JP6762422B2

JP6762422B2 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: JP6762422B2
Application number: JP2019512097A
Authority: JP
Inventors: 康敬落合; 守濱田; 外囿　圭介; 圭介外囿; 万誉篠崎; 侑哉森下
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2037-04-12
Also published as: WO2018189826A1; JPWO2018189826A1

Description

本発明は、直列に接続された２つの膨張弁を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

特許文献１には、冷媒漏洩検知機能を有した冷凍空調システムが記載されている。この冷凍空調システムは、冷凍サイクルの過去の冷媒量に係る過去データと、当該過去の時点から冷凍サイクルの停止及び起動を複数回実施した後の冷媒量に係る新規データと、に基づいて冷凍サイクルの冷媒漏洩を判定する判定手段を備えている。同文献には、冷媒量の不足を判定するための指標として、凝縮器の液相面積比率を用いることが記載されている。凝縮器の液相面積比率は、凝縮器の冷媒過冷却度、外気温度、圧縮機の吐出エンタルピ、及び冷媒の低圧液比熱などに基づき演算される。

国際公開第２００８／０３５４１８号

一般に冷凍サイクルでは、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とが異なる。このため、必要冷媒量が少ない運転モードでは、アキュムレータ又はレシーバ等の液溜め容器に余剰の液冷媒が貯留される。液溜め容器に液冷媒が貯留された状態で冷媒が漏洩した場合、液溜め容器内の液冷媒が全て気化しない限り、冷媒の漏洩前後で冷凍サイクルの運転状況に違いが現れない。したがって、特許文献１の冷凍空調システムのように冷凍サイクルの運転状況データに基づき冷媒の漏洩が判定される場合、液溜め容器に貯留されている余剰冷媒の量が多いほど、冷媒の漏洩が生じてから漏洩が検知されるまでに長時間を要する。すなわち、液溜め容器に貯留される余剰冷媒の量が多いほど、冷媒の漏洩量が多くなりやすいという課題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、余剰冷媒の量を削減できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、第１膨張弁、第２膨張弁及び負荷側熱交換器が冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、前記冷媒回路からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部と、前記第１膨張弁および前記第２膨張弁を制御する制御部と、を備え、前記冷媒回路は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能であり、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間は、前記冷媒配管の一部である液管を介して接続されており、前記冷媒回路には、冷媒の流れにおいて前記第１膨張弁と並列に接続された第１バイパス回路と、前記第１バイパス回路に設けられ、前記熱源側熱交換器から前記液管を介して前記負荷側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第１逆止弁と、の組と、冷媒の流れにおいて前記第２膨張弁と並列に接続された第２バイパス回路と、前記第２バイパス回路に設けられ、前記負荷側熱交換器から前記液管を介して前記熱源側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第２逆止弁と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられており、前記冷房運転及び前記暖房運転のいずれにおいても、前記液管には液単相の冷媒が流通し、前記冷房運転では、前記制御部は前記第１膨張弁を全開に制御し、前記液管を流通した冷媒が液単相のままで前記第２膨張弁に流入し、前記暖房運転では、前記制御部は前記第２膨張弁を全開に制御し、前記液管を流通した冷媒が液単相のままで前記第１膨張弁に流入し、前記漏洩検知部は、前記冷媒回路の凝縮器出口における冷媒の過冷却度、又は前記過冷却度と相関を有するパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されているものである。

本発明によれば、冷房運転時の液管内の冷媒の密度と、暖房運転時の液管内の冷媒の密度とを近づけることができる。したがって、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とを近づけることができるため、余剰冷媒の量を削減することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の概略構成を示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の冷房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１の暖房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１の比較例として、第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７が設けられていない冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１の比較例として、第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８が設けられていない冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１において漏洩検知部で実行される冷媒漏洩検知処理の一例を示すフローチャートである。本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１において漏洩検知部で実行される冷媒漏洩検知処理の他の例を示すフローチャートである。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の概略構成を示す冷媒回路図である。本実施の形態では、冷凍サイクル装置１として、空気調和装置を例示している。

図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、冷媒を循環させる冷媒回路１０を有している。冷媒回路１０は、圧縮機２１、冷媒流路切替装置２２、熱源側熱交換器２３、第１膨張弁２４、第２膨張弁２５、負荷側熱交換器２６が冷媒配管を介して順次環状に接続された構成を有している。冷媒回路１０は、負荷側熱交換器２６が蒸発器として機能する冷房運転と、負荷側熱交換器２６が凝縮器として機能する暖房運転と、を切り替えて実行できるように構成されている。冷媒回路１０には、余剰冷媒を貯留する液溜め容器が設けられていてもよい。

また、冷凍サイクル装置１は、例えば室外に設置される室外機３０と、例えば室内に設置される室内機４０と、を有している。室外機３０には、少なくとも熱源側熱交換器２３が収容されている。本実施の形態の室外機３０には、熱源側熱交換器２３の他に、圧縮機２１、冷媒流路切替装置２２及び第１膨張弁２４が収容されている。室内機４０には、少なくとも負荷側熱交換器２６が収容されている。本実施の形態の室内機４０には、負荷側熱交換器２６の他に、第２膨張弁２５が収容されている。

室外機３０と室内機４０との間は、冷媒配管の一部である延長配管５１及び延長配管５２を介して接続されている。延長配管５１の一端は、継手部３１を介して室外機３０に接続されている。延長配管５１の他端は、継手部４１を介して室内機４０に接続されている。室外機３０の冷媒流路切替装置２２と室内機４０の負荷側熱交換器２６とは、延長配管５１を含む冷媒配管を介して接続されている。冷媒流路切替装置２２と負荷側熱交換器２６との間の冷媒配管は、主にガス冷媒を流通させるガス管となる。

延長配管５２の一端は、継手部３２を介して室外機３０に接続されている。延長配管５２の他端は、継手部４２を介して室内機４０に接続されている。室外機３０の第１膨張弁２４と室内機４０の第２膨張弁２５とは、延長配管５２を含む冷媒配管を介して接続されている。第１膨張弁２４と第２膨張弁２５との間の冷媒配管は、主に液冷媒を流通させる液管となる。

圧縮機２１は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。圧縮機２１としては、例えば、回転速度を調整可能なインバータ駆動の圧縮機などが用いられる。冷媒流路切替装置２２は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒回路１０内の冷媒の流れ方向を切り替えるものである。冷媒流路切替装置２２としては、例えば四方弁が用いられる。

熱源側熱交換器２３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する熱交換器である。熱源側熱交換器２３では、内部を流通する冷媒と、室外ファン（図示せず）により送風される室外空気との熱交換が行われる。

第１膨張弁２４は、室外機３０側で冷媒を減圧させる弁である。第２膨張弁２５は、室内機４０側で冷媒を減圧させる弁である。第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５は、冷媒回路１０において互いに直列に接続されている。第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５としては、後述する制御部１００の制御により開度を調整可能な電子膨張弁が用いられる。

負荷側熱交換器２６は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する熱交換器である。負荷側熱交換器２６では、内部を流通する冷媒と、室内ファン（図示せず）により送風される室内空気との熱交換が行われる。

冷媒回路１０には、冷媒の流れにおいて第１膨張弁２４と並列に接続され、第１膨張弁２４を経由せずに冷媒を流通させる第１バイパス回路１１が設けられている。第１バイパス回路１１には、第１逆止弁２７が設けられている。第１逆止弁２７は、延長配管５２を含む液管を介して熱源側熱交換器２３から負荷側熱交換器２６に向かう方向の冷媒の流れを許容し、逆方向の冷媒の流れを遮断するように構成されている。第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７は、室外機３０に収容されている。

また、冷媒回路１０には、冷媒の流れにおいて第２膨張弁２５と並列に接続され、第２膨張弁２５を経由せずに冷媒を流通させる第２バイパス回路１２が設けられている。第２バイパス回路１２には、第２逆止弁２８が設けられている。第２逆止弁２８は、延長配管５２を含む液管を介して負荷側熱交換器２６から熱源側熱交換器２３に向かう方向の冷媒の流れを許容し、逆方向の冷媒の流れを遮断するように構成されている。第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８は、室内機４０に収容されている。

冷媒回路１０を循環する冷媒としては、例えば可燃性冷媒が用いられる。ここで、可燃性冷媒とは、微燃レベル以上（例えば、ＡＳＨＲＡＥ３４の分類で２Ｌ以上）の燃焼性を有する冷媒のことである。また、冷媒回路１０を循環する冷媒としては、不燃性冷媒が用いられてもよいし、有毒性冷媒が用いられてもよい。

制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御部１００は、冷媒回路１０に設けられた各種センサからの検出信号、及び操作部からの操作信号等に基づき、圧縮機２１、冷媒流路切替装置２２、第１膨張弁２４及び第２膨張弁２５の動作を含む冷凍サイクル装置１全体の動作を制御する。制御部１００は、室外機３０に設けられていてもよいし、室内機４０に設けられていてもよい。また、制御部１００は、室外機３０に設けられた室外機制御部と、室内機４０に設けられ室外機制御部と通信可能な室内機制御部と、を有していてもよい。制御部１００は、後述する漏洩検知部としても機能する。

次に、冷凍サイクル装置１の動作について説明する。まず、冷房運転時の動作について説明する。図１における実線矢印は、冷房運転時の冷媒の流れ方向を示している。冷房運転時には、制御部１００の制御によって冷媒流路切替装置２２の冷媒流路が切り替えられ、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒が熱源側熱交換器２３に流入するように冷媒回路１０が構成される。また、冷房運転時には、第１膨張弁２４は例えば全開状態に制御され、第２膨張弁２５は、圧縮機２１に吸入される冷媒の過熱度が目標値（例えば、４Ｋ）に近づくように制御される。圧縮機２１は、冷媒回路１０の高圧側圧力（例えば、吐出圧力）及び低圧側圧力（例えば、吸入圧力）がそれぞれ目標値に近づくように制御される。室外ファンは、熱源側熱交換器２３の凝縮温度と外気温度との温度差が一定となるように制御される。

図２は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の冷房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。図２中及び後述する図３〜図５中の太線は、延長配管５１又は延長配管５２での圧力損失による圧力の低下を表している。図１及び図２に示すように、圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒（図２の点Ａ）は、冷媒流路切替装置２２を経由して熱源側熱交換器２３に流入する。冷房運転時には、熱源側熱交換器２３は凝縮器として機能する。すなわち、熱源側熱交換器２３では、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室外空気に放熱される。これにより、熱源側熱交換器２３に流入した冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる（図２の点Ｂ）。熱源側熱交換器２３から流出した高圧の液冷媒は、第１逆止弁２７又は全開状態の第１膨張弁２４と、延長配管５２と、を経由し、室内機４０の第２膨張弁２５に流入する（図２の点Ｃ）。本実施の形態の冷媒回路１０には、第１膨張弁２４と並列に第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７が設けられているため、室外機３０内の冷媒配管での圧力損失が抑えられる。したがって、熱源側熱交換器２３から流入した液冷媒は、主に延長配管５２での圧力損失により減圧されるものの、液単相のまま第２膨張弁２５に流入する。第２バイパス回路１２には第２逆止弁２８が設けられているため、第２バイパス回路１２への液冷媒の流入は阻止される。

第２膨張弁２５に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる（図２の点Ｄ）。第２膨張弁２５で減圧された低圧の二相冷媒は、負荷側熱交換器２６に流入する。冷房運転時には、負荷側熱交換器２６は蒸発器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器２６では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室内空気から吸熱される。これにより、負荷側熱交換器２６に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる（図２の点Ｅ）。また、室内ファンにより送風される空気は、冷媒の吸熱作用によって冷却される。負荷側熱交換器２６で蒸発した低圧のガス冷媒は、延長配管５１及び冷媒流路切替装置２２を経由し、主に延長配管５２での圧力損失により減圧されて、圧縮機２１に吸入される（図２の点Ｆ）。圧縮機２１に吸入された冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる（図２の点Ａ）。冷房運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

次に、暖房運転時の動作について説明する。図１における破線矢印は、暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。暖房運転時には、制御部１００の制御によって冷媒流路切替装置２２の冷媒流路が切り替えられ、圧縮機２１から吐出された高圧冷媒が負荷側熱交換器２６に流入するように冷媒回路１０が構成される。また、暖房運転時には、第２膨張弁２５は例えば全開状態に制御され、第１膨張弁２４は、圧縮機２１に吸入される冷媒の過熱度が目標値（例えば、４Ｋ）に近づくように制御される。圧縮機２１は、冷媒回路１０の高圧側圧力（例えば、吐出圧力）及び低圧側圧力（例えば、吸入圧力）がそれぞれ目標値に近づくように制御される。室外ファンは、熱源側熱交換器２３の蒸発温度と外気温度との温度差が一定となるように制御される。

図３は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１の暖房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。図１及び図３に示すように、圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒（図３の点Ａ）は、冷媒流路切替装置２２及び延長配管５１を経由し、主に延長配管５１での圧力損失により減圧され、室内機４０の負荷側熱交換器２６に流入する（図３の点Ｂ）。暖房運転時には、負荷側熱交換器２６は凝縮器として機能する。すなわち、負荷側熱交換器２６では、内部を流通する冷媒と、室内ファンにより送風される室内空気との熱交換が行われ、冷媒の凝縮熱が室内空気に放熱される。これにより、負荷側熱交換器２６に流入した冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒となる（図３の点Ｃ）。また、室内ファンにより送風される室内空気は、冷媒の放熱作用によって加熱される。

負荷側熱交換器２６から流出した高圧の液冷媒は、第２逆止弁２８又は全開状態の第２膨張弁２５と、延長配管５２と、を経由し、室外機３０の第１膨張弁２４に流入する（図３の点Ｄ）。本実施の形態の冷媒回路１０には、第２膨張弁２５と並列に第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８が設けられているため、室内機４０内の冷媒配管での圧力損失が抑えられる。したがって、負荷側熱交換器２６から流出した液冷媒は、主に延長配管５２での圧力損失により減圧されるものの、液単相のまま第１膨張弁２４に流入する。第１バイパス回路１１には第１逆止弁２７が設けられているため、第１バイパス回路１１への液冷媒の流入は阻止される。

第１膨張弁２４に流入した液冷媒は、減圧されて低圧の二相冷媒となる（図３の点Ｅ）。第１膨張弁２４で減圧された低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器２３に流入する。暖房運転時には、熱源側熱交換器２３は蒸発器として機能する。すなわち、熱源側熱交換器２３では、内部を流通する冷媒と、室外ファンにより送風される室外空気との熱交換が行われ、冷媒の蒸発熱が室外空気から吸熱される。これにより、熱源側熱交換器２３に流入した冷媒は、蒸発して低圧のガス冷媒となる（図３の点Ｆ）。熱源側熱交換器２３から流出した低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置２２を経由して圧縮機２１に吸入される。圧縮機２１に吸入された冷媒は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる（図３の点Ａ）。暖房運転では、以上のサイクルが連続的に繰り返される。

以上のように、本実施の形態では、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、液管（例えば、延長配管５２）には液単相の冷媒が流通する。これにより、以下のような効果が得られる。

例えば、室内機のみに膨張弁が設けられ室外機に膨張弁が設けられていない冷凍サイクル装置では、冷房運転時には膨張弁で減圧される前の液相冷媒が液管を流通し、暖房運転時には膨張弁で減圧された後の二相冷媒が液管を流通する。液相冷媒の密度は約１０５０ｋｇ／ｍ^３であり、膨張弁で減圧された後の二相冷媒の密度は約１５０ｋｇ／ｍ^３である。このため、冷房運転時の液管内の冷媒と暖房運転時の液管内の冷媒との間の密度差Δρは、約９００ｋｇ／ｍ^３となる。密度差Δρと液管の内容積との積は、冷房運転時の必要冷媒量と暖房運転時の必要冷媒量との差、すなわち暖房運転時の余剰冷媒の量に概ね相当する。密度差Δρを９００ｋｇ／ｍ^３とし、液管の内容積を５Ｌとすると、暖房運転時の余剰冷媒の量は４．５ｋｇとなる。

余剰冷媒は、冷媒回路に設けられた液溜め容器に貯留される。液溜め容器に液冷媒が貯留された状態で冷媒回路から冷媒が漏洩した場合、冷媒回路に設けられた各種センサの検出値には違いが現れず、液溜め容器内の液冷媒の液面が低下するのみである。漏洩が進行して液溜め容器内の液冷媒が全て気化すると、凝縮器出口の過冷却度などの値に冷媒漏洩前との違いが現れてくる。したがって、余剰冷媒の量が多いほど、冷媒の漏洩が生じてから漏洩が検知されるまでに長時間を要する場合があるため、冷媒の漏洩量が多くなりやすかった。例えば、上記の例では、冷媒の漏洩が生じてから漏洩が検知されるまでに４．５ｋｇ以上の冷媒が漏洩することになる。

本実施の形態では、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても液管に液相冷媒が流通するため、冷房運転時の液管内の冷媒と暖房運転時の液管内の冷媒との間に密度差は生じない。これにより、冷房運転時の必要冷媒量と暖房運転時の必要冷媒量とを近づけることができるため、余剰冷媒の量を削減できる。また、冷房運転時の必要冷媒量と暖房運転時の必要冷媒量とを一致させ、余剰冷媒の量をほぼゼロにすることもできる。

さらに、本実施の形態によれば、余剰冷媒の量を削減できることから、冷媒の漏洩が生じた場合、冷媒回路に設けられた各種センサの検出値に、冷媒漏洩前との違いがより早く現れる。このため、冷媒の漏洩を早期に検知することができる。したがって、冷媒の漏洩が生じた場合であっても、冷媒の漏洩量をより少なくすることができる。

また、本実施の形態では、余剰冷媒の量を削減できることから、液溜め容器の小容量化又は液溜め容器の設置の省略が可能になる。

図４は、本実施の形態の比較例として、第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７が設けられていない冷凍サイクル装置の冷房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。図４において、点Ｂから点Ｇまでの区間は第１膨張弁２４での圧力損失による圧力の低下を表しており、点Ｇから点Ｃまでの区間は延長配管５２での圧力損失による圧力の低下を表している。一般に、電子膨張弁の内部の流路には絞りが設けられている。したがって、電子膨張弁が全開状態に制御されたとしても、電子膨張弁での圧力損失は比較的大きくなる。図４に示すように、冷房運転時において第１膨張弁２４での圧力損失が大きい場合、延長配管５２の途中で液冷媒が二相化してしまう。したがって、この場合、冷房運転時の液管内の冷媒を液単相にすることができなくなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、第１膨張弁２４と並列に第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７が設けられている。このため、冷房運転時には、第１膨張弁２４を通る流路に加えて、第１膨張弁２４を迂回する流路が形成される。これにより、熱源側熱交換器２３の出口から延長配管５２の入口までの間の圧力損失を低減できるため、冷房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。

図５は、本実施の形態の比較例として、第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８が設けられていない冷凍サイクル装置の暖房運転時の冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。図５において、点Ｃから点Ｇまでの区間は第２膨張弁２５での圧力損失による圧力の低下を表しており、点Ｇから点Ｄまでの区間は延長配管５２での圧力損失による圧力の低下を表している。図５に示すように、暖房運転時において第２膨張弁２５での圧力損失が大きい場合、延長配管５２の途中で液冷媒が二相化してしまう。したがって、この場合、暖房運転時の液管内の冷媒を液単相にすることができなくなってしまう。

これに対し、本実施の形態では、第２膨張弁２５と並列に第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８が設けられている。このため、暖房運転時には、第２膨張弁２５を通る流路に加えて、第２膨張弁２５を迂回する流路が形成される。これにより、負荷側熱交換器２６の出口から延長配管５２の入口までの間の圧力損失を低減できるため、暖房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。

ここで、本実施の形態の冷媒回路１０には、第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７の組と、第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８の組と、の両方が設けられている。しかしながら、冷媒回路１０には、第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７の組と、第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８の組と、のうちの少なくとも一方が設けられていればよい。例えば、冷房運転時において、第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７が設けられていなくても液管内の冷媒を液単相又は乾き度が０に近い二相冷媒に維持できる場合（例えば、第１膨張弁２４の圧損が比較的小さい場合）には、第１バイパス回路１１及び第１逆止弁２７の組は必ずしも設けられていなくてもよい。一方、暖房運転時において、第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８が設けられていなくても液管内の冷媒を液単相又は乾き度が０に近い二相冷媒に維持できる場合（例えば、第２膨張弁２５の圧損が比較的小さい場合）には、第２バイパス回路１２及び第２逆止弁２８の組は必ずしも設けられていなくてもよい。

図６は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１において漏洩検知部（例えば、制御部１００）で実行される冷媒漏洩検知処理の一例を示すフローチャートである。冷媒漏洩検知処理は、冷凍サイクル装置１の運転中に所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図６のステップＳ１では、制御部１００は、冷媒回路１０に設けられた各種センサの検出値に基づいて、凝縮器（例えば、冷房運転時には熱源側熱交換器２３、暖房運転時には負荷側熱交換器２６）の出口における冷媒の過冷却度を算出する。

ステップＳ２では、制御部１００は、算出した過冷却度が設定範囲内であるか否かを判定する。過冷却度の設定範囲のデータは、制御部１００のＲＯＭに予め記憶されている。冷媒の漏洩が生じた場合には、例えば凝縮器出口の過冷却度が減少する。このため、凝縮器出口の過冷却度に基づいて冷媒の漏洩を検知することができる。過冷却度が設定範囲内であると判定した場合には処理を終了し、過冷却度が設定範囲内でないと判定した場合にはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、制御部１００は、冷媒の漏洩が生じたことを報知部で報知する。報知部としては、例えば、室内機４０又は室外機３０に設けられた表示部を用いることができる。

冷媒の漏洩が生じた場合には、冷媒漏洩前と比較して、凝縮器出口の過冷却度が変化する。本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、冷媒が漏洩した場合の過冷却度の変化がより早く生じる。このため、冷媒の漏洩をより早期に検知することができるとともに、冷媒の漏洩が生じたことをより早期に報知することができる。また、本実施の形態では、より少数のセンサを用いて冷媒の漏洩を検知することができる。なお、凝縮器出口の過冷却度に代えて、当該過冷却度と相関を有する別のパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知してもよい。

図７は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１において漏洩検知部（例えば、制御部１００）で実行される冷媒漏洩検知処理の他の例を示すフローチャートである。

図７のステップＳ１１では、制御部１００は、冷媒回路１０に設けられた各種センサの検出値と予め記憶されている情報とに基づいて、冷媒回路１０内の冷媒量を推算する。冷媒回路１０内の冷媒量は、例えば、特開２０１２−２２９８９３号公報に記載されているように、冷媒回路１０の各要素の内容積と当該各要素の冷媒密度とに基づいて推算される。なお、同公報に記載された方法では、余剰冷媒以外の冷媒の量と余剰冷媒の量とをそれぞれ算出し、余剰冷媒以外の冷媒の量と余剰冷媒の量とを加算することによって全冷媒量が算出されている。しかしながら、本実施の形態では、余剰冷媒の量を削減できるため、余剰冷媒以外の冷媒の量を全冷媒量と推定することができる。

ステップＳ１２では、制御部１００は、推算した冷媒量が設定範囲内であるか否かを判定する。冷媒量の設定範囲のデータは、制御部１００のＲＯＭに予め記憶されている。冷媒量が設定範囲内であると判定した場合には処理を終了し、冷媒量が設定範囲内でないと判定した場合にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、制御部１００は、冷媒の漏洩が生じたことを報知部で報知する。

本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、余剰冷媒以外の冷媒の量に基づいて、冷媒の漏洩を早期に検知することができる。また、余剰冷媒以外の冷媒の量に基づいて冷媒の漏洩を検知できるため、余剰冷媒の量を算出するのに必要な液溜め容器の液面検知センサを省略できる。したがって、冷凍サイクル装置１のコストを削減することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１は、圧縮機２１、熱源側熱交換器２３、第１膨張弁２４、第２膨張弁２５及び負荷側熱交換器２６が冷媒配管を介して接続された冷媒回路１０を備えている。冷媒回路１０は、負荷側熱交換器２６が蒸発器として機能する冷房運転と、負荷側熱交換器２６が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能である。第１膨張弁２４と第２膨張弁２５との間は、冷媒配管の一部である液管（例えば、延長配管５２）を介して接続されている。冷媒回路１０には、冷媒の流れにおいて第１膨張弁２４と並列に接続された第１バイパス回路１１と、第１バイパス回路１１に設けられ、熱源側熱交換器２３から液管を介して負荷側熱交換器２６に向かう方向の冷媒の流れを許容する第１逆止弁２７と、の組と、冷媒の流れにおいて第２膨張弁２５と並列に接続された第２バイパス回路１２と、第２バイパス回路１２に設けられ、負荷側熱交換器２６から液管を介して熱源側熱交換器２３に向かう方向の冷媒の流れを許容する第２逆止弁２８と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられている。

この構成によれば、冷房運転時の液管内の冷媒の密度と、暖房運転時の液管内の冷媒の密度とを近づけることができる。例えば、第１バイパス回路１１と第１逆止弁２７との組が設けられている場合、冷房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。また例えば、第２バイパス回路１２と第２逆止弁２８との組が設けられている場合、暖房運転時の液管内の冷媒をより確実に液単相に維持することができる。冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても液管内の冷媒を液単相又は乾き度が０に近い二相冷媒とすることにより、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とを近づけることができる。したがって、余剰冷媒の量を削減することができる。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１では、冷房運転及び暖房運転のいずれにおいても、液管には液単相の冷媒が流通する。

この構成によれば、冷房運転時の液管内の冷媒の密度と、暖房運転時の液管内の冷媒の密度と、を一致させることができるため、冷房運転時に必要な冷媒量と暖房運転時に必要な冷媒量とをさらに近づけることができる。したがって、余剰冷媒の量をより少なくすることができる。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１は、冷媒回路１０からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部（例えば、制御部１００）をさらに備えている。漏洩検知部は、冷媒回路１０の凝縮器出口における冷媒の過冷却度、又は当該過冷却度と相関を有するパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている。

本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、冷媒が漏洩した場合の過冷却度の変化がより早く生じる。このため、上記構成によれば、冷媒の漏洩をより早期に検知することができる。

また、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置１は、冷媒回路１０からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部（例えば、制御部１００）をさらに備えている。漏洩検知部は、冷媒回路１０内の冷媒量を推算し、推算した冷媒量に基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている。

本実施の形態では余剰冷媒の量を削減できることから、余剰冷媒以外の冷媒の量に基づいて冷媒の漏洩を検知することができる。したがって、余剰冷媒の量を算出するのに必要な液溜め容器の液面検知センサを省略できるため、冷凍サイクル装置１のコストを削減することができる。また、冷媒物性などを用いて推算される冷媒量に基づいて冷媒の漏洩が検知されるため、運転状態の違いによるばらつきを抑えることができ、検知精度を高めることができる。したがって、漏洩量が微量であっても冷媒の漏洩をより確実に検知することができる。

本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、冷凍サイクル装置１として空気調和装置を例に挙げたが、本発明は、給湯装置等の他の冷凍サイクル装置にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、１台の室外機３０と１台の室内機４０とを備えた冷凍サイクル装置１を例に挙げたが、冷凍サイクル装置は、複数台の室外機３０を備えていてもよいし、複数台の室内機４０を備えていてもよい。

１冷凍サイクル装置、１０冷媒回路、１１第１バイパス回路、１２第２バイパス回路、２１圧縮機、２２冷媒流路切替装置、２３熱源側熱交換器、２４第１膨張弁、２５第２膨張弁、２６負荷側熱交換器、２７第１逆止弁、２８第２逆止弁、３０室外機、３１、３２継手部、４０室内機、４１、４２継手部、５１、５２延長配管、１００制御部。

Claims

圧縮機、熱源側熱交換器、第１膨張弁、第２膨張弁及び負荷側熱交換器が冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、
前記冷媒回路からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部と、
前記第１膨張弁および前記第２膨張弁を制御する制御部と、
を備え、
前記冷媒回路は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能であり、
前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間は、前記冷媒配管の一部である液管を介して接続されており、
前記冷媒回路には、
冷媒の流れにおいて前記第１膨張弁と並列に接続された第１バイパス回路と、前記第１バイパス回路に設けられ、前記熱源側熱交換器から前記液管を介して前記負荷側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第１逆止弁と、の組と、
冷媒の流れにおいて前記第２膨張弁と並列に接続された第２バイパス回路と、前記第２バイパス回路に設けられ、前記負荷側熱交換器から前記液管を介して前記熱源側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第２逆止弁と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられており、
前記冷房運転及び前記暖房運転のいずれにおいても、前記液管には液単相の冷媒が流通し、
前記冷房運転では、前記制御部は前記第１膨張弁を全開に制御し、前記液管を流通した冷媒が液単相のままで前記第２膨張弁に流入し、
前記暖房運転では、前記制御部は前記第２膨張弁を全開に制御し、前記液管を流通した冷媒が液単相のままで前記第１膨張弁に流入し、
前記漏洩検知部は、前記冷媒回路の凝縮器出口における冷媒の過冷却度、又は前記過冷却度と相関を有するパラメータに基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている冷凍サイクル装置。
圧縮機、熱源側熱交換器、第１膨張弁、第２膨張弁及び負荷側熱交換器が冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、
前記冷媒回路からの冷媒の漏洩を検知する漏洩検知部と、
前記第１膨張弁および前記第２膨張弁を制御する制御部と、
を備え、
前記冷媒回路は、前記負荷側熱交換器が蒸発器として機能する冷房運転と、前記負荷側熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転と、を実行可能であり、
前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間は、前記冷媒配管の一部である液管を介して接続されており、
前記冷媒回路には、
冷媒の流れにおいて前記第１膨張弁と並列に接続された第１バイパス回路と、前記第１バイパス回路に設けられ、前記熱源側熱交換器から前記液管を介して前記負荷側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第１逆止弁と、の組と、
冷媒の流れにおいて前記第２膨張弁と並列に接続された第２バイパス回路と、前記第２バイパス回路に設けられ、前記負荷側熱交換器から前記液管を介して前記熱源側熱交換器に向かう方向の冷媒の流れを許容する第２逆止弁と、の組と、のうちの少なくとも一方が設けられており、
前記冷房運転及び前記暖房運転のいずれにおいても、前記液管には液単相の冷媒が流通し、
前記冷房運転では、前記制御部は前記第１膨張弁を全開に制御し、前記液管を流通した冷媒が液単相のままで前記第２膨張弁に流入し、
前記暖房運転では、前記制御部は前記第２膨張弁を全開に制御し、前記液管を流通した冷媒が液単相のままで前記第１膨張弁に流入し、
前記漏洩検知部は、前記冷媒回路内の冷媒量を推算し、推算した冷媒量に基づいて冷媒の漏洩を検知するように構成されている冷凍サイクル装置。
前記第１膨張弁および前記第２膨張弁は、それぞれ電子膨張弁である請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。