WO2023132010A1

WO2023132010A1 - 空気調和装置

Info

Publication number: WO2023132010A1
Application number: PCT/JP2022/000097
Authority: WO
Inventors: 亮宗石村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2024-07-05
Also published as: JP7621515B2; US20250216104A1; JPWO2023132010A1

Abstract

空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、および、負荷側熱交換器が順に配管で接続された冷媒回路を備え、冷媒回路内に冷媒として非共沸混合冷媒が封入された空気調和装置であって、圧縮機の吐出側の冷媒の圧力を検出する、あるいは、圧縮機の吸入側の冷媒の圧力を検出する第一圧力検出装置と、外気温度を検出する外気温度検出装置と、空気調和装置が停止している時に、第一圧力検出装置で検出した圧力と外気温度検出装置で検出した外気温度とに基づいて冷媒漏れ有無の判定を行う冷媒漏洩検出機能を有する制御装置と、を備えたものである。

Description

空気調和装置

　本開示は、ビル用マルチエアコンなどに適用される空気調和装置に関するものである。

　従来から、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置においては、例えば建物外に配置した熱源機である室外機と建物内に配置した複数台の室内機との間を冷媒配管で接続して冷媒回路を構成し、冷媒を循環させている。そして、室外機と複数台の室内機とを接続する冷媒配管の総延長が数百ｍになることがあり、それに伴い使用する冷媒量が非常に多くなっている。このため、空気調和装置から冷媒漏れが発生した場合、大量の冷媒が大気中へ放出されてしまうことを防ぐために、空気調和装置の運転状態から冷媒漏れの有無を推定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００９／１５７２００号

　しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、運転モードを冷房運転モードにする必要があり、空気調和装置を運転しない中間期、あるいは暖房運転を行う冬場に冷媒漏れを判定することができないという課題があった。

　本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、空気調和装置の運転状況によらず空気調和装置からの冷媒漏れ発生の検出を行うことができる空気調和装置を提供することを目的としている。

　本開示に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、および、負荷側熱交換器が順に配管で接続された冷媒回路を備え、前記冷媒回路内に冷媒として非共沸混合冷媒が封入された空気調和装置であって、前記圧縮機の吐出側の冷媒の圧力を検出する、あるいは、前記圧縮機の吸入側の冷媒の圧力を検出する第一圧力検出装置と、外気温度を検出する外気温度検出装置と、前記空気調和装置が停止している時に、前記第一圧力検出装置で検出した圧力と前記外気温度検出装置で検出した外気温度とに基づいて冷媒漏れ有無の判定を行う冷媒漏洩検出機能を有する制御装置と、を備えたものである。

　本開示に係る空気調和装置によれば、空気調和装置が停止している時に、第一圧力検出装置で検出した圧力と外気温度検出装置で検出した外気温度とに基づいて冷媒漏れ有無の判定を行う。そのため、時期に関わらず年間を通して冷媒漏れを検出することができ、空気調和装置の運転状況によらず空気調和装置からの冷媒漏れ発生の検出を行うことができる。

実施の形態に係る空気調和装置の構成の一例を示す概略構成図である。実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す冷媒回路図である。実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。実施の形態に係る空気調和装置の冷媒漏洩検出機能の動作を示すフローチャートである。

　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の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。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態に係る空気調和装置１００の構成の一例を示す概略構成図である。
　以下、図１に基づいて、実施の形態１に係る空気調和装置１００の構成について説明する。

　実施の形態に係る空気調和装置１００は、沸点の異なる複数の冷媒で構成される非共沸混合冷媒、例えばＲ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とを、６８．９［ｗｔ％］と３１．１［ｗｔ％］との質量割合で混合したＲ４５４Ｂ冷媒を冷媒回路（後述する図２参照）内に循環させ、冷凍サイクルを利用した空気調和を行うものである。また、空気調和装置１００は、例えばビル用マルチエアコンなどのように、運転する全室内機が冷房を行う全冷房運転モード又は全室内機が暖房を行う全暖房運転モードを選択できるものである。図１に示すように、空気調和装置１００は、１台の室外機１と２台の室内機２ａ、２ｂとを備え、室外機１と室内機２ａ、２ｂとが天井裏空間６１に配置された冷媒主管３および冷媒枝管４ａ、４ｂで接続されている。また、室内機２ａ、２ｂは、それぞれ空調空間６０ａ、６０ｂに設置されている。なお、実施の形態では、図１に示すように、室外機１が１台で室内機２ａ、２ｂが２台であるが、これに限定されず、室外機１が２台以上であってもよいし、室内機２ａ、２ｂが１台または３台以上であってもよい。

　図２は、実施の形態に係る空気調和装置１００の一例を示す冷媒回路図である。
　空気調和装置１００は、図２に示すように、冷媒が流れる冷媒回路を備えている。冷媒回路は、圧縮機１０、冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、絞り装置４１ａ、４１ｂ、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂ、および、アキュムレータ１３が、順に、冷媒主管３、冷媒枝管４ａ、４ｂ、および、冷媒配管５を含む配管で接続されて構成されている。

　［室外機１］
　室外機１は、圧縮機１０と、冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレータ１３とを備えている。また、熱源側熱交換器１２の付近には、例えばファンなどで構成される熱源側送風機１４が設けられ、熱源側送風機１４は熱源側熱交換器１２に空気を送風する。圧縮機１０と、冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレータ１３とは、冷媒配管５で接続されている。

　圧縮機１０は、低温低圧の冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。冷媒流路切替装置１１は、例えば四方弁であり、冷房運転モード時における冷媒の流れと暖房運転モード時における冷媒の流れとを切り替えるものである。

　熱源側熱交換器１２は、冷房運転モード時には凝縮器として機能し、暖房運転モード時には蒸発器として機能し、熱源側送風機１４から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なうものである。

　アキュムレータ１３は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、冷房運転モードと暖房運転モードとの運転状態の違いによって生じる余剰冷媒、あるいは過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒などを貯留するためのものである。

　また、室外機１は、吐出圧力検出装置２０と吸入圧力検出装置２１とを備えている。吐出圧力検出装置２０は、圧縮機１０の吐出側と冷媒流路切替装置１１とを繋ぐ冷媒配管５に設けられており、圧縮機１０の吐出側の高温高圧の冷媒の圧力を検出するものである。また、吸入圧力検出装置２１は、冷媒流路切替装置１１と圧縮機１０の吸入側とを繋ぐ冷媒配管５に設けられており、圧縮機１０の吸入側の低温低圧の冷媒の圧力を検出するものである。吐出圧力検出装置２０および吸入圧力検出装置２１は、例えば圧力センサである。

　また、室外機１は、外気温度検出装置２２と第一温度検出装置２３とを備えている。外気温度検出装置２２は、室外機１の空気吸込み部（図示せず）に設けられており、室外機１が設置されている場所の空気温度（以下、外気温度と称する）を検出するものである。第一温度検出装置２３は、圧縮機１０の吐出側と冷媒流路切替装置１１とを繋ぐ冷媒配管５に設けられており、圧縮機１０の吐出側の高温高圧の冷媒の温度（以下、吐出温度と称する）を検出するものである。外気温度検出装置２２および第一温度検出装置２３は、例えばサーミスタである。

　［室内機２ａ、２ｂ］
　室内機２ａ、２ｂは、それぞれ、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂと、絞り装置４１ａ、４１ｂとを備えている。また、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂの付近には、例えばファンなどで構成される負荷側送風機４２ａ、４２ｂが設けられ、負荷側送風機４２ａ、４２ｂは負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂに空気を送風する。室内機２ａ、２ｂは、冷媒主管３を介して室外機１と接続され、冷媒が流入出するようになっている。負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂは、負荷側送風機４２ａ、４２ｂから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間に供給するための暖房用空気または冷房用空気を生成するものである。また、絞り装置４１ａ、４１ｂは、減圧弁あるいは膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁などで構成するとよい。

　室内機２ａ、２ｂは、それぞれ、第二温度検出装置５０ａ、５０ｂと、第三温度検出装置５１ａ、５１ｂと、第四温度検出装置５２ａ、５２ｂとを備えている。第二温度検出装置５０ａ、５０ｂは、絞り装置４１ａ、４１ｂと負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂとを繋ぐ冷媒枝管４ａ、４ｂに設けられており、冷房運転モード時に負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂに流入する冷媒の温度を検出するものである。第三温度検出装置５１ａ、５１ｂは、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂに対して絞り装置４１ａ、４１ｂとは反対側の冷媒枝管４ａ、４ｂに設けられており、冷房運転モード時に負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂから流出する冷媒の温度を検出するものである。第四温度検出装置５２ａ、５２ｂは、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂの空気吸込み部（図示せず）に設けられており、室内の空気温度を検出するものである。第二温度検出装置５０ａ、５０ｂ、第三温度検出装置５１ａ、５１ｂ、および、第四温度検出装置５２ａ、５２ｂは、例えばサーミスタである。

　なお、以下において、室内機２ａ、２ｂ、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂ、絞り装置４１ａ、４１ｂ、および、負荷側送風機４２ａ、４２ｂの総称を、それぞれ、室内機２、負荷側熱交換器４０、絞り装置４１、および、負荷側送風機４２とする。また、第二温度検出装置５０ａ、５０ｂ、第三温度検出装置５１ａ、５１ｂ、および、第四温度検出装置５２ａ、５２ｂの総称を、それぞれ、第二温度検出装置５０、第三温度検出装置５１、および、第四温度検出装置５２とする。また、吐出圧力検出装置２０および吸入圧力検出装置２１のうちいずれか一方を、第一圧力検出装置とも称する。また、吐出圧力検出装置２０および吸入圧力検出装置２１の総称を、圧力検出装置とする。

　また、空気調和装置１００は、マイコンなどで構成される制御装置３０を備えている。制御装置３０は、各種検出装置での検出値およびリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の周波数、熱源側熱交換器１２の熱源側送風機１４の回転数（熱源側送風機１４のＯＮ／ＯＦＦを含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え、絞り装置４１の開度などを制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、実施の形態では、図２に示すように、制御装置３０が室外機１に設けられている例を示しているが、これに限定されない。制御装置３０が室内機２に設けられてもよいし、室外機１および室内機２の両方に設けられてもよい。

　［冷房運転モード］
　図３は、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、図３では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
　以下、図３に基づいて、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂで冷熱負荷が発生している場合を例に、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷房運転モードについて説明する。

　冷房運転モードの場合、圧縮機１０の吐出された冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように、冷媒流路切替装置１１が切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が、圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２へ流入する。熱源側熱交換器１２へ流入した高温高圧ガス冷媒は、室外空気に放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となる。そして、熱源側熱交換器１２から流出した高圧の液冷媒は室外機１から流出し、冷媒主管３および冷媒枝管４ａ、４ｂを通り、室内機２ａ、２ｂへ流入する。

　室内機２ａ、２ｂへ流入した高圧の液冷媒は、絞り装置４１ａ、４１ｂによって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、蒸発器として作用する負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂへ流入し、室内空気から吸熱することで室内空気を冷却し、低温低圧のガス冷媒となる。負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂから流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒枝管４ａ、４ｂおよび冷媒主管３を通り、室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３とを通り、圧縮機１０へ吸入される。

　ここで、絞り装置４１ａ、４１ｂの開度は、第二温度検出装置５０ａ、５０ｂで検出された温度と、第三温度検出装置５１ａ、５１ｂで検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように、制御装置３０によって制御される。そうすることで、室内の熱負荷に応じた能力を発揮することができ、効率のよい運転ができる。

　［暖房運転モード］
　図４は、空気調和装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図であり、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。なお、図４では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
　以下、図４に基づいて、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂで温熱負荷が発生している場合を例に、実施の形態に係る空気調和装置１００の暖房運転について説明する。

　暖房運転モードの場合、圧縮機１０の吐出された冷媒を負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂへ流入させるように、冷媒流路切替装置１１が切り替えられる。そして、低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して冷媒主管３および冷媒枝管４ａ、４ｂを通り、室内機２ａ、２ｂへ流入する。室内機２ａ、２ｂへ流入した高温高圧ガス冷媒は、負荷側熱交換器４０ａ、４０ｂで室内空気に放熱し、高圧の液冷媒となり、絞り装置４１ａ、４１ｂへ流入する。そして、絞り装置４１ａ、４１ｂによって低温低圧の二相冷媒に減圧された後、室内機２ａ、２ｂを流出し、冷媒枝管４ａ、４ｂおよび冷媒主管３を通り、室外機１へ流入する。

　室外機１へ流入した低温低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器１２へ流入し、室外空気から吸熱することで低温低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３とを通り、圧縮機１０へ吸入される。

　ここで、絞り装置４１ａ、４１ｂの開度は、吐出圧力検出装置２０で検出された圧力から算出された冷媒の飽和液温度と、第二温度検出装置５０ａ、５０ｂで検出された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように、制御装置３０によって制御される。そうすることで、室内の熱負荷に応じた能力を発揮することができ、効率のよい運転ができる。

　［冷媒漏洩検出機能］
　次に、冷媒漏洩検出機能について説明する。冷媒漏洩検出機能は、制御装置３０の機能の一つであり、空気調和装置１００が停止状態のときに、室外機１に搭載された圧力検出装置の検出値と、外気温度検出装置２２の検出値とに基づいて、冷媒漏洩の有無を検出する機能である。

　図５は、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒漏洩検出機能の動作を示すフローチャートである。
　以下、図５に基づいて、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒漏洩検出機能の動作について説明する。

（ステップＳ１）
　制御装置３０は、空気調和装置１００が停止状態であるかどうかを判定する。ここで、空気調和装置１００が停止状態とは、圧縮機１０が停止している状態のことである。制御装置３０が、空気調和装置１００が停止状態であると判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ２に進む。一方、制御装置３０が、空気調和装置１００が停止状態ではないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ１を繰り返す。

（ステップＳ２）
　制御装置３０は、空気調和装置１００が停止状態になって所定時間（以下、あらかじめ設定された第一時間とも称する）以上が経過したかどうかを判定する。ここで、制御装置３０は、時間を計測するタイマー機能を有している。制御装置３０が、空気調和装置１００が停止状態になって所定時間以上が経過したと判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、制御装置３０が、空気調和装置１００が停止状態になって所定時間以上が経過していないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ１に戻る。なお、実施の形態では、制御装置３０がタイマー機能を有しているものとしたが、それに限定されず、例えば制御装置３０の外部にリアルタイムクロックなどが設けられていてもよい。

（ステップＳ３）
　制御装置３０は、外気温度検出装置２２で検出した外気温度が安定しているかどうかを判定する。ここで、外気温度検出装置２２で検出した外気温度が安定しているかどうかの判定は、例えば、所定時間の間、外気温度検出装置２２で検出した外気温度が所定範囲内に収まっているかどうかに基づいて行う。制御装置３０が、外気温度検出装置２２で検出した外気温度が安定していると判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ４に進む。一方、制御装置３０が、外気温度検出装置２２で検出した外気温度が安定していないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ１に戻る。

（ステップＳ４）
　制御装置３０は、吐出圧力検出装置２０の検出値から冷媒の飽和温度を計算する。なお、非共沸混合冷媒では、同一圧力における飽和蒸気温度と飽和液温度とが異なるので、どちらの飽和温度を使用するか、あるいはそれら二つの飽和温度の平均値を使用するのか定義を明確にしておく必要がある。実施の形態に係る停止時冷媒漏洩機能においては、飽和蒸気温度、飽和液温度、および、それら二つの飽和温度の平均値のうち、どれを使用してもよい。また、上記では、吐出圧力検出装置２０を使用して冷媒の飽和温度を計算しているが、吐出圧力検出装置２０の代わりに吸入圧力検出装置２１を使用して冷媒の飽和温度を計算してもよい。

（ステップＳ５）
　制御装置３０は、ステップＳ４で計算した冷媒の飽和温度と、外気温度検出装置２２で検出した外気温度との差が、所定値以上であるかどうかを判定する。制御装置３０が、冷媒の飽和温度と外気温度との差が所定値以上であると判定した場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ６に進む。一方、制御装置３０が、冷媒の飽和温度と外気温度との差が所定値以上ではないと判定した場合（ＮＯ）、処理はステップＳ１に戻る。

（ステップＳ６）
　制御装置３０は、空気調和装置１００から冷媒漏れが発生していると判定し、処理は終了する。その後、制御装置３０は、例えば、後述する冷媒漏れ報知機能を実行する。

　［冷媒漏洩検出機能の原理］
　次に、冷媒漏洩検出機能の原理を説明する。
　まず、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷媒回路に封入される冷媒は、非共沸混合冷媒である。非共沸混合冷媒とは、沸点が異なる複数種類の冷媒で構成されるものであり、例えば非共沸混合冷媒であるＲ４５４Ｂ冷媒は、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒との混合物である。なお、Ｒ３２冷媒の大気圧での沸点は－５７．１［℃］であり、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒の大気圧での沸点は－２９．４［℃］である。このように非共沸混合冷媒を構成する冷媒の沸点に差があると、空気調和装置１００から冷媒漏れが発生した場合に、沸点が低いＲ３２冷媒がより多く系外へ放出される傾向がある。

　このため、空気調和装置１００の冷媒回路に封入される非共沸混合冷媒を構成する冷媒の割合は、冷媒漏れが無い場合と冷媒漏れが有る場合とで異なり、冷媒漏れの有無によって、空気調和装置１００の中に存在する非共沸混合冷媒の持つ物性値が変わることになる。冷媒漏洩検出機能は、この冷媒漏れによって生じる非共沸混合冷媒の物性値の変化を利用したものである。

　以下、冷媒漏洩検出機能の原理のより詳細な説明を行う。一般的に空気調和装置１００が停止している状態では、冷媒回路内の冷媒と室外機１が設置されている場所の外気との間で熱的つり合いが取れた状態となるため、冷媒回路内の冷媒圧力から計算した飽和温度と外気温度とが等しい状態となる。

　しかし、冷媒漏れが発生している場合、前述したように非共沸混合冷媒の物性値が変化するため、ある外気温度で空気調和装置１００が停止している時の冷媒回路内の圧力が、冷媒漏れの有無で変化する。そこで、空気調和装置１００の停止時の冷媒回路内の圧力の差を検出して冷媒漏れの有無を検出するというのが冷媒漏洩検出機能の原理である。

　Ｒ４５４Ｂ冷媒の場合を例として説明すると、冷媒漏れが発生していない場合は、空気調和装置１００の冷媒回路内にはＲ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とが６８．９［ｗｔ％］と３１．１［ｗｔ％］との質量割合で存在している。一方、冷媒漏れが発生した場合は、冷媒漏れによる組成変化をα（＞０）とすると、空気調和装置１００の冷媒回路内にはＲ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とが（６８．９－α）［ｗｔ％］と（３１．１＋α）［ｗｔ％］との質量割合で存在している。別の言い方をすると、冷媒漏れが発生した場合は、沸点が低いＲ３２冷媒の組成が少なくなる状態となる。

　冷媒漏れによる冷媒の組成変化が発生している状態では、非共沸混合冷媒の物性値も変化する。例えば、ある温度における飽和圧力も変化する。

　外気温度が３５［℃］の場合を例とすると、冷媒漏れが発生していない場合、空気調和装置１００が停止している状態であれば、外気と室外機１とが熱的につり合っている状態となっているので、冷媒回路内の圧力は、Ｒ４５４Ｂ冷媒の３５［℃］の飽和圧力である２．０［ＭＰａＡ］となっている。一方、冷媒漏れが発生している場合、同じ温度（３５［℃］）の外気と室外機１とが熱的につり合っているが、Ｒ４５４Ｂ冷媒の組成からＲ３２冷媒が組成変化α分だけ少なく、Ｒ１２３４ｙｆ冷媒が組成変化α分だけ多い冷媒となっているので、同じ外気温度３５［℃］でも冷媒回路内の圧力が異なる。この例の場合では、Ｒ３２冷媒の組成が少なくなるため、冷媒漏れが発生していない場合の２．０［ＭＰａＡ］よりも低い圧力となる。

　制御装置３０は、非共沸冷媒の充填組成における圧力と飽和温度との関係を、表あるいは近似式の形で有しており、吐出圧力検出装置２０あるいは吸入圧力検出装置２１で検出した圧力から計算した飽和温度が外気温度と一致していない場合に、冷媒漏れが発生していると判定することができる。

　すなわち、図５に示すステップＳ１～Ｓ３で外気と室外機１とが熱的につり合っているかどうかを判定し、ステップＳ４～Ｓ６で前述の冷媒漏れによって生じる飽和温度と外気温度との差を算出して、冷媒漏れの発生を検出する仕組みとなっている。

　また、冷媒漏れが発生した場合の飽和圧力の低下量は、空気調和装置１００で使用する非共沸冷媒の種類、空気調和装置１００の冷媒回路の大きさ、および、どのくらいの冷媒が系外に漏れたかなどによって変わるため、図５に示すステップＳ５の所定値はある一定値として決めることは難しい。

　冷媒漏れ発生有無を判定する図５中のステップＳ５の所定値は、小さい値にするとより少しの冷媒漏れでも検出可能となるが、外気と室外機１との熱的なつり合いが不十分だった場合、あるいは圧力検出装置または外気温度検出装置２２の測定誤差などによっては冷媒漏れ判定を誤ってしまう可能性がある。反対に、ステップＳ５の所定値を大きい値に設定すると、冷媒漏れ判定を誤るリスクは減るが、空気調和装置１００からの冷媒漏れ量が大きくならないと冷媒漏れ有りを判定できなくなるなどのデメリットもある。このため、ステップＳ５の所定値は、使用する冷媒の種類、空気調和装置１００の冷媒回路の大きさ、および、どのくらいの冷媒が系外に漏れたかなどによって変える必要がある。また、ステップＳ５の所定値は、空気調和装置１００の据付状態にも影響を受けるため、据付工事が終わった段階で現場でも調整できるようにしておくとよい。

　ここで、ステップＳ５の所定値について、Ｒ４５４Ｂ冷媒の場合を例に補足する。Ｒ４５４Ｂ冷媒と同じ構成冷媒からなるＲ４５４Ｃ冷媒があり、Ｒ４５４Ｃ冷媒は、Ｒ３２冷媒とＲ１２３４ｙｆ冷媒とが２１．５［ｗｔ％］と７８．５［ｗｔ％］との質量割合で混合された冷媒である。外気温度が７［℃］の場合を例にすると、Ｒ４５４Ｂ冷媒の飽和蒸気圧力は、０．９１［ＭＰａＡ］であるが、同じ外気温度７［℃］におけるＲ４５４Ｃ冷媒の飽和蒸気圧力は、０．５７［ＭＰａＡ］である。この０．５７［ＭＰａＡ］という圧力は、Ｒ４５４Ｂ冷媒では－８．１［℃］の飽和温度に相当する。

　すなわち、Ｒ４５４Ｂ冷媒においては、外気温度が７［℃］の条件で空気調和装置１００が停止していた場合、冷媒漏れが無い場合は、吐出圧力検出装置２０の検出値から冷媒の飽和温度が７［℃］となる。一方、冷媒漏れが発生しており、Ｒ３２冷媒がＲ１２３４ｙｆ冷媒より先に大気中に放出され、冷媒組成がＲ４５４Ｃ冷媒と同等となっていた場合は、吐出圧力検出装置２０の検出値から冷媒の飽和温度が－８．１［℃］となる。従って、本実施の形態の場合であれば、ステップＳ５の所定値を１［℃］としても冷媒漏れを十分に検出できるということになる。

　なお、冷媒漏洩検出機能の検出精度を向上させるために、外気温度検出装置２２に他の温度検出装置よりも検出精度が高いものを使用するとよい。圧力検出装置も同様に、吐出圧力検出装置２０および吸入圧力検出装置２１のうち少なくともどちらか一方により検出精度が高いものを使用し、その検出値を用いて冷媒漏れ判定を行うようにするとよい。

　冷媒漏洩検出機能の必要条件となっている図５中のステップＳ２およびステップＳ３の外気と室外機１とが熱的につり合っているかどうかの判定について、ステップＳ２の所定時間は、室外機１に搭載している吐出圧力検出装置２０の検出値と吸入圧力検出装置２１の検出値とが同じになるまでの時間とするとよい。また、ステップＳ３の外気温度検出装置２２の検出値が安定していた方が冷媒漏れ判定の精度が向上するため、外気温度検出装置２２で検出した外気温度が安定しているかどうかを判定は、例えば、１時間当たりの外気温度変化が１℃以下の場合などとするとよい。

　空気調和装置１００の冷媒回路に単一成分冷媒を封入した場合でも、冷媒漏れが発生すると冷媒回路内の圧力が低下し、圧力検出装置の検出値から冷媒漏れを判定することができる場合もあるが、アキュムレータ１３を搭載しているビル用マルチシステムのような大型空調機器では、冷媒回路内に液相の状態で余剰冷媒が存在しており、冷媒漏れによって冷媒回路内の圧力が低下しそうになると、余剰冷媒が蒸発することでガス冷媒となり、冷媒回路内の圧力低下を抑制する。このため、液相の状態で存在する余剰冷媒が全て蒸発するまでは冷媒回路内の圧力が変化しにくい状態となるため、アキュムレータ１３を搭載している空気調和装置に単一成分冷媒を使用する場合は、冷媒圧力を使用した冷媒漏れ検出は難しい。

　これに対して空気調和装置１００の冷媒回路に非共沸混合冷媒を封入した場合は、アキュムレータ１３を搭載した場合に単一成分冷媒の場合と同様に液相の余剰冷媒の蒸発によって冷媒回路内の圧力が下がりにくいという同様の状態とはなるものの、非共沸混合冷媒の構成冷媒の中で低沸点の冷媒がより多く系外に漏れるという特徴があるため、冷媒の組成変動（物性値の変化）が生じ、少ない冷媒漏れ量でも冷媒漏れを検出することができる。

　本実施の形態に係る冷媒漏洩検出機能は、非共沸冷媒の沸点差を利用した原理であるため、非共沸混合冷媒を使用した空気調和装置１００であればアキュムレータ１３は必須の構成要素では無く、アキュムレータ１３が無い場合でも、図５に示す動作によって冷媒漏れを検出することができる。

　また、制御装置３０は、所定時間（以下、あらかじめ設定された第二時間とも称する）毎に冷媒漏洩検出機能を実行する日常点検機能を有している。この日常点検機能によって、空気調和装置１００を運転しない春または秋などの中間期あるいは夜間にも冷媒漏れ判定を行うことができる。このため、毎日あるいは数日おきに冷媒漏れが発生していないかの確認ができ、冷媒漏れを早期に発見することができる。また、冷媒漏れの発生箇所がどこであっても冷媒漏れを検出することができる。

　また、制御装置３０は、冷媒漏洩検出機能を実行して冷媒漏れ有りと判定した場合、冷媒漏れの発生を報知する冷媒漏れ報知機能を有している。冷媒漏れの報知手段としては、例えばブザーなどで発報する、あるいは空気調和装置１００に集中管理装置などが接続されている場合は、集中管理装置に冷媒漏れの発生を検出した旨のアラートを出すなどして空気調和装置１００の点検を促すなどである。こうすることで、設備管理者に冷媒漏れが発生したことを早期に知らせることができ、機器の修繕などの適切な対応を迅速に取ることができるようになる。

　また、可燃性冷媒などを使用した従来の空気調和装置では、室内機内あるいは室内機が設置されている空調空間内に冷媒漏洩検出装置を設置することで、冷媒漏れによる室内の安全性を確保する方式が一般的ではあるが、天井裏あるいは床面積が大きい部屋などの冷媒漏洩検出装置を設置していない空間での冷媒漏れは検出できないという課題があった。

　この課題に対して、使用する冷媒が非共沸混合冷媒である必要はあるが、本実施の形態に係る冷媒漏洩検出機能を用いると、冷媒漏洩検出装置が無い場所からの冷媒漏れも検出することができ、室内側の安全性を向上させることができる。

　また、空気調和装置１００に、ＩＳＯ５１４９あるいはＩＥＣ６０３３５－２－４０などの国際規格で規定される警報装置、換気装置、および、遮断装置といった安全装置が設置されているような場合、本実施の形態に係る冷媒漏洩検出機能により冷媒漏れ有りと判定された場合に、上記の安全装置を作動させるような仕組みとすると、より室内側の安全性を向上させることができる。

　本実施の形態に係る空気調和装置１００では、全ての室内機２ａ、２ｂが同じ運転、つまり冷房運転モードおよび暖房運転モードのうち一方のみを行う場合を例に説明したが、これに限定されず、室内機２ａ、２ｂ毎に異なる運転を行ってもよい、つまり、冷房運転モードと暖房運転モードとを同時に行ってもよい。

　また、本実施の形態に関して、室外機１が１台の場合を例に説明を行ったが、室外機１の台数を１台に限定するものではない。図５に示す冷媒漏洩検出機能の動作は、室外機１の構成要素として圧力検出装置および外気温度検出装置２２の二つの検出装置を必要の構成要素としており、その他の空気調和装置１００の構成要素は制限していないため、複数の室外機１で構成される大型空調システムの場合は、室外機１毎に冷媒漏洩検出機能の動作を行ってもよいし、複数の室外機１のうち１台を代表に設定し、その代表の室外機１が冷媒漏洩検出機能の動作を行ってもよい。

　また、本実施の形態に係る空気調和装置１００では、室外機１に１台の圧縮機１０が設けられている場合を例に説明を行ったが、これに限定されず、室外機１に圧縮機１０が２台以上設けられていてもよい。

　以上、実施の形態に係る空気調和装置１００は、圧縮機１０、熱源側熱交換器１２、絞り装置４１、および、負荷側熱交換器４０が順に配管で接続された冷媒回路を備え、冷媒回路内に冷媒として非共沸混合冷媒が封入された空気調和装置１００であって、圧縮機１０の吐出側の冷媒の圧力を検出する、あるいは、圧縮機１０の吸入側の冷媒の圧力を検出する第一圧力検出装置と、外気温度を検出する外気温度検出装置２２と、空気調和装置１００が停止している時に、第一圧力検出装置で検出した圧力と外気温度検出装置２２で検出した外気温度とに基づいて冷媒漏れ有無の判定を行う冷媒漏洩検出機能を有する制御装置３０と、を備えたものである。

　実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、空気調和装置１００が停止している時に、第一圧力検出装置で検出した圧力と外気温度検出装置２２で検出した外気温度とに基づいて冷媒漏れ有無の判定を行う。そのため、時期に関わらず年間を通して冷媒漏れを検出することができ、空気調和装置の運転状況によらず空気調和装置からの冷媒漏れ発生の検出を行うことができる。

　また、従来技術では、室内機が設置されている空調空間の安全性を確保する目的とし、大空間など冷媒漏れが発生しても空調空間の冷媒濃度が高くないような場合の冷媒漏れ、あるいは天井裏などの非空調空間に存在する冷媒配管からの冷媒漏れを対象としていないものがある。しかし、実施の形態に係る空気調和装置１００は、冷媒漏れの発生箇所がどこであっても冷媒漏れを検出することができる。

　また、従来技術では、複数の遮断弁を空気調和装置内に有し、遮断弁で閉止した区間の圧力低下を検出することで冷媒漏洩箇所を特定するものがある。しかし、実施の形態に係る空気調和装置１００は、複数の遮断弁などが不要であるため、製造コストを抑えることができる。

　また、実施の形態に係る空気調和装置１００は、圧縮機１０の吸入側にアキュムレータ１３を備えたものである。

　実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、圧縮機１０の吸入側にアキュムレータ１３を備えているため、冷媒の組成変動（物性値の変化）が生じ、少ない冷媒漏れ量でも冷媒漏れを検出することができる。

　また、実施の形態に係る空気調和装置１００は、外気温度検出装置２２の他に、温度検出装置を備え、外気温度検出装置２２は、温度検出装置よりも検出精度が高いものである。

　実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、冷媒漏洩検出機能の検出精度を向上させることができる。

　また、実施の形態に係る空気調和装置１００は、第一圧力検出装置の他に、圧力検出装置を備え、第一圧力検出装置は、圧力検出装置よりも検出精度が高いものである。

　また、実施の形態に係る空気調和装置１００において、制御装置３０は、あらかじめ設定された第二時間毎に冷媒漏洩検出機能を実行する日常点検機能を有するものである。

　実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、この日常点検機能によって、空気調和装置１００を運転しない春または秋などの中間期あるいは夜間にも冷媒漏れ判定を行うことができる。このため、毎日あるいは数日おきに冷媒漏れが発生していないかの確認ができ、冷媒漏れを早期に発見することができる。また、冷媒漏れの発生箇所がどこであっても冷媒漏れを検出することができる。

　また、実施の形態に係る空気調和装置１００において、制御装置３０は、冷媒漏洩検出機能を実行し、冷媒漏れ有りと判定した場合に、冷媒漏れの発生を報知する。

　実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、冷媒漏れ有りと判定した場合に、冷媒漏れの発生を報知することで、設備管理者に冷媒漏れが発生したことを早期に知らせることができ、機器の修繕などの適切な対応を迅速に取ることができるようになる。

　１　室外機、２、２ａ、２ｂ　室内機、３　冷媒主管、４ａ、４ｂ　冷媒枝管、５　冷媒配管、１０　圧縮機、１１　冷媒流路切替装置、１２　熱源側熱交換器、１３　アキュムレータ、１４　熱源側送風機、２０　吐出圧力検出装置、２１　吸入圧力検出装置、２２　外気温度検出装置、２３　第一温度検出装置、３０　制御装置、４０、４０ａ、４０ｂ　負荷側熱交換器、４１、４１ａ、４１ｂ　絞り装置、４２、４２ａ、４２ｂ　負荷側送風機、５０、５０ａ、５０ｂ　第二温度検出装置、５１、５１ａ、５１ｂ　第三温度検出装置、５２、５２ａ、５２ｂ　第四温度検出装置、６０ａ、６０ｂ　空調空間、６１　天井裏空間、１００　空気調和装置。

Claims

　圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、および、負荷側熱交換器が順に配管で接続された冷媒回路を備え、前記冷媒回路内に冷媒として非共沸混合冷媒が封入された空気調和装置であって、
　前記圧縮機の吐出側の冷媒の圧力を検出する、あるいは、前記圧縮機の吸入側の冷媒の圧力を検出する第一圧力検出装置と、
　外気温度を検出する外気温度検出装置と、
　前記空気調和装置が停止している時に、前記第一圧力検出装置で検出した圧力と前記外気温度検出装置で検出した外気温度とに基づいて冷媒漏れ有無の判定を行う冷媒漏洩検出機能を有する制御装置と、を備えた
　空気調和装置。
　前記冷媒漏洩検出機能に関して、
　前記制御装置は、
　前記第一圧力検出装置で検出した圧力から求めた冷媒の飽和温度と、前記外気温度検出装置で検出した外気温度とを比較することで冷媒漏れ有無の判定を行うものである
　請求項１に記載の空気調和装置。
　前記冷媒漏洩検出機能に関して、
　前記制御装置は、
　前記空気調和装置が停止してからあらかじめ設定された第一時間が経過後、冷媒漏れ有無の判定を行うものである
　請求項１または２に記載の空気調和装置。
　前記冷媒漏洩検出機能に関して、
　前記制御装置は、
　前記空気調和装置が停止してから前記第一時間が経過後、前記外気温度検出装置で検出した外気温度が安定していたら、冷媒漏れ有無の判定を行うものである
　請求項３に記載の空気調和装置。
　前記圧縮機の吸入側にアキュムレータを備えた
　請求項１～４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
　前記外気温度検出装置の他に、温度検出装置を備え、
　前記外気温度検出装置は、前記温度検出装置よりも検出精度が高いものである
　請求項１～５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
　前記第一圧力検出装置の他に、圧力検出装置を備え、
　前記第一圧力検出装置は、前記圧力検出装置よりも検出精度が高いものである
　請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
　前記制御装置は、
　あらかじめ設定された第二時間毎に前記冷媒漏洩検出機能を実行する日常点検機能を有するものである
　請求項１～７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
　前記制御装置は、
　前記冷媒漏洩検出機能を実行し、冷媒漏れ有りと判定した場合に、冷媒漏れの発生を報知する
　請求項１～８のいずれか一項に記載の空気調和装置。