JP6300954B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和装置に関するものである。
現在のビル用マルチエアコン等の空気調和装置では、室外機と複数台の室内機とを接続する冷媒配管の総延長が数百mになることがあり、それに伴い使用する冷媒量が非常に多くなる。このような空気調和装置では、冷媒漏れが発生した場合に一つの部屋に大量の冷媒が漏れてしまう可能性がある。
また、近年では地球温暖化の観点から地球温暖化係数が低い冷媒への転換が求められているが、地球温暖化係数が低い冷媒は可燃性を有しているものが多い。今後、地球温暖化係数が低い冷媒に転換が進んだ場合、安全性への配慮が更に必要になる。そのような問題を解決するために、冷媒回路中に冷媒の流れを閉止させるための遮断弁を設け、冷媒が漏れた際の冷媒の漏洩量を少なくする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−97527号公報
しかし、特許文献1に開示されている技術では、冷媒が漏れた際の冷媒の漏洩量を低減させることはできるが、冷媒の流れを閉止させるための遮断弁の位置や、冷媒の漏洩が発生する場所によっては、多くの冷媒が漏洩する問題点がある。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、冷房運転もしくは暖房運転などの運転モードによらず、冷媒漏れが発生した場合の冷媒の漏洩量をより少なくする空気調和装置を得ることを目的とする。
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、冷媒流路切替装置、第一の熱交換器、第一の絞り装置及び第二の熱交換器を配管で接続することで冷凍サイクルを構成する空気調和装置において、前記第一の熱交換器と前記第一の絞り装置との間に設けられ、冷媒の流れを止めることができる冷媒回路遮断装置と、冷媒の漏洩を検知し、漏洩検知信号を送信する漏洩センサと、前記圧縮機、前記第一の絞り装置及び前記冷媒回路遮断装置を操作する制御装置と、を備え、前記冷媒流路切替装置は、前記第一の熱交換器に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させる冷房運転モードと、前記第一の熱交換器に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させる暖房運転モードとを切り替え、前記制御装置は、前記冷房運転モード中に前記漏洩センサから前記漏洩検知信号を受信した場合、前記圧縮機が運転中の場合は停止させ、前記圧縮機が停止中の場合は停止を維持し、前記冷媒回路遮断装置及び前記第一の絞り装置のうち少なくとも一方を現在設定されている開度よりも小さい基準開度とし、前記基準開度としない前記冷媒回路遮断装置又は前記第一の絞り装置は全閉とするものである。
本発明に係る空気調和装置によれば、圧縮機、第一の絞り装置及び冷媒回路遮断装置を操作する冷媒漏洩抑制機能を有する制御装置が、圧縮機が停止中の場合は停止を維持し、第一の絞り装置及び冷媒回路遮断装置の開度を現在設定されている開度よりも小さくすることで、効果的に冷媒の漏洩量を低減させることができる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷媒漏洩防止制御が開始されるまでの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の冷房運転モード及び暖房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の停止モード時、及びサーモオフモード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態4に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態4に係る空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態5に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態5に係る空気調和装置のバイパス開閉装置14が開度変更可能な装置の場合の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態5に係る空気調和装置の回路構成の変更例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態1〜5に係る空気調和装置が室外機を複数台備えた場合の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態1〜5に係る空気調和装置が室外機を複数台備えた場合の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。
以下、本発明の空気調和装置100の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図1に基づいて、空気調和装置100の詳しい構成について説明する。この空気調和装置100は、回路内に冷媒を循環させ、冷凍サイクルを利用した空気調和を行うもので、例えばビル用マルチエアコンなどのように、運転する全室内機が冷房を行う全冷房運転モード又は全室内機が暖房を行う全暖房運転モードを選択できるものである。図1に示されるように、室外機1と室内機2a、2bが冷媒主管3で接続されている。図1では、室外機1に室内機2a、2bが2台接続されている場合を例に示している。
[室外機1]
室外機1には、圧縮機10と、四方弁等の冷媒流路切替装置11と、熱源側熱交換器12と、冷媒回路遮断装置13とが冷媒配管4で接続されて搭載されている。また、熱源側熱交換器12の付近には、送風機6が設けられ、送風機6は熱源側熱交換器12に空気を送風する。
なお、熱源側熱交換器12は、本発明における「第一の熱交換器」に相当する。また、送風機6は、本発明における「第一の送風機」に相当する。
圧縮機10は、低温低圧の冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。冷媒流路切替装置11は、冷房運転モード時における冷媒の流れと暖房運転モード時における冷媒の流れとを切り替えるものである。
熱源側熱交換器12は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能し、例えば、ファン等の送風機6から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なうものである。冷媒回路遮断装置13は、冷媒配管4内を循環する冷媒の流れを遮断するものであり、冷媒の流れを遮断できるものであれば何でも良く、例えば電磁弁などで構成すると良い。
室外機1には、圧力検出装置として第一の圧力検出装置20と第二の圧力検出装置21が設けられている。第一の圧力検出装置20は、圧縮機10の吐出側と冷媒流路切替装置11とを繋ぐ冷媒配管4に設けられており、圧縮機10により圧縮され吐出した高温高圧の冷媒の圧力P1を検出するものである。また、第二の圧力検出装置21は、冷媒流路切替装置11と圧縮機10の吸入側とを繋ぐ冷媒配管4に設けられており、圧縮機10に吸入される低温低圧の冷媒の圧力P2を検出するものである。
また、室外機1には、温度検出装置として第一の温度検出装置22が設けられている。第一の温度検出装置22は、圧縮機10の吐出側と冷媒流路切替装置11を繋ぐ冷媒配管4に設けられており、圧縮機10により圧縮され吐出した高温高圧の冷媒の温度T1を検出するものであり、サーミスタ等で構成すると良い。
[室内機2a、2b]
室内機2a、2bには、それぞれ送風機7a、7bと、負荷側熱交換器40a、40bと、絞り装置41a、41bとが搭載されている。室内機2a、2bは、冷媒主管3を介して室外機1と接続し、冷媒が流入出するようになっている。負荷側熱交換器40a、40bは、例えばファン等の送風機7a、7bから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間に供給するための暖房用空気又は冷房用空気を生成するものである。また、絞り装置41a、41bは減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成すると良い。
なお、絞り装置41a、41bは、本発明における「第一の絞り装置」に相当する。また、負荷側熱交換器40a、40bは、本発明における「第二の熱交換器」に相当する。また、送風機7a、7bは、本発明における「第二の送風機」に相当する。
室内機2a、2bには、第二の温度検出装置50a、50bが、絞り装置41a、41bと負荷側熱交換器40a、40bとを繋ぐ配管に設けられている。また、第三の温度検出装置51a、51bは、負荷側熱交換器40a、40bに対して絞り装置41a、41bとは反対側の配管に設けられている。さらに、第四の温度検出装置52a、52bは、負荷側熱交換器40a、40bの空気吸込み部に設けられている。
第二の温度検出装置50a、50bは、冷房運転時に負荷側熱交換器40a、40bに流入する冷媒の温度を検出する。また、第三の温度検出装置51a、51bは、負荷側熱交換器40a、40bから流出する冷媒の温度を検出する。さらに、第四の温度検出装置52a、52bは、室内の空気温度を検出する。それぞれの温度検出装置は、例えばサーミスタ等で構成すると良い。
空気調和装置100は、マイコン等で構成される制御装置30及び漏洩センサ31を有している。漏洩センサ31は、冷媒の漏洩を直接的又は間接的に検知する。制御装置30は、漏洩センサ31からの冷媒漏れ発生の有無に関する出力信号を受信する冷媒漏れ信号受信機能を有している。また、制御装置30は、冷媒漏れ発生の信号を受信した際に圧縮機10、冷媒流路切替装置11、絞り装置41a、41b、冷媒回路遮断装置13などを動作させる冷媒漏洩抑制機能を有している。
さらに、制御装置30は、各種検出装置での検出値及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機10の周波数、熱源側熱交換器12の送風機6の回転数(ON/OFF含む)、冷媒流路切替装置11の切り替え、絞り装置41a、41bの開度等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、図1では制御装置30が室外機1に設けられ、漏洩センサ31が室内機2a、2bに設けられている例を示しているが、制御装置30及び漏洩センサ31は、室外機1又は室内機2a、2bのユニット毎に別々に設けてもよく、室外機1又は室内機2a、2bのどちらかに設けてもよい。このことは、後述する図2、3、8、10、12、14及び15についても同様である。
[冷房運転モード]
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図2に示されるように、冷媒の流れ方向は、実線矢印で示されている。この図2では、負荷側熱交換器40a、40bで冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。
冷房運転モードの場合、低温低圧の冷媒が、圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器12に流入する。熱源側熱交換器12に流入した高温高圧ガス冷媒は、室外空気に放熱しながら凝縮し高圧の液冷媒となる。そして、熱源側熱交換器12から流出した高圧の液冷媒は、開状態となっている冷媒回路遮断装置13を通過し、室外機1から流出し、冷媒主管3を通り、室内機2a、2bに流入する。
冷房運転モード中の冷媒回路遮断装置13は、電磁弁等の開度の調整ができない装置の場合は開とし、電子式膨張弁のように開口面積の調整が可能な装置の場合は、冷凍サイクルの運転状態(例えば、冷房能力など)が悪影響を受けないような開度(例えば、全開)に設定すると良い。
室内機2a、2bに流入した高圧の液冷媒は、絞り装置41a、41bによって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、蒸発器として作用する負荷側熱交換器40a、40bに流入する。そして、低温低圧の二相冷媒は、室内空気から吸熱することで室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となる。負荷側熱交換器40a、40bから流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒主管3を通り室外機1へ流入する。室外機1に流入した冷媒は、冷媒流路切替装置11を通り、圧縮機10へ吸入される。
第二の温度検出装置50a、50bで検出された温度と、第三の温度検出装置51a、51bで検出された温度との差として得られるスーパーヒート(過熱度)が一定になるように、絞り装置41a、41bは、制御装置30によって開度が制御される。
[暖房運転モード]
図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図3に示されるように、冷媒の流れ方向は、実線矢印で示されている。この図3では、負荷側熱交換器40a、40bで温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。
暖房運転モードの場合、低温低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を介して冷媒主管3を通り室内機2a、2bに流入する。室内機2a、2bに流入した高温高圧ガス冷媒は、負荷側熱交換器40a、40bで室内空気に放熱し、高圧の液冷媒となり、絞り装置41a、41bへ流入する。そして、絞り装置41a、41bによって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、室内機2a、2bから流出し、冷媒主管3を通り、室外機1へ流入する。
室外機1へ流入した低温低圧の二相冷媒は、開状態となっている冷媒回路遮断装置13を通過し、熱源側熱交換器12で室外空気から吸熱することで低温低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器12を出た低温低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置11を通り、圧縮機10へ吸入される。
暖房運転モード中の冷媒回路遮断装置13は、電磁弁等の開度の調整ができない装置の場合は開とし、電子式膨張弁のように開口面積の調整が可能な装置の場合は冷凍サイクルの運転状態(例えば、暖房能力など)が悪影響を受けないような開度(例えば、全開)に設定すると良い。
第一の圧力検出装置20で検出された圧力から算出された冷媒の飽和液温度と、第二の温度検出装置50a、50bで検出された温度との差として得られるサブクール(過冷却度)が一定になるように、絞り装置41a、41bは、制御装置30によって開度が制御される。
[冷媒漏れ信号受信機能]
制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能について説明する。漏洩センサ31は、室内機2a、2bが据え付けられている空間、室外機1の筐体内もしくは室外機1が据え付けられている場所周辺などの少なくとも一カ所に設置され、冷媒の漏れを検知して信号を送信する。そして、冷媒漏れ信号受信機能は、制御装置30が有する機能の一つであり、漏洩センサ31からの信号を受信する機能である。
例えば、直接的に冷媒の濃度を検知するか、或いは酸素濃度を検知することで間接的に冷媒濃度を検知するなどの検知方法を有する漏洩センサ31と、空気調和装置100の制御装置30とを電気配線で接続する。そして、漏洩センサ31が、冷媒の漏れを検知したら制御装置30に向けて電気信号を送信し、その信号を制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能で受信するような構成にすると良い。なお、漏洩センサ31と空気調和装置100の制御装置30とを電気配線で接続するように記載したが、それに限定するものではなく、漏洩センサ31からの信号が空気調和装置100の制御装置30に伝われば、どのような手段を用いても構わない。
[冷媒漏洩抑制機能]
次に、制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)について説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷媒漏洩防止制御が開始されるまでの動作を示すフローチャートである。以下、図1を参照しながら図4の各ステップに基づいて冷媒漏洩抑制機能の制御動作について説明する。
(ステップA1)
冷媒漏れ信号受信機能が、冷媒の漏れが発生したことを示す信号を漏洩センサ31から受信したかを判断する。受信した場合は、ステップA2へ移行し、受信しない場合は、冷媒漏洩抑制機能の制御動作を終了する。
(ステップA2)
制御装置30は、冷媒漏れ信号を受信した時の運転モードを判定する。
(ステップA3)
制御装置30は、運転モードに応じた冷媒の漏洩を防止する冷媒漏洩防止制御を実施する。
[冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御]
図5は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房運転モード及び暖房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図2を参照しながら図5の各ステップに基づいて、空気調和装置100が冷房運転モードで運転している場合に冷媒の漏れが発生した場合の冷媒漏洩防止制御について説明する。
(ステップB1)
制御装置30が、圧縮機10を停止させる。
(ステップB2)
制御装置30が、絞り装置41a、41bを全閉にする。
(ステップB3)
制御装置30が、冷媒回路遮断装置13を全閉にする。
(ステップB4)
制御装置30が、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる。
(ステップB5)
制御装置30が、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる。
冷房運転モード時には、空気調和装置100の熱源側熱交換器12と、絞り装置41a、41bとの間に液冷媒として多くの重量の冷媒が存在する。このため、冷媒の漏れが発生した場合に、図5に示す動作を実施することで、室内機2a、2bが設置されている空間に漏洩する冷媒量を減らし、また、空気調和装置100に充填されている冷媒の全てが漏れ出すことを防止できる。
例えば、冷房運転モード時に絞り装置41a、41bと圧縮機10の吸入側の区間のどこかで冷媒漏れが発生した場合、その区間には負荷側熱交換器40a、40bに若干の液冷媒が存在する以外は全てガス冷媒のため、漏洩する冷媒量をかなり減らすことができる。
同様に、冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の区間で冷媒漏れが発生した場合、その区間において、液冷媒が占める割合が大部分であるため、漏洩する冷媒量は大きい。しかし、熱源側熱交換器12にある液冷媒が漏洩することを防止することができる。
また室内機2a、2bが据え付けられている空間へ冷媒が漏洩する場合ではないが、圧縮機10の吐出側と冷媒回路遮断装置13との間の区間で冷媒漏れが発生した場合、熱源側熱交換器12にある液冷媒が漏洩してしまう。しかし、冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の区間にある液冷媒の漏洩を防止することができる。
なお、図5に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップB1からステップB5の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6は、冷房運転モード中は作動しているが、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために全速で作動させることが望ましい。同様に、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bは、停止中の室内機2a、2bの送風機7a、7bを作動させるだけでなく、運転中の室内機2a、2bの送風機7a、7bも冷媒を希釈する効果をより強くするために、全速で作動させることが望ましい。
[暖房運転モード時の冷媒漏洩防止制御]
空気調和装置100が暖房運転モードで運転中に、冷媒の漏れが発生した場合の制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)について説明する。暖房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の動作は、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャート(図5参照)と同じである。
暖房運転モード時には、空気調和装置100の負荷側熱交換器40a、40bと熱源側熱交換器12との間の区間に液冷媒が多く存在する。このため、図5に示す暖房運転モード時に冷媒漏れが発生した際に実施する冷媒漏洩防止制御の動作を実施することで、冷媒の漏れが発生した場合に室内機2a、2bが設置されている空間に漏洩する冷媒量を減らすことができる。また、空気調和装置100に充填されている冷媒の全てが漏れ出すことを防止できる。
例えば、暖房運転モード時に圧縮機10の吐出側と絞り装置41a、41bの区間のどこかで冷媒漏れが発生した場合、その区間には負荷側熱交換器40a、40bに多くの液冷媒が存在するため、ある程度の量の冷媒が漏洩してしまうが、絞り装置41a、41bと冷媒回路遮断装置13の区間にある液冷媒が漏れることは防ぐことができる。
同様に、絞り装置41a、41bと冷媒回路遮断装置13との間の区間で冷媒漏れが発生した場合、その区間には液冷媒が多く存在するため漏洩する冷媒量は大きいものの、負荷側熱交換器40a、40bにある液冷媒が漏洩することは防止できる。
また、室内機2a、2bが据え付けられている空間へ冷媒が漏洩する場合ではないが、冷媒回路遮断装置13と圧縮機10の吸入側との間の区間で冷媒漏れが発生した場合、その区間は液冷媒があまり存在しない区間のため、漏洩する冷媒量も非常に小さくすることが可能となる。
なお、図5に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップB1からステップB5の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6は、暖房運転モード中は作動しているが、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために全速で作動させることが望ましい。同様に、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bは、停止中の室内機2a、2bの送風機7a、7bを作動させるだけでなく、運転中の室内機2a、2bの送風機7a、7bも冷媒を希釈する効果をより強くするために、全速で作動させることが望ましい。
[停止時の冷媒漏洩防止制御]
空気調和装置100が停止中(以下、停止モードと称する)に冷媒の漏れが発生した場合の制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)について説明する。図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の停止モード時、及びサーモオフモード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図1を参照しながら図6の各ステップに基づいて、空気調和装置100の停止モード中に冷媒の漏れが発生した場合の冷媒漏洩防止制御について説明する。
(ステップC1)
制御装置30が、絞り装置41a、41bを全閉にする。
(ステップC2)
制御装置30が、冷媒回路遮断装置13を全閉にする。
(ステップC3)
制御装置30が、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる。
(ステップC4)
制御装置30が、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる。
停止モード時には、空気調和装置100のどこに液冷媒が存在しているかは、室内外の温度条件や停止してからの経過時間などの影響を受けるため、その時々で液冷媒の存在箇所は変化する。このため、閉止できるアクチュエータは閉とすることで、空気調和装置100内にある冷媒の全てが漏れないようにする。
なお、図6に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップC1からステップC4の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6と負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bとを作動させる際は、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために、全速もしくは全速に近い運転をさせることが望ましい。
[サーモオフ時の冷媒漏洩防止制御]
空気調和装置100がサーモオフしている場合(以下、サーモオフモードと称する)に冷媒の漏れが発生した場合の冷媒漏洩防止制御について説明する。サーモオフモード時の冷媒漏洩防止制御の動作は、停止モード時の冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャート(図6参照)と同じである。
サーモオフモード時には、空気調和装置100のどこに液冷媒が存在しているかは、室内外の温度条件やサーモオフしてからの経過時間などの影響を受けるため、その時々で液冷媒の存在箇所は変化する。このため、閉止できるアクチュエータは閉とすることで、空気調和装置100内にある冷媒の全てが漏れないようにする。
なお、図6に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップC1からステップC4の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる際は、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために、全速もしくは全速に近い運転をさせることが望ましい。同様に、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bは、停止中の室内機2a、2bの送風機7a、7bを作動させるだけでなく、運転中の室内機2a、2bの送風機7a、7bも冷媒を希釈する効果をより強くするために全速で作動させることが望ましい。
以上のことから、漏洩センサ31が冷媒の漏れを検知し、制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能に冷媒の漏れが発生したことを示す漏洩検知信号を送信する。そして、制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)が、各運転モードに応じて、圧縮機10、絞り装置41a、41b及び冷媒回路遮断装置13を操作することで、効果的に冷媒の漏洩量を低減させることが可能となる。
なお、各運転モードごとに冷媒の漏洩量を低減させる冷媒漏洩防止制御を実施するが、運転モードと冷媒の漏れ箇所の組合せによっては、安全性への配慮が更に必要になる。このため、制御装置30は、冷媒の漏れが発生した旨を表示する機能及び警報を鳴らす機能の少なくとも一方を有したものを使用する。このようにすることで、より一層室内空間での安全性が向上する。このことは、後述する実施の形態2〜実施の形態5についても同様である。
また、制御装置30は、冷媒の漏洩を検知する漏洩センサ31からの冷媒漏れの発生を知らせる漏洩検知信号を受信し、冷媒回路遮断装置13を制御する。そして、室外機1と室内機2a、2bとを繋ぐ冷媒主管3に、冷媒主管3内の冷媒の流れを遮断する冷媒回路遮断装置13を少なくとも1つ設けた構成にすると、冷媒の漏洩量をより低減することができ安全になる。このことは、後述する実施の形態2〜実施の形態5についても同様である。
実施の形態2.
本実施の形態2における空気調和装置100の基本的な構成は、上記の実施の形態1における空気調和装置100と同様である。従って、以下、実施の形態1との相違点を中心に本実施の形態2を説明する。実施の形態2と実施の形態1とで異なる点は、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御が変更されている点である。
実施の形態1の冷房運転モードにおける冷媒漏洩防止制御では、冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の配管が液冷媒で満たされ、液封状態となる可能性があった。液封状態のまま周囲温度が上昇すると、内部の冷媒がガス化しようとして非常に大きな圧力が配管に掛かり、最終的には配管が破裂してしまう可能性がある。この課題は、圧縮機10を停止後、第一の基準時間経過後に絞り装置41a、41bや冷媒回路遮断装置13を閉止する制御をすることで解決できる。
[冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御]
実施の形態2に係る冷媒漏洩抑制機能(制御)について説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図2を参照しながら図7の各ステップに基づいて、空気調和装置100が冷房運転モードで運転している場合に冷媒の漏れが発生した場合の制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能について説明する。
(ステップD1)
制御装置30が、圧縮機10を停止さる。
(ステップD2)
制御装置30は、圧縮機10を停止後、第一の基準時間経過するまで待機する。
(ステップD3)
制御装置30は、絞り装置41a、41bを全閉にする。
(ステップD4)
制御装置30は、冷媒回路遮断装置13を全閉にする。
(ステップD5)
制御装置30は、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる。
(ステップD6)
制御装置30は、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる。
図7に示す冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の動作を実施することで、圧縮機10の停止直後に絞り装置41a、41bと冷媒回路遮断装置13を全閉にしないため、冷媒回路内の圧力差が小さくなる、もしくは均圧されることで、液封状態を回避することができる。なお、第一の基準時間としては、例えば0分より長く、10分を超えない時間を設定する。
なお、図7に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップD3からD6の記載の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6と負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる際は、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために全速もしくは全速に近い運転をさせることが望ましい。
以上のことから、漏洩センサ31が冷媒の漏れを検知し、制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能に冷媒の漏れが発生したことを示す漏洩検知信号を送信する。そして、制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)が、圧縮機10を停止させ、圧縮機10の停止後の第一の基準時間経過後に絞り装置41a、41b及び冷媒回路遮断装置13を全閉にする。このようにすることで、効果的に冷媒の漏洩量を低減さることができる。さらに冷媒回路内の圧力差が小さくなる、もしくは均圧されることで、配管の液封状態を回避し、配管が破裂してしまう可能性を低減することができる。
実施の形態3.
本実施の形態3における空気調和装置100の基本的な構成は、上記の実施の形態1における空気調和装置100と同様である。従って、以下、実施の形態1との相違点を中心に本実施の形態3を説明する。実施の形態3と実施の形態1とで異なる点は、冷媒回路遮断装置13が開度を変更可能な開閉装置(例えば電子式膨張弁等)で構成されるように変更した点と、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の変更した点の二点である。
図8は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図8に示されるように、空気調和装置100は、冷媒回路遮断装置13の代わりに、開度の変更が可能な開閉装置(例えば電子式膨張弁等)である冷媒回路遮断装置13aを有している。
実施の形態1の冷房運転モードにおける冷媒漏洩防止制御では、冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の配管が、液冷媒で満たされる液封状態となる可能性があった。液封状態のまま周囲温度が上昇すると、内部の冷媒がガス化しようとして非常に大きな圧力が配管に掛かり、最終的には配管が破裂してしまう可能性がある。この課題は、冷媒回路遮断装置13の代わりに、開度の変更が可能な開閉装置(例えば電子式膨張弁等)である冷媒回路遮断装置13aとし、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御を変更することで回避することができる。
[冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御]
次に、実施の形態3に係る冷媒漏洩抑制機能(制御)について説明する。図9は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置100の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図8を参照しながら図9の各ステップに基づいて、空気調和装置100が冷房運転モードで運転している場合に冷媒の漏れが発生した場合の制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能について説明する。
(ステップE1)
制御装置30は、圧縮機10を停止させる。
(ステップE2)
制御装置30は、絞り装置41a、41bを全閉にする。
(ステップE3)
制御装置30は、冷媒回路遮断装置13aを基準開度にする。
(ステップE4)
制御装置30は、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる。
(ステップE5)
制御装置30は、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる。
以上のことから、漏洩センサ31が冷媒の漏れを検知し、制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能に冷媒の漏れが発生したことを示す漏洩検知信号を送信する。そして、制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)が、圧縮機10を停止させ、絞り装置41a、41bを全閉にし、冷媒回路遮断装置13を基準開度にする。このようにすることで、効果的に冷媒の漏洩量を低減さることができる。さらに冷媒回路内の圧力差が小さくなる、もしくは均圧されることで、配管の液封状態を回避し、配管が破裂してしまう可能性を低減することができる。なお、基準開度は、例えば冷媒回路遮断装置13を通過する冷媒の流量が、0kg/hより大きく、10kg/h以内となるように設定する。このことは、後述する実施の形態5についても同様である。
なお、図9に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップE2からE5の記載の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6と負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる際は、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために全速もしくは全速に近い運転をさせることが望ましい。
また、冷媒回路遮断装置13aを基準開度とするような構成としたが、それに限定するものではなく、絞り装置41a、41bを基準開度としても良いし、冷媒回路遮断装置13aと絞り装置41a、41bの両方を基準開度としても良く、同様の効果を得ることができる。
図9に示す冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の動作を実施することで、冷媒回路遮断装置13aと絞り装置41a、41bとの間の区間での液封を防止することができる。しかし、冷媒回路遮断装置13aを基準開度にするため、熱源側熱交換器12内にある冷媒もゆっくりではあるが漏れてしまう。このため、制御装置30は、冷媒の漏れが発生した旨を表示する機能及び警報を鳴らす機能の少なくとも一方を有したものを使用することが望ましく、そうすることでより一層室内空間での安全性が向上する。
実施の形態4.
本実施の形態4における空気調和装置100の基本的な構成は、上記の実施の形態1における空気調和装置100と同様である。従って、以下、実施の形態1との相違点を中心に本実施の形態4を説明する。実施の形態4と実施の形態1とで異なる点は、バイパス回路を有する構成に変更した点と、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の変更の二点である。
図10は、本発明の実施の形態4に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図10に示されるように、空気調和装置100は、冷房運転モード時に冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の高圧冷媒が流れる区間から分岐し、負荷側熱交換器40a、40bと圧縮機10の吸入側との間の低圧冷媒が流れる区間に合流するバイパス配管5を有している。さらに、空気調和装置100は、バイパス配管5の途中に電磁弁などで構成されるバイパス開閉装置14を有している。
実施の形態1の冷房運転モードにおける冷媒漏洩防止制御では、冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の配管が液冷媒で満たされる液封状態となる可能性があった。液封状態のまま周囲温度が上昇すると、内部の冷媒がガス化しようとして非常に大きな圧力が配管に掛かり、最終的には配管が破裂してしまう可能性がある。この課題は、バイパス配管5の途中に電磁弁などで構成されるバイパス開閉装置14を有する構造に変更し、冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御を変更することで回避することができる。
[冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御]
次に、実施の形態4に係る冷媒漏洩抑制機能(制御)について説明する。図11は、本発明の実施の形態4に係る空気調和装置100の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図10を参照しながら図11の各ステップに基づいて、空気調和装置100が冷房運転モードで運転している場合に冷媒の漏れが発生した場合の制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能について説明する。
(ステップF1)
制御装置30は、圧縮機10を停止させる。
(ステップF2)
制御装置30は、圧縮機10を停止させた後、第二の基準時間経過するまで待機する。
(ステップF3)
制御装置30は、絞り装置41a、41bを全閉にする。
(ステップF4)
制御装置30は、冷媒回路遮断装置13を全閉にする。
(ステップF5)
制御装置30は、バイパス開閉装置14を全閉にする。
(ステップF6)
制御装置30は、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる。
(ステップF7)
制御装置30は、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる。
以上のことから、漏洩センサ31が冷媒の漏れを検知し、制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能に冷媒の漏れが発生したことを示す漏洩検知信号を送信する。そして、制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)が、圧縮機10を停止させ、第二の基準時間経過後に絞り装置41a、41bと、冷媒回路遮断装置13と、バイパス開閉装置14とを全閉にする。このようにすることで、効果的に冷媒の漏洩量を低減さることができる。さらに冷媒回路内の圧力差が小さくなる、もしくは均圧されることで、配管の液封状態を回避し、配管が破裂してしまう可能性を低減することができる。なお、第二の基準時間としては、例えば0分より長く、10分を超えない時間を設定する。
なお、図11に示されるフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップF3からF7の記載の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。また、熱源側熱交換器12の送風機6と負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる際は、漏洩した冷媒を希釈する効果をより強くするために全速もしくは全速に近い運転をさせることが望ましい。
実施の形態5.
本実施の形態5における空気調和装置100の基本的な構成は、上記の実施の形態4における空気調和装置100と同様である。従って、以下、実施の形態4との相違点を中心に本実施の形態5を説明する。実施の形態5と実施の形態4とで異なる点は、バイパス開閉装置14が開度を変更可能な開閉装置(例えば電子式膨張弁等)で構成されている点である。
図12は、本発明の実施の形態5に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図12に示されるように、空気調和装置100は、冷房運転モード時に冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の高圧冷媒が流れる区間から分岐し、負荷側熱交換器40a、40bと圧縮機10の吸入側との間の低圧冷媒が流れる区間に合流するバイパス配管5を有している。さらに、空気調和装置100は、バイパス配管5の途中に電磁弁などで構成されるバイパス開閉装置14aを有している。バイパス開閉装置14aは、開度を変更可能な開閉装置(例えば電子式膨張弁等)で構成されている。
[冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御]
次に、バイパス開閉装置14aが開度を変更可能な開閉装置(例えば電子式膨張弁等)で構成される場合の冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の動作について説明する。図13は、本発明の実施の形態5に係る空気調和装置100のバイパス開閉装置14aが開度変更可能な装置の場合の冷房運転モード時における冷媒漏洩防止制御の動作を示すフローチャートである。以下、図12を参照しながら図13の各ステップに基づいて、空気調和装置100が冷房運転モードで運転している場合に冷媒の漏れが発生した場合の制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能について説明する。
(ステップG1)
制御装置30は、圧縮機10を停止させる。
(ステップG2)
制御装置30は、絞り装置41a、41bを全閉にする。
(ステップG3)
制御装置30は、冷媒回路遮断装置13を全閉にする。
(ステップG4)
制御装置30は、バイパス開閉装置14aを基準開度にする。
(ステップG5)
制御装置30は、負荷側熱交換器40a、40bの送風機7a、7bを作動させる。
(ステップG6)
制御装置30は、熱源側熱交換器12の送風機6を作動させる。
以上のことから、漏洩センサ31が冷媒の漏れを検知し、制御装置30が有する冷媒漏れ信号受信機能に冷媒の漏れが発生したことを示す漏洩検知信号を送信する。そして、制御装置30が有する冷媒漏洩抑制機能(制御)が、圧縮機10を停止させ、絞り装置41a、41b及び冷媒回路遮断装置13を全閉にし、バイパス開閉装置14aを基準開度にする。このようにすることで、効果的に冷媒の漏洩量を低減さることができる。さらに冷媒回路内の圧力差が小さくなる、もしくは均圧されることで、配管の液封状態を回避し、配管が破裂してしまう可能性を低減することができる。
なお、図13に示す冷房運転モード時に冷媒漏れが発生した際に実施する冷房漏洩防止制御の動作を表すフローチャートでは、各アクチュエータの動作順序を指定しているが、必ずしもこれに限ったものではなく、ステップG2からG6の記載の動作は順番を変えても同様の効果を得ることができる。
図12に示す冷房運転モード時の冷媒漏洩防止制御の動作を実施することで、冷媒回路遮断装置13aと絞り装置41a、41bとの間の区間での液封を防止することができる。しかし、冷媒回路遮断装置13aを基準開度にするため、熱源側熱交換器12内にある冷媒もゆっくりではあるが漏れてしまう。このため、制御装置30は、冷媒の漏れが発生した旨を表示する機能及び警報を鳴らす機能の少なくとも一方を有したものを使用することが望ましく、そうすることでより一層室内空間での安全性が向上する。
バイパス配管5について、図12では、冷房運転モード時に冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間の高圧冷媒が流れる区間から注出し、負荷側熱交換器40a、40bと圧縮機10の吸入側との間の低圧冷媒が流れる区間に合流するバイパス回路を例に記載している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図14に示されるように、冷房運転時の熱源側熱交換器12の過冷却度を大きくするために冷媒回路遮断装置13と絞り装置41a、41bとの間にバイパス配管5、バイパス開閉装置14a及び内部熱交換器15を設ける。そして、内部熱交換器15の低圧側のバイパス配管5が、負荷側熱交換器40a、40bと圧縮機10の吸入側との間の低圧冷媒が流れる区間にバイパスして合流するような回路でも良い。
また、図10及び図14ではバイパス配管5が室外機1内にある場合を例に記載しているが、これに限るものではない。冷媒回路遮断装置13又は冷媒回路遮断装置13aと、絞り装置41a、41bとの間の高圧冷媒が流れる区間から注出し、負荷側熱交換器40a、40bと圧縮機10の吸入側との間の低圧冷媒が流れる区間に合流するバイパス回路であれば、室外機1内になくても良く、同様の効果を得ることができる。
実施の形態1〜5までの空気調和装置100の図に関して、二台の室内機2a、2bが冷媒主管3を介して室外機1に接続されている場合を例に示しているが、室内機2a、2bの接続台数を二台に限定するものではなく、一台でも三台以上複数台でも接続してもよい。また、図15及び図16に示されるように、室外機1の台数を一台に限定するものではなく、複数の室外機1それぞれで各実施の形態で指定する動作を実施しても、同様の効果を得ることができる。
また、複数の室内機2a、2bを接続したシステムにおいて、接続されている全ての室内機2a、2bが冷房又は暖房運転を行うシステムだけでなく、室内機2a、2bに応じて冷房運転と暖房運転を同時に行う混在運転を行うシステムでもよい。
また、実施の形態1〜5では、室外機1と室内機2a、2bとが冷媒主管3で直列に接続されている直膨回路を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、室外機1と離れた位置に冷媒とは別の熱媒体と熱交換する熱媒体間熱交換器と絞り装置とを有する熱媒体変換機を備え、冷媒と熱交換させて加熱又は冷却された熱媒体を負荷側熱交換器40a、40bに循環させる構成の空気調和装置100であっても、冷凍サイクル上の各要素が指定の動作を実施できれば良く、同様の効果を奏する。
室外機1に一台の圧縮機10が接続されている場合を例に説明を行ったが、圧縮機10が二台又は複数台接続された室外機1であっても良い。
また、室外機1に冷媒流路切替装置11を有する空気調和装置100を例に説明を行ったが、冷媒流路切替装置11を備えず冷房運転又は暖房運転のどちらか一方のみを行うシステムであっても、同様の効果を奏する。
実施の形態1から実施の形態5までの空気調和装置100の図に関して、室外機1の中に冷媒回路遮断装置13及び冷媒回路遮断装置13aがあるような図となっているが、それに限定するものではなく、熱源側熱交換器12と絞り装置41a、41bとの間であればどこでも良い。
1 室外機、2 室内機、3 冷媒主管、4 冷媒配管、5 バイパス配管、6 送風機、7a 送風機、7b 送風機、10 圧縮機、11 冷媒流路切替装置、12 熱源側熱交換器、13 冷媒回路遮断装置、13a 冷媒回路遮断装置、14 バイパス開閉装置、14a バイパス開閉装置、15 内部熱交換器、20 第一の圧力検出装置、21 第二の圧力検出装置、22 第一の温度検出装置、30 制御装置、31 漏洩センサ、40a 負荷側熱交換器、40b 負荷側熱交換器、41a 絞り装置、41b 絞り装置、50a 第二の温度検出装置、50b 第二の温度検出装置、51a 第三の温度検出装置、51b 第三の温度検出装置、52a 第四の温度検出装置、52b 第四の温度検出装置、100 空気調和装置。

Claims (10)

  1. 圧縮機、冷媒流路切替装置、第一の熱交換器、第一の絞り装置及び第二の熱交換器を配管で接続することで冷凍サイクルを構成する空気調和装置において、
    前記第一の熱交換器と前記第一の絞り装置との間に設けられ、冷媒の流れを止めることができる冷媒回路遮断装置と、
    冷媒の漏洩を検知し、漏洩検知信号を送信する漏洩センサと、
    前記圧縮機、前記第一の絞り装置及び前記冷媒回路遮断装置を操作する制御装置と、を備え、
    前記冷媒流路切替装置は、前記第一の熱交換器に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させる冷房運転モードと、前記第一の熱交換器に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させる暖房運転モードとを切り替え、
    前記制御装置は、前記冷房運転モード中に前記漏洩センサから前記漏洩検知信号を受信した場合、前記圧縮機が運転中の場合は停止させ、前記圧縮機が停止中の場合は停止を維持し、前記冷媒回路遮断装置及び前記第一の絞り装置のうち少なくとも一方を現在設定されている開度よりも小さい基準開度とし、前記基準開度としない前記冷媒回路遮断装置又は前記第一の絞り装置は全閉とする
    空気調和装置。
  2. 前記冷媒回路遮断装置は、冷媒流路の開口面積を変更することが可能である
    請求項1に記載の空気調和装置。
  3. 前記冷媒回路遮断装置と前記第一の絞り装置との間の配管から高圧冷媒を分岐し、前記第二の熱交換器と前記圧縮機の低圧側との間の低圧冷媒が流れる配管に前記高圧冷媒を合流させるバイパス回路と、
    前記バイパス回路設けられ、前記高圧冷媒の流れを閉止するバイパス開閉装置とを備え、
    前記制御装置は、前記冷房運転モード中の場合、第の基準時間経過後に前記バイパス開閉装置を全閉とする
    請求項又はに記載の空気調和装置。
  4. 前記バイパス開閉装置は、開口面積を変更することが可能な装置であり、
    前記制御装置は、前記冷房運転モードで運転中の場合、前記バイパス開閉装置を前記基準開度にする
    請求項3に記載の空気調和装置。
  5. 前記圧縮機、前記冷媒流路切替装置及び前記第一の熱交換器を収納した室外機と、
    前記第一の絞り装置及び前記第二の熱交換器を収納した室内機と、を備えた
    請求項1〜のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  6. 前記室外機と前記室内機とを繋ぐ配管上、又は前記室外機内の配管上に、前記冷媒回路遮断装置を少なくとも1つ備えた
    請求項に記載の空気調和装置。
  7. 前記室外機を複数備えた
    請求項5又は6に記載の空気調和装置。
  8. 前記第一の熱交換器に空気を送風する第一の送風機を備え、
    前記制御装置は、前記第一の送風機が停止中の場合には作動させ、前記第一の送風機が作動中の場合には作動を継続させる
    請求項1〜のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  9. 前記第二の熱交換器に空気を送風する第二の送風機を備え、
    前記制御装置は、前記第二の送風機が停止中の場合には作動させ、前記第二の送風機が作動中の場合には作動を継続させる
    請求項1〜のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  10. 前記制御装置は、冷媒漏洩時に警報及び表示の少なくとも一方による警告を行う
    請求項1〜のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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