JP3669337B2

JP3669337B2 - 空気調和機の室外空調ユニット

Info

Publication number: JP3669337B2
Application number: JP2002047562A
Authority: JP
Inventors: 昌昭北澤; 幸治芝池; 和久日夏; 幸正矢野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003042586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部を通過する冷媒と外表面を通過する空気との間で熱交換を行う室外熱交換器を備える空気調和機の室外空調ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
セパレートタイプの空気調和機では、室外空調ユニットに配置される圧縮機、四路切換弁、室外熱交換器などで構成される室外冷媒回路と、室内空調ユニットに配置される室内熱交換器などで構成される室内冷媒回路とが冷媒配管で接続された冷媒回路を備えている。
【０００３】
このような空気調和機の冷媒回路において、冷房時には室外熱交換器が冷媒の凝縮器として機能し、室内熱交換器が冷媒の蒸発器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。また、暖房時には室外熱交換器が冷媒の蒸発器として機能し、室内熱交換器が冷媒の凝縮器として機能するように、四路切換弁により冷媒循環方向を制御する。
【０００４】
熱交換器は、長さ方向両端部で順次接続されて１または複数の系統の冷媒経路を構成する伝熱管と、所定の間隔をあけて伝熱管に取り付けられる板状部材でなる複数のフィンとを備えている。
熱交換器の近傍にはユニット外部からの空気を導入するためのファンが設けられており、このファンによって生成される空気流と伝熱管内部を通過する冷媒との間で熱交換を行うように構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような室外空調ユニットと室内空調ユニットを備えるセパレート型空気調和機では、室外冷媒回路と室内冷媒回路とが冷媒配管で接続されており、一方の熱交換器で凝縮された冷媒が冷媒配管を介して他方の熱交換器に搬送される。このため、一方の熱交換器で凝縮された冷媒が、冷媒配管中において蒸発するおそれがあり、蒸発器として機能する熱交換器における熱交能力が低下するおそれがある。特に、冷房運転時では外気温度が高いことが通常であり、凝縮器として機能する室外熱交換器で凝縮された冷媒が冷媒配管を通過する際に、冷却液状態を維持することができないというおそれがある。
【０００６】
このために、凝縮器として機能する熱交換器の冷媒出口付近において、冷媒が過冷却状態となるように制御することが行われている。この場合、凝縮器として機能する熱交換器の出口付近の伝熱管内に、過冷却状態とした液冷媒を滞留させることにより過冷却を付与するように構成する。
この場合、熱交換器内の伝熱管の一部に液冷媒が滞留するため、正常に熱交換機能を果たす伝熱面積が縮小することとなり、熱交換性能が低下するという問題がある。また、凝縮器として機能する熱交換器の冷媒入口と冷媒出口が近接した位置に配置されている場合、冷媒入口付近の高温冷媒と冷媒出口付近の低温冷媒がフィンを介して熱伝導されるため、熱損失を招くという問題がある。
【０００７】
本発明では、凝縮器として機能する室外熱交換器の熱交能力を低下させることなく、冷媒に対する過冷却を付与することを可能とし、かつ熱損失を極力低減することを目的とする。また、補助熱交換器がケーシングの底フレームの上方空間の外側に位置するときにも補助熱交換器で発生する凝縮水をケーシング内部に案内でき、且つ、製造コストを削減できる室外空調ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気調和機の室外空調ユニットは、室外熱交換器と、ケーシングと、凝縮水案内部とを備えている。室外熱交換器は、１または複数の系統に分岐される冷媒経路を構成する伝熱管を有する本体熱交換器と、補助熱交換器とを有する。補助熱交換器は、本体熱交換器が凝縮器として機能する際における本体熱交換器の冷媒経路の出口側に接続される１または複数の系統に分岐される冷媒経路を構成する伝熱管を有し、本体熱交換器内で液化された過冷却液冷媒を収容する。ケーシングは、室外熱交換器を含む室外空調ユニットを収納する。凝縮水案内部は、補助熱交換器で発生する凝縮水を、ケーシング内部に案内する。また、ケーシングは、底フレームと補助熱交換器収納部とを有している。そして、補助熱交換器の少なくとも一部は、底フレームの上方空間の外側に位置している。凝縮水案内部は、補助熱交換器収納部に設けられ、その下端部が底フレームの内部まで延設されている。
【０００９】
この場合、過冷却液冷媒を補助熱交換器に滞留させることによって、熱交換器本体の伝熱面積を縮小することなく、熱交換器の凝縮能力を低下させることなく、冷媒に対して過冷却を付与することができる。
また、ここでは、補助熱交換器が底フレームの上方空間の外方に突出することとなる。しかし、補助熱交換器の補助熱交換器収納部に凝縮水案内部を設けることにより、ケーシング内部に凝縮水を案内し、機外に凝縮水が滴下することを防止できる。さらに、補助熱交換器収納部以外のケーシングの部品を、補助熱交換器を備えていない室外熱交換器を搭載する機種との間で共用することが可能になり、製造コストを削減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔空気調和機の外観〕
本発明の１実施形態が採用される空気調和機の外観を図１に示す。
この空気調和機１は、室内の壁面などに取り付けられる室内機２と、室外に設置される室外機３と備えている。室外機３は、室外熱交換器や室外ファンなどを収納する室外空調ユニット５を備えている。
【００１１】
室内機２内には室内熱交換器が収納され、室外機３内には室外熱交換器が収納されており、各熱交換器が冷媒配管６により接続されることにより冷媒回路を構成している。
〔室外空調ユニット〕
室外空調ユニット５の分解斜視図を図２に示す。
【００１２】
室外空調ユニット５は、底フレーム２３、前面パネル２４、側板２５，２６、後面保護グリル２７、天板２８などで構成されるケーシングを備えている。ここでは、側板２６の外方にさらに閉鎖弁カバー２９が取り付けられる。
前面パネル２４の内方には、ベルマウス３０と仕切板３１とが設けられ、ベルマウス３０の後方にはファンモータ台３２が配置されている。ファンモータ台３２には、ファンモータ３３が固定され、ファンモータ３３の駆動軸にプロペラファン３４が止めナット３５によって取り付けられる。
【００１３】
仕切板３１を挟んでプロペラファン３４と対向する位置に、リアクタ３６、圧縮機３７、ガス閉鎖弁３８、液閉鎖弁３９などが取り付けられる。
プロペラファン３４の後方から側方にかけて略Ｌ字形状に形成された室外熱交換器４０が取り付けられる。
プロペラファン３４の上方には、電装品箱４１が取り付けられる。この電装品箱４１には、装置の制御を行うためのマイクロコンピュータチップや制御プログラムを格納するメモリなどが搭載されるプリント基板４２、サーミスタなどの温度センサ（図示せず）などが内装され、プリント基板４２から引き出される配線のための端子台４３および電子部品の放熱のための放熱フィン４４などが取り付けられる。電装品箱４１のさらに上方には、防滴カバー４５が取り付けられる。
【００１４】
〔冷媒回路の概略構成〕
室外空調ユニット５内に配置される圧縮機３７、ガス閉鎖弁３８、液閉鎖弁３９、室外熱交換器４０などを含む室外冷媒回路は、室内機２内に配置される室内熱交換器と接続されて、冷媒を循環する冷媒回路を構成している。この冷媒回路の一例を図３に示す。
【００１５】
室内機２内には、室内熱交換器１１が設けられている。この室内熱交換器１１は、長さ方向両端で複数回折り返されてなる伝熱管と、伝熱管が挿通される複数のフィンとからなり、伝熱管内部を通過する冷媒と外表面を通過する空気との間で熱交換を行う。
また、室内機２内には、室内空気を吸い込んで室内熱交換器１１との間で熱交換を行った後の空気を室内に排出するためのクロスフローファン１２が設けられている。クロスフローファン１２は、円筒形状に構成され、周面には回転軸方向に羽根が設けられているものであり、回転軸と交わる方向に空気流を生成するものであって、図示しないファンモータによって回転駆動される。
【００１６】
室外空調ユニット５には、圧縮機３７と、圧縮機３７の吐出側に接続される四路切換弁５１と、圧縮機３７の吸入側に接続されるアキュムレータ５２と、四路切換弁５１に接続された室外熱交換器４０と、室外熱交換器４０に接続された電動膨張弁でなる減圧器５３とが設けられている。減圧器５３は、フィルタ５４および液閉鎖弁３９を介して現地配管５５に接続されており、この現地配管５５を介して室内熱交換器１１の一端と接続される。また、四路切換弁５１は、ガス閉鎖弁３８を介して現地配管５６に接続されており、この現地配管５６を介して室内熱交換器１１の他端と接続されている。この現地配管５５，５６は図１の冷媒配管６に相当する。
【００１７】
室外空調ユニット５内には、室外熱交換器４０での熱交換後の空気を外部に排出するためのプロペラファン３４が設けられている。このプロペラファン３４は、ファンモータ３３によって回転駆動される。
〔室外熱交換器〕
室外熱交換器４０は、本体熱交換器６１と補助熱交換器６２とを備えている。
【００１８】
本体熱交換器６１は、伝熱管が長さ方向両端で順次接続されて複数の系統に分岐される冷媒経路を構成しており、所定の間隔をあけて配置される複数のフィンが各伝熱管に取り付けられている。
本体熱交換器６１の各冷媒経路は、室外熱交換器４０が凝縮器として機能する際の冷媒入口側において分岐部６３を介して四路切換弁５１と接続されており、冷媒出口側において分岐部６４を介して補助熱交換器６２と接続されている。
【００１９】
補助熱交換器６２は、伝熱管が長さ方向両端で順次接続されてなる冷媒経路を構成しており、冷媒経路の一端が前記分岐部６４を介して本体熱交換器６１に接続されるとともに、他端が減圧器５３に接続されている。
図４および図５に示すように、補助熱交換器６２は、本体熱交換器６１よりも空気流との接触面積が小さく構成されており、プロペラファン３４が生成する空気流に対して本体熱交換器６１の上流側に重合された状態で配置されている。また、補助熱交換器６２は本体熱交換器６１の高さ方向最下部に位置して配置されている。
【００２０】
冷媒経路の一例を図６に基づいて説明する。
図６に示すように、本体熱交換器６１は、複数の伝熱管１０１〜１０６，１１１〜１１６と、各伝熱管１０１〜１０６，１１１〜１１６が挿通される複数のフィン１２０とを備えている。室外熱交換器４０が凝縮器として機能する際の冷媒入口側の分岐部６３が伝熱管１０１および伝熱管１１１の一端に接続されている。
【００２１】
伝熱管１０１の他端は図６の鉛直方向下方において伝熱管１０２の一端に接続されており、伝熱管１０２の他端は伝熱管１０３の一端に接続されている。このように、伝熱管１０１〜１０６は順次両端で接続されて冷媒経路１００を構成している。
伝熱管１１１も同様にして、その他端が図６の鉛直方向下方において伝熱管１１２の一端に接続されており、以下順次伝熱管１１１〜１１６が両端で接続されて冷媒経路１１０を構成している。
【００２２】
伝熱管１０６および伝熱管１１６の一端は、冷媒出口側の分岐部６４に接続されている。
補助熱交換器６２は、複数の伝熱管２０１〜２０４と、各伝熱管２０１〜２０４が挿通される複数のフィン２１０とを備えている。各伝熱管２０１〜２０４は、それぞれ両端部において順次接続されており、冷媒経路２００を構成している。冷媒経路２００の一端は、分岐部６４を介して本体熱交換器６１の冷媒経路１００，１１０に接続されており、他端は減圧器５３側に接続される。
【００２３】
補助熱交換器６２の伝熱管２０１〜２０４の内径は、本体熱交換器６１の伝熱管１０１〜１０６，１１１〜１１６の内径と同等または小さく設定されることが好ましい。
また、補助熱交換器６２に設けられるフィン２１０の間隔は、本体熱交換器６１に設けられるフィン１２０の間隔と同等または大きく設定されることが好ましい。
【００２４】
このように構成される空気調和機１において、冷房運転を行う場合には、四路切換弁５１を図３の点線側にすることにより、室外熱交換器４０が冷媒の凝縮器として機能し、室内熱交換器１１が冷媒の蒸発器として機能するように制御を行う。
室外熱交換器４０の本体熱交換器６１では、四路切換弁５１を介して圧縮機３７から供給される高温高圧の冷媒が、冷媒経路１００，１１０内を通過する間に、プロペラファン３４が生成する空気流との間で熱交換を行って凝縮する。室外熱交換器４０の冷媒出口において冷媒に過冷却を付与する場合には、本体熱交換器６１の出口付近では冷媒が完全に液化した状態となっている。体熱交換器６１で液化された冷媒は、分岐部６４を介して収束されて補助熱交換器６２の冷媒経路２００に導入され、過冷却液冷媒として冷媒経路２００内に滞留することとなる。
【００２５】
したがって、本体熱交換器６１の冷媒経路１００，１１０内に過冷却液冷媒が滞留することがなく、本体熱交換器６１の熱交換効率が低下することを防止できる。このとき、補助熱交換器６２が本体熱交換器６１の高さ方向最下部に設けられているため、液化した過冷却液冷媒を補助熱交換器６２側に導入することが容易になり、本体熱交換器６２の熱交換効率の低下を防止できる。
【００２６】
また、補助熱交換器６２が本体熱交換器６１よりも空気流との接触面積が小さい構成となっているため、空気流に対して本体熱交換器６１と補助熱交換器６２とを重合するように配置することで、装置の大型化を防止できる。さらに、補助熱交換器６２が、プロペラファン３４が生成する空気流に対して本体熱交換器６１の上流側に重合された状態で配置されているため、補助熱交換器６２内の冷媒の過冷却状態を維持するとともに、本体熱交換器６１による熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
本体熱交換器６１では冷媒経路１００，１１０の２系統の冷媒経路であるのに対し、補助熱交換器６２では１系統の冷媒経路２００で構成されているため、補助熱交換器６２の冷媒経路２００における冷媒の流速を高めることができ、凝縮した液冷媒の熱交換を促進することができる。
また、補助熱交換器６２の伝熱管２０１〜２０４の内径を、本体熱交換器６１の伝熱管１０１〜１０６，１１１〜１１６の内径より小さく設定した場合には、補助熱交換器６２の冷媒経路２００における冷媒の流速をさらに高めることができ、凝縮器した液冷媒の熱交換を促進することができる。
【００２８】
補助熱交換器６２に設けられるフィン２１０の間隔を、本体熱交換器６１に設けられるフィン１２０の間隔より大きく設定した場合には、プロペラファン３４によって生成される空気流に対する空気抵抗が少なくなり、本体熱交換器６１の熱交換効率を低下させることを防止できる。
（Ａ）本体熱交換器６１の冷媒経路は、図６に示すものに限定されるものではなく、１系統または２系統以上の冷媒経路で構成することが可能である。また、空気の通過方向に対して２列または２以上の複数列の並列する伝熱管を配置し、各伝熱管を順次接続して冷媒経路を構成することも可能である。
（Ｂ）補助熱交換器６２の冷媒経路は、図６に示すものに限定されるものではなく、２系統以上の冷媒経路で構成することも可能である。たとえば、図７に示すように、伝熱管２２１，２２２で構成される冷媒経路２２０および伝熱管２３１，２３２で構成される冷媒経路２３０を備え、各冷媒経路２２０，２３０が分岐部２４０に接続されるように構成できる。
（Ｃ）補助熱交換器６２のフィン２１０は、付着した凝縮水が低温外気により氷結することを防止するために、凹凸形状が鉛直方向に平行に設けられるコルゲート形状とすることができる。
【００２９】
この場合、補助熱交換器６２のフィン２１０の表面に付着した凝縮水が、フィン２１０の凹凸形状に沿って流下し、表面に付着した状態を維持しにくくなる。したがって、外気温度が低くなった場合であっても、フィン２１０表面が氷結することがなくなり、本体熱交換器６１の熱交換効率を低下させることがなくなる。
（Ｄ）補助熱交換器６２は、図８に示すように、本体熱交換器６１の高さ方向下部において、全周にわたって設けることができる。
（Ｅ）後面保護グリル２７は、室外熱交換器４０の形状に沿って、補助熱交換器６２を収納するための補助熱交収納部を備える。
【００３０】
図９に示すように、室外熱交換器４０の本体熱交換器６１が露出する部分に対応する上部保護部７１と、下部に位置する補助熱交換器６２を収納する補助熱交収納部７２とで後面保護グリル２７ａを構成する。
図１０，図１１に示すように、補助熱交収納部７２は、後面側外方に突出する上部支持片７３および下部支持片７４を備え、上部支持片７３と下部支持片７４に支持される保護金網部７５が設けられている。また、下部支持片７４は、補助熱交換器６２の下方に延設され、補助熱交換器６２から滴下する凝縮水を下方に案内するために傾斜する内壁面を備える凝縮水案内部７６を有する。
【００３１】
このように構成することにより、補助熱交換器６２を備える室外熱交換器４０を保護することができるとともに、補助熱交換器６２で発生する凝縮水を外部に案内してケーシング内部への侵水を防止できる。また、補助熱交換器６２を備えていない室外熱交換器を搭載する機種との間で、後面保護グリル２７ａ以外の部品を共用することが可能となる、製造コストを削減することが可能となる。
（Ｆ）図１０，図１１の構成に代えて、図１２，図１３に示すような後面保護グリルの構成とすることができる。
【００３２】
補助熱交収納部７２は、後面側外方に突出する上部支持片７３および下部支持片７４とを備え、上部支持片７３と下部支持片７４に支持される保護金網部７５が設けられている。また。下部支持片７４は、補助熱交換器６２の下方に延設され、補助熱交換器６２から滴下する凝縮水を案内するために傾斜する内壁面を備える凝縮水案内部７６を有する。下部支持片７４の下端部は、底フレーム２３の内部まで延設されており、凝縮水案内部７６に沿って案内される凝縮水が底フレーム２３上に滴下するように構成されている。
【００３３】
補助熱交換器６２で発生する凝縮水は、図１３に示すように、下部支持片７４の凝縮水案内部７６に沿って斜め下方に案内され、底フレーム２３上に滴下する。底フレーム２３内には、排水のための排水孔、凝縮水を排水孔に案内する案内部、排水孔から凝縮水を外部に導出するためのドレン配管などの排水部を備えており、凝縮水はこの排水部を介して外部に導出されることとなる。
【００３４】
このように構成することによって、室外空調ユニット５からの凝縮水の滴下を防止でき、室外空調ユニット５が天井や壁面に吊すタイプであっても、排水管の構造を簡単にすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の室外空調ユニットでは、過冷却液冷媒を補助熱交換器に滞留させることによって、熱交換器本体の伝熱面積を縮小することなく、熱交換器の凝縮能力を低下させることなく、冷媒に対して過冷却を付与することができる。また、補助熱交換器の補助熱交換器収納部に凝縮水案内部を設けることにより、ケーシング内部に凝縮水を案内し、機外に凝縮水が滴下することを防止できる。さらに、補助熱交換器収納部以外のケーシングの部品を、補助熱交換器を備えていない室外熱交換器を搭載する機種との間で共用することが可能になり、製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気調和機の外観構成を示す斜視図。
【図２】室外空調ユニットの分解斜視図。
【図３】冷媒回路の説明図。
【図４】室外熱交換器の斜視図。
【図５】室外空調ユニットの内部構成を示す平断面図。
【図６】室外熱交換器の冷媒経路を示す説明図。
【図７】補助熱交換器の冷媒経路の他の例を示す説明図。
【図８】室外熱交換器の他の例を示す斜視図。
【図９】室外空調ユニットの背面を示す斜視図。
【図１０】後面保護グリルの断面図。
【図１１】その要部拡大図。
【図１２】後面保護グリルの他の例の断面図。
【図１３】その要部拡大図。
【符号の説明】
４０室外熱交換器
６１本体熱交換器
６２補助熱交換器

Claims

１または複数の系統に分岐される冷媒経路を構成する伝熱管を有する本体熱交換器（６１）と、
前記本体熱交換器が凝縮器として機能する際における前記本体熱交換器の冷媒経路の出口側に接続される１または複数の系統に分岐される冷媒経路を構成する伝熱管を有し、前記本体熱交換器内で液化された過冷却液冷媒を収容する補助熱交換器（６２）と、
を有する室外熱交換器（４０）と、
前記室外熱交換器を含む室外空調ユニットを収納するケーシング（２３，２４，２５，２６，２７ａ，２８）と、
前記補助熱交換器で発生する凝縮水を前記ケーシング内部に案内する凝縮水案内部（７６）と、
を備え、
前記ケーシングは、底フレーム（２３）と補助熱交換器収納部（７２）とを有しており、
前記補助熱交換器（６２）の少なくとも一部は、前記底フレーム（２３）の上方空間の外側に位置しており、
前記凝縮水案内部（７６）は、前記補助熱交換器収納部（７２）に設けられ、その下端部が前記底フレーム（２３）の内部まで延設されている、
空気調和機の室外空調ユニット。
前記補助熱交換器収納部（７２）は、前記室外熱交換器（４０）を保護する保護グリル（２７ａ）に設けられている、
請求項１に記載の空気調和機の室外空調ユニット。
前記底フレーム（２３）には、排水のための排水孔が設けられている、
請求項１又は２に記載の空気調和機の室外空調ユニット。