JPH05322470A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィン面上の全面に配置した水路を効果的に
減じ、付着した水滴を下方に落下させ、安価で快適な省
エネルギ−な熱交換器を得ることを計る。 【構成】 並行に配置されたプレ−トフィンと、これら
プレ−トフィンに貫通された伝熱管とで熱交換器を構成
し、前記プレ−トフィン面上で上下の前記伝熱管間に水
路を配設したものである。ル−バを有する並行に配置さ
れたプレ−トフィンと、これらプレ−トフィンに貫通さ
れた伝熱管とで熱交換器を構成し、前記プレ−トフィン
面上で上下のル−バ間に水路を配設したものである。そ
してこの水路として条溝、三角の山形、円弧形、あるい
は切り込みスリットを設けたのである。 【効果】プレ−トフィン面上での付着する水滴を減じ、
着霜を少なくし、通風抵抗を低減し、デフロストの周期
長くし、デフロストの時間を短く出来る。また、煩瑣な
フィン全面への水路を減じ、原価低減と快適性の向上と
省エネルギ−とを計ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱交換器に係り、特に、
例えば、ルームエアコンの室外ユニットに好適な熱交換
器に関し、フィン面上に付着した水適を除去できるよう
にした熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に空気調和機の空気熱交換器、特に
蒸発器においては、冷房時フィンの表面温度は大気の露
点以下になるため、大気中の水分が水滴となってフィン
の表面に付着する。この水滴が着霜のもととなる。特
に、フィンの前縁ではこの現象が大である。フィンの前
縁における局所的な着霜を減少させ、フィン全体に一様
に着霜させ、デフロストからデフロストまでの時間を長
くする熱交換器として、実開昭５９−１４８９７４号公
報記載の技術がある。この公報記載の技術の熱交換器
は、伝熱管の中心をフィン前縁部よりフィン後縁部に近
付け、空気の流通方向下流側にずらし、フィン前縁部の
温度を下がり過ぎを抑制し、フィン前縁部の着霜および
着霜による空気流路の閉塞の防止を計らんするものであ
る。

【０００３】しかし、このように構成しても、前記大気
中の水分やデフロストによる除霜水が熱交換器のフィン
面上に水滴として付着することとなる。これは熱交換を
する必要上避けえないものである。この水適の付着は空
気流路の閉塞を起こし、通過面積の減少および熱交換量
の低下が著しく、熱交換効率が悪化する。加わえて、つ
ぎの着霜を激しくする。これら付着する水適の弊害を防
ぎ、デフロストの周期を長くし、同時にデフロスト時間
そのものを短くするための方法は、水切れのよい親水性
のある表面処理のフィンを使用し、付着している水滴を
如何に早く流下させるかであった。

【０００４】この表面処理のフィンとして、特公昭６１
−４０９２０号公報記載の技術がある。このフィンは、
その面上に波状の凹凸から成る粗面を設けたものであ
り、水切れのよい親水性のある熱交換器用フィンを提供
している。しかし、付着している水滴の流下には、不十
分であった。この対策としては、フィン面上に撥水性を
もたせたり、前記波状の凹凸を大にしたりあるいは新た
に条溝を設け、早く付着している水滴を流下させよぅと
意図したものがある。このフィンとして、特開昭５２−
１４００５０号公報記載の技術，特開昭５３−９３４５
７号公報記載の技術，特開昭５３−９３４５７号公報記
載の技術がある。これらは、いずれも水の表面張力の作
用により付着している水滴を大きくし、水流を形成し、
前記水滴を流下し除去を行うものである。さらに、上記
伝熱管の効果的に配置し、流通する気流に方向性を与え
その作用により同様の効果を得ることを意図としたもの
もある。この熱交換器としては特開昭６４−６６９９号
公報記載の技術がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
て、面上に波状の凹凸から成る粗面を設けたり、あるい
は撥水性をもたせたり、また、新たに条溝等を設ける手
段は、左右の位置関係にある伝熱管間のフィン面に付着
している水滴の除去を促進する効果をあげているもの
の、上下の位置関係にある伝熱管間のフィン面に付着し
ている水滴の除去の問題点は未解決であった。ここで着
霜や付着している水滴の状況を細かく観察してみるに、
フィンを貫通する伝熱管の貫通部直下のフィン面上が最
も著しく、隣接するフィン面間にツララの様になってい
る。この原因は、前記直下部のフィン面上に、大気中の
水分の水滴やデフロストによる除霜水の水滴の付着が最
も多いことによるものである。ひるがえって上記従来の
技術を検討してみると、前述の付着している水滴の除去
の各手段は、フィン面上に対して全面に分布して設けら
れており、上記付着している水滴除去も全面一様であ
る。

【０００６】そのため、前述の水滴が最も多い伝熱管貫
通部直下のフィン面上での水滴の除去が不十分となり、
水滴がそのまま残留するものが多い。この残留した水滴
が上述した種々の弊害を引き起こすという欠点があっ
た。さらに、水滴除去の手段をフィン全面に設けること
も加工上煩瑣でもあった。本発明の目的は、着霜時の目
づまりに対して強いフィンを得ると同時に、デフロスト
時間を短くするために、デフロスト終了時にフィン面上
に残留する水滴を少なくすることにより、デフロスト時
間を短くし、また、付着している水滴の除去の各手段を
フィン面上に対して、全面に一様に分布して設けるとい
う煩瑣を省く事により原価低減も計ることができる。か
くて、安価であり、快適性も向上した熱交換器を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱交換器に係る第一の発明の構成は、多数
並行に配置されその間を気流が流通するプレ−トフィン
と、これらプレ−トフィンに貫通して取り付けられた伝
熱管とからなる熱交換器において、前記プレ−トフィン
面上に、前記伝熱管のそれぞれ上下の伝熱管の間に位置
し、前記気流の方向に直交する水滴を落下させるための
水路を配設したものである。本発明の熱交換器に係る第
二の発明の構成は、ル−バを有し多数並行に配置されそ
の間を気流が流通するプレ−トフィンと、これらプレ−
トフィンに貫通して取り付けられた伝熱管とからなる熱
交換器において、前記プレ−トフィン面上に、前記ル−
バのそれぞれ上下のル−バの間に位置し、前記気流の方
向に直交する水滴を落下させるための水路を配設したも
のである。

【０００８】本発明の熱交換器に係る第三の発明の構成
は、多数並行に配置されその間を気流が流通するプレ−
トフィンと、これらプレ−トフィンに貫通して取り付け
られた伝熱管とからなる熱交換器において、前記プレ−
トフィン面上に、前記伝熱管のそれぞれ上下の伝熱管の
間に位置し、前記気流の方向に直交する水滴を落下させ
るための切り込みスリットを配設したものである。

【０００９】本発明の熱交換器に係る第四の発明の構成
は、ル−バを有し多数並行に配置されその間を気流が流
通するプレ−トフィンと、これらプレ−トフィンに貫通
して取り付けられた伝熱管とからなる熱交換器におい
て、前記プレ−トフィン面上に、前記ル−バのそれぞれ
上下のル−バの間に位置し、前記気流の方向に直交する
水滴を落下させるための切り込みスリットを配設したも
のである。

【００１０】

【作用】上記各技術手段の働きは次ぎのとおりである。
第一の発明の構成によれば、上下の位置関係にある伝熱
管と伝熱管との間のフィン面上に上方から下方に気流の
方向に直交する水路を設けたので、この水路に付着して
いる水滴の表面張力の作用により、水路の上方や周囲の
水滴を下方に引っ張り、水滴が大きくなり、やがて重力
の作用により水路内の流れとなり、下方に早く付着した
水滴が流下する。第二の発明の構成によれば、上下の位
置関係にあるル−バとル−バとの間のフィン面上に上方
から下方に気流の方向に直交する水路を設けたので、こ
の水路に付着している水滴の表面張力の作用により、水
路の上方や周囲の水滴を下方に引っ張り、水滴が大きく
なり、やがて重力の作用により水路内の流れとなり、下
方に早く付着した水滴が流下する。

【００１１】第三の発明の構成によれば、上下の位置関
係にある伝熱管と伝熱管との間のフィン面に上方から下
方に気流の方向に直交する切り込みスリットを設けたの
で、このスリットに付着している水滴の表面張力の作用
により、スリットの上方や周囲の水滴をスリットの方に
引っ張り、水滴が大きくなる。そしてこのスリットが水
路として作用し、やがて重力の作用によりスリット内の
流れとなり、下方に早く付着水が流下する。第四の発明
の構成によれば、上下の位置関係にあるル−バとル−バ
との間のフィン面に上方から下方に気流の方向に直交す
る切り込みスリットを設けたので、このスリットに付着
している水滴の表面張力の作用により、スリットの上方
や周囲の水滴をスリットの方に引っ張り、水滴が大きく
なる。そしてこのスリットが水路として作用し、やがて
重力の作用によりスリット内の流れとなり、下方に早く
付着した水滴が流下する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図９を
参照にして説明する。 〔実施例 １〕図１は、本発明の一実施例に係るフィン
アンドチューブ形熱交換器の外観を示す斜視図、図２
は、図１のフィンアンドチューブ形熱交換器に供せられ
るプレートフィンの平面図、図３は図２のＸ−Ｘ′矢視
断面図、図４は、本発明の一実施例に係るフィンアンド
チューブ形熱交換器の効果を示す付着水量グラフ図であ
る。

【００１３】図１、図２において、Ｈはフィンアンドチ
ューブ形熱交換器、１はプレートフィン、２は伝熱管、
３はプレートフィン上に設けられた水路である。図１に
おいて、フィンアンドチューブ形熱交換器Ｈは、多数の
並行に配置されたプレートフィン１と、これらプレート
フィン１に貫通して取り付けられている伝熱管２とから
なる。そして図２に示す如く、プレートフィン１の面に
は、気流方向に係る風の流れ方向Ａに直交する方向に細
い水路３が、上下の位置関係にある伝熱管２の間におい
てに設けられている。すなわち、上方の伝熱管２ａの下
部に接しているプレートフィン１の面から下方の伝熱管
２ｂの上部に接しているプレートフィン１の面まで、細
い水路３が設けられている。水路３の形状は、図３に示
す様に三角の山形となっており、山の高さが０．２ｍｍ
位であり、辺角が４５の°二等辺三角形の細い水路とな
っている。この図では、山形が２個ほど設けられてい
る。

【００１４】このような構成のフィンアンドチューブ形
熱交換器Ｈをヒートポンプ式空気調和機の室外側に用い
ると、次のように機能する。膨張弁（図示せず）から送
られてきた低圧液体冷媒は、伝熱管２に流入し、この伝
熱管を流通する際に、伝熱管の外面に流動する気流と熱
交換して気流を冷却するとともに、冷媒自身は蒸発して
低圧ガス冷媒となり、圧縮機へ移行する。この際、前記
フイン１間を流通して冷却される気流に含まれる水分
は、フイン１の面上に水滴となって付着する。この付着
は、フィンを貫通する伝熱管の貫通部直下のフィン面上
が最も著しい。プレートフィン１の面上に細い水路３を
上下の位置関係にある伝熱管２の間に設ければ、この細
い水路３内にある水滴の表面張力が働き、水路３の周囲
にあるフィン１の面上の水滴を水路３内に引っ張りこ
む。そして水滴が大きくなり、重力の作用により流れと
なる。水路３の三角の山形、山の高さが０．２ｍｍ位、
辺角が４５°の二等辺三角形の形状は、表面張力の働き
が最も効果的となる。このようにして、フィン１の面上
の水滴は、下方に早く流下する。

【００１５】さらに、冷却能力が増加しフィン１の面が
０℃以下の低温となると着霜を生じ、この着霜が次第に
生長し、多数並行に配置されているフイン１間に目づま
りを起こし、ついにフイン１間を気流が流通しなくな
る。ここで、空気調和装置はデフロスト運転を行い、フ
ィン１の面上の着霜を溶解し除霜水として取り除くこと
になる。このとき、伝熱管２の下部のフィン１面上には
下方に流下しない除霜水の水滴が多く付着する。この付
着した除霜水の水滴は再びフィン１の面上の着霜とな
り、その量も多いため隣接するフィン１の面間にツララ
の様になり、目づまりも早く起こし、デフロスト運転の
周期が短くなりまたデフロストに要する時間が長くな
り、それに要する熱量も多く必要となる。

【００１６】前記プレートフィン１面上の細い水路３
は、その細い水路３内にある除霜水の水滴の表面張力が
働き、水路３の周囲にあるフィン１の面上の水滴を水路
３内に引っ張りこみ、前述の大気中の水分の水滴が付着
し水路３内を流下したときと同様に、フィン１の面上の
水滴は、下方に早く流下する。図４は、本発明の一実施
例に係るフィンアンドチューブ形熱交換器の効果を示す
付着水量グラフ図であり、前記プレートフィン１面上に
水を噴霧して調べた結果、水路３がある場合とない場合
とでは付着する水滴残量に顕著な差がある。

【００１７】〔実施例 ２〕次ぎに、第二の発明の実施
例を説明する。図５は、本発明の他の実施例に係るフィ
ンアンドチューブ形熱交換器プレートフィンの平面図、
図６は、図５のＹ−Ｙ′矢視断面図、図７は、図５のＺ
−Ｚ′矢視断面図である。図５において、１はプレート
フィン、２は伝熱管、３はプレートフィン上に設けられ
た水路、５はル−バを有するプ−レトフィン、６はル−
バである。

【００１８】図５に示す如く、プレートフィン５の面に
は、気流方向に係る風の流れ方向Ａに直交する方向に細
い水路３が、上方のル−バ６ａの下方根元部のフィン５
の面上から下方のル−バ６ｂの上方頂上部のフィン５の
面上まで設けられている。図７では、水路の形状は山形
であり、山形は一個のときを示すものである。この場合
も〔実施例 １〕と同様に、その細い水路３内にある除
霜水の水滴の表面張力が働き、上方のルーバー６ａから
下方のルーバー６ｂへの除霜水の水滴流下を早くし、フ
ィン１の面上に付着する除霜水の水滴残量を少なく出来
る。図５は、プレートのフィン１とルーバーを設けたフ
ィン５を組合せたフィンアンドチューブ形熱交換器であ
る。

【００１９】〔実施例 ３〕次ぎに、第一の発明、第二
の発明の他の実施例を説明する。図８は、本発明のさら
に他の実施例に係るフィンアンドチューブ形熱交換器プ
レートフィンの断面図である。図８は、〔実施例
１〕，〔実施例 ２〕の山形の水路の代りに円弧形の水
路を設けたものである。この場合も〔実施例 １〕，
〔実施例 ２〕と同じように水滴の表面張力により、同
様な効果を上げることが出来る。

【００２０】〔実施例 ４〕次ぎに、第三の発明、第四
の発明の実施例を説明する。図９は、本発明のさらに他
の実施例に係るフィンアンドチューブ形熱交換器プレー
トフィンの断面図である。図９は、〔実施例 １〕，
〔実施例 ２〕の山形の水路、〔実施例 ３〕の円弧形
の水路の代わりに、切り込みスリット４を設けたもので
ある。この場合も〔実施例 １〕，〔実施例 ２〕，
〔実施例 ３〕と同じように水滴の表面張力により、切
り込みスリット４が水路３の機能をして、同様な効果を
上げることが出来る。上記実施例は、単に一例を示した
に過ぎず水路の形状としては、波形、角形、楕円形、半
円形などが本発明に含まれる。また、〔実施例 １〕，
〔実施例 ２〕，〔実施例 ３〕，の水路３と〔実施例
４〕の切り込みスリット４とを重ねあわせて用いても
良い。このように、本発明は空気調和装置、特にルーム
エアコンの室外用の熱交換器のプレ−トフィン面上に付
着した水滴の落下が良くする構造に関するものであり、
水滴の付着量が少なくなり、気流の通風抵抗を減少させ
るため、優れた性能を有する熱交換器を提供することが
できる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明によれ
ば、上方の伝熱管の下部より下方の伝熱管の上部まで気
流の方向に直交する水路を設けることにより、フィン面
上に付着した水滴を落下させ、フィン面上の着霜量を減
じ、フィン面間の通風抵抗を少なくし、デフロストの周
期を長くし、デフロスト自身の時間を短くすることがで
きる。また、フィン全面に施していた撥水性加工や凹凸
加工が、上下位置関係にある伝熱管あるいはル−バの間
に限るられることにより、煩瑣な加工をへらし原価低減
となる。これにより蒸発器としての性能向上し、かつ、
安価であり、ルームエアコンの快適性の向上と省エネル
ギ−を計る熱交換器を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るフィンアンドチューブ
式熱交換器の外観を示す斜視図。

【図２】図１のフィンアンドチューブ形熱交換器に供せ
られるプレートフィンの平面図。

【図３】図２のＸ−Ｘ′矢視断面図。

【図４】本発明の一実施例に係るフィンアンドチューブ
形熱交換器の効果を示す付着水量グラフ図。

【図５】本発明の他の実施例に係るフィンアンドチュー
ブ形熱交換器プレートフィンの平面図。

【図６】図６は、図５のＹ−Ｙ′矢視断面図。

【図７】図７は、図５のＺ−Ｚ′矢視断面図。

【図８】本発明のさらに他の実施例に係るフィンアンド
チューブ形熱交換器プレートフィンの断面図。

【図９】本発明のさらに他の実施例に係るフィンアンド
チューブ形熱交換器プレートフィンの断面図。

【符号の説明】

１ プレ−トフィン ２ 伝熱管 ３ 水路 ４ スリット ５ ルーバーのあるフィン ６ａ，６ｂ ルーバー

フロントページの続き (72)発明者 飯野 賢次 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 大山 幸夫 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 宮城 政弘 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所栃木工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数並行に配置されその間を気流が流
   通するプレ−トフィンと、これらプレ−トフィンに貫通
   して取り付けられた伝熱管とからなる熱交換器におい
   て、前記プレ−トフィン面上に、前記伝熱管のそれぞれ
   上下の伝熱管の間に位置し、前記気流の方向に直交する
   方向の水路を設けたことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 ル−バを有し多数並行に配置されその
   間を気流が流通するプレ−トフィンと、これらプレ−ト
   フィンに貫通して取り付けられた伝熱管とからなる熱交
   換器において、前記プレ−トフィン面上に、前記ル−バ
   のそれぞれ上下のル−バの間に位置し、前記気流の方向
   に直交する方向の水路を設けたことを特徴とする熱交換
   器。
3. 【請求項３】 水路として、多数の条溝を設けたこと
   を特徴とする請求項１、２のいずれかの記載の熱交換
   器。
4. 【請求項４】 水路として、約０.２ｍｍの三角の山
   形を設けたことを特徴とする請求項１、２のいずれかの
   記載の熱交換器。
5. 【請求項５】 水路として、円弧形を設けたことを特
   徴とする請求項１、２のいずれかの記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 多数並行に配置されその間を気流が流
   通するプレ−トフィンと、これらプレ−トフィンに貫通
   して取り付けられた伝熱管とからなる熱交換器におい
   て、前記プレ−トフィン面上に、前記伝熱管のそれぞれ
   上下の伝熱管の間に位置し、前記気流の方向に直交する
   方向の切り込みスリットを設けたことを特徴とする熱交
   換器。
7. 【請求項７】 ル−バを有し多数並行に配置されその
   間を気流が流通するプレ−トフィンと、これらプレ−ト
   フィンに貫通して取り付けられた伝熱管とからなる熱交
   換器において、前記プレ−トフィン面上に、前記ル−バ
   のそれぞれ上下のル−バの間に位置し、前記気流の方向
   に直交する方向の切り込みスリットを設けたことを特徴
   とする熱交換器。