JP2019052785A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】室内機から室内に漏洩した可燃性冷媒に万が一引火した際の被害を抑制することのできる空気調和器を提供する。【解決手段】空気調和装置は、筐体と、筐体内に設けられ内部に冷媒が流通する室内熱交換器と、室内熱交換器内を流通する冷媒と熱交換する空気の流れを生成する室内ファンと、筐体内に漏洩した冷媒の濃度を検出するガスセンサと、制御手段(室内機制御ユニット)と、を備えた室内機を有し、室内ファンの運転中において、ガスセンサの検出値が第1の所定値C1以上となったら、少なくとも室内ファンを停止する漏洩確認制御に移行し、ガスセンサの検出値が第1の所定値C1よりも高い第2の所定値C2以上となったら、冷媒が漏洩していると判定する。これにより、室内ファンの動作によって漏洩冷媒が希釈されても正確に機器内で冷媒の漏洩が生じたことを判断できる。【選択図】図5
Description
本発明は、可燃性冷媒を用いた床置き型室内機を備える空気調和装置に関する。
R32などの可燃性冷媒(微燃性冷媒を含む。以下、同じ。)を用いた空気調和装置は、万が一、室内機内の熱交換器や室内機と室外機との接続配管などから室内に冷媒が漏洩した場合、火災等の事故に繋がる可能性がある。
このような冷媒の漏洩による事故を防止するために、従来の空気調和装置では室内機の吹出口等のケーシングの下部に冷媒の漏洩を検出するためのガスセンサを配置し、当該ガスセンサによって検出された冷媒の濃度が予め設定された閾値以上である場合、空気調和装置の筐体内で冷媒の漏洩が発生したことを、音や光でユーザに報知する。
所定の閾値とは、ガスセンサが冷媒漏洩を誤検知することを防止する目的で空気調和装置に設定される。室内空間には、ガスセンサが誤って漏洩冷媒と検知するガスが存在する場合がある(以下、本明細書ではこのガスを「雑ガス」と呼ぶ)。雑ガスは、例えば食品から発生するエチレンガスや、ヘアスプレー等のエアゾール製品に使用される液化石油ガス(LPG)やジメチルエーテル(DME)等が挙げられる。室内空間に存在する雑ガスが空気調和装置の室内機内部に侵入すると、ガスセンサが雑ガスに反応して、冷媒の漏洩が発生していないのにもかかわらず音や光によるユーザへの報知が作動してしまうという問題が生じる。そのため、空気調和装置は空気中の濃度に所定の閾値を設けて、冷媒漏洩を判定している。
運転中は室内ファンを駆動させているので、冷媒漏洩が発生していても室内空気によって漏洩冷媒が希釈されてしまい、ガスセンサでは実際より低い濃度が検出される。その結果、検出された濃度が所定の閾値を下回ってしまい、音や光によるユーザへの報知が作動しないという問題が生じる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、筐体内で発生した冷媒の漏洩を正確に判定することのできる空気調和装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態にかかる空気調和装置は、筐体と、筐体内に設けられ内部に冷媒が流通する熱交換器と、前記熱交換器内を流通する冷媒と熱交換する空気の流れを生成する送風ファンと、筐体内に漏洩した冷媒の濃度を検出するガスセンサと、制御手段と、を備えた空気調和装置であって、前記送風ファンの運転中において、前記ガスセンサの検出値が第1の所定値以上となったら、少なくとも前記送風ファンを停止する漏洩確認制御に移行し、前記ガスセンサの検出値が第1の所定値よりも高い第2の所定値以上となったら、冷媒が漏洩していると判定する。
本発明によれば、筐体内で発生した冷媒の漏洩を正確に判定することができる。
以下に、本願の開示する空気調和装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する空気調和装置が限定されるものではない。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る、空気調和装置の構成を示すブロック図である。
図1は、本発明の一実施形態に係る、空気調和装置の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、本実施形態の空気調和装置1は室外機10と室内機20とを有する。
室外機10は、圧縮機11、四方弁12、室外熱交換器13、室外膨張弁14、室外ファン15および室外機制御ユニット16を有する。
室内機20は、室内熱交換器22、室内ファン23、室内ファン23の制御を行う制御部である室内機制御ユニット25(制御手段)、ガスセンサ24を含む各種のセンサを有する。
室外機10と室内機20は、液管31とガス管32を通じて冷媒の流出入が可能なように互いに接続されている。
そして、この空気調和装置1は、例えばR32などの可燃性冷媒(微燃性冷媒を含む。以下、同じ)が冷媒として採用されている。
上記の圧縮機11、四方弁12、室外熱交換器13、室外膨張弁14、室内熱交換器22、液管31、ガス管32によって冷媒回路が構成される。
圧縮機11は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータで駆動することで運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。
四方弁12は4つのポートa、b、c、dを有する。ポートaは圧縮機11の吐出側と冷媒配管17aで接続される。ポートbは室外熱交換器13の一方の冷媒出入口と冷媒配管17bで接続される。ポートcは圧縮機11の吸入側と冷媒配管17cで接続される。ポートdはガス管32との接続を開閉する閉鎖弁18に冷媒配管17dで接続される。
室外熱交換器13は、冷媒と室外ファン15により室外機10内に取り込まれた外気とを熱交換させるものである。上述したように、室外熱交換器13の一方の冷媒出入口は、四方弁12のポートbに冷媒配管17bで接続され、他方の冷媒出入口は、閉鎖弁19に冷媒配管17eで接続される。冷媒配管17eには室外膨張弁14が設けられる。
室外ファン15(送風ファン)は、図示しないモータによって駆動されることによって、室外機10の内部に外気を取り込む。また、室外ファン15は、室外熱交換器13において冷媒と熱交換した外気を室外機10の外へ放出するための空気の流れを生成する。
室外機制御ユニット16は、圧縮機11の起動、停止及び回転数の制御や、四方弁12の切換制御、室外膨張弁14の開度制御、さらには、室外ファン15の駆動制御などを行う。また、室外機制御ユニット16は、室内機20の室内機制御ユニット25からの各種の運転情報を受信し、この運転情報をもとに室外機10の制御を行うことが可能である。例えば、室外機制御ユニット16は、室内機20の室内機制御ユニット25から、冷媒回路の起動要求や停止要求を受けて、少なくとも、圧縮機11の起動及び停止の制御をすることができる。
次に、室内機20の構成について説明する。室内機20は床に据え付けられた床置き型室内機である。
室内熱交換器22は、冷媒と室内ファン23により室内機20の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させるものである。室内熱交換器22の一方の冷媒出入口は閉鎖弁26に冷媒配管28aで接続される。室内熱交換器22の他方の冷媒出入口は、閉鎖弁27に冷媒配管28bで接続される。閉鎖弁19と閉鎖弁27が液管31で接続され、閉鎖弁18と閉鎖弁26がガス管32で接続されている。
室内熱交換器22は、冷媒と室内ファン23により室内機20の内部に取り込まれた室内空気とを熱交換させるものである。室内熱交換器22の一方の冷媒出入口は閉鎖弁26に冷媒配管28aで接続される。室内熱交換器22の他方の冷媒出入口は、閉鎖弁27に冷媒配管28bで接続される。閉鎖弁19と閉鎖弁27が液管31で接続され、閉鎖弁18と閉鎖弁26がガス管32で接続されている。
室内ファン23(送風ファン)は、図示しないモータによって駆動されることによって、室内機20の内部に外気を取り込む。また、室内ファン23は、室内熱交換器22において冷媒と熱交換した外気を室内機20の外へ放出するための空気の流れを生成する。
ガスセンサ24は、室内機20の筐体内に漏洩した冷媒の濃度を検出するためのセンサであって、室内機20のケーシング203の内部に設けられている。これによって、筐体201内に溜った漏洩冷媒の濃度を検出できる。ガスセンサ24は、検出された冷媒濃度に応じた信号を検出結果として、室内機制御ユニット25(制御手段)に出力する。
室内機制御ユニット25は制御部であって、室内ファン23の駆動制御、さらには室外機10の室外機制御ユニット16に各種の運転情報などを送信する。
図2は、制御部である室内機制御ユニット25の構成を示すブロック図である。
室内機制御ユニット25は、室内機20の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されている。
室内機制御ユニット25は、室内機20の図示しない電装品箱に格納された制御基板に搭載されている。
室内機制御ユニット25は、CPU251と、記憶部252と、通信部253と、センサ入力部254と、室内ファン駆動部255とを有する。
記憶部252は、ROM及びRAMで構成されている。記憶部252には、室内機20の制御プログラムやガスセンサ24を含む各種のセンサからの検出信号に対応した検出値、使用者による空調運転に関する設定情報などを記憶する。
通信部253は、室外機10の室外機制御ユニット16との通信を行うインターフェイスである。この通信は有線であっても無線であってもよい。
センサ入力部254は、室内機20のガスセンサ24をはじめとする各種のセンサが出力した検出信号を取り込む。センサ入力部254は、検出信号をデジタルデータに変換して各センサの検出信号に対応する検出値としてCPU251に出力する。
室内ファン駆動部255は、CPU251からの制御指令に従って室内ファン23の図示しないモータを駆動する。
CPU251は、通信データが通信部253を通じて入力される。通信データは、センサ入力部254を介してガスセンサ24を含む各種センサにより得られた検出値や、室外機10から送信される室外機10の制御内容を含む。CPU251には、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した運転条件(設定温度や風量等)を含んだ信号が入力される。CPU251は、これら入力された各種情報に基づいて、室内ファン23の駆動制御や後述する図示しない警報手段の制御などを行う。また、CPU251は、入力した各種情報に基づいた運転指示内容を含んだ信号を通信部253を介して室外機10に送信する。
なお、室内機制御ユニット25は、図示しない蓄電池によってバックアップされている。そのため、空気調和装置1の運転停止時(電源スイッチオフ時)であっても、ガスセンサ24による冷媒濃度の検出、警報手段の制御を行うことができる。
その他、室内機20には、図示しない警報手段が設けられている。警報手段は冷媒の漏洩などの異常発生時に警報を発するものである。この警報器は、視覚および聴覚を通してユーザに異常発生を知らせるために、LED(発光ダイオード)からなるランプ(図示しない前面パネルを通してユーザに見えるようになっている。)とブザーとを備える。
[床置き型の室内機の構成]
図3は、本実施形態の空気調和装置1の室内機20を前面パネルを省略して前方から見た正面図である。
図4は図3の室内機20の内部構成を示す右側面断面図である。
図3は、本実施形態の空気調和装置1の室内機20を前面パネルを省略して前方から見た正面図である。
図4は図3の室内機20の内部構成を示す右側面断面図である。
この室内機20は床置き型の室内機である。この室内機20は筐体201を有する。筐体201は、ベース202と、ケーシング203とで構成される。ケーシング203は、前述した室内熱交換器22や室内ファン23等を、前面、背面、左側面、右側面及び天井面の5面から覆う直方体形状の部材である。筐体201内には、室内熱交換器22、室内ファン23、室内機制御ユニット25の基板などを収納した電装品箱256などが収容されている。
ケーシング203の前面パネル204の、室内熱交換器22に対向する部位には、外部から室内機20の内部に空気を取り込む吸入口205が設けられている。また、前面パネル204の下部には、室内機20の内部から空気を吐き出すための吐出口206が設けられている。また、吐出口206には、吐き出した空気の方向の制御、及び、吐出口206の開閉を行う風向板208(開閉手段)が設けられている。
室内熱交換器22の背面側には室内ファン23が配置されている。この室内ファン23が図示しないモータに駆動されることによって、前面パネル204の吸入口205を通じて外部から室内機20の内部に空気が吸い込まれる。室内機20の内部に吸い込まれた空気は、室内熱交換器22を通過する際に冷媒と熱交換する。その後、空気は、室内ファン23とケーシング203の背面板207の内側面との間の隙間を通って下方へ流れる。その後、空気は、前面パネル204の吐出口206を通じて外部に吐き出される。
また、この室内機20には、冷媒の濃度を検出するためのガスセンサ24が、例えば、筐体201(ケーシング203)の内部に配置されている。
空気調和装置1は、冷媒漏洩対策として、室内機20内にガスセンサ24を備えている。ガスセンサ24によって検出されたガスの濃度が予め設定された閾値C0以上である場合、室内機制御ユニット25のCPU251は空気調和装置1の筐体201内で冷媒が漏洩したと判定する。CPU251が冷媒が漏洩したと判定したら、CPU251は警報手段でユーザに報知する等の制御を行う。このとき、所定の閾値C0とは、CPU251がガスセンサ24が冷媒が漏洩したと誤検知することを防止する目的で設定され、筐体201内で冷媒の漏洩が発生していると判断できる濃度が設定される(例えば、冷媒のLFLの1/4となる濃度)。室内空間には、食品から発生する微量なガス等、ガスセンサ24が誤って漏洩冷媒と判定してしまう雑ガスが存在する場合がある。そのため、空気調和装置1は筐体201内における空気中の濃度に所定の閾値C0を設けており、検出値が所定の閾値C0未満の場合は雑ガスによるものだと判断することで、冷媒と雑ガスとを判別している。一方、空調運転中は室内ファン23が動作しているため、冷媒の漏洩が発生しても室内空気によって漏洩冷媒が希釈されてしまう。図6は、室内ファン23が動作している場合とそうでない場合とにおいて、筐体201内で冷媒の漏洩が発生したときの検出値の時間的変化を示す。図6に示すように、室内ファン23が動作していない場合のガスセンサ24の検出値(破線)と比較して、室内ファン23が動作している場合のガスセンサ24の検出値(実線)は低い。その結果、検出された濃度が所定の閾値C0以上とならず、警報手段でユーザに報知する等の制御が実施されないという問題が生じる。
そこで、本実施例は、一時的に筐体201の内部と外部との空気の出入りが無い状態を作り出す。これによって、空気調和装置1は冷媒の漏洩が発生した場合に室内空気によって漏洩冷媒が希釈されることなく漏洩冷媒の濃度を検出することができる。
[ガスセンサ24の検出値に基づく冷媒漏洩の判定制御]
次に、実施例の空気調和装置1の特徴的な制御について説明する。図5は、実施例の空気調和装置の制御フローチャートである。尚、図5に示すフローチャートでは、STは処理のステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。また、図5では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、使用者の指示した設定温度や風量などの運転条件に対応した制御、等といった一般的な処理については説明を省略する。
次に、実施例の空気調和装置1の特徴的な制御について説明する。図5は、実施例の空気調和装置の制御フローチャートである。尚、図5に示すフローチャートでは、STは処理のステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。また、図5では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、使用者の指示した設定温度や風量などの運転条件に対応した制御、等といった一般的な処理については説明を省略する。
図5のフローチャートによる処理は、室内ファン23の動作が伴う運転中に行われる。まず、室内機制御ユニットのCPU251は、ガスセンサ24が検出したガス濃度Cが第1の所定値C1以上であるか否かを判定する(ST101)。
第1の所定値C1は、室内ファン23が図示しないモータによって駆動されていない状態において、冷媒漏洩が発生しているか否かを判定する際の閾値である第2の所定値C2よりも低い濃度である。室内ファン23を駆動させていない状態と比べて低い濃度を第1の所定値に設定することで、空気調和装置1の制御が、室内ファン23によって筐体内の漏洩冷媒が希釈されていても後述する冷媒漏洩の発生を確認する制御(漏洩確認制御)に移行し易くなる。
ガスセンサ24が検出したガス濃度Cが第1の所定値C1以上だった場合(ST101−YES)、CPU251は、タイマtの計時を開始させる(ST102)。その後、CPU251は、室内ファン23の動作を停止させる(ST103)。その後、CPU251は、漏洩確認制御に移行する。
漏洩確認制御では、室内ファン23の動作を停止させているので、室内機20の筐体201の内部と外部との空気の出入りが無い状態となる。そのため、もし室内機20の筐体201内で冷媒が漏洩した場合、漏洩した冷媒は筐体201の外部の室内空気によって希釈されることなくガスセンサ24によって検出される。よって、筐体201の外部の室内空気の影響を受けることなく、室内機20の筐体201内で生じた冷媒の漏洩を正確に判定することができる。更に、漏洩確認制御では、吐出口206の開閉手段(風向板208)を閉じることで、筐体201内の送風路(吸入口205と吐出口206を結ぶ経路)を遮断することができるので、更に筐体201の外部の室内空気の影響を抑えることができる。なお、ガスセンサ24が検出したガス濃度Cが第1の所定値C1未満だった場合(ST101−NO)、再度ステップST101の判定を行う。
ステップST103の制御を終えたCPU251は、ガスセンサ24が検出したガス濃度Cが第2の所定値C2以上であるか否かを判定する(ST104)。上述したように、第2の所定値C2は室内ファン23を図示しないモータに駆動されていない状態において、冷媒漏洩が発生しているか否かを判定する際の閾値である。ステップST103で室内ファン23の動作を停止させているため、ステップST103の判定時は室内機20の筐体201の内部と外部との空気の出入りが無い状態 となっている。そのため、第2の所定値C2は筐体201の外部の室内空気の影響を加味しない値で良い。例えば、冷媒の可燃濃度範囲の下限(LFL)となる値や、LFLの1/4の濃度である。
ガスセンサ24が検出したガス濃度Cが第2の所定値C2以上である場合(ST104−YES)、CPU251は漏洩検知後制御を行う(ST106)。漏洩検知後制御では、例えば、冷媒の漏洩が発生したことをユーザに知らせるため、音や光を発する図示しない警報手段を動作させる。また、筐体201内に漏洩した冷媒が筐体201の外部である室内空間へ流出することが考えられる。そのため、室内空間における冷媒の濃度が可燃濃度範囲となる領域が発生するのを防ぐことを目的として、吐出口206の開閉手段(風向板208)を開けて、室内ファン23を動作させて室内空間に流出した冷媒を撹拌する運転 を行っても良い。また、室外機10から室内機への冷媒の流通を遮断するため、閉鎖弁26、27を閉じる制御を行っても良い。これによって、室内機20の筐体201内及び室内空間へ漏洩する冷媒量を最低限に抑えることができる。
ガスセンサ24が検出したガス濃度Cが第2の所定値C2未満である場合(ST104−NO)、CPU251は、空気調和装置1の制御をステップST105に移行してタイマtが所定時間taを計時したか否かを判定する。所定時間taは、漏洩確認制御を行う時間である。すなわち、室内ファン23の動作を停止させて室内機20の筐体201内で空気の対流が無い状態を維持する時間である。そのため、少なくともCPU251が室内ファン23の動作を停止する指令を出してから、室内ファン23の回転が実際に停止するまでの時間(約5秒)よりも長い時間を所定時間taに設定する必要がある。一方、漏洩確認制御中は室内ファン23の動作を停止して空調運転を中断することになる。そのため、あまりに長い時間を設定するとユーザの不快感を与えてしまう。よって、所定時間taは最大でも3分程度が好ましい。
タイマtの計時時間が所定時間taを経過していたら(ST105−YES )、CPU251は室内ファン23の動作を再開させて(ST107)、その後ST101の判定に戻る。タイマtの計時時間が所定時間taを経過していなかったら(ST105−NO)、ステップST104の判定に戻る。
以上のように、本実施形態の空気調和装置1は、筐体201と、筐体201内に設けられ内部に冷媒が流通する室内熱交換器22と、室内熱交換器22内を流通する冷媒と熱交換する空気の流れを生成する室内ファン23と、筐体201内に漏洩した冷媒の濃度を検出するガスセンサ24と、制御手段(室内機制御ユニット25)と、を備えた室内機20を有し、室内ファン23の運転中において、ガスセンサ24の検出値が第1の所定値C1以上となったら、少なくとも室内ファン23を停止する漏洩確認制御に移行し、ガスセンサ24の検出値が第1の所定値C1よりも高い第2の所定値C2以上となったら、冷媒が漏洩していると判定する。これにより、室内ファン23によって漏洩冷媒が希釈されていても正確に室内機20の筐体201内で冷媒の漏洩が生じたことを判断できる。
なお、可燃性冷媒は、R32の他、R32を70重量パーセント以上含む混合冷媒、またはプロパン若しくはプロパンを含む混合冷媒であってもよい。
また、本実施例では、ガスセンサ24を室内機20の筐体201内に設けたが、室外機10にガスセンサを設けても良い。その場合、内部に冷媒が流通する室外熱交換器13と、室外熱交換器13内を流通する冷媒と熱交換する空気の流れを生成する室外ファン15と、空気中に漏洩した冷媒の濃度を検出するガスセンサ24と、制御手段(室外機制御ユニット16)と、を備えた室外機10を有し、室外ファン15の運転中において、ガスセンサ24の検出値が第1の所定値C1以上となったら、少なくとも室外ファン15を停止する漏洩確認制御に移行し、ガスセンサ24の検出値が第1の所定値C1よりも高い第2の所定値C2以上となったら、冷媒が漏洩していると判定する。これにより、室外ファン15の動作中であっても正確に室外機10内で冷媒の漏洩が生じたことを判断できる。
1…空気調和装置
10…室外機
11…圧縮機
12…四方弁
13…室外熱交換器
14…室外膨張弁
15…室外ファン
16…室外機制御ユニット
17a…冷媒配管
17b…冷媒配管
17c…冷媒配管
17d…冷媒配管
17e…冷媒配管
18…閉鎖弁
19…閉鎖弁
20…室内機
22…室内熱交換器
23…室内ファン
24…ガスセンサ
25…室内機制御ユニット
26…閉鎖弁
27…閉鎖弁
28a…冷媒配管
28b…冷媒配管
31…液管
32…ガス管
201…筐体
202…ベース
203…ケーシング
204…前面パネル
205…吸入口
206…吐出口
207…背面板
208…風向板
252…記憶部
253…通信部
254…センサ入力部
255…室内ファン駆動部
256…電装品箱
10…室外機
11…圧縮機
12…四方弁
13…室外熱交換器
14…室外膨張弁
15…室外ファン
16…室外機制御ユニット
17a…冷媒配管
17b…冷媒配管
17c…冷媒配管
17d…冷媒配管
17e…冷媒配管
18…閉鎖弁
19…閉鎖弁
20…室内機
22…室内熱交換器
23…室内ファン
24…ガスセンサ
25…室内機制御ユニット
26…閉鎖弁
27…閉鎖弁
28a…冷媒配管
28b…冷媒配管
31…液管
32…ガス管
201…筐体
202…ベース
203…ケーシング
204…前面パネル
205…吸入口
206…吐出口
207…背面板
208…風向板
252…記憶部
253…通信部
254…センサ入力部
255…室内ファン駆動部
256…電装品箱
Claims (1)
- 筐体と、
前記筐体内に設けられ内部に冷媒が流通する熱交換器と、
前記熱交換器内を流通する冷媒と熱交換する空気の流れを生成する送風ファンと、
筐体内に漏洩した冷媒の濃度を検出するガスセンサと、
制御手段と、
を備えた空気調和装置であって、
前記送風ファンの運転中において、
前記ガスセンサの検出値が第1の所定値以上となったら、少なくとも前記送風ファンを停止する漏洩確認制御に移行し、
前記ガスセンサの検出値が第1の所定値よりも高い第2の所定値以上となったら、冷媒が漏洩していると判定する、
空気調和装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017175847A JP2019052785A (ja) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | 空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017175847A JP2019052785A (ja) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | 空気調和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019052785A true JP2019052785A (ja) | 2019-04-04 |
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ID=66014553
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017175847A Pending JP2019052785A (ja) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | 空気調和装置 |
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---|---|
JP (1) | JP2019052785A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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