JPH0737866B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、空気調和機に係わり、特に冷凍サイクルに
おける冷媒配管の簡素化手段に関するものである。

［従来の技術］ 一般にこの種の空気調和機は第13図に示すように冷凍サ
イクルの主要機器である圧縮機（１）、室外側熱交換器
（２）および室内側熱交換器（３）と、冷凍サイクルの
制御機器である四方弁（４）、二方弁（５）、減圧機構
（６）、逆止弁（７）およびキャピラリチューブ（８）
などを冷媒配管（９）により接続して冷凍サイクルを構
成し、上記四方弁（４）を切り替えることにより室内を
冷暖房するようになっている。

またこの空気調和機は図示のように室外側ユニットＡと
室内側ユニットＢに分離していて、室外側ユニットＡの
冷媒配管（9a）と室内側ユニットＢの冷媒配管（9b）と
が接続具（10）を介して接続されており、実線の矢印は
冷房時の冷媒の流れ、破線の矢印は暖房時の冷媒の流れ
を示す。

ところで前述した空気調和機の室外側ユニットＡは第14
図に示すように冷凍サイクルの主要機器である圧縮器
（１）、室外側熱交換器（２）と冷凍サイクルの制御機
器である四方弁（４）、二方弁（５）、減圧機構
（６）、逆止弁（７）およびキャピラリチューブ
（８）、さらにはこれらの機器を結ぶ多数の冷媒配管
（９）が図示のように種々の方向に折り曲げられて配設
されると共に、上記主要機器と冷媒配管および上記制御
機器と冷媒配管とをロー付接合等により相互に接続して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の空気調和機は以上のように、主要機器間、制御機
器間および主要機器と制御機器との間をすべて冷媒配管
によって接続しているので、組立てに必要な冷媒配管部
品の種類や使用量が多くコストアップの原因となった
り、ロー付個所が非常に多くかつ冷媒配管の形状が複雑
であるため、ロー付作業が面倒であり組立作用が複雑か
つ困難であった。また各機器間を複雑な冷媒配管で接続
するため、配管接続に必要なスペースも大きくなり、室
外側ユニット全体が大型化するという問題もあった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、室外側ユニット内の配管構造の簡素化を図る
と共に、配管材料やロー付個所を大幅に減少させ、コス
ト低減と信頼性の高い空気調和機を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る空気調和機は、塊状の部材内に冷凍サイ
クルの制御機器である四方弁（13）、二方弁（18）およ
び逆止弁（24）などを内蔵させると共に、これら制御機
器廻りの冷媒通路および冷凍サイクルの主要機器である
圧縮機（１）、室内側および室外側熱交換器（２）
（３）等との接続ポートを当該部材内に形成し、これを
単体ブロック状の配管ユニット（11）として使用してい
る。

また、上述のように構成すると共にさらに、上記配管ユ
ニットは熱伝導係数の小さい材料で作られ、さらには高
温冷媒と低温冷媒との間の伝熱経路の面積を小さくする
ような熱伝達遮断構造を具備されている。また上記配管
ユニットはその外周面が断熱材料で覆われている。

［作用］ この発明における空気調和機は、配管ユニットそれ自体
が冷凍サイクルの制御機器廻りの冷媒通路および冷凍サ
イクルの主要機器との接続ポートを形成するために、ロ
ー付個所が大幅に減少すると共に、冷媒配管構造が簡素
化され室外側ユニットが小型になる。その反面上記配管
ユニットの内部を流れる吐出ラインの高温冷媒から吸入
ラインの低温冷媒への熱リーク量並びに上記配管ユニッ
トと大気間の熱伝達量が大きくなり、特に暖房能力を低
下させることがある。これに対しては上記配管ユニット
に上述のような熱伝達遮断構造を具備させることにより
熱伝導係数の小さいことと、伝熱経路の面積が小さいこ
とが相まって高温冷媒から低温冷媒への熱伝導に対する
抵抗はきわめて大きくなり、その熱リーク量は大幅に軽
減される。また上記配管ユニットの外周面を断熱材で覆
うことにより配管ユニットと大気間との熱伝達は遮断さ
れ熱損失に起因する性能上の問題は解決される。

［実施例］ 以下この発明の一実施例について説明する。すなわち第
１図はこの発明による配管ユニット（11）を使用した空
気調和機の冷凍サイクル図を示す。

この空気調和機は、圧縮機（１）、四方弁（13）、室外
側熱交換器（２）、減圧機構（６）、室内側熱交換器
（３）を順次接続し、四方弁（13）を経て圧縮機（１）
へ戻る冷凍サイクルを構成し、上記四方弁（13）を切り
替えることにより冷房、暖房を行い得るようになってい
る。実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを、破線の矢
印は暖房運転時の冷媒の流れを示す。

第２図は第１図における配管ユニット（11）の構造を示
す図、第３図は第２図の１面で切断した断面図、第４図
は同じく第２図のII面で切断した断面図、第５図も同じ
く第２図のIII面で切断した断面図である。これらの図
に示すように上記の配管ユニット（11）は冷媒サイクル
の制御機器である四方弁（13）、二方弁（18）、逆止弁
（24）とこれら機器廻りの冷媒通路（25a）（25b）（25
c）（25d）（25e）（25f）（25g）（25h）および他の機
器との接続ポート（19a）（19b）（19c）（19d）（20）
（21）（22a）（22b）（23a）（23b）を塊状の部材内に
形成するように構成されている。そして上記の四方弁
（13）には第３図、第４図に示すように配管ユニット
（11）内に４つのシリンダ（26）（27）（28）（29）が
形成されており、シリンダ（26）とシリンダ（27）は両
端に弁座（32a）（32b）を有する連通部（30）により連
通している。また同様にシリンダ（28）とシリンダ（2
9）も両端に弁座（33a）（33b）を有する連通部（31）
により連通している。さらに連通部（30）の側面には圧
縮機（１）の吸入管に接続される吸入用接続ポート（19
b）に連通する冷媒通路（25b）の通口（34b）、連通部
（31）の側面には圧縮機（１）の吐出管に接続される吐
出用接続ポート（19a）に連通する冷媒通路（25a）の通
口（34a）が開口している。またシリンダ（26）とシリ
ンダ（28）との間にはこれらの間を連通し、かつ室外側
熱交換器（２）に接続される室外用接続ポート（19c）
を、またシリンダ（27）とシリンダ（29）との間にはこ
れらの間を連通し、かつ室内側熱交換器（３）に接続さ
れる室内用接続ポート（19d）を有し、さらにシリンダ
（27）とシリンタ（28）の側面には図示しないパイロッ
ト弁に連通する通口（35a）（35b）が開設されている。

またシリンダ（26）とシリンダ（27）との間には連結棒
（36a）により連結された弁体（37a）（38a）とシール
（39a）を、またシリンダ（28）とシリンダ（29）との
間には同じく連結棒（36b）により連結された弁体（37
b）（38b）とシール（39b）が組込まれ、上記パイロッ
ト弁の作動による圧力差で作動してそれぞれの連通部
（30）（31）を択一的に開口または封止し、上記接続ポ
ート（19a）と（19c）および（19b）と（19d）、もしく
は（19a）と（19d）および（19b）と（19c）とを連通す
る。さらに第４図のように冷媒通路（25c）は四方弁（1
3）の連通部（30）に連通して形成され、その端にキャ
ピラリチューブの接続ポート（22a）が開口している。
また第３図の（40a）（40b）（40c）（40d）は蓋でそれ
ぞれシリンダ（26）（27）（28）（29）の一端を封止し
ている。

一方、上記の二方弁（18）は第４図、第５図に示すよう
に構成されている。すなわち配管ユニット（11）内には
弁座（42）が形成されると共に、シリンダ（43）内を弁
座（42）に向って自在に進退するプランジャ（44）が収
容されており、このプランジャ（44）は弁体を兼ね、ス
プリング（45）によるばね力により弁座（42）に常時押
圧される一方、上記プランジャ（44）にはスプリング
（45）のばね力に抗して弁座（42）から後退させるよう
に作用するソレノイドコイル（46）が設けられている。
またこの二方弁（18）の廻りには弁座（42）を挟んで冷
媒通路（25d）（25e）が形成されており、冷媒通路（25
d）は上記接続ポート（19a）に連通する冷媒通路（25
a）と、また冷媒通路（25e）は逆止弁（24）に連通する
第５図の冷媒通路（25g）と合流している。（50）（5
1）は蓋でそれぞれ冷媒通路（25d）（25e）の一端を封
止している。

さらに上記の逆止弁（24）は第５図に示すように冷媒通
路（25f）と冷媒通路（25e）との間に形成した弁座（4
7）、弁体（48）および冷媒の流れにより発生する力に
よって押し上げられる上記弁体（48）の動きを規制する
ストッパー（49）より構成され、弁座（47）と弁体（4
8）の間で逆流を防止するようにしている。また上記冷
媒通路（25g）は上記冷媒通路（25e）に合流し、冷媒通
路（25f）は膨張弁等の減圧機構との接続ポート（23a）
および室外側熱交換器（２）と接続する室外側用接続ポ
ート（20）に連通する。また上記の配管ユニット（11）
内には冷媒通路（25h）が形成され、その両端には膨張
弁等の減圧機構との接続ポート（23b）と室内側熱交換
器（３）と接続する室内側用接続ポート（21）が開口し
ている。

次に上記配管ユニット（11）の各接続ポートへの接続関
係について説明する。すなわちこの発明の配管ユニット
（11）を用いて冷凍サイクルを構成する場合には、第１
図のように配管ユニット（11）の吐出用接続ポート（19
a）に圧縮機（１）の吐出配管（52）を接続させ、吸入
用接続ポート（19b）に上記圧縮機（１）の吸入配管（5
3）を接続させる。また室外側熱交換器（２）は配管ユ
ニット（11）の室外用接続ポート（19c）（20）に接続
配管（54）（55）を介してそれぞれ接続させ、室内側熱
交換器（３）は上記配管ユニット（11）の室内用接続ポ
ート（19d）（21）に接続配管（56）（57）を介して接
続させる。さらに配管ユニット（11）の接続ポート（22
a）（22b）および（23a）（23b）にはキャピラリチュー
ブ（８）および膨張弁等の減圧機構（６）を接続する。

なお上記実施例では配管ユニット（11）内に、冷凍サイ
クルの制御機器である四方弁（13）、二方弁（18）、逆
止弁（24）を内蔵させると共に、これらの制御機器廻り
の冷媒通路および冷凍サイクルの主要機器との接続ポー
トを形成したものを示したが、さらに膨張弁等の減圧機
構や該機構廻りの冷媒通路を組込むようにしてもよい。
また上記実施例における四方弁、二方弁、逆止弁の具体
的構成は必ずしも図示のものに特定されることはない。
次に第６図はこの発明の他の実施例に係る配管ユニット
の構造を示す斜視図であり、この場合の配管ユニットに
は、その内部を隣接状態で流れる吐出ラインの高温冷媒
と吸入ラインの低温冷媒との間の熱リーク量を軽減する
ための熱伝達遮断構造が具備されており、第７図は第６
図のIV面で切断した断面図、第８図は同じく第６図のＶ
面で切断した断面図である。

特に上述の実施例との相違点のみを記載すると、（61
a）（61b）（61c）（61d）（61e）は配管ユニット（1
1）内に内蔵された四方弁（13）の廻りに凹欠部を穿設
して形成した空隙部であり、（61f）は隣接状態に配設
された吐出ラインの高温冷媒通路と吸入ラインの低温冷
媒通路との間に形成した同様の空隙部である。

そして第７図の実線矢印は暖房運転時の吐出ラインの高
温冷媒の流れを、破線の矢印は吸入ラインの低温冷媒の
流れを示す。

これら第７図、第８図に示すようなこの発明による構造
の配管ユニットは上記の空隙部を有することにより、こ
れらの空隙部で区劃された各部どおし間の伝熱面積が小
さくなることと、熱伝導経路が長くなることが相まって
内部を通る高温冷媒から低温冷媒への熱リーク量が低減
する。

第９図は熱伝達遮断構造のさらに好ましい例を示し、四
方弁、二方弁、逆止弁等の制御機器、これら制御機器廻
りの冷媒通路および接続ポートを形成するそれぞれの部
材を薄肉化したものである。このような薄肉化により当
該各部どおし間の伝熱面積は上記実施例よりも画一的に
小さくなり、高温冷媒から低温冷媒への熱伝導はさらに
妨げられる。

第10図は熱伝達遮断構造のさらに他の実施例を示し、配
管ユニットに内蔵された各冷媒通路の内周壁にテフロン
等の熱伝導係数の小さい合成樹脂膜（62）を被着してい
る。テフロンの熱伝導係数は約0.2kcal/m.h.℃と非常に
小さいため吐出ラインの高温冷媒から吸入ラインの低温
冷媒への熱伝導を強く妨げるようになる。

第11図は黄銅で形成した配管ユニットを使用して、ある
条件で暖房運転した時の上記配管ユニットの吐出ライン
入口からある間隔で離れた位置にある冷媒の温度をグラ
フ表示したものである。黄銅の熱伝導係数は、約100kca
l/m.h.℃ときわめて大きいので、高温冷媒通路を通り配
管ユニット内を隣接状態で流れる他方の低温冷媒への熱
リーク量および配管ユニットと大気間との輻射、対流に
より失われる損失熱は非常に大きく、吐出ライン出入口
間の温度差は約28℃にもなる。

これに対し炭素鋼の熱伝導係数は、約40kcal/m.h.℃で
上記した黄銅の熱伝導係数の約40％である。しかも炭素
鋼は黄銅に比べ強度が強いため上記の制御機器および冷
媒通路を形成する部材の薄肉化が図れ、伝熱面積を小さ
くできる。実用的にはこの発明の配管ユニットを形成す
る材料の熱伝導係数は45kcal/m.h.℃以下が望ましい。
その結果、吐出ラインの高温冷媒から吸入ラインの低温
冷媒への熱リーク量が軽減される。さらに好ましい材料
としてはステンレス鋼であり、その熱伝導係数は13kcal
/m.h.℃であるので吸入ラインの低温冷媒への熱伝導は
さらに妨げられる。

第12図はこの発明のさらに別の実施例に係る配管ユニッ
トの構造を示す部分断面図であり、この場合は配管ユニ
ットの外周面を発泡スチロール等の断熱材料（63）で覆
っている。このような構造にすることにより配管ユニッ
トと大気間との熱伝達は遮断され、吐出冷媒の熱損失が
軽減されることから、特に暖房能力が改善できる。

［発明の効果］ この発明の空気調和機では以上のように、塊状の部材内
に冷凍サイクルの制御機器である四方弁、二方弁、逆止
弁等を内蔵させると共に、これら制御機器廻りの冷媒通
路および冷凍サイクルの主要機器である圧縮機、室内側
および室外側熱交換器との接続ポートをも形成し、これ
を配管ユニットとして使用するようにしたので、ロー付
個所が大幅に減少すると共に、冷媒配管構造が簡素化さ
れ組立が容易となり作業性が向上する。しかも配管材料
の使用量を削減できるのでコスト低減が図れる。また冷
凍サイクルの制御機器廻りの冷媒通路がユニット化さ
れ、簡素化されるので室外側ユニットの小型化が可能と
なる。さらにはロー付個所が大幅に減少するので信頼性
が高められる。さらに上記配管ユニットは内部に、隣接
状態で流れる吐出ラインの高温冷媒と吸入ラインの低温
冷媒との間の伝熱経路の面積を小さくするための熱伝達
遮断構造を具備すると共に、熱伝導係数の小さい材料で
当該配管ユニットを形成することにより、上記冷媒間の
熱伝導に対する抵抗はきわめて大きくなり、その熱リー
ク量は大幅に軽減される。また配管ユニットの外周面を
断熱材料で覆うことによって、この配管ユニットと大気
間との熱伝達は遮断され、熱損失に起因する性能上の問
題は解決でき、空気調和機の能力、特に暖房能力が大幅
に改善されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるブロック状の配管ユニットを使
用した冷凍サイクル図、第２図は第１図の配管ユニット
を示す斜視図、第３図は第２図のＩ面で切断した断面
図、第４図は同じく第２図のII面で切断した断面図、第
５図も同じく第２図のIII面で切断した断面図、第６図
はこの発明の他の実施例における配管ユニットを示す斜
視図、第７図は第６図のIV面で切断した断面図、第８図
は第６図のＶ面で切断した断面図、第９図はこの発明の
さらに別の実施例における配管ユニットの部分断面図、
第10図はこの発明のさらに別の実施例における配管ユニ
ットの冷媒通路の断面図、第11図は吐出ラインの冷媒温
度を示す図、第12図はこの発明のさらに別の実施例にお
ける配管ユニットの部分断面図、第13図は従来の空気調
和機の冷凍サイクル図、第14図は従来の空気調和機の室
外側ユニットを部分的に示す斜視図である。 図中、（１）は圧縮機、（２）は室外側熱交換器、
（３）は室内側熱交換器、（11）は配管ユニット、（1
3）は四方弁、（18）は二方弁、（19a）（19b）（19c）
（19d）は接続ポート、（20）（21）（22a）（22b）（2
3a）（23b）は接続ポート、（24）は逆止弁、（25a）
（25b）（25c）（25d）（25e）（25f）（25g）（25h）
は冷媒通路、（61a）（61b）（61c）（61d）（61e）（6
1f）は空隙部、（62）は合成樹脂膜、（63）は断熱材料
である。その他図中同一符号は同一または相当部分を示
すものとする。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】四方弁、二方弁、および逆止弁等の冷凍サ
   イクルの制御機器を塊状の部材内に内蔵させると共に、
   これら制御機器廻りの冷媒通路および圧縮機、室内側お
   よび室外側熱交換器等の冷凍サイクルの主要機器との接
   続ポートを上記当該部材内に形成し、これを配管ユニッ
   トとして使用するようにしたことを特徴とする空気調和
   機。
2. 【請求項２】配管ユニットは、吐出ラインの高温冷媒か
   ら吸入ラインの低温冷媒への熱リーク量を軽減する熱伝
   達遮断構造を有する特許請求の範囲第１項記載の空気調
   和機。
3. 【請求項３】熱伝達遮断構造として、隣接する吐出ライ
   ンと吸入ラインとの間の部材に空隙部を形成した特許請
   求の範囲第２項記載の空気調和機。
4. 【請求項４】熱伝達遮断構造として、吐出ラインと吸入
   ラインを構成する制御機器、これら制御機器廻りの冷媒
   通路および接続ポートを形成するそれぞれの部材を薄肉
   化した特許請求の範囲第２項記載の空気調和機。
5. 【請求項５】熱伝達遮断構造として、少なくとも制御機
   器及び冷媒通路の内壁に熱伝導係数の小さい合成樹脂膜
   を被着した特許請求の範囲第２項記載の空気調和機。
6. 【請求項６】配管ユニットは45kcal/m.h.℃を越えない
   熱伝導係数を有するステンレス鋼、炭素鋼等で形成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の空気調和機。
7. 【請求項７】配管ユニットは外周面を発泡スチロール等
   の断熱材料で覆われている特許請求の範囲第１項記載の
   空気調和機。