JPH11264632A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 着霜し易い第１列目のフィンの間隔を広げる
ことなく、熱交換性能を低下させずに霜取りまでの時間
を長くして霜取り回数を減らせ、省エネ効果があり、か
つ安価である熱交換器を提供する。 【解決手段】 空気流にほぼ直交するように配列された
１列以上に並列された伝熱管と、この伝熱管と一体化さ
れ多数平行に並べられた独立フィンとからなる主要部を
もつ熱交換器において、前記空気流に対する第１列目の
前記フィンあるいはさらに第１列目の前記伝熱管の着霜
しやすい表面の少なくとも一部に、生成される霜の付着
強度を弱める撥水性あるいは難着氷性の被覆を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷蔵庫、冷凍
庫、エアコン室外機用などの空気を冷却する形式で使わ
れる熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍・冷蔵庫の蒸発器や暖房運転時のヒ
ートポンプ式エアコンの室外熱交換器は、空気流にほぼ
直交するように配列された１列以上に並列された伝熱管
や、伝熱管と一体化された相互間に良好な空気流路が形
成されるように一定間隔で多数平行に並べられたフィン
とから主要部が構成され、伝熱管内を流れる冷媒とフィ
ン間や伝熱管外を流れる空気が熱の授受を行う（空気が
冷却され、冷媒は熱を得る）ようになっている。このよ
うな熱交換器が、流入する空気温度が氷点以下の条件、
または流入する空気温度が氷点以上でもフィンや伝熱管
の表面温度が氷点以下の条件で使用される場合には、空
気中の水滴や氷晶がより低温なフィンや伝熱管の表面に
凝結・付着して霜が生成（特に空気流に対する熱交換器
の第１列目のフィンや伝熱管が多い）される。また徐霜
した時の水を入れる皿の底板に対面する熱交換器のフィ
ンの端部にも霜が多く生成される。

【０００３】霜の成長に伴い霜層による付加熱抵抗の増
加や空気流路の閉塞が起こって熱交換性能が次第に低下
する。これを防ぐため一般に、熱交換器の着霜し易い第
１列目のフィンの間隔を広げたり、冷蔵庫の蒸発器では
電気ヒータにより、エアコンの室外熱交換器ではサイク
ルの逆運転により霜を融解させる方式の除霜が着霜量の
増えた場合に行われる。しかし、熱交換器の着霜し易い
第１列目のフィンの間隔を広げればフィンにある程度着
霜しても運転を中断せずにすむが熱交換性能が低下し、
電気ヒータやサイクルの逆運転による除霜法では、完全
な除霜ができるものの、除霜時には通常の運転が中断さ
れるという不具合があり、大部分の霜を完全に解かさね
ばならないため多くの余分な電力を消費するという大き
な欠点がある。

【０００４】このような融解による一般的な除霜法に代
わり、フィンや伝熱管の表面に撥水性被覆を形成して着
霜量を減らす方法が提案されている（実開平３−２５１
６９３号公報など）。またフィンや伝熱管の表面に着氷
（過冷却水滴を含む空気流が固体表面に衝突して氷を生
成する現象）で生成される氷と固体との付着強度を弱め
る難着氷性被覆を形成して着霜量を減らす方法がある
（Ｔｒａｎｓ．ｏｆ ｔｈｅ ＣＳＭＥ，４，４（１９
７６−７７）ｐｐ２０４−２０８）。前者の撥水性被覆
としては、シリコン系あるいはフッ素系樹脂等の単体や
それらの樹脂に微粒子を混入させたものが代表的であ
り、後者の難着氷性被覆としては、シリコンゴムあるい
はグリース等が良い特性をもつとされている。

【０００５】これらの被覆による除霜法では、除霜のた
めに余分な電力消費を必要とせず、ある程度の効果も得
られるという利点がある。しかし、除霜効果を挙げるた
めにはフィンや伝熱管の全表面に被覆しなければならな
いが、フィンや伝熱管の全表面に被覆すればコスト高に
なるとともに被覆材の多くは熱伝導率が低いため熱交換
性能が低下する問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、着霜し易い前記第１列目のフィンの間隔を広げるこ
となく、熱交換性能を低下させずに霜取りまでの時間を
長くして霜取り回数を減らせるので省エネ効果があり、
かつ安価な熱交換器を提供すること、および本発明の第
２の目的は、そのような熱交換器を容易に製造する方法
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の発明は、空気流にほぼ直交するように配列さ
れた１列以上に並列された伝熱管と、この伝熱管と一体
化され相互間に良好な空気流路が形成されるように一定
間隔で多数平行に並べられた独立フィン型のフィンとか
らなる主要部をもつ、空気を冷却する形式で使用される
熱交換器において、前記空気流に対する第１列目の前記
フィンの着霜しやすい表面の少なくとも一部に、あるい
はさらに第１列目の前記伝熱管の着霜しやすい表面の少
なくとも一部に、生成される霜の付着強度を弱める撥水
性あるいは難着氷性の被覆を形成したことを特徴とする
熱交換器である。

【０００８】本発明の請求項２の発明は、空気流にほぼ
直交するように配列された１列以上に並列された伝熱管
と、この伝熱管と一体化され相互間に良好な空気流路が
形成されるように一定間隔で多数平行に並べられた独立
フィン型のフィンとからなる主要部をもつ、空気を冷却
する形式で使用される熱交換器において、前記空気流に
対する第１列目の前記フィンの着霜しやすい表面の少な
くとも一部に、あるいはさらに第１列目の前記伝熱管の
着霜しやすい表面の少なくとも一部に、生成される霜の
付着強度を弱める撥水性あるいは難着氷性の被覆を形成
するとともに、前記空気流に対する第２列目以降の前記
フィンの着霜しやすい表面あるいはさらに前記伝熱管の
着霜しやすい表面の少なくとも一部に、第１列目の前記
フィンの表面や前記伝熱管の表面に形成した前記被覆の
量より少ない量の前記被覆を形成したことを特徴とする
熱交換器である。

【０００９】本発明の請求項３の発明は、請求項２記載
の熱交換器において、第２列目以降の前記フィンなどに
形成される前記被覆の量は第１列目の前記フィンの表面
などに形成した前記被覆の量より順次徐々に少なくした
ことを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項４の発明は、請求項１から
請求項３のいずれかに記載の熱交換器において、第１列
目の前記フィンの端縁部およびまたは第１列目の前記伝
熱管が第１列目の前記フィンと接する近傍に前記被覆を
形成したことを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項５の発明は、請求項１から
請求項４のいずれかに記載の熱交換器において、第１列
目の前記伝熱管の中心を結んだ線より上流にある前記伝
熱管および前記フィンの表面に前記被覆を形成したこと
を特徴とする。

【００１２】本発明の請求項６の発明は、直線的に延在
する伝熱管と、この伝熱管と一体化され相互間に良好な
空気流路が形成されるように一定間隔で多数平行に並べ
られた独立フィン型のフィンとを備えた熱交換器前駆体
を作り、この前駆体の前記フィンおよび／または前記伝
熱管の所定の箇所に、生成される霜の付着強度を弱める
撥水性あるいは難着氷性の被覆を形成した後、曲げ加工
などにより加工して熱交換器を組み立てることを特徴と
する熱交換器の製造方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は、本発明の熱交換器を
説明する斜視図である。図２（ａ）は、第１列目の独立
フィン型のフィン８ａの端縁部に、生成される霜の付着
強度を弱める撥水性あるいは難着氷性の被覆１０を形成
した例を示す説明図であり、図２（ｂ）は、（ａ）に示
した第１列目のフィン８ａおよび伝熱管９−１の斜視図
である。図７に代表的な冷凍回路の例を示す。１は圧縮
機、２は凝縮器、３はドライヤ、４はキャピラリーチュ
ーブ、５は蒸発器、６はアキュムレーターである。矢印
は冷媒の流れ方向を示す。図１に示した本発明の熱交換
器７は、図７に示した蒸発器５などに使用されるもので
ある。本発明の熱交換器７は、白矢印で示した空気流に
ほぼ直交するように配列された１列以上に並列された伝
熱管９−１、９−２、・・・、９−７と、この伝熱管９
−１、９−２、・・・、９−７と一体化され相互間に良
好な空気流路が形成されるように一定間隔で多数平行に
並べられた独立フィン型のフィン８ａ、８ｂ、・・・、
８ｇとからなる主要部をもつ、空気を冷却する形式で使
用される熱交換器である。黒矢印は冷媒の流れ方向を示
す。入口Ａから熱交換器７に入った冷媒は伝熱管９−
１、９−２、・・・、９−７中を流れて熱交換されて出
口Ｂからでる。白矢印で示した空気流に対する第１列目
の全てのフィン８ａの端縁部は着霜しやすいので図２
（ａ）、（ｂ）に示したように、その端縁部表面に、生
成される霜の付着強度を弱める撥水性あるいは難着氷性
の被覆１０ａを形成してある。また図１に示した本発明
の熱交換器７は、徐霜した時の水や氷などを入れる図示
しない皿の底板に対面する各フィン８ｂ、８ｃ、８ｄ、
８ｅ、８ｆ、８ｇの下端部にも霜が多く生成されるの
で、霜の付着強度を弱める撥水性あるいは難着氷性の被
覆１０ｂ、１０ｂ、・・・１０ｂを形成してある。

【００１４】図３はフィンの他の箇所に被覆１０ｃを適
用した例を示す説明図であり、（ａ）は、第１列目の伝
熱管９−１が第１列目のフィン８ａと接する近傍のフィ
ン８ａに被覆１０ｃを形成した例を示す説明図であり、
図３（ｂ）は、（ａ）に示した第１列目のフィン８ａお
よび伝熱管９−１の斜視図である。

【００１５】図４はフィンおよび伝熱管の他の箇所に被
覆１０ｄを適用した例を示す説明図であり、（ａ）は第
１列目の伝熱管９−１の中心を結んだ線Ｘより上流にあ
る伝熱管９−１およびフィン８ａの表面に被覆１０ｄを
形成した例を示す説明図であり、図４（ｂ）は（ａ）に
示した第１列目のフィン８ａおよび伝熱管９−１の斜視
図である。白矢印は空気流を示す。

【００１６】図５は、本発明の他の熱交換器７Ａを説明
する斜視図である。本発明の熱交換器７Ａは白矢印で示
した空気流に対する第１列目のフィン８ａの大部分およ
び第１列目の伝熱管９−１の表面に、前記被覆１０ｅが
形成されているとともにに、空気流に対する第２列目以
降のフィン８ｂ、８ｃ、８ｄの表面および第２列目以降
の伝熱管９−２、９−３の一部にも前記被覆１０ｅが形
成されている。第２列目以降のフィン８ｂ、８ｃ、８ｄ
などに形成される前記被覆１０ｅの量は第１列目のフィ
ン８ａの表面などに形成した前記被覆１０ｅの量より順
次徐々に少なくしてある。本発明の熱交換器７Ａは、常
法により被覆１０ｅのない図示しない熱交換器７ａを組
み立てた後、例えば、前記被覆１０ｅを形成するための
塗布液中に第１列目のフィン８ａの左上の線Ｍと第４列
目のフィン８ｄの右下の線Ｎとを結ぶ線Ｙまで図中斜線
で示した部分を浸漬して塗布し、その後乾燥するなどし
て前記被覆１０ｅを形成することにより、容易に製造す
ることができる。本発明においては上記の線Ｙの引き方
により様々な変形態様が可能である。

【００１７】図６は、本発明の熱交換器の製造工程を模
式的に示す説明図である。本発明の熱交換器７Ｃを製造
には、先ず工程（ａ）において、直線的に延在する伝熱
管９、９、９に一定間隔で多数平行に並べられた独立フ
ィン型のフィン８ａ、８ｂ、・・・、８ｇを一体化して
固定した熱交換器前駆体７Ｂを作る。この熱交換器前駆
体７Ｂのフィン８ａとフィン８ｂの間にはヘアピン曲げ
加工部９ａを設けてあり、同様にしてフィン８ｂとフィ
ン８ｃの間、フィン８ｃとフィン８ｄの間、フィン８ｄ
とフィン８ｅの間、フィン８ｅとフィン８ｆ、フィン８
ｆとフィン８ｇの間にもそれぞれヘアピン曲げ加工部９
ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆを設けてある。次いで、工
程（ｂ）において、熱交換器前駆体７Ｂの両端において
所定の伝熱管９をＵ型ベント９ｇ、９ｇを用いて溶接し
て一体的に連結するとともに、本発明の熱交換器７Ｃの
第１列目のフィン８ａとなる前駆体７Ｂのフィン８ａの
所定の箇所、すなわち図２（ａ）（ｂ）に示したように
フィン８ａの端縁部に前記被覆１０ａを形成する。そし
て、工程（ｃ）において、図示したようにヘアピン曲げ
加工部９ａ、９ｂを次々にヘアピン曲げ加工し、さらに
他のヘアピン曲げ加工部９ｃ〜９ｆも次々にヘアピン曲
げ加工して組み立て、工程（ｄ）において必要な取り付
け用部品などを装着して熱交換器７Ｃを得ることができ
る。

【００１８】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の熱交換器は、着霜し易い前記第
１列目のフィンの間隔を広げることなく、被膜によって
第１列目の着霜量を減らすことができ、熱交換性能を低
下させずに霜取りまでの時間を長くして霜取り回数を減
らせるので省エネ効果があり、かつ安価である。第２列
目以降の前記フィンや前記伝熱管の着霜しやすい表面の
少なくとも一部にも前記被覆を形成すれば霜取りまでの
時間をさらに長くできる。第２列目以降の前記フィンな
どに形成される前記被覆の量を第１列目の前記フィンの
表面などに形成した前記被覆の量より順次徐々に少なく
すれば、霜取りまでの時間を長くできるとともに、経済
的となる。第１列目の前記フィンの端縁部や第１列目の
前記伝熱管が第１列目の前記フィンと接する近傍に前記
被覆を形成すれば、前記被膜を容易に形成できるととも
に霜取りまでの時間を容易に長くできる。第１列目の前
記伝熱管の中心を結んだ線より上流にある前記伝熱管お
よび前記フィンの表面に前記被覆を形成すれば、前記被
膜を容易に形成できるとともに熱交換性能を低下させず
に霜取りまでの時間を容易に長くできる。本発明の製造
方法により、本発明の熱交換器を容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の熱交換器を説明する斜視図である。

【図２】 （ａ）は、図１に示した本発明の熱交換器の
第１列目の独立フィン型のフィンの端縁部に、生成され
る霜の付着強度を弱める撥水性あるいは難着氷性の被覆
を形成した例を示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）に
示した第１列目のフィンおよび伝熱管の斜視図である。

【図３】 （ａ）は、図１に示した本発明の熱交換器の
第１列目の独立フィン型の他の箇所に被覆を適用した例
を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示した第１列目
のフィンおよび伝熱管の斜視図である。

【図４】 （ａ）は、図１に示した本発明の熱交換器の
第１列目の独立フィン型の他の箇所に被覆を適用した例
を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）に示した第１列目
のフィンおよび伝熱管の斜視図である。

【図５】 本発明の他の熱交換器を説明する斜視図であ
る。

【図６】 本発明の熱交換器の製造工程を模式的に示す
説明図である。

【図７】 代表的な冷凍回路の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ ドライヤ ４ キャピラリーチューブ ５ 蒸発器 ６ アキュムレーター ７、７Ａ、７Ｃ 熱交換器 ７Ｂ 熱交換器前駆体 ８ａ〜８ｇ フィン ９、９−１〜９−７ 伝熱管 ９ａ〜８ｆ ヘアピン曲げ加工部 ９ｇ Ｕ型ベント １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ 撥水性ある
いは難着氷性の被覆 Ｘ 第１列目の伝熱管の中心を結んだ線

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気流にほぼ直交するように配列された
   １列以上に並列された伝熱管と、この伝熱管と一体化さ
   れ相互間に良好な空気流路が形成されるように一定間隔
   で多数平行に並べられた独立フィン型のフィンとからな
   る主要部をもつ、空気を冷却する形式で使用される熱交
   換器において、前記空気流に対する第１列目の前記フィ
   ンの着霜しやすい表面の少なくとも一部に、あるいはさ
   らに第１列目の前記伝熱管の着霜しやすい表面の少なく
   とも一部に、生成される霜の付着強度を弱める撥水性あ
   るいは難着氷性の被覆を形成したことを特徴とする熱交
   換器。
2. 【請求項２】 空気流にほぼ直交するように配列された
   １列以上に並列された伝熱管と、この伝熱管と一体化さ
   れ相互間に良好な空気流路が形成されるように一定間隔
   で多数平行に並べられた独立フィン型のフィンとからな
   る主要部をもつ、空気を冷却する形式で使用される熱交
   換器において、前記空気流に対する第１列目の前記フィ
   ンの着霜しやすい表面の少なくとも一部に、あるいはさ
   らに第１列目の前記伝熱管の着霜しやすい表面の少なく
   とも一部に、生成される霜の付着強度を弱める撥水性あ
   るいは難着氷性の被覆を形成するとともに、前記空気流
   に対する第２列目以降の前記フィンの着霜しやすい表面
   あるいはさらに前記伝熱管の着霜しやすい表面の少なく
   とも一部に、第１列目の前記フィンの表面や前記伝熱管
   の表面に形成した前記被覆の量より少ない量の前記被覆
   を形成したことを特徴とする熱交換器。
3. 【請求項３】 第２列目以降の前記フィンなどに形成さ
   れる前記被覆の量は第１列目の前記フィンの表面などに
   形成した前記被覆の量より順次徐々に少なくしたことを
   特徴とする請求項２記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 第１列目の前記フィンの端縁部およびま
   たは第１列目の前記伝熱管が第１列目の前記フィンと接
   する近傍に前記被覆を形成したことを特徴とする請求項
   １から請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
5. 【請求項５】 第１列目の前記伝熱管の中心を結んだ線
   より上流にある前記伝熱管および前記フィンの表面に前
   記被覆を形成したことを特徴とする請求項１から請求項
   ４のいずれかに記載の熱交換器。
6. 【請求項６】 直線的に延在する伝熱管と、この伝熱管
   と一体化され相互間に良好な空気流路が形成されるよう
   に一定間隔で多数平行に並べられた独立フィン型のフィ
   ンとを備えた熱交換器前駆体を作り、この前駆体の前記
   フィンおよび／または前記伝熱管の所定の箇所に、生成
   される霜の付着強度を弱める撥水性あるいは難着氷性の
   被覆を形成した後、曲げ加工などにより加工して熱交換
   器を組み立てることを特徴とする熱交換器の製造方法。