JP2016133256A - 空気調和装置の熱交換ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑える。
【解決手段】熱交換ユニット(2)は、複数の伝熱管(61)及び伝熱フィン(64)を有する熱交換器(23)と、熱交換器(23)が載置される支持部(52)を有するケーシング(51)と、を有する。そして、熱交換ユニット(2)は、スペーサ部材(71、72、73)とフィン潰れ防止部材(80)とをさらに有する。スペーサ部材(71、72、73)は、熱交換器(23)と支持部(52)との間に配置されている。フィン潰れ防止部材(80)は、複数の伝熱管(61)のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管(61a)とスペーサ部材(71、72、73)との間に配置されており、伝熱フィン(64)よりも剛性が高い部材である。
【選択図】図10

Description

本発明は、空気調和装置の熱交換ユニット、特に、複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットに関する。
従来より、特許文献1(特開平9−276940号公報)に示すように、鉛直方向に沿って複数配置されており水平方向に延びる伝熱管と、水平方向に間隔を空けて複数配置されており鉛直方向に延びる伝熱フィンと、を有する熱交換器がある。この熱交換器は、空気調和装置の室外ユニット等(熱交換ユニット)を構成するケーシングの底板(支持部)に載置された状態で使用される。また、この熱交換器は、ケーシング内の機器配置に応じて適宜曲げ加工されるが、この際、曲げ加工用のマンドレルに工夫を施して、熱交換器の曲げ加工時に伝熱フィンの潰れが発生しないようにしている。
しかし、上記特許文献1の曲げ加工用のマンドレルの工夫等によって、熱交換器の曲げ加工時における伝熱フィンの潰れの発生を防止することができたとしても、熱交換器を熱交換ユニットの支持部に載置した状態にすると、熱交換ユニットの輸送時の振動・落下や運転時の振動によって、熱交換器の下端において伝熱フィンの潰れが発生するおそれがある。特に、熱交換器からの排水性の向上や熱交換器の下端における氷の成長(アイスアップ)の抑制等を目的として、スペーサ部材を介して熱交換器を支持部に載置することで熱交換器の大部分を支持部から浮かせた構造を採用する場合には、熱交換器の重心の偏り等の影響によって、熱交換器の一部に自重(荷重)が集中し、この荷重が集中する部分の下端において、伝熱フィンの潰れの発生が顕著になるおそれがある。
本発明の課題は、複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることにある。
第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、熱交換器と、熱交換器が載置される支持部を有するケーシングと、を有している。熱交換器は、鉛直方向に沿って複数配置されており水平方向に延びる伝熱管と、水平方向に間隔を空けて複数配置されており鉛直方向に延びる伝熱フィンと、を有している。そして、ここでは、熱交換ユニットは、スペーサ部材とフィン潰れ防止部材とをさらに有している。スペーサ部材は、熱交換器と支持部との間に配置されている。フィン潰れ防止部材は、複数の伝熱管のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されており、伝熱フィンよりも剛性が高い部材である。
ここでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材に分散することができるため、伝熱フィンを保護し、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第2の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、スペーサ部材と別体である。
ここでは、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置した状態で、熱交換器の支持部上における水平位置を微調整することができるため、位置調整の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
第3の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、スペーサ部材と一体である。
ここでは、スペーサ部材を介して熱交換器を支持部に載置する作業と、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置する作業とを同時に行うことができるため、作業工数の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
第4の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1〜第3の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、鉛直方向及び水平方向に延びる第1フィン差込部を有しており、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。
第5の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第4の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、第1フィン差込部の鉛直方向の高さ寸法が、最下段伝熱管の下端から伝熱フィンの下端までの高さ以上である。
ここでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)を確実にフィン潰れ防止部材に分散することができる。
第6の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第4又は第5の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部を水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
第7の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第6の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部の差込方向手前側の端部である差込手前端部から第1フィン差込部の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部をさらに有している。
ここでは、フィン差込基部を第1フィン差込部の差込方向に向けて押圧することによって、第1フィン差込部を伝熱フィン間に容易に差し込むことができる。
第8の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第7の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部を複数有しており、各第1フィン差込部の差込手前端部同士が、フィン差込基部を介して繋がっている。
ここでは、フィン差込基部を第1フィン差込部の差込方向に向けて押圧することによって、複数の第1フィン差込部を一斉に伝熱フィン間に差し込むことができるとともに、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)の分散度合いを高めることができる。
第9の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第7又は第8の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、第1フィン差込部が伝熱フィン間に差し込まれた状態において、フィン差込基部と伝熱フィンの差込手前端部側の端部との間には、フィン差込基部が伝熱フィンの差込手前端部側の端部に接触しないようにするための隙間が確保されている。
ここでは、フィン差込基部と伝熱フィンの差込手前端部側の端部との間の隙間によって、フィン差込基部、伝熱フィンの差込手前端部側の端部及びこれらの近傍に水が付着したままになるのを防ぐことができるため、熱交換器からの排水性を確保し、熱交換器の下端における氷の成長(アイスアップ)を抑制することができる。
第10の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第6〜第9の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、最下段伝熱管よりも上側において、水平方向に伝熱フィン間に差し込まれる第2フィン差込部をさらに有している。
ここでは、第1フィン差込部とともに第2フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、第1フィン差込部が伝熱フィン間から脱落しにくくすることができる。
第11の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第6〜第10の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、ケーシングが、直方体形状であり、支持部が、ケーシングの底面を形成しており、熱交換器が、ケーシングの天面及び底面を除いたケーシングの周囲面に沿うようにケーシング内に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、第1フィン差込部を熱交換器の周囲面に近い側から水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
第12の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第6〜第10の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、ケーシングが、直方体形状であり、支持部が、ケーシングの底面を形成しており、熱交換器が、ケーシングの天面及び底面を除いたケーシングの周囲面に沿うようにケーシング内に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、第1フィン差込部を熱交換器の周囲面に遠い側から水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
第13の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第4又は第5の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部を鉛直方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
第14の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第13の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、ケーシングが、直方体形状であり、支持部が、ケーシングの底面を形成しており、熱交換器が、ケーシングの天面及び底面を除いたケーシングの周囲面に沿うようにケーシング内に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、第1フィン差込部を熱交換器の底面に近い側から鉛直方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
第15の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第11、第12、第14の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、ケーシングの周囲面の角部に沿うように曲げられた熱交R部を有しており、スペーサ部材が、熱交R部と支持部との間に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、熱交R部を構成する伝熱フィン間に第1フィン差込部を差し込むことによって、熱交R部を構成する最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、熱交換器が熱交R部を有しており、かつ、スペーサ部材を熱交R部と支持部との間に配置しているため、熱交R部を構成する伝熱フィンに熱交換器の自重(荷重)が集中しやすい。しかし、ここでは、上記のように、熱交R部を構成する伝熱フィン間に第1フィン差込部を差し込むことによって、熱交R部を構成する最下段伝熱管とスペーサ部材との間にフィン潰れ防止部材を配置しているため、熱交R部を構成する伝熱フィンを保護し、熱交R部の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第16の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第15の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、熱交換器を曲げることで熱交R部が形成された後に、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、熱交換器を曲げ加工する前に熱交R部を構成する最下段伝熱管に対応するようにフィン潰れ防止部材を予め配置しておく場合に比べて、熱交換器の曲げ加工によって熱交R部を容易に形成することができる。
第17の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第11、第12、第14〜第16の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、伝熱フィンがケーシングの周囲面に近い側から遠い側に複数列並んで配置された構造である。そして、第1フィン差込部は、複数列に並んだ伝熱フィンのすべての列に差し込まれている。
ここでは、伝熱フィンが複数列並んだ構造の熱交換器において、すべての列に第1フィン差込部を差し込んでいるため、ケーシングの周囲面に近い側から遠い側の全体にわたって伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第18の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第11、第12、第14〜第16の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、伝熱フィンがケーシングの周囲面に近い側から遠い側に複数列並んで配置された構造である。そして、第1フィン差込部は、複数列に並んだ伝熱フィンのうち周囲面に最も近い側の列又は周囲面に最も遠い側の列だけに差し込まれている。
ここでは、伝熱フィンが複数列並んだ構造の熱交換器において、1列だけに第1フィン差込部を差し込んでいるため、すべての列に第1フィン差込部を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込む作業を容易に行うことができる。
第19の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1〜第18の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、支持部と異なる種類の金属によって形成されている。
ここでは、熱交換器と支持部とが異なる種類の金属によって形成されているため、スペーサ部材なしで熱交換器全体を支持部に直接載置すると、電食が発生するおそれがある。しかし、ここでは、上記のように、スペーサ部材を介して熱交換器を支持部に載置することで熱交換器の大部分を支持部から浮かせた構造を採用するとともに、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置しているため、電食の発生及び伝熱フィンの潰れの発生の両方を抑えることができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材に分散することができるため、伝熱フィンを保護し、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第2の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、位置調整の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
第3の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、作業工数の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
第4、第6及び第11〜第14の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。
第5の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)を確実にフィン潰れ防止部材に分散することができる。
第7の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、第1フィン差込部を伝熱フィン間に容易に差し込むことができる。
第8の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、複数の第1フィン差込部を一斉に伝熱フィン間に差し込むことができるとともに、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)の分散度合いを高めることができる。
第9の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、熱交換器からの排水性を確保し、熱交換器の下端における氷の成長(アイスアップ)を抑制することができる。
第10の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、第1フィン差込部が伝熱フィン間から脱落しにくくすることができる。
第15の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、熱交R部を構成する伝熱フィンを保護し、熱交R部の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第16の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、熱交換器を曲げ加工する前に熱交R部を構成する最下段伝熱管に対応するようにフィン潰れ防止部材を予め配置しておく場合に比べて、熱交換器の曲げ加工によって熱交R部を容易に形成することができる。
第17の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、ケーシングの周囲面に近い側から遠い側の全体にわたって伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第18の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、すべての列に第1フィン差込部を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込む作業を容易に行うことができる。
第19の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、電食の発生及び伝熱フィンの潰れの発生の両方を抑えることができる。
本発明の一実施形態にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを採用した空気調和装置の概略構成図である。 室外ユニットの外観を示す斜視図である。 室外ユニットの天板を取り外した状態を示す平面図である。 室外ユニットの天板、前板及び側板を取り外した状態を示す斜視図である。 室外熱交換器の概略斜視図である。 室外熱交換器の部分拡大斜視図である。 図3のA部の拡大図である。 フィン潰れ防止部材の斜視図である。 図7のI−I断面図(室外熱交換器の下端のみ)である。 図7のII−II断面図(室外熱交換器の下端のみ)である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図10に対応する図である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図10に対応する図である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図10に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図9に対応する図である。
以下、本発明にかかる空気調和装置の熱交換ユニットの実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる熱交換ユニットの具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)空気調和装置の基本構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニット2を採用した空気調和装置1の概略構成図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、室内ユニット4とが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット2と室内ユニット4とは、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6を介して接続されている。すなわち、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、室外ユニット2と、室内ユニット4とが冷媒連絡管5、6を介して接続されることによって構成されている。
<室内ユニット>
室内ユニット4は、室内に設置されており、冷媒回路10の一部を構成している。室内ユニット4は、主として、室内熱交換器41を有している。
室内熱交換器41は、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放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。室内熱交換器41の液側は液冷媒連絡管5に接続されており、室内熱交換器41のガス側はガス冷媒連絡管6に接続されている。
室内ユニット4は、室内ユニット4内に室内空気を吸入して、室内熱交換器41において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン42を有している。すなわち、室内ユニット4は、室内熱交換器41を流れる冷媒の加熱源又は冷却源としての室内空気を室内熱交換器41に供給するファンとして、室内ファン42を有している。ここでは、室内ファン42として、室内ファン用モータ42aによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等が使用されている。
<室外ユニット>
熱交換ユニットとしての室外ユニット2は、室外に設置されており、冷媒回路10の一部を構成している。室外ユニット2は、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24と、液側閉鎖弁25と、ガス側閉鎖弁26とを有している。
圧縮機21は、冷凍サイクルの低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。圧縮機21は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示せず)を圧縮機用モータ21aによって回転駆動する密閉式構造となっている。圧縮機21は、吸入側に吸入管31が接続されており、吐出側に吐出管32が接続されている。吸入管31は、圧縮機21の吸入側と四路切換弁22とを接続する冷媒管である。吐出管32は、圧縮機21の吐出側と四路切換弁22とを接続する冷媒管である。
四路切換弁22は、冷媒回路10における冷媒の流れの方向を切り換えるための切換弁である。四路切換弁22は、冷房運転時には、室外熱交換器23を圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱器として機能させ、かつ、室内熱交換器41を室外熱交換器23において放熱した冷媒の蒸発器として機能させる冷房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁22は、冷房運転時には、圧縮機21の吐出側(ここでは、吐出管32)と室外熱交換器23のガス側(ここでは、第1ガス冷媒管33)とが接続される(図1の四路切換弁22の実線を参照)。しかも、圧縮機21の吸入側(ここでは、吸入管31)とガス冷媒連絡管6側(ここでは、第2ガス冷媒管34)とが接続される(図1の四路切換弁22の実線を参照)。また、四路切換弁22は、暖房運転時には、室外熱交換器23を室内熱交換器41において放熱した冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、室内熱交換器41を圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱器として機能させる暖房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁22は、暖房運転時には、圧縮機21の吐出側(ここでは、吐出管32)とガス冷媒連絡管6側(ここでは、第2ガス冷媒管34)とが接続される(図1の四路切換弁22の破線を参照)。しかも、圧縮機21の吸入側(ここでは、吸入管31)と室外熱交換器23のガス側(ここでは、第1ガス冷媒管33)とが接続される(図1の四路切換弁22の破線を参照)。ここで、第1ガス冷媒管33は、四路切換弁22と室外熱交換器23のガス側とを接続する冷媒管である。第2ガス冷媒管34は、四路切換弁22とガス側閉鎖弁26とを接続する冷媒管である。
室外熱交換器23は、冷房運転時には室外空気を冷却源とする冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には室外空気を加熱源とする冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器23は、液側が液冷媒管35に接続されており、ガス側が第1ガス冷媒管33に接続されている。液冷媒管35は、室外熱交換器23の液側と液冷媒連絡管5側とを接続する冷媒管である。
膨張弁24は、冷房運転時には、室外熱交換器23において放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧する弁である。また、膨張弁24は、暖房運転時には、室内熱交換器41において放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧する弁である。膨張弁24は、液冷媒管35の液側閉鎖弁25寄りの部分に設けられている。ここでは、膨張弁24として、電動膨張弁が使用されている。
液側閉鎖弁25及びガス側閉鎖弁26は、外部の機器・配管(具体的には、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6)との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁25は、液冷媒管35の端部に設けられている。ガス側閉鎖弁26は、第2ガス冷媒管34の端部に設けられている。
室外ユニット2は、室外ユニット2内に室外空気を吸入して、室外熱交換器23において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン36を有している。すなわち、室外ユニット2は、室外熱交換器23を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての室外空気を室外熱交換器23に供給するファンとして、室外ファン36を有している。ここでは、室外ファン36として、室外ファン用モータ36aによって駆動されるプロペラファン等が使用されている。
<冷媒連絡管>
冷媒連絡管5、6は、空気調和装置1を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニット2と室内ユニット4との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
(2)空気調和装置の基本動作
次に、図1を用いて、空気調和装置1の基本動作について説明する。空気調和装置1は、基本動作として、冷房運転、暖房運転及び除霜運転を行うことが可能である。
<冷房運転>
冷房運転時には、四路切換弁22が冷房サイクル状態(図1の実線で示される状態)に切り換えられる。
冷媒回路10において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
圧縮機21から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁22を通じて、室外熱交換器23に送られる。
室外熱交換器23に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器23において、室外ファン36によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。
室外熱交換器23において放熱した高圧の液冷媒は、膨張弁24に送られる。
膨張弁24に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁24によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁24で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、液側閉鎖弁25及び液冷媒連絡管5を通じて、室内熱交換器41に送られる。
室内熱交換器41に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器41において、室内ファン42によって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。
室内熱交換器41において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管6、ガス側閉鎖弁26及び四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
<暖房運転>
暖房運転時には、四路切換弁22が暖房サイクル状態(図1の破線で示される状態)に切り換えられる。
冷媒回路10において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
圧縮機21から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁22、ガス側閉鎖弁26及びガス冷媒連絡管6を通じて、室内熱交換器41に送られる。
室内熱交換器41に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器41において、室内ファン42によって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。
室内熱交換器41で放熱した高圧の液冷媒は、液冷媒連絡管5及び液側閉鎖弁25を通じて、膨張弁24に送られる。
膨張弁24に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁24によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁24で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器23に送られる。
室外熱交換器23に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器23において、室外ファン36によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。
室外熱交換器23で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
<除霜運転>
上記の暖房運転時において、室外熱交換器23における冷媒の温度が所定温度よりも低くなる等によって室外熱交換器23における着霜が検知された場合、すなわち、室外熱交換器23の除霜運転を開始する条件に達した場合には、室外熱交換器23に付着した霜を融解させる除霜運転を行う。
ここでは、除霜運転として、冷房運転時と同様に、四路切換弁22を冷房サイクル状態(図1の実線で示される状態)に切り換えることで、室外熱交換器23を冷媒の放熱器として機能させる逆サイクル除霜運転が行われる。これにより、室外熱交換器23に付着した霜を融解させることができる。この除霜運転は、所定の除霜運転時間が経過する等によって情操運転を終了する条件に達するまで行われ、その後、暖房運転に復帰する。尚、除霜運転における冷媒回路10内の冷媒の流れは、上記冷房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(3)室外ユニットの基本構成
次に、図1〜図6を用いて、熱交換ユニットとしての室外ユニット2の基本構成について説明する。ここで、図2は、室外ユニット2の外観を示す斜視図である。図3は、室外ユニット2の天板57を取り外した状態を示す平面図である。図4は、室外ユニット2の天板57、前板55、56及び側板53、54を取り外した状態を示す斜視図である。図5は、室外熱交換器23の概略斜視図である。図6は、室外熱交換器23の部分拡大斜視図である。尚、以下の説明においては、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」や「前面」、「側面」、「背面」、「天面」、「底面」等の文言は、特にことわりのない限り、ファン吹出グリル55b側の面を前面とした場合における方向や面を意味する。
室外ユニット2は、ユニットケーシング51の内部が上下方向に延びる仕切板58によって送風機室S1と機械室S2とに仕切られた構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。室外ユニット2は、ユニットケーシング51の背面及び側面の一部から室外空気を内部へと吸い込んだ後に、ユニットケーシング51の前面から空気を排出するように構成されている。室外ユニット2は、主として、ユニットケーシング51と、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、膨張弁24、閉鎖弁25、26及びこれらの機器を接続する冷媒管31〜35を含む冷媒回路10を構成する機器・配管類と、室外ファン36及び室外ファン用モータ36aとを有している。尚、ここでは、送風機室S1がユニットケーシング51の左側面寄りに形成され、機械室S2がユニットケーシング51の右側面寄りに形成された例を説明するが、左右が逆であってもよい。
ユニットケーシング51は、略直方体形状の鋼製の部材であり、主として、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、膨張弁24、閉鎖弁25、26及びこれらの機器を接続する冷媒管31〜35を含む冷媒回路10を構成する機器・配管類と、室外ファン36及び室外ファン用モータ36aとを収容している。ユニットケーシング51は、冷媒回路10を構成する機器・配管類21〜26、31〜35や室外ファン36等が載置される支持部としての底板52と、送風機室側側板53と、機械室側側板54と、送風機室側前板55と、機械室側前板56と、天板57と、2つの据付脚59とを有している。
底板52は、ユニットケーシング51の底面部分を構成する鋼製の板状部材である。
送風機室側側板53は、ユニットケーシング51の送風機室S1寄りの側面部分(ここでは、左側面部分)を構成する鋼製の板状部材である。送風機室側側板53は、その下部が底板52に固定されており、ここでは、その前面側の端部が送風機室側前板55の左側面側の端部と一体の部材となっている。送風機室側側板53には、室外ファン36によってユニットケーシング51の側面側からユニットケーシング51内に室外空気を吸入するための側面ファン吸入口53aが形成されている。尚、送風機室側側板53は、送風機室側前板55と別部材であってもよい。
機械室側側板54は、ユニットケーシング51の機械室S2寄りの側面部分(ここでは、右側面部分)の一部と、ユニットケーシング51の機械室S2寄りの背面部分とを構成する鋼製の板状部材である。機械室側側板54は、その下部が底板52に固定されている。送風機室側側板53の背面側の端部と機械室側側板54の送風機室S1側の端部との間には、室外ファン36によってユニットケーシング51の背面側からユニットケーシング51内に室外空気を吸入するための背面ファン吸入口53bが形成されている。
送風機室側前板55は、ユニットケーシング51の送風機室S1の前面部分を構成する鋼製の板状部材である。送風機室側前板55は、その下部が底板52に固定され、ここでは、その左側面側の端部が送風機室側側板53の前面側の端部と一体の部材となっている。送風機室側前板55には、室外ファン36によってユニットケーシング51内に吸入された室外空気を外部に吹き出すためのファン吹出口55aが設けられている。また、送風機室側前板55の前側には、ファン吹出口55aを覆うファン吹出グリル55bが設けられている。尚、送風機室側前板55は、送風機室側側板53と別部材であってもよい。
機械室側前板56は、ユニットケーシング51の機械室S2の前面部分の一部と、ユニットケーシング51の機械室S2の側面部分の一部とを構成する鋼製の板状部材である。機械室側前板56は、その送風機室S1側の端部が送風機室側前板55の機械室S2側の端部に固定され、その背面側の端部が機械室側側板54の前面側の端部に固定されている。
天板57は、ユニットケーシング51の天面部分を構成する鋼製の板状部材である。天板57は、ユニットケーシング51の天面及び底面を除いたユニットケーシング51の周囲面(ここでは、前面、側面及び背面)を形成する送風機室側板53、機械室側側板54及び送風機室側前板55に固定されている。
仕切板58は、底板52上に配置される鉛直方向に延びる鋼製の板状部材である。仕切板58は、ここでは、ユニットケーシング51の内部を左右に分割することによって、左側面寄りの送風機室S1と、右側面寄りの機械室S2とを形成している。仕切板58は、その下部が底板52に固定され、その前面側の端部が送風機室側前板55に固定され、その背面側の端部が室外熱交換器23の機械室S2寄りの側端部まで延びている。
据付脚59は、ユニットケーシング51の前後方向に延びる鋼製の板状部材である。据付脚59は、室外ユニット2の据付面に固定される部材である。ここでは、室外ユニット2は、2つの据付脚59を有しており、1つは、送風機室S1寄りに配置されており、もう1つは、機械室S2寄りに配置されている。
室外ファン36は、複数の翼を有するプロペラファンであり、送風機室S1内において、室外熱交換器23の前面側の位置に、ユニットケーシング51の前面に対向するように配置されている。具体的には、室外ファン36は、ユニットケーシング51の前面に形成されたファン吹出口55aに対向するように配置されている。室外ファン用モータ36aは、送風機室S1内において、室外ファン36と室外熱交換器23との前後方向間に配置されている。室外ファン用モータ36aは、底板52上に載置されたモータ支持台36bによって支持されている。そして、室外ファン36は、室外ファン用モータ36aに軸支されている。
室外熱交換器23は、平面視略L字形状の熱交換器パネルであり、送風機室S1内において、ユニットケーシング51の周囲面(ここでは、左側面及び背面)に対向するように支持部としての底板52に載置されている。ここで、室外熱交換器23のユニットケーシング51の周囲面の角部(ここでは、左側面と背面とによって形成される角部)に沿うように曲げられた部分を熱交R部23aとする。具体的には、室外熱交換器23は、扁平管からなる多数の伝熱管61と、差込フィンからなる多数の伝熱フィン64とにより構成された差込フィン式のオールアルミ熱交換器である。伝熱管61は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、伝熱面となる扁平面62と、冷媒が流れる多数の小さな内部流路63を有する扁平多穴管である。多数の伝熱管61は、扁平面62が対向した状態で鉛直方向に沿って間隔を空けて複数段配置されている。そして、ここでは、多数の伝熱管61が、室外空気の通風方向に沿って2列配置されており、長手方向の一端(ここでは、右端)が冷媒分流器66、出入口ヘッダ67又は中間ヘッダ68に接続され、長手方向の他端(ここでは、左前端)が連結ヘッダ69に接続されている。ここで、冷媒分流器66、出入口ヘッダ67、中間ヘッダ68及び連結ヘッダ69は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の内部に冷媒流路が形成された縦長の部材である。伝熱フィン64は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、伝熱管63の長手方向に沿って間隔を空けて複数配置されている。そして、ここでは、伝熱管61が室外空気の通風方向に沿って2列配置になっていることに対応して、伝熱フィン64も室外空気の通風方向に沿って2列配置されている。伝熱フィン64は、伝熱管61を差し込むための多数の切り欠き部65が形成されている。切り欠き部65は、伝熱フィン64の水平方向の一縁部(ここでは、室外空気の通過方向に対して風上側の縁部)から水平方向に細長く延びている。そして、このようなオールアルミ熱交換器からなる室外熱交換器23は、上記のように、ユニットケーシング51の底面を形成する底板52上に載置されている。このとき、室外熱交換器23からの排水性の向上や室外熱交換器23の下端における氷の成長(アイスアップ)の抑制等を目的として、スペーサ部材71、72、73を介して支持部としての底板52に室外熱交換器23を載置することによって、室外熱交換器23の大部分が底板52から浮いた状態にしている。また、スペーサ部材71、72、73は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の室外熱交換器23と鋼製の底板52との間の電食の発生を防ぐことができるように、ゴム等の電気絶縁性を有する材料からなる。ここで、スペーサ部材71は、冷媒分流器66、出入口ヘッダ67及び中間ヘッダ68の下端と底板52の背面側右寄りの部分との鉛直方向間に配置された板状の部材である。スペーサ部材72は、連結ヘッダ69の下端と底板52の前面側左寄りの部分との鉛直方向間に配置された板状の部材である。スペーサ部材73は、室外熱交換器23の熱交R部23aの下端と底板52の背面側左寄りの角部との鉛直方向間に配置された板状の部材である。このように、室外熱交換器23は、スペーサ部材71、72、73を介して、ユニットケーシング51の底面上に下方から支持されている。また、ここでは、室外熱交換器23の前面側左寄りの部分及び背面側右寄りの部分は、樹脂等の電気絶縁性を有する材料からなるブラケットを介して、ユニットケーシング51の周囲面(例えば、前面や左側面、背面)に支持されている。尚、ここでは、伝熱管61及び伝熱フィン64が室外空気の通風方向に沿って2列配置された構成となっているが、これに限定されるものではなく、伝熱管61及び伝熱フィン64が1列だけ配置された構成であってもよいし、3列以上配置された構成であってもよい。このとき、冷媒分流器やヘッダについても、伝熱管61の配列やパス取りに応じて適宜必要なものを伝熱管61の長手方向の端部に接続すればよい。また、スペーサ部材を配置する箇所は、上記の3箇所に限定されるものではなく、例えば、室外熱交換器23のユニットケーシング51の左側面や背面に沿う部分の長手方向の中間付近等の他の箇所に配置してもよい。
圧縮機21は、ここでは、縦型円筒形状の密閉式圧縮機であり、機械室S2内において、底板52上に載置されている。
(4)室外熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えるための構成
上記の基本構成を有する室外ユニット2(熱交換ユニット)においては、室外熱交換器23を室外ユニット2の底板52(支持部)に載置した状態にしているため、室外ユニット2の輸送時の振動・落下や運転時の振動によって、室外熱交換器23の下端において伝熱フィン64の潰れが発生するおそれがある。特に、上記のように、スペーサ部材71、72、73を介して室外熱交換器23を底板52に載置した構造を採用する場合には、室外熱交換器23の重心の偏り等の影響によって、室外熱交換器23の一部に自重(荷重)が集中し、この荷重が集中する部分の下端において、伝熱フィン64の潰れの発生が顕著になるおそれがある。ここでは、室外熱交換器23が平面視L字形状であるため、室外熱交換器23の重心が熱交R部23a付近に位置しており、その影響によって、熱交R部23aの下端において、伝熱フィン64の潰れが発生しやすい。
このように、上記の基本構成を有する室外ユニット2では、室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることが好ましい。
そこで、ここでは、複数の伝熱管61のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に、伝熱フィン64よりも剛性が高いフィン潰れ防止部材80を配置することで、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材80に分散させて、伝熱フィン64を保護し、室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えるようにしている。以下、このような室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えるための構成について、図2〜図10を用いて説明する。ここで、図7は、図3のA部の拡大図である。図8は、フィン潰れ防止部材80の斜視図である。図9は、図7のI−I断面図(室外熱交換器23の下端のみ)である。図10は、図7のII−II断面図(室外熱交換器23の下端のみ)である。尚、以下の説明においても、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」や「前面」、「側面」、「背面」、「天面」、「底面」等の文言は、特にことわりのない限り、ファン吹出グリル55b側の面を前面とした場合における方向や面を意味する。
フィン潰れ防止部材80は、上記のように、複数の伝熱管61のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されており、伝熱フィン64よりも剛性が高い部材である。ここでは、伝熱フィン64よりも剛性を高くするために、フィン潰れ防止部材80の肉厚を伝熱フィン64の板厚よりも大きくしている。これにより、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材80に分散することができるため、伝熱フィン64を保護し、室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることができる。また、ここでは、室外熱交換器23がアルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、かつ、底板52が鋼製であり、両者が異なる種類の金属によって形成されているため、スペーサ部材71、72、73なしで室外熱交換器23全体を底板52に直接載置すると、電食が発生するおそれがある。しかし、ここでは、上記のように、スペーサ部材71、72、73を介して室外熱交換器23を底板52に載置することで室外熱交換器23の大部分を底板52から浮かせた構造を採用するとともに、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置しているため、電食の発生及び伝熱フィン64の潰れの発生の両方を抑えることができる。
フィン潰れ防止部材80は、スペーサ部材73と別体の部材である。そして、フィン潰れ防止部材80は、剛性や耐食性、耐光性を考慮して、ここでは、ポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂材料で構成されている。尚、フィン潰れ防止部材80は、伝熱管61や伝熱フィン64と同じ材料(ここでは、アルミニウム又はアルミニウム合金)であってもよい。これにより、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置した状態で、室外熱交換器23の底板52上における水平位置を微調整することができるため、位置調整の観点で室外ユニット2の組み立て性を向上させることができる。
フィン潰れ防止部材80は、水平方向に延びる第1フィン差込部81を有しており、第1フィン差込部81を水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。ここでは、フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に近い側)から水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。具体的には、フィン潰れ防止部材80は、熱交R部23aを構成する伝熱フィン64間に第1フィン差込部81を差し込むことによって、熱交R部23aを構成する最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、フィン潰れ防止部材80は、室外熱交換器23を曲げることで熱交R部23aが形成された後に、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。これにより、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込むことによって、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に容易に配置することができる。また、室外熱交換器23の自重(荷重)が集中しやすい熱交R部23aを構成する伝熱フィン64を保護し、熱交R部23aの下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることができる。さらに、室外熱交換器23を曲げ加工する前に熱交R部23aを構成する最下段伝熱管61aに対応するようにフィン潰れ防止部材80を予め配置しておく場合に比べて、室外熱交換器23の曲げ加工によって熱交R部23aを容易に形成することができる。
第1フィン差込部81は、室外熱交換器23の周囲面に近い側から遠い側に向かって延びる板状部分である。ここで、第1フィン差込部81の鉛直方向の高さ寸法Hは、最下段伝熱管61aの下端から伝熱フィン64の下端までの高さhf以上である。これにより、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)を確実にフィン潰れ防止部材80に分散することができる。また、ここでは、第1フィン差込部81は、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうち周囲面に最も近い側の列だけに差し込まれている。これにより、伝熱フィン64が複数列並んだ構造の室外熱交換器23において、1列だけに第1フィン差込部81を差し込んでいるため、すべての列(ここでは、2列)に第1フィン差込部81を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む作業を容易に行うことができる。また、ここでは、第1フィン差込部81の差込方向奥側の端部である差込奥端部81bが第1フィン差込部81の差込方向に向かって先細りするテーパが形成されている。これにより、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む作業をスムーズに行うことができる。
フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81の差込方向手前側の端部である差込手前端部81aから第1フィン差込部81の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部83をさらに有している。ここで、フィン差込基部83は、略長方形状の板状部分である。これにより、フィン差込基部83を第1フィン差込部81の差込方向に向けて押圧することによって、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に容易に差し込むことができる。また、ここでは、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を複数(ここでは、2つ)有しており、各第1フィン差込部81の差込手前端部81a同士が、フィン差込基部83を介して繋がっている。具体的には、フィン差込基部83の第1フィン差込部81の差込方向に交差する側の両端部から2つの第1フィン差込部81の差込手前端部81aが延びている。これにより、フィン差込基部83を第1フィン差込部81の差込方向に向けて押圧することによって、複数(ここでは、2つ)の第1フィン差込部81を一斉に伝熱フィン64間に差し込むことができるとともに、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)の分散度合いを高めることができる。
また、フィン潰れ防止部材80は、最下段伝熱管61aよりも上側において、水平方向に伝熱フィン64間に差し込まれる第2フィン差込部82をさらに有している。ここで、第2フィン差込部82は、第1フィン差込部81の上側において、室外熱交換器23の周囲面に近い側から遠い側に向かって延びる板状部分である。第2フィン差込部82は、第1フィン差込部81と同様に、複数(2つ)ある。そして、フィン差込基部83の第1フィン差込部81の差込方向に交差する側の両端部から2つの第2フィン差込部82の差込手前端部82aが延びている。また、第1フィン差込部81と第2フィン差込部82との鉛直方向間には、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む際に、伝熱管61(ここでは、最下段伝熱管61a)を挿入することが可能なスリット部84が形成されている。これにより、第1フィン差込部81とともに第2フィン差込部82を伝熱フィン64間に差し込むことによって、第1フィン差込部81が伝熱フィン64間から脱落しにくくすることができる。
また、第1フィン差込部81が伝熱フィン64間に差し込まれた状態において、フィン差込基部83と伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部との間には、フィン差込基部83が伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部に接触しないようにするための隙間Sが確保されている。ここでは、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む際に容易に隙間Sが確保できるように、第1フィン差込部81と第2フィン差込部82との鉛直方向間に、スリット部84のフィン差込基部83寄りの部分を塞ぐ差込制限部85が形成されている。差込制限部85は、第1フィン差込部81及び第2フィン差込部82と繋がるように形成された板状部分である。そして、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む際に、差込制限部85に伝熱管61(ここでは、最下段伝熱管61a)が当接することによって、第1フィン差込部81の差し込みの程度が制限され、これにより、隙間Sが確保されるようになっている。これにより、フィン差込基部83と伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部との間の隙間Sによって、フィン差込基部83、伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部及びこれらの近傍に水が付着したままになるのを防ぐことができるため、室外熱交換器23からの排水性を確保し、室外熱交換器23の下端における氷の成長(アイスアップ)を抑制することができる。尚、隙間Sの大きさは、暖房運転時や除霜運転時に室外熱交換器23で発生するドレン水の量や想定される氷の成長の程度等を考慮して、5mm以上にしている。
(5)変形例
<A>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図10に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に近い側)から水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、第1フィン差込部81を、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうちユニットケーシング51の左側面や背面に最も近い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に最も近い側)の列だけに差し込むようにしている。
しかし、これに限定されるものではなく、図11に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の左側面や背面に遠い側(室外熱交換器23の周囲面に遠い側)から水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されていてもよい。また、図11に示すように、第1フィン差込部81を、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうちユニットケーシング51の左側面や背面に最も遠い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に最も遠い側)の列だけに差し込むようにしてもよい。
また、上記の実施形態にかかる室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図10に示すように、第1フィン差込部81が、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうち周囲面に最も近い側の列だけに差し込まれている。
しかし、これに限定されるものではなく、図12や図13に示すように、第1フィン差込部81を、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のすべての列に差し込むようにしてもよい。ここで、図12に示す構成は、ユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(室外熱交換器23の周囲面に近い側)、及び、ユニットケーシング51の左側面や背面に遠い側(室外熱交換器23の周囲面に遠い側)の両方から第1フィン差込部81を差し込むことによって、2つのフィン潰れ防止部材80が最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、図13に示す構成では、ユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(室外熱交換器23の周囲面に近い側)から、2列の伝熱フィン64に跨る第1フィン差込部81を差し込むことによって、1つのフィン潰れ防止部材80が最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。
この場合には、1列だけに第1フィン差込部81を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む作業に少し手間がかかるが、ユニットケーシング51の周囲面に近い側から遠い側の全体にわたって伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることができる。
<B>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を複数(ここでは、2つ)有しており、各第1フィン差込部81の差込手前端部81a同士が、フィン差込基部83を介して繋がっており、平面視U字形状を有している。
しかし、これに限定されるものではなく、図14に示すように、1つの第1フィン差込部81がフィン差込基部83から延びる平面視T字形状を有していてもよい。
<C>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8及び図10に示すように、フィン潰れ防止部材80が、最下段伝熱管61aとその1段上側の伝熱管61との間だけに第2フィン差込部82を有している。すなわち、フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81の1段上側だけに第2フィン差込部82を有している
しかし、これに限定されるものではなく、図15に示すように、フィン潰れ防止部材80が、さらに上段側に第2フィン差込部82を有していてもよいし、また、図16に示すように、第2フィン差込部82を有していなくてもよい。
<D>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8及び図9に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。
しかし、これに限定されるものではなく、図17及び図18に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を鉛直方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されていてもよい。ここでは、フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の底面に近い側(すなわち、室外熱交換器23の底面に近い側)から鉛直方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、第1フィン差込部81は、室外熱交換器23の底面に近い側から遠い側に向かって延びる板状部分である。また、ここでは、第1フィン差込部81が差込方向に向かって先細りするテーパをなしている。フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81の差込方向手前側の端部から第1フィン差込部81の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部83をさらに有している。ここで、フィン差込基部83は、略円弧形状の板状部分である。また、ここでは、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を複数(ここでは、6つ)有しており、各第1フィン差込部81の下端が、フィン差込基部83を介して繋がっている。
<E>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8や図14〜図17に示すように、フィン潰れ防止部材80とスペーサ部材73とが別体の部材である。
しかし、これに限定されるものではなく、ここでは図示しないが、フィン潰れ防止部材80がスペーサ部材73と一体であってもよい。
この場合には、スペーサ部材73を介して室外熱交換器23を底板52(支持部)に載置する作業と、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置する作業とを同時に行うことができるため、作業工数の観点で室外ユニット2の組み立て性を向上させることができる。
また、スペーサ部材73ではなく、背面ファン吸入口53bに設けられる吸込グリル(図示せず)とフィン潰れ防止部材80とを一体にしてもよい。
<F>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図7に示すように、フィン潰れ防止部材80を熱交R部23aの下端に配置されるスペーサ部材73に対応して配置されている。
しかし、これに限定されるものではなく、他のスペーサ部材71、72に対応して配置してもよい。
<G>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図6や図10〜図13に示すように、伝熱管61として扁平管を使用した室外熱交換器23を採用している。
しかし、これに限定されるものではなく、伝熱管61として円管を使用した室外熱交換器23を採用する場合であっても、上記のフィン潰れ防止部材80を適用することができる。
<H>
上記においては、熱交換ユニットとして室外ユニット2を例に挙げて、上記のフィン潰れ防止部材80を適用した内容について説明している。
しかし、これに限定されるものではなく、室外ユニット以外の熱交換ユニットであっても、上記のフィン潰れ防止部材80を適用することができる。
本発明は、複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットに対して、広く適用可能である。
2 室外ユニット(熱交換ユニット)
23 室外熱交換器(熱交換器)
23a 熱交R部
51 ユニットケーシング
52 底板(支持部)
61 伝熱管
61a 最下段伝熱管
64 伝熱フィン
71、72、73 スペーサ部材
80 フィン潰れ防止部材
81 第1フィン差込部
81a 差込手前端部
82 第2フィン差込部
83 フィン差込基部
特開平9−276940号公報
本発明は、空気調和装置の熱交換ユニット、特に、複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットに関する。
従来より、特許文献1(特開平9−276940号公報)に示すように、鉛直方向に沿って複数配置されており水平方向に延びる伝熱管と、水平方向に間隔を空けて複数配置されており鉛直方向に延びる伝熱フィンと、を有する熱交換器がある。この熱交換器は、空気調和装置の室外ユニット等(熱交換ユニット)を構成するケーシングの底板(支持部)に載置された状態で使用される。また、この熱交換器は、ケーシング内の機器配置に応じて適宜曲げ加工されるが、この際、曲げ加工用のマンドレルに工夫を施して、熱交換器の曲げ加工時に伝熱フィンの潰れが発生しないようにしている。
しかし、上記特許文献1の曲げ加工用のマンドレルの工夫等によって、熱交換器の曲げ加工時における伝熱フィンの潰れの発生を防止することができたとしても、熱交換器を熱交換ユニットの支持部に載置した状態にすると、熱交換ユニットの輸送時の振動・落下や運転時の振動によって、熱交換器の下端において伝熱フィンの潰れが発生するおそれがある。特に、熱交換器からの排水性の向上や熱交換器の下端における氷の成長(アイスアップ)の抑制等を目的として、スペーサ部材を介して熱交換器を支持部に載置することで熱交換器の大部分を支持部から浮かせた構造を採用する場合には、熱交換器の重心の偏り等の影響によって、熱交換器の一部に自重(荷重)が集中し、この荷重が集中する部分の下端において、伝熱フィンの潰れの発生が顕著になるおそれがある。
本発明の課題は、複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることにある。
第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、熱交換器と、熱交換器が載置される支持部を有するケーシングと、を有している。熱交換器は、鉛直方向に沿って複数配置されており水平方向に延びる伝熱管と、水平方向に間隔を空けて複数配置されており鉛直方向に延びる伝熱フィンと、を有している。そして、ここでは、熱交換ユニットは、スペーサ部材とフィン潰れ防止部材とをさらに有している。スペーサ部材は、熱交換器と支持部との間に配置されている。フィン潰れ防止部材は、複数の伝熱管のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されており、伝熱フィンよりも剛性が高い部材である。
ここでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材に分散することができるため、伝熱フィンを保護し、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
また、ここでは、フィン潰れ防止部材が、鉛直方向及び水平方向に延びる第1フィン差込部を有しており、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。
さらに、ここでは、第1フィン差込部の鉛直方向の高さ寸法が、最下段伝熱管の下端から伝熱フィンの下端までの高さ以上である。
ここでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)を確実にフィン潰れ防止部材に分散することができる。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、熱交換器と、熱交換器が載置される支持部を有するケーシングと、を有している。熱交換器は、鉛直方向に沿って複数配置されており水平方向に延びる伝熱管と、水平方向に間隔を空けて複数配置されており鉛直方向に延びる伝熱フィンと、を有している。そして、ここでは、熱交換ユニットは、スペーサ部材とフィン潰れ防止部材とをさらに有している。スペーサ部材は、熱交換器と支持部との間に配置されている。フィン潰れ防止部材は、複数の伝熱管のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されており、伝熱フィンよりも剛性が高い部材である。
ここでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材に分散することができるため、伝熱フィンを保護し、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
また、ここでは、フィン潰れ防止部材が、鉛直方向及び水平方向に延びる第1フィン差込部を有しており、第1フィン差込部を水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。
さらに、ここでは、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部の差込方向手前側の端部である差込手前端部から第1フィン差込部の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部をさらに有している。
ここでは、フィン差込基部を第1フィン差込部の差込方向に向けて押圧することによって、第1フィン差込部を伝熱フィン間に容易に差し込むことができる。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部を水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第3の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部の差込方向手前側の端部である差込手前端部から第1フィン差込部の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部をさらに有している。
ここでは、フィン差込基部を第1フィン差込部の差込方向に向けて押圧することによって、第1フィン差込部を伝熱フィン間に容易に差し込むことができる。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第2又は第4の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部を複数有しており、各第1フィン差込部の差込手前端部同士が、フィン差込基部を介して繋がっている。
ここでは、フィン差込基部を第1フィン差込部の差込方向に向けて押圧することによって、複数の第1フィン差込部を一斉に伝熱フィン間に差し込むことができるとともに、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)の分散度合いを高めることができる。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第2、第4、第5の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、第1フィン差込部が伝熱フィン間に差し込まれた状態において、フィン差込基部と伝熱フィンの差込手前端部側の端部との間には、フィン差込基部が伝熱フィンの差込手前端部側の端部に接触しないようにするための隙間が確保されている。
ここでは、フィン差込基部と伝熱フィンの差込手前端部側の端部との間の隙間によって、フィン差込基部、伝熱フィンの差込手前端部側の端部及びこれらの近傍に水が付着したままになるのを防ぐことができるため、熱交換器からの排水性を確保し、熱交換器の下端における氷の成長(アイスアップ)を抑制することができる。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第2〜第6の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、最下段伝熱管よりも上側において、水平方向に伝熱フィン間に差し込まれる第2フィン差込部をさらに有している。
ここでは、第1フィン差込部とともに第2フィン差込部を伝熱フィン間に差し込むことによって、第1フィン差込部が伝熱フィン間から脱落しにくくすることができる。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第2〜第7の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、ケーシングが、直方体形状であり、支持部が、ケーシングの底面を形成しており、熱交換器が、ケーシングの天面及び底面を除いたケーシングの周囲面に沿うようにケーシング内に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、第1フィン差込部を熱交換器の周囲面に近い側から水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第2〜第7の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、ケーシングが、直方体形状であり、支持部が、ケーシングの底面を形成しており、熱交換器が、ケーシングの天面及び底面を除いたケーシングの周囲面に沿うようにケーシング内に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、第1フィン差込部を熱交換器の周囲面に遠い側から水平方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
10の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、第1フィン差込部を鉛直方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
11の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第10の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、ケーシングが、直方体形状であり、支持部が、ケーシングの底面を形成しており、熱交換器が、ケーシングの天面及び底面を除いたケーシングの周囲面に沿うようにケーシング内に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、第1フィン差込部を熱交換器の底面に近い側から鉛直方向に伝熱フィン間に差し込むことによって、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
12の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第8、第9、第11の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、ケーシングの周囲面の角部に沿うように曲げられた熱交R部を有しており、スペーサ部材が、熱交R部と支持部との間に配置されている。そして、フィン潰れ防止部材は、熱交R部を構成する伝熱フィン間に第1フィン差込部を差し込むことによって、熱交R部を構成する最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、熱交換器が熱交R部を有しており、かつ、スペーサ部材を熱交R部と支持部との間に配置しているため、熱交R部を構成する伝熱フィンに熱交換器の自重(荷重)が集中しやすい。しかし、ここでは、上記のように、熱交R部を構成する伝熱フィン間に第1フィン差込部を差し込むことによって、熱交R部を構成する最下段伝熱管とスペーサ部材との間にフィン潰れ防止部材を配置しているため、熱交R部を構成する伝熱フィンを保護し、熱交R部の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
13の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第12の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、熱交換器を曲げることで熱交R部が形成された後に、最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置されている。
ここでは、熱交換器を曲げ加工する前に熱交R部を構成する最下段伝熱管に対応するようにフィン潰れ防止部材を予め配置しておく場合に比べて、熱交換器の曲げ加工によって熱交R部を容易に形成することができる。
14の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第8、第9、第11〜第13の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、伝熱フィンがケーシングの周囲面に近い側から遠い側に複数列並んで配置された構造である。そして、第1フィン差込部は、複数列に並んだ伝熱フィンのすべての列に差し込まれている。
ここでは、伝熱フィンが複数列並んだ構造の熱交換器において、すべての列に第1フィン差込部を差し込んでいるため、ケーシングの周囲面に近い側から遠い側の全体にわたって伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
15の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第8、第9、第11〜第13の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、伝熱フィンがケーシングの周囲面に近い側から遠い側に複数列並んで配置された構造である。そして、第1フィン差込部は、複数列に並んだ伝熱フィンのうち周囲面に最も近い側の列又は周囲面に最も遠い側の列だけに差し込まれている。
ここでは、伝熱フィンが複数列並んだ構造の熱交換器において、1列だけに第1フィン差込部を差し込んでいるため、すべての列に第1フィン差込部を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込む作業を容易に行うことができる。
16の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1〜第15の観点のいずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、熱交換器が、支持部と異なる種類の金属によって形成されている。
ここでは、熱交換器と支持部とが異なる種類の金属によって形成されているため、スペーサ部材なしで熱交換器全体を支持部に直接載置すると、電食が発生するおそれがある。しかし、ここでは、上記のように、スペーサ部材を介して熱交換器を支持部に載置することで熱交換器の大部分を支持部から浮かせた構造を採用するとともに、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置しているため、電食の発生及び伝熱フィンの潰れの発生の両方を抑えることができる。
17の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1〜第16の観点いずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、スペーサ部材と別体である。
ここでは、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置した状態で、熱交換器の支持部上における水平位置を微調整することができるため、位置調整の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
18の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットは、第1〜第16の観点いずれかにかかる空気調和装置の熱交換ユニットにおいて、フィン潰れ防止部材が、スペーサ部材と一体である。
ここでは、スペーサ部材を介して熱交換器を支持部に載置する作業と、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に配置する作業とを同時に行うことができるため、作業工数の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材に分散することができるため、伝熱フィンを保護し、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。また、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。さらに、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)を確実にフィン潰れ防止部材に分散することができる。
第2の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材に分散することができるため、伝熱フィンを保護し、熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。また、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。さらに、第1フィン差込部を伝熱フィン間に容易に差し込むことができる。
第3及び第8〜第11の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、フィン潰れ防止部材を最下段伝熱管とスペーサ部材との間に容易に配置することができる。
第4の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、第1フィン差込部を伝熱フィン間に容易に差し込むことができる。
第5の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、複数の第1フィン差込部を一斉に伝熱フィン間に差し込むことができるとともに、伝熱フィンにかかる熱交換器の自重(荷重)の分散度合いを高めることができる。
第6の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、熱交換器からの排水性を確保し、熱交換器の下端における氷の成長(アイスアップ)を抑制することができる。
第7の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、第1フィン差込部が伝熱フィン間から脱落しにくくすることができる。
第12の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、熱交R部を構成する伝熱フィンを保護し、熱交R部の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第13の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、熱交換器を曲げ加工する前に熱交R部を構成する最下段伝熱管に対応するようにフィン潰れ防止部材を予め配置しておく場合に比べて、熱交換器の曲げ加工によって熱交R部を容易に形成することができる。
第14の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、ケーシングの周囲面に近い側から遠い側の全体にわたって伝熱フィンの潰れの発生を抑えることができる。
第15の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、すべての列に第1フィン差込部を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部を伝熱フィン間に差し込む作業を容易に行うことができる。
第16の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、電食の発生及び伝熱フィンの潰れの発生の両方を抑えることができる。
第17の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、位置調整の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
第18の観点にかかる空気調和装置の熱交換ユニットでは、作業工数の観点で熱交換ユニットの組み立て性を向上させることができる。
本発明の一実施形態にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを採用した空気調和装置の概略構成図である。 室外ユニットの外観を示す斜視図である。 室外ユニットの天板を取り外した状態を示す平面図である。 室外ユニットの天板、前板及び側板を取り外した状態を示す斜視図である。 室外熱交換器の概略斜視図である。 室外熱交換器の部分拡大斜視図である。 図3のA部の拡大図である。 フィン潰れ防止部材の斜視図である。 図7のI−I断面図(室外熱交換器の下端のみ)である。 図7のII−II断面図(室外熱交換器の下端のみ)である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図10に対応する図である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図10に対応する図である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図10に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかるフィン潰れ防止部材を示す図であって、図8に対応する図である。 変形例にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニットを示す図であって、図9に対応する図である。
以下、本発明にかかる空気調和装置の熱交換ユニットの実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる熱交換ユニットの具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)空気調和装置の基本構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱交換ユニットとしての室外ユニット2を採用した空気調和装置1の概略構成図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、室内ユニット4とが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット2と室内ユニット4とは、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6を介して接続されている。すなわち、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路10は、室外ユニット2と、室内ユニット4とが冷媒連絡管5、6を介して接続されることによって構成されている。
<室内ユニット>
室内ユニット4は、室内に設置されており、冷媒回路10の一部を構成している。室内ユニット4は、主として、室内熱交換器41を有している。
室内熱交換器41は、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放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。室内熱交換器41の液側は液冷媒連絡管5に接続されており、室内熱交換器41のガス側はガス冷媒連絡管6に接続されている。
室内ユニット4は、室内ユニット4内に室内空気を吸入して、室内熱交換器41において冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン42を有している。すなわち、室内ユニット4は、室内熱交換器41を流れる冷媒の加熱源又は冷却源としての室内空気を室内熱交換器41に供給するファンとして、室内ファン42を有している。ここでは、室内ファン42として、室内ファン用モータ42aによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等が使用されている。
<室外ユニット>
熱交換ユニットとしての室外ユニット2は、室外に設置されており、冷媒回路10の一部を構成している。室外ユニット2は、主として、圧縮機21と、四路切換弁22と、室外熱交換器23と、膨張弁24と、液側閉鎖弁25と、ガス側閉鎖弁26とを有している。
圧縮機21は、冷凍サイクルの低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。圧縮機21は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素(図示せず)を圧縮機用モータ21aによって回転駆動する密閉式構造となっている。圧縮機21は、吸入側に吸入管31が接続されており、吐出側に吐出管32が接続されている。吸入管31は、圧縮機21の吸入側と四路切換弁22とを接続する冷媒管である。吐出管32は、圧縮機21の吐出側と四路切換弁22とを接続する冷媒管である。
四路切換弁22は、冷媒回路10における冷媒の流れの方向を切り換えるための切換弁である。四路切換弁22は、冷房運転時には、室外熱交換器23を圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱器として機能させ、かつ、室内熱交換器41を室外熱交換器23において放熱した冷媒の蒸発器として機能させる冷房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁22は、冷房運転時には、圧縮機21の吐出側(ここでは、吐出管32)と室外熱交換器23のガス側(ここでは、第1ガス冷媒管33)とが接続される(図1の四路切換弁22の実線を参照)。しかも、圧縮機21の吸入側(ここでは、吸入管31)とガス冷媒連絡管6側(ここでは、第2ガス冷媒管34)とが接続される(図1の四路切換弁22の実線を参照)。また、四路切換弁22は、暖房運転時には、室外熱交換器23を室内熱交換器41において放熱した冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、室内熱交換器41を圧縮機21において圧縮された冷媒の放熱器として機能させる暖房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、四路切換弁22は、暖房運転時には、圧縮機21の吐出側(ここでは、吐出管32)とガス冷媒連絡管6側(ここでは、第2ガス冷媒管34)とが接続される(図1の四路切換弁22の破線を参照)。しかも、圧縮機21の吸入側(ここでは、吸入管31)と室外熱交換器23のガス側(ここでは、第1ガス冷媒管33)とが接続される(図1の四路切換弁22の破線を参照)。ここで、第1ガス冷媒管33は、四路切換弁22と室外熱交換器23のガス側とを接続する冷媒管である。第2ガス冷媒管34は、四路切換弁22とガス側閉鎖弁26とを接続する冷媒管である。
室外熱交換器23は、冷房運転時には室外空気を冷却源とする冷媒の放熱器として機能し、暖房運転時には室外空気を加熱源とする冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器23は、液側が液冷媒管35に接続されており、ガス側が第1ガス冷媒管33に接続されている。液冷媒管35は、室外熱交換器23の液側と液冷媒連絡管5側とを接続する冷媒管である。
膨張弁24は、冷房運転時には、室外熱交換器23において放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧する弁である。また、膨張弁24は、暖房運転時には、室内熱交換器41において放熱した冷凍サイクルの高圧の冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧する弁である。膨張弁24は、液冷媒管35の液側閉鎖弁25寄りの部分に設けられている。ここでは、膨張弁24として、電動膨張弁が使用されている。
液側閉鎖弁25及びガス側閉鎖弁26は、外部の機器・配管(具体的には、液冷媒連絡管5及びガス冷媒連絡管6)との接続口に設けられた弁である。液側閉鎖弁25は、液冷媒管35の端部に設けられている。ガス側閉鎖弁26は、第2ガス冷媒管34の端部に設けられている。
室外ユニット2は、室外ユニット2内に室外空気を吸入して、室外熱交換器23において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン36を有している。すなわち、室外ユニット2は、室外熱交換器23を流れる冷媒の冷却源又は加熱源としての室外空気を室外熱交換器23に供給するファンとして、室外ファン36を有している。ここでは、室外ファン36として、室外ファン用モータ36aによって駆動されるプロペラファン等が使用されている。
<冷媒連絡管>
冷媒連絡管5、6は、空気調和装置1を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、設置場所や室外ユニット2と室内ユニット4との組み合わせ等の設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。
(2)空気調和装置の基本動作
次に、図1を用いて、空気調和装置1の基本動作について説明する。空気調和装置1は、基本動作として、冷房運転、暖房運転及び除霜運転を行うことが可能である。
<冷房運転>
冷房運転時には、四路切換弁22が冷房サイクル状態(図1の実線で示される状態)に切り換えられる。
冷媒回路10において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
圧縮機21から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁22を通じて、室外熱交換器23に送られる。
室外熱交換器23に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器23において、室外ファン36によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。
室外熱交換器23において放熱した高圧の液冷媒は、膨張弁24に送られる。
膨張弁24に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁24によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁24で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、液側閉鎖弁25及び液冷媒連絡管5を通じて、室内熱交換器41に送られる。
室内熱交換器41に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器41において、室内ファン42によって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。
室内熱交換器41において蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管6、ガス側閉鎖弁26及び四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
<暖房運転>
暖房運転時には、四路切換弁22が暖房サイクル状態(図1の破線で示される状態)に切り換えられる。
冷媒回路10において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機21に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。
圧縮機21から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁22、ガス側閉鎖弁26及びガス冷媒連絡管6を通じて、室内熱交換器41に送られる。
室内熱交換器41に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器41において、室内ファン42によって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。
室内熱交換器41で放熱した高圧の液冷媒は、液冷媒連絡管5及び液側閉鎖弁25を通じて、膨張弁24に送られる。
膨張弁24に送られた高圧の液冷媒は、膨張弁24によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。膨張弁24で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器23に送られる。
室外熱交換器23に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器23において、室外ファン36によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。
室外熱交換器23で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁22を通じて、再び、圧縮機21に吸入される。
<除霜運転>
上記の暖房運転時において、室外熱交換器23における冷媒の温度が所定温度よりも低くなる等によって室外熱交換器23における着霜が検知された場合、すなわち、室外熱交換器23の除霜運転を開始する条件に達した場合には、室外熱交換器23に付着した霜を融解させる除霜運転を行う。
ここでは、除霜運転として、冷房運転時と同様に、四路切換弁22を冷房サイクル状態(図1の実線で示される状態)に切り換えることで、室外熱交換器23を冷媒の放熱器として機能させる逆サイクル除霜運転が行われる。これにより、室外熱交換器23に付着した霜を融解させることができる。この除霜運転は、所定の除霜運転時間が経過する等によって情操運転を終了する条件に達するまで行われ、その後、暖房運転に復帰する。尚、除霜運転における冷媒回路10内の冷媒の流れは、上記冷房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(3)室外ユニットの基本構成
次に、図1〜図6を用いて、熱交換ユニットとしての室外ユニット2の基本構成について説明する。ここで、図2は、室外ユニット2の外観を示す斜視図である。図3は、室外ユニット2の天板57を取り外した状態を示す平面図である。図4は、室外ユニット2の天板57、前板55、56及び側板53、54を取り外した状態を示す斜視図である。図5は、室外熱交換器23の概略斜視図である。図6は、室外熱交換器23の部分拡大斜視図である。尚、以下の説明においては、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」や「前面」、「側面」、「背面」、「天面」、「底面」等の文言は、特にことわりのない限り、ファン吹出グリル55b側の面を前面とした場合における方向や面を意味する。
室外ユニット2は、ユニットケーシング51の内部が上下方向に延びる仕切板58によって送風機室S1と機械室S2とに仕切られた構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。室外ユニット2は、ユニットケーシング51の背面及び側面の一部から室外空気を内部へと吸い込んだ後に、ユニットケーシング51の前面から空気を排出するように構成されている。室外ユニット2は、主として、ユニットケーシング51と、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、膨張弁24、閉鎖弁25、26及びこれらの機器を接続する冷媒管31〜35を含む冷媒回路10を構成する機器・配管類と、室外ファン36及び室外ファン用モータ36aとを有している。尚、ここでは、送風機室S1がユニットケーシング51の左側面寄りに形成され、機械室S2がユニットケーシング51の右側面寄りに形成された例を説明するが、左右が逆であってもよい。
ユニットケーシング51は、略直方体形状の鋼製の部材であり、主として、圧縮機21、四路切換弁22、室外熱交換器23、膨張弁24、閉鎖弁25、26及びこれらの機器を接続する冷媒管31〜35を含む冷媒回路10を構成する機器・配管類と、室外ファン36及び室外ファン用モータ36aとを収容している。ユニットケーシング51は、冷媒回路10を構成する機器・配管類21〜26、31〜35や室外ファン36等が載置される支持部としての底板52と、送風機室側側板53と、機械室側側板54と、送風機室側前板55と、機械室側前板56と、天板57と、2つの据付脚59とを有している。
底板52は、ユニットケーシング51の底面部分を構成する鋼製の板状部材である。
送風機室側側板53は、ユニットケーシング51の送風機室S1寄りの側面部分(ここでは、左側面部分)を構成する鋼製の板状部材である。送風機室側側板53は、その下部が底板52に固定されており、ここでは、その前面側の端部が送風機室側前板55の左側面側の端部と一体の部材となっている。送風機室側側板53には、室外ファン36によってユニットケーシング51の側面側からユニットケーシング51内に室外空気を吸入するための側面ファン吸入口53aが形成されている。尚、送風機室側側板53は、送風機室側前板55と別部材であってもよい。
機械室側側板54は、ユニットケーシング51の機械室S2寄りの側面部分(ここでは、右側面部分)の一部と、ユニットケーシング51の機械室S2寄りの背面部分とを構成する鋼製の板状部材である。機械室側側板54は、その下部が底板52に固定されている。送風機室側側板53の背面側の端部と機械室側側板54の送風機室S1側の端部との間には、室外ファン36によってユニットケーシング51の背面側からユニットケーシング51内に室外空気を吸入するための背面ファン吸入口53bが形成されている。
送風機室側前板55は、ユニットケーシング51の送風機室S1の前面部分を構成する鋼製の板状部材である。送風機室側前板55は、その下部が底板52に固定され、ここでは、その左側面側の端部が送風機室側側板53の前面側の端部と一体の部材となっている。送風機室側前板55には、室外ファン36によってユニットケーシング51内に吸入された室外空気を外部に吹き出すためのファン吹出口55aが設けられている。また、送風機室側前板55の前側には、ファン吹出口55aを覆うファン吹出グリル55bが設けられている。尚、送風機室側前板55は、送風機室側側板53と別部材であってもよい。
機械室側前板56は、ユニットケーシング51の機械室S2の前面部分の一部と、ユニットケーシング51の機械室S2の側面部分の一部とを構成する鋼製の板状部材である。機械室側前板56は、その送風機室S1側の端部が送風機室側前板55の機械室S2側の端部に固定され、その背面側の端部が機械室側側板54の前面側の端部に固定されている。
天板57は、ユニットケーシング51の天面部分を構成する鋼製の板状部材である。天板57は、ユニットケーシング51の天面及び底面を除いたユニットケーシング51の周囲面(ここでは、前面、側面及び背面)を形成する送風機室側板53、機械室側側板54及び送風機室側前板55に固定されている。
仕切板58は、底板52上に配置される鉛直方向に延びる鋼製の板状部材である。仕切板58は、ここでは、ユニットケーシング51の内部を左右に分割することによって、左側面寄りの送風機室S1と、右側面寄りの機械室S2とを形成している。仕切板58は、その下部が底板52に固定され、その前面側の端部が送風機室側前板55に固定され、その背面側の端部が室外熱交換器23の機械室S2寄りの側端部まで延びている。
据付脚59は、ユニットケーシング51の前後方向に延びる鋼製の板状部材である。据付脚59は、室外ユニット2の据付面に固定される部材である。ここでは、室外ユニット2は、2つの据付脚59を有しており、1つは、送風機室S1寄りに配置されており、もう1つは、機械室S2寄りに配置されている。
室外ファン36は、複数の翼を有するプロペラファンであり、送風機室S1内において、室外熱交換器23の前面側の位置に、ユニットケーシング51の前面に対向するように配置されている。具体的には、室外ファン36は、ユニットケーシング51の前面に形成されたファン吹出口55aに対向するように配置されている。室外ファン用モータ36aは、送風機室S1内において、室外ファン36と室外熱交換器23との前後方向間に配置されている。室外ファン用モータ36aは、底板52上に載置されたモータ支持台36bによって支持されている。そして、室外ファン36は、室外ファン用モータ36aに軸支されている。
室外熱交換器23は、平面視略L字形状の熱交換器パネルであり、送風機室S1内において、ユニットケーシング51の周囲面(ここでは、左側面及び背面)に対向するように支持部としての底板52に載置されている。ここで、室外熱交換器23のユニットケーシング51の周囲面の角部(ここでは、左側面と背面とによって形成される角部)に沿うように曲げられた部分を熱交R部23aとする。具体的には、室外熱交換器23は、扁平管からなる多数の伝熱管61と、差込フィンからなる多数の伝熱フィン64とにより構成された差込フィン式のオールアルミ熱交換器である。伝熱管61は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、伝熱面となる扁平面62と、冷媒が流れる多数の小さな内部流路63を有する扁平多穴管である。多数の伝熱管61は、扁平面62が対向した状態で鉛直方向に沿って間隔を空けて複数段配置されている。そして、ここでは、多数の伝熱管61が、室外空気の通風方向に沿って2列配置されており、長手方向の一端(ここでは、右端)が冷媒分流器66、出入口ヘッダ67又は中間ヘッダ68に接続され、長手方向の他端(ここでは、左前端)が連結ヘッダ69に接続されている。ここで、冷媒分流器66、出入口ヘッダ67、中間ヘッダ68及び連結ヘッダ69は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の内部に冷媒流路が形成された縦長の部材である。伝熱フィン64は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、伝熱管63の長手方向に沿って間隔を空けて複数配置されている。そして、ここでは、伝熱管61が室外空気の通風方向に沿って2列配置になっていることに対応して、伝熱フィン64も室外空気の通風方向に沿って2列配置されている。伝熱フィン64は、伝熱管61を差し込むための多数の切り欠き部65が形成されている。切り欠き部65は、伝熱フィン64の水平方向の一縁部(ここでは、室外空気の通過方向に対して風上側の縁部)から水平方向に細長く延びている。そして、このようなオールアルミ熱交換器からなる室外熱交換器23は、上記のように、ユニットケーシング51の底面を形成する底板52上に載置されている。このとき、室外熱交換器23からの排水性の向上や室外熱交換器23の下端における氷の成長(アイスアップ)の抑制等を目的として、スペーサ部材71、72、73を介して支持部としての底板52に室外熱交換器23を載置することによって、室外熱交換器23の大部分が底板52から浮いた状態にしている。また、スペーサ部材71、72、73は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の室外熱交換器23と鋼製の底板52との間の電食の発生を防ぐことができるように、ゴム等の電気絶縁性を有する材料からなる。ここで、スペーサ部材71は、冷媒分流器66、出入口ヘッダ67及び中間ヘッダ68の下端と底板52の背面側右寄りの部分との鉛直方向間に配置された板状の部材である。スペーサ部材72は、連結ヘッダ69の下端と底板52の前面側左寄りの部分との鉛直方向間に配置された板状の部材である。スペーサ部材73は、室外熱交換器23の熱交R部23aの下端と底板52の背面側左寄りの角部との鉛直方向間に配置された板状の部材である。このように、室外熱交換器23は、スペーサ部材71、72、73を介して、ユニットケーシング51の底面上に下方から支持されている。また、ここでは、室外熱交換器23の前面側左寄りの部分及び背面側右寄りの部分は、樹脂等の電気絶縁性を有する材料からなるブラケットを介して、ユニットケーシング51の周囲面(例えば、前面や左側面、背面)に支持されている。尚、ここでは、伝熱管61及び伝熱フィン64が室外空気の通風方向に沿って2列配置された構成となっているが、これに限定されるものではなく、伝熱管61及び伝熱フィン64が1列だけ配置された構成であってもよいし、3列以上配置された構成であってもよい。このとき、冷媒分流器やヘッダについても、伝熱管61の配列やパス取りに応じて適宜必要なものを伝熱管61の長手方向の端部に接続すればよい。また、スペーサ部材を配置する箇所は、上記の3箇所に限定されるものではなく、例えば、室外熱交換器23のユニットケーシング51の左側面や背面に沿う部分の長手方向の中間付近等の他の箇所に配置してもよい。
圧縮機21は、ここでは、縦型円筒形状の密閉式圧縮機であり、機械室S2内において、底板52上に載置されている。
(4)室外熱交換器の下端における伝熱フィンの潰れの発生を抑えるための構成
上記の基本構成を有する室外ユニット2(熱交換ユニット)においては、室外熱交換器23を室外ユニット2の底板52(支持部)に載置した状態にしているため、室外ユニット2の輸送時の振動・落下や運転時の振動によって、室外熱交換器23の下端において伝熱フィン64の潰れが発生するおそれがある。特に、上記のように、スペーサ部材71、72、73を介して室外熱交換器23を底板52に載置した構造を採用する場合には、室外熱交換器23の重心の偏り等の影響によって、室外熱交換器23の一部に自重(荷重)が集中し、この荷重が集中する部分の下端において、伝熱フィン64の潰れの発生が顕著になるおそれがある。ここでは、室外熱交換器23が平面視L字形状であるため、室外熱交換器23の重心が熱交R部23a付近に位置しており、その影響によって、熱交R部23aの下端において、伝熱フィン64の潰れが発生しやすい。
このように、上記の基本構成を有する室外ユニット2では、室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることが好ましい。
そこで、ここでは、複数の伝熱管61のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に、伝熱フィン64よりも剛性が高いフィン潰れ防止部材80を配置することで、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材80に分散させて、伝熱フィン64を保護し、室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えるようにしている。以下、このような室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えるための構成について、図2〜図10を用いて説明する。ここで、図7は、図3のA部の拡大図である。図8は、フィン潰れ防止部材80の斜視図である。図9は、図7のI−I断面図(室外熱交換器23の下端のみ)である。図10は、図7のII−II断面図(室外熱交換器23の下端のみ)である。尚、以下の説明においても、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」や「前面」、「側面」、「背面」、「天面」、「底面」等の文言は、特にことわりのない限り、ファン吹出グリル55b側の面を前面とした場合における方向や面を意味する。
フィン潰れ防止部材80は、上記のように、複数の伝熱管61のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されており、伝熱フィン64よりも剛性が高い部材である。ここでは、伝熱フィン64よりも剛性を高くするために、フィン潰れ防止部材80の肉厚を伝熱フィン64の板厚よりも大きくしている。これにより、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)をフィン潰れ防止部材80に分散することができるため、伝熱フィン64を保護し、室外熱交換器23の下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることができる。また、ここでは、室外熱交換器23がアルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、かつ、底板52が鋼製であり、両者が異なる種類の金属によって形成されているため、スペーサ部材71、72、73なしで室外熱交換器23全体を底板52に直接載置すると、電食が発生するおそれがある。しかし、ここでは、上記のように、スペーサ部材71、72、73を介して室外熱交換器23を底板52に載置することで室外熱交換器23の大部分を底板52から浮かせた構造を採用するとともに、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置しているため、電食の発生及び伝熱フィン64の潰れの発生の両方を抑えることができる。
フィン潰れ防止部材80は、スペーサ部材73と別体の部材である。そして、フィン潰れ防止部材80は、剛性や耐食性、耐光性を考慮して、ここでは、ポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタレート(PET)等の樹脂材料で構成されている。尚、フィン潰れ防止部材80は、伝熱管61や伝熱フィン64と同じ材料(ここでは、アルミニウム又はアルミニウム合金)であってもよい。これにより、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置した状態で、室外熱交換器23の底板52上における水平位置を微調整することができるため、位置調整の観点で室外ユニット2の組み立て性を向上させることができる。
フィン潰れ防止部材80は、水平方向に延びる第1フィン差込部81を有しており、第1フィン差込部81を水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。ここでは、フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に近い側)から水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。具体的には、フィン潰れ防止部材80は、熱交R部23aを構成する伝熱フィン64間に第1フィン差込部81を差し込むことによって、熱交R部23aを構成する最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、フィン潰れ防止部材80は、室外熱交換器23を曲げることで熱交R部23aが形成された後に、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。これにより、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込むことによって、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に容易に配置することができる。また、室外熱交換器23の自重(荷重)が集中しやすい熱交R部23aを構成する伝熱フィン64を保護し、熱交R部23aの下端における伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることができる。さらに、室外熱交換器23を曲げ加工する前に熱交R部23aを構成する最下段伝熱管61aに対応するようにフィン潰れ防止部材80を予め配置しておく場合に比べて、室外熱交換器23の曲げ加工によって熱交R部23aを容易に形成することができる。
第1フィン差込部81は、室外熱交換器23の周囲面に近い側から遠い側に向かって延びる板状部分である。ここで、第1フィン差込部81の鉛直方向の高さ寸法Hは、最下段伝熱管61aの下端から伝熱フィン64の下端までの高さhf以上である。これにより、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)を確実にフィン潰れ防止部材80に分散することができる。また、ここでは、第1フィン差込部81は、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうち周囲面に最も近い側の列だけに差し込まれている。これにより、伝熱フィン64が複数列並んだ構造の室外熱交換器23において、1列だけに第1フィン差込部81を差し込んでいるため、すべての列(ここでは、2列)に第1フィン差込部81を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む作業を容易に行うことができる。また、ここでは、第1フィン差込部81の差込方向奥側の端部である差込奥端部81bが第1フィン差込部81の差込方向に向かって先細りするテーパが形成されている。これにより、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む作業をスムーズに行うことができる。
フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81の差込方向手前側の端部である差込手前端部81aから第1フィン差込部81の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部83をさらに有している。ここで、フィン差込基部83は、略長方形状の板状部分である。これにより、フィン差込基部83を第1フィン差込部81の差込方向に向けて押圧することによって、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に容易に差し込むことができる。また、ここでは、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を複数(ここでは、2つ)有しており、各第1フィン差込部81の差込手前端部81a同士が、フィン差込基部83を介して繋がっている。具体的には、フィン差込基部83の第1フィン差込部81の差込方向に交差する側の両端部から2つの第1フィン差込部81の差込手前端部81aが延びている。これにより、フィン差込基部83を第1フィン差込部81の差込方向に向けて押圧することによって、複数(ここでは、2つ)の第1フィン差込部81を一斉に伝熱フィン64間に差し込むことができるとともに、伝熱フィン64にかかる室外熱交換器23の自重(荷重)の分散度合いを高めることができる。
また、フィン潰れ防止部材80は、最下段伝熱管61aよりも上側において、水平方向に伝熱フィン64間に差し込まれる第2フィン差込部82をさらに有している。ここで、第2フィン差込部82は、第1フィン差込部81の上側において、室外熱交換器23の周囲面に近い側から遠い側に向かって延びる板状部分である。第2フィン差込部82は、第1フィン差込部81と同様に、複数(2つ)ある。そして、フィン差込基部83の第1フィン差込部81の差込方向に交差する側の両端部から2つの第2フィン差込部82の差込手前端部82aが延びている。また、第1フィン差込部81と第2フィン差込部82との鉛直方向間には、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む際に、伝熱管61(ここでは、最下段伝熱管61a)を挿入することが可能なスリット部84が形成されている。これにより、第1フィン差込部81とともに第2フィン差込部82を伝熱フィン64間に差し込むことによって、第1フィン差込部81が伝熱フィン64間から脱落しにくくすることができる。
また、第1フィン差込部81が伝熱フィン64間に差し込まれた状態において、フィン差込基部83と伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部との間には、フィン差込基部83が伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部に接触しないようにするための隙間Sが確保されている。ここでは、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む際に容易に隙間Sが確保できるように、第1フィン差込部81と第2フィン差込部82との鉛直方向間に、スリット部84のフィン差込基部83寄りの部分を塞ぐ差込制限部85が形成されている。差込制限部85は、第1フィン差込部81及び第2フィン差込部82と繋がるように形成された板状部分である。そして、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む際に、差込制限部85に伝熱管61(ここでは、最下段伝熱管61a)が当接することによって、第1フィン差込部81の差し込みの程度が制限され、これにより、隙間Sが確保されるようになっている。これにより、フィン差込基部83と伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部との間の隙間Sによって、フィン差込基部83、伝熱フィン64の差込手前端部81a側の端部及びこれらの近傍に水が付着したままになるのを防ぐことができるため、室外熱交換器23からの排水性を確保し、室外熱交換器23の下端における氷の成長(アイスアップ)を抑制することができる。尚、隙間Sの大きさは、暖房運転時や除霜運転時に室外熱交換器23で発生するドレン水の量や想定される氷の成長の程度等を考慮して、5mm以上にしている。
(5)変形例
<A>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図10に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に近い側)から水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、第1フィン差込部81を、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうちユニットケーシング51の左側面や背面に最も近い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に最も近い側)の列だけに差し込むようにしている。
しかし、これに限定されるものではなく、図11に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の左側面や背面に遠い側(室外熱交換器23の周囲面に遠い側)から水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されていてもよい。また、図11に示すように、第1フィン差込部81を、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうちユニットケーシング51の左側面や背面に最も遠い側(すなわち、室外熱交換器23の周囲面に最も遠い側)の列だけに差し込むようにしてもよい。
また、上記の実施形態にかかる室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図10に示すように、第1フィン差込部81が、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のうち周囲面に最も近い側の列だけに差し込まれている。
しかし、これに限定されるものではなく、図12や図13に示すように、第1フィン差込部81を、複数列(ここでは、2列)に並んだ伝熱フィン64のすべての列に差し込むようにしてもよい。ここで、図12に示す構成は、ユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(室外熱交換器23の周囲面に近い側)、及び、ユニットケーシング51の左側面や背面に遠い側(室外熱交換器23の周囲面に遠い側)の両方から第1フィン差込部81を差し込むことによって、2つのフィン潰れ防止部材80が最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、図13に示す構成では、ユニットケーシング51の左側面や背面に近い側(室外熱交換器23の周囲面に近い側)から、2列の伝熱フィン64に跨る第1フィン差込部81を差し込むことによって、1つのフィン潰れ防止部材80が最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。
この場合には、1列だけに第1フィン差込部81を差し込む場合に比べて、第1フィン差込部81を伝熱フィン64間に差し込む作業に少し手間がかかるが、ユニットケーシング51の周囲面に近い側から遠い側の全体にわたって伝熱フィン64の潰れの発生を抑えることができる。
<B>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を複数(ここでは、2つ)有しており、各第1フィン差込部81の差込手前端部81a同士が、フィン差込基部83を介して繋がっており、平面視U字形状を有している。
しかし、これに限定されるものではなく、図14に示すように、1つの第1フィン差込部81がフィン差込基部83から延びる平面視T字形状を有していてもよい。
<C>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8及び図10に示すように、フィン潰れ防止部材80が、最下段伝熱管61aとその1段上側の伝熱管61との間だけに第2フィン差込部82を有している。すなわち、フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81の1段上側だけに第2フィン差込部82を有している
しかし、これに限定されるものではなく、図15に示すように、フィン潰れ防止部材80が、さらに上段側に第2フィン差込部82を有していてもよいし、また、図16に示すように、第2フィン差込部82を有していなくてもよい。
<D>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8及び図9に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を水平方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。
しかし、これに限定されるものではなく、図17及び図18に示すように、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を鉛直方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されていてもよい。ここでは、フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81をユニットケーシング51の底面に近い側(すなわち、室外熱交換器23の底面に近い側)から鉛直方向に伝熱フィン64間に差し込むことによって、最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置されている。また、第1フィン差込部81は、室外熱交換器23の底面に近い側から遠い側に向かって延びる板状部分である。また、ここでは、第1フィン差込部81が差込方向に向かって先細りするテーパをなしている。フィン潰れ防止部材80は、第1フィン差込部81の差込方向手前側の端部から第1フィン差込部81の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部83をさらに有している。ここで、フィン差込基部83は、略円弧形状の板状部分である。また、ここでは、フィン潰れ防止部材80が、第1フィン差込部81を複数(ここでは、6つ)有しており、各第1フィン差込部81の下端が、フィン差込基部83を介して繋がっている。
<E>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図8や図14〜図17に示すように、フィン潰れ防止部材80とスペーサ部材73とが別体の部材である。
しかし、これに限定されるものではなく、ここでは図示しないが、フィン潰れ防止部材80がスペーサ部材73と一体であってもよい。
この場合には、スペーサ部材73を介して室外熱交換器23を底板52(支持部)に載置する作業と、フィン潰れ防止部材80を最下段伝熱管61aとスペーサ部材73との間に配置する作業とを同時に行うことができるため、作業工数の観点で室外ユニット2の組み立て性を向上させることができる。
また、スペーサ部材73ではなく、背面ファン吸入口53bに設けられる吸込グリル(図示せず)とフィン潰れ防止部材80とを一体にしてもよい。
<F>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図7に示すように、フィン潰れ防止部材80を熱交R部23aの下端に配置されるスペーサ部材73に対応して配置されている。
しかし、これに限定されるものではなく、他のスペーサ部材71、72に対応して配置してもよい。
<G>
上記の室外ユニット2(熱交換ユニット)では、図6や図10〜図13に示すように、伝熱管61として扁平管を使用した室外熱交換器23を採用している。
しかし、これに限定されるものではなく、伝熱管61として円管を使用した室外熱交換器23を採用する場合であっても、上記のフィン潰れ防止部材80を適用することができる。
<H>
上記においては、熱交換ユニットとして室外ユニット2を例に挙げて、上記のフィン潰れ防止部材80を適用した内容について説明している。
しかし、これに限定されるものではなく、室外ユニット以外の熱交換ユニットであっても、上記のフィン潰れ防止部材80を適用することができる。
本発明は、複数の伝熱管及び伝熱フィンを有する熱交換器と熱交換器が載置される支持部を有するケーシングとを備えた空気調和装置の熱交換ユニットに対して、広く適用可能である。
2 室外ユニット(熱交換ユニット)
23 室外熱交換器(熱交換器)
23a 熱交R部
51 ユニットケーシング
52 底板(支持部)
61 伝熱管
61a 最下段伝熱管
64 伝熱フィン
71、72、73 スペーサ部材
80 フィン潰れ防止部材
81 第1フィン差込部
81a 差込手前端部
82 第2フィン差込部
83 フィン差込基部
特開平9−276940号公報

Claims (19)

  1. 鉛直方向に沿って複数配置されており水平方向に延びる伝熱管(61)と、水平方向に間隔を空けて複数配置されており鉛直方向に延びる伝熱フィン(64)と、を有する熱交換器(23)と、
    前記熱交換器が載置される支持部(52)を有するケーシング(51)と、を備えており、
    前記熱交換器と前記支持部との間に配置されるスペーサ部材(71、72、73)と、
    前記複数の伝熱管のうち最も下側の伝熱管である最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材との間に配置されており、前記伝熱フィンよりも剛性が高いフィン潰れ防止部材(80)と、
    をさらに備えた、空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  2. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記スペーサ部材(71、72、73)と別体である、
    請求項1に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  3. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記スペーサ部材(71、72、73)と一体である、
    請求項1に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  4. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、鉛直方向及び水平方向に延びる第1フィン差込部(81)を有しており、前記第1フィン差込部を前記伝熱フィン(64)間に差し込むことによって、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材(71、72、73)との間に配置されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  5. 前記第1フィン差込部(81)の鉛直方向の高さ寸法は、前記最下段伝熱管(61a)の下端から前記伝熱フィン(64)の下端までの高さ以上である、
    請求項4に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  6. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)を水平方向に前記伝熱フィン(64)間に差し込むことによって、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材(71、72、73)との間に配置されている、
    請求項4又は5に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  7. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)の差込方向手前側の端部である差込手前端部(81a)から前記第1フィン差込部の差込方向に交差する水平方向に延びるフィン差込基部(83)をさらに有している、
    請求項6に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  8. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)を複数有しており、
    前記各第1フィン差込部の前記差込手前端部(81a)同士は、前記フィン差込基部(83)を介して繋がっている、
    請求項7に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  9. 前記第1フィン差込部(81)が前記伝熱フィン(64)間に差し込まれた状態において、前記フィン差込基部(83)と前記伝熱フィンの前記差込手前端部(81a)側の端部との間には、前記フィン差込基部が前記伝熱フィンの前記差込手前端部側の端部に接触しないようにするための隙間が確保されている、
    請求項7又は8に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  10. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記最下段伝熱管(61a)よりも上側において、水平方向に前記伝熱フィン(64)間に差し込まれる第2フィン差込部(82)をさらに有している、
    請求項6〜9のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  11. 前記ケーシング(51)は、直方体形状であり、
    前記支持部(52)は、前記ケーシングの底面を形成しており、
    前記熱交換器(23)は、前記ケーシングの天面及び前記底面を除いた前記ケーシングの周囲面に沿うように前記ケーシング内に配置されており、
    前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)を前記熱交換器の前記周囲面に近い側から水平方向に前記伝熱フィン(64)間に差し込むことによって、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材(71、72、73)との間に配置されている、
    請求項6〜10のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  12. 前記ケーシング(51)は、直方体形状であり、
    前記支持部(52)は、前記ケーシングの底面を形成しており、
    前記熱交換器(23)は、前記ケーシングの天面及び前記底面を除いた前記ケーシングの周囲面に沿うように前記ケーシング内に配置されており、
    前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)を前記熱交換器の前記周囲面に遠い側から水平方向に前記伝熱フィン(64)間に差し込むことによって、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材(71、72、73)との間に配置されている、
    請求項6〜10のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  13. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)を鉛直方向に前記伝熱フィン(64)間に差し込むことによって、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材との間に配置されている、
    請求項4又は5に記載の空気調和装置の熱交換ユニット。
  14. 前記ケーシング(51)は、直方体形状であり、
    前記支持部(52)は、前記ケーシングの底面を形成しており、
    前記熱交換器(23)は、前記ケーシングの天面及び前記底面を除いた前記ケーシングの周囲面に沿うように前記ケーシング内に配置されており、
    前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記第1フィン差込部(81)を前記熱交換器の前記底面に近い側から鉛直方向に前記伝熱フィン(64)間に差し込むことによって、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材(71、72、73)との間に配置されている、
    請求項13に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  15. 前記熱交換器(23)は、前記ケーシング(51)の前記周囲面の角部に沿うように曲げられた熱交R部(23a)を有しており、
    前記スペーサ部材(73)は、前記熱交R部と前記支持部(52)との間に配置されており、
    前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記熱交R部を構成する前記伝熱フィン(64)間に前記第1フィン差込部(81)を差し込むことによって、前記熱交R部を構成する前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材との間に配置されている、
    請求項11、12、14のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  16. 前記フィン潰れ防止部材(80)は、前記熱交換器(23)を曲げることで前記熱交R部(23a)が形成された後に、前記最下段伝熱管(61a)と前記スペーサ部材(73)との間に配置されている、
    請求項15に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  17. 前記熱交換器(23)は、前記伝熱フィン(64)が前記ケーシング(51)の前記周囲面に近い側から遠い側に複数列並んで配置された構造であり、
    前記第1フィン差込部(81)は、前記複数列に並んだ前記伝熱フィンのすべての列に差し込まれている、
    請求項11、12、14〜16のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  18. 前記熱交換器(23)は、前記伝熱フィン(64)が前記ケーシング(51)の前記周囲面に近い側から遠い側に複数列並んで配置された構造であり、
    前記第1フィン差込部(81)は、前記複数列に並んだ前記伝熱フィンのうち前記周囲面に最も近い側の列又は前記周囲面に最も遠い側の列だけに差し込まれている、
    請求項11、12、14〜16のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
  19. 前記熱交換器(23)は、前記支持部(52)と異なる種類の金属によって形成されている、
    請求項1〜18のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換ユニット(2)。
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