JPWO2018189826A1 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
冷凍サイクル装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、第1膨張弁、第2膨張弁及び負荷側熱交換器が冷媒配管を介して接続された冷媒回路を備え、冷媒回路は、負荷側熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、負荷側熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能であり、第1膨張弁と第2膨張弁との間は、冷媒配管の一部である液管を介して接続されており、冷媒回路には、冷媒の流れにおいて第1膨張弁と並列に接続された第1バイパス回路と、第1バイパス回路に設けられた第1逆止弁と、冷媒の流れにおいて第2膨張弁と並列に接続された第2バイパス回路と、第2バイパス回路に設けられた第2逆止弁と、が設けられている。The refrigeration cycle apparatus includes a refrigerant circuit in which a compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a load side heat exchanger are connected via a refrigerant pipe. A cooling operation in which the exchanger functions as an evaporator and a heating operation in which the load-side heat exchanger functions as a condenser can be performed. Between the first expansion valve and the second expansion valve, a refrigerant pipe is provided. The refrigerant circuit includes a first bypass circuit connected in parallel with the first expansion valve in the refrigerant flow, and a first reverse circuit provided in the first bypass circuit. A stop valve, a second bypass circuit connected in parallel with the second expansion valve in the refrigerant flow, and a second check valve provided in the second bypass circuit are provided.
Description
本発明は、直列に接続された2つの膨張弁を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including two expansion valves connected in series.
特許文献1には、冷媒漏洩検知機能を有した冷凍空調システムが記載されている。この冷凍空調システムは、冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、当該過去の時点から冷凍サイクルの停止及び起動を複数回実施した後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を備えている。同文献には、冷媒量の不足を判定するための指標として、凝縮器の液相面積比率を用いることが記載されている。凝縮器の液相面積比率は、凝縮器の冷媒過冷却度、外気温度、圧縮機の吐出エンタルピ、及び冷媒の低圧液比熱などに基づき演算される。 Patent Document 1 describes a refrigeration air conditioning system having a refrigerant leakage detection function. This refrigeration air conditioning system is based on past data relating to the past refrigerant amount of the refrigeration cycle and new data relating to the refrigerant amount after the refrigeration cycle has been stopped and started a plurality of times from the past time point. Determining means for determining the refrigerant leakage. This document describes that the liquid phase area ratio of the condenser is used as an index for determining the shortage of the refrigerant amount. The liquid phase area ratio of the condenser is calculated based on the refrigerant supercooling degree of the condenser, the outside air temperature, the discharge enthalpy of the compressor, the low pressure liquid specific heat of the refrigerant, and the like.
一般に冷凍サイクルでは、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とが異なる。このため、必要冷媒量が少ない運転モードでは、アキュムレータ又はレシーバ等の液溜め容器に余剰の液冷媒が貯留される。液溜め容器に液冷媒が貯留された状態で冷媒が漏洩した場合、液溜め容器内の液冷媒が全て気化しない限り、冷媒の漏洩前後で冷凍サイクルの運転状況に違いが現れない。したがって、特許文献1の冷凍空調システムのように冷凍サイクルの運転状況データに基づき冷媒の漏洩が判定される場合、液溜め容器に貯留されている余剰冷媒の量が多いほど、冷媒の漏洩が生じてから漏洩が検知されるまでに長時間を要する。すなわち、液溜め容器に貯留される余剰冷媒の量が多いほど、冷媒の漏洩量が多くなりやすいという課題があった。 In general, in the refrigeration cycle, the amount of refrigerant required during cooling operation differs from the amount of refrigerant required during heating operation. For this reason, in the operation mode with a small amount of necessary refrigerant, excess liquid refrigerant is stored in a liquid storage container such as an accumulator or a receiver. When the refrigerant leaks in a state where the liquid refrigerant is stored in the liquid reservoir, there is no difference in the operation state of the refrigeration cycle before and after the refrigerant leaks unless all the liquid refrigerant in the liquid reservoir is vaporized. Therefore, when the leakage of the refrigerant is determined based on the operation status data of the refrigeration cycle as in the refrigeration air conditioning system of Patent Document 1, the larger the amount of excess refrigerant stored in the liquid reservoir, the more the refrigerant leaks. It takes a long time until a leak is detected. That is, there is a problem that the larger the amount of excess refrigerant stored in the liquid storage container, the greater the amount of refrigerant leakage.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、余剰冷媒の量を削減できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus that can reduce the amount of surplus refrigerant.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、第1膨張弁、第2膨張弁及び負荷側熱交換器が冷媒配管を介して接続された冷媒回路を備え、前記冷媒回路は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能であり、前記第1膨張弁と前記第2膨張弁との間は、前記冷媒配管の一部である液管を介して接続されており、前記冷媒回路には、冷媒の流れにおいて前記第1膨張弁と並列に接続された第1バイパス回路と、前記第1バイパス回路に設けられ、前記熱源側熱交換器から前記液管を介して前記負荷側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第1逆止弁と、の組と、冷媒の流れにおいて前記第2膨張弁と並列に接続された第2バイパス回路と、前記第2バイパス回路に設けられ、前記負荷側熱交換器から前記液管を介して前記熱源側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第2逆止弁と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられているものである。 A refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit in which a compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a load side heat exchanger are connected via a refrigerant pipe, and the refrigerant circuit Is capable of performing a cooling operation in which the load-side heat exchanger functions as an evaporator, and a heating operation in which the load-side heat exchanger functions as a condenser, and the first expansion valve and the second expansion valve The valve is connected via a liquid pipe which is a part of the refrigerant pipe, and the refrigerant circuit includes a first bypass circuit connected in parallel with the first expansion valve in the flow of the refrigerant. A first check valve provided in the first bypass circuit and allowing a refrigerant flow in a direction from the heat source side heat exchanger to the load side heat exchanger via the liquid pipe; A second bypass circuit connected in parallel with the second expansion valve in the refrigerant flow; And a second check valve that is provided in the second bypass circuit and allows a refrigerant flow in a direction from the load side heat exchanger to the heat source side heat exchanger via the liquid pipe. , At least one of them is provided.
本発明によれば、冷房運転時の液管内の冷媒の密度と、暖房運転時の液管内の冷媒の密度とを近づけることができる。したがって、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とを近づけることができるため、余剰冷媒の量を削減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the density of the refrigerant | coolant in the liquid pipe at the time of cooling operation and the density of the refrigerant | coolant in the liquid pipe at the time of heating operation can be closely approached. Therefore, the amount of refrigerant necessary during the cooling operation and the amount of refrigerant necessary during the heating operation can be made closer, so that the amount of excess refrigerant can be reduced.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置について説明する。図1は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1の概略構成を示す冷媒回路図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置1として、空気調和装置を例示している。Embodiment 1 FIG.
A refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a schematic configuration of a refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment. In the present embodiment, an air conditioner is illustrated as the refrigeration cycle apparatus 1.
図1に示すように、冷凍サイクル装置1は、冷媒を循環させる冷媒回路10を有している。冷媒回路10は、圧縮機21、冷媒流路切替装置22、熱源側熱交換器23、第1膨張弁24、第2膨張弁25、負荷側熱交換器26が冷媒配管を介して順次環状に接続された構成を有している。冷媒回路10は、負荷側熱交換器26が蒸発器として機能する冷房運転と、負荷側熱交換器26が凝縮器として機能する暖房運転と、を切り替えて実行できるように構成されている。冷媒回路10には、余剰冷媒を貯留する液溜め容器が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 1 has a
また、冷凍サイクル装置1は、例えば室外に設置される室外機30と、例えば室内に設置される室内機40と、を有している。室外機30には、少なくとも熱源側熱交換器23が収容されている。本実施の形態の室外機30には、熱源側熱交換器23の他に、圧縮機21、冷媒流路切替装置22及び第1膨張弁24が収容されている。室内機40には、少なくとも負荷側熱交換器26が収容されている。本実施の形態の室内機40には、負荷側熱交換器26の他に、第2膨張弁25が収容されている。
In addition, the refrigeration cycle apparatus 1 includes, for example, an
室外機30と室内機40との間は、冷媒配管の一部である延長配管51及び延長配管52を介して接続されている。延長配管51の一端は、継手部31を介して室外機30に接続されている。延長配管51の他端は、継手部41を介して室内機40に接続されている。室外機30の冷媒流路切替装置22と室内機40の負荷側熱交換器26とは、延長配管51を含む冷媒配管を介して接続されている。冷媒流路切替装置22と負荷側熱交換器26との間の冷媒配管は、主にガス冷媒を流通させるガス管となる。
The
延長配管52の一端は、継手部32を介して室外機30に接続されている。延長配管52の他端は、継手部42を介して室内機40に接続されている。室外機30の第1膨張弁24と室内機40の第2膨張弁25とは、延長配管52を含む冷媒配管を介して接続されている。第1膨張弁24と第2膨張弁25との間の冷媒配管は、主に液冷媒を流通させる液管となる。
One end of the
圧縮機21は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。圧縮機21としては、例えば、回転速度を調整可能なインバータ駆動の圧縮機などが用いられる。冷媒流路切替装置22は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒回路10内の冷媒の流れ方向を切り替えるものである。冷媒流路切替装置22としては、例えば四方弁が用いられる。
The
熱源側熱交換器23は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器23では、内部を流通する冷媒と、室外ファン(図示せず)により送風される室外空気との熱交換が行われる。
The heat source
第1膨張弁24は、室外機30側で冷媒を減圧させる弁である。第2膨張弁25は、室内機40側で冷媒を減圧させる弁である。第1膨張弁24及び第2膨張弁25は、冷媒回路10において互いに直列に接続されている。第1膨張弁24及び第2膨張弁25としては、後述する制御部100の制御により開度を調整可能な電子膨張弁が用いられる。
The
負荷側熱交換器26は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する熱交換器である。負荷側熱交換器26では、内部を流通する冷媒と、室内ファン(図示せず)により送風される室内空気との熱交換が行われる。
The load-
冷媒回路10には、冷媒の流れにおいて第1膨張弁24と並列に接続され、第1膨張弁24を経由せずに冷媒を流通させる第1バイパス回路11が設けられている。第1バイパス回路11には、第1逆止弁27が設けられている。第1逆止弁27は、延長配管52を含む液管を介して熱源側熱交換器23から負荷側熱交換器26に向かう方向の冷媒の流れを許容し、逆方向の冷媒の流れを遮断するように構成されている。第1バイパス回路11及び第1逆止弁27は、室外機30に収容されている。
The
また、冷媒回路10には、冷媒の流れにおいて第2膨張弁25と並列に接続され、第2膨張弁25を経由せずに冷媒を流通させる第2バイパス回路12が設けられている。第2バイパス回路12には、第2逆止弁28が設けられている。第2逆止弁28は、延長配管52を含む液管を介して負荷側熱交換器26から熱源側熱交換器23に向かう方向の冷媒の流れを許容し、逆方向の冷媒の流れを遮断するように構成されている。第2バイパス回路12及び第2逆止弁28は、室内機40に収容されている。
In addition, the
冷媒回路10を循環する冷媒としては、例えば可燃性冷媒が用いられる。ここで、可燃性冷媒とは、微燃レベル以上(例えば、ASHRAE34の分類で2L以上)の燃焼性を有する冷媒のことである。また、冷媒回路10を循環する冷媒としては、不燃性冷媒が用いられてもよいし、有毒性冷媒が用いられてもよい。
As the refrigerant circulating in the
制御部100は、CPU、ROM、RAM、I/Oポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御部100は、冷媒回路10に設けられた各種センサからの検出信号、及び操作部からの操作信号等に基づき、圧縮機21、冷媒流路切替装置22、第1膨張弁24及び第2膨張弁25の動作を含む冷凍サイクル装置1全体の動作を制御する。制御部100は、室外機30に設けられていてもよいし、室内機40に設けられていてもよい。また、制御部100は、室外機30に設けられた室外機制御部と、室内機40に設けられ室外機制御部と通信可能な室内機制御部と、を有していてもよい。制御部100は、後述する漏洩検知部としても機能する。
The
次に、冷凍サイクル装置1の動作について説明する。まず、冷房運転時の動作について説明する。図1における実線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れ方向を示している。冷房運転時には、制御部100の制御によって冷媒流路切替装置22の冷媒流路が切り替えられ、圧縮機21から吐出された高圧冷媒が熱源側熱交換器23に流入するように冷媒回路10が構成される。また、冷房運転時には、第1膨張弁24は例えば全開状態に制御され、第2膨張弁25は、圧縮機21に吸入される冷媒の過熱度が目標値(例えば、4K)に近づくように制御される。圧縮機21は、冷媒回路10の高圧側圧力(例えば、吐出圧力)及び低圧側圧力(例えば、吸入圧力)がそれぞれ目標値に近づくように制御される。室外ファンは、熱源側熱交換器23の凝縮温度と外気温度との温度差が一定となるように制御される。
Next, the operation of the refrigeration cycle apparatus 1 will be described. First, the operation during the cooling operation will be described. A solid line arrow in FIG. 1 indicates the flow direction of the refrigerant during the cooling operation. During the cooling operation, the
図2は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1の冷房運転時の冷媒の状態を示すp−h線図である。図2中及び後述する図3〜図5中の太線は、延長配管51又は延長配管52での圧力損失による圧力の低下を表している。図1及び図2に示すように、圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒(図2の点A)は、冷媒流路切替装置22を経由して熱源側熱交換器23に流入する。冷房運転時には、熱源側熱交換器23は凝縮器として機能する。すなわち、熱源側熱交換器23では、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室外空気に放熱される。これにより、熱源側熱交換器23に流入した冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる(図2の点B)。熱源側熱交換器23から流出した高圧の液冷媒は、第1逆止弁27又は全開状態の第1膨張弁24と、延長配管52と、を経由し、室内機40の第2膨張弁25に流入する(図2の点C)。本実施の形態の冷媒回路10には、第1膨張弁24と並列に第1バイパス回路11及び第1逆止弁27が設けられているため、室外機30内の冷媒配管での圧力損失が抑えられる。したがって、熱源側熱交換器23から流入した液冷媒は、主に延長配管52での圧力損失により減圧されるものの、液単相のまま第2膨張弁25に流入する。第2バイパス回路12には第2逆止弁28が設けられているため、第2バイパス回路12への液冷媒の流入は阻止される。
FIG. 2 is a ph diagram showing the state of the refrigerant during the cooling operation of the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment. A thick line in FIG. 2 and FIGS. 3 to 5 described later represents a pressure drop due to a pressure loss in the
第2膨張弁25に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる(図2の点D)。第2膨張弁25で減圧された低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器26に流入する。冷房運転時には、負荷側熱交換器26は蒸発器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器26では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室内空気から吸熱される。これにより、負荷側熱交換器26に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる(図2の点E)。また、室内ファンにより送風される空気は、冷媒の吸熱作用によって冷却される。負荷側熱交換器26で蒸発した低圧のガス冷媒は、延長配管51及び冷媒流路切替装置22を経由し、主に延長配管52での圧力損失により減圧されて、圧縮機21に吸入される(図2の点F)。圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる(図2の点A)。冷房運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。
The liquid refrigerant that has flowed into the
次に、暖房運転時の動作について説明する。図1における破線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。暖房運転時には、制御部100の制御によって冷媒流路切替装置22の冷媒流路が切り替えられ、圧縮機21から吐出された高圧冷媒が負荷側熱交換器26に流入するように冷媒回路10が構成される。また、暖房運転時には、第2膨張弁25は例えば全開状態に制御され、第1膨張弁24は、圧縮機21に吸入される冷媒の過熱度が目標値(例えば、4K)に近づくように制御される。圧縮機21は、冷媒回路10の高圧側圧力(例えば、吐出圧力)及び低圧側圧力(例えば、吸入圧力)がそれぞれ目標値に近づくように制御される。室外ファンは、熱源側熱交換器23の蒸発温度と外気温度との温度差が一定となるように制御される。
Next, operation during heating operation will be described. The broken line arrows in FIG. 1 indicate the flow direction of the refrigerant during the heating operation. During the heating operation, the
図3は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1の暖房運転時の冷媒の状態を示すp−h線図である。図1及び図3に示すように、圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒(図3の点A)は、冷媒流路切替装置22及び延長配管51を経由し、主に延長配管51での圧力損失により減圧され、室内機40の負荷側熱交換器26に流入する(図3の点B)。暖房運転時には、負荷側熱交換器26は凝縮器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器26では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、負荷側熱交換器26に流入した冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる(図3の点C)。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒の放熱作用によって加熱される。
FIG. 3 is a ph diagram showing the state of the refrigerant during the heating operation of the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 3, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 21 (point A in FIG. 3) mainly passes through the refrigerant
負荷側熱交換器26から流出した高圧の液冷媒は、第2逆止弁28又は全開状態の第2膨張弁25と、延長配管52と、を経由し、室外機30の第1膨張弁24に流入する(図3の点D)。本実施の形態の冷媒回路10には、第2膨張弁25と並列に第2バイパス回路12及び第2逆止弁28が設けられているため、室内機40内の冷媒配管での圧力損失が抑えられる。したがって、負荷側熱交換器26から流出した液冷媒は、主に延長配管52での圧力損失により減圧されるものの、液単相のまま第1膨張弁24に流入する。第1バイパス回路11には第1逆止弁27が設けられているため、第1バイパス回路11への液冷媒の流入は阻止される。
The high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the load-
第1膨張弁24に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる(図3の点E)。第1膨張弁24で減圧された低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器23に流入する。暖房運転時には、熱源側熱交換器23は蒸発器として機能する。すなわち、熱源側熱交換器23では、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、熱源側熱交換器23に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる(図3の点F)。熱源側熱交換器23から流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置22を経由して圧縮機21に吸入される。圧縮機21に吸入された冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる(図3の点A)。暖房運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。
The liquid refrigerant that has flowed into the
以上のように、本実施の形態では、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、液管(例えば、延長配管52)には液単相の冷媒が流通する。これにより、以下のような効果が得られる。 As described above, in the present embodiment, the liquid single-phase refrigerant flows through the liquid pipe (for example, the extension pipe 52) in both the cooling operation and the heating operation. Thereby, the following effects are obtained.
例えば、室内機のみに膨張弁が設けられ室外機に膨張弁が設けられていない冷凍サイクル装置では、冷房運転時には膨張弁で減圧される前の液相冷媒が液管を流通し、暖房運転時には膨張弁で減圧された後の二相冷媒が液管を流通する。液相冷媒の密度は約1050kg/m3であり、膨張弁で減圧された後の二相冷媒の密度は約150kg/m3である。このため、冷房運転時の液管内の冷媒と暖房運転時の液管内の冷媒との間の密度差Δρは、約900kg/m3となる。密度差Δρと液管の内容積との積は、冷房運転時の必要冷媒量と暖房運転時の必要冷媒量との差、すなわち暖房運転時の余剰冷媒の量に概ね相当する。密度差Δρを900kg/m3とし、液管の内容積を5Lとすると、暖房運転時の余剰冷媒の量は4.5kgとなる。For example, in a refrigeration cycle apparatus in which only an indoor unit is provided with an expansion valve and an outdoor unit is not provided with an expansion valve, the liquid phase refrigerant before being depressurized by the expansion valve is circulated through the liquid pipe during cooling operation, and during heating operation. The two-phase refrigerant after being depressurized by the expansion valve flows through the liquid pipe. The density of the liquid phase refrigerant is about 1050 kg / m 3 , and the density of the two-phase refrigerant after being decompressed by the expansion valve is about 150 kg / m 3 . For this reason, the density difference Δρ between the refrigerant in the liquid pipe during the cooling operation and the refrigerant in the liquid pipe during the heating operation is about 900 kg / m 3 . The product of the density difference Δρ and the internal volume of the liquid pipe generally corresponds to the difference between the necessary refrigerant amount during the cooling operation and the necessary refrigerant amount during the heating operation, that is, the amount of excess refrigerant during the heating operation. When the density difference Δρ is 900 kg / m 3 and the internal volume of the liquid pipe is 5 L, the amount of surplus refrigerant during heating operation is 4.5 kg.
余剰冷媒は、冷媒回路に設けられた液溜め容器に貯留される。液溜め容器に液冷媒が貯留された状態で冷媒回路から冷媒が漏洩した場合、冷媒回路に設けられた各種センサの検出値には違いが現れず、液溜め容器内の液冷媒の液面が低下するのみである。漏洩が進行して液溜め容器内の液冷媒が全て気化すると、凝縮器出口の過冷却度などの値に冷媒漏洩前との違いが現れてくる。したがって、余剰冷媒の量が多いほど、冷媒の漏洩が生じてから漏洩が検知されるまでに長時間を要する場合があるため、冷媒の漏洩量が多くなりやすかった。例えば、上記の例では、冷媒の漏洩が生じてから漏洩が検知されるまでに4.5kg以上の冷媒が漏洩することになる。 Excess refrigerant is stored in a liquid storage container provided in the refrigerant circuit. If the refrigerant leaks from the refrigerant circuit while the liquid refrigerant is stored in the liquid storage container, no difference appears in the detection values of various sensors provided in the refrigerant circuit, and the liquid refrigerant liquid level in the liquid storage container It only drops. When the leakage progresses and all the liquid refrigerant in the liquid storage container is vaporized, a difference from the value before the refrigerant leakage appears in the value such as the degree of supercooling at the outlet of the condenser. Therefore, as the amount of surplus refrigerant increases, it may take a longer time from the occurrence of refrigerant leakage until the leakage is detected, and thus the amount of refrigerant leakage tends to increase. For example, in the above example, 4.5 kg or more of the refrigerant leaks from when the refrigerant leaks until the leak is detected.
本実施の形態では、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても液管に液相冷媒が流通するため、冷房運転時の液管内の冷媒と暖房運転時の液管内の冷媒との間に密度差は生じない。これにより、冷房運転時の必要冷媒量と暖房運転時の必要冷媒量とを近づけることができるため、余剰冷媒の量を削減できる。また、冷房運転時の必要冷媒量と暖房運転時の必要冷媒量とを一致させ、余剰冷媒の量をほぼゼロにすることもできる。 In the present embodiment, since the liquid phase refrigerant flows through the liquid pipe in both the cooling operation and the heating operation, there is a difference in density between the refrigerant in the liquid pipe during the cooling operation and the refrigerant in the liquid pipe during the heating operation. Does not occur. Thereby, since the required refrigerant quantity at the time of air_conditionaing | cooling operation and the required refrigerant quantity at the time of heating operation can be closely approached, the quantity of surplus refrigerant | coolant can be reduced. Moreover, the amount of refrigerant required during the cooling operation and the amount of refrigerant required during the heating operation can be made to coincide with each other, so that the amount of excess refrigerant can be made substantially zero.
さらに、本実施の形態によれば、余剰冷媒の量を削減できることから、冷媒の漏洩が生じた場合、冷媒回路に設けられた各種センサの検出値に、冷媒漏洩前との違いがより早く現れる。このため、冷媒の漏洩を早期に検知することができる。したがって、冷媒の漏洩が生じた場合であっても、冷媒の漏洩量をより少なくすることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, since the amount of surplus refrigerant can be reduced, when refrigerant leakage occurs, the difference between before and after refrigerant leakage appears more quickly in the detection values of various sensors provided in the refrigerant circuit. . For this reason, the leakage of the refrigerant can be detected at an early stage. Therefore, even when refrigerant leakage occurs, the amount of refrigerant leakage can be further reduced.
また、本実施の形態では、余剰冷媒の量を削減できることから、液溜め容器の小容量化又は液溜め容器の設置の省略が可能になる。 In the present embodiment, since the amount of excess refrigerant can be reduced, it is possible to reduce the capacity of the liquid storage container or to omit the installation of the liquid storage container.
図4は、本実施の形態の比較例として、第1バイパス回路11及び第1逆止弁27が設けられていない冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒の状態を示すp−h線図である。図4において、点Bから点Gまでの区間は第1膨張弁24での圧力損失による圧力の低下を表しており、点Gから点Cまでの区間は延長配管52での圧力損失による圧力の低下を表している。一般に、電子膨張弁の内部の流路には絞りが設けられている。したがって、電子膨張弁が全開状態に制御されたとしても、電子膨張弁での圧力損失は比較的大きくなる。図4に示すように、冷房運転時において第1膨張弁24での圧力損失が大きい場合、延長配管52の途中で液冷媒が二相化してしまう。したがって、この場合、冷房運転時の液管内の冷媒を液単相にすることができなくなってしまう。
FIG. 4 is a ph diagram showing the refrigerant state during the cooling operation of the refrigeration cycle apparatus in which the first bypass circuit 11 and the
これに対し、本実施の形態では、第1膨張弁24と並列に第1バイパス回路11及び第1逆止弁27が設けられている。このため、冷房運転時には、第1膨張弁24を通る流路に加えて、第1膨張弁24を迂回する流路が形成される。これにより、熱源側熱交換器23の出口から延長配管52の入口までの間の圧力損失を低減できるため、冷房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。
In contrast, in the present embodiment, the first bypass circuit 11 and the
図5は、本実施の形態の比較例として、第2バイパス回路12及び第2逆止弁28が設けられていない冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒の状態を示すp−h線図である。図5において、点Cから点Gまでの区間は第2膨張弁25での圧力損失による圧力の低下を表しており、点Gから点Dまでの区間は延長配管52での圧力損失による圧力の低下を表している。図5に示すように、暖房運転時において第2膨張弁25での圧力損失が大きい場合、延長配管52の途中で液冷媒が二相化してしまう。したがって、この場合、暖房運転時の液管内の冷媒を液単相にすることができなくなってしまう。
FIG. 5 is a ph diagram illustrating a refrigerant state during heating operation of a refrigeration cycle apparatus in which the
これに対し、本実施の形態では、第2膨張弁25と並列に第2バイパス回路12及び第2逆止弁28が設けられている。このため、暖房運転時には、第2膨張弁25を通る流路に加えて、第2膨張弁25を迂回する流路が形成される。これにより、負荷側熱交換器26の出口から延長配管52の入口までの間の圧力損失を低減できるため、暖房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the
ここで、本実施の形態の冷媒回路10には、第1バイパス回路11及び第1逆止弁27の組と、第2バイパス回路12及び第2逆止弁28の組と、の両方が設けられている。しかしながら、冷媒回路10には、第1バイパス回路11及び第1逆止弁27の組と、第2バイパス回路12及び第2逆止弁28の組と、のうちの少なくとも一方が設けられていればよい。例えば、冷房運転時において、第1バイパス回路11及び第1逆止弁27が設けられていなくても液管内の冷媒を液単相又は乾き度が0に近い二相冷媒に維持できる場合(例えば、第1膨張弁24の圧損が比較的小さい場合)には、第1バイパス回路11及び第1逆止弁27の組は必ずしも設けられていなくてもよい。一方、暖房運転時において、第2バイパス回路12及び第2逆止弁28が設けられていなくても液管内の冷媒を液単相又は乾き度が0に近い二相冷媒に維持できる場合(例えば、第2膨張弁25の圧損が比較的小さい場合)には、第2バイパス回路12及び第2逆止弁28の組は必ずしも設けられていなくてもよい。
Here, the
図6は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1において漏洩検知部(例えば、制御部100)で実行される冷媒漏洩検知処理の一例を示すフローチャートである。冷媒漏洩検知処理は、冷凍サイクル装置1の運転中に所定の時間間隔で繰り返し実行される。 FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the refrigerant leakage detection process executed by the leakage detection unit (for example, the control unit 100) in the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment. The refrigerant leakage detection process is repeatedly executed at predetermined time intervals during operation of the refrigeration cycle apparatus 1.
図6のステップS1では、制御部100は、冷媒回路10に設けられた各種センサの検出値に基づいて、凝縮器(例えば、冷房運転時には熱源側熱交換器23、暖房運転時には負荷側熱交換器26)の出口における冷媒の過冷却度を算出する。
In step S <b> 1 of FIG. 6, the
ステップS2では、制御部100は、算出した過冷却度が設定範囲内であるか否かを判定する。過冷却度の設定範囲のデータは、制御部100のROMに予め記憶されている。冷媒の漏洩が生じた場合には、例えば凝縮器出口の過冷却度が減少する。このため、凝縮器出口の過冷却度に基づいて冷媒の漏洩を検知することができる。過冷却度が設定範囲内であると判定した場合には処理を終了し、過冷却度が設定範囲内でないと判定した場合にはステップS3に進む。
In step S2, the
ステップS3では、制御部100は、冷媒の漏洩が生じたことを報知部で報知する。報知部としては、例えば、室内機40又は室外機30に設けられた表示部を用いることができる。
In step S3, the
冷媒の漏洩が生じた場合には、冷媒漏洩前と比較して、凝縮器出口の過冷却度が変化する。本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、冷媒が漏洩した場合の過冷却度の変化がより早く生じる。このため、冷媒の漏洩をより早期に検知することができるとともに、冷媒の漏洩が生じたことをより早期に報知することができる。また、本実施の形態では、より少数のセンサを用いて冷媒の漏洩を検知することができる。なお、凝縮器出口の過冷却度に代えて、当該過冷却度と相関を有する別のパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知してもよい。 When refrigerant leakage occurs, the degree of supercooling at the outlet of the condenser changes compared to before the refrigerant leakage. In the present embodiment, since the amount of excess refrigerant can be reduced, the change in the degree of supercooling when the refrigerant leaks occurs more quickly. For this reason, the leakage of the refrigerant can be detected earlier, and the occurrence of the leakage of the refrigerant can be notified earlier. Further, in the present embodiment, the leakage of the refrigerant can be detected using a smaller number of sensors. Instead of the degree of supercooling at the condenser outlet, the leakage of the refrigerant may be detected based on another parameter having a correlation with the degree of supercooling.
図7は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1において漏洩検知部(例えば、制御部100)で実行される冷媒漏洩検知処理の他の例を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating another example of the refrigerant leakage detection process executed by the leakage detection unit (for example, the control unit 100) in the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment.
図7のステップS11では、制御部100は、冷媒回路10に設けられた各種センサの検出値と予め記憶されている情報とに基づいて、冷媒回路10内の冷媒量を推算する。冷媒回路10内の冷媒量は、例えば、特開2012−229893号公報に記載されているように、冷媒回路10の各要素の内容積と当該各要素の冷媒密度とに基づいて推算される。なお、同公報に記載された方法では、余剰冷媒以外の冷媒の量と余剰冷媒の量とをそれぞれ算出し、余剰冷媒以外の冷媒の量と余剰冷媒の量とを加算することによって全冷媒量が算出されている。しかしながら、本実施の形態では、余剰冷媒の量を削減できるため、余剰冷媒以外の冷媒の量を全冷媒量と推定することができる。
In step S <b> 11 of FIG. 7, the
ステップS12では、制御部100は、推算した冷媒量が設定範囲内であるか否かを判定する。冷媒量の設定範囲のデータは、制御部100のROMに予め記憶されている。冷媒量が設定範囲内であると判定した場合には処理を終了し、冷媒量が設定範囲内でないと判定した場合にはステップS13に進む。
In step S12, the
ステップS13では、制御部100は、冷媒の漏洩が生じたことを報知部で報知する。
In step S13, the
本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、余剰冷媒以外の冷媒の量に基づいて、冷媒の漏洩を早期に検知することができる。また、余剰冷媒以外の冷媒の量に基づいて冷媒の漏洩を検知できるため、余剰冷媒の量を算出するのに必要な液溜め容器の液面検知センサを省略できる。したがって、冷凍サイクル装置1のコストを削減することができる。 In the present embodiment, since the amount of surplus refrigerant can be reduced, leakage of the refrigerant can be detected early based on the amount of refrigerant other than the surplus refrigerant. Further, since the leakage of the refrigerant can be detected based on the amount of the refrigerant other than the surplus refrigerant, the liquid level detection sensor for the liquid storage container necessary for calculating the amount of the surplus refrigerant can be omitted. Therefore, the cost of the refrigeration cycle apparatus 1 can be reduced.
以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1は、圧縮機21、熱源側熱交換器23、第1膨張弁24、第2膨張弁25及び負荷側熱交換器26が冷媒配管を介して接続された冷媒回路10を備えている。冷媒回路10は、負荷側熱交換器26が蒸発器として機能する冷房運転と、負荷側熱交換器26が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能である。第1膨張弁24と第2膨張弁25との間は、冷媒配管の一部である液管(例えば、延長配管52)を介して接続されている。冷媒回路10には、冷媒の流れにおいて第1膨張弁24と並列に接続された第1バイパス回路11と、第1バイパス回路11に設けられ、熱源側熱交換器23から液管を介して負荷側熱交換器26に向かう方向の冷媒の流れを許容する第1逆止弁27と、の組と、冷媒の流れにおいて第2膨張弁25と並列に接続された第2バイパス回路12と、第2バイパス回路12に設けられ、負荷側熱交換器26から液管を介して熱源側熱交換器23に向かう方向の冷媒の流れを許容する第2逆止弁28と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられている。
As described above, in the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment, the
この構成によれば、冷房運転時の液管内の冷媒の密度と、暖房運転時の液管内の冷媒の密度とを近づけることができる。例えば、第1バイパス回路11と第1逆止弁27との組が設けられている場合、冷房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。また例えば、第2バイパス回路12と第2逆止弁28との組が設けられている場合、暖房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても液管内の冷媒を液単相又は乾き度が0に近い二相冷媒とすることにより、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とを近づけることができる。したがって、余剰冷媒の量を削減することができる。
According to this configuration, the density of the refrigerant in the liquid pipe during the cooling operation can be made closer to the density of the refrigerant in the liquid pipe during the heating operation. For example, when a set of the first bypass circuit 11 and the
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1では、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、液管には液単相の冷媒が流通する。 In the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment, a liquid single-phase refrigerant flows through the liquid pipe in both the cooling operation and the heating operation.
この構成によれば、冷房運転時の液管内の冷媒の密度と、暖房運転時の液管内の冷媒の密度と、を一致させることができるため、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とをさらに近づけることができる。したがって、余剰冷媒の量をより少なくすることができる。 According to this configuration, since the density of the refrigerant in the liquid pipe during the cooling operation and the density of the refrigerant in the liquid pipe during the heating operation can be matched, the amount of refrigerant required during the cooling operation and the heating operation are necessary. It is possible to make the amount of the refrigerant closer. Therefore, the amount of surplus refrigerant can be reduced.
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1は、冷媒回路10からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部(例えば、制御部100)をさらに備えている。漏洩検知部は、冷媒回路10の凝縮器出口における冷媒の過冷却度、又は当該過冷却度と相関を有するパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている。
In addition, the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment further includes a leakage detection unit (for example, the control unit 100) that detects the leakage of the refrigerant from the
本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、冷媒が漏洩した場合の過冷却度の変化がより早く生じる。このため、上記構成によれば、冷媒の漏洩をより早期に検知することができる。 In the present embodiment, since the amount of excess refrigerant can be reduced, the change in the degree of supercooling when the refrigerant leaks occurs more quickly. For this reason, according to the said structure, the leakage of a refrigerant | coolant can be detected earlier.
また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置1は、冷媒回路10からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部(例えば、制御部100)をさらに備えている。漏洩検知部は、冷媒回路10内の冷媒量を推算し、推算した冷媒量に基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている。
In addition, the refrigeration cycle apparatus 1 according to the present embodiment further includes a leakage detection unit (for example, the control unit 100) that detects the leakage of the refrigerant from the
本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、余剰冷媒以外の冷媒の量に基づいて冷媒の漏洩を検知することができる。したがって、余剰冷媒の量を算出するのに必要な液溜め容器の液面検知センサを省略できるため、冷凍サイクル装置1のコストを削減することができる。また、冷媒物性などを用いて推算される冷媒量に基づいて冷媒の漏洩が検知されるため、運転状態の違いによるばらつきを抑えることができ、検知精度を高めることができる。したがって、漏洩量が微量であっても冷媒の漏洩をより確実に検知することができる。 In the present embodiment, since the amount of excess refrigerant can be reduced, leakage of the refrigerant can be detected based on the amount of refrigerant other than the excess refrigerant. Therefore, since the liquid level detection sensor of the liquid storage container necessary for calculating the amount of surplus refrigerant can be omitted, the cost of the refrigeration cycle apparatus 1 can be reduced. In addition, since the leakage of the refrigerant is detected based on the refrigerant amount estimated using the refrigerant physical properties and the like, it is possible to suppress the variation due to the difference in the operation state, and to improve the detection accuracy. Therefore, it is possible to more reliably detect refrigerant leakage even if the amount of leakage is very small.
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、冷凍サイクル装置1として空気調和装置を例に挙げたが、本発明は、給湯装置等の他の冷凍サイクル装置にも適用可能である。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, in the said embodiment, although the air conditioning apparatus was mentioned as an example as the refrigerating cycle apparatus 1, this invention is applicable also to other refrigerating cycle apparatuses, such as a hot-water supply apparatus.
また、上記実施の形態では、1台の室外機30と1台の室内機40とを備えた冷凍サイクル装置1を例に挙げたが、冷凍サイクル装置は、複数台の室外機30を備えていてもよいし、複数台の室内機40を備えていてもよい。
In the above embodiment, the refrigeration cycle apparatus 1 including one
1 冷凍サイクル装置、10 冷媒回路、11 第1バイパス回路、12 第2バイパス回路、21 圧縮機、22 冷媒流路切替装置、23 熱源側熱交換器、24 第1膨張弁、25 第2膨張弁、26 負荷側熱交換器、27 第1逆止弁、28 第2逆止弁、30 室外機、31、32 継手部、40 室内機、41、42 継手部、51、52 延長配管、100 制御部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration cycle apparatus, 10 Refrigerant circuit, 11 1st bypass circuit, 12 2nd bypass circuit, 21 Compressor, 22 Refrigerant flow path switching device, 23 Heat source side heat exchanger, 24 1st expansion valve, 25 2nd expansion valve , 26 Load side heat exchanger, 27 1st check valve, 28 2nd check valve, 30 Outdoor unit, 31, 32 Joint part, 40 Indoor unit, 41, 42 Joint part, 51, 52 Extension piping, 100 Control Department.
Claims (4)
前記冷媒回路は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能であり、
前記第1膨張弁と前記第2膨張弁との間は、前記冷媒配管の一部である液管を介して接続されており、
前記冷媒回路には、
冷媒の流れにおいて前記第1膨張弁と並列に接続された第1バイパス回路と、前記第1バイパス回路に設けられ、前記熱源側熱交換器から前記液管を介して前記負荷側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第1逆止弁と、の組と、
冷媒の流れにおいて前記第2膨張弁と並列に接続された第2バイパス回路と、前記第2バイパス回路に設けられ、前記負荷側熱交換器から前記液管を介して前記熱源側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第2逆止弁と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられている冷凍サイクル装置。A compressor, a heat source side heat exchanger, a first expansion valve, a second expansion valve, and a load side heat exchanger are provided with a refrigerant circuit connected via a refrigerant pipe,
The refrigerant circuit can perform a cooling operation in which the load-side heat exchanger functions as an evaporator and a heating operation in which the load-side heat exchanger functions as a condenser.
The first expansion valve and the second expansion valve are connected via a liquid pipe that is a part of the refrigerant pipe,
In the refrigerant circuit,
A first bypass circuit connected in parallel with the first expansion valve in the flow of the refrigerant, and provided in the first bypass circuit, from the heat source side heat exchanger to the load side heat exchanger via the liquid pipe A set of a first check valve that allows the flow of refrigerant in the direction of travel;
A second bypass circuit connected in parallel with the second expansion valve in the flow of the refrigerant, and provided in the second bypass circuit, from the load side heat exchanger to the heat source side heat exchanger via the liquid pipe A refrigeration cycle apparatus provided with at least one of a set of a second check valve that allows a flow of refrigerant in a direction toward it.
前記漏洩検知部は、前記冷媒回路の凝縮器出口における冷媒の過冷却度、又は前記過冷却度と相関を有するパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている請求項1又は請求項2に記載の冷凍サイクル装置。Further comprising a leakage detection unit for detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit;
The said leakage detection part is comprised so that the leakage of a refrigerant | coolant may be detected based on the parameter which has a correlation with the supercooling degree of the refrigerant | coolant at the condenser exit of the said refrigerant circuit, or the said supercooling degree. Item 3. The refrigeration cycle apparatus according to Item 2.
前記漏洩検知部は、前記冷媒回路内の冷媒量を推算し、推算した冷媒量に基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている請求項1又は請求項2に記載の冷凍サイクル装置。Further comprising a leakage detection unit for detecting refrigerant leakage from the refrigerant circuit;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 2, wherein the leakage detection unit is configured to estimate a refrigerant amount in the refrigerant circuit and detect refrigerant leakage based on the estimated refrigerant amount.
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