JP2011127849A - 遮蔽板並びに空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】運転停止時に、空気よりも比重の大きい可燃性冷媒が室内機から漏洩した場合に、室内機下方への急激な漏出を抑制し、室内機下方の、特に床面付近の冷媒濃度が過度に高くなることを防止する遮蔽板並びにこの遮蔽板を備えた空気調和システムを提供する。
【解決手段】遮蔽板５は空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機の室内機１を上より見た投影面と略同形且つ略同サイズの板で構成される。この板はその上下面を貫通する複数の穴を有する。また、遮蔽板５は室内機１の下方に設けられ、室内機１から漏洩して流れ落ちる冷媒を一旦受け止め、受け止めた面で漏洩した冷媒を拡散し、穴を通って流れ落ちる。一方、流れ落ち切らなかった冷媒は上記受け止めた面の四方から流れ落ちる。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内機から可燃性冷媒が漏洩した場合に、室内に冷媒を拡散させ、冷媒濃度を下げる遮蔽板並びにこの遮蔽板を備えた空気調和システムに関するものである。

オゾン層破壊や地球温暖化に及ぼす影響を考慮して、空気調和機に用いられる冷媒として自然冷媒が期待されている。自然冷媒として、例えばプロパンやイソブタン等の炭化水素系冷媒が挙げられるが、これらはいずれも可燃性を有し、かつ比重がプロパンは１．８０、イソブタンは２．３７と空気よりも大きいために、冷媒が漏洩した場合、漏洩速度や部屋の大きさによっては床面付近に滞留して可燃領域を形成し、万一、着火源に遭遇すると燃焼を起こす危険性がある。これに対する安全対策として以下のような技術が開示されている。
例えば、室内機に設けたセンサーにより冷媒の漏洩を検知すると、室内ファンを回して室内機内部の排気を行うための、ダンパ付き排気口から排出していた（例えば、特許文献１及び特許文献２）。あるいはセンサーにより冷媒の漏洩を検出すると、室外側の冷凍サイクル経路中に設けた冷媒排出部から冷媒を外部排気していた（例えば、特許文献３）。

特許第３２９１４０７号公報（第３頁、図３Ａ） 特開平９−３１８２０８号公報（第４頁〜第５頁、図３） 特許第３７７５９２０号公報（第３頁〜第５頁、図１〜図４）

特許文献１〜３に記載の従来技術は、いずれも冷媒の漏洩をセンサーによって検出した後に、室外に排気するものであり、センサーで高感度に検出可能という条件を満足することが前提である。しかしながら、冷媒が漏洩する部位や方向を予め特定することができないため、漏洩した冷媒をセンサーによって高感度で検出することは困難である。したがって冷媒漏洩を検出するまでに時間を要し、その間に高濃度になってしまうという問題があった。
また、検出しやすくするためにセンサーを増やせば、その分コスト高とならざるを得なかった。
さらに、運転停止時もセンサーを常時稼動させる必要があるが、空気調和機の休止期間中に停電事故などが発生すると、そのまま空気調和機の電源が入らず、センサーが稼動しないまま長期間放置されることも予想された。センサーを常時稼動させれば、その分、消費電力量が増えるという問題もあった。

本発明は係る課題を解決するためになされたもので、空気よりも比重の大きいプロパンやイソブタン等の可燃性冷媒を用いた空気調和機において、運転停止時に室内機から可燃性冷媒が漏洩した場合に、室内機下方への急激な漏出を抑制し、室内機下方の、特に床面付近の冷媒濃度が過度に高くなることを防止する遮蔽板並びにこの遮蔽板を備えた空気調和システムを提供することを目的とする。
また運転停止時に電力を消費することなく、センサーを用いず、比較的簡単な構成で安全性を確保できる遮蔽板並びに空気調和システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成する為に、本発明に係る遮蔽板は、空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機の室内機を上より見た投影面と略同形且つ略同サイズの板で構成され、室内機の下方に設けられ、室内機から漏出して流れ落ちる冷媒をいったん受け止め、受け止めた面で漏洩した冷媒を拡散するものである。

以上のように、本発明に係る遮蔽板は、空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機の室内機を上より見た投影面と略同形且つ略同サイズの板で構成され、室内機の下方に設けられ、室内機から漏出して流れ落ちる冷媒をいったん受け止め、受け止めた面で漏洩した冷媒を拡散するので、室内機から可燃性冷媒が漏洩した場合に、室内機下方の冷媒濃度が過度に高くなることを未然に防止して、着火源と遭遇した場合でも発火の危険性を低減することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和システムの運転時の状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態１における空気調和機の運転停止時の状態を示す模式図である。 冷媒の漏出速度の大小による、床面からの高さと冷媒濃度の相関の違いを示した図である。 本発明の実施の形態２における空気調和機の、遮蔽板の構造を示す図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における空気調和システムの運転時の状態を示す模式図である。
図１において、室内機本体１には室内空気を取り込むための吸込口３が設けられ、前記吸込口３の内側に熱交換器４が配設されている。前記熱交換器４の下流にはファン１０が配設され、前記ファン１０の回転により吸い込まれた室内空気は前記熱交換器４によって熱交換を行った後、ファン１０及び風路１１を通って吹出口２から室内へ供給される。室内機の下部には、運転時に吹出気流を妨げないように非展開形態で遮蔽板５が取り付けられている。これを実現するために、室内機１の下部に長手方向が鉛直の吊り下げ用棒状体５１を取り付け、さらに遮蔽板５を２つに分割して得られる分割板５２を折り畳んだ状態の角度０度から前記２枚の分割板を展開した状態の角度１８０度まで回転可能に軸支する回転軸５３を水平に設け、この回転軸５３のほぼ中央を棒状体５１の他端と接続する。
なお、室内機１の下部に係止部（図示せず）を設け、さらに一端が室内機１の係止部に着脱可能に係合する係合部（図示せず）を設けた吊り下げ用棒状体５１と、一端が遮蔽板５の上面の四隅の１つに接続され、他端が吊り下げ用棒状体５１の他端に接続される４本のチェーンを設けるように構成しても良い。
図中、６は運転時の空気の流れを示す。

図２は本発明の実施の形態１における空気調和機の運転停止時の状態を示す模式図である。
図２において、前記遮蔽板５は、前記室内機本体１を上方から見たときの投影面積にほぼ等しい面積に、またはそれより若干広く展開されている。前記遮蔽板５には、上下面を貫通する複数の穴７が穿たれている。図中、８は冷媒が漏洩した場合の、漏洩冷媒の流れを示す。

一般に、比重が空気よりも重い冷媒が流れ落ちるとき、流れの中心側は、周囲も同じ冷媒が同じように流れ落ちるため、抵抗なく流れ落ちることで、いわゆる層流となる。これに対して、流れの外側は、空気中を浮遊する塵埃、空気を構成する窒素分子や酸素分子などにより抵抗を受けるため、いわゆる乱流となり、冷媒は周囲に拡散しながら落ちていく。これにより、冷媒の流れの中心側も周囲の乱流により次第に抵抗を受けるようになるため、層流自体も次第に細くなっていく。この細くなる度合いは冷媒の流下速度により変化する。
図３は、冷媒の漏出速度の大小による、床面からの高さと冷媒濃度の相関の違いを示した図であり、実線は冷媒速度が大きい場合のグラフを表しており、破線は冷媒速度が小さい場合のグラフを表している。ここで漏出速度が大きい場合の最大濃度をＡ％、漏出速度が小さい場合の最大濃度をＢ％、燃焼下限濃度をＣ％とする。
図３において、冷媒の漏出速度が大きい場合は、冷媒が早く流れ落ちるため、床面付近の濃度が高く、床面から上方に離れるにしたがって急激に濃度は低くなる。一方、漏出速度が小さい場合は、冷媒は自然対流によって室内に拡散しながら流れ落ちるため、高さ方向の濃度差は小さくなり、全漏出量が同じでも漏出速度が小さい方が最大濃度は小さく、燃焼の危険性も小さい。すなわち漏出速度が大きい場合、床面からの高さＨ以下ではＡ＞Ｃなので万一、着火源に遭遇すると燃焼してしまうが、漏出速度が小さい場合、高さ方向の全領域でＢ＜Ｃなので、たとえ着火源があっても燃焼しないことになる。

次に、本実施の形態による動作について説明する。
本実施の形態において、運転時にはファン回転により吸込口から吸い込まれた空気は熱交換器によって熱交換が行われ、ファン及び風路を通って吹出口から室内に供給される。
また、運転停止時には遮蔽板が展開され、万一、熱交換器の配管が損傷して冷媒が漏洩した場合、空気より比重の大きい冷媒は室内機の吹出口のすきまから室内機の下方に漏出して流れ落ちていくが、いったん直下の遮蔽板５で受け止められる。ここで、遮蔽板の展開時の面積は室内機本体を上方から見たときの投影面積にほぼ等しいため、室内機のどの部位から漏出した場合でも冷媒は確実に遮蔽板の上面で受け止められ、そのまま床面に向かって流れ落ちることはない。その後、冷媒は遮蔽板の上面で拡散しながら、穴を通って遮蔽板の下方に流れ落ち、また穴から流れ落ち切らない分は、遮蔽板の四辺から流れ落ちる。

以上のように、本実施の形態による空気調和機では、運転停止時には室内機の下方に設置された遮蔽板が展開されるため、冷媒が室内機から漏出した場合でも、そのまま床面に流れ落ちることはなく、いったん遮蔽板で受け止め、遮蔽板の上面で拡散させながら、穴を通って遮蔽板の下方に流れ落ち、また穴から流れ落ち切らない分は、遮蔽板の四辺から流れ落ちるため、その間に自然対流によって室内へ徐々に拡散していく。その結果、遮蔽板より下方の領域における、冷媒の漏出速度を落していることになるため、図３にて説明したとおり、室内機から漏出する冷媒の量は同じでも、遮蔽板から下方における最大濃度を小さくすることができ、燃焼の危険性を小さくすることができる。また運転停止時に電力を消費することなく、センサーを用いず、比較的簡単な構成で、室内への冷媒漏洩に対する安全性を確保することができる。
なお本実施の形態では、遮蔽板は室内機本体の下部に取り付けられた展開構造としたが、運転時の吹出気流を妨げない範囲であれば、必ずしも展開構造とする必要はなく、一枚板構造でよい。あるいは室内機本体とは別体として、室内機下方に壁面に直接取り付けてもよい。これらによれば、非常に簡単な構造でかつ低コストで安全性を確保できる。

なお、前記吊り下げ用棒状体５１に、室内機１のリモートコントローラー（以下、リモコンと略記する）を収納し、底部に貫通穴が形成されたリモコン収納部を設け、貫通穴を貫通して設けられ、前記リモコンが前記リモコン収納部に収納されていないとき、所定の位置に安定し、前記リモコンが前記リモコン収納部に収納されたとき、前記リモコンの重力により下方に下がり、前記固定部材に当接することで固定を解除する固定解除機構を設けるように構成しても良い。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２における空気調和機の遮蔽板の構造を示す図である。
図４において、遮蔽板は上下に重なる上板１１ａと下板１１ｂと、前記上板１１ａと下板１１ｂとを所定の間隔（隙間）に保持する間隔保持部材１４とから構成され、各板にはそれぞれ上下面を貫通する複数の穴１２ａ及び１２ｂを備えており、かつ上板と下板の穴位置は互いにずれている。図中、１３は冷媒が漏洩した場合の、漏洩冷媒の流れを示す。
この場合、上板１１ａの複数の穴はほぼ均一になるように開けられ、下板１１ｂの複数の穴もほぼ均一になるように開けられ、上板１１ａと下板１１ｂを重ねたときに、双方の穴の位置が千鳥状にずれているときに拡散効率が最大になる。

次に本実施の形態による動作について説明する。
本実施の形態において、運転時にはファン回転により吸込口から吸い込まれた空気は熱交換器によって熱交換が行われ、ファン及び風路を通って吹出口から室内に供給される。
また運転停止時には遮蔽板が展開され、万一、熱交換器の配管が損傷して冷媒が漏洩した場合、空気より比重の大きい冷媒は室内機の吹出口のすきまから室内機の下方に漏出して流れ落ちていき、一旦遮蔽板で受け止められる。ここで、遮蔽板の展開時の面積は室内機本体を上方から見たときの投影面積にほぼ等しいため、室内機のどの部位から漏出した場合でも冷媒は確実に遮蔽板１１の上板１１ａの上面で受け止められ、そのまま床面に向かって流れ落ちることはない。その後、冷媒は遮蔽板１１の上板１１ａの上面で拡散しながら、上板１１ａの穴を通って上板１１ａと下板１１ｂとの隙間に流れ込む。また、隙間に流れ落ち切らない分は上板１１ａの四辺から拡散しながら流れ落ちる。ここで、上板１１ａの穴と下板１１ｂの穴がずれているので、上板１１ａと下板１１ｂとの隙間に流れ込んだ冷媒は、下板１１ｂの上面で受け止められ、この下板１１ｂの上面で拡散しながらさらに下板の穴を通って遮蔽板の下方に流れ落ちる。また穴から流れ落ち切らない分は、上板と下板の隙間の四辺から拡散しながら流れ落ちる。

以上のように、本実施の形態による空気調和機では、遮蔽板は上下に重なる上板と下板と、前記上板と下板との隙間から構成され、各板にはそれぞれ上下面を貫通する複数の穴を備えており、かつ上板と下板の穴位置は互いにずれているため、室内機から漏出した冷媒は遮蔽板で受け止められ、遮蔽板の上面で拡散しながら、上板の穴を通って上板と下板との隙間に流れ込み、隙間内を面状に広がりながら下板の穴を通って遮蔽板の下方に流れ落ちる。また穴から流れ落ち切らない分は、上板の四辺あるいは上板と下板の隙間の四辺から流れ落ちる。なお上板と下板の穴位置は互いにずれているため、冷媒が遮蔽板構造内に滞留している時間を長くすることができる。これにより遮蔽板から下方に漏洩する速度は小さくなるため、実施の形態１に比べてさらに室内の冷媒の最大濃度を小さく、燃焼の危険性を小さくすることができる。

なお、上記の例では、上板と下板の２段で構成する場合について説明したが、２段に限る必要はなく、３段以上でも良い。この場合にはさらに滞留時間が長くなるので、拡散効果が向上する。
また、前記遮蔽板５を支持する折りたたみ可能な台座を設けるようにしても良い。これにより使用時には台座を展開して、遮蔽板５を支持し、不使用時には、折りたたんで邪魔に成らないようにすることが簡単になる。

１ 室内機本体、２ 吹出口、３ 吸込口、４ 熱交換器、５ 遮蔽板、６ 空気の流れ、７ 穴、８ 漏洩した冷媒の流れ、９ 壁面、１０ ファン、１１ 遮蔽板、１１ａ 上板、１１ｂ 下板、１２ａ 上穴、１２ｂ 下穴、１３ 漏洩した冷媒の流れ、１４ 間隔保持部材、５１ 吊り下げ用棒状体、５２ 分割板、５３ 回転軸。

Claims (10)

1. 空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機の室内機を上より見た投影面と略同形且つ略同サイズの板で構成され、前記室内機の下方に設けられ、前記室内機から漏出して流れ落ちる冷媒をいったん受け止め、受け止めた面で前記漏洩した冷媒を拡散することを特徴とする遮蔽板。
2. 前記板は、その上下面を貫通する複数の穴を有することを特徴とする請求項１に記載の遮蔽板。
3. ２枚に分割された分割板と、この２枚の分割板を折り畳んだ状態の角度０度から前記２枚の分割板を展開した状態の角度１８０度まで回転可能に軸支する回転軸と、前記２枚の分割板を折り畳んだ状態を固定する固定部材と、を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遮蔽板。
4. 空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機の室内機を上より見た投影面と略同形且つ略同サイズで、上下面を貫通する複数の穴を有する第１の板と、
   前記第１の遮蔽板と略同形で略同サイズで、上下面を貫通する複数の穴を有する第２の板と、
   前記第１の板と前記第２の板を所定の間隔で上下に重ねる少なくとも１つの間隔保持部材と、を備え、前記間隔保持部材によって前記第１の板と前記第２の板が所定の間隔で上下に重ねられたとき、前記第１の板の穴の位置と前記第２の板の穴の位置がずれることを特徴とする請求項１に記載の遮蔽板。
5. 前記第１の板の穴の位置と前記第２の板の穴の位置は千鳥状にずれることを特徴とする請求項４に記載の遮蔽板。
6. 空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた室内機と、
   一端が室内機の下部に取り付けられた長手方向が鉛直の吊り下げ用棒状体と、
   請求項３に記載の遮蔽板と、を備え、
   前記を回転軸水平に設け、この回転軸のほぼ中央を前記吊り下げ用棒状体の他端と接続することを特徴とする空気調和システム。
7. 空気よりも比重の大きい可燃性冷媒を用いた空気調和機の室内機と、
   請求項１〜５のいずれかに記載の遮蔽板と、を備えたことを特徴とする空気調和システム。
8. 前記室内機は、本体の下部に係止部を備え、
   一端が前記室内機の係止部に着脱可能に係合する係合部を備えた吊り下げ用棒状体と、
   一端が前記遮蔽板の上面の四隅の１つに接続され、他端が前記吊り下げ用棒状体の他端に接続される４本のチェーンと、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の空気調和システム。
9. 前記吊り下げ用棒状体は、前記室内機のリモートコントローラー（以下、リモコンと略記する）を収納し、底部に貫通穴が形成されたリモコン収納部と、
   前記貫通穴を貫通して設けられ、前記リモコンが前記リモコン収納部に収納されていないとき、所定の位置に安定し、前記リモコンが前記リモコン収納部に収納されたとき、前記リモコンの重力により下方に下がり、前記固定部材に当接することで固定を解除する固定解除機構と、を備えたことを特徴とする請求項６または請求項８に記載の空気調和システム。
10. 前記遮蔽板を支持する折りたたみ可能な台座を備えたことを特徴とする請求項７に記載の空気調和システム。

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