(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和装置において、少なくとも冷媒が流れる冷媒配管の途中に接続され、該冷媒配管内を流れる異物を捕獲するストレーナであって、
前記冷媒配管の途中に接続される筒状のシェルと、
前記シェル内に装填され、一部又は全部がメッシュ状に形成され、前記冷媒の流れ方向に沿って対向する開口及び底面と、前記開口と前記底面の間に延在するメッシュ状の周面と、を備え、前記冷媒を通過させると共に前記異物を捕獲する有底籠状のフィルターと、
前記フィルターの周面外側と前記シェルの周面内側との間に形成された主として前記冷媒が流れる環状流路と、
前記冷媒配管内に挿入され、前記シェル内で前記フィルターの前記底面と近接して対向する開口と、前記異物が伝う内壁面と、を備え、前記冷媒及び前記異物が通過する導入管と、
前記フィルターの前記底面外側に設けられ、前記導入管に向かって突出する環状の突部を有し、
前記導入管の前記開口は、前記突部に囲まれた前記フィルターの前記底面外側と対向する、ことを特徴とする空気調和装置用ストレーナ。
【請求項２】
前記フィルターの前記開口周囲において、該フィルターと前記シェルの間に延在して前記環状流路の一側を塞ぐ補強板を有することを特徴とする請求項１記載の空気調和装置用ストレーナ。
【請求項３】
ガスヒートポンプ式空気調和装置用であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和装置用ストレーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置用ストレーナに関し、特に、ガスヒートポンプ式空気調和装置用ストレーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、電気式ヒートポンプ（電気式空気調和装置）の概略を説明するための模式図である。図１を参照して、電気モータでコンプレッサを駆動する電気式ヒートポンプにおいては、密閉容器に電気モータを内蔵するため、劣化した油が冷媒配管内などの容器内に残存すると、劣化油に含有される水分等により絶縁不良が発生するおそれがあるため、電気ヒートポンプのリニューアル工事をする際、一般的には、冷媒配管内等の洗浄を行う。
【０００３】
図２は、ガスヒートポンプ（内燃機関式空気調和装置）の概略を説明するための模式図である。図２を参照して、一方、ガスヒートポンプは、動力部であるガスエンジンから独立した開放型のコンプレッサを用いていることから、電気式ヒートポンプのような絶縁不良が発生するおそれがないため、ガスヒートポンプのリニューアル工事、例えば、室外器ないし室内器の交換をして、室内外を結ぶ冷媒配管は既存配管を利用する際、冷媒配管内等の洗浄が不要となる場合がある。
【０００４】
特許文献１には、「空気調和装置等の冷媒循環回路に組み込むのに好適なストレーナ」の組み付け構造が提案されている。このストレーナは、冷媒配管中に装着され、冷媒配管を流れる異物を、かご状に形成されたメッシュにより捕獲するものである。
【０００５】
特許文献２には、繊維原液又はフィルム原液として使用されるセルロースアセテートやアクリル、ポリエステル等のポリマー流体のような高粘度流体を濾過するのに適した濾過フィルター」に関し、「一端に濾過済流体の導出部を有する筒状の濾過フィルターであって、異なる断面寸法をもつ複数の筒状濾過部材が同一中心上に多重に配されてなり、各筒状濾過部材の一端は隣接する内側の筒状濾過部材の一端と分離可能に連結されると共に、各筒状濾過部材の他端は隣接する外側の筒状濾過部材の他端に分離可能に連結されてなることを特徴とする濾過フィルター」が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特許３４０２６８６号公報
【特許文献２】特開２００１−４６８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているようなストレーナを用いた場合、メッシュに異物が詰まり、冷媒通過面積が減少して圧力損失が増大し、冷暖房性能が低下するおそれがある。特に、ガスヒートポンプのリニューアル工事に伴って、既存の冷媒配管中の残存油と酸化皮膜とが混合したヘドロ状異物が発生する場合には、メッシュ内をヘドロ状異物が覆ってしまい、冷媒通過面積が顕著に減少するという問題が発生するおそれが高くなる。
【０００８】
特許文献２のように、複雑な構造を有するフィルター、すなわち、メッシュを用いた場合、当初から圧力損失が大きいという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、冷媒配管中の異物、特に、ガスヒートポンプ等の内燃機関式ヒートポンプのリニューアル工事により発生する異物を効果的に捕獲することができる共に、圧力損失の増大を防止することができる空気調和装置用ストレーナ、特にガスヒートポンプ式空気調和装置用ストレーナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の視点において、空気調和装置において、少なくとも冷媒が流れる冷媒配管の途中に接続され、該冷媒配管内を流れる異物を捕獲するストレーナであって、前記冷媒配管の途中に接続される筒状のシェルと、前記シェル内に装填され、一部又は全部がメッシュ状に形成され、前記冷媒の流れ方向に沿って対向する開口及び底面と、前記開口と前記底面の間に延在するメッシュ状の周面と、を備え、前記冷媒を通過させると共に前記異物を捕獲する有底籠状のフィルターと、前記フィルターの周面外側と前記シェルの周面内側との間に形成された主として前記冷媒が流れる環状流路と、前記冷媒配管内に挿入され、前記シェル内で前記フィルターの前記底面と近接して対向する開口と、前記異物が伝う内壁面と、を備え、前記冷媒及び前記異物が通過する導入管と、前記フィルターの前記底面外側に設けられ、前記導入管に向かって突出する環状の突部を有し、前記導入管の前記開口は、前記突部に囲まれた前記フィルターの前記底面外側と対向する空気調和装置用ストレーナを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
特に、ガスヒートポンプ式空気調和装置のリニューアルにおいて、室外機ないし室内機を交換し、室外機と室内機を接続する冷媒配管は既存の冷媒配管を利用し、冷媒配管中の高粘性の残存油を残存させる場合、残存油、新機種油及び冷媒配管の内壁等に付着している酸化皮膜が複合してヘドロ状異物が発生する。
【００１２】
本発明のストレーナにおいては、冷媒等が導入管からフィルターに向かって流れる際、このヘドロ状異物は、導入管の内壁面を伝って、有底籠状のフィルター底部に導入され、該底部で主として捕獲される。一方、冷媒は、一側の冷媒配管、導入管の開口、フィルターの周面、環状流路を通過して、他側の冷媒配管に向かって流れていく。要約すると、ヘドロ状異物は、フィルター底面で主として捕獲され、ヘドロ状異物が冷媒通過流路であるフィルター周面を覆うことが防止される。よって、本発明のストレーナによれば、ヘドロ状異物の捕獲による、冷媒通過面積ないしメッシュ通過面積の減少が防止され、圧力損失の増大が防止され、空気調和装置の性能低下が防止される。
【００１３】
この結果、本発明によれば、ストレーナに異物が蓄積しても、冷媒通過面積が十分に確保されるため、ストレーナないしフィルターのメッシュ部のサイズダウンが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態に係るストレーナは、前記フィルターの前記底面外側に設けられ、前記導入管に向かって突出する環状の突部を有し、前記導入管の前記開口は、前記突部に囲まれた前記フィルターの前記底面外側と対向する。この形態によれば、異物は、主としてフィルター底面外側と突部に囲まれた部分に蓄積される。フィルターの底面は非メッシュ状に形成してもよい。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態に係るストレーナは、前記フィルターの前記開口周囲において、該フィルターと前記シェルの間に延在して前記環状流路の一側を塞ぐ補強板を有する。この形態によれば、異物が環状流路に直接流れ込むことが防止される。好ましくは、補給板は非メッシュ状に形成され、補強板上に異物が蓄積される。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態において、前記ガスヒートポンプ式空気調和装置の室内機側に前記導入管が配置され、該ガスヒートポンプの室外機側に前記フィルターの底面が配置される。この形態によれば、所定の運転モード、例えば、冷房モード或いは霜取モードにより、室内機側から室外機側に向かって冷媒等を流し、導入管からフィルターに向かって冷媒等を流すことにより、導入管から導入された異物をフィルターに捕獲させることが好ましい。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態において、前記フィルターは、全部がメッシュ状に形成される。場合によっては、前記フィルターの周面がメッシュ状に形成され、底面は非メッシュ状に形成される。
【実施例１】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図３は、本発明の一実施例に係るストレーナが装着されたガスヒートポンプ式空気調和装置のシステム回路図である。
【００２０】
図３を参照すると、この空気調和装置は、室外機２０、室内機３０、及び両者を接続し少なくとも冷媒が流れる冷媒配管４０を有している。
【００２１】
室外機２０は、基本的に、ガスエンジン駆動されて高温・高圧の冷媒を吐出する圧縮機２２と、圧縮機２２の他側に接続され冷媒を蓄積するアキュムレータ２８と、圧縮機２２の一側に接続され冷媒と潤滑油を分離するオイルセパレータ２３、オイルセパレータ２３の一側に接続され冷房・暖房時で冷媒が流れる方向を切り替える四方弁２４と、四方弁２４の一側に接続された室外熱交換器２５及び廃熱回収機２６と、室外熱交換器２５及び廃熱回収機２６の一側に接続され冷房時に機能する過冷却コイル２７と、を有している。
【００２２】
室内機３０は、室外熱交換器２５ないし過冷却コイル２７の一側に接続された膨張弁３１と、室内熱交換器３２と、を有している。
【００２３】
まず、図３に示した空気調和装置の基本的動作を説明する。冷房時、圧縮機２２は、アキュムレータ２８内の冷媒を吸引して圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する。この高温・高圧の冷媒は、四方弁２４を介して、室外熱交換器２５に流入して液化される。液化した冷媒は、膨張弁３１で膨張して低温となり、室内熱交換器３２で室内空気を冷却した後、アキュムレータ２８に戻る。
【００２４】
暖房時、圧縮機２２は、アキュムレータ２８内の冷媒を吸引して圧縮して高温・高圧の冷媒を吐出する。この高温・高圧の冷媒は、オイルセパレータ２３及び四方弁２４を介して、室内熱交換器３２に流入して、室内空気を加熱した後、膨張弁３１で膨張され、室外熱交換器２５に戻り、四方弁を介してアキュムレータ２８内に戻る。
【００２５】
次に、冷媒配管４０の途中に接続される、本発明の参考例に係るストレーナ１について説明する。図４は、本発明の参考例に係るストレーナの構造を説明するための断面図であり、図４下図は図４上図の動作図である。
【００２６】
図４を参照すると、冷媒配管４０内を流れる異物Ｓを捕獲するストレーナ１は、冷媒配管４０の途中に接続される筒状のシェル２と、全部がメッシュ状に形成されて冷媒Ｒを通過させると共に異物Ｓを捕獲する有底籠状のフィルター３と、フィルター３の周面３ｃ外側とシェル２の周面内側との間に形成された主として冷媒Ｒが流れる環状流路４と、冷媒配管４０内に挿入されて冷媒Ｒ及び異物Ｓが通過する導入管５と、を有している。導入管５は、図３の室内機３０側に配置され、フィルター３の底面３ｂは図３の室外機２０側に配置される。
【００２７】
フィルター３は、冷媒Ｒの流れ方向に沿って対向する開口３ａ及び底面３ｂと、開口３ａと底面３ｂの間に延在するメッシュ状の周面３ｃと、を備えている。
【００２８】
導入管５は、シェル２内でフィルター３の底面３ｂと近接して対向する開口５ａと、異物Ｓが伝う内壁面５ｂと、を備えている。特に、導入管５は、フィルター３内にフィルター３の開口３ａを通じて進入して、導入管５の開口５ａは、フィルター３の底面３ｂの内側中央と近接して対向する。
【００２９】
ストレーナ１は、さらに、フィルター３の開口３ａ周囲において、フィルター３とシェル２の間に延在して環状流路４の一側を塞ぐ非メッシュ状の補強板（閉塞板）６を有している。補強板６は、フィルター３をシェル２に取り付ける機能も有している。なお、補強板６は、フィルター３の一部として形成してもよく、或いは、板状のフランジ部材を用いて形成してもよい。
【００３０】
図４を参照して、ガスヒートポンプ式空気調和装置のリニューアルに際して、特に有効に作動するストレーナ１の機能を説明する。
【００３１】
このリニューアルに伴い、例えば、酸化皮膜、残存油及び新機種油が複合したヘドロ状の異物Ｓが発生する。そこで、異物Ｓをストレーナに捕獲させるため、冷媒Ｒないし潤滑油等が室内機３０側から室外機２０側に流れるよう、空気調和装置を冷房運転する。
【００３２】
異物Ｓは、導入管５内の冷媒Ｒ等の流れにより、導入管５の内壁面５ｂを伝って、開口５ａからフィルター３内に押し出され、図４に示すように、主として底面３ｂで捕獲されて蓄積され、周面３ｃ上にはほとんど蓄積されない。一方、冷媒Ｒは、室内機３０側の冷媒配管４０、導入管５の開口５ａ、フィルター３の周面３ｃ、環状流路４を通過して、室外機２０側の冷媒配管４０に向かって流れていく。このようにして、異物Ｓはフィルター３の底面３ｂ上に溜まり、フィルター３の周面３ｃの冷媒通過面積は確保されることにより、冷媒Ｒがストレーナ１を通過する際に発生する損失抵抗の増大が防止される。
【００３３】
ここで、図４に示した導入管５を有していない、比較例に係るストレーナの問題点を説明する。図５は、比較例に係るストレーナの構造を説明するための断面図であり、図５下図は図５上図の動作図である。
【００３４】
図５を参照すると、比較例に係るストレーナ１０１は、冷媒配管４０の途中に接続される筒状のシェル１０２と、全部がメッシュ状に形成されて冷媒Ｒを通過させると共に異物Ｓを捕獲する有底籠状のフィルター１０３と、フィルター１０３の周面１０３ｃ外側とシェル１０２の周面内側との間に形成された環状流路１０４と、フィルター１０３の開口１０３ａ周囲においてフィルター１０３とシェル１０２の間に延在して環状流路１０４の一側を塞ぐ非メッシュ状の補強板１０６と、を有している。
【００３５】
フィルター１０３は、冷媒Ｒの流れ方向に沿って対向する開口１０３ａ及び底面１０３ｂと、開口１０３ａと底面１０３ｂの間に延在するメッシュ状の周面１０３ｃと、を備えている。フィルター１０３の開口１０３ａは、室内機３０側に配置され、フィルター１０３の底面１０３ｂは図３の室外機２０側に配置される。
【００３６】
比較例に係るストレーナ１０１の問題点を説明する。前記リニューアルに伴い発生した異物Ｓをストレーナ１０１に捕獲させるため、冷媒Ｒ等が室内機３０側から室外機２０側に流れるよう、空気調和装置を冷房運転する。
【００３７】
異物Ｓは、冷媒配管４０内を室内機３０側から室外機２０側に向かう冷媒Ｒ等の流れにより、フィルター１０３内に押し出されて、図５に示すように、フィルター１０３の底面１０３ｂ及び周面１０３ｃ、さらに補強板１０６上で捕獲されて蓄積される。このように、フィルター１０３の周面１０３ｃを含む全面に異物Ｓが付着して蓄積されると、ストレーナ１０１において冷媒Ｒの実効的な通過面積は減少し、ストレーナ１０１における圧力損失が増大して、空気調和装置の性能が低下する。
【００３８】
次に、図４に示したストレーナ１を用いて、フィルター３の長さに対する導入管５の好ましい長さを求めるための実験を行った。図６は、図４に示したストレーナ１の寸法関係を説明する図である。
【００３９】
図６を参照して、フィルター３の管軸方向の長さを“Ｌ”、導入管５の管軸方向の長さを“Ｍ”、フィルター３の内径を“Ｄ”、導入管５の内径を“ｄ”とすると、実験においては、フィルター３に対する導入管５の長さ比“Ｍ／Ｌ”を可変し、内径比“ｄ／Ｄを６６％とした。そして、このようなストレーナ１を図３に示したようなガスヒートポンプ式空気調和装置の冷媒配管４０に接続し、実際に運転をして、フィルター３の長さに対する導入管５の長さと、ストレーナ１における圧力損失の関係を測定した。その他の実験条件は下記のとおりである。
【００４０】
（１）冷媒流量  １２００ｋｇ／ｈ（能力５６ｋｗ相当）
（２）異物  酸化皮膜量３．６ｇ
（３）潤滑油成分比  ：ＮＬ１０：スニソ４ＧＳ（他油）＝４Ｌ：０．２Ｌ
【００４１】
図７は、図４に示したストレーナにおける圧力損失と導入管長さの関係を示すグラフである。図７を参照すると、フィルター３に対する導入管５の長さ比“Ｍ／Ｌ”は、好ましくは０．３〜０．９、より好ましくは０．５〜０．９、さらに好ましくは０．８〜０．９であり、特に、導入管５の長さＭがフィルター３の長さの８０％付近で最も圧力損失が小さくなることが分かった。また、フィルター３に対する導入管５の内径比は、“ｄ≦Ｄ／２”とすることが好ましい。
【実施例２】
【００４２】
本実施例においては、図４を参照して説明した前記参考例と異なる点について説明し、前記参考例と同様の点については前記参考例の記載を適宜参照することができるものとする。図８は、本発明の実施例に係るストレーナの構造を説明するための断面図である。
【００４３】
図８を参照すると、本実施例のストレーナ１において、フィルター３が、前記参考例とは冷媒の流れ方向に関して逆向きに配置されている。これによって、フィルター３の底面３ｂ外側が導入管５と対向している。さらに、本実施例のストレーナ１は、フィルター３の底面３ｂ外側に設けられ、導入管５に向かって僅かに突出する環状の突部（邪魔板）７を有している。導入管５の開口５ａは、環状の突部７に囲まれたフィルター３の底面３ｂ外側と対向する。なお、突部７は、環状の帯材としてもよく、フィルター３の周縁部（エッジ部）を形成してもよい。
【００４４】
ストレーナ１は、さらに、フィルター３の開口３ａ周囲において、フィルター３とシェル２の間に延在して環状流路４の一側を塞ぐ非メッシュ状の補強板（閉塞板）６を有している。補強板６は、フィルター３をシェル２に取り付ける機能も有している。
【００４５】
本実施例によれば、異物Ｓは、主としてフィルター３の底面３ｂ外側と突部７に囲まれた部分、及び補強板６の導入管５側の面上に蓄積されるため、冷媒Ｒの通路となるフィルター３の周面３ｃ上に蓄積されることが防止される。一方、冷媒Ｒは、室内機３０側の冷媒配管から、導入管５の開口５ａ、突部７の上方、環状流路４、フィルター３の周面３ｃ、フィルター３の開口３ａを通過して、室外機２０側の冷媒配管４０に流れていく。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によるストレーナは、空気調和装置用ストレーナ、特に、ガスヒートポンプ式空気調和装置用ストレーナとして好適に利用される。また、本発明によるストレーナは、冷媒配管内に複数種類の油を許容することができ、又、冷媒配管の洗浄をせずにリニューアルを行うことを許容できるよう設計されている空気調和装置に好適に適用され、或いは冷媒配管内の異物の量が比較的多い場合にも好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】電気式ヒートポンプの概略を説明するための模式図である。
【図２】ガスヒートポンプの概略を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施例に係るストレーナが装着されたガスヒートポンプ式空気調和装置のシステム回路図である。
【図４】  本発明の参考例に係るストレーナの構造を説明するための断面図であり、下図は上図の動作図である。
【図５】  比較例に係るストレーナの構造を説明するための断面図であり、下図は上図の動作図である。
【図６】図４に示したストレーナの寸法関係を説明する断面図である。
【図７】図４に示したストレーナにおける圧力損失と導入管長さの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例に係るストレーナの構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ストレーナ
２  シェル
３  フィルター
３ａ  開口
３ｂ  底面
３ｃ  周面
４  環状流路
５  導入管
５ａ  開口
５ｂ  内壁面
６  補強板
７  突部（邪魔板）
２０  室外機
２１  ガス分析装置
２２  圧縮機
２３  オイルセパレータ
２４  四方弁
２５  室外熱交換器
２６  廃熱回収器
２７  過冷却コイル
２８  アキュムレータ
３０  室内機
３１  膨張弁
３２  室内熱交換器
４０  冷媒配管
Ｒ  冷媒
Ｓ  異物
【図１】
0005076950.tif 000002
【図２】
0005076950.tif 000003
【図３】
0005076950.tif 000004
【図４】
0005076950.tif 000005
【図５】
0005076950.tif 000006
【図６】
0005076950.tif 000007
【図７】
0005076950.tif 000008
【図８】
0005076950.tif 000009