特開 2024-112071 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112071

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/0063 20190101AFI20240813BHJP

【ＦＩ】

F24F1/0063

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016912

(22)【出願日】2023-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】316011466

【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000660

【氏名又は名称】Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ Ｐａｒｔｎｅｒｓ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】陳 懐瑞

(72)【発明者】

【氏名】粟野 真和

(72)【発明者】

【氏名】小栗 誠

(72)【発明者】

【氏名】島田 幸恵

【テーマコード（参考）】

3L051

【Ｆターム（参考）】

3L051BE01

(57)【要約】

【課題】伝熱管内を通流する冷媒音が外部に漏れることを抑制する。
【解決手段】端部に折り曲げ部１９を有する伝熱管１５を複数備えた熱交換器６と、弾性部材で構成され前記伝熱管１５を支持する第１の支持部２１と、を備え、前記第１の支持部２１は、複数の前記伝熱管１５の前記折り曲げ部１９のうち全ての前記折り曲げ部１９を覆い、かつ前記折り曲げ部１９の少なくとも一部に接触している。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

端部に折り曲げ部を有する伝熱管を複数備えた熱交換器と、
弾性部材で構成され前記伝熱管を支持する第１の支持部と、を備え、
前記第１の支持部は、複数の前記伝熱管の前記折り曲げ部のうち全ての前記折り曲げ部を覆い、かつ前記折り曲げ部の少なくとも一部に接触している、
空気調和機。

【請求項2】

前記第１の支持部は、前記折り曲げ部の形状に沿って密着している、
請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記第１の支持部は、前記折り曲げ部の外側の形状よりやや小さい寸法または同一の寸法である、
請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

クロスフローファンの軸受を支持する第２の支持部を更に備え、
前記第１の支持部と前記第２の支持部とは接合されている
請求項１に記載の空気調和機。

【請求項5】

クロスフローファンの軸受を支持する第２の支持部を更に備え、
前記第１の支持部と前記第２の支持部とは一体成形されている、
請求項１に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記弾性部材は、ゴム部材である、
請求項１に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記第２の支持部は、樹脂部材により形成されている、
請求項４または５に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、室内機に熱交換器を搭載した空気調和機が知られている。例えば特許文献１には、室内機に複数の伝熱管（冷媒配管）を有する熱交換器を搭載した空気調和機が記載されている。この特許文献１における熱交換器は、当該熱交換器の左端側に第１のエンドプレートと、当該熱交換器の右端側に第２のエンドプレートと、を有し、これらエンドプレートにより、空気調和機の左右方向に延びる複数の伝熱管を支持するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０８１０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の熱交換器における伝熱管は、アルミニウムや銅を材料とするが、アルミニウムを材料とした場合、銅に比べて伝熱管内を通流する冷媒の冷媒音が室内等に響く可能性がある。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、伝熱管内を通流する冷媒の冷媒音が外部に漏れることを抑制可能な空気調和機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、端部に折り曲げ部を有する伝熱管を複数備えた熱交換器と、弾性部材で構成され前記伝熱管を支持する第１の支持部と、を備え、前記第１の支持部は、複数の前記伝熱管の前記折り曲げ部のうち全ての前記折り曲げ部を覆い、かつ前記折り曲げ部の少なくとも一部に接触しているものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、伝熱管内を通流する冷媒の冷媒音が外部に漏れることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】空気調和機を示す外観構成図である。

【図2】空気調和機の冷媒回路を示す図である。

【図3】室内機の部分拡大図である。

【図4】本実施形態における支持部（第１の支持部および第２の支持部）を説明するための図である。

【図5】第１の支持部を説明するための図である。

【図6】支持部を含む室内機の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、本実施形態に係る空気調和機１を示す外観構成図である。空気調和機１は、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）で冷媒を循環させることによって、空調を行う。図１に示すように、空気調和機１は、室内（被空調空間）に設置される室内機２と、屋外（室外）に設置される室外機３と、ユーザによって操作されるリモコン４とを備えている。

【0010】

室内機２は、リモコン通信部５を備えている。リモコン通信部５は、赤外線通信等によって、リモコン４との間で所定の信号を送受信する。例えば、リモコン通信部５は、運転指令、停止指令、設定温度の変更、運転モードの変更、もしくは、タイマの設定等の信号をリモコン４から受信する。また、リモコン通信部５は、室内温度の検出値等をリモコン４に送信する。なお、図１では省略しているが、室内機２と室外機３とは、冷媒配管を介して接続されるとともに、通信線を介して接続されている。

【0011】

図２は、実施形態に係る空気調和機１の冷媒回路Ｑを示す図である。なお、図２に示す実線の矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。また、図２に示す破線の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。

【0012】

室内機２は、リモコン通信部５の他に、室内熱交換器６と、クロスフローファン（貫流ファンや室内ファンとも称される）７とを備えている。室内熱交換器６においては、後述する伝熱管１５を通流する冷媒と、クロスフローファン７から送り込まれる室内空気との間で熱交換が行われる。室内熱交換器６は、後述の四方弁１３の切り替えにより凝縮器または蒸発器として動作する。クロスフローファン７は、室内熱交換器６の付近に設置されている。クロスフローファン７は、室内ファンモータ８の駆動によって、室内熱交換器６に室内空気を送り込む。この室内機２の具体的な構成については、後述する。

【0013】

室外機３は、圧縮機９と、室外熱交換器１０と、室外ファン１１と、室外膨張弁（膨張弁）１２と、四方弁１３とを備えている。圧縮機９は、圧縮機モータ１４の駆動によって、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。室外熱交換器１０においては、伝熱管（図示せず）を通流する冷媒と、室外ファン１１から送り込まれる外気との間で熱交換が行われる。室外熱交換器１０は、四方弁１３の切り替えにより凝縮器または蒸発器として動作する。

【0014】

室外ファン１１は、図１に示すように、室外熱交換器１０の付近に設置されている。室外ファン１１は、室外ファンモータ１１ａの駆動によって、室外熱交換器１０に外気を送り込む。室外膨張弁１２は、「凝縮器」（室外熱交換器１０および室内熱交換器６の一方）で凝縮した冷媒を減圧する機能を有している。なお、室外膨張弁１２において減圧された冷媒は、「蒸発器」（室外熱交換器１０および室内熱交換器６の他方）に導かれる。

【0015】

四方弁１３は、空気調和機１の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。四方弁１３の切り替えにより、冷房運転時には、破線矢印で示すように、圧縮機９、室外熱交換器（凝縮器）１０、室外膨張弁１２、および室内熱交換器（蒸発器）６の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。また、四方弁１３の切り替えにより、暖房運転時には、実線矢印で示すように、圧縮機９、室内熱交換器（凝縮器）６、室外膨張弁１２、および室外熱交換器（蒸発器）１０の順に冷媒が循環する冷凍サイクルとなる。すなわち、圧縮機９、「凝縮器」、室外膨張弁１２、および「蒸発器」を順次に介して冷媒が循環する冷媒回路Ｑにおいて、前記した「凝縮器」および「蒸発器」の一方は室外熱交換器１０であり、他方は室内熱交換器６である。

【0016】

ここで、室内機２の構成についてより具体的に説明する。図３は、室内機２の一部分を拡大した斜視図であり、この図３の例は、室内機２を正面視した場合に、当該室内機２を左斜め上から見た状態を示している。室内機２は、筐体１６と、当該筐体１６内に配置される上述のクロスフローファン７、および、室内熱交換器６を備える。クロスフローファン７は、上述のように、室内からの空気を取り込み、取り込んだ空気を室内熱交換器６で熱交換し、当該熱交換した空気を室内に送り出すファンである。このクロスフローファン７は、筐体１６内に収容されるように、室内機２の長手方向（図３の紙面左右方向）において所定の長さを有する円筒形状であって、クロスフローファン７の回転中心軸線は室内機２の長手方向と平行となっている。

【0017】

また、クロスフローファン７の左端側には、クロスフローファン７を回転可能に支持する軸受１７が設けられている。そして、図示しないものの、当該クロスフローファン７を回転させるための上述の室内ファンモータが筐体１６の端部（クロスフローファンの右端側）に設けられている。

【0018】

室内熱交換器６は、複数列に配列された伝熱管１５と、フィン（図示せず）と、折り曲げ部１９と、を備えたフィンチューブ型の熱交換器である。この室内熱交換器６は、本実施形態において、図３に示すように、クロスフローファン７を覆うように逆Ｕ字状（または逆Ｖ字状）の形状となっている。伝熱管１５は、冷媒を通流させる管であり、円管状または扁平管状に形成されている。図３に示す例では、その伝熱管１５が上述の逆Ｕ字状（または逆Ｖ字状）の形状に沿って、かつ室内機２の長手方向に配列されている。なお、伝熱管１５は、上述のように、複数列に配列（例えばクロスフローファン７の半径方向に２列、３列等）されるが、この図３に示す例では、作図の都合上、当該半径方向において１列の表示となっている。また、図３以降の図において、伝熱管１５および後述する折り曲げ部１９は複数存在するが、これら伝熱管１５および折り曲げ部１９を指す符号は、代表的に２つずつ示している。

【0019】

フィンは、空気と伝熱管１５との伝熱面積を増大させて空気と冷媒との熱交換を促進する伝熱促進部材であって、本実施形態では、薄板状のフィンが伝熱管１５の長手方向に沿って複数積層されている。そして、上述の各伝熱管１５は、フィンに対して掛け渡されるように（もしくは直交するように）フィンの貫通孔に挿入されて、フィンと伝熱管１５とが互いに密着している。

【0020】

折り曲げ部１９は、複数の伝熱管１５の端部同士を接続するベント管であり、伝熱管１５の端部に設けられている。この折り曲げ部１９は、本実施形態ではＵ字状に形成されている。すなわち、折り曲げ部１９が、複数の伝熱管同士の間に介在して、当該伝熱管同士を接続することにより、複数の伝熱管１５を直列に接続して長い冷媒流路を構成している。なお、図３に示す例では、折り曲げ部１９は、室内機２の長手方向に延在する伝熱管１５のうち図示する一方の端部のみに形成されているが、図示しない他方の端部にも同様に折り曲げ部１９が形成されている。

【0021】

また、これら伝熱管１５、フィン、および、折り曲げ部１９は、本実施形態においては、比較的安価で軽量なアルミニウム（またはアルミニウム合金）を材料として形成されている。

【0022】

そして、室内熱交換器６、および、クロスフローファン７は、室内機２の筐体１６内に配置されるとともに、支持部２０を介して当該筐体１６に固定される。図４は、本実施形態における支持部２０の一例を示す図である。図５は、第１の支持部２１により、折り曲げ部１９を覆って支持する場合の一例を示す図である。支持部２０は、室内機２の長手方向に延在する複数の伝熱管１５を当該伝熱管１５の両端（言い換えれば室内熱交換器６の両端）で支持するサイドプレートである。本実施形態においては、両端のうちの一方（左端）のみの支持部２０を図示し、両端のうちの他方（右端）の支持部については一方の支持部２０と同様の構成であるため省略してある。支持部２０は、折り曲げ部１９を含む伝熱管１５を支持する第１の支持部２１と、クロスフローファン７の軸受１７を支持する第２の支持部２２と、を含む。本実施形態においては、伝熱管１５を支持するように、伝熱管１５の端部の形状（すなわち折り曲げ部１９の形状）に沿った第１の支持部２１が形成され、同様にクロスフローファン７の軸受１７を支持するように、当該軸受１７およびクロスフローファン７の形状に沿った第２の支持部２２が形成されている。

【0023】

支持部２０についてより具体的に説明する。先ず、第１の支持部２１は、弾性部材である。例えばゴム材料（例えばシリコーンゴム）によって形成される。上述のように、伝熱管１５、フィン、折り曲げ部１９を含む室内熱交換器６は、アルミニウムにより構成されている。一方、アルミニウムは例えば銅に比べて軽量であるが、軽量であることにより銅により伝熱管１５等を構成した場合に比べて伝熱管１５内を通流する冷媒の冷媒音が室内に響くおそれがある。また、折り曲げ部１９などの部品は、寸法公差が存在することから各折り曲げ部１９の大きさに個体差がある。そのため、第１の支持部２１は、冷媒音の発生を抑制でき、かつ折り曲げ部１９の個体差に対応可能な部材であることが好ましい。そこで、本実施形態においては、これらの条件を満たす第１の支持部２１としてゴム材料を用いるように構成されている。つまり、第１の支持部２１としてゴム材料を採用することで、ゴムの伸び縮みする性質により、折り曲げ部１９の個体差に対応でき、ゴムの弾性力によって、冷媒音の発生を抑制することができる。

【0024】

また、第１の支持部２１は、各折り曲げ部１９の形状に沿うように形成され、図４に示す例では、クロスフローファン７の半径方向に複数配列された折り曲げ部１９の形状に沿うようにＵ字状（または半円状）の中空構造により形成されている。また、第１の支持部２１は、図５に示すように、当該第１の支持部２１で各折り曲げ部１９を覆った際に、当該折り曲げ部１９の形状に沿って密着するようになっている。すなわち、第１の支持部２１は、折り曲げ部１９の外側の形状よりやや小さい寸法、または、折り曲げ部１９と同一の寸法となるように形成されている。このように、折り曲げ部１９に密着した形状とすることで、冷媒音の発生を抑制する効果（言い換えれば防音効果）をより発揮させることができるためである。

【0025】

なお、この第１の支持部２１の形状は、伝熱管１５内を通流する冷媒の冷媒音を抑制できればよい。第１の支持部２１の形状は、図５に示すように、必ずしも折り曲げ部１９の形状に沿って密着する形状に限られない。すなわち、第１の支持部２１で１つの折り曲げ部１９を覆った際に、当該折り曲げ部１９の外周面の全てに接触しない形状であってもよい。言い換えれば、第１の支持部２１は、１つの折り曲げ部１９を覆った際に、折り曲げ部１９の少なくとも一部に接触していればよい。折り曲げ部１９の少なくとも一部に第１の支持部２１が接触していることで冷媒音を抑制することが可能なためである。

【0026】

また、本実施形態において、折り曲げ部１９は、上述のように複数設けられているものの、第１の支持部２１は、複数の折り曲げ部１９のうち少なくとも１つの折り曲げ部１９を覆うように形成されていればよい。すなわち図５に示すように、全ての折り曲げ部１９を覆う他、複数存在する折り曲げ部１９のうち一部の折り曲げ部１９を覆うように構成してもよい。このような場合の例としては、例えば折り曲げ部１９の付近に冷媒の温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている場合に、当該温度センサを覆わないようにするために、温度センサの付近の折り曲げ部１９は覆わない例が想定される。

【0027】

第２の支持部２２は、少なくともクロスフローファン７の軸受１７を支持する部材であり、本実施形態においては、図４に示すように、当該軸受１７およびクロスフローファン７を支持するように形成されている。具体的には、第２の支持部２２は、クロスフローファン７の端部の全体を覆うように形成されたファン支持部２２ａと、軸受１７の外周面の一部の形状に沿って半円状に形成された軸受支持部２２ｂと、を含む。この半円状の軸受支持部２２ｂに、軸受１７の外周面の一部が係合する。そして、これらファン支持部２２ａと軸受支持部２２ｂとを含む第２の支持部２２は、筐体１６に固定する際の機械的強度を保持または担保するために、樹脂部材（例えばＡＢＳ樹脂）によって形成されている。

【0028】

また、本実施形態においては、上述のように、第１の支持部２１により伝熱管１５を支持し、第２の支持部２２によりクロスフローファン７およびクロスフローファン７の軸受１７を支持する。すなわち第１の支持部２１と第２の支持部２２との位置関係は、クロスフローファン７の半径方向内側を第２の支持部２２で支持し、クロスフローファン７の半径方向外側を第１の支持部２１で支持する。

【0029】

さらに、本実施形態においては、第１の支持部２１と第２の支持部２２とが一体成形されている。一体成形の手段は種々の手法であってよく、例えばゴム部材である第１の支持部２１をインサート品として、樹脂部材である第２の支持部２２で第１の支持部２１を覆うインサート成形によって成形される。これにより、第１の支持部２１と第２の支持部２２とが一体化される。図６は、このように第１の支持部２１と第２の支持部２２とを一体成形した支持部２０を室内熱交換器６およびクロスフローファン７の端部に取り付けた場合の例である。

【0030】

なお、室内熱交換器６およびクロスフローファン７の筐体１６への固定は、上述のように支持部２０を介して行われ、当該固定方法は、本実施形態においては、ネジ２３および爪部２４による引っ掛けにより固定される。この固定方法は、その他、リベット加工、カシメ加工、溶接（例えばスポット溶接）など適宜の方法であってよい。

【0031】

以上、本実施形態においては、上述のように、室内機２に、室内熱交換器６およびクロスフローファン７を支持する支持部２０を備えている。そして、この支持部２０は、伝熱管１５を支持する第１の支持部２１と、クロスフローファン７の軸受１７を支持する第２の支持部２２と、を含む。第１の支持部２１は、ゴム材料等の弾性部材により構成され、伝熱管１５の折り曲げ部１９を覆い、かつ当該折り曲げ部１９の少なくとも一部に接触している。そのため、伝熱管１５内を通流する冷媒の冷媒音が室内等の外部に漏れること抑制できる。すなわち第１の支持部２１と折り曲げ部１９とを接触させることで、伝熱管１５内で発生する冷媒音が第１の支持部２１で低減されるため、当該冷媒音が室内等の外部に漏れることを抑制できる。つまり、第１の支持部２１により防音効果を発揮させることができる。そして、このように、室内への冷媒音が漏れることを抑制できることにより、室内において冷媒音が響く可能性を抑制でき、ひいては利用者に当該冷媒音が響くことによる不快感等を与える可能性を回避または抑制できる。

【0032】

また、本実施形態では、上述のように、第１の支持部２１は、折り曲げ部１９の形状に沿って密着している。すなわち、第１の支持部２１は、折り曲げ部１９の外側の形状よりやや小さい寸法または折り曲げ部１９と同一の寸法となっている。第１の支持部２１と折り曲げ部１９との接触面積が大きいほど、防音効果を発揮できるため、冷媒音や振動が室内等の外部に漏れることを抑制できる。したがって、本実施形態においては、このように第１の支持部２１を折り曲げ部１９の形状に沿って密着させることにより、より冷媒音が室内等の外部に漏れることを抑制できる。

【0033】

また、第１の支持部２１は、上述のように伸び縮みするゴム部材であり、当該ゴム材料により折り曲げ部１９を覆うことで、例えば各折り曲げ部１９において、寸法公差による個体差があった場合であっても、ゴムの伸び縮みする性質により例えば第１の支持部２１がプラスチック等の部材により構成されている場合に比べて、折り曲げ部１９を容易に覆うことができる。すなわち、第１の支持部２１の折り曲げ部１９への取り付けが容易となる。

【0034】

また、本実施形態では、第１の支持部２１と第２の支持部２２とが、第１の支持部２１をインサート品としたインサート成形により一体成形されている。そのため、支持部２０を製造する際に、例えば第１の支持部２１と第２の支持部２２とを別々に成形する場合に比べて部品点数の低減、および、製造工程の低減を図ることができる。すなわち、製造コストを低減することができる。また、第２の支持部２２は、筐体１６へ固定する際の機械的強度を保持または担保するために樹脂部材により形成されている。つまり、本実施形態では、ゴム部材である第１の支持部２１と、樹脂部材である第２の支持部２２と、を一体成形することにより、機械的強度を担保しつつ、支持部２０を製造する際の部品点数の低減および製造工程の低減を図ることができる。

【0035】

以上の実施形態は、本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。すなわち特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、以下に説明する種々の変形や変更が可能である。例えば、上述の実施形態において、折り曲げ部１９は、Ｕ字状に形成されていた例を説明したが、この折り曲げ部１９の形状や当該折り曲げ部１９を覆う第１の支持部２１の形状は、Ｕ字状に限られず、例えば矩形状であってもよい。また、上述の第１の支持部２１と第２の支持部２２との、一体成形は、インサート成形に限らず、例えば二色成形などの複数成形であってもよい。さらに、第１の支持部２１と第２の支持部２２とは一体成形に限られず、各支持部を別々に成形した後に接合することで第１の支持部２１と第２の支持部２２とが一体になるように構成してもよい。

【0036】

また、上述の実施形態では、熱交換器として室内熱交換器６を例として説明したものの、当該熱交換器は室外熱交換器１０であってもよい。室外熱交換器１０に本発明を適用した場合には、室外熱交換器１０における伝熱管内を通流する冷媒の冷媒音が外部に響く可能性を抑制できる。

【符号の説明】

【0037】

１ 空気調和機
２ 室内機
３ 室外機
４ リモコン
５ リモコン通信部
６ 室内熱交換器
７ クロスフローファン
８ 室内ファンモータ
９ 圧縮機
１０ 室外熱交換器
１１ 室外ファン
１１ａ 室外ファンモータ
１２ 室外膨張弁
１３ 四方弁
１４ 圧縮機モータ
１５ 伝熱管
１６ 筐体
１７ 軸受
１９ 折り曲げ部
２０ 支持部
２１ 第１の支持部
２２ 第２の支持部
２２ａ ファン支持部
２２ｂ 軸受支持部
２３ ネジ
２４ 爪部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】