JP4497394B2 - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置または空気調和機のフィン・チューブ熱交換器に係り、特にフィン面に付着する凝縮水と除霜により生じる融解水の排水を促進するのに好適な熱交換器及び空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィン・チューブ型の熱交換器は、例えば実開昭６０−１７６３７８に記載のようにスリットもしくはルーバを設けて空気側の伝熱性能を増大している。従来の一般的な熱交換器を、図２１ないし図２３に示して従来技術を説明する。熱交換器は、図２１に示すように所定の間隔Ｐｆ（図２２参照）で積層された平板状のフィン５と、フィン５の面を連通するように列をなして配列された複数の伝熱管２で構成される。空気流れ８は、フィン５相互の隙間を流れ、作動流体は、伝熱管２の内側を流れる。伝熱管２は、空気流れ８と重力方向に直交し、フィン５の長手方向に沿って配列される。フィン５は、伝熱管２と接するフィンカラー３を備えている。フィンカラー周辺には、略円環状の平坦部４がある。
【０００３】
図２１に示したＡ−Ａ断面図を図２２に、Ｂ−Ｂ断面図を図２３に示す。フィン５の表面には、空気流れ８に対向して所定の高さの開口部を持つよう切り起こされたスリット６が設けられている。スリット６は、スリット６１，６２，６３，６４，６５の計５個設けられ、互いに隣接するスリット６と逆方向に切り起こされている。スリット６の切り起こし高さは、すべて同じでＨ１である。
【０００４】
従来の熱交換器１を、蒸発器として使用する場合、空気中からの水分がフィン５面上に凝縮する。この凝縮水９は、図２１、図２３に示すように表面張力を受けフィンカラー３の下部やスリット６２，６３，６４で捕水される。
【０００５】
さらに空気流れ８の温度と作動流体の温度が低い場合、フィン５の表面で着霜する。図２２に示すように特に空気流れ８の絶対湿度が高く、熱伝達率が高いフィン前縁と、フィン前縁側のスリット６１，６２では霜１１の量が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱交換器１を蒸発器として使用する場合、フィンカラー３の下部で捕水された凝縮水９は、表面張力の作用によりスリット６に引き込まれ重力に逆らって保持され、スリット６の開口部の風路を閉塞する。したがって熱交換器１の通風抵抗が増大するという問題点があった。
【０００７】
空気流れ８の温度と作動流体の温度が低い場合、フィン前縁とフィン前縁側のスリット６１，６２での着霜による目詰まりのために、熱交換器１の通風抵抗が増大するという問題点もあった。
【０００８】
フィン面に付着した霜１１を融解する除霜運転時において、上記の理由からフィン前縁側の融解水の量が多い。この融解水は、スリット６で捕水されるために排出されにくく、除霜運転時間が長くなるという問題点があった。
【０００９】
従来の熱交換器１を用いた空気調和機では、上記の理由から通風抵抗が増加するため運転条件が制限されるという問題点があった。また、除霜運転時間が長くなるため、省エネ化が図れず快適性も損なわれるという問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決し、熱伝達率を向上しつつ、フィンカラーの下部に保持される凝縮水の排水を促進し、通風抵抗を低減する熱交換器を提供することにある。また、フィン前縁側の着霜量を低減することにより、フィン全体が同一着霜量になって通風抵抗を低減する熱交換器を提供することにある。さらに、除霜運転時の融解水の排水を促進し、除霜運転時間を短縮する熱交換器を提供することにある。
【００１１】
上記熱交換器を使用し、凝縮水や着霜がある運転条件でも使用でき、さらに除霜運転の短縮から省エネ化と快適性の向上を図ることのできる空気調和機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による熱交換器及び空気調和機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明による熱交換器は、空気が流通するように所定の間隔で積層された複数のフィンと、空気流れに対向して所定の高さで開口するように前記フィンの面上に切り起こされた複数のスリットと、前記複数のフィンの面を貫通して少なくとも１つ以上の列をなしながら配列された円筒状の複数の伝熱管と、前記フィンから立ちあげられ前記伝熱管を挿嵌する円筒状のフィンカラーと、前記フィン上で該フィンカラーの周囲を取りまく環状の窪んだ平坦部と、を備えた熱交換器において、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えるとともに、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えてなる熱交換器であることをもって発明の前提とした上で、前記スリットの切り起し高さが複数であり、前記排水部に隣接する前記スリットは、前記フィン表面からの切り起し高さを最も高くすることをもって発明の特徴としているものである。
【００１３】
また、独立項としての請求項８に係る発明による空気調和機は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張弁と、利用側熱交換器と、を配管接続して冷凍サイクルを構成し、各熱交換器に空気を駆動する送風機と、該送風機を駆動する電動機を備えた空気調和機において、前記各熱交換器は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱交換器を使用し、前記電動機は、直流電動機であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図２０を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１５】
本発明の第１の実施例である熱交換器１の正面図を図１に、図１に示したＡ−Ａ断面図を図２に、Ｂ−Ｂ断面図を図３に、Ｃ−Ｃ断面図を図４に、Ｄ−Ｄ断面図を図５に示す。
【００１６】
熱交換器１は、所定の間隔Ｐｆで積層された平板状のフィン５と、フィン５を連通するように列を成して配置される伝熱管２を備えている。作動流体である冷媒は、伝熱管２の内側を流れ、空気は図１の矢印８に示すようにフィン５相互の隙間を流れる。伝熱管２の軸方向は、空気流れと重力方向に直交し、伝熱管２は、フィン５の長手方向に沿って配列される。フィン５は、伝熱管２を挿嵌するフィンカラー３を備えている。熱交換器１は、作動流体と空気流れ８の間で熱交換を行うものである。
【００１７】
伝熱管２は、銅やアルミの金属材を引き抜き成形したもので、フィン５は、銅やアルミの金属部材をプレス加工したものである。フィン５と伝熱管２は、伝熱管２を機械拡管もしくは液圧拡管してフィンカラー３で接合される。
【００１８】
フィン５は、図２に示すように空気流れ８と対向して所定の高さＨ１もしくはＨ２で開口するように切り起こされたスリット６を備えている。フィン５は、図３、図４に示すようにフィンカラー３の周辺に段押しして成形された平坦部４と、伝熱管２の配列方向に沿って平坦部４間を連通する排水部７を備えている。排水部７は、スリット６のない平坦な表面と凸型断面を有し、所定の幅ΔＬで形成される。排水部７の凸型断面の頂点は、平坦部４と、凸型断面の底部はフィン５と同じ高さである。したがって排水部７は、平坦部４の外周部と接続している。排水部７の幅ΔＬは、フィンカラー３の外径ｄｃに対して略１／２である。
【００１９】
スリット６は、図２に示すように風上側からスリット６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８の８個設置される。スリット６は、それぞれ隣接するスリットと逆方向に切り起こされている。ただし排水部７に隣接するスリット６４，６５は、同じ方向に切り起こされている。スリット６４，６５は、排水部７の凸型断面の頂点と同じ方向に切り起こされている。スリット６４，６５の切り起こし高さＨ２は、他のスリット６の切り起こし高さＨ１の略２倍の高さであり、最も高い。スリット６の空気側から見た形状は、図５に示すように台形である。
【００２０】
熱交換器１を蒸発器として用いる場合、空気流れ８から生じる凝縮水９が、フィン面に付着する。凝縮水９は、図１に示すようにフィンカラー３の下部に溜まりやすい。これは伝熱管２の近傍でフィン５の表面温度が低いので、空気中の水分が凝縮しやすいためである。本実施例では上記の構造であるため、凝縮水９は、重力の作用を受けて平坦部４から排水部７を通り排水される。平坦部４は、段押しされているので凝縮水９を集合しやすく、排水部７に滑らかに排水する。排水部７は、平坦な表面の部材で構成されるので、ここで捕水される量は少ない。すなわち平坦部４と排水部７では、表面張力よりも重力の作用をより強く受ける構造となっている。
【００２１】
排水部７の幅ΔＬを、フィンカラー３の外径ｄｃの略１／２としたため、凝縮水９は、スリット６４，６５に引き込まれることなく速やかに排水される。図１に示した凝縮水９の形状より、排水部７の幅ΔＬをフィンカラー３の外径ｄｃの１／３以上とした場合に上記の効果が高い。
【００２２】
排水部７の幅ΔＬを適当な大きさとすれば、凝縮水９の排水を促進する一方、排水部７が第９番目のスリットとして働くから熱伝達率も向上する。すなわち排水部７の前縁で、空気流れ８の温度境界層が薄くなるため熱伝達率が向上する。しかしながら、排水部７の幅ΔＬが大きすぎると、風速の高い伝熱管２間でスリット６がないため熱伝達率は低下する。逆にΔＬが小さすぎても、図６のごとくフィン後縁の平坦な部分が増加するため、伝熱管２の風下側の死水域１０が増大して、熱伝達率が低下する。ΔＬが小さいと排水部７の表面積も小さいため、先に述べた排水部７のスリットとしての働きが減り、熱交換量が低下する。
【００２３】
熱伝達率と、ΔＬをフィン５の代表的な寸法であるフィンカラー３の外径ｄｃで除したΔＬ／ｄｃとの関係を図７に示す。図７より、１≧ΔＬ／ｄｃ≧１／３において、熱伝達率が最大となることが分かる。本実施例では、ΔＬ／ｄｃ＝１／２であるため、熱伝達率を向上しかつ、凝縮水９を速やかに排水することができる。
【００２４】
排水部７を凸型の断面形状としたため、凸型断面の頂点に凝縮水９が引き込まれ、より排水効果を高めることができる。排水部７の凸型断面の頂点と、排水部７に隣接したスリット６４，６５の切り起し方向が同じであるため、スリット６４，６５の切り起し方向と逆の排水部７の凹面に凝縮水が引き込まれ、よりスリット６での捕水を抑制する。
【００２５】
スリット６４，６５の切り起し高さＨ２を最も高くしているため、スリット６４，６５に凝縮水９が回り込んだ場合でも表面張力の効果が小さく速やかに排水される。これはスリットの切り起こし高さが高いほど、表面張力の効果が減少し、重力の効果が増大するためである。特に排水部７に凝縮水９を集める構造上、スリット６４，６５の切り起こし高さを高くすると効果がある。
【００２６】
さらに排水部７により、フィン５の長手方向の曲げ強度も増加する。したがって熱交換器の製造過程において、フィン５の取り扱いが容易となる。
【００２７】
本実施例によれば、熱伝達率を向上しつつ、フィン表面に付着した凝縮水９を速やかに排水し、通風抵抗を下げることができる。さらにフィン５の曲げ強度を増大し、加工性を向上する利点がある。
【００２８】
本実施例では排水部７を凸型断面としたが、図８に示すように平板としても凹部がなくなるのでスリット６４，６５に捕水されやすく、かつ、曲げ強度が減少するものの上記の効果を得ることができる。図９に示すように排水部７の凸型断面の頂点とスリット６４，６５の切り起し方向を逆向きとしても、凹部とスリット６４，６５が接続し捕水されやすいものの上記の効果を得ることができる。また、スリット６をフィン５の片面のみにきり起こしても、同様の効果を得ることができる。スリット６の個数は、８個でなくてもかまわない。本実施例ではスリット６１，６２，６３，６６，６７，６８の切り起こし高さを同じ値Ｈ１としたが、それぞれ異なる値でもかまわない。
【００２９】
本発明の第２の実施例である熱交換器１を、図１０と図１１を参照しつつ説明する。図１０は熱交換器１の正面図、図１１は図１０に示したＡ−Ａ断面図である。第２の実施例の熱交換器１は、第１の実施例の構成要素に加えて伝熱管２の配置を風下側に偏心させたものである。すなわちフィン５の前縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｗ１と、フィン５の後縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｗ２の関係が、Ｗ１＞Ｗ２としたものである。さらに最も風上に位置するスリット６１のスリット高さを、排水部７に隣接するスリット６４，６５のものと同じくＨ２としたものである。
【００３０】
熱交換器１を蒸発器として用い、伝熱管２の内部を流れる作動流体の温度が低い場合、空気流れ８の水分は、フィン５の表面に霜１１として付着する。本実施例ではＷ１＞Ｗ２としたため、フィン前縁側の交換熱量は低下する。したがってフィン５の前縁の温度が上昇し、フィン前縁側の着霜量が減少する。従来の熱交換器では、図２２に示したようにフィン前縁とフィン前縁側のスリット６に霜１１が集中するため、風路が閉塞しやすく通風抵抗が増加していた。本実施例ではフィン前縁の着霜を緩和するから、同一着霜量でも風路を閉塞しにくく、通風抵抗の増加を抑制する。さらにスリット６１の切り起し高さＨ２を高くしたので、風路が閉塞しにくい構造となっている。
【００３１】
本実施例の熱交換器１は、フィン前縁側の霜１１を低減するため、スリット６４，６５の着霜量が相対的に増加する。スリット６４，６５の切り起こし高さＨ２を高くしているため、よりここでの着霜量が増大する。排水部７の幅ΔＬを大きくしたので、ここでの着霜量も多い。付着した霜を融解する除霜運転では、伝熱管２の内部を流れる作動流体の温度を高めて霜１１を融解し、融解水を排水する。先に述べたようにスリット６４，６５と排水部７では着霜量が多いため、融解水の量も多い。同一着霜量であっても、排水部７の溝に近い部分で融解水が多く生じるため、速やかに排水する。
【００３２】
したがって、本実施例では、フィン前縁側での集中的な着霜を緩和するから通風抵抗を低減する。さらに排水部７の近傍で着霜量が多いから、除霜運転時に融解水を速やかに排水し、除霜運転時間を短縮する効果がある。
【００３３】
次に本発明の第３の実施例である熱交換器１を、図１２を参照しつつ説明する。第３の実施例の熱交換器１は、第２の実施例の構成要素に加えて排水部７の配置を風上側に偏心させたものである。すなわち排水部７の前縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｌ１と、排水部７の後縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｌ２の関係をＬ１＞Ｌ２としたものである。
【００３４】
第１、第２の実施例ではΔＬ／ｄｃが大きいため、図１０に示したように伝熱管２の軸中心付近で空気流れ８がはく離し、死水域１０が生じる。第１、第２の実施例では、空気のはく離点の付近にスリット６がないため、死水域１０を抑制する力が弱い。
【００３５】
本実施例では排水部７の配置を風上側に偏心したので、空気流れ８のはく離点の近傍にスリット６５，６６，６７が配置される。したがって、図１２に示すようにスリット６が、案内板となって空気流れ８に対して力Ｎが働き、空気流れの伝熱管２からのはく離点が下流側に移動し死水域１０の増大を抑制する。したがって本実施例は、第１、第２の実施例の効果を備えつつ、より通風抵抗を低減する。
【００３６】
本実施例では排水部７とスリット６４，６５がより風上側に配置されるので、排水部７の近傍での着霜量をより増大する。したがって除霜時の融解水の排水をより促進し、除霜運転時間を短縮する。
【００３７】
さらに排水部７が、フィン５の空気流れ方向の中央近く配置される。したがってフィン５の長手方向の曲げ強度や、ねじり強度に対しても強くなっている。
【００３８】
本実施例は、通風抵抗の低減と除霜運転時間の短縮を実現し、加工時の取り扱いを容易にする利点がある。
【００３９】
次に本発明の第４の実施例である熱交換器１を、図１３ないし図１５を参照しつつ説明する。図１３は熱交換器１の正面図、図１４は図１３に示したＡ−Ａ断面図である。第４の実施例の熱交換器１は、スリット６の形状と配置の他は第３の実施例と同じ構成である。
【００４０】
本実施例では、第３の実施例と比べて風上側のスリット６の数を減らし、スリット６の個数を５個とした。排水部７に隣接し、その風上側に位置するスリット６１の空気流れ方向の幅Ｓ１をそのほかの幅Ｓ２よりも拡大した。
【００４１】
本実施例では風上側のスリットの個数を省き、Ｓ１＞Ｓ２としているため、フィン面全体の熱伝達率を均一化する。本実施例と従来の熱交換器について、空気流れ方向の距離と空気温度の関係を図１５に示す。従来の熱交換器では、フィン前縁側で空気温度が大きく低下し、後縁側での温度変化は少ない。これはフィン前縁とフィン前縁側のスリットでの熱伝達率が、高いためである。本実施例ではＷ１＞Ｗ２かつＳ１＞Ｓ２であるため、フィン前縁側の熱伝達率が抑制され、空気の温度変化が緩やかになっている。これはスリットの幅が広いほど、熱伝達率が低下するためである。
【００４２】
熱交換器１を蒸発器で用いる場合、霜１１の着霜密度は熱伝達率にほぼ比例するから、本実施例の熱交換器はより均一な着霜密度分布となる。したがって同一着霜量であっても、フィン前縁側の風路の閉塞を抑えるため、通風抵抗を低減する。
【００４３】
スリット６１の幅が広いので、着霜密度は低くてもここでの着霜量は増加する。風上側のスリット数が少ないので、排水部７の着霜量も相対的に増加する。したがって、排水部７の近傍で着霜量が多いので、除霜時の排水性に優れている。
【００４４】
さらに、着霜や融解を繰り返すスリット６１の幅が広いため、切り起こし点で発生しやすい腐食に強いという利点がある。スリット６の個数が少ないため、加工性が良くなるという利点がある。
【００４５】
本実施例によれば、第１ないし第３の実施例の利点を生かしつつ、より着霜時の通風抵抗を低減することができる。さらにより排水性を促進し、耐久性や加工性に優れているという利点がある。
【００４６】
本実施例ではスリット６の個数を５個としたが、５個でなくても本実施例の一部の効果を得ることができる。
【００４７】
次に本発明の第５の実施例である熱交換器１を、図１６と図１７を参照しつつ説明する。図１６は熱交換器１の正面図、図１７は図１６に示したＡ−Ａ断面図である。第５の実施例の熱交換器１は、排水部７に隣接するスリット６４，６５の形状の他は第１の実施例と同じ構成である。
【００４８】
スリット６４，６５は、スリット６４，６５の重力方向に垂直の中心線１２を備えている。この中心線１２が、隣接する伝熱管２間の重力方向に垂直の中心線１３に対して所定の間隔ｈだけ重力方向に偏心して形成される。すなわちスリット６４，６５の伝熱管２の配列方向の長さは、他のスリット６１，６２，６３，６６，６７，６８よりも短く、隣接するスリット６に対して不連続な形状となっている。このためフィンカラー３の下部とスリット６４，６５の間に、スリット６の切り起しがない排水室１４が形成される。
【００４９】
排水室１４は、スリット６を設けていない平坦な面で構成されるから、表面張力の影響が少ない。したがって凝縮水９が多い場合でも、スリット６４，６５に引き込まれることなく排水部７に排水する。スリット６の個数は実施例１ないし３と同数であるので、熱伝達率の低下を極力抑える。
【００５０】
したがって第５の実施例の熱交換器１は、凝縮水９の排水をより促進し、通風抵抗を低減するものである。
【００５１】
次に、本発明の熱交換器１を用いた空気調和機を、図１８ないし図２０を参照しつつ説明する。図１８は、本発明の空気調和機の構成図である。空気調和機は、作動流体を流す配管２１と、作動流体を駆動する圧縮機１５と、熱源側熱交換器すなわち室外機１７の内部に配置される熱交換器１と、作動流体を膨張する膨張弁１８と、利用側熱交換器すなわち室内機１９の内部に配置される熱交換器１を備えている。空気流れ８は、送風機２０で駆動され熱交換器１を通過する。送風機２０は、直流電動機２２で駆動される。ここで熱交換器１は、本発明の第１ないし第５の実施例のいずれかの熱交換器１である。作動流体は冷媒で、図１８の実線または破線の方向に流れる。冷媒の流れ方向は、四方弁１６で変えられる。以下に破線で示した空気調和機を暖房運転する場合の、室外機１７の特徴について説明する。
【００５２】
図１９は、室外機１７の水平断面図である。室外機１７は、筐体２３の内部に熱交換器１、送風機２０、直流電動機２２、圧縮機１５を備えている。空気流れ８と圧縮機１５は、仕切り板２４で分け隔てられている。上記の構成より送風機２０の主な負荷は、熱交換器１の通風抵抗により生じる。
【００５３】
空気調和機を暖房機として用いた場合、室外機１７の熱交換器１は、蒸発器として使用される。空気流れ８の温度と作動流体の温度が低い場合、熱交換器１で着霜するから空気調和機の運転時間と共に通風抵抗が上昇する。図２０に、空気調和機の運転時間と暖房能力の変化を示す。図２０の破線は、従来の空気調和機、実線は、本実施例の空気調和機である。従来の空気調和機は、図１８に示した本実施例と比較し、熱交換器１が従来のものであること、電動機が交流電動機であることが異なる。
【００５４】
従来の空気調和機では、着霜による熱交換器の通風抵抗が大きい。交流電動機は、通風抵抗の増加による風量の低下が大きい。したがって、空気調和機の風量が低下し、暖房能力の低下が著しくなる。本実施例によれば本発明の熱交換器１を使用するため、通風抵抗が低減され風量の低下が抑制される。さらに直流電動機２２を使用しているため、通風抵抗の増加に対して風量の低下が小さい。したがって、本発明の空気調和機は、従来の空気調和機と比べて暖房運転時間Ｔ２が長くなり、暖房能力を増大する効果がある。すなわち、従来の空気調和機の暖房運転時間Ｔ１に対して、Ｔ２＞Ｔ１となる。
【００５５】
本発明の空気調和機は、本発明の熱交換器１を用いることにより、除霜運転時の排水を促進し、除霜運転時間ｔ２を短縮する。すなわち、従来の空気調和機の除霜運転時間ｔ１に対して、ｔ１＞ｔ２となる。
【００５６】
本発明の空気調和機は、従来の空気調和機と比較して、暖房運転時間が長くなり暖房能力が増大する効果がある。さらに、除霜運転時間を短縮する効果がある。本発明の空気調和機は、以上の効果により暖房能力を増加、入力電力を低減して省エネルギ化及び快適性の向上に貢献するものである。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明したよう構成されるので、熱伝達率を向上しつつ凝縮水の排水を促進し、通風抵抗を低減する。さらに本発明によれば、フィン前縁側の着霜を抑制するため着霜時の通風抵抗を低減する。さらに本発明によれば、除霜時の融解水の排水を促進するため、除霜運転時間を短縮する。さらに本発明の空気調和機は、着霜時の暖房能力の低下を抑えつつ、除霜運転時間を短縮するため、暖房能力の増加と省エネ化及び快適性の向上を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】本発明第１の応用例に係る熱交換器の正面図である。
【図７】本発明第１の実施例に係る熱交換器のΔＬ／ｄｃと熱伝達率の変化を示す図である。
【図８】本発明第１の応用例に係る熱交換器の側断面図である。
【図９】本発明第１の応用例に係る熱交換器の側断面図である。
【図１０】本発明第２の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】本発明第３の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１３】本発明第４の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】本発明第４の実施例に係る熱交換器の空気流れ方向の距離と空気温度の変化を示す図である。
【図１６】本発明第５の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】本発明の実施例に係わる空気調和機の構成図である。
【図１９】本発明の実施例に係わる室外機の水平断面図である。
【図２０】本発明の実施例に係わる空気調和機の運転時間と暖房能力の変化を示す図である。
【図２１】従来の熱交換器の平面図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａ断面図である。
【図２３】図２１のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１…熱交換器
２…伝熱管
３…フィンカラー
４…平坦部
５…フィン
６…スリット
７…排水部
８…空気
９…凝縮水
１０…死水域
１１…霜
１２…スリット６４，６５の重力方向に垂直な中心線
１３…隣接する伝熱管間の重力方向に垂直な中心線
１４…排水室
１５…圧縮機
１６…四方弁
１７…室外機
１８…膨張弁
１９…室内機
２０…送風機
２１…配管
２２…直流電動機
２３…筐体
２４…仕切り板
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍装置または空気調和機のフィン・チューブ熱交換器に係り、特にフィン面に付着する凝縮水と除霜により生じる融解水の排水を促進するのに好適な熱交換器及び空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィン・チューブ型の熱交換器は、例えば実開昭６０−１７６３７８に記載のようにスリットもしくはルーバを設けて空気側の伝熱性能を増大している。従来の一般的な熱交換器を、図２１ないし図２３に示して従来技術を説明する。熱交換器は、図２１に示すように所定の間隔Ｐｆ（図２２参照）で積層された平板状のフィン５と、フィン５の面を連通するように列をなして配列された複数の伝熱管２で構成される。空気流れ８は、フィン５相互の隙間を流れ、作動流体は、伝熱管２の内側を流れる。伝熱管２は、空気流れ８と重力方向に直交し、フィン５の長手方向に沿って配列される。フィン５は、伝熱管２と接するフィンカラー３を備えている。フィンカラー周辺には、略円環状の平坦部４がある。
【０００３】
図２１に示したＡ−Ａ断面図を図２２に、Ｂ−Ｂ断面図を図２３に示す。フィン５の表面には、空気流れ８に対向して所定の高さの開口部を持つよう切り起こされたスリット６が設けられている。スリット６は、スリット６１，６２，６３，６４，６５の計５個設けられ、互いに隣接するスリット６と逆方向に切り起こされている。スリット６の切り起こし高さは、すべて同じでＨ１である。
【０００４】
従来の熱交換器１を、蒸発器として使用する場合、空気中からの水分がフィン５面上に凝縮する。この凝縮水９は、図２１、図２３に示すように表面張力を受けフィンカラー３の下部やスリット６２，６３，６４で捕水される。
【０００５】
さらに空気流れ８の温度と作動流体の温度が低い場合、フィン５の表面で着霜する。図２２に示すように特に空気流れ８の絶対湿度が高く、熱伝達率が高いフィン前縁と、フィン前縁側のスリット６１，６２では霜１１の量が多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱交換器１を蒸発器として使用する場合、フィンカラー３の下部で捕水された凝縮水９は、表面張力の作用によりスリット６に引き込まれ重力に逆らって保持され、スリット６の開口部の風路を閉塞する。したがって熱交換器１の通風抵抗が増大するという問題点があった。
【０００７】
空気流れ８の温度と作動流体の温度が低い場合、フィン前縁とフィン前縁側のスリット６１，６２での着霜による目詰まりのために、熱交換器１の通風抵抗が増大するという問題点もあった。
【０００８】
フィン面に付着した霜１１を融解する除霜運転時において、上記の理由からフィン前縁側の融解水の量が多い。この融解水は、スリット６で捕水されるために排出されにくく、除霜運転時間が長くなるという問題点があった。
【０００９】
従来の熱交換器１を用いた空気調和機では、上記の理由から通風抵抗が増加するため運転条件が制限されるという問題点があった。また、除霜運転時間が長くなるため、省エネ化が図れず快適性も損なわれるという問題点があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決し、熱伝達率を向上しつつ、フィンカラーの下部に保持される凝縮水の排水を促進し、通風抵抗を低減する熱交換器を提供することにある。また、フィン前縁側の着霜量を低減することにより、フィン全体が同一着霜量になって通風抵抗を低減する熱交換器を提供することにある。さらに、除霜運転時の融解水の排水を促進し、除霜運転時間を短縮する熱交換器を提供することにある。
【００１１】
上記熱交換器を使用し、凝縮水や着霜がある運転条件でも使用でき、さらに除霜運転の短縮から省エネ化と快適性の向上を図ることのできる空気調和機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による熱交換器及び空気調和機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明による熱交換器は、空気が流通するように所定の間隔で積層された複数のフィンと、空気流れに対向して所定の高さで開口するように前記フィンの面上に切り起こされた複数のスリットと、前記複数のフィンの面を貫通して少なくとも１つ以上の列をなしながら配列された円筒状の複数の伝熱管と、前記フィンから立ちあげられ前記伝熱管を挿嵌する円筒状のフィンカラーと、前記フィン上で該フィンカラーの周囲を取りまく環状の窪んだ平坦部と、を備えた熱交換器において、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えるとともに、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えてなる熱交換器であることをもって発明の前提とした上で、前記スリットの切り起し高さが複数であり、前記排水部に隣接する前記スリットは、前記フィン表面からの切り起し高さを最も高くすることをもって発明の特徴としているものである。
【００１３】
また、独立項としての請求項８に係る発明による空気調和機は、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張弁と、利用側熱交換器と、を配管接続して冷凍サイクルを構成し、各熱交換器に空気を駆動する送風機と、該送風機を駆動する電動機を備えた空気調和機において、前記各熱交換器は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱交換器を使用し、前記電動機は、直流電動機であることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図２０を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１５】
本発明の第１の実施例である熱交換器１の正面図を図１に、図１に示したＡ−Ａ断面図を図２に、Ｂ−Ｂ断面図を図３に、Ｃ−Ｃ断面図を図４に、Ｄ−Ｄ断面図を図５に示す。
【００１６】
熱交換器１は、所定の間隔Ｐｆで積層された平板状のフィン５と、フィン５を連通するように列を成して配置される伝熱管２を備えている。作動流体である冷媒は、伝熱管２の内側を流れ、空気は図１の矢印８に示すようにフィン５相互の隙間を流れる。伝熱管２の軸方向は、空気流れと重力方向に直交し、伝熱管２は、フィン５の長手方向に沿って配列される。フィン５は、伝熱管２を挿嵌するフィンカラー３を備えている。熱交換器１は、作動流体と空気流れ８の間で熱交換を行うものである。
【００１７】
伝熱管２は、銅やアルミの金属材を引き抜き成形したもので、フィン５は、銅やアルミの金属部材をプレス加工したものである。フィン５と伝熱管２は、伝熱管２を機械拡管もしくは液圧拡管してフィンカラー３で接合される。
【００１８】
フィン５は、図２に示すように空気流れ８と対向して所定の高さＨ１もしくはＨ２で開口するように切り起こされたスリット６を備えている。フィン５は、図３、図４に示すようにフィンカラー３の周辺に段押しして成形された平坦部４と、伝熱管２の配列方向に沿って平坦部４間を連通する排水部７を備えている。排水部７は、スリット６のない平坦な表面と凸型断面を有し、所定の幅ΔＬで形成される。排水部７の凸型断面の頂点は、平坦部４と、凸型断面の底部はフィン５と同じ高さである。したがって排水部７は、平坦部４の外周部と接続している。排水部７の幅ΔＬは、フィンカラー３の外径ｄｃに対して略１／２である。
【００１９】
スリット６は、図２に示すように風上側からスリット６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８の８個設置される。スリット６は、それぞれ隣接するスリットと逆方向に切り起こされている。ただし排水部７に隣接するスリット６４，６５は、同じ方向に切り起こされている。スリット６４，６５は、排水部７の凸型断面の頂点と同じ方向に切り起こされている。スリット６４，６５の切り起こし高さＨ２は、他のスリット６の切り起こし高さＨ１の略２倍の高さであり、最も高い。スリット６の空気側から見た形状は、図５に示すように台形である。
【００２０】
熱交換器１を蒸発器として用いる場合、空気流れ８から生じる凝縮水９が、フィン面に付着する。凝縮水９は、図１に示すようにフィンカラー３の下部に溜まりやすい。これは伝熱管２の近傍でフィン５の表面温度が低いので、空気中の水分が凝縮しやすいためである。本実施例では上記の構造であるため、凝縮水９は、重力の作用を受けて平坦部４から排水部７を通り排水される。平坦部４は、段押しされているので凝縮水９を集合しやすく、排水部７に滑らかに排水する。排水部７は、平坦な表面の部材で構成されるので、ここで捕水される量は少ない。すなわち平坦部４と排水部７では、表面張力よりも重力の作用をより強く受ける構造となっている。
【００２１】
排水部７の幅ΔＬを、フィンカラー３の外径ｄｃの略１／２としたため、凝縮水９は、スリット６４，６５に引き込まれることなく速やかに排水される。図１に示した凝縮水９の形状より、排水部７の幅ΔＬをフィンカラー３の外径ｄｃの１／３以上とした場合に上記の効果が高い。
【００２２】
排水部７の幅ΔＬを適当な大きさとすれば、凝縮水９の排水を促進する一方、排水部７が第９番目のスリットとして働くから熱伝達率も向上する。すなわち排水部７の前縁で、空気流れ８の温度境界層が薄くなるため熱伝達率が向上する。しかしながら、排水部７の幅ΔＬが大きすぎると、風速の高い伝熱管２間でスリット６がないため熱伝達率は低下する。逆にΔＬが小さすぎても、図６のごとくフィン後縁の平坦な部分が増加するため、伝熱管２の風下側の死水域１０が増大して、熱伝達率が低下する。ΔＬが小さいと排水部７の表面積も小さいため、先に述べた排水部７のスリットとしての働きが減り、熱交換量が低下する。
【００２３】
熱伝達率と、ΔＬをフィン５の代表的な寸法であるフィンカラー３の外径ｄｃで除したΔＬ／ｄｃとの関係を図７に示す。図７より、１≧ΔＬ／ｄｃ≧１／３において、熱伝達率が最大となることが分かる。本実施例では、ΔＬ／ｄｃ＝１／２であるため、熱伝達率を向上しかつ、凝縮水９を速やかに排水することができる。
【００２４】
排水部７を凸型の断面形状としたため、凸型断面の頂点に凝縮水９が引き込まれ、より排水効果を高めることができる。排水部７の凸型断面の頂点と、排水部７に隣接したスリット６４，６５の切り起し方向が同じであるため、スリット６４，６５の切り起し方向と逆の排水部７の凹面に凝縮水が引き込まれ、よりスリット６での捕水を抑制する。
【００２５】
スリット６４，６５の切り起し高さＨ２を最も高くしているため、スリット６４，６５に凝縮水９が回り込んだ場合でも表面張力の効果が小さく速やかに排水される。これはスリットの切り起こし高さが高いほど、表面張力の効果が減少し、重力の効果が増大するためである。特に排水部７に凝縮水９を集める構造上、スリット６４，６５の切り起こし高さを高くすると効果がある。
【００２６】
さらに排水部７により、フィン５の長手方向の曲げ強度も増加する。したがって熱交換器の製造過程において、フィン５の取り扱いが容易となる。
【００２７】
本実施例によれば、熱伝達率を向上しつつ、フィン表面に付着した凝縮水９を速やかに排水し、通風抵抗を下げることができる。さらにフィン５の曲げ強度を増大し、加工性を向上する利点がある。
【００２８】
本実施例では排水部７を凸型断面としたが、図８に示すように平板としても凹部がなくなるのでスリット６４，６５に捕水されやすく、かつ、曲げ強度が減少するものの上記の効果を得ることができる。図９に示すように排水部７の凸型断面の頂点とスリット６４，６５の切り起し方向を逆向きとしても、凹部とスリット６４，６５が接続し捕水されやすいものの上記の効果を得ることができる。また、スリット６をフィン５の片面のみにきり起こしても、同様の効果を得ることができる。スリット６の個数は、８個でなくてもかまわない。本実施例ではスリット６１，６２，６３，６６，６７，６８の切り起こし高さを同じ値Ｈ１としたが、それぞれ異なる値でもかまわない。
【００２９】
本発明の第２の実施例である熱交換器１を、図１０と図１１を参照しつつ説明する。図１０は熱交換器１の正面図、図１１は図１０に示したＡ−Ａ断面図である。第２の実施例の熱交換器１は、第１の実施例の構成要素に加えて伝熱管２の配置を風下側に偏心させたものである。すなわちフィン５の前縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｗ１と、フィン５の後縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｗ２の関係が、Ｗ１＞Ｗ２としたものである。さらに最も風上に位置するスリット６１のスリット高さを、排水部７に隣接するスリット６４，６５のものと同じくＨ２としたものである。
【００３０】
熱交換器１を蒸発器として用い、伝熱管２の内部を流れる作動流体の温度が低い場合、空気流れ８の水分は、フィン５の表面に霜１１として付着する。本実施例ではＷ１＞Ｗ２としたため、フィン前縁側の交換熱量は低下する。したがってフィン５の前縁の温度が上昇し、フィン前縁側の着霜量が減少する。従来の熱交換器では、図２２に示したようにフィン前縁とフィン前縁側のスリット６に霜１１が集中するため、風路が閉塞しやすく通風抵抗が増加していた。本実施例ではフィン前縁の着霜を緩和するから、同一着霜量でも風路を閉塞しにくく、通風抵抗の増加を抑制する。さらにスリット６１の切り起し高さＨ２を高くしたので、風路が閉塞しにくい構造となっている。
【００３１】
本実施例の熱交換器１は、フィン前縁側の霜１１を低減するため、スリット６４，６５の着霜量が相対的に増加する。スリット６４，６５の切り起こし高さＨ２を高くしているため、よりここでの着霜量が増大する。排水部７の幅ΔＬを大きくしたので、ここでの着霜量も多い。付着した霜を融解する除霜運転では、伝熱管２の内部を流れる作動流体の温度を高めて霜１１を融解し、融解水を排水する。先に述べたようにスリット６４，６５と排水部７では着霜量が多いため、融解水の量も多い。同一着霜量であっても、排水部７の溝に近い部分で融解水が多く生じるため、速やかに排水する。
【００３２】
したがって、本実施例では、フィン前縁側での集中的な着霜を緩和するから通風抵抗を低減する。さらに排水部７の近傍で着霜量が多いから、除霜運転時に融解水を速やかに排水し、除霜運転時間を短縮する効果がある。
【００３３】
次に本発明の第３の実施例である熱交換器１を、図１２を参照しつつ説明する。第３の実施例の熱交換器１は、第２の実施例の構成要素に加えて排水部７の配置を風上側に偏心させたものである。すなわち排水部７の前縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｌ１と、排水部７の後縁から伝熱管２の軸中心までの距離Ｌ２の関係をＬ１＞Ｌ２としたものである。
【００３４】
第１、第２の実施例ではΔＬ／ｄｃが大きいため、図１０に示したように伝熱管２の軸中心付近で空気流れ８がはく離し、死水域１０が生じる。第１、第２の実施例では、空気のはく離点の付近にスリット６がないため、死水域１０を抑制する力が弱い。
【００３５】
本実施例では排水部７の配置を風上側に偏心したので、空気流れ８のはく離点の近傍にスリット６５，６６，６７が配置される。したがって、図１２に示すようにスリット６が、案内板となって空気流れ８に対して力Ｎが働き、空気流れの伝熱管２からのはく離点が下流側に移動し死水域１０の増大を抑制する。したがって本実施例は、第１、第２の実施例の効果を備えつつ、より通風抵抗を低減する。
【００３６】
本実施例では排水部７とスリット６４，６５がより風上側に配置されるので、排水部７の近傍での着霜量をより増大する。したがって除霜時の融解水の排水をより促進し、除霜運転時間を短縮する。
【００３７】
さらに排水部７が、フィン５の空気流れ方向の中央近く配置される。したがってフィン５の長手方向の曲げ強度や、ねじり強度に対しても強くなっている。
【００３８】
本実施例は、通風抵抗の低減と除霜運転時間の短縮を実現し、加工時の取り扱いを容易にする利点がある。
【００３９】
次に本発明の第４の実施例である熱交換器１を、図１３ないし図１５を参照しつつ説明する。図１３は熱交換器１の正面図、図１４は図１３に示したＡ−Ａ断面図である。第４の実施例の熱交換器１は、スリット６の形状と配置の他は第３の実施例と同じ構成である。
【００４０】
本実施例では、第３の実施例と比べて風上側のスリット６の数を減らし、スリット６の個数を５個とした。排水部７に隣接し、その風上側に位置するスリット６１の空気流れ方向の幅Ｓ１をそのほかの幅Ｓ２よりも拡大した。
【００４１】
本実施例では風上側のスリットの個数を省き、Ｓ１＞Ｓ２としているため、フィン面全体の熱伝達率を均一化する。本実施例と従来の熱交換器について、空気流れ方向の距離と空気温度の関係を図１５に示す。従来の熱交換器では、フィン前縁側で空気温度が大きく低下し、後縁側での温度変化は少ない。これはフィン前縁とフィン前縁側のスリットでの熱伝達率が、高いためである。本実施例ではＷ１＞Ｗ２かつＳ１＞Ｓ２であるため、フィン前縁側の熱伝達率が抑制され、空気の温度変化が緩やかになっている。これはスリットの幅が広いほど、熱伝達率が低下するためである。
【００４２】
熱交換器１を蒸発器で用いる場合、霜１１の着霜密度は熱伝達率にほぼ比例するから、本実施例の熱交換器はより均一な着霜密度分布となる。したがって同一着霜量であっても、フィン前縁側の風路の閉塞を抑えるため、通風抵抗を低減する。
【００４３】
スリット６１の幅が広いので、着霜密度は低くてもここでの着霜量は増加する。風上側のスリット数が少ないので、排水部７の着霜量も相対的に増加する。したがって、排水部７の近傍で着霜量が多いので、除霜時の排水性に優れている。
【００４４】
さらに、着霜や融解を繰り返すスリット６１の幅が広いため、切り起こし点で発生しやすい腐食に強いという利点がある。スリット６の個数が少ないため、加工性が良くなるという利点がある。
【００４５】
本実施例によれば、第１ないし第３の実施例の利点を生かしつつ、より着霜時の通風抵抗を低減することができる。さらにより排水性を促進し、耐久性や加工性に優れているという利点がある。
【００４６】
本実施例ではスリット６の個数を５個としたが、５個でなくても本実施例の一部の効果を得ることができる。
【００４７】
次に本発明の第５の実施例である熱交換器１を、図１６と図１７を参照しつつ説明する。図１６は熱交換器１の正面図、図１７は図１６に示したＡ−Ａ断面図である。第５の実施例の熱交換器１は、排水部７に隣接するスリット６４，６５の形状の他は第１の実施例と同じ構成である。
【００４８】
スリット６４，６５は、スリット６４，６５の重力方向に垂直の中心線１２を備えている。この中心線１２が、隣接する伝熱管２間の重力方向に垂直の中心線１３に対して所定の間隔ｈだけ重力方向に偏心して形成される。すなわちスリット６４，６５の伝熱管２の配列方向の長さは、他のスリット６１，６２，６３，６６，６７，６８よりも短く、隣接するスリット６に対して不連続な形状となっている。このためフィンカラー３の下部とスリット６４，６５の間に、スリット６の切り起しがない排水室１４が形成される。
【００４９】
排水室１４は、スリット６を設けていない平坦な面で構成されるから、表面張力の影響が少ない。したがって凝縮水９が多い場合でも、スリット６４，６５に引き込まれることなく排水部７に排水する。スリット６の個数は実施例１ないし３と同数であるので、熱伝達率の低下を極力抑える。
【００５０】
したがって第５の実施例の熱交換器１は、凝縮水９の排水をより促進し、通風抵抗を低減するものである。
【００５１】
次に、本発明の熱交換器１を用いた空気調和機を、図１８ないし図２０を参照しつつ説明する。図１８は、本発明の空気調和機の構成図である。空気調和機は、作動流体を流す配管２１と、作動流体を駆動する圧縮機１５と、熱源側熱交換器すなわち室外機１７の内部に配置される熱交換器１と、作動流体を膨張する膨張弁１８と、利用側熱交換器すなわち室内機１９の内部に配置される熱交換器１を備えている。空気流れ８は、送風機２０で駆動され熱交換器１を通過する。送風機２０は、直流電動機２２で駆動される。ここで熱交換器１は、本発明の第１ないし第５の実施例のいずれかの熱交換器１である。作動流体は冷媒で、図１８の実線または破線の方向に流れる。冷媒の流れ方向は、四方弁１６で変えられる。以下に破線で示した空気調和機を暖房運転する場合の、室外機１７の特徴について説明する。
【００５２】
図１９は、室外機１７の水平断面図である。室外機１７は、筐体２３の内部に熱交換器１、送風機２０、直流電動機２２、圧縮機１５を備えている。空気流れ８と圧縮機１５は、仕切り板２４で分け隔てられている。上記の構成より送風機２０の主な負荷は、熱交換器１の通風抵抗により生じる。
【００５３】
空気調和機を暖房機として用いた場合、室外機１７の熱交換器１は、蒸発器として使用される。空気流れ８の温度と作動流体の温度が低い場合、熱交換器１で着霜するから空気調和機の運転時間と共に通風抵抗が上昇する。図２０に、空気調和機の運転時間と暖房能力の変化を示す。図２０の破線は、従来の空気調和機、実線は、本実施例の空気調和機である。従来の空気調和機は、図１８に示した本実施例と比較し、熱交換器１が従来のものであること、電動機が交流電動機であることが異なる。
【００５４】
従来の空気調和機では、着霜による熱交換器の通風抵抗が大きい。交流電動機は、通風抵抗の増加による風量の低下が大きい。したがって、空気調和機の風量が低下し、暖房能力の低下が著しくなる。本実施例によれば本発明の熱交換器１を使用するため、通風抵抗が低減され風量の低下が抑制される。さらに直流電動機２２を使用しているため、通風抵抗の増加に対して風量の低下が小さい。したがって、本発明の空気調和機は、従来の空気調和機と比べて暖房運転時間Ｔ２が長くなり、暖房能力を増大する効果がある。すなわち、従来の空気調和機の暖房運転時間Ｔ１に対して、Ｔ２＞Ｔ１となる。
【００５５】
本発明の空気調和機は、本発明の熱交換器１を用いることにより、除霜運転時の排水を促進し、除霜運転時間ｔ２を短縮する。すなわち、従来の空気調和機の除霜運転時間ｔ１に対して、ｔ１＞ｔ２となる。
【００５６】
本発明の空気調和機は、従来の空気調和機と比較して、暖房運転時間が長くなり暖房能力が増大する効果がある。さらに、除霜運転時間を短縮する効果がある。本発明の空気調和機は、以上の効果により暖房能力を増加、入力電力を低減して省エネルギ化及び快適性の向上に貢献するものである。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、以上説明したよう構成されるので、熱伝達率を向上しつつ凝縮水の排水を促進し、通風抵抗を低減する。さらに本発明によれば、フィン前縁側の着霜を抑制するため着霜時の通風抵抗を低減する。さらに本発明によれば、除霜時の融解水の排水を促進するため、除霜運転時間を短縮する。さらに本発明の空気調和機は、着霜時の暖房能力の低下を抑えつつ、除霜運転時間を短縮するため、暖房能力の増加と省エネ化及び快適性の向上を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】本発明第１の応用例に係る熱交換器の正面図である。
【図７】本発明第１の実施例に係る熱交換器のΔＬ／ｄｃと熱伝達率の変化を示す図である。
【図８】本発明第１の応用例に係る熱交換器の側断面図である。
【図９】本発明第１の応用例に係る熱交換器の側断面図である。
【図１０】本発明第２の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】本発明第３の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１３】本発明第４の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】本発明第４の実施例に係る熱交換器の空気流れ方向の距離と空気温度の変化を示す図である。
【図１６】本発明第５の実施例に係る熱交換器の正面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図である。
【図１８】本発明の実施例に係わる空気調和機の構成図である。
【図１９】本発明の実施例に係わる室外機の水平断面図である。
【図２０】本発明の実施例に係わる空気調和機の運転時間と暖房能力の変化を示す図である。
【図２１】従来の熱交換器の平面図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａ断面図である。
【図２３】図２１のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１…熱交換器
２…伝熱管
３…フィンカラー
４…平坦部
５…フィン
６…スリット
７…排水部
８…空気
９…凝縮水
１０…死水域
１１…霜
１２…スリット６４，６５の重力方向に垂直な中心線
１３…隣接する伝熱管間の重力方向に垂直な中心線
１４…排水室
１５…圧縮機
１６…四方弁
１７…室外機
１８…膨張弁
１９…室内機
２０…送風機
２１…配管
２２…直流電動機
２３…筐体
２４…仕切り板
Claims (8)
- 空気が流通するように所定の間隔で積層された複数のフィンと、空気流れに対向して所定の高さで開口するように前記フィンの面上に切り起こされた複数のスリットと、前記複数のフィンの面を貫通して少なくとも１つ以上の列をなしながら配列された円筒状の複数の伝熱管と、前記フィンから立ちあげられ前記伝熱管を挿嵌する円筒状のフィンカラーと、前記フィン上で該フィンカラーの周囲を取りまく環状の窪んだ平坦部と、を備えるとともに、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えてなる熱交換器において、
前記スリットの切り起し高さが複数であり、前記排水部に隣接する前記スリットは、前記フィン表面からの切り起し高さを最も高くすることを特徴とする熱交換器。 - 空気が流通するように所定の間隔で積層された複数のフィンと、空気流れに対向して所定の高さで開口するように前記フィンの面上に切り起こされた複数のスリットと、前記複数のフィンの面を貫通して少なくとも１つ以上の列をなしながら配列された円筒状の複数の伝熱管と、前記フィンから立ちあげられ前記伝熱管を挿嵌する円筒状のフィンカラーと、前記フィン上で該フィンカラーの周囲を取りまく環状の窪んだ平坦部と、を備えるとともに、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えてなる熱交換器において、
前記排水部に隣接する前記スリットの長手方向の長さを短かくし、その重力方向に垂直の中心線が、隣接する前記伝熱管間の重力方向に垂直の中心線に対して隣接する前記伝熱管の重力方向側の前記伝熱管側に偏心し、重力方向と反対側に排水部と共に排水室が形成されることを特徴とする熱交換器。 - 空気が流通するように所定の間隔で積層された複数のフィンと、空気流れに対向して所定の高さで開口するように前記フィンの面上に切り起こされた複数のスリットと、前記複数のフィンの面を貫通して少なくとも１つ以上の列をなしながら配列された円筒状の複数の伝熱管と、前記フィンから立ちあげられ前記伝熱管を挿嵌する円筒状のフィンカラーと、前記フィン上で該フィンカラーの周囲を取りまく環状の窪んだ平坦部と、を備えるとともに、前記フィンの長手方向に沿って隣接する前記平坦部間を連通する平板状あるいは溝状の排水部を備えてなる熱交換器において、
前記スリットの切り起し高さが複数であり、前記排水部に隣接する前記スリットは、前記フィン表面からの切り起し高さを最も高くし、かつ、前記排水部に隣接する前記スリットの長手方向の長さを短かくし、その重力方向に垂直の中心線が、隣接する前記伝熱管間の重力方向に垂直の中心線に対して隣接する前記伝熱管の重力方向側の前記伝熱管側に偏心し、重力方向と反対側に排水部と共に排水室が形成されることを特徴とする熱交換器。 - 前記排水部は、空気の流れに対し幅が一定であって、前記排水部の空気流れ方向の幅ΔＬが、前記フィンカラーの外径ｄｃに対して１≧ΔＬ／ｄｃ≧１／３であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換器。
- 前記フィンは、空気の流れに対し前縁と後縁との幅が一定であって、前記フィンの前記前縁から前記伝熱管の軸中心までの距離Ｗ１が、前記フィンの前記後縁から前記伝熱管の軸中心までの距離Ｗ２に対してＷ１＞Ｗ２であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
- 前記排水部は、空気の流れに対し前縁と後縁との幅が一定であって、前記排水部の前記前縁から前記伝熱管の軸中心までの距離Ｌ１が、前記排水部の前記後縁から前記伝熱管の軸中心までの距離Ｌ２に対してＬ１＞Ｌ２であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱交換器。
- 前記排水部に隣接し、その風上側に位置する前記スリットの空気流れ方向の幅が、その他の風下側に位置する前記スリットの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱交換器。
- 圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張弁と、利用側熱交換器と、を配管接続して冷凍サイクルを構成し、各熱交換器に空気を駆動する送風機と、該送風機を駆動する電動機を備えた空気調和機において、前記各熱交換器は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱交換器を使用し、前記電動機は、直流電動機であることを特徴とする空気調和機。
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