(57)【要約】      （修正有）【課題】冷媒配管の支持構造を簡素化することが可能であって、ひいては耐食性に加えて耐久性および製造性を向上できる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】空気調和機１は、圧縮機５と、室外熱交換器７と、絞り機構８と、室内熱交換器１１と、圧縮機５、室外熱交換器７、絞り機構８、および室内熱交換器１１を接続して冷媒を流通させる冷媒配管１５と、圧縮機５、室外熱交換器７、絞り機構８、および室外熱交換器７のぞれぞれと冷媒配管１５とを接続する継手部１８と、圧縮機５、室外熱交換器７、および絞り機構８を収容する室外機筐体９と、を備えている。継手部１８および冷媒配管１５の少なくとも一部には、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料を用いた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、絞り機構と、蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記絞り機構、および前記蒸発器を接続して冷媒を流通させる冷媒配管と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記絞り機構、および前記蒸発器のぞれぞれと前記冷媒配管とを接続する継手部と、前記圧縮機、前記凝縮器または前記蒸発器、および前記絞り機構を収容する室外機筐体と、を備える冷凍サイクル装置において、
前記継手部および前記冷媒配管の少なくとも一部に、前記室外機筐体の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または前記室外機筐体の材料よりもイオン化傾向の高い材料を用いた冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記室外機筐体内に設けられる前記冷媒配管のうち、前記絞り機構から前記蒸発器へ向かう配管、および前記蒸発器から前記圧縮機の吸込口へ向かう配管の少なくとも一方は、前記室外機筐体の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または前記室外機筐体の材料よりもイオン化傾向の高い材料を用いた請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記室外機筐体内に設けられて前記冷媒配管に接続される四方弁を備え、
前記室外機筐体内に設けられる前記冷媒配管のうち、前記圧縮機の吐出口から前記四方弁へ向かう配管を除く他の配管の少なくとも一部は、前記室外機筐体の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または前記室外機筐体の材料よりもイオン化傾向の高い材料を用いた請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記室外機筐体内に設けられる前記冷媒配管のうち、前記室外機筐体の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または前記室外機筐体の材料よりもイオン化傾向の高い材料を用いた配管を前記室外機筐体の強度部材に兼用している請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記室外機筐体に前記圧縮機を固定し、
前記室外機筐体内に設けられる前記冷媒配管のうち、前記圧縮機の吸込口に接続される配管、および前記圧縮機の吐出口に接続される配管を前記室外機筐体に固定している請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記室外機筐体を設置面に弾性的に支える脚部を備える請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置の一例として、四方弁の切り替えによって冷房運転と暖房運転とが可能であって、冷房運転時は凝縮器、暖房運転時は蒸発器として動作する室外熱交換器と、室外熱交換器を収容する室外機筐体と、を備える空気調和機が知られている。従来の空気調和機では、銅製の冷媒配管が用いられていたが、特許文献１に記載の空気調和機では、室外機筐体内の冷媒配管の一部、または全部にアルミニウム、またはアルミニウム合金を使用するとともに、室外機筐体の底板にＺｎ−Ａｌメッキ鋼板、またはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇメッキ鋼鈑を使用することによって室外機の耐食性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１２６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、銅に比べてヤング率や引張り強さが低い。したがって、アルミニウムまたはアルミニウム合金が材料に使用されている冷媒配管は、銅が材料に使用されている冷媒配管に比べて強度部材としての機能に劣る。
【０００５】
このため、室外機筐体内にアルミニウムまたはアルミニウム合金が材料に使用されている冷媒配管を設ける場合には、冷媒配管の支持構造に防振機能を付加するなどして、破損を防ぐための特別な手当が必要になる。
【０００６】
そこで、本発明は、冷媒配管の支持構造を簡素化することが可能であって、ひいては耐食性に加えて耐久性および製造性を向上できる冷凍サイクル装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、凝縮器と、絞り機構と、蒸発器と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記絞り機構、および前記蒸発器を接続して冷媒を流通させる冷媒配管と、前記圧縮機、前記凝縮器、前記絞り機構、および前記蒸発器のぞれぞれと前記冷媒配管とを接続する継手部と、前記圧縮機、前記凝縮器、および前記絞り機構を収容する室外機筐体と、を備える冷凍サイクル装置において、前記継手部および前記冷媒配管の少なくとも一部に、前記室外機筐体の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または前記室外機筐体の材料よりもイオン化傾向の高い材料を用いた。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和機のブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る空気調和機の室外機の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る冷凍サイクル装置の実施形態について、図１および図２を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。なお、本実施形態においては、冷凍サイクル装置として空気調和機を例に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和機のブロック図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る空気調和機１は、室外機２と、室内機３と、を備えている。
【００１２】
室外機２は、圧縮機５と、四方弁６と、室外熱交換器７と、絞り機構８と、室外機筐体９と、を備えている。室内機３は、室内熱交換器１１と、室内機筐体１２と、を備えている。
【００１３】
また、空気調和機１は、圧縮機５、四方弁６、室外熱交換器７、絞り機構８、および室内熱交換器１１を接続して冷媒を流通させる冷媒配管１５を備えている。
【００１４】
室外熱交換器７および室内熱交換器１１は、例えばフィンアンドチューブ型の熱交換器である。室外機２は、室外の空気と室外熱交換器７との熱交換を促進するための送風機１６を室外機筐体９内に備えている。室内機３も同様に、室内の空気と室内熱交換器１１との熱交換を促進するための送風機１７を備えている。
【００１５】
絞り機構８は、例えばＰＭＶ（Pulse Motor Valve、電子膨張弁）やキャピラリーチューブである。
【００１６】
冷媒配管１５は、圧縮機５、四方弁６、室外熱交換器７、絞り機構８、および室内熱交換器１１を順次に接続している。冷媒配管１５と、圧縮機５、四方弁６、室外熱交換器７、絞り機構８、および室内熱交換器１１のそれぞれとの間には、適宜に継手部１８が設けられている。
【００１７】
冷媒配管１５は、圧縮機５の吐出口５ａから四方弁６へ至る吐出配管２１と、四方弁６から圧縮機５の吸込口５ｂに至る吸込配管２２と、四方弁６と室外熱交換器７とを接続する第一配管３１と、室外熱交換器７と絞り機構８とを接続する第二配管３２と、絞り機構８と室外機２側の第一配管接続部２５とを接続する第三配管３３と、室外機２側の第一配管接続部２５と室内機３側の第二配管接続部２６とを接続する第四配管３４と、室内機３側の第二配管接続部２６と室内熱交換器１１とを接続する第五配管３５と、室内熱交換器１１と室内機３側の第三配管接続部２７とを接続する第六配管３６と、室内機３側の第三配管接続部２７と室外機２側の第四配管接続部２８とを接続する第七配管３７と、室外機２側の第四配管接続部２８と四方弁６とを接続する第八配管３８と、を含んでいる。
【００１８】
第四配管３４および第七配管３７は、室外機２と室内機３との間で冷媒を往来させる。
【００１９】
第一配管接続部２５および第四配管接続部２８のそれぞれは、室外機２側の冷媒配管１５、つまり吐出配管２１、吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、および第八配管３８の出入り口に相当する継手を兼ねている。
【００２０】
第二配管接続部２６および第三配管接続部２７のそれぞれは、室内機３側の冷媒配管１５、つまり第五配管３５、および第六配管３６の出入り口に相当する継手を兼ねている。
【００２１】
また、空気調和機１は、四方弁６に信号線（図示省略）を介して電気的に接続される制御部４１を備えている。
【００２２】
制御部４１は、マイクロプロセッサ（図示省略）、マイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。制御部４１は、各種制御プログラムを補助記憶装置から主記憶装置へ読み込み、主記憶装置に読み込まれた各種制御プログラムを中央演算処理装置で実行する。
【００２３】
制御部４１は、リモートコントローラ（図示省略）に入力される運転操作に基づいて四方弁６を制御し、空気調和機１の冷房運転（図１中、破線で示す冷媒の流れ）と暖房運転（図１中、実線で示す冷媒の流れ）とを切り替える。
【００２４】
冷房運転時、空気調和機１は、圧縮機５から圧縮された高温高圧の冷媒を吐出し、四方弁６を介してこの冷媒を室外熱交換器７へ送る。室外熱交換器７は、送風機１６によってフィンとチューブ（伝熱管）の間を通過する室外の空気と、チューブ内を通る冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を冷却して高圧の液状態にする凝縮器として作用する。室外熱交換器７を通過した冷媒は、絞り機構８を通過して減圧され低圧の気液二相冷媒になって室内熱交換器１１に到達する。室内熱交換器１１は、送風機１７によってフィンとチューブ（伝熱管）の間を通過する室内の空気と、チューブ内を通る冷媒との間で熱交換を行い、室内空間に吹き出す空気を冷却する一方で、冷媒を蒸発させて気体状態にする蒸発器として作用する。室内熱交換器１１を通過した冷媒は、圧縮機５へ吸い込まれて戻る。
【００２５】
他方、暖房運転時、空気調和機１は、四方弁６を反転させて冷凍サイクルに冷房運転時の冷媒の流れと逆向きの冷媒の流れを生じさせ、室内熱交換器１１を凝縮器として作用させ、室外熱交換器７を蒸発器として作用させる。
【００２６】
また、空気調和機１は、圧縮機５の吐出口５ａ側の冷媒配管１５の途中に設けられ、吐出冷媒の温度を検出する吐出温度センサ（図示省略）と、室外熱交換器７に設けられ、蒸発温度を検出する蒸発温度センサ（図示省略）と、を備えていてもよい。吐出温度センサおよび蒸発温度センサも、信号線（図示省略）を介して制御部４１に電気的に接続される。  この場合、制御部４１は、吐出温度センサおよび蒸発温度センサの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて空気調和機１全体の運転を制御する。
【００２７】
なお、空気調和機１は、四方弁６を備えない、冷房専用のものであってもよい。この場合、圧縮機５の吐出口５ａは冷媒配管１５を介して室外熱交換器７に接続され、圧縮機５の吸込口５ｂは冷媒配管１５を介して室内熱交換器１１に接続される。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態に係る空気調和機の室外機の一例を示す概略図である。
【００２９】
図２に示すように、本実施形態に係る空気調和機１の室外機２は、室外機筐体９内に圧縮機５、四方弁６、室外熱交換器７、絞り機構８、送風機１６を備えている。
【００３０】
室外機筐体９は、底板４２と、左右一対の側板４５、４６と、室外熱交換器７へ外気を送る吸込口（図示省略）を有する背面板（図示省略）と、室外熱交換器７で熱交換された空気を吹き出す吹出口（図示省略）を有する正面板（図示省略）と、天板４７と、底板４２に立てて設けられて室外機筐体９内を機械室４８および送風機室４９に仕切る仕切板５１と、室外機筐体９を設置面に弾性的に支える脚部５２と、を備えている。
【００３１】
機械室４８は、圧縮機５、四方弁６、および絞り機構８を収容している。送風機室４９は、室外熱交換器７、および送風機１６を収容している。
【００３２】
ところで、一般的な従来の空気調和機は、室外機筐体の材料に、鉄を主成分に含む鋼材、鋼板が適用される一方で、冷媒配管の材料に銅が適用されている。そして、従来の空気調和機では、冷媒配管の表面で銅イオンを含む凝縮水が生成され、この凝縮水が鉄を主成分とする室外機筐体の底板に滴下し、底板を腐食させる。
【００３３】
そこで、本発明の実施形態に係る空気調和機１は、継手部１８および冷媒配管１５の少なくとも一部に、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料が適用されている。
【００３４】
また、空気調和機１は、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、絞り機構８から室内熱交換器１１へ向かう配管（第三配管３３）、および室内熱交換器１１から圧縮機５の吸込口５ｂへ向かう配管（第八配管３８、吸込配管２２）の少なくとも一方は、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料が適用されている。この材料の適用範囲は、四方弁６の無い、冷房専用機の場合に特に有効である。
【００３５】
さらに、空気調和機１は、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、圧縮機５の吐出口５ａから四方弁６へ向かう配管（吐出配管２１）を除く他の配管（つまり吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、第八配管３８）の少なくとも一部は、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料が適用されている。
【００３６】
なお、いずれの場合も、室外機筐体９内に設けられる継手部１８および冷媒配管１５の全て、つまり吐出配管２１、吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、および第八配管３８に、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料を適用することを妨げない。
【００３７】
ここで、室外機筐体９および冷媒配管１５の少なくとも一部、つまり全部または一部に適用される材料の具体例は、鉄または鉄を主成分に含む鋼、マグネシウムまたはマグネシウムを主成分に含むマグネシウム合金、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分に含むアルミニウム合金である。それぞれの材料のイオン化傾向は、マグネシウムのイオン化傾向＞アルミニウムのイオン化傾向＞鉄のイオン化傾向の関係にある。なお、説明を簡単にするために、以下、鉄または鉄を主成分に含む鋼を単に「鉄材」、マグネシウムまたはマグネシウムを主成分に含むマグネシウム合金を単に「マグネシウム材」、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分に含むアルミニウム合金を単に「アルミニウム材」と呼ぶ。
【００３８】
そして、空気調和機１は、室外機筐体９内の冷媒配管１５のうち、冷房専用機の場合に結露を生じやすい第三配管３３、第八配管３８、および吸込配管２２、または冷暖運転可能な場合に結露が考えられる吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、および第八配管３８と、これらの継手部１８に対して、室外機筐体９とイオン化傾向が同等、またはイオン化傾向の大きい材料を適用する。
【００３９】
具体的には、空気調和機１は、冷媒配管１５の材料にマグネシウム材を適用し、室外機筐体９の材料にマグネシウム材を適用する組み合わせ、冷媒配管１５の材料にマグネシウム材を適用し、室外機筐体９の材料にアルミニウム材を適用する組み合わせ、冷媒配管１５の材料にマグネシウム材を適用し、室外機筐体９の材料に鉄材を適用する組み合わせ、冷媒配管１５の材料にアルミニウム材を適用し、室外機筐体９の材料にアルミニウム材を適用する組み合わせ、冷媒配管１５の材料にアルミニウム材を適用し、室外機筐体９の材料に鉄材を適用する組み合わせ、および冷媒配管１５の材料に鉄材を適用し、室外機筐体９の材料に鉄材を適用する組み合わせ、の少なくとも６通りの組み合わせで材料を適用する。なお、ここで言う「冷媒配管１５の材料」は、継手部１８および冷媒配管１５の少なくとも一部に適用される材料を意味している。
【００４０】
また、空気調和機１は、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料が適用されている配管、つまり吐出配管２１、吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、および第八配管３８の全て、または一部を室外機筐体９の強度部材に兼用している。なお、冷媒配管１５の一部を室外機筐体９の強度部材に兼用する場合には、当該配管は鉄材またはマグネシウム材であればなお良い。
【００４１】
さらに、空気調和機１は、室外機筐体９に圧縮機５を固定している一方で、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、圧縮機５の吸込口２ａに接続される配管（吸込配管２２）、および圧縮機５の吐出口５ａに接続される配管（吐出配管２１）を室外機筐体９に固定している。
【００４２】
本実施形態では、空気調和機１は、例えば、吐出配管２１と第八配管３８とをクランプなどの固定部材５３、５４で室外機筐体９の側板４６に固定して側板４６を補強している。また、空気調和機１は、例えば、吸込配管２２をクランプなどの固定部材５５で仕切板５１に固定して仕切板５１を補強している。
【００４３】
なお、強度部材に兼用する配管は、圧縮機５から伝播する振動に対して特段の防振構造を介することなく、室外機筐体９に固定することができる。また、圧縮機５が発生させる振動は、室外機筐体９を設置面に支える脚部５２によって防振される。脚部５２には、例えばコイルばねのような弾性体や、ゴム弾性を有する弾性体が適用されている。
【００４４】
本実施形態に係る空気調和機１は、継手部１８および冷媒配管１５の少なくとも一部に、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料を適用することで、冷媒配管１５から滴下する凝縮水による室外機筐体９の腐食を防止することができる。なお、室外機筐体９に塗装などの表面コーティングやメッキなどの表面処理を施して、室外機筐体９の耐食性を向上させる方法はあるが、表面コーティングや表面処理は、経年劣化する。いずれは素地が露出してしまうことを避けがたく、このような場合であっても本実施形態に係る空気調和機１は、室外機筐体９の腐食を防止することができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る空気調和機１は、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、絞り機構８から室内熱交換器１１へ向かう配管（第三配管３３）、および室内熱交換器１１から圧縮機５の吸込口５ｂへ向かう配管（第八配管３８、吸込配管２２）の少なくとも一方に、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料を適用することで、冷媒配管１５の中でも特に結露しやすい箇所から多量に滴下する凝縮水による室外機筐体９の腐食を、より確実に防止することができる。
【００４６】
さらに、本実施形態に係る空気調和機１は、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、圧縮機５の吐出口５ａから四方弁６へ向かう配管（吐出配管２１）を除く他の配管（つまり吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、第八配管３８）の少なくとも一部に、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料を適用することによって、冷暖房に兼用できる場合であっても、冷媒配管１５の中でも特に結露しやすい箇所から多量に滴下する凝縮水による室外機筐体９の腐食を、より確実に防止することができる。
【００４７】
さらにまた、本実施形態に係る空気調和機１は、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、室外機筐体９の材料と同等のイオン化傾向を有する材料、または室外機筐体９の材料よりもイオン化傾向の高い材料が適用されている配管、つまり吐出配管２１、吸込配管２２、第一配管３１、第二配管３２、第三配管３３、および第八配管３８の全て、または一部を室外機筐体９の強度部材に兼用することで、室外機筐体９の補強、あるいは室外機筐体９を構成する板材の薄肉化による軽量化、低コスト化を可能にする。
【００４８】
また、本実施形態に係る空気調和機１は、圧縮機５を固定する一方で、室外機筐体９内に設けられる冷媒配管１５のうち、圧縮機５の吸込口２ａに接続される配管（吸込配管２２）、および圧縮機５の吐出口５ａに接続される配管（吐出配管２１）を室外機筐体９に固定することで、室外機筐体９と圧縮機５との間の変位を抑えることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態に係る空気調和機１は、室外機筐体９を設置面に支える脚部５２によって、圧縮機５の作動によって室外機筐体９を一体的に振動させても、設置面に対する振動の伝播を緩衝できる。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る空気調和機１によれば、従来の銅製の冷媒配管よりも強度を確保し易い冷媒配管１５を適用して、冷媒配管１５の支持構造を簡素化することが可能であって、ひいては耐食性に加えて耐久性および製造性を向上できる。
【００５１】
本実施形態では冷凍サイクル装置として室内機と室外機とで構成される空気調和機を例に説明したが、これに限らず、室内機の室内熱交換器の代わりに水熱交換器を室外機内に収容する給湯機やチラーでも良い。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１…空気調和機、２…室外機、３…室内機、５…圧縮機、５ａ…吐出口、５ｂ…吸込口、６…四方弁、７…室外熱交換器、８…絞り機構、９…室外機筐体、１１…室内熱交換器、１２…室内機筐体、１５…冷媒配管、１６…送風機、１７…送風機、１８…継手部、２１…吐出配管、２２…吸込配管、２５…第一配管接続部、２６…第二配管接続部、２７…第三配管接続部、２８…第四配管接続部、３１…第一配管、３２…第二配管、３３…第三配管、３４…第四配管、３５…第五配管、３６…第六配管、３７…第七配管、３８…第八配管、４１…制御部、４２…底板、４５、４６…側板、４７…天板、４８…機械室、４９…送風機室、５１…仕切板、５２…脚部、５３、５４、５５…固定部材。
【図１】
2017058098.tif 000003
【図２】
2017058098.tif 000004