JP5931470B2 - 熱交換ユニットおよび空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱管内の冷媒と伝熱管外部を流れる空気との間で熱交換を行うための熱交換ユニット、およびその熱交換ユニットを備える空気調和機に関するものである。

一般に、室内機と室外機を備えた空気調和機が多用されている。このような空気調和機の室外機内の熱交換器において、空気中に含まれる水分を由来とするドレインが生じる場合がある。例えば暖房運転時には、室外機内の熱交換器は蒸発器となり外気温に比べて低い温度となるため、熱交換器の伝熱管に霜が生じる場合が挙げられる。伝熱管に霜が生じた場合、伝熱管における熱交換効率が悪化するため、一時的に室外機の熱交換器内の冷媒の圧力を上昇させ、冷媒の温度を昇温することにより霜を溶解させて取り除くデフロスト運転が行われる。デフロスト運転時により、伝熱管に付着した霜が解け、ドレインが生じる。ドレインは、室外機の底部に設けられるドレインパンに滴下し、室外機の外部へ排出される。

特許文献１には、後面保護グリルに設けられ、補助熱交換器に付着する凝縮水をドレインパンとして機能する底フレーム上に滴下する凝縮水案内部を用いる空気調和機が開示されている。

特許第３６６９３３７号公報

ところで、上述した特許文献１において凝縮水案内部が後面保護グリルに設けられているため、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、後面保護グリルを共有することができない。また、凝縮水案内部の領域と比較して後面保護グリルはより大きく、後面保護グリルの製造には大型の金型が必要となる。さらに、補助熱交換器の位置が変更となる度に凝縮水案内部および凝縮水案内部を設けた後面保護グリルを設計し、製造する必要がある。このため、後面保護グリルに凝縮水案内部を設けることとすると製作費が高騰する問題が生じる。
また、凝縮水案内部により、凝縮水はケーシング外部に案内、またはドレインパンに滴下することとなる。ドレインパンに凝縮水を案内する場合は、補助熱交換器の下端および凝縮水案内部の下端から凝縮水が滴下することとなり、凝縮水の滴下することにより生じた飛沫が室外機内に飛び散る恐れがある。このような飛沫の飛散は、室外機内の錆の発生や電気回路に悪影響を及ぼす可能性がある。

さらに、後面保護グリルは室外機の最も外側に位置する筐体の一部であるため、取付誤差が生じやすく、外部からの荷重により変形する可能性が高い。このため、後面保護グリルに設けられる凝縮水案内部により、凝縮水をドレインパン上に滴下させることができない恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱交換器に生じたドレインを確実に所定の排出経路に導き、かつ、製造・組立コストを削減可能な熱交換ユニットおよび空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の熱交換ユニットおよび空気調和機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱交換ユニットは、空気調和機を構成する室外機に設けられ、上下方向に延在する第一の熱交換器と、前記第一の熱交換器に対向して上下方向に延在し、下端が前記第一の熱交換器の下端よりも上方に位置するよう配設された第二の熱交換器と、前記第二の熱交換器の外面側を覆って前記第二の熱交換器を保護する補助熱交ガイドと、を備える熱交換ユニットにおいて、前記第二の熱交換器からのドレインを受けるドレインガイドを備え、前記ドレインガイドは、前記第二の熱交換器の下方に設けられたドレイン受部と、前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器に固定する固定部と、を有するとともに、前記ドレイン受部で受け止めたドレインを前記第一の熱交換器に伝達可能に配設され、さらに、前記ドレイン受部の後端部が前記補助熱交ガイドの下部まで延びている。

第二の熱交換器の下方に設けられたドレイン受部を設けることにより、第二の熱交換器のドレインを受け止めることができる。そして、ドレイン受部で受け止めたドレインを第一の熱交換器に伝達可能にドレインガイドが配設されているため、第一の熱交換器を介して、所定の排出経路にドレインを導くことができる。

また、前記ドレインガイドを第一の熱交換器または第二の熱交換器に固定する固定部を有するため、ドレインを生じる第一の熱交換器または第一の熱交換器にドレインガイドを固定することができ、最小限の部材あるいは設置スペースによりドレインガイドを固定することができる。
そして、固定部の大きさを最小限とすることができるため、固定部の製造に必要な金型を小さくすることができ、固定部および固定部を含むドレインガイドの製造コストの削減が可能となる。

また、ドレイン受部で受け止めたドレインを第一の熱交換器に伝達可能に配設されることにより、ドレイン受部で受け止められたドレインが排出経路として予め定めた経路とは異なる経路に流出、あるいは滴下することを確実に防止することができる。また、上下方向に延在する第一の熱交換器に伝達され、第一の熱交換器に沿ってドレインが流下するため、ドレインが自由落下する場合に比べてドレインの流下速度を抑えることができる。ドレインの流下速度を抑えることにより、ドレインの落下により生じる飛沫を抑制することが可能となる。

また、本発明にかかる熱交換ユニットにおいて、前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器は、それぞれ複数の伝熱管を備え、前記ドレインガイドは、前記固定部の弾性力を利用して前記伝熱管に固定されることとしてもよい。

固定部の弾性力を利用して伝熱管に固定されることとしたため、ドレインガイドを固定するための他の部品を必要としない。このため、熱交換ユニットの製造・組立のコストを削減することができる。また、ドレインガイドを固定するための部材を最小限とすることができるため、伝熱管に流入する空気の流れを遮ることにより生じる影響を最小限とすることができる。すなわち、熱交換ユニットの伝熱効率の低下を最小限とすることができる。さらに、固定位置に変更が生じた場合であっても容易に付け替えが可能であるため、製造コストを抑えることができ、設計変更や改造における製品の自由度が向上する。

本発明にかかる熱交換ユニットにおいて、前記固定部は、隣接する前記伝熱管同士の間に挿入されてもよい。

第一の熱交換器または前記第二の熱交換器に設けられた隣接する伝熱管同士の間に前記固定部が挿入される構成とすることで、簡便にドレインガイドを固定することができ、ドレインガイドに作用する外力に対する固定部の拘束力を向上することが可能となる。また、隣接する伝熱管の間であればどの位置でも固定することができるので、第二の熱交換器の設置位置に依存することなくドレインガイドを固定することができる。

本発明にかかる熱交換ユニットにおいて、前記第一の熱交換器の下方にドレインパンをさらに備え、前記ドレインパンは、前記第二の熱交換器を該ドレインパンに対して投影した場合に、その投影領域の少なくとも一部が前記ドレインパンの外側に位置するよう配設されていてもよい。

第一の熱交換器の下方にドレインパンを備えることとしたので、第一の熱交換器のドレインを受け止めることができる。ドレインパンは、第二の熱交換器をドレインパンに対して投影した場合に、その投影領域の少なくとも一部がドレインパンの外側に位置するよう配設されていることとしたので、ドレインパンが第二の熱交換器の下方に必ずしも存在する必要が無く、ドレインパンが占める領域を最小限とすることができる。このようなドレインパンを用いることとしても、ドレインガイドを利用することにより、確実にドレインを所定の排出経路に導くことが可能である。すなわち、第一の熱交換器のみを利用する熱交換ユニットのドレインパンを拡大することなく、第二の熱交換器を第一の熱交換器と併用する熱交換ユニットのドレインパンと共通化することができる。

本発明にかかる空気調和機は、上記いずれかの熱交換ユニットを備えることを特徴とする。

上記いずれかの熱交換ユニットを備えることにより、熱交換器に生じたドレインを確実に所定の排出経路に導き、かつ、製造・組立コストを削減可能な空気調和機を提供することが可能となる。

第二の熱交換器の下方に設けられたドレイン受部と、ドレイン受部を第一の熱交換器または第二の熱交換器に固定する固定部と、を有するとともに、ドレイン受部で受け止めたドレインを第一の熱交換器に伝達可能としたドレインガイドを配設することとしたので、熱交換器に生じたドレインを確実に所定の排出経路に導き、かつ、製造・組立コストを削減可能な熱交換ユニットおよび空気調和機を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態にかかる空気調和機を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる熱交換ユニットの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる熱交換ユニットの側断面図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図を用いて説明する。
図１は本実施形態に係る空気調和機を示す斜視図である。同図に示すように、空気調和機１０は室内機２０および室外機３０を備える。また、これら室内機２０および室外機３０は、ダクト５０により接続されている。ダクト５０は、冷媒が導通する冷媒配管や電気配線等を有している。なお、冷媒配管は２本備えられており、冷媒は、一方において室内機から室外機へ、また他方において室外機から室内機へと流れることになる。

室外機３０には、筐体４９内に室外熱交換器３１、室外ファン４０、圧縮機４１、ドレインパン４２、および、制御部が納められた電装箱６０等が備えられている。

圧縮機４１は低温低圧の気体冷媒を高温高圧の気体冷媒に変換して吐出するものであり、冷媒回路を構成する部品の中では最も中心的な働きを担うものである。ここで、冷媒回路とは、この圧縮機４１に加えて室内熱交換器２２、室外熱交換器３１、図示されない冷媒配管、膨張弁、および冷媒の流れ方向を規定する四方弁等から概略構成され、冷媒を室内機２０および室外機３０との間で循環させる回路である。

図２は、本発明の第１実施形態にかかる熱交換ユニット４５の分解斜視図である。ここで、熱交換ユニット４５は、冷媒が内部を流通する伝熱管３４と、室外熱交換器３１の主熱交換器３２（以下「主熱交」という。）および補助熱交換器３３（以下「補助熱交」という。）とから概略構成される部品の集合体を指す。主熱交３２および補助熱交３３は、金属製の薄板を所定の間隔をあけて略平行に並べることにより構成されたフィン３５と、フィン３５を貫通するように配設された複数の伝熱管３４とを備えている。なお、フィン３５は鉛直方向に延伸する形状とされている。（なお、図１において図示されたフィンの形状とフィンの間隔は、説明の為に簡略化して示されたものである。）

また、ドレインパン４２の上方空間に含まれるように主熱交３２は配設されている。主熱交３２は室外機３０の内部において、略Ｌ字型の形状とされている。このような形状の主熱交３２のうち、室外機の背面に位置する熱交換部と対向する位置に補助熱交３３が設けられている。補助熱交３３は、補助熱交３３に設けられた伝熱管３４を冷媒回路に接続し、室外熱交換器３１を構成することが可能な熱交換器である。主熱交３２および補助熱交３３はそれぞれ複数の伝熱管３４を備えている、すなわち、フィン３５には複数の伝熱管３４が貫通している。なお、ここで複数の伝熱管３４が設けられていることと表現したが、冷媒の流路としては伝熱管３４が直列に接続されていても良い。そして、補助熱交ガイド３９は、補助熱交３３を覆うことにより補助熱交３３を保護することができる。

図３は、本発明の第１実施形態にかかる熱交換ユニットの側断面図である。補助熱交３３の下端は主熱交３２の下端よりも上方に位置するよう配設されている。そして、ドレインガイド３６は補助熱交３３の下方に位置するように配設される。また、ドレインガイド３６は主熱交３２に設けられた伝熱管３４に固定されている。伝熱管３４に対してドレインガイド３６を固定する際には、固定部３８を用いる。

固定部３８は補助熱交３３の下方に設けられたドレイン受部３７と接続されている。また、固定部はプラスチック樹脂とされ、ドレイン受部３７と一体に成形されている。固定部３８は、フィン３５を貫通する伝熱管３４にドレインガイド３６を固定するため、フィン３５の隙間に挿入することのできる厚みとされている。本実施形態において、ドレインガイド３６には、その幅方向に略等間隔で５つの固定部３８が設けられている（図２参照）。ただし、ドレインガイド３６に設けられる固定部３８の個数は５つに限定されるものではなく、複数あるいは１つの固定部３８により固定することも可能である。

また、固定部３８の先端部には、先端に向けて厚み（図３において紙面に垂直な方向）が減少するように成形されているテーパー部３８ａが形成されている。さらに、固定部３８の先端側には、同図において上下に分岐された係止部３８ｂが設けられている。

さらに、固定部３８は、両係止部３８ｂを上下に隣接する伝熱管３４同士の間に挿入することにより、ドレインガイド３６を主熱交３２に対して固定する。また、ドレイン受部３７は主熱交３２に近づくにつれて下降するよう傾斜が設けられている。ドレイン受部３７の最下面、すなわち、最も主熱交３２側となる縁は主熱交３２に設けられたフィン３５と略密着するよう配設される。

室外機３０の下方にはドレインパン４２が設けられている。すなわち、主熱交３２の下方にドレインパン４２が設けられている。ドレインパン４２には室外機３０の内部から外部にドレインを排出する図示しない排出孔が設けられており、ドレインを受け止める位置から排出孔までドレインが速やかに所定の排出経路を経て排出されるよう、排出孔はドレインパン４２の最下部に設けられている。

補助熱交３３は、ドレインパン４２に対して投影した場合に、その投影領域の少なくとも一部がドレインパン４２の外側に位置するよう配設されている。ここで、投影領域とはドレインパン４２に対して投影した場合に、補助熱交３３の投影像が占める領域を指す。すなわち、補助熱交３３の一部がドレインパン４２の上方空間の外側に配設されている。

このように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
主熱交３２および補助熱交３３は、金属製の薄板を所定の間隔をあけて略平行に並べることにより構成されたフィン３５と、フィン３５を貫通するように配設された複数の伝熱管３４とを備えているため、伝熱管３４内を流れる冷媒と室外熱交換器３１を通過する空気との間で、交換される熱量を増大させることができる。
さらに、フィン３５は鉛直方向に延伸する形状とされているため、フィン３５に液体や固体の付着物が付着しにくく、フィンの腐食や室外熱交換器３１を空気が通過する際の抵抗増加を防止することができる。
また、補助熱交３３は、補助熱交３３に設けられた伝熱管３４を冷媒回路に接続し、室外熱交換器３１を構成することが可能な熱交換器であるため、空気調和機１０を設置する地域に応じた適当な熱交換器とすることができる。すなわち、補助熱交３３を設けることにより、室外熱交換器３１の交換可能な熱量を増加させることができる。また、補助熱交３３は過冷却により液化した冷媒を収容することにより室外熱交換器３１の凝縮領域を確保することにより、凝縮効率を向上することができる。

ドレインパン４２の上方空間に含まれるように主熱交３２は配設されているため、主熱交３２に生じたドレインは、ドレインパン４２上に受け止められる。さらに、ドレインパン４２には、室外機３０の内部から外部にドレインを排出する排出孔がその最下部に設けられている。このため、室外機３０の内部に生じたドレインを排出孔までドレインが速やかに、所定の排出経路を経て、排出することができる。速やかにドレインの排出することにより、室外機３０内の腐食発生や電気回路への悪影響を防止することができる。

主熱交３２は室外機３０の内部において、略Ｌ字型の形状とされている。このように配置することにより、室外ファン４０の動力により取り込む空気が室外熱交換器３１を通過する面積を室外機３０の大きさを増加させることなく増大させることができる。また、補助熱交３３の鉛直方向の大きさは主熱交３２よりも小さいものとし、かつ、補助熱交３３の下端は主熱交３２の下端よりも上方に位置するよう配設される。

そして、ドレインガイド３６は補助熱交３３の下方に位置するように配設されているため、補助熱交３３に生じるドレインをドレインガイド３６が受けることができる。すなわち、補助熱交３３に生じるドレインはドレインガイド３６の有するドレイン受部３７が受けることとなる。このような構成とすることにより、補助熱交３３の下端からドレインがドレインパン４２に直接滴下することが無いため、滴下による飛沫が室外機３０内に生じることが無く、腐食発生や電気回路への悪影響を防止することができる。

ドレインガイド３６は主熱交３２に設けられた伝熱管３４に、固定部３８を用いて固定されている。このため、ドレインの生じる伝熱管３４からドレインガイド３６までの経路を最小限とすることがでる。すなわち、固定部の大きさを最小限とすることができ、さらに、確実にドレインを所定の排出経路を介して室外機３０から排出することができる。つまり、熱交換器に生じたドレインを確実に所定の排出経路に導き、かつ、製造・組立コストを削減可能となる。

固定部３８はプラスチック樹脂とされているため、ドレインガイド３６の取付時には、弾性変形させて取り付けを行うことができる。弾性力を利用して、ドレインガイド３６の取付を行うことができるため、簡便にドレインガイドを固定することができる。すなわち、工具を必要とすることなく取付を行うことができるうえ、取り付けを行う伝熱管３４周辺に取付用の部材をドレインガイドの他に設ける必要が無いため、室外熱交換器３１を通過する空気の流れを害することが無い。
また、固定部３８はドレイン受部３７と一体に形成されることとしたので、ドレインガイド３６の製造コストを低減することが可能となる。

また、固定部３８はフィン３５の隙間に挿入することのできる厚み（図３において上下方向）とされているため、フィン３５を貫通する伝熱管３４にドレインガイド３６を固定することができる。このため、複数の位置でドレインガイド３６を固定部３８により固定することが可能となる。

固定部３８の先端部は先端に向けて厚みが減少するように成形されているテーパー部３８ａを有するため、フィン３５の隙間に容易に変形させて挿入することがでる。また、金属製の薄板により構成されるフィン３５を挿入時に損傷する可能性を低減することができる。
さらに、固定部３８には分岐された係止部３８ｂが設けられているため、伝熱管３４にドレインガイド３６を取り付ける際に必要な固定部３８の柔軟性を向上させることができる。

さらに、固定部３８は、隣接する伝熱管３４同士の間に挿入されることにより、ドレインガイド３６を固定している。すなわち、主熱交３２または補助熱交３３に設けられた隣接する伝熱管３４同士の間に固定部３８が挿入される構成とすることで、簡便にドレインガイド３６を固定することができ、ドレインガイド３６に作用する外力に対する固定部３８の拘束力を向上することが可能となる。
また、隣接する伝熱管３４の間であればどの位置でも固定することができるので、補助熱交３３の設置位置に依存することなくドレインガイド３６を固定することができる。

本実施形態において、ドレイン受部３７で受け止めたドレインを主熱交３２に伝達可能に配設されている。すなわち、ドレイン受部３７は主熱交３２に近づくにつれて下降するよう傾斜が設けられており、さらに、最も主熱交３２側となる縁は主熱交３２に設けられたフィン３５と略密着するよう配設されるため、ドレイン受部３７で受け止められたドレインは主熱交３２へと導かれる。ドレインがドレイン受部３７からドレインパン４２に直接滴下することが無いため、滴下による飛沫が室外機３０内に生じることが無く、腐食発生や電気回路への悪影響を防止することができる。
また、ドレインガイド３６は主熱交３２に設けられている。すなわち、室外機３０の最も外側に位置し、取り付け誤差の影響や外部からの荷重により変形を受けやすい筐体４９にドレインガイド３６が設けられていない。このため、より確実にドレインをドレインパン４２上に滴下させることができる。

主熱交３２は室外機３０の内部において、略Ｌ字型の形状とされるため、室外機３０の大きさを増加させることなく室外熱交換器３１を通過する面積増大させることができ、室外熱交換器３１の熱交換量を増大させることができる。また、補助熱交３３の鉛直方向の大きさは主熱交３２よりも小さいものとし、かつ、補助熱交３３の下端は主熱交３２の下端よりも上方に位置するよう配設することとしたため、熱交換器ユニット４５の高さを補助熱交３３の設置により増加させることがない。すなわち、室外機３０の高さを増加させることなく、補助熱交３３を設けることができる。

１０ 空気調和機
３２ 主熱交（第一の熱交換器）
３３ 補助熱交（第二の熱交換器）
３４ 伝熱管
３６ ドレインガイド
３７ ドレイン受部
３８ 固定部
４２ ドレインパン
４５ 熱交換ユニット

Claims (5)

1. 空気調和機を構成する室外機に設けられ、
   上下方向に延在する第一の熱交換器と、
   前記第一の熱交換器に対向して上下方向に延在し、下端が前記第一の熱交換器の下端よりも上方に位置するよう配設された第二の熱交換器と、
   前記第二の熱交換器の外面側を覆って前記第二の熱交換器を保護する補助熱交ガイドと、
   を備える熱交換ユニットにおいて、
   前記第二の熱交換器からのドレインを受けるドレインガイドを備え、
   前記ドレインガイドは、前記第二の熱交換器の下方に設けられたドレイン受部と、前記第一の熱交換器または前記第二の熱交換器に固定する固定部と、を有するとともに、前記ドレイン受部で受け止めたドレインを前記第一の熱交換器に伝達可能に配設され、
   さらに、前記ドレイン受部の後端部が前記補助熱交ガイドの下部まで延びていることを特徴とする熱交換ユニット。
2. 前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器は、それぞれ複数の伝熱管を備え、
   前記ドレインガイドは、前記固定部の弾性力を利用して前記伝熱管に固定されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換ユニット。
3. 前記固定部は、隣接する前記伝熱管同士の間に挿入されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換ユニット。
4. 前記第一の熱交換器の下方にドレインパンをさらに備え、
   前記ドレインパンは、前記第二の熱交換器を該ドレインパンに対して投影した場合に、その投影領域の少なくとも一部が前記ドレインパンの外側に位置するよう配設されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱交換ユニット。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の熱交換ユニットを備えることを特徴とする空気調和機。

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