JP7032667B2 - 冷凍装置 - Google Patents

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Description

本開示は、冷凍装置に関する。
冷凍装置では、冷媒回路を構成する機器の損傷若しくは設置不良等に起因して冷媒回路から冷媒が漏洩する可能性があるため、冷媒漏洩が生じた際における保安性確保のための対策が必要となる。例えばR32のような微燃性冷媒(燃焼性は大きくないが、濃度が所定値(燃焼下限濃度)以上となることで燃焼する特性を有する冷媒)が用いられる場合には、係る対策が特に必要である。
従来、冷媒漏洩に係る対策としては、例えば、特許文献1(特開平5-118720号公報)に開示されるように、冷媒漏洩検知時に、冷媒回路内において所定の制御弁(電磁弁又は電子膨張弁等、開度制御が可能な弁)を閉状態に制御することで、利用側回路への冷媒の流れを妨げ、利用側回路が設置される利用側空間(人が出入りする居住空間や庫内空間等)への更なる冷媒漏洩を抑制する方法が提案されている。
ここで、電磁弁や電子膨張弁等の制御弁は、その構造上、閉状態に制御されたとしても、冷媒の流れを完全に遮断することはできない(すなわち一端側から他端側への冷媒の漏れを避けられない)という特性を有する。すなわち、制御弁では、閉状態に制御された場合にも、微小な冷媒流路(微小流路)が形成されることとなり、微量の冷媒を通過させる。
このため、特許文献1に開示されるように、冷媒漏洩時に制御弁を閉状態に制御したとしても、制御弁を通過する微量の冷媒が利用ユニット側へ流れることとなり、利用側空間において漏洩冷媒が滞留することが懸念される。この点、冷凍装置では、利用側空間が気密性の高い空間である場合や長期間使用されずに放置される場合も想定され、係る場合において利用ユニットにおける冷媒漏洩が生じた際に特許文献1の方法を用いると、利用側空間において漏洩冷媒の濃度が高まることが特に懸念される。すなわち、特許文献1によると、冷媒漏洩に対する保安性を確実に確保することができないケースが想定される。
そこで、本開示の課題は、冷凍装置の保安性を向上させることである。
本開示の第1観点に係る冷凍装置は、冷媒回路と、冷媒漏洩検知部と、制御弁と、冷媒放出機構と、制御部と、を備える。冷媒回路は、利用側回路と、熱源側回路と、冷媒放出回路と、を含む。熱源側回路は、利用側回路と接続される。冷媒放出回路は、熱源側回路と接続される。冷媒漏洩検知部は、利用側回路における冷媒漏洩を検知する。制御弁は、冷媒放出回路又は熱源側回路に配置される。制御弁は、開状態となることで、熱源側回路と冷媒放出回路とを連通させる。冷媒放出機構は、冷媒放出回路に配置される。冷媒放出機構は、第1状態になることで冷媒放出回路と冷媒回路外の外部空間とを連通させ、冷媒放出回路から外部空間へ冷媒を放出させる。制御部は、機器の状態を制御する。制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検知されていない場合には、制御弁を閉状態に制御する。制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検知された場合には、制御弁を閉状態から開状態に切り換え、冷媒放出機構を直接的又は間接的に第1状態に移行させる。冷媒放出機構は、破裂板である。破裂板は、冷媒放出回路内の圧力が第1閾値以上となった場合に第1状態となる。なお、ここでの「第1閾値」は破裂板が破裂する設定圧力であり、「第1状態」は冷媒放出回路内の圧力が第1閾値以上となったことに応じて破裂板が破裂した状態である。
本開示の第1観点に係る冷凍装置では、制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検知された場合には制御弁を閉状態から開状態に切り換えるとともに冷媒放出機構を第1状態に移行させる。これにより、利用側回路において冷媒漏洩が生じた場合に、制御弁が開けられることで冷媒が熱源側回路から冷媒放出回路(冷媒放出機構)へ流れ、冷媒放出機構が第1状態に移行させられることで冷媒放出機構を介して外部空間へ冷媒が放出される。その結果、熱源側回路から利用側回路への冷媒の流れが抑制され、利用側回路における更なる冷媒漏洩が抑制される。よって、利用側回路からの漏洩冷媒量が危険性のある値(例えば燃焼下限濃度や酸欠を招く値等)に到達することが抑制される。したがって、冷媒漏洩に関し保安性が向上する。
また、冷媒放出機構が冷媒放出回路内の圧力が第1閾値以上となった場合に第1状態となる破裂板であることにより、利用側回路において冷媒漏洩が生じた場合に、簡易且つ高精度に外部空間へ冷媒が放出される。よって、保安性を簡易且つ精度よく向上しうる。
なお、ここでの「冷媒」は、特に限定されないが、例えばR32のような微燃性の冷媒が想定される。
また、「冷媒放出機構を直接的又は間接的に第1状態に移行させる」には、「制御部」が「冷媒放出機構」を直接的に制御することで第1状態に移行させる思想のみならず、「制御部」が他の機器(例えば制御弁等)を制御することに関連して「冷媒放出機構」を第1状態に移行させる思想(すなわち「冷媒放出機構」を間接的に第1状態に制御する思想)も含まれる。
また、ここでの「制御弁」は、開状態と閉状態とを切換可能な弁であれば特に限定されないが、例えば電子膨張弁や電磁弁である。
また、ここでの「冷媒漏洩検出部」は、冷媒回路から漏洩した冷媒(漏洩冷媒)を直接的に検出する冷媒漏洩センサや、冷媒回路内の冷媒の状態(圧力又は温度)を検出する圧力センサ又は温度センサ、及び/又はそれらの検出値に基づき冷媒漏洩の有無を判定するコンピュータである。
また、本明細書において、「閉状態」とは弁がとりうる最小の開度(全閉を含む)にある状態(冷媒の流れを最も妨げる状態)であり、「開状態」とは最小開度よりも大きい開度である。
本開示の第2観点に係る冷凍装置は、第1観点に係る冷凍装置であって、第2制御弁と、圧力調整弁と、をさらに備える。冷媒放出回路は、第1流路と、第2流路と、を含む。第1流路は、一端が熱源側回路に接続される。第2流路は、第1流路とは別に熱源側回路に接続される。制御弁は、開状態となることで、熱源側回路から第1流路への冷媒の流れを許容する。第2制御弁は、第2流路上に配置される。第2制御弁は、開状態となることで、第2流路から熱源側回路への冷媒の流れを許容する。圧力調整弁は、第2流路上において、第2制御弁と熱源側回路との間に配置される。圧力調整弁は、冷媒放出回路内の圧力が第3閾値以上となった時に、冷媒放出回路内の圧力を熱源側回路へと逃がす。これにより、利用側回路において冷媒漏洩が生じていない場合において、冷媒放出回路内の圧力が高まったときに、圧力調整弁を介して冷媒放出回路から熱源側回路へ冷媒が送られ、圧力を下げることが可能となる。
なお、ここでの「第2制御弁」は、開状態と閉状態とを切換可能な弁であれば特に限定されないが、例えば電子膨張弁や電磁弁である。
また、ここでの「圧力調整弁」は、冷媒放出回路内の圧力が第3閾値以上となった時に冷媒放出回路内の圧力を熱源側回路へと逃がすことが可能な弁であれば、その型式や種類については特に限定されない。
本開示の第3観点に係る冷凍装置は、第2観点に係る冷凍装置であって、制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検知されていない場合には、第2制御弁を開状態に制御する。制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検知された場合には、第2制御弁を開状態から閉状態に切り換える。これにより、利用側回路において冷媒漏洩が生じていない場合において、冷媒放出回路内の圧力が高まったときに、圧力調整弁を介して冷媒放出回路から熱源側回路へ冷媒が送られる。よって、冷媒放出回路における液封や冷媒放出機構の誤動作に関して、信頼性が向上する。
本開示の第4観点に係る冷凍装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る冷凍装置であって、減圧弁をさらに備える。減圧弁は、利用側回路に配置される。減圧弁は、開度に応じて冷媒を減圧する。制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検出された場合には、減圧弁を閉状態に制御する。これにより、利用側回路において冷媒漏洩が生じた場合に、係る利用側回路への冷媒の流れが抑制され、更なる冷媒漏洩が抑制される。よって、保安性がさらに向上する。
なお、ここでの「減圧弁」は、開度制御が可能な弁であれば特に限定されないが、例えば電子膨張弁である。
本開示の第5観点に係る冷凍装置は、第1観点から第4観点のいずれかに係る冷凍装置であって、圧縮機と、流路切換弁と、熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と、第1弁と、をさらに備える。圧縮機は、熱源側回路に配置される。圧縮機は、冷媒を圧縮する。流路切換弁は、熱源側回路及び利用側回路間における冷媒の流れを切り換える。熱源側熱交換器は、熱源側回路に配置される。熱源側熱交換器は、冷媒の熱交換器として機能する。利用側熱交換器は、利用側回路に配置される。利用側熱交換器は、冷媒の熱交換器として機能する。第1弁は、閉状態に切り換えられることで、熱源側回路及び利用側回路間における高圧冷媒の流れを遮る。制御部は、正サイクル運転時には流路切換弁を正サイクル状態に制御することで、熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器又は放熱器として機能させるとともに、利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる。制御部は、逆サイクル運転時には流路切換弁を逆サイクル状態に制御することで、熱源側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるとともに、利用側熱交換器を冷媒の凝縮器又は放熱器として機能させる。制御部は、冷媒漏洩検知部によって利用側回路における冷媒漏洩が検出された時には、流路切換弁を正サイクル状態に制御するとともに第1弁を閉状態に制御し、圧縮機を運転させる。
本開示の第5観点に係る冷凍装置では、利用側回路において冷媒漏洩が生じた場合に、第1弁が閉められた状態で正サイクル運転が行われることで、熱源側回路から利用側回路への冷媒の流れがさらに抑制されるとともに、利用側回路から熱源側回路への冷媒の回収が促進される。よって、保安性がさらに向上する。
なお、ここでの「第1弁」は、開状態と閉状態とを切換可能な弁であれば特に限定されないが、例えば電子膨張弁や電磁弁である。
本開示の一実施形態に係る空調システムの概略構成図。 コントローラと、コントローラに接続される各部と、を概略的に示したブロック図。 コントローラの処理の流れの一例を示したフローチャート。 変形例1に係る空調システムの概略構成図。 変形例2に係る空調システムの概略構成図。 変形例3に係る空調システムの概略構成図。
以下、図面を参照しながら、本開示の一実施形態に係る空調システム100(冷凍装置)について説明する。なお、以下の実施形態は、具体例であって、技術的範囲を限定するものではなく、要旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
なお、以下の説明において、「液冷媒」には、飽和液状態の液冷媒のみならず、気液二相状態の気液二相冷媒も含まれる。また、「閉状態」とは弁がとりうる最小の開度(全閉を含む)であり、「開状態」とは最小の開度よりも大きい開度である。
(1)空調システム100
図1は、一実施形態に係る空調システム100の概略構成図である。空調システム100は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、対象空間(居住空間、貯蔵庫内、低温倉庫内、又は輸送コンテナ内等の空間)の冷却又は加熱等の空調を行うシステムである。空調システム100は、主として、熱源ユニット10と、複数の利用ユニット40(40a、40b、・・・)と、液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1と、複数の冷媒漏洩センサ50(50a、50b、・・・)と、複数のリモコン60(60a、60b、・・・)と、空調システム100の動作を制御するコントローラ70と、を有している。
空調システム100では、熱源ユニット10と利用ユニット40とが、液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1を介して接続されることで、冷媒回路RCが構成されている。空調システム100では、冷媒回路RC内において、冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路RCには、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒として微燃性のR32が充填されている。冷媒回路RCは、熱源側回路RC1と、利用側回路RC2と、冷媒放出回路RC3と、を含んでいる。
(1-1)熱源ユニット10
熱源ユニット10は、室外に配置されている。熱源ユニット10は、液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1を介して複数の利用ユニット40と接続されており、冷媒回路RCの一部(熱源側回路RC1及び冷媒放出回路RC3)を構成している。
熱源ユニット10は、熱源側回路RC1を構成する機器として、主として、複数の冷媒配管(第1配管P1-第11配管P11)と、圧縮機11と、アキュームレータ12と、四路切換弁13と、熱源側熱交換器14と、過冷却器15と、熱源側第1制御弁16と、熱源側第2制御弁17と、熱源側第3制御弁18と、液側閉鎖弁19と、ガス側閉鎖弁20と、を有している。
第1配管P1は、ガス側閉鎖弁20と、四路切換弁13の第1ポートと、を接続する。第2配管P2は、アキュームレータ12の入口ポートと、四路切換弁13の第2ポートと、を接続する。第3配管P3は、アキュームレータ12の出口ポートと、圧縮機11の吸入ポートと、を接続する。第4配管P4は、圧縮機11の吐出ポートと、四路切換弁13の第3ポートと、を接続する。第5配管P5は、四路切換弁13の第4ポートと、熱源側熱交換器14のガス側出入口と、を接続する。第6配管P6は、熱源側熱交換器14の液側出入口と、熱源側第1制御弁16の一端と、を接続する。第7配管P7は、熱源側第1制御弁16の他端と、過冷却器15のメイン流路151の一端と、を接続する。第8配管P8は、過冷却器15のメイン流路151の他端と、液側閉鎖弁19の一端と、を接続する。第9配管P9は、第6配管P6の両端間の部分と、熱源側第3制御弁18の一端と、を接続する。第10配管P10は、熱源側第3制御弁18の他端と、過冷却器15のサブ流路152の一端と、を接続する。第11配管P11は、過冷却器15のサブ流路152の他端と、第2配管P2の両端間の部分と、を接続する。なお、これらの冷媒配管(P1―P11)は、実際には、単一の配管で構成されてもよいし、継手等を介して複数の配管が接続されることで構成されてもよい。
圧縮機11は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。本実施形態では、圧縮機11は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素が圧縮機モータ(図示省略)によって回転駆動される密閉式構造を有している。また、ここでは、圧縮機モータは、インバータにより運転周波数の制御が可能であり、これにより、圧縮機11の容量制御が可能になっている。
アキュームレータ12は、圧縮機11に液冷媒が過度に吸入されることを抑制するための容器である。アキュームレータ12は、冷媒回路RCに充填されている冷媒量に応じて所定の容積を有している。
四路切換弁13は、冷媒回路RCにおける冷媒の流れを切り換えるための流路切換弁である。四路切換弁13は、正サイクル状態と逆サイクル状態とを切り換えられる。四路切換弁13は、正サイクル状態となると、第1ポート(第1配管P1)と第2ポート(第2配管P2)とを連通させるとともに第3ポート(第4配管P4)と第4ポート(第5配管P5)とを連通させる(図1の四路切換弁13の実線を参照)。四路切換弁13は、逆サイクル状態となると、第1ポート(第1配管P1)と第3ポート(第4配管P4)とを連通させるとともに第2ポート(第2配管P2)と第4ポート(第5配管P5)とを連通させる(図1の四路切換弁13の破線を参照)。
熱源側熱交換器14は、冷媒の凝縮器(又は放熱器)又は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器14は、正サイクル運転(四路切換弁13が正サイクル状態にある運転)時には、冷媒の凝縮器として機能する。また、熱源側熱交換器14は、逆サイクル運転(四路切換弁13が逆サイクル状態にある運転)時には、冷媒の蒸発器として機能する。熱源側熱交換器14は、複数の伝熱管と、伝熱フィンと、を含む(図示省略)。熱源側熱交換器14は、伝熱管内の冷媒と、伝熱管又は伝熱フィンの周囲を通過する空気(後述の熱源側空気流)と、の間で熱交換が行われるように構成されている。
過冷却器15は、流入する冷媒を過冷却状態の液冷媒とする熱交換器である。過冷却器15は、例えば二重管熱交換器であり、過冷却器15にはメイン流路151とサブ流路152とが構成されている。過冷却器15は、メイン流路151及びサブ流路152を流れる冷媒が熱交換を行うように構成されている。
熱源側第1制御弁16は、開度制御が可能な電子膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。熱源側第1制御弁16は、開状態と閉状態とを切換可能である。熱源側第1制御弁16は、熱源側熱交換器14と過冷却器15(メイン流路151)との間に配置されている。
熱源側第2制御弁17(特許請求の範囲記載の「第1弁」に相当)は、開度制御が可能な電子膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。熱源側第2制御弁17は、開状態と閉状態とを切換可能である。熱源側第2制御弁17は、第8配管P8上において過冷却器15(メイン流路151)と液側閉鎖弁19との間に配置されている。熱源側第2制御弁17は、閉状態に制御されることで、熱源側回路RC1及び各利用側回路RC2間における冷媒の流れを遮る。なお、係る熱源側第2制御弁17の開度が制御されることにより、熱源ユニット10から液側連絡配管L1へ送られる冷媒を気液二相状態とすることが可能である。これに関連して、冷媒回路RCにおける充填冷媒量を低減させることが可能である。
熱源側第3制御弁18は、開度制御が可能な電子膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。熱源側第3制御弁18は、開状態と閉状態とを切換可能である。熱源側第3制御弁18は、熱源側熱交換器14と過冷却器15(サブ流路152)との間に配置されている。
液側閉鎖弁19は、第8配管P8と液側連絡配管L1との接続部分に配置された手動弁である。液側閉鎖弁19は、一端が第8配管P8に接続され他端が液側連絡配管L1に接続されている。
ガス側閉鎖弁20は、第1配管P1とガス側連絡配管G1との接続部分に配置された手動弁である。ガス側閉鎖弁20は、一端が第1配管P1に接続され他端がガス側連絡配管G1に接続されている。
また、熱源ユニット10は、冷媒放出回路RC3を構成する機器として、主として、複数の冷媒配管(第12配管P12-第16配管P16)と、冷媒放出機構21と、熱源側第4制御弁22と、熱源側第5制御弁23と、圧力調整弁24と、を有している。
第12配管P12は、第6配管P6の両端間の部分と、熱源側第4制御弁22の一端と、を接続する。第13配管P13は、熱源側第4制御弁22の他端と、冷媒放出機構21と、を接続する。第14配管P14は、第13配管P13の両端間の部分と、熱源側第5制御弁23の一端と、を接続する。第15配管P15は、熱源側第5制御弁23の他端と、圧力調整弁24の一端と、を接続する。第16配管P16は、圧力調整弁24の他端と、第11配管P11の両端間の部分と、を接続する。なお、これらの冷媒配管(P12―P16)は、実際には、単一の配管で構成されてもよいし、継手等を介して複数の配管が接続されることで構成されてもよい。
冷媒放出機構21は、開放状態(特許請求の範囲記載の「第1状態」に相当)となることで冷媒放出回路RC3を外部空間と連通させ、冷媒放出回路RC3内の冷媒を外部空間へ放出させる。冷媒放出機構21は、冷媒放出回路RC3において、熱源側回路RC1側の端部と反対側の端部に配置されている(より詳細には後述の第1流路RP1上に配置されている)。本実施形態において、冷媒放出機構21は、入口側ポートから流入する冷媒の圧力が第1閾値ΔTh1以上となることで破裂開口する(すなわち冷媒放出回路RC3内の冷媒の圧力が第1閾値ΔTh1以上となることで開放状態となる)破裂板である。破裂板としては、公知のものが採用され、例えば材料の引張り強さの限界又は座屈強さの限界で座屈反転して破裂開口するものが用いられる。冷媒放出機構21は、第13配管P13に、所定の接続方法(例えばフランジ接続又はロウ付け接続等)により接続されている。なお、第1閾値ΔTh1については、設計仕様や設置環境に応じて適宜調整が可能である。本実施形態において、第1閾値ΔTh1は、圧縮機11の吐出圧力よりも小さい値に設定され、例えば3.8Mpaに設定される(ただし、必ずしも係る値には限定されない)。
熱源側第4制御弁22(特許請求の範囲記載の「制御弁」に相当)は、開度制御が可能な電子膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。熱源側第4制御弁22は、開状態と閉状態とを切換可能である。熱源側第4制御弁22は、冷媒放出回路RC3において、冷媒放出機構21と熱源側回路RC1との間に配置されている(より詳細には後述の第1流路RP1上に配置されている)。熱源側第4制御弁22は、開状態にある場合には、熱源側回路RC1と冷媒放出回路RC3(後述の第1流路RP1)とを連通させ、熱源側回路RC1から冷媒放出回路RC3(後述の第1流路RP1)への冷媒の流れを許容する。熱源側第4制御弁22は、閉状態にある場合には、熱源側回路RC1から冷媒放出回路RC3(後述の第1流路RP1)への冷媒の流れを遮断する。
熱源側第5制御弁23(特許請求の範囲記載の「第2制御弁」に相当)は、開度制御が可能な電子膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。熱源側第5制御弁23は、開状態と閉状態とを切換可能である。熱源側第5制御弁23は、冷媒放出回路RC3において、冷媒放出機構21と圧力調整弁24との間に配置されている(より詳細には後述の第2流路RP2上に配置されている)。熱源側第5制御弁23は、開状態にある場合には、熱源側回路RC1と冷媒放出回路RC3(後述の第2流路RP2)とを連通させ、冷媒放出回路RC3(後述の第2流路RP2)から熱源側回路RC1への冷媒の流れを許容する。熱源側第5制御弁23は、閉状態にある場合には、冷媒放出回路RC3(後述の第2流路RP2)から熱源側回路RC1への冷媒の流れを遮断する。
圧力調整弁24は、冷媒放出回路RC3において、熱源側第5制御弁23と熱源側回路RC1との間に配置されている(より詳細には後述の第2流路RP2上に配置されている)。圧力調整弁24は、通常時には一端側から他端側への冷媒の流れを遮断し、一端側の冷媒の圧力が設定値(設置環境や設計仕様に応じて決定される、第1閾値ΔTh1よりも小さい第3閾値ΔTh3)以上に上昇したときに他端側への冷媒の流れを許容することで、一端側に連通する回路における冷媒の圧力が過度に上昇することを抑制する。すなわち、圧力調整弁24は、冷媒放出回路RC3内の圧力が第3閾値ΔTh3以上となった時に、冷媒放出回路RC3内の圧力を熱源側回路RC1へ逃がす。圧力調整弁24としては、公知のものが採用され、例えば弾性体によって弁体の位置を調節するタイプのものが用いられる。なお、ここでの第3閾値ΔTh3は、設計仕様や設置環境に応じて適宜調整が可能である。
また、熱源ユニット10は、熱源側熱交換器14を通過する熱源側空気流を生成する熱源側ファン25を有している。熱源側ファン25は、熱源側熱交換器14を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての熱源側空気流を熱源側熱交換器14に供給する送風機である。熱源側ファン25は、駆動源である熱源側ファンモータ(図示省略)を含み、状況に応じて発停及び回転数を適宜制御される。
また、熱源ユニット10には、冷媒回路RC内の冷媒の状態(主に圧力又は温度)を検出するための複数の熱源側センサ26(図2参照)が配置されている。熱源側センサ26は、圧力センサや、サーミスタ又は熱電対等の温度センサである。熱源側センサ26には、例えば、圧縮機11の吸入側における冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ、圧縮機11の吐出側における冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ、熱源側熱交換器14における冷媒の温度を検出する温度センサ、冷媒放出回路RC3内の冷媒の圧力を検出する圧力センサ等が含まれる。
また、熱源ユニット10は、熱源ユニット10に含まれる各機器の動作・状態を制御する熱源ユニット制御部30を有している。熱源ユニット制御部30は、CPUやメモリ等を有するマイクロコンピュータを含んでいる。熱源ユニット制御部30は、熱源ユニット10に含まれる各機器(11、13、16、17、18、22、23、25等)や熱源側センサ26と電気的に接続されており、互いに信号の入出力を行う。また、熱源ユニット制御部30は、各利用ユニット40の利用ユニット制御部48(後述)やリモコン60と、通信線cbを介して、個別に制御信号等の送受信を行う。
(1-2)利用ユニット40
各利用ユニット40は、液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1を介して熱源ユニット10と接続されている。各利用ユニット40は、熱源ユニット10に対して、他の利用ユニット40と並列又は直列に配置されている。各利用ユニット40は、対象空間に配置され、冷媒回路RCの一部(利用側回路RC2)を構成している。各利用ユニット40は、利用側回路RC2を構成する機器として、主として、複数の冷媒配管(第17配管P17-第18配管P18)と、利用側膨張弁41と、利用側熱交換器42と、を有している。
第17配管P17は、液側連絡配管L1と、利用側熱交換器42の液側冷媒出入口とを接続する。第18配管P18は、利用側熱交換器42のガス側冷媒出入口と、ガス側連絡配管G1とを接続する。なお、これらの冷媒配管(P17―P18)は、実際には、単一の配管で構成されてもよいし、継手等を介して複数の配管が接続されることで構成されてもよい。
利用側膨張弁41は、(特許請求の範囲記載の「減圧弁」に相当)は、開度制御が可能な電子膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。利用側膨張弁41は、開状態と閉状態とを切換可能である。利用側膨張弁41は、第17配管P17上に配置されており、液側連絡配管L1と利用側熱交換器42との間に位置している。
利用側熱交換器42は、冷媒の蒸発器又は凝縮器(又は放熱器)として機能する熱交換器である。利用側熱交換器42は、正サイクル運転時には、冷媒の蒸発器として機能する。また、利用側熱交換器42は、逆サイクル運転時には、冷媒の凝縮器として機能する。利用側熱交換器42は、複数の伝熱管と、伝熱フィンと、を含む(図示省略)。利用側熱交換器42は、伝熱管内の冷媒と、伝熱管又は伝熱フィンの周囲を通過する空気(後述の利用側空気流)と、の間で熱交換が行われるように構成されている。
また、利用ユニット40は、対象空間内の空気を吸入し、利用側熱交換器42を通過させ冷媒と熱交換させた後に、対象空間に再び送るための利用側ファン45を有している。利用側ファン45は、対象空間内に配置されている。利用側ファン45は、駆動源である利用側ファンモータ(図示省略)を含む。利用側ファン45は、駆動時に、利用側熱交換器42を流れる冷媒の加熱源又は冷却源としての利用側空気流を生成する。
また、利用ユニット40には、冷媒回路RC内の冷媒の状態(主に圧力又は温度)を検出するための利用側センサ46(図2参照)が配置されている。利用側センサ46は、圧力センサや、サーミスタ又は熱電対等の温度センサである。利用側センサ46には、例えば、利用側熱交換器42における冷媒の温度を検出する温度センサ、利用側回路RC2内の冷媒の圧力を検出する圧力センサ等が含まれる。
また、利用ユニット40は、利用ユニット40に含まれる各機器の動作・状態を制御する利用ユニット制御部48を有している。利用ユニット制御部48は、CPUやメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。利用ユニット制御部48は、利用ユニット40に含まれる機器(41、45)や利用側センサ46と電気的に接続されており、互いに信号の入出力を行う。また、利用ユニット制御部48は、熱源ユニット制御部30やリモコン60と通信線cbを介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。
(1-3)液側連絡配管L1、ガス側連絡配管G1
液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1は、熱源ユニット10及び各利用ユニット40を接続する連絡配管であり、現地にて施工される。液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1の配管長や配管径については、設計仕様や設置環境に応じて適宜選定される。なお、液側連絡配管L1及びガス側連絡配管G1は、実際には、単一の配管で構成されてもよいし、継手等を介して複数の配管が接続されることで構成されてもよい。
(1-4)冷媒漏洩センサ50
冷媒漏洩センサ50は、利用ユニット40が配置される対象空間(より詳細には、利用ユニット40内)における冷媒漏洩を検知するためのセンサである。本実施形態では、冷媒漏洩センサ50は、冷媒回路RCに封入されている冷媒の種別に応じて公知の汎用品が用いられている。冷媒漏洩センサ50は、対象空間内に配置されている。より詳細には、冷媒漏洩センサ50は、利用ユニット40と1対1に対応付けられ、対応する利用ユニット40内に配置されている。
冷媒漏洩センサ50は、継続的又は間欠的にコントローラ70に対して、検出値に応じた電気信号(冷媒漏洩センサ検出信号)を出力している。より詳細には、冷媒漏洩センサ50から出力される冷媒漏洩センサ検出信号は、冷媒漏洩センサ50によって検出される冷媒の濃度に応じて電圧が変化する。換言すると、冷媒漏洩センサ検出信号は、冷媒回路RCにおける冷媒漏洩の有無に加えて、冷媒漏洩センサ50が設置される対象空間における漏洩冷媒の濃度(より詳細には冷媒漏洩センサ50が検出した冷媒の濃度)を特定可能な態様でコントローラ70へ出力される。すなわち、冷媒漏洩センサ50は、利用側回路RC2から流出する冷媒(より詳細には冷媒の濃度)を直接的に検出することで利用側回路RC2における冷媒漏洩を検出する「冷媒漏洩検出部」に相当する。
(1-5)リモコン60
リモコン60は、ユーザが空調システム100の運転状態を切り換えるための各種コマンドを入力するための入力装置である。例えば、リモコン60は、利用ユニット40の発停や設定温度等を切り換えるコマンドを、ユーザによって入力される。
また、リモコン60は、ユーザに対して各種情報を表示するための表示装置としても機能する。例えば、リモコン60は、利用ユニット40の運転状態(設定温度等)を表示する。また、例えば、リモコン60は、冷媒漏洩時には、冷媒漏洩が生じている事実及びこれに係る対応処理等を管理者に対して報知する情報(以下、冷媒漏洩報知情報)を表示する。
リモコン60は、コントローラ70(より詳細には対応する利用ユニット制御部48)と通信線cbを介して接続されており、相互に信号の送受信を行っている。リモコン60は、ユーザによって入力されたコマンドを、通信線cbを介してコントローラ70に送信する。また、リモコン60は、通信線cbを介して受信する指示に応じて情報を表示する。
(1-6)コントローラ70
コントローラ70(特許請求の範囲記載の「制御部」に相当)は、各機器の状態を制御することで空調システム100の動作を制御するコンピュータである。本実施形態において、コントローラ70は、熱源ユニット制御部30と、各利用ユニット40内の利用ユニット制御部48と、が通信線cbを介して接続されることで構成されている。コントローラ70の詳細については、後述の「(4)コントローラ70の詳細」において説明する。
(2)熱源側回路RC1、利用側回路RC2、冷媒放出回路RC3
冷媒回路RCには、熱源側回路RC1と、熱源側回路RC1と接続される複数の利用側回路RC2と、熱源側回路RC1と接続される冷媒放出回路RC3と、が含まれている。通常、冷媒漏洩が生じていない場合には、熱源側回路RC1と、運転中の利用ユニット40における利用側回路RC2と、の間で冷媒が循環する。すなわち、通常、運転時には、熱源側回路RC1及び利用側回路RC2で冷凍サイクルが行われる。
冷媒放出回路RC3は、冷媒漏洩が生じた際に保安性を確保するための回路であり、主として、第1流路RP1及び第2流路RP2を含む。第1流路RP1及び第2流路RP2は、熱源側回路RC1と個別に連通する。
第1流路RP1は、主として、第12配管P12、熱源側第4制御弁22、第13配管P13、及び冷媒放出機構21によって構成される冷媒の流路である。第1流路RP1は、一端が熱源側回路RC1(ここでは第6配管P6)に接続される。熱源側第4制御弁22が閉状態にある場合には、第1流路RP1は開通せず熱源側回路RC1からの冷媒の流れを遮られる。一方、熱源側第4制御弁22が開状態にある場合には、第1流路RP1は開通して熱源側回路RC1からの冷媒が流入する。
第2流路RP2は、主として、第14配管P14、熱源側第5制御弁23、第15配管P15、圧力調整弁24及び第16配管P16によって構成される冷媒の流路である。第2流路RP2は、一端が第1流路RP1とは別に熱源側回路RC1(ここでは第11配管P11)に接続され、他端が第1流路RP1(ここでは第13配管P13)に接続されている。熱源側第5制御弁23が閉状態にある場合には、第2流路RP2は開通せず第1流路RP1からの冷媒の流れが遮られる。一方、熱源側第5制御弁23が開状態にある場合には、第2流路RP2は開通し冷媒放出回路RC3と熱源側回路RC1との間で冷媒が出入りする。
(3)冷媒回路RCにおける冷媒の流れ
以下、冷媒回路RCにおける冷媒の流れについて説明する。空調システム100では、主として、正サイクル運転と逆サイクル運転が行われる。ここでの冷凍サイクルにおける低圧は、圧縮機11の吸入される冷媒の圧力(吸入圧力)であり、冷凍サイクルにおける高圧は、圧縮機11から吐出される冷媒の圧力(吐出圧力)である。
なお、冷媒漏洩センサ50によって冷媒漏洩が検出されていない場合には、熱源側第4制御弁22が閉状態に制御されており、冷媒放出回路RC3の第1流路RP1は開通していない。また、冷媒漏洩センサ50によって冷媒漏洩が検出されていない場合には、熱源側第5制御弁23が開状態にされ第2流路RP2は開通しており、冷媒放出回路RC3内の冷媒の圧力が第3閾値ΔTh3以上となった時には圧力調整弁24が作動して第2流路RP2内の冷媒が熱源側回路RC1側へ送られる。これにより、冷媒漏洩が生じていない場合に、冷媒放出回路RC3内の冷媒の圧力が第1閾値ΔTh1以上となることが抑制され、冷媒放出機構21が誤って作動する(開放状態となる)ことが抑制されている。
(3-1)正サイクル運転時の冷媒の流れ
正サイクル運転時には、四路切換弁13が正サイクル状態に制御され、冷媒回路RCに充填された冷媒が、主として、圧縮機11、熱源側熱交換器14、熱源側第1制御弁16、過冷却器15、熱源側第2制御弁17、運転中の利用ユニット40(利用側膨張弁41及び利用側熱交換器42)、圧縮機11の順に循環する。正サイクル運転においては、第6配管P6を流れる冷媒の一部が第9配管P9へ分岐して、熱源側第3制御弁18及び過冷却器15(サブ流路152)を通過した後に、圧縮機11に戻される。
具体的に、正サイクル運転が開始されると、熱源側回路RC1内において、冷媒が圧縮機11に吸入されて圧縮された後に吐出される。圧縮機11では、運転中の利用ユニット40で要求される熱負荷に応じた容量制御が行われる。具体的には、吸入圧力の目標値が利用ユニット40で要求される熱負荷に応じて設定され、吸入圧力が目標値になるように圧縮機11の運転周波数が制御される。圧縮機11から吐出されたガス冷媒は、熱源側熱交換器14に流入する。
熱源側熱交換器14に流入したガス冷媒は、熱源側熱交換器14において、熱源側ファン25によって送られる熱源側空気流と熱交換を行って放熱して凝縮する。熱源側熱交換器14から流出した冷媒は、第6配管P6を流れる過程で分岐する。
第6配管P6を流れる過程で分岐した一方の冷媒は、熱源側第1制御弁16に流入し、熱源側第1制御弁16の開度に応じて減圧又は流量調整された後、過冷却器15のメイン流路151に流入する。過冷却器15のメイン流路151に流入した冷媒は、サブ流路152を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却されて過冷却状態の液冷媒になる。過冷却器15のメイン流路151から流出した液冷媒は、熱源側第2制御弁17の開度に応じて減圧又は流量調整される。この際、冷媒は気液二相状態となる。その後、冷媒は、熱源側回路RC1から流出し、液側連絡配管L1を経て運転中の利用ユニット40の利用側回路RC2に流入する。
第6配管P6を流れる過程で分岐した他方の冷媒は、熱源側第3制御弁18に流入し、熱源側第3制御弁18の開度に応じて減圧又は流量調整された後、過冷却器15のサブ流路152に流入する。過冷却器15のサブ流路152に流入した冷媒は、メイン流路151を流れる冷媒と熱交換を行った後、第11配管P11を経て第2配管P2を流れる冷媒に合流する。
運転中の利用ユニット40の利用側回路RC2に流入した冷媒は、利用側膨張弁41に流入し、利用側膨張弁41の開度に応じて冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、利用側熱交換器42に流入する。
利用側熱交換器42に流入した冷媒は、利用側ファン45によって送られる利用側空気流と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒になり、利用側熱交換器42から流出する。利用側熱交換器42から流出したガス冷媒は、利用側回路RC2から流出する。
利用側回路RC2から流出した冷媒は、ガス側連絡配管G1を経て、熱源ユニット10に流入する。熱源ユニット10に流入した冷媒は、第1配管P1を流れ、四路切換弁13及び第2配管P2を経て、アキュームレータ12に流入する。アキュームレータ12に流入した冷媒は、一時的に溜められた後、再び圧縮機11に吸入される。
(3-2)逆サイクル運転時の冷媒の流れ
逆サイクル運転時には、四路切換弁13が逆サイクル状態に制御され、冷媒回路RCに充填された冷媒が、主として、圧縮機11、運転中の利用ユニット40(利用側熱交換器42及び利用側膨張弁41)、熱源側第2制御弁17、過冷却器15、熱源側第1制御弁16、熱源側熱交換器14、圧縮機11の順に循環する。
具体的に、逆サイクル運転が開始されると、熱源側回路RC1内において、冷媒が圧縮機11に吸入されて圧縮された後に吐出される。圧縮機11では、運転中の利用ユニット40で要求される熱負荷に応じた容量制御が行われる。圧縮機11から吐出されたガス冷媒は、第4配管P4及び第1配管P1を経て熱源側回路RC1から流出し、ガス側連絡配管G1を経て運転中の利用ユニット40の利用側回路RC2に流入する。
利用側回路RC2に流入した冷媒は、利用側熱交換器42に流入して、利用側ファン45によって送られる利用側空気流と熱交換を行って凝縮する。利用側熱交換器42から流出した冷媒は、利用側膨張弁41に流入し、利用側膨張弁41の開度に応じて冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、利用側回路RC2から流出する。
利用側回路RC2から流出した冷媒は、液側連絡配管L1を経て運転中の熱源側回路RC1に流入する。熱源側回路RC1に流入した冷媒は、第8配管P8、熱源側第2制御弁17、過冷却器15、第7配管P7、熱源側第1制御弁16及び第6配管P6を経て、熱源側熱交換器14の液側出入口に流入する。
熱源側熱交換器14に流入した冷媒は、熱源側熱交換器14において、熱源側ファン25によって送られる熱源側空気流と熱交換を行って蒸発する。熱源側熱交換器14のガス側出入口から流出した冷媒は、第5配管P5、四路切換弁13及び第2配管P2を経て、アキュームレータ12に流入する。アキュームレータ12に流入した冷媒は、一時的に溜められた後、再び圧縮機11に吸入される。
(4)コントローラ70の詳細
空調システム100では、熱源ユニット制御部30、及び利用ユニット制御部48が通信線cbで接続されることで、コントローラ70が構成されている。図2は、コントローラ70と、コントローラ70に接続される各部と、を概略的に示したブロック図である。
コントローラ70は、複数の制御モードを有し、遷移している制御モードに応じて各機器の動作を制御する。本実施形態において、コントローラ70は、制御モードとして、運転時(冷媒漏洩が生じていない場合)に遷移する通常運転モードと、冷媒漏洩が生じた場合(より詳細には漏洩冷媒が検出された場合)に遷移する冷媒漏洩モードと、を有している。
コントローラ70は、空調システム100に含まれる機器(具体的には、熱源ユニット10に含まれる圧縮機11、熱源側第1制御弁16、熱源側第2制御弁17、熱源側第3制御弁18、熱源側第4制御弁22、熱源側第5制御弁23、熱源側ファン25及び熱源側センサ26と、各利用ユニット40に含まれる利用側膨張弁41、利用側ファン45及び利用側センサ46と、各冷媒漏洩センサ50と、各リモコン60等)と、電気的に接続されている。
コントローラ70は、主として、記憶部71と、入力制御部72と、モード制御部73と、冷媒漏洩判定部74と、機器制御部75と、駆動信号出力部76と、表示制御部77と、を有している。なお、コントローラ70内におけるこれらの各機能部は、熱源ユニット制御部30及び/又は利用ユニット制御部48に含まれるCPU、メモリ、及び各種電気・電子部品が一体的に機能することによって実現されている。
(4-1)記憶部71
記憶部71は、例えば、ROM、RAM、及びフラッシュメモリ等で構成されており、揮発性の記憶領域と不揮発性の記憶領域を含む。記憶部71には、コントローラ70の各部における処理を定義した制御プログラムを格納されるプログラム記憶領域M1が含まれている。
また、記憶部71には、各種センサの検出値を記憶するための検出値記憶領域M2が含まれている。検出値記憶領域M2には、例えば、熱源側センサ26及び利用側センサ46の検出値(吸入圧力、吐出圧力、吐出温度、熱源側熱交換器14内の冷媒温度、又は利用側熱交換器42内の冷媒温度等)が記憶される。
また、記憶部71には、冷媒漏洩センサ50から送信される冷媒漏洩センサ検出信号(冷媒漏洩センサ50の検出値)を記憶するためのセンサ信号記憶領域M3が含まれている。センサ信号記憶領域M3は、冷媒漏洩センサ50の数に応じた記憶領域を有しており、受信した冷媒漏洩センサ検出信号は、送信元の冷媒漏洩センサ50に対応する領域に格納される。センサ信号記憶領域M3に記憶される冷媒漏洩信号は、冷媒漏洩センサ50から出力された冷媒漏洩信号を受信するたびに更新される。
また、記憶部71には、各リモコン60に入力されたコマンドを、記憶するためのコマンド記憶領域M4が含まれている。
また、記憶部71には、所定のビット数を有する複数のフラグが設けられている。例えば、記憶部71には、コントローラ70が遷移している制御モードを判別可能な制御モード判別フラグM5が設けられている。制御モード判別フラグM5は、制御モードの数に応じたビット数を含み、遷移する制御モードに対応するビットを立てられる。
また、記憶部71には、対象空間内における冷媒漏洩が検出されたことを判別するための冷媒漏洩検出フラグM6が設けられている。より詳細には、冷媒漏洩検出フラグM6は、利用ユニット40の設置台数に応じた数のビット数を有しており、冷媒漏洩が生じたと想定される利用ユニット40(冷媒漏洩ユニット)に対応するビットを立てられる。すなわち、冷媒漏洩検出フラグM6は、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた際に、いずれの利用ユニット40(利用側回路RC2)で冷媒漏洩が生じたかを判別可能に構成されている。冷媒漏洩検出フラグM6は、冷媒漏洩判定部74によって切り換えられる。
また、記憶部71には、冷媒放出機構21を介した冷媒の放出を行うべき状況にあることを判別するための冷媒放出フラグM7が設けられている。冷媒放出フラグM7は、冷媒漏洩判定部74によって切り換えられる。
また、記憶部71には、冷媒漏洩モードにおいて実行される冷媒漏洩第4制御(後述)により冷媒の放出が完了したか否かを判別する冷媒放出完了フラグM8が設けられている。冷媒放出完了フラグM8は、冷媒漏洩第4制御が完了した場合に立てられる。
(4-2)入力制御部72
入力制御部72は、コントローラ70に接続される各機器から出力される信号を受け付けるためのインターフェースとしての役割を果たす機能部である。例えば、入力制御部72は、各センサ(26、46、50)やリモコン60から出力された信号を受けて、記憶部71の対応する記憶領域に格納する、又は所定のフラグをたてる。
(4-3)モード制御部73
モード制御部73は、制御モードを切り換える機能部である。モード制御部73は、通常時(冷媒漏洩検出フラグM6が立てられていない時)には、制御モードを通常運転モードに切り換える。モード制御部73は、冷媒漏洩検出フラグM6が立てられている時には、制御モードを冷媒漏洩モードに切り換える。モード制御部73は、遷移している制御モードに応じて制御モード判別フラグM5を立てる。
(4-4)冷媒漏洩判定部74
冷媒漏洩判定部74は、冷媒回路RC(利用側回路RC2)において冷媒漏洩が生じているか否かを判別する機能部である。具体的に、冷媒漏洩判定部74は、所定の冷媒漏洩検出条件が満たされる場合に、冷媒回路RC(利用側回路RC2)において冷媒漏洩が生じていると判定し、冷媒漏洩検出フラグM6を立てる。
本実施形態において、冷媒漏洩検出条件が満たされるか否かは、センサ信号記憶領域M3における冷媒漏洩センサ検出信号に基づき判定される。具体的に、冷媒漏洩検出条件は、いずれかの冷媒漏洩センサ検出信号に係る電圧値(冷媒漏洩センサ50の検出値)が所定の第1基準値以上である時間が所定時間t1以上継続することによって満たされる。第1基準値は、利用側回路RC2における冷媒漏洩が想定される値(冷媒の濃度)である。所定時間t1は、冷媒漏洩センサ検出信号が瞬時的なものでないことを判定可能な時間に設定される。冷媒漏洩判定部74は、冷媒漏洩検出条件が満たされた冷媒漏洩センサ検出信号の送信元の冷媒漏洩センサ50に基づき、冷媒漏洩ユニット(冷媒漏洩が生じたと想定される利用ユニット40)を特定し、冷媒漏洩検出フラグM6において冷媒漏洩ユニットに対応するビットを立てる。すなわち、冷媒漏洩判定部74は、各冷媒漏洩センサ50とともに、各利用側回路RC2の冷媒漏洩を個別に検知する「冷媒漏洩検知部」に相当する。
なお、所定時間t1は、冷媒回路RCに封入されている冷媒の種別や、各機器の仕様、又は設置環境等に応じて適宜設定され、制御プログラムにおいて定義されている。冷媒漏洩判定部74は、所定時間t1を計測可能に構成される。
また、第1基準値は、冷媒回路RCに封入されている冷媒の種別や設計仕様及び設置環境等に応じて適宜設定され、制御プログラムにおいて定義されている。
(4-5)機器制御部75
機器制御部75は、制御プログラムに沿って、状況に応じて、空調システム100に含まれる各機器(例えば11、13、16、17、18、22、23、25、41、45等)の動作を制御する。機器制御部75は、制御モード判別フラグM5を参照することで遷移している制御モードを判別し、判別した制御モードに基づき各機器の動作を制御する。
例えば、機器制御部75は、通常運転モード時には、設定温度や各センサの検出値等に応じて正サイクル運転又は逆サイクル運転が行われるように、圧縮機11の運転容量、熱源側ファン25及び利用側ファン45の回転数、熱源側第1制御弁16の開度、熱源側第3制御弁18の開度、及び利用側膨張弁41の開度等をリアルタイムに制御する。
機器制御部75は、正サイクル運転時には、四路切換弁13を正サイクル状態に制御し、熱源側熱交換器14を冷媒の凝縮器(又は放熱器)として機能させるとともに運転中の利用ユニット40の利用側熱交換器42を冷媒の蒸発器として機能させる。また、機器制御部75は、逆サイクル運転時には、四路切換弁13を逆サイクル状態に制御し、熱源側熱交換器14を冷媒の蒸発器として機能させるとともに運転中の利用ユニット40の利用側熱交換器42を冷媒の凝縮器(又は放熱器)として機能させる。
また、機器制御部75は、通常時(利用側回路RC2における冷媒漏洩が検出されない時)には、熱源側第4制御弁22を閉状態に制御するとともに熱源側第5制御弁23を開状態に制御する。
また、機器制御部75は、状況に応じて、以下のような各種制御を実行する。なお、機器制御部75は、時間を計測可能に構成される。
〈冷媒漏洩第1制御〉
機器制御部75は、対象空間内における冷媒漏洩が生じたと想定される時(具体的には冷媒漏洩検出フラグM6が立てられた時)には、冷媒漏洩第1制御を実行する。機器制御部75は、冷媒漏洩第1制御において、冷媒漏洩ユニット(冷媒漏洩が生じた利用ユニット40)の利用側膨張弁41を閉状態に制御する。これにより、冷媒漏洩ユニットへの冷媒の流入が抑制され、更なる冷媒漏洩が抑制される。すなわち、冷媒漏洩第1制御は、冷媒漏洩が生じた際に利用側回路RC2における冷媒漏洩を抑制するための制御である。
〈冷媒漏洩第2制御〉
機器制御部75は、対象空間内における冷媒漏洩が生じたと想定される時には、冷媒漏洩第2制御を実行する。機器制御部75は、冷媒漏洩第2制御において各利用ユニット40の利用側ファン45を冷媒漏洩第2制御用の回転数(風量)で運転させる。冷媒漏洩第2制御は、対象空間内において漏洩冷媒の濃度が大きい領域が局所的に発生することを防止するために、利用側ファン45を所定の回転数で運転させる制御である。
なお、係る冷媒漏洩第2制御における利用側ファン45の回転数については特に限定されないが、本実施形態では最大回転数(すなわち最大風量)に設定される。係る冷媒漏洩第2制御により、対象空間内において冷媒漏洩が生じた場合であっても、利用側ファン45によって生成される利用側空気流により対象空間内において漏洩冷媒が攪拌され、対象空間内において漏洩冷媒の濃度が危険な値の領域が生じることが抑制される。
〈冷媒漏洩第3制御〉
機器制御部75は、対象空間内における冷媒漏洩が生じたと想定される時には、冷媒漏洩第3制御を実行する。機器制御部75は、冷媒漏洩第3制御において、熱源側回路RC1への冷媒の回収を図るポンプダウン運転が行われるように各機器の動作を制御する。すなわち、冷媒漏洩第3制御は、冷媒漏洩が生じた際に利用側回路RC2における冷媒の熱源側回路RC1への回収を促進し、熱源側回路RC1から利用側回路RC2への冷媒の流れを妨げ、利用側回路RC2における冷媒漏洩を抑制するための制御である。
具体的に、機器制御部75は、冷媒漏洩第3制御において、四路切換弁13を正サイクル状態に制御する。また、機器制御部75は、冷媒漏洩第3制御において、利用側回路RC2よりも冷媒流れの上流側に位置する熱源側第2制御弁17、及び熱源側第3制御弁18を閉状態に制御し、圧縮機11を所定回転数で運転させる。これにより、利用側回路RC2への冷媒の流れが妨げられるとともに、冷媒回路RC内の冷媒が熱源側回路RC1内に回収される。なお、冷媒漏洩第3制御における圧縮機11の回転数については特に限定されないが、本実施形態では冷媒回収がより促進されるように最大回転数に設定される。
〈冷媒漏洩第4制御〉
機器制御部75は、冷媒放出機構21を介した冷媒の放出を行うべき状況にあることが想定される時(ここでは対象空間内における冷媒漏洩が生じてポンプダウン運転が開始された後、冷媒放出フラグM7が立てられた時)には、冷媒漏洩第4制御を実行する。冷媒漏洩第4制御は、冷媒放出機構21を開状態に移行させて、冷媒回路RCにおける冷媒を外部空間へ放出させることで、利用側回路RC2における保安性を確実に確保するための制御である。すなわち、熱源側第2制御弁17のような制御弁(電子膨張弁や電磁弁)は、その構造上、閉状態に制御された場合であっても、冷媒の流れを完全に遮断することはできないという特性を有する。このため、冷媒漏洩時に熱源側第2制御弁17が閉状態に制御されたとしても、熱源側第2制御弁17を通過する微量の冷媒が利用側回路RC2側へ流れることが想定される。係る場合には、対象空間において漏洩冷媒が滞留して、局所的に危険性のある濃度となることが懸念される。係る事態を確実に防止するべく、冷媒漏洩第4制御が実行される。
機器制御部75は、冷媒漏洩第4制御において、熱源側第5制御弁23を閉状態に制御し、熱源側第4制御弁22を開状態(最大開度)に制御する。これにより、冷媒放出回路RC3の第2流路RP2が遮断され、第1流路RP1が開通する。その結果、第1流路RP1が熱源側回路RC1と連通した状態となる。また、機器制御部75は、冷媒漏洩第4制御において、熱源側第1制御弁16を閉状態に制御する。これにより、熱源側回路RC1内の冷媒が、第1流路RP1に流入して第1流路RP1内の冷媒の圧力上昇が促進される。そして、第1流路RP1内の冷媒の圧力が第1閾値ΔTh1以上となったことに応じて、冷媒放出機構21が作動して開放状態となり冷媒回路RC内の冷媒が外部空間へ放出される。すなわち、機器制御部75は、冷媒漏洩第4制御において、熱源側第5制御弁23を閉状態に切り換えるとともに熱源側第4制御弁22を開状態に切り換えることで、冷媒放出機構21を開放状態に移行させる。
機器制御部75は、冷媒漏洩第4制御実行開始後(冷媒の放出開始後)、所定の冷媒放出完了条件が満たされることを契機として、冷媒漏洩第4制御を完了する。そして、機器制御部75は、熱源側第2制御弁17を閉状態に制御したまま圧縮機11を停止させる。また、機器制御部75は、熱源側回路RC1内の他の制御弁(16、18、22、23)を開状態に制御する。なお、冷媒放出完了条件は、冷媒回路RCの構成態様や設計仕様(例えば、冷媒回路RCに封入された冷媒量や圧縮機11の回転数)に応じて予め算出されており、制御プログラムにおいて定義されている。本実施形態では、冷媒放出完了条件は、冷媒漏洩第4制御実行開始後、所定時間t2(冷媒回路RC内の冷媒の放出が完了したことが想定される時間)が経過したことをもって満たされるものとされる。
(4-6)駆動信号出力部76
駆動信号出力部76は、機器制御部75の制御内容に応じて、各機器(11、13、16、17、18、22、23、25、41、45等)に対して対応する駆動信号(駆動電圧)を出力する。駆動信号出力部76には、インバータ(図示省略)が複数含まれており、特定の機器(例えば圧縮機11、熱源側ファン25、又は各利用側ファン45等)に対しては、対応するインバータから駆動信号を出力する。
(4-7)表示制御部77
表示制御部77は、表示装置としてのリモコン60の動作を制御する機能部である。表示制御部77は、運転状態や状況に係る情報をユーザに対して表示すべく、リモコン60に所定の情報を出力させる。例えば、表示制御部77は、通常モードで運転中には、設定温度等の各種情報をリモコン60に表示させる。
また、表示制御部77は、冷媒漏洩検出フラグM6が立てられた場合には、冷媒漏洩報知情報をリモコン60に表示させる。これにより、管理者が、冷媒漏洩が生じた事実を把握できるようになっており、所定の対応をとることが可能となっている。
(5)コントローラ70の処理の流れ
以下、コントローラ70の処理の流れの一例について、図3を参照しながら説明する。図3は、コントローラ70の処理の流れの一例を示したフローチャートである。コントローラ70は、電源を投入されると、図3のステップS101からS112に示すような流れで処理を行う。なお、図3に示す処理の流れは、一例であり適宜変更可能である。例えば、矛盾のない範囲でステップの順序が変更されてもよいし、一部のステップが他のステップと並列に実行されてもよいし、他のステップが新たに追加されてもよい。
ステップS101において、コントローラ70は、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じたと想定される場合(すなわちYESの場合)には、ステップS105へ進む。コントローラ70は、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じていないと想定される場合(すなわちNOの場合)には、ステップS102へ進む。
ステップS102において、コントローラ70は、運転開始コマンドが入力されていない場合(すなわちNOの場合)には、ステップS101に戻る。一方、運転開始コマンドが入力されている場合(すなわちYESの場合)には、コントローラ70は、ステップS103へ進む。
ステップS103において、コントローラ70は、通常運転モードに遷移する(又は通常運転モードを維持する)。その後ステップS104へ進む。
ステップS104において、コントローラ70は、入力されているコマンド、設定温度、及び各センサ(26、46)の検出値等に応じて、各機器の状態をリアルタイムに制御することで正サイクル運転を行わせる。また、図示は省略するが、コントローラ70は、設定温度等の各種情報をリモコン60に表示させる。その後、ステップS101に戻る。
ステップS105において、コントローラ70は、冷媒漏洩モードに遷移する。その後、コントローラ70は、ステップS106へ進む。
ステップS106において、コントローラ70は、リモコン60において冷媒漏洩報知情報を出力させる。これにより、管理者は冷媒漏洩が生じていることを把握しうる。その後、コントローラ70は、ステップS107へ進む。
ステップS107において、コントローラ70は、冷媒漏洩第1制御を実行する。具体的には、コントローラ70は、冷媒漏洩ユニットの利用側膨張弁41を閉状態に制御する。これにより、冷媒漏洩ユニットの利用側回路RC2への冷媒の流れが妨げられ、更なる冷媒漏洩が抑制される。その後、コントローラ70は、ステップS108へ進む。
ステップS108において、コントローラ70は、冷媒漏洩第2制御を実行する。具体的には、コントローラ70は、利用側ファン45を所定の回転数(例えば最大回転数)で駆動させる。これにより、対象空間において、漏洩冷媒が攪拌され、局所的に危険な濃度となることが抑制される。その後、コントローラ70は、ステップS109へ進む。
ステップS109において、コントローラ70は、冷媒漏洩第3制御を実行する。具体的には、コントローラ70は、熱源側第2制御弁17及び熱源側第3制御弁18を閉状態に制御する。これにより、利用側回路RC2への冷媒の流れが妨げられ、利用側回路RC2における更なる冷媒漏洩が抑制される。また、コントローラ70は、四路切換弁13を正サイクル状態に制御したうえで、圧縮機11を駆動させポンプダウン運転を実行する。これにより、熱源側回路RC1への冷媒回収が促進される。その後、コントローラ70は、ステップS110へ進む。
ステップS110において、コントローラ70は、冷媒漏洩第4制御を実行し、熱源側第5制御弁23を閉状態に制御するとともに熱源側第4制御弁22を開状態(最大開度)に制御する。これにより、冷媒放出回路RC3の第2流路RP2が遮断され、第1流路RP1が開通する。その結果、第1流路RP1が熱源側回路RC1と連通した状態となる。また、コントローラ70は、熱源側第1制御弁16を閉状態に制御する。これにより、熱源側回路RC1内の冷媒が、第1流路RP1に流入して第1流路RP1内の冷媒の圧力上昇が促進される。そして、第1流路RP1内の冷媒の圧力が第1閾値ΔTh1以上となったことに応じて、冷媒放出機構21が開放状態となり冷媒回路RC内の冷媒が外部空間へ放出される。その後、コントローラ70は、ステップS111へ進む。
ステップS111において、コントローラ70は、冷媒放出完了条件が満たされない場合(すなわち冷媒の放出が完了しない場合、ここではNOの場合)には、ステップS111に留まる。一方、コントローラ70は、冷媒放出完了条件が満たされた場合(すなわち冷媒の放出が完了した場合、ここではYESの場合)には、ステップS112へ進む。
ステップS112において、コントローラ70は、圧縮機11を停止させる。また、これとともに、各制御弁16、18、22、23等を開状態に制御する。その後、コントローラ70は、管理者によって解除されるまで待機する。
(6)空調システム100の特徴
(6-1)
上記実施形態に係る空調システム100では、冷媒漏洩に対する保安性が確実に確保される。
すなわち、冷媒漏洩が生じた際における保安性確保のための対策として、従来、冷媒漏洩検知時に、冷媒回路内において所定の制御弁(電磁弁又は電子膨張弁等、開度制御が可能な弁)を閉状態に制御することで、利用側回路への冷媒の流れを妨げ、利用側回路が設置される利用側空間(人が出入りする居住空間や庫内空間等)への更なる冷媒漏洩を抑制する方法が提案されている。しかし、電磁弁や電子膨張弁等の制御弁は、その構造上、閉状態に制御されたとしても、冷媒の流れを完全に遮断することはできない(すなわち一端側から他端側への冷媒の漏れを避けられない)という特性を有する。すなわち、制御弁では、閉状態に制御された場合にも、微小な冷媒流路(微小流路)が形成されることとなり、微量の冷媒を通過させる。
このため、冷媒漏洩時に制御弁が閉状態に制御されたとしても、制御弁を通過する微量の冷媒が利用ユニット側へ流れることとなり、利用側空間において漏洩冷媒が滞留することが懸念される。すなわち、従来の方法では、冷媒漏洩に対する保安性を確実に確保することができないケースが想定される。
この点、空調システム100では、コントローラ70は、「冷媒漏洩検知部」(冷媒漏洩センサ50及び冷媒漏洩判定部74)によって利用側回路RC2における冷媒漏洩が検知された場合には熱源側第4制御弁22を閉状態から開状態に切り換えるとともに冷媒放出機構21を間接的に開放状態(第1状態)に移行させるように構成されている。これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、熱源側第4制御弁22が開けられることで冷媒が熱源側回路RC1から冷媒放出回路RC3(冷媒放出機構21)へ流れ、冷媒放出機構21が間接的に開放状態(第1状態)に制御されることで冷媒放出機構21を介して外部空間へ冷媒が放出されるようになっている。その結果、熱源側回路RC1から利用側回路RC2への冷媒の流れが抑制され、利用側回路RC2における更なる冷媒漏洩が抑制されるようになっている。
よって、利用側回路RC2からの漏洩冷媒量が危険性のある値(例えば燃焼下限濃度や酸欠を招く値等)に到達することが抑制されている。したがって、冷媒漏洩に関し保安性が確実に確保されるようになっている。
(6-2)
上記実施形態に係る空調システム100では、冷媒放出機構21は、冷媒放出回路RC3内の圧力が第1閾値ΔTh1以上となった場合に開放状態(第1状態)となる破裂板である。これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、簡易且つ高精度に外部空間へ冷媒が放出されるようになっている。よって、保安性が簡易且つ精度よく確保されている。
(6-3)
上記実施形態に係る空調システム100では、コントローラ70は、「冷媒漏洩検知部」(冷媒漏洩センサ50及び冷媒漏洩判定部74)によって利用側回路RC2における冷媒漏洩が検出された場合には、冷媒漏洩ユニット(冷媒漏洩が生じた利用ユニット40)の利用側回路RC2に配置される利用側膨張弁41(「減圧弁」)を閉状態に制御するように構成されている。これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、冷媒漏洩ユニットの利用側回路RC2への冷媒の流れが抑制され、更なる冷媒漏洩が抑制されるようになっている。よって、保安性がより確実に確保されるようになっている。
(6-4)
上記実施形態に係る空調システム100では、コントローラ70は、「冷媒漏洩検知部」(冷媒漏洩センサ50及び冷媒漏洩判定部74)によって利用側回路RC2における冷媒漏洩が検出された時には、利用側熱交換器42を正サイクル状態に制御するとともに熱源側第2制御弁17(「第1弁」)を閉状態に制御し、圧縮機11を運転させるように構成されている。これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、熱源側第2制御弁17が閉められた状態で正サイクル運転(ポンプダウン運転)が行われる。よって、熱源側回路RC1から利用側回路RC2への冷媒の流れがさらに抑制されるとともに、利用側回路RC2から熱源側回路RC1への冷媒の回収が促進される。よって、保安性がより確実に確保されるようになっている。
(6-5)
上記実施形態に係る空調システム100では、冷媒放出回路RC3には、一端が熱源側回路RC1に接続される第1流路RP1と、第1流路RP1とは別に熱源側回路RC1に接続される第2流路RP2と、が含まれる。熱源側第4制御弁22は第1流路RP1上に配置され、開状態となることで熱源側回路RC1から第1流路RP1への冷媒の流れを許容する。熱源側第5制御弁23は、第2流路RP2上に配置され、開状態となることで、第2流路RP2から熱源側回路RC1への冷媒の流れを許容する。圧力調整弁24は、第2流路RP2上において、熱源側第4制御弁22と熱源側回路RC1との間に配置され、冷媒放出回路RC3内の圧力が第3閾値ΔTh3以上となった時に、冷媒放出回路RC3内の圧力を熱源側回路RC1へと逃がす。これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じていない場合において、冷媒放出回路RC3内の圧力が高まったとき(第3閾値ΔTh3以上となった時)に、圧力調整弁24を介して冷媒放出回路RC3から熱源側回路RC1へ冷媒が送られ、圧力を下げることが可能となっている。
(6-6)
コントローラ70は、「冷媒漏洩検知部」(冷媒漏洩センサ50及び冷媒漏洩判定部74)によって利用側回路RC2における冷媒漏洩が検知されていない場合には熱源側第4制御弁22を開状態に制御し、「冷媒漏洩検知部」によって利用側回路RC2における冷媒漏洩が検知された場合には、熱源側第4制御弁22を閉状態に切り換えるように構成されている。
これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じていない場合において、冷媒放出回路RC3内の圧力が高まったとき(第3閾値ΔTh3以上となった時)に、圧力調整弁24を介して冷媒放出回路RC3から熱源側回路RC1へ冷媒が送られる。よって、冷媒放出回路RC3における液封や冷媒放出機構21の誤動作に関して、信頼性が向上している。
(7)変形例
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
(7-1)変形例1
上記実施形態に係る空調システム100では、冷媒放出回路RC3に配置され冷媒漏洩が生じた際に開放状態に制御される「冷媒放出機構」として、図1に示すような態様で冷媒放出機構21(破裂板)が配置されていた。しかし、冷媒放出回路RC3において配置される「冷媒放出機構」については、必ずしも冷媒放出機構21(破裂板)に限定されず、冷媒放出回路RC3と外部空間とを連通させる開放状態をとりうる機器である限り、適宜変更が可能である。
例えば、図4に示す空調システム100aのように、冷媒放出回路RC3において、「冷媒放出機構」として冷媒放出機構21aが配置されてもよい。冷媒放出機構21aは、通常時には一端側から他端側への冷媒の流れを遮断し、一端側(冷媒放出回路RC3内)の冷媒の圧力が第2閾値ΔTh2以上に上昇したときに他端側(外部空間)への冷媒の流れを許容する開放状態(第1状態)となるリリーフ弁(安全弁)である。リリーフ弁としては、公知のものが採用され、型式については特に限定されないが、例えば弾性体によって弁体の位置を調節するタイプのものが用いられる。なお、ここでの第2閾値ΔTh2は、リリーフ弁が作動する設定圧力であり、第3閾値ΔTh3よりも大きい値である。第2閾値ΔTh2は、圧縮機11の吐出圧力よりも小さい値に設定され、例えば、第1閾値ΔTh1と同一の値に設定される。但し、第2閾値ΔTh2は、設計仕様や設置環境に応じて適宜調整が可能である(第1閾値ΔTh1と異なる値に設定されうる)。
係る空調システム100aによっても、上記実施形態と同様の作用効果が実現される。すなわち、空調システム100aにおいても、冷媒漏洩が生じた際に、コントローラ70によって冷媒漏洩第4制御が実行され、熱源側第5制御弁23を閉状態に制御がされるとともに熱源側第4制御弁22が開状態(最大開度)に制御されることで、冷媒放出回路RC3の第2流路RP2は遮断され第1流路RP1は開通する。その結果、第1流路RP1が熱源側回路RC1と連通した状態となり、熱源側回路RC1内の冷媒が、第1流路RP1に流入して第1流路RP1内の冷媒の圧力が上昇する。そして、第1流路RP1内の冷媒の圧力が第1閾値ΔTh1以上となったことに応じて、冷媒放出機構21a(リリーフ弁)が開放状態となり(すなわち、コントローラ70によって冷媒放出機構21aが間接的に開放状態に制御され)、冷媒回路RC内の冷媒が外部空間へ放出される。これにより、熱源側回路RC1から利用側回路RC2への冷媒の流れが抑制され、利用側回路RC2における更なる冷媒漏洩が抑制されるようになっている。
よって、空調システム100aにおいても利用側回路RC2からの漏洩冷媒量が危険性のある値(例えば燃焼下限濃度や酸欠を招く値等)に到達することが抑制されている。したがって、冷媒漏洩に関し保安性が確実に確保されるようになっている。
また、冷媒放出機構として冷媒放出機構21a(リリーフ弁)が用いられることで、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、簡易且つ高精度に外部空間へ冷媒が放出されるようになっている。
(7-2)変形例2
また、例えば、図5に示す空調システム100bのように、冷媒放出回路RC3において「冷媒放出機構」として冷媒放出機構21bが配置されてもよい。冷媒放出機構21bは、開状態と閉状態とを切換可能な電磁弁である。冷媒放出機構21b(電磁弁)は、コントローラ70と電気的に接続されており、開状態(第1状態)に制御されることで冷媒放出回路RC3と外部空間が連通させる開放状態となる。
係る空調システム100bによっても、冷媒漏洩第4制御(図3のステップS110)において、コントローラ70によって、冷媒放出機構21b(電磁弁)が開状態(開放状態)に制御されることで、上記実施形態と同様の作用効果が実現されうる。すなわち、空調システム100bにおいても、冷媒漏洩が生じた際に、コントローラ70によって冷媒漏洩第4制御が実行され、熱源側第5制御弁23が閉状態に制御されるとともに熱源側第4制御弁22が開状態(最大開度)に制御されることで、冷媒放出回路RC3の第2流路RP2は遮断され、第1流路RP1は開通して熱源側回路RC1と連通した状態となる。その結果、熱源側回路RC1内の冷媒が第1流路RP1へ送られる。また、冷媒漏洩第4制御において、冷媒放出機構21b(電磁弁)が直接的に開状態に制御されることで、冷媒放出回路RC3と外部空間が連通する。その結果、熱源側回路RC1から第1流路RP1に送られた冷媒が外部空間へ放出される。これにより、熱源側回路RC1から利用側回路RC2への冷媒の流れが抑制され、利用側回路RC2における更なる冷媒漏洩が抑制される。
よって、空調システム100bにおいても利用側回路RC2からの漏洩冷媒量が危険性のある値(例えば燃焼下限濃度や酸欠を招く値等)に到達することが抑制されている。したがって、冷媒漏洩に関し保安性が確実に確保されるようになっている。
また、冷媒放出機構として冷媒放出機構21b(電磁弁)が用いられることで、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、簡易且つ高精度に外部空間へ冷媒が放出されるようになっている。
なお、冷媒放出機構21bは電磁弁ではなく、開度調整が可能な電子膨張弁であってもよい。係る場合でも、同様の作用効果を奏する。
(7-3)変形例3
また、例えば、図6に示す空調システム100cのように、冷媒放出回路RC3において「冷媒放出機構」として冷媒放出機構21cが配置されてもよい。冷媒放出機構21cは、加熱されることにより溶融する公知の可溶栓(従来より安全装置として一般的に採用されている溶栓)である。可溶栓の構成態様については特に限定されないが、例えば低融点金属が充填された貫通孔を有するネジ状の部品である。なお、低融点金属の材料は、特に限定されないが、例えばインジウム63.5質量%、ビスマス35質量%、錫0.5質量%、及びアンチモン1.0%からなる合金が用いられる。
冷媒放出機構21cは、所定の加熱手段により加熱されて所定の第1温度Te1以上となった場合に、低融点金属が溶融して、流体が貫通孔を通過できる開放状態(第1状態)となる。冷媒放出機構21cが開放状態となると、冷媒放出回路RC3内の冷媒が外部へ放出される。
また、空調システム100cでは、冷媒放出機構21c(可溶栓)を直接的又は間接的に加熱するための加熱部28が冷媒放出機構21cの周囲に配置されている。加熱部28はコントローラ70によって状態を制御され、発熱状態となることで冷媒放出機構21cを第1温度Te1以上に加熱する。加熱部28は、例えば通電されることで発熱状態となる電気ヒータである。
空調システム100cでは、冷媒漏洩第4制御(図3のステップS110)において、コントローラ70によって、加熱部28が発熱状態に制御される。これにより、冷媒放出機構21cが第1温度Te1以上に加熱され、これに応じて開放状態となる。
係る空調システム100cによっても、上記実施形態と同様の作用効果が実現されうる。すなわち、空調システム100cにおいても、冷媒漏洩が生じた際に、コントローラ70によって冷媒漏洩第4制御が実行され、熱源側第5制御弁23が閉状態に制御されるとともに熱源側第4制御弁22が開状態(最大開度)に制御されることで、冷媒放出回路RC3の第2流路RP2は遮断され、第1流路RP1は開通し熱源側回路RC1と連通した状態となる。その結果、熱源側回路RC1内の冷媒が第1流路RP1へ送られる。また、空調システム100cでは、冷媒漏洩第4制御において、冷媒放出機構21cが第1温度Te1以上に加熱されるように、コントローラ70によって加熱部28が発熱状態に制御される。その結果、冷媒放出機構21cが第1温度Te1以上に上昇し開放状態となり(すなわち、コントローラ70によって冷媒放出機構21cが間接的に開放状態に制御され)、熱源側回路RC1から第1流路RP1に送られた冷媒が外部空間へ放出される。これにより、熱源側回路RC1から利用側回路RC2への冷媒の流れが抑制され、利用側回路RC2における更なる冷媒漏洩が抑制されるようになっている。
よって、空調システム100cにおいても利用側回路RC2からの漏洩冷媒量が危険性のある値(例えば燃焼下限濃度や酸欠を招く値等)に到達することが抑制されている。したがって、冷媒漏洩に関し保安性が確実に確保されるようになっている。
また、冷媒放出機構として冷媒放出機構21c(可溶栓)が用いられることで、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、簡易且つ高精度に外部空間へ冷媒が放出されるようになっている。
なお、空調システム100cでは、冷媒漏洩第4制御実行後、冷媒放出が完了したと想定される時(すなわち、冷媒放出完了フラグM8が立てられた時)にコントローラ70によって加熱部28の発熱状態が解除されるようにされればよい。
また、加熱部28は必ずしも電気ヒータには限られず、発熱状態となることで冷媒放出機構21cを第1温度Te1以上に加熱することが可能である限り、他の機器が採用されてもよい。例えば、加熱部28は、圧縮機11から吐出される高圧のホットガスが流れるホットガス配管であってもよい。係る場合でも、冷媒漏洩時に係る配管が冷媒放出機構21c(可溶栓)に対して熱的に接続されることで、電気ヒータが用いられる例と同様の作用効果を実現しうる。係る場合には、冷媒漏洩第4制御において、係るホットガス配管と圧縮機11とを連通させ、圧縮機11を所定の回転数で駆動させることで、ホットガス配管にホットガスが送られる。その結果、冷媒放出機構21cが第1温度Te1以上に加熱され、これに応じて開放状態となる。このような例によると、圧縮機11は、ホットガス配管とともに、冷媒放出機構21cを直接的又は間接的に加熱する「加熱部」に相当しうる。
(7-4)変形例4
上記実施形態では、熱源側第2制御弁17が、冷媒漏洩第3制御(ポンプダウン運転)において閉状態に制御され、冷媒漏洩時における利用側回路RC2への冷媒の流れを妨げる制御弁(特許請求の範囲記載の「第1弁」)として機能していた。しかし、必ずしもこれに限定されず、熱源側第2制御弁17以外の弁を、係る「第1弁」として機能させてもよい。
例えば、液側連絡配管L1上に電磁弁を配置し、係る電磁弁を冷媒漏洩第3制御において閉状態に切り換えることで、「第1弁」として機能させてもよい。係る場合にも上記実施形態と同様の作用効果を実現しうる。
また、例えば、各利用ユニット40における利用側膨張弁41を冷媒漏洩第3制御において閉状態に切り換えることで、「第1弁」として機能させてもよい。係る場合にも上記実施形態と同様の作用効果を実現しうる。
(7-5)変形例5
上記実施形態では、熱源側第2制御弁17、熱源側第4制御弁22、及び熱源側第5制御弁23が電子膨張弁で構成される場合について説明した。しかし、熱源側第2制御弁17、熱源側第4制御弁22、及び/又は熱源側第5制御弁23は、閉状態と開状態とを切換可能な弁である限り、他の制御弁(例えば電磁弁)であってもよい。
(7-6)変形例6
上記実施形態では、利用側回路RC2における冷媒漏洩が検出された際に、冷媒漏洩第1制御、冷媒漏洩第2制御、冷媒漏洩第3制御及び冷媒漏洩第4制御を行っていた(図3のステップS107―S110)。この点、冷媒漏洩第1制御は、対象空間において局所的に冷媒濃度が高い領域が生じることを抑制する、という観点から実行されることが好ましい。また、冷媒漏洩第2制御及び冷媒漏洩第3制御についても、冷媒漏洩ユニットへの冷媒の流入を抑制し、更なる冷媒漏洩を抑制するという観点上、実行されることが好ましい。しかし、上記(6-1)の作用効果を実現するうえで、冷媒漏洩第1制御、冷媒漏洩第2制御、及び/又は冷媒漏洩第3制御は、必ずしも必要ではなく、適宜省略が可能である。すなわち、図3のステップS107―S109のいずれか/全てについては適宜省略されてもよい。なお、係る場合、冷媒漏洩第4制御(ステップS110)において、圧縮機11が運転されるように構成されてもよい。
(7-7)変形例7
上記実施形態における冷媒回路RC(熱源側回路RC1、利用側回路RC2及び/又は冷媒放出回路RC3)の構成態様は、必ずしも図1及び図4―6に示す態様には限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば以下のような変更が可能である。
熱源側第2制御弁17は、必ずしも熱源側回路RC1内に配置される必要はない。例えば、熱源側第2制御弁17は、液側連絡配管L1に配置されてもよい。
また、熱源側第4制御弁22は、必ずしも冷媒放出回路RC3内に配置される必要はない。例えば、熱源側第4制御弁22は、熱源側回路RC1内(例えば第6配管P6又はその分岐管上)に配置されてもよい。
また、冷媒放出回路RC3には、第2流路RP2が構成された。この点、第2流路RP2の構成態様については適宜変更が可能である。具体的には、上記実施形態において、第2流路RP2は、一端が第1流路RP1の両端間に接続され、他端が第11配管P11に接続されるように構成されていた。しかし、第2流路RP2は、必ずしも係る態様で構成される必要はない。例えば、第2流路RP2の他端は、運転に著しい支障が生じない限り、他の部分(第1配管P1-第10配管P10のいずれか、液側連絡配管L1、又はガス側連絡配管G1等)に接続されてもよい。
また、冷媒放出機構21の誤作動の抑制、冷媒放出回路RC3における液封防止という観点からは、上記実施形態における態様で第2流路RP2が構成されることが好ましい。しかし、冷媒漏洩が生じた際に冷媒回路RC内の冷媒を外部に放出する、という観点上は、第2流路RP2(熱源側第5制御弁23、圧力調整弁24)については必ずしも必要ではなく、適宜省略可能である。
また、冷媒放出回路RC3の配置位置については、必ずしも図1等に示す態様には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、冷媒放出回路RC3は、熱源側回路RC1の第5配管P5に接続されるように構成されてもよい。
(7-8)変形例8
上記実施形態では、冷媒回路RC(利用側回路RC2)における冷媒漏洩を検出する冷媒漏洩センサ50は、利用ユニット40内に配置された。利用側回路RC2から流出する冷媒を迅速に検出するという観点上、利用ユニット40内に配置されることが好ましい。しかし、冷媒漏洩センサ50は、利用側回路RC2から流出する冷媒を検出可能な限り、必ずしも利用ユニット40内に配置される必要はない。例えば、冷媒漏洩センサ50は、対象空間において利用ユニット40の外部において配置されてもよい。
(7-9)変形例9
上記実施形態では、冷媒回路RC(利用側回路RC2)における冷媒漏洩を検出する「冷媒漏洩検出部」として、利用側回路RC2から漏洩する冷媒を直接的に検出する冷媒漏洩センサ50が用いられる場合について説明した。しかし、冷媒漏洩が生じた事実を検出可能な限り、必ずしも冷媒漏洩センサ50は必要ではなく、冷媒漏洩判定部74は他のセンサの検出値を用いて冷媒漏洩の有無を判定してもよい。例えば、冷媒回路RCに配置される熱源側センサ26又は利用側センサ46の検出値を用いて、冷媒の状態に基づき冷媒漏洩を判定してもよい。係る場合、当該センサは冷媒漏洩判定部74とともに「冷媒漏洩検出部」に相当する。
この点、冷媒漏洩センサ50の検出値に代えて、他のセンサの検出値を用いて冷媒漏洩を判定する場合には、冷媒漏洩検出条件については、冷媒回路RC内の冷媒の種別、センサの種別、設計仕様や設置環境等に応じて、適宜設定されればよい。例えば、冷媒漏洩検出条件は、係るセンサの検出値が所定の閾値以上又は未満である状態が所定時間継続することをもって満たされるものとされてもよい。
(7-10)変形例10
上記実施形態では、コントローラ70は、冷媒漏洩第4制御実行開始後(冷媒放出開始後)、所定の冷媒放出完了条件が満たされることを契機として、圧縮機11を停止して待機状態となっていた。そして、冷媒放出完了条件は、冷媒漏洩第4制御実行開始後、所定時間t2が経過したことをもって満たされるものとされていた。係る冷媒放出完了条件は、必ずしもこれに限定されず、冷媒回路RC内の冷媒の放出が完了したか否かを判別可能な条件である限り、設計仕様や設置環境等に応じて適宜変更が可能である。例えば、冷媒放出完了条件が満たされるか否かは、各センサ(26、46)の検出値に基づき判断されてもよい。
(7-11)変形例11
上記実施形態における空調システム100では、1台の熱源ユニット10と複数台の利用ユニット40が連絡配管(G1、L1)で接続されていた。しかし、熱源ユニット10及び/又は利用ユニット40の台数については、設置環境や設計仕様に応じて適宜変更が可能である。例えば、複数台の熱源ユニット10が、直列又は並列に配置されてもよい。また、1台のみの利用ユニット40が、1台の熱源ユニット10と接続されてもよい。
(7-12)変形例12
上記実施形態では、コントローラ70は、冷媒漏洩報知情報をリモコン60に出力させることで、リモコン60を所定の情報(冷媒漏洩報知情報等の報知情報)を出力させるための「出力部」として機能させていた。この点、リモコン60以外の機器に所定の情報を出力させることで、係る機器を「出力部」として機能させてもよい。
例えば、音声を出力可能なスピーカを配置して、当該スピーカに所定の警告音やメッセージ音声を冷媒漏洩報知情報として出力させてもよい。また、LEDランプ等の光源を配置して、当該光源を点滅又は点灯させることで冷媒漏洩報知情報等の報知情報を出力させてもよい。また、空調システム100が適用される施設や現場から離れた遠隔地に設置される集中管理機器等の装置において情報を出力可能なユニットを配置して冷媒漏洩報知情報等の報知情報を出力させてもよい。
なお、リモコン60は、必ずしも必要でない場合には、適宜省略が可能である。
(7-13)変形例13
上記実施形態では、熱源ユニット制御部30と利用ユニット制御部48とが通信線cbを介して接続されることで、空調システム100の動作を制御するコントローラ70が構成されていた。しかし、コントローラ70の構成態様については必ずしもこれに限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。すなわち、コントローラ70に含まれる要素(71-77)が実現される限り、コントローラ70の構成態様については特に限定されない。すなわち、コントローラ70に含まれる各要素(71-77)の一部又は全部は、必ずしも、熱源ユニット10及び利用ユニット40のいずれかに配置される必要はなく、他の装置において配置されてもよいし、独立に配置されてもよい。
例えば、熱源ユニット制御部30及び各利用ユニット制御部48の一方又は双方、とともに/に代えて、リモコン60や集中管理機器等の他の装置によってコントローラ70を構成してもよい。係る場合、他の装置については、熱源ユニット10又は利用ユニット40と通信ネットワークで接続された遠隔地において配置されてもよい。
また、例えば、熱源ユニット制御部30のみによってコントローラ70が構成されてもよい。
(7-14)変形例14
上記実施形態では、R32が冷媒回路RCを循環する冷媒として用いられていた。しかし、冷媒回路RCで用いられる冷媒は、特に限定されず他の冷媒であってもよい。例えば、冷媒回路RCでは、HFO1234yf、HFO1234ze(E)やこれらの冷媒の混合冷媒などが、R32に代えて用いられてもよい。また、冷媒回路RCでは、R407CやR410A等のHFC系冷媒を用いられてもよい。また、冷媒回路RCでは、CO等の冷媒が用いられてもよい。
(7-15)変形例15
上記実施形態において本開示に係る思想は、空調システム100に適用されていた。しかし、これに限定されず、本開示に係る思想は、冷媒回路を有する他の冷凍装置(例えば給湯器やヒートポンプチラー等)にも適用可能である。
(7-16)変形例16
上記実施形態における冷媒放出機構21(破裂板)は、変形例1-3に記載の冷媒放出機構21a(リリーフ弁)、冷媒放出機構21b(電磁弁又は電子膨張弁)、及び冷媒放出機構21c(可溶栓)のいずれか又は全てとともに、冷媒放出回路RC3において配置されてもよい。これにより、利用側回路RC2において冷媒漏洩が生じた場合に、さらに高精度に外部空間へ冷媒が放出される。また、単位時間当たりに外部空間へ放出される冷媒量をより大きくすることが可能となる。
(8)
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
本開示は、冷媒回路を含む冷凍装置において利用可能である。
10 :熱源ユニット
11 :圧縮機
12 :アキュームレータ
13 :四路切換弁(流路切換弁)
14 :熱源側熱交換器
15 :過冷却器
16 :熱源側第1制御弁
17 :熱源側第2制御弁(第1弁)
18 :熱源側第3制御弁
19 :液側閉鎖弁
20 :ガス側閉鎖弁
21、21a―c :冷媒放出機構
22 :熱源側第4制御弁(制御弁)
23 :熱源側第5制御弁(第2制御弁)
24 :圧力調整弁
25 :熱源側ファン
26 :熱源側センサ
28 :加熱部
30 :熱源ユニット制御部
40(40a、40b):利用ユニット
41 :利用側膨張弁(減圧弁)
42 :利用側熱交換器
45 :利用側ファン
46 :利用側センサ
48 :利用ユニット制御部
50(50a、50b):冷媒漏洩センサ(冷媒漏洩検知部)
60(60a、60b):リモコン
70 :コントローラ(制御部)
74 :冷媒漏洩判定部(冷媒漏洩検知部)
100、100a―c:空調システム
151 :メイン流路
152 :サブ流路
G1 :ガス側連絡配管
L1 :液側連絡配管
P1―P18 :第1配管-第18配管
RC :冷媒回路
RC1 :熱源側回路
RC2 :利用側回路
RC3 :冷媒放出回路
RP1 :第1流路
RP2 :第2流路
特開平5-118720号公報

Claims (4)

  1. 利用側回路(RC2)と、前記利用側回路と接続される熱源側回路(RC1)と、前記熱源側回路と接続される冷媒放出回路(RC3)と、を含む冷媒回路(RC)と、
    前記利用側回路における冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知部(50、74)と、
    前記冷媒放出回路又は前記熱源側回路に配置され、開状態となることで前記熱源側回路と前記冷媒放出回路とを連通させる制御弁(22)と、
    前記冷媒放出回路に配置され、第1状態になることで前記冷媒放出回路と前記冷媒回路外の外部空間とを連通させ前記冷媒放出回路から前記外部空間へ冷媒を放出させる冷媒放出機構(21)と、
    機器(11、13、17、21、22、23、41・・・)の状態を制御する制御部(70)と、
    第2制御弁(23)と、
    圧力調整弁(24)と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記冷媒漏洩検知部によって前記利用側回路における冷媒漏洩が検知されていない場合には、前記制御弁を閉状態に制御し、
    前記冷媒漏洩検知部によって前記利用側回路における冷媒漏洩が検知された場合には、前記制御弁を閉状態から開状態に切り換え、前記冷媒放出機構を直接的又は間接的に前記第1状態に移行させ、
    前記冷媒放出機構は、前記冷媒放出回路内の圧力が第1閾値以上となった場合に前記第1状態となる破裂板であ
    前記冷媒放出回路は、一端が前記熱源側回路に接続される第1流路(RP1)と、前記第1流路とは別に前記熱源側回路に接続される第2流路(RP2)とをさらに含み、
    前記制御弁は、開状態となることで前記熱源側回路から前記第1流路への冷媒の流れを許容し、
    前記第2制御弁は、前記第2流路上に配置され、開状態となることで前記第2流路から前記熱源側回路への冷媒の流れを許容し、
    前記圧力調整弁は、前記第2流路上において前記第2制御弁と前記熱源側回路との間に配置され、前記冷媒放出回路内の圧力が第3閾値以上となった時に前記冷媒放出回路内の圧力を前記熱源側回路へと逃がす、
    冷凍装置(100)。
  2. 前記制御部は、前記冷媒漏洩検知部によって前記利用側回路における冷媒漏洩が検知されていない場合には前記第2制御弁を開状態に制御し、前記冷媒漏洩検知部によって前記利用側回路における冷媒漏洩が検知された場合には前記第2制御弁を開状態から前記閉状態に切り換える、
    請求項に記載の冷凍装置(100)。
  3. 前記利用側回路に配置され、開度に応じて冷媒を減圧する減圧弁(41)をさらに備え、
    前記制御部は、前記冷媒漏洩検知部によって前記利用側回路における冷媒漏洩が検出された場合には前記減圧弁を閉状態に制御する、
    請求項1又は2に記載の冷凍装置(100)。
  4. 前記熱源側回路に配置され、冷媒を圧縮する圧縮機(11)と、
    前記熱源側回路及び前記利用側回路間における冷媒の流れを切り換える流路切換弁(13)と、
    前記熱源側回路に配置され冷媒の熱交換器として機能する熱源側熱交換器(14)と、
    前記利用側回路に配置され冷媒の熱交換器として機能する利用側熱交換器(42)と、
    閉状態に切り換えられることで、前記熱源側回路及び前記利用側回路間における高圧冷媒の流れを遮る第1弁(17)と、
    をさらに備え、
    前記制御部は、
    正サイクル運転時には前記流路切換弁を正サイクル状態に制御することで前記熱源側熱交換器を冷媒の凝縮器又は放熱器として機能させるとともに前記利用側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させ、
    逆サイクル運転時には前記流路切換弁を逆サイクル状態に制御することで前記熱源側熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるとともに前記利用側熱交換器を冷媒の凝縮器又は放熱器として機能させ、
    前記冷媒漏洩検知部によって前記利用側回路における冷媒漏洩が検出された時には、前記流路切換弁を前記正サイクル状態に制御するとともに前記第1弁を閉状態に制御し、前記圧縮機を運転させる、
    請求項1からのいずれか1項に記載の冷凍装置(100)。
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