JP5509160B2

JP5509160B2 - 空気調和機の感温素子取付構造

Info

Publication number: JP5509160B2
Application number: JP2011168031A
Authority: JP
Inventors: 野衣浅地
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-08-01
Also published as: CN103649656A; CN103649656B; WO2013018516A1; JP2013032862A

Description

本発明はパラレルフロー型熱交換器を搭載した空気調和機における感温素子取付構造に関する。

複数のヘッダパイプの間に複数の偏平チューブを配置して偏平チューブ内部の複数の冷媒通路をヘッダパイプの内部に連通させるとともに、偏平チューブ間にコルゲートフィン等のフィンを配置したパラレルフロー型の熱交換器は、カーエアコンや建物用空気調和機の室外側ユニットなどに広く利用されている。

空気調和機では、温度制御を自動的に行うため、サーミスタに代表される感温素子を熱交換器のところに配置するということが一般的に行われている。その例を特許文献１〜４に見ることができる。

特許文献１には空気調和機の室外機が記載されている。この室外機では、外気温度測定用のサーミスタを固定するサーミスタ固定具が、熱交換器を保護する保護網と一体的に形成されている。

特許文献２にも空気調和機の室外機におけるサーミスタの保持についての記載がある。この室外機では外気温サーミスタが外気温サーミスタ保持具によって保持される。外気温サーミスタ保持具は、室外機の空気吸込口を形成する外箱に係止するための係止爪と、外気温サーミスタのリード線を保持する保持片と、外気温サーミスタの保護のための壁面を備える。

特許文献３に記載された空気調和機の室外機では、熱交換器を保護する保護網と、外気温度を検知するサーミスタを固定し保護するためのサーミスタ固定具とが一体的に形成されている。

特許文献４に記載された空気調和機の室外機では、外気温度を検知するサーミスタを熱交換器との間に収容する収容部が、モータ取付台の一部に連続形成されている。

特開２００３−１３０３９７号公報特開２００５−６９５８７号公報特開２００３−１８５１８７号公報特開２００３−１８５１９１号公報

本発明は、パラレルフロー型熱交換器を搭載した空気調和機における感温素子の取り付けを、パラレルフロー型熱交換器特有の構造を活用して、またパラレルフロー型熱交換器とそれを収容する空気調和機のハウジングとの位置関係を利用して、簡単に行えるようにすることを目的とする。

本発明に係る感温素子取付構造は、２本のヘッダパイプと、前記ヘッダパイプ同士を連結する複数の偏平チューブと、前記複数の偏平チューブの偏平面に取り付けられる複数のフィンを備えたパラレルフロー型熱交換器を搭載する空気調和機において、外気温度を測定する感温素子が感温素子ホルダにより前記熱交換器に取り付けられるものであり、前記感温素子ホルダは、前記感温素子を保持する本体部と、前記本体部の端に位置するとともに隣接する前記偏平チューブ同士の間に入り込んで前記ヘッダパイプの一方を把持する把持部とを備え、前記把持部で前記ヘッダパイプに連結した前記感温素子ホルダは、前記把持部の裏側となる箇所に形成された突起が当該空気調和機のハウジング内面に当接することによって前記把持部を支点とする回転を阻止されることを特徴としている。

上記構成の空気調和機の感温素子取付構造において、前記感温素子ホルダには、前記把持部から離れた箇所に、前記熱交換器に対する当たりとなる突起が形成されていることが好ましい。

上記構成の空気調和機の感温素子取付構造において、前記把持部は、前記ヘッダパイプの中央付近を把持することが好ましい。

上記構成の空気調和機の感温素子取付構造において、前記感温素子ホルダは前記把持部を備えた本体部に蓋部をヒンジ部で連結し、前記本体部と前記蓋部の間に前記感温素子を挟んで保持し、前記感温素子への配線が位置する箇所には前記本体部と前記蓋部の両方に通気孔が形成されていることが好ましい。

本発明によると、外気温度を測定する感温素子が感温素子ホルダにより熱交換器に取り付けられるものであり、感温素子ホルダは、感温素子を保持する本体部と、本体部の端に位置するとともに熱交換器の隣接する偏平チューブ同士の間に入り込んでヘッダパイプの一方を把持する把持部とを備え、把持部でヘッダパイプに連結した感温素子ホルダは、把持部の裏側となる箇所に形成された突起が空気調和機のハウジング内面に当接することによって把持部を支点とする回転を阻止されるものであるから、ヘッダパイプと偏平チューブというパラレルフロー型熱交換器の構成要素を利用して、感温素子を工具無しで簡単に取り付けることができる。偏平チューブ同士の間に把持部が入り込んでいるため、熱交換器が振動しても感温素子ホルダがヘッダパイプの軸線方向に位置ずれすることがない。また把持部がヘッダパイプを把持した後、把持部の裏側となる箇所に形成された突起が当該空気調和機のハウジング内面に当接することによって把持部を支点とする感温素子ホルダの回転が阻止されるから、特別な固定部材を用いることなく、また手間をかけることなく、感温素子ホルダを所定位置に固定することができる。

サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器の概略構成図である。図１のII−II線に沿った断面図である。本発明に係る感温素子取付構造を実施した空気調和機の室外機の水平断面図である。感温素子取付箇所の部分拡大断面図である。感温素子ホルダの前面図で、本体部と蓋部を開いた状態を示すものである。感温素子ホルダの側面図で、本体部と蓋部を開いた状態を示すものである。

パラレルフロー型熱交換器の基本構造を図１に示す。図１のパラレルフロー型熱交換器はサイドフロー方式であり、紙面上側が熱交換器の上側、紙面下側が熱交換器の下側となる。

パラレルフロー型熱交換器１は、２本の垂直方向ヘッダパイプ２、３と、その間に配置される複数の水平方向偏平チューブ４を備える。ヘッダパイプ２、３は水平方向に間隔を置いて平行に配置され、偏平チューブ４は垂直方向に所定ピッチで配置されている。実際に機器に搭載する段階では、熱交換器１は設計の要請に従って様々な角度に据え付けられるから、本明細書における「垂直方向」「水平方向」は厳格に解釈されるべきものではない。単なる方向の目安として理解されるべきである。

偏平チューブ４は金属を押出成型した細長い成型品であり、図２に示す通り、内部には冷媒を流通させる冷媒通路５が形成されている。偏平チューブ４は長手方向である押出成型方向を水平にする形で配置されるので、冷媒通路５の冷媒流通方向も水平になる。冷媒通路４は断面形状及び断面面積の等しいものが図２の左右方向に複数個並び、そのため偏平チューブ４の垂直断面はハーモニカ状を呈している。各冷媒通路５はヘッダパイプ２、３の内部に連通する。

偏平チューブ４の偏平面にはフィン６が取り付けられる。フィン６として、ここではコルゲートフィンを用いているが、プレートフィンでも構わない。上下に並ぶフィン６のうち、最上段のものと最下段のものの外側にはサイドプレート７が配置される。

ヘッダパイプ２、３、偏平チューブ４、フィン６、及びサイドプレート７はいずれもアルミニウム等熱伝導の良い金属からなり、偏平チューブ４はヘッダパイプ２、３に対し、フィン６は偏平チューブ４に対し、サイドプレート７はフィン６に対し、それぞれロウ付けまたは溶着で固定される。

ヘッダパイプ２の内部は、１枚の仕切板Ｐ１により２個の区画Ｓ１、Ｓ２に仕切られている。仕切板Ｐ１は複数の偏平チューブ４を複数の偏平チューブグループに区分する。区画Ｓ１には合計２４本の偏平チューブ４のうち１２本からなる偏平チューブグループが接続され、区画Ｓ２にも１２本の偏平チューブ４からなる偏平チューブグループが接続される。

ヘッダパイプ３の内部は、２枚の仕切板Ｐ２、Ｐ３により３個の区画Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５に仕切られている。仕切板Ｐ２、Ｐ３は複数の偏平チューブ４を複数の偏平チューブグループに区分する。区画Ｓ３には合計２４本の偏平チューブ４のうち４本からなる偏平チューブグループが接続され、区画Ｓ４には１５本の偏平チューブ４からなる偏平チューブグループが接続され、区画Ｓ５には５本の偏平チューブ４からなる偏平チューブグループが接続される。

上記した偏平チューブ４の総数、各ヘッダパイプ内部の仕切板の数とそれによって仕切られる区画の数、及び仕切板によって区分される偏平チューブグループ毎の偏平チューブ４の数は、いずれも単なる例示であり、発明を限定するものではない。

区画Ｓ３には冷媒出入パイプ８が接続される。区画Ｓ５には冷媒出入パイプ９が接続される。

熱交換器１の機能は次の通りである。熱交換器１が凝縮器として用いられるとき、冷媒は冷媒出入パイプ８を通じて区画Ｓ３に供給される。区画Ｓ３に入った冷媒は区画Ｓ３と区画Ｓ１を連結する４本の偏平チューブ４を通って区画Ｓ１に向かう。この４本の偏平チューブ４で編成される偏平チューブグループが冷媒パスＡを構成する。冷媒パスＡはブロック矢印で象徴されている。それ以外の冷媒パスもブロック矢印で象徴させる。

区画Ｓ１に入った冷媒はそこで折り返し、区画Ｓ１と区画Ｓ４を連結する８本の偏平チューブ４を通って区画Ｓ４に向かう。この８本の偏平チューブ４で編成される偏平チューブグループが冷媒パスＢを構成する。

区画Ｓ４に入った冷媒はそこで折り返し、区画Ｓ４と区画Ｓ２を連結する７本の偏平チューブ４を通って区画Ｓ２に向かう。この７本の偏平チューブ４で編成される偏平チューブグループが冷媒パスＣを構成する。

区画Ｓ２に入った冷媒はそこで折り返し、区画Ｓ２と区画Ｓ５を連結する５本の偏平チューブ４を通って区画Ｓ５に向かう。この５本の偏平チューブ４で編成される偏平チューブグループが冷媒パスＤを構成する。区画Ｓ５に入った冷媒は冷媒出入パイプ９より流出する。

熱交換器１が蒸発器として用いられるときは、冷媒は冷媒出入パイプ９を通じて区画Ｓ５に供給される。それ以後の冷媒の流れは、熱交換器１が凝縮器として用いられるときの冷媒パスを逆に辿る。すなわち冷媒パスＤ→冷媒パスＣ→冷媒パスＢ→冷媒パスＡのルートで冷媒は区画Ｓ３に入り、冷媒出入パイプ８より流出する。

図３に示すのは空気調和機の室外機１０である。室外機１０は平面形状矩形のハウジング１１を有し、その中に圧縮機１２、プロペラファン１３、プロペラファン１３を回転させるモータ１４、及び熱交換器１を収容している。熱交換器１は平面形状Ｌ字形に曲げられている。

図３において、図の上側が室外機１０の背面側、図の下側が室外機１０の前面側になる。ハウジング１１の背面側には図示しない吸気口が形成され、前面側には図示しない排気口が形成される。吸気口と排気口はいずれも複数の小孔またはスリットの集合からなる。モータ１４がプロペラファン１３を回転させると吸気口からハウジング１１の内部に外気が吸い込まれる。外気は熱交換器１との間で熱交換を行った後排気口から排出される。

ハウジング１１は複数の部材により組み立てられる。その部材とは、ハウジング１１の底面を構成するベース、ハウジング１１の四周を構成するフロントカバー、リアカバー、左サイドカバー、右サイドカバーの４部品、及びハウジング１１の天面を構成するトップカバーである。左サイドカバーと右サイドカバーの一部は背面にまで回り込む。吸気口は主としてリアカバーに配置されるが、左サイドカバーと右サイドカバーのうち、ハウジング背面に回り込んだ部分も吸気口の一部を受け持つ。左サイドカバーは平面形状Ｌ字形の熱交換器１の短辺に対面するものであり、ここにも吸気口が形成されている。排気口はフロントカバーに配置される。

図４には右サイドカバー１１ＳＲの一部が描かれている。図４に描かれた右サイドカバー１１ＳＲの一部は熱交換器１の右端の部分の背面側に対面している。外気温度を測定する感温素子１５はこの場所で熱交換器１の背面側とハウジング１１の内面との間に配置される。感温素子１５はサーミスタからなり、感温素子ホルダ２０によって熱交換器１に取り付けられる。以下、図４から図６を参照しつつ感温素子ホルダ２０の構造を説明する。

感温素子ホルダ２０は弾性を有する合成樹脂を射出成型したものであり、板状の本体部２１とかまぼこ形の蓋部２２を薄肉ヒンジ部２３で連結した構造となっている。本体部２１には前面から見て右端の位置に把持部２４が一体成型されている。把持部２４は平面形状Ｃ字形のクリップとして構成されている。

把持部２４は上下に隣接する偏平チューブ４同士の間に入り込み、ヘッダパイプ３を把持する。図５及び図６に示す通り、把持部２４は上下に２個並んで形成されており、偏平チューブ４同士の異なるペアの間に１個ずつが入り込んでヘッダパイプ３を把持する。

把持部２４はＣ字形のクリップ以外の構造であっても構わない。例えばインシュロック（登録商標）のような柔軟性のある結束バンドとして構成することができる。この場合にはヘッダパイプ３に結束バンドを巻き付けて結束することにより感温素子ホルダ２０がヘッダパイプ３に取り付けられる。

蓋部２２には薄肉ヒンジ部２３と反対側の縁に２個のフック２５が形成されており、本体部２１には薄肉ヒンジ部２３と反対側の縁に２個のフック受け凹部２６が形成されている。蓋部２２を図６において反時計回りに約１８０°回転させると蓋部２２が閉じた形になり、この時フック２５がフック受け凹部２６に弾性係合して閉じた状態を維持する。蓋部２２は本体部２１の中で把持部２４の箇所を除いた３／４くらいの面積を覆う。

本体部２１には通気孔２７が形成され、蓋部２２にも通気孔２８が形成されている。通気孔２７、２８はいずれも複数の小孔の集合からなる。通気孔２７、２８が存在するため、蓋部２２が閉じても感温素子ホルダ２０の内部を空気が通り抜ける。

本体部２１の所定位置に形成された台座に感温素子１５を載置しておいて蓋部２２を閉じると、感温素子１５は本体部２１と蓋部２２の間に挟みつけられ、がたつきなく保持される。フック２５とフック受け凹部２６による本体部２１と蓋部２２の弾性係合で、感温素子１５の保持状態はそのまま維持される。感温素子１５への配線を構成するリード線１６は、蓋部２２を閉じる前に本体部２１に形成された複数のガイド突起２９の間に通しておく。本体部２１の通気孔２７と蓋部２２の通気孔２８はリード線１６が位置する箇所にも形成されており、そこを通り抜ける空気によってリード線１６は十分に冷却される。

本体部２１には、外部に向かって突き出す２種類の突起が形成されている。その１は、把持部２４の裏側となる箇所で右サイドカバー１１ＳＲの内面に向けて突き出す突起３０である。その２は、図５において本体部２１の左端となる箇所で、熱交換器１の背面側に向かって突き出す突起３１である。突起３０、３１は、図５において本体部２１の上端及び下端となる箇所に１個ずつ形成されている。

突起３０は先端に直線部３０ａを有し、突起３１は先端に直線部３１ａを有する。直線部３０ａ、３１ａは板状である本体部２１の板面と平行に延びる。

感温素子１５を保持した感温素子ホルダ２０は、右サイドカバー１１ＳＲが取り付けられる前に熱交換器１に取り付けられる。把持部２４を背面側からヘッダパイプ３にあてがい、前面側に押し込むと、把持部２４は一旦開いてから閉じ、図４に示す通りヘッダパイプ３を把持する形になる。把持部２４は自身の弾性でヘッダパイプ３を挟みつけており、力を入れないとヘッダパイプ３から外せない。

把持部２４が偏平チューブ４同士の間に入り込めるよう、この箇所ではフィン６を一部切除した形にしておく。偏平チューブ４同士の間に把持部２４が入り込んでいるため、圧縮機１２の振動が伝わることによって、あるいは冷媒の圧力変動によって、熱交換器１が振動することがあったとしても、感温素子ホルダ２０がヘッダパイプ３の軸線方向に位置ずれすることはない。

把持部２４はヘッダパイプ３の中央付近を把持する。すなわち感温素子ホルダ２０は図１において熱交換器１の上下方向の中央付近に配置される。ここは熱交換器１からの輻射熱が届きにくい位置なので、感温素子１５が輻射熱によって影響を受ける度合を少なくすることができる。

突起３１は熱交換器１に対する当たりとなる。感温素子ホルダ２０が図４に示す角度から把持部２４を支点に反時計回りに回転しようとすると、突起３１の直線部３１ａが熱交換器１に当たってその回転を阻止する。従って感温素子ホルダ２０は概ね図４に示す角度を保つ。これは突起３０を右サイドカバー１１ＳＲにきちんと当接させるのに役立つ。

感温素子ホルダ２０を熱交換器１に取り付けた後、右サイドカバー１１ＳＲを取り付けると、図４に示す通り、右サイドカバー１１ＳＲの内面に突起３０の直線部３０ａが当接する。この後、感温素子ホルダ２０を図４において時計回りに回転させようとしても、反時計回りに回転させようとしても、直線部３０ａの中央部に比べより大きな回転半径を必要とする突起３０の角部がそれを邪魔する。すなわち感温素子ホルダ２０の把持部２４を支点とする回転は、図４において時計方向にも反時計方向にも阻止される。図４において紙面に垂直な方向、すなわちヘッダパイプ３の軸線方向への感温素子ホルダ２０の移動は、偏平チューブ４同士の間に把持部２４が入り込むことで阻止されているので、それに右サイドカバー１１ＳＲによる回転阻止が加わることにより、感温素子ホルダ２０は完全に動きを止められることになる。このようにして感温素子ホルダ２０は、特別な固定部材を用いることなく、また手間をかけることなく、所定位置に固定される。

なお、感温素子ホルダ２０から突起３０をなくし、右サイドカバー１１ＳＲに形成した突起を感温素子ホルダ２０に当接させて感温素子ホルダ２０の回転を止めるという構成も可能である。

プロペラファン１３の回転によってハウジング１１に吸い込まれる外気の一部は、熱交換器１を通過する前に感温素子ホルダ２０を通過する。感温素子１５は吸い込まれた外気の温度を測定し、それに基づき空気調和機の制御部（図示せず）が運転制御を行う。

図４に示す通り、熱交換器１に取り付けられた感温素子ホルダ２０は、把持部２４のみが熱交換器１に対する接触箇所となる。突起３１が接触箇所に加わることはあり得るが、それ以外の箇所が熱交換器１に接触することはない。このように接触箇所が限定されるため、熱交換器１から伝達される熱は多くなく、感温素子ホルダ２０は熱交換器１の熱の影響をあまり受けない。このため、感温素子１５は外気温度を正確に測定することができる。

上記実施形態のパラレルフロー型熱交換器１はサイドフロー方式であったが、水平方向ヘッダパイプと垂直方向偏平チューブを備えるダウンフロー方式のパラレルフロー型熱交換器にも本発明は適用可能である。また、空気調和機の室内機にパラレルフロー型熱交換器を搭載した場合にも本発明は適用可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はパラレルフロー型熱交換器を搭載した空気調和機に広く利用可能である。

１熱交換器
２、３ヘッダパイプ
４偏平チューブ
５冷媒通路
６フィン
１０室外機
１１ハウジング
１５感温素子
１６リード線
２０感温素子ホルダ
２１本体部
２２蓋部
２３薄肉ヒンジ部
２４把持部
２７、２８通気孔
３０、３１突起

Claims

２本のヘッダパイプと、前記ヘッダパイプ同士を連結する複数の偏平チューブと、前記複数の偏平チューブの偏平面に取り付けられる複数のフィンを備えたパラレルフロー型熱交換器を搭載する空気調和機において、
外気温度を測定する感温素子が感温素子ホルダにより前記熱交換器に取り付けられるものであり、
前記感温素子ホルダは、前記感温素子を保持する本体部と、前記本体部の端に位置するとともに隣接する前記偏平チューブ同士の間に入り込んで前記ヘッダパイプの一方を把持する把持部とを備え、前記把持部で前記ヘッダパイプに連結した前記感温素子ホルダは、前記把持部の裏側となる箇所に形成された突起が当該空気調和機のハウジング内面に当接することによって前記把持部を支点とする回転を阻止されることを特徴とする空気調和機の感温素子取付構造。
前記感温素子ホルダには、前記把持部から離れた箇所に、前記熱交換器に対する当たりとなる突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の感温素子取付構造。
前記把持部は、前記ヘッダパイプの中央付近を把持することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機の感温素子取付構造。
前記感温素子ホルダは前記本体部に蓋部をヒンジ部で連結し、前記本体部と前記蓋部の間に前記感温素子を挟んで保持し、前記感温素子への配線が位置する箇所には前記本体部と前記蓋部の両方に通気孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機の感温素子取付構造。