| 【発明の名称】 |
空気調和機 |
| 【発明者】 |
【氏名】藤林 一朗
【氏名】稲垣 信夫
【氏名】小井土 康裕
【氏名】寺井 憲治
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| 【要約】 |
【課題】ドライヤの取り外し作業を不要にして取り扱いを容易にし、また、冷凍サイクルが単純であり余分なスペースが不要でコンパクト化が図れる空気調和機を提供する。
【解決手段】圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、これらを結ぶ管路と、この管路に介在して水分を除去するドライヤとを備え、冷媒としてＨＦＣ系冷媒、冷凍機油としてポリオールエステル系冷凍機油を用いて冷凍サイクルを構成する空気調和機において、ドライヤ５を外側管９と、この外側管９内にあって冷媒の主流路となる内側管１０とからなる二重管構造とし、これら外側管と内側管との間に乾燥剤１１を封入する構造とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、これらを結ぶ管路と、この管路に介在して水分を除去するドライヤとを備え、冷媒としてＨＦＣ系冷媒、冷凍機油としてポリオールエステル系冷凍機油を用いて冷凍サイクルを構成する空気調和機において、前記ドライヤを外側管と、この外側管内にあって冷媒の主流路となる内側管とからなる二重管構造とし、これら外側管と内側管との間に乾燥剤を封入することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】 前記ドライヤの内側管の両端部と外側管の両端部との間に多孔性部材を介在させ、この多孔性部材の間に乾燥剤を封入することを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】 前記多孔性部材の孔径を摩耗粉より小径とすることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】 前記乾燥剤と多孔性部材との間に摩耗粉より小径の孔径を有するフイルタを介在させることを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項５】 前記多孔性部材の片側もしくは両側に弾性体を介在させ、乾燥剤に圧縮力を付加することを特徴とする請求項２もしくは３記載のいずれかの空気調和機。
【請求項６】 前記多孔性部材を弾性体で構成し、乾燥剤に圧縮力を付加することを特徴とする請求項２もしくは３記載のいずれかの空気調和機。
【請求項７】 乾燥剤を流れる冷媒量の調整を行うための流量調整手段を多孔性部材の片側もしくは両側に設けることを特徴とする請求項２もしくは３記載のいずれかの空気調和機。
【請求項８】 前記流量調整手段は、平板に孔を設けたオリフィスとすることを特徴とする請求項７記載の空気調和機。
【請求項９】 前記流量調整手段は、平板の内側管もしくは外側管と接触す内周もしくは外周面に溝を設けてオリフィスとすることを特徴とする請求項７記載の空気調和機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒としてＨＦＣ系冷媒を用い、冷凍機油にポリオールエステル系冷凍機油を用いる空気調和機に係り、特に家庭用として好適な空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、家庭用空気調和機の冷媒にはＲ２２を、冷凍機油は鉱油にを用いており、これは、水分に対して比較的強い系であり、現状では冷凍サイクル中に水分除去のための乾燥剤をいれる必要はほとんどない。しかし、地球環境保護の点から、空調調和機用冷媒には従来のＨＣＦＣ系のＲ２２から、ＨＦＣ系のものに移行しつつある。ＨＦＣ系はＨＣＦＣ系の冷媒と分子の分極状態が異なるため鉱油の冷媒に対する相溶性が低く、冷凍サイクル内での油戻り性が低下するため、冷凍機油として従来の鉱油を用いることはできない。そこで、必要な溶解度をもつ冷凍機油として、ポリオールエステルなどの人工合成油が用いられている。
【０００３】しかし、特にポリオールエステル系の冷凍機油は加水分解性が大きく、冷凍サイクル中に水分があると、これと反応して、脂肪酸とアルコールとに分解する。この分解生成物は直接、摺動部を侵すほか、さらに反応して沈殿物となり、サイクル内に付着してサイクル詰まりの原因となる。
【０００４】家庭用空気調和機は室内機と室外機とを分離して、それぞれ部屋の内外に設置し、施工時現地において接続用の銅管を用いて接続作業を行うのが一般的であり、工場内でサイクルを完成させて出荷する製品（たとえば冷蔵庫）等に比らべると、この接続配管内の水分も含め冷凍サイクル内に水分が侵入する可能性はきわめて大きい。したがって、サイクル運転後の水分除去は必須となる。
【０００５】ところが、冷凍サイクルの本流の中に乾燥剤を入れると、特に冷媒流速の速いガス冷媒が乾燥剤を通過する時に乾燥剤本体がこすれて磨耗粉が発生し、これがサイクル内の詰まりや異常磨耗の原因となっている。空気調和機においては、冷房／暖房の各運転状態によって、冷媒の流れ方向及び、気相／液相の状態が逆転する。このため、冷房、暖房のいずれかの運転状態で磨耗が発生しないように取り付けられた乾燥剤でも、もう一方の運転状態になると磨耗が発生することになる。
【０００６】磨耗を発生させない技術としては、たとえば特開昭５４−２４３４８号公報に記載のように、据え付け直後、液冷媒が流れるように乾燥剤の入ったドライヤを取付け、もう一方の運転状態（たとえば冷房運転時に取り付けた時には暖房運転時）を開始する前に、取り外す方法がある。
【０００７】また、別の方法としては、発生する摩耗粉をドライヤ内部に閉じ込めるため、ドライヤの入り口にフィルタを設けたものとして、たとえば、特開平８−２１９５９３号公報に記載のものがある。
【０００８】さらに、冷媒本流に並列に冷媒の分岐回路を設け、ここに流量制御装置（膨張弁、キャピラリチューブなど）及びドライヤを取り付け、冷媒流速を下げるとともに、流量制御装置の圧損効果によって気液分離効果をもたせ、ドライヤ内に液冷媒を流す技術として、特開平９−１５９３２５号公報に記載のものがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、空気調和機の設置時の運転状態と異なる運転状態になる前に、ドライヤを取り外すため、製品の据え付け完了一定時間後に再度の取り外しのサービスを行うことが必要となる。家庭用の空気調和機ではメンテナスフリーが原則であり、一度据え付られたものに対して、再度、取り外し作業を行うということは好ましくない。
【００１０】また、冷凍サイクル内に直接ドライヤを挿入し、フィルタを取り付けて摩耗粉の発生を防止する場合、ドライヤ内に挿入されるフィルタとしては、金属製フィルタ、グラスウール、ポリエステルなどの樹脂等があるが、いずれも、細かい磨耗粉を捕らえようとするとフィルタが厚くなり、大型かつ高価となるとともに、フィルタ部分での圧力損失が大きくなって性能低下をきたす。さらに磨耗粉によってフィルタが詰まった場合には、サイクル詰まりとなることについて配慮されていない。
【００１１】さらに、分岐回路を設け、分岐回路にドライヤを取り付ける空気調和機では、水分除去のための分岐回路部分があるために冷凍サイクルが複雑になり、また分岐回路を設けるスペースを余分に設ける必要がある。
【００１２】本発明の目的は、ドライヤの取り外し作業を不要にして取り扱いを容易にし、また、分岐回路を不要にして冷凍サイクルを単純にするとともに余分なスペースが不要なためにコンパクト化が図れる空気調和機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明に係る空気調和機の構成は、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、これらを結ぶ管路と、この管路に介在して水分を除去するドライヤとを備え、冷媒としてＨＦＣ系冷媒、冷凍機油としてポリオールエステル系冷凍機油を用いて冷凍サイクルを構成する空気調和機において、前記ドライヤを外側管と、この外側管内にあって冷媒の主流路となる内側管とからなる二重管構造とし、これら外側管と内側管との間に乾燥剤を封入するものである。
【００１４】より好ましくは、前記ドライヤの内側管の両端部と外側管の両端部との間に多孔性部材を介在させ、この多孔性部材の間に乾燥剤を封入するものである。
【００１５】また、より好ましくは、前記多孔性部材の孔径を摩耗粉より小径とするものである。
【００１６】また、より好ましくは、前記乾燥剤と多孔性部材との間に摩耗粉より小径の孔径を有するフイルタを介在させるものである。
【００１７】また、より好ましくは、前記多孔性部材の片側もしくは両側に弾性体を介在させ、乾燥剤に圧縮力を付加するものである。
【００１８】また、より好ましくは、前記多孔性部材を弾性体で構成し、乾燥剤に圧縮力を付加するものである。
【００１９】また、より好ましくは、乾燥剤を流れる冷媒量の調整を行うための流量調整手段を多孔性部材の片側もしくは両側に設けるものである。
【００２０】さらに好ましくは、前記流量調整手段は、平板に孔を設けたオリフィスとするものである。
【００２１】さらに好ましくは、前記流量調整手段は、平板の内側管もしくは外側管と接触す内周もしくは外周面に溝を設けてオリフィスとするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。図１は、本発明の空気調和機に係る実施例のサイクル系統図である。図において、１は冷媒を圧縮するための圧縮機、２は冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるための四方弁、３は室外大気と冷媒との間で熱交換するための室外熱交換器、４は冷媒流量を制御するための流量制御装置としての膨脹弁、５は冷媒中の水分を除去するためのドライヤ、６は二方弁、７は室内空気と冷媒との間で熱交換をするための室内熱交換器である。８は、前記機器を結び、ポリオールエステル系冷凍機油を含むＨＦＣ系冷媒が流れる管路である。
【００２３】図２は、ドライヤ５の詳細断面図である。図２において、９は外側管で、管路８に接続されている。１０は冷媒主流路となる内側管で、前記外側管９内に主流路１０と同心状にあり、ドライヤ５はこれら外側管９と内側管１０との二重構造で構成されている。１１は乾燥剤（たとえばモレキュラシーブスを使用）で、冷媒中の水分を除去する作用を有し、前記外側管９と内側管１０との間に封入されている。１２ａ、１２ｂは支持板（たとえば金網、パンチングメタルで構成）で、通水性の多孔板であり、このうち支持板１２ａは外側管９及び内側管１０に固定（たとえば、かしめ、溶接などで固定）されている。１３ａ、１３ｂはフイルタ（たとえばポリエステル樹脂で構成）で、多孔性のものであり、このフイルタ１３ａ、１３ｂには、乾燥剤１１が摩耗し摩耗粉を発生した場合に摩耗粉を通過させない程度に摩耗粉の粒径より小径の孔径を有するものが使用される。ただし、孔径が小いさ過ぎると流路抵抗が増大するので、フイルタ１３ａ、１３ｂには適宜孔径を有するものを選択して使用する。１４はオリフィスで、流量制御用のオリフィス孔１５を有し、外側管９及び内側管１０に固定（たとえば、かしめ、溶接などで固定）されている。１５は弾性体（たとえば、螺旋状ばねを使用）で、前記支持板１２ａ、１２ｂの間にあって、支持板１２ｂ及びフイルタ１３ａ、１３ｂを介して燥剤剤１１を外側（図示左方）から押圧し、乾燥剤１１に適正押圧力（数１０Ｎ程度）を付加することによって乾燥剤１１が移動しないように固定している。
【００２４】これら部材の組み立て順序は、まず、オリフィス１４を外側管９及び内側管１０に固定し、その後にフイルタ１３ｂ、乾燥剤１１、フイルタ１３ａ、支持板１２ｂ、弾性体１６を挿入もしくは封入し、最後に弾性体１６によって、前記押圧力が乾燥剤１１に付加されるようにして支持板１２ａを外側管９及び内側管１０に固定するものである。
【００２５】ドライヤ１１は、弾性体１６が図示上方になるように空気調和機内に取り付けられ、冷媒循環量が多く冷媒が液状態となる暖房運転のときに、ドライヤ５の上方から冷媒が流入するように設置されている。
【００２６】次に、上記構成の空気調和機の運転時の動作について説明する。暖房運転時、冷媒は室内熱交換器７で凝縮され、液冷媒となってドライヤ５へ上方より流入する。ドライヤ５のオリフィス孔１５によって流量が絞られることによって、図２に示すように、左方からドライヤ５内に進入し、進入する冷媒の大部分は、内側管１０内を通り、流量制御装置４へ流れる。
【００２７】また、一部の冷媒は、外側管９と内側管１０との間の支持板１２ａ、１２ｂ、フイルタ１３ａ、乾燥剤１１、フイルタ１３ｂ、オリフィス１４のオリフィス孔１５を通って、内側管１０を通過した冷媒と合流して流量制御装置４へ流れる。内側管１０を通過する冷媒量と外側管９及び内側管１０の間の乾燥剤１１を通過する冷媒量との比率は、オリフィス１４にあるオリフィス孔１５によって調整され、この調整によって、十分な吸湿量を確保しながら、乾燥剤１１が冷媒流の影響によって摩耗することから防止することができる。
【００２８】冷房運転時は、逆に流量制御装置４を通過した冷媒液と冷媒ガスとの２相流の冷媒がドライヤ５の下方から、ドライヤ５内に流入する。暖房運転時と同様に、冷媒の大部分は内側管１０を流れ、オリフィス１４の抵抗分に相当する冷媒の一部分が外側管９及び内側管１０の間の乾燥剤１１側を流速が低下して流れる。
【００２９】すなわち、２相流中の液成分とガス成分との流路における流路抵抗を比較すると、液成分の流路抵抗がガス成分の流路抵抗より小さいため、オリフィス孔１５の抵抗を適正値に設定することにより、擬似的な気液分離効果を期待できる。
【００３０】この結果、乾燥剤１１側には液成分の多い冷媒が流れ、乾燥剤１１側に流れる冷媒の流速が低下して乾燥剤３の摩耗の発生を防止することができる。
【００３１】また、弾性体１６を上方にして垂直に設置することにより、乾燥剤１１側を流れる冷媒による乾燥剤１１を撹拌する力は、重力及び弾性体１５の押圧力によって抑えこまれて弱まり、摩耗の発生を防止している。
【００３２】さらに、オリフィス孔１５もしくはフィルタ１３ａ、１３ｂのいずれか一方が、かりに詰まったとしても、内側管１０を流れようとする冷媒が内側管１０の入口部分で乾燥剤１１側へ流れ込むので、乾燥剤１１において吸着能力が存在する限り水分は吸着され除去される。
【００３３】さらに、かりに運転開始後、オリフィス孔１５もしくはフィルタ１３ａ、１３ｂが完全に詰まったとしても、冷媒中の水分を吸着した後であれば、冷媒は内側管１０を流れるので、冷凍サイクルの運転に支障を生じることはない。
【００３４】本実施例によれば、ドライヤ５を外側管９と、この外側管９内に同心状にあって冷媒の主流路となる内側管１０とからなる二重管構造とし、これら外側管９と内側管１０との間に乾燥剤１１を封入する構成とすることによって、ドライヤ５の取り外し作業を不要にして取り扱いを容易にし、また、冷凍サイクルが単純であるため余分なスペースが不要であり、このためコンパクト化が図れる。
【００３５】図３は、ドライヤの第２の実施例の詳細断面図である。図１の実施例と同様部分には同一符号を付して説明は省略する。図１の実施例と異なる部分は、オリフィス１７の外側管９と接触する外周面に螺旋溝１８を設け、この螺旋溝１８と外側管９の内周面との間の隙間を利用して、オリフィス孔相当の冷媒流路を形成するものである。
【００３６】上記構成とすることにより、単純にオリフィスの厚さ方向に設けるオリフィス孔と比較すると、より長い冷媒流路の確保が可能となり、流体の抵抗を大きくとることができる。
【００３７】図４は、ドライヤの第３の実施例の詳細断面図である。図１の実施例と同様部分には同一符号を付して説明は省略する。上記図１もしくは図３の実施例と異なるところは、内側管１９の一方の側の端部（図において左方）を外側管９の外部まで延長させ、内側管１９の出口（もしくは入口となる）部分で外側管９の端部で溶接などで固定するものである。さらに、支持板１２ａと外側管９の出口（もしくは入口となる）部分との間の内側管１９に、複数箇の孔２０を設け、乾燥剤１１側にはこの孔２０を通して冷媒が流れ込むように構成したものである。
【００３８】上記構成とすることにより、ドライヤ５の組み立て作業が容易になる。すなわち、ドライヤ５の組み立て時には、外側管９の外部まで内側管１９が突出しているため、フイルタ１３ｂ、乾燥剤１１、フイルタ１３ａ、支持板１２ｂ、弾性体１６などの部材の挿入もしくは封入作業が、内側管１９をガイドとして用いることできるため容易になる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、ドライヤを外側管と、この外側管内にあって冷媒の主流路となる内側管とからなる二重管構造とし、これら外側管と内側管との間に乾燥剤を封入する構成とすることによって、ドライヤの取り外し作業を不要にして取り扱いを容易にし、また、冷凍サイクルが単純であって余分なスペースが不要であり、空気調和機のコンパクト化が図れる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年５月２７日（１９９９．５．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３３７７３９（Ｐ２０００−３３７７３９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月８日（２０００．１２．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１４７３８４ |
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