JPH08327268A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】着霜の集中的かつ急激な成長を抑制して、除霜
運転の間隔を長くした熱交換器を提供する。 【構成】複数の偏平状チューブ１が並列状態に配置され
ると共に、該チューブ間にフィン２が配置され、かつ前
記フィン２を含む空気流通間隙を通過する空気との間で
熱交換を行うものとなされた熱交換器において、フィン
２の空気入側の端縁2bが、チューブ１の空気入側の端縁
1bよりも風下側に退入していることを特徴とする。フィ
ン２における風上側のフィン間隔Ｆi が風下側のフィン
間隔Ｆo よりも大きく設定されているものに構成しても
良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、家庭用ヒートポンプ
式エアコンの室外器等として用いられる熱交換器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、上記のような熱交換器として、ア
ルミニウム（その合金を含む）等からなる多数本の偏平
チューブが並列状態に配置され、かつこれらのチューブ
間にアルミニウム等からなるフィンが配置されて熱交換
器コアが形成され、さらに各チューブの両端が平行状に
配置された一対の中空ヘッダーに連通状態に接続され
た、いわゆるマルチフロータイプと称される熱交換器
が、低圧力損失、高熱交換性能、超コンパクト化を実現
しうるものとして使用されるようになっている。

【０００３】そして、このような熱交換器では、チュー
ブを流れる冷媒と隣接チューブ間に形成されたフィンを
含む空気流通間隙を通過する空気との間で熱交換を行う
ものとなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の熱交
換器をヒートポンプ式エアコンの室外器等として用いる
と、特に高湿度条件下においてはフィンへの着霜が避け
られない。

【０００５】しかしながら、フィンの放熱性能が良いた
めに、図１０及び図１１に示すように空気流通方向Ｗの
風上側で、偏平チューブ（100 ）の端縁（100b）及びコ
ルゲートフィン（200 ）の端縁（200b）において霜（3
0）が同時集中的にかつ急激に成長し、これが空気の流
通を妨げて熱交換性能が低下することから、頻繁な除霜
が必要となり除霜運転の間隔が短くなるという欠点があ
った。

【０００６】この発明は、上記のような従来の欠点に鑑
みてなされたものであって、着霜の集中的かつ急激な成
長を抑制して、除霜運転の間隔を長くした熱交換器を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的において、この
発明は、複数の偏平状チューブ（１）が並列状態に配置
されると共に、該チューブ間にフィン（２）が配置さ
れ、かつ前記フィン（２）を含む空気流通間隙を通過す
る空気との間で熱交換を行うものとなされた熱交換器に
おいて、前記フィン（２）の空気入側の端縁（2b）が、
前記チューブ（１）の空気入側の端縁（1b）よりも風下
側に退入していることを特徴とするものである。

【０００８】また、フィン（２）における風上側のフィ
ン間隔Ｆi が風下側のフィン間隔Ｆo よりも大きく設定
されているものに構成しても良い。

【０００９】

【作用】コルゲートフィン（２）の空気入側の端縁（2
b）は、チューブ（１）の端縁（1b）よりも風下側に退
入しているから、図３に示されるように、霜（30）は空
気の入側においてまずチューブ（１）の端縁（1b）に生
成されるが、チューブ端縁（1b）に生成されただけでは
隣接チューブ間の空気流通間隙が閉塞されるまでには至
らない。その後、霜（30）は風下側へと成長し、やがて
コルゲートフィン（２）の空気入側端縁（2b）にも生成
される。しかし、既にチューブ（１）に霜が生成された
分だけ空気が減湿されているから、コルゲートフィン
（２）における着霜量は抑制される。このように、霜
（30）はチューブ（１）の空気入側の端縁（1b）から、
風下側に退入状態にあるコルゲートフィン（２）の端縁
（2b）にわたる範囲で比較的均一に生成されるため、従
来のように集中的に局部成長することがない。

【００１０】また、コルゲートフィン（２）の風上側に
おけるフィン間隔Ｆi が風下側のフィン間隔Ｆo よりも
大きく設定されている場合には、霜（30）はチューブ
（１）の空気入側の端縁（1b）、コルゲートフィン
（２）の空気入側の端縁（2b）、及び風下側のフィンの
端縁（2c）に順次的に生じる結果、着霜の局部成長がさ
らに抑制される。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。この実施
例は、ヒートポンプ式エアコンの室外器に用いたマルチ
フロータイプのアルミニウム製熱交換器に適用したもの
である。

【００１２】熱交換器の正面図を示す図４において、
（１）は偏平チューブ、（２）はコルゲートフィンで、
これらが垂直状配置にて交互に左右方向に配置されるこ
とにより、熱交換器コアが形成されている。（３）
（４）は上下１対のヘッダーで、これらヘッダー（３）
（４）に偏平チューブ（１）の両端が連通状態に接続さ
れている。

【００１３】前記偏平チューブ（１）は、図１及び図２
に示されるように、アルミニウム製の押出型材によるも
ので、内部が仕切り壁（1a）により複数個の室に区画さ
れて伝熱性能、耐圧性能が高められた、いわゆるハモニ
カチューブである。なお、電縫管製チューブを使用して
も良い。また、前記コルゲートフィン（２）は、シート
材を長さ方向にコルゲート状に成形してルーバー（2a）
を切り起こしたものであり、シート材としてろう材層が
クラッドされたアルミニウムブレージングシートが用い
られている。そして、フィンの長さ方向をチューブの長
さ方向に合致された状態で、隣接チューブ（１）（１）
間に配置されている。なお、チューブ（１）にアルミニ
ウムブレージングシートの電縫管が用いられる場合に
は、コルゲートフィン（２）としてろう材層の存在しな
いアルミニウムベア材を用いれば良い。

【００１４】前記ヘッダー（３）（４）は、アルミニウ
ムブレージングシートを断面円形のパイプに成形したも
のからなり、周面にはチューブ挿入孔が長さ方向に沿っ
て間隔的に形成されるとともに、このチューブ挿入孔に
各チューブ（１）の両端が挿入接続されている。かつ、
下側ヘッダー（４）の長さ方向の一端開口部は蓋片
（５）によって閉塞される一方、他端開口部には冷媒入
口管（６）が連通接続されている。また、上側ヘッダー
（３）の長さ方向の両端開口部は蓋片（７）（８）によ
って閉塞される一方、周面には冷媒出口管（９）が連通
接続されている。

【００１５】ところで、前記コルゲートフィン（２）
は、図１に矢印Ｗで示す空気流通方向の幅がチューブ
（１）の空気流通方向の幅よりも小さく設定されるとと
もに、チューブ（１）とコルゲートフィン（２）の空気
出側の端縁を面一に合致させた状態で配置されている。
従って、コルゲートフィン（２）の空気入側の端縁（2
b）が、前記チューブ（１）の空気入側の端縁（1b）よ
りも風下側に退入した状態となされている。このよう
に、コルゲートフィン（２）の空気入側の端縁（2b）を
退入させるのは、後述のように着霜を遅らせるためであ
るが、退入長さＤ（図１に示す）が小さいとその効果に
乏しい。一方、退入長さＤが大きすぎるとコルゲートフ
ィン（２）の存在量の不足により熱交換性能が低下す
る。従って、退入長さＤはチューブ幅の１０〜３０％の
範囲に設定するのが良い。

【００１６】図示実施例に係る熱交換器では、その使用
状態において、冷媒入口管（６）から下側ヘッダー
（４）に流入した冷媒は、各チューブ（１）を上昇して
上側ヘッダー（３）へと流通したのち、冷媒出口管
（９）から器外へと流出する。そして、チューブ（１）
を流通している間に、コルゲートフィン（２）を含む空
気流通間隙を流通する空気と熱交換を行う。

【００１７】かかる熱交換器の動作により、熱交換器の
チューブ（１）及びコルゲートフィン（２）には霜が付
着する。コルゲートフィン（２）の空気入側の端縁（2
b）は、チューブ（１）の端縁（1b）よりも風下側に退
入しているから、図３に示されるように霜（30）は空気
の入側においてまずチューブ（１）の端縁（1b）に生成
されるが、チューブ端縁（1b）に生成されただけでは隣
接チューブ間の空気流通間隙が閉塞されるまでには至ら
ない。その後、霜（30）は風下側へと成長し、やがてコ
ルゲートフィン（２）の空気入側端縁（2b）にも生成さ
れる。しかし、既にチューブ（１）に霜が生成された分
だけ空気が減湿されているから、コルゲートフィン
（２）における着霜量は抑制される。このように、霜
（30）はチューブ（１）の空気入側の端縁（1b）から、
風下側に退入状態にあるコルゲートフィン（２）の端縁
（2b）にわたる範囲で時間をずらして比較的均一に生成
されるため、従来のように局部成長することがない。こ
のため、空気流通間隙の閉塞に至る時間を遅らせること
ができ、除霜運転の間隔を長くできる。

【００１８】図５〜８はこの発明の他の実施例を示すも
のである。この実施例では、空気入側の端縁（2b）がチ
ューブ（１）の端縁（1b）に対して風下側に退入状態に
あるコルゲートフィン（２）について、風上側と風下側
とでフィン間隔に差を設けたものである。

【００１９】即ち、図５、６に示されるように、断面に
おいて山部（21）と平坦状の中間部（22）と谷部（23）
とが繰り返し連続形成されることにより波形に成形され
たコルゲートフィン（２）の風上側の部分は、山部（2
1) の頂点から谷部（23）の底点にわたる部位がフィン
の幅の約半分にわたって１つおきに切取られている。従
って、図７に示されるように、コルゲートフィン（２）
の風上側の部分におけるフィン間隔Ｆi つまり隣接する
中間部（22）の間隔は、風下側のフィン間隔Ｆoに対し
てほぼ２倍になっている。

【００２０】このように、コルゲートフィン（２）の風
上側におけるフィン間隔Ｆi を大きくすることにより、
図７及び図８に示されるように、霜（30）はチューブ
（１）の空気入側の端縁（1b）、コルゲートフィン
（２）の空気入側の端縁（2b）、及び前記中間部の切り
取りによって風下側に生じた新たな端縁（2c）に順次的
に生じる結果、着霜の局部成長をさらに抑制することが
でき、空気流通間隙の閉塞に至る時間をさらに遅らせる
ことができる。

【００２１】なお、図５〜８では、１個のコルゲートフ
ィン（２）の風上側の部分において、山部（21）の頂点
から谷部（23）の底点にわたる部位を１つおきに切取る
ことにより、風上側のフィン間隔を風下側よりも相対的
に大きくする場合を示したが、図９に示されるように、
空気流通方向に２列あるいは複数列に２個以上のコルゲ
ートフィン（24）（25）を配置し、風上側に配置された
フィン（24）のフィン間隔Ｆi を風下側のフィン（25）
のフィン間隔Ｆo よりも相対的に大きく設定することに
よっても、同様の効果を生じさせることができる。

【００２２】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、複数の偏平
状チューブが並列状態に配置されると共に、該チューブ
間にフィンが配置され、かつ前記フィンを含む空気流通
間隙を通過する空気との間で熱交換を行うものとなされ
た熱交換器において、前記フィンの空気入側の端縁が、
前記チューブの空気入側の端縁よりも風下側に退入して
いることを特徴とするものであるから、作動時に生じる
霜は、チューブの空気入側の端縁から、風下側に退入状
態にあるコルゲートフィンの端縁にわたる範囲で比較的
均一に生成されることになり、従来のような同時集中的
な局部成長を抑制することができる。その結果、着霜が
空気流通間隙を閉塞させる時間を遅らせることができ、
除霜運転の間隔を長くでき、効率的な運転が可能とな
る。

【００２３】また、フィンにおける空気入側のフィン間
隔が空気出側のフィン間隔よりも大きく設定されている
場合には、霜はチューブの空気入側の端縁、コルゲート
フィンの空気入側の端縁、及び風下側のフィンの端縁に
順次的に生じる結果、着霜の局部成長をさらに抑制する
ことができ、除霜運転の間隔を益々長くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すもので、図４のＩ−
Ｉ線断面図である。

【図２】チューブとフィンを示す断面斜視図である。

【図３】着霜状態を示す図１対応断面図である。

【図４】（Ａ）は熱交換器の全体構成を示す正面図、
（Ｂ）は同じく側面図である。

【図５】この発明の他の実施例を示すもので、チューブ
とフィンを示す断面斜視図である。

【図６】図５のVI−VI線断面拡大図である。

【図７】図５のVII −VII 線断面図である。

【図８】図５〜７の熱交換器のチューブおよびフィンへ
の着霜状態を示す断面図である。

【図９】図５〜８に示した実施例の変形例を示すもの
で、チューブとフィンを分離して示す断面斜視図であ
る。

【図１０】従来の熱交換器における着霜状態を示す図３
相当断面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。

【符号の説明】

１…チューブ 1b…チューブの空気入側の端縁 ２…コルゲートフィン（フィン） 2b…フィンの空気入側の端縁 ３、４…ヘッダー 30…霜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の偏平状チューブ（１）が並列状態
   に配置されるとともに、該チューブ間にフィン（２）が
   配置され、かつ前記フィン（２）を含む空気流通間隙を
   通過する空気との間で熱交換を行うものとなされた熱交
   換器において、 前記フィン（２）の空気入側の端縁（2b）が、前記チュ
   ーブ（１）の空気入側の端縁（1b）よりも風下側に退入
   していることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 フィン（２）における風上側のフィン間
   隔Ｆi が風下側のフィン間隔Ｆo よりも大きく設定され
   ている請求項１に記載の熱交換器。