JP6967483B2 - 空気調和機及び室内機 - Google Patents

Description

この発明は、空気調和機及び室内機に関する。

空気調和機の室内機や室外機は、フィンチューブ式の熱交換器を備えている場合が多い。このようなフィンチューブ式の熱交換器は、内部に冷媒が流れるチューブとフィンとを備えている。チューブは、一般に、蛇行するように形成されて、伝熱面積を増加させるためのフィンが取り付けられている。このような熱交換器は、熱伝導率の高い金属である銅やアルミニウム合金で形成されている場合が多い。
そのため、熱交換器と、鉄などで形成された板金等が水などの電解質溶液を介して電気的に接触して、異種金属接触腐食が発生する場合があった。
特許文献１には、空気調和機の室外機において、上記異種金属接触腐食が発生することを抑制するために、熱交換器と底板との間に、スペーサを配置する技術が提案されている。

特開２０１０−１５１３８７号公報

上記空気調和機においては、室外機や室内機の更なる小型化が望まれている。そのため、限られたスペースに熱交換器を配置する必要があり、熱交換器がドレンパンに溜まった水に没する可能性がある。上述した特許文献１に記載の空気調和機のように、スペーサを用いて熱交換器がドレンパンの水に触れないようにした場合、熱交換器の大きさを一定にすると、スペーサを配置した分だけ装置が大型化してしまうという課題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型化することを抑制しつつ熱交換器が腐食することを抑制できる空気調和機及び室内機を提供する。

上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、空気調和機は、空気が流れる通路の中に配置されて、前記空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器と、前記熱交換器の下端部を支持する凹部を有し、前記熱交換器から出たドレン水を受けるドレンパンと、前記ドレン水を排出するドレン出口と、を備え、前記熱交換器は、内部に冷媒が流れる伝熱管と、前記伝熱管と交差する方向に延びて前記伝熱管の伝熱面積を増加させるフィンと、前記伝熱管と交差する方向に延びて前記伝熱管を支持する端板と、前記空気が流れる通路の内壁と前記端板との間に配置されると共に前記凹部の中にまで延びて、前記空気が前記伝熱管に接触せずに通過することを抑制するバッフルプレートと、を備え、前記端板は、前記ドレン出口の最下縁の位置よりも上方に配置され、前記バッフルプレートは、下端から前記ドレン出口の最下縁の位置よりも上方の位置まで非導電性の塗装膜で覆われている。
このように構成することで、ドレン出口の最下縁よりも下方に端板が配置されない。そのため、ドレンパンの凹部の中で、伝熱管と端板との両方が同時にドレン水に没することが無い。さらに、バッフルプレートの下端からドレン出口の最下縁の位置よりも上方まで、バッフルプレートが非導電性の塗装膜で覆われている。そのため、ドレンパンの凹部の中で、伝熱管とバッフルプレートとの両方が同時にドレン水に没したとしても、ドレン水を介して伝熱管とバッフルプレートとが電気的に接続されない。また、熱交換器の下端部は、ドレンパンの凹部に収容することができる。
したがって、熱交換器を有する空気調和機の室内機や室外機が大型化することを抑制しつつ、熱交換器が腐食することを抑制できる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係る熱交換器は、前記熱交換器の上端部は、前記下端部よりも前記空気の流れる方向で上流側又は下流側に配置されていてもよい。
このように構成することで、熱交換器を傾斜させた姿勢で配置できる。そのため、熱交換器の大きさを小さくせずに、空気が流れる通路の上下方向の寸法を小さくすることができる。

この発明の第三態様によれば、第一態様に係るドレンパンは、合成樹脂により形成され、前記伝熱管は、銅又はアルミニウム合金により形成され、前記端板は、亜鉛メッキで覆われた鉄により形成されていてもよい。
このように構成することで、端板がガルバニック腐食することを抑制できる。

この発明の第四態様によれば、室内機は、第一から第三態様の何れか一つの態様に係る空気調和機に用いられて、前記熱交換器、前記ドレンパン、及び、前記ドレン出口を収容する筐体を備えている。
このように構成することで、熱交換器の腐食を抑制しつつ、上下方向の寸法が大きくなることを抑制できる。そのため、特に配置スペースの制約が多い室内機において有利となる。

上記空気調和機によれば、大型化することを抑制しつつ熱交換器が腐食することを抑制できる。

この発明の実施形態における室内機の概略構成を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 この発明の実施形態における熱交換器のバッフルプレート周辺の正面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

次に、この発明の実施形態における空気調和機及び室内機を図面に基づき説明する。なお、以下の実施形態においては、空気調和機のうち、天吊形の室内機を有した空気調和機を一例にして説明する。
図１は、この発明の実施形態における室内機の概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、この発明の実施形態における熱交換器のバッフルプレート周辺の正面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

図１に示すように、この実施形態の空気調和機１００は、室内機１０と室外機（図示せず）とを備えている。室内機１０と室外機（図示せず）とは、冷媒が流れる流路を形成する冷媒配管（図示せず）により接続されている。冷媒配管内の流路を流れる冷媒は、室内機１０と室外機とを循環している。

室内機１０は、筐体１１と、ファン１２と、熱交換器１３と、ドレンパン１４と、を主に備えている。この実施形態で例示する室内機１０は、居室等の天井に支持される天吊形の室内機である。この室内機１０は、居室等の天井から下方に突出するように設置される。

筐体１１は、ファン１２と、熱交換器１３と、ドレンパン１４と、ドレン出口Ｄｐと、を収容している。筐体１１は、例えば、鉄等の板金により形成されている。この実施形態における筐体１１は、平面視で直方体状に近似した形状をなしている。筐体１１は、その直方体状の長辺１１ａを含む二つの側面１５ａ，１５ｂのうち、一方の側面１５ａに、空調風Ａを送出する送風口１６が形成されている。

図１から図３に示すように、ファン１２は、空気を取り込んで熱交換器１３に向けて送風する。この実施形態におけるファン１２は、筐体１１の長手方向Ｄｗに間隔をあけて四つ設けられている。これらファン１２は、それぞれシロッコファンである。これらファン１２は、筐体１１の奥行方向Ｄｄにおいて、筐体１１の送風口１６とは反対側に配置されている。この実施形態におけるファン１２の開口部１２ａは、それぞれ上下方向Ｄｈで筐体１１の上部に寄せて配置されている。これらファン１２は、図示しない制御部によって風量等が制御される。

図２から図５に示すように、熱交換器１３は、いわゆるフィンアンドチューブ型熱交換器である。この実施形態の熱交換器１３は、伝熱管２１と、フィン２２と、端板２３と、バッフルプレート２４と、を備えている。この実施形態の熱交換器１３は、正面視における外形が筐体１１の幅方向Ｄｗに長い長方形状をなしている。

この熱交換器１３は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。この実施形態の熱交換器１３は、上縁（上端部）が下縁（下端部）よりも送風口１６に近い位置に配置されるように傾斜させて配置されている。言い換えれば、熱交換器１３の上流側の面１３ａは、斜め上方を向き、下流側の面１３ｂは斜め下方を向いている。熱交換器１３は、長手方向Ｄｗの両側部において、筐体１１に固定されている。

伝熱管２１は、上述した冷媒配管により供給された冷媒を流す冷媒流路を内部に形成している。伝熱管２１は、熱伝導率の高い銅等の金属により形成されている。伝熱管２１は、筐体１１の幅方向Ｄｗに延びる直線部２１ａと、筐体１１の長手方向Ｄｗの端面に近い位置でＵ字状に折り返されて直線部２１ａの端部同士を接続する曲線部２１ｂと、をそれぞれ備えている。

フィン２２は、伝熱管２１と交差する方向（言い換えれば、上下方向）に延び、伝熱管２１の伝熱面積を増加させている。この実施形態におけるフィン２２は、アルミニウム合金等の金属で形成され、伝熱管２１の直線部２１ａと直交する平板状に形成されている。フィン２２は、複数の直線部２１ａが貫通し、これら貫通する直線部２１ａとそれぞれ接触している。フィン２２は、長手方向Ｄｗに僅かな隙間をあけて複数並んで配置されている。ファン１２から送風口１６に向かう空気は、これらフィン２２の間の隙間を伝熱管２１と交差する方向に通過する。この実施形態において、長手方向Ｄｗから見た複数のフィン２２の外形は、同一の直方体をなしている。なお、フィン２２には、金属の表面を覆うコーティング（図示せず）が施されている。このコーティングによって、水等がフィン２２に付着しても腐食し難くなっている。

図３に示すように、端板２３は、伝熱管２１と交差する方向に延びて伝熱管２１を支持している。この実施形態の熱交換器１３は、長手方向Ｄｗの両方の側部にそれぞれ端板２３をそれぞれ備えている。なお、図示都合上、図中、一方の端板２３のみを示している。

端板２３は、鉄板、又は亜鉛メッキ層で覆われた鉄板で形成されている。端板２３は、フィン２２と同様に、伝熱管２１が貫通する複数の貫通孔を備えた平板状に形成されている。長手方向Ｄｗから見たこれら端板２３の外形は、フィン２２の直方体と近似した形状をなしている。上記端板２３の外形は、フィン２２の直方体に対して最も下方に配置される角部を切り欠いたような形状になっている点で相違する。

この実施形態における端板２３の下縁２３ａは、伝熱管２１が貫通する貫通孔と交差しないように、これら貫通孔を避けるように形成されている。つまり、熱交換器１３を長手方向Ｄｗから見た場合、端板２３の切欠きされた切欠き部Ｎから最も長手方向Ｄｗの外側に配置されたフィン２２が露出する。

図４、図５に示すように、バッフルプレート２４は、ファン１２からの空気が流れる筐体１１内の通路の内壁との間を遮蔽して、ファン１２からの空気が伝熱管２１に接触せずに通過することを抑制している。この実施形態におけるバッフルプレート２４は、長手方向Ｄｗにおいて、熱交換器１３へ冷媒が供給される側とは反対側、言い換えれば、送風口１６側から見て左側に配置されている。より具体的には、バッフルプレート２４は、送風口１６へ空気を流す通路Ｆ（図２参照）のうち、送風口１６側から見て熱交換器１３の左側に取り付けられた端板２３から長手方向Ｄｗ左側の部分を塞いでいる。なお、この実施形態では、バッフルプレート２４が長手方向Ｄｗの左側にのみ設けられる場合について説明した。しかし、バッフルプレート２４の配置は、長手方向Ｄｗの左側にのみ設けられる場合に限られない。例えば、バッフルプレート２４は、熱交換器１３の右側にのみ設けたり、左右両側に設けたりしてもよい。

バッフルプレート２４は、端板２３と同様に鉄板又は亜鉛メッキ層で覆われた鉄板で形成されている。このバッフルプレート２４は、端板２３の下流側の長辺に沿う帯状に形成されている。この帯状に形成されたバッフルプレート２４の幅方向は、筐体１１の長手方向Ｄｗと一致している。つまり、バッフルプレート２４は、熱交換器１３の下流側の面１３ｂに沿って配置されている。バッフルプレート２４の上縁は、通路Ｆの上壁２５に接し、バッフルプレート２４の下縁は、後述するドレンパン１４に接している。この実施形態におけるバッフルプレート２４は、筐体１１及び端板２３に対して、Ｌ字状のブラケット等を介してビス等のネジ留め具により固定されている。

図２、図３に示すように、ドレンパン１４は、冷房運転時等に熱交換器１３から出たドレン水を受ける。このドレンパン１４は、熱交換器１３の下方に配置されている。ドレンパン１４は、例えば、非導電性の合成樹脂や発泡樹脂等により形成されている。この実施形態で例示するドレンパン１４は、奥行方向Ｄｄにおいて、ファン１２の開口部１２ａの位置から筐体１１の送風口１６に至る全域に形成されている。ドレンパン１４は、熱交換器１３の下端部１３ｕを支持する凹部３１を有している。この凹部３１の中には、少なくとも最も下方に配置された伝熱管２１の一部が配置されている。

この実施形態で例示する凹部３１は、熱交換器１３の角部のうち最も下方に配置される角部の形状に応じた溝状に形成されている。ドレンパン１４は、熱交換器１３との間に隙間を形成するためのスペーサＳを備えている。このスペーサＳによって隙間が形成されることで、熱交換器１３の下端部１３ｕ近傍において空気が流れるようになっている。なお、この実施形態における凹部３１は、二つの傾斜平面を備えた幅方向Ｄｈに延びるＶ溝である場合を例示しているが、凹部３１はＶ溝に限られない。

ドレン出口Ｄｐは、ドレンパン１４に溜まったドレン水を排出する開口を形成している。この実施形態におけるドレン出口Ｄｐは、上述した凹部３１の上縁よりも僅かに上方の位置で開口している。冷房運転時には、熱交換器１３から出るドレン水によって、ドレンパン１４には、ドレン出口Ｄｐの最下縁の位置までドレン水が溜まる場合がある。図中、最もドレン水が溜まっている際の水面レベルＷＬを二点鎖線で示す。

上述した端板２３は、ドレン出口Ｄｐの最下縁Ｄｐｕの位置よりも上方に配置されている。言い換えれば、端板２３には、水面レベルＷＬよりも上方まで切欠き部Ｎが形成されている。これにより端板２３は、冷房運転時にドレンパン１４にドレン水が溜まったとしても、水没することが無い。なお、この端板２３の切欠き部Ｎが形成されている箇所を通る伝熱管２１は、フィン２２によって支持されている。

図５に示すように、上述したバッフルプレート２４は、下端２４ｕから鉛直方向でドレン出口Ｄｐの最下縁Ｄｐｕの位置（言い換えれば、水面レベルＷＬ）よりも上方の位置まで非導電性の塗装膜Ｃｆで覆われている。言い換えれば、バッフルプレート２４は、上述した水面レベルＷＬよりも上方まで非導電性の塗装膜Ｃｆで覆われている。つまり、バッフルプレート２４を形成する金属材料は、ドレン水に接することが無い。この実施形態における非導電性の塗装膜Ｃｆは、ポリエステル系塗料により形成されている。この非導電性の塗装膜Ｃｆは、例えば、粉体塗装によって５０μｍ以上の膜厚で形成されている。

したがって、上述した実施形態によれば、ドレン出口Ｄｐの最下縁Ｄｐｕよりも下方に端板２３が配置されない。そのため、ドレンパン１４の凹部３１の中で、伝熱管２１と端板２３との両方が同時にドレン水に没することが無い。さらに、バッフルプレート２４の下端２４ｕからドレン出口Ｄｐの最下縁Ｄｐｕの位置よりも上方まで、バッフルプレート２４が非導電性の塗装膜Ｃｆで覆われている。そのため、ドレンパン１４の凹部３１の中で、伝熱管２１とバッフルプレート２４との両方が同時にドレン水に没したとしても、ドレン水を介して伝熱管２１とバッフルプレート２４とが電気的に接続されない。また、熱交換器１３の下端部１３ｕは、ドレンパン１４の凹部３１に収容することができる。
その結果、熱交換器１３を有する空気調和機１００の室内機１０が大型化することを抑制しつつ、熱交換器１３が腐食することを抑制できる。

また、上述した実施形態によれば、熱交換器１３が傾斜姿勢で配置されている。そのため、熱交換器１３を小型化せずに、空気が流れる通路Ｆの上下方向の寸法を小さくすることができる。

上述した実施形態では、ドレンパン１４は、非導電性の合成樹脂や発泡樹脂等により形成され、伝熱管２１は、銅により形成され、端板２３は、亜鉛メッキで覆われた鉄により形成されている。そのため、伝熱管２１と端板２３とが同時にドレン水に没して、端板２３にガルバニック腐食が発生することを抑制できる。

さらに、熱交換器１３の全てをドレン水に没しないように配置した場合と比較して筐体１１の上下方向の寸法を低減できる。そのため、特に配置スペースの制約が多い室内機１０において有利となる。

この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態では、熱交換器１３の上縁が下縁よりも下流側に配置されるように熱交換器１３が傾斜設置されている場合について説明したが、熱交換器１３は、直立していても良い。また、熱交換器１３の傾斜の向きは、上縁が下縁よりも下流側に配置される傾斜の向きに限られない。

また、上述した実施形態では、伝熱管２１が銅で形成される場合について説明したが、端板２３やバッフルプレート２４を形成する鉄や亜鉛などの卑金属とイオン化傾向が乖離した電位差のある貴金属であれば銅に限られない。

さらに、上述した実施形態では、天吊型の室内機を一例にして説明したが、室内機は、天吊型に限られない。また、上述した実施形態では、室内機を一例にして説明したが、熱交換器からドレン水が出る装置に適用でき、例えば、室外機に適用しても良い。

１０ 室内機
１１ 筐体
１２ ファン
１３ 熱交換器
１４ ドレンパン
１５ａ，１５ｂ 側面
１６ 送風口
２１ 伝熱管
２２ フィン
２３ 端板
２４ バッフルプレート
２５ 上壁
３１ 凹部
１００ 空気調和機
Ｃｆ 塗装膜
ＷＬ 水面レベル
Ｄｐ ドレン出口

Claims (4)

1. 空気が流れる通路の中に配置されて、前記空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器と、
   前記熱交換器の下端部を支持する凹部を有し、前記熱交換器から出たドレン水を受けるドレンパンと、
   前記ドレン水を排出するドレン出口と、を備え、
   前記熱交換器は、
   内部に冷媒が流れる伝熱管と、
   前記伝熱管と交差する方向に延びて前記伝熱管の伝熱面積を増加させるフィンと、
   前記伝熱管と交差する方向に延びて前記伝熱管を支持する端板と、
   前記空気が流れる通路の内壁と前記端板との間に配置されると共に前記凹部の中にまで延びて、前記空気が前記伝熱管に接触せずに通過することを抑制するバッフルプレートと、を備え、
   前記端板は、前記ドレン出口の最下縁の位置よりも上方に配置され、
   前記バッフルプレートは、下端から前記ドレン出口の最下縁の位置よりも上方の位置まで非導電性の塗装膜で覆われている空気調和機。
2. 前記熱交換器の上端部は、前記下端部よりも前記空気の流れる方向で上流側又は下流側に配置されている請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記ドレンパンは、合成樹脂により形成され、
   前記伝熱管は、銅又はアルミニウム合金により形成され、
   前記端板は、亜鉛メッキで覆われた鉄により形成されている請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の空気調和機に用いられて、前記熱交換器、前記ドレンパン、及び、前記ドレン出口を収容する筐体を備える室内機。

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