JP2009092288A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】着霜し難く除霜も効果的に行える高効率な熱交換器を提供することを目的とする。
【解決手段】板状フィン１０、前記板状フィン１０に挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられた伝熱管１３を有する風上側熱交換器１１と風下側熱交換器１２とを備え、前記風上側熱交換器１１の板状フィンの幅寸法Ｌ１を、前記風下側熱交換器１２の板状フィンの幅寸法Ｌ２より大きく形成し、前記伝熱管１３内の冷媒流入口１４を風上側に配設したことを特徴とするもので、熱交換器に入ってくる気流と風上側フィン１１との間の熱流速は、気流と風下側フィン１２との間の熱流速と不均一が少なくなり、風上側フィン１１が着霜し難くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機器や給湯機器等に使用される熱交換器に関するものである。

従来のこの種の熱交換器として、図６に示されるような室外機５０に用いられているフィンチューブ型の熱交換器が一般的で、それは、伝熱管５１とフィン５２とから構成されている。フィンの幅寸法については、同じフィン幅が気流方向に並んでいるか、フィンの凍結防止あるいは着霜のしにくさを考慮した場合は、風上側のフィン幅Ｗ１を風下側のフィン幅Ｗ２よりも小さくして、風上側フィンの凍結防止と除霜が入り難くなるようにした熱交換器がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２４７４９９号公報

しかしながら、前記従来の熱交換器の構成では、風上側のフィン幅Ｗ１が風下側のフィン幅Ｗ２より小さいために、熱交換器に入ってくる気流と風上側フィンとの間の熱流速が、気流と風下側フィンとの間の熱流速より大きくなり、熱流速が不均一となって、風上側フィンが着霜しやすく、また冷媒の流し方によっては着霜と除霜による熱交換器の効率が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、着霜し難く除霜も効果的に行える高効率な熱交換器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、板状フィン、前記板状フィンに挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられた伝熱管を有する風上側熱交換器と風下側熱交換器とを備え、前記風上側熱交換器の板状フィンの幅寸法Ｌ１を、前記風下側熱交換器の板状フィンの幅寸法Ｌ２より大きく形成し、前記伝熱管内の冷媒流入口を風上側に配設したことを特徴とするもので、熱交換器に入ってくる気流と風上側フィンとの間の熱流速は、気流と風下側フィンとの間の熱流速と不均一が少なくなり、風上側フィンが着霜し難く高効率な熱交換器とすることができる。

本発明によれば、着霜がし難く、除霜を効率的に行う省エネ性に優れた熱交換器を提供できる。

第１の発明は、板状フィン、前記板状フィンに挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられた伝熱管を有する風上側熱交換器と風下側熱交換器とを備え、前記風上側熱交換器の板状フィンの幅寸法Ｌ１を、前記風下側熱交換器の板状フィンの幅寸法Ｌ２より大きく形成し、前記伝熱管内の冷媒流入口を風上側に配設したことを特徴とするもので、熱交換器に入ってくる気流と風上側フィンとの間の熱流速は、気流と風下側フィンとの間の熱流速と不均一が少なくなり、風上側フィンが着霜し難くすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の熱交換器において、伝熱管全長の略半分以上を、風上側熱交換器に設けたことを特徴とするもので、除霜時に冷媒の保有熱量を有効に使い、除霜を効率的に行うことができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の熱交換器において、フィンを気流方向に向かって、山谷の起伏を繰り返す形状を有するもので、気流と熱交換量を増加させ、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の熱交換器において、風下側熱交換器の板状フィンに、開口部を設けたことを特徴とするもので、除霜時のフィンの熱伝達低下の影響を少なくしつつ、気流を乱流的にして熱伝達を促進させ、高効率な熱交換器を作ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の熱交換器において、風下側熱交換器の伝熱管を、板状フィンの幅方向の中心線よりも風下側に配設したことを特徴とするもので、熱交換器をL型の形状に折り曲げるときにフィン倒れが少なくなるので、製造面でより高品質の熱交換器を作ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の構成図である。図１において、本実施の形態における熱交換器は、風上側フィン１１と、風下側フィン１２から構成され、風上側フィン１１、風下側フィン１２のそれぞれは、一定間隔で多数平行に配された複数枚の板状フィン１０と、板状フィン１０に直角方向から挿入される伝熱管１３を備えている。

本実施の形態では、風上側フィン１１のフインの幅Ｌ１を、風下側フィン１２のフィンの幅Ｌ２よりも大きく設定している。また、本実施の形態では、伝熱管内を流れる冷媒は、冷媒流入口１４が風上側にあり、冷媒流出口１５が風下側に構成されている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、気流が風上側フィン１１に流入すると、熱の授受を行なった後、風下側フィン１２と熱の授受を行なう。このとき、風上側フィン１１、風下側フィン１２のそれぞれの板状フイン１０のフィン幅寸法の関係が、Ｌ１＞Ｌ２に設定されているので、各列の伝熱管１３が分担する交換熱量（熱流速）が平均化され、特に気流の温度が低い場合に起こりやすかった、１列目での着霜が起こりにくくなり、高効率に熱交換を行うことができる。

図２は、熱交換器を気流方向と直角の方向から見た図である。図２において、冷媒の流し方は、冷媒流路全長の略半分以上が風上側フィンに流れるように構成されている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、除霜時に風上側フィン１１の冷媒流入口１４に流入した冷媒は、その保有熱量を伝熱管１３および板状フィン１０に与えて霜を融かしつつ、自身は冷やされながら冷媒流出口１５から熱交換器外に出て行く。

除霜時は冷媒流入口１４の冷媒温度が高いので、熱交換機内の冷媒流路全長の略半分以上が風上側フィン１１に流れるようにすることで、霜が一番多く着いている風上フィンを優先的に除霜することができ、冷媒の保有熱を有効に利用することができる。

図３（ａ）は、熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。図３において、板状フィン１０は、気流方向に向かって、山谷の起伏を繰り返すように稜線２１を設けた構成となっている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、板状フィン１０に、稜線２１を有する起伏を設けることにより、気流と熱交換量を増加させ、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。

図４（ａ）は、他の熱交換器の板状フィンの平面図、（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。図４において、風上側フィン１１以外（＝風下側フィン１２）は、開口部２２を設けた構成となっている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、風上側フィン１１に開口部を設けると、除霜の際、開口部によりフィンの熱伝達が阻害され、フィンの熱伝達の効率が低下する。一方、開口部を設けると気流が乱気流的になり、熱伝達が促進され、熱交換器の効率が向上する。そこで、着霜量が一番多い風上側フィン１１以外（＝風下側フィン１２）に、開口部２２を有することで、除霜時のフィンの熱伝達低下の影響を少なくしつつ、気流を乱流的にして熱伝達を促進させ、高効率な熱交換器を作ることができる。

図５は、他の熱交換器の板状フィンの平面図である。図５において、風上側フィン１１以外（＝風下側フィン１２）の板状フィン１０にある伝熱管を、板状フィン１０の幅方向の中心線よりも気体風下側に配置した構成となっている。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、風上側フィン１１以外（＝風下側フィン１２）にある伝熱管を、板状フィン１０の幅方向の中心線よりも気体風下側に配置したことで、熱交換器をL型の形状に折り曲げるときにフィン倒れが少なくなるので、製造面でより高品質の熱交換器を作ることができる。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、着霜し難く除霜も効率的に行え、気流と高い熱交換性能を有するので、高効率な熱交換が必要な産業用・家庭用の空調機器や給湯機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における熱交換器の構成図 同熱交換器を気流と直角方向から見た構成図 （ａ）熱交換器の板状フィンの平面図（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図 （ａ）他の板状フィンの平面図（ｂ）図４（ａ）のＢ−Ｂ’断面図 他の熱交換器の板状フィンの平面図 従来の熱交換器の斜視図

符号の説明

１０ 板状フィン
１１ 風上側フィン
１２ 風下側フィン
１３ 伝熱管
１４ 冷媒流入口
１５ 冷媒流出口
２１ 稜線
２２ 開口部
５０ 室外機
５１ 伝熱管
５２ フィン
Ｌ１、Ｌ２ フィン幅
Ｗ１、Ｗ２ フィン幅

Claims (5)

1. 板状フィン、前記板状フィンに挿入され、気体の流れ方向と直角方向に複数段設けられた伝熱管を有する風上側熱交換器と風下側熱交換器とを備え、前記風上側熱交換器の板状フィンの幅寸法Ｌ１を、前記風下側熱交換器の板状フィンの幅寸法Ｌ２より大きく形成し、前記伝熱管内の冷媒流入口を風上側に配設したことを特徴とする熱交換器。
2. 伝熱管全長の略半分以上を、風上側熱交換器に設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 板状フィンは、気流方向に向かって、山谷の起伏を繰り返す形状を有することを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器。
4. 風下側熱交換器の板状フィンに、開口部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 風下側熱交換器の伝熱管を、板状フィンの幅方向の中心線よりも風下側に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。

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