WO2008035418A1 - SystÈme de rÉFRIGÉration/de climatisation de l'air ayant une fonction de dÉtection de fuite de rÉFRIGÉrant, rÉFRIGÉrateur/climatiseur d'air et procÉDÉ de dÉtection d'une fuite de rÉFRIGÉrant - Google Patents

SystÈme de rÉFRIGÉration/de climatisation de l'air ayant une fonction de dÉtection de fuite de rÉFRIGÉrant, rÉFRIGÉrateur/climatiseur d'air et procÉDÉ de dÉtection d'une fuite de rÉFRIGÉrant Download PDF

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refrigerant
determination
refrigeration
conditioning system
leakage
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PCT/JP2006/318704
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Tsuyoshi Kubota
Masaki Toyoshima
Osamu Morimoto
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corporation
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Priority to JP2007527665A priority patent/JP5063346B2/ja
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/005—Arrangement or mounting of control or safety devices of safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/22—Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
    • F25B2500/222—Detecting refrigerant leaks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/01—Timing

Definitions

  • Refrigerating and air conditioning system with refrigerant leakage detection function refrigeration and air conditioning system, and refrigerant leakage detection method
  • the present invention relates to a refrigeration / air conditioning system having a refrigerant leakage detection function, a refrigeration / air conditioning apparatus, and a method thereof.
  • Some refrigerators determine that the refrigerant leaks when the refrigerant temperature difference at the inlet / outlet of the evaporator is larger than the reference temperature difference (see, for example, Patent Document 1). This refrigerant leakage determination is based on the temperature difference at one point during operation.
  • Patent Document 1 JP 2005-90953 A
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-9857
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-69198
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-36985
  • Patent Document 1 the temperature difference at the inlet / outlet of the evaporator varies depending on the ambient temperature of the evaporator and the variation of the load.
  • the temperature difference between the inlets and outlets of each evaporator may be different, and it is difficult to accurately detect refrigerant leakage.
  • Patent Document 2 for example, if R410A is used as the refrigerant and the pressure in the circuit at the time of determination is 2.0 MPa, a small amount of leakage such as a pressure drop rate of 0.02 MPa or less per minute is detected. I could't do it.
  • Patent Document 3 is also a long-term data because the detected value at a single point in time or the decrease rate of the drive current that occurred in a short time of 1 minute as in Patent Document 4 is long.
  • the so-called slow leak in which the refrigerant leaks little by little over time, could not be detected. Power!
  • the conventional methods In order to detect refrigerant leakage, the conventional methods have hindered the operation of the equipment.
  • the refrigerant amount was judged from the viewpoint of preventing performance degradation and compressor breakage, and it was detected that the refrigerant had decreased at a fixed threshold regardless of the amount of refrigerant charged. If the refrigerant is overfilled in the initial state, it takes time to detect the amount of refrigerant, and there is a problem that the amount of refrigerant leaked before detection increases the environmental impact. .
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and employs the following configuration.
  • the refrigerating and air-conditioning system of the present invention connects an outdoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and a throttle device, and one or a plurality of indoor units having an indoor heat exchanger and a throttle device by connecting piping, thereby freezing.
  • the refrigeration and air conditioning system comprising the cycle, the past data on the past refrigerant amount of the refrigeration cycle and the past time force And determining means for determining refrigerant leakage in the refrigeration cycle based on the new data relating to the refrigerant amount after the activation is performed a plurality of times.
  • the refrigerating and air-conditioning apparatus of the present invention 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 a past time point. Therefore, it is provided with a judging means for judging refrigerant leakage in the refrigeration cycle.
  • the refrigerant leakage detection method of the present invention includes an outdoor unit having a compressor, an outdoor heat exchanger, and a throttle device, and one or a plurality of indoor units having an indoor heat exchange and throttle device.
  • the refrigerant amount of the refrigeration cycle is determined when it is determined that the total number of cooling units is in cooling or heating operation and the total number of indoor heat exchangers ⁇ is in cooling or heating operation.
  • the refrigeration and air conditioning apparatus According to the refrigeration and air conditioning system, the refrigeration and air conditioning apparatus, and the refrigerant leakage detection method according to the present invention, it is possible to detect a refrigerant leakage with a small amount of leakage per unit time while performing an air conditioning operation. .
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration air conditioner according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a refrigerant leakage detection operation in the apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a refrigerating and air-conditioning apparatus according to Embodiment 2.
  • FIG. 4 is a chart showing a part added to the flowchart of FIG. 2, showing operations peculiar to the refrigeration air conditioner of FIG.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a refrigeration air conditioner according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a flowchart showing refrigerant leakage detection operation in the apparatus of FIG.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram showing temporal changes in high and low pressures of the refrigeration cycle according to Embodiment 3.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an air conditioning system according to Embodiment 4.
  • FIG. 9 is a sequence diagram showing the operation of the air conditioning system according to Embodiment 4.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of an air conditioning system according to Embodiment 5.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing the operation of the air conditioning system according to Embodiment 5.
  • FIG. 12 is a sequence diagram showing an operation of the air conditioning system according to Embodiment 6.
  • FIG. 13 is a sequence diagram showing the operation of the air conditioning system according to Embodiment 7.
  • FIG. 1 is a diagram showing a refrigerant circuit configuration of a refrigeration air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart showing refrigerant leakage detection operation by the apparatus of FIG.
  • this refrigeration air conditioner constitutes an outdoor unit and a refrigeration cycle including the outdoor unit.
  • a four-way valve 2 which is a compressor flow path switching device, an outdoor heat exchanger 3, and a throttling device 5 are sequentially connected to constitute a refrigerant main circuit.
  • the indoor unit is connected to the expansion devices 7a and 7b and the indoor heat exchangers 9a and 9b to constitute a main circuit of the refrigerant.
  • the outdoor unit and the indoor unit are connected by a liquid refrigerant pipe 6 and a gas refrigerant pipe 10.
  • the outdoor heat exchanger 3 is provided with a fan 4 for blowing air
  • the indoor heat exchangers 9a and 9b are similarly provided with fans 8a and 8b for blowing air.
  • a discharge temperature sensor 11 for detecting the refrigerant temperature and a discharge pressure sensor 12 for measuring the pressure in the pipe are provided on the discharge side of the compressor 1, and a suction temperature for detecting the temperature of the suction side refrigerant is provided on the suction side of the compressor 1.
  • Sensor 18 and suction pressure sensor 19 for measuring the pressure in the pipe are installed. Yes.
  • An outdoor temperature sensor 13 for detecting the ambient air temperature of the outdoor unit and a temperature sensor 14 for detecting the refrigerant outlet (at the time of cooling) temperature of the outdoor heat exchanger 3 are provided.
  • Temperature sensors 15a, 15b, 17a, 17b are provided at the refrigerant inlet / outlet of the indoor heat exchangers 9a, 9b, and the ambient air temperature in the room is detected by the indoor unit intake temperature sensors 16a, 16b.
  • Each temperature sensor is provided so as to be in contact with or inserted into the refrigerant pipe, and can detect the refrigerant temperature at that portion.
  • Each throttle device is composed of a pressure regulating valve and the like.
  • Each amount detected by each temperature sensor and each pressure sensor is input to a measurement unit 101 that aggregates measurement results, and is used for calculation processing in the calculation unit 102 as necessary.
  • the compressor four-way valve 2, the fans 4, 8a, 8b, the throttle devices 5, 7a, 7b are controlled, and the refrigeration cycle is controlled so as to be within the desired control target range.
  • a control unit 103 is provided.
  • the control unit 103 is connected to each device constituting the refrigeration cycle by wire or wireless, and can control each device.
  • the control unit 103 also includes an operation confirmation means for determining whether the indoor unit is in operation, an integration means (or timer device) for accumulating the operation time of the compressor 1, a time measurement means for measuring the date and time, etc.
  • the refrigerating and air-conditioning apparatus has a storage unit 104 as storage means (or storage device) that stores the results obtained by the calculation unit 102, predetermined constants, and the like.
  • a comparator 105 that compares the state with a predetermined value.
  • the determination unit 106 for determining the refrigerant charging state of the refrigeration air conditioner, and the determination result in the determination unit 106 are used as the indoor unit remote control, LED (light emitting diode) and Z
  • a notification unit 107 as notification means for notification to the monitor or the like.
  • the calculation unit 102, the storage unit 104, the comparison unit 105, and the determination unit 106 are collectively referred to as a calculation determination unit (or determination unit) 108.
  • the measuring unit 101, the control unit 103, the notification unit 107, and the calculation determination unit 108 are usually configured with a microcomputer, a ⁇ one-sonal computer, or a CPU and a program.
  • FIG. 1 shows the case where the indoor unit has two indoor heat exchangers, but the number of indoor heat exchangers is not limited to this, and may be one or three or more. Also, each indoor heat exchanger All having different capacities may be the same capacity. In the same way, multiple outdoor units can be connected for outdoor heat exchange.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 reaches the outdoor heat exchanger 3 via the four-way valve 2 and is condensed (at this time, the outdoor heat exchanger 3 acts as a condenser).
  • the condensation temperature at this time can be obtained as the saturation temperature of the pressure of the pressure sensor 12 attached to the discharge side of the compressor 1.
  • the degree of supercooling of the refrigerant at the outdoor heat exchanger 3 outlet is obtained by the difference between the condensation temperature and the temperature sensor 14.
  • the condensed refrigerant is reduced in pressure by the indoor unit expansion devices 7a and 7b via the outdoor unit expansion device 5 and the liquid refrigerant pipe 6 with the opening degree fully opened, and becomes a two-phase state.
  • the refrigerant exiting the expansion devices 7a and 7b evaporates in the indoor heat exchangers 9a and 9b (at this time, the indoor heat exchangers 9a and 9b function as evaporators). Thereafter, the refrigerant returns to the compressor 1 via the gas refrigerant pipe 10 and the four-way valve 2.
  • the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the outdoor heat exchanger 3 is determined by the difference between the temperature sensors 17a and 15a or the difference between 17b and 15b.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 reaches the indoor heat exchanges 9 & 9b through the four-way valve 2 and the gas refrigerant pipe 10 and is condensed (at this time, the indoor heat Inversion 9 & 9b acts as a condenser).
  • the condensation temperature at this time can be obtained as the saturation temperature of the pressure of the pressure sensor 12 attached to the discharge side of the compressor 1.
  • the degree of supercooling of the refrigerant at the indoor heat exchangers 9a and 9b can be obtained as the difference between the respective condensation temperatures and the temperature sensors 15a and 15b.
  • the condensed refrigerant is decompressed by the expansion device 5 of the outdoor unit via the expansion devices 15a and 15b and the liquid refrigerant piping 6 of the fully opened indoor unit, and becomes a two-phase state.
  • the refrigerant exiting the expansion device 5 evaporates in the outdoor heat exchanger 3 (at this time, the outdoor heat exchanger 3 acts as an evaporator). Thereafter, the refrigerant returns to the compressor 1 via the four-way valve 2.
  • the degree of superheat of the refrigerant at the outlets of the indoor heat exchangers 9a and 9b is obtained as a difference between the temperature sensor 18 and the temperature sensor 14.
  • the arithmetic determination unit 108 stores the refrigerant amount (or operation status data) at that time as an initial value of the encapsulated refrigerant in advance. That is, at the time of trial operation immediately after the installation of the refrigeration air conditioner, the calculation determination unit 108 performs refrigerant quantity determination, and the calculation unit 102 calculates the result (AL% value, temperature, etc. described later). Go and remember.
  • the initial value can be determined during normal operation, but during trial operation, the installer can set conditions without depending on the user's usage status, making it easy to create conditions suitable for determining the amount of refrigerant. .
  • a display such as “running refrigerant leak detection operation” or “running refrigerant amount determination operation” on the remote controller of the indoor unit. This makes it easier for air conditioner users and maintenance companies to understand the operating status of the air conditioner.
  • Step S1 it is determined whether or not the time since the previous refrigerant leakage determination of compressor 1 (cumulative operation time) has passed a predetermined time (for example, 100 hours)! (Step S1), if it has elapsed, go to the next step, otherwise return to normal air conditioning operation.
  • a predetermined time for example, 100 hours
  • the time during which the control unit 103 (accumulation means) issues an operation command (outputs the command frequency) to the compressor 1 is stored in the memory as the accumulated time every 1 hour, for example. Execute by.
  • a current sensor is provided in the compressor wiring instead of the time when the operation command is issued, and this current sensor detects the time during which the current is flowing in the compressor driving wiring, and the control unit 103 calculates the accumulated time. It can also be calculated.
  • the refrigerant leakage determination is frequently performed at a time interval shorter than the above time because there is a high possibility of refrigerant leakage due to brazing failure immediately after the air conditioner is installed or immediately after parts replacement.
  • a time measuring means (year / month / day time output function) may be incorporated, and the refrigerant leakage determination may be performed at a predetermined date and time.
  • Timing hand A known timer circuit or the like can be used for the stage.
  • the control unit 103 resets the timer circuit when the refrigeration air conditioner is installed, and the timer measures the elapsed time of the installation time.
  • the control unit 103 acquires time information of the timer power regularly or irregularly, and determines whether a predetermined set time has elapsed.
  • the control unit 103 resets the timer circuit or resets the set time to detect the next leak at a predetermined timing. Prepare to do.
  • the control unit 103 determines the outdoor temperature information detected by the outdoor temperature sensor 13, and the outdoor temperature is within a predetermined range (for example, a test run).
  • the determination of the leakage force and refrigerant leakage may not be performed at the time of ⁇ 5 ° C.
  • the control unit 103 stores the outside air temperature at the time of the previous refrigerant amount determination in a trial operation or the like in the storage unit 104 or another memory, and the difference between the outside air temperature and the current outside air temperature is within a predetermined range ( ⁇ 5 At ° C), refrigerant leakage judgment is performed.
  • the process waits until the outside air temperature falls within the predetermined range before proceeding to refrigerant leakage determination.
  • the refrigerant pressure and temperature when the refrigeration air conditioner is operating become substantially constant at each judgment timing, and the refrigerant density in each part of the refrigerant piping becomes almost constant at the judgment timing. This makes it possible to reduce the error caused by the difference in the density of the samples and to make an accurate determination.
  • a correction value for a refrigerant leakage judgment parameter (for example, AL% described later) is determined in accordance with the outside air temperature difference, and the control unit 103
  • the refrigerant leakage determination can be performed by correcting the determination parameter.
  • the correction value is a force determined in advance by measurement corresponding to the outside air temperature difference and stored in a memory or the like, or the control unit 1 03 is determined by calculating as a function of the outside air temperature difference and the outside air temperature.
  • the refrigerant amount leakage detection by this correction may be performed when the outside air temperature does not fall within the predetermined range after waiting for a predetermined time, or may be performed without waiting.
  • step S2 the stability of the operation on the refrigeration cycle is determined (step S2). This determination is performed by determining whether or not the change value of the physical quantity on the refrigeration cycle determined in advance by the control unit 103 is within a predetermined range.
  • the control unit 103 uses a temperature sensor or a pressure sensor as physical quantity detection means to determine whether or not the amount of change in the refrigerant temperature or pressure within a predetermined time is equal to or less than a predetermined amount. For example, the control unit 103 monitors the temperature detected by the discharge temperature sensor 11, and determines that the refrigeration cycle is stable when the difference between the upper limit value and the lower limit value for 3 minutes is within 2 ° C.
  • control unit 103 monitors the detection value of the pressure sensor provided in the discharge pipe or the suction pipe of the compressor 1 as a stability determination parameter, and the difference between the upper limit value and the lower limit value of the detection value for 3 minutes. It can also be determined that is stable when lkgfZcm 2 . It is desirable that these condition values are determined to be appropriate values by conducting a test in advance and taking into account the allowable value of the refrigerant amount determination error. In addition, determine the stability of the refrigeration cycle based on the stability of the compressor 1, such as the frequency of the compressor 1, the opening of the expansion devices 5, 7a, 7b, the degree of supercooling at the outlet of each heat exchanger 3, 9a, 9b, and the degree of superheat. Even so. If the refrigeration cycle is unstable, refrigerant leakage cannot be detected accurately, so the process proceeds to the next step only when it is determined that the state of the refrigeration cycle is stable. Return to roll.
  • the control unit 103 determines whether all of the connected indoor heat exchangers 9 & 9b are in a cooling operation or a heating operation! If all of them are in cooling operation or all of them are in heating operation, the process proceeds to the next step (step S3). If all the indoor heat exchangers ⁇ are operated, all are operated and the power advances to the next step (step S3 ').
  • control unit 103 uses a throttle device at the evaporator inlet (the throttle devices 7a and 7b correspond to the time of cooling and the throttle device 5 corresponds to the heating time), so that the degree of superheat of the refrigerant at the evaporator outlet is predetermined. Control to be above the value (step S4). As a result, the liquid refrigerant does not stay in the gas refrigerant pipe 10 and the liquid refrigerant is stored only in the liquid refrigerant pipe 6 and the condenser, and the determination is performed using the liquid phase area ratio AL% of the condenser as an index. be able to.
  • the calculation determination unit 108 determines whether the refrigerant amount is appropriate (steps S5 and S6). Judgment is given by the following formula (1)
  • the comparison unit 105 compares the result with the past calculation result AL% recorded as the history data, and based on the comparison result! /, The determination unit 106 Makes a refrigerant leak assessment.
  • AL% is the liquid phase volume ratio of the total volume of the condenser, and is an index obtained by correcting the refrigerant subcooling degree of the condenser by the outside air temperature, the compressor discharge enthalpy, and the low pressure liquid specific heat of the refrigerant.
  • SC degree of refrigerant supercooling at the condenser outlet
  • dTc is the difference between the outside air temperature and the condensation temperature
  • Cpr is the constant pressure liquid specific heat of the refrigerant
  • Ahcon is the enthalpy difference between the condenser inlet and the condenser outlet.
  • Q (k) represents the heat exchange capacity of each condenser (for example, air conditioning capacity of 28 kW), and k is Condenser number, n is the total number of condensers.
  • the outdoor heat exchanger becomes a condenser
  • the indoor heat exchanger becomes a condenser.
  • equation (2) is applied during heating.
  • AL% is calculated using equation (2).
  • the determining unit 106 determines that the refrigerant is insufficient, and the notification unit 107 displays the remote control of the indoor unit, the outdoor unit LED, etc.
  • An abnormality is reported to the apparatus (step S7), and the control unit 103 receives the determination result indicating the abnormality of the determination unit 106 and stops the operation of the refrigeration cycle (step S8).
  • the determination unit 106 determines that the refrigerant amount is within an appropriate range, and the control unit 103 operates the compressor 1 in response to the determination result. After resetting the accumulated time (step S6 '), the unit moves to normal air conditioning operation. That is, the operation state before the determination is returned.
  • the determination at the time of the test operation is performed by comparing the appropriate AL% value determined in advance by a test or the like to determine the refrigerant leakage.
  • the refrigerant leakage determination described above is performed by calculating the liquid phase area ratio of the condenser based on a plurality of parameters other than a single operating state quantity such as the degree of superheat or the degree of supercooling of the refrigeration air conditioner. Therefore, stable accuracy can be obtained even when environmental conditions such as the outside air temperature change.
  • calculating the weighted average of the liquid phase area ratio according to the number and capacity of the condensers it is possible to determine the exact amount of refrigerant in the circuit even when there are multiple condensers with different capacities. This makes it possible to accurately detect refrigerant leakage.
  • the refrigerant leakage is detected by calculating the refrigerant amount in the entire circuit, so the determination accuracy does not depend on the refrigerant leakage rate, and little by little. Even if there is a leak, it can be detected. Also, by determining the refrigerant amount when the refrigeration cycle operating mode, outside air temperature, and indoor unit operating conditions are similar, the refrigerant amount is determined each time the refrigerant pressure and temperature are close. Refrigerant distribution The density of the refrigerant in the pipe is almost constant, and the accuracy of determination with a small estimation error can be improved.
  • the refrigerating and air-conditioning apparatus since the determination is performed using only the temperature sensor and the pressure sensor without using a special sensor or the like, it is possible to detect refrigerant leakage at a low cost.
  • the physical quantity (reference quantity) for judging the stability of the refrigeration cycle is the temperature, pressure of the refrigeration cycle, or the degree of supercooling or superheating of the refrigerant calculated from them, it is an inexpensive configuration even for judgment timing. Thus, stable determination is possible.
  • the refrigeration air conditioner of this embodiment it is possible to detect refrigerant leakage while performing cooling or heating air conditioning operation.
  • the index of AL% is used for the determination of the refrigerant amount.
  • the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the condenser during operation, the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator, and the discharge from the compressor Recognize in advance the correlation between the refrigerant temperature and other parameters that correlate with the refrigerant quantity, such as the refrigerant temperature, read the change in the parameter related to the refrigerant quantity at the above judgment timing, detect the refrigerant quantity, and prevent refrigerant leakage. You may judge.
  • a reservoir is provided at the outlet of the condenser or the outlet of the evaporator, and means for determining the amount of liquid inside the reservoir based on the liquid level inside the reservoir is provided, and the amount of refrigerant is determined at the above determination timing. Then, the refrigerant amount may be detected to determine the refrigerant leakage.
  • the determination using the liquid reservoir will be described in detail in Embodiment 3.
  • the calculation determination unit 108 determines the initial value of the refrigerant when the refrigeration air conditioner is trial run. However, if the determination is made before the refrigerant amount changes, that is, at the initial stage after charging, the calculation determination unit 108 It can also be determined during operation. Further, the determination may be performed at any timing as long as the refrigerant amount does not change. For example, it can also be judged when the compressor integration time is 10 hours or less during normal operation and the measurement conditions (conditions such as all indoor unit operation and refrigeration cycle stability described above) are met.
  • FIG. 3 is a diagram showing the refrigerant circuit configuration of the refrigeration air-conditioning apparatus according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 4 is a part added to the flowchart of FIG. 2, showing operations unique to the refrigeration air-conditioning apparatus of FIG. It is the chart which showed minutes.
  • this refrigeration air conditioner is different from the refrigeration air conditioner of FIG. 1 in that an accumulator 20 is provided on the compressor suction side.
  • a temperature sensor 21 for measuring the coolant temperature is installed at the outlet of the accumulator 20.
  • Step S4 ′ in FIG. 4 it is determined that no liquid refrigerant has accumulated in the accumulator 20 (step S4 ′ in FIG. 4), and refrigerant leakage determination is performed ( Step S5) in Figure 4. Steps S4 and S5 shown in FIG. 4 correspond to those in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a refrigerant circuit configuration of the refrigeration air-conditioning apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 3 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the differences from FIG. 3 will be mainly described below.
  • the refrigeration air conditioner of Fig. 5 has a liquid reservoir 28 for storing the refrigerant liquid connected between the expansion device 5 of the outdoor unit and the liquid refrigerant pipe 6, and a refrigerant reservoir 28 connected in series to supercool the refrigerant. It is equipped with a cooling medium heat exchanger 30 that takes. Also, one end of the refrigerant heat exchanger 30 is connected to the refrigerant pipe between the refrigerant heat exchanger 30 and the liquid refrigerant pipe 6 via the subcooling bypass throttle device 26, and the other end is connected to the inlet pipe of the accumulator 20. Connected.
  • bypass pipe Connected to the upper portion of the liquid reservoir 28 is a bypass pipe connected to a low pressure portion such as an inlet of the accumulator 20 through refrigerant amount determination throttle devices 25a and 25b.
  • the bypass pipe is used to detect the liquid level of the liquid reservoir 28.
  • the two bypass pipe forces are arranged with a predetermined height difference inside the liquid reservoir 28 in the vertical direction.
  • the number of bypass pipes for detecting the liquid level taken out from the liquid reservoir 28 is not limited to two, and the number may be increased or decreased as appropriate according to the level to be judged.
  • reference numerals 27a and 27b are liquid level detection temperature sensors provided in the binose piping, and 31 is a supercooling detection provided between the refrigerant heat exchanger 30 and the liquid refrigerant piping 6.
  • the temperature sensor 32 is a bypass circuit temperature sensor provided in the bypass circuit.
  • Reference numerals 33a and 33b are refrigerant heating means used when detecting the liquid level of the liquid reservoir 28.
  • the refrigerant heating means may use an external heat source such as an electric heater, or may be a refrigerant such as hot gas. You may employ
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 condenses and liquefies in the outdoor heat exchanger 3, and is squeezed slightly by the expansion device 5, and then flows into the liquid reservoir 28.
  • the liquid refrigerant flows to the refrigerant heat exchanger ⁇ 30 and the refrigerant volume determination throttle device 25a is opened.
  • the refrigerant also flows through the no-pass piping.
  • the liquid refrigerant that has flowed to the refrigerant heat exchanger 30 exchanges heat with the gas-liquid two-phase refrigerant that has been bypassed from the liquid refrigerant pipe 6 and cooled to a low temperature via the subcooling bypass expansion device 26 in the refrigerant heat exchanger 30, Increase the degree of supercooling and enter the indoor heat exchangers 9a and 9b.
  • the refrigerant evaporates and vaporizes in the indoor heat exchangers 9a and 9b and is supplied to the cooling, and the gasified refrigerant returns to the compressor 1 via the gas refrigerant pipe 10, the four-way valve 2, and the accumulator 20.
  • the degree of superheat of the refrigerant at the indoor heat exchange outlet is obtained by the difference between the temperature sensors 17a and 15a or the difference between 17b and 15b so that the refrigerant is completely evaporated.
  • the flow rate is controlled by the expansion devices 7a and 7b of the indoor unit so that the degree of superheat becomes a predetermined value or more.
  • the liquid refrigerant that has flowed out from the upper part of the full liquid reservoir 28 becomes a low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant that has been squeezed to a low pressure by the refrigerant quantity determination throttle device 25a, and is heated by the heating means 33a. Is done.
  • the amount of heating in the heating means 33a is adjusted in advance to an amount of heat that evaporates only a part of the refrigerant liquid.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant amount determination throttle device 25a when heated by the heating means 33a, the temperature of the refrigerant rises according to the amount of heating. Using this, it is determined whether or not sufficient liquid has accumulated in the liquid reservoir 28 by detecting the temperature with the temperature sensor 27a for detecting the liquid level installed downstream of the heating means 33a. If the liquid level is not full, the refrigerant amount determination throttle device 25b is opened, the heating means 33b is used, and the temperature is detected by the liquid level detection temperature sensor 27b. Determine whether the liquid reaches the lower end position of the corresponding bypass pipe.
  • the refrigerant superheat degree at the outlet of the outdoor heat exchanger 3 is obtained by the difference between the temperature sensor 14 and the temperature sensor 32, and the outdoor unit is throttled so that the superheat degree becomes a predetermined value or more.
  • the flow rate is controlled by device 5.
  • the liquid refrigerant that has flowed out from the upper part of the full liquid reservoir 28 becomes a low-temperature gas-liquid two-phase refrigerant that has been squeezed to a low pressure by the refrigerant quantity determination throttle device 25a and is heated by the heating means 33a.
  • the heating amount of the heating means 33a is adjusted in advance to an amount of heat that evaporates only a part of the refrigerant liquid.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant amount determination throttle device 25a contains liquid, even if it is overheated by the heating means 33a, only a part of the refrigerant evaporates, and the heating means 33a is Even when it passes, the temperature of the refrigerant remains low.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant amount determination throttle device 25a is completely gas only, when heated by the heating means 33a, the temperature of the refrigerant rises according to the heating amount. .
  • it is determined whether or not sufficient liquid has accumulated in the liquid reservoir 28 by detecting the temperature with the liquid level detecting temperature sensor 27a installed downstream of the heating means 33a. If the liquid level is not full, the refrigerant amount determination throttle device 25b is opened, the heating means 33b is used, and the temperature is detected by the liquid level detection temperature sensor 27b. Determine whether there is liquid up to the lower end of the corresponding bypass pipe.
  • two bypass pipes are used to detect the liquid level of the liquid reservoir 28 in two stages. This level detection can be performed in only one stage. It may be more than stages.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the refrigerant leakage detection operation in the refrigeration air-conditioning apparatus of FIG. 5, which will be described along this flow.
  • a trial operation of the refrigeration air conditioner is performed in step S1.
  • the control unit 103 determines the cooling or heating operation according to the outside air temperature, the room temperature, or the air conditioning load, sends a control signal to each of the indoor unit and the outdoor unit, and starts the refrigeration air conditioner in the trial operation mode. , Control the driving. Even if this determination is automatically performed according to a predetermined criterion, an operator who operates the refrigeration air conditioner manually Either may be implemented. However, in multi-type refrigerating and air-conditioning units with multiple indoor units, the state of the stopped indoor heat exchanger becomes liquid-sealed or gas, which causes the liquid reservoir 28 to be used when determining the refrigerant. Since the amount of liquid refrigerant that accumulates changes, all indoor units (indoor heat exchangers) are operated in order to maintain a constant state inside the indoor heat exchanger.
  • the timing of detecting the refrigerant amount is the time until the liquid refrigerant accumulates in the liquid reservoir 28, or the time until the high and low pressures of the refrigeration cycle are stabilized and the refrigerant density in the refrigerant pipe is stabilized. Let's wait. In the test run, the high and low pressure movements after startup, as shown in Fig. 7, overshoot or undershoot the target value, and then stabilize toward the target value. For this reason, the standard for determining that the operation of the refrigeration cycle is stable is, for example, the time until the change width of the refrigerant pressure, temperature, degree of superheat, degree of supercooling, etc. falls within a predetermined value.
  • step S2 the control unit 103 controls the refrigerant amount determination throttle devices 25a and 25b to open the throttle.
  • the measurement unit 101 reads the temperature detection signals of the liquid level detection temperature sensors 27a and 27b.
  • the control unit 103 stores the test operation state in the storage unit 104.
  • the contents stored at this time include the detection temperatures of the liquid level detection temperature sensors 27a and 27b (the liquid level of the liquid reservoir 28), the cooling or heating operation mode, the high pressure of the refrigerant, the low pressure of the refrigerant, and the compressor. Stores operating conditions such as discharge temperature, condenser outlet supercooling degree, evaporator outlet evaporation temperature. In this way, it is preferable that the subtle difference in the charging amount of the refrigerant can be grasped based on the degree of supercooling of the refrigerant at the outlet of the condenser in consideration of the liquid level of the liquid reservoir 28.
  • step S3 the control unit 103 starts normal air conditioning operation control. In normal operation, the control unit 103 controls the liquid level detection temperature sensors 27a and 27b to be closed.
  • step S4 the control unit 103 determines whether the first trial run or the previous leakage determination force has also passed a predetermined time, and proceeds to the next step 5 if the predetermined time has passed.
  • step S5 the process waits until the refrigeration cycle is stabilized, and in step S6, the control unit 103 confirms whether the total number of indoor heat exchanges in the indoor unit is heating or heating.
  • the outside air temperature is a value close to the temperature at the initial liquid level judgment (for example, It is preferable to carry out the judgment only when the temperature is within the predetermined temperature range. However, if it is impossible to make it within the predetermined temperature range, This step S7 may be skipped.
  • step S8 Judgment of refrigerant leakage is made, and in step S9, the presence or absence of refrigerant leakage is determined based on the appropriate and inappropriate refrigerant amounts.
  • the determination in step S8 is performed by opening the cooling medium amount determining expansion devices 25a and 25b, and the detected temperatures of the liquid level detecting temperature sensors 27a and 27b are more than a predetermined value than the temperature stored during the trial operation. If it is confirmed that the liquid level is high, it is determined that the liquid level in the liquid reservoir 28 has fallen and refrigerant has leaked. In that case, the process proceeds to step S10, and a notification is made that the refrigerant leaks from the notification unit 107 on the remote control or the display, and the operation of the apparatus is stopped in step S11.
  • step S9 the operation integration time of the compressor 1 is reset (step S9 ′), and then the routine proceeds to normal air conditioning operation.
  • the density of the refrigerant liquid and the gas changes according to the pressure and temperature in the refrigerant circuit.
  • correction is performed.
  • the relationship between the condenser outlet subcooling degree and the amount of refrigerant in the condenser is grasped in advance, and the difference in the condenser outlet subcooling degree is determined according to the measured difference in the condenser outlet subcooling degree. Correct the refrigerant amount difference.
  • the pipe length is input to the storage unit 104 during the trial operation, the refrigerant density is calculated from the temperature and pressure of the pipe, the stored pipe length and the calculated refrigerant density force, the amount of refrigerant in the pipe is calculated, Judgment of refrigerant leakage may be made.
  • the initial value of the refrigerant amount is reset when the refrigerant is removed by repairing the refrigerant circuit or the like. However, it is preferable to perform a trial run again at the next operation and store it as an initial value.
  • the reset method may be that the operator manually operates the reset switch, or automatically determines that the refrigerant in the refrigerant circuit has been recovered when the detected value of the pressure sensor falls below a predetermined value. You may make it reset to.
  • the initial liquid surface state of the liquid reservoir 28 is detected and stored as the temperature of the bypass refrigerant in the upper portion of the liquid reservoir 28.
  • the initial refrigerant amount (including the overfill state) is estimated by the condenser outlet supercooling degree and the evaporator outlet superheat degree. Is possible.
  • the initial refrigerant amount is estimated by the condenser outlet supercooling degree and the evaporator outlet superheat degree.
  • the initial operation mode and the outside air temperature are stored, and leakage detection is performed in the same operation mode and the same outside air temperature, so that the influence of the density change in the refrigerant pipe due to the different operation mode and the outside air temperature can be reduced.
  • the refrigerant leakage can be accurately detected with a simple algorithm.
  • the operating state of the indoor unit is constantly monitored, and the air conditioner user can perform the air conditioning operation as necessary! This contributes to energy saving without the need for unnecessary driving.
  • unnecessary air conditioning operation for judging refrigerant leakage does not cause discomfort to the user.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an air conditioning system that integrally manages the refrigeration air conditioners of Embodiments 1 to 3 described above.
  • a refrigerating and air-conditioning apparatus having an indoor unit 110 and an outdoor unit 100 is connected to a centralized controller 120 via a communication line 121 laid in the building.
  • the centralized controller 120 is typically a control device that is provided in the same building as the refrigeration air conditioner to be controlled and controls one or more refrigeration air conditioners.
  • the centralized controller 120 performs multiple controls such as starting and stopping the indoor unit 110 and the outdoor unit 100, setting temperature control, air volume and direction control, and monitoring the operating status of the refrigeration air conditioner and detecting abnormalities.
  • the indoor unit 100 and the outdoor unit 110 transmit the following operation status data periodically or irregularly.
  • control unit 103 Various control parameters of the control unit 103 (e.g., compressor drive frequency, set temperature, air volume, operation mode, fan speed, compressor operation time, compressor start / stop times set directly by the user in the indoor unit) etc).
  • the centralized controller 120 does not need to collect all of this information, and appropriately selects and sets necessary information based on the type and characteristics of the refrigeration air conditioner, control according to the user's request, and the like.
  • the remote monitoring device 130 is connected to one or more centralized controllers 120 via a communication line 131, and monitors the operating state of the refrigeration air conditioner in each building and is necessary for maintenance when an abnormality occurs. Collect useful information.
  • the remote monitoring device 130 has a function to perform energy saving control, etc. according to the user's request to the centralized controller 120, and is installed in a remote monitoring center that controls equipment in each building. Yes.
  • the communication line 131 is a wired / wireless telephone line, a communication line using the Internet protocol, or the like, and is called a public line.
  • the control unit 103 of the refrigeration air conditioner starts and drives the outdoor unit 100 and all the indoor units 110 in the trial operation mode (step S21).
  • a trial run is performed when a new refrigeration air conditioner is installed in a building, but when the outdoor unit 100 or the indoor unit 110 is replaced, or when a refrigerant is replaced or additionally filled, etc. This process is also executed.
  • control unit 103 determines driving stability (step S22).
  • the stability is determined by the same method as step S2 in Fig. 2.
  • the control unit 103 continues to drive until the refrigeration cycle is stabilized, and determines the refrigerant amount after the stability is confirmed (step S25).
  • the refrigerant amount is determined by the calculation unit 102 or the control unit 103 of the refrigeration air-conditioning apparatus using the same method as in the first to third embodiments, but any method that can substantially specify the refrigerant amount is used. You can use different methods.
  • the control unit 103 records the determined refrigerant amount together with the determination time in the storage unit 104 as history data (step S26).
  • the history data may be only one initial data or a plurality of data recorded in time series in addition to the determination of the refrigerant amount.
  • initial data at the time of refrigerant charging is important in determining the total amount of refrigerant leakage.Note that the above initial determination and recording of the amount of refrigerant is not limited to during trial operation. You may carry out at the time of the normal driving
  • the refrigeration and air-conditioning apparatus then repeats starting and stopping according to the user's power-on Z-off operation, centralized controller 120, or remote monitoring device 130 start-up Z stop command.
  • the control unit 103 periodically or irregularly
  • the elapsed time from the time stored in the storage unit 104 is monitored (step S27).
  • a predetermined time for example, 1 month, 3 months, 6 months, 1 year, etc.
  • the refrigeration air conditioner performs refrigerant leakage determination. This predetermined time is set to a sufficiently long time after the refrigeration cycle is repeatedly started and stopped, so that a slow leak with a very small amount of refrigerant per unit time can be detected. .
  • the control unit 103 starts the outdoor unit 100 and all the indoor units 110.
  • a dynamic signal is transmitted to activate these devices (step S21a).
  • the operation of all indoor units 110 is to improve the accuracy of refrigerant amount measurement as described above.
  • the time to determine the refrigerant amount is set. It can also be shifted.
  • the control unit 103 determines whether all the indoor units 110 are in operation after a predetermined period of time based on its own control data or the operation signal from each indoor unit 110, and the amount of refrigerant until all the indoor units 110 are driven. Postponement of the judgment. Then, after confirming that all the indoor units 110 have started up, proceed to the next step.
  • control unit 103 determines the operational stability (step S22), and determines the refrigerant amount (step S25).
  • the determined refrigerant amount is stored in the storage unit 104 (step S26). Note that this step may be omitted if only refrigerant amount data at the time of refrigerant charging is used for periodic refrigerant leakage determination and refrigerant amount history data is unnecessary.
  • the calculation / determination unit 108 of the refrigeration air conditioner stores the refrigerant amount data stored in the storage unit 104 at the time of refrigerant charging (that is, past data relating to the past refrigerant amount) and the current refrigerant amount data. (I.e., new data relating to the refrigerant amount after one or more refrigeration cycles have been stopped and started from the past time point) and a determination is made as to whether the difference between the two is within a predetermined range (step S29). When this difference is not within the predetermined range, the operation determination unit 108 determines that there is a refrigerant leak.
  • the notification unit 107 receives the determination result and transmits the determination result to the centralized controller 120 and the remote monitoring device 130 (step S30).
  • the centralized controller 120 and the remote monitoring device 130 can recognize the determination result by transmitting the determination result.
  • the data to be transmitted includes the determination time, determination result, refrigerant amount history data, current refrigerant amount data, and the like.
  • the remote monitoring device 130 that has received the determination result via the communication line 121, the centralized controller 120, and the communication line 131 automatically generates a leakage inspection document based on the determination result.
  • the fixed format document data is stored in the storage device of the remote monitoring device 130, and the control unit of the remote monitoring device 130 performs the received determination, the determination result, the history data of the refrigerant amount, the current Leakage inspection documents are automatically generated by adding the refrigerant amount data to standard format document data.
  • the remote monitoring device 130 controller checks for leaks By printing the certificate using a printer, a leak inspection document can be sent to the manager who manages the building.
  • the embodiment of the refrigeration air conditioning system having the leakage detection function of the refrigerant leakage has been described. According to this embodiment, since the refrigerant leakage is detected by the difference after the start and stop are repeated, it is possible to detect a strong refrigerant slow leak that cannot be detected conventionally. In addition, since the refrigerant leakage inspection is automatically performed at a predetermined timing, it is possible to reliably detect the slow leak without forgetting the inspection.
  • the refrigerant leakage detection is performed by the refrigeration air conditioner itself.
  • the refrigerant leakage detection is performed by the centralized controller 120.
  • the concentration controller 120 since the refrigerant leakage is detected by the concentration controller 120, there is an advantage that the refrigerant leakage can be detected even when the refrigeration air conditioner itself does not have a detection function capable of detecting the slow leak. .
  • the central controller 120 is provided with a control unit 103 and an operation determination unit 108.
  • the control unit that controls the operation of the refrigerating and air-conditioning apparatus is in the refrigerating and air-conditioning apparatus, but the control unit 103 that controls the refrigerant leakage determination and the calculation determination unit 108 are provided in the centralized controller 120.
  • the control unit 103 controls the refrigerant leakage determination timing and the refrigerating and air-conditioning apparatus via the communication line 121, and the calculation determination unit 108 performs refrigerant amount determination and refrigerant leakage determination.
  • the remote monitoring device 130 is also provided with the control unit 103 and the operation determination unit 108. These are used when the remote monitoring device 130 performs refrigerant leakage determination as in the embodiment described later. It is, but not essential.
  • FIG. 11 is a sequence diagram for explaining the operation of the refrigerating and air-conditioning system according to the fifth embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 9 denote the same or corresponding processes, and the following description will focus on parts that are different from the processes in FIG.
  • the control unit 103 of the refrigeration air conditioner transmits to the controller 120 during the signal indicating that the refrigerant is filled (step S20). Note that the refrigerant charge notification at this step does not need to be performed automatically and is input to the centralized controller 120. It is also possible to provide a means and make a determination based on a signal input by a maintenance worker. Thereafter, the control unit 103 of the refrigeration air conditioner determines whether or not the refrigeration cycle is stabilized (step S22). Whether the refrigeration cycle is stable may be determined by the refrigeration air conditioner itself as described in the first embodiment or the second embodiment, and the centralized controller 120 determines whether the refrigeration air conditioner power is in advance. May be received once or a plurality of times (step S23) and determined by a similar algorithm (step S22).
  • the centralized controller 120 receives the operation status data transmitted from the refrigeration air conditioner, and the calculation determination unit 108 of the centralized controller 120 determines the refrigerant amount based on the operation status data (step S24).
  • the operating condition data includes the refrigerant subcooling degree SC at the condenser outlet, the difference between the outside air temperature and the condensation temperature dTc, and the constant pressure liquid specific heat Cpr of the refrigerant.
  • Receives the refrigerant temperature such as the enthalpy difference Ahcon between the condenser inlet and the condenser outlet, the outside air temperature, and the pressure data in the refrigeration cycle.
  • the temperature information of the liquid level detection temperature sensor is received to determine the refrigerant amount.
  • the type of operation status data sent from the refrigeration air conditioner may differ, so the centralized controller 120 supports each of multiple types of operation status data.
  • the refrigerant amount determination algorithm can be selected according to the model number of the refrigeration air conditioner.
  • the centralized controller 120 records the refrigerant amount and time in the memory (step S26), and transmits an activation command to the refrigeration air conditioner after a predetermined time has elapsed (step S31). It is needless to say that this activation command is a force for activating the outdoor unit 100 and all the indoor units 110, and transmission is not necessary when all the indoor units 110 are already in operation.
  • the central controller 120 manages the startup, operation mode, set temperature, etc. of one or more refrigeration air conditioners, but all indoor units 110 operate according to the startup program stored in the central controller 120 in advance.
  • the centralized controller 120 also receives the operating status data for the refrigeration air conditioner power and determines the refrigerant amount (step S24). The determined refrigerant quantity is recorded in the memory (step S26). Then, the centralized controller 120 determines refrigerant leakage based on the difference between the past refrigerant amount data and the current refrigerant amount data (step S29), and transmits it to the remote monitoring device 130 (step S30).
  • the refrigeration air conditioning system of this embodiment there is an advantage that refrigerant leakage can be detected even when the refrigeration air conditioning apparatus does not have a function of detecting a slow leak of the refrigerant. .
  • the centralized controller 120 that manages the operation schedule of the refrigeration air conditioner performs refrigerant leakage detection, it is possible to detect refrigerant leakage while keeping a predetermined operation schedule.
  • FIG. 12 is a sequence diagram for explaining the operation of the refrigerating and air-conditioning system according to the fifth embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 11 denote the same or corresponding processes, and the following description will focus on the parts different from the processes in FIG.
  • a feature of this embodiment is that the remote monitoring device 130 performs refrigerant leakage determination.
  • the concentration controller 120 executes the determination of the refrigerant amount, and transmits data related to the refrigerant amount to the remote monitoring device 130 via the communication line 131 (steps S24 and S25).
  • the remote monitoring device 130 stores the data indicating that the refrigerant has been charged from the centralized controller 120 (this data is optional for transmission), as well as the data that affects the amount of refrigerant and the time data (step S26). , Start counting elapsed time. Then, when the predetermined time has elapsed, the remote monitoring device 130 transmits a refrigerant amount transmission request for requesting transmission of the refrigerant amount to the centralized controller 120 (step S28). However, this requirement is not essential, and based on data related to the amount of refrigerant sent by the centralized controller 120 on a regular basis, The remote monitoring device 130 may determine refrigerant leakage.
  • the centralized controller 120 may immediately determine the refrigerant amount, or may collect the operation status data by controlling the refrigeration air conditioner according to a predetermined operation schedule (step S23). ). However, the centralized controller 120 controls the operation of the refrigeration air conditioner so that a predetermined maximum delay time does not elapse after receiving the refrigerant quantity transmission request. In other words, if it is expected that the maximum delay time will be exceeded from the operation schedule or the elapsed time after receiving the request, the centralized controller 120 will start the all indoor units 110 start signal and the operation status before the predetermined time elapses. A signal for requesting data transmission is transmitted to the refrigerating and air-conditioning apparatus, and data related to the refrigerant amount is transmitted to the remote monitoring apparatus 130 within the maximum delay time.
  • the centralized controller 120 determines the refrigerant amount (step S24), and transmits data related to the refrigerant amount (new data) to the remote monitoring device 130 (step S25).
  • the remote monitoring device 130 compares the data related to the past refrigerant amount received by the comparison unit 105 of the calculation determination unit 108 with the data related to the new refrigerant amount, and the determination unit 106 determines refrigerant leakage (step S29). . After this determination, the remote monitoring device 130 transmits the determination result to the centralized controller 12 (step S30).
  • the refrigerant leakage detection can be performed stably regardless of the setting of the local centralized controller 120 when periodically detecting the refrigerant leakage. it can.
  • the refrigerant leak detection schedule can be changed all at once from the remote monitoring device 130, which is much faster than going around a building with a refrigeration air conditioner and setting a schedule. And changes can be made reliably.
  • the seventh embodiment is an embodiment in which the remote monitoring device 130 performs refrigerant amount determination and refrigerant leakage determination. Since the remote monitoring device 130 determines the refrigerant amount, even if the centralized controller 120 does not have the refrigerant amount determination function, the refrigerant leakage determination can be performed. There is a feature.
  • FIG. 13 is a sequence diagram for explaining the operation of the refrigerating and air-conditioning system according to the fifth embodiment.
  • the same reference numerals as those in FIG. 12 indicate the same or corresponding processes, and the following description will focus on the parts different from the processes in FIG.
  • the remote monitoring device 130 includes a control unit 103 that controls refrigerant leakage determination and a calculation determination unit 108 that performs determination.
  • the refrigeration air conditioner transmits the operation status data to the remote monitoring device 130 via the centralized controller 120 (step S23).
  • the remote monitoring device 130 determines the refrigerant amount based on the operation status data (step S24), and records the refrigerant amount and time (step S26).
  • the remote monitoring device 130 selects a refrigerant amount determination algorithm that matches the transmitted operation status data from a plurality of refrigerant amount determination algorithms, and sets the refrigerant amount. Judgment is made.
  • the remote monitoring device 130 determines the elapsed time while the refrigerating and air-conditioning apparatus is repeatedly stopped and started Z (step S27), and issues an operation status transmission request for requesting transmission of the operation status after the predetermined time has elapsed. Transmit to the refrigeration air conditioner via the centralized controller 120 (Step S 28a) o
  • This operation status transmission request is not necessary when the operation status is periodically transmitted from the refrigeration air conditioner.
  • the remote monitoring device 130 determines whether all the indoor units 110 are operating or whether the refrigeration cycle is stable based on the operation status data sent periodically, the accuracy of refrigerant amount detection is improved. Improve (Steps S21, S22).
  • the remote monitoring device 130 determines the refrigerant amount based on the received operation data.
  • Step S24 Based on past data and new data relating to the refrigerant amount, refrigerant leakage determination is performed (step S29). Then, a refrigerant leakage inspection document is generated (step S32), but when the centralized controller 120 receives display data from the remote monitoring device 130, the refrigerant leakage inspection data may be transmitted to the centralized controller 120 as a determination result. Yes (step S30). In addition, without using the centralized controller 120, make it impossible for third parties to browse freely, such as encryption, and send it directly to the building manager's terminal via the public line (communication line 131). You can also
  • the refrigeration air conditioning apparatus and Even if the centralized controller 120 does not have a function of detecting a slow leak of the refrigerant, there is an advantage that the refrigerant leak can be detected.
  • the refrigerant determination algorithm of the remote monitoring device 130 it is possible to cope with refrigerant leakage detection of various refrigeration air conditioners.
  • the determination of refrigerant leakage may be made based on operating status data in one operation after the start or stop of the refrigeration cycle of the refrigeration air conditioner is repeated once or multiple times.
  • the refrigerant leakage determination means is provided in the centralized controller 120 or the remote monitoring device 130, there is an advantage that refrigerant leakage detection can be performed even for a refrigeration air conditioner that does not have a refrigerant leakage detection function. is there.

Description

明 細 書
冷媒漏洩検知機能を有した冷凍空調システム、冷凍空調装置および冷 媒漏洩検知方法
技術分野
[0001] 本発明は、冷媒漏洩検知機能を有した冷凍空調システム、冷凍空調装置、および その方法に関するものである。
背景技術
[0002] 冷凍空調装置の冷媒漏洩検知手法については既に様々なものが開発されており、 従来の冷凍空調装置の冷媒漏洩検知手法として、例えば以下のようなものが知られ ている。
[0003] 冷蔵庫にお 、て、蒸発器の出入口の冷媒温度差が基準温度差よりも大き!/、場合に 、冷媒漏洩と判定するものがある (例えば特許文献 1参照)。この冷媒漏洩判定は、 運転中の 1時点における温度差で判定を行うものである。
また、圧縮機停止時に、室内機熱交換器のヘッダーに取り付けた温度センサによる 冷媒温度が所定速度を超えて低下したときに、冷媒漏洩と判断する方法もある (例え ば特許文献 2参照)。この判定方法では、判定時には圧縮機を停止させる必要があ るため、その間は空調運転できな 、。
また、室内に取り付けた冷媒センサにより判定する方法もある力 冷媒ガス検知セン サ自体が特殊なため高価であり、漏洩した冷媒の空気中での濃度がある程度ないと 漏洩を検出できな 、 (例えば特許文献 3参照)。
また、圧縮機運転中に電磁弁を閉止し、そのときの圧縮機駆動電流減少率を基準 値と比較することによって判定する方法もあるが、冷媒漏洩を検出できるのは電磁弁 〜圧縮機流入間のみで、圧縮機吐出〜電磁弁間の漏洩は検出できず、また、判定 時には圧縮機を停止するため、その間は空調運転できない。（例えば特許文献 4参 照)。
[0004] 特許文献 1 :特開 2005— 90953号公報
特許文献 2：特開 2005 - 9857号公報 特許文献 3：特開 2004— 69198号公報
特許文献 4：特開 2004— 36985号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上記従来の方法 (特許文献 1)では、蒸発器の出入口の温度差は、蒸発器周囲温 度や負荷の変動により変化する。また蒸発器が複数ある場合には、それぞれの蒸発 器での出入口温度差は異なる場合があり、正確に冷媒漏洩を検出することは困難で ある。
また従来の方法 (特許文献 2)では、例えば冷媒に R410Aを用いて、判定時の回路 内圧力を 2.0MPaとすれば、 1分間に 0.02MPa以下の圧力低下率のような少量の漏洩 を検出できな 、と 、う問題があった。
また従来の方法 (特許文献 3)でも、瞬間的な 1時点の検出値、或いは、特許文献 4 のように 1分間という短時間で起きた駆動電流の減少率 1回のデータであるため、長 時間をかけて少しずつ冷媒が漏洩する、いわゆるスローリークを検出することはでき なかった。 力！]えて、冷媒漏洩を検知するためには、これまでの方法では装置の運転 に支障があった。
また、従来は、性能低下や圧縮機の破損防止の観点力 の冷媒量判定であり、冷 媒の充填量にかかわらず固定の閾値で冷媒が減ったことを検出していたため、冷媒 を充填した初期の状態において冷媒が過充填された場合には、冷媒量の検知まで に時間がかかり、検知までの間に漏洩される冷媒量が多ぐ環境への影響が大きくな るという問題もあった。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明は、上述課題を解決するためになされたもので、以下のような構成を採用し ている。
本発明の冷凍空調システムは、圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室 外機と、室内熱交 および絞り装置を有する 1台ないしは複数の室内機とを、連絡 配管で接続して冷凍サイクルを構成して 、る冷凍空調システムにお 、て、冷凍サイク ルの過去の冷媒量に係る過去データと、過去の時点力 冷凍サイクルの停止および 起動を複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基づ 、て冷凍サイクルの冷媒 漏洩を判定する判定手段を、備えたものである。
また、本発明の冷凍空調装置は、冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データ と、過去の時点から前記冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の冷媒量 に係る新規データと、に基づ 、て冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を備 えたものである。
また、本発明の冷媒漏洩検知方法は、圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有 する室外機と、室内熱交 および絞り装置を有する 1台ないしは複数の室内機とを
、連絡配管で接続して冷凍サイクルを構成して!/、る冷凍空調装置の冷媒漏洩検知 方法であって、冷媒封入後の経過時間を判定するステップと、室内機を構成する室 内熱交換器の全数が冷房または暖房運転して ヽるかを判定するステップと、室内熱 交^^の全数が冷房運転または暖房運転して ヽると判定された場合に、冷凍サイク ルの冷媒量に係る履歴データに基づいて冷凍サイクルからの冷媒漏洩を判定するス テツプとを、備えたものである。
発明の効果
[0007] 本発明に係る冷凍空調システム、冷凍空調装置および冷媒漏洩検知方法によれ ば、空調運転しながら、単位時間あたりの漏洩量が少ないような冷媒漏洩をも検知す ることが可能となる。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]実施の形態 1に係る冷凍空調装置の構成図である。
[図 2]図 1の装置での冷媒漏洩検知動作を示すフローチャートである。
[図 3]実施の形態 2に係る冷凍空調装置の構成図である。
[図 4]図 3の冷凍空調装置に特有の動作を示す、図 2のフローチャートに追加される 部分を示したチャートである。
[図 5]実施の形態 3に係る冷凍空調装置の構成図である。
[図 6]図 5の装置での冷媒漏洩検知動作を示すフローチャートである。
[図 7]実施の形態 3に係る冷凍サイクルの高低圧の時間変化を示す例示図である。
[図 8]実施の形態 4に係る空調システムの構成図である。 [図 9]実施の形態 4に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。
[図 10]実施の形態 5に係る空調システムの構成図である。
[図 11]実施の形態 5に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。
[図 12]実施の形態 6に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。
[図 13]実施の形態 7に係る空調システムの動作を示すシーケンス図である。
符号の説明
[0009] 1 圧縮機、 2 四方弁、 3 室外熱交換器、 4 室外送風機、 5 絞り装置、 6 ガス 冷媒配管、 7a, 7b 絞り装置、 8a, 8b 室内送風機、 9a, 9b 室内熱交換器、 10 液冷媒配管、 11 吐出温度センサ、 12 吐出圧力センサ 8 13 室外温度センサ、 1 4 温度センサ、 15a, 15b 温度センサ、 16a, 16b 室内機吸込み温度センサ、 17 a, 17b 温度センサ、 18 吸入温度センサ、 19 吸入圧力センサ、 101 測定部、 1 02 演算部、 103 制御部、 104 記憶部、 105 比較部、 106 判定部、 107 報知 部、 108 演算判定部、 100 室外機、 110 室内機、 120 集中コントローラ、 130 遠隔監視装置。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 実施の形態 1.
図 1は本発明の実施の形態 1に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成を表す図、図 2 は図 1の装置による冷媒漏洩検知動作を示すフローチャートである。
[0011] 図 1に示すように、この冷凍空調装置は、室外機と室外機を備えた冷凍サイクルを 構成している。室外機は、圧縮機 流路切替装置である四方弁 2、室外熱交換器 3 、および絞り装置 5が順に接続されて、冷媒のメイン回路が構成されている。また、室 内機は、絞り装置 7a、 7b、室内熱交換器 9a、 9bが接続されて、冷媒のメイン回路が 構成されている。室外機と室内機は、液冷媒配管 6とガス冷媒配管 10にて接続され ている。室外熱交 3には空気を送風するファン 4が設けられており、室内熱交換 器 9a、 9bにも同様に空気を送風するファン 8a、 8bが設けられている。
圧縮機 1の吐出側には冷媒温度を検出する吐出温度センサ 11と、配管内圧力を 測定する吐出圧力センサ 12が、圧縮機 1の吸入側には、吸入側冷媒の温度を検出 する吸入温度センサ 18と、配管内圧力を測定する吸入圧力センサ 19が設置されて いる。また、室外機の周囲空気温度を検出する室外温度センサ 13、室外熱交換器 3 の冷媒出口（冷房時)温度を検出する温度センサ 14が設けられている。
室内熱交^^ 9a、 9bの冷媒の出入口には温度センサ 15a、 15b、 17a、 17bが設 けられており、室内の周囲空気温度は、室内機吸込み温度センサ 16a、 16bによって 検出される。
各温度センサは、冷媒配管に接するかあるいは挿入するように設けられ、その部位 での冷媒温度を検出できるようになつている。また、各絞り装置は、圧力調整弁など から構成されている。
[0012] 各温度センサ、各圧力センサによって検知された各量は、測定結果を集計しておく 測定部 101に入力され、必要に応じて演算部 102での演算処理に利用される。その 演算部 102の演算結果に基づいて、圧縮機 四方弁 2、送風機 4、 8a、 8b、絞り装 置 5、 7a、 7bを制御し、所望の制御目標範囲に収まるように冷凍サイクルを制御する 制御部 103を備えている。制御部 103は、この冷凍サイクルを構成する各機器と有線 または無線により接続されており、各機器を制御できるようになつている。制御部 103 はまた、室内機が運転しているか否かを判定する動作確認手段、及び圧縮機 1の運 転時間を積算する積算手段 (またはタイマ装置)、年月日時を計時する計時手段など も備えている。 また、冷凍空調装置は、演算部 102によって得られた結果や予め定 められた定数などを記憶する記憶手段 (または記憶装置）としての記憶部 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所定の値とを比較する比較部 105 力 Sある。さらに、比較部 105で比較した結果から、本冷凍空調装置の冷媒充填状態 を判定する判定部 106、判定部 106での判定結果を室内機のリモコン、 LED (発光 ダイオード)および Zまたは、遠隔地のモニタ等に報知する報知手段としての報知部 107がある。ここでは、演算部 102、記憶部 104、比較部 105、及び判定部 106をま とめて演算判定部 (または判定手段） 108と称することとする。なお、測定部 101、制 御部 103、報知部 107および演算判定部 108は、通常は、マイクロコンピュータ、 Λ 一ソナルコンピュータ、若しくは CPUおよびプログラムなど力も構成される。
[0013] 図 1では、室内機の室内熱交換器が 2台の場合を示したが、室内熱交換器の台数 はこれに限られず、 1台もしくは 3台以上でもよい。また、それぞれの室内熱交換器の 容量が異なってもよぐ全てが同一容量でもよい。さら〖こ、室外熱交^^についても 同様に複数台接続する構成としてもょ ヽ。
[0014] 次に、この冷凍空調装置による運転動作について説明する。
冷房運転では、圧縮機 1から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁 2を経由して 室外熱交 3へ至り凝縮される (このとき室外熱交 3は凝縮器として作用する） 。このときの凝縮温度は圧縮機 1の吐出側に取り付けた圧力センサ 12の圧力の飽和 温度として求めることができる。また、室外熱交 3出口での冷媒の過冷却度は、 凝縮温度と温度センサ 14の差によって求められる。凝縮された冷媒は開度全開の室 外機の絞り装置 5、液冷媒配管 6を経由し、室内機の絞り装置 7a、 7bによって減圧さ れ、二相状態になる。絞り装置 7a、 7bを出た冷媒は室内熱交換器 9a、 9bで蒸発す る（このとき室内熱交換器 9a、 9bは蒸発器として作用する)。その後、冷媒はガス冷 媒配管 10、四方弁 2を経由して圧縮機 1へ戻る。室外熱交換器 3出口での冷媒の過 熱度は、温度センサ 17aと 15aの差、または、 17bと 15bの差によって求められる。
[0015] 暖房運転では、圧縮機 1から吐出した高温高圧のガス冷媒は、四方弁 2、ガス冷媒 配管 10を経由して室内熱交翻9&、 9bへ至り凝縮される（このとき室内熱交翻9& 、 9bは凝縮器として作用する）。このときの凝縮温度は圧縮機 1の吐出側に取り付け た圧力センサ 12の圧力の飽和温度として求めることができる。また、各室内熱交^^ 9a、 9b出口での冷媒の過冷却度は、それぞれの凝縮温度と温度センサ 15a、 15bの 差として求められる。凝縮された冷媒は開度全開の室内機の絞り装置 15a、 15b、液 冷媒配管 6を経由して、室外機の絞り装置 5によって減圧され、二相状態になる。絞り 装置 5を出た冷媒は室外熱交換器 3で蒸発する (このとき室外熱交換器 3は蒸発器と して作用する)。その後、冷媒は四方弁 2を経由して圧縮機 1へ戻る。室内熱交換器 9a、 9b出口での冷媒の過熱度は、温度センサ 18と温度センサ 14の差として求めら れる。
[0016] 次に、上記冷凍空調装置による冷暖漏洩検知について説明する。
新規に配管を敷設し室内機及び室外機を設置する場合、また建物に敷設された既 設配管を再利用して古い室内機及び室外機を新しい室内機及び室外機にリプレー スする場合、冷媒を追加充填した場合など、設置工事やメンテナンスで意図的に冷 媒量を変更した場合には、演算判定部 108はそのときの冷媒量 (もしくは運転状況デ ータ)を封入した冷媒の初期値として予め記憶しておく。即ち、冷凍空調装置据付直 後の試運転時等には、演算判定部 108は冷媒量判定を実施し、そのときの結果 (後 述する AL%値、気温など)を演算部 102で演算などを行って記憶しておく。初期値の 判定は、通常運転時に行うこともできるが、試運転時は、ユーザーの使用状況に左 右されずに設置業者が条件を設定できるため、冷媒量の判定に適した条件を作りや すい。
また、冷暖漏洩検知の判定実行中は、その旨を示す「冷媒漏洩検知運転実行中」 あるいは「冷媒量判定運転実行中」などの表示を、室内機のリモコンゃ表示器に表示 させるのが好ましい。これにより、空調機の利用者やメンテナンス業者が、空調機の 運転状態を把握し易くなるからである。
[0017] ここでは、測定部 101、制御部 103および演算判定部 108の測定、制御及び判断 機能に基づいた冷暖漏洩検知動作の具体例を、図 2のフローチャートに沿って説明 する。
冷房もしくは暖房運転中に、圧縮機 1の前回冷媒漏洩判定を実施してからの時間（ 積算運転時間）が所定時間（例えば、 100時間）を経過して!/ヽるカゝ否かを判断し (ステ ップ S1)、経過していれば次ステップへ進み、経過していなければ通常の空調運転 に戻る。
積算運転時間の測定は、制御部 103 (積算手段)が圧縮機 1に対して運転命令 (指 令周波数を出力）を出している時間を例えば 1時間経過するごとにメモリに積算時間 として記憶することにより実行する。また、運転命令の出ている時間の代わりに圧縮機 の配線に電流センサを設け、この電流センサが圧縮機の駆動用配線に電流が流れ ている時間を検出し、制御部 103が積算時間を計算するようにすることもできる。
[0018] なお、空調機施工直後や部品交換直後はロウ付け不良などによる冷媒漏洩の可能 性が高いため、上記時間より短い時間間隔で冷媒漏洩判定を頻繁に実施するのが 好ましい。
[0019] また、ステップ S1における圧縮機 1の運転積算時間の代わりに、計時手段 (年月日 時間出力機能)を内蔵し、定められた日時に冷媒漏洩判定を実施してもよい。計時手 段は、既知のタイマー回路等を用いることができる。制御部 103は、冷凍空調装置の 据付時にこのタイマー回路をリセットし、タイマーは据付時力もの経過時間を計時す る。制御部 103は定期、若しくは不定期にタイマー力もの時間情報を取得し、予め決 められた設定時間が経過したかを判断する。これにより、長い間空調運転をしない場 合でも、冷媒漏洩判定が実行されて冷媒の漏洩が検知できる。なお、上述のように一 端、冷媒漏洩検知を行った場合には、制御部 103はタイマー回路をリセットするか、 新たに設定時間をセットし直すことにより、所定のタイミングで次の漏洩検知を行う準 備をする。
ここで、例えば春および秋の中間期 (年 2回)に漏洩検知を実施すれば、外気温度 が近い条件で判定できる。これにより、空調機が運転している際の冷媒の圧力や温 度が、判定のタイミングごとにほぼ一定となり、冷媒配管各部の冷媒の密度が判定の タイミングでほぼ一定となるため、冷媒の密度の違いにより発生する誤差を少なくし、 精度よ 、判定を行うことが可能となる。
また、図 2のフローには含めていないが、ステップ S1の終了後に制御部 103が、室 外温度センサ 13が検知した外気温度情報を判定し、外気温度が所定の範囲内（例 えば、試運転時 ± 5°C)のときにし力、冷媒漏洩判定を実施しないようにしてもよい。 例えば、制御部 103が試運転時など前回の冷媒量判定時の外気温度を記憶部 104 若しくは他のメモリに記憶しておき、この外気温度と現在の外気温度との差が所定範 囲内（± 5°C)のときに、冷媒漏洩判定を実施する。もし、外気温度の差が所定範囲 以上の場合には、外気温度が所定範囲内になるまで待ってから、冷媒漏洩判定に 移る。こうすることで、冷凍空調装置が運転している際の冷媒の圧力や温度が、判定 のタイミングごとにほぼ一定となり、冷媒配管各部の冷媒の密度が判定のタイミングで ほぼ一定となるため、冷媒の密度の違いにより発生する誤差を少なくし、精度よい判 定を行うことが可能となる。
なお、外気温度差が所定範囲内とならない場合に、外気温度差に対応して冷媒漏 洩判定の判定パラメータ (例えば、後述の AL%等）の補正値を決めておき、制御部 10 3が、その判定パラメータを補正して冷媒漏洩判定を行うこともできる。補正値は外気 温度差に対応して予め測定により求められメモリ等に記憶される力、または、制御部 1 03が外気温度差や外気温の関数として演算で求めることにより決められる。この補正 による冷媒量漏洩検知は、所定時間待っても外気温度が所定範囲内に入らない場 合に、実施するようにしてもよいし、待たずに実施するようにしてもよい。
[0021] 続、て、冷凍サイクル上の動作の安定性を判定する (ステップ S2)。この判定は、制 御部 103が予め定めた冷凍サイクル上の物理量の変化値が所定の範囲内にあるか 否かの判定を行うことにより実施される。制御部 103は、物理量検出手段としての温 度センサや圧力センサを利用して、冷媒の温度や圧力の所定時間内での変化量が 予め定めた所定量以下であるかどうかで判断する。例えば、制御部 103は、吐出温 度センサ 11の検知温度を監視し、 3分間の上限値と下限値の差が 2°C以内であると きに冷凍サイクルが安定していると判断する。また、制御部 103は、圧縮機 1の吐出 配管または吸入配管に設けられた圧力センサの検出値を安定性判定のパラメータと してモニタし、 3分間の検出値の上限値と下限値の差が lkgfZcm2の場合に安定し たと判断することもできる。これらの条件値は、予め試験を行い冷媒量の判定誤差の 許容値を考慮しながら適切な値に決めることが望ましい。その他、圧縮機 1の周波数 や絞り装置 5、 7a、 7bの開度、各熱交換器 3、 9a、 9bの出口の過冷却度、過熱度な どの安定性で冷凍サイクルが安定したかを判断してもよ 、。冷凍サイクルが不安定で あると、正確に冷媒漏洩を検知できないため、冷凍サイクルの状態が安定していると 判断した場合にのみ次ステップへ進み、安定が確認されな ヽ場合には通常の空調 転に戻る。
[0022] また、冷媒漏洩判定の際、停止している室内熱交 9a、 9bに滞留している冷媒 量は、温度センサなどからは推定し難いため、停止中の室内熱交^^ 9a、 9bがある 状態で冷媒漏洩判定を実施すると判定精度が低下する。このため、冷媒漏洩判定を 精度よく行うために、制御部 103は接続している室内熱交翻9&、 9bの全数が冷房 運転もしくは暖房運転して!/ヽるカゝ否かを判断し、それらの全数が冷房運転もしくは全 数が暖房運転している場合に、次ステップへ進む (ステップ S3)。室内熱交^^が全 数運転して 、な 、場合は、全数を運転させて力も次ステップへ進む (ステップ S3')。 なお、全数運転していない場合は、判定を留保して通常の空調運転に戻るようにして ちょい。 [0023] なお、冷媒漏洩判定運転が通常運転と比較して性能等への影響が小さ!/、場合で、 室内熱交換器の全数が冷房運転もしくは全数が暖房運転している場合には、圧縮 機 1の運転積算時間もしくは日時に関わらず、常に冷媒漏洩判定を実施するようにし てもよい。
[0024] 続いて、制御部 103は蒸発器入口の絞り装置 (冷房時は絞り装置 7a、 7bが、暖房 時は絞り装置 5が該当する）によって、蒸発器出口での冷媒過熱度が所定の値以上 になるよう制御する (ステップ S4)。これにより、ガス冷媒配管 10に液冷媒が滞留しな い状態とし、液冷媒配管 6と凝縮器のみに液冷媒を溜め込んだ状態で、凝縮器の液 相面積比率 AL%を指標として判定を行うことができる。
[0025] 続いて、演算判定部 108が冷媒量が適正であるかの判定を実施する (ステップ S5、 S6)。判定は、次の式（1)
AL%=- Ln(l- SC/dTc) X dTc X Cpr/Ahcon (1)
利用して、演算部 102で演算処理を行った後、比較部 105がその結果を履歴データ として記録された過去の演算結果 AL%と比較し、比較結果に基づ!/、て判定部 106が 冷媒漏洩判定を行う。 AL%は凝縮器全容積の液相容積割合であり、凝縮器の冷媒過 冷却度を外気温度、圧縮機の吐出ェンタルピ、冷媒の低圧液比熱で補正した指標 である。
ここで、 SCは凝縮器出口での冷媒の過冷却度、 dTcは外気温度と凝縮温度の差、 Cprは冷媒の定圧液比熱、 Ahconは凝縮器入口と凝縮器出口のェンタルピ差である 。なお、凝縮器が複数ある場合は、それぞれの凝縮器での AL%を算出し、容量に応じ て加重平均計算した次の式 (2)の演算結果を基に冷媒漏洩を判定する。
[0026] [数 1]
( 2 )
Figure imgf000012_0001
ここで、 Q (k)は各凝縮器の熱交換容量を表し (例えば 28kWなどの空調能力）、 kは 凝縮器の番号であり、 nは凝縮器の合計数である。冷房の場合は室外熱交換器が凝 縮器となり、暖房の場合は室内熱交換器が凝縮器となる。図 1の構成例では室内熱 交翻9&、 9bが複数であり、暖房時に式 (2)を適用することになる。また、室外熱交 換器が複数接続される回路構成の場合には、冷房運転で凝縮器が複数存在するこ とになるため、この場合にも式（2)で AL%を計算する。
[0027] 冷媒量が不足して!/、れば、凝縮器出口での過冷却度がつかず、 AL%値が低くなる 。従って、判定部 106は AL%値が試運転時の値 (或いは、冷媒充填直後の初期値)よ り小さければ、冷媒不足と判断し、報知部 107から室内機のリモコンや室外機 LED 等の表示装置へ異常を発報し (ステップ S7)、制御部 103が判定部 106の異常を示 す判定結果を受信して冷凍サイクルの運転を停止する (ステップ S8)。一方、 AL%が 試運転時の値又は所定の値以上であれば、判定部 106は冷媒量が適正範囲内であ ると判定し、この判定結果を受けて制御部 103が圧縮機 1の運転積算時間をリセット した後 (ステップ S6')、通常の空調運転へ移行する。すなわち、判定前の運転状態 へ戻る。
[0028] なお、試運転時の判定は、予め試験等によって定めた適正 AL%値と比較することに よって、冷媒漏洩を判定する。
[0029] 以上の冷媒漏洩判定は、冷凍空調装置の過熱度あるいは過冷却度など単一な運 転状態量ではなぐ複数のパラメータに基づく凝縮器の液相面積比率を演算すること によって冷媒回路内の冷媒量を判定しているので、外気温度などの環境条件変化に 対しても安定した精度を得ることができる。また、凝縮器の台数および容量に応じて 液相面積比率を加重平均計算することで、容量が異なる凝縮器が複数存在する場 合においても回路内の正確な冷媒量を判定することができ、これにより冷媒漏洩を正 確に検出することが可能となる。
[0030] また、この実施の形態の冷凍空調装置では、回路内全体の冷媒量を算出すること によって冷媒漏洩を検知しているため、その判定精度は冷媒の漏洩速度に依存せ ず、少量ずつ漏洩している場合でも検知可能となる。また、冷凍サイクルの運転モー ド、外気温度、室内機の運転状態が同じような条件の時に冷媒量を判定することによ り、冷媒の圧力や温度が近いタイミングで、毎回、冷媒量を判定できるため、冷媒配 管内の冷媒の密度がほぼ一定となり、推定誤差が少なぐ判定の精度を高めることが できる。
[0031] また、この実施の形態の冷凍空調装置では、特殊なセンサなどは用いず、温度セ ンサと圧力センサのみを用いて判定を実施するため、低コストで冷媒漏洩検知が可 能となる。また、冷凍サイクルの安定を判断する物理量 (基準量）が、冷凍サイクルの 温度、圧力またはそれらから演算される冷媒の過冷却度、過熱度なので、判定のタイ ミングにつ ヽても安価な構成で、安定した判定が可能である。
さらに、この実施の形態の冷凍空調装置では、冷房または暖房の空調運転をしな がら、冷媒漏洩検知が可能となっている。
[0032] なお、図 2で示したステップ S1〜ステップ S3は、順序が入れ替わっても同様の効果 を有する。また、本実施の形態では、冷媒量の判定に AL%という指標を用いたが、 例えば、運転中の凝縮器出口の冷媒の過冷却度、蒸発器出口の冷媒の過熱度、圧 縮機吐出冷媒温度など冷媒量と相関のあるパラメータと、冷媒量との相関を予め把 握しておき、上記の判定タイミングで該冷媒量に関するパラメータの変化を読み取り 、冷媒量を検知して、冷媒漏洩を判定してもよい。さらに、凝縮器出口または蒸発器 出口に液溜めを設け、液溜め内部の液面高さなどを基に液溜め内部の液量を判定 する手段を設けて、上記の判定タイミングで冷媒量を判定して冷媒量を検知し、冷媒 漏洩を判定してもよい。なお、液溜めを利用しての判定は実施の形態 3で詳しく説明 する。
また、演算判定部 108は、冷凍空調装置が試運転されたときに冷媒の初期値を判 定するが、冷媒量が変化しないうちに、すなわち充填後の初期段階で判定するように すれば、通常運転時に判定することもできる。また、冷媒量が変化しないうちであれ ばどのようなタイミングで判定を行っても構わない。例えば、圧縮機の積算時間が 10 時間以内の通常運転時であって測定条件（上述の全室内機運転や冷凍サイクルの 安定性等の条件)が揃ったときに、判定することもできる。
[0033] 実施の形態 2.
図 3は本発明の実施の形態 2に係る冷凍空調装置の冷媒回路構成を表す図、図 4 は図 3の冷凍空調装置に特有の動作を示す、図 2のフローチャートに追加される部 分を示したチャートである。
図 3に示すように、この冷凍空調装置は圧縮機吸入側にアキュムレータ 20を備えて いる点で図 1の冷凍空調装置と相違している。また、アキュムレータ 20の出口には冷 媒温度を測定するための温度センサ 21が設置されている。
[0034] 図 3のような冷凍空調装置の場合、アキュムレータ 20に滞留している冷媒量は推定 し難いため、冷媒漏洩判定時にはアキュムレータ 20に液冷媒が滞留しないようにす る必要がある。このため、蒸発器入口の絞り装置によって、蒸発器出口での冷媒過熱 度が十分にとれるように制御する (図 4のステップ S4)。
アキュムレータ 20に液冷媒が滞留して 、る場合、蒸発器入口の絞り装置によって 十分に過熱された冷媒ガスがアキュムレータ 20に流れ込むと、アキュムレータ 20の 液冷媒によって冷却され、アキュムレータ 20の出口温度は入口温度よりも低くなる。 これより、アキュムレータ 20の入口温度〉アキュムレータ 20の出口温度の場合は、ァ キュムレータ 20に液冷媒が滞留していると判断して (図 4のステップ S4')、冷媒漏洩判 定を実施しない。これに対して、アキュムレータ 20の入口温度くアキュムレータ 20の 出口温度となれば、アキュムレータ 20に液冷媒が滞留していないと判断して (図 4の ステップ S4')、冷媒漏洩判定を実施する (図 4のステップ S5)。図 4に示したステップ S4 、ステップ S5は、図 2のそれらに対応している。
[0035] なお、アキュムレータ 20に液冷媒が滞留している場合には、圧縮機 1の吸入過熱 度および吐出過熱度が低くなる。これを利用して、アキュムレータ 20の出口に温度セ ンサ 21を設置することなしに、圧縮機 1の吸入側および吐出側での冷媒過熱度の温 度によって、アキュムレータ 20に液冷媒が滞留して 、る力否かを判断してもよ 、。
[0036] また、蒸発器出口の過熱度を十分にとった運転をして!/、ると、アキュムレータ 20内 の液冷媒は徐々に蒸発していくため、蒸発器出口の過熱度を十分にとった運転の経 過時間を利用して、アキュムレータ 20に液冷媒が滞留しているか否かを判断してもよ い。
[0037] 以上のように冷媒回路にアキュムレータ 20を備えた冷凍空調装置にあっては、アキ ュムレータ 20内での液冷媒の滞留の有無を判定して、そこに液冷媒の滞留がない場 合にのみ、冷媒量の判定をして冷媒漏洩検知を行うため、冷媒漏洩検知の精度が向 上する。
[0038] 実施の形態 3.
ここでは液溜めを利用した冷媒量の判定、およびそれを利用した冷媒漏洩検知に ついて説明する。図 5は本発明の実施の形態 3に係る冷凍空調装置の冷媒回路構 成を表す図である。図 5において、実施の形態 2の図 3と同様の構成要素については 同一の符号を付しており、以下では図 3との相違点を中心に説明する。
図 5の冷凍空調装置は、室外機の絞り装置 5と液冷媒配管 6との間に接続された冷 媒液を貯留する液溜め 28と、液溜め 28と直列に接続されて冷媒の過冷却を取る冷 媒熱交翻30とを備えている。また、冷媒熱交翻30の一端は、過冷却用バイパス 絞り装置 26を介して、冷媒熱交換器 30と液冷媒配管 6との間の冷媒配管に接続し、 他端をアキュムレータ 20の入口配管と接続している。液溜め 28の上部には冷媒量判 定用絞り装置 25a、 25bを介してアキュムレータ 20の入口などの低圧部に接続される バイパス配管が接続されている。バイパス配管は液溜め 28の液面を検知するための もので、ここでは 2本のバイパス配管力 液溜め 28の内部において上下に所定の高 さの差をつけて配置されている。液溜め 28から取り出される液面検知用のバイパス 配管は 2本に限定されるものではなぐ判定したいレベルに応じてその本数を適宜増 減させてもよい。
なお、図 5の中で、符号 27a、 27bはバイノ ス配管に設けられた液面検知用温度セ ンサ、 31は冷媒熱交換器 30と液冷媒配管 6との間に設けられた過冷却検知用温度 センサ、 32はバイパス回路に備えられたバイパス回路用温度センサを示して 、る。 また、符号 33a、 33bは液溜め 28の液面を検知する際に使用する冷媒加熱手段で あり、この冷媒加熱手段は電気ヒータなどの外部熱源を利用してもよぐまた、ホットガ スなど冷媒回路上の高温部と接触させる加熱機構を採用してもよい。
[0039] 次に、図 5の冷凍空調装置における冷房運転中の液溜め初期液面検知の方法に ついて説明する。圧縮機 1を吐出した高温高圧のガス冷媒は室外熱交換器 3で凝縮 •液化し、絞り装置 5で若干絞られた後、液溜め 28に流入する。液溜め 28では液面 が上昇し、液溜め 28がほぼ満液になった場合には、液冷媒が冷媒熱交^^ 30へ流 れると共に、冷媒量判定用絞り装置 25aを開くと、冷媒量判定用絞り装置 25aを介し てノ ィパス配管にも冷媒が流れるようになる。冷媒熱交換器 30に流れた液冷媒は、 冷媒熱交翻 30において、液冷媒配管 6からバイパスし過冷却用バイパス絞り装置 26を介して低温となった気液二相冷媒と熱交換し、過冷却度を増大させて室内熱交 器 9a、 9bに入る。室内熱交換器 9a、 9bで冷媒は蒸発、気化して冷房に供され ると共に、ガス化した冷媒はガス冷媒配管 10、四方弁 2、アキュムレータ 20を介して 圧縮機 1に戻る。室内熱交換器 9a、 9bでは、冷媒が完全に蒸発するように、室内熱 交翻出口での冷媒の過熱度を、温度センサ 17aと 15aとの差、または 17bと 15bと の差によって求め、過熱度が所定の値以上となるように室内機の絞り装置 7a、 7bに より流量を制御する。
[0040] 一方、満液となった液溜め 28の上部から流出した液冷媒は、冷媒量判定用絞り装 置 25aで低圧まで絞られた低温の気液二相冷媒となり、加熱手段 33aで加熱される。 加熱手段 33aでの加熱量は予め冷媒液の一部のみを蒸発する熱量に調整しておく 。こうすることで、冷媒量判定用絞り装置 25aを介して流れてきた冷媒が液を含んで いる場合は、加熱手段 33aで加熱されても冷媒の一部が蒸発するのみで、加熱手段 33aを通過してもなお冷媒の温度は低温のままとなる。これに対して、冷媒量判定用 絞り装置 25aを介して流れてきた冷媒が完全にガスのみの場合には、加熱手段 33a で加熱されると、冷媒の温度が加熱量に応じて上昇する。これを利用して、液溜め 28 に十分な液が溜まって 、るかどうかを、加熱手段 33aの下流に設置された液面検知 用温度センサ 27aで温度を検知することにより判定する。なお、液面が満液でない場 合には、冷媒量判定用絞り装置 25bを開き、加熱手段 33bを利用し、液面検知用温 度センサ 27bで温度を検知することにより、液溜め 28の対応するバイパス配管の下 端位置まで液があるカゝ否かを判定する。
[0041] 続いて、図 5の冷凍空調装置における暖房運転中の液溜め初期液面検知の方法 について説明する。圧縮機 1を吐出した高温高圧のガス冷媒はガス冷媒配管 10を流 れ室内熱交換器 9a、 9bで凝縮'液化し、絞り装置 15a、 15bで若干絞られた後、液 溜め 28に流入する。液溜め 28では液面が上昇し、液溜め 28がほぼ満液になった場 合には、液溜め上部力 流出した液冷媒が室外熱交 3で蒸発し、気化した冷媒 は四方弁 2、アキュムレータ 20を介して圧縮機 1に戻る。室外熱交換器 3では、冷媒 が完全に蒸発するように、室外熱交換器 3出口での冷媒の過熱度を、温度センサ 14 と温度センサ 32の差によって求め、過熱度が所定の値以上となるように室外機の絞 り装置 5により流量を制御する。
[0042] 一方、満液となった液溜め 28の上部から流出した液冷媒は、冷媒量判定用絞り装 置 25aで低圧まで絞られた低温の気液二相冷媒となり、加熱手段 33aで加熱される 力 この加熱手段 33aの加熱量は予め冷媒液の一部のみを蒸発する熱量に調整し ておく。こうすることで、冷媒量判定用絞り装置 25aを介して流れてきた冷媒が液を含 んでいる場合は、加熱手段 33aで過熱されても冷媒の一部が蒸発するのみで、加熱 手段 33aを通過してもなお冷媒の温度は低温のままとなる。これに対して、冷媒量判 定用絞り装置 25aを介して流れてきた冷媒が完全にガスのみの場合には、加熱手段 33aで加熱されると、冷媒の温度が加熱量に応じて上昇する。これを利用して、液溜 め 28に十分な液が溜まっているかどうかを、加熱手段 33aの下流に設置された液面 検知用温度センサ 27aで温度を検知することにより判断する。なお、液面が満液でな い場合には、冷媒量判定用絞り装置 25bを開き、加熱手段 33bを利用し、液面検知 用温度センサ 27bで温度を検知することにより、液溜め 28の対応するバイパス配管 の下端位置まで液があるか否かを判定する。
この例では、 2本のバイパス配管を利用して、液溜め 28の液面レベルを 2段階に検 知する例を示している力 この液面レベルの検知は、 1段階だけでもよぐまた 3段階 以上でもよい。
[0043] 以上のような液溜め 28の液面レベルの検知により冷媒回路内の冷媒量を判定し、 それを基に冷媒漏洩が発生した力どうかの判定をする方法にっ 、て説明する。図 6 は図 5の冷凍空調装置での冷媒漏洩検知動作の一例を示すフローチャートであり、 このフローに沿って説明する。
冷凍空調装置の施工あるいはリプレースの完了後、ステップ S1で、冷凍空調装置 の試運転を行う。ここでは、制御部 103が外気温度、室温または空調負荷に応じて、 冷房もしくは暖房の運転を判断し室内機および室外機の各機器に制御信号を送信 し、試運転モードで冷凍空調装置を起動し、運転を制御する。この判断は、予め決め られた判断基準により自動で実施しても、冷凍空調装置を操作する作業者が手動で 実施してもどちらでもよい。ただし、室内機が複数存在するマルチタイプの冷凍空調 装置では、停止した室内熱交換器内部の状態が液封状態になったり、ガスの状態に なったりすることで冷媒の判定時に液溜め 28に溜まる液冷媒の量が変化するため、 室内熱交換器内部の状態を一定にする観点から、複数の室内機 (室内熱交換器）は 全数運転させる。
[0044] 冷媒量検知のタイミングとしては、液溜め 28に液冷媒が溜まるまでの時間、あるい は冷凍サイクルの高低圧が安定し、冷媒配管内の冷媒の密度が安定するまでの時 間を待ってからとする。試運転において、起動からの高圧と低圧の動きは、図 7に示 すように、ー且目標値に対してオーバーシュートもしくはアンダーシュートした後、目 標値に向けて安定する。このため、冷凍サイクルの動作が安定したと判断する基準と しては、例えば、冷媒の圧力、温度、過熱度、過冷却度などの変化幅が所定値以内 となるまでの時間とする。
[0045] ステップ S2では、制御部 103は、冷媒量判定用絞り装置 25a、 25bを制御し、絞り を開く。次に、測定部 101は液面検知用温度センサ 27a、 27bの温度検知信号を読 み取る。
続いて制御部 103は、試運転の状態を記憶部 104に記憶する。このとき記憶する 内容としては、各液面検知用温度センサ 27a、 27bの検知温度 (液溜め 28の液面レ ベル)、冷房または暖房の運転モード、冷媒の高圧、冷媒の低圧、圧縮機の吐出温 度、凝縮器出口過冷却度、蒸発器出口蒸発温度などの運転状態を記憶する。このよ うに、液溜め 28の液面レベルにカ卩えて、凝縮器出口の冷媒の過冷却度などにより微 妙な冷媒の充填量差を把握できるようにするのが好ましい。その後、ステップ S3で、 制御部 103は通常の空調運転制御を開始する。なお、通常運転においては、制御 部 103は液面検知用温度センサ 27a、 27bを閉状態に制御する。
[0046] ステップ S4では、制御部 103は最初の試運転もしくは前回の漏洩判定力も所定の 時間が経過したかを判定し、所定時間を経過していれば次ステップ 5へ進む。ステツ プ S5では、冷凍サイクルが安定するまで待ち、ステップ S6では制御部 103が室内機 の室内熱交^^の全数が暖房運転あるいは暖房運転しているかを確認する。さらに 、ステップ S7のように、外気温度が初期の液面レベル判定時の温度に近い値 (例え ば ± 5°Cの範囲）か否かを判定し、所定の温度範囲内にある場合にのみ、判定を実 施するのが好ましいが、所定の温度範囲内にするのが不可能な場合はこのステップ S 7をスキップしてもよい。
これらステップ S4〜7の後、冷凍空調装置の運転状態がステップ S 2で記憶した外 気温度、運転モード、室内機の運転状態とほぼ同一となった場合に、ステップ S8で 演算判定部 108は冷媒漏洩の判定を行い、ステップ S9にて冷媒量の適量、不適量 を基に冷媒漏洩の有無が判断される。なお、ステップ S8の判定は、具体的には、冷 媒量判定用絞り装置 25a、 25bを開き、液面検知用温度センサ 27a、 27bの検知温 度が試運転時に記憶した温度よりも所定値以上高 、ことを確認した場合には、液溜 め 28の液面が下がり冷媒漏洩があつたと判断する。その場合には、ステップ S10に 進み、冷媒漏洩があつたとして報知部 107からリモコンや表示器などに表示し、ステ ップ S 11で装置の運転を停止する。
なお、ステップ S4〜7でネガティブな判断がなされた場合は、再び冷媒量判定用絞 り装置 25a、 25bを閉め、通常の空調運転に戻る。また、ステップ S9で冷媒量が適正 範囲内であると判断された場合は、圧縮機 1の運転積算時間をリセットした後 (ステツ プ S9')、通常の空調運転へ移行する。
[0047] ところで、冷媒の液とガスの密度は、冷媒回路内の圧力や温度に応じて変化する。
このため、冷媒回路内の圧力と温度による冷媒回路の各要素内の冷媒の密度変化 を考慮し、判定時に測定した値が、初期に記憶した圧力と温度と異なる場合には、補 正を行うのが好ましい。補正の方法としては、例えば、凝縮器出口過冷却度と凝縮器 内の冷媒の量との関係を予め把握しておき、測定した凝縮器出口過冷却度の差に 応じて、凝縮器内の冷媒量差の補正を行う。これにより、液溜め 28の液面レベルが 同一でも凝縮器内部の冷媒量の差をもって漏洩と判断してもよい。蒸発器出口過熱 度、圧縮機吐出過熱度を利用しても同様に対処できる。また、試運転時に配管長を 記憶部 104にインプットしておき、配管の温度と圧力から冷媒の密度を演算し、記憶 している配管長と演算した冷媒密度力 配管中の冷媒量を計算し、冷媒漏洩の判断 をしてもよい。
[0048] また、冷媒量の初期値は、冷媒回路などの補修により冷媒を抜くタイミングでリセット し、次の運転時にあらためて試運転を実施し、初期値として記憶するようにするのが 好ましい。リセットの方法は、作業者が手動でリセットスィッチを操作してもよいし、圧 力センサの検知値が所定値以下となった場合に、冷媒回路内の冷媒が回収されたと 判断し、自動的にリセットするようにしてもよい。
[0049] 以上のように実施の形態 3では、初期の液溜め 28の液面状態を、液溜め 28上部の バイパス冷媒の温度として検知して記憶しておき、その後の冷媒漏洩検知において 、そのバイパス冷媒の温度の上昇を検知することで回路内の冷媒量の増減を判断し 、それにより冷媒の漏洩を検知するため、冷媒漏洩を簡易に検知することができる。
[0050] また、記憶部 104に、冷凍サイクルの運転状態を記憶することにより、初期の冷媒 量 (過充填の状態も含む)を凝縮器出口過冷却度や蒸発器出口過熱度で推定する ことが可能となる。これにより初期の冷媒量と漏洩判定時の冷媒量とを比較することで 、微量の冷媒漏洩が発生した場合でもその検知が可能となる。従って、検知した冷媒 漏洩をリモコンなどに発報することで、冷媒漏洩箇所の是正が早期に行えるようにな る。また、冷媒漏洩があった場合には装置を停止するので、冷媒が過少の状態で運 転を継続することによる圧縮機の過熱運転を防止し、圧縮機の損傷を防止できる。
[0051] また、初期の運転モードや外気温度を記憶し、同じ運転モードおよび同様の外気 温度時に漏洩検知を行うことで、運転モードや外気温度が異なることによる冷媒配管 内の密度変化の影響を小さくすることができ、簡易なアルゴリズムで精度よく冷媒漏 洩を検知することが可能となる。
[0052] さらに、冷媒漏洩判定において、室内機の運転状態を常に監視し、空調機の利用 者が必要に応じて空調運転して!/、る最中に冷媒量判定できるので、判定のために無 駄な運転をする必要がなぐ省エネに貢献できる。また、冷媒漏洩判定のため不必要 な空調運転することで利用者に不快感を与えることもない。
[0053] 実施の形態 4.
次に、複数の冷凍空調装置を集中的に制御する集中コントローラと遠隔管理装置 とを用いた冷凍空調システムの実施の形態について説明する。
図 8は、上述の実施の形態 1〜3の冷凍空調装置を統合的に管理する空調システ ムの構成図である。 室内機 110及び室外機 100を有する冷凍空調装置は、建物内に敷設された通信 回線 121を介して集中コントローラ 120に接続されている。集中コントローラ 120は、 典型的には制御対象となる冷凍空調装置と同じ建物内に設けられ、 1又は複数の冷 凍空調装置を制御する制御装置である。集中コントローラ 120は、室内機 110や室 外機 100の起動や停止、設定温度制御、風量や風向制御、さらには冷凍空調装置 の運転状況を監視し異常を検知するなど複数の制御を行う。
室内機 100及び室外機 110は、定期または不定期で以下のような運転状況データ を送信する。
(1)各温度センサ 11、 13、 14、 15a, 15b、 16a, 16b、 17a, 17bの検知温度情報、 すなわち、冷媒温度、室内 Z室外温度等、
(2)各圧力センサ 12、 19の検出圧力情報、
(3)制御部 103の各種制御パラメータ (例えば、圧縮機の駆動周波数、ユーザにより 室内機に直接設定された設定温度、風量、運転モード、ファン回転数、圧縮機運転 時間、圧縮機発停回数等)。
なお、集中コントローラ 120はこれら全ての情報を収集する必要はなぐ冷凍空調 装置の種類や特性、ユーザの要望に応じた制御等に基づいて適宜取捨選択し、必 要な情報を設定する。
[0054] 遠隔監視装置 130は、 1つまたは複数の集中コントローラ 120と通信回線 131を介 して接続され、各建物の冷凍空調装置の運転状態を監視し、異常が発生した場合の メンテナンスに必要な情報を収集する。また、遠隔監視装置 130はユーザの要望に 応じた省エネルギー制御等を集中コントローラ 120に対して行う機能を有し、各建物 外の遠隔地力 各建物の設備機器をコントロールする遠隔監視センターに設けられ ている。通信回線 131は、有線/無線の電話回線、インターネットプロトコルによる通 信回線等であり、公衆回線回線と呼ばれるものである。
[0055] 次に、図 9のシーケンス図を用いて、この冷凍空調システムの動作を説明する。冷 凍空調装置は、基本的に上述の図 2、 4、 6で説明したように冷媒漏洩検知を行うた め、以下の説明では、冷凍空調装置、集中コントローラ 120、遠隔監視装置 130の協 調動作を中心に説明する。 [0056] まず、冷凍空調装置に冷媒が充填されたとき、冷凍空調装置の制御部 103は、室 外機 100及び全室内機 110を試運転モードで起動及び駆動する (ステップ S21)。典 型的には、新たに冷凍空調装置が建物に設置されたときに試運転は実行されるが、 室外機 100若しくは室内機 110を交換した場合や、冷媒の交換、追加充填を行った 場合などにもこの処理が実行される。
次に、制御部 103は運転安定性の判定を行う（ステップ S22)。なお、安定性の判定 は、図 2のステップ S2と同様の方法により行う。制御部 103は、冷凍サイクルが安定す るまで駆動を続け、安定性が確認できた後に冷媒量の判定を行う（ステップ S25)。冷 媒量の判定は、冷凍空調装置の演算部 102または制御部 103が上述実施の形態 1 〜3と同様の方法により実施するが、冷媒量を実質的に特定できる方法であればど のような方法を用いても構わな 、。
続いて制御部 103は、判定された冷媒量を判定時刻とともに、履歴データとして記 憶部 104に記録する（ステップ S26)。なお、履歴データは、初期データ 1つのみでも 、冷媒量の判定の度に追加して複数のデータを時系列で記録したものでも構わな 、 。ただし、冷媒漏洩の総量を判定する上で、冷媒充填時の初期データは重要である なお、上述の冷媒量の初期判定と記録は、試運転時に限定されるものでなぐ冷媒 充填後、スローリークによって冷媒量があまり変わらない期間の通常運転時に実施し ても構わない。
[0057] 以上で、冷媒充填後の初期動作が終了し、通常運転に移る。
冷凍空調装置は、その後、ユーザによる電源オン Zオフ操作、集中コントローラ 12 0、或いは、遠隔監視装置 130の起動 Z停止指令に従って起動と停止を繰り返すが 、この間、制御部 103は定期または不定期で記憶部 104に記憶された時刻からの経 過時間を監視している (ステップ S27)。そして、所定の時間（例えば、 1ヶ月、 3ヶ月、 6ヶ月、 1年等)が経過したと判断したとき、冷凍空調装置は、冷媒漏洩判定を行う。こ の所定の時間は、冷凍サイクルが起動と停止を繰り返した後であって、単位時間あた りの冷媒の漏洩量が非常に少ないスローリークをも検出できるように、十分長い時間 を設定する。 具体的には、制御部 103が室外機 100及び全室内機 110に対して起 動信号を送信し、これらの機器を起動する (ステップ S21a)。全室内機 110を運転さ せるのは上述のとおり冷媒量の測定精度を上げるためだが、ユーザが予期しないと きに室内機 110を駆動することを避けたい場合には、冷媒量の判定時期をずらすこと もできる。例えば、所定時間経過後に制御部 103が全室内機 110が運転しているか を、自己の制御データ若しくは各室内機 110からの運転信号に基づき判断し、全室 内機 110が駆動するまで冷媒量の判定を延期する。そして、全室内機 110が起動し たことを確認後に次のステップに移行するようにしてもょ 、。
[0058] 続、て、制御部 103が運転安定性の判定を行 、 (ステップ S22)、冷媒量を判定す る（ステップ S25)。判定された冷媒量は記憶部 104に記憶される（ステップ S26)。な お、定期的な冷媒漏洩の判定に冷媒充填時の冷媒量データのみを使用し、冷媒量 の履歴データが不要の場合には、このステップは省いても構わない。
次に、冷凍空調装置の演算判定部 108は、記憶部 104に記憶されている冷媒充填 時の冷媒量のデータ（即ち、過去の冷媒量に係る過去データ）と現在の冷媒量のデ ータ (即ち、前記過去の時点から冷凍サイクルの停止および起動を 1回または複数回 実施後の冷媒量に係る新規データ）とを比較し、両者の差が所定範囲内にあるかを 判定する (ステップ S29)。この差が所定範囲内にないとき、演算判定部 108は冷媒 漏洩があつたと判断する。そして報知部 107がこの判定結果を受け取って、集中コン トローラ 120及び遠隔監視装置 130に判定結果を送信する (ステップ S30)。なお、 冷媒漏洩が無力つた場合にも、判定結果を送信することにより集中コントローラ 120 および遠隔監視装置 130が、判定結果を認識できるようにするとよい。送信するデー タは、判定を行った時刻、判定結果、冷媒量の履歴データ、現在の冷媒量のデータ 等である。
[0059] 通信回線 121、集中コントローラ 120および通信回線 131を介して、判定結果を受 け取った遠隔監視装置 130は、判定結果に基づき漏洩検査書を自動生成する。例 えば、遠隔監視装置 130の記憶装置に定型フォーマットの文書データを記憶してお き、遠隔監視装置 130の制御部が、受信した判定を行った時刻、判定結果、冷媒量 の履歴データ、現在の冷媒量のデータを定型フォーマットの文書データに追加する ことにより、漏洩検査書を自動生成する。遠隔監視装置 130の制御部が、漏洩検査 書をプリンタを使用して印刷することにより、建物を管理する管理者に漏洩検査書を 送ることができる。
[0060] 以上、冷媒漏洩の漏洩検知機能を有する冷凍空調システムの実施の形態を説明し た。この実施の形態によれば、起動および停止を繰り返した後の差分で冷媒漏洩を 検知するため、従来検知できな力つた冷媒のスローリークを検知できる。また、所定の タイミングで自動的に冷媒漏洩検査が行われるため、検査忘れが無く確実にスローリ ークを検出することがでさる。
[0061] 実施の形態 5.
実施の形態 4は冷凍空調装置自身で冷媒漏洩検知を実施したが、次に集中コント ローラ 120で冷媒漏洩検知を行う実施の形態を説明する。この実施の形態では、集 中コントローラ 120で冷媒漏洩を検知するため、冷凍空調装置自身にスローリークを 検出できる検出機能が無い場合であっても冷媒漏洩を検出することができるという利 点がある。
この実施の形態では、図 10に示すように、集中コントローラ 120に制御部 103と演 算判定部 108が設けられている。ここで、冷凍空調装置の運転制御を行う制御部は 冷凍空調装置にあるが、冷媒漏洩判定を制御する制御部 103と演算判定部 108は 集中コントローラ 120に設けられる。この制御部 103は冷媒漏洩の判定タイミングや 通信回線 121を介した冷凍空調装置の制御を行い、また、演算判定部 108は、冷媒 量の判定、冷媒漏洩判定を実行する。なお、図 10では遠隔監視装置 130にも、制御 部 103と演算判定部 108が設けられている力 これらは後述の実施の形態のように、 遠隔監視装置 130で冷媒漏洩判定を行う場合に使用されるもので、必須のものでは ない。
図 11はこの実施の形態 5の冷凍空調システムの動作を説明するシーケンス図であ る。図 11において、図 9と同一の符号は同一または相当の処理を示しており、以下、 図 9の処理と異なる部分を中心に説明する。
[0062] 冷凍空調装置に冷媒が充填されると、冷凍空調装置の制御部 103は冷媒が充填さ れたことを示す信号^^中コントローラ 120に送信する (ステップ S20)。なお、このス テツプの冷媒充填通知は自動で行われる必要は無く、集中コントローラ 120に入力 手段を設けメンテナンスの作業者が入力した信号に基づいて判断することもできる。 この後、冷凍空調装置の制御部 103は、冷凍サイクルが安定した否かを判定する（ ステップ S22)。なお、冷凍サイクルが安定したかどうかは、上述の実施の形態 1また は 2で説明したように冷凍空調装置自身が行ってもよいし、集中コントローラ 120が冷 凍空調装置力も事前に運転状況データを 1回または複数回受け取って (ステップ S2 3)、同様のアルゴリズムで判定するようにしてもよい（ステップ S22)。
[0063] 集中コントローラ 120は、冷凍空調装置により送信された運転状況データを受信し 、集中コントローラ 120の演算判定部 108がこの運転状況データに基づいて冷媒量 の判定を行う（ステップ S24)。実施の形態 1と同様のアルゴリズムで冷媒量を特定す る場合は、運転状況データとして、凝縮器出口での冷媒の過冷却度 SC、外気温度と 凝縮温度の差 dTc、冷媒の定圧液比熱 Cpr、は凝縮器入口と凝縮器出口のェンタル ピ差 Ahcon等の冷媒温度、外気温度、冷凍サイクル内の圧力データを受信する。実 施の形態 3と同様の冷凍空調装置が接続される場合には、液面検知用温度センサ の温度情報を受信して、冷媒量を判定する。既存の冷凍空調装置に本実施の形態 を接続する場合、冷凍空調装置が送信してくる運転状況データの種類が異なる場合 があるため、集中コントローラ 120は、複数種の運転状況データのそれぞれに対応し て冷媒量判定アルゴリズムを用意しておき、受信した運転状況データと冷媒判定ァ ルゴリズムに必要なデータとのマッチングをとつて、使用する冷媒判定アルゴリズムを 選択するようにするとよい。なお、冷媒量判定アルゴリズムの選択は、冷凍空調装置 の機種番号に応じて選択するようにすることもできる。
[0064] 次に集中コントローラ 120は、冷媒量と時刻をメモリに記録し (ステップ S26)、所定 時間経過後に起動指令を冷凍空調装置に送信する (ステップ S31)。この起動指令 は、室外機 100および全室内機 110を起動する指令である力 すでに全室内機 110 が運転中である場合には、送信不要であることは言うまでもない。また、集中コント口 ーラ 120は、 1または複数の冷凍空調装置の起動、運転モード、設定温度等を管理 するが、集中コントローラ 120に予め記憶されている起動プログラムに従って、全室内 機 110が運転する時刻まで待って全室内機 110の起動指令を送信することもできる そして、集中コントローラ 120または冷凍空調装置で冷凍サイクルの運転が安定し ていると判定された後、集中コントローラ 120は冷凍空調装置力も運転状況データを 受信し、冷媒量を判定する (ステップ S24)。判定された冷媒量は、メモリに記録され る (ステップ S26)。そして、集中コントローラ 120は、過去の冷媒量に関するデータと 現在の冷媒量に関するデータの差に基づき、冷媒漏洩を判定し (ステップ S29)、遠 隔監視装置 130に送信する (ステップ S30)。
[0065] 以上のように、この実施の形態の冷凍空調システムによれば、冷凍空調装置に冷 媒のスローリークを検出する機能がない場合でも、冷媒漏洩を検知することができる という利点がある。また、冷凍空調装置の運転スケジュールを管理する集中コントロー ラ 120が冷媒漏洩検知を行うため、予め定められた運転スケジュールを守りながら、 冷媒漏洩の検知を実行することができる。
[0066] 実施の形態 6.
次に、集中コントローラ 120で冷媒量を測定し、遠隔監視装置 130で冷媒漏洩を判 定する実施の形態を説明する。この実施の形態の冷凍空調システムによれば、定期 的に冷媒漏洩検知を行う場合に、現地の集中コントローラ 120の設定によらずに、安 定して冷媒漏洩検知を行うことができるという利点がある。
図 12は、この実施の形態 5の冷凍空調システムの動作を説明するシーケンス図で ある。図 12において、図 11と同一の符号は同一または相当の処理を示しており、以 下、図 11の処理と異なる部分を中心に説明する。
[0067] この実施の形態の特徴は、遠隔監視装置 130で冷媒漏洩判定を行う点である。集 中コントローラ 120は、冷媒量の判定を実行し、冷媒量に係るデータを通信回線 131 を介して遠隔監視装置 130に送信する (ステップ S24、 S25)。
遠隔監視装置 130は、集中コントローラ 120から冷媒を充填したことを示すデータ（ このデータの送信はオプション）とともに、冷媒量に力かるデータ、時刻データを受信 するとこれらのデータを記憶し (ステップ S26)、経過時間の計時を開始する。そして、 所定時間が経過すると、遠隔監視装置 130は冷媒量の送信を要求する冷媒量送信 要求を集中コントローラ 120に送信する (ステップ S28)。ただし、この要求は必須で はなく、定期的に集中コントローラ 120が送ってくる冷媒量に係るデータに基づ 、て、 遠隔監視装置 130が冷媒漏洩を判定しても構わない。
[0068] 集中コントローラ 120は、即時、冷媒量の判定を行ってもよいし、或いは、予め定め られた運転スケジュールによって、冷凍空調装置を制御し運転状況データを収集し てもよい (ステップ S 23)。ただし、冷媒量送信要求を受信してから予め定められた最 大遅延時間を経過しないように、集中コントローラ 120は冷凍空調装置の動作を制御 する。すなわち、運転スケジュールまたは、要求受信後の経過時間から最大遅延時 間を超えることが予想される場合には、集中コントローラ 120は、所定時間が経過す る前に全室内機 110起動信号と運転状況データの送信を要求する信号を冷凍空調 装置に送信し、最大遅延時間内に冷媒量に係るデータを遠隔監視装置 130に送信 するように動作する。
冷凍空調装置力も運転状況データを受け取ると、集中コントローラ 120は冷媒量判 定 (ステップ S24)を行い、冷媒量に係るデータ (新規データ)を遠隔監視装置 130に 送信する (ステップ S 25)。
遠隔監視装置 130は、演算判定部 108の比較部 105が受信した過去の冷媒量に 係るデータと新規の冷媒量に係るデータを比較し、判定部 106が冷媒漏洩を判定す る (ステップ S29)。この判定後、遠隔監視装置 130は判定結果を集中コントローラ 12 に送信する (ステップ S30)。
[0069] 以上のように、遠隔監視装置 130に冷媒漏洩判定を実行させても、上述の実施の 形態と同様の効果がある。また、遠隔監視装置 130から冷媒量送信要求を送信する ため、定期的に冷媒漏洩検知を行う場合に、現地の集中コントローラ 120の設定によ らずに、安定して冷媒漏洩検知を行うことができる。また、冷媒漏洩検知のスケジユー ルの変更も、遠隔監視装置 130から一斉に実行することができ、冷凍空調装置が設 けられた建物を巡回しスケジュールの設定をする場合に比べて、非常に早くかつ確 実に変更を行うことができる。
[0070] 実施の形態 7.
この実施の形態 7は、遠隔監視装置 130で冷媒量の判定および冷媒漏洩判定を 行う実施の形態である。遠隔監視装置 130で冷媒量を判定するため、冷媒量判定の 機能を持たない集中コントローラ 120であっても、冷媒漏洩判定を行うことができると いう特徴がある。
図 13は、この実施の形態 5の冷凍空調システムの動作を説明するシーケンス図で ある。図 13において、図 12と同一の符号は同一または相当の処理を示しており、以 下、図 12の処理と異なる部分を中心に説明する。
この実施の形態にぉ 、て、冷媒漏洩判定を制御する制御部 103と判定を行う演算 判定部 108は遠隔監視装置 130に設けられている。
[0071] 冷媒が充填されると冷凍空調装置は、運転状況データを集中コントローラ 120を介 して遠隔監視装置 130に送信する (ステップ S23)。遠隔監視装置 130は、この運転 状況データに基づいて冷媒量を判定し (ステップ S24)、冷媒量と時刻を記録する (ス テツプ S26)。このとき、遠隔監視装置 130は実施の形態 5の集中コントローラ 120と 同様に、複数の冷媒量判定アルゴリズムの中から、送信された運転状況データに適 合する冷媒量判定アルゴリズムを選択し、冷媒量の判定を行う。
[0072] 次に、遠隔監視装置 130は冷凍空調装置が停止 Z起動を繰り返している間、経過 時間を判定し (ステップ S27)、所定時間経過後に運転状況の送信を要求する運転 状況送信要求を集中コントローラ 120を介して冷凍空調装置に送信する (ステップ S 28a) oなお、この運転状況送信要求は、冷凍空調装置から定期的に運転状況を送 信してくる場合には不要である。この場合、遠隔監視装置 130は定期的に送られてく る運転状況データに基づき、全室内機 110が運転しているか、冷凍サイクルは安定 しているかという判定を行うと、冷媒量検出の精度が向上する (ステップ S21、 S22)。
[0073] 続いて、遠隔監視装置 130は受信した運転データに基づき、冷媒量の判定を行い
(ステップ S24)。冷媒量に係る過去のデータと新規データとに基づいて、冷媒漏洩 判定を行う（ステップ S29)。そして、冷媒漏洩検査書を生成するが (ステップ S32)、 集中コントローラ 120が遠隔監視装置 130からの表示データを受け付ける場合、この 冷媒漏洩検査書のデータを判定結果として集中コントローラ 120に送信することも可 能である (ステップ S 30)。また、集中コントローラ 120を介せず、暗号化など第三者の 閲覧が自由にできないようにして、公衆回線 (通信回線 131)を経由で建物の管理者 の端末に直接送信するよう〖こすることもできる。
[0074] 以上のように、この実施の形態の冷凍空調システムによれば、冷凍空調装置および 集中コントローラ 120に冷媒のスローリークを検出する機能がない場合でも、冷媒漏 洩を検知することができるという利点がある。また、遠隔監視装置 130の冷媒判定ァ ルゴリズムを選択 Z変更することによって多種多様な冷凍空調装置の冷媒漏洩検知 に対応することができる。
なお、冷媒漏洩の判定は、冷凍空調装置の冷凍サイクルの起動または停止を 1回 または複数回繰り返した後ではなぐ 1回の運転の中での運転状況データに基づい て行っても構わない。特に、冷媒漏洩の判定手段を集中コントローラ 120、或いは、 遠隔監視装置 130に設けた場合には、冷媒漏洩検知機能を備えない冷凍空調装置 に対しても冷媒漏洩検知を行うことができるという利点がある。

Claims

請求の範囲
[1] 圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞 り装置を有する 1台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを 構成して!/、る冷凍空調システムにお 、て、
前記冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、前記過去の時点から前記 冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の冷媒量に係る新規データと、に基 づ ヽて前記冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を、備えたことを特徴とす る冷凍空調システム。
[2] 前記判定手段は、前記冷凍サイクルに前記冷媒を封入後の初期の運転状況デー タを前記過去データとし、前記冷凍サイクルの停止および起動を複数回実施後の運 転状況データを前記新規データとして比較することを特徴とする請求項 1に記載の冷 凍空調システム。
[3] 前記圧縮機の稼働時間を積算する積算手段を備え、前記判定手段は前記積算手 段の積算時間が所定時間経過したときに、前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴と する請求項 1または 2に記載の冷凍空調システム。
[4] 計時手段を備え、前記判定手段は前記計時手段が定められた日時を計時したとき に前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項 1または 2に記載の冷凍空調シ ステム。
[5] 前記判定手段は外気温度が冷媒漏洩の判定において比較対象となるデータの採 取時の外気温度に対して所定範囲内であり、かつ前記データ採取時から所定時間 経過したときに前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項 1または 2に記載 の冷凍空調システム。
[6] 冷凍サイクル上の物理量の変化を検知する検知手段を備え、前記判定手段は前 記検知手段により検出された変化値が所定範囲内にあるときに前記冷媒漏洩の判 定を行うことを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の冷凍空調システム。
[7] 前記判定手段は前記室内機を構成している室内熱交換器の全数が冷房運転もし くは暖房運転しているときに、冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項 1〜5の Vヽずれかに記載の冷凍空調システム。
[8] 凝縮器出口での冷媒の過冷却度、外気温度と凝縮温度との差、冷媒の定圧液比 熱、および凝縮器入口と凝縮器出口のェンタルピ差に起因する凝縮器の液相面積 比率に基づ!/ヽて、冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項 7記載の冷凍空調 システム。
[9] 凝縮器出口での冷媒の過冷却度もしくは過冷却度と相関があるパラメータに基づ Vヽて、前記冷媒漏洩の判定を行うことを特徴とする請求項 8項記載の冷凍空調システ ム。
[10] 圧縮機の吸入側にアキュムレータを配置しているものにおいて、前記判定手段は、 前記アキュムレータ内に液冷媒が滞留していないことを判断して、前記冷媒漏洩の 判定を行うことを特徴とする請求項 8または 9記載の冷凍空調システム。
[11] 前記冷媒漏洩の判定中には、その旨の表示を室内機のリモコンおよび Zまたは表 示装置に表示させることを特徴とする請求項 1〜10のいずれかに記載の冷凍空調シ ステム。
[12] 前記冷媒漏洩の判定結果を外部に知らせる報知手段を有し、冷媒漏洩と判定され た場合は、その旨の表示を室内機のリモコンおよび Zまたは表示装置に表示させる ことを特徴とする請求項 1〜 11のいずれかに記載の冷凍空調システム。
[13] 前記室内機の絞り装置と前記連絡配管との流路間に冷媒を貯留する液溜めを配 置しているものにおいて、前記液溜めの液面レベルを比較することにより、前記冷媒 漏洩の判定を行うようにしていることを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の 冷凍空調システム。
[14] 前記判定手段は、複数の冷凍空調装置を制御する集中コントローラ、または、複数 の前記集中コントローラと通信回線を介して接続され前記冷凍空調装置を遠隔監視 する遠隔監視装置に設けられたことを特徴とする請求項 1〜13のいずれかに記載の 冷凍空調システム。
[15] 圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞 り装置を有する 1台ないしは複数の室内機とを、配管で接続して冷凍サイクルを構成 して!/、る冷凍空調装置にぉ 、て、
前記冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、前記過去の時点から前記 冷凍サイクルの停止および起動を 1回または複数回実施後の冷媒量に係る新規デ ータと、に基づ!/、て前記冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段
を、備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
[16] 圧縮機、室外熱交換器および絞り装置を有する室外機と、室内熱交換器および絞 り装置を有する 1台ないしは複数の室内機とを、連絡配管で接続して冷凍サイクルを 構成して!/、る冷凍空調装置の冷媒漏洩検知方法であって、
冷媒封入後の経過時間を判定するステップと、
前記室内機を構成する室内熱交換器の全数が冷房または暖房運転しているかを 判定するステップと、
前記室内熱交^^の全数が冷房運転または暖房運転していると判定された場合 に、前記冷凍サイクルの冷媒量に係る履歴データに基づ 、て前記冷凍サイクルから の冷媒漏洩を判定するステップと、
を備えることを特徴とする冷媒漏洩検知方法。
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