JP4270197B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
また、空気調和装置においては、試運転を完了して通常運転を開始した後に、不測の原因により冷媒回路内の冷媒が外部に漏洩し、冷媒回路内に充填されている冷媒量が徐々に減少することがあり得る。この際、上記従来の冷媒量の適否を判定する機能を用いて、冷媒の漏洩検知を行うことも考えられるが、判定精度が低いために漏洩の有無を誤認するおそれがある。
この空気調和装置は、熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡配管を介して接続されて冷媒回路を構成しており、少なくとも冷房運転が可能なセパレートタイプの空気調和装置である。ここで、「少なくとも」としたのは、本発明が適用可能な空気調和装置として、冷房運転以外に暖房運転等の別の運転も行うことが可能なものが含まれるからである。そして、この空気調和装置では、通常運転モードと、利用ユニットを強制的に冷房運転させる冷媒量判定運転モードとを切り換えて運転することが可能になっているため、一定の運転条件下において、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定することができる。
この空気調和装置は、利用ユニットを複数台備えたマルチタイプの空気調和装置である。つまり、各利用ユニットは、個別に発停可能であり、空気調和装置の通常運転モードの際には、各利用ユニットが配置された空調空間に必要な運転負荷に応じて運転状態が変化することになる。これに対して、この空気調和装置では、上記の通常運転モードと、全ての利用ユニットを冷房運転させる冷媒量判定運転モードとを切り換えて運転することが可能になっているため、冷媒回路内を循環する冷媒量が大きくなる状態を強制的に設定した上で、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定することができる。
この空気調和装置は、利用ユニットを複数台備えたマルチタイプの空気調和装置である。つまり、各利用ユニットは、個別に発停可能であり、空気調和装置の通常運転の際(以下、通常運転モードとする)には、各利用ユニットが配置された空調空間に必要な運転負荷に応じて運転状態が変化することになる。これに対して、この空気調和装置では、通常運転モードと、全ての利用ユニットを冷房運転させる冷媒量判定運転モードとを切り換えて運転することが可能になっているため、冷媒回路内を循環する冷媒量が大きくなる状態を強制的に設定した上で、冷媒回路を流れる冷媒又は熱源ユニット及び利用ユニットの各機器の運転状態量を検出して、前記冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定することができる。
この空気調和装置では、利用ユニットを冷房運転するとともに利用側膨張機構による過熱度制御及び圧縮機による蒸発圧力制御を行う冷媒量判定運転モードによる運転を定期的(例えば、毎月1回、空調空間に負荷を必要としないとき等)に行うことによって、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定することで、不測の原因により冷媒回路内の冷媒が外部に漏洩していないかどうかを検知することができる。
この空気調和装置では、利用ユニットを冷房運転するとともに利用側膨張機構による過熱度制御及び圧縮機による蒸発圧力制御を行う冷媒量判定運転モードによる運転を冷媒回路内に冷媒を充填する際(例えば、現地において、熱源ユニットと利用ユニットとを液冷媒連絡配管及びガス冷媒連絡配管を介して接続した後に、液冷媒連絡配管及びガス冷媒連絡配管の長さに応じて不足する冷媒を追加充填する際等)に行うことによって、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定することで、冷媒充填作業を正確に、かつ、迅速に行うことができる。
第12の発明にかかる空気調和装置は、第6〜第11の発明のいずれかにかかる空気調和装置において、熱源ユニットは、熱源としての空気を熱源側熱交換器に送風する送風ファンをさらに備えている。送風ファンは、冷媒量判定運転モードにおいて、熱源側熱交換器における冷媒の凝縮圧力が所定値になるように、熱源側熱交換器に供給する空気の流量を制御することが可能である。
第13の発明にかかる空気調和装置は、第12の発明にかかる空気調和装置において、送風ファンは、DCモータにより駆動される。
第1及び2の発明では、手動スイッチの操作により、冷媒回路を流れる冷媒又は熱源ユニット及び利用ユニットの各機器の運転状態量を検出して冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定する冷媒量判定運転モードに切り換えることによって、不測の原因により冷媒回路内の冷媒が外部に漏洩していないかどうかを検知することができる。
第4の発明では、冷媒量判定運転モードが、全ての利用ユニットを冷房運転させる運転であるため、冷媒回路内を循環する冷媒量が大きくなる状態を強制的に設定した上で、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定することができる。
第6の発明では、熱源ユニットと利用ユニットとが冷媒連絡配管を介して接続されたセパレートタイプの空気調和装置において、全ての利用ユニットを冷房運転するとともに利用側膨張機構による過熱度制御及び圧縮機による蒸発圧力制御を行う冷媒量判定運転モードを設けているため、冷媒回路を流れる冷媒又は熱源ユニット及び利用ユニットの各機器の運転状態量を検出することにより、冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定することができる。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明にかかる一実施形態の空気調和装置1の概略の冷媒回路図である。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、ビル等の屋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4、5と、熱源ユニット2と利用ユニット4、5とを接続する液冷媒連絡配管6及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、熱源ユニット2と、利用ユニット4、5と、液冷媒連絡配管6及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。
利用ユニット4、5は、ビル等の屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、屋内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット4、5は、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7を介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
利用ユニット4は、主として、冷媒回路10の一部を構成する利用側冷媒回路10a(利用ユニット5では、利用側冷媒回路10b)を備えている。この利用側冷媒回路10aは、主として、利用側膨張弁41(利用側膨張機構)と、利用側熱交換器42とを備えている。
本実施形態において、利用側熱交換器42は、伝熱管と多数のフィンとにより構成された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り、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して屋内の空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して屋内の空気を加熱する熱交換器である。
また、利用ユニット4には、各種のセンサが設けられている。利用側熱交換器42の液側には液状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出する液側温度センサ43が設けられており、利用側熱交換器42のガス側にはガス状態又は気液二相状態の冷媒の温度を検出するガス側温度センサ44が設けられている。本実施形態において、液側温度センサ43及びガス側温度センサ44は、サーミスタからなる。また、利用ユニット4は、利用ユニット4を構成する各部の動作を制御する利用側制御部45を備えている。そして、利用側制御部45は、利用ユニット4の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、利用ユニット4を個別に操作するためのリモコン(図示せず)との間で制御信号等のやりとりを行ったり、熱源ユニット2との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されており、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7を介して利用ユニット4、5に接続されており、利用ユニット4、5の間で冷媒回路10を構成している。
次に、熱源ユニット2の構成について説明する。熱源ユニット2は、主として、冷媒回路10の一部を構成する熱源側冷媒回路10cを備えている。この熱源側冷媒回路10cは、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、熱源側熱交換器23と、アキュムレータ24と、液側閉鎖弁25と、ガス側閉鎖弁26とを備えている。
四路切換弁22は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器23を圧縮機21において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、利用側熱交換器42、52を熱源側熱交換器23において凝縮される冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機21の吐出側と熱源側熱交換器23のガス側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側(具体的には、アキュムレータ24)とガス冷媒連絡配管7側とを接続し(図1の四路切換弁22の実線を参照)、暖房運転時には、利用側熱交換器42、52を圧縮機21において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、熱源側熱交換器23を利用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ために、圧縮機21の吐出側とガス冷媒連絡配管7側とを接続するとともに圧縮機21の吸入側と熱源側熱交換器23のガス側とを接続することが可能である(図1の四路切換弁22の破線を参照)。
液側閉鎖弁25及びガス側閉鎖弁26は、外部の機器・配管(具体的には、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7)との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁25は、熱源側熱交換器23に接続されている。ガス側閉鎖弁26は、四路切換弁22に接続されている。
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。
本実施形態の空気調和装置1の運転モードとしては、各利用ユニット4、5の運転負荷に応じて、熱源ユニット2及び利用ユニット4、5の各機器の制御を行う通常運転モードと、利用ユニット4、5の全てを冷房運転しつつ凝縮器として機能する熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度を検出して冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を判断する冷媒量判定運転モードとがある。そして、通常運転モードには冷房運転と暖房運転とがあり、冷媒量判定運転モードには冷媒自動充填運転と冷媒漏洩検知運転とがある。
<通常運転モード>
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。
冷房運転時は、四路切換弁22が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が熱源側熱交換器23のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が利用側熱交換器52のガス側に接続された状態となっている。また、液側閉鎖弁25、ガス側閉鎖弁26は開にされ、利用側膨張弁41、51は利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過熱度が所定値になるように開度調節されるようになっている。本実施形態において、利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過熱度は、ガス側温度センサ44、54により検出される冷媒温度値から液側温度センサ43、53により検出される冷媒温度値を差し引くことによって検出されるか、又は、吸入圧力センサ28により検出される圧縮機21の吸入圧力値を冷媒の飽和温度値に換算し、ガス側温度センサ44、54により検出される冷媒温度値からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって検出される。尚、本実施形態では採用していないが、利用側熱交換器42、52内を流れる冷媒の温度を検出する温度センサを設けて、ガス側温度センサ44、54により検出される冷媒温度値からこの温度センサにより検出される冷媒温度値を差し引くことによって利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過熱度を検出するようにしてもよい。
そして、この高圧の液冷媒は、液側閉鎖弁25及び液冷媒連絡配管6を経由して、利用ユニット4、5に送られる。
暖房運転時は、四路切換弁22が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機21の吐出側が利用側熱交換器52のガス側に接続され、かつ、圧縮機21の吸入側が熱源側熱交換器23のガス側に接続された状態となっている。また、液側閉鎖弁25、ガス側閉鎖弁26は開にされ、利用側膨張弁41、51は利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過冷却度が所定値になるように開度調節されるようになっている。本実施形態において、利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過冷却度は、吐出圧力センサ29により検出される圧縮機21の吐出圧力値を冷媒の飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ43、53により検出される冷媒温度値を差し引くことによって検出される。尚、本実施形態では採用していないが、利用側熱交換器42、52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冷媒温度値から液側温度センサ43、53により検出される冷媒温度値を差し引くことによって利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過冷却度を検出するようにしてもよい。
そして、利用ユニット4、5に送られた高圧のガス冷媒は、利用側熱交換器42、52において、屋内空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となった後、利用側膨張弁41、51によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる。ここで、利用側膨張弁41、51は、利用側熱交換器42、52の出口における過冷却度が所定値になるように利用側熱交換器42、52内を流れる冷媒の流量を制御しているため、利用側熱交換器42、52において凝縮された高圧の液冷媒は、所定の過冷却度を有する状態となる。そして、各利用側熱交換器42、52には、各利用ユニット4、5が設置された空調空間において要求される運転負荷に応じた流量の冷媒が流れている。
まず、冷媒量判定運転モードの1つである冷媒自動充填運転について、図1〜図3を用いて説明する。ここで、図2は、冷媒量判定運転モードにおける冷媒回路内を流れる冷媒の状態を示す模式図(四路切換弁等の図示を省略)である。図3は、冷媒自動充填運転時のフローチャートである。
まず、熱源ユニット2の液側閉鎖弁25及びガス側閉鎖弁26を開けて、熱源ユニット2に予め充填された冷媒を冷媒回路10内に充満させる。
次に、冷媒充填作業を行う者が、リモコン(図示せず)を通じて、又は、利用ユニット4、5の利用側制御部45、55や熱源ユニット2の熱源側制御部32に対して直接に、冷媒量判定運転モードの1つである冷媒自動充填運転を行うように指令を出すと、下記のステップS1からステップS4の手順で冷媒自動充填運転が行われる。
冷媒自動充填運転の開始指令がなされると、冷媒回路10が、熱源ユニット2の四路切換弁22が図1の実線で示される状態で、かつ、利用ユニット4、5の利用側膨張弁41、51が開けられた状態となり、圧縮機21、室外ファン27が起動されて、利用ユニット4、5の全てについて強制的に冷房運転が行われる。
次に、下記のような機器制御を行って、冷媒回路10内を循環する冷媒の状態を安定させる運転に移行する。具体的には、熱源側熱交換器23における冷媒の凝縮圧力が所定値になるように、室外ファン27によって熱源側熱交換器23に供給される屋外空気の流量を制御(以下、凝縮圧力制御とする)し、蒸発器として機能する利用側熱交換器42、52の過熱度が正値(すなわち、利用側熱交換器42、52の出口のガス冷媒が過熱状態)になるように利用側膨張弁41、51を制御(以下、過熱度制御とする)し、蒸発圧力が一定になるように圧縮機の運転容量を制御(以下、蒸発圧力制御とする)する。
また、蒸発圧力制御を行うのは、図6に示されるように、蒸発器部Cにおける冷媒量が、蒸発器部Cにおける冷媒の蒸発圧力に大きく影響するからである。そして、この蒸発器部Cにおける冷媒の蒸発圧力は、インバータにより制御されるモータ21aにより圧縮機21の運転容量を制御することによって、利用側熱交換器42、52における冷媒の蒸発圧力を所定値(例えば、充填された冷媒量の適否を判定する際の蒸発圧力Pc)にして、蒸発器部C内を流れる冷媒の状態を安定させている。尚、本実施形態においては、利用側熱交換器42、52内の冷媒の圧力を直接検出する圧力センサを設けていないため、圧縮機21による蒸発圧力の制御においては、吸入圧力センサ28によって検出される圧縮機21の吸入圧力を、利用側熱交換器42、52における冷媒の蒸発圧力の代わりに用いている。
このような冷媒回路10内を循環する冷媒の状態を安定させる制御を行いつつ、冷媒回路10内に冷媒の追加充填を実施する。
次に、熱源側熱交換器23の出口における過冷却度を検出する。本実施形態において、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度は、熱交温度センサ30により検出される冷媒温度値から液側温度センサ31により検出される冷媒温度値を差し引くことによって検出されるか、又は、吐出圧力センサ29により検出される圧縮機21の吐出圧力値を冷媒の飽和温度値に換算し、この冷媒の飽和温度値から液側温度センサ31により検出される冷媒温度値を差し引くことによって検出される。
次に、ステップS3において検出された過冷却度の値から冷媒量の適否を判定する。ここで、ステップS3における過冷却度の検出の際には、ステップS2における冷媒回路10内を循環する冷媒の状態を安定させる制御により、液冷媒連絡部B、蒸発器部C及びガス冷媒連絡部Dにおける冷媒量は一定となっており、凝縮器部Aにおける冷媒量のみが冷媒の追加充填により変化する状態になっている。すなわち、利用ユニット4、5の形態や液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7の長さ等とは無関係に、凝縮器部Aにおける冷媒量(具体的には、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度)によって冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否が判定できるようになっている。
次に、冷媒量判定運転モードの1つである冷媒漏洩検知運転について、図1、図2、図4〜図7及び図8を用いて説明する。ここで、図8は、冷媒漏洩検知運転時のフローチャートである。
<ステップS11、通常運転モードが一定時間経過したかどうかの判定>
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(毎1ヶ月等)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S12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、上記の冷媒自動充填運転のステップS1と同様に、冷媒回路10が、熱源ユニット2の四路切換弁22が図1の実線で示される状態で、かつ、利用ユニット4、5の利用側膨張弁41、51が開けられた状態となり、圧縮機21、室外ファン27が起動されて、利用ユニット4、5の全てについて強制的に冷房運転が行われる(図2参照)。
次に、上記の冷媒自動充填運転のステップS2と同様に、室外ファン27による凝縮圧力制御、利用側膨張弁41、51による過熱度制御、圧縮機による蒸発圧力制御が行われて、冷媒回路10内を循環する冷媒の状態が安定させられる。
<ステップS14、過冷却度の検出>
次に、冷媒自動充填運転のステップS3と同様に、熱源側熱交換器23の出口における過冷却度を検出する。
次に、冷媒自動充填運転のステップS4と同様に、ステップS14において検出された過冷却度の値から冷媒量の適否を判定する。
具体的には、ステップS14において検出された過冷却度値が目標過冷却度値とほぼ同じ値(例えば、検出された過冷却度値と目標過冷却度値との差が所定値未満)である場合には、冷媒の漏洩がないものと判定して、次のステップS16の処理に移行して、通常運転モードへ復帰させる。
また、この冷媒漏洩検知運転が可能な空気調和装置1を、図9に示されるように、空調コントローラ61に通信接続し、ネットワーク62を介して情報管理センターの遠隔サーバ63に空気調和装置1の冷媒漏洩検知運転の結果等の機器異常情報を含む各種運転データを送信し、遠隔サーバ63が機器異常情報を含む各種運転データを空気調和装置1を管轄するサービスステーションの情報端末64に送信するように、遠隔監理システムを構築してもよい。これにより、空気調和装置1の冷媒漏洩検知運転結果を空気調和装置1の管理者等に報告したり、冷媒漏洩を検知した場合に、サービスマンを派遣する等のサービスを提供することが可能になる。
本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。
(A)
本実施形態の空気調和装置1は、熱源ユニット2と利用ユニット5とが冷媒連絡配管6、7を介して接続されて冷媒回路10を構成しており、冷暖切り換え運転(すなわち、少なくとも冷房運転)が可能なセパレートタイプの空気調和装置である。しかも、この空気調和装置1は、利用側膨張弁41、51を有する利用ユニット4、5を複数台備えたマルチタイプの空気調和装置である。つまり、各利用ユニット4、5は、個別に発停可能であり、空気調和装置1の通常運転の際(以下、通常運転モードとする)には、各利用ユニット4、5が配置された空調空間に必要な運転負荷に応じて運転状態が変化することになる。これに対して、この空気調和装置1では、上記の通常運転モードと、全ての利用ユニット4、5を冷房運転させる冷媒量判定運転モードとを切り換えて運転することが可能になっているため、冷媒回路10内を循環する冷媒量が最も大きくなる状態を強制的に設定した上で、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度を検出して冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を判定することができる。
しかも、この空気調和装置1の熱源ユニット2は、運転容量を可変できる圧縮機21を有している。このため、全ての利用ユニット4、5を冷房運転する冷媒量判定運転モードにおいては、蒸発器として機能する利用側熱交換器42、52の過熱度が正値(すなわち、利用側熱交換器42、52出口のガス冷媒が過熱状態)になるように利用側膨張弁41、51を制御(以下、過熱度制御とする)することによって、蒸発器部C内を流れる冷媒の状態を安定させるとともに、ガス冷媒連絡部D内にガス冷媒が確実に流れるようにし、さらに、蒸発圧力が一定になるように圧縮機21の運転容量を制御(以下、蒸発圧力制御とする)することで、ガス冷媒連絡部D内を流れる冷媒量を安定させることができるようになっている。また、この空気調和装置1では、冷媒を減圧するために使用される膨張機構が利用側膨張弁41、51として利用ユニット4、5に設けられているため、冷媒量判定運転モードを含めた冷房運転時において、凝縮器として機能する熱源側熱交換器23において凝縮された液冷媒を利用側熱交換器42、52の入口直前で減圧することになり、液冷媒連絡部B内が液冷媒でシールされることになる。これにより、液冷媒連絡部B内を流れる液冷媒の量を安定させることが可能になり、結果的に、凝縮器部Aにおける冷媒量の適否を判定するだけで、利用ユニット4、5の形態や液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7の長さ等とは無関係に、冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否が判定できるようになるため、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度を検出して冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を判定する際の判定精度を向上させることができる。尚、本実施形態の圧縮機21としては、インバータにより制御されるモータ21aによって駆動される圧縮機を採用している。
また、本実施形態の空気調和装置1は、切換機構としての四路切換弁22によって、冷房運転及び暖房運転が可能になっている。そして、この空気調和装置1では、利用側膨張弁41、51が、冷房運転状態において、蒸発器として機能する利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過熱度が所定値になるように利用側熱交換器42、52を流れる冷媒の流量の制御を行うようにしているため、凝縮器として機能する熱源側熱交換器23において凝縮された液冷媒が液冷媒連絡部B内を満たすことになる。一方、暖房運転状態においては、利用側膨張弁41、51が、凝縮器として機能する利用側熱交換器42、52の出口における冷媒の過冷却度が所定値になるように利用側熱交換器42、52を流れる冷媒の流量の制御を行うようにしているため、凝縮器として機能する利用側熱交換器42、52において凝縮された液冷媒が利用側膨張弁41、51で減圧されて気液二相状態になり、液冷媒連絡部B内を満たすことになる。つまり、この空気調和装置1では、液冷媒連絡部B内を満たす液冷媒の量が暖房運転時よりも冷房運転時の方が大きいため、冷媒回路10内に必要な冷媒量が冷房運転時における必要冷媒量によって決定されることになる。
また、本実施形態の空気調和装置1は、空気を熱源として使用する熱源側熱交換器23と、熱源側熱交換器23に熱源としての空気を送風する室外ファン27とを有する熱源ユニット2を備えている。そして、室外ファン27は、熱源側熱交換器23に供給する空気の流量を制御することが可能である。このため、冷媒量判定運転モードにおいては、上記の利用側膨張弁41、51による過熱度制御及び圧縮機21による蒸発圧力制御に加えて、凝縮圧力が所定値になるように、熱源側熱交換器23に供給する空気の流量を制御すること(以下、凝縮圧力制御とする)ことによって、屋外空気の温度の影響を抑えて、熱源側熱交換器23内を流れる冷媒の状態を安定させることができるようになっている。
さらに、マルチタイプの空気調和装置においては、利用ユニット4、5の運転負荷に応じて発生する余剰冷媒を溜めるための容器を備えていなければならないが、この空気調和装置1では、上記のように、凝縮器として機能する熱源側熱交換器23における過冷却度を検出することで冷媒量の適否を判定する機能を採用することとの両立を図るために、熱源ユニット2にアキュムレータ24を設けるようにしている。このため、ガス冷媒連絡配管7及びアキュムレータ24を含めた利用側熱交換器42、52と圧縮機21とを接続する流路(すなわち、ガス冷媒連絡部D)の容積が大きくなり、冷媒量の適否の判定精度に悪影響を与える懸念があるが、上記の過熱度制御及び蒸発圧力制御を行っているため、ガス冷媒連絡部Dの容積が大きい場合であっても、ガス冷媒連絡部D内を流れる冷媒量を安定させることができる。これにより、アキュムレータ24を備えた冷媒回路10であるにもかかわらず、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度を検出して冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を判定する際の判定精度を向上させることができる。
本実施形態の空気調和装置1では、全ての利用ユニット4、5を冷房運転するとともに利用側膨張弁41、51による過熱度制御、圧縮機21による蒸発圧力制御等を行う冷媒量判定運転モードの1つである冷媒漏洩検知運転を定期的(例えば、毎月1回、空調空間に負荷を必要としないとき等)に行うことによって、冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定することで、不測の原因により冷媒回路10内の冷媒が外部に漏洩していないかどうかを検知することができる。
(G)
本実施形態の空気調和装置1では、全ての利用ユニット4、5を冷房運転するとともに利用側膨張弁41、51による過熱度制御及び圧縮機21による蒸発圧力制御等を行う冷媒量判定運転モードの1つである冷媒自動充填運転を冷媒回路10内に冷媒を充填する際(例えば、現地において、熱源ユニット2と利用ユニット4、5とを液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7を介して接続した後に、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管7の長さに応じて不足する冷媒を追加充填する際等)に行うことによって、冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定することで、冷媒充填作業を正確に、かつ、迅速に行うことができる。
上述の空気調和装置1においては、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度を検出することにより、冷媒自動充填時及び冷媒漏洩検知時における冷媒量の適否を判定しているが、過冷却度そのものではなく、過冷却度の変動に伴い変動する他の運転状態量を検出することにより、冷媒量の適否を判定してもよい。
また、冷媒量の適否の判定基準として、熱源側熱交換器23の出口における過冷却度による判定結果、及び、利用側膨張弁41、51の開度による判定結果の両方を利用して冷媒量の適否の判定を行う等のように、過冷却度及び過冷却度の変動に伴い変動する他の運転状態量の組み合わせにより冷媒量の適否の判定を行ってもよい。
上述の冷媒漏洩検知運転においては、図8及びその説明に示されたように、通常運転モードと冷媒量判定運転モードとが一定の時間間隔で切り換える制御を行う場合を例として挙げているが、これに限定されるものではない。
尚、上述の冷媒漏洩検知運転についての説明では、「冷媒回路10内に充填されている冷媒量の適否を判定するのに適した冷媒の状態を強制的に作り出して安定させた後に、冷媒量の適否を判定するようにしているため、冷媒量の適否を判定する際に、前回の判定結果等を参照する必要がない」旨の説明をしているが、これは、本発明の利点を最大限生かした場合を意図しており、例えば、法律や基準の制限等により、冷媒漏洩の有無の判定を、複数回の冷媒漏洩検知運転において得られた結果に基づいて判定したり、前回判定時の結果との偏差に基づいて判定したり、冷媒充填直後の結果を用いて判定すること等を排除するものではなく、このような場合には、冷媒量の経時変化等のデータを記憶させるためのメモリが設けられる。
以上、本発明の実施形態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。
例えば、上述の実施形態では、冷暖切り換え可能な空気調和装置に本発明を適用した例を説明したが、これに限定されず、セパレートタイプの空気調和装置であれば適用可能であり、ペア型の空気調和装置、冷房専用の空気調和装置や冷暖同時運転可能な空気調和装置に本発明を適用してもよい。
図10は、冷暖同時運転可能な空気調和装置101の概略の冷媒回路図である。空気調和装置101は、主として、複数台(ここでは、2台)の利用ユニット4、5と、熱源ユニット102と、冷媒連絡配管6、7、8とを備えている。
また、利用ユニット4、5は、利用側熱交換器42、52のガス側が接続ユニット14、15を介して吐出ガス連絡配管8及び吸入ガス連絡配管7に切り換え可能に接続されている。接続ユニット14、15は、主として、冷暖切換弁71、81を備えている。冷暖切換弁71、81は、利用ユニット4、5が冷房運転を行う場合には利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52のガス側と吸入ガス連絡配管7とを接続する状態(以下、冷房運転状態とする)と、利用ユニット4、5が暖房運転を行う場合には利用ユニット4、5の利用側熱交換器42、52のガス側と吐出ガス連絡配管8とを接続する状態(以下、暖房運転状態とする)との切り換えを行う切換機構として機能する弁である。
そして、この冷暖同時運転可能な空気調和装置101においても、冷媒量判定運転モードにおいては、3方切換弁122を凝縮運転状態にして熱源側熱交換器23を冷媒の凝縮器として機能させ、冷暖切換弁71、81を冷房運転状態にして利用側熱交換器42、52を冷媒の蒸発器として機能させることにより、全ての利用ユニット4、5を冷房運転するとともに、利用側膨張弁41、51による過熱度制御、圧縮機21による蒸発圧力制御等を行うことができるようになっている。これにより、上述の空気調和装置1と同様に、熱源側熱交換器23の出口における冷媒の過冷却度又は過冷却度の変動に応じて変動する運転状態量を検出することにより、冷媒回路110内に充填されている冷媒量の適否を精度良く判定することができる。
2、102 熱源ユニット
4、5 利用ユニット
6 液冷媒連絡配管
7 ガス冷媒連絡配管
10、110 冷媒回路
21 圧縮機
21a モータ
22、122、71、81 四路切換弁、3方切換弁、冷暖切換弁(切換機構)
23 熱源側熱交換器
41、51 利用側膨張弁(利用側膨張機構)
42、52 利用側熱交換器
Claims (4)
- 運転容量を可変できる圧縮機(21)と熱源側熱交換器(23)とを有する熱源ユニット(2、102)と、利用側膨張機構(41、51)と利用側熱交換器(42、52)とを有する利用ユニット(4、5)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)及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)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及び前記利用ユニットの各機器の制御を行う通常運転モードと、前記冷媒回路を流れる冷媒又は前記熱源ユニット及び前記利用ユニットの各機器の運転状態量を検出して、前記冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定する冷媒量判定運転モードとを切り換える操作を行うための手動スイッチとを備え、
前記冷媒量判定運転モードは、前記利用ユニットを冷房運転し前記利用側熱交換器の出口における冷媒の過熱度が正値になるように前記利用側膨張機構を制御しつつ前記利用側熱交換器における冷媒の蒸発圧力が一定になるように前記圧縮機の運転容量を制御する運転であり、
前記運転状態量として、前記熱源側熱交換器の出口における冷媒の過冷却度又は前記過冷却度の変動に応じて変動する運転状態量を使用する、
空気調和装置(1、101)。 - 前記手動スイッチによる冷媒量判定運転モードへの切り換えは、定期的に行われる、請求項1に記載の空気調和装置(1、101)。
- 前記利用ユニット(4、5)は、複数台設置されており、
前記冷媒量判定運転モードでは、前記複数の利用ユニットを全て冷房運転する、
請求項1又は2に記載の空気調和装置(1、101)。 - 運転容量を可変できる圧縮機(21)と熱源側熱交換器(23)とを有する熱源ユニット(2、102)と、利用側膨張機構(41、51)と利用側熱交換器(42、52)とを有する利用ユニット(4、5)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)及びガス冷媒連絡配管(7)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)を備え、
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及び前記利用ユニットの各機器の制御を行う通常運転モードと、前記利用ユニットを冷房運転し前記利用側熱交換器の出口における冷媒の過熱度が正値になるように前記利用側膨張機構を制御しつつ前記利用側熱交換器における冷媒の蒸発圧力が一定になるように前記圧縮機の運転容量を制御する冷媒量判定運転モードとを切り換えて運転することが可能であり、
前記冷媒量判定運転モードにおいて、前記冷媒回路を流れる冷媒又は前記熱源ユニット及び前記利用ユニットの各機器の運転状態量を検出して、前記冷媒回路内に充填されている冷媒量の適否を判定することが可能である、
空気調和装置(1、101)。
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