JPWO2018092299A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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Abstract

空気調和装置は、回路と、熱源側熱交換器と膨張部との間と、アキュムレータの上流側とを接続するバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管に流れる冷媒の流量を調整するバイパス開閉装置と、冷媒が漏洩したことを検出する漏洩検出部と、流路切替装置を切り替えて、熱源側熱交換器が凝縮器として作用する冷房運転と、熱源側熱交換器が蒸発器として作用する暖房運転とを切り替える制御部と、を備え、制御部は、漏洩検出部によって冷媒が漏洩したことが検出された場合、圧縮機の吐出側と熱源側熱交換器とが接続されるように流路切替装置を切り替え、膨張部を閉じ、バイパス開閉装置を開く第1の制御手段と、第1の制御手段の動作後、圧縮機の吐出側と負荷側熱交換器とが接続されるように流路切替装置を切り替え、圧縮機を停止させる第2の制御手段と、を有する。

Description

本発明は、冷媒が室内に漏洩することを抑制する空気調和装置に関する。
従来、空気調和装置として、例えば室外機に複数台の室内機が接続されたビル用マルチエアコン等が知られている。ビル用マルチエアコン等の空気調和装置は、室外機と複数台の室内機とを接続する冷媒配管の全長が数100mに及ぶ場合がある。このため、空気調和装置は、冷媒配管に充填される冷媒の量が極めて多くなる傾向がある。この場合、空気調和装置において、冷媒が漏洩した場合、例えば1部屋に大量の冷媒が流出する虞がある。
また、近年、地球温暖化防止の観点から、空気調和装置に使用される冷媒を、地球温暖化係数が低い冷媒に置き換えることが要求されている。ここで、地球温暖化係数が低い冷媒は、可燃性を有する傾向がある。このため、今後、空気調和装置に使用される冷媒が、地球温暖化係数が低い冷媒に置き換えられていくと、安全性に対する配慮が更に必要となる。冷媒の漏洩が検出された場合に、冷媒が室内に流出することの抑制を目的として、特許文献1には、冷媒の流れを遮断する流れ遮断装置と、冷媒の漏洩を検知する冷媒漏れ検知装置とを備える空気調和機が開示されている。特許文献1は、冷媒漏れ検知装置によって冷媒の漏洩が検知された場合、室外機に設けられた電磁膨張弁を閉じ、室内機に流れる冷媒を室外機に回収して、その後流れ遮断装置を閉じて、室外機に冷媒を保持する。これにより、特許文献1は、冷媒が室内に流出することを抑制しようとするものである。
特開2000−97527号公報
このように、特許文献1に開示された空気調和機は、圧縮機の吸入側にアキュムレータが設けられた場合、電磁膨張弁が閉じられても、室内機に流れる冷媒は、アキュムレータではなく、電磁膨張弁の上流側に位置する室外熱交換器に主に回収される。概して、アキュムレータの冷媒貯留容積の方が、室外熱交換器の冷媒貯留容積よりも大きい。このため、アキュムレータの容積を活用しなければ、室内機に流れる冷媒を充分に回収することができない。従って、冷媒を回収する上で、アキュムレータの容積を充分に活用することが望まれている。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒を回収する上で、アキュムレータの容積を充分に活用する空気調和装置を提供するものである。
本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器、膨張部、負荷側熱交換器及びアキュムレータが配管により接続される回路と、熱源側熱交換器と膨張部との間と、アキュムレータの上流側とを接続するバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管に流れる冷媒の流量を調整するバイパス開閉装置と、冷媒が漏洩したことを検出する漏洩検出部と、流路切替装置を切り替えて、熱源側熱交換器が凝縮器として作用する冷房運転と、熱源側熱交換器が蒸発器として作用する暖房運転とを切り替える制御部と、を備え、制御部は、漏洩検出部によって冷媒が漏洩したことが検出された場合、圧縮機の吐出側と熱源側熱交換器とが接続されるように流路切替装置を切り替え、膨張部を閉じ、バイパス開閉装置を開く第1の制御手段と、第1の制御手段の動作後、圧縮機の吐出側と負荷側熱交換器とが接続されるように流路切替装置を切り替え、圧縮機を停止させる第2の制御手段と、を有する。
本発明によれば、第1の制御手段が、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置を切り替え膨張部を閉じてバイパス開閉装置を開くため、室内機に流れる冷媒は、アキュムレータに回収される。その後、第2の制御手段が、暖房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置を切り替えるため、アキュムレータの上流側と熱源側熱交換器とが接続される。従って、アキュムレータの上流側から負荷側熱交換器に向けて冷媒が流れずに済む。また、第2の制御手段が、圧縮機を停止させるため、冷媒がアキュムレータの下流側から圧縮機を通過しない。このため、冷媒を主にアキュムレータに閉じ込めることができる。以上より、冷媒を回収する上で、アキュムレータの容積を充分に活用することができる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1を示す回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の制御部40を示すブロック図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の冷房運転時の冷媒の流れを示す回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の暖房運転時の冷媒の流れを示す回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1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1の冷房運転時の第1の制御手段41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1の第2の制御手段42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1の暖房運転時の第1の制御手段41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の変形例に係る空気調和装置100を示す回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200を示す回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の制御部240を示すブロック図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の冷房運転時の冷媒の流れを示す回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200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200の後段制御手段241b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300を示す回路図である。
実施の形態1.
以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1を示す回路図である。この図1に基づいて、空気調和装置1について説明する。図1に示すように、空気調和装置1は、例えば1台の室外機2と2台の室内機3a,3bとを備えており、室外機2と2台の室内機3a,3bとは、それぞれ冷媒主管8によって接続されている。空気調和装置1は、例えば冷凍サイクルを利用して空気の調和を行うビル用マルチエアコンである。空気調和装置1は、例えば2台の室内機3a,3bのいずれもが冷房運転を行う冷房運転モードと、2台の室外機2のいずれもが暖房運転を行う暖房運転モードとを有し、いずれか一方のモードが選択される。なお、室外機2は、1台である場合について例示しているが、2台以上でもよい。また、室内機3a,3bは、2台である場合について例示しているが、1台でもよいし3台以上でもよい。
(室外機2,室内機3a,3b)
室外機2は、室外に設置されるものであり、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、熱源側送風機13、アキュムレータ17、バイパス配管20、バイパス開閉装置21、漏洩検出部30、吐出温度検出部33及び制御部40を有している。室内機3aは、膨張部14a、負荷側熱交換器15a、負荷側送風機16a、第1の熱交換温度検出部34a、第2の熱交換温度検出部35a及び室内温度検出部36aを有している。また、室内機3bは、膨張部14b、負荷側熱交換器15b、負荷側送風機16b、第1の熱交換温度検出部34b、第2の熱交換温度検出部35b及び室内温度検出部36bを有している。ここで、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、膨張部14a,14b、負荷側熱交換器15a,15b及びアキュムレータ17が配管5により接続されて冷媒が流れる冷媒回路4が構成されている。なお、冷媒回路4は、本発明の回路に相当する。
(圧縮機10,流路切替装置11)
圧縮機10は、低温低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。圧縮機10は、例えば容量を制御することができるインバータ圧縮機である。なお、圧縮機10が2台以上設けられてもよい。流路切替装置11は、圧縮機10の吐出側に接続された冷媒配管7、アキュムレータ17に接続された冷媒配管7、熱源側熱交換器12に接続された冷媒配管7及び負荷側熱交換器15a,15bに接続された冷媒主管8と接続する冷媒配管7を接続するものである。流路切替装置11は、冷媒回路4において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。流路切替装置11は、圧縮機10から吐出された冷媒が熱源側熱交換器12に流れる(図1の実線)か負荷側熱交換器15a,15bに流れる(図1の破線)かを切り替えるものであり、これにより、冷房運転及び暖房運転のいずれもが行われる。
(熱源側熱交換器12,熱源側送風機13)
熱源側熱交換器12は、流路切替装置11と膨張部14a,14bとの間の冷媒配管7に接続されており、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換するものである。熱源側熱交換器12は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。熱源側送風機13は、熱源側熱交換器12の近傍に設けられ、熱源側熱交換器12に室外空気を送るファンである。アキュムレータ17は、圧縮機10の吸入側の冷媒配管7に接続されており、ガス状態の冷媒のみが圧縮機10に流入するように、圧縮機10に吸入される冷媒のうち液状態の冷媒を貯留するものである。
(バイパス配管20,バイパス開閉装置21)
バイパス配管20は、熱源側熱交換器12と膨張部14a,14bとの間と、アキュムレータ17の上流側とを接続する配管である。バイパス開閉装置21は、バイパス配管20に設けられ、バイパス配管20に流れる冷媒の流量を調整するものである。バイパス開閉装置21は、例えば開度が調整できない電磁弁等であるが、冷媒が流れる流路(図示せず)の開口面積が変化して開度が調整される電子膨張弁であってもよい。なお、本実施の形態1では、冷媒配管7とバイパス配管20とが、室外機2の内部で接続されている場合について例示しているが、冷媒配管7とバイパス配管20とは、室外機2の外で接続されていてもよい。
(膨張部14a,14b)
膨張部14a,14bは、熱源側熱交換器12と負荷側熱交換器15a,15bとの間の冷媒主管8に接続されており、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部14a,14bは、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。
(負荷側熱交換器15a,15b,負荷側送風機16a,16b)
負荷側熱交換器15a,15bは、膨張部14a,14bと流路切替装置11との間の冷媒主管8に接続されており、例えば室内空気と冷媒との間で熱交換するものである。負荷側熱交換器15a,15bは、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。負荷側送風機16a,16bは、負荷側熱交換器15a,15bの近傍に設けられ、負荷側熱交換器15a,15bに室内空気を送るファンである。
(漏洩検出部30)
漏洩検出部30は、冷媒回路4において、冷媒が漏洩したことを検出するものである。本実施の形態1では、漏洩検出部30は、吐出圧力検出部31及び吸入圧力検出部32を有している。なお、漏洩検出部30は、吐出圧力検出部31及び吸入圧力検出部32以外の各センサとしてもよく、ガスセンサ等としてもよい。
(吐出圧力検出部31,吸入圧力検出部32)
吐出圧力検出部31は、圧縮機10の吐出側と流路切替装置11とを接続する冷媒配管7に設けられており、圧縮機10によって圧縮されて吐出される高温高圧状態の冷媒の圧力を検出するものである。吸入圧力検出部32は、アキュムレータ17と流路切替装置11とを接続する冷媒配管7に設けられており、圧縮機10に吸入される低温低圧状態の冷媒の圧力を検出するものである。冷媒が漏洩した場合、配管5に流れる冷媒の量が減るため、圧縮機10及び膨張部14a,14bの動作に支障をきたす。これにより、圧縮機10から吐出される冷媒の吐出圧力が低下し、また、圧縮機10に吸入される冷媒の吸入圧力が上昇する。即ち、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値未満の場合に、冷媒が漏洩していると判断される。また、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値より大きい場合、冷媒が漏洩していると判断される。
(吐出温度検出部33)
吐出温度検出部33は、圧縮機10の吐出側と流路切替装置11とを接続する冷媒配管7に設けられており、圧縮機10によって圧縮されて吐出される高温高圧状態の冷媒の温度を検出するものである。吐出温度検出部33は、例えばサーミスタである。
(第1の熱交換温度検出部34a,34b)
第1の熱交換温度検出部34a,34bは、膨張部14a,14bと負荷側熱交換器15a,15bとを接続する冷媒主管8に設けられており、冷媒主管8に流れる冷媒の温度を検出するものである。即ち、第1の熱交換温度検出部34a,34bは、冷房運転時に負荷側熱交換器15a,15bに流入する冷媒の温度を検出するものであり、暖房運転時に負荷側熱交換器15a,15bから流出する冷媒の温度を検出するものである。第1の熱交換温度検出部34a,34bは、例えばサーミスタである。
(第2の熱交換温度検出部35a,35b)
第2の熱交換温度検出部35a,35bは、負荷側熱交換器15a,15bと流路切替装置11とを接続する冷媒主管8に設けられており、冷媒主管8に流れる冷媒の温度を検出するものである。即ち、第2の熱交換温度検出部35a,35bは、冷房運転時に負荷側熱交換器15a,15bから流出する冷媒の温度を検出するものであり、暖房運転時に負荷側熱交換器15a,15bに流入する冷媒の温度を検出するものである。第2の熱交換温度検出部35a,35bは、例えばサーミスタである。
(室内温度検出部36a,36b)
室内温度検出部36a,36bは、負荷側熱交換器15a,15bにおいて空気が吸い込まれる吸込み部(図示せず)に設けられており、負荷側熱交換器15a,15bに吸い込まれる室内空気の温度を検出するものである。室内温度検出部36a,36bは、例えばサーミスタである。
(冷媒)
冷媒回路4に流れる冷媒は、二酸化炭素、炭化水素又はヘリウムといった自然冷媒としてもよいし、R410A、R32、R407C、R404A又はHFO1234yfの冷媒としてもよい。
(制御部40)
制御部40は、空気調和装置1の全体の制御をおこなうものであり、例えばマイコン及びドライバである。制御部40は、吐出圧力検出部31、吸入圧力検出部32、吐出温度検出部33、第1の熱交換温度検出部34a,34b、第2の熱交換温度検出部35a,35b及び室内温度検出部36a,36bの検出結果及びリモートコントローラ(図示せず)からの指示に基づいて、圧縮機10の駆動周波数、熱源側送風機13の回転数、負荷側送風機16a,16bの回転数、流路切替装置11の切り替え、膨張部14a,14bの開度、バイパス開閉装置21の開閉動作を制御する。これにより、冷房運転モード又は暖房運転モードが実施される。なお、制御部40は、室外機2に設けられている場合について例示しているが、室外機2及び室内機3a,3bの両方にユニット毎に設けられていてもよく、室内機3a,3bのみに設けられていてもよい。
また、制御部40は、冷房運転時に、第1の熱交換温度検出部34a,34bによって検出された温度と第2の熱交換温度検出部35a,35bによって検出された温度との差分として得られるスーパーヒート、即ち過熱度が一定となるように膨張部14a,14bの開度を制御する。また、制御部40は、暖房運転時に、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力から算出される冷媒の飽和液の温度と第1の熱交換温度検出部34a,34bによって検出された温度との差分として得られるサブクール、即ち過冷却度が一定となるように膨張部14a,14bの開度を制御する。
図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の制御部40を示すブロック図である。図2に示すように、制御部40は、第1の制御手段41と第2の制御手段42とを有している。
(第1の制御手段41)
第1の制御手段41は、漏洩検出部30によって冷媒が漏洩したことが検出された場合、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12とが接続されるように流路切替装置11を切り替え、膨張部14a,14bを閉じ、バイパス開閉装置21を開くものである。このように、第1の制御手段41は、ポンプダウン機能を有しており、これにより、室内機3a,3bに滞留する冷媒を、室外機2に回収する。なお、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12とが接続されるように流路切替装置11を切り替えるということは、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替えるということである。
ここで、漏洩検出部30は、上記のとおり、吐出圧力検出部31及び吸入圧力検出部32を有しており、吐出圧力検出部31及び吸入圧力検出部32によって冷媒の漏洩が検出されるが、第1の制御手段41は、吐出圧力検出部31及び吸入圧力検出部32以外のセンサの外部信号又は検出結果に基づいて、冷媒の漏洩を検出してもよい。なお、膨張部14a,14bの開度は、全閉ではなく、全閉に近い開度とされてもよい。
また、第1の制御手段41は、圧縮機10の動作周波数を、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満に設定するものである。膨張部14a,14bが閉じられたとき、圧縮機10の動作周波数が大きいと、冷凍サイクルの圧力が急激に変化し、異常停止等が発生するおそれがある。このため、圧縮機10の動作周波数を、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満に設定することによって、冷凍サイクルの圧力が過剰に上昇することを抑制している。
更に、第1の制御手段41は、圧縮機10の動作周波数を、圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御するものである。圧縮機10の動作周波数が小さいと、ポンプダウンの効果が小さくなり、室内機3a,3bから室外機2に流れる冷媒の流量が減る。このため、圧縮機10の動作周波数はある程度大きいことが好ましい。圧縮機10の動作周波数を、圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御することによって、冷凍サイクルの高圧が過剰に高くなることを抑制することができる。
また、第1の制御手段41は、熱源側送風機13の回転数を予め設定された設定回転数に制御する。ここで、設定回転数は、熱源側送風機13の最大回転数又は最大回転数に近い回転数であることが好ましい。熱源側送風機13の回転数が大きいことによって、熱源側熱交換器12において冷媒が凝縮し易くなり、圧縮機10の吐出圧力が上昇することを抑制することができる。
更に、第1の制御手段41は、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が予め設定された吐出圧力閾値以上となった場合に終了する。ここで、吐出圧力閾値は、圧縮機10の運転時に許容される最大圧力又は最大圧力に近い圧力であることが好ましい。このように、吐出圧力閾値が可及的に高い値にされることによって、第1の制御手段41の動作中に、多くの冷媒が室内機3a,3bから室外機2に移動する。このため、室内機3a,3bから室内に漏洩する冷媒の量を減らすことができる。
また、第1の制御手段41は、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が予め設定された吸入圧力閾値以下となった場合にも終了する。ここで、吸入圧力閾値は、圧縮機10の運転時に許容される最小圧力又は最小圧力に近い圧力であることが好ましい。このように、吸入圧力閾値が可及的に低い値にされることによって、第1の制御手段41の動作中に、多くの冷媒が室内機3a,3bから室外機2に移動する。このため、室内機3a,3bから室内に漏洩する冷媒の量を減らすことができる。なお、圧縮機10の動作周波数を、吐出圧力が吐出圧力目標値となるように制御する場合、吸入圧力が吸入圧力閾値以下となった場合にのみ、第1の制御手段41が終了する。また、第1の制御手段41は、冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が予め設定された時間閾値以上となった場合に終了するように構成されてもよい。
(第2の制御手段42)
第2の制御手段42は、第1の制御手段41の動作後、圧縮機10の吐出側と負荷側熱交換器15a,15bとが接続されるように流路切替装置11を切り替え、圧縮機10を停止させるものである。第2の制御手段42は、第1の制御手段41によって室外機2に回収された冷媒を室外機2に閉じ込める機能を有している。なお、圧縮機10の吐出側と負荷側熱交換器15a,15bとが接続されるように流路切替装置11を切り替えるということは、暖房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替えるということである。
また、第2の制御手段42は、流路切替装置11を切り替えた後で且つ圧縮機10を停止させる前に、バイパス開閉装置21を閉じるものである。なお、第2の制御手段42は、膨張部14a,14bが開いている場合、膨張部14a,14bを全閉にするものである。更に、第2の制御手段42は、熱源側送風機13を停止するものである。
なお、制御部40は、漏洩検出部30によって冷媒が漏洩したことが検出された場合、第2の制御手段42が圧縮機10を停止するまで、負荷側送風機16a,16bの運転を継続するものである。このとき、制御部40は、負荷側送風機16a,16bの回転数を、最大回転数又は最大回転数に近い回転数に設定する。冷媒の漏洩が検出されているとき、室内機3a,3b内の負荷側熱交換器15a,15bは圧力が極めて低い状態になる。このため、空気中の水分が冷却され、室内機3a,3b内の負荷側熱交換器15a,15b及び室内機3a,3b内の配管5が凍結するおそれがある。凍結によって、冷媒漏洩の原因となる配管5のピンホールが拡大し、また新たな冷媒漏洩が発生するおそれがある。制御部40は、負荷側送風機16a,16bの回転数を、最大回転数又は最大回転数に近い回転数に設定することにより、室内機3a,3b内の凍結を抑制して、新たな冷媒漏洩が発生することを抑制している。
(運転モード)
次に、空気調和装置1の運転モードについて説明する。前述の如く、空気調和装置1は、運転モードとして、冷房運転モード及び暖房運転モードを有している。冷房運転は、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、それぞれの膨張部14a,14b、それぞれの負荷側熱交換器15a,15b、流路切替装置11、アキュムレータ17の順に冷媒が流れ、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて室内空気が冷媒と熱交換されて、各室内が冷却されるものである。暖房運転は、圧縮機10、流路切替装置11、それぞれの負荷側熱交換器15a,15b、それぞれの膨張部14a,14b、熱源側熱交換器12、流路切替装置11、アキュムレータ17の順に冷媒が流れ、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて室内空気が冷媒と熱交換されて、各室内が加熱されるものである。
(冷房運転)
図3は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の冷房運転時の冷媒の流れを示す回路図である。次に、空気調和装置1の各運転モードの動作について説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転では、流路切替装置11によって、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12とが接続され、バイパス開閉装置21は閉じている。なお、バイパス開閉装置21が電子膨張弁である場合は、冷凍サイクルの運転状態、例えば冷房能力等が影響を受けない程度の開度、例えば全閉又は全閉に近い開度に設定される。図3の実線矢印で示すように、冷房運転において、圧縮機10に吸入された冷媒は、圧縮機10によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置11を通過して、凝縮器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、熱源側熱交換器12において、熱源側送風機13によって送風された室外空気と熱交換されて凝縮液化する。凝縮された液状態の冷媒は、各室内機3a,3bに流入する。
各室内機3a,3bにおいて冷媒は、それぞれの膨張部14a,14bに流入し、それぞれの膨張部14a,14bにおいて膨張及び減圧されて低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用するそれぞれの負荷側熱交換器15a,15bに流入し、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて、負荷側送風機16a,16bによって送風された室内空気と熱交換されて蒸発ガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、各室内において冷房が実施される。蒸発した低温低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置11を通過して、アキュムレータ17に流入する。アキュムレータ17に流入した冷媒のうち、液状態の冷媒がアキュムレータ17に貯留され、ガス状態の冷媒が圧縮機10に吸入される。
(暖房運転)
図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の暖房運転時の冷媒の流れを示す回路図である。次に、暖房運転について説明する。暖房運転では、流路切替装置11によって、アキュムレータ17と負荷側熱交換器15a,15bとが接続され、バイパス開閉装置21は閉じている。なお、バイパス開閉装置21が電子膨張弁である場合は、冷凍サイクルの運転状態、例えば冷房能力等が影響を受けない程度の開度、例えば全閉又は全閉に近い開度に設定される。図4の実線矢印で示すように、暖房運転において、圧縮機10に吸入された冷媒は、圧縮機10によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置11を通過して、各室内機3a,3bに流入する。各室内機3a,3bにおいて冷媒は、凝縮器として作用するそれぞれの負荷側熱交換器15a,15bに流入し、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて、負荷側送風機16a,16bによって送風された室内空気と熱交換されて凝縮液化する。このとき、室内空気が暖められ、各室内において暖房が実施される。
凝縮された液状態の冷媒は、それぞれの膨張部14a,14bにおいて膨張及び減圧されて低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、熱源側熱交換器12において、熱源側送風機13によって送風された室外空気と熱交換されて蒸発ガス化する。蒸発した低温低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置11を通過して、アキュムレータ17に流入する。アキュムレータ17に流入した冷媒のうち、液状態の冷媒がアキュムレータ17に貯留され、ガス状態の冷媒が圧縮機10に吸入される。
(冷媒漏洩時の動作)
図5は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の動作を示すフローチャートである。次に、冷媒が漏洩した場合の空気調和装置1の動作について説明する。図5に示すように、先ず、漏洩検出部30によって冷媒が漏洩したことが検出されたか否かが判断される(ステップST1)。冷媒の漏洩が検出されていない場合(ステップST1のNo)、制御が終了する。一方、冷媒の漏洩が検出された場合(ステップST1のYes)、室内機3a,3bに滞留する冷媒を室外機2に回収するポンプダウン機能を有する第1の制御手段41が実行される(ステップST2)。第1の制御手段41が実行された後、室外機2に回収された冷媒を室外機2に閉じ込める機能を有する第2の制御手段42が実行される(ステップST3)。
ここで、冷房運転時の第1の制御手段41の動作を図6を用いて説明し、冷房運転時の第2の制御手段42の動作を図7を用いて説明する。また、暖房運転時の第1の制御手段41の動作を図8を用いて説明し、暖房運転時の第2の制御手段42の動作を図7を用いて説明する。更に、空気調和装置1が停止している停止時の第1の制御手段41の動作を図8を用いて説明し、停止時の第2の制御手段42の動作を図7を用いて説明する。
(冷房運転時の動作)
図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の冷房運転時の第1の制御手段41の動作を示すフローチャートである。次に、冷房運転時において冷媒が漏洩した場合の空気調和装置1の動作について説明する。冷媒の漏洩が検出されると、第1の制御手段41の動作が開始する。図6に示すように、流路切替装置11は切り替えられず維持される(ステップST11)。ここで、圧縮機10の運転は継続される(ステップST12)が、圧縮機10の動作周波数は、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満で且つ圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御される。
次に、膨張部14a,14bが全閉とされる(ステップST13)。このとき、膨張部14a,14bの開度は、全閉に限らず全閉に近い開度とされてもよい。そして、バイパス開閉装置21が開かれる(ステップST14)。次に、熱源側送風機13の回転数が設定回転数に制御される(ステップST15)。吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値未満、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値未満、及び冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が時間閾値未満である場合(ステップST16のNo)、ステップST16に戻る。一方、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値以上、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値以上、又は、冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が時間閾値以上のいずれか一つの条件が満たされた場合(ステップST16のYes)、第1の制御手段41の動作が終了する。なお、ステップST11からステップST15は順不同である。
膨張部14a,14bが全閉とされることによって、冷房運転時における膨張部14a,14bの下流側に位置する負荷側熱交換器15a,15b等に滞留する冷媒は、室外機2に流れ、アキュムレータ17に貯留される。ここで、バイパス開閉装置21が開かれていることによって、冷媒は、熱源側熱交換器12に貯留されるよりも、バイパス配管20を通って、アキュムレータ17に貯留され易い。また、膨張部14a,14bが全閉とされているため、熱源側熱交換器12を通過した冷媒は、室内機3a,3bにはほとんど流れず、バイパス配管20に主に流入する。これにより、冷媒の多くは、アキュムレータ17に貯留され、冷媒の一部が熱源側熱交換器12に貯留される。このように、第1の制御手段41によって、負荷側熱交換器15a,15b及び低圧側の冷媒主管8に滞留する液冷媒の量が減るため、室内に漏洩する冷媒量を低減することができる。
図7は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の第2の制御手段42の動作を示すフローチャートである。図7に示すように、図6に示す第1の制御手段41の動作が終了した後、暖房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11が切り替えられる(ステップST21)。流路切替装置11が四方弁等の冷媒回路4内の圧力差を駆動源とするものである場合、圧縮機10を停止させる前に流路切替装置11を暖房運転時の冷媒の流れとなるように切り替える必要がある。次に、膨張部14a,14bが開かれていれば、膨張部14a,14bが全閉とされる(ステップST22)。その後、バイパス開閉装置21が閉じられる(ステップST23)。そして、圧縮機10が停止され(ステップST24)、熱源側送風機13が停止される(ステップST25)。ここで、熱源側送風機13の停止を、圧縮機10の停止よりも後にすることによって、熱源側熱交換器12の熱交換量が減って高圧が過剰に上昇することを抑制することができる。そして、第2の制御手段42の動作が終了する。なお、ステップST22からステップST24は順不同である。
暖房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11が切り替えられることによって、アキュムレータ17の上流側と熱源側熱交換器12とが接続される。従って、アキュムレータ17の上流側から負荷側熱交換器15a,15bに向けて冷媒が流れずに済む。また、圧縮機10を停止させるため、冷媒がアキュムレータ17の下流側から圧縮機10を通過しない。このため、冷媒の多くをアキュムレータ17に閉じ込めることができる。ここで、冷媒の一部は、熱源側熱交換器12、室外機2の冷媒配管7及び高圧側の冷媒主管8に閉じ込められる。これにより、室内に漏洩する冷媒量を更に低減することができる。
(暖房運転時の動作)
図8は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置1の暖房運転時の第1の制御手段41の動作を示すフローチャートである。次に、暖房運転時において冷媒が漏洩した場合の空気調和装置1の動作について説明する。冷媒の漏洩が検出されると、第1の制御手段41の動作が開始する。図8に示すように、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11が切り替えられる(ステップST31)。流路切替装置11が四方弁等の冷媒回路4内の圧力差を駆動源とするものである場合、圧縮機10が運転しているときに流路切替装置11を冷房運転時の冷媒の流れとなるように切り替える必要がある。ここで、圧縮機10の運転は継続される(ステップST32)が、圧縮機10の動作周波数は、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満で且つ圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御される。
次に、膨張部14a,14bが全閉とされる(ステップST33)。このとき、膨張部14a,14bの開度は、全閉に限らず全閉に近い開度とされてもよい。そして、バイパス開閉装置21が開かれる(ステップST34)。次に、熱源側送風機13の回転数が設定回転数に制御される(ステップST35)。吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値未満、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値未満、及び冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が時間閾値未満である場合(ステップST36のNo)、ステップST36に戻る。一方、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値以上、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値以上、又は、冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が時間閾値以上のいずれか一つの条件が満たされた場合(ステップST36のYes)、第1の制御手段41の動作が終了する。なお、ステップST32からステップST35は順不同である。
膨張部14a,14bが全閉とされることによって、冷房運転時における膨張部14a,14bの下流側に位置する負荷側熱交換器15a,15b等に滞留する冷媒は、室外機2に流れ、アキュムレータ17に貯留される。ここで、バイパス開閉装置21が開かれていることによって、冷媒は、熱源側熱交換器12に貯留されるよりも、バイパス配管20を通って、アキュムレータ17に貯留され易い。ここで、膨張部14a,14bが全閉とされているため、熱源側熱交換器12を通過した冷媒は、室内機3a,3bにはほとんど流れず、バイパス配管20に主に流入する。これにより、冷媒の多くは、アキュムレータ17に貯留され、冷媒の一部が熱源側熱交換器12に貯留される。このように、暖房運転が実行されている場合にも、第1の制御手段41によって、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11が切り替えられる。これにより、冷房運転が実行されている場合と同様に、負荷側熱交換器15a,15b及び低圧側の冷媒主管8に滞留する液冷媒の量が減るため、室内に漏洩する冷媒量を低減することができる。
図8に示す第1の制御手段41の動作が終了した後、第2の制御手段42の動作が開始するが、第2の制御手段42の動作は、図7に示す冷房運転時の第2の制御手段42の動作と同様であるため、説明を省略する。
(停止モード時の動作)
次に、空気調和装置1が停止している停止モードのときに、冷媒が漏洩した場合の空気調和装置1の動作について説明する。冷媒の漏洩が検出されると、第1の制御手段41の動作が開始するが、第1の制御手段41の動作は、図8に示す暖房運転時の第1の制御手段41の動作と同様であるため、説明を省略する。なお、停止モード時には、圧縮機10が停止しており冷媒回路4内の圧力が一定であるため、差圧を利用して駆動する機器の動作は、圧縮機10を動作させて冷媒回路4内に圧力差を生じさせた後に行う必要がある。
停止モード時において、空気調和装置内に滞留する液冷媒の位置は、室内外の温度条件及び空気調和装置の停止からの経過時間等に依存するため、定まらない。図8に示す第1の制御手段41の動作が実行されることによって、少なくとも負荷側熱交換器15a,15bに含まれる液冷媒の割合を低下させることができるため、室内に漏洩する冷媒量を低減することができる。図8に示す第1の制御手段41の動作が終了した後、第2の制御手段42の動作が開始するが、第2の制御手段42の動作は、図7に示す冷房運転時の第2の制御手段42の動作と同様であるため、説明を省略する。なお、室内機3a,3bがサーモオフ設定温度に到達して圧縮機10が停止しているサーモオフ時においても、停止モード時と同様の動作が実行されることによって、停止モード時に得られる効果と同様の効果を得ることができる。
本実施の形態1によれば、第1の制御手段41が、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替え、膨張部14a,14bを閉じて、バイパス開閉装置21を開くため、室内機3a,3bに流れる冷媒は、アキュムレータ17に回収される。その後、第2の制御手段42が、暖房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替えるため、アキュムレータ17の上流側と熱源側熱交換器12とが接続される。従って、アキュムレータ17の上流側から負荷側熱交換器15a,15bに向けて冷媒が流れずに済む。また、第2の制御手段42が、圧縮機10を停止させるため、冷媒がアキュムレータ17の下流側から圧縮機10を通過しない。このため、冷媒を主にアキュムレータ17に閉じ込めることができる。以上より、冷媒を回収する上で、アキュムレータ17の容積を充分に活用することができる。概して、アキュムレータ17の冷媒貯留容積の方が、熱源側熱交換器12の冷媒貯留容積よりも2倍ほど大きい。本実施の形態1は、アキュムレータ17の容積を充分に活用することができるため、冷媒を回収する量を増加させることができる。
(変形例)
図9は、本発明の実施の形態1の変形例に係る空気調和装置100を示す回路図である。次に、本実施の形態1の変形例に係る空気調和装置100について説明する。変形例は、内部熱交換器101を備えている点で、実施の形態1と相違する。図9に示すように、内部熱交換器101は、熱源側熱交換器12と膨張部14a,14bとを接続する配管5に流れる冷媒と、バイパス配管20に流れる冷媒とを熱交換する。内部熱交換器101は、冷房運転時に室外機2から流出する冷媒のサブクールを大きくする機能を有する。内部熱交換器101は、冷房運転時における熱源側熱交換器12の下流側に配置され、内部熱交換器101の下流側から分岐するバイパス配管20を用いて構成される。
ここで、バイパス開閉装置21は、バイパス配管20における内部熱交換器101の上流側に設けられており、冷媒が流れる流路(図示せず)の開口面積が変化して開度が調整される電子膨張弁である。これにより、内部熱交換器101の出口側に流れる冷媒のサブクールを制御することができる。なお、内部熱交換器101は、室外機2の内部に設置される場合について例示しているが、熱源側熱交換器12と膨張部14a,14bとの間の位置であれば、室外機2の外に設置されてもよい。
冷房運転時に熱源側熱交換器12で生成された高圧の液冷媒の一部がバイパス配管20に流入し、バイパス配管20に流入した冷媒がバイパス開閉装置21によって減圧され低温低圧の二相冷媒となる。内部熱交換器101は、冷媒配管7に流れる高圧の液冷媒と、バイパス配管20に流れる低温低圧の二相冷媒とを熱交換して、サブクールが大きい冷媒を冷媒主管8に流出させる。変形例のように、内部熱交換器101を有していても、実施の形態1と同様の効果を奏する。
実施の形態2.
図10は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200を示す回路図である。本実施の形態2は、開閉装置222を備えている点で、実施の形態1の変形例と相違する。本実施の形態2では、実施の形態1と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図10に示すように、開閉装置222は、熱源側熱交換器12と膨張部14a,14bとを接続する配管5に設けられ、冷媒の流量を調整する。開閉装置222は、例えば開度が調整できない電磁弁等であるが、冷媒が流れる流路(図示せず)の開口面積が変化して開度が調整される電子膨張弁であってもよい。なお、開閉装置222は、室外機2の内部に設置される場合について例示しているが、熱源側熱交換器12と膨張部14a,14bとの間の位置であれば、室外機2の外に設置されてもよい。
図11は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の制御部240を示すブロック図である。図11に示すように、第1の制御手段241は、前段制御手段241aと後段制御手段241bとを有している。なお、第2の制御手段42の動作は、実施の形態1の動作と同様であるため、説明を省略する。
(前段制御手段241a)
前段制御手段241aは、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12とが接続されるように流路切替装置11を切り替え、膨張部14a,14bを閉じ、バイパス開閉装置21を開くものである。このように、前段制御手段241aは、ポンプダウン機能を有しており、これにより、室内機3a,3bに滞留する冷媒を、室外機2に回収する。なお、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12とが接続されるように流路切替装置11を切り替えるということは、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替えるということである。前段制御手段241aは、実施の形態1の第1の制御手段41と同様の機能を有する。
(後段制御手段241b)
後段制御手段241bは、前段制御手段241aの動作後、開閉装置222を閉じるものである。このように、後段制御手段241bは、追加ポンプダウン機能を有しており、これにより、冷房運転時における高圧側の冷媒主管8に滞留する冷媒を、室外機2に回収する。また、後段制御手段241bは、圧縮機10の動作周波数を、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満に設定するものである。膨張部14a,14bが閉じられたとき、圧縮機10の動作周波数が大きいと、冷凍サイクルの圧力が急激に変化し、異常停止等が発生するおそれがある。このため、圧縮機10の動作周波数を、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満に設定することによって、冷凍サイクルの圧力が過剰に上昇することを抑制している。
更に、後段制御手段241bは、圧縮機10の動作周波数を、圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御するものである。圧縮機10の動作周波数が小さいと、ポンプダウンの効果が小さくなり、室内機3a,3bから室外機2に流れる冷媒の流量が減る。このため、圧縮機10の動作周波数はある程度大きいことが好ましい。圧縮機10の動作周波数を、圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御することによって、冷凍サイクルの高圧が過剰に高くなることを抑制することができる。
また、後段制御手段241bは、熱源側送風機13の回転数を予め設定された設定回転数に制御する。ここで、設定回転数は、熱源側送風機13の最大回転数又は最大回転数に近い回転数であることが好ましい。熱源側送風機13の回転数が大きいことによって、熱源側熱交換器12において冷媒が凝縮し易くなり、圧縮機10の吐出圧力が上昇することを抑制することができる。
更に、後段制御手段241bは、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が予め設定された吐出圧力閾値以上となった場合に終了する。ここで、吐出圧力閾値は、圧縮機10の運転時に許容される最大圧力又は最大圧力に近い圧力であることが好ましい。このように、吐出圧力閾値が可及的に高い値にされることによって、第1の制御手段41の動作中に、多くの冷媒が室内機3a,3bから室外機2に移動する。このため、室内機3a,3bから室内に漏洩する冷媒の量を減らすことができる。
また、後段制御手段241bは、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が予め設定された吸入圧力閾値以下となった場合にも終了する。ここで、吸入圧力閾値は、圧縮機10の運転時に許容される最小圧力又は最小圧力に近い圧力であることが好ましい。このように、吸入圧力閾値が可及的に低い値にされることによって、第1の制御手段41の動作中に、多くの冷媒が室内機3a,3bから室外機2に移動する。このため、室内機3a,3bから室内に漏洩する冷媒の量を減らすことができる。なお、圧縮機10の動作周波数を、吐出圧力が吐出圧力目標値となるように制御する場合、吸入圧力が吸入圧力閾値以下となった場合にのみ、後段制御手段241bが終了する。また、後段制御手段241bは、冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が予め設定された時間閾値以上となった場合に終了するように構成されてもよい。
(運転モード)
次に、空気調和装置200の運転モードについて説明する。冷房運転は、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、開閉装置222、内部熱交換器101、それぞれの膨張部14a,14b、それぞれの負荷側熱交換器15a,15b、流路切替装置11、アキュムレータ17の順に冷媒が流れ、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて室内空気が冷媒と熱交換されて、各室内が冷却されるものである。また、内部熱交換器101から流出した冷媒の一部は、バイパス配管20に流入し、バイパス開閉装置21、内部熱交換器101、アキュムレータ17の順に流れる。暖房運転は、圧縮機10、流路切替装置11、それぞれの負荷側熱交換器15a,15b、それぞれの膨張部14a,14b、内部熱交換器101、開閉装置222、熱源側熱交換器12、流路切替装置11、アキュムレータ17の順に冷媒が流れ、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて室内空気が冷媒と熱交換されて、各室内が加熱されるものである。
(冷房運転)
図12は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の冷房運転時の冷媒の流れを示す回路図である。次に、空気調和装置200の各運転モードの動作について説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転では、流路切替装置11によって、圧縮機10の吐出側と熱源側熱交換器12とが接続され、開閉装置222は開かれ、バイパス開閉装置21は所定の開度で開かれている。図12の実線矢印で示すように、冷房運転において、圧縮機10に吸入された冷媒は、圧縮機10によって圧縮されて高温高圧のガス状態で吐出する。圧縮機10から吐出された高温高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置11を通過して、凝縮器として作用する熱源側熱交換器12に流入し、熱源側熱交換器12において、熱源側送風機13によって送風された室外空気と熱交換されて凝縮液化する。凝縮された液状態の冷媒は、開閉装置222を通過し、内部熱交換器101においてバイパス配管20に流れる冷媒と熱交換されてサブクールが大きくされて、各室内機3a,3bに流入する。なお、開閉装置222は開かれているため、冷媒の流れを阻害しない。
各室内機3a,3bにおいて冷媒は、それぞれの膨張部14a,14bに流入し、それぞれの膨張部14a,14bにおいて膨張及び減圧されて低温低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用するそれぞれの負荷側熱交換器15a,15bに流入し、それぞれの負荷側熱交換器15a,15bにおいて、負荷側送風機16a,16bによって送風された室内空気と熱交換されて蒸発ガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、各室内において冷房が実施される。蒸発した低温低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置11を通過して、アキュムレータ17に流入する。アキュムレータ17に流入した冷媒のうち、液状態の冷媒がアキュムレータ17に貯留され、ガス状態の冷媒が圧縮機10に吸入される。ここで、内部熱交換器101から流出した冷媒の一部は、バイパス配管20に流入し、バイパス開閉装置21によって減圧されて内部熱交換器101に流入する。内部熱交換器101に流入した冷媒は、内部熱交換器101において冷媒配管7に流れる冷媒と熱交換された後にアキュレータに流入する。
(暖房運転)
次に、暖房運転について説明する。暖房運転では、流路切替装置11によって、アキュムレータ17と負荷側熱交換器15a,15bとが接続され、開閉装置222は開かれ、バイパス開閉装置21は閉じている。即ち、暖房運転は、実施の形態1と同様の暖房運転であるため、説明を省略する。
(冷媒漏洩時の動作)
図13は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の動作を示すフローチャートである。次に、冷媒が漏洩した場合の空気調和装置200の動作について説明する。図13に示すように、先ず、漏洩検出部30によって冷媒が漏洩したことが検出されたか否かが判断される(ステップST41)。冷媒の漏洩が検出されていない場合(ステップST41のNo)、制御が終了する。一方、冷媒の漏洩が検出された場合(ステップST41のYes)、室内機3a,3bに滞留する冷媒を室外機2に回収するポンプダウン機能を有する第1の制御手段241のうち前段制御手段241aが実行される(ステップST42)。前段制御手段241aが実行された後、冷房運転時における高圧側の冷媒主管8に滞留する冷媒を室外機2に回収する追加ポンプダウン機能を有する第1の制御手段241のうち後段制御手段241bが実行される(ステップST43)。後段制御手段241bが実行された後、室外機2に回収された冷媒を室外機2に閉じ込める機能を有する第2の制御手段42が実行される(ステップST44)。
ここで、冷房運転時の第1の制御手段241のうち前段制御手段241aの動作を図6を用いて説明し、冷房運転時の第1の制御手段241のうち後段制御手段241bの動作を図14を用いて説明し、冷房運転時の第2の制御手段42の動作を図7を用いて説明する。また、暖房運転時の第1の制御手段241のうち前段制御手段241aの動作を図8を用いて説明し、暖房運転時の第1の制御手段241のうち後段制御手段241bの動作を図14を用いて説明し、暖房運転時の第2の制御手段42の動作を図7を用いて説明する。更に、空気調和装置200が停止している停止時の第1の制御手段241のうち前段制御手段241aの動作を図8を用いて説明し、停止時の第1の制御手段241のうち後段制御手段241bの動作を図14を用いて説明し、停止時の第2の制御手段42の動作を図7を用いて説明する。
(冷房運転時の動作)
先ず、冷房運転時において冷媒が漏洩した場合の空気調和装置200の動作について説明する。冷媒の漏洩が検出されると、第1の制御手段241のうち前段制御手段241aの動作が開始するが、前段制御手段241aの動作は、図6に示す実施の形態1の冷房運転時の第1の制御手段41の動作と同様であるため、説明を省略する。
図14は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置200の後段制御手段241bの動作を示すフローチャートである。図14に示すように、図6に示す前段制御手段241aの動作が終了した後、流路切替装置11は切り替えられず維持される(ステップST51)。ここで、圧縮機10の運転は継続される(ステップST52)が、圧縮機10の動作周波数は、冷房運転時における圧縮機10の最大動作周波数未満で且つ圧縮機10の吐出圧力が冷房運転時における熱源側熱交換器12が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御される。
次に、開閉装置222が全閉とされる(ステップST53)。また、バイパス開閉装置21は開かれた状態で維持される(ステップST54)。次に、熱源側送風機13の回転数が設定回転数に制御される(ステップST55)。吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値未満、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値未満、及び冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が時間閾値未満である場合(ステップST56のNo)、ステップST56に戻る。一方、吐出圧力検出部31によって検出された吐出圧力が吐出圧力閾値以上、吸入圧力検出部32によって検出された吸入圧力が吸入圧力閾値以上、又は、冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が時間閾値以上のいずれか一つの条件が満たされた場合(ステップST56のYes)、第1の制御手段241の動作が終了する。なお、ステップST51からステップST55は順不同である。
開閉装置222が全閉とされることによって、開閉装置222と膨張部14a,14bとの間の冷媒主管8に滞留する冷媒は、バイパス配管20を通って、アキュムレータ17に貯留される。前段制御手段241aにおいて、開閉装置222と膨張部14a,14bとの間の冷媒主管8に滞留する冷媒は、ある程度、アキュムレータ17及び熱源側熱交換器12に回収される。後段制御手段241bによって、開閉装置222が全閉とされることによって、開閉装置222と膨張部14a,14bとの間の冷媒主管8に滞留する冷媒が集中して回収される。
図14に示す後段制御手段241bの動作が終了した後、第2の制御手段42の動作が開始するが、第2の制御手段42の動作は、図7に示す実施の形態1の冷房運転時の第2の制御手段42の動作と同様であるため、説明を省略する。
(暖房運転時の動作)
次に、暖房運転時において冷媒が漏洩した場合の空気調和装置200の動作について説明する。冷媒の漏洩が検出されると、第1の制御手段241のうち前段制御手段241aの動作が開始するが、前段制御手段241aの動作は、図8に示す実施の形態1の暖房運転時の第1の制御手段241の動作と同様であるため、説明を省略する。図8に示す前段制御手段241aの動作が終了した後、後段制御手段241bの動作が開始するが、後段制御手段241bの動作は、図14に示す冷房運転時の後段制御手段241bの動作と同様であるため、説明を省略する。図14に示す後段制御手段241bの動作が終了した後、第2の制御手段42の動作が開始するが、第2の制御手段42の動作は、図7に示す実施の形態1の冷房運転時の第2の制御手段42の動作と同様であるため、説明を省略する。
(停止モード時の動作)
次に、停止モード時において冷媒が漏洩した場合の空気調和装置200の動作について説明する。冷媒の漏洩が検出されると、第1の制御手段241のうち前段制御手段241aの動作が開始するが、前段制御手段241aの動作は、図8に示す実施の形態1の暖房運転時の第1の制御手段241の動作と同様であるため、説明を省略する。図8に示す前段制御手段241aの動作が終了した後、後段制御手段241bの動作が開始するが、後段制御手段241bの動作は、図14に示す冷房運転時の後段制御手段241bの動作と同様であるため、説明を省略する。図14に示す後段制御手段241bの動作が終了した後、第2の制御手段42の動作が開始するが、第2の制御手段42の動作は、図7に示す実施の形態1の冷房運転時の第2の制御手段42の動作と同様であるため、説明を省略する。
本実施の形態2によれば、第1の制御手段241のうち前段制御手段241aが、冷房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替え、膨張部14a,14bを閉じて、バイパス開閉装置21を開くため、室内機3a,3bに流れる冷媒は、アキュムレータ17に回収される。その後、第1の制御手段241のうち後段制御手段241bが、開閉装置222を閉じるため、開閉装置222と膨張部14a,14bとの間の冷媒主管8に滞留する冷媒は、バイパス配管20を通って、アキュムレータ17に貯留される。その後、第2の制御手段42が、暖房運転時の冷媒の流れとなるように流路切替装置11を切り替えるため、アキュムレータ17の上流側と熱源側熱交換器12とが接続される。従って、アキュムレータ17の上流側から負荷側熱交換器15a,15bに向けて冷媒が流れずに済む。また、第2の制御手段42が、圧縮機10を停止させるため、冷媒がアキュムレータ17の下流側から圧縮機10を通過しない。このため、冷媒を主にアキュムレータ17に閉じ込めることができる。以上より、冷媒を回収する上で、アキュムレータ17の容積を充分に活用することができる。
本実施の形態2は、前段制御手段241aによるポンプダウン動作が行われた後、後段制御手段241bによって、開閉装置222と膨張部14a,14bとの間の冷媒主管8に滞留する冷媒が集中して回収される。このため、室外機2への冷媒の回収量を更に増加させることができる。なお、前段制御手段241aを実行せずに後段制御手段241bが実行されると、冷媒は、アキュムレータ17よりも、冷房運転時における開閉装置222の上流側に位置する熱源側熱交換器12に主に冷媒が回収される。この場合、熱源側熱交換器12と開閉装置222との間と、アキュムレータ17の上流側とを接続する接続配管を別途追加し、熱源側熱交換器12に貯留されようとする冷媒をアキュムレータ17に貯留させる必要がある。
これに対し、本実施の形態2は、前段制御手段241aにおいて開閉装置222が開かれた状態で、主にアキュムレータ17に冷媒を回収しておき、後段制御手段241bにおいて開閉装置222が閉じられた状態で、回収しきれなかった冷媒をアキュムレータ17及び熱源側熱交換器12に回収する。このため、熱源側熱交換器12と開閉装置222との間と、アキュムレータ17の上流側とを接続する接続配管を別途追加する必要がない。従って、冷媒を回収する上で、既存の冷媒回路4のまま、アキュムレータ17の容積を充分に活用することができる。
実施の形態3.
図15は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置300を示す回路図である。本実施の形態3は、熱媒体変換機350を有している点で、実施の形態2と相違する。本実施の形態3では、実施の形態1及び実施の形態2と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態1及び実施の形態2との相違点を中心に説明する。
(熱媒体変換機350)
図15に示すように、室外機2は、実施の形態1と同様の室外機2であるため、説明を省略する。室内機3aは、膨張部14aが省略されている点で実施の形態1と相違する。なお、室内機3aは1台である場合について例示しているが、2台以上でもよい。熱媒体変換機350は、ポンプ352、膨張部14a、冷媒熱媒体間熱交換器353及び熱媒体流量調整部354を有している。ポンプ352は、熱媒体を送出するものである。冷媒熱媒体間熱交換器353は、冷媒と熱媒体とを熱交換するものであり、例えばプレート式熱交換器である。熱媒体流量調整部354は、熱媒体の流量を調整するものであり、例えば冷媒が流れる流路(図示せず)の開口面積が変化して開度が調整される電子膨張弁である。熱媒体変換機350は、機械室又は天井裏等の空間に設置される。なお、熱媒体変換機350は、1台である場合について例示しているが、2台以上でもよい。
ここで、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、膨張部14a、冷媒熱媒体間熱交換器353及びアキュムレータ17が冷媒配管7により接続されて冷媒が流れる冷媒回路4が構成されている。また、ポンプ352、冷媒熱媒体間熱交換器353、熱媒体流量調整部354及び負荷側熱交換器15aが熱媒体配管308により接続されて熱媒体が流れる熱媒体回路351が構成されている。なお、熱媒体は、水又はブライン等である。制御部240は、第1の熱交換温度検出部34aによって検出された温度と第2の熱交換温度検出部35aによって検出された温度との差分が一定となるように熱媒体流量調整部354の開度を制御する。これにより、室内負荷に応じて冷房能力又は暖房能力が調整される。
(運転モード)
次に、空気調和装置1の運転モードについて説明する。冷房運転は、冷媒回路4において、圧縮機10、流路切替装置11、熱源側熱交換器12、開閉装置222、内部熱交換器101、膨張部14a、冷媒熱媒体間熱交換器353、流路切替装置11、アキュムレータ17の順に冷媒が流れる。また、内部熱交換器101から流出した冷媒の一部は、バイパス配管20に流入し、バイパス開閉装置21、内部熱交換器101、アキュムレータ17の順に流れる。熱媒体回路351において、ポンプ352、冷媒熱媒体間熱交換器353、熱媒体流量調整部354、負荷側熱交換器15aの順に熱媒体が流れ、負荷側熱交換器15aにおいて室内空気が冷媒と熱交換されて、室内が冷却される。
暖房運転は、冷媒回路4において、圧縮機10、流路切替装置11、冷媒熱媒体間熱交換器353、膨張部14a、内部熱交換器101、開閉装置222、熱源側熱交換器12、流路切替装置11、アキュムレータ17の順に冷媒が流れる。熱媒体回路351において、ポンプ352、冷媒熱媒体間熱交換器353、熱媒体流量調整部354、負荷側熱交換器15aの順に熱媒体が流れ、負荷側熱交換器15aにおいて室内空気が冷媒と熱交換されて、室内が加熱される。
本実施の形態3の制御部240は、実施の形態2の制御部240と同様の動作を行う。これにより、本実施の形態3の空気調和装置300においても、実施の形態2の空気調和装置200と同様の効果を得ることができる。また、熱媒体変換機350が機械室又は天井裏等に設置されていても、機械室又は天井裏等に漏洩する冷媒の量を低減することができる。
なお、室外機2が複数設けられている場合、制御部40は、複数の室外機2毎に、第1の制御手段41及び第2の制御手段42を実行する。これにより、複数の室外機2に冷媒を回収することができる。
上記実施の形態1及び上記実施の形態2では、複数の室内機3a,3bの全てが冷房運転を行うか、複数の室内機3a,3bの全てが暖房運転を行うものである場合について例示しているが、制御部は、複数の室内機3a,3bに、冷房運転又は暖房運転を同時に行う冷暖混在運転を実行させるものであってもよい。このとき、冷媒が漏洩した際、室外機2の熱源側熱交換器12が凝縮器として作用する全冷房運転及び冷房主体運転の場合に、冷房運転時の第1の制御手段41及び冷房運転時の第2の制御手段42が実行され、室外機2の熱源側熱交換器12が蒸発器として作用する全暖房運転及び暖房主体運転の場合に、暖房運転時の第1の制御手段41及び冷房運転時の第2の制御手段42が実行される。これにより、実施の形態1及び実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
1 空気調和装置、2 室外機、3a,3b 室内機、4 冷媒回路、5 配管、7 冷媒配管、8 冷媒主管、10 圧縮機、11 流路切替装置、12 熱源側熱交換器、13 熱源側送風機、14a,14b 膨張部、15a,15b 負荷側熱交換器、16a,16b 負荷側送風機、17 アキュムレータ、20 バイパス配管、21 バイパス開閉装置、30 漏洩検出部、31 吐出圧力検出部、32 吸入圧力検出部、33 吐出温度検出部、34a,34b 第1の熱交換温度検出部、35a,35b 第2の熱交換温度検出部、36a,36b 室内温度検出部、40 制御部、41 第1の制御手段、42 第2の制御手段、100 空気調和装置、101 内部熱交換器、200 空気調和装置、222 開閉装置、240 制御部、241 第1の制御手段、241a 前段制御手段、241b 後段制御手段、300 空気調和装置、308 熱媒体配管、350 熱媒体変換機、351 熱媒体回路、352 ポンプ、353 冷媒熱媒体間熱交換器、354 熱媒体流量調整部。

Claims (13)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機、流路切替装置、熱源側熱交換器、膨張部、負荷側熱交換器及びアキュムレータが配管により接続される回路と、
    前記熱源側熱交換器と前記膨張部との間と、前記アキュムレータの上流側とを接続するバイパス配管と、
    前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる冷媒の流量を調整するバイパス開閉装置と、
    冷媒が漏洩したことを検出する漏洩検出部と、
    前記流路切替装置を切り替えて、前記熱源側熱交換器が凝縮器として作用する冷房運転と、前記熱源側熱交換器が蒸発器として作用する暖房運転とを切り替える制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記漏洩検出部によって冷媒が漏洩したことが検出された場合、前記圧縮機の吐出側と前記熱源側熱交換器とが接続されるように前記流路切替装置を切り替え、前記膨張部を閉じ、前記バイパス開閉装置を開く第1の制御手段と、
    前記第1の制御手段の動作後、前記圧縮機の吐出側と前記負荷側熱交換器とが接続されるように前記流路切替装置を切り替え、前記圧縮機を停止させる第2の制御手段と、
    を有する空気調和装置。
  2. 前記熱源側熱交換器と前記膨張部とを接続する配管に設けられ、冷媒の流量を調整する開閉装置を更に備え、
    前記第1の制御手段は、
    前記圧縮機の吐出側と前記熱源側熱交換器とが接続されるように前記流路切替装置を切り替え、前記膨張部を閉じ、前記バイパス開閉装置を開く前段制御手段と、
    前記前段制御手段の動作後、前記開閉装置を閉じる後段制御手段と、を有する
    請求項1記載の空気調和装置。
  3. 前記熱源側熱交換器と前記膨張部とを接続する配管に設けられ、前記熱源側熱交換器と前記膨張部とを接続する配管に流れる冷媒と、前記バイパス配管に流れる冷媒とを熱交換する内部熱交換器を更に備える
    請求項1又は請求項2記載の空気調和装置。
  4. 前記負荷側熱交換器に空気を送る負荷側送風機を更に備え、
    前記制御部は、
    前記漏洩検出部によって冷媒が漏洩したことが検出された場合、前記第2の制御手段が前記圧縮機を停止するまで、前記負荷側送風機の運転を継続するものである
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  5. 前記第2の制御手段は、
    前記圧縮機の吐出側と前記負荷側熱交換器とが接続されるように前記流路切替装置を切り替え、前記バイパス開閉装置を閉じ、前記圧縮機を停止させるものである
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  6. 前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部を更に備え、
    前記第1の制御手段は、
    前記吐出圧力検出部によって検出された吐出圧力が予め設定された吐出圧力閾値以上となった場合に終了するものである
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  7. 前記圧縮機に吸入される冷媒の吸入圧力を検出する吸入圧力検出部を更に備え、
    前記第1の制御手段は、
    前記吸入圧力検出部によって検出された吸入圧力が予め設定された吸入圧力閾値以下となった場合に終了するものである
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  8. 前記第1の制御手段は、
    冷媒の漏洩が検出されてからの経過時間が予め設定された時間閾値以上となった場合に終了するものである
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  9. 前記第1の制御手段は、
    前記圧縮機の動作周波数を、前記冷房運転時における前記圧縮機の最大動作周波数未満に設定するものである
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  10. 前記第1の制御手段は、
    前記圧縮機の動作周波数を、前記圧縮機の吐出圧力が前記冷房運転時における前記熱源側熱交換器が熱交換する空気の温度に基づく凝縮温度目標値によって決定される吐出圧力目標値となるように制御するものである
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  11. 前記回路は、
    前記圧縮機、前記流路切替装置、前記熱源側熱交換器、前記膨張部及び前記アキュムレータが冷媒配管により接続され、冷媒が流れる冷媒回路と、
    熱媒体を送出するポンプ、熱媒体と冷媒との間で熱交換する熱媒体熱交換器、熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整部及び前記負荷側熱交換器が熱媒体配管により接続され、熱媒体が流れる熱媒体回路とから構成されている
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  12. 前記圧縮機、前記流路切替装置、前記熱源側熱交換器及び前記アキュムレータを収容する室外機を複数備え、
    前記制御部は、
    複数の前記室外機毎に、前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段を実行する
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の空気調和装置。
  13. 前記負荷側熱交換器を収容する室内機を複数備え、
    前記制御部は、
    複数の前記室内機に、前記冷房運転又は前記暖房運転を同時に行う冷暖混在運転を実行させるものである
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の空気調和装置。
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