JP2017003265A - 空気調和装置およびその設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大気圧下において密度が空気より大きい可燃性冷媒を使用した空気調和装置において、実効性のある冷媒量を充填しつつ、安全性を損なうことのない空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置は、室内機が、据付床面積Ａ［ｍ２］の空間に、据付高さｈ０［ｍ］以上に据え付けられるものであり、充填する可燃性冷媒の冷媒量Ｍ［ｋｇ］を０．３２×ＬＦＬ×ｈ０×Ａ≦Ｍ≦α×Ｇ−β×ｈ０×Ａの範囲内としたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、可燃性冷媒を使用した空気調和装置およびその設置方法に関するものである。

従来、不燃性であるＲ４１０Ａのような「ＨＦＣ冷媒」を使用して冷凍サイクルを実行する空気調和装置が存在している。このＲ４１０Ａは、従来のＲ２２のような「ＨＣＦＣ冷媒」と異なり、オゾン層破壊係数（以下「ＯＤＰ」と称す）がゼロであって、オゾン層を破壊することはないが、地球温暖化係数（以下「ＧＷＰ」と称す）が高いという性質を有している。そのため、地球の温暖化防止の一環として、Ｒ４１０ＡのようなＧＷＰが高いＨＦＣ冷媒から、ＧＷＰが低い冷媒（以下「低ＧＷＰ冷媒」と称す）への変更の検討が進められている。

低ＧＷＰ冷媒の候補として、自然冷媒であるＲ２９０（Ｃ_３Ｈ_８；プロパン）やＲ１２７０(Ｃ_３Ｈ_６；プロピレン)のようなＨＣ冷媒が存在している。しかしながら、このようなＨＣ冷媒は、不燃性であるＲ４１０Ａとは異なり、強燃レベルの燃焼性を有しているため、冷媒漏洩に対する注意や対策が必要である。
また、低ＧＷＰ冷媒の候補として、組成中に炭素の二重結合を持たないＨＦＣ冷媒、例えばＲ４１０ＡよりもＧＷＰが低いＲ３２（ＣＨ_２Ｆ_２；ジフルオロメタン）が存在している。

さらに、同じような候補冷媒として、Ｒ３２と同様にＨＦＣ冷媒の一種であって、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素が存在している。このようなハロゲン化炭化水素としては、例えばＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２；テトラフルオロプロペン）やＨＦＯ−１２３４ｚｅ（ＣＦ_３−ＣＨ＝ＣＨＦ）が知られている。なお、Ｒ３２のように組成中に炭素の二重結合を持たないＨＦＣ冷媒と区別するために、炭素の二重結合を持つＨＦＣ冷媒を、オレフィン（炭素の二重結合を持つ不飽和炭化水素がオレフィンと呼ばれる）の「Ｏ」を使って、「ＨＦＯ冷媒」と表現することが多い。

このような低ＧＷＰ冷媒（ＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒）は、自然冷媒であるＲ２９０（Ｃ_３Ｈ_８；プロパン）のようなＨＣ冷媒ほど強燃性ではないものの、不燃性であるＲ４１０Ａとは異なり、微燃レベルの燃焼性を有している。そのため、Ｒ２９０と同様に冷媒漏洩に対する注意が必要である。これより以降、微燃レベルであっても燃焼性を有する冷媒のことを「可燃性冷媒」と称する。

これら可燃性冷媒が万が一漏洩した場合の着火懸念を低減させる手法として、例えば特許文献１に、ＩＥＣ６０３３５−２−４０で規定されている、換気をしていない一室当たりの許容冷媒量ｍ_ｍａｘ［ｋｇ］に関する下記（式Ｉ）を参考に独自に決めた関係式に従って手入力した据付床面積から算出した冷媒量と、空気調和装置内の冷媒量と、を比較し、ｍ_ｍａｘを超えた冷媒を冷媒回路から排出して余剰冷媒貯蓄装置に移す技術が開示されている。

ｍ_ｍａｘ＝２．５×（ＬＦＬ）^１．２５×ｈ_０×（Ａ）^０．５・・・（式Ｉ）
ｍ_ｍａｘ：一室当たりの許容冷媒量［ｋｇ］、
Ａ ：据付床面積［ｍ^２］、
ＬＦＬ：冷媒の燃焼下限濃度［ｋｇ／ｍ^３］、
ｈ_０ ：装置（室内機）の据付高さ［ｍ］
ここで据付高さｈ_０は、床置形０．６ｍ、壁掛形１．８ｍ、窓置形１．０ｍ、天井形２．２ｍ。

特許第３４７７１８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような（式Ｉ）を活用した技術においては、（式Ｉ）に冷媒の漏洩速度に関する項が入っていないため、過剰に冷媒量を制限（排出など）する懸念があり、室外機と室内機とを接続する冷媒配管が長く、さらに家庭用と比較して厨房等の高熱負荷物件に据え付けられる場合がある業務用途の空気調和機においては、封入する冷媒を少なくする技術を駆使しても、要求される能力を発揮しつつ、（式Ｉ）を満足することは難しい。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大気圧下において密度が空気より大きい可燃性冷媒を使用した空気調和装置において、実効性のある冷媒量を充填しつつ、安全性を損なうことのない空気調和装置およびその設置方法を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、室内熱交換器が搭載された室内機を有し、大気圧下において密度が空気より大きい可燃性冷媒を用いた空気調和装置であって、前記室内機は、据付床面積Ａ［ｍ^２］の空間に、据付高さｈ_０［ｍ］以上に据え付けられるものであり、充填する前記可燃性冷媒の冷媒量Ｍ［ｋｇ］を以下の式（１）の範囲内としたものである。（式１）は０．３２×ＬＦＬ×ｈ_０×Ａ≦Ｍ≦α×Ｇ^−β×ｈ_０×Ａであり、各パラメータはＬＦＬが前記可燃性冷媒の燃焼下限濃度［ｋｇ／ｍ^３］、Ａが前記室内機の据付床面積［ｍ^２］、Ｇが前記冷媒の想定最大漏洩速度［ｋｇ／ｈ］、αが前記冷媒の、主にＬＦＬと相関する正の定数（実験で求める）である。βが前記冷媒の、主に密度と相関する正の定数（実験で求める）である。
また本発明に係る空気調和装置の設置方法は、前記空気調和装置を用いたものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、大気圧下において密度が空気より大きい可燃性冷媒を用いたとしても、実効性のある冷媒量を充填しつつ、安全性を損なわない。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を構成する室内機の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を構成する室内機の別の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を構成する室内機の更に別の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置を構成する室内機の更に別の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室内機の安全性を評価するために用いる実験装置の概略構成示す概略図である。

以下、図を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００と称する）を構成する室内機の一例を示す概略図である。図２は、空気調和装置１００を構成する室内機の別の一例を示す概略図である。図３は、空気調和装置１００を構成する室内機の更に別の一例を示す概略図である。図４は、空気調和装置１００を構成する室内機の更に別の一例を示す概略図である。図５は、空気調和装置１００の冷媒回路構成を示す概略構成図である。図１〜図５に基づいて、空気調和装置１００について、室内機を中心として説明する。

空気調和装置１００は、可燃性冷媒を使用することを想定したものであり、図１〜図４に示す室内機１と、室内機１に冷媒配管１５を介して接続される室外機１０と、を有している。図１では、壁掛形の室内機１の概略構成を示している。図２では、天井形の室内機１の概略構成を示している。図３では、窓置形の室内機１の概略構成を示している。図４では、床置形の室内機１の概略構成を示している。なお、図１〜図４では、セパレート形の空気調和装置１００を例に示しているが、熱交換器２が室内機１に収容されていれば、セパレート形に限定するものではなく、一体型であってもよい。

図１〜図４に示すいずれの室内機１においても、設置の仕方が異なるものの、熱交換器（室内熱交換器）２を有している。また、室内機１には、室内空気を室内機１の内部に取り込むための吸込口３と、熱交換器２を経由した調和空気を室内機１の外部に供給する吹出口４と、を有している。また、通常、室外機１０と繋がれる冷媒配管１５には、冷媒配管継手１６が設置されている。

熱交換器２は、室外機１０に収容されている圧縮機１１、室外側の熱交換器１２、膨張弁１３とともに冷媒回路の一要素として機能する。室内空間を暖房する場合、冷媒は、圧縮機１１、熱交換器２、膨張弁１３、熱交換器１２の順に流れる。つまり、熱交換器２を凝縮器、熱交換器１２を蒸発器として作用させ、熱交換器２を通過する室内空気に温熱を与えて暖め、暖房運転する。室内空間を冷房運転する場合、冷媒は、圧縮機１１、熱交換器１２、膨張弁１３、熱交換器２の順に流れる。つまり、熱交換器２を蒸発器、熱交換器１２を凝縮器として作用させ、室内空気は熱交換器２を通過する冷媒から冷熱を奪って冷却され、冷房運転する。

室内機１において冷媒回路から冷媒が漏洩する場合、吸込口３または吹出口４などの開口部のうち、床面からの高さ（以下、床上高さ）が低い側からの漏洩量が多いことが一般的である。また、漏洩発生箇所の床上高さの影響も考えられる。空気調和装置１００では、可燃性冷媒を使用することを想定しているため、漏洩量によっては室内空間に可燃域を生成してしまう原因となる。

そこで、空気調和装置１００では、Ｍ、Ａ、ＬＦＬ、ｈ_０、Ｇ、α、βを入力する入力手段、前記（式ＩＩ）を満たすかどうかを検知し、監視する手段（制御装置１８）、この制御装置１８が設定された閾値を越えたことを検知した場合に、報知する報知手段（表示手段等）を備えている。また、制御装置１８は、報知後、一定時間に改善が見られない場合には、空気調和装置１００の運転を不能とする。なお、制御装置１８は、例えば、この機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア、又はマイコン若しくはＣＰＵなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで構成される。

ここでｈ_０は、基本的にＩＥＣ６０３３５−２−４０に従う値を用いる。
または、室内機１の吸込口３または吹出口４のいずれか低い方の床上高さｈ_０（Ａ）の値を用いてもよい。
または、室内機１の冷媒配管１５または冷媒配管継手１６のいずれか低い方の床上高さｈ_０（Ｂ）を用いても良い。
一般的に、吸込口３または吹出口４が、室内機１の下端部にある壁掛形（図１）、天井形（図２）、窓置形（図３）の室内機１においては、ｈ_０（Ａ）とＩＥＣ６０３３５−２−４０に従うｈ_０とは等しくなる。
一方、床置形（図４）の室内機１については、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従うｈ_０と、ｈ_０（Ａ）とｈ_０（Ｂ）とが異なるため、適宜値を設定する。

以上より、本実施の形態においては、以下の室内機１を実験対象として用いることにする。
図１に示す「壁掛形」では、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従った据付高さｈ_０＝１．８［ｍ］と、吸込口３または吹出口４のいずれか低い方の床上高さｈ_０（Ａ）と同じで、冷媒配管１５または冷媒配管継手１６のいずれか低い方の床上高さｈ_０（Ｂ）よりも低い、すなわちｈ_０＝ｈ_０（Ａ）＜ｈ_０（Ｂ）とする。
図２に示す「天井形」では、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従った据付高さｈ_０＝２．２［ｍ］＝ｈ_０（Ａ）＜ｈ_０（Ｂ）とする。
図３に示す「窓置形」では、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従った据付高さｈ_０＝１．０［ｍ］＝ｈ_０（Ａ）＜ｈ_０（Ｂ）とする。
図４に示す「床置形」では、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従った据付高さｈ_０＝０．６［ｍ］、ｈ_０（Ａ）＝０．１５［ｍ］、ｈ_０（Ｂ）＝０．４５［ｍ］とする。

Ａの最小値は、条例などで定めている必要な最小床面積などを参考に４ｍ^２とする。天井高さは、建築基準法などを参考に２．２ｍ以上とする。少なくとも、熱交換器２を搭載した室内機１を据付高さｈ_０以上に据え付ける。想定漏洩速度は、（社）日本冷凍空調工業会発行の「環境と新冷媒，国際シンポジウム２０１２」ｐ９８を参考に５ｋｇ／ｈ、１０ｋｇ／ｈ、７５ｋｇ／ｈとし、中央値である１０ｋｇ／ｈを標準とするが、冷媒漏洩事故のほとんどが漏洩速度１ｋｇ／ｈ以下との記載があり、５ｋｇ／ｈとしても安全性を損なうことはない。

ＬＦＬは、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に記載のものは、それに従う。例えば、Ｒ３２のＬＦＬ＝０．３０６［ｋｇ／ｍ^３］，プロパン（Ｒ２９０）のＬＦＬ＝０．０３８［ｋｇ／ｍ^３］とする。ＩＥＣ６０３３５−２−４０に記載がない場合、文献または実験から推測する。ＨＦＯ−１２３４ｙｆはＩＥＣ６０３３５−２−４０に記載がないため、今回は０．２９４［ｋｇ／ｍ^３］とした。
α、βは、以下に説明する冷媒漏洩実験結果から求めるが、基本的に冷媒種による。αは主にＬＦＬ、βは主に密度（分子量）の影響を受けると考えられるが、詳細は明確でない。

図６は、室内機１の安全性（可燃域生成挙動）評価およびα，βを求めるために用いる実験装置２００の概略構成示す概略図である。図６に基づいて、室内機１の安全性の評価について説明するとともに、冷媒量Ｍ［ｋｇ］の範囲の決定について説明する。

まず、図６に示すように、密閉空間５０を作製する。密閉空間５０は、用意した厚さ約１０ｍｍのベニヤ板を、所定の床面積、所定の天井高さとなるように接着させることにより作製する。密閉空間５０は、例えば、内寸で床面積３〜８７．３畳（２畳＝３．３ｍ^２とすると、３〜８７．３畳は４．９５〜１４４ｍ^２となる）、天井高さ２．２〜２．５ｍなどとして作ればよい。なお、ベニヤ板とベニヤ板との間はシリコン系接着剤などで埋め、出入り扉などはアルミテープなどで隙間がないようにする。

密閉空間５０には、冷媒を漏洩させる室内機１を据え付ける。図６では、一例として、壁掛形の室内機１を据え付けた状態を示している。
また、密閉空間５０には、ガス濃度センサ５１を所定高さに設置する。図６では、一例として、密閉空間５０の中央部に上下に５つのガス濃度センサ５１を配置した状態を例に示しているが、室内機１の形態や配置位置、密閉空間５０の形状などによっては、ガス濃度センサ５１の位置や数を増やし、最大ガス濃度を示す位置を特定後、測定を行う。今回は、事前に室内機前を含めたいくつかの位置にガス濃度センサ５１を設置して測定を行ない、部屋中央部のガス濃度を代表とすることで問題ないことを確認した。

室内機１の内部には、一般的なキャピラリ５３が開閉バルブ５４によってチャージホース５５と接続されている。また、チャージホース５５は、チャージホース５６と開閉バルブ５７によって接続されている。このとき、チャージホース５５は、密閉空間５０の内外を通じるように設置し、開閉バルブ５４は密閉空間５０の内部に、開閉バルブ５７は密閉空間５０の外部にあるものとする。さらに、チャージホース５６の開閉バルブ５７と接続されていないもう一方の端部は、冷媒ボンベ５８の元栓５９と接続されている。

キャピラリ５３は、冷媒を漏洩させる際に漏洩速度を調整させるためのもので、一般的な銅製の毛細管をそのまま用いたり、または一部加工して用いたりすることができる。また、チャージホース５５、チャージホース５６は、例えばタスコＴＡ−１３６Ａなど一般的なものを用いることができる。

予備実験で狙った漏洩速度となるように調整した状態のまま開閉バルブ５７を閉めておき、元栓５９を開ける。この状態のまま冷媒ボンベ５８を電子台秤６０の上に載せ、常時冷媒ボンベ５８の重量変化をパソコンで記録しながら、開閉バルブ５７を開ける。

このように、狙った漏洩速度で冷媒を密閉空間５０の内部に漏洩させる。そして、漏洩速度は、冷媒ボンベ５８の重量の時間変化を直線近似したその傾きを以って、平均漏洩速度Ｖ［ｋｇ／ｈ］として推算することができる。

漏洩速度は、実験装置２００を用いて予備実験を行い、キャピラリ５３の仕様（内径と長さ）と、開閉バルブ５４の開き具合で調整することができる。
また、冷媒漏洩量は、電子台秤６０のメモリを見て、狙い重量になった時点で開閉バルブ５７を閉じることで、調整することができる。
そして密閉空間５０の中央部には、ガス濃度センサ５１が所定高さに設定されており、検知結果をパソコンによって連続的に記録する。ガス濃度センサ５１としては、例えばＲ３２用ガスセンサＶＴ−１（新コスモス電機（株）製）を、用いることができる。

なお、本実施の形態においては、前記Ｒ３２用ガス濃度センサが体積濃度表示のため、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従ったＲ３２の体積表示ＬＦＬである１４．４ｖｏｌ％を指標とし、Ｒ３２の最高濃度が１４．４ｖｏｌ％以上になった場合に、可燃域を生成した印として「×」を、１４．４ｖｏｌ％未満だった場合に「○」とした。
また（式Ｉ）を満たす範囲で可燃域を生成しない確認も行ったが、段落［０００９］で述べた通り、過剰である懸念があるため比較例として記載した。

実施例を実機（空気調和装置等の冷凍サイクル装置）からの漏洩で行わなかった理由は、以下の通りである。
実機では、冷媒の大半が圧縮機に貯留されている。そのため、実機から冷媒を室内に漏洩させた場合、冷媒は、圧縮機から漏洩していくことになる。この場合、漏洩開始時に高圧により高速漏洩だった冷媒ガスは、冷凍サイクル装置内に残存する冷媒量の減少とともに冷媒回路の内圧が低下し、漏洩速度も大きく低下する。これにより、漏洩冷媒量によって漏洩速度が変化し、また全量放出できないため漏洩量がわからないなど、安全性を議論するための定量的なデータ取得が困難となるからである。
なお、本実施の形態を行う前に予備実験を行い、本実施の形態で示す手法と同量の冷媒をほぼ同速度で漏洩させた場合、室内濃度が実機から漏洩させた場合の方が低いことを確認した。

［実施例１］
表１〜９は、壁掛形の室内機１を、その下端部が床上高さ１．８ｍになるように、内寸床面積を１２、３６、６４ｍ^２、天井高さを２．５ｍとした密閉空間５０の一つの壁面に据え付け、漏洩冷媒量を０．５〜７０．０ｋｇ、平均漏洩速度Ｖを５、１０、７５ｋｇ／ｈ、ガス濃度センサの設置床面高さを５０、１００、２５０、５００、１０００、１５００、２０００ｍｍとした場合の、Ｒ３２を漏洩させた場合の可燃域発生状況について調べたものである。

以上の実施例を整理すると、可燃域ができない許容冷媒量（Ｍ上限）ならびに、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従うｍ_ｍａｘと据付床面積Ａとの関係（Ｍ上限／Ａならびにｍ_ｍａｘ／Ａ）は、表１０のようになる。なお、ｍ_ｍａｘ／Ａは、（式Ｉ）に従い、次のようにする。
ｍ_ｍａｘ＝２．５×（ＬＦＬ）^１．２５×ｈ_０×（Ａ）^０．５
＝２．５×（０．３０６）^１．２５×ｈ_０×（Ａ）^０．５
＝０．５６９×ｈ_０×Ａ^０．５・・・（式ＩＩＩ）

今、ｈ_０＝１．８ｍなので、１．０２４×Ａ^０．５となり、
Ａ＝１２ｍ^２のとき、ｍ_ｍａｘ＝１．０２×１２^０．５＝３．５３［ｋｇ］となる。
従って、ｍ_ｍａｘ／Ａ＝３．５３［ｋｇ］／１２［ｍ^２］＝０．２９４［ｋｇ／ｍ^２］となる。
Ａ＝３６ｍ^２のとき、１．０２×３６^０．５＝６．１２［ｋｇ］となる。
従って、ｍ_ｍａｘ／Ａ＝６．１２／３６＝０．１７０［ｋｇ／ｍ^２］となる。
Ａ＝６４ｍ^２のとき、１．０２×６４^０．５＝８．１６［ｋｇ］となる。
従って、ｍ_ｍａｘ／Ａ＝８．１６／６４＝０．１２８［ｋｇ／ｍ^２］となる。

表１０を見ると、以下のことが判る。
（１）ｍ_ｍａｘを超えて冷媒を漏洩させても、可燃域は生成しない。
（２）Ｍ上限は、Ｖが大きい程小さくする必要がある。すなわち、Ｇが大きい程小さくする必要がある。
（３）Ｍ上限／Ａ（Ａ一定の場合、「Ｍ／Ａの最大値」と同義）は、Ｖ一定に対して、すなわちＧ一定に対して一定となる。

以上より、可燃域を生成しないように管理するには、Ｍ／Ａを指標にすればよく、ｈ_０＝１．８［ｍ］においては、Ｇ＝５［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝１．０６１［ｋｇ／ｍ^２］、Ｇ＝１０［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．７５［ｋｇ／ｍ^２］、Ｇ＝７５［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．３５０［ｋｇ／ｍ^２］であればよいことになる。
なお、想定最大漏洩速度Ｇを大きくする程、より安全性が向上することは、容易に類推できる。

［実施例２］
天井形の室内機１を、その下端部が床上高さ２．２ｍになるように、内寸床面積を１２、３６、６４ｍ^２とした密閉空間５０の天井の中央部に据え付け、漏洩冷媒量を０．５〜５３．４ｋｇ、平均漏洩速度Ｖを５、１０、７５ｋｇ／ｈ、ガス濃度センサを床上高さ５０、１００、２５０、５００、１０００、１５００、２０００ｍｍに設置した場合の、Ｒ３２を漏洩させた場合の可燃域発生状況についても同様に調べた結果、表１１のようになった。

以上より、実施例１と同様の現象が見られ、ｈ_０＝２．２［ｍ］においては、Ｇ＝５［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝１．３０［ｋｇ／ｍ^２］、Ｇ＝１０［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．９２５［ｋｇ／ｍ^２］、Ｇ＝７５［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．４２３［ｋｇ／ｍ^２］であればよいことになる。

［実施例３］
窓置形の室内機１を、その下端部が床上１．０ｍになるように、内寸床面積を１２、３６、６４ｍ^２とした密閉空間５０の壁面の一部に据え付け、漏洩冷媒量を０．５〜５３．４ｋｇ、平均漏洩速度Ｖを５、１０、７５ｋｇ／ｈ、ガス濃度センサの設置床面高さを５０、１００、２５０、５００、１０００、１５００、２０００ｍｍとした場合の、Ｒ３２を漏洩させた場合の可燃域発生状況についても同様に調べた結果、表１２のようになった。

以上より、実施例１、２と同様の現象が見られ、ｈ_０＝１．０［ｍ］においては、Ｇ＝５［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．５９１［ｋｇ／ｍ^２］、Ｇ＝１０［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．４２１［ｋｇ／ｍ^２］、Ｇ＝７５［ｋｇ／ｈ］のとき（Ｍ／Ａの最大値）＝０．１９２［ｋｇ／ｍ^２］であればよいことになる。

［実施例４］
図４に示すような床置形の室内機１を、内寸床面積が１２、３６、６４ｍ^２の密閉空間５０の床面に据え付けた（ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従うｈ_０＝０．６［ｍ］）。図６に示す室内機１内のキャピラリ５３の下端位置を、図４の熱交換器２の右横空間内に、室内機１の冷媒配管１５または冷媒配管継手１６のいずれか低い方の床上高さｈ_０（Ｂ）＝０．６、０．４５、０．１５［ｍ］となるようにテープで固定した。漏洩冷媒量を０．５〜３８．５ｋｇ、平均漏洩速度Ｖを５、１０、７５ｋｇ／ｈ、ガス濃度センサを床上高さ５０、１００、２５０、５００、１０００、１５００、２０００ｍｍに設置し、Ｒ３２を漏洩させた場合の可燃域発生状況についても同様に調べた結果、表１３、表１４、表１５のようになった。

以上より、実施例４において、実施例１〜３と同様の結果（ｍ_ｍａｘを超えても可燃域を生成しない、Ｍ上限はＧが大きい程小さくする必要がある、ＧとＭ／Ａは相関する）が得られた。

さらに表１０〜１３の、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従うｈ_０と室内機の据付高さ（室内機１の下端部の床上高さ）が等しい実施例においては、必ず（ｍ_ｍａｘ／Ａ）よりも（Ｍ上限／Ａ）、すなわち（Ｍ／Ａの最大値）の方が大きくなることがわかる。この場合、Ｇが大きく、ｈ_０が小さいほど（Ｍ／Ａの最大値）は小さくなる。
そこで、各平均漏洩速度Ｖ（５ｋｇ／ｈ、１０ｋｇ／ｈ、７５ｋｇ／ｈで一定）における（Ｍ／Ａの最大値）［ｋｇ／ｍ^２］とｈ_０［ｍ］との関係を調べた。
横軸に各Ｖにおける（Ｍ／Ａの最大値）、縦軸にｈ_０をプロットすると、以下の関係式が得られた。
ｈ_０（Ｖ＝５［ｋｇ／ｈ］）＝１．６９×（Ｍ／Ａ）・・・（式ＩＶ）
ｈ_０（Ｖ＝１０［ｋｇ／ｈ］）＝２．３８×（Ｍ／Ａ）・・・（式Ｖ）
ｈ_０（Ｖ＝７５［ｋｇ／ｈ］）＝５．２１×（Ｍ／Ａ）・・・（式ＶＩ）

Ｖの値と、“（式ＩＶ）〜（式ＶＩ）の直線の傾き（＝ｇｒａｄ［ｍ^３／ｋｇ］＝（ｈ_０・Ａ）／Ｍ”および“直線の傾きの逆数（＝１／ｇｒａｄ［ｋｇ／ｍ^３］＝Ｍ／（ｈ_０・Ａ）“との関係は、表１６のようになる。

横軸にＶ、縦軸に（１／ｇｒａｄ）をプロットすると、累乗近似に良く合い、次の式が得られる。

（１／ｇｒａｄ）＝Ｍ／（ｈ_０・Ａ）＝１．１１×Ｖ^{−０．４１}
Ｍ＝１．１１×Ｖ^{−０．４１}×ｈ_０×Ａとなり、ＶとＧを置き換えることで、
Ｍ＝１．１１×Ｇ^{−０．４１}×ｈ_０×Ａ・・・（式ＶＩＩ）が得られる。
ここで、Ｍは冷媒量［ｋｇ］、Ｇは想定最大漏洩速度[ｋｇ／ｈ]、ｈ_０は据付高さ[ｍ]、Ａは据付床面積[ｍ^２]である。

以上とＭ≦α×Ｇ^−β×ｈ_０×Ａ・・（式ＩＩＩ）とから、Ｒ３２の場合、α＝１．１１、β＝０．４１とすることで、（式ＩＩＩ）に従えば可燃域を生成しないことが示された。これより、本発明の有効性が示された。

実施例４の、冷媒漏洩位置の床上高さであるキャピラリ５３の下端位置（床上高さにほぼ等しい）を変えた結果（表１３〜表１５）から、より高い安全を確保するために、（式ＶＩＩ）におけるｈ_０を、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従う値ではなく、吹出口４または吸込口３のいずれか低い方の床上高さ（ｈ_０（Ａ））や、冷媒配管１５または冷媒配管継手１６のいずれか低い方の床上高さ（ｈ_０（Ｂ））を用いることもできる。
これにより、ＩＥＣ６０３３５−２−４０に従うｈ_０と比較して、実際に生じる冷媒漏洩位置（床上高さ）が低い場合に、安全性が一層向上する。
但し、表１５のＡ＝６４［ｍ^２］、Ｇ＝７５［ｋｇ／ｈ］のように、実質解がないような範囲もあり得る。これは、ｈ_０（Ｂ）＝０．１５［ｍ］のときにｈ_０＝０．６［ｍ］とすることが、Ｇ＝７５［ｋｇ／ｈ］のような高速漏洩時にはもはや成り立たないことを示し、本発明の有効性には何ら問題がない。
段落［００２３］に示した通り、想定最大漏洩速度Ｇとしては５ｋｇ／ｈで十分安全性を確保できるが、Ｇを１０ｋｇ／ｈとすることで、ほぼ全ての冷媒漏洩事故における可燃域生成が抑制可能と考えられ、より一層安全性が高まる。特に床置形については、ｈ_０をできるだけ低くすることで、より一層安全性が高まる。すなわち、以下とすることでより一層安全性が高まる。
ｈ_０＝２．２［ｍ］以上のものについて、Ｍ／Ａ≦１．３０［ｋｇ／ｍ^２］
ｈ_０＝１．８［ｍ］以上のものについて、Ｍ／Ａ≦０．９２５［ｋｇ／ｍ^２］
ｈ_０＝１．０［ｍ］以上のものについて、Ｍ／Ａ≦０．４２１［ｋｇ／ｍ^２］
ｈ_０＝０．６［ｍ］以上のものについて、Ｍ／Ａ≦０．２５２［ｋｇ／ｍ^２］
ｈ_０＝０．４５［ｍ］以上のものについて、Ｍ／Ａ≦０．１８９［ｋｇ／ｍ^２］
ｈ_０＝０．１５［ｍ］以上のものについて、Ｍ／Ａ≦０．０５４６［ｋｇ／ｍ^２］

さらに、上記測定値や近似には誤差が含まれるので、各数値については、多少の変動があり得ることは明白である。また、これほど多くのデータをとる必要はないが、近似に用いるデータが多い程誤差が小さくなることは容易に類推できる。
またさらに、表１６において、別の近似を行うことも可能である。例えば、横軸に平均漏洩速度Ｖ［ｋｇ／ｈ］、縦軸にｇｒａｄ［ｍ^３／ｋｇ］をプロットして、対数近似を行うと、以下の式が得られる。
ｇｒａｄ＝（ｈ_０・Ａ）／Ｍ＝１．３×Ｌｎ（Ｖ）＋０．５・・・（式ＶＩＩＩ）
ここでＬｎ（Ｖ）は、Ｖの自然対数を示す。
これより、Ｍ＝｛１／（１．３×Ｌｎ（Ｖ）＋０．５）｝×ｈ_０×Ａ・・・（式ＩＸ）となり、ＶをＧに置き換える。

以上より、
Ｍ≦｛１／（１．３×Ｌｎ（Ｇ）＋０．５）｝×ｈ_０×Ａ・・（式Ｘ）
でも可燃域の生成を抑制することができる。
その他にも、
ｇｒａｄ＝０．９×Ｖ^０．４１や、１／ｇｒａｄ＝−０．１４×Ｌｎ（Ｖ）＋０．８など様々な近似が可能であるが、最も汎用性および精度が高いものは（式ＶＩＩ）であることは、明白である。

実施の形態２．
実施の形態１で行った実験を、冷媒ガスをＨＦＯ−１２３４ｙｆに変えて実施してみた。

その結果、以下の式が得られた。
２．５×（ＬＦＬ）^１．２５×ｈ_０×（Ａ）^０．５≦Ｍ≦α×Ｇ^−β×ｈ_０×Ａ
α＝０．７８，β＝０．３４
下限は、
２．５×（０．２９４［ｋｇ／ｍ^３］）^１．２５×ｈ_０＝２．５×０．２１７×ｈ_０＝０．５４［ｋｇ］となり、ＨＦＯ−１２３４ｙｆについても、本発明の効果が得られることを確認した。

実施の形態３．
実施の形態１で行った実験を、強燃焼性を示すプロパン（Ｒ２９０：Ｃ_３Ｈ_８）に変えて実施してみた。

その結果、以下の式が得られた。
２．５×（ＬＦＬ）^１．２５×ｈ_０×（Ａ）^０．５≦Ｍ≦α×Ｇ^−β×ｈ_０×Ａ
α＝０．２２，β＝１．０

ここで、プロパンのＬＦＬ＝０．０３８ｋｇ／ｍ^３（２．１ｖｏｌ％）とすると、
下限は、
２．５×（０．０３８［ｋｇ／ｍ^３］）^１．２５×ｈ_０×（Ａ）^０．５
＝２．５×０．０１６８×ｈ_０×（Ａ）^０．５
＝０．０４２×ｈ_０×（Ａ）^０．５となる。
一方上限は、
０．２２×Ｇ^−１×ｈ_０×Ａとなる。

そして、Ｇ＝５［ｋｇ／ｈ］の場合、
Ｍ≦０．２２×（５）^−１×ｈ_０×Ａ＝０．０４４×ｈ_０×Ａとなり、
ｈ_０＝０．６［ｍ］に対しては、Ｍ≦０．０２６４Ａが成り立ち、
ｈ_０＝２．２［ｍ］に対しては、Ｍ≦０．０９６８Ａが成り立つ。

このように、燃焼性が強いガス（たとえば、プロパン）ほど、冷媒量Ｍの上限値を小さくする必要があることがわかった。また、燃焼性が弱いガスほど、冷媒量Ｍの上限値を大きくすることが可能となることがわかった。

ここで実施の形態１、２、３で得られた結果を整理すると、以下の表が得られる。

ここで、αは冷媒の主にＬＦＬと相関する正の定数、βは冷媒の主に密度と相関する正の定数としたが、表１７より、ＬＦＬが大きい程αが大きく、ガス密度が大きい程βが小さくなっていることがわかる。

これらの近似式は、概ね以下で表すことができる。
α＝０．２ｅｘｐ［６×ＬＦＬ］
β＝−０．５Ｌｎ［ガス密度］＋１
以上より、αは燃焼下限濃度［ｋｇ／ｍ^３］に、βは２５℃前後のガス密度と相関する。
但し、これら量については、液化温度や飽和蒸気圧の影響等を受けるため、厳密に従わない場合もある。

αとβの式を以下のように表すことができる。
α＝Ｘｅｘｐ［Ｙ×ＬＦＬ］
β＝−ＺＬｎ［Ｗ×密度］＋１
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗは、冷媒種によって定まる正の定数である。

なお、実施の形態１、２、３では、Ｒ３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、Ｒ２９０を代表例として説明したが、他のＨＦＣ系冷媒や、これらの混合冷媒でも同様に成立することはいうまでもない。
また、上記実施の形態で示したように設置した空気調和装置が、実効性のある冷媒量を充填しつつ、安全性を損なわないことは、言うまでもない。

１ 室内機、２ 熱交換器、３ 吸込口、４ 吹出口、１０ 室外機、１１ 圧縮機、１２ 熱交換器、１３ 膨張弁、１５ 冷媒配管、１６ 冷媒配管継手、１８ 制御装置、５０ 密閉空間、５１ ガス濃度センサ、５３ キャピラリ、５４ 開閉バルブ、５５ チャージホース、５６ チャージホース、５７ 開閉バルブ、５８ 冷媒ボンベ、５９ 元栓、６０ 電子台秤、１００ 空気調和装置、２００ 実験装置。

Claims (15)

1. 室内熱交換器が搭載された室内機を有し、大気圧下において密度が空気より大きい可燃性冷媒を用いた空気調和装置であって、
   前記室内機は、
   据付床面積Ａ［ｍ^２］の空間に、据付高さｈ_０［ｍ］以上に据え付けられるものであり、
   充填する前記可燃性冷媒の冷媒量Ｍ［ｋｇ］を以下の式の範囲内とした
   空気調和装置。
   （式）０．３２×ＬＦＬ×ｈ_０×Ａ≦Ｍ≦α×Ｇ^−β×ｈ_０×Ａ
   ＬＦＬ 前記冷媒の燃焼下限濃度［ｋｇ／ｍ^３］
   Ｇ 前記冷媒の想定最大漏洩速度［ｋｇ／ｈ］
   α 前記冷媒の、主にＬＦＬと相関する正の定数
   β 前記冷媒の、主に密度と相関する正の定数
2. 前記ｈ_０が２．２ｍ以上のものにおいて、
   前記冷媒量Ｍを、前記式よりＭ≦１．３Ａを満たす範囲とした
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記ｈ_０が１．８ｍ以上のものにおいて、
   前記冷媒量Ｍを、前記式よりＭ≦１．１Ａを満たす範囲とした
   請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記ｈ_０が１．０ｍ以上のものにおいて、
   前記冷媒量Ｍを、前記式よりＭ≦０．４２Ａを満たす範囲とした
   請求項１に記載の空気調和装置。
5. 前記ｈ_０が０．６ｍ以下のものにおいて、
   前記冷媒量Ｍを、前記式よりＭ≦０．２５Ａを満たす範囲とした
   請求項１に記載の空気調和装置。
6. 前記冷媒として炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素冷媒の、単一または混合冷媒を使用している
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記冷媒としてＲ３２の、単一または混合冷媒を使用している
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. α＝Ｘｅｘｐ［Ｙ×ＬＦＬ］、β＝−ＺＬｎ［Ｗ×密度］＋１とした
   請求項１に記載の空気調和装置。
   ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗは、冷媒種によって定まる正の定数である。
9. αを０．２２≦α≦１．１、βを０．３≦β≦１．０の範囲とした
   請求項１に記載の空気調和装置。
10. αを０．２２≦α≦１．１、βを０．３≦β≦１．０の範囲とし、
    前記冷媒が、Ｒ３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、Ｃ_３Ｈ_８のうち少なくとも１つ以上が含まれた混合冷媒である
    請求項９に記載の空気調和装置。
11. αを０．７８≦α≦１．１、βを０．３４≦β≦０．４１の範囲とし、
    前記冷媒が、Ｒ３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのうち少なくとも１つ以上が含まれた混合冷媒である
    請求項１０に記載の空気調和装置。
12. αを１．１、βを０．４１とし、
    前記冷媒がＲ３２である
    請求項１に記載の空気調和装置。
13. αを０．７８、βを０．３４とし、
    前記冷媒がＨＦＯ−１２３４ｙｆである
    請求項１に記載の空気調和装置。
14. αを０．２２、βを１．０とし、
    前記冷媒がＣ_３Ｈ_８である
    請求項１に記載の空気調和装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の空気調和装置を用いた
    ことを特徴とする空気調和装置の設置方法。

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