JP2013130345A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管やアルミニウム製のガス管の腐蝕を防止する。
【解決手段】ガス冷媒を流すためのアルミニウム製の熱交換器側ガス管31と、液冷媒を流すためのアルミニウム製の熱交換器側液管32とが、アルミニウム製の室外熱交換器20の側部から延びている。熱交換器側液管32は、熱交換器側ガス管31の下方の室外熱交換器20の側部から延びている。アルミニウム製の熱交換器側ガス管31は、銅製のガス冷媒配管41の上方からガス冷媒配管41に接続されている。アルミニウム製の熱交換器側液管32は、熱交換器側ガス管31と銅製のガス冷媒配管41との接続部45の直下以外の領域に配置されている。
【選択図】図8
【解決手段】ガス冷媒を流すためのアルミニウム製の熱交換器側ガス管31と、液冷媒を流すためのアルミニウム製の熱交換器側液管32とが、アルミニウム製の室外熱交換器20の側部から延びている。熱交換器側液管32は、熱交換器側ガス管31の下方の室外熱交換器20の側部から延びている。アルミニウム製の熱交換器側ガス管31は、銅製のガス冷媒配管41の上方からガス冷媒配管41に接続されている。アルミニウム製の熱交換器側液管32は、熱交換器側ガス管31と銅製のガス冷媒配管41との接続部45の直下以外の領域に配置されている。
【選択図】図8
Description
本発明は、空気調和装置、特にアルミニウム製の熱交換器を備える空気調和装置に関する。
近年、熱交換器を軽量化するために、熱交換器のフィンだけでなく、熱交換器の伝熱管やヘッダ集合管にもアルミニウムやアルミニウム合金が用いられることがある。以下、フィン、伝熱管及びヘッダ集合管にアルミニウムやアルミニウム合金が用いられている熱交換器をアルミニウム製の熱交換器という。一方、アルミニウム製の熱交換器に冷媒を循環させるための配管には、銅や銅合金からなる配管(以下銅製の配管という)が使用される。
空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器では、熱交換器の部品が空気の露点温度よりも低くなって空気に含まれる水分により度々結露が発生する。もし、銅製の配管に結露が生じると、結露水の中に銅イオンが含まれることになる。そして、銅イオンを含む結露水がアルミニウム製の熱交換器に掛かると腐蝕を促進する原因になる。そのため、特許文献1(特開平6−300303号公報)に記載されているように、銅イオンを含んだ結露水がアルミニウム製の熱交換器に滴下するのを防ぐため、熱交換器から冷媒配管に向かって下方に傾斜する水滴落下防止配管部が設けられる場合がある。
ところで、イオン化傾向の小さい銅や銅合金をイオン化傾向の大きいアルミニウムやアルミニウム合金に直接接続するとそのイオン化傾向の違いからアルミニウム製の部材で腐蝕が進みやすいため、銅製の配管をアルミニウムやアルミニウム合金からなるヘッダ集合管に直接接続しない方が好ましい。このような場合には、アルミニウム製のヘッダ集合管から引き出されたアルミニウムやアルミニウム合金からなるガス管(以下、アルミニウム製のガス管という)や液管(以下、アルミニウム製の液管という)に銅製の配管が接続される。
例えば、空気調和装置の室外熱交換器では、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能するときに、比較的低温のガス冷媒が室外熱交換器のガス管を通して流入し、ガス管の表面で水分が結露する場合がある。そのため、アルミニウム製の熱交換器に銅イオンを含む結露水が滴下するのを防ぐだけでは不十分であって、アルミニウム製の管と銅製の配管の接触部分はもとより、アルミニウム製の管の上方空間に位置する銅製の配管から滴り落ちる水滴などにも留意する必要がある。
本発明の課題は、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管やアルミニウム製のガス管の腐蝕を防止することである。
本発明の第1観点に係る空気調和装置は、上下方向に立てて配置され、空気と冷媒との熱交換を行うためのアルミニウム製の熱交換器と、アルミニウム製の熱交換器の側部から延び、ガス冷媒を流すためのアルミニウム製のガス管と、アルミニウム製の熱交換器の側部のうちのアルミニウム製のガス管の下方から延び、液冷媒を流すためのアルミニウム製の液管と、ガス冷媒を流すための銅製のガス配管と、を備え、アルミニウム製のガス管は、銅製のガス配管の上方から銅製のガス配管に接続部において接続され、アルミニウム製の液管は、アルミニウム製のガス管と銅製のガス配管との接続部の直下以外の領域に配置されている。
なお、アルミニウム製のガス管と銅製のガス配管との接続部の直下の領域という概念には、銅製のガス配管が傾斜する場合にはその下端部の真下も含まれる。換言すれば、銅製のガス配管の下端部の真下の領域は、直下以外の領域にはあたらない。
また、アルミニウム製の部材の概念には、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材が含まれ、銅製の部材の概念には、銅又は銅合金からなる部材が含まれる。また、この部材の概念には、熱交換器やその構成部品あるいは種々の管などが含まれる。
第1観点に係る空気調和装置では、銅製のガス配管の上方からアルミニウム製のガス管が接続されるため、銅製のガス配管の結露で生じた銅イオンを含む結露水が下方にあるガス配管を伝うことになってアルミニウム製のガス管には掛からない。また、銅製のガス配管との接続部の直下にアルミニウム製の液管が配置されないため、アルミニウム製の液管にも銅製のガス配管で生じた銅イオンを含む結露水が掛かり難くなっている。それにより、銅製のガス配管で生じた銅イオンを含む結露水に起因するアルミニウム製のガス管及びアルミニウム製の液管の腐蝕の促進が防止される。
本発明の第2観点に係る空気調和装置は、第1観点に係る空気調和装置において、液冷媒を流すための銅製の液配管をさらに備え、アルミニウム製の液管は、アルミニウム製の熱交換器の側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びる第1折り返し部を有し、第1折り返し部の端部に銅製の液配管が下方から接続されている。
第2観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製の液管の第1折り返し部によって銅製の液配管を伝う水滴がアルミニウム製の熱交換器に到達するのを防止することができ、銅製の液配管を伝う銅イオンを含む水によってアルミニウム製の熱交換器の腐蝕が促進されるのを防ぐことができる。
本発明の第3観点に係る空気調和装置は、第2観点に係る空気調和装置において、アルミニウム製のガス管は、アルミニウム製の液管が延びる方向と同一の方向に延び、アルミニウム製の熱交換器の側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びる第2折り返し部を有し、第2折り返し部の端部に銅ガス管が下方から接続され、平面視において第2折り返し部が第1折り返し部に対して交差する向きに配置されている。
第3観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製のガス管の第2折り返し部と第1折り返し部とを交差する向きに配置することで、銅イオンを含む水滴の滴下に起因するアルミニウム製の液管の腐蝕の促進を防止しながら熱交換器の上下方向の長さの範囲内にアルミニウム製のガス管や液管及び銅製のガス配管や液配管を収めることができる。
本発明の第4観点に係る空気調和装置は、第1観点から第3観点のいずれかの空気調和装置において、アルミニウム製の熱交換器は、側面が対向するように配列された複数の扁平管と、複数の扁平管が接続されたヘッダ集合管と、複数の扁平管に接合された複数のフィンとを有し、複数の扁平管の内部を流れる流体が複数の扁平管の外部を流れる空気と熱交換するよう構成され、アルミニウム製のガス管は、ヘッダ集合管の上部の中央付近に接続され、アルミニウム製の液管は、ヘッダ集合管の下部に接続されている。
第4観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製のガス管をヘッダ集合管の上部の中央付近に接続することにより、アルミニウム製のガス管の腐蝕の促進を防止しつつコンパクト化を図りながら、熱交換器における偏流を防止し易くなる。
第1観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管について銅イオンを含む水による腐蝕を防止することができる。
第2観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製の液管ばかりでなく、アルミニウム製の液管が繋がるアルミニウム製の熱交換器についても銅イオンを含む水による腐蝕を防止することができる。
第3観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管及びガス管について銅イオンを含む水による腐蝕を防止しつつ、空気調和装置のコンパクト化を図ることができる。
第4観点に係る空気調和装置では、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管及びガス管について銅イオンを含む水による腐蝕を防止しつつ、冷媒の偏流を防止することによる空気調和装置の性能の向上を図ることができる。
(1)空気調和装置の全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成の概要を示す回路図である。空気調和装置1は、空調室外機2(熱源側ユニット)と空調室内機3(利用側ユニット)とで構成される。この空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機3が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、熱源ユニットとしての空調室外機2と、利用ユニットとしての空調室内機3と、空調室外機2と空調室内機3とを接続する冷媒連絡管6,7とを備えている。
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成の概要を示す回路図である。空気調和装置1は、空調室外機2(熱源側ユニット)と空調室内機3(利用側ユニット)とで構成される。この空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機3が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、熱源ユニットとしての空調室外機2と、利用ユニットとしての空調室内機3と、空調室外機2と空調室内機3とを接続する冷媒連絡管6,7とを備えている。
空調室外機2と空調室内機3と冷媒連絡管6,7とを接続して構成される冷凍回路は、圧縮機91、四路切換弁92、室外熱交換器20、膨張弁40、室内熱交換器4及びアキュムレータ93などが冷媒配管で接続された構成を有している。この冷凍回路内には冷媒が封入されており、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、R410A、R407C、R22、R134a、二酸化炭素、などから選択されたものが用いられる。
(2)空気調和装置の動作
(2−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続された状態となっている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92、銅製のガス冷媒配管41及びアルミニウム製の熱交換器側ガス管31を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20からアルミニウム製の熱交換器側液管32及び銅製の液冷媒配管42を経由して膨張弁40に送られる。膨張弁40によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
(2−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続された状態となっている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92、銅製のガス冷媒配管41及びアルミニウム製の熱交換器側ガス管31を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20からアルミニウム製の熱交換器側液管32及び銅製の液冷媒配管42を経由して膨張弁40に送られる。膨張弁40によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
この低圧のガス冷媒は、冷媒連絡管7を経由して空調室外機2に送られ、ガス冷媒側閉鎖弁95及び四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように冷房運転では、空気調和装置1は、室外熱交換器20を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器4を室外熱交換器20において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
(2−2)暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側が室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。また、液冷媒側閉鎖弁94及びガス冷媒側閉鎖弁95は、開状態にされている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を経由して、空調室内機3に送られる。
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側が室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。また、液冷媒側閉鎖弁94及びガス冷媒側閉鎖弁95は、開状態にされている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を経由して、空調室内機3に送られる。
そして、空調室内機3に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器4において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、膨張弁40を通過する際に、膨張弁40の弁開度に応じて減圧される。この膨張弁40を通過した冷媒は、銅製の液冷媒配管42及び熱交換器側液管32を経由して室外熱交換器20に流入する。そして、室外熱交換器20に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31、銅製のガス冷媒配管41及び四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように暖房運転では、空気調和装置1は、室内熱交換器4を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器20を室内熱交換器4において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
この室外熱交換器20で蒸発したガス冷媒は、室内空気よりも低温になっているため、室外熱交換器20ばかりでなく、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31や銅製のガス冷媒配管41でも結露が発生しやすい状態になっている。
(3)空気調和装置の詳細構成
(3−1)空調室内機
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(3−1)空調室内機
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(3−2)空調室外機
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2及び図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を備えている。図3に示されているように、空調室外機2は、ユニットケーシング10の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板18で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2及び図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を備えている。図3に示されているように、空調室外機2は、ユニットケーシング10の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板18で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。
ユニットケーシング10は、底板12と、天板11と、送風機室側側板13と、機械室側側板14と、送風機室側前板15と、機械室側前板16とを備えて構成されている。天板11は、ユニットケーシング10の天面部分を構成する鋼板製の板状部材である。底板12は、ユニットケーシング10の底面部分を構成する鋼板製の板状部材である。底板12の下側には、現地据付面に固定される2つの基礎脚19が設けられている。送風機室側側板13は、ユニットケーシング10の送風機室S1寄りの側面部分を構成する鋼板製の板状部材である。機械室側側板14は、ユニットケーシング10の機械室S2寄りの側面部分の一部と、ユニットケーシング10の機械室S2寄りの背面部分とを構成する鋼板製の板状部材である。送風機室側前板15は、ユニットケーシング10の送風機室S1の前面部分と、ユニットケーシング10の機械室S2の前面部分の一部とを構成する鋼板製の板状部材である。
空調室外機2は、ユニットケーシング10の背面及び側面の一部からユニットケーシング10内の送風機室S1に室外空気を吸い込んで、吸い込んだ室外空気をユニットケーシング10の前面から吹き出すように構成されている。そのため、ユニットケーシング10内の送風機室S1に吸い込まれる室外空気の吸入口10aが、送風機室側側板13の背面側の端部と機械室側側板14の送風機室S1側の端部との間に形成され、室外空気の吸入口10bが送風機室側側板13に形成されている。また、送風機室S1に吸い込まれた室外空気を外部に吹き出すための吹出口10cが、送風機室側前板15に設けられている。吹出口10cの前側は、ファングリル15aによって覆われている。
圧縮機91は、例えば圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機であり、運転容量を可変することができるよう構成されている。圧縮機91は、機械室S2に配置されている。
四路切換弁92は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管と室外熱交換器20の一端とを接続するとともに、アキュムレータ93を介してガス冷媒側閉鎖弁95と圧縮機91の吸入側の冷媒配管とを接続する(図1の四路切換弁92の実線を参照)。また、暖房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管とガス冷媒側閉鎖弁95とを接続するとともに、アキュムレータ93を介して圧縮機吸入側配管29aと室外熱交換器20の一端とを接続する(図1の四路切換弁92の破線を参照)。
室外熱交換器20は、送風機室S1に上下方向(鉛直方向)に立てて配置され、吸入口10a,10bに対向している。室外熱交換器20は、アルミニウム製の熱交換器である。アルミニウム製の室外熱交換器20は、腐蝕を防止するために、鋼板製の天板11、底板12、送風機室側側板13及び機械室側側板14などに直接接触しないようにユニットケーシング10に取り付けられている。室外熱交換器20は、一端が四路切換弁92に接続されており、その他端が膨張弁40に接続されている。
アキュムレータ93は、機械室S2に配置され、四路切換弁92と圧縮機91との間に接続されている。アキュムレータ93は、冷媒を気相と液相とに分ける気液分離機能を具備している。アキュムレータ93に流入する冷媒は、液相と気相とに分かれ、上部空間に集まる気相の冷媒が圧縮機91へと供給される。
空調室外機2は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン70を有している。室外ファン70は、室外空気と室外熱交換器20を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。膨張弁40は、冷凍回路において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁40は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、室外熱交換器20と液冷媒側閉鎖弁37の間のガス冷媒配管41に設けられ、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
室外ファン70は、送風機室S1に室外熱交換器20に対向して配置されている。室外ファン70は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器20において冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせた後に、熱交換後の空気を室外に排出する。この室外ファン70は、室外熱交換器20に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、例えば、DCファンモータ等からなるモータによって駆動されるプロペラファン等である。
(3−2−1)室外熱交換器
次に、図4及び図5を用いて室外熱交換器20の構成及び室外熱交換器20に接続される配管などについて詳細に説明する。
次に、図4及び図5を用いて室外熱交換器20の構成及び室外熱交換器20に接続される配管などについて詳細に説明する。
室外熱交換器20は、室外空気と冷媒との熱交換を行わせる熱交換部21を備えており、この熱交換部21がアルミニウム製の多数の伝熱フィン21aとアルミニウム製の多数の扁平多穴管21bとで構成されている。扁平多穴管21bは、伝熱管として機能し、伝熱フィン21aと室外空気との間を移動する熱を、内部を流れる冷媒に伝達する。
室外熱交換器20は、熱交換部21の両端に各1本設けられたアルミニウム製のヘッダ集合管22,23を備えている。ヘッダ集合管22は、バッフル22cによって互いに仕切られた内部空間22a,22bを有している。上部の内部空間22aには、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31が接続され、下部の内部空間22bには、アルミニウム製の熱交換器側液管32が接続されている。
ヘッダ集合管23は、バッフル23f,23g,23h,23iによって仕切られ、内部空間23a,23b,23c,23d,23eが形成されている。ヘッダ集合管22の上部の内部空間22aに接続される多数の扁平多穴管21bは、ヘッダ集合管23の3つの内部空間23a,23b,23cに接続されている。また、ヘッダ集合管22の下部の内部空間22bに接続される多数の扁平多穴管21bは、ヘッダ集合管23の3つの内部空間23c,23d,23eに接続されている。
また、ヘッダ集合管23の内部空間23aと内部空間23eが連絡配管24により接続され、内部空間23bと内部空間23dが連絡配管25により接続されている。内部空間23cは、熱交換部21の上部(内部空間22aに接続されている部分)の一部と下部(内部空間22bに接続されている部分)の一部を接続する機能も果たしている。これらの構成により、例えば冷房運転時には、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31によってヘッダ集合管23上部の内部空間23aに供給されるガス冷媒は、熱交換部21の上部で熱交換を行って液化し、ヘッダ集合管23で折り返して、熱交換部21の下部を通ってアルミニウム製の熱交換器側液管32から出て行く。
アルミニウム製の熱交換器側ガス管31は、ユニットケーシング10の内部での配管するために、接続部45において銅製のガス冷媒配管41に接続されている。また、アルミニウム製の熱交換器側液管32は、ユニットケーシング10の内部での配管のために、接続部46において銅製の液冷媒配管42に接続されている。
既に説明したように、アルミニウムやアルミニウム合金が用いられている室外熱交換器20がアルミニウム製の熱交換器であるから、アルミニウム製の伝熱フィン21aとアルミニウム製の扁平多穴管21bとアルミニウム製のヘッダ集合管22,23を構成する主材は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。
(3−2−2)熱交換部
図6は、室外熱交換器20の熱交換部21の扁平多穴管21bに対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。伝熱フィン21aは薄いアルミニウム製の平板であり、各伝熱フィン21aには水平方向に延びる切り欠き21aaが上下方向に並べて複数形成されている。扁平多穴管21bは、伝熱面となる上下の平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路21baを有している。切り欠き21aaの上下の幅よりもわずかに厚い扁平多穴管21bは、平面部を上下に向けた状態で、間隔をあけて複数段配列され、切り欠き21aaに嵌め込まれた状態で仮固定される。このように、伝熱フィン21aの切り欠き21aaに扁平多穴管21bが嵌め込まれた状態で伝熱フィン21aと扁平多穴管21bとがロウ付けされる。また、各扁平多穴管21bの両端は、それぞれヘッダ集合管22,23に嵌め込まれてロウ付けされる。そのため、ヘッダ集合管22の内部空間22a,22bやヘッダ集合管23の内部空間23a,23b,23c,23d,23eと扁平多穴管21bの内部流路21baとが繋がっている。
図6は、室外熱交換器20の熱交換部21の扁平多穴管21bに対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。伝熱フィン21aは薄いアルミニウム製の平板であり、各伝熱フィン21aには水平方向に延びる切り欠き21aaが上下方向に並べて複数形成されている。扁平多穴管21bは、伝熱面となる上下の平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路21baを有している。切り欠き21aaの上下の幅よりもわずかに厚い扁平多穴管21bは、平面部を上下に向けた状態で、間隔をあけて複数段配列され、切り欠き21aaに嵌め込まれた状態で仮固定される。このように、伝熱フィン21aの切り欠き21aaに扁平多穴管21bが嵌め込まれた状態で伝熱フィン21aと扁平多穴管21bとがロウ付けされる。また、各扁平多穴管21bの両端は、それぞれヘッダ集合管22,23に嵌め込まれてロウ付けされる。そのため、ヘッダ集合管22の内部空間22a,22bやヘッダ集合管23の内部空間23a,23b,23c,23d,23eと扁平多穴管21bの内部流路21baとが繋がっている。
図6に示されているように、伝熱フィン21aは、上下に繋がっているため、伝熱フィン21aや扁平多穴管21bで生じた結露は、伝熱フィン21aに沿って下方に滴り落ち、底板12に形成されている経路を通って外部に輩出される。このような構造により、熱交換部21からヘッダ集合管22,23や熱交換器側ガス管31や熱交換器側液管32を介して銅製のガス冷媒配管41や液冷媒配管42まで熱交換部21で生じた水滴が伝わることが防止されている。
(3−2−3)熱交換器側ガス管、熱交換器側液管及びその周辺構造
図7は、アルミニウム製の室外熱交換器20、並びにそれから延びているアルミニウム製の熱交換器側ガス管31、アルミニウム製の熱交換器側液管32、銅製のガス冷媒配管41及び銅製の液冷媒配管42の配置を説明するための斜視図である。また、図8は、室外熱交換器20の一方の側部であるヘッダ集合管22の周辺を拡大した部分拡大斜視図である。
図7は、アルミニウム製の室外熱交換器20、並びにそれから延びているアルミニウム製の熱交換器側ガス管31、アルミニウム製の熱交換器側液管32、銅製のガス冷媒配管41及び銅製の液冷媒配管42の配置を説明するための斜視図である。また、図8は、室外熱交換器20の一方の側部であるヘッダ集合管22の周辺を拡大した部分拡大斜視図である。
アルミニウム製のヘッダ集合管22(室外熱交換器20の一方の側部)の上部(内部空間22aの配置位置)の中央部にアルミニウム製の熱交換器側ガス管31がロウ付けされ、下部(内部空間22bの配置位置)の中央部にアルミニウム製の熱交換器側液管32がロウ付けされている。そして、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32は、ヘッダ集合管22から同一の方向に延びている。つまり、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32は、扁平多穴管21bがヘッダ集合管22近傍において延びている方向(以下の説明ではy軸方向と表現することがある)に平行な方向に延びている。
熱交換器側液管32は、ヘッダ集合管22から出てy軸方向に延び、垂直に立ち上がって上方に向かって延びる。以下の説明では、上下方向をz軸方向と表現することがある。z軸方向に延びた熱交換器側液管32は、ヘッダ集合管22に取り付けられたアルミニウム製のブラケット28により支えられている。ブラケット28を通過した位置、つまり熱交換器側ガス管31がヘッダ集合管22に接続されている位置よりも下の位置で、熱交換器側液管32は、再びy軸方向に曲げられる。そして、y軸方向に少し延びた時点で熱交換器側液管32はz軸方向の下方に向けて折り曲げられる。そして、熱交換器側液管32の立ち上がり高さより少ない距離だけ下がったところに、熱交換器側液管32は端部を有する。アルミニウム製の熱交換器側液管32の端部に銅製の液冷媒配管42がロウ付けされて接続される。つまり、熱交換器側液管32の端部が熱交換器側液管32と液冷媒配管42との接続部46の一部を構成する。このように、熱交換器側液管32は、z軸方向に立ち上がり、y軸方向に進み、そして再びz軸方向に立ち下がる構造を持つ折り返し部32aを有している。
熱交換器側ガス管31は、ヘッダ集合管22から出てy軸方向に延び、熱交換器側液管32が立ち上がる位置とほぼ同じ位置でz軸方向に立ち上がる。そして、熱交換部21の上端部分よりも低い位置で前方に向かって折れ曲がる。以下の説明において、y軸方向及びz軸方向に垂直な前後の方向をx軸方向と表現することがある。x軸方向に少し延びた位置で熱交換器側ガス管31は、z軸方向に立ち下がる。そして、熱交換器側液管32よりも高い位置に端部を有する。アルミニウム製の熱交換器側ガス管31の端部に銅製のガス冷媒配管41がロウ付けされて接続される。つまり熱交換器側ガス管31の端部が熱交換器側ガス管31とガス冷媒配管41との接続部45の一部を構成する。このように、熱交換器側ガス管31は、z軸方向に立ち上がり、x軸方向に進み、そして再びz軸方向に立ち下がる構造を持つ折り返し部31aを有している。
図9に示すように、平面視において、熱交換器側液管32の折り返し部32aは、熱交換器側ガス管31の折り返し部31aと直交する向きに配置されている。それにより、図8に示されているように軸が互いに距離Lだけずれ、熱交換器側ガス管31とガス冷媒配管41の接続部45の直下の領域47以外の領域に熱交換器側液管32が配置される構造になっている。なお、接続部45の直下の領域47以外の領域に熱交換器側液管32を配置するためには、必ずしも折り返し部31aと折り返し部32aとが直交している必要はなく、所定の角度を持って交差していればよい。ただし、所定の角度は、配管スペースをコンパクトにするために、90度程度であることが好ましい。
(4)空気調和装置の特徴
(4−1)
上述の空気調和装置1では、例えば暖房運転時に、銅製のガス冷媒配管41(銅製のガス配管)で結露が生じると、その結露水にガス冷媒配管41から銅イオンが解け出し、銅イオンを含む結露水がガス冷媒配管41の表面に溜まる。しかし、ガス冷媒配管41の上からアルミニウム製の熱交換器側ガス管31(アルミニウム製のガス管)が接続されているため、下方のガス冷媒配管41の表面の結露水が上方の熱交換器側ガス管31に向かって移動することはない。そのため、銅製のガス冷媒配管41の結露で生じた銅イオンを含む結露水がアルミニウム製の熱交換器側ガス管31に掛かることはない。
(4−1)
上述の空気調和装置1では、例えば暖房運転時に、銅製のガス冷媒配管41(銅製のガス配管)で結露が生じると、その結露水にガス冷媒配管41から銅イオンが解け出し、銅イオンを含む結露水がガス冷媒配管41の表面に溜まる。しかし、ガス冷媒配管41の上からアルミニウム製の熱交換器側ガス管31(アルミニウム製のガス管)が接続されているため、下方のガス冷媒配管41の表面の結露水が上方の熱交換器側ガス管31に向かって移動することはない。そのため、銅製のガス冷媒配管41の結露で生じた銅イオンを含む結露水がアルミニウム製の熱交換器側ガス管31に掛かることはない。
一方、銅製のガス冷媒配管41よりも下方に位置するアルミニウム製の熱交換器側液管32は、熱交換器側ガス管31とガス冷媒配管41との接続部45の直下の領域47には配置されていない。接続部45には、接続のための凹凸が多く、接続部45から銅イオンを含む結露水が滴下し易いが、その滴下した結露水は、アルミニウム製の熱交換器側液管32に掛かり難くなっている。それにより、銅製のガス冷媒配管41で生じた銅イオンを含む結露水に起因するアルミニウム製の熱交換器側液管32の腐蝕の促進が防止される。
なお、上記実施形態では、接続部45の上下に、熱交換器側ガス管31及びガス冷媒配管41が鉛直に延びる場合(z軸方向に延びる場合)について説明したため、接続部45の直下の領域47は、平面視において接続部45の位置とほぼ重なっていた。しかし、各機器の配置や配管の取り回しによっては、接続部45からz軸方向に対して所定の角度を持ってガス冷媒配管41が延びる場合がある。そのような場合には、結露水がガス冷媒配管41を伝うことがあるため、平面視において、ガス冷媒配管41を投影した領域も接続部45の直下の領域に含まれる。
また、平面視において、アルミニウム製の熱交換器側液管32と重なるガス冷媒用の管は、全てがアルミニウム製であることが好ましい。アルミニウム製のガス冷媒用の管で結露が生じても、結露水に含まれるのはアルミニウムイオンであるため、アルミニウム製の熱交換器側液管32の腐蝕を促進させる効果が銅イオンを含む場合に比べて極めて小さいからである。
(4−2)
上述の空気調和装置1では、ヘッダ集合管22から延びるアルミニウム製の熱交換器側液管32に折り返し部32a(第1折り返し部)が設けられている。そのため、銅製の液冷媒配管42を伝う水滴があっても、このアルミニウム製の熱交換器側液管32の折り返し部32aによって水滴の進行に対してz軸方向に管が立ち上がる箇所があるため、水滴の進行は折り返し部32で止まる。その結果、銅製の液冷媒配管42で生じた銅イオンを含む水によってアルミニウム製の室外熱交換器20の腐蝕が促進されるのを防ぐことができる。
上述の空気調和装置1では、ヘッダ集合管22から延びるアルミニウム製の熱交換器側液管32に折り返し部32a(第1折り返し部)が設けられている。そのため、銅製の液冷媒配管42を伝う水滴があっても、このアルミニウム製の熱交換器側液管32の折り返し部32aによって水滴の進行に対してz軸方向に管が立ち上がる箇所があるため、水滴の進行は折り返し部32で止まる。その結果、銅製の液冷媒配管42で生じた銅イオンを含む水によってアルミニウム製の室外熱交換器20の腐蝕が促進されるのを防ぐことができる。
(4−3)
上述の空気調和装置1では、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32とが同一方向(y軸方向)に延びているが、熱交換器側ガス管31の折り返し部31a(第2折り返し部)がx軸方向に延び、熱交換器側液管32の折り返し部32a(第1折り返し部)がy軸方向に延びて、平面視において互いに直交する向きに配置されている。
上述の空気調和装置1では、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32とが同一方向(y軸方向)に延びているが、熱交換器側ガス管31の折り返し部31a(第2折り返し部)がx軸方向に延び、熱交換器側液管32の折り返し部32a(第1折り返し部)がy軸方向に延びて、平面視において互いに直交する向きに配置されている。
アルミニウム製の熱交換器側ガス管31を銅製のガス冷媒配管41に上から接続し、かつアルミニウム製の熱交換器側液管32を銅製の液冷媒配管42に上から接続する必要があるため、配管に必要なスペースが大きくなりがちである。しかし、このように熱交換器側ガス管31の折り返し部31aと熱交換器側液管32の折り返し部32aとを交差する向きに配置することで、両方を折り返して熱交換器の高さ(上下方向の長さ)の範囲内に収めながらスペースを大きく取らずにアルミニウム製の熱交換器側液管32の配置位置を接続部45の直下の領域47からずらすことができる。このように、アルミニウム製の熱交換器側液管32の腐蝕の促進を防止しながら室外熱交換器20の周囲、ひいては空調室外機2の上下方向のコンパクト化を図ることができる。
(4−4)
上述の空気調和装置1は、アルミニウム製の室外熱交換器20が、互いに対向するように配列された多数のアルミニウム製の扁平多穴管21b(扁平管)と、多数の扁平多穴管21bが接続されているアルミニウム製のヘッダ集合管22,23と、多数の扁平多穴管に接合された多数の伝熱フィン21a(フィン)とを備えて構成されている。
上述の空気調和装置1は、アルミニウム製の室外熱交換器20が、互いに対向するように配列された多数のアルミニウム製の扁平多穴管21b(扁平管)と、多数の扁平多穴管21bが接続されているアルミニウム製のヘッダ集合管22,23と、多数の扁平多穴管に接合された多数の伝熱フィン21a(フィン)とを備えて構成されている。
そして、図4に示されているように、熱交換器側ガス管31は、ヘッダ集合管22の内部空間22aの中央部(ヘッダ集合管の上部の中央付近)に接続されている。そのため、例えば、熱交換器側ガス管31からヘッダ集合管22の内部空間22aに入るガス冷媒は、上下に均等に広がり、ヘッダ集合管22から熱交換部21の上部に流れ込む。そのため、室外熱交換器20における冷媒の偏流が発生し難くなっている。ガス冷媒の流れる向きが逆の場合、つまりヘッダ集合管22から熱交換器側ガス管31に向かって流れる場合も同様に偏流の発生は抑制される。
(5)変形例
(5−1)変形例A
上記実施形態の空気調和装置1では、図9に示されているように、ヘッダ集合管22から熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が同一のy軸方向に延びる場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が異なる方向に延びるように構成し、それによって接続部45の直下の領域47以外に熱交換器側液管32が配置されるように構成してもよい。例えば、平面視において、熱交換器側ガス管31がヘッダ集合管22からy軸方向に対して前面側に所定角度傾いて延び、熱交換器側液管32がヘッダ集合管22からy軸方向に対して背面側に所定角度傾いて延びるように構成することもできる。
(5−1)変形例A
上記実施形態の空気調和装置1では、図9に示されているように、ヘッダ集合管22から熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が同一のy軸方向に延びる場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が異なる方向に延びるように構成し、それによって接続部45の直下の領域47以外に熱交換器側液管32が配置されるように構成してもよい。例えば、平面視において、熱交換器側ガス管31がヘッダ集合管22からy軸方向に対して前面側に所定角度傾いて延び、熱交換器側液管32がヘッダ集合管22からy軸方向に対して背面側に所定角度傾いて延びるように構成することもできる。
(5−2)変形例B
上記実施形態では、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32がそれぞれ1本である場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のいずれか、あるいは両方が複数設けられている構成であってもよい。
上記実施形態では、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32がそれぞれ1本である場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のいずれか、あるいは両方が複数設けられている構成であってもよい。
(5−3)変形例C
上記実施形態では、ガス冷媒配管41とヘッダ集合管22との間や液冷媒配管42とヘッダ集合管との間には、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のみが設けられているが、分流器などの他の部品が設けられてもよい。このような構成を取る場合には、分流器を熱交換器側ガス管や熱交換器側液管の延長部分とみなして、分流器と銅製のガス冷媒配管や液冷媒配管の接続箇所が接続部になる。
上記実施形態では、ガス冷媒配管41とヘッダ集合管22との間や液冷媒配管42とヘッダ集合管との間には、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のみが設けられているが、分流器などの他の部品が設けられてもよい。このような構成を取る場合には、分流器を熱交換器側ガス管や熱交換器側液管の延長部分とみなして、分流器と銅製のガス冷媒配管や液冷媒配管の接続箇所が接続部になる。
1 空気調和装置
2 空調室外機
3 空調室内機
10 ユニットケーシング
20 室外熱交換器
21 熱交換部
21a 伝熱フィン
21b 扁平多穴管
22,23 ヘッダ集合管
31 熱交換器側ガス管
32 熱交換器側液管
40 膨張弁
41 ガス冷媒配管
42 液冷媒配管
2 空調室外機
3 空調室内機
10 ユニットケーシング
20 室外熱交換器
21 熱交換部
21a 伝熱フィン
21b 扁平多穴管
22,23 ヘッダ集合管
31 熱交換器側ガス管
32 熱交換器側液管
40 膨張弁
41 ガス冷媒配管
42 液冷媒配管
本発明は、空気調和装置、特にアルミニウム製の熱交換器を備える空気調和装置に関する。
近年、熱交換器を軽量化するために、熱交換器のフィンだけでなく、熱交換器の伝熱管やヘッダ集合管にもアルミニウムやアルミニウム合金が用いられることがある。以下、フィン、伝熱管及びヘッダ集合管にアルミニウムやアルミニウム合金が用いられている熱交換器をアルミニウム製の熱交換器という。一方、アルミニウム製の熱交換器に冷媒を循環させるための配管には、銅や銅合金からなる配管(以下銅製の配管という)が使用される。
空気と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器では、熱交換器の部品が空気の露点温度よりも低くなって空気に含まれる水分により度々結露が発生する。もし、銅製の配管に結露が生じると、結露水の中に銅イオンが含まれることになる。そして、銅イオンを含む結露水がアルミニウム製の熱交換器に掛かると腐蝕を促進する原因になる。そのため、特許文献1(特開平6−300303号公報)に記載されているように、銅イオンを含んだ結露水がアルミニウム製の熱交換器に滴下するのを防ぐため、熱交換器から冷媒配管に向かって下方に傾斜する水滴落下防止配管部が設けられる場合がある。
ところで、イオン化傾向の小さい銅や銅合金をイオン化傾向の大きいアルミニウムやアルミニウム合金に直接接続するとそのイオン化傾向の違いからアルミニウム製の部材で腐蝕が進みやすいため、銅製の配管をアルミニウムやアルミニウム合金からなるヘッダ集合管に直接接続しない方が好ましい。このような場合には、アルミニウム製のヘッダ集合管から引き出されたアルミニウムやアルミニウム合金からなるガス管(以下、アルミニウム製のガス管という)や液管(以下、アルミニウム製の液管という)に銅製の配管が接続される。
例えば、空気調和装置の室外熱交換器では、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能するときに、比較的低温のガス冷媒が室外熱交換器のガス管を通して流入し、ガス管の表面で水分が結露する場合がある。そのため、アルミニウム製の熱交換器に銅イオンを含む結露水が滴下するのを防ぐだけでは不十分であって、アルミニウム製の管と銅製の配管の接触部分はもとより、アルミニウム製の管の上方空間に位置する銅製の配管から滴り落ちる水滴などにも留意する必要がある。
本発明の課題は、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管やアルミニウム製のガス管の腐蝕を防止することである。
本発明の第1観点に係る空気調和装置は、上下方向に立てて配置され、空気と冷媒との熱交換を行うためのアルミニウム製の熱交換器と、アルミニウム製の熱交換器の側部から延び、ガス冷媒を流すためのアルミニウム製のガス管と、アルミニウム製の熱交換器の側部のうちのアルミニウム製のガス管の下方から延び、液冷媒を流すためのアルミニウム製の液管と、ガス冷媒を流すための銅製のガス配管と、を備え、アルミニウム製のガス管は、銅製のガス配管の上方から銅製のガス配管に接続部において接続され、アルミニウム製の液管は、アルミニウム製のガス管と銅製のガス配管との接続部の直下以外の領域に配置されている。
なお、アルミニウム製のガス管と銅製のガス配管との接続部の直下の領域という概念には、銅製のガス配管が傾斜する場合にはその下端部の真下も含まれる。換言すれば、銅製のガス配管の下端部の真下の領域は、直下以外の領域にはあたらない。
また、アルミニウム製の部材の概念には、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材が含まれ、銅製の部材の概念には、銅又は銅合金からなる部材が含まれる。また、この部材の概念には、熱交換器やその構成部品あるいは種々の管などが含まれる。
第1観点に係る空気調和装置では、銅製のガス配管の上方からアルミニウム製のガス管が接続されるため、銅製のガス配管の結露で生じた銅イオンを含む結露水が下方にあるガス配管を伝うことになってアルミニウム製のガス管には掛からない。また、銅製のガス配管との接続部の直下にアルミニウム製の液管が配置されないため、アルミニウム製の液管にも銅製のガス配管で生じた銅イオンを含む結露水が掛かり難くなっている。それにより、銅製のガス配管で生じた銅イオンを含む結露水に起因するアルミニウム製のガス管及びアルミニウム製の液管の腐蝕の促進が防止される。
また、第1観点に係る空気調和装置は、液冷媒を流すための銅製の液配管をさらに備え、アルミニウム製の液管は、アルミニウム製の熱交換器の側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びる第1折り返し部を有し、第1折り返し部の端部に銅製の液配管が下方から接続されている。
それにより、アルミニウム製の液管の第1折り返し部によって銅製の液配管を伝う水滴がアルミニウム製の熱交換器に到達するのを防止することができ、銅製の液配管を伝う銅イオンを含む水によってアルミニウム製の熱交換器の腐蝕が促進されるのを防ぐことができる。
また、第1観点に係る空気調和装置は、アルミニウム製のガス管は、アルミニウム製の液管が延びる方向と同一の方向に延び、アルミニウム製の熱交換器の側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びる第2折り返し部を有し、第2折り返し部の端部に銅ガス管が下方から接続され、平面視において第2折り返し部が第1折り返し部に対して交差する向きに配置されている。
それにより、アルミニウム製のガス管の第2折り返し部と第1折り返し部とを交差する向きに配置することで、銅イオンを含む水滴の滴下に起因するアルミニウム製の液管の腐蝕の促進を防止しながら熱交換器の上下方向の長さの範囲内にアルミニウム製のガス管や液管及び銅製のガス配管や液配管を収めることができる。
また、第1観点に係る空気調和装置は、アルミニウム製の熱交換器は、側面が対向するように配列された複数の扁平管と、複数の扁平管が接続されたヘッダ集合管と、複数の扁平管に接合された複数のフィンとを有し、複数の扁平管の内部を流れる流体が複数の扁平管の外部を流れる空気と熱交換するよう構成され、アルミニウム製のガス管は、ヘッダ集合管の上部の中央付近に接続され、アルミニウム製の液管は、ヘッダ集合管の下部に接続されている。
それにより、アルミニウム製のガス管をヘッダ集合管の上部の中央付近に接続することにより、アルミニウム製のガス管の腐蝕の促進を防止しつつコンパクト化を図りながら、熱交換器における偏流を防止し易くなる。
本発明の第2観点に係る空気調和装置は、第1観点に係る空気調和装置において、送風機室側側板と機械室側側板との間に送風機室と機械室とを有し、少なくとも吸入口が送風機室側側板の背面側の端部と機械室側側板の送風機室側の端部との間に形成されている略直方体状のユニットケーシングと、機械室に配置されている圧縮機と、をさらに備え、アルミニウム製の熱交換器は、送風機室に上下方向に立てて配置されかつ、吸入口に対向して配置され、アルミニウム製のガス管は、第2折り返し部を第1折り返し部に対して交差する向きに配置するために、圧縮機に向かう前後の方向に延びる部分を有する、ものである。
本発明の第3観点に係る空気調和装置は、第1観点又は第2観点に係る空気調和装置において、アルミニウム製のガス管は、第2折り返し部がアルミニウム製の熱交換器の側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びるように3箇所折り曲げられている、ものである。
本発明の第4観点に係る空気調和装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る空気調和装置において、アルミニウム製のガス管及びアルミニウム製の液管は、第1折り返し部と第2折り返し部とを交差する向きに配置することで、アルミニウム製の熱交換器の上下方向の長さの範囲内に収められている、ものである。
第1観点乃至第4観点のいずれかに係る空気調和装置では、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管について銅イオンを含む水による腐蝕を防止することができる。
また、アルミニウム製の液管ばかりでなく、アルミニウム製の液管が繋がるアルミニウム製の熱交換器についても銅イオンを含む水による腐蝕を防止することができる。
また、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管及びガス管について銅イオンを含む水による腐蝕を防止しつつ、空気調和装置のコンパクト化を図ることができる。
また、アルミニウム製の熱交換器から延びるアルミニウム製の液管及びガス管について銅イオンを含む水による腐蝕を防止しつつ、冷媒の偏流を防止することによる空気調和装置の性能の向上を図ることができる。
(1)空気調和装置の全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成の概要を示す回路図である。空気調和装置1は、空調室外機2(熱源側ユニット)と空調室内機3(利用側ユニット)とで構成される。この空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機3が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、熱源ユニットとしての空調室外機2と、利用ユニットとしての空調室内機3と、空調室外機2と空調室内機3とを接続する冷媒連絡管6,7とを備えている。
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の構成の概要を示す回路図である。空気調和装置1は、空調室外機2(熱源側ユニット)と空調室内機3(利用側ユニット)とで構成される。この空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機3が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、熱源ユニットとしての空調室外機2と、利用ユニットとしての空調室内機3と、空調室外機2と空調室内機3とを接続する冷媒連絡管6,7とを備えている。
空調室外機2と空調室内機3と冷媒連絡管6,7とを接続して構成される冷凍回路は、圧縮機91、四路切換弁92、室外熱交換器20、膨張弁40、室内熱交換器4及びアキュムレータ93などが冷媒配管で接続された構成を有している。この冷凍回路内には冷媒が封入されており、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、R410A、R407C、R22、R134a、二酸化炭素、などから選択されたものが用いられる。
(2)空気調和装置の動作
(2−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続された状態となっている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92、銅製のガス冷媒配管41及びアルミニウム製の熱交換器側ガス管31を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20からアルミニウム製の熱交換器側液管32及び銅製の液冷媒配管42を経由して膨張弁40に送られる。膨張弁40によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
(2−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続された状態となっている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92、銅製のガス冷媒配管41及びアルミニウム製の熱交換器側ガス管31を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20からアルミニウム製の熱交換器側液管32及び銅製の液冷媒配管42を経由して膨張弁40に送られる。膨張弁40によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
この低圧のガス冷媒は、冷媒連絡管7を経由して空調室外機2に送られ、ガス冷媒側閉鎖弁95及び四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように冷房運転では、空気調和装置1は、室外熱交換器20を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器4を室外熱交換器20において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
(2−2)暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側が室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。また、液冷媒側閉鎖弁94及びガス冷媒側閉鎖弁95は、開状態にされている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を経由して、空調室内機3に送られる。
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側が室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。また、液冷媒側閉鎖弁94及びガス冷媒側閉鎖弁95は、開状態にされている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70及び室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、ガス冷媒側閉鎖弁95及び冷媒連絡管7を経由して、空調室内機3に送られる。
そして、空調室内機3に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器4において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、膨張弁40を通過する際に、膨張弁40の弁開度に応じて減圧される。この膨張弁40を通過した冷媒は、銅製の液冷媒配管42及び熱交換器側液管32を経由して室外熱交換器20に流入する。そして、室外熱交換器20に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31、銅製のガス冷媒配管41及び四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように暖房運転では、空気調和装置1は、室内熱交換器4を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器20を室内熱交換器4において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
この室外熱交換器20で蒸発したガス冷媒は、室内空気よりも低温になっているため、室外熱交換器20ばかりでなく、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31や銅製のガス冷媒配管41でも結露が発生しやすい状態になっている。
(3)空気調和装置の詳細構成
(3−1)空調室内機
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(3−1)空調室内機
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(3−2)空調室外機
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2及び図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を備えている。図3に示されているように、空調室外機2は、ユニットケーシング10の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板18で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2及び図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を備えている。図3に示されているように、空調室外機2は、ユニットケーシング10の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板18で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。
ユニットケーシング10は、底板12と、天板11と、送風機室側側板13と、機械室側側板14と、送風機室側前板15と、機械室側前板16とを備えて構成されている。天板11は、ユニットケーシング10の天面部分を構成する鋼板製の板状部材である。底板12は、ユニットケーシング10の底面部分を構成する鋼板製の板状部材である。底板12の下側には、現地据付面に固定される2つの基礎脚19が設けられている。送風機室側側板13は、ユニットケーシング10の送風機室S1寄りの側面部分を構成する鋼板製の板状部材である。機械室側側板14は、ユニットケーシング10の機械室S2寄りの側面部分の一部と、ユニットケーシング10の機械室S2寄りの背面部分とを構成する鋼板製の板状部材である。送風機室側前板15は、ユニットケーシング10の送風機室S1の前面部分と、ユニットケーシング10の機械室S2の前面部分の一部とを構成する鋼板製の板状部材である。
空調室外機2は、ユニットケーシング10の背面及び側面の一部からユニットケーシング10内の送風機室S1に室外空気を吸い込んで、吸い込んだ室外空気をユニットケーシング10の前面から吹き出すように構成されている。そのため、ユニットケーシング10内の送風機室S1に吸い込まれる室外空気の吸入口10aが、送風機室側側板13の背面側の端部と機械室側側板14の送風機室S1側の端部との間に形成され、室外空気の吸入口10bが送風機室側側板13に形成されている。また、送風機室S1に吸い込まれた室外空気を外部に吹き出すための吹出口10cが、送風機室側前板15に設けられている。吹出口10cの前側は、ファングリル15aによって覆われている。
圧縮機91は、例えば圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機であり、運転容量を可変することができるよう構成されている。圧縮機91は、機械室S2に配置されている。
四路切換弁92は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管と室外熱交換器20の一端とを接続するとともに、アキュムレータ93を介してガス冷媒側閉鎖弁95と圧縮機91の吸入側の冷媒配管とを接続する(図1の四路切換弁92の実線を参照)。また、暖房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管とガス冷媒側閉鎖弁95とを接続するとともに、アキュムレータ93を介して圧縮機吸入側配管29aと室外熱交換器20の一端とを接続する(図1の四路切換弁92の破線を参照)。
室外熱交換器20は、送風機室S1に上下方向(鉛直方向)に立てて配置され、吸入口10a,10bに対向している。室外熱交換器20は、アルミニウム製の熱交換器である。アルミニウム製の室外熱交換器20は、腐蝕を防止するために、鋼板製の天板11、底板12、送風機室側側板13及び機械室側側板14などに直接接触しないようにユニットケーシング10に取り付けられている。室外熱交換器20は、一端が四路切換弁92に接続されており、その他端が膨張弁40に接続されている。
アキュムレータ93は、機械室S2に配置され、四路切換弁92と圧縮機91との間に接続されている。アキュムレータ93は、冷媒を気相と液相とに分ける気液分離機能を具備している。アキュムレータ93に流入する冷媒は、液相と気相とに分かれ、上部空間に集まる気相の冷媒が圧縮機91へと供給される。
空調室外機2は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン70を有している。室外ファン70は、室外空気と室外熱交換器20を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。膨張弁40は、冷凍回路において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁40は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、室外熱交換器20と液冷媒側閉鎖弁37の間のガス冷媒配管41に設けられ、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
室外ファン70は、送風機室S1に室外熱交換器20に対向して配置されている。室外ファン70は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器20において冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせた後に、熱交換後の空気を室外に排出する。この室外ファン70は、室外熱交換器20に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、例えば、DCファンモータ等からなるモータによって駆動されるプロペラファン等である。
(3−2−1)室外熱交換器
次に、図4及び図5を用いて室外熱交換器20の構成及び室外熱交換器20に接続される配管などについて詳細に説明する。
次に、図4及び図5を用いて室外熱交換器20の構成及び室外熱交換器20に接続される配管などについて詳細に説明する。
室外熱交換器20は、室外空気と冷媒との熱交換を行わせる熱交換部21を備えており、この熱交換部21がアルミニウム製の多数の伝熱フィン21aとアルミニウム製の多数の扁平多穴管21bとで構成されている。扁平多穴管21bは、伝熱管として機能し、伝熱フィン21aと室外空気との間を移動する熱を、内部を流れる冷媒に伝達する。
室外熱交換器20は、熱交換部21の両端に各1本設けられたアルミニウム製のヘッダ集合管22,23を備えている。ヘッダ集合管22は、バッフル22cによって互いに仕切られた内部空間22a,22bを有している。上部の内部空間22aには、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31が接続され、下部の内部空間22bには、アルミニウム製の熱交換器側液管32が接続されている。
ヘッダ集合管23は、バッフル23f,23g,23h,23iによって仕切られ、内部空間23a,23b,23c,23d,23eが形成されている。ヘッダ集合管22の上部の内部空間22aに接続される多数の扁平多穴管21bは、ヘッダ集合管23の3つの内部空間23a,23b,23cに接続されている。また、ヘッダ集合管22の下部の内部空間22bに接続される多数の扁平多穴管21bは、ヘッダ集合管23の3つの内部空間23c,23d,23eに接続されている。
また、ヘッダ集合管23の内部空間23aと内部空間23eが連絡配管24により接続され、内部空間23bと内部空間23dが連絡配管25により接続されている。内部空間23cは、熱交換部21の上部(内部空間22aに接続されている部分)の一部と下部(内部空間22bに接続されている部分)の一部を接続する機能も果たしている。これらの構成により、例えば冷房運転時には、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31によってヘッダ集合管23上部の内部空間23aに供給されるガス冷媒は、熱交換部21の上部で熱交換を行って液化し、ヘッダ集合管23で折り返して、熱交換部21の下部を通ってアルミニウム製の熱交換器側液管32から出て行く。
アルミニウム製の熱交換器側ガス管31は、ユニットケーシング10の内部での配管するために、接続部45において銅製のガス冷媒配管41に接続されている。また、アルミニウム製の熱交換器側液管32は、ユニットケーシング10の内部での配管のために、接続部46において銅製の液冷媒配管42に接続されている。
既に説明したように、アルミニウムやアルミニウム合金が用いられている室外熱交換器20がアルミニウム製の熱交換器であるから、アルミニウム製の伝熱フィン21aとアルミニウム製の扁平多穴管21bとアルミニウム製のヘッダ集合管22,23を構成する主材は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。
(3−2−2)熱交換部
図6は、室外熱交換器20の熱交換部21の扁平多穴管21bに対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。伝熱フィン21aは薄いアルミニウム製の平板であり、各伝熱フィン21aには水平方向に延びる切り欠き21aaが上下方向に並べて複数形成されている。扁平多穴管21bは、伝熱面となる上下の平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路21baを有している。切り欠き21aaの上下の幅よりもわずかに厚い扁平多穴管21bは、平面部を上下に向けた状態で、間隔をあけて複数段配列され、切り欠き21aaに嵌め込まれた状態で仮固定される。このように、伝熱フィン21aの切り欠き21aaに扁平多穴管21bが嵌め込まれた状態で伝熱フィン21aと扁平多穴管21bとがロウ付けされる。また、各扁平多穴管21bの両端は、それぞれヘッダ集合管22,23に嵌め込まれてロウ付けされる。そのため、ヘッダ集合管22の内部空間22a,22bやヘッダ集合管23の内部空間23a,23b,23c,23d,23eと扁平多穴管21bの内部流路21baとが繋がっている。
図6は、室外熱交換器20の熱交換部21の扁平多穴管21bに対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。伝熱フィン21aは薄いアルミニウム製の平板であり、各伝熱フィン21aには水平方向に延びる切り欠き21aaが上下方向に並べて複数形成されている。扁平多穴管21bは、伝熱面となる上下の平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路21baを有している。切り欠き21aaの上下の幅よりもわずかに厚い扁平多穴管21bは、平面部を上下に向けた状態で、間隔をあけて複数段配列され、切り欠き21aaに嵌め込まれた状態で仮固定される。このように、伝熱フィン21aの切り欠き21aaに扁平多穴管21bが嵌め込まれた状態で伝熱フィン21aと扁平多穴管21bとがロウ付けされる。また、各扁平多穴管21bの両端は、それぞれヘッダ集合管22,23に嵌め込まれてロウ付けされる。そのため、ヘッダ集合管22の内部空間22a,22bやヘッダ集合管23の内部空間23a,23b,23c,23d,23eと扁平多穴管21bの内部流路21baとが繋がっている。
図6に示されているように、伝熱フィン21aは、上下に繋がっているため、伝熱フィン21aや扁平多穴管21bで生じた結露は、伝熱フィン21aに沿って下方に滴り落ち、底板12に形成されている経路を通って外部に輩出される。このような構造により、熱交換部21からヘッダ集合管22,23や熱交換器側ガス管31や熱交換器側液管32を介して銅製のガス冷媒配管41や液冷媒配管42まで熱交換部21で生じた水滴が伝わることが防止されている。
(3−2−3)熱交換器側ガス管、熱交換器側液管及びその周辺構造
図7は、アルミニウム製の室外熱交換器20、並びにそれから延びているアルミニウム製の熱交換器側ガス管31、アルミニウム製の熱交換器側液管32、銅製のガス冷媒配管41及び銅製の液冷媒配管42の配置を説明するための斜視図である。また、図8は、室外熱交換器20の一方の側部であるヘッダ集合管22の周辺を拡大した部分拡大斜視図である。
図7は、アルミニウム製の室外熱交換器20、並びにそれから延びているアルミニウム製の熱交換器側ガス管31、アルミニウム製の熱交換器側液管32、銅製のガス冷媒配管41及び銅製の液冷媒配管42の配置を説明するための斜視図である。また、図8は、室外熱交換器20の一方の側部であるヘッダ集合管22の周辺を拡大した部分拡大斜視図である。
アルミニウム製のヘッダ集合管22(室外熱交換器20の一方の側部)の上部(内部空間22aの配置位置)の中央部にアルミニウム製の熱交換器側ガス管31がロウ付けされ、下部(内部空間22bの配置位置)の中央部にアルミニウム製の熱交換器側液管32がロウ付けされている。そして、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32は、ヘッダ集合管22から同一の方向に延びている。つまり、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32は、扁平多穴管21bがヘッダ集合管22近傍において延びている方向(以下の説明ではy軸方向と表現することがある)に平行な方向に延びている。
熱交換器側液管32は、ヘッダ集合管22から出てy軸方向に延び、垂直に立ち上がって上方に向かって延びる。以下の説明では、上下方向をz軸方向と表現することがある。z軸方向に延びた熱交換器側液管32は、ヘッダ集合管22に取り付けられたアルミニウム製のブラケット28により支えられている。ブラケット28を通過した位置、つまり熱交換器側ガス管31がヘッダ集合管22に接続されている位置よりも下の位置で、熱交換器側液管32は、再びy軸方向に曲げられる。そして、y軸方向に少し延びた時点で熱交換器側液管32はz軸方向の下方に向けて折り曲げられる。そして、熱交換器側液管32の立ち上がり高さより少ない距離だけ下がったところに、熱交換器側液管32は端部を有する。アルミニウム製の熱交換器側液管32の端部に銅製の液冷媒配管42がロウ付けされて接続される。つまり、熱交換器側液管32の端部が熱交換器側液管32と液冷媒配管42との接続部46の一部を構成する。このように、熱交換器側液管32は、z軸方向に立ち上がり、y軸方向に進み、そして再びz軸方向に立ち下がる構造を持つ折り返し部32aを有している。
熱交換器側ガス管31は、ヘッダ集合管22から出てy軸方向に延び、熱交換器側液管32が立ち上がる位置とほぼ同じ位置でz軸方向に立ち上がる。そして、熱交換部21の上端部分よりも低い位置で前方に向かって折れ曲がる。以下の説明において、y軸方向及びz軸方向に垂直な前後の方向をx軸方向と表現することがある。x軸方向に少し延びた位置で熱交換器側ガス管31は、z軸方向に立ち下がる。そして、熱交換器側液管32よりも高い位置に端部を有する。アルミニウム製の熱交換器側ガス管31の端部に銅製のガス冷媒配管41がロウ付けされて接続される。つまり熱交換器側ガス管31の端部が熱交換器側ガス管31とガス冷媒配管41との接続部45の一部を構成する。このように、熱交換器側ガス管31は、z軸方向に立ち上がり、x軸方向に進み、そして再びz軸方向に立ち下がる構造を持つ折り返し部31aを有している。
図9に示すように、平面視において、熱交換器側液管32の折り返し部32aは、熱交換器側ガス管31の折り返し部31aと直交する向きに配置されている。それにより、図8に示されているように軸が互いに距離Lだけずれ、熱交換器側ガス管31とガス冷媒配管41の接続部45の直下の領域47以外の領域に熱交換器側液管32が配置される構造になっている。なお、接続部45の直下の領域47以外の領域に熱交換器側液管32を配置するためには、必ずしも折り返し部31aと折り返し部32aとが直交している必要はなく、所定の角度を持って交差していればよい。ただし、所定の角度は、配管スペースをコンパクトにするために、90度程度であることが好ましい。
(4)空気調和装置の特徴
(4−1)
上述の空気調和装置1では、例えば暖房運転時に、銅製のガス冷媒配管41(銅製のガス配管)で結露が生じると、その結露水にガス冷媒配管41から銅イオンが解け出し、銅イオンを含む結露水がガス冷媒配管41の表面に溜まる。しかし、ガス冷媒配管41の上からアルミニウム製の熱交換器側ガス管31(アルミニウム製のガス管)が接続されているため、下方のガス冷媒配管41の表面の結露水が上方の熱交換器側ガス管31に向かって移動することはない。そのため、銅製のガス冷媒配管41の結露で生じた銅イオンを含む結露水がアルミニウム製の熱交換器側ガス管31に掛かることはない。
(4−1)
上述の空気調和装置1では、例えば暖房運転時に、銅製のガス冷媒配管41(銅製のガス配管)で結露が生じると、その結露水にガス冷媒配管41から銅イオンが解け出し、銅イオンを含む結露水がガス冷媒配管41の表面に溜まる。しかし、ガス冷媒配管41の上からアルミニウム製の熱交換器側ガス管31(アルミニウム製のガス管)が接続されているため、下方のガス冷媒配管41の表面の結露水が上方の熱交換器側ガス管31に向かって移動することはない。そのため、銅製のガス冷媒配管41の結露で生じた銅イオンを含む結露水がアルミニウム製の熱交換器側ガス管31に掛かることはない。
一方、銅製のガス冷媒配管41よりも下方に位置するアルミニウム製の熱交換器側液管32は、熱交換器側ガス管31とガス冷媒配管41との接続部45の直下の領域47には配置されていない。接続部45には、接続のための凹凸が多く、接続部45から銅イオンを含む結露水が滴下し易いが、その滴下した結露水は、アルミニウム製の熱交換器側液管32に掛かり難くなっている。それにより、銅製のガス冷媒配管41で生じた銅イオンを含む結露水に起因するアルミニウム製の熱交換器側液管32の腐蝕の促進が防止される。
なお、上記実施形態では、接続部45の上下に、熱交換器側ガス管31及びガス冷媒配管41が鉛直に延びる場合(z軸方向に延びる場合)について説明したため、接続部45の直下の領域47は、平面視において接続部45の位置とほぼ重なっていた。しかし、各機器の配置や配管の取り回しによっては、接続部45からz軸方向に対して所定の角度を持ってガス冷媒配管41が延びる場合がある。そのような場合には、結露水がガス冷媒配管41を伝うことがあるため、平面視において、ガス冷媒配管41を投影した領域も接続部45の直下の領域に含まれる。
また、平面視において、アルミニウム製の熱交換器側液管32と重なるガス冷媒用の管は、全てがアルミニウム製であることが好ましい。アルミニウム製のガス冷媒用の管で結露が生じても、結露水に含まれるのはアルミニウムイオンであるため、アルミニウム製の熱交換器側液管32の腐蝕を促進させる効果が銅イオンを含む場合に比べて極めて小さいからである。
(4−2)
上述の空気調和装置1では、ヘッダ集合管22から延びるアルミニウム製の熱交換器側液管32に折り返し部32a(第1折り返し部)が設けられている。そのため、銅製の液冷媒配管42を伝う水滴があっても、このアルミニウム製の熱交換器側液管32の折り返し部32aによって水滴の進行に対してz軸方向に管が立ち上がる箇所があるため、水滴の進行は折り返し部32で止まる。その結果、銅製の液冷媒配管42で生じた銅イオンを含む水によってアルミニウム製の室外熱交換器20の腐蝕が促進されるのを防ぐことができる。
上述の空気調和装置1では、ヘッダ集合管22から延びるアルミニウム製の熱交換器側液管32に折り返し部32a(第1折り返し部)が設けられている。そのため、銅製の液冷媒配管42を伝う水滴があっても、このアルミニウム製の熱交換器側液管32の折り返し部32aによって水滴の進行に対してz軸方向に管が立ち上がる箇所があるため、水滴の進行は折り返し部32で止まる。その結果、銅製の液冷媒配管42で生じた銅イオンを含む水によってアルミニウム製の室外熱交換器20の腐蝕が促進されるのを防ぐことができる。
(4−3)
上述の空気調和装置1では、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32とが同一方向(y軸方向)に延びているが、熱交換器側ガス管31の折り返し部31a(第2折り返し部)がx軸方向に延び、熱交換器側液管32の折り返し部32a(第1折り返し部)がy軸方向に延びて、平面視において互いに直交する向きに配置されている。
上述の空気調和装置1では、熱交換器側ガス管31と熱交換器側液管32とが同一方向(y軸方向)に延びているが、熱交換器側ガス管31の折り返し部31a(第2折り返し部)がx軸方向に延び、熱交換器側液管32の折り返し部32a(第1折り返し部)がy軸方向に延びて、平面視において互いに直交する向きに配置されている。
アルミニウム製の熱交換器側ガス管31を銅製のガス冷媒配管41に上から接続し、かつアルミニウム製の熱交換器側液管32を銅製の液冷媒配管42に上から接続する必要があるため、配管に必要なスペースが大きくなりがちである。しかし、このように熱交換器側ガス管31の折り返し部31aと熱交換器側液管32の折り返し部32aとを交差する向きに配置することで、両方を折り返して熱交換器の高さ(上下方向の長さ)の範囲内に収めながらスペースを大きく取らずにアルミニウム製の熱交換器側液管32の配置位置を接続部45の直下の領域47からずらすことができる。このように、アルミニウム製の熱交換器側液管32の腐蝕の促進を防止しながら室外熱交換器20の周囲、ひいては空調室外機2の上下方向のコンパクト化を図ることができる。
(4−4)
上述の空気調和装置1は、アルミニウム製の室外熱交換器20が、互いに対向するように配列された多数のアルミニウム製の扁平多穴管21b(扁平管)と、多数の扁平多穴管21bが接続されているアルミニウム製のヘッダ集合管22,23と、多数の扁平多穴管に接合された多数の伝熱フィン21a(フィン)とを備えて構成されている。
上述の空気調和装置1は、アルミニウム製の室外熱交換器20が、互いに対向するように配列された多数のアルミニウム製の扁平多穴管21b(扁平管)と、多数の扁平多穴管21bが接続されているアルミニウム製のヘッダ集合管22,23と、多数の扁平多穴管に接合された多数の伝熱フィン21a(フィン)とを備えて構成されている。
そして、図4に示されているように、熱交換器側ガス管31は、ヘッダ集合管22の内部空間22aの中央部(ヘッダ集合管の上部の中央付近)に接続されている。そのため、例えば、熱交換器側ガス管31からヘッダ集合管22の内部空間22aに入るガス冷媒は、上下に均等に広がり、ヘッダ集合管22から熱交換部21の上部に流れ込む。そのため、室外熱交換器20における冷媒の偏流が発生し難くなっている。ガス冷媒の流れる向きが逆の場合、つまりヘッダ集合管22から熱交換器側ガス管31に向かって流れる場合も同様に偏流の発生は抑制される。
(5)変形例
(5−1)変形例A
上記実施形態の空気調和装置1では、図9に示されているように、ヘッダ集合管22から熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が同一のy軸方向に延びる場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が異なる方向に延びるように構成し、それによって接続部45の直下の領域47以外に熱交換器側液管32が配置されるように構成してもよい。例えば、平面視において、熱交換器側ガス管31がヘッダ集合管22からy軸方向に対して前面側に所定角度傾いて延び、熱交換器側液管32がヘッダ集合管22からy軸方向に対して背面側に所定角度傾いて延びるように構成することもできる。
(5−1)変形例A
上記実施形態の空気調和装置1では、図9に示されているように、ヘッダ集合管22から熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が同一のy軸方向に延びる場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32が異なる方向に延びるように構成し、それによって接続部45の直下の領域47以外に熱交換器側液管32が配置されるように構成してもよい。例えば、平面視において、熱交換器側ガス管31がヘッダ集合管22からy軸方向に対して前面側に所定角度傾いて延び、熱交換器側液管32がヘッダ集合管22からy軸方向に対して背面側に所定角度傾いて延びるように構成することもできる。
(5−2)変形例B
上記実施形態では、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32がそれぞれ1本である場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のいずれか、あるいは両方が複数設けられている構成であってもよい。
上記実施形態では、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32がそれぞれ1本である場合について説明したが、熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のいずれか、あるいは両方が複数設けられている構成であってもよい。
(5−3)変形例C
上記実施形態では、ガス冷媒配管41とヘッダ集合管22との間や液冷媒配管42とヘッダ集合管との間には、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のみが設けられているが、分流器などの他の部品が設けられてもよい。このような構成を取る場合には、分流器を熱交換器側ガス管や熱交換器側液管の延長部分とみなして、分流器と銅製のガス冷媒配管や液冷媒配管の接続箇所が接続部になる。
上記実施形態では、ガス冷媒配管41とヘッダ集合管22との間や液冷媒配管42とヘッダ集合管との間には、アルミニウム製の熱交換器側ガス管31及び熱交換器側液管32のみが設けられているが、分流器などの他の部品が設けられてもよい。このような構成を取る場合には、分流器を熱交換器側ガス管や熱交換器側液管の延長部分とみなして、分流器と銅製のガス冷媒配管や液冷媒配管の接続箇所が接続部になる。
1 空気調和装置
2 空調室外機
3 空調室内機
10 ユニットケーシング
20 室外熱交換器
21 熱交換部
21a 伝熱フィン
21b 扁平多穴管
22,23 ヘッダ集合管
31 熱交換器側ガス管
32 熱交換器側液管
40 膨張弁
41 ガス冷媒配管
42 液冷媒配管
2 空調室外機
3 空調室内機
10 ユニットケーシング
20 室外熱交換器
21 熱交換部
21a 伝熱フィン
21b 扁平多穴管
22,23 ヘッダ集合管
31 熱交換器側ガス管
32 熱交換器側液管
40 膨張弁
41 ガス冷媒配管
42 液冷媒配管
Claims (4)
- 上下方向に立てて配置され、空気と冷媒との熱交換を行うためのアルミニウム製の熱交換器(20)と、
前記アルミニウム製の熱交換器の側部から延び、ガス冷媒を流すためのアルミニウム製のガス管(31)と、
前記アルミニウム製の熱交換器の前記側部のうちの前記アルミニウム製のガス管の下方から延び、液冷媒を流すためのアルミニウム製の液管(32)と、
ガス冷媒を流すための銅製のガス配管(41)と、
を備え、
前記アルミニウム製のガス管は、前記銅製のガス配管の上方から前記銅製のガス配管に接続部において接続され、
前記アルミニウム製の液管は、前記アルミニウム製のガス管と前記銅製のガス配管との前記接続部の直下以外の領域に配置されている、空気調和装置。 - 液冷媒を流すための銅製の液配管(42)をさらに備え、
前記アルミニウム製の液管は、前記アルミニウム製の熱交換器の前記側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びる第1折り返し部(32a)を有し、前記第1折り返し部の端部に前記銅製の液配管が下方から接続されている、
請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記アルミニウム製のガス管は、前記アルミニウム製の液管が延びる方向と同一の方向に延び、前記アルミニウム製の熱交換器の前記側部から出て上方に向かって延びた後にUターンして下方に向かって延びる第2折り返し部(31a)を有し、前記第2折り返し部の端部に前記銅ガス管が下方から接続され、平面視において前記第2折り返し部が前記第1折り返し部に対して交差する向きに配置されている、
請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記アルミニウム製の熱交換器は、側面が対向するように配列された複数のアルミニウム製の扁平管(21b)と、複数の前記扁平管が接続されたアルミニウム製のヘッダ集合管(22,23)と、複数の前記扁平管に接合された複数のアルミニウム製のフィン(21a)とを有し、複数の前記扁平管の内部を流れる流体が複数の前記扁平管の外部を流れる空気と熱交換するよう構成され、
前記アルミニウム製のガス管は、前記ヘッダ集合管の上部の中央付近に接続され、
前記アルミニウム製の液管は、前記ヘッダ集合管の下部に接続されている、
請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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