JP6808008B2 - Outdoor unit and refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、1,1,2−トリフルオロエチレンを使用する冷凍サイクル装置の室外機、及び該室外機を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to an outdoor unit of a refrigeration cycle device using 1,1,2-trifluoroethylene, and a refrigeration cycle device provided with the outdoor unit.
近年、地球温暖化防止の観点より、温室効果ガスの削減が求められている。空気調和機等の冷凍サイクル装置に用いられている冷媒についても、地球温暖化係数(GWP)のより低いものが検討されている。現在、空気調和機用として広く用いられているR410AのGWPは2088と非常に大きい値である。近年導入され始めているジフルオロメタン(R32)のGWPも675とかなり大きい値になっている。 In recent years, reduction of greenhouse gases has been required from the viewpoint of preventing global warming. Refrigerants used in refrigeration cycle devices such as air conditioners are also being studied for those having a lower global warming potential (GWP). Currently, the GWP of R410A, which is widely used for air conditioners, is 2088, which is a very large value. The GWP of difluoromethane (R32), which has begun to be introduced in recent years, is also 675, which is a considerably large value.
GWPの低い冷媒としては、二酸化炭素(R744:GWP=1)、アンモニア(R717:GWP=0)、プロパン(R290:GWP=6)、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234yf:GWP=4)、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze:GWP=6)等がある。 Refrigerants with low GWP include carbon dioxide (R744: GWP = 1), ammonia (R717: GWP = 0), propane (R290: GWP = 6), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf: GWP). = 4), 1,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234ze: GWP = 6) and the like.
これらの低GWP冷媒は、下記の課題があるため、一般的な空気調和機に適用することは困難である。
・R744:動作圧力が非常に高いため、耐圧確保の課題がある。また、臨界温度が31℃と低いため、空気調和機用途での性能の確保が課題となる。
・R717:高毒性であるため、安全確保の課題がある。
・R290:強燃性であるため、安全確保の課題がある。
・R1234yf及びR1234ze:低動作圧で体積流量が大きくなるため、圧力損失増大による性能低下の課題がある。
These low GWP refrigerants have the following problems and are difficult to apply to general air conditioners.
-R744: Since the operating pressure is very high, there is a problem of ensuring a withstand voltage. In addition, since the critical temperature is as low as 31 ° C., ensuring performance in air conditioner applications is an issue.
-R717: Since it is highly toxic, there is a problem of ensuring safety.
-R290: Since it is highly flammable, there is a problem of ensuring safety.
R1234yf and R1234ze: Since the volume flow rate increases at a low operating pressure, there is a problem of performance deterioration due to an increase in pressure loss.
上記の課題を解決する冷媒として、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)がある(例えば、特許文献1参照)。この冷媒には、特に、以下の利点がある。
・動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、性能を確保しやすい。
・GWPが1未満であり、地球温暖化対策として優位性が高い。
As a refrigerant that solves the above problems, there is 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) (see, for example, Patent Document 1). This refrigerant has the following advantages, in particular.
-Since the operating pressure is high and the volumetric flow rate of the refrigerant is small, the pressure loss is small and it is easy to secure the performance.
・ GWP is less than 1, which is highly advantageous as a measure against global warming.
HFO−1123には、下記の課題がある。
(1)高温高圧の状態において、着火エネルギーが加わると、爆発が発生する(例えば、非特許文献1参照)。
HFO-1123 has the following problems.
(1) When ignition energy is applied in a high temperature and high pressure state, an explosion occurs (see, for example, Non-Patent Document 1).
このため、HFO−1123を冷凍サイクル装置に適用するには、上記の課題を解決する必要がある。 Therefore, in order to apply HFO-1123 to a refrigeration cycle apparatus, it is necessary to solve the above problems.
上記の課題については、不均化反応の連鎖によって爆発が発生することが明らかになった。この現象が発生する条件は、下記の2点である。
(1a)冷凍サイクル装置(特に、圧縮機)の内部に着火エネルギー(高温部)が発生し、不均化反応が起こる。
(1b)高温高圧の状態において、不均化反応が連鎖して拡散する。
Regarding the above problems, it became clear that an explosion occurs due to the chain of disproportionation reactions. The conditions under which this phenomenon occurs are the following two points.
(1a) Ignition energy (high temperature part) is generated inside the refrigeration cycle device (particularly the compressor), and a disproportionation reaction occurs.
(1b) Under high temperature and high pressure, disproportionation reactions are chained and diffused.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、HFO−1123を使用しても安全性を確保することができる室外機及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain an outdoor unit and a refrigeration cycle apparatus capable of ensuring safety even when HFO-1123 is used.
本発明に係る室外機は、1,1,2−トリフルオロエチレンを含む混合冷媒が循環する冷凍サイクル装置に用いられる室外機であって、筐体と、前記混合冷媒が流れる冷媒配管と、送風機と、前記筐体に収納され、前記冷媒配管の一部を構成する配管を有し、前記送風機によって前記筐体の内部に吸い込まれた室外空気と、前記配管を流れる前記混合冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器と、を備え、前記室外熱交換器の前記配管には、曲がり部が形成され、前記曲がり部は、前記冷媒配管の他の部分よりも耐圧が低い破断誘導構造を有するものである。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上述の室外機を備えたものである。
The outdoor unit according to the present invention is an outdoor unit used in a refrigeration cycle device in which a mixed refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene circulates, and is a housing, a refrigerant pipe through which the mixed refrigerant flows, and a blower. And, which has a pipe housed in the housing and forms a part of the refrigerant pipe, between the outdoor air sucked into the housing by the blower and the mixed refrigerant flowing through the pipe. An outdoor heat exchanger for heat exchange is provided, and a bent portion is formed in the pipe of the outdoor heat exchanger, and the bent portion has a breakage induction structure having a lower withstand voltage than other parts of the refrigerant pipe. It has.
Further, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention is provided with the above-mentioned outdoor unit.
本発明に係る室外機を用いて冷凍サイクル装置を構成することにより、混合冷媒の圧力が異常上昇した場合、破断誘導構造部分で配管が破断するため、混合冷媒を配管外部に放出することができる。このため、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。
また、本発明に係る室外機は、破断誘導構造を曲がり部に備えているので、小規模で飛散物が無い又は少ない状態で破断誘導構造を破断させることができる。さらに、本発明に係る室外機は、破断誘導構造と筐体の外部との間に板を備えているので、破断箇所から吹き出した混合冷媒が室外機の外部に噴出することも防止できる。
したがって、本発明に係る室外機を用いて冷凍サイクル装置を構成することにより、HFO−1123を使用しても安全性を確保することができる冷凍サイクル装置を得ることができる。
By configuring the refrigeration cycle device using the outdoor unit according to the present invention, when the pressure of the mixed refrigerant rises abnormally, the pipe breaks at the rupture induction structure portion, so that the mixed refrigerant can be discharged to the outside of the pipe. .. Therefore, it is possible to prevent the disproportionation reaction of 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) from diffusing as a chain reaction, and to prevent an explosion due to the disproportionation reaction.
Further, since the outdoor unit according to the present invention is provided with a fracture-inducing structure at a bent portion, the fracture-inducing structure can be fractured on a small scale with no or little scattered matter. Further, since the outdoor unit according to the present invention is provided with a plate between the fracture induction structure and the outside of the housing, it is possible to prevent the mixed refrigerant blown out from the fractured portion from being ejected to the outside of the outdoor unit.
Therefore, by configuring the refrigeration cycle apparatus using the outdoor unit according to the present invention, it is possible to obtain a refrigeration cycle apparatus capable of ensuring safety even when HFO-1123 is used.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る室外機を備えた冷凍サイクル装置の回路図である。
本実施の形態1において、冷凍サイクル装置100は、空気調和機である。なお、冷凍サイクル装置100が空気調和機以外の機器(例えば、ヒートポンプサイクル装置)であっても、本実施の形態1に係る室外機110を適用することができる。
FIG. 1 is a circuit diagram of a refrigeration cycle device provided with an outdoor unit according to the first embodiment of the present invention.
In the first embodiment, the
冷凍サイクル装置100は、冷媒が循環する冷媒回路50を備える。冷媒回路50は、圧縮機1、流路切替装置2、室外熱交換器10、膨張弁3、及び室内熱交換器4が冷媒配管で接続されて構成されている。
The
圧縮機1は、吸入口から吸入した低圧のガス冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出口1aから吐出するものである。なお、本実施の形態1に係る圧縮機1は、吸入口に、液冷媒とガス冷媒とを分離する吸入マフラ1bが設けられている。流路切替装置2は、例えば四方弁であり、圧縮機1の吐出口1aと冷媒配管で接続されている。流路切替装置2は、圧縮機1から吐出された高圧ガス冷媒の流入先を室外熱交換器10又は室内熱交換器4に切り替えるものである。
The
室外熱交換器10は、冷房時には凝縮器として動作し、圧縮機1により圧縮された冷媒を放熱させるものである。また、室外熱交換器10は、暖房時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張弁3で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱するものである。本実施の形態1に係る室外熱交換器10は、例えばフィンチューブ型熱交換器であり、次のような構成となっている。
The
図2は、本発明の実施の形態1に係る室外熱交換器を示す側面図である。
室外熱交換器10は、規定間隔を開けて並設された複数のフィン11と、規定間隔を開けて並設され、フィン11を貫通する複数の伝熱管12とを有する。また、室外熱交換器10は、2つの伝熱管12を接続する曲がり部13を有する。例えば、曲がり部13は、1本の配管をヘアピン状に曲げることにより、2つの伝熱管12と一体で形成される。また例えば、曲がり部13は、伝熱管12とは別体のUベント13aで構成される場合もある。Uベント13aは、2つの伝熱管12とロウ付けにより接続される。
FIG. 2 is a side view showing an outdoor heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
The
再び図1に着目すると、膨張弁3は、凝縮器で放熱した冷媒を、つまり膨張弁3に流入した冷媒を膨張させるものである。室内熱交換器4は、暖房時には凝縮器として動作し、圧縮機1により圧縮された冷媒を放熱させるものである。また、室内熱交換器4は、冷房時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張弁3で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱するものである。室内熱交換器4は、例えばフィンチューブ型熱交換器である。なお、冷凍サイクル装置100が冷房又は暖房のうちの一方のみを行うものの場合、流路切替装置2は必要ない。
Focusing again on FIG. 1, the
本実施の形態1において、冷媒回路50を循環する冷媒としては、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)と、該HFO−1123とは異なる他の冷媒とを混合した混合冷媒が使用される。
In the first embodiment, as the refrigerant circulating in the
好適な冷媒として、HFO−1123とジフルオロメタン(R32)との混合冷媒を使用することができる。なお、前記他の冷媒として、R32以外に、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234yf)、トランス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze(E))、シス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze(Z))、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(R125)を用いてもよい。また、前記他の冷媒としてこれらの冷媒のうちの少なくとも2つを採用し、HFO−1123と混合してもよい。 As a suitable refrigerant, a mixed refrigerant of HFO-1123 and difluoromethane (R32) can be used. In addition to R32, as the other refrigerants, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf), trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234ze (E)), cis-1 , 3,3,3-Tetrafluoropropene (R1234ze (Z)), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a), 1,1,1,2,2-pentafluoroethane (R125) You may. Further, at least two of these refrigerants may be adopted as the other refrigerant and mixed with HFO-1123.
上述した冷媒回路50の各構成は、室外機110又は室内機120に収納される。詳しくは、室内熱交換器4は、室内機120に収納されている。また、圧縮機1、流路切替装置2、室外熱交換器10、及びこれらを接続する冷媒配管が、室外機110に収納されている。つまり、これらを接続する冷媒配管が、本発明における「室外機の筐体に収納された配管」となる。また、室外熱交換器10を構成する伝熱管12、曲がり部13及びUベント13aもまた、本発明における「室外機の筐体に収納された配管」となる。なお、膨張弁3は、室外機110又は室内機120に収納される。図1では、膨張弁3を室外機110に収納した例を示している。
Each configuration of the
また、室外機110と室内機120とは、冷媒回路50に設けられた開閉弁55によって、接続及び分離が可能になっている。つまり、室外機110及び室内機120は、それぞれを設置箇所に設置した後に、開閉弁55で接続可能となっている。例えば、室外機110に混合冷媒を封入し、開閉弁55を閉じた状態で、該室外機110を設置箇所に設置する。また、室内機120を設置箇所に設置する。その後、開閉弁55で室外機110と室内機120とを接続し、開閉弁55を開く。これにより、冷媒回路50内を混合冷媒が循環できるようになり、冷凍サイクル装置100が使用可能となる。
Further, the
図3は、本発明の実施の形態1に係る室外機を上方から示す断面図である。
以下、図3を用いて、室外機110に収納されている各構成の具体的な配置について説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the outdoor unit according to the first embodiment of the present invention from above.
Hereinafter, the specific arrangement of each configuration housed in the
室外機110は、鋼板等の板で形成された略直方体の筐体111を備えている。この筐体111の内部は、鋼板等の板である仕切板112により、機械室113と送風室114とに仕切られている。換言すると、筐体111は、機械室113及び送風室114を備えている。また、送風室114には、背面部及び左側面部に吸込口114aが形成されており、前面部に吹出口114bが形成されている。
The
送風室114には、フィン11が吸込口114aと対向するように、室外熱交換器10が収納されている。また、送風室114には、吹出口114bと対向して、例えばプロペラファンである送風機20が設けられている。すなわち、送風機20が駆動することにより、吸込口114aから送風室114内に室外空気が吸い込まれ、吹出口114bから吹き出される構成となっている。そして、送風室114内に吸い込まれる空気は、室外熱交換器10を通過する際、室外熱交換器10を流れる混合冷媒と熱交換する。
The
ここで、室外熱交換器10の曲がり部13は、吸込口114aと対向しない位置に配置されている。詳しくは、図2で示したように、室外熱交換器10の両端部には、曲がり部13が形成されている。一方の端部の曲がり部13は、送風室114の左側面部に形成された吸込口114aよりも前方に配置されている。つまり、本実施の形態1に係る室外機110は、当該曲がり部13と室外機110の筐体111の外部との間に、送風室114の左側面部の前側部分を構成する板111dと、送風室114の前面部の左側部分を構成する板111eとを備えている。また、他方の端部の曲がり部13は、機械室113に収納されている。つまり、本実施の形態1に係る室外機110は、当該曲がり部13と室外機110の筐体111の外部との間に、機械室113を構成する板111a,111b,111cと仕切板112とを備えている。なお、本実施の形態1においては、機械室113に収納されている側の曲がり部13を、Uベント13aとしている。
Here, the
また、機械室113には、圧縮機1及び流路切替装置2等も収納されている。
Further, the
上述のように構成された冷凍サイクル装置100を運転した場合、冷媒回路50を循環する混合冷媒は、圧縮機1の吐出口1aから膨張弁3の流入口までの混合冷媒が高圧側となり、膨張弁3の流出口から圧縮機1の吸入口までの混合冷媒が低圧側となる。本実施の形態1においては、混合冷媒中のHFO−1123の比率が、1wt%以上で35wt%以下となっている。このような混合冷媒の場合、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力は、HFO−1123とは異なる他の冷媒の種類にかかわらず、略4MPa以下となる。
When the
ここで、冷凍サイクル装置100が例えば以下のような状態になった場合、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇する場合がある。
(1)室外熱交換器10が凝縮器として動作している状態において、送風機20が停止した場合、室外熱交換器10内を流れる高温高圧のガス冷媒が凝縮できず、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇する。
(2)室外熱交換器10が凝縮器として動作している状態において、室外機110の吸込口114a又は吹出口114bの近傍に物が置かれた場合、送風室114を通過する室外空気の量が減少するため、室外熱交換器10内を流れる高温高圧のガス冷媒が凝縮できず、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇する。
(3)開閉弁55を開き忘れた状態で冷凍サイクル装置100の運転を開始した結果、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇する。
(4)経年劣化等によって冷媒回路50内が詰まり、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇する。
Here, when the
(1) When the
(2) When an object is placed near the suction port 114a or the air outlet 114b of the
(3) As a result of starting the operation of the
(4) The inside of the
また、上述のように、混合冷媒に含まれるHFO−1123は、高温高圧の状態において不均化反応が連鎖して拡散する。このため、例えば圧縮機1内の着火源(モータ、該モータに電力供給する配線等)等からHFO−1123に着火すると、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散し、不均化反応による爆発が発生することが懸念される。
Further, as described above, the HFO-1123 contained in the mixed refrigerant is diffused in a chain of disproportionation reactions in a high temperature and high pressure state. Therefore, for example, when the HFO-1123 is ignited from an ignition source (motor, wiring for supplying power to the motor, etc.) in the
そこで、本実施の形態1に係る室外機110は、室外熱交換器10の曲がり部13に、冷媒回路50を構成する配管の他の部分よりも耐圧が低い破断誘導構造30を備えている。具体的には、本実施の形態1に係る破断誘導構造30は、次のような構成となっている。なお、以下では、Uベント13aに破断誘導構造30を備える例について説明する。
Therefore, the
図4は、本発明の実施の形態1に係るUベントを示す側面図である。なお、図4は、一部を断面として示している。
図4に示すように、本実施の形態1に係る破断誘導構造30は、切り欠き31を有する切り欠き構造となっている。この切り欠き31は、配管の外周に、例えば全周において形成されている。これにより、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇した際、破断誘導構造30が破断するため、混合冷媒を配管外部に放出することができ、冷媒回路50中の圧力を開放することができる。このため、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。
FIG. 4 is a side view showing a U vent according to the first embodiment of the present invention. Note that FIG. 4 shows a part as a cross section.
As shown in FIG. 4, the
また、本実施の形態1においては、曲がり部13であるUベント13aが破断する構成としているので、破断を小規模にでき、飛散物が無い又は少ない状態にすることもできる。ここで、当該効果を詳しく説明するにあたり、Uベント13aを図4に示す状態で観察することとする。すなわち、便宜上、Uベント13aの上側端部に接続された伝熱管12を伝熱管12aと称し、Uベント13aの下側端部に接続された伝熱管12を伝熱管12bと称し、Uベント13aにおける切り欠き31よりも上側となる部分を上部分13a1と称し、Uベント13aにおける切り欠き31よりも下側となる部分を下部分13a2と称することとする。
Further, in the first embodiment, since the U vent 13a, which is the
切り欠き31が破断した際、切り欠き31から吹き出す混合冷媒の勢いにより、Uベント13aの上部分13a1には、上方へ押し上げられる力が作用する。この力は、上部分13a1に接続された伝熱管12aにも作用する。しかしながら、直線状配管である伝熱管12aの反力により、上部分13a1は下方へ押し下げられる。同様に、切り欠き31が破断した際、切り欠き31から吹き出す混合冷媒の勢いにより、Uベント13aの下部分13a2には、下方へ押し下げられる力が作用する。この力は、下部分13a2に接続された伝熱管12bにも作用する。しかしながら、直線状配管である伝熱管12bの反力により、下部分13a2は上方へ押し上げられる。このため、切り欠き31が破断した際、Uベント13aの上部分13a1及び下部分13a2の移動が小さくなり、Uベント13aの破断を小さくすることができる。また、Uベント13aの上部分13a1及び下部分13a2の移動が小さくなることにより、上部分13a1及び下部分13a2が近傍の部品と干渉することを抑制できるので、飛散物が無い又は少ない状態にすることもできる。 When the notch 31 is broken, the force of the mixed refrigerant blown out from the notch 31 exerts a force pushing upward on the upper portion 13a1 of the U vent 13a. This force also acts on the heat transfer tube 12a connected to the upper portion 13a1. However, the reaction force of the heat transfer tube 12a, which is a linear pipe, pushes the upper portion 13a1 downward. Similarly, when the notch 31 breaks, the force of the mixed refrigerant blown out from the notch 31 exerts a downward pushing force on the lower portion 13a2 of the U vent 13a. This force also acts on the heat transfer tube 12b connected to the lower portion 13a2. However, the lower portion 13a2 is pushed upward by the reaction force of the heat transfer tube 12b which is a linear pipe. Therefore, when the notch 31 is broken, the movement of the upper portion 13a1 and the lower portion 13a2 of the U vent 13a is reduced, and the breaking of the U vent 13a can be reduced. Further, since the movement of the upper portion 13a1 and the lower portion 13a2 of the U vent 13a is reduced, it is possible to prevent the upper portion 13a1 and the lower portion 13a2 from interfering with neighboring parts, so that there is no or little scattered matter. You can also do it.
さらに、本実施の形態1においては、Uベント13aを、機械室113に収納している。つまり、切り欠き31を備えたUベント13aと室外機110の筐体111の外部との間に、機械室113を構成する板111a,111b,111cと仕切板112とを備えている。このため、破断箇所である切り欠き31から吹き出した混合冷媒が室外機110の外部に噴出することも防止できる。
Further, in the first embodiment, the U vent 13a is housed in the machine room 113. That is, the plates 111a, 111b, 111c and the
したがって、本実施の形態1に係る室外機110を用いて冷凍サイクル装置100を構成することにより、HFO−1123を使用しても安全性を確保することができる冷凍サイクル装置100を得ることができる。
Therefore, by configuring the
なお、切り欠き31は、Uベント13aを貫通せず、Uベント13aにおける切り欠き31が形成されていない箇所の肉厚の30%以上の深さとすることが好ましい。換言すると、Uベント13aにおける切り欠き31が形成されていない箇所の肉厚をt、切り欠き31の深さをdとすると、0.3t≦d<tとすることが好ましい。このように切り欠き31の深さを設定することにより、耐圧差が明確となり、破断誘導構造30を他の配管部分よりも確実に早く破断させることができる。
It is preferable that the notch 31 does not penetrate the U vent 13a and has a depth of 30% or more of the wall thickness of the portion of the U vent 13a where the notch 31 is not formed. In other words, if the wall thickness of the portion of the U vent 13a where the notch 31 is not formed is t and the depth of the notch 31 is d, it is preferable that 0.3t ≦ d <t. By setting the depth of the notch 31 in this way, the pressure resistance difference becomes clear, and the
また、本実施の形態1のように混合冷媒中のHFO−1123の比率が35wt%以下となっている場合、破断誘導構造30が10MPa〜15MPaで破断する構成とすることが好ましい。詳しくは、圧縮機1のモータの巻線及び該モータに電力供給する配線を被覆する樹脂は、一般的に、230℃〜250℃程度の耐熱性を有する。このため、当該樹脂が溶けて巻線又は配線が露出する温度は、約300℃と想定される。そこで、発明者らは、300℃の環境下において、HFO−1123の比率が35wt%以下の混合冷媒を用いた場合、どの程度の圧力でHFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散するのかを検証した。検証の結果、15MPaよりも高圧になると、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することがわかった。また、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が上述のように異常上昇する場合、当該高圧側の圧力が10MPa近傍まで上昇する場合があることもわかった。したがって、本実施の形態1のように混合冷媒中のHFO−1123の比率が35wt%以下となっている場合、破断誘導構造30が10MPa〜15MPaで破断する構成とすることが好ましい。
Further, when the ratio of HFO-1123 in the mixed refrigerant is 35 wt% or less as in the first embodiment, it is preferable that the
また、本実施の形態1では、室外熱交換器10の曲がり部13のうち、機械室113に収納された曲がり部13に破断誘導構造30である切り欠き31を設けた。これに限らず、送風室114に配置された曲がり部13に切り欠き31を設けてもよい。当該曲がり部13と室外機110の筐体111の外部との間には、上述のように、送風室114の左側面部の前側部分を構成する板111dと、送風室114の前面部の左側部分を構成する板111eとを備えている。このため、機械室113に収納された曲がり部13に切り欠き31を設けても、切り欠き31から吹き出した混合冷媒が室外機110の外部に噴出することを防止できる。ただし、送風室114には、吸込口114a及び吹出口114bといった大きな開口部が形成されている。一方、機械室113には、このような大きな開口部がない。このため、機械室113に収納された曲がり部13に切り欠き31を設けた方が、切り欠き31から吹き出した混合冷媒が室外機110の外部に噴出することをより防止できる。
Further, in the first embodiment, among the
実施の形態2.
実施の形態1では、破断誘導構造30として切り欠き構造を採用した。しかしながら、破断誘導構造30の構造は、切り欠き構造に限定されるものではなく、例えば次のような構造としてもよい。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first embodiment, a notched structure is adopted as the
図5は、本発明の実施の形態2に係る室外熱交換器の曲がり部を示す断面図である。なお、図5(A)は、後述する薄肉部32の断面を示している。図5(B)は、曲がり部13における薄肉部32以外の箇所の断面を示している。
本実施の形態2に係る室外熱交換器10の曲がり部13の一部には、該曲がり部13の他の箇所よりも肉厚の薄い薄肉部32が形成されている。そして、本実施の形態2では、該薄肉部32を破断誘導構造30としている。換言すると、本実施の形態2に係る破断誘導構造30は、薄肉構造となっている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a bent portion of the outdoor heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. Note that FIG. 5A shows a cross section of the thin-
A
薄肉部32の耐圧は、曲がり部13における薄肉部32以外の箇所の耐圧よりも低くなる。したがって、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇した際、薄肉部32が破断するため、混合冷媒を配管外部に放出することができ、冷媒回路50中の圧力を開放することができる。このため、薄肉部32を破断誘導構造30とした場合でも、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。
The pressure resistance of the thin-
ここで、薄肉部32は、薄肉化率を70%以下にすることが好ましい。薄肉化率は、薄肉部32の肉厚をt3、曲がり部13における薄肉部32以外の箇所の肉厚をt4とした場合、t3/t4で定義するものとする。つまり、薄肉部32は、t3/t4≦0.7とすることが好ましい。このように薄肉部32の薄肉化率を設定することにより、耐圧差が明確となり、破断誘導構造30を他の配管部分よりも確実に早く破断させることができる。薄肉部32の薄肉化率の下限値は、破断誘導構造30が破断する圧力の下限値に応じて、適宜決定すればよい。
Here, it is preferable that the thinning
なお、本実施の形態2では、曲がり部13を断面視した場合、配管の全周に渡って肉厚を薄くし、配管の全周に渡って薄肉部32を形成した。しかしながら、これに限らず、曲がり部13を断面視した場合、全周のうちの一部の肉厚を薄くし、当該部分を薄肉部32としてもよい。
In the second embodiment, when the
また、本実施の形態2で示した破断誘導構造30の構造と、実施の形態1で示した破断誘導構造30の構造とを組み合わせても、勿論よい。つまり、薄肉部32に切り欠き31を形成し、破断誘導構造30としてもよい。実施の形態1,2に示した構造を組み合わせて破断誘導構造30を構成することにより、破断誘導構造30をより狙い値に近い圧力で破断させることができ、破断誘導構造30が破断する圧力範囲の幅を小さくすることができる。すなわち、冷凍サイクル装置100の運転をより安定させることができる。
Of course, the structure of the
実施の形態3.
破断誘導構造30の構造は、実施の形態1,2に限定されるものではなく、例えば次のような構造としてもよい。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
The structure of the
図6は、本発明の実施の形態3に係る室外熱交換器の曲がり部を示す断面図である。なお、図6(A)は、後述する扁平部33の断面を示している。図6(B)は、曲がり部13における扁平部33以外の箇所の断面を示している。
本実施の形態3に係る室外熱交換器10の曲がり部13の一部は、外周部の断面が略楕円形状となった扁平部33となっている。また、曲がり部13における扁平部33以外の箇所は、円管状に形成されており、外周部の断面が円状になっている。そして、本実施の形態3では、該扁平部33を破断誘導構造30としている。換言すると、本実施の形態3に係る破断誘導構造30は、扁平構造となっている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a bent portion of the outdoor heat exchanger according to the third embodiment of the present invention. Note that FIG. 6A shows a cross section of the
A part of the
扁平部33の耐圧は、曲がり部13における扁平部33以外の箇所である円管部分の耐圧よりも低くなる。したがって、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇した際、扁平部33が破断するため、混合冷媒を配管外部に放出することができ、冷媒回路50中の圧力を開放することができる。このため、扁平部33を破断誘導構造30とした場合でも、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。
The pressure resistance of the
ここで、扁平部33は、扁平率を10%以上にすることが好ましい。扁平率は、扁平部33の外周部の断面における長半径をd1、扁平部33の外周部の断面における短半径をd2、曲がり部13における扁平部33以外の箇所の外周部の断面の直径をd3とした場合、(d1−d2)/d3で定義するものとする。つまり、扁平部33は、(d1−d2)/d3≧0.1とすることが好ましい。このように扁平部33の扁平率を設定することにより、耐圧差が明確となり、破断誘導構造30を他の配管部分よりも確実に早く破断させることができる。扁平部33の扁平率の上限値は、破断誘導構造30が破断する圧力の下限値に応じて、適宜決定すればよい。
Here, the
なお、曲がり部13全体を扁平部33としてもよい。当該曲がり部13の耐圧が冷媒回路50を構成する配管の他の部分よりも低くなる。したがって、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇した際、扁平部33である曲がり部13が破断して、混合冷媒を配管外部に放出することができ、冷媒回路50中の圧力を開放することができる。このため、曲がり部13全体を扁平部33とした場合でも、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。曲がり部13全体を扁平部33とする場合も、扁平率を10%以上にすることが好ましい。扁平率は、d3=(d1+d2)/2と近似することにより、(d1−d2)/{(d1+d2)/2}で定義することができる。
The entire
また、本実施の形態3で示した破断誘導構造30の構造と、実施の形態1,2で示した破断誘導構造30の構造とを組み合わせても、勿論よい。例えば、扁平部33に薄肉部32及び切り欠き31のうちの少なくとも一方を形成し、破断誘導構造30としてもよい。実施の形態1〜実施の形態3に示した構造を組み合わせて破断誘導構造30を構成することにより、破断誘導構造30をより狙い値に近い圧力で破断させることができ、破断誘導構造30が破断する圧力範囲の幅を小さくすることができる。すなわち、冷凍サイクル装置100の運転をより安定させることができる。
Further, of course, the structure of the
実施の形態4.
破断誘導構造30の構造は、実施の形態1〜実施の形態3に限定されるものではなく、例えば次のような構造としてもよい。なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
The structure of the
本実施の形態4に係る室外熱交換器10の曲がり部13は、金属製である。そして、本実施の形態4に係る室外熱交換器10の曲がり部13は、その一部に、該曲がり部の他の箇所よりも結晶の粒径が大きくなった粗大部が形成されている。曲がり部13の一部を加熱することにより、他の箇所よりも結晶の粒径が大きくなり、粗大部を形成することができる。そして、本実施の形態4では、該粗大部を破断誘導構造30としている。換言すると、本実施の形態4に係る破断誘導構造30は、結晶粗大構造となっている。
The
粗大部の耐圧は、曲がり部13における粗大部以外の箇所の耐圧よりも低くなる。したがって、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇した際、粗大部が破断するため、混合冷媒を配管外部に放出することができ、冷媒回路50中の圧力を開放することができる。このため、粗大部を破断誘導構造30とした場合でも、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。
The pressure resistance of the coarse portion is lower than the pressure resistance of the
なお、本実施の形態4で示した破断誘導構造30の構造と、実施の形態1〜実施の形態3で示した破断誘導構造30の構造とを組み合わせても、勿論よい。例えば、粗大部に、扁平部33、薄肉部32及び切り欠き31のうちの少なくとも1つを形成し、破断誘導構造30としてもよい。実施の形態1〜実施の形態4に示した構造を組み合わせて破断誘導構造30を構成することにより、破断誘導構造30をより狙い値に近い圧力で破断させることができ、破断誘導構造30が破断する圧力範囲の幅を小さくすることができる。すなわち、冷凍サイクル装置100の運転をより安定させることができる。
Of course, the structure of the
実施の形態5.
Uベント13aに破断誘導構造30を設ける場合、例えば次のような構造としてもよい。なお、本実施の形態5において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
When the
図7は、本発明の実施の形態5に係るUベントを示す側面図である。
本実施の形態5に係るUベント13aの例えば両端部には、該端部を押し広げた拡管部34が形成されている。そして、拡管部34に伝熱管12を挿入した状態で、伝熱管12と拡管部34とをロウ付けし、伝熱管12とUベント13aを接続している。そして、本実施の形態5では、該拡管部34を破断誘導構造30としている。
FIG. 7 is a side view showing a U vent according to the fifth embodiment of the present invention.
For example, at both ends of the U-vent 13a according to the fifth embodiment, tube-expanding
Uベント13aの両端部を押し広げて拡管部34を形成した場合、拡管部34の肉厚が、曲がり部13における拡管部34以外の箇所の肉厚よりも薄くなる。このため、拡管部34の耐圧は、曲がり部13における拡管部34以外の箇所の耐圧よりも低くなる。したがって、冷媒回路50中の混合冷媒の高圧側の圧力が異常上昇した際、拡管部34が破断するため、混合冷媒を配管外部に放出することができ、冷媒回路50中の圧力を開放することができる。このため、拡管部34を破断誘導構造30とした場合でも、HFO−1123の不均化反応が連鎖反応として拡散することを防止でき、不均化反応による爆発を防止できる。詳しくは、拡管部34の端部は、伝熱管12が挿入されているため、二重管構造となっている。このため、二重管構造となっていない拡管部34の根本部分(図7のZ部分)で、拡管部34は破断する。
When both ends of the U vent 13a are expanded to form the
ここで、拡管部34は、薄肉化率を70%以下にすることが好ましい。薄肉化率は、拡管部34の肉厚をt1、曲がり部13における拡管部34以外の箇所の肉厚をt2とした場合、t1/t2で定義するものとする。つまり、拡管部34は、t1/t2≦0.7とすることが好ましい。このように拡管部34の薄肉化率を設定することにより、耐圧差が明確となり、破断誘導構造30を他の配管部分よりも確実に早く破断させることができる。拡管部34の薄肉化率の下限値は、破断誘導構造30が破断する圧力の下限値に応じて、適宜決定すればよい。
Here, the
なお、本実施の形態5で示した破断誘導構造30の構造と、実施の形態1〜実施の形態4で示した破断誘導構造30の構造とを組み合わせても、勿論よい。例えば、拡管部34に、粗大部、扁平部33、薄肉部32及び切り欠き31のうちの少なくとも1つを形成し、破断誘導構造30としてもよい。実施の形態1〜実施の形態5に示した構造を組み合わせて破断誘導構造30を構成することにより、破断誘導構造30をより狙い値に近い圧力で破断させることができ、破断誘導構造30が破断する圧力範囲の幅を小さくすることができる。すなわち、冷凍サイクル装置100の運転をより安定させることができる。
Of course, the structure of the
実施の形態6.
本発明に係る破断誘導構造30が設けられる箇所は、室外熱交換器10の曲がり部13に限定されるものではない。例えば、次のような箇所に破断誘導構造30を設けてもよい。なお、本実施の形態6において、特に記述しない項目については実施の形態1〜実施の形態5のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
The location where the
図8は、本発明の実施の形態6に係る室外機を備えた冷凍サイクル装置の回路図である。
本実施の形態6に係る室外機110は、圧縮機1の吐出口1aと流路切替装置2とを接続する冷媒配管に、つまり圧縮機1の吐出口1aと流路切替装置2との間に、曲がり部6を備えている。上述のように、圧縮機1の吐出口1aと流路切替装置2とを接続する冷媒配管は、本発明における「室外機の筐体に収納された配管」となる。また、図3からわかるように、圧縮機1及び流路切替装置2は機械室113に設けられているため、圧縮機1と流路切替装置2との接続箇所に設けられた曲がり部6もまた、機械室113に設けられている。つまり、曲がり部6と室外機110の筐体111の外部との間に、機械室113を構成する板111a,111b,111cと仕切板112とを備えている。
FIG. 8 is a circuit diagram of a refrigeration cycle device provided with an outdoor unit according to a sixth embodiment of the present invention.
The
したがって、実施の形態1〜実施の形態5で示した室外熱交換器10の曲がり部13と同様に曲がり部6を形成し、該曲がり部6に実施の形態1〜実施の形態5で示した破断誘導構造30を設けることにより、実施の形態1〜実施の形態5と同様の効果を得ることができる。
Therefore, a
特に、本実施の形態6のように曲がり部6に破断誘導構造30を設けることにより、以下のような効果を得ることもできる。すなわち、冷凍サイクル装置100が暖房運転する場合、室外熱交換器10は蒸発器として動作する。このため、実施の形態1〜実施の形態5のように室外熱交換器10の曲がり部13に破断誘導構造30を設けた場合、暖房運転時、破断誘導構造30は冷媒回路50における低圧側に配置されることとなる。したがって、暖房運転時、破断誘導構造30は動作つまり破断しないこととなる。一方、本実施の形態6のように圧縮機1の吐出口1aと流路切替装置2との間に曲がり部6を設け、該曲がり部6に破断誘導構造30を備えることにより、暖房運転時及び冷房運転時の双方において、破断誘導構造30は冷媒回路50における高圧側に配置されることとなる。このため、本実施の形態6のように破断誘導構造30を備えることにより、暖房運転時及び冷房運転時の双方において破断誘導構造30を動作させることができる。
In particular, the following effects can be obtained by providing the
1 圧縮機、1a 吐出口、1b 吸入マフラ、2 流路切替装置、3 膨張弁、4 室内熱交換器、6 曲がり部、10 室外熱交換器、11 フィン、12(12a,12b) 伝熱管、13 曲がり部、13a Uベント(曲がり部)、13a1 上部分、13a2 下部分、20 送風機、30 破断誘導構造、31 切り欠き、32 薄肉部、33 扁平部、34 拡管部、50 冷媒回路、55 開閉弁、100 冷凍サイクル装置、110 室外機、111 筐体、111a〜111e 板、112 仕切板、113 機械室、114 送風室、114a 吸込口、114b 吹出口、120 室内機。 1 Compressor, 1a Discharge port, 1b Suction muffler, 2 Flow path switching device, 3 Expansion valve, 4 Indoor heat exchanger, 6 Bent part, 10 Outdoor heat exchanger, 11 fins, 12 (12a, 12b) heat transfer tube, 13 Bent part, 13a U vent (bent part), 13a1 upper part, 13a2 lower part, 20 blower, 30 break induction structure, 31 notch, 32 thin wall part, 33 flat part, 34 pipe expansion part, 50 refrigerant circuit, 55 opening and closing Valve, 100 refrigeration cycle device, 110 outdoor unit, 111 housing, 111a to 111e plate, 112 partition plate, 113 machine room, 114 air blower, 114a suction port, 114b air outlet, 120 indoor unit.
Claims (12)
筐体と、
前記混合冷媒が流れる冷媒配管と、
送風機と、
前記筐体に収納され、前記冷媒配管の一部を構成する配管を有し、前記送風機によって前記筐体の内部に吸い込まれた室外空気と、前記配管を流れる前記混合冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
を備え、
前記室外熱交換器の前記配管には、曲がり部が形成され、
前記曲がり部は、前記冷媒配管の他の部分よりも耐圧が低い破断誘導構造を有する室外機。 An outdoor unit used in a refrigeration cycle system in which a mixed refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene circulates.
With the housing
The refrigerant piping through which the mixed refrigerant flows and
Blower and
It has a pipe housed in the housing and forms a part of the refrigerant pipe, and heat exchanges between the outdoor air sucked into the housing by the blower and the mixed refrigerant flowing through the pipe. With an outdoor heat exchanger to do
With
A bent portion is formed in the pipe of the outdoor heat exchanger.
The bent portion is an outdoor unit having a breaking induction structure having a lower withstand voltage than other portions of the refrigerant pipe.
前記曲がり部は、前記吸込口と対向しない位置に配置されている請求項1又は請求項2に記載の室外機。 The housing has a suction port for sucking the outdoor air from the outside of the housing to the inside of the housing.
The outdoor unit according to claim 1 or 2, wherein the bent portion is arranged at a position not facing the suction port.
前記曲がり部は、前記第1の直線状配管および前記第2の直線状配管と一体で形成されている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の室外機。 The piping of the outdoor heat exchanger includes the bent portion, a first linear pipe connected to one end of the bent portion, and a second linear pipe connected to the other end of the bent portion. Have,
The outdoor unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the bent portion is integrally formed with the first linear pipe and the second straight pipe.
前記曲がり部は、前記第1の直線状配管および前記第2の直線状配管とは別体に形成されている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の室外機。 The piping of the outdoor heat exchanger includes the bent portion, a first linear pipe connected to one end of the bent portion, and a second linear pipe connected to the other end of the bent portion. Have,
The outdoor unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the bent portion is formed separately from the first straight pipe and the second straight pipe.
前記破断誘導構造は、該薄肉部である請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の室外機。 A thin portion having a wall thickness thinner than that of the other portion of the bent portion is formed in a part of the bent portion.
The outdoor unit according to any one of claims 1 to 7, wherein the fracture induction structure is the thin portion.
前記破断誘導構造は、該扁平部である請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の室外機。 A flat portion having an elliptical cross section on the outer peripheral portion is formed in the bent portion.
The outdoor unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the fracture induction structure is a flat portion.
前記曲がり部の一部に、該曲がり部の他の箇所よりも結晶の粒径が大きい粗大部が形成されており、
前記破断誘導構造は、該粗大部である請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の室外機。 The bend is made of metal
A coarse portion having a larger crystal particle size than other portions of the bent portion is formed in a part of the bent portion.
The outdoor unit according to any one of claims 1 to 9, wherein the fracture induction structure is a coarse portion.
該圧縮機の吐出口と前記配管で接続され、前記圧縮機から吐出された前記混合冷媒の流入先を切り替える流路切替装置と、
を有し、
前記圧縮機の前記吐出口と前記流路切替装置との間に前記曲がり部を備えた請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の室外機。 With a compressor,
A flow path switching device that is connected to the discharge port of the compressor by the pipe and switches the inflow destination of the mixed refrigerant discharged from the compressor.
Have,
The outdoor unit according to any one of claims 1 to 10, wherein the bent portion is provided between the discharge port of the compressor and the flow path switching device.
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