JP4144639B2

JP4144639B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP4144639B2
Application number: JP2006235607A
Authority: JP
Inventors: 恒久佐柳; 朗彦坂下; 直之太田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: WO2008026647A1; JP2008057867A

Description

本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた空気調和装置に関し、特に、冷媒回路に設けられた電動膨張弁の接続配管の構造に関するものである。

従来より、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路を備え、該冷媒回路を冷媒が循環することにより、対象空間の冷房或いは暖房運転を行い、上記冷媒回路が、主に圧縮機と凝縮器と電動膨張弁と蒸発器とが順に冷媒配管で接続されて形成された閉回路を構成している空気調和装置が知られている（例えば特許文献１参照）。ここで、上記電動膨張弁には、冷媒が流れるための冷媒流路と、該冷媒流路を流れる冷媒の圧力を減圧させるための絞り部とが設けられている。この絞り部の絞り量は、上記電動膨張弁に備えられた弁体の移動により調整可能に構成されている。そして、この絞り量を調整することにより、冷凍サイクルにおける冷媒の低圧圧力や冷媒の循環量を調整することができる。

ところで、冷媒サイクルにおいて、所望の低圧圧力や循環量を得るためには、この電動膨張弁で絞られる冷媒量を所望の絞り量に調節しなければならない。そして、所望の絞り量に調節するためには、該電動膨張弁へ流入しようとする冷媒の流動特性が安定している必要がある。特に該電動膨張弁へ流入しようとする冷媒が二相冷媒であって、仮に、その二相冷媒の流動特性が安定しないまま電動膨張弁に流入してしまうと、該電動膨張弁の絞り部において、所望の絞り量が得られにくくなる。そこで、冷媒の流動特性を安定させるために、上記電動膨張弁の入口側に接続される配管には、所定長さの直線部分が設けられている。そして、この直線部分を冷媒が流れることにより、その冷媒の流動特性は次第に安定していく。
特開平１０−１３２４１０号公報

しかしながら、上記電動膨張弁の入口側の冷媒配管に所定長さの直線部分を設けると、その直線部分の長さの分だけ上記電動膨張弁の周囲の配管サブアセンブリ（以下、配管サブアセンブリと言う）が大きくなるという問題がある。又、冷房と暖房の両方の運転を行う空気調和装置では、冷媒の循環方向が可逆に構成されるため、上記電動膨張弁の前後に上記直線部分を設けなければならず、上記配管サブアセンブリはさらに大きくなってしまう。このように、上記配管サブアセンブリが大きくなってしまうと、上記配管サブアセンブリを収納するケーシングも大きくならざるを得ない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記冷媒回路に設けられた電動膨張弁と、該電動膨張弁に接続される冷媒配管とをコンパクトに配置することにより、上記配管サブアセンブリを小型化することである。

第１の発明は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行うと共に、冷媒の循環方向を切り換え可能な切換機構（22）が設けられた冷媒回路（10a）と、該冷媒回路（10a）を構成する冷媒配管の少なくとも一部分を収納するケーシングとを備え、上記ケーシング内の冷媒配管に、冷媒を減圧する電動膨張弁（2）と、冷媒中の異物を捕捉する第１の冷媒フィルタ（4）及び第２の冷媒フィルタ（3）とが設けられた空気調和装置を前提としている。

そして、上記空気調和装置における電動膨張弁（2）のモータの軸方向が垂直方向に沿うように、上記電動膨張弁（2）が配置されている。

上記電動膨張弁（2）の弁本体の下部に設けられた第１の配管接続口（2e）に接続されて上記電動膨張弁（2）の弁本体から垂直方向へ延びる冷媒配管（9）には、該電動膨張弁（2）の近傍で垂直方向から水平方向へ曲がる曲管部が設けられ、該曲管部の近傍の水平方向に延びる配管に第１の冷媒フィルタ（4）が配置されている。

その上、上記電動膨張弁（2）の弁本体の側部に設けられた第２の配管接続口（2d）に直管状の冷媒配管（8）を介して第２の冷媒フィルタ（3）が接続されている。

加えて、上記第１の冷媒フィルタ（4）と上記第２の冷媒フィルタ（3）とが上下に並べて配置され、両冷媒フィルタ（3,4）を包んで振動を防止する防振材（13）を備えている。

ここで、上記冷媒フィルタ（4）は、上記冷媒回路（10a）内を循環する冷媒中の異物を捕捉するために用いられるものであり、特に、該電動膨張弁（2）のゴミつまりを解消するために、電動膨張弁（2）の入口側に配置されるものである。又、この冷媒フィルタ（4）は、その内部に設けられている捕捉部材の抵抗により、該捕捉部材を通過する冷媒を整流化して流動特性を安定することができる。

第１の発明では、上記第１の冷媒フィルタ（4）を上記電動膨張弁（2）の弁本体から垂直方向へ延びる冷媒配管（9）、即ち該電動膨張弁（2）の入口側の配管に設置することにより、直線部分を設けることなく、該冷媒配管（9）内を流れる冷媒の流動特性を安定させることができる。このことから、上記冷媒配管（9）において、直線部分に代えて曲管部を設けることができる。

また、モータの軸方向が垂直方向となるように設置される電動膨張弁（2）であっても、該電動膨張弁（2）の入口側に接続される冷媒配管（9）に上記第１の冷媒フィルタ（4）を設置することにより、上記冷媒配管（9）に殆ど直線部分を設けずに、該直線部分に代えて曲管部を設けることができる。

また、冷媒循環方向が切換可能に構成された冷媒回路（10a）の場合には、上記電動膨張弁（2）の前後に接続される第１及び第２の配管（9,8）に個別に上記冷媒フィルタ（4,3）を設けることにより、その第１及び第２の配管（9,8）のそれぞれに直線部分を設けなくてもよい。そして、この直線部分に代えて、第１の配管（9）には曲管部を、第２の配管（8）には従来必要とされていた直線部分より短い直管状の冷媒配管を設けて、第１及び第２の配管（9,8）とを平行に配置することができる。

また、上記第１の配管（9）の曲管部又は上記第２の配管（8）の長さを調整して、第１の冷媒フィルタ（4）と第２の冷媒フィルタ（3）とを上下に並べることができる。また、各冷媒フィルタ（3,4）の振動が抑えられる。

第２の発明は、第１の発明において、上記電動膨張弁（2）が上記ケーシングの天板（60）の下方に配置され、該電動膨張弁（2）のモータと該天板（60）との間に、該モータのコイルをモータから取り外すためのメンテナンス用スペースが設けられていることを特徴としている。

第２の発明では、上記電動膨張弁（2）の入口側に接続される冷媒配管（9）に、冷媒フィルタ（4）を設けることにより、該冷媒配管（9）に曲管部を設けることができる。このことから、例えば上記冷媒配管（9）が、上記電動膨張弁（2）から上記天板（60）に対向する底面（50）の方向へ延びる冷媒配管である場合には、上記曲管部を設けることにより、例えば、従来と同じ大きさのケーシングであっても、上記電動膨張弁（2）から上記天板（60）までの距離を長くすることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記冷媒配管（9）を上記曲管部の近傍においてケーシングに固定する配管固定部材（12）を備えていることを特徴としている。

第３の発明では、上記電動膨張弁（2）の入口側に接続される冷媒配管（9）に、冷媒フィルタ（4）を設けることにより、該冷媒配管（9）に曲管部を設けることができる。このことから、例えば上記冷媒配管（9）が、上記電動膨張弁（2）から上記天板（60）と対向する上記底面（50）の方向へ延びる冷媒配管である場合には、上記曲管部を設けることにより、上記電動膨張弁（2）から上記天板（60）までの距離を長くすることができるとともに、上記底面（50）と平行方向に上記冷媒配管（9）を延ばすことができる。これにより、上記底面（50）に配管固定部材（12）を設けて、上記冷媒配管（9）を上記配管固定部材（12）により容易に固定することができる。

本発明によれば、上記電動膨張弁（2）の弁本体から上記垂直方向へ延びる冷媒配管（9）に、上記冷媒フィルタ（4）を設けることにより、該冷媒配管（9）に曲管部を設けることができるので、配管サブアセンブリ（14）が垂直方向へ長くならないようにすることができる。これにより、上記電動膨張弁（2）と、上記冷媒フィルタ（4）とをコンパクトに配置することにより、上記配管サブアセンブリ（14）を小型化することができる。

また、モータの軸方向が垂直方向となるように設置される電動膨張弁（2）の場合には、該電動膨張弁（2）に対して垂直方向に接続される冷媒配管（9）に第１の冷媒フィルタ（4）を設けることにより、該冷媒配管（9）に曲管部を設けて、該冷媒配管（9）の垂直部分を短くすることができる。これにより、上記電動膨張弁（2）を含む配管サブアセンブリ（14）を、垂直方向に対してコンパクトな配管サブアセンブリ（14）とすることができる。

また、冷媒循環方向が切換可能に構成された冷媒回路（10a）の場合には、上記電動膨張弁（2）の前後に接続される第１及び第２の配管（9,8）に個別に上記冷媒フィルタ（4,3）を設けることにより、第１の配管（9）に曲管部を設けて、第１の配管（9）と第２の配管（8）とを平行に配置することができる。これにより、上記電動膨張弁（2）を含む配管サブアセンブリ（14）を、上記第２の配管（8）に対して垂直方向にコンパクトな配管サブアセンブリ（14）とすることができる。

また、第１の冷媒フィルタ（4）と第２の冷媒フィルタ（3）とを上下に近接して並べることができるので、１つの防振材（13）で２つの冷媒フィルタ（3,4）を包むことができる。これにより、第１の冷媒フィルタ（4）及び第２の冷媒フィルタ（3）を防振することができる。

また、上記第２の発明によれば、上記ケーシングに収納される配管サブアセンブリ（14）において、従来と同じ大きさのケーシングであっても、該ケーシングの天板（60）から上記電動膨張弁（2）までの距離を長くすることができるので、該電動膨張弁（2）のメンテナンスを容易に行うことができる。又、場合によっては。ケーシングの小型化も可能である。

また、上記第３の発明によれば、上記ケーシングに収納される配管サブアセンブリ（14）において、該ケーシングの天板（60）と平行方向に、上記電動膨張弁（2）に接続される冷媒配管（9）を延ばすことができる。つまり、上記天板（60）と対向する底面（50）に対して、上記冷媒配管（9）は平行に位置することになる。このことから、上記底面（50）に上記配管固定部材（12）を取り付け、該配管固定部材（12）によって上記冷媒配管（9）を固定することにより、該冷媒配管（9）を安定して保持することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

−空気調和装置の構成−
本実施形態の空気調和装置（10）は、図１の冷媒回路図に示すように、室外機（20）と室内機（1）とが第１連絡配管（30）及び第２連絡配管（40）で接続された冷媒回路（10a）を備えている。

上記室外機（20）は戸外に設置されるとともに、該室外機（20）の内部には室外回路（20a）が備えられている。上記室外回路（20a）の一端（20b）には、第１連絡配管（30）の一端が接続され、室外回路（20a）の他端（20c）には、第２連絡配管（40）の一端が接続されている。

一方、上記室内機（1）は室内空間に設置されるとともに、該室内機（1）の内部には室内回路（1a）が備えられている。上記室内回路（1a）の一端（1b）には、第１連絡配管（30）の他端が接続され、室内回路（1a）の他端（1c）には、第２連絡配管（40）の他端が接続されている。そして、この冷媒回路（10a）を冷媒が循環することにより、冷凍サイクルが行われ、上記室内空間の冷房及び暖房を行うことができる。

〈室外機〉
上記室外機（20）の室外回路（20a）は、図１の冷媒回路図に示すように、可変容量圧縮機（圧縮機）（21）、四路切換弁（22）、室外熱交換器（23）が冷媒配管に接続されて構成されている。

上記可変容量圧縮機（21）は、図示しないインバータが接続されており、上記インバータは、上記可変容量圧縮機（21）の圧縮機モータに電流を供給するとともに、その電流の周波数を変化させることが可能に構成されている。つまり、上記インバータを制御することにより、上記可変容量圧縮機（21）は、ある範囲内で自在に圧縮機モータの回転数を変更することができ、容量可変に構成されている。そして、上記可変容量圧縮機（21）の吸入側には吸入冷媒配管（21b）の一端が接続され、吐出側には吐出冷媒配管（21a）の一端が接続されている。

上記四路切換弁（22）は、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通し、第２ポート（P2）と第４ポート（P4）が連通する第１の状態（図の実線参照）と、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通し、第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第２の状態（図の破線参照）とに切換可能に構成されている。そして、第１ポート（P1）に上記吐出冷媒配管（21a）の他端が、第２ポート（P2）に上記室外回路（20a）の一端（20b）が、第３ポート（P3）に上記室外熱交換器（23）が、第４ポート（P4）に上記吸入冷媒配管（21b）の他端が、それぞれ接続されている。そして、上記四路切換弁（22）を第１の状態にすれば、図１における実線の矢印方向へ冷媒が循環し、第２の状態にすれば、図１における破線の矢印方向へ冷媒が循環する。

上記室外熱交換器（23）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されており、図示していないが、該室外熱交換器（23）は、伝熱管が複数パスに配列されており、該伝熱管と直交して多数のアルミフィンが設置されている。

〈室内機〉
上記室内機（1）の室内回路（1a）は、図１の冷媒回路図に示すように、第１及び第２冷媒フィルタ（4,3）と、電動膨張弁（2）と、分流器（5）と、室内熱交換器（6）とが冷媒配管に接続されて構成されている。そして、この室内回路（1a）が、天板（60）及び底板（50）（本実施形態では、ドレンパンの底板）を備えたケーシングの内部に収納されている。ここで、第２冷媒フィルタ（3）に接続された第１冷媒配管（11）から上記分流器（5）までを接続した部分が配管サブアセンブリ（14）であり、この配管サブアセンブリ（14）の外形図が図２である。尚、図３は、図２をＡ方向から見た矢視図であり、図４は、図３の上面図である。

まず、上記室内回路（1a）の端部（1c）と接続するためのユニオン継手を備えた第１冷媒配管（11）が第２冷媒フィルタ（3）に接続されている。

上記第２冷媒フィルタ（3）は、該第２冷媒フィルタ（3）の内部にメッシュ状の部材が挿入されており、冷媒がそのメッシュ状の部材を通過する際に、メッシュの間隔より大きい異物を、該メッシュ部材で捕捉することができる。又、冷媒がそのメッシュ状の部材を通過する際に、そのメッシュ部分が抵抗となり、流れてきた冷媒、特に二相冷媒を整流することもできる。

上記電動膨張弁（2）は、弁本体と駆動コイル（2f）とで構成されている。ここで、上記駆動コイル（2f）は、上方に移動させることにより、上記弁本体と分離できるように構成されている。又、上記電動膨張弁（2）の弁本体の内部を部分的に表した図５に示すように、上記弁本体には第１開口部（2e）と、第２開口部（2d）と、該第１開口部（2e）と該第２開口部（2d）とを接続する冷媒通路（2a）とが設けられている。ここで、上記第１開口部（2e）には、第１膨張弁配管（9）が接続され、上記第２開口部（2d）には、第２膨張弁配管（8）が接続されている。又、上記冷媒通路（2a）内には、弁座（2b）が設けられている。上記弁座（2b）の上方には、上記駆動部に接続された弁体（2c）が配置されている。該弁体（2c）は上記駆動部により上下方向に移動可能に構成され、上記弁体（2c）が下方に移動して上記弁座（2b）に近づくに従って、上記電動膨張弁（2）を通過する冷媒量が絞られるように構成されている。

上記第１冷媒フィルタ（4）は、上記第２冷媒フィルタ（3）と同様に構成されており、該第１冷媒フィルタ（4）の内部にメッシュ状の部材が挿入されており、冷媒がそのメッシュ状の部材を通過する際に、メッシュの間隔より大きい異物を、該メッシュ部材で捕捉することができる。又、冷媒がそのメッシュ状の部材を通過する際に、そのメッシュ部分が抵抗となり、流れてきた冷媒を整流することもできる。

上記分流器（5）は、円柱状の容器で形成され、該容器の底部には１つの開口部が設けられ、該容器の上部には３つの開口部が設けられている。そして、底部の開口部には上記第２冷媒配管（7）が接続され、上部の３つの開口部には、上記室内熱交換器（6）に設けられている３つパスの入口部へ連通する配管がそれぞれ接続されている。

上記室内熱交換器（6）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成されており、図示していないが、該室内熱交換器（6）は、伝熱管が複数パスに配列されており、該伝熱管と直交して多数のアルミフィンが設置されている。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、図２に示すように、上記第１膨張弁配管（9）に第１冷媒フィルタ（4）を設けることにより、上記第１膨張弁配管（9）に曲管部を設けることができる。これにより、上記室内機（1）に配置される配管サブアセンブリ（14）を、ケーシングの天板（60）に対して垂直方向にコンパクトにすることができる。

又、上記室内機（1）に配置される室内回路（1a）を、ケーシングの天板（60）に対して垂直方向にコンパクトにすることができるので、上記電動膨張弁（2）と天板（60）との距離を長くすることができる。これにより、上記電動膨張弁（2）の上方に駆動コイル（2f）を引き抜くためのスペースを確保することができる。

又、上記第１膨張弁配管（9）の曲管部や、上記第２膨張弁配管（8）の長さを調節することにより、上記第１冷媒フィルタ（4）と第２冷媒フィルタ（3）とを近接して上下の配置することができるので、１つの防振材（13）で上記第１冷媒フィルタ（4）及び第２冷媒フィルタ（3）を包み、防振することもできる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記空気調和装置（10）における上記電動膨張弁（2）は、本体と駆動コイル（2f）とが分離可能に構成された電動膨張弁（2）でなくてもよく、本体と駆動コイル（2f）とが一体型の電動膨張弁であってもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、空気調和装置の室内機に収納される電動膨張弁の周囲の配管サブアセンブリの小型化について有用である。

本発明の実施形態における空気調和装置の冷媒回路図である。本発明の実施形態における空気調和装置の室内機に収納された配管サブアセンブリの外形図である。図２における配管サブアセンブリをＡ方向からみた矢視図である。図３における矢視図の上面図である。本発明の実施形態における空気調和装置の電動膨張弁の弁本体付近の断面図である。

符号の説明

1 室内機
1a 室内回路
2 電動膨張弁
3 第１冷媒フィルタ
4 第２冷媒フィルタ
5 分流器
6 室内熱交換器
8 第１膨張弁配管
9 第２膨張弁配管
10 空気調和装置
12 配管固定部材
13 防振材
14 配管サブアセンブリ
20 室外機

Claims

冷媒が循環して冷凍サイクルを行うと共に、冷媒の循環方向を切り換え可能な切換機構（22）が設けられた冷媒回路（10a）と、該冷媒回路（10a）を構成する冷媒配管の少なくとも一部分を収納するケーシングとを備え、
上記ケーシング内の冷媒配管に、冷媒を減圧する電動膨張弁（2）と、冷媒中の異物を捕捉する第１の冷媒フィルタ（4）及び第２の冷媒フィルタ（3）とが設けられた空気調和装置であって、
上記電動膨張弁（2）のモータの軸方向が垂直方向に沿うように配置され、
上記電動膨張弁（2）の弁本体の下部に設けられた第１の配管接続口（2e）に接続されて上記電動膨張弁（2）の弁本体から垂直方向へ延びる冷媒配管（9）には、該電動膨張弁（2）の近傍で垂直方向から水平方向へ曲がる曲管部が設けられ、該曲管部の近傍の水平方向に延びる配管に第１の冷媒フィルタ（4）が配置され、
上記電動膨張弁（2）の弁本体の側部に設けられた第２の配管接続口（2d）に直管状の冷媒配管（8）を介して第２の冷媒フィルタ（3）が接続され、
上記第１の冷媒フィルタ（4）と上記第２の冷媒フィルタ（3）とが上下に並べて配置され、
両冷媒フィルタ（3,4）を包んで振動を防止する防振材（13）を備えていることを特徴とする空気調和装置。
請求項１において、
上記電動膨張弁（2）が上記ケーシングの天板（60）の下方に配置され、
該電動膨張弁（2）のモータと該天板（60）との間に、該モータのコイルをモータから取り外すためのメンテナンス用スペースが設けられていることを特徴とする空気調和装置。
請求項１又は２において、
上記冷媒配管（9）を上記曲管部の近傍においてケーシングに固定する配管固定部材（12）を備えていることを特徴とする空気調和装置。