JPH0631714B2 - ル−ムエアコンの熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はルームエアコンに係り、特にコートポンプ式ル
ームエアコンに好適な室外側熱交換器に関する。

〔発明の背景〕

従来のヒートポンプ式ルームエアコンの熱交換器につい
て、第１図から第５図により説明する。

１はベース、２はキャビネット、３は右側板、４は左側
板であり、これら４部品で外側の箱体を成し、ベース１
の上に５の圧縮機、６の熱交換器、８の電気品類を配置
している。７は圧縮機５と熱交換器６及び他の機器を連
通させるサイクルパイプである。９は送風機用モータ
ー、１０は送風機用ファンである。

これらの構成にて成る室外ユニットの他に室内ユニット
さらに室外ユニットと室内ユニットを連通させる配管等
によってルームエアコンを構成している。このルームエ
アコンにてヒートポンプ式暖房運転を行うと室内ユニッ
トは室内空気に放熱する冷媒の凝縮側となりまた室外ユ
ニットは室外の空気から熱を吸熱する冷媒の蒸発側とな
る。第３図によりヒートポンプ暖房運転時の特性を説明
すると、縦軸に温度、横軸に運転の時間的経過を左から
右方向に取っている。ここでＥは室内ユニットの吹出空
気温度、Ｆは室外ユニットの熱交換器６出口の冷媒温度
である。また室外ユニットの熱交換器６の表面はアルミ
ニウム等熱伝導性の優れた金属のフィンで構成してい
て、６Ａは風上側のフィン、６Ｂは風下側のフィンであ
る。さらに６Ｃ、６Ｄは冷媒の通るパイプであり、それ
ぞれフィン６Ａ、６Ｂに圧着、貫通している。これらの
フィン６Ａ、６Ｂが空気より吸熱する際、空気は露点温
度以下に達しフィン６Ａ、６Ｂの表面に露玉が形成され
る。外気温度が低い場合は熱交換器６の温度が０℃以下
になりフィン６Ａ、６Ｂの表面には霜や氷が形成され
る。この霜や氷が付着した際、熱交換器６の温度を感知
するデフロスト用サーモスタットにより冷凍サイクルの
蒸発器と凝縮器を第３図のＡ点において逆に作用させ
る。つまり室外側熱交換器６を凝縮器に切換え、着霜し
た霜を溶すデフロスト運転が始まる。Ａ１点までは着霜
している熱交換器６の温度を上昇させ、その後霜を溶
し、Ａ２点で暖房運転に復帰させる。

再度暖房運転に復帰した後は暖房運転を継続しＢ→Ｃ→
Ｄ→Ａ点へと経過し再度デフロスト運転を繰返すもので
ある。暖房運転に復帰後の初期Ｂ点では第４図に示すよ
うにフィン６Ａに着霜１１が始まる。この時点では室外
熱交換器６出口の温度Ｆ及び室内ユニットの吹出空気温
度Ｅも暖房運転復帰後とほぼ同じ状態であり暖房能力も
充分である。しかしさらに運転を続け、熱交換器６に着
いた霜が生長したＣ点においては熱交換器６での吸熱が
減り始め、Ｄ点に到ると第５図に示す如く、フィン６Ａ
側の着霜は生長し風の通過量が非常に少なくなり、増々
熱交換器出口温度Ｆは低下するため吸熱量も少なく室内
ユニットの吹出空気温度も低くなり暖房能力が低下する
等の欠陥があった。また場合によっては霜が低温の氷に
までなりデフロスト時間が長く、この間は暖房運転がで
きない欠点もあった。さらには熱交換器６の通過する風
の抵抗が増加するために送風機の騒音が高くなる等の欠
陥があった。

以上の欠陥をなくするため従来、第１フィン６Ａ及び第
２フィン６Ｂのフィンピッチを大きくすることも行われ
ているが、熱交換器６の表面積が少なくなり暖房性能が
少なくなるか、熱交換器６が大形になり製品全体の寸法
が大形になる等の欠陥があった。

また外気温度がそれほど低温でない場合は、熱交換器６
のフィン６Ａ、フィン６Ｂの表面には露玉が発生し、こ
の露玉もフィン６Ａの風上側に多く付着するので風が充
分通りにくくフィン６Ｂの方は充分に作用せず暖房能力
の低下や、騒音の増大等の現象があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ヒートポンプ式ルームエアコンの熱交
換器として、高効率で霜付、露付時にも性能低下の少な
い、かつ安価な熱交換器を提供することにある。

〔発明の概要〕

ヒートポンプ式ルームエアコンの室外側熱交換器におい
て、放熱フィンを第１フィンと第２フィンに分割し、第
２フィンを第１フィンより空気側熱伝達率の良い形状と
し、さらに第１フィンのピッチを第２フィンのピッチよ
り大とし、第１フィンを風上側にして、着霜による性能
の低下を防止し、第１フィン側の冷媒通過パイプに内面
平滑管、第２フィン側には、内面溝付管を使用して、高
効率で、かつ安価な熱交換器としたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図および第６図から第１
０図により説明する。

第７図、第８図において６ａは、熱交換器６の第１フィ
ン、６ｂは第２フィンである。第１フィン６ａは平形フ
ィン、６ｂはフィン材に波形加工を施した波形フィンで
あり、第１フィン６ａのフィンピッチは、第２フィン６
ｂより大きくしてある。６ｃ、６ｄは冷媒の通るパイプ
であり、それぞれフィン６ａ、６ｂに圧着貫通してお
り、パイプ６ｃは、内面平滑管、パイプ６ｄは、内部熱
伝達率向上のための溝１４を有する内面溝付管である。
１１ａは露玉で通常の暖房運転では、第１フィン６ａ側
にて熱交換器６を通過する空気１３の湿度を取ってしま
うので第２フィン６ｂは、あまり露が付かない。また、
第１フィン６ａに露玉が付いても平形フィンであるの
で、露玉が流れやすく、しかもフィンピッチが広いた
め、風が充分に通過し、第２フィン６ｂ側でも、熱伝達
率の良い波形フィンおよびパイプ６ｄとして、内面溝付
管を使用しているので、充分熱交換することができ、暖
房能力の低下は少ない。また、外気温度が非常に低い場
合は、第８図に示すごとく、風上側の第１フィン６ａに
霜が付着する。しかし、第１フィン６ａはフィンピッチ
が大きいので、風は充分通過し、霜付による風量の低下
も少なく内面溝付管を使用した第２フィン６ｂ側で充分
な熱交換が行われる。このため、霜付による熱交換器の
温度低下が少なく、霜が氷に成長することもなく、効率
の良い暖房運転ができ、またデフロスト時にも、水流れ
の良いフィンを第１フィンに使用しているため、デフロ
スト時間が短かくなり、暖房効率が向上する。

以上の状況を第６図により説明すると、縦軸にルームエ
アコン各部の温度、横軸に運転経過時間をとり、ｂは室
外熱交換器出口冷媒温度、ｅは室内ユニットの吹出空気
温度である。暖房運転時、従来と同様にａ点においてデ
フロスト運転に入る。ａ点までは、室外熱交換器６の温
度を上昇させる時間であるが、前述のごとく、本発明の
熱交換器では、霜付時の風量の低下を少なくしているた
め、室外熱交換器６の温度が従来より高く、時間が短か
くなっている。さらに熱交換器６の温度を上げ、完全に
デフロストを行ってa₂点にて、通常の暖房運転に復帰さ
せるが、このａ→₁→a₂までのデフロスト時間は、従来
の約半分で終了する。第９図は、第２フィン６ｂのピッ
チに対し、第１フィン６ａのピッチの比と風量との関係
であり、第１フィン６ａのピッチが第２フィン６ｂの約
1.5倍になるまでは風量が増加し、それ以上になると風
量はほとんど増加しない。第１０図は、第２フィン６ｂ
のピッチに対し第１フィン６ａのピッチの比と騒音の関
係であり、第１フィン６ａのピッチが第２フィン６ｂの
ピッチの約1.5倍になるまでは騒音が低下し、それ以上
では、騒音はほとんど低下しない。

以上の点から、第１フィン６ａのピッチと第２フィン６
ｂのピッチの比は1.5倍程度、すなわち第１フィン６ａ
のピッチを３mm、第２フィン６ｂのピッチを1.8〜2.0mm
程度にして使用する場合が良く、効率も向上する。しか
し、この値は、フィンの形状、送風機との組合せ等によ
り、変るので、それぞれに合った最適値を求め使用する
のが良い。また、第１フィン６ａ、第２フィン６ｂに圧
着、貫通させる冷媒通過パイプ６ｃ、６ｄは、両者とも
内面平滑管、あるいは内面溝付管を使用する方法もあ
る。しかし、両者とも内面平滑管とした場合、熱交換器
全体の放熱効率が低下し、両者とも内面溝付管とした場
合には価格が高くなる。このため、前述のように、第１
フィン６ａに霜付を生じたときに、第２フィン６ｂ側の
放熱を確保するために、第２フィン６ｂ側のパイプに熱
伝達率の良い内面溝付管を使用すれば、放熱効率の良い
安価な熱交換器を提供することができる。

さらにフィンとしては、第１フィンに波形フィンを使用
し、第２フィンに波形フィンより熱伝達率の良い矩形の
切り起しを設けたフィン等を使用しても良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヒートポンプ式ルームエアコン室外側
熱交換器のフィンを第１フィンと第２フィンに分割し、
第２フィンを第１フィンより熱伝達率の良い形状と成
し、第１フィンのピッチを第２フィンのピッチより大と
し、第１フィン側のパイプに内面平滑管、第２フィン側
のパイプに内面溝付管を使用し、第１フィンを送風機の
風上側に設置することによって、暖房運転の性能向上が
でき、安価な熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセパレート形ルームエアコンの室外ユニット外
観図、第２図は第１図の分解図、第３図は従来のエアコ
ンの特性図、第４図と第５図は従来の熱交換器における
着霜の状態図、第６図は本発明のエアコンの特性図、第
７図と第８図は本発明の熱交換器における着霜の状態
図、第９図は第１フィンと第２フィンのピッチ比と風量
との関係図、第１０図は第１フィンと第２フィンのピッ
チ比と騒音との関係図である。 １……ベース、２……キャビネット、３……右側板、４
……左側板、５……圧縮機、６……熱交換器、６ａ……
第１フィン、６ｂ……第２フィン、７……サイクルパイ
プ、８……電気品、９……送風機用モーター、１０……
送風機用ファン、１１……露玉及び着霜、１２……着霜
及び着氷、１２ａ……着霜。

フロントページの続き (72)発明者 小曽戸 荘一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800 株式 会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献 特開 昭53−80042（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−116971（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室外側熱交換器において、放熱フィンを第
   １フィンと第２フィンに分割し、第２フィンを第１フィ
   ンより熱伝達率の良い形状と成し、第１フィンのピッチ
   を第２フィンのピッチより大とし、第１フィン側のパイ
   プに内面平滑管、第２フィン側のパイプに内面溝付管を
   使用し、第１フィンを送風機の風上側に設置したことを
   特徴とするルームエアコンの熱交換器。