JPWO2019053880A1 - Refrigeration air conditioner - Google Patents
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Abstract
冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器が配管によって接続され、冷媒が循環するものであり、凝縮器から流出した冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、過冷却熱交換器から流出した冷媒の一部を圧縮機に流入させるインジェクション回路と、過冷却熱交換器に流入する冷媒の入口温度を検知する入口温度センサと、過冷却熱交換器から流出する冷媒の出口温度を検知する出口温度センサと、配管を流れる冷媒量が不足しているか否かを判定する制御装置とを備え、制御装置は、入口温度および出口温度に基づき評価値を算出する評価値算出部と、評価値と設定閾値との比較結果に応じて前記冷媒量が不足しているか否かを判定する冷媒量判定部とを有する。The refrigerating and air-conditioning system is configured such that a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are connected by pipes, and the refrigerant circulates therein. An injection circuit that allows a part of the refrigerant flowing out of the exchanger to flow into the compressor, an inlet temperature sensor that detects an inlet temperature of the refrigerant flowing into the subcooling heat exchanger, and an outlet of the refrigerant that flows out of the subcooling heat exchanger An outlet temperature sensor for detecting the temperature, and a control device for determining whether the amount of refrigerant flowing through the pipe is insufficient, the control device calculates an evaluation value based on the inlet temperature and the outlet temperature, an evaluation value calculation unit And a refrigerant amount determining unit that determines whether the refrigerant amount is insufficient based on a comparison result between the evaluation value and the set threshold.
Description
本発明は、過冷却熱交換器を備えた冷凍空調装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a refrigeration / air-conditioning apparatus provided with a subcooling heat exchanger.
従来、冷凍空調装置において、装置内の冷媒量に過不足が発生すると、能力低下または構成部品の損傷の原因となる。そこで、冷凍空調装置に充填されている冷媒量の過不足を判定することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a refrigeration / air-conditioning apparatus, if the amount of refrigerant in the apparatus is excessive or deficient, it causes a decrease in capacity or damage to components. Therefore, it has been proposed to determine whether the amount of refrigerant charged in the refrigeration / air-conditioning apparatus is excessive or insufficient (for example, see Patent Document 1).
特許文献1には、過冷却熱交換器の温度効率を算出し、算出した温度効率から冷媒量を推定して冷媒量の過不足を判定する冷凍空調装置が開示されている。この冷凍空調装置は、圧縮機の吐出側に設けられた圧力センサによって圧縮機の吐出圧力を測定し、測定した吐出圧力に基づき飽和ガス温度を算出する。冷凍空調装置は、算出した飽和ガス温度と外気温度もしくは凝縮器の出口温度とに基づき、温度効率を算出する。温度効率が設定閾値を下回った場合、冷凍空調装置の制御装置は、冷媒量の過不足が発生したと判定する。
特許文献1の冷凍空調装置では、飽和ガス温度と外気温度もしくは過冷却熱交換器の出口温度とに基づき、過冷却熱交換器の温度効率が算出される。過冷却熱交換器として円管熱交換器または二重管コイルなどの圧力損失の小さい冷却装置を用いた冷凍空調装置では、圧力損失による温度変動を考慮する必要がない。したがって、温度変動が生じた場合には、冷媒漏れに起因するものと言えるため、特許文献1に記載の温度効率で、冷媒量の過不足を検知することができる。
In the refrigeration and air-conditioning apparatus of
しかしながら、過冷却熱交換器として扁平管熱交換器またはプレート熱交換器などの圧力損失の大きい冷却装置を用いた冷凍空調装置で特許文献1に記載の温度効率を算出した場合、過冷却量が圧力損失に起因するものなのか、あるいは冷媒漏れに起因するものなのか区別がつかない。そのため、特許文献1に記載されたようにして算出した温度効率による冷媒不足の検知が困難である。
However, when the temperature efficiency described in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、圧力損失に影響されず、冷媒量の判定を精度よく行うことができる冷凍空調装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a refrigeration / air-conditioning apparatus that can accurately determine a refrigerant amount without being affected by pressure loss.
本発明の冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器が配管によって接続され、前記配管を冷媒が循環する冷凍空調装置であって、前記凝縮器と前記減圧装置との間に設けられ、前記凝縮器から流出した冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、前記過冷却熱交換器と前記減圧装置との間から分岐し、前記過冷却熱交換器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機に流入させるインジェクション回路と、前記過冷却熱交換器に流入する冷媒の入口温度を検知する入口温度センサと、前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の出口温度を検知する出口温度センサと、前記配管を流れる冷媒量が不足しているか否かを判定する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記入口温度および前記出口温度に基づき、前記過冷却熱交換器の性能を示す評価値を算出する評価値算出部と、前記評価値と設定閾値との比較結果に応じて冷媒量が不足しているか否かを判定する冷媒量判定部とを有するものである。 The refrigeration air conditioner of the present invention is a refrigeration air conditioner in which a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are connected by a pipe, and a refrigerant circulates through the pipe, between the condenser and the decompression device. A supercooling heat exchanger for supercooling the refrigerant flowing out of the condenser; and a refrigerant branched from the subcooling heat exchanger and the pressure reducing device and flowing out of the supercooling heat exchanger. An injection circuit for flowing a part into the compressor, an inlet temperature sensor for detecting an inlet temperature of the refrigerant flowing into the subcooling heat exchanger, and an outlet for detecting an outlet temperature of the refrigerant flowing out of the subcooling heat exchanger. A temperature sensor, and a control device for determining whether the amount of refrigerant flowing through the pipe is insufficient, the control device, based on the inlet temperature and the outlet temperature, the performance of the subcooling heat exchanger Show An evaluation value calculation unit for calculating a value, and has a refrigerant quantity determination unit that determines whether the amount of refrigerant is insufficient in accordance with the comparison result between the evaluation value and the preset threshold.
本発明によれば、過冷却熱交換器の入口温度および出口温度に基づき評価値を算出し、評価値と設定閾値との比較結果に応じて冷媒量が不足しているか否かを判定することにより、圧力損失に影響されず、冷媒量の判定を精度よく行うことができる。 According to the present invention, an evaluation value is calculated based on the inlet temperature and the outlet temperature of the subcooling heat exchanger, and it is determined whether the refrigerant amount is insufficient based on a comparison result between the evaluation value and the set threshold. Accordingly, the determination of the refrigerant amount can be accurately performed without being affected by the pressure loss.
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1に係る冷凍空調装置について説明する。
[冷凍空調装置100の構成]
図1は、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100の構成の一例を示す概略図である。図1に示すように、冷凍空調装置100は、熱源側ユニット1および負荷側ユニット2で構成されている。冷凍空調装置100において、熱源側ユニット1と負荷側ユニット2とが冷媒配管で接続されることにより、冷凍サイクルが形成されている。なお、図1に示す例では、1台の負荷側ユニット2が設けられているが、これに限られず、例えば、2台以上の負荷側ユニット2を並列に接続してもよい。また、負荷側ユニット2を複数設けた場合、それぞれの負荷側ユニット2は、すべて同一の容量でもよいし、それぞれが異なる容量でもよい。
Hereinafter, a refrigeration / air-conditioning apparatus according to
[Configuration of refrigeration / air-conditioning apparatus 100]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a refrigeration / air-
(熱源側ユニット1)
熱源側ユニット1は、圧縮機ユニット1A、凝縮器ユニット1Bおよび制御装置3を備えている。圧縮機ユニット1Aと凝縮器ユニット1Bとは、冷媒配管10aおよび10bによって接続されている。制御装置3には、報知手段4が接続されている。(Heat source side unit 1)
The heat
圧縮機ユニット1Aは、圧縮機11、レシーバ13、過冷却熱交換器14および流量調整装置15を有している。凝縮器ユニット1Bは、凝縮器12およびファン12aを有している。
The
圧縮機11は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。圧縮機11は、スクロール圧縮機であり、圧縮室の中間圧部にインジェクションポートが設けられている。インジェクションポートには、過冷却熱交換器14の出口側で主回路から分岐して形成されたインジェクション回路5のバイパス配管16が接続されている。なお、図1に示す例では、1台の圧縮機11が設けられているが、これに限られず、例えば、負荷側ユニット2の負荷に応じて、2台以上の圧縮機11を並列に接続してもよい。
The
圧縮機11として、例えば、駆動周波数を変化させることにより、単位時間あたりの冷媒送出量である容量を制御することが可能なインバータ圧縮機が用いられる。この場合、熱源側ユニット1には、駆動周波数を変更するための圧縮機インバータ基板が搭載され、圧縮機11の駆動周波数は、制御装置3によって制御される。
As the
凝縮器12は、冷媒配管10aを介して圧縮機11の吐出側に接続され、空気等の流体と冷媒との間で熱交換を行う。凝縮器12は、冷媒の熱を流体に放熱して冷媒を凝縮させる。凝縮器12として、例えば伝熱管と多数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器が用いられる。なお、凝縮器12において、冷媒との間で熱交換を行う流体は、空気である場合について例示しているが、これに限られず、例えば水、冷媒またはブライン等でもよい。
The
ファン12aは、凝縮器12に対して送風するものであり、ファン12aの回転数は、制御装置3によって制御される。レシーバ13は、冷媒配管10bを介して凝縮器ユニット1Bの凝縮器12の出口側に接続されている。レシーバ13は、凝縮器12から流出した冷媒を一時的に貯留するとともに、液冷媒とガス冷媒とを分離させる。
The
過冷却熱交換器14は、冷媒配管10bおよびレシーバ13を介して凝縮器12に接続され、凝縮器12から流出した冷媒を過冷却する。過冷却熱交換器14は、主回路部分を流れる冷媒と、主回路から分岐したインジェクション回路5を流れる冷媒との間で熱交換を行う。過冷却熱交換器14として、例えば円管熱交換器と比較して圧力損失が大きい扁平管熱交換器またはプレート熱交換器が用いられる。
The
流量調整装置15は、制御装置3の制御に基づき、過冷却熱交換器14の出口側からインジェクション回路5へ分岐する冷媒の流量を調整する。流量調整装置15として、例えば電子式膨張弁が用いられる。
The flow
また、熱源側ユニット1は、吐出圧力センサ41、吸入圧力センサ42、外気温度センサ43、入口温度センサ44、出口温度センサ45および中間圧力センサ46を備えている。吐出圧力センサ41は、圧縮機11の吐出側に設けられ、圧縮機11から吐出される冷媒の吐出圧力値を検知する。吸入圧力センサ42は、圧縮機11の吸入側に設けられ、圧縮機11に吸入される冷媒の吸入圧力値を検知する。外気温度センサ43は、凝縮器12に送られる流体の外気温度を検知する。入口温度センサ44は、過冷却熱交換器14に流入する冷媒の入口温度Tinを検知する。出口温度センサ45は、過冷却熱交換器14から流出した液冷媒の出口温度Toutを検知する。
Further, the heat
中間圧力センサ46は、インジェクション回路5を形成するバイパス配管16上に設けられ、圧縮機11のインジェクションポートに流入する冷媒の中間圧力を検知する。なお、中間圧力センサ46は、必ずしも設けられる必要はない。中間圧力は、例えば、吐出圧力センサ41によって検知された吐出圧力値と、吸入圧力センサ42によって検知された吸入圧力値とに基づき、公知の数式を用いて算出することができる。
The
(負荷側ユニット2)
負荷側ユニット2は、熱源側ユニット1の圧縮機ユニット1Aと冷媒配管10cおよび10dによって接続されている。負荷側ユニット2は、減圧装置21および蒸発器22を有している。(Load side unit 2)
The
減圧装置21は、過冷却熱交換器14で過冷却された冷媒を減圧して膨張させるとともに、冷媒流量を調整する。減圧装置21として、例えば電子式膨張弁もしくは温度式膨張弁が用いられる。なお、図1の例では、減圧装置21が負荷側ユニット2に設けられるように説明しているが、これに限られず、熱源側ユニット1に設けられてもよい。
The
蒸発器22は、空気等の流体と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器22は、減圧装置21で減圧および膨張された冷媒を吸熱して蒸発させる。蒸発器22として、例えば伝熱管と多数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器が用いられる。なお、蒸発器22において、冷媒との間で熱交換を行う流体は、主に空気であるが、これに限られず、例えば水、冷媒またはブライン等でもよい。
The
(制御装置3)
制御装置3は、例えばマイクロコンピュータ等の演算装置上で実行されるソフトウェア、あるいは各種機能を実現するアナログ回路またはデジタル回路等の回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。制御装置3は、各種センサによる検知結果に基づき、圧縮機11等の各構成機器の動作の制御を行う。(Control device 3)
The
制御装置3は、蒸発器22における蒸発温度が目標値となるように、圧縮機11の駆動周波数を制御する。制御装置3は、凝縮器12における凝縮温度が目標値となるように、ファン12aの回転数を制御する。制御装置3は、圧縮機11の吐出圧力から換算される冷媒の吐出温度に基づき、流量調整装置15の開度を調整する。
The
また、制御装置3は、各種センサによる検知結果に基づき、冷凍サイクル内の冷媒量が不足しているか否かを判定する冷媒量判定処理を行う。図2は、図1の制御装置3の構成の一例を示す機能ブロック図である。図2に示すように、制御装置3は、評価値算出部31、冷媒量判定部32および出力制御部33を有している。
Further, the
評価値算出部31は、入口温度センサ44による入口温度Tinと、出口温度センサ45による出口温度Toutと、中間圧力センサ46による中間圧力Pmとに基づき、式(1)を用いて過冷却熱交換器14の温度効率を評価値Pとして算出する。評価値Pは、過冷却熱交換器14の性能を示す値である。なお、式(1)における中間圧飽和温度は、中間圧力Pmを飽和温度に換算したものである。
評価値P=(Tin−Tout)/(Tin−中間圧飽和温度)
・・・(1)The evaluation
Evaluation value P = (Tin−Tout) / (Tin−intermediate pressure saturation temperature)
... (1)
評価値Pは、これに限らず、入口温度センサ44で検知された入口温度Tinと、出口温度センサ45で検知された出口温度Toutと、外気温度センサ43で検知された外気温度とに基づき、式(2)を用いて算出することもできる。
評価値P=(Tin−Tout)/(Tin−外気温度) ・・・(2)The evaluation value P is not limited to this, and based on the inlet temperature Tin detected by the
Evaluation value P = (Tin−Tout) / (Tin−outside air temperature) (2)
なお、評価値Pを算出する際に、式(1)または式(2)で用いられる各温度は、ある時点で検知された瞬時値を用いてもよいが、例えば、異なる時点で検知された複数の瞬時値を用いて評価値Pの移動平均を求めるとよい。 When calculating the evaluation value P, each temperature used in the equation (1) or the equation (2) may be an instantaneous value detected at a certain point in time. The moving average of the evaluation value P may be obtained using a plurality of instantaneous values.
冷媒量判定部32は、評価値算出部31で算出された評価値Pに基づき、冷媒不足であるか否かを判定する。冷媒量判定部32は、評価値Pと設定閾値Prefとを比較し、評価値Pが設定閾値Prefよりも小さい場合に、冷媒量が不足していると判定する。設定閾値Prefは、予め記憶されていてもよいし、図示しない入力部等を用いて操作者によって入力されてもよい。また、設定閾値Prefは、遠隔地等の外部から通信によって取得してもよい。
The refrigerant
出力制御部33は、冷媒量判定部32で冷媒不足であると判定された場合に、冷媒不足を示す情報を報知手段4に出力する。報知手段4は、出力制御部33から出力された冷媒不足を示す情報に基づき、冷媒不足を示す報知を行う。報知手段4として、例えば、制御装置3の基板上に配置されたLED(Light Emitting Diode)、液晶ディスプレイまたはスピーカ等が用いられる。
The
なお、出力制御部33は、これに限られず、遠隔地等の外部に設けられた情報出力装置と通信を行い、通信によって冷媒不足を示す情報を情報出力装置に対して送信してもよい。これにより、遠隔地で冷凍空調装置100を管理するサービスマン等に、冷媒不足であることを直接報知することができる。
The
[冷凍空調装置100の動作]
図3は、図1の冷凍空調装置100に適正な冷媒量が充填された場合のp−h線図である。図1および図3を参照して、適正な冷媒量が充填された冷凍空調装置100の動作について説明する。[Operation of refrigeration air conditioner 100]
FIG. 3 is a ph diagram when the refrigeration and air-
低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される(図3の点A→点A1→n→点B)。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管10aを介して凝縮器12に流入する。凝縮器12に流入した高温高圧のガス冷媒は、ファン12aによって取り込まれた空気と熱交換して凝縮し、高圧の液冷媒となって凝縮器12から流出する(点B→点k)。
The low-temperature low-pressure refrigerant is compressed by the
凝縮器12から流出した高圧の液冷媒は、冷媒配管10bを介してレシーバ13で気液分離された後、過冷却熱交換器14に流入する。過冷却熱交換器14に流入した高圧の液冷媒は、過冷却熱交換器14の出口側で分岐した冷媒と熱交換して過冷却され、過冷却熱交換器14から流出する(点k→点C)。過冷却熱交換器14から流出した高圧の液冷媒は、過冷却熱交換器14の出口側で分岐する。
The high-pressure liquid refrigerant flowing out of the
分岐した冷媒は、冷媒配管10cを介して減圧装置21に流入する。減圧装置21に流入した冷媒は、減圧装置21によって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器22に流入する(点C→点D)。蒸発器22に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって蒸発器22から流出する(点D→点A)。蒸発器22から流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒配管10dを介して圧縮機11に吸入される。
The branched refrigerant flows into the
一方、過冷却熱交換器14の出口側で分岐した一部の冷媒は、流量調整装置15に流入する。流量調整装置15に流入した冷媒は、流量が調整されるとともに減圧され、過冷却熱交換器14において熱交換されて中間圧の冷媒となり、過冷却熱交換器14から流出する(点C→点m)。過冷却熱交換器14から流出した中間圧の冷媒は、インジェクション回路5のバイパス配管16を介して圧縮機11のインジェクションポートに流入する(点m→点n)。インジェクションポートに流入した中間圧の冷媒は、高圧である圧縮機11の吐出側の冷媒温度を下げる(点A1→点n)。
On the other hand, a part of the refrigerant branched on the outlet side of the
(冷媒不足の検知)
図4は、図1の冷凍空調装置100の冷媒量が不足している場合のp−h線図である。冷凍空調装置100の冷媒量が不足している場合、凝縮器12から流出する冷媒は、気液二相状態となる(点k1)。これにより、過冷却熱交換器14から流出する冷媒のエンタルピは、冷媒量が適正である場合と比較して上昇する(点C1)。そのため、過冷却度が小さくなり、過冷却熱交換器14の温度効率が小さくなる。(Detection of refrigerant shortage)
FIG. 4 is a ph diagram when the refrigerant amount of the refrigeration / air-
ここで、過冷却熱交換器14における過冷却度の変動に基づいて冷媒不足を検知することが考えられる。しかしながら、過冷却度は、冷媒量の変動だけでなく、冷凍空調装置100の運転条件によっても変動する。また、過冷却度は、過冷却熱交換器14での圧力損失の大きさによっても変動する。つまり、過冷却度の変動は、冷媒量の変動のみによって生じるものではない。そのため、過冷却度によって冷媒不足を検知することは困難である。
Here, it is conceivable to detect the shortage of the refrigerant based on the fluctuation of the degree of subcooling in the
一方、過冷却熱交換器14の温度効率は、過冷却度と比較して運転条件による変動が小さい。つまり、温度効率の変動は、冷媒量の変動によって生じると考えることができる。そこで、本実施の形態1では、式(1)または式(2)を用いて過冷却熱交換器14の温度効率としての評価値Pを算出し、算出した評価値Pに基づいて冷媒量が不足しているか否かを判定する。これにより、冷媒の不足量が少量の場合であっても、冷媒量不足を検知することができる。
On the other hand, the temperature efficiency of the
[冷媒量判定処理]
図5は、本実施の形態1における冷媒量判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図5を参照して、冷凍空調装置100による冷媒量判定処理について説明する。[Refrigerant amount determination processing]
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the flow of the refrigerant amount determination process according to the first embodiment. With reference to FIG. 5, the refrigerant amount determination processing by the refrigeration and air-
ステップS1において、制御装置3は、冷凍空調装置100が通常運転を行っている場合に、各種センサでの検知結果に基づき通常運転時の制御を行う。例えば、制御装置3は、冷凍サイクルの各部に設けられた各種センサでの検知結果に基づき、凝縮温度および蒸発温度の目標値からの偏差などの制御値を演算する。そして、制御装置3は、演算した制御値に基づき、ファン12a、流量調整装置15および減圧装置21を制御する。
In step S1, when the refrigeration / air-
ステップS2において、評価値算出部31は、式(1)または式(2)に基づき評価値Pを算出する。ステップS3において、冷媒量判定部32は、評価値算出部31で算出された評価値Pと設定閾値Prefとを比較し、評価値Pが設定閾値Prefより小さいか否かを判定する。
In step S2, the evaluation
評価値Pが設定閾値Pref以上である場合(ステップS3;No)、冷媒量判定部32は、冷媒不足ではないと判定し、処理がステップS1に戻る。一方、評価値Pが設定閾値Prefより小さい場合(ステップS3;Yes)、冷媒量判定部32は、冷媒不足が生じていると判定する。そして、ステップS4において、出力制御部33は、冷媒不足を示す情報を報知手段4に対して出力する。これにより、報知手段4は、冷媒不足であることを報知する。
When the evaluation value P is equal to or greater than the set threshold value Pref (Step S3; No), the refrigerant
なお、冷媒量判定処理は、通常運転時に限られず、例えば、冷凍空調装置100を設置する際の冷媒充填運転時、またはメンテナンスのために冷媒を一度排出して再度充填する際などにも適用することができる。また、冷媒量判定処理は、通常運転時には自動的に行われるが、これに限られず、例えば外部から冷媒量判定処理を行う指示を制御装置3に対して行うことによっても実施することができる。
Note that the refrigerant amount determination process is not limited to the normal operation, and is also applied to, for example, a refrigerant charging operation when the refrigeration / air-
以上のように、本実施の形態1に係る冷凍空調装置100は、過冷却熱交換器14に流入する冷媒の入口温度Tinと、過冷却熱交換器14から流出する冷媒の出口温度Toutとに基づき、過冷却熱交換器14の性能を示す評価値Pを算出する。そして、冷凍空調装置100は、評価値Pと設定閾値Prefとの比較結果に応じて冷媒量が不足しているか否かを判定する。特に、凝縮器12または過冷却熱交換器14として扁平管熱交換器またはプレート熱交換器などの圧力損失が大きい熱交換器を用いることができる。これにより、冷媒量に応じた評価値Pが算出されるため、圧力損失に影響されず、冷媒量の判定を精度よく行うことができる。
As described above, the refrigeration and air-
また、冷凍空調装置100は、入口温度Tinと、出口温度Toutと、インジェクション回路5を流れて圧縮機11に流入する冷媒の中間圧力Pmを換算した中間圧飽和温度とに基づき、評価値Pを算出する。これにより、温度効率である評価値Pが冷媒量に応じて算出されるため、冷媒量の判定をより精度よく行うことができる。
In addition, the
さらに、冷凍空調装置100は、入口温度Tinと出口温度Toutと凝縮器12に送られる流体の温度とに基づき、評価値Pを算出する。これにより、温度効率である評価値Pが冷媒量に応じて算出されるため、冷媒量の判定をより精度よく行うことができる。
Further, the refrigeration / air-
さらにまた、冷凍空調装置100は、配管を流れる冷媒量が不足していると判定された場合に、冷媒不足を報知する報知手段4を備えている。これにより、冷凍空調装置100の冷媒が不足していることが外部に報知されるため、サービスマン等に対して、冷媒不足を迅速に報知することができる。
Furthermore, the refrigeration / air-
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係る冷凍空調装置について説明する。なお、以下の説明において、実施の形態1と共通する構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
Next, a refrigeration / air-conditioning apparatus according to
[冷凍空調装置200の構成]
図6は、本実施の形態2に係る冷凍空調装置200の構成の一例を示す概略図である。図6に示すように、冷凍空調装置200において、熱源側ユニット1は、圧縮機ユニット1C、凝縮器ユニット1Dおよび制御装置3を備えている。圧縮機ユニット1Cは、実施の形態1における圧縮機ユニット1Aの構成に加えて、圧力センサ47を有している。凝縮器ユニット1Dは、実施の形態1における凝縮器ユニット1Bの構成に加えて、温度センサ48を有している。[Configuration of refrigeration / air-conditioning apparatus 200]
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a refrigeration and air-
圧力センサ47は、過冷却熱交換器14から流出して減圧装置21に流入する冷媒の過冷却圧力値を検知する。温度センサ48は、凝縮器12の中間部に設けられ、凝縮器中間温度Tmidを検知する。
The
図7は、図6の制御装置3の構成の一例を示す機能ブロック図である。図7に示すように、評価値算出部31には、吐出圧力センサ41、圧力センサ47、出口温度センサ45および温度センサ48が接続されている。
FIG. 7 is a functional block diagram showing an example of the configuration of the
評価値算出部31は、吐出圧力センサ41で検知された吐出圧力値と、圧力センサ47で検知された過冷却圧力値とに基づき、式(3)を用いて凝縮器12または過冷却熱交換器14における圧力損失を評価値Pとして算出する。
評価値P=吐出圧力値−過冷却圧力値 ・・・(3)Based on the discharge pressure value detected by the
Evaluation value P = Discharge pressure value-Supercooling pressure value (3)
また、評価値算出部31は、出口温度センサ45で検知された出口温度Toutと、温度センサ48で検知された凝縮器中間温度Tmidとに基づき、式(4)を用いて凝縮器12または過冷却熱交換器14における圧力損失よる温度差を評価値Pとして算出する。
評価値P=Tmid−Tout ・・・(4)In addition, the evaluation
Evaluation value P = Tmid-Tout (4)
冷媒量判定部32は、評価値算出部31で算出された評価値Pに基づき、冷媒不足であるか否かを判定する。冷媒量判定部32は、評価値Pと設定閾値Prefとを比較し、評価値Pが設定閾値Pref以上である場合に、冷媒量が不足していると判定する。
The refrigerant
[冷凍空調装置200の動作]
図8は、図6の冷凍空調装置200における冷媒量の過不足により、凝縮器12または過冷却熱交換器14で圧力損失が発生した場合のp−h線図である。図8および図6を参照して、圧力損失が発生した場合の冷凍空調装置200の動作について説明する。[Operation of refrigeration air conditioner 200]
FIG. 8 is a ph diagram when a pressure loss occurs in the
低温低圧の冷媒が圧縮機11によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される(図8の点A→点A1→n→点B)。圧縮機11から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管10aを介して凝縮器12に流入する。凝縮器12に流入した高温高圧のガス冷媒は、ファン12aによって取り込まれた空気と熱交換して凝縮し、高圧の液冷媒となって凝縮器12から流出する。
The low-temperature low-pressure refrigerant is compressed by the
このとき、凝縮器12または過冷却熱交換器14として扁平管熱交換器またはプレート熱交換器を用いた場合、凝縮器12に流入したガス冷媒は、冷媒量が不足していることに起因して、気液二相状態となる。また、これによって凝縮器12における圧力損失が大きくなる。そのため、凝縮器12に流入したガス冷媒は、圧力損失によって減圧される(点B→点k2)。したがって、凝縮器12の入口温度と過冷却熱交換器14の出口温度との間に、圧力損失による温度差が生じる。
At this time, when a flat tube heat exchanger or a plate heat exchanger is used as the
そこで、本実施の形態2では、凝縮器12または過冷却熱交換器14で生じる圧力損失、または圧力損失による凝縮器12の入口温度と過冷却熱交換器14の出口温度との間の温度差に基づき、冷媒量が不足しているか否かを判定する。
Therefore, in the second embodiment, the temperature difference between the inlet temperature of the
[冷媒量判定処理]
図9は、実施の形態2における冷媒量判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図9を参照して、冷凍空調装置200による冷媒量判定処理について説明する。なお、図9に示すフローチャートにおいて、図5に示す実施の形態1のフローチャートと共通するステップについては同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。[Refrigerant amount determination processing]
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a flow of a refrigerant amount determination process according to the second embodiment. With reference to FIG. 9, a refrigerant amount determination process performed by the refrigeration / air-
ステップS1において、制御装置3は、冷凍空調装置200が通常運転を行っている場合に、各種センサでの検知結果に基づき通常運転時の制御を行う。ステップS12において、評価値算出部31は、式(3)または式(4)に基づき評価値Pを算出する。
In step S1, when the refrigeration / air-
ステップS13において、冷媒量判定部32は、評価値算出部31で算出された評価値Pと設定閾値Prefとを比較し、評価値Pが設定閾値Pref以上であるか否かを判定する。
In step S13, the refrigerant
評価値Pが設定閾値Prefより小さい場合(ステップS13;No)、冷媒量判定部32は、冷媒不足ではないと判定し、処理がステップS1に戻る。一方、評価値Pが設定閾値Pref以上である場合(ステップS13;Yes)、冷媒量判定部32は、冷媒不足が生じていると判定する。そして、ステップS4において、出力制御部33は、冷媒不足を示す情報を報知手段4に対して出力する。これにより、報知手段4は、冷媒不足であることを報知する。
When the evaluation value P is smaller than the set threshold value Pref (Step S13; No), the refrigerant
以上のように、本実施の形態2に係る冷凍空調装置200は、圧縮機11の吐出圧力値と、過冷却熱交換器14から流出する冷媒の過冷却圧力値との差分により得られる凝縮器12または過冷却熱交換器14の圧力損失を評価値Pとして算出する。これにより、圧力損失である評価値Pが冷媒量に応じて算出されるため、凝縮器12または過冷却熱交換器14の圧力損失が大きい場合でも、冷媒不足を精度よく検知することができる。
As described above, the refrigeration / air-
また、冷凍空調装置200は、凝縮器中間温度Tmidと出口温度Toutとの差分により得られる、凝縮器12または過冷却熱交換器14の圧力損失による温度差を評価値Pとして算出する。これにより、圧力損失による温度差である評価値Pが冷媒量に応じて算出されるため、凝縮器12または過冷却熱交換器14の圧力損失が大きい場合でも、冷媒不足を精度よく検知することができる。
In addition, the refrigeration / air-
なお、冷媒として、例えばR410A、R32またはCO2等の地球温暖化係数(GWP;Global Warming Potential)の低い冷媒が用いられる。また、これに限られず、上述の冷媒のうち少なくとも1つを含んだ非共沸混合冷媒等の混合冷媒、またはこれらの冷媒とは異なる他の種類の冷媒が用いられてもよい。Note that, as the refrigerant, a refrigerant having a low global warming potential (GWP) such as R410A, R32, or CO 2 is used. The present invention is not limited to this, and a mixed refrigerant such as a non-azeotropic mixed refrigerant including at least one of the above-described refrigerants, or another type of refrigerant different from these refrigerants may be used.
非共沸混合冷媒は、例えばR407CまたはR448Aであり、R32、R125、R134a、R1234yfおよびCO2等の混合冷媒である。また、非共沸混合冷媒は、R32の割合XR32、R125の割合XR125、R134aの割合XR134a、R1234yfの割合XR1234yfおよびCO2の割合XCO2が以下に示す(1)〜(6)の条件をすべて満たす冷媒であってもよい。
(1)33<XR32[wt%]<39
(2)27<XR125[wt%]<33
(3)11<XR134a[wt%]<17
(4)11<XR1234yf[wt%]<17
(5)3<XCO2[wt%]<9
(6)XR32、XR125、XR134a、XR1234yfおよびXCO2の総和が100Non-azeotropic mixed refrigerant, for example, R407C or R448A, R32, R125, R134a, a mixed refrigerant such as R1234yf and CO 2. The non-azeotropic refrigerant mixture, the proportion of R32 XR32, R125 proportion of XR125, the percentage of R134a XR134a proportion XCO 2 percentage of R1234yf XR1234yf and CO 2 are shown below (1) all of the conditions to (6) The refrigerant to be filled may be sufficient.
(1) 33 <XR32 [wt%] <39
(2) 27 <XR125 [wt%] <33
(3) 11 <XR134a [wt%] <17
(4) 11 <XR1234yf [wt%] <17
(5) 3 <XCO 2 [wt%] <9
(6) The sum of XR32, XR125, XR134a, XR1234yf and XCO 2 is 100
1 熱源側ユニット、1A、1C 圧縮機ユニット、1B、1D 凝縮器ユニット、2 負荷側ユニット、3 制御装置、4 報知手段、5 インジェクション回路、10a、10b、10c、10d 冷媒配管、11 圧縮機、12 凝縮器、12a ファン、13 レシーバ、14 過冷却熱交換器、15 流量調整装置、16 バイパス配管、21 減圧装置、22 蒸発器、31 評価値算出部、32 冷媒量判定部、33 出力制御部、41 吐出圧力センサ、42 吸入圧力センサ、43 外気温度センサ、44 入口温度センサ、45 出口温度センサ、46 中間圧力センサ、47 圧力センサ、48 温度センサ、100、200 冷凍空調装置。
本発明の冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器が配管によって接続され、前記配管を冷媒が循環する冷凍空調装置であって、前記凝縮器と前記減圧装置との間に設けられ、前記凝縮器から流出した冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、前記過冷却熱交換器と前記減圧装置との間から分岐し、前記過冷却熱交換器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機に流入させるインジェクション回路と、前記過冷却熱交換器に流入する冷媒の入口温度を検知する入口温度センサと、前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の出口温度を検知する出口温度センサと、前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力値を検知する吐出圧力センサと、前記過冷却熱交換器から流出して前記減圧装置に流入する冷媒の過冷却圧力値を検知する圧力センサと、前記配管を流れる冷媒量が不足しているか否かを判定する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記吐出圧力値と前記過冷却圧力値との差分により得られる前記凝縮器または前記過冷却熱交換器の圧力損失を、前記過冷却熱交換器の性能を示す評価値として算出する評価値算出部と、前記評価値と設定閾値との比較結果に応じて冷媒量が不足しているか否かを判定する冷媒量判定部とを有するものである。 The refrigerating air conditioner of the present invention is a refrigerating air conditioner in which a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are connected by piping, and a refrigerant circulates through the piping. A supercooling heat exchanger for supercooling the refrigerant flowing out of the condenser; and a refrigerant branched from the subcooling heat exchanger and the pressure reducing device and flowing out of the supercooling heat exchanger. An injection circuit for flowing a part into the compressor, an inlet temperature sensor for detecting an inlet temperature of the refrigerant flowing into the subcooling heat exchanger, and an outlet for detecting an outlet temperature of the refrigerant flowing out of the subcooling heat exchanger. A temperature sensor, a discharge pressure sensor for detecting a discharge pressure value of the refrigerant discharged from the compressor , and a pressure for detecting a supercooling pressure value of the refrigerant flowing out of the supercooling heat exchanger and flowing into the pressure reducing device. Sensor , And a determining controller whether the amount of coolant flowing through the pipe is insufficient, the control device, the condenser or the super obtained by difference between the supercooling pressure value and said discharge pressure value the pressure loss of the cooling heat exchanger, the evaluation value calculation unit which calculates as an evaluation value indicating the performance of the supercooling heat exchanger, or the amount of refrigerant according to a result of comparison between the evaluation value and the preset threshold is insufficient And a refrigerant amount judging unit for judging whether or not there is no refrigerant.
Claims (9)
前記凝縮器と前記減圧装置との間に設けられ、前記凝縮器から流出した冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、
前記過冷却熱交換器と前記減圧装置との間から分岐し、前記過冷却熱交換器から流出した冷媒の一部を前記圧縮機に流入させるインジェクション回路と、
前記過冷却熱交換器に流入する冷媒の入口温度を検知する入口温度センサと、
前記過冷却熱交換器から流出する冷媒の出口温度を検知する出口温度センサと、
前記配管を流れる冷媒量が不足しているか否かを判定する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記入口温度および前記出口温度に基づき、前記過冷却熱交換器の性能を示す評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値と設定閾値との比較結果に応じて冷媒量が不足しているか否かを判定する冷媒量判定部と
を有する
冷凍空調装置。A compressor, a condenser, a decompression device and an evaporator are connected by piping, and a refrigeration air conditioner in which a refrigerant circulates through the piping,
A supercooling heat exchanger that is provided between the condenser and the decompression device and supercools a refrigerant flowing out of the condenser.
An injection circuit that branches off from between the subcooling heat exchanger and the pressure reducing device and causes a part of the refrigerant flowing out of the subcooling heat exchanger to flow into the compressor;
An inlet temperature sensor for detecting an inlet temperature of the refrigerant flowing into the supercooling heat exchanger,
An outlet temperature sensor for detecting an outlet temperature of the refrigerant flowing out of the supercooling heat exchanger,
A control device for determining whether the amount of refrigerant flowing through the pipe is insufficient,
The control device includes:
An evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value indicating the performance of the subcooling heat exchanger based on the inlet temperature and the outlet temperature,
A refrigeration / air-conditioning apparatus comprising: a refrigerant amount determination unit that determines whether a refrigerant amount is insufficient based on a comparison result between the evaluation value and a set threshold.
前記評価値算出部は、
前記入口温度と前記出口温度と前記中間圧力を換算した中間圧飽和温度とに基づき、前記評価値を算出する
請求項1に記載の冷凍空調装置。Further comprising an intermediate pressure sensor that detects an intermediate pressure of the refrigerant flowing through the injection circuit and flowing into the compressor,
The evaluation value calculation unit,
The refrigeration air conditioner according to claim 1, wherein the evaluation value is calculated based on the inlet temperature, the outlet temperature, and an intermediate pressure saturation temperature obtained by converting the intermediate pressure.
前記評価値算出部は、
前記入口温度と前記出口温度と前記流体の温度とに基づき、前記評価値を算出する
請求項1に記載の冷凍空調装置。Further comprising an outside air temperature sensor for detecting the temperature of the fluid sent to the condenser,
The evaluation value calculation unit,
The refrigeration / air-conditioning apparatus according to claim 1, wherein the evaluation value is calculated based on the inlet temperature, the outlet temperature, and the temperature of the fluid.
前記評価値が前記設定閾値よりも小さい場合に、前記配管を流れる冷媒量が不足していると判定する
請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。The refrigerant amount determination unit,
The refrigeration / air-conditioning apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein when the evaluation value is smaller than the set threshold, it is determined that the amount of refrigerant flowing through the pipe is insufficient.
扁平管熱交換器またはプレート熱交換器である
請求項1に記載の冷凍空調装置。The condenser or the subcooling heat exchanger,
The refrigeration / air-conditioning apparatus according to claim 1, which is a flat tube heat exchanger or a plate heat exchanger.
前記過冷却熱交換器から流出して前記減圧装置に流入する冷媒の過冷却圧力値を検知する圧力センサと
をさらに備え、
前記評価値算出部は、
前記吐出圧力値と前記過冷却圧力値との差分により得られる前記凝縮器または前記過冷却熱交換器の圧力損失を前記評価値として算出する
請求項5に記載の冷凍空調装置。A discharge pressure sensor for detecting a discharge pressure value of the refrigerant discharged from the compressor,
A pressure sensor for detecting a supercooling pressure value of the refrigerant flowing out of the supercooling heat exchanger and flowing into the pressure reducing device,
The evaluation value calculation unit,
The refrigeration air conditioner according to claim 5, wherein a pressure loss of the condenser or the supercooling heat exchanger obtained from a difference between the discharge pressure value and the supercooling pressure value is calculated as the evaluation value.
前記評価値算出部は、
前記凝縮器中間温度と前記出口温度との差分により得られる、前記凝縮器または前記過冷却熱交換器の圧力損失による温度差を前記評価値として算出する
請求項5に記載の冷凍空調装置。Further provided is a temperature sensor that is provided in an intermediate portion of the condenser and detects a condenser intermediate temperature,
The evaluation value calculation unit,
The refrigerating and air-conditioning apparatus according to claim 5, wherein a temperature difference due to a pressure loss of the condenser or the supercooling heat exchanger, which is obtained from a difference between the condenser intermediate temperature and the outlet temperature, is calculated as the evaluation value.
前記評価値が前記設定閾値以上である場合に、前記配管を流れる冷媒量が不足していると判定する
請求項5〜7のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。The refrigerant amount determination unit,
The refrigeration / air-conditioning apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein when the evaluation value is equal to or greater than the set threshold, it is determined that the amount of refrigerant flowing through the pipe is insufficient.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の冷凍空調装置。The refrigeration / air-conditioning apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a notification unit configured to notify a shortage of the refrigerant when it is determined that the amount of the refrigerant flowing through the pipe is insufficient.
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