JP6851500B2 - ダクト式空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、ダクト式空気調和機に関する。
地球温暖化防止のため、冷凍空調機器に使用する冷媒のGWP(Global Warming Potential;地球温暖化係数)値低減が求められている。GWP値が低い冷媒は、微燃性(可燃性)を有することとなるため、微燃性を有するA2L冷媒を安全に使用するために冷媒漏洩に備えた安全対策を求める法律、規格が制定されている。
換気空調機能を有する利用側空調装置およびそれを備えた空調装置において、冷媒の漏洩が発生した場合に、漏洩した冷媒を速やかに排出して被空調空間に供給されないようにすることが提案されている(特許文献1参照)。
特許文献1には、「ケーシングと、ケーシング内に設けられており、熱源側空調装置から供給される冷媒によってケーシング内の空気を冷却または加熱する利用側熱交換器と、被空調空間からケーシングに室内空気を取り入れ、被空調空間外からケーシングに室外空気を取り入れ、ケーシング内の空気を被空調空間に供給空気として供給し、ケーシング内の空気を被空調空間外に排出空気として排出する給排気機構と、冷媒を検知する冷媒漏洩検知装置と、を有しており、冷媒漏洩検知装置が冷媒を検知した際に、給排気機構によってケーシング内の空気とともに冷媒を被空調空間外に排出する冷媒排出運転を行う利用側空調装置」が記載されている。
特開2017−75777号公報
特許文献1は、冷媒漏洩検知装置が冷媒を検知した際には、給排気機構によってケーシング内の空気とともに冷媒を被空調空間外に排出する冷媒排出運転を行い、給排気機構を構成する第1排気送風機を運転することによって、冷媒排出運転を行うようにしている。しかしながら、被空調空間である室内と、ケーシングとはダクトで連通しているので、冷媒が入る虞がある(段落0059参照)。これに対処するため、室内との連通ダクトに給気防止機構が設けられているが(段落0093参照)、冷媒排出運転時の排気系統が複雑化するものとなっている。
本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、冷媒漏洩時の冷媒の排出処理を的確に行うことができるダクト式空気調和機を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明のダクト式空気調和機は、建物の天井または壁に配置される空調用のメインダクト(例えば、メインダクト30)と、メインダクトと室内(例えば、被空調空間R)とを連結する排気ダクト(例えば、流出ダクト31)および空調ダクト(例えば、流入ダクト32)と、メインダクトと排気ダクトとの連結部である第1連結部と、メインダクトと空調ダクトとの連結部である第2連結部との間に配置される空気調和機の室内機(例えば、室内機a)と、室内機からの冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知手段(例えば、冷媒検知センサD)と、室内機の下流側で、メインダクトと連結されるとともに屋外と繋がる排出機構と、室内機を制御する制御装置(例えば、制御部24)と、を備え、排出機構は、メインダクトと連結されるとともに屋外と繋がる排出ダクトを有し、空調ダクトは、室内機と排出ダクトとの間に室内機に近い第1空調ダクトと、室内機に遠い第2空調ダクトを有しており、常時は第1空調ダクトを開放し、冷媒漏洩検知手段が冷媒漏洩を検知した際に、第1空調ダクトを塞ぐまたはメインダクトを塞ぐ第1切換えダンパと、常時は排出ダクトを塞ぎ、冷媒漏洩検知手段が冷媒漏洩を検知した際に、第2空調ダクトを塞ぐ第2切換えダンパと、排出ダクトに設置した送風機と、を備え、制御装置は、冷媒漏洩検知手段で冷媒漏洩を検知した場合に、第1切換えダンパを第1空調ダクトを塞ぐように切換え、かつ、第2切換えダンパを第2空調ダクト側に切換え、排出ダクトに設置した送風機を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行うことを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
本発明によれば、冷媒漏洩時の冷媒の排出処理を的確に行うことができる。
第1実施形態に係るダクト式空気調和機の全体構成を示す図である。 ダクト式空気調和機の冷凍サイクル構成を示す図である。 第1実施形態に係るダクト式空気調和機の制御システム構成を示す図である。 第1実施形態に係る冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態を示す図である。 第2実施形態に係るダクト式空気調和機の全体構成を示す図である。 第2実施形態に係る空気調和機の制御システム構成を示す図である。 第2実施形態に係る冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態を示す図である。 第2実施形態に係る冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態の他の例を示す図である。
本発明を実施するための実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係るダクト式空気調和機の全体構成を示す図である。空気調和機は、後記する熱交換器と送風ファンとを備え、吸込口から空気を取り込み、空調した後の空気を吹出口から送り出すように構成されている。ダクト式空気調和機100は、室外機Aと室内機aとで構成されており、ダクト式空気調和機100の室内機aは、被空調空間Rとなる室内とダクトで繋がっている。
ダクトは、建物の天井または壁に配置される空調用のメインダクト30と、被空調空間Rから空気調和機側に空気を取り込む流出ダクト31(排気ダクト)と、被空調空間Rに空調した空気を送る流入ダクト32(32a,32b)(空調ダクト)とで構成される。また、ダクトは、流出ダクト31と流入ダクト32とは別に、建物外部と繋がった排出ダクト33を有する。
室内機aは、メインダクト30と流出ダクト31(排気ダクト)との連結部である第1連結部35と、メインダクト30と流入ダクト32a(空調ダクト)との連結部である第2連結部36a(36)との間に配置されている。
本実施形態の排出機構110は、排出ダクト33、切換えダンパ9、ダクトファン5を含んで構成されている。排出ダクト33は、室内機aの下流側で、かつ、流入ダクト32の上流側のメインダクト30と第3連結部37で連結されている。排出ダクト33には、建物外部側へ送風するダクトファン5が設けられている。
本実施形態では、流入ダクト32よりも室内機aに近い位置に排出ダクト33が設けられている。言い換えれば、室内機aに接続されたダクトが最初の分岐点で排出ダクト33に接続されている。本実施形態では、流入ダクト32にはダンパを設けず、排出ダクト33だけに切換えダンパ9を設けている。切換えダンパ9は、ダンパの開閉を制御するアクチュエータ8が連結されている。
切換えダンパ9は、排出ダクト33側への空気の流通を全閉、かつ、メインダクト30に連結されている流入ダクト32側への空気の流通を全開とする第1の状態(通常時)と、排出ダクト33側への空気の流通を全開、かつ、流入ダクト32側への空気の流通を全閉とする第2の状態(漏洩時)と、に切換え制御することができる。
室内機aまたはメインダクト30には、冷媒漏洩を検知する冷媒検知センサD(冷媒漏洩検知手段)が設けられる。例えば、空気調和機の室内機aの吹出側の近傍に位置するように設けられる。
冷媒検知センサD、アクチュエータ8、ダクトファン5は、ダクト式空気調和機100の制御装置(例えば、制御部24、図3参照)と電気的に接続され、運転状態に応じて制御される。室外機Aと室内機aを循環する冷媒には、R32、R1234yfおよびR1234zeなどの微燃性(A2L)冷媒が用いられる。
図2は、ダクト式空気調和機の冷凍サイクル構成を示す図である。マルチ型の空気調和機(マルチエアコン)では、1台の室外機Aと複数台の室内機aおよび各ユニットを接続するガス側冷媒配管E1、液側冷媒配管E2で構成されている。ここでは、室内機aがひとつの場合を例として説明する。
ガス側冷媒配管E1と液側冷媒配管E2は、室内機aに冷媒を供給する。室外機Aの室外ガス側阻止弁1にガス側冷媒配管E1を接続し、室外機Aの室外液側阻止弁2に液側冷媒配管E2を接続することで、1つの冷凍サイクル系統を構成している。
室内機aは、室内送風機3、室内熱交換器4で構成されている。なお、室内機a内に、機内に減圧装置(膨張弁)を有する室内機(パッケージエアコン)であってもよい。また、冷媒検知センサDは室内機aの近傍(この例では、室内熱交換器4の近傍)に取り付けられる。
室外機Aにおいては、圧縮機10、四方弁11、室外送風機12、室外熱交換器13、膨張弁14、冷媒タンク15、アキュームレータ16で構成されている。矢印は冷媒配管を流れる冷媒の方向を示し、実線矢印が冷房運転で、逆向きの破線矢印が暖房運転を示す。この冷媒の流れ方向は、室外機A内の四方弁11の切り替えにより決められる。
図3は、ダクト式空気調和機の制御システム構成を示す図である。室外機Aの制御部23は、通信線21を介して集中管理制御機器20と接続されており、通信線19を介して室内機aと接続されている。室内機aの制御部24は、通信線25を介して、冷媒検知センサD、アクチュエータ8、ダクトファン5と接続されている。さらに、リモコン17(空調制御端末)は、室内機aに制御指令(運転/停止、運転モード、温度、風量/風向などの設定)を与えるリモコンであり、室内機aとはリモコン線18で接続されている。これにより、1つの制御システムを構成している。
図4は、第1実施形態に係る冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態を示す図である。切換えダンパ9の前記した第1の状態(通常時)は図1に示し、図4は前記した第2の状態(漏洩時)を示す。制御部24は、冷媒検知センサD(冷媒漏洩検知手段)で冷媒漏洩を検知した場合に、切換えダンパ9をメインダクト30側に切換え、排出ダクト33に設置したダクトファン5(送風機)を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行う。
本実施形態は、ダンパが1つであるシンプルな構成とすることで、各流入ダクト32にダンパを設けなくとも冷媒漏洩時に被空調空間Rへの冷媒の漏れを抑制して、漏洩した冷媒を建物外部へ排出することができる。したがって、漏洩時の対策を低コストで実現することができる。
なお、切換えダンパ9で、排出ダクト33側と流入ダクト32側との開閉を行っているが、排出ダクト33側と流入ダクト32側とにそれぞれ開閉ダンパを設けてもよい。その際、排出ダクト33の分岐点の下流側で、かつ、流入ダクト32の上流側のメインダクト30に開閉ダンパを設けると、ダンパの個数を減らすことが可能である。
また、制御部24は、冷媒漏洩の検知信号を、リモコン線18を介してリモコン17に送信するとともに、通信線19を介して室外機Aに送信する。そして、室外機Aの制御部23から上位の集中管理制御機器20に冷媒漏洩の検知信号を送信する。これにより、上位の集中管理制御機器20やリモコン17に「室内機a:冷媒漏洩」という警告を表示するとよい。
以上、第1実施形態のダクト式空気調和機100は、建物の天井または壁に配置される空調用のメインダクト30と、メインダクト30と室内(例えば、被空調空間R)とを連結する流出ダクト31(排気ダクト)および流入ダクト32(空調ダクト)と、メインダクト30と排気ダクトとの連結部である第1連結部35と、メインダクト30と空調ダクトとの連結部である第2連結部36との間に配置される空気調和機の室内機aと、室内機aからの冷媒の漏洩を検知する冷媒検知センサD(冷媒漏洩検知手段)と、室内機aの下流側で、メインダクト30と連結されるとともに屋外と繋がる排出機構110と、室内機aを制御する制御部24(制御装置)と、を備えている。制御装置は、冷媒漏洩検知手段で冷媒漏洩を検知した場合に、排出機構110を介して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行うことができる。これにより、冷媒漏洩時、冷媒の混ざった空気を屋外に排出することで室内の冷媒濃度が可燃濃度下限値以上になることを防止することができる。
排出機構110は、室内機aの下流側で、かつ、空調ダクトの上流側で、メインダクト30と連結されるとともに屋外と繋がる排出ダクト33と、常時は排出ダクトを塞ぎ、冷媒漏洩検知手段(冷媒検知センサD)が冷媒漏洩を検知した際に、メインダクト30を塞ぐ切換えダンパ9と、排出ダクト33に設置したダクトファン5(送風機)と、を備えている。制御装置(制御部24)は、冷媒漏洩検知手段で冷媒漏洩を検知した場合に、切換えダンパ9をメインダクト30側に切換え、排出ダクトに設置した送風機を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行うことができる。送風機は、室内機aの室内送風機3の送風による排気量の不足を補い、早期に冷媒を屋外へ排出することができる。
制御装置(制御部24)は、冷媒漏洩検知手段(冷媒検知センサD)から検知信号を受信すると、切換えダンパ9を、メインダクトを全閉するように切換え、ダクトファン5を起動させた状態に制御する。ダクト内に漏洩した冷媒は、流入ダクト32側には流れずに排出ダクト33へ流れ込み、ダクトファン5により建物外部へ導かれる。これにより、メインダクト30内に漏洩した冷媒を被空調空間Rに流入させることなく、建物外部へ排出することができる。なお、空気調和機の室内機a内にも室内送風機3が設けられているが、排出ダクト33が長い場合には排気を促進するためダクトファン5が設けられることが望ましい。なお、一部屋の例を示したが、部屋が複数の場合にも本実施形態のダクト式空気調和機100は、適用可能である。
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態に係るダクト式空気調和機の全体構成を示す図である。第2実施形態は、排出ダクト33の位置が第1実施形態と異なる。第2実施形態では、メインダクト30の延長線で、室内機aに遠い位置に排出ダクト33が設けられている。室内機aに接続されたダクトが流入ダクト32bとの分岐点に排出ダクト33が接続されている。第1実施形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
排出機構110は、排出ダクト33、切換えダンパ9A、切換えダンパ7、ダクトファン5を含んで構成されている。なお、流入ダクト32aがない被空調空間Rの場合には、切換えダンパ7は、排出機構110に含んでいなくてもよい。
切換えダンパ9Aは、メインダクト30に連結されている排出ダクト33側への空気の流通を全閉、かつ、メインダクト30に連結されている流入ダクト32b(空調ダクト)側への空気の流通を全開とする第1の状態(通常時)と、排出ダクト33側への空気の流通を全開、かつ、流入ダクト32b側への空気の流通を全閉とする第2の状態(漏洩時)と、に切換え制御することができる。切換えダンパ9Aは、ダンパの開閉を制御するアクチュエータ8が連結されている。
切換えダンパ7は、メインダクト30に連結されている流入ダクト32a側への空気の流通を全開とする第1の状態(通常時)と、流入ダクト32aへの空気を全閉する第2の状態(漏洩時)と、メインダクト30側の空気の流通を全閉、かつ、流入ダクト32a側からの空気の流通を全開とする第3の状態(漏洩時)と、に切換え制御することができる。切換えダンパ7は、ダンパの開閉を制御するアクチュエータ6が連結されている。
図6は、第2実施形態に係る空気調和機の制御システム構成を示す図である。図3に示す第1実施形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。室内機aの制御部24は、通信線25を介して、冷媒検知センサD、アクチュエータ6,8、ダクトファン5と接続されている。制御部24(制御装置)は、通常運転時において、図5に示すように、切換えダンパ7,9Aとも前記第1の状態に制御する。すなわち、切換えダンパ7を、流入ダクト32a側への空気の流通を全開とし、切換えダンパ9Aを、排出ダクト33側への空気の流通を全閉、かつ、メインダクト30に連結されている流入ダクト32b(空調ダクト)側への空気の流通を全開とする。また、ダクトファン5は停止させた状態である。空調した空気は室内機aから送り出され、流入ダクト32a,32bを通過して被空調空間Rに送り出される。被空調空間Rを通過した空気は流出ダクト31を介して室内機aに取り込まれる。
次に、冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態を図7、図8で説明する。
図7は、第2実施形態に係る冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態を示す図である。適宜、図5および図6を参照する。制御部24(制御装置)は、冷媒検知センサD(冷媒漏洩検知手段)で冷媒漏洩を検知した場合に、切換えダンパ9Aを前記第2の状態の流入ダクト32b(空調ダクト)側に切換えるとともに、切換えダンパ7を前記第2の状態の流入ダクト32aへの空気を全閉する。また、排出ダクト33に設置したダクトファン5(送風機)を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行う。
ダクト内に漏洩した冷媒は、流入ダクト32a,32b側には流れずに排出ダクト33へ流れ込み、ダクトファン5により建物外部へ導かれる。これにより、ダクト内に漏洩した冷媒を被空調空間Rに流入させることなく、建物外部へ排出することができる。なお、室内機a内にも送風ファンが設けられているが、排出ダクト33が長い場合には排気を促進するためダクトファン5も設けられることが望ましい。
図8は、第2実施形態に係る冷媒漏洩を検知した後のダンパの状態の他の例を示す図である。図8に示すダンパの状態は、図7に示すダンパの状態から所定時間経過後の状態である。適宜、図5および図6を参照する。制御部24(制御装置)は、冷媒検知センサD(冷媒漏洩検知手段)で冷媒漏洩を検知した場合に、切換えダンパ7を前記第3の状態であるメインダクト30側の空気の流通を全閉し、室内機aの室内送風機3を停止する。これにより、被空調空間Rの換気運転を行うことができる。流出ダクト31に代えて、排出ダクト33側に近い流入ダクト32a側から換気運転ができるため、効率よい被空調空間Rの換気ができる。
以上、第2実施形態における排出機構110は、メインダクト30と連結されるとともに屋外と繋がる排出ダクト33と、常時は排出ダクト33を塞ぎ、冷媒検知センサD(冷媒漏洩検知手段)が冷媒漏洩を検知した際に、流入ダクト32(空調ダクト)を塞ぐ切換えダンパ9Aと、排出ダクト33に設置したダクトファン5(送風機)と、を備えている。制御装置(制御部24)は、冷媒漏洩検知手段(冷媒検知センサD)で冷媒漏洩を検知した場合に、切換えダンパ9Aを空調ダクト側に切換え、排出ダクト33に設置した送風機を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行うことができる。これにより、冷媒漏洩時の排出処理を的確に行うことができる。
第2実施形態に他の排出機構110は、メインダクト30と連結されるとともに屋外と繋がる排出ダクト33を有し、流入ダクト32(空調ダクト)は、室内機aと排出ダクト33との間に室内機aに近い流入ダクト32a(第1空調ダクト)と、室内機aに遠い流入ダクト32b(第2空調ダクト)を有しており、常時は第1空調ダクトを開放し、冷媒漏洩検知手段(冷媒検知センサD)が冷媒漏洩を検知した際に、第1空調ダクトを塞ぐまたはメインダクト30を塞ぐ第1切換えダンパ7と、常時は排出ダクト33を塞ぎ、冷媒漏洩検知手段が冷媒漏洩を検知した際に、第2空調ダクトを塞ぐ第2切換えダンパ9Aと、排出ダクトに設置したダクトファン5(送風機)と、を備えている。制御装置(制御部24)は、冷媒漏洩検知手段で冷媒漏洩を検知した場合に、第1切換えダンパを第1空調ダクトを塞ぐように切換え、かつ、第2切換えダンパを第2空調ダクト側に切換え、排出ダクト33に設置した送風機を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行うことができる。これにより、冷媒漏洩時の排出処理を的確に行うことができる。
制御装置は、所定時間経過後、第1切換えダンパを、メインダクト30側に切換え、排出ダクト33に設置した送風機を運転して室内の換気運転を行うことができる。これにより、冷媒漏洩時の排出処理後、被空調空間Rの換気処理を的確に行うことができる。
以上述べた実施形態において、排出機構110として、切換えダンパを含めた構成について説明した。しかし、排出機構110としては、必ずしもこれに限らない。例えば、図5において、切換えダンパ9Aを省略し、ダクトファン5が風圧で開くシャッターを設けてもよい。通常時、シャッターは閉じているため、室内機aからの送風は、流入ダクト32を介して送風される。また、冷媒漏洩時には、ダクトファン5が起動されてダクト内の冷媒を含む空気を屋外に排出することができる。この例では、流入ダクト32は閉じていないが、ダクトファン5の排出能力が大きい場合、冷媒を含む空気は被空調空間Rに流入することなく、屋外に排出することができる。図1の排出ダクト33のダクト容積が大きくない場合には、同様に、切換えダンパ9を省略し、ダクトファン5が風圧で開くシャッターを設けてもよい。
図8において、被空調空間Rの密閉度が高い場合、ダクトファン5を最大出力で駆動しても、換気ができない状態がある。この場合には、制御装置は、室内機aに接続されるリモコン17(空調制御端末)(図6参照)を介して、被空調空間Rの窓やドアを開ける旨を報知してもよい。この報知は、図7に示す冷媒漏洩検知時にも適用してもよい。
1 室外ガス側阻止弁
2 室外液側阻止弁
3 室内送風機
4 室内熱交換器
5 ダクトファン(送風機)
6,8 アクチュエータ
7 切換えダンパ(第1切換えダンパ)
9 切換えダンパ(第2切換えダンパ)
10 圧縮機
11 四方弁
12 室外送風機
13 室外熱交換器
14 膨張弁
15 冷媒タンク
16 アキュームレータ
17 リモコン
18 リモコン線
19 通信線(第1通信線)
20 集中管理制御機器
21 通信線
23 制御部
24 制御部(制御装置)
25 通信線(第2通信線)
30 メインダクト
31 流出ダクト(排気ダクト)
32 流入ダクト(空調ダクト
32a 流入ダクト(空調ダクト、第1空調ダクト)
32b 流入ダクト(空調ダクト、第2空調ダクト)
33 排出ダクト
35 第1連結部
36 第2連結部
37 第3連結部
100,100A ダクト式空気調和機
110 排出機構
A 室外機
a 室内機
D 冷媒検知センサ(冷媒漏洩検知手段)
E1 ガス側冷媒配管(冷媒配管、高低圧ガス冷媒配管、低圧ガス冷媒配管)
E2 液側冷媒配管(冷媒配管)
R 被空調空間

Claims (2)

  1. 建物の天井または壁に配置される空調用のメインダクトと、
    前記メインダクトと室内とを連結する排気ダクトおよび空調ダクトと、
    前記メインダクトと前記排気ダクトとの連結部である第1連結部と、前記メインダクトと前記空調ダクトとの連結部である第2連結部との間に配置される空気調和機の室内機と、
    前記室内機からの冷媒の漏洩を検知する冷媒漏洩検知手段と、
    前記室内機の下流側で、前記メインダクトと連結されるとともに屋外と繋がる排出機構と、
    前記室内機を制御する制御装置と、を備え、
    前記排出機構は、
    前記メインダクトと連結されるとともに屋外と繋がる排出ダクトを有し、
    前記空調ダクトは、前記室内機と前記排出ダクトとの間に前記室内機に近い第1空調ダクトと、前記室内機に遠い第2空調ダクトを有しており、
    常時は前記第1空調ダクトを開放し、前記冷媒漏洩検知手段が冷媒漏洩を検知した際に、前記第1空調ダクトを塞ぐまたは前記メインダクトを塞ぐ第1切換えダンパと、
    常時は前記排出ダクトを塞ぎ、前記冷媒漏洩検知手段が冷媒漏洩を検知した際に、前記第2空調ダクトを塞ぐ第2切換えダンパと、
    前記排出ダクトに設置した送風機と、を備え、
    前記制御装置は、前記冷媒漏洩検知手段で冷媒漏洩を検知した場合に、前記第1切換えダンパを前記第1空調ダクトを塞ぐように切換え、かつ、前記第2切換えダンパを前記第2空調ダクト側に切換え、前記排出ダクトに設置した前記送風機を運転して漏洩した冷媒を屋外へ排出運転を行う
    ことを特徴とするダクト式空気調和機。
  2. 前記制御装置は、所定時間経過後、
    前記第1切換えダンパを、前記メインダクト側に切換え、前記排出ダクトに設置した前記送風機を運転して前記室内の換気運転を行う
    ことを特徴とする請求項に記載のダクト式空気調和機。
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