JPH0979702A

JPH0979702A - 空気調和機

Info

Publication number: JPH0979702A
Application number: JP7239729A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Tsuno; 勝之津野; Masanori Akutsu; 正徳阿久津; Tomohito Koizumi; 友人小泉; Mikiyasu Shinshi; 幹泰進士; Takahiro Suzuki; 孝浩鈴木; Shigeya Ishigaki; 茂弥石垣; Norio Abukawa; 則男虻川
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】キャピラリチューブにおける腐食による摩耗
やスラッジの付着による詰まりを低減できる空気調和機
を提供する。【解決手段】本発明の空気調和機において、キャピラ
リチューブ５の内面を耐摩耗性材料による被膜５Ｍを形
成しているから、冷媒として混合冷媒、特にＨＦＣ系冷
媒を用いた場合でも、キャピラリチューブ５の腐食によ
る摩耗が低減できる。更に、耐摩耗性材料の被膜５Ｍの
ために、スラッジが付着しにくくなり詰まりが低減され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒回路に冷媒に
対する固定抵抗としてのキャピラリチューブを配置した
冷媒回路を有する空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気調和機の冷媒回路は、圧縮
機、四方切換弁、利用側熱交換器、減圧器、熱源側熱交
換器を冷媒管を接続して構成されており、減圧器として
固定抵抗を付与するキャピラリチューブを用いた構成が
公知である。

【０００３】一方、冷媒回路に充填される冷媒として、
従来、塩素基を有するＲ１２やＲ５０を用いたが、地上
上空のオゾン層破壊の潜在性があるため、環境保全の目
的から塩素基の含有量の少ないＲ２２（クロロジフルオ
ロメタン）のほか、塩素基を含まないＲ３２（ジフルオ
ロメタン）、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン）、Ｒ１
３４ａ（テトラフルオロエタン）あるいはこれらの混合
物等（以下「ＨＦＣ系冷媒」という）が代替冷媒として
使用されている。

【０００４】冷媒として、このようなＨＦＣ系冷媒を用
いた場合には、その潤滑油としてＨＦＣ系冷媒と相溶性
のあるエステル系潤滑油、エーテル系潤滑油、これらの
混合油などが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エステル系潤
滑油やエーテル系潤滑油は水との反応性が高く、冷媒回
路中に水があると、加水分解して、酸、アルコール等を
生成し、さらに摩耗した金属イオンと反応して金属石鹸
を生じるという問題点がある。そして、このような反応
により生じた金属石鹸は、スラッジとして冷媒中に混入
し、冷媒回路に付着して流路を狭めたり、詰まらせるほ
か、冷媒回路中における各冷媒機器に悪影響を与えると
いう不都合がある。また、冷媒管等においては、内面腐
食による摩耗が生じやすくなる。

【０００６】特に、管径の細いキャピラリチューブで
は、スラッジが付着したり、腐食によよる摩耗を生じや
すいという問題点がある。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、キャピラリチューブにおける腐食によ
る摩耗やスラッジの付着による詰まりを低減できる空気
調和機を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、特性の異なる冷媒が少なくとも２種以上混合された
混合冷媒を、圧縮機、凝縮器、キャピラリチューブ、蒸
発器を有する冷媒回路中を循環するように構成した空気
調和機において、前記キャピラリチューブの内面を耐摩
耗性材料による被膜を形成したものである。

【０００９】この請求項１に記載の発明によれば、冷媒
としてＨＦＣ系冷媒を用いた場合でも、キャピラリチュ
ーブの内面には、耐摩耗性材料がコーティングされてい
るので、キャピラリチューブの腐食による摩耗が低減さ
れる。更に、耐摩耗性材料の被膜のために、スラッジが
付着しにくくなり詰まりが低減される。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記耐摩耗性材をセラミック材料とし
たものである。

【００１１】この請求項２に記載の発明によれば、セラ
ミック材料は一般に耐摩耗性に優れるとともに金属等の
スラッジが付着しにくいので、キャピラリチューブにお
ける腐食による摩耗やスラッジの付着による詰まりの低
減を実現できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を添付図面
に基づいて説明する。

【００１３】図１は、一般的な家庭用の空気調和機を示
す斜視図である。この種の空気調和機は、室内に配置さ
れる利用側ユニットＡと、室外に配置される熱源側ユニ
ットＢとからなり、両者は冷媒管３００によりつながれ
ている。

【００１４】図２は、図１に示す空気調和機の冷凍サイ
クルを示す冷媒回路図である。

【００１５】１はモータ部と、このモータ部により駆動
される圧縮部とからなる圧縮機である。２は圧縮機１か
ら吐出される冷媒の脈動による振動・騒音を抑えるため
のマフラーである。３は冷房／暖房運転時の冷媒の流れ
を切り替えるための四方切換弁である。４は熱源側熱交
換器、５はキャピラリーチューブ、６はスクリーンフィ
ルター、７は利用側熱交換器、８はマフラー、９はアキ
ュームレータ、１０は電磁開閉弁である。

【００１６】圧縮機１から吐出される冷媒は、四方切換
弁３の切り替わり位置と電磁開閉弁１０の開閉とに応じ
て、実線の矢印（冷房運転）、点線の矢印（暖房運
転）、実線中点の矢印（除霜運転）のように、３つのモ
ードに従って、流れる方向が決まる。

【００１７】冷房運転時には、熱源側熱交換器４が凝縮
器として、利用側熱交換器７が蒸発器として機能する。
暖房運転時には、利用側熱交換器７が凝縮器として、熱
源側熱交換器４が蒸発器として機能する。除霜運転時
（暖房運転中）には、圧縮機１から吐出される高温の冷
媒の一部が、熱源側熱交換器４の温度を上昇させるため
に、熱源側熱交換器４に直接供給される。これにより、
熱源側熱交換器４の温度が上昇し除霜が行われる。尚、
この除霜運転が充分に機能しない時（外気温が特に低い
時など）又は更に着霜が進んだ場合には逆サイクル除霜
（実線矢印の流れ）で着霜の進行を抑制する。

【００１８】図３は、空気調和機の制御回路図である。
図３の中央の一点鎖線を境にして、左側は、利用側ユニ
ットＡの制御回路を示し、右側は、熱源側ユニットＢの
制御回路を示している。両方の制御回路は、動力線１０
０と制御線２００とを介してつながれている。

【００１９】利用側ユニットＡには、整流回路１１と、
モータ用の電源供給回路１２と、制御用の電源供給回路
１３と、モータ駆動回路１５と、スイッチ基板１７と、
受信回路１８ａと、表示基板１８と、フラップモータ１
９とが設けられる。

【００２０】整流回路１１はプラグ１０ａによって供給
される１００Ｖの交流電圧を整流する。モータ用の電源
供給回路１２はＤＣファンモータ１６に供給される直流
電圧を１０〜３６Ｖの電圧に調整する。このＤＣファン
モータ１６はマイクロコンピュータ１４から送られてく
る信号に応じて被調和室内に調和された空気を吹き出す
ためのものである。

【００２１】制御用の電源供給回路１３は、マイクロコ
ンピュータ１４に供給される５Ｖの直流電圧を発生す
る。モータ駆動回路１５は、ＤＣファンモータ１６の回
転位置情報に基づくマイクロコンピュータ１４からの信
号に応答して、ＤＣファンモータ１６のステータ巻線へ
の通電タイミングを制御する。スイッチ基板１７は利用
側ユニットＡの操作パネルに固定され、このスイッチ基
板１７にはオン／オフスイッチ、試運転スイッチ、など
が設けられている。受信回路１８ａは、ワイヤレスリモ
ートコントローラ６０からの遠隔操作信号（例えば、オ
ン／オフ信号、冷房／暖房切り替え信号、或いは室温設
定信号など）を受信する。表示基板１８は、空気調和機
の運転状態を表示する。フラップモータ１９は、冷／暖
空気の吹き出し方向を変更するフラップを動かすように
機能する。

【００２２】さらに、この制御回路には、室温を測定す
るための室温センサ２０と、利用側熱交換器の温度を測
定するための熱交換器温度センサ２１と、部屋の湿度を
測定するための湿度センサ２２とが設けられる。これら
センサによって検出された測定値はＡ／Ｄ変換されてマ
イクロコンピュータ１４に取り込まれる。マイクロコン
ピュータ１４からの制御信号は、シリアル回路２３と端
子板Ｔ3 とを通じて、熱源側ユニットＢに送られる。ま
た、トライアック２６とヒータリレー２７とは、ドライ
バー２４を通じてマイクロコンピュータ１４により制御
され、これによってドライ運転時に使われる再加熱ヒー
タ２５に供給する電力を段階的に制御する。

【００２３】符号３０は、空気調和機の型と特性を示す
特定データを保存した外部ＲＯＭである。これらの特定
データは、電源スイッチが入力され且つ操作が停止され
た後に、すぐに外部ＲＯＭから取り出される。電源スイ
ッチが入力されたとき、外部ＲＯＭ３０からの特定デー
タの取り出しが完了するまで、ワイヤレスリモートコン
トローラ６０からの命令の入力、あるいはＯＮ／ＯＦＦ
スイッチ又は試運転スイッチ（操作は後述する）の状態
の検知はなされない。

【００２４】次に、熱源側ユニットＢのコントロールサ
ーキットについて説明する。

【００２５】熱源側ユニットＢにおいて、端子板Ｔ´1
、Ｔ´2 、Ｔ´3 は、それぞれ利用側ユニットＡに配
置された端子板Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 に接続されている。符
号３１は、端子板Ｔ´1 とＴ´2 に平行に接続されたバ
リスタであり、３２はノイズフィルタ、３４はリアク
タ、３５は電圧を倍にする倍電圧器、３６はノイズフィ
ルタ、３７は１００ＶのＡＣ電圧から約２８０ＶのＤＣ
電圧を得るためのリプルフィルタである。

【００２６】符号３９は、端子板Ｔ´3 を介して利用側
ユニットＡから供給された制御信号を変換するシリアル
サーキットであり、その変換された信号はマイクロコン
ピュータ４１へ伝達される。４０は、熱源側ユニットＢ
及び変流器（ＣＴ）３３内の負荷に供給された電流を検
出する電流検出器であり、ＤＣ電圧に電流を整流し、そ
してマイクロコンピュータ４１にＤＣ電圧を付与する。
４１はマイクロコンピュータ、４２はマイクロコンピュ
ータ４１の動作用電力を発生させるための切り替え電力
供給回路、３８はマイクロコンピュータ４１からの制御
信号に基づいてコンプレッサ１に供給される電力のＰＷ
Ｍ制御を達成するモータドライバーである。モータドラ
イバー３８の６個のパワートランジスタは、三相ブリッ
ジの形で接続され、いわゆるインバータユニットを構成
している。参照符号４３は冷凍サイクルのコンプレッサ
１を運転するためのコンプレッサモータであり、４４は
コンプレッサの咄出側の冷媒の温度を検知する咄出側温
度センサーである。４５は速度が３段階に制御され、室
外熱交換器に空気をおくるファンモータであり、四方切
換弁３、電磁弁１０、は前述したように冷凍サイクルの
冷媒通路を切り替えるようになっている。更に、熱源側
ユニットＢには、室外温度を検出する室外温度センサ４
８が、空気取り入れ口に近接配置されており、室外熱交
換器の温度を検知する室外熱交換器温度センサ４９が配
置されている。これらの温度センサ４８、４９によって
得られた検出値はＡ／Ｄ変換され且つマイクロコンピュ
ータ４１に取り入れられる。

【００２７】符号５０は利用側ユニットＡの外部ＲＯＭ
３０と同様な機能を有する外部ＲＯＭである。熱源側ユ
ニットＢについての特有のデータは、外部ＲＯＭ３０で
説明したものと同様のものであるが、ＲＯＭ５０に収納
されている。

【００２８】熱源側ユニットＢと利用側ユニットＡの各
制御回路における記号Ｆは、ヒューズである。

【００２９】マイクロコンピュータ（制御部材）１４と
４１のそれぞれは、予めプログラムを収納したＲＯＭ、
参照データを収納したＲＡＭ、そしてプログラムを演算
するＣＰＵを、同一の容器に収納したものである（イン
テルコーポレーション販売の８７Ｃ１９６ＭＣ（ＭＣ
Ｓー９６シリーズ））。

【００３０】次に、冷媒について説明する。

【００３１】本実施の形態においては、混合冷媒も使用
することもできるが、この実施の形態では、例えば、Ｒ
ー４１０ＡやＲー４１０Ｂが用いられる。Ｒー４１０Ａ
は、２成分系の混合冷媒であり、Ｒー３２を５０Ｗt
％、Ｒー１２５を５０Ｗt ％の構成であり、沸点は−５
２．２℃、露点は−５２．２℃である。Ｒー４１０Ｂ
は、Ｒー３２を４５Ｗt ％、Ｒー１２５を５５Ｗt ％の
構成である。

【００３２】このような組成の混合冷媒では、ＨＣＦＣ
ー２２の従来の単一冷媒と比較した場合、所定の条件に
おける、コンプレッサの吐出温度がＨＣＦＣー２２では
６６．０℃に対してＲー４１０Ａでは７３．６℃であ
り、凝縮圧力がＨＣＦＣー２２では１７．３５ｂａｒで
あるのに対してＲー４１０Ａでは２７．３０ｂａｒであ
り、蒸発圧力がＨＣＦＣー２２では６．７９ｂａｒであ
るのに対してＲー４１０Ａでは１０．８６ｂａｒという
特性を有し、冷媒回路全体として、従来のＨＣＦＣー２
２の単一冷媒を使用する場合より高い温度であり且つ高
い圧力となり、冷媒管の内面腐食やスラッジが発生しや
すい。

【００３３】また、冷媒として、Ｒー４１０ＡやＲー４
１０ＢのようなＨＦＣ系冷媒を用いた場合には、その潤
滑油としてＨＦＣ系冷媒と相溶性のあるエステル系潤滑
油、エーテル系潤滑油、これらの混合油などが使用され
る。エステル系潤滑油やエーテル系潤滑油は水との反応
性が高く、冷媒回路中に水があると、加水分解して、
酸、アルコール等を生成し、さらに摩耗した金属イオン
と反応して金属石鹸を生じやすい。そして、このような
反応により生じた金属石鹸は、スラッジとして冷媒中に
混入し、冷媒回路に付着して流路を狭めたり、詰まらせ
るおそれがある。特に、管径の狭いキャピラリチューブ
では、このようなスラッジ等による詰まりが生じやす
い。

【００３４】一方、Ｒー４１０Ａ及びＲー４１０Ｂ等の
混合冷媒を用いた場合には、各成分の冷媒の沸点が近似
しているために、冷媒組成に変化が生じにくく、冷媒組
成の変化によって生じる温度グライド等の問題を考慮す
る必要がない。このために運転中における制御がしやす
くなる。

【００３５】キャピラリチューブ５は、冷媒管３００ａ
に介在されており、キャピラリチューブ５の一端部と他
端部とで接続されている。キャピラリチューブ５は、図
４に示すように、口径の小さい銅製の細管を螺旋形状に
形成したものであり、冷媒回路内において、所定の抵抗
を付与するものである。冷媒管３００ａの内径Ｄは、機
種によっても異なるが、例えば、内径５／１６インチ
（７．８mm）、１／４インチ（６．２５mm）、９mmの口
径の管が使用されている。

【００３６】一方、キャピラリチューブ５は、例えば、
その外径ｄが３mmのものが使用され、その内径は１．４
乃至１．７mmである。

【００３７】このキャピラリチューブ５は、銅製である
ため加工が容易であるものの、そのままでは冷媒による
摩耗が生じやすく、また、冷媒中のスラッジも付着しや
すい。

【００３８】しかし、この実施の形態では、図５に示す
ように、キャピラリチューブ５の内面に耐摩耗性材料の
被膜５Ｍをコーティングして、冷媒による摩耗の低減
と、スラッジの付着を防止している。

【００３９】このような被膜材料としては、摩耗の観点
からは、耐摩耗性を有するほかに、耐熱性及び冷媒に対
する耐腐食性を有することが望ましい。

【００４０】また、スラッジの付着という観点からは、
表面張力が低く、金属や金属酸化物との反応性が低いこ
とが望ましい。

【００４１】このような性質を満足する被膜材料には、
種々のものがあるが、特に、セラミック材料が取扱いや
コーティングしやすいことから望ましい。

【００４２】このようなセラミック材料としては、特
に、窒化系材料が好ましく、具体的には窒化クロム（Ｃ
r Ｎ）、窒化珪素（Ｓi ３Ｎ４）、窒化ホウ素
（ＢＮ）等がある。

【００４３】次に、図６を参照して、キャピラリチュー
ブ５に被膜材料として窒化珪素（Ｓi ３Ｎ４）を
コーティングする方法について説明する。

【００４４】この実施の形態では、化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）とのいずれでもよいが、こ
こでは化学蒸着法を用いた。

【００４５】炉４００内に、コーティングするべきキャ
ピラリチューブ５を置き、電熱器４０１で炉４００内を
加熱する。

【００４６】炉４００内には、シランガス（Ｓi ３Ｈ
４）とアンモニアガス（ＮＨ３）等を供給して、蒸着
により窒化珪素（Ｓi ３Ｎ４）をキャピラリチュ
ーブ５に蒸着したものである。この場合には、キャピラ
リチューブ５の内面及び外面に蒸着できる。しかし、キ
ャピラリチューブ５の内側のみにガスを供給すれば、図
５に示すように、内面にのみ窒化珪素を蒸着によりコー
ティングすることができる。

【００４７】コーティングする被膜の厚みは、特に限定
されず、必要に応じて適宜さだめられる。

【００４８】また、被膜の形成方法としては、上述の化
学蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）のほか、被
膜液に侵漬したり、電気的に付着させる方法であっても
よい。

【００４９】このようにして耐摩耗性材料を被膜したキ
ャピラリチューブ５は、図４に示すように、螺旋形状に
形成して冷媒回路内に装着される。

【００５０】次に、本実施の形態における作用を説明す
る。

【００５１】冷房運転時には、図２に実線矢印で示すよ
うに、圧縮機１から吐出された冷媒は、マフラー２、四
方切換弁３、熱源側熱交換器（室外熱交換器）４、キャ
ピラリチューブ５、スクリーンフィルター６、利用側熱
交換器（室外熱交換器）７、マフラー８、四方切換弁
３、アキュームレータ９の順序で冷媒回路を循環し、利
用側熱交換器７が蒸発器として機能し、キャピラリチュ
ーブ５で減圧される。暖房運転時には、破線の矢印示す
ように、圧縮機１から吐出された冷媒は、マフラー２、
四方切換弁３、マフラー８、利用側熱交換器（室外熱交
換器）７、スクリーンフィルター６、キャピラリチュー
ブ５、熱源側熱交換器（室外熱交換器）４、四方切換弁
３、アキュームレータ９の順序で冷媒回路を循環し、熱
源側熱交換器４が蒸発器として機能し、キャピラリチュ
ーブ５で減圧される。

【００５２】本実施の形態では、前述の如く、２成分混
合冷媒であるＲー４１０ＡやＲー４１０Ｂを冷媒として
用いているので、単一冷媒を使用した場合に比較して、
冷媒管内の冷媒圧力が高い。このため、冷媒中のスラッ
ジや冷媒による腐食等のために摩耗するおそれが高い
が、キャピラリチューブの内面には、耐摩耗性材料であ
る窒化珪素の薄膜がコーティングされているので、キャ
ピラリチューブの腐食による摩耗や、冷媒中のスラッジ
による摩耗が低減される。

【００５３】更に、耐摩耗性材料の被膜のために、金属
性のスラッジが付着しにくくなり詰まりが低減される。

【００５４】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

【００５５】例えば、耐摩耗性材料による被膜のコーテ
ィングは、キャピラリチューブ５のみに限らず、冷媒
管、コンプレッサのシリンダ、ローラ、四方弁等の他の
冷媒機器に施せば、冷媒回路全体における摩耗とスラッ
ジの発生を防止できる。

【００５６】また、上述した実施の形態では、２成分の
混合冷媒である４１０Ａまたは４１０Ｂを用いた場合を
例に説明したが、これに限らず、３成分の混合冷媒、例
えば、Ｒ１３４ａを５２Ｗt ％、Ｒ１２５を２５Ｗt
％、Ｒ３２を２３Ｗt ％で混合した混合冷媒を用いても
よい。この場合にも、冷媒回路中の水が加水分解して、
酸、アルコール等を生成し、金属石鹸等のスラッジを生
じやすいことから、摩耗やスラッジの詰まりの低減に有
効である。

【００５７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、キャピ
ラリチューブの内面を耐摩耗性材料による被膜を形成し
ているから、冷媒として混合冷媒、特にＨＦＣ系冷媒を
用いた場合でも、キャピラリチューブの腐食による摩耗
が低減できる。更に、耐摩耗性材料の被膜のために、ス
ラッジが付着しにくくなり詰まりが低減される。

【００５８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に加えて、前記耐摩耗性材料としてセラミック材
料を用いているので、キャピラリチューブにおける腐食
による摩耗やスラッジの付着による詰まりの低減を確実
に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される空気調和機の斜視図であ
る。

【図２】図１に示す空気調和機の冷媒回路図である。

【図３】図１に示す空気調和機の制御回路図である。

【図４】キャピラリチューブの正面図である。

【図５】キャピラリチューブの断面図である。

【図６】化学蒸着法によるコーティング方法を説明する
断面図である。

【符号の説明】

１圧縮機３四方切換弁４熱源側熱交換器５キャピラリチューブ５Ｍ耐摩耗性の被膜

フロントページの続き (72)発明者進士幹泰大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号三洋電機株式会社内 (72)発明者鈴木孝浩大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号三洋電機株式会社内 (72)発明者石垣茂弥大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号三洋電機株式会社内 (72)発明者虻川則男大阪府守口市京阪本通２丁目５番地５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特性の異なる冷媒が少なくとも２種以上
混合された混合冷媒を、圧縮機、凝縮器、キャピラリチ
ューブ、蒸発器を有する冷媒回路中を循環するように構
成した空気調和機において、前記キャピラリチューブの内面を耐摩耗性材料による被
膜を形成したことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】前記耐摩耗性材料はセラミック材料であ
ることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。