JPWO2013038599A1

JPWO2013038599A1 - 空気調和機

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Publication number: JPWO2013038599A1
Application number: JP2013533472A
Authority: JP
Inventors: 川邉　義和; 義和川邉; 藤高　章; 章藤高; 一彦丸本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2015-03-23
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: WO2013038599A1; CN103392102A; JP6016130B2; CN103392102B; KR20140064711A

Abstract

本発明の空気調和機は、可燃性を有する冷媒を使用する空気調和機であって、室内側に配置される室内機１００に、冷媒を検知する少なくとも２つ以上の冷媒検知手段１０３，１０５と、室内機１００の内部の空気を室外へ排気する排気ブロワー１０６とを備え、冷媒検知手段１０３又は１０５が冷媒を検知したとき、排気ブロワー１０６が室内機１００の冷媒の濃度の高い空気を選択的に吸い込んで室外へ排気するように構成される。この構成によれば、漏洩した冷媒を少ない排気量でも効率よく排気することができ、小型で設置性に優れた空気調和機を実現することができる。

Description

本発明は、冷媒を用いて冷凍、ヒートポンプサイクルを構成し、冷暖房をおこなう空気調和機に関するものであり、特に、可燃性の冷媒を用いてサイクルを構成する空気調和機において、冷媒の漏洩を検知して、室内機内の空気を排気する技術に関するものである。

近年、地球温暖化が大きな問題となり、温暖化係数（以下、ＧＷＰという）の低い冷媒を使用しようという動きが顕著になっている。そこで、従来冷媒として使用されているハイドロフルオロカーボン（以下、ＨＦＣという）の代替冷媒として、自然冷媒や、炭素間に２重結合を有するハイドロフルオロオレフィンなどの冷媒が注目されている。

ハイドロフルオロオレフィン（以下、ＨＦＯという）は、ＨＦＣ−１３４ａの代替冷媒として特に注目されており、自動車用エアコンディショナーへの実用化が推進されている。ＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰ（１００年）は４であり、ＨＦＣ−１３４ａのＧＷＰ１４３０、エアコンなどで使用されているＨＦＣ-４１０ＡのＧＷＰ２０９０に比べてきわめて小さい。このＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰが小さいという特性は、炭素間に２重結合を有し、分解し易いことに起因している。

また、比較的ＧＷＰが低く冷媒として使用できるＨＦＣとしては、ＨＦＣ−４１０Ａの５０％を占める微燃性のＨＦＣ−３２（ＧＷＰ６７５）や、弱燃性のＨＦＣ−１５２ａ（ＧＷＰ１２４）などがある。また、強燃性の炭化水素も冷媒として優れた特性を有している。

しかしながら、これらのガスはいずれも可燃性を有しているため、使用に当たっては、その取り扱いに十分な注意が必要である。可燃性のガスを安全に取り扱うように構成された従来の空気調和機の一つして、特許文献１に記載された空気調和機がある。

特許文献１に記載された空気調和機においては、冷媒としてアンモニアを使用する。アンモニアは、前記各ガスと同様に可燃性を有する一方で毒性も有するので、ＨＦＣ−３２などと比べるとさらに取り扱いは難しい。そこで、特許文献１の空気調和機においては、室内機の吹出し口付近に冷媒の漏洩を検知するセンサが設けられている。

センサにより冷媒の漏洩が検知されると、吹出し口のダンパが閉じられる一方で、排気口のダンパが開けられ、室内機のファンが回転される。これにより、取込み口から取り込まれた室内機の内部の空気が、ファンの回転によって、漏洩した冷媒と共に排気口へ送られ室外に排気される。

なお、特許文献１の空気調和機では、吸排気を室内機のファンで行っているが、特許文献２に記載された空気調和機のように、室内機のファンとは別のファンで排気を行うものもある。

特許第３２９１４０７号公報特開平９−３２４９２８号公報

前記従来の空気調和機では、冷媒の漏洩を検知するセンサが吹出し口付近に１つ設けられているだけであるので、例えば、冷媒の漏洩箇所が熱交換器の両端部の風が抜けないところで発生した場合には、冷媒の漏洩の検知に時間がかかる。

また、従来の空気調和機では、室内機のファンが室内機の内部の空気を選択することなく排気するため、十分な排気量を得るには、排気口の面積を大きくする必要がある。このため、装置自身が占有するスペースが大きくなると共に、設置工事も大掛かりになる。

本発明の目的は、前記従来の課題を解決することにあって、可燃性を有する冷媒を使用する空気調和機において、漏洩した冷媒の排気効率が高く、小型で設置性に優れた空気調和機を提供することにある。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、可燃性を有する冷媒を使用する空気調和機であって、室内側に配置される室内機に、少なくとも２つ以上の冷媒を検知する冷媒検知手段と、前記室内機の内部の空気を室外へ排気する排気手段とを備え、前記冷媒検知手段が前記冷媒を検知したとき、前記排気手段が前記室内機の前記冷媒の濃度の高い空気を選択的に吸い込んで室外へ排気するように構成されている。

本発明によれば、前記冷媒の漏洩を素早く検知して、漏洩した前記冷媒を少ない排気量でも効率よく排気することができ、小型で設置性に優れた空気調和機を実現することができる。

本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
図１は、本発明の実施形態における空気調和機の構成図である。

本発明の空気調和機は、可燃性を有する冷媒を使用する空気調和機であって、室内側に配置される室内機に、冷媒を検知する少なくとも２つ以上の冷媒検知手段と、前記室内機の内部の空気を室外へ排気する排気手段とを備え、前記冷媒検知手段が前記冷媒を検知したとき、前記排気手段が前記室内機の前記冷媒の濃度の高い空気を選択的に吸い込んで室外へ排気するように構成されている。この構成によれば、前記冷媒の漏洩を素早く検知して、漏洩した前記冷媒を少ない排気量でも効率よく排気することができ、小型で設置性に優れた空気調和機を実現することができる。

なお、前記排気手段は、吸引ダクト部と、排気ブロワーと、排気ダクトとを備え、前記吸引ダクト部は、漏洩した冷媒を吸引する吸込口と、前記吸込口を移動させる吸込口駆動装置と、伸縮可能な吸引ダクトとを備え、前記吸込口駆動装置は、前記冷媒検知手段の検知結果に基づいて、前記冷媒の濃度が高い場所近くまで前記吸込口を移動させるように構成されることが好ましい。この構成によれば排気ブロワー１つと、前記吸込口駆動装置１つの簡単な構成で、漏洩した冷媒を少ない排気量でも効率よく排気することができ、小型で安価な空気調和機を提供することができる。

また、前記冷媒検知手段は、室内機内の下方に配置されることが好ましい。この構成によれば、空気よりも重い冷媒の漏洩を素早く検知することができ、高い安全性を有する空気調和機を提供することができる。

また、前記室内機に用いられる熱交換器は、プレートフィンチューブ型の熱交換器であって、前記冷媒検知手段は、少なくとも前記熱交換器の両端部のチューブが露出している部分に配置されることが好ましい。この構成によれば、前記冷媒の漏洩及び滞留の可能性が高い部分に前記冷媒検知手段を配置するので、前記冷媒の漏洩を素早く検知することができ、高い安全性を有する空気調和機を提供することができる。

また、前記吸込口駆動装置は、前記吸込口を、前記熱交換器の両端部に配置された冷媒検知手段同士を結ぶ直線と概略平行に移動させるように構成されることが好ましい。この構成によれば、前記吸込口駆動装置を簡単に構成することができ、小型で安価な空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態における空気調和機の構成図を示すものである。

図１に示すように、本実施形態における空気調和機の室内機１００は、室内送風機１０１と、プレートフィンチューブ型の室内熱交換器１０２とを備えている。室内熱交換器１０２には、ガス側配管１１２と液側配管１１３とが接続されている。ガス側配管１１２と液側配管１１３とは、壁１１４に設けられた配管穴１１５を通じて、室外に設置された室外機（図示せず）と接続されている。室外機は、圧縮機（図示せず）や室外熱交換器（図示せず）などを備えている。

本実施形態における空気調和機では、冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆを使用する。ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、温暖化係数（ＧＷＰ）が小さく、Ｒ１３４ａやＲ４１０Ａに代わる次世代冷媒として注目をされているガスである。ＨＦＯ−１２３４ｙｆは、微燃性を有している。このため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆが漏洩した場合、燃焼する可能性が有る。

そこで、本実施形態における空気調和機は、室内機１００内に、冷媒の漏洩を検知する少なくとも２つ以上の冷媒検知手段と、室内機１００の内部の空気を室外へ排気する排気手段とを備え、冷媒検知手段が冷媒を検知したとき、排気手段が室内機１００の冷媒の濃度の高い空気を選択的に吸い込んで室外へ排気するように構成されている。

本実施形態において「少なくとも２つ以上の冷媒検知手段」は、冷媒検知センサ１０３〜１０５により構成されている。また、本実施形態において「排気手段」は、排気ブロワー１０６と、吸引ダクト１０７と、排気ダクト１１０とにより構成されている。吸引ダクト１０７と排気ダクト１１０は、伸縮自在に構成され、それぞれ一端部が排気ブロワー１０６に接続されている。

冷媒検知センサ１０３〜１０５のいずれか１つ以上が冷媒の漏洩を検知したとき、排気ブロワー１０６が駆動される。排気ブロワー１０６は、吸引ダクト１０７の吸込口１０８から、室内機１００の内部の空気を吸込空気１１６として吸い込んで、排気ダクト１１０から室外へ排気１１７として排出する。これにより、ＨＦＯ−１２３４ｙｆが燃焼する危険性が大幅に低減される。

冷媒検知センサ１０３〜１０５としては、例えば、半導体型のガスセンサを用いることができる。冷媒検知センサ１０３と冷媒検知センサ１０５とは、室内熱交換器１０２の両端部に配置されている。より具体的には、冷媒検知センサ１０３は、室内熱交換器１０２のＵ字管側端部の下方に配置されている。冷媒検知センサ１０５は、室内熱交換器１０２の溶接側端部の下方に配置されている。Ｕ字管側端部と溶接側端部とは、室内熱交換器１０２の本体を挟んで対向する位置に位置する。

室内熱交換器１０２の両端部は、冷媒管（図示せず）が露出し、冷媒管表面に結露を生じて、腐食などにより冷媒管に穴が開いて冷媒が漏洩する可能性が高い場所である。また、室内熱交換器１０２の両端部は、室内送風機１０１による風が流れにくく、漏洩した冷媒が滞留し易い場所である。

冷媒検知センサ１０４は、室内熱交換器１０２の中央部の下方に配置されている。室内熱交換器１０２の中央部の下方は、室内熱交換器１０２の熱交換部から冷媒が漏洩した場合に、当該冷媒を検知し易い場所である。

また、図１に示すように、吸引ダクト１０７には、吸込口１０８を移動させる吸込口駆動装置１０９が設けられている。吸込口駆動装置１０９は、冷媒検知センサ１０３と冷媒検知センサ１０４と冷媒検知センサ１０５とを結ぶ直線に沿って吸込口１０８を移動させるように構成されている。なお、本実施形態においては、吸込口１０８と、吸込口駆動装置１０９と、吸引ダクト１０７とにより、「吸引ダクト部」が構成されている。

冷媒検知センサ１０３〜１０５、排気ブロワー１０６、及び吸込口駆動装置１０９は、コントローラ１１１に電気的に接続されている。コントローラ１１１は、冷媒検知センサ１０３〜１０５の出力信号に基づいて、吸込口１０８の適切な位置を判断し、吸込口駆動装置１０９の駆動を制御すると共に、排気ブロワー１０６の駆動を制御する。

本実施形態にかかる空気調和機によれば、冷媒検知センサを３箇所に設けているので、冷媒検知センサを１箇所にだけ設ける従来の空気調和機に比べて、冷媒の漏洩を素早く検知することができる。

また、本実施形態にかかる空気調和機によれば、冷媒検知センサ１０３〜１０５の出力信号に基づいて、冷媒が室内機のどの辺りで漏洩しているかを判断することもできる。例えば、冷媒検知センサ１０４の出力信号が冷媒検知センサ１０３，１０５の出力信号に比べて突出して大きい場合、すなわち、吸込空気１１６中の冷媒濃度が室内機１００の内部の平均の冷媒濃度よりもはるかに高い場合、冷媒の漏洩箇所が室内熱交換器１０２の中央部であると判断することができる。

この場合、図１に示すように、吸込口駆動装置１０９により吸込口１０８を冷媒検知センサ１０４の近傍に移動させ、排気ブロワー１０６により吸込空気１１６を吸い込んで排気ダクト１１０を通じて室外へ排気１１７として排出させることで、少ない排気量でも効率よく漏洩した冷媒を室外へ排出することができる。これにより、排気ブロワー１０６、吸引ダクト１０７、及び排気ダクト１１０を小型化することができ、その結果、室内機１００全体を小型化して設置性の優れた空気調和機を実現することができる。また、排気ダクト１１０を小型化することにより、排気ダクト１１０を、ガス側配管１１２及び液側配管１１３と一緒に壁１１４の配管穴１１５を通じて室外へ導くことができるので、排気ダクト１１０の専用の配管穴を設ける必要性を無くすことができる。

また、本実施形態にかかる空気調和機によれば、冷媒検知センサ１０３〜１０５を室内機１００内の下方に配置しているので、空気よりも重く下方に移動する特性を有する冷媒の漏洩を素早く検知することができる。

また、本実施形態にかかる空気調和機によれば、冷媒検知センサ１０３を室内熱交換器１０２のＵ字管側端部の下方に配置し、冷媒検知センサ１０５を室内熱交換器１０２の溶接側端部の下方に配置しているので、冷媒の漏洩を素早く検知することができる。

なお、室内熱交換器１０２のＵ字管側端部及び溶接側端部の下方は、前述したように、冷媒が漏洩する可能性が高く、室内送風機１０１による風が流れにくく、漏洩した冷媒が滞留し易い場所である。このため、当該位置から離れた位置にのみ冷媒検知センサを設けた場合には、当該冷媒検知センサが前記位置から漏洩した冷媒を検知したときには既に、かなりの冷媒が漏洩してしまっている可能性がある。

また、本実施形態にかかる空気調和機によれば、吸引ダクト１０７に吸込口駆動装置１０９が設けられ、吸込口１０８が冷媒検知センサ１０３と冷媒検知センサ１０４と冷媒検知センサ１０５とを結ぶ直線に沿って移動するように構成されているので、冷媒検知センサ１０３〜１０５の出力信号に基づいて推定した冷媒の漏洩位置に吸込口１０８を素早く移動させ、最も冷媒濃度の高い空気を素早く排気することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、前記では、吸引ダクト１０７に吸込口駆動装置１０９を設けて吸込口１０８を移動させるようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸引ダクト１０７を固定し、当該吸引ダクト１０７に複数のダンパを設け、当該ダンパの開閉を制御することで、漏洩した冷媒の吸込み位置を変えるように構成してもよい。この構成によって、本実施形態にかかる空気調和機と同様の効果を得ることができる。なお、吸込口駆動装置１０９により吸込口１０８を移動させるほうが、駆動装置の数を最小に抑えることができ、また、吸込口１０８の移動位置の制御をきめ細かく行えるので、排気効率を良くすることができる。

また、前記では、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆを使用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＨＦＯ−１２３４ｚｅやその他のＨＦＯを冷媒として使用してもよい。また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ又はＨＦＯ−１２３４ｚｅなどのＨＦＯを含む混合冷媒、ＨＦＣ−３２やＨＦＣ−１５２ａなどの単一冷媒及び混合冷媒、炭化水素冷媒を冷媒として使用してもよい。この場合でも、本実施形態にかかる空気調和機と同様の効果を得ることができる。

本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

本発明は、漏洩した冷媒の排気効率を高くするとともに、小型化を実現し設置性を向上させることができるので、空気調和機に限らず、セパレート型のショーケースや冷凍機、ヒートポンプ式の温水器などにも広く適用することができる。

１００室内機
１０１室内送風機
１０２室内熱交換器
１０３、１０４、１０５冷媒検知センサ（冷媒検知手段）
１０６排気ブロワー（排気手段）
１０７吸引ダクト（排気手段、吸引ダクト部）
１０８吸込口（吸引ダクト部）
１０９吸込口駆動装置（吸引ダクト部）
１１０排気ダクト（排気手段）
１１１コントローラ
１１２ガス側配管
１１３液側配管
１１４壁
１１５配管穴
１１６吸込空気
１１７排気

Claims

可燃性を有する冷媒を使用する空気調和機であって、室内側に配置される室内機に、冷媒を検知する少なくとも２つ以上の冷媒検知手段と、前記室内機の内部の空気を室外へ排気する排気手段とを備え、前記冷媒検知手段が前記冷媒を検知したとき、前記排気手段が前記室内機の前記冷媒の濃度の高い空気を選択的に吸い込んで室外へ排気する、空気調和機。
前記排気手段は、吸引ダクト部と、排気ブロワーと、排気ダクトとを備え、前記吸引ダクト部は、漏洩した冷媒を吸引する吸込口と、前記吸込口を移動させる吸込口駆動装置と、伸縮可能な吸引ダクトとを備え、前記吸込口駆動装置は、前記冷媒検知手段の検知結果に基づいて、前記冷媒の濃度が高い場所近くまで前記吸込口を移動させる、請求項１に記載の空気調和機。
前記冷媒検知手段は、前記室内機内の下方に配置されている、請求項１又は２に記載の空気調和機。
前記室内機に用いられる熱交換器は、プレートフィンチューブ型の熱交換器であって、前記冷媒検知手段は、少なくとも前記熱交換器の両端部のチューブが露出している部分に配置されている、請求項３に記載の空気調和機。
前記吸込口駆動装置は、前記吸込口を、前記熱交換器の両端部に配置された冷媒検知手段同士を結ぶ直線と概略平行に移動させる、請求項４に記載の空気調和機。