WO2006090451A1

WO2006090451A1 - 空気調和装置

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Publication number: WO2006090451A1
Application number: PCT/JP2005/002982
Authority: WO
Inventors: Kousuke Tanaka; Kouji Yamashita; Yasunori Shida; Masahumi Tomita
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-08-31
Also published as: US7987679B2; EP1852664B1; EP1852664A4; JP4503646B2; EP1852664A1; JPWO2006090451A1; ES2510665T3; US20070204635A1; CN100513944C; CN1926392A

Abstract

　空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置から得られた冷凍サイクル特性と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良く、空気調和装置の正常、異常を的確に診断し、これにより、機器型名の違い、機器据付時の配管長さ、高低差等を入力する操作を排除し、正常異常の判定時間の短縮と操作性の向上を図ることを目的とする。高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値（温度情報から演算された液相温度効率εL（SC/dTc）の値）と、理論値（冷媒側の移動単位数NTURから求めた液相温度効率εL（1-EXP(-NTUR)）の値）とを演算し比較することを特徴とする。

Description

明細書

空気調和装置

技術分野

[0001] この発明は、正常時の空気調和装置から検出した運転特性と現在の運転特性から正常 ·異常判断する空気調和装置に関するものである。

背景技術

[0002] 空気調和装置の異常診断については、既に様々な開発がなされている。以下、空気調和装置の診断装置の基本的な技術について以下述べる。

[0003] 従来の空気調和装置は、圧縮機入口出口の温度センサと圧力センサ、及び外気温度センサと室内温度センサからの信号と、サイクルシミュレーションの計算に必要な空気調和装置の型名情報と、入力部によって入力された空気調和装置の封入冷媒量、接続配管長さ、室内ユニットと室外ユニットの高低差の情報とに基づいて空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性をサイクルシミュレーションにより算出し、機器運転時に冷媒の過不足量、機器の異常判定、配管詰まり等を判定していた (例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開 2001 - 133011号公報

非特許文献 1 :瀬下裕*藤井雅雄著「コンパクト熱交換器」日刊工業新聞社、 1992年特午文献 2 : G.P.Gaspan着「Pro 5th Int. Heat Transfer ConferenceJ、 1974 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかしながら上記従来の構成では、機器設置後に機器の型名情報ゃ冷媒配管の長さの違いや、高低差を入力する必要があるため、機器据付時またはメンテナンス時に配管長さや高低差をその都度調べ、前記入力装置にて入力する必要があるため手間がかかるという問題があった。

[0005] また、従来の空気調和装置では、室外熱交換器や室内熱交換器のフィンの経年劣化やフィルタ詰まり、外風による影響などが考慮されないため、誤検知ゃ異常の原因を正確に判定することができないとレ、う問題があった。 [0006] また、従来の空気調和装置では、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器が構成要素としてある機種は、冷媒漏れ時は容器内の余剰冷媒の液面が下がるのみで冷凍サイクルの温度、圧力は変わらないため、余剰冷媒が存在する限り、温度、圧力情報からサイクルシミュレーションを実施しても、冷媒漏れを検知できず、冷媒漏れを早期に発見できなレ、という問題があった。

[0007] また、従来の空気調和装置の診断装置では、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器が構成要素としてある機種は、冷媒漏れを検知するために容器内の余剰冷媒量を超音波センサなどの固有の検出器で直接検出し冷媒量を推定する必要があるためコストがかかるといった問題があった。

[0008] この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置から得られた冷凍サイクル特性と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良ぐ空気調和装置の正常、異常を的確に診断し、これにより、機器型名の違レ、、機器据付時の配管長さ、高低差等を入力する操作を排除し、正常異常の判定時間の短縮と操作性の向上を図ることを目的とする。

[0009] また、空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置力得られた冷凍サイクル特性と比較することで、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良ぐ空気調和装置の正常、異常を的確に診断し、これにより室外熱交換器や室内熱交換器のフィンの劣化やフィルタ詰まり、外風による誤検知を防止し、信頼性の高い空気調和装置を提供することを目的とする。

[0010] また、空気調和装置の正常時の冷凍サイクル特性を学習あるいは記憶し、運転時の空気調和装置から得られた冷凍サイクル特性と相互比較することで、アキュムレータゃレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器が構成要素としてある機種でも、空気調和装置の冷媒漏れを早期に精度よく診断する空気調和装置を提供することを目的とする。

[0011] また、アキュムレータやレシーバーなどの余剰冷媒を貯留する機器がある機種でも

、固有の検出器を付加することなく冷媒漏れを的確に診断する空気調和装置を提供することを目的とする。 [0012] また、冷媒の種類によらず、冷媒漏れを的確に診断する空気調和装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013] この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

高圧側熱交換器の外部に流体を流して高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、

高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、

高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、

高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、

高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、

低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、

各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、冷凍サイクルを制御する制御部と、

各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて求められた、高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と理論値とを演算し比較する演算比較部とを備えたことを特徴とする。

[0014] この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

高圧側熱交換器の外部に流体を流して高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、

低圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、

各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて求められた、高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と理論値とを演算し演算比較部とを備えたことを特徴とする。

[0015] この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、高圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度と流体温度検出部にて検出された流体の温度との温度差をあら力じめ設定された値に近づけるよう流体送出部の回転数を制御することを特徴とする。

[0016] この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、高圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度と前記流体温度検出部にて検出された流体の温度との温度差をあらかじめ設定された値に近づけるよう前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする。

[0017] この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、低圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度をあらかじめ設定された値に近づけるよう記絞り装置の開度を制御することを特徴とする。 [0018] この発明に係る空気調和装置は、制御部は、空気調和装置の診断運転の際に、前記低圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度から低圧側熱交換器の過熱度を演算し、あらかじめ設定された値に近づけるよう絞り装置の開度を制御することを特徴とする。

[0019] この発明に係る空気調和装置は、過去に演算された高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と、現在の同測定値とを比較しその変化から冷媒漏れを判断する判定部を備えたことを特徴とする。

[0020] この発明に係る空気調和装置は、過去に演算された高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と、現在の同測定値とを比較しその変化から冷凍サイクル内の詰まり、または絞り装置の開度異常を判断する判定部を備えたことを特徴とする

[0021] この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、絞り装置は、上流側絞り装置とレシーバーと下流側絞り装置とで構成され、制御部は、上流側絞り装置の開口面積を下流側絞り装置の開口面積よりも小さくしレシーバーの出口冷媒が二相状態になるようにしてレシーバー内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを設けたことを特徴とする。

[0022] この発明に係る空気調和装置は、圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、前記冷凍サイクルを制御する制御部と、

低圧側熱交換器と前記圧縮機との間に設けられたアキュムレータとを備え、制御部は、絞り装置を制御してアキュムレータに流入する冷媒をガス冷媒にし、アキュムレータ内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを設けたことを特徴とする。

[0023] この発明に係る空気調和装置は、空気調和装置の内部にタイマーを備え、制御部は、タイマーにより一定時間毎に特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする。

[0024] この発明に係る空気調和装置は、制御部は、有線または無線での外部からの操作信号によって前記特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする。

[0025] この発明に係る空気調和装置は、 CO冷媒を使用していることを特徴とする。

発明の効果

[0026] この発明に係る空気調和装置は、上記構成により、如何なる環境条件、設置条件下においても精度良ぐ空気調和装置の正常、異常を的確に判断し、冷媒漏れの判定、稼動部品の異常判定および配管詰まりを早期発見することができ、信頼性の高レ、空気調和装置を得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 実施の形態 1.

図 1一 6は実施の形態 1を示す図で、図 1は空気調和装置の構成図、図 2は冷媒漏れ時の p_h線図、図 3は SC/dTと NTUの関係図、図 4は冷媒漏れ時の SC/dTと NTU の関係図、図 5は動作のフローチャート、図 6は超臨界点での SCの算出方法を示す図である。

[0028] 図 1において、圧縮機 1と、冷房運転時には図中実線のように、暖房運転時には図中破線のように切り換る四方弁 2と、冷房運転時には高圧側熱交換器 (凝縮器）として、暖房運転時には低圧側熱交換器 (蒸発器)として機能する室外熱交換器 3と、この室外熱交換器 3に流体の一例である空気を供給する流体送出部としての流体送出部としての室外送風機 4と、凝縮器で凝縮された高温、高圧の液体を膨張させて低温、低圧の冷媒とする絞り装置 5aとからなる室外機と、冷房運転時には低圧側熱交換器 (蒸発器)として、暖房運転時には高圧側熱交換器 (凝縮器)として機能する室内熱交換器 7と、この室内熱交換器 7に空気を供給する流体検出部としての室内送風機 8とからなる室内機と、室内機と室外機を接続する接続配管 6と、接続配管 9とを備えている室外空気との熱交換によって得られた熱を室内に供給することが可能なヒートポンプ機能を有する冷凍サイクル 20である。

また、上記の空気調和装置の凝縮器において冷媒の凝縮熱の吸熱対象となるものは空気であるが、これは水、冷媒、ブライン等でもよぐ吸熱対象の供給装置はボンプ等でもよい。

[0029] 冷凍サイクル 20には、圧縮機 1の吐出側の温度を検出する圧縮機出口温度センサ 201 (高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部）が設置されている。室外熱交換器 3 の冷房運転時における凝縮温度を検知するため室外機二相温度センサ 202 (冷房運転時は高圧冷媒温度検出部、暖房運転時は低圧冷媒温度検出部）が設けられ、室外熱交換器 3の冷媒出口温度を検出するため室外熱交換器出口温度センサ 204 (冷房運転時の高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部）が設けられている。これらの温度センサは冷媒配管に接する力、あるいは揷入するように設けられ冷媒温度を検出するようになっている。室外の周囲温度は、室外温度センサ 203 (流体温度検出部 )によって検出される。

[0030] 室内熱交換器 7の冷房運転時における冷媒入口側には室内熱交換器入口温度センサ 205 (暖房運転時の高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部）が、冷房運転時の蒸発温度を検知するため室内機二相温度センサ 207 (冷房運転時は低圧冷媒温度検出部、暖房運転時は高圧冷媒温度検出部）が設けられ、室外機二相温度センサ 202と室外熱交換器出口温度センサ 204と同様な方法で配置されている。室内の周囲温度は、室内機吸込み温度センサ 206 (流体温度検出部）によって検出される。

[0031] 温度センサによって検知された各量は、測定部 101に入力され、演算部 102によつて処理される。その演算部 102の結果に基づき圧縮機 1、四方弁 2、室外送風機 4、絞り装置 5a、室内送風機 8を制御し所望の制御目標範囲に収まるように制御する制御部 103がある。また、演算部 102によって得られた結果を記憶する記憶部 104があり、その記憶したものと現在の冷凍サイクル状態の値を比較する比較部 105があり、その比較した結果から空気調和装置の正常、異常を判定する判定部 106、その判定結果を LED (発光ダイオード）や遠隔地のモニター等に報知する報知部 107がある。演算部 102、記憶部 104、比較部 105で演算比較部 108を構成する。

[0032] 次に、空気調和装置の正常'異常判定において、演算比較部 108、判定部 106の冷媒漏れの異常判定アルゴリズムについて説明する。

図 2は、同一のシステム構成で空気条件と圧縮機周波数、絞り装置の開度、室外送風機、室内送風機の制御量を固定し、封入冷媒量のみを減らしたときの冷凍サイクルの変化を p-h線図上に示したものである。冷媒は高圧で液相の状態であるほど密度が高いので、封入された冷媒は凝縮器部分に最も多く存在する。冷媒量減少時は凝縮器の液冷媒が占めてレ、る体積が減少するため、凝縮器の液相の過冷却度（SC) と冷媒量の相関が大きいことは明らかである。

[0033] 熱交換器の熱収支の関係式 (非特許文献 1)より、凝縮器の液相領域について解くと式（1)の無次元化された式が導ける。

SC/dT =1-EXP(-NTU ) ··· (1)

c R

式（1)の関係を図 3に示す。

ここで、 SCは凝縮温度 (室外機二相温度センサ 202の検出値)から凝縮器出口温度 (室外熱交換器出口温度センサ 204の検出値）を減じて求められる値である。 dTは凝縮温度から室外温度（室外温度センサ 203の検出値）を減じて求められる値である

[0034] 式（1)の左辺は液相部分の温度効率を表すので、これを式（2)で示す液相温度効率 ε として定義する。

ε =SC/dT ·'· (2)

c

[0035] 式（1)の右辺の NTUは冷媒側の移動単位数であり式（3)で表される。

R

NTU =(K XA )/(G XC ) ·'·(3)

R c r pr

ここで、 Kは熱交換器の熱通過率 [J/s'm²'K]であり、 Aは液相の伝熱面積 [m²]であり、 Gは冷媒の質量流量 [kg/s]であり、 C は冷媒の定圧比熱 [J/kg'K]である。

r pr

[0036] 式（3)では熱通過率 K、液相の伝熱面積 Aが含まれる力熱通過率 Kは、外風の c c

影響や熱交換器のフィンの経年劣化などにより変化するため不確定要素であり、液相伝熱面積 Aも熱交換器の仕様や冷凍サイクルの状態によって異なる値である。

[0037] 次に、凝縮器全体の空気側と冷媒側の近似的な熱収支式は式 (4)で表される。

KcXAXdT=G X ΔΗ ·'·(4)

c r CON

ここで、 Aは凝縮器の伝熱面積 [m²]を表し、 Δ H は凝縮器入口出口のェンタルピ

CON

一差である。凝縮器入口のェンタルピーは圧縮機出口温度と凝縮温度から求まる。

[0038] 式（3)、式 (4)より Kを消去して整理すると式（5)のようになり、 NTUを外風やフィン c R

の経年劣化による因子を含まない形で表すことが可能となる。

NTU =( Δ H XA )/(dTcXA)---(5)

R CON L

[0039] ここで、液相の伝熱面積 Aを凝縮器の伝熱面積 Aで割ったものを式（6)で定義する A /A=A % ··· (6)

L

[0040] A %が求まれば温度情報を用いて式（5)より NTUの算出が可能となる。また、凝縮

R

器の液相面積比率 A %は式（7)で表せる。

A %=V /V

L L_CON CON

=M /(V - p )···(7)

L_CON CON L— CON

ここで、記号 Vは容積 [m³] Mは冷媒の質量 [kg] pは密度 [kg/m³]を表す。添え字 L は液相、 CONは凝縮器を表す。

[0041] 式（7)に冷凍サイクルの質量保存則を適用し M を変形すると、式（8)で表せる。

L.CON

A %=(M — M -M -M -M -M )/(V - p )··· (8)

L CYC S-CON G-CON S—PIPE G—PIPE EVA CON L—CON

ここで、添え字 CYCは冷凍サイクル全体、 Gは気相、 Sは二相、 PIPEは接続配管、 EVAは蒸発器を表す。更に式 (8)を変形すると式 (9)で表される。

A %=((M -M -M -M )-V - p -V - p -V - p )/(V

L CYC G— CON G—PIPE EVA S— CON S— CON S—PIPE S— EVAin S— EVA S— EVA

• P )···(9)

CON —CON

ここで、添え字 EVAinは蒸発器入口を示す。

[0042] 式（9)で表される二相域の平均密度 p p を求めるために様々な相関式が

S_CON S— EVA

提案されてレ、るが CISEの相関式 (非特許文献 2)によれば飽和温度が一定であれば質量流量 Gにほぼ比例し、質量流量 Gが一定であれば飽和温度にほぼ比例するので式（10)で近似できる。

p =A-T+B-G+C--- (10)

S s r

ここで、記号 A B Cは定数。 Tsは飽和温度である。

[0043] また、式（9)で表される二相域の局所部分の密度 _P は同様に式（11)で近似

S.EVAin

できる。

p =Α'· Τ+Β'· G+C- x +D' ··· (11)

S— EVAin e r EVAin

ここで、記号 A' B' C' D 'は定数、 Teは蒸発温度、 x は蒸発器の入口乾き度

EVAin

である。

[0044] 封入冷媒量 M が一定であり、気相の冷媒量はほとんど無視できる量であり、熱交

CYC

換器の容積、接続配管の容積が一定であるという条件および式（10)、式（11)を式（ 9)に代入し整理すると式（12)で表される。

A %=(a- T +b - G +c -x +d -T +e)/ p · · · (12)

L C r EVAin e L— CON

ここで、記号 a b c d eは定数である。

[0045] a b c d eは冷媒封入量、熱交換器の容積、接続配管長の容積などの空気調和装置の仕様によって決まる定数である。式（12)より A %を求め、式（5)に代入し NTU

R

を求めて式（1)に代入するとその時の液相温度効率 ε の理論値が求まる。 ε は温度センサ情報から算出できるため、冷凍サイクル内の冷媒量が一定であれば、関係式（1)から求めた値とほぼ等しい値となる。初期封入冷媒量に対して冷媒が漏れて少なくなつた場合は、図 4に示すように過冷却度 SCが小さくなるため、 NTUに対する

R

ε の値が小さくなるので冷媒漏れの判定が可能となる。

[0046] また、式（12)の a b c d eは空調機の接続配管の長さや、室内機、室外機の高低差などの設置条件や初期封入冷媒量によって決まる定数であるため、設置後あるいは試運転時に初期学習運転を行い上記 5つの未知数を決定し記憶部 104に記録しておく。

[0047] 空気調和装置の仕様や封入冷媒量が分かっている場合は事前に試験またはサイクルシミュレーションを行うことであら力じめ求めておき、記憶部 104に記録しておいてもよい。

[0048] また、式（12)中の、未知数 a b c d eは式中の Tや Τなどの変数を圧縮機の運

c e

転周波数、絞り装置、室外送風機および室内送風機の少なくとも 1つを制御し所望の目標値に一定もしくは外気温度、室内空気温度などの環境条件に応じて比例的に制御することで定数となる。このように制御することで、未知数の数が減り、 A %の式の導出のための初期学習運転条件もしくはシミュレーションによる計算条件を減らすことができるため、未知数決定の時間短縮が図れる。

[0049] 次に、この冷媒漏れの検知アルゴリズムを空気調和装置に適用した図 5のフローチヤートについて説明する。

[0050] 図 5において、 ST1で、空気調和装置の診断運転を実施する。診断用の運転は有線または無線での外部からの操作信号によって運転を行ってもょレ、し、予め設定された時間の経過後に自動的に診断用運転に入るようにしてもよい。診断用の運転では、絞り装置 5aの開度が固定の場合は、冷房運転時は、室外送風機 4の回転数によつて、冷凍サイクルの高圧があらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部 103が制御し、圧縮機 1の回転数によって、冷凍サイクルの低圧を蒸発器出口で過熱度がつくようにあらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部 103が制御する。

[0051] 暖房運転時は、圧縮機 1の回転数によって、冷凍サイクルの高圧があらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御し、室外送風機 4の回転数によって、冷凍サイクルの低圧を蒸発器出口で過熱度がつくようにあらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部 103が制御する。

[0052] また、前記の圧縮機 1の回転数は固定回転数でもよぐその場合は絞り装置 5aの開度によって、冷凍サイクルの低圧をあらかじめ設定された制御目標値の所定の範囲内に収まるように制御部 103が制御する。

[0053] また、室内送風機 8は任意の回転数でもよいが、回転数が高い方が冷房運転時は蒸発器での過熱度がつきやすくなり、暖房運転時は凝縮器での過冷却度がつくため冷媒漏れの誤検知が防止できる。

[0054] 次に ST2では、サイクルの状態が所望の制御目標値に制御されているかの安定判定を行う。サイクルの状態が安定していれば ST3で初期学習の実施有無を制御部 1 03が判別する。初期学習運転が未実施であれば制御部に進み、初期学習運転を実施し、 ST6でその運転の特性データを処理し制御部 103が記憶する。

[0055] ここで、初期学習運転とは前述の空調機の接続配管の長さや、室内機、室外機の高低差などの設置条件や初期封入冷媒量の影響を排除するための運転である。設置後あるいは試運転時に運転状態を未知数の数だけ変化させて、液相面積比率 A

%の予測式を演算部 102、記憶部 104で作成する。

[0056] ST3にて初期学習が実施済であれば、 ST7で現在の運転状態を初期学習運転で記憶した特性と比較し、空気調和装置の正常'異常の判定を行い、 ST8で、該空気調和装置の異常箇所または異常状態のレベルを報知部 107の LEDなどに出力表示する。

[0057] 初期学習が実施済であれば、測定部 101によって得られた温度情報から式（12) に代入することによって液相面積比率 A %の予測値が算出でき、（5)式より NTUの値

R

が求まる。このとき、 NTUと SCと dTの間には（1 )式の関係が常に成り立っているた

R C

め、 ε の値が求まる。 SCおよび dTは温度センサ情報から求まるため、温度情報から演算された ε (SC/dT )の値と NTUから求めた ε (1 - EXP (- NTU ))の値がほぼ等し c R R

ければ正常であると判定される。

[0058] 高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値の一例が、温度情報から演算された液相温度効率 ε ( SC/dT )の値であり、高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る理論値の一例力 NTUから求めた液相温度効率 ε (1-EXP(-NTU ))

L

のィ直である。

[0059] 冷媒量が初期封入冷媒量に対して減少した場合は SCがとれなくなるため、図 4に示すように同一の NTUの値に対して、 ε の値が減少し、冷媒漏れの有無が判定部

R

106で判定できる。 ε の理論値に対する低下率を異常状態のレベルとして LEDなどに出力し、異常状態のレベルに閾値を設けてその閾値を下回った場合は、冷媒漏れの発報 ·報知を報知部 107が実施する。

[0060] 外風や室内負荷の急激な変動などの外乱が大きぐサイクルが定常状態にならない状態すなわち、空気調和装置付属のァクチユエータの操作により制御目標値に制御できない状態となる場合は、 ST2でサイクルの状態が安定しない場合は、制御の可能性可否を ST4で制御部 103が判定し、制御が不可能である場合は、その ST9 にてその異常箇所を特定し、 ST8にて異常箇所または異常状態のレベルを報知部 1 07が出力表示する。

[0061] ァクチユエータの故障や、冷凍サイクルの配管系内の詰まりが原因で制御目標値に制御できない場合は、ァクチユエータの操作量と制御目標値を比較し、制御部 10 3がその異常箇所、原因の特定を行う。

[0062] なお、本検知アルゴリズムに使用する飽和温度は、室外機二相温度センサ 202や室内機二相温度センサ 207を用いてもよいし、圧縮機 1から絞り装置 5aに至る流路のいずれかの位置の冷媒の圧力を検出する高圧検出部圧力センサや低圧側熱交換器から圧縮機 1に至る流路のいずれかの位置の冷媒の圧力を検出する低圧検出部の圧力情報から飽和温度を演算してもよレ、。 [0063] これらにより、如何なる設置条件、環境条件においても精度良ぐ機器の正常、異常を的確に診断し冷媒の漏れ判定および稼動部品の異常判定および配管詰まり箇所を判定部 106により早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。

[0064] 以上述べたものは、冷媒が凝縮過程において二相状態となるものについて述べた、冷凍サイクル内の冷媒が COなどの高圧冷媒で超臨界点以上の圧力で状態変

2

化する場合は飽和温度が存在しないため、図 6に示すように臨界点でのェンタルピ一と圧力センサの測定値の交点を飽和温度とみなし、室外熱交換器出口温度センサ 204から SCとして算出すれば同様の考え方で冷媒漏れ時は SCが小さくなるため凝縮圧力が臨界圧力を超える冷媒であっても冷媒漏れの判定が可能となる。

[0065] 暖房運転時も冷房運転時と冷凍サイクルとしては同じであるため同様の運転を行うことで、冷媒漏れの検知が可能となる。

[0066] 実施の形態 2.

次に、実施の形態 2について図を参照して説明するが、実施の形態 1と同一部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

[0067] 図 7は実施の形態 2を示す図で、空気調和装置の構成図である。図において、絞り装置 5a (上流側絞り装置)の後に冷房と暖房の必要冷媒量の差である余剰冷媒量を溜めるレシーバー 10を有し、そのレシーバー出口に絞り装置 5b (下流側絞り装置）が付加してある構成であり、現地での冷媒追加が不要なタイプの空気調和装置である。

[0068] 冷凍サイクル内に液冷媒が貯留する部分があるため、絞り装置 5aの開度を絞り、絞り装置 5bの開度を開け気味に制御する運転を行いレシーバー内の余剰冷媒を室外熱交換器 3に貯留する運転 (特殊運転モード）を実施させる。このように制御させることで冷媒が漏れたときは凝縮器の過冷却度が変化するため、レシーバーがある機種であっても液面を検知する固有の検出装置を用いることなぐ如何なる設置条件、環境条件においても精度良ぐ機器の正常、異常を的確に診断し冷媒の漏れ判定および稼動部品の異常判定および配管詰まり箇所を早期発見し機器の故障を未然に防止すること力 Sできる。

空気調和機は、内部にタイマー（図示なし)を備え、タイマーにより一定時間毎に特殊運転モードに入る機能を有する。また、空気調和機は、有線または無線での外部からの操作信号により特殊運転モードに入る機能を有する。

[0069] 実施の形態 3.

次に、実施の形態 3について図を参照して説明するが、実施の形態 1と同一部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

[0070] 図 8、 9は実施の形態 3を示す図で、図 8は空気調和装置の構成図、図 9は空気調和装置の別の構成図である。

図 8に示すように、圧縮機吸入部分にアキュムレータ 11を有し、冷房と暖房の必要冷媒量の差である余剰冷媒量をアキュムレータ 11に溜める構成であり、現地での冷媒追加が不要なタイプの空気調和装置である。

[0071] アキュムレータ 11がある場合は、アキュムレータ 11に液冷媒を溜めない運転をする必要があるので、冷房運転時は室内熱交換器 7で十分過熱度（SH)がっくように絞り装置 5aを絞り、室内熱交換器入口温度センサ 205あるいは室内機二相温度センサ 2

07で検出される蒸発温度を低くした運転を行う（特殊運転モード)。

空気調和機は、内部にタイマー（図示なし)を備え、タイマーにより一定時間毎に特殊運転モードに入る機能を有する。

また、空気調和機は、有線または無線での外部からの操作信号により特殊運転モードに入る機能を有する。

[0072] また、図 9に示すように室内機出口温度センサ 208 (低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部）を室内機出口に付加することによって、冷媒の過熱度を室内機出口温度センサ 208で検知される値から室内機二相温度センサ 207で検知される値を減じることで求めることができるので、所望の過熱度がついていない場合は絞り装置 5aの開度を更に絞ることで、蒸発器出口で確実に SHがついた運転状態を実現できるので冷媒漏れの誤検知が防止できる。

[0073] このように、アキュムレータ 11がある機種でも液面を検知する固有の検出装置を用レ、ることなぐ如何なる設置条件、環境条件においても精度良ぐ機器の正常、異常を的確に診断し冷媒の漏れ判定および稼動部品の異常判定および配管詰まり箇所を早期発見し機器の故障を未然に防止することができる。図面の簡単な説明

[0074] [図 1]実施の形態 1を示す図で、空気調和装置の構成図である。

[図 2]実施の形態 1を示す図で、冷媒漏れ時の p-h線図である。

[図 3]実施の形態 1を示す図で、 SC/dTと NTUの関係図である。

c R

[図 4]実施の形態 1を示す図で、冷媒漏れ時の SC/dTと NTUの関係図である。

c R

[図 5]実施の形態 1を示す図で、動作のフローチャート図である。

[図 6]実施の形態 1を示す図で、超臨界点での SCの算出方法を示す図である。

[図 7]実施の形態 2を示す図で、空気調和装置の構成図である。

[図 8]実施の形態 3を示す図で、空気調和装置の構成図である。

[図 9]実施の形態 3を示す図で、空気調和装置の別の構成図である。

符号の説明

[0075] 1 圧縮機、 2 四方弁、 3 室外熱交換器、 4 室外送風機、 5a 絞り装置、 5b 絞り装置、 6 接続配管、 7 室内熱交換器、 8 室内送風機、 9 接続配管、 10 レシ一バー、 11 アキュムレータ、 20 冷凍サイクル、 201 圧縮機出口温度センサ、 202 室外機二相温度センサ、 203 室外温度センサ、 204 室外熱交換器出口温度センサ、 205 室内熱交換器入口温度センサ、 206 室内機吸込み温度センサ、 207 室内機二相温度センサ、 208 室内機出口温度センサ、 101 測定部、 102 演算部、 103 制御部、 104 記憶部、 105 比較部、 106 判定部、 107 報知部、 108 演算比較部。

Claims

請求の範囲

[1] 圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、前記高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ前記低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

前記高圧側熱交換器の外部に流体を流して前記高圧側熱交換器内の冷媒と流体とを熱交換させる流体送出部と、

前記高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、

前記高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、

前記高圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、

前記高圧側熱交換器の外部を流通する流体のいずれかの位置の温度を検出する流体温度検出部と、

前記低圧側熱交換器内の冷媒の蒸発温度もしくは冷却途中の温度を検出する低圧冷媒温度検出部と、

前記各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、前記冷凍サイクルを制御する制御部と、

前記各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて求められた、前記高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と理論値とを演算し比較する演算比較部とを備えたことを特徴とする空気調和装置。

[2] 圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、前記高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ前記低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

前記高圧側熱交換器内の冷媒の凝縮温度もしくは冷却途中の温度を検出する高圧冷媒温度検出部と、前記高圧側熱交換器の入口側の冷媒の温度を検出する高圧側熱交換器入口側冷媒温度検出部と、

前記低圧側熱交換器の出口側の冷媒の温度を検出する低圧側熱交換器出口側冷媒温度検出部と、

前記各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて求められた、前記高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と理論値とを演算し演算比較部とを備えたことを特徴とする空気調和装置。

[3] 前記制御部は、当該空気調和装置の診断運転の際に、前記高圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度と前記流体温度検出部にて検出された流体の温度との温度差をあらかじめ設定された値に近づけるよう前記流体送出部の回転数を制御することを特徴とする請求項 1記載の空気調和装置。

[4] 前記制御部は、当該空気調和装置の診断運転の際に、前記高圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度と前記流体温度検出部にて検出された流体の温度との温度差をあらかじめ設定された値に近づけるよう前記圧縮機の周波数を制御することを特徴とする請求項 1記載の空気調和装置。

[5] 前記制御部は、当該空気調和装置の診断運転の際に、前記低圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度をあらかじめ設定された値に近づけるよう前記絞り装置の開度を制御することを特徴とする請求項 1記載の空気調和装置。

[6] 前記制御部は、当該空気調和装置の診断運転の際に、前記低圧側熱交換器の出口温度を検出する低圧側ガス管温度検出部と前記低圧冷媒温度検出部にて検出された冷媒の温度から前記低圧側熱交換器の過熱度を演算し、あらかじめ設定された値に近づけるよう前記絞り装置の開度を制御することを特徴とする請求項 2記載の空気調和装置。

[7] 過去に演算された前記高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と、現在の同測定値とを比較しその変化から冷媒漏れを判断する判定部を備えたことを特徴とする請求項 1記載の空気調和装置。

[8] 過去に演算された前記高圧側熱交換器内の冷媒の液相部の量に係る測定値と、現在の同測定値とを比較しその変化から冷凍サイクル内の詰まり、または絞り装置の開度異常を判断する判定部を備えたことを特徴とする請求項 1記載の空気調和装置

[9] 圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、前記高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ前記低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

前記各温度検出部によって検出された各検出値に基づいて、前記冷凍サイクルを制御する制御部とを備え、前記絞り装置は、上流側絞り装置とレシーバーと下流側絞り装置とで構成され、前記制御部は、前記上流側絞り装置の開口面積を前記下流側絞り装置の開口面積よりも小さくし前記レシーバーの出口冷媒が二相状態になるようにして前記レシーバー内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを設けたことを特徴とする空気調和装置。

[10] 圧縮機と高圧側熱交換器と絞り装置と低圧側熱交換器とを配管で接続し、前記高圧側熱交換器内に高温高圧の冷媒を流通させ前記低圧側熱交換器内に低温低圧の冷媒を流通させる冷凍サイクルと、

前記低圧側熱交換器と前記圧縮機との間に設けられたアキュムレータとを備え、前記制御部は、前記絞り装置を制御して前記アキュムレータに流入する冷媒をガス冷媒にし、前記アキュムレータ内の余剰冷媒を高圧側熱交換器内に移動させる特殊運転モードを設けたことを特徴とする空気調和装置。

[11] 当該空気調和装置の内部にタイマーを備え、前記制御部は、前記タイマーにより一定時間毎に前記特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする請求項 9記載の空気調和装置。

[12] 当該空気調和装置の内部にタイマーを備え、前記制御部は、前記タイマーにより一定時間毎に前記特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする請求項 10記載の空気調和装置。

前記制御部は、有線または無線での外部からの操作信号によって前記特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする請求項 9記載の空気調和装置。

前記制御部は、有線または無線での外部からの操作信号によって前記特殊運転モードに入る機能を有したことを特徴とする請求項 10記載の空気調和装置。

C〇冷媒を使用していることを特徴とする請求項 1記載の空気調和装置。