JP5078817B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル装置を構成する構成要素の異常の有無および異常箇所を検知することができる冷凍サイクル装置に関し、特に、冷媒回路の膨張弁や配管の詰まり、膨張弁のロックによる不良等を検知する冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus capable of detecting the presence / absence and abnormality of components constituting the refrigeration cycle apparatus, and in particular, clogging of expansion valves and piping of a refrigerant circuit, failure due to expansion valve locking, and the like. The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus to detect.
従来より、熱源ユニットと利用ユニットとが接続配管を介して接続されることにより冷媒を循環する冷媒回路を構成した冷凍サイクル装置が知られている。このような冷凍サイクル装置においては、機器据付時に接続配管の施工ミスにより配管に折れ（流路断面積が狭くなるような「折れ、つぶれ」を指す）が発生した場合や、冷媒回路内に発生したスラッジを捕集するために設けられたストレーナが過度に詰まった場合や、冷媒の膨張・凝縮の制御および各系統への冷媒の循環量を分配する膨張弁が故障しロックした場合は、所望の冷媒循環量を流すことができなくなる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a refrigeration cycle apparatus that configures a refrigerant circuit that circulates refrigerant by connecting a heat source unit and a utilization unit via a connection pipe. In such a refrigeration cycle device, when the equipment is installed, the pipe is bent due to a mistake in the construction of the connection pipe (referred to as “breaking or crushing” that narrows the cross-sectional area of the flow path) or in the refrigerant circuit. If the strainer provided to collect collected sludge is clogged excessively, or if the expansion valve that controls the expansion and condensation of the refrigerant and distributes the circulation amount of the refrigerant to each system fails and is locked, It becomes impossible to flow the refrigerant circulation amount.
冷媒回路の流路に詰まりが発生した場合は、冷凍サイクル装置の冷房もしくは暖房能力の低下や構成機器の損傷を生じさせる原因になる。特に流路閉塞時は、機器稼動時に冷凍サイクル装置内の低圧が低下し、機器の信頼性・安全性の問題から停止せざるを得なくなり、運転ができない状態に陥る。また、逆に膨張弁が開いた状態でロックしている場合は、蒸発器へ多量の冷媒が流入するため、熱交換が十分に行われず、冷媒が湿りの状態で、圧縮機へ流れてしまう。湿り状態の冷媒は非圧縮性の流体であるため、圧縮機での圧縮過程において機器破損により故障が生じる可能性がある。したがって、冷凍サイクル装置の冷媒回路の流路の詰まりの有無を判定する機能を備えることが望ましい。 When clogging occurs in the flow path of the refrigerant circuit, it may cause the cooling or heating capacity of the refrigeration cycle apparatus to be lowered or the components may be damaged. In particular, when the flow path is closed, the low pressure in the refrigeration cycle apparatus decreases when the equipment is in operation, and it must be stopped due to problems with the reliability and safety of the equipment, resulting in an inoperable state. On the other hand, when the expansion valve is locked in the open state, a large amount of refrigerant flows into the evaporator, so heat exchange is not sufficiently performed and the refrigerant flows to the compressor in a wet state. . Since the wet refrigerant is an incompressible fluid, failure may occur due to equipment breakage during the compression process in the compressor. Therefore, it is desirable to have a function of determining whether or not the flow path of the refrigerant circuit of the refrigeration cycle apparatus is clogged.
そこで、熱源ユニットまたは利用ユニットの熱交換器に流入する空気温度と冷媒温度の温度差から、冷媒回路の詰まりの有無を判定する方法（例えば、特許文献１、特許文献２参照）や、圧縮機吐出の温度の異常な上昇より冷媒回路の詰まりを判定する方法（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
Therefore, a method for determining whether or not the refrigerant circuit is clogged from the temperature difference between the air temperature flowing into the heat exchanger of the heat source unit or the utilization unit and the refrigerant temperature (see, for example,
しかしながら、従来の冷凍サイクル装置では、正常な運転状態と異常な運転状態との比較から冷凍サイクルの状態を分析することはできるが、個々の構成機器の冷媒回路の詰まり度合いを詳細に分析することは困難であった。 However, in the conventional refrigeration cycle apparatus, the state of the refrigeration cycle can be analyzed by comparing the normal operation state and the abnormal operation state, but the clogging degree of the refrigerant circuit of each component device is analyzed in detail. Was difficult.
具体的には、正常な運転状態と分析時（診断時）の運転状態との比較から検出されるのは、冷凍サイクル装置の能力についての正常運転時と診断運転時との差、吐出冷媒の正常運転時と診断運転時との温度差などである。そして、これらの正常運転時と診断運転時との差を表す数値は、個々の構成機器の状態のみに対応するものではない。また、これらの数値は単位が異なるものがあるので、互いに関連付けることが難しい。したがって、個々の構成機器の状態を個別に分析（診断）することは困難であった。 Specifically, what is detected from the comparison between the normal operating state and the operating state at the time of analysis (during diagnosis) is the difference between the normal operation and the diagnostic operation regarding the capacity of the refrigeration cycle apparatus, the discharge refrigerant This is the temperature difference between normal operation and diagnostic operation. The numerical values representing the difference between the normal operation and the diagnostic operation do not correspond only to the state of each component device. Moreover, since these numerical values have different units, it is difficult to associate them with each other. Therefore, it has been difficult to individually analyze (diagnose) the state of each component device.
また、ＣＯ2冷媒などのように超臨界領域での物性変化を伴う冷媒を用いた場合、ガスクーラの過程で冷媒温度が連続的に変化するため、吸込み空気と熱交換器との温度差が特定できない冷凍サイクル装置に対しては適用できないという難点があった。 In addition, when a refrigerant with physical property changes in the supercritical region, such as CO 2 refrigerant, is used, the refrigerant temperature continuously changes during the process of the gas cooler, so the temperature difference between the intake air and the heat exchanger is specified. There is a problem that it cannot be applied to a refrigeration cycle apparatus that cannot.
本発明は、かかる点を鑑みてなされたものであり、その目的は、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、冷凍サイクル装置の機器システム構成の違い、機器据付時の配管長さ、配管径、高低差、室内機接続台数、室内機容量に応じて冷媒回路を構成する回路構成部品の詰まり等の異常の有無および異常箇所を的確に判断することができるようにして、回路構成部品の故障を防ぐことができる機能を有する冷凍サイクル装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a point, and the object thereof is accurate under any environmental conditions and installation conditions, the difference in the equipment system configuration of the refrigeration cycle apparatus, the pipe length at the time of equipment installation, the pipe The presence or absence of abnormality such as clogging of circuit components constituting the refrigerant circuit according to the diameter, height difference, number of indoor units connected, and capacity of indoor units can be accurately determined, and the location of the circuit components An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus having a function capable of preventing failure.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と熱源側熱交換器と絞り手段と少なくとも１つの利用側熱交換器とを配管で接続し、冷凍サイクルを構成する冷媒回路と、冷媒回路を構成する、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り手段、利用側熱交換器、接続配管のうち、少なくとも１つの要素を含む流路の前後の冷媒の圧力をそれぞれ検出する圧力検出手段と、利用側熱交換器または熱源側熱交換器のうち蒸発器となる熱交換器の出口の冷媒の過熱度、または、利用側熱交換器または熱源側熱交換器のうち凝縮器となる熱交換器の出口の冷媒の過冷却度が正値になるように、絞り手段を制御するとともに、冷凍サイクルを安定化させた状態で、冷媒回路の詰まり等の異常の有無を判定する運転制御手段と、を備え、前記運転制御手段は、圧縮機の運転周波数から冷媒循環量を推定する冷媒循環量推定手段と、冷媒回路を複数の区間に分割し、各区間について、圧力検出手段のそれぞれの圧力検出値から演算される各区間の流路の前後の圧力差と冷媒循環量推定手段の冷媒循環量とから流路の流路抵抗を推測し、その流路抵抗推測値を、記憶手段に予め記憶されている正常時の流量抵抗標準値と比較することで、冷媒回路の各区間の詰まり等の異常の有無を判定する判定手段と、を備えるものである。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention connects a compressor, a heat source side heat exchanger, a throttle means, and at least one usage side heat exchanger with piping, and constitutes a refrigerant circuit that constitutes a refrigeration cycle, and a refrigerant circuit. A pressure detection means for detecting the pressure of the refrigerant before and after the flow path including at least one element among the compressor, the heat source side heat exchanger, the throttle means, the use side heat exchanger, and the connection pipe, and the use side heat Of the exchanger or heat source side heat exchanger, the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger that becomes the evaporator, or the outlet of the heat exchanger that becomes the condenser of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger An operation control means for controlling the throttling means so that the degree of supercooling of the refrigerant becomes a positive value and determining whether there is an abnormality such as clogging of the refrigerant circuit in a state where the refrigeration cycle is stabilized , said operation control means, operation of the compressor The refrigerant circulation amount estimating means for estimating the refrigerant circulation amount from the wave number and the refrigerant circuit are divided into a plurality of sections, and for each section, before and after the flow path of each section calculated from the respective pressure detection values of the pressure detecting means. The flow path resistance of the flow path is estimated from the pressure difference and the refrigerant circulation volume of the refrigerant circulation volume estimation means, and the estimated flow path resistance value is compared with the normal flow resistance resistance standard value stored in advance in the storage means. Thus, there is provided determination means for determining the presence or absence of abnormality such as clogging in each section of the refrigerant circuit.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と熱源側熱交換器と絞り手段と少なくとも１つの利用側熱交換器とを配管で接続し、冷凍サイクルを構成する冷媒回路と、冷媒回路を構成する、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り手段、利用側熱交換器、接続配管のうち、少なくとも１つの要素を含む流路の前後の冷媒の圧力をそれぞれ検出する圧力検出手段と、利用側熱交換器または熱源側熱交換器のうち蒸発器となる熱交換器の出口の冷媒の過熱度、または、利用側熱交換器または熱源側熱交換器のうち凝縮器となる熱交換器の出口の冷媒の過冷却度が正値になるように、絞り手段を制御するとともに、冷凍サイクルを安定化させた状態で、冷媒回路の詰まり等の異常の有無を判定する運転制御手段と、を備え、前記運転制御手段は、熱源側熱交換器または利用側熱交換器の熱交換量を推定する熱交換量推定手段と、熱交換量推定手段の熱交換量から冷媒循環量を推定する冷媒循環量推定手段と、冷媒回路を複数の区間に分割し、各区間について、圧力検出手段のそれぞれの圧力検出値から演算される各区間の流路の前後の圧力差と冷媒循環量推定手段の冷媒循環量とから流路の流路抵抗を推測し、その流路抵抗推測値を、記憶手段に予め記憶されている正常時の流量抵抗標準値と比較することで、冷媒回路の各区間の詰まり等の異常の有無を判定する判定手段と、を備えるものである。
A refrigeration cycle apparatus according to the present invention connects a compressor, a heat source side heat exchanger, a throttle means, and at least one usage side heat exchanger with piping, and constitutes a refrigerant circuit that constitutes a refrigeration cycle, and a refrigerant circuit. A pressure detection means for detecting the pressure of the refrigerant before and after the flow path including at least one element among the compressor, the heat source side heat exchanger, the throttle means, the use side heat exchanger, and the connection pipe, and the use side heat Of the exchanger or heat source side heat exchanger, the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger that becomes the evaporator, or the outlet of the heat exchanger that becomes the condenser of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger An operation control means for controlling the throttling means so that the degree of supercooling of the refrigerant becomes a positive value and determining whether there is an abnormality such as clogging of the refrigerant circuit in a state where the refrigeration cycle is stabilized , said operation control means, the heat source-side heat exchanger Alternatively, the heat exchange amount estimating means for estimating the heat exchange amount of the use side heat exchanger, the refrigerant circulation amount estimating means for estimating the refrigerant circulation amount from the heat exchange amount of the heat exchange amount estimating means, and the refrigerant circuit in a plurality of sections The flow path resistance of the flow path is estimated for each section from the pressure difference before and after the flow path of each section calculated from the respective pressure detection values of the pressure detection means and the refrigerant circulation amount of the refrigerant circulation amount estimation means. And determining means for determining the presence or absence of abnormality such as clogging of each section of the refrigerant circuit by comparing the estimated flow resistance value with a normal flow resistance standard value stored in advance in the storage means, Is provided.
本発明の冷凍サイクル装置によれば、冷媒回路を複数の区間に分割し、各区間について、冷凍サイクル装置の正常状態での流量抵抗の標準値を予め記憶しておき、現在の冷凍サイクル装置の流量抵抗値と前記標準値とを比較することで、冷媒回路の詰まり等の異常の有無を判定するようにしているので、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、冷凍サイクル装置の詰まり等の異常の有無を判断でき、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得ることができる。
According to the refrigeration cycle apparatus of the present invention, the refrigerant circuit is divided into a plurality of sections, the standard value of the flow resistance in the normal state of the refrigeration cycle apparatus is stored in advance for each section , and the current refrigeration cycle apparatus By comparing the flow resistance value with the standard value, the presence or absence of abnormality such as clogging of the refrigerant circuit is determined. Therefore, the refrigeration cycle apparatus is clogged with high accuracy under any environmental conditions and installation conditions. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable refrigeration cycle apparatus.
実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の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１に係る冷凍サイクル装置の全体構成を概略的に示す冷媒回路と制御系の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigerant circuit and a control system schematically showing the overall configuration of the refrigeration cycle apparatus according to
本実施形態の冷凍サイクル装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、屋内の冷房に使用される装置であり、主として並列に接続された複数台（本実施形態では１台）の熱源ユニット３０１と、それに冷媒連絡配管となる液接続配管６及びガス接続配管９を介して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３０２ａ、３０２ｂとから構成されている。冷凍サイクル装置に用いられる冷媒としては、例えばＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４ＡなどのＨＦＣ冷媒、Ｒ２２、Ｒ１３４ａなどのＨＣＦＣ冷媒、もしくは炭化水素、ヘリウムのような自然冷媒などがある。
The refrigeration cycle apparatus of this embodiment is an apparatus used for indoor cooling by performing a vapor compression refrigeration cycle operation, and a plurality of heat sources (one in this embodiment) connected mainly in parallel. The
＜利用ユニット＞
利用ユニット３０２ａ、３０２ｂは、屋内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、または屋内の壁面に壁掛け等により設置され、既述したように液接続配管６及びガス接続配管９を介して熱源ユニット３０１に接続されて冷媒回路の一部を構成している。
<Usage unit>
The
次に、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの詳細な構成について説明する。利用ユニット３０２ａと３０２ｂとは同様の構成を有しているため、ここでは利用ユニット３０２ａについてのみ説明し、利用ユニット３０２ｂについては、各部の符号にサフィックス「ｂ」を付けて、利用ユニット３０２ａの各部と同様であることをあらわすものとする。
Next, a detailed configuration of the
利用ユニット３０２ａは、冷媒回路の一部である室内側冷媒回路を構成しており、室内送風機８ａと、利用側熱交換器である室内熱交換器７ａとを備えている。
The
室内熱交換器７ａは、ここでは伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内の空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内の空気を加熱する。
Here, the
室内送風機８ａは、室内熱交換器７ａに供給する空気の流量を可変することが可能なファン、例えばＤＣファンモータ（図示せず）によって駆動される遠心ファンや多翼ファン等からなり、これによって利用ユニット３０２ａ内に室内空気を吸入し、室内熱交換器７ａにより冷媒との間で熱交換した空気を供給空気として室内に供給する機能を有する。
The
また、利用ユニット３０２ａには、各種のセンサが設置されている。すなわち、室内熱交換器７ａの液側には、液状態または気液二相状態の冷媒の温度（暖房運転時における過冷却液温度Ｔｃｏまたは冷房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出する室内機液側温度センサ２０５ａ（室内機液側温度検出手段）が設けられている。また室内熱交換器７ａには、気液二相状態の冷媒の温度（暖房運転時における凝縮温度Ｔｃまたは冷房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出する室内機ガス側温度センサ２０７ａ（室内機ガス側温度検出手段）が設けられている。更に利用ユニット３０２ａの室内空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室内空気の温度を検出する室内温度センサ２０６ａ（室内温度検出手段）が設けられている。なお、ここでは室内機液側温度センサ２０５ａ、室内機ガス側温度センサ２０７ａ、及び室内温度センサ２０６ａは、いずれもサーミスタから構成されている。室内送風機８ａの動作は、運転制御手段（制御部１０３）によって制御されるようになっている。
Various sensors are installed in the
＜熱源ユニット＞
熱源ユニット３０１は、屋外に設置されており、液接続配管６およびガス接続配管９を介して利用ユニット３０２ａ、３０２ｂに接続されており、冷媒回路の一部を構成している。
<Heat source unit>
The
次に、熱源ユニット３０１の詳細な構成について説明する。熱源ユニット３０１は、圧縮機１と、四方弁２と、熱源側熱交換器としての室外熱交換器３と、室外送風機４と、絞り手段５ａとを備えている。
Next, a detailed configuration of the
絞り手段５ａは、冷媒回路内を流れる冷媒の流量の調節等を行うために、熱源ユニット３０１の液側に接続配置されている。
The throttle means 5a is connected to the liquid side of the
圧縮機１は、運転容量を可変することが可能な圧縮機であり、ここではインバータにより制御されるモータ（図示せず）によって駆動される容積式圧縮機を用いている。なお、圧縮機１は、ここでは１台のみであるが、これに限定されず、利用ユニットの接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されたものであってもよいことは言うまでもない。
The
四方弁２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁（流路切り換え手段）であり、冷房運転時には、室外熱交換器３を圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ室内熱交換器７ａ、７ｂを室外熱交換器３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１の吐出側と室外熱交換器３のガス側とを接続するとともに、圧縮機１の吸入側とガス接続配管９側とを接続するように（図１の四方弁２の破線を参照）、冷媒流路を切り換える。
また四方弁２は、暖房運転時には、室内熱交換器７ａ、７ｂを圧縮機１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ室外熱交換器３を室内熱交換器７ａ、７ｂ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１の吐出側とガス接続配管９側とを接続するとともに、圧縮機１の吸入側と室外熱交換器３のガス側とを接続するように（図１の四方弁２の実線を参照）、冷媒流路を切り換える機能を有する。
The four-
In the heating operation, the four-
室外熱交換器３は、そのガス側が四方弁２に接続され、その液側が液接続配管６に接続された伝熱管と多数のフィンとにより構成されるクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなり、冷房運転時には冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒の蒸発器として機能する。
The
室外送風機４は、室外熱交換器３に供給する空気の流量を可変することが可能なファン、例えばＤＣファンモータ（図示せず）によって駆動されるプロペラファンからなり、これによって熱源ユニット３０１内に室外空気を吸入し、室外熱交換器３により冷媒との間で熱交換した空気を室外に排出する機能を有する。
The outdoor blower 4 is composed of a fan capable of varying the flow rate of air supplied to the
また、熱源ユニット３０１には、各種のセンサが設置されている。すなわち、圧縮機１には、吐出温度Ｔｄを検出する圧縮機吐出温度センサ２０１（圧縮機吐出温度検出手段）が設けられているとともに、室外熱交換器３には、気液二相状態の冷媒の温度（冷房運転時における凝縮温度Ｔｃまたは暖房運転時における蒸発温度Ｔｅに対応する冷媒温度）を検出する室外機ガス側温度センサ２０２（室外機ガス側温度検出手段）が設けられている。更に室外熱交換器３の液側には、液状態または気液二相状態の冷媒の温度を検出する室外機液側温度センサ２０４（室外機液側温度検出手段）が設けられている。また、熱源ユニット３０１の室外空気の吸入口側には、ユニット内に流入する室外空気の温度、すなわち外気温度Ｔａを検出する室外温度センサ２０３（室外温度又は外気温度検出手段）が設けられている。なお、圧縮機１、四方弁２、室外送風機４、絞り手段５ａは、運転制御手段（制御部１０３）によって制御されるようになっている。
Various sensors are installed in the
運転制御手段では、前述の各温度センサによって検知された各諸量を測定部１０１に入力し、演算部１０２によって処理し、演算結果が制御部１０３に送られるようになっている。そして制御部１０３により、演算手段１０２の演算結果に基づき、圧縮機１、四方弁２、室外送風機４、絞り手段５ａ、室内送風機８（８ａ、８ｂ）が、所望の制御目標範囲に収まるように駆動制御されるようになっている。また、演算部１０２によって得られた運転状態量の演算結果は記憶部１０４に記憶されるようになっている。また記憶部１０４には、正常時に予め採取した標準となる運転状態量が記憶されており、この記憶された標準値と現在の冷凍サイクルの運転状態量の値が、比較部１０５によって比較され、その比較結果が判定部１０６に送られて冷凍サイクル装置の冷媒量の適否が判定され、その判定結果が報知部１０７によってＬＥＤや遠隔地のモニタ等に報知されるようになっている。
In the operation control means, each quantity detected by each temperature sensor described above is input to the
以上のように、熱源ユニット３０１と利用ユニット３０２ａ、３０２ｂとが液接続配管６とガス接続配管９を介して接続されて、冷凍サイクル装置の冷媒回路が構成されている。
As described above, the
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置の運転動作について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置の運転モードとしては、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの運転負荷に応じて熱源ユニット３０１及び利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの各機器の制御を行う通常運転モードと、冷凍サイクル装置の設置後の機器診断時に行われる機器診断モード（診断運転モード）とがある。なお、通常運転モード、機器診断モード（診断運転モード）には、冷房運転と暖房運転とが含まれる。
Next, the operation | movement operation | movement of the refrigerating-cycle apparatus of this embodiment is demonstrated. The operation mode of the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment includes a normal operation mode for controlling each device of the
次に、冷凍サイクル装置の各運転モードにおける動作について説明する。 Next, the operation in each operation mode of the refrigeration cycle apparatus will be described.
＜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、図１を用いて説明する。
<Normal operation mode>
First, the cooling operation in the normal operation mode will be described with reference to FIG.
冷房運転時には、四方弁２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室外熱交換器３のガス側に接続され、かつ圧縮機１の吸入側が室内熱交換器７ａ、７ｂのガス側に接続された状態となっている。また、絞り手段５ａは圧縮機１の吸入側における冷媒の過熱度が所定値（正値）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、圧縮機１の吸入における冷媒の過熱度は、まず圧縮機吸入温度Ｔｓより、室内機ガス側温度センサ２０７ａ、２０７ｂにより検出される冷媒の蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって求められる。ここで、圧縮機吸入温度Ｔｓは、室内機ガス側温度センサ２０７ａ、２０７ｂにより検出される冷媒の蒸発温度Ｔｅを低圧の飽和圧力Ｐｓに換算し、室外機ガス側温度センサ２０２により検出される冷媒の凝縮温度Ｔｃを高圧の飽和圧力Ｐｄに換算し、圧縮機１の吐出温度センサ２０１により検出される冷媒の吐出温度Ｔｄより、圧縮機１の圧縮工程はポリトロープ指数ｎのポリトロープ変化と仮定し、下記（１）式より算出することができる。
During the cooling operation, the four-
ここで、Ｔｓ、Ｔｄは温度［Ｋ］、Ｐｓ、Ｐｄは圧力［ＭＰａ］、ｎはポリトロープ指数［−］である。ポリトロープ指数は一定値（例えばｎ＝１．２）としてもよいが、Ｐｓ、Ｐｄの関数として定義することで、より精度よく圧縮機吸入温度Ｔｓを推測することができる。 Here, Ts and Td are the temperature [K], Ps and Pd are the pressure [MPa], and n is the polytropic index [−]. The polytropic index may be a constant value (for example, n = 1.2), but by defining it as a function of Ps and Pd, the compressor intake temperature Ts can be estimated more accurately.
なお、別の構成例である図２に示すように、圧縮機１の吸入側に圧縮機吸入圧力センサ１０と圧縮機吸入温度センサ２０８を設け、圧縮機吸入圧力センサ１０により検出される圧縮機１の吸入圧力Ｐｓより蒸発温度Ｔｅに対応する飽和温度値に換算し、圧縮機吸入温度センサ２０８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冷媒の過熱度を検出するようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, which is another configuration example, a compressor
なお、高圧の圧力および低圧の圧力を算出するのに、ここでは演算部１０２の圧力換算手段にて冷媒の凝縮温度および蒸発温度より圧力に換算しているが、圧縮機１の吸入側、吐出側に直接圧力センサ（圧力検出手段）を付加し求めるようにしてもよいことは言うまでもない。
Here, in order to calculate the high pressure and the low pressure, the pressure conversion means of the
この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４および室内送風機８ａ、８ｂを起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。その後、高圧のガス冷媒は、四方弁２を経由して室外熱交換器３に送られて、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて高圧の液冷媒となる。
When the
そして、この高圧の液冷媒は、絞り手段５ａによって減圧されて、低温低圧の気液二相冷媒となり、液接続配管６を経由して利用ユニット３０２ａ、３０２ｂに送られ、室内熱交換器７ａ、７ｂで室内空気と熱交換を行って蒸発されて低圧のガス冷媒となる。ここで、絞り手段５ａは、圧縮機１の吸入における過熱度が所定値になるように室内熱交換器７ａ、７ｂ内を流れる冷媒の流量を制御しているため、室内熱交換器７ａ、７ｂにおいて蒸発された低圧のガス冷媒は、所定の過熱度を有する状態となる。このように、各室内熱交換器７ａ、７ｂには、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂ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。
The high-pressure liquid refrigerant is decompressed by the throttling means 5a to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, sent to the
この低圧のガス冷媒は、ガス接続配管９を経由して熱源ユニット３０１に送られ、四方弁２を経由して、再び、圧縮機１に吸入される。
This low-pressure gas refrigerant is sent to the
次に、通常運転モードにおける暖房運転について説明する。 Next, the heating operation in the normal operation mode will be described.
暖房運転時には、四方弁２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機１の吐出側が室内熱交換器７ａ、７ｂのガス側に接続され、かつ圧縮機１の吸入側が室外熱交換器３のガス側に接続された状態となっている。また、絞り手段５ａは圧縮機１の吸入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、圧縮機１の吸入における冷媒の過熱度は、まず圧縮機吸入温度Ｔｓより、室外機ガス側温度センサ２０２により検出される冷媒の蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって求められる。ここで、圧縮機吸入温度Ｔｓは、室外機ガス側温度センサ２０２により検出される冷媒の蒸発温度Ｔｅを低圧の飽和圧力Ｐｓに換算し、室内機ガス側温度センサ２０７ａ、２０７ｂにより検出される冷媒の凝縮温度Ｔｃを高圧の飽和圧力Ｐｄに換算し、圧縮機１の吐出温度センサ２０１により検出される冷媒の吐出温度Ｔｄより、圧縮機の圧縮工程はポリトロープ指数ｎのポリトロープ変化と仮定し、前述の（１）式より算出することができる。
During heating operation, the four-
なお、冷房運転と同様に図２に示すように、圧縮機１の吸入側に圧縮機吸入圧力センサ１０と圧縮機吸入温度センサ２０８を設け、圧縮機吸入圧力センサ１０により検出される圧縮機１の吸入圧力Ｐｓより蒸発温度Ｔｅに対応する飽和温度値に換算し、圧縮機吸入温度センサ２０８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冷媒の過熱度を検出するようにしてもよい。
As in the cooling operation, as shown in FIG. 2, the compressor
なお、冷房運転と同様に高圧の圧力および低圧の圧力を算出するのに、ここでも演算部１０２の圧力換算手段にて冷媒の凝縮温度および蒸発温度より圧力に換算しているが、圧縮機１の吸入側、吐出側に直接圧力センサ（圧力検出手段）を付加し求めるようにしてもよいことは言うまでもない。
Note that, in order to calculate the high pressure and the low pressure as in the cooling operation, the pressure is converted from the refrigerant condensing temperature and the evaporating temperature by the pressure conversion means of the
この冷媒回路の状態で、圧縮機１、室外送風機４および室内送風機８ａ、８ｂを起動すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四方弁２およびガス接続配管９を経由して、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂに送られる。
When the
そして、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂに送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器７ａ、７ｂにおいて、室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、液接続配管６を経由して、絞り手段５ａ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、絞り手段５ａは、圧縮機１の吸入における過熱度が所定値になるように室内熱交換器７ａ、７ｂ内を流れる冷媒の流量を制御しているため、室内熱交換器７ａ、７ｂ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。このように、各室内熱交換器７ａ、７ｂには、各利用ユニット３０２ａ、３０２ｂ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。
The high-pressure gas refrigerant sent to the
この低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源ユニット３０１の室外熱交換器３に流入する。そして、室外熱交換器３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外送風機４によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮されて低圧のガス冷媒となり、四方弁２を経由して再び、圧縮機１に吸入される。
This low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the
このように、冷房運転及び暖房運転を含む通常運転を行う通常運転制御手段として機能する制御部１０３により、上記の冷房運転および暖房運転を含む通常運転処理が行われる。
Thus, the normal operation process including the cooling operation and the heating operation is performed by the
＜機器診断モード（診断運転モード）＞
次に、機器診断モード（診断運転モード）時の動作について図１を参照しながら説明する。ここでは現地において、熱源ユニット３０１と、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂとを設置し、液接続配管６及びガス接続配管９を介して接続して冷媒回路を構成した後に運転する場合を例に挙げて説明する。
<Device diagnosis mode (diagnostic operation mode)>
Next, the operation in the device diagnosis mode (diagnostic operation mode) will be described with reference to FIG. Here, a case where the
機器診断モード（診断運転モード）は、運転を行う者が、制御部１０３に対して直接に、又はリモコン（図示せず）等を通じて遠隔に、機器診断運転を開始する指令を出すことによって移行する。これにより、制御部１０３によって機器診断モードの運転が開始される。
The device diagnosis mode (diagnostic operation mode) is changed when a person who performs driving issues a command to start device diagnosis operation directly to the
例えば、暖房運転の状態で、機器診断運転の開始指令がなされると、熱源ユニット３０１の四方弁２が図１の実線で示される状態となるように冷媒回路が切り換えられ、かつ利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの室内送風機８ａ、８ｂが起動されるとともに、絞り手段５ａが開けられた状態となり、更に圧縮機１、室外送風機４が起動されて、利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの全てについて強制的に暖房運転が行われる。
For example, when a device diagnosis operation start command is issued in the heating operation state, the refrigerant circuit is switched so that the four-
すると、冷媒回路において、圧縮機１から室内熱交換器７ａ、７ｂまでの流路には、圧縮機１において圧縮・吐出された高圧のガス冷媒が供給される。この高圧のガス冷媒は、ガス接続配管９を経て、凝縮器として機能する室内熱交換器７ａ、７ｂ内を通過する間に室内空気との熱交換によってガス状態から液状態に相変化する高圧の冷媒となり、室内熱交換器７ａ、７ｂから絞り手段５ａまでの液接続配管６を含む流路に高圧の液冷媒として流れる。この高圧の液冷媒は、絞り手段５ａから蒸発器として機能する室外熱交換器３内を通過する間に、室外空気との熱交換によって気液二相状態からガス状態に相変化し、室外熱交換器３から圧縮機１までの流路には低圧のガス冷媒となって流れるようになる。
Then, in the refrigerant circuit, the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged in the
次に、下記のような機器制御を行って、冷媒回路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、圧縮機１のモータの回転数を所定値で一定になるように制御し（圧縮機回転数一定制御）、蒸発器として機能する室外熱交換器３の過熱度ＳＨもしくは凝縮器として機能する室内熱交換器７ａ、７ｂの過冷却度ＳＣが所定値（正の値）で一定になるように絞り手段５ａを所定の開度で一定になるように制御（以下、これを「過熱度一定制御」もしくは「過冷却度一定制御」という）し、熱源ユニット３０１の室外送風機４および利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの室内送風機８ａ、８ｂの送風量を固定する。ここで、冷凍サイクル装置の各種アクチュエータの操作量を一定にするのは、冷媒の流量を安定させ、冷媒回路の冷媒分布を一定にすることで、冷凍サイクルを安定化させるためである。これにより、配管詰まり等の異常の有無の診断検知精度が向上する。
Next, the following device control is performed to shift to an operation for stabilizing the state of the refrigerant circulating in the refrigerant circuit. Specifically, the motor rotation speed of the
＜配管詰まり等の検知方法＞
次に、冷媒が循環している配管内部にあるスラッジを取り除くストレーナや冷媒の湿気防止用のドライヤの詰まり、接続配管の折れ、あるいは絞り手段５ａの詰まりなどの異常が発生した場合の冷媒回路の異常の判定方法について図４を用いて述べる。図４は冷凍サイクルの冷媒の状態変化を表すｐ−ｈ線図であり、横軸はエンタルピｈ［ｋＪ／ｋｇ］、縦軸は冷媒の圧力ｐ［ＭＰａ］である。
図１に示す各センサと図４に示すｐ−ｈ線図の対応関係について説明する。圧縮機１より吐出された冷媒温度Ｔｄは圧縮機吐出温度センサ２０１にて検出される。その後、凝縮器での凝縮温度Ｔｃは、冷房時には室外機ガス側温度センサ２０２にて、暖房時には室内機ガス側温度センサ２０７ａ、２０７ｂにて検出される。その後、凝縮器出口の冷媒温度Ｔｃｏは、冷房時には室外機液側温度センサ２０４にて、暖房時には室内機液側温度センサ２０５ａ、２０５ｂにて検出される。その後、絞り手段５ａを通過し減圧され、蒸発器に流入する冷媒温度Ｔｅｉは、冷房時には室内機液側温度センサ２０５ａ、２０５ｂにて、暖房時には室外機液側温度センサ２０４にて検出される。その後、蒸発器での蒸発温度Ｔｅは、冷房時には室内機ガス側温度センサ２０７ａ、２０７ｂにて、暖房時には室外機ガス側温度センサ２０２にて検出される。
<Pipe clogging detection method>
Next, the refrigerant circuit in the case where an abnormality such as clogging of a strainer for removing sludge in the pipe through which the refrigerant circulates or a drier for preventing moisture of the refrigerant, breakage of the connecting pipe, or clogging of the throttle means 5a occurs. An abnormality determination method will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a ph diagram showing the state change of the refrigerant in the refrigeration cycle, where the horizontal axis represents enthalpy h [kJ / kg] and the vertical axis represents refrigerant pressure p [MPa].
The correspondence between each sensor shown in FIG. 1 and the ph diagram shown in FIG. 4 will be described. The refrigerant temperature Td discharged from the
式（２）は流体の質量流量とその前後差圧の関係をＣｖ値という無次元数の指標で表したものである。 Equation (2) expresses the relationship between the mass flow rate of the fluid and its differential pressure before and after it by a dimensionless number index called Cv value.
ここで、Ｍは流量［ｇａｌ／ｍｉｎ］、Ｇは比重、ΔＰは弁の前後の差圧［ｐｓｉ］である。Ｃｖ値とは「バルブの特定な開度において、圧力差が１ｌｂ／ｉｎ2 ［６．８９５ｋＰａ］ のときバルブを流れる６０゜Ｆ（約１５．５℃）の温度の水の流量が、ＵＳ ｇａｌ／ｍｉｎ （１ＵＳ ｇａｌ＝３．７８５ Ｌ）で表される数値（無次元）」と定義するものである。一般的にバルブの選定を行う時に、流体仕様からＣｖ値を求め、弁メーカが示すＣｖ値と対比させることで弁種、口径を定めるときに用いられる簡便な方法のひとつである。（２）式より、流体の流量Ｍ、比重Ｇ、前後差圧ΔＰが求まれば、Ｃｖ値が求まる。 Here, M is the flow rate [gal / min], G is the specific gravity, and ΔP is the differential pressure [psi] before and after the valve. The Cv value is “the flow rate of water at a temperature of 60 ° F. (about 15.5 ° C.) flowing through the valve when the pressure difference is 1 lb / in 2 [6.895 kPa] at a specific opening of the valve. / Min (1 US gal = 3.785 L) (numerical value (no dimension)) ”. In general, when a valve is selected, a Cv value is obtained from a fluid specification and is compared with the Cv value indicated by the valve manufacturer. If the fluid flow rate M, specific gravity G, and differential pressure ΔP are obtained from the equation (2), the Cv value can be obtained.
ここで、比重Ｇは、冷凍サイクルの回路を流れる冷媒が決まっていれば、密度を計算することで求まる値であるため、冷媒循環量をＧｒ［ｋｇ／ｓ］とし、密度をρｌ［ｋｇ／ｍ3］として（２）式をＳＩ単位系で表すと（３）式に変形できる。 Here, since the specific gravity G is a value obtained by calculating the density if the refrigerant flowing through the circuit of the refrigeration cycle is determined, the refrigerant circulation amount is Gr [kg / s], and the density is ρl [kg / When m 2] is expressed in the SI unit system as m 3 ], it can be transformed into equation (3).
冷媒循環量Ｇｒ［ｋｇ／ｓ］は、圧縮機の押しのけ量Ｖｓｔ［ｍ3］、圧縮機周波数Ｆ［Ｈｚ］、圧縮機吸入の冷媒密度ρｓ［ｋｇ／ｍ3］より（４）式から演算可能である。 The refrigerant circulation amount Gr [kg / s] is calculated from the equation (4) from the compressor displacement Vst [m 3 ], the compressor frequency F [Hz], and the refrigerant density ρs [kg / m 3 ] of the compressor suction. Is possible.
なお、圧縮機の吸入密度ρｓは圧縮機吸入を飽和ガスとして仮定すれば蒸発温度Ｔｅより推定可能である。もちろん図２に示すように圧縮機吸入に圧縮機吸入温度センサ２０８を付加することで高精度にρｓを推測可能となる。
Note that the suction density ρs of the compressor can be estimated from the evaporation temperature Te if the suction of the compressor is assumed to be a saturated gas. Of course, as shown in FIG. 2, it is possible to estimate ρs with high accuracy by adding a compressor
（３）式は、冷媒循環量Ｇｒと要素の前後差圧ΔＰとその要素の入口密度ρｌが計測できれば、その要素の流量抵抗係数であるＣｖ値を算出できることを意味している。したがって、それぞれの要素のＣｖ値を逐次計測することで詰まり等の異常の有無、異常箇所の特定が可能となる。 Equation (3) means that if the refrigerant circulation amount Gr, the differential pressure ΔP before and after the element, and the inlet density ρl of the element can be measured, the Cv value that is the flow resistance coefficient of the element can be calculated. Accordingly, by sequentially measuring the Cv value of each element, it is possible to specify the presence or absence of an abnormality such as clogging and the location of the abnormality.
図１に示す冷媒回路のｐ−ｈ線図は図４であり、この図において、温度から冷媒の圧力を推測できるセンサは、凝縮温度Ｔｃ、蒸発器入口温度Ｔｅｉ、蒸発温度Ｔｅが挙げられるため、図４のｐ−ｈ線図の冷凍サイクルを、温度センサ位置Ｔｃから温度センサ位置Ｔｅｉの区間をＺＯＮＥ−Ａとし、温度センサ位置Ｔｅｉから温度センサ位置Ｔｅの区間をＺＯＮＥ−Ｂとし、温度センサ位置Ｔｅから温度センサ位置Ｔｃの区間をＺＯＮＥ−Ｃとして、３要素（区間）に分割する。 The ph diagram of the refrigerant circuit shown in FIG. 1 is FIG. 4. In this figure, the sensors that can estimate the refrigerant pressure from the temperature include the condensation temperature Tc, the evaporator inlet temperature Tei, and the evaporation temperature Te. 4, the interval from the temperature sensor position Tc to the temperature sensor position Tei is ZONE-A, and the interval from the temperature sensor position Tei to the temperature sensor position Te is ZONE-B. A section from the position Te to the temperature sensor position Tc is divided into three elements (sections) as ZONE-C.
また、絞り手段５ａとして、電子式膨張弁があるが、これは弁内部に設けられたロータが制御部１０３から与えられるパルス信号のパルス数に合わせて回転し、その回転数により弁開度が変わる機構を有している。図５は、絞り手段５ａの弁開度とＣｖ値の関係を示したものである。弁開度が大きいほど、Ｃｖ値が大きくなるため前後差圧が同じ場合、流量が多く流れることがわかる。絞り手段５ａは、通常、蒸発器出口の過熱度ＳＨもしくは、凝縮器出口の過冷却度ＳＣを制御するために開度を変化させている。記憶部１０４に予め、弁開度とＣｖ値の関係を記憶しておけば、この絞り手段５ａの制御部１０３からの指示開度からＣｖ値を求めることができる。制御部１０３の指示開度から求まるＣｖ値をＣｖ＿ＬＥＶと以降呼ぶことにする。
Further, as the throttle means 5a, there is an electronic expansion valve. This is because the rotor provided inside the valve rotates in accordance with the number of pulses of the pulse signal given from the
次に、図４に示すｐ−ｈ線図のＺＯＮＥ−Ａ、ＺＯＮＥ−Ｂ、ＺＯＮＥ−Ｃのそれぞれの区間で、冷凍サイクルの回路内のスラッジを取り除くストレーナや冷媒の湿気防止用のドライヤが詰まったり、配管の折れや絞り手段の詰まりによるロックが発生した場合のＣｖ値の変化について説明する。 Next, in each zone of ZONE-A, ZONE-B, and ZONE-C in the ph diagram shown in FIG. 4, a strainer for removing sludge in the circuit of the refrigeration cycle and a dryer for preventing moisture of the refrigerant are clogged. Or a change in the Cv value in the case where lock occurs due to pipe breakage or clogging of the throttle means.
＜ＺＯＮＥ−Ａの詰まり＞
冷媒回路のＺＯＮＥ−Ａにおいて、例えば詰まりが発生し流路が狭くなった場合は、所定の過熱度もしくは過冷却度を一定に保つために、冷媒循環量を増やす必要があるため、絞り手段５ａの弁開度指示値が大きくなりＣｖ＿ＬＥＶの値が大きくなる。ここで、ＺＯＮＥ−Ａの区間の前後差圧ΔＰ［ＭＰａ］は、凝縮温度Ｔｃ、蒸発器入口温度Ｔｅｉの飽和温度の値を圧力に換算することで演算可能であり、絞り手段５ａに流入する冷媒密度ρｌは、凝縮器出口の冷媒温度Ｔｃｏから求めることができる。一方、圧縮機の押しのけ量Ｖｓｔ［ｍ3］、圧縮機周波数Ｆ［Ｈｚ］および圧縮機吸入冷媒密度ρｓ［ｋｇ／ｍ3］より（４）式にて冷媒循環量Ｇｒ［ｋｇ／ｓ］が求まるため、（３）式より、冷凍サイクルの運転状態からＺＯＮＥ−ＡのＣｖ値を求めることができる。ここで、冷凍サイクルの運転状態から求まるＺＯＮＥ−ＡのＣｖ値をＣｖ＿ｃｙｃＡと以降呼ぶことにする。
<Clogged ZONE-A>
In the ZONE-A of the refrigerant circuit, for example, when clogging occurs and the flow path becomes narrow, it is necessary to increase the refrigerant circulation amount in order to keep the predetermined degree of superheat or supercooling constant. The valve opening instruction value becomes larger and the value of Cv_LEV becomes larger. Here, the differential pressure ΔP [MPa] before and after the zone of ZONE-A can be calculated by converting the values of the saturation temperature of the condensation temperature Tc and the evaporator inlet temperature Tei into pressure, and flows into the throttle means 5a. The refrigerant density ρl can be obtained from the refrigerant temperature Tco at the outlet of the condenser. On the other hand, the refrigerant circulation amount Gr [kg / s] is expressed by the equation (4) from the displacement Vst [m 3 ] of the compressor, the compressor frequency F [Hz], and the compressor suction refrigerant density ρs [kg / m 3 ]. Therefore, the Cv value of ZONE-A can be obtained from the operating state of the refrigeration cycle from Equation (3). Here, the Cv value of ZONE-A obtained from the operating state of the refrigeration cycle is hereinafter referred to as Cv_cycA.
冷凍サイクルが回路上どこにも圧力損失となるような箇所がなく正常であれば、Ｃｖ＿ｃｙｃＡとＣｖ＿ＬＥＶとは等しい値となる。しかし、ＺＯＮＥ−Ａで詰まりが発生した場合は、弁指示開度が正常時よりも増加するため、Ｃｖ＿ｃｙｃＡ＜Ｃｖ＿ＬＥＶの関係となり、両者の関係が乖離し、ＺＯＮＥ−Ａにて冷凍サイクルの冷媒回路に詰まりが発生していると判定することができる。 If the refrigeration cycle is normal where there is no pressure loss anywhere on the circuit, Cv_cycA and Cv_LEV are equal. However, when clogging occurs in ZONE-A, the valve instruction opening increases from the normal time, so the relationship Cv_cycA <Cv_LEV is established, the relationship between the two deviates, and the refrigerant circuit of the refrigeration cycle in ZONE-A It can be determined that clogging has occurred.
この時、実際は、絞り手段５ａの固体ばらつきや、配管の高低差等により、Ｃｖ＿ｃｙｃＡとＣｖ＿ＬＥＶは等しくならないため、初期設置時にＣｖ＿ｃｙｃＡとＣｖ＿ＬＥＶとの差を補正量として算出記憶しておき、以降、Ｃｖ＿ＬＥＶを算出する際に、この補正量を足し合わせるようにしてもよい。このようにすることで機器の固体ばらつきや設置状況によるばらつきの影響を排除でき、高精度に冷媒回路の詰まりの有無を判定することが可能となる。 At this time, in actuality, Cv_cycA and Cv_LEV are not equal due to the solid variation of the throttle means 5a, the height difference of the piping, and the like. This correction amount may be added when calculating. By doing in this way, the influence of the dispersion | variation in the solid of an apparatus or the dispersion | variation by installation conditions can be excluded, and it becomes possible to determine the presence or absence of the clogging of a refrigerant circuit with high precision.
また、上述の方法をとることによって、補正量の値が大きい場合は、初期設置時に詰まりが発生していると判定できるため、初期の冷媒回路詰まりを判定することが可能となる。 Further, by adopting the above-described method, when the value of the correction amount is large, it can be determined that clogging has occurred at the time of initial installation, and therefore it is possible to determine initial refrigerant circuit clogging.
＜ＺＯＮＥ−Ｂの詰まり＞
冷媒回路のＺＯＮＥ−Ｂにおいて、例えば詰まりが発生し流路が狭くなった場合は、ＺＯＮＥ−Ｂの区間の前後差圧ΔＰ［ＭＰａ］は、蒸発器入口温度Ｔｅｉ、蒸発温度Ｔｅの飽和温度の値を圧力に換算することで演算可能であり、流入する冷媒密度ρｌは、凝縮器出口温度Ｔｃｏと蒸発器入口温度Ｔｅｉより、蒸発器入口の乾き度Ｘが推測できるため、蒸発器入口温度Ｔｅｉと乾き度Ｘの関数として予測可能である。一方、圧縮機の押しのけ量Ｖｓｔ［ｍ3］、圧縮機周波数Ｆ［Ｈｚ］および圧縮機吸入冷媒密度ρｓ［ｋｇ／ｍ3］より（４）式にて冷媒循環量Ｇｒ［ｋｇ／ｓ］が求まるため、（３）式より、冷凍サイクルの運転状態からＺＯＮＥ−ＢのＣｖ値を求めることができる。ここで、冷凍サイクルの運転状態から求まるＺＯＮＥ−ＢのＣｖ値をＣｖ＿ｃｙｃＢと以降呼ぶことにする。
<Clogged ZONE-B>
In the ZONE-B of the refrigerant circuit, for example, when clogging occurs and the flow path becomes narrow, the differential pressure ΔP [MPa] before and after the zone of ZONE-B is equal to the saturation temperature of the evaporator inlet temperature Tei and the evaporation temperature Te. The refrigerant density ρl can be calculated by converting the value into pressure. Since the dryness X of the evaporator inlet can be estimated from the condenser outlet temperature Tco and the evaporator inlet temperature Tei, the evaporator inlet temperature Tei And as a function of dryness X. On the other hand, the refrigerant circulation amount Gr [kg / s] is expressed by the equation (4) from the displacement Vst [m 3 ] of the compressor, the compressor frequency F [Hz], and the compressor suction refrigerant density ρs [kg / m 3 ]. Therefore, the Cv value of ZONE-B can be obtained from the operating state of the refrigeration cycle from Equation (3). Here, the Cv value of ZONE-B obtained from the operating state of the refrigeration cycle is hereinafter referred to as Cv_cycB.
正常時の（３）式から求まるＣｖ＿ｃｙｃＢをＣｖ＿ｃｙｃＢ’としたとき、冷凍サイクルが回路上どこにも詰まりがなく正常であれば、環境条件、運転条件が変化しても（３）式から求まるＣｖ＿ｃｙｃＢとＣｖ＿ｃｙｃＢ’は等しい値となる。しかし、配管詰まり発生時はＣｖ＿ｃｙｃＢが低下するため、Ｃｖ＿ｃｙｃＢ＞Ｃｖ＿ｃｙｃＢ’の関係となり、両者の関係が乖離し、ＺＯＮＥ−Ｂにて冷凍サイクルの冷媒回路に詰まりが発生していると判定することができる。 When Cv_cycB obtained from the normal expression (3) is Cv_cycB ′, if the refrigeration cycle is normal and there is no clogging anywhere on the circuit, even if the environmental conditions and the operating conditions change, Cv_cycB can be obtained from the expression (3) Cv_cycB ′ has an equal value. However, since Cv_cycB decreases when a pipe clogging occurs, a relationship of Cv_cycB> Cv_cycB ′ is established, and the relationship between the two deviates, and it is determined that the refrigerant circuit of the refrigeration cycle is clogged at ZONE-B. it can.
この時、正常時のＣｖ＿ｃｙｃＢ’は予め記憶部１０３に記憶させておいてもよいし、初期設置時に（３）式よりＣｖ＿ｃｙｃＢを求め、その値をＣｖ＿ｃｙｃＢ’として学習し記憶しなおしてもよい。このようにすることで機器の固体ばらつきや設置状況によるばらつきの影響を排除できる。
At this time, Cv_cycB ′ at the normal time may be stored in the
また、これを組み合わせ、初期設置時に求められるＣｖ＿ｃｙｃＢと予め記憶しているＣｖ＿ｃｙｃＢ’との乖離度合いが大きくない場合に、Ｃｖ＿ｃｙｃＢ’として学習し記憶しなおしてもよい。これにより、初期設置時におけるＺＯＮＥ−Ｂの配管詰まりを判定することが可能となる。 Further, by combining these, when the degree of divergence between Cv_cycB obtained at the time of initial installation and Cv_cycB ′ stored in advance is not large, it may be learned and stored again as Cv_cycB ′. Thereby, it becomes possible to determine the clogging of the ZONE-B pipe at the time of initial installation.
＜ＺＯＮＥ−Ｃの詰まり＞
冷媒回路のＺＯＮＥ−Ｃにおいて、例えば詰まりが発生し流路が狭くなった場合は、冷媒循環量Ｇｒが低下するため、所定の過熱度もしくは過冷却度を一定に保つために、冷媒循環量を減らす必要があるため、絞り手段５ａの弁開度指示値が小さくなりＣｖ＿ＬＥＶの値が小さくなる。一方、ＺＯＮＥ−Ａの区間Ｃｖ値は前述したように（３）式よりＣｖ＿ｃｙｃＡを算出可能であるが、Ｃｖ＿ｃｙｃＡを算出する際の冷媒循環量Ｇｒは蒸発温度Ｔｅを元に算出した値であるため、ＺＯＮＥ−Ｃで配管詰まりが発生している場合は、低圧が低下しているため、実際の冷媒循環量Ｇｒは小さい値となる。
<Clogged ZONE-C>
In ZONE-C of the refrigerant circuit, for example, when clogging occurs and the flow path becomes narrow, the refrigerant circulation amount Gr decreases. Therefore, in order to keep a predetermined degree of superheat or subcooling, the refrigerant circulation amount is set to be constant. Since it is necessary to reduce, the valve opening instruction value of the throttle means 5a becomes small and the value of Cv_LEV becomes small. On the other hand, the section Cv value of ZONE-A can calculate Cv_cycA from the equation (3) as described above, but the refrigerant circulation amount Gr when calculating Cv_cycA is a value calculated based on the evaporation temperature Te. When the pipe is clogged with ZONE-C, the low pressure is reduced, and the actual refrigerant circulation amount Gr becomes a small value.
したがって、冷凍サイクルが回路上どこにも圧力損失となるような箇所がなく正常であれば、Ｃｖ＿ｃｙｃＡとＣｖ＿ＬＥＶとは等しい値となる。しかし、ＺＯＮＥ−Ｃで詰まりが発生した場合は、弁指示開度が正常時よりも低下するため、Ｃｖ＿ｃｙｃＡ＞Ｃｖ＿ＬＥＶの関係となり、両者の関係がＺＯＮＥ−Ａでの詰まり発生時の大小関係と異なるため、ＺＯＮＥ−Ｃにて冷凍サイクルの冷媒回路に詰まりが発生していると判定することができる。 Therefore, if the refrigeration cycle is normal and no part of the circuit causes pressure loss, Cv_cycA and Cv_LEV have the same value. However, when clogging occurs in ZONE-C, the valve instruction opening degree is lower than normal, so the relationship Cv_cycA> Cv_LEV is established, and the relationship between the two is different from the magnitude relationship when clogging occurs in ZONE-A. Therefore, it can be determined that the refrigerant circuit of the refrigeration cycle is clogged with ZONE-C.
また、絞り手段５ａのロータに異物が混入しロックしたり、断線による故障によって、弁開度が正常時の開度よりも大きい開度で固定されてしまった場合は、所望の過熱度もしくは過冷却度を得るため弁指示開度を絞る方向に制御され、Ｃｖ＿ｃｙｃＡ＞Ｃｖ＿ＬＥＶの関係となるため、絞り手段５ａの開状態ロック故障を判定することができる。 Also, if the valve opening is fixed at a larger opening than the normal opening due to foreign matter entering the rotor of the throttling means 5a and locking, or due to a failure due to disconnection, the desired degree of superheat or excessive In order to obtain the degree of cooling, the valve instruction opening degree is controlled in the direction of throttle, and the relationship Cv_cycA> Cv_LEV is established, so that the open state lock failure of the throttle means 5a can be determined.
ここで、Ｃｖ＿ｃｙｃＡとＣｖ＿ＬＥＶの乖離度合いを表す指標として両者の比を（５）式のようにＲＤとして定義し、圧縮機１の周波数を一定と仮定し、ＲＤと冷凍サイクル装置の利用ユニットの能力の関係を図６に示す。図より、ＲＤの値がある所定の範囲内（１−ＣＬ≦ＲＤ≦１＋ＣＬ 例：ＣＬ＝０．４０）であれば、その周波数での最大能力が発揮され、効率の高い運転が実現できる。
Here, the ratio of both is defined as RD as an equation (5) as an index indicating the degree of divergence between Cv_cycA and Cv_LEV, and the frequency of the
ここで、ＺＯＮＥ−Ａの区間で詰まりが進行した場合、もしくは絞り手段５ａが開状態でロックしている場合は、ＲＤ＜１−ＣＬの関係となり、過熱度もしくは過冷却度が増加し、熱伝達率の高い二相域の領域が少なくなり、熱交換器が有効に利用できない運転となるため能力が低下し、効率の悪い運転となる。冷凍サイクルのシミュレーションによる計算ではＲＤ＜０．６で、能力低下１０％相当になることが確認されている。 Here, when clogging progresses in the zone of ZONE-A, or when the throttle means 5a is locked in the open state, the relationship of RD <1-CL is established, and the degree of superheat or supercooling increases, Since the region of the two-phase region with a high transfer rate is reduced and the heat exchanger cannot be used effectively, the capacity is lowered and the operation becomes inefficient. Calculation by simulation of the refrigeration cycle has been confirmed to be equivalent to a 10% reduction in capacity when RD <0.6.
また、ＺＯＮＥ−Ｃの区間で詰まりが進行した場合は、ＲＤ＞１＋ＣＬの関係となり、冷媒循環量が低下もしくは熱交換器が有効利用できない効率の悪い運転となる。冷凍サイクルのシミュレーションによる計算ではＲＤ＞１．４で、能力低下１０％相当になることが確認されている。 Further, when clogging progresses in the zone of ZONE-C, a relationship of RD> 1 + CL is established, and the refrigerant circulation amount is reduced or the heat exchanger cannot be effectively used and the operation is inefficient. Calculations based on refrigeration cycle simulations have confirmed that RD> 1.4, corresponding to a capacity reduction of 10%.
同様に、Ｃｖ＿ｃｙｃＢと初期の正常状態のＣｖ値であるＣｖ＿ｃｙｃＢ’との乖離度合いを表す指標として両者の比を（６）式のようにＲＤ＿Ｂとして定義し、圧縮機１の周波数を一定と仮定し、ＲＤ＿Ｂと冷凍サイクル装置の利用ユニットの能力の関係を図７に示す。図より、ＲＤ＿Ｂの値がある所定の範囲内（１−ＣＬ≦ＲＤ＿Ｂ 例：ＣＬ＝０．４０）であれば、その周波数での最大能力が発揮され、効率の高い運転が実現できる。
Similarly, the ratio between the Cv_cycB and the initial normal Cv value Cv_cycB ′ is defined as RD_B as shown in the equation (6) as an index indicating the degree of deviation, and the frequency of the
ここで、ＺＯＮＥ−Ｂの区間で詰まりが進行した場合は、ＲＤ＿Ｂ＜１−ＣＬの関係となり、低圧低下に伴う冷媒循環量が低下することにより能力が低下し、効率の悪い運転となる。冷凍サイクルのシミュレーションによる計算ではＲＤ＿Ｂ＜０．６で、能力低下１０％相当になることが確認されている。 Here, when clogging progresses in the zone of ZONE-B, a relationship of RD_B <1-CL is established, and the capacity decreases due to a decrease in the refrigerant circulation amount accompanying a decrease in low pressure, resulting in an inefficient operation. Calculations based on the simulation of the refrigeration cycle have confirmed that RD_B <0.6, corresponding to a 10% decrease in capacity.
したがって、冷媒回路のそれぞれの区間のＣｖ値の正常状態との乖離度合いを逐次推測することによって、区間の詰まり度合いや詰まり箇所を特定することが可能となる。 Therefore, by sequentially estimating the degree of deviation of the Cv value of each section of the refrigerant circuit from the normal state, it becomes possible to specify the degree of clogging and the clogging location of the section.
次に、この冷凍サイクル装置の機器診断モード運転時の異常検知動作について図１および図３を参照しながら説明する。図３は冷媒回路の詰まり等の異常の有無を判定する動作の手順を示すフローチャートである。 Next, the abnormality detection operation during the device diagnosis mode operation of the refrigeration cycle apparatus will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of an operation for determining the presence or absence of abnormality such as clogging of the refrigerant circuit.
機器診断モードにおいては、制御部１０３によってステップＳ１１の機器診断モードの運転が開始される。機器診断モードの運転では、圧縮機1の運転周波数または絞り手段５ａの絞り量の少なくとも１つを所定時間固定して冷凍サイクル装置を運転する。次に、ステップＳ１２にて外気温度や室内空気温度などの環境条件や、熱源ユニット３０１および利用ユニット３０２ａ、３０２ｂの温度センサや圧力センサ、圧縮機１の運転周波数、絞り手段５ａの開度などの冷凍サイクル装置の運転状態量を測定部１０１にて計測し、演算部１０２にてＣｖ＿ｃｙｃＡ、Ｃｖ＿ｃｙｃＢ、Ｃｖ＿ＬＥＶを演算し、乖離度ＲＤ、ＲＤ＿Ｂを演算し、記憶部１０４に記憶する。
In the device diagnosis mode, the
次に、ステップＳ１３にて初期学習実施の有無を判定する。ここで、初期学習とは初期設置状態での正常・異常を表す配管詰まり度合いを記憶部１０４にて記憶しているか否かを意味しており、初期学習が未実施である場合は、ステップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、予め記憶部１０４に記憶してある正常状態でのＣｖ値との乖離度を比較部１０５にて比較し、判定部１０６にて乖離度合いが小さいと判定された場合は、ステップＳ１７に移行し、初期のＣｖ値の補正量を求め、Ｃｖ値の補正量を記憶することで、初期学習を実施する。そして、ステップＳ１１に戻って再度機器診断モードの運転が開始される。ステップＳ１５で乖離度合いが大きいと判定された場合は、ステップＳ１６に移行し、報知部１０７にて異常表示を行う。報知部１０７での異常表示は、ＬＥＤ等による報知手段があるが、乖離度合いを冷媒回路の区間毎に色分けし表示してもよいし、乖離度合いそのものの値を定量的に表示してもよい。このようにすることで、メンテナンス時に詰まり等の異常状態および異常箇所を作業者に認識させ易くなり、その状態に応じて、配管の点検箇所が特定できるため、メンテナンス性、作業性が向上する。
Next, whether or not initial learning is performed is determined in step S13. Here, the initial learning means whether or not the pipe clogging degree indicating normality / abnormality in the initial installation state is stored in the
詰まり度合いの初期学習が実施済みである場合は、ステップＳ１３よりステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、記憶部１０４にて記憶している初期Ｃｖ値と、現在のＣｖ値との乖離度を演算し、詰まり度合い、詰まり箇所を判定する。乖離度合いが大きい場合はステップＳ１６にて異常表示を行い、乖離度合いが小さい場合は、ステップＳ１８に移行し、記憶部１０４に現在の乖離度合いを記憶する。
When the initial learning of the degree of clogging has been performed, the process proceeds from step S13 to step S14. In step S14, the degree of deviation between the initial Cv value stored in the
なお、上述した機器診断モードの運転は、一定時間毎に定期的に実施することが望ましい。 In addition, it is desirable to perform the operation in the above-described device diagnosis mode periodically at regular intervals.
図８は、横軸に運転時間［ｓｅｃ］、縦軸に乖離度合いＲＤをとったグラフであり、経年劣化により乖離度合いが増していく場合のＲＤの時間経過による推移を表した図である。この図に示すように、乖離度合いＲＤの増加あるいは減少とともに正常範囲から逸脱するように変化する。したがって、乖離度合いＲＤの変化傾向と異常の判定閾値との関係から故障に至るまでの時間が推測可能であり、推測された故障時期の前に的確なメンテナンスを行うことにより、冷凍サイクル装置の能力の低下または運転効率の低下を未然に防ぐことが可能となる。例えば、初期設置時の正常時の乖離度ＲＤを記憶部１０４に記憶しておき、正常状態に対して異常時のＲＤの判定閾値の半分の値に到達するまでに１ヶ月かかったとすると、故障に陥るまでにあと１ヶ月かかるものと予想することができる。このように、各冷媒回路区間の乖離度合いを記憶しておくことで、乖離度合いＲＤの経年的なトレンド変化から配管詰まり等が要因となる能力不足に至る時期を事前に予測することが可能となる。
FIG. 8 is a graph with the operation time [sec] on the horizontal axis and the deviation degree RD on the vertical axis, and shows the transition of the RD over time when the deviation degree increases due to deterioration over time. As shown in this figure, it changes so as to deviate from the normal range as the deviation degree RD increases or decreases. Therefore, the time until failure can be estimated from the relationship between the change tendency of the deviation degree RD and the abnormality determination threshold, and the capacity of the refrigeration cycle apparatus can be improved by performing accurate maintenance before the estimated failure time. It is possible to prevent the deterioration of the operating efficiency or the operating efficiency. For example, when the normalization deviation RD at the time of initial installation is stored in the
また、冷凍サイクル装置に、その各構成機器を管理して運転データを電話回線、ＬＡＮ回線、無線などの外部との通信を行い取得する管理装置としてのローカルコントローラを接続し、このローカルコントローラを冷凍サイクル装置の運転データを受信する情報管理センターの遠隔サーバにネットワークを介して接続し、遠隔サーバに運転状態量を記憶するディスク装置等の記憶装置を接続することによって、冷媒回路異常判定システムを構成してもよい。例えば、ローカルコントローラを冷凍サイクル装置の運転状態量を取得する測定部およびＣｖ値を演算する演算部とし、記憶装置を記憶部とし、遠隔サーバを比較部、判定部、及び報知部として機能させる等の構成が考えられる。この場合には、冷凍サイクル装置に、現在の運転状態量および運転状態量の標準値や演算比較する機能を有しておく必要がなくなる。また、このように遠隔監視できるシステムを構成することによって、定期メンテナンス時に、作業者が現地に赴いて冷媒回路の異常を確認する作業の必要が無くなるため、機器の信頼性、操作性が向上する。 In addition, a local controller is connected to the refrigeration cycle apparatus as a management apparatus that manages each component device and obtains operation data by communicating with the outside such as a telephone line, a LAN line, and wireless communication. A refrigerant circuit abnormality determination system is configured by connecting to a remote server of the information management center that receives the operation data of the cycle device via a network, and connecting a storage device such as a disk device that stores the operation state quantity to the remote server. May be. For example, the local controller is used as a measurement unit that acquires the operating state quantity of the refrigeration cycle device and a calculation unit that calculates the Cv value, the storage device is used as a storage unit, and the remote server is functioned as a comparison unit, a determination unit, and a notification unit. The configuration of can be considered. In this case, it is not necessary for the refrigeration cycle apparatus to have a current operation state quantity, a standard value of the operation state quantity, and a function for comparing operations. In addition, by configuring a system that can be remotely monitored in this way, it is no longer necessary for the operator to visit the site to check for an abnormality in the refrigerant circuit during regular maintenance, thereby improving the reliability and operability of the equipment. .
以上は冷媒が凝縮過程において二相状態となるものについて述べたものであるが、冷凍サイクル内の冷媒がＣＯ2などの高圧冷媒で超臨界点以上の圧力で状態変化する場合は、図９に示すように、飽和温度が存在しないため、ガスクーラの高圧側圧力Ｐｄを圧力センサにて計測し、絞り手段手前の冷媒密度ρｌは高圧側圧力Ｐｄとガスクーラ出口冷媒温度Ｔｃｏの関数（すなわち、ρｌ＝ｆ（Ｐｄ、Ｔｃｏ））として表して、算出すれば同様の考え方で配管詰まり等の異常判定が可能となる。 The above describes what the refrigerant is in a two-phase state in the condensation process. However, when the refrigerant in the refrigeration cycle is a high-pressure refrigerant such as CO 2 and changes its state at a pressure above the supercritical point, FIG. As shown, since the saturation temperature does not exist, the high pressure side pressure Pd of the gas cooler is measured by a pressure sensor, and the refrigerant density ρl before the throttle means is a function of the high pressure side pressure Pd and the gas cooler outlet refrigerant temperature Tco (ie, ρl = If it is expressed as f (Pd, Tco)) and calculated, it is possible to determine abnormalities such as clogged pipes in the same way.
以上、本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、これに限られるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば前述の実施形態では、冷暖切り換え可能な冷凍サイクル装置に本発明を適用したものを例に挙げて説明したが、これに限定されず、暖房専用の冷凍サイクル装置や冷房専用の冷凍サイクル装置や冷暖同時運転可能な冷凍サイクル装置に本発明を適用してもよい。また、家庭用のルームエアコンや冷蔵庫などの小型の冷凍サイクル装置や、冷蔵倉庫の冷却用の冷凍機やヒートポンプチラーなどの大型の冷凍サイクル装置に本発明を適用してもよい。 While the present embodiment has been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this and can be changed without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a refrigeration cycle apparatus capable of switching between cooling and heating has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a refrigeration cycle apparatus dedicated to heating, a refrigeration cycle apparatus dedicated to cooling, The present invention may be applied to a refrigeration cycle apparatus capable of simultaneous cooling and heating. Further, the present invention may be applied to a small refrigeration cycle apparatus such as a room air conditioner or a refrigerator for home use, or a large refrigeration cycle apparatus such as a refrigerator or a heat pump chiller for cooling in a refrigerated warehouse.
また、前述の実施形態では、１台の熱源ユニットを備えた冷凍サイクル装置に本発明を適用したものを例に挙げて説明したが、これに限定されず、複数台の熱源ユニットを備えた冷凍サイクル装置に本発明を適用してもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the refrigeration cycle apparatus including one heat source unit has been described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and the refrigeration apparatus includes a plurality of heat source units. The present invention may be applied to a cycle device.
また、前述の実施形態では、冷凍サイクルの冷媒の流れを冷房もしくは暖房の回路にて説明したが、冷房・暖房の運転方法を切り替え、その両運転モードでの判定結果から異常箇所を判定してもよい。圧力損失は、冷媒の質量流量が同じであれば、冷媒密度に反比例する。したがって、高圧の液配管内で詰まりが発生している場合、冷媒密度がガスに対して液は約２０倍高いため、圧力損失が約２０倍小さくなり、詰まり判定検知精度が低下する。そこで、冷房と暖房の運転を四方弁２にて切り替えることで、高圧配管となっている箇所を低圧配管にすることで検知精度を向上することが可能となる。
In the above-described embodiment, the refrigerant flow in the refrigeration cycle has been described in the cooling or heating circuit. However, the cooling / heating operation method is switched, and an abnormal point is determined from the determination result in both operation modes. Also good. The pressure loss is inversely proportional to the refrigerant density if the mass flow rate of the refrigerant is the same. Therefore, when clogging occurs in the high-pressure liquid piping, the refrigerant density is about 20 times higher than the gas, so that the pressure loss is about 20 times smaller and the clogging determination detection accuracy is lowered. Therefore, by switching the cooling and heating operation with the four-
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の全体構成を概略的に示す冷媒回路と制御系の構成図であり、図中、前述の実施の形態１のものと同一部分には同一符号を付してある。
FIG. 10 is a configuration diagram of a refrigerant circuit and a control system schematically showing the entire configuration of the refrigeration cycle apparatus according to
本実施形態の冷凍サイクル装置は、図１０に示すように、絞り手段５ａの後に冷房と暖房の必要冷媒量の差である余剰冷媒量を溜めるレシーバ２０を設けるとともに、そのレシーバ２０と液接続配管６との間の流路に絞り手段５ｂを新たに付加したものであり、現地での接続配管長が長く、冷房と暖房の差での余剰冷媒が多量に発生するタイプの冷凍サイクル装置に好適である。それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同様である。
As shown in FIG. 10, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment is provided with a
絞り手段５ａ、絞り手段５ｂそれぞれの弁開度に対するＣｖ値をＣｖ＿ＬＥＶａ、Ｃｖ＿ＬＥＶｂとしたとき、直列の絞り手段を１つの絞り手段と仮定し、合成Ｃｖ値をＣｖ＿ＬＥＶとしたとき（７）式の関係が成り立つ。 When the Cv values for the valve openings of the throttle means 5a and the throttle means 5b are Cv_LEVa and Cv_LEVb, it is assumed that the serial throttle means is one throttle means, and the combined Cv value is Cv_LEV. Holds.
このように、直列に配置された絞り手段を１つの絞り手段として考慮することで、実施の形態１と同様の回路となるため、冷媒回路の詰まり等の異常を検知でき、機器の故障を未然に防止することができる。 In this way, considering the throttling means arranged in series as one throttling means, a circuit similar to that of the first embodiment is obtained, so that abnormalities such as clogging of the refrigerant circuit can be detected, and malfunctions of the equipment can be prevented. Can be prevented.
もちろん、絞り手段５ａ、絞り手段５ｂの間に圧力センサもしくは温度センサを設け、それぞれの絞り手段の前後差圧を計測することができれば、それぞれのＣｖ値を（３）式より推測でき、弁開度から求まるＣｖ値であるＣｖ＿ＬＥＶａ、Ｃｖ＿ＬＥＶｂとから乖離度を演算することで、それぞれの詰まり度合いを検知することが可能となる。 Of course, if a pressure sensor or a temperature sensor is provided between the throttling means 5a and the throttling means 5b and the differential pressure across the respective throttling means can be measured, the respective Cv values can be estimated from the equation (3). By calculating the degree of deviation from Cv_LEVa and Cv_LEVb which are Cv values obtained from the degree, it becomes possible to detect the degree of clogging.
実施の形態３．
図１１は本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の全体構成を概略的に示す冷媒回路と制御系の構成図であり、図中、前述の実施の形態１のものと同一部分には同一符号を付してある。
FIG. 11 is a configuration diagram of a refrigerant circuit and a control system schematically showing the overall configuration of the refrigeration cycle apparatus according to
本実施形態の冷凍サイクル装置は、図１１に示すように、実施の形態１に示した室外機液側温度センサ２０４と室外熱交換器３との間の流路に、レシーバ２０を設け、レシーバ２０と室外機液側温度センサ２０４との間の流路に冷媒−冷媒熱交換器２１０を設け、高圧側の冷媒−冷媒熱交換器２１０通過後の冷媒を絞り手段５ｄによって減圧し、低温低圧の冷媒を冷媒−冷媒熱交換器２１０に流し、レシーバ２０通過後の冷媒の過冷却度を増加することにより冷却能力を増加させるバイパス回路１２を備えたものであり、さらに冷媒−冷媒熱交換器２１０の前後に冷媒−冷媒熱交換器低圧入口温度センサ２１１、冷媒−冷媒熱交換器低圧出口温度センサ２１２を設けたものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同様である。
As shown in FIG. 11, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment is provided with a
このように構成された冷媒回路でも、機器診断モード運転時に絞り手段５ｄを全閉にして運転すれば実施の形態１と同じ冷凍サイクルになるため、如何なる設置条件、環境条件下にあっても、精度良く、配管詰まりの度合いおよび詰まり箇所の判定を行うことができる。
Even in the refrigerant circuit configured as described above, if the operation is performed with the throttling means 5d fully closed during operation in the device diagnosis mode, the same refrigeration cycle as in
また、絞り手段が並列に配置されているため、絞り手段５ａ、絞り手段５ｄそれぞれの弁開度に対するＣｖ値をＣｖ＿ＬＥＶａ、Ｃｖ＿ＬＥＶｄとしたとき、並列の絞り手段を１つの絞り手段と仮定し、合成Ｃｖ値をＣｖ＿ＬＥＶとしたとき（８）式の関係が成り立つため、実施の形態１と同様な方法で冷媒回路の詰まり等の異常を検知でき、機器の故障を未然に防止することができる。 Further, since the throttle means are arranged in parallel, when the Cv values for the valve openings of the throttle means 5a and the throttle means 5d are Cv_LEVa and Cv_LEVd, the parallel throttle means are assumed to be one throttle means, When the Cv value is Cv_LEV, the relationship of the equation (8) is established, so that an abnormality such as clogging of the refrigerant circuit can be detected by the same method as in the first embodiment, and a failure of the device can be prevented.
また、本実施の形態ではレシーバ２０を設けた冷媒回路構成で示したが、レシーバ２０が無い冷凍サイクル装置に本発明を適用してもよい。また、図１１で示した冷媒−冷媒熱交換器２１０はプレート式熱交換器や二重管式熱交換器等が考えられる。
In the present embodiment, the refrigerant circuit configuration in which the
実施の形態４．
図１２は本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の全体構成を概略的に示す冷媒回路と制御系の構成図であり、図中、前述の実施の形態１のものと同一部分には同一符号を付してある。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a configuration diagram of a refrigerant circuit and a control system schematically showing the entire configuration of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In the figure, the same parts as those of
本実施形態の冷凍サイクル装置は、図１２に示すように、圧縮機１の吐出部分に高圧圧力を検出する圧力センサ４００を設け、利用ユニット３０２ａは、冷媒回路の一部である室内側冷媒回路を構成しており、利用側熱交換器であるプレート式熱交換器４０１と、プレート式熱交換器４０１内を流れる冷媒と熱交換する流体を送出する送出手段４０４と、送出される流体の熱交換前後の温度を検出する流体入口温度センサ４０２と、流体出口温度センサ４０３とで構成したものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同様である。
As shown in FIG. 12, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment is provided with a
ここで、プレート式熱交換器４０１内を流れる冷媒と熱交換を行う流体は冷媒の凝縮熱の吸熱対象となるものであり、これは水、冷媒、ブライン等でも構わず、流体の送出手段４０４は圧縮機やポンプ等でもよい。また、プレート式熱交換器４０１もこの形態に限るものではなく、冷媒と流体間で熱交換できるものであれば、二重管熱交換器やマイクロチャネル等でもよい。
Here, the fluid that exchanges heat with the refrigerant flowing in the
このように構成された冷媒回路でも、冷凍サイクルは、前述の実施の形態１と同じ冷媒回路になるため冷媒回路の詰まり度合い、詰まり箇所の特定が可能となる。したがって、冷凍サイクル装置の冷媒回路構成によらず、如何なる設置条件、環境条件下にあっても、精度良く、冷媒回路の詰まり等の異常の判定を行うことができる。 Even in the refrigerant circuit configured as described above, the refrigeration cycle is the same refrigerant circuit as that of the first embodiment described above, so that the degree of clogging of the refrigerant circuit and the clogged portion can be specified. Therefore, it is possible to accurately determine abnormality such as clogging of the refrigerant circuit regardless of installation conditions and environmental conditions regardless of the refrigerant circuit configuration of the refrigeration cycle apparatus.
また、本実施の形態において、送出手段４０４の質量流量Ｇｗ［ｋｇ／ｓ］が計測できれば、プレート式熱交換器４０１での熱交換量Ｑｗ［ｋＷ］が次式にて求まる。
In the present embodiment, if the mass flow rate Gw [kg / s] of the delivery means 404 can be measured, the heat exchange amount Qw [kW] in the
ここで、Ｃｐは定圧比熱［ｋＪ／ｋｇＫ］であり、Ｔｗｉは流体入口温度センサ４０２にて検出される流体温度であり、Ｔｗｏは流体出口温度センサ４０３にて検出される流体温度である。
Here, Cp is a constant pressure specific heat [kJ / kgK], Twi is a fluid temperature detected by the fluid
冷房運転時のプレート式熱交換器４０１での冷媒側の熱交換量Ｑｒ［ｋＷ］は次式にて求まる。
The heat exchange amount Qr [kW] on the refrigerant side in the
ここで、ｈｅｉは蒸発器入口のエンタルピー［ｋＪ／ｋｇ］であり、ｈｅｏは蒸発器出口のエンタルピー［ｋＪ／ｋｇ］である。ｈｅｉは、蒸発温度と凝縮器出口の温度とから演算可能であり、ｈｅｏは、蒸発温度と蒸発器出口の温度とから演算可能である。定常状態では、Ｑｗ＝Ｑｒの関係が成り立つため、（９）式、（１０）式より冷媒質量流量Ｇｒ［ｋｇ／ｓ］を推測することが可能となる。 Here, hei is the enthalpy [kJ / kg] at the evaporator inlet, and heo is the enthalpy [kJ / kg] at the evaporator outlet. hei can be calculated from the evaporation temperature and the temperature at the outlet of the condenser, and heo can be calculated from the evaporation temperature and the temperature at the outlet of the evaporator. Since the relationship of Qw = Qr is established in the steady state, the refrigerant mass flow rate Gr [kg / s] can be estimated from the equations (9) and (10).
したがって、実施の形態１では、冷媒循環量Ｇｒ［ｋｇ／ｓ］は圧縮機周波数と低圧の冷媒状態量から演算していたが、本方法によれば、プレート式熱交換器４０１での熱交換量から冷媒循環量Ｇｒを推測することが可能となるため、圧縮機の周波数が不明であっても配管詰まり等の異常を推測することができる。
Therefore, in the first embodiment, the refrigerant circulation amount Gr [kg / s] is calculated from the compressor frequency and the low-pressure refrigerant state quantity. However, according to this method, the heat exchange in the
また、本実施の形態において、冷媒循環量Ｇｒの推測においては、利用側熱交換器であるプレート式熱交換器４０１での熱交換量から推測する方法について説明したが、熱交換量については、熱源側熱交換器での熱交換量を測定し、その結果から冷媒循環量Ｇｒを推測してもよい。
Further, in the present embodiment, in the estimation of the refrigerant circulation amount Gr, the method of estimating from the heat exchange amount in the
本発明を利用すれば、熱源ユニットと利用ユニットとが接続配管を介して接続された冷凍サイクル装置において、冷媒連絡配管の配管長さ・管径、複数の容量の利用ユニットの組み合わせや環境条件によらず、冷媒回路中に詰まりが発生した場合は、詰まり度合いや詰まり箇所を精度よく判定できるようになるため、メンテナンス性および製品信頼性が向上する。 By using the present invention, in the refrigeration cycle apparatus in which the heat source unit and the utilization unit are connected via a connection pipe, the length and diameter of the refrigerant communication pipe, the combination of utilization units of a plurality of capacities, and environmental conditions Regardless, when clogging occurs in the refrigerant circuit, the degree of clogging and the clogging location can be determined with high accuracy, so that maintainability and product reliability are improved.
１ 圧縮機、２ 四方弁、３ 室外熱交換器、４ 室外送風機、５ａ、５ｂ、５ｄ 絞り手段、６ 液接続配管、７ａ、７ｂ 室内熱交換器、８ａ、８ｂ 室内送風機、９ ガス接続配管、１０ 圧縮機吸入圧力センサ、１２ バイパス回路、２０ レシーバ、１０１ 測定部、１０２ 演算部、１０３ 制御部、１０４ 記憶部、１０５ 比較部、１０６ 判定部、１０７ 報知部、２０１ 圧縮機吐出温度センサ、２０２ 室外機ガス側温度センサ、２０３ 室外温度センサ、２０４ 室外機液側温度センサ、２０５ａ、２０５ｂ 室内機液側温度センサ、２０６ａ、２０６ｂ 室内温度センサ、２０７ａ、２０７ｂ 室内機ガス側温度センサ、２０８ 圧縮機吸入温度センサ、２１０ 冷媒−冷媒熱交換器、２１１ 冷媒−冷媒熱交換器低圧入口温度センサ、２１２ 冷媒−冷媒熱交換器低圧出口温度センサ、３０１ 熱源ユニット、３０２ａ、３０２ｂ 利用ユニット、４００ 圧力センサ、４０１ プレート式熱交換器、４０２ 流体入口温度センサ、４０３ 流体出口温度センサ、４０４ 流体送出手段。
1 compressor, 2 four-way valve, 3 outdoor heat exchanger, 4 outdoor fan, 5a, 5b, 5d throttle means, 6 liquid connection pipe, 7a, 7b indoor heat exchanger, 8a, 8b indoor fan, 9 gas connection pipe, DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記冷媒回路を構成する、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り手段、利用側熱交換器、接続配管のうち、少なくとも１つの要素を含む流路の前後の冷媒の圧力をそれぞれ検出する圧力検出手段と、
前記利用側熱交換器または前記熱源側熱交換器のうち蒸発器となる熱交換器の出口の冷媒の過熱度、または、前記利用側熱交換器または前記熱源側熱交換器のうち凝縮器となる熱交換器の出口の冷媒の過冷却度が正値になるように、前記絞り手段を制御するとともに、冷凍サイクルを安定化させた状態で、前記冷媒回路の詰まり等の異常の有無を判定する運転制御手段と、を備え、
前記運転制御手段は、
前記圧縮機の運転周波数から冷媒循環量を推定する冷媒循環量推定手段と、
前記冷媒回路を複数の区間に分割し、各区間について、前記圧力検出手段のそれぞれの圧力検出値から演算される前記各区間の流路の前後の圧力差と前記冷媒循環量推定手段の冷媒循環量とから前記流路の流路抵抗を推測し、その流路抵抗推測値を、記憶手段に予め記憶されている正常時の流量抵抗標準値と比較することで、前記冷媒回路の前記各区間の詰まり等の異常の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit that forms a refrigeration cycle by connecting a compressor, a heat source side heat exchanger, an expansion means, and at least one use side heat exchanger by piping;
Pressure detection for detecting the pressure of the refrigerant before and after the flow path including at least one element among the compressor, the heat source side heat exchanger, the throttling means, the use side heat exchanger, and the connecting pipe constituting the refrigerant circuit. Means,
Of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger, the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger serving as an evaporator, or the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger and the condenser Control the throttling means so that the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger becomes a positive value, and determine whether there is an abnormality such as clogging of the refrigerant circuit while the refrigeration cycle is stabilized comprising a driving control means for the,
The operation control means includes
A refrigerant circulation amount estimating means for estimating a refrigerant circulation amount from an operating frequency of the compressor;
The refrigerant circuit is divided into a plurality of sections, and for each section, the pressure difference before and after the flow path of each section calculated from the respective pressure detection values of the pressure detection means and the refrigerant circulation of the refrigerant circulation amount estimation means The flow path resistance of the flow path is estimated from the amount, and the flow path resistance estimated value is compared with a normal flow resistance standard value stored in advance in the storage means, thereby the sections of the refrigerant circuit. Determining means for determining whether there is an abnormality such as clogging,
A refrigeration cycle apparatus comprising:
前記冷媒回路を構成する、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り手段、利用側熱交換器、接続配管のうち、少なくとも１つの要素を含む流路の前後の冷媒の圧力をそれぞれ検出する圧力検出手段と、
前記利用側熱交換器または前記熱源側熱交換器のうち蒸発器となる熱交換器の出口の冷媒の過熱度、または、前記利用側熱交換器または前記熱源側熱交換器のうち凝縮器となる熱交換器の出口の冷媒の過冷却度が正値になるように、前記絞り手段を制御するとともに、冷凍サイクルを安定化させた状態で、前記冷媒回路の詰まり等の異常の有無を判定する運転制御手段と、を備え、
前記運転制御手段は、
前記熱源側熱交換器または前記利用側熱交換器の熱交換量を推定する熱交換量推定手段と、
前記熱交換量推定手段の熱交換量から冷媒循環量を推定する冷媒循環量推定手段と、
前記冷媒回路を複数の区間に分割し、各区間について、前記圧力検出手段のそれぞれの圧力検出値から演算される前記各区間の流路の前後の圧力差と前記冷媒循環量推定手段の冷媒循環量とから前記流路の流路抵抗を推測し、その流路抵抗推測値を、記憶手段に予め記憶されている正常時の流量抵抗標準値と比較することで、前記冷媒回路の前記各区間の詰まり等の異常の有無を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit that forms a refrigeration cycle by connecting a compressor, a heat source side heat exchanger, an expansion means, and at least one use side heat exchanger by piping;
Pressure detection for detecting the pressure of the refrigerant before and after the flow path including at least one element among the compressor, the heat source side heat exchanger, the throttling means, the use side heat exchanger, and the connecting pipe constituting the refrigerant circuit. Means,
Of the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger, the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger serving as an evaporator, or the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger and the condenser Control the throttling means so that the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger becomes a positive value, and determine whether there is an abnormality such as clogging of the refrigerant circuit while the refrigeration cycle is stabilized comprising a driving control means for the,
The operation control means includes
Heat exchange amount estimating means for estimating a heat exchange amount of the heat source side heat exchanger or the use side heat exchanger;
Refrigerant circulation amount estimating means for estimating the refrigerant circulation amount from the heat exchange amount of the heat exchange amount estimating means;
The refrigerant circuit is divided into a plurality of sections, and for each section, the pressure difference before and after the flow path of each section calculated from the respective pressure detection values of the pressure detection means and the refrigerant circulation of the refrigerant circulation amount estimation means The flow path resistance of the flow path is estimated from the amount, and the flow path resistance estimated value is compared with a normal flow resistance standard value stored in advance in the storage means, thereby the sections of the refrigerant circuit. Determining means for determining whether there is an abnormality such as clogging,
A refrigeration cycle apparatus comprising:
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