JP5208100B2

JP5208100B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP5208100B2
Application number: JP2009287829A
Authority: JP
Inventors: 浩也原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: JP2011127847A

Description

本発明は、可燃性冷媒を用いた空気調和機に関するものであり、特に室内機から可燃性冷媒が漏洩した場合に、冷媒の室内漏洩を防ぐとともに、室外に排出する手段を設けることにより、室内着火源との遭遇を回避する機能を有する空気調和機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下方へ流れ落ち、床面付近に滞留して濃度が所定値を超えて高くなり可燃領域を形成し、万一、着火源に遭遇すると爆発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に、ダンパー付き排気口から排出していた（例えば、特許文献１）。
また、センサーが室内機からの冷媒の漏洩を検知するとフラップを動作させて吹出口を全閉し、漏洩冷媒を屋外へ排出するが、このセンサーの検出感度を高めるために、センサーを室内機吹出口でかつ冷媒が漏洩する確率の高い、熱交換器の溶接部の近傍に配置していた（例えば、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へ排気していた（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）

しかしながら、上記の特許文献１〜３に記載の従来技術では、いずれもセンサーを必要としているため、その分コスト高とならざるを得なかった。また、運転停止後には、送風機もセンサーも停止するため、冷媒の漏洩を検出することができず、また、送風機によって冷媒を拡散することもできない。従って、運転休止期間が長い場合には、漏洩した冷媒が室内機直下の床面に滞留するという問題を解決することができないという問題があった。
また、特許文献２に記載の従来の技術では、センサーを配置しても、冷媒が漏洩する部位は必ずしも熱交換器の溶接部近傍とは限らず、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自体が困難という技術的な問題は依然として解消し得ない。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も残っていた。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。

また、特許文献３に記載の従来の技術では、冷媒を外部排気するための電磁弁を設ければ、その分もコスト高となった。また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あり、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、簡単な構成により冷媒の室内漏洩を防ぐとともに、室内着火源との遭遇を回避することのできる空気調和機を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成する為に、本発明に係る空気調和機は、室内機本体と、この室内機本体の背面の一部を構成し、下部に室外への排気を行う排気口を形成する風路の壁面と、排気口に接続され室内機本体の内部と室外とを連通する排気管と、排気口を開閉する第１の開閉弁と、室内機本体の吸込口を開閉する第２の開閉弁と、室内機本体下部の吹出口に設置された上下風向板と、室内機本体の運転停止時に上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させ、かつ室内機本体の運転停止時に第１の開閉弁を制御して排気口を開放させ、かつ室内機本体の運転停止時に第２の開閉弁を制御して吸込口を閉止させる制御手段と、を備えるものである。

以上のように、本発明に係る空気調和機は、室内機本体と、この室内機本体の背面の一部を構成し、下部に室外への排気を行う排気口を形成する風路の壁面と、排気口に接続され室内機本体の内部と室外とを連通する排気管と、排気口を開閉する第１の開閉弁と、室内機本体の吸込口を開閉する第２の開閉弁と、室内機本体下部の吹出口に設置された上下風向板と、室内機本体の運転停止時に上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させ、かつ室内機本体の運転停止時に第１の開閉弁を制御して排気口を開放させ、かつ室内機本体の運転停止時に第２の開閉弁を制御して吸込口を閉止させる制御手段と、を備えることにより、室内機本体から可燃性冷媒が漏洩した場合に、冷媒センサーを用いることなく簡単な構成により冷媒の室内漏洩を防ぐとともに、室外に排出する手段を設けて室内着火源との遭遇を回避することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の運転時の側面断面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側面断面を示す模式図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における空気調和機の側面断面を示す模式図であり、同時に運転時の状態を示している。図１（ａ）は全体図、図１（ｂ）は要部を示す図である。
図１（ａ）に示すように、空気調和機の室内機は、壁面９に取り付けられた室内機本体１と、この室内機本体１に接続された排気管１２とで構成される。この室内機本体１の上部には室内空気を取り込むための吸込口３が設けられ、室内機本体１のほぼ中央には、回転により空気を吸引するファン１０が配設されている。また、前記吸込口３の内側にファン１０を覆うように逆Ｖ字型の熱交換器４が配設されている。また、室内機本体１の背面側には、ファン１０との間で風路１１を形成する風路壁面１５と、風路壁面１５の下部の吹出し口２に設けられた上下風向板（ルーバー）１６と、から構成される。
また、風路壁面１５の下部には、排気管１２と連通する排気口５が形成されており、この排気口５にはヒンジ１４を支点として上下方向に所定の回転角度まで開閉するダンパー７（第１の開閉弁）が配設されており、空気調和機の運転時は閉止し、運転停止時は開放するように制御される。図１中、７ａはダンパー閉状態を示している。また、排気管１２の出口には、室外空気や雨などの逆流を防ぐための逆止弁８が配設されている。

次に、通常運転時の空気の流れについて説明する。
通常運転時には、図１に示すように、図示しない制御部の制御の下にファン１０が駆動され、吸込口３が遮蔽板（第２の開閉弁）１７によって開放され、排気口５がダンパー７によって閉止され、吹出口２が上下風向板１６によって開放される。ファン１０が駆動されると、このファン１０の回転により、室内空気が上部の吸込み口３から吸い込まれ、熱交換器を通過する。この際に室内空気は熱交換器４によって冷媒と熱交換を行った後、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。なお図中の６は運転時の空気の流れを示す。

次に、運転停止時の空気の流れについて説明する。
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側面断面を示す模式図であり、同時に冷媒が何らかの原因で、漏洩している状態を示している。
図２に示すように、運転停止時には、図示しない制御部の制御の下にファン１０の駆動が停止され、吸込口３が遮蔽板によって閉止され、排気口５がダンパー７によって開放され、吹出口２が上下風向板１６によって閉止された後、室内機本体１の電源が切れる。
ここで、何らかの原因で室内機本体１から冷媒が漏洩した場合、漏洩冷媒は下方に移動し、室内機本体１の背面側の風路壁面１５を伝って下部の排気口５に移動する。排気口５に取り付けられたダンパー７は図２の７ｂに示すように開状態であるから、排気口５に移動した漏洩冷媒は排気管１２を通って、室外に排気される。なお、図２中参考用として示した７ｂはダンパー開状態を表している。また、図２中、１３は冷媒が漏洩した場合の、漏洩冷媒の流れを示す。

以上のように、本実施の形態による空気調和機は、運転停止時には吸込口及び吹出口は閉止され、風路のダンパーが開放されるため、万一、熱交換器の配管が損傷して冷媒が漏洩しても、漏洩冷媒は室内機背面の下部に形成された排気口から排気管を通って室外に排出することができる。したがって室内に冷媒が漏洩することがなく、安全である。また排気管の出口には逆止弁が配設されているため、室外空気や雨などの逆流を防ぐことができ、室内機本体内に漏洩冷媒が滞留することもない。室外に排気された冷媒は微風または強風によって自然に拡散されるため、室内に漏洩冷媒が排気されるよりも格段に安全である。
なお、図１（ｂ）に示すように室内側が高く、室外側が低くなるように排気管１２に傾斜をつければ、漏洩冷媒を速やかに室外へ排出することができる。
さらに室内機本体の底板が、図１（ｂ）に示すように奥行方向において壁側が低くなるように傾斜をつけ、かつ幅方向において排気口付近が最も低くなるように傾斜をつければ、漏洩した冷媒が一時的にも滞留することがないため、より速やかに排出することができる。

また本実施の形態におけるダンパーの駆動源については、上記の通り電動としてもよいし、あるいは運転時は（風路外の気圧に比べて）風路内の気圧が下がることを利用して、運転中は内外圧力差を利用してダンパーが閉じ、同時に吸込口が開く。また、運転停止時には、内外圧力差がなくなるため、ダンパーは自重で下がることで開き、同時に吸込口が遮蔽板によって閉止されるように上方に付勢力が働くバネなどの弾性体を利用するように構成してもよい。このように内外の気圧差を利用すれば、ダンパー及び吸込口の遮蔽板の駆動源を設ける必要がない。

以上の説明のとおり、本実施の形態による空気調和機は、漏洩した冷媒をセンサーによって高感度で検出するという技術的な問題もなく、運転停止時にセンサーを常時稼動させる必要もなく、比較的簡単な構造、制御で室内への冷媒漏洩を防ぐことができ、センサー検出方式に比べてコスト的にも有利である。

実施の形態２．
実施の形態１では、運転停止時に吸込口を閉止する場合について説明した。本実施の形態では、運転停止時に吸込口を開放したままの場合について説明する。
実施の形態２においても、実施の形態１と同じ図１、図２を用いる。

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、運転停止時には吹出口は閉止され、風路のダンパーが開放されるため、万一、熱交換器の配管が損傷して冷媒が漏洩しても、空気より比重の大きい冷媒は室内機の下方に流れ落ちていき、室内機背面の最下部に設けられた排気口から排気管を通って室外に排出される。冷媒が漏洩した上に、さらに排気口が塞がるなどの故障が重なって、室内機本体内に冷媒が残留していった場合でも吹出口は閉止されているため、冷媒は吸込口から漏出する。

以上のように、本実施の形態による空気調和機は、運転を停止した場合でも吸込口を開放したままなので、冷媒が漏洩した上に、さらに排気口が塞がるなどの故障が重なって、室内機本体内に冷媒が残留していった場合でも吹出口は閉止されているため、冷媒は吸込口から漏出する。これにより漏洩位置を高くするとともに、室内への漏洩速度を低くする。すなわち直接吹出口から漏出する場合は、熱交の漏洩箇所付近から集中的に漏出するため漏洩速度は大きいが、吸込口から漏出する場合は幅方向に広がって漏出するため、漏洩速度は小さくなり、また拡散しやすくする。
また、吸込口を閉止させる手段が不要となるため、構造はさらに簡単となり、消費コスト低減を図ることができる。また、閉止手段が電動である場合よりも消費電力を抑制できる。

実施の形態３．
本実施の形態では、室内機本体のスイッチ部及びリモートコントローラー（以下、リモコンと呼ぶ）に「運転休止期間ボタン」を設ける場合について説明する。
実施の形態３においても、実施の形態１と同じ図１、図２を用いる。
ユーザーが室内機本体のスイッチ部及びリモコン上の「運転休止期間ボタン」を選択操作した場合、この信号が図示しない制御部に送られる。制御部はこの信号を受け取ると、室内機本体の遮蔽板１７を制御して吸込口３を閉止させ、さらに上下風向板１６を制御して吹出口２を閉止させ、ダンパー７を制御して排気口５を開放させる。
以上の構成により、確実に漏洩した冷媒を外部へ排気できるので、例えば、使用者が長期間不在になるような場合に、室内の床面に漏洩冷媒が滞留する虞がなくなる。

１室内機本体、２吹出口、３吸込口、４熱交換器、５排気口、６空気の流れ、７ダンパー（第１の開閉弁）、７ａダンパー閉状態、７ｂダンパー開状態、８逆止弁、９壁面、１０ファン、１１風路、１２排気管、１３漏洩冷媒の流れ、１４ヒンジ、１５風路壁面、１６上下風向板、１７遮蔽板（第２の開閉弁）。

Claims

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において、
室内機本体と、
この室内機本体の背面の一部を構成し、下部に室外への排気を行う排気口を形成する風路の壁面と、
前記排気口に接続され前記室内機本体の内部と室外とを連通する排気管と、
前記排気口を開閉する第１の開閉弁と、
前記室内機本体の吸込口を開閉する第２の開閉弁と、
前記室内機本体下部の吹出口に設置された上下風向板と、
前記室内機本体の運転停止時に前記上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させ、かつ前記室内機本体の運転停止時に前記第１の開閉弁を制御して前記排気口を開放させ、かつ前記室内機本体の運転停止時に前記第２の開閉弁を制御して前記吸込口を閉止させる制御手段と、を備えることを特徴とする空気調和機。
前記排気管は、室内側が高く、室外側が低くなるように傾斜がつけられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記室内機本体の底板が、奥行方向において壁側が低くなるように傾斜がつけられ、かつ幅方向において排気口が最も低くなるように傾斜がつけられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
前記吸込口は、前記室内機本体の上部に設けられ、
前記第１の開閉手段は、前記排気口の近傍に取り付けられ所定の角度まで開閉するダンパーであり、
前記制御手段に代えて、前記室内機本体の運転停止時に前記上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させる制御手段を備え、
前記ダンパーは、前記室内機本体の内部に設けられたファンと前記吹出口との間の風路の気圧が前記排気管の内部の気圧より低い時のみ閉じることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
前記第２の開閉手段は、前記吸込口の近傍に取り付けられた遮蔽板であり、
前記制御手段に代えて、前記室内機本体の運転停止時に前記上下風向板を制御して室内機吹出口を閉止させる制御手段を備え、
前記遮蔽板は、前記室内機本体の内部に設けられたファンと前記吹出口との間の風路の気圧が室内の気圧より低い時のみ開くことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機。
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において、
室内機本体と、
この室内機本体の背面の一部を構成し、下部に室外への排気を行う排気口を形成する風路の壁面と、
前記排気口に接続され前記室内機本体の内部と室外とを連通する排気管と、
前記排気口を開閉する第１の開閉弁と、
前記室内機本体上部の吸込口を開閉する第２の開閉弁と、
前記室内機本体下部の吹出口に設置された上下風向板と、
前記室内機本体の運転停止時に前記室内機吹出口を閉止させ、かつ前記室内機本体の運転停止時に前記第１の開閉弁を制御して前記排気口を開放させる制御手段と、を備えることを特徴とする空気調和機。
前記排気管は、外気の前記室内機本体の内部への流入を防ぐ逆流防止弁を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和機。