JP5771583B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は空気調和機の室外機の熱交換器に関する。

空気調和機の室外機の熱交換器にはその端部にエンドプレートが設置されている。このエンドプレートは、（１）積層されたフィンに複数のパイプを挿入したのちに径方向に拡大し圧着させたものが熱交換器であり、パイプを拡大させる時のパイプ同士のズレを防ぐ、（２）熱交換器にリターンパイプなどをロウ付けする場合に、ロウを溶かすバーナーでフィンが溶けるのを防ぐ盾となる、（３）フィンとパイプが圧着された熱交換器を複数重ね合わせる場合に、一方の熱交換器と他方の熱交換器とを引っかける部分を備える、（４）熱交換器をベースや側面カバー、前面カバーなどの室外機周辺部品と結合させる固定部を持つ、との役割を有する。

特許文献１は、複数の熱交換器を重ねる場合のエンドプレートを開示する。具体的には、板状に形成された複数の熱交換器を重ね合わせるとともに、複数の熱交換器の端部で連結することにより一体化した空気調和機の室外機用熱交換器において、重ね合わせられた複数の熱交換器の少なくとも一端部を一対のエンドプレートで把持するとともに、エンドプレート同士を連結する連結手段をエンドプレートに設ける。

特開平２００２−２０６７７３号公報

しかしながら、このような熱交換器のエンドプレートの場合、エンドプレート同士を連結する連結手段を製造するための材料が余計に必要となる。さらに、エンドプレートの全長に対して壁部の長さが部分的であり、複数の熱交換器を連結した場合に壁部と床部との境界付近に応力が集中し、連結した時の熱交換器の変形につながる危険性がある。さらに、エンドプレートの全長に対して壁部の長さが部分的であり、室外機に外力が加わった場合に壁部と床部との境界付近に応力が集中し、エンドプレートが変形する可能性があり、輸送時や据付時などの室外機に外力が加わる場合の室外機の信頼性が低下する可能性がある。

本発明は、エンドプレートが高強度化して、外力に対する信頼性の向上、薄肉化による省資源化及び低材料コスト化を図ることを課題とする。

本発明の空気調和機は、室内機及び室外機を有する空気調和機であって、室外機は室内機と室外機とを循環する冷媒が外気と熱交換する室外熱交換器を有し、室外熱交換器は板状に形成された複数のフィンがそれぞれ重ね合わせて形成されるとともに、対向するように配置された第１熱交換器及び第２熱交換器を有し、第１熱交換器及び第２熱交換器は、それぞれ、第１熱交換器及び第２熱交換器の一端側に配置されるとともに、第１熱交換器及び第２熱交換器のそれぞれを把持する第１エンドプレート及び第２エンドプレートを有し、第１エンドプレート及び第２エンドプレートは、それぞれ、フィンに対向する位置に配置された第１床部及び第２床部と、第１床部及び第２床部の一端からそれぞれ垂直方向に延びる第１壁部及び第２壁部と、を有し、第１エンドプレートは、第１壁部の一部が第２熱交換器側に突出する第１凸部が形成されるとともに、第１凸部に対応する第１床部に開口部が形成され、第２エンドプレートは、開口部と対向する位置に、第２床部の他端から垂直方向に延びるツメ部を有し、ツメ部を開口部に挿入することにより第１熱交換器と第２熱交換器とが連結し、第１壁部の高さは略一定であり、第２壁部の高さは略一定である。

本発明によれば、エンドプレートが高強度化され、外力に対する信頼性の向上、薄肉化による省資源化及び低材料コスト化を図ることができる。

空気調和機の室内機、室外機、リモコンの図 室外機の天板と電装品を外した図 熱交換器とエンドプレートの図 熱交換器の製造過程の図 エンドプレートのツメ部の詳細図 拡管時の熱交換器の図

本実施例の空気調和機は、板状に形成された複数の熱交換器を重ね合わせるとともに、複数の熱交換器を端部で連結することにより一体化した空気調和機の室外機の熱交換器において、重ね合わせられた複数の熱交換器の少なくとも一端をエンドプレートで把持するとともに、エンドプレートは長手方向に端部が連続した床部と壁部を持ち、床部はエンドプレート内で等間隔の穴列を持ち、隣同士のエンドプレートには一対の引っかけ部を持ち、引っかけ部の一方はメスの引っかけ部で他方はオスの引っかけ部で構成され、エンドプレートは複数の引っかけ部を持つ。

より、具体的には、本実施例の空気調和機は、空気調和機は、室内機及び室外機を有する空気調和機であって、室外機は室内機と室外機とを循環する冷媒が外気と熱交換する室外熱交換器を有し、室外熱交換器は板状に形成された複数のフィンがそれぞれ重ね合わせて形成されるとともに、対向するように配置された第１熱交換器及び第２熱交換器を有し、第１熱交換器及び第２熱交換器は、それぞれ、第１熱交換器及び第２熱交換器の一端側に配置されるとともに、第１熱交換器及び第２熱交換器のそれぞれを把持する第１エンドプレート及び第２エンドプレートを有し、第１エンドプレート及び第２エンドプレートは、それぞれ、フィンに対向する位置に配置された第１床部及び第２床部と、第１床部及び第２床部の一端からからそれぞれ垂直方向に延びる第１壁部及び第２壁部と、を有し、第１エンドプレートは、第１壁部の一部が第２熱交換器側に突出する第１凸部が形成されるとともに、第１凸部に対応する第１床部に開口部が形成され、第２エンドプレートは、開口部と対向する位置に、第２床部の他端から垂直方向に延びるツメ部を有し、ツメ部を開口部に挿入することにより第１熱交換器と第２熱交換器とが連結する。

さらには、上記実施例に代えて又は上記実施例とともに、第２エンドプレートは、第２床部の一部が第１熱交換器側に突出する第２凸部が形成されるとともに、第２凸部の端部から垂直方向に延びるツメ部が形成され、第１エンドプレートは、ツメ部と対向する位置の第１床部に開口部が形成され、ツメ部を開口部に挿入することにより第１熱交換器と第２熱交換器とが連結するようにしてもよい。

以下、本発明の空気調和機を図面に基づいて説明する。図１は空気調和機の室内機、室外機、及び、リモコンの図である。空気調和機は、室内に配置され冷暖房を行う室内機と、ユーザが室内機の運転を行うために操作するリモコンと、室外に配置され室内機から循環された冷媒が外気と熱交換を行う室外機とを備える。空気調和機を構成する室内機と室外機とは、通常、内部に冷媒が流れる冷媒配管（図示せず）によって接続される。

図２は、室外機の外郭を構成する外板の一部 （図１参照）を外した状態を示す図である。図２に示すように、室外機は、仕切り板と電装品箱とリード線支持部品とにより、熱交換器室と機械室とを区分（分割）している。熱交換器室には、冷媒配管を循環する冷媒の外気との熱交換を促進するプロペラファンとその駆動用のモータ、プロペラファンを回転自在に支持するプロペラファン支柱（送風機）、および外気と循環する冷媒を熱交換する熱交換器が配設される。機械室には、循環する冷媒を高温高圧のガス冷媒にする圧縮機、常温・高圧の液状冷媒を低温・低圧の液状冷媒にする電動膨張弁（図示せず）、電気部品のリアクタ（図示せず）、および、冷媒が流れる冷媒配管の伝熱管（図示せず）が配設される。電装品箱には、室外機を制御する電装品が収納され、電装品の上部には電装品蓋が被せられる。

第１熱交換器は、丸孔を持つ多数の短冊状のフィンを横方向に重ね合わせ丸孔に銅パイプを通して構成される。第２熱交換器も同様に、丸孔を持つ多数の短冊状のフィンを横方向に重ねて丸孔にパイプを通して構成される。第１熱交換器と第２熱交換器の機械室側端部にはエンドプレートが設置される。また、第１熱交換器の熱交換器室側端部にはエンドプレートが設置される。

複数の熱交換器を重ね合わせるとともに複数の熱交換器を端部で連結し一体化した空気調和機の室外機の熱交換器の製造方法として、以下二つの方法がある。つまり、複数の熱交換器の端部を一枚のエンドプレートで連結する方法と、複数の熱交換器のそれぞれの端部にエンドプレートを設置し、熱交換器を重ね合わせる際にエンドプレートのツメ部を引っかけ熱交換器を連結する方法である。

複数の熱交換器の端部を一枚のエンドプレートで連結する場合、空気調和機の室外機の熱交換器は下記の手順で製造される。つまり、（１）：コイル材からフィンを生産する、（２）：フィンを複数枚重ねる、（３）：Ｕ字に曲げたパイプを（２）に挿入する、（４）：（３）を複数枚重ねる、（５）：（４）の機械室側のエンドプレートを設置する、（６）：（５）のパイプを拡管し、パイプをフィンおよびエンドプレートと圧着させる。

一方、複数の熱交換器をそれぞれに設置されるエンドプレートに設けられたツメで引っかけて連結する場合、空気調和機の室外機の熱交換器は下記の手順で製造される。つまり、（１）：コイル材からフィンを生産する、（２）：フィンを複数枚重ねる、（３）：Ｕ字に曲げたパイプを（２）に挿入する、（４）：（３）の機械室側のエンドプレートを設置する、（５）：（４）のパイプを拡管し、パイプをフィンおよびエンドプレートと圧着させる、（６）：（５）を複数枚重ね、それぞれに設けられたエンドプレートのツメを引っかける。

単一の仕様（パイプの径やパイプのピッチなど）の熱交換器を継続して製造する場合、複数の熱交換器の端部を一枚のエンドプレートで連結する方法を用いると、エンドプレートの引っかけ部を狙って組み付けるという手間を省くことができる。すなわち、複数の熱交換器のうち一方がφ７のパイプ×1.3mmのフィンピッチ×1000mmの長さで、他方がφ７×1.2mmのフィンピッチ×900mmの長さであり、これを継続して製造する場合、熱交換器の製造設備はこれを一体で製造することで、一種類の製造設備で製造することができる。

その一方で、頻繁に仕様の異なる熱交換器を製造する場合、熱交換器毎にエンドプレートを設置する方法を用いると、熱交換器の仕様変更への対応が容易となる。すなわち、複数の熱交換器のうち一方がφ７のパイプ×1.3mmのフィンピッチ×1000mmの長さで、他方がφ７×1.2mmのフィンピッチ×900mmの長さであり、また別の仕様の熱交換器のうち一方がφ７のパイプ×1.3mmのフィンピッチ×1000mmの長さで、他方がφ8のパイプ×1.2mmのフィンピッチ×900mmである場合、φ７用の製造設備とφ８用の製造設備があれば、φ７とφ８を組み合わせた様々な仕様の熱交換器を製造することが可能となる。

熱交換器毎に設置されるエンドプレートは略Ｌ字形状で、フィンに接する（フィンと対向する）床部と、フィンから立ち上がる方向（床部と垂直方向）に設けられる壁部とにより構成される。床部にはパイプを通す穴列が設けられ、壁部には第１熱交換器と第２熱交換器とを引っかけるツメ部（第１熱交換器における凸部及び開口部と、第２熱交換器におけるツメ部）が設けられる。床部と壁部の端部は、ツメ部の形成で曲がる部分はあるがその高さは略一定であり且つ略連続している。

エンドプレートの床部のパイプを通る穴列の穴のうち、複数の穴はバーリング穴とし、残りの穴はパイプ径に対して所定の隙間を持つ程度に大きな穴とする。これにより、すべての穴がバーリング穴である場合と比較し、拡管の際の拡管器の挿入抵抗を小さくすることができ、設備に必要とされる能力を低減することができる。

エンドプレートの壁部の端部は、ツメ部を設けることにより曲がる部分はあるが、高さは一定であり且つ連続している。

壁の高さが不均一であり、局所的に壁が高くなっている場合、壁の高い部分は局所的に床部を曲げ軸とする曲げの力に対して強度が向上するが、壁の高い部分と低い部分との境界部分に応力が集中し、壁部の座屈の原因となる。一方、壁の高さが一定である場合、同様の力に対する応力集中が生じにくく、強度の向上につながる。

壁部の端部は略連続しており、ツメ部（第１熱交換器における凸部及び開口部）の周囲でも完全には切り欠かれてはいない。床部を曲げ軸とする力により壁部にはその高さに応じた応力が発生する。その応力の大きさは、下記の式で表される断面二次モーメントにより概算することができる。

（ここで、Ix：断面二次モーメント(m⁴)、y：曲げ軸からの距離(m)、dA：微小断面積(m²)）
また、

（ここで、σ：応力(N/m²)、M：生じる曲げモーメント(Nm)、E：ヤング率(N/m²)）
上式により、壁の高さが高いほど断面二次モーメントは大きく、その逆に壁が切り欠かれている場合断面二次モーメントは小さく、切り欠かれる程度が大きいほど壁部に生じる応力は大きくなり、連続した壁の一部に切欠きがある場合その切り欠き部に応力が集中し、エンドプレートが曲がるなどの変形につながる。すなわち、切り欠き部はその切り欠きが大きいほど、切り欠き部での変形は大きくなり、その一方で、切り欠き部を持たない場合、局所的に応力が大きくなることを防ぐことができる。すなわち、このような形状とすることで、エンドプレートは高強度化され、同一形状の熱交換器とする場合にはエンドプレートの薄肉化による省資源化、低材料コスト化を図ることができる。また、このような形状とすることで、エンドプレートは高強度化され、同一形状の熱交換器とする場合には、輸送や据え付けなど室外機に外力が加わる場合における室外機の信頼性を向上させられる。

エンドプレートの壁部には複数のツメ部が設けられ、複数枚重ねる熱交換器の隣り合う熱交換器同士を引っかける形状をしている。一対のツメ（第１熱交換器における凸部及び開口部と、第２熱交換器におけるツメ部）において、一方の熱交換器のエンドプレートにはオスの引っかけ部があり、他方の熱交換器のエンドプレートにはメスの引っかけ部がある。

オスのツメ部（第２熱交換器におけるツメ部）は、床部に垂直方向であって、壁部と平行する方向に、壁部の反対側の床部の端部に設けられる。オスのツメ部は床部の幅の範囲内で設けられ、その左右の床部にはツメ部成型用の小さな切り欠きが設けられる。

一方、メスのツメ部（第１熱交換器における凸部及び開口部）は、床部に鉛直に、壁部の一部として、壁部の一部を外側（第２熱交換器側）へ曲げて設けられる。また、この曲げられた部分の床部側には開口が設けられ、この開口にオスのツメ部が挿入され、オスのツメ部とメスのツメ部が引っ掛かることにより、隣り合う熱交換器が一体化される。

さらに、複数の熱交換器を、それぞれに設置されるエンドプレートに設けられたツメで引っかけて連結する場合、同じ仕様の熱交換器を複数枚同時に拡管する。この場合、隣り合う熱交換器のパイプおよびエンドプレートにツメ部が干渉しないようなツメ部の形状とする。また、拡管設備とツメ部とが干渉しないようなエンドプレートのツメ部の形状とする。

このような形状のツメ部とすることで、ツメ部のためだけに必要となる材料を低減することができ、省資源化、低材料コスト化を進めることができる。

また、類似の形状として、以下の形状でも同様の効果を得ることができる。すなわち、オスのツメ部が床部の幅より出っ張ってもうけられ、一方メスのツメ部は壁部の床部側にオスのツメ部を引っかける開口を設ける形状とする。オスのツメ部は飛び出すことによる強度低下の可能性はあるが、メスのツメ部は曲げ部が無くなることにより高強度化される。

以上説明したようなエンドプレートを用いることで、エンドプレートが高強度化され、外力に対する信頼性の向上、薄肉化することによる省資源化および低材料コスト化を図ることが可能となる。

１…室内機、２…室外機、３…リモコン、４…熱交換器、５…熱交換器室、６…機械室、７…第１熱交換器、８…第２熱交換器、９…エンドプレートＡ（第１エンドプレート）、１０…エンドプレートＢ（第２エンドプレート）、１１…エンドプレートＣ、１２…フィン、１３…パイプ、１４…床部、１５…壁部、１６…オスのツメ部（第２エンドプレートのツメ部）、１７…メスのツメ部（第１エンドプレートの第１凸部）

Claims (2)

1. 室内機及び室外機を有する空気調和機であって、
   前記室外機は、前記室内機と前記室外機とを循環する冷媒が外気と熱交換する室外熱交換器を有し、
   前記室外熱交換器は、板状に形成された複数のフィンがそれぞれ重ね合わせて形成されるとともに、対向するように配置された第１熱交換器及び第２熱交換器を有し、
   前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器は、それぞれ、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の一端側に配置されるとともに、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のそれぞれを把持する第１エンドプレート及び第２エンドプレートを有し、
   前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、それぞれ、前記フィンに対向する位置に配置された第１床部及び第２床部と、前記第１床部及び前記第２床部の一端からそれぞれ垂直方向に延びる第１壁部及び第２壁部と、を有し、
   前記第１エンドプレートは、前記第１壁部の一部が前記第２熱交換器側に突出する第１凸部が形成されるとともに、前記第１凸部に対応する前記第１床部に開口部が形成され、
   前記第２エンドプレートは、前記開口部と対向する位置に、前記第２床部の他端から垂直方向に延びるツメ部を有し、
   前記ツメ部を前記開口部に挿入することにより、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが連結し、
   前記第１壁部の高さは略一定であり、前記第２壁部の高さは略一定である空気調和機。
2. 室内機及び室外機を有する空気調和機であって、
   前記室外機は、前記室内機と前記室外機とを循環する冷媒が外気と熱交換する室外熱交換器を有し、
   前記室外熱交換器は、板状に形成された複数のフィンがそれぞれ重ね合わせて形成されるとともに、対向するように配置された第１熱交換器及び第２熱交換器を有し、
   前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器は、それぞれ、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の一端側に配置されるとともに、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のそれぞれを把持する第１エンドプレート及び第２エンドプレートを有し、
   前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートは、それぞれ、前記フィンに対向する位置に配置された第１床部及び第２床部と、前記第１床部及び前記第２床部の一端からそれぞれ垂直方向に延びる第１壁部及び第２壁部と、を有し、
   前記第２エンドプレートは、前記第２床部の一部が前記第１熱交換器側に突出する第２凸部が形成されるとともに、前記第２凸部の端部から垂直方向に延びるツメ部が形成され、
   前記第１エンドプレートは、前記ツメ部と対向する位置の前記第１床部に開口部が形成され、
   前記ツメ部を前記開口部に挿入することにより、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とが連結し、
   前記第１壁部の高さは略一定であり、前記第２壁部の高さは略一定である空気調和機。