(57)【要約】【課題】  据付け作業等を簡素化できる空気調和機を実現する。【解決手段】  空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機１０７と、圧縮機１０７から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器１０９とを備えた室外機１０３と、室外機１０３から供給される冷媒を蒸発させて圧縮機１０７に戻す蒸発器１０５を備えた室内機１０１とを有し、室外機１０３は、室内機１０３との間で形成された冷凍サイクル流路に電磁開閉弁１１１ａ、１１１ｂを介して接続された真空引きポンプ１１３を実装して構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器とを有する室外機と、該室外機から供給される冷媒を蒸発させて前記圧縮機に戻す蒸発器を有する室内機とを備え、
前記室外機は、前記室内機との間で形成される冷凍サイクル流路に開閉弁を介して接続された真空引きポンプを実装してなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記真空引きポンプは、前記圧縮機の吸引口側の冷媒流入路と該圧縮機の吐出口側の冷媒流出路の少なくとも一方に接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器とを有する室外機と、該室外機から供給される冷媒を蒸発させて該室外機に戻す蒸発器を有する室内機とを備え、
前記圧縮機は、冷媒が吸引される吸引口と、冷媒が排出される吐出口と、外部に開放した不凝縮ガス排出口とを有し、前記吸引口を前記吐出口又は前記不凝縮ガス排出口のいずれか一方に切換えて連通させる流路切換機構が設けられてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
前記圧縮機の吸引口側の冷媒流入路と該圧縮機の吐出口側の冷媒流出路とを開閉弁を介して連通するバイパス配管が前記圧縮機を迂回して配設されてなることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフィス等の室内空気を冷暖する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスや工場などの室内空気を冷暖する空気調和機として、室内に配設される室内機と、屋上などに配設される室外機とを接続して冷凍サイクルを形成するものが知られている。例えば、室外機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器とを備え、室内機は、室外機から供給される冷媒を蒸発させて圧縮機に戻す蒸発器を備えている。
【０００３】
このような空気調和機では、冷凍サイクル流路に空気などの不凝縮ガス又は水分（以下、不凝縮ガスと適宜総称する）が残留していると、不凝縮ガスの凝縮率が比較的悪いこと等に起因して、冷凍サイクルの性能が低下する。
【０００４】
そこで、冷凍サイクルの性能を確保するために、不凝縮ガスを事前に除去する真空引き作業が行われる。例えば、空気調和機の据付け作業、移設作業又は障害時復旧作業の際、冷凍サイクル流路に冷媒を充填する前に、室外機と室内機とを接続する冷媒配管に真空引きポンプを接続し、その真空引きポンプで冷凍サイクル内の不凝縮ガス又は水分を吸引して除去することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２７１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のような従前の方式では、空気調和機の据付け作業、移設作業又は障害時復旧作業が生じる度に、何度も繰り返して真空引きポンプを新たに準備する必要があり、また、その度に真空引きポンプを手作業で冷媒配管に接続する作業が発生するため、空気調和機の据付け作業等が煩雑になる。
【０００７】
本発明の課題は、据付け作業等を簡素化するのにより好適な空気調和機を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出される冷媒を凝縮する凝縮器とを有する室外機と、室外機から供給される冷媒を蒸発させて圧縮機に戻す蒸発器を有する室内機とを備え、室外機は、室内機との間で形成される冷凍サイクル流路に開閉弁を介して接続された真空引きポンプを実装してなることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、真空引きポンプは室外機に内蔵されるから、真空引き作業が必要な際は、その必要に応じて真空引きポンプを使用できる。したがって、真空引きポンプを新たに準備せずに済むし、また真空引きポンプを冷凍サイクル流路に接続させる作業を省略できる。その結果、空気調和機の据付け作業等が簡単になるため、作業者にとって便利である。
【００１０】
この場合において、真空引きポンプは、圧縮機の吸引口側の冷媒流入路と圧縮機の吐出口側の冷媒流出路の少なくとも一方に接続できる。
【００１１】
また、空気調和機に真空引きポンプを実装する手段として、圧縮機自体に真空引きポンプ機能を実装させることができる。より具体的には、圧縮機は、冷媒が吸引される吸引口と、冷媒が排出される吐出口と、外部に開放した不凝縮ガス排出口とを有し、吸引口を吐出口又は不凝縮ガス排出口のいずれか一方に切換えて連通させる流路切換機構を設けることができる。
【００１２】
これによれば、真空引き作業をする際は、吸引口と不凝縮ガス排出口を連通させることにより、圧縮機に吸引された不凝縮ガスを外部に向けて排出できる。また、冷凍サイクル運転をする際は、吸引口と吐出口を連通させることにより、冷媒を加圧して凝縮器に供給できる。要するに、圧縮機は、その本来の吸引機能と吐出機能を利用して冷凍サイクル流路の真空引きをするもの、いわば冷媒の圧縮機能に加えて真空引きポンプ機能を兼用したものになる。これにより、真空引きポンプを室外機に実装する構造を簡素にでき、製造コスト及び組立コストを低減できる。
【００１３】
この場合において、圧縮機の吸引口側の冷媒流入路と、圧縮機の吐出口側の冷媒流出路とを開閉弁を介して連通するバイパス配管を設けることができる。これにより、真空引き作業をするに際し、圧縮機の吸引側の冷凍サイクル流路に加えて、圧縮機の吐出側の冷凍サイクル流路に存在する不凝縮ガスを外部に排出できるから、真空引き作業の効率がより一層向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、据付け作業等を簡素化するのにより好適な空気調和機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第一の実施形態）
本発明を適用した空気調和機の第一の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の空気調和機の構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、空気調和機は、オフィスや工場などの室内に配設される室内機１０１と、屋上などに配設される室外機１０３を接続して冷凍サイクルが形成されている。室内機１０１は、冷房運転時には蒸発器として液冷媒の蒸発熱を利用して室内空気を冷やし、暖房運転時には凝縮器としてガス冷媒の凝縮熱を利用して室内空気を暖める利用側熱交換器１０５を備えている。室外機１０３は、冷媒を圧縮する圧縮機１０７と、冷房運転時には凝縮器としてガス冷媒の熱を大気に放熱して冷媒を凝縮し、暖房運転時には蒸発器として液冷媒の蒸発熱を大気に放熱する熱源側熱交換器１０９を備えている。なお、本実施形態では、冷房運転時を中心に説明するため、利用側熱交換器１０５を蒸発器１０５と称し、熱源側熱交換器１０９を凝縮器１０９と称する。また、室外機１０３を室外ユニットと称してよいし、室内機１０１を室内ユニットと称してもよい。
【００１７】
ここで、本実施形態の空気調和機に適用する室外機１０３は、室内機１０１との間で形成された冷凍サイクル流路に電磁開閉弁１１１ａ、１１１ｂを介して接続された真空引きポンプ１１３を実装して構成されている。
【００１８】
より詳細に本実施形態の空気調和機について説明する。図１に示すように、室内機１０１は、ガス阻止弁１１７が配設された冷媒配管１１４と液阻止弁１１９が配設された冷媒配管１１５を介して室外機１０３に接続されている。
【００１９】
室内機１０１は、室外機１０３に冷媒配管１１５を介して接続された絞り機構１２１と、絞り機構１２１に配管１２３を介して接続された蒸発器１０５と、蒸発器１０５の熱交換表面に室内空気を通気させる送風機１２５などを備えている。ここでの絞り機構１２１は、主に冷房運転時に作動し、室外機１０３から供給される冷媒を減圧する減圧手段である。蒸発器１０５は、送風機１２５により通気された室内空気の温度で冷媒を蒸発させることで室内空気を冷やす。
【００２０】
室外機１０３は、室内機１０１に冷媒配管１１４を介して接続された四方切換弁１２２と、四方切換弁１２２に配管１２９を介して接続された気液分離器１２７と、気液分離器１２７に配管１３０を介して接続された圧縮機１０７と、圧縮機１０７に配管１３１と四方切換弁１２２及び配管１３２を介して接続された凝縮器１０９と、凝縮器１０９の熱交換表面に外気を通気させる送風機１３３と、凝縮器１０９に配管１３４を介して接続された絞り機構１３５と、絞り機構１３５に配管１３７を介して接続された液タンク１３９などを備えている。ここでの四方切換弁１２２は、冷媒の通流方向を変えて冷房運転と暖房運転を切換える。気液分離器１２７は、ガス冷媒に含まれる液成分を分離する。圧縮機１０７は、ガス冷媒を吸引する吸引口と、吸引したガス冷媒を加圧する加圧機構と、加圧されたガス冷媒を排出する吐出口を有する。凝縮器１０９は、送風機１３３で通気された外気の温度で冷媒を液化する。絞り機構１３５は、主に暖房運転時に作動し、室内機１０１から供給される冷媒を減圧する減圧手段である。液タンク１３９は、室内機１０１と室外機１０３の間に通流する液冷媒量を調整する。
【００２１】
そして、このような室外機１０３に真空引きポンプ１１３が内蔵されている。真空引きポンプ１１３は、圧縮機１０７の吸引側の配管１３０に電磁開閉弁１１１ａを介して接続されている。なお、配管１３０にセンサ式の圧力検出器１４０ａが配設されている。また、真空引きポンプ１１３は、圧縮機１０７の吐出側の配管１３１に電磁開閉弁１１１ｂを介して接続されている。なお、配管１３１にセンサ式の圧力検出器１４０ｂが配設されている。
【００２２】
このような空気調和機においては、冷凍サイクルの性能を確保するために、室内機１０１と室外機１０３とを冷媒配管１１４、１１５を介して接続した後、冷凍サイクル流路に冷媒を充填する前に、冷凍サイクル流路に存在する空気などの不凝縮ガス又は水分（以下、不凝縮ガスと適宜総称する）を除去する真空引き作業が行われる。例えば、電磁開閉弁１１１ａ、１１１ｂが閉じた状態から、電磁開閉弁１１１ａを開けた後に真空引きポンプ１１３を駆動すると、圧縮機１０７の吸引側の冷凍サイクル流路（例えば、室内機１０１の冷凍サイクル流路）に存在する不凝縮ガスが真空引きポンプ１１３により吸引される。ここでの吸引側の冷凍サイクル流路の圧力推移は、圧力検出器１４０ａの検出値に基づき監視される。一方、電磁開閉弁１１１ｂを開けた後に真空引きポンプ１１３を駆動すると、圧縮機１０７の吐出側の冷凍サイクル流路に存在する不凝縮ガスが真空引きポンプ１１３により吸引される。ここでの吐出側の冷凍サイクル流路の圧力推移は、圧力検出器１４０ｂの検出値に基づき監視される。なお、真空引き作業をするに際し、電磁開閉弁１１１ａ、１１１ｂのいずれか一方だけを開けた状態にしてもよいし、双方を開けた状態にしてもよい。
【００２３】
本実施形態によれば、室外機１０３に真空引きポンプ１１３が内蔵されることから、真空引き作業が必要な際は、その真空引きポンプ１１３を使用できる。したがって、真空引きポンプを新たに準備せずに済むため、空気調和機の据付け作業等が迅速かつ簡単になるので、作業者にとって便利である。
【００２４】
また、真空引き作業においては、所期の真空度の安定性を確保するために、所定の真空度（例えば絶対圧６００Ｐａ）に達した後にも比較的長い時間（例えば１時間）にわたって真空運転が行われるのが一般的である。したがって、真空引きポンプを冷媒配管に外付けする従前の方式では、空気調和機を複数設置する場合、設置数に対応した真空引きポンプ等を準備する必要があるし、設置数に累積して作業時間が延びる。この点、本実施形態によれば、室外機１０３に真空引きポンプ１１３は内蔵されることから、真空引き作業が必要な際は、その真空引きポンプ１１３を使用できるので、空気調和機を複数設置する場合でも真空引き作業を迅速かつ簡単に実施できる。
【００２５】
また、圧力検出器１４０ａ、１４０ｂとしてセンサ式のものを適用したが、それに代えて、スイッチ式の圧力検出器を適用してもよい。その場合、真空引き作業をするに際し、冷凍サイクル流路の圧力が設定圧力を通過したときに圧力検出器のスイッチが作動する。そして、圧力検出器が作動した時を基準として、真空引きポンプ１１３の運転時間を規定することにより、冷凍サイクル流路の真空度を所期の真空度に合わせることができる。
【００２６】
図２は、真空引き作業を実施した場合の冷凍サイクル流路内の圧力推移を示すグラフである。図２Ａは、本実施形態の真空引き作業を行った場合の圧力推移を示し、図２Ｂは、本実施形態の圧力推移と比較するための圧力推移を示す。各図の横軸は、真空引き作業を開始した時からの経過時間を示し、縦軸は、圧力検出器１４０ａにより検出された圧力を示す。なお、圧力検出器１４０ａの検出値を例に説明するが、圧力検出器１４０ｂの検出値の場合も同様である。
【００２７】
図２Ａに示すように、圧力検出器１４０ａの検出値は、真空引き作業の開始時から時間が経過するとともにリアルタイムに変化する。例えば、時間Ｔ０で真空引きポンプ１１３を駆動すると、真空引き作業の開始時Ｔ０から時間が経過するにつれて、圧力検出器１４０ａの検出値は、初期圧力Ｐ０から徐々に低下して時間Ｔ１で目標圧力Ｐ１に到達する。ここでの時間Ｔ０から時間Ｔ１までを運転時間と称する。なお、時間Ｔ０から一定時間が経過しても、圧力検出器１４０ａの検出値が目標圧力Ｐ１に到達しないときは、空気調和機の構成機器に異常が生じていると判定する。
【００２８】
圧力検出器１４０ａの検出値が目標圧力Ｐ１に到達すると、圧力検出器１４０ａの検出値を目標圧力Ｐ１に保持するように、真空引きポンプ１１３が予め決めた時間Ｔ２まで駆動制御される。ここでの時間Ｔ１から時間Ｔ１までを持続時間と称する。このような持続時間を設けることにより、冷凍サイクル流路に例えば水分が残留していたとしても、その水分が圧力Ｐ１の下で気化した後に真空引きポンプ１１３により除去される。
【００２９】
次に、持続時間が経過すると、真空引きポンプ１１３が停止される。ただし、真空引きポンプ１１３の停止後、予め決めた時間Ｔ３まで圧力検出器１４０ａの検出値が監視される。より具体的には、圧力検出器１４０ａの検出値が安定して目標圧力Ｐ１に留まるか否かを監視する。ここでの時間Ｔ２から時間Ｔ３までを待機時間と称する。このような待機時間にわたって圧力検出器１４０ａの検出値が目標圧力Ｐ１又はそれ以下に留まる場合は、所期の真空度を確保できたと解釈し、真空引き作業が正常に完了したと判定される。
【００３０】
一方、例えば、配管の亀裂から冷凍サイクル流路に空気が流入する場合や、配管の接続部に水分が残留していた場合は、待機時間において冷凍サイクル流路内の圧力が回復する。その場合、図２Ｂに示すように、圧力検出器１４０ａの検出値は、待機時間において目標圧力Ｐ１を超過して上昇することになる。この場合、真空引き作業が異常であると判定する。また、図２Ｃのように、初期圧力Ｐ０から徐々に低下させる際、所定の時間Ｔ４を超えても目標圧力Ｐ１に達しないとき場合も異常であると判定する。ここでの時間Ｔ４は、時間Ｔ２を考慮して設定されている。
【００３１】
その異常判定を確認した作業者は、真空引き作業を再び実施する。真空引き作業を繰り返して実施しても、異常判定が規定回数を超えて反復されるときは、空気調和機の構成機器の異常と判定する。なお、判定結果を作業者に認知させる方法としては、監視用として設けた液晶表示画面や室内機１０１に接続されたリモコンの表示画面に判定結果を表示してもよいし、室外機１０３の制御用プリント基板に実装されたＬＥＤを判定結果に基づいて点滅してもよい。
【００３２】
図２を参照して説明したように、本実施形態によれば、真空引き作業の成否を客観的かつ定量的に判断することができる。したがって、圧力計測機器（例えば、ゲージマニホールド）の計測結果を目視で確認しながら真空引き作業時間を経験側や直感で決めていた従前の手順に比べて、真空引き作業を定量的に実施することができる。それゆえ、作業者の異同にかかわらず、冷凍サイクル流路の真空度を所期値に的確に合わせることができる。その結果、例えば、不凝縮ガスに起因する冷凍サイクルの性能低下を回避できるし、残留水分が冷凍サイクル流路内で氷に変わることに起因する機器の故障、並びに残留水分による冷凍機油の劣化に起因した機器の故障等の問題を回避できる。
【００３３】
この場合において、センサ式の圧力検出器１４０ａ、１４０ｂに代えて、スイッチ式の圧力検出器を適用できる。これにより、真空引き運転が規定時間を超えて行われたにもかかわらず、その圧力検出器が作動しないときは、例えば施工不良に起因するガス漏れを予見できることになる。
【００３４】
また、本実施形態では、気液分離器１２７、液タンク１３９、四方切換弁１２２を配設した例を示したが、それらを設けない形態でもよい。また、本発明を空気調和機に適用した例を説明したが、空気調和機に限らずに冷凍機にも適用できる。
【００３５】
（第二の実施形態）
本発明を適用した空気調和機の第二の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、真空引き作業のための真空引きポンプ機能を圧縮機の機能として実装した点で、第一の実施形態と異なる。したがって、相互に対応する箇所は同一符号を付し、相違点を中心に説明する。
【００３６】
図３は、本実施形態の空気調和機の構成を示す図である。図３に示すように、圧縮機３０１は、不凝縮ガス排出口としての管路出口が外部に開放した真空引き用の不凝縮ガス排出管３０３を有する。そして、圧縮機３０１は、冷媒の流路を切換える流路切換機構３０５が配設されている。より具体的には、流路切換機構３０５は、圧縮機３０１の吸引口を圧縮機３０１の吐出口又は不凝縮ガス排出管３０３のいずれか一方に切換えて連通させる。
【００３７】
このような空気調和機では、真空引き作業をするに際し、流路切換機構３０５は、圧縮機３０１の吸引口を不凝縮ガス排出管３０３の入口に連通させる。次いで、圧縮機３０１を駆動すると、その吸引機能及び吐出機能によって、圧縮機３０１の吸引側の冷凍サイクル流路に存在する不凝縮ガスが圧縮機３０１内に吸引される。吸引された不凝縮ガスは、不凝縮ガス排出管３０３の管路出口から外部に排出される。
【００３８】
本実施形態によれば、圧縮機３０１が有する本来の吸引機能と吐出機能を利用して冷凍サイクル流路の真空引きをすることができる。すなわち、圧縮機３０１は、冷媒の圧縮機能に加えて真空引きポンプ機能を兼用したものになるため、室外機１０３に真空引きポンプを実装する構造を簡素にでき、製造コスト及び組立コストを低減できる。また、圧縮機３０１のモータ等の駆動機構も兼用できるから、真空引きポンプ用の専用駆動機構を設けずに済むので、小型化を図ることができる。なお、本実施形態の圧縮機３０１は、冷凍サイクル運転が行われる際の運転範囲内で吸引側が真空状態でも稼動可能なものを適用すればよい。
【００３９】
また、図３に示すように、圧縮機３０１を迂回するバイパス配管３０７が配設されている。このバイパス配管３０７は、圧縮機３０１の吸引口側の冷媒流入路と、圧縮機３０１の吐出口側の冷媒流出路とを電磁開閉弁３０９を介して連通する。より具体的には、バイパス配管３０７は、圧縮機３０１の吸引口に連通した配管１３０と圧縮機３０２の吐出口に連通した配管１３１とを電磁開閉弁３０９を介して接続している。
【００４０】
このようなバイパス配管３０７を配設することにより、真空引き作業をするに際し、圧縮機３０１の吸引側の冷凍サイクル流路に加えて、圧縮機３０１の吐出側の冷凍サイクル流路に存在する不凝縮ガスをバイパス配管３０７を介して外部に排出できるため、真空引き作業の効率がより一層向上する。
【００４１】
図４は、図３に示す圧縮機３０１の一例を示す構成図である。図４に示す圧縮機３０１は、いわゆるレシプロ式の圧縮機であり、冷媒の吸引口を開閉する吸入弁４０１と、冷媒の吐出口を開閉する吐出弁４０２と、不凝縮ガス排出管３０３の入口を開閉する不凝縮ガス吐出弁４０３を有している。
【００４２】
このような圧縮機３０１では、通常の冷凍サイクル運転をする際は、吸入弁４０１と吐出弁４０２は開状態にされるとともに、不凝縮ガス吐出弁４０３は閉状態にされる。一方、真空引き作業をするに際しては、吐出弁４０２が閉状態にされるとともに、吸入弁４０１と不凝縮ガス吐出弁４０３が開状態にされる。要するに、吐出弁４０２と不凝縮ガス吐出弁４０３の開閉タイミングを制御することにより、圧縮機３０１内の流路を切換えている。
【００４３】
ここでの各弁の開閉に関しては、バルブ動作用のカムの位置をずらして実現してもよいし、カム駆動軸に対するカムの連結又は開放を切換えることで実現してもよいし、電磁力により開閉を制御して実現してもよい。また、レシプロ式の圧縮機３０１を例に説明したが、その他の圧縮機（例えば、スクロール式、ロータリー式、スクリュー式）に対しても適用できる。
【００４４】
以上、第一及び第二の実施形態により本発明を適用した空気調和機を説明したが、本実施形態の空気調和機によれば、真空引き作業をするに際し、機器類の搬入作業や接続作業を省力化でき、据付け作業等を迅速かつ簡単に行うことができる。また、本実施形態の真空引き作業によれば、冷凍サイクル流路の真空度を所期の真空度に的確に合わせることができるため、不凝縮ガスに起因する冷凍サイクルの低下を回避できるし、残留水分が冷凍サイクル流路内で氷に変わることに起因する問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明を適用した第一の実施形態の空気調和機の構成を示す図である。
【図２】真空引き作業を実施した場合の冷凍サイクル流路内の圧力推移を示すグラフである。
【図３】本発明を適用した第二の実施形態の空気調和機の構成を示す図である。
【図４】図３に示す圧縮機の一形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１  室内機
１０３  室外機
１０７  圧縮機
１１１ａ  電磁開閉弁
１１３  真空引きポンプ
１４０ａ  圧力検出器
３０３  不凝縮ガス排出管
３０５  流路切換機構
３０７  バイパス配管
【図１】
2007071421.tif 000003
【図２】
2007071421.tif 000004
【図３】
2007071421.tif 000005
【図４】
2007071421.tif 000006