JP4902866B2 - 冷媒充填方法 - Google Patents
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Description
(1)充填冷媒の計量無しで、冷媒充填を実施すること。
(2)冷媒の過不足による故障を防ぐことを可能とするため、配管の径や長さが不明な場合にも適正な冷媒充填をすること。
(3)配管の径や長さが分からない場合も、適正な冷媒充填をすること。
(4)冷房運転のみで、冷媒充填判定を完結すること。
図1乃至図3は実施の形態1を示す図で、図1は空気調和機の室外ユニット10と室内ユニット20の構成を示す図、図2は冷媒充填判定の流れを示す図、図3は冷媒充填過程の質量保存則AL%*とエネルギー保存則AL%の関係図である。
(1)AL%(エネルギー保存則)
冷媒量の変化は凝縮器の液相部の変化と相関が高く、液相部を無次元化した値として評価するため液相部の温度効率SC/dTc(SC=凝縮器の過冷却度、dTc=凝縮温度−凝縮器吸込空気温度(外気温度))を定義する。SC/dTcの値と冷凍サイクルの状態量の関係は(1)式で表せる。
SC/dTc=1−exp(−NTUR) (1)
NTUR=(ΔhCON・AL%)/(dTc・Cpr) (2)
ここで、
NTUR:冷媒側移動単位数
ΔhCON:凝縮器入口出口エンタルピー差[kJ/kg]
AL%:凝縮器液相面積比率[%]
Cpr:定圧液比熱[kJ/kg・K]
(2)式で、凝縮器中の液相が占める面積の割合である液相面積比率AL%以外は、冷凍サイクルの状態より測定、演算可能であるため、(2)式をAL%について解くと(3)式で表される。
AL%=Ln(1−(SC/dTc)×((dTc・Cpr)/ΔhCON) (3)
AL%は、吐出温度サーミスタ6a、室外機凝縮温度サーミスタ6b、室外熱交換器出口温度サーミスタ6c、外気温度サーミスタ6dから、演算可能である。
質量保存則からAL%は、下記の(4)式で近似が可能である。(3)式の温度センサ情報から測定可能なAL%と区別するため、AL%の質量保存則から求められる値を、AL%*(室外熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る理論値の一例)と表記する。近似式に使用する係数A、B、C、Dは空気条件を4条件振った試験を実施し、予めメモリに記憶保持されている。定数Eは補正定数であり、規定冷媒量の時に、室内機の容積ばらつき、センサばらつき、配管長による追加充填冷媒量による差を補正するために設けており、初期学習運転(冷媒量判定運転モードと同一)時に決定され、初期値はゼロとなっている。
AL%*=(A・Tc 2+B・xEVAin+C・Te+D+E)/ρL_CON (4)
ここで、
A、B、C、D:定数
E :補正定数(初期値ゼロ)
冷媒量が多いほど補正値が大きくなる(補正値E=AL%≒0.1%
相当)
ρL_CON :凝縮器液密度[kg/m3]
Tc :凝縮温度[℃]
Te :蒸発温度[℃]
xEVAin :蒸発器入口乾き度
(2)冷媒やや不足状態(液相面積比率AL%=1%〜(適正値−5%))では、表示部8のLED1(緑LED)の点滅速度を、冷媒不足状態のゆっくり点滅より速くする。充填作業者は、表示部8のLED1(緑LED)が冷媒不足状態のゆっくり点滅より速く点滅しているので、冷媒やや不足状態と判断し、冷媒ボンベのバルブを徐々に絞る。
(3)冷媒適正状態(AL%がAL%*を上回った時点)では、表示部8のLED1(緑LED)を点灯させ、圧縮機1の運転を停止する。充填作業者は、表示部8のLED1(緑LED)が点灯しているので、冷媒適正状態と判断し、冷媒ボンベのバルブを閉じる。
尚、冷媒適正状態では、室外ユニット10の入力・演算・判定部7は圧縮機1を自動的に停止し、冷媒充填の速度を緩めるようにする。冷媒適正状態になったとき、LED1が完了の表示(点灯)になることで冷媒充填作業者は、冷媒ボンベのバルブを閉止し、冷媒充填を完了する。圧縮機1が停止しているため、若干冷媒ボンベのバルブの閉止のタイミングが遅れても余剰に充填されにくくなる。
(4)冷媒過充填状態(液相面積比率AL%>AL%*)では、表示部8のLED2(赤LED)を点灯させる。充填作業者は、表示部8のLED2(赤LED)が点灯しているので、冷媒過充填状態と判断し、冷媒を冷媒回路から一部回収し、再度冷媒が適正量より少ない状態から再充填することになる。冷媒適正状態になるまで、これを繰り返す。
図4は実施の形態2を示す図で、必要追加冷媒量検知方法の概要を示す図である。
冷房運転時は、配管長が長いほど封入冷媒量が相対的に大きくなる(余剰冷媒量が増えるため)、標準冷媒量(暖房必要冷媒量)の状態で延長配管によらず、サイクル状態を同じにすることは不可能である。そこで、追加充填冷媒量と比例関係にある液管部分の容積を、初期封入冷媒量から推定し追加充填量を算出する方法を案出した。以下に、その手順を示し、その概要を図4に示す。
(1)必要追加冷媒検知運転モード(冷房運転)で運転し、アキュムレータ12の冷媒を室外熱交換器3(凝縮器)に貯留する運転をする。
(2)初期据え付け時は室外の初期充填冷媒量をMs[kg]とし、重作業時等冷媒を再封入する場合には、室外熱交換器3出口のSC(過冷却度)がある程度つく冷媒量まで封入し、初期封入冷媒量Ms[kg]をインプットする。
(3)冷凍サイクル運転状態から、室外ユニット10の冷媒存在量Mocを推測する(実施の形態1)。
(4)初期封入冷媒量Msから室内ユニット20の冷媒存在量を差し引いた冷媒量が延長配管と室内ユニット20部分に存在している冷媒量Mp[kg]になるため、サイクル状態から演算した低圧二相密度より延長配管部分の容積(液管容積Vp[m3])を推定する。
(5)通知された冷媒量を追加充填する。
Claims (4)
- 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを配管で接続し、運転時に前記凝縮器内に高温高圧の冷媒を流通させ、前記蒸発器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、
前記凝縮器内の冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出部と、
前記凝縮器出口の冷媒の温度を検出する凝縮器出口温度検出部と、
前記圧縮機の吐出側の冷媒の温度を検出する吐出温度検出部と、
前記凝縮器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発冷媒温度検出部と、
前記各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、前記冷凍サイクルを制御する制御部と、
前記制御部の出力を表示する表示部とを備え、
前記制御部は、前記凝縮器内の冷媒の液相部の量に係る測定値AL%=Ln(1−(SC/dT c )×((dT c ・C pr )/Δh CON ))(ここで、SCは前記凝縮器での過冷却度であり、dT c は前記凝縮温度と前記流体温度検出部が検出する流体の温度との差であり、C pr は冷媒の定圧液比熱であり、Δh CON は前記凝縮器の入口側における冷媒のエンタルピーと前記凝縮器の出口側における冷媒のエンタルピーとの差である)と、理論値AL% * =(A・T c 2 +B・x EVAin +C・T e +D+E)/ρ L_CON (ここで、A,B,C,D,Eは所定の値であり、T c は前記凝縮温度であり、x EVAin は前記蒸発器の入口における冷媒の乾き度であり、T e は前記蒸発温度であり、ρ L_CON は前記凝縮器における液冷媒の密度である)とを演算・比較し、冷媒を充填する際自動的に適正量を判断し前記表示部に冷媒の充填状態の表示を行うことを特徴とする冷媒充填方法。 - 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、アキュムレータとを配管で接続し、運転時に前記凝縮器内に高温高圧の冷媒を流通させ、前記蒸発器内に低温低圧の冷媒を流通させ、延長配管を備える冷凍サイクルと、
前記凝縮器内の冷媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出部と、
前記凝縮器出口の冷媒の温度を検出する凝縮器出口温度検出部と、
前記圧縮機の吐出側の冷媒の温度を検出する吐出温度検出部と、
前記凝縮器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、
前記蒸発器の蒸発温度を検出する蒸発冷媒温度検出部と、
前記蒸発器の中間以降の冷媒の温度を検出する蒸発器出口温度検出部と、
前記各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、前記冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、前記制御部は、以下の制御を行うことを特徴とする冷媒充填方法。
(1)前記冷凍サイクルの運転を行う;
(2)前記凝縮器出口の過冷却度がある程度つく冷媒量まで封入し、初期封入冷媒量をインプットする;
(3)前記凝縮器内の冷媒の液相部の量に係る測定値AL%=Ln(1−(SC/dT c )×((dT c ・C pr )/Δh CON ))(ここで、SCは前記凝縮器の過冷却度であり、dT c は前記凝縮温度と前記流体温度検出部が検出する流体の温度との差であり、C pr は冷媒の定圧液比熱であり、Δh CON は前記凝縮器の入口側における冷媒のエンタルピーと前記凝縮器の出口側における冷媒のエンタルピーとの差である)と、理論値AL% * =(A・T c 2 +B・x EVAin +C・T e +D+E)/ρ L_CON (ここで、A,B,C,D,Eは所定の値であり、T c は前記凝縮温度であり、x EVAin は前記蒸発器の入口における冷媒の乾き度であり、T e は前記蒸発温度であり、ρ L_CON は前記凝縮器における液冷媒の密度である)とを演算・比較し、前記凝縮器及び前記アキュムレータの冷媒存在量を推測する;
(4)前記初期封入冷媒量から前記凝縮器及び前記アキュムレータの冷媒存在量を差し引いて、前記延長配管と前記蒸発器とに存在している冷媒量を求める;
(5)前記延長配管と前記蒸発器とに存在している冷媒量と、サイクル状態から演算した低圧二相密度より延長配管部分の容積を推定する。 - 前記制御部の出力を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項2記載の冷媒充填方法。
- 前記制御部は、充填する冷媒量が適正量と判断した場合、前記圧縮機の運転を停止することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の冷媒充填方法。
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