JP2015114067A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプダウン運転時における圧縮機の容器本体の高温による破損を防止する空気調和機を提供する。【解決手段】圧縮機（１０１）は、容器本体（１）と、容器本体（１）の吸込口（１ａ）に接続される吸込管（１１）とを有する。吸込管（１１）の少なくとも一部（１１ａ）の耐圧は、容器本体（１）の耐圧よりも小さい。【選択図】図２

Description

この発明は、空気調和機に関する。

従来、空気調和機としては、特開２００３−２２７６６４号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この空気調和機は、室内機と、室外機と、室内機と室外機とを接続する配管に設けられた２つのバルブとを備えている。

ここで、ポンプダウン運転を行う場合、まず、強制的に冷房運転を開始し、所定時間の経過後に、冷房運転時に液相の冷媒が流れる液側のバルブを閉じ、さらに、所定時間の経過後に、冷房運転時に気相の冷媒が流れるガス側のバルブを閉じる。これにより、冷媒を室外機に閉じ込めることができる。

特開２００３−２２７６６４号公報

ところで、上記従来の空気調和機において、空気が冷媒回路内に流入している状態で、ポンプダウン運転を行うと、圧縮機は、空気を吸入し圧縮する。圧縮機内に、空気が溜まり、圧縮機内が、必要以上に高圧になっても、強制的に冷房運転を行っているため、圧縮機は、無理矢理に、空気を圧縮する。この結果、圧縮機の容器本体内の圧力は、異常に高くなって、容器本体内の温度は、異常に高くなり、容器本体は、異常な高温によって、破損するおそれがある。

そこで、この発明の課題は、ポンプダウン運転時における圧縮機の容器本体の高温による破損を防止する空気調和機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の空気調和機は、
室内機と、
圧縮機を有する室外機と、
上記室内機と上記室外機とを接続する第１配管に設けられ、冷房運転時に液相の冷媒が流れる液側バルブと、
上記室内機と上記室外機とを接続する第２配管に設けられ、冷房運転時に気相の冷媒が流れるガス側バルブと、
ポンプダウン運転モードを有する運転制御部と
を備え、
上記圧縮機は、
容器本体と、
上記容器本体の吸込口に接続される吸込管と
を有し、
上記吸込管の少なくとも一部の耐圧または上記吐出管の少なくとも一部の耐圧のうちの少なくとも一方は、上記容器本体の耐圧よりも小さいことを特徴としている。

ここで、ポンプダウン運転とは、強制的に冷房運転を開始し、所定時間の経過後に液側バルブを閉じ、さらに、所定時間の経過後にガス側バルブを閉じる運転をいい、これにより、冷媒を室外機に閉じ込めることができる。

この発明の空気調和機によれば、ポンプダウン運転モードにおいて、圧縮機を運転したまま、液側バルブを閉じることで、冷媒を回収することができる。このポンプダウン運転時に、空気が冷媒回路内に流入していると、圧縮機が空気を吸入し圧縮することで、容器本体内の圧力が高くなる。容器本体内の圧力は、吸込管および吐出管に伝わる。そして、容器本体内の圧力が異常に高くなると、吸込管の少なくとも一部の耐圧または吐出管の少なくとも一部の耐圧のうちの少なくとも一方は、容器本体の耐圧よりも小さいので、容器本体でなく、吸込管や吐出管の少なくとも一部が、破損する。

したがって、ポンプダウン運転時に、容器本体内の圧力は、異常に高くならないため、容器本体内の温度は、異常に高くならず、高温による容器本体の破損を防止できる。

また、一実施形態の空気調和機では、上記吸込管の耐圧の小さい部分または上記吐出管の耐圧の小さい部分のうちの少なくとも一方の近傍には、保護部材が設けられている。

この実施形態の空気調和機によれば、上記吸込管の耐圧の小さい部分または上記吐出管の耐圧の小さい部分のうちの少なくとも一方の近傍には、保護部材が設けられているので、吸込管や吐出管の耐圧の小さい部分が破損しても、保護部材により、吸込管や吐出管内の冷媒や吸込管や吐出管の破片の飛散を防止できる。

また、一実施形態の空気調和機では、
上記室外機は、上記圧縮機を収納するケーシングを有し、
上記吸込管の耐圧の小さい部分は、上記容器本体よりも、上記ケーシングの背面側に位置する。

この実施形態の空気調和機によれば、上記室外機のケーシングの背面は、通常、建物の壁面に対向するように配置される。上記吸込管の耐圧の小さい部分は、容器本体よりも、ケーシングの背面側に位置するので、吸込管の耐圧の小さい部分が破損しても、吸込管内の冷媒や吸込管の破片が飛散する場所を壁面側とできる。したがって、作業者がケーシングの前面や側面でポンプダウン運転の作業をしているとき、吸込管の耐圧の小さい部分が破損しても、吸込管内の冷媒や吸込管の破片が、作業者側に、飛散することを防止できる。

この発明の空気調和機によれば、上記吸込管の少なくとも一部の耐圧または上記吐出管の少なくとも一部の耐圧のうちの少なくとも一方は、上記容器本体の耐圧よりも小さいので、圧縮機内の圧力が異常に高くなると、容器本体でなく、吸込管や吐出管の耐圧の小さい部分が破損して、ポンプダウン運転時における圧縮機の容器本体の高温による破損を防止する。

本発明の一実施形態の空気調和機を示す簡略構成図である。 圧縮機の断面図である。 室外機の設置状態を説明する平面図である。 ポンプダウン運転を説明するフローチャートである。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施形態の空気調和機を示す構成図である。図１に示すように、この空気調和機は、室外機１００と、この室外機１００に接続されている室内機１２０と、上記各機器１００，１２０等を制御する制御装置１３０とを備える。室外機１００と室内機１２０とは、第１配管Ｌ１と第２配管Ｌ２を介して、接続されている。

上記室外機１００は、圧縮機１０１と四路弁１０２と室外熱交換器１０３と膨張弁１０８と室外ファン１０７とを有する。圧縮機１０１の吐出側には、四路弁１０２の第１ポートＰ１が接続されている。四路弁１０２の第２ポートＰ２には、室外熱交換器１０３の一端が接続されている。室外熱交換器１０３の他端には、膨張弁１０８の一端がそれぞれ接続されている。圧縮機１０１の吸込側には、アキュムレータ１０６の一端が接続されている。アキュムレータ１０６の他端は、四路弁１０２の第３ポートＰ３に接続されている。

上記室内機１２０は、室内熱交換器１０４と室内ファン１０５とを有する。室内熱交換器１０４の一端には、膨張弁１０８の他端が接続されている。室内熱交換器１０４の他端には、四路弁１０２の第４ポートＰ４が接続されている。

上記第１配管Ｌ１は、膨張弁１０８と室内熱交換器１０４の間に位置し、上記第２配管Ｌ２は、室内熱交換器１０４と四路弁１０２の間に位置する。第１配管Ｌ１には、第１バルブ１１１が設けられ、第２配管Ｌ２には、第２バルブ１１２が設けられている。第１、第２バルブ１１１，１１２は、例えば、ストップバルブまたはボールバルブである。

上記圧縮機１０１と、上記四路弁１０２と、上記室外熱交換器１０３と、上記膨張弁１０８と、上記室内熱交換器１０４とは、環状に接続されて、冷媒回路（ヒートポンプ）を構成している。圧縮機１０１の運転により、この冷媒回路内を、冷媒が循環する。室外熱交換器１０３は、室外ファン１０７により、外気と冷媒との間で、熱交換を行う。室内熱交換器１０４は、室内ファン１０５により、室内空気と冷媒との間で、熱交換を行う。

上記制御装置１３０は、運転制御部１３１を有する。運転制御部１３１は、冷房運転モードと暖房運転モードとポンプダウン運転モードとを有し、選択された運転モードを実行する。

上記冷房運転モードでは、冷房運転を行う。つまり、四路弁１０２を図１の点線の位置に切り換えて、圧縮機１０１の運転を開始する。圧縮機１０１から吐出した高温高圧の気相の冷媒は、図１の点線の矢印に示すように、室外熱交換器１０３と膨張弁１０８を流れて液相の冷媒となり、液相の冷媒は、室内熱交換器１０４で室内空気と熱交換される。これにより、室内熱交換器１０４から吹き出される室内空気は、冷却される。この場合、第１バルブ１１１には、液相の冷媒が流れ、第２バルブ１１２には、気相の冷媒が流れる。

上記暖房運転モードでは、暖房運転を行う。つまり、四路弁１０２を図１の実線の位置に切り換えて、圧縮機１０１の運転を開始する。圧縮機１０１から吐出した高温高圧の気相の冷媒は、図１の実線の矢印に示すように流れて、室内熱交換器１０４で室内空気と熱交換される。これにより、室内熱交換器１０４から吹き出される室内空気は、加熱される。この場合、第１バルブ１１１には、気相の冷媒が流れ、第２バルブ１１２には、液相の冷媒が流れる。

上記ポンプダウン運転モードでは、ポンプダウン運転を行う。つまり、強制的に冷房運転を開始し、冷房運転時に液相の冷媒が流れる液側バルブ（第１バルブ１１１）を、所定時間の経過後に、自動または手動で閉じ、さらに、冷房運転時に気相の冷媒が流れるガス側バルブ（第２バルブ１１２）を、所定時間の経過後に、自動または手動で閉じる。これにより、冷媒を室外機１００に閉じ込めることができる。

図２に示すように、上記圧縮機１０１は、容器本体１と、容器本体１内に配置された圧縮機構部２と、容器本体１内に配置されると共に圧縮機構部２を駆動するモータ３とを備えている。この圧縮機は、高圧ドーム型のロータリ圧縮機である。

上記容器本体１の下側側方の吸込口１ａに、吸込管１１を接続する一方、容器本体１の上側の吐出口１ｂに、吐出管１２を接続している。吸込管１１から供給される冷媒は、圧縮機構部２の吸込側に直接に導かれる。

上記モータ３は、圧縮機構部２の上側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動する。モータ３は、圧縮機構部２から吐出された高圧の冷媒が満たされる容器本体１内の高圧領域に配置されている。

上記容器本体１内の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部１０が形成されている。この潤滑油は、油溜まり部１０から、回転軸４に設けられた（図示しない）油通路を通って、圧縮機構部２やモータ３のベアリング等の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。潤滑油は、例えば、（ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等の）ポリアルキレングリコール油や、エーテル油や、エステル油や、鉱油である。

上記圧縮機構部２は、シリンダ２０と、このシリンダ２０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられた上端部８および下端部９とを備える。シリンダ２０には、吸込管１１が、直接に接続され、吸込管１１は、シリンダ２０内に、連通している。

上記回転軸４は、上端部８および下端部９を貫通して、シリンダ２０の内部に挿入されている。回転軸４は、上端部８の軸受２１と下端部９の軸受２２とにより、回転自在に支持されている。

上記シリンダ２０内の回転軸４にクランクピン５が設けられ、このクランクピン５には、ローラ６が嵌合され、ローラ６とシリンダ２０との間に形成された圧縮室７により、圧縮を行う。ローラ６は、偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室７の容積を変化させる。

上記モータ３は、ロータ３０とステータ４０とを有する。ロータ３０は、円筒形状であり、上記回転軸４に固定されている。ステータ４０は、ロータ３０の外周側を囲むように配置されている。つまり、上記モータ３は、インナーロータ型のモータである。

上記ロータ３０は、ロータコア３１と、ロータコア３１に軸方向に埋め込まれると共に周方向に配列された複数の磁石３２とを有する。上記ステータ４０は、容器本体１の内面に接触するステータコア４１と、ステータコア４１に巻回されたコイル４２とを有する。

上記コイル４２に電流を流すことで、電磁力により、上記ロータ３０が回転し、ロータ３０が回転することで、回転軸４を介して、ローラ６を公転させて、圧縮動作を行う。そして、圧縮機構部２から吐出された冷媒は、吐出管１２側へ流れる。

上記吸込管１１の一部は、耐圧の低い低耐圧部１１ａである。図２では、低耐圧部１１ａをハッチングにて示している。吸込管１１は、容器本体１とアキュムレータ１０６とを接続し、低耐圧部１１ａは、容器本体１とアキュムレータ１０６との間に位置する。

上記低耐圧部１１ａの耐圧は、容器本体１の耐圧よりも小さい。低耐圧部１１ａの耐圧は、圧縮機１０１内の圧力が必要以上に高くなったときに耐えることができない程度の大きさである。吸込管１１の低耐圧部１１ａを除く他部の耐圧は、低耐圧部１１ａの耐圧よりも、大きい。吸込管１１の他部と低耐圧部１１ａとは、例えば、材質が異なる。

上記吸込管１１の低耐圧部１１ａの近傍には、保護部材５０が設けられている。保護部材５０は、例えば、壁であり、保護部材５０は、低耐圧部１１ａに対して、低耐圧部１１ａの破損に伴う冷媒や破片の飛散を防ぎたい方向に、配置されている。

図３に示すように、上記室外機１００は、ケーシング１１０を有する。ケーシング１１０は、圧縮機１０１と室外熱交換器１０３と室外ファン１０７とを収納する。ケーシング１１０は、前面１１０ａと背面１１０ｂとを有する。

上記室外ファン１０７は、前面１１０ａ側に、配置され、上記室外熱交換器１０３は、背面１１０ｂ側に、配置される。室外ファン１０７の回転により、外気が、背面１１０ｂの吸込口から吸い込まれ、室外熱交換器１０３で熱交換され、前面１１０ａの吹出口から吹き出される。

上記室外機１００は、屋外に設置される。このとき、通常、ケーシング１１０の背面１１０ｂは、建物の壁面Ｗに対向するように、配置される。

上記吸込管１１の低耐圧部１１ａは、上記容器本体１よりも、ケーシング１１０の背面１１０ｂ側に位置する。図３では、低耐圧部１１ａをハッチングにて示している。アキュムレータ１０６は、容器本体１よりも、背面１１０ｂ側に位置し、吸込管１１（低耐圧部１１ａ）は、容器本体１よりも、壁面Ｗ側に引き回されている。

次に、図４を用いて、上記空気調和機のポンプダウン運転を行う方法について説明する。図４に示すように、自動または手動で強制冷房運転を開始し（ステップＳ１）、所定時間（例えば、５分）の経過後に、液側バルブ１１１を閉じる（ステップＳ２）。

そして、所定時間（例えば、１０分）の経過後に、ガス側バルブ１１２を閉じて（ステップＳ３）、強制冷房運転を停止する（ステップＳ４）。これにより、室外機１００に冷媒を回収できる。

上記構成の空気調和機によれば、ポンプダウン運転モードにおいて、圧縮機１０１を運転したまま、液側バルブ１１１を閉じることで、冷媒を回収することができる。このポンプダウン運転時（図４のステップＳ２以後）、空気が冷媒回路内に流入していると、圧縮機１０１が空気を吸入し圧縮することで、容器本体１内の圧力が高くなる。容器本体１内の圧力は、吸込管１１に伝わる。そして、容器本体１内の圧力が異常に高くなると、吸込管１１の低耐圧部１１ａの耐圧は、容器本体１の耐圧よりも小さいので、容器本体１でなく吸込管１１の低耐圧部１１ａが、破損する。

したがって、ポンプダウン運転時に、容器本体１内の圧力は、異常に高くならないため、容器本体１内の温度は、異常に高くならず、高温による容器本体１の破損を防止できる。

また、上記吸込管１１の低耐圧部１１ａの近傍には、保護部材５０が設けられているので、吸込管１１の低耐圧部１１ａが破損しても、保護部材５０により、吸込管１１内の冷媒や吸込管１１の破片の飛散を防止できる。

また、上記吸込管１１の低耐圧部１１ａは、容器本体１よりも、ケーシング１１０の背面１１０ｂ側に位置するので、吸込管１１の低耐圧部１１ａが破損しても、吸込管１１内の冷媒や吸込管１１の破片が飛散する場所を壁面Ｗ側とできる。したがって、作業者がケーシング１１０の前面１１０ａや側面でポンプダウン運転の作業をしているとき、吸込管１１の低耐圧部１１ａが破損しても、吸込管１１内の冷媒や吸込管１１の破片が、作業者側に、飛散することを防止できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。

上記実施形態では、吸込管の一部の耐圧を、容器本体の耐圧よりも小さくしたが、吸込管の全ての部分の耐圧を、容器本体の耐圧よりも小さくしてもよい。

上記実施形態では、保護部材を、吸込管の低耐圧部の近傍に設けたが、保護部材を、吸込管の低耐圧部を覆うようにしてもよい。

上記実施形態では、吸込管の一部の耐圧を、容器本体の耐圧よりも小さくしたが、吸込管の一部に代え、または、吸込管の一部とともに、吐出管の少なくとも一部の耐圧を、容器本体の耐圧よりも小さくしてもよい。これにより、ポンプダウン運転時に、容器本体内の圧力が異常に高くなると、容器本体内の圧力は、吸込管および吐出管に伝わる。そして、吐出管の少なくとも一部の耐圧は、容器本体の耐圧よりも小さいので、容器本体でなく、吐出管の少なくとも一部が、破損する。

上記実施形態では、保護部材を、吸込管の低耐圧部の近傍に設けたが、保護部材を、吸込管に代え、または、吸込管とともに、吐出管の低耐圧部の近傍に設けるようにしてもよい。これにより、吐出管の耐圧の小さい部分が破損しても、保護部材により、吐出管内の冷媒や吐出管の破片の飛散を防止できる。

上記実施形態では、圧縮機構部を、ロータリタイプとしたが、スクロールタイプやレシプロタイプとしてもよい。

上記実施形態では、空気調和機を、四路弁による逆サイクル運転可能な空気調和機としたが、順サイクル運転のみの空気調和機としてもよい。

１ 容器本体
１ａ 吸込口
１ｂ 吐出口
２ 圧縮機構部
３ モータ
４ 回転軸
１１ 吸込管
１１ａ 低耐圧部
１２ 吐出管
３０ ロータ
４０ ステータ
５０ 保護部材
１００ 室外機
１０１ 圧縮機
１０２ 四路弁
１０３ 室外熱交換器
１０４ 室内熱交換器
１０５ 室内ファン
１０６ アキュムレータ
１０７ 室外ファン
１０８ 膨張弁
１１０ ケーシング
１１０ａ 前面
１１０ｂ 背面
１１１ 第１バルブ
１１２ 第２バルブ
１２０ 室内機
１３０ 制御装置
１３１ 運転制御部
Ｌ１ 第１配管
Ｌ２ 第２配管
Ｗ 壁面

Claims (3)

1. 室内機（１２０）と、
   圧縮機（１０１）を有する室外機（１００）と、
   上記室内機（１２０）と上記室外機（１００）とを接続する第１配管（Ｌ１）に設けられ、冷房運転時に液相の冷媒が流れる液側バルブ（１１１）と、
   上記室内機（１２０）と上記室外機（１００）とを接続する第２配管（Ｌ２）に設けられ、冷房運転時に気相の冷媒が流れるガス側バルブ（１１２）と、
   ポンプダウン運転モードを有する運転制御部（１３１）と
   を備え、
   上記圧縮機（１０１）は、
   容器本体（１）と、
   上記容器本体（１）の吸込口（１ａ）に接続される吸込管（１１）と、
   上記容器本体（１）の吐出口（１ｂ）に接続される吐出管（１２）と
   を有し、
   上記吸込管（１１）の少なくとも一部（１１ａ）の耐圧または上記吐出管（１２）の少なくとも一部の耐圧のうちの少なくとも一方は、上記容器本体（１）の耐圧よりも小さいことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１に記載の空気調和機において、
   上記吸込管（１１）の耐圧の小さい部分（１１ａ）または上記吐出管（１２）の耐圧の小さい部分のうちの少なくとも一方の近傍には、保護部材（５０）が設けられていることを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１または２に記載の空気調和機において、
   上記室外機（１００）は、上記圧縮機（１０１）を収納するケーシング（１１０）を有し、
   上記吸込管（１１）の耐圧の小さい部分（１１ａ）は、上記容器本体（１）よりも、上記ケーシング（１１０）の背面（１１０ｂ）側に位置することを特徴とする空気調和機。

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