JP6448981B2

JP6448981B2 - 空気調和機の室内機

Info

Publication number: JP6448981B2
Application number: JP2014215842A
Authority: JP
Inventors: 浦田　和幹; 和幹浦田; 内藤　宏治; 宏治内藤; 遠藤　道子; 道子遠藤; 松村　賢治; 賢治松村; 長橋　克章; 克章長橋
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: JP2016084946A

Description

本発明は、可燃性冷媒を使用する空気調和機の室内機に関する。

近年、オゾン層破壊や地球温暖化現象等の環境問題に対応して、現在空気調和機に使用されている、例えばＲ４１０Ａなどの冷媒に対し、いわゆる代替フロンとして、プロパン、ブタン、Ｒ３２等の冷媒が、空気調和機の冷媒として用いられてきている。しかし、これらの代替フロン冷媒は、可燃性冷媒（可燃性冷媒とは、可燃性の冷媒だけでなく微燃性の冷媒も含むものとする）であるため、空気調和機の室内機から室内に対して冷媒漏洩すると、火災等の事故が生じる恐れがある。

このため、室内機からの冷媒漏洩を早期に発見できるように、さまざまな冷媒漏洩検出方法が考えられている。この種従来技術としては、例えば、特開２００２−９８３４６号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この特許文献１に記載されている空気調和機の室内機では、可燃性冷媒が流れる熱交換器が配置された熱交換室と、上記熱交換器に接続された冷媒配管が配置された機械室と、上記熱交換室の下部から上記機械室の下部に向って延びるドレンパンと、上記機械室の下部に設けられて可燃性冷媒を検知する冷媒漏洩センサとを備えている。これにより、上記熱交換器から漏れた可燃性冷媒は、比重が空気よりも大きいため、熱交換器のどの位置から漏れても上記熱交換室の下部に流れて、上記ドレンパンに達し、該ドレンパンに沿って流れて機械室の下部に達する。このため、上記機械室の下部に設けられた１個の冷媒漏洩センサによって、熱交換室で漏洩した可燃性冷媒を検知することが可能になることが記載されている。

また、機械室に配置された冷媒配管から漏れた可燃性冷媒は、比重が空気よりも大きいから、機械室の下部に流れて滞留するため、この機械室の下部に設けられた前記冷媒漏洩センサによって検知されることが記載されている。

特開２００２−０９８３４６号公報

上記特許文献１に示す空気調和機の室内機では、室内機が運転状態にある場合、室内側の空気の一部を前記室内機に吸い込んで熱交換器で熱交換させた後、室内側に吹き出される。このため、前記熱交換器で冷媒が漏洩しても、この漏洩冷媒は前記室内機を流れる空気と一緒に室内側に流れてしまい、前記冷媒漏洩センサが設置されている部分に流れる可燃性冷媒の濃度は非常に薄くなってしまう。このため、前記冷媒漏洩センサでの漏洩冷媒の検出精度が充分に得られない課題がある。特に、室内機の性能を向上するために空気流量を増やすほど、前記冷媒漏洩センサの部分に流れる可燃性冷媒の濃度が減少してしまい、可燃性冷媒の漏洩検出が困難になる恐れがある。

また、前記冷媒漏洩センサが設置されている機械室内には電装品箱が設置されているため、可燃性冷媒が漏洩している場合に、万一電装品箱内でスパークが発生すると、火災や爆発といった事故が生じる恐れがある。

本発明の目的は、少ない冷媒漏洩量でも精度良く冷媒漏洩を検出することができると共に、漏洩冷媒が室内に排出されるのも抑制できる空気調和機の室内機を得ることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の冷媒配管を有する熱交換器、該熱交換器の前記複数の冷媒配管と接続される液分配器及びガス分配器、前記液分配器に接続される膨張弁、前記熱交換器に室内空気を流通させるための送風機、前記熱交換器の周囲及び上部を覆うように設けられ熱漏洩を抑制するための本体断熱材及び前記熱交換器の下方に設置され該熱交換器で発生するドレンを受けるためのドレンパンを備える空気調和機の室内機において、前記室内機は、概略ロの字形の前記熱交換器を設けた天井カセット型の４方向吹出しタイプの室内機（天カセ４方向室内機）であり、前記液分配器、前記ガス分配器及び前記膨張弁を、前記送風機による室内空気の通風路から隔離するように前記熱交換器の両端部間に跨るように配置して設けた仕切板と、該仕切板、前記本体断熱材及び前記ドレンパンにより前記熱交換器の両端部間に形成された密閉空間とを設け、前記密閉空間内に、前記液分配器、ガス分配器及び膨張弁を設置すると共に、前記液分配器及びガス分配器と前記熱交換器の冷媒配管との接続部、及び前記液分配器と前記膨張弁との接続部も前記密閉空間内に配置し、更に前記密閉空間内には冷媒漏洩センサを設け、前記密閉空間下部の前記ドレンパンに冷媒漏洩センサ取付穴を設け、この冷媒漏洩センサ取付穴に、前記冷媒漏洩センサが、前記ドレンパンの下側から前記密閉空間内部に向かって挿入されて固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、少ない冷媒漏洩量でも精度良く冷媒漏洩を検出することができ、しかも漏洩冷媒が室内に排出されるのも抑制できる空気調和機の室内機を得ることができる効果がある。

本発明の実施例１における空気調和機の室内機の全体構成を示す斜視図である。図１における室内機の側断面図（図３のII−II線矢視断面図）である。図２のIII−III線矢視断面図である。図１における室内機の下面図である。図３に示す密閉空間付近を拡大して示す要部拡大図である。図２に示す密閉空間付近を拡大して示す要部拡大図である。

以下、本発明の空気調和機の室内機の具体的実施例を図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一部分である。

本発明の空気調和機の室内機の実施例１を図１〜図６を用いて説明する。図１は本発明の実施例１における空気調和機の室内機の全体構成を示す斜視図、図２は図１における室内機の側断面図（図３のII−II線矢視断面図）、図３は図２のIII−III線矢視断面図（室内機内を天井面側から見た断面図）、図４は図１における室内機の下面図、図５は図３に示す密閉空間付近を拡大して示す要部拡大図、図６は図２に示す密閉空間付近を拡大して示す要部拡大図である。

まず、本実施例の空気調和機の室内機の全体構成を図１〜図４を用いて説明する。本実施例では、天井カセット型の４方向吹出しタイプの室内機（以下、天カセ４方向室内機ともいう）に本発明を適用した場合について説明する。
図１〜図４に示すように、本実施例における室内機は、天カセ４方向室内機の本体（室内機本体）１とパネル２により構成されている。前記本体１の筐体１ａ内には、室内から吸込む空気と熱交換するための概略ロの字形の熱交換器１０（図３参照）が設けられており、この熱交換器１０は、冷媒が流れる複数の冷媒配管（銅管）とアルミフィンなどで構成されていて、吸い込んだ室内空気を、前記冷媒配管を流れる冷媒と熱交換させて冷却或いは加熱する。この熱交換された前記室内空気は、その後、室内に吹き出されることにより、室内を冷房もしくは暖房するように構成されている。

また、前記天カセ４方向の本体１には、該本体１に室内側の空気を循環するためのターボファン（送風機）６が設けられており、また図２、図３に示すように、前記熱交換器１０に設けられた前記複数の冷媒配管に冷媒を分配するための液分配器１４とガス分配器１５、前記熱交換器１０に流す冷媒循環量を制御したり圧力を調整するための膨張弁１３などが備えられている。

８は室外機（図示せず）側と接続され液冷媒が流れる液側配管（液側冷媒配管）、９は同じくガス冷媒が流れるガス側配管（ガス側冷媒配管）で、前記液側配管８は前記膨張弁１３側に接続され、前記ガス側配管９は前記ガス分配器１５側に接続されている。

一方、前記パネル２には、図１、図４に示すように、前記天カセ４方向室内機の本体１内に室内空気を送り込むための吸込みグリル３と、前記本体１内で冷媒と熱交換された空調空気を室内側に吹き出すための４つの吹出口４などが設けられている。また、前記本体１に設けられている前記ターボファン６の吸込側と前記吸込みグリル３との間には、前記ターボファン６の回転数や前記膨張弁１３の開度を制御するための制御装置や電源等の電気部品（電装品）が収納された電気箱７が設けられている。

なお、本実施例においては、空気調和機を構成する冷凍サイクルの冷媒として、オゾン層破壊防止や地球温暖化現象を抑制することのできる、Ｒ３２や、プロパン、ブタンなどの微燃性或いは可燃性の冷媒（以下、これらを総称して可燃性冷媒という）が封入されている。

図２、図３に示す１１は、前記天カセ４方向室内機本体１の筐体１ａ内に設けられている本体断熱材で、前記本体１からの熱漏洩を抑制するように、前記熱交換器１０の周囲及び上部を覆うように設けられている。また、５は前記熱交換器１０の下方に設置されているドレンパンで、前記熱交換器１０が蒸発器として作用した場合に発生するドレン水を受けるためのものである。更に、１２は、概略ロの字形の前記熱交換器１０の形状を維持しつつ、前記熱交換器１０の両端部間に跨るように配置された仕切板で、この仕切板１２と、前記本体断熱材１１及び前記ドレンパン５により、前記本体１内の前記熱交換器１０を通過して流れる空気の侵入を遮断するように密閉空間１８が形成されている。この密閉空間１８は前記熱交換器１０の両端部間に形成されており、該密閉空間１８内には前記膨張弁１３、液分配器１４及びガス分配器１５などが設けられている。

また、前記液側配管８、ガス側配管９、膨張弁１３、液分配器１４、ガス分配器１５、前記熱交換器１０は、それぞれ溶接により接続されており、これらの溶接部も前記密閉空間１８内に位置するように設けられている。
更に、前記密閉空間１８内には、可燃性冷媒が漏洩するとこれを検知することのできる冷媒漏洩センサ２０も設けられている。

この冷媒漏洩センサ２０の取り付け位置について、図２〜図４を用いて説明する。図２に示すように、本実施例では冷媒漏洩センサ２０の検知部を、密閉空間の下方側で且つ溶接部の近傍となる位置に設けている。

前記液側配管８、ガス側配管９、膨張弁１３、液分配器１４、ガス分配器１５、前記熱交換器１０を接続している溶接部が最も構造上弱い部分であり、室内機から可燃性冷媒が漏洩する場合、この冷媒漏洩はほとんどの場合、前記溶接部から発生する。本実施例では、前記溶接部を前記密閉空間１８内に設けているため、冷媒漏洩量が少ない場合であっても前記冷媒漏洩センサ２０により感知可能な濃度になり、冷媒漏洩を素早く検知することが可能な構成となっている。

また、本実施例では、冷媒漏洩センサ２０を前記溶接部の近傍に設けているので、溶接部から漏れた冷媒をより素早く検知することが可能となる。このため、更に少ない冷媒漏洩に対しても、素早く冷媒漏洩を検知でき、より安全で火災や爆発といった事故を確実に回避することができる。

更に、可燃性冷媒は空気よりも密度が大きいため、密閉空間内の下方に多く滞留するが、本実施例では、図２に示すように、冷媒漏洩センサ２０の検知部を前記密閉空間１８内の下方側となる位置（底部）に設けているので、冷媒漏洩を更に確実に且つ少ない漏洩量で検知することが可能となる。従って、火災や爆発といった事故を更に確実に回避可能な室内機を得ることができる。

次に、前記冷媒漏洩センサ２０の取り付けについて説明する。
図４は図１に示すように、パネル２に付設する吸込みグリル３を開けた状態を示しており、この図４に示すように、前記密閉空間１８下部のドレンパン５には、冷媒漏洩センサ取付穴１９が形成されている。この冷媒漏洩センサ取付穴１９には前記冷媒漏洩センサ２０を固定するための取付具が設けられており、前記冷媒漏洩センサ２０は、前記冷媒漏洩センサ取付穴１９に、前記密閉空間１８の外側（この例では下側）から内側に向かって挿入されて前記取付具により固定されている。

このように冷媒漏洩センサ２０を取り付けることにより、前記冷媒漏洩センサ２０が万一故障したような場合であっても、該冷媒漏洩センサ２０を簡単に取り換えることが可能となり、メンテナンス性を向上することができる。

次に図５、図６の要部拡大図を用いて、前記密閉空間１８付近の構成を詳細に説明する。
前記密閉空間１８は、前記液分配器１４、前記ガス分配器１５及び前記膨張弁１３を、前記送風機による室内空気の通風路から隔離するように設けた前記仕切板１２と、前記本体断熱材１１及びドレンパン５（図６参照）により、前記熱交換器１０を通過する空気の流路から遮断されるように、密閉された空間として形成されている。

この密閉空間１８内には、前記膨張弁１３、液分配器１４及びガス分配器１５が設けられており、また前記熱交換器１０の複数の通路を形成している冷媒配管（銅管）の両端開口部も、該熱交換器１０の一方側の端部に配置され、前記密閉空間１８内に開口するように設けられている。そして、前記液分配器１４は複数の（前記熱交換器１０の通路数と同数の）液分配管２１を介して、前記熱交換器１０のそれぞれの冷媒配管の一端側に溶接で接続され、前記ガス分配器１５も同様に、複数のガス分配管２２を介して前記熱交換器１０のそれぞれの冷媒配管（銅管）の他端側に溶接で接続されている。

なお、２３は前記銅管の開口部のうち、前記液分配管２１や前記ガス分配管２２に接続されない開口端部を接続しているベンドである。
また、前記液分配器１４は前記膨張弁１３に接続管２４を介して接続され、前記膨張弁１３は更に前記液側配管８に接続されている。一方、前記ガス分配器１５は前記ガス側配管９に接続されている。

以上述べた接続部は全て溶接で接続されており、これらの溶接部は前記密閉空間１８内に配置されるように構成されている。
即ち、熱交換器１０の銅管と液分配管２１との接続部ａ、熱交換器１０の銅管とガス分配管２２との接続部ｂ、液分配管２１と液分配器１４との接続部ｃ、ガス分配管２２とガス分配器１５との接続部ｄ、液分配器１４と接続管２４との接続部ｅ、接続管２４と膨張弁１３との接続部ｆ、膨張弁１３と液側配管８との接続部ｇ、ガス分配器１５とガス側配管９との接続部ｈなどは全て溶接で接合され、これらの溶接部は前記密閉空間１８内に配置されている。

更に、前記密閉空間１８内には、可燃性冷媒が漏洩するとこれを検知することのできる冷媒漏洩センサ２０の少なくとも検知部が、前記溶接部近傍の密閉空間１８下方側となる位置（底部）に設けられている。冷媒漏洩は、ほとんどの場合、前記溶接部ａ〜ｈの何れかの部分から発生するが、本発明では、前記溶接部を全て前記密閉空間１８内に設けているので、冷媒が密閉空間１８内に漏洩すると、素早く確実に冷媒漏洩を検知できる。

また、本実施例では、前記密閉空間１８内に着火原因となる電気エネルギ等が発生しないように構成している。即ち、着火原因となる電気部品（電装品）などを収納する前記電気箱７は、前記密閉空間１８外の空気流路（通風路）側に設置されているから、密閉空間１８内で冷媒漏洩があっても、火災や爆発といった事故も確実に回避できる。

更に、冷媒漏洩箇所が前記密閉空間１８内になるように構成しているので、万一冷媒が漏洩しても、その漏洩冷媒が室内機内の空気流路に流出するのを防止できるから、漏洩した冷媒が室内（部屋内）へ流れるのも防止でき、室内での火災や爆発といった事故も未然に防止することができる。

なお、上述した実施例では、空気調和機の室内機として天カセ４方向室内機に本発明を適用した場合の例を説明したが、本発明は天カセ４方向室内機には限られず、天井埋め込み型室内機、床置き型室内機、壁掛け型室内機、天井吊り下げ型室内機等の室内機にも同様に適用でき、同様の効果を得ることができるものである。

また、上述した実施例では、空気調和機の冷凍サイクル内を循環する冷媒が可燃性冷媒である場合について説明したが、不燃性の冷媒であるＲ４１０ＡやＲ１３４ａ等の冷媒を使用する場合であっても、本発明を適用することにより、冷媒漏洩を早期に検知できることができ、冷媒漏洩による性能低下などを早期に防止できるなどの効果を得ることができる。

以上述べたように、上述した本発明の実施例によれば、液分配器、ガス分配器及び膨張弁が、送風機による室内空気の通風路から隔離されるように設けた仕切板と、本体断熱材及びドレンパンとにより密閉空間を形成し、この密閉空間内に、前記液分配器、ガス分配器及び膨張弁を設置すると共に、前記液分配器及びガス分配器と前記熱交換器の冷媒配管との接続部、及び液分配器と膨張弁との接続部も前記密閉空間内に配置し、更に密閉空間内には冷媒漏洩センサを設けるように構成しているので、少ない冷媒漏洩量でも精度良く冷媒漏洩を検出することができる。しかも、漏洩冷媒は前記密閉空間内に閉じ込められるので、漏洩冷媒の密閉空間外への排出が抑制され、空気調和機の冷媒として可燃性冷媒を用いても、火災や爆発といった事故を未然に回避できる効果が得られる。

即ち、本実施例では、液分配器、ガス分配器、膨張弁などの機器を、送風機の空気流路（通風路）外に設けた密閉空間内に配置し、これらの機器に接続される配管の接続部（溶接部）を密前記閉空間内に閉じ込め、密閉空間内の前記溶接部近傍に冷媒漏洩センサ（冷媒漏洩検出手段）を設けているので、少ない冷媒漏洩量でも正確に冷媒漏洩を検出することが可能となる。

また、前記膨張弁や送風機を制御する制御装置などの電装品を収納した電気箱は前記密閉空間の外に設けているので、冷媒が漏洩しても電装品による火災や爆発といった事故を回避することができる。更に、仮に可燃性冷媒が電装品周囲に流出しても、電気箱は送風機による室内空気の通風路内に設置されているので、電気箱の周囲で漏洩冷媒濃度が上昇することも防止でき、この点からも電装品などからの着火による火災や爆発も確実に回避できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…本体、１ａ…筐体、
２…パネル、３…吸込みグリル、４…吹出口、
５…ドレンパン、６…ターボファン(送風機)、７…電気箱、
８…液側配管、９…ガス側配管、１０…熱交換器、
１１…本体断熱材、１２…仕切板、
１３…膨張弁、１４…液分配器、１５…ガス分配器、
１８…密閉空間、１９…冷媒漏洩センサ取付穴、２０…冷媒漏洩センサ、
２１…液分配管、２２…ガス分配管、２３…ベンド、２４…接続管。

Claims

複数の冷媒配管を有する熱交換器、該熱交換器の前記複数の冷媒配管と接続される液分配器及びガス分配器、前記液分配器に接続される膨張弁、前記熱交換器に室内空気を流通させるための送風機、前記熱交換器の周囲及び上部を覆うように設けられ熱漏洩を抑制するための本体断熱材及び前記熱交換器の下方に設置され該熱交換器で発生するドレンを受けるためのドレンパンを備える空気調和機の室内機において、
前記室内機は、概略ロの字形の前記熱交換器を設けた天井カセット型の４方向吹出しタイプの室内機（天カセ４方向室内機）であり、
前記液分配器、前記ガス分配器及び前記膨張弁を、前記送風機による室内空気の通風路から隔離するように前記熱交換器の両端部間に跨るように配置して設けた仕切板と、
該仕切板、前記本体断熱材及び前記ドレンパンにより前記熱交換器の両端部間に形成された密閉空間とを設け、
前記密閉空間内に、前記液分配器、ガス分配器及び膨張弁を設置すると共に、前記液分配器及びガス分配器と前記熱交換器の冷媒配管との接続部、及び前記液分配器と前記膨張弁との接続部も前記密閉空間内に配置し、更に前記密閉空間内には冷媒漏洩センサを設け、
前記密閉空間下部の前記ドレンパンに冷媒漏洩センサ取付穴を設け、この冷媒漏洩センサ取付穴に、前記冷媒漏洩センサが、前記ドレンパンの下側から前記密閉空間内部に向かって挿入されて固定されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
請求項１に記載の空気調和機の室内機において、空気調和機の冷媒として可燃性冷媒が用いられていることを特徴とする空気調和機の室内機。
請求項１に記載の空気調和機の室内機において、前記膨張弁や送風機を制御する制御装置などの電装品を収納した電気箱を備え、この電気箱は前記密閉空間の外で且つ前記送風機による室内空気の通風路内に設けられていることを特徴とする空気調和機の室内機。
請求項１に記載の空気調和機の室内機において、前記液分配器及びガス分配器と前記熱交換器の冷媒配管との接続部、及び前記液分配器と前記膨張弁との接続部は溶接で接合され、前記溶接で接合された溶接部の近傍に前記冷媒漏洩センサが設けられていることを特徴とする空気調和機の室内機。
請求項４に記載の空気調和機の室内機において、室内機に接続される空気調和機の液側配管と前記膨張弁との接続部、及び空気調和機のガス側配管と前記ガス分配器との接続部も溶接で接合され、これらの溶接部も前記密閉空間内に配置されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
請求項５に記載の空気調和機の室内機において、前記液分配器は複数の液分配管を介して、前記熱交換器のそれぞれの冷媒配管の一端側に溶接で接続され、前記ガス分配器は複数のガス分配管を介して前記熱交換器のそれぞれの冷媒配管の他端側に溶接で接続され、前記液分配器は前記膨張弁に接続管を介して溶接で接続され、これらの溶接部も前記密閉空間内に配置されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
請求項１に記載の空気調和機の室内機において、前記冷媒漏洩センサの検知部を前記密閉空間内の下方側となる位置に設置していることを特徴とする空気調和機の室内機。