WO2016121714A1 - ヒートポンプ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heat pump, and more particularly to a heat pump that determines the presence or absence of refrigerant leakage.
- a heat pump compresses a refrigerant by a compressor, condenses the compressed refrigerant, and passes through a heat source side heat exchanger (for example, an outdoor heat exchanger) or a use side heat exchanger (for example, an indoor heat exchanger).
- a heat source side heat exchanger for example, an outdoor heat exchanger
- a use side heat exchanger for example, an indoor heat exchanger.
- the heat of condensation is released from the refrigerant, the condensed refrigerant is decompressed and expanded by the expansion valve, the refrigerant decompressed and expanded is evaporated, and the refrigerant absorbs the heat of evaporation via the use side heat exchanger or the heat source side heat exchanger, The evaporated refrigerant is again sucked into the compressor.
- the refrigerant used for the heat pump is shifting to a refrigerant having a relatively small global warming potential (for example, a single refrigerant such as refrigerant number R32), and further, non-fluorocarbon. Conversion to a refrigerant is required.
- chlorofluorocarbon-based refrigerants tend to exhibit flammability as the global warming potential is small, and non-fluorocarbon-based refrigerants are also flammable, and safety needs to be considered.
- Patent Document 1 discloses a management system for a refrigeration apparatus that performs a coolant leakage detection operation based on an input detection schedule.
- patent document 2 is disclosing the structure which determines the presence or absence of a refrigerant
- Patent Document 1 merely discloses a configuration in which the refrigerant leakage detection operation is performed based on a detection schedule related to the date and time when the refrigerant leakage detection operation mode is performed, and Patent Document 2 is a determination timing for the presence or absence of refrigerant leakage. Does not show anything about. That is, neither of the configurations of Patent Document 1 and Patent Document 2 can determine the presence or absence of refrigerant leakage in a timely manner.
- an object of the present invention is to provide a heat pump that can determine the presence or absence of refrigerant leakage in a timely manner.
- the present invention is provided with a compressor, a heat source side heat exchanger, a receiver, an expansion valve, and a use side heat exchanger, and collects liquid refrigerant in the receiver at a predetermined predetermined stop.
- a heat pump that is configured to perform a down operation, and detects the presence or absence of refrigerant leakage by detecting a liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant in the receiver during the pump down operation.
- a refrigerant path is provided from a predetermined predetermined position of the receiver to the suction side of the compressor, and the refrigerant superheat degree in the refrigerant path exceeds a predetermined value even if a predetermined first predetermined time elapses.
- a supercooling heat exchanger is provided in the refrigerant path from a predetermined position of the receiver to the suction side of the compressor, and after a predetermined second predetermined time has elapsed from the start of the pump-down operation.
- FIG. 1 is a schematic block diagram of a heat pump according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic block diagram of a heat pump showing a heating operation state in which a heating operation is performed.
- FIG. 3 is a schematic block diagram of the heat pump showing a cooling operation state in which the cooling operation is performed.
- FIG. 4 is a schematic block diagram of the heat pump showing a pump down operation state in which the pump down operation is performed.
- FIG. 5 is a schematic block diagram of a heat pump showing a state of refrigerant filling when a heat pump in which the internal volume of the refrigerant circuit is not known in advance is installed using the pump-down operation.
- FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a control operation according to the first embodiment by the control device in the heat pump.
- FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a control operation according to the second embodiment by the control device in the heat pump.
- FIG. 1 is a schematic block diagram of a heat pump 100 according to an embodiment of the present invention.
- the heat pump 100 shown in FIG. 1 drives the compressor 10 which compresses a refrigerant
- the temperature control is, for example, temperature control of indoor air or air in the refrigerator or freezer when the heat pump 100 functions as an air conditioner, and for chiller when the heat pump 100 functions as a chiller.
- the temperature of the circulating fluid is adjusted.
- the circulating fluid may be any fluid as long as it acts as a heat medium, and representatively, water can be exemplified. However, it is not limited thereto, and the circulating fluid may be, for example, water containing an antifreeze.
- the heat pump 100 includes a compressor 10 that sucks and discharges refrigerant, a heat source side heat exchanger 20 that exchanges heat between the refrigerant and air (specifically, outside air), and a heat source for the heat source side heat exchanger 20.
- Side heat exchanger fan 30, adjustment valve 40 that adjusts the flow rate of the refrigerant, use side heat exchanger 50 that exchanges heat between the temperature adjustment target and the refrigerant, and a drive source that drives the compressor 10 (this example)
- coolant, and the control apparatus 120 are provided.
- the temperature control target is, for example, indoor air or air in the refrigerator or freezer when the heat pump 100 functions as an air conditioner, and circulating fluid when the heat pump 100 functions as a chiller.
- the engine 60 may be, for example, an engine using gas fuel as a fuel (so-called gas engine) or an engine using liquid fuel as fuel.
- the engine 60 is a gas engine. Therefore, the heat pump 100 is a gas heat pump (GHP: Gas Heat Pump).
- GHP Gas Heat Pump
- EHP electric heat pump
- the heat pump 100 circulates the refrigerant between the heat source side heat exchanger 20 and the use side heat exchanger 50 while repeating the state in which the refrigerant is depressurized to a low temperature and the state in which the refrigerant is pressurized to a high temperature.
- a heating operation for heating the temperature adjustment target (for example, indoor air) for example, heating the room
- the temperature adjustment target for example, indoor air
- a cooling operation for cooling the room is performed.
- the compressor 10 may include a plurality of compressors connected in parallel, and the heat source side heat exchanger 20 may include a plurality of heat source side heat exchangers connected in parallel.
- the regulating valve 40 functions as an expansion valve, and in this example, includes a first regulating valve 41 that can be closed and a second regulating valve 42 that can be closed.
- the first regulating valve 41 may be a plurality of regulating valves connected in parallel.
- the 2nd regulating valve 42 and the use side heat exchanger 50 comprise the use side heat exchange part 101, and the use side heat exchange part 101 is taken as the indoor unit in this example.
- the heat source side heat exchanging unit 102 including the constituent members excluding the second regulating valve 42, the use side heat exchanger 50, and the pair of communication pipes 110a and 110b among the constituent members of the heat pump 100 is an outdoor unit in this example. It is supposed to be a machine.
- the heat pump 100 includes a refrigerant auxiliary evaporator 72 (sub-evaporator) that exchanges heat between the refrigerant and exhaust heat of the engine 60 (in this example, heat of engine cooling water), a refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73 that can be closed, Is further provided.
- a refrigerant auxiliary evaporator 72 sub-evaporator
- a refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73 that can be closed, Is further provided.
- the refrigerant circuit 110 is provided with a compressor 10, a heat source side heat exchanger 20, a regulating valve 40, a use side heat exchanger 50, a receiver 71, a refrigerant auxiliary evaporator 72, and a refrigerant auxiliary evaporator adjusting valve 73.
- the refrigerant circuit 110 includes a four-way valve 111, a bridge circuit 112, a first refrigerant path 113a to a tenth refrigerant path 113j, and a pair of connecting pipes 110a and 110b.
- the four-way valve 111 is configured to switch between a first connection state (the state shown in FIG. 1) and a second connection state in accordance with an instruction signal from the control device 120.
- the first connection state is a state in which the inflow port 111a and the one connection port 111c are connected, and the other connection port 111d and the outflow port 111b are connected.
- the second connection state is a state in which the inflow port 111a and the other connection port 111d are connected, and the one connection port 111c and the outflow port 111b are connected.
- the four-way valve 111 can switch the flow direction of a refrigerant
- the heating operation state which is performing the heating operation is shown.
- the bridge circuit 112 includes four check valves (a first check valve 112a, a second check valve 112b, a third check valve 112c, and a fourth check valve 112d).
- the bridge circuit 112 includes a first check valve row 1121 including two check valves (a first check valve 112a and a second check valve 112b), and the remaining two check valves (a third check valve 112c). And a second check valve row 1122 including a fourth check valve 112d).
- the first check valve row 1121 is formed by connecting the first check valve 112a and the second check valve 112b in series so that the refrigerant flows in the same direction.
- the second check valve row 1122 is configured such that the third check valve 112c and the fourth check valve 112d are connected in series so that the refrigerant flows in the same direction.
- the first check valve row 1121 and the second check valve row 1122 are connected in parallel so that the refrigerant flows in the same direction.
- a connection point between the first check valve 112a and the second check valve 112b is a first intermediate connection point P1, and between the first check valve 112a and the third check valve 112c.
- the connection point between the third check valve 112c and the fourth check valve 112d is the second intermediate connection point P3, and the second check valve 112b and the fourth check valve
- a connection point between the stop valve 112d and the stop valve 112d is an inflow connection point P4.
- the first refrigerant path 113a connects the discharge port 10a of the compressor 10 and the inflow port 111a of the four-way valve 111.
- the second refrigerant path 113b connects the outlet 111b of the four-way valve 111 and the inlet 10b of the compressor 10.
- the third refrigerant path 113 c connects the other connection port 111 d of the four-way valve 111 and one connection port 20 a of the heat source side heat exchanger 20.
- the fourth refrigerant path 113d connects the other connection port 20b of the heat source side heat exchanger 20 and the first intermediate connection point P1 of the bridge circuit 112.
- the fifth refrigerant path 113e connects the outflow connection point P2 of the bridge circuit 112 and the refrigerant inflow port 71a of the receiver 71.
- the sixth refrigerant path 113f connects the refrigerant outlet 71b of the receiver 71 and the inflow connection point P4 of the bridge circuit 112.
- the seventh refrigerant path 113g connects the second intermediate connection point P3 of the bridge circuit 112 and one communication pipe 110a connected to one refrigerant connection port 50a of the use side heat exchanger 50.
- the eighth refrigerant path 113h connects the other connection pipe 110b connected to the other refrigerant connection port 50b of the use side heat exchanger 50 and the one connection port 111c of the four-way valve 111.
- the ninth refrigerant path 113i connects the inflow connection point P4 of the bridge circuit 112 and the refrigerant inlet 72a of the refrigerant auxiliary evaporator 72.
- the tenth refrigerant path 113j connects the refrigerant outlet 72b of the refrigerant auxiliary evaporator 72 and the junction P5 in the middle of the second refrigerant path 113b.
- the downstream side (compressor 10 side) of the second refrigerant path 113b from the junction P5 is a junction path 113b1.
- the receiver 71 temporarily stores the liquid refrigerant from the fifth refrigerant path 113e.
- the first adjustment valve 41 constituting the adjustment valve 40 is provided in the fourth refrigerant path 113d, and the opening degree is adjusted during the heating operation to control the flow rate of the refrigerant.
- the second regulating valve 42 constituting the regulating valve 40 is provided in the refrigerant path 51 between one communication pipe 110 a and one refrigerant connection port 50 a of the usage side heat exchanger 50 in the usage side heat exchange unit 101. The opening degree is adjusted during the cooling operation to control the flow rate of the refrigerant.
- the refrigerant auxiliary evaporator adjusting valve 73 is provided in the ninth refrigerant path 113i, and the opening degree is adjusted during the heating operation or the cooling operation to control the flow rate of the refrigerant.
- the heat pump 100 further includes a first switching valve 114 and a check valve 115
- the refrigerant circuit 110 further includes an eleventh refrigerant path 113k.
- the eleventh refrigerant path 113k connects the refrigerant path closer to the heat source side heat exchanger 20 than the first regulating valve 41 of the fourth refrigerant path 113d and the outflow connection point P2 of the bridge circuit 112.
- the first switching valve 114 and the check valve 115 are provided in the eleventh refrigerant path 113k.
- the first switching valve 114 switches between a distribution state in which the refrigerant is circulated in the eleventh refrigerant path 113k and an interrupted state in which the circulation of the refrigerant is blocked by an opening / closing operation.
- the check valve 115 causes the refrigerant to flow from the first switching valve 114 to the outflow connection point P2 of the bridge circuit 112, while blocking the refrigerant flow from the outflow connection point P2 of the bridge circuit 112 to the first switching valve 114.
- the heat pump 100 further includes an oil separator 81 and an accumulator 82.
- the oil separator 81 is provided in the first refrigerant path 113a, separates the lubricating oil of the compressor 10 contained in the refrigerant, and compresses the separated lubricating oil through a valve 81a (specifically, an electromagnetic valve). Return to machine 10.
- the accumulator 82 is provided in the merging path 113b1 of the second refrigerant path 113b, and has not completely evaporated in the heat source side heat exchanger 20, the use side heat exchanger 50, and the refrigerant auxiliary evaporator 72 acting as an evaporator. Separate the refrigerant liquid.
- the heat pump 100 further includes a second switching valve 116
- the refrigerant circuit 110 further includes a twelfth refrigerant path 113l.
- the twelfth refrigerant path 113l connects the bottom opening 82a of the accumulator 82 and the refrigerant path closer to the compressor 10 than the accumulator 82 of the merging path 113b1.
- the second switching valve 116 is provided in the twelfth refrigerant path 113l, and switches between a circulation state in which the refrigerant flows in the twelfth refrigerant path 113l and an interruption state in which the refrigerant circulation is blocked by an opening / closing operation.
- the heat pump 100 further includes a supercooling heat exchanger 91 and a closeable supercooling heat exchanger regulating valve 92
- the refrigerant circuit 110 further includes a thirteenth refrigerant path 113m. Yes.
- the thirteenth refrigerant path 113m connects the inflow connection point P4 of the bridge circuit 112 and the refrigerant path closer to the compressor 10 than the second switching valve 116 of the twelfth refrigerant path 113l.
- the subcooling heat exchanger 91 has an inflow port 91a on the receiver 71 side and an outflow port 91b on the inflow connection point P4 side of the bridge circuit 112 in communication with the sixth refrigerant path 113f, and the adjustment valve 92 side for the subcooling heat exchanger
- the inlet 91c and the outlet 91d on the accumulator 82 side communicate with the thirteenth refrigerant path 113m.
- the adjustment valve 92 for the supercooling heat exchanger is provided in the refrigerant path closer to the inflow connection point P4 of the bridge circuit 112 than the supercooling heat exchanger 91 of the thirteenth refrigerant path 113m, and the opening degree is adjusted during the cooling operation.
- the supercooling heat exchanger 91 includes a refrigerant that flows in the sixth refrigerant path 113f during the cooling operation and a refrigerant that flows in the refrigerant path closer to the supercooling heat exchanger 91 than the adjustment valve 92 for the supercooling heat exchanger in the thirteenth refrigerant path 113m. Heat exchange between. Thereby, the cooling efficiency of the refrigerant flowing through the sixth refrigerant path 113f during the cooling operation can be improved.
- the heat pump 100 further includes a third switching valve 117 and a capillary tube 118 (narrow tube), and the refrigerant circuit 110 further includes a fourteenth refrigerant path 113n.
- the fourteenth refrigerant path 113n connects the refrigerant liquid surface outlet 71c of the receiver 71 and the refrigerant path closer to the supercooling heat exchanger 91 than the adjustment valve 92 for the supercooling heat exchanger of the thirteenth refrigerant path 113m.
- the refrigerant liquid level outlet 71c of the receiver 71 is provided at a position higher than the height of the refrigerant outlet 71b of the receiver 71 by a predetermined distance.
- the third switching valve 117 is provided in the fourteenth refrigerant path 113n, and switches between a distribution state in which the refrigerant flows in the fourteenth refrigerant path 113n and a blocking state in which the refrigerant circulation is blocked by an opening / closing operation.
- the capillary tube 118 is provided in the refrigerant path closer to the thirteenth refrigerant path 113m than the third switching valve 117 of the fourteenth refrigerant path 113n, and controls the flow rate of the refrigerant.
- the heat pump 100 further includes a refrigerant charging adjustment valve 119 that can be closed, and the refrigerant circuit 110 further includes a fifteenth refrigerant path 113o.
- the fifteenth refrigerant path 113o connects the refrigerant charging port 102a for charging the refrigerant and the refrigerant path closer to the refrigerant auxiliary evaporator 72 than the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73 of the ninth refrigerant path 113i.
- the refrigerant charging adjustment valve 119 is provided in the fifteenth refrigerant path 113o, and the opening degree is adjusted to control the flow rate of the refrigerant.
- the first adjustment valve 41, the second adjustment valve 42, the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73, the supercooling heat exchanger adjustment valve 92, and the refrigerant charging adjustment valve 119 are all opened by an instruction signal from the control device 120. It can be adjusted.
- the first adjustment valve 41, the second adjustment valve 42, the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73, the subcooling heat exchanger adjustment valve 92, and the refrigerant charging adjustment valve 119 adjust the refrigerant flow in the refrigerant circuit 110. be able to.
- the first regulating valve 41 is formed by connecting a plurality of regulating valves that can be closed in parallel. By doing so, the first adjustment valve 41 can adjust the flow rate of the refrigerant in the refrigerant circuit 110 by combining the adjustment valves whose opening degree is adjusted.
- the compressor 10 is connected to the engine 60 via the clutch 11.
- the clutch 11 takes a connected state in which driving force is transmitted from the engine 60 to the compressor 10 and a disconnected state in which transmission of driving force from the engine 60 to the compressor 10 is interrupted by an instruction signal from the control device 120. It has become.
- the heat pump 100 further includes a discharge pressure sensor 151, a suction pressure sensor 152, a first suction temperature sensor 161, a second suction temperature sensor 162, a third suction temperature sensor 163, and an engine speed sensor 170.
- the discharge pressure sensor 151 detects the discharge pressure of the refrigerant in the discharge path of the compressor 10. Specifically, the discharge pressure sensor 151 is provided in the refrigerant path upstream of the oil separator 81 in the first refrigerant path 113a (on the compressor 10 side), and upstream of the oil separator 81 in the first refrigerant path 113a. The pressure of the refrigerant in is detected.
- the suction pressure sensor 152 detects the suction pressure of the refrigerant in the suction path of the compressor 10. Specifically, the suction pressure sensor 152 is provided in the refrigerant path on the upstream side (four-way valve 111 side) from the junction P5 of the second refrigerant path 113b, and upstream of the junction P5 of the second refrigerant path 113b. The pressure of the refrigerant in is detected.
- the first suction temperature sensor 161, the second suction temperature sensor 162, and the third suction temperature sensor 163 all detect the refrigerant suction temperature in the suction path of the compressor 10.
- Each temperature sensor is a thermistor in this example.
- the first suction temperature sensor 161 is provided in the refrigerant path on the upstream side (confluence point P5 side) of the accumulator 82 of the confluence path 113b1 of the second refrigerant path 113b, and is more than the accumulator 82 of the confluence path 113b1. The temperature of the refrigerant on the upstream side is detected.
- the second suction temperature sensor 162 is provided in the refrigerant path on the downstream side (compressor 10 side) from the connection part of the merging path 113b1 of the second refrigerant path 113b with the twelfth refrigerant path 113l.
- coolant in a downstream is detected rather than the connection part with the 12th refrigerant
- the third suction temperature sensor 163 is provided in the refrigerant path on the downstream side (compressor 10 side) with respect to the connection portion of the twelfth refrigerant path 113l with the thirteenth refrigerant path 113m, and the thirteenth refrigerant path 113l.
- coolant in a downstream is detected rather than the connection part with the refrigerant
- the engine speed sensor 170 is provided in the engine 60 and detects the engine speed that is the speed of the engine 60 (the number of revolutions per unit time).
- the control device 120 controls the driving of the refrigerant circuit 110 based on detection signals from various sensors.
- the control device 120 compresses the refrigerant sucked from the second refrigerant path 113b by the compressor 10, and discharges the compressed refrigerant to the first refrigerant path 113a.
- the control device 120 sets the four-way valve 111 in the first connection state to communicate the first refrigerant path 113a and the eighth refrigerant path 113h and to communicate the third refrigerant path 113c and the second refrigerant path 113b. .
- control device 120 sets the four-way valve 111 in the second connection state so that the first refrigerant path 113a and the third refrigerant path 113c are communicated, and the eighth refrigerant path 113h and the second refrigerant path 113b are connected. Communicate.
- the heat source side heat exchanger 20 functions as an evaporator that absorbs and vaporizes the refrigerant during the heating operation, and functions as a condenser that radiates and liquefies the refrigerant during the cooling operation.
- the use-side heat exchanger 50 functions as a heater that heats the temperature adjustment target (for example, indoor air) by the refrigerant radiating heat during the heating operation, and the refrigerant absorbs heat during the cooling operation (for example, indoor air). ) Function as a cooler.
- the refrigerant auxiliary evaporator 72 and the supercooling heat exchanger 91 function as an evaporator that absorbs heat and vaporizes the refrigerant.
- the control device 120 includes a processing unit 121 including a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit), a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), and a storage unit 122 including a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory). And has a timer function.
- a processing unit 121 including a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit), a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), and a storage unit 122 including a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory). And has a timer function.
- the control device 120 controls the operation of various components by causing the processing unit 121 to load and execute a control program stored in advance in the ROM of the storage unit 122 on the RAM of the storage unit 122. .
- the control device 120 transmits an instruction command to the first adjustment valve 41 to adjust the flow rate of the refrigerant from the bridge circuit 112 to the heat source side heat exchanger 20 during the heating operation, and during the cooling operation, the heat source side heat exchange.
- the flow rate of the refrigerant from the vessel 20 toward the bridge circuit 112 is adjusted.
- the control device 120 determines the degree of superheat (the detected temperature with respect to the saturated vapor pressure temperature) based on the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the intake pressure sensor 152 and the detected temperature from the first intake temperature sensor 161.
- the first adjustment valve 41 can be made to function as an expansion valve that adjusts the flow rate of the refrigerant according to the temperature difference), and the first adjustment valve 41 can be fully opened during the cooling operation.
- the saturated vapor pressure temperature can be converted from the suction pressure of the compressor 10 detected by the suction pressure sensor 152 using a predetermined conversion formula or conversion table.
- the control device 120 transmits an instruction command to the second regulating valve 42 to adjust the flow rate of the refrigerant from the use side heat exchanger 50 to the bridge circuit 112 during the heating operation, and from the bridge circuit 112 during the cooling operation.
- the flow rate of the refrigerant toward the use side heat exchanger 50 is adjusted.
- the control device 120 can fully open the second adjustment valve 42 during the heating operation, and the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152 and the first suction temperature sensor 161 during the cooling operation.
- the second adjustment valve 42 is caused to function as an expansion valve that adjusts the flow rate of the refrigerant in accordance with the degree of superheat based on the detected temperature from.
- the control device 120 transmits an instruction command to the refrigerant auxiliary evaporator adjusting valve 73 to adjust the flow rate of the refrigerant from the bridge circuit 112 toward the refrigerant auxiliary evaporator 72 during the heating operation or the cooling operation.
- the control device 120 transmits an instruction command to the first switching valve 114 to block the refrigerant from the heat source side heat exchanger 20 to the receiver 71 by closing the first switching valve 114 during the heating operation.
- the first switching valve 114 is opened to allow the refrigerant to flow from the heat source side heat exchanger 20 toward the receiver 71.
- the control device 120 can fully close the first adjustment valve 41 when opening the first switching valve 114 during the cooling operation.
- the control device 120 transmits an instruction command to the second switching valve 116 to open the second switching valve 116 during the heating operation or the cooling operation, from the bottom surface opening 82 a of the accumulator 82 toward the compressor 10. While circulating the refrigerant, the second switching valve 116 is closed to block the refrigerant from the bottom opening 82 a of the accumulator 82 to the compressor 10. Specifically, the control device 120 determines in advance the degree of superheat based on the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152 and the detected temperature from the second suction temperature sensor 162 during the heating operation or the cooling operation. When the value is equal to or greater than a predetermined value (first predetermined value), the second switching valve 116 is opened. When the degree of superheat falls below a predetermined value (first predetermined value), the second switching valve 116 is closed. To do.
- the control device 120 transmits an instruction command to the third switching valve 117 so that the third switching valve 117 is closed during the heating operation or the cooling operation, and the supercooling heat is supplied from the refrigerant liquid level outlet 71c of the receiver 71.
- the refrigerant charging adjustment valve 119 is fully closed during the heating operation or the cooling operation, and is externally supplied. Block the flow of refrigerant.
- the third switching valve 117 and the refrigerant charging adjustment valve 119 are used during a pump-down operation described later.
- FIG. 2 is a schematic block diagram of the heat pump 100 showing a heating operation state in which a heating operation is performed.
- a thick line (including a thick broken line in FIGS. 4 and 5) indicates the flow of the refrigerant.
- the control device 120 adjusts the opening of the first adjustment valve 41 and the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73, fully opens the second adjustment valve 42, and adjusts for the subcooling heat exchanger.
- the valve 92 and the refrigerant charging adjustment valve 119 are fully closed, the first switching valve 114 and the third switching valve 117 are closed, and the second switching valve 116 is opened.
- the control device 120 when performing the heating operation, switches the four-way valve 111 to the first connection state so as to connect the first refrigerant path 113a and the eighth refrigerant path 113h and the third refrigerant path 113c and the second refrigerant path 113h.
- the refrigerant path 113b is communicated.
- the refrigerant in the high-pressure gas state (hereinafter referred to as high-pressure gas refrigerant) discharged from the compressor 10 flows from the oil separator 81 in the first refrigerant path 113a to the four-way valve 111, the eighth refrigerant path 113h, and the other. It flows to the use side heat exchanger 50 via the communication pipe 110b.
- the temperature of the high-pressure gas refrigerant flowing to the refrigerant circuit 110 side of the use side heat exchanger 50 is higher than the temperature of the temperature adjustment target (in this example, indoor air) of the use side heat exchanger 50. For this reason, heat moves from the high-pressure gas refrigerant to the temperature control target (in this example, indoor air). As a result, the high-pressure gas refrigerant loses heat of condensation and liquefies to become a high-pressure liquid refrigerant (hereinafter referred to as high-pressure liquid refrigerant).
- the temperature control target in this example, indoor air
- the use-side heat exchanger 50 functions as a heater for a temperature adjustment target (in this example, indoor air) radiated by the high-pressure gas refrigerant.
- the high-pressure liquid refrigerant flows from the use side heat exchanger 50 to the second intermediate connection point P3 of the bridge circuit 112 via the second regulating valve 42, one communication pipe 110a, and the seventh refrigerant path 113g. Since the second intermediate connection point P3 is located on the inlet side of the third check valve 112c and on the outlet side of the fourth check valve 112d, the high-pressure liquid refrigerant is supplied from the first check valve 112a and the fourth check valve 112a. It does not flow toward the check valve 112d, and passes through the third check valve 112c and the outflow connection point P2 from the second intermediate connection point P3 to the receiver 71 and the sixth refrigerant route 113f from the fifth refrigerant path 113e.
- the inflow connection point P4 is on the inflow side of the second check valve 112b and the fourth check valve 112d, but the high-pressure liquid refrigerant described above flows to the second intermediate connection point P3 and the outflow connection point P2. Therefore, the high-pressure liquid refrigerant does not flow toward the first check valve 112a and the fourth check valve 112d due to a pressure difference from the high-pressure liquid refrigerant flowing to the second intermediate connection point P3 and the outflow connection point P2. From the inflow connection point P4, the first check valve 41 passes through the second check valve 112b and the first intermediate connection point P1.
- the high-pressure liquid refrigerant expands to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (hereinafter referred to as a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant), and the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant passes through the fourth refrigerant path 113d.
- a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant hereinafter referred to as a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant
- the temperature of the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing in the heat source side heat exchanger 20 is lower than the temperature of air (specifically, outside air) flowing through the heat source side heat exchanger 20. For this reason, heat moves from air (specifically, outside air) to the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
- the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is vaporized by obtaining evaporation heat, and becomes a refrigerant in a low-pressure gas state (hereinafter referred to as a low-pressure gas refrigerant). That is, in the heating operation, the heat source side heat exchanger 20 functions as a refrigerant evaporator that absorbs heat from the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
- the low-pressure gas refrigerant flows from the heat source side heat exchanger 20 to the third refrigerant path 113c.
- the control device 120 since the control device 120 communicates the third refrigerant path 113c and the second refrigerant path 113b by the four-way valve 111, the low-pressure gas refrigerant is supplied to the accumulator 82 and the second switching on the second refrigerant path 113b. The air is sucked into the compressor 10 via the valve 116.
- the high-pressure liquid refrigerant that has flowed from the sixth refrigerant path 113f to the ninth refrigerant path 113i passes through the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73.
- the high-pressure liquid refrigerant expands to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows to the refrigerant auxiliary evaporator 72.
- the temperature of the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing to the refrigerant circuit 110 side of the refrigerant auxiliary evaporator 72 is lower than the temperature of the engine cooling water flowing to the engine cooling water circuit side (not shown) of the refrigerant auxiliary evaporator 72. For this reason, heat moves from the engine coolant to the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. As a result, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is vaporized by obtaining the evaporation heat, becomes a low-pressure gas refrigerant, and is sent to the tenth refrigerant path 113j. On the other hand, the engine coolant is cooled by the endothermic action of the refrigerant.
- the temperature adjustment target in this example, indoor air
- the use side heat exchanging unit 101 in this example, the indoor unit
- FIG. 3 is a schematic block diagram of the heat pump 100 showing a cooling operation state in which the cooling operation is performed.
- the control device 120 in the cooling operation, the control device 120 fully closes the refrigerant charging adjustment valve 119, the first adjustment valve 41, the second adjustment valve 42, the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73, and the supercooling heat.
- the opening of the adjustment valve 92 for the exchanger is adjusted, the first switching valve 114 and the second switching valve 116 are opened, and the third switching valve 117 is closed.
- the control device 120 when performing the cooling operation, switches the four-way valve 111 to the second connection state to communicate the first refrigerant path 113a and the third refrigerant path 113c, and the eighth refrigerant path 113h and the second refrigerant path.
- the refrigerant path 113b is communicated.
- the high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows from the oil separator 81 in the first refrigerant path 113a to the heat source side heat exchanger 20 via the four-way valve 111 and the third refrigerant path 113c.
- the temperature of the high-pressure gas refrigerant flowing through the heat source side heat exchanger 20 is higher than the temperature of air (specifically, outside air) flowing through the heat source side heat exchanger 20. For this reason, heat moves from the high-pressure gas refrigerant to the air (specifically, outside air). As a result, the high pressure gas refrigerant loses heat of condensation and liquefies to become a high pressure liquid refrigerant. That is, in the cooling operation, the heat source side heat exchanger 20 functions as a refrigerant condenser that dissipates heat from the high-pressure gas refrigerant.
- the high-pressure liquid refrigerant passes from the heat source side heat exchanger 20 through the fourth refrigerant path 113d, the first switching valve 114 and the check valve 115 in the eleventh refrigerant path 113k, and the first adjustment valve in the fourth refrigerant path 113d. 41, via the first intermediate connection point P1, the first check valve 112a and the outflow connection point P2 of the bridge circuit 112, through the fifth refrigerant path 113e, the receiver 71, and the supercooling heat exchanger 91 of the sixth refrigerant path 113f. Then, the current flows to the inflow connection point P4 of the bridge circuit 112.
- the inflow connection point P4 is on the inflow side of the second check valve 112b and the fourth check valve 112d, the high-pressure liquid refrigerant described above flows to the first intermediate connection point P1 and the outflow connection point P2. Therefore, the high-pressure liquid refrigerant does not flow toward the second check valve 112b and the third check valve 112c due to a pressure difference from the high-pressure liquid refrigerant flowing to the first intermediate connection point P1 and the outflow connection point P2.
- the inflow connection point P4 passes through the second check valve 42 through the fourth check valve 112d, the second intermediate connection point P3, the seventh refrigerant path 113g, and the one connection pipe 110a.
- the high-pressure liquid refrigerant expands to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows to the use side heat exchanger 50.
- the temperature of the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing to the refrigerant circuit 110 side of the use side heat exchanger 50 is lower than the temperature of the temperature adjustment target (in this example, indoor air) of the use side heat exchanger 50. For this reason, heat moves from the temperature control target (in this example, indoor air) to the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. As a result, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is vaporized by obtaining the evaporation heat, and becomes a low-pressure gas refrigerant.
- the temperature control target in this example, indoor air
- the temperature control target in this example, indoor air
- the second adjustment valve 42 functions as an expansion valve that expands the high-pressure liquid refrigerant to form a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the use-side heat exchanger 50 absorbs the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. It functions as a cooler for the temperature control target (in this example, indoor air).
- the low-pressure gas refrigerant flows from the use side heat exchanger 50 to the other communication pipe 110b and the eighth refrigerant path 113h.
- the control device 120 since the control device 120 communicates the eighth refrigerant path 113h and the second refrigerant path 113b by the four-way valve 111, the low-pressure gas refrigerant is supplied to the accumulator 82 and the second switching on the second refrigerant path 113b. The air is sucked into the compressor 10 via the valve 116.
- the high-pressure liquid refrigerant that has flowed from the sixth refrigerant path 113f to the ninth refrigerant path 113i passes through the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73.
- the high-pressure liquid refrigerant expands to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows to the refrigerant auxiliary evaporator 72.
- the temperature of the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing to the refrigerant circuit 110 side of the refrigerant auxiliary evaporator 72 is lower than the temperature of the engine cooling water flowing to the engine cooling water circuit side (not shown) of the refrigerant auxiliary evaporator 72. For this reason, heat moves from the engine coolant to the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. As a result, the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is vaporized by obtaining the evaporation heat, becomes a low-pressure gas refrigerant, and is sent to the tenth refrigerant path 113j. On the other hand, the engine coolant is cooled by the endothermic action of the refrigerant.
- the high-pressure liquid refrigerant that has flowed from the sixth refrigerant path 113f to the thirteenth refrigerant path 113m passes through the adjustment valve 92 for the supercooling heat exchanger.
- the high-pressure liquid refrigerant expands to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows to the supercooling heat exchanger 91.
- the temperature of the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing to the 13th refrigerant path 113m side of the supercooling heat exchanger 91 is lower than the temperature of the high-pressure liquid refrigerant flowing to the sixth refrigerant path 113f side of the supercooling heat exchanger 91. For this reason, heat moves from the high-pressure liquid refrigerant to the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
- the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant is vaporized by obtaining evaporation heat, becomes a low-pressure gas refrigerant, and is sent to the refrigerant path closer to the compressor 10 than the second switching valve 116 of the twelfth refrigerant path 113l.
- the high-pressure liquid refrigerant is cooled by the endothermic action of the refrigerant.
- the temperature adjustment target in this example, indoor air
- the use side heat exchanging unit 101 in this example, the indoor unit
- the heat pump 100 is configured to perform a pump-down operation in which the receiver 71 collects the liquid refrigerant at a predetermined stop.
- the pump-down operation performed at a predetermined stop is performed every time the heat pump 100 is stopped (for example, every time immediately before the engine 60 is driven and the clutch 11 is disengaged), and the operation of the heat pump 100 is performed.
- This is a concept that includes the case where the operation is terminated (for example, the operation is performed immediately before the drive of the engine 60 is stopped).
- the pump-down operation is based on a cooling operation, but the control device 120 opens the first switching valve 114, fully opens the first adjustment valve 41 during the pump-down operation, and sets the detected pressure from the suction pressure sensor 152 to the detected pressure.
- the third switching valve 117 is opened and the receiver 71 is opened.
- the third switching valve 117 is closed. .
- control device 120 transmits an instruction command to the refrigerant charging adjustment valve 119 during the pump down operation, thereby adjusting the flow rate of the refrigerant charged from the outside (specifically, supplemented) during the refrigerant charging. Specifically, during the pump-down operation, the control device 120 determines that the degree of superheat based on the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152 and the detected temperature from the third suction temperature sensor 163 is a predetermined value (second predetermined value).
- the flow rate of the refrigerant from the refrigerant charging port 102a toward the refrigerant auxiliary evaporator 72 is adjusted, and when the degree of superheat falls below a predetermined value (second predetermined value), the refrigerant charging adjustment valve 119 is adjusted. Is fully closed.
- FIG. 4 is a schematic block diagram of the heat pump 100 showing a pump-down operation state in which the pump-down operation is performed.
- the pump-down operation is based on a cooling operation, but in the pump-down operation shown in FIG. 4, the control device 120 fully opens the first adjustment valve 41, the second adjustment valve 42, the refrigerant auxiliary evaporator adjustment valve 73, The cooling heat exchanger regulating valve 92 and the refrigerant charging regulating valve 119 are fully closed, the first switching valve 114 and the third switching valve 117 are opened, and the second switching valve 116 is closed.
- a fan (not shown) that ventilates the usage-side heat exchanger 50 in the usage-side heat exchange unit 101 is stopped.
- the control device 120 when performing the pump-down operation, switches the four-way valve 111 to the second connection state so as to communicate the first refrigerant path 113a and the third refrigerant path 113c and the eighth refrigerant path 113h and the eighth refrigerant path 113h.
- the two refrigerant paths 113b are communicated.
- the high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows from the oil separator 81 in the first refrigerant path 113a to the heat source side heat exchanger 20 via the four-way valve 111 and the third refrigerant path 113c.
- the high-pressure gas refrigerant flowing in the heat source side heat exchanger 20 loses heat of condensation and becomes a high-pressure liquid refrigerant as in the cooling operation.
- the high-pressure liquid refrigerant passes from the heat source side heat exchanger 20 through the fourth refrigerant path 113d, the first switching valve 114 and the check valve 115 in the eleventh refrigerant path 113k, and the first adjustment valve in the fourth refrigerant path 113d. 41, the first intermediate connection point P1, the first check valve 112a and the outflow connection point P2 of the bridge circuit 112, and then flows to the receiver 71 via the fifth refrigerant path 113e.
- the high-pressure liquid refrigerant is connected to the sixth refrigerant path 113f and the inflow connection. It accumulates in the receiver 71 after the outflow to the connecting pipe 110a is settled through the point P4, the fourth check valve 112d, the second intermediate connection point P3, and the seventh refrigerant path 113g.
- the refrigerant liquid level Ra of the liquid refrigerant R stored in the receiver 71 rises.
- the refrigerant liquid surface Ra of the liquid refrigerant R stored in the receiver 71 reaches the refrigerant liquid surface outlet 71c of the receiver 71, the liquid refrigerant R passes from the refrigerant liquid surface outlet 71c to the fourteenth refrigerant path 113n (see the thick broken line).
- the liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant R in the receiver 71 has reached a predetermined amount (specifically, the refrigerant liquid surface Ra of the liquid refrigerant R is positioned at the refrigerant liquid surface outlet 71c of the receiver 71).
- the third switching valve 117 is closed, and the pump-down operation is terminated.
- the pump down operation time has an upper limit of a predetermined time.
- the liquid refrigerant R can be collected in the receiver 71 at the predetermined stop time by performing the pump down operation at the predetermined stop time.
- the refrigerant circuit 110 is filled with a predetermined specified amount of refrigerant.
- the prescribed charging amount of the refrigerant charged in the refrigerant circuit 110 is such that the refrigerant charging is performed when the internal volume of the refrigerant circuit 110 (for example, the length and the diameter of the pair of connecting pipes 110a and 110b) differs depending on the installation location of the heat pump 100. The amount will be different.
- the refrigerant circuit 110 on the use side heat exchanging unit 101 side and the refrigerant circuit 110 on the heat source side heat exchanging unit 102 side have predetermined rated filling amounts for filling the refrigerant, respectively. If the internal volume of the indefinite refrigerant circuit (the length and the diameter of the pair of connecting pipes 110a and 110b in this example) is known, the refrigerant can be charged without any trouble.
- a refrigerant circuit with an indefinite internal volume for example, a pair of communication pipes 110a and 110b.
- the internal volume of the refrigerant circuit with an indefinite internal volume for example, the length and the diameter of the pair of connecting pipes 110a and 110b
- the product for example, the internal volume based on the length and the diameter of the pair of connecting pipes 110a and 110b
- the refrigerant circuit 110 can be reliably filled with the specified amount of refrigerant.
- the heat pump 100 when replacing the use side heat exchanging unit 101 and the heat source side heat exchanging unit 102, the heat pump 100 is installed while leaving a refrigerant circuit (for example, a pair of connecting pipes 110a and 110b) having an indefinite internal volume.
- a refrigerant circuit for example, a pair of connecting pipes 110a and 110b
- the internal volume of the refrigerant circuit having an indefinite internal volume is often not known in advance.
- the heat pump 100 has an internal volume of the refrigerant circuit with an indefinite internal volume (in this example, the internal volume based on the length and diameter of the pair of connecting pipes 110a and 110b) is not known in advance.
- the refrigerant filling operation when the heat pump 100 is installed uses a pump-down operation in which the liquid refrigerant is collected in the receiver 71 at a predetermined stop.
- FIG. 5 shows a state of refrigerant filling when installing the heat pump 100 in which the internal volume of the refrigerant circuit is not known in advance using the pump-down operation (for example, existing pipes are used as the communication pipe 110a and the communication pipe 110b).
- 1 is a schematic block diagram of a heat pump 100.
- the opening degree of the refrigerant charging adjustment valve 119 is adjusted, and the refrigerant is evacuated from the refrigerant charging port 102a of the fifteenth refrigerant path 113o to the refrigerant auxiliary evaporation of the ninth refrigerant path 113i via the refrigerant charging adjustment valve 119.
- the refrigerant auxiliary evaporator 72 side is filled with the regulator valve 73 (see the thick chain line). Then, the control device 120, when the degree of superheat based on the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152 and the detected temperature from the third suction temperature sensor 163 falls below a predetermined value (second predetermined value).
- the specified charging amount of the refrigerant charged in the refrigerant circuit 110 in the heat pump 100 is the refrigerant charging amount when the controller 120 recognizes that the liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant R in the receiver 71 has reached a predetermined amount. Yes.
- the controller 120 recognizes that the liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant R in the receiver 71 has reached a predetermined amount, the controller 120 fully closes the refrigerant charging adjustment valve 119 and / or closes the third switching valve 117.
- control device 120 detects the amount of liquid refrigerant R in liquid refrigerant R at receiver 71 during the pump-down operation (in this example, every pump-down operation), and causes refrigerant leakage. The presence / absence is determined.
- a first embodiment and a second embodiment showing specific modes for determining whether or not there is a refrigerant leakage will be described below.
- a detection member such as a liquid level sensor for detecting the refrigerant liquid level Ra of the liquid refrigerant R in the receiver 71 may be separately provided.
- a predetermined predetermined position of the receiver 71 (this example)
- the refrigerant path from the refrigerant liquid level outlet 71c) to the suction side of the compressor 10 (in this example, the 14th refrigerant path 113n, the thirteenth refrigerant path 113m, the supercooling heat than the connection point of the fourteenth refrigerant path 113n).
- a refrigerant path closer to the compressor 10 than a connection point between the refrigerant path on the exchanger 91 side and the thirteenth refrigerant path 113m of the merge path 113b1 is provided, and the degree of superheat of the refrigerant in the refrigerant path (in this example, the suction pressure sensor 152).
- the degree of superheat based on the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the first suction sensor and the detected temperature from the third suction temperature sensor 163) has elapsed even after the first predetermined time has elapsed.
- Value determines that the words refrigerant less than the filling volume of provisions determines that the refrigerant leakage is present when it is detected that is (second predetermined value) or more.
- the control device 120 determines that the degree of superheat based on the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152 and the detected temperature from the third suction temperature sensor 163 is a predetermined value (second When the value falls below the predetermined value (second predetermined value) within a first predetermined time from a state equal to or higher than the predetermined value), the receiver 71 recognizes that the liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant R in the receiver 71 is sufficient, and there is no refrigerant leakage. Is determined.
- the control device 120 runs short of the liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant R in the receiver 71. It is determined that there is a refrigerant leak. The determination of the presence or absence of refrigerant leakage is performed within a predetermined determination time that is shorter than the pump-down operation time.
- FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a control operation according to the first embodiment by the control device 120 in the heat pump 100.
- the control device 120 starts the pump-down operation (step S ⁇ b> 10), and detects the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152 and the detection from the third suction temperature sensor 163. The degree of superheat is calculated based on the temperature (step S20).
- control device 120 determines whether or not the calculated degree of superheat is greater than or equal to a predetermined value (step S30), and if it is determined that the degree of superheat is lower than the predetermined value (step S30: No), refrigerant leakage If it is determined that there is no value (step S40) and the processing operation ends, but if it is determined that the value is equal to or greater than the predetermined value (step S30: Yes), the timer time is measured by the timer function (step S50), and step S60.
- control device 120 determines whether or not the measured timer time is equal to or longer than the first predetermined time (step S60), and when it is determined that the measured timer time is less than the first predetermined time (step S60: No), On the other hand, when it moves to step S20, when it is judged that it became more than 1st predetermined time (step S60: Yes), it determines with there being refrigerant
- route (this example 13th refrigerant
- a supercooling heat exchanger 91 is provided. In such a configuration, prior to performing the pump-down operation, the refrigerant path closer to the compressor 10 than the supercooling heat exchanger 91 and the supercooling heat exchanger 91 (in this example, the supercooling heat exchanger of the thirteenth refrigerant path 113m).
- a refrigerant (for example, a liquid refrigerant or a gas-liquid two-phase refrigerant) having a superheat degree smaller than a predetermined value (second predetermined value) may stay in the twelfth refrigerant path 113l side of 91.
- a predetermined value second predetermined value
- the control device 120 determines the presence or absence of refrigerant leakage after the elapse of a predetermined second predetermined time from the start of the pump-down operation. That is, in the second embodiment, the control device 120 determines that the degree of superheat of the refrigerant in the refrigerant path from the predetermined position of the receiver 71 to the suction side of the compressor 10 after the second predetermined time has elapsed since the start of the pump-down operation.
- the refrigerant for example, liquid refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant
- the refrigerant having a superheat degree smaller than a predetermined value (second predetermined value) staying in the refrigerant path flows for the second predetermined time. It can be longer than expected time.
- FIG. 7 is a flowchart showing an example of a control operation according to the second embodiment by the control device 120 in the heat pump 100.
- the processing example of the control operation shown in FIG. 7 is the processing example of the control operation shown in FIG. 6 in which the processing of steps S11 and S12 is provided between the processing of step S10 and the processing of step S20.
- FIG. 7 the same processes as those in the flowchart according to the first embodiment shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described.
- the controller 120 starts the pump-down operation (Step S10), measures the timer time by the timer function (Step S11), and proceeds to Step S12.
- step S12 determines whether or not the measured timer time has passed the second predetermined time (step S12), and determines that the second predetermined time has not passed (step S12: No). The process proceeds to step S11 and waits until the second predetermined time elapses. If it is determined that the second predetermined time elapses (step S12: Yes), the process proceeds to step S20.
- the liquid refrigerant of the liquid refrigerant R in the receiver 71 during the pump-down operation for collecting the liquid refrigerant R in the receiver 71 at a predetermined stop (in this example, every time the pump down operation is performed). Since the amount is detected and the presence or absence of refrigerant leakage is determined, it is possible to determine the presence or absence of refrigerant leakage in a timely manner.
- the degree of superheat of the refrigerant in the refrigerant path from the predetermined predetermined position of the receiver 71 to the suction side of the compressor (in this example, the saturated vapor pressure temperature based on the detected pressure from the suction pressure sensor 152) And the degree of superheat based on the detected temperature from the third suction temperature sensor 163 in the refrigerant path closer to the compressor 10 than the connection point between the merging path 113b1 and the thirteenth refrigerant path 113m is predetermined even if the first predetermined time has elapsed.
- the liquid refrigerant amount of the liquid refrigerant R in the receiver 71 at the time of initial filling is maintained at a predetermined amount by determining that there is refrigerant leakage when it is detected that the value is equal to or greater than the value (second predetermined value).
- the presence or absence of refrigerant leakage can be determined based on the above. Thereby, the determination precision of the presence or absence of refrigerant
- coolant leakage can be improved.
- an existing pressure sensor and temperature sensor can be used, it is not necessary to separately provide a detection member such as a liquid level sensor, and the cost can be reduced accordingly.
- the supercooling heat exchanger 91 when the supercooling heat exchanger 91 is provided in the refrigerant path from the predetermined predetermined position of the receiver 71 to the suction side of the compressor 10, in the second embodiment, By determining the presence or absence of refrigerant leakage after the elapse of the second predetermined time from the start of the pump-down operation, the degree of superheat is predetermined in the refrigerant path closer to the compressor 10 than the supercooling heat exchanger 91 and the supercooling heat exchanger 91.
- the staying refrigerant for example, liquid refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant
- the staying refrigerant for example, liquid refrigerant or gas-liquid two-phase refrigerant
- the present invention relates to a heat pump, and in particular, can be applied to a use for determining the presence or absence of refrigerant leakage in a timely manner.
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Abstract
ヒートポンプは、圧縮機、熱源側熱交換器、レシーバ、膨張弁および利用側熱交換器を設け、予め定めた所定の停止時にレシーバに液冷媒を回収するポンプダウン運転を行う構成とされており、ポンプダウン運転時にレシーバにおける液冷媒の液冷媒量を検知して冷媒漏洩の有無を判定する。
Description
本発明は、ヒートポンプ、特に、冷媒漏洩の有無を判定するヒートポンプに関する。
ヒートポンプは、一般的に、圧縮機により冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を凝縮して熱源側熱交換器(例えば室外熱交換器)または利用側熱交換器(例えば室内熱交換器)を介して冷媒から凝縮熱を放出させ、凝縮した冷媒を膨張弁により減圧膨張させ、減圧膨張させた冷媒を蒸発させて利用側熱交換器または熱源側熱交換器を介して冷媒に蒸発熱を吸熱させ、蒸発させた冷媒を再び圧縮機に吸入するように構成されている。
ところで、近年、地球温暖化防止等の観点から、ヒートポンプに使用される冷媒は、地球温暖化係数が比較的小さい冷媒(例えば冷媒番号R32といった単一冷媒)に移行しつつあり、さらには非フロン系の冷媒への転換が要求されている。また、フロン系の冷媒は、地球温暖化係数が小さいほど、可燃性を示す傾向にあり、また、非フロン系の冷媒の中にも可燃性のものがあり、安全に配慮する必要がある。
このため、ヒートポンプからの冷媒漏洩の有無を監視するための対応が厳格化される状況にあり、これまで以上に適時に冷媒漏洩の有無を判定することが求められている。
この点に関し、特許文献1は、入力される検知スケジュールに基づいて冷媒漏洩検知運転を行う冷凍装置の管理システムを開示している。また、特許文献2は、過熱度の時間的変化値に基づき冷媒漏洩の有無を判定する構成を開示している。
しかしながら、特許文献1は、冷媒漏洩検知運転モードを実施させる日時に関する検知スケジュールに基づいて冷媒漏洩検知運転を行う構成を開示しているに過ぎず、特許文献2は、冷媒漏洩の有無の判定タイミングについて何も示していない。すなわち、特許文献1および特許文献2の何れの構成も、適時に冷媒漏洩の有無を判定することができない。
そこで、本発明は、適時に冷媒漏洩の有無を判定することができるヒートポンプを提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成するために、圧縮機、熱源側熱交換器、レシーバ、膨張弁および利用側熱交換器を設け、予め定めた所定の停止時に前記レシーバに液冷媒を回収するポンプダウン運転を行う構成とされており、前記ポンプダウン運転時に前記レシーバにおける前記液冷媒の液冷媒量を検知して冷媒漏洩の有無を判定することを特徴とするヒートポンプを提供する。
本発明において、前記レシーバの予め定めた所定位置から前記圧縮機の吸入側に到る冷媒経路を設け、該冷媒経路における冷媒の過熱度が予め定めた第1所定時間経過しても所定値以上であることを検知した場合に冷媒漏洩が有ると判定する態様を例示できる。
本発明において、前記レシーバの予め定めた所定位置から前記圧縮機の吸入側に到る前記冷媒経路に過冷却熱交換器を設け、前記ポンプダウン運転の開始から予め定めた第2所定時間経過後に冷媒漏洩の有無を判定する態様を例示できる。
本発明によると、適時に冷媒漏洩の有無を判定することが可能となる。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るヒートポンプ100の概略ブロック図である。
図1に示すヒートポンプ100は、冷媒を圧縮する圧縮機10を駆動し、冷媒の凝縮熱または蒸発熱により温調するようになっている。ここで、温調とは、例えば、ヒートポンプ100を空調機として機能させる場合には室内の空気や冷蔵庫内または冷凍庫内の空気の温度調節であり、ヒートポンプ100をチラーとして機能させる場合にはチラー用の循環液の温度調節である。循環液としては、熱媒体として作用するものであれば何れのものであってもよく、代表的には水を例示できる。但し、それに限定されるものではなく、循環液は、例えば、水に不凍液を含有したものであってもよい。
ヒートポンプ100は、冷媒を吸入・吐出する圧縮機10と、冷媒と空気(具体的には外気)との間で熱交換させる熱源側熱交換器20と、熱源側熱交換器20のための熱源側熱交換器用ファン30と、冷媒の流量を調整する調整弁40と、温調対象と冷媒との間で熱交換させる利用側熱交換器50と、圧縮機10を駆動する駆動源(この例ではエンジン60)と、液冷媒を回収するレシーバ71と、冷媒を流通させる冷媒回路110と、制御装置120とを備えている。
ここで、温調対象は、例えば、ヒートポンプ100を空調機として機能させる場合には室内の空気や冷蔵庫内または冷凍庫内の空気であり、ヒートポンプ100をチラーとして機能させる場合には循環液である。また、エンジン60としては、例えば、ガス燃料を燃料とするエンジン(所謂ガスエンジン)であってもよいし、液体燃料を燃料とするエンジンであってもよい。この例では、エンジン60は、ガスエンジンとされている。従って、ヒートポンプ100は、ガスヒートポンプ(GHP:Gas Heat Pump)とされる。駆動源としては、エンジン60の他、電気モーターを用いてもよい。駆動源として電気モーターを用いる場合、ヒートポンプ100は、電気ヒートポンプ(EHP:Electric Heat Pump)とされる。
そして、ヒートポンプ100は、冷媒を減圧して低温になる状態と、冷媒を加圧して高温になる状態とを繰り返しながら冷媒を熱源側熱交換器20と利用側熱交換器50との間で循環させることで、後述するように利用側熱交換部101において、温調対象(例えば室内の空気)を加熱(例えば室内を暖房)する加熱運転と、温調対象(例えば室内の空気)を冷却(例えば室内を冷房)する冷却運転とを実行するようになっている。
圧縮機10は、複数台の圧縮機を並列に接続したものであってもよく、熱源側熱交換器20は、複数台の熱源側熱交換器を並列に接続したものであってもよい。調整弁40は、膨張弁として機能し、この例では、閉塞可能な第1調整弁41と閉塞可能な第2調整弁42とで構成されている。第1調整弁41は、複数個の調整弁を並列に接続したものであってもよい。第2調整弁42および利用側熱交換器50は、利用側熱交換部101を構成しており、利用側熱交換部101は、この例では、室内機とされている。また、ヒートポンプ100の構成部材のうちの第2調整弁42、利用側熱交換器50および一対の連絡配管110a,110bを除く構成部材を備えた熱源側熱交換部102は、この例では、室外機とされている。
ヒートポンプ100は、冷媒とエンジン60の排熱(この例ではエンジン冷却水の熱)との間で熱交換させる冷媒補助蒸発器72(サブエバポレータ)と、閉塞可能な冷媒補助蒸発器用調整弁73とをさらに備えている。
冷媒回路110には、圧縮機10、熱源側熱交換器20、調整弁40、利用側熱交換器50、レシーバ71、冷媒補助蒸発器72および冷媒補助蒸発器用調整弁73が設けられている。
冷媒回路110は、四方弁111、ブリッジ回路112、第1冷媒経路113aから第10冷媒経路113jおよび一対の連絡配管110a,110bを備えている。
四方弁111は、制御装置120からの指示信号により、第1接続状態(図1に示す状態)と第2接続状態とに切り替える構成とされている。第1接続状態は、流入口111aと一方の接続口111cとを接続し、かつ、他方の接続口111dと流出口111bとを接続する状態である。第2接続状態は、流入口111aと他方の接続口111dとを接続し、かつ、一方の接続口111cと流出口111bとを接続する状態である。これにより、四方弁111は、冷媒の流れ方向を切り替えることができる。なお、図1では、加熱運転を行っている加熱運転状態を示している。
ブリッジ回路112は、4つの逆止弁(第1逆止弁112a、第2逆止弁112b、第3逆止弁112cおよび第4逆止弁112d)を備えている。ブリッジ回路112は、二つの逆止弁(第1逆止弁112aおよび第2逆止弁112b)を含む第1逆止弁列1121と、残りの二つの逆止弁(第3逆止弁112cおよび第4逆止弁112d)を含む第2逆止弁列1122とで構成されている。
第1逆止弁列1121は、第1逆止弁112aおよび第2逆止弁112bを冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続したものとされている。第2逆止弁列1122は、第3逆止弁112cおよび第4逆止弁112dを冷媒の流れる方向が同じになるように直列に接続したものとされている。そして、第1逆止弁列1121および第2逆止弁列1122は、冷媒の流れる方向が同じになるように並列に接続されている。
ブリッジ回路112において、第1逆止弁112aと第2逆止弁112bとの間の接続点が第1中間接続点P1とされ、第1逆止弁112aと第3逆止弁112cとの間の接続点が流出接続点P2とされ、第3逆止弁112cと第4逆止弁112dとの間の接続点が第2中間接続点P3とされ、第2逆止弁112bと第4逆止弁112dとの間の接続点が流入接続点P4とされている。
第1冷媒経路113aは、圧縮機10の吐出口10aと四方弁111の流入口111aとを接続する。第2冷媒経路113bは、四方弁111の流出口111bと圧縮機10の吸入口10bとを接続する。第3冷媒経路113cは、四方弁111の他方の接続口111dと熱源側熱交換器20の一方の接続口20aとを接続する。第4冷媒経路113dは、熱源側熱交換器20の他方の接続口20bとブリッジ回路112の第1中間接続点P1とを接続する。第5冷媒経路113eは、ブリッジ回路112の流出接続点P2とレシーバ71の冷媒流入口71aとを接続する。第6冷媒経路113fは、レシーバ71の冷媒流出口71bとブリッジ回路112の流入接続点P4とを接続する。第7冷媒経路113gは、ブリッジ回路112の第2中間接続点P3と利用側熱交換器50の一方の冷媒接続口50aに接続される一方の連絡配管110aとを接続する。第8冷媒経路113hは、利用側熱交換器50の他方の冷媒接続口50bに接続される他方の連絡配管110bと四方弁111の一方の接続口111cとを接続する。第9冷媒経路113iは、ブリッジ回路112の流入接続点P4と冷媒補助蒸発器72の冷媒流入口72aとを接続する。第10冷媒経路113jは、冷媒補助蒸発器72の冷媒流出口72bと第2冷媒経路113bの途中の合流点P5とを接続する。ここで、第2冷媒経路113bにおいて合流点P5よりも下流側(圧縮機10側)は、合流経路113b1とされている。
レシーバ71は、第5冷媒経路113eからの液冷媒を一時的に蓄える。調整弁40を構成する第1調整弁41は、第4冷媒経路113dに設けられており、加熱運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。調整弁40を構成する第2調整弁42は、利用側熱交換部101において一方の連絡配管110aと利用側熱交換器50の一方の冷媒接続口50aとの冷媒経路51に設けられており、冷却運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。冷媒補助蒸発器用調整弁73は、第9冷媒経路113iに設けられており、加熱運転時または冷却運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。
本実施の形態では、ヒートポンプ100は、第1切替弁114および逆止弁115をさらに備えており、冷媒回路110は、第11冷媒経路113kをさらに備えている。
第11冷媒経路113kは、第4冷媒経路113dの第1調整弁41よりも熱源側熱交換器20側の冷媒経路とブリッジ回路112の流出接続点P2とを接続する。第1切替弁114および逆止弁115は、第11冷媒経路113kに設けられている。第1切替弁114は、開閉動作により第11冷媒経路113kにおいて冷媒を流通させる流通状態と冷媒の流通を遮断する遮断状態とを切り替える。逆止弁115は、第1切替弁114からブリッジ回路112の流出接続点P2へ冷媒を流通させる一方、ブリッジ回路112の流出接続点P2から第1切替弁114への冷媒の流通を遮断する。
本実施の形態では、ヒートポンプ100は、オイルセパレータ81およびアキュムレータ82をさらに備えている。
オイルセパレータ81は、第1冷媒経路113aに設けられており、冷媒に含有する圧縮機10の潤滑油を分離しかつ分離した潤滑油を、バルブ81a(具体的には電磁バルブ)を介して圧縮機10に戻す。アキュムレータ82は、第2冷媒経路113bの合流経路113b1に設けられており、蒸発器として作用する、熱源側熱交換器20、利用側熱交換器50および冷媒補助蒸発器72で蒸発し切れなかった冷媒液を分離する。
本実施の形態では、ヒートポンプ100は、第2切替弁116をさらに備えており、冷媒回路110は、第12冷媒経路113lをさらに備えている。
第12冷媒経路113lは、アキュムレータ82の底面開口82aと合流経路113b1のアキュムレータ82よりも圧縮機10側の冷媒経路とを接続する。第2切替弁116は、第12冷媒経路113lに設けられており、開閉動作により第12冷媒経路113lにおいて冷媒を流通させる流通状態と冷媒の流通を遮断する遮断状態とを切り替える。
本実施の形態では、ヒートポンプ100は、過冷却熱交換器91と、閉塞可能な過冷却熱交換器用調整弁92とをさらに備えており、冷媒回路110は、第13冷媒経路113mをさらに備えている。
第13冷媒経路113mは、ブリッジ回路112の流入接続点P4と第12冷媒経路113lの第2切替弁116よりも圧縮機10側の冷媒経路とを接続する。過冷却熱交換器91は、レシーバ71側の流入口91aおよびブリッジ回路112の流入接続点P4側の流出口91bが第6冷媒経路113fに連通し、かつ、過冷却熱交換器用調整弁92側の流入口91cおよびアキュムレータ82側の流出口91dが第13冷媒経路113mに連通している。過冷却熱交換器用調整弁92は、第13冷媒経路113mの過冷却熱交換器91よりもブリッジ回路112の流入接続点P4側の冷媒経路に設けられており、冷却運転時に開度が調整されて冷媒の流量を制御する。過冷却熱交換器91は、冷却運転時に第6冷媒経路113fに流れる冷媒と第13冷媒経路113mの過冷却熱交換器用調整弁92よりも過冷却熱交換器91側の冷媒経路に流れる冷媒との間で熱交換させる。これにより、冷却運転時において第6冷媒経路113fに流れる冷媒の冷却効率を向上させることができる。
本実施の形態では、ヒートポンプ100は、第3切替弁117およびキャピラリーチューブ118(細管)をさらに備えており、冷媒回路110は、第14冷媒経路113nをさらに備えている。
第14冷媒経路113nは、レシーバ71の冷媒液面流出口71cと第13冷媒経路113mの過冷却熱交換器用調整弁92よりも過冷却熱交換器91側の冷媒経路とを接続する。ここで、レシーバ71の冷媒液面流出口71cは、レシーバ71の冷媒流出口71bの高さよりも予め定めた所定の距離だけ高い位置に設けられている。第3切替弁117は、第14冷媒経路113nに設けられており、開閉動作により第14冷媒経路113nにおいて冷媒を流通させる流通状態と冷媒の流通を遮断する遮断状態とを切り替える。キャピラリーチューブ118は、第14冷媒経路113nの第3切替弁117よりも第13冷媒経路113m側の冷媒経路に設けられており、冷媒の流量を制御する。
本実施の形態では、ヒートポンプ100は、閉塞可能な冷媒充填用調整弁119をさらに備えており、冷媒回路110は、第15冷媒経路113oをさらに備えている。
第15冷媒経路113oは、冷媒を充填するための冷媒充填口102aと第9冷媒経路113iの冷媒補助蒸発器用調整弁73よりも冷媒補助蒸発器72側の冷媒経路とを接続する。冷媒充填用調整弁119は、第15冷媒経路113oに設けられており、開度が調整されて冷媒の流量を制御する。
第1調整弁41、第2調整弁42、冷媒補助蒸発器用調整弁73、過冷却熱交換器用調整弁92および冷媒充填用調整弁119は、何れも制御装置120からの指示信号により開度を調整できるようになっている。これにより、第1調整弁41、第2調整弁42、冷媒補助蒸発器用調整弁73、過冷却熱交換器用調整弁92および冷媒充填用調整弁119は、冷媒回路110における冷媒の流れを調整することができる。
この例では、第1調整弁41は、閉塞可能な複数の調整弁を並列に接続したものとされている。こうすることで、第1調整弁41は、開度調整された調整弁を組み合わせて冷媒回路110における冷媒の流量を調整することができる。
圧縮機10は、クラッチ11を介してエンジン60に接続されている。クラッチ11は、制御装置120からの指示信号により、エンジン60から圧縮機10に駆動力を伝達する接続状態と、エンジン60から圧縮機10への駆動力の伝達を遮断する遮断状態とをとるようになっている。
ヒートポンプ100は、吐出圧力センサー151、吸入圧力センサー152、第1吸入温度センサー161、第2吸入温度センサー162、第3吸入温度センサー163およびエンジン回転数センサー170をさらに備えている。
吐出圧力センサー151は、圧縮機10の吐出経路における冷媒の吐出圧力を検知する。詳しくは、吐出圧力センサー151は、第1冷媒経路113aのオイルセパレータ81よりも上流側(圧縮機10側)の冷媒経路に設けられており、第1冷媒経路113aのオイルセパレータ81よりも上流側における冷媒の圧力を検知する。
吸入圧力センサー152は、圧縮機10の吸入経路における冷媒の吸入圧力を検知する。詳しくは、吸入圧力センサー152は、第2冷媒経路113bの合流点P5よりも上流側(四方弁111側)の冷媒経路に設けられており、第2冷媒経路113bの合流点P5よりも上流側における冷媒の圧力を検知する。
第1吸入温度センサー161、第2吸入温度センサー162および第3吸入温度センサー163は、何れも圧縮機10の吸入経路における冷媒の吸入温度を検知する。なお、各温度センサーは、この例では、サーミスタとされている。
詳しくは、第1吸入温度センサー161は、第2冷媒経路113bの合流経路113b1のアキュムレータ82よりも上流側(合流点P5側)の冷媒経路に設けられており、合流経路113b1のアキュムレータ82よりも上流側における冷媒の温度を検知する。
第2吸入温度センサー162は、第2冷媒経路113bの合流経路113b1の第12冷媒経路113lとの接続部よりも下流側(圧縮機10側)の冷媒経路に設けられており、合流経路113b1の第12冷媒経路113lとの接続部よりも下流側における冷媒の温度を検知する。
第3吸入温度センサー163は、第12冷媒経路113lの第13冷媒経路113mとの接続部よりも下流側(圧縮機10側)の冷媒経路に設けられており、第12冷媒経路113lの第13冷媒経路113mとの接続部よりも下流側における冷媒の温度を検知する。
エンジン回転数センサー170は、エンジン60に設けられており、エンジン60の回転数(単位時間当たりの回転数)であるエンジン回転数を検知する。
制御装置120は、各種センサーからの検知信号に基づいて、冷媒回路110の駆動を制御するようになっている。
詳しくは、制御装置120は、圧縮機10により、第2冷媒経路113bから吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を第1冷媒経路113aに吐出する。制御装置120は、加熱運転時には、四方弁111を第1接続状態にして第1冷媒経路113aと第8冷媒経路113hとを連通しかつ第3冷媒経路113cと第2冷媒経路113bとを連通する。また、制御装置120は、冷却運転時には、四方弁111を第2接続状態にして第1冷媒経路113aと第3冷媒経路113cとを連通しかつ第8冷媒経路113hと第2冷媒経路113bとを連通する。
熱源側熱交換器20は、加熱運転時に冷媒が吸熱して気化する蒸発器として機能し、冷却運転時に冷媒が放熱して液化する凝縮器として機能する。利用側熱交換器50は、加熱運転時に冷媒が放熱して温調対象(例えば室内の空気)を加熱する加熱器として機能し、冷却運転時に冷媒が吸熱して温調対象(例えば室内の空気)を冷却する冷却器として機能する。冷媒補助蒸発器72および過冷却熱交換器91は、冷媒が吸熱して気化する蒸発器として機能する。
制御装置120は、CPU(Central Processing Unit)等のマイクロコンピュータからなる処理部121と、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリ、RAM(Randam Access Memory)等の揮発性メモリを含む記憶部122とを備え、タイマー機能を有している。
制御装置120は、処理部121が記憶部122のROMに予め格納された制御プログラムを記憶部122のRAM上にロードして実行することにより、各種構成要素の作動制御を行うようになっている。
制御装置120は、第1調整弁41に指示命令を送信することにより、加熱運転時ではブリッジ回路112から熱源側熱交換器20に向かう冷媒の流量を調整し、冷却運転時では熱源側熱交換器20からブリッジ回路112に向かう冷媒の流量を調整する。詳しくは、制御装置120は、加熱運転時には、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第1吸入温度センサー161からの検知温度とに基づく過熱度(飽和蒸気圧温度に対する検知温度との温度差)に応じて冷媒の流量を調整する膨張弁として第1調整弁41を機能させ、冷却運転時には、第1調整弁41を全開にすることができる。なお、飽和蒸気圧温度は、吸入圧力センサー152により検知した圧縮機10の吸入圧力から、予め定めた所定の換算式または換算テーブルによって換算することができる。
制御装置120は、第2調整弁42に指示命令を送信することにより、加熱運転時では利用側熱交換器50からブリッジ回路112に向かう冷媒の流量を調整し、冷却運転時ではブリッジ回路112から利用側熱交換器50に向かう冷媒の流量を調整する。詳しくは、制御装置120は、加熱運転時には、第2調整弁42を全開とすることができ、冷却運転時には、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第1吸入温度センサー161からの検知温度とに基づく過熱度に応じて冷媒の流量を調整する膨張弁として第2調整弁42を機能させる。
制御装置120は、冷媒補助蒸発器用調整弁73に指示命令を送信することにより、加熱運転時または冷却運転時ではブリッジ回路112から冷媒補助蒸発器72に向かう冷媒の流量を調整する。
制御装置120は、第1切替弁114に指示命令を送信することにより、加熱運転時では第1切替弁114を閉塞状態にして熱源側熱交換器20からレシーバ71への冷媒の流通を遮断し、冷却運転時では第1切替弁114を開放状態にして熱源側熱交換器20からレシーバ71に向けて冷媒を流通させる。ここで、制御装置120は、冷却運転時に第1切替弁114を開放状態にする場合には、第1調整弁41を全閉とすることができる。
制御装置120は、第2切替弁116に指示命令を送信することにより、加熱運転時または冷却運転時では第2切替弁116を開放状態にしてアキュムレータ82の底面開口82aから圧縮機10に向けて冷媒を流通させる一方、第2切替弁116を閉塞状態にしてアキュムレータ82の底面開口82aから圧縮機10への冷媒の流通を遮断する。詳しくは、制御装置120は、加熱運転時または冷却運転時には、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第2吸入温度センサー162からの検知温度とに基づく過熱度が予め定めた所定値(第1所定値)以上の場合には第2切替弁116を開放状態にし、該過熱度が所定値(第1所定値)を下回った場合には第2切替弁116を閉塞状態にする。
制御装置120は、第3切替弁117に指示命令を送信することにより、加熱運転時または冷却運転時では第3切替弁117を閉塞状態にしてレシーバ71の冷媒液面流出口71cから過冷却熱交換器91への冷媒の流通を遮断し、また、冷媒充填用調整弁119に指示命令を送信することにより、加熱運転時または冷却運転時では冷媒充填用調整弁119を全閉にして外部からの冷媒の流通を遮断する。なお、第3切替弁117および冷媒充填用調整弁119については、後述するポンプダウン運転の際に使用する。
次に、ヒートポンプ100による加熱運転および冷却運転の運転動作について図2および図3を参照しながら説明する。
(加熱運転の動作)
図2は、加熱運転を行っている加熱運転状態を示すヒートポンプ100の概略ブロック図である。なお、図2および後述する図3から図5において、太線(図4および図5では太破線を含む。)は冷媒の流れを示している。
図2は、加熱運転を行っている加熱運転状態を示すヒートポンプ100の概略ブロック図である。なお、図2および後述する図3から図5において、太線(図4および図5では太破線を含む。)は冷媒の流れを示している。
図2に示す例では、加熱運転において、制御装置120は、第1調整弁41および冷媒補助蒸発器用調整弁73を開度調整し、第2調整弁42を全開とし、過冷却熱交換器用調整弁92および冷媒充填用調整弁119を全閉とし、第1切替弁114および第3切替弁117を閉塞状態とし、第2切替弁116を開放状態としている。
ヒートポンプ100では、加熱運転を行うにあたり、制御装置120は、四方弁111を第1接続状態に切り替えて第1冷媒経路113aと第8冷媒経路113hとを連通しかつ第3冷媒経路113cと第2冷媒経路113bとを連通する。こうすることで、圧縮機10から吐出される高圧ガス状態の冷媒(以下、高圧ガス冷媒という。)が、第1冷媒経路113aのオイルセパレータ81から四方弁111、第8冷媒経路113hおよび他方の連絡配管110bを経由して利用側熱交換器50に流れる。
利用側熱交換器50の冷媒回路110側に流れる高圧ガス冷媒の温度は、利用側熱交換器50の温調対象(この例では室内の空気)の温度よりも高い。このため、高圧ガス冷媒から温調対象(この例では室内の空気)に熱が移動する。この結果、高圧ガス冷媒は凝縮熱を失って液化し、高圧液状態の冷媒(以下、高圧液冷媒という。)になる。一方、温調対象(この例では室内の空気)は冷媒の放熱作用により加熱される。つまり、加熱運転では、利用側熱交換器50は、高圧ガス冷媒が放熱する温調対象(この例では室内の空気)の加熱器として機能する。
高圧液冷媒は、利用側熱交換器50から第2調整弁42、一方の連絡配管110a、第7冷媒経路113gを経由してブリッジ回路112の第2中間接続点P3に流れる。第2中間接続点P3は、第3逆止弁112cの流入口側かつ第4逆止弁112dの流出口側に位置しているため、高圧液冷媒は、第1逆止弁112aおよび第4逆止弁112dの方には流れず、第2中間接続点P3から第3逆止弁112cおよび流出接続点P2を経由して、第5冷媒経路113eからレシーバ71および第6冷媒経路113fの過冷却熱交換器91を経由してブリッジ回路112の流入接続点P4に流れる。流入接続点P4は、第2逆止弁112bおよび第4逆止弁112dの流入口側にあるが、前述した高圧液冷媒が第2中間接続点P3および流出接続点P2に流れている。このため、高圧液冷媒は、第2中間接続点P3および流出接続点P2に流れる高圧液冷媒との圧力差により、第1逆止弁112aおよび第4逆止弁112dの方には流れず、流入接続点P4から第2逆止弁112b、第1中間接続点P1を経由して、第1調整弁41を通過する。
第1調整弁41において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相状態の冷媒(以下、低圧気液二相冷媒という。)となり、低圧気液二相冷媒は、第4冷媒経路113dを経由して、熱源側熱交換器20に流れる。
熱源側熱交換器20に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、熱源側熱交換器20を流通する空気(具体的には外気)の温度よりも低い。このため、空気(具体的には外気)から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス状態の冷媒(以下、低圧ガス冷媒という。)になる。つまり、加熱運転では、熱源側熱交換器20は、低圧気液二相冷媒が吸熱する冷媒の蒸発器として機能する。
その後、低圧ガス冷媒は、熱源側熱交換器20から第3冷媒経路113cに流れる。このとき、制御装置120は、四方弁111により、第3冷媒経路113cと第2冷媒経路113bとを連通しているので、低圧ガス冷媒は、第2冷媒経路113b上のアキュムレータ82および第2切替弁116を経由して圧縮機10に吸入される。
また、第6冷媒経路113fから第9冷媒経路113iを流れてきた高圧液冷媒は、冷媒補助蒸発器用調整弁73を通過する。
冷媒補助蒸発器用調整弁73において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、冷媒補助蒸発器72に流れる。
冷媒補助蒸発器72の冷媒回路110側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、冷媒補助蒸発器72の図示しないエンジン冷却水回路側に流れるエンジン冷却水の温度よりも低い。このため、エンジン冷却水から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になり、第10冷媒経路113jに送られる。一方、エンジン冷却水は冷媒の吸熱作用により冷却される。
ヒートポンプ100では、以降、同様にして、前述した一連の加熱運転の動作が繰り返される。
このようにヒートポンプ100では、加熱運転を適宜行うことで、利用側熱交換部101(この例では室内機)により温調対象(この例では室内の空気)を適宜加熱することができる。
(冷却運転の動作)
図3は、冷却運転を行っている冷却運転状態を示すヒートポンプ100の概略ブロック図である。
図3は、冷却運転を行っている冷却運転状態を示すヒートポンプ100の概略ブロック図である。
図3に示す例では、冷却運転において、制御装置120は、冷媒充填用調整弁119を全閉とし、第1調整弁41、第2調整弁42、冷媒補助蒸発器用調整弁73および過冷却熱交換器用調整弁92を開度調整し、第1切替弁114および第2切替弁116を開放状態とし、第3切替弁117を閉塞状態としている。
ヒートポンプ100では、冷却運転を行うにあたり、制御装置120は、四方弁111を第2接続状態に切り替えて第1冷媒経路113aと第3冷媒経路113cとを連通しかつ第8冷媒経路113hと第2冷媒経路113bとを連通する。こうすることで、圧縮機10から吐出される高圧ガス冷媒が、第1冷媒経路113aのオイルセパレータ81から四方弁111および第3冷媒経路113cを経由して熱源側熱交換器20に流れる。
熱源側熱交換器20に流れる高圧ガス冷媒の温度は、熱源側熱交換器20を流通する空気(具体的には外気)の温度よりも高い。このため、高圧ガス冷媒から空気(具体的には外気)に熱が移動する。この結果、高圧ガス冷媒は凝縮熱を失って液化し、高圧液冷媒になる。つまり、冷却運転では、熱源側熱交換器20は、高圧ガス冷媒が放熱する冷媒の凝縮器として機能する。
高圧液冷媒は、熱源側熱交換器20から、第4冷媒経路113d、第11冷媒経路113kの第1切替弁114および逆止弁115を経て、また、第4冷媒経路113dの第1調整弁41、ブリッジ回路112の第1中間接続点P1、第1逆止弁112aおよび流出接続点P2を経て、第5冷媒経路113e、レシーバ71、第6冷媒経路113fの過冷却熱交換器91を経由してブリッジ回路112の流入接続点P4に流れる。流入接続点P4は、第2逆止弁112bおよび第4逆止弁112dの流入口側にあるが、前述した高圧液冷媒が第1中間接続点P1および流出接続点P2に流れている。このため、高圧液冷媒は、第1中間接続点P1および流出接続点P2に流れる高圧液冷媒との圧力差により、第2逆止弁112bおよび第3逆止弁112cの方には流れず、流入接続点P4から第4逆止弁112d、第2中間接続点P3、第7冷媒経路113gおよび一方の連絡配管110aを経由して、第2調整弁42を通過する。
第2調整弁42において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、利用側熱交換器50に流れる。
利用側熱交換器50の冷媒回路110側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、利用側熱交換器50の温調対象(この例では室内の空気)の温度よりも低い。このため、温調対象(この例では室内の空気)から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になる。一方、温調対象(この例では室内の空気)は冷媒の吸熱作用により冷却される。つまり、冷却運転では、第2調整弁42は、高圧液冷媒を膨張させて低圧気液二相冷媒にする膨張弁として機能し、利用側熱交換器50は、低圧気液二相冷媒が吸熱する温調対象(この例では室内の空気)の冷却器として機能する。
その後、低圧ガス冷媒は、利用側熱交換器50から他方の連絡配管110b、第8冷媒経路113hに流れる。このとき、制御装置120は、四方弁111により、第8冷媒経路113hと第2冷媒経路113bとを連通しているので、低圧ガス冷媒は、第2冷媒経路113b上のアキュムレータ82および第2切替弁116を経由して圧縮機10に吸入される。
また、第6冷媒経路113fから第9冷媒経路113iを流れてきた高圧液冷媒は、冷媒補助蒸発器用調整弁73を通過する。
冷媒補助蒸発器用調整弁73において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、冷媒補助蒸発器72に流れる。
冷媒補助蒸発器72の冷媒回路110側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、冷媒補助蒸発器72の図示しないエンジン冷却水回路側に流れるエンジン冷却水の温度よりも低い。このため、エンジン冷却水から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になり、第10冷媒経路113jに送られる。一方、エンジン冷却水は冷媒の吸熱作用により冷却される。
また、第6冷媒経路113fから第13冷媒経路113mを流れてきた高圧液冷媒は、過冷却熱交換器用調整弁92を通過する。
過冷却熱交換器用調整弁92において、高圧液冷媒は、膨張して低圧気液二相冷媒となり、低圧気液二相冷媒は、過冷却熱交換器91に流れる。
過冷却熱交換器91の第13冷媒経路113m側に流れる低圧気液二相冷媒の温度は、過冷却熱交換器91の第6冷媒経路113f側に流れる高圧液冷媒の温度よりも低い。このため、高圧液冷媒から低圧気液二相冷媒に熱が移動する。この結果、低圧気液二相冷媒は蒸発熱を得て気化し、低圧ガス冷媒になり、第12冷媒経路113lの第2切替弁116よりも圧縮機10側の冷媒経路に送られる。一方、高圧液冷媒は冷媒の吸熱作用により冷却される。
ヒートポンプ100では、以降、同様にして、前述した一連の冷却運転の動作が繰り返される。
このようにヒートポンプ100では、冷却運転を適宜行うことで、利用側熱交換部101(この例では室内機)により温調対象(この例では室内の空気)を適宜冷却することができる。
[ポンプダウン運転について]
また、ヒートポンプ100は、予め定めた所定の停止時にレシーバ71に液冷媒を回収するポンプダウン運転を行う構成とされている。ここで、所定の停止時に行うポンプダウン運転は、ヒートポンプ100の停止毎に行う場合(例えばエンジン60は駆動していてクラッチ11を遮断状態にする直前毎に行う場合)の他、ヒートポンプ100の運転を終了する場合(例えばエンジン60の駆動を停止する直前に行う場合)を含む概念である。
また、ヒートポンプ100は、予め定めた所定の停止時にレシーバ71に液冷媒を回収するポンプダウン運転を行う構成とされている。ここで、所定の停止時に行うポンプダウン運転は、ヒートポンプ100の停止毎に行う場合(例えばエンジン60は駆動していてクラッチ11を遮断状態にする直前毎に行う場合)の他、ヒートポンプ100の運転を終了する場合(例えばエンジン60の駆動を停止する直前に行う場合)を含む概念である。
ポンプダウン運転は、冷却運転を基本としているが、制御装置120は、ポンプダウン運転時に第1切替弁114を開放状態にし、第1調整弁41を全開とし、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度が予め定めた所定値(第2所定値)以上の場合には第3切替弁117を開放状態にしてレシーバ71の冷媒液面流出口71cから過冷却熱交換器91に向けて冷媒を流通させ、該過熱度が所定値(第2所定値)を下回った場合には第3切替弁117を閉塞状態にする。また、制御装置120は、ポンプダウン運転時では冷媒充填用調整弁119に指示命令を送信することにより、冷媒充填時では外部から充填(具体的には補充)される冷媒の流量を調整する。詳しくは、制御装置120は、ポンプダウン運転時には、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度が所定値(第2所定値)以上の場合には冷媒充填口102aから冷媒補助蒸発器72に向かう冷媒の流量を調整し、該過熱度が所定値(第2所定値)を下回った場合には冷媒充填用調整弁119を全閉にする。
(ポンプダウン運転の動作)
次に、ヒートポンプ100によるポンプダウン運転の運転動作について図4を参照しながら説明する。
次に、ヒートポンプ100によるポンプダウン運転の運転動作について図4を参照しながら説明する。
図4は、ポンプダウン運転を行っているポンプダウン運転状態を示すヒートポンプ100の概略ブロック図である。
ポンプダウン運転は冷却運転を基本としているが、図4に示すポンプダウン運転において、制御装置120は、第1調整弁41を全開とし、第2調整弁42、冷媒補助蒸発器用調整弁73、過冷却熱交換器用調整弁92および冷媒充填用調整弁119を全閉とし、第1切替弁114および第3切替弁117を開放状態とし、第2切替弁116を閉塞状態としている。また、この例では、利用側熱交換部101における利用側熱交換器50を通風する図示しないファンを停止状態とする。
ヒートポンプ100では、ポンプダウン運転を行うにあたり、制御装置120は、四方弁111を第2接続状態に切り替えて第1冷媒経路113aと第3冷媒経路113cとを連通しかつ第8冷媒経路113hと第2冷媒経路113bとを連通する。こうすることで、圧縮機10から吐出される高圧ガス冷媒が、第1冷媒経路113aのオイルセパレータ81から四方弁111および第3冷媒経路113cを経由して熱源側熱交換器20に流れる。
熱源側熱交換器20に流れる高圧ガス冷媒は、冷却運転時と同様、凝縮熱を失って液化し、高圧液冷媒になる。
高圧液冷媒は、熱源側熱交換器20から、第4冷媒経路113d、第11冷媒経路113kの第1切替弁114および逆止弁115を経て、また、第4冷媒経路113dの第1調整弁41、ブリッジ回路112の第1中間接続点P1、第1逆止弁112aおよび流出接続点P2を経て、第5冷媒経路113eを経由してレシーバ71に流れる。そして、レシーバ71の出口経路上の第2調整弁42、冷媒補助蒸発器用調整弁73および過冷却用調整弁92が閉塞されていることから、高圧液冷媒は、第6冷媒経路113f、流入接続点P4、第4逆止弁112d、第2中間接続点P3および第7冷媒経路113gを経て連絡配管110aへの流出が収まった後からレシーバ71に溜まり込んでいく。
ヒートポンプ100では、以降、同様にして、前述した一連のポンプダウン運転の動作が繰り返されると、レシーバ71に貯留した液冷媒Rの冷媒液面Raが上昇する。このとき、レシーバ71に貯留した液冷媒Rの冷媒液面Raがレシーバ71の冷媒液面流出口71cに到達すると、液冷媒Rが冷媒液面流出口71cから第14冷媒経路113n(太破線参照)の第3切替弁117およびキャピラリーチューブ118から過冷却熱交換器91の流入口91cおよび流出口91dを経て、第13冷媒経路113mの流出口91dよりも下流側(太破線参照)に向かう。そして、制御装置120は、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度が所定値(第2所定値)を下回った場合には、レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が予め定めた所定量になったと認識し(具体的には液冷媒Rの冷媒液面Raがレシーバ71の冷媒液面流出口71cに位置していると認識し)、第3切替弁117を閉塞状態にしてポンプダウン運転を終了する。なお、ポンプダウン運転時間は、予め定めた所定時間を上限としている。
このようにヒートポンプ100では、ポンプダウン運転を所定の停止時に行うことで、レシーバ71に液冷媒Rを所定の停止時に回収することができる。
[ヒートポンプを設置する際の冷媒の充填作業について]
ところで、ヒートポンプ100は、予め定めた規定の充填量の冷媒が冷媒回路110に充填される。冷媒回路110に充填される冷媒の規定の充填量は、ヒートポンプ100の設置場所によって、冷媒回路110の内容積(例えば一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径)が異なると、冷媒の充填量が異なってくる。つまり、利用側熱交換部101側の冷媒回路110および熱源側熱交換部102側の冷媒回路110は、それぞれ、冷媒を充填する定格の充填量が予め決められているため、それ以外の内容積不定の冷媒回路の内容積(この例では一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径)が分かっていれば、支障なく冷媒を充填することができる。
ところで、ヒートポンプ100は、予め定めた規定の充填量の冷媒が冷媒回路110に充填される。冷媒回路110に充填される冷媒の規定の充填量は、ヒートポンプ100の設置場所によって、冷媒回路110の内容積(例えば一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径)が異なると、冷媒の充填量が異なってくる。つまり、利用側熱交換部101側の冷媒回路110および熱源側熱交換部102側の冷媒回路110は、それぞれ、冷媒を充填する定格の充填量が予め決められているため、それ以外の内容積不定の冷媒回路の内容積(この例では一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径)が分かっていれば、支障なく冷媒を充填することができる。
具体的には、ヒートポンプ100を新規に設置する場合等のように、利用側熱交換部101および熱源側熱交換部102に加えて内容積不定の冷媒回路(例えば一対の連絡配管110a,110b)も設置する場合には、通常は、内容積不定の冷媒回路の内容積(例えば一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径)が予め分かっていることから、内容積不定の冷媒回路の内容積(例えば一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径に基づく内容積)を計算によって求めることができ、これにより、冷媒回路110に規定の充填量の冷媒を確実に充填することができる。
これに対し、利用側熱交換部101および熱源側熱交換部102を交換する一方で、内容積不定の冷媒回路(例えば一対の連絡配管110a,110b)を残してヒートポンプ100を設置する場合には、通常は、内容積不定の冷媒回路の内容積(例えば一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径に基づく内容積)が予め分かっていないことが多い。
この点、本実施の形態に係るヒートポンプ100は、内容積不定の冷媒回路の内容積(この例では一対の連絡配管110a,110bの長さおよび口径に基づく内容積)が予め分かっていないときにヒートポンプ100を設置する際の冷媒の充填作業は、所定の停止時にレシーバ71に液冷媒を回収するポンプダウン運転を利用する。
図5は、ポンプダウン運転を利用して冷媒回路の内容積が予め分かっていない(例えば連絡配管110aおよび連絡配管110bとして既設配管を利用する)ヒートポンプ100を設置する際の冷媒の充填状態を示すヒートポンプ100の概略ブロック図である。
図5に示すように、冷媒充填用調整弁119を開度調整し、冷媒を第15冷媒経路113oの冷媒充填口102aから冷媒充填用調整弁119を介して第9冷媒経路113iの冷媒補助蒸発器用調整弁73よりも冷媒補助蒸発器72側に充填する(太鎖線参照)。そして、制御装置120は、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度が所定値(第2所定値)を下回った場合には、レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が所定量になったと認識する。ここで、ヒートポンプ100において冷媒回路110に充填される冷媒の規定の充填量は、レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が所定量になったと制御装置120が認識したときの冷媒の充填量としている。制御装置120は、レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が所定量になったと認識すると、冷媒充填用調整弁119を全閉にし、或いは/さらに、第3切替弁117を閉塞状態にする。
<冷媒漏洩の有無の判定>
既述したように、近年、ヒートポンプからの冷媒漏洩の有無を監視するための対応が厳格化される状況にあり、これまで以上に適時に冷媒漏洩の有無を判定することが求められている。
既述したように、近年、ヒートポンプからの冷媒漏洩の有無を監視するための対応が厳格化される状況にあり、これまで以上に適時に冷媒漏洩の有無を判定することが求められている。
かかる観点から、本実施の形態に係るヒートポンプ100では、制御装置120は、ポンプダウン運転時に(この例ではポンプダウン運転毎に)レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量を検知して冷媒漏洩の有無を判定する構成とされている。かかる冷媒漏洩の有無判定の具体的な態様を示す第1実施形態および第2実施形態について以下に説明する。
(第1実施形態)
ヒートポンプ100において、レシーバ71における液冷媒Rの冷媒液面Raを検知する液面センサー等の検知部材を別途設けてもよいが、第1実施形態では、レシーバ71の予め定めた所定位置(この例では冷媒液面流出口71c)から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路(この例では第14冷媒経路113n、第13冷媒経路113mの第14冷媒経路113nとの接続点よりも過冷却熱交換器91側の冷媒経路および合流経路113b1の第13冷媒経路113mとの接続点よりも圧縮機10側の冷媒経路)を設け、該冷媒経路における冷媒の過熱度(この例では吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度)が予め定めた第1所定時間経過しても所定値(第2所定値)以上であることを検知した場合に冷媒漏洩が有ると判定する(つまり冷媒が規定の充填量よりも少ないと判定する)。
ヒートポンプ100において、レシーバ71における液冷媒Rの冷媒液面Raを検知する液面センサー等の検知部材を別途設けてもよいが、第1実施形態では、レシーバ71の予め定めた所定位置(この例では冷媒液面流出口71c)から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路(この例では第14冷媒経路113n、第13冷媒経路113mの第14冷媒経路113nとの接続点よりも過冷却熱交換器91側の冷媒経路および合流経路113b1の第13冷媒経路113mとの接続点よりも圧縮機10側の冷媒経路)を設け、該冷媒経路における冷媒の過熱度(この例では吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度)が予め定めた第1所定時間経過しても所定値(第2所定値)以上であることを検知した場合に冷媒漏洩が有ると判定する(つまり冷媒が規定の充填量よりも少ないと判定する)。
詳しくは、制御装置120は、ポンプダウン運転時において、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度が所定値(第2所定値)以上の状態から第1所定時間内に該所定値(第2所定値)を下回った場合にはレシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が足りていると認識して冷媒漏洩が無いと判定する。一方、制御装置120は、該過熱度が該所定値(第2所定値)以上の状態が該第1所定時間以上継続している場合にはレシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が不足していると認識して冷媒漏洩が有ると判定する。なお、冷媒漏洩の有無の判定は、ポンプダウン運転時間よりも短い予め定めた所定の判定時間内に行う。
(第1実施形態に係る制御動作)
次に、ヒートポンプ100における制御装置120による第1実施形態に係る制御動作の一例について図6を参照しながら以下に説明する。
次に、ヒートポンプ100における制御装置120による第1実施形態に係る制御動作の一例について図6を参照しながら以下に説明する。
図6は、ヒートポンプ100における制御装置120による第1実施形態に係る制御動作の一例を示すフローチャートである。
図6に示す処理動作では、先ず、制御装置120は、ポンプダウン運転を開始し(ステップS10)、吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づいて過熱度を算出する(ステップS20)。
次に、制御装置120は、算出した過熱度が所定値以上か否かを判断し(ステップS30)、該過熱度が所定値を下回ると判断した場合には(ステップS30:No)、冷媒漏洩が無いと判定し(ステップS40)、処理動作を終了する一方、所定値以上であると判断した場合には(ステップS30:Yes)、タイマー機能によりタイマー時間を計測し(ステップS50)、ステップS60に移行する。
次に、制御装置120は、計測したタイマー時間が第1所定時間以上になったか否かを判断し(ステップS60)、第1所定時間を下回ると判断した場合には(ステップS60:No)、ステップS20に移行する一方、第1所定時間以上になったと判断した場合には(ステップS60:Yes)、冷媒漏洩が有ると判定し(ステップS70)、処理動作を終了する。
(第2実施形態)
ところで、第1実施形態では、レシーバ71の予め定めた所定位置(この例では冷媒液面流出口71c)から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路(この例では第13冷媒経路113m)に過冷却熱交換器91が設けられている。かかる構成では、ポンプダウン運転を行うに先立って、過冷却熱交換器91および過冷却熱交換器91よりも圧縮機10側の冷媒経路(この例では第13冷媒経路113mの過冷却熱交換器91よりも第12冷媒経路113l側)には、過熱度が所定値(第2所定値)よりも小さい冷媒(例えば液冷媒または気液二相冷媒)が滞留していることがある。この場合、該冷媒経路に滞留している冷媒の過熱度が所定値(第2所定値)よりも小さいので、すぐに冷媒漏洩の有無を判定してしまうと、冷媒漏洩が有るにも拘わらず、冷媒漏洩が無いと誤判定する可能性がある。
ところで、第1実施形態では、レシーバ71の予め定めた所定位置(この例では冷媒液面流出口71c)から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路(この例では第13冷媒経路113m)に過冷却熱交換器91が設けられている。かかる構成では、ポンプダウン運転を行うに先立って、過冷却熱交換器91および過冷却熱交換器91よりも圧縮機10側の冷媒経路(この例では第13冷媒経路113mの過冷却熱交換器91よりも第12冷媒経路113l側)には、過熱度が所定値(第2所定値)よりも小さい冷媒(例えば液冷媒または気液二相冷媒)が滞留していることがある。この場合、該冷媒経路に滞留している冷媒の過熱度が所定値(第2所定値)よりも小さいので、すぐに冷媒漏洩の有無を判定してしまうと、冷媒漏洩が有るにも拘わらず、冷媒漏洩が無いと誤判定する可能性がある。
そこで、第1実施形態のように、レシーバ71の予め定めた所定位置から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路に過冷却熱交換器91を設ける場合において、第2実施形態では、制御装置120は、ポンプダウン運転の開始から予め定めた第2所定時間経過後に冷媒漏洩の有無を判定する。つまり、第2実施形態では、制御装置120は、ポンプダウン運転の開始から第2所定時間経過後に、レシーバ71の所定位置から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路における冷媒の過熱度が第1所定時間経過しても所定値(第2所定値)以上であることを検知した場合に冷媒漏洩が有ると判定する。ここで、第2所定時間は、該冷媒経路に滞留している、過熱度が所定値(第2所定値)よりも小さい冷媒(例えば液冷媒または気液二相冷媒)が全て流れてしまうと想定される時間以上とすることができる。
(第2実施形態に係る制御動作)
次に、ヒートポンプ100における制御装置120による第2実施形態に係る制御動作の一例について図7を参照しながら以下に説明する。
次に、ヒートポンプ100における制御装置120による第2実施形態に係る制御動作の一例について図7を参照しながら以下に説明する。
図7は、ヒートポンプ100における制御装置120による第2実施形態に係る制御動作の一例を示すフローチャートである。なお、図7に示す制御動作の処理例は、図6に示す制御動作の処理例において、ステップS10の処理とステップS20の処理との間にステップS11,S12の処理を設けたものである。
なお、図7において、図6に示す第1実施形態に係るフローチャートと同一処理については同一符号を付し、異なる点を中心に説明する。
制御装置120は、ポンプダウン運転を開始した後(ステップS10)、タイマー機能によりタイマー時間を計測し(ステップS11)、ステップS12に移行する。
次に、制御装置120は、計測したタイマー時間が第2所定時間経過したか否かを判断し(ステップS12)、第2所定時間経過していないと判断した場合には(ステップS12:No)、ステップS11に移行して第2所定時間経過するまで待機し、第2所定時間経過したと判断した場合には(ステップS12:Yes)、ステップS20に移行する。
(本実施の形態について)
以上説明したように、本実施の形態によれば、所定の停止時にレシーバ71に液冷媒Rを回収するポンプダウン運転時に(この例ではポンプダウン運転毎に)レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量を検知して冷媒漏洩の有無を判定するので、適時に冷媒漏洩の有無を判定することが可能となる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、所定の停止時にレシーバ71に液冷媒Rを回収するポンプダウン運転時に(この例ではポンプダウン運転毎に)レシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量を検知して冷媒漏洩の有無を判定するので、適時に冷媒漏洩の有無を判定することが可能となる。
また、第1実施形態では、レシーバ71の予め定めた所定位置から圧縮機の吸入側に到る冷媒経路における冷媒の過熱度(この例では吸入圧力センサー152からの検知圧力に基づく飽和蒸気圧温度と合流経路113b1の第13冷媒経路113mとの接続点よりも圧縮機10側の冷媒経路における第3吸入温度センサー163からの検知温度とに基づく過熱度)が第1所定時間経過しても所定値(第2所定値)以上であることを検知した場合に冷媒漏洩が有ると判定することで、初期充填時のレシーバ71における液冷媒Rの液冷媒量が所定量に維持されているか否かに基づいて冷媒漏洩の有無を判定することができる。これにより、冷媒漏洩の有無の判定精度を高めることができる。しかも、既存の圧力センサーおよび温度センサーを用いることができるので、液面センサー等の検知部材を別途設ける必要がなく、それだけ低コスト化を実現させることができる。
また、第1実施形態のように、レシーバ71の予め定めた所定位置から圧縮機10の吸入側に到る冷媒経路に過冷却熱交換器91が設けられている場合、第2実施形態では、ポンプダウン運転の開始から第2所定時間経過後に冷媒漏洩の有無を判定することで、たとえ過冷却熱交換器91および過冷却熱交換器91よりも圧縮機10側の冷媒経路に過熱度が所定値(第2所定値)よりも小さい冷媒(例えば液冷媒または気液二相冷媒)が滞留していても、該滞留していた冷媒(例えば液冷媒または気液二相冷媒)が流れ切った頃を見計って冷媒漏洩の有無を判定することができ、これにより、冷媒漏洩の有無の判定精度を高めることができる。
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
この出願は、2015年1月28日に日本で出願された特願2015-014140号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
本発明は、ヒートポンプに係るものであり、特に、適時に冷媒漏洩の有無を判定するための用途に適用できる。
10 圧縮機
11 クラッチ
20 熱源側熱交換器
30 熱源側熱交換器用ファン
40 調整弁(膨張弁の一例)
41 第1調整弁
42 第2調整弁
50 利用側熱交換器
51 冷媒経路
60 エンジン
71 レシーバ
71a 冷媒流入口
71b 冷媒流出口
71c 冷媒液面流出口
72 冷媒補助蒸発器
73 冷媒補助蒸発器用調整弁
81 オイルセパレータ
82 アキュムレータ
91 過冷却熱交換器
92 過冷却熱交換器用調整弁
100 ヒートポンプ
101 利用側熱交換部
102 熱源側熱交換部
102a 冷媒充填口
110 冷媒回路
110a 一方の連絡配管
110b 他方の連絡配管
111 四方弁
112 ブリッジ回路
113a 第1冷媒経路
113b 第2冷媒経路
113b1 合流経路
113c 第3冷媒経路
113d 第4冷媒経路
113e 第5冷媒経路
113f 第6冷媒経路
113g 第7冷媒経路
113h 第8冷媒経路
113i 第9冷媒経路
113j 第10冷媒経路
113k 第11冷媒経路
113l 第12冷媒経路
113m 第13冷媒経路
113n 第14冷媒経路
113o 第15冷媒経路
114 第1切替弁
115 逆止弁
116 第2切替弁
117 第3切替弁
118 キャピラリーチューブ
119 冷媒充填用調整弁
120 制御装置
121 処理部
122 記憶部
151 吐出圧力センサー
152 吸入圧力センサー
161 第1吸入温度センサー
162 第2吸入温度センサー
163 第3吸入温度センサー
170 エンジン回転数センサー
R 液冷媒
Ra 冷媒液面
11 クラッチ
20 熱源側熱交換器
30 熱源側熱交換器用ファン
40 調整弁(膨張弁の一例)
41 第1調整弁
42 第2調整弁
50 利用側熱交換器
51 冷媒経路
60 エンジン
71 レシーバ
71a 冷媒流入口
71b 冷媒流出口
71c 冷媒液面流出口
72 冷媒補助蒸発器
73 冷媒補助蒸発器用調整弁
81 オイルセパレータ
82 アキュムレータ
91 過冷却熱交換器
92 過冷却熱交換器用調整弁
100 ヒートポンプ
101 利用側熱交換部
102 熱源側熱交換部
102a 冷媒充填口
110 冷媒回路
110a 一方の連絡配管
110b 他方の連絡配管
111 四方弁
112 ブリッジ回路
113a 第1冷媒経路
113b 第2冷媒経路
113b1 合流経路
113c 第3冷媒経路
113d 第4冷媒経路
113e 第5冷媒経路
113f 第6冷媒経路
113g 第7冷媒経路
113h 第8冷媒経路
113i 第9冷媒経路
113j 第10冷媒経路
113k 第11冷媒経路
113l 第12冷媒経路
113m 第13冷媒経路
113n 第14冷媒経路
113o 第15冷媒経路
114 第1切替弁
115 逆止弁
116 第2切替弁
117 第3切替弁
118 キャピラリーチューブ
119 冷媒充填用調整弁
120 制御装置
121 処理部
122 記憶部
151 吐出圧力センサー
152 吸入圧力センサー
161 第1吸入温度センサー
162 第2吸入温度センサー
163 第3吸入温度センサー
170 エンジン回転数センサー
R 液冷媒
Ra 冷媒液面
Claims (3)
- 圧縮機、熱源側熱交換器、レシーバ、膨張弁および利用側熱交換器を設け、予め定めた所定の停止時に前記レシーバに液冷媒を回収するポンプダウン運転を行う構成とされており、
前記ポンプダウン運転時に前記レシーバにおける前記液冷媒の液冷媒量を検知して冷媒漏洩の有無を判定することを特徴とするヒートポンプ。 - 請求項1に記載のヒートポンプであって、
前記レシーバの予め定めた所定位置から前記圧縮機の吸入側に到る冷媒経路を設け、該冷媒経路における冷媒の過熱度が予め定めた第1所定時間経過しても所定値以上であることを検知した場合に冷媒漏洩が有ると判定することを特徴とするヒートポンプ。 - 請求項2に記載のヒートポンプであって、
前記レシーバの予め定めた所定位置から前記圧縮機の吸入側に到る前記冷媒経路に過冷却熱交換器を設け、前記ポンプダウン運転の開始から予め定めた第2所定時間経過後に冷媒漏洩の有無を判定することを特徴とするヒートポンプ。
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