JP2022024290A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、冷媒検知から危険回避動作を行う空気調和機では、漏洩がない場合に動作し、メンテナンス費用の発生や、利便性の悪化をまねく可能性があった。【解決手段】 第１冷媒遮断手段と、第２冷媒遮断手段と、室内機の冷媒状態推定のための状態検知手段と、冷媒検知手段を備え、冷媒検知手段が冷媒を検知した場合、告知手段により冷媒検知を告知し、冷媒回収運転を行い、冷媒漏洩の有無を判定する冷媒漏洩判定処理し、適切な運転、動作を行うことで、不要なメンテナンスなどをなくし、環境負荷が小さく、高い安全性と信頼性を有し、利便性の高い空気調和機を提供する。【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍およびヒートポンプサイクルを用いて空気調和を行なう空気調和機において、作動冷媒の漏洩を防ぐ技術に関するものである。

近年は、地球温暖化防止の観点から空気調和機の運転効率を重要視する動きに加え、温暖化係数の大きい冷媒の使用を規制する動きが加速されている。

温暖化係数の小さな冷媒としては、もともと自然界に存在する二酸化炭素、プロパンやブタンのような炭化水素など、人工的に合成されるフロンとしては、分子構造に二重結合を有し、大気中では短時間で分解してしまうハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）などが注目されている。ＨＦＯとしては、２，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン（Ｒ１２３４ｙｆ）、１，３，３，３－テトラフルオロ－１－プロペン（Ｒ１２３４ｚｅ）などが、注目を集めており、一部実用化が始まっている。

しかしながら、二酸化炭素は動作圧力が高く空気調和機として使用するには運転効率の点で難があり冷媒としての特性が優れているとは言い難い。

また、Ｒ１２３４ｙｆやＲ１２３４ｚｅなどは、沸点が高く圧力損失も大きいため、ルームエアコンなどの分離型空気調和機に用いるには運転効率の点に難があり、大量の冷媒を使用するビル用マルチエアコンなどでは、微燃性を有する点にも難がある。

一方、炭化水素、特にプロパンは空気調和機用の冷媒としては優れた特性を有しているが、強燃性を有しているため冷媒漏洩などが発生すると火災や爆発の危険を伴うため、容易には用いることができなかった。

可燃性冷媒を用いたルームエアコンやパッケージエアコンなど分離型空気調和機の安全性を向上させる技術としては、従来から数多くの発明がなされている。

その中の一つに、冷媒漏洩を検知して、危険回避のため何らかの動作を行う技術が数多く提案されている。

可燃性ガスなどを検知して、音や表示で使用者に警告する警報器は広く使用されており、これを装備する技術自体は既に知られている。

さらに、空気調和機自身が動作する技術として、特許文献１に記載の分離型空気調和機のように、停止時および冷媒漏洩検知時に、冷媒回収運転を行い、室内機の冷媒回路内の冷媒を室外機の冷媒回路内に回収して停止することで、室内に冷媒が漏洩するのを防ぐ技術が提案されている。

また、特許文献２では、冷媒を検知する冷媒漏洩検知手段と、漏洩冷媒に撹拌作用を付与し拡散させる漏洩冷媒拡散手段を備え、冷媒漏れを検知した場合、漏洩冷媒拡散手段により冷媒を撹拌、拡散させて可燃域が形成されるのを防止する。

そして、特許文献３では、アンモニアを冷媒として用いており、冷媒漏れを検知するとダンパーを操作して、排気換気を行う。

特許文献２、特許文献３で撹拌や換気のために使用するのは、室内送風機など空気調和機自身の送風機であるが、別の換気扇やサーキュレータなどと連携して、撹拌や換気を行う例もある。

さらに、特許文献４のように、冷媒漏れを検知したら冷媒回路中の冷媒を、すべて室外へ廃棄してしまう技術も提案されている。

特開平８－１６６１７１号公報 特開平１１－３７６１９号公報 特許第３２９１４０７号公報 特許第３７７５９２０号公報

上記従来の特許文献１、特許文献２、特許文献３の空気調和機では、冷媒漏洩を検知した場合に、室内での引火や爆発といった危険を回避することはできるが、危険を回避した後の対応については特に言及がない。

特許文献４については、危険回避動作後はメンテナンスを行わなければ運転することができない。

冷媒漏洩検知装置が、冷媒漏洩を検知したとき、作動冷媒が実際に漏れていれば、メンテナンスを行って空気調和機を使用する必要があるので、危機回避動作後はメンテナンスを行えばよい。

しかし、冷媒漏洩検知装置は、作動冷媒以外の外部の要因で発生したガスにも反応するので、冷媒が漏れていないにもかかわらず、危険回避動作が行われる可能性がある。そのとき、一般の使用者では、メンテナンスの要否を判断することは困難で、空気調和機に問題がなくてもサービスを依頼しなければならず、費用の発生や利便性の悪化といった問題が発生する。

従って本発明は、こうした課題を解決し、冷媒漏洩を検知して危険回避動作を行い、危険回避動作後、自動復帰かメンテナンス要求かを自動判別し、安全性と利便性に優れた装置を提供するものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、作動冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、室外送風機によって送られた室外空気と前記作動冷媒との間で熱交換する室外熱交換器を有する室外機と、室内送風機によって送られた室内空気と前記作動冷媒との間で熱交換する室内熱交換器を有する室内機とで、冷凍あるいはヒートポンプサイクルを構成する空気調和機であって、前記室外機と前記室内機を接続する第１冷媒経路を遮断する第１冷媒遮断手段と、前記室外機と前記室内機を接続する第２冷媒経路を遮断する第２冷媒遮断手段と、前記室内機の作動冷媒の状態を推定するための状態検知手段と、作動冷媒を検知する冷媒検知手段と、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知したことを告知する告知手段と、装置の動作を制御する制御手段を備え、前記状態検知手段は、冷媒温度検知手段、冷媒圧力検知手段、気温検知手段、圧縮機電力検知手段のうち少なくとも２つ以上を備え、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知した場合、前記告知手段により告知し、前記制御手段は、前記状態検知手段の出力に基づいて前記第２冷媒遮断手段を閉じて前記室外機に作動冷媒を回収した後、冷媒漏洩の有無を判定する冷媒漏洩判定処理を行い、冷媒漏洩が無いと判定された場合は、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転に復帰するものである。

これにより、作動冷媒の漏洩を最小限に止めるとともに、冷媒検知手段が冷媒検知出力をした場合にも、冷媒漏洩を判定し適切な運転、動作を行うことができる。

本発明の空気調和機は、作動冷媒の漏洩を最小限に止め、冷媒検知手段が、作動冷媒が漏れていないにもかかわらず、冷媒検知出力をした場合にも、適切な運転、動作を行うことができるので、環境負荷が小さく、高い安全性と信頼性を有し、利便性の高い空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１の空調調和機の構成図 本発明の実施の形態１の空調調和機の冷媒検知に関わる制御の流れ図

第１の発明は、上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、作動冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、室外送風機によって送られた室外空気と前記作動冷媒との間で熱交換する室外熱交換器を有する室外機と、室内送風機によって送られた室内空気と前記作動冷媒との間で熱交換する室内熱交換器を有する室内機とで、冷凍あるいはヒートポンプサイクルを構成する空気調和機であって、前記室外機と前記室内機を接続する第１冷媒経路を遮断する第１冷媒遮断手段と、前記室外機と前記室内機を接続する第２冷媒経路を遮断する第２冷媒遮断手段と、前記室内機の作動冷媒の状態を推定するための状態検知手段と、作動冷媒を検知する冷媒検知手段と、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知したことを告知する告知手段と、装置の動作を制御する制御手段を備え、前記状態検知手段は、冷媒温度検知手段、冷媒圧力検知手段、気温検知手段、圧縮機電力検知手段のうち少なくとも２つ以上を備え、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知した場合、前記告知手段により告知し、前記制御手段は、前記状態検知手段の出力に基づいて前記第２冷媒遮断手段を閉じて前記室外機に作動冷媒を回収した後、冷媒漏洩の有無を判定する冷媒漏洩判定処理を行い、冷媒漏洩が無いと判定された場合、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転に復帰するものである。

これにより、作動冷媒の漏洩を最小限に止めるとともに、冷媒検知手段が冷媒検知出力をした場合にも、冷媒漏洩を判定し適切な運転、動作を行うことができる。

従って、作動冷媒の漏洩を最小限に止め、冷媒検知手段が、作動冷媒が漏れていないにもかかわらず、冷媒検知出力をした場合にも、適切な運転、動作を行うことができるので、環境負荷が小さく、高い安全性と信頼性を有し、利便性の高い空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において前記状態検知手段として、前記冷媒温度検知手段と前記冷媒圧力検知手段を使用し、前記冷媒温度検知手段と前記冷媒圧力検知手段は、いずれも前記第１冷媒遮断手段と前記第２冷媒遮断手段とで遮断された冷媒回路の室内側に配備されるものである。

これにより、冷媒回収運転時における室内機側の作動冷媒の状態を正確に推定することができる。

従って、室内機の冷媒回路内に残留させる作動冷媒の量を精度よく決定できる。

第３の発明は、第１、第２の発明において、前記制御手段は、前記冷媒圧力検知手段と、室内機における冷媒温度を検知する室内冷媒温度検知手段、室内の気温を検知する室内温度検知手段の出力に基づいて前記冷媒漏洩判定処理を行うものである。

これにより、第１冷媒遮断手段と第２冷媒遮断手段とで遮断された室内側の作動冷媒の状態を正確に検出することができる。

従って、冷媒漏洩の有無を短時間で正確に判断することができる。

第４の発明は、第１から第３の発明において、前記制御手段は、前記冷媒漏洩判定処理の結果、冷媒漏洩有りと判定された場合には、安全確保動作を行うものである。

これにより、作動冷媒の漏洩を最小限に止めるとともに、室内の安全は確保することができる。

従って、高い安全性の高い空気調和機を提供することができる。

第５の発明は、第１から第４の発明前記において、前記制御手段は、前記冷媒漏洩判定処理の結果、冷媒漏洩が無いと判定された場合には、前記冷媒検知手段の出力が正常となった後に前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転に復帰し、前記冷媒漏洩判定処理の結果、冷媒漏洩有りと判定された場合には、前記冷媒検知手段の出力が正常になった後も前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転には復帰せず、前記告知手段が作動冷媒の漏洩を告知することを特徴とするものである。

これにより、冷媒検知手段が冷媒検知を出力した場合に、冷媒漏洩有りであれば、運転が禁止され、冷媒漏洩無しであれば、自動的に通常運転に復帰する。

従って、安全性を損なわず、使用者の手を煩わせることがなく、優れた利便性を実現することができる。

第６の発明は、第１から第５の発明において、前記作動冷媒が、可燃性冷媒である。

これにより、オゾン層の破壊や温暖化への影響を最小限にすることができる。

従って、安全で環境負荷の小さな空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における空気調和機の構成図を示すものである。

図１に示すように、第１の実施の形態における空気調和機は、室外機１０１と、室内機１０７を配管で環状に接続して作動冷媒を循環させ、冷房あるいは暖房を行なう装置である。

室外機１０１は、作動冷媒を圧縮する圧縮機１０２と、圧縮機１０２から吐出された作動冷媒の流れを切換える四方弁１０３と、室外送風機１０５によって送られてきた室外空気と作動冷媒との間で熱交換する室外熱交換器１０４と、高圧の作動冷媒を減圧膨張させる膨張弁１０６が備えられている。ちなみに、圧縮機１０２はインバータ駆動方式の圧縮機で、状況に応じて運転回転数を変更することが可能である。

室内機１０７には、室内送風機１０９によって送られてきた室内空気と作動冷媒の間で熱交換を行う室内熱交換器１０８を備えていて、室内を快適な状態にするため冷房や暖房が行われる。

そして、室内機１０７は、室外機１０１の液側接続口１１０、ガス側接続口１１１で配管接続され、基本的な冷媒回路を構成している。加えて、快適な空調、円滑な運転を行うために、室温センサ１１６、室内冷媒温度センサ１１７、外気温センサ１１８、圧縮機電力センサ１１９、制御手段として制御装置１２０が備えられている。

制御装置１２０は、すべてのセンサの出力を受けて、すべての動作要素に動作指令を出力するもので、図１では、センサ出力１２３、動作指令１２４の矢印で代表して図示し、個別の対応は省略している。制御手段は、例えば、液側遮断弁１１２、ガス側遮断弁１１３、圧縮機１０２を制御することが出来る。

図１の空気調和機は、状態検知手段を有しており、状態検知手段は、室内機の作動冷媒の状態を推定するための検知手段であればよく、例えば、冷媒温度検知手段、冷媒圧力検知手段、気温検知手段、圧縮機電力検知手段が挙げられ、好ましくは、それらが少なくとも２つ以上が設置されている。冷媒温度検知手段は冷媒回路中を流れる作動冷媒の温度を検知する手段であり、図１で言えば、冷媒温度センサ１１４や室内冷媒温度センサ１１７がこれにあたる。冷媒圧力検知手段は冷媒回路中の作動冷媒の圧力を検知する手段であり、図１においては圧力センサ１１５がこれにあたる。気温検知手段は室外機１０１や室内機１０７の雰囲気温度を検知する手段であり、図１においては外気温センサ１１８と室温センサ１１６がこれにあたる。圧縮機電力検知手段は圧縮機１０２の消費電力を検知する手段であり、図１においては圧縮機電力センサ１１９がこれにあたる。

使用する作動冷媒について、特に限定はなく、相変化に伴う吸放熱を利用し、圧縮機を用いて冷凍あるいはヒートポンプを構成できる作動冷媒であれば使用可能である。

さらに、図１の空気調和機は、作動冷媒の漏洩を最小限に止めて安全性の向上や環境負荷低減を図るため、運転停止時、例えば運転終了時や作動冷媒漏洩時に冷媒回収運転を適切に行う。そのために、冷媒遮断手段が備えられており、第１冷媒経路である膨張弁１０６と液側接続口１１０の間に、第１冷媒遮断手段として液側遮断弁１１２が配置され、液側遮断弁１１２と液側接続口１１０の間に、冷媒温度センサ１１４配置されている。加えて、第２冷媒経路であるガス側接続口１１１と四方弁１０３の間に、第２冷媒遮断手段としてガス側遮断弁１１３が配置され、ガス側接続口１１１とガス側遮断弁１１３の間に圧力センサ１１５が配置され、室内機１０７には冷媒検知手段として冷媒センサ１２５と告知手段であるスピーカ１２６が配置される。

図１において四方弁１０３は、冷房運転、除霜運転あるいは冷媒回収運転時の状態となっており、圧縮機１０２から吐出された作動冷媒は、四方弁１０３から室外熱交換器１０４へ、その後、膨張弁１０６、液側遮断弁１１２、液側接続口１１０、室内熱交換器１０８へと流れる冷凍サイクルを構成している。

暖房運転の場合は、圧縮機１０２から吐出された作動冷媒は、四方弁１０３からガス側遮断弁１１３、ガス側接続口１１１を経て室内熱交換器１０８へ、その後、液側接続口１１０、液側遮断弁１１２、室外熱交換器１０４へと流れるヒートポンプサイクルを構成している。

圧縮機１０２を使って作動冷媒を室外機１０１へ回収するためには、冷凍サイクルを構成して運転する必要がある。

冷媒回収運転が制御装置１２０から指示されると、圧縮機１０２の回転数を所定の値に設定して、冷媒回収運転を行う。暖房運転中は一旦停止した後、四方弁１０３の設定を冷房運転時と同様に設定して冷媒回収運転を開始し、冷房運転や、除霜運転など作動冷媒が圧縮機１０２から室外熱交換器１０４を経て室内熱交換器１０８の順に流れる冷凍サイクルで運転中は、停止せずに連続して冷媒回収運転を進める。

冷媒回収運転に移行して所定の時間経過後、液側遮断弁１１２を閉じると、室内機１０７の冷媒回路内への作動冷媒供給は止まり、圧縮機１０２は引き続き運転を続けるので、室内機１０７の冷媒回路内の作動冷媒は吸引され、室外機１０１の冷媒回路内へ回収され、その多くは室外熱交換器１０４で凝縮して貯留される。

冷媒回収運転が進行するにつれて、圧力センサ１１５の出力は低下し、冷媒温度センサ１１４、室内冷媒温度センサ１１７の出力は低下していくが検知部の液冷媒がなくなると上昇に転じ、雰囲気温度を上限にゆっくり上昇していく。

冷媒温度センサ１１４、室内冷媒温度センサ１１７の出力の変化は、室内冷媒温度センサ１１７のほうが早く進行し、先に最低値に到達し上昇に転ずる。冷媒温度センサ１１４は、圧縮機１０２の吸入口から最も遠く、出力変化は最も遅くに最低値に到達する。

圧力センサ１１５の出力だけでは、圧力の低下は検知することができるが、室内機１０７の冷媒回路内にどれだけの液冷媒が残っているかは、設置状態や室温の違いなどにより必ずしも同じではない。

冷媒温度センサ１１４あるいは室内冷媒温度センサ１１７の１つのセンサ出力だけでも、判断が難しく、室内冷媒温度センサ１１７の出力値で判別しても、液側接続配管１２１の設置状態や運転状況によって、液側接続配管１２１から液側遮断弁１１２までの間にどれだけの液冷媒が残留しているか判断するのは難しい。冷媒温度センサ１１４の出力のみで判断する場合、出力最低値を確認してからでは室内機１０７の冷媒回路内が負圧になってしまう可能性が高い。

液冷媒が多量に残留してしまうと、漏洩した場合に引火の危険性があり、逆に冷媒回路内が負圧なってしまうと、空気の混入が生じ、圧縮機１０２内でディーゼル爆発を起こしたり、酸素や水分が装置の信頼性に悪影響を与えたり、負圧になった液側接続配管１２１やガス側接続配管１２２に何らかの作業などにより外力が加わった場合に、容易に変形を生じてしまう危険性がある。

そこで、単一のセンサ出力で冷媒回収終了タイミングを決定するのではなく、複数のセンサ出力から総合的に判断して冷媒回収終了タイミングを決定すると、室内機１０７の冷媒回路内の冷媒残留量を正確に制御することができる。

また、実施の形態１においては、圧縮機１０２には、圧縮機電力センサ１１９が設けられており、冷媒回収運転が進行すると、圧縮機１０２の回転数が一定であっても圧縮機電力センサ１１９の出力は低下する。圧縮機電力センサ１１９は、精度的には劣るものの、圧縮機１０２の保護制御上搭載されるケースも多く、安価に構成することができる。

また、圧力センサ１１５を用いている場合でも、圧力センサ１１５に不具合が生じても圧縮機電力センサ１１９が代わりを務めることができ、高い信頼性を得ることができる。

ここで、センサの組み合わせや、冷媒回収動作の実例を挙げて説明を行う。

まず、基本的な組み合わせとして、冷媒圧力検知手段として圧力センサ１１５と、冷媒温度検知手段として冷媒温度センサ１１４あるいは室内冷媒温度センサ１１７の組み合わせが考えられる。

冷媒回収運転開始後、圧力センサ１１５の出力は徐々に低下していく。この時、冷媒回収運転は、圧力センサ１１５の出力が負圧になる前に、室内機１０７内の冷媒回路中の液冷媒を極力減らして終了するのが基本である。

冷媒回収運転が進むと、圧力センサ１１５の出力が低下し、冷媒温度センサ１１４あるいは室内冷媒温度センサ１１７の出力も低下していく。圧力センサ１１５の出力が負圧になる前で、冷媒温度センサ１１４あるいは室内冷媒温度センサ１１７の出力が上昇に転じたところで、圧力センサ１１５の出力が所定の値に到達したら冷媒回収終了とし、ガス側遮断弁１１３を閉じ、圧縮機１０２、室外送風機１０５、室内送風機１０９を停止する。

冷媒温度センサ１１４と室内冷媒温度センサ１１７とでは、冷媒回収を精度良く行うという観点では、冷媒温度センサ１１４が優れているが、室内冷媒温度センサ１１７は一般に空気調和機の制御目的で配置される配管温度センサで代用することも可能であり、多くの場合、コストの増加を抑えることができる。

また、圧力センサ１１５の代わりに圧縮機電力検知手段として圧縮機電力センサ１１９を使用すると、冷媒圧力の検出精度は落ちるものの、ＤＣブラシレスモータを使用するような圧縮機ではその制御に電流値を利用しており、特別にコストをかけずとも検出が可能であるため、コストの増加を抑えることができる。

冷媒回収運転開始直後の、室外機１０１への冷媒回収がまだ進んでおらず、圧縮機１０２の吸入冷媒の圧力が高い状態では、圧縮機１０２の電力もまた高くなっているが、冷媒回収が進んで圧縮機１０２の吸入冷媒の圧力が低下すると、圧縮機の電力もまた低下する。従って、圧力センサ１１５の出力を圧縮機電力センサ１１９の出力に置きかえることが可能で、同様に冷媒回収の進捗状態が推定できる。

さらに、圧力センサ１１５あるいは圧縮機電力センサ１１９と、気温検知手段として室温センサ１１６と外気温センサ１１８と、冷媒温度センサ１１４あるいは室内冷媒温度センサ１１７を使用して適切な冷媒回収運転を行うことが可能である。

室温センサ１１６と外気温センサ１１８の出力を使用すると、圧縮機１０２の回転数と合わせて、室外室内での作動冷媒の温度が推定でき、圧縮機１０２の消費電力が推定できる。

空気調和機が正常であれば、圧縮機電力センサ１１９の出力値は消費電力の推定値とおおむね一致するが、冷媒の循環が止まったり、室内あるいは室外の空気との熱交換が妨げられたりすると、大きな齟齬が生じる。

冷媒回収時は、液側遮断弁１１２で冷媒の循環が止まるため、冷媒回収が進むにつれて、圧縮機電力センサ１１９の出力値は低下し、推定値よりも小さくなっていく。

この推定した圧縮機１０２の消費電力と、圧縮機電力センサ１１９の出力値を比較することで、冷媒回収の進捗度がより正確に推定できる。

ここで、室内冷媒温度センサ１１７や冷媒温度センサ１１４の取り付け部の形状を、例えば垂直に立下った後、垂直に立ち上がるような形状とし、液冷媒が貯まりやすい構造とすると、液冷媒の蒸発完了をより正確に検知することができる。

加えて、冷媒温度センサ１１４や圧力センサ１１５は、冷媒回収を正確に行うという目的から、室内機１０７の冷媒回路側に配置されるのが好ましい。そして、冷媒温度センサ１１４の取り付け位置は、液冷媒が最後まで残留場所、つまり、液側接続口１１０と液側遮断弁１１２の間に配置されると、最後の液冷媒が蒸発する瞬間をとらえることができる。圧力センサ１１５については、室内機１０７の冷媒回路側で、圧縮機１０２の吸入口に最も近い、ガス側接続口１１１とガス側遮断弁１１３の間に設置することで、最低圧力を検出することができる。

つまり、冷媒温度センサ１１４や圧力センサ１１５は、図１に示す位置に配置することにより、最も正確に冷媒回収を行うことができる。 さらに、実施の形態１において、冷媒検知手段として冷媒センサ１２５が作動冷媒を検知した場合、装置内の作動冷媒が漏れていることが考えられるが、実際には作動冷媒が漏れていないにもかかわらず、冷媒センサ１２５が冷媒検知レベルの出力を行う可能性もある。

冷媒センサには、いくつもの種類があり、検知対象ガスの種類などに応じて適したものが使用される。

ここで、実際に装置が使用されている状況においては、作動冷媒とは成分が異なるガスであっても、センサが反応してしまう場合もあれば、作動冷媒と同じ成分を含むガスが、スプレーガスとして使用されているような場合もあり、センサが反応したからといって必ずしも作動冷媒が漏洩しているわけではない。

しかし、作動冷媒が漏洩している可能性が否定できないので、冷媒漏洩防止や危険回避のための動作を行わなければならない。

そこで、実施の形態１の空気調和機は冷媒センサ１２５が冷媒検知レベルを出力すると、空調運転を行っている場合には、まず、冷媒ガスを検知したことを、スピーカ１２６で知らせ、冷媒回収運転を行い、これまで述べたように室内機１０７側の冷媒回路に所定量の冷媒を残して圧縮機１０２を停止する。

実施の形態１の告知手段としては、スピーカ１２６が設置されており、冷媒センサ１２５が冷媒を検知した際に、警告音、音声等により冷媒を検知した旨や冷媒が漏洩している旨が告知される。告知手段としては、使用者に冷媒を検知した旨や冷媒が漏洩している旨が告知されればよく、ＬＥＤなど光を発して告知することもできる。また、告知手段は、空気調和機に設置されているものに限られるものではなく、他の機器等に設置されたものでもよい。例えば、リモートコントローラに取り付けられてもよく、またリモートコントローラの表示部に表示させてもよい。また、インターネットなどの公衆回線を介して信号が伝達されるスマートフォンなどのスピーカによる通知や表示部に表示させてもよい。

その次に、冷媒漏洩判定処理を行う。なお、冷媒漏洩判定処理中に使用者が運転停止させた場合でも、冷媒漏洩判定処理は継続し空気調和機の運転状態は停止とする。

そして、冷媒漏洩判定処理においては、冷媒圧力検知手段として圧力センサ１１５、室内温度検知手段として室温センサ１１６、室内冷媒温度検知手段として室内冷媒温度センサ１１７の出力から室内機１０７側の冷媒配管中の作動冷媒量を算出し、所定時間内の算出作動冷媒量の変化を監視して冷媒漏洩の有無を判定する。

作動冷媒量は、作動冷媒が単一相で安定していれば、圧力センサ１１５と室内冷媒温度センサ１１７の出力と室内機１０７側の冷媒配管の体積から容易に算出することができる。

室内機１０７側の冷媒配管の体積は、空気調和機の設置状態で異なるが、設置後は変化しないので、算出冷媒量の変化が重要な冷媒漏洩判定処理においては体積を所定値として処理を進めてもよい。

しかし、冷媒回収直後などは熱的に安定していないので、安定するまでは室内冷媒温度センサ１１７の出力のみで温度を決定し、作動冷媒量を算出すると誤差が大きくなる。

そこで、室温センサ１１６の出力も用い、熱的安定性の判断を行い、室温センサ１１６と室内冷媒温度センサ１１７の出力から代表温度を算出すれば、待ち時間を短縮するとともに正確な作動冷媒量の算出ができる。

その結果、短時間で正確な冷媒漏洩判定処理を行うことができる。

そして、「冷媒漏洩有り」と判定されれば、安全確保動作に入り、スピーカ１２６で、使用者に冷媒漏洩を告知しメンテナンスを要求する。スピーカ１２６による冷媒漏洩の告知とメンテナンス要求は、必要以上に続けると騒音となるため、所定の時間あるいは所定の回数繰り返したのち停止する。この時、冷媒の大半が室外機１０１に回収されており、室内機１０７側の冷媒回路には最小限の冷媒しか残っていないので、室内の安全は確保されている。

「冷媒漏洩有り」の状態のままで、使用者が空気調和機に対して運転などの操作を試みた場合、再び冷媒漏洩を告知してメンテナンスを要求し、メンテナンスが終了して警報解除されるまでは運転を行わない。

音や音声による告知を行うとともに、ＬＥＤや表示装置などで視覚的な告知も併せて行うと効果的である。視覚的な告知の場合は、告知を維持したままにすると早期対応を促すことにつながる。

そして、冷媒漏洩判定処理の結果、「冷媒漏洩無し」と判定されれば、判定結果を告知するとともに警報を解除し、冷媒センサ１２５の冷媒検知レベルの出力が正常になった後、冷媒センサ１２５が冷媒を検知する前の運転状態に復帰する。視覚的な告知を行っている場合は、告知を停止する。

また、冷媒センサ１２５が冷媒検知レベルを出力した時に停止中であれば、すでに冷媒回収されているので、冷媒ガスを検知したことを告知したのち冷媒漏洩判定処理に入り、その後は上記と同様に判定結果に従って、安全確保動作あるいは復帰動作を行う。

図２に、冷媒検知以後の処理をフローチャートで示している。

また、冷媒漏洩が発生していても、時間当たりの漏洩量が少なければ、冷媒センサ１２５で検出できない場合も想定されるが、空気調和機を停止した時に漏洩判定を行い、室内機１０７側の冷媒回路中に封入された算出冷媒量を記憶し、運転再開直前に封入された算出冷媒量を再度算出して比較すれば、運転前に検出することができる。

上記のように、実施の形態1の空気調和機は、冷媒センサ１２５が冷媒を検知した場合に、冷媒漏洩の有無を判定し、冷媒漏洩の有無に応じて適切な動作を行うので、使用者の負担を軽減し、利便性に優れた空気調和機を提供することができる。

そして、図１の実施の形態１に示す空気調和機は、いかなる冷媒を使用する場合も、冷媒の漏洩を最小限に止め、空気の吸引を防ぎ、安全性の向上や環境負荷低減することが可能であるが、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、プロパンやブタンなどの炭化水素など、可燃性冷媒を使用する場合には、引火などの危険回避することにつながり、その効果は大きい。

中でも、プロパンについては、温暖化影響が小さいだけでなく冷媒としての性能も優れており、引火の危険性を低減できる本発明の意義は極めて高い。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、冷凍およびヒートポンプサイクルを用いて空気調和を行なう空気調和機において、作動冷媒の漏洩を防ぐもので、その技術は空気調和機だけに止まらず、給湯機やショーケースや冷凍機などにも広く適用することができ、効果をもたらすものである。

１０１ 室外機
１０２ 圧縮機
１０３ 四方弁
１０４ 室外熱交換器
１０５ 室外送風機
１０６ 膨張弁
１０７ 室内機
１０８ 室内熱交換器
１０９ 室内送風機
１１０ 液側接続口
１１１ ガス側接続口
１１２ 液側遮断弁
１１３ ガス側遮断弁
１１４ 冷媒温度センサ
１１５ 圧力センサ
１１６ 室温センサ
１１７ 室内冷媒温度センサ
１１８ 外気温センサ
１１９ 圧縮機電力センサ
１２０ 制御装置
１２１ 液側接続配管
１２２ ガス側接続配管
１２３ センサ出力
１２４ 動作指令
１２５ 冷媒センサ
１２６ スピーカ

Claims (6)

1. 作動冷媒を圧縮して送り出す圧縮機と、室外送風機によって送られた室外空気と前記作動冷媒との間で熱交換する室外熱交換器を有する室外機と、
   室内送風機によって送られた室内空気と前記作動冷媒との間で熱交換する室内熱交換器を有する室内機とで、
   冷凍あるいはヒートポンプサイクルを構成する空気調和機であって、
   前記室外機と前記室内機を接続する第１冷媒経路を遮断する第１冷媒遮断手段と、
   前記室外機と前記室内機を接続する第２冷媒経路を遮断する第２冷媒遮断手段と、
   前記室内機の作動冷媒の状態を推定するための状態検知手段と、
   作動冷媒を検知する冷媒検知手段と、
   前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知したことを告知する告知手段と、
   装置の動作を制御する制御手段を備え、
   前記状態検知手段は、冷媒温度検知手段、冷媒圧力検知手段、気温検知手段、圧縮機電力検知手段のうち少なくとも２つ以上を備え、
   前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知した場合、前記告知手段により告知し、前記制御手段は、前記状態検知手段の出力に基づいて前記第２冷媒遮断手段を閉じて前記室外機に作動冷媒を回収した後、冷媒漏洩の有無を判定する冷媒漏洩判定処理を行い、冷媒漏洩が無いと判定された場合、前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転に復帰することを特徴とする空気調和機。
2. 前記状態検知手段として、前記冷媒温度検知手段と前記冷媒圧力検知手段を使用し、前記冷媒温度検知手段と前記冷媒圧力検知手段は、いずれも前記第１冷媒遮断手段と前記第２冷媒遮断手段とで遮断された冷媒回路の室内側に配備されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御手段は、前記冷媒圧力検知手段と、室内機における冷媒温度を検知する室内冷媒温度検知手段、室内の気温を検知する室内温度検知手段の出力に基づいて前記冷媒漏洩判定処理を行うことを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和機。
4. 前記制御手段は、前記冷媒漏洩判定処理の結果、冷媒漏洩有りと判定された場合には、安全確保動作を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 前記制御手段は、前記冷媒漏洩判定処理の結果、冷媒漏洩が無いと判定された場合には、前記冷媒検知手段の出力が正常となった後に前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転に復帰し、前記冷媒漏洩判定処理の結果、冷媒漏洩有りと判定された場合には、前記冷媒検知手段の出力が正常になった後も前記冷媒検知手段が作動冷媒を検知する前の運転には復帰せず、前記告知手段が作動冷媒の漏洩を告知することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の空気調和機。
6. 前記作動冷媒が、可燃性冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の空気調和機。

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