JP2023170657A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒漏洩時の安全性を向上した空気調和機を提供する。【解決手段】本開示における空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、室外ファン、および、膨張機構を有する室外機と、室内熱交換器、および、室内ファンを有する室内機と、を備え、前記室内機と前記室外機とが内外接続配管により接続されることで冷凍サイクル回路を形成し、前記冷凍サイクル回路は、可燃性冷媒を用い、前記内外接続配管は、前記室内機から延びる室内側接続配管を有し、前記室内側接続配管は、前記室内機の外側まで延出する。【選択図】図２

Description

本開示は、空気調和機に関する。

特許文献１には、可燃性冷媒を用いる空気調和機を開示する。この空気調和機は、ケーシング内において熱交換器及び電装品を備え、電装品は熱交換器よりも上方に配置される。

特許第３８０７００４号公報

本開示は、可燃性冷媒の漏洩時における安全性を向上した空気調和機を開示する。

本開示における空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、室外ファン、および、膨張機構を有する室外機と、室内熱交換器、および、室内ファンを有する室内機と、を備え、前記室内機と前記室外機とが内外接続配管により接続されることで冷凍サイクル回路を形成し、前記冷凍サイクル回路は、可燃性冷媒を用い、前記内外接続配管は、前記室内機から延びる室内側接続配管を有し、前記室内側接続配管は、前記室内機の外側まで延出する。

本開示における空気調和機は、冷媒が漏洩しやすい室内側接続配管と室外側接続配管とが接続する位置を、室内機および室内から遠ざけることができる。従って、可燃性冷媒の漏洩時における安全性を向上できる。

実施の形態１に係る空気調和機の冷凍サイクル回路を示す模式図 実施の形態１に係る室内機の側面図 室内機の側面図 他の実施形態に係る室内機の側面図 他の実施形態に係る室内機の側面図

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、空気調和機という技術は、気候変動の抑制という観点から、地球温暖化係数が小さい、イソブタンやプロパンなどの冷媒に使用冷媒を切り替えることが求められていた。そのため、当該業界では、イソブタンやプロパンなどの冷媒は可燃性であるということを課題として、冷媒の漏洩時における安全対策をすることが提案されていた。そうした状況下において、発明者らは、室内機から延びる室内側接続配管が室外機から延びる配管と接続する位置において冷媒が漏れやすいという課題があることを発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
そこで、本開示は、可燃性冷媒の漏洩時における安全性を向上した空気調和機を提供する。

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
［１－１．全体の構成］
以下、図１から図３を参照しながら、実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る空気調和機１の冷凍サイクル回路を示す模式図である。図１において、空気調和機１は、室内機１０、および、室外機３０を備える。空気調和機１は、図１の冷凍サイクル回路において、例えばイソブタン、プロパン等の可燃性冷媒を循環させ、室内機１０が設置された空間に対して暖房、冷房などの空気調和を実行する。なお、図１において、説明に使用しないアキュムレータ等の装置については図示していないが、空気調和機１はそれらの装置を有していてもよい。

室内機１０は、建造物、または、船舶などの移動体等の室内に設置され、室内に対して空気調和を実行する。室内機１０は、室内熱交換器１１、および、室内ファン１３を備える。室内熱交換器１１は、例えばフィンチューブ式の熱交換器であり、内部に冷媒が通る流路を備える。

室内ファン１３は、例えば、図示しないモーターによって羽根車を回転させて送風するクロスフローファンである。室内ファン１３は、室内の空気を室内機１０に吸い込み、室内熱交換器１１を介して流すことで、室内熱交換器１１の内部にある冷媒と、吸い込んだ空気との間で熱交換させる。冷媒と熱交換した空気は、再び室内機１０の外部に流出し、室内が空気調和される。

室外機３０は、圧縮機３１、四方弁３３、室外熱交換器３５、室外ファン３７、および、膨張機構３９を備える。圧縮機３１は、例えば密閉型の圧縮機であり、気体冷媒を吸引して圧縮し、四方弁３３に向けて吐出する。四方弁３３は、圧縮機３１に対して流入する冷媒、および、圧縮機３１から吐出される冷媒の流路を切り替え可能である。

四方弁３３は、冷媒の流路を切り替えることにより、室内機１０おける運転を冷房運転と暖房運転との間で切り替える。例えば、四方弁３３が図１に示す矢印の向きに冷媒を流す場合、室内機１０は冷房運転を実行する。室外熱交換器３５は、例えばフィンチューブ式の熱交換器であり、内部に冷媒が通る流路を備える。室外熱交換器３５の流路は、四方弁３３および膨張機構３９と接続する。室外ファン３７は、例えば軸流式の送風機であり、室外機３０の外部の空気と室外熱交換器３５の内部の冷媒とを熱交換させる。膨張機構３９は、例えばキャピラリーチューブや膨張弁であり、内部を流れる冷媒を減圧する。

室内機１０及び室外機３０は、内外接続配管２０によって互いに接続されることで冷凍サイクル回路を形成する。内外接続配管２０は、室内側ガス管１２ａと、室内側液管１２ｂと、室外側ガス管３２ａと、室外側液管３２ｂと、を備える。

室内機１０において、室内熱交換器１１は、室内側ガス管１２ａ、および、室内側液管１２ｂに接続される。室内側ガス管１２ａ、および、室内側液管１２ｂは、それぞれ内部に冷媒が流れる冷媒配管である。室内側ガス管１２ａ、および、室内側液管１２ｂを合わせて、室内側接続配管１２と定義する。室内側接続配管１２は、室内熱交換器１１に対し、例えばロウ付けによって直接的に接続される。

室外機３０において、四方弁３３は、室外側ガス管３２ａを介して室内側ガス管１２ａと接続される。また、膨張機構３９は、室外側液管３２ｂを介して、室内側液管１２ｂと接続される。室外側ガス管３２ａ、および、室外側液管３２ｂは、それぞれ内部に冷媒が流れる冷媒配管である。室外側ガス管３２ａおよび、室外側液管３２ｂをあわせて、室外側接続配管３２と定義する。室外側接続配管３２は、四方弁３３、および、膨張機構３９に対して直接的に接続されていてもよく、図示しない室外機の内部に設けられる冷媒配管を介して接続されていてもよい。すなわち、室外側接続配管３２は、室外機３０の工場出荷時に室外機３０に取り付けられていてもよく、室外機３０の設置後に作業者によって室外機３０に取り付けられるものであってもよい。

室内側接続配管１２および室外側接続配管３２は、ガス管接続部２１ａおよび、液管接続部２１ｂにより互いに接続される。ガス管接続部２１ａおよび、液管接続部２１ｂは、例えば二方弁や三方弁である。これにより、室内機１０と室外機３０は互いに接続され、冷媒の融通が可能となる。

［１－２．室内機の構成］
［１－２－１．工場出荷時における室内機の構成］
図２は、室内機１０の側面図であり、後方から見た工場出荷時の室内機１０を示す。なお、図２以降の各図に記載のＵＰ、ＬＨ、ＦＲはそれぞれ文中における室内機１０の上方、左方、前方に対応し、上下、左右、前後、水平、鉛直といった文中に記載の方向は、これらを基準とする。また、各図に記載のＵＰ、ＬＨ、ＦＲ、及び、上下、左右、前後、水平、鉛直といった文中に記載の方向は、設置された状態の室内機１０を基準として設定されている。なお、説明の都合上、図２以降において室内側ガス管１２ａ及び室内側液管１２ｂは、まとめて１つの配管として図示されるが、実際には２本の配管が同じ方向に沿って延びている。

室内機１０は、略直方体の箱である筐体１４を有し、筐体１４の内部に室内熱交換器１１および室内ファン１３を格納する。室内機１０は、筐体１４の内側において、室内ファン１３等を制御するための電装部品１６を有する。筐体１４は、前方に面した図示しない前面において、図示しない吹出口を有する。室内機１０は、室内熱交換器１１と熱交換した空気を、吹出口を介して室内に吹き出す。

室内機１０は、背面１０ａを有する。背面１０ａは、後方に面する面であり、室内機１０及び筐体１４の一部である。背面１０ａは、室内機１０を室内に設置した際に、後述の据え付け板１８を介し、室内の壁などの設置面に取り付けられる面である。背面１０ａには、前方に窪み、左右方向に延びる溝部１４ｂが形成される。溝部１４ｂの下端には、配管口１４ａが複数設けられる。配管口１４ａは、それぞれ蓋によって閉塞された開口であり、蓋を外すことによって溝部１４ｂの内部の空間及び室内機１０の外部を連通する。室内側接続配管１２は、蓋を外した状態の配管口１４ａの開口を介して、溝部１４ｂから室内機１０の外部に引き回すことができるように構成されている。

背面１０ａは、後方からの側面視で略矩形状であり、水平方向の寸法は長さＷ１、鉛直方向の寸法は長さＷ２である。本実施の形態１において、長さＷ１は長さＷ２よりも大きい。そのため、背面１０ａの水平方向の長さＷ１は、背面１０ａの長手方向の長さである。また、背面１０ａの鉛直方向の長さＷ２は、背面１０ａの短手方向の長さである。

工場出荷時、すなわち運搬時において、室内機１０の背面１０ａには、据え付け板１８が取り付けられている。据え付け板１８は、多数の固定孔１８ａ、および爪１８ｂを有する。固定孔１８ａは、据え付け板１８を貫通する孔である。据え付け板１８は、室内機１０の設置時において、固定孔１８ａを介して図示しないねじ等によって室内の壁面等に対して固定される。爪１８ｂは、前方に向けて突出した形状であり、筐体１４の上下の縁に掛かることにより、室内機１０を保持する。室内機１０の工場出荷時において、据え付け板１８は、爪１８ｂが筐体１４の上下の縁に掛かることで、室内機１０の背面１０ａに固定される。

図２に示すように、室内機１０の工場出荷時において、室内側接続配管１２は、湾曲された状態で、背面１０ａにおける外周の内側に収納されている。図２に破線で示すように、室内側接続配管１２は、背面１０ａの左部において筐体１４の外部に引き出され、背面１０ａおよび据え付け板１８の間を通して引き出される。室内側接続配管１２は、さらに据え付け板１８の据え付け面１８ｃに対してベルト１９によって固定される。据え付け面１８ｃは、室内機１０の室内に対する設置時に、設置面である壁面などに向かい合う面であり、室内機１０に対向する面とは反対側の面である。ベルト１９は、据え付け板１８に対して、固定孔１８ａを介して取り付けられる。ベルト１９は、室内側接続配管１２および据え付け板１８を、共に縛ることで固定する。

室内側接続配管１２のうち、図２に破線で示された、背面１０ａから筐体１４の外部に引き出された部位を、引き出し部１２ｃと定義する。また、室内側接続配管１２の先端を、先端部１２ｄと定義する。さらに、室内側接続配管１２の長さを、引き出し部１２ｃおよび先端部１２ｄの間の長さであると定義する。このとき、室内側接続配管１２の長さは、長さＷ１の２倍以上である。すなわち、室内側接続配管の長さは、背面１０ａの長手方向の幅の２倍以上である。

［１－２－２．設置時における室内機の構成］
図３は、室内機１０の側面図であり、室内の壁面に設置された室内機１０を示す。室内機１０は、上述のように、室内の壁面等の設置面に対して、据え付け板１８を介して設置される。これにより、背面１０ａは、壁面等に対して略平行となる。

図３に示すように、室内機１０の設置時において、室内側接続配管１２は、溝部１４ｂと据え付け板１８との間を通り、配管口１４ａから室内機１０の外側に引き出される。本実施形態において、室内機１０の外側に引き出された室内側接続配管１２は、室内の壁面に設けられた孔Ｈを介して室外に引き出され、室外において室外側接続配管３２と接続する。これにより、内外接続配管２０を構成する。

このとき、壁面に設けられる孔Ｈと室内機１０の設置位置との位置関係により、室内側接続配管１２が通る配管口１４ａを変更することができる。例えば、図２の場合とは異なり、孔Ｈが室内機１０よりも左側に設けられている場合、室内側接続配管１２は、左側の配管口１４ａを通して室内機１０の外部に引き出される。上述のように、室内側接続配管１２の長さは、背面１０ａの長手方向の幅の２倍以上であるため、内外接続配管２０が何れの配管口１４ａを通る場合であっても、室内側接続配管１２は室内機１０の外側まで引き出すことができる。従って、室内機１０の設置時において、室内側接続配管１２及び室外側接続配管３２が接続する位置は、室内機１０の外部となる。

また、室内側接続配管１２の長さが背面１０ａの長手方向の長さの２倍程度であれば、多くの場合において、室内側接続配管１２は、図３のように孔Ｈよりも室外側まで引き出すことができる。この場合、室内側接続配管１２及び室外側接続配管３２が接続する位置は、孔Ｈよりも室外側となる。

［１－３．動作、作用］
以上のように構成された空気調和機１について、室内側接続配管１２及び室外側接続配管３２が接続する位置における冷媒の漏洩が発生した場合の作用を以下に説明する。

上述したように、室内側接続配管１２の長さは、背面１０ａの長手方向の幅の２倍以上であり、配管口１４ａを通して室内機１０の外部に引き出される。そのため、冷媒の漏洩が発生する室内側接続配管１２及び室外側接続配管３２が接続する位置は、室内機１０の外部である。従って、室内側接続配管１２および室外側接続配管３２が接続する位置において冷媒が漏洩した場合であっても、漏洩した冷媒は室内機１０の内部に滞留しない。これにより、室内ファン１３のモーターや電装部品１６等が発火源となって冷媒が燃焼することを抑制できる。

また、上述したように、室内側接続配管１２の長さは、背面１０ａの長手方向の長さの２倍以上であるため、多くの場合において、室内側接続配管１２は、孔Ｈよりも室外側まで引き出すことができる。従って、冷媒の漏洩が発生する室内側接続配管１２及び室外側接続配管３２が接続する位置は、室外に位置する。これにより、漏洩した冷媒が室内に滞留することが抑制され、冷媒が燃焼することを抑制できる。

［１－４．効果等］
以上説明したように、本実施形態において、圧縮機３１、室外熱交換器３５、室外ファン３７、および、膨張機構３９を有する室外機３０と、室内熱交換器１１、および、室内ファン１３を有する室内機１０と、を備え、室内機１０と室外機３０とが内外接続配管２０により接続されることで冷凍サイクル回路を形成し、冷凍サイクル回路は、可燃性冷媒を用い、内外接続配管２０は、室内機１０から延びる室内側接続配管１２を有し、室内側接続配管１２は、室内機１０の外側まで延出する。

この構成によれば、室内側接続配管１２における室外側の端から冷媒が漏洩した場合、漏洩した冷媒は室内機１０の内部に滞留することが無い。従って、冷媒が室内機１０内部や室内空間において、着火源の発火により燃焼または爆発することを抑制でき、空気調和機１の安全性が向上する。

また、空気調和機１において、室内側接続配管１２の長さは、室内機１０の背面１０ａにおける長手方向の長さＷ１の２倍以上である。

この構成によれば、室内側接続配管１２は、多くの場合において、室外まで引き回すことが可能となる。従って、室内側接続配管１２の室外側の端から漏洩した冷媒は室内に滞留しない。そのため、冷媒の燃焼を抑制できる。また、室内側接続配管１２を室外まで引き回すことができない場合であっても、室内側接続配管１２は十分に長いため、漏洩した冷媒が室内ファン１３等に接近することを抑制できる。そのため、漏洩した冷媒が燃焼することを抑制できる。従って、空気調和機１の安全性が向上する。

室内機１０の運搬時において、室内側接続配管１２は、背面１０ａにおける外周の内側に配置される。

この構成によれば、室内側接続配管１２が背面１０ａの長手方向の長さＷ１よりも長い場合であっても、室内機１０をコンパクトに運搬することができる。従って、空気調和機１における安全性の向上と、空気調和機１の運搬性の向上と、を両立できる。

室内機１０に対して着脱可能な据え付け板１８を備え、室内機１０の運搬時において、据え付け板１８は、室内機１０に対向する面とは反対の据え付け面１８ｃにおいて、室内側接続配管１２を保持する。

この構成によれば、新たな部材を設けずに、室内側接続配管１２をコンパクトに保持することができ、室内機１０をコンパクトに運搬することができる。従って、空気調和機１における安全性の向上と、空気調和機１の運搬性の向上と、を両立できる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、図２に示したように、工場出荷時における室内機１０において、室内側接続配管１２は湾曲した状態で背面１０ａの外周の内側に配置されると説明したが、これは一例である。例えば、図４に示すように、室内機１０の運搬時において、室内側接続配管１２は、背面１０ａの短手方向の長さＷ２を直径とした円でらせん状に配置される構成としてもよい。この場合についても、室内側接続配管１２は、ベルト１９を介して据え付け板１８に対して固定される。このとき、室内側接続配管１２は、室内機１０の背面１０ａにおいて、外周の内側に配置される。

この構成によれば、図２に示した室内側接続配管１２の配置の場合よりも、より長い室内側接続配管１２を、背面１０ａの外周の内側に配置することができる。従って、空気調和機１における安全性の向上と、空気調和機１の運搬性の向上と、を両立できる。

また、図５に示すように、室内機１０の運搬時において、室内側接続配管１２が、背面１０ａの短手方向である上下方向を短軸Ｓ、長手方向である水平方向を長軸Ｌとした楕円で、楕円がらせん状に配置されるように配置される構成としてもよい。この場合についても、室内側接続配管１２は、ベルト１９を介して据え付け板１８に対して固定される。このとき、室内側接続配管１２は、室内機１０の背面１０ａにおいて、外周の内側に配置される。

この構成によれば、図２に示した室内側接続配管１２の配置の場合よりも、より長い室内側接続配管１２を、背面１０ａの外周の内側に配置することができる。従って、空気調和機１における安全性の向上と、空気調和機１の運搬性の向上と、を両立できる。

上記実施の形態では、背面１０ａの長軸方向を水平方向、短軸方向を鉛直方向としていたが、これは一例である。例えば、鉛直方向が背面１０ａの長軸方向となる構成であってもよい。また、室内機１０は、室内の壁面に対して設置される構成に限られず、天井などに対して設置されていてもよい。

本開示は、空気調和機に適用可能である。具体的には、可燃性冷媒を用いる家庭用および業務用の空気調和機に対して適用可能である。

１ 空気調和機
１０ 室内機
１０ａ 背面
１１ 室内熱交換器
１２ 室内側接続配管
１２ａ 室内側ガス管
１２ｂ 室内側液管
１２ｃ 引き出し部
１２ｄ 先端部
１３ 室内ファン
１４ 筐体
１４ａ 配管口
１４ｂ 溝部
１６ 電装部品
１８ 据え付け板
１８ａ 固定孔
１８ｂ 爪
１８ｃ 据え付け面
１９ ベルト
２０ 内外接続配管
２１ａ ガス管接続部
２１ｂ 液管接続部
３０ 室外機
３１ 圧縮機
３２ 室外側接続配管
３２ａ 室外側ガス管
３２ｂ 室外側液管
３３ 四方弁
３５ 室外熱交換器
３７ 室外ファン
３９ 膨張機構
Ｈ 孔
Ｌ 長軸
Ｓ 短軸
Ｗ１ 長さ
Ｗ２ 長さ

Claims (6)

1. 圧縮機、室外熱交換器、室外ファン、および、膨張機構を有する室外機と、
   室内熱交換器、および、室内ファンを有する室内機と、を備え、
   前記室内機と前記室外機とが内外接続配管により接続されることで冷凍サイクル回路を形成し、
   前記冷凍サイクル回路は、可燃性冷媒を用い、
   前記内外接続配管は、前記室内機から延びる室内側接続配管を有し、
   前記室内側接続配管は、前記室内機の外側まで延出する、
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記室内側接続配管の長さは、前記室内機の背面における長手方向の長さの２倍以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記室内機の運搬時において、前記室内側接続配管は、前記背面における外周の内側に配置される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記室内機の運搬時において、前記室内側接続配管は、前記背面の短手方向の長さを直径とした円でらせん状に配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記室内機の運搬時において、前記室内側接続配管が、前記背面の短手方向を短軸、前記長手方向を長軸とした楕円で、前記楕円がらせん状に配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
6. 前記室内機に対して着脱可能な据え付け板を備え、
   前記室内機の運搬時において、前記据え付け板は、前記室内機に対向する面とは反対の面において、前記室内側接続配管を保持することを特徴とする
   請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和機。
   

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