JP5975714B2 - 冷凍空調装置及び冷凍空調システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1の冷凍空調装置の冷媒回路図である。図1及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
まず、通常運転における冷房運転について説明する。冷房運転時、四方弁2は実線で示す側に切り換えられ、液ライン側開閉弁7は開状態、均圧側開閉弁6は閉状態とされる。この状態で圧縮機1から高圧高温のガス冷媒が吐出されると、その高圧高温のガス冷媒は、四方弁2を介して熱源側熱交換器3に流入し、室外空気との熱交換により放熱することで高圧液冷媒となり流出する。熱源側熱交換器3から流出した高圧液冷媒は、液ライン10a及び液ライン側開閉弁7を通過し、室内機B側の利用側膨張弁102に流入し、低圧の二相冷媒となる。
次に、通常運転における暖房運転について説明する。暖房運転時、四方弁2は実線で示す側に切り換えられ、液ライン側開閉弁7は開状態、均圧側開閉弁6は閉状態とされる。この状態で圧縮機1から高圧高温のガス冷媒が吐出されると、その高圧高温のガス冷媒は、四方弁2及びガスライン10bを介して室内機Bの利用側熱交換器101に流入し、室内空気との熱交換により放熱することで高圧液冷媒となり流出する。利用側熱交換器101から流出した高圧液冷媒は、利用側膨張弁102に流入し、中圧二相冷媒となる。
次に、ポンプダウン運転について説明する。
従来は、上述したように冷媒漏洩検知と同時に即座にポンプダウン運転を開始している。これに対し、本実施の形態1では、液ライン10a内の密度の高い冷媒を熱源機Aに回収するための均圧回収運転を行ってからポンプダウン運転を開始する点に特徴がある。なお、ポンプダウン運転そのものは、従来と同様であり、四方弁2を冷房運転側とし、利用側膨張弁102を全開にし、更に液ライン側開閉弁7を閉じて液ライン側開閉弁7以降にて冷媒の流れを遮断した状態で圧縮機1を起動する動作となる。
図3は、図1の冷凍空調装置の漏洩検知時の動作を示す制御フローチャートである。図3により、通常運転中に冷媒漏洩検知してポンプダウン運転へ切り換えるまでの制御動作を説明する。なお、ポンプダウン運転は四方弁2を冷房運転側に切り換えて行う点は上述の通りであるが、その切り換えタイミングは以下の説明では省略するが、ポンプダウン運転開始前の適宜タイミングで切り換えればよい(元々冷房運転側に切り換えられていた場合には、そのままとすればよい)。
冷凍空調装置が通常運転(冷房運転又は暖房運転)中、室内機Bにて冷媒漏洩が発生すると、冷媒漏洩検知装置103は、それを検知し(S1)、冷媒漏洩検知信号を室内機Bの室内機側制御装置500Bに送信する(S2)。室内機側制御装置500Bは、冷媒漏洩検知装置103から検知信号を受信すると、室内機Bで冷媒漏れが発生した旨の冷媒漏洩検知信号を熱源機Aの熱源機側制御装置500Aに送信する(S3)。
実施の形態1では、一般的な冷凍空調装置について述べたが、実施の形態2では、複数の熱源機を組み合わせて、大容量の冷凍空調装置を構成する場合における冷媒漏洩検知時の冷媒回収について説明する。
実施の形態2の冷凍空調装置は、実施の形態1の冷凍空調装置において熱源機Aを複数台(ここでは2台)組み合わせた構成であり、更に詳しくは、同一容量の熱源機Aを並列に接続した構成を有している。また、複数の熱源機Aのそれぞれから液ライン10a及びガスライン10bが延びており、各液ライン10aを合流するメイン液ライン11aと、各ガスライン10bを合流するメインガスライン11bとの間に、複数の室内機Bが並列に接続されている。熱源機A及び室内機Bの構成自体は実施の形態1と同様である。冷媒回路内の冷房運転、暖房運転、均圧回収運転及びポンプダウン運転のそれぞれの運転中の冷媒の流れについても、基本的に実施の形態1と同様である。
冷凍空調装置が通常運転(冷房運転又は暖房運転)中、室内機Bにて冷媒漏洩が発生すると、冷媒漏洩検知装置103は、それを検知し(S11)、自己が設置された室内機Bの室内機側制御装置500Bに冷媒漏洩検知信号を送信する(S12)。室内機側制御装置500Bは、冷媒漏洩検知装置103から検知信号を受信すると、室内機Bで冷媒漏れが発生した旨の冷媒漏洩検知信号を熱源機Aの熱源機側制御装置500Aに送信する(S13)。
実施の形態2では、同一容量の複数の熱源機を組み合わせて大容量の冷凍空調装置を構成する場合について述べたが、実施の形態3では互いに異容量の熱源機Aを複数組み合わせて、大容量の冷凍空調装置を構成する場合における冷媒漏洩検知時の冷媒回収について説明する。
実施の形態3の冷凍空調装置は、基本的な冷媒回路構成は実施の形態2と同様であり、実施の形態2との相違点は、上述したように各熱源機Aの容量が互いに異容量である点である。なお、異容量の熱源機とは、熱源側熱交換器3又はアキュムレータ4の少なくとも一方の容量が異なっている熱源機であり、ここでは、熱源側熱交換器3とアキュムレータ4の両方の容量が大きい方を熱源機A1、小さい方を熱源機A2としている。なお、当然のことながら、容量が大きい熱源機A1の方が、熱源機A2に比べて冷媒回収時に多くの冷媒を貯留することができる。冷媒回路内の冷房運転、暖房運転、均圧回収運転及びポンプダウン運転のそれぞれの運転中の冷媒の流れについては、基本的に実施の形態1と同様である。
冷凍空調装置が通常運転(冷房運転又は暖房運転)中、室内機Bにて冷媒漏洩が発生すると、冷媒漏洩検知装置103は、それを検知し(S21)、自己が設置された室内機Bの室内機側制御装置500Bに冷媒漏洩検知信号を送信する(S22)。室内機側制御装置500Bは、冷媒漏洩検知装置103から検知信号を受信すると、室内機Bで冷媒漏れが発生した旨の冷媒漏洩検知信号を熱源機Aの熱源機側制御装置500Aに送信する(S23)。
1.上記では、両方の熱源機で均圧回収運転を行う例を示したが、容量の大きい熱源機A1のみで行うようにしてもよい。
2.上記では、予め設定された熱源機の片側均圧回収運転から両側均圧回収運転への切り換えを、予め設定された時間Taに基づいて行うようにしたが、予め設定した時間Taに代えて、予め設定された圧力又は温度を用いてもよい。
3.ポンプダウン運転時に、予め設定された熱源機の片側ポンプダウン運転から両側ポンプダウン運転への切り換えを、予め設定された時間Taに基づいて行うようにしたが、予め設定した時間Taに代えて、予め設定された圧力、温度、アキュムレータ4液面高さなどを用いてもよい。
4.容量の大きい熱源機A1側から均圧回収運転を行う例を示したが、容量の小さい熱源機A2側から均圧回収運転してもよい。この場合、熱源機A2のアキュムレータ4の液面高さを検知するセンサーを設け、液面高さが所定高さ以上になった場合には、容量の大きい熱源機A1側に切り換えて均圧回収運転を行うようにすればよい。
実施の形態4は、実施の形態1〜3の熱源機Aに、冷房時の能力向上を行うための過冷却回路50を設けたものである。
実施の形態1〜4では、冷媒系統が1系統である冷凍空調装置を説明したが、実施の形態5では、実施の形態1〜4の冷凍空調装置を複数備えた冷凍空調システムにおける室内への冷媒漏洩量低減について説明する。
冷凍空調システムは、熱源機A1、室内機B1−1及びB1−2を備えた冷凍空調装置C1と、熱源機A2及び室内機B2を備えた冷凍空調装置C2と、冷凍空調装置C1、C2に通信線501を介して接続され、冷凍空調装置C1、C2を制御する上位コントローラ200とを有している。冷凍空調装置C1において熱源機A1と室内機B1−1及びB1−2とは冷媒配管110で接続されている。また、冷凍空調装置C2において熱源機A2と室内機B2とは冷媒配管120で接続されている。
図12に示すように、空調エリアに、室内機B1−1、B2、B1−2がそれぞれ分散して配置されており、それぞれのエリアを、エリアB1−1、B2、B1−2とする。この各エリアは、室内機B1−1、B2、B1−2のそれぞれに設置された冷媒漏洩検知装置103による漏洩検知の検知対象エリアに相当する。各冷媒漏洩検知装置103にはそれぞれ予め識別番号が付与されており、上位コントローラ200は、冷媒漏洩検知装置103から自己の識別番号を含む冷媒漏洩検知信号を受信すると、どの冷媒漏洩検知装置103からの冷媒漏洩検知信号であるのかを識別できるようになっている。ここでは、室内機B1−1、B1−2、B2の順に、1、2、3と識別番号が付与されているものとする。図11及び図12の()内にその識別番号を示している。
エリア登録情報201は、冷媒漏洩検知装置103の識別番号と、その冷媒漏洩検知装置103が設置されているエリアと、そのエリアを通過する冷媒配管を有する各冷媒系統(冷凍空調装置)とが対応づけて記憶されている。エリア登録情報201の登録は、上位コントローラ200に設けられたユーザー操作可能な入力装置から行ってもよいし、各熱源機A又は室内機Bにおける手元リモコンから行ってもよい。
冷凍空調装置が通常運転(冷房運転又は暖房運転)中、室内機Bにて冷媒漏洩が発生すると、冷媒漏洩検知装置103は、それを検知し(S41)、自己の識別番号を含む冷媒漏洩検知信号を室内機Bの室内機側制御装置500Bに送信する(S42)。室内機側制御装置500Bは、冷媒漏洩検知装置103から冷媒漏洩検知信号を受信すると、識別番号を含む冷媒漏洩検知信号を上位コントローラ200に送信する(S43)。
上位コントローラ200は、受信した冷媒漏洩検知信号に含まれる識別番号に基づいて、その識別番号の冷媒漏洩検知装置103を有する冷媒系統を特定する(S51)。そして、上位コントローラ200は、特定した冷媒漏洩検知系統へ冷媒漏洩検知信号を送信する(S52)。冷媒漏洩検知信号を受信した冷媒漏洩検知系統は、上記実施の形態1と同様の均圧回収運転を含むポンプダウン運転(S4〜S7)を行う。
上記実施の形態1〜5では、ポンプダウン運転中において室内機Bから室内に送風する空気の風向きについて特に説明しなかったが、実施の形態6は、室内へと漏れた冷媒の拡散(濃度低下)に効果的な風向・風量制御に関するものである。冷凍空調装置及び冷凍空調システムの構成は上記実施の形態1〜5と同様である。
上記実施の形態1〜5ではポンプダウン運転により室内機B内の冷媒を熱源機A側に回収するプロセスの説明を行ったが、実施の形態7では、熱源機A側でより多く冷媒を回収する方法を説明する。
実施の形態7の冷凍空調装置は、実施の形態1の冷凍空調装置に更に、各種センサを追加した構成を有している。具体的には、熱源機Aの熱源側熱交換器3のガス側入り口に温度センサ12を取付ける。温度センサ12の代わりに圧力センサを取付けてもよい。また、アキュムレータ入口配管に低圧圧力検知装置13を取付ける。また利用側熱交換器101の液側配管に温度センサ104を取付ける。アキュムレータ4には液面を検知する液面検知センサ14を取付ける。また、図18には、過冷却回路50を設けた構成を示しているが、これは省略可能である。但し、均圧側開閉弁6は、開度調整が可能なものとする。なお、実施の形態7の冷凍空調装置においてポンプダウン運転までのプロセスは上記実施の形態1と同様である。
ポンプダウン運転を開始した際、利用側膨張弁102を開、均圧側開閉弁6及び液ライン側開閉弁7を全閉にし(S61)、まず熱源側熱交換器3に冷媒を貯蔵する。そして、アキュムレータ4が満液になっていないかをチェックし(S62)、満液になっていなければ、熱源側熱交換器3のガス側入り口の温度センサ12の検知温度T1が、高圧圧力検知装置が検出した高圧圧力Pdを凝縮温度に対応する飽和温度に換算して得られた熱源側飽和温度Tcc以下か否かをチェックする(S63)。検知温度T1が熱源側飽和温度Tccよりも大きければ、ステップS62に戻って同様の処理を繰り返す。
実施の形態7では、一般的な冷凍空調装置において熱源機A側でより多く冷媒を回収する方法を述べたが、実施の形態8では、複数の熱源機Aを組み合わせて構成した大容量の冷凍空調装置において、熱源機A側でより多く冷媒を回収する方法を説明する。
実施の形態8の冷凍空調装置は、冷媒回路の構成自体は図5に示した実施の形態2と同様であり、図5の構成に更に、各種センサを取付けたものである。具体的には、熱源機Aの熱源側熱交換器3のガス側入り口に温度センサ12を取付ける。熱源機A1に取付けた温度センサを12A、熱源機A2に取付けた温度センサを12Bとする。なお、温度センサ12の代わりに圧力センサを取付けてもよい。
ポンプダウン運転を開始した際、利用側膨張弁102を開、均圧側開閉弁6及び液ライン側開閉弁7を全閉にし(S71)、まず熱源側熱交換器3に冷媒を貯蔵する。そして、全てのアキュムレータ4が満液になっていないかをチェックし(S72)、満液になっていなければ、熱源側熱交換器3のガス側入り口の温度センサ12A、12Bの検知温度T1A、T1Bが熱源側飽和温度Tcc以下か否かをチェックする(S73〜S74)。
Claims (11)
- 圧縮機と熱源側熱交換器とアキュムレータとを備えた熱源機と、
利用側絞り装置と利用側熱交換器とを備えた1又は複数の室内機と、
前記熱源機と前記1又は複数の室内機とを接続するための高圧液ライン及び低圧ガスラインと、
前記高圧液ラインに設けられた第一開閉弁と、
前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記第一開閉弁、前記利用側絞り装置、前記利用側熱交換器及び前記アキュムレータとが順次、前記高圧液ライン及び前記低圧ガスラインを含む冷媒配管で接続されて冷媒が循環する冷媒回路と、
前記高圧液ラインから分岐し、第二開閉弁を介して前記アキュムレータの吸入側の前記低圧ガスラインに接続される均圧回路と、
前記室内機に配置され、前記冷媒回路からの冷媒漏れを検知する冷媒漏洩検知装置と、
前記圧縮機から吐出する冷媒の高圧圧力を検知する高圧圧力検知装置と、
前記冷媒漏洩検知装置により冷媒漏れが検知されると、前記利用側絞り装置を全開状態、前記第二開閉弁を開状態、前記第一開閉弁を閉状態としたまま前記圧縮機を起動させるポンプダウン運転を開始する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ポンプダウン運転開始時、前記高圧圧力検知装置により検知された高圧圧力が予め設定した設定圧力以上の場合には、前記ポンプダウン運転の前に、前記圧縮機を停止させると共に前記利用側絞り装置を全開状態、前記第一開閉弁を開状態としたまま、前記第二開閉弁を開いて前記高圧液ラインを前記低圧ガスラインに連通させる均圧回収運転を行うことを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記熱源側熱交換器のガス側入り口に温度センサを備え、前記ポンプダウン運転時、前記温度センサで検知した検知温度と熱源側飽和温度とを比較し、前記検知温度が前記熱源側飽和温度以下の場合、前記第二開閉弁を開とすることを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
- 圧縮機と熱源側熱交換器とアキュムレータとを備え、互いに並列接続される複数の同一容量の熱源機と、
前記複数の熱源機のそれぞれから延びる各高圧液ラインを合流するメイン高圧液ラインと前記複数の熱源機から延びる各低圧ガスラインを合流するメイン低圧ガスラインとの間に並列接続され、利用側絞り装置及び利用側熱交換器を備える複数の室内機と、
前記複数の熱源機のそれぞれと前記複数の室内機との間で構成され、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記利用側絞り装置、前記利用側熱交換器及び前記アキュムレータが順次、前記高圧液ライン、前記メイン高圧液ライン、前記低圧ガスライン及び前記メイン低圧ガスラインを含む冷媒配管で接続されて冷媒が循環する一系統の冷媒回路と、
前記各高圧液ラインのそれぞれに設けられた第一開閉弁と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、自己の高圧液ラインから分岐し、第二開閉弁を介して自己のアキュムレータの吸入側の前記低圧ガスラインに接続される均圧回路と、
前記複数の室内機のそれぞれに設けられ、自己の室内機からの冷媒漏れを検知する冷媒漏洩検知装置と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、自己の圧縮機から吐出する冷媒の高圧圧力を検知する高圧圧力検知装置と、
複数の前記冷媒漏洩検知装置のうちの何れかにより冷媒漏れが検知されると、前記各利用側絞り装置を全開状態、前記各第二開閉弁を開状態、前記第一開閉弁を閉状態としたまま前記複数の熱源機の全ての圧縮機を同時起動させるポンプダウン運転を開始する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ポンプダウン運転開始時、前記各高圧圧力検知装置のそれぞれにより検知された高圧圧力のうちの少なくとも一つが予め設定した設定圧力以上の場合には、前記ポンプダウン運転の前に、前記複数の熱源機の全ての圧縮機を停止し、前記各利用側絞り装置を全開にすると同時に、前記複数の熱源機の全ての前記第一開閉弁を開状態としたまま、前記複数の熱源機の全ての前記第二開閉弁を同時に開として、前記各高圧液ラインを前記各低圧ガスラインに連通させる均圧回収運転を行うことを特徴とする冷凍空調装置。 - 圧縮機と熱源側熱交換器とアキュムレータとを備え、互いに並列接続される複数の互いに異容量の熱源機と、
前記複数の熱源機のそれぞれから延びる各高圧液ラインを合流するメイン高圧液ラインと前記複数の熱源機から延びる各低圧ガスラインを合流するメイン低圧ガスラインとの間に並列接続され、利用側熱交換器及び利用側絞り装置を備える複数の室内機と、
前記複数の熱源機のそれぞれと前記複数の室内機との間で構成され、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記利用側絞り装置、前記利用側熱交換器及び前記アキュムレータが順次、前記高圧液ライン、前記メイン高圧液ライン、前記低圧ガスライン及び前記メイン低圧ガスラインを含む冷媒配管で接続されて冷媒が循環する一系統の冷媒回路と、
前記各高圧液ラインそれぞれに設けられた第一開閉弁と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、自己の高圧液ラインから分岐し、第二開閉弁を介して自己のアキュムレータの吸入側の前記低圧ガスラインに接続される均圧回路と、
前記複数の室内機のそれぞれに設けられ、自己の室内機からの冷媒漏れを検知する冷媒漏洩検知装置と、
前記複数の熱源機のそれぞれに設けられ、自己の圧縮機から吐出する冷媒の高圧圧力を検知する高圧圧力検知装置と、
複数の前記冷媒漏洩検知装置のうちの何れかにより冷媒漏れが検知されると、前記複数の熱源機の前記第一開閉弁を閉状態、前記各利用側絞り装置を全開状態、前記複数の第二開閉弁を開状態としたまま、前記複数の熱源機のうちの予め設定した先行熱源機の圧縮機を先行して起動し、その後、他の熱源機の圧縮機を順次起動させるポンプダウン運転を開始する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記ポンプダウン運転開始時、前記各高圧圧力検知装置のそれぞれにより検知された高圧圧力のうちの少なくとも一つが予め設定した設定圧力以上の場合には、前記ポンプダウン運転の前に、前記複数の熱源機の全ての圧縮機を停止させ、前記各利用側絞り装置を全開にすると共に、前記先行熱源機の前記第一開閉弁を開状態、その他の熱源機の前記第一開閉弁を閉状態、前記その他の熱源機の前記第二開閉弁を閉状態としたまま、前記先行熱源機の前記第二開閉弁を開いて前記先行熱源機の前記高圧液ラインを前記先行熱源機の前記低圧ガスラインに連通させる均圧回収運転を行うことを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記制御装置は、前記先行熱源機でのみ冷媒回収を行う前記均圧回収運転後、他の熱源機の前記第一開閉弁及び前記第二開閉弁を開いて他の熱源機の均圧回収運転を順次行うことを特徴とする請求項4記載の冷凍空調装置。
- 前記先行熱源機は、前記複数の熱源機のうち、容量の最も大きい熱源機とすることを特徴とする請求項4又は請求項5記載の冷凍空調装置。
- 前記複数の熱源機のそれぞれの熱源側熱交換器のガス側入り口に温度センサを備え、ポンプダウン運転時、前記複数の熱源機のそれぞれについて、自己の前記温度センサで検知した検知温度と自己の熱源側飽和温度とを比較し、
(1)全熱源機において前記検知温度が前記熱源側飽和温度より高い場合、全熱源機のうち前記検知温度が最も高い熱源機の圧縮機周波数を上昇させ、
(2)全熱源機において前記検知温度が前記熱源側飽和温度以下の場合、全圧縮機の前記第二開閉弁を開とし、
(3)上記(1)、(2)以外の場合は、全熱源機のうち、前記検知温度が前記熱源側飽和温度以下の熱源機の第二開閉弁を開とすると共に、その熱源機の圧縮機周波数を減少させることを特徴とする請求項3乃至請求項6の何れか一項に記載の冷凍空調装置。 - 前記(3)の場合、前記検知温度が前記熱源側飽和温度以下の熱源機の圧縮機周波数を装置的に可能な最小周波数とすることを特徴とする請求項7記載の冷凍空調装置。
- 前記熱源機は、前記熱源側熱交換器と前記利用側絞り装置との間から分岐し、過冷却膨張弁を介して前記アキュムレータの吸入側に至る過冷却回路を備え、
前記過冷却回路は、前記熱源側熱交換器と前記利用側絞り装置との間の冷媒と、前記過冷却回路において前記過冷却膨張弁を通過した冷媒との熱交換を行う過冷却熱交換器を有し、前記過冷却膨張弁が前記第二開閉弁を兼ねることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の冷凍空調装置。 - 前記熱源機は、前記圧縮機から吐出した冷媒の流れ方向を冷房運転時に前記熱源側熱交換器側、暖房運転時に前記利用側熱交換器側となるように切り換える四方弁を備え、前記四方弁が暖房運転側に切り換えられているときに前記冷媒漏洩検知装置により冷媒漏れが検知された場合には、前記四方弁を冷房運転側に切り換えることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の冷媒空調装置。
- 請求項1乃至請求項10の何れか一項に記載の冷凍空調装置を複数と、
複数の前記冷凍空調装置を制御する上位コントローラとを備え、
前記上位コントローラは、複数の前記冷媒漏洩検知装置のうちの何れかにより冷媒漏れが検知されると、冷媒漏れを検知した前記冷媒漏洩検知装置が設置されたエリアを通過する冷媒配管を有する全ての前記冷凍空調装置に、前記ポンプダウン運転を開始させることを特徴とする冷凍空調システム。
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