JPH11201677A - フィン付熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、除霜運転回数と除霜運転時間の低減を図る。 【解決手段】 伝熱管２と切り起こし６との間に、伝熱
管２と切り起こし６との熱伝導経路を長くする方向に断
熱用切り込み７を設けたことにより、着霜量が多い伝熱
管２に近接する切り起こし６’への熱伝導を抑制し、伝
熱管２に近接する切り起こし６’での着霜を緩和し、比
較的均一に着霜させることにより、暖房運転時の急激な
熱交換量の低下を抑制するとともに、暖房運転時間を延
長できる。

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
器に使用され、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】空気を熱源としたヒートポンプ式空調機
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、冷媒の蒸発温度が０℃以下になると、着霜が生じ
る。この着霜により熱交換器の通風抵抗が増大し、暖房
能力が低下するため、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５は、従来のフィン付熱交換器を示す斜
視図である。図５において、１はアルミ材等を材料とす
るフィンであり、一定間隔で平行に並べられ、２はフィ
ン１に直角に挿入され、気流方向に複数配列された、銅
等を材料とする伝熱管である。伝熱管２は熱交換器両端
で互いに接続され冷媒回路を構成している。

【０００６】図６は、従来のフィン付熱交換器の断面図
である。図７は図６のＡ−Ａ断面図である。図６及び図
７において、３はフィンカラーでありフィン１と伝熱管
２を接合しており、４は切断面４’が気流方向に対して
垂直となるように設けられたスリット状の切り起こし
で、フィン面上に突出するように設けてある。

【０００７】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。

【０００８】このフィン付熱交換器では、フィン１間を
流れる気流と伝熱管２の管内を流れるフロン等の冷媒と
の間で、フィン１、フィンカラー３及び伝熱管２を介し
て熱交換が行われる。切り起こし４は、フィン１間を流
れる空気の境界層を分断することで、空気とフィン１の
熱交換を促進し、その結果、空気と伝熱管２内部を流れ
る冷媒との熱交換を促進していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フィン付熱交換器では、ヒートポンプエアコンの暖房運
転時に室外機として用いた場合、フィン付熱交換器は蒸
発器として機能し、周囲空気温度が低下すると、冷媒の
蒸発温度が低下し、冷媒の蒸発温度が０℃以下になる
と、フィン１表面及び切り起こし３表面に着霜する。特
に、伝熱管２に近接した切り起こし３’では、伝熱管２
からの距離が短いため、多量に着霜し、通風抵抗の増大
とともに気流の風量が低下する。このため熱交換量が急
激に低下し、他の部分では熱交換が可能であるにも関わ
らず、暖房運転を停止し、除霜運転を定期的に行わざる
を得なくなるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は、従来の問題を解決するも
ので、暖房運転時の急激な熱交換量の低下を抑制すると
ともに、暖房運転時間を延長できるようにすることであ
る。

【００１１】また、さらに従来のフィン付熱交換器で
は、暖房運転時に周囲空気温度が低下すると、冷媒の蒸
発温度が低下するため、切り起こし３部分、特に伝熱管
２に近接した切り起こし３’に水分が偏って凝縮し、こ
の凝縮水が切りおこし３部分から排出されにくいことか
ら、熱交換器の通風抵抗が増大し、熱交換量が低下する
という問題があった。

【００１２】本発明の他の目的は、従来の課題を解決す
るもので、フィン形状を改善することにより、着霜によ
る急激な熱交換量の低下を抑制するとともに、暖房運転
時間を延長できるようにすることである。さらに、気流
の乱流効果を促進し、空気とフィンの間の空気側熱伝達
率を向上させることと、フィンの排水性を向上させるこ
とにより、熱交換量を向上させることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、フィンの表面の伝熱管相互間の段方向に設
けた切り起こしと、伝熱管と切り起こしとの間に、伝熱
管と切り起こしとの熱伝導経路を長くする方向に断熱用
切り込みを設けたものである。

【００１４】これにより、着霜量が多い切り起こしへの
熱伝導を抑制し、着霜量が多い切り起こしでの着霜を緩
和し、比較的均一に着霜させることにより、暖房運転時
の急激な熱交換量の低下を抑制するとともに、暖房運転
時間を延長できる。

【００１５】また、本発明は、フィンの表面の伝熱管相
互間の段方向に断面が気流方向に対して垂直を成す垂直
切り起こしと、垂直切り起こしと伝熱管との間に、切断
面が気流方向に対して平行を成し、高さが両端から中心
に向かって高く山形状をしたスリット状の平行切り起こ
しを設けたものである。

【００１６】これにより、伝熱管から伝熱管に近接した
垂直切り起こしへの熱伝導を抑制し、伝熱管に近接した
垂直切り起こしでの着霜を緩和し、比較的均一に着霜さ
せることにより、暖房運転時の急激な熱交換量の低下を
抑制するとともに、暖房運転時間を延長できる。さら
に、空気の乱流効果を促進し、空気とフィンの間の空気
側熱伝達率を向上させるとともに、暖房運転時に蒸発器
として使用した場合、フィンの排水性を向上させ、熱交
換量を向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】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
し内部を流体が流動する伝熱管とから構成され、フィン
の表面の伝熱管相互間の段方向に設けた切り起こしと、
伝熱管と切り起こしとの間に、伝熱管と切り起こしとの
熱伝導経路を長くする方向に断熱用切り込みを設けたも
のである。

【００１８】そして、フィンの表面の伝熱管相互間の段
方向に設けた切り起こしと、伝熱管と切り起こしとの間
に、伝熱管と切り起こしとの熱伝導経路を長くする方向
に断熱用切り込みを設けることにより、伝熱管から着霜
量の多い切り起こしへの熱伝導を抑制し、着霜量の多い
切り起こしでの着霜を緩和し、比較的均一に着霜させる
ことにより、暖房運転時の急激な熱交換量の低下を抑制
するとともに、暖房運転時間を延長できる。

【００１９】また、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
内部を流体が流動する伝熱管とから構成され、フィンの
表面の伝熱管相互間の段方向に断面が気流方向に対して
垂直を成す垂直切り起こしと、垂直切り起こしと伝熱管
との間に、切断面が気流方向に対して平行を成し、高さ
が両端から中心に向かって高く山形状をしたスリット状
の平行切り起こしを設けたものである。

【００２０】そして、フィンの表面の伝熱管相互間の段
方向に断面が気流方向に対して垂直を成す垂直切り起こ
しと、垂直切り起こしと伝熱管との間に、切断面が気流
方向に対して平行を成し、高さが両端から中心に向かっ
て高く山形状をしたスリット状の平行切り起こしを設け
ることにより、伝熱管から伝熱管に近接した垂直切り起
こしへの熱伝導を抑制し、伝熱管に近接した垂直切り起
こしでの着霜を緩和し、比較的均一に着霜させることに
より、暖房運転時の急激な熱交換量の低下を抑制すると
ともに、暖房運転時間を延長できる。さらに、空気の乱
流効果を促進し、空気とフィンの間の空気側熱伝達率を
向上させるとともに、フィンの排水性を向上させ、熱交
換量を向上させることができる。

【００２１】

【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。

【００２２】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
よるフィン付熱交換器の断面図、図２は図１のＢ−Ｂ断
面図である。

【００２３】図１において、２は伝熱管であり従来の構
成と同じものである。３はフィンカラーであり従来の構
成と同じである。

【００２４】５は一定間隔で平行に並べられたフィンで
あり、相互間を気体が流動し、伝熱管２内を流動する冷
媒とフィン５間を流れる空気とが熱交換を行う構成であ
る。

【００２５】６はフィン５面上より突出した切り起こし
であり、６’は伝熱管２に近接する垂直切り起こしであ
る。

【００２６】７は断熱用切り込みであり、伝熱管２と垂
直切り起こし６’との間に、垂直切り起こし６’と伝熱
管２との熱伝導経路を長くする方向に設けられており、
伝熱管２から垂直切り起こし６’への熱伝導を抑制する
ものである。

【００２７】本実施例では、伝熱管２に近接する垂直切
り起こし６’と伝熱管２との間に設けられているが、そ
の他、伝熱管２と着霜量が多い切り起こし６との間に設
けるものである。

【００２８】この場合、断熱用切り込み７は切り起こし
６脚部の中点６’’と伝熱管２の中心２’とを結ぶ直線
と平行にならないように設ける。特に、脚部の中点
６’’と伝熱管２の中心２’とを結ぶ直線と直交するよ
うに設けることは、熱伝導を抑制する点から好ましい。

【００２９】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。

【００３０】図１，図２において、フィン５間を流れる
気流と伝熱管２の管内を流れるフロン等の冷媒との間
で、フィン５、フィンカラー３及び伝熱管２を介して熱
交換が行われる。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。

【００３１】周囲空気温度が低い場合には、冷媒の蒸発
温度が下がり、フィン５表面等に凝縮する。さらに冷媒
の温度が下がり、０℃以下になると、凝縮した水滴は氷
結し霜となる。特に、伝熱管２からの距離が小さい伝熱
管２に近接する垂直切り起こし６’に多量に着霜する。
これら凝縮した水滴や霜により、フィン付熱交換器の通
風抵抗が増大し暖房能力が低下する。

【００３２】しかし、垂直切り起こし６’と伝熱管２と
の間に断熱用切り込み７を設けたことにより、垂直切り
起こし６’から伝熱管２へと伝わる熱は断熱用切り込み
７を迂回して伝えることとなり、垂直切り起こし６’か
ら伝熱管２への熱伝導が抑制され、垂直切り起こし６’
の着霜量を緩和し、比較的均一に着霜させることができ
る。その結果、暖房運転時の急激な熱交換量の低下を抑
制するとともに、暖房運転時間を延長できる。

【００３３】（実施例２）図３は、本発明の実施例２に
よるフィン付熱交換器の断面図、図４は図３のＣ−Ｃ断
面図である。

【００３４】図３において、２は伝熱管であり従来の構
成と同じものである。３はフィンカラーであり従来の構
成と同じである。

【００３５】８は一定間隔で平行に並べられたフィンで
あり、相互間を気体が流動し、伝熱管２内を流動する冷
媒とフィン８間を流れる空気とが熱交換を行う構成であ
る。

【００３６】９はフィン８面上より突出した垂直切り起
こしであり、９’は伝熱管２に近接する垂直切り起こし
である。

【００３７】１０は切断面１０’が気流方向に対して平
行を成し、高さが両端から中心に向かって高く山形状を
したスリット状の平行切り起こしであり、伝熱管２と近
接する垂直切り起こし９’と伝熱管２との間に、気流方
向に対して平行に設けたものである。

【００３８】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。

【００３９】図３，図４において、フィン８間を流れる
気流と伝熱管２の管内を流れるフロン等の冷媒との間
で、フィン８、フィンカラー３及び伝熱管２を介して熱
交換が行われる。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。

【００４０】このとき、周囲空気温度が低い場合には、
冷媒の蒸発温度が下がり、フィン８表面等に凝縮する。
さらに冷媒の温度が下がり、０℃以下になると、凝縮し
た水滴は氷結し霜となる。特に、伝熱管２からの距離が
小さい伝熱管２に近接する垂直切り起こし９’に多量に
着霜する。これら凝縮した水滴や霜により、フィン付熱
交換器の通風抵抗が増大し暖房能力が低下する。

【００４１】しかし、平行切り起こし１０の切断面１
０’が気流方向に対して平行に起こされていることか
ら、気流は平行切り起こし１０の端面１０’’に衝突
し、空気の乱流効果が促進され、フィン８と空気との間
の空気側熱伝達率が向上し、熱交換量の向上を図ること
ができる。

【００４２】また、平行切り起こし１０の高さが切り起
こしの両端から中心に向かって高く山形状となってお
り、かつ切断面１０’が気流方向に対して平行に配置さ
れていることから、切り起こし１０に凝縮した水滴は、
気流により容易に切り起こし部分より排出され、暖房能
力低下の抑制を図ることができる。

【００４３】さらに、平行切り起こし１０は、伝熱管２
と近接する垂直切り起こし９’と伝熱管２との間に設け
ているため、垂直切り起こし９’から伝熱管２への熱伝
導が抑制され、垂直切り起こし９’の着霜量を緩和し、
比較的均一に着霜させることができる。その結果、暖房
運転時の急激な熱交換量の低下を抑制するとともに、暖
房運転時間を延長できる。

【００４４】

【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、
フィンを貫通し内部を流体が流動する伝熱管とから構成
され、フィンの表面の伝熱管相互間の段方向に設けた切
り起こしと、伝熱管と切り起こしとの間に、伝熱管と切
り起こしとの熱伝導経路を長くする方向に断熱用切り込
みを設けたので、暖房運転時の急激な熱交換量の低下を
抑制するとともに、暖房運転時間を延長できる。

【００４５】また、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、フィンを貫通し内部を流体
が流動する伝熱管とから構成され、フィンの表面の伝熱
管相互間の段方向に断面が気流方向に対して垂直を成す
垂直切り起こしと、垂直切り起こしと伝熱管との間に、
切断面が気流方向に対して平行を成し、高さが両端から
中心に向かって高く山形状をしたスリット状の平行切り
起こしを設けたので、暖房運転時の急激な熱交換量の低
下を抑制するとともに、暖房運転時間を延長できる。さ
らに、暖房運転時の熱交換量の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１によるフィン付熱交換器の断
面図

【図２】図１におけるＢ−Ｂ断面図

【図３】本発明の実施例２によるフィン付熱交換器の断
面図

【図４】図３におけるＣ−Ｃ断面図

【図５】従来のフィン付熱交換器の斜視図

【図６】従来のフィン付熱交換器の断面図

【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図

【符号の説明】

２ 伝熱管 ５，８ フィン ６ 切り起こし ７ 断熱用切り込み ９ 垂直切り起こし ９’，１０’ 切断面 １０ 平行切り起こし

Claims (2)

【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内部を流体
   が流動する伝熱管とから構成され、前記フィンの表面の
   前記伝熱管相互間の段方向に設けた切り起こしと、前記
   伝熱管と前記切り起こしとの間に、前記伝熱管と前記切
   り起こしとの熱伝導経路を長くする方向に断熱用切り込
   みを設けたフィン付熱交換器。
2. 【請求項２】 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内部を流体
   が流動する伝熱管とから構成され、前記フィンの表面の
   前記伝熱管相互間の段方向に断面が気流方向に対して垂
   直を成す垂直切り起こしと、前記垂直切り起こしと前記
   伝熱管との間に、切断面が気流方向に対して平行を成
   し、高さが両端から中心に向かって高く山形状をしたス
   リット状の平行切り起こしを設けたフィン付熱交換器。