(57)【要約】【課題】冷媒の漏洩をより確実に検知できる冷媒センサ及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。【解決手段】冷媒センサは、白色の光を発光する発光素子と、発光素子と並列して配置され、受光した光の色を検出するカラーセンサと、空間を挟んで発光素子及びカラーセンサと対向して配置され、白色以外の色を有する対向面と、カラーセンサの検出信号に基づいて、空間内に冷媒が存在しているか否かを判定する判定部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色の光を発光する発光素子と、
前記発光素子と並列して配置され、受光した光の色を検出するカラーセンサと、
空間を挟んで前記発光素子及び前記カラーセンサと対向して配置され、白色以外の色を有する対向面と、
前記カラーセンサの検出信号に基づいて、前記空間内に冷媒が存在しているか否かを判定する判定部と、
を備える冷媒センサ。
【請求項２】
前記判定部は、前記カラーセンサで受光した光の色が白色である場合、前記空間内に冷媒が存在していると判定する請求項１に記載の冷媒センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の冷媒センサを備える冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の漏洩を検知する冷媒センサ及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ケーシング内の高さ位置の異なる箇所に配置されて雰囲気温度を検出する複数の雰囲気温度センサと、複数の雰囲気温度センサそれぞれの検出温度に基づいて冷媒漏洩の有無を判定する制御部と、を備える空調室内機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１９９１９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の空調室内機では、空気調和装置が長期間に亘って停止して室温と冷媒温度とが同じ温度になった場合、冷媒の漏洩を検知できないおそれがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、冷媒の漏洩をより確実に検知できる冷媒センサ及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る冷媒センサは、白色の光を発光する発光素子と、前記発光素子と並列して配置され、受光した光の色を検出するカラーセンサと、空間を挟んで前記発光素子及び前記カラーセンサと対向して配置され、白色以外の色を有する対向面と、前記カラーセンサの検出信号に基づいて、前記空間内に冷媒が存在しているか否かを判定する判定部と、を備えるものである。
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記本発明に係る冷媒センサを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、漏洩冷媒が白色霧状を呈することから、カラーセンサで受光した光の色に基づいて、空間内に冷媒が存在しているか否かを判定できる。したがって、冷媒の漏洩をより確実に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷媒センサ５０の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷媒センサ５０の検知原理を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷媒センサ５０の検知原理を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷媒センサ５０の判定部５７で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷媒センサ５０の動作例を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る冷媒センサ及び冷凍サイクル装置について説明する。本実施の形態では、冷凍サイクル装置として空気調和装置１００を例示している。図１は、本実施の形態に係る空気調和装置１００の概略構成を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１０を有している。冷媒回路１０は、例えば、圧縮機１１、流路切替装置１５、熱源側熱交換器１２、減圧装置１３及び負荷側熱交換器１４が冷媒配管を介して環状に接続された構成を有している。また、空気調和装置１００は、圧縮機１１、流路切替装置１５、熱源側熱交換器１２及び減圧装置１３を収容する室外機２０と、負荷側熱交換器１４を収容する室内機３０と、を有している。室外機２０には、熱源側熱交換器１２に室外空気を供給する室外送風ファン１６が搭載されている。室内機３０には、負荷側熱交換器１４に室内空気を供給する室内送風ファン１７が搭載されている。
【００１０】
圧縮機１１は、吸入した低圧冷媒を圧縮し、高圧冷媒として吐出する流体機械である。流路切替装置１５は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒回路１０内の冷媒の流路を切り替えるものである。流路切替装置１５としては、例えば四方弁が用いられる。熱源側熱交換器１２は、冷房運転時には凝縮器として機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する空気熱交換器である。熱源側熱交換器１２では、内部を流通する冷媒と、室外送風ファン１６により供給される室外空気と、の熱交換が行われる。
【００１１】
減圧装置１３は、高圧冷媒を減圧して低圧冷媒とするものである。減圧装置１３としては、例えば、後述する制御部４０の制御によって開度を調節可能な電子式膨張弁などが用いられる。本例の減圧装置１３は室外機２０に収容されているが、減圧装置１３は室内機３０に収容されていてもよい。負荷側熱交換器１４は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する空気熱交換器である。負荷側熱交換器１４では、内部を流通する冷媒と、室内送風ファン１７により供給される室内空気と、の熱交換が行われる。
【００１２】
冷媒回路１０に充填される冷媒としては、例えば、ＨＦＣ冷媒又はＨＦＯ冷媒が用いられる。また、冷媒としては、微燃レベル以上の燃焼性（例えば、ＡＳＨＲＡＥ３４の分類で２Ｌ以上）を有する可燃性冷媒を用いることもできるし、不燃性（例えば、ＡＳＨＲＡＥ３４の分類で１）を有する不燃性冷媒を用いることもできる。
【００１３】
また、空気調和装置１００は制御部４０を有している。制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、タイマ等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御部４０は、各種センサ類からの検出信号等に基づいて、圧縮機１１、減圧装置１３、室外送風ファン１６及び室内送風ファン１７を含む空気調和装置１００全体の動作を制御する。制御部４０は、室外機２０に設けられていてもよいし、室内機３０に設けられていてもよい。また、制御部４０は、室外機２０に設けられる室外機制御部と、室内機３０に設けられ、室外機制御部と通信可能な室内機制御部と、を備えていてもよい。
【００１４】
室内機３０の筐体内には、室内機３０での冷媒の漏洩を検知する冷媒センサ５０が設けられている。冷媒センサ５０は、室内機３０の筐体内において、漏洩した冷媒が溜まりやすい部分に設けられている。例えば、空気よりも密度の大きい冷媒が用いられている場合、冷媒センサ５０は、室内機３０の筐体内の空間のうちの下部、負荷側熱交換器１４の下方、などに設けられる。冷媒センサ５０は、冷媒の漏洩を検知した場合、漏洩検知信号を制御部４０に出力する。漏洩検知信号が入力された制御部４０では、室内送風ファン１７を強制的に運転させる制御、圧縮機１１を停止させる制御、及び、冷媒が漏洩したことを不図示の報知部に報知させる制御などが行われる。
【００１５】
図２は、本実施の形態に係る冷媒センサ５０の概略構成を示す斜視図である。なお、図２を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。図２に示すように、冷媒センサ５０は、白色の光を発光する発光素子５１と、受光した光の色を検出するカラーセンサ５２と、発光素子５１及びカラーセンサ５２が実装されたセンサ基板５３と、を有している。発光素子５１及びカラーセンサ５２は、発光素子５１の発光軸とカラーセンサ５２の受光軸とが概ね平行となるように、センサ基板５３上に互いに並列して配置されている。これにより、カラーセンサ５２には、発光素子５１からの直接光がほとんど入射しないようになっている。
【００１６】
発光素子５１としては、例えば白色ＬＥＤが用いられる。カラーセンサ５２としては、例えば、赤色光、緑色光及び青色光の波長範囲にそれぞれ分光感度を有する３チャネル・フォトダイオードが用いられる。カラーセンサ５２は、受光した光の色の検出信号として、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの受光強度信号を出力する。カラーセンサ５２は、受光した光の色の検出信号として、色温度信号を出力するようになっていてもよい。
【００１７】
また、冷媒センサ５０は、センサ基板５３と対向して配置された板状部材５４と、板状部材５４をセンサ基板５３に対して固定して支持する支持部材５５と、を有している。板状部材５４とセンサ基板５３との間には、冷媒センサ５０の外部の空間と連通してガスの流入を許容する検知空間５６が形成されている。板状部材５４は、検知空間５６を挟んで発光素子５１及びカラーセンサ５２と対向して配置された対向面５４ａを有している。対向面５４ａは、白色以外の色（例えば、黒色）を有している。ここで、白色以外の色とは、無彩色のうち白色とは明度が異なる色（例えば、グレー又は黒色）、又は有彩色のことをいう。
【００１８】
また、冷媒センサ５０は、判定部５７を有している。判定部５７は、カラーセンサ５２から出力される検出信号に基づいて、冷媒回路１０から漏洩した冷媒が検知空間５６内に存在するか否かを判定するように構成されている。判定部５７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、タイマ等を備えたマイクロコンピュータを有している。判定部５７を構成する電子部品は、例えば、センサ基板５３に実装されている。判定部５７は、信号線を介して空気調和装置１００の制御部４０に接続されている。図２では、冷媒センサ５０の構成要素ではない制御部４０を破線で示している。なお、本例の判定部５７は冷媒センサ５０に設けられているが、判定部５７は空気調和装置１００の制御部４０の一部であってもよい。
【００１９】
冷媒センサ５０は、発光素子５１の発光方向が上方向となる設置姿勢（すなわち、図２の上下方向が鉛直上下方向と一致するような設置姿勢）、発光素子５１の発光方向が下方向となる設置姿勢、発光素子５１の発光方向が横方向となる設置姿勢などの様々な設置姿勢で室内機３０に設置される。
【００２０】
次に、冷媒センサ５０の検知原理について説明する。図３及び図４は、本実施の形態に係る冷媒センサ５０の検知原理を示す図である。図３は、検知空間５６内に冷媒が存在しない状態を示している。図３に示すように、検知空間５６内に冷媒が存在せず、空気のみが存在する状態では、発光素子５１から発光された白色光は、検知空間５６を透過して対向面５４ａに入射する。対向面５４ａでは、入射した光が、対向面５４ａの色に対応する色を有する反射光として反射する。すなわち、対向面５４ａの色が有彩色である場合、反射光は、当該有彩色の波長範囲にピーク波長を有する有彩色光となる。また、対向面５４ａの色が白以外の無彩色である場合、反射光は、当該無彩色に対応して明度が変化した無彩色光となる。反射光の一部は、図中の矢印で示すように、カラーセンサ５２の受光面に入射する。
【００２１】
反射光を受光したカラーセンサ５２は、判定部５７に検出信号を出力する。これにより、検知空間５６内に冷媒が存在しない場合には、判定部５７では、対向面５４ａの色に対応した反射光の色が認識される。
【００２２】
室内機３０内の冷媒回路１０（例えば、負荷側熱交換器１４）で冷媒の漏洩が生じた場合、漏洩した冷媒は、白色の霧状となって室内機３０の筐体内の空間に放出される。冷媒の一部は、冷媒センサ５０の検知空間５６に流入する。
【００２３】
図４は、検知空間５６内に冷媒が流入した状態を示している。図４に示すように、白色霧状を呈する冷媒６０が検知空間５６内に存在する場合、発光素子５１から発光された白色光は、冷媒６０によって散乱反射し、対向面５４ａにはほとんど入射しない。散乱反射した反射光の一部は、対向面５４ａの色とは異なる白色の光として、カラーセンサ５２の受光面に入射する。
【００２４】
反射光を受光したカラーセンサ５２は、判定部５７に検出信号を出力する。これにより、検知空間５６内に冷媒が存在する場合には、判定部５７では、対向面５４ａの色とは異なる反射光の色（白色）が認識される。これにより、判定部５７は、カラーセンサ５２で受光した光の色が白色である場合、検知空間５６内に冷媒が存在している、すなわち室内機３０で冷媒の漏洩が生じている、と判定することができる。
【００２５】
検知空間５６内に白色以外の色を呈するガス、煙、塵埃などが流入した場合には、当該ガスで散乱反射した反射光の色は、白色以外の色になる。カラーセンサ５２で受光した光の色が白色以外の色である場合、判定部５７は、検知空間５６内に冷媒が存在しているとは判定しない。
【００２６】
図５は、本実施の形態に係る冷媒センサ５０の判定部５７で実行される処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、空気調和装置１００の運転及び停止に関わらず常時、所定の時間間隔で繰り返し実行される。なお、発光素子５１は常に発光していてもよいし、カラーセンサ５２での色の検出タイミングと同期して発光してもよい。
【００２７】
ステップＳ１では、判定部５７は、カラーセンサ５２から検出信号（例えば、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの受光強度信号）を取得する。
【００２８】
次に、ステップＳ２では、判定部５７は、取得した検出信号に基づき、カラーセンサ５２で受光した光の色が白色であるか否かを判定する。例えば、検出信号を用いた演算により得られた光の色が、無彩色でありかつ所定値以上の明度を有している場合には、光の色が白色であると判定される。カラーセンサ５２で受光した光の色が白色であると判定した場合にはステップＳ３に進み、それ以外の場合には処理を終了する。
【００２９】
ステップＳ３では、判定部５７は、検知空間５６内に冷媒が存在していると判定する。次に、ステップＳ４では、判定部５７は、漏洩検知信号を空気調和装置１００の制御部４０に出力する。
【００３０】
漏洩検知信号を受信した制御部４０は、室内送風ファン１７を強制的に運転させる制御、圧縮機１１を停止させる制御、及び、冷媒が漏洩したことを報知部に報知させる制御などを行う。
【００３１】
図６は、本実施の形態に係る冷媒センサ５０の動作例を説明するためのグラフである。グラフの横軸は時間経過を表し、縦軸は赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）及び青色光（Ｂ）のそれぞれの受光強度を表している。以下の説明では、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの受光強度が全て同一である場合、光の色が無彩色と判定されるものとする。また、対向面５４ａの色は黒色であるものとする。
【００３２】
図６では、動作例の説明のために、各種ガス（煙、霧を含む）が順次、冷媒センサ５０の検知空間５６に導入される場合を例示している。期間Ｔ０には検知空間５６に空気のみが存在しており、期間Ｔ１には検知空間５６に所定の色のガスが導入され、期間Ｔ２には検知空間５６に別の色のガスが導入され、期間Ｔ３には検知空間５６にグレーのガスが導入され、期間Ｔ４には検知空間５６に白色霧状の冷媒が導入されている。
【００３３】
対向面５４ａの色が黒色であることから、期間Ｔ０における赤色光、緑色光及び青色光の受光強度はいずれもほぼ０である。このため、冷媒センサ５０から漏洩検知信号は出力されない。
【００３４】
期間Ｔ１には、青色光の受光強度が閾値Ｌ１を超えているものの、赤色光、緑色光及び青色光の受光強度が全て同一ではない。このため、期間Ｔ１には、冷媒センサ５０から漏洩検知信号は出力されない。
【００３５】
期間Ｔ２においても、赤色光、緑色光及び青色光の受光強度が全て同一ではないため、冷媒センサ５０から漏洩検知信号は出力されない。
【００３６】
期間Ｔ３には、赤色光、緑色光及び青色光の受光強度が全て同一であるものの、赤色光、緑色光及び青色光の受光強度が閾値Ｌ１を超えていない。このため、期間Ｔ３には、冷媒センサ５０から漏洩検知信号は出力されない。
【００３７】
期間Ｔ４には、赤色光、緑色光及び青色光の受光強度が全て同一であり、かつ、赤色光、緑色光及び青色光の受光強度が閾値Ｌ１を超えている。このため、期間Ｔ４には、冷媒センサ５０から漏洩検知信号が出力される。
【００３８】
このように、冷媒センサ５０は、漏洩冷媒特有の色である白色のガスのみを検知し、白色以外のガスは検知しない。したがって、冷媒センサ５０は、冷媒の漏洩を誤検知なく高精度に検知することができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態に係る冷媒センサ５０は、白色の光を発光する発光素子５１と、発光素子５１と並列して配置され、受光した光の色を検出するカラーセンサ５２と、検知空間５６を挟んで発光素子５１及びカラーセンサ５２と対向して配置され、白色以外の色を有する対向面５４ａと、カラーセンサ５２の検出信号に基づいて、検知空間５６内に冷媒が存在しているか否かを判定する判定部５７と、を備えるものである。
【００４０】
検知空間５６内に冷媒が存在しない場合には、カラーセンサ５２は白色以外の色の光を受光する。一方、漏洩冷媒が白色霧状を呈することから、検知空間５６内に冷媒が存在する場合には、カラーセンサ５２は白色の光を受光する。すなわち、カラーセンサ５２は、検知空間５６内に冷媒が存在するか否かによって異なる色の光を受光する。このため、本実施の形態によれば、検知空間５６内における漏洩冷媒の有無を光学的に検知できる。したがって、冷媒の漏洩をより確実に検知できる。
【００４１】
また、本実施の形態に係る冷媒センサ５０において、判定部５７は、カラーセンサ５２で受光した光の色が白色である場合、検知空間５６内に冷媒が存在していると判定するようにしてもよい。
【００４２】
また、本実施の形態に係る空気調和装置１００（冷凍サイクル装置の一例）は、本実施の形態に係る冷媒センサ５０を備えるものである。
【００４３】
この構成によれば、空気調和装置１００における冷媒の漏洩をより確実に検知できる。
【００４４】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では冷媒センサを例に挙げたが、冷媒以外のガスを検知するセンサにも適用できる。例えば、検知対象のガスが特定の色を有している場合、判定部５７は、カラーセンサ５２で受光した光の色が上記特定の色であるときには、検知空間５６内に検知対象のガスが存在していると判定する。対向面５４ａは、上記特定の色以外の色（例えば、上記特定の色の反対色）を有することが望ましい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、対向面５４ａが冷媒センサ５０に備えられているが、対向面５４ａは冷媒センサ５０とは別部品（例えば、室内機３０の筐体の一部）であってもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態では空気調和装置１００を例に挙げたが、本発明は、空気調和装置１００以外の冷凍サイクル装置（例えば、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機、給湯装置等）にも適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  冷媒回路、１１  圧縮機、１２  熱源側熱交換器、１３  減圧装置、１４  負荷側熱交換器、１５  流路切替装置、１６  室外送風ファン、１７  室内送風ファン、２０  室外機、３０  室内機、４０  制御部、５０  冷媒センサ、５１  発光素子、５２  カラーセンサ、５３  センサ基板、５４  板状部材、５４ａ  対向面、５５  支持部材、５６  検知空間、５７  判定部、６０  冷媒、１００  空気調和装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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