JP2007187355A

JP2007187355A - 熱交換器及びそれを用いた空気調和機

Info

Publication number: JP2007187355A
Application number: JP2006004356A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Mishiro; 一寿三代
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】蒸発性能が低下することなく、凝縮性能を一層高めることができる熱交換器及びそれを用いた空気調和機の提供を目的とする。
【解決手段】室外熱交換器３が凝縮器として機能するときに過冷却領域Ａとなる部分の放熱フィン１１のみを切り起こし（スリット１３）を有するフィン形状とし、室外熱交換器３が蒸発器として機能するときは過冷却領域Ａに冷媒が流れないようにし、室外熱交換器３が凝縮器として機能するときは過冷却領域Ａに冷媒が流れるような構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発性能及び凝縮性能に優れた熱交換器及びそれを用いた空気調和機に関するものである。

図６は、従来の空気調和機の冷媒回路図である。図に示すように、従来の空気調和機では、室外機に収納される圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３および絞り装置４と、室内機に収納される室内熱交換器５などを順次配管接続し冷凍サイクル（冷媒回路）が構成されている。

このような空気調和機の冷媒回路において、冷房時には室外熱交換器３が凝縮器として機能し、室内熱交換器５が蒸発器として機能するように、四方弁２により冷媒循環方向を制御する（実線矢印方向）。また、暖房時には室外熱交換器３が蒸発器として機能し、室内熱交換器５が凝縮器として機能するように、四方弁２により冷媒循環方向を制御する（破線矢印方向）。

上記構成の空気調和機において、熱交換器の熱交換性能は空気調和機の冷暖房性能に大きく影響する重要な性能である。一般的に、熱交換器は、図７に示すように、多数の放熱フィン１１と、該フィン１１を貫通する冷媒管１２とから構成されており、特許文献１に示すように、放熱フィンにスリットを設けることで、熱交換性能を向上させることができることが知られている。
特開２０００−３５６４８９号公報

しかしながら、室外熱交換器の放熱フィンにスリットを設けた場合には、暖房運転時において、蒸発器として機能する室外熱交換器に付着した霜を除去する除霜運転を行なう際に、除霜水が放熱フィンのスリット間にブリッジして閉塞し、次の着霜が早まってしまうため、結果的に蒸発性能が低下してしまうといった問題が生じていた。

そこで、本発明は、蒸発性能が低下することなく、凝縮性能を一層高めることができる熱交換器及びそれを用いた空気調和機の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る熱交換器は、放熱フィンを備え、凝縮器として機能する際の過冷却領域となる部分の放熱フィンのみを切り起こしを有するフィン形状としたことを特徴とする。すなわち、上記熱交換器が凝縮器として機能するときには、冷媒が過冷却領域を含む熱交換器全体を通過するようにする。これにより、切り起こしを有する放熱フィンから効率よく放熱することができ、凝縮性能を一層高めることができる。

一方、上記熱交換器が蒸発器として機能するときには、冷媒が前記切り起こしを有するフィン形状の部分を通過せずにその他の領域のみを通過するようにする。これにより、切り起こしを有するフィン形状の部分における着霜を防止することができる。したがって、除霜運転時に除霜水がスリットにブリッジするのを防止することができる。

切り起こしを有する放熱フィンとは、フィンに切り込みを形成してその部分を切り起こしたフィン形状を有するものであり、具体的にはスリットフィンあるいはルーバーフィンを挙げることができる。なお、熱交換器の凝縮器として機能する際の過冷却領域以外の領域における放熱フィンは切り起こしのないフィン形状とすればよく、これにより除霜運転時に発生する除霜水を放熱フィンの表面からすみやかに流し落すことができ、良好な水はけ性を維持することができる。

本発明に係る熱交換器としては、具体的に、蒸発器として機能する場合に着霜する可能性の高い、空気調和機用の室外熱交換器を挙げることができる。また、本発明に係る熱交換器としては、室外熱交換器以外にも該室外熱交換器が凝縮器として機能するときにその冷凍サイクル下流側に設置された補助熱交換器であってもよい。
さらに、本発明に係る熱交換器として、空気調和機用の室外熱交換器及び該室外熱交換器が凝縮器として機能するときにその冷凍サイクル下流側に設置された補助熱交換器の両方であってもよい。

上記熱交換器を空気調和機に用いる場合には、室外熱交換器が凝縮器として機能するときに過冷却領域となる部分をバイパスするバイパス管を設け、過冷却領域内に第１開閉弁を設け、バイパス管に第２開閉弁を設け、室外熱交換器が蒸発器として機能するときは、第１開閉弁を閉じるとともに第２開閉弁を開けて過冷却領域に冷媒が流れないようにし、室外熱交換器が凝縮器として機能するときは、第１開閉弁を開けるとともに第２開閉弁を閉じてバイパス管に冷媒が流れないようにすればよい。

これにより、室外熱交換器が凝縮器として機能する冷房運転時には、冷媒は過冷却領域を通過し、室外熱交換器が蒸発器として機能する暖房運転時には、冷媒が前記領域を通過しないようにすることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、室外熱交換器が凝縮器として機能するときに過冷却領域となる部分の放熱フィンのみを切り起こしを有するフィン形状とし、室外熱交換器が蒸発器として機能するときは、凝縮器として機能する際の過冷却領域に冷媒が流れないようにし、室外熱交換器が凝縮器として機能するときは過冷却領域に冷媒が流れるようにしたため、除霜運転時に放熱フィンの切り起こし部分に除霜水のブリッジが発生することがなく、蒸発性能の低下を防止することができる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図である。本実施形態に係る空気調和機は、主に、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、絞り装置４と、室内熱交換器５とから構成される冷凍サイクルを備え、室外熱交換器３が凝縮器として機能するときに、室外熱交換器３の一部に過冷却（サブクール）領域Ａが形成されるように設定されており、過冷却領域Ａをバイパスするためのバイパス管６と、過冷却領域Ａ内の冷媒管１２を開閉する第１開閉弁６１と、バイパス管６を開閉する第２開閉弁６２を備えている。過冷却領域Ａは、図１の斜線部で示すように、室外熱交換器３の一部であって、凝縮器として機能する場合の下流側（冷媒出口側）部分に設定されている。

図２は、室外熱交換器３の過冷却領域Ａを示す斜視図である。室外熱交換器３は、多数の平板状の放熱フィン１１と、該フィン１１を貫通する冷媒管１２とから構成されているが、図に示すように、過冷却領域Ａとなる部分の放熱フィン１１にのみスリット１３を設けている。図３は、図２のＸ−Ｘ′における放熱フィン１１及びスリット１３の断面図である。図に示すように、放熱フィン１１に複数の切り込みを入れた後、表面及び裏面へ段押し成形したスリット１３が複数形成されている。

次に、上記構成の空気調和機を運転したときの冷媒の流れについて説明すると、先ず、冷房時には、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を通過し、図中、実線矢印方向に循環する。冷媒は、四方弁２を通過した後、凝縮器として機能する室外熱交換器３を経て、絞り装置４で絞られて蒸発器として機能する室内熱交換器５で気化し、再び四方弁２を通過して圧縮機１へと戻される。この冷凍サイクルのとき、第１開閉弁６１は開放状態にし、第２開閉弁６２は閉塞状態にする。

暖房時には、圧縮機１で圧縮された冷媒は、四方弁２を通過し、図中、破線矢印方向に循環する。冷媒は、四方弁２を通過した後、凝縮器として機能する室内熱交換器５、絞り装置４を経た後、バイパス管６を通過して過冷却領域Ａを回避し、これにより室外熱交換器３の過冷却領域Ａ以外の領域を通過し、再び四方弁２を通過して圧縮機１へと戻される。この冷凍サイクルのとき、第１開閉弁６１は閉塞状態にし、第２開閉弁６２は開放状態にする。

本実施形態においては、冷房時に、冷媒を室外熱交換器の過冷却領域Ａに流入させて、過冷却領域Ａから効率よく放熱することで凝縮性能の向上が図れる。また、暖房時には、過冷却領域Ａへの冷媒の流入を防ぐことでこの領域における着霜を防止し、除霜運転時に効率よく除霜を行なうことで蒸発性能の低下を防ぐことができる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図である。本実施形態では熱交換器の凝縮性能を向上させるため、室外熱交換器３が凝縮器として機能するときに、その一部に過冷却領域Ａを形成するほかに、室外熱交換器３の冷媒サイクル下流側に別途過冷却用の補助熱交換器８を設け、この補助熱交換器をも過冷却領域Ａに含めるようにした点が特徴とされている。

すなわち、過冷却領域Ａとなる室外熱交換器３の一部及び補助熱交換器８全体の放熱フィンには、第１実施形態と同様にスリットが設けられている。そして、本実施形態においては、室外熱交換器３の一部及び補助熱交換器８をバイパスするためのバイパス管６と、過冷却領域Ａ内の冷媒流路を開閉する第１開閉弁６１と、バイパス管６を開閉する第２開閉弁６２を備えており、その他の構成及び冷房運転時及び暖房運転時における各開閉弁の開閉操作は第１実施形態と同じとされている。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図である。本実施形態では室外熱交換器３の冷媒サイクル下流側に別途過冷却用の補助熱交換器８を設け、この補助熱交換器に過冷却領域Ａを形成するようにした点が特徴とされている。

すなわち、過冷却領域Ａとなる補助熱交換器８全体の放熱フィンには、第１実施形態と同様にスリットが設けられており、室外熱交換器３の放熱フィンはフラットフィンとされている。そして、本実施形態においては、補助熱交換器８をバイパスするためのバイパス管６と、過冷却領域Ａ内の冷媒流路を開閉する第１開閉弁６１と、バイパス管６を開閉する第２開閉弁６２を備えており、その他の構成及び冷房運転時及び暖房運転時における各開閉弁の開閉操作は第１実施形態と同じとされている。

第１実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図図１における室外熱交換器の一部を示す斜視図図２のＸ−Ｘ′断面図第２実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図第３実施形態を示す空気調和機の冷媒回路図従来の空気調和機の冷媒回路図図６における室外熱交換器を示す斜視図

符号の説明

１圧縮機
２四方弁
３室外熱交換器
４絞り装置
５室内熱交換器
６バイパス管
Ａ過冷却領域

Claims

放熱フィンを備えた熱交換器において、過冷却領域となる部分の放熱フィンのみを切り起こしを有するフィン形状としたことを特徴とする熱交換器。
前記切り起こしを有する放熱フィンが、スリットフィン又はルーバーフィンであることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
前記熱交換器は、空気調和機用の室外熱交換器であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
前記熱交換器は、空気調和機用の室外熱交換器が凝縮器として機能するときにその冷凍サイクル下流側に設置された補助熱交換器であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
前記熱交換器は、空気調和機用の室外熱交換器及び該室外熱交換器が凝縮器として機能するときにその冷凍サイクル下流側に設置された補助熱交換器であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
請求項３〜５のいずれかに記載の熱交換器を備えた空気調和機であって、前記室外熱交換器が凝縮器として機能するときに過冷却領域となる部分をバイパスするバイパス管を設け、前記過冷却領域内に第１開閉弁を設け、前記バイパス管に第２開閉弁を設け、前記室外熱交換器が蒸発器として機能するときは、第１開閉弁を閉じるとともに第２開閉弁を開けて過冷却領域に冷媒が流れないようにし、前記室外熱交換器が凝縮器として機能するときは、第１開閉弁を開けるとともに第２開閉弁を閉じてバイパス管に冷媒が流れないようにしたことを特徴とする空気調和機。