JP2013053756A

JP2013053756A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2013053756A
Application number: JP2011190100A
Authority: JP
Inventors: Keiko Matsubara; 恵子松原; Akira Okuyama; 亮奥山; Toshihiko Takahashi; 俊彦高橋
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-21

Abstract

【課題】冷凍サイクルから冷媒が漏洩すると、速やかに冷媒を回収して漏洩冷媒量を極力少なくし、冷媒回収容器を小型化できる冷凍サイクル装置を提供することを課題とする。
【解決手段】冷凍サイクル装置は、冷媒が流れる冷凍サイクルの循環流路を閉塞して複数の領域に分けられるように、循環流路の少なくとも２箇所以上を開閉可能に構成した第１開閉弁５と、閉塞可能な領域毎に配置され、各領域の循環流路からの冷媒の漏洩を検知する冷媒センサ６と、循環流路の領域毎に接続され、循環流路内の冷媒を吸引して回収する回収手段（第２開閉弁７、逆止弁８、冷媒回収配管９、真空ボンベ１０）と、冷媒センサ６が冷媒の漏洩を検知すると、その冷媒センサ６が配置された領域を閉塞する少なくとも２箇所の第１開閉弁５を閉じ、その領域の循環流路に接続された回収手段により循環流路内の冷媒を回収するように制御する制御部１１とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒循環流路を有する冷凍サイクル装置において、冷媒が漏洩した際に冷媒の回収を行う冷凍サイクル装置に関する。

従来は、冷媒循環流路の最低圧力よりも低い圧力で隔離された空間容器が電磁弁を介して冷媒循環流路に接続されていて、冷媒循環流路から漏洩する冷媒を検出センサで検出すると、制御部が前記電磁弁を開くように制御し、冷媒循環流路内の冷媒を前記空間容器に回収する冷凍サイクル装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０００−１７１１３０号公報

しかしながら、上記した冷凍サイクル装置にあっては、冷媒漏洩を検知すると冷媒循環流路内に残っている全ての冷媒を回収する必要があるため、回収するタンク容量が大きくなり、装置が大型化する上、全量を回収するまでに時間がかかることから、その分冷媒の漏洩量が増えるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷媒循環流路から冷媒が漏洩した場合に、速やかに冷媒を回収することで、漏洩する冷媒量を極力少なくするとともに、冷媒回収容器を小型化することが可能な冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、冷媒が流れる循環流路を閉塞して複数の領域に分けられるように、前記循環流路の少なくとも２箇所以上を開閉可能に構成した第１開閉手段と、閉塞可能な前記領域毎に配置され、各領域の前記循環流路からの前記冷媒の漏洩を検知する検知手段と、前記循環流路の前記領域毎に接続され、前記循環流路内の冷媒を吸引して回収する回収手段と、前記検知手段が前記冷媒の漏洩を検知すると、当該検知手段が配置された前記領域を閉塞する少なくとも２箇所の前記第１開閉手段を閉じて、当該領域の前記循環流路に接続された前記回収手段により前記循環流路内の冷媒を回収するように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記回収手段は、前記冷媒を回収する冷媒回収容器と、前記循環流路の前記領域毎に接続された冷媒回収配管とが接続され、前記冷媒回収容器内を所定の圧力に保持すると共に前記冷媒回収配管の途中を開閉可能に構成する第２開閉手段がそれぞれ設けられ、前記制御手段は、前記第２開閉手段を常時閉状態に制御し、前記検知手段が冷媒の漏洩を検知すると、漏洩が検知された前記領域の前記循環流路に接続された前記冷媒回収配管の前記第２開閉手段を開いて、当該領域の前記循環流路内の冷媒を前記冷媒回収容器内に回収するように制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記回収手段は、前記冷媒を回収する冷媒回収容器と、前記循環流路の前記領域毎に接続された冷媒回収配管とが接続され、前記冷媒回収容器内を所定の圧力に保持すると共に前記冷媒回収配管の途中を開閉可能に構成する第２開閉手段がそれぞれ設けられ、前記第２開閉手段と前記冷媒回収容器との間に設けられ、高圧流体の流れによって前記冷媒回収配管からの冷媒を吸引するエジェクタと、前記エジェクタと接続され、前記エジェクタに対して前記高圧流体を供給する高圧流体供給手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２開閉手段を常時閉状態に制御し、前記検知手段が冷媒の漏洩を検知すると、漏洩が検知された前記領域の前記循環流路に接続された前記冷媒回収配管の前記第２開閉手段を開くと共に、前記高圧流体供給手段から前記エジェクタに高圧流体を供給し、前記エジェクタを介して前記領域の前記循環流路内の冷媒を前記冷媒回収容器内に回収するように制御することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記第２開閉手段の前記冷媒回収容器側には、回収された冷媒が前記循環流路側に逆流するのを防止する逆止弁がそれぞれ配置されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記冷凍サイクルは、室内機と、室外機と、前記室内機と前記室外機との間を接続して前記冷媒を循環させる第１配管と第２配管とを含み、前記室内機と前記第１配管および前記第２配管との間、あるいは、前記室外機と前記第１配管および前記第２配管との間に前記第１開閉手段を設けて閉塞可能とし、前記循環流路を２つあるいは４つの領域に分けられるようにしたことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記室外機は圧縮機を備えており、前記圧縮機により前記冷媒を圧縮して所定方向に循環させる前記循環流路と前記冷媒回収容器との間を圧力調整配管で接続し、前記圧力調整配管には、前記冷媒回収容器内の圧力を検出する圧力計と、該圧力計と前記循環流路との間を開閉可能に構成する第３開閉手段とが配置され、前記制御手段は、前記圧力計により前記冷媒回収容器内が所定の圧力よりも高くなると、前記圧力調整配管が接続された前記循環流路に位置する前記第１開閉手段を閉じ、前記第３開閉手段を開いて前記圧縮機を駆動させることで、前記冷媒回収容器内の圧力が常に所定の圧力以下に保たれるように制御することが望ましい。

本発明によれば、冷媒が流れる冷凍サイクルとしての循環流路の一部から冷媒の漏洩があっても、これを検出して速やかに冷媒を回収することにより、漏洩する冷媒量を極力少なくするとともに、冷媒回収容器を小型化できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施例１にかかる冷凍サイクル装置の全体構成図である。図２は、実施例１における冷媒回収動作を説明するフローチャートである。図３は、図１の真空計と室外機のコンプレッサとを用いて真空ボンベの真空度を維持する動作を説明するフローチャートである。図４は、本発明の実施例２にかかる冷凍サイクル装置の全体構成図である。図５は、図４のエジェクタの構造例を示す断面図である。図６は、実施例２における冷媒回収動作を説明するフローチャートである。

以下に、本発明にかかる冷凍サイクル装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施例１の冷凍サイクル装置では、室内機と室外機、および室内機と室外機との間を２系統の配管（第１配管、第２配管）を用いて接続し、冷媒を循環させながら冷房運転あるいは暖房運転を行う空調機を例にあげて説明するが、これに限定されず、空調機以外の冷凍サイクル装置で実施することも可能である。

まず、実施例１にかかる冷凍サイクル装置としての空調機の構成について説明する。図１は、本発明の実施例１にかかる冷凍サイクル装置の全体構成図である。空調機３００は、室内機１、室外機２、第１配管３、第２配管４、第１開閉手段としての第１開閉弁５−１〜５−４、検知手段としての冷媒センサ６−１〜６−８、第２開閉手段としての第２開閉弁７−１〜７−６、逆止弁８−１〜８−６、冷媒回収配管９−１〜９−６、冷媒回収容器としての真空ボンベ１０、制御手段としての制御部１１、圧力計としての真空計１２、第３開閉手段としての第３開閉弁１３、リモコン１４、および、圧力調整配管１９などを備えている。

そして、室内機１には、室内熱交換器１１０が配置され、冷房運転時には蒸発器となり、暖房運転時には凝縮器となる。また、室外機には、室外熱交換器２１０が配置されていて、冷房運転時には凝縮器となり、暖房運転時には蒸発器となる。室外機２には、さらに膨張弁２２０と、圧縮機としてのコンプレッサ２３０と、四方弁２４０とが配置されており、室内機および室外機にはそれぞれの熱交換器に見合った送風ファン１１１，２１１を備えている。

実施例１における空調機３００の特徴的な構成は、室内機１と室外機２との間を２系統の第１配管３と第２配管４とで接続することにより、冷媒を循環させる冷凍サイクルとしての循環流路が構成されている。この循環流路の途中には、第１開閉弁５−１〜５−４が配置され、第１開閉弁５−１〜５−４のうち少なくとも２箇所を閉じて閉塞することで、循環流路を複数の領域に分けられるように構成されている。

本実施例１では、図１に示すように、室内機１と、第１配管３および第２配管４との接続箇所に第１開閉弁５−１，５−２が配置され、室外機２と、第１配管３および第２配管４との接続箇所に第１開閉弁５−３，５−４が配置されている。そして、第１開閉弁５−１〜５−４のうち少なくとも２つの任意の弁を閉じることでなる閉塞可能な循環流路の各領域には、冷媒の漏洩を検知する冷媒センサ６−１〜６−８と、前記循環流路の各領域の冷媒を吸引して回収する回収手段とがそれぞれ設けられている。

実施例１における回収手段としては、図１に示すように、内部が真空に保持され、冷媒を吸引して回収する真空ボンベ１０と、循環流路の各領域と接続された冷媒回収配管９−１〜９−６とが接続され、その冷媒回収配管９−１〜９−６の途中に開閉可能な第２開閉弁７−１〜７−６がそれぞれ配置されている。さらに、実施例１の回収手段には、図１に示すように、第２開閉弁７−１〜７−６と真空ボンベ１０との間に、循環流路から真空ボンベ１０に回収された冷媒が循環流路へ逆流しないように阻止する逆止弁８−１〜８−６がそれぞれ配置されている。

また、実施例１の空調機３００は、各部を制御する制御部１１を備えている。この制御部１１は、冷媒センサ６−１〜６−８のいずれかが冷媒の漏洩を検知すると（例えば、冷媒センサ６−４が検知したとすると）、コンプレッサ２３０を停止後直ちにその冷媒センサ６−４が配置された領域（第１配管３）を第１開閉弁５−１と５−３を閉じることで閉塞し、その領域の循環流路（第１配管３）に接続された冷媒回収配管９−５の第２開閉弁７−５を開くことにより、その領域（第１配管３）に残っている冷媒が真空ボンベ１０側へ吸引されて回収される。真空ボンベ１０に回収された冷媒は、逆止弁８−１〜８−６の作用により循環流路に戻ることなく保持される。

このように、本実施例１の空調機３００は、冷凍サイクル内を冷媒が循環する循環流路に第１開閉弁５−１〜５−４を配置することにより、複数の領域に分けることができる。冷媒センサ６−１〜６−８のいずれかで冷媒の漏洩を検知すると、その領域を閉塞するために第１開閉弁５−１〜５−４のうちの２つを閉じ、その領域内の冷媒のみを回収手段によって回収するため、回収する冷媒量が少なくて済み、冷媒回収容器としての真空ボンベも小型化できるので、装置の大型化を防ぐことができる。また、本実施例１の空調機３００は、回収する冷媒量が少なくて済むことから、短時間で回収することができ、漏洩する冷媒量を極力少なくして、環境への負荷を小さくすることが可能となる。

実施例１の冷媒センサとしては、使用する冷媒の種類に応じて、冷媒ガスを検知する半導体センサや赤外線センサなどを好適に用いることができる。例えば、冷媒の種類として、ＨＦＣ（Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ５０７Ａなど）、ＨＣＦＣ（Ｒ２２など）、ＣＦＣ（Ｒ１１、Ｒ１２など）、ＨＣ（プロパン、メタン、ブタン、ＬＰＧ、イソブタン、エチレンなど）、アンモニア（ＮＨ_３）、水素（Ｈ_２）、ＶＤＣ関係（アセトン、クロロホルム、エタノール、メタノール、エチル、ジクロロメタン、エチルおよびエチレン塩化物など）、ＨＦＯ（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚe（Ｅ）など）などの冷媒を用いる場合は、半導体センサにより検出することができる。また、冷媒の種類として、二酸化炭素（ＣＯ_２）を用いる場合は、赤外線センサにより検出することができる。

冷媒の漏洩を検知する冷媒センサとしては、上記のような漏洩した冷媒ガスを直接検知するガスセンサの他、冷媒の漏洩による冷媒の圧力低下を検出する圧力センサ、あるいは、室内機１の室内熱交換器１１０や室外機２の室外熱交換器２１０の冷媒の出口温度と入口温度とを検出し、冷媒の温度変化を正常時と比較することによって漏洩の有無を検出する温度センサなどを用いても良い。また、冷媒の漏洩検知に関しては、例えば、特開２００９−２４３７１５号公報に記載の「漏洩検知管」、特開２０１０−１０１５１５号公報に記載の「冷媒漏洩検知装置」、特開２０１０−２３０１８１号公報に記載の「冷媒漏洩検知センサ」、特開２０１１−８９７１７号公報に記載の「冷凍空調装置」などに記載されている既存の技術を用いて実施しても良い。

また、第１配管３、および、第２配管４に配置された冷媒センサ６−３〜６−８は、長い配管内での冷媒の漏洩を検知し易くするため、配管全体を保護カバー３１、４１で覆い、その内側に所定間隔毎に冷媒センサを配置するようにする。図１では、１つの配管に３個の冷媒センサを配置した例を示したが、配管の長さに応じて冷媒センサの数を変える必要がある。ここでは、上記保護カバー３１、４１に用いる材質として、ＰＶＣ（ポリビニールコロライド）が好適に用いられている。そして、室内機１と室外機２の筐体内には、冷媒センサ６−１，６−２がそれぞれ配置されている。

本実施例１の空調機３００は、上記のように構成されており、図１の構成図を用いて動作を説明する。まず、冷房運転時、図１に示す室外機２のコンプレッサ２３０により圧縮された冷媒は高圧高温状態となり、室外熱交換器２１０を凝縮器として気体冷媒の熱を放出することにより凝縮（液化）する。液化した冷媒は、冷媒の流量を調節する膨張弁２２０を通って低圧低温状態となり、第１配管３を通って室内機１に送られる。低圧低温状態となった冷媒は、室内熱交換器１１０の蒸発器で蒸発し、周囲の空気から気化熱を奪ってこれを冷却する。これにより、室内機１から冷たい空気を送風することができる。室内熱交換器１１０の蒸発器で蒸発した気体冷媒は、第２配管４を通って上記コンプレッサ２３０に戻り圧縮される。冷房運転時における空調機３００は、このように動作する。

また、暖房運転時の冷媒は、四方弁２４０により流路の切替が行われて上記冷房運転時とは逆方向に流れる。つまり、暖房運転時には、図１に示す室外機２のコンプレッサ２３０により圧縮された冷媒は高圧高温状態となり、その高圧高温状態の冷媒が第２配管４を通って室内機１に送られる。室内機１の室内熱交換器１１０は、凝縮器となって気体冷媒の熱を放出することで凝縮（液化）する。これにより、室内機１から暖かい空気を送風することができる。室内熱交換器１１０の凝縮器で液化した冷媒は、第１配管３を通って室内機１に送られ、冷媒の流量を調節する膨張弁２２０を通って低圧低温状態となる。その低圧低温状態となった冷媒は、室外熱交換器２１０の蒸発器で蒸発し、周囲の空気から気化熱を奪うことで冷却され、熱交換が行われる。室外熱交換器２１０の蒸発器で蒸発した気体冷媒は、再び上記コンプレッサ２３０に戻って圧縮される。暖房運転時の空調機３００は、このように動作する。

ここで、実施例１における一連の冷媒回収動作について図２のフローチャートを元に説明する。上記冷房運転時、あるいは暖房運転時において、空調機３００の制御部１１は、冷媒センサ６−１〜６−８からの信号を常に監視し、いずれかの冷媒センサによって冷媒の漏洩を検知すると（ステップＳ１００でＹｅｓ）、コンプレッサ２３０を停止する（ステップＳ１０２）。

ここで、空調機３００の制御部１１は、冷媒センサ６−１が冷媒を検知した場合、室内機１から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−１，５−２を閉じて室内機１の循環流路を閉塞する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１は、室内機１の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−１，９−２の第２開閉弁７−１，７−２のいずれか一方、または両方を開くと（ステップＳ１０６）、内部が真空に保たれた真空ボンベ１０によって室内機１の循環流路内の冷媒が吸引され、真空ボンベ１０に回収される（ステップＳ１０８）。制御部１１は、冷媒回収後に第２開閉弁７−１，７−２を閉じる（ステップＳ１１０）。また、上記ステップＳ１００において、冷媒センサが漏洩した冷媒を検知しない間は（ステップＳ１００でＮｏ）、ステップＳ１１２で一定時間後にステップＳ１００に戻って、冷媒漏洩の有無が定期的に監視される。

また、制御部１１は、冷媒センサ６−３〜６−５のいずれか一つが冷媒を検知した場合、第１配管３から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−１，５−３を閉じて第１配管３の循環流路を閉塞する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１は、第１配管３の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−５の第２開閉弁７−５を開くと（ステップＳ１０６）、内部が真空に保たれた真空ボンベ１０によって第１配管３の循環流路内の冷媒が吸引され、真空ボンベ１０に回収される（ステップＳ１０８）。制御部１１は、冷媒回収後に第２開閉弁７−５を閉じる（ステップＳ１１０）。

また、制御部１１は、冷媒センサ６−６〜６−８のいずれか一つが冷媒を検知した場合は、第２配管４から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−２，５−４を閉じて第２配管４の循環流路を閉塞する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１は、第２配管４の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−６の第２開閉弁７−６を開くと（ステップＳ１０６）、内部が真空に保たれた真空ボンベ１０によって第２配管４の循環流路内の冷媒が吸引され、真空ボンベ１０に回収される（ステップＳ１０８）。制御部１１は、冷媒回収後に第２開閉弁７−６を閉じる（ステップＳ１１０）。

また、制御部１１は、冷媒センサ６−２が冷媒を検知した場合は、室外機２から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−３，５−４を閉じて室外機２の循環流路を閉塞する（ステップＳ１０４）。そして、制御部１１は、室外機２の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−３，９−４の第２開閉弁７−３，７−４のいずれか一方、または両方を開くと（ステップＳ１０６）、内部が真空に保たれた真空ボンベ１０によって室外機２の循環流路内の冷媒が吸引され、真空ボンベ１０に回収される（ステップＳ１０８）。制御部１１は、冷媒回収後に第２開閉弁７−３，７−４を閉じる（ステップＳ１１０）。

このように、本実施例１の空調機３００では、冷媒が流れる循環流路のどこから冷媒が漏洩しても漏洩箇所を検出し、その漏洩箇所を含む冷媒の循環流路の一部の領域を閉塞し、その領域内の冷媒のみを回収するため、冷媒の回収量が少なくて済み、冷媒を回収する真空ボンベ１０の容量も小さくできるので、空調機３００を小型化することができる。

また、本実施例１の空調機３００では、回収する冷媒量が少ないため、短時間で冷媒を回収することが可能となり、また漏洩箇所を領域毎に分割して管理することができることから漏洩発見時点での冷媒が漏洩する量を少なくできるという利点がある。

冷媒回収が完了したかどうかの判定は、図示しない圧力センサにより、真空ボンベ１０内の圧力と、漏洩箇所に対応する冷媒回収配管の圧力とが同じになったことを検出するようにするか、あるいは漏洩箇所の循環流路内の圧力が大気圧以下であることを検出するようにすれば良い。あるいは、冷媒回収を開始した後所定時間が過ぎたら、第２開閉弁７−１〜７−６のうち対応する開閉弁を閉じることで、冷媒回収を終えるようにしても良い。

また、本実施例１では、真空ボンベ１０の真空度が時間の経過と共に低下することも想定される。真空度の低下した真空ボンベ１０を用いて冷媒を回収しようとすると、冷媒の回収が不充分になったり、回収時間が長くなったりするなどの問題を生じる。そこで、定期的に真空ボンベ１０を交換することが考えられるが、手間やコストがかかる。本実施例１では、図１に示すように、真空ボンベ１０と循環流路とを圧力調整配管１９で接続し、その圧力調整配管１９の途中に真空ボンベ１０の真空度を検出する真空計１２と、圧力調整配管１９を開閉する第３開閉弁１３とを配置した構成を採用している。

真空ボンベ１０内の圧力は真空であることが望ましいが、漏洩箇所から冷媒を吸引することができる所定の圧力であって構わない。例えば、真空ボンベ１０内の圧力が循環流路内を流れる冷媒の低圧側圧力よりも低ければ、吸引を行うことは可能となる。

図３は、図１における真空計１２とコンプレッサ２３０とを用いて真空ボンベ１０の真空度を維持する動作を説明するフローチャートである。実施例１の空調機３００の制御部１１は、この構成を用いて、図３に示すフローチャートの動作を実行することにより、真空ボンベ１０の真空度を常に所定の値に保つことが可能になる。

まず、空調機３００の制御部１１は、真空計１２の真空度が所定値以下かどうかを判断し、所定値以下に低下している場合（ステップＳ２００でＹｅｓ）、冷凍サイクルが冷房運転かどうかを判断する（ステップＳ２０２）。ここで冷房運転（ステップＳ２０２でＹｅｓ）であれば、コンプレッサ２３０が動作中か判断し（ステップＳ２０４）、動作していれば（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、室外機２と第１配管３との間の第１開閉弁５−３を閉じる（ステップＳ２０６）。仮にステップＳ２０２の判断で暖房運転のときはコンプレッサ２３０が動作中か判断し（ステップＳ２２０）、コンプレッサ２３０が動作中であれば（ステップＳ２２０でＹｅｓ）コンプレッサ２３０を一時停止し（ステップＳ２２２）、四方弁２４０を冷房運転の回路へ切替える。コンプレッサ２３０が停止中であれば（ステップＳ２２０でＮｏ）、直ちに四方弁２４０を冷房回路に切替える（ステップＳ２２４）。四方弁２４０で冷房回路に切替わった後は、コンプレッサ２３０を再起動させ（ステップＳ２２６）、室外機２と第１配管３との間の第１開閉弁５−３を閉じる（ステップＳ２０６）。なお、真空度は標準大気圧を基準として負圧側を正値で表すため、真空度が低い、または真空度が所定値より低いといった場合は絶対圧力では高いことになることを付記しておく。

続いて、制御部１１は、第３開閉弁１３を開いて（ステップＳ２０８）、室内機１および第１配管３内、第２配管４内の冷媒がコンプレッサ２３０に吸引されると共に、真空ボンベ１０内の空気も吸引され、真空ボンベ１０内の真空度が上昇する。この時、制御部１１は、真空計１２の真空度を監視していて、真空度が所定値を超えたか否かを判断する（ステップＳ２１０）。制御部１１は、真空度が所定値を超えていなければ（ステップＳ２０８でＮｏ）、再度ステップＳ２１０に戻って真空度の判定を行う。制御部１１は、真空度が所定値を超えると（ステップＳ２１０でＹｅｓ）、第３開閉弁１３を閉じ（ステップＳ２１２）、コンプレッサ２３０を停止し（ステップＳ２１４）、閉じていた室外機２と第１配管３との間の第１開閉弁５−３を開くようにする（ステップＳ２１６）。

また、上記ステップＳ２００において、真空計１２の真空度が所定値以下になっていない場合は（ステップＳ２００でＮｏ）、ステップＳ２１８で一定時間が経過した後にステップＳ２００に戻り、真空計１２の真空度を定期的に監視する。

このように、実施例１では、真空ボンベ１０の真空度を真空計１２により定期的に監視し、真空度が所定値以下になった場合は、冷房運転で第１開閉弁５−３を閉じ、第３開閉弁１３を開いた状態でコンプレッサ２３０を駆動することで、常に真空ボンベ１０の真空度を所定値以上に保つことができる。

なお、図１に示すリモコン１４は、制御部１１との間で信号やデータのやり取りが可能であって、制御部１１に対して操作コマンドを送信して空調機３００を操作したり、制御部１１が冷媒の漏洩を検知した場合は、漏洩情報をリモコン１４側に送信して表示部に「漏洩検知」、あるいは、「〇〇冷媒の漏洩を検知しましたので〇〇に気をつけて下さい」等の文字を表示することができる。これにより、ユーザは、リモコン１４に表示された冷媒の漏洩情報に基づいて冷媒が漏洩していることがわかる。冷媒の漏洩を検知し、冷媒の自動回収動作を行っている間は、リモコン１４の表示部に「漏洩検知」の文字を点滅させ、運転停止状態とする。また、この冷媒漏洩の情報を管理元（例えば、機器メーカー）に直ちに何らかの通信手段をもって自動的に通知するようなシステムを構築してもよい。更には、同一配管上の冷媒センサ６−３から６−５、あるいは６−６から６−８で漏洩を検知した場合、それらの検知した時間差から大まかな漏洩箇所を特定するシステムを構築してもよい。

また、上記した真空ボンベ１０の圧力管理動作中において、コンプレッサ２３０の駆動を継続しても真空計１２の真空度が所定値を超えない場合（ステップＳ２１０を繰り返す場合）は、一定時間または一定の判定回数を経過したらリモコン１４の表示部に「真空ボンベ異常」の文字を点滅させた上で、運転停止状態とする。このときも真空ボンベ１０の異常情報を管理元（例えば、機器メーカー）に直ちに何らかの通信手段をもって自動的に通知するようなシステムを構築してもよい。

図４は、本発明の実施例２にかかる冷凍サイクル装置の全体構成図であり、図５は、図４のエジェクタの構造例を示す断面図であり、図６は、実施例２の冷媒回収動作を説明するフローチャートである。

本実施例２にかかる冷凍サイクル装置としての空調機４００の特徴的な構成は、図４に示すように、実施例１の構成に対して、真空ボンベ１０と冷媒回収配管９−１〜９−６の逆止弁８−１〜８−６との間に、冷媒回収を促進するエジェクタ１６−１，１６−２を配置した点と、高圧流体供給手段としての高圧冷媒タンク１５、第４開閉弁１７−１，１７−２、逆止弁１８−１，１８−２が追加された点にある。

このエジェクタ１６−１，１６−２は、高圧冷媒タンク１５から供給される高圧冷媒の流れを利用して、冷媒の回収時間を短縮する機能を備えている。つまり、図５に示すように、エジェクタ１６は、ノズル１６ａと、真空室１６ｂと、混合部１６ｃとで構成されている。エジェクタ１６のノズル１６ａの供給ポート１６ｄには、図１の高圧冷媒タンク１５から高圧の冷媒（高圧流体）が供給されると、ノズル１６ａの先端の細い部分で冷媒の流速が加速され、混合部１６ｃを通りディフューザ１６ｆを経てディフューザ出口１６ｇから排出される。ノズル１６ａと混合部１６ｃは、図５に示すように、適当な距離をおいて向き合っており、ノズル１６ａから噴射された高速冷媒の流れは混合部１６ｃの入口に向かって進む。このため、真空室１６ｂの内部は、高速冷媒の流れによって負の静圧が生じ真空となる。この真空室１６ｂにおける静圧と、気体冷媒の粘性とにより、混合部１６ｃの入口に飛び込む冷媒噴流に真空室１６ｂの真空ポート１６ｅから流入する回収冷媒が引き込まれ、高圧冷媒タンク１５から供給された高圧流体と、真空ポート１６ｅから吸い込まれた低圧流体とが混合部１６ｃで混合され、ディフューザ出口１６ｇから排出される。このエジェクタ１６のディフューザ出口１６ｇから排出された混合冷媒は、図１の真空ボンベ１０に回収される。

エジェクタ１６は、高圧冷媒の流れを利用して、高圧冷媒の数倍から数十倍の回収冷媒をエジェクタ１６に取り込んで、ディフューザ出口１６ｇから排出することが可能となり、冷媒の回収時間を大幅に短縮することができる。本実施例２では、図４に示すように、高圧冷媒タンク１５とエジェクタ１６−１，１６−２の供給ポート１６ｄを接続する配管の途中に、開閉可能な第４開閉弁１７−１，１７−２と逆止弁１８−１，１８−２とが配置されている。制御部１１は、回収される冷媒の流速を促進したい場合に、第４開閉弁１７−１，１７−２を開くと、高圧冷媒がエジェクタ１６の供給ポート１６ｄに供給されて、回収される冷媒の流速を飛躍的に向上させることができる。

このように、実施例２では、エジェクタ１６−１，１６−２と高圧冷媒タンク１５を備える簡単な構造を追加するだけで、漏洩冷媒の回収時間を飛躍的に短縮することが可能となる。エジェクタ１６−１，１６−２の利用方法については、例えば、真空ボンベ１０の真空度が低下した場合に、これを補うように利用することが考えられる。また、真空ボンベ１０の真空度は低下していないが、より迅速に冷媒を回収したい場合は、真空ボンベ１０と並行してエジェクタを利用することにより、回収される冷媒の流速を一層上げることができる。

本実施例２の高圧冷媒タンク１５内の冷媒としては、冷凍サイクルで使用されている冷媒と同種の冷媒を充填することが、回収後に再利用する場合に望ましいが、高圧冷媒タンク１５から冷媒が漏洩するリスク（環境負荷リスク）の点から考えると、自然系冷媒などの異種冷媒の使用を否定するものではない。つまり、高圧冷媒タンク１５内の冷媒は、冷凍サイクルで使用されている冷媒と同種冷媒であっても、異種冷媒であっても良い。また、冷媒以外の流体を使用することも可能である。

また、本実施例２の高圧冷媒タンク１５内の内圧は、真空ボンベ１５の大きさによって決定される。例えば、高圧冷媒タンク１５内の内圧は、冷凍サイクル内から真空ボンベ１０に回収される冷媒量（閉塞された領域から回収される想定の冷媒量）と高圧冷媒タンク１５内の一部、あるいは、真空ボンベ１０に回収される冷媒量と高圧冷媒タンク１５内の全冷媒が真空ボンベ１０に流入した際の真空ボンベ１０の内圧によって決定される。なお、高圧冷媒タンク１５内の内圧は、上記した各条件下における真空ボンベ１０の内圧に比べて高くなるように設定する必要がある。

本実施例２にかかる空調機４００の構成は、上記したエジェクタ１６−１，１６−２、高圧冷媒タンク１５、第４開閉弁１７−１，１７−２、および、逆止弁１８−１，１８−２以外の構成については、上記実施例１と同様であって、同一物に同一符号を付すことにより重複説明を省略する。

実施例２の空調機４００は、上記のように構成されており、図４の構成図と図６のフローチャートを用いて一連の動作を説明する。まず、冷房運転時、あるいは暖房運転時に関わらず、空調機４００の制御部１１は、冷媒センサ６−１〜６−８からの信号を常に監視し、いずれかの冷媒センサによって冷媒の漏洩が検知されると（ステップＳ３００でＹｅｓ）、コンプレッサ２３０を停止する（ステップＳ３０２）。

ここで、空調機４００の制御部１１は、冷媒センサ６−１が冷媒を検知した場合、室内機１から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−１，５−２を閉じて室内機１の循環流路を閉塞する（ステップＳ３０４）。そして、制御部１１は、室内機１の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−１，９−２の第２開閉弁７−１，７−２のいずれか一方、または両方を開くと（ステップＳ３０６）、内部が真空に保持された真空ボンベ１０によって室内機１の循環流路内に残っている冷媒が吸引される。本実施例２の空調機４００の制御部１１は、これと並行して、高圧冷媒タンク１５の第４開閉弁１７−１，１７−２のいずれか一方、または両方を開くことにより（ステップＳ３０８）、高圧冷媒がエジェクタ１６−１，１６−２のいずれか一方、または両方に供給され、エジェクタ１６−１，１６−２の吸引作用により、室内機１の循環流路内に残っている冷媒を真空ボンベ１０に効率良く回収することができる（ステップＳ３１０）。冷媒回収が終了するまでは、リモコン１４に「漏洩検知」の文字を点滅させる。冷媒回収後は、第２開閉弁７−１，７−２、および、第４開閉弁１７−１，１７−２を閉じる（ステップＳ３１２）。また、上記ステップＳ３００において、冷媒センサが漏洩した冷媒を検知しない間は（ステップＳ３００でＮｏ）、ステップＳ３１４で一定時間経過後にステップＳ３００に戻り、冷媒漏洩の有無を定期的に監視する。

また、制御部１１は、冷媒センサ６−３〜６−５のいずれか一つが冷媒を検知した場合は、第１配管３から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−１，５−３を閉じて第１配管３の循環流路を閉塞する（ステップＳ３０４）。そして、制御部１１は、第１配管３の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−５の第２開閉弁７−５を開くと（ステップＳ３０６）、内部が真空に保持された真空ボンベ１０によって第１配管３の循環流路内に残っている冷媒が吸引される。制御部１１は、これと並行して、高圧冷媒タンク１５の第４開閉弁１７−１を開くことにより（ステップＳ３０８）、高圧冷媒がエジェクタ１６−１に供給され、エジェクタ１６−１の吸引作用により、第１配管３の循環流路内に残っている冷媒を真空ボンベ１０に効率良く回収することができる（ステップＳ３１０）。冷媒回収が終了するまでは、リモコン１４に「漏洩検知」の文字を点滅させる。冷媒回収後は、第２開閉弁７−５、および、第４開閉弁１７−１を閉じる（ステップＳ３１２）。

また、制御部１１は、冷媒センサ６−６〜６−８のいずれか一つが冷媒を検知した場合は、第２配管４から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−２，５−４を閉じて第２配管４の循環流路を閉塞する（ステップＳ３０４）。そして、制御部１１は、第２配管４の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−６の第２開閉弁７−６を開くと（ステップＳ３０６）、内部が真空に保持された真空ボンベ１０によって第２配管４の循環流路内に残っている冷媒が吸引される。制御部１１は、これと並行して、高圧冷媒タンク１５の第４開閉弁１７−２を開くことにより（ステップＳ３０８）、高圧冷媒がエジェクタ１６−２に供給され、エジェクタ１６−２の吸引作用により、第２配管４の循環流路内に残っている冷媒を真空ボンベ１０に効率良く回収することができる（ステップＳ３１０）。冷媒回収が終了するまでは、リモコン１４に「漏洩検知」の文字を点滅させる。冷媒回収後は、第２開閉弁７−６、および、第４開閉弁１７−２を閉じる（ステップＳ３１２）。

また、制御部１１は、冷媒センサ６−２が冷媒を検知した場合は、室外機２から冷媒が漏洩していると判断し、コンプレッサ２３０を停止後直ちに第１開閉弁５−３，５−４を閉じて室外機２の循環流路を閉塞する（ステップＳ３０４）。そして、制御部１１は、室外機２の循環流路に接続されている冷媒回収配管９−３，９−４の第２開閉弁７−３，７−４のいずれか一方、または両方を開くと（ステップＳ３０６）、内部が真空に保持された真空ボンベ１０によって室外機２の循環流路内に残っている冷媒が吸引される。制御部１１は、これと並行して、高圧冷媒タンク１５の第４開閉弁１７−１，１７−２のいずれか一方、または両方を開くことにより（ステップＳ３０８）、高圧冷媒がエジェクタ１６−１，１６−２のいずれか一方、または両方に供給され、エジェクタ１６−１，１６−２の吸引作用により、室外機２の循環流路内に残っている冷媒を真空ボンベ１０に効率良く回収することができる（ステップＳ３１０）。冷媒回収が終了するまでは、リモコン１４に「漏洩検知」の文字を点滅させる。冷媒回収後は、第２開閉弁７−３，７−４、および、第４開閉弁１７−１，１７−２を閉じる（ステップＳ３１２）。

このように、実施例２の空調機４００では、冷媒が流れる循環流路のどこから冷媒が漏洩しても漏洩箇所を検出し、その漏洩箇所を含む冷媒の循環流路の一部の領域を閉塞し、その領域内の冷媒のみを効率良く迅速に回収できるため、短時間で冷媒を回収することが可能となり、漏洩発見時点での冷媒の漏洩量を少なくすることができる。

さらに、本実施例２の図４では、真空ボンベ１０の真空度が時間の経過と共に低下した場合に、上記実施例１の図１と同様に、真空計１２と、圧力調整配管１９を開閉する第３開閉弁１３とを配置し、制御部１１が図３に示す真空計１２と室外機２のコンプレッサ２３０とを用いて真空ボンベ１０の真空度を維持する動作を行うため、常に真空ボンベ１０の真空度を所定値以上に保持することができる。

上記実施例１および２では、冷媒を回収する冷媒回収容器内を真空に保持した真空ボンベ１０を用いて、第２開閉弁７−１〜７−６を選択的に開き、所望の領域の冷媒を吸引して回収しているが、冷媒回収容器は必ずしもこの構成に限定されない。例えば、冷媒回収容器は、必ずしも真空に保持しておく必要はなく、動力を使った吸引ポンプを用いて循環流路の所定領域内の冷媒を吸引し、冷媒回収容器に回収するように構成しても良い。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルの循環流路に冷媒を循環させて用いる業務用エアコンや家庭用エアコンなどに好適に利用することができる。

１室内機（冷凍サイクル）
１１０室内熱交換器
１１１室内熱交換器用送風ファン
２室外機（冷凍サイクル）
２１０室外熱交換器
２１１室外熱交換器用送風ファン
２２０膨張弁
２３０コンプレッサ
２４０四方弁
３第１配管（冷凍サイクル）
３１配管保護カバー
４第２配管（冷凍サイクル）
４１配管保護カバー
５−１〜５−４第１開閉弁（第１開閉手段）
６−１〜６−８冷媒センサ（検知手段）
７−１〜７−６第２開閉弁（第２開閉手段）
８−１〜８−６逆止弁
９冷媒回収配管
１０真空ボンベ（冷媒回収容器）
１１制御部（制御手段）
１２真空計
１３第３開閉弁（第３開閉手段）
１４リモコン
１５高圧冷媒タンク
１６、１６−１、１６−２エジェクタ
１６ａノズル
１６ｂ真空室
１６ｃ混合部
１６ｄ供給ポート
１６ｅ真空ポート
１６ｆディフューザ
１６ｇディフューザ出口
１７−１、１７−２第４開閉弁
１８−１、１８−２逆止弁
１９圧力調整配管
３００冷凍サイクル装置
４００冷凍サイクル装置

Claims

冷媒が流れる循環流路を閉塞して複数の領域に分けられるように、前記循環流路の少なくとも２箇所以上を開閉可能に構成した第１開閉手段と、
閉塞可能な前記領域毎に配置され、各領域の前記循環流路からの前記冷媒の漏洩を検知する検知手段と、
前記循環流路の前記領域毎に接続され、前記循環流路内の冷媒を吸引して回収する回収手段と、
前記検知手段が前記冷媒の漏洩を検知すると、当該検知手段が配置された前記領域を閉塞する少なくとも２箇所の前記第１開閉手段を閉じて、当該領域の前記循環流路に接続された前記回収手段により前記循環流路内の冷媒を回収するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
前記回収手段は、
前記冷媒を回収する冷媒回収容器と、前記循環流路の前記領域毎に接続された冷媒回収配管とが接続され、
前記冷媒回収容器内を所定の圧力に保持すると共に前記冷媒回収配管の途中を開閉可能に構成する第２開閉手段がそれぞれ設けられ、
前記制御手段は、前記第２開閉手段を常時閉状態に制御し、前記検知手段が冷媒の漏洩を検知すると、漏洩が検知された前記領域の前記循環流路に接続された前記冷媒回収配管の前記第２開閉手段を開いて、当該領域の前記循環流路内の冷媒を前記冷媒回収容器内に回収するように制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記回収手段は、
前記冷媒を回収する冷媒回収容器と、前記循環流路の前記領域毎に接続された冷媒回収配管とが接続され、
前記冷媒回収容器内を所定の圧力に保持すると共に前記冷媒回収配管の途中を開閉可能に構成する第２開閉手段がそれぞれ設けられ、
前記第２開閉手段と前記冷媒回収容器との間に設けられ、高圧流体の流れによって前記冷媒回収配管からの冷媒を吸引するエジェクタと、
前記エジェクタと接続され、前記エジェクタに対して前記高圧流体を供給する高圧流体供給手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第２開閉手段を常時閉状態に制御し、前記検知手段が冷媒の漏洩を検知すると、漏洩が検知された前記領域の前記循環流路に接続された前記冷媒回収配管の前記第２開閉手段を開くと共に、前記高圧流体供給手段から前記エジェクタに高圧流体を供給し、前記エジェクタを介して前記領域の前記循環流路内の冷媒を前記冷媒回収容器内に回収するように制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記第２開閉手段の前記冷媒回収容器側には、回収された冷媒が前記循環流路側に逆流するのを防止する逆止弁がそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
前記冷凍サイクルは、室内機と、室外機と、前記室内機と前記室外機との間を接続して前記冷媒を循環させる第１配管と第２配管とを含み、
前記室内機と前記第１配管および前記第２配管との間、あるいは、前記室外機と前記第１配管および前記第２配管との間に前記第１開閉手段を設けて閉塞可能とし、前記循環流路を２つあるいは４つの領域に分けられるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。
前記室外機は圧縮機を備えており、前記圧縮機により前記冷媒を圧縮して所定方向に循環させる前記循環流路と前記冷媒回収容器との間を圧力調整配管で接続し、
前記圧力調整配管には、前記冷媒回収容器内の圧力を検出する圧力計と、該圧力計と前記循環流路との間を開閉可能に構成する第３開閉手段とが配置され、
前記制御手段は、前記圧力計により前記冷媒回収容器内が所定の圧力よりも高くなると、前記圧力調整配管が接続された前記循環流路に位置する前記第１開閉手段を閉じ、前記第３開閉手段を開いて前記圧縮機を駆動させることで、前記冷媒回収容器内の圧力が常に所定の圧力以下に保たれるように制御することを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。