(57)【要約】【課題】チューブ内を流れる冷媒の温度を測定するために取り付ける感温素子が、チューブに悪影響を及ぼさないようにする。【解決手段】熱交換器１は、内部を冷媒が流れるチューブ３と、チューブ３に取り付けられるフィン２を有する。チューブ３には冷媒温度検知用の感温素子７が取り付けられる。チューブ３と感温素子７の間には、チューブ３に電蝕を発生させない構成材料が介在する。その構成材料は感温素子７の外装ケース８の構成材料であってもよく、感温素子７をチューブ３に取り付ける固定部材１０、１１の構成材料であってもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を冷媒が流れるチューブと、前記チューブに取り付けられたフィンを有する熱交換器において、
前記チューブに冷媒温度検知用の感温素子が取り付けられるものであり、
前記チューブと前記感温素子の間には、前記チューブに電蝕を発生させない構成材料が介在することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記チューブはアルミニウム製であり、前記構成材料もアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記チューブはアルミニウム製であり、前記構成材料はアルミニウムのフィラーを含有する合成樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記合成樹脂は熱伝導性合成樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記構成材料は合成樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記合成樹脂は熱伝導性合成樹脂であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記構成材料は前記チューブに対し電位的に卑の金属材料であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記構成材料は前記感温素子の外装ケースの構成材料であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
前記構成材料は前記感温素子を前記チューブに取り付ける固定部材の構成材料であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記固定部材の構成材料として、前記チューブにロウ付け可能な構成材料が用いられていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の熱交換器を室内機または室外機に搭載したことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器及びそれを搭載した空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機に用いられる熱交換器は、チューブの中に冷媒を流して周囲の空気と熱交換を行うものが殆どである。空気調和機に用いられる熱交換器には、フィンアンドチューブ型、サーペンタイン型、パラレルフロー型などがある。特許文献１に示されているのはパラレルフロー型熱交換器の例である。
【０００３】
特許文献１に記載されたパラレルフロー型熱交換器では、冷媒温度を測定して制御に役立てている。冷媒温度検知用の感温素子は、冷媒配管接続側のヘッダパイプの中で、気液二相状態の冷媒が流れる箇所に、金具で取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８５３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パラレルフロー型以外の形式の熱交換器であっても、そこを流れる冷媒の温度を知ることが必要な場合がある。本発明はこの点に鑑みなされたものであり、感温素子の取り付けがチューブに悪影響を及ぼさないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、内部を冷媒が流れるチューブと、前記チューブに取り付けられたフィンを有する熱交換器において、前記チューブに冷媒温度検知用の感温素子が取り付けられるものであり、前記チューブと前記感温素子の間には、前記チューブに電蝕を発生させない構成材料が介在することを特徴としている。
【０００７】
上記構成の熱交換器において、前記チューブはアルミニウム製であり、前記構成材料もアルミニウムであることが好ましい。
【０００８】
上記構成の熱交換器において、前記チューブはアルミニウム製であり、前記構成材料はアルミニウムのフィラーを含有する合成樹脂であることが好ましい。
【０００９】
上記構成の熱交換器において、前記アルミニウムのフィラーを含有する合成樹脂は熱伝導性合成樹脂であることが好ましい。
【００１０】
上記構成の熱交換器において、前記構成材料は合成樹脂であることが好ましい。
【００１１】
上記構成の熱交換器において、前記構成材料の合成樹脂は熱伝導性合成樹脂であることが好ましい。
【００１２】
上記構成の熱交換器において、前記構成材料は前記チューブに対し電位的に卑の金属材料であることが好ましい。
【００１３】
上記構成の熱交換器において、前記構成材料は前記感温素子の外装ケースの構成材料であることが好ましい。
【００１４】
上記構成の熱交換器において、前記構成材料は前記感温素子を前記チューブに取り付ける固定部材の構成材料であることが好ましい。
【００１５】
上記構成の熱交換器において、前記固定部材の構成材料として、前記チューブにロウ付け可能な構成材料が用いられていることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、上記構成の熱交換器を室内機または室外機に搭載した空気調和機であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、冷媒を流すチューブに悪影響を及ぼすことなく冷媒温度を測定できる熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】フィンアンドチューブ型熱交換器の概略構成図である。
【図２】フィンアンドチューブ型熱交換器に感温素子を取り付けた状態を示す第１の部分正面図である。
【図３】フィンアンドチューブ型熱交換器に感温素子を取り付けた状態を示す第２の部分正面図である。
【図４】チューブに固定部材を介して感温素子を取り付ける状況を示す部分上面図である。
【図５】チューブに固定部材を介して感温素子を取り付けた状態を示す部分上面図である。
【図６】異なる形状の固定部材を用いてチューブに感温素子を取り付ける状況を示す部分上面図である。
【図７】本発明に係る熱交換器を搭載した空気調和機の概略構成図で、冷房運転時の状態を示すものである。
【図８】本発明に係る熱交換器を搭載した空気調和機の概略構成図で、暖房運転時の状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態の基礎をなすフィンアンドチューブ型の熱交換器の構造を、図１を参照しながら説明する。図１では紙面上側が熱交換器の上側、紙面下側が熱交換器の下側となる。また、紙面左側が熱交換器の左側、紙面右側が熱交換器の右側となる。
【００２０】
熱交換器１は、多数のフィン２と１本の蛇行するチューブ３を備える。個々のフィン２は垂直方向を長手方向とする短冊形状であり、それが多数、互いの間に所定の隙間を置いて水平方向に並んでいる。このフィン２の集団をチューブ３が、蛇行して縫うように貫通する。チューブ３の内部は冷媒を流通させる冷媒通路４となる。フィン２とチューブ３はアルミニウム等熱伝導の良い金属からなり、例えば、ロウ付け、溶着やチューブの拡管により固定される。
【００２１】
チューブ３の両端は冷媒出入口５、６となり、ここに機器（例えば空気調和機）の冷媒配管が接続される。冷媒は、実線矢印のように冷媒出入口５から入って冷媒出入口６から出ることもあり、破線矢印のように冷媒出入口６から入って冷媒出入口５から出ることもある。熱交換器１を凝縮器として用いるときは冷媒出入口５から入り冷媒出入口６から出る冷媒流れとし、熱交換器１を蒸発器として用いるときは冷媒出入口６から入り冷媒出入口５から出る冷媒流れとすることが多い。
【００２２】
フィンアンドチューブ型である熱交換器１では、フィン２をアルミニウムで構成し、チューブ３を銅で構成するのが一般的である。しかしながら、チューブ３をアルミニウム製とする構成も可能である。
【００２３】
チューブ３の内部を流れる冷媒の温度を測定するのには感温素子７を用いる。感温素子７は図示しないサーミスタを外装ケース８で包んだものである。
【００２４】
感温素子７はチューブ３に取り付けられる。感温素子７の取り付けにあたっては、図２及び図３に示すように、感温素子７を直接チューブ３の外面に接触させる固定方法が可能である。あるいは図６に示すように、チューブ３と感温素子７の間に固定部材を介在させてチューブ３と感温素子７の直接接触を避ける固定方法も可能である。
【００２５】
図２に示す構成では、感温素子７は結束バンド９によりチューブ３に固定されている。  
【００２６】
図３に示す構成では、感温素子７は固定部材１０によりチューブ３に固定されている。図４に示す通り、固定部材１０の平面形状はＬ字形になっており、Ｌ字の長い方の辺はチューブ３にぴったりと押し当てられ、先端が湾曲した短い方の辺はチューブ３が蛇行する平面と直角に突き出す。短い方の辺の湾曲部とチューブ３の間に図４のように感温素子７を押し込むと、図５に示す通り、感温素子７は固定部材１０の弾性でチューブ３に押し付けられる。
【００２７】
図６に示す構成では、感温素子７は固定部材１１によりチューブ３に固定されている。固定部材１１は、チューブ３を両側から挟む二股部１１ａと、感温素子７を両側から挟む二股部１１ｂを備え、自身の弾性でチューブ３を抱え、感温素子７を保持している。チューブ３と感温素子７の間には固定部材１１が介在し、チューブ３と感温素子７が直接接触することはない。
【００２８】
本発明は、チューブ３と感温素子７の間に、チューブ３に電蝕を発生させない構成材料が介在することを特徴としている。図２の構成例と、図３から図５の構成例のように、感温素子７がチューブ３に直接接触する構造の場合は、外装ケース８がそのような構成材料で形成される。また図２の構成例の場合は結束バンド９、図３の構成例の場合は固定部材１０が、そのような構成部材で形成される。
【００２９】
図６の構成例のように、チューブ３と感温素子７の間に固定部材１１が介在する構造の場合は、固定部材１１がチューブ３に電蝕を発生させない構成材料で形成される。なお図６の構成で、固定部材１１だけでなく感温素子７の外装ケース８もチューブ３に電蝕を発生させない構成材料で形成されていたとすれば、電蝕の可能性は一層低減する。
【００３０】
チューブ３に電蝕を発生させない構成材料としては、次のようなものを挙げることができる。
【００３１】
チューブ３がアルミニウム製の場合、外装ケース８、または固定部材１０、または固定部材１１をアルミニウムで形成することができる。
【００３２】
チューブ３がアルミニウム製の場合、外装ケース８、または固定部材１０、または固定部材１１を、アルミニウムのフィラーを含有する合成樹脂で形成することができる。合成樹脂には熱伝導性合成樹脂を用いることができる。熱伝導性合成樹脂にアルミニウムのフィラーを容積比で５０％含有させたものでは、熱伝導率が２．６Ｗ／（ｍ・ｋ）になる。
【００３３】
チューブ３がアルミニウムであってもアルミニウム以外の金属であっても、外装ケース８、または固定部材１０、または固定部材１１を合成樹脂で形成することができる。合成樹脂には熱伝導性合成樹脂を用いることができる。
【００３４】
チューブ３がアルミニウムであってもアルミニウム以外の金属であっても、外装ケース８、または固定部材１０、または固定部材１１をチューブ３に対し電位的に卑の金属材料で形成することができる。チューブ３が耐食合金の一種であるＮＥ合金（組成：０．０５％Ｓｉ、０．１８％Ｆｅ、０．４％Ｃｕ、０．０２％Ｚｎ、０．０４％Ｚｒ）で形成されている場合、卑の金属材料としてＺｎ添加合金を用いることができる。
【００３５】
上記のように、チューブ３には電位的に「貴」の材料を採用し、外装ケース８、または固定部材１０、または固定部材１１には電位的に「卑」の材料を採用すれば、腐食環境下では「卑」の材料の腐食が優先するから、チューブ３の腐食進行が抑制される。これは「犠牲的防蝕法」と呼ばれる方法である。
【００３６】
本発明によれば、チューブ３の電蝕を抑制し、チューブ３からの冷媒漏れを懸念することなく熱交換器１を使用することができる。
【００３７】
固定部材１０または１１の構成材料として、チューブ３にロウ付け可能な構成材料を用いることとすれば、感温素子７の取り付けを一層堅固なものとすることができる。例えば、チューブ３がアルミニウム製であった場合、固定部材１０または１１もアルミニウム製とすれば、ロウ付けが可能である。なお、チューブ３に対しロウ付け可能な構成材料は、アルミニウムに限定されるものではない。
【００３８】
熱交換器１をヒートポンプサイクルの構成要素として用いたセパレート型空気調和機ＡＣの概略構成を図７及び図８に示す。空気調和機ＡＣは室外機２０と室内機４０により構成される。
【００３９】
室外機２０は、板金製部品と合成樹脂製部品により構成される筐体２１の内部に、圧縮機２２、切替弁２３、室外側熱交換器２４、膨張弁２５、室外側送風機２６などを収納している。切替弁２３は四方弁である。室外側熱交換器２４として本発明に係る熱交換器１を用いることができる。膨張弁２５には開度制御の可能なものが用いられる。室外側送風機２６はモータにプロペラファンを組み合わせたものである。
【００４０】
室外機２０は２本の冷媒配管２７、２８で室内機４０に接続される。冷媒配管２７は液体の冷媒を流すことを目的としており、冷媒配管２８に比較して細い管が用いられている。そのため冷媒配管２７は「液管」「細管」などと称されることがある。冷媒配管２８は気体の冷媒を流すことを目的としており、冷媒配管２７に比較して太い管が用いられている。そのため冷媒配管２８は「ガス管」「太管」などと称されることがある。冷媒には例えばＨＦＣ系のＲ４１０ＡやＲ３２等が用いられる。
【００４１】
室外機２０の内部の冷媒配管で、冷媒配管２７に接続される冷媒配管には二方弁２９が設けられ、冷媒配管２８に接続される冷媒配管には三方弁３０が設けられる。二方弁２９と三方弁３０は、室外機２０から冷媒配管２７、２８が取り外されるときに閉じられ、室外機２０から外部に冷媒が漏れることを防ぐ。室外機２０から、あるいは室内機４０を含めた冷凍サイクル全体から、冷媒を放出する必要があるときは、三方弁３０を通じて放出が行われる。
【００４２】
室内機４０は、合成樹脂製部品により構成される筐体４１の内部に、室内側熱交換器４２、室内側送風機４３などを収納している。室内側熱交換器４２は、３個の熱交換器４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃを、室内側送風機４３を覆う屋根のように組み合わせたものである。熱交換器４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃのいずれかまたは全部を本発明に係る熱交換器１で構成することができる。室内側送風機４３はモータにクロスフローファンを組み合わせたものである。
【００４３】
空気調和機ＡＣの運転制御を行う上で、各所の温度を知ることが不可欠である。この目的のため、室外機２０と室内機４０に温度検出器が配置される。室外機２０においては、室外側熱交換器２４に温度検出器３１が配置され、圧縮機２２の吐出部となる吐出管２２ａに温度検出器３２が配置され、圧縮機２２の吸入部となる吸入管２２ｂに温度検出器３３が配置され、膨張弁２５と二方弁２９の間の冷媒配管に温度検出器３４が配置され、筐体２１の内部の所定箇所に外気温測定用の温度検出器３５が配置される。室外側熱交換器２４が本発明に係る熱交換器１で構成されていれば、温度検出器３１は感温素子７で構成されることになる。なお、感温素子７で構成される温度検出器３１と同様に、温度検出器３２、３３、３５、３５もサーミスタにより構成される。
【００４４】
室内機４０においては、室内側熱交換器４２に温度検出器４４が配置される。室外側熱交換器４２を構成する熱交換器４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃのうち熱交換器４２Ａが本発明に係る熱交換器１で構成されていれば、温度検出器４４は感温素子７で構成されることになる。
【００４５】
図７は空気調和機ＡＣが冷房運転あるいは除霜運転を行っている状態を示す。この時圧縮機２２は冷房時循環、すなわち圧縮機２２から吐出された冷媒が先に室外側熱交換器２４に入る循環様式で冷媒を循環させる。
【００４６】
圧縮機２２から吐出された高温高圧の冷媒は室外側熱交換器２４に入り、そこで室外空気との熱交換が行われる。冷媒は室外空気に対し放熱を行い、凝縮する。凝縮して液状となった冷媒は室外側熱交換器２４から膨張弁２５に入り、そこで減圧される。減圧後の冷媒は室内側熱交換器４２に送られ、膨張して低温低圧となり、室内側熱交換器４２の表面温度を下げる。表面温度の下がった室内側熱交換器４２は室内空気から吸熱し、これにより室内空気は冷やされる。吸熱後、低温の気体状の冷媒は圧縮機２２に戻る。室外側送風機２６によって生成された気流が室外側熱交換器２４からの放熱を促進し、室内側送風機４３によって生成された気流が室内側熱交換器４２の吸熱を促進する。
【００４７】
図８は空気調和機ＡＣが暖房運転を行っている状態を示す。この時は切替弁２３が切り替えられて冷房運転時と冷媒の流れが逆になる。圧縮機２２は暖房時循環、すなわち圧縮機２２から吐出された冷媒が先に室内側熱交換器４２に入る循環様式で冷媒を循環させる。
【００４８】
圧縮機２２から吐出された高温高圧の冷媒は室内側熱交換器４２に入り、そこで室内空気との熱交換が行われる。冷媒は室内空気に対し放熱を行い、室内空気は暖められる。放熱し、凝縮して液状となった冷媒は室内側熱交換器４２から膨張弁２５に入り、そこで減圧される。減圧後の冷媒は室外側熱交換器２４に送られ、膨張して低温低圧となり、室外側熱交換器２４の表面温度を下げる。表面温度の下がった室外側熱交換器２４は室外空気から吸熱する。吸熱後、低温の気体状の冷媒は圧縮機２２に戻る。室内側送風機４３によって生成された気流が室内側熱交換器４２からの放熱を促進し、室外側送風機２６によって生成された気流が室外側熱交換器２４による吸熱を促進する。
【００４９】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は熱交換器に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１    熱交換器
２    フィン
３    チューブ
４    冷媒通路
７    感温素子
８    外装ケース
１０、１１  固定部材
ＡＣ  空気調和機
２０  室外機
４０  室内機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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