JP2000028212A

JP2000028212A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2000028212A
Application number: JP10198499A
Authority: JP
Inventors: Norio Kumakawa; 範夫熊川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-07-14
Filing date: 1998-07-14
Publication date: 2000-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】地球環境にやさしく、かつ機器としての安全
性が高い冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷媒として可燃性冷媒を使用する冷凍サ
イクル装置において、圧縮機２１の吐出側および吸入側
に接続した配管系の途中に三方弁３１と特殊圧力容器３
２および開閉弁２５を介装し、開閉弁２５と膨張弁２４
の間の圧縮機を含む配管系を屋外ないし強制換気下に配
置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として空気調和
機，除湿装置，冷蔵装置などに用いる冷凍サイクル装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、この種の冷凍装置におい
ては、冷媒としてクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）で
あるＲ１２冷媒等や、ハイドロクロロフルオロカーボン
（ＨＣＦＣ）であるＲ２２冷媒等を使用し、冷凍機油と
して鉱物油を使用していた。

【０００３】また、例えば特開平５−１５７３７９号公
報に記載する技術においては、ハイドロフルオロカーボ
ン（ＨＦＣ）であるＲ１３４ａ冷媒を用いて冷凍装置を
構成し、圧縮機の冷凍機油として、冷媒に対して相互溶
解性がないハードアルキルベンゼン油（非相溶系）を使
用することにより、冷凍機油の粘度を規定して圧縮機の
潤滑性を確保している。

【０００４】ところで、ＣＦＣやＨＣＦＣはオゾン破壊
係数（ＯＤＰ）の値が０より大きいために、１９９５年
モントリオール議定書改定に基づき、ＣＦＣは１９９５
年末全廃し、ＨＣＦＣも１９９６年から規制を開始し、
２０２０年に全廃することが規定されており、ＣＦＣ／
ＨＣＦＣの代替冷媒としてＨＦＣが注目されている。し
かし、ＨＦＣは地球温暖化係数（ＧＷＰ）の値が大き
く、地球環境保護としては、ＯＤＰ＝０であるばかりで
なく、ＧＷＰ＝０であるプロパンやブタン等のハイドロ
カーボン（ＨＣ）が有力候補の１つである。また、他の
代替可能な冷媒としては、アンモニアや、ＨＦＣの中の
Ｒ３２，Ｒ１５２ａなどの可燃性を有してＧＷＰの小さ
なものもある。

【０００５】しかし、上記したハイドロカーボン（Ｈ
Ｃ）等の可燃性を有する冷媒は、万一に冷凍サイクルの
外部への漏洩した場合に危険である。特に、室内側に配
置する熱交換器等から漏れ出る場合には、漏洩した可燃
性の冷媒ガスが閉ざされた空間内に溜ることになり、爆
発等の危険性が大きくなる。

【０００６】また、空調機等の冷凍サイクル内に可燃性
ガスを充填したまま流通した場合、台数が多数集まった
倉庫や船舶や貨物車等においては、全体としてかなり危
険物になる恐れとなる。

【０００７】この可燃性冷媒ガスの漏洩による危険を回
避するために、室内側の熱交換器に二次回路を通して水
等の不燃性の流体を冷媒として供給する冷凍サイクルが
ある。この場合には、可燃性の冷媒を使用する一次回路
で生起した冷熱および温熱を、不燃性の冷媒を使用する
二次回路へ熱交換器を通して供給するので、一次回路を
屋外もしくは強制換気可能な場所に設置することによ
り、可燃性の冷媒が室内に漏洩することの危険を回避す
ることができる。また、流通の段階の危険を無くすため
には、市場にてガス充填という方法にて回避することも
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、二次回路を用
いる場合には、設備の増大に伴うコストアップを招くと
ともに、可燃性の冷媒を使用する一次回路と不燃性の流
体を冷媒とする二次回路との間に設ける熱交換器での熱
損失に起因した冷凍サイクル性能の低下が生じる問題が
あった。また、市場で可燃性冷媒を充填すると、充填量
のバラツキや作業の危険性等から問題になる。

【０００９】本発明は、上記した課題を解決するもので
あり、冷媒として、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）＝０、地
球温暖化係数（ＧＷＰ）＝０のハイドロカーボン（Ｈ
Ｃ）やアンモニアやＨＦＣの中のＲ３２，Ｒ１５２ａな
どの可燃性を有してＧＷＰの小さい冷媒を使用すること
により地球環境に優しく、かつ機器としての安全性が高
い冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記して課題を解決する
ために、本発明は、空気調和の制御対象空間をなす室の
内部に配置する室内熱交換器と、前記室の外部に配置す
る室外熱交換器と、冷媒の圧縮を行う圧縮機と、冷媒の
減圧を行う膨張弁との各機器間を冷媒配管で接続して冷
媒回路を形成した冷凍サイクル装置において、冷媒とし
て可燃性冷媒を使用し、圧縮機の吐出側に三方弁と空調
機据付時に装着する特殊圧力容器を介装し、圧縮機の吸
入側に開閉弁を介装し、開閉弁と膨張弁の間の圧縮機を
含む配管系を屋外ないしは強制換気下に配置したもので
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記して課題を解決するために、
本発明は、空気調和の制御対象空間をなす室の内部に配
置する室内熱交換器と、前記室の外部に配置する室外熱
交換器と、冷媒の圧縮を行う圧縮機と、冷媒の減圧を行
う膨張弁との各機器間を冷媒配管で接続して冷媒回路を
形成した冷凍サイクル装置において、冷媒として可燃性
冷媒を使用し、圧縮機の吐出側に三方弁と空調機据付時
に装着する特殊圧力容器を介装し、圧縮機の吸入側に開
閉弁を介装し、開閉弁と膨張弁の間の圧縮機を含む配管
系を屋外ないしは強制換気下に配置したものである。

【００１２】この構成において、空調装置の据付時に可
燃性冷媒を、特殊圧力容器にて規定量を容易に充填出来
るため、流通上での火災・爆発という危険を完全に回避
できる。

【００１３】また、可燃性冷媒漏洩異常時には、冷媒を
圧縮機からおよび特殊圧力容器の間に回収した後に、開
閉弁を閉栓し三方弁を開栓することにより、装置の冷媒
を屋外ないし強制換気下において保管することができ、
室内の火災等に際して冷媒ガスの爆発等の危険性を低め
ることができる。

【００１４】また、起動・停止等の運転制御を行う制御
装置を有し、制御装置は、運転起動指示信号および運転
停止指示信号を検出する起動・停止判定回路と、起動・
停止判定信号に基づいて、開閉弁と三方弁の開閉操作を
制御する弁制御回路とを備えたものである。

【００１５】また、冷媒回路の途中に、冷房運転時にお
ける冷媒回路と暖房運転時における冷媒回路との切換手
段を備え、制御装置は、暖房運転時の運転停止に際し
て、圧縮機を一旦停止し、冷媒回路を冷房運転時の状態
に切り換えた後に、再び圧縮機を起動する運転停止前処
理回路を有するものである。

【００１６】このことにより、暖房運転時に室内に高圧
状態で存在する冷媒ガスを運転停止に先立て減圧するこ
とができ、室内熱交換器内に可燃性の冷媒ガスが高圧状
態で残留することの危険がなくなる。

【００１７】ここで、冷房専用装置においては開閉弁を
逆止弁で代用することも可能である。

【００１８】また、制御装置は、三方弁の開栓時後、一
定時間経過後において開閉弁を閉栓し、開閉弁の閉栓に
伴って圧縮機を停止するタイマー制御回路を有するもの
である。

【００１９】このことにより、室内熱交換器内に滞留す
る冷媒ガスを、圧縮機を含む開閉弁から特殊圧縮容器迄
の冷媒回路側に確実に回収して安全性を高めることがで
きる。

【００２０】また、圧縮機の吸入側の配管系における冷
媒圧力を検出する圧力センサを備え、制御装置は、三方
弁の開栓後に圧力センサで検出する冷媒圧力が設定停止
圧力以下に達した時点で開閉弁を閉栓し、開閉弁の閉栓
に伴って圧縮機を停止する圧力制御回路を有するもので
ある。

【００２１】このことにより、室内熱交換器内に滞留す
る冷媒ガスを、圧縮機を含む開閉弁と特殊圧力タンクま
での容易に耐圧構造に出来る配管系統に確実に回収して
安全性を高めることができる。

【００２２】また、室内における冷媒の漏洩の有無を検
出するガスセンサを備え、制御装置は、ガスセンサで冷
媒の漏洩を検出したときに運転を停止する冷媒漏洩異常
停止回路を有するものである。

【００２３】また、空調装置を廃棄する時に、冷房運転
して三方弁を開栓し、冷媒を特殊圧力容器に回収を始め
る。そして、圧縮機の吸入側に介装した圧力センサの設
定停止圧力以下に達した時点で、開閉弁を閉栓状態にし
て、大半の冷媒ガスを特殊圧力容器に、回収することが
できるものである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説
明する。図１において、冷凍サイクル装置１００は、大
別すると、空気調和の制御対象空間をなす内部に配置す
る室内ユニット１０と、前記室の外部に配置する室外ユ
ニット２０と、運転制御を行う制御装置３０からなる。
冷凍サイクル装置１００に使用する冷媒としては、ハイ
ドロカーボン（ＨＣ）を主成分とするものや、アンモニ
アを主成分とするものや、ＨＦＣの中のＲ３２，Ｒ１５
２ａなどを可燃性を有してＧＷＰの小さなものを使用す
る。

【００２５】室内ユニットは、冷房運転時に蒸発器（吸
熱器）をなし、暖房運転時に凝縮器（放熱器）をなす室
内熱交換器１１を備えている。

【００２６】室外ユニット２０は、冷媒を圧縮する圧縮
機２１と冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒が流れ
る回路を切り換える回路切換手段をなす四方弁２２と、
冷房運転時に凝縮器（放熱器）をなし、暖房運転時に蒸
発器（吸熱器）をなす室外熱交換器２３と、冷媒を減圧
する膨張弁２４と、圧縮機２１への流入冷媒量の調整を
行うアキュームレータ２７と、四方弁２２とアキューム
レータ２７との間の冷媒回路に介装した開閉弁２５と、
四方弁２２と圧縮機２１の吐出側との間の冷媒充填・回
収時に開栓する三方弁３１と、三方弁３１に接続する冷
凍サイクル装置据付時に取り付け、冷媒を充填・回収す
る時使用する特殊圧力容器３２とを備えており、膨張弁
２４，四方弁２２の間に位置する圧縮機２１を含む配管
系が屋外ないしは強制換気下に配置してある。

【００２７】開閉弁２５や三方弁３１は電磁式のものを
使用しているが、場合によっては手動式も含めて他の形
式の弁を使用することも可能であり、冷房専用装置にお
いては開閉弁は逆止弁で代替することも可能である。

【００２８】制御装置３０は、制御ラインで各機器に接
続してあり、温度等を制御指標とする運転制御回路と、
運転起動指示信号および運転停止指示信号を検出する起
動・停止判定回路と、起動・停止判定回路の指示に基づ
いて三方弁３１および開閉弁２５の開閉操作を制御する
弁開閉制御回路と、暖房運転時の運転停止に際して、圧
縮機２１を一旦停止し、四方弁２２を操作して冷媒回路
を冷房運転状態に切り換えた後に、再び圧縮機２１を起
動する運転前処理回路とを有している。

【００２９】上記した構成において、冷凍サイクル装置
１００の運転時には、制御装置３０が運転起動指示信号
を検出して三方弁３１を開栓に、開閉弁２５を開栓操作
する。そして、特殊圧力容器３２内の冷媒ガスを圧縮機
２１を含む配管系内に戻す。タイマー制御により冷媒ガ
スが配管内に戻ってから、三方弁３１を閉栓状態にし、
圧縮機２１を始動する。冷房運転時には、実線で示すよ
うに、圧縮機２１から吐出する高温・高圧の冷媒ガスが
四方弁２２をへて凝縮器（放熱器）をなす室外熱交換器
２３に流入し、凝縮（放熱）により液相となる。この液
相となった冷媒は、膨張弁２４を通って蒸発器（吸熱
器）をなす室内熱交換器１１に流入し、蒸発（吸熱）に
より気相となる。この気相となった冷媒ガスは、四方弁
２２およびアキュームレータ２７を経て再び圧縮機２１
へ流入する。暖房運転時には、波線で示すように、四方
弁２２が切り換わり、室内熱交換器１１が凝縮器（放熱
器）となり、室外熱交換器２３が蒸発器（吸熱器）とな
る。

【００３０】冷凍サイクル装置１００の運転停止時に
は、運転停止指示信号を検出して、開閉弁２５を閉栓、
三方弁３１を開栓操作する。前記操作は、三方弁３１を
開栓し、室内ユニット１０の冷媒回路を循環している可
燃性の冷媒を室外ユニット２０の冷媒回路内に回収した
後、開閉弁２５を閉栓する。

【００３１】このように、装置停止状態において、可燃
性の冷媒を室外ユニット２０の冷媒回路内に回収して屋
外ないし強制換気下に保管することにより、室内側の配
管系統において冷媒ガスが漏洩するような損傷が発生し
ても室内へ冷媒ガスが漏れる事態を回避することができ
る。室内に着火源が存在しても冷媒ガスに引火する危険
性を低めることができる。

【００３２】冷凍サイクル装置１００の運転中におい
て、冷媒の漏洩を認知した場合には、運転上述した停止
時の操作を、手動操作または自動操作により行うことに
よって冷媒を室外ユニット２０の冷媒回路内に回収した
後に、圧縮機２１を停止させる。

【００３３】また、冷凍サイクル装置の据え付け時に、
取付特殊圧力容器３２により、冷媒ガスの充填・回収を
容易に行なえ、着脱容易なため、冷凍サイクル装置の搬
送・保管において、爆発や火災等の危険が回避できる。

【００３４】図２に示すように、室内への冷媒ガスの漏
洩を検出するガスセンサ３３を設け、制御装置３０に冷
媒漏洩異常停止回路を設け、ガスセンサ３３で冷媒の漏
洩を検出した時点で、冷房運転時であれば、三方弁３３
を開栓し冷媒を室外ユニット２０の冷媒回路内に回収し
て、開閉弁２５を閉栓し、圧縮機２１を停止する。ま
た、暖房運転時であれば、圧縮機２１を一旦停止し、四
方弁２２を切り換え、冷凍サイクル内の冷媒圧力をバラ
ンスをとり、圧縮機２１を運転する。そして、三方弁を
開栓し、冷媒を室外ユニット２０の冷媒回路に回収を行
い、開閉弁２５を閉栓し、室内への冷媒ガス漏れを停止
させ、ガス漏れによる爆発を防止して装置の安全性を高
めることができる。

【００３５】図３に示すように、圧縮機２１の吸入側で
四方弁２２と室内ユニット１０も間の冷凍サイクロ配管
に圧力センサ３４を設置し、室外ユニット２０内の冷媒
回路に冷媒ガスを回収するとき、より効率的に、確実に
回収ができるので、室内の火災等に際して冷媒ガスに引
火する危険性を更に低めることができる。

【００３６】

【発明の効果】上記したように本発明によれば、冷媒ガ
スを冷凍サイクル装置と別に流通させるために、冷凍サ
イクル装置の保管・流通にかかる安全性が確保でき、大
幅なコスト削減が可能になる。また、決められた特殊圧
力容器ということで、冷凍サイクル装置の据え付け時の
冷媒ガス充填が、正確に迅速に実施されて、品質向上と
なる。

【００３７】また、冷凍サイクル装置の廃棄時に、冷媒
ガスを回収した特殊圧力容器を取り外して回収・リサイ
クルすれば、資源回収と安全性向上につながる。

【００３８】また、開閉弁と三方弁の間の圧縮機を含む
比較的強度の強い配管系統を屋外ないし強制換気下に配
置することにより、装置の停止状態において、可燃性の
冷媒を屋外ないし強制換気下に保管することができ、室
内の火災等に際して冷媒ガスに引火する危険性を低める
ことができるとともに、冷媒漏洩時に、閉じた空間をな
す室内に多量の冷媒ガスが滞留することや、空気中に高
濃度に可燃性の冷媒が滞留することを回避して安全性を
確保することができる。

【００３９】開閉弁と三方弁の開閉操作を制御する開閉
弁制御手段とを備えることにより、常に停止時において
冷媒を、大半を特殊圧力容器と残を開閉弁と三方弁の間
の配管系内に保管することができる。また、これらの配
管系内は、熱交換器より構造が簡単で冷媒ガス洩れが少
ないところであるので、かなり安全性の確保は容易であ
る。

【００４０】冷媒ガス回収時に、圧力センサで検出する
冷媒圧力が設定圧力以下に達した時点で開閉弁を閉栓し
て圧縮機を停止する圧力制御手段を設けることにより、
冷媒を室外ユニットの圧縮機を含む配管系内に確実に回
収して安全性を高めることができる。

【００４１】ガスセンサで冷媒の漏洩を検出した時点で
開閉弁および三方弁を開閉制御して、冷媒漏洩異常停止
手段を設けることにより、冷媒漏洩時の安全性を高める
ことができる。この時、三方弁の開栓から一定時間経過
後または冷媒圧力が設定停止圧力以下に達した時点で開
閉弁を閉栓することにより、冷媒を室外ユニットの開閉
弁から特殊圧力容器や圧縮機等で構成する配管系内に回
収して、安全性をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における冷凍サイクルの概念
図

【図２】本発明の他の実施形態における冷凍サイクルの
概念図

【図３】本発明のさらに他の実施形態における冷凍サイ
クルの概念図

【符号の説明】

１１室内熱交換器２１圧縮機２２四方弁２３室外熱交換器２４膨張弁２５開閉弁３１三方弁３２特殊圧力容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気調和の制御対象空間をなす室の内部
に配置する室内熱交換器と、前記室の外部に配置する室
外熱交換器と、冷媒の圧縮を行う圧縮機と、冷媒の減圧
を行う膨張弁との各機器間を冷媒配管で接続して冷媒回
路を形成した冷凍サイクル装置において、冷媒として可
燃性冷媒を使用し、圧縮機の吐出側に接続した配管系の
途中に三方弁と市場取付型の圧力容器を介装し、圧縮機
の吸入側に接続した配管系の途中に開閉弁を介装し、圧
縮機を含む室外側配管系統を、屋外または強制換気下に
配置したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】起動・停止等の運転制御を行う制御装置
を有し、制御装置は、運転起動指示信号および運転停止
信号を検出する起動・停止判定回路とを備えたことを特
徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】冷媒回路の途中に、冷房運転時における
冷媒回路と暖房運転時における冷媒回路との切り換えを
行う回路切り換えを行う回路切換手段を備え、制御装置
は、暖房運転時の運転停止に際して、圧縮機を一旦停止
し、回路切換手段により冷媒回路を冷房運転時の状態に
切り換えた後に、再び圧縮機を起動する運転停止前処理
回路を有することを特徴とする請求項２記載の冷凍サイ
クル装置。
【請求項４】圧力容器は、空調機の据え付け時の冷媒
充填および廃棄時の冷媒回収および緊急時の冷媒保管と
いう機能を特徴とする請求項２または３記載の冷凍サイ
クル装置。
【請求項５】三方弁は、冷媒充填時又は回収時又は冷
凍サイクルからの冷媒漏洩時のみ冷凍サイクルに開状態
となる請求項４記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】室内における冷媒の漏洩の有無を検出す
るガスセンサを備え、制御装置は、ガスセンサで冷媒の
漏洩を検出したときに運転を停止する冷媒漏洩異常停止
回路を有することを特徴とする請求項２〜５の何れかに
記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】圧縮機の吸入側の配管系における冷媒圧
力を検出する圧力センサを備え、制御装置は、冷媒漏洩
異常検出時又は冷媒回収時に設定以下に達した時点で開
閉弁を閉栓し、三方弁を冷凍サイクルに対し閉栓して、
圧縮機を停止する圧力制御回路を有することを特徴とす
る請求項２〜６の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】設定停止圧力は、圧縮機の吸込側の配管
系内が負圧とならない値に設定することを特徴とする請
求項７記載の冷凍サイクル装置。