JP7094440B2

JP7094440B2 - 冷凍サイクル装置の室外ユニットおよび室内ユニット

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Publication number: JP7094440B2
Application number: JP2021508489A
Authority: JP
Inventors: 俊介菊地; 寛也石原; 悠介有井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JPWO2020194527A1; WO2020194527A1

Description

本開示は、冷凍サイクル装置の室外ユニットおよび室内ユニットに関する。

冷凍装置、空気調和装置などの冷凍サイクル装置は、冷却運転、冷房および暖房運転を行なうために冷媒を循環させ空気との熱交換を行なっている。

冷凍サイクル装置は、冷媒を使用するが、冷媒は漏れるおそれがある。冷媒が漏れると、地球温暖化と、冷媒量の不足による冷凍サイクル装置の冷却能力の低下等が問題となるそこで、特開２０１２－１８４８８９号公報（特許文献１）では、冷媒漏れを検知し、検知した旨を作業者等に報知している。報知を受けた作業者等は、メンテナンス等を行なうことができる。

特開２０１２－１８４８８９号公報

近年、環境保全に対する意識が高まっている。このため、冷凍サイクル装置に封入される冷媒を環境への負荷が小さい冷媒に移行させることが要求されている。例えば、オゾン層保護のため、塩素を含む冷媒であるＣＦＣおよびＨＣＦＣは１９９６年に生産が全廃止された。そして、近年は、地球の温暖化防止のため、地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global Warming Potential）の小さい冷媒を利用することが求められている。

ＧＷＰの小さい冷媒として、例えば、高沸点冷媒であるトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含む混合冷媒が注目されている。トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含有する混合冷媒は、日光下または例えば１００℃を超える条件にて水分と反応し、フッ化水素、ヨウ化水素、フッ化カルボニル等の有害な物質を生成してしまう。したがって有害物質の生成及び拡散を防ぐ必要がある。

したがって、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）等を含む非共沸混合冷媒を封入した冷凍装置および空気調和装置などの冷凍サイクル装置には、従来とは異なる安全対策を行なう必要性がある。

本開示の目的の一つは、非共沸混合冷媒を使用する冷凍サイクル装置内で冷媒漏れが発生しても、有害物質の生成を抑制することである。

また、庫内側（室内機側）では庫内が閉鎖空間であるため冷媒漏れが発生した場合に庫内の冷媒濃度が高濃度になりやすい。したがって、冷媒漏れにより有害な物質を生成してしまった場合においても濃度を小さくすることで人体および環境への影響を小さくする必要がある。本開示の他の目的の一つは、冷媒漏れにより有害物質を生成してしまった場合においても、冷媒漏れを早期に発見するとともに冷媒の拡散を防ぐことである。

本開示は、高沸点冷媒と低沸点冷媒とを含む非共沸混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置の室外ユニットに関する。室外ユニットは、蒸発器を有する室内ユニットに接続される。室外ユニットは、圧縮機と、混合冷媒を凝縮する凝縮器と、混合冷媒が圧縮機から凝縮器を経て圧縮機に戻る循環経路において、凝縮器の下流に設けられ圧力を調整する減圧弁と、循環経路において減圧弁の下流の流路に接続された冷媒回収容器とを備える。減圧弁は、冷媒回収容器に至る混合冷媒の圧力を高沸点冷媒と低沸点冷媒が液体と気体に分離される圧力に調節するように構成される。

本開示の他の局面による冷凍サイクル装置の室内ユニットは、冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器の冷媒入口側に設けられた第１開閉弁と、蒸発器の冷媒出口側に設けられた第２開閉弁と、蒸発器から落ちるドレン水を貯留するドレンパンと、ドレンパンに貯留されたドレン水の水質を検査するセンサとを備える。第１開閉弁および第２開閉弁は、ドレンパンに貯留されたドレン水の水質が冷媒漏洩を示す場合には、閉止するように構成される。

本開示の冷凍サイクル装置の室外ユニットによれば、非共沸混合冷媒に含まれる高沸点冷媒を冷媒回収容器に回収し循環経路から分離および独立させることが可能である。したがって、冷凍サイクル装置内で冷媒漏れが発生しても漏れた冷媒中の高沸点冷媒の濃度が低いため、高沸点冷媒に起因する有害物質の生成が抑制される。

本開示の他の局面による冷凍サイクル装置の室内ユニットによれば、漏洩した冷媒の水溶性の成分をドレンパン内のドレン水を調べることによって冷媒漏洩を検出することが可能である。第１開閉弁と第２開閉弁を閉止することによって蒸発器に新たな冷媒が流入することを防ぐので、冷媒漏洩を早期に検出するとともに、漏洩成分の拡散を防ぐことができる。

実施の形態１の冷凍サイクル装置２００の構成を示した図である。冷媒分離運転の制御を行なう制御装置５０の構成を示す図である。実施の形態１における冷媒分離運転の制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態１における冷媒回収容器の圧力の制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態２の冷凍サイクル装置２０１の構成を示す図である。実施の形態２における冷媒分離運転の制御を説明するためのフローチャートである。実施の形態３の冷凍サイクル装置３００の構成を示す図である。実施の形態３において実行される冷媒漏れ検知の処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態４の冷凍サイクル装置３０１の構成を示す図である。実施の形態４において実行される冷媒漏れ検知の処理を説明するためのフローチャートである。実施の形態５の冷凍サイクル装置４００の構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

実施の形態１．
実施の形態１では、非共沸混合冷媒を循環させる冷凍サイクル装置において低沸点冷媒と高沸点冷媒を分離し、低沸点冷媒リッチの状態で冷凍サイクル装置を運転するようにした。

図１は、実施の形態１の冷凍サイクル装置２００の構成を示した図である。冷凍サイクル装置２００は、圧縮機１、凝縮器２、減圧弁３、受液器（レシーバ）４、第１開閉弁８、第２開閉弁１１、冷媒回収容器９、補助凝縮器５により構成された室外ユニット（熱源側ユニット）１００と、凝縮冷媒を減圧し蒸発させるための膨張弁６を介し、蒸発器７により構成された室内ユニット１１０を備える。制御装置５０は、試運転などの運転中に混合冷媒の沸点の違いを利用し、高沸点冷媒であるトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を液冷媒として受液器４から冷媒回収容器９へ回収し、一定量の液冷媒を回収後に第１開閉弁８および第２開閉弁１１を閉じ冷媒回路より冷媒回収容器９を分離させる。これにより、冷凍サイクル装置２００内を循環する冷媒中のトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の比率を低下させ冷媒漏れ時における有害な物質の濃度を低下させる。

以下、冷凍サイクル装置２００の構成について詳細に述べる。冷凍サイクル装置２００は、高沸点冷媒と低沸点冷媒とを含む混合冷媒を用いる。冷凍サイクル装置２００は、室外ユニット１００と、室内ユニット１１０と、延長配管３６，４０とを含む。室内ユニット１１０は、膨張弁６と、蒸発器７と、配管３７，３８，３９とを含む。

室外ユニット１００は、延長配管３６，４０によって、蒸発器７を有する室内ユニット１１０に接続される。

室外ユニット１００は、圧縮機１と、混合冷媒を凝縮する凝縮器２と、減圧弁３と、冷媒回収容器９とを備える。冷凍サイクル装置２００は、圧縮機１、凝縮器２、減圧弁３、受液器４、および膨張弁６と蒸発器７を順次接続した循環経路１５０を含む。減圧弁３は、混合冷媒が圧縮機１から凝縮器２を経て圧縮機１に戻る循環経路１５０において、凝縮器２の下流に設けられ圧力を調整する。

冷媒回収容器９は、非共沸混合冷媒の循環経路１５０において減圧弁３の下流の配管３３、受液器４、配管３４からなる流路に接続される。

減圧弁３は、冷媒回収容器９に至る混合冷媒の圧力を高沸点冷媒と低沸点冷媒が液体と気体に分離される圧力に調節するように構成される。

好ましくは、冷媒回収容器９は、減圧弁３の下流の流路にある受液器４に接続される。室外ユニット１００は、第１開閉弁８と、第２開閉弁１１とをさらに備える。

第１開閉弁８は、冷媒回収容器９の冷媒入口と受液器４との間に配置される。第２開閉弁１１は、冷媒回収容器９の冷媒出口と受液器４との間に配置される。冷媒回収容器９は、第１開閉弁８および第２開閉弁１１をともに閉止することによって、混合冷媒の循環経路１５０から独立させることが可能である。

冷凍サイクル装置２００では、圧縮機１にて加圧した混合冷媒が、凝縮器２、減圧弁３、受液器４、補助凝縮器５、膨張弁６を順に通過し、さらに蒸発器７を経て圧縮機１に戻るという循環経路１５０が形成されている。減圧弁３は、通常の運転時に全開状態となっており、以下で説明する分離運転時に通常の運転時よりも小さい開度になっている。

第１開閉弁８および第２開閉弁１１は、通常の運転時は閉状態となっており、以下で説明する分離運転時に開状態となっている。

冷凍サイクル装置２００は、非共沸混合冷媒を使用し、高沸点冷媒にトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含有する。すなわち、非共沸混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）よりも低い沸点の冷媒とを決められた割合で混合したものである。例えば、このような冷媒としてＲ４６６Ａが挙げられる。非共沸混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）よりも低い沸点の冷媒を２種類以上含んでいてもよい。

トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）は、有害な物質を生成するおそれがある。したがって、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含む混合冷媒を封入した冷凍装置、及び空気調和装置等の冷凍サイクル装置には、従来とは異なる安全対策を行なう必要性がある。

非共沸混合冷媒の低沸点冷媒は、ある温度およびある圧力下において高沸点冷媒より先に気化する。換言すると、非共沸混合冷媒の高沸点冷媒は、ある温度およびある圧力下において低沸点冷媒よりも液化しやすい。

そこで、本実施の形態１では、室外ユニット１００において、制御装置５０が、液化した高沸点冷媒であるトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を分離して冷媒回収容器９に回収する分離運転を実行する。これにより、その後に冷凍サイクル装置２００で冷媒漏れが発生しても、漏れ成分にはトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）がほとんど含まれないか、少なくとも他冷媒が主成分となる。したがって、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の反応により生成される有害物質の生成を抑制することができる。

制御装置５０は、温度センサ１４が検出した温度と、圧力センサ１０Ａ，１０Ｂが検出した圧力と、液面センサ１３が検出した液冷媒量とに応じて、減圧弁３、第１開閉弁８、第２開閉弁１１および圧縮機１を制御する。

分離運転は、減圧弁３を通常の運転時よりも小さい開度として、第１開閉弁８および第２開閉弁１１を開状態として、圧縮機１を稼働することによって実行する。

制御装置５０は、減圧弁３の開度を、例えば、凝縮器２の出口の冷媒の温度および圧力に応じて設定する。

凝縮器２の出口の冷媒の温度は、例えば、凝縮器２の出口に設けられた温度センサ１４で検出される。なお、凝縮器２の出口の冷媒の温度は、圧縮機１の吐出側に設けられた圧力センサ１０Ｂで検出された圧力から換算することもできる。凝縮器２の出口の冷媒の圧力は、例えば、圧縮機１の吐出側に設けられた圧力センサ１０Ｂで検出される。

図２は、冷媒分離運転の制御を行なう制御装置５０の構成を示す図である。図２を参照して、制御装置５０は、プロセッサ５１と、メモリ５２と、図示しない通信インターフェース等とを含む。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたデータおよび通信インターフェースを経由して得た情報に従って、圧縮機１の運転周波数、減圧弁３の開度、および第１開閉弁８、第２開閉弁１１の開閉等を制御する。

メモリ５２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、フラッシュメモリとを含んで構成される。なお、フラッシュメモリには、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、各種のデータが記憶される。なお、図１に示した制御装置５０は、プロセッサ５１がメモリ５２に記憶されたオペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。アプリケーションプログラムの実行の際には、メモリ５２に記憶されている各種のデータが参照される。

図３は、実施の形態１における冷媒分離運転の制御を説明するためのフローチャートである。冷媒分離運転は、例えば、冷凍サイクル装置２００に冷媒封入した直後の試運転時（冷却運転時）に実行される。また、冷媒分離運転は、冷却運転時において冷凍サイクル装置に混合冷媒を循環させる際にも実行することができる。

まず、ステップＳ１において、制御装置５０は、減圧弁３を通常運転時より開度が小さい状態とし、凝縮器２で凝縮された混合冷媒を減圧弁３で減圧する。その結果、混合冷媒は、二相状態となる。具体的には、凝縮器２の出口の冷媒の温度および圧力から、高沸点冷媒であるトリフルオロヨードメタンが凝縮された状態を維持しつつ、低沸点冷媒が気化する圧力まで減圧弁３で減圧が行なわれる。これにより、受液器４内で混合冷媒から液冷媒（高沸点冷媒）が分離される。

受液器４と冷媒回収容器９との間には、第１開閉弁８が設けられた冷媒流入用の配管４２と、第２開閉弁１１および逆止弁１２が設けられた冷媒流出用の配管４３とが接続されている。冷媒回収容器９の内部において、配管４３の先端は上を向いており、ガス冷媒が優先的に流出するようになっている。

ステップＳ２において、制御装置５０は、第１開閉弁８および第２開閉弁１１を開く。その結果、分離された液冷媒は、第１開閉弁８を通過して、冷媒回収容器９に回収される。

続いてステップＳ３において、制御装置５０は、液面センサ１３などにより一定量以上の液冷媒が回収されたか否かを判断する。一定量以上の液冷媒が回収されていない場合（Ｓ３でＮＯ）、制御装置５０は、ステップＳ２の回収処理を継続する。一方、一定量以上の液冷媒が回収された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ４において、第１開閉弁８および第２開閉弁１１を閉じ、冷媒が循環する回路から冷媒回収容器９を分離独立させる。その後、制御装置５０は、減圧弁３の開度を最大とし、冷凍サイクル装置２００を通常運転する。

このように高沸点冷媒を冷媒回収容器９に回収することによって、冷凍サイクル装置２００を低沸点冷媒リッチの状態で運転させることができる。

ここで、冷媒回収容器９は、第１開閉弁８および第２開閉弁１１を閉止すると、液状態の冷媒が貯留された液封状態となる。液封状態では、例えば、温度が上昇すると貯留された冷媒が気化することによって冷媒回収容器９の内部の圧力が上昇して、冷媒回収容器９が損傷するおそれがある。

したがって、本実施の形態では、温度が上昇してしまった場合に冷媒回収容器９を保護するため、制御装置５０は、冷媒回収容器９の圧力を圧力センサ１０Ａによって監視し、圧力上昇時には圧力を低下させる。

図４は、冷媒回収容器の圧力の制御について説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、冷凍サイクル装置２００の運転時または停止時に、定期的に実行される。

まずステップＳ１１において、制御装置５０は、圧力センサ１０Ａによって冷媒回収容器９の圧力を検出する。続いて制御装置５０は、ステップＳ１２において、冷媒回収容器９の内圧が冷媒回収容器９の設計上の耐圧から定まるしきい値以下であるか否かを判断する。

冷媒回収容器９内の圧力がしきい値より高くなった場合は（Ｓ１２でＮＯ）、制御装置５０は、第２開閉弁１１を開き、冷媒回路の受液器４に冷媒を逃すことによって、冷媒回収容器９内を減圧する。そして、冷媒回収容器９内の圧力がしきい値以下となると（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御装置５０は、ステップＳ１４において、第１開閉弁８を開き、第１開閉弁８および第２開閉弁１１が開いた状態で分離運転を行い、高沸点冷媒を回収する。

ステップＳ１４の冷媒分離運転は、図３のフローチャートで説明しているので、ここでは説明は繰り返さない。

すなわち、図４で説明したように、第２開閉弁１１は、冷媒回収容器９の圧力が圧力しきい値を超えると開くように構成される。

以上説明したように、実施の形態１では、減圧弁３によって冷媒回収容器９の入口部分をある圧力と温度に調整する。その結果、高沸点冷媒が先に液冷媒へと状態変化し、高沸点冷媒と低沸点冷媒を分離できる。したがって、冷凍サイクル装置２００を低沸点冷媒リッチの状態で運転させることができる。

実施の形態１の冷凍サイクル装置２００によれば、冷媒循環中に高沸点冷媒と低沸点冷媒を受液器４において混合冷媒中の高沸点冷媒を液冷媒とし、低沸点冷媒をガス冷媒として分離し、液冷媒を冷媒回収容器９に回収し、冷媒の循環経路１５０から分離独立させている。しかし、受液器４を配置しなくても、減圧弁の下流に冷媒回収容器を冷媒の循環回路と並列に配置すれば良い。このような構成とすれば、低沸点冷媒リッチの冷媒が作動流体となり、冷媒漏れが発生しても高沸点冷媒のトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の流出が少量にできるため有害な物質の生成を低減できる。

さらに、実施の形態１では、冷媒回収容器９の圧力を監視して、圧力を調節するので、冷媒回収容器９が損傷等するおそれが低減している。

上記のように、実施の形態１によれば、冷凍サイクル装置の安全性を向上させることができる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２の冷凍サイクル装置２０１の構成を示す図である。冷凍サイクル装置２０１は、図１に示した実施の形態１の冷凍サイクル装置２００の構成において、減圧弁３の代わりに補助凝縮器５の下流に圧縮機１Ａへの中間圧インジェクション用の流路を追加する。この流路を流れる冷媒は、過冷却熱交換器１５、減圧弁１６、冷媒回収容器１８を経由し、圧縮機１へ戻る。

冷凍サイクル装置２０１は、実施の形態１の冷凍サイクル装置２００と同様に、高沸点冷媒と低沸点冷媒とを含む非共沸混合冷媒を用いる。

冷凍サイクル装置２０１は、室外ユニット１０１と、室内ユニット１１０と、延長配管３６，４０とを含む。

室内ユニット１１０は、膨張弁６と、蒸発器７と、配管３７，３８，３９とを含む。
室外ユニット１０１は、延長配管３６，４０によって、蒸発器７を有する室内ユニット１１０に接続される。

室外ユニット１０１は、圧縮機１と、混合冷媒を凝縮する凝縮器２と、減圧弁１６と、冷媒回収容器１８とを備える。減圧弁１６は、混合冷媒が圧縮機１から凝縮器２を経て圧縮機１に戻る循環経路１５０Ａにおいて、凝縮器２の下流に設けられ圧力を調整する。

冷媒回収容器１８は、非共沸混合冷媒の循環経路１５０Ａにおいて減圧弁１６の下流の配管４３からなる流路に接続される。

減圧弁１６は、冷媒回収容器１８に至る混合冷媒の温度を高沸点冷媒と低沸点冷媒が液体と気体に分離される温度に調節するように構成される。

図５に示すように、室外ユニット１０１は、凝縮器２を通過した混合冷媒と、凝縮器２を通過し、かつ減圧弁１６を通過した混合冷媒の一部との間で熱交換する過冷却熱交換器１５をさらに備える。凝縮器２を通過した混合冷媒の一部は、減圧弁１６を通過して圧縮機１Ａの中間圧ポートに戻される。凝縮器２を通過した混合冷媒の一部の残余は、膨張弁６および蒸発器７を経由して圧縮機１Ａの吸入ポートに戻される。

冷媒回収容器１８は、混合冷媒の一部を圧縮機１Ａの中間圧ポートに戻す配管４３に接続される。室外ユニット１０１は、冷媒回収容器１８の冷媒入口と配管４３との間に配置される配管４４に設けられた第１開閉弁１７と、冷媒回収容器１８の冷媒出口と配管４３との間に配置される配管４５に設けられた第２開閉弁１９とをさらに備える。冷媒回収容器１８は、第１開閉弁１７および第２開閉弁１９をともに閉止することによって、混合冷媒の循環経路１５０Ａから独立させることが可能である。

冷凍サイクル装置２０１の室外ユニット１０１は、冷媒分離運転を実行する制御装置５０Ａをさらに備える。制御装置５０Ａは、圧縮機１Ａ、減圧弁１６、第１開閉弁１７および第２開閉弁１９を制御する。制御装置５０Ａの構成は、図２に示した制御装置５０と同様であるので説明は繰り返さない。

冷媒回収容器１８の破損を防ぐために、好ましくは、第２開閉弁１９は、冷媒回収容器１８の圧力が圧力しきい値を超えると開くように構成される。すなわち、制御装置５０Ａは、圧力センサ１０Ｃで検出した冷媒回収容器１８の圧力が圧力しきい値を超えると第２開閉弁１９を開く。

図６は、実施の形態２における冷媒分離運転の制御を説明するためのフローチャートである。冷媒分離運転は、例えば、冷凍サイクル装置２０１に冷媒封入した直後の試運転時（冷却運転時）に実行される。また、冷媒分離運転は、冷却運転時において冷凍サイクル装置に混合冷媒を循環させる際にも実行することができる。

まず、ステップＳ２１において、凝縮器２および補助凝縮器５凝縮された混合冷媒のうち配管４２に分岐された一部が減圧弁１６で減圧される。その際に、制御装置５０Ａは、減圧弁１６の開度を調節して圧力を変化させることによって、温度センサ１４Ａで検出される過冷却熱交換器１５のインジェクション側出口温度を高沸点冷媒（例えば、トリフルオロヨードメタン）のみが液冷媒となるように調節する。その結果、混合冷媒は、二相状態となる。

続いて、ステップＳ２２において、制御装置５０Ａは、第１開閉弁１７および第２開閉弁１９を開く。その結果、二相冷媒は、配管４４を通過して、冷媒回収容器９に流入する。冷媒流出用の配管４５の先端（流入部）は、冷媒回収容器１８の内部で、上を向いており、ガス冷媒が優先的に流出するようになっている。したがって、二相冷媒のうちガス冷媒が配管４５を通過して冷媒回収容器から配管４３に排出される。その結果、液冷媒が冷媒回収容器９に回収される。これにより、液冷媒（高沸点冷媒）とガス冷媒（低沸点冷媒）が分離される。

続いてステップＳ２３において、制御装置５０Ａは、液面センサ１３Ａなどにより一定量以上の液冷媒が回収されたか否かを判断する。一定量以上の液冷媒が回収されていない場合（Ｓ２３でＮＯ）、制御装置５０Ａは、ステップＳ２２の回収処理を継続する。一方、一定量以上の液冷媒が回収された場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、制御装置５０Ａは、ステップＳ２４において、第１開閉弁１７および第２開閉弁１９を閉じ、冷媒が循環する回路から冷媒回収容器１８を分離独立させる。

このように高沸点冷媒を冷媒回収容器１８に回収することによって、冷凍サイクル装置２０１を低沸点冷媒リッチの状態で運転させることができる。

なお、実施の形態２に示した構成において、第１開閉弁１７と第２開閉弁１９を省略してもよい。第１開閉弁１７と第２開閉弁１９を省略した場合であっても、液化しやすい高沸点冷媒が、冷媒回収容器１８に貯留されることで、冷凍サイクル装置２０１を低沸点冷媒リッチの状態で運転させることができる。

なお、実施の形態２では、圧縮機１Ａの中間圧力の部分に冷媒を戻す中間圧インジェクション構造を有する構成についての説明を行なったがこの構成には限定されない。例えば、圧縮機の低圧の部分に冷媒を戻す低圧インジェクション構造、または吸入室インジェクション構造を有する構成であっても実施の形態２を実現することができる。

実施の形態２においても、実施の形態１の図４に示した技術を組み合わせることができる。例えば、冷媒回収容器１８の圧力を圧力センサ１０Ｃで検出して、冷媒回収容器１８の圧力が高くなったときに、冷媒回収容器１８の冷媒を一旦放出させて再度回収してもよい。

上記のように、実施の形態２によれば、冷凍サイクル装置の安全性を向上させることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、室内機側での有害物質であるトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の冷媒漏れを自動検知する機能を備えた室内機を備えた冷凍サイクル装置について説明する。実施の形態３は、冷媒漏れにより有害物質を生成してしまった場合においても、有害な生成物が水溶性かつ酸性の溶液となることから、これを利用して冷媒漏れを早期に発見し冷媒の拡散を防ぐことができる冷凍サイクル装置に関する。

図７は、実施の形態３の冷凍サイクル装置３００の構成を示す図である。図７を参照して、冷凍サイクル装置３００は、室外ユニット１０２と、室内ユニット１１１と、延長配管３６，４０とを含む。

室外ユニット１０２は、延長配管３６，４０によって、蒸発器７を有する室内ユニット１１１に接続される。

室外ユニット１０２は、圧縮機１と、混合冷媒を凝縮する凝縮器２と、受液器４と、補助凝縮器５とを備える。圧縮機１の吸入ポートは、配管４１によって延長配管４０に接続される。圧縮機１の吐出ポートと、凝縮器２の冷媒入口とは、配管３１によって接続される。凝縮器２の冷媒出口と受液器４の冷媒入口とは、配管３２Ａによって接続される。受液器４の冷媒出口と補助凝縮器５の冷媒入口とは、配管３４によって接続される。補助凝縮器５の冷媒出口は、配管３５によって延長配管３６に接続される。

室内ユニット１１１は、膨張弁６と、蒸発器７と、除霜用のヒータ２７と、配管３７，３８，３９とを含む。室内ユニット１１１は、さらに、配管３７の途中に設けられる第１開閉弁２０と、配管３９の途中に設けられる第２開閉弁２１と、ファン２２とヒータ２７と、ドレンパン２３とを含む。第１開閉弁２０は、蒸発器７の冷媒入口側に設けられる。第２開閉弁２１は、蒸発器７の冷媒出口側に設けられる。

室内ユニット１１１は、さらに、ドレンパン２３の内部に配置されたｐＨセンサ２５および液面センサ２９と、開閉弁２４，２６と、水タンク２８とを含む。室内ユニット１１１（ユニットクーラ）は、第１開閉弁２０、膨張弁６、蒸発器７および、第２開閉弁２１を順次接続した冷媒回路である。室内ユニット１１１において、除霜時のドレン水を溜めるドレンパン２３とドレンパン２３内にｐＨセンサ２５を有し、ドレン水のｐＨを判別する機能を備えた。

室内ユニット１１１における冷媒回路は、配管３７、入口側の第１開閉弁２０、膨張弁６、蒸発器７、出口側の第２開閉弁２１、配管３９によって成立する。第１開閉弁２０および第２開閉弁２１は、ドレンパン２３に貯留されたドレン水の水質が冷媒漏洩を示す場合、例えば酸性である場合には、閉止するように構成される。ドレンパン２３は、蒸発器７に結露し滴下する水、および除霜時に滴下する水を貯留する。水タンク２８は、開閉弁２６が開くとドレンパン２３に貯留されたドレン水を収容する。液面センサ２９は、例えば、ドレンパン２３の液面高さを検知するフロートセンサである。ｐＨセンサは、ドレンパン内に蓄えられたドレン水の水質（ｐＨなど）を検知する検知器である。

冷凍サイクル装置３００は、非共沸混合冷媒を使用し、高沸点冷媒にトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含有する。すなわち、非共沸混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）よりも低い沸点の冷媒とを有している。例えば、このような冷媒としてＲ４６６Ａが挙げられる。非共沸混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）よりも低い沸点の冷媒を２種類以上含んでいてもよい。非共沸混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）よりも高い沸点の冷媒を１種類以上含んでいてもよい。

高沸点冷媒のトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）は、空気より重い。また水分との化学変化により生成されるフッ化水素は水に溶けやすい実施の形態３では、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の反応による有害な生成物であるフッ化水素およびヨウ化水素は水溶性が高く、溶液になると酸性を呈するという特徴を利用して冷媒漏れを判断する。このため、ドレンパン２３には一定量のドレン水を貯留するようにし、貯留しているドレン水のｐＨをｐＨセンサ２５で検出する。

好ましくは、庫内に存在する可能性のある塩素および硫化水素などの他の物質により酸性のｐＨを検知した場合と区別するため、併せて、ヨウ素の特徴である紫色を検出するセンサを設けても良い。

この冷媒漏れの判断は、制御装置３５０によって行なわれる。制御装置３５０の基本的な構成は、図２で説明した制御装置５０の構成と同様である。

図８は、実施の形態３において実行される冷媒漏れ検知の処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す冷媒漏れ検知の処理は、室内ユニット１１１の除霜運転時に冷凍サイクル装置３００の主制御ルーチンから呼び出されて実行される。ステップＳ５１では、制御装置３５０は、ファン２２を停止し第１開閉弁２０を閉じ、ヒータ２７により蒸発器７の加熱を行なう。このとき、除霜に使用されるヒータ２７は、１００℃以上になると停止する機能を有する。この温度管理によって、トリフルオロヨードメタンの有害物質が生じる反応が抑制される。さらに、除霜用のヒータ２７の温度を１００℃未満に維持して除霜を行なうことによって、ドレン水の気化も抑制されるため、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）が水蒸気によって室内空間等に運ばれるおそれ（拡散のおそれ）が抑制される。したがって、安全性が向上する。

ステップＳ５２では、制御装置３５０は、開閉弁２４、開閉弁２６を閉じた状態とする。この状態で除霜運転が一定時間行なわれると、ドレン水がドレンパンに貯留される。ステップＳ５３では、制御装置３５０は、貯留されたドレンパン２３内のドレン水のｐＨをｐＨセンサ２５で検出する。続いて制御装置３５０は、ステップＳ５４においてドレン水のｐＨが酸性か否かを判断する。実際には、制御装置３５０は、ｐＨがトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）の反応による有害な生成物であるフッ化水素またはヨウ化水素の存在を示す値であるか否かを判断する。ｐＨの判断のしきい値は、適宜実験的に定めれば良い。

ドレン水のｐＨが酸性でない場合（Ｓ５４でＮＯ）、制御装置３５０は、ステップＳ５５において開閉弁２４を開き、ステップＳ５６においてドレンパン２３に貯留されていたドレン水を排水し、ステップＳ５７において、ヒータ２７をＯＦＦし、第１開閉弁２０を開き、ファン２２を作動させて冷却運転に復帰し、ステップＳ５８において主制御ルーチンに処理を戻す。

一方、ドレン水のｐＨが酸性である場合（Ｓ５４でＹＥＳ）、制御装置３５０は、ステップＳ５９において冷媒漏れによりフッ化水素またはヨウ化水素がドレン水に溶解していると判断し、冷媒漏れを検出する。冷媒漏れを検出したことは、必要に応じて警告ランプまたは警告音などで報知される。

続いて、ステップＳ６０において、制御装置３５０は、出口側の第２開閉弁２１を閉じ室内ユニット１１１を冷凍サイクルより独立させる。冷媒漏れの発生は、必要に応じて室外ユニット１０２の図示しない制御装置に送信され、室外ユニット１０２において圧縮機１が停止される。なお、冷凍サイクル装置の室外ユニットが複数の室内ユニットに共有されている場合には、圧縮機１はそのまま運転していても良い。

この場合、ドレンパン２３に溜めたドレン水は、フッ化水素等により汚染されているため排水により放出することを避ける必要がある。そこで、ステップＳ６１において、制御装置３５０は、水タンク２８側の開閉弁２６を開き、水タンク２８にドレン水を溜める。そして、ステップＳ６２において室内ユニット１１１は異常停止をする。

以上説明したように、実施の形態３に示した冷凍サイクル装置３００では、冷媒または冷媒によって生成された物質が水に溶解するため、仮に冷媒が漏れたときであっても、冷媒または冷媒によって生成された物質の拡散が抑制される。

また除霜運転時に、霜が溶けた水によって蒸発器７が洗浄されることによって、冷媒または冷媒によって生成された物質の回収を確実に行なうことができる。

なお、除霜用のヒータ２７の温度を１００℃未満に維持して除霜を行なうことが好ましい。冷凍サイクルにおける室内機側において一般に１００℃を超える可能性のある除霜用ヒータを１００℃以上にならないように制御することによって、有害な物質の生成を防ぐことができる。また、これにより、ドレン水の気化が抑制されるため、冷媒または冷媒によって生成された物質が水蒸気によって室内空間等に拡散するおそれが低減する。

上記のように、実施の形態３によれば、冷凍サイクル装置の安全性を向上させることができる。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４の冷凍サイクル装置３０１の構成を示す図である。図９を参照して、冷凍サイクル装置３０１は、室外ユニット１０２と、室内ユニット１１２と、延長配管３６，４０とを含む。室外ユニット１０２の構成については、図７と同じであるので、説明は繰り返さない。

室内ユニット１１２は、図９に示す通り、実施の形態３の室内ユニット１１１の構成に加えて散水装置３０を備え、制御装置３５０に代えて制御装置３５０Ａを備える。制御装置３５０Ａの基本的な構成は、図２で説明した制御装置５０の構成と同様である。他の部分の室内ユニット１１２の構成については、図７に示した室内ユニット１１１と同様であるので説明は繰り返さない。

図１０は、実施の形態４において実行される冷媒漏れ検知の処理を説明するためのフローチャートである。図１０のフローチャートの処理は、図８のフローチャートのステップＳ６０とステップＳ６１の間に、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２の処理を追加したものである。したがって、重複する部分についての説明は繰り返さない。

図１０を参照して、ステップＳ６０において冷媒漏れを検知し第２開閉弁２１を閉じた後には、ステップＳ１０１において、制御装置３５０Ａは、散水装置３０によって蒸発器７に散水し、漏れた冷媒から発生した有害物質を水に吸着させドレンパン２３に回収する。そして、ステップＳ１０２において、制御装置３５０Ａは、液面センサ２９がある高さ以上を示すか否かを判断する。液面センサ２９がある高さ以上を示さない場合（Ｓ１０２でＮＯ）には、ステップＳ１０１に処理が戻り、散水が続行される。液面センサ２９がある高さ以上を示す場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）には、ステップＳ６１に処理が進められ、制御装置３５０Ａはタンク側の開閉弁２６を開き、水タンク２８内に汚染水を回収する。

なお、散水装置３０は、蒸発器７の洗浄にも利用することができる。この場合、蒸発器７の洗浄後のタイミングで冷媒の漏洩の有無をｐＨセンサ２５で検出しても良い。

また、冷媒漏洩を検出した後に、散水装置３０による散水を継続してもよい。これにより、冷媒の拡散のおそれをより一層低減することができる。

上記のように、実施の形態４によれば、冷凍サイクル装置の室内ユニットに散水機能をもたせ冷媒の室内への拡散を防ぐ。したがって、冷凍サイクル装置の安全性を一層向上させることができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態１または２に示した高沸点冷媒回収処理と、実施の形態３また４に示した冷媒漏洩検出処理との組み合わせについて説明する。

図１１は、実施の形態５の冷凍サイクル装置４００の構成を示す図である。図１１を参照して、冷凍サイクル装置４００は、室外ユニット１００と、室内ユニット１１１と、延長配管３６，４０とを含む。室外ユニット１００は、図１で説明しており、室内ユニット１１１は、図７で説明しているので、これらの説明は繰り返さない。

このような構成とすることによって、冷凍サイクル装置４００は、図３に示した高沸点冷媒回収処理と、図８に示した冷媒漏洩検出処理との両方を実行することができる。

なお、冷凍サイクル装置４００の構成において、室外ユニット１００を図５に示した室外ユニット１０１に置き換えて、図６に示した高沸点冷媒回収処理を実行しても良い。また、冷凍サイクル装置４００の構成において、室内ユニット１１１を図９に示した室内ユニット１１２に置き換えて、図１０に示した冷媒漏洩検出処理を実行しても良い。

また、実施の形態１～５は、冷凍サイクル装置の一例として、高沸点冷媒回収処理または冷媒漏洩検出処理を適用した冷凍機について説明したが、四方弁などを追加した空気調和装置に同様な制御を適用しても良い。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ圧縮機、２凝縮器、３，１６減圧弁、４受液器、５補助凝縮器、６膨張弁、７蒸発器、８，１７，２０第１開閉弁、２４，２６開閉弁、９，１８冷媒回収容器、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ圧力センサ、１１，１９，２１第２開閉弁、１２逆止弁、１３，１３Ａ，２９液面センサ、１４，１４Ａ温度センサ、１５過冷却熱交換器、２２ファン、２３ドレンパン、２５ｐＨセンサ、２７ヒータ、２８水タンク、３０散水装置、３１，３２Ａ，３３，３４，３５，３７，３８，３９，４１，４２，４３，４４，４５配管、３６，４０延長配管、５０，５０Ａ，３５０，３５０Ａ制御装置、５１プロセッサ、５２メモリ、１００，１０１，１０２室外ユニット、１１０，１１１，１１２室内ユニット、１５０，１５０Ａ循環経路。

Claims

高沸点冷媒と低沸点冷媒とを含む混合冷媒を用いる冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、前記室外ユニットは、蒸発器を有する室内ユニットに接続され、
前記室外ユニットは、
圧縮機と、
前記混合冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記混合冷媒が前記圧縮機から前記凝縮器を経て前記圧縮機に戻る循環経路において、前記凝縮器の下流に設けられ圧力を調整する減圧弁と、
前記循環経路において前記減圧弁の下流の流路に配置された受液器と、
前記受液器に冷媒入口と冷媒出口とが接続された冷媒回収容器と、
前記冷媒入口と前記受液器との間に配置される第１開閉弁と、
前記冷媒出口と前記受液器との間に配置される第２開閉弁とを備え、
前記減圧弁は、前記冷媒回収容器に至る前記混合冷媒の圧力を前記高沸点冷媒と前記低沸点冷媒が液体と気体に分離される圧力に調節するように構成され、
前記冷媒回収容器は、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁をともに閉止することによって、前記循環経路から独立させることが可能である、冷凍サイクル装置の室外ユニット。
前記第２開閉弁は、前記冷媒回収容器の圧力が圧力しきい値を超えると開くように構成される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置の室外ユニット。
前記圧縮機と前記減圧弁と前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、冷媒封入後の試運転時に前記減圧弁を前記冷媒回収容器に至る前記混合冷媒の圧力が前記高沸点冷媒と前記低沸点冷媒が液体と気体に分離される圧力となるように調節し、前記冷媒回収容器に前記高沸点冷媒を回収した後に前記第１開閉弁および前記第２開閉弁を閉止し、前記試運転時の後の冷却運転時において、前記冷媒回収容器に回収された冷媒を除いた冷媒を前記循環経路に循環させるように構成される、請求項１に記載の冷凍サイクル装置の室外ユニット。