JP3755481B2 - Construction method of vacuum pump and air conditioner using it - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接続配管にて室内機と室外機の両者を接合し、冷媒ガスを循環させて空調を行うセパレート型の空気調和機等の施工時に必要な真空ポンプとそれを利用した空気調和機の施工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種従来の空気調和機の施工方法は、施工後における室内機および接続配管内の空気を排気するため、室外機にエアパージ用として冷媒ガスを空調機能の発揮に必要な規定量よりも余分に充填し、その冷媒ガスを利用して室外機に設けてある液側2方弁から導入して接続配管と室内機内部の空気を放出し、その時に室外機に設けてあるガス側3方弁のサービスポートと呼ばれるバルブより冷媒ガスも大気へ放出されていた。
【0003】
一方、近年オゾン層の破壊、地球温暖化など環境に対する規制の高揚により空気調和機の施工時にオゾン層破壊係数、地球温暖化係数の高い冷媒ガスを大気へ放出することは問題であり、電動式真空ポンプの利用を推奨している。この電動式真空ポンプは、室外機のガス側3方弁のサービスポートと呼ばれるバルブに接続し、電源を供給して電動式真空ポンプを動作させることにより、接続配管と室内機内部の空気を吸引して排気し十分に減圧状態にした後、液側2方弁から冷媒ガスを接続配管と室内機内に導入することによって行っていた。
【0004】
しかしながら、電動式真空ポンプは例えば屋根上等における室外機の設置場所の悪い条件下では利用がなかなか困難である。また、真空ポンプ使用方式は室外機本体内の冷媒ガスを利用して行う方式に比べて空気調和機の設置に時間がかかっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、環境への影響を考慮し、簡易な空気調和機等の施工を可能とする真空ポンプとそれを使用した空気調和機の施工方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明は、シリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンを下方向に動作させることによって前記上室を負圧状態とするとともに、前記開口ポートからの吸気作用によって前記ピストンが上方向へ移動する真空ポンプである。
【0007】
前記真空ポンプを使用することによって、ピストンを下方向に動作させることにより上室が負圧状態となり、開口ポートからの吸気作用によって上室と下室との差圧を補正すべくピストンは上方向へ自動復帰するように誘導され、ピストンを下方向へ操作するには一定の力を要するが、上方向へは殆ど力を必要としないピストンの操作を容易にできるものである。したがって、例えば空気調和機の施工後における室内機、接続配管から冷凍サイクルの信頼性を考慮して排除しなければならない空気中の酸素を十分なレベルまで低減させることができるとともに、電動式に頼ることなく、手動式で実施することが十分可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】
前記した本発明の目的は、各請求項に記載した構成を実施の形態とすることにより達成できるので、以下には各請求項の構成にその構成による作用を併記し併せて請求項記載の構成のうち説明を必要とする特定用語については詳細な説明を加えて、本発明の実施の形態の説明とする。
【0009】
前記課題を解決するための請求項1記載の発明は、シリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンを下方向に動作させることにより前記上室を負圧状態にするとともに、前記開口ポートからの吸気作用によって前記ピストンが上方向へ移動する真空ポンプである。
【0010】
前記実施の形態によれば、例えば空気調和機の据え付け工事の際に室内機を接続配管で室外機と連結した後、吸気ポートと排気ポートを利用して減圧用真空ポンプとして使用する際、ピストンを下方向に動作させることによって上室を負圧状態にした時、開口ポートからの吸気作用によって上室と下室との差圧を補正すべくピストンは上方向へ自動復帰するように誘導される。その結果、ピストンを下方向へ操作するには一定の力を要するが、上方向へは殆ど力を必要としない軽い操作が可能になる。
【0011】
請求項2記載の発明は、シリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンが下死点に位置する時形成される前記上室内空間容積と前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計空間内容積甲と、前記ピストンが上死点に位置する時形成される前記シリンダー内部デッドスペース、および前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙の関係が、甲/乙≧40であり、前記ピストンを下方向に動作させることにより前記上室を負圧状態にするとともに、前記開口ポートからの吸気作用によって前記ピストンが上方向へ移動する真空ポンプである。
【0012】
前記実施の形態によれば、請求項1記載の実施の形態と同じ作用が得られるとともに、真空ポンプは前記した合計空間内容積甲と合計空間内容積乙の関係を、甲/乙≧40に設定しているので、シリンダー内の減圧機構部分とデットスペース部分との空間容積関係が最適化され充分な真空度に到達することが可能になる。
【0013】
請求項3記載の発明は、前記吸気ポートへ配設される逆止弁が内部に圧縮コイルバネを配設し、前記圧縮コイルバネのバネ定数が0.01〜0.04N/mmである真空ポンプで、逆止弁は最低作動圧力差を十分に小さくすることが可能になる。
【0014】
請求項4記載の発明は、前記吸気ポートへ配設される逆止弁において、最低作動圧力差が10torr以下である真空ポンプで、到達真空度を十分なレベルである30torr以下にすることが可能になる。すなわち、減圧用の真空ポンプは最低作動圧力差が大きいとピストンを、いくら往復運動させても機能が停止してしまうので、最低作動圧力差の十分に小さい逆止弁を使用することが必要になるが、これに本実施の形態は十分に対応することが可能になる。
【0015】
請求項5記載の発明は、前記開口ポートにエアフィルターが配設されている真空ポンプで、エアフィルターはピストンがシリンダーの下死点から上方向へ移動して下室に流入する空気を清浄化し、またピストンがシリンダーの上死点から下方向へ移動して下室から排出される空気流の騒音を低下させることが可能になる。
【0016】
請求項6記載の発明は、前記開口ポートあるいは前記エアフィルターに、その流通路を遮断できる着脱可能な冶具が配設されている真空ポンプで、冶具により例えばピストンが上死点位置にある状態で開口ポートあるいはエアフィルターの流通路を遮断すると、シリンダーの下室は密閉状態となりピストンを下方向へ動作させることで下室の空気が圧縮されるので、ピストンの操作力を緩めると前記圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果によってピストンが上方向へと自動復帰することをさらに十分誘導させることになる。
【0017】
請求項7記載の発明は、前記吸気ポートにホースが着脱可能な接合部を配設している真空ポンプで、接合部により真空ポンプを利用する時だけ吸気ポートに耐圧ホースを接続し、作業後は耐圧ホースを取り外すことが可能になる。
【0018】
請求項8記載の発明は、前記ピストン、前記支持軸または前記ハンドルのいずれかに、前記ピストンの往復運動のストローク数をカウント可能な加速度センサが配設されている真空ポンプで、加速度センサはピストンの往復運動によりピストンが受けた衝撃による加速度Gを、いずれの設置箇所でも検出することが可能になる。
【0019】
請求項9記載の発明は、前記加速度センサの応答感度が1〜5Gである真空ポンプで、加速度センサはピストンがシリンダー内壁に衝突した時の加速度Gだけをカウントすることが可能になる。
【0020】
請求項10記載の発明は、室内機と室外機の両者を接続配管で接続して構成する空気調和機を真空ポンプを用いて据え付ける際の空気調和機の施工方法であって、前記真空ポンプはシリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンが下死点に位置する時形成される前記上室内空間容積と前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計空間内容積甲と、前記ピストンが上死点に位置する時形成される前記シリンダー内部デッドスペース、および前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙の関係が、甲/乙≧40であり、前記ピストンを下方向に動作させることにより前記上室を負圧状態とした後、前記開口ポートからの吸気作用によって前記ピストンが上方向へと移動することを誘導しながら、前記室内機および前記接続配管内部を負圧状態とする空気調和機の施工方法である。
【0021】
前記実施の形態によれば、請求項1記載の実施の形態と同じ作用が得られるとともに、シリンダー内で減圧機構を構成する上で本発明の真空ポンプ構造上どうしてもデードスペースになってしまう部分とシリンダー内で最大に減圧機構への仕事ができる空間容積との関係を最適化することによって充分な到達真空度を得ることが可能になる。
【0022】
請求項11記載の発明は、室内機と室外機の両者を接続配管で接続して構成する空気調和機を真空ポンプを用いて据え付ける際の空気調和機の施工方法であって、据え付け工事の際に特定のガスを前記室内機および接続配管内に導入して前記室内機および接続配管内の空気を前記特定のガスと置換した後、前記真空ポンプはシリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンが下死点に位置する時形成される前記上室内空間容積と前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計甲と、前記ピストンが上死点に位置する時形成される前記シリンダー内部デッドスペース、および前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙の関係が、甲/乙≧20であり、前記ピストンを下方向に動作させることによって、前記上室を負圧状態とした後、前記開口ポートからの吸気作用によって前記ピストンが上方向へと移動することを誘導しながら、前記室内機および前記接続配管内部を負圧状態とする空気調和機の施工方法である。
【0023】
前記実施の形態によれば、据え付け工事の際に残留しても冷凍サイクルに不具合を生じにくいガス、例えば炭酸ガスと室内機および接続配管内の空気とを置換した後に、真空ポンプを使用するので、より確実な据え付け工事を行うことが可能になる。
【0024】
請求項12記載の発明は、室内機と室外機の両者を接続配管で接続して構成する空気調和機を真空ポンプを用いて据え付ける際の空気調和機の施工方法であって、前記真空ポンプはシリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンが下死点に位置する時形成される前記上室内空間容積と前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計空間内容積甲と、前記ピストンが上死点に位置する時形成される前記シリンダー内部デッドスペース、および前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙の関係が、甲/乙≧40であり、前記ピストンをシリンダー内上死点位置あるいは下室が所定の空間内容積を有した状態に配置させた後、前記開口ポートを冶具で遮断し、前記下室を密閉空間とした状態から、前記ピストンを下方向に動作させることによって前記上室を負圧状態とした後、前記下室への空気圧縮の反作用によって前記ピストンが上方向へと移動することを誘導しながら、前記室内機および前記接続配管内部を負圧状態とする空気調和機の施工方法である。
【0025】
前記実施の形態によれば、請求項1および請求項2に記載の実施の形態と同じ作用が得られる。また例えば、ピストンを上死点位置に配置した状態で開口ポートの吸気および排気を冶具で遮断し、シリンダーの下室を密閉空間とした状態でピストンを上下に往復運動させた時、下室はピストンが下方向へ動作することで空気が圧縮されるので、ピストンの操作力を緩めると圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果によってピストンが上方向へと自動復帰できるように、さらに十分誘導させることが可能になる。
【0026】
請求項13記載の発明は、室内機と室外機と両者を接続配管で接続して構成する空気調和機を真空ポンプを用いて据え付ける際の空気調和機の施工方法であって、据え付け工事の際に特定のガスを前記室内機および接続配管内に導入して前記室内機および接続配管内の空気を前記特定のガスと置換した後、前記真空ポンプはシリンダー内がピストンで上室と下室とに区切られ、前記ピストンは前記上室側に配設された支持軸を介して前記ピストンを動作させるハンドルと連結され、前記上室の上死点位置に逆止弁を配設する吸気ポートと逆止弁を配設する排気ポートとを有し、前記シリンダーの下室に吸気および排気が可能な開口ポートを有し、前記ピストンが下死点に位置する時形成される前記上室内空間容積と前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計空間内容積甲と、前記ピストンが上死点に位置する時形成される前記シリンダー内部デッドスペース、および前記シリンダー出口から前記吸気ポート用逆止弁と前記排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙の関係が、甲/乙≧20であり、前記ピストンをシリンダー内上死点位置あるいは下室が所定の空間内容積を有した状態に配置させた後、前記開口ポートを冶具で遮断し、前記下室を密閉空間とした状態から、前記ピストンを下方向に動作させることによって前記上室を負圧状態とした後、前記下室への空気圧縮の反作用によって前記ピストンが上方向へと移動することを誘導しながら、前記室内機および前記接続配管内部を負圧状態とする空気調和機の施工方法である。
【0027】
前記実施の形態によれば、請求項11に記載の実施の形態と同じ作用が得られる。また例えば、ピストンを上死点位置に配置した状態で開口ポートの吸気および排気を冶具で遮断し、シリンダーの下室を密閉空間とした状態でピストンを上下に往復運動させた時、下室はピストンが下方向へ動作することで空気圧縮されるので、ピストンの操作力を緩めると圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果によってピストンが上方向へと自動復帰できるように、さらに十分誘導させることが可能になる。
【0028】
請求項14記載の発明は、前記特定ガスとして炭酸ガス、窒素ガス、炭化水素ガスまたはアルゴンガスのいずれか1つ以上のガスを用いた空気調和機の施工方法で、据え付け工事の際にある程度残留しても冷凍サイクルに不具合を生じないようにすることが可能になる。
【0029】
【実施例】
以下、本発明の真空ポンプとそれを用いて空気調和機を施工する方法の実施例について図面を参照して説明する。
【0030】
(実施例1)
図1は本発明の真空ポンプを用いて施工する実施例1における空気調和機の冷凍サイクル構成図である。冷凍サイクルは圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、絞り装置4、ドライヤー5、室内機熱交換器6を代表的な部品として構成される。圧縮機1、四方弁2、室外熱交換器3、絞り装置4、ドライヤー5は、室外機に配設され、室内機熱交換器6は室内機に配設されている。
【0031】
室外機には、液側2方弁7とガス側3方弁8が設けられている。室外機と室内機とを接続する接続配管9、10はそれぞれ液側2方弁7とガス側3方弁8を用いて接続されている。液側2方弁はネジ部7aを有しており、このネジ部7aを開くことで室外機側の配管と接続配管9とを連通する。またガス側3方弁8はネジ部8aとサービスポート部8bを有しており、このネジ部8aを開くことで室外機側の配管と接続配管10とを連通する。
【0032】
この本実施例のセパレート型の空気調和機は、室外機と室内機の両者を接続配管9、10で環状に接続して所定の冷暖房能力を発揮するのに必要な量の冷媒ガスが予め室外機の配管内部に充填され、かつ液側2方弁7のネジ部7aとガス側3方弁8のネジ部8aが閉じられているものである。そして、接続配管9、10により室外機に室内機を接続した施工後に、室内機および接続配管9、10の各内部より冷凍サイクルの信頼性を考慮して排除しなければならない空気中の酸素を十分なレベルまで低減させるための真空引きを行うのに、図2に示す本発明の真空ポンプPを使用するものである。
【0033】
すなわち、室外機と室内機を接続配管9、10にて接続し、室外機のガス側3方弁8のサービスポート部8bに耐圧ホース11を介してゲージマニホールド12の中央ポート12aを連結し、さらにゲージマニホールド12の低圧側ポート12bと真空ポンプPを、吸気ポートとなる耐圧ホース13で連結する。耐圧ホース13はその経路中にフィルター14が配設されている。
【0034】
図2は、本発明の真空ポンプPの構成と耐圧ホース13の接続経路を詳細に説明するための概略図である。真空ポンプPの構造は、アルミニウム製のシリンダー15の本体内部にアルミニウム製のピストン16がシリンダー15内部を上室15A、下室15Bに分割するように配置され、ピストン16はステンレス製の支持軸17を介してアルミニウム製のハンドル18と連結されている。
【0035】
ハンドル18はその内部に図3、図4に示す加速度センサ181および一次電池182を内臓し、ハンドル18の上部表面には表示部183が配置され、ピストン16の上下動によるシリンダー15への衝突で生じる加速度Gを検出する加速度センサ181からの信号を表示部183で表示し、真空ポンプPの真空度を推定できるようになっている。また、逆止弁19を有する排気ポート19aと逆止弁20を有する吸気ポート20aはピストン16の上死点位置になるシリンダー15の本体隔壁に設けられており、真空ポンプ本体の総重量は略1kgである。
【0036】
図3は、本発明の真空ポンプPにおけるハンドル18の構成を示す要部概略図で、図4はハンドル18に設けた加速度センサ181を示す概略構成図である。加速度センサ181は、シリコン半導体40で薄くつくられたセンサ部41と面積の大きいおもり部42から構成されている。そして、加速度センサ181の動作としては、ピストン16が手動によりシリンダー15の上死点位置あるいは下死点位置に達した時にシリンダー15の壁に衝突してハンドル18のストローク運動が停止する時に、加速度Gが発生するとおもり部42がそれを感知してセンサ部41が歪むのである。
【0037】
この歪によってセンサ部41の上部に形成された拡散層43の電気抵抗が変化する。すなわち、加速度センサ181は加速度Gによってセンサ部41の歪に伴う応力をセンサ部41のピエゾ(圧電)効果によって検出し、ブリッジ回路を通じて電圧出力に変換し、それがある一定以上を越えている場合に1ストロークとカウントできるように構成されている。図中、44は電極で、45は電極44を固定する底板を含むケースである。
【0038】
図5は、加速度センサ181がピストン16の運動をカウントして真空ポンプPの吸気ポート側の負圧状態を推定表示するまでのフローチャートである。センサ部41でのピエゾ効果による信号出力を増幅部50で増幅し、その出力成分から不必要な成分をフィルター部51で排除した後、さらに出力をデジタル信号に変換するA/D変換部52を通したものを演算部53にて吸気ポート側の負圧状態を演算後、最終的に表示部183にてカウント表示することになる。
【0039】
図6は、排気ポート19aに設けた逆止弁19を示す構成図で、図7は図6のA−A´線の断面図である。真空ポンプPは、シリンダー15内部をピストン16が動作する時、ピストン16の上死点位置になるシリンダー15の本体隔壁に逆止弁19、20を直結する構成とし、ピストン16の下死点位置になるシリンダー15の本体隔壁に開口ポート21を配設した。開口ポート21の先端にはエアフィルター22が配置されている。排気ポート用の逆止弁19には図6、図7に示される構造のものを使用し、吸気ポート用の逆止弁20には図8に示されるものを使用した。
【0040】
逆止弁19は、銅管191が2ヶ所でロール溝加工されており、溝加工部191aには真鍮製の弁受け座体192が固定されている。ナイロン製の弁体193は弁受け座体192にぶつかり、斜面を有した部分の弁受け座体192との面接触で動きが停止される。また、逆方向には溝加工部191bで弁体193の動きを停止する。したがって、矢印の方向にしか空気が流れない逆止弁構造となる。
【0041】
逆止弁20は、銅管201が2ヶ所でロール溝加工されており、溝加工部201aには真鍮製の弁受け座体202が固定されている。圧縮コイルバネ203は、フィルム板204に接合され、圧縮コイルバネ力によってナイロン製のフィルム板204が真鍮製の弁受け座体205に衝突し、弁受け座体205とフィルム板202とが面接触で流路を閉塞し、矢印の方向にしか空気は流れない逆止弁構造となる。
【0042】
圧縮コイルバネ203は、SUS304製のバネ定数が0.04N/mmのものを使用することで最低作動圧力差を10torrとすることができた。真鍮製の弁受け座体205は、溝加工部201bで固定され、弁受け座体205の上流側流路には吸気流路面積を絞ることで弁の作動に必要な差圧を少しでも大きくする目的で、テーパー部205aが設けられている。
【0043】
図9は、ピストン16がシリンダー15の上死点位置に存在する時の詳細構成図を示している。支持軸17がシリンダー15の隔壁と接する部分には軸シール23a、23bが配設され、HNBR製Oリングを2重とすることで構成している。ピストン16にもシリンダー15の内壁と接する部分に軸シール24a、24bがHNBR製Oリングを2重とすることで配設されている。
【0044】
図10は、フィルター14の内部構成を示す図である。フィルター14は円筒形状本体143を有し、内部に入った空気はすぐに壁141にぶつかって外周方向に流れが変わり、内部に固定配置された円筒パルプ膜142を通過して内部経路に入り込み、最終的に外部へと導かれる。したがって空気が外周経路から内部経路側に通過する時、ゴミが捕集される。また捕集されたゴミはフィルター14の円筒形状本体143を透明なガラスもしくは樹脂とすることで目視確認することができる。
【0045】
次ぎに真空ポンプPの動作について説明する。先に室内機が接続配管9、10で室外機の液側2方弁7、ガス側3方弁8に接続されている。そして、真空ポンプPの吸気ポート20aにはゲージマニホールド12の耐圧ホース13を、そして耐圧ホース11をガス側3方弁8にそれぞれ接続されている。
【0046】
まず、ハンドル18が矢印A方向(上死点側)に引かれるとシリンダー15内部の上室15Aの空気は逆止弁19を介して排気ポート19aより大気に放出され、下室15Bには開口ポート21からエアフィルター22を通じて空気が吸入される。次ぎにハンドル18が矢印B方向(下死点側)に押されると、室内機および接続配管9、10の内部の空気は、サービスポート部8bから耐圧ホース11、ゲージマニホールド12、耐圧ホース13を経て吸気ポート20aより逆止弁20を通じてシリンダー15内部の上室15Aに吸引され、反対に下室15Bの空気は開口ポート21からエアフィルター22を通じて大気に放出される。
【0047】
次は再度ハンドル18がA方向(上死点側)に引かれるというようにハンドル18が往復運動され、これにピストン16が同期する。そして、シリンダー15の隔壁に配設された吸気用の逆止弁20および排気用の逆止弁19が切り変わりながら、ピストン16が矢印B方向へ移動した時に絶えず減圧機構を有しながら、最終的には十分な負圧状態を達成できる。この時、下室15Bへは開口ポート21から吸気できる状態にあるため、ハンドル18がシリンダー15の下死点に達した時にハンドル18から力を緩めると、上室15Aと下室15Bとの差圧を補正すべくピストン16は矢印Aの上方向へ誘導されるように、わずかな力で自動復帰可能となる。
【0048】
本実施例の真空ポンプPでは、ハンドル18が往復運動する時、耐圧ホース13内部とシリンダー15内部の上室15Aとの間に差圧を生ずることができる限りは減圧作用機構を継続できる。したがって吸気ポート20aに配設される逆止弁20は最低作動圧力差の小さなものが要求される。その最低作動圧力差を決定するのは本実施例のような逆止弁では圧縮コイルバネ体203のバネ定数である。
【0049】
また、真空ポンプPは一連の往復動作を実施する時、作業者がピストン16を上死点位置および下死点位置でそれぞれシリンダー15の内壁に衝突させることとなり、前記衝突の衝撃で作業者は1〜5Gの加速度を発生させることができる。したがって加速度Gは支持軸17を介してハンドル18に伝達され、この加速度Gを加速度センサ181で検出して表示部183にストローク運動させた回数として表示することで、真空度を推定することができる。
【0050】
真空ポンプPは軸シール23a、23bが空気漏れを極力防止するためにOリングを2重構造にして構成しているので、シリンダー15内の上室15Aの負圧(30torr以下)と外気(760torr)との差圧状態を十分に確保することができる。また2重構造とすることで支持軸17が動作する時に、付着してガスシール部への噛み込みをおこし易い異物も防止することができた。更に軸シール20a、20bについても空気漏れを極力防止するためにOリングを2重構造にして構成しているので、ピストン16が往復運動する時に生ずるシリンダー15内の上室15Aの負圧(30torr以下)と下室15B(760torr)との差圧状態を十分に確保することができる。
【0051】
空気調和機の具体的な据え付け工事手順について説明する。室内機は接続配管9、10で室外機の液側2方弁7、ガス側3方弁8に接続されている。真空ポンプPは耐圧ホース13がゲージマニホールド12の低圧側ポート12bに連結され、中央ポート12aよりの耐圧ホース11はガス側3方弁8のサービスポート部8bに取り付けることで耐圧ホース11は室内機および接続配管9、10内部と連通状態となる。また耐圧ホース13内部はゲージマニホールド12の低圧側ハンドル12cを開状態とすることで連通状態となる。
【0052】
次ぎに真空ポンプのハンドル18を先に説明したように矢印AまたB方向に往復運動させ、そのストローク運動させた回数を作業者が表示部183から読み取ることで、室内機および接続配管9、10の内部を十分な負圧状態になったと推定して判断できる。また十分な負圧状態はゲージマニホールド12の低圧ゲージ12dの目盛りで作業者が最終確認する。その後直ちにゲージマニホールド12の低圧側ハンドル12cを閉状態とし、しばらく放置して低圧ゲージ12dの目盛りに変化がないことを確認する。ここで目盛りに変化があれば接続配管9、10の接続部に空気漏れを起こしている場所があることになる。
【0053】
次ぎに液側2方弁7のネジ部7aを少し緩め、室外機側の冷媒ガスを導入することによって、接続配管9、10および室内機側配管の内部をわずかに正圧状態(約0.2kgf/cm2)とする。その後サービスポート部8bから耐圧ホース11を取り外し、再度液側2方弁7のネジ部7aを1/4回転してさらに加圧状態(3〜6kgf/cm2程度)として接続配管部の漏れを再確認する。最後に液側2方弁7のネジ部7aを完全に開放状態とするとともにガス側3方弁8のネジ部8aも完全に開放状態とすることで空気調和機の施工に関する据え付け作業が完了となる。
【0054】
本実施例では、室内熱交換器6を含む室内機側配管および接続配管9、10の内容積は1.5リットルであるものを使用した。真空ポンプPにおいてピストンが下死点に位置する時形成される上室内空間容積を150mlとし、ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー出口から吸気ポート側と排気ポート側逆止弁2個までの合計空間内容積を1.5mlとした。ただし、シリンダー本体隔壁に生じるポート用流路空間もここに含むものとみなした。ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー内部デッドスペースを2mlとした。ピストンが下死点に位置する時形成される上室内空間容積と、シリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計空間内容積甲とし、ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー内部デッドスペース、およびシリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙とすると、甲と乙の関係は 甲/乙=44である。図9はピストンが上死点に位置する時のシリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積およびシリンダー内デッドスペースとなる乙部分を具体的に図示している。
【0055】
この構成において上述の作業手順にしたがって実施し、真空ポンプを使用してハンドルを40トローク往復運動させることで30torrを達成できた。この時の減圧進行状態をストローク回数と内部圧力の関係を図11に示した。50ストロークまで減圧進行状態を確認したが、到達真空度は40ストロークで平衡状態に達してそれ以上は進行しなかった。
【0056】
したがって本実施例による真空ポンプによって内容積1.5リットルであるものに適用した場合、40ストロークが到達真空度の目安となることがわかった。正確な真空度については別途デジタル圧力センサーを利用してモニターした。冷媒がR410Aで、冷凍機油がエステル系の空気調和機に対して、圧縮機の吐出温度を115℃の過負荷条件に設定し、冷房高温条件として室内機、室外機をともに40℃として信頼性試験を5000時間行なった。その結果、特に異常は発生しなかった。
【0057】
(実施例2)
図12は、本実施例の真空ポンプの構成と耐圧ホースの接続経路を詳細に説明するための概略図である。本実施例は真空ポンプとしては実施例1とほぼ同様なものを使用したので、その詳細な説明は省略し、異なる部分を中心に説明をする。真空ポンプPは、シリンダー15に配設された吸気ポート19aの逆止弁19には耐圧ホース25を介して着脱可能な接合部としてのワンタッチ管継手26が配設されている。また、開口ポート21には吸気と排気を遮断できる冶具としてのネジ込み式の閉塞キャップ27が配置されている。
【0058】
図13は、前記したワンタッチ管継手26の断面構成図である。具体的な構成について以下に説明する。耐圧ホース13に沿ってリリースブッシュ261が配置され、筒状のリリースブッシュ261は筒状の管継手本体262に筒状のガイド263とコレット264を設けることで固定されている。リリースブッシュ261とコレット264の間には筒状のチャック265が配置され、チャック265の先端部をCRゴム製のリップシール266で耐圧ホース13側に押すことでチャック262が耐圧ホース13の外周に噛み込み、耐圧ホースが外れるのを防止している。
【0059】
また、リリースブッシュ261を耐圧ホース13に沿って内部側に押し込むとチャック265の先端部の噛み込み圧力を開放することができるので耐圧ホース13を管継手本体262から容易に取り外すことができる。リップシール266が十分に機能していれば空気漏れは防止することができる。
【0060】
次ぎに本実施例での具体的な空気調和機の据え付け工事手順について説明する。最初に真空ポンプPの吸気ポート20aに配設されたワンタッチ管継手26に耐圧ホース13を接続する。開口ポート21にネジ込まれた閉塞キャップ27を外して、ハンドル18を上方向へ引き上げてピストン16をシリンダー15のほぼ中間位置に配置し再び、開口ポート21に閉塞キャップ27をネジ込んで吸排気回路を遮断する。また耐圧ホース13はゲージマニホールド12の低圧側ポート12bに連結され、また耐圧ホース11をサービスポート部8bに取り付ける。したがって、耐圧ホース11は室内機および接続配管9、10の内部と連通状態となる。また耐圧ホース13はゲージマニホールド12の低圧側ハンドル12cを開状態とすることで連通状態となる。
【0061】
次ぎに真空ポンプの動作機構について説明する。まず、ハンドル18が矢印B方向(下死点側)に押しやると室内機および接続配管9、10内部の空気はサービスポート部8bから耐圧ホース11、ゲージマニホールド12、耐圧ホース13より、吸気ポート20aの逆止弁20を通じてシリンダー15内部の上室15Aに吸引される。反対に下室15Bの空気は密閉空間となっているために空気が圧縮されることになるので、下死点に達した時点でハンドル18から力を緩めると、圧縮空気の反作用および上室15Aと下室15Bの差圧の相乗効果によってピストン16は矢印B方向の上方向へ殆ど力を有さずに誘導され自動復帰できる。そして、上室15Aの空気は排気ポート19aの逆止弁19を介して大気へ放出される。再度、ハンドル18を下方向へ押しやると室内機および接続配管9、10内部を負圧方向へとさらに進行させることができる。
【0062】
このように真空ポンプのハンドル18を往復運動させることで、B方向に対してだけ減圧機構を有する真空ポンプとすることができる。作業者はピストン16のストローク運動の回数を表示部183から読み取ることで、室内機および接続配管9、10の内部を十分な負圧状態になったと推定して判断できる。また十分な負圧状態はゲージマニホールド12の低圧ゲージ12dの目盛りで作業者が最終確認する。その後直ちにゲージマニホールド12の低圧側ハンドル12cを閉状態とし、しばらく放置して低圧ゲージ12dの目盛りに変化がないことを確認する。ここで目盛りに変化があれば接続配管部に空気漏れを起こしている場所があることになる。
【0063】
次ぎに液側2方弁7のネジ部7aを少し緩め、室外機側の冷媒ガスを導入することによって、接続配管9、10および室内機側配管の内部をわずかに正圧状態(約0.2kgf/cm2)とする。その後サービスポート部8bから耐圧ホース11を取り外し再度、液側2方弁7のネジ部7aを1/4回転してさらに加圧状態(3〜6kgf/cm2程度)として接続配管部の漏れを再確認する。最後に液側2方弁7のネジ部7aを完全に開放状態するとともにガス側3方弁8のネジ部8aも完全に開放状態とすることで空気調和機の施工に関する据え付け作業が完了となる。
【0064】
最後、真空ポンプPを収納する場合には再度、開口ポート21にネジ込まれた閉塞キャップ27を外して、ハンドル18を下方向へ押し下げて下室15Bの空気を追い出した後、閉塞キャップ27をネジ込み、またワンタッチ管継手26から耐圧ホース13も外すものである。これによって真空ポンプを携帯性に優れるようコンパクト化することができる。
【0065】
本実施例ではピストン16をシリンダー15のほぼ中間位置に配置し再度、開口ポート21に閉塞キャップ27を取付けたが、ピストン16をシリンダー15のどの位置にすべきかは次のようにして決定すればよい。人力で空気を圧縮可能なレベルは最大10kg/cm2程度であるのでピストンが下死点に位置する時に形成されるシリンダー内部デッドスペースおよびシリンダー出口から閉塞キャップされた開口ポート内空間の合計内容積を10〜10ml程度判断すればよい。
【0066】
なお、本実施例では真空ポンプに耐圧ホースを簡易に着脱可能な接続部として図13に示すワンタッチ管継手26を使用したが、本発明に適用できる簡易に着脱可能な接合部はこの限りではない。この他にセルフシール機構を有さないチューブカプラー等を使用することもできる。
【0067】
(実施例3)
本実施例は、図1に示す空気調和機の室内機側配管および接続配管9、10内部の空気を、炭酸ガスボンベを使用して炭酸ガスと置換した後、実施例1と同様な作業手順にしたがって施工を行う方法で、実施例1で行う施工方法よりも、さらに室内機側配管および接続配管9、10内部の空気中の酸素を少なくして精度を高めるものであり、実施例1と同じ構成の真空ポンプPを使用した。室内熱交換器6を含む室内機側配管および接続配管9、10の内容積は1.5リットルのものを使用した。
【0068】
真空ポンプにおいて、ピストンが下死点に位置する時形成される上室内空間容積を80mlとし、ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー出口から吸気ポート側と排気ポート側逆止弁2個までの合計空間内容積を1.5mlとした。ただし、シリンダー本体隔壁に生じるポート用流路空間もここに含むものとみなした。ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー内部デッドスペースを2mlとした。ピストンが下死点に位置する時形成される上室内空間容積と、シリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計空間内容積甲とし、ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー内部デッドスペース、およびシリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙とすると、甲と乙の関係は甲/乙=23である。
【0069】
まず炭酸ガスボンベを使用して室内機側配管および接続配管9、10内部の空気を炭酸ガスと置換した。すなわち、炭酸ガスボンベの出口を液側ガス3方弁8のサービスポート8bに接続し、液側2方弁7のフレアナット(図示せず)を緩めて接続配管9を大気に連通すると、接続配管10、室内機の内部配管、接続配管9の空気が炭酸ガスにより大気へ押し出され、炭酸ガスに入替わったら液側2方弁7のフレアナットを閉じ、炭酸ガスボンベをサービポート8bより取外す。その後、実施例1と同様な作業手順にしたがって真空ポンプを使用して60torrを達成できた。冷媒がR410Aで、冷凍機油がエステル系である空気調和機に対して圧縮機の吐出温度を115℃に設定し、冷房高温条件として室内機、室外機をともに40℃として信頼性試験を5000時間行なった。その結果特に異常は発生しなかった。
【0070】
本実施例では炭酸ガスを利用して室内機側配管および接続配管内部をガス置換したが、本発明で使用できる特定のガスはこの限りではない。この他、冷凍サイクルの信頼性に影響を及ぼし難いガスが適用できる。具体的には炭酸ガスの他に窒素ガス、メタン、エタン、プロパン、イソブタン、アルゴン等のガスが使用できる。
【0071】
以上のように本発明による真空ポンプの減圧機構では、シリンダー内部はピストンを下方向へ動作させる時だけ減圧機構による減圧を発生させることができるが、ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー内部デッドスペースおよびシリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの空間容積はデッドスペースとなる。シリンダー内部デッドスペースとは、ピストンが支持軸方向のシリンダー上死点面に接した時、形成されるわずかな隙間およびシリンダー隔壁内に成形される吸気ポート用経路と排気ポート用経路である。したがって、到達真空度に対してはピストンが下死点に位置する時形成される上室内空間容積と、シリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの空間内容積との合計甲と、ピストンが上死点に位置する時形成されるシリンダー内部デッドスペース、およびシリンダー出口から吸気ポート用逆止弁と排気ポート用逆止弁までの合計空間内容積乙の関係が重要となる。甲と乙の関係は、甲/乙≧40で設計し、逆止弁での漏れ量さえある程度抑制すれば、本真空ポンプのハンドルを往復運動させることにより30torr以下を十分達成できることがわかった。冷凍サイクルの長期信頼性を踏まえた場合には設計上に気密漏れがなくても、甲/乙≧40が必要である。甲/乙の関係は大きすぎて到達真空度に支障をきたすことはないが、真空ポンプがかさばったり、重くなり携帯性が悪くなる。またハンドルを往復運動させる作業性も悪くなる。
【0072】
本発明での空気調和機の施工に必要となる真空ポンプのストローク回数は室内機側配管および接続配管の内容積とシリンダー空間内容積との関係で決まってくることが分かった。室内機側配管および接続配管の内容積が1.5リットルである場合にはシリンダー空間内容積が150mlで約40ストローク往復運動することで平衡状態に達し、室内機側配管および接続配管の内容積が2.5リットルである場合にはシリンダー空間内容積が250mlで約70ストローク往復運動することで平衡状態に達した。したがって、これらの関係をデータベース化することによって真空ポンプのストローク回数だけを管理することによって作業者は大体の到達真空度状況を推定して判断できた。
【0073】
本発明で使用できる軸シールは、硬度がスプリング式A型で60〜90程度のエラストマーである。具体的にはHNBRの他にCR、EPDM、NBR等が適用できる。また実施例では支持軸用軸シールをOリング2重構造としたが、この時外部側の接触点は支持軸がシリンダー外部にある時支持軸に付着したホコリを除去する作用をしている。また支持軸の急激な動きにも接触する点を2ヶ所以上とすることで、片方が空気の漏れを生じてももう一方の接触点で遮蔽することができた。またピストン用軸シールも同じくOリング2重構造としたが、下室の開口ポートを塞いで密閉空間としてピストンを下方向へ動作すると空気圧縮するため、下室と上室に大きな差圧を生じる。この時下室から上室への空気漏れを十分抑制するためにはOリング2重構造が優れていた。
【0074】
本発明で使用できる排気ポート側の逆止弁構成としては、実施例のようなものの他に軽量小型な金属球からなる可動物がパイプ内を移動することで開閉弁構造を構成するものでもよい。樹脂でもナイロンのほかPFA、PVDF等のフッ素系樹脂、PPSも使用できる。本発明では使用される逆止弁は吸気ポート側の方が排気ポート側よりも最低作動圧力差が重要である。すなわち、排気ポート側は真空ポンプを動作させると次第に圧力差が大きくなる方向であるが、吸気ポート側は逆に室内機および接続配管とシリンダー内の圧力差が小さくなるためである。したがって、吸気ポート側の逆止弁は小さな差圧でも弁閉塞が行なえるものが好ましく、具体的には最低作動圧力差10torr以下である。さらに、差圧1kgf/cm2の状態で気体漏れ量が1ml/min以下のものが好ましい。これは真空ポンプのハンドル操作を作業者が停止した途端に今までの到達真空度が急に低下するようでは作業性が悪くなるからである。具体的には実施例で使用したような圧縮コイルバネで樹脂フィルムを弁受け座体に押し付けることで流路を閉塞する逆止弁が好ましかった。その時の圧縮コイルバネのバネ定数は0.01〜0.04N/mmであった。バネ定数が0.01N/mm以下になると作業を行う時での真空ポンプの方向によって圧縮コイルバネが重力の影響を受けて十分な機能を発揮できない場合があった。
【0075】
なお、実施例では手動式ハンドルを使用して真空ポンプを動作させたが、ペダルを設けてピストンの動作をペダルと同期させるメカ機構とすることもできる。地球環境を配慮すると従来の電動式に対してハンドルあるいはペダルを利用した人力で十分な真空度を達成できることは空気調和機の施工時において環境負荷低減の効果が大きい。
【0076】
本実施例では図1に示すように室外機内にドライヤーを配置したものを示した。本発明での真空ポンプでは室内機および接続配管の内部に存在する水分を電動式真空ポンプと比較すると十分に排除することは難しい。したがって、冷凍サイクル内にドライヤーを配置した空気調和機の方が長期信頼性を保証しやすい。
【0077】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1記載の発明によれば、ピストンの下方向への動作により上室が負圧状態になり、一方、開口ポートからの吸気作用により上室と下室との差圧を補正すべくピストンは上方向へ自動復帰するように誘導されるので、ピストンの下方向への操作には一定の力を要するが、上方向へは軽く操作すれば良くなり、例えば冷凍サイクルの信頼性を考慮して排除しなければならない空気中の酸素を十分なレベルまで低減させることができるとともに、ピストンの操作を電動式に頼ることなく、手動式で実施する際には極めて有益である。
【0078】
請求項2記載の発明によれば、シリンダー内で減圧機構を構成する上で本発明の真空ポンプ構造上どうしてもデードスペースとなってしまう部分とシリンダー内で最大に減圧機構への仕事ができる空間容積との関係を最適化することにより、充分な到達真空度を得ることができる。したがって、例えば空気調和機の据え付け工事の際に冷凍サイクルの信頼性を考慮して排除しなければならない空気中の酸素を十分なレベルまで低減させ、短時間で空気調和機の施工を完了させることができる。
【0079】
請求項3記載の発明によれば、最低作動圧力差の十分小さな逆止弁を提供することができる。
【0080】
請求項4記載の発明によれば、最低作動圧力差の十分小さな逆止弁を使用して到達真空度を十分なレベルにできる。
【0081】
請求項5記載の発明によれば、シリンダーの下室へのゴミ等の異物混入を防止することができるとともに、下室からの排出空気の消音効果を得ることができる。
【0082】
請求項6記載の発明によれば、圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果により、ピストンが上方向へと自動復帰するのをさらに十分誘導させることができる。例えば、ピストンを上死点位置に配置した状態で開口ポートあるいはエアフィルターの流通路を着脱可能な冶具で遮断し、シリンダーの下室を密閉空間とした状態でピストンを上下に往復運動させると下室は空気が圧縮され、この圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果によってピストンが上方向へと一層自動復帰することができる。
【0083】
請求項7記載の発明によれば、真空ポンプを利用する時だけ吸気ポートに耐圧ホースを接続し、作業後は耐圧ホースを取り外してコンパクトに収納でき、携帯性に優れた真空ポンプを提供できる。
【0084】
請求項8記載の発明によれば、加速度センサは往復運動によってピストンが受けた衝撃による加速度Gを、いずれの場所でも確実に検出でき設置し易くできる。
【0085】
請求項9記載の発明によれば、加速度センサは人力でピストンを往復運動させた時に受けた衝撃を確実に検出でき、ピストンのストロークによる真空度の管理ができる。
【0086】
請求項10記載の発明によれば、シリンダー内で減圧機構を構成する上で本発明の真空ポンプ構造上どうしてもデードスペースとなってしまう部分とシリンダー内で最大に減圧機構への仕事ができる空間容積との関係を最適化することにより充分な到達真空度を得ることができる。したがって、空気調和機の据え付け工事の際に冷凍サイクルの信頼性を考慮して排除しなければならない空気中の酸素を十分なレベルまで低減させ、短時間で空気調和機の施工を完了させることができる。
【0087】
請求項11記載の発明によれば、据え付け工事の際に残留しても冷凍サイクルに不具合を生じにくいガス、例えば炭酸ガスと室内機および接続配管内の空気とを置換した後に、本発明での真空ポンプを使用するので、より確実な据え付け工事を行うことができる。
【0088】
請求項12記載の発明によれば、圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果により、ピストンが上方向へと自動復帰するのをさらに十分誘導させることができるとともに、空気調和機の据え付け工事を円滑にできる。
【0089】
請求項13記載の発明によれば、据え付け工事の際に残留しても冷凍サイクルに不具合を生じにくいガスと室内機および接続配管内の空気とを置換した後に、本発明での真空ポンプを使用するので、より確実な据え付け工事を行うことができる。また、圧縮空気の反作用および上室と下室間の差圧の相乗効果により、ピストンが上方向へと自動復帰するのをさらに十分誘導させることができるとともに、空気調和機の据え付け工事を円滑にできる。
【0090】
請求項14記載の発明によれば、特定ガスとして炭酸ガス、窒素ガス、炭化水素ガスまたはアルゴンガスのいずれか1つ以上のガスを用いることで据え付け工事の際にある程度残留しても冷凍サイクルに不具合を生じなくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空ポンプを使用して施工する実施例1および実施例3における空気調和機を示す冷凍サイクル構成図
【図2】本発明の実施例1における真空ポンプの構成と耐圧ホースの接続経路を示す図
【図3】本発明の実施例1における真空ポンプを示す図2のα部分の拡大図
【図4】本発明の実施例1における真空ポンプのハンドルに配設される加速度センサーを示す概略構成図
【図5】本発明の実施例1における真空ポンプの加速度センサがカウントを表示するまでのフローチャート
【図6】本発明の実施例1における真空ポンプの排気ポートに設けられる逆止弁の構成図
【図7】本発明の実施例1における真空ポンプの排気ポートに設けられる逆止弁を示す図6のA−A´線の断面図
【図8】本発明の実施例1における真空ポンプの吸気ポートに設けられる逆止弁を示す構成図
【図9】本発明の実施例1における真空ポンプの図2において示すピストンが上死点位置に存在する時の詳細構成図
【図10】本発明の実施例1において示すフィルター部の構成図
【図11】本発明の実施例1における真空ポンプのストローク回数と内部圧力の関係図
【図12】本発明の実施例2における真空ポンプの構成と耐圧ホースの接続経路を示す図
【図13】本発明の実施例2における真空ポンプ本体に配設されるワンタッチ管継手の構成図
【符号の説明】
P 真空ポンプ
9、10 接続配管
15 シリンダー
15A 上室
15B 下室
16 ピストン
17 支持軸
18 ハンドル
19、20 逆止弁
19a 排気ポート
20a 吸気ポート
21 開口ポート
22 エアフィルター
26 ワンタッチ管継手(接合部)
27 閉塞キャップ(冶具)
181 加速度センサ
203 圧縮コイルバネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum pump required for construction of a separate type air conditioner or the like that joins both an indoor unit and an outdoor unit with a connection pipe and circulates a refrigerant gas to perform air conditioning, and an air conditioner using the vacuum pump. It relates to the construction method.
[0002]
[Prior art]
This kind of conventional air conditioner construction method exhausts the air in the indoor unit and connection pipe after construction, so the refrigerant gas for the outdoor unit is purged more than the specified amount necessary for the air conditioning function to be used. The refrigerant side gas is filled and introduced from the liquid side two-way valve provided in the outdoor unit to discharge the connection pipe and the air inside the indoor unit. At that time, the gas side three-way valve provided in the outdoor unit Refrigerant gas was also released into the atmosphere from a valve called the service port.
[0003]
On the other hand, in recent years, it has been a problem to release refrigerant gas with a high ozone depletion coefficient and high global warming coefficient to the atmosphere during construction of air conditioners due to the environmental regulations such as ozone layer destruction and global warming. The use of a vacuum pump is recommended. This electric vacuum pump is connected to a valve called the service port of the gas side three-way valve of the outdoor unit, and the electric vacuum pump is operated by supplying power to suck the connection pipe and the air inside the indoor unit. Then, after exhausting and sufficiently reducing the pressure, refrigerant gas is introduced from the liquid side two-way valve into the connection pipe and the indoor unit.
[0004]
However, it is difficult to use the electric vacuum pump under conditions where the outdoor unit is installed on a roof or the like. In addition, the method using the vacuum pump took longer to install the air conditioner than the method using the refrigerant gas in the outdoor unit body.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the problems of the prior art, the problem to be solved by the present invention is to consider the influence on the environment, and a vacuum pump that enables construction of a simple air conditioner and the like and an air conditioner using the same It is to provide a construction method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a cylinder in which a piston is divided into an upper chamber and a lower chamber, and the piston is operated by a handle that operates the piston via a support shaft disposed on the upper chamber side. An open port that is connected and has an intake port for disposing a check valve at the top dead center position of the upper chamber and an exhaust port for disposing the check valve, and is capable of intake and exhaust in the lower chamber of the cylinder And a vacuum pump in which the piston is moved upward by an intake action from the opening port.
[0007]
By using the vacuum pump, the upper chamber is brought into a negative pressure state by moving the piston downward, and the piston is moved upward to correct the differential pressure between the upper chamber and the lower chamber by the intake action from the opening port. The piston is guided so as to automatically return to the normal position, and a certain force is required to operate the piston downward, but it is possible to easily operate the piston requiring almost no force upward. Therefore, for example, it is possible to reduce the oxygen in the air that must be eliminated from the indoor units and connection pipes after construction of the air conditioner in consideration of the reliability of the refrigeration cycle, and to rely on the electric type It is sufficiently possible to carry it out manually.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Since the object of the present invention described above can be achieved by using the configuration described in each claim as an embodiment, the configuration described in each claim is described together with the operation of the configuration in addition to the configuration of each claim. Of these, specific terms that require explanation will be described in detail with reference to the embodiment of the present invention by adding a detailed explanation.
[0009]
The invention according to
[0010]
According to the above embodiment, for example, when an indoor unit is connected to an outdoor unit through a connection pipe during installation work of an air conditioner, a piston is used when used as a vacuum pump for decompression using an intake port and an exhaust port. When the upper chamber is brought into a negative pressure state by moving the piston downward, the piston is guided to automatically return upward in order to correct the differential pressure between the upper chamber and the lower chamber by the intake action from the opening port. The As a result, a certain amount of force is required to operate the piston downward, but a light operation that requires little force upward is possible.
[0011]
In the invention according to
[0012]
According to the embodiment, the same effect as that of the embodiment of
[0013]
The invention according to claim 3 is a vacuum pump in which a check valve disposed in the intake port has a compression coil spring disposed therein, and a spring constant of the compression coil spring is 0.01 to 0.04 N / mm. The check valve can sufficiently reduce the minimum operating pressure difference.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, in the check valve disposed in the intake port, a vacuum pump having a minimum operating pressure difference of 10 torr or less can reduce the ultimate vacuum to a sufficient level of 30 torr or less. become. In other words, if the minimum operating pressure difference is large, the vacuum pump for decompression will stop functioning no matter how much the piston is reciprocated, it is necessary to use a check valve with a sufficiently small minimum operating pressure difference. However, this embodiment can sufficiently cope with this.
[0015]
The invention according to
[0016]
The invention according to
[0017]
The invention according to
[0018]
The invention according to
[0019]
The invention according to claim 9 is a vacuum pump in which the response sensitivity of the acceleration sensor is 1 to 5 G, and the acceleration sensor can count only the acceleration G when the piston collides with the cylinder inner wall.
[0020]
Invention of
[0021]
According to the above embodiment, the same operation as that of the embodiment of the first aspect can be obtained, and a portion that becomes a dead space on the vacuum pump structure of the present invention in constructing the pressure reducing mechanism in the cylinder. It is possible to obtain a sufficient ultimate vacuum by optimizing the relationship with the space volume in which the maximum work can be performed in the cylinder.
[0022]
The invention according to
[0023]
According to the above embodiment, the vacuum pump is used after substituting a gas that does not easily cause a problem in the refrigeration cycle even if it remains during installation work, for example, carbon dioxide gas and air in the indoor unit and connection pipe. It will be possible to perform more reliable installation work.
[0024]
Invention of
[0025]
According to the said embodiment, the same effect | action as embodiment of
[0026]
The invention according to
[0027]
According to the embodiment, the same operation as that of the embodiment described in
[0028]
The invention according to
[0029]
【Example】
Embodiments of a vacuum pump of the present invention and a method for constructing an air conditioner using the same will be described below with reference to the drawings.
[0030]
Example 1
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle of an air conditioner according to a first embodiment that is constructed using the vacuum pump of the present invention. The refrigeration cycle includes a
[0031]
The outdoor unit is provided with a liquid side two-
[0032]
In the separate type air conditioner of this embodiment, both the outdoor unit and the indoor unit are connected in an annular manner by connecting
[0033]
That is, the outdoor unit and the indoor unit are connected by connecting
[0034]
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining in detail the configuration of the vacuum pump P of the present invention and the connection path of the pressure-
[0035]
The
[0036]
FIG. 3 is a main part schematic diagram showing the configuration of the
[0037]
Due to this strain, the electrical resistance of the
[0038]
FIG. 5 is a flowchart from when the
[0039]
6 is a block diagram showing the
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
FIG. 9 shows a detailed configuration diagram when the
[0044]
FIG. 10 is a diagram illustrating an internal configuration of the
[0045]
Next, the operation of the vacuum pump P will be described. First, the indoor unit is connected to the liquid side two-
[0046]
First, when the
[0047]
Next, the
[0048]
In the vacuum pump P of the present embodiment, when the
[0049]
In addition, when the vacuum pump P performs a series of reciprocating operations, the operator causes the
[0050]
In the vacuum pump P, the shaft seals 23a and 23b have a double O-ring structure to prevent air leakage as much as possible. Therefore, the negative pressure (30 torr or less) in the
[0051]
A specific installation procedure of the air conditioner will be described. The indoor unit is connected to the liquid side two-
[0052]
Next, as described above, the
[0053]
Next, the
[0054]
In the present embodiment, the indoor unit side pipes including the
[0055]
In this configuration, 30 torr was achieved by reciprocating the handle by 40 strokes using a vacuum pump according to the above-described work procedure. The relationship between the number of strokes and the internal pressure is shown in FIG. The progress of depressurization was confirmed up to 50 strokes, but the ultimate vacuum reached an equilibrium state at 40 strokes and did not proceed any further.
[0056]
Accordingly, it was found that when the vacuum pump according to the present example was applied to the one having an internal volume of 1.5 liters, 40 strokes became an indication of the ultimate vacuum. The exact degree of vacuum was monitored using a separate digital pressure sensor. Air conditioner with refrigerant R410A and refrigeration oil ester, set the compressor discharge temperature to an overload condition of 115 ° C, and set the indoor unit and outdoor unit to 40 ° C as cooling high temperature conditions. The test was performed for 5000 hours. As a result, no abnormality occurred.
[0057]
(Example 2)
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining in detail the configuration of the vacuum pump of this embodiment and the connection path of the pressure-resistant hose. Since this embodiment uses a vacuum pump that is substantially the same as that of the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted, and the description will focus on different parts. In the vacuum pump P, a one-
[0058]
FIG. 13 is a cross-sectional configuration diagram of the one-
[0059]
Further, when the
[0060]
Next, a specific installation procedure of the air conditioner in the present embodiment will be described. First, the
[0061]
Next, the operation mechanism of the vacuum pump will be described. First, when the
[0062]
By reciprocating the
[0063]
Next, the
[0064]
Finally, when storing the vacuum pump P, the
[0065]
In this embodiment, the
[0066]
In the present embodiment, the one-
[0067]
Example 3
In the present embodiment, the air in the indoor unit side piping and the connecting
[0068]
In the vacuum pump, the upper indoor space volume formed when the piston is located at the bottom dead center is 80 ml, and the intake port side and exhaust port
[0069]
First, carbon dioxide gas was used to replace the air inside the indoor unit side piping and the connecting
[0070]
In this embodiment, carbon dioxide gas is used to replace the indoor unit side piping and the inside of the connection piping, but the specific gas that can be used in the present invention is not limited to this. In addition, a gas that hardly affects the reliability of the refrigeration cycle can be applied. Specifically, in addition to carbon dioxide gas, gases such as nitrogen gas, methane, ethane, propane, isobutane, and argon can be used.
[0071]
As described above, in the vacuum pump pressure reducing mechanism according to the present invention, the inside of the cylinder can generate pressure reduction by the pressure reducing mechanism only when the piston is operated downward, but is formed when the piston is located at the top dead center. The space inside the cylinder internal dead space and from the cylinder outlet to the intake port check valve and the exhaust port check valve becomes a dead space. The cylinder internal dead space is a slight gap formed when the piston contacts the cylinder top dead center surface in the support axis direction, and an intake port path and an exhaust port path formed in the cylinder partition wall. Therefore, for the ultimate vacuum, the space in the upper chamber formed when the piston is located at the bottom dead center and the volume in the space from the cylinder outlet to the check valve for the intake port and the check valve for the exhaust port The relationship between the total A, the internal dead space of the cylinder formed when the piston is located at the top dead center, and the total volume of the space from the cylinder outlet to the check valve for the intake port and the check valve for the exhaust port is important. Become. It was found that the relationship between A and B was designed with A / B ≧ 40, and if the amount of leakage at the check valve was suppressed to some extent, by reciprocating the handle of this vacuum pump, 30 torr or less could be sufficiently achieved. In view of the long-term reliability of the refrigeration cycle, it is necessary that A / B ≧ 40 even if there is no airtight leakage in the design. The relationship between Party A and Party B is too large and does not interfere with the ultimate vacuum, but the vacuum pump becomes bulky and heavy, making it less portable. In addition, the workability of reciprocating the handle also deteriorates.
[0072]
It was found that the number of strokes of the vacuum pump required for the construction of the air conditioner according to the present invention is determined by the relationship between the internal volume of the indoor unit side piping and connection piping and the cylinder space internal volume. When the internal volume of the indoor unit side pipe and the connection pipe is 1.5 liters, the cylinder space internal volume is 150 ml, and an equilibrium state is reached by reciprocating about 40 strokes. Was 2.5 liters, the cylinder space was 250 ml, and an equilibrium state was reached by reciprocating about 70 strokes. Therefore, by managing only the number of strokes of the vacuum pump by creating a database of these relationships, an operator can estimate and determine the approximate ultimate vacuum level.
[0073]
The shaft seal which can be used in the present invention is an elastomer having a spring type A hardness of about 60 to 90. Specifically, CR, EPDM, NBR, etc. can be applied in addition to HNBR. In the embodiment, the shaft seal for the support shaft has an O-ring double structure. At this time, the contact point on the outer side works to remove dust adhering to the support shaft when the support shaft is outside the cylinder. In addition, by setting two or more points that contact the sudden movement of the support shaft, even if one side leaks air, it can be shielded by the other contact point. The shaft seal for the piston also has an O-ring double structure. However, when the piston is moved downward as a closed space by closing the opening port of the lower chamber, air compression occurs, so that a large differential pressure is generated between the lower chamber and the upper chamber. . At this time, an O-ring double structure was excellent in order to sufficiently suppress air leakage from the lower chamber to the upper chamber.
[0074]
As the check valve configuration on the exhaust port side that can be used in the present invention, an open / close valve structure may be configured by moving a movable object made of a light and small metal ball in the pipe in addition to the check valve in the embodiment. . In addition to nylon, fluorine resins such as PFA and PVDF, and PPS can also be used. In the present invention, the minimum operating pressure difference is more important for the check valve used on the intake port side than on the exhaust port side. That is, the pressure difference gradually increases when the vacuum pump is operated on the exhaust port side, but the pressure difference between the indoor unit and the connecting pipe and the cylinder is decreased on the intake port side. Therefore, it is preferable that the check valve on the intake port side can close the valve even with a small differential pressure. Specifically, the check valve has a minimum operating pressure difference of 10 torr or less. Furthermore, differential pressure 1kgf / cm 2 In this state, the gas leakage amount is preferably 1 ml / min or less. This is because the workability deteriorates if the ultimate vacuum reached so far suddenly decreases as soon as the operator stops the handle operation of the vacuum pump. Specifically, a check valve that closes the flow path by pressing a resin film against the valve seat with a compression coil spring as used in the examples was preferred. The spring constant of the compression coil spring at that time was 0.01 to 0.04 N / mm. When the spring constant is 0.01 N / mm or less, the compression coil spring may not be able to exhibit a sufficient function due to the influence of gravity depending on the direction of the vacuum pump when the work is performed.
[0075]
In the embodiment, the vacuum pump is operated using a manual handle, but a mechanical mechanism that synchronizes the operation of the piston with the pedal by providing a pedal can also be used. Considering the global environment, the ability to achieve a sufficient degree of vacuum with human power using a handle or pedal compared to the conventional electric type has a great effect of reducing the environmental load during construction of the air conditioner.
[0076]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a dryer is arranged in the outdoor unit. In the vacuum pump according to the present invention, it is difficult to sufficiently remove moisture present in the indoor unit and the connecting pipe as compared with the electric vacuum pump. Therefore, an air conditioner in which a dryer is arranged in the refrigeration cycle is easier to guarantee long-term reliability.
[0077]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the invention, the upper chamber is brought into a negative pressure state by the downward movement of the piston, while the upper chamber and the lower chamber are brought about by the intake action from the opening port. The piston is guided to automatically return upward to compensate for the differential pressure, so a certain amount of force is required for the downward operation of the piston, but it should be lightly operated upward, For example, it is possible to reduce the oxygen in the air that must be eliminated in consideration of the reliability of the refrigeration cycle to a sufficient level, and when operating manually without relying on the electric operation of the piston Very beneficial.
[0078]
According to the second aspect of the present invention, in constructing the decompression mechanism in the cylinder, a part that becomes a dead space on the vacuum pump structure of the present invention, and a space volume capable of maximizing work to the decompression mechanism in the cylinder. By optimizing the relationship, the sufficient ultimate vacuum can be obtained. Therefore, for example, when installing the air conditioner, reduce the oxygen in the air that must be eliminated in consideration of the reliability of the refrigeration cycle, and complete the installation of the air conditioner in a short time. Can do.
[0079]
According to the third aspect of the present invention, a check valve having a sufficiently small minimum operating pressure difference can be provided.
[0080]
According to the invention described in
[0081]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to prevent foreign matters such as dust from entering the lower chamber of the cylinder, and to obtain a silencing effect of the exhaust air from the lower chamber.
[0082]
According to the sixth aspect of the invention, it is possible to further sufficiently induce the piston to automatically return upward due to the synergistic effect of the reaction of the compressed air and the pressure difference between the upper chamber and the lower chamber. For example, if the piston is placed at the top dead center position, the opening port or the air filter flow passage is blocked with a detachable jig, and the piston is moved back and forth in a state where the lower chamber of the cylinder is a sealed space. The air is compressed in the chamber, and the piston can be further automatically returned upward by the synergistic effect of the reaction of the compressed air and the pressure difference between the upper chamber and the lower chamber.
[0083]
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide a vacuum pump excellent in portability by connecting a pressure-resistant hose to the intake port only when using the vacuum pump, and removing the pressure-resistant hose after work and storing it compactly.
[0084]
According to the eighth aspect of the invention, the acceleration sensor can reliably detect the acceleration G caused by the impact received by the piston by the reciprocating motion at any location and can be easily installed.
[0085]
According to the ninth aspect of the present invention, the acceleration sensor can reliably detect the impact received when the piston is reciprocated by human power, and can manage the degree of vacuum by the stroke of the piston.
[0086]
According to the invention described in
[0087]
According to the eleventh aspect of the present invention, after replacing a gas that does not easily cause a malfunction in the refrigeration cycle, for example, carbon dioxide, and air in the indoor unit and the connecting pipe even when remaining during installation work, Since a vacuum pump is used, more reliable installation work can be performed.
[0088]
According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to further sufficiently induce the piston to automatically return upward due to the synergistic effect of the reaction of the compressed air and the differential pressure between the upper chamber and the lower chamber, The installation work of the harmony machine can be done smoothly.
[0089]
According to the thirteenth aspect of the present invention, after replacing the gas that is unlikely to cause a malfunction in the refrigeration cycle even when remaining in the installation work with the air in the indoor unit and the connecting pipe, the vacuum pump according to the present invention is used. Therefore, more reliable installation work can be performed. Moreover, the synergistic effect of the reaction of compressed air and the differential pressure between the upper chamber and lower chamber can further induce the piston to return automatically upward, and the installation work of the air conditioner can be performed smoothly. it can.
[0090]
According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a refrigeration cycle showing an air conditioner according to Example 1 and Example 3 that is constructed using the vacuum pump of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a vacuum pump and a connection path of a pressure hose in
FIG. 3 is an enlarged view of the α portion of FIG. 2 showing the vacuum pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an acceleration sensor disposed on the handle of the vacuum pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart until the acceleration sensor of the vacuum pump according to the first embodiment of the present invention displays a count.
FIG. 6 is a configuration diagram of a check valve provided at an exhaust port of the vacuum pump according to the first embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 6 showing a check valve provided in the exhaust port of the vacuum pump according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a check valve provided in an intake port of a vacuum pump in
FIG. 9 is a detailed configuration diagram when the piston shown in FIG. 2 of the vacuum pump according to the first embodiment of the present invention exists at the top dead center position.
FIG. 10 is a configuration diagram of a filter section shown in
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the number of strokes of the vacuum pump and the internal pressure in Example 1 of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a vacuum pump and a connection path of a pressure hose in
FIG. 13 is a configuration diagram of a one-touch fitting disposed in a vacuum pump main body according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
P Vacuum pump
9, 10 Connection piping
15 cylinders
15A upper room
15B lower chamber
16 piston
17 Support shaft
18 Handle
19, 20 Check valve
19a Exhaust port
20a Intake port
21 Open port
22 Air filter
26 One-touch fitting (joint)
27 Blocking Cap (Jig)
181 Acceleration sensor
203 Compression coil spring
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