JP7474923B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、可燃性冷媒を用いた空気調和機に関するものである。

特許文献は、空気より比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機において、室内機本体と、この室内機本体の背面の一部を構成し、下部に室外への排気を行う排気口を形成する風路の壁面と、排気口に接続され室内機本体の内部と室外とを連通する排気管と、排気口を開閉する第１の開閉弁と、室内機本体の吸込口を開閉する第２の開閉弁と、室内機本体下部の吹出口に設置された上下風向板と、室内機本体の運転停止時に上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させ、かつ室内機本体の運転停止時に第１の開閉弁を制御して排気口を開放させ、かつ室内機本体の運転停止時に第２の開閉弁を制御して吸込口を閉止させる制御手段とを備える。

特許第５２０８１００号

本開示は、空気より比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機において、室内機内部の空気を強制的に屋外に排気することで、建屋の施工穴を標準的な丸穴とし建屋への補強材なしに迅速に施工できる安全性の高い空気調和機を提供する。

本開示における空気調和機は、室内機内部の空気を吸引排気する吸引排気装置を配置し、吸引排気装置に連通する吸込ダクトと、吸引排気装置から室外へ排気する排気ダクトを有し、吸引排気装置を用いて常時換気を行う換気制御手段を備える。

本開示における空気調和機は、吸引排気装置の動力よって、吸込ダクトで吸い込んだ室内機内部に滞留する空気より比重の大きい可燃性冷媒を排気ダクトより強制的に屋外に排出できる。そのため、安全性を担保しながら、建屋に施工する穴を標準的な丸穴とすることができる。

実施の形態１の冷凍サイクル図 実施の形態１の室内機の構成図 実施の形態１の空気調和機の室内機の正面図 実施の形態１の室内機のＡ－Ａ断面図 実施の形態１の室内機のＢ－Ｂ断面図 実施の形態１の制御装置のフローチャート図

（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、空気より比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機において、室内機本体とこの室内機本体の背面の一部を構成し、下部に室外への排気を行う排気口を形成する風路の壁面と、排気口に接続され室内機本体の内部と室外とを連通する排気管と、排気口を開閉する第１の開閉弁と、室内機本体の吸込口を開閉する第２の開閉弁と、室内機本体下部の吹出口に設置された上下風向板を備えて、室内機本体の運転停止時に上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させ、かつ室内機本体の運転停止時に第１の開閉弁を制御して排気口を開放させ、かつ室内機本体の運転停止時に第２の開閉弁を制御して吸込口を閉止することによって、漏洩した可燃性冷媒を冷媒の自重で屋外に排出し、室内機内や室内に滞留させない技術があった。

しかしながら、可燃性冷媒を自重で屋外に排出する場合、部分的な淀みができ可燃性冷媒が滞留することを避けるために、排気口に接続され室内機本体の内部と室外とを連通する排気管や排気口を開閉する第１の開閉弁の幅は室内機の幅と同程度必要となり、建屋の貫通穴も室内機の幅と程度の矩形穴となるため、建屋の構造的な強度を考慮して穴開けが必要で、場合によっては施工前に建屋の補強が必要となり、貫通穴の施工に時間がかかるため迅速に施工することが困難であると言う課題を発明者らは発見し、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、空気より比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機において、室内機内部に漏洩した可燃性冷媒を強制的に屋外に排気することで、建屋の施工穴を標準的な丸穴とし建屋への補強材なしに迅速に施工できる安全な空気調和機を提供する。

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～図６を用いて、実施の形態１を説明する。

［１－１．構成］
［１－１－１．冷凍サイクルの構成］
図１は、本実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル図である。

本実施の形態における空気調和機は、可燃性冷媒を用いたものであり、可燃性冷媒としては空気より比重の大きなプロパン、イソブタンなど炭素系冷媒でも良いし、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、Ｒ３２などのフロン系冷媒や、その混合冷媒など弱燃性、微燃性の冷媒でも良い。

図１において、本実施の形態における空気調和機は、屋外に設置された室外機８と、屋内に設置された室内機９からなり、室外機８と室内機９は液側接続管２３とガス側接続管２４で接続されている。

室外機８は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷房と暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁２と、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器３と、室外熱交換器３内を流れる冷媒と外気の熱交換を促進する室外送風機６と、冷媒を減圧する絞り装置４で構成されている。

また、室内機９は、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器５と、室内熱交換器５内を流れる冷媒と室内空気の熱交換を促進する室内送風機７と、室内機９内部の空気を吸排気するための吸引排気装置１３と、吸引排気装置１３の吸気側に接続され室内機９内部空気を吸い込むための吸込ダクト１１、吸引排気装置１３の排気側に接続され、他端は屋外に接続され、吸込ダクト１１で吸引された室内機９内部の空気を屋外に排出する通路となる排気ダクト１２と、排気ダクト１２の内部に設置され冷媒の漏洩を検知する漏洩センサ１０により構成されている。

漏洩センサ１０は半導体式、接触加熱式もしくは赤外線式の何れでも構わない。

さらに、制御装置１６は吸引排気装置１３の運転を常時行う換気制御手段１４と、室内送風機７が運転されると吸引排気装置１３を停止する換気停止手段１５と、冷媒漏洩を漏洩センサで検知すると冷媒が漏洩していることを使用者に知らせる漏洩報知手段３２を備えている。

そして、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、絞り装置４及び室内熱交換器５は環状に接続されて冷凍サイクルを構成している。

［１－１－２．室内機の構成］
図２は、室内機９の構成図である。先述の構成については同一の符号を記し説明を割愛する。

図２より、室内熱交換器５の片方の端部は拡管加工されたスリーブ管１８であり、Ｕ字型の溶接管１７をスリーブ管１８に挿入して溶接している。もう一方の片側の端部はＵ字型に曲げられた曲げ管１９であり、直管をＵ字曲げした片側がスリーブ管１８、もう一方の片側が曲げ管１９である。この様にＵ字曲げした配管で室内熱交換器５の冷媒流路を形成して内部を冷媒が流れ、配管外側を流れる空気との熱交換がなされる熱交換部３３で室内熱交換器５が構成されている。

また、室内機９は室内熱交換器５と、室内送風機７と、溶接管１７部を覆う溶接管部ケーシング２０、室内熱交換器５で冷媒と空気の熱交換を行う熱交換部を覆う熱交換器部ケーシング２１、曲げ管１９を覆う曲げ管部ケーシング２２の各ケーシングで構成されている。

さらにまた、吸込穴２５ａは溶接管１７部からの漏洩冷媒を吸引するべく溶接管部ケーシング２０近傍に、吸込穴２５ｂは室内熱交換器５の熱交換部３３からの漏洩冷媒を吸引すべく熱交換器部ケーシング２１近傍に、吸込穴２５ｃは曲げ管１９からの漏洩冷媒を吸引すべく曲げ管部ケーシング２２近傍の吸込ダクト１１に設置されている。また吸込ダクト１１は室内熱交換器５の最下端近傍に設置されている。
尚、溶接管部ケーシング２０、熱交換器部ケーシング２１及び曲げ管部ケーシング２２は一体に形成しても構わない。

そして、排気ダクト１２の一端は建屋壁２９に開けられた直径約１００ｍｍ程度以下の貫通穴である建屋穴３０より建屋外部に導かれ、建屋外部では化粧カバー３１に覆われて室外に設置されている。

図３は空気調和機の室内機の正面図であり、図４は図３の室内機９のＡ－Ａ断面図であり矢印は空気の流れを示している。図５は図３の室内機９のＢ－Ｂ断面図である。

図４より、室内の空気は室内送風機７により、空気中の埃を除去するフィルター２６、電装箱２７を通過して、室内熱交換器５で冷媒と熱交換して、上下羽根２８により風向を調整されては再び室内に送風される。このように空気の流れを形成している。

吸込穴２５ｂが吸込ダクト１１に設置されている。

［１－２．動作］
以上のように構成された空気調和機について、その動作を以下説明する。

［１－２－１．冷暖房の動作］
図１に基づいて、空気調和機の冷暖房動作を説明する。

先ず、冷房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となって四方弁２を通って室外熱交換器３に送られる。そして、室外送風機６によって外気と熱交換を促進して放熱し、高圧の液冷媒となり絞り装置４に送られる。絞り装置４では、減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、液側接続管２３を通って、室内熱交換器５に送られる。

室内送風機７によって吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器５を通って冷媒と熱交換し、冷媒は、室内空気の熱を吸熱し蒸発気化して低温のガス冷媒となる。このとき冷媒によって吸熱された室内空気は、温度湿度が低下して室内送風機７によって室内に吹き出され室内を冷房する。そして、ガス冷媒はガス側接続管２４を通って四方弁２に入り圧縮機１に戻る。

また、暖房運転時には、圧縮機１によって圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となって四方弁２を通りガス側接続管２４に送られる。室内送風機７によって吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器５を通って冷媒と熱交換し、冷媒は、室内空気へ熱を放熱し凝縮して高圧の液冷媒となる。このとき室内空気は、冷媒の熱を吸熱し温度が上昇した状態で、室内送風機７によって室内に吹き出され室内を暖房する。

その後、冷媒は、液側接続管２３を通って絞り装置４に送られ、絞り装置４において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器３に送られて、室外送風機６によって外気と熱交換を促進して蒸発気化し、四方弁２を経由して圧縮機１へ戻される。

このようにして、冷暖房運転がなされる。

［１－２－２．制御装置の動作］
図６は制御装置１６のフローチャート図である。

ＳＴＥＰ１では、利用者がリモコン（図示しない）での通常運転である冷房運転、暖房運転または停止動作を行ない、ＳＴＥＰ２に移行する。

ＳＴＥＰ２では、室内機９に設置した室内送風機７の運転を検知し停止していればＳＴＥＰ３に移行し、運転していればＳＴＥＰ４に移行する。

ＳＴＥＰ３では、換気制御手段１４は吸引排気装置１３の運転を行い室内機９内の空気を吸込ダクト１１より吸引して排気ダクト１２を通して屋外機に排出し、ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ５に移行する。

ＳＴＥＰ５では漏洩センサ１０が冷媒の漏洩の検知を行い、ＳＴＥＰ６に移行する。

ＳＴＥＰ６では冷媒の漏洩を検出するとＳＴＥＰ７に進み、冷媒の漏洩を検出しなければＳＴＥＰ１に戻り通常制御を行う。

ＳＴＥＰ７では、漏洩報知手段は冷媒漏洩していることを知らせるための信号を発信する。信号はリモコンなどへの表示、警報音、ネットを使用したスマートフォンなどの機器への通信などで行いＳＴＥＰ８に移行する。

ＳＴＥＰ８では、室内送風機強制運転手段は室内送風機７を強制運転して、漏洩冷媒を拡散させ冷媒の濃度を低く保たせる。

ＳＴＥＰ４では、換気停止手段１５は吸引排気装置１３の運転を停止してＳＴＥＰ１に戻って通常制御を行う。

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、空気より比重の大きい可燃性冷媒を用い、室内機９内部の空気を吸引排気する吸引排気装置１３と、吸引排気装置１３に連通する吸込ダクト１１と、吸引排気装置１３から室外へ排気する排気ダクト１２と、吸引排気装置１３を用いて常時換気を行う換気制御手段１４を備えた。

これにより、吸引排気装置１３の動力よって、吸込ダクト１１で吸い込んだ室内機９内部に滞留する空気より比重の大きい可燃性冷媒を排気ダクト１２より強制的に屋外に排出できる。そのため、安全性を高めながら、建屋に施工する穴を標準的な丸穴とすることができるので、建屋への補強材なしに迅速に施工できる安全性の高い空気調和機を提供する。

本実施の形態のように、室内機９は室内送風機７の運転時に吸引排気装置１３を停止する換気停止手段１５を備えた。

これにより、室内機９が使用者により冷暖房運転を行う場合に吸引排気装置１３を停止できる。また、冷媒の漏洩が発生していたとしても室内送風機７が運転されているので漏洩冷媒は拡散され可燃濃度になることを抑制できるので、より安全性を高めながら省エネ性高めるこができるので、より安全性の高い空気調和機を提供する。

本実施の形態のように、室内機９は室内熱交換器５の溶接管１７を覆う溶接管部ケーシング２０と、室内熱交換器５の熱交換部３３を覆う熱交換器部ケーシング２１と、室内熱交換器５の曲げ管１９を覆う曲げ管部ケーシング２２の内側の少なくとも1か所以上の空気を吸引できる吸引穴を備えた。

これにより、室内送風機７の運転時に空気の流れが発生する熱交換部３３からの冷媒漏れを吸引穴２５ｂで吸引できるので、より安全性の高い空気調和機を提供する。

さらに、室内送風機７運転時にも空気の流れの弱い溶接管部ケーシング２０内や曲げ管部ケーシング２２内の漏洩冷媒も吸引することができるので、漏洩冷媒は溶接管部ケーシング２０内や曲げ管部ケーシング２２内への滞留を抑制できる。そのため、室内機９内の漏洩冷媒をより確実に吸引できる。

これにより、空気より比重の大きい可燃性の漏洩冷媒を速やかに吸引穴２５ａ、２５ｂ、２５ｃより吸引することができるのでより安全性を高めることができる。

本実施の形態のように、排気ダクト１２内部に冷媒を検知する漏洩センサ１０を設置した。

これにより、室内機９各部の漏洩冷媒を１個の漏洩センサ１０で検知できるので、より安全性を高めつつ、漏洩センサの設置個数を最小限度とすることができ製造コストを抑制できる。

本実施の形態のように、漏洩センサ１０を接触加熱式または半導体式とした。

これにより、より確実に漏洩冷媒の検知ができより安全性を高めることができる。

本実施の形態のように、漏洩センサ１０を赤外線式とした。

これにより、漏洩センサ１０の耐久性が向上するので、長期間にわたって漏洩冷媒の検知ができ、長期的な安全性を高めることができる。

本実施の形態のように、室内機９は、冷媒漏洩していることを知らせる漏洩報知手段３２を備え、漏洩センサ１０により冷媒が検知されたら、漏洩報知手段３２は冷媒漏洩していることを知らせるための信号を発信する。

これにより、本発明の空気調和機の利用者に冷媒の漏洩を認知させることができるので利用者はより迅速に危険回避の行動をとることができ、安全性が向上する。

本実施の形態のように、室内機９は、室内送風機７を運転させる室内送風機強制運転手段を備え、漏洩センサ１０により冷媒が検知されたら、室内送風機強制運転手段は室内送風機７を強制運転させる。

これにより、室内側に漏洩した冷媒を拡散させて低濃度化することができるので着火の危険性を低減でき、安全性が向上する。

（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で説明した各構成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。

本実施の形態では、漏洩センサで冷媒漏洩が検知された場合の動作として、室内送風機７を運転して漏洩冷媒を拡散させるとしたが、上下羽根を閉止して、吸引排気装置１３を運転して漏洩冷媒を屋外に排出しても構わない。これにより、漏洩冷媒の室内への漏れを抑制できるので、安全性が向上する。

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。

本開示は、可燃性冷媒を用いた空気調和機に適用可能である。具体的には、ルームエアコン、パッケージエアコン、ビル用マルチエアコンなどに、本開示は適用可能である。

１ 圧縮機
２ 四方弁
３ 室外熱交換器
４ 絞り装置
５ 室内熱交換器
６ 室外送風機
７ 室内送風機
８ 室外機
９ 室内機
１０ 漏洩センサ
１１ 吸込ダクト
１２ 排気ダクト
１３ 吸引排気装置
１４ 換気制御手段
１５ 換気停止手段
１６ 制御装置
１７ 溶接管
１８ スリーブ管
１９ 曲げ管
２０ 溶接管部ケーシング
２１ 熱交換器部ケーシング
２２ 曲げ管部ケーシング
２３ 液側接続管
２４ ガス側接続管
２５ 吸引穴
２６ フィルター
２７ 電装箱
２８ 上下羽根
２９ 建屋壁
３０ 建屋穴
３１ 化粧カバー
３２ 漏洩報知手段
３３ 熱交換部

Claims (7)

1. 少なくとも室内送風機と室内熱交換器を有する室内機を備える空調調和機であって、
   空気より比重の大きい可燃性を有する冷媒を用い、
   前記室内機内部に漏洩した前記可燃性を有する冷媒を吸引排気する吸引排気装置と、
   前記吸引排気装置に連通する吸込ダクトと、
   前記吸引排気装置から室外へ排気する排気ダクトと、
   前記吸引排気装置を用いて常時換気を行う換気制御手段と、
   を備えたことを特徴とする空気調和機。
2. 前記室内送風機運転時に前記吸引排気装置を停止する換気停止手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記室内熱交換器の溶接管を覆う溶接管部ケーシングと、前記室内熱交換器の熱交換部を覆う熱交換器部ケーシングと、前記室内熱交換器の曲げ管を覆う曲げ管部ケーシングの内側の少なくとも１か所以上の空気を吸引できる吸引穴を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
4. 前記排気ダクト内部に冷媒を検知する漏洩センサを設置したことを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の空気調和機。
5. 前記漏洩センサは赤外線式、接触加熱式または半導体式であることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
6. 冷媒漏洩していることを知らせる漏洩報知手段を備え、前記漏洩センサにより冷媒が検知されたら、前記漏洩報知手段は冷媒漏洩していることを知らせるための信号を発信することを特徴とする請求項４または５記載の空気調和機。
7. 前記室内送風機を運転させる室内送風機強制運転手段を備え、前記漏洩センサにより冷媒が検知されたら、前記室内送風機強制運転手段は前記室内送風機を強制運転させることを特徴とする請求項４～６の何れかに記載の空気調和機。