JP7566176B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、空気調和機に関する。

従来、微燃性を含む可燃性冷媒を用いた空気調和機においては、安全のためにセンサによる冷媒漏洩検出時に漏洩が生じた室内機への冷媒の流れを遮断するための遮断弁を備えるものがある。例えば特許文献１では、室内機と室外機との間を接続する冷媒配管に電磁弁からなる遮断弁を備えた空気調和機が開示されている。そして、空気調和機に電力を供給する外部電源、一般に商用交流電源、からの電力の供給が遮断された場合には、蓄電部の電力を用いて当該遮断弁を動作させて室内機への冷媒の流れを遮断し、万が一、外部電源遮断中に室内機から冷媒が漏洩しても空気調和機の冷凍サイクル内に充填されている大量の冷媒が漏洩することを防止することが考えられている。

特開２０２０－１３４００５号公報

ところで、遮断弁の動作速度が遅いと、冷媒を迅速に遮断することができない。そこで、遮断弁は極力高速で動作させることが望ましい。

しかしながら、モータを用いて開閉駆動する遮断弁の場合、モータを高速で駆動すると消費電力が大きくなってしまう。そのため、外部電源からの電力の供給が遮断され、蓄電部の電力を用いて遮断弁を動作させる場合には、モータを駆動させた際の消費電力によって蓄電部の充電電力が減ってしまい、短時間で何度も遮断弁の開閉が行われると、蓄電量が減少し、最終的には遮断弁を動作させることができなくなるおそれがある。また、モータにより駆動される遮断弁を高速で動作させると、モータの駆動トルクが小さくなってしまい、モータへの駆動出力と遮断弁の開度がずれて、遮断弁を正確に動作させることができず、完全に閉鎖することができないおそれもある。

そこで、状況に応じて冷媒を迅速かつ確実に遮断することができる空気調和機を提供する。

実施形態の空気調和機は、室外機と、室外機と冷媒配管で接続される室内機と、室外機と室内機との間の冷媒配管における冷媒の流れを遮断可能な遮断ユニットと、外部電源からの電力の供給が遮断された場合に遮断ユニットに対して電力を供給可能な蓄電部と、冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知部と、外部電源からの電力の供給が遮断されたことを検知する電源遮断検知部と、備えている。遮断ユニットは、冷媒配管における冷媒の流れを遮断する遮断弁と、遮断弁の動作を制御する制御部とを備えている。遮断弁は、モータによって駆動される電動弁である。制御部は、冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された場合及び電源遮断検知部によって外部電源からの電力の供給が遮断されたことが検知された場合、遮断弁を閉塞するとともに、冷媒漏洩が検知された場合の遮断弁の動作速度を、外部電源からの電力の供給が遮断されたことを検知された場合の遮断弁の動作速度よりも早くなるように制御する。

実施形態における空気調和機の概略構成例を模式的に示す図 空気調和機の電気的構成例を模式的に示す図 電動弁の構成例の断面を模式的に示す図 弁制御部の制御フローチャート 空気調和機の他の概略構成例を模式的に示す図 他の電動弁の構成例の断面を模式的に示す図 空気調和機の他の電気的構成例を模式的に示す図

以下、実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の空気調和機１は、いわゆるマルチタイプの構成となっており、１台の室外機２、例えば３台の室内機３Ａ、室内機３Ｂおよび室内機３Ｃが、冷媒が流れる冷媒配管としての第１配管６と第２配管７とで接続されている。第１配管６と第２配管７で接続された冷凍サイクル内には、可燃性冷媒、例えばＨＦＣ-Ｒ３２の微燃性冷媒が充填されている。さらに、空気調和機１は、室外機２と室内機３との間の冷媒の流れを遮断可能な遮断ユニット４、および蓄電部５を備えている。蓄電部５は、充放電可能なリチウムイオン電池を用いることが望ましいが、これに限らず、大容量のコンデンサを用いても良い。以下、各室内機３に共通する説明をする場合にはＡ、Ｂ、Ｃを付さずに単に室内機３と称する。また、図１では、室外機２、室内機３および遮断ユニット４への外部電源８からの電力の供給経路を相対的に太い実線にて模式的に示し、遮断ユニット４への蓄電部５からの電力の供給経路を相対的に太い破線にて模式的に示している。

室外機２と各室内機３との間は、主に液状の冷媒が流れる冷媒配管に相当する第１配管６と、主にガス状の冷媒が流れるガス冷媒配管に相当する第２配管７とよって接続されている。これら第１配管６および第２配管７は、室外機２と室内機３との間を接続する冷媒配管系統に相当する。室外機２は、室外熱交換器２１、室外膨張弁２２、室外送風機２３、四方弁２４、および圧縮機２５などを備えている。ただし、図１に示す室外機２の構成は一例であり、例えば、アキュムレータや圧力センサなどを備える構成とすることができる。また、室内機３の数は１台以上であれば良く、さらに室外機２を冷凍サイクル上で複数台並列に接続しても良い。

室内機３は、室内制御部３０、室内熱交換器３１、室内熱交換器３１の第１配管６側に設けられている室内膨張弁３２、および室内送風機３３などを備えている。室内制御部３０は、図示しないマイクロコンピュータによって構成されており、運転の開始や停止といった室内機３の動作、それに伴う室内膨張弁３２や室内送風機３３の動作を制御する。この室内制御部３０は、運転の開始操作や停止操作を入力したり、空調対象空間１００の温度を設定したり、表示したりする図示しない操作パネル、いわゆる遠隔操作装置と接続され、その指示に応じて空気調和機１を制御する。

また、室内制御部３０は、図２に示すように、冷媒漏洩検知部３０ａが接続される。この冷媒漏洩検知部３０ａは、ガスセンサ９を備え、冷媒漏洩検知部３０ａは、ガスセンサ９から冷媒が検知された旨を示す信号が入力されると、当該室内機３の近傍において冷媒漏洩が発生していると判定する。

また、本実施形態では室内機３にガスセンサ９を設けているが、ガスセンサ９は、一般的に空気よりも重いとされる冷媒を検知するために例えば空調対象空間１００内の低い位置に設置するなど、空調対象空間１００内に設置することもできる。その場合、室内制御部３０と冷媒漏洩検知部３０ａとの間は信号ケーブル等により接続すればよい。

さて、図１に示すように、本実施形態では、３台の室内機３Ａ、室内機３Ｂおよび室内機３Ｃが、単一の冷媒配管系統に並列に接続されている。また、本実施形態では３台の室内機３Ａ～３Ｃが、それぞれ空調対象空間１００ａ～１００ｃを空調することを想定している。

これら室外機２、室内機３および冷媒配管系統によって、空調対象空間１００を空調するための冷凍サイクルが構築されている。ただし、図１に示す冷凍サイクルの構成、冷媒配管系統に接続される室内機３の数、空調対象空間１００の数あるいは空調対象空間１００に設置する室内機３の数などは一例であり、これに限定されない。例えば、１つの空調対象空間１００を複数台の室内機３で空調する構成としたりすることができる。

空気調和機１は、冷房運転時には、圧縮機２５から吐出された冷媒を、実線の矢印Ｃにて示すように、室外熱交換器２１、室外膨張弁２２および第１配管６を経て室内機３に供給し、室内機３から流出した冷媒が第２配管７を経由して圧縮機２５に戻るように四方弁２４を切り替える。

一方、空気調和機１は、暖房運転時には、圧縮機２５から吐出された冷媒を、破線の矢印Ｈにて示すように、第２配管７を経由して室内機３に供給し、室内機３から流出した冷媒が室内膨張弁３２、第１配管６および室外膨張弁２２を経由して室外熱交換器２１に戻るように四方弁２４を切り替える。なお、四方弁２４の切り替えや圧縮機２５の運転は、各室内制御部３０からの指示に応じて冷凍サイクルを制御する図示しない室外側制御装置によって制御されている。

遮断ユニット４は、室外機２と室内機３との間の冷媒の流れを遮断可能な複数の遮断弁４１と、その遮断弁４１の動作を制御する弁制御部４２とによって構成されている。遮断弁４１は、モータによって駆動されるいわゆる電動弁であり、開度を調整することが可能である。このようなモータによって駆動される電動弁は、ＰＭＶ（Pulse Motor Valve）とも称される。

この遮断弁４１は、各室内機３の第１配管６側と第２配管７側とにそれぞれ設けられている。具体的には、室内機３Ａの第１配管６側には室内膨張弁３２Ａと室外膨張弁２２との間に遮断弁４１Ａ１が設けられており、第２配管７側には室内熱交換器３１Ａと四方弁２４との間に遮断弁４１Ａ２が設けられている。

同様に、室内機３Ｂの第１配管６側には、室内膨張弁３２Ｂと室外膨張弁２２との間に遮断弁４１Ｂ１が設けられており、第２配管７側には室内熱交換器３１Ｂと四方弁２４との間に遮断弁４１Ｂ２が設けられている。また、室内機３Ｃの第１配管６側には、室内膨張弁３２Ｃと室外膨張弁２２との間に遮断弁４１Ｃ１が設けられており、第２配管７側には室内熱交換器３１Ｃと四方弁２４との間に遮断弁４１Ｃ２が設けられている。なお、複数の室内機３の各々が自由に冷房と暖房を選択できる、いわゆる冷暖同時マルチ空気調和機においては、各室内機３が室外機２と３本の冷媒配管で接続されるため、この場合には遮断弁４１は、各室内機３につき冷媒配管の数と同じく３個が必要となる。

そして、空気調和機１は、これらの遮断弁４１を閉塞動作させることにより、第１配管６と室内機３との間、および、第２配管７と室内機３との間において、冷媒の流れを遮断することが可能になる。これによって該当する室内機３を冷凍サイクルから切り離すことができる。以下、各遮断弁４１に共通する説明をする場合にはＡ１等を付さずに単に遮断弁４１と称する。これらの遮断弁４１の動作は、弁制御部４２によって制御される。

弁制御部４２は、図示しないマイクロコンピュータ等によって構成されており、遮断弁４１の動作を制御する処理を実行する。本実施形態の場合、弁制御部４２は、各室内機３に設けられているそれぞれの遮断弁４１の動作を制御する。つまり、本実施形態では、単一の冷媒配管系統に並列に接続された複数の室内機３に対して共通の遮断ユニット４が設けられており、各室内機３に対応して設けられているそれぞれの遮断弁４１の動作を、図２に示すように共通の弁制御部４２によって集中制御する構成となっている。

なお、室内機３の配置は建物の構造によっても異なり、各々の室内機３間の距離が離れて設置される場合もある。そのため、室内機３毎にそれぞれに対応する弁制御部４２を設けても良いし、何台かの室内機３に対して集中制御する弁制御部４２と室内機３ごとに個別に制御する弁制御部４２を組み合わせて設置することも可能である。なお、図２中の外部電源８と室内機３を除いた部分が遮断ユニット４である。弁制御部４２は、室内制御部３０と通信線４２ｃによって接続され、相互に信号のやり取りを可能としている。室内制御部３０から弁制御部４２に対しては、後述する冷媒漏洩検知の信号や閉塞した遮断弁４１の開放指示が出される。

この弁制御部４２は、外部電源８からの電力の供給の遮断を検知する電源遮断検知部４２ａを備えている。電源遮断検知部４２ａは、外部電源８の電圧検知器と、弁制御部４２でプログラムを実行することによるソフトウェアを組み合わせて実現されている。ただし、電源遮断検知部４２ａをすべてハードウェアで実現する構成とすることもできる。

電源遮断検知部４２ａは、外部電源８からの電力の供給を監視しており、外部電源８から電力が供給されなくなったときに、外部電源８からの電力の供給が遮断され状態になったと判定する。以下、その状態を電源遮断と称する。なお、電源遮断は、例えば停電や電力の供給経路の損傷、誤ったブレーカの遮断などによって発生することが想定される。

蓄電部５は、弁制御部４２と信号線４２ｂで接続されており、停電等によって外部電源８が遮断されたときに遮断ユニット４に対して電力を供給する。具体的には、蓄電部５は、外部電源８から電力が供給されている間は、常に外部電源８から供給される電力が充電されて電力を蓄えており、電源遮断が検知されたときに信号線４２ｂを介して出力される弁制御部４２からの起動指令に基づき蓄えていた電力を遮断ユニット４の弁制御部４２および遮断弁４１に供給する。このため、遮断ユニット４は、電源遮断された場合であってもある程度の時間は弁制御部４２および遮断弁４１が動作可能に構成されている。この場合、外部電源８が遮断されて蓄電部５からの電力の供給が開始されるまでの期間、弁制御部４２を動作可能にするために、例えば大容量コンデンサなどの図示しない予備電源回路を設けることができる、あるいは、弁制御部４２に対しては常に蓄電部５から電力を供給する構成として、外部電源８が遮断された場合には遮断弁４１への電力の供給を蓄電部５側に切り替える構成とすることもできる。

なお、図１では遮断ユニット４に対して１つの蓄電部５を設ける構成を例示しているが、例えば各遮断弁４１に対して１つの蓄電部５を設けたり、後述する図５に示すように各室内機３に対して１つの蓄電部５を設けたりするなど、空気調和機１に対して複数の蓄電部５を設ける構成とすることもできる。

ここで、遮断弁４１の詳細について説明する。遮断弁４１は、ソレノイド方式のいわゆる電磁弁とは異なり、モータの回転によって開閉を制御するいわゆるパルスモータバルブとも称される電動弁である。このため、遮断弁４１は、一般的な電磁弁と比べると、流路を閉鎖する際の動作速度が遅い。これは、以下に説明するように、遮断弁４１の構造によるものである。なお、ここで言う動作速度とは、技術的意味としては、開放されている流路を閉鎖するまでに要する時間、あるいは、閉鎖されている流路を開放するまでに要する時間を意味する。例えば、流路を閉鎖するまでに要する時間が短いほど動作速度は速く、流路を閉鎖するまでに要する時間が長いほど動作速度は遅いことになる。

遮断弁４１は、図３に示すように、冷媒の入口または出口となる第１接続端４１ａと、冷媒の出口または入口となる第２接続端４１ｂとを有する弁本体４１ｃを備えている。なお、第１接続端４１ａが冷媒の入口になった場合には第２接続端４１ｂが冷媒の出口になり、第１接続端４１ａが冷媒の出口になった場合には第２接続端４１ｂが冷媒の入口になる。

弁本体４１ｃには、中空に形成されており、第２接続端４１ｂと繋がった円筒状の開口である弁座４１ｄが形成されている。また、弁本体４１ｃは、弁座４１ｄと同軸となる位置に配置され、弁本体４１ｃに対して図示上下方向に沿って相対的に移動可能な弁棒４１ｅが収容されている。この弁棒４１ｅは、図示下方となる先端側の表面が雄ねじとなっており、弁本体４１ｃに固定されていて弁棒４１ｅが通る部位が雌ねじとなっている軸受け部４１ｆに通されている。

また、弁棒４１ｅは、図示上端側がパルスモータ４１ｇの回転子４１ｈに固定されている。この回転子４１ｈは、複数の磁極を有するロータであり、弁棒４１ｅと一体且つ同軸で回転可能であるとともに、ケース体４１ｉに対して図示上下方向に摺動可能に設けられている。

このケース体４１ｉは、その図示上端側が蓋部材４１ｊによって閉鎖されている。また、ケース体４１ｉは、回転子４１ｈが摺動可能な範囲の外周に位置して、パルスモータ４１ｇの固定子４１ｋが設けられている。この固定子４１ｋは、周知のようにコイル４１ｌで形成されており、図２に示すように弁制御部４２側と接続される引き出し線４１ｍがコイル４１ｌから引き出されている。

このような構成の遮断弁４１は、弁制御部４２側から制御信号が入力されるとパルスモータ４１ｇに所定の通電パルスが出力され、これによって磁極を有する回転子４１ｈが弁棒４１ｅと共に回転し、弁棒４１ｅの中間にある雄ねじ部分が軸受け部４１ｆの雌ねじ部分に挿入されていることから、回転に伴って弁棒４１ｅが図示上下方向に沿って移動する。なお、図２では、説明の簡略化のために、パルスモータ４１ｇを駆動するための例えばトランジスタブリッジなどで構成される駆動回路については図示を省略している。

このとき、弁棒４１ｅは、弁座４１ｄと同軸となる位置に配置されており、図示下方側となる弁棒４１ｅの先端が弁座４１ｄに対して挿抜可能な例えばくさび状に形成されている。そして、弁棒４１ｅの先端が弁座４１ｄに差し込まれ、弁棒４１ｅによって弁座４１ｄが塞がれると、第１接続端４１ａと第２接続端４１ｂとの間の冷媒の流路が閉塞されることになる。この状態が、遮断弁４１を閉鎖した状態に相当する。以下、遮断弁４１を閉鎖した状態における弁棒４１ｅの位置を閉止位置と称する。

一方、弁棒４１ｅと弁座４１ｄとの間に隙間が生じている場合には、第１接続端４１ａと第２接続端４１ｂとの間の冷媒の流路が少なくとも一部開放されることになる。この状態が、遮断弁４１が開放された状態になる。このとき、弁棒４１ｅの位置を変更することにより、冷媒の流量を調整することができる。

例えば、弁棒４１ｅを閉止位置から図示上方に若干引き上げると、弁座４１ｄの部分に冷媒の流路が若干形成される。この流路は、弁棒４１ｅを図示上方に引き上げるほど大きくなり、弁棒４１ｅを弁座４１ｄから完全に引き抜くと最大になる。このように、弁棒４１ｅの位置によって遮断弁４１の開度を調整することができる。以下、図示上方側の上限まで引き挙げられた弁棒４１ｅの位置を開放位置と称する。

次に、上記した空気調和機１の作用について説明する。

空気調和機１は、冷媒配管系統における冷媒の流れを遮断可能な遮断弁４１を備えている。そのため、例えば空調対象空間１００への冷媒漏洩が検知された場合には、室内機３に流入する冷媒の流れ、ならびに室内機３から流出する冷媒の流れを遮断することが可能となる。これにより、さらなる冷媒漏洩が抑制され、空調対象空間１００内の安全性を確保することができるようになると考えられる。

ところで、空気調和機１は、冷媒漏洩が検知されたときに限らず、外部電源８からの電力の供給が遮断されたときにも遮断弁４１を動作させて冷媒の流れを遮断する必要がある。そのため、空気調和機１に蓄電部５を設け、外部電源８が遮断された場合に、ある程度の時間は弁制御部４２や遮断弁４１を動作させて冷媒の流れを遮断することを可能としている。

遮断弁４１を閉塞させる場合、遮断弁４１の動作速度が遅いと、冷媒を迅速に遮断することができなくなるおそれがある。そこで、遮断弁４１は極力高速で動作させることが望ましい。その一方、モータを用いて開閉駆動する遮断弁４１の場合、モータを高速で駆動すると消費電力が大きくなってしまう。その結果、外部電源８からの電力の供給が遮断され、蓄電部５の電力を用いて遮断弁４１を動作させる場合には、モータを駆動させた際の消費電力によって蓄電部５の充電電力が急激に減ってしまう。このため、短時間で繰り返し遮断弁４１の閉弁動作を行うと、蓄電部５の充電量が減少し、遮断弁を動作させることができなくなるおそれがある。

さらに、また、モータにより駆動される遮断弁４１を高速で動作させると、モータの駆動トルクが小さくなってしまい、遮断弁４１を正確に動作させることができず、完全に閉鎖することができないおそれもある。また、弁制御部４２から出力されるパルス信号のパルス出力速度が速い場合、弁制御部４２から必要なパルス数の信号が出力されたとしても、回転子４１ｈの回転が応答できずにいわゆるパルス抜けが発生し、遮断弁４１が閉止位置まで動作しないおそれがある。

そこで、空気調和機１では、弁制御部４２において図４のフローチャートに示す処理を実行することで、状況に応じて冷媒を迅速かつ確実に遮断することができるようにしている。平易に言えば、空気調和機１は、遮断弁４１を動作させることができなくなるおそれを低減するとともに、冷媒を迅速に遮断することができるようにしている。なお、図４に示す各処理は上記した室内制御部３０、冷媒漏洩検知部３０ａ、弁制御部４２および電源遮断検知部４２ａが連係して弁制御部４２によって実行されるものである。

弁制御部４２は、図４に示す処理において、冷媒漏洩を検知したか否かを判定し（Ｓ１）、冷媒漏洩を検知していないと判定した場合には（Ｓ１：ＮＯ）、電源遮断を検知したか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、冷媒漏洩の検知とは、冷媒漏洩検知部３０ａが冷媒の室内への漏洩を検出して室内制御部３０に対して冷媒漏洩検出信号を出力し、室内制御部３０が弁制御部４２に通信線４２ｃを介して冷媒漏洩が検出された旨を示す冷媒漏洩信号を送信し、その冷媒漏洩信号を弁制御部４２が受信することを意味する。

弁制御部４２は、電源遮断を検知していないと判定した場合には（Ｓ７：ＮＯ）、遮断弁４１が閉鎖中であるか否かを判定する（Ｓ４）。そして、弁制御部４２は、遮断弁４１が閉鎖中であると判定した場合には（Ｓ４：ＹＥＳ）、遮断弁４１を開放する開放指示があったかを判定する（Ｓ５）。なお、ステップＳ４でＹＥＳとなるのは、既に、冷媒漏洩が検知されているもしくは停電が検知されている場合である。

この開放指示は、冷媒検出と同じように室内制御部３０から通信線４２ｃを介した弁制御部４２に対する通知で行われる。室内制御部３０から開放指示が送信される条件は、冷媒漏洩を検知した場合の後と、電源遮断後の再運転開始時とは全く異なる。冷媒漏洩を検出した場合は、保守点検作業者が漏洩ケ所を確認し、その修理を行った後で、かつ外部電源８から正常に電力が供給されている状態になってはじめて出力される。一方、冷媒漏洩が検知されておらず、単に電源遮断のみによって遮断弁４１が閉弁されている場合には、外部電源８から正常に電力が供給されている状態となった場合、もしくは外部電源８から正常に電力が供給されている状態となった後に遠隔操作装置等を操作して使用者が運転再開を指示することで開放指示が出される。いずれにおいても、遮断弁４１の閉弁から開弁は、外部電源８から正常に電力が供給されている状態で実施されることになる。

弁制御部４２は、室内制御部３０から通信線４２ｃを介して開放指示があったと判定すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、遮断弁４１を開放する（Ｓ６）。このとき、弁制御部４２は、パルスモータ４１ｇに対してパルス信号を所定のパルス出力速度（ｖ４）でＸパルス出力することにより、遮断弁４１を開放する。パルス出力速度は、周知のようにパルスモータ４１ｇを駆動する際のパルス信号の周波数であり、遮断弁４１の動作速度に対応している。そのため、パルス出力速度が速いほど遮断弁４１の動作速度は速くなり、パルス出力速度が遅いほど遮断弁４１の動作速度は遅くなる。

このとき、パルス出力速度（ｖ４）は、冷媒漏洩が検知された際に遮断弁４１を閉鎖する際のパルス出力速度（ｖ１）よりも遅く設定されている。つまり、パルス出力速度は、ｖ４＜ｖ１の関係となっている。また、出力されるパルス数（Ｘ）は、遮断弁４１を停止位置から開放位置まで動作させるために必要なパルス信号の数である。なお、Ｘは、遮断弁４１を開放位置から停止位置まで動作させるために必要なパルス信号の数でもある。

さて、弁制御部４２は、遮断弁４１を開放した後にリターンする。また、弁制御部４２は、既に遮断弁４１が開放されていると判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ならびに、遮断弁４１は閉鎖されているものの開放指示がないと判定した場合（Ｓ５：ＮＯ）にもリターンする。なお、処理の流れを分かりやすくするためにリターンするとしているが、弁制御部４２は、実際にはステップＳ１に移行しており、空気調和機１の動作中にはこの処理を繰り返し実行している。

そして、弁制御部４２は、冷媒漏洩や電源遮断が発生しておらず空気調和機１が正常に動作している際、すなわち遮断弁４１が開放状態、において、冷媒漏洩が検知されたと判定した場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、パルスモータ４１ｇに対して制御信号をパルス出力速度（ｖ１）でＸパルス出力することにより、遮断弁４１を閉鎖する（Ｓ２）。

このときのパルス出力速度（ｖ１）は、迅速に冷媒漏洩を遮断できるようにするために、処理における他のパルス出力速度よりも最も速く設定されている。換言すると、弁制御部４２は、外部電源８から電力が供給されている場合に、いずれかの室内機３から冷媒漏洩が検知された場合には、可能な限り遮断弁４１の動作速度を早くしている。この結果、該当する室内機３を迅速に冷凍サイクルから切り離すことで、冷凍サイクル中に充填された冷媒が当該室内機３から室内に大量に漏洩することを防止できる。

続いて、弁制御部４２は、増し締めとして、パルスモータ４１ｇに対して制御信号をパルス出力速度（ｖ２）でＹパルス出力することにより、遮断弁４１を確実に閉鎖する（Ｓ３）。このとき、パルス出力速度（ｖ２）は、大きなトルクを確保するために、パルス出力速度（ｖ１）よりも小さく設定されている。また、パルス数（Ｙ）は、例えば上記したパルス数（Ｘ）と同じ数もしくはそれ以上とすることが望ましい。

つまり、弁制御部４２は、遮断弁４１を開放位置から閉鎖位置まで動作させる際の全変位量で増し締めを行ない、確実な閉塞を行っている。ただし、ここで示した増し締め用のパルス数（Ｙ）の値は一例であり、遮断弁４１の仕様に基づいて強度が許す範囲で適宜設定することができる。

そして、この増し締めの処理は、冷媒漏洩を防止するために遮断弁４１を確実に閉鎖するという技術的意義に加えて、上記したパルス抜けの対策という技術的意義も有している。すなわち、迅速に遮断弁を動作させるためにパルス出力速度（ｖ１）を速くした結果、万が一パルス抜けが発生してしまうと、弁棒４１ｅが閉止位置よりも手前で止まってしまい、冷媒配管を閉塞させることができず、わずかながらも冷媒が漏洩し続けてしまうおそれがある。

これに対して、パルス抜けが発生して仮に弁棒４１ｅが閉止位置まで到達していなかったとしても、ステップＳ３の増し締めの処理を実行することによって弁棒４１ｅを閉止位置側に移動させることができる。さらに、この増し締めの処理では、パルス出力速度（ｖ１）よりも遅いパルス出力速度（ｖ２）で制御信号を出力することから、締め付けトルクが大きくなり、より確実及び強固に弁棒４１ｅを回転させて弁座４１ｄに押し付けることができ、確実に遮断弁４１を閉鎖状態にすることができる。

その後、弁制御部４２は、ステップＳ４に移行する。この場合、弁制御部４２は、冷媒漏洩が検知されて遮断弁４１を閉鎖したことから、遮断弁４１が閉鎖されていると判定する（Ｓ４：ＹＥＳ）。このとき、冷媒漏洩が解消されていなければ開放指示が与えられなければ、弁制御部４２は、開放指示が無いと判定して（Ｓ５：ＮＯ）、リターンする。

このように冷媒漏洩が検知された場合、弁制御部４２は、ステップＳ１：ＹＥＳ、ステップＳ２、ステップＳ３の順で処理を実行する。そして、弁制御部４２は、冷媒漏洩が検知されていないと判定した場合において（Ｓ１：ＮＯ）、電源遮断を検知したと判定した場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、遮断弁４１が閉鎖中であるかを判定する（Ｓ８）。弁制御部４２は、遮断弁４１が閉鎖中であると判定した場合、すなわち、既に冷媒漏洩が検知もしくは停電が検知されている場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ４に移行する。ただし、ステップＳ８とステップＳ４では同じ判定をしているため、ステップＳ８：ＹＥＳの場合にはステップＳ５に移行してもよい。

一方、弁制御部４２は、遮断弁４１が閉鎖中ではないと判定した場合、すなわち、それ以前に冷媒漏洩検知がない場合には（Ｓ８：ＮＯ）、パルスモータ４１ｇに対して制御信号をパルス出力速度（ｖ３）でＸパルス出力することにより、遮断弁４１を閉鎖する（Ｓ９）。このとき、パルス出力速度（ｖ３）は、冷媒漏洩が検知された際に遮断弁４１を閉鎖する際のパルス出力速度（ｖ１）よりも遅く設定されている。つまり、つまり、パルス出力速度はｖ４＜ｖ１の関係となっており、弁制御部４２は、電源遮断が検知された場合には、外部電源８から電力が供給されていて冷媒漏洩が検知されたときよりも、遮断弁４１の動作速度を低くしている。

これは、電源遮断が検知された場合、遮断弁４１を動作させる電力は蓄電部５から供給されることから、蓄電部５からの電力の供給が不足しないようにするためである。これにより、弁制御部４２は、蓄電部５から電力が供給されている場合であっても、遮断弁４１を動作させることが可能になる。

また、本実施形態では、各処理におけるパルス出力速度の関係は、ｖ１＞ｖ２、ｖ１＞ｖ３、ｖ１＞ｖ４となっている。つまり、パルス出力速度（ｖ１）が最も動作速度が速くなり、最もトルクが少なくなる。また、他のパルス出力速度については、例えばｖ２＝ｖ３＝ｖ４と設定することができるし、ｖ２、ｖ３、ｖ４を異なる値に設定することもできる。換言すると、弁制御部４２は、外部電源８から電力が供給されていて、冷媒漏洩が検知された場合の遮断弁４１の動作速度を最も速く制御している。なお、冷房漏洩も電源遮断もない正常状態では、弁制御部４２は、ステップＳ１のＮＯ、Ｓ７のＮＯ、Ｓ４のＮＯを繰り返し、遮断弁４１は開放状態が維持される。

このように、空気調和機１では、遮断ユニット４において、外部電源８から電力が供給されている場合と、蓄電部５からの電力が供給されている場合とにおいて遮断弁４１の動作速度を異なるように制御している。また、空気調和機１では、遮断ユニット４において、冷媒漏洩が検知された場合と電源遮断が検知された場合とにおいて遮断弁４１の動作速度を異なるように制御している。また、空気調和機１では、遮断ユニット４において、外部電源８から電力が供給されている際に冷媒漏洩が検知された場合と、電源遮断が検知された場合とにおいて、遮断弁４１の動作速度を異なるように制御している。これらにより、供給される電力に応じた遮断弁４１の制御が可能になる。

以上説明した空気調和機１によれば次のような効果を得ることができる。

空気調和機１は、室外機２と室内機３との間を接続する冷媒配管における冷媒の流れを遮断可能な遮断ユニット４と、外部電源８からの電力の供給が遮断された場合に遮断ユニット４に対して電力を供給可能な蓄電部５と、冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知部３０ａと、外部電源８からの電力の供給が遮断されたことを検知する電源遮断検知部４２ａとを備えている。この遮断ユニット４は、モータによって駆動され、冷媒配管における冷媒の流れを遮断する遮断弁４１と、遮断弁４１の動作を制御する弁制御部４２とを備えている。

そして、弁制御部４２は、冷媒漏洩が検知された場合及び外部電源８からの電力の供給が遮断されたことが検知された場合、遮断弁４１を閉塞するとともに、冷媒漏洩が検知された場合の遮断弁４１の動作速度を、外部電源８からの電力の供給が遮断されたことが検知された場合の遮断弁４１の動作速度よりも早くする。

これにより、外部電源８からの電力に比べて容量が少ない蓄電部５から電力が供給されている場合において、供給可能な電力に応じて遮断弁４１を動作させることが可能となる。したがって、電力不足によって遮断弁４１を動作させることができなくなるおそれを低減することができるとともに、冷媒を迅速に遮断することもでき、さらには、より確実に冷媒漏洩を遮断するための増し締めも行えるなど、遮断弁４１を確実に動作させることが可能となり、状況に応じて冷媒を迅速かつ確実に遮断することができる。

また、空気調和機１は、冷媒漏洩が検知されたときの遮断弁４１の閉弁までの動作速度を、蓄電部５から電力が供給されている場合の遮断弁４１の閉弁までの動作速度よりも遅くする。これにより、冷媒漏洩時には迅速に冷媒の流れが遮断でき、可燃性冷媒のさらなる漏洩を抑制でき、安全性を向上させることができる。なお、電源遮断時にも動作速度を早くすることが望ましいが、閉弁動作が必要な肝心な時に蓄電部５の電力不足で遮断弁を操作させることができないという最悪の事態を極力招かないために蓄電部５から電力が供給されている場合の遮断弁４１の閉弁までの動作速度を遅くしたものである。

さらに、空気調和機１は、冷媒漏洩が検知されたときには、一旦早い動作速度で遮断弁４１を閉弁動作させた後に動作速度を遅くした増し締めを実施する。これにより、確実に遮断弁４１を閉弁することができる。

また、本実施形態の空気調和機１は、室内機３は、単一の冷媒配管系統に並列で複数設けられており、遮断ユニット４は、複数の室内機３に対して共通で設けられており、弁制御部４２は、複数の室内機３にそれぞれ設けられている複数の遮断弁４１の動作を制御する。これにより、複数の室内機３に対する制御を一括して行うことができ、構成が複雑化するおそれを低減することができる。

また、空気調和機１は、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。

例えば、空気調和機１は、図５に示すように、単一の冷媒配管系統に複数の室内機３を備える場合において、各室内機３が異なる空調対象空間１００に設置されている場合には、それぞれの室内機３に遮断ユニット４を設ける構成とすることができる。すなわち、室内機３が単一の冷媒配管系統に並列に複数設けられている場合、遮断ユニット４を複数の室内機３に対して個別に複数設け、それぞれの遮断ユニット４の弁制御部４２により、対応する室内機３に設けられている遮断弁４１の動作を制御する構成とすることができる。

このような構成の場合にも、電力不足によって遮断弁４１を動作させることができなくなるおそれを低減することができるとともに、冷媒を迅速に遮断することもでき、さらには、より確実に冷媒漏洩を遮断するための増し締めも行えるなど、遮断弁４１を確実に動作させることが可能となり、状況に応じて冷媒を迅速かつ確実に遮断することができるといった実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態では弁棒４１ｅを直線的に移動させるタイプの遮断弁４１を例示したが、遮断弁４１として、例えば図６に示すいわゆるボールバルブとも称される電動回転バルブ５１を用いることができる。この電動回転バルブ５１は、冷媒の入口または出口となる第１開口５１ａと冷媒の出口または入口となる第２開口５１ｂと形成されている収容部５１ｃと、収容部５１ｃ内に配置されている回転体５１ｄとを有している。この回転体５１ｄは、本実施形態では球状に形成されており、その内部には、第１開口５１ａと第２開口５１ｂとの間を接続可能な内部流路５１ｅが形成されている。なお、回転体５１ｄは、回転軸（Ｊ１）を中心として回転可能な柱状に形成されていてもよい。

そして、回転体５１ｄを回転軸（Ｊ１）周りに回転させて内部流路５１ｅの位置を変えることにより、流路開放状態として示すように第１開口５１ａと第２開口５１ｂとの間を内部流路５１ｅで接続して遮断弁４１を開放した状態、または、流路開放状態として示すように第１開口５１ａと第２開口５１ｂとの間を接続せずに遮断弁４１を閉鎖した状態に切り替えることができる。

このとき、開放時ストッパ状態として示すように、収容部５１ｃには、内壁から内周側に突出している当て部５１ｆが形成されており、回転体５１ｄには、内周側に窪んだ溝部５１ｇが形成されている。そして、回転体５１ｄを回転軸（Ｊ１）周りに回転させることにより、溝部５１ｇの一方の端部５１ｈが当て部５１ｆに接触して回転が停止した状態になると、内部流路５１ｅによって第１開口５１ａと第２開口５１ｂとの間が接続されて遮断弁４１が開放された状態となる。一方、溝部５１ｇの他方の端部５１ｉが当て部５１ｆに逆側から接触して回転が停止した状態になると、第１開口５１ａと第２開口５１ｂとの間は内部流路５１ｅで接続されずに遮断弁４１が閉鎖された状態となる。

この場合、図７に示すように、遮断ユニット４は、パルスモータ４１ｇの出力軸に減速機としてのギヤ５１ｊを配置し、ギヤ５１ｊを介して回転体５１ｄとしてのボールを駆動する。これにより、回転体５１ｄを収容部５１ｃの内壁に摺動しつつ回転させるだけのトルクを加えることができる。

このような電動回転バルブ５１を遮断弁４１として用いる構成であっても、冷媒漏洩が検知された場合の遮断弁４１の動作速度を、外部電源８からの電力の供給が遮断されたことを検知された場合の遮断弁４１の動作速度よりも早くなるように制御することにより、電力不足によって遮断弁４１を動作させることができなくなるおそれを低減することができるとともに、冷媒を迅速に遮断することもできるようになるなど、実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、空気調和機１の構成は、パルスモータバルブまたはギヤ５１ｊを介してモータで駆動されるボールバルブを遮断弁４１として用いる場合に一層の効果を得ることができる。

また、実施形態では遮断ユニット４に専用の弁制御部４２を設ける構成を例示したが、室内制御部３０と兼用する構成としたり、各室内機３の運転の開始操作や停止操作を入力したり空調対象空間１００の温度を表示したりする操作パネルの制御部と兼用する構成としたりすることができる。なお、操作パネルの制御部は、室内制御部３０と兼用することができる。

また、実施形態では各室内機３にガスセンサ９をそれぞれ設ける構成を例示したが、１つの空調対象空間１００に複数のガスセンサ９を設ける構成とすることができる。また、ガスセンサ９は、冷媒を検知するものに限らず、冷媒の圧力変化や流量変化に基づいて、あるいはそれらと組み合わせて漏洩を検知する構成とすることもできる。

以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各実施形態で例示した構成は、適宜組み合わせることができる。

図面中、１は空気調和機、２は室外機、３は室内機、４は遮断ユニット、５は蓄電部、６は第１配管（冷媒配管）、７は第２配管（冷媒配管）、８は外部電源、２１は室外熱交換器、２２は室外膨張弁、２４は四方弁、２５は圧縮機、３０は室内制御部（（制御部）、３０ａは冷媒漏洩検知部、４１は遮断弁、４２は弁制御部（制御部）、４２ａは電源遮断検知部、５１は電動回転バルブ（遮断弁）を示す。

Claims (7)

1. 室外機と、
   前記室外機と冷媒配管で接続される室内機と、
   前記室外機と前記室内機との間の前記冷媒配管における冷媒の流れを遮断可能な遮断ユニットと、
   外部電源からの電力の供給が遮断された場合に前記遮断ユニットに対して電力を供給可能な蓄電部と、
   冷媒漏洩を検知する冷媒漏洩検知部と、
   前記外部電源からの電力の供給が遮断されたことを検知する電源遮断検知部と、
   を備え、
   前記遮断ユニットは、前記冷媒配管における冷媒の流れを遮断する遮断弁と、前記遮断弁の動作を制御する制御部とを備えており、
   前記遮断弁は、モータによって駆動される電動弁であり、
   前記制御部は、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された場合及び前記電源遮断検知部によって前記外部電源からの電力の供給が遮断されたことが検知された場合、前記遮断弁を閉塞するとともに、冷媒漏洩が検知された場合の前記遮断弁の動作速度を、前記外部電源からの電力の供給が遮断されたことを検知された場合の前記遮断弁の動作速度よりも早くなるように制御する空気調和機。
2. 前記冷媒は可燃性冷媒である請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記制御部は、前記外部電源から電力が供給されている場合の前記遮断弁の動作速度が、前記蓄電部から電力が供給されている場合の前記遮断弁の動作速度よりも速くなるように、前記遮断弁の動作を制御する請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記制御部は、前記冷媒漏洩検知部によって冷媒漏洩が検知された場合には、前記遮断弁を増し締めする請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 前記室内機は、単一の冷媒配管系統に並列で複数設けられており、
   前記遮断ユニットは、複数の前記室内機に対して共通で設けられており、
   前記制御部は、複数の前記室内機にそれぞれ設けられている複数の前記遮断弁の動作を制御する請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記室内機は、単一の冷媒配管系統に並列に複数設けられており、
   前記遮断ユニットは、複数の前記室内機に対して個別に複数設けられており、
   それぞれの前記遮断ユニットの前記制御部は、対応する前記室内機に設けられている前記遮断弁の動作を制御する請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和機。
7. 前記遮断弁は、パルスモータバルブ、または、ギヤを介してモータで駆動されるボールバルブである請求項１から６のいずれか一項に記載の空気調和機。
   

Images