JP3915819B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
上述したように、室外ユニット(11)は室外回路(40)を備えている。この室外回路(40)には、可変容量圧縮機(41a)、固定容量圧縮機(41b)、室外熱交換器(43)、及び四路切換弁(51)が設けられている。可変容量圧縮機(41a)及び固定容量圧縮機(41b)は、何れも全密閉型のスクロール圧縮機で、いわゆる高圧ドーム型に構成されている。可変容量圧縮機(41a)には、インバータを介して電力が供給される。この可変容量圧縮機(41a)は、インバータの出力周波数を変化させて圧縮機モータの回転速度を変更することによって、その容量が変更可能となっている。可変容量圧縮機(41a)は、主圧縮機を構成している。一方、固定容量圧縮機(41b)は、圧縮機モータが常に一定の回転速度で運転されるものであって、その容量が変更不能となっている。
上述したように、各室内ユニット(12)は室内回路(50)をそれぞれ備えている。各室内回路(50)には、その液側端からガス側端へ向かって順に膨張弁(52)と室内熱交換器(53)とが設けられている。室内熱交換器(53)は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。室内膨張弁(52)は、電子膨張弁によって構成されている。また、室内ユニット(12)には、室内ファン(57)が設けられている。室内熱交換器(53)へは、この室内ファン(57)によって室内空気が送られる。
さらに、室内ユニット(12)には、その室内ユニット(12)が設置される室内の温度を計測する室内温度センサ(56)が設けられている。この室内温度センサ(56)は、本発明に係る室温計測手段を構成している。第1温度センサ(54)の計測値と、第2温度センサ(55)の計測値と、室内温度センサ(56)の計測値とは、後述するコントローラ(80)に送られる。
本実施形態の空気調和装置(10)は、運転状態に応じて上記両圧縮機(41a,41b)の制御や、膨張弁(52)の開度調節等を行うコントローラ(80)を備えている。このコントローラ(80)は、以下に述べるように空気調和装置(10)の冷房運転、暖房運転、氷融解動作などを制御するとともに、後述する冷媒の漏れ量の推定に関する制御を行う冷媒漏れ量推定部(81)を有しており、この冷媒漏れ量推定部(81)が本発明に係る冷媒漏れ量推定手段を構成している。また、コントローラ(80)には、後述のようにユーザに冷媒漏れについて報知する報知手段としての表示装置(82)が接続されている。コントローラ(80)の動作についての詳細は後述する。
上記空気調和装置(10)は、冷房運転と暖房運転とを行う。また、この空気調和装置(10)は、冷房運転中に必要に応じて氷融解動作を行う。
先ず、冷房運転について説明する。冷房運転では、四路切換弁(23)が図1の実線で示す第1状態に設定され、可変容量圧縮機(41a)及び固定容量圧縮機(41b)が運転される。なお、各室内ユニット(12)の膨張弁(52)の開度は、各室内の冷房負荷に応じて個別に制御され、冷媒流量が設定される。また、風量も各室内ユニット(12)で個別に制御される。
続いて、暖房運転について説明する。暖房運転では、四路切換弁(23)が図1の破線で示す第2状態に設定され、可変容量圧縮機(41a)及び固定容量圧縮機(41b)が運転される。なお、各室内ユニット(12)の膨張弁(52)の開度は、各室内の暖房負荷に応じて個別に制御され、冷媒流量が設定される。また、風量も各室内ユニット(12)で個別に制御される。
マルチタイプの空気調和装置(10)では、上述したように各室内ユニット(12)で冷房運転が行なわれているときに、その各室内ユニット(12)ごとに冷房負荷が異なる場合が多々あり、負荷の小さい室内ユニット(12)の室内熱交換器(53)では蒸発温度が下がり過ぎて、その室内熱交換器(12)に付着するドレン水が凍る虞れがある。このような状況では、氷を融かすために氷融解動作が行われる。
ところで、この実施形態のようなマルチタイプの空気調和装置では、上述したように、各室内ユニット(12)ごとに冷房負荷の異なる場合が多々あり、負荷の小さい室内ユニット(12)では、設定された目標温度に達すると冷房運転を一時的に停止し、膨張弁(52)を閉じて冷媒回路(20)からの冷媒の流入を遮断することになる(所謂サーモオフ)。また、3台の室内ユニット(12a,12b,12c)がそれぞれ別々の室内に設けられているため、いずれかの室内ユニット(12)が使用されていても、別のいずれかの室内ユニット(12)は使用されていないこともある。
以下、コントローラ(80)の冷媒漏れ量推定部(81)による冷媒漏れ量の推定について具体的に説明する。この推定は、上述したように各室内ユニット(12)のそれぞれが停止しているときに行われるもので、以下では、3台の室内ユニット(12a,12b,12c)のうちの1台の室内ユニット(12a)における冷媒漏れ量の推定について説明する。なお、説明は省略するが、冷媒漏れ量推定部(81)は、他の室内ユニット(12b,12c)に対しても同じように冷媒漏れ量の推定を行う。
Q1 = K1×A1×ΔT1
となる。ここで、上記平均温度差ΔT1は、室内温度センサ(56)の計測値TH1と、第1温度センサ(54a)の計測値TH2(即ち室内熱交換器(53a)の入口温度)と、膨張弁(52a)直後の冷媒温度Toとを用い、例えば対数平均として、
ΔT1 = (TH2−To)/ln{(TH1−To)/(TH1−TH2)} としてもよいし、或いは、より簡便に加算平均として、
ΔT1 = TH1−(To+TH2)/2 とすることもできる。
G = Q1/(Hout−Hin)
となる。但し、上記Hinは膨張弁(52a)直後の液冷媒のエンタルピであり、膨張弁(52a)直後の冷媒温度Toと蒸発圧力(例えば室外ユニットにてモニタすればよい)とから算出される。また、上記Houtは、室内熱交換器(53a)の入口における冷媒ガスのエンタルピであり、第1温度センサ(54a)の計測値TH2と蒸発圧力とから算出される。
Q = Q1+Q2 = K1×A1×ΔT1+K2×A2×ΔT2
となる。この場合のΔT1、ΔT2は、例えば上記と同様に対数平均を用いて、
ΔT1 = TH1−TH2 、
ΔT2 = (TH3−TH2)/ln{(TH1−TH2)/(TH1−TH3)} とすればよい。
G = Q/(Hout−Hin)
となる。上記Hinは膨張弁(52a)直後の液冷媒のエンタルピであるが、Houtは、室内熱交換器(53a)の出口における冷媒ガスのエンタルピである。
次に、上記の如き冷媒漏れ量の推定がコントローラ(80)の冷媒漏れ量推定部(81)によって行われる具体的な推定演算の手順を図4のフローチャート図に沿って説明する。
したがって、上述した実施形態では、所謂マルチタイプの空気調和装置(10)において、少なくとも1つの室内ユニット(12b,12c)が冷房運転を行い、かつ、それ以外の少なくとも1つの室内ユニット(12a)が運転を停止しているときに、その停止している室内ユニット(12a)の膨張弁(52a)直後から室内熱交換器(53a)の入口又は出口までを流通する冷媒の大気との間の熱の伝導状態を総括的に模擬するモデルを用いて、例えば室温や上記室内熱交換器(53a)の入口又は出口温度の計測値TH1〜TH3などを入力して、膨張弁(52a)からの冷媒の漏れ量Gを定量的にかつ精度良く推定することができる。
11 室外ユニット(熱源ユニット)
12 室内ユニット(利用ユニット)
20 冷媒回路
52 膨張弁
53 室内熱交換器(熱交換器)
54 第1温度センサ(入口温度計測手段)
55 第2温度センサ(出口温度計測手段)
56 室内温度センサ(室温計測手段)
80 コントローラ
81 冷媒漏れ量推定部(冷媒漏れ量推定手段)
Claims (6)
- 熱源ユニット(11)と複数台の利用ユニット(12)とが接続された冷媒回路(20)を備え、少なくとも冷房運転を行う空気調和装置であって、
上記利用ユニット(12)の少なくとも1つが冷房運転を行い、かつ、それ以外の少なくとも1つの利用ユニット(12)が運転を停止しているときに、その停止している利用ユニット(12)の膨張弁(52)下流の所定範囲における熱伝導状態のモデルを用いて、当該膨張弁(52)の冷媒漏れ量を推定する冷媒漏れ量推定手段(81)を備え、
上記利用ユニット(12)には、室内熱交換器(53)の入口温度を計測する入口温度計測手段(54)と、室内の温度を計測する室温計測手段(56)と、が設けられ、
上記モデルは、停止している利用ユニット(12)の膨張弁(52)の直後から室内熱交換器(53)までの冷媒配管を流れる冷媒が、当該冷媒配管を介して行う大気との熱交換を模擬するものであり、
上記冷媒漏れ量推定手段(81)は、上記停止している利用ユニット(12)の入口温度計測手段(54)による計測値と、室温計測手段(56)による計測値と、上記膨張弁(52)の直後の冷媒温度とに基づき、上記モデルを用い、膨張弁(52)の直後から室内熱交換器(53)までの冷媒配管における単位時間当たりの吸熱量を、冷媒の膨張弁(52)の直後と室内熱交換器(53)の冷媒入口とのエンタルピの差で除することにより、冷媒漏れ量を推定することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1において、
上記冷媒漏れ量推定手段(81)は、冷房運転中の別の利用ユニット(12)の入口温度計測手段(54)による計測値を、停止している利用ユニット(12)の膨張弁(52)の直後の冷媒温度とみなすことを特徴とする空気調和装置。 - 熱源ユニット(11)と複数台の利用ユニット(12)とが接続された冷媒回路(20)を備え、少なくとも冷房運転を行う空気調和装置であって、
上記利用ユニット(12)の少なくとも1つが冷房運転を行い、かつ、それ以外の少なくとも1つの利用ユニット(12)が運転を停止しているときに、その停止している利用ユニット(12)の膨張弁(52)下流の所定範囲における熱伝導状態のモデルを用いて、当該膨張弁(52)の冷媒漏れ量を推定する冷媒漏れ量推定手段(81)を備え、
上記利用ユニット(12)には、室内熱交換器(53)の入口温度及び出口温度を計測する入口温度計測手段(54)及び出口温度計測手段(55)と、室内の温度を計測する室温計測手段(56)と、が設けられ、
上記モデルは、停止している利用ユニット(12)の膨張弁(52)の直後から冷媒配管及び室内熱交換器(53)内を流通して該室内熱交換器(53)の出口に至る冷媒が、当該冷媒配管及び室内熱交換器(53)を介して行う大気との熱交換を模擬するものであり、
上記冷媒漏れ量推定手段(81)は、上記停止している利用ユニット(12)の入口温度計測手段(54)及び出口温度計測手段(55)による計測値と、室温計測手段(56)による計測値と、上記膨張弁(52)の直後の冷媒温度とに基づき、上記モデルを用い、膨張弁(52)の直後から室内熱交換器(53)までの冷媒配管における単位時間当たりの吸熱量と室内熱交換器(53)の冷媒入口から冷媒出口までの単位時間当たりの吸熱量とを、冷媒の膨張弁(52)の直後と室内熱交換器(53)の冷媒出口とのエンタルピの差で除することにより、冷媒漏れ量を推定す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1つにおいて、
上記冷媒漏れ量推定手段(81)は、停止中の利用ユニット(12)の入口温度計測手段(54)又は出口温度計測手段(55)のいずれかによる計測値が低下して、室温計測手段(56)による計測値よりも所定値以上、低くなったときに、膨張弁(52)の冷媒漏れ量を推定す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1つにおいて、
上記冷媒漏れ量推定手段(81)は、冷房運転中の利用ユニット(12)がサーモオフにより運転を停止した後に、この利用ユニット(12)の入口温度計測手段(54)又は出口温度計測手段(55)のいずれかによる計測値が上昇して、温度が安定したときに、膨張弁(52)の冷媒漏れ量を推定することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つにおいて、
冷媒漏れ量推定手段(81)により推定された冷媒漏れ量が所定量以上のときに報知を行う報知手段(82)をさらに備えることを特徴とする空気調和装置。
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