JP7112008B1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷媒漏洩を精度よく判定可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】空気調和装置100は、冷媒が循環する冷媒回路10と、冷媒回路内の冷媒の状態を表す量を計測するセンサ31,32,33,44と、制御部51と、を備える。制御部は、空調負荷に応じた通常運転と、冷媒漏洩を検知する第1検知運転と、を実行する。制御部は、通常運転を実行する際、凝縮器の出口の過冷却度を第1値に調節する。制御部は、センサの計測結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、を検出する。制御部は、第1検知運転を実行する際、過冷却度を第1値より大きな第2値に調節し、圧縮機の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、が閾値以上である場合に、冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する。【選択図】図3
Description
冷凍サイクル装置に関する。
従来、特許文献1(特開2006-23072号公報)のように、強制的に冷房運転を実行し、冷凍サイクルの凝縮圧力、蒸発圧力及び過熱度を所定値に制御した時の過冷却度に基づき冷媒漏洩の有無を判定する冷凍サイクル装置が知られている。
しかし、上記の冷媒漏洩検知方法を用いる場合、冷凍サイクル装置によっては、冷媒漏洩を精度良く検知することが困難な場合がある。
第1観点に係る冷凍サイクル装置は、熱源ユニットと、利用ユニットと、熱源ユニットと利用ユニットとを接続する連絡配管と、を有する。冷凍サイクル装置は、冷媒が循環する冷媒回路と、センサと、制御部と、を備える。冷媒回路は、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器と、が冷媒配管で接続されて形成されている。センサは、冷媒回路内の冷媒の状態を表す量を計測する。制御部は、空調負荷に応じた通常運転と、冷媒漏洩を検知する第1検知運転と、を実行する。制御部は、通常運転を実行する際、凝縮器の出口の過冷却度を第1値に調節する。制御部は、センサの計測結果に基づいて、圧縮機の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、を検出する。制御部は、第1検知運転を実行する際、過冷却度を第1値より大きな第2値に調節し、圧縮機の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、が閾値以上である場合に、冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する。
第1観点に係る冷凍サイクル装置では、第1検知運転の際、過冷却度が通常運転の際より大きな値に制御される。そのため、この冷凍サイクル装置では、冷媒回路の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路を、圧縮機の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。その結果、この冷凍サイクル装置では、比較的早い段階で、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
第2観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点の冷凍サイクル装置であって、制御部は、第1検知運転を実行する際、圧縮機の回転数を、圧縮機の最大回転数と最小回転数との間の回転数範囲の中央値以下の第1回転数に調節する。
第2観点の冷凍サイクル装置では、第1検知運転の際に、圧縮機の回転数が比較的小さな値に制御される。そのため、この冷凍サイクル装置では、冷媒回路の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路を、圧縮機の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。その結果、この冷凍サイクル装置では、比較的早い段階で、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
第3観点に係る冷凍サイクル装置は、第2観点の冷凍サイクル装置であって、第1回転数は、連絡配管の長さに応じて決定される。
第3観点の冷凍サイクル装置では、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
第4観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第3観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、第1検知運転を実行する際の過冷却度の目標値である第2値は、連絡配管の長さに応じて決定される。
第4観点の冷凍サイクル装置では、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
第5観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第4観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、冷媒漏洩の判定値に用いられる閾値は、連絡配管の長さに応じて決定される。
第5観点の冷凍サイクル装置では、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
第6観点に係る冷凍サイクル装置は、第3観点から第5観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、制御部は、連絡配管の長さに関する情報を受け付ける。
第6観点の冷凍サイクル装置では、連絡配管の実際の長さに応じて、第1検知運転の運転条件や、冷媒漏洩検知用の閾値を適切に設定できる。
第7観点に係る冷凍サイクル装置は、第3観点から第6観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、制御部は、連絡配管の長さが所定長さ以上の場合、冷媒漏洩を検知する第2検知運転を実行する。制御部は、第2検知運転を実行する際、過冷却度を第1値に調節し、圧縮機の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、が閾値以上である場合に、冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する。
第7観点の冷凍サイクル装置では、冷媒回路の容積に対して充填されている冷媒量が比較的少ない場合に、検知運転の際の過冷却度を大きく取り過ぎ、冷媒が漏洩していない状態を冷媒漏洩状態と判定する不具合の発生を抑制できる。
第8観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第7観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、冷媒回路は、凝縮器と蒸発器との間に配置される容器を更に含む。膨張機構は、凝縮器と容器との間に配置される第1弁と、容器と蒸発器との間に配置される第2弁と、を含む。制御部は、第1検知運転の際、第2弁の開度を増加させる。
第8観点の冷凍サイクル装置では、第1検知運転の際、容器内の冷媒を容器外に流出させ、冷媒回路の高圧側に冷媒を集めることができる。そのため、この冷凍サイクル装置では、冷媒回路を、圧縮機の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。
第9観点に係る冷凍サイクル装置は、第1観点から第8観点のいずれかの冷凍サイクル装置であって、設置現場で冷媒回路に対する冷媒の追加充填が行われない。
設置現場で冷媒回路に対する冷媒の追加充填が行われないチャージレス型の冷凍サイクル装置では、現地で施工される連絡配管の最大長を仮定して、その長さの連絡配管を用いても冷媒量不足が生じない量の冷媒が予め充填される。しかし、現地で施工される連絡配管の長さが最大長に比べて短い場合があり、冷媒回路の単位容積に対する充填冷媒量は、設置現場により異なる場合がある。
これに対し、本開示の冷凍サイクル装置では、第1検知運転の際、過冷却度が通常運転時より大きな値に制御される。そのため、本開示の冷凍サイクル装置では、冷媒回路の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路を、圧縮機の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。
本開示の冷凍サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。
(1)全体構成
本開示の冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置100と、空気調和装置100を管理する監視装置200について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、空気調和装置100の概略構成図である。図2は、空気調和装置100及び空気調和装置100の監視装置200のブロック図である。
本開示の冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置100と、空気調和装置100を管理する監視装置200について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、空気調和装置100の概略構成図である。図2は、空気調和装置100及び空気調和装置100の監視装置200のブロック図である。
空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行い、空気調和の対象空間の冷房及び暖房を行う装置である。なお、空気調和装置100は、冷房及び暖房の両方を行う装置ではなくてもよく、冷房及び暖房の一方だけを行う装置であってもよい。なお、空気調和装置100が冷房及び暖房の一方だけを行う場合、空気調和装置100は、後述する流路切換機構22を有していなくてもよい。
なお、本開示の冷凍サイクル装置は、空気調和装置に限定されるものではなく、空気調和装置以外の、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う装置であってもよい。例えば、本開示の冷凍サイクル装置は、食品等の保存に用いられる冷蔵庫や冷凍庫用の冷凍サイクル装置や、給湯装置や、床暖房装置であってもよい。
監視装置200は、空気調和装置100の管理者(例えば、空気調和装置100の所有者や、空気調和装置100のメンテナンスを委託されたメンテナンス会社)等が有する、空気調和装置100の状態を監視する装置である。空気調和装置100は、空気調和装置100の運転状況や異常を、インターネット等のネットワークNWを介して監視装置200に報告する。空気調和装置100の管理者は、空気調和装置100の運転状況や異常を、監視装置200から取得できる。
空気調和装置100は、主として、1台の熱源ユニット2と、1台の利用ユニット4と、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、制御ユニット50と、を備えている(図1及び図2参照)。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、連絡配管の一例である。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、を接続する。制御ユニット50は、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各種機器の動作を制御する。また、制御ユニット50は、後述する冷媒回路10からの冷媒の漏洩を判定する。
なお、本実施形態の空気調和装置100の利用ユニット4は1台であるが、空気調和装置100は、互いに並列に接続される利用ユニット4を2台以上有してもよい。また、空気調和装置100の熱源ユニット2は1台であるが、空気調和装置100は、熱源ユニット2を2台以上有してもよい。
熱源ユニット2と利用ユニット4とは、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を介して接続されることで、冷媒が循環する冷媒回路10を構成する(図1参照)。冷媒回路10は、熱源ユニット2の圧縮機21、第1熱交換器23、第1膨張弁25、及び第2膨張弁26や、利用ユニット4の第2熱交換器41が、冷媒配管で接続されて形成されている(図1参照)。
空気調和装置100で利用される冷媒は、限定するものではないが、例えばR32等のHFC(ハイドロフルオロカーボン)系の冷媒である。HFC系の冷媒は、オゾン層破壊効果は有さないものの、地球温暖化係数が比較的大きい冷媒である。
限定するものではないが、本実施形態の空気調和装置100は、チャージレスの冷凍サイクル装置である。チャージレスの冷凍サイクル装置とは、冷凍サイクル装置の設置現場で冷媒回路10に対する冷媒の追加充填を行わないタイプの冷凍サイクル装置である。
具体的に説明すると、本実施形態のチャージレスの空気調和装置100では、熱源ユニット2内に空気調和装置100に使用する全冷媒が予め封入され、熱源ユニット2が、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29が閉じられた状態で設置現場に搬入される。設置現場に搬入された熱源ユニット2及び利用ユニット4は、それぞれ、所定の場所に据え付けられる。その後、熱源ユニット2と利用ユニット4とは、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8で接続される。そして、利用ユニット4の配管や後述する第2熱交換器41の内部や、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の内部から空気が除去された(真空引きが行われた)後、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29が開かれる。空気調和装置100では、その後、冷媒の追加充填は行われない。チャージレスの冷凍サイクル装置では、冷媒の追加充填を行わないため、設置作業の省力化を図ることができる。
なお、空気調和装置100の液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さは、熱源ユニット2及び利用ユニット4が同一であっても、設置現場の状況等によって異なる。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さが長い場合、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さが短い場合に比べ、より多くの冷媒を要する。チャージレスの空気調和装置100では、冷媒量不足が生じないよう、所定の液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の最大想定長さに合わせ、熱源ユニット2に冷媒が封入されている。そのため、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さが最大想定長さに比べて短い場合には、冷媒回路10には、空気調和装置100の運転上は必須ではない余剰冷媒の量が比較的多くなる。
本実施形態の空気調和装置100は、空調負荷に応じた通常運転として、冷房運転と暖房運転とを行う。冷房運転は、第1熱交換器23を凝縮器として機能させ、第2熱交換器41を蒸発器として機能させて、対象空間の空気を冷やす運転である。暖房運転は、第1熱交換器23を蒸発器として機能させ、第2熱交換器41を凝縮器として機能させて、対象空間の空気を温める運転である。また、空気調和装置100は、冷媒漏洩を検知する検知運転を行う。検知運転については後述する。
(2)詳細構成
空気調和装置100の利用ユニット4、熱源ユニット2、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8、及び制御ユニット50について、詳細を説明する。
空気調和装置100の利用ユニット4、熱源ユニット2、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8、及び制御ユニット50について、詳細を説明する。
(2-1)利用ユニット
利用ユニット4は、空調の対象空間や、対象空間の天井裏等に設置される。例えば、利用ユニット4は、天井に設置される天井埋込カセット型のユニットである。ただし、利用ユニット4のタイプは、天井埋込カセット型に限定されるものではなく、天井に吊り下げられる天井吊下型、壁に設置される壁掛型、床に設置される床置型、天井裏に利用ユニット4全体が配置される天井埋込ダクト型等のユニットであってもよい。
利用ユニット4は、空調の対象空間や、対象空間の天井裏等に設置される。例えば、利用ユニット4は、天井に設置される天井埋込カセット型のユニットである。ただし、利用ユニット4のタイプは、天井埋込カセット型に限定されるものではなく、天井に吊り下げられる天井吊下型、壁に設置される壁掛型、床に設置される床置型、天井裏に利用ユニット4全体が配置される天井埋込ダクト型等のユニットであってもよい。
利用ユニット4は、上述のように、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を介して熱源ユニット2に接続され、熱源ユニット2と共に冷媒回路10の一部を構成している。
利用ユニット4は、第2熱交換器41と、第2ファン42と、を有する(図1参照)。第2熱交換器41及び第2ファン42は、図示しないケーシング内に収容される。利用ユニット4は、各種のセンサを有する。本実施形態では、利用ユニット4が有するセンサには、第4温度センサ44と、対象空間温度センサ45と、を含む(図1参照)。利用ユニット4は、利用ユニット4の動作を制御する第2制御ユニット43を有する(図1参照)。
以下に、利用ユニット4の主な構成について更に説明する。
(2-1-1)第2熱交換器
第2熱交換器41では、第2熱交換器41の内部を流れる冷媒と、第2熱交換器41を通過する媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、第2熱交換器41において、第2熱交換器41の内部を流れる冷媒と、空気調和の対象空間の空気との間で熱交換が行われる。
第2熱交換器41では、第2熱交換器41の内部を流れる冷媒と、第2熱交換器41を通過する媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、第2熱交換器41において、第2熱交換器41の内部を流れる冷媒と、空気調和の対象空間の空気との間で熱交換が行われる。
第2熱交換器41は、冷房運転時には、蒸発器として機能する。第2熱交換器41は、暖房運転時には、凝縮器として機能する。
第2熱交換器41の一端は、冷媒配管を介して液冷媒連絡配管6と接続される。第2熱交換器41の他端は、冷媒配管を介してガス冷媒連絡配管8と接続される。冷房運転時には、液冷媒連絡配管6から第2熱交換器41に冷媒が流入し、第2熱交換器41から流出する冷媒はガス冷媒連絡配管8に流入する。暖房運転時には、ガス冷媒連絡配管8から第2熱交換器41に冷媒が流入し、第2熱交換器41から流出する冷媒は液冷媒連絡配管6に流入する。
第2熱交換器41は、タイプを限定するものではないが、例えば、伝熱管(図示省略)と多数のフィン(図示省略)とを有するフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。
(2-1-2)第2ファン
第2ファン42は、利用ユニット4のケーシングの図示しない空気の吸込口(図示省略)を介して、対象空間の空気をケーシング内に吸い込み、第2熱交換器41に供給する。第2熱交換器41において冷媒と熱交換した空気は、利用ユニット4のケーシングの図示しない空気の吹出口(図示省略)から対象空間へと吹き出す。
第2ファン42は、利用ユニット4のケーシングの図示しない空気の吸込口(図示省略)を介して、対象空間の空気をケーシング内に吸い込み、第2熱交換器41に供給する。第2熱交換器41において冷媒と熱交換した空気は、利用ユニット4のケーシングの図示しない空気の吹出口(図示省略)から対象空間へと吹き出す。
第2ファン42は、例えばターボファンである。ただし、第2ファン42のタイプは、ターボファンに限定されるものではなく適宜選択されればよい。第2ファン42は、インバータ制御されるモータ42aによって駆動される、風量可変のファンである。
(2-1-3)センサ
利用ユニット4は、センサとして、第4温度センサ44と、対象空間温度センサ45と、を有する(図1参照)。第4温度センサ44は、冷媒回路10内の冷媒の状態を表す量(温度や圧力)を計測するセンサの一例である。利用ユニット4は、第4温度センサ44及び対象空間温度センサ45以外のセンサを有してもよい。また、利用ユニット4は、第4温度センサ44に代えて、他の位置で冷媒の状態を表す量を計測するセンサを有してもよい。
利用ユニット4は、センサとして、第4温度センサ44と、対象空間温度センサ45と、を有する(図1参照)。第4温度センサ44は、冷媒回路10内の冷媒の状態を表す量(温度や圧力)を計測するセンサの一例である。利用ユニット4は、第4温度センサ44及び対象空間温度センサ45以外のセンサを有してもよい。また、利用ユニット4は、第4温度センサ44に代えて、他の位置で冷媒の状態を表す量を計測するセンサを有してもよい。
センサのタイプを限定するものではないが、第4温度センサ44及び対象空間温度センサ45は、例えばサーミスタである。
第4温度センサ44は、第2熱交換器41に設けられる。第4温度センサ44は、第2熱交換器41を流れる冷媒の温度を計測する。
対象空間温度センサ45は、例えば、利用ユニット4のケーシングの空気の吸込口に設けられる。対象空間温度センサ45は、利用ユニット4に流入する対象空間の空気の温度を計測する。
(2-1-4)第2制御ユニット
第2制御ユニット43は、利用ユニット4を構成する各部の動作を制御する。
第2制御ユニット43は、利用ユニット4を構成する各部の動作を制御する。
第2制御ユニット43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を有する。マイクロコンピュータは、CPU、ROMやRAMを含むメモリ、I/O、周辺回路等を含む。
第2制御ユニット43は、利用ユニット4の、第2ファン42、第4温度センサ44、及び対象空間温度センサ45と、制御信号や情報(センサの計測値を含む)のやりとりを行うことが可能に電気的に接続されている(図1参照)。
また、第2制御ユニット43は、熱源ユニット2の第1制御ユニット30との間で制御信号等のやりとりを行うことが可能な状態で第1制御ユニット30と接続されている。
また、第2制御ユニット43は、空気調和装置100を操作するためのリモコン60から送信される各種信号を受信可能に構成されている。リモコン60から送信される各種信号には、空気調和装置100の運転/停止に関する信号や、運転モードに関する信号や、冷房運転や暖房運転の目標温度の設定に関する信号を含む。
第2制御ユニット43及び熱源ユニット2の第1制御ユニット30は、協働して、空気調和装置100の動作の制御を行う制御ユニット50として機能する。制御ユニット50の機能については後述する。
(2-2)熱源ユニット
熱源ユニット2は、限定するものではないが、例えば空気調和装置100の設置される建物の屋上や、建物の周囲に設置される。
熱源ユニット2は、限定するものではないが、例えば空気調和装置100の設置される建物の屋上や、建物の周囲に設置される。
熱源ユニット2は、上述のように、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を介して利用ユニット4に接続され、利用ユニット4と共に冷媒回路10を構成している。
熱源ユニット2は、圧縮機21と、流路切換機構22と、第1熱交換器23と、第1膨張弁25と、第2膨張弁26と、レシーバ24と、第1閉鎖弁28と、第2閉鎖弁29と、第1ファン27と、を有する(図1参照)。圧縮機21、流路切換機構22、第1熱交換器23、第1膨張弁25、第2膨張弁26、レシーバ24、第1閉鎖弁28、第2閉鎖弁29、及び第1ファン27は、熱源ユニット2の図示しないケーシング内に収容される。熱源ユニット2は、各種のセンサを有する。本実施形態では、熱源ユニット2が有するセンサには、吸入温度センサ31と、吐出温度センサ32と、第1温度センサ33と、第2温度センサ34と、第3温度センサ35と、熱源空気温度センサ36と、を含む(図1参照)。熱源ユニット2は、熱源ユニット2の動作を制御する第1制御ユニット30を有する(図1参照)。
熱源ユニット2は、吸入管37aと、吐出管37bと、第1ガス冷媒管37cと、液冷媒管37dと、第2ガス冷媒管37eと、を有する(図1参照)。
吸入管37aは、流路切換機構22と圧縮機21の吸入側とを接続する。吐出管37bは、圧縮機21の吐出側と流路切換機構22とを接続する。第1ガス冷媒管37cは、流路切換機構22と第1熱交換器23のガス側とを接続する。液冷媒管37dは、第1熱交換器23の液側と第1閉鎖弁28とを接続する。液冷媒管37dには、第1膨張弁25と、第2膨張弁26と、レシーバ24と、が設けられている。第2ガス冷媒管37eは、流路切換機構22と、第2閉鎖弁29と、を接続する。
以下に、熱源ユニット2の主な構成について更に説明する。
(2-2-1)圧縮機
圧縮機21は、吸入管37aから冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入し、図示しない圧縮機構で冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を吐出管37bに吐出する機器である。
圧縮機21は、吸入管37aから冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入し、図示しない圧縮機構で冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を吐出管37bに吐出する機器である。
圧縮機21は、タイプを限定するものではないが、例えば、ロータリ式やスクロール式等の容積圧縮機である。圧縮機21の図示しない圧縮機構は、モータ21aによって駆動される(図1参照)。モータ21aは、インバータ制御される可変速のモータである。モータ21aの回転数は、最小回転数Rminと、最大回転数Rmaxとの間の回転数範囲内で変更される。なお、最小回転数Rmin及び最大回転数Rmaxは、モータ21aの仕様上実現可能な最小回転数及び最大回転数であってもよいし、空気調和装置100の設計者等によって適宜定められた最小回転数及び最大回転数であってもよい。モータ21aの回転数が制御されることで、圧縮機21の容量が制御される。
(2-2-2)流路切換機構
流路切換機構22は、冷媒回路10における冷媒の流向を、第1流向D1と、第2流向D2と、の間で切り換える機構である。冷媒回路10における冷媒の流向が第1流向D1である時には、第1熱交換器23が凝縮器として機能し、第2熱交換器41が蒸発器として機能する。冷媒回路10における冷媒の流向が第2流向D2にある時には、第1熱交換器23が蒸発器として機能し、第2熱交換器41が凝縮器として機能する。
流路切換機構22は、冷媒回路10における冷媒の流向を、第1流向D1と、第2流向D2と、の間で切り換える機構である。冷媒回路10における冷媒の流向が第1流向D1である時には、第1熱交換器23が凝縮器として機能し、第2熱交換器41が蒸発器として機能する。冷媒回路10における冷媒の流向が第2流向D2にある時には、第1熱交換器23が蒸発器として機能し、第2熱交換器41が凝縮器として機能する。
流路切換機構22は、冷房運転時には、冷媒の流向を第1流向D1に切り換える。説明の便宜上、冷媒の流向が第1流向D1に切り換えられている冷媒回路10の状態を、第1状態と呼ぶ。流路切換機構22は、暖房運転時には、冷媒の流向を第2流向D2に切り換える。説明の便宜上、冷媒の流向が第2流向D2に切り換えられている冷媒回路10の状態を、第2状態と呼ぶ。
流路切換機構22についてより具体的に説明する。
流路切換機構22は、冷媒回路10を第1状態にする際には、吸入管37aを第2ガス冷媒管37eと連通させ、吐出管37bを第1ガス冷媒管37cと連通させる(図1中の流路切換機構22内の実線参照)。冷媒回路10内の冷媒の流向が第1流向D1である時、圧縮機21から吐出される冷媒は、冷媒回路10を、凝縮器としての第1熱交換器23、第1膨張弁25、第2膨張弁26、蒸発器としての第2熱交換器41の順に流れて、圧縮機21へと戻る。
流路切換機構22は、冷媒回路10を第2状態にする際には、吸入管37aを第1ガス冷媒管37cと連通させ、吐出管37bを第2ガス冷媒管37eと連通させる(図1中の流路切換機構22内の破線参照)。冷媒回路10内の冷媒の流向が第2流向D2である時、圧縮機21から吐出される冷媒は、冷媒回路10を、凝縮器としての第2熱交換器41、第2膨張弁26、第1膨張弁25、蒸発器としての第1熱交換器23の順に流れて、圧縮機21へと戻る。
本実施形態では、流路切換機構22は、四路切換弁である。ただし、流路切換機構22は、四路切換弁に限られるものではない。流路切換機構22は、例えば、複数の電磁弁及び冷媒管を組み合わせて、上記の冷媒の流れ方向の切り換えを実現できるように構成されてもよい。
(2-2-3)第1熱交換器
第1熱交換器23では、第1熱交換器23の内部を流れる冷媒と、第1熱交換器23を通過する媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、第1熱交換器23において、第1熱交換器23の内部を流れる冷媒と、熱源ユニット2の周囲の空気(熱源空気)との間で熱交換が行われる。
第1熱交換器23では、第1熱交換器23の内部を流れる冷媒と、第1熱交換器23を通過する媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、第1熱交換器23において、第1熱交換器23の内部を流れる冷媒と、熱源ユニット2の周囲の空気(熱源空気)との間で熱交換が行われる。
第1熱交換器23は、冷房運転時には、凝縮器として機能する。第1熱交換器23は、暖房運転時には、蒸発器として機能する。
第1熱交換器23の一端は、液冷媒管37dに接続されている。第1熱交換器23の他端は、第1ガス冷媒管37cに接続されている。冷房運転時には、第1ガス冷媒管37cから第1熱交換器23に冷媒が流入し、第1熱交換器23から流出する冷媒は液冷媒管37dに流入する。暖房運転時には、液冷媒管37dから第1熱交換器23に冷媒が流入し、第1熱交換器23から流出する冷媒は第1ガス冷媒管37cに流入する。
第1熱交換器23は、タイプを限定するものではないが、例えば、伝熱管(図示省略)と多数のフィン(図示省略)とを有するフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。
(2-2-4)第1膨張弁及び第2膨張弁
第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、膨張機構の一例である。第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、液冷媒管37dを流れる冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、例えば開度可変の電子膨張弁である。
第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、膨張機構の一例である。第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、液冷媒管37dを流れる冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、例えば開度可変の電子膨張弁である。
第1膨張弁25は、液冷媒管37dの、第1熱交換器23とレシーバ24との間に配置されている。第2膨張弁26は、液冷媒管37dの、レシーバ24と第1閉鎖弁28との間に配置されている。
冷房運転の際には、第1膨張弁25は、凝縮器とレシーバ24との間に配置され、第2膨張弁26は、レシーバ24と蒸発器との間に配置されることになる。暖房運転の際には、第2膨張弁26は、凝縮器とレシーバ24との間に配置され、第1膨張弁25は、レシーバ24と蒸発器との間に配置されることになる。
(2-2-5)レシーバ
レシーバ24は、冷媒を貯留可能な容器である。
レシーバ24は、冷媒を貯留可能な容器である。
レシーバ24は、冷媒回路10において、第1熱交換器23と第2熱交換器41との間に配置される。言い換えれば、レシーバ24は、冷媒回路10において、凝縮器と蒸発器との間に配置される。レシーバ24は、液冷媒管37dの、第1膨張弁25と第2膨張弁26との間に配置される。
(2-2-6)第1閉鎖弁及び第2閉鎖弁
第1閉鎖弁28は、液冷媒管37dと液冷媒連絡配管6との接続部に設けられた弁である。第2閉鎖弁29は、第2ガス冷媒管37eとガス冷媒連絡配管8との接続部に設けられた弁である。第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29は、例えば、手動で操作される弁である。空気調和装置100の運転中は、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29は開かれている。
第1閉鎖弁28は、液冷媒管37dと液冷媒連絡配管6との接続部に設けられた弁である。第2閉鎖弁29は、第2ガス冷媒管37eとガス冷媒連絡配管8との接続部に設けられた弁である。第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29は、例えば、手動で操作される弁である。空気調和装置100の運転中は、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29は開かれている。
(2-2-7)第1ファン
第1ファン27は、熱源ユニット2のケーシングの図示しない空気の吸込口(図示省略)を介して、熱源ユニット2の外部の熱源空気をケーシング内に吸い込み、第1熱交換器23に供給する。第1熱交換器23において冷媒と熱交換した空気は、熱源ユニット2のケーシングの図示しない空気の吹出口(図示省略)から吹き出す。
第1ファン27は、熱源ユニット2のケーシングの図示しない空気の吸込口(図示省略)を介して、熱源ユニット2の外部の熱源空気をケーシング内に吸い込み、第1熱交換器23に供給する。第1熱交換器23において冷媒と熱交換した空気は、熱源ユニット2のケーシングの図示しない空気の吹出口(図示省略)から吹き出す。
第1ファン27は、例えばプロペラファンである。ただし、第1ファン27のファンのタイプは、プロペラファンに限定されず、適宜選択されればよい。第1ファン27は、インバータ制御されるモータ27aによって駆動される、風量可変のファンである。
(2-2-8)センサ
熱源ユニット2は、センサとして、吸入温度センサ31と、吐出温度センサ32と、第1温度センサ33と、第2温度センサ34と、第3温度センサ35と、熱源空気温度センサ36と、を有する(図1参照)。吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、及び第3温度センサ35は、冷媒回路10内の冷媒の状態を表す量(温度や圧力)を計測するセンサの一例である。熱源ユニット2は、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36以外のセンサを有してもよい。また、熱源ユニット2は、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36の一部のセンサだけを有していてもよい。
熱源ユニット2は、センサとして、吸入温度センサ31と、吐出温度センサ32と、第1温度センサ33と、第2温度センサ34と、第3温度センサ35と、熱源空気温度センサ36と、を有する(図1参照)。吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、及び第3温度センサ35は、冷媒回路10内の冷媒の状態を表す量(温度や圧力)を計測するセンサの一例である。熱源ユニット2は、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36以外のセンサを有してもよい。また、熱源ユニット2は、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36の一部のセンサだけを有していてもよい。
センサのタイプを限定するものではないが、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36は、例えばサーミスタである。
吸入温度センサ31は、吸入管37aに設けられている。吸入温度センサ31は、圧縮機21に吸入される冷媒の温度(吸入温度)を計測する。
吐出温度センサ32は、吐出管37bに設けられている。吐出温度センサ32は、圧縮機21が吐出する冷媒の温度(吐出温度)を計測する。
第1温度センサ33は、第1熱交換器23に設けられている。第1温度センサ33は、第1熱交換器23内を流れる冷媒の温度を計測する。
第2温度センサ34は、第1熱交換器23と第1膨張弁25との間に設けられる。第2温度センサ34は、第1熱交換器23と第1膨張弁25との間を流れる冷媒の温度を計測する。
第3温度センサ35は、第2膨張弁26と第2熱交換器41との間に設けられる。第3温度センサ35は、第2膨張弁26と第2熱交換器41との間を流れる冷媒の温度を計測する。
熱源空気温度センサ36は、第1熱交換器23において冷媒と熱交換する、熱源空気の温度を計測する。
(2-2-9)第1制御ユニット
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2を構成する各部の動作を制御する。
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2を構成する各部の動作を制御する。
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータを有する。マイクロコンピュータは、CPU、ROMやRAMを含むメモリ、I/O、周辺回路等を含む。
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2の、圧縮機21、流路切換機構22、第1膨張弁25、第2膨張弁26、第1ファン27、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36と、制御信号や情報(センサの計測値を含む)のやりとりを行うことが可能に電気的に接続されている(図1参照)。
また、第1制御ユニット30は、利用ユニット4の第2制御ユニット43との間で制御信号等のやりとりを行うことが可能な状態で、第2制御ユニット43に接続されている。
第1制御ユニット30と利用ユニット4の第2制御ユニット43とは、協働して、空気調和装置100の動作の制御を行う制御ユニット50として機能する。制御ユニット50の機能については後述する。
(2-3)冷媒連絡配管
空気調和装置100は、連絡配管の一例として、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、を有する。
空気調和装置100は、連絡配管の一例として、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、を有する。
液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、空気調和装置100の設置時に、空気調和装置100の設置場所で施工される配管である。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さは、設置条件(熱源ユニット2と利用ユニット4との設置場所の距離や、配管経路等)に合わせて決定される。
(2-4)制御ユニット
制御ユニット50は、熱源ユニット2の第1制御ユニット30と、利用ユニット4の第2制御ユニット43とが通信可能に接続されることによって構成されている。制御ユニット50は、第1制御ユニット30や第2制御ユニット43のマイクロコンピュータのCPUが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、空気調和装置100全体の動作の制御を行う。
制御ユニット50は、熱源ユニット2の第1制御ユニット30と、利用ユニット4の第2制御ユニット43とが通信可能に接続されることによって構成されている。制御ユニット50は、第1制御ユニット30や第2制御ユニット43のマイクロコンピュータのCPUが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、空気調和装置100全体の動作の制御を行う。
なお、本実施形態の制御ユニット50は、一例にすぎない。制御ユニットは、本実施形態の制御ユニット50が発揮する機能と同様の機能を、論理回路等のハードウェアにより実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実現してもよい。
また、ここでは、第1制御ユニット30と第2制御ユニット43とが制御ユニット50を構成するが、これに限定されない。例えば、空気調和装置100は、第1制御ユニット30及び第2制御ユニット43に加えて、あるいは第1制御ユニット30及び第2制御ユニット43に代えて、以下で説明する制御ユニット50の機能の一部又は全部を実現する熱源ユニット2及び利用ユニット4とは別に設けられる制御装置を有してもよい。また、以下で説明する制御ユニット50の機能の一部又は全部は、空気調和装置100とは別の場所に設置されるサーバ等により実現されてもよい。
制御ユニット50は、図2に示されるように、圧縮機21、流路切換機構22,第1膨張弁25、第2膨張弁26、第1ファン27、及び第2ファン42を含む、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各種機器と電気的に接続されている。また、制御ユニット50は、図2に示されるように、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、第4温度センサ44、熱源空気温度センサ36、及び対象空間温度センサ45と電気的に接続されている。
また、制御ユニット50は、インターネット等のネットワークNWを介して、監視装置200と通信可能に接続されている。なお、ここでは、図示を省略するが、監視装置200は、空気調和装置100だけではなく、複数の冷凍サイクル装置と接続されていてもよい。監視装置200は、空気調和装置100を含む冷凍サイクル装置の状態等を監視し、冷凍サイクル装置から送信されてくる各種の情報を蓄積する。例えば、制御ユニット50は、後述する制御部51の冷媒漏洩判定の結果を監視装置200に送信し、監視装置200は、取得した冷媒漏洩判定の結果を、空気調和装置100の冷媒漏洩判定の結果として記憶する。監視装置200を使用する空気調和装置100の管理者は、制御ユニット50が送信する冷媒漏洩判定の結果に基づき、空気調和装置100の冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを把握できる。
また、制御ユニット50は、インターネット等のネットワークNWを介して、端末300と通信可能に接続されている。端末300は、空気調和装置100の設置作業の際などに、作業者が、制御ユニット50に対して各種の指令や、各種の情報を入力するために用いる機器である。端末300は、例えば、スマートフォンや、タブレット型のコンピュータである。なお、制御ユニット50と端末300とは、ネットワークNWを介してではなく、通信ケーブルで接続可能に構成されてもよい。
制御ユニット50は、第1制御ユニット30や第2制御ユニット43のマイクロコンピュータのCPUが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、以下で説明する機能を有する制御部51として機能する。また、制御ユニット50は、各種情報を記憶する記憶部53を有する。
制御部51は、例えば以下のような機能を有する。
<空気調和装置の動作の制御>
制御部51は、空気調和装置100が、冷房運転、暖房運転、及び検知運転を行う際に、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各部の動作を制御する。冷房運転、暖房運転、及び検知運転の際に、制御部51が空気調和装置100をどのように制御するかについては後述する。
制御部51は、空気調和装置100が、冷房運転、暖房運転、及び検知運転を行う際に、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各部の動作を制御する。冷房運転、暖房運転、及び検知運転の際に、制御部51が空気調和装置100をどのように制御するかについては後述する。
<指令及び情報の受付>
制御部51は、端末300から入力される各種指令や各種情報を受け付ける。制御部51が受け付ける情報には、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さに関する情報を含む。以後、記載の簡略化のため、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さを連絡配管長と呼ぶ場合がある。また、記載の簡略化のため、制御部51が受け付ける液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さに関する情報を、連絡配管長情報と呼ぶ場合がある。
制御部51は、端末300から入力される各種指令や各種情報を受け付ける。制御部51が受け付ける情報には、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さに関する情報を含む。以後、記載の簡略化のため、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さを連絡配管長と呼ぶ場合がある。また、記載の簡略化のため、制御部51が受け付ける液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さに関する情報を、連絡配管長情報と呼ぶ場合がある。
連絡配管長情報は、例えば、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さの値である。また、連絡配管長情報は、例えば、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さの属する長さ範囲(例えば10~15m等)を表すものであってもよい。制御部51が受け付けた連絡配管長情報は、記憶部53に記憶される。
なお、ここでは、制御部51は、端末300から連絡配管長情報を受け付けるが、これに限定されるものではない。例えば、リモコン60が連絡配管長情報の入力を受け付ける機能を有している場合には、制御部51は、リモコン60から連絡配管長情報を受け付けてもよい。
<圧縮機の吐出温度に関する値、又は蒸発器の出口の過熱度に関する値の検出>
制御部51は、空気調和装置100のセンサの計測結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は蒸発器の出口の過熱度に関する値を検出する。なお、ここで、値を検出するという語は、単一のセンサの計測結果を値として取得するという意味の他、複数のセンサの計測結果に基づいて値を算出する意味も含む。
制御部51は、空気調和装置100のセンサの計測結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は蒸発器の出口の過熱度に関する値を検出する。なお、ここで、値を検出するという語は、単一のセンサの計測結果を値として取得するという意味の他、複数のセンサの計測結果に基づいて値を算出する意味も含む。
例えば、第1熱交換器23が凝縮器として機能する場合に、制御部51は、圧縮機21の吐出温度に関する値として、吐出温度センサ32の計測値を検出(取得)する。また、制御部51は、圧縮機21の吐出温度に関する値として、吐出過熱度を検出してもよい。具体的には、制御部51は、吐出過熱度を取得する際には、吐出温度センサ32の計測値から、第1温度センサ33の計測値を差し引いて、吐出過熱度を検出(算出)する。
また、例えば、第1熱交換器23が凝縮器として機能する場合に、制御部51は、吸入温度センサ31の計測値から第4温度センサ44の計測値を差し引いて、蒸発器の出口の過熱度(吸入過熱度)を検出(算出)する。
例えば、第2熱交換器41が凝縮器として機能する場合に、制御部51は、圧縮機21の吐出温度に関する値として、吐出温度センサ32の計測値を検出(取得)する。また、制御部51は、圧縮機21の吐出温度に関する値として、吐出過熱度を検出してもよい。具体的には、制御部51は、吐出過熱度を取得する際には、吐出温度センサ32の計測値から第4温度センサ44の計測値を差し引いて、吐出過熱度を検出(算出)する。
また、例えば、第2熱交換器41が凝縮器として機能する場合に、制御部51は、吸入温度センサ31の計測値から第1温度センサ33の計測値を差し引いて、蒸発器の出口の過熱度(吸入過熱度)を検出(算出)する。
なお、ここで説明した吐出温度、吐出過熱度、及び吸入過熱度の検出方法は一例に過ぎない。例えば、冷媒回路10に例示した以外の温度センサや圧力センサが設けられ、制御部51は、これらのセンサの計測結果に基づいて、吐出温度、吐出過熱度、及び吸入過熱度を検出してもよい。
<冷媒漏洩の判定>
制御部51は、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定する。
制御部51は、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定する。
制御部51は、例えば、空気調和装置100の検知運転中のセンサの計測結果に基づいて検出した吐出温度(又は吐出過熱度)と、所定の第1閾値との比較結果に基づいて、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定する。具体的には、制御部51は、吐出温度(又は吐出過熱度)が第1閾値以上の場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定する。
あるいは、制御部51は、例えば、空気調和装置100の検知運転中のセンサの計測値に基づいて検出した吸入過熱度と、所定の第2閾値との比較結果に基づいて、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定する。具体的には、制御部51は、吸入過熱度が第2閾値以上の場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定する。
また、制御部51は、吐出温度(又は吐出過熱度)、及び、吸入過熱度の両方に基づいて、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定してもよい。例えば、制御部51は、吐出温度(又は吐出過熱度)が第1閾値以上で、かつ、吸入過熱度が第2閾値以上の場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定してもよい。
なお、制御部51が判定に用いる第1閾値及び第2閾値は、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さ(連絡配管長)に応じて決定されることが好ましい。理由を説明する。
説明にあたり、熱源ユニット2及び利用ユニット4の仕様が同一の2台の空気調和装置100の冷媒回路10に、同量の冷媒を封入する場合を仮定する。ただし、2台の空気調和装置100の一方(空気調和装置Aと呼ぶ)の連絡配管長は、他方(空気調和装置Bと呼ぶ)の連絡配管長よりも短いものとする。言い換えれば、空気調和装置Aの冷媒回路10の単位内部容積当たりの充填冷媒量は、空気調和装置Bの冷媒回路10の単位内部容積当たりの充填冷媒量より多いものとする。なお、冷媒回路10の内部容積とは、概ね、第1熱交換器23及び第2熱交換器41の内部容積と、レシーバ24の内部容積と、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の内部容積と、の和に等しい。
この場合、空気調和装置Aは、空気調和装置Bに比べて余剰の冷媒を比較的多く有することになる。そのため、同一の運転内容で検知運転が行われたとすると、空気調和装置Aの吐出過熱度は、空気調和装置Bの吐出過熱度より小さくなりやすい。また、同一の運転内容で検知運転が行われたとすると、空気調和装置Aの吸入過熱度は、空気調和装置Bの吸入過熱度より小さくなりやすい。そのため、空気調和装置A及び空気調和装置Bで同一の第1閾値及び第2閾値を用いると、冷媒が漏洩していない状態を冷媒が漏洩している状態と判定したり、冷媒が漏洩している状態を冷媒が漏洩していない状態と判定したりする可能性がある。これに対し、連絡配管長に応じて第1閾値及び第2閾値を変更することで、精度良く冷媒漏洩の判定を行うことができる。
以上の理由から、第1閾値及び第2閾値には、連絡配管長が短いほど小さな値が用いられることが好ましい。なお、第1閾値及び第2閾値は、図4のように、連絡配管長の変化に合わせて連続的に変更されてもよい。また、第1閾値及び第2閾値は、図5のように、連絡配管長のレンジ毎に、段階的に変更されてもよい。
制御部51は、例えば、以下のような方法で冷媒漏洩の判定に用いる第1閾値及び第2閾値を決定する。
記憶部53には、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲と、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第1閾値及び第2閾値と、が関連付けて記憶されている。制御部51は、記憶部53に記憶された連絡配管長情報に対応する連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第1閾値及び第2閾値を記憶部53から呼び出すことで、冷媒漏洩の判定に用いる第1閾値及び第2閾値を決定する。
また、記憶部53には、連絡配管長から第1閾値や第2閾値を算出する算出式が記憶されていてもよい。制御部51は、記憶部53に記憶された連絡配管長情報としての連絡配管長を記憶部53に記憶されている算出式に代入して、冷媒漏洩の判定に用いる第1閾値及び第2閾値を決定してもよい。
なお、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第1閾値及び第2閾値や、連絡配管長から第1閾値や第2閾値を算出する算出式は、例えば、理論的な計算や、テスト機を用いた実験や、コンピュータ上でのシミュレーションにより決定されればよい。
(3)空気調和装置の動作
冷房運転時、暖房運転時、検知運転時の空気調和装置100の動作について説明する。
冷房運転時、暖房運転時、検知運転時の空気調和装置100の動作について説明する。
(3-1)冷房運転
制御部51が実行する冷房運転について説明する。冷房運転は、空調負荷に応じた通常運転の一例である。
制御部51が実行する冷房運転について説明する。冷房運転は、空調負荷に応じた通常運転の一例である。
冷房運転を行う場合、制御部51は、冷媒回路10を第1状態にして、圧縮機21、第1ファン27及び第2ファン42を起動する。冷媒回路10を第1状態にして、圧縮機21を運転する結果、冷媒回路10には以下のように冷媒が循環する。
冷媒回路10内の低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。圧縮機21の吐出する高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する第1熱交換器23に送られる。第1熱交換器23に流入した高圧のガス冷媒は、第1熱交換器23において、第1ファン27によって供給される熱源空気と熱交換を行って冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、第1膨張弁25に送られ、第1膨張弁25において減圧される。第1膨張弁25において減圧された冷媒は、レシーバ24において一時的に溜められた後に、第2膨張弁26に送られ、第2膨張弁26において減圧される。第2膨張弁26において減圧された冷媒は、液冷媒連絡配管6を経由して利用ユニット4に送られる。利用ユニット4に送られた冷媒は、蒸発器として機能する第2熱交換器41に送られる。第2熱交換器41に流入した低圧の冷媒は、第2熱交換器41において、第2ファン42によって供給される対象空間の空気と熱交換を行い、加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この際、第2熱交換器41において冷媒と熱交換して冷却された空気は、利用ユニット4の図示しないケーシングの空気の吹出口から対象空間に吹き出す。第2熱交換器41において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管8、第2ガス冷媒管37e及び吸入管37aを経由して圧縮機21に吸入される。
なお、限定するものではないが、冷房運転の際、制御部51は、圧縮機21、第1膨張弁25及び第2膨張弁26を以下のように制御する。
制御部51は、過冷却度が所定の第1目標値に調節されるように、第1膨張弁25の開度制御を行う。過冷却度は、例えば、第1温度センサ33の計測値から、第2温度センサ34の計測値を差し引いて算出される。また、制御部51は、圧縮機21の回転数を、第2熱交換器41における蒸発温度(第4温度センサ44の計測値)が目標蒸発温度に調節されるように制御する。目標蒸発温度は、対象空間温度センサ45により計測される対象空間の温度と、冷房運転の設定温度との温度差に基づいて決定される。また、制御部51は、圧縮機21が吸入する冷媒の乾き度が所定の目標値に調節されるように、第2膨張弁26の開度制御を行う。
(3-2)暖房運転
制御部51が実行する暖房運転について説明する。暖房運転は、空調負荷に応じた通常運転の一例である。
制御部51が実行する暖房運転について説明する。暖房運転は、空調負荷に応じた通常運転の一例である。
暖房運転を行う場合、制御部51は、冷媒回路10を第2状態にして、圧縮機21、第1ファン27及び第2ファン42を起動する。冷媒回路10を第2状態にして、圧縮機21を運転する結果、冷媒回路10には以下のように冷媒が循環する。
冷媒回路10内の低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。圧縮機21の吐出する高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する第2熱交換器41に送られる。第2熱交換器41に流入した高圧のガス冷媒は、第2熱交換器41において、第2ファン42によって供給される対象空間の空気と熱交換を行って冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となる。この際、第2熱交換器41において冷媒と熱交換して加熱された空気は、利用ユニット4の図示しないケーシングの空気の吹出口から対象空間に吹き出す。第2熱交換器41から流出する高圧の液冷媒は、液冷媒連絡配管6を経由して熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に流入した冷媒は、第2膨張弁26に送られ、第2膨張弁26において減圧される。第2膨張弁26において減圧された冷媒は、レシーバ24において一時的に溜められた後に、第1膨張弁25に送られ、第1膨張弁25において減圧される。第1膨張弁25において減圧された冷媒は、蒸発器として機能する第1熱交換器23に送られる。第1熱交換器23に流入した低圧の冷媒は、第1熱交換器23において、第1ファン27によって供給される熱源空気と熱交換を行い、加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。第1熱交換器23において蒸発した低圧のガス冷媒は、第1ガス冷媒管37c及び吸入管37aを経由して圧縮機21に吸入される。
なお、限定するものではないが、暖房運転の際、制御部51は、圧縮機21、第1膨張弁25及び第2膨張弁26を以下のように制御する。
制御部51は、過冷却度が所定の第2目標値に調節されるように、第2膨張弁26の開度制御を行う。過冷却度は、例えば、第4温度センサ44の計測値から、第3温度センサ35の計測値を差し引いて算出される。また、制御部51は、圧縮機21の回転数を、第2熱交換器41における凝縮温度(第4温度センサ44の計測値)が目標凝縮温度と調節されるように制御する。目標凝縮温度は、対象空間温度センサ45により計測される対象空間の温度と、暖房運転の設定温度との温度差に基づいて決定される。また、制御部51は、圧縮機21が吸入する冷媒の乾き度が所定の目標値に調節されるように、第1膨張弁25の開度制御を行う。
(3-3)検知運転
冷媒漏洩の検知を行う際に制御部51が実行する検知運転について説明する。
冷媒漏洩の検知を行う際に制御部51が実行する検知運転について説明する。
制御部51は、例えば、検知運転を所定のタイミングで実行する。制御部51は、例えば、1日一度、検知運転を実行する。
また、制御部51は、リモコン60や端末300を介した空気調和装置100に対する指示に応じて検知運転を実行してもよい。
検知運転の際、制御部51は、冷媒回路10の状態を、第1状態としても、第2状態としてもよい。例えば、制御部51は、冷媒回路10の状態が、直近に行われていた冷房運転時又は暖房運転時の状態と同じ状態になるように、流路切換機構22の動作を制御する。あるいは、制御部51は、検知運転の際、常に、冷媒回路10の状態を第1状態としてもよい。
冷媒回路10の状態を第1状態及び第2状態とした時の、冷媒回路10における冷媒の流れについては、冷房運転及び暖房運転の説明の中で既に説明したので、ここでは説明を省略する。
制御部51の行う冷媒漏洩の判定処理(検知運転の運転内容を含む)について、図3を参照しながら説明する。図3は、空気調和装置100の冷媒漏洩の判定処理(検知運転時の運転制御内容を含む)のフローチャートである。
制御部51は、冷媒漏洩の判定処理を実行することが決定されると、記憶部53に記憶されている連絡配管長情報(制御部51が受け付けた連絡配管長情報)に基づいて、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さ(連絡配管長)が所定長さ(基準値)より長いか否かを判断する(ステップS1)。
連絡配管長が所定の基準値以上の場合(ステップS1でYes)、制御部51は第2検知運転を実行することを決定する(ステップS2)。連絡配管長が所定の基準値より短い場合(ステップS1でNo)、制御部51は第1検知運転を実行することを決定する(ステップS4)。
後述するように、制御ユニット50の制御部51は、検知運転を実行する際、凝縮器の出口における過冷却度(以後、単に過冷却度と呼ぶ場合がある)を所定の目標値に調節する。第1検知運転と第2検知運転との違いは、制御部51が検知運転を実行する際に用いる過冷却度の目標値の違いである。
制御部51は、第2検知運転を行う際には、過冷却度を、通常運転時と同じ目標値に調節することを決定する(ステップS3)。具体的には、制御部51は、冷媒回路10を第1状態にして第2検知運転を実行する場合には、過冷却度を、冷房運転時と同じ第1目標値に調節することを決定する。また、制御部51は、冷媒回路10を第2状態にして第2検知運転を実行する場合には、過冷却度を、暖房運転時と同じ第2目標値に調節することを決定する。
制御部51は、第1検知運転を行う際には、過冷却度を、通常運転時の目標値より大きな値に調節することを決定する(ステップS5)。具体的には、制御部51は、冷媒回路10を第1状態にして第1検知運転を実行する場合には、過冷却度を、冷房運転時の第1目標値より大きな第3目標値に調節することを決定する。ここで、第1目標値は、特許請求の範囲における第1値の一例であり、第3目標値は、特許請求の範囲における第2値の一例である。また、制御部51は、冷媒回路10を第2状態にして第1検知運転を実行する場合には、過冷却度を、暖房運転時の第2目標値より大きな第4目標値に調節することを決定する。ここで、第2目標値は、特許請求の範囲における第1値の一例であり、第4目標値は、特許請求の範囲における第2値の一例である。
第1検知運転を行う際に、言い換えれば連絡配管長が基準値より短い場合に、過冷却度を、通常運転時の目標値より大きな値に調節するのは、以下の理由である。
説明にあたり、(2-4-4)冷媒漏洩判定部における説明と同様に、熱源ユニット2及び利用ユニット4の仕様が同一で、同量の冷媒が封入されている空気調和装置であって、連絡配管長の短い空気調和装置Aと、連絡配管長の長い空気調和装置Bとを仮定する。なお、ここでは、空気調和装置Aの連絡配管長は基準値より短く、空気調和装置Bの連絡配管長は基準値より長いとする。
この場合、空気調和装置Bの有する余剰の冷媒量は、比較的少ないので、検知運転の際に用いる過冷却度の目標値を通常運転時と同一としても、冷媒回路10から冷媒が漏洩していれば、冷媒漏洩の判定に用いる、吐出温度又は吐出過熱度の値や、吸入過熱度の値に変化が出やすい。
一方で、空気調和装置Aは、空気調和装置Bに比べて余剰の冷媒を多く有するため、空気調和装置Aにおいて、検知運転の際に用いる過冷却度の目標値を通常運転時と同一とすると、膨張弁25,26と圧縮機21の吸入側との間の配管等に比較的多くの冷媒が存在する状態になりやすい。そのため、冷媒回路10から多少の冷媒が漏洩していても、冷媒漏洩の判定に用いる、吐出温度又は吐出過熱度の値や、吸入過熱度の値に大きな変化が出ず、早い段階で冷媒漏洩の検知が難しい。これに対し、空気調和装置Aにおいて、検知運転の際に用いる過冷却度の目標値を通常運転時より大きな値とすることで、圧縮機21の吐出側と膨張弁25,26との間に存在する冷媒量を増やし、膨張弁25,26と圧縮機21の吸入側との間の配管等に存在する冷媒量を減らすことができる。そのため、冷媒回路10から冷媒が漏洩していれば、冷媒漏洩の判定に用いる吐出過熱度や吸入過熱度の値に変化が出やすく、比較的早い段階での冷媒漏洩検知が実現されやすくなる。
そこで、ここでは、第1検知運転を行う際に、言い換えれば連絡配管長が基準値より短い場合に、過冷却度を、通常運転時の目標値より大きな値に調節する。なお、基準値は、例えば、理論的な計算や、テスト機を用いた実験や、コンピュータ上でのシミュレーションにより、連絡配管長がどの程度短ければ、冷媒漏洩の検知の遅延に繋がりやすいかを検討して決定されればよい。
なお、第3目標値は、第1目標値より大きな単一の値であってもよい。好ましくは、第3目標値は、第1目標値より大きく、連絡配管長に応じて決定される値である。具体的には、第3目標値は、第1目標値より大きく、かつ、連絡配管長が短いほど大きな値である。なお、第3目標値は、図6のように、連絡配管長の変化に合わせて連続的に変更されてもよい。また、第3目標値は、図7のように、連絡配管長のレンジ毎に段階的に変更されてもよい。
制御部51は、例えば、以下のような方法で冷媒漏洩の判定に用いる第3目標値を決定する。
記憶部53には、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲と、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第3目標値とが、関連付けて記憶されている。制御部51は、記憶部53に記憶された連絡配管長情報に対応する連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第3目標値を記憶部53から呼び出すことで、第1検知運転の際の過冷却度の第3目標値を決定する。
あるいは、記憶部53には、連絡配管長から第3目標値を算出する算出式が記憶されていてもよい。制御部51は、記憶部53に記憶された連絡配管長情報としての連絡配管長を記憶部53に記憶されている算出式に代入して、第1検知運転の際の過冷却度の第3目標値を算出する。
なお、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第3目標値や、連絡配管長から第3目標値を算出する算出式は、例えば、理論的な計算や、テスト機を用いた実験や、コンピュータ上でのシミュレーションにより決定されればよい。
第3目標値と同様に、第4目標値は、第2目標値より大きな単一の値であってもよい。好ましくは、第4目標値は、第2目標値より大きく、連絡配管長に応じて決定される値である。具体的には、第4目標値は、第2目標値より大きく、かつ、連絡配管長が短いほど大きな値である。なお、第4目標値は、図6のように、連絡配管長の変化に合わせて連続的に変更されてもよい。また、第4目標値は、図7のように、連絡配管長のレンジ毎に段階的に変更されてもよい。第4目標値の決定は、第3目標値の決定と同様な方法で行われればよい。詳細な説明は省略する。
次に、ステップS6では、制御部51は、検知運転を行う際の圧縮機の回転数を決定する。制御部51は、第1検知運転及び第2検知運転を実行する際、好ましくは、圧縮機21の回転数を、最大回転数Rmaxと最小回転数Rminとの間の回転数範囲の中央値((Rmax+Rmin)/2)以下の第1回転数R1に調節する。
なお、圧縮機21の回転数を、比較的小さな第1回転数R1に調節する理由は、圧縮機21の回転数を小さくすることで、圧縮機21の吐出側と膨張弁25,26との間に存在する冷媒量を増やし、膨張弁25,26と圧縮機21の吸入側との間の配管等に存在する冷媒量を減らすためである。膨張弁25,26と圧縮機21の吸入側との間の配管等に存在する冷媒量を減らすことで、冷媒漏洩の判定に用いる吐出過熱度や吸入過熱度の値に変化が出やすく、比較的早い段階での冷媒漏洩検知が実現されやすくなる。
第1回転数R1は、最大回転数Rmaxと最小回転数Rminとの間の回転数範囲の中央値((Rmax+Rmin)/2)以下の単一の値であってもよい。第1回転数R1が単一の値である場合には、制御部51は、記憶部53に予め記憶されている第1回転数R1を用いる。例えば、第1回転数R1は、記憶部53に予め記憶されている最小回転数Rminであってもよい。
好ましくは、第1回転数R1は、最大回転数Rmaxと最小回転数Rminとの間の回転数範囲の中央値((Rmax+Rmin)/2)以下であって、かつ連絡配管長に応じて決定される値(連絡配管長が短いほど小さな値)である。例えば、第1回転数R1は、図8のように、連絡配管長のレンジ毎に段階的に変更される。
制御部51は、例えば、以下のような方法で冷媒漏洩の判定に用いる第1回転数R1を決定する。記憶部53には、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲と、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第1回転数R1とが、関連付けて記憶されている。制御部51は、記憶部53に記憶された連絡配管長情報に対応する連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第1回転数R1を記憶部53から呼び出すことで、検知運転の際の第1回転数R1を決定する。
なお、連絡配管長や連絡配管長の長さ範囲に対応する第1回転数R1は、例えば、理論的な計算や、テスト機を用いた実験や、コンピュータ上でのシミュレーションにより決定されればよい。
ステップS3又はステップS5で検知運転の際の過冷却度の目標値が決定され、ステップS6で第1回転数R1が決定されると、制御部51は、決定された過冷却度の目標値や、第1回転数R1を運転条件に用いて検知運転を開始する(ステップS7)。
検知運転中の制御部51による空気調和装置100の動作の制御の具体例について説明する。なお、前述のように、検知運転の際、制御部51は、冷媒回路10の状態を第1状態としてもよいし、冷媒回路10の状態を第2状態としてもよい。ここでは、制御部51が、検知運転の際、冷媒回路10の状態を第1状態とする場合を例に、制御部51による空気調和装置100の制御内容を説明する。
制御部51は、冷媒回路10における冷媒の流向が、第1流向D1になるように、流路切換機構22の動作を制御した上で、圧縮機21、第1ファン27及び第2ファン42を起動する。そして、制御部51は、過冷却度が所定の第3目標値に調節されるように、第1膨張弁25の開度制御を行う。過冷却度は、例えば、第1温度センサ33の計測値から、第2温度センサ34の計測値を差し引いて算出される。また、制御部51は、圧縮機21の回転数を第1回転数R1に制御する。
なお、制御部51は、2つの膨張弁25,26のうち、蒸発器側の膨張弁の開度を大きくする(ステップS8)。制御部51は、ここでは冷媒回路10における冷媒の流向が第1流向D1であるので、第2膨張弁26の開度を大きくする。制御部51は、第2膨張弁26の開度を最大開度としてもよいし、最大開度より小さな所定の開度以上に制御してもよい。ここで蒸発器側の膨張機構の膨張弁の開度を大きくする理由は、レシーバ24の内部の冷媒を流出させ、第1膨張弁25と圧縮機21の吸入側との間の配管等に存在する冷媒量を減らし、冷媒漏洩の判定に用いる、吐出温度又は吐出過熱度の値や、吸入過熱度の値に変化が出やすくして、比較的早い段階での冷媒漏洩検知を実現するためである。
なお、詳細な説明は省略するが、制御部51は、検知運転中の冷媒回路10における冷媒の流向が第2流向D2である場合には、ステップS8において、第1膨張弁25の開度を大きくする。
ステップS9では、制御部51は、検知運転を開始してから所定時間が経過したかを判断する。所定時間が経過したと判断された場合には、ステップS10に進む。ステップS9の処理は、所定時間が経過したと判断されるまで繰り返される。
ステップS10では、制御部51は、ステップS10の実行時点におけるセンサの計測値から、吐出温度(又は吐出過熱度)又は、吸入過熱度を検出する。なお、冷媒漏洩の判定に吐出温度(又は吐出過熱度)及び吸入過熱度の両方を用いる場合には、制御部51は、ステップS10の実行時点におけるセンサの計測値から、吐出温度(又は吐出過熱度)及び吸入過熱度を検出してもよい。吐出温度(又は吐出過熱度)又は吸入過熱度の具体的な検出方法については既に説明したので、ここでは説明を省略する。
ステップS11では、制御部51は、例えば、検出した吐出温度(又は吐出過熱度)と、第1閾値との比較結果に基づいて、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定する。具体的には、制御部51は、吐出温度(又は吐出過熱度)が第1閾値以上の場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定し、吐出温度(又は吐出過熱度)が第1閾値より小さい場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していないと判定する。
あるいは、ステップS11では、制御部51は、検出した吸入過熱度と、第2閾値との比較結果に基づいて、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定してもよい。具体的には、制御部51は、吸入過熱度が第2閾値以上の場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定し、吸入過熱度が第2閾値より小さい場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していないと判定する。
また、制御部51は、吐出過熱度及び吸入過熱度の両方に基づいて、冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを判定してもよい。
ステップS11において、制御部51が冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定した場合、制御ユニット50は、ネットワークNWを介して、監視装置200に冷媒回路10から冷媒が漏洩していること(冷媒漏洩)を報告する(ステップS12)。なお、制御ユニット50は、監視装置200に冷媒回路10から冷媒が漏洩していることを報告するだけではなく、空気調和装置100のユーザに対しても冷媒回路10から冷媒が漏洩していることを報知してもよい。例えば、制御ユニット50は、リモコン60の図示しない表示部等に冷媒回路10から冷媒が漏洩していることを報知してもよい。
ステップS11において、制御部51が冷媒回路10から冷媒が漏洩していないと判定した場合、制御ユニット50は、ネットワークNWを介して、監視装置200に冷媒回路10から冷媒が漏洩していないこと(冷媒非漏洩)を報告する(ステップS12)。なお、制御ユニット50は、監視装置200に冷媒回路10から冷媒が漏洩していないことを報告するだけではなく、空気調和装置100のユーザに対しても冷媒回路10から冷媒が漏洩していないことを報告してもよい。例えば、制御ユニット50は、リモコン60の図示しない表示部等に冷媒回路10から冷媒が漏洩していないことを報知してもよい。
(4)特徴
(4-1)
空気調和装置100は、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、熱源ユニット2と利用ユニット4とを接続する連絡配管と、を有する。連絡配管には、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、を含む。空気調和装置100は、冷媒が循環する冷媒回路10と、冷媒回路10内の冷媒の状態を検出するセンサと、制御部51と、を備える。冷媒回路10は、圧縮機21と、凝縮器と、膨張機構としての第1膨張弁25と及び第2膨張弁26と、蒸発器と、が冷媒配管で接続されて形成されている。冷媒回路10が第1状態にある場合には、第1熱交換器23が凝縮器として機能し、第2熱交換器41が蒸発器として機能する。冷媒回路10が第2状態にある場合には、第2熱交換器41が凝縮器として機能し、第1熱交換器23が蒸発器として機能する。センサには、例えば、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、及び第4温度センサ44を含む。制御部51は、空調負荷に応じた通常運転と、冷媒漏洩を検知する第1検知運転と、を実行する。本実施形態では、通常運転には、冷房運転と、暖房運転と、を含む。制御部51は、冷房運転を実行する際、凝縮器の出口の過冷却度を第1目標値に調節する。制御部51は、暖房運転を実行する際、凝縮器の出口の過冷却度を第2目標値に調節する。制御部51は、冷媒回路10内の冷媒の状態を検出するセンサの検出結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、を検出する。具体的には、制御部51は、冷媒回路10内の冷媒の状態を検出するセンサの検出結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値としての吐出温度(又は吐出過熱度)、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値としての吸入過熱度を検出する。
(4-1)
空気調和装置100は、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、熱源ユニット2と利用ユニット4とを接続する連絡配管と、を有する。連絡配管には、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、を含む。空気調和装置100は、冷媒が循環する冷媒回路10と、冷媒回路10内の冷媒の状態を検出するセンサと、制御部51と、を備える。冷媒回路10は、圧縮機21と、凝縮器と、膨張機構としての第1膨張弁25と及び第2膨張弁26と、蒸発器と、が冷媒配管で接続されて形成されている。冷媒回路10が第1状態にある場合には、第1熱交換器23が凝縮器として機能し、第2熱交換器41が蒸発器として機能する。冷媒回路10が第2状態にある場合には、第2熱交換器41が凝縮器として機能し、第1熱交換器23が蒸発器として機能する。センサには、例えば、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、及び第4温度センサ44を含む。制御部51は、空調負荷に応じた通常運転と、冷媒漏洩を検知する第1検知運転と、を実行する。本実施形態では、通常運転には、冷房運転と、暖房運転と、を含む。制御部51は、冷房運転を実行する際、凝縮器の出口の過冷却度を第1目標値に調節する。制御部51は、暖房運転を実行する際、凝縮器の出口の過冷却度を第2目標値に調節する。制御部51は、冷媒回路10内の冷媒の状態を検出するセンサの検出結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、を検出する。具体的には、制御部51は、冷媒回路10内の冷媒の状態を検出するセンサの検出結果に基づいて、圧縮機21の吐出温度に関する値としての吐出温度(又は吐出過熱度)、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値としての吸入過熱度を検出する。
制御ユニット50は、冷媒回路10を第1状態にして第1検知運転を実行する際には、過冷却度を第1目標値より大きな第3目標値に調節し、吐出温度(又は吐出過熱度)が第1閾値以上である場合に、又は、吸入過熱度が第2閾値以上である場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定する。
また、制御ユニット50は、冷媒回路10を第2状態にして第1検知運転を実行する際には、過冷却度を第2目標値より大きな第4目標値に調節し、吐出温度(又は吐出過熱度)が第1閾値以上である場合に、又は、吸入過熱度が第2閾値以上である場合に、冷媒回路10から冷媒が漏洩していると判定する。
空気調和装置100では、第1検知運転の際、過冷却度が通常運転の際より大きな値に制御される。そのため、空気調和装置100では、冷媒回路10の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路10を、圧縮機21の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。その結果、空気調和装置100では、比較的早い段階で、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(4-2)
空気調和装置100では、制御部51は、検知運転を実行する際、圧縮機21の回転数を、圧縮機21の最大回転数Rmaxと最小回転数Rminとの間の回転数範囲の中央値((Rmax+Rmin)/2)以下の第1回転数R1に調節する。
空気調和装置100では、制御部51は、検知運転を実行する際、圧縮機21の回転数を、圧縮機21の最大回転数Rmaxと最小回転数Rminとの間の回転数範囲の中央値((Rmax+Rmin)/2)以下の第1回転数R1に調節する。
空気調和装置100では、検知運転の際に、圧縮機21の回転数が比較的小さな値に制御される。そのため、空気調和装置100では、冷媒回路10の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路10を、圧縮機21の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。その結果、空気調和装置100では、比較的早い段階で、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(4-3)
空気調和装置100では、第1回転数R1は、連絡配管長に応じて決定される。その結果、空気調和装置100では、上述したように、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
空気調和装置100では、第1回転数R1は、連絡配管長に応じて決定される。その結果、空気調和装置100では、上述したように、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
(4-4)
空気調和装置100では、第1検知運転を実行する際の過冷却度の目標値である第3目標値又は第4目標値は、連絡配管長に応じて決定される。その結果、空気調和装置100では、上述したように、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
空気調和装置100では、第1検知運転を実行する際の過冷却度の目標値である第3目標値又は第4目標値は、連絡配管長に応じて決定される。その結果、空気調和装置100では、上述したように、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
(4-5)
空気調和装置100では、冷媒漏洩の判定値に用いられる第1閾値又は第2閾値は、連絡配管長に応じて決定される。その結果、空気調和装置100では、上述したように、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
空気調和装置100では、冷媒漏洩の判定値に用いられる第1閾値又は第2閾値は、連絡配管長に応じて決定される。その結果、空気調和装置100では、上述したように、冷媒漏洩の検知精度の向上を図ることができる。
(4-6)
空気調和装置100では、制御部51は、連絡配管の長さに関する情報(連絡配管長情報)を受け付ける。その結果、空気調和装置100では、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の実際の長さに応じて、第1検知運転の運転条件や、冷媒漏洩検知用の閾値を適切に設定できる。
空気調和装置100では、制御部51は、連絡配管の長さに関する情報(連絡配管長情報)を受け付ける。その結果、空気調和装置100では、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の実際の長さに応じて、第1検知運転の運転条件や、冷媒漏洩検知用の閾値を適切に設定できる。
(4-7)
空気調和装置100では、制御部51は、連絡配管長が基準値以上の場合、冷媒漏洩を検知する第2検知運転を実行する。制御部51は、第2検知運転を実行する際、過冷却度を通常運転時と同じ目標値に調節し、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、が閾値以上である場合に、冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する。
空気調和装置100では、制御部51は、連絡配管長が基準値以上の場合、冷媒漏洩を検知する第2検知運転を実行する。制御部51は、第2検知運転を実行する際、過冷却度を通常運転時と同じ目標値に調節し、圧縮機21の吐出温度に関する値、又は、蒸発器の出口の過熱度に関する値、が閾値以上である場合に、冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する。
この空気調和装置100では、冷媒回路10の容積に対して充填されている冷媒量が比較的少ない場合に、検知運転の際の過冷却度を大きく取り過ぎ、冷媒が漏洩していない状態を冷媒漏洩状態と判定する不具合の発生を抑制できる。
(4-8)
空気調和装置100では、冷媒回路10は、凝縮器と蒸発器との間に配置されるレシーバ24を含む。空気調和装置100の有する膨張機構は、凝縮器と容器との間に配置される第1弁と、容器と蒸発器との間に配置される第2弁と、を含む。冷媒回路10の状態が第1状態にある場合には、第1膨張弁25が第1弁であり、第2膨張弁26が第2弁である。冷媒回路10の状態が第2状態にある場合には、第1膨張弁25が第2弁であり、第2膨張弁26が第1弁である。制御部51は、第1検知運転の際、第2弁の開度を増加させる。
空気調和装置100では、冷媒回路10は、凝縮器と蒸発器との間に配置されるレシーバ24を含む。空気調和装置100の有する膨張機構は、凝縮器と容器との間に配置される第1弁と、容器と蒸発器との間に配置される第2弁と、を含む。冷媒回路10の状態が第1状態にある場合には、第1膨張弁25が第1弁であり、第2膨張弁26が第2弁である。冷媒回路10の状態が第2状態にある場合には、第1膨張弁25が第2弁であり、第2膨張弁26が第1弁である。制御部51は、第1検知運転の際、第2弁の開度を増加させる。
この空気調和装置100では、検知運転の際、レシーバ24内の冷媒を容器外に流出させ、冷媒回路10の高圧側に冷媒を集めることができる。そのため、この空気調和装置100では、冷媒回路10を、圧縮機の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。
(4-9)
空気調和装置100は、設置現場で冷媒回路10に対する冷媒の追加充填が行われないチャージレス型の空気調和装置である。
空気調和装置100は、設置現場で冷媒回路10に対する冷媒の追加充填が行われないチャージレス型の空気調和装置である。
設置現場で冷媒回路10に対する冷媒の追加充填が行われないチャージレス型の空気調和装置では、現地で施工される連絡配管の長さを仮定して、その長さの連絡配管を用いても冷媒量不足が生じない量の冷媒が予め充填される。しかし、現地で施工される連絡配管の長さが最大長に比べて短い場合があり、冷媒回路10の単位容積に対する充填冷媒量は、設置現場により異なる場合がある。
これに対し、この空気調和装置100では、第1検知運転の際、過冷却度が通常運転時より大きな値に制御される。そのため、空気調和装置100では、冷媒回路10の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路10を、圧縮機21の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。
(5)変形例
上記実施形態の変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例の構成は、矛盾しない限り、他の変形例の構成の一部又は全部と組み合わされてもよい。
上記実施形態の変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例の構成は、矛盾しない限り、他の変形例の構成の一部又は全部と組み合わされてもよい。
(5-1)変形例A
上記実施形態に係る空気調和装置100は、検知運転として、第1検知運転及び第2検知運転を有するが、これに限定されるものではない。空気調和装置100は、過冷却度の目標値として、通常運転時の過冷却度の目標値より大きな値を用いる第1検知運転だけを行うものであってもよい。この場合には、図3のフローチャートからステップS1~ステップS4の処理が省略され、制御部51は、ステップS4から処理を開始してもよい。
上記実施形態に係る空気調和装置100は、検知運転として、第1検知運転及び第2検知運転を有するが、これに限定されるものではない。空気調和装置100は、過冷却度の目標値として、通常運転時の過冷却度の目標値より大きな値を用いる第1検知運転だけを行うものであってもよい。この場合には、図3のフローチャートからステップS1~ステップS4の処理が省略され、制御部51は、ステップS4から処理を開始してもよい。
(5-2)変形例B
上記実施形態では、第1閾値及び第2閾値が、連絡配管長に応じて決定されているが、これに限定されるものではなく、第1閾値及び第2閾値は、連絡配管長によらず同じ値であってもよい。
上記実施形態では、第1閾値及び第2閾値が、連絡配管長に応じて決定されているが、これに限定されるものではなく、第1閾値及び第2閾値は、連絡配管長によらず同じ値であってもよい。
(5-3)変形例C
上記実施形態では、冷媒回路10の状態を第1状態として検知運転を行う場合も、冷媒回路10の状態を第2状態として検知運転を行う場合も、第1閾値及び第2閾値や、第1回転数R1として同じ値を使用することを想定している。ただし、これに限定されるものではなく、冷媒回路10の状態を第1状態として検知運転を行う場合と、冷媒回路10の状態を第2状態として検知運転を行う場合とで、第1閾値及び第2閾値や、第1回転数R1には、異なる値が用いられてもよい。
上記実施形態では、冷媒回路10の状態を第1状態として検知運転を行う場合も、冷媒回路10の状態を第2状態として検知運転を行う場合も、第1閾値及び第2閾値や、第1回転数R1として同じ値を使用することを想定している。ただし、これに限定されるものではなく、冷媒回路10の状態を第1状態として検知運転を行う場合と、冷媒回路10の状態を第2状態として検知運転を行う場合とで、第1閾値及び第2閾値や、第1回転数R1には、異なる値が用いられてもよい。
(5-4)変形例D
上記実施形態では、空気調和装置100がレシーバ24を有する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
上記実施形態では、空気調和装置100がレシーバ24を有する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、本開示の冷凍サイクル装置は、図9に示す空気調和装置100Aのように、レシーバ24及び第2膨張弁26を有さず、吸入管37aにアキュムレータ24aが設けられている装置であってもよい。この空気調和装置100Aでは、制御部51は、冷房運転時には過冷却度が第1目標値に調節されるように、暖房運転時には過冷却度が第2目標値に調節されるように、第1膨張弁25の開度を制御する。そして、この空気調和装置100Aにおいても、制御部51が、過冷却度を通常運転時よりも大きな目標値にする上述のような第1検知運転を行う。これにより、冷媒回路10の容積に対して充填されている冷媒量が比較的多い場合でも、冷媒回路10を、圧縮機21の吐出温度に関する値や蒸発器の出口の過熱度に関する値に基づき冷媒漏洩の検知しやすい状態にすることができる。なお、詳細な説明は省略するが、空気調和装置100の構成は、互いに矛盾しない範囲で、空気調和装置100Aに対しても適宜採用されればよい。
(5-5)変形例E
上記実施形態では、空気調和装置100がチャージレスの空気調和装置である場合について説明したが、本開示の冷凍サイクル装置は、チャージレスの冷凍サイクル装置に限定されるものではない。
上記実施形態では、空気調和装置100がチャージレスの空気調和装置である場合について説明したが、本開示の冷凍サイクル装置は、チャージレスの冷凍サイクル装置に限定されるものではない。
設置現場で冷媒の追加充填が行われる冷凍サイクル装置であっても、通常、冷媒回路には、最低限必要な量の冷媒が充填されるのではなく、最低限必要な量よりも多くの冷媒が充填される。言い換えれば、設置現場で冷媒の追加充填が行われる冷凍サイクル装置であっても、冷凍サイクル装置の冷媒回路には、余剰の冷媒が充填されている。このような余剰の冷媒の量が多い場合、過冷却度の目標値を通常運転時と同一として検知運転を行うと、冷媒漏洩を早い段階で検知することが困難な場合がある。これに対し、過冷却度の目標値を通常運転時より大きくする第1検知運転を行うことで、冷媒漏洩の検知精度の向上を図り、冷媒漏洩を早い段階で検知することが可能となる。
(5-6)変形例F
上記実施形態の空気調和装置100では、連絡配管長に応じて、過冷却度の第3目標値及び第4目標値や、第1回転数R1や、第1閾値及び第2閾値が決定されるが、これに限定されるものではない。
上記実施形態の空気調和装置100では、連絡配管長に応じて、過冷却度の第3目標値及び第4目標値や、第1回転数R1や、第1閾値及び第2閾値が決定されるが、これに限定されるものではない。
例えば、空気調和装置100では、冷媒回路10の内部容積に応じて、過冷却度の第3目標値及び第4目標値や、第1回転数R1や、第1閾値及び第2閾値が決定されてもよい。例えば、上記実施形態のチャージレスの空気調和装置100において、冷媒回路10の内部容積が小さいほど、過冷却度の第3目標値及び第4目標値は大きく、第1回転数R1は小さく、第1閾値及び第2閾値は小さく決定される。
なお、このように構成される場合には、制御部51は、連絡配管長情報に代えて、連絡配管の内部容積の情報を受け付けてもよい。また、制御部51は、連絡配管長情報や連絡配管の内部容積の情報に加えて、第1熱交換器23及び第2熱交換器41の内部容積の情報等を受け付けてもよい。あるいは、第1熱交換器23及び第2熱交換器41の内部容積の情報等は、予め記憶部53に記憶されていてもよい。
<付記>
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
2 熱源ユニット
4 利用ユニット
6 液冷媒連絡配管(連絡配管)
8 ガス冷媒連絡配管(連絡配管)
10 冷媒回路
21 圧縮機
23 第1熱交換器(凝縮器、蒸発器)
24 レシーバ(容器)
25 第1膨張弁(膨張機構,第1弁)
26 第2膨張弁(膨張機構,第2弁)
31 吸入温度センサ(センサ)
32 吐出温度センサ(センサ)
33 第1温度センサ(センサ)
44 第4温度センサ(センサ)
41 第2熱交換器(蒸発器、凝縮器)
51 制御部
100 冷凍サイクル装置
4 利用ユニット
6 液冷媒連絡配管(連絡配管)
8 ガス冷媒連絡配管(連絡配管)
10 冷媒回路
21 圧縮機
23 第1熱交換器(凝縮器、蒸発器)
24 レシーバ(容器)
25 第1膨張弁(膨張機構,第1弁)
26 第2膨張弁(膨張機構,第2弁)
31 吸入温度センサ(センサ)
32 吐出温度センサ(センサ)
33 第1温度センサ(センサ)
44 第4温度センサ(センサ)
41 第2熱交換器(蒸発器、凝縮器)
51 制御部
100 冷凍サイクル装置
Claims (9)
- 熱源ユニット(2)と、利用ユニット(4)と、前記熱源ユニットと前記利用ユニットとを接続する連絡配管(6,8)と、を有する冷凍サイクル装置であって、
圧縮機(21)と、凝縮器(23,41)と、膨張機構(25,26)と、蒸発器(41,23)と、が冷媒配管で接続されて形成されている、冷媒が循環する冷媒回路(10)と、
前記冷媒回路内の冷媒の状態を表す量を計測するセンサ(31,32,33,44)と、
制御部(51)と、
を備え、
前記制御部は、空調負荷に応じた通常運転と、冷媒漏洩を検知する第1検知運転と、を実行し、
前記制御部は、前記通常運転を実行する際、前記凝縮器の出口の過冷却度を第1値に調節し、
前記制御部は、前記センサの計測結果に基づいて、前記圧縮機の吐出温度に関する値、又は、前記蒸発器の出口の過熱度に関する値、を検出し、
前記制御部は、前記第1検知運転を実行する際、前記過冷却度を前記第1値より大きな第2値に調節し、前記圧縮機の吐出温度に関する値、又は、前記蒸発器の出口の過熱度に関する値が閾値以上である場合に、前記冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する、
冷凍サイクル装置(100)。 - 前記制御部は、前記第1検知運転を実行する際、前記圧縮機の回転数を、前記圧縮機の最大回転数と最小回転数との間の回転数範囲の中央値以下の第1回転数に調節する、
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1回転数は、前記連絡配管の長さに応じて決定される、
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第2値は、前記連絡配管の長さに応じて決定される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記閾値は、前記連絡配管の長さに応じて決定される、
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記連絡配管の長さに関する情報を受け付ける、
請求項3から5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記連絡配管の長さが所定長さ以上の場合、冷媒漏洩を検知する第2検知運転を実行し、
前記制御部は、前記第2検知運転を実行する際、前記過冷却度を前記第1値に調節し、前記圧縮機の吐出温度に関する値、又は、前記蒸発器の出口の過熱度に関する値が閾値以上である場合に、前記冷媒回路から冷媒が漏洩していると判定する、
請求項3から6のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路は、前記凝縮器と前記蒸発器との間に配置される容器(24)を更に含み、
前記膨張機構は、前記凝縮器と前記容器との間に配置される第1弁(25,26)と、前記容器と前記蒸発器との間に配置される第2弁(26,25)と、を含み、
前記制御部は、前記第1検知運転の際、前記第2弁の開度を増加させる、
請求項1から7のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 - 設置現場で前記冷媒回路に対する冷媒の追加充填が行われない、
請求項1から8のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
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