(57)【要約】  漏洩検出部は、冷凍サイクルから冷媒が漏洩していない場合の膨張弁の開度を、同冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測する。そして、漏洩検出部は、上記予測した開度と上記膨張弁の実際の開度との比較により、上記冷凍サイクルにおける上記冷媒の漏洩を検出する。
2015046066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸込んで圧縮し吐出する圧縮機を含み、その圧縮機から吐出される冷媒を凝縮器、膨張弁、および蒸発器に通して同圧縮機に戻す冷凍サイクルと、
前記蒸発器の過熱度が目標値となるように、前記膨張弁の開度を制御する開度制御部と、
前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していない場合の前記膨張弁の開度を前記冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測し、この予測した開度と前記膨張弁の実際の開度との比較により、前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の漏洩を検出する漏洩検出部と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転初期の状態量と同冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を前記状態変化量として検出し、
前記冷凍サイクルの運転初期における前記膨張弁の開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していない場合の前記膨張弁の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転初期における前記膨張弁の開度を記憶するとともに、同冷凍サイクルの運転初期の状態量を初期状態量として記憶し、
前記記憶した初期状態量と前記冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を前記状態変化量として検出し、
前記記憶した開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していない場合の前記膨張弁の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転時間を積算し、
前記積算した運転時間が設定時間に達した時点における前記膨張弁の開度を記憶するとともに、その時点における前記冷凍サイクルの状態量を初期状態量として記憶し、
前記記憶した初期状態量と前記冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を前記冷凍サイクルの状態変化量として検出し、
前記記憶した開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していない場合の前記膨張弁の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転時間を積算し、
前記積算した運転時間が設定時間に達した後、前記冷凍サイクルの運転が安定運転状態にあるかを判定し、
前記判定の結果が肯定の場合に、その時点における前記膨張弁の開度を記憶するとともに、その時点における前記冷凍サイクルの状態量を初期状態量として記憶し、
前記記憶した初期状態量と前記冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を、前記冷凍サイクルの状態変化量として検出し、
前記記憶した開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していない場合の前記膨張弁の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａと目標値ＳＨｔとの差ΔＳＨの絶対値（｜ΔＳＨ｜）が、設定値ΔＳＨｓ未満（｜ΔＳＨ｜＜ΔＳＨｓ）である場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａが、設定値ＳＨｓ以上（ＳＨａ≧ＳＨｓ）である場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時における前記圧縮機の運転周波数Ｆａが、設定値Ｆｓ以上（Ｆａ≧Ｆｓ）である場合に、
前記冷凍サイクルが安定運転状態にあると判定する、
ことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記漏洩検出部は、
前記電動膨張弁の実際の開度Ｑａの単位時間当たりの変化量ΔＱａが、設定値ΔＱａｓ未満の状態を一定時間ｔｙ以上継続した場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａが、設定値ＳＨｓ以上（ＳＨａ≧ＳＨｓ）である場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時における前記圧縮機の運転周波数Ｆａが、設定値Ｆｓ以上（Ｆａ≧Ｆｓ）である場合に、
前記冷凍サイクルが安定運転状態にあると判定する、
ことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記初期状態量は、前記圧縮機の運転周波数Ｆｘおよび前記冷凍サイクルの凝縮温度Ｔｃｘ，蒸発温度Ｔｅｘ，過熱度ＳＨｘの少なくとも１つである、
前記冷凍サイクルの現運転時の状態量は、前記圧縮機の運転周波数Ｆａおよび同冷凍サイクルの現運転時における凝縮器温度Ｔｃａ，蒸発器温度Ｔｅａ，過熱度ＳＨａの少なくとも１つである、
前記状態変化量は、前記運転周波数Ｆｘと運転周波数Ｆａとの差ΔＦ、前記凝縮温度Ｔｃｘと前記凝縮温度Ｔｃａとの差ΔＴｃ、前記蒸発温度Ｔｅｘと前記蒸発温度Ｔｅとの差ΔＴｅ、および前記過熱度ＳＨｘと前記過熱度ＳＨａとの差ΔＳＨｘａである、
ことを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記記憶した開度および初期状態量を更新する更新部、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
手操作式のリセットスイッチ、
をさらに備え、
前記更新部は、前記記憶した開度および初期状態量を前記リセットスイッチの操作に応じて更新する、
ことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記更新部は、前記冷凍サイクル中の冷媒を回収する冷媒回収運転の実行後、前記記憶した開度および初期状態量を自動的に更新する、
ことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷媒の漏洩に対処した冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機から吐出される冷媒を凝縮器、減圧器、蒸発器に通して圧縮機に戻す冷凍サイクルでは、冷媒が通る配管の接続部などから冷媒が漏洩することがある（例えば特開2008-164265号公報）。この冷媒の漏洩を、確実に検出できることが望まれる。
【発明の開示】
【０００３】
本実施形態の冷凍サイクル装置の目的は、冷媒の漏洩を確実かつ精度よく検出できることである。
【０００４】
本実施形態の冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル、開度制御部、および漏洩検出部を備える。冷凍サイクルは、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する圧縮機を含み、その圧縮機から吐出される冷媒を凝縮器、膨張弁、および蒸発器に通して同圧縮機に戻す。開度制御部は、前記蒸発器の過熱度が目標値となるように、前記膨張弁の開度を制御する。漏洩検出部は、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していない場合の前記膨張弁の開度を前記冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測し、この予測した開度と前記膨張弁の実際の開度との比較により、前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の漏洩を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】一実施形態のコントローラの制御を示すフローチャート。
【図３】一実施形態の膨張弁の開度を決める種々の要因を示す特性要因図。
【図４】一実施形態の膨張弁の予測開度と同膨張弁の実際の開度とのずれ量を、冷媒漏洩量をパラメータとして示す図。
【図５】一実施形態のコントローラの制御の変形例を示すフローチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、一実施形態について図面を参照して説明する。一実施形態として、空気調和機に搭載される冷凍サイクル装置を例に説明する。  
図１に示すように、圧縮機１の吐出口に四方弁２を介して室外熱交換器３が配管接続され、その室外熱交換器３に電動膨張弁４を介してパックドバルブ５が配管接続される。このパックドバルブ５に室内熱交換器６が配管接続され、その室内熱交換器６にパックドバルブ７が配管接続される。そして、パックドバルブ７に上記四方弁２およびアキュームレータ８を介して圧縮機１の吸込口が配管接続される。これら配管接続により、ヒートポンプ式冷凍サイクルが構成される。【０００７】
電動膨張弁４は、入力される駆動パルスの数に応じて開度が連続的に変化するパルスモータバルブ（ＰＭＶ）である。室外熱交換器３の近傍に室外ファン１１が配置され、室内熱交換器６の近傍に室内ファン１２が配置される。【０００８】
圧縮機１は、吸込口から冷媒を吸込み、その吸込み冷媒を圧縮して吐出口から吐出する。冷房時は、矢印で示すように、圧縮機１から吐出された冷媒が、四方弁２、室外熱交換器３、電動膨張弁４、パックドバルブ５、室内熱交換器６、パックドバルブ７、四方弁２、アキュームレータ８を通って圧縮機１に吸込まれる。この冷媒の流れにより、室外熱交換器３が凝縮器として機能し、室内熱交換器６が蒸発器として機能する。暖房時は、四方弁２の流路が切換わることにより、圧縮機１から吐出された冷媒が、四方弁２、パックドバルブ７、室内熱交換器６、パックドバルブ５、電動膨張弁４、室外熱交換器３、四方弁２、アキュームレータ８を通って圧縮機１に吸込まれる。この冷媒の流れにより、室内熱交換器６が凝縮器として機能し、室外熱交換器３が蒸発器として機能する。【０００９】
室外熱交換器３に、温度センサ２１が取付けられる。室内熱交換器６の冷房時冷媒流入側となる位置に、温度センサ２２が取付けられる。四方弁とアキュームレータ８との間の配管に、温度センサ２３が取付けられる。【００１０】
室外ユニットＡは、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、電動膨張弁４、パックドバルブ５、室内熱交換器６、パックドバルブ７、アキュームレータ８、室外ファン１１、温度センサ２１、および温度センサ２３を収容する。室内ユニットＢは、室内熱交換器６、室内ファン１２、および温度センサ２２を収容する。【００１１】
室外ユニットＡおよび室内ユニットＢに、コントローラ３０が接続される。このコントローラ３０に、リモートコントロール式の操作器３１、手操作式のリセットスイッチ３２、およびインバータ４０が接続される。【００１２】
操作器３１は、当該冷凍サイクル装置が搭載される空気調和機の運転条件設定用である。リセットスイッチ３２は、いわゆる自動復帰型の押釦スイッチであり、コントローラ３０搭載用の制御回路基板などに配置される。インバータ４０は、商用交流電源４１の交流電圧を整流により直流電圧に変換し、その直流電圧をスイッチングにより所定周波数Ｆ（Hz）およびその所定周波数Ｆに応じたレベルの交流電圧に変換し出力する。このインバータ４０の出力が、圧縮機１内のモータに駆動電力として供給される。【００１３】
コントローラ３０は、主要な機能として開度制御部５１、漏洩検出部５２、更新部５３を有するとともに、データ記憶用の不揮発性のメモリ５４を内蔵している。【００１４】
開度制御部５１は、蒸発器における冷媒の過熱度ＳＨが目標値ＳＨｔに一定となるように、電動膨張弁４の開度を制御する（過熱度一定値制御）。蒸発器は、冷房時が室内熱交換器６であり、暖房時が室外熱交換器３である。過熱度ＳＨは、冷房時が温度センサ２２の検知温度Ｔ２と温度センサ２３の検知温度Ｔ３との差（＝Ｔ３−Ｔ２）であり、暖房時が温度センサ２１の検知温度Ｔ１と温度センサ２３の検知温度Ｔ３との差（＝Ｔ３−Ｔ１）である。【００１５】
漏洩検出部５２は、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒の漏洩がない場合の電動膨張弁４の開度Ｑｍを同ヒートポンプ式冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測し、この予測した開度Ｑｍと電動膨張弁４の実際の開度Ｑａとの比較により、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける冷媒の漏洩を検出する。【００１６】
具体的には、漏洩検出部５２は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの運転初期における電動膨張弁４の開度Ｑｘをメモリ５４に記憶するとともに、その運転初期におけるヒートポンプ式冷凍サイクルの状態量を初期状態量（初期運転状態量ともいう）としてメモリ５４に記憶する。漏洩検出部５２は、上記記憶した初期状態量とヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の状態量（現状態量ともいう）との差を、状態変化量として検出する。漏洩検出部５２は、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒の漏洩がない場合の電動膨張弁４の開度Ｑｍを、上記検出した状態変化量に基づいて予測（推定ともいう）する。そして、漏洩検出部５２は、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける冷媒の漏洩を、上記予測した開度Ｑｍと電動膨張弁４の実際の開度Ｑａとの差に応じて、検出する。【００１７】
上記予測した開度Ｑｍのことを、以下、予測開度（または推定開度）Ｑｍと称す。この予測開度Ｑｍは、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒の漏洩がないことを前提とした場合に、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時に電動膨張弁４が至る筈の開度である。【００１８】
上記初期状態量は、リセットスイッチ３２が操作されてから設定時間（例えば１０時間乃至５０時間）ｔｘが経過した時点における運転周波数Ｆｘ，凝縮温度Ｔｃｘ，蒸発温度Ｔｅｘ，過熱度ＳＨｘの少なくとも１つである。【００１９】
運転周波数Ｆｘは、圧縮機１の運転周波数（インバータ４０の出力周波数）である。凝縮温度Ｔｃｘは、冷房時は室外熱交換器３に取付けられた温度センサ２１の検知温度Ｔ１であり、暖房時は室内熱交換器６に取付けられた温度センサ２２の検知温度Ｔ２である。蒸発温度Ｔｅｘは、冷房時は室内熱交換器６に取付けられた温度センサ２２の検知温度Ｔ２であり、暖房時は室外熱交換器３に取付けられた温度センサ２１の検知温度Ｔ１である。過熱度ＳＨｘは、冷房時は温度センサ２２の検知温度Ｔ２と温度センサ２３の検知温度Ｔ３との差（＝Ｔ３−Ｔ２）であり、暖房時は温度センサ２１の検知温度Ｔ１と温度センサ２３の検知温度Ｔ３との差（＝Ｔ３−Ｔ１）である。【００２０】
ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の状態量は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時における運転周波数Ｆａ，凝縮温度Ｔｃａ，蒸発温度Ｔｅａ，過熱度ＳＨａの少なくとも１つである。【００２１】
例えば、漏洩検出部５２は、初期状態量として運転周波数Ｆｘ，凝縮温度Ｔｃｘ，蒸発温度Ｔｅｘ，過熱度ＳＨｘを記憶する場合、現運転時の状態量として運転周波数Ｆａ，凝縮温度Ｔｃａ，蒸発温度Ｔｅａ，過熱度ＳＨａを抽出する。例えば、漏洩検出部５２は、初期状態量として運転周波数Ｆｘ，凝縮温度Ｔｃｘ，蒸発温度Ｔｅｘを記憶する場合、現運転時の状態量として運転周波数Ｆａ，凝縮温度Ｔｃａ，蒸発温度Ｔｅａを抽出する。例えば、漏洩検出部５２は、初期状態量として運転周波数Ｆｘ，凝縮温度Ｔｃｘを記憶する場合、現運転時の状態量として運転周波数Ｆａ，凝縮温度Ｔｃａを抽出する。例えば、漏洩検出部５２は、初期状態量として運転周波数Ｆｘを初期状態量として記憶する場合、現運転時の状態量として運転周波数Ｆａを抽出する。【００２２】
上記更新部５３は、メモリ５４内の初期状態量をリセットスイッチ３２のオン操作に応じて更新する。【００２３】
つぎに、コントローラ３０が実行する制御を図２のフローチャートを参照しながら説明する。  
コントローラ３０は、初期状態フラグｆが“０”であるかを判定する（ステップ１０１）。初期状態フラグｆは、開度Ｑｘおよび初期状態量の記憶が済んでいるか否かの指標である。コントローラ３０は、ユーザや作業員によってリセットスイッチ３２がオン操作された場合に、初期状態フラグｆを“０”にリセットする。【００２４】
初期状態フラグｆが“０”の場合（ステップ１０１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、開度Ｑｘおよび初期状態量の記憶が済んでいないとの判断の下に、運転時間ｔを積算し（ステップ１０２）、その積算運転時間ｔが設定時間ｔｘ以上（ｔ≧ｔｘ）であるかを判定する（ステップ１０３）。積算運転時間ｔは、コントローラ３０内のメモリ５４に逐次に更新記憶されるとともに、リセットスイッチ３２のオン操作があった場合にコントローラ３０によって零クリアされる。設定時間ｔｘは、運転初期であるところの１０時間乃至５０時間のいずれかの値であり、当該冷凍サイクル装置が設置される環境などに応じた適切な値が選定される。【００２５】
積算運転時間ｔが設定時間ｔｘ未満の場合（ステップ１０３のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップ１０１のフラグ判定に戻る。【００２６】
積算運転時間ｔが設定時間ｔｘに達した場合（ステップ１０３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態にあるかを判定する（ステップ１０４，１０５，１０６）。【００２７】
すなわち、ステップ１０４において、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａと目標値ＳＨｔとの差ΔＳＨの絶対値（｜ΔＳＨ｜）が、設定値ΔＳＨｓ未満（｜ΔＳＨ｜＜ΔＳＨｓ）であるかを判定する。設定値ΔＳＨｓは、例えば２〜３Ｋである。ステップ１０５において、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａが設定値ＳＨｓ以上（ＳＨａ≧ＳＨｓ）であるかを判定する。設定値ＳＨｓは、例えば１〜２Ｋである。過熱度ＳＨａが設定値ＳＨｓ以上の場合、過熱度ＳＨａは正の値である。ステップ１０６において、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時における圧縮機１の運転周波数Ｆａが設定値Ｆｓ以上（Ｆａ≧Ｆｓ）であるかを判定する。設定値Ｆｓは、例えば３０Ｈｚである。【００２８】
ステップ１０４，１０５，１０６の判定結果の少なくとも１つが否定の場合（ステップ１０４のＮＯ、あるいはステップ１０５のＮＯ、あるいはステップ１０６のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップ１０１のフラグ判定に戻る。【００２９】
ステップ１０４，１０５，１０６の判定結果が共に肯定の場合（ステップ１０４のＹＥＳ、ステップ１０５のＹＥＳ、ステップ１０６のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態に入ったとの判断の下に、その時点の電動膨張弁４の開度Ｑｘをメモリ５４に記憶（更新記憶）するとともに、その時点の運転周波数Ｆｘ，凝縮温度Ｔｃｘ，蒸発温度Ｔｅｘ，過熱度ＳＨｘを初期状態量としてメモリ５４に記憶（更新記憶）する（ステップ１０７）。【００３０】
開度Ｑｘおよび初期状態量の記憶に伴い、コントローラ３０は、初期状態フラグｆを“１”にセットし（ステップ１０８）、ステップ１０１のフラグ判定に戻る。【００３１】
初期状態フラグｆが“１”の場合（ステップ１０１のＮＯ）、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態にあるかを判定する（ステップ１０９，１１０，１１１）。【００３２】
すなわち、ステップ１０９において、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａと目標値ＳＨｔとの差ΔＳＨの絶対値（｜ΔＳＨ｜）が、設定値ΔＳＨｓ未満（｜ΔＳＨ｜＜ΔＳＨｓ）であるかを判定する。設定値ΔＳＨｓは、例えば２〜３Ｋである。ステップ１１０において、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａが設定値ＳＨｓ以上（ＳＨａ≧ＳＨｓ）であるかを判定する。設定値ＳＨｓは、例えば１〜２Ｋである。過熱度ＳＨａが設定値ＳＨｓ以上である場合、過熱度ＳＨは正の値である。ステップ１１１において、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時における圧縮機１の運転周波数Ｆａが設定値Ｆｓ以上（Ｆａ≧Ｆｓ）であるかを判定する。設定値Ｆｓは、例えば３０Ｈｚである。【００３３】
ステップ１０９，１１０，１１１の判定結果の少なくとも１つが否定の場合（ステップ１０９のＮＯ、あるいはステップ１１０のＮＯ、あるいはステップ１１１のＮＯ）、コントローラ３０は、ステップ１０１のフラグ判定に戻る。【００３４】
ステップ１０９，１１０，１１１の判定結果が共に肯定の場合（ステップ１０９のＹＥＳ、ステップ１１０のＹＥＳ、ステップ１１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態に入ったとの判断の下に、ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の状態量とメモリ５４内の初期状態量との差を状態変化量として検出する（ステップ１１２）。【００３５】
ヒートポンプ式冷凍サイクルの現運転時の状態量は、運転周波数Ｆａ，凝縮温度Ｔｃａ，蒸発温度Ｔｅａ，過熱度ＳＨａである。上記状態変化量は、運転周波数Ｆｘと運転周波数Ｆａとの差ΔＦであり、かつ凝縮温度Ｔｃｘと凝縮温度Ｔｃａとの差ΔＴｃであり、かつ蒸発温度Ｔｅｘと蒸発温度Ｔｅａとの差ΔＴｅであり、かつ過熱度ＳＨｘと過熱度ＳＨａとの差ΔＳＨｘａである。【００３６】
続いて、コントローラ３０は、冷媒の漏洩がない状態でヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転する場合の電動膨張弁４の開度Ｑｍを、上記検出した状態変化量に基づいて予測する（ステップ１１３）。この予測について、以下、説明する。  
まず、電動膨張弁４の開度Ｑを決める要因として、図３の特性要因図に示すように、“かわき度”“冷媒循環量”“蒸発温度Ｔｅ”“凝縮温度Ｔｃ”がある。“かわき度”とは、冷媒が湿り飽和蒸気であるときの蒸気（乾き飽和蒸気）と飽和液との重量比のことである。【００３７】
これらの要因から、電動膨張弁４の開度Ｑを表わす次の理論式が得られる。【００３８】
Ｑ＝Ｌ・（ρ／ΔＰ）＾0.5
Ｌは、冷媒循環量である。ρは、電動膨張弁４の冷媒入口側における冷媒密度である。ΔＰは、電動膨張弁４の冷媒入口側における冷媒の圧力Ｐ１と、電動膨張弁４の冷媒出口側における冷媒の圧力Ｐ２との、差（＝Ｐ１−Ｐ２）である。ΔＰのことを、以下、冷媒圧力差という。【００３９】
冷媒密度ρを除く冷媒循環量Ｌおよび冷媒圧力差ΔＰは、運転周波数Ｆ，凝縮温度Ｔｃ，蒸発温度Ｔｅ，過熱度ＳＨを用いる演算により、求めることが可能である。そして、運転周波数Ｆ，凝縮温度Ｔｃ，蒸発温度Ｔｅ，過熱度ＳＨを用いて開度Ｑを補正することにより、冷媒密度ρを知ることができる。冷媒密度ρの変化量は、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける冷媒の変化量でもある。つまり、冷媒密度ρの変化量から、冷媒の漏洩の有無を判定することが可能である。【００４０】
上記演算用のパラメータとして用いる運転周波数Ｆ，凝縮温度Ｔｃ，蒸発温度Ｔｅ，過熱度ＳＨは、冷媒の漏洩が生じて冷媒量が減少した場合（冷媒密度ρが減少）でも、その冷媒量の減少の影響をあまり受けない。【００４１】
したがって、運転初期時にメモリ５４に記憶した開度Ｑｘを運転初期時から現運転時までの状態変化量ΔＦ，ΔＴｃ，ΔＴｅ，ΔＳＨｘａで補正する下式の演算により、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒の漏洩がない場合の電動膨張弁４の開度Ｑｍを予測（推定）することができる。この予測開度Ｑｍは、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒の漏洩がないことを前提とした場合に、電動膨張弁４が現時点の運転において至る筈の本来の開度である。【００４２】
Ｑｍ＝ａ・ΔＦ＋ｂ・ΔＴｃ＋ｃ・ΔＴｅ＋ｄ・ΔＳＨｘａ＋Ｑｘ
上記ａ，ｂ，ｃ，ｄは、予め実験により求めた定数である。上記“ａ・ΔＦ＋ｂ・ΔＴｃ＋ｃ・ΔＴｅ＋ｄ・ΔＳＨｘａ”は、初期開度Ｑｘを記憶してから現運転時までの電動膨張弁４の開度変化量に相当する。【００４３】
仮に、冷媒の漏洩が生じてヒートポンプ式冷凍サイクル中の冷媒量が減少した場合（冷媒密度ρが減少）、電動膨張弁４は、コントローラ３０の過熱度一定値制御により、予測開度Ｑｍよりも大きい開度に調節される。【００４４】
コントローラ３０は、電動膨張弁４の実際の開度Ｑａを逐次に認識しており、その開度Ｑａと上記予測した開度Ｑｍとのずれ量ΔＱ（＝Ｑａ−Ｑｍ）を求める（ステップ１１４）。そして、コントローラ３０は、求めたずれ量ΔＱが閾値ΔＱｓ以上であるかを判定する（ステップ１１５）。閾値ΔＱｓは、駆動パルスの数として例えば１００パルス分乃至２００パルス分の開度であり、ヒートポンプ式冷凍サイクルを構成している機器の容量や配管長などに応じて適切な値が選定される。【００４５】
ずれ量ΔＱが閾値ΔＱｓ以上の場合（ステップ１１５のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ヒートポンプ式冷凍サイクルに冷媒の漏洩があると判定し、その旨を例えば操作器３１の文字表示やアイコン画像表示により報知する（ステップ１１６）。この報知により、ユーザは、冷媒の漏洩が生じていることを認識し、保守・点検を依頼することができる。【００４６】
さらに、コントローラ３０は、上記報知に伴い、圧縮機１を停止して以後の運転を禁止する（ステップ１１７）。この運転禁止により、冷媒が漏洩したまま運転が継続することがなくなり、冷凍サイクル機器への悪影響を回避することができる。【００４７】
なお、ずれ量ΔＱを、冷媒漏洩量をパラメータとして実験により求め、それをプロットしたのが図４である。実線が正規冷媒量、破線がずれ量ΔＱ（％）［＝（Ｑａ−Ｑｍ）／Ｑａ_max］を示している。Ｑａ_maxは電動膨張弁４の最大開度である。【００４８】
Ｑａ＝Ｑｍである場合、ずれ量ΔＱは、０（％）である。電動膨張弁４の全開開度が５００パルス分である場合、ずれ量ΔＱ＝１０（％）は、５０パルス分に相当する。【００４９】
以上のように、冷媒の漏洩がない場合の電動膨張弁４の開度Ｑｍをヒートポンプ式冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測し、この予測開度Ｑｍと電動膨張弁４の実際の開度Ｑａとの比較によって冷媒の漏洩を検出することにより、ヒートポンプ式冷凍サイクルの配管長にかかわらず、また当該冷凍サイクル装置が搭載される空気調和機の仕様の相異などにかかわらず、ヒートポンプ式冷凍サイクルにおける冷媒の漏洩の有無を確実に捕らえることができる。【００５０】
ヒートポンプ式冷凍サイクルの状態変化量として、冷媒の漏洩の影響をあまり受けない運転周波数Ｆ，凝縮温度Ｔｃ，蒸発温度Ｔｅ，過熱度ＳＨのそれぞれ変化量ΔＦ，ΔＴｃ，ΔＴｅ，ΔＳＨｘａを用いるので、予測開度Ｑｍを高い精度で求めることができる。結果として、漏洩検出用の閾値ΔＱｓを低く設定できる。漏洩検出用の閾値ΔＱｓを低く設定できるので、冷媒の漏洩量が少ない場合でも、その漏洩を的確に捕えることができる。【００５１】
ヒートポンプ式冷凍サイクル中の冷媒を回収する冷媒回収運転を実行して当該冷凍サイクル装置を別の場所に移設した場合には、ユーザや作業員は、移設完了後にリセットスイッチ３２をオン操作する。リセットスイッチ３２がオン操作された場合、コントローラ３０は、新たな運転が開始された後の開度Ｑｘおよび初期状態量をメモリ５４に更新記憶する。この更新により、移設後においても、冷媒の漏洩の有無を確実に捕らえることができる。【００５２】
ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態であることを条件として、開度Ｑｘおよび初期状態量を記憶しかつ冷媒の漏洩を検出するので、漏洩の検出精度が向上する。【００５３】
ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態にあるかを判定する要素として、過熱度ＳＨａと目標値ＳＨｔとの差の絶対値ΔＳＨが設定値ΔＳＨｓ未満”である場合、かつ過熱度ＳＨａが設定値ＳＨｓ以上（過熱度ＳＨが正の値）である場合という、複数の条件を用いるので、圧縮機１に液冷媒が吸込まれるいわゆる液バックや電動膨張弁４の動作遅れがない状態で、冷媒の漏洩を検出できる。つまり、検出精度が向上する。【００５４】
運転周波数Ｆが低い場合に室外熱交換器３に液冷媒が溜まり込むことがあるが、ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態にあるかを判定する要素として、さらに、運転周波数Ｆａが設定値Ｆｓ以上であるという条件を加えているので、液冷媒が室外熱交換器３に溜まり込まない状態で、冷媒の漏洩を検出できる。この点でも、検出精度が向上する。【００５５】
［変形例］
上記実施形態では、ヒートポンプ式冷凍サイクルが安定運転状態にあるか否かの判定要素として、ステップ１０４，１０９の“｜ΔＳＨ｜＜ΔＳＨｓ”という条件を用いたが、それに代えて、図５に示すステップ１０４ａ，１０９ａの条件を用いてもよい。【００５６】
すなわち、コントローラ３０は、運転初期時（ｆ＝０）、電動膨張弁４の開度Ｑａの単位時間当りの変化量ΔＱａが設定値ΔＱａｓ未満の状態を一定時間ｔｙ以上継続した場合（ステップ１０４ａのＹＥＳ）、それを安定運転条件であることの１つの要素として判断する。また、コントローラ３０は、開度Ｑｘおよび初期状態量の記憶後（ｆ＝１）、電動膨張弁４の開度Ｑａの単位時間当りの変化量ΔＱａが設定値ΔＱａｓ未満の状態を一定時間ｔｙ以上継続した場合（ステップ１０９ａのＹＥＳ）、それを安定運転条件であることの１つの要素として判断する。【００５７】
上記設定値ΔＱａｓは、駆動パルスの数として例えば３パルス乃至５パルス分の開度であり、冷凍サイクル機器の容量や配管長などに応じて適切な値が選定される。一定時間ｔｙは、例えば３分乃至５分であり、これも冷凍サイクル機器の容量や配管長などに応じて適切な値が選定される。【００５８】
上記実施形態では、ΔＦ，ΔＴｃ，ΔＴｅ，ΔＳＨｘａの４つを状態変化量として用いたが、ΔＦ，ΔＴｃの２つを状態変化量として用いてもよい。あるいは、ΔＦ，ΔＴｃ，ΔＴｅ，ΔＳＨｘａの少なくとも１つを状態変化量として用いてもよい。【００５９】
上記実施形態では、開度Ｑｘおよび初期状態量の記憶を更新する手段として手操作式のリセットスイッチ３２を設けたが、同様の操作手段を操作器３１に設けてもよい。また、リセットスイッチ３２の操作に応じて開度Ｑｘおよび初期状態量を更新することに加え、開度Ｑｘおよび初期状態量を自動的に更新する構成としてもよい。すなわち、コントローラ３０は、当該冷凍サイクル装置の移設のための上記冷媒回収運転を実行した場合、その実行後に、開度Ｑｘおよび初期状態量の記憶を自動的に更新する。【００６０】
上記実施形態では、空気調和機に搭載される冷凍サイクル装置について説明したが、給湯機等の他の機器に搭載される冷凍サイクル装置においても同様に実施可能である。【００６１】
その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の冷凍サイクル装置は、空気調和機への利用が可能である。
【図１】
2015046066.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸込んで圧縮し吐出する圧縮機を含み、その圧縮機から吐出される冷媒を凝縮器、膨張弁、および蒸発器に通して同圧縮機に戻す冷凍サイクルと、
前記蒸発器の過熱度が目標値となるように、前記膨張弁の開度を制御する開度制御部と、
前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していないことを前提とした場合に、前記冷凍サイクルの現運転時に前記膨張弁が至る筈の開度を前記冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測し、この予測した開度と前記膨張弁の実際の開度との比較により、前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の漏洩を検出する漏洩検出部と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転初期の状態量と同冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を前記状態変化量として検出し、
前記冷凍サイクルの運転初期における前記膨張弁の開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していないことを前提とした場合に、前記冷凍サイクルの現運転時に前記膨張弁が至る筈の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転初期における前記膨張弁の開度を記憶するとともに、同冷凍サイクルの運転初期の状態量を初期状態量として記憶し、
前記記憶した初期状態量と前記冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を前記状態変化量として検出し、
前記記憶した開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していないことを前提とした場合に、前記冷凍サイクルの現運転時に前記膨張弁が至る筈の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転時間を積算し、
前記積算した運転時間が設定時間に達した時点における前記膨張弁の開度を記憶するとともに、その時点における前記冷凍サイクルの状態量を初期状態量として記憶し、
前記記憶した初期状態量と前記冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を前記冷凍サイクルの状態変化量として検出し、
前記記憶した開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していないことを前提とした場合に、前記冷凍サイクルの現運転時に前記膨張弁が至る筈の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの運転時間を積算し、
前記積算した運転時間が設定時間に達した後、前記冷凍サイクルの運転が安定運転状態にあるかを判定し、
前記判定の結果が肯定の場合に、その時点における前記膨張弁の開度を記憶するとともに、その時点における前記冷凍サイクルの状態量を初期状態量として記憶し、
前記記憶した初期状態量と前記冷凍サイクルの現運転時の状態量との差を、前記冷凍サイクルの状態変化量として検出し、
前記記憶した開度を前記検出した状態変化量で補正することにより、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していないことを前提とした場合に、前記冷凍サイクルの現運転時に前記膨張弁が至る筈の開度を予測する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記漏洩検出部は、
前記冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａと目標値ＳＨｔとの差ΔＳＨの絶対値（｜ΔＳＨ｜）が、設定値ΔＳＨｓ未満（｜ΔＳＨ｜＜ΔＳＨｓ）である場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａが、設定値ＳＨｓ以上（ＳＨａ≧ＳＨｓ）である場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時における前記圧縮機の運転周波数Ｆａが、設定値Ｆｓ以上（Ｆａ≧Ｆｓ）である場合に、
前記冷凍サイクルが安定運転状態にあると判定する、
ことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記漏洩検出部は、
前記電動膨張弁の実際の開度Ｑａの単位時間当たりの変化量ΔＱａが、設定値ΔＱａｓ未満の状態を一定時間ｔｙ以上継続した場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時の過熱度ＳＨａが、設定値ＳＨｓ以上（ＳＨａ≧ＳＨｓ）である場合、
かつ前記冷凍サイクルの現運転時における前記圧縮機の運転周波数Ｆａが、設定値Ｆｓ以上（Ｆａ≧Ｆｓ）である場合に、
前記冷凍サイクルが安定運転状態にあると判定する、
ことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記初期状態量は、前記圧縮機の運転周波数Ｆｘおよび前記冷凍サイクルの凝縮温度Ｔｃｘ，蒸発温度Ｔｅｘ，過熱度ＳＨｘの少なくとも１つである、
前記冷凍サイクルの現運転時の状態量は、前記圧縮機の運転周波数Ｆａおよび同冷凍サイクルの現運転時における凝縮器温度Ｔｃａ，蒸発器温度Ｔｅａ，過熱度ＳＨａの少なくとも１つである、
前記状態変化量は、前記運転周波数Ｆｘと運転周波数Ｆａとの差ΔＦ、前記凝縮温度Ｔｃｘと前記凝縮温度Ｔｃａとの差ΔＴｃ、前記蒸発温度Ｔｅｘと前記蒸発温度Ｔｅとの差ΔＴｅ、および前記過熱度ＳＨｘと前記過熱度ＳＨａとの差ΔＳＨｘａである、
ことを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記記憶した開度および初期状態量を更新する更新部、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
手操作式のリセットスイッチ、
をさらに備え、
前記更新部は、前記記憶した開度および初期状態量を前記リセットスイッチの操作に応じて更新する、
ことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記更新部は、前記冷凍サイクル中の冷媒を回収する冷媒回収運転の実行後、前記記憶した開度および初期状態量を自動的に更新する、
ことを特徴とする請求項９記載の冷凍サイクル装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本実施形態の冷凍サイクル装置は、冷凍サイクル、開度制御部、および漏洩検出部を備える。冷凍サイクルは、冷媒を吸込んで圧縮し吐出する圧縮機を含み、その圧縮機から吐出される冷媒を凝縮器、膨張弁、および蒸発器に通して同圧縮機に戻す。開度制御部は、前記蒸発器の過熱度が目標値となるように、前記膨張弁の開度を制御する。漏洩検出部は、前記冷凍サイクルから前記冷媒が漏洩していないことを前提とした場合に、前記冷凍サイクルの現運転時に前記膨張弁が至る筈の開度を前記冷凍サイクルの状態変化量に基づいて予測し、この予測した開度と前記膨張弁の実際の開度との比較により、前記冷凍サイクルにおける前記冷媒の漏洩を検出する。
【国際調査報告】
2015046066.tif 000008
2015046066.tif 000009
2015046066.tif 000010
2015046066.tif 000011