JPH06185892A - 蒸発器及びそれを用いた空気冷却方法 - Google Patents
蒸発器及びそれを用いた空気冷却方法Info
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- JPH06185892A JPH06185892A JP33300492A JP33300492A JPH06185892A JP H06185892 A JPH06185892 A JP H06185892A JP 33300492 A JP33300492 A JP 33300492A JP 33300492 A JP33300492 A JP 33300492A JP H06185892 A JPH06185892 A JP H06185892A
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
- F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
- F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】本発明の目的は、耐着霜性能と熱交換性能とを
両立させて向上させることのできる、冷凍冷蔵庫用やエ
アコン室外機用の蒸発器、及びそれによる空気冷却法を
提供することである。 【構成】蒸発器に関する第１、第２の発明は、通風方向
の上流部分の管列で、平板状フィンと空気冷却ダクトと
の高さ（第１の発明）や、独立型フィンの通風方向のフ
ィンの長さ又は連続型フィンの管列ピッチ（第２の発
明）を、下流部分の管列のものより大きくし、第３の発
明は、固定または可動の整流部材により空気流を縮流・
加速して偏らせて流入させ、着霜量が増えるにつれて最
初の流入部分から隣接する着霜の少ない部分へと空気流
が移動してゆくようにした。
両立させて向上させることのできる、冷凍冷蔵庫用やエ
アコン室外機用の蒸発器、及びそれによる空気冷却法を
提供することである。 【構成】蒸発器に関する第１、第２の発明は、通風方向
の上流部分の管列で、平板状フィンと空気冷却ダクトと
の高さ（第１の発明）や、独立型フィンの通風方向のフ
ィンの長さ又は連続型フィンの管列ピッチ（第２の発
明）を、下流部分の管列のものより大きくし、第３の発
明は、固定または可動の整流部材により空気流を縮流・
加速して偏らせて流入させ、着霜量が増えるにつれて最
初の流入部分から隣接する着霜の少ない部分へと空気流
が移動してゆくようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍冷蔵庫用またはエ
アコン室外機用の空気を冷却する形式で使われる蒸発
器、及びそれによる空気冷却法に関するものである。
アコン室外機用の空気を冷却する形式で使われる蒸発
器、及びそれによる空気冷却法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷凍冷蔵庫または暖房運転時のエアコン
室外機の蒸発器は、一般に、空気流にほぼ直交するよう
に配置された直管部分が、通風方向に複数列並べられた
蛇行管（冷凍冷蔵庫の場合）あるいは通風方向とほぼ直
交させて複数列並べられた蛇行管（エアコン室外機の場
合）である冷媒管（並行する蛇行管を２〜３列重ね、連
結した構成が多い）と、冷媒管の直管部分に管軸方向に
互いに間隔（以下、「フィンピッチ」と呼ぶ）をとりな
がら重ねられ、冷媒管に貫通される形で固定された多数
の平板状フィンとからなる蒸発器本体を、空気冷却ダク
ト内に設置した構成となっており、冷媒管内を流れる低
温の冷媒が熱を得て蒸発し、冷媒管外とフィン間を流れ
る空気が熱を奪われて冷却される形で熱交換が行われ
る。
室外機の蒸発器は、一般に、空気流にほぼ直交するよう
に配置された直管部分が、通風方向に複数列並べられた
蛇行管（冷凍冷蔵庫の場合）あるいは通風方向とほぼ直
交させて複数列並べられた蛇行管（エアコン室外機の場
合）である冷媒管（並行する蛇行管を２〜３列重ね、連
結した構成が多い）と、冷媒管の直管部分に管軸方向に
互いに間隔（以下、「フィンピッチ」と呼ぶ）をとりな
がら重ねられ、冷媒管に貫通される形で固定された多数
の平板状フィンとからなる蒸発器本体を、空気冷却ダク
ト内に設置した構成となっており、冷媒管内を流れる低
温の冷媒が熱を得て蒸発し、冷媒管外とフィン間を流れ
る空気が熱を奪われて冷却される形で熱交換が行われ
る。
【０００３】このような蒸発器では、流入する空気流が
氷点以下となる条件や、空気流が氷点以上でも冷媒管や
フィンの表面が氷点以下となる条件で使用されることが
多いため、空気流中の湿度がある程度高い場合には、冷
媒管やフィンの表面に空気流中の水分が凝結・付着して
霜が生成される。このような着霜は、まず、フィンの上
流側端面（空気流が衝突することと、境界層が薄く熱伝
達率が大きいため）や蒸発器の上流部分（空気流と表面
との温度差が大きくて熱交換が盛んなため）に多く発生
し、これらの部分にある程度着霜すると（霜層による表
面での熱抵抗増加等で熱交換量が減って着霜速度も低下
する）、次第に下流部分でも発生するようになってゆ
く。蒸発器への着霜量がある程度以上増えると通風抵抗
の増大と共に熱交換性能の低下が顕著になり、さらにフ
ィン間の空気流路が霜で閉塞すると熱交換不能となって
冷凍冷蔵庫やエアコンの正常な運転ができなくなるた
め、これを防ぐため一般に、ヒータ加熱やサイクルの逆
運転等により霜を融解させる形式の除霜が着霜量が多く
なった時点で行われる。
氷点以下となる条件や、空気流が氷点以上でも冷媒管や
フィンの表面が氷点以下となる条件で使用されることが
多いため、空気流中の湿度がある程度高い場合には、冷
媒管やフィンの表面に空気流中の水分が凝結・付着して
霜が生成される。このような着霜は、まず、フィンの上
流側端面（空気流が衝突することと、境界層が薄く熱伝
達率が大きいため）や蒸発器の上流部分（空気流と表面
との温度差が大きくて熱交換が盛んなため）に多く発生
し、これらの部分にある程度着霜すると（霜層による表
面での熱抵抗増加等で熱交換量が減って着霜速度も低下
する）、次第に下流部分でも発生するようになってゆ
く。蒸発器への着霜量がある程度以上増えると通風抵抗
の増大と共に熱交換性能の低下が顕著になり、さらにフ
ィン間の空気流路が霜で閉塞すると熱交換不能となって
冷凍冷蔵庫やエアコンの正常な運転ができなくなるた
め、これを防ぐため一般に、ヒータ加熱やサイクルの逆
運転等により霜を融解させる形式の除霜が着霜量が多く
なった時点で行われる。
【０００４】このような除霜は冷凍冷蔵庫やエアコンの
運転を継続してゆくためには不可欠なものであるが、通
常の運転が中断されるという不具合（冷凍冷蔵庫の庫内
温度上昇やエアコンからの温風吹き出し停止等）や、霜
を解かすための余分な電力の消費（通常運転も含めた全
消費電力量の約５〜１０％に相当）を伴うものである。
除霜だけでなく通風抵抗の増大や熱交換性能の低下等も
（無着霜条件に比べた）電力消費の増加に結局つなが
り、最終的に着霜による余分な電力の消費の合計は上記
の除霜だけの分を上回る、かなり大きな値となる。従っ
て、冷凍冷蔵庫やエアコンの効率向上を図るために、蒸
発器の耐着霜性能と熱交換性能とを両立させながら改善
することが重要となる。
運転を継続してゆくためには不可欠なものであるが、通
常の運転が中断されるという不具合（冷凍冷蔵庫の庫内
温度上昇やエアコンからの温風吹き出し停止等）や、霜
を解かすための余分な電力の消費（通常運転も含めた全
消費電力量の約５〜１０％に相当）を伴うものである。
除霜だけでなく通風抵抗の増大や熱交換性能の低下等も
（無着霜条件に比べた）電力消費の増加に結局つなが
り、最終的に着霜による余分な電力の消費の合計は上記
の除霜だけの分を上回る、かなり大きな値となる。従っ
て、冷凍冷蔵庫やエアコンの効率向上を図るために、蒸
発器の耐着霜性能と熱交換性能とを両立させながら改善
することが重要となる。
【０００５】蒸発器の耐着霜性能と熱交換性能とを両立
させて高く保つため、冷凍冷蔵庫用の蒸発器（通風方向
に６〜８列、ダクトの高さ方向に２〜３列という配列の
冷媒管と、通風方向の１〜３列毎に分割あるいは通風方
向に連続した平板状フィンとを一体化した構成が一般
的）においては、特開昭５５−５３６７４号公報に示さ
れたように、通風方向に並べられた直管部分の各管列で
フィンピッチを、上流の管列では広く、下流の管列では
狭くなるように設定することや、特開昭５８−２０３３
７９号公報に示されたように、空気冷却ダクトの高さを
平板状フィン（通風方向の各管列でフィン高さは一定）
に比べて通風方向の上流の管列で大きくして、上流から
下流へ通ずるバイパス流路を設けることが行われてい
る。
させて高く保つため、冷凍冷蔵庫用の蒸発器（通風方向
に６〜８列、ダクトの高さ方向に２〜３列という配列の
冷媒管と、通風方向の１〜３列毎に分割あるいは通風方
向に連続した平板状フィンとを一体化した構成が一般
的）においては、特開昭５５−５３６７４号公報に示さ
れたように、通風方向に並べられた直管部分の各管列で
フィンピッチを、上流の管列では広く、下流の管列では
狭くなるように設定することや、特開昭５８−２０３３
７９号公報に示されたように、空気冷却ダクトの高さを
平板状フィン（通風方向の各管列でフィン高さは一定）
に比べて通風方向の上流の管列で大きくして、上流から
下流へ通ずるバイパス流路を設けることが行われてい
る。
【０００６】前者では、既に述べたように着霜し易い蒸
発器の上流部分ほどフィンピッチを広く、一方、上流部
分である程度の熱交換と着霜がなされるために着霜が少
ない下流部分でフィンピッチを狭く適切に設定すること
で、平板状フィンの側面に付着する霜の高さの増加が上
流部分で速く、下流部分で遅くても、フィン間の空気流
路の断面積を上流部分と下流部分とでほぼ同じ割合で減
少するようにできることになる。従って、上流部分等に
着霜が偏って局所的に閉塞するのに比べ、蒸発器本体へ
均一に近く多く着霜させることができ、着霜による閉塞
で除霜が必要となるまでの一運転時間を比較的長くし、
かつ熱交換量を多くする（熱伝達と物質伝達の相似性か
ら、着霜量、厳密には着霜重量の増加は熱交換量の増大
につながる）ことができるとされる。
発器の上流部分ほどフィンピッチを広く、一方、上流部
分である程度の熱交換と着霜がなされるために着霜が少
ない下流部分でフィンピッチを狭く適切に設定すること
で、平板状フィンの側面に付着する霜の高さの増加が上
流部分で速く、下流部分で遅くても、フィン間の空気流
路の断面積を上流部分と下流部分とでほぼ同じ割合で減
少するようにできることになる。従って、上流部分等に
着霜が偏って局所的に閉塞するのに比べ、蒸発器本体へ
均一に近く多く着霜させることができ、着霜による閉塞
で除霜が必要となるまでの一運転時間を比較的長くし、
かつ熱交換量を多くする（熱伝達と物質伝達の相似性か
ら、着霜量、厳密には着霜重量の増加は熱交換量の増大
につながる）ことができるとされる。
【０００７】蒸発器の運転条件によってはフィンピッチ
の調整だけでは着霜の均一化が十分にできない場合があ
るが、このような場合でも後者の構成にすれば、一運転
時間の前半では上流部分で主に熱交換が行われて次第に
霜で閉塞してゆくが、一運転時間の後半では空気流は閉
塞した上流部分を通らずバイパス流路から着霜の少ない
下流部分に流入して熱交換が有効に行われ、結果とし
て、前者と同様に着霜を均一に近づけ熱交換量を多く保
てる等の効果が得られるとしている。
の調整だけでは着霜の均一化が十分にできない場合があ
るが、このような場合でも後者の構成にすれば、一運転
時間の前半では上流部分で主に熱交換が行われて次第に
霜で閉塞してゆくが、一運転時間の後半では空気流は閉
塞した上流部分を通らずバイパス流路から着霜の少ない
下流部分に流入して熱交換が有効に行われ、結果とし
て、前者と同様に着霜を均一に近づけ熱交換量を多く保
てる等の効果が得られるとしている。
【０００８】しかしながら、このような冷凍冷蔵庫用の
蒸発器の構成では、一般に、平板状フィンが通風方向に
分割あるいは連続という形状をとる何れの場合も、フィ
ン高さや冷媒管の管列の通風方向の間隔（以下、「管列
ピッチ」と呼ぶ）が上流部分から下流部分まで一定（製
作性を重視して、同一形状のフィンを使用するため）で
あり、各管列には実質的に同じ大きさのフィンが固定さ
れていることになる。従って、元々空気流とフィン表面
との温度差が大きい上流部分の管列について、実質的な
フィンの大きさを増やすことでフィン効率を下げて前述
の温度差を縮小し、下流部分との着霜速度の大きな差を
多少でも小さくして着霜の均一化を図り易くするという
性能向上策をとることができない。さらに、フィン高さ
が上流部分から下流部分まで一定のためフィン間の空気
流路断面に占める冷媒管の割合は同一（１／３〜１／４
程度）であり、着霜速度の大きい上流の管列では、フィ
ンピッチの拡大によりフィン表面からの着霜による閉塞
を遅らせる効果が冷媒管周囲の着霜でかなり弱められる
可能性がある。また空気流は空気冷却ダクトの断面に一
様に広がり比較的低速で流入することになるが、被着霜
面の温度が一定の条件では空気流が低速なほど付着する
霜の密度は小さくなることが一般的に知られていること
から、空気流を高速にした場合に比べ、蒸発器全体が閉
塞した状態での着霜重量は少なくなり、一運転時間の熱
交換量も多くなっていない（既に述べた熱伝達と物質伝
達の相似性による）ことになる。
蒸発器の構成では、一般に、平板状フィンが通風方向に
分割あるいは連続という形状をとる何れの場合も、フィ
ン高さや冷媒管の管列の通風方向の間隔（以下、「管列
ピッチ」と呼ぶ）が上流部分から下流部分まで一定（製
作性を重視して、同一形状のフィンを使用するため）で
あり、各管列には実質的に同じ大きさのフィンが固定さ
れていることになる。従って、元々空気流とフィン表面
との温度差が大きい上流部分の管列について、実質的な
フィンの大きさを増やすことでフィン効率を下げて前述
の温度差を縮小し、下流部分との着霜速度の大きな差を
多少でも小さくして着霜の均一化を図り易くするという
性能向上策をとることができない。さらに、フィン高さ
が上流部分から下流部分まで一定のためフィン間の空気
流路断面に占める冷媒管の割合は同一（１／３〜１／４
程度）であり、着霜速度の大きい上流の管列では、フィ
ンピッチの拡大によりフィン表面からの着霜による閉塞
を遅らせる効果が冷媒管周囲の着霜でかなり弱められる
可能性がある。また空気流は空気冷却ダクトの断面に一
様に広がり比較的低速で流入することになるが、被着霜
面の温度が一定の条件では空気流が低速なほど付着する
霜の密度は小さくなることが一般的に知られていること
から、空気流を高速にした場合に比べ、蒸発器全体が閉
塞した状態での着霜重量は少なくなり、一運転時間の熱
交換量も多くなっていない（既に述べた熱伝達と物質伝
達の相似性による）ことになる。
【０００９】フィン高さ及び管列ピッチを上流部分から
下流部分まで一定とした一般的な構成では上記のような
制約があるため、特開昭６２−２５８９９７号公報には
フィン高さを上流部分で大きく下流部分で小さくして性
能向上を図る構成が示されている。これでは、フィンと
して、通風方向に連続した長方形板を、冷媒管のダクト
の高さ方向の管列の中間にあたる部分を波形に曲げた形
状（下流ほど大きな振幅とする）にしてフィン高さを通
風方向に小さくなるようにしたもので、フィンピッチが
空気流と表面との温度差が大きくて着霜し易い上流部分
と各管列の冷媒管周囲とで大きく保たれるので耐着霜性
能が高いとしている。
下流部分まで一定とした一般的な構成では上記のような
制約があるため、特開昭６２−２５８９９７号公報には
フィン高さを上流部分で大きく下流部分で小さくして性
能向上を図る構成が示されている。これでは、フィンと
して、通風方向に連続した長方形板を、冷媒管のダクト
の高さ方向の管列の中間にあたる部分を波形に曲げた形
状（下流ほど大きな振幅とする）にしてフィン高さを通
風方向に小さくなるようにしたもので、フィンピッチが
空気流と表面との温度差が大きくて着霜し易い上流部分
と各管列の冷媒管周囲とで大きく保たれるので耐着霜性
能が高いとしている。
【００１０】しかしながら、このような構成では、波形
に曲げられた冷媒管のダクトの高さ方向の管列の中間部
分ではフィンピッチがかなり狭まるために、ここで局所
的な閉塞が発生し易くなり、またダクトの高さ方向の通
風が妨げられて既に述べたバイパス流路の設置による着
霜の均一化等の性能向上策を併用することができない。
従って、このような構成でも、上記の性能向上策と同様
に、冷凍冷蔵庫用の蒸発器について耐着霜性能と熱交換
性能とを十分両立させて向上できるとはいえない。
に曲げられた冷媒管のダクトの高さ方向の管列の中間部
分ではフィンピッチがかなり狭まるために、ここで局所
的な閉塞が発生し易くなり、またダクトの高さ方向の通
風が妨げられて既に述べたバイパス流路の設置による着
霜の均一化等の性能向上策を併用することができない。
従って、このような構成でも、上記の性能向上策と同様
に、冷凍冷蔵庫用の蒸発器について耐着霜性能と熱交換
性能とを十分両立させて向上できるとはいえない。
【００１１】一方、エアコン室外機の蒸発器（同一熱交
換器が暖房運転時には蒸発器、冷房運転時には凝縮器に
切り換えられるもので、通風方向とほぼ直交方向に多数
列、通風方向に２〜３列という配列の冷媒管と、両方向
に連続した平板状フィンとを一体化した構成が一般的）
の耐着霜性能と熱交換性能とを両立させた向上策として
は、冷凍冷蔵庫用のものに比べて熱交換量が多くフィン
ピッチも狭いために短時間で閉塞することから、まずフ
ィンの上流側端面での閉塞を遅らせるという局所的な着
霜対策が主になっており、例として実開昭５６−６１７
８６号公報に示されたような、通風方向の最上流の管列
でフィンの上流側を延長かつスリット・穴加工して低フ
ィン効率化するもの等がある。
換器が暖房運転時には蒸発器、冷房運転時には凝縮器に
切り換えられるもので、通風方向とほぼ直交方向に多数
列、通風方向に２〜３列という配列の冷媒管と、両方向
に連続した平板状フィンとを一体化した構成が一般的）
の耐着霜性能と熱交換性能とを両立させた向上策として
は、冷凍冷蔵庫用のものに比べて熱交換量が多くフィン
ピッチも狭いために短時間で閉塞することから、まずフ
ィンの上流側端面での閉塞を遅らせるという局所的な着
霜対策が主になっており、例として実開昭５６−６１７
８６号公報に示されたような、通風方向の最上流の管列
でフィンの上流側を延長かつスリット・穴加工して低フ
ィン効率化するもの等がある。
【００１２】着霜の均一化を目指した向上策は、構成が
複雑化して製作性が低下することや通風方向の管列数が
少なくて元々の不均一が小さいことから検討例が限られ
ており、ナショナル・テクニカル・レポート，３５，６
（１９８９年）第６４６頁から第６５２頁（Ｎａｔｌ．
Ｔｅｃｈ． Ｒｅｐ． ３５，６（１９８９）ｐｐ６
４６−６５２）に示されたような、フィン形状やフィン
ピッチを調整する方式等の例があるが、種々の運転条件
に対応する必要性から、一般的に熱交換性能をやや抑え
気味にして耐着霜性能を高めた単純な構成とすることが
多い。従って、このようなエアコン室外機用の蒸発器に
ついても、耐着霜性能と熱交換性能とを十分両立させた
向上策がとられているとはいえない。
複雑化して製作性が低下することや通風方向の管列数が
少なくて元々の不均一が小さいことから検討例が限られ
ており、ナショナル・テクニカル・レポート，３５，６
（１９８９年）第６４６頁から第６５２頁（Ｎａｔｌ．
Ｔｅｃｈ． Ｒｅｐ． ３５，６（１９８９）ｐｐ６
４６−６５２）に示されたような、フィン形状やフィン
ピッチを調整する方式等の例があるが、種々の運転条件
に対応する必要性から、一般的に熱交換性能をやや抑え
気味にして耐着霜性能を高めた単純な構成とすることが
多い。従って、このようなエアコン室外機用の蒸発器に
ついても、耐着霜性能と熱交換性能とを十分両立させた
向上策がとられているとはいえない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
冷凍冷蔵庫用あるいはエアコン室外機用の蒸発器では、
耐着霜性能と熱交換性能とを十分両立させて向上させる
ことが難しいという問題点があった。
冷凍冷蔵庫用あるいはエアコン室外機用の蒸発器では、
耐着霜性能と熱交換性能とを十分両立させて向上させる
ことが難しいという問題点があった。
【００１４】本発明の目的は、耐着霜性能と熱交換性能
とを十分両立させて向上させることが可能な、冷凍冷蔵
庫用あるいはエアコン室外機用の蒸発器、及びそれによ
る空気冷却方法を提供することである。
とを十分両立させて向上させることが可能な、冷凍冷蔵
庫用あるいはエアコン室外機用の蒸発器、及びそれによ
る空気冷却方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の構成の蒸発器は、空気流にほぼ直交
するように配置された直管部分が通風方向に複数列並べ
られた蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直管部分に
管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記冷媒
管に貫通される形で固定された多数の平板状フィンとか
らなる蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発
器において、通風方向の上流にある１列以上の直管部分
の管列の前記平板状フィンと前記空気冷却ダクトとの高
さを、下流にある管列のものより大きくしたことを特徴
としている。
に、本発明の第１の構成の蒸発器は、空気流にほぼ直交
するように配置された直管部分が通風方向に複数列並べ
られた蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直管部分に
管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記冷媒
管に貫通される形で固定された多数の平板状フィンとか
らなる蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発
器において、通風方向の上流にある１列以上の直管部分
の管列の前記平板状フィンと前記空気冷却ダクトとの高
さを、下流にある管列のものより大きくしたことを特徴
としている。
【００１６】また、本発明の第２の構成の蒸発器は、空
気流にほぼ直交するように配置された直管部分が通風方
向に複数列並べられた蛇行管である冷媒管と、前記冷媒
管の直管部分に管軸方向に互いに間隔をとりながら重ね
られ、前記冷媒管に貫通される形で固定された多数の平
板状フィンとからなる蒸発器本体を、空気冷却ダクト内
に設置した蒸発器において、前記平板状フィンが１列以
上の直管部分の管列毎に分割された形状の場合には通風
方向の上流にある１列以上の直管部分の管列の前記平板
状フィンの通風方向の長さを、前記平板状フィンが通風
方向に連続した形状の場合には通風方向の上流にある１
列以上の管列の前記冷媒管の通風方向の間隔を、下流に
ある直管部分の管列のものより大きくしたことを特徴と
している。
気流にほぼ直交するように配置された直管部分が通風方
向に複数列並べられた蛇行管である冷媒管と、前記冷媒
管の直管部分に管軸方向に互いに間隔をとりながら重ね
られ、前記冷媒管に貫通される形で固定された多数の平
板状フィンとからなる蒸発器本体を、空気冷却ダクト内
に設置した蒸発器において、前記平板状フィンが１列以
上の直管部分の管列毎に分割された形状の場合には通風
方向の上流にある１列以上の直管部分の管列の前記平板
状フィンの通風方向の長さを、前記平板状フィンが通風
方向に連続した形状の場合には通風方向の上流にある１
列以上の管列の前記冷媒管の通風方向の間隔を、下流に
ある直管部分の管列のものより大きくしたことを特徴と
している。
【００１７】また、本発明の第３の構成の蒸発器は、空
気流にほぼ直交するように配置された直管部分が通風方
向あるいは通風方向とほぼ直交させて複数列並べられた
蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直管部分に管軸方
向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記冷媒管に貫
通される形で固定された多数の平板状フィンとからなる
蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器にお
いて、前記蒸発器より通風方向の上流に設置された固定
式の整流部材で前記空気流を縮流・加速して導入するこ
とにより、前記蒸発器本体の着霜量が少ない場合は前記
空気流が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何
れかのダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前
記空気冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列さ
れたスリット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群と
して前記蒸発器本体に直線的に流入し、前記蒸発器本体
の着霜量が増えた場合は噴流あるいは噴流群として導入
する前記空気流が前記蒸発器本体の通風方向の上流の着
霜量が少ない部分から下流の部分に迂回しながら流入す
るようにしたことを特徴としている。
気流にほぼ直交するように配置された直管部分が通風方
向あるいは通風方向とほぼ直交させて複数列並べられた
蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直管部分に管軸方
向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記冷媒管に貫
通される形で固定された多数の平板状フィンとからなる
蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器にお
いて、前記蒸発器より通風方向の上流に設置された固定
式の整流部材で前記空気流を縮流・加速して導入するこ
とにより、前記蒸発器本体の着霜量が少ない場合は前記
空気流が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何
れかのダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前
記空気冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列さ
れたスリット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群と
して前記蒸発器本体に直線的に流入し、前記蒸発器本体
の着霜量が増えた場合は噴流あるいは噴流群として導入
する前記空気流が前記蒸発器本体の通風方向の上流の着
霜量が少ない部分から下流の部分に迂回しながら流入す
るようにしたことを特徴としている。
【００１８】また、本発明の第４の構成の蒸発器は、空
気流にほぼ直交するように配置された直管部分が通風方
向あるいは通風方向とほぼ直交させて複数列並べられた
蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直管部分に管軸方
向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記冷媒管に貫
通される形で固定された多数の平板状フィンとからなる
蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器にお
いて、前記蒸発器より通風方向の上流に設置された可動
式の整流部材で前記空気流を縮流・加速しながら段階的
に方向あるいは位置を変えて導入することにより、前記
蒸発器本体が霜による閉塞で除霜が必要となるまでの一
運転時間の初期には前記空気流が前記空気冷却ダクトの
断面の中央部あるいは何れかのダクト壁に偏ったスリッ
ト状の噴流、あるいは前記空気冷却ダクトの断面内に互
いに間隔をとって配列されたスリット状、円形状あるい
は多角形状等の噴流群として前記蒸発器本体に直線的に
流入し、以後は噴流あるいは噴流群として導入する前記
空気流が段階的に偏向あるいは移動して前記蒸発器本体
の通風方向の上流の着霜量が少ない部分から下流の部分
へ迂回しながら流入してゆくようにしたことを特徴とし
ている。
気流にほぼ直交するように配置された直管部分が通風方
向あるいは通風方向とほぼ直交させて複数列並べられた
蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直管部分に管軸方
向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記冷媒管に貫
通される形で固定された多数の平板状フィンとからなる
蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器にお
いて、前記蒸発器より通風方向の上流に設置された可動
式の整流部材で前記空気流を縮流・加速しながら段階的
に方向あるいは位置を変えて導入することにより、前記
蒸発器本体が霜による閉塞で除霜が必要となるまでの一
運転時間の初期には前記空気流が前記空気冷却ダクトの
断面の中央部あるいは何れかのダクト壁に偏ったスリッ
ト状の噴流、あるいは前記空気冷却ダクトの断面内に互
いに間隔をとって配列されたスリット状、円形状あるい
は多角形状等の噴流群として前記蒸発器本体に直線的に
流入し、以後は噴流あるいは噴流群として導入する前記
空気流が段階的に偏向あるいは移動して前記蒸発器本体
の通風方向の上流の着霜量が少ない部分から下流の部分
へ迂回しながら流入してゆくようにしたことを特徴とし
ている。
【００１９】さらに、本発明の第１の蒸発器による空気
冷却法は、複数の冷媒管と、前記冷媒管に貫通あるいは
接触される形で固定された多数の平板状フィンとからな
る蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器に
より前記蒸発器に着霜する条件で空気を冷却する場合に
おいて、前記空気流を通風方向の上流から前記蒸発器に
方向及び位置は固定のまま縮流・加速して導入すること
により、前記蒸発器本体の着霜量が少ない場合は前記空
気流が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れ
かのダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記
空気冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列され
たスリット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群とし
て前記蒸発器本体に直線的に流入し、前記蒸発器本体の
着霜量が増えた場合は噴流あるいは噴流群として導入す
る前記空気流が前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜
量が少ない部分から下流の部分に迂回しながら流入する
ようにしたことである。
冷却法は、複数の冷媒管と、前記冷媒管に貫通あるいは
接触される形で固定された多数の平板状フィンとからな
る蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器に
より前記蒸発器に着霜する条件で空気を冷却する場合に
おいて、前記空気流を通風方向の上流から前記蒸発器に
方向及び位置は固定のまま縮流・加速して導入すること
により、前記蒸発器本体の着霜量が少ない場合は前記空
気流が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れ
かのダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記
空気冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列され
たスリット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群とし
て前記蒸発器本体に直線的に流入し、前記蒸発器本体の
着霜量が増えた場合は噴流あるいは噴流群として導入す
る前記空気流が前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜
量が少ない部分から下流の部分に迂回しながら流入する
ようにしたことである。
【００２０】さらに、本発明の第２の蒸発器による空気
冷却法は、複数の冷媒管と、前記冷媒管に貫通あるいは
接触される形で固定された多数の平板状フィンとからな
る蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器に
より前記蒸発器に着霜する条件で空気を冷却する場合に
おいて、前記空気流を通風方向の上流から前記蒸発器に
方向及び位置を段階的に変化させながら縮流・加速して
導入することにより、前記蒸発器本体が霜による閉塞で
除霜が必要となるまでの一運転時間の初期には前記空気
流が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れか
のダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記空
気冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列された
スリット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群として
前記蒸発器本体に直線的に流入し、以後は噴流あるいは
噴流群として導入する前記空気流が段階的に偏向あるい
は移動して前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜量が
少ない部分から下流の部分へ迂回しながら流入してゆく
ようにしたことである。
冷却法は、複数の冷媒管と、前記冷媒管に貫通あるいは
接触される形で固定された多数の平板状フィンとからな
る蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器に
より前記蒸発器に着霜する条件で空気を冷却する場合に
おいて、前記空気流を通風方向の上流から前記蒸発器に
方向及び位置を段階的に変化させながら縮流・加速して
導入することにより、前記蒸発器本体が霜による閉塞で
除霜が必要となるまでの一運転時間の初期には前記空気
流が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れか
のダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記空
気冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列された
スリット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群として
前記蒸発器本体に直線的に流入し、以後は噴流あるいは
噴流群として導入する前記空気流が段階的に偏向あるい
は移動して前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜量が
少ない部分から下流の部分へ迂回しながら流入してゆく
ようにしたことである。
【００２１】
【作用】上記のような構成にすることで、蒸発器の耐着
霜性能と熱交換性能とを十分両立させて改善できること
を、公開されている熱交換器の着霜実験データを参考に
して説明する。日本機械学会論文集（Ｂ編），５１，４
６９（１９８５年）第３０４８頁から第３０５４頁に示
された、連続フィン付き管群形熱交換器（通風方向２
列、通風方向と直交方向に２３列、ピッチ２５ｍｍの管
列とピッチ４ｍｍの平板フィンという構成のエアコン室
外機用の蒸発器に近いもの）の熱交換及び着霜特性に関
する実験によれば、管壁温度−１０℃、入口空気温度６
℃、入口空気湿度０．００３８〜０．００４８ｋｇ／ｋ
ｇ’、入口空気流速１〜２ｍ／ｓの条件における、（霜
層の熱抵抗も含めた）熱伝達率ｈと着霜高さｌ等の時間
変化のデータが示されており、それらの一部を抜粋（論
文の図８及び図９より）して示せば次の表のようにな
る。
霜性能と熱交換性能とを十分両立させて改善できること
を、公開されている熱交換器の着霜実験データを参考に
して説明する。日本機械学会論文集（Ｂ編），５１，４
６９（１９８５年）第３０４８頁から第３０５４頁に示
された、連続フィン付き管群形熱交換器（通風方向２
列、通風方向と直交方向に２３列、ピッチ２５ｍｍの管
列とピッチ４ｍｍの平板フィンという構成のエアコン室
外機用の蒸発器に近いもの）の熱交換及び着霜特性に関
する実験によれば、管壁温度−１０℃、入口空気温度６
℃、入口空気湿度０．００３８〜０．００４８ｋｇ／ｋ
ｇ’、入口空気流速１〜２ｍ／ｓの条件における、（霜
層の熱抵抗も含めた）熱伝達率ｈと着霜高さｌ等の時間
変化のデータが示されており、それらの一部を抜粋（論
文の図８及び図９より）して示せば次の表のようにな
る。
【００２２】
【表１】
【００２３】入口空気流速Ｖに対する熱伝達率ｈと着霜
高さｌの依存性を、これらのデータから数式化して示せ
ば次の式のようになる。
高さｌの依存性を、これらのデータから数式化して示せ
ば次の式のようになる。
【００２４】
【数１】
【００２５】（指数の左・右端の値は、入口空気湿度0.
0048、0.0038 kg/kg ,の条件に対応。数２〜数５につい
ても同様。）このような特性は、他の条件は同一のまま
空気流速が大きくなると、熱伝達率は増加（霜層の熱抵
抗のため着霜なしの場合より増加率は小さい）し、熱伝
達と物質伝達の相似性から着霜速度（着霜重量の増加割
合）も同様に増加するが、霜の密度も同程度以上に増大
する（硬い霜になる）ために着霜高さはやや減少する、
という傾向から現れるものである。一方、日本機械学会
論文集，４５，３９４（１９７９年）第８６９頁から第
８７６頁に示された、強制対流下の平板冷却面への着霜
特性に関する実験によれば、表面温度−５．１〜１８．
６℃、入口空気湿度０．００７５ｋｇ／ｋｇ’、入口空
気流速２〜６ｍ／ｓの条件における、着霜高さや霜の物
性等の時間変化のデータが示されており、それらの一部
を抜粋（論文の図７より）して示せば次の表のようにな
る。
0048、0.0038 kg/kg ,の条件に対応。数２〜数５につい
ても同様。）このような特性は、他の条件は同一のまま
空気流速が大きくなると、熱伝達率は増加（霜層の熱抵
抗のため着霜なしの場合より増加率は小さい）し、熱伝
達と物質伝達の相似性から着霜速度（着霜重量の増加割
合）も同様に増加するが、霜の密度も同程度以上に増大
する（硬い霜になる）ために着霜高さはやや減少する、
という傾向から現れるものである。一方、日本機械学会
論文集，４５，３９４（１９７９年）第８６９頁から第
８７６頁に示された、強制対流下の平板冷却面への着霜
特性に関する実験によれば、表面温度−５．１〜１８．
６℃、入口空気湿度０．００７５ｋｇ／ｋｇ’、入口空
気流速２〜６ｍ／ｓの条件における、着霜高さや霜の物
性等の時間変化のデータが示されており、それらの一部
を抜粋（論文の図７より）して示せば次の表のようにな
る。
【００２６】
【表２】
【００２７】着霜高さこのような特性は、他の条件は同
一のまま表面温度が高くなると、空気流と表面の温度差
が小さくなって着霜速度はやや減少するが、霜の密度が
大幅に増大する（硬い霜になる）ために着霜高さは大幅
に減少する、という傾向から現れるものである。
一のまま表面温度が高くなると、空気流と表面の温度差
が小さくなって着霜速度はやや減少するが、霜の密度が
大幅に増大する（硬い霜になる）ために着霜高さは大幅
に減少する、という傾向から現れるものである。
【００２８】本発明の第１の構成の蒸発器は冷凍冷蔵庫
用を想定しており、通風方向の上流部分にある幾つかの
管列で平板状フィンと空気冷却ダクトとの高さを、下流
の管列のものより大きくしたものである。その拡大率を
ｎ倍（簡単化のためフィンとダクトで同一とする）とす
ると、拡大前に比べその管列での空気流速Ｖはｎ−１倍
となり、数１で表される依存性から熱伝達率ｈと着霜高
さｌは、次のように減少と微増の傾向を示す。
用を想定しており、通風方向の上流部分にある幾つかの
管列で平板状フィンと空気冷却ダクトとの高さを、下流
の管列のものより大きくしたものである。その拡大率を
ｎ倍（簡単化のためフィンとダクトで同一とする）とす
ると、拡大前に比べその管列での空気流速Ｖはｎ−１倍
となり、数１で表される依存性から熱伝達率ｈと着霜高
さｌは、次のように減少と微増の傾向を示す。
【００２９】
【数２】
【００３０】対象とする管列が閉塞するまでの熱交換量
Ｑは、フィン面積（ｎ倍）と熱伝達率ｈと閉塞するまで
の時間との積に比例し、ここで閉塞するまでの時間は着
霜高さｌと逆比例の傾向になることから、熱交換量Ｑは
拡大率ｎに次のように依存する。
Ｑは、フィン面積（ｎ倍）と熱伝達率ｈと閉塞するまで
の時間との積に比例し、ここで閉塞するまでの時間は着
霜高さｌと逆比例の傾向になることから、熱交換量Ｑは
拡大率ｎに次のように依存する。
【００３１】
【数３】
【００３２】これより、フィン及びダクトの高さの拡大
により、管列での着霜特性をそれ程低下させず（閉塞す
るまでの時間はやや短縮される）に熱交換性能を向上で
きることになる。対象とする管列は上流・下流部分の何
れのものでも基本的に差はないが、上流部分では着霜速
度が大きくて冷媒管周囲の着霜で閉塞が早まる可能性が
あり、ダクトの高さが拡大されれば同じ着霜高さでも通
風抵抗が小さくなり空気流の流入が改善されること等か
ら、上流部分のものとするのが適当である。
により、管列での着霜特性をそれ程低下させず（閉塞す
るまでの時間はやや短縮される）に熱交換性能を向上で
きることになる。対象とする管列は上流・下流部分の何
れのものでも基本的に差はないが、上流部分では着霜速
度が大きくて冷媒管周囲の着霜で閉塞が早まる可能性が
あり、ダクトの高さが拡大されれば同じ着霜高さでも通
風抵抗が小さくなり空気流の流入が改善されること等か
ら、上流部分のものとするのが適当である。
【００３３】本発明の第２の構成の蒸発器も冷凍冷蔵庫
用を想定しており、通風方向の上流部分にある幾つかの
管列で、平板状フィンが通風方向に分割された形状の場
合はフィンも通風方向の長さを、平板状フィンが通風方
向に連続した形状の場合は管列ピッチを、下流部分のも
のより大きくしたものである。このような構成をとる
と、対象とした管列の平板状フィンの面積が実質的に拡
大されて平均フィン効率が小さくなり、フィン表面との
温度が上昇するため上記の表２の着霜特性から着霜高さ
の増加速度が遅くなる。これから管列が閉塞するまでの
時間が延長され、一方、表２の説明で示したように着霜
速度（着霜重量の増加速度）はやや減少することからは
熱交換性能は同様にやや減少（熱伝達と物質伝達の相似
性）となり、管列が閉塞するまでの熱交換量は増大され
る。本発明の第１の構成のものと同様に、以上の作用は
上流・下流部分の何れの管列でも有効だが、やはり同様
な理由で上流部分の管列に適用するのが適当である。
用を想定しており、通風方向の上流部分にある幾つかの
管列で、平板状フィンが通風方向に分割された形状の場
合はフィンも通風方向の長さを、平板状フィンが通風方
向に連続した形状の場合は管列ピッチを、下流部分のも
のより大きくしたものである。このような構成をとる
と、対象とした管列の平板状フィンの面積が実質的に拡
大されて平均フィン効率が小さくなり、フィン表面との
温度が上昇するため上記の表２の着霜特性から着霜高さ
の増加速度が遅くなる。これから管列が閉塞するまでの
時間が延長され、一方、表２の説明で示したように着霜
速度（着霜重量の増加速度）はやや減少することからは
熱交換性能は同様にやや減少（熱伝達と物質伝達の相似
性）となり、管列が閉塞するまでの熱交換量は増大され
る。本発明の第１の構成のものと同様に、以上の作用は
上流・下流部分の何れの管列でも有効だが、やはり同様
な理由で上流部分の管列に適用するのが適当である。
【００３４】本発明の第３及び第４の構成の蒸発器は冷
凍冷蔵庫用だけでなくエアコン室外機用も想定してお
り、空気流を空気冷却ダクト内で一様に近くなるように
流入させるのでなく偏らせて高速で流入させることで、
最初に空気流が通風される部分の着霜量が増えると、着
霜で閉塞すること自体や整流部材を動かすことにより隣
接する部分へと空気流が順次移動してゆき、その流速が
蒸発器全体が閉塞に近くなるまで大きく保つようにした
ものである。空気流速の増大率をｍ倍（簡単化のため閉
塞するまでの一運転時間内で同一とする）とすると、数
１で表される依存性から熱伝達率ｈと着霜高さｌは、次
のように増加と微減の傾向を示す。
凍冷蔵庫用だけでなくエアコン室外機用も想定してお
り、空気流を空気冷却ダクト内で一様に近くなるように
流入させるのでなく偏らせて高速で流入させることで、
最初に空気流が通風される部分の着霜量が増えると、着
霜で閉塞すること自体や整流部材を動かすことにより隣
接する部分へと空気流が順次移動してゆき、その流速が
蒸発器全体が閉塞に近くなるまで大きく保つようにした
ものである。空気流速の増大率をｍ倍（簡単化のため閉
塞するまでの一運転時間内で同一とする）とすると、数
１で表される依存性から熱伝達率ｈと着霜高さｌは、次
のように増加と微減の傾向を示す。
【００３５】
【数４】
【００３６】一運転時間内の蒸発器の熱交換量Ｑは、熱
伝達率ｈと一運転時間の長さとの積に比例し、ここで一
運転時間の長さは着霜高さｌと逆比例の傾向になること
から、熱交換量Ｑは増大率ｍに次のように依存する。
伝達率ｈと一運転時間の長さとの積に比例し、ここで一
運転時間の長さは着霜高さｌと逆比例の傾向になること
から、熱交換量Ｑは増大率ｍに次のように依存する。
【００３７】
【数５】
【００３８】これより、空気流速の増大により、蒸発器
の着霜特性を改善（一運転時間はやや延長される）しな
がら熱交換性能を向上できることになる。空気流を従来
のように一様に近い流入としたまま送風機動力を増やし
流速を増大させても同様な効果が得られるが、整流部材
により縮流・加速する本発明の構成の方が送風機動力を
それ程増やさずに大幅な流速の増大が可能で、耐着霜・
熱交換性能を大きく向上させることができる。
の着霜特性を改善（一運転時間はやや延長される）しな
がら熱交換性能を向上できることになる。空気流を従来
のように一様に近い流入としたまま送風機動力を増やし
流速を増大させても同様な効果が得られるが、整流部材
により縮流・加速する本発明の構成の方が送風機動力を
それ程増やさずに大幅な流速の増大が可能で、耐着霜・
熱交換性能を大きく向上させることができる。
【００３９】本発明の第１及び第２の蒸発器による空気
冷却法については、上記の本発明の第３及び第４の構成
の蒸発器と全く同様の作用により、耐着霜性能と熱交換
性能とを両立させた向上が可能となる。
冷却法については、上記の本発明の第３及び第４の構成
の蒸発器と全く同様の作用により、耐着霜性能と熱交換
性能とを両立させた向上が可能となる。
【００４０】
【実施例】以下に本発明の具体的な実施例を図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００４１】図１は、本発明の第１の構成による一実施
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器（空気冷却ダクトは省
略し、平板状フィンは簡略化してある）の斜視図であ
り、図２は図１中のＡから見たその側面図である。空気
流１の通風方向に横置きの直管部分が並べられた蛇行管
が空気冷却ダクト２の高さ方向に２本重ねられた形状の
冷媒管３に対し、通風方向の各管列毎に分割された形状
の平板状フィン４が、各管列で適度なフィンピッチ（基
本的に上流部分で広く、下流ほど狭く設定）をとりなが
ら冷媒管３の直管部分に貫通される形で固定されてい
る。
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器（空気冷却ダクトは省
略し、平板状フィンは簡略化してある）の斜視図であ
り、図２は図１中のＡから見たその側面図である。空気
流１の通風方向に横置きの直管部分が並べられた蛇行管
が空気冷却ダクト２の高さ方向に２本重ねられた形状の
冷媒管３に対し、通風方向の各管列毎に分割された形状
の平板状フィン４が、各管列で適度なフィンピッチ（基
本的に上流部分で広く、下流ほど狭く設定）をとりなが
ら冷媒管３の直管部分に貫通される形で固定されてい
る。
【００４２】平板状フィン４及び空気冷却ダクト２の高
さは、下流の管列に比べて上流の３列の管列では共に大
きくされており、これらの管列では、ダクト高さの拡大
により空気流速は低下するもののフィン高さの拡大がフ
ィン面積の増加をもたらし、既に述べた原理（作用の項
において第一の構成の蒸発器に関して述べた原理）によ
って、着霜を伴う条件で使用された時に管列が閉塞する
までの熱交換量を拡大前よりも増大させることができ
る。この実施例では上流の管列ほどフィン・ダクトの拡
大量を多くしたが、列の順序と拡大量を厳密に相関させ
る必要はなく、上流の主な管列でフィン・ダクトの拡大
が行われていれば、上記のような効果をある程度得るこ
とができる。
さは、下流の管列に比べて上流の３列の管列では共に大
きくされており、これらの管列では、ダクト高さの拡大
により空気流速は低下するもののフィン高さの拡大がフ
ィン面積の増加をもたらし、既に述べた原理（作用の項
において第一の構成の蒸発器に関して述べた原理）によ
って、着霜を伴う条件で使用された時に管列が閉塞する
までの熱交換量を拡大前よりも増大させることができ
る。この実施例では上流の管列ほどフィン・ダクトの拡
大量を多くしたが、列の順序と拡大量を厳密に相関させ
る必要はなく、上流の主な管列でフィン・ダクトの拡大
が行われていれば、上記のような効果をある程度得るこ
とができる。
【００４３】図３は、本発明の第２の構成による一実施
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。冷媒
管３に対し、通風方向の各管列毎に分割された形状の平
板状フィン４が固定され、その通風方向のフィン長さが
下流の管列より上流の３列の管列では長くされている。
これらの管列では、フィンの延長によりフィン面積の増
加して表面温度が上昇し、既に述べた原理（第二の構成
の蒸発器に関して述べた原理）によって、管列が閉塞す
るまでの熱交換量を延長前よりも増大させることができ
る。この実施例では平板状フィン４が通風方向に分割さ
れた形状の場合を示したが、平板状フィン４が通風方向
に連続した形状の場合には、管列ピッチを大きくして対
象とする管列での実質のフィン面積が増加させればどう
ような効果を得ることができる。
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。冷媒
管３に対し、通風方向の各管列毎に分割された形状の平
板状フィン４が固定され、その通風方向のフィン長さが
下流の管列より上流の３列の管列では長くされている。
これらの管列では、フィンの延長によりフィン面積の増
加して表面温度が上昇し、既に述べた原理（第二の構成
の蒸発器に関して述べた原理）によって、管列が閉塞す
るまでの熱交換量を延長前よりも増大させることができ
る。この実施例では平板状フィン４が通風方向に分割さ
れた形状の場合を示したが、平板状フィン４が通風方向
に連続した形状の場合には、管列ピッチを大きくして対
象とする管列での実質のフィン面積が増加させればどう
ような効果を得ることができる。
【００４４】図４は、本発明の第３の構成による一実施
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。蒸発
器本体は通風方向の各管列毎に分割された形状の平板状
フィン４が冷媒管３に固定されたものであり、それらの
上流に設置された固定式の整流部材５により空気流１は
縮流・加速されて、図中の実線の矢印のようにダクト高
さの中央に偏った噴流６として蒸発器本体に直線的に流
入する。ある程度使用すると上流部分の管列の中央に着
霜７が多くなり閉塞に近くなるが、そのような場合は図
中の破線の矢印のように中央から空気冷却ダクト２のダ
クト壁寄りに次第に噴流６は迂回して流れるようになる
ため、蒸発器本体の大部分が着霜して閉塞に近くなるま
で空気流１の流速は大きく保たれる。これにより、既に
述べた原理によって、蒸発器が閉塞するまでの熱交換量
は空気流１を一様に近く流入させる場合よりも増大させ
ることができる。
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。蒸発
器本体は通風方向の各管列毎に分割された形状の平板状
フィン４が冷媒管３に固定されたものであり、それらの
上流に設置された固定式の整流部材５により空気流１は
縮流・加速されて、図中の実線の矢印のようにダクト高
さの中央に偏った噴流６として蒸発器本体に直線的に流
入する。ある程度使用すると上流部分の管列の中央に着
霜７が多くなり閉塞に近くなるが、そのような場合は図
中の破線の矢印のように中央から空気冷却ダクト２のダ
クト壁寄りに次第に噴流６は迂回して流れるようになる
ため、蒸発器本体の大部分が着霜して閉塞に近くなるま
で空気流１の流速は大きく保たれる。これにより、既に
述べた原理によって、蒸発器が閉塞するまでの熱交換量
は空気流１を一様に近く流入させる場合よりも増大させ
ることができる。
【００４５】上記実施例において、整流部材５は、少な
くともひとつのスリット状、円形状または多角形状の通
風孔を有し、固定されているが、回動調整自在として、
例えば、図４に示すように、一運転時間中は固定使用す
るようにしてもよい。
くともひとつのスリット状、円形状または多角形状の通
風孔を有し、固定されているが、回動調整自在として、
例えば、図４に示すように、一運転時間中は固定使用す
るようにしてもよい。
【００４６】図５は、本発明の第４の構成による一実施
例である、エアコン室外機用の蒸発器の側面図である。
冷却空気ダクトの高さ方向に横置きの直管部分が並べら
れた蛇行管が通風方向に２本重ねられた形状の冷媒管３
に対し、ダクト高さ方向と通風方向に連続する形状の平
板状フィン４が、通風方向の２列の管列で同一のフィン
ピッチをとりながら冷媒管３の直管部分に貫通される形
で固定されている。蒸発器が着霜により閉塞するまでの
一運転時間の前半では、蒸発器より上流に設置された可
動式の整流部材８は初期位置に置き、空気流１を縮流・
加速して図中の矢印のような多数の噴流６として流入さ
せる。一運転時間の後半では可動式の整流部材８を初期
位置より移動させ、着霜７の多い部分を避けながら同様
に多数の噴流６として流入させる。従って、蒸発器本体
の大部分が着霜して閉塞に近くなるまで空気流１の流速
は大きく保たれ、第３の構成の蒸発器と同様な原理によ
って、蒸発器が閉塞するまでの熱交換量は空気流１を一
様に近く流入させる場合よりも増大させることができ
る。
例である、エアコン室外機用の蒸発器の側面図である。
冷却空気ダクトの高さ方向に横置きの直管部分が並べら
れた蛇行管が通風方向に２本重ねられた形状の冷媒管３
に対し、ダクト高さ方向と通風方向に連続する形状の平
板状フィン４が、通風方向の２列の管列で同一のフィン
ピッチをとりながら冷媒管３の直管部分に貫通される形
で固定されている。蒸発器が着霜により閉塞するまでの
一運転時間の前半では、蒸発器より上流に設置された可
動式の整流部材８は初期位置に置き、空気流１を縮流・
加速して図中の矢印のような多数の噴流６として流入さ
せる。一運転時間の後半では可動式の整流部材８を初期
位置より移動させ、着霜７の多い部分を避けながら同様
に多数の噴流６として流入させる。従って、蒸発器本体
の大部分が着霜して閉塞に近くなるまで空気流１の流速
は大きく保たれ、第３の構成の蒸発器と同様な原理によ
って、蒸発器が閉塞するまでの熱交換量は空気流１を一
様に近く流入させる場合よりも増大させることができ
る。
【００４７】上記実施例において、整流部材８は、通風
方向に直交方向に複数のスリット状の通風孔を有する
が、円形状または多角形状の通風孔としても良く、ま
た、整流部材８は、直交方向に可動であるが、窓のブラ
インド形式に移動自在として、通風方向を変えるように
してもよい。
方向に直交方向に複数のスリット状の通風孔を有する
が、円形状または多角形状の通風孔としても良く、ま
た、整流部材８は、直交方向に可動であるが、窓のブラ
インド形式に移動自在として、通風方向を変えるように
してもよい。
【００４８】以上に示した第１から第４までの構成を組
み合わせて、より耐着霜性能と熱交換性能とを両立させ
て向上させることも可能であり、それらの一例として、
図６に本発明の第１と第３の構成を組み合わせた一実施
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図を示す。本発
明の構成を組み合わせた蒸発器においても、個々の構成
による性能向上の原理が成り立つために、単独の構成と
同等以上の性能向上を図ることができる。
み合わせて、より耐着霜性能と熱交換性能とを両立させ
て向上させることも可能であり、それらの一例として、
図６に本発明の第１と第３の構成を組み合わせた一実施
例である、冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図を示す。本発
明の構成を組み合わせた蒸発器においても、個々の構成
による性能向上の原理が成り立つために、単独の構成と
同等以上の性能向上を図ることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、冷凍冷
蔵庫用やエアコン室外機用の蒸発器、及びそれによる空
気冷却法を、耐着霜性能と熱交換性能とを両立させて改
善することが可能となる。
蔵庫用やエアコン室外機用の蒸発器、及びそれによる空
気冷却法を、耐着霜性能と熱交換性能とを両立させて改
善することが可能となる。
【図１】本発明の第１の構成による一実施例を示す冷凍
冷蔵庫用の蒸発器の斜視図である。
冷蔵庫用の蒸発器の斜視図である。
【図２】本発明の第１の構成による一実施例を示す冷凍
冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
【図３】本発明の第２の構成による一実施例を示す冷凍
冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
【図４】本発明の第３の構成による一実施例を示す冷凍
冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
【図５】本発明の第４の構成による一実施例を示すエア
コン室外機用の蒸発器の側面図である。
コン室外機用の蒸発器の側面図である。
【図６】本発明の第１及び第３の構成を組み合わせた一
実施例を示す冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
実施例を示す冷凍冷蔵庫用の蒸発器の側面図である。
【符号の説明】 １…空気流、 ２…空気冷却ダク
ト、３…冷媒管、 ４…平板状フィ
ン、５…（固定式の）整流部材、 ６…噴流、７…
着霜、 ８…（可動式の）整流部
材。
ト、３…冷媒管、 ４…平板状フィ
ン、５…（固定式の）整流部材、 ６…噴流、７…
着霜、 ８…（可動式の）整流部
材。
Claims (9)
- 【請求項１】空気流にほぼ直交するように配置された直
管部分が通風方向に複数列並べられた蛇行管である冷媒
管と、前記冷媒管の直管部分に管軸方向に互いに間隔を
とりながら重ねられ、前記冷媒管に貫通される形で固定
された多数の平板状フィンとからなる蒸発器本体を、空
気冷却ダクト内に設置した蒸発器において、通風方向の
上流にある１列以上の直管部分の管列の前記平板状フィ
ンと前記空気冷却ダクトとの高さを、下流にある管列の
ものより大きくしたことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項２】空気流にほぼ直交するように配置された直
管部分が通風方向に複数列並べられた蛇行管である冷媒
管と、前記冷媒管の直管部分に管軸方向に互いに間隔を
とりながら重ねられ、前記冷媒管に貫通される形で固定
された多数の平板状フィンとからなる蒸発器本体を、空
気冷却ダクト内に設置した蒸発器において、前記平板状
フィンが１列以上の直管部分の管列毎に分割された形状
の場合には通風方向の上流にある１列以上の直管部分の
管列の前記平板状フィンの通風方向の長さを、前記平板
状フィンが通風方向に連続した形状の場合には通風方向
の上流にある１列以上の管列の前記冷媒管の通風方向の
間隔を、下流にある直管部分の管列のものより大きくし
たことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項３】空気流にほぼ直交するように配置された直
管部分が通風方向あるいは通風方向とほぼ直交させて複
数列並べられた蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直
管部分に管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、
前記冷媒管に貫通される形で固定された多数の平板状フ
ィンとからなる蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置
した蒸発器において、前記蒸発器より通風方向の上流に
設置された固定式の整流部材で前記空気流を縮流・加速
して導入することにより、前記蒸発器本体の着霜量が少
ない場合は前記空気流が前記空気冷却ダクトの断面の中
央部あるいは何れかのダクト壁に偏ったスリット状の噴
流、あるいは前記空気冷却ダクトの断面内に互いに間隔
をとって配列されたスリット状、円形状あるいは多角形
状等の噴流群として前記蒸発器本体に直線的に流入し、
前記蒸発器本体の着霜量が増えた場合は噴流あるいは噴
流群として導入する前記空気流が前記蒸発器本体の通風
方向の上流の着霜量が少ない部分から下流の部分に迂回
しながら流入するようにしたことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項４】空気流にほぼ直交するように配置された直
管部分が通風方向あるいは通風方向とほぼ直交させて複
数列並べられた蛇行管である冷媒管と、前記冷媒管の直
管部分に管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、
前記冷媒管に貫通される形で固定された多数の平板状フ
ィンとからなる蒸発器本体を、空気冷却ダクト内に設置
した蒸発器において、前記蒸発器より通風方向の上流に
設置された可動式の整流部材で前記空気流を縮流・加速
しながら段階的に方向あるいは位置を変えて導入するこ
とにより、前記蒸発器本体が霜による閉塞で除霜が必要
となるまでの一運転時間の初期には前記空気流が前記空
気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れかのダクト壁
に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記空気冷却ダク
トの断面内に互いに間隔をとって配列されたスリット
状、円形状あるいは多角形状等の噴流群として前記蒸発
器本体に直線的に流入し、以後は噴流あるいは噴流群と
して導入する前記空気流が段階的に偏向あるいは移動し
て前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜量が少ない部
分から下流の部分へ迂回しながら流入してゆくようにし
たことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項５】請求項１記載の蒸発器において、前記平板
状フィンが１列以上の直管部分の管列毎に分割された形
状の場合には通風方向の上流にある１列以上の直管部分
の管列の前記平板状フィンの通風方向の長さを、前記平
板状フィンが通風方向に連続した形状の場合には前記冷
媒管の通風方向の上流にある１列以上の直管部分の管列
の通風方向の間隔を、下流にある直管部分の管列のもの
より大きくしたことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項６】請求項１、２及び５記載の蒸発器におい
て、前記蒸発器より通風方向の上流に設置された固定式
の整流部材で前記空気流を縮流・加速して導入すること
により、前記蒸発器本体の着霜量が少ない場合は前記空
気流が前記空気冷却ダクトの高さ方向の中央部あるいは
一方のダクト壁に偏ったスリット状等の噴流、あるいは
前記空気冷却ダクトの高さ方向に配列されたスリット状
等の噴流群として前記蒸発器本体に直線的に流入し、前
記蒸発器本体の着霜量が増えた場合は噴流あるいは噴流
群として導入する前記空気流が前記蒸発器本体の通風方
向の上流の着霜量が少ない部分から下流の部分に迂回し
ながら流入するようにしたことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項７】請求項１、２及び５記載の蒸発器におい
て、前記蒸発器より通風方向の上流に設置された可動式
の整流部材で前記空気流を縮流・加速しながら段階的に
方向あるいは位置を変えて導入することにより、前記蒸
発器本体が霜による閉塞で除霜が必要となるまでの一運
転時間の初期には前記空気流が前記空気冷却ダクトの高
さ方向の中央部あるいは一方のダクト壁に偏ったスリッ
ト状の噴流、あるいは前記空気冷却ダクトの高さ方向に
互いに間隔をとって配列されたスリット状等の噴流群と
して前記蒸発器本体に直線的に流入し、以後は噴流ある
いは噴流群として導入する前記空気流が段階的に偏向あ
るいは移動して前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜
量が少ない部分から下流の部分へ迂回しながら流入して
ゆくようにしたことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項８】冷媒管と、前記冷媒管に貫通あるいは接触
される形で固定された多数の平板状フィンとからなる蒸
発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器により
前記蒸発器に着霜する条件で空気を冷却する場合におい
て、前記空気流を通風方向の上流から前記蒸発器に方向
及び位置は固定のまま縮流・加速して導入することによ
り、前記蒸発器本体の着霜量が少ない場合は前記空気流
が前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れかの
ダクト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記空気
冷却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列されたス
リット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群として前
記蒸発器本体に直線的に流入し、前記蒸発器本体の着霜
量が増えた場合は噴流あるいは噴流群として導入する前
記空気流が前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜量が
少ない部分から下流の部分に迂回しながら流入するよう
にした蒸発器による空気冷却方法。 - 【請求項９】冷媒管と、前記冷媒管に貫通あるいは接触
される形で固定された多数の平板状フィンとからなる蒸
発器本体を、空気冷却ダクト内に設置した蒸発器により
前記蒸発器に着霜する条件で空気を冷却する場合におい
て、前記空気流を通風方向の上流から前記蒸発器に方向
及び位置を段階的に変化させながら縮流・加速して導入
することにより、前記蒸発器本体が霜による閉塞で除霜
が必要となるまでの一運転時間の初期には前記空気流が
前記空気冷却ダクトの断面の中央部あるいは何れかのダ
クト壁に偏ったスリット状の噴流、あるいは前記空気冷
却ダクトの断面内に互いに間隔をとって配列されたスリ
ット状、円形状あるいは多角形状等の噴流群として前記
蒸発器本体に直線的に流入し、以後は噴流あるいは噴流
群として導入する前記空気流が段階的に偏向あるいは移
動して前記蒸発器本体の通風方向の上流の着霜量が少な
い部分から下流の部分へ迂回しながら流入してゆくよう
にした蒸発器による空気冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33300492A JPH06185892A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 蒸発器及びそれを用いた空気冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33300492A JPH06185892A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 蒸発器及びそれを用いた空気冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185892A true JPH06185892A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18261217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33300492A Pending JPH06185892A (ja) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | 蒸発器及びそれを用いた空気冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06185892A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1496323A2 (de) * | 2003-07-05 | 2005-01-12 | Heinen Freezing GmbH | Kühlregister |
| JP2007218477A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 加熱調理器 |
| JP2011047609A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Panasonic Corp | 冷蔵庫 |
| CN104748486A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-01 | 澳柯玛股份有限公司 | 一种利用除湿原理减少冷柜结霜的方法及装置 |
| CN107314604A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-03 | 海信（山东）冰箱有限公司 | 一种风冷冰箱的风循环系统及风冷冰箱 |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP33300492A patent/JPH06185892A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1496323A2 (de) * | 2003-07-05 | 2005-01-12 | Heinen Freezing GmbH | Kühlregister |
| EP1496323A3 (de) * | 2003-07-05 | 2007-05-09 | Heinen Freezing GmbH | Kühlregister |
| JP2007218477A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Toshiba Corp | 加熱調理器 |
| JP2011047609A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Panasonic Corp | 冷蔵庫 |
| CN104748486A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-01 | 澳柯玛股份有限公司 | 一种利用除湿原理减少冷柜结霜的方法及装置 |
| CN107314604A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-11-03 | 海信（山东）冰箱有限公司 | 一种风冷冰箱的风循环系统及风冷冰箱 |
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