JP2020106250A - 燃焼式暖房機及び空調システム - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼式暖房機の保安性を向上させる。【解決手段】燃焼式暖房機3は、火炎によって熱を生じさせる。燃焼式暖房機3は、可燃性冷媒が封入された冷媒回路20に隣接して配置される。燃焼式暖房機3は、燃焼部53と、有孔体60と、を備える。燃焼部53においては、火炎が生じる。有孔体60は、燃焼部53又は燃焼部53の周囲を覆う。有孔体60は、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する燃焼空間54b、及び/又は、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材(54a、561等)の少なくとも一部を覆う。有孔体60には、複数の孔65が形成される。孔65の直径d1は、可燃性冷媒の消炎直径d以下である。【選択図】図9
Description
本開示は、燃焼式暖房機又は空調システムに関する。
従来、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機がある。
燃焼式暖房機の保安性を向上させる。
第1観点に係る燃焼式暖房機は、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機である。燃焼式暖房機は、冷媒回路に隣接して配置される。冷媒回路には、可燃性冷媒が封入される。燃焼式暖房機は、燃焼部と、有孔体と、を備える。燃焼部においては、火炎が生じる。有孔体は、燃焼部又は燃焼部の周囲を覆う。有孔体は、冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び/又は、冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部を覆う。有孔体には、複数の孔が形成される。孔の直径は、可燃性冷媒の消炎直径以下である。
ここでの「冷媒回路に隣接して配置され」ることは、冷媒回路からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が燃焼式暖房機に流入する若しくは接する程度に、燃焼式暖房機が冷媒回路に近接して配置されることである。例えば、「冷媒回路に隣接して配置され」ることには、一のケーシング内において燃焼式暖房機が冷媒回路の少なくとも一部とともに収容されること、又は異なるケーシングに収容される冷媒回路の周囲に燃焼式暖房機が配置されることが含まれる。
ここでの「燃焼部」は、火炎を生じさせる部分、火炎が生じる空間を形成する部分、及び火炎が伝播する空間を形成する部分の少なくともいずれかである。
ここでの「燃焼部の周囲」は、燃焼部の近傍であって、火炎が生じる空間、火炎に接する部分、及び燃焼部で生じた熱の影響を直接的若しくは間接的に受けることによって可燃性冷媒が発火する程度に高温となる部分若しくは空間、の少なくともいずれかである。
ここでの「可燃性冷媒」には、米国のASHRAE34 Designation and safety classification of refrigerantの規格又はISO817 Refrigerants- Designation and safety classificationの規格でClass3(強燃性)、Class2(弱燃性)、Subclass2L(微燃性)に該当する冷媒を含む。
ここでの「消炎直径」は、可燃性冷媒が燃焼することで生じた火炎の通過を抑制する孔の直径である。例えば、消炎直径は、燃焼部又は燃焼部の周囲の火炎又は熱等によって可燃性冷媒に着火した場合に生じる火炎の伝播を抑制する程度の、孔の直径である。
第2観点に係る燃焼式暖房機は、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機である。燃焼式暖房機は、冷媒回路に隣接して配置される。冷媒回路には、可燃性冷媒が封入される。燃焼式暖房機は、燃焼部と、流路形成部材と、を備える。燃焼部においては、火炎が生じる。流路形成部材は、燃焼部を通過したガスが流れる流路、を形成する。燃焼部、燃焼部の周囲、及び流路形成部材の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速は、少なくとも可燃性冷媒の燃焼速度よりも速い。
ここでの「冷媒回路に隣接して配置され」ることは、冷媒回路からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が燃焼式暖房機に流入する若しくは接する程度に、燃焼式暖房機が冷媒回路に近接して配置されることである。例えば、「冷媒回路に隣接して配置され」ることには、一のケーシング内において燃焼式暖房機が冷媒回路の少なくとも一部とともに収容されること、又は異なるケーシングに収容される冷媒回路の周囲に燃焼式暖房機が配置されることが含まれる。
ここでの「燃焼部」は、火炎を生じさせる部分、火炎が生じる空間を形成する部分、及び火炎が伝播する空間を形成する部分の少なくともいずれかである。
ここでの「燃焼部の周囲」は、燃焼部の近傍であって、火炎が生じる空間、火炎に接する部分、及び燃焼部で生じた熱の影響を直接的若しくは間接的に受けることによって可燃性冷媒が発火する程度に高温となる部分若しくは空間、の少なくともいずれかである。
ここでの「可燃性冷媒」には、米国のASHRAE34 Designation and safety classification of refrigerantの規格又はISO817 Refrigerants- Designation and safety classificationの規格でClass3(強燃性)、Class2(弱燃性)、Subclass2L(微燃性)に該当する冷媒を含む。
ここでの「ガス」は、燃料ガス、燃料ガスと混合される空気、燃料ガスと空気との混合ガス、混合ガスの燃焼によって生じる燃焼ガスの、少なくともいずれかである。
「ガス」の流速が、燃焼部において生じた火炎伝搬の方向と180度反対方向において、少なくとも可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きい。
第3観点に係る燃焼式暖房機は、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機である。燃焼式暖房機は、冷媒回路に隣接して配置される。冷媒回路には、可燃性冷媒が封入される。燃焼式暖房機は、燃焼部と、断熱材と、を備える。燃焼部においては、火炎が生じる。断熱材は、燃焼部又は燃焼部の周囲に配置され冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆う。
ここでの「冷媒回路に隣接して配置され」ることは、冷媒回路からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が燃焼式暖房機に流入する若しくは接する程度に、燃焼式暖房機が冷媒回路に近接して配置されることである。例えば、「冷媒回路に隣接して配置され」ることには、一のケーシング内において燃焼式暖房機が冷媒回路の少なくとも一部とともに収容されること、又は異なるケーシングに収容される冷媒回路の周囲に燃焼式暖房機が配置されることが含まれる。
ここでの「燃焼部」は、火炎を生じさせる部分、火炎が生じる空間を形成する部分、及び火炎が伝播する空間を形成する部分の少なくともいずれかである。
ここでの「燃焼部の周囲」は、燃焼部の近傍であって、火炎が生じる空間、火炎に接する部分、及び燃焼部で生じた熱の影響を直接的若しくは間接的に受けることによって可燃性冷媒が発火する程度に高温となる部分若しくは空間、の少なくともいずれかである。
ここでの「可燃性冷媒」には、米国のASHRAE34 Designation and safety classification of refrigerantの規格又はISO817 Refrigerants- Designation and safety classificationの規格でClass3(強燃性)、Class2(弱燃性)、Subclass2L(微燃性)に該当する冷媒を含む。
ここでの「燃焼部の周囲に配置される部材」は、例えば、燃焼部を構成する部材、燃焼部を通過したガスが流れる流路を形成する流路形成部材、又は、燃焼部を通過したガスで加熱対象を加熱する熱交換部と燃焼部とを隔てる隔壁等が含まれる。
ここでの「冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒と接する位置」は、冷媒回路からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が接する位置である。
第4観点に係る燃焼式暖房機は、第3観点に係る燃焼式暖房機であって、断熱材は、燃焼部又は燃焼部の周囲に配置され冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材の、運転時に摂氏700度以上となる部分を覆う。
第5観点に係る燃焼式暖房機は、第3観点又は第4観点に係る燃焼式暖房機であって、有孔体、をさらに備える。有孔体には、複数の孔が形成される。有孔体は、燃焼部又は燃焼部の周囲を覆う。有孔体は、冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び/又は、冷媒回路から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部を覆う。孔の直径は、可燃性冷媒の消炎直径以下である。
ここでの「消炎直径」は、可燃性冷媒が燃焼することで生じた火炎の通過を抑制する孔の直径である。例えば、消炎直径は、燃焼部又は燃焼部の周囲の火炎又は熱等によって可燃性冷媒に着火した場合に生じる火炎の伝播を抑制する程度の、孔の直径である。
第6観点に係る燃焼式暖房機は、第1観点、及び第3観点から第5観点のいずれかに係る燃焼式暖房機であって、流路形成部材をさらに備える。流路形成部材は、燃焼部を通過したガスが流れる流路を形成する。燃焼部、燃焼部の周囲、及び流路形成部材の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速は、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速い。
ここでの「ガス」は、燃料ガス、燃料ガスと混合される空気、燃料ガスと空気との混合ガス、混合ガスの燃焼によって生じる燃焼ガスの、少なくともいずれかである。
ここでの「燃焼速度」は、燃焼部において生じた火炎に対して可燃性冷媒が直角に入りこむ速度である。
第7観点に係る空調システムは、冷凍装置と、第1観点から第6観点のいずれかの燃焼式暖房機と、を備える。冷凍装置は、冷媒回路を有する。冷媒回路には、可燃性冷媒が封入される。燃焼式暖房機は、冷凍装置に隣接して配置される。
以下、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、具体例であって、技術的範囲を限定するものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
[全体構成]
(1)空調システム1
図1は、空調システム1の構成を概略的に示した模式図である。空調システム1は、主として、可燃性冷媒を封入された冷媒回路20(図5、6)を含む冷凍装置2と、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機3と、冷凍装置2や燃焼式暖房機3によって調和された空気を部屋R1に送る供給側送風機4と、を有している。
(1)空調システム1
図1は、空調システム1の構成を概略的に示した模式図である。空調システム1は、主として、可燃性冷媒を封入された冷媒回路20(図5、6)を含む冷凍装置2と、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機3と、冷凍装置2や燃焼式暖房機3によって調和された空気を部屋R1に送る供給側送風機4と、を有している。
空調システム1は、冷凍装置2の利用側の機器、燃焼式暖房機3、及び供給側送風機4を収容する第1ユニット1Aと、冷凍装置2の熱源側の機器を収容する第2ユニット1Bと、を有している。第1ユニット1Aは、例えば、冷凍装置2の利用側熱交換器42、燃焼式暖房機3のファーネス熱交換器56、及び供給側送風機4等を含む。第1ユニット1Aには、空気を送り出すための開口(空気出口H1)が形成される。空気出口H1は、ダクトD1の一端側に連通している。第1ユニット1Aには、供給側送風機4に吸い込まれる空気を取り込むための開口(空気入口H2)が形成されている。第2ユニット1Bは、冷凍装置2の熱源側熱交換器23を含む。第1ユニット1A及び第2ユニット1Bの一方又は双方には、空調システム1の各部の動作を制御するためのマイクロコンピュータや各種電気部品が配置されている(図示省略)。
空調システム1では、第1ユニット1A、第2ユニット1B及び冷媒連絡管6、7が、冷凍装置2の冷媒回路20を構成する。冷凍装置2は、運転時に、冷媒回路20において蒸気圧縮冷凍サイクルを行い、ダクトD1に送られる空気の冷却を行う。燃焼式暖房機3は、冷凍装置2とは別の熱源(具体的には燃料の燃焼による熱)によって、ダクトD1に送られる空気の加熱を行う。
図2は、空調システム1が設置される住宅100の一例を示した模式図である。空調システム1は、住宅やビルの空調に使用される装置である。ここでは、空調システム1が、図2に示されるような2階建て構造の住宅100に設置されるケースについて説明する。住宅100には、各階に部屋R1が1又は複数設けられている。また、住宅100には、地下室B1が設けられている。なお、空調システム1が設置される住宅又はビル等の、構造や構成態様は、図2に示される例には限定されず、適宜変更が可能である。住宅100には、空調システム1によって冷却された空気を部屋R1に送るためのダクトD1が設置されている。ダクトD1の一端側は、住宅100に設置される空調システム1の空気出口H1に接続される(図1参照)。ダクトD1の他端側は、分岐して各部屋R1に連通している。なお、図示は省略するが、各部屋R1には、換気用のダクトが設けられる。
空調システム1の住宅100における設置態様については、空調システム1の構成態様に応じて、適宜変更が可能である。例えば、空調システム1が、所謂ダクト式スプリット型式である場合には、空調システム1は図3に示されるような態様で住宅100に設置される。ダクト式スプリット型式では、第1ユニット1A及び第2ユニット1Bが別体に構成される。図3では、第1ユニット1Aが地下室B1に設置され、第2ユニット1Bが屋外に設置され、第1ユニット1A及び第2ユニット1Bが冷媒連絡管6、7で接続される様子が示されている。図3の破線矢印は、空調システム1からダクトD1を介して部屋R1に送られる空気の流れ方向を示している。なお、図示は省略するが、ダクト式スプリット型式のように、第1ユニット1A及び第2ユニット1Bが別体に構成される場合、第1ユニット1Aは、必ずしも地下室B1に設置される必要はなく、他の部屋R1や、屋外に設置されてもよい。
また例えば、空調システム1が、所謂ルーフトップ型式である場合には、空調システム1は図4に示されるような態様で住宅100に設置される。ルーフトップ型式では、第1ユニット1A及び第2ユニット1Bが一体に構成され、屋上に設置される。図4では、一体に構成される第1ユニット1A及び第2ユニット1Bを含む空調システム1が、住宅100の屋根RF1上に設置される様子が示されている。図4の破線矢印は、空調システム1からダクトD1を介して部屋R1に送られる空気の流れ方向を示している。なお、図示は省略するが、ルーフトップ型式のように、第1ユニット1A及び第2ユニット1Bが一体に構成される場合、空調システム1は、必ずしも屋上に設置される必要はなく、ベランダや地面に設置されてもよい。
冷凍装置2と、燃焼式暖房機3とは、別体に構成されてもよい。換言すると、冷凍装置2と、燃焼式暖房機3とは、異なるケーシングに収容されて離間して配置されてもよい。
(1−1)冷凍装置2
図5及び図6は、空調システム1の構成態様の例を示した模式図である。図5及び図6において、破線矢印は、第1ユニット1Aの筐体30内に形成された送風流路30aを示している。送風流路30aは、空気入口H2から流入して空気出口H1から流出する空気の流路であり、空気入口H2から空気出口H1へ延びる。換言すると、図5及び図6において、破線矢印は、供給側送風機4が運転状態にある場合の空気の流れ方向を示している。図5と図6とは、送風流路30aにおいて、冷凍装置2の利用側熱交換器42と、燃焼式暖房機3のファーネス熱交換器56の配置が逆になっている点で相違する。
図5及び図6は、空調システム1の構成態様の例を示した模式図である。図5及び図6において、破線矢印は、第1ユニット1Aの筐体30内に形成された送風流路30aを示している。送風流路30aは、空気入口H2から流入して空気出口H1から流出する空気の流路であり、空気入口H2から空気出口H1へ延びる。換言すると、図5及び図6において、破線矢印は、供給側送風機4が運転状態にある場合の空気の流れ方向を示している。図5と図6とは、送風流路30aにおいて、冷凍装置2の利用側熱交換器42と、燃焼式暖房機3のファーネス熱交換器56の配置が逆になっている点で相違する。
冷凍装置2は、第1ユニット1A及び第2ユニット1Bが冷媒連絡管6、7で接続されて構成されている。冷媒連絡管6、7は、空調システム1を設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。冷凍装置2の冷媒回路20は、第1ユニット1Aと第2ユニット1Bとが冷媒連絡管6、7を介して接続されることによって構成されている。
冷媒回路20に封入される冷媒は、特定条件下で燃焼する可能性がある可燃性冷媒である。なお、ここでの「可燃性冷媒」には、米国のASHRAE34 Designation and safety classification of refrigerantの規格又はISO817 Refrigerants- Designation and safety classificationの規格でClass3(強燃性)、Class2(弱燃性)、Subclass2L(微燃性)に該当する冷媒を含む。例えば、冷媒回路20に封入される可燃性冷媒の具体例を図7に示す。図7中の“ASHRAE Number”はISO817で定められた冷媒のアシュレイ番号を、“成分”は冷媒に含まれる物質のアシュレイ番号を、“質量%”は冷媒に含まれる各物質の質量パーセント濃度を、“Alternative”は、その冷媒によって代替されることの多い冷媒の物質の名称を示す。なお、冷媒回路20に封入される冷媒については、図7に示されない可燃性冷媒であってもよい。例えば、HFC254fbや、R717等の冷媒が冷媒回路20に封入されてもよい。
冷凍装置2において、第1ユニット1Aは、冷媒回路20の一部を構成している。冷凍装置2は、第1ユニット1Aにおいて、主として、利用側膨張弁41と、利用側熱交換器42と、を有している。
利用側膨張弁41は、冷媒回路20を循環する冷媒を減圧して、利用側熱交換器42を流れる冷媒の流量を調節する弁である。利用側膨張弁41は、例えば電気的に開度制御可能な電子膨張弁である。但し、利用側膨張弁41は、感温筒を含む感温式の膨張弁であってもよい。
利用側熱交換器42は、ヒートポンプ冷房運転(後述)時には、冷凍サイクルにおける冷媒の蒸発によって空気を冷却する。利用側熱交換器42は、第1ユニット1Aの筐体30内に形成された送風流路30aに配置されている。
なお、送風流路30a上における利用側熱交換器42の配置態様については、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。図5では、利用側熱交換器42は、送風流路30aにおいて、ファーネス熱交換器56の風下側に配置されている。図6では、利用側熱交換器42は、送風流路30aにおいて、ファーネス熱交換器56の風上側に配置されている。
冷凍装置2において、第2ユニット1Bは、冷媒回路20の一部を構成している。第2ユニット1Bは、主として、圧縮機21と、熱源側熱交換器23と、熱源側膨張弁24と、を有している。
圧縮機21は、冷媒を圧縮する圧縮要素(図示せず)と、圧縮要素を回転駆動する圧縮機モータ22と、を有している。
熱源側熱交換器23は、ヒートポンプ冷房運転時には、室外空気によって冷凍サイクルにおける冷媒を凝縮させる熱交換器である。熱源側熱交換器23の近傍には、熱源側熱交換器23に室外空気を送る熱源側ファン25が設けられている。熱源側ファン25は、熱源側ファンモータ26によって回転駆動される。
熱源側熱交換器23は、ヒートポンプ冷房運転時には、室外空気によって冷凍サイクルにおける冷媒を凝縮させる熱交換器である。熱源側熱交換器23の近傍には、熱源側熱交換器23に室外空気を送る熱源側ファン25が設けられている。熱源側ファン25は、熱源側ファンモータ26によって回転駆動される。
熱源側膨張弁24は、ヒートポンプ冷房運転時に冷媒回路20を循環する冷媒を熱源側熱交換器23に送る前に減圧する弁である。熱源側膨張弁24は、感温筒を含む感温式の膨張弁であってもよい。
また、第2ユニット1Bには、外気温度を検出する室外温度センサや等が配置されている。
なお、空調システム1は、ヒートポンプ冷房運転に加えてヒートポンプ暖房運転を行えるように構成されてもよい。換言すると、空調システム1は、ヒートポンプ冷房運転とヒートポンプ暖房運転とを切り換えられるように構成されてもよい。係る場合、例えば、四路切換弁が配置され、当該四路切換弁の状態が制御されることで、ヒートポンプ冷房運転時とヒートポンプ暖房運転時とで冷媒回路20における冷媒の流れが逆になるように切り換えられてもよい。なお、係る場合、ヒートポンプ暖房運転とファーネス暖房運転との切り替えは、外気温や部屋R1内の温度等の環境条件、又はユーザによって入力されるコマンドに基づく。
(1−2)燃焼式暖房機3
燃焼式暖房機3は、第1ユニット1Aの筐体30内において設けられている。燃焼式暖房機3は、冷媒回路20に隣接して配置されている。ここでは、燃焼式暖房機3は、ガス燃焼式暖房装置である。燃焼式暖房機3において用いられる燃料ガスとしては、天然ガスや石油ガス等が使用される。
燃焼式暖房機3は、第1ユニット1Aの筐体30内において設けられている。燃焼式暖房機3は、冷媒回路20に隣接して配置されている。ここでは、燃焼式暖房機3は、ガス燃焼式暖房装置である。燃焼式暖房機3において用いられる燃料ガスとしては、天然ガスや石油ガス等が使用される。
燃焼式暖房機3は、主として、燃料ガス弁51と、ファーネスファン52と、燃焼部53と、ファーネス熱交換器56と、給気管57と、排気管58と、を有している。
燃料ガス弁51は、開閉制御が可能な電磁弁等を含み、筐体30外から燃焼部53まで延びる燃料ガス供給管59に設けられている。
ファーネスファン52は、空気を、給気管57等から燃焼部53に取り込み、ファーネス熱交換器56に送り、排気管58から排出する、ように空気の流れを生成するファンである。ファーネスファン52は、ファーネスファンモータM52によって回転駆動される。
燃焼部53は、火炎を生じさせる部分、火炎が生じる空間を形成する部分、及び火炎が伝播する空間を形成する部分である。換言すると、燃焼部53においては、運転時に火炎が生じる。燃焼部53は、バーナ部54と点火部55とを含む。バーナ部54は、燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼させて高温の燃焼ガスを得る部分である。バーナ部54は、送風流路30aとは隔壁W1で離隔されている。点火部55は、バーナ部54に設けられている。点火部55は、ヒータ又はスパークプラグ等を含むイグナイタを有し、バーナ部54内において混合ガスの点火を行う。
ファーネス熱交換器56は、燃焼部53で得られた燃焼ガスの放熱によって空気を加熱する熱交換器である。図5では、ファーネス熱交換器56は、送風流路30aにおいて、利用側熱交換器42よりも風上側に配置されている。図6では、ファーネス熱交換器56は、送風流路30aにおいて、利用側熱交換器42よりも風下側に配置されている。
なお、燃焼式暖房機3のさらに詳細な構成については、後述する。
(1−3)供給側送風機
供給側送風機4は、冷凍装置2の利用側熱交換器42又は燃焼式暖房機3のファーネス熱交換器56によって加熱される空気を部屋R1へ送る送風機である。図5及び図6では、供給側送風機4は、送風流路30aにおいて、利用側熱交換器42及びファーネス熱交換器56よりも風上側に配置されている。しかし、供給側送風機4は、利用側熱交換器42及びファーネス熱交換器56の一方又は双方よりも風下側に配置されてもよい。供給側送風機4は、ファン43と、ファン43を回転駆動するファンモータ44とを有している。ファン43としては、シロッコファンやターボファン等が用いられる。
供給側送風機4は、冷凍装置2の利用側熱交換器42又は燃焼式暖房機3のファーネス熱交換器56によって加熱される空気を部屋R1へ送る送風機である。図5及び図6では、供給側送風機4は、送風流路30aにおいて、利用側熱交換器42及びファーネス熱交換器56よりも風上側に配置されている。しかし、供給側送風機4は、利用側熱交換器42及びファーネス熱交換器56の一方又は双方よりも風下側に配置されてもよい。供給側送風機4は、ファン43と、ファン43を回転駆動するファンモータ44とを有している。ファン43としては、シロッコファンやターボファン等が用いられる。
(2)動作
空調システム1は、ユーザによって入力されるコマンドに基づき、冷凍装置2及び燃焼式暖房機3の動作を適宜制御することによって、暖房運転又は冷房運転を行う。空調システム1において、冷房運転には、冷凍装置2によって部屋R1内の冷房を行うヒートポンプ冷房運転が含まれる。暖房運転には、燃焼式暖房機3によって部屋R1内の暖房を行うファーネス暖房運転が含まれる。
空調システム1は、ユーザによって入力されるコマンドに基づき、冷凍装置2及び燃焼式暖房機3の動作を適宜制御することによって、暖房運転又は冷房運転を行う。空調システム1において、冷房運転には、冷凍装置2によって部屋R1内の冷房を行うヒートポンプ冷房運転が含まれる。暖房運転には、燃焼式暖房機3によって部屋R1内の暖房を行うファーネス暖房運転が含まれる。
(2―1)ヒートポンプ冷房運転
ヒートポンプ冷房運転においては、冷媒回路20内の冷媒が圧縮機21に吸入されて圧縮されて高圧のガス状態となる。圧縮機21において圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器23に送られる。熱源側熱交換器23に送られた冷媒は、熱源側熱交換器23において、熱源側ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮又は放熱する。熱源側熱交換器23から流出した冷媒は、熱源側膨張弁24において減圧された後、液冷媒連絡管6を経て、第2ユニット1Bから第1ユニット1Aに送られる。
ヒートポンプ冷房運転においては、冷媒回路20内の冷媒が圧縮機21に吸入されて圧縮されて高圧のガス状態となる。圧縮機21において圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器23に送られる。熱源側熱交換器23に送られた冷媒は、熱源側熱交換器23において、熱源側ファン25によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮又は放熱する。熱源側熱交換器23から流出した冷媒は、熱源側膨張弁24において減圧された後、液冷媒連絡管6を経て、第2ユニット1Bから第1ユニット1Aに送られる。
第1ユニット1Aに送られた冷媒は、利用側熱交換器42に送られる。利用側熱交換器42に送られた冷媒は、利用側熱交換器42において、供給側送風機4によって送風流路30aを流れる空気と熱交換を行って蒸発する。利用側熱交換器42において蒸発した冷媒は、ガス冷媒連絡管7を経て、第1ユニット1Aから第2ユニット1Bに送られる。利用側熱交換器42において冷却された空気は、送風流路30aを出て、ダクトD1を通じて第1ユニット1Aから各部屋R1に送られて、冷房が行われる。
第2ユニット1Bに送られた冷媒は、再び、圧縮機21に吸入される。
(2―2)ファーネス暖房運転
ファーネス暖房運転においては、燃料ガス弁51が開けられることによって燃焼部53に燃料ガスが供給される。バーナ部54内で、ファーネスファン52が動作することによって給気管57から燃焼式暖房機3に取り込まれる空気と、燃料ガス供給管59から供給される燃料ガスと、が混合される。そして、混合ガスが、点火部55によって着火されることで燃焼する。これにより、高温の燃焼ガスが生じる。
ファーネス暖房運転においては、燃料ガス弁51が開けられることによって燃焼部53に燃料ガスが供給される。バーナ部54内で、ファーネスファン52が動作することによって給気管57から燃焼式暖房機3に取り込まれる空気と、燃料ガス供給管59から供給される燃料ガスと、が混合される。そして、混合ガスが、点火部55によって着火されることで燃焼する。これにより、高温の燃焼ガスが生じる。
燃焼部53内で生じた燃焼ガスは、ファーネス熱交換器56に送られる。ファーネス熱交換器56に送られた燃焼ガスは、ファーネス熱交換器56において、供給側送風機4によって送風流路30aを流れる空気と熱交換を行って冷却される。ファーネス熱交換器56において冷却された燃焼ガスは、排気管58を経て燃焼式暖房機3及び第1ユニット1Aから排出される。一方、ファーネス熱交換器56において加熱された空気は、送風流路30aを出て、ダクトD1を通じて各部屋R1に送られる。
[燃焼式暖房機3の詳細]
燃焼式暖房機3は、冷媒回路20に隣接して配置されている。換言すると、燃焼式暖房機3は、冷媒回路20からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が燃焼式暖房機3に流入する若しくは接する程度に、冷媒回路20に近接して配置されている。これに関連して、燃焼式暖房機3は、冷媒回路20からの冷媒漏洩に対する保安性が向上するように構成されている。具体的に、燃焼式暖房機3は、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼することを抑制するために、又はたとえ可燃性冷媒が燃焼したとしても火炎の伝播を抑制するために、以下の各実施形態に示される構成を有する。以下、図8−図20を参照しながら、各実施形態について説明する。なお、各実施形態に含まれる思想は、矛盾が生じない範囲で、他の実施形態に含まれる思想と、適宜組み合わされて適用されてもよい。
燃焼式暖房機3は、冷媒回路20に隣接して配置されている。換言すると、燃焼式暖房機3は、冷媒回路20からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が燃焼式暖房機3に流入する若しくは接する程度に、冷媒回路20に近接して配置されている。これに関連して、燃焼式暖房機3は、冷媒回路20からの冷媒漏洩に対する保安性が向上するように構成されている。具体的に、燃焼式暖房機3は、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼することを抑制するために、又はたとえ可燃性冷媒が燃焼したとしても火炎の伝播を抑制するために、以下の各実施形態に示される構成を有する。以下、図8−図20を参照しながら、各実施形態について説明する。なお、各実施形態に含まれる思想は、矛盾が生じない範囲で、他の実施形態に含まれる思想と、適宜組み合わされて適用されてもよい。
〈燃焼部の詳細〉
図8は、燃焼部53及び燃焼部53の周囲を拡大的に示した模式図である。ここでの「燃焼部53の周囲」は、燃焼部53の近傍であって、運転時に、火炎が生じる空間、火炎に接する部分、及び燃焼部で生じた熱の影響を直接的若しくは間接的に受けることによって可燃性冷媒が発火する程度に高温(ここでは700℃以上)となる部分若しくは空間のいずれかである。例えば、隔壁W1や、一点鎖線のハッチングで示した部分A1(図8、図9、図13、図14、及び図16―図20)の少なくとも一部等は、「燃焼部の周囲」に含まれる。図8、図9、図13、図14、及び図16―図20では、二点鎖線矢印が燃料ガスの流れを示しており、破線矢印が空気の流れを示しており、一点鎖線矢印が燃焼ガスの流れを示している。
図8は、燃焼部53及び燃焼部53の周囲を拡大的に示した模式図である。ここでの「燃焼部53の周囲」は、燃焼部53の近傍であって、運転時に、火炎が生じる空間、火炎に接する部分、及び燃焼部で生じた熱の影響を直接的若しくは間接的に受けることによって可燃性冷媒が発火する程度に高温(ここでは700℃以上)となる部分若しくは空間のいずれかである。例えば、隔壁W1や、一点鎖線のハッチングで示した部分A1(図8、図9、図13、図14、及び図16―図20)の少なくとも一部等は、「燃焼部の周囲」に含まれる。図8、図9、図13、図14、及び図16―図20では、二点鎖線矢印が燃料ガスの流れを示しており、破線矢印が空気の流れを示しており、一点鎖線矢印が燃焼ガスの流れを示している。
燃焼部53のバーナ部54には、バーナ配管部54aが含まれている。バーナ配管部54aは、給気管57及び燃料ガス供給管59と連通している。バーナ配管部54aには、燃料ガス供給管59から燃料ガスが供給される(図8の二点鎖線矢印)。また、バーナ配管部54aには、燃料ガスと混合される空気が取り込まれる(図8の破線矢印)。
バーナ部54は、燃焼空間54bを形成する。燃焼空間54bは、運転時に混合ガスが燃焼して火炎が生じる空間である。燃焼空間54bは、バーナ配管部54aの、空気の流れ方向における下流側端部と、隔壁W1及びファーネス熱交換器56と、の間に形成される。燃焼空間54bには、点火部55が配置されている。燃焼空間54bには、その周囲から燃料ガスと混合される空気が取り込まれる(図8の破線矢印)。燃焼空間54bは、ファーネス熱交換器56の熱交換器配管部561に連通している。熱交換器配管部561(流路形成部材)は、燃焼部53を通過した燃焼ガスが流れる流路P1、を形成する。
バーナ配管部54a及び燃焼空間54bにおいて混合された混合ガスは、燃焼空間54bにおいて点火部55によって着火される。これにより、燃焼空間54bにおいて火炎が生じ、燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、熱交換器配管部561を流れ(図8の一点鎖線矢印)、送風流路30a上の空気と熱交換を行う。
なお、燃焼部53は、複数のバーナ部54を有していてもよい。係る場合、異なる点火部55がバーナ部54毎に個別に配置されてもよいし、共通の点火部55が複数のバーナ部54に配置されてもよい。また、一の点火部55によって一のバーナ部54の点火を行い、これにより生じる火炎によって他のバーナ部54の点火が行われてもよい。換言すると、共通の点火部55によって複数のバーナ部54の点火が行われてもよい。
運転中、バーナ配管部54a、隔壁W1及び熱交換器配管部561の入口端部近傍部分の表面温度は、1000℃以上となりうる。可燃性冷媒は、700℃以上の部分や、燃焼空間54b内の火炎又は燃焼ガスに接すると燃焼しうる。冷媒回路20に隣接して配置される燃焼式暖房機3の、冷媒漏洩に対する対策として、以下の実施形態に係る思想が有効である。
〈第1実施形態〉
図9は、第1実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。第1実施形態に係る燃焼式暖房機3は、図10に示されるような有孔体60を有している。
図9は、第1実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。第1実施形態に係る燃焼式暖房機3は、図10に示されるような有孔体60を有している。
図10は、有孔体60の一例を示した斜視図である。有孔体60は、管状の部材である。有孔体60は、燃焼部53又は燃焼部53の周囲の熱に耐えうる材料で構成されている。有孔体60は、例えば金属製であるが、他の材料で構成されてもよい。図10では、有孔体60は、円筒状を呈している。但し、有孔体60は、角筒状を呈するように構成されてもよい。
有孔体60は、その内部に燃焼部53が位置するように、燃焼部53及び燃焼部53の周囲を覆う。換言すると、有孔体60は、冷媒回路20からの冷媒漏洩が生じた際に、漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び、漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部を覆っている。より具体的に、有孔体60は、冷媒回路20からの冷媒漏洩が生じた際に、燃焼式暖房機3において生じている火炎、熱又は放電等によって可燃性冷媒が燃焼して、これに関連して火炎が生じうる領域(図9では、例えば一点鎖線ハッチングで示される部分)を覆っている。例えば、燃焼部53を構成するバーナ配管部54a、燃焼空間54b、熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分等が、有孔体60で覆われる。
有孔体60には、孔65が複数形成されている。より具体的に、有孔体60には、全周にわたって、孔65が多数形成されている。図11は、孔65の拡大図である。孔65は、燃焼空間54bにおいて生じた火炎が伝播することを抑制する大きさに形成されている。より詳細には、孔65は、燃焼部53又は燃焼部53の周囲において漏洩した可燃性冷媒が燃焼することで生じた火炎が、燃焼部53の周囲から外側に伝播することを抑制する大きさに形成されている。具体的に、孔65の直径d1(図11参照)は、冷媒回路20に封入されている可燃性冷媒の消炎直径d以下である。消炎直径dは、可燃性冷媒が燃焼することで生じた火炎の通過を抑制可能な孔の直径である。例えば、消炎直径dは、燃焼部53又は燃焼部53の周囲の火炎又は熱等によって可燃性冷媒に着火した場合に生じる火炎の伝播を抑制する程度の、孔の直径である。
図12は、可燃性冷媒の消炎直径dの例を示した模式図である(図12は、日本冷凍空調学会、微燃性冷媒リスク評価研究会最終報告書p35に基づく)。図12では、可燃性冷媒の例であるR32、R717、HFC254fbの、火炎又は着火地点からの距離hに応じた消炎直径dがそれぞれ示されている。図12では、距離hが小さいほど消炎直径dが大きく、距離hが大きいほど消炎直径dが小さくなることが示されている。図12では、R32については、距離hが0mmである場合の消炎直径が7mm−7.5mmであり、距離hが60mmである場合の消炎直径が3mm程度であることが示されている。また、図12では、R717については、距離hが0mmである場合の消炎直径が7.5mm−8mmであり、距離hが60mmである場合の消炎直径が3−3.5mmであることが示されている。また、図12では、HFC254fbについては、距離hが0mmである場合の消炎直径が4.5mm―5mmであり、距離hが60mmである場合の消炎直径が2mm程度であることが示されている。
第1実施形態に係る燃焼式暖房機3では、孔65が複数形成された有孔体60が、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、を覆っており、孔65の直径d1は可燃性冷媒の消炎直径d以下である。換言すると、可燃性冷媒の消炎直径d以下の孔65を多数形成された有孔体60は、隣接する冷媒回路20からの冷媒漏洩が生じた際に、燃焼式暖房機3において生じている火炎、熱又は放電等によって可燃性冷媒が燃焼して、これに関連して火炎が生じうる領域を覆っている。これにより、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53又は燃焼部53の周囲において燃焼した場合であっても、生じる火炎は有孔体60で覆われ、孔65によって周囲に伝播することが抑制される。よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20に隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても冷媒漏洩に対する保安性に優れる。
なお、運転時には、有孔体60の孔65を介して、燃焼空間54bに空気を取り入れることも可能である。有孔体60の配置位置については、設計仕様や設置環境に応じて、保安性の観点から適宜選択される。また、有孔体60の形状については、作用効果に矛盾が生じない限り、適宜変更が可能である。孔65の直径d1は、冷媒回路20に封入されている可燃性冷媒の消炎直径d、距離h、設計仕様、又は設置環境等に応じて適宜設定される。
なお、燃焼部53が複数のバーナ部54を有する場合には、複数のバーナ部54が異なる有孔体60によって個別に覆われてもよい。例えば、バーナ部54毎に有孔体60が配置されてもよい。
あるいは、共通の点火部55により複数のバーナ部54における点火がなされる場合には、これら複数のバーナ部54が一の有孔体60によって覆われてもよい。これにより、一の点火部55による点火によって生じる火炎が複数のバーナ部54で点火することを妨げることなく、点火部55の数の増大を抑制することが可能である。
〈第2実施形態〉
図13は、第2実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。第2実施形態に係る燃焼式暖房機3では、燃焼空間54bがバーナ配管部54a内に形成されている。
図13は、第2実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。第2実施形態に係る燃焼式暖房機3では、燃焼空間54bがバーナ配管部54a内に形成されている。
第2実施形態に係る燃焼式暖房機3は、図13(実線ハッチング部分)に示されるような断熱材70を有している。断熱材70は、燃焼部53又は燃焼部53の周囲の熱に耐えうる材料で構成されている。
断熱材70は、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置される部材を覆うように配置されている。換言すると、断熱材70は、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆う。特に、断熱材70は、冷媒回路20からの冷媒漏洩が生じた場合に漏洩した冷媒が接する位置に配置され、運転時に700℃以上となる部分を覆っている。例えば、断熱材70は、バーナ配管部54a、熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分、及び燃焼部53とファーネス熱交換器56と隔てる隔壁W1等を覆っている。
第2実施形態に係る燃焼式暖房機3では、断熱材70は、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆っている。換言すると、燃焼部53の周囲に配置され高温となる部材は、断熱材70で覆われている。これにより、隣接する冷媒回路20から可燃性冷媒が漏洩した場合であっても、漏洩した可燃性冷媒が高温となる部材に接し燃焼することが抑制される。よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に優れる。
なお、断熱材70の配置位置については、設計仕様や設置環境に応じて、保安性の観点から適宜選択される。また、断熱材70の形状や材料については、作用効果に矛盾が生じない限り、適宜変更が可能である。
〈第3実施形態〉
第1実施形態に係る有孔体60及び第2実施形態に係る断熱材70は、併用されてもよい。換言すると、複数の孔65が形成された有孔体60が、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部を覆っており、断熱材70が、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆うように、燃焼式暖房機3が構成されてもよい。
第1実施形態に係る有孔体60及び第2実施形態に係る断熱材70は、併用されてもよい。換言すると、複数の孔65が形成された有孔体60が、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部を覆っており、断熱材70が、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆うように、燃焼式暖房機3が構成されてもよい。
例えば、図14に示すような態様で、有孔体60及び断熱材70は併用されてもよい。図14は、第3実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。
第3実施形態に係る燃焼式暖房機3では、有孔体60及び断熱材70を有している。第3実施形態に係る燃焼式暖房機3では、第1実施形態に係る燃焼式暖房機3において、有孔体60で覆われている部分の一部が、断熱材70で覆われている。具体的に、第3実施形態に係る燃焼式暖房機3では、有孔体60は、バーナ配管部54aの一部及び燃焼空間54bを覆っている。断熱材70は、第2実施形態と同様、バーナ配管部54a、熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分、及び、燃焼部53とファーネス熱交換器56と隔てる隔壁W1等を覆っている。
第3実施形態に係る燃焼式暖房機3では、孔65が複数形成された有孔体60は、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、を覆っており、孔65の直径d1は、可燃性冷媒の消炎直径d以下である。これにより、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53又は燃焼部53の周囲において燃焼した場合であっても、生じる火炎は有孔体60で覆われ、孔65によって周囲に伝播することが抑制される。
また、断熱材70は、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆っている。これにより、隣接する冷媒回路20から可燃性冷媒が漏洩した場合であっても、漏洩した可燃性冷媒が高温となる部材に接し燃焼することが抑制される。
よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に特に優れている。
なお、有孔体60及び断熱材70が併用される態様については、必ずしも図14に示す態様には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、図14において、熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分が有孔体60で覆われていてもよい。また例えば、図14において、バーナ配管部54aが有孔体60で覆われていてもよい。また例えば、図9において隔壁W1を断熱材70で覆ってもよい。
〈第4実施形態〉
第4実施形態に係る燃焼式暖房機3では、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、少なくとも可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成される。ここでの「ガス」には、燃料ガス、燃料ガスと混合される空気、燃料ガスと空気との混合ガス、混合ガスの燃焼によって生じる燃焼ガスの、少なくともいずれかである。当該「ガス」の流速は、燃焼部53、燃焼部53の周囲、熱交換器配管部561の入口において生じた火炎の伝搬の方向と180度反対方向における「ガス」の流速である。この結果、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53において燃焼した場合であっても、火炎は周囲に伝播することが抑制される。よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に優れる。
第4実施形態に係る燃焼式暖房機3では、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、少なくとも可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成される。ここでの「ガス」には、燃料ガス、燃料ガスと混合される空気、燃料ガスと空気との混合ガス、混合ガスの燃焼によって生じる燃焼ガスの、少なくともいずれかである。当該「ガス」の流速は、燃焼部53、燃焼部53の周囲、熱交換器配管部561の入口において生じた火炎の伝搬の方向と180度反対方向における「ガス」の流速である。この結果、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53において燃焼した場合であっても、火炎は周囲に伝播することが抑制される。よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に優れる。
図15は、可燃性冷媒の例(R32、R1234yf、R452B、R290、R600a)の燃焼速度(cm/sec)を示した模式図である(図15は、日本冷凍空調学会、微燃性冷媒リスク評価研究会最終報告書p14等に基づく)。図15では、R32の燃焼速度が6.7cm/secであり、R1234yfの燃焼速度が1.5cm/secであり、R452Bの燃焼速度が4.0cm未満/secであり、R290の燃焼速度が38.7cm/secであり、R600aの燃焼速度が34.2cm/secであることが示されている。
運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きく確保するために、例えば、図16に示すような整流部材80を有している。図16は、第4実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。
整流部材80は、燃焼部53の周囲に配置される。整流部材80は、管状の部材である。整流部材80は、燃焼部53又は燃焼部53の周囲の熱に耐えうる材料で構成されている。整流部材80は、例えば金属製であるが、他の材料で構成されてもよい。整流部材80は、一体に構成されてもよいし、別体に構成される複数の部材が組み合わさって構成されてもよい。
整流部材80は、入口側が大きく広がるベルマウス状を呈している。整流部材80は、燃焼部53の周囲に配置される。整流部材80は、バーナ配管部54aを覆う。整流部材80の入口側からは、燃料ガスと混合される空気が取り込まれる。ベルマウス状に形成された整流部材80が係る態様で配置されることで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大する。その結果、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、におけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることが可能となる。
ここで、運転時における、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の火炎伝播速度よりも速くなるように構成されてもよい。これにより、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53において燃焼した場合であっても、火炎が周囲に伝播することが特に抑制される。よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に特に優れる。
なお、運転時における、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることが可能である限り、整流部材80の形状、構成態様、又は配置態様については適宜変更が可能である。
例えば、整流部材80は、図17に示すような態様で構成され配置されてもよい。図17は、第4実施形態に係る燃焼式暖房機3の他の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。
図17に示される整流部材80は、第1整流部80aと第2整流部80bを含む。なお、第1整流部80aと第2整流部80bは、一体に構成されてもよいし、別体に構成されてもよい。
第1整流部80aは、入口側が大きく広がるベルマウス状を呈している。第1整流部80aは、燃焼部53の周囲に配置される。第1整流部80aは、バーナ配管部54aを覆う。第1整流部80aの入口側からは、燃料ガスと混合される空気が取り込まれる。ベルマウス状に形成された第1整流部80aが係る態様で配置されることで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大する。その結果、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、におけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることが可能となる。
第2整流部80bは、第1整流部80aよりも熱交換器配管部561側に位置している。第2整流部80bは、燃焼空間54bの周囲に配置され、燃焼空間54bを覆う。第2整流部80bには、空気を取り込むためのスリットS1が形成されている。燃焼空間54bには、スリットS1を介して、燃料ガスと混合される空気が取り込まれる。第2整流部80bが係る態様で配置され、スリットS1を介して空気が取り込まれることで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大する。その結果、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、におけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることが可能となる。
なお、運転時における、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることが可能である限り、第1整流部80a及び第2整流部80bの一方については、適宜省略されてもよい。
また、運転時における、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることを実現する手段は、必ずしも整流部材80には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、整流部材80とともに又は整流部材80に代えて、以下のような思想が用いられることで、運転時における、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されてもよい。
例えば、バーナ配管部54a自体を、ベルマウス状を呈するように構成することで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大するようにしてもよい。図16では、バーナ配管部54aは、入口側が広がるようにベルマウス状を呈している。
また例えば、図13に示すようなバーナ配管部54aを配置するとともに、バーナ配管部54aの燃焼空間54b付近部分に、スリットを形成することで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大するようにしてもよい。
また例えば、ファーネスファン52の仕様を変更することや、回転数を大きくすることで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大するようにしてもよい。
〈第5実施形態〉
第4実施形態に係る思想と、第1実施形態に係る有孔体60とは、併用されてもよい。換言すると、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されるとともに、複数の孔65が形成された有孔体60によって、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部が覆われるように、燃焼式暖房機3が構成されてもよい。
第4実施形態に係る思想と、第1実施形態に係る有孔体60とは、併用されてもよい。換言すると、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されるとともに、複数の孔65が形成された有孔体60によって、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が流入する空間、及び冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する部材、の少なくとも一部が覆われるように、燃焼式暖房機3が構成されてもよい。
例えば、図18に示すような態様で、整流部材80及び有孔体60がともに配置されてもよい。図18は、第5実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。
第5実施形態に係る燃焼式暖房機3では、整流部材80及び有孔体60を有している。第5実施形態に係る燃焼式暖房機3では、図16と同様の態様で整流部材80が配置されている。また、燃焼空間54bが、有孔体60で覆われている。
第5実施形態に係る燃焼式暖房機3では、整流部材80が配置されることで、燃焼部53、燃焼部53の周囲、又は熱交換器配管部561の入口におけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速くなるように構成される。これにより、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53において燃焼した場合であっても、火炎は周囲に伝播することが抑制される。
また、孔65が複数形成された有孔体60は、空気を取り込むための部材としても機能する。燃焼空間54bには、孔65を介して、燃料ガスと混合される空気が取り込まれる。有孔体60が係る態様で配置され、孔65を介して空気が取り込まれることで、燃焼部53に取り込まれる空気の流速が増大する。その結果、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、におけるガスの流速を、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくすることが可能となる。換言すると、有孔体60は、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、におけるガスの流速を、増大させる機能を担う第2の整流部材として機能する。
さらに、孔65が複数形成された有孔体60が配置されることにより、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53又は燃焼部53の周囲において燃焼した場合であっても、生じる火炎は有孔体60で覆われ、孔65によって周囲に伝播することが抑制される。
よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に特に優れている。
なお、第4実施形態に係る思想と、有孔体60とが併用される態様については、必ずしも図18に示す態様には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、バーナ配管部54aは有孔体60で覆われていてもよい。また、整流部材80以外の手段によって、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速くなるように構成するとともに、有孔体60が適宜配置されることによって保安性が向上されてもよい。
〈第6実施形態〉
第4実施形態に係る思想と、第2実施形態に係る断熱材70とは、併用されてもよい。換言すると、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されるとともに、断熱材70が、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆うように、燃焼式暖房機3が構成されてもよい。
第4実施形態に係る思想と、第2実施形態に係る断熱材70とは、併用されてもよい。換言すると、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されるとともに、断熱材70が、燃焼部53及び燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆うように、燃焼式暖房機3が構成されてもよい。
例えば、図19に示すような態様で、整流部材80及び断熱材70がともに配置されてもよい。図19は、第6実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。
第6実施形態に係る燃焼式暖房機3では、整流部材80及び断熱材70を有している。第6実施形態に係る燃焼式暖房機3では、図16と同様の態様で整流部材80が配置されている。また、隔壁W1及び熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分が、断熱材70で覆われている。
第6実施形態に係る燃焼式暖房機3では、整流部材80が配置されることで、燃焼部53、燃焼部53の周囲、又は熱交換器配管部561の入口におけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速くなるように構成されており、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53において燃焼した場合であっても、火炎は周囲に伝播することが抑制される。
また、断熱材70が、燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆っている。これにより、隣接する冷媒回路20から可燃性冷媒が漏洩した場合であっても、漏洩した可燃性冷媒が高温となる部材に接し燃焼することが抑制される。
よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に特に優れている。
なお、第4実施形態に係る思想と、断熱材70が併用される態様については、必ずしも図19に示す態様には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、バーナ配管部54aは断熱材70で覆われていてもよい。また、整流部材80以外の手段によって、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速くなるように構成するとともに、断熱材70が適宜配置されることによって保安性が向上されてもよい。
〈第7実施形態〉
第4実施形態に係る思想と、第1実施形態に係る有孔体60と、第2実施形態に係る断熱材70とは、ともに用いられてもよい。換言すると、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されるとともに、さらに第1実施形態に係る有孔体60及び第2実施形態に係る断熱材70が適宜配置されてもよい。
第4実施形態に係る思想と、第1実施形態に係る有孔体60と、第2実施形態に係る断熱材70とは、ともに用いられてもよい。換言すると、運転時において、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも大きくなるように構成されるとともに、さらに第1実施形態に係る有孔体60及び第2実施形態に係る断熱材70が適宜配置されてもよい。
例えば、図20に示すような態様で、整流部材80、有孔体60及び断熱材70がともに配置されてもよい。図20は、第7実施形態に係る燃焼式暖房機3の一例の、燃焼部53及びその周辺を示した模式図である。
第7実施形態に係る燃焼式暖房機3では、整流部材80、有孔体60及び断熱材70を有している。第7実施形態に係る燃焼式暖房機3では、図16と同様の態様で整流部材80が配置されている。また、燃焼空間54bが有孔体60で覆われている。さらに、隔壁W1及び熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分が、断熱材70で覆われている。
第7実施形態に係る燃焼式暖房機3では、整流部材80が配置されることで、燃焼部53、燃焼部53の周囲、又は熱交換器配管部561の入口におけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速くなるように構成されており、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53において燃焼した場合であっても、火炎は周囲に伝播することが抑制される。
また孔65が複数形成された有孔体60が配置されることにより、冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒が燃焼部53又は燃焼部53の周囲において燃焼した場合であっても、生じる火炎は有孔体60で覆われ、孔65によって周囲に伝播することが抑制される。
さらに断熱材70が、燃焼部53の周囲に配置され冷媒回路20から漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置される部材、の少なくとも一部を覆っている。隣接する冷媒回路20から可燃性冷媒が漏洩した場合であっても、漏洩した可燃性冷媒と接する位置に配置され高温となる部材が断熱材70で覆われていることで、漏洩冷媒が燃焼することが抑制される。
よって、可燃性冷媒を含む冷媒回路20と隣接して燃焼式暖房機3が配置される場合であっても、冷媒漏洩に対する保安性に特に優れている。
なお、第4実施形態に係る思想と、第1実施形態に係る有孔体60と、第2実施形態に係る断熱材70とがともに用いられる態様については、必ずしも図20に示す態様には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、図20において、バーナ配管部54aが断熱材70で覆われ、熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分が有孔体60で覆われていてもよい。またバーナ配管部54aが整流部材80で覆われ、燃焼空間54b及び熱交換器配管部561の入口側端部近傍部分が有孔体60で覆われていてもよい。
また、整流部材80以外の手段によって、燃焼部53、燃焼部53の周囲、及び熱交換器配管部561の入口の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、可燃性冷媒の燃焼速度よりも速くなるように構成するとともに、有孔体60及び断熱材70が適宜配置されることによって保安性が向上されてもよい。
[本開示に含まれる思想]
本開示においては、以下の各思想が含まれる。
[本開示に含まれる思想]
本開示においては、以下の各思想が含まれる。
〈1〉
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)に隣接して配置され、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機(3)であって、
前記火炎が生じる燃焼部(53)と、
複数の孔(65)が形成され、前記燃焼部又は前記燃焼部の周囲を覆う有孔体(60)と、
を備え、
前記有孔体は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒が流入する空間(54b)、及び/又は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒と接する部材(54a、561、55、W1)、の少なくとも一部を覆い、
前記孔の直径(d1)は、前記可燃性冷媒の消炎直径以下である、
燃焼式暖房機(3)。
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)に隣接して配置され、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機(3)であって、
前記火炎が生じる燃焼部(53)と、
複数の孔(65)が形成され、前記燃焼部又は前記燃焼部の周囲を覆う有孔体(60)と、
を備え、
前記有孔体は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒が流入する空間(54b)、及び/又は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒と接する部材(54a、561、55、W1)、の少なくとも一部を覆い、
前記孔の直径(d1)は、前記可燃性冷媒の消炎直径以下である、
燃焼式暖房機(3)。
〈2〉
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)に隣接して配置され、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機(3)であって、
前記火炎が生じる燃焼部(53)と、
前記燃焼部を通過したガスが流れる流路(P1)、を形成する流路形成部材(561)と、
を備え、
前記燃焼部、前記燃焼部の周囲、及び前記流路形成部材の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、前記可燃性冷媒の燃焼速度よりも速い、
燃焼式暖房機(3)。
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)に隣接して配置され、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機(3)であって、
前記火炎が生じる燃焼部(53)と、
前記燃焼部を通過したガスが流れる流路(P1)、を形成する流路形成部材(561)と、
を備え、
前記燃焼部、前記燃焼部の周囲、及び前記流路形成部材の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、前記可燃性冷媒の燃焼速度よりも速い、
燃焼式暖房機(3)。
〈3〉
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)に隣接して配置され、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機(3)であって、
前記火炎が生じる燃焼部(53)と、
前記燃焼部の周囲に配置され前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒と接する位置に配置される部材(54a、561、W1)、の少なくとも一部を覆う断熱材(70)と、
を備える、
燃焼式暖房機(3)。
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)に隣接して配置され、火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機(3)であって、
前記火炎が生じる燃焼部(53)と、
前記燃焼部の周囲に配置され前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒と接する位置に配置される部材(54a、561、W1)、の少なくとも一部を覆う断熱材(70)と、
を備える、
燃焼式暖房機(3)。
〈4〉
前記断熱材は、前記部材の、運転時に摂氏700度以上となる部分を覆う、
〈3〉に記載の燃焼式暖房機(3)。
前記断熱材は、前記部材の、運転時に摂氏700度以上となる部分を覆う、
〈3〉に記載の燃焼式暖房機(3)。
〈5〉
複数の孔(65)が形成され前記燃焼部又は前記燃焼部の周囲を覆う有孔体(60)、をさらに備え、
前記有孔体は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒が流入する空間(54b)、及び/又は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒と接する部材(54a、561、55、W1)、の少なくとも一部を覆い、
前記孔の直径(d1)は、前記可燃性冷媒の消炎直径以下である、
〈3〉又は〈4〉に記載の燃焼式暖房機。
複数の孔(65)が形成され前記燃焼部又は前記燃焼部の周囲を覆う有孔体(60)、をさらに備え、
前記有孔体は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒が流入する空間(54b)、及び/又は、前記冷媒回路から漏洩した前記可燃性冷媒と接する部材(54a、561、55、W1)、の少なくとも一部を覆い、
前記孔の直径(d1)は、前記可燃性冷媒の消炎直径以下である、
〈3〉又は〈4〉に記載の燃焼式暖房機。
〈6〉
前記燃焼部を通過したガスが流れる流路を形成する流路形成部材、をさらに備え、
前記燃焼部、前記燃焼部の周囲、及び前記流路形成部材の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、前記可燃性冷媒の燃焼速度よりも速い、
〈1〉、〈3〉から〈5〉のいずれかに記載の燃焼式暖房機。
前記燃焼部を通過したガスが流れる流路を形成する流路形成部材、をさらに備え、
前記燃焼部、前記燃焼部の周囲、及び前記流路形成部材の入口、の少なくともいずれかにおけるガスの流速が、前記可燃性冷媒の燃焼速度よりも速い、
〈1〉、〈3〉から〈5〉のいずれかに記載の燃焼式暖房機。
〈7〉
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)を有する冷凍装置(2)と、
前記冷凍装置に隣接して配置される、〈1〉−〈6〉のいずれかに記載の燃焼式暖房機(3)と、
を備える、
空調システム(1)。
可燃性冷媒が封入された冷媒回路(20)を有する冷凍装置(2)と、
前記冷凍装置に隣接して配置される、〈1〉−〈6〉のいずれかに記載の燃焼式暖房機(3)と、
を備える、
空調システム(1)。
[付記]
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
本開示は、燃焼式暖房機又は空調システムに利用可能である。
1 :空調システム
1A :第1ユニット
1B :第2ユニット
2 :冷凍装置
3 :燃焼式暖房機
4 :供給側送風機
6 :液冷媒連絡管
7 :ガス冷媒連絡管
20 :冷媒回路
21 :圧縮機
23 :熱源側熱交換器
24 :熱源側膨張弁
25 :熱源側ファン
30 :筐体
30a :送風流路
41 :利用側膨張弁
42 :利用側熱交換器
43 :ファン
51 :燃料ガス弁
52 :ファーネスファン
53 :燃焼部
54 :バーナ部
54a :バーナ配管部
54b :燃焼空間
55 :点火部
56 :ファーネス熱交換器
57 :給気管
58 :排気管
59 :燃料ガス供給管
60 :有孔体
65 :孔
70 :断熱材
80 :整流部材
80a :第1整流部
80b :第2整流部
100 :住宅
561 :熱交換器配管部
B1 :地下室
D1 :ダクト
H1 :空気出口
H2 :空気入口
P1 :流路
R1 :部屋
RF1 :屋根
S1 :スリット
W1 :隔壁
d1 :直径
1A :第1ユニット
1B :第2ユニット
2 :冷凍装置
3 :燃焼式暖房機
4 :供給側送風機
6 :液冷媒連絡管
7 :ガス冷媒連絡管
20 :冷媒回路
21 :圧縮機
23 :熱源側熱交換器
24 :熱源側膨張弁
25 :熱源側ファン
30 :筐体
30a :送風流路
41 :利用側膨張弁
42 :利用側熱交換器
43 :ファン
51 :燃料ガス弁
52 :ファーネスファン
53 :燃焼部
54 :バーナ部
54a :バーナ配管部
54b :燃焼空間
55 :点火部
56 :ファーネス熱交換器
57 :給気管
58 :排気管
59 :燃料ガス供給管
60 :有孔体
65 :孔
70 :断熱材
80 :整流部材
80a :第1整流部
80b :第2整流部
100 :住宅
561 :熱交換器配管部
B1 :地下室
D1 :ダクト
H1 :空気出口
H2 :空気入口
P1 :流路
R1 :部屋
RF1 :屋根
S1 :スリット
W1 :隔壁
d1 :直径
Claims (1)
- 可燃性冷媒が封入された冷媒回路を有する冷凍装置と、
火炎によって熱を生じさせる燃焼式暖房機と、
を備える空調システムにおいて、
前記可燃性冷媒の発火を抑制したことを特徴とする、
空調システム。
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