JP6479162B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒の漏洩量を最少限に抑える空気調和装置に関するものである。

現在のビル用マルチエアコン等の空気調和装置では、室外機と複数台の室内機とを接続する冷媒配管の総延長が数百ｍになることがあり、それに伴い使用する冷媒量が非常に多くなる。このような空気調和装置では、冷媒漏れが発生した場合に一つの部屋に大量の冷媒が漏れてしまう可能性がある。

また、近年では、地球温暖化の観点から地球温暖化係数が低い冷媒への転換が求められているが、地球温暖化係数が低い冷媒は可燃性を有しているものが多い。今後、地球温暖化係数が低い冷媒に転換が進んだ場合、安全性への配慮が更に必要になる。そのような課題を解決するために、冷媒回路中に冷媒の流れを閉止させるための遮断弁を設け、冷媒が漏れた際の冷媒の漏洩量を少なくする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−９７５２７号公報（図１等）

しかし、特許文献１に記載された技術では、冷媒が漏れた際の冷媒の漏洩量を低減させることはできるが、冷媒の流れを閉止させるための遮断弁の位置や、冷媒の漏洩が発生する場所によっては、多くの冷媒が漏洩する課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷房運転もしくは暖房運転などの運転モードによらず、冷媒漏れが発生した場合の冷媒の漏洩量をより少なくする空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、流路切替装置と、第１の熱交換器と、絞り装置と、第２の熱交換器と、アキュムレータとを配管により接続して形成される冷媒回路を備え、流路切替装置の切り替えにより、第１の熱交換器を凝縮器として、第２の熱交換器を蒸発器として作用させる冷房運転と、第２の熱交換器を凝縮器として、第１の熱交換器を蒸発器として作用させる暖房運転との何れかに切り替え自在な空気調和装置において、第１の熱交換器と絞り装置との間の配管に設けられた第１の開閉装置と、冷媒の漏洩が検出された際に、配管内の冷媒が第１の熱交換器とアキュムレータに回収されるように、流路切替装置を冷房運転時の向きとし、かつ第１の開閉装置と圧縮機とを制御するポンプダウン動作を行い、その後、回収された冷媒が第１の熱交換器とアキュムレータに封じ込められるように、流路切替装置を暖房運転時の向きとし、かつ第１の開閉装置と圧縮機と絞り装置とを制御する冷媒漏洩量低減動作を行う制御装置とを備え、制御装置は、冷媒漏洩量低減動作を行う際、絞り装置を全閉にするものである。

本発明によれば、冷媒の漏洩が検出された際に、冷媒回路内の冷媒を第１の熱交換器とアキュムレータに回収し、その後、回収した冷媒を第１の熱交換器とアキュムレータに封じ込めるようにしているので、室内空間への冷媒の漏洩量をより少なく抑えることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の概略構成の一例を示す冷媒回路図。 図１の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図。 図１の空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図。 図１の空気調和装置における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャート。 図２の空気調和装置の冷房運転モード時におけるポンプダウン動作を示すフローチャート。 図５の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒漏洩量低減動作を示すフローチャート。 図３の空気調和装置の暖房運転モード時におけるポンプダウン動作、及び停止モード時におけるポンプダウン動作を示すフローチャート。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の概略構成の一例を示す冷媒回路図。 図８の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の概略構成の一例を示す冷媒回路図。

以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の概略構成の一例を示す冷媒回路図である。
図１において、空気調和装置１００は、例えば、室外機１と、この室外機１に冷媒主管３を介して接続された２台の室内機２ａ、２ｂとで構成される冷媒回路を備えたビル用マルチエアコンである。この空気調和装置１００は、冷媒回路に冷媒を循環させ、冷凍サイクルを利用して空気調和を行うもので、全室内機２ａ、２ｂが冷房を行う全冷房運転モード、及び全室内機２ａ、２ｂが暖房を行う全暖房運転モードを任意に選択できる構成となっている。

［室外機１］
室外機１は、圧縮機１０と、四方弁等で構成される流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、冷媒遮断装置１３と、アキュムレータ１４とを備え、これら各部品が冷媒配管４によって接続されている。また、熱源側熱交換器１２の付近には、熱源側熱交換器１２に空気を送風する室外送風機１６が設けられている。なお、熱源側熱交換器１２は、本発明における「第１の熱交換器」に相当し、室外送風機１６は、本発明における「送風機」に相当し、冷媒遮断装置１３は、本発明における「第１の開閉装置」に相当する。

圧縮機１０は、低温低圧のガス冷媒を吸入し、そのガス冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、例えば容量の制御が可能なインバータ圧縮機等で構成されている。流路切替装置１１は、冷房運転モード時における冷媒の流れと暖房運転モード時における冷媒の流れを切り替えるものである。

熱源側熱交換器１２は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用し、室外送風機１６から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なう。冷媒遮断装置１３は、冷媒配管４内を循環する冷媒の流れを遮断する例えば電磁弁で構成されている。なお、冷媒遮断装置１３に電磁弁を用いているが、冷媒の流れを遮断できるものであれば何でも良い。

また、室外機１は、一方の冷媒主管３に接続される冷媒遮断装置１３側の冷媒配管４から分岐し、流路切替装置１１と圧縮機１０の吸入側とを繋ぐ冷媒配管４に接続されたバイパス配管５と、このバイパス配管５の途中に設置されたバイパス開閉装置１５とを備えている。バイパス開閉装置１５は、本発明における「第２の開閉装置」に相当し、バイパス配管５内の冷媒の流れを遮断する例えば電磁弁で構成されている。なお、図１では、バイパス配管５の接続箇所が室外機１の内部にある例を示しているが、これに限ったものではない。また、バイパス開閉装置１５に電磁弁を用いているが、冷媒の流れを遮断できるものであれば何でも良い。

また、室外機１には、第１の圧力検出装置２０と、第２の圧力検出装置２１とが設けられている。第１の圧力検出装置２０は、圧縮機１０の吐出側と流路切替装置１１とを繋ぐ冷媒配管４に設置され、圧縮機１０により圧縮されて吐出する高温高圧のガス冷媒の圧力Ｐ１を検出する。また、第２の圧力検出装置２１は、流路切替装置１１と圧縮機１０の吸入側とを繋ぐ冷媒配管４に設置され、圧縮機１０に吸入される低温低圧のガス冷媒の圧力Ｐ２を検出する。

更に、室外機１には、例えば、サーミスタ等で構成される第１の温度検出装置２２が設けられている。この第１の温度検出装置２２は、圧縮機１０の吐出側と流路切替装置１１を繋ぐ冷媒配管４に設置され、圧縮機１０により圧縮されて吐出する高温高圧のガス冷媒の温度を検出する。

［室内機２ａ、２ｂ］
室内機２ａ、２ｂは、それぞれ負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂと、絞り装置４１ａ、４１ｂと、室内送風機４２ａ、４２ｂとを備えている。これら室内機２ａ、２ｂは、冷媒主管３を介して室外機１と接続され、冷媒が流出入するようになっている。負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂは、室内送風機４２ａ、４２ｂから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間に供給する暖房用空気又は冷房用空気を生成する。また、絞り装置４１ａ、４１ｂは、例えば、減圧弁や膨張弁としての機能を有する電子式膨張弁で構成されている。なお、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂは、本発明における「第２の熱交換器」に相当する。

室内機２ａ、２ｂには、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂと絞り装置４１ａ、４１ｂとを繋ぐ冷媒配管に第２の温度検出装置５０ａ、５０ｂが設置されている。また、絞り装置４１ａ、４１ｂとは反対側の負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂの冷媒配管に第３の温度検出装置５１ａ、５１ｂが設置されている。更に、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂの空気吸込み側に第４の温度検出装置５２ａ、５２ｂが配置されている。

第２の温度検出装置５０ａ、５０ｂは、冷房運転時に負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂに流入する冷媒の温度を検出する。また、第３の温度検出装置５１ａ、５１ｂは、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂから流出する冷媒の温度を検出する。さらに、第４の温度検出装置５２ａ、５２ｂは、室内の空気温度を検出する。前述した各温度検出装置には、例えばサーミスタが使用されている。

空気調和装置１００は、マイコン等で構成される制御装置３０を有している。この制御装置３０は、室内に設置されたガスセンサーあるいは室内機２ａ、２ｂ内に設置された各種計測センサーの検出値から冷媒漏れを検出すると、冷媒回路内の冷媒が熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１４に回収されるように、流路切替装置を冷房運転時の向きとし、かつ冷媒遮断装置１３及びバイパス開閉装置１５と圧縮機１０とを制御するポンプダウン動作を行う。その後、制御装置３０は、回収された冷媒が熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１４に封じ込められるように、流路切替装置１１を暖房運転時の向きとし、かつ冷媒遮断装置１３及びバイパス開閉装置１５と圧縮機１０とを制御する冷媒漏洩量低減動作を行う。

さらに、制御装置３０は、各種検出装置での検出値及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の運転周波数、室外送風機１６の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、流路切替装置１１の切り替え、絞り装置４１ａ、４１ｂの開度等を制御し、後述する各運転モードを実行する。なお、図１では制御装置３０が室外機１に設けられている例を示しているが、室外機１又は室内機２ａ、２ｂのユニット毎に別々に設けても良く、室外機１又は室内機２ａ、２ｂの何れかに設けても良い。

［冷房運転モード］
前記のように構成された空気調和装置１００において、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂで冷熱負荷が発生している場合の冷房運転モードについて図２を用いて説明する。
図２は図１の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図中に示す実線矢印は、冷媒の流れ方向を示している。

冷房運転モードの場合、圧縮機１０に吸引される低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。熱源側熱交換器１２に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外空気に放熱しながら凝縮し高圧の液冷媒となる。そして、熱源側熱交換器１２から流出した高圧の液冷媒は、開状態となっている冷媒遮断装置１３を通過して室外機１から流出し、冷媒主管３を通って室内機２ａ、２ｂに流入する。この時、バイパス開閉装置１５は閉状態にして、室外機１内で冷媒がバイパスしないようにしている。

冷房運転モード中の冷媒遮断装置１３は、電磁弁等の開度の調整ができない装置の場合は開とし、電子式膨張弁のように開度（開口面積）の調整が可能な装置の場合は冷凍サイクルの運転状態（例えば、冷房能力など）が悪影響を受けないような開度（例えば、全開）に設定される。

また、冷房運転モード中のバイパス開閉装置１５は、電磁弁等の開度の調整ができない装置の場合は開とし、電子式膨張弁のように開度の調整が可能な装置の場合は、冷凍サイクルの運転状態（例えば、冷房能力など）が悪影響を受けないような開度（例えば、全開）に設定される。

室内機２に流入した高圧の液冷媒は、絞り装置４１によって低温低圧の気液二相冷媒に減圧された後、蒸発器として作用する負荷側熱交換器４０に流入し、室内空気から吸熱することで室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となる。負荷側熱交換器４０から流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒主管３を通って室外機１へ流入する。室外機１に流入した低温低圧のガス冷媒は、流路切替装置１１とアキュムレータ１４を通り、圧縮機１０へ吸入される。

絞り装置４１ａ、４１ｂは、第２の温度検出装置５０ａ、５０ｂで検出された温度と、第３の温度検出装置５１で検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御装置３０によって制御される。

［暖房運転モード］
次に、負荷側熱交換器４０で温熱負荷が発生している場合の暖房運転モードについて、図３を用いて説明する。
図３は図１の空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図中に示す実線矢印は、冷媒の流れ方向を示している。

図３に示す暖房運転モードの場合、圧縮機１０に吸引される低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置１１を介して冷媒主管３を通り室内機２に流入する。室内機２に流入した高温高圧のガス冷媒は、負荷側熱交換器４０で室内空気に放熱し、高圧の液冷媒となって絞り装置４１へ流入する。そして、絞り装置４１によって低温低圧の気液二相冷媒に減圧された後、室内機２を流出し、冷媒主管３を通って室外機１へ流入する。

室外機１へ流入した低温低圧の二相冷媒は、開状態となっている冷媒遮断装置１３を通過し、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱することで低温低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２を流出した低温低圧のガス冷媒は、流路切替装置１１とアキュムレータ１４を通り、圧縮機１０へ吸入される。

暖房運転モード中の冷媒遮断装置１３は、電磁弁等の開度の調整ができない装置の場合は開とし、電子式膨張弁のように開度の調整が可能な装置の場合は冷凍サイクルの運転状態（例えば、暖房能力など）が悪影響を受けないような開度（例えば、全開）に設定される。

また、暖房運転モード中のバイパス開閉装置１５は、電磁弁等の開度の調整ができない装置の場合は開とし、電子式膨張弁のように開度の調整が可能な装置の場合は冷凍サイクルの運転状態（例えば、暖房能力など）が悪影響を受けないような開度（例えば、全開）に設定される。

絞り装置４１ａ、４１ｂは、第１の圧力検出装置２０で検出された圧力から算出された冷媒の飽和液温度と、第２の温度検出装置５０ａ、５０ｂで検出された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御装置３０によって制御される。

次に、冷媒漏洩防止制御について説明する。
冷媒漏洩防止制御は、前述したように、制御装置３０の機能の一つであり、室内に設置されたガスセンサーあるいは室内機２ａ、２ｂ内に設置された各種計測センサーの検出値から冷媒漏れを検出した際に開始される制御機能である。また、冷媒漏洩の発生を検出する具体例を記載したが、これに限ったものではなく、冷媒漏洩の発生を検出でき制御動作開始の起点となれば、どのような方法を用いても構わない。

図４は図１の空気調和装置における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。
制御装置３０は、冷媒漏洩の発生を検知すると（Ｓ１）、冷媒漏洩防止制御を開始する。つまり、制御装置３０は、室内機２側にある液冷媒を室外機１に回収させるポンプダウン動作を実施する（Ｓ２）。その後、制御装置３０は、室外機１に回収された液冷媒が室内機２に戻らないようにする冷媒漏洩量低減動作を実施する（Ｓ３）。

［冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御］
冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御のポンプダウン動作について図５を用いて詳しく説明する。
図５は図２の空気調和装置の冷房運転モード時におけるポンプダウン動作を示すフローチャートである。
制御装置３０は、先ず、流路切替装置１１を冷房運転モード時の流路を維持させ（Ｓ１１）、次いで、圧縮機１０の運転周波数を所定値に設定する（Ｓ１２）。そして、制御装置３０は、冷媒遮断装置１３を閉にすると共に、バイパス開閉装置１５を開にする（Ｓ１３、Ｓ１４）。更に、制御装置３０は、室外送風機１６の回転数を所定値に設定し（Ｓ１５）、最後に、第１の圧力検出装置２０もしくは第２の圧力検出装置２１の何れかで検出された圧力Ｐ１（又はＰ２）が閾値に達したときにポンプダウン動作を終了させる（Ｓ１６）。

Ｓ１２で設定する圧縮機１０の運転周波数の所定値は、高い周波数に設定すると冷凍サイクルの圧力が急激に変化してしまい異常停止等の恐れがある。一方、低い周波数にするとポンプダウン効果が小さくなってしまうため、圧縮機１０が許容する最低の運転周波数で回転させるのもあまり好ましくない。このため、運転周波数を最低周波数と最高周波数の半分の周波数でポンプダウン動作を行うことが好ましい。

Ｓ１５で設定する室外送風機１６の回転数の所定値は、最大回転数に設定すると良い。室外送風機１６の回転数を最大回転数とすることで、熱源側熱交換器１２で冷媒が凝縮しやすくなり、圧縮機１０の吐出圧力が上昇するのを抑制することができる。

Ｓ１６で設定するポンプダウン動作を終了させるための閾値は、高圧側の閾値は可能な限り高い値とし、低圧側の閾値は可能な限り低い値に設定すると、多くの冷媒を室内機２から室外機１に移動させることができ、より安全にできる。このため、第１の圧力検出装置２０の場合、圧縮機１０が運転時に許容する最大圧力もしくは最大圧力に近い値（第１の閾値）とすると良い。また、第２の圧力検出装置２１の場合は、圧縮機１０が運転時に許容する最小圧力もしくは最小圧力に近い値（第２の閾値）とすると良い。なお、図５のＳ１６では、第１の圧力検出装置２０もしくは第２の圧力検出装置２１の何れか一方が閾値に達したときにポンプダウン動作を終了させるようにしているが、これに代えて、第１の圧力検出装置２０の検出圧力（Ｐ１）が第１の閾値以上及び第２の圧力検出装置２１の検出圧力（Ｐ２）が第２の閾値以下になったときに、ポンプダウン動作を終了させるようにしても良い。

冷房運転モード時に図５に示すポンプダウン動作を実施することによって、冷房運転モード時に液冷媒が多く存在する熱源側熱交換器１２から絞り装置４１を繋ぐ冷媒配管４内にある冷媒をバイパス配管５を介して熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１４へ回収させることができる。このため、室内機２および接続する冷媒主管３内に存在する冷媒の液冷媒の量が少なくなり、室内空間へ漏洩する冷媒量を減らすことができる。

なお、図５にポンプダウン動作の具体的な動作順序を記載しているが、これに限定されるものではなく、Ｓ１１〜Ｓ１５に関しては、動作順序を逆にしても同様の効果を得ることができる。

図６は図５の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒漏洩量低減動作を示すフローチャートである。
制御装置３０は、まず、流路切替装置１１を暖房運転モード時の流路に切り替え（Ｓ２１）、次いで、冷媒遮断装置１３を閉のまま維持させる（Ｓ２２）。そして、制御装置３０は、バイパス開閉装置１５を閉にし（Ｓ２３）、圧縮機１０の運転を停止する（Ｓ２４）。更に、制御装置３０は、室外送風機１６を停止し（Ｓ２５）、最後に、絞り装置４１を全閉にする（Ｓ２６）。

図６に示す冷媒漏洩量低減動作を実施することによって、熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１４に回収させた冷媒を室外機１内に封じ込めることができ、室内機２への移動を防止できる。このため、室内空間へ漏洩する冷媒量を少なく抑えることができ、安全性が向上する。

また、絞り装置４１を全閉にすることで、絞り装置４１の上流側と下流側とが分断されるため、漏洩する冷媒量を更に減らすことができ、安全性が向上する。

図６に冷媒漏洩量低減動作の具体的な動作順序を記載しているが、これに限定されるものではなく、その動作順序を逆にしても同様の効果を得ることができる。

［暖房運転モード時の冷媒漏洩防止制御］
暖房運転モード時の冷媒漏洩防止制御について詳しく説明する。
図７は図３の空気調和装置の暖房運転モード時におけるポンプダウン動作、及び停止モード時におけるポンプダウン動作を示すフローチャートである。
制御装置３０は、まず、流路切替装置１１を冷房運転モード時の流路に切り替え（Ｓ３１）、次いで、圧縮機１０の運転周波数を所定値に設定する（Ｓ３２）。そして、制御装置３０は、冷媒遮断装置１３を閉にし（Ｓ３３）、バイパス開閉装置１５を開にする（Ｓ３４）。更に、制御装置３０は、室外送風機１６の回転数を所定値に設定し（Ｓ３５）、最後に、第１の圧力検出装置２０もしくは第２の圧力検出装置２１の何れかで検出された圧力Ｐ１（又はＰ２）が閾値に達したときに、ポンプダウン動作を終了する（Ｓ３６）。

暖房運転モード時における冷媒漏洩防止制御のポンプダウン動作は、冷房運転モード時におけるポンプダウン動作の最初のＳ１１に示す流路切替装置１１の切替動作が異なる点を除けば、それ以外は同じ動作である。

暖房運転モード時に図７に示すポンプダウン動作を実施することによって、暖房運転モード時に液冷媒が多く存在する負荷側熱交換器４０と負荷側熱交換器４０から冷媒遮断装置１３とを繋ぐ冷媒主管３内にある冷媒を熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１４へ回収させることができる。このため、室内機２および冷媒主管３内に存在する冷媒の液冷媒の量が少なくなり、室内空間へ漏洩する冷媒量を減らすことができる。

また、図７にポンプダウン動作の具体的な動作順序を記載しているが、これに限定されるものではなく、Ｓ３１〜Ｓ３５に関しては、動作順序を逆にしても同様の効果を得ることができる。

なお、暖房運転モード時における冷媒漏洩量低減動作は、図６に示す冷房運転モード時の冷媒漏洩量低減動作と同一である。このため、熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１４に回収させた冷媒を室外機１内に封じ込めることができ、室内機２への移動を防止できる。これにより、室内空間へ漏洩する冷媒量を少なく抑えることができ、安全性が向上する。

また、絞り装置４１を全閉にすることで、絞り装置４１の上流側と下流側とが分断されるため、漏洩する冷媒量を更に減らすことができ、安全性が向上する。

［停止モード時の冷媒漏洩防止制御］
空気調和装置１００が停止（以下、停止モードと称する）しているときに、冷媒の漏れが発生した場合の冷媒漏洩防止制御について説明する。
停止モード時に冷媒漏れが発生した際に実施する冷媒漏洩防止制御のポンプダウン動作は、図７に示す暖房運転モード時のポンプダウン動作と同じであり、同様の効果を得ることができる。ただし、停止モード時には圧縮機１０が動いておらず冷媒回路内の圧力が一定のため、差圧を利用して駆動する機器の動作は、圧縮機１０の運転周波数を所定値に設定し冷媒回路内に圧力差を発生させた後に行う必要がある。

停止モード時には、空気調和装置１００のどこに液冷媒が存在しているかは、室内外の温度条件や停止してからの経過時間などの影響を受けるため、その時々で液冷媒の存在箇所は変化する。図７に示すポンプダウン動作を行うことによって、室内機２や冷媒主管３に含まれる液冷媒の割合を低下させ、室内空間に漏洩する冷媒量を低減させることができる。

停止モード時における冷媒漏洩防止制御の冷媒漏洩量低減動作は、図６に示す冷房運転モード時の冷媒漏洩量低減動作と同一であり、同様の効果を得ることができる。

［サーモオフモード時の冷媒漏洩防止制御］
空気調和装置１００がサーモオフ（以下、サーモオフモードと称する）しているときに、冷媒の漏れが発生した場合の冷媒漏洩防止制御について説明する。
サーモオフモード時に冷媒漏れが発生した際に実施する冷媒漏洩防止制御のポンプダウン動作は、図７に示す暖房運転モード時のポンプダウン動作と同じであり、同様の効果を得ることができる。ただし、サーモオフモード時には圧縮機１０が動いておらず冷媒回路内の圧力が一定のため、差圧を利用して駆動する機器の動作は、圧縮機１０の運転周波数を所定値に設定し冷媒回路内に圧力差を発生させた後に行う必要がある。

サーモオフモード時における冷媒漏洩防止制御の冷媒漏洩量低減動作は、図６に示す冷房運転モード時の冷媒漏洩量低減動作と同一であり、同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態１では、２台の室内機２が冷媒主管３を介して室外機１に接続されている場合を例に示しているが、室内機２の接続台数を２台に限定するものではなく、１台あるいは３台以上の室内機２を室外機１に接続しても良い。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２については、実施の形態１と異なる部分のみを説明する。
図８は本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の概略構成の一例を示す冷媒回路図である。
本実施の形態２と実施の形態１とで異なる点は、冷媒遮断装置１３が設置されている冷媒配管４上に内部熱交換器１７を設け、バイパス配管５の分流部を内部熱交換器１７と絞り装置４１との間の冷媒配管４から分岐する構成とし、その分岐点と内部熱交換器１７の間のバイパス配管５にバイパス開閉装置１５を設置した点である。

実施の形態２においては、内部熱交換器１７を用いているので、主に冷房運転モード時に熱源側熱交換器１２で生成された高圧の液冷媒の一部をバイパス配管５によりバイパスさせ、バイパスさせた冷媒を減圧することで低圧低温の気液二相冷媒を作り、内部熱交換器１７の内部で熱交換させることで冷媒主管３を流れる冷媒の過冷却度を大きくすることができる。バイパス開閉装置１５には、開度が可変自在なもの、例えば電子式膨張弁が用いられている。これにより、内部熱交換器１７の出口過冷却度を制御できる。

図９は図８の空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図中に示す実線矢印は、冷媒の流れ方向を示している。
実施の形態１との違いは、バイパス開閉装置１５が開いた状態になっているため、冷房運転モード時においては、冷媒が絞り装置４１の上流からバイパスされ、バイパス開閉装置１５と内部熱交換器１７を順に通るような流れが追加されている点である。

暖房運転モード時における冷媒の流れは、実施の形態１と同じため説明を省略する。

［実施の形態２の冷媒漏洩防止制御］
実施の形態２に係る冷媒漏洩防止制御は、実施の形態１で説明した各運転モードにおける動作を同一とすることで、同様の効果を得ることができる。従って、説明は省略する。

実施の形態１では、冷媒漏洩防止制御のポンプダウン動作を行うために、通常の冷房運転モードおよび暖房運転モードでは使用しないバイパス配管５とバイパス開閉装置１５を設ける必要があった。しかし、本実施の形態２においては、冷房運転モード時に室内機２へ流入する冷媒の過冷却度を大きくする内部熱交換器１７を機能させるためにバイパス配管５とバイパス開閉装置１５が必要となる。このため、冷媒漏洩防止制御のポンプダウン動作のためだけに構成部品を増やさなくて良い。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３については、実施の形態１と異なる部分のみを説明する。実施の形態３に係る空気調和装置１００は、室外機１と熱媒体変換装置６０とを冷媒主管３で接続し、熱媒体変換装置６０と室内機２とを熱媒体配管６４で接続した構成となっている。

［室外機１］
本実施の形態３に係る室外機１は、実施の形態１と同じ構成であるため、説明を省略する。

［室内機２］
本実施の形態３における室内機２は、各構成部品を接続する配管が冷媒配管４から熱媒体配管６４に変わった以外は実施の形態１と同じ構成であるため、説明を省略する。

［熱媒体変換装置６０］
熱媒体変換装置６０は、熱媒体熱交換器６１と、水またはブライン等の熱媒体を搬送するポンプ６２と、熱媒体配管６４の内部を流れる熱媒体の流量調整する流量調整装置６３とを、熱媒体配管６４とで接続した構成となっており、機械室や天井裏などの空間に設置される。

熱媒体熱交換器６１は、室外機１から供給される冷媒と熱媒体とを熱交換されるものであり、例えばプレート式熱交換器等で構成されている。熱媒体熱交換器６１で冷媒から熱媒体へ熱交換させた熱を利用して、室内機２で冷房運転もしくは暖房運転をすることが可能となっている。

流量調整装置６３は、室内機２に供給する熱媒体の流量を調整するものであり、開度が任意に調整できる機構のものが使用されている。また、室内機２に設置されている第３の温度検出装置５１と第４の温度検出装置５２との温度差が一定となるように流量調整装置６３を制御すると、室内負荷に応じて能力が調整されるため都合が良い。

また、実施の形態３においては、熱媒体変換装置６０と室内機２とが１台ずつの例を示しているが、これに限定するものではなく、熱媒体変換装置６０および室内機２が複数台接続されていても良い。

［実施の形態３の冷媒漏洩防止制御］
実施の形態３に係る冷媒漏洩防止制御は、実施の形態１で説明した各運転モードにおける動作を同一とすることで、同様の効果を得ることができる。従って、説明は省略する。

実施の形態３のように冷媒を室内機２に流さないような間接式空調システムにおいても、冷媒漏洩防止制御を行うことによって、機械室や天井裏等への冷媒漏洩量を少なくでき、より安全な空気調和装置１００とすることができる。

なお、実施の形態１〜３では、バイパス配管５やバイパス開閉装置１５が室外機１内に設けた例を示しているが、これに限るものではなく、室外機１の外に設けていても良い。この場合も、同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１〜３では、室外機１が１台の場合を例に説明を行ったが、室外機１の台数を一台に限定するものではなく、冷媒漏れが発生した場合に複数の室外機１それぞれで各実施の形態で規定する冷媒漏洩防止制御を実施すれば良く、同様の効果を得ることができる。

複数の室内機２を接続したシステムにおいて、接続されている全ての室内機２が冷房または暖房運転を行うシステムだけでなく、室内機２に応じて冷房運転と暖房運転を同時に行うシステムでも良い。

この場合は、室外機１の熱源側熱交換器１２が凝縮器として作用している場合は、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御を実施し、室外機１の熱源側熱交換器１２が蒸発器として作用している場合は、暖房運転モード時の冷媒漏洩防止制御を実施すれば、同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態１〜３では、室外機１に１台の圧縮機１０が接続されている場合を例に説明を行ったが、圧縮機１０が２台又は２台以上接続された室外機１であっても良い。

実施の形態１〜３では、室外機１の中に冷媒遮断装置１３を設けた例を示したが、それに限定するものではなく、熱源側熱交換器１２と絞り装置４１との間であればどこでも良い。

１ 室外機、２（２ａ、２ｂ） 室内機、３ 冷媒主管、４ 冷媒配管、５ バイパス配管、１０ 圧縮機、１１ 流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ 冷媒遮断装置、１４ アキュムレータ、１５ バイパス開閉装置、１６ 室外送風機、１７ 内部熱交換器、２０ 第１の圧力検出装置、２１ 第２の圧力検出装置、２２ 第１の温度検出装置、３０ 制御装置、４０（４０ａ、４０ｂ） 負荷側熱交換器、４１（４１ａ、４１ｂ） 絞り装置、４２（４２ａ、４２ｂ） 室内送風機、５０（５０ａ、５０ｂ） 第２の温度検出装置、５１（５１ａ、５１ｂ） 第３の温度検出装置、５２（５２ａ、５２ｂ） 第４の温度検出装置、６０ 熱媒体変換装置、６１ 熱媒体熱交換器、６２ ポンプ、６３ 流量調整装置、６４ 熱媒体配管、１００ 空気調和装置。

Claims (15)

1. 圧縮機と、流路切替装置と、第１の熱交換器と、絞り装置と、第２の熱交換器と、アキュムレータとを配管により接続して形成される冷媒回路を備え、前記流路切替装置の切り替えにより、前記第１の熱交換器を凝縮器として、前記第２の熱交換器を蒸発器として作用させる冷房運転と、前記第２の熱交換器を凝縮器として、前記第１の熱交換器を蒸発器として作用させる暖房運転との何れかに切り替え自在な空気調和装置において、
   前記第１の熱交換器と前記絞り装置との間の配管に設けられた第１の開閉装置と、
   冷媒の漏洩が検出された際に、前記配管内の冷媒が前記第１の熱交換器と前記アキュムレータに回収されるように、前記流路切替装置を冷房運転時の向きとし、かつ前記第１の開閉装置と前記圧縮機とを制御するポンプダウン動作を行い、その後、回収された冷媒が前記第１の熱交換器と前記アキュムレータに封じ込められるように、前記流路切替装置を暖房運転時の向きとし、かつ前記第１の開閉装置と前記圧縮機と前記絞り装置とを制御する冷媒漏洩量低減動作を行う制御装置と
   を備え、
   前記制御装置は、冷媒漏洩量低減動作を行う際、前記絞り装置を全閉にする空気調和装置。
2. 前記制御装置は、ポンプダウン動作を行う際、前記第１の開閉装置を閉とし、前記圧縮機の運転周波数を制御する請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記制御装置は、冷媒漏洩量低減動作を行う際、前記第１の開閉装置を閉とし、前記圧縮機の運転を停止する請求項１又は２記載の空気調和装置。
4. 前記第１の開閉装置と前記絞り装置との間の配管から分岐し、前記流路切替装置と前記アキュムレータとの間の配管に接続されたバイパス配管と、
   前記バイパス配管上に設置された第２の開閉装置と
   をさらに備えた請求項１記載の空気調和装置。
5. 前記制御装置は、ポンプダウン動作または冷媒漏洩量低減動作を行う際、前記第１及び第２の開閉装置と前記圧縮機とを制御する請求項４記載の空気調和装置。
6. 前記制御装置は、ポンプダウン動作を行う際、前記第１の開閉装置を閉とし、前記第２の開閉装置を開とし、前記圧縮機の運転周波数を制御する請求項５記載の空気調和装置。
7. 前記制御装置は、冷媒漏洩量低減動作を行う際、前記第１の開閉装置を閉とし、前記第２の開閉装置を閉とし、前記圧縮機の運転を停止する請求項５又は６記載の空気調和装置。
8. 前記第１の熱交換器に外気を送風する送風機が設けられ、
   前記制御装置は、ポンプダウン動作を行っている間、前記送風機の回転数を最大とする請求項１〜７の何れか１項に記載の空気調和装置。
9. 前記圧縮機の吐出側の圧力を検出する第１の圧力検出装置と、
   前記圧縮機の吸入側の圧力を検出する第２の圧力検出装置と
   を備え、
   前記制御装置は、前記ポンプダウン動作の終了条件を、前記第１の圧力検出装置の検出値が第１の閾値以上及び前記第２の圧力検出装置の検出値が第２の閾値以下になったとき、あるいは前記第１の圧力検出装置の検出値が第１の閾値以上又は前記第２の圧力検出装置の検出値が第２の閾値以下になったときとする請求項１〜８の何れか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記圧縮機、前記流路切替装置、前記第１の熱交換器、前記アキュムレータ及び前記第１の開閉装置を少なくとも有する室外機を備えている請求項１〜９の何れか１項に記載の空気調和装置。
11. 前記第１の開閉装置は、弁の開度が可変自在な絞り装置である請求項１〜１０の何れか１項に記載の空気調和装置。
12. 冷房運転時に前記第１の熱交換器で凝縮した冷媒の過冷却度を大きくするための内部熱交換器を前記第１の開閉装置と前記絞り装置との間に備え、
    前記内部熱交換器の低圧側の流路を前記バイパス配管で構成し、
    前記第２の開閉装置は、弁の開度が可変自在な絞り装置である請求項４〜７の何れか１項に記載の空気調和装置。
13. 前記第２の熱交換器に代えて、冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱媒体熱交換器を備え、
    前記熱媒体熱交換器により熱交換された熱媒体によって室内の空調を行う請求項１〜１２の何れか１項に記載の空気調和装置。
14. 前記室外機は、複数台設置され、各室外機ごとにポンプダウン動作及び冷媒漏洩防止動作を行う請求項１０に記載の空気調和装置。
15. 前記絞り装置及び前記第２の熱交換器を少なくとも有する複数の室内機を備え、前記複数の室内機は、冷房運転と暖房運転を同時に行う運転モードを備えている請求項１〜１４の何れか１項に記載の空気調和装置。

Images