JP2021014962A - 冷凍装置の室内機 - Google Patents

Abstract

【課題】可燃性冷媒を採用していくに当たり、冷媒が漏洩した場合にその冷媒を検知するガスセンサを設置する必要があり、ガスセンサの設置場所を選定するという課題が存在する。【解決手段】ガスセンサ５５は、側面視でドレンパン３６の上方に設置されており、ドレンパン３６の上端からガスセンサ５５までの高さＨは、Ｌ・Ｗ｛Ｃ１・Ｈ１／Ｑ＋Ｃ２・Ｈ／（Ｑ−Ｃ３・Ｌ・Ｈ＾（３／２））｝≦９０、の関係式を満たすように設定されている。但し、定数Ｃ１：０．００６７、定数Ｃ２：０．０１１７２、定数Ｃ３：０．０００１５３、Ｌ［ｍ］：ドレンパン３６の第１壁面の長さ、Ｗ［ｍ］：第１壁面に交差するドレンパン３６の壁面の長さ、Ｈ１［ｍ］：ドレンパン３６の深さ、Ｑ ［ｍ＾３／ｓ］：冷媒漏洩流量、である。【選択図】図３

Description

冷媒漏洩を検知することができる冷凍装置の室内機に関する。

近年、環境保護の観点から、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒（以後、低ＧＷＰ冷媒とよぶ。）を採用する空気調和装置が市場に投入されている。低ＧＷＰ冷媒としては、例えば、特許文献１（特開２０１９−１１９１４号公報）に開示されているような可燃性冷媒が採用されている。

今後、可燃性冷媒を採用していくに当たり、冷媒が漏洩した場合に備えてガスセンサを設置する必要があり、冷媒漏洩を早期に検知することができるようにガスセンサを設置するという課題が存在する。

第１観点に係る冷凍装置の室内機は、ドレンパンと、熱交換器と、ファンと、ガスセンサと、ケーシングとを備える。ドレンパンは、第１壁面を含む４つの壁面を有し、平面視で四角形を成す。熱交換器は、ドレンパンの上方に設置され、比重が空気よりも大きい燃焼性の冷媒が流れる。ファンは、熱交換器への空気の流れを生成する。ガスセンサは、冷媒の漏洩を検知する。ケーシングは、ドレンパン、熱交換器、ファンおよびガスセンサを収容する。ケーシングは、複数の側板と、仕切り板と、吹出口とを有している。複数の側板は、外郭の側面を形成する。仕切り板は、複数の側板で囲まれた内部空間を、第１室と第２室とに分ける。第１室には、ドレンパンが設置される。第２室には、ファンが設置される。吹出口は、複数の側板の一つである第１側板に形成される。第１側板は、ドレンパンの第１壁面と対向する。ドレンパンの第１壁面を除く壁面は、側板あるいは仕切り板に沿うように配置されている。ガスセンサの設置位置はドレンパンの上方であって、ドレンパンの上端からガスセンサまでの高さＨが、
Ｌ・Ｗ｛Ｃ１・Ｈ１／Ｑ＋Ｃ２・Ｈ／（Ｑ−Ｃ３・Ｌ・Ｈ＾（３／２））｝≦９０、
定数Ｃ１：０．００６７、
定数Ｃ２：０．０１１７２、
定数Ｃ３：０．０００１５３、
Ｌ［ｍ］：ドレンパンの前記第１壁面の長さ、
Ｗ［ｍ］：第１壁面に交差する前記ドレンパンの壁面の長さ、
Ｈ１［ｍ］：ドレンパンの深さ、
Ｑ ［ｍ＾３／ｓ］：冷媒漏洩流量、
の関係式を満たす。

この室内機では、ガスセンサをドレンパンの上方に設置する場合において、上式で表された関係を満たすように、ガスセンサの高さ位置（高さＨ）を設定することによって、冷媒漏洩を早期に検知することができる。

第２観点に係る冷凍装置の室内機は、第１観点に係る冷凍装置の室内機であって、室内機が制御基板をさらに備えている。熱交換器は、制御基板に近い第１端部と、第１端部よりも制御基板から遠い第２端部を有している。ガスセンサは、熱交換器の第２端部よりも第１端部に近い場所に設置されている。

この室内機では、ガスセンサの設置場所が制御基板に近くなる。一般に、制御基板は交換などのメンテナンス時の作業性を考慮して、サービスパーソンが作業し易い場所に設置されているので、ガスセンサが制御基板の近くに設置されることによって、ガスセンサ交換などのメンテナンス時の作業性がよくなる。

第３観点に係る冷凍装置の室内機は、第２観点に係る冷凍装置の室内機であって、熱交換器が、複数の伝熱管と、集合管と、接続管とを有している。集合管は、複数の伝熱管の一端に接続される。接続管は、複数の伝熱管の他端において伝熱管同士を接続する。制御基板は、接続管よりも集合管に近い場所に設置されている。

第４観点に係る冷凍装置の室内機は、第２観点又は第３観点に係る冷凍装置の室内機であって、制御基板が、側板または仕切り板に沿うように配置されている。

第５観点に係る冷凍装置の室内機は、第１観点から第４観点のいずれか１つに係る冷凍装置の室内機であって、ケーシングが、開口部と蓋部とをさらに有している。開口部は、側板に形成されている。蓋部は、開口部を閉じる。ガスセンサは、蓋部が開けられたとき、開口部を介して脱着可能な位置に設置されている。

この室内機では、サービスパーソンが蓋部を開ければ、開口部を介してガスセンサを脱着することができるので、メンテナンス性がよい。

第６観点に係る冷凍装置の室内機は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る冷凍装置の室内機であって、ガスセンサが熱交換器よりも下方に設置されている。

第７観点に係る冷凍装置の室内機は、第１観点から第６観点のいずれか１つに係る冷凍装置の室内機であって、室内機が複数のガスセンサをさらに備えている。複数のガスセンサが、異なる複数の箇所に設置されている。

第８観点に係る冷凍装置の室内機は、第１観点から第７観点のいずれか１つに係る冷凍装置の室内機であって、ガスセンサが、通気用の開口が設けられたケースに覆われている。

この室内機では、ケースは、ガスセンサの保護、および漏洩冷媒の導入という２つの機能を果たすことができる。

第９観点に係る冷凍装置の室内機は、第１観点から第８観点のいずれか１つに係る冷凍装置の室内機であって、ガスセンサが検知部と配線とを有している。ガスセンサは、配線が検知部よりも下方になるように設置されている。

本開示の一実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路の構成を示す配管系統図。 本開示の一実施形態に係る空気調和装置の室内機の斜視図。 室内機の側面図。 ケースで覆う前のガスセンサの斜視図。 ケースで覆われたガスセンサの斜視図。 ガスセンサの設置位置の拡大側面図。 ガスセンサの高さ位置と漏洩検知までの時間との関係を示すグラフ。 第１変形例に係る室内機を上方から視たときの斜視図。 図６Ａのドレンパンを吹出口側から視たときの概略正面図。 第３変形例に係る室内機において、ドレンパンを吹出口側から視たときの概略正面図

（１）空気調和装置１０
ここでは、冷凍装置の一例として、空気調和装置１０について説明する。

図１は、本開示の一実施形態に係る空気調和装置１０の冷媒回路Ｃの構成を示す配管系統図である。図１において、空気調和装置１０は、室内の冷房及び暖房を行う。図１に示すように、空気調和装置１０は、室外に設置される室外機１１と、室内に設置される室内機２０とを有する。室外機１１と室内機２０とは、２本の連絡配管２，３によって互いに接続される。これにより、空気調和装置１０では、冷媒回路Ｃが構成される。冷媒回路Ｃでは、充填された冷媒が循環することで、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

冷媒回路Ｃに封入されている冷媒は、可燃性の冷媒である。可燃性の冷媒には、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、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ５１６Ａ、Ｒ４４５Ａ、Ｒ４４４Ａ、Ｒ４５４Ｃ、Ｒ４４４Ｂ、Ｒ４５４Ａ、Ｒ４５５Ａ、Ｒ４５７Ａ、Ｒ４５９Ｂ、Ｒ４５２Ｂ、Ｒ４５４Ｂ、Ｒ４４７Ｂ、Ｒ３２、Ｒ４４７Ａ、Ｒ４４６Ａ、およびＲ４５９Ａのいずれかが採用される。

本実施形態では、冷媒はＲ３２が使用される。

（１−１）室外機１１
室外機１１には、圧縮機１２、室外熱交換器１３、室外膨張弁１４、及び四方切換弁１５が設けられている。

（１−１−１）圧縮機１２
圧縮機１２は、低圧の冷媒を圧縮し、圧縮後の高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１２では、スクロール式、ロータリ式等の圧縮機構が圧縮機モータ１２ａによって駆動される。圧縮機モータ１２ａの運転周波数は、インバータ装置によって可変である。

図１に示すように、圧縮機１２の冷媒の吐出口と四方切換弁１５との間には吐出管１２１が接続されている。また、圧縮機１２の吸入口と四方切換弁１５との間には吸入管１２２が接続されている。

（１−１−２）室外熱交換器１３
室外熱交換器１３は、フィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。室外熱交換器１３の近傍には、室外ファン１６が設置される。室外熱交換器１３では、室外ファン１６が搬送する空気と室外熱交換器１３内を流れる冷媒とが熱交換する。

図１に示すように、冷房運転における室外熱交換器１３の冷媒の流入口と四方切換弁１５との間には第１配管１３１が接続されている。

（１−１−３）室外膨張弁１４
室外膨張弁１４は、開度可変の電子膨張弁である。室外膨張弁１４は、冷房運転時の冷媒回路Ｃにおける冷媒の流れ方向において室外熱交換器１３の下流に設置されている。

冷房運転時、室外膨張弁１４の開度は全開状態である。他方、暖房運転時は、室外膨張弁１４の開度は、室外熱交換器１３に流入する冷媒を室外熱交換器１３において蒸発させることが可能な圧力（蒸発圧力）まで減圧するように調節される。

（１−１−４）四方切換弁１５
四方切換弁１５は、第１から第４までのポートを有している。四方切換弁１５では、第１ポートＰ１が圧縮機１２の吐出管１２１に接続され、第２ポートＰ２が圧縮機１２の吸入管１２２に接続され、第３ポートＰ３が室外熱交換器１３の第１配管１３１に接続され、第４ポートＰ４がガス閉鎖弁５に接続されている。

四方切換弁１５は、第１状態（図１の実線で示す状態）と第２状態（図１の破線で示す状態）とに切り換わる。第１状態の四方切換弁１５では、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３が連通し且つ第２ポートＰ２と第４ポートＰ４が連通する。第２状態の四方切換弁１５では、第１ポートＰ１と第４ポートＰ４が連通し且つ第２ポートＰ２と第３ポートＰ３が連通する。

（１−１−５）室外ファン１６
室外ファン１６は、室外ファンモータ１６ａによって駆動されるプロペラファンによって構成される。室外ファンモータ１６ａの運転周波数は、インバータ装置によって可変である。

（１−１−６）液連絡配管２及びガス連絡配管３
２本の連絡配管は、液連絡配管２及びガス連絡配管３によって構成される。液連絡配管２は、一端が液閉鎖弁４に接続され、他端が室内熱交換器３２の液接続管６に接続される。液接続管６は、図１に示すように、冷房運転における室内熱交換器３２の冷媒の入口に直接または間接的に接続されている配管である。

ガス連絡配管３は、一端がガス閉鎖弁５に接続され、他端が室内熱交換器３２のガス接続管７に接続される。ガス接続管７は、図１に示すように、冷房運転における室内熱交換器３２の冷媒の出口に直接または間接的に接続されている配管である。

（１−２）室内機２０
図２は、本開示の一実施形態に係る空気調和装置の室内機２０の斜視図であって、ケーシング２２の上面を取り除いて図示している。図３は、空気調和装置の室内機２０の側面図であって、ケーシング２２を２点鎖線で図示している。

図２および図３において、室内機２０は、建物等の天井裏空間に設置されており、ケーシング２２と、室内ファン３０と、室内熱交換器３２と、ドレンパン３６と、ガスセンサ５５とを備えている。ケーシング２２は、通風空間を有している。図３において、通風空間は、空気がケーシング２２の第４側板２７から第１側板２３に向かって流れる内部空間である。通風空間には、ケーシングの第４側板２７から第１側板２３に向かって室内ファン３０および室内熱交換器３２が順に配置されている。

（１−２−１）ケーシング２２
ケーシング２２は、箱型であり、その外郭の側面を形成する第１側板２３、第２側板２４、第３側板２６および第４側板２７を有している。

第４側板２７はケーシング２２の背面に位置し、第４側板２７に吸入口２１が形成されている。吸入口２１は、入口ダクト（図３に一点鎖線で図示）を通じて、空気をケーシング２２内に吸入する。

また、第１側板２３は、ケーシング２２の前面に位置し、第１側板２３に吹出口３７が形成されている。吹出口３７は、出口ダクト（図３に一点鎖線で図示）を通じて、室内熱交換器３２を通過した空気をケーシング２２外に吹き出す。

第２側板２４には、開口部２４１が形成されている。開口部２４１は、ドレンパン３６に溜まった凝縮水を排出するドレンポンプ（図示せず）を交換する際に利用される。開口部２４１は、ガスセンサ５５を交換する際にも利用される。開口部２４１は、ドレンポンプ、又はガスセンサの交換時以外は蓋部２５によって閉じられている。

（１−２−２）仕切り板２８
仕切り板２８は、通風空間を第１室Ｒ１と第２室Ｒ２に分けている。第２室Ｒ２は、吸入口２１に連通している。室内ファン３０は、第２室Ｒ２に設置されている。第１室Ｒ１は、吹出口３７に連通している。室内熱交換器３２およびドレンパン３６は、第１室Ｒ１に設置されている。

また、仕切り板２８は、板状であり、ケーシング２２の前面および背面と平行になるように設置されている。仕切り板２８には、３つの開口２８ａ、２８ｂ、２８ｃが並んで形成されている。３つの開口２８ａ、２８ｂ、２８ｃは、ケーシング２２の前面および背面に平行に並んでいる。

（１−２−３）室内ファン３０
室内ファン３０は、第２室Ｒ２内に配置されている。室内ファン３０は、吸入口２１から第２室Ｒ内に空気を吸入し、仕切り板２８の開口２８ａ、２８ｂ、２８ｃを通じて第１室Ｒ１に空気を吹き出す。室内ファン３０は、両吸込型のシロッコファンである。室内ファン３０は、３つの羽根車３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃと、羽根車３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃを収容する３つのスクロールケーシング３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｂと、羽根車３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃを駆動するモータ３０ａを有している。

羽根車３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃは、ケーシング２２の側方に向かって並んで配置されている。スクロールケーシング３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃは、両側面に形成された３つのスクロール吸入口３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃと、前面に形成されたスクロール吹出口３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃを有している。スクロール吹出口３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃは、仕切り板２８の開口２８ａ、２８ｂ、２８ｃに対応するように配置されている。

モータ３０ａは、ケーシング２２の平面視において、スクロールケーシング３０２ａとスクロールケーシング３０２ｂとの間に配置されており、シャフトが２つの羽根車３０１ａ、３０１ｂに連結されている。羽根車３０１ｂと羽根車３０１ｃとはシャフトによって連結されている。

なお、室内ファン３０として、上記のような、複数の両吸込型のシロッコファンを１つのモータ３０ａによって駆動する構成に限定されるものではなく、シロッコファンの数が２つであってもよく、モータの数が異なっていてもよい。また、室内ファン３０は、シロッコファン以外のファンであってもよい。

（１−２−４）室内熱交換器３２
室内熱交換器３２は、第１室Ｒ１内に配置されている。室内熱交換器３２は、スクロール吹出口３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃから第１室Ｒ１内に吹き出された空気と室内熱交換器３２を流れる冷媒との間で熱交換を行う。

室内熱交換器３２は、クロスフィンチューブ型の熱交換器である。室内熱交換器３２は、複数のフィン３２１と、複数の伝熱管３２２と、集合管３２３（図３）と、接続管３２４とを有している。フィン３２１は、熱伝導性の高い金属、例えば、アルミニウム、又はアルミニウム合金で成形された矩形状の薄板である。フィン３２１には、板厚方向に貫く複数の貫通穴が形成されている。複数のフィン３２１は、一定の間隔をあけて積層されている。

伝熱管３２２は、銅管である。伝熱管３２２は、フィン３２１の貫通穴に挿入された後、拡管されてフィン３２１に密着する。集合管３２３は、複数の伝熱管３２２の一端に接続される。接続管３２４は、複数の伝熱管３２２の他端において伝熱管３２２同士を接続している。

説明の便宜上、室内熱交換器３２の端部のうち、集合管３２３がある側の端部を第１端部３２ａ、接続管３２４がある側の端部を第２端部３２ｂという。

室内熱交換器３２は、下端から上端に向かうにつれてケーシング２２の前面に向かって傾斜している。また、室内熱交換器３２には、比重が空気よりも大きい燃焼性の冷媒、例えば、Ｒ３２冷媒が流れる。

なお、室内熱交換器３２は、クロスフィンチューブ型の熱交換器に限定されるものではない。

（１−２−５）ドレンパン３６
ドレンパン３６は、第１壁面３６１、第２壁面３６２、第３壁面３６３および第４壁面３６４を有し、平面視で四角形を成している。ドレンパン３６の上方に室内熱交換器３２が設置されており、ドレンパン３６は、室内熱交換器３２によって凝縮した水を受ける。

ドレンパン３６の第１壁面３６１はケーシング２２の第１側板２３に対向しており、その結果、第１側板２３に形成されている吹出口３７は、ドレンパン３６の第１壁面３６１に沿う。ドレンパン３６の第２壁面３６２はケーシング２２の第２側板２４に沿い、ドレンパン３６の第３壁面３６３はケーシング２２の第３側板２６に沿い、ドレンパン３６の第４壁面３６４は仕切り板２８に沿っている。

（１−２−６）電装品箱５０
電装品箱５０は、ケーシング２２の側板２４、または仕切り板２８に沿うように設置されている。電装品箱５０には、制御基板５０１が含まれており、制御基板５０１も側板２４または仕切り板２８に沿うように設置されている。

制御基板５０１は、各種センサからの信号に基づき、室内ファン３０などの機器を制御する。制御基板５０１は、室内熱交換器３２の接続管３２４がある第２端部３２ｂよりも室内熱交換器３２の集合管３２３がある第１端部３２ａに近い。

（１−２−７）ガスセンサ５５
図４Ａは、ケース５６で覆う前のガスセンサ５５の斜視図である。また、図４Ｂは、ケース５６で覆われたガスセンサ５５の斜視図である。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、ガスセンサ５５は、冷媒の漏洩を検知する。ガスセンサ５５は、基板５５１と、センサ部５５２と、配線部５５３とを有している。センサ部５５２は、センサ素子５５２ａと、そのセンサ素子５５２ａを覆う円筒管５５２ｂとを有している。

センサ素子５５２ａは基板５５１に実装されており、冷媒ガスの有無を検知する。円筒管５５２ｂの上端面には、冷媒ガスが進入できるように穴５５２ｃが形成されている。

配線部５５３は、基板５５１に実装されている雌型コネクタ５５３ａと、雌型コネクタ５５３ａに嵌合する雄型コネクタ５５３ｂと、雄型コネクタ５５３ｂに接続される電線５５３ｃとで構成されている。配線部５５３は、センサ素子５５２ａと基板５５１とを電気的に繋いでいる。

ガスセンサ５５の、少なくともセンサ部５５２は、保護用のケース５６に覆われている。ケース５６には、通気用の第１開口５６１が設けられている。この第１開口５６１が設けられている面を通気面５６ａという。

本実施形態では、通気面５６ａと交差する側面５６ｂに、第２開口５６２が設けられている。

冷媒の漏洩が発生したとき、第１開口５６１から入った冷媒ガスは、一部はガスセンサ５５のセンサ部５５２に流れ、残りは第２開口５６２から出ていくことができる。或いは、冷媒の漏洩が発生したとき、第２開口５６２から入った冷媒ガスは、一部はガスセンサ５５のセンサ部５５２に流れ、残りは第１開口５６１から出ていくこともできる。

本実施形態では、通気面５６ａに複数の第１開口５６１を設け、側面５６ｂに複数の第２開口５６２を設けている。但し、第１開口５６１および第２開口５６２は単数であってもよい。

ケース５６は、センサ部５５２の保護、および漏洩冷媒である冷媒ガスの導入という２つの機能を果たす。

図４Ｃは、ガスセンサ５５の設置位置の拡大側面図である。図４Ｃにおいて、配線部５５３の電線５５３ｃがセンサ部５５２よりも下方となるように湾曲させてから電装品箱５０に導入している。これは、何らかの原因で電線に水滴が付着しても、水滴が電線５５３ｃを伝って基板５５１に浸入しないようにするためである。

（２）運転動作
次に、本実施形態に係る空気調和装置１０の運転動作について説明する。空気調和装置１０では、冷房運転と暖房運転とが切り換えて行われる。

（２−１）冷房運転
冷房運転では、図１に示す四方切換弁１５が実線で示す状態となり、圧縮機１２、室内ファン３０、室外ファン１６が運転状態となる。これにより、冷媒回路Ｃでは、室外熱交換器１３が放熱器となり、室内熱交換器３２が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

具体的には、圧縮機１２で圧縮された高圧冷媒は、室外熱交換器１３を流れ、室外空気と熱交換する。室外熱交換器１３では、高圧冷媒が室外空気へ放熱する。室外熱交換器１３で凝縮した冷媒は、室内機２０へ送られる。室内機２０では、冷媒が室内膨張弁３９で減圧された後、室内熱交換器３２を流れる。

室内機２０では、室内ファン３０から吹き出された室内空気が、室内熱交換器３２を通過し、冷媒と熱交換する。室内熱交換器３２では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発し、室内空気が冷媒によって冷却される。

室内熱交換器３２で冷却された空気は、室内空間へ供給される。また、室内熱交換器３２で蒸発した冷媒は、圧縮機１２に吸入され再び圧縮される。

（２−２）暖房運転
暖房運転では、図１に示す四方切換弁１５が破線で示す状態となり、圧縮機１２、室内ファン３０、室外ファン１６が運転状態となる。これにより、冷媒回路Ｃでは、室内熱交換器３２が凝縮器となり、室外熱交換器１３が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。

具体的には、圧縮機１２で圧縮された高圧冷媒は、室内機２０の室内熱交換器３２を流れる。室内機２０では、室内ファン３０から吹き出された室内空気が、室内熱交換器３２を通過し、冷媒と熱交換する。室内熱交換器３２では、冷媒が室内空気へ放熱し、室内空気が冷媒によって加熱される。

室内熱交換器３２で加熱された空気は、室内空間へ供給される。また、室内熱交換器３２で凝縮した冷媒は、室外膨張弁１４で減圧された後、室外熱交換器１３を流れる。室外熱交換器１３では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１３で蒸発した冷媒は、圧縮機１２に吸入され再び圧縮される。

（３）ガスセンサの設置位置
（３−１）ガスセンサ５５の高さ位置と漏洩検知までの時間との関係
ガスセンサ５５の設置位置としては、１）メンテナンスが可能なこと、２）冷媒漏洩を検知できること、が条件となる。

１）について、本実施形態の場合、サービスパーソンによる作業が可能で、制御基板５０１に近い、開口部２４１の近傍が最適である。

２）について、空気よりも比重が大きい冷媒が、室内熱交換器３２から漏洩した場合、室内熱交換器３２下方のドレンパン３６に滞留することは容易に推測することができるので、ドレンパン３６に設置することが望ましい。しかしながら、ガスセンサ５５への水かかりを防止するため、ドレンパン３６の壁面よりも上方に設置することが考えられる。

かかる場合、ガスセンサ５５の高さ位置が不適切であると、冷媒が漏洩し始めてからガスセンサ５５の高さ位置に漏洩冷媒が到達するまでの時間が長くなり、或いは、漏洩冷媒がガスセンサ５５の高さ位置まで到達せず、ガスセンサ５５に検知されないことが想定される。

そこで、出願人は、ガスセンサ５５の高さ位置と、冷媒が漏洩し始めてから漏洩冷媒がガスセンサ５５の高さ位置に到達するまでの時間との関係式を特定し、その関係式に基づき、ガスセンサ５５の高さ位置を設定した。

具体的には、ガスセンサ５５は、ドレンパン３６の上方に設置されており、ドレンパン３６の上端からガスセンサ５５までの高さＨは、
Ｌ・Ｗ｛Ｃ１・Ｈ１／Ｑ＋Ｃ２・Ｈ／（Ｑ−Ｃ３・Ｌ・Ｈ＾（３／２））｝≦９０、
定数Ｃ１：０．００６７、
定数Ｃ２：０．０１１７２、
定数Ｃ３：０．０００１５３、
Ｌ［ｍ］：ドレンパン３６の前記第１壁面の長さ、
Ｗ［ｍ］：第１壁面に交差するドレンパン３６の壁面の長さ、
Ｈ１［ｍ］：ドレンパン３６の深さ、
Ｑ ［ｍ＾３／ｓ］：冷媒漏洩流量、
の関係式を満たすように設定されている。

上式のうち、Ｌ・Ｗ・Ｈ１／Ｑは、ドレンパン３６内が冷媒で満たされるまでの時間を表しており、ドレンパン３６の内容積［Ｌ・Ｗ・Ｈ１］を「漏洩冷媒の単位時間当たりの冷媒漏洩流量Ｑ」で除したものである。なお、流量は体積流量である。

また、Ｌ・Ｗ・Ｈ／（Ｑ−Ｌ・Ｈ＾（３／２））は、ドレンパン３６内が冷媒で満たされた後、ドレンパン３６から溢れた冷媒が高さＨに到達するまでの時間を表している。定数Ｃ１、Ｃ２およびＣ３は、流量係数である。

ドレンパン３６から溢れた冷媒は、ケーシング２２の側板に沿って蓄積していくものの吹出口３７側が開放されているため、冷媒は自身の位置エネルギーを運動エネルギーに変換して流出していく。

ドレンパン３６よりも高い位置にある冷媒は、「漏洩冷媒の単位時間当たりの冷媒漏洩流量Ｑ」から［流出していく冷媒の単位時間当たりの流量ｑ］を減じた流量に相当する冷媒が積もったものとなる。

ここで、［流出していく冷媒の単位時間当たりの流量ｑ］は、ドレンパンの上に積もる量によって異なるので、積分して求めている。

「ガスセンサ５５までの高さＨ」は、ドレンパン３６上端からセンサ素子を保護する円筒管５５２ｂ中心までの鉛直距離である。

また、ドレンパン３６の深さＨ１については、ドレンパン３６の底面と開口面の形状が一致せず、一義的に特定することができない場合もあるので、かかる場合には、深さＨ１を平均深さで代用する。

また、上記関係式の不等記号の右側数値９０は、ＩＥＣ規格（ＩＥＣ６０３３５２−４０）における、漏洩開始後のガスセンサ位置におけるガス濃度が設定値を超えるまでの許容時間の上限値を採用している。

（３−２）検証
図５は、ガスセンサ５５の高さ位置（高さＨ）と漏洩検知までの時間Ｔとの関係を示すグラフであって、横軸はドレンパン３６の上端からガスセンサ５５までの高さＨを示し、縦軸は冷媒が漏洩し始めてからガスセンサ５５によって漏洩冷媒が検知されるまでの時間を示している。

図５のグラフより、漏洩検知までの時間Ｔが９０秒以下となるのは、高さＨが１１０ｍｍ以下となる範囲である。本実施形態では、理論値に対して２０％の裕度を確保して、高さＨを８０ｍｍ以下に設定している。

上記の関係式で表された、ドレンパン３６の代表寸法（長さＬ、幅Ｗ、平均深さＨ１）と、冷媒漏洩流量Ｑと、漏洩冷媒がガスセンサ５５の位置（高さＨ）に達するまでの時間との関係を満たすように、ガスセンサを設定することによって、冷媒漏洩を早期に検知することができる。

（４）特徴
（４−１）
室内機２０では、ドレンパン３６の代表寸法（長さＬ、幅Ｗ、平均深さＨ１）と、冷媒漏洩流量Ｑと、漏洩冷媒がガスセンサの位置（高さＨ）に達するまでの時間との関係が明らかになるので、ガスセンサの位置（高さＨ）を適切に設定することができる。

（４−２）
室内機２０では、ガスセンサ５５の設置場所が制御基板５０１に近くなる。一般に、制御基板５０１は交換などのメンテナンス時の作業性を考慮して、サービスパーソンが作業を行い易い場所に設置されているので、ガスセンサ５５が制御基板５０１の近くに設置されることによって、ガスセンサ５５の交換などのメンテナンス時の作業性が良くなる。

また、ガスセンサ５５の設置場所が制御基板５０１に近いので、ガスセンサ５５と制御基板５０１とを電気的に繋ぐ配線の長さが短くなり、材料費の低減というメリットがある。

（４−３）
制御基板５０１は、室内熱交換器３２の接続管３２４よりも集合管に近い場所に設置されている。

（４−４）
制御基板５０１が、側板２４または仕切り板２８に沿うように配置されている。

（４−５）
ガスセンサ５５は、蓋部２５が開けられたとき、サービスパーソンが開口部２４１を介して脱着可能な位置に設置されており、サービスパーソンはケーシング２２の第２側板２４をケーシング２２から取り外すことなく、開口部２４１からガスセンサ５５の交換などを行うことができるので、メンテナンス性がよい。

（４−６）
ガスセンサ５５が室内熱交換器３２よりも下方に設置されている。

（４−７）
室内機２０が複数のガスセンサ５５をさらに備えており、複数のガスセンサ５５が、異なる複数の箇所に設置されている。

（４−８）
ガスセンサ５５は、通気用の第１開口５６１が設けられたケース５６に覆われている。ケース５６は、ガスセンサ５５の保護、および漏洩冷媒の導入という２つの機能を果たすことができる。

（４−９）
ガスセンサ５５がセンサ部５５２と配線部５５３とを有している。ガスセンサ５５は、配線部５５３の少なくとも一部がセンサ部５５２よりも下方になるように設置されている。

（５）変形例
（５−１）第１変形例
上記実施形態では、１つのガスセンサ５５を設置する態様で説明したが、それに限定されるものではなく、室内機２０が、複数のガスセンサ５５をさらに備え、複数のガスセンサ５５それぞれが異なる複数の箇所に設置されていてもよい。

図６Ａは、第１変形例に係る室内機２０を上方から視たときの斜視図であり、複数のガスセンサ５５を設置する場合の各ガスセンサ５５の設置位置を示す。図６Ｂは、ドレンパン３６を吹出口３７側から視たときの概略正面図であり、複数のガスセンサ５５を設置する場合の各ガスセンサ５５の設置位置を示す。

図６Ａおよび図６Ｂにおいて、４つのガスセンサ５５は、第１室Ｒ１において、仕切り板２８に沿って異なる場所に設置されている。

説明の便宜上、４つのガスセンサ５５を、第１ガスセンサ５５Ａ、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄとする。

ここで、第１ガスセンサ５５Ａは、電装品箱５０に近い場所で、ドレンパン３６の上端からｈ１（例えば６０ｍｍ）の高さ位置に設置されている。第２ガスセンサ５５Ｂは、室内熱交換器３２の集合管３２３に近い場所で、ドレンパン３６の上端からｈ２（例えば２０ｍｍ）の高さ位置に設置されている。第３ガスセンサ５５Ｃは、ドレンパン３６の中央で、ドレンパン３６の上端からｈ２の高さ位置に設置されている。第４ガスセンサ５５Ｄは、室内熱交換器３２の接続管３２４に近い場所で、ドレンパン３６の上端からｈ２の高さ位置に設置されている。

かかる場合、どのガスセンサも冷媒漏洩が始まってから９０秒以内に冷媒を検知することができる。

第１ガスセンサ５５Ａおよび第２ガスセンサ５５Ｂは、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄに比べて制御基板５０１および第２側板２４の開口部２４１に近い。

それゆえ、サービスパーソンは、第１ガスセンサ５５Ａおよび第２ガスセンサ５５Ｂを交換する際には、開口部２４１から交換作業を行うことができる。

サービスパーソンは、ケーシング２２から第２側板２４を取り外すことなく、第１ガスセンサ５５Ａおよび第２ガスセンサ５５Ｂの交換作業を行うことができるので、メンテナンス性がよい。

なお、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄについては、ドレンパン３６の上端からｈ２の高さ位置を維持したまま、吹出口３７側に沿って設置することによって、室内熱交換器３２よりも下方、且つ、ドレンパン３６上端より上方となる。

（５−２）第２変形例
上記第１変形例では、複数のガスセンサ５５の設置位置の一例を示したが、設置された全てのガスセンサ５５を同時に使用する必要はない。例えば、図６Ａおよび図６Ｂを例に説明すると、最初に第１ガスセンサ５５Ａのみを使用し、第１ガスセンサ５５Ａの耐久寿命が尽きる前に、第２ガスセンサ５５Ｂに切り替えてもよい。

第１ガスセンサ５５Ａの切り替えのタイミングは、例えば、ガスセンサ５５Ａの保証年数を基準に定めることができる。また、第１ガスセンサ５５Ａの出力信号から冷媒漏洩とは異なる異常が推定されたときに、次のガスセンサ５５に切り替えてもよい。

同様の方法で、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄを順に使用すればよい。

（５−３）第３変形例
複数のガスセンサ５５は、鉛直方向に設置されてもよい。図６Ｃは、第３変形例に係る室内機２０において、ドレンパン３６を吹出口３７側から視たときの概略正面図であり、第１ガスセンサ５５Ａ、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄが鉛直方向に設置されている。

但し、最も高い位置に設置されている第１ガスセンサ５５Ａであっても、冷媒漏洩が始まってから９０秒以内に冷媒を検知することができなければならない。それゆえ、第１ガスセンサ５５Ａは、ドレンパン３６の上端からｈ１（例えば６０ｍｍ）の高さ位置に設置されている。

使用方法としては、第１ガスセンサ５５Ａ、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄそれぞれが制御基板５０１に接続されて使用されている第１態様と、それらガスセンサのうちの１つが制御基板５０１に接続されて使用されている第２態様が考えられる。

（５−３−１）第１態様
第１態様では、冷媒漏洩が生じた場合、鉛直方向に設置された第１ガスセンサ５５Ａ、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄのいずれかが冷媒漏洩を検知するので、万が一、いずれかのガスセンサが故障しても残りのガスセンサが冷媒漏洩を検知する。それゆえ、冷媒漏洩が早期に検知される。

さらに、第１態様では、冷媒漏洩が生じた場合、所定時間の経過後、正常な全てのガスセンサは冷媒漏洩を検知する。それゆえ、所定時間の経過後、冷媒漏洩を検知しないガスセンサを異常と判定することもできる。

（５−３−２）第２態様
第２態様では、例えば、第１ガスセンサ５５Ａ、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄのうちの第１ガスセンサ５５Ａだけが制御基板５０１に接続されて使用されており、残りのガスセンサは未使用状態である。

第１ガスセンサ５５Ａが故障した場合、第１ガスセンサ５５Ａの下方に、第２ガスセンサ５５Ｂ、第３ガスセンサ５５Ｃおよび第４ガスセンサ５５Ｄが備蓄されているので、サービスパーソンは、第１ガスセンサ５５Ａに替えて、それらのうちのいずれかを制御基板５０１に接続すれば、ガスセンサの交換が完了する。

それゆえ、サービスパーソンは、交換用のガスセンサを持たずに修理に出向いても、ガスセンサの交換を行うことができる。

（６）その他
上記実施形態、および変形例では、冷凍装置の一例として、空気調和装置について説明したが、それに限定されるものではない。例えば、冷凍装置には、空気調和装置以外に、冷凍、冷蔵、または低温での保管が必要な物品を貯蔵する低温倉庫などが含まれる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示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。

１０ 空気調和装置（冷凍装置）
２０ 室内機
２２ ケーシング
２３ 第１側板
２４ 第２側板
２５ 蓋部
２６ 第３側板
２７ 第４側板
２８ 仕切り板
３０ ファン
３２ 室内熱交換器（熱交換器）
３６ ドレンパン
３７ 吹出口
５５ ガスセンサ
５６ ケース
２４１ 開口部
３６１ 第１壁面
５０１ 制御基板
５５２ センサ部（検知部）
５５３ 配線部（配線）
５６１ 第１開口（開口）
５６２ 第２開口（開口）

特開２０１９−１１９１４号公報

Claims (9)

1. 第１壁面（３６１）を含む４つの壁面を有し、平面視で四角形を成すドレンパン（３６）と、
   前記ドレンパン（３６）の上方に設置され、比重が空気よりも大きい燃焼性の冷媒が流れる熱交換器（３２）と、
   前記熱交換器（３２）への空気の流れを生成するファン（３０）と、
   冷媒の漏洩を検知するガスセンサ（５５）と、
   前記ドレンパン（３６）、前記熱交換器（３２）、前記ファン（３０）および前記ガスセンサ（５５）を収容するケーシング（２２）と、
   を備え、
   前記ケーシング（２２）は、
   外郭の側面を形成する複数の側板（２３，２４，２６，２７）と、
   複数の前記側板で囲まれた内部空間を、前記ドレンパン（３６）が設置される第１室（Ｒ１）と前記ファン（３０）が設置される第２室（Ｒ２）とに分ける仕切り板（２８）と、
   複数の前記側板の一つである第１側板（２３）に形成される吹出口（３７）と、
   を有し、
   前記第１側板（２３）は、前記ドレンパン（３６）の前記第１壁面（３６１）と対向し、
   前記ドレンパン（３６）の前記第１壁面（３６１）を除く壁面は、前記側板（２４，２６）あるいは前記仕切り板（２８）に沿うように配置されており、
   前記ガスセンサ（５５）の設置位置は前記ドレンパン（３６）の上方であって、前記ドレンパン（３６）の上端から前記ガスセンサ（５５）までの高さＨが、
   Ｌ・Ｗ｛Ｃ１・Ｈ１／Ｑ＋Ｃ２・Ｈ／（Ｑ−Ｃ３・Ｌ・Ｈ＾（３／２））｝≦９０、
   定数Ｃ１：０．００６７、
   定数Ｃ２：０．０１１７２、
   定数Ｃ３：０．０００１５３、
   Ｌ［ｍ］：前記ドレンパン（３６）の前記第１壁面（３６１）の長さ、
   Ｗ［ｍ］：前記第１壁面（３６１）に交差する前記ドレンパン（３６）の壁面の長さ、
   Ｈ１［ｍ］：前記ドレンパン（３６）の深さ、
   Ｑ ［ｍ＾３／ｓ］：冷媒漏洩流量、
   の関係式を満たす、
   冷凍装置の室内機（２０）。
2. 前記室内機（２０）は、制御基板（５０１）をさらに備え、
   前記熱交換器（３２）は、前記制御基板（５０１）に近い第１端部（３２ａ）と、前記第１端部（３２ａ）よりも前記制御基板（５０１）から遠い第２端部（３２ｂ）を有し、
   前記ガスセンサ（５５）は、前記熱交換器（３２）の前記第２端部（３２ｂ）よりも前記第１端部（３２ａ）に近い場所に設置されている、
   請求項１に記載の冷凍装置の室内機（２０）。
3. 前記熱交換器（３２）は、
   複数の伝熱管（３２２）と、
   複数の前記伝熱管（３２２）の一端に接続される集合管（３２３）と、
   複数の前記伝熱管（３２２）の他端において前記伝熱管（３２２）同士を接続する接続管（３２４）と、
   を有し、
   前記制御基板（５０１）は、前記接続管（３２４）よりも前記集合管（３２３）に近い場所に設置されている、
   請求項２に記載の冷凍装置の室内機（２０）。
4. 前記制御基板（５０１）は、前記側板（２４）または前記仕切り板（２８）に沿うように配置されている、
   請求項２又は請求項３に記載の冷凍装置の室内機（２０）。
5. 前記ケーシング（２２）は、
   前記側板に形成される開口部（２４１）と、
   前記開口部（２４１）を閉じる蓋部（２５）と、
   をさらに有し、
   前記ガスセンサ（５５）は、前記蓋部（２５）が開けられたとき、前記開口部（２４１）を介して脱着可能な位置に設置されている、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷凍装置の室内機（２０）。
6. 前記ガスセンサ（５５）は、前記熱交換器（３２）よりも下方に設置されている、
   請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷凍装置の室内機（２０）。
7. 前記室内機は、複数の前記ガスセンサ（５５）をさらに備え、
   複数の前記ガスセンサ（５５）が、異なる複数の箇所に設置されている、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の冷凍装置の室内機（２０）。
8. 前記ガスセンサ（５５）は、通気用の開口（５６１）が設けられたケース（５６）に覆われている、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の冷凍装置の室内機（２０）。
9. 前記ガスセンサ（５５）は、検知部（５５２）と配線（５５３）とを有し、
   前記ガスセンサ（５５）は、前記配線（５５３）が前記検知部（５５２）よりも下方になるように設置されている、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷凍装置の室内機（２０）。

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