特開 2024-765 空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024000765

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】空調装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 13/20 20060101AFI20231226BHJP

【ＦＩ】

F24F1/02 411A

F24F1/02 411D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099656

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小和田 芳夫

(72)【発明者】

【氏名】戸部 隆久

(72)【発明者】

【氏名】狩野 靖明

【テーマコード（参考）】

3L051

【Ｆターム（参考）】

3L051BJ10

(57)【要約】

【課題】空調装置に生じる振動に起因した減圧器の損傷を抑制する。
【解決手段】圧縮機２０、加熱器４０、減圧部７０、及び冷却器３０を含む冷媒回路を筐体内に収容した空調装置であって、前記冷却器３０は、冷却器本体と前記冷却器本体を収容する冷却器ケースとを含み、前記減圧部は、冷却器本体と弾性部材とにより固定されているか、冷却器ケースの内側面と弾性部材とにより固定されているか、または、冷却器ケースの外側面と弾性部材とにより固定されている、空調装置を提供する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、加熱器、減圧部、及び冷却器を含む冷媒回路を筐体内に収容した空調装置であって、
前記冷却器は、冷却器本体と前記冷却器本体を収容する冷却器ケースとを含み、
前記減圧部は、前記冷却器本体又は前記冷却器ケースの何れか一方と弾性部材とにより固定されている、空調装置。

【請求項2】

前記減圧部は、前記冷却器本体と共に前記冷却器ケースに収容される、請求項１記載の空調装置。

【請求項3】

前記弾性部材は、前記冷却器本体の周囲に設けられ、前記冷却器に導入され又は前記冷却器から導出される空気の漏れを防止する気洩れ防止部材である、請求項１記載の空調装置。

【請求項4】

前記減圧部がキャピラリチューブである、請求項１記載の空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、冷媒回路を構成する機器（圧縮機、凝縮器、蒸発器、減圧部など）や送風機などの空調に必要な機器一式及びこれらを制御する制御装置を筐体に収容した小型の空調装置が知られている。

【0003】

このような空調装置の一例として、特許文献１には、筐体内部に、コンプレッサ、凝縮器としての外気用熱交換部と蒸発器としての内気用熱交換部とが一体化された複合熱交換器、複合熱交換器の側面に設けられた膨張弁（減圧部）としてのキャピラリチューブ、内気用ダクト、及び外気用ダクト等が収容されたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－２２７４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

通常、キャピラリチューブは、凝縮器と蒸発器の間に設けられ、凝縮器からの冷媒配管と蒸発器への冷媒配管とに接続している。つまり、キャピラリチューブと冷媒配管との接続部である冷媒入口と冷媒出口とが、それぞれ凝縮器と蒸発器に固定されている。
上記した従来の空調装置においても、キャピラリチューブは、キャピラリチューブに対する冷媒の入口が外気用熱交換部（凝縮器）に、冷媒の出口が内気用熱交換部（蒸発器）に固定され、中間部分は螺旋状に巻かれて外気用熱交換部の側面に沿って固定されずに配置されている。

【0006】

ところで、空調装置では、圧縮機の起動に伴う振動や、例えば、空調装置が車両に搭載された場合の車両の走行に伴う振動が空調装置に伝達され、振動によって空調装置を構成する各部品が筐体内において変位する。特に、蒸発器とキャピラリチューブとの重量や大きさの差異から、蒸発器とキャピラリチューブとの変位差が大きく、キャピラリチューブと冷媒配管との接続部に応力が集中して破損を生じる虞がある。
一方、上述したように、小型の空調装置は比較的狭い限られた空間に設置して使用されるものであり、より一層の小型化が求められることから、筐体に収容される機器のレイアウト変更や、筐体に収容可能な機器及び部品やそれらの数に制限がある。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、空調装置に生じる振動に起因した減圧器の損傷を抑制すること、を課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る空調装置は、圧縮機、加熱器、減圧部、及び冷却器を含む冷媒回路を筐体内に収容した空調装置であって、前記冷却器は、冷却器本体と前記冷却器本体を収容する冷却器ケースとを含み、前記減圧部は、前記冷却器本体又は前記冷却器ケースの何れか一方と弾性部材とにより固定されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、空調装置に生じる振動に起因した減圧器の損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る空調装置の外観を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る空調装置の内部の概略構成を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る空調装置の内部の概略構成を示す正面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る空調装置の内部の概略構成を示す背面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る空調装置の内部の概略構成を示す左側面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る空調装置に適用される冷却器及び減圧器の配置について説明する説明図である。

【図7】本発明の実施形態に係る空調装置に適用される冷却器及び減圧器の配置の他の例について説明する説明図である。

【図8】変形例に係る減圧器としてのキャピラリチューブの配置例を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一の符号は同一の機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0012】

図１から図５に、本実施形態に係る空調装置１の概略構成を示す。空調装置１は、筐体１０、筐体１０内に収容される圧縮機２０、冷却器（蒸発器）３０、加熱器（凝縮器）４０、第１送風機５０、第２送風機６０、減圧器（減圧部）７０、及び、制御装置８０を備えている。圧縮機２０、冷却器３０、加熱器４０、及び減圧器７０は冷媒配管９１～９４によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路を構成している。

【0013】

図１～図５に示す空調装置１では、空調装置１の前後方向に沿って冷却器３０及び加熱器４０の内部を通過する空気が流通する。つまり、空調装置１では、空調装置１の前後方向が冷却器３０及び加熱器４０における空気の流通方向となる。冷却器３０については背面から正面に向かって空気を流通させ、加熱器４０については正面から背面に向かって空気を流通させることで、冷却器３０及び加熱器４０を通過する空気と冷媒との熱交換を行わせる。

【0014】

図１に示すように、筐体１０の正面において、制御装置８０の収容位置に対応する位置にコントロールパネル１１が設けられ、冷却器３０の収容位置に対応する位置に吹出口１２が設けられ、第２送風機６０の収容位置に対応する位置に空気の吸込口１３が設けられている。
筐体１０の背面において、第１送風機５０の収容位置に対応する位置に空気の吸込口（不図示）が設けられ、加熱器４０の収容位置に対応する位置に排気口（不図示）が設けられている。

【0015】

冷却器３０は、冷却器本体３０１を冷却器ケース３０２に収容して構成されている（図６参照）。冷却器３０は、冷却器ケース３０２の空気吸込用開口部を介して第１送風機５０から送風された空気を導入し、取り込んだ空気を冷却器本体３０１において熱媒体と熱交換させて、吹出用開口部３１から筐体１０に設けられた吹出口１２に冷風を送出する。
冷却器本体３０１の周囲には、冷却器ケース３０２に導入される空気又は導出される空気の冷却器ケース３０２の外部に対する漏れを防止するための気漏れ防止部材としての弾性部材３０３が設けられている。

【0016】

同様に、加熱器４０は加熱器本体を加熱器ケース（いずれも図示せず）に収容して構成されている。加熱器４０は、加熱器ケースの空気吸込用開口部を介して第２送風機６０から送風された空気を導入し、取り込んだ空気を加熱器本体において熱媒体と熱交換させて、排気用開口部４１から筐体１０の排気口を介して送出する。

【0017】

減圧器７０は、図５及び図６に示すように、冷却器本体３０１と弾性部材３０３との間に設けられ、冷却器本体３０１と弾性部材３０３とに固定された状態で収容されている。より具体的には、減圧器７０としては、所謂キャピラリチューブを適用することができ、キャピラリチューブは、冷却器３０の高さ方向に亘る大径の螺旋状に巻かれた状態となっている。この状態で、減圧器７０は、冷却器本体３０１の送風方向と直交する側面に対して、弾性部材３０３によって減圧器７０の変位が抑制されるように、冷却器本体３０１と弾性部材３０３との間に挟持されている。そして、減圧器７０は、冷却器本体３０１と弾性部材３０３とによって挟持された状態で冷却器ケース３０２に収容されている。

【0018】

減圧器７０の冷媒入口側は冷媒配管９２に接続され、減圧器７０の冷媒出口側は冷媒配管９３に接続されている。冷媒配管９２，９３と減圧器７０との接続部も冷却器ケース３０２内において、冷却器本体３０１と弾性部材３０３によって固定されている。
なお、減圧器７０は、必ずしも冷却器本体３０１に固定される必要はなく、例えば、図７に示すように、冷却器ケース３０２の内壁面と弾性部材３０３によって挟持されることで固定されてもよい。

【0019】

なお、図６及び図７は、冷却器本体３０１、冷却器ケース３０２、弾性部材３０３及び減圧器７０の関係を理解が容易となるように簡素化して表現したものであり、冷媒配管９２，９３の図示を省略している。

【0020】

上述のように、図５から図７の例では、減圧器７０のキャピラリチューブを冷却器３０の高さ方向に亘る大径の螺旋状に巻かれた状態で冷却器ケース３０２に収容している。このようにすることで、キャピラリチューブを小径に巻いた場合に比して、減圧器７０において空調装置１の幅方向の寸法を小さくすることができ、冷却器３０を大型化させることなく冷却器ケース３０２に収容することができる。

【0021】

なお、減圧器７０を冷却器ケース３０２に収容せずに、冷却器ケース３０２の外側面に設けた状態で減圧器７０を弾性部材と冷却器ケース３０２の外側面とによって挟持することで固定してもよい。

【0022】

制御装置８０は、インバータ（不図示）を含む各種電子部品が取り付けられた基板（不図示）を有し、例えば、電源から供給された電力の電圧や周波数を変換して出力することにより、圧縮機２０を稼働させるモーターの回転数を制御する。また、制御装置８０は、コントロールパネル１１に入力された信号を受信し、受信した信号に従って空調装置１に対する制御を行う。

【0023】

続いて、本実施形態に係る空調装置１の筐体１０内における各機器のレイアウトについて説明する。図２から図５に示すように、空調装置１の筐体１０内には、底板１５上に圧縮機２０、加熱器４０、及び第２送風機６０を配置し、これらの鉛直方向上側に冷却器３０、第１送風機５０、制御装置８０を配置している。

【0024】

特に、冷却器３０を通過する空気の流通方向と直交する方向、かつ、冷却器３０の水平方向（正面視で左右方向）において、冷却器３０の一方側（正面視で右側）、かつ、冷却器３０の鉛直方向下方側に圧縮機２０を配置している。また圧縮機２０の鉛直方向上側に、冷却器３０に隣接するように制御装置８０を配置している。なお、圧縮機２０の前方にはアキュームレータ２２が配置されている。

【0025】

より具体的には、底板１５上には、正面視で加熱器４０の右側に圧縮機２０、加熱器４０の前方側に第２送風機６０が配置されている。加熱器４０の鉛直方向上側かつ加熱器４０よりもやや前方側に、鉛直方向において加熱器４０と部分的に重なるように冷却器３０が配置されている。正面視で、冷却器３０の右側に制御装置８０が配置され、冷却器３０の背面側には第１送風機５０が配置されている。

【0026】

冷却器３０の上面には、冷却器３０を通過して圧縮機２０に戻る冷媒の冷媒流出口３３が設けられている。冷媒流出口３３と圧縮機２０とは冷媒配管９４によって接続されている。冷媒配管９４は、冷媒流出口３３から、制御装置８０の背面側に引き回された後に制御装置８０の下側を通って圧縮機２０の前方側に接続される。

【0027】

加熱器４０の上面には、加熱器４０の一方側（正面視で左側）、かつ、加熱器４０の後方側に、圧縮機２０から吐出された高圧冷媒を流入させる冷媒流入口４２が設けられている。また、加熱器４０の上面において、冷媒流入口４２より前方側に、加熱器４０を通過して減圧器７０へ向かって流出する冷媒流出口４３が設けられている。

【0028】

つまり、加熱器４０において、冷媒流入口４２は、加熱器４０の上面から冷媒が流入するように設けられ、冷媒流出口４３は、加熱器４０の上面から冷媒が流出するように設けられている。
圧縮機２０と加熱器４０の冷媒流入口４２とは冷媒配管９１によって接続され、冷媒流出口４３と減圧器７０とは冷媒配管９２によって接続され、減圧器７０と冷却器３０の冷媒流入口（不図示）とは冷媒配管９３によって接続されている。減圧器７０、冷媒配管９２及び冷媒配管９３はいずれも、冷却器３０に設けられている。

【0029】

（冷媒の流れについて）
上記のように接続された冷媒回路において、冷媒は、圧縮機２０によって圧縮されて高圧のガス冷媒となって吐出される。高圧のガス冷媒は、冷媒配管９１を通過して冷媒流入口４２を介して加熱器４０に流入し、第２送風機６０から送風されて加熱器４０を通過する空気と熱交換することにより放熱する。

【0030】

加熱器４０の冷媒流出口４３から流出した高圧冷媒は、冷媒配管９２を通過して減圧器７０に流入し、減圧器７０によって減圧されて膨張し、低圧冷媒となる。減圧器７０において低圧になった冷媒は、冷媒配管９３を通過して冷却器３０に流入する。冷却器３０に流入した低圧冷媒は、第１送風機５０によって送風されて冷却器３０を通過する空気と熱交換することにより吸熱し、冷却器３０の冷媒流出口３３を介して流出する。冷却器３０を流出した冷媒は、冷媒配管９４を流れ、アキュームレータ２２を介して圧縮機２０へ戻る。圧縮機２０に流入した冷媒は、再び圧縮され、上記循環を繰り返す。

【0031】

上述の通り、冷媒回路を循環する過程において、減圧器７０によって減圧されて膨張した冷媒は、低圧冷媒となっている。このため、減圧器７０から圧縮機２０に至る経路において、特に、減圧器７０、冷媒配管９２，９３及び冷却器本体３０１の外部にはドレン水が付着しやすく、付着したドレン水はそれぞれ鉛直方向下方に滴下しやすい。

【0032】

このとき、空調装置１において、減圧器７０及び冷媒配管９２，９３は、いずれも、空調装置１の正面視で左側に集約して配置され、かつ、減圧器７０及び冷媒配管９２，９３が冷却器本体３０１と共に冷却器ケース３０２に一体的に収容されており、外部に露出していない。さらに、圧縮機２０や制御装置８０などの電装品は、冷却器３０を挟んで減圧器７０、冷媒配管９２，９３とは反対側に位置している。

【0033】

したがって、減圧器７０、冷媒配管９２，９３から、圧縮機２０及び制御装置８０に対してドレン水が滴下することがない。特に減圧器７０に生じるドレン水が、冷却器本体３０１において生じるドレン水と共に、加熱器４０における加熱器本体の表面に導かれることで、加熱器４０をより冷却することができ、システム効率の向上及びドレン排水量を低減させることができる。

【0034】

（変形例）
図８に、減圧器７０としてのキャピラリチューブの配置例について説明する。
図８（Ａ）から図８（Ｄ）には、冷却器本体３０１の周囲に弾性部材３０３が設けられ、減圧器７０が弾性部材３０３の外側に配置された例を示している。この状態で、冷却器ケース３０２に収容することで、減圧器７０が冷却器ケース３０２と弾性部材３０３とにより挟持されて固定される。

【0035】

図８（Ａ）には、弾性部材３０３によって覆われた冷却器本体３０１の側面において、減圧器７０としてのキャピラリチューブを冷却器本体３０１の鉛直方向に比較的小径に巻いて複数個配列するように設けた例を示している。

【0036】

図８（Ｂ）には、弾性部材３０３によって覆われた冷却器本体３０１の側面において、減圧器７０としてのキャピラリチューブを冷却器本体３０１の鉛直方向に沿って複数回往復させるように設けた例を示している。

【0037】

図８（Ｃ）には、弾性部材３０３によって覆われた冷却器本体３０１の側面及び上面に沿って減圧器７０としてのキャピラリチューブ複数回往復させるように設けた例を示している。

【0038】

図８（Ｄ）には、鉛直方向よりも奥行方向が大きく、すなわち、開口部が小さく形成された冷却器本体３０１における減圧器７０の配置例を示している。この場合、弾性部材３０３によって覆われた冷却器本体３０１の側面に、減圧器７０としてのキャピラリチューブを側面全体に亘る大径の螺旋状に設けている。

【0039】

このようにすることで、キャピラリチューブを小径の螺旋状に巻いた場合に比して、減圧器７０において空調装置１の幅方向の寸法を小さくすることができ、冷却器３０を大型化させることなく冷却器ケース３０２に収容することができる。

【0040】

以上述べた如く本実施形態によれば、減圧器７０を冷却器本体３０１又は冷却器ケース３０２の何れか一方と弾性部材３０３とにより固定しているので、空調装置１が振動して、振動が空調装置１の構成部品に伝達された場合であっても、冷却器本体３０１と減圧器７０との変位差が生じにくい。このため、減圧器７０、減圧部と冷媒配管９２，９３との接続部に対して空調装置に生じる振動に起因した応力が集中せず、減圧器の損傷を抑制することができる。

【0041】

また、減圧器７０を、既存の部品である冷却器本体３０１又は冷却器ケース３０２のいずれか一方と弾性部材３０３とによって固定しているため、減圧器の損傷を抑制しながら、部品点数を増加させず、空調装置を大型化させることがない。また、減圧器７０を冷却器本体３０１と一体的に冷却器ケース３０２に収容したため、冷却器３０で生じるドレン水だけでなく、減圧器７０から冷却器３０に至る経路において生じるドレン水も加熱器４０の表面に導くことでシステム効率の向上及びドレン排水量を低減することができる。

【0042】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１：空調装置、１０：筐体、２０：圧縮機、３０：冷却器、４０：加熱器、７０：減圧器（減圧部）、９１～９４：冷媒配管、３０１：冷却器本体、３０２：冷却器ケース、３０３：弾性部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】