WO2013038704A1 - 空気調和機 - Google Patents

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WO2013038704A1
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air conditioner
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一彦 丸本
藤高 章
川邉 義和
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パナソニック株式会社
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/22Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
    • F25B2500/222Detecting refrigerant leaks

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner using a flammable refrigerant.
  • FIG. 7 is a flowchart (STEP 01 to 07) showing a leakage detection method of a conventional refrigeration apparatus using a flammable refrigerant and installing a leakage detection sensor.
  • the leak detection sensor has a function of self-correcting the detection accuracy because the detection accuracy deteriorates with time.
  • the leak detection sensor is a semiconductor gas sensor having a gas-sensitive part for detecting a flammable refrigerant (refrigerant gas) and a heater part for heating the gas-sensitive part, and heater control for controlling the operating temperature of the gas-sensitive part Is provided.
  • the detection accuracy is corrected by simulating refrigerant leakage by heating the gas sensitive part with the heater part while controlling the operating temperature of the gas sensitive part with the heater control part.
  • the failure is displayed and notified to the user (see, for example, Patent Document 1).
  • the flammable refrigerant is detected by a semiconductor type or contact combustion type sensor used as a sensor for detecting the flammable refrigerant. In order to detect, it is necessary to heat a gas sensitive part to about 400 degreeC.
  • leak detection sensors can be used normally for about 5 years without deterioration of detection accuracy, but even if the gas sensitive part is corrected, it is difficult to predict the failure time etc. for use exceeding about 5 years It is.
  • Such a combustible refrigerant is also used in an air conditioner including an indoor unit and an outdoor unit, and the air conditioner is provided with a leak detection sensor to detect the leak of the combustible refrigerant. Since the use period of a general air conditioner is predicted to be about 10 years, it is considered that the leak detection sensor becomes unusable with a high probability during the use period of the air conditioner. There is a problem that safety cannot be maintained if the leak detection sensor that has failed is continuously used without repairing and replacing the air conditioner.
  • the present invention solves the above-described conventional problems, and provides an air conditioner using a flammable refrigerant and improving safety by eliminating the need for replacement and repair of a leak detection sensor. Objective.
  • an air conditioner of the present invention includes an indoor unit having an indoor heat exchanger through which a flammable refrigerant flows and an indoor fan that allows the indoor heat exchanger to pass indoor air.
  • the indoor unit is configured to include a plurality of leak detection sensors that detect leakage of the flammable refrigerant at the same location.
  • the air conditioner of the present invention has a plurality of leak detection sensors installed at the same location in an air conditioner using a flammable refrigerant. Therefore, even if one leak detection sensor fails, another leak detection sensor can be used, and the leak detection sensor to be used can be switched to another sensor and the leak detection can be continued. Therefore, replacement and repair of the leak detection sensor can be made unnecessary, and a highly safe air conditioner can be provided.
  • the block diagram of the air conditioner in Embodiment 1 of this invention Sectional drawing of the indoor unit of the air conditioner of Embodiment 1 Front view of the indoor unit of the air conditioner of Embodiment 1 Principle diagram of semiconductor sensor of air conditioner according to Embodiment 1 Flowchart of control means of the air conditioner of Embodiment 1 Flowchart of pump-down control of the air conditioner of Embodiment 1 Conventional refrigeration system leak detection flowchart
  • An air conditioner is an air conditioner including an indoor unit having an indoor heat exchanger through which a flammable refrigerant flows and an indoor fan that allows indoor air to pass through the indoor heat exchanger.
  • a plurality of leakage detection sensors for detecting leakage of the flammable refrigerant are provided at the same location. According to such a configuration, even when one leakage detection sensor fails, another leakage detection sensor can be used, and the leakage detection sensor to be used is switched to another sensor and leakage detection is continued. it can. Therefore, replacement and repair of the leak detection sensor can be made unnecessary, and a highly safe air conditioner can be provided.
  • one of the plurality of leakage detection sensors is used for leakage detection of the flammable refrigerant, and the leakage detection sensor is used after a predetermined time or during use Is switched to the other leakage detection sensor and detects the leakage of the flammable refrigerant when the battery breaks down.
  • the leak detection sensor to be used can be switched to another sensor to detect leaks.
  • a high air conditioner can be provided.
  • the third invention is configured such that in the air conditioner of the first or second invention, an integrated leak detection sensor in which a plurality of the leak detection sensors are integrated is provided. According to such a configuration, it is possible to reduce the size by making the components common, so that it is possible to save space and provide a more compact and highly safe air conditioner.
  • the indoor heat exchanger has a welded portion in contact with a path through which the flammable refrigerant flows, and the leak detection sensor is vertically below the welded portion. It is configured to be arranged in. According to such a configuration, since the leak detection from the welded portion of the indoor heat exchanger with a high possibility of leakage of the flammable refrigerant can be reliably performed, the reliability of the leak detection is improved, and the air with higher safety A harmonic machine can be provided.
  • the 5th invention is the air conditioner of 1st to 4th invention,
  • the said indoor unit has an air path from the said indoor heat exchanger and the said indoor fan to a blower outlet, and passes the said air path
  • the leak detection sensor is arranged in the middle of the air path so as to detect the combustible refrigerant contained in the blown-out air, and the sensitivity of the leak detection sensor during the operation of the indoor fan is set so that the indoor fan is stopped. It is configured to include a sensitivity setting control means for setting higher than the above.
  • leakage detection in addition to direct leakage detection, leakage detection can be performed by detecting that the flammable refrigerant leaked in the blown air flowing through the air passage is mixed, Regardless of the position of the leak location in the heat exchanger, reliable leak detection can be performed. While the indoor fan is in operation / stopped, the sensitivity of the leakage detection sensor can be set to an appropriate sensitivity, and it is possible to cope with the leakage of a refrigerant having a lower concentration. Therefore, a highly safe air conditioner can be provided.
  • the leakage detection sensor includes a pump-down control unit that automatically performs pump-down when the leakage of the flammable refrigerant is detected. is doing. According to such a configuration, when the flammable refrigerant leaks indoors, the flammable refrigerant can be moved to the outdoor unit installed outside the room, so that a safer air conditioner can be provided.
  • a seventh aspect of the present invention is the air conditioner according to any one of the first to seventh aspects, wherein when all of the plurality of leakage detection sensors have failed, the operation of the air conditioner is forcibly stopped and the user is in trouble. It is configured to include failure detection display means for displaying the effect. According to such a configuration, it is possible to prompt the user to detect a failure of the leak detection sensor and prompt repair and replacement, and thus it is possible to provide a safer air conditioner.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioner according to the first embodiment.
  • the air conditioner in Embodiment 1 uses a flammable refrigerant
  • the flammable refrigerant may be a natural refrigerant such as propane, isobutane, ammonia, or a weakly flammable medium such as HFO1234yf, R32 or a mixed refrigerant thereof. Or a slightly flammable refrigerant may be used.
  • “flammable refrigerant” is simply referred to as “refrigerant”.
  • the air conditioner in Embodiment 1 includes an outdoor unit 22 installed outdoors and an indoor unit 21 installed indoors.
  • the outdoor unit 22 and the indoor unit 21 are connected pipes through which a refrigerant flows.
  • the liquid side connecting pipe 23 and the gas side connecting pipe 24 are connected as a (refrigerant pipe).
  • the outdoor unit 22 includes a compressor 1 that compresses refrigerant, a four-way valve 2 that switches a refrigerant circuit during cooling and heating operations, an outdoor heat exchanger 3 that exchanges heat between the refrigerant and the outside air, and an outdoor heat exchanger 3
  • An outdoor fan 8 that promotes heat exchange between the refrigerant flowing through the outside air
  • an expansion device 4 that decompresses the refrigerant
  • an on-off valve 6 that is installed between the indoor heat exchanger 5 and the four-way valve 2 to control the flow of the refrigerant.
  • the indoor unit 21 includes an indoor heat exchanger 5 that exchanges heat between the refrigerant and indoor air, an indoor fan 7 that promotes heat exchange between the refrigerant flowing through the indoor heat exchanger 5 and indoor air, and the indoor heat exchanger 5.
  • a blowout port 25 for blowing out heat-exchanged air is provided.
  • the compressor 1, the four-way valve 2, the outdoor heat exchanger 3, the expansion device 4, the indoor heat exchanger 5, and the on-off valve 6 are connected in a ring shape by a connection pipe.
  • a plurality of leak detection sensors 10a and 10b for detecting the leakage of the flammable refrigerant and an integrated leak detection sensor 11a and 11b each integrating the plurality of leak detection sensors 10a or 10b are provided. It is installed.
  • These leak detection sensors 10a and 10b may use any system such as a semiconductor system, a contact combustion system, and a hot wire semiconductor system.
  • the control device 17 determines the failure of the leakage detection sensors 10a and 10b after a certain time or is in use, and switches the switching control means 13 when the failure occurs and makes the sensitivity higher during operation of the indoor fan 7 than during stoppage.
  • the sensitivity setting control means 14 and the leak detection sensors 10a and 10b detect the leakage of the flammable refrigerant
  • the pump down control means 15 for automatically pumping down and the plurality of leak detection sensors 10a and 10b all fail.
  • a failure detection display means 16 for forcibly stopping the operation of the air conditioner and displaying the failure to the user.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the indoor unit 21.
  • the arrows indicate the flow direction of air (room air, blown air).
  • the indoor unit 21 includes a casing 19 that encloses the indoor heat exchanger 5 and the indoor fan 7.
  • the indoor heat exchanger 5 and the indoor fan 7 are disposed in order from the upstream side of the air flow, and a blowout port 25 is formed on the downstream side of the indoor fan 7.
  • an air passage 20 reaching the blowout port 25 is formed on the downstream side of the indoor heat exchanger 5 and the indoor fan 7, an air passage 20 reaching the blowout port 25 is formed.
  • a wind direction adjusting plate 30 is provided in the air path 20 to adjust the air flow direction of the blown air blown into the room from the air outlet 25 through the air path 20 in the left-right direction.
  • the user can adjust the flow direction of the blown air.
  • the integrated leak detection sensor 11b is in contact with the air path 20 so that the refrigerant (combustible gas) leaking into the air path 20 and mixed in the blown air can be detected (for example, It is installed so as to be in contact with the airflow flowing through the air passage 20.
  • the integrated leak detection sensor 11b mainly detects that the refrigerant leaked from the copper pipe portion (for example, internal piping) through which the refrigerant flows in the indoor heat exchanger 5 is mixed in the blown-out air. It is said. Note that a sampling path for sampling a part of the blown air flowing in the air passage 20 may be provided, and a part of the blown air may be guided to the integrated leak detection sensor 11b through the sampling path to perform leak detection. .
  • FIG. 3 is a front view of the indoor unit 21.
  • the indoor heat exchanger 5 has a plurality of paths (passages) through which the refrigerant flows, and connects the respective paths to form a refrigerant path as a series of paths.
  • the parts are welded together with a U-shaped connecting pipe 18. This welded welded portion is a portion where the refrigerant may leak in the indoor heat exchanger 5.
  • an integrated leak detection sensor 11 a is disposed vertically below the welded portion of the U-shaped connecting pipe 18 of the indoor heat exchanger 5.
  • the integrated leak detection sensor 11a is mainly intended to detect leaks from a connection portion (welded portion) by welding the U-shaped connecting pipe 18 in the indoor heat exchanger 5.
  • the welded portion in contact with the refrigerant path is concentrated on one end (the right end in FIG. 3) of the indoor heat exchanger 5, and the specific gravity of the refrigerant (gas) is larger than the specific gravity of air. Therefore, most of the refrigerant leaked from the welded portion of the indoor heat exchanger 5 will drop vertically downward, and by installing the integrated leak detection sensor 11a vertically below the U-shaped connecting pipe 18. The refrigerant leakage can be directly detected.
  • the refrigerant compressed by the compressor 1 is sent to the outdoor heat exchanger 3 through the four-way valve 2 as a high-temperature and high-pressure refrigerant.
  • the outdoor fan 8 promotes heat exchange with the outside air to dissipate heat and becomes a high-pressure liquid refrigerant that is sent to the expansion device 4.
  • the pressure is reduced to form a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant, which is sent to the indoor heat exchanger 5 through the liquid side connection pipe 23.
  • the indoor air sucked by the indoor fan 7 exchanges heat with the refrigerant through the indoor heat exchanger 5, and the refrigerant absorbs the heat of the indoor air and evaporates to become a low-temperature gas refrigerant.
  • the indoor air absorbed by the refrigerant is lowered in temperature and humidity and blown out into the room by the indoor fan 7 to cool the room.
  • the gas refrigerant passes through the gas-side connecting pipe 24, passes through the on-off valve 6 that is opened during normal operation, enters the four-way valve 2, and returns to the compressor 1.
  • the refrigerant compressed by the compressor 1 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant, passes through the four-way valve 2, and passes through the open / close valve 6 that is opened during normal operation, thereby passing through the gas side connection pipe 24. Sent to.
  • the indoor air sucked in by the indoor fan 7 passes through the indoor heat exchanger 5 and exchanges heat with the refrigerant, and the refrigerant dissipates heat to the indoor air and condenses to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the indoor air is blown into the room by the indoor fan 7 to heat the room in a state where the temperature of the room air is increased by absorbing the heat of the refrigerant.
  • the refrigerant is sent to the expansion device 4 through the liquid side connecting pipe 23, is decompressed in the expansion device 4, becomes a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant, is sent to the outdoor heat exchanger 3, and is outside air by the outdoor fan 8. Heat exchange is promoted to evaporate and return to the compressor 1 via the four-way valve 2.
  • the cooling operation and the heating operation are performed.
  • FIG. 4 is a principle diagram of the semiconductor sensor.
  • a metal oxide semiconductor 31 that is a catalyst, for example, SnO 2 is heated to about 400 ° C. with a heater electrode 33 such as an Ir—Pd alloy wire, and the electric conductivity of the metal oxide semiconductor 31 is increased by gas adsorption on the surface. The change is measured by the lead wire 32 to detect the gas concentration.
  • Integral leak detection sensors 11a and 11b always detect leaked refrigerant regardless of whether the air conditioner is cooled or heated or stopped.
  • the leak detection sensors 10 a and 10 b are semiconductor sensors
  • the detection unit heats the metal oxide semiconductor 31 to about 400 ° C. with the heater combined electrode 33, and combustible gas (flammable refrigerant) is applied to the metal oxide semiconductor 31.
  • combustible gas flammable refrigerant
  • the detection of the flammable gas requires that the metal oxide semiconductor 31 is heated to about 400 ° C. Therefore, when the flammable gas is detected again after stopping the heating with the heater electrode 33 once, The heating time until the metal oxide semiconductor 31 reaches about 400 ° C. is required and the detection accuracy of the combustible gas is lowered until the heating is completed. For this reason, in order to constantly detect the combustible gas, it is necessary to always heat the metal oxide semiconductor 31.
  • the metal oxide semiconductor 31 is thermally deteriorated, and the detection accuracy generally decreases in about 5 years. Moreover, it is necessary to always heat about 400 degreeC for detection also about a contact combustion type
  • the product life of the air conditioner is expected to be about 10 years, and the life of the leak detection sensor is shorter than the product life.
  • integrated leak detection sensors 11a and 11b each integrating two leak detection sensors 10a and 10b are installed to detect leaks at the same location in the indoor unit 21. That is, the integrated leak detection sensor 11a is equipped with two leak detection sensors 10a, and the integrated leak detection sensor 11b is equipped with two leak detection sensors 10b.
  • Leak detection is performed using one of the two leak detection sensors, and the other one is not used for detection without heating to avoid deterioration.
  • the leakage detection sensor 10a or 10b in use is deteriorated or fails, it is possible to continuously perform leakage detection for the same period as the product life by switching to another one. .
  • the switching control means 13 performs switching control.
  • the switching control means 13 integrates the heating times of the leak detection sensors 10a and 10b used for leak detection in the respective integrated leak detection sensors 11a and 11b, and if the heating time exceeds about 5 years, the leakage is detected. After the detection by the detection sensors 10a and 10b is finished, the other one of the non-heated leakage detection sensors 10a and 10b is heated to detect leakage.
  • the sensitivity setting control means 14 performs sensitivity control.
  • the sensitivity setting control means 14 detects the operation of the indoor fan 7 to change the sensitivity of the leak detection sensors 10a and 10b. If the refrigerant leaks when the indoor fan 7 is stopped, the refrigerant is mixed and lowered into the still air. On the other hand, when the refrigerant leaks while the indoor fan 7 is operating, the refrigerant is mixed into the flowing air. Therefore, if the amount of refrigerant leaked is the same, the concentration of the leaked refrigerant is smaller when the indoor fan 7 is operating than when it is stopped.
  • the sensitivity setting control means 14 detects the operation of the indoor fan 7 and the indoor fan 7 is operating, the sensitivity of the leak detection sensors 10a and 10b is set higher than when it is stopped. Made to cope with low concentration leaked refrigerant.
  • the failure detection display means 16 determines whether or not all the leakage detection sensors 10a and 10b have a failure. If the electrical conductivity of the leak detection sensors 10a and 10b is an abnormal value, it is determined as a failure. Further, if all the leakage detection sensors 10a and 10b are determined to be out of order, the process proceeds to STEP 7, and otherwise the process proceeds to STEP 5.
  • the process proceeds to STEP 6, and if it is determined that there is no refrigerant leak, the process returns to STEP 1 and normal control is performed.
  • the pump down control means 15 performs pump down control. In order to suppress refrigerant leakage into the room, a pump-down operation is automatically performed to move the refrigerant from the indoor unit 21 installed indoors to the outdoor unit 22 installed outdoors.
  • step 11 time measurement by a timer (not shown) is started.
  • Step S13 it is determined whether or not the time counted by the timer has exceeded a predetermined time. If it is determined that the predetermined time has elapsed, the process proceeds to STEP14. move on. If it is less than the predetermined time, the pump-down operation is continued as it is.
  • the pump down operation is terminated.
  • the on-off valve 6 is closed, the compressor 1, the indoor fan 7, and the outdoor fan 8 are stopped, and the pump-down control is finished.
  • the refrigerant is sealed between the expansion device 4 and the on-off valve 6 in the outdoor unit 22.
  • the user is informed of the detection of refrigerant leakage by a remote controller (not shown) or a lamp (not shown) provided in the indoor unit 21.
  • the failure detection display means 16 makes the user recognize that all the leak detection sensors have failed. For this reason, the air conditioner is forcibly stopped when it is in operation, and is restarted when it is stopped. Do not. Further, a failure is indicated by a remote control or a lamp of the indoor unit 21.
  • a plurality of leakage detection sensors are installed at the same location, and refrigerant leakage is detected while switching between the leakage detection sensors 10a, 10b. Therefore, the leakage detection sensors 10a, 10b This makes it possible to provide a highly safe air conditioner.
  • the integrated leak detection sensor 11a constituted by the two leak detection sensors 10a is arranged vertically below the welded portion of the indoor heat exchanger 5 so that refrigerant leakage from the indoor heat exchanger 5 is directly caused.
  • An integrated leak detection sensor 11b composed of two leak detection sensors 10b is provided in the middle of the air path 20 to detect whether refrigerant is mixed in the blown air while enabling detection. Is possible. That is, in the indoor unit 21, the leak detection can be reliably performed by installing the integrated leak detection sensors 11a and 11b at different locations and performing the leak detection.
  • the air conditioner has been described as an example.
  • the present invention can be applied to, for example, a water heater dedicated to heating, a cooler dedicated to cooling, a freezer, or the like that does not have a four-way valve.
  • air in which a flammable refrigerant for example, a natural refrigerant such as propane, isobutane or ammonia, or a weakly flammable or slightly flammable refrigerant such as HFO1234yf, R32 or a mixed refrigerant thereof is enclosed in a refrigerant circuit
  • a flammable refrigerant for example, a natural refrigerant such as propane, isobutane or ammonia
  • a weakly flammable or slightly flammable refrigerant such as HFO1234yf, R32 or a mixed refrigerant thereof

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Abstract

 可燃性冷媒が流れる室内熱交換器と、室内熱交換器に室内空気を通過させる室内ファンとを有する室内機を備える空気調和機において、室内機において、可燃性冷媒の漏洩を検知する漏洩検知センサを、同一箇所に複数備えることにより、1個の漏洩検知センサが故障した場合でも、他の漏洩検知センサを使用することができ、また、使用する漏洩検知センサを他のセンサに切りえて漏洩検知を継続でき、漏洩検知センサの交換修理を不用にでき、安全性の高い空気調和機を提供できる。

Description

空気調和機
 本発明は、空気調和機に関するもので、特に、可燃性冷媒を用いた空気調和機に関するものである。
 図7は、可燃性冷媒を使用するととともに漏洩検知センサを設置している従来の冷凍装置の漏洩検知方法を示すフローチャート(STEP01~07)である。漏洩検知センサは、検知精度が経時劣化するため、検知精度を自己補正する機能を持つ。漏洩検知センサは、可燃性冷媒(冷媒ガス)検知用の感ガス部と、感ガス部を加熱するヒータ部とを有した半導体式ガスセンサであって、感ガス部の動作温度を制御するヒータ制御部が設けられている。運用期間中、随時、ヒータ制御部により感ガス部の動作温度を制御しながらヒータ部により感ガス部を加熱することで冷媒漏れを模擬して検知精度を補正している。また、漏洩検知センサが故障した場合には、故障を表示して使用者に知らせるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
特許第4038830号公報
 しかしながら、特許文献1の従来の冷凍装置に用いられている冷媒の漏洩検知を行う構成では、可燃性冷媒を検知するセンサとして使用されている半導体式、接触燃焼式などのセンサで可燃性冷媒を検知するためには、感ガス部を400℃程度に加熱する必要がある。
 ところが、このような漏洩検知センサを長期間使用すると、高温のためヒータなどに熱劣化が生じ、検知精度が劣化し最終的には検知不能となる。一般的に、漏洩検知センサは、通常5年程度は検知精度の劣化もなく使用可能であるが、感ガス部の補正を行っても5年程度を超える使用については故障時期などの予測は困難である。
 このような可燃性冷媒は室内機および室外機を備える空気調和機においても使用されており、空気調和機でも漏洩検知センサを設けて可燃性冷媒の漏洩検知が行われている。一般的な空気調和機の使用期間は10年程度と予測されるため、空気調和機の使用期間中に高い確率で漏洩検知センサが使用不能になると考えられる。故障した漏洩検知センサを、修理交換せず空気調和機を使用し続けると安全性が保てないという課題がある。
 本発明は、上記従来の課題を解決するもので、可燃性冷媒を使用した空気調和機において、漏洩検知センサの交換修理を不用にして、安全性を向上させた空気調和機を提供することを目的とする。
 上記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、可燃性冷媒が流れる室内熱交換器と、前記室内熱交換器に室内空気を通過させる室内ファンとを有する室内機を備える空気調和機において、前記室内機において、可燃性冷媒の漏洩を検知する漏洩検知センサを、同一箇所に複数備える、ように構成している。
 本発明の空気調和機は、可燃性冷媒を使用した空気調和機において同一箇所に複数の漏洩検知センサを設置している。そのため、1個の漏洩検知センサが故障した場合でも、他の漏洩検知センサを使用することができ、また、使用する漏洩検知センサを他のセンサに切りえて漏洩検知を継続できる。よって、漏洩検知センサの交換修理を不用にでき、安全性の高い空気調和機を提供できる。
本発明の実施の形態1における空気調和機の構成図 実施の形態1の空気調和機の室内機の断面図 実施の形態1の空気調和機の室内機の前面図 実施の形態1の空気調和機の半導体式センサの原理図 実施の形態1の空気調和機の制御手段のフローチャート 実施の形態1の空気調和機のポンプダウン制御のフローチャート 従来の冷凍装置の漏洩検知のフローチャート
 第1の発明の空気調和機は、可燃性冷媒が流れる室内熱交換器と、前記室内熱交換器に室内空気を通過させる室内ファンとを有する室内機を備える空気調和機において、前記室内機において、可燃性冷媒の漏洩を検知する漏洩検知センサを、同一箇所に複数備える、ように構成している。このような構成によれば、1個の漏洩検知センサが故障した場合でも、他の漏洩検知センサを使用することができ、また、使用する漏洩検知センサを他のセンサに切りえて漏洩検知を継続できる。よって、漏洩検知センサの交換修理を不用にでき、安全性の高い空気調和機を提供できる。
 第2の発明は、第1の発明の空気調和機において、可燃性冷媒の漏洩検知には複数の前記漏洩検知センサの内の一つを使用し、一定時間後または使用中に前記漏洩検知センサが故障した場合に、他の前記漏洩検知センサに切り替えて可燃性冷媒の漏洩検知を行う切り替制御手段を備える、ように構成している。このような構成によれば、漏洩検知センサが故障や劣化する前に、使用する漏洩検知センサを他のセンサに切り替えて漏洩検知できるので、漏洩検知センサの交換修理を不用にでき、安全性の高い空気調和機を提供できる。
 第3の発明は、第1または第2の発明の空気調和機において、複数の前記漏洩検知センサを一体にした一体型漏洩検知センサを備える、ように構成している。このような構成によれば、構成部品を共通化して小型化できるので、省スペース化でき、よりコンパクトで安全性の高い空気調和機を提供できる。
 第4の発明は、第1から第3の発明の空気調和機において、前記室内熱交換器は可燃性冷媒が流れる経路に接する溶接部を有し、前記漏洩検知センサは前記溶接部の鉛直下方に配置される、ように構成している。このような構成によれば、可燃性冷媒の漏洩の可能性の高い室内熱交換器の溶接部からの漏洩検知を確実に行えるので、漏洩検知の確実性が向上し、より安全性の高い空気調和機を提供できる。
 第5の発明は、第1から第4の発明の空気調和機において、前記室内機は、前記室内熱交換器および前記室内ファンから吹き出し口へと至る風路を有し、前記風路を通過する吹き出し空気に含まれる可燃性冷媒を検知するように、前記風路の途中に前記漏洩検知センサを配置し、前記室内ファンの運転中における前記漏洩検知センサの感度を、前記室内ファンの停止中のときより高く設定する感度設定制御手段を備える、ように構成している。このような構成によれば、直接的な漏洩検知の他に、風路を流れる吹き出し空気中に漏洩した可燃性冷媒が混入していることを検知することで漏洩検知を行うことができ、室内熱交換器における漏洩箇所に位置に拘わらず、確実な漏洩検知を行うことができる。室内ファンの運転中/停止中にて、漏洩検知センサの感度を適切な感度に設定することができ、より低濃度の冷媒漏洩にも対応できる。よって、安全性の高い空気調和機を提供できる。
 第6の発明は、第1から第5の空気調和機において、前記漏洩検知センサが、可燃性冷媒の漏洩を検知した場合に、自動でポンプダウンを行うポンプダウン制御手段を備える、ように構成している。このような構成によれば、室内で可燃性冷媒が漏洩したとき、可燃性冷媒を室外に設置してある室外機に移動できるので、より安全性の高い空気調和機を提供できる。
 第7の発明は、第1から第7の発明の空気調和機において、複数の前記漏洩検知センサの全てが故障した時、前記空気調和機の運転を強制的に停止するととともに、使用者に故障の旨を表示する故障検知表示手段を備える、ように構成している。このような構成によれば、使用者に漏洩検知センサの故障をすばやく察知させることができ、修理交換を促すことができるので、より安全性の高い空気調和機を提供できる。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
 (実施の形態1)
 本発明の実施の形態1における空気調和機について、図1~6を用いて説明する。図1は、本実施の形態1における空気調和機の構成図である。
 本実施の形態1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,プロパン、イソブタン、アンモニアなど自然冷媒でも良いし、HFO1234yf、R32やその混合冷媒など、弱燃性、微燃性の冷媒でも良い。なお、以降の実施の形態の説明では、「可燃性冷媒」のことを単に「冷媒」と称する。
 図1において、本実施の形態1における空気調和機は、屋外に設置された室外機22と屋内に設置された室内機21とを備え、室外機22と室内機21は、冷媒が流れる接続管(冷媒管)として液側接続管23とガス側接続管24で接続されている。
 室外機22は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、冷房・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ファン8と、冷媒を減圧する絞り装置4と、室内熱交換器5と四方弁2の間に設置され冷媒の流れを制御する開閉弁6とを備える。室内機21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ファン7と、室内熱交換器5で熱交換された空気を吹き出す吹き出し口25を備える。
 圧縮機1と、四方弁2と、室外熱交換器3と、絞り装置4と、室内熱交換器5及び開閉弁6は接続管により環状に接続されている。また、室内機21内には、可燃性冷媒の漏洩を検知する複数の漏洩検知センサ10a、10bと、複数の漏洩検知センサ10aまたは10bをそれぞれ一体にした一体型漏洩検知センサ11a、11bとを設置している。例えば、室内機21内には、2個の漏洩検知センサ10aを一体化した1個の一体型漏洩検知センサ11aと、2個の漏洩検知センサ10bを一体化した1個の一体型漏洩検知センサ11bとが備えられている。これらの漏洩検知センサ10a、10bは、半導体式、接触燃焼式、熱線型半導体式など、どの方式を用いても良い。
 制御装置17は、一定時間後または使用中の漏洩検知センサ10a、10bの故障を判断して、故障した場合に切り替える切り替制御手段13と、室内ファン7運転中は、停止中より感度を高くする感度設定制御手段14と、漏洩検知センサ10a、10bが可燃性冷媒の漏洩を検知した場合、自動でポンプダウンを行なうポンプダウン制御手段15と、複数の漏洩検知センサ10a、10bが全て故障となった時、空気調和機の運転を強制的に停止して、使用者に故障を表示する故障検知表示手段16とを備えている。
 図2は、室内機21の断面図である。矢印は、空気(室内空気、吹き出し空気)の流れ方向を示している。室内機21は、室内熱交換器5および室内ファン7を内包するケーシング19を備えている。ケーシング19内において、空気の流れの上流側から順に室内熱交換器5、室内ファン7が配置され、室内ファン7の下流側に吹き出し口25が形成されている。室内熱交換器5および室内ファン7の下流側には、吹き出し口25へと至る風路20が形成されている。
 また、風路20内には、風路20を通して吹き出し口25から室内に吹き出される吹き出し空気の気流方向を左右方向に調整する風向調整板30が設けられており、風向調整板30を用いて吹き出し空気の気流方向を使用者が調整できる。一体型漏洩検知センサ11bは、風路20内に漏れて吹き出し空気中に混入した冷媒(可燃性ガス)を検知できるように、一体型漏洩検知センサ11bを風路20と接するように(例えば、風路20を流れる気流に接するように)設置している。すなわち、一体型漏洩検知センサ11bは、室内熱交換器5において冷媒が流れる銅管部(例えば、内部配管)などより漏洩した冷媒が吹き出し空気に混入していることを検知することを主な目的としている。なお、風路20内を流れる吹き出し空気の一部をサンプリングするサンプリング経路を設けて、サンプリング経路を通して吹き出し空気の一部を一体型漏洩検知センサ11bに導いて、漏洩検知を行うようにしても良い。
 図3は、室内機21の前面図である。室内熱交換器5は、その内部に冷媒が流れる複数の経路(通路)を有し、それぞれの経路を接続して一連の経路として冷媒の通路を構成するために、室内熱交換器5の端部をU字型接続管18で溶接接続している。この溶接接続された溶接部が、室内熱交換器5の中にて冷媒が漏洩する可能性がある部分となっている。ケーシング19内において、室内熱交換器5のU字型接続管18の溶接部分の鉛直下方には、一体型漏洩検知センサ11aが配置されている。
 すなわち、一体型漏洩検知センサ11aは、室内熱交換器5でU字型接続管18の溶接による接続部(溶接部)からの漏洩検知を主な目的としている。室内熱交換器5において冷媒経路に接する溶接部が室内熱交換器5の片側の端部(図3の右側端部)に集中し、また冷媒(ガス)の比重は空気の比重より大きい。そのため、室内熱交換器5の溶接部から漏洩した冷媒の大部分は鉛直下方に降下していくことになり、U字型接続管18の鉛直下方に一体型漏洩検知センサ11aを設置することで、冷媒漏れを直接的に検知することができる。
 このように構成された、本実施の形態1における空気調和機について動作を説明する。
 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、室外ファン8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。
 室内ファン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ファン7によって室内に吹き出され室内を冷房する。また、ガス冷媒は、ガス側接続管24を通って通常の運転時は開放されている開閉弁6を通過して四方弁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、通常の運転時は開放されている開閉弁6を通過してガス側接続管24に送られる。室内ファン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、室内ファン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、室外ファン8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、空気調和機において、冷房運転・暖房運転がなされる。
 次に、本実施の形態1の空気調和機において特徴である一体型漏洩検知センサ11a、11b、制御装置17の動作について説明する。
 先ず、漏洩検知センサ10a、10bの検知原理とその特性について説明する。図4は、半導体式センサの原理図である。触媒である金属酸化物半導体31、例えばSnOを、Ir―Pd合金線などのヒータ兼用電極33で、400℃程度まで加熱し、金属酸化物半導体31の表面でのガス吸着による電気伝導度の変化を、リード線32で測定してガス濃度を検知する。
 一体型漏洩検知センサ11a、11bは、空気調和機の冷・暖房運転、あるいは運転停止に係わらず常に漏洩冷媒の検知を行なっている。漏洩検知センサ10a、10bが半導体式センサの場合、検知部は、金属酸化物半導体31をヒータ兼用電極33で400℃程度に加熱し、可燃性ガス(可燃性冷媒)が金属酸化物半導体31に接触すると電気伝導度が変化し、電気伝導度の変化度合いによってガス濃度を検知している。
 従って、可燃性ガスの検知は、金属酸化物半導体31が400℃程度に加熱されている必要があるため、一旦ヒータ兼用電極33での加熱を止めた後、再度可燃性ガスを検知する場合、金属酸化物半導体31を400℃程度になるまでの加熱時間を要し加熱が終了するまでの間、可燃性ガスの検知精度が低くなる。このようなことから可燃性ガスを常に検知し続けるためには、金属酸化物半導体31を常に加熱しておく必要がある。
 一方、常に加熱し続けると金属酸化物半導体31が熱劣化を起こし、一般的に5年程度で検知精度が低下する。また、接触燃焼式、熱線型半導体式についても検知のために400℃程度に常に加熱を行なう必要があり、何れの方式についても熱劣化は避けられない。ところが、空気調和機の製品寿命としては10年程度と見込まれ、漏洩検知センサの寿命が製品寿命より短いことになる。
 そこで、本実施の形態1では、それぞれ2個の漏洩検知センサ10a、10bを一体にした一体型漏洩検知センサ11a、11bを設置して、室内機21内において同一箇所の漏洩を検知している。すなわち、一体型漏洩検知センサ11aには、2個の漏洩検知センサ10aが装備され、一体型漏洩検知センサ11bには、2個の漏洩検知センサ10bが装備されている。
 漏洩検知は、2個の漏洩検知センサの内の1個を使用して行い、他の1個は、劣化を避けるため加熱せず検知を行うのに使用しない。そして使用中の漏洩検知センサ10a又は10bが劣化や故障した場合に、他の1個と切り替えることで、製品寿命と同程度の期間、漏洩検知を継続して行なうことを可能としたものである。
 また、本実施の形態1では、漏洩検知センサ10a又は10bを切り替えた後も、漏洩検知に最も効果的と考えられる室内機21内の同一の設置位置での検知を継続して行っているため、漏洩検知センサが切り替わることにより検出精度が大きく変わることを抑制できる。
 次に、制御装置17の制御動作について、図5のフローチャートで説明する。
 STEP1では、通常の冷・暖房及び停止動作を行ない、そのままSTEP2に移行する。STEP2では、切り替制御手段13は、切替制御を行なう。切り替制御手段13は、それぞれの一体型漏洩検知センサ11a、11bにおいて漏洩検知に使用している漏洩検知センサ10a、10bの加熱時間を積算して、加熱時間が、5年程度を越えたらその漏洩検知センサ10a、10bによる検知を終了して、加熱していない他の1個の漏洩検知センサ10a、10bを加熱し漏洩検知を行なう。
 このとき、これまで検知に使用してきた漏洩検知センサ10a、10bの加熱時間が5年程度を超える前に、他の1個の加熱を開始し、検知の安定性、継続性を確保してからこれまでの漏洩検知センサ10a、10bによる検知を終了する。また、これまで使用している漏洩検知センサ10a、10bの電気伝導率が、異常値となった場合、他の1個の漏洩検知センサ10a、10bの加熱を開始して、検知を他の漏洩検知センサ10a、10bに切り替える。
 STEP3では、感度設定制御手段14は、感度制御を行なう。感度設定制御手段14は、室内ファン7の動作を検知して漏洩検知センサ10a、10bの感度を変える。室内ファン7が停止時に、冷媒が漏洩した場合には、静止空気内に冷媒が混合して降下する。一方、室内ファン7が動作中に冷媒が漏洩した場合には、流動空気内に冷媒が混合する。したがって、冷媒の漏洩量が同等であれば室内ファン7が動作中には、停止中より漏洩冷媒の濃度が小さくなる。
 本実施の形態1では、感度設定制御手段14が、室内ファン7の動作を検知して室内ファン7が動作している場合には、停止中より漏洩検知センサ10a、10bの感度を高くして低濃度の漏洩冷媒に対応するようにした。
 STEP4では、故障検知表示手段16で全ての漏洩検知センサ10a、10bの故障の有無を判断する。漏洩検知センサ10a、10bの電気伝導率が異常値であれば故障と判断する。さらに全ての漏洩検知センサ10a、10bが故障と判断された場合は、STEP7に、それ以外はSTEP5に移行する。
 STEP5では、一体型漏洩検知センサ11a、11bで漏洩冷媒の検知の有無を判断する。
 冷媒が漏洩していると判断した場合STEP6に移行し、冷媒漏洩が無いと判断すればSTEP1に戻り通常制御を行なう。
 STEP6では、ポンプダウン制御手段15でポンプダウン制御を行なう。室内への冷媒漏洩を抑制するため、自動的にポンプダウン運転を行なって、冷媒を屋内に設置されている室内機21から屋外に設置されている室外機22に移動させる。
 ポンプダウン制御の詳細について図6のフローチャートに示す。
 ポンプダウン制御を開始すると、先ずSTEP11でタイマー(図示せず)による計時を開始する。
 STEP12では、ポンプダウン運転を開始する。強制冷房運転を行い、絞り装置4を全閉する。次にSTEP13に進みポンプダウン運転を開始すると、ステップS13に進み、タイマーで計時した時間が、所定の時間以上になったか否かを判断し、所定の時間以上になったと判断すれば、STEP14に進む。所定の時間未満であればポンプダウン運転をそのまま継続する。
 STEP14ではポンプダウン運転を終了する。開閉弁6を閉止して、圧縮機1、室内ファン7、室外ファン8を停止してポンプダウン制御を終了する。このとき、冷媒は室外機22内の絞り装置4と開閉弁6との間に封じられることになる。またこのとき、冷媒の漏洩を検知したことをリモコン(図示せず)や室内機21に設けたランプ(図示せず)などにより使用者に知らせる。
 STEP7では、故障検知表示手段16で、漏洩検知センサが全て故障していることを使用者に認識させるため、空気調和機が運転中の場合は、強制停止し、停止中の場合は、再運転しないようにする。さらに、リモコンや室内機21のランプなどにより故障の表示を行なう。
 このようにして、可燃性冷媒を使用した空気調和機において、同一箇所に複数の漏洩検知センサを設置し、漏洩検知センサ10a、10bを切り替えながら冷媒漏洩を検知するので、漏洩検知センサ10a、10bの交換修理を不用にでき、安全性の高い空気調和機を提供できる。
 また、2個の漏洩検知センサ10aにより構成される一体型漏洩検知センサ11aを、室内熱交換器5の溶接部の鉛直下方に配置して、室内熱交換器5よりの冷媒漏洩を直接的に検知することを可能としながら、2個の漏洩検知センサ10bにより構成される一体型漏洩検知センサ11bを、風路20の途中に設けて、吹き出し空気に冷媒が混入しているかどうかを検知することを可能としている。すなわち、室内機21において、異なる箇所に一体型漏洩検知センサ11a、11bを設置して漏洩検知を行うことで、確実に漏洩検知を行うことができる。
 なお、上記実施の形態1では、空気調和機を例に説明したが、四方弁を有しない、例えば、加熱専用の給湯機等や、冷却専用のクーラーや冷凍庫等にも応用できるものである。
 なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
 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、この技術の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。
 2011年9月16日に出願された日本国特許出願No.2011-202629号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
 本発明に係る空気調和機によれば、可燃性冷媒、例えば、プロパン、イソブタン、アンモニアなど自然冷媒やHFO1234yf、R32やその混合冷媒など弱燃性、微燃性の冷媒を冷媒回路に封入する空気調和機の安全性を向上させることができるもので、空気調和機に限らず、給湯機や冷凍庫などにも適用できる。
 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 開閉弁
 7 室内ファン
10a、10b 漏洩検知センサ
11a、11b 一体型漏洩検知センサ
13 切り替制御手段
14 感度設定制御手段
15 ポンプダウン制御手段
16 故障検知表示手段
20 風路
21 室内機
22 室外機

Claims (7)

  1.  可燃性冷媒が流れる室内熱交換器と、前記室内熱交換器に室内空気を通過させる室内ファンとを有する室内機を備える空気調和機において、
     前記室内機において、可燃性冷媒の漏洩を検知する漏洩検知センサを、同一箇所に複数備える、空気調和機。
  2.  可燃性冷媒の漏洩検知には複数の前記漏洩検知センサの内の一つを使用し、一定時間後または使用中に前記漏洩検知センサが故障した場合に、他の前記漏洩検知センサに切り替えて可燃性冷媒の漏洩検知を行う切り替制御手段を備える、請求項1に記載の空気調和機。
  3.  複数の前記漏洩検知センサを一体にした一体型漏洩検知センサを備える、請求項1または2に記載の空気調和機。
  4.  前記室内熱交換器は可燃性冷媒が流れる経路に接する溶接部を有し、前記漏洩検知センサは前記溶接部の鉛直下方に配置される、請求項1から3のいずれか1つに記載の空気調和機。
  5.  前記室内機は、前記室内熱交換器および前記室内ファンから吹き出し口へと至る風路を有し、
     前記風路を通過する吹き出し空気に含まれる可燃性冷媒を検知するように、前記風路の途中に前記漏洩検知センサを配置し、
     前記室内ファンの運転中における前記漏洩検知センサの感度を、前記室内ファンの停止中のときより高く設定する感度設定制御手段を備える、請求項1から4のいずれか1つの記載の空気調和機。
  6.  前記漏洩検知センサが、可燃性冷媒の漏洩を検知した場合に、自動でポンプダウンを行うポンプダウン制御手段を備える、請求項1から5のいずれか1つに記載の空気調和機。
  7.  複数の前記漏洩検知センサの全てが故障した時、前記空気調和機の運転を強制的に停止するととともに、使用者に故障の旨を表示する故障検知表示手段を備える、請求項1から6のいずれか1つに記載の空気調和機。
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