JPH0720527Y2 - エアコン用燃焼式熱媒加熱器における熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、熱媒パイプ中を流動する熱媒をバーナからの
燃焼ガスと熱交換させて加熱する熱交換部に、燃焼ガス
に対して吸熱作用するフィンを並設したエアコン用燃焼
式熱媒加熱器における熱交換器に関する。

〔従来の技術〕

かかるエアコン用燃焼式熱媒加熱器における熱交換器で
は、従来一般に、熱媒パイプの単位長さ当たりにおける
フィンの表面積が、熱媒の流動経路において上流側部分
と下流側部分とで同じになるように構成されていた。例
えば第５図及び第６図に示すように、一方からバーナ
（13）よる燃焼ガスを吹き込み、他方からこの燃焼ガス
を排出する筒状の熱交換部（12）を備えさせ、その熱交
換部（12）の内周面に前記フィン（17）を設けるととも
に、外周面に前記熱媒パイプ（19）を熱伝導状態で且つ
蛇行状に付設した熱交換器においては、前記フィン（1
7）の高さや並設間隔が、熱媒流動経路の上流側部分に
対応位置するか下流側部分に対応位置するかにかかわら
ず、熱交換部（12）の筒状形状において対向辺どうしで
対称となっており、結果的に、熱媒パイプの単位長さ当
たりにおけるフィン（17）の表面積が、熱媒流動経路に
おいて上流側部分と下流側部分とで相当しくなってい
た。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、かかるエアコン用燃焼式熱媒加熱器における
熱交換器においては、熱媒パイプを流動する熱媒は、上
流から下流にいくに従って高温となり気化していくの
で、それに伴って熱交換率が低下してくる。したがっ
て、熱媒流動経路の上流側部分に位置するフィンによっ
て吸収した熱は熱媒へ十分に与えることができるが、熱
媒流動経路の下流側部分に位置するフィンによって吸収
した熱は熱媒へ十分に与えることができず、そのため
に、熱交換部のうち熱媒流動経路の下流側部分に対応す
る部分が異常加熱を生じる虞れや、それに伴って熱媒が
熱分解したり劣化したりしてしまうおそれがあった。

本考案は、このような点に鑑みて創案されたもので、局
部的な異常加熱を防止して、異常加熱による熱交換器の
劣化や熱媒の分解・劣化を回避することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本考案では、 前記熱媒パイプの単位長さ当りにおける前記フィンの表
面積を、熱媒の流動経路において上流側部分よりも下流
側部分を小にしてある点を第１の特徴構成としている。

第２の特徴構成は、上記第１の特徴構成を実施するのに
好適な具体構成を特定するものであって、前記熱交換部
を、一方からバーナよる燃焼ガスを吹き込み、他方から
この燃焼ガスを排出する筒状に形成するとともに、この
熱交換部の内周面に前記フィンを設け、且つ、外周面に
前記熱媒パイプを熱伝導状態で且つ蛇行状に付設してあ
る点を第２の特徴構成としている。

〔作用〕

第１の特徴構成によると、熱媒の流動経路において上流
側部分に位置するフィンは、熱媒パイプの単位長さ当り
における表面積が大きいので吸熱作用が高く、多くの熱
量を適切に熱媒に与えるのに有効になる。また、熱媒の
流動経路において下流側部分に位置するフィンは、熱媒
パイプの単位長さ当りにおける表面積が小さいので吸熱
作用が低く、熱媒に与えることが可能な熱量以上の熱量
を吸収することが回避される。

第２の特徴構成によると、筒状に形成された熱交換部の
一方からバーナよる燃焼ガスを吹き込み、他方からこの
燃焼ガスを排出することによって、熱交換部の内周面に
設けられたフィンを加熱する。このフィンの熱を、熱交
換部の外周面に熱伝導状態で且つ蛇行状に付設された熱
媒パイプが内の熱媒へ与える。

〔考案の効果〕

第１の特徴構成によれば、熱媒の流動経路の上流側部分
では熱量を適切に熱媒を与えることができながらも、下
流側部分では熱媒に与えることが可能な熱量以上の熱量
がフィンに吸収されることを回避させることができるの
で、熱交換器の異常加熱を引き起こすことがなくなり、
もって、異常加熱による熱交換器の劣化、並びに、熱媒
の熱分解、劣化が防止できる。

第２の特徴構成によれば、熱交換部が筒状であり、且つ
その内周面にフィンを設けてあるので、高温の燃焼ガス
が外部に逃げるのを確実に防止しながらも、フィンに熱
を効率的に与えることが可能となる。また、熱媒パイプ
を熱交換部の外周面に蛇行状に設けることで、熱交換器
の外周面と熱媒パイプの接触面積を稼げるので、狭い外
周面を有効に利用して熱媒パイプ内の熱媒に熱を与える
ことができる。したがって小型化を図りながらも高効率
で熱交換を行える。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図（イ），（ロ）に示すように、圧縮機（１）、電
磁式の開閉弁（２）、室外ファン（３）を備えた室外熱
交換器（４）、逆止弁（５）、減圧機能を有するキャピ
ラリーチューブ（６）、室内熱交換器（７）、熱媒加熱
器（８）、アキュムレータ（９）などを持続するととも
に、圧縮器（１）と開閉弁（２）の間と、キャピラリー
チューブ（６）と室内熱交換器（７）の間とを、電磁式
のバイパス弁（10）を有したバイパス路（11）で連結
し、エアコンの全体の回路を構成してある。

前記回路では、冷房サイクルとして、圧縮機（１）、開
閉弁（２）、室外熱交換器（４）、逆止弁（５）、キャ
ピラリーチューブ（６）、室内熱交換器（７）、アキュ
ムレータ（９）の順に熱媒を循環させ、また暖房サイク
ルとして、圧縮機（１）、バイパス弁（10）、室内熱交
換器（７）、熱媒加熱器（８）、アキュムレータ（９）
の順に熱媒を循環させるようにしており、これらのサイ
クルの切換えを前記開閉弁（２）とバイパス弁（10）と
の背反的な開閉によって行っている。

冷房運転には、開閉弁（２）が開かれると同時にバイパ
ス弁（10）が閉じられ、そして室外ファン（３）が駆動
される。但し、熱媒加熱器（８）は着火されない。この
状態で圧縮機（１）が起動されることにより、圧縮機
（１）の吐出口より吐出した高圧の熱媒が開閉弁（２）
を通り、室外熱交換器（４）によって凝縮熱を放出す
る。更に逆止弁（５）とキャピラリーチューブ（６）を
通り、室内熱交換器（７）によって室内から気化熱を奪
う。そして熱媒加熱器（８）とアキュムレータ（９）を
通って圧縮機（１）の吸入側へ戻る（第４図（イ）参
照）。

暖房運転を開始する場合には、開閉弁（２）が開かれた
状態で、圧縮機（１）が起動され、かつ、熱媒加熱器
（８）が着火される。熱媒は加熱され、気化した熱媒は
回路全体を循環する。この循環が短時間継続されること
により、室外熱交換器（４）に溜まった液状の熱媒が追
い出される。尚、室外ファン（３）は停止状態のままで
ある。

この状態が数秒間続いた後、定常的な暖房運転状態に入
る。開閉弁（２）が閉じられると同時にバイパス弁（1
0）が開かれる。そして圧縮機（１）が起動されると、
圧縮機（１）の吐出口より吐出した熱媒がバイパス路
（11）を通り、室内熱交換器（７）において凝縮熱を放
出して液化する。そして熱媒加熱器（８）で加熱されて
再び気化し、圧縮機（１）へ戻る（第４図（ロ）参
照）。

尚、暖房運転中に熱媒が室外熱交換器（４）に入り込む
と、熱媒の圧力が低下するのに加え、室外熱交換器
（４）において外気により熱を奪われて暖房効率が低下
するおそれがある。したがって、室内熱交換器（７）か
ら室外熱交換器（４）への熱媒の流入を前記開閉弁
（２）と逆止弁（５）で阻止することで、熱媒がバイパ
ス路（11）だけを通って室内熱交換器（７）へ送られる
よう配慮してある。

次に、前記熱媒加熱器（８）の構造について説明する。
第１図に示すように、筒状に形成された熱交換部（12）
の一端側の開口部付近に２個のバーナ（13）を配備し、
ガス及び空気の供給路（14），（15）を連設するととも
に、他端の開口部付近に排気路（16）を連設してある。
それによってバーナ（13）からの燃焼ガスが熱交換部
（12）内を通って排気路（16）へ送られるようにしてあ
る。

また、前記熱交換器（12）の内周面には、燃焼ガスの流
動方向に沿った状態で複数の吸熱用のフィン（17）を内
側に向けて形成してあり、熱交換部（12）の外周面に
は、周方向においてほぼ等間隔に複数のパイプホルダ
（18）を形成してある。そして、このパイプホルダ（1
8）には、第３図に示すように、熱媒を通す一本の熱媒
パイプ（19）を蛇行状に支持させてある。それによって
燃焼ガスの熱がフィン（17）に吸収され、更に熱媒パイ
プ（19）へ伝達されるように、つまり、燃焼ガスと熱媒
との熱交換が行われるようにしてある。尚、前記熱媒パ
イプ（19）をパイプホルダ（18）に支持させるにあたっ
ては、熱媒パイプ（19）の上流側部分を熱交換部（12）
の上側のパイプホルダ（18）に支持させてあり、熱媒パ
イプ（19）の下流側部分を下側のパイプホルダ（18）に
支持させてある。

前記フィン（17）は、第２図に示すように、熱交換部
（12）の上側のものは背を高くし、下側のものは背を低
くしてあり、このフィン構成をもって、熱媒パイプ（1
9）の単位長さ当りにおける前記フィン（17）の表面積
が、熱媒の流動経路において上流側部分よりも下流側部
分が小さくなるようにしてある。そしてこれにより、熱
媒流動経路の下流側に対応する部分での熱交換部（12）
や熱媒パイプ（19）の異常加熱を防止して、その異常加
熱による熱交換器の劣化や熱媒の熱分解、劣化を防止し
ているのである。

〔別実施例〕

本考案を実施するに、前記キャピラリーチューブ（６）
を室外熱交換器（４）と逆止弁（５）との間に設けても
よいし、替わりに膨張弁を設けてもよい。また、熱媒加
熱器（８）と並列に加熱器バイパス弁を設けて、冷房運
転時にはこの加熱器バイパス弁を開いて熱媒加熱器
（８）に対し熱媒をバイパスさせてもよい。

尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対照を便利
にするために符号を記すが、この記入より本考案は添付
図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案に係るエアコン用燃焼式熱
媒加熱器における熱交換器の実施例を示し、第１図は縦
断面図、第２図は横断面図、第３図は斜視図、第４図
（イ）はエアコンの冷房サイクルでの回路図、第４図
（ロ）はエアコンの暖房サイクルでの回路図であり、第
５図は従来例の横断面図、第６図は従来例の斜視図であ
る。 （12）……熱交換部、（13）……バーナ、（17）……フ
ィン、（19）……熱媒パイプ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】熱媒パイプ（19）中を流動する熱媒をバー
   ナ（13）からの燃焼ガスと熱交換させて加熱する熱交換
   部（12）に、燃焼ガスに対して吸熱作用するフィン（1
   7）を並設したエアコン用燃焼式熱媒加熱器における熱
   交換器であって、前記熱媒パイプ（19）の単位長さ当り
   における前記フィン（17）の表面積を、熱媒の流動経路
   において上流側部分よりも下流側部分を小にしてあるエ
   アコン用燃焼式熱媒加熱器における熱交換器。
2. 【請求項２】前記熱交換部（12）を、一方からバーナ
   （13）よる燃焼ガスを吹き込み、他方からこの燃焼ガス
   を排出する筒状に形成するとともに、この熱交換部（1
   2）の内周面に前記フィン（17）を設け、且つ、外周面
   に前記熱媒パイプ（19）を熱伝導状態で且つ蛇行状に付
   設してある請求項１記載のエアコン用燃焼式熱媒加熱器
   における熱交換器。