JPH10311622A - フィン付熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィン付熱交換器に関し、着霜時の熱交換量
の急激な低下を抑えるとともに、除霜運転回数の低減を
図る。 【解決手段】 気流上流側の冷媒流路７ａ内を流れる冷
媒流量を気流下流側の冷媒流路７ｂ内を流動する冷媒流
量よりも小さくすることにより、気流上流側の熱交換量
を小さくし、着霜量の多い気流上流側の着霜量を低減す
ることができる。一方着霜量が少ない気流下流側では、
着霜量は増えるが熱交換量を大きくすることができる。
よって、熱交換量を保持しながら、気流上流側と気流下
流側のフィン１での着霜量を同等にし、気流の流路が閉
塞するまでの時間を大幅に延長することができ、風量の
低下による熱交換量の急激な低下を抑え、除霜運転回数
の低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気調和機や冷凍機
器、自動車機器等の冷媒と空気等の流体間で熱の授受を
行うフィン付熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、フィン付熱交換器は機器設計の面
からコンパクト化が要求されており、フィン表面にスリ
ットやルーバーなどを設ける等の工夫により高効率化が
図られている。また、空気を熱源としたヒートポンプ式
空気調和機の暖房運転において、室外側熱交換器は蒸発
器として機能し、周囲空気温度が低下すると冷媒の蒸発
温度が下がり熱交換器表面に空気中の水分が凝縮する。
さらに冷媒の蒸発温度が低下し、冷媒の蒸発温度が０℃
以下になると、凝縮した水分が凝固し着霜が生じる。こ
の着霜により、気流の流路が狭められ、風量が低下し、
熱交換器の熱交換量が大幅に低下するため、除霜運転を
定期的に行っている。

【０００３】従来のフィン付熱交換器としては、特開昭
６１−２５２４９４号公報に開示されている。

【０００４】以下、図面を参照しながら上記従来のフィ
ン付熱交換器の一例について説明する。

【０００５】図３は従来のフィン付熱交換器の斜視図で
ある。図３において、１は一定間隔で平行に並べられた
フィンで、２はフィン１を貫通し、気流方向に２列設け
られた伝熱管である。３は分流器で、冷媒のフィン付熱
交換器入口側に連結されている。４は合流器で、冷媒の
フィン付熱交換器出口側に連結されている。図４は従来
のフィン付熱交換器の水平断面の部分拡大図である。図
４において５は流路であり、分流器３によって気流上流
側の流路５ａと気流下流側の流路５ｂに分岐されてい
る。

【０００６】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【０００７】フィン付熱交換器では、フィン１の相互間
を気流が流動し、フィン１及び伝熱管２の外面と気流と
が熱交換を行うと同時に、冷媒は分流器３によって流路
５ａと流路５ｂへ均等に分流された後、伝熱管２の管内
の流路５ａと流路５ｂを流動し、冷媒と伝熱管２の内面
とが熱交換を行う。その結果、フィン１及び伝熱管２を
介して気流と冷媒が間接的に熱交換を行う。この際、気
流側の熱伝達率は冷媒側の熱伝達率に比べてかなり小さ
いため、気流側ではフィン１によって伝熱面積を拡大す
ることにより熱抵抗の低減をはかっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成のフィン付熱交換器をヒートポンプエアコンの
暖房運転時の室外機として用いる場合、フィン付熱交換
器は蒸発器として機能する。このとき冷媒の蒸発温度が
０℃以下となりフィン１の表面に着霜するような条件で
使用すると、気流とフィン１の間の熱交換量が大きいフ
ィン１の気流上流側に着霜が集中し、運転開始後すぐに
着霜によってフィン１の気流上流側が閉塞してしまい、
気流下流側では閉塞していないにもかかわらず、フィン
付熱交換器に流入する気流の風量が低下して熱交換量が
急激に低下するという欠点があった。またその結果、除
霜運転回数が増加し、快適性が低下するという欠点があ
った。

【０００９】本発明は従来の課題を解決するもので、着
霜時の熱交換量の急激な低下を抑えるとともに、除霜運
転回数と除霜運転時間の低減を図るフィン付熱交換器を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体が
流動するフィンと、フィンを貫通し、気流方向に複数列
配置され、内部を流体が流動する伝熱管と伝熱管相互を
連結して形成される冷媒流路の入口側に設置した分流器
とから構成され、気流上流側の冷媒流路内を流れる冷媒
流量を気流下流側の冷媒流路内を流動する冷媒流量より
も小さくしたものである。

【００１１】これにより、気流上流側の熱交換量を小さ
くし、着霜量の多い気流上流側の着霜量を低減すること
ができる。一方着霜量が少ない気流下流側では、冷媒流
路内を流動する冷媒流量が大きいため、冷媒側の熱伝達
率が大きくなることと、気流上流側で熱交換量が小さい
ために空気の温度の低下が小さく、気流下流側に流入す
る空気の温度と気流下流側の冷媒の温度との差は大きく
なり、熱交換量を大きくすることができる。よって、熱
交換量を保持しながら、気流上流側と気流下流側のフィ
ンでの着霜量を同等にし、気流の流路が閉塞するまでの
時間を大幅に延長することができ、風量の低下による熱
交換量の急激な低下を抑えることと、除霜運転回数の低
減を図ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体が流動す
るフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向に複数列配
置され、内部を流体が流動する伝熱管と前記伝熱管相互
を連結して形成される冷媒流路の入口側に設置した分流
器とから構成され、気流上流側の前記冷媒流路内を流れ
る冷媒流量を気流下流側の前記冷媒流路内を流動する冷
媒流量よりも小さくしたものであり、気流上流側の冷媒
流路内を流れる冷媒流量を気流下流側の冷媒流路内を流
動する冷媒流量よりも小さくすることで、気流上流側の
熱交換量を小さくし、着霜量の多い気流上流側の着霜量
を低減することができ、着霜量が少ない気流下流側で
は、冷媒流路内を流動する冷媒流量が大きいため、冷媒
側の熱伝達率が大きくなることと、気流上流側で熱交換
量が小さいために空気の温度の低下が小さく、気流下流
側に流入する空気の温度と気流下流側の冷媒の温度との
差は大きくなり、熱交換量を大きくすることができるた
め、熱交換量を保持しながら、気流上流側と気流下流側
のフィンでの着霜量を同等にし、気流の流路が閉塞する
までの時間を大幅に延長することができ、風量の低下に
よる熱交換量の急激な低下を抑えることと、除霜運転回
数の低減を図ることができるという作用を有する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明によるフィン付熱交換器の実施
例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来
と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を
省略する。

【００１４】図１は、本発明の実施例によるフィン付熱
交換器の斜視図である。図１において、１は一定間隔で
平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものであ
る。２はフィン１を貫通し、気流方向に２列設けられた
伝熱管で従来の構成と同じものである。５は冷媒を不均
等に分流する分流器であり、冷媒のフィン付熱交換器入
口側に連結されている。９は合流器で従来の構成と同じ
ものである。図２は本発明の実施例によるフィン付熱交
換器の水平方向断面の部分拡大図である。図２におい
て、７は流路であり、分流器５によって気流上流側の流
路７ａ内を流動する冷媒流量を気流下流側の流路７ｂ内
を流動する冷媒流量よりも小さくなるように分岐してい
る。

【００１５】以上のように構成されたフィン付熱交換器
について、以下その動作を説明する。

【００１６】フィン付熱交換器では、フィン１の相互間
を気流が流動し、フィン１及び伝熱管２の外面と気流と
が熱交換を行うと同時に、冷媒は、分流器５で気流上流
側の流路７ａ内を流動する冷媒流量を気流下流側の流路
７ｂ内を流動する冷媒流量よりも小さくなるように分岐
した後、伝熱管２の内面と熱交換を行う。その結果、フ
ィン１及び伝熱管２を介して気流と冷媒が間接的に熱交
換を行う。

【００１７】フィン付熱交換器をヒートポンプエアコン
の暖房運転時の室外機として用いる場合、フィン付熱交
換器は蒸発器として機能する。このとき冷媒の蒸発温度
が０℃以下となりフィン１の表面に着霜するような条件
で使用すると、従来のフィン付熱交換器では、気流とフ
ィンの間の熱交換量が大きいフィンの気流上流側に集中
して着霜し、運転開始後すぐに着霜によってフィンの気
流上流側が閉塞してしまうのに対し、本発明の実施例に
よるフィン付熱交換器では、分流器５によって気流上流
側の流路７ａ内を流動する冷媒流量を気流下流側の流路
７ｂ内を流動する冷媒流量よりも小さくすることで、気
流上流側の熱交換量を小さくし、着霜量の多い気流上流
側の着霜量を低減することができる。

【００１８】一方着霜量が少ない気流下流側では、冷媒
流路７ｂ内を流動する冷媒流量が大きいため、冷媒側の
熱伝達率が大きくなることと、気流上流側で熱交換量が
小さいために空気の温度の低下が小さく、気流下流側に
流入する空気の温度と気流下流側の冷媒の温度との差は
大きくなり、熱交換量を大きくすることができる。よっ
て、熱交換量を保持しながら、気流上流側と気流下流側
のフィン１での着霜量を同等にし、気流の流路が閉塞す
るまでの時間を大幅に延長することができる。その結
果、風量の低下による熱交換量の急激な低下を抑え、除
霜運転回数の低減を図ることができる。

【００１９】以上のように本実施例のフィン付熱交換器
は、一定間隔で平行に並べられ、相互間を気体が流動す
るフィン１と、フィン１を貫通し、気流方向に複数列配
置され、内部を流体が流動する伝熱管２と伝熱管２相互
を連結して形成される冷媒流路の入口側に設置した分流
器５とから構成され、気流上流側の冷媒流路７ａ内を流
動する冷媒流量を気流下流側の冷媒流路内７ｂを流動す
る冷媒流量よりも小さくしたものであり、気流上流側の
熱交換量を小さくし、着霜量の多い気流上流側の着霜量
を低減し、着霜量が少ない気流下流側では、冷媒流路内
７ｂを流動する冷媒流量が大きいため、冷媒側の熱伝達
率が大きくなることと、気流上流側で熱交換量が小さい
ために空気の温度の低下が小さく、気流下流側に流入す
る空気の温度と気流下流側の冷媒の温度との差は大きく
なり、熱交換量は大きくなる。その結果、熱交換量を保
持しながら、気流上流側と気流下流側のフィン１での着
霜量は同等となり、気流の流路が閉塞するまでの時間を
大幅に延長することができ、風量の低下による熱交換量
の急激な低下を抑えることと、除霜運転回数の低減を図
ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、一定間隔
で平行に並べられ、相互間を気体が流動するフィンと、
フィンを貫通し、気流方向に複数列配置され、内部を流
体が流動する伝熱管と伝熱管相互を連結して形成される
冷媒流路の入口側に設置した分流器とから構成され、気
流上流側の冷媒流路内を流れる冷媒流量を気流下流側の
冷媒流路内を流動する冷媒流量よりも小さくすることに
より、気流上流側の熱交換量を小さくし、着霜量の多い
気流上流側の着霜量を低減し、着霜量が少ない気流下流
側では、冷媒流路内を流動する冷媒流量が大きいため、
冷媒側の熱伝達率が大きくなることと、気流上流側で熱
交換量が小さいために空気の温度の低下が小さく、気流
下流側に流入する空気の温度と気流下流側の冷媒の温度
との差は大きくなり、熱交換量を大きくすることによ
り、熱交換量を保持しながら、気流上流側と気流下流側
のフィンでの着霜量を同等にし、気流の流路が閉塞する
までの時間を大幅に延長することができ、風量の低下に
よる熱交換量の急激な低下を抑えることと、除霜運転回
数の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるフィン付熱交換器の一実施例の斜
視図

【図２】同実施例のフィン付熱交換器の水平方向断面の
部分拡大図

【図３】従来のフィン付熱交換器の斜視図

【図４】従来のフィン付熱交換器の水平方向断面の部分
拡大図

【符号の説明】

１ フィン ２ 伝熱管 ５ 分流器 ７，７ａ，７ｂ 流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定間隔で平行に並べられ、相互間を気
   体が流動するフィンと、前記フィンを貫通し、気流方向
   に複数列配置され、内部を流体が流動する伝熱管と前記
   伝熱管相互を連結して形成される冷媒流路の入口側に設
   置した分流器とから構成され、気流上流側の前記冷媒流
   路内を流れる冷媒流量を気流下流側の前記冷媒流路内を
   流動する冷媒流量よりも小さくしたフィン付熱交換器。