JP2000274982A - 熱交換器及びそれを用いた空調冷凍装置 - Google Patents
熱交換器及びそれを用いた空調冷凍装置Info
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- JP2000274982A JP2000274982A JP11077637A JP7763799A JP2000274982A JP 2000274982 A JP2000274982 A JP 2000274982A JP 11077637 A JP11077637 A JP 11077637A JP 7763799 A JP7763799 A JP 7763799A JP 2000274982 A JP2000274982 A JP 2000274982A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通風抵抗が小さくかつ伝熱性能の良好な熱交
換器、およびこの熱交換器を用いて冷媒使用量の削減を
図った空調冷凍装置を提供すること。 【解決手段】 多数平行に配置されその間を気体が流動
する複数の板状フィンと、この各板状フィンへ直角に挿
入され、内部を作動流体が通過し、気体の通過する方向
に対して直角方向の段方向へ複数段設けられとともに気
体通過方向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ
≦７mm）の伝熱管と、板状フィン面上に設けられ、気体
の流れに対向して開口部を有する切り起こしとを備え、
伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄと
し、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄとし、板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５Ｄ≦
Ｆｐ≦０．７Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔを６
≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１８としたものである。
換器、およびこの熱交換器を用いて冷媒使用量の削減を
図った空調冷凍装置を提供すること。 【解決手段】 多数平行に配置されその間を気体が流動
する複数の板状フィンと、この各板状フィンへ直角に挿
入され、内部を作動流体が通過し、気体の通過する方向
に対して直角方向の段方向へ複数段設けられとともに気
体通過方向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ
≦７mm）の伝熱管と、板状フィン面上に設けられ、気体
の流れに対向して開口部を有する切り起こしとを備え、
伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄと
し、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄとし、板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５Ｄ≦
Ｆｐ≦０．７Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔを６
≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１８としたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒と気体等と
の流体間での熱交換を行うための熱交換器、及びそれを
用いた空調冷凍装置に関するものである。
の流体間での熱交換を行うための熱交換器、及びそれを
用いた空調冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、例えば特開昭６３−３１８８
号公報に開示された空調冷凍装置に用いられるフィンチ
ューブ型熱交換器を示す部分側面図である。この熱交換
器は、プレートフィンチューブ型と一般に呼ばれるもの
で、一定間隔で配置されその間を空気が流れる（図中に
矢印で風向きを示した）板状フィン１と、この各板状フ
ィン１へ直角に挿入され、内部に冷媒が流れる伝熱管２
とを有し、伝熱管２の気体通過方向に対して直角方向の
段方向に隣接するもの同士の間の板状フィン１面には、
切り起こし３群が設けられている。
号公報に開示された空調冷凍装置に用いられるフィンチ
ューブ型熱交換器を示す部分側面図である。この熱交換
器は、プレートフィンチューブ型と一般に呼ばれるもの
で、一定間隔で配置されその間を空気が流れる（図中に
矢印で風向きを示した）板状フィン１と、この各板状フ
ィン１へ直角に挿入され、内部に冷媒が流れる伝熱管２
とを有し、伝熱管２の気体通過方向に対して直角方向の
段方向に隣接するもの同士の間の板状フィン１面には、
切り起こし３群が設けられている。
【０００３】近年、地球温暖化防止の観点から空調冷凍
装置の省エネルギー化や作動流体として使用する冷媒量
の削減が強く求められ、この種の熱交換器にも高性能化
と内容積の小型化が要求されている。一方快適性を確保
するため騒音増加抑制の観点から気体の通過風速は低く
抑えられており、伝熱管内部の熱伝達率に対して空気側
の熱伝達率は低い。そこで空気側の伝熱面積を増加させ
ることにより、空気側伝熱向上を図っている。
装置の省エネルギー化や作動流体として使用する冷媒量
の削減が強く求められ、この種の熱交換器にも高性能化
と内容積の小型化が要求されている。一方快適性を確保
するため騒音増加抑制の観点から気体の通過風速は低く
抑えられており、伝熱管内部の熱伝達率に対して空気側
の熱伝達率は低い。そこで空気側の伝熱面積を増加させ
ることにより、空気側伝熱向上を図っている。
【０００４】しかし、熱交換器小形化の要求や設置スペ
ースの限界から、熱交換器の段方向の設置数や伝熱管長
手方向の長さを変えて熱交換器を大型化し伝熱面積を増
加させるのではなく、伝熱管径を小さくしたり、またフ
ィンピッチを狭めるか伝熱管の列方向の設置列数を増加
させて、熱交換器の伝熱面積を増加させる手法が採用さ
れる。
ースの限界から、熱交換器の段方向の設置数や伝熱管長
手方向の長さを変えて熱交換器を大型化し伝熱面積を増
加させるのではなく、伝熱管径を小さくしたり、またフ
ィンピッチを狭めるか伝熱管の列方向の設置列数を増加
させて、熱交換器の伝熱面積を増加させる手法が採用さ
れる。
【０００５】以前は、例えば伝熱管径は１０mm程度、フ
ィンピッチは１．５mm程度まで、また列数は２列の熱交
換器が製品化されていたが、最近では伝熱管径は７mm程
度まで、フィンピッチは１．１mm程度まで狭められてお
り、また列数も３列以上の熱交換器が製品化されてい
る。
ィンピッチは１．５mm程度まで、また列数は２列の熱交
換器が製品化されていたが、最近では伝熱管径は７mm程
度まで、フィンピッチは１．１mm程度まで狭められてお
り、また列数も３列以上の熱交換器が製品化されてい
る。
【０００６】図１２においては、伝熱管外径Ｄｏが３mm
≦Ｄｏ≦７．５mmの範囲にあり、かつ伝熱管２の気体通
過方向の列ピッチＬ１が１．２Ｄｏ≦Ｌ１≦１．８Ｄｏ
の範囲にあり、かつ伝熱管２の気体通過方向に対して直
角方向（段方向）の段ピッチＢが２．６Ｄｏ≦Ｌ２≦
３．５Ｄｏの範囲にあることが前記公報に記載されてい
る。
≦Ｄｏ≦７．５mmの範囲にあり、かつ伝熱管２の気体通
過方向の列ピッチＬ１が１．２Ｄｏ≦Ｌ１≦１．８Ｄｏ
の範囲にあり、かつ伝熱管２の気体通過方向に対して直
角方向（段方向）の段ピッチＢが２．６Ｄｏ≦Ｌ２≦
３．５Ｄｏの範囲にあることが前記公報に記載されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
フィンチューブ型熱交換器が記載された特開昭６３−３
１８８号公報では、フィンピッチやフィンの厚さについ
ては言及していない。例えばフィンピッチを１．１mm程
度まで狭くした場合、従来の熱交換器では伝熱管２の気
体通過方向の列ピッチＬ１が小さすぎ、空気流の圧力損
失が極端に増大し、送風機駆動力の増加や騒音値の増大
を招き、空調冷凍装置の省エネルギー化に逆行し、かつ
快適性確保が困難になるという問題点があった。
フィンチューブ型熱交換器が記載された特開昭６３−３
１８８号公報では、フィンピッチやフィンの厚さについ
ては言及していない。例えばフィンピッチを１．１mm程
度まで狭くした場合、従来の熱交換器では伝熱管２の気
体通過方向の列ピッチＬ１が小さすぎ、空気流の圧力損
失が極端に増大し、送風機駆動力の増加や騒音値の増大
を招き、空調冷凍装置の省エネルギー化に逆行し、かつ
快適性確保が困難になるという問題点があった。
【０００８】また、伝熱面積の拡大を列数の増加により
達成しようとする場合、例えば２列から３列の熱交換器
にすると、空気流の圧力損失が約１．５倍に増大し、フ
ィンピッチを狭めたのと同様、送風機駆動力の増加や騒
音値の増大を招き、空調冷凍装置の省エネルギー化に逆
行し、快適性確保が難しいという問題点があった。
達成しようとする場合、例えば２列から３列の熱交換器
にすると、空気流の圧力損失が約１．５倍に増大し、フ
ィンピッチを狭めたのと同様、送風機駆動力の増加や騒
音値の増大を招き、空調冷凍装置の省エネルギー化に逆
行し、快適性確保が難しいという問題点があった。
【０００９】さらに、上述の従来のフィンチューブ型熱
交換器が記載された特開昭６３−３１８８号公報では、
熱交換器の内容積についても言及していない。同公報に
示されている伝熱管外径、列ピッチ、段ピッチとする
と、熱交換器における伝熱管の配置密度がかえって上昇
し、熱交換器の内容積が大きくなり、冷媒使用量が増大
し地球温暖化防止の観点に反する。
交換器が記載された特開昭６３−３１８８号公報では、
熱交換器の内容積についても言及していない。同公報に
示されている伝熱管外径、列ピッチ、段ピッチとする
と、熱交換器における伝熱管の配置密度がかえって上昇
し、熱交換器の内容積が大きくなり、冷媒使用量が増大
し地球温暖化防止の観点に反する。
【００１０】また空調冷凍装置は、室内熱交換器と室外
熱交換器が組み合わせて使われるので、どちらか片方の
熱交換器の内容積だけ小さくすればよいわけでなく、そ
れぞれの内容積を小さくし、冷媒使用量の削減を図る必
要がある。加えて空調冷凍装置はヒートポンプタイプと
しても用いられるので、冷房運転、暖房運転に必要な冷
媒量をそれぞれ削減し、かつその差がゼロとなるように
室内熱交換器と室外熱交換器の内容積を設計する必要が
ある。
熱交換器が組み合わせて使われるので、どちらか片方の
熱交換器の内容積だけ小さくすればよいわけでなく、そ
れぞれの内容積を小さくし、冷媒使用量の削減を図る必
要がある。加えて空調冷凍装置はヒートポンプタイプと
しても用いられるので、冷房運転、暖房運転に必要な冷
媒量をそれぞれ削減し、かつその差がゼロとなるように
室内熱交換器と室外熱交換器の内容積を設計する必要が
ある。
【００１１】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、通風抵抗が小さくかつ伝熱性能
の良好な熱交換器、およびこの熱交換器を用いて冷媒使
用量の削減を図った空調冷凍装置を提供することを目的
とする。
になされたものであり、通風抵抗が小さくかつ伝熱性能
の良好な熱交換器、およびこの熱交換器を用いて冷媒使
用量の削減を図った空調冷凍装置を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る熱交換器
は、多数平行に配置されその間を気体が流動する複数の
板状フィンと、この各板状フィンへ直角に挿入され、内
部を作動流体が通過し、気体の通過する方向に対して直
角方向の段方向へ複数段設けられるとともに気体通過方
向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ≦７mm）
の伝熱管と、板状フィン面上に設けられ、気体の流れに
対向して開口部を有する切り起こしとを備え、伝熱管の
段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄとし、伝熱管
の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．５Ｄとし、
板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５Ｄ≦Ｆｐ≦０．
７Ｄとしたものである。
は、多数平行に配置されその間を気体が流動する複数の
板状フィンと、この各板状フィンへ直角に挿入され、内
部を作動流体が通過し、気体の通過する方向に対して直
角方向の段方向へ複数段設けられるとともに気体通過方
向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ≦７mm）
の伝熱管と、板状フィン面上に設けられ、気体の流れに
対向して開口部を有する切り起こしとを備え、伝熱管の
段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄとし、伝熱管
の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．５Ｄとし、
板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５Ｄ≦Ｆｐ≦０．
７Ｄとしたものである。
【００１３】また、多数平行に配置されその間を気体が
流動する複数の板状フィンと、この各板状フィンへ直角
に挿入され、内部を作動流体が通過し、気体の通過する
方向に対して直角方向の段方向へ複数段設けられるとと
もに気体通過方向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ
（３≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、板状フィン面上に設けら
れ、気体の流れに対向して開口部を有する切り起こしと
を備え、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦
３Ｄとし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ
≦３．５Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔを６≦Ｆ
ｐ／Ｆｔ≦１８としたものである。
流動する複数の板状フィンと、この各板状フィンへ直角
に挿入され、内部を作動流体が通過し、気体の通過する
方向に対して直角方向の段方向へ複数段設けられるとと
もに気体通過方向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ
（３≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、板状フィン面上に設けら
れ、気体の流れに対向して開口部を有する切り起こしと
を備え、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦
３Ｄとし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ
≦３．５Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔを６≦Ｆ
ｐ／Ｆｔ≦１８としたものである。
【００１４】また、多数平行に配置されその間を気体が
流動する複数の板状フィンと、この各板状フィンへ直角
に挿入され、内部を作動流体が通過し、気体の通過する
方向に対して直角方向の段方向へ複数段設けられととも
に気体通過方向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ（３
≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、板状フィン面上に設けられ、
気体の流れに対向して開口部を有する切り起こしとを備
え、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦
３．５Ｄとし、板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５
Ｄ≦Ｆｐ≦０．７Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔ
を６≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１８としたものである。
流動する複数の板状フィンと、この各板状フィンへ直角
に挿入され、内部を作動流体が通過し、気体の通過する
方向に対して直角方向の段方向へ複数段設けられととも
に気体通過方向の列方向に複数列設けられた外径Ｄ（３
≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、板状フィン面上に設けられ、
気体の流れに対向して開口部を有する切り起こしとを備
え、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦
３．５Ｄとし、板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５
Ｄ≦Ｆｐ≦０．７Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔ
を６≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１８としたものである。
【００１５】この発明に係る空調冷凍装置は、冷媒を作
動流体とし、圧縮機、絞り装置、凝縮熱交換器、蒸発熱
交換器を備え、請求項１〜３何れかに記載の熱交換器を
用いたものである。
動流体とし、圧縮機、絞り装置、凝縮熱交換器、蒸発熱
交換器を備え、請求項１〜３何れかに記載の熱交換器を
用いたものである。
【００１６】また、冷媒を作動流体とし、圧縮機、四方
弁、絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備え、請
求項１〜３何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用
いたものである。
弁、絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備え、請
求項１〜３何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用
いたものである。
【００１７】また、冷媒を作動流体とし、圧縮機、四方
弁、絞り装置、内容積がＶｉの室内熱交換器、内容積が
Ｖｏの室外熱交換器を備え、ＶｉとＶｏとが１．４≦Ｖ
ｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすものである。
弁、絞り装置、内容積がＶｉの室内熱交換器、内容積が
Ｖｏの室外熱交換器を備え、ＶｉとＶｏとが１．４≦Ｖ
ｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすものである。
【００１８】また、冷媒を作動流体とし、圧縮機、四方
弁、絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備え、請
求項１〜３何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用
いたものにおいて、室内熱交換器の内容積をＶｉ、室外
内熱交換器の内容積をＶｏとし、ＶｉとＶｏとが１．４
≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすものである。
弁、絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備え、請
求項１〜３何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用
いたものにおいて、室内熱交換器の内容積をＶｉ、室外
内熱交換器の内容積をＶｏとし、ＶｉとＶｏとが１．４
≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１は実施の形態１を示す図で、熱交換
器の部分側面平面図とその側面図である。図に示すよう
に、板状フィン１と、この板状フィン１に対して垂直に
挿入された伝熱管２とを有し、気体通過方向に対して直
角方向の段方向に隣接する伝熱管間の板状フィン面に切
り起こし３を設けている。
面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１は実施の形態１を示す図で、熱交換
器の部分側面平面図とその側面図である。図に示すよう
に、板状フィン１と、この板状フィン１に対して垂直に
挿入された伝熱管２とを有し、気体通過方向に対して直
角方向の段方向に隣接する伝熱管間の板状フィン面に切
り起こし３を設けている。
【００２０】この実施形態における熱交換器は、板状フ
ィン１の積層方向のピッチＦｐはＦｐ＝０．００１ｍ、
フィン厚みＦｔはＦｔ＝０．０００１ｍ、熱交換器の気
体通過方向に沿った１列の長さである列ピッチＬｐはＬ
ｐ＝０．０１２ｍ、熱交換器の気体通過方向に対して直
角方向の段方向に隣接する伝熱管の中心の距離である段
ピッチＤｐはＤｐ＝０．０１４ｍ、伝熱管の外径ＤはＤ
＝０．００５ｍ、熱交換器の気体通過方向の列の列数Ｌ
ｎはＬｎ＝３である。
ィン１の積層方向のピッチＦｐはＦｐ＝０．００１ｍ、
フィン厚みＦｔはＦｔ＝０．０００１ｍ、熱交換器の気
体通過方向に沿った１列の長さである列ピッチＬｐはＬ
ｐ＝０．０１２ｍ、熱交換器の気体通過方向に対して直
角方向の段方向に隣接する伝熱管の中心の距離である段
ピッチＤｐはＤｐ＝０．０１４ｍ、伝熱管の外径ＤはＤ
＝０．００５ｍ、熱交換器の気体通過方向の列の列数Ｌ
ｎはＬｎ＝３である。
【００２１】熱交換器の伝熱性能と通風抵抗について、
以上に述べた形状パラメータの定性的傾向について以下
に説明する。列ピッチＬｐ、段ピッチＤｐを拡大する
と、フィン表面での熱伝達率は向上するが、伝熱管２の
外周からフィン端部までの距離と伝熱との関係で定義さ
れるフィン効率が低下する。また、通風抵抗が減少する
ため、風量増加を図ることができる。一方、列ピッチＬ
ｐ、段ピッチＤｐを縮小すると、フィン効率は向上する
が、通風抵抗は増加するため、風量増加を図ることがで
きない。
以上に述べた形状パラメータの定性的傾向について以下
に説明する。列ピッチＬｐ、段ピッチＤｐを拡大する
と、フィン表面での熱伝達率は向上するが、伝熱管２の
外周からフィン端部までの距離と伝熱との関係で定義さ
れるフィン効率が低下する。また、通風抵抗が減少する
ため、風量増加を図ることができる。一方、列ピッチＬ
ｐ、段ピッチＤｐを縮小すると、フィン効率は向上する
が、通風抵抗は増加するため、風量増加を図ることがで
きない。
【００２２】また、フィンピッチＦｐを拡大すると、通
風抵抗が減少するため、風量増加を図ることができる
が、伝熱面積は減少する。一方フィンピッチＦｐを縮小
すると伝熱面積は増加するが、通風抵抗が増加し、風量
増加を図ることができない。加えてフィン厚さＦｔを拡
大すると、フィン効率は向上するが、通風抵抗は増加す
る。一方フィン厚さＦｔを縮小すると、フィン効率は低
下するが、通風抵抗は低減する。以上ように、上述した
形状パラメータには各々最適値があり、これを定量的に
評価するため、以下に述べる手法にて熱交換器の伝熱性
能と通風抵抗を算出する。
風抵抗が減少するため、風量増加を図ることができる
が、伝熱面積は減少する。一方フィンピッチＦｐを縮小
すると伝熱面積は増加するが、通風抵抗が増加し、風量
増加を図ることができない。加えてフィン厚さＦｔを拡
大すると、フィン効率は向上するが、通風抵抗は増加す
る。一方フィン厚さＦｔを縮小すると、フィン効率は低
下するが、通風抵抗は低減する。以上ように、上述した
形状パラメータには各々最適値があり、これを定量的に
評価するため、以下に述べる手法にて熱交換器の伝熱性
能と通風抵抗を算出する。
【００２３】空気と板状フィンの間の熱伝達率α［ｗ／
ｍ2・ｋ］は一般に次式で定義される。 α＝Ｎｕ×λ／Ｄｅ Ｎｕ＝ Ｃ１×（Ｒｅ×Ｐｒ× Ｄｅ／Ｌｐ／Ｌｎ）C2 Ｒｅ＝Ｕ× Ｄｅ／ν ここでＮｕはヌセルト数、Ｒｅはレイノルズ数である。
Ｐｒはプラントル数、λは空気の熱伝導率、νは空気の
動粘性係数で、それぞれ常温常圧の場合に、Ｐｒ＝０．
７２、λ＝０．０２６１［ｗ／ｍ・ ｋ］、ν＝０．００
００１６［ｍ2／ｓ］である。また、Ｃ１、Ｃ２は定数
である。
ｍ2・ｋ］は一般に次式で定義される。 α＝Ｎｕ×λ／Ｄｅ Ｎｕ＝ Ｃ１×（Ｒｅ×Ｐｒ× Ｄｅ／Ｌｐ／Ｌｎ）C2 Ｒｅ＝Ｕ× Ｄｅ／ν ここでＮｕはヌセルト数、Ｒｅはレイノルズ数である。
Ｐｒはプラントル数、λは空気の熱伝導率、νは空気の
動粘性係数で、それぞれ常温常圧の場合に、Ｐｒ＝０．
７２、λ＝０．０２６１［ｗ／ｍ・ ｋ］、ν＝０．００
００１６［ｍ2／ｓ］である。また、Ｃ１、Ｃ２は定数
である。
【００２４】ここで代表長さＤｅ［ｍ］を次式にて定義
する。 Ｄｅ＝４×（Ｌｐ×Ｄｐ−π×Ｄ2 ／４）×（Ｆｐ−Ｆ
ｔ）／｛２×（Ｌｐ×Ｄｐ−π×Ｄ2 ／４ ）＋π×Ｄ
×（Ｆｐ−Ｆｔ）｝ 板状フィン間の自由通過体積基準の風速Ｕ［ｍ／ｓ］
と、熱交換器の前面風速Ｕｆ［ｍ／ｓ］とは、以下の式
で定義される。 Ｕ＝Ｕｆ× Ｌｐ×Ｄｐ×Ｆｐ／｛（Ｌｐ×Ｄｐ−π×
Ｄ2 ／４ ）×（Ｆｐ−Ｆｔ）｝
する。 Ｄｅ＝４×（Ｌｐ×Ｄｐ−π×Ｄ2 ／４）×（Ｆｐ−Ｆ
ｔ）／｛２×（Ｌｐ×Ｄｐ−π×Ｄ2 ／４ ）＋π×Ｄ
×（Ｆｐ−Ｆｔ）｝ 板状フィン間の自由通過体積基準の風速Ｕ［ｍ／ｓ］
と、熱交換器の前面風速Ｕｆ［ｍ／ｓ］とは、以下の式
で定義される。 Ｕ＝Ｕｆ× Ｌｐ×Ｄｐ×Ｆｐ／｛（Ｌｐ×Ｄｐ−π×
Ｄ2 ／４ ）×（Ｆｐ−Ｆｔ）｝
【００２５】また、フィン効率ηは次式で定義される。 η＝１／（１＋ψ×α） ψ＝｛（４×Ｌｐ×Ｄｐ／π）0.5 −Ｄ｝2 ×（４×Ｌ
ｐ×Ｄｐ／π）0.5／Ｄ0.5 ／６／Ｆｔ／λｆ ここでλｆ［ｗ／ｍ・ ｋ］は板状フィンの熱伝導率であ
る。
ｐ×Ｄｐ／π）0.5／Ｄ0.5 ／６／Ｆｔ／λｆ ここでλｆ［ｗ／ｍ・ ｋ］は板状フィンの熱伝導率であ
る。
【００２６】一方、空気と板状フィンの間の通風抵抗Δ
Ｐ［Ｐａ］は次式にて定義される。 ΔＰ＝２×Ｆ× Ｌｐ×Ｌｎ×ρ × Ｕ2 ／ Ｄｅ Ｆ＝Ｃ３× Ｄｅ／Ｌｐ／Ｌｎ＋Ｃ４× ＲｅC5×（Ｄｅ
／Ｌｐ／Ｌｎ）1+C5 ここでＦは摩擦損失係数で、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５は定数で
ある。またρは空気の密度で、常温常圧の場合に１．２
［ｋｇ／ｍ3 ］程度となる。
Ｐ［Ｐａ］は次式にて定義される。 ΔＰ＝２×Ｆ× Ｌｐ×Ｌｎ×ρ × Ｕ2 ／ Ｄｅ Ｆ＝Ｃ３× Ｄｅ／Ｌｐ／Ｌｎ＋Ｃ４× ＲｅC5×（Ｄｅ
／Ｌｐ／Ｌｎ）1+C5 ここでＦは摩擦損失係数で、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５は定数で
ある。またρは空気の密度で、常温常圧の場合に１．２
［ｋｇ／ｍ3 ］程度となる。
【００２７】また、実施の形態１における熱交換器を空
調冷凍装置に使用した場合の送風機駆動力低減を図るた
め、送風機駆動力を熱交換器の性能評価項目に追加す
る。送風機駆動力Ｐｆ［ｗ］は次式にて定義される。 Ｐｆ＝ΔＰ×Ｑ ここで、Ｑは熱交換器を通過する空気流量［ｋｇ／ｓ］
であり、伝熱管長手方向の長さをＷ［ｍ］、段数をＤｎ
とすると、熱交換器の前面風速Ｕｆ［ｍ／ｓ］とは、以
下の関係がある。 Ｕｆ＝ Ｑ／ρ／（Ｗ×Ｄｐ×Ｄｎ）
調冷凍装置に使用した場合の送風機駆動力低減を図るた
め、送風機駆動力を熱交換器の性能評価項目に追加す
る。送風機駆動力Ｐｆ［ｗ］は次式にて定義される。 Ｐｆ＝ΔＰ×Ｑ ここで、Ｑは熱交換器を通過する空気流量［ｋｇ／ｓ］
であり、伝熱管長手方向の長さをＷ［ｍ］、段数をＤｎ
とすると、熱交換器の前面風速Ｕｆ［ｍ／ｓ］とは、以
下の関係がある。 Ｕｆ＝ Ｑ／ρ／（Ｗ×Ｄｐ×Ｄｎ）
【００２８】以下、段ピッチＤｐ、列ピッチＬｐ、フィ
ンピッチＦｐ、フィン厚さＦｔ、伝熱管の外径Ｄをそれ
ぞれパラメータとしてΔＰを計算し、送風機駆動力Ｐｆ
一定の条件で空気流量Ｑを決定して、この時の熱交換器
の熱交換能力Ｅを算出した。なお熱交換能力は単位温度
差当たりの熱交換量Ｅ［ｗ／ｋ］で評価し、次式によ
る。 Ｅ＝Ｑ×Ｈ×ε ε＝１−ｅｘｐ（−Ｔ） Ｔ＝Ａｏ×Ｋ／（Ｑ×Ｈ） Ｋ＝１／（１／αｏ＋Ａｏ／Ａｉ／αｉ） αｏ＝１／（Ａｏ／（Ａｐ＋η×Ａｆ）／α） Ａｏ＝Ａｐ＋Ａｆ ここでＨ［ｗ／ｋｇ・ ｋ］は空気比熱、εは温度効率、
Ｋ［ｗ／ｍ2・ｋ］は熱通過率、Ａｏ［ｍ2 ］は熱交換器
の空気側全伝熱面積、Ａｐ［ｍ2 ］は熱交換器の空気側
パイプ伝熱面積、Ａｆ［ｍ2 ］は熱交換器の空気側フィ
ン伝熱面積、Ａｉ［ｍ2 ］は熱交換器の冷媒側伝熱面積
であり、熱交換器の形状に依存する寸法、段ピッチＤ
ｐ、列ピッチＬｐ、フィンピッチＦｐ、フィン厚さＦ
ｔ、伝熱管の外径Ｄが決まれば、算出できる値である。
なお熱交換器の管内を流れる流体の熱伝達率αｉ［ｗ／
ｍ2・ｋ］ は、一定とする。
ンピッチＦｐ、フィン厚さＦｔ、伝熱管の外径Ｄをそれ
ぞれパラメータとしてΔＰを計算し、送風機駆動力Ｐｆ
一定の条件で空気流量Ｑを決定して、この時の熱交換器
の熱交換能力Ｅを算出した。なお熱交換能力は単位温度
差当たりの熱交換量Ｅ［ｗ／ｋ］で評価し、次式によ
る。 Ｅ＝Ｑ×Ｈ×ε ε＝１−ｅｘｐ（−Ｔ） Ｔ＝Ａｏ×Ｋ／（Ｑ×Ｈ） Ｋ＝１／（１／αｏ＋Ａｏ／Ａｉ／αｉ） αｏ＝１／（Ａｏ／（Ａｐ＋η×Ａｆ）／α） Ａｏ＝Ａｐ＋Ａｆ ここでＨ［ｗ／ｋｇ・ ｋ］は空気比熱、εは温度効率、
Ｋ［ｗ／ｍ2・ｋ］は熱通過率、Ａｏ［ｍ2 ］は熱交換器
の空気側全伝熱面積、Ａｐ［ｍ2 ］は熱交換器の空気側
パイプ伝熱面積、Ａｆ［ｍ2 ］は熱交換器の空気側フィ
ン伝熱面積、Ａｉ［ｍ2 ］は熱交換器の冷媒側伝熱面積
であり、熱交換器の形状に依存する寸法、段ピッチＤ
ｐ、列ピッチＬｐ、フィンピッチＦｐ、フィン厚さＦ
ｔ、伝熱管の外径Ｄが決まれば、算出できる値である。
なお熱交換器の管内を流れる流体の熱伝達率αｉ［ｗ／
ｍ2・ｋ］ は、一定とする。
【００２９】以下、形状パラメータと熱交換能力Ｅの関
係を図２〜図６に示す。なおこれらの図において、熱交
換量Ｅ［ｗ／ｋ］は、段数が１段で、伝熱管長手方向の
長さＷが単位長さの時の値である。図２は、伝熱管の外
径Ｄ、列ピッチＬｐ、フィンピッチＦｐ、フィン厚さＦ
ｔをほぼ最適値の範囲内で一定とし（必ずしも最適値の
範囲内ではない）、段ピッチＤｐ、をパラメータとして
熱交換量Ｅを計算した結果である。図２より、段ピッチ
Ｄｐが２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄの範囲にあれば、熱交換量Ｅは
十分に大きく、伝熱特性に優れた熱交換器となる。
係を図２〜図６に示す。なおこれらの図において、熱交
換量Ｅ［ｗ／ｋ］は、段数が１段で、伝熱管長手方向の
長さＷが単位長さの時の値である。図２は、伝熱管の外
径Ｄ、列ピッチＬｐ、フィンピッチＦｐ、フィン厚さＦ
ｔをほぼ最適値の範囲内で一定とし（必ずしも最適値の
範囲内ではない）、段ピッチＤｐ、をパラメータとして
熱交換量Ｅを計算した結果である。図２より、段ピッチ
Ｄｐが２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄの範囲にあれば、熱交換量Ｅは
十分に大きく、伝熱特性に優れた熱交換器となる。
【００３０】図３は、段ピッチＤｐ、伝熱管の外径Ｄ、
フィンピッチＦｐ、フィン厚さＦｔをほぼ最適値の範囲
内で一定とし（必ずしも最適値の範囲内ではない）、列
ピッチＬｐをパラメータとして熱交換量Ｅを計算した結
果である。図３より、列ピッチＬｐが２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄの範囲にあれば、熱交換量Ｅは十分に大きく、伝熱
特性に優れた熱交換器となる。
フィンピッチＦｐ、フィン厚さＦｔをほぼ最適値の範囲
内で一定とし（必ずしも最適値の範囲内ではない）、列
ピッチＬｐをパラメータとして熱交換量Ｅを計算した結
果である。図３より、列ピッチＬｐが２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄの範囲にあれば、熱交換量Ｅは十分に大きく、伝熱
特性に優れた熱交換器となる。
【００３１】図４は、列ピッチＬｐ、段ピッチＤｐ、伝
熱管の外径Ｄ、フィン厚さＦｔをほぼ最適値の範囲内で
一定とし（必ずしも最適値の範囲内ではない）、フィン
ピッチＦｐをパラメータとして熱交換量Ｅを計算した結
果である。図４より、フィンピッチＦｐが０．１５Ｄ≦
Ｆｐ≦０．２７Ｄの範囲にあれば、熱交換量Ｅは十分に
大きく、伝熱特性に優れた熱交換器となる。
熱管の外径Ｄ、フィン厚さＦｔをほぼ最適値の範囲内で
一定とし（必ずしも最適値の範囲内ではない）、フィン
ピッチＦｐをパラメータとして熱交換量Ｅを計算した結
果である。図４より、フィンピッチＦｐが０．１５Ｄ≦
Ｆｐ≦０．２７Ｄの範囲にあれば、熱交換量Ｅは十分に
大きく、伝熱特性に優れた熱交換器となる。
【００３２】図５は、列ピッチＬｐ、段ピッチＤｐ、伝
熱管の外径Ｄ、フィンピッチＦｐをほぼ最適値の範囲内
で一定とし（必ずしも最適値の範囲内ではない）、フィ
ン厚さＦｔをパラメータとして熱交換量Ｅを計算した結
果である。図５より、フィン厚さＦｔが６≦Ｆｐ／Ｆｔ
≦１８の範囲にあれば、熱交換量Ｅは十分に大きく、伝
熱特性に優れた熱交換器となる。
熱管の外径Ｄ、フィンピッチＦｐをほぼ最適値の範囲内
で一定とし（必ずしも最適値の範囲内ではない）、フィ
ン厚さＦｔをパラメータとして熱交換量Ｅを計算した結
果である。図５より、フィン厚さＦｔが６≦Ｆｐ／Ｆｔ
≦１８の範囲にあれば、熱交換量Ｅは十分に大きく、伝
熱特性に優れた熱交換器となる。
【００３３】図６は、ほぼ最適値の（必ずしも最適値で
はない）列ピッチＬｐ、段ピッチＤｐ、フィンピッチＦ
ｐ、フィン厚さＦｔの範囲において、伝熱管の外径Ｄを
パラメータとして熱交換量Ｅを計算した結果である。図
６より、伝熱管外径Ｄが３mm≦Ｄ≦７mmの範囲にあれ
ば、熱交換量Ｅは十分に大きく、伝熱特性に優れた熱交
換器となる。なお実測結果を図２〜６に白丸で示すが、
いずれにおいても計算結果を精度良く再現している。
はない）列ピッチＬｐ、段ピッチＤｐ、フィンピッチＦ
ｐ、フィン厚さＦｔの範囲において、伝熱管の外径Ｄを
パラメータとして熱交換量Ｅを計算した結果である。図
６より、伝熱管外径Ｄが３mm≦Ｄ≦７mmの範囲にあれ
ば、熱交換量Ｅは十分に大きく、伝熱特性に優れた熱交
換器となる。なお実測結果を図２〜６に白丸で示すが、
いずれにおいても計算結果を精度良く再現している。
【００３４】なお、図１には気体通過方向に対して伝熱
管を３列備えた例を示したが、列数は３列に限られたも
のでなく、何列でもよく本発明の効果を奏する。また、
板状フィン面に設けられた切り起こし３は、伝熱管２の
間に３本設けた例を示したが、本数は３本に限定される
ものではなく何本でもよく、また切り起こしがなくても
本発明の効果を奏する。
管を３列備えた例を示したが、列数は３列に限られたも
のでなく、何列でもよく本発明の効果を奏する。また、
板状フィン面に設けられた切り起こし３は、伝熱管２の
間に３本設けた例を示したが、本数は３本に限定される
ものではなく何本でもよく、また切り起こしがなくても
本発明の効果を奏する。
【００３５】また、図７は実施形態１の変形例である熱
交換器の部分側面図である。図７では、１列目に対して
２列目の伝熱管の配置を段ピッチＤｐの１／２である千
鳥配列でなく、例えば段ピッチＤｐの１／３としてい
る。このように、伝熱管の配置が千鳥配列でなくても本
発明の効果を奏する。非千鳥配列の熱交換器は、空気流
れ方向に対する伝熱管の投影面積減少により、通風抵抗
が減少する。また伝熱管２の後ろの死水域減少により空
気側伝熱性能が向上する。
交換器の部分側面図である。図７では、１列目に対して
２列目の伝熱管の配置を段ピッチＤｐの１／２である千
鳥配列でなく、例えば段ピッチＤｐの１／３としてい
る。このように、伝熱管の配置が千鳥配列でなくても本
発明の効果を奏する。非千鳥配列の熱交換器は、空気流
れ方向に対する伝熱管の投影面積減少により、通風抵抗
が減少する。また伝熱管２の後ろの死水域減少により空
気側伝熱性能が向上する。
【００３６】また、作動流体として、空気と冷媒の例を
示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、
同様の効を奏する。
示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、
同様の効を奏する。
【００３７】また、伝熱管外径を従来の１０［mm］より
小径化しているので、熱交換器の内容積が小さくなり、
管内の作動流体の使用量削減を図ることができる。特に
作動流体として燃焼性があるＨＣ冷媒（ブタン、イソブ
タン、エタン、プロパン、プロピレンなどや、これら冷
媒の数種の混合冷媒）や、毒性があるアンモニア冷媒を
用いる場合、使用量削減を図ることは機器の安全性向上
を図ることができる。
小径化しているので、熱交換器の内容積が小さくなり、
管内の作動流体の使用量削減を図ることができる。特に
作動流体として燃焼性があるＨＣ冷媒（ブタン、イソブ
タン、エタン、プロパン、プロピレンなどや、これら冷
媒の数種の混合冷媒）や、毒性があるアンモニア冷媒を
用いる場合、使用量削減を図ることは機器の安全性向上
を図ることができる。
【００３８】実施の形態２．図８は実施形態２を示す図
で、空調冷凍装置の冷媒回路図である。図に示す冷媒回
路は、圧縮機１１、凝縮熱交換器１２、絞り装置１３、
及び蒸発熱交換器１４により構成されている。上述の実
施の形態１による熱交換器を凝縮熱交換器１２または蒸
発熱交換器１４、もしくは両方に用いることにより、エ
ネルギ効率の高い空調冷凍装置を実現することができ
る。ここで、エネルギ効率は、次式で定義されるもので
ある。 暖房エネルギ効率＝室内熱交換器（凝縮器）能力／全入
力 冷房エネルギ効率＝室内熱交換器（蒸発器）能力／全入
力
で、空調冷凍装置の冷媒回路図である。図に示す冷媒回
路は、圧縮機１１、凝縮熱交換器１２、絞り装置１３、
及び蒸発熱交換器１４により構成されている。上述の実
施の形態１による熱交換器を凝縮熱交換器１２または蒸
発熱交換器１４、もしくは両方に用いることにより、エ
ネルギ効率の高い空調冷凍装置を実現することができ
る。ここで、エネルギ効率は、次式で定義されるもので
ある。 暖房エネルギ効率＝室内熱交換器（凝縮器）能力／全入
力 冷房エネルギ効率＝室内熱交換器（蒸発器）能力／全入
力
【００３９】また、図９は実施の形態２の変形例による
空調冷凍装置の冷媒回路図である。図に示す冷媒回路
は、ヒートポンプタイプの空調冷凍装置の例であり、圧
縮機１１、四方弁１５、室外熱交換器１６、絞り装置１
３、室内熱交換器１７より構成されている。上述の実施
の形態１による熱交換器を、室外熱交換器１６、または
室内熱交換器１７、もしくは両方に用いることにより、
エネルギ効率の高い空調冷凍装置を実現することができ
る。
空調冷凍装置の冷媒回路図である。図に示す冷媒回路
は、ヒートポンプタイプの空調冷凍装置の例であり、圧
縮機１１、四方弁１５、室外熱交換器１６、絞り装置１
３、室内熱交換器１７より構成されている。上述の実施
の形態１による熱交換器を、室外熱交換器１６、または
室内熱交換器１７、もしくは両方に用いることにより、
エネルギ効率の高い空調冷凍装置を実現することができ
る。
【００４０】実施の形態３．図１０は実施の形態３を示
す図で、ヒートポンプタイプの空調冷凍装置の冷媒回路
図である。図に示すように、圧縮機１１、四方弁１５、
室外熱交換器１６、絞り装置１３、室内熱交換器１７に
より構成されている。そして、室外熱交換器１６の内容
積をＶｏ、室内熱交換器１７の内容積をＶｉとする。以
下、ヒートポンプタイプの空調冷凍装置における、室内
外熱交換器の大きさと、冷房と暖房での必要冷媒量につ
いて述べる。
す図で、ヒートポンプタイプの空調冷凍装置の冷媒回路
図である。図に示すように、圧縮機１１、四方弁１５、
室外熱交換器１６、絞り装置１３、室内熱交換器１７に
より構成されている。そして、室外熱交換器１６の内容
積をＶｏ、室内熱交換器１７の内容積をＶｉとする。以
下、ヒートポンプタイプの空調冷凍装置における、室内
外熱交換器の大きさと、冷房と暖房での必要冷媒量につ
いて述べる。
【００４１】ヒートポンプタイプの空調冷凍装置におい
ては、暖房通常運転時、具体的には外気温が７［℃］の
時、室外熱交換器１６が着霜せず連続運転できることが
要求される。この時冷媒の蒸発温度が０［℃］以上であ
れば着霜しないため、外気温との温度差が７［℃］以内
となる蒸発熱交換性能を有する室外熱交換器１６が必要
となる。ここで熱交換器の性能を表す指標として、単位
温度差あたりの熱交換量Ｇ［ｗ／ｋ］を考える。
ては、暖房通常運転時、具体的には外気温が７［℃］の
時、室外熱交換器１６が着霜せず連続運転できることが
要求される。この時冷媒の蒸発温度が０［℃］以上であ
れば着霜しないため、外気温との温度差が７［℃］以内
となる蒸発熱交換性能を有する室外熱交換器１６が必要
となる。ここで熱交換器の性能を表す指標として、単位
温度差あたりの熱交換量Ｇ［ｗ／ｋ］を考える。
【００４２】暖房能力（＝凝縮能力）に対して必要な蒸
発能力は、一般にその２／３〜３／４程度であり、例え
ば暖房能力が４０００［ｗ］の空調装置において室外熱
交換器１６に要求される蒸発能力を３０００［ｗ］と
し、外気温との温度差を７［℃］とすると、Ｇ＝４２
８．６［ｗ／ｋ］である室外熱交換器が必要となる。一
方室内熱交換器１７は、室温を２０［℃］、凝縮温度を
４０［℃］とすると、温度差は２０［℃］となり、Ｇ＝
２００［ｗ／ｋ］である室内熱交換器１７が必要とな
る。
発能力は、一般にその２／３〜３／４程度であり、例え
ば暖房能力が４０００［ｗ］の空調装置において室外熱
交換器１６に要求される蒸発能力を３０００［ｗ］と
し、外気温との温度差を７［℃］とすると、Ｇ＝４２
８．６［ｗ／ｋ］である室外熱交換器が必要となる。一
方室内熱交換器１７は、室温を２０［℃］、凝縮温度を
４０［℃］とすると、温度差は２０［℃］となり、Ｇ＝
２００［ｗ／ｋ］である室内熱交換器１７が必要とな
る。
【００４３】従って、ヒートポンプタイプの空調冷凍装
置においては、室内熱交換器１７より室外熱交換器１６
の方が２倍以上の熱交換能力を有することが要求され
る。これはすなわち、同一性能の熱交換器であれば、室
外熱交換器１６は室内熱交換器１７の２倍以上の大きさ
が必要となるということである。ここで、例えば凝縮温
度が３０［℃］とすると、室温との温度差は１０［℃］
となり、Ｇ＝４００［ｗ／ｋ］である室内熱交換器１７
が必要となり、室外熱交換器１６とほぼ同等の熱交換能
力となるが、室内熱交換器１６からの吹出し空気温度は
３０［℃］以下となり、体温より低い温度で暖房するこ
とになるので、その風が人間あたった場合不快感を感
じ、快適性の面から考えると凝縮温度は４０［℃］程度
が下限値となる。従って、やはり室内熱交換器１６より
室外熱交換器１７の方が２倍以上の熱交換能力を有する
ことが要求される。
置においては、室内熱交換器１７より室外熱交換器１６
の方が２倍以上の熱交換能力を有することが要求され
る。これはすなわち、同一性能の熱交換器であれば、室
外熱交換器１６は室内熱交換器１７の２倍以上の大きさ
が必要となるということである。ここで、例えば凝縮温
度が３０［℃］とすると、室温との温度差は１０［℃］
となり、Ｇ＝４００［ｗ／ｋ］である室内熱交換器１７
が必要となり、室外熱交換器１６とほぼ同等の熱交換能
力となるが、室内熱交換器１６からの吹出し空気温度は
３０［℃］以下となり、体温より低い温度で暖房するこ
とになるので、その風が人間あたった場合不快感を感
じ、快適性の面から考えると凝縮温度は４０［℃］程度
が下限値となる。従って、やはり室内熱交換器１６より
室外熱交換器１７の方が２倍以上の熱交換能力を有する
ことが要求される。
【００４４】一方冷房運転時、例えば冷房能力（＝蒸発
能力）が３０００［ｗ］の空調装置において、室温を２
７［℃］、室内熱交換器の蒸発温度を１３［℃］とする
と、温度差は１４［℃］となり、Ｇ＝２１４．３［ｗ／
ｋ］である室内熱交換器１６が必要となる。また、室外
熱交換器１７に要求される凝縮能力を４０００［ｗ］と
し、外気温を３５［℃］、室外熱交換器１７の凝縮温度
を４５［℃］とすると、温度差は１０［℃］となり、Ｇ
＝４００［ｗ／ｋ］である室外熱交換器１７が必要とな
る。従って、冷房運転においても室内熱交換器１６より
室外熱交換器１７の方が２倍程度の熱交換能力を有する
ことが要求され、同一性能の熱交換器であれば、室外熱
交換器１７は室内熱交換器１６の２倍程度の大きさが必
要となる。
能力）が３０００［ｗ］の空調装置において、室温を２
７［℃］、室内熱交換器の蒸発温度を１３［℃］とする
と、温度差は１４［℃］となり、Ｇ＝２１４．３［ｗ／
ｋ］である室内熱交換器１６が必要となる。また、室外
熱交換器１７に要求される凝縮能力を４０００［ｗ］と
し、外気温を３５［℃］、室外熱交換器１７の凝縮温度
を４５［℃］とすると、温度差は１０［℃］となり、Ｇ
＝４００［ｗ／ｋ］である室外熱交換器１７が必要とな
る。従って、冷房運転においても室内熱交換器１６より
室外熱交換器１７の方が２倍程度の熱交換能力を有する
ことが要求され、同一性能の熱交換器であれば、室外熱
交換器１７は室内熱交換器１６の２倍程度の大きさが必
要となる。
【００４５】一般に凝縮器において冷媒過多となると過
冷却度が増大し、冷媒側伝熱性能の低い過冷却液部の伝
熱面積が増大するので熱交換能力が低下する。また冷媒
不足となると過冷却度が減少し、エンタルピ差がとれな
くなるので熱交換能力が低下する。一方、蒸発器におい
ても一般に冷媒過多となると蒸発器出口乾き度が低下
し、エンタルピ差がとれなくなるので熱交換能力が低下
する。また冷媒不足となると蒸発器出口過熱度が増大
し、冷媒側伝熱性能の低い過熱蒸気部の伝熱面積が増大
するので熱交換能力が低下する。従って凝縮器、蒸発器
とも熱交換能力が最大となりエネルギ効率が最も高くな
る最適な冷媒量が存在する。
冷却度が増大し、冷媒側伝熱性能の低い過冷却液部の伝
熱面積が増大するので熱交換能力が低下する。また冷媒
不足となると過冷却度が減少し、エンタルピ差がとれな
くなるので熱交換能力が低下する。一方、蒸発器におい
ても一般に冷媒過多となると蒸発器出口乾き度が低下
し、エンタルピ差がとれなくなるので熱交換能力が低下
する。また冷媒不足となると蒸発器出口過熱度が増大
し、冷媒側伝熱性能の低い過熱蒸気部の伝熱面積が増大
するので熱交換能力が低下する。従って凝縮器、蒸発器
とも熱交換能力が最大となりエネルギ効率が最も高くな
る最適な冷媒量が存在する。
【００４６】一方、実機での冷媒使用量について考える
と、当然ながら内容積が小さい熱交換器の方が、また凝
縮器より蒸発器の方が、冷媒量は少なくなる。ここで同
一性能の熱交換器であれば、室外熱交換器１７は室内熱
交換器１６の２倍程度の大きさ（＝内容積）が必要とな
ることを前述したが、室外熱交換器１７が凝縮器となる
冷房運転の方が暖房運転より冷媒使用量が多くなる。よ
ってヒートポンプタイプの空調冷凍装置においては、冷
房運転基準でエネルギ効率が最大となる冷媒量を充填す
ると暖房運転時は冷媒過多となりエネルギ効率が低下す
る。
と、当然ながら内容積が小さい熱交換器の方が、また凝
縮器より蒸発器の方が、冷媒量は少なくなる。ここで同
一性能の熱交換器であれば、室外熱交換器１７は室内熱
交換器１６の２倍程度の大きさ（＝内容積）が必要とな
ることを前述したが、室外熱交換器１７が凝縮器となる
冷房運転の方が暖房運転より冷媒使用量が多くなる。よ
ってヒートポンプタイプの空調冷凍装置においては、冷
房運転基準でエネルギ効率が最大となる冷媒量を充填す
ると暖房運転時は冷媒過多となりエネルギ効率が低下す
る。
【００４７】また、暖房運転基準でエネルギ効率が最大
となる冷媒量を充填すると冷房運転時は冷媒不足となり
エネルギ効率が低下する。従って熱交換器の性能と内容
積の調整により冷房・暖房ともエネルギ効率が最大とな
る冷媒量を充填しなければならない。
となる冷媒量を充填すると冷房運転時は冷媒不足となり
エネルギ効率が低下する。従って熱交換器の性能と内容
積の調整により冷房・暖房ともエネルギ効率が最大とな
る冷媒量を充填しなければならない。
【００４８】なお冷媒回路に冷房・暖房の冷媒量差を吸
収する冷媒量調整容器を設ければエネルギ効率が最大と
なる運転は可能であるが、充填する冷媒量は冷房・暖房
で使用量の多い運転に合わせることになり、冷媒量の削
減はできない。また冷媒量調整容器を設けることは、機
器のコストアップにつながり、この容器の収納スペース
も必要となるので機器の小形化にも反することになり、
得策ではない。
収する冷媒量調整容器を設ければエネルギ効率が最大と
なる運転は可能であるが、充填する冷媒量は冷房・暖房
で使用量の多い運転に合わせることになり、冷媒量の削
減はできない。また冷媒量調整容器を設けることは、機
器のコストアップにつながり、この容器の収納スペース
も必要となるので機器の小形化にも反することになり、
得策ではない。
【００４９】熱交換器内の冷媒存在量Ｍｏは、熱交換器
を過熱蒸気部、過冷却液部、二相部の３つの部分に分け
て考えると、それぞれの部分の冷媒存在量Ｍｇｓｈ、Ｍ
ｌｓｃ、Ｍｔｐの合計Ｍｏ＝Ｍｇｓｈ＋Ｍｌｓｃ＋Ｍｔ
ｐとなる。ここでＭｇｓｈ、Ｍｌｓｃ、Ｍｔｐは、それ
ぞれ次式にて計算される。 Ｍｇｓｈ＝Ｖｇｓｈ×ρｇｓｈ Ｍｌｓｃ＝Ｖｌｓｃ×ρｌｓｃ Ｍｔｐ＝Ｖｔｐ×ρｔｐ ρｔｐ＝Ｆ×ρｇ＋（１−Ｆ）×ρｌ Ｆ＝１／｛１−Ｓ×（ρｇ／ρｌ）｝＋Ｓ×（ρｇ／ρ
ｌ）×ＬＮ｛Ｘｉ＋（Ｘｏ−Ｘｉ）Ｓ×（ρｇ／ρ
ｌ）｝／（Ｘｏ−Ｘｉ）／｛１−Ｓ×（ρｇ／ρｌ）｝
2 Ｓ＝（Ｕｇ／Ｕｌ）C6 ここで、Ｍ［ｋｇ］は冷媒存在量、Ｖ［ｍ3］は内容
積、ρ［ｋｇ／ｍ3］は冷媒密度、Ｕ［ｍ／ｓ］は冷媒
流速であり、添え字ｏは熱交換器全体、ｇｓｈは過熱蒸
気、ｌｓｃは過冷却液、ｔｐは二相部、ｇは飽和蒸気、
ｌは飽和液である。
を過熱蒸気部、過冷却液部、二相部の３つの部分に分け
て考えると、それぞれの部分の冷媒存在量Ｍｇｓｈ、Ｍ
ｌｓｃ、Ｍｔｐの合計Ｍｏ＝Ｍｇｓｈ＋Ｍｌｓｃ＋Ｍｔ
ｐとなる。ここでＭｇｓｈ、Ｍｌｓｃ、Ｍｔｐは、それ
ぞれ次式にて計算される。 Ｍｇｓｈ＝Ｖｇｓｈ×ρｇｓｈ Ｍｌｓｃ＝Ｖｌｓｃ×ρｌｓｃ Ｍｔｐ＝Ｖｔｐ×ρｔｐ ρｔｐ＝Ｆ×ρｇ＋（１−Ｆ）×ρｌ Ｆ＝１／｛１−Ｓ×（ρｇ／ρｌ）｝＋Ｓ×（ρｇ／ρ
ｌ）×ＬＮ｛Ｘｉ＋（Ｘｏ−Ｘｉ）Ｓ×（ρｇ／ρ
ｌ）｝／（Ｘｏ−Ｘｉ）／｛１−Ｓ×（ρｇ／ρｌ）｝
2 Ｓ＝（Ｕｇ／Ｕｌ）C6 ここで、Ｍ［ｋｇ］は冷媒存在量、Ｖ［ｍ3］は内容
積、ρ［ｋｇ／ｍ3］は冷媒密度、Ｕ［ｍ／ｓ］は冷媒
流速であり、添え字ｏは熱交換器全体、ｇｓｈは過熱蒸
気、ｌｓｃは過冷却液、ｔｐは二相部、ｇは飽和蒸気、
ｌは飽和液である。
【００５０】単相部である過熱蒸気部と過冷却液部は、
その時の冷媒状態である過熱度または過冷却度から冷媒
密度を計算し、その部分が占める熱交換器の内容積と合
わせて冷媒量を計算することができる。二相域について
は、ボイド率Ｆとすべり比Ｓという無次元数を導入し、
冷媒密度ρｔｐを計算して冷媒量を計算する。ここでＣ
６は飽和蒸気冷媒と飽和液冷媒の流速の比、すなわちす
べり比Ｓを関係づけた定数である。なおＸｉは二相部入
口乾き度、Ｘｏは二相部出口乾き度である。ここで凝縮
器の場合は、一般にＸｉ＝１、Ｘｏ＝０であり、蒸発器
の場合はＶｌｓｃ＝０である。
その時の冷媒状態である過熱度または過冷却度から冷媒
密度を計算し、その部分が占める熱交換器の内容積と合
わせて冷媒量を計算することができる。二相域について
は、ボイド率Ｆとすべり比Ｓという無次元数を導入し、
冷媒密度ρｔｐを計算して冷媒量を計算する。ここでＣ
６は飽和蒸気冷媒と飽和液冷媒の流速の比、すなわちす
べり比Ｓを関係づけた定数である。なおＸｉは二相部入
口乾き度、Ｘｏは二相部出口乾き度である。ここで凝縮
器の場合は、一般にＸｉ＝１、Ｘｏ＝０であり、蒸発器
の場合はＶｌｓｃ＝０である。
【００５１】図１１は、ある冷媒量の時に室内熱交換器
の内容積Ｖｉと室外熱交換器の内容積Ｖｏの比Ｖｏ／Ｖ
ｉを横軸に取り、その時の冷房と暖房のエネルギ効率を
縦軸に取った特性図である。これは、上述した式に基づ
いて冷媒量と室内熱交換器１６の内容積Ｖｉ、室外熱交
換器１７の内容積Ｖｏから、過冷却度と過熱度を計算し
てエネルギ効率を求めた。図１１より内容積比Ｖｏ／Ｖ
ｉの変化に対して、暖房のエネルギ効率変化は緩やかで
あるが、冷房のエネルギ効率変化は大きく、内容積比Ｖ
ｏ／Ｖｉが１．４≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の範囲にあれ
ば、冷房暖房ともエネルギ効率は十分に高くなることが
予測される。実機試験結果を白丸にて示すが良い一致を
見ている。
の内容積Ｖｉと室外熱交換器の内容積Ｖｏの比Ｖｏ／Ｖ
ｉを横軸に取り、その時の冷房と暖房のエネルギ効率を
縦軸に取った特性図である。これは、上述した式に基づ
いて冷媒量と室内熱交換器１６の内容積Ｖｉ、室外熱交
換器１７の内容積Ｖｏから、過冷却度と過熱度を計算し
てエネルギ効率を求めた。図１１より内容積比Ｖｏ／Ｖ
ｉの変化に対して、暖房のエネルギ効率変化は緩やかで
あるが、冷房のエネルギ効率変化は大きく、内容積比Ｖ
ｏ／Ｖｉが１．４≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の範囲にあれ
ば、冷房暖房ともエネルギ効率は十分に高くなることが
予測される。実機試験結果を白丸にて示すが良い一致を
見ている。
【００５２】従って室内外熱交換器１６の内容積の調整
により冷房、暖房ともエネルギ効率が最大となる運転が
可能となり、冷房、暖房の冷媒量差を吸収する冷媒量調
整容器を設けなくてくもよく、冷媒量の削減と、機器の
コスト低減、ならびにこの容器の収納スペースも必要と
なるので機器の小形化も達成することができる。この時
熱交換器に実施の形態１に述べた熱交換器を使用すれ
ば、エネルギ効率をさらに高めることができる。
により冷房、暖房ともエネルギ効率が最大となる運転が
可能となり、冷房、暖房の冷媒量差を吸収する冷媒量調
整容器を設けなくてくもよく、冷媒量の削減と、機器の
コスト低減、ならびにこの容器の収納スペースも必要と
なるので機器の小形化も達成することができる。この時
熱交換器に実施の形態１に述べた熱交換器を使用すれ
ば、エネルギ効率をさらに高めることができる。
【００５３】なお、上述の実施形態１から実施形態３で
述べた熱交換器およびそれを用いた空調冷凍装置につい
ては、ＨＣＦＣ（Ｒ２２など）やＨＦＣ（Ｒ１１６、Ｒ
１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２
ａ、Ｒ２２７ｅａ、Ｒ２３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆ
ａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１、Ｒ
Ｃ３１８などや、これら冷媒の数種の混合冷媒Ｒ４０７
Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７
Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７
Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ５０８Ｂなど）、ＨＣ（ブタン、イ
ソブタン、エタン、プロパン、プロピレンなどや、これ
ら冷媒の数種の混合冷媒）、自然冷媒（空気、炭酸ガ
ス、アンモニアなどや、これら冷媒の数種の混合冷
媒）、またこれら冷媒の数種の混合冷媒など、どんな種
類の冷媒を用いても、その効果を達成することができ
る。かつ、燃焼性のあるＨＣ冷媒や毒性のあるアンモニ
ア冷媒を用いる場合、冷媒使用量の削減は装置の安全性
向上を図ることができる。
述べた熱交換器およびそれを用いた空調冷凍装置につい
ては、ＨＣＦＣ（Ｒ２２など）やＨＦＣ（Ｒ１１６、Ｒ
１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２
ａ、Ｒ２２７ｅａ、Ｒ２３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆ
ａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１、Ｒ
Ｃ３１８などや、これら冷媒の数種の混合冷媒Ｒ４０７
Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７
Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７
Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ５０８Ｂなど）、ＨＣ（ブタン、イ
ソブタン、エタン、プロパン、プロピレンなどや、これ
ら冷媒の数種の混合冷媒）、自然冷媒（空気、炭酸ガ
ス、アンモニアなどや、これら冷媒の数種の混合冷
媒）、またこれら冷媒の数種の混合冷媒など、どんな種
類の冷媒を用いても、その効果を達成することができ
る。かつ、燃焼性のあるＨＣ冷媒や毒性のあるアンモニ
ア冷媒を用いる場合、冷媒使用量の削減は装置の安全性
向上を図ることができる。
【００５４】なお、上述の実施形態１から実施形態３で
述べた熱交換器およびそれを用いた空調冷凍装置につい
ては、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、
エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける溶け
ないに関わらず、どんな冷凍機油についても、その効果
を達成することができる。特に冷媒との溶解性が０また
は難溶性の冷凍機油については、空調冷凍装置の油循環
率を溶解度以下、もしくは０．５％以下とすることによ
り、その効果を達成することができる。
述べた熱交換器およびそれを用いた空調冷凍装置につい
ては、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、
エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける溶け
ないに関わらず、どんな冷凍機油についても、その効果
を達成することができる。特に冷媒との溶解性が０また
は難溶性の冷凍機油については、空調冷凍装置の油循環
率を溶解度以下、もしくは０．５％以下とすることによ
り、その効果を達成することができる。
【００５５】
【発明の効果】この発明に係る熱交換器は、伝熱管の外
径Ｄを３≦Ｄ≦７mmとし、伝熱管の段方向の段ピッチＤ
ｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄとし、伝熱管の列方向の列ピッチ
Ｌｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．５Ｄとし、板状フィンのフィン
ピッチＦｐを０．５Ｄ≦Ｆｐ≦０．７Ｄとしたので、送
風機駆動力を増加させることなく、伝熱性能が高くかつ
通風抵抗が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な熱
交換量向上を達成することができる。
径Ｄを３≦Ｄ≦７mmとし、伝熱管の段方向の段ピッチＤ
ｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄとし、伝熱管の列方向の列ピッチ
Ｌｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．５Ｄとし、板状フィンのフィン
ピッチＦｐを０．５Ｄ≦Ｆｐ≦０．７Ｄとしたので、送
風機駆動力を増加させることなく、伝熱性能が高くかつ
通風抵抗が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な熱
交換量向上を達成することができる。
【００５６】また、伝熱管の外径Ｄを３≦Ｄ≦７mmと
し、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦
３．５Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔを６≦Ｆｐ
／Ｆｔ≦１８としたので、同様に送風機駆動力を増加さ
せることなく、伝熱性能が高くかつ通風抵抗が小さい熱
交換器を構成できるため、大幅な熱交換量向上を達成す
ることができる。
し、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦
３．５Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔを６≦Ｆｐ
／Ｆｔ≦１８としたので、同様に送風機駆動力を増加さ
せることなく、伝熱性能が高くかつ通風抵抗が小さい熱
交換器を構成できるため、大幅な熱交換量向上を達成す
ることができる。
【００５７】また、伝熱管の外径Ｄを３≦Ｄ≦７mmと
し、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦
３．５Ｄとし、板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５
Ｄ≦Ｆｐ≦０．７Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔ
を６≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１８としたので、さらに送風機駆動
力を増加させることなく、伝熱性能が高くかつ通風抵抗
が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な熱交換量向
上を達成することができる。
し、伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦
３．５Ｄとし、板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５
Ｄ≦Ｆｐ≦０．７Ｄとし、板状フィンのフィン厚さＦｔ
を６≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１８としたので、さらに送風機駆動
力を増加させることなく、伝熱性能が高くかつ通風抵抗
が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な熱交換量向
上を達成することができる。
【００５８】この発明に係る空調冷凍装置は、請求項１
〜３何れかに記載の熱交換器を用いたので、送風機駆動
力を増加させることなく、伝熱性能が高くかつ通風抵抗
が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な熱交換量向
上を達成し、機器のエネルギ効率を飛躍的に向上させる
ことができる。
〜３何れかに記載の熱交換器を用いたので、送風機駆動
力を増加させることなく、伝熱性能が高くかつ通風抵抗
が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な熱交換量向
上を達成し、機器のエネルギ効率を飛躍的に向上させる
ことができる。
【００５９】また、冷媒を作動流体とし、請求項１〜３
何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用いたので、
送風機駆動力を増加させることなく、伝熱性能が高くか
つ通風抵抗が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な
熱交換量向上を達成し、機器のエネルギ効率を飛躍的に
向上させることができる。
何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用いたので、
送風機駆動力を増加させることなく、伝熱性能が高くか
つ通風抵抗が小さい熱交換器を構成できるため、大幅な
熱交換量向上を達成し、機器のエネルギ効率を飛躍的に
向上させることができる。
【００６０】また、室内熱交換器の内容積をＶｉ、室外
熱交換器の内容積をＶｏとすると、ＶｉとＶｏとが１．
４≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすので、冷媒量の
削減と、機器のコスト低減、ならびに機器の小形化を達
成することができる。
熱交換器の内容積をＶｏとすると、ＶｉとＶｏとが１．
４≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすので、冷媒量の
削減と、機器のコスト低減、ならびに機器の小形化を達
成することができる。
【００６１】また、冷媒を作動流体とし、圧縮機、四方
弁、絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備え、請
求項１〜３何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用
いたものにおいて、室内熱交換器の内容積をＶｉ、室外
内熱交換器の内容積をＶｏとし、ＶｉとＶｏとが１．４
≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすので、冷媒量の削
減と、機器のコスト低減、ならびに機器の小形化を達成
しつつ、機器のエネルギ効率を飛躍的に向上させること
ができる。
弁、絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備え、請
求項１〜３何れかに記載の熱交換器を室内熱交換器に用
いたものにおいて、室内熱交換器の内容積をＶｉ、室外
内熱交換器の内容積をＶｏとし、ＶｉとＶｏとが１．４
≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすので、冷媒量の削
減と、機器のコスト低減、ならびに機器の小形化を達成
しつつ、機器のエネルギ効率を飛躍的に向上させること
ができる。
【図１】 実施の形態１を示す図で、熱交換器の部分側
面平面図とその側面図である。
面平面図とその側面図である。
【図２】 実施の形態１を示す図で、伝熱管の段ピッチ
と熱交換量との関係を示す特性図である。
と熱交換量との関係を示す特性図である。
【図３】 実施の形態１を示す図で、伝熱管の列ピッチ
と熱交換量との関係を示す特性図である。
と熱交換量との関係を示す特性図である。
【図４】 実施の形態１を示す図で、フィンピッチと熱
交換量との関係を示す特性図である。
交換量との関係を示す特性図である。
【図５】 実施の形態１を示す図で、フィン厚さと熱交
換量との関係を示す特性図である。
換量との関係を示す特性図である。
【図６】 実施の形態１を示す図で、伝熱管の外径と熱
交換量との関係を示す特性図である。
交換量との関係を示す特性図である。
【図７】 実施の形態１の変形例を示す図で、熱交換器
の部分側面平面図である。
の部分側面平面図である。
【図８】 実施の形態２を示す図で、空調冷凍装置の冷
媒回路図である。
媒回路図である。
【図９】 実施の形態２の変形例を示す図で、空調冷凍
装置の冷媒回路図である。
装置の冷媒回路図である。
【図１０】 実施の形態３を示す図で、空調冷凍装置の
冷媒回路図である。
冷媒回路図である。
【図１１】 実施の形態３を示す図で、室内熱交換器と
室外熱交換器との内容積とエネルギ効率との関係を示す
特性図である。
室外熱交換器との内容積とエネルギ効率との関係を示す
特性図である。
【図１２】 従来の熱交換器を示す図で、熱交換器の部
分側面平面図である。
分側面平面図である。
１ 板状フィン、２ 伝熱管、３ 切り起こし、１１
圧縮機、１２ 凝縮熱交換器、１３ 絞り装置、１４
蒸発熱交換器、１５ 四方弁、１６ 室外熱交換器、１
７ 室内熱交換器。
圧縮機、１２ 凝縮熱交換器、１３ 絞り装置、１４
蒸発熱交換器、１５ 四方弁、１６ 室外熱交換器、１
７ 室内熱交換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 倫正 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会 社内 (72)発明者 石橋 晃 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会 社内
Claims (7)
- 【請求項１】 多数平行に配置されその間を気体が流動
する複数の板状フィンと、 この各板状フィンへ直角に挿入され、内部を作動流体が
通過し、気体の通過する方向に対して直角方向の段方向
へ複数段設けられるとともに気体通過方向の列方向に複
数列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、 前記板状フィン面上に設けられ、気体の流れに対向して
開口部を有する切り起こしとを備え、 前記伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、 前記伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄとし、 前記板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５Ｄ≦Ｆｐ≦
０．７Ｄとしたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 多数平行に配置されその間を気体が流動
する複数の板状フィンと、 この各板状フィンへ直角に挿入され、内部を作動流体が
通過し、気体の通過する方向に対して直角方向の段方向
へ複数段設けられるとともに気体通過方向の列方向に複
数列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、 前記板状フィン面上に設けられ、気体の流れに対向して
開口部を有する切り起こしとを備え、 前記伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、 前記伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄとし、 前記板状フィンのフィン厚さＦｔを６≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１
８としたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項３】 多数平行に配置されその間を気体が流動
する複数の板状フィンと、 この各板状フィンへ直角に挿入され、内部を作動流体が
通過し、気体の通過する方向に対して直角方向の段方向
へ複数段設けられとともに気体通過方向の列方向に複数
列設けられた外径Ｄ（３≦Ｄ≦７mm）の伝熱管と、 前記板状フィン面上に設けられ、気体の流れに対向して
開口部を有する切り起こしとを備え、 前記伝熱管の段方向の段ピッチＤｐを２Ｄ≦Ｄｐ≦３Ｄ
とし、 前記伝熱管の列方向の列ピッチＬｐを２Ｄ≦Ｌｐ≦３．
５Ｄとし、 前記板状フィンのフィンピッチＦｐを０．５Ｄ≦Ｆｐ≦
０．７Ｄとし、 前記板状フィンのフィン厚さＦｔを６≦Ｆｐ／Ｆｔ≦１
８としたことを特徴とする熱交換器。 - 【請求項４】 冷媒を作動流体とし、圧縮機、絞り装
置、凝縮熱交換器、蒸発熱交換器を備えた空調冷凍装置
において、請求項１〜３何れかに記載の熱交換器を用い
たことを特徴とする空調冷凍装置。 - 【請求項５】 冷媒を作動流体とし、圧縮機、四方弁、
絞り装置、室内熱交換器、室外熱交換器を備えた空調冷
凍装置において、請求項１〜３何れかに記載の熱交換器
を前記室内熱交換器に用いたことを特徴とする空調冷凍
装置。 - 【請求項６】 冷媒を作動流体とし、圧縮機、四方弁、
絞り装置、内容積がＶｉの室内熱交換器、内容積がＶｏ
の室外熱交換器を備えた空調冷凍装置において、Ｖｉと
Ｖｏとが１．４≦Ｖｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすこ
とを特徴とする空調冷凍装置。 - 【請求項７】 室内熱交換器の内容積をＶｉ、室外内熱
交換器の内容積をＶｏとし、ＶｉとＶｏとが１．４≦Ｖ
ｏ／Ｖｉ≦１．８の関係を満たすことを特徴とする請求
項５記載の空調冷凍装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07763799A JP3720208B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 熱交換器及びそれを用いた空調冷凍装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07763799A JP3720208B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 熱交換器及びそれを用いた空調冷凍装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000274982A true JP2000274982A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3720208B2 JP3720208B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=13639421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07763799A Expired - Lifetime JP3720208B2 (ja) | 1999-03-23 | 1999-03-23 | 熱交換器及びそれを用いた空調冷凍装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3720208B2 (ja) |
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| JPWO2022044523A1 (ja) * | 2020-08-24 | 2022-03-03 |
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1999
- 1999-03-23 JP JP07763799A patent/JP3720208B2/ja not_active Expired - Lifetime
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