JP5072927B2 - 冷凍空調装置 - Google Patents
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冷凍空調装置の冷媒回路が、例えば構成要素として1台の室外ユニットと、2台の室内ユニットA、Bと、異径冷媒延長配管と、分配器と備え、室外ユニットと分配器とが径の大きな方の延長配管(主管)で接続され、分配器と各室内ユニットとが径の小さな方の延長配管(枝管)で接続された冷凍空調装置において、延長配管長さ推定運転は例えば下記3つの運転条件で冷房運転を行う。
II. 室内ユニットBのみ運転
III.室内ユニットA、B運転
以下、図面に基づいて、本発明に係る冷凍空調装置の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る冷凍空調装置1の構成図である。
冷凍空調装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。冷凍空調装置1は、主として、熱源ユニットとしての室外ユニット2と、それに並列に接続された複数台(本実施の形態では2台)の利用ユニットとしての室内ユニット4A、4Bと、室外ユニット2と室内ユニット4A、4Bとを接続する液冷媒延長配管及びガス冷媒連絡配管とを備え、液冷媒延長配管は液主管6Aと液枝管6a、6b、分配器51aから成り、ガス冷媒延長配管はガス主管7Aとガス枝管7a、7b、分配器52aから成る。
室内ユニット4A、4Bは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。室内ユニット4A、4Bは、液主管6A、液枝管6a、6b及びガス主管7A、ガス枝管7a、7b、分配器51a、52aを用いて室外ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
室外ユニット2は、ビル等の室外に設置されており、液主管6A、液枝管6a、6b及びガス主管7A、ガス枝管7a、7bで室内ユニット4A、4Bに接続されており、室内ユニット4A、4Bの間で冷媒回路10を構成している。
室外ユニット2は、主として、冷媒回路10の一部を構成する室外側冷媒回路10zを有している。この室外側冷媒回路10zは、主として、圧縮機21と、四方弁22と、室外熱交換器23と、アキュムレータ24と、過冷却器26と、液側閉鎖弁28と、ガス側閉鎖弁29とを有している。
吸入温度センサ33aは、アキュムレータ24と圧縮機21との間の位置に設けられ圧縮機21の吸入温度Tsを検出し、吐出温度センサ33bは、圧縮機21の吐出温度Tdを検出する。熱交温度センサ33kは、室外熱交換器23内を流れる冷媒の温度を検出し、液側温度センサ33lは、室外熱交換器23の液側に設置され、その冷媒温度を検出する。液管温度センサ33dは、過冷却器26の主冷媒回路側の出口に設置され冷媒の温度を検出する。バイパス温度センサ33zは、バイパス冷媒回路71の過冷却器26出口を流れる冷媒の温度を検出する。室外温度センサ33cは、室外ユニット2の室外空気の吸入口側に設置されユニット内に流入する室外空気の温度を検出する。
制御部3は、室内側制御部32a、32bを介して又は直接的に、圧力センサ34a、34b、温度センサ33a〜33l、33zの検出信号を受けることができるように接続されるとともに、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁(21、22、27、43A、43B、41A、41B、72)を制御することができるように接続されている。
冷媒延長配管は、室外ユニット2と室内ユニット4A、4Bとを接続し、冷凍空調装置1内の冷媒を循環させるために必要な配管である。
次に、本実施の形態の冷凍空調装置1の各要素の動作と冷媒漏洩検知の方法について説明する。
冷房運転について、図1及び図3を用いて説明する。
バイパス冷媒回路71の入口は過冷却器26出口と液側閉鎖弁28の間にあり、過冷却器26により冷却された高圧液冷媒(図3点は)の一部を分岐させ、バイパス流量調整弁72で減圧させ低圧二相冷媒にした後(図3点ち)、過冷却器26に流入し室外側冷媒回路10zの高圧液冷媒と熱交換し、室外側冷媒回路10zに流れる高圧液冷媒を冷却し、バイパス回路71を流れる冷媒は蒸発ガス化し、圧縮機21へ戻る(図3点と)。
次に、暖房運転について、図1及び図4を用いて説明する。
暖房条件での冷媒の流れは図1の点線矢印となる。圧縮機21により圧縮された高温高圧冷媒(図4点い)は、冷媒ガス延長配管であるガス主管7A、ガス枝管7a、7bを通過し、このとき管壁面摩擦により圧力が降下し(図4点ろ)、室内熱交換器42A、42Bに至る。室内熱交換器42A、42Bでは、室内ファン43A、43Bの送風作用により凝縮液化し(図4点は)、室内膨張弁41A、41Bにより減圧されて低圧の気液二相冷媒となる(図4点に)。
次に、冷媒漏洩検知方法について、図5を用いて説明する。ここで、図5は冷媒漏洩検知方法のフローチャートである。冷媒漏洩検知方法は冷暖房運転等の運転状態によらず常時作動し、そのデータを通信線等により遠方に送信することで遠隔監視できるシステムとなっている。
初期学習について、初期学習のフローチャートである図6を用いて説明する。
初期学習では、異径の延長配管の長さをそれぞれ算出し、冷凍空調装置1に冷媒を必要量充填する作業を行う。冷凍空調装置1の冷媒量は、出荷時予め室外ユニットに充填されている冷媒量に室内ユニットの冷媒量と延長配管の冷媒量を追加して決定される。室内ユニットの冷媒量は合計室内ユニットの馬力から予め決定されており、また延長配管の冷媒量は延長配管の径と長さにより予め決定されている。
延長配管長さ推定運転のフローチャートを図7に示し、延長配管長さ推定運転について図1と図7を用いて説明する。延長配管長さ推定運転の場合には冷房運転を行う。
ΔP[Pa]は圧力センサ誤差を除去したガス延長配管の圧力損失である。λ[-]は管摩擦係数であり、慣性力と粘性力の比を示すレイノルズ数Reによって式が変化し、例えば3000<Re<100000の場合には次式に示すブラジウスの式から算出される。
例えば室内ユニットが4A、4B、4Cと3台接続された場合には、ステップS311〜S313までは同様に行い、未知数である各延長配管長さLA、La、Lbを算出し、その後室内ユニット4Cのみを稼働させステップS311と同様にダルシーの式を用いて圧力損失ΔPと延長配管長さの関係式を作成する。この時未知数は、室内ユニット4Cと分配器を接続する枝管長さのみであり、この関係式から未知数を求めることができる。以降室内ユニット台数が増加したときも前記の方法を繰り返すことにより、各延長配管の長さを算出することができる。
<機器構成>
実施の形態2の構成について図8を参照して説明する。
図8は、本発明の実施の形態2に係る冷媒空調装置の冷媒回路であり、上記の実施の形態1の構成に室内ユニット4Cが追加されている。構成要素としては室内ユニット4Cと、分配器51b、52bと、2つの分配器を接続する分配管6B、7Bと、分配器51bと室内ユニット4Cとを接続する液枝管6cと、分配器52bと室内ユニット4Cを接続するガス枝管7cと、が追加されている。実施の形態1と同一部分については同一符号を付して、また室内ユニットCについては添え字をCとしており、詳細な説明を省略する。
実施の形態2の動作については、基本的には実施の形態1と同様である。ただ実施の形態1では、室内ユニット、室外ユニットと、延長配管であるガス、液の主管、枝管と、分配器とで構成されているのに対し、実施の形態2ではそれに加えて分配器と分配器を接続する分配管が追加で接続され、それにより延長配管推定運転方法が変化するため、その点につき説明を行う。
本実施の形態2では、延長配管として主管(6A、7A)、枝管(6a、6b、7a、6b)、分配器(51a、52a)で構成された実施の形態1とは異なり、実施の形態1に加えて分配器同士を接続する分配管(6B、7B)を追加で接続し、この部分において延長配管長さ推定運転のフローが異なるため、この部分について詳細に説明する。
33a 〜33h、33z 温度センサ、34a 吸入圧力センサ、34b 吐出圧力センサ、41 膨張弁、41A 室内膨張弁、42A 室内熱交換器、42B 室内熱交換器、43A 室内ファン、51a 分配器、51b 分配器、52a 分配器、 52b 分配器、71 バイパス冷媒回路、72 バイパス流量調整弁。
Claims (7)
- 室外ユニットと室内ユニットとが異径冷媒延長配管で接続され、冷媒サイクルが構成される冷媒回路と、
前記冷媒回路において異径冷媒延長配管の長さをそれぞれ算出するために必要な運転(以下、延長配管長さ推定運転という)を行う制御部と、
前記延長配管長さ推定運転時に前記冷媒サイクルの運転状態量を計測する測定部と、
前記計測された運転状態量に基づいて得られる延長配管圧力損失と延長配管長さの関係式から前記異径冷媒延長配管の長さをそれぞれ算出し、該長さに基づいてその内容積を算出し、前記運転状態量から算出される、前記冷媒回路の前記異径冷媒延長配管を含む各要素の冷媒密度と、当該各要素の内容積とに基づいて前記冷媒回路内の冷媒量を演算する演算部と
を備え、
前記冷媒回路は、前記室外ユニット、複数の前記室内ユニット及び前記異径冷媒延長配管の他に分配器を備え、
前記異径冷媒延長配管は、主配管及び枝管を備え、
前記室外ユニットと前記分配器との間が前記主配管で接続され、前記分配器と前記各室内ユニットとの間が前記枝管で接続され、
前記制御部は、前記延長配管長さ推定運転として、前記室内ユニットの運転状態を少なくとも、室内機接続台数+1回変化させる運転を行うことを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記制御部は、前記延長配管長さ推定運転として、各室内ユニットを個別にそれぞれ運転するとともに、2個の室内ユニットを同時運転を1組について行うことを特徴とする請求項1記載の冷凍空調装置。
- 室外ユニットと室内ユニットとが異径冷媒延長配管で接続され、冷媒サイクルが構成される冷媒回路と、
前記冷媒回路において異径冷媒延長配管の長さをそれぞれ算出するために必要な運転(以下、延長配管長さ推定運転という)を行う制御部と、
前記延長配管長さ推定運転時に前記冷媒サイクルの運転状態量を計測する測定部と、
前記計測された運転状態量に基づいて得られる延長配管圧力損失と延長配管長さの関係式から前記異径冷媒延長配管の長さをそれぞれ算出し、該長さに基づいてその内容積を算出し、前記運転状態量から算出される、前記冷媒回路の前記異径冷媒延長配管を含む各要素の冷媒密度と、当該各要素の内容積とに基づいて前記冷媒回路内の冷媒量を演算する演算部と
を備え、
前記冷媒回路は、前記室外ユニット、複数の前記室内ユニット及び前記異径冷媒延長配管の他に分配器を備え、
前記異径冷媒延長配管は、主配管、枝管及び分配管を備え、
前記室外ユニットと前記分配器との間が前記主管で接続され、前記分配器間が前記分配管で接続され、前記分配器と前記各室内ユニットとの間が前記枝管で接続され、
前記制御部は、前記延長配管長さ推定運転として、前記室内ユニットの運転状態を少なくとも、室内機接続台数+2回変化させる運転を行うことを特徴とする冷凍空調装置。 - 前記制御部は、前記延長配管長さ推定運転として、各室内ユニットを個別にそれぞれ運転するとともに、2個の室内ユニットの同時運転を2組について行うことを特徴とする請求項3記載の冷凍空調装置。
- 前記冷媒サイクルの運転状態量は、少なくとも、前記室内ユニットに内蔵されている熱交換器内の冷媒圧力、前記室外ユニットに内蔵されている圧縮機の吸入圧力、冷媒流量、及び冷媒密度を含むことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の冷凍空調装置。
- 前記制御部は、前記冷媒回路の運転状態において前記測定部により計測される圧力値の誤差を算出するために必要な運転(以下、圧力センサ誤差算出運転という)を行い、
前記測定部は、前記圧力センサ誤差算出運転において冷媒サイクルの運転状態量を計測し、
前記演算部は、前記測定部により計測された運転状態量から前記異径冷媒延長配管の圧力損失を算出し、前記延長配管圧力損失と冷媒流量とセンサ誤差との関係式から前記センサ誤差を算出する
ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の冷凍空調装置。 - 前記制御部は、前記圧力センサ誤差算出運転として、異なった冷媒流量のもとで前記冷凍サイクルを運転することを特徴とする請求項6記載の冷凍空調装置。
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