JP3610812B2 - 冷凍装置および冷媒漏洩検出方法 - Google Patents
冷凍装置および冷媒漏洩検出方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷媒の漏洩を検出できる冷凍装置およびその冷媒漏洩検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内機と室外機とが分離されている室内外分離型のルームエアコン,パッケージエアコン,低温冷凍機器の代替冷媒としては、ＨＦＣ(ハイドロフルオロカーボン)物質であるところのＲ４０７ＣやＲ４１０ＡやＲ４０４Ａが提案されている。
【０００３】
これらの冷媒は、アシュレ(ASHRAE)基準での不燃範囲にある冷媒であり、燃焼抑制作用のあるＲ１２５が混合されているので、地球温暖化係数ＧＷＰ(ニ酸化炭素比)については比較的高い。たとえば、Ｒ４０７ＣのＧＷＰは１５３０であり、Ｒ４１０ＡのＧＷＰは１７３０であり、Ｒ４０４ＡのＧＷＰは３２６０であり、Ｒ２２のＧＷＰは１５００である。
【０００４】
ところで、ＨＦＣ冷媒の中でもＲ３２やＲ１５２ａは、その分子中に水素を比較的多く含むので、大気寿命が比較的短くＧＷＰも低いが、Ｒ３２やＲ１５２ａは弱燃焼性を示す。
【０００５】
また、フッ素を含まないプロパン,ブタンなど炭化水素のＧＷＰは殆どゼロに近い反面、強燃性を示す。
【０００６】
上記Ｒ３２など弱燃焼性ガスは、室外空間へ漏洩しても、冷媒ガス濃度は上昇せず、安全上の問題が無い。弱燃焼性ガスは、着火に必要な着火エネルギーが非常に大きい上に、空気中ガス濃度が大きくならないと着火に至らない。したがって、弱燃焼性ガスは、室内居住空間へ漏洩した場合でも着火する可能性が非常に小さい。すなわち、弱燃焼性ガスは、熱交換器のピンホールやフレア接続部からの緩慢な漏洩で室内への漏洩速度が小さな場合には室内や室外へ拡散してもガス濃度が上がらず着火しない。また、運転時には、たとえ冷媒が漏洩したとしても、室内の気流が撹拌されており、気流速度が比較的大きな状態であるので、漏洩冷媒が拡散して、着火するようなガス濃度にならない。
【０００７】
しかし、外力によって配管が切断された場合、フレア部が外れた場合、熱交換器の冷却管がパンクした場合などは、室内への急速な冷媒漏れが生じる。こうした急速な冷媒漏れが起こると、冷凍機の殆ど全ての冷媒が室内に漏れる。このように冷媒濃度の上昇が大きく、かつ、空気調和機が停止状態で室内気流が停滞している場合に、瞬間的に大きなエネルギを発する強力な着火源があると、着火の可能性が僅かに残る。
【０００８】
そこで、従来、漏れ検知のため冷媒センサを備え付ける技術が提案されている(たとえば、特開平８‐３２７１９５号公報)。この冷媒センサは、ガス漏れを直接的に検知するという意味で検知の確実性は高い。また、この冷媒センサは、運転中でも停止中でも冷媒の漏洩を検知できるというメリットがある。
【０００９】
しかし、冷媒センサは、経年変化に弱いという欠点がある上に、汚れが付着すると検知能力が低下するという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定かつ安価に検出できる冷凍装置および冷媒漏洩検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の冷凍装置は、冷媒回路の内で液冷媒が溜まる可能性があるところに配置され、上記液冷媒の温度を検出する温度センサと、
圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この請求項１の発明の冷凍装置では、上記温度センサで上記液冷媒の温度を検出する。そして、上記冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が漏れによる気化熱によって所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する。
【００１３】
この請求項１の発明では、液冷媒が急速に漏れたときに起きる温度低下を、温度センサで検知することによって、冷媒の急速な漏洩を検出できる。したがって、従来のような冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００１４】
また、請求項２の発明の冷凍装置は、液冷媒を溜める液溜まり部を有する冷媒回路と、
上記液溜まり部内の冷媒の温度を検出する温度センサと、
圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備えたことを特徴としている。
【００１５】
この請求項２の発明では、上記温度センサで上記液溜まり部に溜めた液冷媒の温度を検出する。そして、上記冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する。
【００１６】
この請求項２の発明では、冷媒回路が液溜まり部を有しているから、この液溜まり部に液冷媒を確実に溜めて、温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の冷凍装置において、
室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖する閉鎖機構を備えたことを特徴としている。
【００１８】
この請求項３の発明では、上記冷媒漏洩判断部が、冷媒が急速に漏洩していると判断した場合に、上記閉鎖機構でもって、上記室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖できる。したがって、冷媒の急速な漏洩が起こったときに、上記閉鎖によって室外側熱交換器から室内側熱交換器への冷媒の移動を防止でき、室内への冷媒漏洩を抑制できる。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の冷凍装置において、上記液溜まり部または上記液冷媒が溜まる可能性があるところに液冷媒が残るように、上記閉鎖機構を制御する閉鎖機構制御部を備えたことを特徴としている。
【００２０】
この請求項４の発明では、上記閉鎖機構制御部が、上記液溜まり部または上記液冷媒が溜まる可能性があるところに液冷媒が残るように、上記閉鎖機構を制御する。したがって、上記閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖した後も、上記温度センサは上記残存した液冷媒の温度を検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを判断できる。また、上記閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖していないときにも、上記残存した液冷媒の温度を上記温度センサで常に検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを常に判断できる。
【００２１】
また、請求項５の発明の冷凍装置は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備え、
上記冷媒回路内の冷媒の温度を検出する温度センサが、ヘッダ , 分流器 , 熱交換器を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内に設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この請求項５の発明によれば、冷媒漏洩判断部が、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００２３】
また、この請求項５の発明によれば、ヘッダ,分流器,熱交換器を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内の液冷媒が溜まり易い箇所に温度センサを設けた。したがって、上記温度センサで、液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００２４】
また、請求項６の発明の冷凍装置は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備え、
上記冷媒回路内の冷媒の温度を検出する温度センサが、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に設けられていることを特徴としている。
【００２５】
この請求項６の発明によれば、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に温度センサを設けた。この範囲には、液冷媒が溜まり易いから、上記温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００２６】
また、請求項７の発明の冷凍装置は、請求項５または６に記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うことを特徴としている。
【００２７】
この請求項７の発明によれば、冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００２８】
また、請求項８の発明の冷凍装置は、請求項５乃至７のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部は、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断することを特徴としている。
【００２９】
この請求項８の発明によれば、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３０】
また、請求項９の発明の冷凍装置は、請求項５乃至８のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないことを特徴としている。
【００３１】
この請求項９の発明では、上記冷媒漏洩判断部は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないから、圧縮機停止後の均圧動作を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３２】
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部が、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器からの風向きを下向きにする風向き制御手段を備えたことを特徴としている。
【００３３】
この請求項１０の発明では、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器からの風向きを下向きにするので、空気よりも重い冷媒が下方に集まって濃度が高くなっていても、それを拡散させて、濃度を低下させることができる。
【００３４】
また、請求項１１の発明は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩検出方法であり、
圧縮機が停止している状態で、冷媒の漏洩を判断することを特徴としている。
【００３５】
この請求項１１の発明では、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３６】
また、請求項１２の発明は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩検出方法であり、
冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断することを特徴としている。
【００３７】
この請求項１２の発明では、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３９】
図１に、この発明の空気調和機の実施の形態の冷媒回路を示す。この空気調和機は、室内機側熱交換器１と電動膨張弁２と室外機側熱交換器３と４路切替弁５とを備え、それらが順に閉ループ状に接続されている。また、上記４路切替弁５の残りの２端５ｃ,５ｄに圧縮機６が接続されている。そして、この圧縮機６の吐出側６ａと４路切替弁５の１端５ｃとの間に、圧縮機６の吐出方向に順方向の逆止弁７が接続されている。この実施形態では、冷媒として、弱燃焼性を有する低ＧＷＰ冷媒としてＲ３２を用いた。
【００４０】
図２に、上記室内機側熱交換器１のヘッダー８の下部１０に、温度センサ１１が取り付けられている様子を示す。この温度センサ１１は、上記ヘッダー下部１０に溜まった液冷媒の温度を検出するものである。この温度センサ１１は、判断制御部１３に接続されている。この制御部１３は、圧縮機６が停止しているときに上記温度センサ１１が検出した冷媒温度が洩れによる気化熱によって所定速度を越えて下降したときに、冷媒回路から冷媒が急速に漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部１５を有している。また、この判断制御部１３は、上記冷媒漏洩判断部１５が圧縮機６の停止中に冷媒が急速に漏洩していると判断したときに、室外気温と室内気温の高低関係に応じて、電動膨張弁２と４路切替弁５を制御する漏洩防止制御部１６を有している。
【００４１】
次に、上記判断制御部１３の動作を説明する。この判断制御部１３の冷媒漏洩判断部１５は、圧縮機６が停止しているときに温度センサ１１が検出した冷媒温度が洩れによる気化熱によって、所定速度を越えて下降したときに、冷媒回路から冷媒が急速に洩れていると判断する。こうして、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。そして、このとき、上記漏洩防止制御部１６は、室外気温と室内気温の高低関係に応じて、次のように動作する。
【００４２】
(1) 圧縮機６が停止していて、室外温度が室内温度よりも高いときには、冷媒回路の冷媒は室内機側熱交換器１へ数時間かけて移動しようとする。したがって、漏洩防止制御部１６は電動膨張弁２を閉じると共に、４路切替弁５を実線で示す暖房位置にして、室外機側熱交換器３から室内機側熱交換器１に冷媒が移動しないようにする。
【００４３】
(2) 圧縮機６が停止していて、室外温度が室内温度よりも低いときには、冷媒回路の冷媒は室外機側熱交換器３へ数時間かけて移動しようとする。したがって、漏洩防止制御部１６は電動膨張弁２を開くと共に、４路切替弁５を破線で示す冷房位置にして、室内機側熱交換器１から室外機側熱交換器３に冷媒が移動できるようにする。
【００４４】
上記漏洩防止制御部１６が、上記(1),(2)のように、電動膨張弁２と４路切替弁５を制御することによって、室内機への冷媒滞留量を少なくし、室内機から室内へ冷媒ガスが洩れることを防ぐことができる。
【００４５】
なお、室内機側熱交換器１に全く液冷媒が滞留していない場合は、急速な冷媒漏洩が生じても、圧力低下が起こるだけで、ヘッダー下部１０に大きな温度低下が起こらないから、洩れを検知し難くなる。したがって、上記(2)の動作において、漏洩防止制御部１６は、ヘッダー下部１０に所定量だけ液冷媒が残っているように、電動膨張弁２を開けておく時間と４路切替弁５を冷房位置にしておく時間を制限している。そして、この制限した時間が経過した後は、漏洩防止制御部１６は、電動膨張弁２を閉じ、４路切替弁５を暖房位置にして、それ以上、室内機側熱交換器１から室外機側熱交換器３に冷媒が移動しないようにしている。
【００４６】
また、上記制御部１３の漏洩判断部１５が冷媒が急速に洩れていると判断したときに、ポンプダウン運転を行って、室内への漏洩量をできる限り小さくしたり、警報を発して居住者に漏れを知らせるなどの対応処置を行うようにしてもよい。この場合、室内での着火の可能性を限りなくゼロに近づけることができ、燃焼性を有する低ＧＷＰ冷媒を用いた室内分離型の空気調和機の安全性を確保できる。
【００４７】
尚、上記実施の形態では、室内側熱交換器１のヘッダー８の下部１０に温度センサ１１を取り付けたが、図３に示すように、冷媒回路に液冷媒を溜める液溜まり部２０を設けて、この液溜まり部２０に温度センサ１１を取り付けてもよい。さらに、冷媒回路がレシーバを有している場合には、このレシーバ下部に温度センサを取り付けても良い。また、熱交換器の最も下部に温度センサを取り付けてもよい。また、上記実施の形態では、電動膨張弁２および４路切替弁５と逆止弁７とで閉鎖機構を構成したが、閉鎖弁で閉鎖機構を構成してもよい。
【００４８】
また、この実施の形態では、温度センサでもって、急速な冷媒漏れを検出したが、室内機に圧力センサを設けて、急速漏れ発生に伴う圧力低下を検知してもよい。また、この発明は、Ｒ３２やＲ１５２ａ等の燃焼性低ＧＷＤ冷媒の漏洩検出に限らず、Ｒ２２,Ｒ４０７Ｃ,Ｒ４１０Ａ,Ｒ１３４ａ等の冷媒の漏洩検出にも適用できる。
【００４９】
次に、上記実施形態の空気調和機において行った冷媒漏洩実験を説明する。この漏洩実験は、冷房標準運転を終了してから１２時間後に実行した。
【００５０】
図４に、圧縮機６を停止してから約１２時間後に冷媒を漏洩させた場合において、室内機側熱交換器１および室外機側熱交換器３の温度変化を示す。なお、冷媒の漏れ速度を７０ｇ/分とし、漏れ箇所は、図１において、閉鎖機構を構成する逆止弁７,４路切替弁５の近傍の連絡配管側の箇所ＰＳとした。
図４に示すように、室内機側熱交換器１の温度低下特性Ｋ１は、漏れ開始後、約２０分程度で約７℃低下した(３０℃→２３℃)。この低下特性は、温度測定箇所に液冷媒が存在し、冷媒の圧力低下に伴って冷媒の温度が低下している特性を示す。次に、漏れ開始後、約２０分から４０分までは、ほとんど温度が低下していない。この特性は、温度測定箇所に、液冷媒が無くなり、ガス冷媒のみが存在するため、周囲の空気温度により近い温度特性となって、温度低下がほとんど無くなっていることを示す。そして、漏れ開始後、約４０分で、温度は１０℃以下まで急激に再低下した。この特性は、ガス冷媒のみが温度測定箇所に存在する状態から、液冷媒が再び温度測定箇所に移動してきたことによって起こったものである。このように、漏れによって、液冷媒が蒸発し、かつ、液冷媒が移動する現象によって、温度測定箇所における液冷媒の存在,非存在が生じ、温度低下特性Ｋ１が不連続に変化する。一方、図４に示す室外機側熱交換器３の温度低下特性Ｋ２は、漏れ開始後、約２５分間は、１分間におおよそ０．５℃程度の緩慢で略一様な温度低下特性となっている。この特性Ｋ２は、温度測定箇所に液冷媒が存在し、連続的に冷媒圧力が低下することによるものである。なお、この特性Ｋ２において、経過時間４２分で急激な温度低下が起こっているのは、前述と同じく、液冷媒が温度測定箇所に移動してきたことに起因している。
【００５１】
この図４に示す実験結果から分かるように、次の(ａ),(ｂ)のいずれかが起こったときに、判断部１５が冷媒漏れが生じていると判断するように設定しておけばよい。
【００５２】
(ａ) 特性Ｋ１,Ｋ２の前半部分に示すような、０．５℃/分程度の緩慢な温度低下が所定時間(例えば、１０分間〜２０分間)だけ起こったとき
(ｂ) 特性Ｋ１,Ｋ２の後半部分に示すような、５℃/分以上の急激な温度低下が発生したとき
したがって、室内機側熱交換器１だけでなく、室外機側熱交換器３の温度も検知することで、より確実に冷媒漏洩を検知できる。
【００５３】
そして、この実験よりも、冷媒の漏れ速度が更に小さい場合には、冷媒の温度変化もより緩慢になるから、冷媒の温度変化から冷媒漏れを検知することが困難になる。しかし、このような緩慢な漏れの場合には、漏れた冷媒が自然換気によって室外に排出されて、室内の冷媒濃度が上昇しないから、漏れ検知の必要性は小さい。たとえば、事故を防止するための限界濃度が比較的高いＲ２２などのフルオロカーボン系冷媒，Ｒ３２やその混合物などの弱燃性フルオロカーボン系冷媒は、緩慢な漏れでは、限界濃度に達しないので、漏れ検知の必要性が小さい。こうした冷媒では、毎分数１０ｇ以上の漏れを検知できれば、事故を引き起こす可能性がある冷媒漏れを検知できるから、本発明の実施形態のような漏れ検知方式が有効になる。
【００５４】
なお、冷媒温度は、周囲温度の変化の影響を受けて変化するから、冷媒温度の変化のみに基づいて冷媒漏れの有無を判断すると、周囲温度が大きく変化すると冷媒漏れが生じていないのに、冷媒漏れが生じたと誤判断してしまう可能性がある。そこで、室内空気温度と室外空気温度の両方を同時に測定しておき、室内熱交換器温度から室内空気温度を減算した温度差を常に算出し、この温度差が所定値以上の速度で低下したことをもって、判断部１５で、冷媒漏れが発生したと判断するようにすれば、周囲温度が変化した影響で冷媒漏れを誤判断することを防げる。
【００５５】
また、圧縮機停止直後の均圧時においては、冷媒が高圧側から低圧側に移動することによって、高圧側では急激な温度低下が生じ、低圧側では温度上昇が生じることになる。したがって、高圧側のみの温度低下を観測している場合には、冷媒漏れ発生時の温度低下と、均圧時の温度低下とを区別できない。そこで、低圧側と高圧側の双方において温度を観測するようにし、高圧側の温度低下に加えて、低圧側の温度上昇が同時に観測されたときには、判断部１５が均圧時の温度変化として判断し、冷媒漏れによる温度変化ではないと判断することで、誤判断を防げる。
【００５６】
また、上記実施形態において、判断部１５が、冷媒漏れを検知した場合に、制御部１６が空気調和機の操作部に異常表示をすることで、使用者に注意を喚起することができ、なお一層の安全を図ることができる。また、この異常表示と同時に、制御部１６が、室内ファンを運転して室内空気を撹拌するようにすれば、着火濃度まで濃度上昇するのを防止できる。特に、床面付近の冷媒を撹拌するように、吹き出しフラップを下吹きにし、あるいは、風量が最大になるように予め設定しておけば、更に安全性を高めることができる。
【００５７】
また、従来のガス欠検知技術により圧縮機運転中にガス欠運転と判断された場合には、何らかの異常警報を出すと共に、室内ファンを運転すれば、仮に室内に冷媒が漏れていた場合でも、ファン運転による撹拌によって、ガス着火濃度に達するのを防げる。
【００５８】
このように、Ｒ３２等の低ＧＷＰ、弱燃性冷媒を用いた空気調和機,冷凍機に本発明を適用すれば、安全で、かつ、地球温暖化影響が少ない空気調和機を提供できる。また、Ｒ２２等の不燃性冷媒を使用冷媒とする場合には、窒息や心拍異常などの事故を防止でき、より安全性の高い空気調和機,冷凍機を提供できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置は、冷媒回路の内で液冷媒が溜まる可能性があるところに配置された温度センサで上記液冷媒の温度を検出し、冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が洩れによる気化熱によって所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する。
【００６０】
この請求項１の発明では、液冷媒が急速に漏れたときに起きる温度低下を、温度センサで検知することによって、冷媒の漏洩を検出できる。したがって、従来のような冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００６１】
また、請求項２の発明の冷凍装置は、冷媒回路が液溜まり部を有しているから、この液溜まり部に液冷媒を確実に溜めて、温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００６２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の冷凍装置において、室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖する閉鎖機構を備えた。したがって、この請求項３の発明では、冷媒漏洩判断部が、冷媒が急速に漏洩していると判断した場合に、上記閉鎖機構でもって、室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖できる。したがって、冷媒の急速な漏洩が起こったときに、上記閉鎖によって室外側熱交換器から室内側熱交換器への冷媒の移動を防止でき、室内への冷媒漏洩を抑制できる。
【００６３】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の冷凍装置において、閉鎖機構制御部が、液溜まり部または液冷媒が溜まる可能性があるところに液冷媒が残るように、閉鎖機構を制御する。したがって、閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖した後も、温度センサは残存した液冷媒の温度を検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを判断できる。また、閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖していないときにも、残存した液冷媒の温度を温度センサで常に検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを常に判断できる。
【００６４】
また、請求項５の発明の冷凍装置は、冷媒漏洩判断部が、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００６５】
また、請求項５の発明の冷凍装置によれば、ヘッダ,分流器,熱交換器を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内の液冷媒が溜まり易い箇所に温度センサを設けた。したがって、上記温度センサで、液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００６６】
また、請求項６の発明の冷凍装置によれば、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に温度センサを設けた。この範囲には、液冷媒が溜まり易いから、上記温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００６７】
また、請求項７の発明の冷凍装置によれば、冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００６８】
また、請求項８の発明の冷凍装置によれば、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００６９】
また、請求項９の発明の冷凍装置によれば、上記冷媒漏洩判断部は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないから、圧縮機停止後の均圧動作を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００７０】
また、請求項１０の発明によれば、上記冷媒漏洩判断部が、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器からの風向きを下向きにするので、空気よりも重い冷媒が下方に集まって濃度が高くなっていても、それを拡散させて、濃度を低下させることができる。
【００７１】
また、請求項１１の冷媒漏洩検出方法によれば、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００７２】
また、請求項１２の発明の冷媒漏洩検出方法によれば、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気調和機の実施の形態の冷媒回路図である。
【図２】上記空気調和機の室内熱交換器への温度センサの取り付け状態を説明する模式図である。
【図３】温度センサで冷媒漏れを検出する様子を説明する模式図である。
【図４】冷媒漏れ実験における熱交換器温度変化特性図である。
【符号の説明】
１…室内機側熱交換器、２…電動膨張弁、３…室外機側熱交換器、
５…４路切替弁、６…圧縮機、８…ヘッダー、１０…下部、
１１…温度センサ、１３…制御部、１５…冷媒漏洩判断部、
１６…漏洩防止制御部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷媒の漏洩を検出できる冷凍装置およびその冷媒漏洩検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室内機と室外機とが分離されている室内外分離型のルームエアコン,パッケージエアコン,低温冷凍機器の代替冷媒としては、ＨＦＣ(ハイドロフルオロカーボン)物質であるところのＲ４０７ＣやＲ４１０ＡやＲ４０４Ａが提案されている。
【０００３】
これらの冷媒は、アシュレ(ASHRAE)基準での不燃範囲にある冷媒であり、燃焼抑制作用のあるＲ１２５が混合されているので、地球温暖化係数ＧＷＰ(ニ酸化炭素比)については比較的高い。たとえば、Ｒ４０７ＣのＧＷＰは１５３０であり、Ｒ４１０ＡのＧＷＰは１７３０であり、Ｒ４０４ＡのＧＷＰは３２６０であり、Ｒ２２のＧＷＰは１５００である。
【０００４】
ところで、ＨＦＣ冷媒の中でもＲ３２やＲ１５２ａは、その分子中に水素を比較的多く含むので、大気寿命が比較的短くＧＷＰも低いが、Ｒ３２やＲ１５２ａは弱燃焼性を示す。
【０００５】
また、フッ素を含まないプロパン,ブタンなど炭化水素のＧＷＰは殆どゼロに近い反面、強燃性を示す。
【０００６】
上記Ｒ３２など弱燃焼性ガスは、室外空間へ漏洩しても、冷媒ガス濃度は上昇せず、安全上の問題が無い。弱燃焼性ガスは、着火に必要な着火エネルギーが非常に大きい上に、空気中ガス濃度が大きくならないと着火に至らない。したがって、弱燃焼性ガスは、室内居住空間へ漏洩した場合でも着火する可能性が非常に小さい。すなわち、弱燃焼性ガスは、熱交換器のピンホールやフレア接続部からの緩慢な漏洩で室内への漏洩速度が小さな場合には室内や室外へ拡散してもガス濃度が上がらず着火しない。また、運転時には、たとえ冷媒が漏洩したとしても、室内の気流が撹拌されており、気流速度が比較的大きな状態であるので、漏洩冷媒が拡散して、着火するようなガス濃度にならない。
【０００７】
しかし、外力によって配管が切断された場合、フレア部が外れた場合、熱交換器の冷却管がパンクした場合などは、室内への急速な冷媒漏れが生じる。こうした急速な冷媒漏れが起こると、冷凍機の殆ど全ての冷媒が室内に漏れる。このように冷媒濃度の上昇が大きく、かつ、空気調和機が停止状態で室内気流が停滞している場合に、瞬間的に大きなエネルギを発する強力な着火源があると、着火の可能性が僅かに残る。
【０００８】
そこで、従来、漏れ検知のため冷媒センサを備え付ける技術が提案されている(たとえば、特開平８‐３２７１９５号公報)。この冷媒センサは、ガス漏れを直接的に検知するという意味で検知の確実性は高い。また、この冷媒センサは、運転中でも停止中でも冷媒の漏洩を検知できるというメリットがある。
【０００９】
しかし、冷媒センサは、経年変化に弱いという欠点がある上に、汚れが付着すると検知能力が低下するという問題点がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定かつ安価に検出できる冷凍装置および冷媒漏洩検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の冷凍装置は、冷媒回路の内で液冷媒が溜まる可能性があるところに配置され、上記液冷媒の温度を検出する温度センサと、
圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この請求項１の発明の冷凍装置では、上記温度センサで上記液冷媒の温度を検出する。そして、上記冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が漏れによる気化熱によって所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する。
【００１３】
この請求項１の発明では、液冷媒が急速に漏れたときに起きる温度低下を、温度センサで検知することによって、冷媒の急速な漏洩を検出できる。したがって、従来のような冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００１４】
また、請求項２の発明の冷凍装置は、液冷媒を溜める液溜まり部を有する冷媒回路と、
上記液溜まり部内の冷媒の温度を検出する温度センサと、
圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備えたことを特徴としている。
【００１５】
この請求項２の発明では、上記温度センサで上記液溜まり部に溜めた液冷媒の温度を検出する。そして、上記冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する。
【００１６】
この請求項２の発明では、冷媒回路が液溜まり部を有しているから、この液溜まり部に液冷媒を確実に溜めて、温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の冷凍装置において、
室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖する閉鎖機構を備えたことを特徴としている。
【００１８】
この請求項３の発明では、上記冷媒漏洩判断部が、冷媒が急速に漏洩していると判断した場合に、上記閉鎖機構でもって、上記室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖できる。したがって、冷媒の急速な漏洩が起こったときに、上記閉鎖によって室外側熱交換器から室内側熱交換器への冷媒の移動を防止でき、室内への冷媒漏洩を抑制できる。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の冷凍装置において、上記液溜まり部または上記液冷媒が溜まる可能性があるところに液冷媒が残るように、上記閉鎖機構を制御する閉鎖機構制御部を備えたことを特徴としている。
【００２０】
この請求項４の発明では、上記閉鎖機構制御部が、上記液溜まり部または上記液冷媒が溜まる可能性があるところに液冷媒が残るように、上記閉鎖機構を制御する。したがって、上記閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖した後も、上記温度センサは上記残存した液冷媒の温度を検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを判断できる。また、上記閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖していないときにも、上記残存した液冷媒の温度を上記温度センサで常に検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを常に判断できる。
【００２１】
また、請求項５の発明の冷凍装置は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備え、
上記冷媒回路内の冷媒の温度を検出する温度センサが、ヘッダ , 分流器 , 熱交換器を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内に設けられていることを特徴としている。
【００２２】
この請求項５の発明によれば、冷媒漏洩判断部が、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００２３】
また、この請求項５の発明によれば、ヘッダ,分流器,熱交換器を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内の液冷媒が溜まり易い箇所に温度センサを設けた。したがって、上記温度センサで、液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００２４】
また、請求項６の発明の冷凍装置は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部を備え、
上記冷媒回路内の冷媒の温度を検出する温度センサが、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に設けられていることを特徴としている。
【００２５】
この請求項６の発明によれば、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に温度センサを設けた。この範囲には、液冷媒が溜まり易いから、上記温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００２６】
また、請求項７の発明の冷凍装置は、請求項５または６に記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うことを特徴としている。
【００２７】
この請求項７の発明によれば、冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００２８】
また、請求項８の発明の冷凍装置は、請求項５乃至７のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部は、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断することを特徴としている。
【００２９】
この請求項８の発明によれば、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３０】
また、請求項９の発明の冷凍装置は、請求項５乃至８のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないことを特徴としている。
【００３１】
この請求項９の発明では、上記冷媒漏洩判断部は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないから、圧縮機停止後の均圧動作を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３２】
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の冷凍装置において、上記冷媒漏洩判断部が、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器からの風向きを下向きにする風向き制御手段を備えたことを特徴としている。
【００３３】
この請求項１０の発明では、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器からの風向きを下向きにするので、空気よりも重い冷媒が下方に集まって濃度が高くなっていても、それを拡散させて、濃度を低下させることができる。
【００３４】
また、請求項１１の発明は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩検出方法であり、
圧縮機が停止している状態で、冷媒の漏洩を判断することを特徴としている。
【００３５】
この請求項１１の発明では、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３６】
また、請求項１２の発明は、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩検出方法であり、
冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断することを特徴としている。
【００３７】
この請求項１２の発明では、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３９】
図１に、この発明の空気調和機の実施の形態の冷媒回路を示す。この空気調和機は、室内機側熱交換器１と電動膨張弁２と室外機側熱交換器３と４路切替弁５とを備え、それらが順に閉ループ状に接続されている。また、上記４路切替弁５の残りの２端５ｃ,５ｄに圧縮機６が接続されている。そして、この圧縮機６の吐出側６ａと４路切替弁５の１端５ｃとの間に、圧縮機６の吐出方向に順方向の逆止弁７が接続されている。この実施形態では、冷媒として、弱燃焼性を有する低ＧＷＰ冷媒としてＲ３２を用いた。
【００４０】
図２に、上記室内機側熱交換器１のヘッダー８の下部１０に、温度センサ１１が取り付けられている様子を示す。この温度センサ１１は、上記ヘッダー下部１０に溜まった液冷媒の温度を検出するものである。この温度センサ１１は、判断制御部１３に接続されている。この制御部１３は、圧縮機６が停止しているときに上記温度センサ１１が検出した冷媒温度が洩れによる気化熱によって所定速度を越えて下降したときに、冷媒回路から冷媒が急速に漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部１５を有している。また、この判断制御部１３は、上記冷媒漏洩判断部１５が圧縮機６の停止中に冷媒が急速に漏洩していると判断したときに、室外気温と室内気温の高低関係に応じて、電動膨張弁２と４路切替弁５を制御する漏洩防止制御部１６を有している。
【００４１】
次に、上記判断制御部１３の動作を説明する。この判断制御部１３の冷媒漏洩判断部１５は、圧縮機６が停止しているときに温度センサ１１が検出した冷媒温度が洩れによる気化熱によって、所定速度を越えて下降したときに、冷媒回路から冷媒が急速に洩れていると判断する。こうして、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。そして、このとき、上記漏洩防止制御部１６は、室外気温と室内気温の高低関係に応じて、次のように動作する。
【００４２】
(1) 圧縮機６が停止していて、室外温度が室内温度よりも高いときには、冷媒回路の冷媒は室内機側熱交換器１へ数時間かけて移動しようとする。したがって、漏洩防止制御部１６は電動膨張弁２を閉じると共に、４路切替弁５を実線で示す暖房位置にして、室外機側熱交換器３から室内機側熱交換器１に冷媒が移動しないようにする。
【００４３】
(2) 圧縮機６が停止していて、室外温度が室内温度よりも低いときには、冷媒回路の冷媒は室外機側熱交換器３へ数時間かけて移動しようとする。したがって、漏洩防止制御部１６は電動膨張弁２を開くと共に、４路切替弁５を破線で示す冷房位置にして、室内機側熱交換器１から室外機側熱交換器３に冷媒が移動できるようにする。
【００４４】
上記漏洩防止制御部１６が、上記(1),(2)のように、電動膨張弁２と４路切替弁５を制御することによって、室内機への冷媒滞留量を少なくし、室内機から室内へ冷媒ガスが洩れることを防ぐことができる。
【００４５】
なお、室内機側熱交換器１に全く液冷媒が滞留していない場合は、急速な冷媒漏洩が生じても、圧力低下が起こるだけで、ヘッダー下部１０に大きな温度低下が起こらないから、洩れを検知し難くなる。したがって、上記(2)の動作において、漏洩防止制御部１６は、ヘッダー下部１０に所定量だけ液冷媒が残っているように、電動膨張弁２を開けておく時間と４路切替弁５を冷房位置にしておく時間を制限している。そして、この制限した時間が経過した後は、漏洩防止制御部１６は、電動膨張弁２を閉じ、４路切替弁５を暖房位置にして、それ以上、室内機側熱交換器１から室外機側熱交換器３に冷媒が移動しないようにしている。
【００４６】
また、上記制御部１３の漏洩判断部１５が冷媒が急速に洩れていると判断したときに、ポンプダウン運転を行って、室内への漏洩量をできる限り小さくしたり、警報を発して居住者に漏れを知らせるなどの対応処置を行うようにしてもよい。この場合、室内での着火の可能性を限りなくゼロに近づけることができ、燃焼性を有する低ＧＷＰ冷媒を用いた室内分離型の空気調和機の安全性を確保できる。
【００４７】
尚、上記実施の形態では、室内側熱交換器１のヘッダー８の下部１０に温度センサ１１を取り付けたが、図３に示すように、冷媒回路に液冷媒を溜める液溜まり部２０を設けて、この液溜まり部２０に温度センサ１１を取り付けてもよい。さらに、冷媒回路がレシーバを有している場合には、このレシーバ下部に温度センサを取り付けても良い。また、熱交換器の最も下部に温度センサを取り付けてもよい。また、上記実施の形態では、電動膨張弁２および４路切替弁５と逆止弁７とで閉鎖機構を構成したが、閉鎖弁で閉鎖機構を構成してもよい。
【００４８】
また、この実施の形態では、温度センサでもって、急速な冷媒漏れを検出したが、室内機に圧力センサを設けて、急速漏れ発生に伴う圧力低下を検知してもよい。また、この発明は、Ｒ３２やＲ１５２ａ等の燃焼性低ＧＷＤ冷媒の漏洩検出に限らず、Ｒ２２,Ｒ４０７Ｃ,Ｒ４１０Ａ,Ｒ１３４ａ等の冷媒の漏洩検出にも適用できる。
【００４９】
次に、上記実施形態の空気調和機において行った冷媒漏洩実験を説明する。この漏洩実験は、冷房標準運転を終了してから１２時間後に実行した。
【００５０】
図４に、圧縮機６を停止してから約１２時間後に冷媒を漏洩させた場合において、室内機側熱交換器１および室外機側熱交換器３の温度変化を示す。なお、冷媒の漏れ速度を７０ｇ/分とし、漏れ箇所は、図１において、閉鎖機構を構成する逆止弁７,４路切替弁５の近傍の連絡配管側の箇所ＰＳとした。
図４に示すように、室内機側熱交換器１の温度低下特性Ｋ１は、漏れ開始後、約２０分程度で約７℃低下した(３０℃→２３℃)。この低下特性は、温度測定箇所に液冷媒が存在し、冷媒の圧力低下に伴って冷媒の温度が低下している特性を示す。次に、漏れ開始後、約２０分から４０分までは、ほとんど温度が低下していない。この特性は、温度測定箇所に、液冷媒が無くなり、ガス冷媒のみが存在するため、周囲の空気温度により近い温度特性となって、温度低下がほとんど無くなっていることを示す。そして、漏れ開始後、約４０分で、温度は１０℃以下まで急激に再低下した。この特性は、ガス冷媒のみが温度測定箇所に存在する状態から、液冷媒が再び温度測定箇所に移動してきたことによって起こったものである。このように、漏れによって、液冷媒が蒸発し、かつ、液冷媒が移動する現象によって、温度測定箇所における液冷媒の存在,非存在が生じ、温度低下特性Ｋ１が不連続に変化する。一方、図４に示す室外機側熱交換器３の温度低下特性Ｋ２は、漏れ開始後、約２５分間は、１分間におおよそ０．５℃程度の緩慢で略一様な温度低下特性となっている。この特性Ｋ２は、温度測定箇所に液冷媒が存在し、連続的に冷媒圧力が低下することによるものである。なお、この特性Ｋ２において、経過時間４２分で急激な温度低下が起こっているのは、前述と同じく、液冷媒が温度測定箇所に移動してきたことに起因している。
【００５１】
この図４に示す実験結果から分かるように、次の(ａ),(ｂ)のいずれかが起こったときに、判断部１５が冷媒漏れが生じていると判断するように設定しておけばよい。
【００５２】
(ａ) 特性Ｋ１,Ｋ２の前半部分に示すような、０．５℃/分程度の緩慢な温度低下が所定時間(例えば、１０分間〜２０分間)だけ起こったとき
(ｂ) 特性Ｋ１,Ｋ２の後半部分に示すような、５℃/分以上の急激な温度低下が発生したとき
したがって、室内機側熱交換器１だけでなく、室外機側熱交換器３の温度も検知することで、より確実に冷媒漏洩を検知できる。
【００５３】
そして、この実験よりも、冷媒の漏れ速度が更に小さい場合には、冷媒の温度変化もより緩慢になるから、冷媒の温度変化から冷媒漏れを検知することが困難になる。しかし、このような緩慢な漏れの場合には、漏れた冷媒が自然換気によって室外に排出されて、室内の冷媒濃度が上昇しないから、漏れ検知の必要性は小さい。たとえば、事故を防止するための限界濃度が比較的高いＲ２２などのフルオロカーボン系冷媒，Ｒ３２やその混合物などの弱燃性フルオロカーボン系冷媒は、緩慢な漏れでは、限界濃度に達しないので、漏れ検知の必要性が小さい。こうした冷媒では、毎分数１０ｇ以上の漏れを検知できれば、事故を引き起こす可能性がある冷媒漏れを検知できるから、本発明の実施形態のような漏れ検知方式が有効になる。
【００５４】
なお、冷媒温度は、周囲温度の変化の影響を受けて変化するから、冷媒温度の変化のみに基づいて冷媒漏れの有無を判断すると、周囲温度が大きく変化すると冷媒漏れが生じていないのに、冷媒漏れが生じたと誤判断してしまう可能性がある。そこで、室内空気温度と室外空気温度の両方を同時に測定しておき、室内熱交換器温度から室内空気温度を減算した温度差を常に算出し、この温度差が所定値以上の速度で低下したことをもって、判断部１５で、冷媒漏れが発生したと判断するようにすれば、周囲温度が変化した影響で冷媒漏れを誤判断することを防げる。
【００５５】
また、圧縮機停止直後の均圧時においては、冷媒が高圧側から低圧側に移動することによって、高圧側では急激な温度低下が生じ、低圧側では温度上昇が生じることになる。したがって、高圧側のみの温度低下を観測している場合には、冷媒漏れ発生時の温度低下と、均圧時の温度低下とを区別できない。そこで、低圧側と高圧側の双方において温度を観測するようにし、高圧側の温度低下に加えて、低圧側の温度上昇が同時に観測されたときには、判断部１５が均圧時の温度変化として判断し、冷媒漏れによる温度変化ではないと判断することで、誤判断を防げる。
【００５６】
また、上記実施形態において、判断部１５が、冷媒漏れを検知した場合に、制御部１６が空気調和機の操作部に異常表示をすることで、使用者に注意を喚起することができ、なお一層の安全を図ることができる。また、この異常表示と同時に、制御部１６が、室内ファンを運転して室内空気を撹拌するようにすれば、着火濃度まで濃度上昇するのを防止できる。特に、床面付近の冷媒を撹拌するように、吹き出しフラップを下吹きにし、あるいは、風量が最大になるように予め設定しておけば、更に安全性を高めることができる。
【００５７】
また、従来のガス欠検知技術により圧縮機運転中にガス欠運転と判断された場合には、何らかの異常警報を出すと共に、室内ファンを運転すれば、仮に室内に冷媒が漏れていた場合でも、ファン運転による撹拌によって、ガス着火濃度に達するのを防げる。
【００５８】
このように、Ｒ３２等の低ＧＷＰ、弱燃性冷媒を用いた空気調和機,冷凍機に本発明を適用すれば、安全で、かつ、地球温暖化影響が少ない空気調和機を提供できる。また、Ｒ２２等の不燃性冷媒を使用冷媒とする場合には、窒息や心拍異常などの事故を防止でき、より安全性の高い空気調和機,冷凍機を提供できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の冷凍装置は、冷媒回路の内で液冷媒が溜まる可能性があるところに配置された温度センサで上記液冷媒の温度を検出し、冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止しているときに上記温度センサが検出した冷媒温度が洩れによる気化熱によって所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する。
【００６０】
この請求項１の発明では、液冷媒が急速に漏れたときに起きる温度低下を、温度センサで検知することによって、冷媒の漏洩を検出できる。したがって、従来のような冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００６１】
また、請求項２の発明の冷凍装置は、冷媒回路が液溜まり部を有しているから、この液溜まり部に液冷媒を確実に溜めて、温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００６２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の冷凍装置において、室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖する閉鎖機構を備えた。したがって、この請求項３の発明では、冷媒漏洩判断部が、冷媒が急速に漏洩していると判断した場合に、上記閉鎖機構でもって、室内側熱交換器と室外側熱交換器との間の冷媒回路を閉鎖できる。したがって、冷媒の急速な漏洩が起こったときに、上記閉鎖によって室外側熱交換器から室内側熱交換器への冷媒の移動を防止でき、室内への冷媒漏洩を抑制できる。
【００６３】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の冷凍装置において、閉鎖機構制御部が、液溜まり部または液冷媒が溜まる可能性があるところに液冷媒が残るように、閉鎖機構を制御する。したがって、閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖した後も、温度センサは残存した液冷媒の温度を検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを判断できる。また、閉鎖機構が冷媒回路を閉鎖していないときにも、残存した液冷媒の温度を温度センサで常に検出でき、冷媒が急速に漏洩しているか否かを常に判断できる。
【００６４】
また、請求項５の発明の冷凍装置は、冷媒漏洩判断部が、冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、冷媒センサを用いることなく冷媒の漏れを検知でき、長期間に亘って冷媒漏れを安定に検出できる。
【００６５】
また、請求項５の発明の冷凍装置によれば、ヘッダ,分流器,熱交換器を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内の液冷媒が溜まり易い箇所に温度センサを設けた。したがって、上記温度センサで、液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００６６】
また、請求項６の発明の冷凍装置によれば、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に温度センサを設けた。この範囲には、液冷媒が溜まり易いから、上記温度センサで液冷媒の温度を確実に検出でき、冷媒の急速な漏洩を液冷媒温度の急速な降下によって確実に検出できる。
【００６７】
また、請求項７の発明の冷凍装置によれば、冷媒漏洩判断部は、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００６８】
また、請求項８の発明の冷凍装置によれば、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００６９】
また、請求項９の発明の冷凍装置によれば、上記冷媒漏洩判断部は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないから、圧縮機停止後の均圧動作を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００７０】
また、請求項１０の発明によれば、上記冷媒漏洩判断部が、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器からの風向きを下向きにするので、空気よりも重い冷媒が下方に集まって濃度が高くなっていても、それを拡散させて、濃度を低下させることができる。
【００７１】
また、請求項１１の冷媒漏洩検出方法によれば、圧縮機が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うから、圧縮機の運転にともなう冷媒の温度変化を冷媒の漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【００７２】
また、請求項１２の発明の冷媒漏洩検出方法によれば、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断するから、雰囲気温度の変化を冷媒漏れと誤検知することがなく、冷媒漏洩を正確に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気調和機の実施の形態の冷媒回路図である。
【図２】上記空気調和機の室内熱交換器への温度センサの取り付け状態を説明する模式図である。
【図３】温度センサで冷媒漏れを検出する様子を説明する模式図である。
【図４】冷媒漏れ実験における熱交換器温度変化特性図である。
【符号の説明】
１…室内機側熱交換器、２…電動膨張弁、３…室外機側熱交換器、
５…４路切替弁、６…圧縮機、８…ヘッダー、１０…下部、
１１…温度センサ、１３…制御部、１５…冷媒漏洩判断部、
１６…漏洩防止制御部。
Claims (12)
- 冷媒回路の内で液冷媒が溜まる可能性があるところ(１０)に配置され、上記液冷媒の温度を検出する温度センサ(１１)と、
圧縮機(６)が停止しているときに上記温度センサ(１１)が検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部(１５)を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 液冷媒を溜める液溜まり部を有する冷媒回路と、
上記液溜まり部内の冷媒の温度を検出する温度センサ(１１)と、
圧縮機(６)が停止しているときに上記温度センサ(１１)が検出した冷媒温度が所定速度を越えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部(１５)を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項１または２に記載の冷凍装置において、
室内側熱交換器(１)と室外側熱交換器(３)との間の冷媒回路を閉鎖する閉鎖機構(２,５,７)を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項３に記載の冷凍装置において、
上記液溜まり部または上記液冷媒が溜まる可能性があるところ(１０)に液冷媒が残るように、上記閉鎖機構(２,５,７)を制御する閉鎖機構制御部(１６)を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部(１５)を備え、
上記冷媒回路内の冷媒の温度を検出する温度センサ ( １１ ) が、ヘッダ ( ８ ), 分流器 , 熱交換器 ( １ ) を含む部分において、その最下部から３分の１の高さの範囲内に設けられていることを特徴とする冷凍装置。 - 冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩判断部(１５)を備え、
上記冷媒回路内の冷媒の温度を検出する温度センサが、冷凍装置ユニット内の冷媒配管の最上部と最下部との間の範囲内において、上記最下部から３分の１の高さまでの範囲に設けられていることを特徴とする冷凍装置。 - 請求項５または６に記載の冷凍装置において、
上記冷媒漏洩判断部(１５)は、圧縮機(６)が停止している状態で冷媒の漏洩判断を行うことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項５乃至７のいずれか１つに記載の冷凍装置において、
上記冷媒漏洩判断部(１５)は、冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断することを特徴とする冷凍装置。 - 請求項５乃至８のいずれか１つに記載の冷凍装置において、
上記冷媒漏洩判断部(１５)は、高圧側となる熱交換器の温度低下と低圧側となる熱交換器の温度上昇が同時に観測される場合には冷媒漏れと判断しないことを特徴とする冷凍装置。 - 請求項１乃至９のいずれか１つに記載の冷凍装置において、
上記冷媒漏洩判断部(１５)が、冷媒が漏洩していると判断したときに、利用側熱交換器(１)からの風向きを下向きにする風向き制御手段(１６)を備えたことを特徴とする冷凍装置。 - 冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩検出方法であり、
圧縮機が停止している状態で、冷媒の漏洩を判断することを特徴とする冷媒漏洩検出方法。 - 冷媒回路内の冷媒の温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断する冷媒漏洩検出方法であり、
冷媒温度から雰囲気温度を差し引いた温度が所定速度を超えて下降したときに、冷媒が漏洩していると判断することを特徴とする冷媒漏洩検出方法。
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