(57)【要約】【課題】冷凍サイクル内への空気侵入による冷媒の劣化の度合を早期に推定し、コンタミによるサイクル要素部品の損傷を防止する冷凍サイクルを提供する。【解決手段】本冷凍サイクルは、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ冷媒を使用し、冷凍サイクルの吸込側の圧力が大気圧以下になった状態を検知する検知手段と、この検知手段からの状態情報が入力される制御手段と、この制御手段からの指令により警告を発生する警報手段を備え、冷媒の劣化の可能性の度合を、冷凍サイクル内が大気圧以下になった状態に基づき推定し、この推定された推定値が、予め設定された設定値を超えた場合、警報手段から警報を発する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不飽和炭素結合を持つＨＦＣ冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて、
この冷凍サイクルの吸込側の圧力が大気圧以下になった状態を検知する検知手段と、
この検知手段からの状態情報が入力される制御手段と、
この制御手段からの指令により警告を発生する警報手段を備え、
前記冷凍サイクル内の冷媒の劣化の可能性の度合を、前記冷凍サイクル内が大気圧以下になった状態に基づき推定し、
この推定された推定値が、予め設定された設定値を超えた場合、前記警報手段から警報を発することを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
前記劣化の可能性の度合は、前記冷凍サイクルの吸込側の圧力が大気圧以下になった状態の総時間に基づき推定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
前記劣化の可能性の度合は、前記冷凍サイクルの吸込側の圧力が大気圧以下になった状態に対応した温度になった時間の積算値に基づき推定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷凍サイクルに係り、特に冷媒の劣化度を推定可能な冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止が叫ばれ、エアコンなどの冷凍サイクル装置に用いる冷媒も、低ＧＷＰ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｗａｒｍｉｎｇ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：地球温暖化係数）冷媒への転換が迫られている。
【０００３】
従来、低ＧＷＰには自然冷媒しか存在しなかったが、近年、ＨＦＣ冷媒でありながら、ＧＷＰが１００以下の低ＧＷＰ冷媒が発表され注目を集めている。
【０００４】
これらのＨＦＣ系低ＧＷＰ冷媒の特徴としては、不飽和炭素結合を持つこと、動作圧力が低いこと、可燃性を有するものの、燃焼性が弱く、また着火エネルギーが大きいため、容易には燃えないことの他に、不飽和炭素結合の性質を利用して空気存在下での分解性の高さ（これが低ＧＷＰの所以でもある）が、挙げられる。
【０００５】
ところで、一般に、冷凍サイクルは、規定の圧力範囲内では、冷媒が漏洩しないように製作されているが、連結配管接続時の工事不具合などや経年変化により、冷媒のスロー漏洩が稀に発生する。万が一、冷媒のスロー漏洩が生じ、サイクル内の動作圧力が負圧になると、冷凍サイクル系内へ空気が侵入することになる。
【０００６】
上記ＨＦＣ系低ＧＷＰ冷媒では、サイクル内へ空気が侵入した場合、可燃性と分解性の２つの問題が考えられる。
【０００７】
なお、可燃性冷媒充填サイクルに対して、圧縮機の吸い込み配管が負圧にならないように、圧縮機を停止させ、系内への空気の侵入を防止する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００８】
プロパンなどの動作圧力がより高い（Ｒ２２並）冷媒では、通常の動作で系内が負圧になることがないため、特許文献１に記載のような制御を行っても問題はないものの、現在発表されている不飽和炭素結合を持つフロン系低ＧＷＰ冷媒では、外気温度がマイナスの環境においては、系内が負圧になる可能性が大きく、このような制御技術をそのまま適用すると、頻繁にエアコンが停止する不具合が発生する。また、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ系低ＧＷＰ冷媒では、プロパンと異なり、爆発性は小さく、系内への空気の侵入がただちに燃焼・爆発に繋がるわけではない。
【０００９】
一方、分解物については、従来の冷媒にはない新規の性質であり、系内への空気の侵入により、分解物が生成すなわち冷媒が劣化し、コンタミ（汚濁物）へと成長してしまうと、サイクル要素部品を損傷させる可能性があり、単なる漏洩箇所の修復だけではすまなくなる場合が発生するため、これを未然に防止することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２６４６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、動作圧力が環境により系内が負圧になる可能性があることと、冷凍サイクル内への空気侵入による冷媒分解や分解物がコンタミとして成長するのに時間を要することなどを考慮し、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ系冷媒を使用した冷凍サイクル装置の信頼性と使い勝手を両立させる冷凍サイクルが要望されていた。
【００１２】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、冷凍サイクル内への空気侵入による冷媒の劣化の度合を早期に推定し、コンタミなどによるサイクル要素部品の損傷を防止することができる冷凍サイクル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】
【００１３】
上述した目的を達成するため、本発明に係る冷凍サイクルは、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて、この冷凍サイクルの吸込側の圧力が大気圧以下になった状態を検知する検知手段と、この検知手段からの状態情報が入力される制御手段と、この制御手段からの指令により警告を発生する警報手段を備え、前記冷凍サイクル内の冷媒の劣化の可能性の度合を、前記冷凍サイクル内が大気圧以下になった状態に基づき推定し、この推定された推定値が、予め設定された設定値を超えた場合、前記警報手段から警報を発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る冷凍サイクルによれば、冷凍サイクル内への空気侵入による冷媒の劣化の可能性の度合を早期に推定し、コンタミによるサイクル要素部品の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気調和装置に用いた概念図。
【図２】本発明の一実施形態に係る空気調和装置における冷媒の劣化の可能性の推定と制御方法の第１実施例のフロー図。
【図３】本発明の一実施形態に係る空気調和装置における負圧状態の時間と冷媒の劣化度の相関を示す概念図。
【図４】本発明の一実施形態に係る空気調和装置における冷媒の劣化の可能性の推定と制御方法の第２実施例のフロー図。
【図５】本発明の一実施形態に係る空気調和装置における冷媒の劣化の可能性の推定と制御方法の第３実施例のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る冷凍サイクルを用いた空気調和装置について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る冷凍サイクル１は、例えば空気調和機に用いられ、圧縮機２、四方弁３、室外送風機４ａを備えた室外側熱交換器４、絞り機構５、室内送風機６ａを備えた室内側熱交換器６および四方弁３が順次配管接続されてなる。
【００１８】
そして、冷凍サイクル１には、室内側熱交換器６と四方弁３を介した圧縮機２間には、冷凍サイクル１の低圧側、すなわち圧縮機２の吸込側の圧力が大気圧以下（負圧）になった状態を検知する圧力センサー７が設けられ、この圧力センサー７からの圧力情報（信号）は、冷凍サイクル全体を制御する制御手段８に入力され、警報手段９により、例えば外部に対して点検の警報を発する。
【００１９】
制御手段８には、演算および制御機能を有するＣＰＵと、各種処理を実行するための制御用プログラム等が予め記憶されたＲＯＭと、各種処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭとを備えたマイクロコンピュータを用い、ＣＰＵはその起動とともに、メモリから必要なプログラムを読み出して処理を順次実行する。
【００２０】
さらに、冷凍サイクル１には、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒が、所定量封入されている。
【００２１】
冷房運転時、実線矢示のように、圧縮機２で圧縮された気相冷媒は、四方弁３を介して室外側熱交換器４に流れて凝縮され、液相になった冷媒は、絞り機構５で減圧され、室内側熱交換器６に流れて蒸発し、室内を冷房し、気相冷媒は四方弁３を介して圧縮機２に戻る。
【００２２】
一方、暖房運転時は、破線矢示のように、圧縮機２で圧縮された気相冷媒は、四方弁３を介して室内側熱交換器６に流れて室内を暖房する一方、凝縮されて液相になった冷媒は、絞り機構５で減圧され、室外側熱交換器４に流れて蒸発し、気相になった冷媒は四方弁３を介して圧縮機２に戻る。
【００２３】
冷房運転時は、夏季など外気温が高いときに空気調和装置は使用されるため、高温外気と熱交換し、冷媒が凝縮する高圧側の室外側熱交換器４はもとより、室内空気と熱交換し、冷媒が蒸発する低圧側の室内側熱交換器６も、冷媒圧力が大気圧以下になった負圧の状態になることがない。
【００２４】
同様に、外気温が高い状態での暖房運転時では、室内空気と熱交換し、冷媒が凝縮する高圧側の室内側熱交換器６は大気圧以下の負圧の状態になることがなく、また、外気と熱交換し、冷媒が蒸発する低圧側の室外側熱交換器４も、冷媒圧力が大気圧以下になる負圧の状態にはならない。
【００２５】
このように冷凍サイクル１内が負圧にならない状態では、連結配管接続時の工事不具合などにより、冷媒のスロー漏洩が発生したとしても、大気圧より高い冷凍サイクル１内から冷媒が大気に漏洩することがあっても、冷凍サイクル１内へ空気が侵入することがない。
【００２６】
しかしながら、厳冬期あるいは寒冷地などでは、通常の外気温より低くなるため、外気と熱交換する室外側熱交換器４内の冷媒は冷却され、冷媒圧力が大気圧以下になった負圧の状態になる場合がある。
【００２７】
このように冷凍サイクル１の系内に負圧状態が生じると、連結配管接続時の工事不具合箇所から系内へ空気が侵入することになる。
【００２８】
系内へ侵入した空気は、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ冷媒と反応して分解物が生成され、冷媒が劣化し、コンタミ（汚濁物）が成長する。このコンタミによりサイクル要素部品を損傷させる可能性がある。
【００２９】
そこで、本発明に係る冷凍サイクルでは、冷凍サイクル１内の冷媒の劣化の可能性の度合を、冷凍サイクル１内が大気圧以下になった状態に基づき推定し、この推定された推定値が、予め設定された設定値を超えた場合、警告を発生する警報手段を備えるようにした。
【００３０】
次に、本発明に係る冷凍サイクルを用いた空気調和装置における冷媒の劣化の可能性の度合の推定と警報手段の制御について、冷媒の劣化の可能性の度合の推定と警報手段の制御を具体的に示す実施例１〜３で説明する。
【００３１】
（第１実施例）
図２に示すフローに沿って、冷媒の劣化の可能性の度合の推定と警報手段の制御の第１実施例について説明する。
【００３２】
本第１実施形態では、冷凍サイクル内の冷媒の劣化の可能性の度合を、冷凍サイクルの吸込側が大気圧以下になった状態の総時間に基づき推定する。
【００３３】
例えば、圧力センサー７により、冷凍サイクル１の吸込側の圧力Ｐｉを検知する（Ｓ１）。  
圧力情報は制御手段８に送信され、制御手段８は吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さい（負圧）か、否かを判断する（Ｓ２）。  
吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さい場合（Ｓ２のＹ）、制御手段８は負圧時間ｔｉを計測し（Ｓ３）、計測された時間ｔｉを既に記憶されている時間ｔ０に加算し、総時間ｔとする（Ｓ４）。  
制御手段８は、この吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さい状態となった総時間ｔが予め設定した設定値Ｃ１より大きいか否かを判断する（Ｓ５）。
【００３４】
ここで、設定値Ｃ１は、以下のようにして決定される。  
負圧状態の総時間ｔと冷媒の劣化の可能性の度合いＸとの間には、概ね図３に示すような相関があり、設定値Ｃ１は試験あるいは経験値に基づき予め設定される。すなわち、スロー漏洩が発生する確率は、すべての冷凍サイクルで同じであるため、結局、負圧状態の総時間ｔが長いほど冷媒の劣化の可能性の度合いＸは高くなる。
【００３５】
総時間ｔが設定値Ｃ１より大きい場合（Ｓ５のＹ）、制御手段８は、冷媒の劣化の可能性の度合が、サービス（点検確認）を行うレベルに達したと判断して、警報手段９を作動させる。警報手段９の作動により、例えば外部に対して点検の警報を発する（Ｓ６）。
【００３６】
警報に基づき連絡を受けたサービスマンは、空気調和装置の設置場所にて冷媒の空気混入の確認を行う。
【００３７】
ステップＳ２において、吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さくない場合（Ｓ２のＮ）、吸込側の圧力は負圧状態でなく、空気が吸込側に侵入する恐れはなく、Ｓ１に戻り、空気調和装置の運転は継続される。この場合は当然総時間ｔへの時間の加算は行われない。
【００３８】
また、ステップＳ５において、総時間ｔが設定値Ｃ１より大きくない場合（Ｓ５のＮ）、スロー漏洩が発生しているとしても冷媒の劣化の可能性の度合が、点検を行うレベルに達していないと判断され、空気調和装置の運転は継続される。
【００３９】
なお、警報手段としては、通信手段を介して直接サービスマン、サービスステーションに連絡する他、警報ブザーを鳴らしたり、空気調和装置を制御するための操作板やリモコンなどをフラッシングさせ、警報音やフラッシングで警報を知ったユーザーが、サービスマンに連絡するようにしてもよい。また、警報発生時は、空気調和装置の運転を強制的に停止するようにしてもよい。
【００４０】
（第２実施例）
本第２実施例は、第１実施例が吸込側の負圧の総時間と設定値を比較して推定するのに対して、吸込側が負圧になった回数と設定値を比較して推定する。
【００４１】
例えば、図４に示すフローに沿って、冷媒の劣化の可能性の度合の推定と警報手段の制御が実行される。
【００４２】
圧力センサー７により、冷凍サイクル１の吸込側の圧力Ｐｉを検知する（Ｓ１１）。  
圧力情報は制御手段８に送信され、制御手段８は吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さい（負圧）か、否かを判断する（Ｓ１２）。  
吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さい場合（Ｓ１２のＹ）、制御手段８は負圧回数Ｎｉをカウントし（Ｓ１３）、既に記憶されている回数Ｎ０に加算し、総回数Ｎとする（Ｓ１４）。  
総回数Ｎが予め設定した設定値Ｃ２より大きいか否かを判断する（Ｓ１５）。
【００４３】
ここで、設定値Ｃ２は、以下のようにして決定される。  
冷凍サイクル内の負圧状態の回数と冷媒劣化の可能性の度合いとの間には、概ね負圧時間と同様の相関があり、設定値は試験あるいは経験値に基づき予め設定される。すなわち、スロー漏洩が発生する確率は、すべての冷凍サイクルで同じであるため、結局、負圧状態の総回数Ｎが多いほど冷媒劣化の可能性の度合いは高くなる。
【００４４】
総回数Ｎが設定値Ｃ２より大きい場合（Ｓ１５のＹ）、制御手段８は、警報手段９を作動させる。警報手段９の作動により、例えば外部に対して点検の警報を発する。  
ステップＳ１２において、吸込側の圧力Ｐｉが、大気圧より小さくない場合（Ｓ１２のＮ）、吸込側の圧力は負圧状態でなく、空気が吸込側に侵入する恐れはなく、Ｓ１１に戻り、空気調和装置の運転は継続される。
【００４５】
また、ステップＳ１５において、総回数Ｎが設定値Ｃ２より大きくない場合（Ｓ１５のＮ）、冷媒の劣化の可能性の度合が、サービスを行うレベルに達していないと推定され、Ｓ１１に戻り、空気調和装置の運転は継続される。
【００４６】
（第３実施例）
本第３実施例は、第１実施例が冷媒の劣化の可能性の度合を冷凍サイクルの吸込側の圧力を検知して推定するのに対して、冷凍サイクルの吸込側の冷媒温度を検知して推定する。冷媒が決まれば、その物性値により冷媒の圧力と温度は１：１に対応する。したがって、冷凍サイクルの吸込側の圧力は、冷凍サイクルの吸込側の冷媒温度から換算することで算出することができる。但し、冷凍サイクルの吸込側の冷媒温度は、配管外の温度の伝熱による影響を受けるため、直接圧力を検出する場合に比較し、圧力の検出精度は若干低くなる。
【００４７】
例えば、図５に示すフローに沿って、冷媒の劣化の可能性の度合の推定と警報手段の制御が実行される。
【００４８】
本第３実施例に用いる温度センサーは、冷凍サイクルに設けた圧力センサーに替えて圧縮機の吸込側に設けられる。
【００４９】
温度センサー１０により、吸込側の温度Ｔｉを検知する（Ｓ２１）。  
温度情報は制御手段８に送信され、制御手段８は吸込側の温度Ｔｉが、大気圧に相関する大気圧相関温度Ｔ１より低いか、否かを判断する（Ｓ２２）。
【００５０】
吸込側温度Ｔｉが大気圧相関温度Ｔ１より低いことは、冷凍サイクル１の吸込側が負圧状態にあることを意味する。
【００５１】
吸込側温度Ｔｉが、大気圧相関温度Ｔ１より低い場合（Ｓ２２のＹ）、制御手段８は負圧状態にある時間ｔｉを計測する（Ｓ２３）。  
既に記憶されている時間ｔ０に加算し、総時間ｔとする（Ｓ２４）。  
総時間ｔが予め設定した設定値Ｃ３より大きいか、否かを判断する（Ｓ２５）。  
冷凍サイクル内の冷媒温度と圧力には相関があり、設定値Ｃ３は設定値Ｃ１と同様にして求めることができる。  
総時間ｔが設定値Ｃ３より大きい場合（Ｓ２５のＹ）、制御手段８は、警報手段９を作動させる（Ｓ２６）。
【００５２】
ステップＳ２２において、吸込側の温度Ｔｉが、大気圧相関温度Ｔ１より小さくない場合（Ｓ２２のＮ）、吸込側の圧力は負圧状態でなく、空気が吸込側に侵入する恐れはなく、Ｓ２１に戻り、空気調和装置の運転は継続される。
【００５３】
また、ステップＳ２５において、総時間ｔが設定値Ｃ３より大きくない場合（Ｓ２５のＮ）、冷媒の劣化の可能性の度合が、サービスを行うレベルに達していないと推定され、Ｓ２１に戻り、空気調和装置の運転は継続される。
【００５４】
本第３実施例において、比較的高価な圧力センサーに替えて、安価な温度センサーを用いれば空気調和装置が安価になる。
【００５５】
上述のように、本実施形態に係る冷凍サイクルでは、不飽和炭素結合を持つＨＦＣ冷媒を使用し、冷凍サイクルの吸込側の圧力が大気圧以下になった状態を検知する検知手段と、この検知手段からの状態情報が入力される制御手段と、この制御手段からの指令により警告を発生する警報手段を備え、冷凍サイクル内の冷媒の劣化の可能性の度合を、冷凍サイクル内が大気圧以下になった状態に基づき推定し、この推定された推定値が、予め設定された設定値を超えた場合、警報手段から警報を発することで、冷凍サイクル内への空気侵入による冷媒の劣化の度合を早期に推定し、コンタミによるサイクル要素部品の損傷を防止することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…冷凍サイクル、２…圧縮機、３…四方弁、４…室外側熱交換器、４ａ…室外送風機、５…絞り機構、６…室内側熱交換器、６ａ…室内送風機、７…圧力センサー、８…制御手段、９…警報手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011021851.tif 000007