JP7118248B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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Description

この発明は、冷凍装置に関する。
特開平6-273013号公報(特許文献1)は、冷媒漏れをできるだけ早い時点で検出して信頼性を高めた冷凍サイクル装置が開示されている。
特開平6-273013号公報
近年、特開平6-273013号公報(特許文献1)に開示された方法よりもさらに正確かつ早期に冷媒漏れを検出する方法も検討されている。そして、冷媒漏れを確実に検知できるように、複数の冷媒不足検知方法を実装した冷凍装置も検討されている。
冷凍装置に複数の冷媒不足検知方法を実装する場合、各々の方法に従って冷媒不足状態を判定することが考えられる。しかしながら、冷媒不足検知方法は、冷媒の不足量に対する厳しさの判定がまちまちである。複数の冷媒不足検知方法を実装した冷凍装置において、ユーザの希望に関わらずすべての冷媒不足検知方法が実行されると、ユーザによっては希望しない異常報知がされ、煩わしく感じる場合がある。
この発明の目的は、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法が実行される冷凍装置を提供することである。
本開示は、冷媒を用いて冷却を行なう冷凍装置に関する。冷凍装置は、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置と、制御装置に設定する動作モードを入力する入力装置とを備える。動作モードは、省エネルギー性を重視する第1モードと、信頼性が確保される範囲であれば冷凍装置の運転を許容する第2モードとを含む。制御装置は、入力装置から設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
本開示の冷凍装置によれば、複数の冷媒不足検知方法が実行可能に構成された冷凍装置において、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法を有効にすることができるので、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。
本開示の実施の形態1に従う冷凍装置の全体構成図である。 冷媒不足が発生していない正常時におけるヒータ72周辺の冷媒の状態を概念的に示す図である。 実施の形態1の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。 本開示の実施の形態2に従う冷凍装置の全体構成図である。 実施の形態2で実行可能な冷媒不足の検知方法(1)~(9)を列挙した図である。 検知方法(1)~(9)と冷媒量との関係を示した図である。 実施の形態2の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
実施の形態1.
図1は、本開示の実施の形態1に従う冷凍装置の全体構成図である。なお、図1では、冷凍装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。
図1を参照して、冷凍装置1は、室外機2と、室内機3とを備える。室外機2は、圧縮機10と、凝縮器20と、ファン22と、液溜器30と、熱交換器40と、ファン42と、配管80~83,85とを含む。また、室外機2は、配管86,87と、冷媒量検出部70と、圧力センサ90,92と、制御装置100と、入力装置110とをさらに含む。室内機3は、膨張弁50と、蒸発器60と、ファン62と、配管84とを含む。室内機3は、配管83,85によって室外機2に接続されている。
配管80は、圧縮機10の吐出ポートと凝縮器20とを接続する。配管81は、凝縮器20と液溜器30とを接続する。配管82は、液溜器30と熱交換器40とを接続する。配管83は、熱交換器40と膨張弁50とを接続する。配管84は、膨張弁50と蒸発器60とを接続する。配管85は、蒸発器60と圧縮機10の吸入ポートとを接続する。配管86は、配管82と冷媒量検出部70とを接続する。配管87は、冷媒量検出部70と配管85とを接続する。
圧縮機10は、配管85から吸入される冷媒を圧縮して配管80へ出力する。圧縮機10は、制御装置100からの制御信号に従って回転数を調整するように構成される。圧縮機10の回転数を調整することで冷媒の循環量が調整され、冷凍装置1の能力を調整することができる。圧縮機10には種々のタイプのものを採用可能であり、たとえば、スクロールタイプ、ロータリータイプ、スクリュータイプ等のものを採用し得る。
凝縮器20は、圧縮機10から配管80に出力された冷媒を凝縮して配管81へ出力する。凝縮器20は、圧縮機10から出力された高温高圧のガス冷媒が外気と熱交換(放熱)を行なうように構成される。この熱交換により、冷媒は凝縮されて液相に変化する。ファン22は、凝縮器20において冷媒が熱交換を行なう外気を凝縮器20に供給する。ファン22の回転数を調整することにより、圧縮機10の吐出側の冷媒圧力(高圧側圧力)を調整することができる。
液溜器30は、凝縮器20によって凝縮された高圧の液冷媒を貯留する。熱交換器40は、液溜器30から配管82に出力された液冷媒がさらに外気と熱交換(放熱)を行なうように構成される。冷媒は、熱交換器40を通過することによって、過冷却された液冷媒となる。ファン42は、熱交換器40において冷媒が熱交換を行なう外気を熱交換器40に供給する。
膨張弁50は、熱交換器40から配管83へ出力された冷媒を減圧して配管84へ出力する。制御装置100が膨張弁50の開度を閉方向に変化させると、膨張弁50の下流側の冷媒圧力は低下し、冷媒の乾き度は上昇する。制御装置100が膨張弁50の開度を開方向に変化させると、膨張弁50の下流側の冷媒圧力は上昇し、冷媒の乾き度は低下する。
蒸発器60は、膨張弁50から配管84へ出力された冷媒を蒸発させて配管85へ出力する。蒸発器60は、膨張弁50により減圧された冷媒が室内機3内の空気と熱交換(吸熱)を行なうように構成される。冷媒は、蒸発器60を通過することにより蒸発して過熱蒸気となる。ファン62は、蒸発器60において冷媒が熱交換を行なう外気を蒸発器60に供給する。
冷媒量検出部70は、配管82から分岐する配管86と、配管85に接続される配管87との間に設けられる。配管86、冷媒量検出部70、および配管87は、凝縮器20の下流側の冷媒の一部を、室内機3を通過することなく圧縮機10へ戻す「バイパス回路」を構成する。
冷媒量検出部70は、キャピラリチューブ71と、ヒータ72と、温度センサ73,74とを含む。液溜器30中の冷媒は気相と液相の2相状態であり圧力は飽和蒸気圧である。配管86には、この飽和蒸気圧の液冷媒が流入する。キャピラリチューブ71は、配管86と配管87との間に接続され、バイパス回路の配管86に流れる冷媒の圧力を減圧する。キャピラリチューブ71は、配管86から液冷媒が供給される場合にキャピラリチューブ71を通過した冷媒がヒータ72によって加熱されてもガス単相となることなく気液二相であるように、ヒータ72の加熱量も考慮して適宜設計される。なお、キャピラリチューブ71に代えて膨張弁を用いてもよい。
ヒータ72および温度センサ73,74は、配管87に設けられる。ヒータ72は、キャピラリチューブ71を通過した冷媒を加熱する。キャピラリチューブ71を通過した冷媒は、ヒータ72によって加熱されることによりエンタルピーが上昇する。ヒータ72は、上述のように、キャピラリチューブ71を通過した冷媒がヒータ72によって加熱されてもガス単相となることなく気液二相であるように、キャピラリチューブ71の仕様とともにその加熱量が設定される。ヒータ72は、配管87の外部から冷媒を加熱してもよいし、ヒータ72から冷媒への伝熱をより確実にするために配管87の内部に設置してもよい。
温度センサ73は、ヒータ72による冷媒加熱前の冷媒温度、すなわち、キャピラリチューブ71とヒータ72との間の冷媒の温度T1を検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。一方、温度センサ74は、ヒータ72による冷媒加熱後の冷媒温度、すなわち、ヒータ72の下流であって配管85に合流する前の冷媒の温度T2を検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。温度センサ73,74は、配管87の外部に設置してもよいし、冷媒の温度をより確実に検出するために配管87の内部に設置してもよい。冷媒量検出部70による冷媒不足検知の原理および方法については、後ほど詳しく説明する。
圧力センサ90は、配管85内の冷媒の圧力LPを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。すなわち、圧力センサ90は、圧縮機10の吸入側の冷媒圧力(低圧側圧力)を検出するものである。圧力センサ92は、配管80内の冷媒の圧力HPを検出し、その検出値を制御装置100へ出力する。すなわち、圧力センサ92は、圧縮機10の吐出側の冷媒圧力(高圧側圧力)を検出するものである。
制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)102と、メモリ104(ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory))と、各種信号を入出力するための入出力バッファ(図示せず)等を含んで構成される。CPU102は、ROMに格納されているプログラムをRAM等に展開して実行する。ROMに格納されるプログラムは、制御装置100の処理手順が記されたプログラムである。制御装置100は、これらのプログラムに従って、室外機2における各機器の制御を実行する。この制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
<冷媒不足検知の説明>
以下、冷媒量検出部70を用いた冷媒不足の第1検知方法について説明する。なお、冷媒不足は、冷媒回路への冷媒の初期充填量が不足していたり、使用開始後に冷媒漏れが生じていたりした場合等に発生する。
図2は、冷媒不足が発生していない正常時におけるヒータ72周辺の冷媒の状態を概念的に示す図である。なお、以下では、冷媒不足が発生しておらず、冷媒量が適正な範囲内であるときを、単に「正常時」と称する場合がある。
図1、図2を参照して、冷媒量が適正な正常時は、凝縮器20の出口において冷媒はほぼ液相化しており、液溜器30に液冷媒が溜まっている。これにより、配管86には液冷媒が流れ、キャピラリチューブ71を通過した冷媒は、液成分が多い状態となる。そして、キャピラリチューブ71を通過した冷媒は、ヒータ72により加熱されて乾き度が上昇する。
冷媒が共沸冷媒(温度勾配を有しない冷媒であり、たとえばR410a等の冷媒)である場合、正常時は、キャピラリチューブ71を通過した冷媒は液成分が多い二相状態であるため、ヒータ72によって冷媒が加熱されても冷媒の温度は基本的に変化しない(加熱エネルギは冷媒の潜熱変化に利用される。)。したがって、ヒータ72による冷媒加熱後の冷媒の温度T2は、ヒータ72による冷媒加熱前の冷媒の温度T1と略同等となる。
なお、特に図示しないが、冷媒が非共沸冷媒(温度勾配を有する冷媒であり、たとえば、R407a、R448a、R449a、R463a等の冷媒)の場合は、ヒータ72による加熱によって冷媒の温度は多少上昇する(およそ10℃程度)。
一方、冷媒不足時は、凝縮器20の出口において冷媒は気液二相化しており、液溜器30には、液冷媒が溜まっていないか、溜まっていても少量である。これにより、配管86には気液二相の冷媒が流れ、キャピラリチューブ71を通過した冷媒は、正常時と比較してガス成分が多い状態となる。したがって、冷媒不足時には、キャピラリチューブ71を通過した冷媒は、ヒータ72によって冷媒が加熱されると、図2とは異なり、配管87中の冷媒は途中で蒸発してすべてガス状態となり冷媒の温度が上昇する(過熱度>0)。したがって、ヒータ72による冷媒加熱後の冷媒の温度T2は、ヒータ72による冷媒加熱前の冷媒の温度T1よりも高くなる。
なお、冷媒が非共沸冷媒の場合は、冷媒不足時のヒータ72による冷媒の温度上昇と、正常時のヒータ72による冷媒の温度上昇(冷媒の温度勾配に基づく温度上昇)とが区別できるように、ヒータ72の加熱量が適宜設定される。
このように、冷媒量検出部70において、ヒータ72によって冷媒を加熱したときの冷媒の温度上昇量に基づいて、冷凍装置1において冷媒不足が生じているか否かを検知することができる。
次に、冷媒不足の第2検知方法について説明する。第2検知方法では、制御装置100は、膨張弁50の開度に基づいて冷媒が不足しているか否かを判断する。膨張弁50の開度は、製品の開発段階において上限開度が設定されている。冷媒不足になった場合、膨張弁50の開度を全開としても、配管85の圧力(低圧)が目標値に上昇しない場合、全開の状態が一定時間以上継続することとなる。したがって、制御装置100は、膨張弁50の開度が設計上の上限開度を超える時間が一定時間以上継続した場合に、冷媒不足が生じていると判断する。
上記の冷媒量検出部70を使用する第1検知方法は、膨張弁50の開度に基づいて判定を行なう第2検知方法よりも、冷媒の減少が少量でも感度良く検出することが可能である。
したがって、第1検知方法は、冷凍装置1がエネルギーロスが少なく効率の良い状態で運転するために必要な冷媒量に対する不足を判定する方法として好ましい。一方、第2検知方法は、冷凍装置1が圧縮機10の過負荷などによって故障することを防止する、すなわち冷凍装置1の信頼性を確保するために必要な冷媒量に対する不足を判定する方法として好ましい。
図3は、実施の形態1の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間経過毎、または予め決められた条件が成立する毎に冷凍装置の制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。図1、図3を参照して、制御装置100は、まずステップS1において、動作モードの設定を読み込む。動作モードは、ユーザによって入力装置110経由で予め設定されている。動作モードとしては、能力が低下する前に冷媒不足を検知する「省エネ」モード、多少能力が低下し省エネ性が低下しても、不冷(庫内温度が目標値に達しない)となる冷媒不足または圧縮機の故障に影響するような冷媒不足にならなければ冷媒不足を検知しない「信頼性確保」モード、冷媒不足検知を実行しない「検知無効」モードなどが考えられる。特段にユーザが指定しなければ「通常」モードとなる。
ステップS2以降において、制御装置100は、ユーザが設定する動作モードに対応させて、冷媒不足の検知方法を選択する。ステップS2では、制御装置100は、動作モードが「省エネ」モードか否かを判断する。動作モードが「省エネ」モードである場合(S2でYES)、制御装置100は、「省エネ」モードに対応する圧縮機10等の制御を行なうとともに、ステップS3において、冷媒不足に対しては、冷媒量検出部70を用いる既に説明した第1検知方法を実行する。
一方、動作モードが「省エネ」モードでない場合(S2でNO)、制御装置100は、ステップS4において、動作モードが「信頼性確保」モードか否かを判断する。動作モードが「信頼性確保」モードである場合(S4でYES)、制御装置100は、「信頼性確保」モードに対応する圧縮機10の制御を行なうとともに、ステップS5において、冷媒不足に対しては、膨張弁50の開度で判断する既に説明した第2検知方法を実行する。
一方、動作モードが「信頼性確保」モードでない場合(S4でNO)、制御装置100は、ステップS6において、動作モードが「検知無効」モードか否かを判断する。動作モードが「検知無効」モードでない場合(S6でNO)、制御装置100は、特に指定がない場合に実行される「通常」モードに対応する圧縮機10の制御を行なうとともに、ステップS7において、冷媒不足に対しては、既に説明した第1検知方法および第2検知方法を実行する。
一方、動作モードが「検知無効」モードである場合(S6でYES)、制御装置100は、ステップS8に処理を進め、冷媒量検知を行なわない。
これに対し、ステップS3,S5,S7のいずれかにおいて冷媒不足の検知方法が実行された場合、制御装置100は、ステップS9において、いずれかの方法で異常検知すなわち冷媒の不足が検知されたか否かを判断する。異常検知がされた場合(S9でYES)、制御装置100は、ステップS10において、警報装置4を作動させて冷媒が減少していることをユーザに報知する。たとえば、警報装置4として、ブザーまたはパトランプが室外機2に設けられた接点出力に取り付けられる。また、警報時にはシリアル通信またはLAN通信などによって、リモコンまたはシステムコントローラの画面に異常を示す表示を行なうようにしても良い。
ステップS10における警報の種類は、どちらの検知方法で異常が検知されているのかが分かるように選択しても良い。たとえば、制御装置100を警報装置4に接続する接点を複数個設ければ、第1検知方法(冷媒量減少量は小)の場合は黄色ランプを点灯、第2検知方法(冷媒量減少量は大)の場合は赤色ランプを点灯などのように、パトランプ等を制御することができる。また、第1検知方法(冷媒量減少量は小)の場合は警報装置4でその場の表示とし、第2検知方法(冷媒量減少量は大)の場合はユニット故障の可能性ありとして警報装置4を作動させるとともに通信によって離隔地にいるユーザに異常が分かるようにしても良い。
再び図1を参照して、実施の形態1の冷凍装置1は、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置100と、制御装置100に設定する動作モードを入力する入力装置110とを備える。動作モードは、冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第1モード(「省エネ」モード)と、冷媒の量が、第1モードの判定値よりもさらに減少し、不冷または冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第2モード(「信頼性確保」モード)とを含む。制御装置100は、入力装置110から設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
以上説明したように、実施の形態1に示す冷凍装置1は、ユーザが希望する性能を冷凍装置1が発揮するようにユーザが運転モードを設定すると、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法を自動的に有効にする。したがって、ユーザが意識することなく、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。
実施の形態2.
図4は、本開示の実施の形態2に従う冷凍装置の全体構成図である。なお、図4では、冷凍装置における各機器の接続関係および配置構成を機能的に示しており、物理的な空間における配置を必ずしも示すものではない。
図4を参照して、冷凍装置1Aは、室外機2Aと、室内機3とを備える。室内機3は、図1と同じ構成であるので、説明は繰り返さない。室外機2Aは、図1に示した室外機2の構成において、制御装置100に代えて制御装置100Aを備え、圧縮機10に代えて圧縮機10Aを備える。室外機2Aは、さらに、内部熱交換器211と、膨張弁210と、配管212と、温度センサ201~205と、液面センサ206とを備える。
圧縮機10Aは、吸入ポート、吐出ポートに加えて、中間圧インジェクションポートを有する。
配管212は、配管83から分岐し、膨張弁210によって減圧された冷媒を圧縮機10Aの中間圧インジェクションポートに送る。
内部熱交換器211は、配管83を流れる冷媒と配管212を流れる冷媒との間で熱交換を行なう。これにより、配管83を流れる冷媒が気液混合状態となった場合でも、膨張弁50に至る冷媒が冷却され、膨張弁50の上流側冷媒が液相状態にされる。
温度センサ201は、過冷却器として働く熱交換器40の冷却側の温度TH1、すなわち空気熱交換器の場合には、外気吸気温度を検知する。温度センサ202は、過冷却器として働く熱交換器40の被冷却側の温度TH2、すなわち空気熱交換器の場合には、液冷媒温度を検知する。
温度センサ204は、過冷却器として働く内部熱交換器211の冷却側の温度TH4、すなわち膨張弁210を通過した冷媒温度を検知する。温度センサ203は、過冷却器として働く内部熱交換器211の被冷却側の温度TH3、すなわち配管83の出口部の液冷媒温度を検知する。
温度センサ205は、圧縮機10Aの吐出冷媒温度TH5を検知する。液面センサ206は、液溜器30に貯留されている液冷媒の液面を検出する。
以上のセンサが追加され、実施の形態2に従う冷凍装置1Aでは、さらに多くの種類の冷媒不足の検知方法が実行可能となっている。
制御装置100Aは、CPU102と、メモリ104とに加えて、実施の形態2で実行される複数の冷媒不足の検知方法の各々について有効無効を指定するディップスイッチ106をさらに含む。
室外機2Aの他の構成については、図1に示した室外機2と同様であるので、説明は繰り返さない。
図5は、実施の形態2で実行可能な冷媒不足の検知方法(1)~(9)を列挙した図である。図6は、検知方法(1)~(9)と冷媒量との関係を示した図である。
図5,図6を参照して、検知方法(1)~(9)が冷媒不足として検知する冷媒量は、それぞれ検知レベルI~IXである。すなわち、検知方法(1)は、省エネ性能を最高に発揮するために必要な冷媒量LV2から少しでも低下すると冷媒不足であると検知する。つまり検知方法(1)は冷媒不足に対して感度が高い検知方法である。これに対し、検知方法(9)は、冷媒不足のため圧縮機10Aが故障する冷媒量LV0の近くの冷媒量XIまで冷媒量が減少したら冷媒不足であると検知する。
言い換えると、検知方法(1)から(9)の順番で、冷媒量の減少に対する感度が高いといえる。
検知方法(1)は、運転中の定常状態において、液溜器30に設けた液面センサ206で液面レベルを検出する方法である。液面レベルが冷媒不足に相当するレベルであれば制御装置100Aは、警報装置4を作動させる。
検知方法(2)は、液溜器30の出口に接続された配管82から圧縮機10Aの吸入口に向かう配管87においてキャピラリチューブ71の後の配管のヒータ72前後の温度差(T2-T1)で冷媒不足を判定する方法である。この方法は、実施の形態1の第1検知方法に対応する。
検知方法(3)は、温度効率ε=(Tc-TH2)/(Tc-TH1)または(Tc-TH3)/(Tc-TH4)が判定値以下であれば、冷媒不足を警告する方法である。ここで、温度TH1~TH4は、図4の温度センサ201~204が検知した温度である。また、温度Tcは、高圧圧力相当の冷媒の飽和温度である。
検知方法(4)は、過冷却器である熱交換器40の出口部の過冷却度SC=Tc-TH2または熱交換器211出口部の過冷却度SC=Tc-TH3と外気温度や冷媒循環量(サーミスタ、圧力センサなどで検出した値から算出、もしくは直接計測)などのパラメータの組み合わせで冷媒不足を判定する方法である。
検知方法(5)は、過冷却器である熱交換器40の出口部の過冷却度SC=Tc-TH2または熱交換器211出口部の過冷却度SC=Tc-TH3が判定値より小さいと冷媒不足であるとして警告する方法である。
検知方法(6)は、圧縮機10Aの中間圧インジェクションポートに接続された配管212に設けられた膨張弁210の開度が、一定開度以上(または最大開度)である状態が一定時間継続した場合に冷媒不足と判定する方法である。
検知方法(7)は、膨張弁50の開度が、一定開度以上(または最大開度)である状態が一定時間継続した場合に冷媒不足と判定する方法である。
検知方法(8)は、低圧部の圧力を検出する圧力センサ90の検出値がある圧力以下(未満)になった場合に冷媒不足と判定する方法である。
検知方法(9)は、圧縮機10Aの吐出部の温度センサ205の検出値が、ある温度以上またはある温度より大きいことを検知した場合に、結果的に冷媒不足が影響している可能性があるとして、冷媒不足と判定する方法である。
実施の形態2の冷凍装置1Aは、上記の検知方法(1)~(9)が実行可能に構成されている。しかし、ユーザによっては、むやみな検知による警報はやめて、故障の可能性が高まるほど冷媒が不足した場合に警報してほしいと要望する場合もある。
また、このような複数の検知方法のうち、いずれが自分のニーズに合った検知方法であるのかをユーザが選択するのは難しい。
そこで、実施の形態2の冷凍装置1Aでは、「省エネ」「信頼性確保」モードなどの動作モードを指定すると、それに連動して適切な冷媒不足の検知方法が選択されるように構成されている。さらに、ディップスイッチ106をさらに制御装置100Aに設けたことによって、各々の冷媒不足の検知方法をユーザが無効にすることができる。このため、ユーザの希望する性能を維持するために必要な冷媒量に合わせた警報が実現できる。
図7は、実施の形態2の冷凍装置の冷媒不足検知制御の処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、一定時間経過毎、または予め決められた条件が成立する毎に冷凍装置の制御のメインルーチンから呼び出されて実行される。図4、図7を参照して、制御装置100Aは、まずステップS21において、動作モードの設定およびディップスイッチ106の設定を読み込む。動作モードは、ユーザによって入力装置110経由で予め設定されている。動作モードとしては、消費電力をなるべく低く抑える「省エネ」モード、消費電力は多少増えても機器の信頼性が確保される範囲内で運転を許容する「信頼性確保」モード、冷媒不足検知を実行しない「検知無効」モードなどが考えられる。特段にユーザが指定しなければ「通常」モードとなる。
ディップスイッチ106は、制御装置100Aの制御基板上に設けられており、ユーザが検知方法(1)~(9)の各々についての有効、無効を設定できるように構成されている。
ステップS22以降において、制御装置100Aは、ユーザが設定する動作モードに対応させて、冷媒不足の検知方法を選択する。ステップS22では、制御装置100Aは、動作モードが「省エネ」モードか否かを判断する。動作モードが「省エネ」モードである場合(S22でYES)、制御装置100Aは、「省エネ」モードに対応する圧縮機10A等の制御を行なうとともに、ステップS23において、冷媒不足に対しては、図5に示す「省エネ」分類の検知方法(1)~(5)のうち、ディップスイッチ106で有効と指定された検知方法を実行する。
一方、動作モードが「省エネ」モードでない場合(S22でNO)、制御装置100Aは、ステップS24において、動作モードが「信頼性確保」モードか否かを判断する。動作モードが「信頼性確保」モードである場合(S24でYES)、制御装置100Aは、「信頼性確保」モードに対応する圧縮機10Aの制御を行なうとともに、ステップS25において、冷媒不足に対しては、図5に示す「信頼性確保」分類の検知方法(6)~(9)のうち、ディップスイッチ106で有効と指定された検知方法を実行する。
一方、動作モードが「信頼性確保」モードでない場合(S24でNO)、制御装置100Aは、ステップS26において、動作モードが「検知無効」モードか否かを判断する。動作モードが「検知無効」モードでない場合(S26でNO)、制御装置100Aは、特に指定がない場合に実行される「通常」モードに対応する圧縮機10Aの制御を行なうとともに、ステップS27において、冷媒不足に対しては、すべての検知方法(1)~(9)のうち、ディップスイッチ106で有効と指定された検知方法を実行する。
一方、動作モードが「検知無効」モードである場合(S26でYES)、制御装置100Aは、ステップS28に処理を進め、冷媒量検知を行なわない。
これに対し、ステップS23,S25,S27のいずれかにおいて冷媒不足の検知方法が実行された場合、制御装置100Aは、ステップS29において、いずれかの方法で異常検知すなわち冷媒の不足が検知されたか否かを判断する。異常検知がされた場合(S29でYES)、制御装置100Aは、ステップS30において、警報装置4を作動させて冷媒が減少していることをユーザに報知する。たとえば、警報装置4として、ブザーまたはパトランプが室外機2Aに設けられた接点出力に取り付けられる。また、警報時にはシリアル通信またはLAN通信などによって、リモコンまたはシステムコントローラの画面に異常を示す表示を行なうようにしても良い。
ステップS30における警報の種類は、どちらの検知方法で異常が検知されているのかが分かるように選択しても良い。たとえば、制御装置100Aを警報装置4に接続する接点を複数個設ければ、「省エネ」に分類される検知方法(冷媒量減少量は小)の場合は黄色ランプを点灯、「信頼性確保」に分類される検知方法(冷媒量減少量は大)の場合は赤色ランプを点灯などのように、パトランプ等を制御することができる。また、「省エネ」に分類される検知方法(冷媒量減少量は小)の場合は警報装置4でその場の表示とし、「信頼性確保」に分類される検知方法(冷媒量減少量は大)の場合はユニット故障の可能性ありとして警報装置4を作動させるとともに通信によって離隔地にいるユーザに異常が分かるようにしても良い。
再び、図4を参照して、冷凍装置1Aは、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置100Aと、制御装置100Aに設定する動作モードを入力する入力装置110とを備える。動作モードは、冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第1モードと、冷媒の量が、第1モードの判定値よりもさらに減少し、不冷または冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第2モードとを含む。制御装置100Aは、入力装置110Aから設定された動作モードに応じて複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する。
動作モードを設定すれば、それに適した冷媒不足検知方法が自動的に選択されるので、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。
好ましくは、実施の形態2では、複数の冷媒不足検知方法は、図に示すように、「省エネ」に分類される第1グループと、「信頼性確保」に分類される第2グループとに分けられる。図7のフローチャートに示されるように、制御装置100Aは、冷媒不足検知方法(1)~(9)の実行を指定する少なくとも第1の設定である「省エネ」モードと、第2の設定である「信頼性確保」モードとが選択可能に構成される。第1の設定では、複数の冷媒不足検知機能のうち、第1グループに属する検知方法(1)~(5)が有効となり、第1グループに属さない検知方法(6)~(9)が無効となる。第2の設定では、複数の冷媒不足検知機能のうち、第2グループに属する検知方法(6)~(9)が有効となり、第2グループに属さない検知方法(1)~(5)が無効となる。動作モードとして第1モードである「省エネ」モードが設定された場合には、第1の設定が選択され、動作モードとして第2モードである「信頼性確保」モードが設定された場合には、第2の設定が選択される。
さらに、図7のフローチャートに示されるように、制御装置100Aは、冷媒不足検知方法(1)~(9)の実行を指定する第3の設定である「通常」モード、第4の設定である「検知無効」モードが選択可能に構成される。第3の設定では、複数の冷媒不足検知機能のすべてが有効となり、第4の設定では、複数の冷媒不足検知機能のすべてが無効となる。
好ましくは、制御装置100Aは、入力装置110からの入力に応じて、冷媒不足検知方法(1)~(9)のうちいずれが「省エネ」に分類される第1グループに属し、いずれが「信頼性確保」に分類される第2グループに属するかを変更可能に構成されても良い。
図4に示す制御装置100Aは、図6に示す冷媒不足検知方法(1)~(9)の各々について、有効とするか無効とするかを設定可能なディップスイッチ106と、動作モードを記憶するメモリ104と、メモリ104に記憶された動作モードとディップスイッチ106の設定とに基づいて、有効とする冷媒不足検知方法を決定するプロセッサであるCPU102とを含む。
このように構成することによって、ユーザにとって好ましい冷媒不足検知方法を一層細かく選択することが可能となる。
制御装置100Aは、冷媒不足検知方法(1)~(9)のうちの少なくとも1つについて、検知に用いるパラメータを変更し、冷媒不足として検知する冷媒量または検知感度を変更可能に構成される。たとえば、検知方法(3)の熱交換器の温度効率による検知では、温度効率が基準値未満になった状態が一定時間継続した場合に冷媒不足であると判断するが、この一定時間を30分から24時間に変更すれば、大幅に検知感度を低下させることが可能である。また、たとえば、検知方法(1)の液溜器30の液量についても、液面センサの検知レベルを変更すれば、検知感度を変更することができる。さらに、運転中の変動も考慮すると、検知方法(1)検知レベルを下回った状態が一定時間継続した場合に冷媒不足と判断する場合のこの一定時間を長くすれば、上記と同様に検知感度を低下させることができる。
以上説明したように、実施の形態2に示す冷凍装置1Aは、ユーザが希望する性能を冷凍装置1Aが発揮するようにユーザが運転モードを設定すると、ユーザが希望する性能を発揮するための冷媒量に合わせた冷媒不足検知方法を自動的に有効にする。したがって、ユーザが意識することなく、ユーザが希望しない冷媒不足の警告がされることを避けることができる。また、ディップスイッチ106を設けているので、ユーザの希望に添った冷媒不足の検知方法をより細かく指定することも可能である。
なお、本実施の形態では、動作モードを「省エネ」「信頼性確保」モードなどとしているが、動作モードの名称は「エコモード」などと適宜変更しても良い。
また、実施の形態2で説明した検知方法のうち検知方法(2)、検知方法(7)は実施の形態1における第1検知方法、第2検知方法に対応しているが、実施の形態1に示した構成においても、センサを追加し、検知方法(1)、(3)~(5)、(8)、(9)を実行可能とし、ディップスイッチを追加して各モードの有効無効をユーザが個々に設定可能としても良い。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,1A 冷凍装置、10,10A 圧縮機、2,2A 室外機、3 室内機、4 警報装置、20 凝縮器、22,42,62 ファン、30 液溜器、40 熱交換器、50,210 膨張弁、60 蒸発器、70 冷媒量検出部、71 キャピラリチューブ、72 ヒータ、73,74,201,202,203,204,205 温度センサ、80,81,82,83,84,85,86,87,212 配管、90,92 圧力センサ、100,100A 制御装置、104 メモリ、106 ディップスイッチ、110 入力装置、206 液面センサ、211 内部熱交換器。

Claims (8)

  1. 冷媒を用いて冷却を行なう冷凍装置であって、
    前記冷媒が循環する冷媒回路と、
    前記冷媒の量の不足を検知する複数の冷媒不足検知機能を実行する制御装置と、
    前記制御装置に設定する動作モードを入力する入力装置とを備え
    前記動作モードは、
    冷媒の量が省エネルギー性を重視した判定値よりも減少した場合に冷媒不足を検知する第1モードと、
    冷媒の量が、前記判定値よりもさらに減少し、不冷または前記冷凍装置の信頼性が確保されない範囲になって初めて冷媒不足検知を行なう第2モードとを含む、冷凍装置。
  2. 前記制御装置は、
    前記入力装置から設定された動作モードに応じて前記複数の冷媒不足検知機能のうちのいずれの検知結果を有効としいずれの検知結果を無効とするかを決定し、
    有効とした検知結果が冷媒不足を示す場合に、冷媒不足を報知する、請求項1に記載の冷凍装置。
  3. 前記複数の冷媒不足検知機能は、第1グループと、第2グループとに分類され、
    前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能の実行を指定する少なくとも第1の設定および第2の設定が選択可能に構成され、
    前記第1の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のうち、前記第1グループに属する検知機能が有効となり、前記第1グループに属さない検知機能が無効となり、
    前記第2の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のうち、前記第2グループに属する検知機能が有効となり、前記第2グループに属さない検知機能が無効となり、
    前記動作モードとして前記第1モードが設定された場合には、前記第1の設定が選択され、
    前記動作モードとして前記第2モードが設定された場合には、前記第2の設定が選択される、請求項に記載の冷凍装置。
  4. 前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能の実行を指定する第3の設定および第4の設定がさらに選択可能に構成され、
    前記第3の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のすべてが有効となり、
    前記第4の設定では、前記複数の冷媒不足検知機能のすべてが無効となる、請求項に記載の冷凍装置。
  5. 前記制御装置は、前記入力装置からの入力に応じて、前記複数の冷媒不足検知機能のいずれが第1グループに属し、いずれが第2グループに属するかを変更可能に構成される、請求項に記載の冷凍装置。
  6. 前記制御装置は、
    前記複数の冷媒不足検知機能の各々について、有効とするか無効とするかを設定可能なスイッチと、
    前記動作モードを記憶するメモリと、
    前記メモリに記憶された前記動作モードと前記スイッチの設定とに基づいて、有効とする冷媒不足検知機能を決定するプロセッサとを含む、請求項1に記載の冷凍装置。
  7. 前記制御装置は、前記複数の冷媒不足検知機能のうちの少なくとも1つについて、検知に用いるパラメータを変更し、冷媒不足として検知する冷媒量を変更可能に構成される、請求項1に記載の冷凍装置。
  8. 前記複数の冷媒不足検知機能は、第1グループと、第2グループとに分類され、
    前記制御装置は、前記第2グループに属する冷媒不足検知機能において冷媒不足が検知された場合には、前記第1グループに属する冷媒不足検知機能において冷媒不足が検知された場合と異なる報知方法で、冷媒不足を報知する、請求項1に記載の冷凍装置。
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