(57)【要約】【課題】冷媒漏洩時の安全性を向上する空気調和機を提供すること。【解決手段】部屋１の温度分布を検出する温度分布検出手段５と、冷媒漏洩を検出する冷媒漏洩検出手段と、送風手段を制御する送風制御手段と、送風手段の風向を制御する風向制御手段とを備え、冷媒漏洩検出手段が冷媒漏洩を検出した時に送風制御手段、風向制御手段により、温度分布検出手段５により検出した居住者や高温物とは異なる方向へ冷媒を拡散させることで、安全性を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部屋の温度分布を検出する温度分布検出手段と、冷媒漏洩を検出する冷媒漏洩検出手段と、送風手段と、前記送風手段を制御する送風制御手段と、前記送風手段の風向を制御する風向制御手段とを備え、前記冷媒漏洩検出手段が冷媒漏洩を検出した時に前記送風制御手段かつ／または前記風向制御手段により、前記温度分布検出手段が検出した高温域以外の領域に漏洩した冷媒を拡散させることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記冷媒漏洩検出手段が冷媒漏洩を検出した時に警報を発する冷媒漏洩警報手段を備え、前記冷媒漏洩警報手段は、音声かつ／または光で警報を発生させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
他の機器と通信する通信手段を備え、前記他の機器の動作を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記冷媒漏洩検出手段および前記冷媒漏洩警報手段の電源として空気調和機のＤＣ電源と並列に設けられた蓄電池と、空気調和機の通電を確認する通電確認回路と、前記通電確認回路の信号により前記冷媒漏洩検出手段および前記冷媒漏洩警報手段の電源装置の選択を行う電源判定回路とを設けることを特徴とする請求項２または３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記冷媒漏洩検出手段により検出された冷媒濃度に応じて、前記冷媒漏洩警報手段、前記送風制御手段、前記風向制御手段、前記通信手段の少なくとも１つの動作を制御する制御手段を設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項６】
可燃性冷媒を使用したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記可燃性冷媒はＨＦＣ系冷媒または炭素の二重結合を持つフッ化水素系冷媒の単一冷媒またはそれらを主成分とする混合冷媒であることを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記可燃性冷媒は炭化水素の単一冷媒またはそれらを主成分とする混合冷媒であることを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項９】
前記可燃性冷媒として、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下、さらに望ましくは１５０以下となるように、単一冷媒または２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を用いたことを特徴とする請求項７または８に記載の空気調和機。
【請求項１０】
冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油、または鉱油を用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー効率および安全性を向上できる空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、空気調和機などの冷媒には、オゾン層を破壊しないＨＦＣ系フロン冷媒が使用されている。しかしこのＨＦＣ系冷媒は、温暖化係数が非常に高く、温暖化防止のため、排出規制の対象となっている。そのため、温暖化係数の低いＨＦＣ系冷媒や炭化水素系冷媒などの自然冷媒を冷凍空調装置の冷媒として用いることが検討されている。ところがこの炭化水素系冷媒やＨＦＣ系冷媒でも比較的地球温暖化に影響の少ないＲ３２などの冷媒はその性質として可燃性であり、冷媒漏洩時の危険防止のため、可燃性冷媒を用いた一次側サイクルとブラインを用いた二次側サイクルを使用していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３５２６６号公報
【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、上記従来の空気調和機では、可燃性冷媒を用いた一次側サイクルとブラインを用いた二次側サイクルで構成され、エネルギー効率を考慮した構成ではなかった。特にブライン循環ポンプの電気入力が増加し、エネルギー効率は低下するといった課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、冷媒として可燃性冷媒を使用したときのエネルギー効率および安全性を向上できる空気調和機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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空調機は、部屋の温度分布を検出する温度分布検出手段、冷媒漏洩を検出する冷媒漏洩検出手段、送風手段を制御する送風制御手段、送風手段からの風向を制御する風向制御手段を備え、冷媒漏洩検出手段が冷媒漏洩を検出した時に送風制御手段かつ／または風向制御手段により、温度分布検出手段が検出した高温域以外の領域に漏洩した冷媒を拡散させるものである。
【０００７】
これによって、冷媒漏洩が発生した時に、温度分布検出手段により居住者や高温物を検出し、居住者や高温物とは異なる方向へ冷媒を拡散させることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エネルギー効率の高い空気調和機を実現できるとともに、安全性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の設置例を示す設置図
【図２】本発明の実施の形態１における空気調和機の制御回路図
【図３】本発明の実施の形態２における空気調和機の制御回路図
【図４】本発明の実施の形態における冷媒混合比とＧＷＰとの関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、部屋の温度分布を検出する温度分布検出手段と、冷媒漏洩を検出する冷媒漏洩検出手段と、送風手段と、送風手段を制御する送風制御手段と、送風手段の風向を制御する風向制御手段とを備え、冷媒漏洩検出手段が冷媒漏洩を検出した時に送風制御手段かつ／または風向制御手段により、温度分布検出手段が検出した高温域以外の領域に漏洩した冷媒を拡散させるので、空気調和機により居住者と異なる方向へ冷媒を拡散させ、冷媒が居住者の付近に滞留することを防止することができる。また、冷媒の滞留や高温物による冷媒の分解を防止することができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、冷媒漏洩検出手段が冷媒漏洩を検出した時に警報を発する冷媒漏洩警報手段を備え、冷媒漏洩警報手段は、音声かつ／または光で警報を発生させるので、居住者に異常を知らせ、危険を防止することができる。
【００１２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、他の機器と通信する通信手段を備え、他の機器の動作を制御することにより、通信手段を有す換気扇や扇風機を動作させ、漏洩した冷媒を、居住者や高温物とは異なる方向へ拡散させ、通信手段を有す高温物の停止を行い、冷媒の滞留や高温物による冷媒の分解を防止することができる。さらに、他の機器との通信手段により接続された警報装置等から警報を発生させることができ、居住者に異常を知らせ、危険を防止することができる。
【００１３】
第４の発明は、第２または第３の発明において、冷媒漏洩検出手段および冷媒漏洩警報手段の電源として空気調和機のＤＣ電源と並列に設けられた蓄電池と、空気調和機の通電を確認する通電確認回路と、通電確認回路の信号により冷媒漏洩検出手段および冷媒漏洩警報手段の電源装置の選択を行う電源判定回路とを設けるもので、運転停止時や停電時に冷媒漏洩を検出した場合において蓄電池で電源供給し警報を発することができ、危険防止効果が大である。
【００１４】
第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明において、冷媒漏洩検出手段により検出された冷媒濃度に応じて、冷媒漏洩警報手段、送風制御手段、風向制御手段、通信手段の少なくとも１つの動作を制御する制御手段を設けるので、冷媒漏洩誤検知防止のため設けられている濃度設定値より低い濃度の場合でも、冷媒漏洩警報手段、送風制御手段、風向制御手段、通信手段を動作させ、居住者に異常を知らせ、危険を防止することができる。
【００１５】
第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明において、可燃性冷媒を使用するもので、可燃性冷媒が漏洩したときに居住者や高温物とは異なる方向へ拡散させ、冷媒の滞留や高温物による可燃性冷媒の着火を防止することができる。
【００１６】
第７の発明は、第６の発明において、可燃性冷媒はＨＦＣ系冷媒または炭素の二重結合を持つフッ化水素系冷媒の単一冷媒またはそれらを主成分とする混合冷媒であるもので、可燃性冷媒が漏洩したときに居住者や高温物とは異なる方向へ拡散させ、冷媒の滞留や高温物による可燃性冷媒の着火を防止することができるとともに、地球温暖化への影響を低減できる。
【００１７】
第８の発明は、第６の発明において、可燃性冷媒は炭化水素の単一冷媒またはそれらを主成分とする混合冷媒であるもので、可燃性冷媒が漏洩したときに居住者や高温物とは異なる方向へ拡散させ、冷媒の滞留や高温物による可燃性冷媒の着火を防止することができるとともに、地球温暖化への影響を低減できる。
【００１８】
第９の発明は、第７または第８の発明において、地球温暖化係数が５以上、７５０以下となるように、望ましくは３５０以下、さらに望ましくは１５０以下となるように、単一冷媒または２成分混合もしくは３成分混合した冷媒を用いるもので、可燃性冷媒が漏洩したときに居住者や高温物とは異なる方向へ拡散させ、冷媒の滞留や高温物による可燃性冷媒の着火を防止することができ、また、地球温暖化防止に貢献することができる。
【００１９】
第１０の発明は、第１〜９のいずれか１つの発明において、冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油、または鉱油を用いるもので、可燃性冷媒の着火を防止することができ、また、空気調和機の信頼性の向上に貢献することができる。
【００２０】
以下に、本発明の空気調和機の一実施例について説明する。なお、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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の設置例を示す設置図である。
【００２２】
図１において、部屋１には、空気調和機２が壁に設置されている。空気調和機２には、圧縮機、室内熱交換器、減圧器、室外熱交換器などから構成される冷凍サイクル回路を備えており、冷凍サイクル回路には、冷媒として可燃性冷媒であるＲ３２、Ｒ１５２ａ、Ｒ１６１等のＨＦＣ系冷媒や、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等の炭素の二重結合を持つフッ化炭素系冷媒が封入されている。
【００２３】
また、空気調和機２には、空気調和機２や冷媒配管（図示せず）からの冷媒漏洩を検出する冷媒漏洩検出手段９、冷媒漏洩警報手段６としてブザー等の警報音を発する警報音発生手段７、警報光を発する警報光発生手段８、部屋１内の温度分布を検出する温度分布検出手段５、通信手段２０とを設けている。
【００２４】
温度分布検出手段５は、例えば、温度が高い物体に反応する焦電素子と赤外線を検出する視野範囲を広げるフレネルレンズで構成されたセンサや、多数の焦電素子を配列することで部屋１内の熱画像を検出する赤外線画像センサを用いて、部屋１内の温度分布を検知するようになっている。
【００２５】
また、空気調和機２には、部屋１内に空気を送風する送風手段（図示せず）が設けられている。送風手段としては、クロスフローファン、ターボファンなどが適用できる。
【００２６】
部屋１内には、居住者３、通信手段を有すストーブやコンロ等の高温物４、通信手段を有す扇風機２１、通信手段を有す換気扇２２が存在する。また、部屋１の外、例えば、他の部屋には設置された通信手段を有す警報装置２３が設置されている。
【００２７】
図２はこの空気調和機の制御回路図である。図２において、この制御回路は、冷媒漏洩検出手段９の出力信号により冷媒漏洩を判断する判定回路１４、判定回路１４の信号により動作する出力回路１６、出力回路１６により冷媒漏洩を警報する冷媒漏洩警報手段６としてブザー等の警報音を発する警報音発生手段７、警報光を発する警報光発生手段８、通信手段２０を備えている。また、出力回路１６には、送風手段の運転、停止や回転数の制御を行う送風制御手段１０、送風手段から送風される風の方向を上下、左右に変更する風向制御手段１１が接続されている。また、制御回路は、運転スイッチ１２、入力回路１３、記憶回路１５を備えている。
【００２８】
上記構成要素において、冷媒漏洩検出手段９から冷媒漏洩を示す出力信号が出力されると判定回路１４により冷媒漏洩であることが判定され、出力回路１６により冷媒漏洩警報手段６へ信号が送られる。この信号により、警報音発生手段７から警報音が発せられ、警報光発生手段８のＬＥＤが点滅される。これにより、空気調和機２より冷媒が漏れている場合には、警報音発生手段７から警報音が発せられ、警報光発生手段８のＬＥＤが点滅されて、居住者３に冷媒漏洩の危険が警報される。
【００２９】
さらに、温度分布検出手段５により部屋の温度分布を計測し、居住者３や高温物４を検出し、空気調和機２の送風手段を制御する送風制御手段１０、空気調和機２の風向を制御する風向制御手段１１により、空気調和機２の送風や風向を制御する。
【００３０】
また、通信手段２０により、通信手段を有すストーブやコンロ等の高温物４の運転を停止したり電源を切断したりし、さらに、通信手段を有す扇風機２１や、通信手段を有す換気扇２２を動作させ、漏洩した冷媒を、居住者３や高温物４とは異なる方向へ拡散させ、冷媒の滞留や高温物４による冷媒の分解や可燃性冷媒の着火を防止することができる。
【００３１】
さらに他の部屋に設置された通信手段を有す警報装置２３から警報を発生させ、他の部屋の居住者に異常を知らせ、危険を防止することができる。
【００３２】
本実施の形態によれば、エネルギー効率の高い空気調和機を実現できるとともに、冷媒漏洩が発生した時に、温度分布検出手段により居住者や高温物を検出し、居住者や高温物とは異なる方向へ冷媒を拡散させ、冷媒の滞留や高温物による冷媒の分解を防止することができる。さらに、可燃性冷媒の場合、可燃性冷媒が高温物により着火することを防止することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機２の制御回路図である。本実施の形態において、実施の形態１と同じ構成は同じ符号を付し、説明を省略する。図３において、この制御回路には、冷媒漏洩検出手段９、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０の電源装置として空気調和機２のＤＣ電源３２と並列に設けられた蓄電池３３が設けられている。また、空気調和機２の通電を確認する通電確認回路３０と、この通電確認回路３０の信号により冷媒漏洩検出手段９、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０の電源装置の選択を行う電源判定回路３１とが設けられている。
【００３４】
次に、この空気調和機２の制御動作を説明する。通電確認回路３０の出力信号により空気調和機２が通電されていると判断すると、冷媒漏洩検出手段９、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０の電源は、電源判定回路３１によりＤＣ電源３２側が選択される。一方、通電確認回路３０の出力信号により空気調和機２が通電されていないと判断すると、電源判定回路３１により冷媒漏洩検出手段９、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０の電源は蓄電池３３が選択される。
【００３５】
本実施の形態によれば、蓄電池３３をＤＣ電源３２と並列に設け、未使用時などの空気調和機２の電源が入っていない時や停電時には、蓄電池３３を作動させて冷媒漏洩検出手段９、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０を動作させることにより、空気調和機２の電源が入っていない時や停電時でも居住者３に冷媒漏洩の危険を告知できる。
【００３６】
なお、この実施の形態において、さらに蓄電池３３で駆動する室内機電源作動手段（図示せず）を設けてもよい。この場合には、冷媒漏洩検出手段９の検出信号により、空気調和機２の電源が入っていない時に、室内機電源作動手段により空気調和機２に通電を開始することができる。これにより、蓄電池３３のみでは十分な電力を供給できない温度分布検出手段５、送風制御手段１０、風向制御手段１１、送風手段などにも電源を供給できる。
【００３７】
このため、温度分布検出手段５により部屋の温度分布を計測し、居住者３や高温物４を検出し、空気調和機２の送風を制御する送風制御手段１０、空気調和機２の風向を制御する風向制御手段１１を動作させ、空気調和機２の送風や風向を制御し、さらに、通信手段２０により、通信手段を有すストーブやコンロ等の高温物４の運転を停止したり電源を切断したりし、通信手段を有す扇風機２１や、通信手段を有す換気扇２２を動作させ、漏洩した冷媒を、居住者３や高温物４とは異なる方向へ拡散させ、冷媒の滞留や高温物４による冷媒の分解や可燃性冷媒の着火を防止することができる。
【００３８】
また、通信手段２０により、他の部屋に設置された通信手段を有す警報装置２３から警報を発し、冷媒漏洩が発生した部屋とは異なる部屋に居住者がいた場合でも、居住者に異常を告知することはでき、安全性を高めることができる。
【００３９】
なお、通常、冷媒漏洩検出手段９は、冷媒漏洩誤検知防止のため、一定の冷媒濃度設定値を設け、その設定値以上の冷媒濃度を検出した場合に、冷媒漏洩警報手段６、送風制御手段１０、風向制御手段１１、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０を動作させている。これに対し、冷媒漏洩検出手段９は、複数の冷媒濃度設定値を備えており、検出した濃度に応じて、冷媒漏洩警報手段６、送風制御手段１０、風向制御手段１１、通信手段２０のいずれか１つの動作を制御するようにしてもよい。例えば、温度分布検出手段５により高温物を検出した場合は、冷媒漏洩検出手段９により検出された冷媒濃度が、通常の冷媒濃度設定値より低い場合でも、冷媒漏洩警報手段６、送風制御手段１０、風向制御手段１１、冷媒漏洩警報手段６、通信手段２０を動作させ、居住者に異常を知らせ、危険を防止することができる。
【００４０】
なお、警報音発生手段７は、ブザー音等の信号音に限らず、記憶回路１５のメモリに記憶された言葉を、音声合成による声で発生するようにすれば、より高い危険防止効果が得ることができる。又、予め記憶された複数の言葉の中から居住者３が有効と考える言葉を自由に選択できるようにしても良い。
【００４１】
なお、冷媒として、プロパンやイソブタン等の炭化水素を主成分とする冷媒を使用する場合でも、同様な効果をえる事ができる。また、Ｒ３２、Ｒ１５２ａ、Ｒ１６１等のＨＦＣ系冷媒や、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等の炭素の二重結合を持つフッ化炭素系冷媒や、プロパンやイソブタン等の炭化水素冷媒を混合した冷媒であってもよい。
【００４２】
例えば、ＨＦＯ１２３４ｙｆを基本成分にＲ３２を、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が５以上で７５０以下、望ましくは５以上で３５０以下、さらに望ましくは１５０以下となるようにそれぞれ２成分混合もしくは３成分混合した冷媒であってもよい。
【００４３】
図４は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ３２との２成分を混合した冷媒の混合比率による地球温暖化係数を示した特性図である。例えば、２成分混合の場合にはＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ３２とを混合してＧＷＰ３００以下とするためにはＲ３２を５１ｗｔ％以下で混合することになる。また、ＧＷＰ１５０以下とするためにはＲ３２を２１ｗｔ％以下で混合することになる。
【００４４】
また、冷媒をＨＦＯ１２３４ｙｆの単一冷媒とした時にはＧＷＰ４となり極めて良好な値を示す。しかしながら、ＨＦＣ系冷媒と混合した冷媒に比べて比容積が大きいことなどから冷凍能力が低くなるため、空気調和機２が大型化する恐れがある。換言すれば、炭素と炭素間に２重結合を有するフッ化炭素系冷媒を基本成分とし、２重結合を有しないＨＦＣ系冷媒を混合した冷媒を用いれば、炭素と炭素間に２重結合を有するフッ化炭素系冷媒の単一冷媒と比較して冷凍能力などの所定の特性を改善して冷媒として使用しやすくすることができる。したがって、封入する冷媒において、単一冷媒を含めてＨＦＣ系冷媒の割合をどれほどにするかは、ＧＷＰの制限などの条件に応じて適宜選択すればよい。
【００４５】
また、空気調和機２の冷凍サイクルを構成する圧縮機（図示せず）に用いる冷凍機油として、ポリオキシアルキレングリコール類、ポリビニルエーテル類、ポリ（オキシ）アルキレングリコールまたはそのモノエーテルとポリビニルエーテルの共重合体、ポリオールエステル類、及びポリカーボネート類のいずれかの含酸素化合物を主成分とする合成油か、アルキルベンゼン類やαオレフィン類を主成分とする合成油、または鉱油を用いるもので、空気調和機の信頼性の向上に貢献することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、安価且つ容易に、冷媒漏洩警報手段を、温度分布検出機能を有した空気調和機に設けるもので、冷媒を使用する冷凍サイクルを有す除湿機、冷蔵庫等さまざまな機器に搭載可能であり、危険を回避することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１    部屋
２    空気調和機
３    居住者
４    高温物
５    温度分布検出手段
６    冷媒漏洩警報手段
７    警報音発生手段
８    警報光発生手段
９    冷媒漏洩検出手段
１０  送風制御手段
１１  風向制御手段
１２  運転スイッチ
１３  入力回路
１４  判定回路
１５  記憶回路
１６  出力回路
２０  通信手段
２１  通信手段を有す扇風機（他の機器）
２２  通信手段を有す換気扇（他の機器）
２３  通信手段を有す警報装置（他の機器）
３０  通電確認回路
３１  電源判定回路
３２  ＤＣ電源
３３  蓄電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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