JP6832744B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和機に係り、特に既設冷媒配管を再利用する場合に好適な空気調和機に関する。
空気調和機の寿命などにより、或いは環境問題への対応などにより、従来の空気調和機(以下、旧機という)から、例えばHFC系の冷媒を使用する新しい空気調和機(以下、新機という)へ交換する際、旧機の室外機と室内機を接続していた既設の冷媒配管を再利用することが行われている。
ここで、既設配管内には、旧機に搭載された圧縮機の摺動部の磨耗によって生じた多量の磨耗粉起因の固形異物(鉄粉など)が残留している。このような固形異物に対して何も対策を施さず既設冷媒配管を再利用すると、既設冷媒配管に残留している固形異物が新機に搭載されている圧縮機に侵入して圧縮機の摺動部の磨耗を促進し、空気調和機の信頼性を著しく損なう恐れがある。
そこで、特開2012−17974公報(特許文献1)のものには、空気調和機の信頼性を損なうことなく、既設冷媒配管を有効に再利用するため、次の構成を提案している。
即ち、空気調和機を、圧縮機、四方弁及び室外熱交換器を備えた室外機と、室内膨張弁及び室内熱交換器を備えた室内機と、これらを接続する液冷媒配管及びガス冷媒配管で構成し、室外機と液冷媒配管及びガス冷媒配管とのそれぞれの接続口に、冷媒と共に冷凍サイクルを循環する固形異物を捕捉するストレーナを設ける。また、前記圧縮機の軸受の最小隙間は、通常1〜20μmであることから、前記ストレーナを前記最小隙間以上の大きさの固形異物を捕捉できる構成にすることが記載されている。
特開2012−17974公報
しかし、上記特許文献1に記載のものでは、旧機の室外機と室内機を接続していた既設の冷媒配管を再利用して新しい空気調和機(新機)に交換する際に、室外機と液冷媒配管及びガス冷媒配管とのそれぞれの接続口に、ストレーナを新たに設置する必要があり、それぞれの接続口にストレーナを設置するための手間が発生するという課題がある。
即ち、空気調和機は冷房運転と暖房運転で冷媒循環の向きが逆転するため、液冷媒配管又はガス冷媒配管の何れかにのみストレーナを設置しただけでは、一旦ストレーナに捕捉された固形異物は、冷媒が逆流するとフィルタから離脱して圧縮機内に侵入する恐れがある。このため、特許文献1のものでは、室外機と液冷媒配管及びガス冷媒配管とのそれぞれの接続口にストレーナを設置している。
また、上記特許文献1に記載のように、ストレーナを設置した場合、ストレーナに捕捉される異物が多くなると冷媒流が阻害されて流通抵抗が増大するため、空気調和機の性能を大幅に低下させてしまうという課題もある。
本発明の目的は、ストレーナを設置するための手間を軽減し、且つ異物の捕捉量が増加しても冷媒流の阻害を抑制することのできる空気調和機を得ることにある。
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機、四方弁及び室外熱交換器を備える室外機と、室内熱交換器を備える室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する液冷媒配管及びガス冷媒配管を備える空気調和機において、前記室外機は、前記圧縮機と前記四方弁とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管または圧縮機吐出側の冷媒配管の少なくとも何れか一方に設置されたストレーナを備え、前記ストレーナは、筐体と、この筐体内に設けられ筐体内を上流側と下流側に仕切る隔壁と、この隔壁に形成された第1開口及び第2開口とを有し、前記第1開口は前記冷媒配管から前記筐体内に流入する主流が流れる位置に設けられると共に、前記第2開口は前記主流から離れた位置に形成され、前記第1開口の部分には前記主流に混入する固形異物を捕捉するためのフィルタが設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、ストレーナを設置するための手間を軽減し、且つ異物の捕捉量が増加しても冷媒流の阻害を抑制することのできる空気調和機を得ることができる効果がある。
本発明の空気調和機の実施例1を示す冷凍サイクル構成図である。 図1に示すストレーナの構成を示す縦断面図である。 本発明の空気調和機の実施例2におけるストレーナの構成を示す縦断面図である。 本発明の空気調和機の実施例3におけるストレーナの構成を示す縦断面図である。
以下、本発明の空気調和機の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
本発明の空気調和機の実施例1を、図1及び図2を用いて説明する。図1は本実施例1を示す冷凍サイクル構成図、図2は図1に示すストレーナの構成を示す縦断面図である。
まず、本実施例1の空気調和機の全体構成を図1により説明する。図1に示すように、空気調和機1は、室外機2及び室内機3と、これらを接続する液冷媒配管4及びガス冷媒配管5等により構成されている。
前記室外機2は、圧縮機7、四方弁8、室外熱交換器9及び室外膨張弁10が順次冷媒配管6を介して接続されている。また、前記室外機2における前記液冷媒配管4と接続される側には液阻止弁12aが設けられ、前記ガス冷媒配管5と接続される側にはガス阻止弁12bが設けられている。
前記圧縮機7の吸込口側と吐出口側は、それぞれ前記四方弁8を介して、前記室外熱交換器9側または前記ガス阻止弁12b側に切替え接続可能に構成されている。
また、前記室外熱交換器9における前記四方弁8と接続される側とは反対側は、前記室外膨張弁10を介して前記液阻止弁12aに接続されている。
更に、本実施例では、前記圧縮機7と前記四方弁8とを接続している圧縮機の吸入側の冷媒配管6にはストレーナ11が設けられている。
前記室内機3は、室内熱交換器13及び室内膨張弁14などで構成されている。前記室内熱交換器13は前記ガス冷媒配管5に接続され、前記室内膨張弁14は前記液冷媒配管4に接続されている。
なお、図1において、実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを、破線の矢印は暖房運転時の冷媒の流れを示している。
上述した特許文献1のものでは、既設冷媒配管を再利用する場合、既設冷媒配管に残留しいている固形異物(鉄粉など)を捕捉するために、室外機と液冷媒配管及びガス冷媒配管とのそれぞれの接続口にストレーナを設けることが記載されている。しかし、この特許文献1のものでは、それぞれの接続口にストレーナを設置する必要がある上に、前記ストレーナに捕捉された異物が多くなると、冷媒流が阻害されて空気調和機の性能を大幅に低下させてしまう課題がある。
そこで、本実施例では、上記課題を解決するために、前記圧縮機7の吸入側の冷媒配管6、即ち前記圧縮機7の吸入側と前記四方弁8との間にストレーナ11を設けるようにし、且つ前記ストレーナ11を図2に示す構成にしたものである。以下、図2に示すストレーナ11の構成を詳細に説明する。
図2に示すように、本実施例1におけるストレーナ11は、円筒状で内部が冷媒配管6よりも拡大している拡大部を有する筐体11aと、前記筐体11aの拡大部内の上流側に設けられ、前記筐体11a内を上流側と下流側に仕切るリング状の隔壁(平板)11bを備えている。前記隔壁11bの中心部には径の大きい第1開口15が形成され、また前記第1開口15の周囲には前記第1開口よりも径の小さい少なくとも1つ以上の第2開口16が形成されている。
前記隔壁11bの前記第1開口15には異物を捕捉する機能を持つフィルタ(異物捕捉手段)11cが設けられている。このフィルタ11cは、前記第1開口15の部分から下流側に延びて閉じる円筒状且つ凹形状に構成され、この凹形状のフィルタ11c内には、前記ストレーナ11の入口11d(前記筐体11aの入口側)から挿入されて前記隔壁11bの第1開口15を貫通し、下流側に延びて前記フィルタ11c内で開口する冷媒配管6の先端部6aが配置された構成としている。即ち、前記第1開口15を貫通するように前記冷媒配管6が挿入されて前記筐体11a内に開口し、この冷媒配管6の開口側と外周側を被うように前記フィルタ11cが設けられ、前記冷媒配管6の先端部6aは前記フィルタ11cの上流側に開口された構成となっている。
前記フィルタ11cは、少なくとも前記圧縮機7における軸受隙間よりも大きい異物を除去できる網目のものを使用する。即ち、圧縮機7の軸受の最小隙間は、一般に1〜20μmであるので、その最小隙間以上の固形異物を前記フィルタ11cで捕捉できるように、前記フィルタ11cの網目を選定する。
なお、11eは前記ストレーナ11の出口(前記筐体11aの出口側)であり、この出口11eには前記圧縮機7の吸入側の冷媒配管6が接続されている。
前記圧縮機7の吸入側の冷媒配管6に上述した図2に示す構成の前記ストレーナ11を配設することにより、このストレーナ11は以下のように作用する。
前記冷媒配管6から前記ストレーナ11に流入した冷媒は、図2に示すように、前記冷媒配管6の先端部6aから流出して、その主流が実線矢印で示すように前記フィルタ11cを通過した後、前記ストレーナ11の出口11eから冷媒配管6を介して前記圧縮機7に入る。このように、冷媒の主流が流れる位置に前記第1開口15が設けられ、この第1開口15に取付けた前記フィルタ11cを冷媒の主流が通過するため、冷媒中に含まれる異物を前記フィルタ11cにより捕捉することができる。なお、前記第2開口16は前記第1開口15の周囲、即ち、前記主流から離れた位置に形成されているので、フィルタ11cが目詰まりするまでは、冷媒は第2開口を通ってほとんど流れない。
しかし、空気調和機1を長時間運転すると、前記フィルタ11cへの異物の堆積量が次第に増加し、やがてフィルタ11cが目詰まりを起こし、冷媒流が阻害されて、空気調和機1の性能を大幅に低下させてしまう恐れがある。
これに対し、本実施例1におけるストレーナ11は、前記第2開口16が形成されているので、以下のように作用する。即ち、前記フィルタ11cへの異物堆積量が増加してフィルタ11cの流通抵抗が増大すると、これにつれて、前記冷媒配管6の先端部6aから流出した冷媒は、冷媒配管6の先端部6a外周面と前記フィルタ11cとの間を通り、前記第2開口16の上流側に流れる。従って、前記第2開口16を通過する量が次第に増加していく。前記第2開口16を通過した冷媒はストレーナ11の出口11eから冷媒配管6に流れて前記圧縮機7に入る。
このように、本実施例においては、フィルタ11cの目詰まりが増加しても、冷媒を、前記第2開口16を通して圧縮機7側に流すことができ、ストレーナ11を通過する流通抵抗が増加するのを抑制できるので、空気調和機1の性能低下を抑制することができる。
なお、前記第2開口16にはフィルタを設けていないが、前記フィルタ11cの目詰まりが増加するまでは前記第2開口16を流れる冷媒量は僅かであり、前記フィルタ11cの目詰まりが増加するほど冷媒中に含まれる異物の量も減少していくので、前記第2開口16を流れる異物の量は少ない。また、異物を含む冷媒が前記第2開口16を通過しても、異物を含む冷媒が冷凍サイクルを循環している間に、冷媒中に残留する異物を前記フィルタ11cで捕捉することができる。
このように、本実施例においては、室外機2内の圧縮機の吸入側と四方弁8との間の冷媒配管6に前記ストレーナ11を設けているので、新しい空気調和機に交換する際に、旧機の室外機と室内機を接続していた既設の冷媒配管を有効に再利用することができる。また、前記ストレーナ11内に設けられているフィルタ11cの目詰まりが増加しても、ストレーナ11内の冷媒流が阻害されるのを防止できるから、フィルタ11cの目詰まりによる空気調和機1の性能低下を抑制できる効果が得られる。
更に、前記冷媒配管6の先端部開口が前記平板11bよりも下流側(ストレーナ11の出口側)に配置されているため、前記圧縮機7に悪影響を及ぼすような大きな異物ほど前記フィルタ11cに捕捉され、大きな異物ほど冷媒配管の先端部6a外周面とフィルタ11cとの間を通って入口11d側(第2開口16の上流側)には流れ難い構造となっているから、異物を効果的に捕捉できる。
また、本実施例では、図1に示すように、圧縮機の吸入側と四方弁8との間の冷媒配管6に前記ストレーナ11を設けているので、空気調和機1の冷房運転及び暖房運転に関わらず、冷媒の流通方向は、常に圧縮機の吸入側に向かう一方向となるから、ストレーナ11を一つのみ設ければ良い。従って、特許文献1に記載された従来例のように、複数のストレーナを設ける必要がないから安価に製作でき、ストレーナを設置するための手間も軽減できる。
なお、本実施例の構成とすることにより、予め室外機2の内部に上記構成のストレーナ11設けておくことが可能となり、室外機2にストレーナ11を予め備える構成とすることにより、旧機の室外機2と室内機3を接続していた既設の冷媒配管4,5を再利用して新しい空気調和機(新機)に交換する際に、ストレーナを新たに設置する必要がなくなるから、作業負担を低減することも可能となる。
前記ストレーナ11は、前記室外機2内に、ストレーナ11の入口11dが上側で、出口11eが下側となるように設置する構成にすると良い。このような構成とすることにより、フィルタ11cの入口側が上を向くように配置されるので、空気調和機1の運転停止時に、捕捉した異物が前記ストレーナ11の前記フィルタ11cからこぼれ落ちてしまうのを防止することが可能となる。
また、上述した実施例1では、前記ストレーナ11を、前記圧縮機7と前記四方弁8とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管6に設置するようにしたが、前記ストレーナ11を圧縮機吐出側の冷媒配管6に設置するようにしても同様の効果を奏することができる。
本発明の空気調和機の実施例2を、図3を用いて説明する。図3は本発明の空気調和機の実施例2におけるストレーナの構成を示す縦断面図である。図3において、図1、図2と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、本実施例2の説明においては、上記実施例1と異なる部分を中心に説明する。
上述した実施例1のストレーナ11の場合、第2開口16の下流側にはフィルタが設けられていないため、冷媒中に含まれる異物の量が多い場合、異物の一部が第2開口16を通過して、そのままストレーナ11から流出してしまう恐れがある。ストレーナ11の筐体11aの拡大部を更に広げ、前記フィルタ11cの外径を大きくすれば、ストレーナ11から流出する異物の量を低減することは可能であるが、筐体を大きくすることは好ましくない。
そこで、本実施例2では、図3に示すように、筐体11a内の第2開口16の下流側に、前記第2開口16を通過する流れに混入する固形異物を捕捉するための第2のフィルタ11fを設ける構成としたものである。本実施例2では、前記第2フィルタ11fは前記第2開口16に対向する位置に設けられている。

即ち、前記第2のフィルタ11fは、前記筐体11a内の出口側に設けられると共に、その中央が開口部17で、この開口部17の外周側にフィルタ部18を有するリング状に構成され、前記フィルタ部18は、前記第2開口16に対向する位置に配置されると共に、下流側が閉じた環状の凹溝形状に構成されている。他の構成は上述した実施例1と同様である。
本実施例2は上述した構成としているので、フィルタ(第1のフィルタ)11cへの異物堆積量が増加してフィルタ11cの流通抵抗が増大すると、これにつれて、冷媒配管6の先端部6aから流出した冷媒は、冷媒配管6の先端部6a外周面と前記フィルタ11cとの間を通り、第2開口16の上流側に流れ、前記第2開口16を通過する量が次第に増加していく。本実施例2では、前記第2開口16に対向する位置に第2のフィルタ11fが設けられているので、異物を含む冷媒が前記第2開口16を通過すると、その多くは前記第2のフィルタ11fを通過するので、冷媒中に残留する異物をこの第2のフィルタ11fで捕捉することができる。
前記第2のフィルタ11f或いは前記開口部17を通過した冷媒はストレーナ11の出口11eから冷媒配管6に流れて前記圧縮機7に入る。
このように、本実施例2においては、上記実施例1と同様に、フィルタ11cの目詰まりが増加しても、冷媒を、前記第2開口16を通し、且つ前記第2のフィルタ11fで冷媒中の異物を捕捉して圧縮機7側に流すことができるので、ストレーナ11を通過する流通抵抗が増加するのを抑えて、空気調和機1の性能が低下するのを抑制できる。
更に、本実施例2によれば、第2のフィルタ11fを備えているので、冷媒中の異物捕捉効果を更に向上することができる。また、前記第2のフィルタ11fは、その中央が開口部17に構成されているので、この第2のフィルタ11fが目詰まりしても冷媒の流れが確保され、流通抵抗の増加を抑制できる。このように、本実施例2によれば、前記ストレーナ11の筐体11aを大きくすることなく、冷媒中の異物の捕捉能力を更に向上することができる。
本発明の空気調和機の実施例3を、図4を用いて説明する。図4は本発明の空気調和機の実施例3におけるストレーナの構成を示す縦断面図である。図4において、図1、図2と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、本実施例2の説明においても、上記実施例1と異なる部分を中心に説明する。
上述した実施例1及び実施例2では、ストレーナ11の筐体11aを直線の円筒状に構成し、第1開口15を隔壁11bの中央側に形成すると共に、第2開口16を前記第1開口15の周囲に形成する構成とした例を説明したが、本発明はこのような形状に限定されるものではなく、図4に示すような構成にすることもできる。
図4に、本実施例3におけるストレーナ20の形状を示す。本実施例3におけるストレーナ20は、筐体20aが円筒状で中心部が拡大した拡大部を有する点では、上述した実施例1、2と同様であるが、本実施例3においては、前記ストレーナ20の筐体20aは、前記拡大部に円弧状部(曲げ部)20aaを有する構成としており、冷媒配管6から流入する冷媒の主流は前記円弧状部20aaの外周側(曲げ部の外側)を流れるように構成されている。
また、前記円弧状部20aaの出口側にリング状の隔壁(平板)20bを設け、この隔壁20bの外周側の主流が流れる部分には径の大きな第1開口21が形成され、更に、前記隔壁20bの内周側(曲げ部の内側)には前記第1開口21よりも径の小さい第2開口22が形成されている。前記第1開口21の部分には前記主流に混入する固形異物を捕捉するためのフィルタ20cが設けられ、このフィルタ20cは下流側が閉じた凹形状に構成されている。
他の構成は上述した実施例1と同様である。なお、前記第1開口21及び前記第2開口22は1つに限らず、複数設けるようにしても良い。
本実施例3は以上の構成としているので、ストレーナ20に流入した冷媒は前記円弧状部20aaを流れるときに偏流し、冷媒の主流は外周側を流れる。そのため、冷媒の主流は前記第1開口21に流入して前記フィルタ20cを通過するので、冷媒中の異物をフィルタ20cにより捕捉することができる。
前記フィルタ20cへの異物堆積量が増加してフィルタ20cが目詰まりし、流通抵抗が増大していくと、これに伴い前記第2開口22を通過して流れる冷媒量が増加するため、ストレーナ20を設けても冷媒流を阻害せず、空気調和機の性能が低下するのを抑制することができる。
従って、ストレーナを本実施例3のように構成しても、上記実施例1と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では、ストレーナを、圧縮機と四方弁とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管に設置する例を説明したが、前記ストレーナは、前記圧縮機と前記四方弁とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管または圧縮機吐出側の冷媒配管の少なくとも何れか一方に設置するようにすれば良い。
また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
1:空気調和機、2:室外機、3:室内機、4:液冷媒配管、5:ガス冷媒配管、
6:冷媒配管、7:圧縮機、8:四方弁、9:室外熱交換器、10:室外膨張弁、
11:ストレーナ、11a:筐体、11b:隔壁(平板)、11c:フィルタ、
11d:入口、11e:出口、11f:第2のフィルタ、
12a:液阻止弁、12b:ガス阻止弁、
13:室内熱交換器、14:室内膨張弁、
15:第1開口、16:第2開口、17:開口部、18:フィルタ部、
20:ストレーナ、20a:筐体、20aa:円弧状部、
20b:隔壁(平板)、20c:フィルタ、20d:入口、20e:出口、
21:第1開口、22:第2開口。

Claims (5)

  1. 圧縮機、四方弁及び室外熱交換器を備える室外機と、室内熱交換器を備える室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する液冷媒配管及びガス冷媒配管を備える空気調和機において、
    前記室外機は、前記圧縮機と前記四方弁とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管または圧縮機吐出側の冷媒配管の少なくとも何れか一方に設置されたストレーナを備え、
    前記ストレーナは、筐体と、この筐体内に設けられ筐体内を上流側と下流側に仕切る隔壁と、この隔壁に形成された第1開口及び第2開口とを有し、
    前記第1開口は前記冷媒配管から前記筐体内に流入する主流が流れる位置に設けられると共に、前記第2開口は前記主流から離れた位置に形成され、
    前記第1開口の部分には前記主流に混入する固形異物を捕捉するためのフィルタが設けられ
    前記第1開口は前記隔壁の中央側に形成され、前記第2開口は前記第1開口の周囲に形成されると共に前記第1開口よりも小さい開口であり、
    前記第1開口を貫通するように前記冷媒配管が挿入されて前記筐体内に開口し、この冷媒配管の開口側と外周側を被うように前記フィルタが設けられ、前記冷媒配管の前記開口から流出した主流は前記フィルタを通過して流れると共に、主流に混入されている固形異物は前記フィルタに捕捉され、フィルタに捕捉される固形異物の量が増加するにつれ、主流の一部が前記第2開口を通過して下流側に流れるように構成され、
    前記筐体内の前記第2開口の下流側に、前記第2開口を通過する流れに混入する固形異物を捕捉するための第2のフィルタを設け、
    前記第2のフィルタは、前記第2開口に対向する位置に設けられ、
    前記第2のフィルタは、前記筐体内の出口側に設けられると共に、その中央が開口部で、この開口部の外周側にフィルタ部を有するリング状に構成され、前記フィルタ部は、前記第2開口に対向する位置に配置されると共に、下流側が閉じた環状の凹溝形状に構成されていることを特徴とする空気調和機。
  2. 請求項に記載の空気調和機において、
    前記筐体は円筒状であり、前記フィルタは下流側が閉じた円筒状に構成されていることを特徴とする空気調和機。
  3. 圧縮機、四方弁及び室外熱交換器を備える室外機と、室内熱交換器を備える室内機と、前記室外機と前記室内機を接続する液冷媒配管及びガス冷媒配管を備える空気調和機において、
    前記室外機は、前記圧縮機と前記四方弁とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管または圧縮機吐出側の冷媒配管の少なくとも何れか一方に設置されたストレーナを備え、
    前記ストレーナは、筐体と、この筐体内に設けられ筐体内を上流側と下流側に仕切る隔壁と、この隔壁に形成された第1開口及び第2開口とを有し、
    前記第1開口は前記冷媒配管から前記筐体内に流入する主流が流れる位置に設けられると共に、前記第2開口は前記主流から離れた位置に形成され、
    前記第1開口の部分には前記主流に混入する固形異物を捕捉するためのフィルタが設けられ、
    前記ストレーナの筐体は円弧状部を有し、冷媒配管から流入する冷媒の主流は前記円弧状部の外周側を流れるように構成すると共に、前記円弧状部の出口側に前記隔壁を設け、
    前記第1開口は主流が流れる前記隔壁の外周側に形成され、前記第2開口は前記第1開口よりも小さい開口で且つ前記隔壁の内周側に形成され、
    前記第1開口の部分に設けられた前記フィルタは下流側が閉じた凹形状に構成されていることを特徴とする空気調和機。
  4. 請求項1または3に記載の空気調和機において、前記ストレーナは、入口が上側で、出口が下側となるように設置され、前記フィルタの入口側が上を向くように配置されていることを特徴とする空気調和機。
  5. 請求項1または3に記載の空気調和機において、前記ストレーナは、前記圧縮機と前記四方弁とを接続している圧縮機吸入側の冷媒配管に設置されていることを特徴とする空気調和機。
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