JP6217865B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。

従来における冷凍サイクル装置においては、吸込口と吹出口を有するケーシング内に熱交換器とファンを収容した室内機と、室内機のケーシングの外表面に設けられ冷媒ガスを検知するためのセンサと、を備え、センサが冷媒ガスを検知したとき、制御部がファンを回転させる制御を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

日本特開２００２−０９８３９３号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来における冷凍サイクル装置は、冷媒の漏洩検知時には、センサ及びファンを動作させるための電力が必要であることから、倉庫等での保管時、修理時あるいは移設工事時等、冷凍サイクル装置が通電されていない状況で冷媒が漏洩した場合には機能しない。

このため、無通電状態で冷凍サイクル装置の筐体内の冷媒配管等から冷媒が漏洩し、この漏洩した冷媒が室内等へと流出した場合には、当該室内等において冷媒濃度が一定以上となる領域が形成されてしまう可能性がある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒を用いた冷凍サイクル装置において、無通電状態の冷凍サイクル装置の筐体内の冷媒配管等から冷媒が漏洩し、この漏洩した冷媒が筐体から流出した場合であっても、冷媒濃度が一定以上となる領域が形成されることを抑制することができる冷凍サイクル装置を得るものである。

この発明に係る冷凍サイクル装置においては、一方が吸込口となり他方が吹出口となる第１の開口及び第２の開口が形成され、内部に前記第１の開口と前記第２の開口とを通じる風路が形成された筐体と、前記筐体の内部における前記風路に設けられ、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒が封入された冷媒回路と、を備え、前記筐体には、前記風路と前記筐体の外部とを通じる第３の開口が形成され、前記第３の開口は、前記冷媒回路よりも下方に配置され、かつ、前記第３の開口の下縁は、前記第１の開口及び前記第２の開口のいずれの下縁よりも下方に位置するように配置されるとともに、少なくとも鉛直方向の上下に並んで複数設けられ、複数の前記第３の開口は、相対的に鉛直下方に位置する開口群の総面積が相対的に鉛直上方に位置する開口群の総面積より小さい構成とする。

この発明に係る冷凍サイクル装置は、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒を用いた冷凍サイクル装置において、無通電状態の冷凍サイクル装置の筐体内の冷媒配管等から冷媒が漏洩し、この漏洩した冷媒が筐体から流出した場合であっても、冷媒濃度が一定以上となる領域が形成されることを抑制することができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一例として空気調和機の全体構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の内部構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機を側方から見た断面図である。 図３の要部拡大図である。 図４に拡大して示した要部の正面図の一例である。 図４に拡大して示した要部の正面図の他の例である。 この発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の図５に相当する図である。 この発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の図６に相当する図である。 この発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を上方から見た断面図である。 この発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部の正面図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機を側方から見た断面図である。 この発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の他の例である給湯機の要部の構成を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を側方から見た断面図の一例である。 この発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を側方から見た断面図の一例である。 この発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を側方から見た断面図の他の例である。 この発明の実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を側方から見た断面図の他の例である。 この発明の実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機を側方から見た断面図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１から図６は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は冷凍サイクル装置の一例として空気調和機の全体構成を示す図、図２は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の内部構成を示す正面図、図３は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機を側方から見た断面図、図４は図３の要部拡大図、図５は図４に拡大して示した要部の正面図の一例、図６は図４に拡大して示した要部の正面図の他の例である。

この発明に係る冷凍サイクル装置の一例として、空気調和機の構成を図１に示す。なお、この発明に係る冷媒漏洩検知装置が適用される冷凍サイクル装置としては、空気調和機の他に、例えば、給湯器、ショーケース、あるいは冷蔵庫等を挙げることができる。

図１に示すように、空気調和機は、室内機１０及び室外機２０を備えている。室内機１０は、空気調和の対象となる部屋の室内に設置される。室外機２０は、当該部屋の室外に設置される。室内機１０は、室内機熱交換器１１及び室内機ファン１２を備えている。室外機２０は、室外機熱交換器２１及び室外機ファン２２を備えている。室内機１０と室外機２０とは冷媒配管３０で接続されている。冷媒配管３０は、室内機熱交換器１１と室外機熱交換器２１との間で循環的に設けられている。冷媒配管３０内には冷媒が封入されている。

冷媒配管３０内に封入される冷媒ガスは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）の小さいものを用いることが地球環境保護上の観点からいって望ましい。また、冷媒配管３０内に封入される冷媒ガスは、可燃性のガスである。この冷媒は大気圧下で空気より密度が大きく、空気中では重力方向の下方へと沈んでいく性質を持っている。

このような冷媒として、具体的に例えば、テトラフルオロプロペン（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２：ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、ジフルオロメタン（ＣＨ２Ｆ２：Ｒ３２）、プロパン（Ｒ２９０）、プロピレン（Ｒ１２７０）、エタン（Ｒ１７０）、ブタン（Ｒ６００）、イソブタン（Ｒ６００ａ）、１．３．３．３−テトラフルオロ−１−プロペン（ＣＦ３−ＣＨ＝ＣＨＦ：ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）等の中から選ばれる１つ以上の冷媒からなる（混合）冷媒を用いることができる。

室内機熱交換器１１と室外機熱交換器２１との間における冷媒の循環経路の一側の冷媒配管３０には、四方弁２３を介して圧縮機２４が設けられている。圧縮機２４は、供給された冷媒を圧縮して当該冷媒の圧力及び温度を高める機器である。圧縮機２４は、例えば、ロータリ圧縮機、あるいは、スクロール圧縮機等を用いることができる。また、同循環経路の他側の冷媒配管３０には、膨張弁２５が設けられている。膨張弁２５は、流入した冷媒を膨張させ、当該冷媒の圧力を低下させる。四方弁２３、圧縮機２４及び膨張弁２５は、室外機２０に設けられる。

室内機１０側の冷媒配管３０と室外機２０側の冷媒配管３０とは、継手等の金属接続部を介して接続されている。具体的には、室内機１０の冷媒配管３０には室内機金属接続部１３が設けられている。また、室外機２０の冷媒配管３０には室外機金属接続部２６が設けられている。室内機金属接続部１３と室外機金属接続部２６との間の冷媒配管３０を介して、室内機１０側の冷媒配管３０と室外機２０側の冷媒配管３０とが接続されて冷媒の循環経路が形成される。

そして、冷媒配管３０により形成された冷媒の循環経路と、当該循環経路上に冷媒配管３０により接続された、室内機熱交換器１１、室外機熱交換器２１、四方弁２３、圧縮機２４及び膨張弁２５とにより、冷凍サイクルが構成される。

このようにして構成された冷凍サイクルは、室内機熱交換器１１及び室外機熱交換器２１のそれぞれにおいて冷媒と空気の間で熱交換を行うことにより、室内機１０と室外機２０との間で熱を移動させるヒートポンプとして働く。この際、四方弁２３を切り換えることにより、冷凍サイクルにおける冷媒の循環方向を反転させて冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる。

なお、以降において、このようにして構成された冷凍サイクルの一部又は全部を指して冷媒回路と呼ぶ。すなわち、冷媒回路は、冷媒配管３０、室内機熱交換器１１、室外機熱交換器２１、四方弁２３、圧縮機２４、膨張弁２５、室内機金属接続部１３及び室外機金属接続部２６のうちの一部又は全部を指している。

室内機１０及び室外機２０は、それぞれが筐体を有している。室内機１０の筐体の内部には、冷媒が封入された冷媒配管３０をはじめとして、室内機熱交換器１１、室内機ファン１２及び室内機金属接続部１３が収容されている。また、室外機２０の筐体の内部には、同じく冷媒が封入された冷媒配管３０をはじめとして、室外機熱交換器２１、室外機ファン２２、四方弁２３、圧縮機２４、膨張弁２５及び室外機金属接続部２６が収容されている。

以降においては、特に室内機１０について説明する。図２に示すように、室内機１０は筐体４０を備えている。筐体４０は、室内機１０の外殻を形成するケースである。ここでは、筐体４０は、略直方体状を呈する箱体である。この室内機１０は、例えば、部屋内の床面上に載置されて用いられる、いわゆる「床置型」の室内機である。

前述したように、室内機１０は室内機熱交換器１１及び室内機ファン１２を備えている。室内機熱交換器１１は、室内機１０の筐体４０の内部における上方寄りの位置に配置されて収容されている。室内機ファン１２は、筐体４０の内部における下方寄りの位置に配置されて収容されている。

筐体４０の内部における室内機熱交換器１１の側方には、２つの冷媒配管３０が配置されている。冷媒配管３０は、封入された冷媒が気体となって流れているガス管と、封入された冷媒が液体となって流れている液管の２本がある。これらの冷媒配管３０は、室内機熱交換器１１の側方において、ほぼ上下方向に沿って配置される。各冷媒配管３０の一端は、室内機熱交換器１１に接続される。各冷媒配管３０の下方側の他端は、それぞれが室内機金属接続部１３を介して室外機２０側の冷媒配管と接続されている。室内機金属接続部１３も筐体４０の内部に収容される。

なお、筐体４０の内部には、室内機１０の動作を制御するための制御用回路が搭載された電子回路基板５０も収容されている。

図３に示すように、筐体４０には、筐体４０の内部と外部とを連通する第１の開口４１及び第２の開口４２が形成されている。これらの第１の開口４１及び第２の開口４２は、ここでは、筐体４０の前面に設けられている。第１の開口４１及び第２の開口４２は、一方が吸込口となり他方が吹出口となる。ここでは、相対的に上方に配置された第１の開口４１が吹出口であり、相対的に下方に配置された第２の開口４２が吸込口であるとする。

図３中に示す冷媒回路３１は、ここでは、図２中の室内機熱交換器１１、冷媒配管３０及び室内機金属接続部１３に対応している。ただし、冷媒回路３１には、少なくとも室内機熱交換器１１が含まれていればよい。そして、この冷媒回路３１は、吹出口である第１の開口４１の後方、筐体４０の内部における上方寄りの位置に配置されている。また、図３では図示を省略しているが、室内機ファン１２は、吸出口である第２の開口４２の後方、筐体４０の内部における下方寄りの位置に配置されている。なお、吹出口である第１の開口４１は、他の場所、例えば、筐体４０の上面等に配置してもよい。

筐体４０の内部には、吸込口である第１の開口４１から室内機ファン１２及び冷媒回路３１を通過して吹出口である第２の開口４２へと通じる風路が形成されている。換言すれば、筐体４０の内部には、第１の開口４１と第２の開口４２とを通じる風路が形成されている。そして、この風路には、冷媒回路３１が設けられている。なお、前述したように、この冷媒回路３１には、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒が封入されている。

さらに、筐体４０には、筐体４０の内部に形成された前記風路と筐体４０の外部とを通じる第３の開口４３が形成されている。この第３の開口４３について、図４から図６も参照しながら、詳しく説明する。第３の開口４３は、冷媒回路３１よりも下方に配置されている。さらに、第３の開口４３の下縁が、第１の開口４１及び第２の開口４２のいずれの下縁よりも下方となるように、第３の開口４３の位置が調整される。

また、より好ましくは、第３の開口４３の下縁ではなく、第３の開口４３の上縁が、第１の開口４１及び第２の開口４２のいずれの下縁よりも下方となるように、第３の開口４３の位置を調整する。図３に例示する第３の開口４３は、第１の開口４１より下方にある第２の開口４２の下縁より、第３の開口４３の上縁が下方になる位置に設けられている。なお、第３の開口４３は筐体４０の前面以外の面、例えば、側面等に設けてもよい。

第３の開口４３を複数の開口の集合体として設けてもよい。図５に例示するのは、第３の開口４３を３つの合同な矩形状の開口で構成したものである。この図５の例では、左右方向に細長い３つの開口を上下に並べて第３の開口４３を構成している。

また、図６に例示するのは、第３の開口４３を複数の円形状の開口で構成したものである。この図６の例では、複数の同径円形状の開口を千鳥配列にして第３の開口４３を構成している。なお、第３の開口４３の具体的な構成はこれらの例に限られない。例えば、第３の開口を１つの開口から構成するようにしてもよい。また、例えば、複数の同形の開口を格子状に配置して構成してもよい。

図４に示すように、第３の開口４３には、第１の案内板４４ａが設けられている。第１の案内板４４ａは、第３の開口４３を構成する複数の開口のそれぞれの下縁から筐体４０の内部側へと突出して設けられる。これらの第１の案内板４４ａは、筐体４０の内側から外側へといくに従って鉛直上方側へと高くなる第１の案内面を備えている。換言すれば、第１の案内板４４ａの第１の案内面は、筐体４０の内側から外側に向かって水平より上向きに傾斜している。なお、第１の案内面は平面ではなく曲面であってもよい。この第１の案内板４４ａの第１の案内面は、冷媒回路３１から漏洩し第３の開口４３を通って前記風路から筐体４０の外側へと流れる冷媒を拡散させる拡散手段を構成している。

以上のように構成された冷凍サイクル装置において、室内機１０の筐体４０の内部の冷媒回路３１から冷媒が漏洩した場合を考える。前述したように、ここで用いられる冷媒は大気圧下において空気より密度が大きい。よって、この冷媒は、大気圧下の空気中で下方に沈降していく性質を持っている。したがって、このような場合、図３及び図４に示すように、冷媒回路３１から漏洩した冷媒は、漏洩冷媒の流れ６１で示す矢印のように、筐体４０の内部の前記風路を下方へと流れていく。

前記風路の最低部にまで達した冷媒は、今度は前後あるいは左右へと流れる。ここで、筐体４０の内部の前記風路は、吸込口及び吹出口である第１の開口４１及び第２の開口４２、並びに、第３の開口４３によって筐体４０の外部と通じている。そして、このうち、第３の開口４３の少なくとも下縁は、第１の開口４１及び第２の開口４２の下縁よりも鉛直下方に配置されている。このため、前記風路の最低部にまで達した冷媒は、まず、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する。

そして、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する際、拡散手段である第１の案内板４４ａの第１の案内面により、冷媒は拡散される。より詳しくは、図４に示すように、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する冷媒は、第１の案内板４４ａの第１の案内面に案内されて、鉛直上方の速度成分を持って筐体４０から排出される。冷媒は沈降性であるため、仮に第１の案内板４４ａがなければそのまま例えば室内の床面上に沿って流れていくところ、第１の案内板４４ａの作用により、冷媒は流出時に鉛直上方に拡散される（図３及び図４の冷媒の拡散方向６２）。

なお、ここでは、拡散手段として水平より上向きの第１の案内面を持つ第１の案内板４４ａを備えた。しかし、第３の開口４３の開口面自体を水平より上向きに設けることで、第３の開口４３自体が拡散手段として機能するようにすることも可能である。

以上のように構成された冷凍サイクル装置は、一方が吸込口となり他方が吹出口となる第１の開口４１及び第２の開口４２が形成され、内部に第１の開口４１と第２の開口４２とを通じる風路が形成された筐体４０と、筐体４０の内部における前記風路に設けられ、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒が封入された冷媒回路３１と、を備えている。また、筐体４０には、前記風路と筐体４０の外部とを通じる第３の開口４３が形成され、この第３の開口４３は、冷媒回路３１よりも下方、かつ、第１の開口４１及び第２の開口４２のいずれの下縁よりも下方の位置に、第３の開口４３の下縁が位置するように配置されている。そして、さらに、冷媒回路３１から漏洩し第３の開口４３を通って前記風路から筐体４０の外部へと流れる冷媒を拡散させる拡散手段として第１の案内板４４ａの第１の案内面を備えている。

このため、無通電状態の冷凍サイクル装置の筐体内の冷媒配管等から冷媒が漏洩し、この漏洩した冷媒が筐体から流出した場合であっても、冷媒濃度が一定以上となる領域が形成されることを抑制することができる。

実施の形態２．
図７及び図８は、この発明の実施の形態２に係るもので、図７は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の図５に相当する図、図８は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の図６に相当する図である。

ここで説明する実施の形態２は、前述した実施の形態１の構成において、第３の開口を複数設け、相対的に鉛直下方に位置する開口の面積を、相対的に鉛直上方に位置する開口の面積より小さくなるようにしたものである。

まず、この実施の形態２の第１の例を図７を参照しながら説明する。図７は、空気調和機の室内機１０の筐体４０について、要部を正面から見た図である。この図７に示すように、第３の開口４３は、左右方向に細長い矩形状の３つの開口から構成されている。これら３つの開口は、鉛直方向の上下に並んで配置されている。ここでは、これら３つの開口を上から順に、第３の開口（上）４３ａ、第３の開口（中）４３ｂ、第３の開口（下）４３ｃとする。

そして、第３の開口（上）４３ａの鉛直方向上下に沿った寸法をｘ、第３の開口（中）４３ｂの鉛直方向上下に沿った寸法をｙ、第３の開口（下）４３ｃの鉛直方向上下に沿った寸法をｚとする。このとき、ｘはｙより大きく、ｙはｚより大きい。すなわち、ｘ、ｙ及びｚは次の関係にある。

ｘ＞ｙ＞ｚ

これらの寸法については、具体的に例えば、ｘを１０ｍｍ、ｙを５ｍｍ、そしてｚを２ｍｍ等とすることが考えられる。

また、第３の開口（上）４３ａ、第３の開口（中）４３ｂ及び第３の開口（下）４３ｃの左右方向に沿った寸法は互いに等しい。したがって、第３の開口（上）４３ａ、第３の開口（中）４３ｂ及び第３の開口（下）４３ｃは、相対的に下方に位置する開口の面積が、相対的に上方に位置する開口の面積より小さくなるように形成されている。

次に、この実施の形態２の第２の例を図８を参照しながら説明する。図８も図７と同じく、空気調和機の室内機１０の筐体４０について、要部を正面から見た図である。この図８に示すように、第３の開口４３は、千鳥配列の複数の円形状の開口から構成されている。これらの複数の開口は、鉛直方向の上下に３列が配置されている。ここでは、これら３列の開口群について、上から順に、第１列目の開口群を第３の開口（上）４３ａとし、第２列目の開口群を第３の開口（中）４３ｂとし、第３列目の開口群を第３の開口（下）４３ｃとする。

そして、第３の開口（上）４３ａを構成する１つの開口の直径をｘ、第３の開口（中）４３ｂを構成する１つの開口の直径をｙ、第３の開口（下）４３ｃを構成する１つの開口の直径をｚとする。このとき、ｘはｙより大きく、ｙはｚより大きい。すなわち、ｘ、ｙ及びｚは、先ほどの第１の例と同様に、ｘ＞ｙ＞ｚの関係にある。

なお、この第２の例では、第３の開口４３は、鉛直方向のみならず、左右方向にも並んで配置されている。ただし、左右方向で見ると、各開口は、第３の開口（上）４３ａ、第３の開口（中）４３ｂ及び第３の開口（下）４３ｃのうちの同一の開口群に属している。そして、相対的に下方に位置する開口群の開口面積の総和が、相対的に上方に位置する開口の面積より小さくなるように形成されている。図８に示すのは、このうち特に、同一の開口群、つまり左右に並んだ各開口の面積が等しい場合である。すなわち、この場合には、左右方向に並んだ各開口の直径は互いに等しく、鉛直方向の上下で見ると、異なる直径（ｘ、ｙ及びｚ）の開口が並んでいることになる。なお、開口群の開口面積の総和が異なれば、同一の開口群における各開口の面積は必ずしも等しくなくてもよい。ただし、この場合、各開口群で各開口の下端と上端の水平位置は等しくなければならない。

このように、この実施の形態２においては、第３の開口４３は、少なくとも鉛直方向の上下に並んで複数設けられている。そして、複数の第３の開口４３である第３の開口（上）４３ａ、第３の開口（中）４３ｂ及び第３の開口（下）４３ｃは、相対的に下方に位置する開口群の開口面積の総和が相対的に上方に位置する開口群の開口面積の総和より小さい。
なお、他の構成については実施の形態１と同様であって、その詳細説明は省略する。

以上のように構成された冷凍サイクル装置において、室内機１０の筐体４０の内部の冷媒回路３１から冷媒が漏洩した場合を考える。前述したように、ここで用いられる冷媒は大気圧下において空気より密度が大きい。よって、この冷媒は、大気圧下の空気中で下方に沈降していく性質を持っている。したがって、このような場合、実施の形態１の図３及び図４に示すように、冷媒回路３１から漏洩した冷媒は、漏洩冷媒の流れ６１で示す矢印のように、筐体４０の内部の前記風路を鉛直下方へと流れていく。

前記風路の最低部にまで達した冷媒は、実施の形態１で説明したように、第１の開口４１及び第２の開口４２でなく、まず、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する。ここで、少なくとも鉛直方向に並んだ複数の開口からなる第３の開口４３は、相対的に下方に位置する開口の面積が相対的に上方に位置する開口の面積より小さくなるように形成されている。

このため、相対的に濃度が高い下方にある冷媒は、より開口面積が小さい第３の開口（下）４３ｃから筐体４０の外部へと流出する。一方、相対的に濃度が低い上方にある冷媒は、より開口面積が大きい第３の開口（上）４３ａから筐体４０の外部へと流出する。なお、中間にある第３の開口（中）４３ｂから流出する冷媒の濃度は、第３の開口（上）４３ａ及び第３の開口（下）４３ｃの中間であると考えられる。

したがって、第３の開口４３のうち、より下方の床面に近い開口から流出する冷媒の量を抑制することができるため、第３の開口４３から流出する冷媒の量を、鉛直方向の上下について均一化することが可能である。大気圧下において空気より密度の大きい冷媒が冷媒回路から漏洩すると、冷媒は室内機内部を鉛直下向きに流れ落ちていき、室内機底面を流れ、第３の開口４３から室内に排出される。

特に、冷媒回路３１からの冷媒の漏洩速度が大きい（例えば１０ｋｇ／ｈ）場合、前記風路の最低部での漏洩冷媒の流れも速くなる。そして、この速い流速で第３の開口４３のうちの下方の開口から大量の冷媒が流出すると、下方に漏洩冷媒が集中してしまい冷媒濃度が局所的に高くなってしまう可能性がある。この実施の形態２に係る冷凍サイクル装置においては、前述したように、第３の開口４３から流出する冷媒の量を、鉛直方向の上下について均一化することが可能であるため、このような場合における漏洩冷媒の局所的な集中の抑制に効果的である。

実施の形態３．
図９及び図１０は、この発明の実施の形態３に係るもので、図９は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を上方から見た断面図、図１０は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部の正面図である。

ここで説明する実施の形態３は、前述した実施の形態１又は実施の形態２の構成において、拡散手段として、第３の開口に、筐体の内側から外側へといくに従って左右の外方側へと広がる第２の案内面を備えたものである。

図９に示すのは、この実施の形態３に係る室内機１０の筐体４０を、第３の開口４３を含む水平な断面で切断したものである。また、図１０は、実施の形態３に係る室内機１０の筐体４０の第３の開口４３が設けられた部分の正面拡大図である。これらの図９及び図１０に示すように、この実施の形態３においては、第３の開口４３は、複数の同径円形状の開口から構成されている。

そして、第３の開口４３を構成する複数の開口は、筐体４０の前面における左右方向の中央部には設けられておらず、筐体４０の前面における左右方向の外方寄りの位置に設けられる。なお、ここでは、筐体４０の前面における左右方向の中心に近づく方向を「内方」といい、逆に筐体４０の前面における左右方向の中心から遠ざかる方向を「外方」という。

図９に示すように、第３の開口４３には、第２の案内板４４ｂが設けられている。第２の案内板４４ｂは、第３の開口４３を構成する複数の開口のそれぞれの縁から筐体４０の内部側へと突出して設けられる。これらの第２の案内板４４ｂは、筐体４０の内側から外側へといくに従って左右の外方側へと広がる第２の案内面を備えている。換言すれば、第２の案内板４４ｂの第２の案内面は、筐体４０の内側から外側の方向に向かって正面より左右外方向きに傾斜している。なお、第２の案内面は平面ではなく曲面であってもよい。この第２の案内板４４ｂの第２の案内面は、冷媒回路３１から漏洩し第３の開口４３を通って前記風路から筐体４０の外側へと流れる冷媒を拡散させる拡散手段を構成している。

拡散手段として、このような第２の案内板４４ｂだけを設けるようにしてもよいし、実施の形態１で説明した第１の案内板４４ａと第２の案内板４４ｂの両方を設けるようにしてもよい。また、案内面を、筐体４０の内側から外側の方向に向かって、水平より上向きで、かつ、正面より左右外方向きに傾斜したものとしてもよい。さらに言えば、拡散手段により冷媒の流向が少なくとも正面以外の方向となればよい。

さらに、図９及び図１０に示すのは実施の形態３に係る筐体４０の一例であって、第３の開口４３の形状等はここで示したもの以外の形状であっても構わない。なお、他の構成については実施の形態１又は実施の形態２と同様であって、その詳細説明は省略する。

以上のように構成された冷凍サイクル装置において、室内機１０の筐体４０の内部の冷媒回路３１から冷媒が漏洩した場合、実施の形態１で説明したように、第１の開口４１及び第２の開口４２でなく、まず、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する。この際、拡散手段である第２の案内板４４ｂの第２の案内面により、冷媒は拡散される。

より詳しくは、図９及び図１０の冷媒の拡散方向６２の矢印で示すように、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する冷媒は、第２の案内板４４ｂの第２の案内面に案内されて、左右外方の速度成分を持って筐体４０から排出される。したがって、この実施の形態３においても、実施の形態１又は実施の形態２と同様の効果を奏することができ、冷媒漏洩時に第３の開口４３から室内に排出される冷媒を分散させて放出させることで、室内機１０の前方の冷媒濃度が局所的に高くなることを抑制することが可能である。

実施の形態４．
図１１及び図１２は、この発明の実施の形態４に係るもので、図１１は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機を側方から見た断面図、図１２は冷凍サイクル装置の他の例である給湯機の要部の構成を示す図である。

ここで説明する実施の形態４は、前述した実施の形態１から実施の形態３のいずれかの構成において、拡散手段として、冷媒回路から漏洩した冷媒の流れにより回転自在な回転体を第３の開口に臨んで設けるようにしたものである。

すなわち、図１１に示すように、室内機１０の筐体４０の内部には、回転体４６が設けられている。この回転体４６は、筐体４０の内部における第３の開口４３を臨む位置に配置されている。回転体４６は、具体的に例えば、軸流式のプロペラファンを用いることができる。回転体４６は、冷媒回路３１から漏洩した冷媒が流れ込み、通過することで、回転され得るように取り付けられる。このように設けられた回転体４６は、冷媒回路３１から漏洩し第３の開口４３を通って前記風路から筐体４０の外部へと流れる冷媒を拡散させる拡散手段を構成している。

以上のように構成された冷凍サイクル装置において、室内機１０の筐体４０の内部の冷媒回路３１から冷媒が漏洩した場合を考える。前述したように、沈降性の冷媒は、図１１の漏洩冷媒の流れ６１で示す矢印のように、筐体４０の内部の前記風路を鉛直下方へと流れていく。そして、前記風路の最低部にまで達した冷媒は、実施の形態１で説明したように、第１の開口４１及び第２の開口４２でなく、まず、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する。

ここで、回転体４６は、第３の開口４３に臨んで配置されており、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する漏洩冷媒の流路上に配置されている。このため、流れる漏洩冷媒が回転体４６に当たり、押されることにより、回転体４６は回転される。回転体４６が回転すると、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する漏洩冷媒の流れは乱される。

このため、拡散手段である回転体４６により、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する冷媒は、図１１の冷媒の拡散方向６２の矢印に示されるように拡散される。すなわち、高濃度の漏洩冷媒の流れ６１が、回転体４６を通過することで、空気と混合され低濃度になり第３の開口４３から筐体４０の外部へと排出される。
なお、他の構成については実施の形態１と同様であって、その詳細説明は省略する。

次に、図１２に示すのは、冷凍サイクル装置の他の例であるヒートポンプ給湯機の負荷ユニットの構成である。ヒートポンプ給湯機は冷媒を循環させる冷媒回路と、水を循環させる水回路とを有している。ヒートポンプ給湯機は室内に設置される負荷ユニットと、例えば室外に設置される熱源ユニットと、を備えている。負荷ユニットは例えばキッチンやバスルームの他、建物内部にある納戸等の収納スペースに設置される。

図１２を参照しながらヒートポンプ給湯機の負荷ユニットの構成を説明する。ヒートポンプ給湯機の負荷ユニット７０は、冷媒回路を流れる冷媒と水回路を流れる水との間で熱交換を行う負荷側熱交換器７１を備えている。負荷側熱交換器７１は、負荷側金属接続部７３を介して、熱源ユニット側へと繋がる冷媒流路７２と接続されている。また、負荷側熱交換器７１には、水流路７４の一端側が接続されている。水流路７４の他端側は水回路に接続されている。なお、水回路の詳細な構成については図示を省略している。

負荷側熱交換器７１及び負荷側金属接続部７３は、熱交換器室７５の内部に収容されている。この熱交換器室７５は、前述した室内機１０の例でいう筐体４０に相当する。熱交換器室７５の上部であって、負荷側熱交換器７１及び負荷側金属接続部７３の上方には、負荷ユニット吸込口７６が形成されている。また、熱交換器室７５の下部であって、負荷側熱交換器７１及び負荷側金属接続部７３の下方には、負荷ユニット吹出口７７が形成されている。

そして、負荷ユニット吹出口７７のさらに下方には、負荷ユニット回転体８０が設置されている。この負荷ユニット回転体８０は、前述した室内機１０の例でいう回転体４６に相当する。すなわち、負荷ユニット回転体８０は、負荷側熱交換器７１及び負荷側金属接続部７３等から漏洩し負荷ユニット吹出口７７を通って流れる冷媒を拡散させる拡散手段を構成している。

なお、このヒートポンプ給湯機の例では、前述した室内機１０の例とは、第３の開口が設けられていない点、及び、負荷ユニット回転体８０が熱交換器室７５の外部に設けられている点等において異なっている。しかし、漏洩冷媒を拡散させる拡散手段として回転体を用いる点では共通しており、このような回転体の応用例としてここで説明している。

このように構成されたヒートポンプ給湯機において、熱交換器室７５の内部の負荷側熱交換器７１及び負荷側金属接続部７３等から漏洩した場合を考える。ここで用いられる冷媒も、大気圧下で空気より密度が大きく、大気圧下の空気中で下方に沈降していく性質を持っている。したがって、このような場合、漏洩した冷媒は、熱交換器室７５の内部を下方へと流れていき、負荷ユニット吹出口７７から熱交換器室７５の外部へと流出する。

そして、負荷ユニット吹出口７７から熱交換器室７５の外部へと流出した冷媒は、負荷ユニット回転体８０に当たり、負荷ユニット回転体８０を回転させる。負荷ユニット回転体８０が回転すると、負荷ユニット吹出口７７から熱交換器室７５の外部へと流出した漏洩冷媒の流れが乱される。すなわち、負荷ユニット吹出口７７から流出した高濃度の漏洩冷媒が、負荷ユニット回転体８０を通過することで、空気と混合され低濃度になり拡散される。

以上のように構成された冷凍サイクル装置においても、拡散手段である回転体４６により、前述した実施の形態１等と同様の効果を奏することができる。なお、拡散手段として、前述した第１の案内板４４ａ及び第２の案内板４４ｂのいずれか又は両方と組み合わせることで、相乗的な効果を得ることも可能である。

実施の形態５．
図１３から図１６は、この発明の実施の形態５に係るもので、図１３及び図１４は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を側方から見た断面図の一例、図１５及び図１６は冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機の要部を側方から見た断面図の他の例である。

ここで説明する実施の形態５は、前述した実施の形態１から実施の形態４のいずれかの構成において、第３の開口を開閉するシャッターを設けたものである。

まず、図１３及び図１４に示すのは、拡散手段として実施の形態４の回転体を用いておらず、また、シャッター自体が実施の形態１の第１の案内板４４ａとしても機能し得るように構成したものである。第３の開口４３には、シャッター４５が設けられている。このシャッター４５は、第３の開口４３の下縁の筐体４０内部側に設けられた軸４５ａにより支えられている。

通常時においては、図１３に示す位置にシャッター４５が配置される。この位置においては、シャッター４５は第３の開口４３を閉塞している。前述したように、第３の開口４３は、第１の開口４１及び第２の開口４２とは別に筐体４０内の前記風路と筐体４０の外部とを通じさせている。ここでは、第３の開口４３は、前記風路における室内機ファン１２よりも上流側に配置されている。

このため、室内機ファン１２の運転時には、室内機ファン１２により生成される負圧により、シャッター４５は筐体４０の前記風路側へと吸い寄せられる。こうして、シャッター４５は、図１３に示す第３の開口４３を閉塞する位置に保持される。

一方、室内機ファン１２の停止時には、シャッター４５を筐体４０の前記風路側へと吸い寄せる力は発生しない。この状態において、室内機１０の筐体４０の内部の冷媒回路３１から冷媒が漏洩した場合、沈降性の冷媒は、図１４の漏洩冷媒の流れ６１で示す矢印のように、筐体４０の下方へと進んでいく。

そして、筐体４０の底部まで到達した冷媒は筐体４０の底部を水平方向に進んでいき、筐体４０の内側から外側の方向へとシャッター４５を押し、シャッター４５は図１４に示す位置に配置されて第３の開口４３を開放する。よって、この開放された第３の開口４３から冷媒が筐体４０の外部へと流出する。

この際、シャッター４５は下端の軸４５ａを中心に回転し、第３の開口４３の下縁に当接して図１４に示す位置で回転が止まる。この状態においては、シャッター４５は筐体４０の内側から外側に向かって水平より上向きに傾斜している。すなわち、このシャッター４５の筐体４０の内側の面は、実施の形態１の第１の案内板４４ａの第１の案内面と同じように配置される。したがって、シャッター４５が実施の形態１の第１の案内板４４ａと同様の拡散手段としても機能する。

なお、シャッター４５は単に第３の開口４３を開閉するのみで、次に説明する例のように、拡散手段として、実施の形態１、実施の形態３及び実施の形態４で説明した第１の案内板４４ａ、第２の案内板４４ｂ及び回転体４６のいずれか又はこれらを組み合わせて用いてもよい。

次に、図１５及び図１６を参照しながら、この実施の形態５の別の例を説明する。これらの図１５及び図１６に示すのは、拡散手段として実施の形態４の回転体を用いたものである。第３の開口４３には、シャッター４５が設けられている。このシャッター４５は、上下にスライドすることにより、図１５に示す位置と図１６に示す位置との間を移動可能に設けられている。図１３及び図１４におけるシャッター４５は通電の必要はないが、図１５及び図１６おけるシャッター４５は通電により移動する。なお、図１５及び図１６おけるシャッター４５が移動した後の位置で維持するためには通電の必要はない。

製品稼働時（冷媒回路３１の運転時）には、シャッター４５は図１５に示す位置にあり、第３の開口４３を閉塞している。そして、稼働していた製品を停止させた場合（冷媒回路３１の停止時）には、シャッター４５は図１６に示す位置に移動することで、第３の開口４３を開放し、その後は無通電でも開放を維持する。停止していた製品を再度稼働させた場合、シャッター４５は図１５に示す位置に移動する。つまりは、製品停止中では開口４３は常に開放状態にあり、製品稼働中は閉塞状態にある。この図１６の状態は、前述した実施の形態４の図１１の状態と同じである。したがって、この状態において、室内機１０の筐体４０の内部の冷媒回路３１から冷媒が漏洩した場合、拡散手段である回転体４６により、第３の開口４３から筐体４０の外部へと流出する冷媒を拡散させることができる。

なお、以上で説明した実施の形態５のいずれの例においても、他の構成については実施の形態１と同様であって、その詳細説明は省略する。

以上のように構成された冷凍サイクル装置においては、実施の形態１から実施の形態４のいずれかと同様の効果を奏することができる。また、加えて、通常時あるいは冷媒回路３１の運転時には、筐体４０内の前記風路と通じる第３の開口４３をシャッター４５により閉塞することで、前記風路における圧力損失を防止することができる。

実施の形態６．
図１７は、この発明の実施の形態６に係るもので、冷凍サイクル装置の一例である空気調和機の室内機を側方から見た断面図である。
ここで説明する実施の形態６は、前述した実施の形態１から実施の形態５のいずれかの構成において、筐体の内部に誘導路を設けたものである。

すなわち、図１７に示すように、筐体４０の内部には、誘導路４７が設けられている。この誘導路４７は、冷媒回路３１の下方から第３の開口４３の手前まで、滑らかな曲線状となるように設けられている。図１７に示す例では、拡散手段として実施の形態４の回転体４６が設けられている。したがって、より正確には、誘導路４７は、冷媒回路３１の鉛直下方から回転体４６の手前まで設けられている。

このように構成された冷凍サイクル装置において、筐体４０内の冷媒回路３１から漏洩した沈降性の冷媒は、誘導路４７により第３の開口４３まで誘導される。したがって、漏洩後に冷媒が速やかに第３の開口４３に達し、拡散手段により漏洩冷媒を拡散させることができる。また、第３の開口４３以外の開口から漏洩冷媒が筐体４０の外へと流出することを抑制することができ、拡散手段の能力を最大限に活用することができる。

なお、誘導路４７は、図１７で例示した形状に限られず、通常使用時の空調運転を阻害しないもの、すなわち、前記風路における空気流を阻害しないものであればよい。
他の構成については実施の形態１から実施の形態５のいずれかと同様であって、その詳細説明は省略する。

この発明は、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒が封入された冷媒回路を内部に収容する筐体を備えた冷凍サイクル装置、具体的に例えば、床置型、天井設置型及び壁設置型等の空気調和機の室内機及び室外機、給湯器、ショーケース並びに冷蔵庫等の冷凍サイクル装置に利用することができる。

１０ 室内機、 １１ 室内機熱交換器、 １２ 室内機ファン、 １３ 室内機金属接続部、 ２０ 室外機、 ２１ 室外機熱交換器、 ２２ 室外機ファン、 ２３ 四方弁、 ２４ 圧縮機、 ２５ 膨張弁、 ２６ 室外機金属接続部、 ３０ 冷媒配管、 ３１ 冷媒回路、 ４０ 筐体、 ４１ 第１の開口、 ４２ 第２の開口、 ４３ 第３の開口、 ４３ａ 第３の開口（上）、 ４３ｂ 第３の開口（中）、 ４３ｃ 第３の開口（下）、 ４４ａ 第１の案内板、 ４４ｂ 第２の案内板、 ４５ シャッター、 ４５ａ 軸、 ４６ 回転体、 ４７ 誘導路、 ５０ 電子回路基板、 ６１ 漏洩冷媒の流れ、 ６２ 冷媒の拡散方向、 ７０ 負荷ユニット、 ７１ 負荷側熱交換器、 ７２ 冷媒流路、 ７３ 負荷側金属接続部、 ７４ 水流路、 ７５ 熱交換器室、 ７６ 負荷ユニット吸込口、 ７７ 負荷ユニット吹出口、 ８０ 負荷ユニット回転体

Claims (11)

1. 一方が吸込口となり他方が吹出口となる第１の開口及び第２の開口が形成され、内部に前記第１の開口と前記第２の開口とを通じる風路が形成された筐体と、
   前記筐体の内部における前記風路に設けられ、大気圧下で空気より密度が大きい冷媒が封入された冷媒回路と、を備え、
   前記筐体には、前記風路と前記筐体の外部とを通じる第３の開口が形成され、
   前記第３の開口は、前記冷媒回路よりも下方に配置され、かつ、前記第３の開口の下縁は、前記第１の開口及び前記第２の開口のいずれの下縁よりも下方に位置するように配置されるとともに、少なくとも鉛直方向の上下に並んで複数設けられ、
   複数の前記第３の開口は、相対的に鉛直下方に位置する開口群の総面積が相対的に鉛直上方に位置する開口群の総面積より小さい冷凍サイクル装置。
2. 前記第３の開口は、前記冷媒回路よりも下方に配置され、かつ、前記第３の開口の上縁は、前記第１の開口及び前記第２の開口のいずれの下縁よりも下方に位置するように配置された請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒回路から漏洩し前記第３の開口を通って前記風路から前記筐体の外部へと流れる前記冷媒を拡散させる拡散手段を備えた請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記拡散手段は、前記第３の開口に設けられ、前記筐体の内側から外側へといくに従って上方側へと高くなる第１の案内面を備えた請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記拡散手段は、前記第３の開口に設けられ、前記筐体の内側から外側へといくに従って左右の外方側へと広がる第２の案内面を備えた請求項３又は請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記拡散手段は、前記第３の開口に臨んで設けられ、前記冷媒回路から漏洩した前記冷媒が通過することにより回転され得る回転体を備えた請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記第３の開口を開閉するシャッターを備えた請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記シャッターは、通常時に前記第３の開口を閉塞し、前記冷媒回路から漏洩した前記冷媒が当たることにより前記第３の開口を開放する請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記シャッターは、前記冷媒回路の運転時に前記第３の開口を閉塞し、前記冷媒回路の停止時に前記第３の開口を開放する請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記筐体の内部に設けられ、前記冷媒回路から漏洩した前記冷媒を前記第３の開口まで誘導する誘導路を備えた請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記筐体は、空気調和機の床置型室内機の筐体である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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