JP2023030640A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性の確保と、冷媒検出センサの劣化の抑制と、を両立することができる空気調和装置を提供する。【解決手段】本開示における空気調和装置は、冷媒検出センサ５０が冷媒を検知した場合に閉止する冷媒遮断弁４９と、冷媒遮断弁４９を制御する制御部６０と、を備え、制御部６０は、冷媒検出センサ５０による冷媒検知以外の要因により冷媒遮断弁４９が閉止された場合、冷媒検出センサ５０の通電を停止する、または、冷媒検出センサ５０への通電と非通電を交互に繰り返す。【選択図】図５

Description

本開示は、空気調和装置に関する。

特許文献１は、半導体式冷媒検出センサの経時劣化を抑制できる空気調和機を開示する。
この空気調和機は、内蔵されるヒーターによる加熱状態で冷媒の漏洩を検知する半導体式の第１冷媒検出センサと、非加熱状態で冷媒の漏洩を検知する第２冷媒検出センサと、第１冷媒検出センサ及び第２冷媒検出センサの動作を制御する制御部とを備えた空気調和機であって、制御部は、空気調和機の運転中及び運転停止直後から一定時間は第１冷媒検出センサを加熱して動作させ、空気調和機の停止中は第２冷媒検出センサを動作させて、且つ、第１冷媒検出センサを加熱しないように制御する。

特開２０１７－１８０９２７号公報

本開示は、安全性の確保と、冷媒検出センサの劣化の抑制と、を両立することができる空気調和装置を提供する。

本開示における空気調和装置は、冷媒検出センサが冷媒を検知した場合に閉止する冷媒遮断弁と、冷媒遮断弁を制御する制御部と、を備え、制御部は、冷媒検出センサによる冷媒検知以外の要因により冷媒遮断弁が閉止された場合、冷媒検出センサの通電を停止する、または、冷媒検出センサへの通電と非通電を交互に繰り返す。

本開示における空気調和装置は、冷媒遮断弁が閉止され、室内機内に流入する冷媒を遮断するときに、冷媒検出センサの通電を停止する、または、冷媒検出センサへの通電と非通電を交互に繰り返すことで、冷媒検出センサの通電時間を削減できる。これにより、安全性の確保と、冷媒検出センサの劣化の抑制と、を両立することができる。

実施の形態１に係る室内機を示す側面断面図 実施の形態１に係る室内機を示す平面図 実施の形態１に係る空気調和装置を示す冷媒回路図 実施の形態１に係る空気調和装置の制御構成を示すブロック図 実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒遮断弁が閉止する際の制御を示すフローチャート 実施の形態１に係る空気調和装置が運転を開始する際の制御を示すフローチャート

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、空気調和機の技術分野では、環境問題への対応のためにフロンを使用した冷媒からの切替えが進行し、微燃性または可燃性冷媒を使用する必要があるという状況であった。そのため、当該業界では、室内への冷媒漏洩による火災の発生等を課題として、冷媒検出センサと、冷媒検出センサが冷媒の漏洩を検知した場合に閉止される遮断弁と、を設け、室内への冷媒の流入を抑制する製品設計をするのが一般的であった。また、ここで使用される冷媒検出センサは一般には常時通電状態であり、通算通電時間の増加によって冷媒検出センサが劣化するという課題を有していた。そうした状況下において、発明者らは冷媒検出センサの通電が停止している時間を作ることで、冷媒検出センサの劣化を抑制するという着想を得た。そして、発明者らは、その着想を実現するには冷媒検出センサの通電が停止している時の安全性確保が必要であるという課題があることを発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。

そこで、本開示は、安全性の確保と、冷媒検出センサの劣化の抑制と、を両立することができる空気調和装置を提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１から図６を用いて、実施の形態１を説明する。
図１は、実施の形態１に係る室内機を示す側面断面図である。図２は、実施の形態１に係る室内機を示す平面図である。

［１－１．構成］
図１および図２に示すように、本実施の形態における空気調和装置１は、室内機５を備えている。室内機５は、箱型の筐体１０を備えている。筐体１０は、天板１１と底板１２とを備えている。
筐体１０の図１において左側は、送風室１３とされており、筐体１０の図１において右側は、室内熱交換器２０を収容する熱交換器室１４とされている。送風室１３と熱交換器室１４とは、仕切壁１５によって区画されている。

送風室１３の後方には、室内空気を取り込む吸込口１６が設けられており、送風室１３の内部には、シロッコファン３０をそれぞれ収容する複数（本実施の形態では３つ）のスクロールケーシング３１が設けられている。熱交換器室１４の室内熱交換器２０よりも前方側には、吹出口１７が設けられている。

スクロールケーシング３１は、スクロールケーシング３１の両端部に形成され、シロッコファン３０の回転により吸込口１６から流入した空気を吸入するファン開口部３２と、ファン開口部３２より吸入した空気を熱交換器室１４に向けて吐出する送風路３３と、を備えている。
スクロールケーシング３１の間には、電動機３４が設けられている。電動機３４は、シロッコファン３０の回転軸３５に連結されており、シロッコファン３０を回転駆動させる。

シロッコファン３０は、遠心ファンであり、シロッコファン３０の運転により、吸込口１６から空気を吸気し、ファン開口部３２より、回転軸３５方向からスクロールケーシング３１の内部に流入させ、送風路３３から室内熱交換器２０に吹き出され、室内熱交換器２０で熱交換された調和空気が吹出口１７より室内に吐出される。
熱交換器室１４に収容された室内熱交換器２０の図１において下部には、ドレンパン２１が配置されている。

また、図２に示すように、本実施の形態においては、熱交換器室１４には、室内熱交換器２０の熱交換領域２２と、室内熱交換器２０の一端側であって室外機４０（図３を参照）からの液冷媒配管４７およびガス冷媒配管４８が接続される配管接続領域とを仕切る第１仕切板２３が設けられている。配管接続領域は、第１領域２４とされる。
また、熱交換器室１４には、熱交換領域２２と、室内熱交換器２０の他端側であって室内熱交換器２０の冷媒配管が折り返されるベンド部領域とを仕切る第２仕切板２５が設けられている。ベンド部領域は、第２領域２６とされる。

本実施の形態においては、第１領域２４には、冷媒の漏洩を検出する冷媒検出センサ５０が配置されている。冷媒検出センサ５０は、空気調和装置１の冷媒回路から室内に冷媒が漏洩した場合に、その検知をおこなう半導体式の冷媒検出センサである。
冷媒検出センサ５０は、通電している際には漏洩した冷媒を検知することが可能であり、漏洩した冷媒を検知した場合、制御部６０（図４を参照）に冷媒検知信号を送信する。

［１－２．空気調和装置の構成］
次に、空気調和装置の構成について説明する。
図３は、空気調和装置の構成を示す冷凍サイクル図である。
図３に示すように、空気調和装置１は、室外機４０と、室内機５とを備えている。室外機４０には、圧縮機４１、冷媒流路を切り替える四方弁４２、室外熱交換器４３、室外ファン４４、室外絞り装置４５が収容されており、これら圧縮機４１、四方弁４２、室外熱交換器４３、室外絞り装置４５は、冷媒配管４６により順次接続されている。

室内機５には、室内熱交換器２０、室内絞り装置２７、シロッコファン３０がそれぞれ収容されており、室内熱交換器２０および室内絞り装置２７は、冷媒配管２８を介して接続されている。
室外機４０の圧縮機４１と、室内機５の室内熱交換器２０とは、液冷媒配管４７およびガス冷媒配管４８により接続されている。
液冷媒配管４７およびガス冷媒配管４８の室内機５の近傍には、それぞれ冷媒遮断弁４９が設けられている。
冷媒遮断弁４９は、少なくとも開放状態と閉止状態とを制御部６０によって制御される遮断弁であり、筐体１０外部近傍の配管に配置されている。冷媒遮断弁４９が閉止状態のとき、冷媒は冷媒遮断弁４９を通過できず、冷媒遮断弁４９が開放状態のとき、冷媒は冷媒遮断弁４９を通過できる。

［１－３．制御構成］
次に、本実施の形態の制御構成について説明する。
図４は、本実施の形態の制御構成を示すブロック図である。
図４に示すように、空気調和装置１は、制御部６０を備えている。
制御部６０は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵなどのプログラムを実行するプロセッサおよびＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリを備え、プロセッサが、メモリに記憶された制御プログラムを読み出して処理を実行するように、ハードウェア及びソフトウェアの協働により各種処理を実行する。

制御部６０は、制御プログラムに基づいて、室外機４０の圧縮機４１、室外絞り装置４５、室外ファン４４、室内機５のシロッコファン３０、室内絞り装置２７をそれぞれ制御する。
制御部６０は、各室内機５の冷媒検出センサ５０の検出信号に基づいて、冷媒遮断弁４９、室内絞り装置２７の開閉制御を行う。

本実施の形態においては、制御部６０は、室温センサ５１による室温が設定温度に達したか判断し、設定温度に達した場合、圧縮機４１を停止し、シロッコファン３０を駆動するサーモオフ運転を実行する。

［１－４．作用］
次に、本実施の形態の作用について説明する。
空気調和装置１の冷房または暖房運転時には、制御部６０は電動機３４を駆動して、シロッコファン３０を回転駆動する。これにより、吸込口１６から空気が吸気され、この空気は、ファン開口部３２より、回転軸３５方向からスクロールケーシング３１の内部に流入し、送風路３３から室内熱交換器２０に吹き出され、室内熱交換器２０で熱交換された調和空気が吹出口１７より吐出される。

空気調和装置１の冷房または暖房運転中は、室内に対する冷媒漏洩の発生しやすい箇所である室内熱交換器２０及びその周辺に冷媒が循環している状態である。従って、このとき、制御部６０は冷媒検出センサ５０を通電した状態に制御し、冷媒検出センサ５０が冷媒の漏洩を検知できる状態にする。

図５は、空気調和装置１の冷媒遮断弁４９が閉止する際の制御に関するフローチャートである。
図５に示す通り、空気調和装置１が冷房または暖房運転中、冷媒検出センサ５０が冷媒の漏洩を検知した場合は、冷媒検出センサ５０は制御部６０に冷媒検知信号を送信する（ＳＡ１：Ｙｅｓ）。

制御部６０が冷媒検知信号を受信した場合、制御部６０は、冷媒遮断弁４９を閉止させる（ＳＡ３）。これにより、室内熱交換器２０に流入する冷媒が遮断され、冷媒漏洩量が抑制される。
この時、必要に応じて制御部６０は、圧縮機４１を停止させるように構成してもよい。
その後、制御部６０は冷媒検出センサ５０に通電を継続した状態にしたまま（ＳＡ５）、動作を終了する。

本実施の形態においては、冷媒検出センサ５０による冷媒漏洩検知時以外（ＳＡ１：Ｎｏ）にも、室内熱交換器２０に冷媒を循環させない運転状態の場合、制御部６０は冷媒遮断弁４９を閉止する場合がある。具体的には、空気調和装置１が運転停止信号を受信した場合、送風運転の場合、または、サーモオフ運転をする場合（ＳＡ２：Ｙｅｓ）に、制御部６０は冷媒遮断弁４９を閉止する（ＳＡ４）。これにより、室内熱交換器２０に流入する冷媒が遮断されるため、その後に冷媒の室内漏洩が発生した場合でも、室内に漏洩する冷媒の量を抑制することができる。
従って、冷媒検出センサ５０によって冷媒漏洩の監視を継続しなくても、室内の安全を確保しやすくなるため、制御部６０は冷媒遮断弁４９を閉止（ＳＡ４）後、冷媒検出センサ５０の通電を停止し（ＳＡ６）、動作を終了する。
すなわち、制御部６０は、冷媒検出センサ５０による冷媒検知以外の要因により冷媒遮断弁４９が閉止された場合、冷媒検出センサ５０の通電を停止する。
なお、ここでは、冷媒検出センサ５０の通電を停止する代わりに、冷媒検出センサ５０の通電と非通電を交互に繰り返すように制御してもよい。

図６は、空気調和装置１が運転を開始する際の制御を示すフローチャートである。
本実施の形態においては、空気調和装置１が運転停止中であるときは、前述の通り、冷媒遮断弁４９は閉止した状態であり、冷媒検出センサ５０は通電していない状態である。

この状態で、制御部６０が、冷房または暖房運転を開始する信号を受信した場合（ＳＢ１：Ｙｅｓ）、制御部６０は、冷媒検出センサ５０の通電を開始する（ＳＢ２）。
冷媒検出センサ５０は、通電が開始された後、冷媒の漏洩を検知可能になるまでに所定の時間を要する。特に、本実施の形態で用いている半導体式センサは、通電開始から冷媒の検知が可能になるまでに、数十秒から数分の時間を要する。
従って、本実施の形態においては、冷媒検出センサ５０の通電を開始（ＳＢ２）した後、冷媒検出センサ５０が冷媒の漏洩を検知できるようになるまで待機し（ＳＢ３）、その後に冷媒遮断弁４９を開放し（ＳＢ４）、運転開始動作を終了する。
これにより、冷媒検出センサ５０による冷媒の漏洩が検知できない状態のときに室内熱交換器２０に冷媒が流入することを抑制する。

［１－５．効果等］
以上のように、本実施の形態において、空気調和装置１は、冷媒検出センサ５０が冷媒を検知した場合に閉止する冷媒遮断弁４９と、冷媒遮断弁４９を制御する制御部６０と、を備え、制御部６０は、冷媒検出センサ５０による冷媒検知以外の要因により冷媒遮断弁４９が閉止された場合、冷媒検出センサ５０の通電を停止する。
これにより、冷媒遮断弁４９が室内熱交換器２０への冷媒の流入を遮断し、室内に冷媒が多量に漏洩する可能性が小さい時のみ、冷媒検出センサ５０の通電を停止することができる。そのため、冷媒漏洩によるリスクを抑制しつつ、冷媒検出センサ５０の通電時間を低減し、冷媒検出センサ５０の劣化を抑制することができる。

本実施の形態のように、制御部６０は、冷媒検出センサ５０による冷媒検知以外の要因により冷媒遮断弁４９が閉止された場合、冷媒遮断弁４９を閉止した後、冷媒検出センサ５０の通電を停止するように構成してもよい。
これにより、冷媒遮断弁４９が室内熱交換器２０に流入する冷媒を遮断した後に、冷媒検出センサ５０の通電が停止されることになり、室内熱交換器２０に冷媒が流入している間は常に冷媒検出センサ５０により冷媒漏洩を監視することができる。そのため、より安全性を高めたうえで、冷媒検出センサ５０の劣化を抑制することができる。

本実施の形態のように、制御部６０は、冷媒遮断弁４９を閉止状態から開放状態とする場合、冷媒検出センサ５０の通電を開始した後、冷媒遮断弁４９を開放するように構成してもよい。
これにより、冷媒検出センサ５０が通電していない状態で冷媒遮断弁４９が開放されなくなる。そのため、空気調和装置１を安全に運転させることができる。

本実施の形態のように、制御部６０は、冷媒遮断弁４９を閉止状態から開放状態とする場合、冷媒検出センサ５０の通電を開始した後、冷媒検出センサ５０が冷媒を検知できる時間が経過した後、冷媒遮断弁４９を開放するように構成してもよい。
これにより、冷媒検出センサ５０が冷媒を検知できない状態で冷媒遮断弁４９が開放されなくなる。そのため、空気調和装置１をより安全に運転させることができる。

本実施の形態のように、制御部６０は、冷媒検出センサ５０による冷媒漏洩検知時に冷媒遮断弁４９を閉止した場合、冷媒検出センサ５０の通電を継続するように構成してもよい。
これにより、通常よりも危険性が高くなる冷媒検出センサ５０の冷媒検知時には、冷媒遮断弁４９を閉止して室内熱交換器２０に流入する冷媒を遮断し、且つ冷媒検出センサ５０の通電を継続する。そのため、より安全性が向上する。

本実施の形態のように、制御部６０は、空調運転停止時、送風運転時、またはサーモオフ運転時の少なくともいずれか１つの場合において、冷媒遮断弁４９を閉止させるように構成してもよい。
この構成によれば、運転停止時やサーモオフ運転時、または送風運転時に冷媒遮断弁４９が室内熱交換器２０への冷媒の流入を遮断し、室内に冷媒が多量に漏洩する可能性を低減し、冷媒検出センサ５０の通電を停止できる。そのため、安全性を確保しつつ、より冷媒検出センサ５０の劣化を抑制することができる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、空気調和装置１は筐体１０内部に冷媒検出センサ５０を備えると説明した。冷媒検出センサ５０の配置は、漏洩した冷媒を検知できる配置であればよい。従って、冷媒検出センサ５０は、筐体１０内部に配置されるものに限定されない。例えば、冷媒検出センサ５０は、空気調和対象の室内に、空気調和装置１とは別置で備えられていてもよい。

実施の形態１では、冷媒検出センサ５０の一例として、半導体式センサを説明した。冷媒検出センサ５０は、通電中に漏洩した冷媒を検知できるものであればよい。従って、冷媒検出センサ５０は、半導体式センサに限定されない。例えば、冷媒検出センサ５０として、赤外線式センサを用いてもよい。

実施の形態１では、冷媒遮断弁４９は、筐体１０の外部近傍の配管に配置されると説明した。冷媒遮断弁４９は、冷媒遮断弁４９が閉止されたときに室内熱交換器２０に流入する冷媒を遮断できるように配置されていればよい。従って、冷媒遮断弁４９は、筐体１０の外部近傍の配管に配置されるものに限定されない。例えば、冷媒遮断弁４９は、筐体１０の内部に備えられていてもよい。また、冷媒遮断弁４９は、室内熱交換器２０と外部の配管とを接続する接続配管上に備えられていてもよい。

実施の形態１では、空気調和装置１は、前方に吹出口１７を有すると説明した。しかし、本開示の技術が適用可能な空気調和装置１は、前方に吹出口１７を有するものに限定されない。例えば、４方向天井カセット形を含む天井カセット形や、壁掛形、床置形等、室内または室内近傍に配置された空気調和装置に冷媒が流入するものであれば、どのような空気調和装置にも適用可能である。

実施の形態１では、空気調和装置１が運転停止状態から運転開始する際は、制御部６０が冷媒検出センサ５０に通電し、冷媒検出センサ５０が冷媒を検知できるようになるまでの時間が経過した後に、冷媒遮断弁４９が開放されると説明した。この動作は、冷媒遮断弁４９を開放する動作を含む動作に適用できるため、空気調和装置１の運転停止状態から運転を開始する際に実施されることに限定されない。例えば、室内熱交換器２０がサーモオフ運転や送風運転から、冷房または暖房運転に移行する場合も、制御部６０が冷媒検出センサ５０に通電し、冷媒検出センサ５０が冷媒を検知できるようになるまでの時間が経過した後に、冷媒遮断弁４９が開放されてもよい。

実施の形態１では、空気調和装置は１つの室内機を備える構成について説明したが、本発明は、複数の室内機を備える構成に対しても適用される。この場合、複数の室内機の内の１つの室内機で冷媒が循環しており、他の室内機で冷媒が循環していない場合、冷媒が循環していない室内機に対して冷媒遮断弁が閉止するとともに冷媒検出センサの通電を停止し、冷媒が循環している室内機に対応する冷媒遮断弁は開放するとともに冷媒検出センサの通電を継続させると好ましい。これにより、空調運転中の冷媒検出センサの運転を継続し安全性を確保できるとともに、冷媒漏洩の可能性が低い室内機については、冷媒検出センサの劣化を抑制できる。
実施の形態１では、冷媒検出センサ５０の冷媒漏洩検知以外の要因により冷媒遮断弁４９が閉止した場合、冷媒検出センサ５０への通電を継続停止させる構成を説明した。冷媒検出センサ５０の劣化を抑制するため、冷媒検出センサ５０へ継続通電させる場合に比べて、冷媒検出センサの通電を抑制できるものであればよい。冷媒検出センサ５０への通電と非通電を間欠的に繰り返す制御であっても良い。この場合は、冷媒検出センサ５０への通電を継続停止させる場合に比べ、冷媒漏洩に対する安全性をさらに高めながら、冷媒検出センサ５０の劣化を抑制することができる。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

以上のように、本発明に係る空気調和装置は、冷媒の漏洩防止措置を備える空気調和装置に利用可能である。

１ 空気調和装置
５ 室内機
１０ 筐体
１１ 天板
１２ 底板
１３ 送風室
１４ 熱交換器室
１５ 仕切壁
１６ 吸込口
１７ 吹出口
２０ 室内熱交換器
２１ ドレンパン
２２ 熱交換領域
２３ 第１仕切板
２４ 第１領域
２５ 第２仕切板
２６ 第２領域
２７ 室内絞り装置
２８ 冷媒配管
３０ シロッコファン
３１ スクロールケーシング
３２ ファン開口部
３３ 送風路
３４ 電動機
３５ 回転軸
４０ 室外機
４１ 圧縮機
４２ 四方弁
４３ 室外熱交換器
４４ 室外ファン
４５ 室外絞り装置
４６ 冷媒配管
４７ 液冷媒配管
４８ ガス冷媒配管
４９ 冷媒遮断弁
５０ 冷媒検出センサ
５１ 室温センサ
６０ 制御部

Claims (7)

1. 冷媒検出センサが冷媒を検知した場合に閉止する冷媒遮断弁と、前記冷媒遮断弁を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記冷媒検出センサによる冷媒検知以外の要因により前記冷媒遮断弁が閉止された場合、前記冷媒検出センサの通電を停止する、または、前記冷媒検出センサへの通電と非通電を交互に繰り返す
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 室内熱交換器を備え、
   前記制御部は、前記室内熱交換器に冷媒が循環されない運転状態の場合、前記冷媒遮断弁を閉止するとともに、前記冷媒検出センサの通電を停止する、または、前記冷媒検出センサへの通電と非通電を交互に繰り返す
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御部は、前記冷媒検出センサによる冷媒検知以外の要因により前記冷媒遮断弁が閉止された場合、前記冷媒遮断弁を閉止した後、前記冷媒検出センサの通電を停止する、または、前記冷媒検出センサへの通電と非通電を交互に繰り返す
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、前記冷媒遮断弁を閉止状態から開放状態とする場合、前記冷媒検出センサの通電を開始した後、前記冷媒遮断弁を開放する
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記制御部は、前記冷媒遮断弁を閉止状態から開放状態とする場合、前記冷媒検出センサの通電を開始した後、前記冷媒検出センサが冷媒を検知できる時間が経過した後、冷媒遮断弁を開放する
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記制御部は、前記冷媒検出センサによる冷媒漏洩検知時に冷媒遮断弁を閉止した場合、冷媒検出センサの通電を継続する
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
7. 前記制御部は、空調運転停止時、送風運転時、またはサーモオフ運転時の少なくともいずれか１つの場合において、前記冷媒遮断弁を閉止させる
   ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
   

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