JP3775920B2 - 空気調和機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロパン（Ｒ２９０），イソブタン（Ｒ６００ａ），エタン（Ｒ１７０）等からなる可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルから構成される空気調和機の安全化対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、冷凍機，冷蔵庫，空気調和機等の冷媒には、物性が安定し、取扱の容易なフロン系冷媒が用いられている。しかしながら、フロン系冷媒は、物性が安定し、取扱が容易な半面、オゾン層を破壊すると言われ、地球環境に悪影響を与えるところから、準備期間を設けて将来的には全面使用禁止となる。
【０００３】
フロン系冷媒でも、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒はオゾン層の破壊は認められないが、地球の温暖化を促進する性質があり、特に環境問題に関心の高い欧州ではこの冷媒も使用は禁止しようとする動きがある。すなわち、人工的に製造されたフロン系冷媒を使用禁止にし、従来からある炭化水素のような自然冷媒を用いることになる。
【０００４】
しかしながら、この自然冷媒は可燃性であるため爆発や発火を未然に防止し、安全性を確保する必要がある。
【０００５】
炭化水素系冷媒を用いた場合の爆発や発火を未然に防止する方法として、発火源をなくしたり、または隔離、もしくは遠ざけることが提案されている（例えば、特開平７−５５２６７号公報、特開平８−６１７０２号公報）。また、炭化水素系冷媒の爆発や発火を未然に防止するため、冷媒自体を不燃化する方法も提案されている（例えば、特開平９−５９６０９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発火源をなくしたり、または隔離、もしくは遠ざけることは空気調和機の安全化に有効ではあるが根本的な問題解決になっているとは言えない。また、冷媒の不燃化は技術的なハードルが高く、決定的なものは未だ提案されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、可燃性冷媒を使用してなる空気調和機においてガスセンサで冷媒の外部への漏洩を検知し、検知された場合には冷凍サイクル内の冷媒を外部へ排出部から積極的に大気放出させることによって、冷凍サイクル内に充填された冷媒を抜く構成とした空気調和機である。
【０００８】
上記構成によって、可燃性冷媒の漏洩を検知し、漏洩検知後には冷媒を積極的に安全性の高い、例えば室外機側で大気放出させるもので、もし室内機側で冷媒が漏洩してもある一定量までの冷媒漏洩で阻止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器、圧縮機、絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記室内機内部にガスセンサを設け、前記冷凍サイクルの室外側の経路中に大気に冷媒を放出可能な冷媒排出部が配設され、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には前記冷媒排出部を開放して前記冷凍サイクル内の全区間の冷媒の外部排気を行う。このことによって、気密性が不完全となった冷凍サイクルから内部に充填された冷媒を安全性の高いと考えられる場所に大気放出するので、一般的に冷媒量の多い分離型空調機においても危険性の高い場所、例えば漏洩した冷媒がこもり爆発，発火の要因となる場所への滞留を阻止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器、圧縮機、絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記室内機内部に設けられたガスセンサと、前記冷凍サイクルの室外側の経路中に配され大気に冷媒を放出可能な冷媒排出部と、前記冷媒排出部に隣接して配されたファンとを設け、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には前記冷媒排出部を開放して前記冷凍サイクル内の全区間の冷媒の外部排気を前記ファンを回転させながら行う。このことによって、排出弁から大気放出される冷媒および漏洩冷媒がファンで撹拌されるので一般的に冷媒量の多い分離型空調機においてもより安全に可燃物の大気放出が行える。
【００１１】
請求項３記載の発明は、分離型空調機において室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器，圧縮機，絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの一部にガスセンサ、冷媒排出部およびバーナー部が配設され、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、所定濃度または所定量の漏洩検知後には排出部から強制的に冷媒を燃焼させながら外部への放出を行う。このことによって、冷凍サイクル内から抜く冷媒を強制的に燃焼させるので、一般的に冷媒量の多い分離型空調機においても万一抜いた冷媒が部分的に滞留して爆発，発火することを阻止できる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、ガスセンサが室内機に配置され、冷媒排出部およびバーナー部が室外機または室内外接続配管経路に配置される。このことによって、可燃性冷媒が室内機側で漏洩し、それが風通しの悪い場所に滞留して爆発，発火することを阻止できる。排出は安全性の高いと考えられる室外機または室内外機の接続配管経路に排出弁とバーナー部を配置することで迅速かつ安全性高く対応できる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、バーナー部で冷凍サイクル内の可燃性冷媒と外部の空気が一部予混合される方式、一般にはブンゼンバーナーと呼ばれる方式である。このことによって、燃料である冷媒の供給速度に合わせて均一に大気が吸引混合されるのでより安全に冷媒の燃焼を実施できる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、バーナー部で可燃性冷媒を燃焼させる方式が触媒燃焼方式である。触媒燃焼は接触燃焼方式であるため燃焼の安全性が高く、火炎燃焼のように風による失火がほとんどないので安全に冷媒の大気放出を実施できる。また、接触燃焼は空間あたりの燃焼負荷を大きくできるのでコンパクトなバーナー部を形成できる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、可燃性冷媒がプロパンまたはイソブタンである。可燃性冷媒でもハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系の温暖化等の問題があり、簡単に大気放出することはできない。しかし、可燃性冷媒が自然系のプロパンまたはイソブタンであれば大気放出しても温暖化係数が小さいので大きな問題とはならない。また、冷凍サイクルから抜く時に燃焼させれば二酸化炭素と水になるだけであり、問題とはならない。
【００１６】
請求項８記載の発明は、圧縮機内部の冷凍機油が可燃性冷媒と相互溶解製が小さい。このことによって、冷媒と冷凍機油との相互溶解性が小さいので冷凍サイクル内から冷媒を抜けばほとんど冷凍サイクル内部に残留する冷媒はなくなり、冷媒漏洩箇所からのその後の永続的な漏洩を阻止でき、安全性が確保できる。
【００１７】
請求項９記載の発明は、圧縮機に冷凍機油が充填されないオイルフリー圧縮機である。このことによって、冷凍サイクル内から冷媒を抜けばほとんど残留する冷媒はなくなり、冷媒漏洩箇所からのその後の漏洩を阻止でき、安全性が確保できる。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、ガスセンサが室内機送風回路における送風ファンと吹き出し部との間に配置される。可燃性冷媒であるプロパンおよびイソブタンは空気よりも密度が大きいので冷凍サイクルから漏洩した場合には下層方向に拡散する。したがって、ガスセンサを室内機送風回路における送風ファンと吹き出し部との間に配置することで一番危険な室内空間への冷媒漏洩を十分に検知可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参考に詳細な説明を行う。
【００２０】
（実施例１）
図１に本実施例における冷凍サイクルを示す。１は圧縮機，３は室外熱交換器，４はドライヤー，５は絞り装置，６は室内熱交換器で、１〜６は一体型空調機に内蔵されている。また、８はガスセンサ、９は排出電動弁である。ガスセンサ８は室内側に配置され、排出電動弁９は室外側に配置されている。冷媒にはプロパン１５０ｇを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機で構成されている。カーボネート化合物としては、（化１）で表わされ、炭酸エステル結合を構成する炭素の比率２８％、本化合物純度９９．５％のものを使用した。ドライヤーはＫ交換Ａ型ゼオライトを主体とし、粘土を結合材として焼成したものを内包して構成されている。
【００２１】
【化１】
【００２２】
空気調和機は圧縮機１によって圧縮された冷媒が室外熱交換器３において放熱し、液化状態となりドライヤー４および絞り装置５を通過することによって低温の気液混合冷媒となり室内熱交換器６において吸熱気化して、圧縮機１に供給されるといったサイクルをとる。
【００２３】
ガスセンサ８でプロパンの漏洩を検知し、検知したら直ちに冷媒排出用の排出電動弁９に信号を送り、排出電動弁９を開とすることで冷凍サイクル内のプロパンは大気放出される。
【００２４】
本実施例ではガスセンサを室内側に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外側に配置することも有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険性が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００２５】
また、本発明に使用できるガスセンサは半導体方式，接触燃焼方式等特に限定されることなく高感度の炭化水素ガスセンサであればよい。検知の方式はピーク濃度で所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよいし、漏洩濃度を積分して漏洩量として所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよい。
【００２６】
（実施例２）
図２に本実施例における冷凍サイクルを示す。１は圧縮機，２は四方弁，３は室外熱交換器，４はドライヤー，５は絞り装置，６は室内熱交換器，７は内外接続配管で、１〜５は室外機に内蔵されている。また、８はガスセンサ、９は排出電動弁である。ガスセンサ８は室内機内部に配置され、排出電動弁９は室外機と内外接続管７との接続部に配置されている。冷媒にはプロパン２５０ｇを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機１で構成されている。また、ドライヤも実施例１と同様なものを使用した。
【００２７】
空気調和機は冷房運転する場合には圧縮機１によって圧縮された冷媒が室外熱交換器３において放熱し、液化状態となりドライヤー４および絞り装置５を通過することによって低温の気液混合冷媒となり室内熱交換器６において吸熱気化して再度室外機に搬送され、圧縮機１に供給されるといったサイクルをとる暖房運転する場合には四方弁２によって冷媒の流路が切り替わり室内熱交換器６で凝縮して、室外熱交換器で蒸発する。
【００２８】
ガスセンサ８でプロパンの漏洩を検知し、検知したら直ちに冷媒排出用の排出電動弁９に信号を送り、排出電動弁９を開とすることで冷凍サイクル内のプロパンは大気放出される。一体型空調機と比べ分離型空調機は接続配管などのため、一般的に冷媒量が多くなるが、安全性の高いと考えられる場所に大気放出するので、より安全性を高めることができる。
【００２９】
本実施例ではガスセンサを室内機内部に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外機内部に配置することも有効である。内外接続配管が建築物への埋め込み配管の場合には配管経路にガスセンサを配置することも安全化に有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険性が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００３０】
また、本発明に使用できるガスセンサは半導体方式，接触燃焼方式等特に限定されることなく高感度の炭化水素ガスセンサであればよい。検知の方式はピーク濃度で所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよいし、漏洩濃度を積分して漏洩量として所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよい。
【００３１】
（実施例３）
図３に本実施例における冷凍サイクルを示す。１０は圧縮機，１１は四方弁，１２は室外熱交換器，１３はドライヤー，１４は絞り装置，１５は室内熱交換器，１６は内外接続配管で、１０〜１４は室外機に内蔵されている。また、１７はガスセンサ，１８は排出電動弁，１９はファンである。４７は室内ファン、５０は室外ファンである。ガスセンサ１７は室内機内部に配置され、排出電動弁１８は室外機と内外接続配管１６との接続部に配置され、ファン１９は排出電動弁１８に隣接している。実施例１と同様に冷媒にはプロパンを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機１０で構成されている。また、ドライヤーも実施例１と同様なものを使用した。
【００３２】
本実施例では実施例１に対してファン１９が追加される構成となり、このことによって排出電動弁１８から大気放出されるプロパンをファン１９で拡散させながら行うのでより安全性の高い大気放出を実施できる。また、同時に室内ファンと室外ファンを作動させ、漏洩冷媒も拡散させるため、さらに安全性が高まる。
【００３３】
本実施例ではガスセンサを室内機内部に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外機内部に配置することも有効である。内外接続配管が建築物への埋め込み配管の場合には配管経路にガスセンサを配置することも安全化に有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険性が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００３４】
本発明で使用できるファンとしてはシロッコファン，プロペラファン等の様々なものが使用でき、機能として排出される冷媒を羽根機構を有するものでかき混ぜれるものであればいかなる形状のものでもよい。
【００３５】
（実施例４）
図４に本実施例における冷凍サイクル、図５はバーナー部を示す。２０は圧縮機、２１は四方弁，２２は室外熱交換器，２３はドライヤー，２４は絞り装置，２５は室内熱交換器，２６は内外接続配管で、２０〜２４は室外機に内蔵されている。また、２７はガスセンサ，２８は排出電動弁，２９はバーナー部である。ガスセンサ２７は室内機内部に配置され、排出電動弁２８は室外機と内外接続配管２６との接続部に配置され、バーナー２９部は排出電動弁２８に隣接して配置される。実施例１と同様に冷媒にはプロパンを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機２０で構成されている。また、ドライヤーも実施例１と同様なものを使用した。
【００３６】
本実施例では実施例２に対してバーナー部２９が追加される構成となり、排出電動弁２８から大気放出されるプロパンはバーナー部２９において円筒体３０内側のガス流路３１にノズル３２を通過しながら外気導入部３３から一部吸引導入された空気と混合されながら炎口部３４に導かれ、点火素子３５によって点火された後、火炎燃焼させながら二酸化炭素と水にして大気放出する。また火炎の検知はフレームロッド３６を付属品として使用する。したがって、安全性の高い空気調和機からの冷媒抜きを実施できる。
【００３７】
本実施例では一般にブンゼンバーナーと呼ばれる方式のものを使用したが本発明はこれに限定されるものではない。ファンで外気を導入する完全予混合方式，拡散方式であってもよい。しかし、燃料である冷媒は内部圧力で自給されるので供給状態は一定しているとはいえず、外気が一部吸引混合されるブンゼンバーナーが最も好ましいと考えられる。
【００３８】
本実施例ではガスセンサを室内機内部に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外機内部に配置することも有効である。内外接続配管が建築物への埋め込み配管の場合には配管経路にガスセンサを配置することも安全化に有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００３９】
（実施例５）
本実施例では実施例４に対してバーナー部を触媒燃焼方式としたことを特徴とし、その他は同様な構成であるのでバーナー部について図６で詳細に説明する。
【００４０】
バーナー部は冷媒排出電動弁と隣接して円筒体３７に配置され、内部はガス流路３８，ノズル３９，外気導入経路４０，メッシュ４１，触媒体４２，点火素子４３で構成され、排出される冷媒は冷媒流路３８を通過しながらノズル３９で外気導入経路４０から一部空気を吸引しながらメッシュ４１を通過し、触媒体４２へと導かれる。触媒体４２と隣接して点火素子４３が配置され、触媒体４２を通過した冷媒に点火されると、まず触媒体４２で火炎燃焼が形成され、その後火炎燃焼熱の数秒間で触媒体４２が加熱され、逆火するように触媒体４２自体に燃焼位置が移動し、その後は触媒体４２で安定に触媒燃焼を継続する。メッシュ４１は燃料である冷媒の供給が不安定で触媒燃焼がさらに逆火した時の安全化に使用される。その逆火の場合には再度冷媒が供給されると触媒体４２自体は十分に活性な温度にあるので点火素子４３で再度点火することなく、触媒燃焼を継続することができる。
【００４１】
触媒燃焼と火炎燃焼のように外部から風によって失火するようなことがないし、燃料となる冷媒の供給速度が不安定でも失火した後再度燃焼を継続することができるので、安全に最後まで冷媒を燃やしきることができる。また、触媒燃焼は空間あたりの燃焼負荷を大きくできるためコンパクトにバーナー部を構成できる。
【００４２】
実施例１〜５では冷媒と相互溶解性の小さい冷凍機油を充填した圧縮機を使用したが、冷媒と相互溶解性の小さな冷凍機油であれば冷媒の冷凍機油への溶け込みがほとんどないので冷凍サイクル内から冷媒を抜き、大気放出することは簡単であり、漏洩個所からの永続的な漏洩を防止できる。もし相互溶解性の大きな冷凍機油であれば排出弁から冷媒を放出しようとしても冷凍機油に溶け込んでいる冷媒は時間を要しながら冷凍機油と分離するので簡単に冷媒の全量を放出することは困難となる。しかし、漏洩量を低減するためには漏洩検知後すぐに冷凍サイクル内の冷媒を抜くことも有効であると考えられる。
【００４３】
また、圧縮機自体に冷凍機油を充填しないオイルフリー圧縮機であれば実施例の場合と同様に冷媒の全量を放出することは簡単であり、永続的な漏洩の防止に有効であると考えられる。
【００４４】
図７には室内機の側面断面図を示し、室内機は台枠４４と前面グリル４５の内部に熱交換器４６、クロスフローファン４７が配置されている。ここでの送風回路は前面グリル４５で吸い込んだ空気が熱交換器４６を通過することで熱交換して暖まったり、冷やされたりした後、クロスフローファン４７でさらに送風され、吹き出し部４８より室内空間に温風，冷風を吹き出す。ガスセンサ４９は送風回路におけるクロスフローファン４７と吹き出し部４８の間で、例えば台枠４４に固定されている。
【００４５】
室内機から室内空間へ冷凍サイクル内の冷媒が漏洩する場合には、室内機内部に送風回路が設けられているので熱交換器４６の銅管から漏洩し、冷媒は空気よりも密度が大きいので下層方向に拡散して吹き出し部４８より室内空間へ放出される場合が最も多いと考えられる。また、空気調和機運転時には当然クロスフローファン４７が回っているので漏洩した冷媒は吹き出し部から放出される。したがって、ガスセンサ４９をクロスフローファン４７と吹き出し部４８の間で台枠４４に固定配置することで、室内機で漏洩する冷媒はほとんど把握できる。
【００４６】
本実施例では冷凍機油として（化１）で示されるカーボネート化合物（炭酸エステル結合を構成する炭素の比率２８％）を使用したが、プロパンまたはイソブタンとの相互溶解性を小さく抑えるためにはカーボネート化合物では炭酸エステル結合を構成する炭素数の比率を全体に対して１０原子％以上にすることが好ましいことがわかった。しかし、３０原子％以上になると冷凍機油としての熱安定性が著しく劣るため、最適な範囲は１０〜３０原子％と考えられる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明によれば、可燃性冷媒の漏洩時、外部排気を行なうことにより、安全性の高いと考えられる場所に大気放出するので、危険性の高い場所への滞留を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１において示す冷凍サイクルの構成図
【図２】 本発明の実施例２において示す冷凍サイクルの構成図
【図３】 本発明の実施例３において示す冷凍サイクルの構成図
【図４】 本発明の実施例４において示す冷凍サイクルの構成図
【図５】 本発明の実施例４において示すバーナー部の構成図
【図６】 本発明の実施例５において示すバーナー部の構成図
【図７】 本発明において使用する室内機の側面断面図
【符号の説明】
１，１０，２０ 圧縮機
２，１１，２１ 四方弁
３，１２，２２ 室外熱交換器
４，１３，２３ ドライヤー
５，１４，２４ 絞り装置
６，１５，２５ 室内熱交換器
７，１６，２６ 内外接続配管
８，１７，２７，４９ ガスセンサ
９，１８，２８ 排出電動弁
１９ ファン
２９ バーナー部
３０，３７ 円筒体
３１，３８ ガス流路
３２，３９ ノズル
３３ 外気導入部
３４ 炎口部
３５，４３ 点火素子
３６ フレームロッド
４０ 外気導入経路
４１ メッシュ
４２ 触媒体
４４ 台枠
４５ 前面グリル
４６ 熱交換器
４７ クロスフローファン
４８ 吹き出し部
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロパン（Ｒ２９０），イソブタン（Ｒ６００ａ），エタン（Ｒ１７０）等からなる可燃性冷媒を使用した冷凍サイクルから構成される空気調和機の安全化対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、冷凍機，冷蔵庫，空気調和機等の冷媒には、物性が安定し、取扱の容易なフロン系冷媒が用いられている。しかしながら、フロン系冷媒は、物性が安定し、取扱が容易な半面、オゾン層を破壊すると言われ、地球環境に悪影響を与えるところから、準備期間を設けて将来的には全面使用禁止となる。
【０００３】
フロン系冷媒でも、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）冷媒はオゾン層の破壊は認められないが、地球の温暖化を促進する性質があり、特に環境問題に関心の高い欧州ではこの冷媒も使用は禁止しようとする動きがある。すなわち、人工的に製造されたフロン系冷媒を使用禁止にし、従来からある炭化水素のような自然冷媒を用いることになる。
【０００４】
しかしながら、この自然冷媒は可燃性であるため爆発や発火を未然に防止し、安全性を確保する必要がある。
【０００５】
炭化水素系冷媒を用いた場合の爆発や発火を未然に防止する方法として、発火源をなくしたり、または隔離、もしくは遠ざけることが提案されている（例えば、特開平７−５５２６７号公報、特開平８−６１７０２号公報）。また、炭化水素系冷媒の爆発や発火を未然に防止するため、冷媒自体を不燃化する方法も提案されている（例えば、特開平９−５９６０９号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発火源をなくしたり、または隔離、もしくは遠ざけることは空気調和機の安全化に有効ではあるが根本的な問題解決になっているとは言えない。また、冷媒の不燃化は技術的なハードルが高く、決定的なものは未だ提案されていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、可燃性冷媒を使用してなる空気調和機においてガスセンサで冷媒の外部への漏洩を検知し、検知された場合には冷凍サイクル内の冷媒を外部へ排出部から積極的に大気放出させることによって、冷凍サイクル内に充填された冷媒を抜く構成とした空気調和機である。
【０００８】
上記構成によって、可燃性冷媒の漏洩を検知し、漏洩検知後には冷媒を積極的に安全性の高い、例えば室外機側で大気放出させるもので、もし室内機側で冷媒が漏洩してもある一定量までの冷媒漏洩で阻止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するための請求項１記載の発明は、室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器、圧縮機、絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記室内機内部にガスセンサを設け、前記冷凍サイクルの室外側の経路中に大気に冷媒を放出可能な冷媒排出部が配設され、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には前記冷媒排出部を開放して前記冷凍サイクル内の全区間の冷媒の外部排気を行う。このことによって、気密性が不完全となった冷凍サイクルから内部に充填された冷媒を安全性の高いと考えられる場所に大気放出するので、一般的に冷媒量の多い分離型空調機においても危険性の高い場所、例えば漏洩した冷媒がこもり爆発，発火の要因となる場所への滞留を阻止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器、圧縮機、絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記室内機内部に設けられたガスセンサと、前記冷凍サイクルの室外側の経路中に配され大気に冷媒を放出可能な冷媒排出部と、前記冷媒排出部に隣接して配されたファンとを設け、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には前記冷媒排出部を開放して前記冷凍サイクル内の全区間の冷媒の外部排気を前記ファンを回転させながら行う。このことによって、排出弁から大気放出される冷媒および漏洩冷媒がファンで撹拌されるので一般的に冷媒量の多い分離型空調機においてもより安全に可燃物の大気放出が行える。
【００１１】
請求項３記載の発明は、分離型空調機において室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器，圧縮機，絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの一部にガスセンサ、冷媒排出部およびバーナー部が配設され、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、所定濃度または所定量の漏洩検知後には排出部から強制的に冷媒を燃焼させながら外部への放出を行う。このことによって、冷凍サイクル内から抜く冷媒を強制的に燃焼させるので、一般的に冷媒量の多い分離型空調機においても万一抜いた冷媒が部分的に滞留して爆発，発火することを阻止できる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、ガスセンサが室内機に配置され、冷媒排出部およびバーナー部が室外機または室内外接続配管経路に配置される。このことによって、可燃性冷媒が室内機側で漏洩し、それが風通しの悪い場所に滞留して爆発，発火することを阻止できる。排出は安全性の高いと考えられる室外機または室内外機の接続配管経路に排出弁とバーナー部を配置することで迅速かつ安全性高く対応できる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、バーナー部で冷凍サイクル内の可燃性冷媒と外部の空気が一部予混合される方式、一般にはブンゼンバーナーと呼ばれる方式である。このことによって、燃料である冷媒の供給速度に合わせて均一に大気が吸引混合されるのでより安全に冷媒の燃焼を実施できる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、バーナー部で可燃性冷媒を燃焼させる方式が触媒燃焼方式である。触媒燃焼は接触燃焼方式であるため燃焼の安全性が高く、火炎燃焼のように風による失火がほとんどないので安全に冷媒の大気放出を実施できる。また、接触燃焼は空間あたりの燃焼負荷を大きくできるのでコンパクトなバーナー部を形成できる。
【００１５】
請求項７記載の発明は、可燃性冷媒がプロパンまたはイソブタンである。可燃性冷媒でもハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系の温暖化等の問題があり、簡単に大気放出することはできない。しかし、可燃性冷媒が自然系のプロパンまたはイソブタンであれば大気放出しても温暖化係数が小さいので大きな問題とはならない。また、冷凍サイクルから抜く時に燃焼させれば二酸化炭素と水になるだけであり、問題とはならない。
【００１６】
請求項８記載の発明は、圧縮機内部の冷凍機油が可燃性冷媒と相互溶解製が小さい。このことによって、冷媒と冷凍機油との相互溶解性が小さいので冷凍サイクル内から冷媒を抜けばほとんど冷凍サイクル内部に残留する冷媒はなくなり、冷媒漏洩箇所からのその後の永続的な漏洩を阻止でき、安全性が確保できる。
【００１７】
請求項９記載の発明は、圧縮機に冷凍機油が充填されないオイルフリー圧縮機である。このことによって、冷凍サイクル内から冷媒を抜けばほとんど残留する冷媒はなくなり、冷媒漏洩箇所からのその後の漏洩を阻止でき、安全性が確保できる。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、ガスセンサが室内機送風回路における送風ファンと吹き出し部との間に配置される。可燃性冷媒であるプロパンおよびイソブタンは空気よりも密度が大きいので冷凍サイクルから漏洩した場合には下層方向に拡散する。したがって、ガスセンサを室内機送風回路における送風ファンと吹き出し部との間に配置することで一番危険な室内空間への冷媒漏洩を十分に検知可能となる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参考に詳細な説明を行う。
【００２０】
（実施例１）
図１に本実施例における冷凍サイクルを示す。１は圧縮機，３は室外熱交換器，４はドライヤー，５は絞り装置，６は室内熱交換器で、１〜６は一体型空調機に内蔵されている。また、８はガスセンサ、９は排出電動弁である。ガスセンサ８は室内側に配置され、排出電動弁９は室外側に配置されている。冷媒にはプロパン１５０ｇを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機で構成されている。カーボネート化合物としては、（化１）で表わされ、炭酸エステル結合を構成する炭素の比率２８％、本化合物純度９９．５％のものを使用した。ドライヤーはＫ交換Ａ型ゼオライトを主体とし、粘土を結合材として焼成したものを内包して構成されている。
【００２１】
【化１】
空気調和機は圧縮機１によって圧縮された冷媒が室外熱交換器３において放熱し、液化状態となりドライヤー４および絞り装置５を通過することによって低温の気液混合冷媒となり室内熱交換器６において吸熱気化して、圧縮機１に供給されるといったサイクルをとる。
【００２３】
ガスセンサ８でプロパンの漏洩を検知し、検知したら直ちに冷媒排出用の排出電動弁９に信号を送り、排出電動弁９を開とすることで冷凍サイクル内のプロパンは大気放出される。
【００２４】
本実施例ではガスセンサを室内側に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外側に配置することも有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険性が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００２５】
また、本発明に使用できるガスセンサは半導体方式，接触燃焼方式等特に限定されることなく高感度の炭化水素ガスセンサであればよい。検知の方式はピーク濃度で所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよいし、漏洩濃度を積分して漏洩量として所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよい。
【００２６】
（実施例２）
図２に本実施例における冷凍サイクルを示す。１は圧縮機，２は四方弁，３は室外熱交換器，４はドライヤー，５は絞り装置，６は室内熱交換器，７は内外接続配管で、１〜５は室外機に内蔵されている。また、８はガスセンサ、９は排出電動弁である。ガスセンサ８は室内機内部に配置され、排出電動弁９は室外機と内外接続管７との接続部に配置されている。冷媒にはプロパン２５０ｇを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機１で構成されている。また、ドライヤも実施例１と同様なものを使用した。
【００２７】
空気調和機は冷房運転する場合には圧縮機１によって圧縮された冷媒が室外熱交換器３において放熱し、液化状態となりドライヤー４および絞り装置５を通過することによって低温の気液混合冷媒となり室内熱交換器６において吸熱気化して再度室外機に搬送され、圧縮機１に供給されるといったサイクルをとる暖房運転する場合には四方弁２によって冷媒の流路が切り替わり室内熱交換器６で凝縮して、室外熱交換器で蒸発する。
【００２８】
ガスセンサ８でプロパンの漏洩を検知し、検知したら直ちに冷媒排出用の排出電動弁９に信号を送り、排出電動弁９を開とすることで冷凍サイクル内のプロパンは大気放出される。一体型空調機と比べ分離型空調機は接続配管などのため、一般的に冷媒量が多くなるが、安全性の高いと考えられる場所に大気放出するので、より安全性を高めることができる。
【００２９】
本実施例ではガスセンサを室内機内部に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外機内部に配置することも有効である。内外接続配管が建築物への埋め込み配管の場合には配管経路にガスセンサを配置することも安全化に有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険性が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００３０】
また、本発明に使用できるガスセンサは半導体方式，接触燃焼方式等特に限定されることなく高感度の炭化水素ガスセンサであればよい。検知の方式はピーク濃度で所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよいし、漏洩濃度を積分して漏洩量として所定値を越えた時に漏洩信号を送信してもよい。
【００３１】
（実施例３）
図３に本実施例における冷凍サイクルを示す。１０は圧縮機，１１は四方弁，１２は室外熱交換器，１３はドライヤー，１４は絞り装置，１５は室内熱交換器，１６は内外接続配管で、１０〜１４は室外機に内蔵されている。また、１７はガスセンサ，１８は排出電動弁，１９はファンである。４７は室内ファン、５０は室外ファンである。ガスセンサ１７は室内機内部に配置され、排出電動弁１８は室外機と内外接続配管１６との接続部に配置され、ファン１９は排出電動弁１８に隣接している。実施例１と同様に冷媒にはプロパンを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機１０で構成されている。また、ドライヤーも実施例１と同様なものを使用した。
【００３２】
本実施例では実施例１に対してファン１９が追加される構成となり、このことによって排出電動弁１８から大気放出されるプロパンをファン１９で拡散させながら行うのでより安全性の高い大気放出を実施できる。また、同時に室内ファンと室外ファンを作動させ、漏洩冷媒も拡散させるため、さらに安全性が高まる。
【００３３】
本実施例ではガスセンサを室内機内部に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外機内部に配置することも有効である。内外接続配管が建築物への埋め込み配管の場合には配管経路にガスセンサを配置することも安全化に有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険性が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００３４】
本発明で使用できるファンとしてはシロッコファン，プロペラファン等の様々なものが使用でき、機能として排出される冷媒を羽根機構を有するものでかき混ぜれるものであればいかなる形状のものでもよい。
【００３５】
（実施例４）
図４に本実施例における冷凍サイクル、図５はバーナー部を示す。２０は圧縮機、２１は四方弁，２２は室外熱交換器，２３はドライヤー，２４は絞り装置，２５は室内熱交換器，２６は内外接続配管で、２０〜２４は室外機に内蔵されている。また、２７はガスセンサ，２８は排出電動弁，２９はバーナー部である。ガスセンサ２７は室内機内部に配置され、排出電動弁２８は室外機と内外接続配管２６との接続部に配置され、バーナー２９部は排出電動弁２８に隣接して配置される。実施例１と同様に冷媒にはプロパンを使用し、冷凍機油にはカーボネート化合物を封入した圧縮機２０で構成されている。また、ドライヤーも実施例１と同様なものを使用した。
【００３６】
本実施例では実施例２に対してバーナー部２９が追加される構成となり、排出電動弁２８から大気放出されるプロパンはバーナー部２９において円筒体３０内側のガス流路３１にノズル３２を通過しながら外気導入部３３から一部吸引導入された空気と混合されながら炎口部３４に導かれ、点火素子３５によって点火された後、火炎燃焼させながら二酸化炭素と水にして大気放出する。また火炎の検知はフレームロッド３６を付属品として使用する。したがって、安全性の高い空気調和機からの冷媒抜きを実施できる。
【００３７】
本実施例では一般にブンゼンバーナーと呼ばれる方式のものを使用したが本発明はこれに限定されるものではない。ファンで外気を導入する完全予混合方式，拡散方式であってもよい。しかし、燃料である冷媒は内部圧力で自給されるので供給状態は一定しているとはいえず、外気が一部吸引混合されるブンゼンバーナーが最も好ましいと考えられる。
【００３８】
本実施例ではガスセンサを室内機内部に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他室外機内部に配置することも有効である。内外接続配管が建築物への埋め込み配管の場合には配管経路にガスセンサを配置することも安全化に有効である。ガスセンサは一カ所ではなく、危険が高いと考えられる場合には複数のガスセンサを配置することもできる。
【００３９】
（実施例５）
本実施例では実施例４に対してバーナー部を触媒燃焼方式としたことを特徴とし、その他は同様な構成であるのでバーナー部について図６で詳細に説明する。
【００４０】
バーナー部は冷媒排出電動弁と隣接して円筒体３７に配置され、内部はガス流路３８，ノズル３９，外気導入経路４０，メッシュ４１，触媒体４２，点火素子４３で構成され、排出される冷媒は冷媒流路３８を通過しながらノズル３９で外気導入経路４０から一部空気を吸引しながらメッシュ４１を通過し、触媒体４２へと導かれる。触媒体４２と隣接して点火素子４３が配置され、触媒体４２を通過した冷媒に点火されると、まず触媒体４２で火炎燃焼が形成され、その後火炎燃焼熱の数秒間で触媒体４２が加熱され、逆火するように触媒体４２自体に燃焼位置が移動し、その後は触媒体４２で安定に触媒燃焼を継続する。メッシュ４１は燃料である冷媒の供給が不安定で触媒燃焼がさらに逆火した時の安全化に使用される。その逆火の場合には再度冷媒が供給されると触媒体４２自体は十分に活性な温度にあるので点火素子４３で再度点火することなく、触媒燃焼を継続することができる。
【００４１】
触媒燃焼と火炎燃焼のように外部から風によって失火するようなことがないし、燃料となる冷媒の供給速度が不安定でも失火した後再度燃焼を継続することができるので、安全に最後まで冷媒を燃やしきることができる。また、触媒燃焼は空間あたりの燃焼負荷を大きくできるためコンパクトにバーナー部を構成できる。
【００４２】
実施例１〜５では冷媒と相互溶解性の小さい冷凍機油を充填した圧縮機を使用したが、冷媒と相互溶解性の小さな冷凍機油であれば冷媒の冷凍機油への溶け込みがほとんどないので冷凍サイクル内から冷媒を抜き、大気放出することは簡単であり、漏洩個所からの永続的な漏洩を防止できる。もし相互溶解性の大きな冷凍機油であれば排出弁から冷媒を放出しようとしても冷凍機油に溶け込んでいる冷媒は時間を要しながら冷凍機油と分離するので簡単に冷媒の全量を放出することは困難となる。しかし、漏洩量を低減するためには漏洩検知後すぐに冷凍サイクル内の冷媒を抜くことも有効であると考えられる。
【００４３】
また、圧縮機自体に冷凍機油を充填しないオイルフリー圧縮機であれば実施例の場合と同様に冷媒の全量を放出することは簡単であり、永続的な漏洩の防止に有効であると考えられる。
【００４４】
図７には室内機の側面断面図を示し、室内機は台枠４４と前面グリル４５の内部に熱交換器４６、クロスフローファン４７が配置されている。ここでの送風回路は前面グリル４５で吸い込んだ空気が熱交換器４６を通過することで熱交換して暖まったり、冷やされたりした後、クロスフローファン４７でさらに送風され、吹き出し部４８より室内空間に温風，冷風を吹き出す。ガスセンサ４９は送風回路におけるクロスフローファン４７と吹き出し部４８の間で、例えば台枠４４に固定されている。
【００４５】
室内機から室内空間へ冷凍サイクル内の冷媒が漏洩する場合には、室内機内部に送風回路が設けられているので熱交換器４６の銅管から漏洩し、冷媒は空気よりも密度が大きいので下層方向に拡散して吹き出し部４８より室内空間へ放出される場合が最も多いと考えられる。また、空気調和機運転時には当然クロスフローファン４７が回っているので漏洩した冷媒は吹き出し部から放出される。したがって、ガスセンサ４９をクロスフローファン４７と吹き出し部４８の間で台枠４４に固定配置することで、室内機で漏洩する冷媒はほとんど把握できる。
【００４６】
本実施例では冷凍機油として（化１）で示されるカーボネート化合物（炭酸エステル結合を構成する炭素の比率２８％）を使用したが、プロパンまたはイソブタンとの相互溶解性を小さく抑えるためにはカーボネート化合物では炭酸エステル結合を構成する炭素数の比率を全体に対して１０原子％以上にすることが好ましいことがわかった。しかし、３０原子％以上になると冷凍機油としての熱安定性が著しく劣るため、最適な範囲は１０〜３０原子％と考えられる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明によれば、可燃性冷媒の漏洩時、外部排気を行なうことにより、安全性の高いと考えられる場所に大気放出するので、危険性の高い場所への滞留を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１において示す冷凍サイクルの構成図
【図２】 本発明の実施例２において示す冷凍サイクルの構成図
【図３】 本発明の実施例３において示す冷凍サイクルの構成図
【図４】 本発明の実施例４において示す冷凍サイクルの構成図
【図５】 本発明の実施例４において示すバーナー部の構成図
【図６】 本発明の実施例５において示すバーナー部の構成図
【図７】 本発明において使用する室内機の側面断面図
【符号の説明】
１，１０，２０ 圧縮機
２，１１，２１ 四方弁
３，１２，２２ 室外熱交換器
４，１３，２３ ドライヤー
５，１４，２４ 絞り装置
６，１５，２５ 室内熱交換器
７，１６，２６ 内外接続配管
８，１７，２７，４９ ガスセンサ
９，１８，２８ 排出電動弁
１９ ファン
２９ バーナー部
３０，３７ 円筒体
３１，３８ ガス流路
３２，３９ ノズル
３３ 外気導入部
３４ 炎口部
３５，４３ 点火素子
３６ フレームロッド
４０ 外気導入経路
４１ メッシュ
４２ 触媒体
４４ 台枠
４５ 前面グリル
４６ 熱交換器
４７ クロスフローファン
４８ 吹き出し部
Claims (10)
- 室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器、圧縮機、絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記室内機内部にガスセンサを設け、前記冷凍サイクルの室外側の経路中に大気に冷媒を放出可能な冷媒排出部が配設され、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には前記冷媒排出部を開放して前記冷凍サイクル内の全区間の冷媒の外部排気を行うことを特徴とする空気調和機。
- 室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器、圧縮機、絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記室内機内部に設けられたガスセンサと、前記冷凍サイクルの室外側の経路中に配され大気に冷媒を放出可能な冷媒排出部と、前記冷媒排出部に隣接して配されたファンとを設け、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には前記冷媒排出部を開放して前記冷凍サイクル内の全区間の冷媒の外部排気を前記ファンを回転させながら行うことを特徴とする空気調和機。
- 室内機に有する室内熱交換器と、室外機に有する室外熱交換器，圧縮機，絞り装置とをそれぞれ配管を介して環状に接続し、冷媒として可燃性冷媒を用い、前記室内機と前記室外機とを接続配管を用いて接続する冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクルの一部にガスセンサ、冷媒排出部およびバーナー部が配設され、前記ガスセンサで冷凍サイクルから外部への冷媒漏洩を検知し、漏洩検知後には排出部を開放し、冷媒を燃焼させながら外部への放出を行うことを特徴とする空気調和機。
- ガスセンサが室内機に配置され、冷媒排出部およびバーナー部が室外機または室内外機の接続配管経路に配置されたことを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
- バーナー部で冷凍サイクルの可燃性冷媒と外部の空気が一部予混合される方式であることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
- バーナー部で可燃性冷媒を燃焼させる方式が触媒燃焼方式であることを
特徴とする請求項４記載の空気調和機。 - 可燃性冷媒がプロパン，イソブタンまたはエタンの単体またはこれらのうちの２種以上からなる混合物を主成分とした請求項１〜６記載の空気調和機。
- 圧縮機内部の冷凍機油が可燃性冷媒と相互溶解性が小さいことを特徴とする請求項１〜７記載の空気調和機。
- 圧縮機が冷凍機油を充填しないオイルフリー圧縮機であることを特徴とする請求項１〜８記載の空気調和機。
- ガスセンサが室内機送風回路における送風ファンと吹き出し部との間に配置されることを特徴とする請求項１〜９記載の空気調和機。
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