JP5317579B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
例えば、経年変化によるパッキングの劣化や、ねじなどのゆるみにより、冷却水が漏れて代わりに空気が混入するおそれがあった。
また、冷却水回路のメンテナンス時においては、冷却水回路を構成する部品を交換した場合、当然に空気が混入するので、空気抜きを実施する必要があるが、この空気抜き動作をいつまで行えばよいのかは、メンテナンス作業者の経験により判断される時間あるいは、確実にエアが抜けたであろうと判断される時間以上行う必要があり、作業効率の低下を招くこととなっていた。
そこで、本発明の目的は、空気調和装置の圧縮機をエンジンで駆動する場合に、エンジンの冷却を行う冷却水回路内に所定量以上の空気が混入したか否か、あるいは、メンテナンス後に空気が除去されたか否かを確実かつ迅速に判別することは、冷却水回路内の部品の破損を知る手段でもあり、また予防保全でもあるため、これらの判別が可能な空気調和装置を提供することにある。
上記構成によれば、冷却水循環ポンプは、冷却水回路に空気が混入していなければ、一定回転数(=一定電流)で冷却水を循環する。
これと並行して、空気混入異常判別部は、冷却水循環ポンプの駆動電流値の変化に基づいて、冷却水回路内に空気が混入することに起因する異常の有無を判別する。
したがって、エンジンの冷却を行う冷却水回路内に所定量以上の空気が混入したか否か、あるいは、メンテナンス後に空気が除去されたか否かを確実かつ迅速に判別できる。
上記構成によれば、冷却水を補充して、冷却水回路に混入した空気を抜く空気抜き動作を行った場合に、駆動電流値が所定基準電流値以下の状態から所定基準電流値を超える状態となった場合には、冷却水回路内に混入していた空気が排出されたと判別し、所定基準電流値以下の状態が継続している間は、冷却水回路内に未だ空気が混入していると判別するので、確実に冷却水回路内に混入していた空気が排出されたと判別できる。
上記構成によれば、所定時間以内は空気抜き動作を継続し、所定時間継続して空気抜き動作を行った後に未だ動電流値が所定基準電流値以下の状態である場合に空気抜き異常であると判別するので、確実に空気抜き異常を判別することができる。
上記構成によれば、熱回収回路へ空気が混入するのを極力防止しつつ、異常の有無を確実に判別することができる。
上記構成によれば、通常運転時に駆動電流値が所定基準電流値以下となった場合には、冷却水中に空気が混入した、すなわち、冷却水漏れであると判別するので、確実に冷却水漏れを判別することができる。
上記構成によれば、熱再利用回路を使用している場合に、空気溜まりとして機能する排熱回路を一時的に熱回収回路に接続して冷却水回路内に空気が混入することに起因する異常の有無を判別するので、熱再利用回路を熱回収回路に接続した状態(たとえば、暖房状態)が継続している場合であっても確実に空気混入異常を判別することができる。
上記構成によれば、冷却水回路内に混入した空気を排熱回路側に集めることができ、確実に空気混入異常を判別することができる。
図1は、本実施形態に係るガスヒートポンプ式空気調和装置(以下、空気調和装置)の概要構成を示す図である。
空気調和装置10は、室内ユニット11と室外ユニット12とを有し、室内ユニット11の冷媒配管13と、室外ユニット12の室外冷媒配管20とが連結されて構成されている。室内ユニット11は、被調和室に設置され、冷媒配管13には、室内熱交換器14と室内膨張弁15とが設けられ、また、室内ユニット11内には、室内熱交換器14に向けて被調和室内の空気を送風する室内ファン16が配置されている。
圧縮機21は、動力伝達機構26を介してガスエンジン30に連結され、このガスエンジン30により圧縮機21が回転駆動される。
冷媒配管13、20内には、冷媒が満たされ、この冷媒は、ガスエンジン30が駆動する圧縮機21により冷媒配管13、20内を循環する。すなわち、これら冷媒配管13、20及び冷媒配管13、20に配設された各部品によって冷媒回路が構成されている。
この第1三方弁41の2つの出口の一方には、冷却水循環ポンプ43と排ガス熱交換器44とが配管接続され、この排ガス熱交換器44の他端は、冷却水通路42の入口に配管接続されている。すなわち、この第1三方弁41、冷却水循環ポンプ43及び排ガス熱交換器44をつなぐ配管経路によって、ガスエンジン30を通過した冷却水をガスエンジン30に戻す第1経路(図中符号αで示す経路;熱交換回路)が形成されている。ここで、排ガス熱交換器44は、ガスエンジン30の排気ガスと冷却水との間で熱交換させる熱交換器である。
したがって、ラジエータ47の一端から弁61の一端に接続された配管63は、空気調和装置において、上方側(上段の熱交換室内上部)に形成されており、冷却水回路40内に混入した空気は、冷却水の温度が高くなるにつれて、大きな泡として空気溜まりとして機能している配管63内に溜まることとなる。
さらに制御装置50は、冷却水循環ポンプ43を一定回転数で駆動するように制御を行っており、冷却水循環ポンプ43を一定回転数で駆動するために、駆動電流を変化させており、通常運転時には、この駆動電流が所定の基準駆動電流以下となった場合、すなわち、空気混入により空気のかたまり群が冷却水循環ポンプ43を通過する際に、この冷却水循環ポンプ43を駆動する電流値が脈動したり、平均(中央)電流値が低下することにより駆動負荷が小さくなったことが検出された場合には、水漏れとして検出するようにされている。
制御装置50は、図2に示すように、出力ポート(接続部)P1、P2、P3、P4を有する弁駆動部55と、制御装置50全体を制御するCPU56と、各種情報を表示する表示機能及び操作子(例えば、基板上に設けられるディップスイッチ等)を有する表示・操作部(入力部)57と、制御プログラムを含む各種情報が記憶されるEEPROM(不揮発性メモリ)58と、外部機器との間で通信を行うインタフェース部59とを備えている。
制御装置50は、空調運転時(ガスエンジン運転時)は冷却水循環ポンプ43を駆動し、第2三方弁45については、原則的には、冷房運転時は、ガスエンジン30の廃熱を利用する必要がないので、冷却水をラジエータ47側に流して、廃熱するように制御を行い、暖房運転時は、ガスエンジン30の廃熱を利用するために、冷却水を冷媒加熱用熱交換器46に流すように制御している。
制御装置50は、エンジン停止時は、第1三方弁41の弁開度を一定開度(例えば、1000step)に制御し、エンジン起動時は、冷却水温度センサ51が測定する冷却水温度に比例する弁開度、つまり、冷却水温度が高い程、ラジエータ47側に供給する冷却水を多くする弁開度に制御している。
図4は、空気混入判別処理の処理フローチャートである。
この場合において、空気混入判別処理には、上述したように、運転動作モードが通常運転モード時における水漏れ検出および運転動作モードがメンテナンスモード時における空気抜き完了検出がある。
まず、制御装置50は、現在の運転動作モードが通常運転モードか、メンテナンスモードかを判別する(ステップS21)。
ステップS21の判別において、現在の運転動作モードが通常運転モードである場合には(ステップS21;通常運転モード)、制御装置50は、所定の水漏れ検出タイミングであるか否かを判別する(ステップS22)。
ステップS22の判別において、所定の水漏れ検出タイミングである場合には(ステップS22;Yes)、制御装置50は、現在の空調モードが暖房運転モードであるか否かを判別する(ステップS23)。
ステップS23の判別において、現在の空調モードが暖房運転モードである場合には(ステップS23;暖房)、制御装置50は、第2三方弁45を第4経路側に繋ぐためにラジエータ47側に切り替え(ステップS24)、処理をステップS25に移行する。
一方、ステップS23の判別において、現在の空調モードが冷房運転モードである場合には(ステップS23;Yes)、原則的には第2三方弁45は第4経路側に繋ぐためにラジエータ47側となっているので、制御装置50は、冷却水循環ポンプ43の駆動電流を検出する(ステップS25)。
具体的には、冷却水量が満液(例えば、27リットル)であり、空気が混入していない状態で冷却水循環ポンプ43の駆動電流が0.85Aの場合であれば、1リットル程度の空気(=約3.7%相当)が冷却水回路40へ混入した場合には、冷却水循環ポンプ43の駆動電流が0.75A程度に下がる。また、2リットル程度の空気(=約7.4%相当)が冷却水回路40へ混入した場合には、冷却水循環ポンプ43の駆動電流が0.45A程度に急激に下がる。
ステップS26の判別において、検出した冷却水循環ポンプ43の駆動電流が所定の基準電流値を超えている場合には(ステップS26;No)、水漏れに起因する冷却水回路40への空気の混入はないと判別されるので、制御装置50は、処理を終了し、次回の判別タイミングまで待機状態となる。
ステップS26の判別において、検出した冷却水循環ポンプ43の駆動電流が所定の基準電流値以下である場合には(ステップS26;Yes)、制御装置50は、冷却水回路40から冷却水が漏れている旨の水漏れ通知処理を行い(ステップS27)、処理を終了する。
ここで、空気抜き運転は、リザーブタンク62から冷却水を補充して、冷却水回路に混入した空気をリザーブタンク62の上方空間を介して空気抜きを行わせる運転である。
ステップS28の判別において、現在の運転動作が空気抜き運転ではない場合には(ステップS28;No)、制御装置50は、待機状態となる。
ステップS28の判別において、現在の運転動作が空気抜き運転である場合には(ステップS28;Yes)、空気抜き処理が完了したか否かを判別するため、制御装置50は、冷却水循環ポンプ43の駆動電流を検出する(ステップS29)。
ステップS30の判別において、検出した冷却水循環ポンプ43の駆動電流が所定の基準電流値を超えている場合には(ステップS30;No)、空気抜き処理が完了したと考えられるので、メンテナンス作業者に対して空気抜き処理が正常に終了した旨の通知を行って処理を終了する。
一方、ステップS30の判別において、検出した冷却水循環ポンプ43の駆動電流が所定の基準電流値以下である場合には(ステップS30;Yes)、制御装置50は、通常であれば空気抜き処理が確実に完了している経過時間に相当する所定時間が経過しているか否かを判別する(ステップS31)。
ステップS31の判別において、未だ所定時間が経過していない場合には(ステップS31;No)、空気抜き処理が完了するまで待機するために、処理を再びステップS29に移行し、以下、同様の処理を行う。
この結果、メンテナンス作業者は、空気抜き処理が行えなかった原因に対する対処が行えることとなる。
以上の説明のように、本実施形態によれば、通常運転モード時には、水漏れによる冷却水回路40内への空気の混入をいち早く知ることができるとともに、メンテナンスモード時には、空気抜き処理を確実に行えるとともに、空気抜き処理に要する時間を最低限として作業効率の向上が図れる。
以上の実施形態においては、エンジンとしてガスエンジンを用いていたが、これに限られるものではなく、圧縮機をエンジンにより駆動する空気調和装置であれば、同様に適用が可能である。
以上の説明においては、1台の室外ユニットに対して1台の室内ユニットが接続された構成について説明したが、複数台の室内ユニットを備える空気調和装置についても同様に適用が可能である。
また、以上の説明においては、ステップS21の判別において、運転動作モードが通常運転の場合にステップS22に移行するものとして説明したが、これに限らず、冷却水循環ポンプ43のみが回転している空調運転停止中や、起動シーケンス中に移行させて水漏れを検出するように構成することも可能である。
11 室内ユニット
12 室外ユニット
13 冷媒配管
14 室内熱交換器
15 室内膨張弁
16 室内ファン
20 室外冷媒配管
21 圧縮機
22 四方弁
23 室外熱交換器
24 室外膨張弁
25 室外ファン
26 動力伝達機構
30 ガスエンジン
40 冷却水回路
41 第1三方弁
42 冷却水通路
43 冷却水循環ポンプ
44 排ガス熱交換器
45 第2三方弁
46 冷媒加熱用熱交換器
47 ラジエータ
50 制御装置
61 弁
62 リザーブタンク
63 配管
Claims (5)
- 冷媒回路を構成する圧縮機を駆動するエンジンと、このエンジンに冷却水を循環させる冷却水回路とを備える空気調和装置において、
前記冷却水回路は、一定回転数で冷却水を循環する冷却水循環ポンプと、
前記冷却水循環ポンプの駆動電流値の変化に基づいて、前記冷却水回路内に空気が混入することに起因する異常の有無を判別する空気混入異常判別部を備え、
前記空気混入異常判別部は、当該空気調和装置が冷却水を補充して、前記冷却水回路に混入した空気を抜く空気抜き動作を行う際に、前記駆動電流値が所定基準電流値以下の状態から前記所定基準電流値を超える状態となった場合に前記冷却水回路内に混入していた空気が排出されたと判別し、前記空気抜き動作を所定時間以上継続して行った時点で、前記駆動電流値が所定基準電流値以下の状態である場合に、空気抜き異常であると判別することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1記載の空気調和装置において、
前記冷却水回路は、前記エンジンから廃熱を回収する熱回収回路と、
前記熱回収回路に接続され、熱交換を行って廃熱を前記空気調和装置を構成する冷媒回路に供給する熱再利用回路と、
前記熱再利用回路と排他的に使用されるとともに、前記熱回収回路に接続され、外部との熱交換を行って、排熱を行う排熱回路と、を備え、
前記排熱回路は、前記熱再利用回路が構成されている空間よりも上方に位置する空間に配置されており、前記混入した空気の空気溜まりとして機能する、
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項1または請求項2記載の空気調和装置において、
前記空気混入異常判別部は、通常運転時に前記駆動電流値が所定基準電流値以下となった場合に冷却水漏れと判別することを特徴とする空気調和装置。 - 請求項2記載の空気調和装置において、
前記空気混入異常判別部は、当該空気調和装置が前記熱再利用回路を使用している際に、一時的に前記排熱回路を前記熱回収回路に接続して、前記冷却水回路内に空気が混入することに起因する異常の有無を判別する、
ことを特徴とする空気調和装置。 - 請求項2または請求項4記載の空気調和装置において、
前記筐体は床置き式であって、筐体内を上下に仕切った上段に熱交換室が配置され、下段に機械室が配置され、
前記熱回収回路および前記熱再利用回路は、前記機械室内に配置され、
前記排熱回路は、前記熱交換室内に配置されている、
ことを特徴とする空気調和装置。
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