特許 7580608 冷凍サイクル装置および冷凍空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置および冷凍空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 49/02 20060101AFI20241101BHJP

【ＦＩ】

F25B49/02 520M

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023536225

(86)(22)【出願日】2021-07-19

(86)【国際出願番号】 JP2021026917

(87)【国際公開番号】W WO2023002520

(87)【国際公開日】2023-01-26

【審査請求日】2023-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 康太

(72)【発明者】

【氏名】佐多 裕士

(72)【発明者】

【氏名】アバスタリ

【審査官】森山 拓哉

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／２０８７１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－７０５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０３８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３１１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２５２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０６５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１４０４０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ４９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器が配管によって接続され、前記配管を冷媒が循環する冷媒回路を有する冷凍サイクル装置であって、
前記冷媒回路から漏洩した前記冷媒を検知して検知信号を送る冷媒漏洩検知器と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記冷媒漏洩検知器からの前記検知信号に基づいて前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩検出を行うとともに、前記冷媒回路が有する機器または前記冷媒回路内の前記冷媒の状態に基づいて前記冷媒の冷媒漏洩判定処理を行って前記冷媒の漏洩検出を行い、
前記冷媒漏洩判定処理に基づいて前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出すると、第一警報信号を出力して前記冷媒回路の運転を継続し、前記冷媒漏洩検知器の検知に基づいて前記冷媒回路からの前記冷媒の漏洩を検出すると、第二警報信号を出力して前記冷媒回路の運転を停止させる冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記冷媒回路における前記冷媒の過冷却度に基づいて前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記凝縮器と前記減圧装置との間に設置され、前記凝縮器から流出した前記冷媒を過冷却する過冷却熱交換器を備え、
前記制御装置は、前記過冷却熱交換器における前記冷媒の温度効率が、設定された効率閾値以下である場合に、前記冷媒が漏洩していると判定する前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記冷媒回路内において前記冷媒を溜めるレシーバと、
前記レシーバに溜まった前記冷媒における液面の高さを検出する冷媒高さ検出装置とを備え、
前記制御装置は、定期的に前記冷媒回路内の前記冷媒を前記レシーバに回収させる運転を行い、前記レシーバに溜まった前記冷媒の前記液面の高さが液面高さ閾値以下である場合に、前記冷媒が漏洩していると判定する前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記圧縮機の駆動開始および停止の回数に基づいて前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項6】

前記冷媒回路において、前記減圧装置から前記圧縮機の吸入側までの間に設置され、前記冷媒回路の低圧側における低圧圧力を検出する低圧圧力センサを備え、
前記制御装置は、前記圧縮機を停止しているときの、前記低圧圧力があらかじめ定めた低圧閾値以下である場合に、前記冷媒が漏洩していると判定する前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項7】

前記冷媒回路において、前記圧縮機の吐出側から前記減圧装置までの間に設置され、前記冷媒回路の高圧側における高圧圧力を検出する高圧圧力センサを備え、
前記制御装置は、前記圧縮機を停止しているときの、前記高圧圧力があらかじめ定めた高圧閾値以下である場合に、前記冷媒が漏洩していると判定する前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項8】

前記冷媒回路内において前記冷媒を溜めるレシーバと、
前記圧縮機が吐出側から前記減圧装置までの間に設置され、前記冷媒回路の高圧側における高圧圧力を検出する高圧圧力センサとを備え、
前記制御装置は、前記レシーバに前記冷媒を回収するポンプダウン運転後の前記圧縮機を停止しているときにおいて、前記高圧圧力に基づく前記冷媒の飽和液温度が、設定したポンプダウン閾値以下である場合に、前記冷媒が漏洩していると判定する前記冷媒漏洩判定処理を行う請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項9】

外部空気の温度を検出する外気温度検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記外気温度検出装置の検出に係る外気温度に基づいて前記ポンプダウン閾値を設定する請求項８に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記冷媒漏洩検知器から前記検知信号が送られると、前記冷媒回路が有する機器または前記冷媒の状態に基づいて、前記冷媒漏洩検知器の検知が誤検知かどうかを判定する誤検知判定処理を行う請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項11】

前記冷媒回路内において前記冷媒を溜めるレシーバを備え、
前記制御装置は、前記冷媒回路から前記冷媒の漏洩を検出して前記第一警報信号を出力すると、前記レシーバに前記冷媒を回収するポンプダウン運転を行う請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項12】

報知に係る信号に基づいて報知を行う報知装置を備え、
前記制御装置は、前記報知装置に前記第一警報信号または前記第二警報信号を出力する請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項13】

前記第一警報信号および前記第二警報信号の少なくとも一方は、複数の信号にレベル分けされる請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項14】

熱負荷に熱供給する負荷側ユニットと、前記負荷側ユニットに熱供給する熱源側ユニットとを備え、
前記負荷側ユニットと前記熱源側ユニットとを配管接続して、請求項１～請求項１３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置の冷媒回路を構成する冷凍空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この技術は、冷凍サイクル装置および冷凍空気調和装置に関するものである。特に、冷媒漏洩などの対応に係るものである。

【背景技術】

【0002】

冷凍装置、空気調和装置などの冷凍サイクル装置の冷媒として多く用いられているフロン冷媒ガスは、地球温暖化をもたらす温室効果ガスである。現在、温室効果ガスを削減するために、代替フロン冷媒への移行が進められているが、代替フロン冷媒のうち、地球温暖化係数の低い冷媒は、燃焼性を有するものが多い。冷凍サイクル装置の運転に係る冷媒が燃焼性を有する冷媒などの場合、法規上、冷媒が漏洩したときの対策が必要となる（たとえば、特許文献１参照）。燃焼性を有していない冷媒の場合でも、冷媒漏洩などによる冷媒回路内の冷媒不足に早期に対応できる方がよい。そこで、冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知器が冷凍サイクル装置に設置されることが多い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６７３５７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

冷媒漏洩検知器は、赤外線方式、半導体方式など様々な方式の機器が用いられる。ここで、一般的な冷媒漏洩検知器は、検知動作の精度を保証する温度範囲が定められている。しかし、冷凍倉庫内などのような低温の環境は保証範囲外となってしまうことが多いため、このような環境下に設置された冷媒漏洩検知器が検知する精度の信頼性が低くなる。

【0005】

そこで、冷媒回路の冷媒漏洩を精度よく検出することができる冷凍サイクル装置および冷凍空気調和装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

開示に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器が配管によって接続され、配管を冷媒が循環する冷媒回路を有する冷凍サイクル装置であって、冷媒回路から漏洩した冷媒を検知して検知信号を送る冷媒漏洩検知器と、制御装置とを備え、制御装置は、冷媒漏洩検知器からの検知信号に基づいて冷媒回路からの冷媒の漏洩検出を行うとともに、冷媒回路が有する機器または冷媒回路内の冷媒の状態に基づいて冷媒の冷媒漏洩判定処理を行って冷媒の漏洩検出を行い、冷媒漏洩判定処理に基づいて冷媒回路からの冷媒の漏洩を検出すると、第一警報信号を出力して冷媒回路の運転を継続し、冷媒漏洩検知器の検知に基づいて冷媒回路からの冷媒の漏洩を検出すると、第二警報信号を出力して冷媒回路の運転を停止させるものである。

【0007】

また、開示に係る冷凍空気調和装置は、熱負荷に熱供給する負荷側ユニットと、負荷ユニットに熱供給する熱源側ユニットとを備え、負荷側ユニットと熱源側ユニットとを配管接続して、上記の冷凍サイクル装置の冷媒回路を構成するものである。

【発明の効果】

【0008】

この開示に係る冷凍サイクル装置および冷凍空気調和装置によれば、制御装置は、冷媒漏洩検知器の検知信号からだけでなく、冷媒回路内における冷媒の温度または圧力に基づく冷媒漏洩判定処理を行って冷媒漏洩を判定する。このため、冷媒漏洩検知器の検知だけでは精度の確保が困難であった、たとえば、－１０℃以下のような低温環境下などにおいても、冷媒漏洩を精度よく検出することができ、早期の対応をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る冷凍空気調和装置１００の構成の一例を示す概略図である。

【図2】実施の形態１に係る制御装置３の構成の一例を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る冷凍空気調和装置１００における冷媒漏洩判定処理の流れを示す図である。

【図4】実施の形態２に係る冷凍空気調和装置１００における冷媒漏洩判定処理の流れを示す図である。

【図5】実施の形態５に係る冷凍空気調和装置１００における冷媒漏洩判定処理の流れを示す図である。

【図6】実施の形態７の冷凍空気調和装置１００における警報処理について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施の形態に係る冷凍サイクル装置などについて、図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、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。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。明細書に記載された機器がすべて含まれていなくてもよい場合がある。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、符号、添字などを省略して記載する場合がある。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍空気調和装置１００の構成の一例を示す概略図である。実施の形態１においては、冷凍サイクル装置の一例として、対象空間の空気を冷却する冷凍空気調和装置１００について説明する。図１に示すように、実施の形態１における冷凍空気調和装置１００は、熱源側ユニット１および負荷側ユニット２を有する。そして、冷凍空気調和装置１００において、熱源側ユニット１と負荷側ユニット２とが冷媒配管１０ｃおよび冷媒配管１０ｄで接続されることにより、冷媒を循環する冷媒回路が形成される。特に、後述する圧縮機１１、凝縮器１２、減圧装置２１および蒸発器２２が接続されることで、主冷媒回路が形成される。ここで、図１に示す冷凍空気調和装置１００の例では、熱源側ユニット１に接続される負荷側ユニット２は１台としているが、台数は限定しない。たとえば、冷凍空気調和装置１００は、熱源側ユニット１に対して、２台以上の負荷側ユニット２が並列に接続された構成でもよい。また、冷凍空気調和装置１００が負荷側ユニット２を複数台有する場合、それぞれの負荷側ユニット２における熱交換に係る容量について限定するものではない。各負荷側ユニット２は、すべて同一の容量でもよいし、異なる容量であってもよい。

【0012】

冷凍空気調和装置１００における冷媒回路を循環する冷媒種類は、たとえば、Ｒ３２およびＲ１２３４ｙｆなどの微燃性冷媒、プロパンなどの可燃性冷媒を用いる。

【0013】

熱源側ユニット１は、室外に設置され、負荷側ユニット２に熱供給を行う。図１に示す実施の形態１の熱源側ユニット１は、圧縮機ユニット１Ａ、凝縮器ユニット１Ｂおよび制御装置３を有する。圧縮機ユニット１Ａと凝縮器ユニット１Ｂとは、冷媒配管１０ａおよび冷媒配管１０ｂによって接続されている。ここで、特に限定しない場合には、冷媒配管１０ａ～冷媒配管１０ｄは、冷媒配管１０として説明することがある。圧縮機ユニット１Ａは、圧縮機１１、レシーバ１３、過冷却熱交換器１４および流量調整装置１５を有する。また、凝縮器ユニット１Ｂは、凝縮器１２および凝縮器ファン１２ａを有する。

【0014】

圧縮機１１は、低温および低圧の冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧の冷媒にして吐出する。実施の形態１の圧縮機１１は、スクロール圧縮機であるものとする。そして、圧縮機１１は、圧縮室の中間圧部にインジェクションポートを有する。インジェクションポートには、過冷却熱交換器１４の冷媒流出口側で主冷媒回路から分岐バイパス配管１６が接続されている。分岐バイパス配管１６は、インジェクション流路となる。ここで、図１に示す熱源側ユニット１は、１台の圧縮機１１を有する構成であるが、これに限らない。たとえば、熱源側ユニット１は、負荷側ユニット２における負荷の大きさに応じて、並列に接続された２台以上の圧縮機１１を有する構成であってもよい。

【0015】

また、圧縮機１１は、たとえば、駆動周波数を変化させることにより、単位時間あたりの冷媒送出量である容量を制御することが可能なインバータ圧縮機が用いられる。このため、熱源側ユニット１は、インバータ装置４を有する。インバータ装置４は、圧縮機１１の駆動周波数を変更する回路基板を有する。後述する制御装置３が、インバータ装置４に指示を送り、圧縮機１１の駆動周波数を制御する。

【0016】

レシーバ１３は、冷媒配管１０ｂを介して、凝縮器ユニット１Ｂの凝縮器１２における冷媒流出側に接続される。レシーバ１３は、凝縮器１２から流出した冷媒を一時的に滞留させるとともに、液冷媒とガス冷媒とを分離させる。また、レシーバ１３は、滞留させた冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出装置となる液面検出センサ４６が取り付けられる。液面検出センサ４６は、冷媒の液面高さを示す液面信号を後述する制御装置３に送る。

【0017】

過冷却熱交換器１４は、冷媒配管１０ｂおよびレシーバ１３を介して、凝縮器１２に接続される。過冷却熱交換器１４は、凝縮器１２から流出した冷媒を過冷却する。過冷却熱交換器１４は、主冷媒回路部分を流れる冷媒と主冷媒回路から分岐したインジェクション流路となる分岐バイパス配管１６を流れる冷媒との間で熱交換を行う。ここでは、過冷却熱交換器１４を設置して過冷却を行っているが、冷媒回路において必須の構成ではない。

【0018】

流量調整装置１５は、制御装置３の制御に基づき、過冷却熱交換器１４の冷媒流出口側から分岐バイパス配管１６へ分岐する冷媒の流量を調整する。たとえば、流量調整装置１５は電子式膨張弁を有する。

【0019】

また、圧縮機ユニット１Ａは、低圧圧力センサである吸入側圧力センサ４１を備える。吸入側圧力センサ４１は、圧縮機１１の吸入側に設けられ、圧縮機１１に吸入される冷媒の吸入側圧力を検出する。吸入側圧力は、主冷媒回路における低圧側の低圧圧力とみなすことができる。さらに、熱源側ユニット１は、高圧圧力センサである吐出側圧力センサ４２を備える。吐出側圧力センサ４２は、圧縮機１１の吐出側に設けられ、圧縮機１１から吐出する冷媒の吐出側圧力を検出する。吐出側圧力は、主冷媒回路における高圧側の高圧圧力とみなすことができる。

【0020】

凝縮器ユニット１Ｂが有する凝縮器１２は、冷媒配管１０ａを介して、圧縮機１１の吐出側と接続される。凝縮器１２は、空気などの流体と冷媒との間で熱交換を行って冷媒を凝縮する。流体は、たとえば、水、空気、冷媒またはブラインなどである。ここでは、流体は、熱源側ユニット１における外部空気である外気とする。凝縮器ファン１２ａは、凝縮器１２に空気を送り、凝縮器１２における熱交換を促す。後述する制御装置３は、凝縮器ファン１２ａの回転数を制御する。

【0021】

また、凝縮器ユニット１Ｂは、凝縮器１２の近傍に吸い込み温度センサ４３を有する。吸い込み温度センサ４３は、凝縮器ファン１２ａの駆動により、凝縮器１２を通過する空気の吸い込み温度を検出し、制御装置３に信号を送る。したがって、吸い込み温度センサ４３は、外気温度検出装置として機能する。吸い込み温度は外気温度とみなすことができる。

【0022】

そして、熱源側ユニット１は、熱源側電磁弁１７を有する。熱源側電磁弁１７は、通常は開放している。熱源側電磁弁１７が閉止することにより、冷媒の通過を遮断し、熱源側電磁弁１７を介した熱源側ユニット１への冷媒の流入並びに熱源側ユニット１からの冷媒の流出を防止する。ここでは、熱源側ユニット１における冷媒の流入側および流出側に熱源側電磁弁１７を有するが、流出側の熱源側電磁弁１７にない場合もある。また、実施の形態１の熱源側ユニット１は、報知装置６を有する。報知装置６は、制御装置３からの信号に基づいて、音または表示などにより、報知を行う装置である。ここでは、報知装置６は、制御装置３からの警報信号に基づいて冷媒漏洩に係る報知を行う。図１では、熱源側ユニット１が報知装置６を有するものとして説明するが、これに限定するものではない。たとえば、負荷側ユニット２が有してもよい。

【0023】

負荷側ユニット２は、冷凍空気調和装置１００における熱負荷となる室内空間内に設置され、熱源側ユニット１から供給される熱を熱負荷に供給する。負荷側ユニット２が設置される空間には、人がいたり、物品が載置されたりする。実施の形態１の負荷側ユニット２は、室内の空気を冷却するものとする。負荷側ユニット２は、冷媒配管１０ｃおよび冷媒配管１０ｄを介して、熱源側ユニット１の圧縮機ユニット１Ａと接続されている。負荷側ユニット２は、減圧装置２１および蒸発器２２を有する。

【0024】

減圧装置２１は、過冷却熱交換器１４で過冷却された冷媒を減圧して膨張させるとともに、冷媒流量を調整する。たとえば、減圧装置２１は、電子式膨張弁または温度式膨張弁を有する。蒸発器２２は、空気などの流体と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器２２は、減圧装置２１で減圧および膨張された冷媒を吸熱して蒸発させる。ここでは、流体は、冷却対象の空気であるものとする。蒸発器２２は、たとえば、伝熱管と多数のフィンとを有するフィンアンドチューブ型熱交換器を有する。

【0025】

実施の形態１の冷凍空気調和装置１００は、設置された位置およびその周辺における冷媒の漏洩を検知して検知信号を送る冷媒漏洩検知器５を有する。冷媒漏洩検知器５は、たとえば、居住空間内、倉庫内などのように、冷媒からの保護を優先的に行う場所に設置される。このため、負荷側ユニット２が冷媒漏洩検知器５を有するものとする。冷媒漏洩検知器５は、赤外線を発する光源、気体が通過するセルおよび赤外線を検出する赤外センサ（図示せず）を有する赤外線方式であるものとする。冷媒漏洩検知器５は、赤外線センサの検出に基づき、冷媒に含まれるガス分子構造によって決定される特定波長の吸収波長によって、ガスの種別を判別することができる。ここで、冷媒漏洩検知器５は、赤外線式の装置を挙げたが、これに限定するものではない。冷媒漏洩検知器５の方式は、半導体式など、他の方式であってもよい。また、冷媒漏洩検知器５は、負荷側ユニット２に限らず、熱源側ユニット１、冷媒配管１０または室内の壁面などに設置されてもよい。さらに、冷凍空気調和装置１００は、異なる位置に設置される複数の冷媒漏洩検知器５を有してもよい。

【0026】

また、負荷側ユニット２は、負荷側電磁弁２３を有する。負荷側電磁弁２３は、通常は開放している。負荷側電磁弁２３が閉止することにより、冷媒の通過を遮断し、負荷側電磁弁２３を介した負荷側ユニット２への冷媒の流入並びに負荷側ユニット２からの冷媒の流出を防止する。

【0027】

図２は、実施の形態１に係る制御装置３の構成の一例を示す図である。制御装置３は、冷凍空気調和装置１００の各機器を制御する。制御装置３は、制御演算処理装置３１を有する。制御演算処理装置３１は、機器制御処理部３１Ａ、演算処理部３１Ｂ、判定処理部３１Ｃ、計数処理部３１Ｄおよび報知処理部３１Ｅを有する。機器制御処理部３１Ａは、圧縮機１１などの冷凍空気調和装置１００の各機器を制御する処理を行う。演算処理部３１Ｂは、たとえば、判定処理部３１Ｃが判定を行うために必要とする値を演算する。判定処理部３１Ｃは、各種判定処理を行う。ここでは、特に冷媒回路から冷媒が漏洩しているかどうかを判定する処理を行う。そして、計数処理部３１Ｄは、たとえば、圧縮機１１の駆動および停止の回数などを計数する。報知処理部３１Ｅは、判定処理部３１Ｃの判定に基づき、報知装置６に信号を送って報知させる処理を行う。ここで、制御演算処理装置３１は、マイクロコンピュータをハードウェアとして有する。マイクロコンピュータは、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの処理装置を有する。また、制御装置３は、各種信号の入出力を管理するＩ／Ｏポートをハードウェアとして有する。

【0028】

また、制御装置３は、記憶装置３２を有する。記憶装置３２は、たとえば、データを一時的に記憶できるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの揮発性記憶装置（図示せず）およびハードディスク、フラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置（図示せず）をハードウェアとして有する。記憶装置３２は、制御演算処理装置３１が行う処理手順をプログラムとしたデータを有する。そして、制御演算処理装置３１がプログラムのデータに基づいて処理を実行して各部の処理を実現する。ただ、これに限定するものではない。制御演算処理装置３１は、各部を専用機器（ハードウェア）で構成するものであってもよい。また、制御装置３は、タイマなど、計時を行う計時装置３３を有する。ここで、図１の冷凍空気調和装置１００は、熱源側ユニット１内に制御装置３を設置している。ただし、制御装置３の設置位置については、特に限定するものではない。制御装置３は、たとえば、通信装置（図示せず）を有し、冷凍空気調和装置１００の機器と通信を行って、制御してもよい。以下に示す冷凍空気調和装置１００に対する機器の制御などの処理は、制御装置３が行うものとして説明する。

【0029】

制御装置３は、具体的には、たとえば、蒸発器２２における蒸発温度が目標値となるように、圧縮機１１の駆動周波数を制御する。また、制御装置３は、凝縮器１２における凝縮温度が設定された目標温度となるように、凝縮器ファン１２ａの回転数を制御する。さらに、制御装置３は、圧縮機１１の吐出側圧力から換算される冷媒の吐出温度に基づき、流量調整装置１５の開度を調整する。

【0030】

ここでは、特に、制御装置３は、冷媒漏洩検知器５の検知に係る検知信号に基づいて冷媒漏洩を検出する。さらに、制御装置３は、検知信号に基づく検出に加え、冷媒回路内における冷媒の温度または圧力など、冷凍空気調和装置１００が有する各種センサの検出に係る物理量に基づき、冷媒回路内の冷媒量が不足しているか否かを判定する冷媒漏洩判定処理を行う。

【0031】

図３は、実施の形態１に係る冷凍空気調和装置１００における冷媒漏洩判定処理の流れを示す図である。図３に基づいて、実施の形態１の冷媒漏洩判定処理について説明する。実施の形態１における冷媒漏洩判定処理は、制御装置３が行う。

【0032】

冷媒漏洩などにより冷媒量が不足していると、凝縮器１２での凝縮が不十分となり、気液二相冷媒が過冷却熱交換器１４に流入する。このため、過冷却熱交換器１４における過冷却度が小さくなる。そこで、実施の形態１の制御装置３は、過冷却熱交換器１４における過冷却度に係る冷媒漏洩判定処理を行う。

【0033】

制御装置３は、冷凍空気調和装置１００の運転中、過冷却器流入口温度センサ４４の検出に係る入口温度Ｔｉｎと過冷却器流出口温度センサ４５の検出に係る出口温度Ｔｏｕｔとを取得する（ステップＳ１）。そして、制御装置３は、取得した入口温度Ｔｉｎと出口温度Ｔｏｕｔとに基づき、過冷却熱交換器１４の温度効率として表すことができる評価値Ｐを算出する（ステップＳ２）。ここで、評価値Ｐは、過冷却熱交換器１４の過冷却度を過冷却熱交換器１４の最大温度差で除算した値であり、過冷却熱交換器１４の性能を示す値である。評価値Ｐは、次式（１）を用いて算出することができる。評価値Ｐは、過冷却熱交換器１４における過冷却度と比べると、運転条件による変動が小さい。このため、冷凍空気調和装置１００の運転条件ごとに閾値を設定することなく、冷媒漏洩を判定することができる。
評価値Ｐ＝（Ｔｉｎ－Ｔｏｕｔ）／（Ｔｉｎ－外気温度） …（１）

【0034】

制御装置３は、算出した評価値Ｐに基づき、冷媒回路内の冷媒が漏洩しているかどうかを判定する。制御装置３は、効率閾値となる設定評価閾値Ｂと評価値Ｐとを比較し、評価値Ｐが設定評価閾値Ｂよりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ３）。制御装置３は、評価値Ｐが設定評価閾値Ｂよりも小さいと判定すると、冷媒が漏洩していると判定し、冷媒漏洩判定処理を終了する（ステップＳ４）。ここで、設定評価閾値Ｂは、あらかじめ設定された値としてもよいし、入力装置（図示せず）などから操作者が入力して設定した値としてもよい。一方、制御装置３は、評価値Ｐが設定評価閾値Ｂ以上であると判定すると、冷媒漏洩判定処理を終了する。

【0035】

以上のように、実施の形態１の冷凍空気調和装置１００は、冷媒漏洩検知器５を有し、制御装置３は、冷媒漏洩検知器５から送られる検知信号に基づく冷媒回路に封入した冷媒漏洩の有無を判定する。さらに、制御装置３は、冷媒回路に設置された過冷却熱交換器１４の温度効率である評価値Ｐを算出する。制御装置３は、評価値Ｐと設定評価閾値Ｂとの比較に基づいて、冷媒回路内における冷媒量の不足を判定する冷媒漏洩判定処理を行う。したがって、実施の形態１の冷凍空気調和装置１００は、制御装置３が冷媒漏洩検知器５の検知による検出だけでなく、冷媒回路における冷媒の温度など、冷媒の状態に基づいて冷媒漏洩を判定し、検出を行うことができる。このため、冷媒漏洩検知器５が設置された位置が、冷蔵倉庫などの－１０℃以下のような検知の信頼性が低くなる低温環境下の場合でも、冷媒漏洩検知器５だけを用いた冷媒漏洩の誤検出を防ぎ、より精度よく冷媒漏洩を検出し、早期の対応をはかることができる。

【0036】

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る冷凍空気調和装置１００における冷媒漏洩判定処理の流れを示す図である。実施の形態１の冷凍空気調和装置１００においては、制御装置３は、過冷却熱交換器１４の評価値Ｐに基づく冷媒漏洩判定処理を行った。実施の形態２では、制御装置３は、冷凍空気調和装置１００の機器を制御して、冷媒回路に封入された冷媒を、一時的に熱源側ユニット１のレシーバ１３に溜める。そして、制御装置３は、レシーバ１３内に溜まった冷媒の液面高さに基づいて、冷媒漏洩判定処理を行う。

【0037】

制御装置３は、熱源側ユニット１の熱源側電磁弁１７に指示を送り、閉止させる（ステップＳ１１）。ここで、制御装置３は、負荷側電磁弁２３を閉止させるようにしてもよい。また、制御装置３は、圧縮機１１を駆動させ、冷媒回路内の冷媒を、一時的に熱源側ユニット１のレシーバ１３に回収する冷媒回収運転を開始する（ステップＳ１２）。ここで、冷媒回収運転を行うときには、制御装置３は、インバータ装置４に指示を送り、駆動周波数を低くして圧縮機１１を駆動させるとよい。圧縮機１１の駆動周波数を低くすることで、冷凍空気調和装置１００は、冷媒回路に負荷側ユニット２および冷媒配管１０ｃにおいて残留する冷媒を限りなく減らして、レシーバ１３に回収させることができる。このため、制御装置３が、より正確に冷媒漏洩を判定することができる。

【0038】

制御装置３は、冷媒回収運転を終了したと判定すると（ステップＳ１３）、液面検出センサ４６から送られる液面信号に基づいて、レシーバ１３に回収された冷媒の液面高さ値Ａを取得する（ステップＳ１４）。制御装置３は、取得した液面高さ値Ａと設定された液面高さ閾値Ｃとを比較する（ステップＳ１５）。制御装置３は、液面高さ値Ａが液面高さ閾値Ｃよりも小さいと判定すると、冷媒が漏洩したと判定し、冷媒漏洩判定処理を終了する（ステップＳ１６）。液面高さ閾値Ｃは、あらかじめ記憶装置３２に記憶した値を設定してもよい。また、入力装置などを有する入力部（図示せず）などを用いて操作者が入力して設定してもよい。一方、制御装置３は、液面高さ値Ａが液面高さ閾値Ｃ以上であると判定すると、冷媒漏洩判定処理を終了する。

【0039】

制御装置３は、上述した冷媒漏洩判定処理を、たとえば、１時間に１回、定期的に冷媒回収運転を行って処理を行う。ただし、制御装置３が行う冷媒漏洩判定処理の頻度は、１時間に１回に限定するものではなく、任意に変更することができる。

【0040】

以上のように、実施の形態２の冷凍空気調和装置１００によれば、制御装置３は、定期的に冷媒回収運転を行って、レシーバ１３に冷媒を回収させ、レシーバ１３に溜まった冷媒の液面高さに基づいて冷媒判定処理を行う。このため、制御装置３は、冷媒漏洩検知器５の検知だけでなく、より精度よく冷媒漏洩を検出し、早期の対応をはかることができる。実施の形態２の冷媒回収運転における冷媒漏洩判定処理は、液面検出センサ４６を必要とし、対象空間の空気を冷却する通常運転ではなく、特殊な運転のタイミングで行う判定処理である。実施の形態２の冷媒漏洩判定処理は、レシーバ１３へ回収した冷媒の液面高さに基づく判定を行うことで、より精度の高い冷媒漏洩の判定を行うことができる。

【0041】

実施の形態３．
上述した実施の形態２では、制御装置３は、定期的にレシーバ１３に冷媒を回収し、回収した冷媒の液面高さに基づいて、冷媒漏洩判定処理を行った。実施の形態３の冷凍空気調和装置１００では、制御装置３は、圧縮機１１の駆動および停止回数に基づいて、冷媒漏洩かどうかを判定する冷媒漏洩判定処理を行う。

【0042】

冷凍空気調和装置１００において、制御装置３は、通常の運転を行う際、目標蒸発圧力を設定し、蒸発器２２の蒸発圧力が目標蒸発圧力となるように圧縮機１１を制御する。このため、制御装置３は、吸入側圧力センサ４１の検出した吸入側圧力が目標吸入側圧力に達すると、圧縮機１１の駆動を停止させる。

【0043】

ここで、冷媒回路から冷媒が漏洩していると、冷凍空気調和装置１００の運転に必要な冷媒量が不足する。このとき、冷媒回路では、圧縮機１１が駆動を開始してから短時間の間に吸入側圧力が目標吸入側圧力に達して停止する。このため、圧縮機１１が駆動開始および停止を繰り返す。

【0044】

そこで、制御装置３は、圧縮機１１の駆動および停止の回数をカウントする。制御装置３は、計時装置３３があらかじめ設定した設定時間以内に、駆動および停止の回数が設定回数値を超えたと判定すると、冷媒回路内の冷媒が漏洩していると判定する。

【0045】

以上のように、実施の形態３の冷凍空気調和装置１００によれば、制御装置３は、圧縮機１１の駆動および停止回数による、冷媒回路が有する機器の状態基づいて冷媒判定処理を行う。このため、制御装置３は、たとえば、冷媒漏洩検知器５が設置された位置が、－１０℃以下のような検知の信頼性が低くなる低温環境下である場合でも、冷媒漏洩検知器５の検知だけでなく、より精度よく冷媒漏洩を検出し、早期の対応をはかることができる。

【0046】

実施の形態４．
冷凍空気調和装置１００の冷媒回路から冷媒が漏洩すると、冷媒が不足することで、冷媒回路内の圧力が低下する。そこで、実施の形態４の冷凍空気調和装置１００では、圧縮機１１が駆動を停止しているときの冷媒回路内の圧力に基づいて冷媒の漏洩を判定する冷媒漏洩判定処理を行う。

【0047】

制御装置３は、圧縮機１１が駆動を停止しているときに、吸入側圧力センサ４１の検出に係る吸入側圧力が、あらかじめ定められた設定低圧閾値以下であると判定すると、冷媒が漏洩していると判定する。

【0048】

また、制御装置３は、圧縮機１１が駆動を停止しているときに、吐出側圧力センサ４２の検出に係る吐出側圧力が、あらかじめ定められた設定高圧閾値以下であると判定すると、冷媒が漏洩していると判定してもよい。

【0049】

以上のように、実施の形態４の冷凍空気調和装置１００によれば、制御装置３は、圧縮機１１が駆動を停止しているときに、吸入側圧力または吐出側圧力が設定閾値以下であると判定すると、冷媒回路内における冷媒量の不足を判定する冷媒漏洩判定処理を行う。したがって、実施の形態４の冷凍空気調和装置１００は、制御装置３が冷媒漏洩検知器５の検知だけでなく、冷媒回路における冷媒の圧力など、冷媒の状態に基づいて、冷媒の漏洩を判定することができる。このため、冷媒漏洩検知器５が設置された位置が、たとえば、－１０℃以下のような検知の信頼性が低くなる低温環境下である場合でも、より精度よく冷媒漏洩を検出し、早期の対応をはかることができる。

【0050】

実施の形態５．
実施の形態１の冷凍空気調和装置１００においては、過冷却熱交換器１４の評価値Ｐに基づく冷媒漏洩判定処理を行った。冷媒をレシーバ１３に回収して冷媒漏洩に関する保護をはかるポンプダウン運転を行った後、圧縮機１１を停止した状態では、通常、熱源側ユニット１に設置された凝縮器１２における冷媒の温度は、最大でも外気温度までしか下がらない。しかしながら、冷媒回路から冷媒が漏洩していると、冷媒回路の高圧側圧力が下がるため、通常よりも低くなる場合がある。

【0051】

そこで、実施の形態５では、制御装置３は、冷媒回路に封入された冷媒を熱源側ユニット１のレシーバ１３に溜めるポンプダウン運転を行う。制御装置３は、ポンプダウン運転を行った後、圧縮機１１が駆動を停止しているときに、吐出側圧力センサ４２の検出に係る吐出側圧力から得られる飽和液温度の値が、ポンプダウン閾値以下であると判定すると、冷媒が漏洩していると判定する。ここで、ポンプダウン閾値は、外気温度、温度勾配を有するなど冷媒の物性、センサのばらつきなどに基づいて定まり、制御装置３が設定する。外気温度は、吸い込み温度センサ４３の検出に係る吸い込み温度を用いる。ここでは、制御装置３は、吸い込み温度センサ４３の検出する温度に基づいてポンプダウン閾値を得るものとしたが、これに限定するものではない。

【0052】

図５は、実施の形態５に係る冷凍空気調和装置１００における冷媒漏洩判定処理の流れを示す図である。制御装置３は、負荷側ユニット２の負荷側電磁弁２３に指示を送り、閉止させる（ステップＳ２１）。ここで、制御装置３は、熱源側電磁弁１７を閉止させるようにしてもよい。また、制御装置３は、圧縮機１１を駆動させ、冷媒回路内の冷媒を、熱源側ユニット１のレシーバ１３に回収するポンプダウン運転を開始する（ステップＳ２２）。

【0053】

制御装置３は、ポンプダウン運転を終了したと判定すると（ステップＳ２３）、圧縮機１１の駆動を停止させる（ステップＳ２４）。そして、制御装置３は、吐出側圧力センサ４２の検出に係る吐出側圧力を取得する（ステップＳ２５）。制御装置３は、吐出側圧力に基づいて、さらに飽和液温度を取得する（ステップＳ２６）。ここで、飽和液温度の取得については、特に限定するものではない。制御装置３が演算を行って飽和液温度を算出してもよい。また、制御装置３は、記憶装置３２が記憶する吐出側圧力と飽和液温度との関係を示すテーブル形式のデータに基づいて、飽和液温度を取得してもよい。

【0054】

制御装置３は、得られた飽和液温度の値がポンプダウン閾値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２７）。制御装置３は、飽和液温度がポンプダウン閾値以下であると判定すると、冷媒漏洩していると判定する（ステップＳ２８）。制御装置３は、飽和液温度がポンプダウン閾値より高いと判定すると、ステップＳ２５に戻って、圧縮機１１が停止している間、設定期間ごとに判定を繰り返す。

【0055】

以上のように、実施の形態５では、制御装置３は、ポンプダウン運転を終了した後、圧縮機１１が停止しているときに、吐出側圧力センサ４２の検出に係る吐出側圧力から飽和液温度の値を得る。そして、制御装置３は、飽和液温度が、ポンプダウン閾値以下であると判定すると、冷媒が不足していると判定する冷媒漏洩判定処理を行う。このため、冷媒漏洩検知器５が設置された位置が、たとえば、－１０℃以下のような検知の信頼性が低くなる低温環境下である場合でも、より精度よく冷媒漏洩を検出し、早期の対応をはかることができる。実施の形態５のポンプダウン運転後の冷媒漏洩判定処理は、対象空間の空気を冷却する通常運転における判定処理ではなく、特殊な運転のタイミングで行う判定処理であるが、より精度の高い冷媒漏洩の判定を行うことができる。

【0056】

実施の形態６．
上述した実施の形態１～実施の形態５では、制御装置３が行う冷媒漏洩判定処理が別々の処理であるものとして説明したが、これに限定するものではない。制御装置３は、実施の形態１～実施の形態５で説明した冷媒漏洩判定処理のうち、２以上の処理を組み合わせた判定処理を行ってもよい。

【0057】

たとえば、外気温度が４０℃以上の場合、冷媒回路が外部の温度による影響を受けることで、制御装置３が行う冷媒漏洩判定処理における判定精度が低下する場合がある。このため、制御装置３は、たとえば、吸い込み温度センサ４３の検出に係る吸い込み温度が設定した外気温度閾値を超えていると判定すると、１つの冷媒漏洩判定処理から即座に冷媒漏洩検出とせず、誤判定を防ぐようにする。そこで、冷媒における複数の物理量に基づいて複数の冷媒漏洩判定処理を行うことで、たとえば、２以上の冷媒漏洩判定処理において漏洩であると判定して冷媒漏洩を検出することで、判定の信頼性を高めるようにする。

【0058】

また、上述した実施の形態１～実施の形態５では、制御装置３は、冷媒漏洩検知器５からの検知信号および冷媒漏洩判定処理のいずれか一方冷媒漏洩を検出するものとして説明した。ここで、前述したように、たとえば、冷媒漏洩検知器５が－１０℃以下などの低温環境下に設置されていると、冷媒漏洩検知器５の検知に対する信頼性が低い場合がある。このため、制御装置３は、検知信号から即座に冷媒漏洩検出とせず、冷媒漏洩検知器５の誤検知を防ぐことが望ましい。

【0059】

そこで、冷媒漏洩検知器５からの検知信号が送られると、制御装置３は、冷媒回路における冷媒の状態に基づき、冷媒漏洩検知器５の検知が誤検知であるかどうかを判定するようにしてもよい。たとえば、制御装置３は、実施の形態１～実施の形態５に記載した冷媒漏洩判定処理で行われる処理と同様の処理を、誤検知判定処理として行う。このとき、実施の形態１～実施の形態５の冷媒漏洩判定処理において、判定に用いた閾値よりも低い閾値を用いて、冷媒漏洩検知器５の検知が誤検知であるかどうかの判定を行って、冷媒漏洩判定処理における冷媒漏洩の検出と区別をしてもよい。また、上述した複数の冷媒漏洩判定処理の組み合わせのように、複数の判定処理を行った場合に、２以上の冷媒判定処理において誤検知でないと判定すると、冷媒漏洩検知器５の検知に基づく冷媒漏洩の検出としてもよい。

【0060】

実施の形態７．
実施の形態７に係る冷凍空気調和装置１００では、制御装置３が行う警報処理について説明する。実施の形態７では、制御装置３が冷媒が漏洩していることを検出すると、報知装置６に警報信号を出力する。ここで、制御装置３が出力する警報信号は、複数種類あるものとする。実施の形態７においては、警報信号は２種類であるものとする。制御装置３は、冷凍空気調和装置１００内の各種センサが検出する物理量に基づいて、冷媒漏洩判定処理の判定により間接的に冷媒漏洩を検出したときには第一警報信号を出力する。一方、制御装置３は、冷媒漏洩検知器５により直接的に冷媒漏洩を検出したときには第二警報信号を出力する。

【0061】

図６は、実施の形態７の冷凍空気調和装置１００における警報処理について説明する図である。ここでは、制御装置３が行う警報処理について説明する。制御装置３は、冷媒漏洩を検出すると、警報処理を開始する。制御装置３は、冷媒漏洩判定処理により、冷媒漏洩を検出したかどうかを判定する（ステップＳ３１）。

【0062】

制御装置３は、冷媒漏洩判定処理により冷媒漏洩を検出したと判定すると、第一警報信号を出力する（ステップＳ３２）。ここで、制御装置３が行う冷媒漏洩判定処理については、特に限定するものではない。上述した実施の形態１～実施の形態５で説明した冷媒漏洩処理の少なくとも１つの処理に基づいて、制御装置３は、冷媒が漏洩したかどうかを判定すればよい。

【0063】

制御装置３は、冷媒漏洩判定処理により冷媒漏洩を検出しなかったと判定したときは、負荷側ユニット２が有する冷媒漏洩検知器５の検知信号によって冷媒漏洩を検出したものとして、第二警報信号を出力する（ステップＳ３３）。

【0064】

ここで、実施の形態７においては、制御装置３は、報知装置６に警報信号を出力するものとして説明するが、これに限定するものではない。たとえば、制御装置３は、通信接続された外部装置（図示せず）に、警報信号を出力してもよい。これにより、外部装置が遠隔地に設置されている場合でも、冷媒漏洩を報知することができる。

【0065】

また、制御装置３は、冷媒漏洩処理によって冷媒の漏洩を検出して第一警報信号を出力する場合と冷媒漏洩検知器５が冷媒の漏洩を検出して第二警報信号を出力する場合とで、冷凍空気調和装置１００の運転が異なるようにしてもよい。たとえば、第一警報信号を出力する場合には、制御装置３は、冷凍空気調和装置１００にポンプダウン運転させて、レシーバ１３に冷媒を回収させて保護をはかる。第二警報信号を出力する場合には、制御装置３は、圧縮機１１を駆動停止させて、冷凍空気調和装置１００の運転を停止させる。

【0066】

さらに、ここでは、制御装置３は、冷媒の漏洩を検出したときに、第一警報信号および第二警報信号を出力する場合について説明したが、これに限定するものではない。たとえば、制御装置３は、第一警報信号および第二警報信号の少なくとも一方について、さらにレベル分けしておき、冷媒が漏洩している位置、危険の度合い、冷媒の漏洩程度などに応じた警報信号を出力するようにしてもよい。たとえば、複数の冷媒漏洩検知器５が設置されている場合に、制御装置３は、室内における負荷側ユニット２に設置された冷媒漏洩検知器５の検知信号に基づいて冷媒の漏洩を検出したときは、よりレベルの高い第一警報信号を出力するなどする。また、制御装置３は、冷媒漏洩判定処理により冷媒漏洩の程度が判定できる場合には、漏洩量などに応じた第二警報信号を出力する。

【0067】

以上のように、実施の形態７の冷凍空気調和装置１００によれば、制御装置３は、冷媒漏洩判定処理によって間接的に冷媒漏洩を検出したときには第一警報信号を出力し、冷媒漏洩検知器５が直接的に冷媒漏洩を検出したときには第二警報信号を出力する。制御装置３が複数種類の警報信号を出力することで、冷媒漏洩に係る警報をレベル分けすることができる。たとえば、冷媒漏洩判定処理により運転が可能であるが冷媒漏洩を警報して早期のメンテナンスを行う場合には第一警報信号を出力した上で、運転を継続することができる。また、制御装置３が負荷側ユニット２が有する冷媒漏洩検知器５の検知により冷媒漏洩を検出した場合には、冷凍空気調和装置１００は、冷却などの対象物を保護するために運転を停止するなどの対処を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0068】

上述した実施の形態１～実施の形態７においては、冷凍空気調和装置１００について説明したが、たとえば、給湯装置などの、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。

【符号の説明】

【0069】

１ 熱源側ユニット、１Ａ 圧縮機ユニット、１Ｂ 凝縮器ユニット、２ 負荷側ユニット、３ 制御装置、４ インバータ装置、５ 冷媒漏洩検知器、６ 報知装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 冷媒配管、１１ 圧縮機、１２ 凝縮器、１２ａ 凝縮器ファン、１３ レシーバ、１４ 過冷却熱交換器、１５ 流量調整装置、１６ 分岐バイパス配管、１７ 熱源側電磁弁、２１ 減圧装置、２２ 蒸発器、２３ 負荷側電磁弁、３１ 制御演算処理装置、３１Ａ 機器制御処理部、３１Ｂ 演算処理部、３１Ｃ 判定処理部、３１Ｄ 計数処理部、３１Ｅ 報知処理部、３２ 記憶装置、３３ 計時装置、４１ 吸入側圧力センサ、４２ 吐出側圧力センサ、４３ 吸い込み温度センサ、４４ 過冷却器流入口温度センサ、４５ 過冷却器流出口温度センサ、４６ 液面検出センサ、１００ 冷凍空気調和装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】