JP2005241050A

JP2005241050A - 空調システム

Info

Publication number: JP2005241050A
Application number: JP2004048244A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nakamoto; 真典仲本
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Solutions Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】漏洩箇所の特定が容易な空調システムを提供する。
【解決手段】室外機１には、外気温度センサ７および圧力センサ８，９が設けられている。外気温度センサ７は、室外機１が配置される室外の温度を計測する。圧力センサ８，９は、室外機１内に配置される冷媒配管２内における冷媒の圧力を計測する。そして、冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、外気温度センサ７によって検出された外気温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力が演算され、圧力センサ８，９によって検出された実際の冷媒の圧力と、演算された推定正常圧力との比較から冷媒の漏洩が判断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管内に冷媒を循環させる空調システムに関する。

近年、ビルなどに利用される空調システムとして、１台の室外機で複数台の室内機を個々に制御する個別分散型の空調システム（マルチエアコン）が主流になっている。

図３は、マルチエアコンを説明するための図であり、図３に示すように、マルチエアコンでは、１台の室内機１に対して例えば１〜１６台程度の室内機３が冷媒配管２を介して接続され、低コスト化、省エネルギー化が図られている。なお、各室内機３には運転スイッチ３０が設けられており、運転スイッチ３０から運転開始、停止、室温調整などの操作が行われる。

図４は、図３のマルチエアコンにおける冷媒配管２の配管経路を説明するための図である。室外機１は、熱交換器２０および冷媒を圧縮する圧縮機２２を有している。また室外機１は、冷房運転時と暖房運転時とにおける冷媒の流れ方向を切り換えるための四方向切換弁（四方弁）２４を有しており、冷媒配管２を介して各室内機３へ冷媒が循環される。

各室内機３は、熱交換器２０および電子膨張弁２４を有している。電子膨張弁２４は、室外機１からその電子膨張弁２４が設けられた室内機３への冷媒の供給と供給停止とを行なうとともに、必要に応じて冷媒の供給の際に冷媒を断熱膨張させる。なお、冷媒配管２に設けられた止メ弁４は、通常の運転あるいは停止時には「開」のままであり、基本的に室外機１と各室内機３との間の配管上の分離は行われていない。

図４に示す配管経路を持つマルチエアコンで、室外機１、冷媒配管２および室内機３の少なくとも一つから冷媒ガスが漏洩した場合、冷媒漏洩に伴う異常運転の判断は、冷媒不足による冷媒圧力の低下や過大な吸い込み蒸気加熱度による吐出ガス温度の上昇を検出することで行われている。つまり、圧力センサ８，９で圧力異常（例えば、内圧０．１ＭＰａ以下）を検出し、また、吐出温度センサ５で吐出ガス温度の上昇を検出して吐出温度異常を検出して、異常が検出された場合に室外機１の運転を停止させていた。

ところが、冷媒ガスが漏洩した箇所を特定して修理を実施する際、室内機３が複数接続されていることから、漏洩箇所の特定が困難になる。例えば、漏洩箇所の特定のために、室内機３の周辺の冷媒配管２を一台ずつ調査する必要があり、多大な時間を必要とするなどの問題がある。

そこで本発明は、漏洩箇所の特定が容易な空調システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である空調システムは、配管内に冷媒を循環させる空調システムにおいて、冷媒の周囲温度を検出する温度センサと、冷媒の圧力を検出する圧力センサと、を有し、冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、温度センサによって検出された周囲温度から冷媒の推定正常圧力を演算し、圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から冷媒の漏洩を判断する、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である空調システムは、室外機と室内機との間で配管を介して冷媒を循環させる空調システムにおいて、前記室外機と前記室内機とを分離するために前記配管に設けられた電磁弁と、室外温度を検出する室外温度センサと、前記電磁弁によって分離された室外機側において冷媒の圧力を検出する室外機側圧力センサと、を有し、冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、前記室外温度センサによって検出された室外温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、前記室外機側圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から室外機側における冷媒の漏洩を判断する、ことを特徴とする。

望ましくは、室内温度を検出する室内温度センサと、前記電磁弁によって分離された室内機側において冷媒の圧力を検出する室内機側圧力センサと、をさらに有し、前記温度圧力特性に基づいて、前記室内温度センサによって検出された室内温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、前記室内機側圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から室内機側における冷媒の漏洩を判断する、ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である空調システムは、室外機と複数の室内機との間で配管を介して冷媒を循環させる空調システムにおいて、前記室外機を含む室外機区域と、前記各室内機を含む各室内機ごとの室内機区域とを互いに分離するために前記配管に設けられた複数の電磁弁と、室外温度を検出する室外温度センサと、前記複数の電磁弁によって分離された室外機区域における冷媒の圧力を検出する室外機圧力センサと、前記各室内機が配置された室内において室内温度を検出するために前記各室内機ごとに設けられた室内温度センサと、前記複数の電磁弁によって分離された各室内機区域における冷媒の圧力を検出するために前記各室内機ごとに設けられた室内機圧力センサと、を有し、冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、前記室外温度センサによって検出された室外温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、前記室外機圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から室外機区域における冷媒の漏洩を判断し、前記温度圧力特性に基づいて、前記各室内機の室内温度センサによって検出された室内温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、その室内機の室内機圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から、その室内機の室内機区域における冷媒の漏洩を判断する、ことを特徴とする。

上記構成によれば、室外機区域および各室内機区域ごとに漏洩の判断が行われるため漏洩箇所の特定が容易になる。また、電磁弁を各区域ごとに設けることで漏洩区域を電磁弁で隔離して、漏洩区域への冷媒の供給を停止させることができるため、漏洩に伴う大気汚染を抑えることができる。さらに、漏洩区域のみを隔離して、他の区域の運転を継続させつつ漏洩区域のみを修理することも可能である。冷媒漏洩に伴う異常運転を防止できるため、冷媒ガスや油の劣化を防止できる。

本発明により、漏洩箇所の特定が容易な空調システムが提供される。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る空調システムの好適な実施形態が示されており、図１は、本実施形態の空調システムの全体構成図である。

本実施形態の空調システムは、一台の室外機１で複数台の室内機３を制御するマルチエアコンであり、例えば、ビルなどの空調に利用される。ビルの屋上などの室外に設置される室外機１には、冷媒配管２を介して複数の室内機３が接続される。各室内機３はビル内の各部屋などに設置される。

室外機１は、熱交換器２０および冷媒を圧縮する圧縮機２２を有している。さらに室外機１は、冷房運転時と暖房運転時とにおける冷媒の流れ方向を切り換えるための四方向切換弁（四方弁）２４を有しており、冷媒配管２を介して各室内機３へ冷媒を循環させることで、冷房運転または暖房運転が実行される。なお、吐出温度センサ５で吐出ガス温度の上昇を検出して吐出温度異常を判断して、従来どおり、異常と判断された場合に室外機１の運転を停止させてもよい。各室内機３は、熱交換器２０および電子膨張弁２４’を有している。電子膨張弁２４’は、室外機１からその電子膨張弁２４’が設けられた室内機３への冷媒の供給と供給停止とを行なうとともに、必要に応じて冷媒の供給の際に冷媒を断熱膨張させる。

室外機１および各室内機３には、それぞれ、二個ずつ電磁弁１０が設けられている。電磁弁１０は、室外機１および各室内機３を配管経路上において隔離するために設けられいる。つまり、室外機１に設けられた二つの電磁弁１０が閉じることにより、図１において、これら二つの電磁弁１０の左側の室外機区域（図１において、室外機１の点線で囲まれた区域に相当する）が配管経路上において隔離される。同様に、各室内機３に設けられた二つの電磁弁１０が閉じることにより、これら二つの電磁弁１０で挟まれた室内機区域（図１において、各室内機３の点線で囲まれた区域に相当する）が配管経路上において隔離される。電磁弁１０は、図示しない制御回路によって制御され、必要に応じて開閉制御される。

室外機１には、さらに、外気温度センサ７および圧力センサ８，９が設けられている。外気温度センサ７は、室外機１が配置される室外の温度を計測するものであり、例えば熱交換器２０に取り付けられる。圧力センサ８，９は、室外機１内に配置される冷媒配管２内における冷媒の圧力を計測する。本実施形態では、冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、外気温度センサ７によって検出された外気温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、圧力センサ８，９によって検出された実際の冷媒の圧力と、演算された推定正常圧力との比較から冷媒の漏洩が判断される。そこで、冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性について説明する。

冷媒ガスは、その周囲の温度変化に伴って圧力が変化する特性をもっている。周囲温度と圧力（飽和圧力）との関係は、周囲温度をＴ（絶対温度）、飽和圧力をＰ（絶対圧力）とすると、近似的に「ｌｏｇＰ＝ａ−ｂ／Ｔ」の温度圧力特性式で表される。ａ、ｂは冷媒の種類によって決定される定数である。つまり、利用される冷媒ガスの種類からａ、ｂを設定しておくことで、周囲温度（Ｔ）の計測結果から飽和圧力Ｐを算出することができる。

したがって、室外機１の外気温度センサ７で検出された温度から冷媒の圧力を演算することができる。しかし、冷媒配管２から冷媒が漏洩していると冷媒の圧力が低下して、実際の冷媒の圧力が温度圧力特性式で求まる値に達しなくなる。そこで、圧力センサ８，９によって検出された実際の冷媒の圧力と、温度圧力特性式で求まる圧力との比較から冷媒の漏洩を判断することができる。具体的には、温度圧力特性式で求まる推定正常圧力Ｐｓ、圧力センサ８，９によって検出される実際の冷媒の圧力Ｐとを比較して、例えば、Ｐ≦０．８Ｐｓの場合に冷媒が漏洩していると判断する。なお、Ｐｓに乗じられる０．８は、漏洩異常の判断を推定正常圧力Ｐｓの２０パーセントダウンを基準にして行うことを意味しているが、必要に応じて、１０パーセントダウンや３０パーセントダウンなど、他の基準を利用してもよい。

各室内機３にも、室温センサ６および圧力センサ１１が設けられている。そして、各室温センサ６で計測される室内温度を周囲温度として温度圧力特性式から推定正常圧力Ｐｓが演算され、各圧力センサ１１で検出される実際の冷媒の圧力Ｐとの比較から、各室内機３ごとに冷媒の漏洩が判断される。このように、本実施形態では、室外機１および各室内機３ごとに冷媒の漏洩を判断することができる。以下、その検出処理動作について説明する。

図２は、図１の空調システムによる冷媒漏洩の検出処理動作を説明するためのフローチャートである。以下、図２を利用して、また、図１に示した部分には図１の符号を付して冷媒漏洩の検出処理動作を説明する。

制御回路は、サーモオフ時または運転停止時に電磁弁１０を閉じて、室外機１および各室内機３を配管経路上において互いに分離させる（Ｓ２０１）。この結果、図１に示す空調システムが、室外機区域および複数の室内機区域に分離される。次に、制御回路は、室外機１の外気温度センサ７および圧力センサ８，９の各センサの数値を検出し、また各室内機３の室温センサ６および圧力センサ１１の各センサの数値を検出する（Ｓ２０２）。

さらに、制御回路は、Ｓ２０２で検出された各温度センサの値から、室外機１および複数の室内機３のそれぞれについて飽和圧力（推定正常圧力）Ｐｓを演算し、対応する圧力センサの実際の圧力Ｐとの比較演算処理を実行する（Ｓ２０３）。

そして、室外機１および複数の室内機３のそれぞれについて、Ｐ≦０．８Ｐｓを満たすか否かを調べて（Ｓ２０４）、Ｐ≦０．８Ｐｓの場合に冷媒が漏洩していると判断し、各機器の操作パネルなどに冷媒異常である旨を表示する（Ｓ２０５）。もちろん、本空調システムを集中的に管理する管理室などに、各区域ごとの冷媒異常を表示させてもよい。Ｓ２０４およびＳ２０５の処理は、室外機１および複数の室内機３のそれぞれについて実行され、その結果、室外機区域および複数の室内機区域の各区域ごとに冷媒の漏洩判断がなされる。

このように、本実施形態の空調システムでは、室外機区域および複数の室内機区域の各区域ごとに冷媒の漏洩判断が行われるため、空調システム内のどこで冷媒が漏洩しているのかを特定し易くなる。また、漏洩している区域が電磁弁１０によって隔離されるため、冷媒ガスの漏洩量を最小限に抑えて大気汚染を防止できる。さらに、電磁弁１０の働きにより、例えば、漏洩と判断された室内機区域のみを隔離して空調システムを応急的に運転させつつ、その室内機区域を修理することなども可能になる。なお、修理の際に、図１の冷媒配管２に設けられた止メ弁４や止メ弁１２を利用してもよい。止メ弁４や止メ弁１２は、通常運転の場合には常に開けられており、例えば、ある室内機３を交換する場合などに、その室内機３に対応する二つの止メ弁１２を閉じることにより、空調システムを運転させつつその室内機３を取り外すことなども可能になる。

このように、本実施形態の空調システムは、漏洩箇所が容易に特定できることに加えてメンテナンスの面においても優れている。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

本実施形態の空調システムの全体構成図である。本実施形態の空調システムによる冷媒漏洩の検出処理動作を説明するためのフローチャートである。マルチエアコンを説明するための図である。マルチエアコンにおける冷媒配管の配管経路を説明するための図である。

符号の説明

１室外機、２冷媒配管、３室内機、６室温センサ、７外気温度センサ、８，９，１１圧力センサ、１０電磁弁。

Claims

配管内に冷媒を循環させる空調システムにおいて、
冷媒の周囲温度を検出する温度センサと、
冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
を有し、
冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、温度センサによって検出された周囲温度から冷媒の推定正常圧力を演算し、圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から冷媒の漏洩を判断する、
ことを特徴とする空調システム。
室外機と室内機との間で配管を介して冷媒を循環させる空調システムにおいて、
前記室外機と前記室内機とを分離するために前記配管に設けられた電磁弁と、
室外温度を検出する室外温度センサと、
前記電磁弁によって分離された室外機側において冷媒の圧力を検出する室外機側圧力センサと、
を有し、
冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、前記室外温度センサによって検出された室外温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、前記室外機側圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から室外機側における冷媒の漏洩を判断する、
ことを特徴とする空調システム。
請求項２に記載の空調システムにおいて、
室内温度を検出する室内温度センサと、
前記電磁弁によって分離された室内機側において冷媒の圧力を検出する室内機側圧力センサと、
をさらに有し、
前記温度圧力特性に基づいて、前記室内温度センサによって検出された室内温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、前記室内機側圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から室内機側における冷媒の漏洩を判断する、
ことを特徴とする空調システム。
室外機と複数の室内機との間で配管を介して冷媒を循環させる空調システムにおいて、
前記室外機を含む室外機区域と、前記各室内機を含む各室内機ごとの室内機区域とを互いに分離するために前記配管に設けられた複数の電磁弁と、
室外温度を検出する室外温度センサと、
前記複数の電磁弁によって分離された室外機区域における冷媒の圧力を検出する室外機圧力センサと、
前記各室内機が配置された室内において室内温度を検出するために前記各室内機ごとに設けられた室内温度センサと、
前記複数の電磁弁によって分離された各室内機区域における冷媒の圧力を検出するために前記各室内機ごとに設けられた室内機圧力センサと、
を有し、
冷媒の周囲温度と冷媒の圧力との対応関係を示す温度圧力特性に基づいて、前記室外温度センサによって検出された室外温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、前記室外機圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から室外機区域における冷媒の漏洩を判断し、
前記温度圧力特性に基づいて、前記各室内機の室内温度センサによって検出された室内温度を周囲温度として冷媒の推定正常圧力を演算し、その室内機の室内機圧力センサによって検出された冷媒の圧力と演算された推定正常圧力との比較から、その室内機の室内機区域における冷媒の漏洩を判断する、
ことを特徴とする空調システム。