JP5305945B2

JP5305945B2 - フィンチューブ式熱交換器の保持装置

Info

Publication number: JP5305945B2
Application number: JP2009014121A
Authority: JP
Inventors: 秀高山内; 達哉望月; 俊行久保野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-01-26
Also published as: JP2010169357A

Description

本発明は、フィンチューブ式熱交換器を空調機本体側に固定する際に用いられる保持装置に関する。

一般に、折返し部を介して蛇行する伝熱管の直管部の周りに複数のフィンを積層してなるフィンチューブ式熱交換器においては、フィン積層方向両端にブラケット（管板）を設け、この管板を介して空調機本体に固定するようになっている。

このようなものにおいて、管板には、伝熱管（銅管）の折返し部を通すための複数の穴が設けられており、銅管を拡管して管板の穴に密着させることで、管板と銅管が一体化されるようになっている。そして、このようにして管板と銅管を一体化した組立体は、管板を空調機本体に固定することで、固定されるようになっている。

ところで、フィンチューブ式熱交換器は、伝熱管（銅管）の折返し側端部より複数のフィンを挿入していき、フィンが幾重にも重なることで形作られる。このため、伝熱管（銅管）の折返し側端部にフィンを挿入する前段階、つまりフィンチューブ式熱交換器の組み立ての初期段階で、管板を挿入しておかなければ、この管板の取り付けはできず、製造効率を悪化させる。

そこで、フィンチューブ式熱交換器の保持装置として、管板を使用せず、後工程で保持装置を伝熱管の折返し部に設置できるようにしたもの、例えば上下で隣接する伝熱管の折返し部に挿入可能な係止部を有するＴ形の固定金具を介してフィンチューブ式熱交換器を空調機本体に取り付けるようにしたものが提案されている。また、伝熱管の折返し部の１つが挿通可能な長穴を有する固定金具を介してフィンチューブ式熱交換器を空調機本体に取り付けるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６２−２９０２４号公報（第１図〜第１０図）

しかしながら、隣接する伝熱管の折返し部に挿入可能な係止部を有するＴ形の固定金具や、伝熱管の折返し部の１つが挿通可能な長穴を有する固定金具は、伝熱管の折返し部との接触面積が少なく、またこれら固定金具と係合する伝熱管の折返し部の全域を保護するものでもない。このため、保持装置の取り付け箇所、とりわけ固定金具と係合する伝熱管の折返し部には、フィンチューブ式熱交換器が振動した際に生じる応力が集中して加わり、応力が分散されないことによる伝熱管の折返し部の破損を招いたり、周辺機器との干渉の恐れがあった。

本発明の技術的課題は、フィンチューブ式熱交換器が振動した際に生じる応力が、保持装置の取り付け箇所における伝熱管の特定の折返し部に集中するのを防止できるようにすることにある。

本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置は、下記の構成からなるものである。すなわち、複数の上下方向の折返し部を介して蛇行する伝熱管の直管部の周りに複数のフィンを積層してなるフィンチューブ式熱交換器を、空調機本体のベースに固定するための保持装置であって、前記保持装置を、基体となるフレームと、伝熱管のフィンより突出する折返し部を収容可能に前記フレームに設けられた複数の楕円筒状部と、前記フレームをベースに固定する締結手段とにより構成し、楕円筒状部は、伝熱管の折返し部の円弧内周部と係合可能な弾性爪を内壁部に一対有する第１の楕円筒状部と、伝熱管の折返し部の円弧内周部と係合可能な弾性爪を内壁部に単一有する第２の楕円筒状部と、筒体のみで構成される第３の楕円筒状部と、の３種類で構成され、弾性爪を有する第１と第２楕円筒状部は、いずれも切欠きやスリットによって上端弧状部と下端弧状部とに分割され、かつこれら上端弧状部と下端弧状部には、互いに対向する側壁が形成されているとともに、弾性爪が形成される側の側壁は、フレームと一体化されておらず、板ばねとして構成され、その自由端におけるフレーム側の角部に弾性爪が設けられているものである。

本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置においては、保持装置の各楕円筒状部が対応する伝熱管の折返し部をそれぞれ基本的に囲むような形状となっているため、フィンチューブ式熱交換器が振動した際に生じる応力は、各楕円筒状部が対応する伝熱管の折返し部にそれぞれ分散される。このため、伝熱管の特定の折返し部に応力が集中することがなくなり、また周辺機器との干渉を防止できて、伝熱管の折返し部の損傷を防止することができる。
また、楕円筒状部は、伝熱管の折返し部の円弧内周部と係合可能な弾性爪を内壁部に一対有する第１の楕円筒状部と、伝熱管の折返し部の円弧内周部と係合可能な弾性爪を内壁部に単一有する第２の楕円筒状部と、筒体のみで構成される第３の楕円筒状部と、の３種類で構成され、弾性爪を有する第１と第２楕円筒状部は、いずれも切欠きやスリットによって上端弧状部と下端弧状部とに分割され、かつこれら上端弧状部と下端弧状部には、互いに対向する側壁が形成されているとともに、弾性爪が形成される側の側壁は、フレームと一体化されておらず、板ばねとして構成され、その自由端におけるフレーム側の角部に弾性爪が設けられているので、保持装置の伝熱管の折返し部への差込みをスムーズに行うことができる。

本発明の一実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器とベースとの取付位置関係を示す平面図である。本発明の一実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器とベースとの取付位置関係を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置の樹脂製保持部材を示す構成図である。本発明の一実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置の設置手順を示す工程図である。本発明の一実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置の樹脂製保持部材設置状態を示す横断面図である。

以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明を空気調和機の室外機に適用した一実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器と室外機のベースとの取付位置関係を示す平面図である。図２は本実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器と室外機のベースとの取付位置関係を示す斜視図である。図３は本実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置の樹脂製保持部材の構成を示す図で、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は要部拡大図である。図４は本実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置の設置手順を示す、（ａ）は樹脂製保持部材の設置前の状態を示す斜視図、（ｂ）は樹脂製保持部材を設置した後の状態を示す斜視図である。図５は本実施形態に係るフィンチューブ式熱交換器の保持装置の樹脂製保持部材設置状態を示す横断面図である。

本実施形態に係る室外機は、底面部のベース１、フィンチューブ式熱交換器（以下、単に「熱交換器」という）２、圧縮機、ファンモータ、配管部、および電子部品などから構成される。図１では本実施形態を明瞭にするため、保持装置の設置の際に不要な部品、すなわち圧縮機、ファンモータ、配管部、及び電子部品等は省略してある。

ベース１は、長方形に形成され、その周縁にフランジ部１ａが立設されているとともに、複数箇所に絞り１ｂによる凹凸が形成されている。ベース１の上面には、熱交換器２が垂直姿勢で３列設置されている。

熱交換器２は、等間隔毎に配置されて積層されたフィン３と、これらフィン３に直交し貫通する複数の伝熱管４と、フィン３を貫通した上下で隣接する伝熱管４相互を接続する折返し部４ａとを有する。また熱交換器２は、ベース１の形状に沿って室外機の背面から左側面にかけてＬ字状に曲がり、伝熱管４の折返し部４ａが、当該熱交換器２の室外機正面を向くＬ字状端面の全体から複数突出し、露出して構成されている。

熱交換器２の室外機正面を向くＬ字状端面は、図１のＡ部に示すように上方より見て段状になっており、それぞれの列の端面位置が同一垂直面内にはない構成となっている。

また、熱交換器２は、図２のＢ部に示す部分、つまり室外機の背面に沿う部分の端部の下端が、図１のようにサイドプレート５によってベース１にねじで直接固定されている。

また、熱交換器２は、図２のＣ部に示す部分、つまり室外機の左側面に沿う部分の室外機正面を向くＬ字状端面部の下端が、樹脂製の保持装置１０を介してベース１に固定されるようになっている。

保持装置１０は、熱交換器２の室外機正面を向く段状端面（図１及び図４）に当接可能な段状フレーム２０を基体とし、この基体となる段状フレーム２０の各段に、伝熱管４の折返し部４ａを収容可能な複数の楕円筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃを設けたものである。

これを更に詳述すると、楕円筒状部７Ａ（第１の楕円筒状部）は、図３及び図４のように室外機正面側から見て段状フレーム２０の右側段の一部と左側段に配置されている。楕円筒状部７Ａには、図３（ｃ）に示されているように、周壁における左側壁部の上部と下部の２箇所に切欠き１１，１３が形成されているとともに、周壁における右側壁部の中間部にスリット１２が形成されている。そして、切欠き１１とスリット１２とによって、楕円筒状部７Ａは、上半筒部７ａと下半筒部７ｂとに分割されている。また、上半筒部７ａ上端となる弧状部と下半筒部７ｂの下端となる弧状部の外面には、補強リブ８ａ，８ｂが設けられ、これら補強リブ８ａ，８ｂと共に上端弧状部と下端弧状部が基体すなわち段状フレーム２０と一体化されている。しかし、上半筒部７ａにおける上端弧状部からスリット１２に向けて垂下する壁部は、段状フレーム２０と一体化されておらず、この垂下壁部が板ばねとして作用できるようになっている。また、下半筒部７ｂにおける下端弧状部から切欠き１１に向けて起立する壁部も、段状フレーム２０と一体化されておらず、この起立壁部が板ばねとして作用できるようになっている。そして、これら板ばねとして作用する上半筒部７ａの垂下壁部と下半筒部７ｂの起立壁部の各自由端における対向する内面に、装着時に伝熱管４の折返し部４ａの円弧内周部と係合してロック機能（脱落防止機能）を発現する爪９ａ，９ｂが設けられている。これにより、保持装置１０の伝熱管４の折返し部４ａへの差込みはスムーズに行えるが、爪９ａ，９ｂが伝熱管４の折返し部４ａの円弧内周部と係合した後は、保持装置１０を容易に取り外せないようになっている。

楕円筒状部７Ｂ（第２の楕円筒状部）は、段状フレーム２０の右側段の最下部のみに配置されている。保持装置１０の下方には、熱交換器２が振動した際に生じる応力が集中して加わるため、剛性を確保する必要がある。このため、楕円筒状部７Ｂには、下半筒部７ｂに爪９ａと切欠き１３を設けず、起立壁部を段状フレーム２０と一体化している。

楕円筒状部７Ｃ（第３の楕円筒状部）は、段状フレーム２０の中間段に配置されている。楕円筒状部７Ｃには、差し込みやすさと剛性の確保のために、切欠きやスリット及び爪は一切形成せず、筒体のみで構成している。

また、段状フレーム２０には、その左側段の側壁に、ねじ穴３２を有する突起３３が、ベース１のフランジ部１ａに向けて突設されている。また、保持装置１０の装着時にベース１のフランジ部１ａにおける突起３３と対向する部位に、ねじ挿通穴３１が形成されており、保持装置１０をねじにてベース１に固定できるようになっている。

本実施形態のフィンチューブ式熱交換器の保持装置は、以上のように構成され、段状フレーム２０の右側段に、楕円筒状部７Ａを２つと楕円筒状部７Ｂを１つの合計３つ、中間段に、楕円筒状部７Ｃを３つ、左側段に、楕円筒状部７Ａを２つ設けている。

取付に当たって、保持装置１０は、予め熱交換器２に装着してもよいし、熱交換器２をベース１上に配置した後に装着してもよい。そのため、熱交換器２の室外機正面を向く段状端面とベース１の前縁側フランジ部１ａとの間に、図１の如く、作業スペースが設けられている。保持装置１０の熱交換器２への装着は、保持装置１０を熱交換器２の室外機正面を向く段状端面に、楕円筒状部７Ａ，７Ｂの爪９ａ，９ｂが伝熱管４の折返し部４ａを乗り越えるまで側方より真っ直ぐ差し込むことにより行われる。爪９ａ，９ｂが伝熱管４の折返し部４ａを乗り越えると、垂下壁部と下半筒部７ｂの起立壁部の復帰力により、爪９ａ，９ｂ間の間隔が狭まり、図５のように爪９ａ，９ｂと伝熱管４の折返し部４ａの円弧内周部とが係合し、保持装置１０を容易に取り外せないようになる。

この状態で、熱交換器２に装着された保持装置１０の突起３３のねじ穴３２とベース１のフランジ部１ａのねじ挿通穴３１との位置合わせを行い、図示しないねじによりこれらを締結する。これにより、保持装置１０がベース１に固定され、熱交換器２の室外機正面を向く段状端面側がベース１に固定される。

このように、本実施形態のフィンチューブ式熱交換器の保持装置においては、保持装置１０の各楕円筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃが対応する伝熱管４の折返し部４ａをそれぞれ基本的に囲むような形状となっている。このため、熱交換器２が振動した際に生じる応力は、各楕円筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃが対応する伝熱管４の折返し部４ａにそれぞれ分散される。このため、伝熱管４の特定の折返し部４ａに応力が集中することがなくなり、また周辺機器との干渉を防止できて、伝熱管４の折返し部４ａの損傷を防止することができる。

１ベース、１ａフランジ部、２フィンチューブ式熱交換器、３フィン、４伝熱管、４ａ折返し部、７Ａ楕円筒状部（第１の楕円筒状部）、７Ｂ楕円筒状部（第２の楕円筒状部）、７Ｃ楕円筒状部（第３の楕円筒状部）、７ａ上半筒部、７ｂ下半筒部、９ａ，９ｂ爪（弾性爪）、１０保持装置、１１切欠き、１２スリット、２０段状フレーム（フレーム）、３１ねじ挿通穴（締結手段）、３２ねじ穴（締結手段）、３３突起（締結手段）。

Claims

複数の上下方向の折返し部を介して蛇行する伝熱管の直管部の周りに複数のフィンを積層してなるフィンチューブ式熱交換器を、空調機本体のベースに固定するための保持装置であって、
前記保持装置を、
基体となるフレームと、
前記伝熱管の前記フィンより突出する前記折返し部を収容可能に前記フレームに設けられた複数の楕円筒状部と、
前記フレームを前記ベースに固定する締結手段とにより構成し、
前記楕円筒状部は、
前記伝熱管の前記折返し部の円弧内周部と係合可能な弾性爪を内壁部に一対有する第１の楕円筒状部と、
前記伝熱管の前記折返し部の円弧内周部と係合可能な弾性爪を内壁部に単一有する第２の楕円筒状部と、
筒体のみで構成される第３の楕円筒状部と、
の３種類で構成され、
前記弾性爪を有する第１と第２楕円筒状部は、いずれも切欠きやスリットによって上端弧状部と下端弧状部とに分割され、かつこれら上端弧状部と下端弧状部には、互いに対向する側壁が形成されているとともに、前記弾性爪が形成される側の側壁は、前記フレームと一体化されておらず、板ばねとして構成され、その自由端における前記フレーム側の角部に前記弾性爪が設けられていることを特徴とするフィンチューブ式熱交換器の保持装置。
前記フィンチューブ式熱交換器は、垂直姿勢で複数列設置され、その前記保持装置が設置される側の端面が、上方より見て段状に形成されており、
前記保持装置の基体となるフレームは、前記フィンチューブ式熱交換器の段状の端面に当接可能な段状に形成され、該段状のフレームの各段にそれぞれ楕円筒状部が複数形成されていることを特徴とする請求項１記載のフィンチューブ式熱交換器の保持装置。
前記段状のフレームにおける中間に位置する段の楕円筒状部は、前記第３の楕円筒状部で構成され、前記中間の段を挟む両側段に位置する段の楕円筒状部は、基本的に前記第１の楕円筒状部で構成され、前記両側段に位置する段の楕円筒状部のうち最下部の前記伝熱管の前記折返し部に対応する楕円筒状部は、前記第２の楕円筒状部で構成されていることを特徴とする請求項２記載のフィンチューブ式熱交換器の保持装置。
前記保持装置は、前記フィンチューブ式熱交換器の下部に配置され、前記締結手段は、前記フレームを前記ベースの周縁に立設したフランジ部に固定するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィンチューブ式熱交換器の保持装置。