JP5963958B2 - 空気調和機の室外機、及び空気調和機の室外機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室外機、及びその製造方法に関する。

ビル又は商業施設などに設置される空気調和機の室外機は、背面及び側面に熱交換器を配置し、さらに上面にファンを配置している。熱交換器は、冷媒が管内を移動する円管もしくは扁平管に対して、円管もしくは扁平管から伝わった熱を放熱するためのフィンが垂直方向に串刺しになっている。

従来、熱交換器は、底板の上に配置し、例えば略コの字形に曲げ加工した後に、熱交換器の上部を挟んで持ち上げて空気調和の室外機に取り付けていた。

しかしながら、熱交換器を底板の上に配置するため、次のような問題点があった。
熱交換器に冷媒を流すために接続されている配管のうち、最下段に配置されている配管（以下「最下段配管」という）は、底板との間の距離が短い。
このため、熱交換器によって熱交換した空気に含まれる水分が結露した結露水が、最下段配管と底板との間に滞留する場合がある。滞留した結露水は、最下段配管の腐食の原因となる。また、滞留した結露水が凍結すると体積が膨張し、最下段配管の折損及び破損の原因となる。また、最下段配管と底板とが異なる種類の金属である場合には、異種金属腐食（電解腐食）が発生し易くなる。
また、室外機の運転時又は運搬時の振動によって最下段配管が振動すると、最下段配管と底板とが接触し、最下段配管の折損及び破損の原因となる。

また、熱交換器の配管には、熱交換器へ冷媒を供給するための接続配管、又は熱交換器の複数の配管を相互に接続するＵベンド管などの接続配管が、ロウ付けによって接続される。ロウ付け部分は配管径よりも盛り上がる場合があり、底板との間の距離がさらに短くなる。このため、上記の問題点がより顕著である。

従来の空気調和機の室外機では、室外機の底板に滞留した水の凍結を防止するため、以下のような技術が提案されている。
特許文献１に記載の技術では、底板の熱交換器の下面と対向する位置に排水口を設け、熱交換器からの結露水を排水口から排出している。
特許文献２に記載の技術では、底板の圧縮機に対応する位置に排水口を設け、排水口に向かって水を導くための勾配を有する水路を設けている。
特許文献３に記載の技術では、底板の熱交換器に対応する位置に、複数のルーバー状の切起こしを設け、結露水を排出している。
特許文献４に記載の技術では、熱交換器と底板との間にヒートパイプを敷設して、結露水を加熱することにより、結露水の凍結を防止している。

特開２０１２−２２５５６３号（請求項１） 特開平７−４１３２７号（請求項２） 特開平９−１４５０９５号（請求項１） 特開２００７−１０２６９号（請求項１）

特許文献１の技術では、底板の熱交換器の下方に排水口を開ける必要がある。底板は熱交換器等の構造物を支える部品であり、底板に排水口を開けると、底板の強度が低下する、という課題があった。

特許文献２の技術は、排水口に向かって水を導くための勾配を有する水路を設けている。しかし、勾配の角度によっては結露水が底板に滞留する。このため、熱交換器の最下段配管と底板との間に結露水が滞留する、という課題があった。

特許文献３の技術は、底板に、複数のルーバー状の切起こしを設けているので、底板の開口面積が大きくなる。このため、室外機に流入した空気が、底板の開口から流出し、熱交換器を通過する空気の風量が減少し、熱交換性能が低下する、という課題があった。また、底板の開口面積が大きいため、底板の開口から小動物及び雪等の侵入を促進してしまう可能性がある。

特許文献４の技術では、ヒートパイプを配設する必要があるため、製造コストが増加する、という課題があった。また、ヒートパイプに設けたヒーターが故障した場合には、結露水が凍結する、という課題があった。

また、特許文献１〜４の何れの技術においても、室外機の運転時又は運搬時の振動によって最下段配管が振動すると、最下段配管と底板とが接触し、最下段配管が破損し易い、という課題があった。

また、空気調和機の室外機においては、熱交換器を底板に配置する際、熱交換器を所望の位置に配置するため、熱交換器の位置を決定するため部材（位置決め部材）が必要となる。例えば熱交換器に設けた板金に爪を形成し、この爪を底板の開口に差し込むことで、熱交換器を位置決めしている。しかし、このような位置決め部材を設けることで、製造コストが増加する、という課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、熱交換器の最下段配管と底板との間に、結露水が滞留し難くすることができる、空気調和機の室外機、及び空気調和機の室外機の製造方法を得るものである。
第２の目的は、熱交換器の最下段配管と底板との接触を防止することができる、空気調和機の室外機、及び空気調和機の室外機の製造方法を得るものである。
第３の目的は、異種金属腐食を抑制することができる、空気調和機の室外機、及び空気調和機の室外機の製造方法を得るものである。
第４の目的は、製造コストの増加を抑制することができる、空気調和機の室外機、及び空気調和機の室外機の製造方法を得るものである。

本発明に係る空気調和機の室外機は、複数の配管を有する熱交換器と、前記熱交換器の下方に設けられた底板と、前記複数の配管のうち前記熱交換器の下端に配置された最下段配管と前記底板との間の隙間に設けた隙間部材と、を備え、前記最下段配管は、扁平管であり、前記扁平管の長軸の向きが前記底板の面と平行に配置され、前記隙間部材は、断面Ｕ字状の凹部が形成され、前記凹部の両側面を形成するかえり部の上部側の幅が、前記最下段配管の長軸の幅よりも狭く形成され、前記かえり部が前記最下段配管を挟持し、前記凹部に前記最下段配管が嵌合して固定されたことを特徴とする。

本発明は、熱交換器の最下段配管と底板との間に、結露水が滞留し難くすることができる。また、熱交換器の最下段配管と底板との接触を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の熱交換器が底板の上に搭載された状態を示す斜視図である。 図２のＡ部分を拡大した斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の、熱交換器の最下段配管に隙間部材を取り付けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の隙間部材の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の隙間部材の斜視図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の斜視図である。
図１に示すように、空気調和機の室外機１は、大型で縦長な筐体を有している。筐体の側面及び背面には、内部に空気を取り込むための空気吸込口２が設けられている。空気吸込口２は筐体の４つの側面のうち３面に形成されている。筐体の前面には、筐体の内部をメンテナンスする際などに開閉する、前パネル上３＿１と前パネル下３＿２が設けられている。筐体の内部には、空気吸込口２に沿うように、熱交換器５が配置されている。筐体の上面には、空気を吹き出すための空気吹出口４が設けられている。空気吹出口４の近傍にはファンが設置されている。ファンが回転すると、空気吸込口２から空気が吸い込まれ、熱交換器５を通過後、空気吹出口４から吹き出される。
なお、本実施の形態１では、筐体の側面の空気吸込口２から空気を吸い込み、筐体の上面の空気吹出口４から空気を吹き出す、いわゆるトッププロ−型室外機を例に説明するが、本発明はこれに限定されない。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の熱交換器が底板の上に搭載された状態を示す斜視図である。
図３は、図２のＡ部分を拡大した斜視図である。なお、図３においては、後述する隙間部材１５を取り付けていない状態を示している。
図２、図３に示すように、熱交換器５は、例えば鉄製の底板６の上に配置されている。熱交換器５は、複数の放熱フィン８と、複数の伝熱管７とを備えている。この熱交換器５は、複数の放熱フィン８の間を通過する空気等の気体と、複数の伝熱管７内を流通する冷媒との熱交換を行うものである。熱交換器５は、空気吸込口２に沿うように、例えば略コの字形状に形成されている。なお、熱交換器５の形状はこれに限定されない。

放熱フィン８は、例えばアルミニウム製又はアルミニウムを含む合金製であり、板状形状を有している。放熱フィン８は、所定の間隔で複数積層されて、その間を空気等の気体が流通する。また、放熱フィン８には、複数の伝熱管７をそれぞれ挿入するための開口が形成され、この開口に伝熱管７が挿入されて複数の伝熱管７と接合されている。

複数の伝熱管７は、例えばアルミニウム製又はアルミニウムを含む合金製であり、断面外形が扁平形状の伝熱管である。複数の伝熱管７は、空気の流通方向に対して交差する段方向に複数段配置されるとともに、空気の流通方向に沿う列方向に複数列配置されている。伝熱管７は、扁平管の長軸の向きが底板６の面と平行に配置されている。つまり、伝熱管７は、扁平形状の長軸の向きが空気の流通方向（列方向）を向き、扁平形状の短軸の方向（段方向）に間隔を空けて複数配置されている。

伝熱管７は、熱交換器５の一方の端面９に、冷媒を流すための複数の配管１０が接続されている。複数の配管１０は、例えばアルミニウム製又はアルミニウムを含む合金製である。なお、本実施の形態１では、伝熱管７に配管１０が接続されている構成を示すが、本発明はこれに限らず、伝熱管７と配管１０とを一体に形成しても良い。即ち、伝熱管７を熱交換器５の端面９よりも延長し、伝熱管７の延出した部分を配管１０としても良い。

また、熱交換器５の他方の端面側（図２の右側）は、伝熱管７が軸方向の端部側でＵ字状に曲げられた形状を有している。なお、ここでは伝熱管７をＵ字状に曲げた場合を説明するが本発明はこれに限るものではない。例えばＵベンド管等を用いて、伝熱管７の軸方向の端部を他の段の伝熱管７と接続するようにしても良い。

複数の配管１０には、それぞれ、リードパイプ２０が接続されている。このリードパイプ２０は、例えばアルミニウム製又はアルミニウムを含む合金製である。リードパイプ２０は、例えば、扁平管と円管とを接続するためのジョイントとして機能する。リードパイプ２０は、配管１０とロウ付け１４によって接続されている。このリードパイプ２０には、他の段の伝熱管７と接続するＵベンド管、又は、冷媒を分配する分配器等、若しくは熱交換器５と他の構成機器とを接続するための冷媒配管等が接続される。

ここで、熱交換器５の最下段に配置されている配管と底板６との位置関係を説明する。
図３に示すように、熱交換器５の最下段に配置されている配管（以下「最下段配管１１」という）は、底板６と近接している。
後述する隙間部材１５を取り付けていない状態では、最下段配管１１と底板６との間の隙間１２に、熱交換した空気に含まれる水分が結露した結露水が滞留する場合がある。滞留した結露水は、最下段配管１１の腐食の原因となる。また、滞留した結露水が凍結すると体積が膨張し、最下段配管１１の折損及び破損の原因となる。

また、熱交換器５の最下段配管１１の形状が扁平形状である場合は、円管と比較して、底板６と近接した面積が多くなる。つまり扁平形状の最下段配管１１と底板６との間に滞留する結露水の量が多くなる。よって、円管と比較して、最下段配管１１の腐食が進み易くなる。また、結露水が凍結する面積が多くなり、円管と比較して、最下段配管１１が折損する可能性が高まる。

また、最下段配管１１と底板６とが異なる種類の金属である場合は、滞留した結露水によって、最下段配管１１と底板６との間が導通し、電位差ができることで異種金属腐食の原因にもなる。

また、室外機１の運転時又は運搬時の振動によって、最下段配管１１が、図３の振動幅１３に示すように振動すると、最下段配管１１と底板６とが接触し、最下段配管１１の折損する可能性がある。
特に、最下段配管１１とリードパイプ２０とはロウ付け１４によって接続されており、ロウ付け１４は、最下段配管１１の配管径よりも盛り上がっている。このため、ロウ付け１４と底板６との間の隙間１２はさらに短くなり、最下段配管１１が振動した場合、最下段配管１１と底板６とが接触し易くなる。

このようなことから本実施の形態１における空気調和機の室外機１は、最下段配管１１、及び最下段配管１１に接続されたリードパイプ２０の少なくとも一方と、底板６との間の隙間１２に隙間部材１５を設けている。以下、隙間部材１５の詳細を説明する。
なお、最下段配管１１及び最下段配管１１に接続されたリードパイプ２０は、本発明における「最下段配管」に相当する。

図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の、熱交換器の最下段配管に隙間部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
図５、図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の隙間部材の斜視図である。
隙間部材１５は、例えば樹脂製である。隙間部材１５は、最下段配管１１と底板６との間の隙間に設けられている。なお、隙間部材１５を、最下段配管１１に接続されたリードパイプ２０と底板６との間の隙間に設けてもよい。また、隙間部材１５を、最下段配管１１と底板６との間の隙間、及び、最下段配管１１に接続されたリードパイプ２０と底板６との間の隙間の両方に設けてもよい。
このように、隙間部材１５を、最下段配管１１と底板６との間の隙間に設けることで、隙間に結露水が滞留することを防止できる。また、室外機１の運転時又は運搬時の振動によって、最下段配管１１が振動する場合には、隙間部材１５が緩衝材として機能し、最下段配管１１と底板６との接触を防止できる。
なお、隙間部材１５の材質は、樹脂製に限定されない。例えばゴム製でもよい。なお、隙間部材１５の材質を、絶縁性を有する材質とすることで、最下段配管１１と底板６との間を絶縁でき、異種金属腐食を抑制できる。また、隙間部材１５の材質を、弾力性を有する材質とすることで、最下段配管１１の振動を抑制できる。

隙間部材１５は、断面Ｕ字状の凹部１８が形成されている。凹部１８の両側面を形成するかえり部１７は、最下段配管１１の形状に対応して上部側の幅が狭く形成されている。隙間部材１５の凹部１８に最下段配管１１を嵌合すると、かえり部１７によって、隙間部材１５が最下段配管１１を挟持して固定される。
なお、隙間部材１５の固定方法はこれに限定されない。例えば、凹部１８の両側面を形成するかえり部１７の幅を、最下段配管１１の外形形状よりも僅かに狭くし、かえり部１７の弾性力によって最下段配管１１を挟持させてもよい。また例えば、凹部１８に代えて、断面が扁平形で筒形状の筒部を形成し、最下段配管１１の端部を隙間部材１５の筒部に挿入させることで、隙間部材１５を最下段配管１１に固定しても良い。
このように、隙間部材１５は、工具を使用せずに、最下段配管１１に固定することができる構造を有している。

隙間部材１５は、底板６側に突起部１６が形成されている。突起部１６は、底板６の隙間部材１５と対向する位置に形成された開口１９（図３参照）に対応する形状を有している。熱交換器５を底板６に配置する際に、隙間部材１５の突起部１６を底板６の開口１９に嵌合させることで、熱交換器５の配置位置が決定される。
底板６の開口１９は、例えば四角形である。隙間部材１５の突起部１６は、開口１９に対応した立方形である。なお、開口１９及び突起部１６の形状は、これに限定されない。例えば、開口１９を円形とし、突起部１６を円柱形としてもよい。開口１９を円形とし、突起部１６を円柱形としてもよい。また、台形など任意の形としても良い。つまり、開口１９及び突起部１６の形状は、位置決めの用途を満たせば、任意の形として良い。
このように、隙間部材１５は、熱交換器５を底板６に配置する際の位置決めを行う部品としての構造も有している。

次に、本実施の形態１における空気調和機の室外機１の製造方法を説明する。
空気調和機の室外機１の製造方法は、少なくとも以下の工程を含んでいる。
熱交換器５を底板６に配置する前に、隙間部材１５を、最下段配管１１及び最下段配管１１に接続されたリードパイプ２０の少なくとも一方に嵌合させて固定する。
次に、隙間部材１５の突起部１６を、底板６の開口１９に嵌合させて、熱交換器５を底板６の上に位置決めする。
このように、隙間部材１５は、熱交換器５を底板６に配置する際の位置決めを行う部品として機能する。よって、位置決めを行う部品を別途設ける必要がなく、製造コストを抑制することができる。

以上のように本実施の形態１においては、最下段配管１１と底板６との間の隙間に隙間部材１５を設けている。
このため、熱交換器５の最下段配管１１と底板６との間に、熱交換器５からの結露水が滞留し難くすることができる。また、室外機１の運転時又は運搬時の振動による熱交換器５の最下段配管１１と底板６との接触を防止することができる。よって、最下段配管１１の腐食、折損及び破損を防止することができる。

また本実施の形態１においては、隙間部材１５は、断面Ｕ字状の凹部１８が形成され、凹部１８に最下段配管１１が嵌合して固定される。
このため、隙間部材１５を、工具を使用せずに、最下段配管１１に固定することができる。よって、製造コストの増加を抑制することができる。

また本実施の形態１においては、底板６は、隙間部材１５と対向する位置に開口１９が形成され、隙間部材１５は、底板６側に、開口１９に嵌合する突起部１６が形成されている。
このため、隙間部材１５が、熱交換器５を底板６に配置する際の位置決めを行う部品として機能する。よって、位置決めを行う部品を別途設ける必要がなく、製造コストを抑制することができる。

また本実施の形態１においては、隙間部材１５は、絶縁性を有する材料である。
このため、最下段配管１１と底板６との間を絶縁でき、最下段配管１１と底板６とが異なる種類の金属であったとしても、異種金属腐食を抑制できる。

また本実施の形態１においては、最下段配管１１は、扁平管であり、扁平管の長軸の向きが底板６の面と平行に配置されている。
このように、円管と比較して、扁平形状の最下段配管１１と底板６との間に結露水が滞留し易い場合であっても、最下段配管１１と底板６との間の隙間に隙間部材１５を設けているので、熱交換器５からの結露水が滞留し難くすることができる。よって、最下段配管１１の腐食、折損及び破損を防止することができる。

１ 室外機、２ 空気吸込口、３＿１ 前パネル上、３＿２ 前パネル下、４ 空気吹出口、５ 熱交換器、６ 底板、７ 伝熱管、８ 放熱フィン、９ 端面、１０ 配管、１１ 最下段配管、１２ 隙間、１３ 振動幅、１４ ロウ付け、１５ 隙間部材、１６ 突起部、１７ かえり部、１８ 凹部、１９ 開口、２０ リードパイプ。

Claims (5)

1. 複数の配管を有する熱交換器と、
   前記熱交換器の下方に設けられた底板と、
   前記複数の配管のうち前記熱交換器の下端に配置された最下段配管と前記底板との間の隙間に設けた隙間部材と、
   を備え、
   前記最下段配管は、扁平管であり、前記扁平管の長軸の向きが前記底板の面と平行に配置され、
   前記隙間部材は、
   断面Ｕ字状の凹部が形成され、
   前記凹部の両側面を形成するかえり部の上部側の幅が、前記最下段配管の長軸の幅よりも狭く形成され、
   前記かえり部が前記最下段配管を挟持し、前記凹部に前記最下段配管が嵌合して固定された
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 前記底板は、前記隙間部材と対向する位置に開口が形成され、
   前記隙間部材は、前記底板側に、前記開口に嵌合する突起部が形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 前記隙間部材は、絶縁性を有する材料であり、
   前記最下段配管と前記底板とが異なる種類の金属である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記最下段配管は、アルミニウム、又はアルミニウムを含む合金であり、
   前記底板は、鉄である
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機の室外機。
5. 複数の扁平管を有する熱交換器と、底板と、を備え、前記扁平管の長軸の向きが前記底板の面と平行に配置された空気調和機の室外機の製造方法であって、
   断面Ｕ字状の凹部が形成され、前記凹部の両側面を形成するかえり部の上部側の幅が、前記複数の扁平管のうち前記熱交換器の下端に配置された最下段配管の長軸の幅よりも狭く形成された隙間部材を、前記かえり部によって前記最下段配管を挟持させ、前記最下段配管に嵌合させて固定する工程と、
   前記隙間部材の前記底板側に形成された突起部を、前記底板の開口に嵌合させて、前記熱交換器を前記底板の上に位置決めする工程と、
   を有する
   ことを特徴とする空気調和機の室外機の製造方法。

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