JP2024060087A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】漏洩した冷媒の室内滞留を抑制できるサーキュレータを提供する。【解決手段】室内空間Ａの空調を行う空気調和機１と、室内空間Ａに空気を強制循環させるサーキュレータ１２とを備えた空調システムにおいて、室内機２に冷媒漏洩を検知する第１冷媒漏洩検知センサ１１を設け、室内機２およびサーキュレータ１２に、運転状態の情報を相互にやりとりする第１、第２の無線通信部１０ａ、１０ｂを設けた。第１冷媒漏洩検知センサ１１が異常を検知した時、第１、第２の無線通信部１０ａ、１０ｂによって、サーキュレータ１２を運転させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、室内の空調システムに関するものである。

従来、室内の空調環境の改善のために、空気調和装置は、室内に空気調和機と気流制御装置と、相互にやり取りする通信手段とを備えて、空気調和機と気流制御装置の相互作用により居室内に生成された循環気流について、気流制御装置に搭載された複数の人体検知センサによって人の有無と位置を細分化して検知することで、気流の方向や強さを詳細に制御している。

また、気流制御装置の吹出し口にマイナスイオンや、内部に静電霧化装置を配置し、吹出す空気を除菌した気流を室内に循環させることで室内の気流感と空質改善を向上させる空気調和装置の技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５－１２１３１６号公報

しかしながら、近年、地球温暖化防止等の点から、空気調和機に使用される冷媒は、地球温暖化係数が小さい冷媒（例えばＲ３２）に移行しつつあり、脱フロン系冷媒への転換が求められている。また、このような冷媒は可燃性の傾向があり、特に空気調和機のように冷媒量を多く封入する場合は、安全性に配慮する必要ある。

上記特許文献１の場合、空気調和機に封入された可燃性冷媒が室内機（例えば熱交換器）から漏洩した場合、室内機は一般的に内部に搭載される冷媒漏洩センサによって冷媒の漏洩を検知するが、全ての冷媒の漏洩を検知できない場合、室内機内の部分に冷媒が溜まり、特にＲ３２の場合、空気より重いため、さらに室内機から下方の床面に溜るおそれがある。

そこで、本発明は、室内機から冷媒が漏れた時に、漏れた冷媒が室内の下方に滞留することを効率的に抑制することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、冷媒漏洩検知センサと、室内機と、サーキュレータとを少なくとも備える空調システムであって、前記サーキュレータは、室内空間の第１の側面壁の天井面近傍に設置され、前記室内機は、前記第１の側面壁に対向する第２の側面壁の天井面近傍に設置され、前記冷媒漏洩検知センサが冷媒漏洩を検知したことに基づいて、前記室内機と前記サーキュレータの一方が床面に向かって送風し、もう一方が天井面に沿う方向に送風することを特徴とする。

本発明によれば、室内機の冷媒漏洩検知手段が冷媒漏洩を検知した時、通信手段によって、サーキュレータを連動し、室内に漏れた冷媒を効率的に攪拌して、滞留するのを抑制することができる。

本発明の空気調和機とサーキュレータを設置した模式図である。 本発明の室内機とサーキュレータの概略図である。 本発明のサーキュレータを縦置きした時の概略図である。 本発明の冷媒漏洩時のフローチャートを示した図である。

以下、本発明に係る空調システムの実施形態について、図面を参照して説明する。

図１において、空調システムは、少なくとも室内空間Ａに備えられた空気調和機１の室内機２とサーキュレータ１２とで構成され、室内機２から吐出される気流をサーキュレータ１２でアシストして室内空間Ａ内を快適にする空調システムである。

（空気調和機の構成）
図１において、空気調和機１は、室内機２と室外機３と、室内機２と室外機３をつなぐ配管４で構成されている。室内空間Ａの側面壁に備えた室内機２は、室内側の送風回路から空気を前方に吹出す吹出し口５と、室内を循環した空気を吸い込む吸込み口６を備えている。

空気調和機１は、室内機２の運転モード（冷房、暖房など）あるいは気流制御の状態（例えば風量が強、中、弱設定など）の設定に応じて制御され、冷凍サイクルの冷媒流路が四方弁（図示しない）によって切替えられ、冷房時は室内熱交換器７が蒸発器として作用し冷房運転モードとなり、暖房時は室内熱交換器７が凝縮器として作用し暖房運転モードとなる。

室外機３内に配置した圧縮機（図示しない）には可燃性冷媒、例えばＲ３２が封入されており、四方弁、室外熱交換器、膨張弁（図示しない）、そして室内熱交換器７を配管４で接続し冷凍サイクルを構成している。

また室内機２の内部には、室内熱交換器７と、室内熱交換器７で熱交換された空気を強制通風する第１送風ファン８であるクロスフローファンが備えられており、クロスフローファンを回転駆動させるファンモータ８ａが接続されている。

第１送風ファン８は、風量設定が強、中、弱の設定に応じて、高回転（最大風量）、中回転、低回転（最小風量）となるようにファンモータ８ａの回転数を制御して、風量を可変することができる。なお、ここでは風量設定が３つの場合について示したが、４つ以上であってもよい。すなわち、最も大きい設定が最大風量を、最も小さい設定が最小風量を意味する。また、風量設定が連続的に変化する場合、この最も大きい設定以上の範囲を最大風量、最も小さい設定以上の範囲を最小風量としてもよい。

また、室内機２には、制御装置９がファンモータ８ａと第１冷媒漏洩検知センサ１１と接続して制御されており、サーキュレータ１２の第２無線通信部１０ｂと無線で通信接続される第１無線通信部１０ａを備えている。制御装置９はＣＰＵやメモリで構成され、特に説明が無い場合、室内機２の各構成は制御装置９の命令によって制御される。

また、第１冷媒漏洩検知センサ１１は室内機２内に設置されており、室内熱交換器７から冷媒が漏れたことを検知し、具体的には室内熱交換器７を構成する配管の溶接接続部近傍に第１冷媒漏洩検知センサ１１を配置している。

（サーキュレータの構成）
次にサーキュレータ１２の構成について説明する。
サーキュレータ１２は、樹脂製で略四角柱状に形成されたサーキュレータ外郭部１２ａと、第２送風ファン１２ｂと、第２ファン１２ｂを駆動するファンモータ１２ｃと、冷媒漏洩を検知した時に表示する表示部１２ｄと、これらを制御する制御装置１２ｅで構成されている。制御装置１２ｅはＣＰＵやメモリで構成され、特に説明が無い場合、サーキュレータ１２の各構成は制御装置１２ｅの命令によって制御される。

サーキュレータ１２も室内機２と同様に、気流制御の状態（例えば風量が強、中、弱設定など）の設定に応じて制御される。第２送風ファン１２ｂは、風量設定が強、中、弱の設定に応じて、高回転（最大風量）、中回転、低回転（最小風量）となるようにファンモータ１２ｃの回転数を制御して、風量を可変することができる。なお、ここでは風量設定が３つの場合について示したが、４つ以上であってもよい。すなわち、最も大きい設定が最大風量を、最も小さい設定が最小風量を意味する。また、風量設定が連続的に変化する場合、この最も大きい設定以上の範囲を最大風量、最も小さい設定以上の範囲を最小風量としてもよい。 第２送風ファン１２ｂは室内機２に搭載した第１送風ファン８と同様のクロスフローファンであり、ファンモータ１２ｃは第２送風ファン１２ｂの回転軸方向の一端部に配置されている。サーキュレータ外郭部１２ａには空気の吸込み口１２ｆと吐出口１２ｇの開口孔が所定箇所に形成されている。

またサーキュレータ外郭部１２ａには表示部１２ｄが設けられており、表示部１２ｄの内部にＬＥＤ基板（図示しない）を実装し、複数のＬＥＤを有し、点灯または点滅させて室内空間Ａの空気の状態を報知する。

また、サーキュレータ１２には外部端末機と通信可能な第２無線通信部１０ｂを有し、第２無線通信部１０ｂはサーキュレータ外郭部１２ａ内で、第２送風ファン１２ｂに対してファンモータ１２ｃとは反対側に設置されている。

また、サーキュレータ外郭部１２ａの吸込み口１２ｆ近傍には第２冷媒漏洩検知センサ１４が備えられている。

また、ファンモータ１２ｃと表示部１２ｄと第２冷媒漏洩検知センサ１４とは制御装置１２ｅに接続され制御されている。

室内空間Ａの側面壁Ａ１にサーキュレータ１２を設置する場合、サーキュレータ外郭部１２ａの吐出口１２ｇと対向する面を側面壁Ａ１に固定し、サーキュレータ外郭部１２ａの底面に吸込み口１２ｆが形成される。

したがって、第２冷媒漏洩検知センサ１４はサーキュレータ外郭部１２ａの上部に配置されている。

側面壁Ａ１の対向面に設置した室内機２から送風される空気は、サーキュレータ１２のファンモータ１２ｃの駆動によって第２送風ファン１２ｂが回転し、室内空間内の対流を促進し、温度分布の改善を図ることができる。

また、室内空間Ａの床面Ａ２にサーキュレータ１２の長手方向が鉛直方向になるように立てて設置する場合、サーキュレータ外郭部１２ａの長手方向の一端部には設置台１３が着脱可能に構成されており、第２送風ファン１２ｂの回転軸方向が床面Ａ２に対して垂直になるように設置される。

図３のように、設置台１３にサーキュレータ外郭部１２ａの短手方向の一端側が固定さ
れており、短手方向の他端側が自由端となって鉛直方向に延在している。他端側に表示部１２ｄが配置するように形成されており、
また設置台１３は、第２送風ファン１２ｂのファンモータ１２ｃが設置台１３側になるようにサーキュレータ外郭部１２ａと固定される。

サーキュレータ１２の第２冷媒漏洩検知センサ１４は第２送風ファン８のクロスフローファンの投影面内で、第２送風ファン８のクロスフローファンの長手方向中心より制御装置１２ｅ側に配置している。

また、室内空間Ａの天井面Ａ３にサーキュレータ１２を設置する場合、サーキュレータ外郭部１２ａの天面部には吐出口も吸込み口も形成しないので、天面部を天井面Ａ３に接触して設置することができる。

以上のように構成された空調システムについて、以下その動作、作用を説明する。

図４は、空気調和機１の室内機２から冷媒が漏れた時の室内機２の送風ファン８とサーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂの運転を示すフローチャートである。

空気調和機１が冷房運転中（ステップＳＴ１）に、室内機２に配置した第１冷媒漏洩検知センサ１１が室内熱交換器７からの冷媒漏洩を検知する（ステップＳＴ２）と、電動膨張弁（図示しない）が閉じられ圧縮機（図示しない）を運転するいわゆるポンプダウン運転がなされる。そして、室内機２の第１送風ファン８は、冷媒漏洩モードとなって以下のステップの処理がなされる。まず、室内機２の第１送風ファン８を最小風量となるようにファンモータ８ａを低回転で運転する（ステップＳＴ３）。これにより、室内空間Ａに漏洩冷媒が急激に向かうことの防止と、冷媒が室内機２に溜まることの抑制とを両立することができる。ポンプダウン運転を所定時間継続した後、圧縮機を停止するが、第１送風ファン８は最小風量を維持したまま運転を継続する。

第１冷媒漏洩検知センサ１１による冷媒漏洩の検知情報に基づいて制御装置９は、冷媒漏洩情報（例えば冷媒が漏れたことを示す検知信号）を第１無線通信部１０ａを介して第２無線通信部１０ｂへ送る（ステップＳＴ４）。

冷媒漏洩情報が第２無線通信部１０ｂを介してサーキュレータ１２の制御装置１２ｅに入力され、サーキュレータ１２は冷媒漏洩モードとなってファンモータ１２ｃを制御して、第２送風ファン１２ｂを運転開始させる（ステップＳＴ５）。サーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂは、冷媒漏洩モードとなって以下のステップの処理がなされる。

サーキュレータ１２はファンモータ１２ｃを制御されて第２送風ファン１２ｂを最小風量で運転する（ステップＳＴ６）。冷媒漏洩直後は室内空間Ａに漏洩している冷媒量は少ないため、第２送風ファン１２ｂを最小風量で運転しても燃焼限界（ＬＦＬ）に到達する恐れは低い。一方、第２送風ファン１２ｂの風量を急激に上昇させると、騒音や温度低下によって周囲の人への不快感が生じる恐れがある。したがって、第２送風ファン１２ｂを最小風量で運転することで、室内空間Ａに漏洩した冷媒の撹拌による燃焼限界（ＬＦＬ）への到達の抑制と、周囲の人への不快感の抑制とを両立することができる。

最小風量で運転を開始してから所定時間が経過する（ステップＳＴ７）と、第２送風ファン１２ｂは高回転モードで運転する。高回転モードでは、サーキュレータ１２のファンモータ１２ｃを制御して第２送風ファン１２ｂの風量をアップし最大風量で運転する。また室内機２の送風ファン８は最小風量での運転を継続する（ステップＳＴ８）。これによって、冷媒が室内機２に溜まることの抑制と、室内空間Ａに漏洩した冷媒の撹拌による燃
焼限界（ＬＦＬ）への到達の抑制と、を両立することができる。

更に所定時間経過すると（ステップＳＴ９）、室内機２の第１送風ファン８を停止し、サーキュレータ１２は、ファンモータ１２ｃを制御して第２送風ファン１２ｂを最大風量で運転する（ステップＳＴ１０）。室内空間Ａへの冷媒漏洩が多くなると、第２送風ファン１２ｂを最大風量で運転しても燃焼限界（ＬＦＬ）に到達しやすくなり、発火リスクが上がる。そのため、所定時間経過した場合に第１送風ファン８を停止して室内空間Ａに漏洩冷媒が向かうことを防止し、第２送風ファン１２ｂを最大風量で運転することで、室内空間Ａにおける燃焼限界（ＬＦＬ）への到達を防止することができる。なお、このとき、室内機２から漏洩冷媒が室内空間Ａに向かわないように、吹出し口５や吸込み口６を図示しないフラップ等を閉止する制御をしてもよい。

なお、冷媒漏洩モード時には、サーキュレータ１２は最大風量で運転したままで、第２送風ファン１２ｂの運転を停止する操作を無効にし、コンセントから電源を抜かない限り、サーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂが停止しないように制御される。

したがって、サーキュレータ１２を強制的に運転し、簡単に停止しないように制御することで、室内に漏れた冷媒が滞留するのを防止することができ、発火を抑制することができる。

サーキュレータ１２の設置位置について説明する。

室内機２と対向面となる側面壁Ａ１にサーキュレータ１２が設置される場合、室内機２の第１送風ファン８のクロスフローファンの運転によって、空気よりも比重が大きい可燃性冷媒が室内空間Ａの床面付近に溜ってしまうので、サーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂを無線通信によって連動させて運転することで、サーキュレータ外郭部１２ａの下面部に形成した吸込み口から床面付近に溜った冷媒を含んだ空気を吸込んで、サーキュレータ外郭部１２ａの前面あるいは上面に形成した吐出口から吐出して室内に攪拌することができ、冷媒濃度を低下させることができる。

また、冷媒漏洩検知によってサーキュレータ１２を連動させた場合、サーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂは停止禁止モードとなって運転されるので、利用者がスイッチ（図示しない）を押圧してオフしてもサーキュレータ１２の電源をコンセントから抜かない限り運転を強制的に継続するので、室内の冷媒濃度低下を維持することができる。

冷媒漏洩時、第１無線通信部１０ａと第２無線通信部１０ｂとの通信のみでサーキュレータ１２の運転制御を行ったが、さらにサーキュレータ１２に第２冷媒漏洩検知センサ１４を備えてもよく、上記第２無線通信部１０ｂが第１無線通信部１０ａから第１冷媒漏洩検知センサ１１による冷媒漏洩情報を受信し、第２冷媒漏洩検知センサ１４により冷媒が漏洩していると検知された後に、サーキュレータ１２の運転を開始してもよい。これによって、誤検知によるサーキュレータ１２の誤動作を防止することができ、冷媒漏れ時のみにサーキュレータ１２の停止禁止運転を行うことができる。

また、冷媒漏洩によって、サーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂを強制的に運転した時、表示部１２ｄのＬＥＤを点滅、あるいは通常運転時とは異なる色のＬＥＤを点灯又は点滅させ、異常を検知したことを報知する。

第１冷媒漏洩検知センサ１１が冷媒漏洩を検知する前からサーキュレータ１２が運転している場合は、冷媒漏洩を検知後、冷媒漏洩モードで運転を継続し、表示部１２ｄのＬＥＤを通常状態とは異なる色で点灯または点滅させ、利用者に異常を検知したことを知らせ
る。

また、第１無線通信部１０ａまたは第２無線通信部１０ｂから利用者の携帯端末に通信し、室内機２から冷媒が漏洩していることを報知することができる。

次に、サーキュレータ１２が床面Ａ２に設置される場合、室内機２から冷媒が漏洩した時、上記側面壁Ａ１に設置されている場合と同様に、室内機２の第１送風ファン８、サーキュレータ１２の第２送風ファン１２ｂは動作する。

第２送風ファン１２ｂはクロスフローファンであり、第２送風ファン１２ｂを覆うサーキュレータ外郭部１２ａの長手方向の一端部が設置台１３に支持されて、ファン１２ｂの軸方向が垂直方向になるように床面Ａ２に設置される。

ファンモータ１２ｃはファン１２ｂの軸方向の一端側で、ファン１２ｂと設置台１３との間に位置している。設置台１３側にファンモータ１２ｃがあるので、サーキュレータ１２の重心位置を高さ方向で設置台１３側の低い位置にすることができ、ファン１２ｂが運転によって回転しても、安定して運転することができ、サーキュレータ１２の転倒を抑制することができる。

また、第２無線通信部１０ｂは、ファン１２ｂに対して、ファンモータ１２ｃと反対側に配置し、設置台１３に支持されるサーキュレータ外郭部１２ａの非支持側の自由端部に位置しているので、第１無線通信部１０ａや外部端末との通信障害を低減することができ、室内機２の冷媒漏れた時に、第１無線通信部１０ａと無線通信を行って、冷媒が室内空間Ａの床面近傍に溜るのを防止することができる。

また冷媒漏洩時、第１無線通信部１０ａと第２無線通信部１０ｂとの通信のみでサーキュレータ１２の運転制御を行ったが、上記通信部間の通信が行われ、さらにサーキュレータ１２に備えた第２冷媒漏洩検知センサ１４により冷媒が漏洩していると検知された後に、表示部１２ｄを点灯または点滅させ、サーキュレータ１２の運転を開始してもよい。

これによって、誤検知や誤通信による冷媒漏れの誤った判断となるのを防止することができる。

また、サーキュレータ１２が天井面Ａ３に設置される場合、天井面Ａ３に取付部材（図示しない）を介してサーキュレータ外郭部１２ａを固定し、サーキュレータ外郭部１２ａの底面に備えた吸込み口１２ｆから空気を吸い込み、サーキュレータ１２の前面に備えた吐出口１２ｇから空気を吐出する。

サーキュレータ１２および室内機２の動作は上記と同様である。

上記のように、利用者の好みによってサーキュレータ１２は、室内の側面壁や天井、そして床面に設置することが可能であり、万が一、室内機２から冷媒が漏洩した場合、室内空間Ａ内に滞留するのを防止し、拡散することができる。

天井面Ａ３にサーキュレータ１２を設置する場合も、第１無線通信部１０ａと第２無線通信部１０ｂとの通信のみでサーキュレータ１２の運転制御を行ったが、上記無線通信部間の通信が行われ、さらにサーキュレータ１２に備えた第２冷媒漏洩検知センサ１４により冷媒が漏洩していると検知された後に、表示部１２ｄを点灯または点滅させ、サーキュレータ１２の運転を開始してもよい。

これによって、誤検知や誤通信による冷媒漏れの誤った判断となるのを防止することができる。

また、室内機２は壁掛け用の室内機としたが、天井埋め込み式の室内機であってもよい。

なお、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明における空調システムは、Ｒ３２等の可燃性冷媒を特に冷媒量の多い業務用の空気調和機に用いる場合に有用である。

１ 空気調和機
２ 室内機
１１ 第１冷媒漏洩検知センサ
１２ サーキュレータ
１０ａ 第１無線通信部
１０ｂ 第２無線通信部

Claims (1)

1. 冷媒漏洩検知センサと、室内機と、サーキュレータとを少なくとも備える空調システムであって、
   前記サーキュレータは、室内空間の第１の側面壁の天井面近傍に設置され、
   前記室内機は、前記第１の側面壁に対向する第２の側面壁の天井面近傍に設置され、
   前記冷媒漏洩検知センサが冷媒漏洩を検知したことに基づいて、前記室内機と前記サーキュレータの一方が床面に向かって送風し、もう一方が天井面に沿う方向に送風することを特徴とする空調システム。

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