制冷剂状态检测装置、制冷剂状态检测方法和温度调节系统与流程

1.本发明涉及一种制冷剂状态检测装置、制冷剂状态检测方法和温度调节系统。


背景技术：

2.制冷剂在制冷回路中泄漏、发生制冷剂不足的情况下，可能产生制冷能力下降等问题，因此优选尽快采取某种对策。
3.以往提出了各种检测制冷剂泄漏的技术。例如，在jp2016
‑
121867a中公开了如下技术：检测压缩机吸入压力、蒸发器压力、压缩机排出压力、冷凝器压力、压缩机吸入温度、蒸发器出口温度、压缩机排出温度、冷凝器入口温度等，并将这些检测出的值作为参数来检测制冷剂泄漏。另外，在wo2017/175300中公开了将检测泄漏到外部的制冷剂的制冷剂检测装置设置于空调装置的室内机的技术。


技术实现要素：

4.发明所要解决的技术问题
5.但是，jp2016
‑
121867a的技术为了检测压力、温度等而需要大量的传感器，用于判断制冷剂泄漏的参数也多。另外，wo2017/175300的技术由于利用制冷剂检测装置直接检测泄漏到外部的制冷剂，因此难以检测在远离制冷剂检测装置的位置泄漏的制冷剂，很难说能够准确地检测制冷剂的不足。
6.本技术的发明人鉴于上述那样的公知技术，为了实现尽可能简单地准确地检测制冷剂的泄漏或制冷剂的不足而进行了深入研究。而且，发现在制冷剂不足的状况下，冷凝器的出口温度比制冷剂没有不足的情况下的出口温度高。而且，发现该现象是如下产生的：在制冷剂不足时，在冷凝器中冷凝的制冷剂的冷凝量比预定或期待的冷凝量少，保持气体状态的高温的制冷剂容易从冷凝器出口混入其下游侧的配管。
7.本发明是基于上述发现而完成的，其目的在于提供一种能够简单且准确地检测制冷回路中制冷剂的泄漏或不足的制冷剂状态检测装置、制冷剂状态检测方法和温度调节系统。
8.用于解决技术问题的手段
9.本发明的制冷剂状态检测装置具备：温度信息获取部，其在具有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的制冷回路中获取从上述冷凝器流出的制冷剂的温度，并且获取在上述冷凝器中冷却上述制冷剂的冷却用流体在冷却上述制冷剂之前的温度；和制冷剂状态判定部，其在由上述温度信息获取部获取的上述制冷剂的温度与上述冷却用流体的温度之差大于预先存储的阈值的情况下，判定为发生了上述制冷剂的泄漏或者不足。
10.也可以是，上述冷凝器是液冷式热交换器，上述冷却用流体是液体。
11.也可以是，上述冷凝器具有第一冷凝部和对从上述第一冷凝部流出的上述制冷剂进行冷凝的第二冷凝部，上述温度信息获取部获取从上述第二冷凝部流出的上述制冷剂的温度和在上述第二冷凝部中冷却上述制冷剂的上述冷却用流体在冷却上述制冷剂之前的
温度。
12.本发明的制冷剂状态检测方法具备：温度信息获取工序，其在具有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的制冷回路中获取从上述冷凝器流出的制冷剂的温度，并且获取在上述冷凝器中冷却上述制冷剂的冷却用流体在冷却上述制冷剂之前的温度；和制冷剂状态判定工序，其在由上述温度信息获取工序获取的上述制冷剂的温度与上述冷却用流体的温度之差大于预先存储的阈值的情况下，判定为发生了上述制冷剂的泄漏或者不足。
13.也可以是，本发明的制冷剂状态检测方法进一步具备填充工序，其中，在获取了从上述冷凝器流出的上述制冷剂的温度，并且获取了在上述冷凝器中冷却上述制冷剂的上述冷却用流体在冷却上述制冷剂之前的温度的情况下，将能够实施所获取的各温度之差达到上述阈值以下的上述制冷回路的运转的规定量的上述制冷剂填充于上述制冷回路；通过在上述填充工序后进行的上述温度信息获取工序和上述制冷剂状态判定工序，判定上述制冷剂的泄漏或者不足。
14.也可以是，在上述填充工序后的上述制冷回路运转时，上述制冷回路按照成为在上述冷凝器中冷凝的上述制冷剂覆盖上述冷凝器的出口的状态的方式在上述冷凝器中冷却上述制冷剂。
15.本发明的温度调节系统具备：具有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器的制冷回路；和上述的制冷剂状态检测装置。
16.上述制冷回路也可以构成为，在填充有规定量的上述制冷剂的情况下，能够实施上述制冷剂状态检测装置获取的上述制冷剂的温度与上述冷却用流体的温度之差达到上述阈值以下的运转。
17.也可以是，在填充有上述规定量的上述制冷剂的情况下，上述制冷回路能够按照成为在上述冷凝器中冷凝的上述制冷剂覆盖上述冷凝器的出口的状态的方式在上述冷凝器中冷却上述制冷剂。
18.本发明的温度调节系统也可以进一步具备流体流通装置，其使由上述蒸发器调节温度的流体流通。
19.发明效果
20.根据本发明，能够简单且准确地检测制冷回路中的制冷剂的泄漏或不足。
附图说明
21.图1是表示本发明的第一实施方式的温度调节系统的示意性结构的图。
22.图2a是设置于图1所示的温度调节系统的制冷回路的冷凝器的示意性截面图。
23.图2b是设置于图1所示的温度调节系统的制冷回路的冷凝器的示意性截面图。
24.图3是表示本发明的第二实施方式的温度调节系统的示意性结构的图。
25.图4是表示本发明的第三实施方式的温度调节系统的示意性结构的图。
具体实施方式
26.以下，对本发明的各实施方式进行说明。
27.(第一实施方式)
28.图1是表示本发明的第一实施方式的温度调节系统1的示意性结构的图。本实施方
式的温度调节系统1具备制冷回路10、第一冷却用流体流通装置21、第二冷却用流体流通装置22、温度调节对象流体流通装置30和控制器40。
29.制冷回路10具有压缩机11、冷凝器12、储槽13、膨胀阀14和蒸发器15。压缩机11、冷凝器12、储槽13、膨胀阀14和蒸发器15通过配管部件连接，以使制冷剂依此顺序循环。
30.压缩机11对从蒸发器15流出的低温且低压的气体状态的制冷剂进行压缩，使之成为高温且高压的气体状态，并向冷凝器12供给。冷凝器12利用冷却用流体对由压缩机11压缩后的制冷剂进行冷却而冷凝，使之成为规定的冷却温度的高压液体的状态。
31.在本实施方式中，冷凝器12具有第一冷凝部121和对从第一冷凝部121流出的制冷剂进行冷凝的第二冷凝部122。通过第一冷凝部121的制冷剂被第一冷却用流体流通装置21向第一冷凝部121供给的第一冷却用流体冷却。通过第二冷凝部122的制冷剂被第二冷却用流体流通装置22向第二冷凝部122供给的第二冷却用流体冷却。
32.第一冷凝部121和第二冷凝部122各自由液冷式热交换器、具体而言由板式热交换器构成。但是，第一冷凝部121和第二冷凝部122也可以由空冷式热交换器构成。
33.储槽13接受并储存由冷凝器12冷凝而成为液体的制冷剂，储存于储槽13的制冷剂向膨胀阀14侧流动。膨胀阀14通过使从储槽13供给的制冷剂膨胀而减压，成为低温且低压的液体状态或气液混合状态，供给至蒸发器15。在本实施方式中，蒸发器15使供给的制冷剂与温度调节对象流体流通装置30所流通的温度调节对象流体进行热交换。与温度调节对象流体进行了热交换的制冷剂成为低温且低压的气体状态并从蒸发器15流出并再次被压缩机11压缩。
34.第一冷却用流体流通装置21向第一冷凝部121供给第一冷却用流体，第二冷却用流体流通装置22向第二冷凝部122供给第二冷却用流体。如上所述，在本实施方式中，由于第一冷凝部121和第二冷凝部122是由液冷式热交换器构成，因此使用液体作为第一冷却用流体和第二冷却用流体。
35.作为液体的第一冷却用流体和第二冷却用流体可以是水，也可以是其他流体。在第一冷凝部121和第二冷凝部122由空冷式热交换器构成的情况下，第一冷却用流体和第二冷却用流体也可以是空气。
36.在本实施方式中，第二冷却用流体流通装置22具有泵22a，通过控制泵22a的驱动力，能够调整向第二冷凝部122供给的第二冷却用流体的流量。由此，能够调整第二冷凝部122中制冷剂的冷却量。
37.如上所述，温度调节对象流体流通装置30使在蒸发器15中与制冷剂进行热交换的温度调节对象流体流通。温度调节对象流体流通装置30所流通的温度调节对象流体可以是气体，也可以是液体。
38.在温度调节对象流体为气体的情况下，温度调节对象流体流通装置30可以由风扇等构成。另外，在温度调节对象流体为液体的情况下，温度调节对象流体流通装置30可以由液体的流路、用于使液体流通的泵等构成。
39.另外，在制冷回路10设置有检测从第二冷凝部122流出的制冷剂的温度的制冷剂温度传感器16和检测从第二冷凝部122流出的制冷剂的压力的制冷剂压力传感器17。详细而言，制冷剂温度传感器16检测从第二冷凝部122流出且流入储槽13之前的制冷剂的温度。换言之，制冷剂温度传感器16检测与第二冷凝部122的出口连接的配管部件的内部的温度。
制冷剂压力传感器17检测从第二冷凝部122流出且流入储槽13之前的制冷剂的压力。换言之，制冷剂压力传感器17检测与第二冷凝部122的出口连接的配管部件的内部的压力。
40.另外，在第二冷却用流体流通装置22设置有冷却用流体温度传感器22b。冷却用流体温度传感器22b检测在第二冷凝部122中冷却制冷剂之前的第二冷却用流体的温度。换言之，冷却用流体温度传感器22b检测在第二冷却用流体流通装置22中流通第二冷却用流体的配管部件中的第二冷凝部122的上游侧的部分的内部的温度。
41.另外控制器40能够控制制冷回路10的各部、第二冷却用流体流通装置22的泵22a等的动作，并且能够获取来自上述各种传感器16、17、22b的信息。控制器40可以例如由具备cpu、rom、ram等的计算机构成，按照所存储的程序来控制上述各部的动作。
42.控制器40具有温度信息获取部41、制冷剂状态判定部42、动作控制部43和输出部44。
43.温度信息获取部41从制冷剂温度传感器16获取从冷凝器12的第二冷凝部122流出的制冷剂的温度，并且从冷却用流体温度传感器22b获取在第二冷凝部122冷却制冷剂之前的第二冷却用流体的温度。
44.制冷剂状态判定部42在由温度信息获取部41获取的制冷剂的温度与第二冷却用流体的温度之差大于预先存储的阈值的情况下，判定为发生了制冷剂的泄漏或不足。在此，温度信息获取部41和制冷剂状态判定部42构成制冷剂状态检测装置40a。
45.动作控制部43控制制冷回路10的各部、第二冷却用流体流通装置22的泵22a等的动作。
46.在制冷剂状态判定部42判定为发生了制冷剂的泄漏或不足的情况下，输出部44在未图示的显示装置上显示警告。
47.以下，对本实施方式中的利用制冷剂状态检测装置40a判定制冷剂的泄漏或不足的流程进行说明。
48.首先，对第二冷凝部122的结构和制冷回路10运转中的第二冷凝部122的内部的状态进行说明。图2a和图2b是由板式热交换器构成的第二冷凝部122的示意性截面图。如图2a所示，第二冷凝部122中，具有按照在相邻的板部件122a之间形成用于流通上述制冷剂或第二冷却用流体的流路的方式层叠而成的2个以上的板部件122a，2个以上的板部件122a在其层叠方向上交替地并排形成制冷剂用的流路122b和第二冷却用流体用的流路122c。
49.在位于2个以上的板部件122a的层叠方向的一侧端部的板部件122a连接有制冷剂入口部122d和制冷剂出口部122e，如被涂白的箭头所示，制冷剂从制冷剂入口部122d流向制冷剂用的流路122b，并从制冷剂出口部122e流出。制冷剂入口部122d和制冷剂出口部122e在与层叠方向正交的方向上彼此分离地配置，在本实施方式中，在上下方向上，以制冷剂入口部122d位于制冷剂出口部122e的上侧的方式配置第二冷凝部122。需要说明的是，制冷剂入口部122d可以是将第一冷凝部121与第二冷凝部122连接的配管部件的一部分，也可以是与该配管部件不同的部件。同样地，制冷剂出口部122e可以是将第二冷凝部122与储槽13连接的管部件的一部分，也可以是与该配管部件不同的部件。
50.另一方面，虽然省略了图示，但在位于层叠方向的一侧端部的板部件122a也连接有第二冷却用流体入口部和第二冷却用流体出口部，如带有阴影线的箭头所示，第二冷却用流体从第二冷却用流体入口部流向第二冷却用流体用的流路122c，并从第二冷却用流体
出口部流出。
51.第二冷却用流体入口部和第二冷却用流体出口部也在与层叠方向正交的方向彼此分离地配置，但第二冷却用流体入口部设置在与层叠方向正交的方向且与制冷剂出口部122e相同的一侧，第二冷却用流体出口部设置在与层叠方向正交的方向且与制冷剂入口部122d相同的一侧。因此，在本实施方式中，在上下方向上，第二冷却用流体出口部位于第二冷却用流体入口部的上侧。需要说明的是，第二冷却用流体入口部也可以设置在与层叠方向正交的方向且与制冷剂入口部122d相同的一侧，第二冷却用流体出口部也可以设置在与层叠方向正交的方向且与制冷剂出口部122e相同的一侧。
52.另外，图2a所示符号lm表示被第二冷却用流体冷凝而积存于第二冷凝部122的底侧的液体状态的制冷剂。在图2a中，液体的制冷剂lm的液面高度超过制冷剂出口部122e的上端，成为液体的制冷剂lm覆盖制冷剂出口部122e的状态。
53.在本实施方式中，控制器40的动作控制部43根据来自制冷剂压力传感器17的制冷剂的压力值来控制第二冷却用流体流通装置22的泵22a，从而形成液体的制冷剂lm覆盖制冷剂出口部122e的状态。
54.详细而言，在第二冷却用流体流通装置22的冷却量小、制冷剂未充分冷凝的情况下，积存于第二冷凝部122的底侧的制冷剂lm的液面高度不会超过制冷剂出口部122e的上端，气体状态的制冷剂有时会进入制冷剂出口部122e。此时，制冷剂压力传感器17检测的制冷剂的压力值与制冷剂出口部122e被液体的制冷剂充满的情况相比变大。因此，例如，在制冷剂出口部122e被液体的制冷剂充满的情况下制冷剂压力传感器17检测出的压力值被定为阈值的基础上，根据来自制冷剂压力传感器17的制冷剂的压力值来控制第二冷却用流体流通装置22的泵22a，由此能够形成液体的制冷剂lm覆盖制冷剂出口部122e的状态。
55.如上所述，在为液体的制冷剂lm覆盖制冷剂出口部122e的状态时，制冷剂温度传感器16检测的制冷剂的温度与冷却用流体温度传感器22b检测的第二冷却用流体在冷却制冷剂前的温度之差为较小的值，理想的是达到相同的温度。这样，在制冷剂温度传感器16检测出的制冷剂的温度与冷却用流体温度传感器22b检测出的第二冷却用流体的温度之差为较小的值时，可以说进行了达到液体的制冷剂lm覆盖制冷剂出口部122e的状态的正常运转、且达到了在制冷回路10中填充有适当的规定量的制冷剂的状态。考虑制冷回路10的尺寸、所要求的制冷能力，通过计算、验证，能够确定这样的规定量的制冷剂。
56.另一方面，尽管如上所述实施了达到液体的制冷剂lm覆盖制冷剂出口部122e的状态那样的对第二冷却用流体流通装置22的冷却量的控制，但如图2b所示，在积存于第二冷凝部122的底侧的制冷剂lm的液面高度不超过制冷剂出口部122e的上端的情况下，能够视为制冷回路10中的制冷剂因制冷剂泄漏等而不足的状态。在该情况下，气体状态的制冷剂进入制冷剂出口部122e，制冷剂温度传感器16检测的制冷剂的温度与制冷剂出口部122e充满液体的制冷剂的情况相比变大。其结果是，制冷剂温度传感器16检测出的制冷剂的温度与冷却用流体温度传感器22b检测出的第二冷却用流体的温度之差为较大的值。
57.本技术的发明人发现，如上所述，在制冷剂从制冷回路10泄漏或不足的情况下，制冷剂温度传感器16检测的制冷剂的温度与冷却用流体温度传感器22b检测的第二冷却用流体的温度之差变大，从而采用在该差大于预先存储的阈值的情况下判定为发生了制冷剂的泄漏或不足的制冷剂状态检测装置40a。
58.本技术的发明人通过深入研究发现，用于判定上述制冷剂泄漏或不足的阈值优选为2℃以上，更优选为2℃以上且6℃以下，进一步优选为2℃以上且4℃以下。通过将上述阈值设定在这样的范围内，制冷剂泄漏或不足的判定精度提高。
59.在上述制冷剂泄漏或不足的判定中，也可以计算制冷剂温度传感器16检测的制冷剂的温度与冷却用流体温度传感器22b检测的第二冷却用流体的温度之差的移动平均值，将该移动平均值与上述阈值进行比较。移动平均值也可以使用在3秒以上的检测期间中的3处以上的检测点的、制冷剂温度传感器16检测的制冷剂的温度与冷却用流体温度传感器22b检测的第二冷却用流体的温度之差进行计算。在利用移动平均值的情况下，因抑制了传感器中的噪声的影响，能够提高判定精度。
60.如以上说明的那样，在本实施方式中，在制冷回路10设置有制冷剂状态检测装置40a。并且，制冷剂状态检测装置40a具备：温度信息获取部41，其获取从第二冷凝部122流出的制冷剂的温度，并且获取在第二冷凝部122冷却制冷剂的第二冷却用流体在冷却制冷剂之前的温度；和制冷剂状态判定部42，其在由温度信息获取部41获取的制冷剂的温度与第二冷却用流体的温度之差大于预先存储的阈值的情况下，判定为发生了制冷剂的泄漏或不足。
61.在这样的制冷剂状态检测装置40a中，抑制了用于判定制冷剂的泄漏或不足的参数的数量。另外，通过使用温度作为判定的参数，能够提高制冷剂的泄漏或不足的判定精度。即，在检测制冷回路10内的制冷剂的温度的情况下，与检测压力的情况相比，抑制了急剧的变动、噪声的检测。
62.由此，根据本实施方式，能够简单且准确地检测制冷回路10中的制冷剂的泄漏或不足。
63.(第二实施方式)
64.接着，参照图3对第二实施方式的温度调节系统2进行说明。在以下说明中，仅对与第一实施方式不同的点进行说明。
65.如图3所示，在本实施方式中，冷凝器12由一个液冷式热交换器构成。向冷凝器12供给冷却用流体流通装置20所流通的冷却用流体。冷却用流体流通装置20具有调整冷却用流体的流量的泵22a和冷却用流体温度传感器22b。冷却用流体温度传感器22b检测冷却用流体在冷凝器12中冷却制冷剂之前的冷却用流体的温度。
66.在制冷剂状态检测装置40a中，温度信息获取部41从制冷剂温度传感器16获取从冷凝器12流出的制冷剂的温度，并且从冷却用流体温度传感器22b获取在冷凝器12中冷却制冷剂之前的冷却用流体的温度。制冷剂状态判定部42在由温度信息获取部41获取的制冷剂的温度与冷却用流体的温度之差大于预先存储的阈值的情况下，判定为发生了制冷剂的泄漏或不足。
67.在本实施方式中，也能够以极其简易的结构准确地检测制冷剂的泄漏或不足。
68.(第三实施方式)
69.接着，参照图4对第三实施方式的温度调节系统3进行说明。在以下的说明中，仅对与第一和第二实施方式不同的点进行说明。
70.在本实施方式中，冷凝器12由一个空冷式热交换器构成。向冷凝器12中供给冷却用流体，该冷却用流体是具有风扇的空冷装置24通过风扇的驱动而流通的气体。冷却用流
体可以是空气。设置于空冷装置24的冷却用流体温度传感器22b检测向冷凝器12供给的冷却用流体的温度。
71.在制冷剂状态检测装置40a中，温度信息获取部41从制冷剂温度传感器16获取从冷凝器12流出的制冷剂的温度，并且从冷却用流体温度传感器22b获取在冷凝器12中冷却制冷剂之前的气体即冷却用流体的温度。制冷剂状态判定部42在由温度信息获取部41获取的制冷剂的温度与冷却用流体的温度之差大于预先存储的阈值的情况下，判定为发生了制冷剂的泄漏或不足。
72.在本实施方式中，也能够以极其简易的结构准确地检测制冷剂的泄漏或不足。
73.以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，能够对上述实施方式施加各种变更。例如，在上述各实施方式中，在制冷回路10设置有储槽13，但也可以不在制冷回路10设置储槽13。