JP2007010269A - Outdoor unit for air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,空気調和機の室外機に内設された熱交換器で凝縮される凝縮水の排水経路上における凍結を防止する技術に関し,特に,ヒートパイプを用いて凝縮水を加熱することにより該凝縮水の凍結を防止する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for preventing freezing on a drainage path of condensed water condensed by a heat exchanger installed in an outdoor unit of an air conditioner, and more particularly, by heating condensed water using a heat pipe. The present invention relates to a technique for preventing the condensed water from freezing.
外気が水の凝固点温度(0℃)以下となる寒冷地では,空気調和機の室外機に内設された熱交換器で凝縮された凝縮水が,その凝縮水を機外に排水するための排水経路や排水口で凍結することがある。これにより,室外機内に凝縮水があふれることによって或いは生成される氷の成長によって,熱交換器や送風ファン等に破損や変形が生じる。そのため,例えば特許文献1には,凝縮水を排水する排水経路が形成された室外機底板と熱交換器との間にヒートパイプを敷設して凝縮水を加熱することにより,該凝縮水の凍結を防止する技術が示されている。ここに,前記ヒートパイプは,一般に内部に封入された液体の凝縮(冷却)及び気化(加熱)による気液二層の自然循環を動作原理としているため,内部の液体が加熱されて気化する部位(以下「加熱部」という)が,凝縮水との熱交換により内部の気体が凝縮されて液化する部位(以下「放熱部」という)よりも低くなる状態で配設される。即ち,前記ヒートパイプは,該ヒートパイプにおける前記加熱部と前記放熱部との間に高低差が設けられた状態で配設される。
しかしながら,前記ヒートパイプにおける前記加熱部と前記放熱部との間に高低差を設けるためには,前記加熱部を,熱交換器の下方に設けられた底板の排水経路上に位置する前記放熱部よりも更に低い位置に配設する必要があるため,室外機の高さ寸法をその高低差の分,拡張させなければならないという問題が生じる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,排水経路上の凝縮水を加熱するヒートパイプの配設に起因する室外機の高さ寸法の拡張を防止することができる空気調和機の室外機を提供することにある。
However, in order to provide a height difference between the heating unit and the heat radiating unit in the heat pipe, the heat radiating unit is located on a drainage path of a bottom plate provided below the heat exchanger. Therefore, there is a problem that the height dimension of the outdoor unit must be expanded by the height difference.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to prevent the expansion of the outdoor unit height due to the arrangement of the heat pipe for heating the condensed water on the drainage path. An object of the present invention is to provide an outdoor unit of an air conditioner that can be used.
上記目的を達成するために本発明は,冷媒が循環する複数の配管が複数の伝熱板を貫通して装着されてなる熱交換器と,前記熱交換器の下方に設けられ該熱交換器で凝縮された凝縮水を本体筐体に設けられた排水口に導く排水経路と,前記排水経路近傍の位置からそれよりも低い位置にわたって設けられ前記排水経路により導かれる前記凝縮水を加熱するヒートパイプと,を備えてなる空気調和機の室外機に適用されるものであって,前記ヒートパイプが,前記複数の伝熱板の下端部近傍を貫通して装着されてなることを特徴とする空気調和機の室外機として構成される。
これにより,気液二層の自然循環を動作原理とする前記ヒートパイプに必要な加熱部と放熱部との高低差が,前記熱交換器の高さ寸法内で吸収されるため,該ヒートパイプを配設することによる当該室外機の高さ寸法の拡張を必要としない。また,前記熱交換器と前記ヒートパイプとが一体的に構成されるため室外機の内部構成がシンプルになる。
なお,前記凝縮水の凍結は,前記ヒートパイプや該ヒートパイプが貫装された前記伝熱板から前記凝縮水へ向けた放熱によって防止されるが,さらに,前記ヒートパイプから前記凝縮水への熱の伝達を効率よく行うためには,該ヒートパイプが貫装された前記伝熱板の下端部を前記排水経路に近接或いは接触させることが望ましい。
このとき,前記伝熱板の下端部を前記排水経路の形状に略沿った形状に形成すれば,該伝熱板の下端部と前記排水径路との近接面積或いは接触面を大きくすることができるため,該伝熱板の下端部から前記排水経路への熱の伝達効率が更に向上する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a heat exchanger in which a plurality of pipes through which a refrigerant circulates are mounted through a plurality of heat transfer plates, and the heat exchanger provided below the heat exchanger. A drainage path for leading the condensed water condensed in the body housing to a drain outlet provided in the main body housing, and a heat for heating the condensed water provided from a position near the drainage path to a position lower than the drainage path and guided by the drainage path And an air conditioner outdoor unit comprising a pipe, wherein the heat pipe is attached to penetrate through the vicinity of the lower ends of the plurality of heat transfer plates. It is configured as an outdoor unit for an air conditioner.
As a result, the difference in height between the heating part and the heat radiating part necessary for the heat pipe based on the natural circulation of gas-liquid two layers is absorbed within the height dimension of the heat exchanger. It is not necessary to expand the height dimension of the outdoor unit by disposing. Moreover, since the heat exchanger and the heat pipe are integrally formed, the internal configuration of the outdoor unit is simplified.
The condensation water is prevented from freezing by heat radiation from the heat pipe or the heat transfer plate in which the heat pipe is inserted to the condensed water, and further from the heat pipe to the condensed water. In order to efficiently transfer heat, it is desirable that the lower end portion of the heat transfer plate through which the heat pipe is inserted be brought close to or in contact with the drainage path.
At this time, if the lower end portion of the heat transfer plate is formed in a shape substantially along the shape of the drainage path, the proximity area or contact surface between the lower end portion of the heat transfer plate and the drainage path can be increased. Therefore, the heat transfer efficiency from the lower end of the heat transfer plate to the drainage path is further improved.
ところで,前記ヒートパイプから前記伝熱板に伝達される熱は,その伝熱された部位から前記伝熱板の下端部だけではなく,上方に向けても伝達される。これにより,前記伝熱板の下端部への伝熱量が減少する。そこで,前記伝熱板における前記複数の配管と前記ヒートパイプとの間に伝熱防止構造を設けておくことが望ましい。具体的には,前記伝熱板における前記複数の配管と前記ヒートパイプとの間に切り欠きを形成することが前記伝熱防止構造の一例として考えられる。
これにより,前記ヒートパイプの上方に位置する伝熱板へ伝達される熱量を低減することができるため,前記ヒートパイプから前記伝熱板の下端部を介して前記排水経路や前記凝縮水に伝達される熱量の増加を図ることができる。
By the way, the heat transmitted from the heat pipe to the heat transfer plate is transmitted not only from the lower end portion of the heat transfer plate but also upward from the transferred portion. Thereby, the amount of heat transfer to the lower end of the heat transfer plate is reduced. Therefore, it is desirable to provide a heat transfer prevention structure between the plurality of pipes and the heat pipe in the heat transfer plate. Specifically, forming a notch between the plurality of pipes and the heat pipe in the heat transfer plate is considered as an example of the heat transfer prevention structure.
As a result, the amount of heat transferred to the heat transfer plate located above the heat pipe can be reduced, so that the heat transfer from the heat pipe to the drainage path and the condensed water through the lower end of the heat transfer plate. The amount of heat generated can be increased.
本発明によれば,気液二層の自然循環を動作原理とする前記ヒートパイプに必要な加熱部と放熱部との高低差が,前記熱交換器の高さ寸法内で吸収されるため,該ヒートパイプを配設することによる当該室外機の高さ寸法の拡張を必要としない。また,前記熱交換器と前記ヒートパイプとが一体的に構成されるため室外機の内部構成がシンプルになる。
さらに,前記伝熱板の下端部を前記排水経路に近接或いは接触させることにより,前記ヒートパイプから前記凝縮水への熱の伝達を効率よく行うことができる。このとき,前記伝熱板の下端部を前記排水経路の形状に略沿った形状に形成すれば,該伝熱板の下端部から前記排水経路への熱の伝達効率が更に向上する。
また,前記伝熱板における前記複数の配管と前記ヒートパイプとの間に伝熱防止構造を設けることによって,前記ヒートパイプから前記伝熱板の下端部を介して前記排水経路や前記凝縮水に伝達される熱量の増加を図ることができる。
According to the present invention, the difference in height between the heating part and the heat radiating part necessary for the heat pipe based on the natural circulation of gas-liquid two layers is absorbed within the height dimension of the heat exchanger, It is not necessary to expand the height of the outdoor unit by disposing the heat pipe. Moreover, since the heat exchanger and the heat pipe are integrally formed, the internal configuration of the outdoor unit is simplified.
Furthermore, the heat transfer from the heat pipe to the condensed water can be efficiently performed by bringing the lower end portion of the heat transfer plate close to or in contact with the drainage path. At this time, if the lower end portion of the heat transfer plate is formed in a shape substantially along the shape of the drainage passage, the heat transfer efficiency from the lower end portion of the heat transfer plate to the drainage passage is further improved.
In addition, by providing a heat transfer prevention structure between the plurality of pipes and the heat pipe in the heat transfer plate, the drainage path and the condensed water are passed from the heat pipe through the lower end of the heat transfer plate. The amount of heat transferred can be increased.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る空気調和機の室外機Xの内部を透視した状態を示す模式図,図2は前記室外機Xが備える熱交換器1の要部拡大図である。
まず,図1を用いて,前記室外機Xの概略構成について説明する。
前記室外機Xは,図示するように,空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器1,冷媒を圧縮する圧縮機2,前記熱交換器1に向けて送風する送風ファン3,前記熱交換器1で凝縮された凝縮水を機外に排出するべく本体筐体の底板5に形成された排水口61,前記熱交換器1の下方に該熱交換器1の下端部11aに近接して設けられ前記凝縮水を前記排水口61に導くドレンパン6(排水経路の一例),及び前記ドレンパン6により導かれる凝縮水を加熱するヒートパイプ4等を備えて構成されている。なお,前記ドレンパン6は,前記底板5と一体形成され或いは別体として設けられる。
このように構成された前記室外機Xでは,前記熱交換器1において,前記送風ファン3により吸気された空気が冷媒との間で熱交換されることにより空気中の蒸気が凝縮されて発生した凝縮水が,前記ドレンパン6に滴下して該ドレンパン6によって前記排水口61に導かれ,該排水口61から機外に排出される。ここで,従来から,前記室外機Xが,外気が水の凝固点温度(0℃)以下となるような寒冷地に配設される場合に,前記凝縮水が前記ドレンパン6や前記排水口61で凍結することが問題視されている。しかし,前記室外機Xには,前記凝縮水を加熱する前記ヒートパイプ4が設けられているため,前記ドレンパン6や前記排水口61における前記凝縮水の凍結が防止されている。以下,前記ヒートパイプ4について図2を用いて詳説する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a schematic view showing a state where the inside of the outdoor unit X of the air conditioner according to the embodiment of the present invention is seen through, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the heat exchanger 1 provided in the outdoor unit X. It is.
First, the schematic configuration of the outdoor unit X will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the outdoor unit X includes a heat exchanger 1 that exchanges heat between air and a refrigerant, a compressor 2 that compresses refrigerant, a
In the outdoor unit X configured as described above, in the heat exchanger 1, the air inhaled by the
図2に示すように,前記ヒートパイプ4は,加熱部41(内部の液体が加熱されて気化する部位),該加熱部41と接合部44で接合された放熱部42(凝縮水との熱交換により内部の気体が凝縮されて液化する部位),及び加熱ヒータ43を有して構成されている。前記ヒートパイプ4は,内部に封入された液体の凝縮(冷却)及び気化(加熱)による気液二層の自然循環を動作原理とするため,該ヒートパイプ4における前記加熱部41と前記放熱部42との間に高低差が設けられた状態で配設されている。
前記加熱ヒータ43は,前記ヒートパイプ4の加熱部41に内設されており,当該室外機Xを制御する図外の制御部に含まれる加熱制御回路に接続されている。前記ヒートパイプ4では,前記加熱ヒータ43により前記加熱部41が加熱されることによって,内部の液体が気化して前記加熱部41よりも高い位置に位置する前記放熱部42へ移動することにより該放熱部42が暖められる。
なお,前記加熱ヒータ43による前記加熱部42の加熱の有無は,前記制御部(不図示)によって制御される。具体的には,前記制御部(不図示)による前記加熱ヒータ43の駆動制御は,外気の温度を検出する検出センサ(不図示)による検出温度が水の凝固点温度(0℃)以下となったか否かを判断基準に行われる。例えば,前記加熱ヒータ43は,前記検出センサ(不図示)により検出温度が前記凝固点温度(0℃)以下となった場合に駆動される。また,前記加熱ヒータ43の駆動時間を,凝縮水の凍結を防止することができる程度の時間に予め設定しておくことも考えられる。例えば,前記駆動時間は,仮に凝縮水が凍結したとしてもその凝縮水の凍結を解くことができるように,経験則から求められる霜取時間に,ある程度の余裕を持たせた時間を足して設定することが考えられる。
ここに,前記加熱ヒータ43は,前記ヒートパイプ4の加熱部41を加熱する加熱装置の一例であって,これに限られず該ヒートパイプ4を外部から加熱する加熱装置を用いることも可能である。例えば,前記加熱装置は,前記ヒートパイプ4の加熱部41の周囲に装着されるバンドヒータであることが考えられる。なお,前記加熱装置は,当該室外機Xの配設場所における気温に応じて,所望の加熱特性を得ることができるように適宜選択すればよい。
As shown in FIG. 2, the
The
Note that whether or not the
Here, the
前記室外機Xは,前記ヒートパイプ4が前記熱交換器1と一体的に構成されている点に特徴を有している。続いて,図2を用いて前記熱交換器1について説明する。
前記熱交換器1は,図示するように,冷媒が循環する複数の冷媒配管15が金属製の複数の伝熱フィン11(伝熱板に相当)を貫通して装着された所謂フィンチューブタイプの熱交換器であり,該複数の冷媒配管15は複数のベンド管12によって連結されている。これにより,前記圧縮機2に接続された冷媒配管13(図1参照)から前記連結された冷媒配管15を経て,不図示の室内機に接続される冷媒配管14に続く冷媒の循環経路(冷凍サイクル)が形成されている。
一方,前記熱交換器1の下端部近傍には,前記ヒートパイプ4の放熱部42が前記複数の伝熱フィン11を貫通した状態で装着されており,前記ヒートパイプ4と前記伝熱フィン11とが熱的に結合されている。即ち,前記熱交換器1と前記ヒートパイプ4とは一体的に構成されている。
ここで,前記ヒートパイプ4は,前記熱交換器1の製造過程において,前記複数の冷媒配管15のうち最下端部近傍に位置するものを,他の冷媒配管15と連結せずに前記放熱部42として用いたものである。即ち,前記放熱部42を有する前記ヒートパイプ4は,前記熱交換器1の製造過程とおおよそ同じ工程で製造することが可能である。具体的には,前記ヒートパイプ4の放熱部42は,前記冷媒配管15に心金を圧入して拡管することにより該冷媒配管15を前記伝熱フィン11に熱的に結合する工程で,同様に前記伝熱フィン11に熱的に結合する。そして,前記放熱部42は,前記冷媒配管15各々を前記ベンド管12で溶接して連結する工程で,前記接合部44において前記加熱部41と溶接する。その後,前記加熱部41及び前記放熱部42の内部を真空引きし,内部に作動液となる液体を封入する。これにより前記ヒートパイプ4が製造される。
このようにして前記ヒートパイプ4が内蔵された前記熱交換器1では,前記放熱部42の熱が前記複数の伝熱フィン11各々に伝達される。なお,前記ヒートパイプ4が,前記放熱部42が前記ドレンパン6近傍に位置する前記熱交換器1の下端部近傍の位置に,前記加熱部41が前記放熱部42の位置からそれよりも低い位置(ここでは前記底板5上)に位置するように,高低差が設けられた状態で配設されているため,該ヒートパイプ4では,動作原理である気液二層の自然循環が実現される。
The outdoor unit X is characterized in that the
As shown in the figure, the heat exchanger 1 is a so-called fin tube type in which a plurality of
On the other hand, in the vicinity of the lower end portion of the heat exchanger 1, a
Here, in the manufacturing process of the heat exchanger 1, the
In this way, in the heat exchanger 1 in which the
以上のように構成された前記室外機Xでは,前記ヒートパイプ4の加熱部41が前記加熱ヒータ43によって加熱されると,これによって暖められた前記放熱部42から前記伝熱フィン11に熱が伝達され,その熱は前記伝熱フィン11を介して該伝熱フィン11の下端部11aから前記ドレンパン6及び該ドレンパン6上の凝縮水に向けて放熱される。これにより前記凝縮水の凍結は防止される。もちろん,前記ヒートパイプ4の放熱部42からの放熱も前記凝縮水の加熱に寄与することはいうまでもない。なお,詳細は後段の実施例1において述べるが,前記伝熱フィン11の下端部11aを前記ドレンパン6に接触させる実施例も考えられる。
さらに,前記室外機Xでは,前記ヒートパイプ4の放熱部42が前記熱交換器1に内蔵されているため,前記加熱部41と前記放熱部42との高低差が,前記熱交換器1の高さ寸法内で吸収されるため,当該室外機Xの高さ寸法の拡張が防止されている。また,前記熱交換器1と前記ヒートパイプ4とが一体的に構成されるため前記室外機Xの内部構成がシンプルとなる。
In the outdoor unit X configured as described above, when the
Furthermore, in the outdoor unit X, since the
前記したように,前記伝熱フィン11の下端部11aを前記ドレンパン6に接触させる構成が他の実施例として考えられる。この場合,前記ドレンパン6上の凝縮水は,前記ヒートパイプ4の放熱部42の熱が前記伝熱フィン11の下端部11aから空気中へ放熱されることによって加熱されるのではなく,前記伝熱フィン11の下端部11aと前記ドレンパン6や前記凝縮水とが直接接触することによって加熱される。したがって,前記ヒートパイプ4の放熱部42から前記凝縮水への熱の伝達を効率的に行うことができる。
さらに,このとき前記伝熱フィン11の下端部を,前記ドレンパン6の形状に沿わせた形状に形成しておけば,前記ヒートパイプ4の放熱部42から前記凝縮水への熱の伝達効率をより向上させることができる。
例えば,図3に示すように,前記ドレンパン6が下方に向けて絞り形状を有するものである場合には,該絞り形状と同様の形状を有する絞り部11bを前記伝熱フィン11の下端部11aに形成すればよい。これにより,前記伝熱フィン11の絞り部11bと前記ドレンパン6との接触面積が増大され,該伝熱フィン11から前記ドレンパン6への熱の伝達効率が向上されるため,前記ヒートパイプ4の放熱部42から前記凝縮水への熱の伝達効率も更に向上する。なお,図3は前記伝熱フィン11の下端部11aの形状の一例を示す図であって,もちろん前記ドレンパン6及び前記下端部11aの形状は図示するものに限られるものではない。
また,図3に示すように,前記伝熱フィン11によって熱が伝達される前記ドレンパン6から空気中への放熱を防ぐため,該ドレンパン6に相当する前記底板5の外面の一部に断熱材9を設けることも,前記伝熱フィン11から前記ドレンパン6への熱の伝達効率の向上,即ち前記ヒートパイプ4の放熱部42から前記凝縮水への熱の伝達効率の向上に有効な手段である。
As described above, a configuration in which the
Further, at this time, if the lower end portion of the
For example, as shown in FIG. 3, when the drain pan 6 has a throttle shape downward, the
Further, as shown in FIG. 3, in order to prevent heat radiation from the drain pan 6 to which heat is transferred by the
ところで,前記ヒートパイプ4から前記伝熱フィン11に伝達される熱は,該伝熱フィン11において下方よりも上方へ伝わりやすい。そこで,前記ヒートパイプ4から前記伝熱フィン11の上方への熱の伝達を抑制(防止)する伝熱防止構造を前記熱交換器1に設けておくことが望ましい。
具体的には,図3に示すように,前記複数の伝熱フィン11各々には,該伝熱フィン11において前記冷媒配管15が貫装される貫通口7と前記ヒートパイプ4が貫装される貫通口8との間に切り欠き10が形成されている。即ち,前記複数の伝熱フィン11群に断熱空気層が形成される。これにより,前記複数の伝熱フィン11各々における前記貫通口8から上方へ向けた熱の伝達が抑制(防止)される。したがって,前記貫通口8から下方,即ち該伝熱フィン11の下端部11aへ向けた熱の伝達量を増加させることができ,前記ヒートパイプ4の熱量を前記凝縮水の凍結防止に有効に利用し得る。
By the way, the heat transmitted from the
Specifically, as shown in FIG. 3, each of the plurality of
1…熱交換器
2…圧縮機
3…送風ファン
4…ヒートパイプ
5…底板
6…ドレンパン(排水経路の一例)
7,8…貫通口
9…断熱材
10…切り欠き(伝熱防止構造の一例)
11…伝熱フィン(伝熱板の一例)
11a…下端部
11b…絞り部
12…ベンド管
13〜15…冷媒配管
41…加熱部
42…放熱部
43…加熱ヒータ
44…接合部
61…排水口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat exchanger 2 ...
7, 8 ... Through port 9 ... Insulating
11 ... Heat transfer fin (an example of a heat transfer plate)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記熱交換器の下方に設けられ,該熱交換器で凝縮された凝縮水を本体筐体に設けられた排水口に導く排水経路と,
前記排水経路近傍の位置からそれよりも低い位置にわたって設けられ,前記排水経路により導かれる前記凝縮水を加熱するヒートパイプと,
を備えてなる空気調和機の室外機であって,
前記ヒートパイプが,前記複数の伝熱板の下端部近傍を貫通して装着されてなることを特徴とする空気調和機の室外機。 A heat exchanger in which a plurality of pipes through which a refrigerant circulates are mounted through a plurality of heat transfer plates;
A drainage path that is provided below the heat exchanger and guides the condensed water condensed in the heat exchanger to a drain outlet provided in the main body housing;
A heat pipe that is provided from a position near the drainage path to a position lower than the drainage path and that heats the condensed water guided by the drainage path;
An air conditioner outdoor unit comprising:
The outdoor unit of an air conditioner, wherein the heat pipe is mounted so as to penetrate the vicinity of the lower end portions of the plurality of heat transfer plates.
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