JP2019143876A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の焼き付きや破裂を招くことなく、冷媒漏洩が発生した際のポンプダウン運転が行える空気調和装置を提供する。【解決手段】吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ以上でなければ、ＣＰＵ２１０は、ポンプダウン運転を行わない。一方で、吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ１以下であれば、ＣＰＵ２１０は、ポンプダウン運転を開始する。ポンプダウン運転では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を予め定められたポンプダウン運転時の回転数、例えば、５０ｒｐｓで駆動し、室外ファン２８を最大回転数で駆動する。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して各室内機５に対して室内ファン５１を最大回転数で駆動するように指示する。【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和装置と冷媒漏洩検知手段とを有する空気調和システムに関わり、空気調和装置の冷媒回路を循環する冷媒を室外機に回収するポンプダウン運転が行える空気調和装置に関する。

従来、室外機と室内機とを液管とガス管とで接続して形成される冷媒回路を有する空気調和装置としては、室内機を移設する場合や、室外機あるいは室内機を交換するときに、冷媒回路に封入されている冷媒を室外機のアキュムレータや室外熱交換器に回収するポンプダウン運転が行えるものが提案されている。

例えば、特許文献１には、ポンプダウン運転を行うときに、冷媒回路を冷房運転時の状態、つまり、室外熱交換器が凝縮器として機能する状態とし、かつ、液管が接続される室外機の閉鎖弁を閉じて圧縮機を回転させることで、冷媒回路中の冷媒を室外機のアキュムレータや室外熱交換器に回収する空気調和装置が記載されている。この空気調和装置では、ポンプダウン運転中に圧縮機に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出しており、検出した吸入圧力が予め定められた値より低くなれば、圧縮機を停止させるとともにガス管が接続される室外機の閉鎖弁を閉じて、ポンプダウン運転を終了する。

ところで、空気調和装置が、１台の室外機に複数台の室内機が接続される多室型空気調和装置であれば、冷媒回路に封入される冷媒量が多くなる。このような多室型空気調和装置において、冷媒回路を構成する冷媒配管に亀裂が生じるなどの原因で冷媒回路から冷媒が漏洩した場合、封入されている冷媒がＲ４１０ＡのようなＧＷＰ（地球温暖化係数）が高いＨＦＣ冷媒であれば、漏洩した冷媒が大気中に拡散されることで環境に与える影響が大きくなる。また、封入されている冷媒がＲ３２のようなＧＷＰは低いものの可燃性を有するＨＦＣ冷媒であれば、冷媒が漏洩した部屋における冷媒の濃度によっては、冷媒に引火する恐れがある。

上記のように、冷媒回路から冷媒が漏洩した場合に、空気調和装置を移設するときや変更するときと同様にポンプダウン運転を行えば、冷媒回路に存在する冷媒が室外機に回収されるので、冷媒回路からの冷媒の漏洩量を減少させることができる。

特開昭６３−７５４４５号公報

冷媒漏洩が発生しているときのポンプダウン運転では、空気調和装置を移設するときや変更するときのように冷媒漏洩が発生していない状態でポンプダウン運転を行う場合と比べて、圧縮機に吸入される冷媒量が少なくなる。このため、圧縮機内部の温度が上昇して圧縮機構部が焼き付く恐れがあった。また、冷媒漏洩が発生しているときは、漏洩する冷媒量が多いと冷媒回路における冷媒漏洩が発生した箇所から冷媒回路に流入する空気量も多くなる。このとき、圧縮機内部の温度上昇に応じて発火温度まで上昇した冷凍機油に、ポンプダウン運転において圧縮機に吸入された多量の空気が混ざることで、冷凍機油が自然発火して圧縮機が破裂する可能性があった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、圧縮機の焼き付きや破裂を招くことなく、冷媒漏洩が発生した際のポンプダウン運転が行える空気調和システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和システムは、空気調和装置と冷媒漏洩検知手段とを有するものである。空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器と四方弁と圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、室外機と室内機とを液管およびガス管で接続して形成されて冷媒が封入される冷媒回路と、圧縮機の駆動制御を行う制御手段とを有する。室外機は、液管に接続されて室外機と液管との間の冷媒の流れを遮断可能な液側閉鎖弁と、ガス管に接続されて室外機とガス管との間の冷媒の流れを遮断可能なガス側閉鎖弁とを有する。冷媒漏洩検知手段は、冷媒回路からの冷媒漏洩を検知して制御手段に通知する。制御手段は、冷媒漏洩検知手段から冷媒回路での冷媒漏洩を検知した旨の通知を受けたとき、吸入圧力検出手段で検出した吸入圧力が所定閾圧力より大きい値であれば、室外熱交換器が凝縮器として機能するとともに室内熱交換器が蒸発器として機能する状態とし、かつ、液側閉鎖弁を閉じるとともにガス側閉鎖弁を開いて圧縮機を駆動することで、冷媒回路に封入された冷媒を室外機に回収するポンプダウン運転を行う。

上記のように構成した本発明の空気調和システムは、冷媒漏洩が発生した際に、検出した吸入圧力が所定の閾圧力より大きい場合にポンプダウン運転を行う。これにより、冷媒漏洩が発生した際に、圧縮機の焼き付きや破裂を招くことなくポンプダウン運転が行える。

本発明の実施形態における空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。 本発明の空気調和装置がポンプダウン運転を行う際の冷媒回路図である。 本発明の実施形態における、ポンプダウン運転に関わる制御を行う際の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、１台の室外機に１０台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置と、この空気調和装置から漏洩する冷媒を検知する冷媒漏洩検知手段とを有する空気調和システムを例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和システムの空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された１０台の室内機５（図１（Ａ）では、これらのうちの２台のみを描画している）と、１０台の室内機５が設置される部屋に配置される冷媒漏洩検知手段１００とを備えている。室外機２の液側閉鎖弁２５と各室内機５の液管接続部５３とが液管８で接続されている。また、室外機２のガス側閉鎖弁２６と各室内機５のガス管接続部５４とがガス管９で接続されている。このように、１台の室外機２と１０台の室内機５とが液管８およびガス管９で接続されて、空気調和装置１の冷媒回路１０が形成されている。

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、液管８が接続された液側閉鎖弁２５と、ガス管９が接続されたガス側閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外ファン２８と、室外機制御手段２００とを備えている。そして、室外ファン２８と室外機制御手段２００とを除くこれら各装置が、以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。

圧縮機２１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、後述する四方弁２２のポートａと吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。圧縮機２１の密閉容器の下部には、圧縮機２１の密閉容器の上部に配置される図示しない圧縮機構部に供給されて圧縮機構部の潤滑性を保つための冷凍機油が貯留されている。

四方弁２２は、冷媒回路１０における冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、ガス側閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と四方弁２２のポートｂとが冷媒配管４３で接続されている。また、室外熱交換器２３の他方の冷媒出入口と液側閉鎖弁２５とが室外機液管４４で接続されている。室外熱交換器２３は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は凝縮器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は蒸発器として機能する。

室外膨張弁２４は、室外機液管４４に設けられている。室外膨張弁２４は図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁であり、パルスモータに与えられるパルス数によって開度が調整されることで、室外熱交換器２３に流入する冷媒量、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒量が調整される。室外膨張弁２４の開度は、空気調和装置１が暖房運転を行っている場合は、後述する吐出温度センサ３３で検出した圧縮機２１の吐出温度に応じてその開度が調整され、冷房運転を行っている場合はその開度が全開とされる。

液側閉鎖弁２５とガス側閉鎖弁２６は、各々が電動ボール弁である。液側閉鎖弁２５の一方の冷媒出入口には室外機液管４４が接続されており、他方の冷媒出入口には液管８が接続されている。また、ガス側閉鎖弁２６の一方の冷媒出入口には室外機ガス管４５が接続されており、他方の冷媒出入口にはガス管９が接続されている。尚、液側閉鎖弁２５とガス側閉鎖弁２６とは、後述するポンプダウン運転を行う場合を除いて、空調運転中もしくは停止中に関わらず、常に開かれている。

アキュムレータ２７は、冷媒流入側が四方弁２２のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管４６からアキュムレータ２８の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２１に吸入させる。

室外ファン２８は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２８は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１に示すように、吐出管４１には、圧縮機２１から吐出され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３１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２８の冷媒流入口近傍には、圧縮機２１に吸入され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３２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸込温度センサ３４とが設けられている。尚、吸入圧力センサ３２が本発明の吸入圧力検出手段である。

室外機液管４４における室外熱交換器２３と室外膨張弁２４との間には、室外熱交換器２３に流入する冷媒の温度、あるいは、室外熱交換器２３から流出する冷媒の温度を検出するための熱交温度センサ３５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３６が備えられている。

また、室外機２には、本発明の制御手段である室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されており、図１（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０とを備えている。

記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２８の駆動状態、各室内機５から送信される運転情報（運転／停止情報、冷房／暖房等の運転モード等を含む）を記憶する。通信部２３０は、各室内機５との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果、および、後述する冷媒漏洩検知手段１００での検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。

ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して室外機２の各種センサや冷媒漏洩検知手段１００での検出結果を定期的（例えば、３０秒毎）に取り込む。また、ＣＰＵ２１０には、各室内機５から送信される運転情報を含む信号が通信部２３０を介して入力される。ＣＰＵ２１０は、取り込んだあるいは入力された各種情報に基づいて、室外膨張弁２４の開度調整、圧縮機２１や室外ファン２８の駆動制御を行う。

＜各室内機の構成＞
次に、１０台の室内機５について説明する。１０台の室内機５は全て同じ部屋に設置されるとともに全て同じ構成を有しており、室内熱交換器５１と、室内膨張弁５２と、液管接続部５３と、ガス管接続部５４と、室内ファン５５とを備えている。そして、室内ファン５５を除くこれら各構成装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路５０を構成している。

室内熱交換器５１は、冷媒と、後述する室内ファン５５の回転により図示しない吸込口から室内機５の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器５１の一方の冷媒出入口と液管接続部５３とが室内機液管７１で接続され、他方の冷媒出入口とガス管接続部５４ａとが室内機ガス管７２で接続されている。室内熱交換器５１は、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、空気調和装置１が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部５３やガス管接続部５４は、各冷媒配管が溶接やフレアナット等により接続されている。

室内膨張弁５２は、室内機液管７１に設けられている。室内膨張弁５２は電子膨張弁であり、室内熱交換器５１が蒸発器として機能する場合すなわち室内機５が冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（ガス管接続部５４側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内膨張弁５２は、室内熱交換器５１が凝縮器として機能する場合すなわち室内機５が暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１の冷媒出口（液管接続部５３側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度とは、室内機５で十分な冷房能力あるいは暖房能力を発揮するのに必要な冷媒過熱度および冷媒過冷却度である。

室内ファン５５は樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１の近傍に配置されている。室内ファン５５は、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１において冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ放出する。

以上説明した構成の他に、室内機５には各種のセンサが設けられている。室内機液管７１における室内熱交換器５１と室内膨張弁５２との間には、室内熱交換器５１に流入あるいは室内熱交換器５１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１が設けられている。室内機ガス管７２には、室内熱交換器５１から流出あるいは室内熱交換器５１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２が設けられている。室内機５の図示しない吸込口付近には、室内機５の内部に流入する室内空気の温度、すなわち吸込温度を検出する吸込温度センサ６３が備えられている。

＜冷媒漏洩検知手段＞
本実施形態における空気調和システムの冷媒漏洩検知手段１００は、１０台の室内機５が設置された部屋に配置されて、冷媒回路１０における室内機冷媒回路５０、液管８、ガス管９のいずれかから部屋に漏洩した冷媒を検知する。冷媒漏洩検知手段１００は、例えば半導体式のセンサであり、ヒータによって加熱された金属酸化物半導体が冷媒と接触したときに生じる抵抗値変化を冷媒濃度として検知する。尚、冷媒漏洩検知手段１００は、１０台の室内機５が複数の部屋に分けて設置されている場合は、各部屋に配置すればよい。また、冷媒漏洩検知手段１００は、各室内機５の内部に配置されていてもよいし、各室内機５の内部と各室内機５が設置されている部屋の両方に配置してもよい。

＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、空気調和装置１が冷房運転を行う場合について説明し、暖房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。また、図１における矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示している。

図１に示すように、空気調和装置１が冷房運転を行う場合は、四方弁２２が実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通するように、また、ポートｃとポートｄとが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能するとともに、室外熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房サイクルとなる。

上記のような冷媒回路１０の状態で圧縮機２１が駆動すると、圧縮機２１から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２２に流入し、四方弁２２から冷媒配管４３を介して室外熱交換器２３へと流入する。

室外熱交換器２３へと流入した冷媒は、室外ファン２８の回転によって室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器２３から室外機液管４４へと流出した冷媒は、開度が全開とされている室外膨張弁２４を通過し、液側閉鎖弁２５を介して液管８に流出する。

液管８を流れる冷媒は、液管接続部５３を介して各室内機５に分流する。各室内機５に流入した冷媒は各室内機液管７１を流れ、室内熱交換器５１の各々の冷媒出口での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように開度が調整された各室内膨張弁５２を通過する際に減圧される。

各室内機液管７１から各室内熱交換器５１に流入した冷媒は、各室内ファン５５の回転により各室内機５の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って蒸発する。このように、各室内熱交換器５１が蒸発器として機能し、各室内熱交換器５１で冷媒と熱交換を行って冷却された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、１０台の室内機５が設置された室内の冷房が行われる。

各室内熱交換器５１から各室内機ガス管７２に流出した冷媒は、各ガス管接続部５４を介してガス管９に流出する。ガス管９で合流し液側閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機ガス管４５、四方弁２２、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。

尚、空気調和装置１が暖房運転を行う場合、四方弁２２が破線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１０は、各室内熱交換器５１が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房サイクルとなる。

＜冷媒漏洩発生時のポンプダウン運転について＞
次に、図２および図３を用いて、本実施形態の空気調和装置１において、冷媒回路１０から冷媒が漏洩したときに行うポンプダウン運転について説明する。尚、以下の説明では、図２に示すように、１台の室内機５の室内機液管７１における室内膨張弁５２と液管接続部５３との間に亀裂が生じ、この亀裂から１０台の室内機５が設置された部屋に冷媒が漏洩したことを、冷媒漏洩検知手段１００が検知した場合を例に挙げて説明する。

図２に示すのは、空気調和装置１がポンプダウン運転を行う際の冷媒回路１０の状態である。図２において、破線矢印はポンプダウン運転時の冷媒の流れを示し、また、各種弁のうち開いている弁は白抜きで表し、閉じている弁は黒塗りで表している。

また、図３に示すのは、空気調和装置１において冷媒漏洩検知手段１００で冷媒漏洩を検知してポンプダウン運転を行う際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が行う処理を示すフローチャートである。図３において、ＳＴは処理のステップを表し、これに続く数字はステップの番号を表している。また、図３では、均圧時間をｔｕ、第１所定時間をｔｐ１、第２所定時間をｔｐ２、吸入圧力をＰｓ、第１閾圧力をＰｓｔ１、第２閾圧力をＰｓｔ２としている。これら各時間および各圧力については、以降の図３の説明の際に詳細に説明する。尚、図３では、本発明に関わる処理のみに言及しており、使用者が要求する空調能力に応じた圧縮機２１の制御などの、空気調和装置１の一般的な制御に係る処理については、記載と説明を省略する。

空気調和装置１が冷房運転あるいは暖房運転（以降、空調運転と記載する場合がある）を行っているとき、あるいは、空気調和装置１が運転を停止しているとき、ＣＰＵ２１０は、１０台の室内機５が設置されている部屋での冷媒漏洩を検知したか否か判断する（ＳＴ１）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、センサ入力部２４０を介して冷媒漏洩検知手段１００で検知した、１０台の室内機５が設置されている部屋における冷媒濃度をセンサ入力部２４０を介して定期的（例えば、３０秒毎）に取り込んでおり、取り込んだ冷媒濃度が上昇すれば、１０台の室内機５が設置されている部屋で冷媒漏洩が発生したと判断する。

冷媒漏洩を検知していない場合は（ＳＴ１−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、現在の状態を維持し（ＳＴ１７）、ＳＴ１に処理を戻す。ここで、現在の状態を維持するということは、空気調和装置１が空調運転を行っている場合は、現在行っている空調運転を継続することを意味し、空気調和装置１が運転を停止している場合は、運転を停止している状態を維持することを意味する。

冷媒漏洩を検知した場合は（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、現在空調運転を行っているか否かを判断する（ＳＴ２）。現在空調運転を行っていなければ（ＳＴ２−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４に処理を進める。現在空調運転を行っていれば（ＳＴ２−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、運転停止処理を行い（ＳＴ３）、ＳＴ４に処理を進める。運転停止処理では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１および室外ファン２８を停止させるとともに、通信部２３０を介して各室内機５に対して室内ファン５１を停止するように指示する。

ＳＴ２あるいはＳＴ３の処理を終えたＣＰＵ２１０は、ポンプダウン開始処理を行う（ＳＴ４）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、四方弁２２のポートａとポートｂとが連通し、ポートｃとポートｄとが連通する状態、つまり、四方弁２２を冷房サイクル時と同じ状態とする。また、ＣＰＵ２１０は、室外膨張弁２４の開度を全開とするとともに、液側閉鎖弁２５を閉じる。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して各室内機５に対して室内膨張弁５２の開度を全開とするように指示する。以上説明したように、ポンプダウン開始処理で各弁を操作して、冷媒回路１０が図２に示す状態となる。尚、ポンプダウン開始処理において、四方弁２２が既に上記の状態となっている場合、すなわち、空気調和装置１が冷房運転を行っていた場合や停止する前の運転が冷房運転であった場合は、ポンプダウン開始処理においての四方弁２２の操作は不要となる。また、ガス側閉鎖弁２６は、前述したように空調運転中／停止中に関わらず常に開いているため、ポンプダウン開始処理においてのガス側閉鎖弁２６の操作は行わない。

次に、ＣＰＵ２１０は、タイマー計測を開始する（ＳＴ５）。尚、ＣＰＵ２１０は、図示しないタイマー計測機能を有している。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５でタイマー計測を開始してから、均圧時間ｔｕが経過したか否かを判断する（ＳＴ６）。ここで、均圧時間ｔｕは、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されているものであり、冷媒回路１０を図２に示す状態としたときに冷媒回路１０が均圧する、すなわち、冷媒回路１０における高圧側の冷媒の圧力（例えば、吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力）と、冷媒回路１０における低圧側の冷媒の圧力（例えば吸入圧力センサ３２で検出した吸入圧力Ｐｓ）との圧力差が所定値（例えば０．２ＭＰａ）以下となるのに必要な時間である。一例として、均圧時間ｔｕは１８０秒である。

均圧時間ｔｕが経過していなければ（ＳＴ６−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ６に処理を戻して均圧時間ｔｕが経過するのを待つ。均圧時間ｔｕが経過すれば（ＳＴ６−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７に処理を進める。

以上説明したＳＴ３からＳＴ６までの処理が、冷媒回路１０の均圧に関わる処理である。尚、ＳＴ４のポンプダウン運転開始処理において液側閉鎖弁２５を閉じているが、この液側閉鎖弁２５は、冷媒回路１０の均圧時に閉じていても開いていても冷媒回路１０の均圧には直接影響はない。しかし、本実施形態の空気調和装置１のように、液側閉鎖弁２５が開閉に時間がかかる電動ボール弁である場合は、冷媒回路１０の均圧を行うときに液側閉鎖弁２５を閉じておけば、ＣＰＵ２１０が後述するＳＴ１０の処理を行う際に既に液側閉鎖弁２５が閉じられていることによってポンプダウン運転をすぐに開始することができる。尚、液側閉鎖弁２５が短時間で開閉が行える弁である場合は、ＳＴ１０の処理を行うときに液側閉鎖弁２５を閉じるようにしてもよい。

ＳＴ６の処理を終えたＣＰＵ２１０は、タイマーをリセットし（ＳＴ７）、吸入圧力Ｐｓを取り込む（ＳＴ８）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、吸入圧力センサ３２で検出した吸入圧力Ｐｓをセンサ入力部２４０を介して取り込む。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ８で取り込んだ吸入圧力Ｐｓが、第１閾圧力Ｐｓｔ１以下であるか否かを判断する（ＳＴ９）。ここで、第１閾圧力Ｐｓｔ１は本発明の所定閾圧力であり、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されているものである。一例として、第１閾圧力Ｐｓｔ１は０．２４ＭＰａである。この第１閾圧力Ｐｓｔ１は、以下に説明する理由によって設けられるものである。

冷媒漏洩検知後の冷媒回路１０の均圧後に検出する吸入圧力Ｐｓは、冷媒の漏洩が発生していない場合の均圧後の吸入圧力Ｐｓと比べて小さい値となり、吸入圧力Ｐｓが小さい値であるほど、冷媒回路１０から漏洩した冷媒量が多くなる。均圧中の冷媒漏洩量が多くなると、均圧後のポンプダウン運転において圧縮機２１に吸入される冷媒量が少ないことに起因して圧縮機２１内部の温度が上昇するため、図示しない圧縮機２１の圧縮機構部が焼き付く恐れがある。また、冷媒回路１０からの冷媒漏洩量が多くなると、ポンプダウン運転時に冷媒回路１０における冷媒漏洩が発生した箇所から冷媒回路１０に流入する空気量も多くなる。このとき、圧縮機２１内部の温度上昇に応じて発火温度まで上昇した冷凍機油に、均圧後のポンプダウン運転において圧縮機２１に吸入された多量の空気が混ざることで、冷凍機油が自然発火して圧縮機２１が破裂する可能性がある。

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、冷媒回路１０から漏洩する冷媒の量が、ポンプダウン運転を行っているときに上述した圧縮機２１の圧縮機構部の焼き付きや圧縮機２１の破裂が起こる可能性が低い漏洩量であるか否かを判断する指標として、第１閾圧力Ｐｓｔ１を設定している。すなわち、冷媒回路１０の均圧後に検出した吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ１以下であれば、冷媒回路１０からの冷媒漏洩量が多くて圧縮機２１の圧縮機構部の焼き付きや圧縮機２１の破裂が起こる可能性が高いことを示す。また、冷媒回路１０の均圧後に検出した吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ１超であれば、冷媒回路１０からの冷媒漏洩量が少なくて圧縮機２１の圧縮機構部の焼き付きや圧縮機２１の破裂が起こる可能性が低いことを示す。

ＳＴ９の処理において、吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ以上でなければ（ＳＴ９−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ポンプダウン運転を行わずにＳＴ１６に処理を進める。吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ１以下であれば（ＳＴ９−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ポンプダウン運転を開始し（ＳＴ１０）、タイマー計測を開始する（ＳＴ１１）。ポンプダウン運転では、ＣＰＵ２１０は、圧縮機２１を所定回転数で駆動し、また、室外ファン２８を最大回転数で駆動する。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して各室内機５に対して室内ファン５１を最大回転数で駆動するように指示する。

圧縮機２１が駆動すると、閉じられた液側閉鎖弁２５より室内機５側に存在する冷媒、すなわち、液管８、各室内機５、および、ガス管９に存在する冷媒が、図２に破線矢印で示すように冷媒回路１０を流れて室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、液側閉鎖弁２５が閉じられているために室外機２から再び流出することはなく、アキュムレータ２７や室外熱交換器２３に貯留される。

上述したように、ポンプダウン運転時の圧縮機２１の所定回転数は、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されているものであり、一例として５０ｒｐｓである。ポンプダウン運転では、圧縮機２１の回転数を高くして早く冷媒を室外機２に回収することが望ましい。その一方で、前述したように、ポンプダウン運転中は、圧縮機２１内部の温度が吸入される冷媒量が少ないことに起因して上昇しやすい。本実施形態のポンプダウン運転時の圧縮機２１の所定回転数は、以上のことを考慮して、圧縮機２１内部の温度上昇を抑制しつつできる限り早く室外機２に冷媒を回収できる回転数としている。

また、ポンプダウン運転では、室外ファン２８を最大回転数で駆動することで、室外熱交換器２３で凝縮能力を大きくして室外熱交換器２３に流入した冷媒のほとんどを液冷媒とするので、室外熱交換器２３にガス冷媒を滞留させる場合と比べて、多量の冷媒を室外熱交換器２３に貯留できる。また、ポンプダウン運転では、各室内ファン５１を最大回転数で駆動することで、各室内熱交換器５１で蒸発能力を大きくして各室内熱交換器５１に流入した冷媒のほとんどをガス冷媒として各室内熱交換器５１から室外機２へと流出させるので、液冷媒で室外機２に流出させる場合と比べて迅速かつ確実に室内機５側に存在する冷媒を室外機２に回収できる。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１でタイマー計測を開始してから第１所定時間ｔｐ１が経過したか否かを判断する（ＳＴ１２）。第１所定時間ｔｐ１が経過していなければ（ＳＴ１２−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１２に処理を戻して、第１所定時間ｔｐ１が経過するのを待つ。

第１所定時間ｔｐ１が経過していれば（ＳＴ１２−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ８と同様の方法で吸入圧力Ｐｓを取り込み（ＳＴ１３）、取り込んだ吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下であるか否かを判断する（ＳＴ１４）。

取り込んだ吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下であれば（ＳＴ１４−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１５に処理を進める。取り込んだ吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下でなければ（ＳＴ１４−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１でタイマー計測を開始してから第２所定時間ｔｐ２が経過したか否かを判断する（ＳＴ１８）。

第２所定時間ｔｐ２が経過していなければ（ＳＴ１８−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１４に処理を戻してポンプダウン運転を継続する。第２所定時間ｔｐ２が経過していれば（ＳＴ１８−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１５に処理を進める。

ＳＴ９あるいはＳＴ１４あるいはＳＴ１８の処理を終えたＣＰＵ２１０は、ポンプダウン運転終了処理を行う（ＳＴ１５）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１４あるいはＳＴ１８の処理を終えた後にポンプダウン運転終了処理を行う場合は、圧縮機２１と室外ファン２８を停止するとともに、ガス側閉鎖弁２６を閉じる。また、ＣＰＵ２１０は、通信部２３０を介して各室内機５に対して室内ファン５１を停止するように指示する。一方、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ９の処理で吸入圧力Ｐｓが第１閾圧力Ｐｓｔ１以上ではない（ＳＴ９−Ｎｏである）ときにポンプダウン運転終了処理を行う場合は、ガス側閉鎖弁２６を閉じる操作のみを行う。

ここで、以上説明したＳＴ１２〜ＳＴ１５、および、ＳＴ１８の処理における、第２閾圧力Ｐｓｔ２、第１所定時間ｔｐ１、および、第２所定時間ｔｐ２は、それぞれが以下に説明する理由によって設けられるものである。

まず、第２閾圧力Ｐｓｔ２について説明する。第２閾圧力Ｐｓｔ２は、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されているものである。第２閾圧力Ｐｓｔ２は前述した第１閾圧力Ｐｓｔ１よりも小さい圧力であり、一例として、第２閾圧力Ｐｓｔ２は０．２ＭＰａである。

ポンプダウン運転を開始して冷媒回路１０に存在する冷媒の室外機２への回収が進むと、ポンプダウン運転を開始してから時間が経つのにつれて、圧縮機２１が吸入する冷媒量が減少して吸入圧力Ｐｓが低下する。一方、圧縮機２１には、固有の性能上の圧力下限値があり、吸入圧力Ｐｓがこの圧力下限値を下回る状態で圧縮機２１を駆動させ続けることはできない。第２閾圧力Ｐｓｔ２は、この圧力下限値より所定値（例えば、０．０３ＭＰａ）高い値に設定されており、ポンプダウン運転中に吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下となれば圧縮機２１を停止してポンプダウン運転を終了することで、圧縮機２１が圧力下限値を下回る状態で駆動され続けることを避けている。

次に、第１所定時間ｔｐ１について説明する。第１所定時間ｔｐ１は、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されているものである。一例として、第１所定時間ｔｐ１は８０秒である。

ポンプダウン運転を開始した直後、つまり、圧縮機２１を起動した直後は、吸入管４２における圧縮機２１の吸入側に近い箇所に存在する冷媒が吸入され、その後は各室内機５に存在する冷媒が室外機２に流入するまでは、一時的に吸入管４２に流入する冷媒が減少して、圧縮機２１に吸入される冷媒量も減少する。

圧縮機２１に吸入される冷媒量が減少すると、吸入圧力Ｐｓが低下して第２閾圧力Ｐｓｔ２を下回る場合がある。そして、上述したように、吸入圧力Ｐｓが低下して第２閾圧力Ｐｓｔ２を下回ると、ＣＰＵ２１０はポンプダウン運転を停止する。しかし、上述したように圧縮機２１に吸入される冷媒が減少して吸入圧力Ｐｓが低下するのは一時的であり、ポンプダウン運転を開始してから時間が経てば、冷媒回路１０における圧力差が大きくなってアキュムレータ２７より室内機５側に存在する冷媒が吸入管４２に流入して圧縮機２１に吸入されるため、吸入圧力Ｐｓが上昇する。

第１所定時間ｔｐ１は、ポンプダウン運転を開始してからアキュムレータ２７より室内機５側に滞留する冷媒が吸入管４２に流入して圧縮機２１に吸入されるようになる、冷媒回路１０の圧力差となるまでにかかる時間であり、上述した要因で一時的な吸入圧力Ｐｓの低下によってポンプダウン運転が停止されることを防ぐために設定されるものである。

次に、第２所定時間ｔｐ２について説明する。第２所定時間ｔｐ２は、予め試験などを行って求められて記憶部２２０に記憶されているものである。第２所定時間ｔｐ２は前述した第１所定時間ｔｐ１よりも長い時間であり、一例として、第２所定時間ｔｐ２は６００秒である。

前述したように、ポンプダウン運転は、吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下となれば停止される。しかし、何らかの不具合が発生してポンプダウン運転を行っても室外機２に冷媒が回収できていない場合、例えば、液側閉鎖弁２５が故障や異物の噛み込みなどによって完全に閉じられていない状態でポンプダウン運転を行うと、室外機２に流入した冷媒が液側閉鎖弁２５を介して室外機２から流出して再び冷媒回路１０を循環する。

上記のように、ポンプダウン運転で室外機２に冷媒が回収できていない場合は、ポンプダウン運転を開始してから時間が経過しても吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下とならず、ポンプダウン運転が停止されずに長時間行われる。そして、ポンプダウン運転が長く行われるほど、冷媒回路１０から漏洩する冷媒量が多くなる。

第２所定時間ｔｐ２は、冷媒回路１０に封入されている冷媒量や、ポンプダウン運転を行うときの空気調和装置１の周囲環境などを鑑み、空気調和装置１の冷媒回路１０に異常がなければ第２所定時間ｔｐ２の間ポンプダウン運転を行えば冷媒をほぼ全て室外機２に回収できる時間に設定されているものであり、空気調和装置１の冷媒回路１０に異常がある状態でポンプダウン運転が継続されることで、冷媒回路１０から漏洩する冷媒量が多くなることを防ぐために設定されるものである。

ＳＴ１５の処理を終えたＣＰＵ２１０は、タイマーをリセットし（ＳＴ１６）、ポンプダウン運転に関わる処理を終了する。

尚、以上説明した実施形態では、冷媒漏洩検知手段１００で検知した冷媒濃度を、センサ入力部２４０を介して直接室外機２のＣＰＵ２１０に取り込む場合を説明した。しかし、これに限られるものではなく、冷媒漏洩検知手段１００で検知した冷媒濃度はまずは室内機５に取り込まれ、室内機５から通信部２３０を介してＣＰＵ２１０が取り込むようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、冷媒回路１０からの冷媒漏洩を検知したときに、冷媒回路１０をポンプダウン運転を行う際の状態として冷媒回路１０の均圧を行った後に検出した吸入圧力Ｐｓが、第１閾圧力Ｐｓｔ１以上であるときのみポンプダウン運転を行う。これにより、ポンプダウン運転を行うときに、圧縮機２１の圧縮機構部の焼き付きや圧縮機２１の破裂を防ぐことができる。

また、本実施形態の空気調和装置１では、ポンプダウン運転を開始した後は、ポンプダウン運転の開始から第１所定時間ｔｐ１が経過した後に検出する吸入圧力Ｐｓを用いて、ポンプダウン運転を終了するか否かを判断する。これにより、ポンプダウン運転を開始した直後に吸入圧力Ｐｓを検出し検出した吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下であることによってポンプダウン運転を停止してしまうことがない。

さらには、本実施形態の空気調和装置１では、ポンプダウン運転の開始から第２所定時間ｔｐ２が経過しても吸入圧力Ｐｓが第２閾圧力Ｐｓｔ２以下とならない場合は、ポンプダウン運転を終了する。これにより、正常に行えていないポンプダウン運転を終了させて冷媒回路１０から漏洩する冷媒量を抑えることができる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ 室内機
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２３ 室外熱交換器
２４ 室外膨張弁
２８ 室外ファン
３２ 吸入圧力センサ
５１ 室内熱交換器
５２ 室内膨張弁
５５ 室内ファン
１００ 冷媒漏洩検知手段
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
２４０ センサ入力部
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｓｔ１ 第１閾圧力
Ｐｓｔ２ 第２閾圧力
ｔｐ１ 第１所定時間
ｔｐ２ 第２所定時間

Claims (3)

1. 空気調和装置と冷媒漏洩検知手段とを有する空気調和システムであって、
   前記空気調和装置は、圧縮機と室外熱交換器と四方弁と前記圧縮機の吸入圧力を検出する吸入圧力検出手段とを有する室外機と、室内熱交換器を有する室内機と、前記室外機と前記室内機とを液管およびガス管で接続して形成されて冷媒が封入される冷媒回路と、前記圧縮機の駆動制御を行う制御手段とを有し、
   前記室外機は、前記液管に接続されて前記室外機と前記液管との間の冷媒の流れを遮断可能な液側閉鎖弁と、前記ガス管に接続されて前記室外機と前記ガス管との間の冷媒の流れを遮断可能なガス側閉鎖弁とを有し、
   前記冷媒漏洩検知手段は、前記冷媒回路からの冷媒漏洩を検知して前記制御手段に通知し、
   前記制御手段は、
   前記冷媒漏洩検知手段から前記冷媒回路での冷媒漏洩を検知した旨の通知を受けたとき、前記吸入圧力検出手段で検出した吸入圧力が所定閾圧力より大きい値であれば、
   前記室外熱交換器が凝縮器として機能するとともに前記室内熱交換器が蒸発器として機能する状態とし、かつ、前記液側閉鎖弁を閉じるとともに前記ガス側閉鎖弁を開いて前記圧縮機を駆動することで、前記冷媒回路に封入された冷媒を前記室外機に回収するポンプダウン運転を行う、
   ことを特徴とする空気調和システム。
2. 前記制御手段は、
   前記冷媒漏洩検知手段から前記冷媒回路での冷媒漏洩を検知した旨の通知を受けたとき、 前記冷媒回路の高圧側の冷媒圧力と低圧側の冷媒圧力との圧力差を所定値より小さくする均圧処理を行った後に、前記吸入圧力検出手段で吸入圧力を検出し、
   前記均圧処理を行っているときに、前記液側閉鎖弁を閉じる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
3. 前記冷媒漏洩検知手段が、前記室内機に設けられている、
   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システム。

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