(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置が起動された後、前回の動作時において圧力スイッチによる電力遮断が行われたのかどうかを判定することのできる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル装置１０は、高圧配管２１内における冷媒の圧力に応じて動作するスイッチであって、冷媒の圧力が所定の限界圧に到達したときには、少なくとも圧縮機３１及び制御装置１００への電力供給を遮断する圧力スイッチ６０を備える。制御装置１００は、圧力センサ５０で測定された冷媒の圧力が所定の閾圧ＰＳを超えると、運転履歴の記録を開始する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱器（３２）と蒸発器（３４）との間で冷媒を循環させる冷凍サイクル装置（１０，１０Ａ）であって、
前記放熱器に向けて冷媒を送り出す圧縮機（３１）と、
前記圧縮機から送り出された高圧の冷媒が通る高圧配管（２１）と、
前記高圧配管内における冷媒の圧力を測定する圧力センサ（５０）、
冷凍サイクル装置全体の動作を制御する制御装置（１００）と、
前記高圧配管内における冷媒の圧力に応じて動作するスイッチであって、冷媒の圧力が所定の限界圧に到達したときには、少なくとも前記圧縮機及び前記制御装置への電力供給を遮断する圧力スイッチ（６０）と、を備え、
前記制御装置は、
前記圧力センサで測定された冷媒の圧力が所定の閾圧を超えると、運転履歴の記録を開始する、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記運転履歴とは、前記圧力センサで計測された冷媒の圧力の推移を示す情報、又は、冷媒の圧力が前記閾圧を超えたことを示す情報である、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
記録された前記運転履歴を記憶部（１０３）に記憶しておき、
電力の供給が再開されて起動された直後において、前記記憶部から前記運転履歴の読み込みを実施する、請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
起動された直後に読み込まれた前記運転履歴に基づいて、電力供給が遮断されるよりも前の時点で前記高圧配管内における冷媒の圧力が前記閾圧を超えていたか否かの判定を行う、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
電力供給が遮断されるよりも前の時点で前記高圧配管内における冷媒の圧力が前記閾圧を超えていた場合には、冷凍サイクル装置において異常が生じていると判定する、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
冷凍サイクル装置において異常が生じていると判定された場合にはその旨を使用者に報知する、請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
冷凍サイクル装置において異常が生じているか否かを、使用者の求めに応じて報知する機能を有する、請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
冷凍サイクル装置において異常が生じていると判定された以降においては、
前記高圧配管内における冷媒の目標圧力を、それまでよりも低下させた状態で運転を行う、請求項６又は７に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置は、圧縮機によって送り出された冷媒を循環させ、放熱器と蒸発器との間で熱の移動を行わせるものである。このような冷凍サイクルは、主に空調装置において用いられる。
【０００３】
圧縮機から送り出された冷媒は、放熱器、膨張弁、蒸発器を順に通って、再び圧縮機に戻る。このとき、冷媒が通る配管のうち、圧縮機よりも下流側であり且つ膨張弁よりも上流側となる部分（以下、「高圧配管」とも表記する）においては、冷媒の圧力が高くなっている。冷凍サイクル装置の動作中においては、膨張弁の開度を調整することにより、高圧配管の内部における冷媒の圧力を目標値に一致させるような制御が行われる。
【０００４】
冷凍サイクル装置に何らかの異常が生じると、高圧配管の内部における冷媒の圧力が目標値よりも高くなってしまうことがある。このような圧力の上昇は、例えば膨張弁の動作不良や、目詰まり等によって生じ得る。冷媒の圧力が上昇し過ぎると、機器の破損が生じてしまうおそれがある。
【０００５】
下記特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、高圧配管に圧力スイッチが設けられている。高圧配管の内部における冷媒の圧力が所定の圧よりも高くなると、圧力スイッチが開状態となってインバータへの電力供給が停止され、圧縮機への電力供給が遮断された状態となる。その結果、圧縮機を含む冷凍サイクル装置の全体が動作を停止するので、冷媒の圧力がそれ以上高くなってしまうことが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧力スイッチによって電力供給が強制的に遮断された後、高圧配管内の冷媒の圧力は次第に低下して行き、圧力スイッチは再び閉状態に戻る。これにより、冷凍サイクル装置への電力供給が再開されるので、冷凍サイクルは動作を再開する。
【０００８】
しかしながら、冷媒の圧力上昇が生じた原因が解消していない場合には、短時間のうちに再び圧力上昇が生じて、圧力スイッチが動作して電力供給が遮断されてしまうこととなる。圧力スイッチが連続して動作した場合、ユーザーが故障と認識して修理が行われるが、エラー履歴が残っていないため故障個所の特定が困難となる。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍サイクル装置が起動された後、前回の動作時において圧力スイッチによる電力遮断が行われたのかどうかを判定することのできる冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る冷凍サイクル装置は、放熱器（３２）と蒸発器（３４）との間で冷媒を循環させる冷凍サイクル装置（１０，１０Ａ）であって、放熱器に向けて冷媒を送り出す圧縮機（３１）と、圧縮機から送り出された高圧の冷媒が通る高圧配管（２１）と、高圧配管内における冷媒の圧力を測定する圧力センサ（５０）と、冷凍サイクル装置全体の動作を制御する制御装置（１００）と、高圧配管内における冷媒の圧力に応じて動作するスイッチであって、冷媒の圧力が所定の限界圧に到達したときには、少なくとも圧縮機及び制御装置への電力供給を遮断する圧力スイッチ（６０）と、を備える。制御装置は、圧力センサで測定された冷媒の圧力が所定の閾圧を超えると、運転履歴の記録を開始する。
【００１１】
上記の圧力センサは、高圧配管内における冷媒の圧力を測定しながら所定の値に一致させる制御を行うために用いられるものである。尚、高圧配管内の圧力が上昇した場合には、圧力センサの測定値に閾値を設けて冷凍サイクル装置を停止させることができるが、圧力センサが故障等により圧力測定が困難となった場合にも安全に冷凍サイクル装置を停止できるようにすることを目的とし、圧力スイッチを設けている。
【００１２】
このような冷凍サイクル装置では、圧力スイッチに加えて、高圧配管内における冷媒の圧力を測定する圧力センサを備えている。制御装置は、圧力センサで測定された冷媒の圧力が所定の閾圧を超えると、運転履歴の記録を開始する。
【００１３】
このため、記録された運転記録を例えば不揮発性のメモリ等に記憶しておけば、圧力スイッチの動作によって電力供給が遮断されても、当該運転記録は残ることとなる。電力供給が再開された後に、運転記録の読み出しを行えば、前回の動作時（圧力スイッチが動作する前）において異常が生じたか否かについての判定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷凍サイクル装置が起動された後、前回の動作時において圧力スイッチによる電力遮断が行われたのかどうかを判定することのできる冷凍サイクル装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】冷凍サイクル装置の動作中における、高圧配管内の冷媒の圧力の変化を示す図である。
【図３】制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】圧力スイッチの動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】制御装置によって実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１７】
本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置１０の構成について、図１を参照しながら説明する。冷凍サイクル装置１０は、配管２０と、圧縮機３１と、放熱器３２と、膨張弁３３と、制御装置１００とを備えている。
【００１８】
配管２０は、冷媒が循環する流路を構成する配管である。配管２０には、冷媒が通る順に、圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３、蒸発器３４が設けられている。配管２０のうち、圧縮機３１よりも下流側であり、且つ膨張弁３３よりも上流側の部分は、内部における冷媒の圧力が高くなる。このため、当該部分のことを以下では「高圧配管２１」とも称する。また、配管２０のうち、膨張弁３３よりも下流側であり、且つ圧縮機３１よりも上流側の部分のことを、以下では「低圧配管２２」とも称する。
【００１９】
圧縮機３１は、冷媒を送り出して循環させるためのポンプである。圧縮機３１は、インバータ４０から供給される電力によって駆動され、冷媒を放熱器３２に向けて送り出す。インバータ４０は、電力系統２００から交流電力の供給を受けて、当該電力を電力変換した後に圧縮機３１に供給するものである。
【００２０】
放熱器３２は、高圧配管２１の途中となる位置に設けられている。放熱器３２は、内部において冷媒を水などの熱媒体と熱交換させるための熱交換器である。
【００２１】
膨張弁３３は、高圧配管２１と低圧配管２２との間において流路を絞るための弁である。冷媒は、膨張弁３３を通過した際に減圧膨張し、その温度を低下させる。膨張弁の開度は、制御装置１００が行う制御によって調整される。
【００２２】
蒸発器３４は、低圧配管２２の途中となる位置に設けられている。蒸発器３４は、膨張弁３３を通過した低圧の冷媒を液相から気相へと変化させ、当該冷媒と空気との熱交換を行わせるための熱交換器である。蒸発器３４を通過した冷媒は、低圧配管２２を通って圧縮機３１に戻る。
【００２３】
制御装置１００は、冷凍サイクル装置１０の全体の動作を制御するコンピュータシステムである。制御装置１００には、後述の圧力センサ５０等、冷凍サイクル装置１０に設けられた各種センサからの測定値を示す信号が入力される。制御装置１００は、これらの測定値を参照しながら、膨張弁３３の開度やインバータ４０の出力等を制御する。
【００２４】
制御装置１００は、演算部１０１と、メモリ１０２と、記憶部１０３とを有している。演算部１０１はＣＰＵであり、冷凍サイクル装置１０を制御するための各種の演算や判定を行う部分である。メモリ１０２は揮発性メモリ（ＲＡＭ）であり、ＣＰＵが演算を行う際において一時的な情報の記憶場所として用いられる部分である。記憶部１０３は不揮発性メモリである。記憶部１０３に記憶された情報は、制御装置１００への電力供給が停止した後においても失われることなく保存される。
【００２５】
制御装置１００には、報知部１１０が設けられている。報知部１１０はタッチパネルモニタであり、冷凍サイクル装置１０の使用者に向けて各種の情報を表示する。また、報知部１１０は使用者による操作を受け付けることも可能となっている。尚、報知部１１０として、タッチパネルモニタに替えてワイヤレスのリモコンやスマートフォン等が用いられてもよい。
【００２６】
その他の構成について説明する。高圧配管２１のうち、圧縮機３１と放熱器３２との間となる位置には、圧力センサ５０が設けられている。圧力センサ５０は、高圧配管２１の内部における冷媒の圧力を測定するためのセンサである。圧力センサ５０によって測定された冷媒の圧力を示す信号は、圧力センサ５０から制御装置１００へと入力される。
【００２７】
高圧配管２１のうち、圧縮機３１と放熱器３２との間となる位置には、圧力スイッチ６０が更に設けられている。圧力スイッチ６０は、高圧配管２１の内部における冷媒の圧力に基づいて機械的に動作するスイッチである。圧力スイッチ６０は、電力系統２００と冷凍サイクル装置１０とを繋ぐ電力線２１０の途中において、電力線２１０の開閉を切り換えるスイッチとなっている。尚、図１においては図示を省略しているが、電力線２１０は、インバータ４０のみならず制御装置１００へも繋がっている。このため、圧力スイッチ６０が開状態になると、インバータ４０及び制御装置１００への電力供給が遮断される。圧力スイッチ６０の動作により、他の機器（例えば圧力センサ５０等）への電力供給も同時に遮断されることとしてもよい。
【００２８】
高圧配管２１内における冷媒の圧力が所定の限界圧ＰＵよりも低いときには、圧力スイッチ６０は閉状態となっている。このため、電力系統２００からの電力が、圧縮機３１及び制御装置１００へと供給される。一方、高圧配管２１内における冷媒の圧力が限界圧ＰＵに到達すると、圧力スイッチ６０は閉状態から開状態へと切り換わる。このため、電力系統２００から圧縮機３１及び制御装置１００への電力供給は遮断され、冷凍サイクル装置１０は動作を停止する。
【００２９】
尚、圧力スイッチ６０や圧力センサ５０が設けられる位置は、高圧配管２１のうち放熱器３２よりも下流側となる位置であってもよい。
【００３０】
図２を参照しながら、冷凍サイクル装置１０の動作中における冷媒の圧力の変化について説明する。図２に示されるのは、圧力センサ５０によって測定される圧力、すなわち高圧配管２１内における冷媒の圧力（以下、単に「冷媒圧力」とも表記する）の変化である。
【００３１】
時刻ｔ０において冷凍サイクル装置１０が起動され、圧縮機３１の動作が開始されると、冷媒圧力は次第に高くなって行き、時刻ｔ１において目標圧ＰＤ１に到達する。目標圧ＰＤ１は、冷凍サイクル装置１０が動作中において維持すべき冷媒圧力の目標値として定められたものである。
【００３２】
時刻ｔ１以降においては、冷媒圧力が目標圧ＰＤ１の近傍で維持されるように、膨張弁３３の開閉動作が制御装置１００によって制御される。図２の例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、冷媒圧力が目標圧ＰＤ１に一致した状態が保たれている。
【００３３】
時刻ｔ２において、冷凍サイクル装置１０に何らかの異常が生じ、これにより冷媒圧力が上昇し始めている。このような圧力上昇は、例えば膨張弁３３の動作不良や、目詰まり等によって生じ得る。
【００３４】
その後、冷媒圧力が限界圧ＰＵに到達すると、圧力スイッチ６０が動作して閉状態から開状態へと切り換わる（時刻ｔ４）。これにより、冷凍サイクル装置１０は動作を停止するので、時刻ｔ４以降において、冷媒圧力は次第に低下して行く。
【００３５】
圧力スイッチ６０は、冷媒圧力が復帰圧ＰＬまで低下したときに開状態から閉状態に切り替わるように構成されている。このため、冷媒圧力が復帰圧ＰＬまで低下した時刻ｔ５以降においては、冷凍サイクル装置１０への電力供給が再開される。これにより、圧縮機３１による冷媒の送り出しが再開され、冷媒圧力は上昇し始める。
【００３６】
冷媒圧力が上昇し、時刻ｔ４において圧力スイッチ６０が動作したということは、時刻ｔ５で動作が再開された以降においても。冷凍サイクル装置１０には何らかの異常が生じたままとなっている可能性が高い。このため、本実施形態では、時刻ｔ５以降においては目標圧が変更される。具体的には、目標圧ＰＤ１が、これよりも小さな目標圧ＰＤ２に変更される。図２に示されるように、時刻ｔ６以降においては、冷媒圧力が目標圧ＰＤ２に一致した状態となるような制御が行われる。
【００３７】
本実施形態では、目標圧ＰＤ１よりも高く、且つ限界圧ＰＵよりも低い圧力値として、閾圧ＰＳが設定されている。冷媒圧力が上昇して閾圧ＰＳを超えると（時刻ｔ３）、制御装置１００は、運転履歴の記録を開始する。ここでいう運転履歴とは、冷媒圧力が閾値ＰＳを超えたことを示すフラグのことである。運転履歴は、記録されると同時に記憶部１０３へと記憶（保存）されて行く。このため、時刻ｔ４において制御装置１００への電力供給が遮断された以降においても、記憶部１０３に運転履歴が記憶された状態となっている。
【００３８】
時刻ｔ５において電力供給が再開され、冷凍サイクル装置１０が起動されると、制御装置１００は、記憶部１０３から運転履歴の読み出しを行う。これにより、前回の動作時（時刻ｔ４までの期間）において、閾圧ＰＳを越えるような配管圧力の上昇が生じていたか否かを判定することが可能となっている。つまり、冷凍サイクル装置１０に何らかの異常が生じていることを、冷凍サイクル装置１０が起動された直後において判定することが可能となっている。
【００３９】
以上のような判定を行うために、制御装置１００によって実行される具体的な処理の流れについて説明する。図３に示される一連の処理は、冷凍サイクル装置１０の動作中において、所定の周期が経過する毎に繰り返し実行されている。
【００４０】
最初のステップＳ０１では、圧力センサ５０で計測された冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えているか否かが判定される。冷媒圧力が閾圧ＰＳ以下であれば、図３に示される一連の処理を終了する。これにより、制御装置１００による運転履歴の記録は行われず、通常の運転が継続して行われる。
【００４１】
冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えている場合には、ステップＳ０２に移行する。ステップＳ０２では、運転履歴の記録が開始される。既に述べたように、圧力センサ５０で計測された冷媒圧力の推移を示す数値列が、運転履歴として記憶部１０３に記憶されて行く。ステップＳ０２からステップＳ０３に移行した後においても、運転履歴は引き続き記憶部１０３に記憶されて行く。尚、冷媒圧力が閾値ＰＳを超えたことを示すフラグが運転履歴として記憶されることに替えて、圧力センサ５０で計測された冷媒圧力の推移を示す数値列が運転履歴として記憶されるような態様としてもよい。
【００４２】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、ステップＳ０１と同様に、冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えているか否かが判定される。冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えていれば、ステップＳ０２の処理が繰り返し実行され、運転履歴の記録が継続して行われる。冷媒圧力が低下して閾圧ＰＳ以下となっていれば、ステップＳ０４に移行する。
【００４３】
ステップＳ０４では、運転履歴の記録が停止される。ステップＳ０４に続くステップＳ０５では、記憶部１０３から運転履歴が消去される。これは、圧力スイッチが作動しないまま圧力がＰＳを下回った場合、機器に異常がなかったと判断して履歴を消去するためである。その後、図３に示される一連の処理を終了する。
【００４４】
以上のような処理が繰り返し行われるので、冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えて限界圧ＰＵに到達した場合には、記憶部１０３に運転履歴が記憶されている状態のまま、制御装置１００はシャットダウンすることとなる。
【００４５】
図４を参照しながら、圧力スイッチ６０の動作について説明する。既に述べたように、圧力スイッチ６０は、冷媒圧力に応じて機械的に動作するスイッチとなっている。図４では、圧力スイッチ６０の機械的な動作の流れがフローチャートとして示されている。
【００４６】
最初のステップＳ１１において、冷媒圧力が限界圧ＰＵを越えていなかった場合には、圧力スイッチ６０は閉状態のままで維持される。冷媒圧力が限界圧ＰＵを越えていた場合には、開状態に切り換わる。これにより、圧縮機３１及び制御装置１００への電力供給が遮断される（ステップＳ１２）。
【００４７】
その後、冷媒圧力が復帰圧ＰＬを越えているうちは、圧力スイッチ６０は開状態のままで維持される（ステップＳ１３）。冷媒圧力が低下し、復帰圧ＰＬ以下になると、圧力スイッチ６０は開状態から閉状態に切り換わる（ステップＳ１４）。これにより、圧縮機３１及び制御装置１００への電力供給が再開される。
【００４８】
図５に示される一連の処理は、冷凍サイクル装置１０の起動直後、すなわち圧縮機３１及び制御装置１００への電力供給が開始された直後において、制御装置１００により実行される処理である。
【００４９】
最初のステップＳ２１では、記憶部１０３に記憶されていた運転履歴が、記憶部１０３からメモリ１０２へと読み込まれる。尚、前回の動作時において冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えることが無く、記憶部１０３には運転履歴が記憶されていなかった場合には、ステップＳ２１の処理は行われない。
【００５０】
ステップＳ２１に続くステップＳ２２では、電力供給が遮断されるよりも前、すなわち図２の時刻ｔ４よりも前の時点において、冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えていたかどうかが判定される。かかる判定は、ステップＳ２１において読み込まれた運転履歴に基づいて行われる。
【００５１】
冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えていなかった場合（運転履歴が存在しない場合を含む）には、前回の動作時において、冷凍サイクル装置１０には何ら異常が生じていなかったということである。このため、使用者に対する異常報知等を行うことなく、図５に示される一連の処理を終了する。冷媒圧力が閾圧ＰＳを越えていた場合には、ステップＳ２３に移行する。
【００５２】
ステップＳ２３では、冷凍サイクル装置１０において何らかの異常が生じていた、との判定がなされる。ステップＳ２３に続くステップＳ２４では、異常が生じている旨が使用者に報知される。かかる報知は、報知部１１０にメッセージを表示したり、報知部１１０から警告音を発したりすることにより行われる。
【００５３】
尚、使用者への報知は上記のようにステップＳ２４のタイミングで行われるのであるが、使用者が報知部１１０のタッチパネル画面を操作することにより、異常の有無を任意のタイミングで表示させることも可能となっている。つまり、報知部１１０は、冷凍サイクル装置１０において異常が生じているか否かを、使用者の求めに応じて報知する機能をも有している。
【００５４】
ステップＳ２４に続くステップＳ２５では、目標圧の変更が行われる。図２を参照しながら既に述べたように、冷媒圧力の制御目標値が、目標圧ＰＤ１から目標圧ＰＤ２へと変更される。これにより、冷凍サイクル装置１０が起動されてから短期間のうちに、再び圧力スイッチ６０が動作し開状態となってしまうようなことが防止される。
【００５５】
このように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１０では、冷媒圧力が上昇したタイミングで運転履歴の記録が行われる。これにより、冷凍サイクル装置１０への電力供給が開始された後に、前回の動作時において圧力スイッチによる電力遮断が行われたのかどうかを判定することが可能となっている。異常が生じていた場合には、使用者への報知が適切なタイミングで行われるので、異常に対する対応が遅れてしまったり、異常原因の特定が困難となってしまったりするようなことが防止される。
【００５６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５７】
１０，１０Ａ：冷凍サイクル装置
２１：高圧配管
３１：圧縮機
３２：放熱器
３４：蒸発器
５０：圧力センサ
６０：圧力スイッチ
１００：制御装置
１０３：記憶部
１５０：補助制御装置
【図１】
2017161195.tif 000003
【図２】
2017161195.tif 000004
【図３】
2017161195.tif 000005
【図４】
2017161195.tif 000006
【図５】
2017161195.tif 000007