JP7332273B2

JP7332273B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP7332273B2
Application number: JP2018022306A
Authority: JP
Inventors: 浩史石塚
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2023-08-23
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: JP2019138556A; WO2019156107A1

Description

本発明は、冷媒の漏洩を検知する空気調和機に関する。

一般的に空気調和機は、冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、熱交換された空気を送風するファンと、を備えている。熱交換器はチューブ状の配管を有し、冷媒は当該配管の中を流れる。

冷媒としては、可燃性、又は微燃性の物質が用いられることもある。このような冷媒が空気調和機内部で漏洩した場合、熱源や電気火花等によって着火し、火災につながるおそれがある。そのため、冷媒の漏洩を未然に防ぐための技術はもとより、万が一漏洩が生じた場合はこれを直ちに検知するための技術が要求される。このような技術の一例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１には、筐体内部に設けられた冷媒検知部を有する空気調和機の室内機が記載されている。冷媒検知部は、冷媒の漏洩を検知するセンサと、センサを収容するセンサカバーと、を有している。センサカバーには、少なくとも１つの開口部が形成されており、当該開口部を通じて筐体内の空気がセンサカバー内に導入される。より具体的には、箱状をなすセンサカバーの各面のうち、互いに隣り合う面にそれぞれ開口部が形成されている。センサカバー内に導入された空気に冷媒が含まれている場合、センサはこれを検知する。

国際公開第２０１７／１１０９０４号

ここで、冷媒の漏洩を正確かつ迅速に検知するためには、センサカバー内に冷媒を含む空気が円滑に流れ込むことが肝要となる。即ち、空気の流れ方向に沿って、空気の入口と出口がそれぞれ形成されていることが望ましい。しかしながら、特許文献１に記載された装置では、上述のように互いに隣り合う面にそれぞれ開口部が形成されている。言い換えると、空気の流れ方向から逸脱した方向に沿って開口部が形成されている。したがって、センサカバー内外での空気の流出入が円滑に行われず、センサによる冷媒の検知に支障を来たすおそれがある。

そこで本発明は、冷媒の漏洩をより正確かつ迅速に検知することが可能な空気調和機を提供する。

本発明の一態様によれば、空気調和装置は、空気調和機本体と、冷媒検知装置と、を備え、前記空気調和機本体は、空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器の下方でドレン水を受けるドレンパンと、前記ドレンパンの下方に配置されて、前記熱交換器に空気を送風するファンと、前記熱交換器及び前記ファンを収容する外部ケースと、を備え、前記冷媒検知装置は、前記外部ケース内における前記ファンの下方に配置されており、前記冷媒検知装置は、空気中に漏洩した前記冷媒を検知する漏洩センサと、前記漏洩センサを収容するとともに、前記センサケースの面のうち上下に対向する一対の面のそれぞれのみに上下方向に開口する開口部が形成されたセンサケースと、を有し、前記空気調和機本体は、前記外部ケースの内側に設けられて水平方向を向く固定面を有するセンサ固定部をさらに備え、前記漏洩センサ及び前記センサケースは、前記固定面から前記水平方向に突出するようにセンサ固定部に固定されていることで、横向きに設けられており、一対の前記開口部はそれぞれ、前記固定面から前記センサケースの突出する方向に延びるとともに互いに間隔をあけて配列された複数のスリットを有し、前記漏洩センサの前記固定面から突出長さよりも、前記スリットの前記固定面からの長さの方が長い。

この構成によれば、センサケースにおける少なくとも互いに対向する一対の面に開口部が形成されている。一方の開口部からセンサケース内に流れ込んだ空気は、他方の開口部に向かって直線状に流れる。即ち、一対の開口部は、センサケース内の空気の流れ方向に沿って配置されている。これにより、センサケース内からの空気の排出と、センサケース内への空気の流入を円滑にすることができる。その結果、空気に漏洩した冷媒が含まれている場合、これを正確かつ迅速に検知することができる。一方で、一対の開口部が例えば互いに直交する（隣接する）面にそれぞれ形成されている場合、空気はセンサケース内で向きを変えて流れる。このため、一方の開口部から他方の開口部に向かう空気の流れが阻害され、漏洩センサによる冷媒の検知が正確に行われない可能性がある。しかしながら、上記の構成によれば、このような可能性を低減することができる。
また、空気調和機は冷媒検知装置を備えている。冷媒検知装置では、センサケースにおける少なくとも互いに対向する一対の面に開口部が形成されている。一方の開口部からセンサケース内に流れ込んだ空気は、他方の開口部に向かって直線状に流れる。これにより、センサケース内からの空気の排出と、センサケース内への空気の流入を円滑にすることができる。その結果、空気に漏洩した冷媒が含まれている場合、これを正確かつ迅速に検知することができる。
さらに、この構成によれば、一対の開口部がそれぞれ上下方向に開口していることから、外部ケース内で空気が上下方向に流れている場合、当該空気を円滑にセンサケース内に導くことができる。
また、冷媒は空気よりも比重が大きいため、熱交換器から漏洩した冷媒は、外部ケース内の下方に向かって流れる。上記の構成によれば、漏洩センサがファンの下方に配置されていることから、外部ケース内の下方に滞留した冷媒を漏洩センサによって直ちに検知することができる。またファンによって外部ケース内で上下方向に空気の流れが形成される。よって一対の開口部がそれぞれ上下方向に開口していることで、空気を円滑にセンサケース内に導くことができる。さらに、熱交換器で生じたドレン水をドレンパンで受けることができる。よって一対の開口部がそれぞれ上下方向に開口していても、ドレン水がドレンパンの下方に流出して開口部からセンサケース内に浸入してしまうことを回避できる。よって漏洩センサの故障を回避できる。

上記態様では、前記一対の開口部はそれぞれ、互いに間隔をあけて配列された複数のスリットを有していてもよい。

この構成によれば、開口部が複数のスリットを有することから、センサケース内に空気を円滑に導くことができるとともに、塵埃や異物がセンサケース内に流入する可能性を低減することができる。一方で、開口部が複数のスリットではなく、１つの大きな開口である場合、空気とともに塵埃や異物がセンサケース内に流入する可能性がある。しかしながら、上記の構成によればこのような可能性を低減することができる。

上記態様では、前記空気調和機本体は、前記外部ケースの内側に設けられて水平方向を向く固定面を有するセンサ固定部をさらに備え、前記漏洩センサ及び前記センサケースは、前記固定面から前記水平方向に突出するようにセンサ固定部に固定されていることで、横向きに設けられていてもよい。

水平方向から漏洩センサ及びセンサケースをセンサ固定部に取り付けることができるので、漏洩センサ及びセンサケースの設置作業が容易である。

上記態様では、前記空気調和機本体は、前記外部ケースの内側に設けられて下方向を向く固定面を有するセンサ固定部をさらに備え、前記漏洩センサ及び前記センサケースは、前記固定面から前記下方向に突出するようにセンサ固定部に固定されていることで、下向きに設けられていてもよい。

冷媒の比重は空気よりも大きいため、漏洩した冷媒は、外部ケース内の下部から上部に向かって外部ケース内に蓄積されていく。よって漏洩センサ及びセンサケースが下向きに設けられていることで、外部ケース内の空気の流速が小さい場合であっても、外部ケース内の漏洩冷媒を検知し易くなる。

上記態様では、空気調和機本体は、床置き型の室内機であってもよい。

この構成によれば、室内機における冷媒の漏洩を正確かつ迅速に検知することができる。

上記の空気調和機によれば、冷媒の漏洩をより正確かつ迅速に検知することが可能である。

本発明の実施形態に係る空気調和機の構成を示す模式図である。本発明の実施形態に係る空気調和機のセンサケースを示す斜視図である。本発明の実施形態に係る空気調和機のセンサケースを示す縦断面図である。本発明の実施形態に係る空気調和機のセンサケースの変形例を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る空気調和機のセンサケースの変形例を示す断面図である。本発明の実施形態の変形例に係る空気調和機のセンサケースを示す縦断面図である。

本発明の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１は空気調和機１００を正面から見た図である。図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機１００は、屋内の床面状に配置される床置き型の室内機を備える。即ち空気調和機１００は、屋外に配置された室外機（不図示）で外気と熱交換された空気を室内に供給する。

空気調和機１００は、空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器１と、熱交換された空気を送風するファン２と、ドレンパン３と、熱交換器１、及びファン２を収容する外部ケース４とを有する空気調和機本体１０１を備える。また空気調和機１００は、外部ケース４内に漏洩した冷媒を検知する漏洩センサ５と、漏洩センサ５を収容するセンサケース６と、を有する冷媒検知装置１０２を備える。外部ケース４内には、上方から下方に向かって順に熱交換器１、ファン２、ドレンパン３、漏洩センサ５（センサケース６）が配置されている。

外部ケース４は、箱状をなす。また外部ケース４の内部の下部には、水平方向を向く固定面１０ａを有するセンサ固定部１０が設けられている。

熱交換器１は、外部ケース４内における上部に配置されている。熱交換器１は、銅などのように良好な熱伝導率を有する金属材料で形成された管状をなしている。この管の内部には冷媒が流通する。冷媒としては、例えばクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等が用いられる。これらの冷媒の中には、火気に曝されると着火する可能性があるものもある。また、大気圧下において、冷媒は空気よりも大きな比重を有している。

例えば冷房運転を行う場合、室内の高温の空気に曝されることで冷媒は熱交換器１内で気化する。この時、冷媒が吸熱することで熱交換器１周囲の空気が冷却される。冷却された空気を後述するファン２によって室内に送り込むことで室温を下げることができる。一方で、暖房運転を行う場合、室内の低温の空気に曝されることで冷媒は熱交換器１内で凝縮する。この時、冷媒が放熱することで熱交換器１周囲の空気が昇温される。昇温された空気を後述するファン２によって室内に送り込むことで室温を上げることができる。

ここで、冷房運転時には、室内の空気中に含まれる水分が凝縮して熱交換器１の表面に結露を生じることがある。結露が進むと水滴（ドレン水）となって下方に滴下する。ドレンパン３は、このような水滴を受け止め、外部（室外）に排出するために設けられている。ドレンパン３は、水平方向に広がる皿状をなしている。

ファン２は、外部ケース４内における熱交換器１よりも下方に配置されている。ファン２としては、一例としてシロッコファンが好適に用いられる。ファン２は外部ケース４内で、下方から上方に向かう空気の流れ（風）を生じさせる。ファン２によって生じた風は、上方に向かって流れ、上述の熱交換器１の周囲を通過する。これにより、熱交換器１で熱交換されることで温度が変化した空気が、外部ケース４に形成された送風口４１を通じて室内に供給される。詳しくは図示しないが、送風口４１には、風の流れる方向を調整する羽根が設けられていてもよい。

外部ケース４内におけるファン２の下方には、漏洩センサ５が配置されている。漏洩センサ５は、熱交換器１から冷媒が漏洩した場合にこれを検知する。漏洩センサ５は、固定面１０ａから水平方向に突出するようにセンサ固定部１０の固定面１０ａに固定されている。よって漏洩センサ５は、横向きに設けられている。漏洩センサ５は、センサケース６内に収容されている。

センサケース６は、外部ケース４の内側で固定面１０に取り付けられている。センサケース６は固定面１０ａから水平方向に突出するようにセンサ固定部１０の固定面１０ａに固定されている。よってセンサケース６は、横向きに設けられている。図２と図３を参照してセンサケース６の構成について詳細に説明する。なお、以降の説明における「水平」、「平行」等の表現は、必ずしも厳密な水平や平行を意味するものではなく、実質的な水平や平行を志向している限りにおいて、製造上の誤差や公差は許容される。

図２に示すように、センサケース６は箱状をなしている。センサケース６の各面のうち、センサ固定部１０の固定面１０ａと水平方向に離れた位置に平行に配置された面は天面６１とされている。

センサケース６の各面のうち、水平方向を向くとともに、固定面１０ａと天面６１との間にわたって広がる一対の面はそれぞれ第一側面６２、第二側面６３とされている。空気調和機１００を正面から見た場合、第一側面６２はセンサケース６の右側の側面をなし、第二側面６３は左側の側面をなしている。第二側面６３は、固定面１０ａに近い第一平面６３Ａと、第一平面６３Ａよりも天面６１側に位置する第二平面６３Ｂとを有している。第二平面６３Ｂは、第一平面６３Ａよりも第一側面６２側に配置されている。第一平面６３Ａと第二平面６３Ｂは、水平方向を向く段差面６３Ｃによって接続されている。段差面６３Ｃは、固定面１０ａと平行な面内に広がっている。

センサケース６の各面のうち、上下方向を向く一対の面はそれぞれ上面６４、下面６５とされている。上面６４は上方を向いている。下面６５は下方を向いている。上面６４、及び下面６５は、それぞれ四角形の一部が切り欠かれた形状をなしている。即ち、上面６４、及び下面６５の右側の辺は上述の第一側面６２に対応するように直線状をなしている一方で、左側の辺には第二側面６３に対応するように段差が形成されている。

図３に示すように、上面６４には第一開口部７が形成されている。第一開口部７は、上面６４を上下方向に貫通している。より具体的には、第一開口部７は水平方向左右に間隔をあけて配列された複数のスリット７１を有している。各スリット７１は、固定面１０ａ側から天面６１側に向かって延びる矩形状をなしている。各スリット７１の長さ（固定面１０ａ側から天面６１側に向かう方向における寸法）は互いに同一である。第一開口部７を通じてセンサケース６の内外が連通されている。

下面６５には第二開口部８が形成されている。第二開口部８は、下面６５を上下方向に貫通している。より具体的には、第二開口部８は水平方向左右に間隔をあけて配列された複数のスリット８１を有している。各スリット８１は、固定面１０ａ側から天面６１側に向かって延びる矩形状をなしている。各スリット８１の長さ（固定面１０ａ側から天面６１側に向かう方向における寸法）は互いに同一である。第二開口部８を通じてセンサケース６の内外が連通されている。スリット７１とスリット８１とは、一つずつ上下方向に対向するように、対応して設けられているとよい。

続いて、本実施形態に係る空気調和機１００の動作について説明する。空気調和機１００の運転を開始すると、上述のファン２の駆動に伴って外部ケース４内で、下方から上方に向かう空気の流れが生じる。同時に、熱交換器１内の冷媒が、室外機側の熱交換器との間で循環する。

ここで、空気調和機１００の経年使用に伴って、熱交換器１から冷媒が漏洩する場合がある。そしてこの冷媒に火気や電気火花等に触れた場合、着火する可能性がある。近年における空調設備の防火基準や各種法規の厳格化に対応するため、冷媒の漏洩を未然に防ぐための技術はもとより、万が一漏洩が生じた場合はこれを直ちに検知するための技術が要求されている。そこで、本実施形態に係る空気調和機１００には、上述の漏洩センサ５、及びセンサケース６が設けられている。

漏洩した冷媒の挙動と、漏洩センサ５による冷媒の検知について説明する。上記した各種の冷媒は、大気圧下においていずれも空気より大きな比重を有している。したがって、熱交換器１の冷媒管から漏洩した冷媒は、気化した後、外部ケース４内における下方に滞留する。空気調和機１００が運転されていない場合、外部ケース４の下方に滞留した冷媒は、外部ケース４内における空気の自然対流によって下方から上方へゆっくりと流れる。空気調和機１００が運転されている場合においても、ファン２の送風に伴う外部ケース４内の強制対流によって、センサケース６付近では下方から上方へ空気が流れる。

ここで、外部ケース４内の下方（ファン２の下方）には、センサケース６に収容された漏洩センサ５が設けられている。センサケース６内には、自然対流によって下方から上方へ向かって流れる空気が流れ込む。具体的には、センサケース６の下面６５に形成された第二開口部８を通じて、空気がセンサケース６内に流れ込む。流れ込んだ空気に冷媒が含まれている場合、漏洩センサ５はこれを検知する。センサケース６内に流れ込んだ空気は、なおも上方に向かって流れた後、上面６４に形成された第一開口部７を通じてセンサケース６外に流れ出す。即ち、第一開口部７からの空気の流出と、第二開口部８からの空気の流入とが連続的に生じる。これにより、万が一空気に冷媒が含まれていた場合、冷媒が直ちに検知される。冷媒の漏洩が検知された場合、空気調和機１００のコントロールパネル（不図示）にその旨を表示したり、音や光を発したりすることによって使用者に報知される。これを受けて使用者は所定のメンテナンスを行う。

以上、説明したように、本実施形態に係る構成によれば、センサケース６における少なくとも互いに対向する一対の面に第一開口部７、第二開口部８が形成されている。一方の開口部（第二開口部８）からセンサケース６内に流れ込んだ空気は、他方の開口部（第一開口部７）に向かって直線状に流れる。即ち、第一開口部７、第二開口部８は、センサケース６内の空気の流れ方向に沿って配置されている。これにより、センサケース６内からの空気の排出と、センサケース６内への空気の流入を円滑にすることができる。その結果、空気に漏洩した冷媒が含まれている場合、これを正確かつ迅速に検知することができる。一方で、一対の開口部が例えば互いに直交する（隣接する）面にそれぞれ形成されている場合、空気はセンサケース６内で向きを変えて流れる。このため、一方の開口部から他方の開口部に向かう空気の流れが阻害され、センサケース６内に空気が円滑に流入できなくなり、漏洩センサ５による冷媒の検知が正確に行われない可能性がある。

さらに、上記の構成では、第一開口部７、第二開口部８は、それぞれ上下方向に開口している。この構成によれば、ファン２の運転によって外部ケース４内で空気が上下方向に流れている場合、当該空気を円滑にセンサケース６内に導くことができる。

加えて、上記の構成では、第一開口部７、第二開口部８は、互いに間隔をあけて配列された複数のスリット７１である。この構成によれば、センサケース６内に空気を円滑に導くことができるとともに、塵埃や異物がセンサケース６内に流入する可能性を低減することができる。一方で、第一開口部７、第二開口部８が複数のスリット７１ではなく、１つの大きな開口である場合、空気とともに塵埃や異物がセンサケース６内に流入する可能性がある。

さらに加えて、上記の構成では、ファン２は、熱交換器１の下方に配置され、漏洩センサ５は、前記ファン２の下方に配置されている。ここで、冷媒は空気よりも比重が大きいため、熱交換器１から漏洩した冷媒は、外部ケース４内の下方に向かって流れる。上記の構成によれば、漏洩センサ５がファン２の下方に配置されていることから、外部ケース４内の下方に滞留した冷媒を漏洩センサ５によって直ちに検知することができる。さらに、熱交換器１で生じたドレン水をドレンパン３で受けることができる。よって第一開口部７、第二開口部８がそれぞれ上下方向に開口していても、ドレン水がドレンパン３の下方に流出して開口部からセンサケース６内に浸入してしまうことを回避できる。よって漏洩センサ５の故障を回避できる。

また、漏洩センサ５及びセンサケース６は、固定面１０ａから水平方向に突出するようにセンサ固定部１０に固定されていることで、横向きに設けられている。このため、水平方向から漏洩センサ５及びセンサケース６をセンサ固定部１０に取り付けることができるので、漏洩センサ及びセンサケースの設置作業が容易である。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上記の構成は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
例えば、上記実施形態では、センサケース６の上面６４に第一開口部７が形成され、下面６５に第二開口部８が形成されている例について説明した。しかしながら、第一開口部７、及び第二開口部８が形成される面や位置は上記に限定されない。他の例として、図４と図５に示すように、第一側面６２に第一開口部７が形成され、第二側面６３に第二開口部８が形成された構成を採ることも可能である。

この構成によれば、第一開口部７、及び第二開口部８がそれぞれ水平方向に開口していることから、外部ケース４内で空気が水平方向に流れている場合、当該空気を円滑にセンサケース６内に導くことができる。即ち、互いに対向する一対の面に形成されている限りにおいて、第一開口部７、及び第二開口部８を外部ケース４内における空気の流れ方向に応じて適宜変更することが可能である。いずれの構成であっても、空気の流れ方向に沿って第一開口部７、第二開口部８が配列されていることから、当該空気の流れを妨げることがない。即ち、外部ケース４内で空気が滞留してしまい、空気をセンサケース６内に円滑に取り込むことができなくなる可能性を低減することができる。

さらに、第一開口部７、及び第二開口部８に加えて、上述の天面６１に他の開口部を形成することも可能である。この構成によれば、センサケース６内における空気の流れをさらに円滑にすることができるとともに、外部ケース４内の空気が複雑な流れを形成している場合であっても冷媒の漏洩を正確かつ迅速に検知することができる。

また、図６に示すように、外部ケース４内に下方を向く固定面１０ａを有するセンサ固定部１０を設けてもよい。この場合、漏洩センサ５及びセンサケース６は、固定面１０ａから下方向に突出するようにセンサ固定部１０に固定されていることで、下向きに設けられていている。冷媒の比重は空気よりも大きいため、漏洩した冷媒は外部ケース４内の下部から上部に向かって外部ケース４内に蓄積されていく。よって漏洩センサ５及びセンサケース６が下向きに設けられていることで、外部ケース４内の空気の流速が小さい場合であっても、外部ケース４内の漏洩冷媒を検知し易くなる。図６に示す例の場合、図２に示す位置に第一開口部７、及び第二開口部８が形成されていてもよいし、図４に示す位置に第一開口部７、及び第二開口部８が形成されていてもよい。

１００…空気調和機
１０１…空気調和機本体
１０２…冷媒検知装置
１…熱交換器
２…ファン
３…ドレンパン
４…外部ケース
５…漏洩センサ
６…センサケース
７…第一開口部
８…第二開口部
１０…センサ固定部
１０ａ…固定面
４１…送風口
６１…天面
６２…第一側面
６３…第二側面
６３Ａ…第一平面
６３Ｂ…第二平面
６３Ｃ…段差面
６４…上面
６５…下面
７１，８１…スリット

Claims

空気調和機本体と、
冷媒検知装置と、
を備え、
前記空気調和機本体は、
空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器の下方でドレン水を受けるドレンパンと、
前記ドレンパンの下方に配置されて、前記熱交換器に空気を送風するファンと、
前記熱交換器及び前記ファンを収容する外部ケースと、
を備え、
前記冷媒検知装置は、前記外部ケース内における前記ファンの下方に配置されており、
前記冷媒検知装置は、
空気中に漏洩した前記冷媒を検知する漏洩センサと、
前記漏洩センサを収容するとともに、前記センサケースの面のうち上下に対向する一対の面のそれぞれのみに上下方向に開口する開口部が形成されたセンサケースと、
を有し、
前記空気調和機本体は、前記外部ケースの内側に設けられて水平方向を向く固定面を有するセンサ固定部をさらに備え、
前記漏洩センサ及び前記センサケースは、前記固定面から前記水平方向に突出するようにセンサ固定部に固定されていることで、横向きに設けられており、
一対の前記開口部はそれぞれ、前記固定面から前記センサケースの突出する方向に延びるとともに互いに間隔をあけて配列された複数のスリットを有し、
前記漏洩センサの前記固定面から突出長さよりも、前記スリットの前記固定面からの長さの方が長い空気調和機。
前記空気調和機本体は、床置き型の室内機である請求項１に記載の空気調和機。