へ流入して、クロスフローファン１２が駆動することで室内熱交換器１１へ供給された室内空気が加熱され、室内に温風が送風される。

室内熱交換器１１から流出した冷媒は、膨張弁２３で膨張され低温低圧となって室外熱交換器２４に流入し、蒸発器として働く室外熱交換器２４に流入した冷媒は送風ファン２５で供給された室外空気によって蒸発し、ガス状に変化して圧縮機２１に流入する。このように冷凍サイクル３０内を冷媒が流動することで暖房運転が可能となる。

また、図示しないリモコンに設置された運転切替ボタンで冷房運転が選択されると、図１の破線で示す方向へ冷凍サイクル３０内の冷媒が流動するよう四方弁２２が切り替わった後に圧縮機２１が駆動開始するので、圧縮機２１で圧縮され高温高圧となった冷媒が室外熱交換器２４内に流入して、送風ファン２５で供給された室外空気によって室外熱交換器２４内に流入した冷媒は凝縮する。

室外熱交換器２４から膨張弁２３に流入した冷媒は膨張され低温低圧となり、蒸発器として働く室内熱交換器１１に冷媒が流入してクロスフローファン１２で供給された室内空気の熱を吸熱して室内へ冷風を送風すると共に、室内熱交換器１１から流出したガス状の冷媒が圧縮機２１に流入する。このように冷凍サイクル３０内を冷媒が流動することで冷房運転が可能となる。

次に、本発明の暖房運転停止時の運転停止動作と冷媒温度の変化について説明する。
図３を参照する。図示しないリモコン等により暖房運転の停止指示が出されたと判断したら、制御部２８は、冷媒温度センサ２６で検知された冷媒温度T_１を記憶する（ステップＳ１０１）。

前記ステップＳ１０１で冷媒温度T_１を記憶したら、制御部２８は、圧縮機２１の駆動を停止させると共に膨張弁２３の弁開度を全開にし、クロスフローファン１２、及び送風ファン２５の駆動を停止させる（ステップＳ１０２）。
これにより、冷凍サイクル３０内の冷媒の動きが停止するまでの間、室内熱交換器１１から高温の冷媒が流出し、膨張弁２３を介して室外熱交換器２４へ流動する。
よって、室外熱交換器２４の膨張弁２３側の冷媒配管は運転停止前と比較し温度が上昇する。

前記ステップＳ１０２で圧縮機２１等の駆動を停止させ、膨張弁２３の弁開度を全開にしたら、制御部２８は、冷媒温度センサ２６で検知される冷媒温度T_２を記憶する（ステップＳ１０３）。
そして、冷媒温度T_２を記憶したら、制御部２８は、現在の冷媒温度T_２と運転停止時の冷媒温度T_１との差を算出し、その差が所定上昇量であるΔＴを超えているか判断する（ステップＳ１０４）。

前記ステップＳ１０４で、制御部２８がT_２とT_１との差が所定上昇量であるΔTを超えていると判断したら、冷媒温度センサ２６は冷媒配管から外れておらず正常な状態であるとして、通常終了とする（ステップＳ１０５）。
対して、前記ステップＳ１０４で、制御部２８がT_２とT_１との差が所定上昇量であるΔT以下であると判断したら、運転停止指示が出されてから経過した時間が所定時間であるｔ秒であるか判断する（ステップＳ１０６）。
この所定時間ｔは、運転停止指示が出された後、冷凍サイクル３０内の冷媒の流動が完全に停止するまでの時間で設定する。

前記ステップＳ１０６で、制御部２８が所定時間であるｔ秒経過していないと判断したら、再度前記ステップＳ１０３に戻って現在の冷媒温度センサ２６での検知温度を更新して記憶する。
また、前記ステップＳ１０６で、制御部２８が所定時間であるｔ秒経過していると判断したら、冷媒温度センサ２６が配置された冷媒配管内に高温冷媒が流動しているにも関わらず、所定上昇量であるΔTを超えないことで、冷媒温度センサ２６が冷媒配管から脱落しているとして、図示しないリモコンや室内機１０の表示ランプ等、外部へ向けて報知可能な手段により、冷媒温度センサ２６の脱落を報知するエラー処理を実行する（Ｓ１０７）。

図４を参照する。暖房運転の停止指示が出された後、冷媒温度センサ２６が冷媒配管へ正常に設置されていれば、冷媒温度センサ２６の検知温度は実線（１）にあるように、急上昇した後に低下し、一定温度で落ち着く変化を示す。暖房運転の停止指示が出された場合、圧縮機２１を停止すると共に膨張弁２３を全開にするので、運転停止前における暖房運転の出力値、及び外気温度によらず高温の冷媒が室外熱交換器２４側へ流動するため、冷媒温度センサ２６での検知温度は急上昇する。

対して、暖房運転の停止指示が出された後、冷媒温度センサ２６が冷媒配管から外れていれば、冷媒温度センサ２６の検知温度は一点鎖線（２）にあるように、冷媒配管周辺の雰囲気温度を検知し続けることから、ほぼ温度変化がない状態となる。よって、所定時間ｔの間に所定上昇量ΔTの変化が表れることがないため、冷媒温度センサ２６が外れていることを確実に検知することができる。

次に、本発明の効果を説明する。

暖房運転の停止指示が出された時における冷媒温度センサ２６での検知温度と、暖房運転停止指示が出された後の所定時間ｔの間における冷媒温度センサ２６での検知温度との差を算出し、冷媒温度センサ２６での検知温度の差が所定上昇量ΔT以下である場合、冷媒温度センサ２６が冷媒配管から脱落した状態であるとして、異常状態を報知するエラー処理を実行するので、暖房運転の出力値、及び外気温度に関わりなく冷媒温度センサ２６が冷媒配管から脱落しているかを確実に判断することができる。

なお、前記した実施形態では、暖房運転停止時に膨張弁２３の開度を全開にしているが、これに限らず暖房運転の停止前より大きな開度となるように開放し、冷凍サイクル３０内を均圧にできる開度であればよい。

また、前記した実施形態では、凝縮器として室内の壁面等に設置され温風を吹き出す室内機１０、蒸発器として空気熱を熱源とする室外機２０とを備えた空気調和装置１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い。
例えば、凝縮器側に床暖パネル等の暖房装置と接続した熱交換器を備え、高温の冷媒と熱交換することで加熱された温水が床暖パネル等の暖房装置内を循環して部屋内の暖房を可能とする温水暖房ヒートポンプ装置であってもよい。
また、凝縮器側に貯湯タンクと接続した熱交換器を備え、高温の冷媒と熱交換することで加熱された温水を貯湯タンク内に貯め給湯や風呂等で使用するヒートポンプ給湯装置であってもよい。
また、蒸発器側に地中熱を熱源とする熱交換器を備え、冷凍サイクル３０内の冷媒と水冷媒熱交換器内で熱交換して室内の暖房を可能とする地中熱ヒートポンプ装置、あるいは、蒸発器側に空気熱および地中熱を熱源とする熱交換器を備えた複合熱源ヒートポンプ装置にも適用可能である。

１空気調和装置
１０室内機
１１室内熱交換器
２０室外機
２１圧縮機
２３膨張弁
２４室外熱交換器
２６冷媒温度センサ
２８制御部
３０冷凍サイクル

Claims

圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を冷媒配管で環状に接続した冷凍サイクルと、
前記冷凍サイクルにおける前記蒸発器側の冷媒配管に取り付けられ、低圧側の冷媒の温度を検知する冷媒温度センサと、
運転停止指示があったら前記圧縮機を停止し、前記膨張弁の開度を運転停止前より大きくする運転停止動作を実施し、
前記運転停止動作の開始から所定時間における前記冷媒温度センサの検知温度の上昇量が所定上昇量以下である場合、前記冷媒温度センサの検知異常に基づくエラー処理を実行する制御部と、を備えたことを特徴としたヒートポンプ装置。