JP2013076518A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器への底面からの空気の通過を可能とすることで、熱交換効率の向上を図ることのできる空気調和機を得ること。
【解決手段】空気調和機は、空気吸込口６から空気吹出口８につながる風路１ｂが内部に設けられた本体１ａと、空気吸込口６から空気吹出口８へと向けて空気を流動させる送風機（循環用ファン）３と、風路１ｂに配置されて、略直方体形状を呈する熱交換器２と、熱交換器２の下方に設けられてドレン水を回収するドレンパン９とを備え、熱交換器２の底面２９は、空気の通過方向に対して略平行な方向が短辺となり、空気の通過方向に対して略垂直な方向が長辺となる長方形形状であり、ドレンパン９には、空気の通過方向における下流側の長辺に沿って熱交換器２の底面２９に面接触して支持する土手（支持部）１４が形成され、熱交換器２の底面２９のうち支持部１４よりも上流側となる領域が、空気の通過可能な領域とされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器によって空気との間で熱交換を行う空気調和機に関する。

従来の冷暖房用の空気調和機は、室内機と室外機から構成される。室内機本体には吸込口や吹出口といった開口部が形成される。本体内蔵の循環用ファンにより室内空気を吸込口から吸込み、本体内に設置されている熱交換器により冷媒と空気とを熱交換させる。熱交換された空気は、吹出口に接続されたダクト等を通して各部屋へ冷房もしくは暖房された空気として供給される。

この種の空気調和機では冷房時に熱交換器に発生する結露水（ドレン水）を本体内部で回収するため、熱交換器の下方にドレンパンを設けてある。ドレンパンの構造は、ドレン水を受けるだけの箱状のものや、ドレンパンに突起を設けて熱交換器の底面と接触させ気密をとって風路を形成するものが一般的である。熱交換器の底面と接触させるドレンパンでは、ドレン水を回収し、ポンプやホースによって排水する構造のものもある（特許文献１を参照）。

実願昭５９−１０１１４８号（実開昭６１−１５４２０号）のマイクロフィルム

しかしながら、ドレンパンに設けられた突起と熱交換器の底面とを接触させることで、熱交換器への底面からの空気の通過が妨げられるため、熱交換効率の向上の妨げとなる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱交換器への底面からの空気の通過を可能とすることで、熱交換効率の向上を図ることのできる空気調和機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸込口と吹出口が形成されて、吸込口から吹出口につながる風路が内部に設けられた本体と、本体の内部に収容されて、吸込口から吹出口へと向けて空気を流動させる循環用ファンと、風路に配置されて風路を通過する空気と熱交換を行い、略直方体形状を呈する熱交換器と、熱交換器の下方に設けられてドレン水を回収するドレンパンとを備え、熱交換器の底面は、空気の通過方向に対して略平行な方向が短辺となり、空気の通過方向に対して略垂直な方向が長辺となる長方形形状であり、ドレンパンには、空気の通過方向における下流側の長辺に沿って熱交換器の底面に面接触して支持する支持部が形成され、熱交換器の底面のうち支持部よりも上流側となる領域が、空気の通過可能な領域とされることを特徴とする。

本発明によれば、空気の通過方向における下流側の長辺に沿って熱交換器の底面に面接触して支持する支持部が形成され、熱交換器の底面のうち支持部よりも上流側となる領域が、空気の通過可能な領域とされる。また、ドレン水が熱交換器を伝い、熱交換器の底面の上流側からドレンパンに回収され、排水性の向上を図ることができるという効果を奏する。更に熱交換効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる空気調和機の内部構成を概略的に示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる空気調和機の内部構成を概略的に示す正面図である。 図３−１は、熱交換器を底面側から見た斜視図である。 図３−２は、ドレン水の通過を説明するための図である。 図３−３は、ドレンパンの外観斜視図である。 図４は、熱交換器を支持した状態のドレンパンの外観斜視図である。 図５は、図４に示す矢印Ａに沿って見た部分拡大断面図である。 図６は、溝部分の部分拡大図である。 図７は、熱交換器を支持した状態のドレンパンの縦断面図である。 図８は、伝熱管の他の配置例を示すための図であって、熱交換器を支持した状態のドレンパンの縦断面図である。 図９は、熱交換器を支持した状態のドレンパンの縦断面図であって、底面からの空気の通過を説明するための図である。 図１０は、比較例としてのドレンパンが熱交換器を支持した状態を示す縦断面図である。 図１１は、空気調和機の内部構成を概略的に示す斜視図である。 図１２は、ドレンパンの壁部部分を拡大した部分拡大図である。 図１３は、ドレンパンの壁部部分を拡大した部分拡大図である。 図１４は、変形例としてのドレンパンの外観斜視図である。 図１５は、変形例としてのドレンパンの溝部分の部分拡大図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる空気調和機の内部構成を概略的に示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態にかかる空気調和機の内部構成を概略的に示す正面図である。空気調和機は、室内機としての空調機ユニット１と図示しない室外機とを備えて構成される。

室内機としての空調機ユニット１は、熱交換器２、送風機（循環用ファン）３、センサユニット５、フィルター７、ドレンパン９等が本体１ａの内部に収容されて構成される。本体１ａの下方には空気吸込口（吸込口）６が形成され、空気吸込口６よりも上方となる位置に空気吹出口（吹出口）８が形成される。

本体１ａの内部には、空気吸込口６から空気吹出口８につながる風路１ｂが形成される。空気吸込口６と空気吹出口８との位置関係により、本体１ａ内で上下に延びるように風路１ｂは形成される。熱交換器２、送風機３、センサユニット５、およびフィルター７は、風路１ｂの内部に配置される。

送風機３は、熱交換器２よりも上方に配置される。送風機３は、駆動時に空気吸込口６から空気吹出口８に向けて空気を流動させる。送風機３としては、例えば多翼ファンが用いられる。送風機３が駆動することで、本体の外部の空気、例えば室内空気が空気吸込口６から取り入れられ、風路１ｂを通過して空気吹出口８から吹き出される。空気吹出口８には、ダクト４が接続され、吹き出された空気がダクト４を介して運搬される。例えば、複数の居室に分配して送風される。

熱交換器２は、フィン２ａ、側板２ｂ、伝熱管２ｃを有して構成される。熱交換器２は、風路１ｂ内に配置され、風路１ｂ内での上流側となる面（流入面２５）から下流側となる面（流出面２６）に向けて空気が通過可能となっている。熱交換器２は、熱交換器２を通過する空気と、伝熱管２ｃの内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。

伝熱管２ｃは、風路１ｂでの空気の通過方向と略垂直な方向に延びるように複数設けられている。複数の伝熱管２ｃは、側方から観察すると、千鳥配置となるように設けられている。伝熱管２ｃは、熱交換器２の側方で折り返すように配置されている。

フィン２ａは、熱交換器２の熱交換効率を高めるために、伝熱管２ｃに接触するとともに、空気の通過方向と略平行な方向に延びるように複数設けられている。側板２ｂは、熱交換器２の側方部分に設けられて、伝熱管２ｃをまとめて固定している。

図３−１は、熱交換器２を底面側から見た斜視図である。図３−２は、ドレン水の通過を説明するための図である。なお、図３−１ではフィン２ａや伝熱管２ｃの詳細な構成は省略して示している。図３−１に示すように、フィン２ａや伝熱管２ｃの詳細な構成を無視すれば、熱交換器２は全体として直方体形状を呈している。また、その底面２９の形状は、空気の通過方向と略平行となる辺が短辺２７で、空気の通過方向と略垂直となる辺が長辺２８となる長方形形状となっている。風路１ｂ中において、熱交換器２は、流出面２６が斜め上方を向くように傾けて配置されている。これにより、熱交換器２のドレンパン９との接触部を斜めに配置することができる。通常ドレン水は図３−２に示すように、伝熱管２ｃ配管をよけながらフィン２ａ（図１も参照）を伝い下方へ流れる。このとき、上記の接触面で熱交換器２を斜めに配置することで、図３−２に示すように、ドレン水をよりドレンパン９と熱交換器２とが接触していない領域（非接触部Ｐ）に集めることができ、排水性の向上を図ることができる。更に、省スペースで熱交換面積を増やすことができ、熱交換効率の向上を図ることができる。

フィルター７は、熱交換器２の上流側に配置されて、風路１ｂ内を通過する空気に含まれる埃などを集塵する。センサユニット５は、熱交換器２の下流側に配置されて空気の物性を測定する。測定結果を用いたフィードバック制御を行うことで、空気を最適な状態に近づけるように制御できる。

ドレンパン９は、熱交換器２の下方に配置されて、熱交換器２を底面２９側から支持する。ドレンパン９は、特に冷房時に熱交換器２から発生する結露水（ドレン水）を回収し、室内等への水漏れを防止する。

以上のように構成された空気調和機では、空気吸込口６から取り入れられた空気は、フィルター７を通過後、熱交換器２によって冷却または加熱され、空気吹出口８に接続されたダクト４を介して各部屋に分配して送風される。

この時、熱交換器２の風下側に配置されたセンサユニット５によって空気の物性を測定し、フィードバック制御により、空気を最適な状態に制御することができる。また、熱交換器２の下側に取付けられたドレンパン９によって、熱交換器２より滴下するドレン水を回収する。

次に、ドレンパン９の詳細な構造について以下に説明する。図３−３は、ドレンパン９の外観斜視図である。図４は、熱交換器２を支持した状態のドレンパン９の外観斜視図である。図５は、図４に示す矢印Ａに沿って見た部分拡大断面図である。図６は、溝１５部分の部分拡大図である。図７は、熱交換器２を支持した状態のドレンパン９の縦断面図である。

図３−３に示すように、ドレンパン９には、ドレンパン９の底面より一段高い位置に土手（支持部）１４が設けられている。土手１４は、熱交換器２の底面２９と面接触して、熱交換器２を支持する。土手１４は、長辺接触部１４ａと短辺接触部１４ｂとを有しており、全体としてコ字形状を呈する。

長辺接触部１４ａは、熱交換器２の底面２９のうち、流出面２６側の長辺２８に沿った領域に面接触する。短辺接触部１４ｂは、熱交換器２の底面２９のうち、両側の短辺２７に沿った領域と面接触する。図５に示すように、本実施の形態では、短辺接触部１４ｂは、側板２ｂの下方でＬ字に折り曲げられた部分に面接触する。なお、熱交換器２の底面２９のうち、土手１４と接触する部分を図３−１において斜線で示している。

このように土手１４を構成することで、熱交換器２の底面２９のうち、長辺接触部１４ａに支持される領域よりも流入面２５側となる領域は、土手１４に覆われずに開放された状態となる。なお、短辺接触部１４ｂを、側板２ｂの下方でＬ字に折り曲げられた部分よりも大きな幅の形状とすることで、気密をより確実にとることができる。

図７に示すように、土手１４にはドレン水が下方へと流れるよう傾斜が設けられている。ドレンパン９は、発泡スチロール部１０と樹脂部１１が一体成型で作成されており、発泡スチロール部１０の表面を樹脂部１１で覆うように構成されている。

この樹脂部１１により、発泡スチロール部１０にドレン水が浸透することを防ぎ、水垂れを防止している。またドレンパン９にはドレン水回収後、１箇所から排水するための排水口１２が設けてある。

ドレンパン９には、室外機と室内機（空調機ユニット１）とを結ぶ冷媒配管の接続部から滴下するドレン水を回収するために、突出部１３が設けられている。ドレンパン９は、外郭を発泡スチロールとすることにより、ドレン水を回収した際に低温のドレン水によるドレンパン９の外壁、接触部への伝熱を抑えることができ、ドレンパン９の外壁と接触部での結露を防ぐことを可能としている。

図１，７，８に示すように、ドレンパン９には、熱交換器２よりも下流側となる位置に、壁部１７が形成される。壁部１７は、風路１ｂの幅の略全域にわたって設けられる。壁部１７は、側面視において千鳥状に配置された伝熱管２ｃのうち、土手１４に最も近い伝熱管２ｃ（以下、近接伝熱管２ｄという。）よりも、本体正面から見て鉛直方向に高い位置となるように形成されている。

上記のように壁部１７を構成することで、ドレンパン９からドレン水が溢れることを防ぎ、水漏れに伴う住宅の床への滴下による住宅被害を防止している。具体的には、近接伝熱管２ｄと熱交換器２の底面２９との距離が小さいことで、近接伝熱管２ｄによってドレン水がせき止められた場合に、ドレン水が近接伝熱管２ｄよりも高い位置まで溜まってしまうおそれがある。

しかしながら、ドレン水が近接伝熱管２ｄよりも高い位置まで溜まった場合であっても、それよりも高い位置まで壁部１７が形成されているので、ドレン水は壁部１７を越える前に、近接伝熱管２ｄを越えて、排水口１２に向かって流れていく。

図８は、伝熱管２ｃの他の配置例を示すための図であって、熱交換器２を支持した状態のドレンパン９の縦断面図である。伝熱管２ｃの千鳥状の配置としては、例えば図８に示す配置も可能である。この場合、土手１４に最も近い近接伝熱管２ｄは、流出面２６側より２列目となる。この場合、図７で示した配列に比べて、近接伝熱管２ｄから壁部１７までの距離が長くなるため、水漏れに対しては余裕度が増加する。

土手１４の長辺接触部１４ａには、図３−３に示すように、一部に溝１５が形成されている。溝１５を通して、熱交換器２の流出面２６側から流入面２５側に円滑にドレン水を流すことができる。これにより、ドレンパン９からドレン水が溢れることを防ぎ、住宅の床への滴下による住宅被害を防止している。

また、図６に示すように、溝１５にパッキン材１６を貼付けることで、溝１５を空気が通過することを抑えて、熱交換効率の低下を抑えている。ここで、ドレン水が通過し易いパッキン材１６を用いることで、熱交換器２と溝１５との気密をとりつつ、ドレン水を通過させやすくすることができる。

なお、パッキン材１６に用いられる材料としては、一般的に独立発泡のものと連続発泡のものとがあるが、連続発泡のものを用いることで、熱交換器２と溝１５との気密をとりつつ、ドレン水を通過させやすくすることができる。

図９は、熱交換器２を支持した状態のドレンパン９の縦断面図であって、底面２９からの空気の通過を説明するための図である。図１１は、空気調和機の内部構成を概略的に示す斜視図である。

本実施の形態にかかる空気調和機の構造では、送風機３が熱交換器２の上部に設置されているため、熱交換器２の上部よりも下部で風量が少なくなりやすい。さらに、熱交換器２が傾けて配置されているため、熱交換器２の上部を通過する空気よりも、熱交換器２の下部を通過する空気が少なくなりやすい。

一方、本実施の形態では、熱交換器２の底面２９の一部を土手１４で塞がずに支持している。そのため、図９に示すように、底面２９のうち土手１４に塞がれずに開放された領域を空気が通過可能となっている。このように、熱交換器２の底面２９からも空気を通過させることで、熱交換器２の下部での風量の低下を補い、熱交換器２の下部を通過する空気の増加を図り、熱交換効率の向上を図ることができる。

このとき、熱交換器２の上面側と側面側は、図１１に示すように、他の板金１９、２０によって隙間がない構造となっており、フィン２ａ（熱交換器２）を通過しない空気はほとんどないものとする。

図１０は、比較例としてのドレンパン１０９が熱交換器２を支持した状態を示す縦断面図である。比較例として示すドレンパン１０９では、土手１１４が熱交換器２の底面２９のほとんどの領域と面接触している。そのため、熱交換器２の底面２９を空気が通過できないため、熱交換器２の下部を通過する空気が少なくなる。そのため、熱交換効率が低下してしまう場合がある。また、土手１１４に近接する近接伝熱管２ｄ（図７や図８も参照）も多くなるため、ドレン水がせき止められやすくなり、ドレンパン１０９からドレン水が溢れやすくなる。

図１２は、ドレンパン９の壁部１７部分を拡大した部分拡大図である。図１３は、ドレンパン９の壁部１７部分を拡大した部分拡大図である。住宅内の埃等が、空気とともに風路１ｂ内に進入し、スライム状になって堆積することで、土手１４に最も近い近接伝熱管２ｄと土手１４との流路が狭くなり、ドレン水が流れにくくなる場合がある。ドレン水が流れにくくなることで水が溜まりやすくなった場合に、ドレン水は図１２に示すように溝１５を通過し下方へと流れ落ちる。

さらに、図１３に示すように、溝１５でもドレン水が流れにくくなり、ドレン水が溜まった場合には、ドレンパン９の壁部１７が近接伝熱管２ｄよりも高い位置に設けてあるため、近接伝熱管２ｄの上を越えてドレン水が流れていく。

また、空気調和機の能力を上げた場合や、湿度の高い空気を熱交換した場合など、ドレン水が増加した場合にも、近接伝熱管２ｄと土手１４の隙間や、溝１５を流れることができなかったドレン水が、近接伝熱管２ｄの上を越えて流れていくので、ドレンパン９からドレン水が溢れるのを抑えることができる。

図１４は、変形例としてのドレンパン９の外観斜視図である。図１５は、変形例としてのドレンパン９の溝部分の部分拡大図である。この変形例では、図１４，１５に示すように、土手１４のうち熱交換器２と接触する面の略全面に、パッキン材１８を貼り付けている。

土手１４のうち熱交換器２と接触する面の略全面に、パッキン材１８を貼り付けることで、熱交換器２と土手１４との気密をより確実にとることが可能となる。この場合、パッキン材１８のうちフィン２ａとの接触面は、熱交換器２の重量により圧縮される。

そのため、パッキン材１８の厚さが例えば５〜１０ｍｍであっても、圧縮されて１ｍｍ以下の厚さとなり、ドレン水はパッキン材１８の上部を通過して排水口１２へ流れるようになる。

また、土手１４のうち熱交換器２と接触する面の略全面に貼り付けられたパッキン材１８は、ドレンパン９の樹脂部１１に対する緩衝材としても機能する。これにより、熱交換器２などによってドレンパン９に傷が付けられることや穴が開けられることを抑えて、ドレンパン９からの水漏れを抑えることができる。

また、パッキン材１８は、溝１５と重なる部分でその厚みが増されており、溝１５部分でも、土手１４と熱交換器２との気密をとっている。パッキン材１８は、上述した例と同様に、連続発泡のものを用いることで、熱交換器２と溝１５との気密をとりつつ、ドレン水を通過させやすくすることができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、熱交換器を備える空気調和機に有用である。

１ 空調機ユニット
１ａ 本体
１ｂ 風路
２ 熱交換器
２ａ フィン
２ｂ 側板
２ｃ 伝熱管
２ｄ 近接伝熱管
３ 送風機（循環用ファン）
４ ダクト
５ センサユニット
６ 空気吸込口（吸込口）
７ フィルター
８ 空気吹出口（吹出口）
９ ドレンパン
１０ 発泡スチロール部
１１ 樹脂部
１２ 排水口
１３ 突出部
１４ 土手（支持部）
１４ａ 長辺接触部
１４ｂ 短辺接触部
１５ 溝
１６ パッキン材
１７ 壁部
１８ パッキン材
１９，２０ 板金
２５ 流入面
２６ 流出面
２７ 短辺
２８ 長辺
２９ 底面
１０９ ドレンパン
１１４ 土手
Ｐ 非接触部

Claims (7)

1. 吸込口と吹出口が形成されて、前記吸込口から前記吹出口につながる風路が内部に設けられた本体と、
   前記本体の内部に収容されて、前記吸込口から前記吹出口へと向けて空気を流動させる循環用ファンと、
   前記風路に配置されて前記風路を通過する空気と熱交換を行い、略直方体形状を呈する熱交換器と、
   前記熱交換器の下方に設けられてドレン水を回収するドレンパンとを備え、
   前記熱交換器の底面は、前記空気の通過方向に対して略平行な方向が短辺となり、前記空気の通過方向に対して略垂直な方向が長辺となる長方形形状であり、
   前記ドレンパンには、前記空気の通過方向における下流側の長辺に沿って前記熱交換器の底面に面接触して支持する支持部が形成され、
   前記熱交換器の底面のうち前記支持部よりも上流側となる領域が、空気の通過可能な領域とされることを特徴とする空気調和機。
2. 前記支持部は、前記短辺に沿って前記熱交換器に面接触して支持することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記吹出口は、前記吸込口よりも上方となる位置に形成され、
   前記熱交換器は、下流側となる面が斜め上方を向くように傾けて配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記熱交換器は、前記空気の通過方向と略垂直な方向に延びるように設けられた複数の伝熱管を有し、
   前記ドレンパンには、前記熱交換器に対して下流側となる位置に、前記支持部に最も近接する前記伝熱管よりも高い壁部が前記風路の幅の略全域にわたって設けられていることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記長辺に沿って前記熱交換器の底面を支持する支持部には、上流側と下流側とを連通する溝が形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和機。
6. 前記溝に設けられたパッキン材をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の空気調和機。
7. 前記支持部のうち前記熱交換器と接触する面に設けられたパッキン材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の空気調和機。

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