本開示の冷凍サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。
(1)全体構成
本開示の冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置100と、空気調和装置100を管理する監視装置200について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、空気調和装置100の概略構成図である。図2は、空気調和装置100及び空気調和装置100の監視装置200のブロック図である。
空気調和装置100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行い、空気調和の対象空間の冷房及び暖房を行う装置である。なお、空気調和装置100は、冷房及び暖房の両方を行う装置ではなくてもよく、冷房及び暖房の一方だけを行う装置であってもよい。なお、空気調和装置100が冷房及び暖房の一方だけを行う場合、空気調和装置100は、後述する流路切換機構22を有していなくてもよい。
なお、本開示の冷凍サイクル装置は、空気調和装置に限定されるものではなく、空気調和装置以外の、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う装置であってもよい。例えば、本開示の冷凍サイクル装置は、食品等の保存に用いられる冷蔵庫や冷凍庫用の冷凍サイクル装置や、給湯装置や、床暖房装置であってもよい。
監視装置200は、空気調和装置100の管理者(例えば、空気調和装置100の所有者や、空気調和装置100のメンテナンスを委託されたメンテナンス会社)等が有する、空気調和装置100の状態を監視する装置である。空気調和装置100は、空気調和装置100の運転状況や異常を、インターネット等のネットワークNWを介して監視装置200に報告する。言い換えれば、監視装置200は、冷媒回路10から冷媒漏洩が生じていると制御部52が判断した際に、制御部52が出力する冷媒漏洩の報知を受け付ける。空気調和装置100の管理者は、空気調和装置100の運転状況や異常を、監視装置200から取得できる。
空気調和装置100は、主として、1台の熱源ユニット2と、1台の利用ユニット4と、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、制御ユニット50と、を備えている(図1及び図2参照)。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、連絡配管の一例である。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、熱源ユニット2と、利用ユニット4と、を接続する。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、空気調和装置100の設置現場で施工される。制御ユニット50は、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各種機器の動作を制御する。また、制御ユニット50は、後述する冷媒回路10からの冷媒の漏洩を判定する。
なお、本実施形態の空気調和装置100の利用ユニット4は1台であるが、空気調和装置100は、互いに並列に接続される利用ユニット4を2台以上有してもよい。また、空気調和装置100の熱源ユニット2は1台であるが、空気調和装置100は、熱源ユニット2を2台以上有してもよい。
熱源ユニット2と利用ユニット4とは、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を介して接続されることで、冷媒が循環する冷媒回路10を構成する(図1参照)。言い換えれば、冷媒回路10は、熱源ユニット2と利用ユニット4とを接続する連絡配管として、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を有する。冷媒回路10は、熱源ユニット2の圧縮機21、第1熱交換器23、第1膨張弁25、及び第2膨張弁26や、利用ユニット4の第2熱交換器41が、冷媒配管で接続されて形成されている(図1参照)。
空気調和装置100で利用される冷媒は、限定するものではないが、例えばR32等のHFC(ハイドロフルオロカーボン)系の冷媒である。HFC系の冷媒は、オゾン層破壊効果は有さないものの、地球温暖化係数が比較的大きい冷媒である。
限定するものではないが、本実施形態の空気調和装置100は、チャージレス型の冷凍サイクル装置である。チャージレス型の冷凍サイクル装置である空気調和装置100では、空気調和装置100が設置現場に搬入される前に(例えば工場出荷時に)、熱源ユニット2に予め所定量の冷媒が充填されている。そして、チャージレス型の冷凍サイクル装置である空気調和装置100では、空気調和装置100の設置現場において、冷媒回路10への冷媒の追加充填(チャージ)は通常行わない。
予め熱源ユニット2に充填する冷媒の量(上記の所定量)は、熱源ユニット2の能力等に応じ、空気調和装置100の運転中に冷媒量の不足が生じないように決定される。なお、予め熱源ユニット2に充填すべき冷媒の量は、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さによっても異なる。しかし、空気調和装置100の設置現場で施工される液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さを、空気調和装置100の設置工事前に、事前に把握することは現実には容易ではない。そこで、チャージレス型の冷凍サイクル装置である空気調和装置100では、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の最大長を想定し、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さが最大長以内であれば、空気調和装置100の運転中に冷媒量の不足が生じないように、所定量(予め熱源ユニット2に充填する冷媒の量)が決定されている。このため、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さが想定される最大長に比べて短い場合、冷媒回路10には、空気調和装置100の運転上は必須ではない余剰冷媒の量が比較的多くなる。
本実施形態のチャージレス型の空気調和装置100の設置の具体例について説明すると、空気調和装置100の熱源ユニット2は、熱源ユニット2内に空気調和装置100に使用する全冷媒が予め封入され、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29が閉じられた状態で、設置現場に搬入される。また、空気調和装置100の利用ユニット4は、熱源ユニット2と連絡配管6,8で接続されていない状態で、設置現場に搬入される。設置現場に搬入された熱源ユニット2及び利用ユニット4は、それぞれ、所定の場所に据え付けられる。その後、熱源ユニット2と利用ユニット4とは、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8で接続される。そして、利用ユニット4の配管や後述する第2熱交換器41の内部や、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の内部から空気が除去された(真空引きが行われた)後、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29が開かれる。空気調和装置100では、通常、その後に冷媒の追加充填は行われない。チャージレス型の冷凍サイクル装置では、冷媒の追加充填を行わないため、設置作業の省力化を図ることができる。
本実施形態の空気調和装置100は、空調負荷に応じた通常運転として、冷房運転と暖房運転とを行う。冷房運転は、第1熱交換器23を凝縮器として機能させ、第2熱交換器41を蒸発器として機能させて、対象空間の空気を冷やす運転である。暖房運転は、第1熱交換器23を蒸発器として機能させ、第2熱交換器41を凝縮器として機能させて、対象空間の空気を温める運転である。
(2)詳細構成
空気調和装置100の利用ユニット4、熱源ユニット2、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8、及び制御ユニット50について、詳細を説明する。
(2-1)利用ユニット
利用ユニット4は、空調の対象空間や、対象空間の天井裏等に設置される。本実施形態では、利用ユニット4は、天井に設置される天井埋込カセット型のユニットである。ただし、利用ユニット4のタイプは、天井埋込カセット型に限定されるものではなく、天井に吊り下げられる天井吊下型、壁に設置される壁掛型、床に設置される床置型、天井裏に利用ユニット4全体が配置される天井埋込ダクト型等のユニットであってもよい。
利用ユニット4は、上述のように、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を介して熱源ユニット2に接続され、熱源ユニット2と共に冷媒回路10の一部を構成している。
利用ユニット4は、第2熱交換器41と、第2ファン42と、を有する(図1参照)。第2熱交換器41及び第2ファン42は、図示しないケーシング内に収容される。利用ユニット4は、各種のセンサを有する。本実施形態では、利用ユニット4が有するセンサには、第4温度センサ44と、対象空間温度センサ45と、を含む(図1参照)。利用ユニット4は、利用ユニット4の動作を制御する第2制御ユニット43を有する(図1参照)。
以下に、利用ユニット4の主な構成について更に説明する。
(2-1-1)第2熱交換器
第2熱交換器41では、第2熱交換器41の内部を流れる冷媒と、第2熱交換器41を通過する媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、第2熱交換器41において、第2熱交換器41の内部を流れる冷媒と、空気調和の対象空間の空気との間で熱交換が行われる。
第2熱交換器41は、冷房運転時には、蒸発器として機能する。第2熱交換器41は、暖房運転時には、凝縮器として機能する。
第2熱交換器41の一端は、冷媒配管を介して液冷媒連絡配管6と接続される。第2熱交換器41の他端は、冷媒配管を介してガス冷媒連絡配管8と接続される。冷房運転時には、液冷媒連絡配管6から第2熱交換器41に冷媒が流入し、第2熱交換器41から流出する冷媒はガス冷媒連絡配管8に流入する。暖房運転時には、ガス冷媒連絡配管8から第2熱交換器41に冷媒が流入し、第2熱交換器41から流出する冷媒は液冷媒連絡配管6に流入する。
第2熱交換器41は、タイプを限定するものではないが、例えば、伝熱管(図示省略)と多数のフィン(図示省略)とを有するフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。
(2-1-2)第2ファン
第2ファン42は、利用ユニット4のケーシングの図示しない空気の吸込口(図示省略)を介して、対象空間の空気をケーシング内に吸い込み、第2熱交換器41に供給する。第2熱交換器41において冷媒と熱交換した空気は、利用ユニット4のケーシングの図示しない空気の吹出口(図示省略)から対象空間へと吹き出す。
第2ファン42は、例えばターボファンである。ただし、第2ファン42のタイプは、ターボファンに限定されるものではなく適宜選択されればよい。第2ファン42は、インバータ制御されるモータ42aによって駆動される、風量可変のファンである。
(2-1-3)センサ
利用ユニット4は、センサとして、第4温度センサ44と、対象空間温度センサ45と、を有する(図1参照)。第4温度センサ44は、冷媒回路10内の所定の箇所の冷媒の温度又は圧力を計測するセンサの一例である。利用ユニット4は、第4温度センサ44及び対象空間温度センサ45以外のセンサを有してもよい。また、利用ユニット4は、第4温度センサ44に代えて、他の位置で冷媒の状態を表す量を計測するセンサを有してもよい。
センサのタイプを限定するものではないが、第4温度センサ44及び対象空間温度センサ45は、例えばサーミスタである。
第4温度センサ44は、第2熱交換器41に設けられる。第4温度センサ44は、第2熱交換器41を流れる冷媒の温度を計測する。
対象空間温度センサ45は、例えば、利用ユニット4のケーシングの空気の吸込口に設けられる。対象空間温度センサ45は、利用ユニット4に流入する対象空間の空気の温度を計測する。
(2-1-4)第2制御ユニット
第2制御ユニット43は、利用ユニット4を構成する各部の動作を制御する。
第2制御ユニット43は、利用ユニット4の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータを有する。マイクロコンピュータは、CPU、ROMやRAMを含むメモリ、I/O、周辺回路等を含む。
第2制御ユニット43は、利用ユニット4の、第2ファン42、第4温度センサ44、及び対象空間温度センサ45と、制御信号や情報(センサの計測値を含む)のやりとりを行うことが可能に電気的に接続されている(図1参照)。
また、第2制御ユニット43は、熱源ユニット2の第1制御ユニット30との間で制御信号等のやりとりを行うことが可能な状態で第1制御ユニット30と接続されている。
また、第2制御ユニット43は、空気調和装置100を操作するためのリモコン60から送信される各種信号を受信可能に構成されている。リモコン60から送信される各種信号には、空気調和装置100の運転/停止に関する信号や、運転モードに関する信号や、冷房運転や暖房運転の目標温度の設定に関する信号を含む。
第2制御ユニット43及び熱源ユニット2の第1制御ユニット30は、協働して、空気調和装置100の動作の制御を行う制御ユニット50として機能する。制御ユニット50の機能については後述する。
(2-2)熱源ユニット
熱源ユニット2は、限定するものではないが、例えば空気調和装置100の設置される建物の屋上や、建物の周囲に設置される。
熱源ユニット2は、上述のように、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8を介して利用ユニット4に接続され、利用ユニット4と共に冷媒回路10を構成している。
熱源ユニット2は、圧縮機21と、流路切換機構22と、第1熱交換器23と、第1膨張弁25と、第2膨張弁26と、レシーバ24と、第1閉鎖弁28と、第2閉鎖弁29と、第1ファン27と、を有する(図1参照)。圧縮機21、流路切換機構22、第1熱交換器23、第1膨張弁25、第2膨張弁26、レシーバ24、第1閉鎖弁28、第2閉鎖弁29、及び第1ファン27は、熱源ユニット2の図示しないケーシング内に収容される。熱源ユニット2は、各種のセンサを有する。本実施形態では、熱源ユニット2が有するセンサには、吸入温度センサ31と、吐出温度センサ32と、第1温度センサ33と、第2温度センサ34と、第3温度センサ35と、熱源空気温度センサ36と、を含む(図1参照)。熱源ユニット2は、熱源ユニット2の動作を制御する第1制御ユニット30を有する(図1参照)。
熱源ユニット2は、吸入管37aと、吐出管37bと、第1ガス冷媒管37cと、液冷媒管37dと、第2ガス冷媒管37eと、を有する(図1参照)。
吸入管37aは、流路切換機構22と圧縮機21の吸入側とを接続する。吐出管37bは、圧縮機21の吐出側と流路切換機構22とを接続する。第1ガス冷媒管37cは、流路切換機構22と第1熱交換器23のガス側とを接続する。液冷媒管37dは、第1熱交換器23の液側と第1閉鎖弁28とを接続する。液冷媒管37dには、第1膨張弁25と、第2膨張弁26と、レシーバ24と、が設けられている。第2ガス冷媒管37eは、流路切換機構22と、第2閉鎖弁29と、を接続する。
以下に、熱源ユニット2の主な構成について更に説明する。
(2-2-1)圧縮機
圧縮機21は、吸入管37aから冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入し、図示しない圧縮機構で冷媒を圧縮して、圧縮した冷媒を吐出管37bに吐出する機器である。
圧縮機21は、タイプを限定するものではないが、例えば、ロータリ式やスクロール式等の容積圧縮機である。圧縮機21の図示しない圧縮機構は、モータ21aによって駆動される(図1参照)。モータ21aは、インバータ制御される可変速のモータである。モータ21aの回転数が制御されることで、圧縮機21の容量が制御される。
(2-2-2)流路切換機構
流路切換機構22は、冷媒回路10における冷媒の流向を、第1流向D1と、第2流向D2と、の間で切り換える機構である。冷媒回路10における冷媒の流向が第1流向D1である時には、第1熱交換器23が凝縮器として機能し、第2熱交換器41が蒸発器として機能する。冷媒回路10における冷媒の流向が第2流向D2にある時には、第1熱交換器23が蒸発器として機能し、第2熱交換器41が凝縮器として機能する。
流路切換機構22は、冷房運転時には、冷媒の流向を第1流向D1に切り換える。説明の便宜上、冷媒の流向が第1流向D1に切り換えられている冷媒回路10の状態を、第1状態と呼ぶ。流路切換機構22は、暖房運転時には、冷媒の流向を第2流向D2に切り換える。説明の便宜上、冷媒の流向が第2流向D2に切り換えられている冷媒回路10の状態を、第2状態と呼ぶ。
流路切換機構22についてより具体的に説明する。
流路切換機構22は、冷媒回路10を第1状態にする際には、吸入管37aを第2ガス冷媒管37eと連通させ、吐出管37bを第1ガス冷媒管37cと連通させる(図1中の流路切換機構22内の実線参照)。冷媒回路10内の冷媒の流向が第1流向D1である時、圧縮機21から吐出される冷媒は、冷媒回路10を、凝縮器としての第1熱交換器23、第1膨張弁25、第2膨張弁26、蒸発器としての第2熱交換器41の順に流れて、圧縮機21へと戻る。
流路切換機構22は、冷媒回路10を第2状態にする際には、吸入管37aを第1ガス冷媒管37cと連通させ、吐出管37bを第2ガス冷媒管37eと連通させる(図1中の流路切換機構22内の破線参照)。冷媒回路10内の冷媒の流向が第2流向D2である時、圧縮機21から吐出される冷媒は、冷媒回路10を、凝縮器としての第2熱交換器41、第2膨張弁26、第1膨張弁25、蒸発器としての第1熱交換器23の順に流れて、圧縮機21へと戻る。
本実施形態では、流路切換機構22は、四路切換弁である。ただし、流路切換機構22は、四路切換弁に限られるものではない。流路切換機構22は、例えば、複数の電磁弁及び冷媒管を組み合わせて、上記の冷媒の流れ方向の切り換えを実現できるように構成されてもよい。
(2-2-3)第1熱交換器
第1熱交換器23では、第1熱交換器23の内部を流れる冷媒と、第1熱交換器23を通過する媒体との間で熱交換が行われる。本実施形態では、第1熱交換器23において、第1熱交換器23の内部を流れる冷媒と、熱源ユニット2の周囲の空気(熱源空気)との間で熱交換が行われる。
第1熱交換器23は、冷房運転時には、凝縮器として機能する。第1熱交換器23は、暖房運転時には、蒸発器として機能する。
第1熱交換器23の一端は、液冷媒管37dに接続されている。第1熱交換器23の他端は、第1ガス冷媒管37cに接続されている。冷房運転時には、第1ガス冷媒管37cから第1熱交換器23に冷媒が流入し、第1熱交換器23から流出する冷媒は液冷媒管37dに流入する。暖房運転時には、液冷媒管37dから第1熱交換器23に冷媒が流入し、第1熱交換器23から流出する冷媒は第1ガス冷媒管37cに流入する。
第1熱交換器23は、タイプを限定するものではないが、例えば、伝熱管(図示省略)と多数のフィン(図示省略)とを有するフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。
(2-2-4)第1膨張弁及び第2膨張弁
第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、膨張機構の一例である。第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、液冷媒管37dを流れる冷媒の圧力や流量の調節を行う機構である。第1膨張弁25及び第2膨張弁26は、例えば開度可変の電子膨張弁である。
第1膨張弁25は、液冷媒管37dの、第1熱交換器23とレシーバ24との間に配置されている。第2膨張弁26は、液冷媒管37dの、レシーバ24と第1閉鎖弁28との間に配置されている。
冷房運転の際には、第1膨張弁25は、凝縮器とレシーバ24との間に配置され、第2膨張弁26は、レシーバ24と蒸発器との間に配置されることになる。暖房運転の際には、第2膨張弁26は、凝縮器とレシーバ24との間に配置され、第1膨張弁25は、レシーバ24と蒸発器との間に配置されることになる。
(2-2-5)レシーバ
レシーバ24は、冷媒を貯留可能な容器である。
レシーバ24は、冷媒回路10において、第1熱交換器23と第2熱交換器41との間に配置される。言い換えれば、レシーバ24は、冷媒回路10において、凝縮器と蒸発器との間に配置される。レシーバ24は、液冷媒管37dの、第1膨張弁25と第2膨張弁26との間に配置される。
(2-2-6)第1閉鎖弁及び第2閉鎖弁
第1閉鎖弁28は、液冷媒管37dと液冷媒連絡配管6との接続部に設けられた弁である。第2閉鎖弁29は、第2ガス冷媒管37eとガス冷媒連絡配管8との接続部に設けられた弁である。第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29は、例えば、手動で操作される弁である。空気調和装置100の運転中は、第1閉鎖弁28及び第2閉鎖弁29は開かれている。
(2-2-7)第1ファン
第1ファン27は、熱源ユニット2のケーシングの図示しない空気の吸込口(図示省略)を介して、熱源ユニット2の外部の熱源空気をケーシング内に吸い込み、第1熱交換器23に供給する。第1熱交換器23において冷媒と熱交換した空気は、熱源ユニット2のケーシングの図示しない空気の吹出口(図示省略)から吹き出す。
第1ファン27は、例えばプロペラファンである。ただし、第1ファン27のファンのタイプは、プロペラファンに限定されず、適宜選択されればよい。第1ファン27は、インバータ制御されるモータ27aによって駆動される、風量可変のファンである。
(2-2-8)センサ
熱源ユニット2は、センサとして、吸入温度センサ31と、吐出温度センサ32と、第1温度センサ33と、第2温度センサ34と、第3温度センサ35と、熱源空気温度センサ36と、を有する(図1参照)。吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、及び第3温度センサ35は、冷媒回路10内の所定の箇所の冷媒の温度又は圧力を計測するセンサの一例である。熱源ユニット2は、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36以外のセンサを有してもよい。また、熱源ユニット2は、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36の一部のセンサだけを有していてもよい。
センサのタイプを限定するものではないが、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36は、例えばサーミスタである。
吸入温度センサ31は、吸入管37aに設けられている。吸入温度センサ31は、圧縮機21に吸入される冷媒の温度(吸入温度)を計測する。
吐出温度センサ32は、吐出管37bに設けられている。吐出温度センサ32は、圧縮機21が吐出する冷媒の温度(吐出温度)を計測する。
第1温度センサ33は、第1熱交換器23に設けられている。第1温度センサ33は、第1熱交換器23内を流れる冷媒の温度を計測する。
第2温度センサ34は、第1熱交換器23と第1膨張弁25との間に設けられる。第2温度センサ34は、第1熱交換器23と第1膨張弁25との間を流れる冷媒の温度を計測する。
第3温度センサ35は、第2膨張弁26と第2熱交換器41との間に設けられる。第3温度センサ35は、第2膨張弁26と第2熱交換器41との間を流れる冷媒の温度を計測する。
熱源空気温度センサ36は、第1熱交換器23において冷媒と熱交換する、熱源空気の温度を計測する。
(2-2-9)第1制御ユニット
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2を構成する各部の動作を制御する。
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータを有する。マイクロコンピュータは、CPU、ROMやRAMを含むメモリ、I/O、周辺回路等を含む。
第1制御ユニット30は、熱源ユニット2の、圧縮機21、流路切換機構22、第1膨張弁25、第2膨張弁26、第1ファン27、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び熱源空気温度センサ36と、制御信号や情報(センサの計測値を含む)のやりとりを行うことが可能に電気的に接続されている(図1参照)。
また、第1制御ユニット30は、利用ユニット4の第2制御ユニット43との間で制御信号等のやりとりを行うことが可能な状態で、第2制御ユニット43に接続されている。
第1制御ユニット30と利用ユニット4の第2制御ユニット43とは、協働して、空気調和装置100の動作の制御を行う制御ユニット50として機能する。制御ユニット50の機能については後述する。
(2-3)冷媒連絡配管
空気調和装置100は、連絡配管の一例として、液冷媒連絡配管6と、ガス冷媒連絡配管8と、を有する。以後、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8をまとめて、連絡配管6,8と呼ぶ場合がある。
液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8は、空気調和装置100の設置時に、空気調和装置100の設置場所で施工される配管である。液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さは、設置条件(熱源ユニット2と利用ユニット4との設置場所の距離や、配管経路等)に合わせて決定される。
(2-4)制御ユニット
制御ユニット50は、熱源ユニット2の第1制御ユニット30と、利用ユニット4の第2制御ユニット43とが通信可能に接続されることによって構成されている。制御ユニット50は、第1制御ユニット30や第2制御ユニット43のマイクロコンピュータのCPUが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、空気調和装置100全体の動作の制御を行う。
なお、本実施形態の制御ユニット50は、一例にすぎない。制御ユニットは、本実施形態の制御ユニット50が発揮する機能と同様の機能を、論理回路等のハードウェアにより実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実現してもよい。
また、ここでは、第1制御ユニット30と第2制御ユニット43とが制御ユニット50を構成するが、これに限定されない。例えば、空気調和装置100は、第1制御ユニット30及び第2制御ユニット43に加えて、あるいは第1制御ユニット30及び第2制御ユニット43に代えて、以下で説明する制御ユニット50の機能の一部又は全部を実現する熱源ユニット2及び利用ユニット4とは別に設けられる制御装置を有してもよい。また、以下で説明する制御ユニット50の機能の一部又は全部は、空気調和装置100とは別の場所に設置されるサーバ等により実現されてもよい。
制御ユニット50は、図2に示されるように、圧縮機21、流路切換機構22,第1膨張弁25、第2膨張弁26、第1ファン27、及び第2ファン42を含む、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各種機器と電気的に接続されている。また、制御ユニット50は、図2に示されるように、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、第4温度センサ44、熱源空気温度センサ36、及び対象空間温度センサ45と電気的に接続されている。
また、制御ユニット50は、通信部56及びインターネット等のネットワークNWを介して、監視装置200と通信可能に接続されている。通信部56は、例えば、第1制御ユニット30又は第2制御ユニット43が有する通信制御装置である。なお、ここでは、図示を省略するが、監視装置200は、空気調和装置100だけではなく、複数の冷凍サイクル装置と接続されていてもよい。監視装置200は、空気調和装置100を含む冷凍サイクル装置の状態等を監視し、冷凍サイクル装置から送信されてくる各種の情報を蓄積する。例えば、制御ユニット50は、後述する制御部52の冷媒漏洩判定の結果を監視装置200に送信し、監視装置200は、取得した冷媒漏洩判定の結果を、空気調和装置100の冷媒漏洩判定の結果として記憶する。監視装置200を使用する空気調和装置100の管理者は、制御ユニット50が送信する冷媒漏洩判定の結果に基づき、空気調和装置100の冷媒回路10から冷媒が漏洩しているか否かを把握できる。
また、制御ユニット50は、通信部56及びインターネット等のネットワークNWを介して、携帯端末300と通信可能に接続されている。携帯端末300は、空気調和装置100の設置作業の際などに、作業者が、制御ユニット50に対して各種の指令や、各種の情報を入力するために用いる機器である。携帯端末300は、例えば、スマートフォンや、タブレット型のコンピュータである。なお、制御ユニット50と携帯端末300とは、ネットワークNWを介してではなく、通信ケーブルで接続可能に構成されてもよい。
制御ユニット50は、第1制御ユニット30や第2制御ユニット43のマイクロコンピュータのCPUが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、以下で説明する機能を有する制御部52として機能する。また、制御ユニット50は、各種情報を記憶する記憶部54を有する。
制御部52は、例えば以下のような機能を有する。
<空気調和装置の動作の制御>
制御部52は、空気調和装置100が、冷房運転及び暖房運転を行う際に、熱源ユニット2及び利用ユニット4の各部の動作を制御する。冷房運転及び暖房運転の際に、制御部52が空気調和装置100をどのように制御するかについては後述する。
<指令及び情報の受付>
制御部52は、リモコン60や、取得部の一例としての通信部56が取得した、携帯端末300の送信してくる各種指令や各種情報を受け付ける。
通信部56が取得し、制御部52が受け付ける情報には、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さに関する情報を含む。以後、記載の簡略化のため、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さを連絡配管長と呼ぶ場合がある。また、記載の簡略化のため、制御部52が受け付ける液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さに関する情報を、連絡配管長情報と呼ぶ場合がある。
連絡配管長情報は、例えば、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さの値である。また、連絡配管長情報は、例えば、液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8の長さの属する長さ範囲(例えば10~15m等)を表す符号等でであってもよい。制御部52が受け付けた連絡配管長情報は、記憶部54に記憶される。
携帯端末300から通信部56への連絡配管長情報への送信は、例えば、制御部52と監視装置200とが、通信部56を介して通信可能に接続される際に行われる。言い換えれば、取得部の一例としての通信部56は、制御部52と監視装置200とが通信部56を通信可能に接続される際に連絡配管長情報を取得する。なお、制御部52と監視装置200とが通信可能に接続される際とは、制御部52と監視装置200とが通信可能に接続されるタイミングと同時であること意味するものではなく、制御部52と監視装置200との接続作業が行われる前後の所定の期間を含む。
制御部52は、制御部52と監視装置200とが通信可能に接続された際に、記憶部54に連絡配管長情報が記憶されていなければ、この入力を促す情報が出力装置としての携帯端末300に表示されるように、通信部56を介して携帯端末300に入力を促す画像情報を送信してもよい。また、制御部52は、記憶部54に連絡配管長情報が記憶されていなければ、空気調和装置100の運転を禁止するように構成されてもよい。
なお、ここでは、制御部52は、携帯端末300から連絡配管長情報を受け付けるが、これに限定されるものではない。例えば、リモコン60が連絡配管長情報の入力を受け付ける機能を有している場合には、制御部52は、取得部の他の例としてのリモコン60が取得した連絡配管長情報を受け付けてもよい。例えば、連絡配管長情報は、空気調和装置100の据付時に、リモコン60に入力される。この際には、制御部52は、制御部52と監視装置200とが通信可能に接続された際に、記憶部54に連絡配管長情報が記憶されていなければ、この入力を促す情報がリモコン60の表示部に表示されるように、リモコン60に入力を促す画像情報を送信してもよい。
<過熱度及び過冷却度の検出>
制御部52は、空気調和装置100のセンサの計測結果に基づいて、圧縮機21における冷媒の吐出過熱度(以後、単に吐出過熱度と呼ぶ場合がある)、蒸発器の出口における冷媒の過熱度(以後、吸入過熱度と呼ぶ場合がある)、及び、凝縮器の出口における冷媒の過冷却度(以後、単に過冷却度と呼ぶ場合がある)を検出する。ここで、値を検出するという語は、単一のセンサの計測結果を値として取得するという意味の他、複数のセンサの計測結果に基づいて値を算出する意味も含む。
なお、制御部52は、吐出過熱度、吸入過熱度、及び、過冷却度の全てを検出する必要は無く、機器の制御や条件の判断等に使用しない値については検出しなくてもよい。例えば、制御部52は、吐出過熱度及び吸入過熱度のいずれか一方と、過冷却度と、を検出してもよい。
第1熱交換器23が凝縮器として機能する場合には、制御部52は、例えば、吐出温度センサ32の計測値から、第1温度センサ33の計測値を差し引いて、吐出過熱度を検出(算出)する。また、第1熱交換器23が凝縮器として機能する場合には、制御部52は、例えば、吸入温度センサ31の計測値から第4温度センサ44の計測値を差し引いて、吸入過熱度を検出(算出)する。また、第1熱交換器23が凝縮器として機能する場合には、制御部52は、例えば、第1温度センサ33の計測値から第2温度センサ34の計測値を差し引いて、過冷却度を検出(算出)する。
第2熱交換器41が凝縮器として機能する場合には、制御部52は、例えば、吐出温度センサ32の計測値から第4温度センサ44の計測値を差し引いて、吐出過熱度を検出(算出)する。また、第2熱交換器41が凝縮器として機能する場合には、制御部52は、例えば、吸入温度センサ31の計測値から第1温度センサ33の計測値を差し引いて、吸入過熱度を検出(算出)する。また、第2熱交換器41が凝縮器として機能する場合には、制御部52は、例えば、第4温度センサ44の計測値から第3温度センサ35の計測値を差し引いて、過冷却度を検出(算出)する。
なお、ここで説明した吐出過熱度、吸入過熱度、及び、過冷却度の検出方法は一例に過ぎない。例えば、冷媒回路10に例示した以外の温度センサや圧力センサが設けられ、制御部52は、これらのセンサの計測結果に基づいて、吐出過熱度、吸入過熱度、又は、過冷却度を検出してもよい。
<冷媒漏洩の判断>
制御部52は、各種センサの計測値に基づき、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。
制御部52は、例えば、所定のタイミングで、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。具体例を挙げれば、制御部52は、例えば、1日1回、所定の時刻に、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。また、制御部52は、例えば、リモコン60等に冷媒漏洩の有無の判断の実行指示が入力された際に、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断してもよい。
なお、本開示では、制御部52は、第1の方法で冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する第1モードと、第2の方法で冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する第2モードと、を実行可能である。制御部52は、所定のタイミングで、第1モード又は第2第2モードを実行して、冷媒漏洩の有無を判断する。制御部52が、第1モード及び第2モードをどのように使い分けるかについては後述する。また、第1の方法及び第2の方法の内容についても後述する。
(3)空気調和装置の動作
冷房運転時及び暖房運転時の空気調和装置100の動作について説明する。
(3-1)冷房運転
制御部52が実行する冷房運転について説明する。
冷房運転を行う場合、制御部52は、冷媒回路10を第1状態にして、圧縮機21、第1ファン27及び第2ファン42を起動する。冷媒回路10を第1状態にして、圧縮機21を運転する結果、冷媒回路10には以下のように冷媒が循環する。
冷媒回路10内の低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。圧縮機21の吐出する高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する第1熱交換器23に送られる。第1熱交換器23に流入した高圧のガス冷媒は、第1熱交換器23において、第1ファン27によって供給される熱源空気と熱交換を行って冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、第1膨張弁25に送られ、第1膨張弁25において減圧される。第1膨張弁25において減圧された冷媒は、レシーバ24において一時的に溜められた後に、第2膨張弁26に送られ、第2膨張弁26において減圧される。第2膨張弁26において減圧された冷媒は、液冷媒連絡配管6を経由して利用ユニット4に送られる。利用ユニット4に送られた冷媒は、蒸発器として機能する第2熱交換器41に送られる。第2熱交換器41に流入した低圧の冷媒は、第2熱交換器41において、第2ファン42によって供給される対象空間の空気と熱交換を行い、加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。この際、第2熱交換器41において冷媒と熱交換して冷却された空気は、利用ユニット4の図示しないケーシングの空気の吹出口から対象空間に吹き出す。第2熱交換器41において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管8、第2ガス冷媒管37e及び吸入管37aを経由して圧縮機21に吸入される。
なお、限定するものではないが、冷房運転の際、制御部52は、圧縮機21、第1膨張弁25及び第2膨張弁26を以下のように制御する。
制御部52は、過冷却度が所定の第1目標値に調節されるように、第1膨張弁25の開度制御を行う。過冷却度は、例えば、第1温度センサ33の計測値から、第2温度センサ34の計測値を差し引いて算出される。また、制御部52は、圧縮機21の回転数を、第2熱交換器41における蒸発温度(第4温度センサ44の計測値)が目標蒸発温度に調節されるように制御する。目標蒸発温度は、対象空間温度センサ45により計測される対象空間の温度と、冷房運転の設定温度との温度差に基づいて決定される。また、制御部52は、圧縮機21が吸入する冷媒の乾き度が所定の目標値に調節されるように、第2膨張弁26の開度制御を行う。
(3-2)暖房運転
制御部52が実行する暖房運転について説明する。暖房運転は、空調負荷に応じた通常運転の一例である。
暖房運転を行う場合、制御部52は、冷媒回路10を第2状態にして、圧縮機21、第1ファン27及び第2ファン42を起動する。冷媒回路10を第2状態にして、圧縮機21を運転する結果、冷媒回路10には以下のように冷媒が循環する。
冷媒回路10内の低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、圧縮されて高圧のガス冷媒となる。圧縮機21の吐出する高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する第2熱交換器41に送られる。第2熱交換器41に流入した高圧のガス冷媒は、第2熱交換器41において、第2ファン42によって供給される対象空間の空気と熱交換を行って冷却されて凝縮し、高圧の液冷媒となる。この際、第2熱交換器41において冷媒と熱交換して加熱された空気は、利用ユニット4の図示しないケーシングの空気の吹出口から対象空間に吹き出す。第2熱交換器41から流出する高圧の液冷媒は、液冷媒連絡配管6を経由して熱源ユニット2に送られる。熱源ユニット2に流入した冷媒は、第2膨張弁26に送られ、第2膨張弁26において減圧される。第2膨張弁26において減圧された冷媒は、レシーバ24において一時的に溜められた後に、第1膨張弁25に送られ、第1膨張弁25において減圧される。第1膨張弁25において減圧された冷媒は、蒸発器として機能する第1熱交換器23に送られる。第1熱交換器23に流入した低圧の冷媒は、第1熱交換器23において、第1ファン27によって供給される熱源空気と熱交換を行い、加熱されて蒸発し、低圧のガス冷媒となる。第1熱交換器23において蒸発した低圧のガス冷媒は、第1ガス冷媒管37c及び吸入管37aを経由して圧縮機21に吸入される。
なお、限定するものではないが、暖房運転の際、制御部52は、圧縮機21、第1膨張弁25及び第2膨張弁26を以下のように制御する。
制御部52は、過冷却度が所定の第2目標値に調節されるように、第2膨張弁26の開度制御を行う。過冷却度は、例えば、第4温度センサ44の計測値から、第3温度センサ35の計測値を差し引いて算出される。また、制御部52は、圧縮機21の回転数を、第2熱交換器41における凝縮温度(第4温度センサ44の計測値)が目標凝縮温度と調節されるように制御する。目標凝縮温度は、対象空間温度センサ45により計測される対象空間の温度と、暖房運転の設定温度との温度差に基づいて決定される。また、制御部52は、圧縮機21が吸入する冷媒の乾き度が所定の目標値に調節されるように、第1膨張弁25の開度制御を行う。
(4)冷媒漏洩の判定
(4-1)第1モード及び第2モードにおける冷媒漏洩の判断方法
制御部52が実行する第1モードにおける冷媒漏洩の判断方法(第1の方法)と、制御部52が実行する第2モードにおける冷媒漏洩の判断方法(第2の方法)と、について説明する。なお、以下で説明する冷媒漏洩の判断方法は一実施例に過ぎず、判断方法の要旨が変わらない範囲で適宜変更可能である。
(a)第1の方法
冷媒漏洩を判断するための第1の方法について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。図3は、制御部52が、第1の方法で冷媒漏洩の有無を判断する際の制御部52が実行する処理のフローチャートである。
なお、ここでは、制御部52が、冷房運転中にセンサが検出する計測値に基づき、第1の方法により冷媒漏洩の有無を判断する態様について説明する。ただし、これに限定されるものではなく、制御部52は、暖房運転中にセンサが検出する計測値に基づき、第1の方法により冷媒漏洩の有無を判断してもよい。
第1の方法で冷媒漏洩の判断を行う際、制御部52は、第3目標値を初期値(初期目標値)に設定する(ステップS1)。第3目標値は、以下で説明するステップS2以降で空気調和装置100の冷房運転をする際の過冷却度の目標値である。初期値は、第1目標値(通常の冷房運転の際の過冷却度の目標値)であってもよいし、第1目標値とは異なる値(例えば、第1目標値より大きな値)であってもよい。
次に、制御部52は、空気調和装置100が冷房運転を行うよう、空気調和装置100の各部の動作を制御する(ステップS2)。この際、制御部52は、凝縮器(ここでは第1熱交換器23)の出口における過冷却度が第3目標値になるように、第1膨張弁25の開度を制御する。
冷房運転の開始から所定時間経過後に、制御部52は、過冷却度を検出(算出)し、過冷却度が第3目標値以上であるか否かを判断する(ステップS3)。
ステップS3において、過冷却度が所定の第3目標値以上と判断された場合には、処理はステップS10に進み、制御部52は、冷媒漏洩無し、と判断する。制御部52は、冷媒漏洩が無いことを、通信部56を介して監視装置200に通知してもよい。
一方、ステップS3において、過冷却度が第3目標値より小さいと判断された場合、処理はステップS4に進み、制御部52は、第1膨張弁25の開度を所定量だけ小さくする制御を行う。
そして、制御部52は、第1膨張弁25の開度調節から所定時間経過後、過冷却度が第3目標値以上であるか否かを再度判断する(ステップS5)。
ステップS5の判断において、過冷却度が所定の第3目標値以上の場合には、処理はステップS10に進み、制御部52は、冷媒漏洩無し、と判断する。制御部52は、冷媒漏洩が無いことを、通信部56を介して監視装置200に通知してもよい。
一方、ステップS5の判断において、過冷却度が第3目標値より小さい場合、処理はステップS6に進む。ステップS6では、制御部52は、第1過熱度が第1値以上であるか否かを判断する。第1過熱度は、吐出過熱度又は吸入過熱度である。第1値には、第1過熱度が吐出過熱度であるか、第1過熱度が吸入過熱度であるか、に応じて適切な値が設定される。なお、第1値は、例えば、圧縮機21の過熱の抑制に適した値である。
ステップS6の判断において、第1過熱度が閾値より小さい場合には、処理はステップS4に戻る。一方、ステップS6の判断において、第1過熱度が閾値以上である場合には、処理はステップS7に進む。
なお、他の例では、ステップS6において、吐出過熱度が吐出過熱度用の第1値以上であるかと、吸入過熱度が吸入過熱度用の第1値以上であるかと、が両方とも判断されてもよい。そして、いずれも成立しない場合に処理はステップS4に戻り、いずれか一方又は両方が成立する場合に処理はステップS7に進んでもよい。
ステップS7では、制御部52は、第3目標値から所定値αを差し引いた値を、新たな第3目標値に設定する。限定するものではないが、所定値αは、例えば1℃である。
ステップS7において、第3目標値の値が更新されると、処理はステップS8に進む。ステップS8では、制御部52は、ステップS7において更新された第3目標値が、ステップS1で第3目標値に設定された初期値より第2値(例えば5℃)以上低いか否かを判断する。なお、ここでは、制御部52が、第3目標値が初期値より第2値以上低いか否かを判断しているが、制御部52は、これに代えて、第3目標値の初期値からの補正量(現在の第3目標値-初期値)が、所定値を下回ったか否かを判断してもよい。
ステップS8において、第3目標値が、初期値より第2値以上低いと判断された場合には、処理はステップS9に進み、制御部52は、冷媒漏洩有り、と判断する。そして、制御部52は、監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知する。
ステップS8において、第3目標値が、初期値から第2値を減じた値より大きいと判断された場合には、処理はステップS5に戻る。なお、この場合、ステップS5の処理では、ステップS7において更新された第3目標値が用いられる。
なお、制御部52は、ステップS9で冷媒漏洩があると判断された場合に、直ちに監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知しなくてもよい。例えば、制御部52は、複数回(例えば3回)、上記の第1の方法で冷媒漏洩の有無を判断し、全ての回で冷媒漏洩有りという判断だった場合に、監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知してもよい。
(b)第2の方法
冷媒漏洩を判断するための第2の方法について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。図4は、制御部52が、第2の方法で冷媒漏洩の有無を判断する際の制御部52が実行する処理のフローチャートである。
なお、ここでは、制御部52が、冷房運転中にセンサが検出する計測値に基づき、第2の方法により冷媒漏洩の有無を判断する態様について説明する。ただし、これに限定されるものではなく、制御部52は、暖房運転中にセンサが検出する計測値に基づき、第2の方法により冷媒漏洩の有無を判断してもよい。
第2の方法で冷媒漏洩の判断を行う際には、制御部52は、空気調和装置100の運転前に凝縮器に取り付けられたセンサの計測値(以下では、初期凝縮器温度と呼ぶ)を取得する(ステップS11)。具体的には、制御部52は、第1温度センサ33の計測値を取得する。
次に、制御部52は、空気調和装置100が冷房運転を実行するよう、空気調和装置100の各部の動作を制御する(ステップS12)。
なお、第2の方法で冷媒漏洩の有無を判断する場合には、制御部52は、冷房運転中に、圧縮機21のモータ21aを所定の回転数以上で運転する。例えば、制御部52は、この条件が満たされるよう、冷房運転の開始時点で、空調の対象空間の温度が、設定温度(対象空間の目標温度)より所定値以上高い場合にだけ、第2の方法で冷媒漏洩の有無を判断する。
次に、制御部52は、空気調和装置100が冷房運転を開始してから所定時間が経過したか否かを判断する(ステップS13)。所定時間が経過したと判断されると、処理はステップS14に進む。
ステップS14では、制御部52は、凝縮温度を取得する。具体的には、制御部52は、第1温度センサ33の計測値を凝縮温度として取得する。
次に、ステップS15では、制御部52は、凝縮器の周囲の空気温度を取得する。具体的には、制御部52は、熱源空気温度センサ36の計測値を取得する。
次に、ステップS16では、制御部52は、ステップS14で取得した凝縮温度から初期凝縮器温度を減じた値が、β℃(β>0)以上か否かを判断する。言い換えれば、ステップS16では、制御部52は、凝縮温度(凝縮器の温度)が、ステップS11の時点から所定温度以上上昇しているか否かを判断する。
ステップS16において、ステップS14で取得した凝縮温度から初期凝縮器温度を減じた値がβ℃以上であると判断された場合には、処理は、ステップS17に進む。一方、ステップS16において、ステップS14で取得した凝縮温度から初期凝縮器温度を減じた値がβ℃より小さいと判断された場合には、制御部52は、冷媒漏洩有り、と判断する(ステップS19)。そして、制御部52は、監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知する。
ステップS17では、制御部52は、ステップS14で取得した凝縮温度からステップS14で取得した空気温度を減じた値が、γ℃(γ>0)以上か否かを判断する。言い換えれば、ステップS17では、制御部52は、凝縮温度が、凝縮器の周囲の空気温度より所定温度以上高いか否かを判断する。
ステップS17において、ステップS14で取得した凝縮温度からステップS14で取得した空気温度を減じた値がγ℃以上であると判断された場合には、制御部52は、冷媒漏洩無し、と判断する(ステップS18)。制御部52は、監視装置200に対して冷媒漏洩が無いことを報知してもよい。
ステップS17において、ステップS14で取得した凝縮温度からステップS14で取得した空気温度を減じた値がγ℃より小さいと判断された場合には、制御部52は、冷媒漏洩有り、と判断する(ステップS19)。そして、制御部52は、監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知する。
なお、制御部52は、ステップS19で冷媒漏洩があると判断された場合に、直ちに監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知しなくてもよい。例えば、制御部52は、複数回(例えば3回)、上記の第2の方法で冷媒漏洩の有無を判断し、全ての回で冷媒漏洩有りという判断だった場合に、監視装置200に対して冷媒漏洩があることを報知してもよい。
また、図4のフローチャートでは、要するに、凝縮器の温度が空気調和装置の運転前より所定温度以上上昇しているかと、凝縮温度が凝縮器の周辺の空気より所定温度以上高いかと、に基づいて、冷媒漏洩の有無を判断している。ただし、これに限定されるものではなく、制御部52は、蒸発器の温度が空気調和装置の運転前より所定温度以上低下しているかと、蒸発温度が蒸発器の周辺の空気より所定温度以上低いかと、に基づいて、冷媒漏洩の有無を判断してもよい。詳細な説明は省略する。
また、第2の方法を用いる際、空気調和装置の運転開始前の凝縮器の周囲の空気温度と、冷媒漏洩の判断時の凝縮器の周囲の空気温度とを比較し、その差が所定値より大きい場合には、空気温度の変化が冷媒漏洩の判断に悪影響を与えるおそれがあるため、冷媒漏洩の判断を中止するように構成されてもよい。
(4-2)第1モード及び第2モードの使い分け
制御部52が、冷媒漏洩の有無の判断のために、第1モードを実行するか、第2モードを実行するか、をどのように決定するかを、フローチャートに基づいて説明する。図5は、制御部52の、冷媒漏洩の有無を判断するモードを決定する際に実行する処理のフローチャートである。
制御部52は、前述のように、例えば、制御部52と監視装置200とが通信可能に接続された際に、連絡配管長情報を受け付ける(ステップS21)。あるいは、他の例では、空気調和装置100の据付時に、リモコン60に連絡配管長情報が入力され、制御部52は、リモコン60に入力された連絡配管長情報を受け付ける。
そして、制御部52は、連絡配管長情報から把握される連絡配管長が、閾値より短いか否かを判断する(ステップS22)。制御部52は、連絡配管長が閾値より短ければ、冷媒漏洩の有無を、第1モードを実行して判断することを決定する(ステップS23)。一方、制御部52は、連絡配管長が閾値以上であれば、冷媒漏洩の有無を、第2モードを実行して判断することを決定する(ステップS24)。
なお、このように第1モードと第2モードとを使い分ける理由は以下のとおりである。
上記の第2の方法は、要するに、空気調和装置100が性能を発揮し得るかに基づいて冷媒漏洩の有無を判断する方法である。空気調和装置100の性能は、元々の冷媒回路10内の余剰冷媒の量が比較的多い場合には、冷媒が少し漏洩していても、その性能が低下しにくい。したがって、元々の冷媒回路10内の余剰冷媒の量が比較的多い場合には、第2の方法を用いると、少量の冷媒漏洩を検知しにくい。
一方、上記の第1の方法では、第2の方法に比べて少量の冷媒漏洩を検知可能である。したがって、第1の方法を用いた場合には、元々の冷媒回路10内の余剰冷媒の量が比較的多く、冷媒の漏洩量が比較的少ない場合であっても、冷媒漏洩を検知しやすい。
ただし、第1の方法は、第2の方法に比べて少量の冷媒漏洩を検知可能であるがゆえに、元々の冷媒回路10内の余剰冷媒の量が比較的少ない場合には、冷媒が漏洩していない状態を冷媒漏洩と誤判断するおそれがある。
そこで、ここでは、連絡配管長が閾値より短く余剰冷媒が比較的多い条件では、制御部52は、冷媒漏洩の有無を、第1モードを実行して判断している。一方、連絡配管長が閾値より短く余剰冷媒が比較的少ない条件では、制御部52は、冷媒漏洩の有無を、第2モードを実行して判断している。
(5)特徴
(5-1)
空気調和装置100は、冷媒回路10と、センサ31~35,44と、制御部52と、を備える。冷媒回路10は、熱源ユニット2と利用ユニット4とを接続する連絡配管6,8(液冷媒連絡配管6及びガス冷媒連絡配管8)を有する。センサ31~35,44は、冷媒回路10内の所定の箇所の冷媒の温度又は圧力を計測する。制御部52は、センサ31~35,44の計測値に基づき、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。制御部52は、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たす場合に、第1の方法により冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する第1モードを実行する。制御部52は、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たさない場合に、第1の方法とは異なる第2の方法により冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する第2モードを実行する。
空気調和装置100では、連絡配管6,8の長さに応じて異なる検知方法を用いることで、連絡配管6,8の長さによらず冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(5-2)
空気調和装置100では、第1モードを実行するか第2モードを実行するかの判断に用いられる所定条件は、連絡配管6,8の長さが閾値より短いことである。
空気調和装置100では、連絡配管6,8の長さが短い状態と、連絡配管6,8の長さが長い状態とで、使用する検知方法を変更することで、連絡配管6,8長によらず冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(5-3)
空気調和装置100は、センサ31~35,44には、吸入温度センサ31、吐出温度センサ32、第1温度センサ33、第2温度センサ34、第3温度センサ35、及び第4温度センサ44を含む。
制御部52は、第1モードでは、第1センサの計測値に基づき冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。制御部52は、第2モードでは、第1センサとは別の第2センサの計測値に基づき冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。なお、ここで第1モードにおいて用いられる第1センサと、第2モードにおいて用いられる第2センサとが別であるとは、第1モードにおいて用いられるセンサの組合せと、第2モードにおいて用いられるセンサの組合せとが異なる場合も含む。
例えば、上記実施形態では、制御部52は、第1モードでは、第1温度センサ33の計測値及び第2温度センサ34の計測値に加え、吐出温度センサ32の計測値、又は、吸入温度センサ31の計測値及び第4温度センサ44の計測値、に基づき、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。また、制御部52は、第2モードでは、第1温度センサ33の計測値に基づき、冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断する。
空気調和装置100では、連絡配管6,8長に応じて異なるセンサの計測値に基づき冷媒漏洩の検知をすることで、連絡配管6,8長によらず冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(5-4)
空気調和装置100において、第1の方法では、第2の方法よりも少量の冷媒漏洩を検知可能である。
空気調和装置100では、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たす場合に第1の方法を用いることで、冷媒回路10からの冷媒漏洩を精度良く検知可能である。
なお、第1の方法は、少量の冷媒漏洩を検知可能であるがゆえに、第1の方法を用いた場合、連絡配管6,8の長さによっては、冷媒漏洩が発生していない状況を冷媒漏洩していると誤検知する可能性がある。これに対し、空気調和装置100は、第1の方法を用いる第1モードとは別に、第2の方法を用いる第2モードとを有することで、第1の方法では誤検知の可能性がある場合に、第2モードを利用できる。
(5-5)
空気調和装置100では、冷媒回路10は、冷媒配管で接続された圧縮機21と、凝縮器と、蒸発器とを有する。冷房運転時であれば、第1熱交換器23が凝縮器として機能し、第2熱交換器41が蒸発器として機能する。暖房運転時であれば、第2熱交換器41が凝縮器として機能し、第1熱交換器23が蒸発器として機能する。
制御部52は、センサ31~35,44の計測値に基づいて、凝縮器の出口における冷媒の過冷却度と、第1過熱度と、を検出する。第1過熱度は、圧縮機21における冷媒の吐出過熱度又は蒸発器の出口における冷媒の過熱度のいずれかである。制御部52は、第1モードにおいて、過冷却度が目標値の一例としての第3目標値になるように空気調和装置100の動作を制御し、過冷却度が第3目標値になる前に、第1過熱度が第1値を超えた場合に過冷却度の第3目標値を低下させ、第3目標値が初期値(初期目標値)より第2値以上低い値になった場合に、冷媒が漏洩していると判断する。
この空気調和装置100では、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たす場合にこのような方法を用いることで、冷媒漏洩を高精度で検知できる。
(5-6)
空気調和装置100は、連絡配管6,8の長さに関する情報を取得する取得部としての通信部56又はリモコン60を有する。
第6観点の空気調和装置100では、取得部としての通信部56又はリモコン60が取得する実際の連絡配管6,8の長さに応じて検知方法を変更することで、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(5-7)
空気調和装置100は、熱源ユニット2に予め所定量の冷媒が充填されるチャージレス型である。
空気調和装置100では、予め所定量の冷媒が充填されているため、連絡配管6,8の長さによって、余剰冷媒が比較的多い状態と、余剰冷媒が比較的少ない状態とが発生し得る。これに対し、空気調和装置100では、連絡配管6,8の長さに応じて検知方法を変更することで、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(5-8)
本開示の冷媒漏洩を判定する方法は、熱源ユニット2と利用ユニット4とを接続する連絡配管6,8を有する冷媒回路10と、冷媒回路10内の所定の箇所の冷媒の温度又は圧力を計測するセンサ31~35,44と、制御部52と、を備えた空気調和装置100において、制御部52が、センサ31~35,44の計測値に基づき、冷媒回路10からの冷媒漏洩を判断する方法である。冷媒漏洩を判定する方法は、制御部52が、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たすか否かを判断するステップと、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たす場合に、制御部52が第1の方法により冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断し、連絡配管6,8の長さが所定条件を満たさない場合に、制御部52が第1の方法とは異なる第2の方法により冷媒回路10からの冷媒漏洩の有無を判断するステップと、を備える。
この冷媒漏洩の判定方法では、連絡配管6,8の長さに応じて異なる検知方法を用いるため、連絡配管6,8の長さによらず冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(5-9)
本開示の冷媒漏洩を判定する方法は、制御部52と、冷媒回路10から冷媒漏洩が生じていると制御部52が判断した際に、制御部52が出力する冷媒漏洩の報知を受け付ける監視装置200と、が通信可能に接続される際に、空気調和装置100の取得部としての通信部56又はリモコン60が連絡配管6,8の長さに関する情報を取得するステップを備える。
この冷媒漏洩の判定方法では、取得部としての通信部56又はリモコン60が取得する実際の連絡配管6,8の長さに応じて検知方法を変更することで、冷媒漏洩を精度良く検知できる。
(6)変形例
上記実施形態の変形例を説明する。なお、以下に説明する各変形例の構成は、矛盾しない限り、他の変形例の構成の一部又は全部と組み合わされてもよい。
(6-1)変形例A
上記実施形態に係る空気調和装置100では、制御部52は、冷媒漏洩の有無を判断するために、連絡配管6,8の長さが閾値より短い場合に第1モードを実行し、連絡配管6,8の長さが閾値より長い場合に第2モードを実行する。ただし、このような形態に限定されるものではない。
例えば、制御部52は、冷媒漏洩の有無を判断するために、連絡配管6,8の長さが閾値より短い場合には第1モード及び第2モードの両方を実行し、連絡配管6,8の長さが閾値より長い場合には第2モードだけを実行してもよい。この場合、制御部52は、連絡配管6,8の長さが閾値より短い場合には、例えば、第1モード及び第2モードのいずれかで冷媒漏洩有りと判断された場合に、冷媒漏洩が有ると判断すればよい。
また、例えば、制御部52は、冷媒漏洩の有無の判断のために、連絡配管6,8の長さが、閾値よりも短く、更に第2閾値(<閾値)より長い場合にだけ第1モードを実行し、それ以外の場合には第2モードを実行してもよい。連絡配管6,8の長さが極端に短い場合には、第1モードを用いても冷媒漏洩の検知精度がそれほど高くならないためである。
(6-2)変形例B
第1モードにおいて実行される第1の方法、及び、第2モードにおいて実行される第2の方法は、上記実施形態で説明したものに限定されない。例えば、第1の方法は、上記実施形態で説明した以外の、連絡配管長が比較的短い場合に適した冷媒漏洩の判断方法であってもよい。また、第2の方法は、上記実施形態で説明した以外の、連絡配管長が比較的長い場合に適した冷媒漏洩の判断方法であってもよい。
例えば、第1の方法は、乾き度制御をしている下流側の膨張弁(冷房運転中であれば第2膨張弁26、暖房運転中であれば第1膨張弁25)を全開とした状態での、過冷却度と過冷却度の目標値の関係で、冷媒漏洩の有無を判断する方法であってもよい。具体的には、この方法では、例えば、乾き度制御をしている下流側の膨張弁を全開とした状態で、過冷却度が過冷却度の目標値に到達しない場合に、冷媒が漏洩していると判断される。
また、例えば、第1の方法は、冷房運転中であれば第1膨張弁25と圧縮機21の吐出温度との関係で、暖房運転中であれば第2膨張弁26と圧縮機21の吐出温度との関係で、冷媒漏洩の有無を判断する方法であってもよい。具体的には、この方法では、例えば、圧縮機21の吐出温度が、膨張弁25,26の開度に対応して設けられた所定値よりも高くなる場合に、冷媒が漏洩していると判断される。
また、第2の方法は、例えば、空気調和装置100の運転時に、圧縮機21の吐出温度が高くなり過ぎる事態が発生すると(圧縮機21の吐出温度異常が発生すると)、冷媒が漏洩していると判断するものであってもよい。
また、例えば、空気調和装置100が冷媒の圧力を計測するセンサを更に有する場合には、第2の方法は、空気調和装置100の運転時に、圧縮機21の回転数、凝縮温度及び蒸発温度から予測される吐出温度と、実際の吐出温度との乖離に基づいて、冷媒漏洩の有無を判断するものであってもよい。
また、第2の方法は、空気調和装置100の冷房運転時に、空気調和装置100が凍結防止制御を実行する頻度に基づいて、冷媒漏洩の有無を判断するものであってもよい。なお、凍結防止制御とは、第2熱交換器41に設けられた第4温度センサ44の計測値が0℃以下になった場合に行われる、第2熱交換器41の表面で水が凍結する事態を抑制するための制御を意味する。
(6-3)変形例C
上記実施形態では、空気調和装置100がレシーバ24を有する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本開示の冷凍サイクル装置は、図6に示す空気調和装置100Aのように、レシーバ24及び第2膨張弁26を有さず、吸入管37aにアキュムレータ24aが設けられている装置であってもよい。この空気調和装置100Aでは、制御部52は、冷房運転時には、第1膨張弁25の開度を調節することで、過冷却度を制御する。
(6-4)変形例D
取得部としての通信部56又はリモコン60が受け付ける連絡配管長情報は、連絡配管長が不明であるという情報を含むものであってもよい。
なお、連絡配管長情報が、連絡配管長が不明であるという情報である場合には、制御部52は、冷媒漏洩の判断を第2モードで実行することが好ましい。このように構成されることで、連絡配管長が比較的長かった場合に、冷媒漏洩が発生していない状況を、冷媒漏洩有りと誤判断する可能性を低減できる。
<付記>
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。