JP2017044455A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素で安価な構成により、配管レイアウト性およびメンテナンス性を損なうことなく、電気部品の作動熱を利用して低圧冷媒の過熱度を高める。【解決手段】空気調和装置１は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するコントローラの電気回路部を構成し、作動熱を発する電気部品であるリアクタ１５と、前記冷媒を前記コンプレッサに供給する低圧冷媒管２５と、を備えている。低圧冷媒管２５は、その中間部が複数（例えば２本）の丸パイプ状の分岐管２５ｂに分岐して再び１本に集合する熱交換区間２５ｃとなっており、その複数の分岐管２５ｂがリアクタ１５に対して熱交換可能に近接配設されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電気部品の作動熱を利用して低圧冷媒の過熱度を高めるようにした空気調和機に関するものである。

オゾン層破壊や地球温暖化の懸念が少ない次世代冷媒として有望視されているＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒（２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン：通称ＨＦＯ冷媒）は、その物性上、高圧ガス温度が低くなる傾向があり、コンプレッサから吐出される圧縮冷媒の過熱度が小さくなりやすい。このため、コンプレッサに吸入される冷媒が液相を含む湿り状態になる可能性があり、そうなると液圧縮によるコンプレッサの信頼性を損なうことになる。

そこで、特許文献１，２に記載されているように、低圧冷媒管の一部に偏平部を設け、この偏平部に、作動熱を発する電気部品や電機部品箱を隣接させ、電気部品の作動熱を利用して低圧冷媒の過熱度を高めて性能を向上させるようにした空気調和装置がある。

また、特許文献３に記載されているように、高い作動熱を発するリアクタに低圧冷媒管を貫通させるように配設することにより、低圧冷媒の過熱度を高めると同時にリアクタを冷却するようにした空気調和装置がある。

特開２００６−２１４６３３号公報 特開２０１４−１２２７２４号公報 実開平１−１０１１８４号公報

しかしながら、特許文献１，２のように、低圧冷媒管の一部に偏平部を設ける構成は、偏平部を形成することによって低圧冷媒管の製造コストが上昇してしまうことと、偏平部の曲げ方向に自由度がないことから配管レイアウト上の制約になるという問題がある。

また、特許文献３のように、リアクタ等の電気部品に低圧冷媒管を貫通させるように配設すると、当該電気部品の交換が不可能になり、空気調和装置のメンテナンス性が低下するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡素で安価な構成により、配管レイアウト性およびメンテナンス性を損なうことなく、電気部品の作動熱を利用して低圧冷媒の過熱度を高めることのできる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る空気調和装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するコントローラの電気回路部を構成し、作動熱を発する電気部品と、前記冷媒を前記コンプレッサに供給する低圧冷媒管と、前記低圧冷媒管の中間部が複数の丸パイプ状の分岐管に分岐して再び１本に集合する熱交換区間と、を具備し、前記熱交換区間は前記電気部品に対して熱交換可能に近接配設されていることを特徴とする。

上記構成の空気調和装置によれば、低圧冷媒管の熱交換区間（分岐管）が、作動熱を発する電気部品に対して熱交換可能に近接配設されているため、この熱交換区間を流れる低圧冷媒の冷熱と、電気部品の作動熱とが熱交換される。したがって、電気部品の作動熱が利用されて低圧冷媒の過熱度が高められるとともに、電気部品の作動熱が冷却される。

熱交換区間は複数本の分岐管から構成されるため、電気部品の表面と熱交換する面積が多くなり、低圧冷媒と電気部品とを効率良く熱交換させることができる。また、複数の分岐管は丸パイプ状であるため、偏平管とした場合に比べて低圧冷媒管の構成を簡素化し、低圧冷媒管の製造コスト上昇を抑えることができる。しかも、丸パイプ状の分岐管は曲げ方向に自由度を持ち、配管レイアウト上の制約になりにくい。

上記構成において、前記電気部品を、該電気部品が固定される固定壁面との間に所定の空間が介在するように固定し、前記熱交換区間を、前記空間を通過するように配設してもよい。

上記構成によれば、電気部品を固定壁面から取り外す際に熱交換区間に阻まれることがない。このため、電気部品の着脱性を良くし、空気調和装置のメンテナンス性を良好に保つことができる。

上記構成において、前記電気部品に湾曲した外周面を付与し、前記熱交換区間を前記電気部品の外周面に沿うように配設してもよい。

上記構成によれば、熱交換区間が電気部品の表面に接する長さが長くなるため、熱交換区間と電気部品の表面とが熱交換する面積をより多くし、電気部品の作動熱により低圧冷媒の過熱度を高めることができる。

上記構成において、前記電気部品の外周面に外周溝を形成し、前記熱交換区間を前記外周溝に嵌合するように配設してもよい。

上記構成によれば、電気部品の外周面に形成された外周溝に熱交換区間が嵌合することにより、外周溝の内周面に対して丸パイプ状の熱交換区間の外周面が面状に密着する。これにより、熱交換区間が電気部品の表面と熱交換する面積をより多くし、電気部品の作動熱により低圧冷媒の過熱度を高めることができる。

上記構成において、前記電気部品を分割可能に形成し、その分割部に分割溝を形成し、前記熱交換区間を前記分割溝に嵌合するように配設してもよい。

上記構成によれば、熱交換区間が電気部品の分割溝に嵌合されることにより、分割溝の内周面に対して熱交換区間の外周面全周が面状に密着する。これにより、熱交換区間が電気部品と熱交換する面積を最大限に多くし、電気部品の作動熱による低圧冷媒の過熱作用を高めることができる。

しかも、電気部品を分割することにより、電気部品と熱交換区間との結合を解除できるため、電気部品を固定壁面から取り外す際に熱交換区間に阻まれることがない。このため、電気部品の着脱性を良くし、空気調和装置のメンテナンス性を良好に保つことができる。

上記構成において、前記熱交換区間をループ形状に造形し、該ループ形状を持つ配管を前記電気部品に対して熱交換可能に近接配設してもよい。

上記構成によれば、ループ形状に造形された熱交換区間の配管剛性が低下するため、電気部品を固定壁面から着脱させる時に、熱交換区間の頂部付近を電気部品から離すように動かすことができる。これにより、熱交換区間に阻まれることなく電気部品を着脱することができ、空気調和装置のメンテナンス性を良好に保つことができる。

以上のように、本発明に係る空気調和機用室外機によれば、簡素で安価な構成により、配管レイアウト性およびメンテナンス性を損なうことなく、電気部品の作動熱を利用して低圧冷媒の過熱度を高めることができる。

本発明の実施形態に係る空気調和機用室外機の横断面図である。 図１のＩＩ矢視により本発明の第１実施形態を示すリアクタ付近の斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断面図である。 本発明の第２実施形態を示すリアクタ付近の斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う縦断面図である。 本発明の第３実施形態を示すリアクタ付近の斜視図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う縦断面図である。 本発明の第４実施形態を示すリアクタ付近の斜視図である。 図８に示すコアの前端部分が本体部分から分離された状態を示す斜視図である。 図８のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の横断面図である。この空気調和装置１は、店舗や事務所、住居等の室内に設置されている室内機に連結されて外部に設置される室外機である。

空気調和装置１は、箱型の筐体２を備えている。筐体２の正面には空気吹出口３が開設されており、筐体２の背面と一側面は空気吸込口４ａ，４ｂとして開放されている。筐体２の内部には、幅方向一側に機械室６、他側にファン７が設置されている。機械室６には、ＨＦＯ冷媒等の冷媒を圧縮するコンプレッサ８および後に詳述するリアクタ１５等の電気部品を含む数々の機器類が内蔵されている。なお、機械室６を除く筐体２の内部空間は熱交換室１１となっている。

ファン７は、ブレード７ａと、これを回転駆動するファンモータ７ｂと、モータデッキ７ｃと、ブレード７ａの周囲を囲むとともに空気吹出口３の形状を滑らかにするベルマウス７ｄとを備えた軸流ファンであり、ファンモータ７ｂはモータデッキ７ｃに支持されて筐体２内に設置されている。なお、機械室６を形成するバッフルプレート６ａはベルマウス７ｄに隣接しており、バッフルプレート６ａの背面はファン７に向かって湾曲している。

また、筐体２内部の熱交換室１１には、空気吸込口４ａ，４ｂに沿うように熱交換器１２が設置されている。この熱交換器１２は、空気吸込口４ａに対面する長辺部１２ａと、空気吸込口４ｂに対面する短辺部１２ｂとを備えており、平面視で略Ｌ字形に形成されている。長辺部１２ａは、筐体２の背面に沿い、且つファン７の背面側から機械室６の背面側まで延在している。

ファン７のファンモータ７ｂが作動すると、ブレード７ａが回転し、筐体２の背面および側面の空気吸込口４ａ，４ｂから外気が吸気され、この外気は熱交換器１２（１２ａ，１２ｂ）を通過することによって熱交換器１２の内部を流れる冷媒との熱交換を行った後、筐体２正面の空気吹出口３から排出される。

機械室６を構成するバッフルプレート６ａ（固定壁面）には、リアクタ１５（電気部品）が固定されている。このリアクタ１５は、コンプレッサ８を駆動する図示しないコントローラの電気回路部を構成し、その作動時に作動熱を発する部品である。

［第１実施形態］
図２は図１のＩＩ矢視により本発明の第１実施形態を示すリアクタ１５付近の斜視図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う縦断面図である。

リアクタ１５は、ベースプレート１６と、コア（鉄芯）１７と、コイル（巻線）１８と、端子１９等を備えて構成されており、例えばベースプレート１６の四隅がビス２１とナット２２とを用いてバッフルプレート６ａに固定されている。

一方、図１、図２に示すように、機械室６内には、コンプレッサ８に低圧冷媒を供給する低圧冷媒管２５が配設されている。この低圧冷媒管２５は、本管２５ａと、この本管２５ａの中間部から分岐する２本の丸パイプ状の分岐管２５ｂ（配管）とを備えて構成されており、２本の分岐管２５ｂの部分が熱交換区間２５ｃとなっている。

低圧冷媒管２５は、図示しない四方弁を経てコンプレッサ８の吸気ポート（非図示）に接続されており、冷房モードでは図示しない室内機に内蔵された熱交換器で気化した冷媒をコンプレッサ８に供給し、暖房モードでは熱交換器１２で気化した冷媒をコンプレッサ８に供給する配管である。

低圧冷媒管２５の中間部に設けられた熱交換区間２５ｃは、前述のように、低圧冷媒管２５の本管２５ａから例えば２本の丸パイプ状の分岐管２５ｂを分岐させ、再び１本に集合させた構成である。そして、これらの分岐管２５ｂがリアクタ１５に対して熱交換可能に近接配置されている。分岐管２５ｂの本数は３本以上であってもよい。

具体的には、熱交換区間２５ｃ（分岐管２５ｂ）の長さは例えば３０ｃｍ程度であり、リアクタ１５の前で上方に向かって凸となるループ形状をなすように造形されている。このループ形状の頂部付近は直線状に形成され、この熱交換区間２５ｃ（分岐管２５ｂ）の直線部がリアクタ１５の前面に沿って水平方向に延在し、且つリアクタ１５（コア１７）の前面に接触している。この直線部は、例えばブラケット２７によってリアクタ１５の前面に固定されている。ブラケット２７は、例えばビス２８でリアクタ１５のコア１７に設けられた締結ボス１７ａに締結されており、コア１７と分岐管２５ｂとの間に導熱性シーラント３０が充填されている。

以上のように構成された空気調和装置１は、冷房、暖房、いずれの運転モードにおいても、熱交換器１２または室内機の熱交換器において気化した低圧冷媒が、低圧冷媒管２５を経てコンプレッサ８に供給される。低圧冷媒管２５の熱交換区間２５ｃを構成している複数本の分岐管２５ｂは、作動熱を発するリアクタ１５に対して熱交換可能に近接配設されているため、この熱交換区間２５ｃ（分岐管２５ｂ）を流れる低圧冷媒の冷熱と、リアクタ１５の作動熱とが熱交換される。したがって、リアクタ１５の作動熱が利用されて低圧冷媒の過熱度が高められるとともに、リアクタ１５の作動熱が冷却される。

低圧冷媒管２５の熱交換区間２５ｃは複数本の分岐管２５ｂから構成されるため、リアクタ１５の表面と熱交換する面積が多くなり、低圧冷媒とリアクタ１５とを効率良く熱交換させることができる。
また、複数の分岐管２５ｂは丸パイプ状であるため、偏平管とした場合に比べて低圧冷媒管２５の構成を簡素化し、低圧冷媒管２５の製造コスト上昇を抑えることができる。
しかも、丸パイプ状の分岐管２５ｂは曲げ方向に自由度を持ち、配管レイアウト上の制約になりにくい。
なお、コア１７と分岐管２５ｂとの間に導熱性シーラント３０を充填することにより、コア１７と分岐管２５ｂとの間の熱抵抗を少なくし、両部材１７，２５ｂを一層効率良く熱交換させることができる。

また、分岐管２５ｂをループ形状に造形し、該ループ形状の頂部付近の直線部をリアクタ１５に対して熱交換可能に近接させている。こうすれば、分岐管２５ｂの頂部付近における剛性が低下するため、ブラケット２７を外すことにより、分岐管２５ｂのループ頂部付近をリアクタ１５から離れる方向に動かすことができる。
これにより、リアクタ１５の交換作業時においては、分岐管２５ｂ（熱交換区間２５ｃ）に阻まれることなくリアクタ１５を着脱することができ、空気調和装置１のメンテナンス性を良好に保つことができる。
なお、低圧冷媒管２５の本管２５ａの少なくとも一部をフレキシブル管にすることにより、分岐管２５ｂをより容易に大きく動かすことができ、リアクタ１５の交換が伴う空気調和装置１のメンテナンス性をさらに向上させることができる。

［第２実施形態］
図４は本発明の第２実施形態を示すリアクタ１５付近の斜視図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線に沿う縦断面図である。

この実施形態において、リアクタ１５はビス２１とナット２２とスペーサ３３とを用いてバッフルプレート６ａとの間に所定の空間Ｓが介在するように固定されている。

一方、低圧冷媒管２５には、第１実施形態と同様に、その本管２５ａから例えば２本の丸パイプ状の分岐管２５ｂを分岐させ、再び１本に集合させた構成の熱交換区間２５ｃが形成されている。これら２本の分岐管２５ｂ（熱交換区間２５ｃ）は、リアクタ１５とバッフルプレート６ａとの間の空間Ｓを通過するように配設されている。空間Ｓの幅は分岐管２５ｂの外径と同じか、やや大きく設定されている。

図５に示すように、リアクタ１５（ベースプレート１６）とバッフルプレート６ａとの間に、分岐管２５ｂを包むように導熱性シーラント３０が充填されている。こうして、２本の分岐管２５ｂがリアクタ１５に対して熱交換可能に近接配置されている。

上記構成によれば、リアクタ１５をバッフルプレート６ａから取り外す際に分岐管２５ｂ（熱交換区間２５ｃ）に阻まれることがない。つまり、分岐管２５ｂを移動させることなくリアクタ１５を着脱することができる。このため、リアクタ１５の交換が伴う空気調和装置１のメンテナンス性を良好に保つことができる。

［第３実施形態］
図６は本発明の第３実施形態を示すリアクタ１５付近の斜視図であり、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う縦断面図である。

この実施形態において、リアクタ１５は、そのコア１７の外周面が湾曲面となっている。また、コア１７のベースプレート１６からの高さ寸法は、第１、第２実施形態のものよりも長くなっている。さらに、コア１７の外周面には水平方向に延びる２本の外周溝１７ａが形成されている。なお、このリアクタ１５はビス２１とナット２２とスペーサ３４とを用いてバッフルプレート６ａから浮いた状態で固定されているが、スペーサ３４を用いずに固定してもよい。

一方、低圧冷媒管２５に設けられている熱交換区間２５ｃは、概ね第１、第２実施形態のものと同様な構成であるが、その２本の分岐管２５ｂは、本管２５ａから上方に延びた後、バッフルプレート６ａ側に直角に湾曲し、その後水平方向に直角に湾曲して、リアクタ１５のコア１７の湾曲した外周面に沿うように、且つコア１７外周面の外周溝１７ａに嵌合するように配設されている。分岐管２５ｂはブラケット等によってコア１７に固定してもよい。

上記構成によれば、分岐管２５ｂがリアクタ１５（コア１７）の湾曲した外周面に沿って配設されることにより、分岐管２５ｂとリアクタ１５との接触長さが長くなる。
また、分岐管２５ｂがコア１７の外周面に形成された外周溝１７ａに嵌合することにより、外周溝１７ａの内周面に対して丸パイプ状の分岐管２５ｂの外周面が面状に密着する。
これらにより、分岐管２５ｂがリアクタ１５の表面と熱交換する面積をより多くし、リアクタ１５の作動熱を利用して効率良く低圧冷媒の過熱度を高めるとともに、リアクタ１５を冷却することができる。なお、リアクタ１５を交換する際には、リアクタ１５が固定されたままの状態でバッフルプレート６ａを機外に取り出し、その後バッフルプレート６ａからリアクタ１５を取り外して交換することができる。

［第４実施形態］
図８、図９は、本発明の第４実施形態を示すリアクタ１５付近の斜視図であり、図１０は図８のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図である。

この実施形態において、リアクタ１５は、そのコア１７の前端部分１７Ａが、本体部分１７Ｂに対して分割可能になっており、前端部分１７Ａは４本のビス３６により本体部分１７Ｂに着脱可能に固定されるようになっている。そして、図１０に示すように、コア１７の前端部分１７Ａと本体部分１７Ｂとの分割部における両面に、それぞれ２本の分割溝１７ｂ，１７ｃが形成されている。

一方、低圧冷媒管２５に設けられている熱交換区間２５ｃは、概ね第１、第２実施形態のものと同様な構成であり、その２本の分岐管２５ｂの中間水平部がリアクタ１５（コア１７）の分割溝１７ｂ，１７ｃに嵌合するように配設されている。つまり、２本の分岐管２５ｂがリアクタ１５の分割式のコア１７にクランプされる形となっている。

上記構成によれば、分岐管２５ｂが分割溝１７ｂ，１７ｃに嵌合されることにより、分割溝１７ｂ，１７ｃの内周面に対して分岐管２５ｂの外周面が、その全周に亘って面状に密着する。これにより、分岐管２５ｂ（熱交換区間２５ｃ）がリアクタ１５と熱交換する面積を最大限に多くし、リアクタ１５の作動熱による低圧冷媒の過熱作用を高めることができる。

しかも、リアクタ１５を分割することにより、リアクタ１５と分岐管２５ｂとの結合を解除でき、リアクタ１５をバッフルプレート６ａから取り外す際には分岐管２５ｂを少し手前に動かせば楽に取り外し可能である。このため、リアクタ１５の着脱性を良くし、空気調和装置１のメンテナンス性を良好に保つことができる。

以上に説明したように、上記各実施形態に係る空気調和装置１によれば、簡素で安価な構成により、配管レイアウト性およびメンテナンス性を損なうことなく、リアクタ１５の作動熱を利用して低圧冷媒管２５を流れる低圧冷媒の過熱度を高めることができる。

なお、本発明は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、各実施形態の構成を組み合わせる等してもよい。
また、上記実施形態では、低圧冷媒管２５を通る低圧冷媒の全量が分岐管２５ｂ（熱交換区間２５ｃ）を通るように構成されているが、一部の低圧冷媒のみが分岐管２５ｂを通るようにすることも考えられる。
さらに、本発明はＨＦＯ冷媒またはＨＦＯ混合冷媒を用いる空気調和装置に適用するのに好適であるが、他の種の冷媒を用いる空気調和装置にも適用することができる。

１ 空気調和装置
６ 機械室
６ａ バッフルプレート（固定壁面）
７ ファン
８ コンプレッサ
１２ 熱交換器
１５ リアクタ（電気部品）
１６ ベースプレート
１７ コア
１７ａ 外周溝
１７ｂ，１７ｃ 分割溝
１８ コイル
１９ 端子
２５ 低圧冷媒管
２５ａ 本管
２５ｂ 分岐管（ループ形状を持つ配管）
２５ｃ 熱交換区間
Ｓ 空間

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   前記コンプレッサを駆動するコントローラの電気回路部を構成し、作動熱を発する電気部品と、
   前記冷媒を前記コンプレッサに供給する低圧冷媒管と、
   前記低圧冷媒管の中間部が複数の丸パイプ状の分岐管に分岐して再び１本に集合する熱交換区間と、を具備し、
   前記熱交換区間は前記電気部品に対して熱交換可能に近接配設されていることを特徴とする空気調和装置。
2. 前記電気部品は、該電気部品が固定される固定壁面との間に所定の空間が介在するように固定され、
   前記熱交換区間は前記空間を通過するように配設されている請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記電気部品は湾曲した外周面を備え、
   前記熱交換区間は前記電気部品の外周面に沿うように配設されている請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記電気部品の外周面には外周溝が形成され、
   前記熱交換区間は前記外周溝に嵌合するように配設されている請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。
5. 前記電気部品は分割可能に形成されてその分割部に分割溝が形成され、
   前記熱交換区間は前記分割溝に嵌合するように配設されている請求項１に記載の空気調和装置。
6. 前記熱交換区間はループ形状に造形され、該ループ形状を持つ配管が前記電気部品に対して熱交換可能に近接配設されている請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置。

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