JPH0749195A - フィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置 - Google Patents

フィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置

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JPH0749195A
JPH0749195A JP21342393A JP21342393A JPH0749195A JP H0749195 A JPH0749195 A JP H0749195A JP 21342393 A JP21342393 A JP 21342393A JP 21342393 A JP21342393 A JP 21342393A JP H0749195 A JPH0749195 A JP H0749195A
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JP
Japan
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heat exchanger
tube
refrigerant
fin
heat source
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JP21342393A
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English (en)
Inventor
Mutsuo Fukuoka
睦男 福岡
Hitoshi Tada
仁司 多田
Hirotaka Onishi
弘高 大西
Takeshi Mita
剛 三田
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ONISHI NETSUGAKU KK
Hitachi Appliances Inc
Original Assignee
ONISHI NETSUGAKU KK
Hitachi Appliances Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単でコンパクトな、熱交換器のチュ
ーブ内の冷媒の温度制御が容易で、熱効率がよくかつ空
気調和機の周囲の温度が冷媒の凍結温度以下になる場合
でも十分な凍結防止効果を奏するフィン・チューブ式熱
交換器の凍結防止装置を提供すること。 【構成】 フィン・チューブ式熱交換器1の水等の冷媒
が流通するチューブ1cの熱交換器1における出入口両
側に配管分岐用のソケット3a,3bを配設し、ソケッ
トを分岐管6a,6bにより接続し、分岐管の途中に冷
媒を加熱する熱源ボックス4を介在し、凍結による熱交
換器1のチューブ1cの破損を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機等に用いら
れるフィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】空気調和機等に広く用いられているフィ
ン・チューブ式熱交換器は、冬季にチューブ内を流通す
る水等の冷媒(以下単に「冷媒」という。)が凍結し、
これによりチューブが破損する問題点を有していた。こ
れに対処するため、従来のフィン・チューブ式熱交換器
においては、熱交換器の周囲の温度が冷媒の凍結温度以
下になるおそれがある場所に設置される熱交換器には、
以下の(a)〜(c)の凍結防止方法を採用している。 (a) 図6に示すように、熱交換器Aの空気流入側B
に、電気ヒータ等の発熱源Cを設置し、その発熱により
熱交換器Aの周囲の温度を冷媒の凍結温度以上に保つこ
とによって凍結を防止する方法。なお、図6において、
Dは熱交換器Aを組み込んだ空気調和機である。 (b) 熱交換器の周囲の温度が冷媒の凍結温度以下に
なった場合、熱交換器のチューブ内の冷媒を排出するこ
とによって凍結を防止する方法。 (c) 空気調和機の外気取入口又は外気取入口ダクト
に高気密形のダンパを設置し、温度の低い外気の流入を
防止し、熱交換器の周囲の温度が冷媒の凍結温度以下に
なるのを防止することによって凍結を防止する方法。 しかし、これらの凍結防止方法はそれぞれ以下の問題点
を有していた。 (a)の方法の場合・・・電気ヒータ等により、まず熱
交換器の周囲の温度を冷媒の凍結温度以上に高め、銅管
等で製造されたチューブを介してチューブ内の冷媒を加
熱するため、温度の上昇が不安定で、エネルギのロスが
大きく、また、空気調和機の寸法も大きくなる。 (b)の方法の場合・・・熱交換器のチューブ内の冷媒
を排出するため、その後の冷媒の補充に手間と時間を要
する。特に寒冷地においては、夜間の凍結を防止するた
め毎日冷媒の排出、補充を行う必要があり、実用性がな
い。 (c)の方法の場合・・・外気の流入により凍結する場
合には効果的であるが、空気調和機を屋外に設置する場
合等で空気調和機の周囲の温度が冷媒の凍結温度以下に
なる場合には効果がない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
フィン・チューブ式熱交換器の凍結防止方法の有する問
題点に鑑み、構造が簡単でコンパクトな、熱交換器のチ
ューブ内の冷媒の温度制御が容易で、熱効率がよくかつ
空気調和機の周囲の温度が冷媒の凍結温度以下になる場
合でも十分な凍結防止効果を奏するフィン・チューブ式
熱交換器の凍結防止装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第1発明は、フィン・チューブ式熱交換器の凍結
防止装置において、水等の冷媒が流通するチューブ、ヘ
ッダ又は配管に配管分岐用のソケットを配設し、該ソケ
ットと冷媒を加熱する熱源ボックスとを分岐管により接
続し、凍結による前記チューブの破損を防止することを
要旨とする。
【0005】本第2発明は、上記本第1発明のフィン・
チューブ式熱交換器の凍結防止装置において、ソケット
をチューブ、ヘッダ又は配管のフィン・チューブ式熱交
換器における出入口両側に設けるとともに該ソケットを
分岐管により接続し、該分岐管の途中に冷媒を加熱する
熱源ボックスを介在してなることを要旨とする。
【0006】本第3発明は、上記本第1又は第2発明の
フィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置において、
熱源ボックスの発熱源に電気ヒータを用いてなることを
要旨とする。
【0007】
【作用】上記のように構成された本発明のフィン・チュ
ーブ式熱交換器の凍結防止装置によれば、熱交換器の周
囲の温度が下がり、チューブ内の冷媒の温度が凍結温度
付近まで低下した場合、熱源ボックスにより冷媒を加熱
し、これにより、分岐管、ソケット内の冷媒を介して熱
交換器のチューブ内の冷媒を直接加熱し、冷媒の凍結を
防止する。
【0008】また、本第2発明のフィン・チューブ式熱
交換器の凍結防止装置によれば、熱源ボックスにより加
熱された冷媒が、分岐管、ソケット、熱交換器のチュー
ブ、ソケット、分岐管、熱源ボックス内を順に対流(循
環)し、これにより、熱交換器のチューブ内の冷媒の温
度分布を小さくして冷媒の凍結をより効果的に防止す
る。
【0009】また、本第3発明のフィン・チューブ式熱
交換器の凍結防止装置によれば、熱源ボックスの発熱源
に電気ヒータを用いたので、電気ヒータをON−OFF
又は比例制御することにより熱源ボックスによる冷媒の
温度制御をきわめて容易かつ迅速に、また正確に行うこ
とができる。
【0010】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。フィン・チューブ式熱交換器1は、器枠1a内に多
数のフィン1bをフィン1b間を空気が流通するように
平行に設け、冷媒がその内部を流通するチューブ1cを
フィン1bを貫通するように、かつ蛇行させて配設して
構成される。フィン・チューブ式熱交換器1は、チュー
ブ1cの熱交換器1における出入口両端部に設けたヘッ
ダ2a,2bと冷・温水発生機器8とを配管11a,1
1bにより接続して使用される。そして、配管11a,
11bの適宜箇所にはポンプ9及びバルブ10a,10
bを配設する。
【0011】チューブ1cの熱交換器1における出入口
両端部に設けたヘッダ2a,2bには、それぞれ配管分
岐用のソケット3a,3bを設け、ソケット3a,3b
と冷媒を加熱する熱源ボックス4のソケット5a,5b
とを分岐管6a,6bにより接続する。そして、熱源ボ
ックス4の内部空間には、発熱源として電気ヒータ7を
絶縁して設け、また、分岐管6a,6bの適宜箇所には
冷媒の温度を測定するための温度計12及びバルブ13
aを配設する。なお、ソケット3a,3bは、チューブ
1c又はフィン・チューブ式熱交換器1側の配管11
a,11bに設けることもできる。
【0012】図2は、上記のフィン・チューブ式熱交換
器1を空気調和機14に使用した一例を示し、空気調和
機14は、上記のフィン・チューブ式熱交換器1のほ
か、電動機17により駆動される送風機18を有してい
る。なお、15は点検扉、19は送風機18の防振装置
である。また、フィン・チューブ式熱交換器1を内蔵す
るコイルボックス14aと送風機18を内蔵するファン
ボックス14bは、キャンバス16により連接される。
また、図2に示すように、熱源ボックスは空気調和機1
4の外部に設置するほか、熱源ボックス4aとして図示
するように、空気調和機14の内部に収納することも可
能である。
【0013】上記のように構成されたフィン・チューブ
式熱交換器1は、チューブ1c内の冷媒が凍結するおそ
れがある場合、すなわち、熱交換器の周囲の温度が下が
りチューブ内の冷媒の温度が凍結温度付近まで低下した
場合、熱源ボックス4の電気ヒータ7に通電することに
より、冷媒を加熱し、冷媒の比重差を利用して、矢印で
示す方向に冷媒を熱源ボックス4のソケット5bから分
岐管6b、ソケット3b、ヘッダ2b、熱交換器のチュ
ーブ1c、ヘッダ2a、ソケット3a、分岐管6a、熱
源ボックスのソケット5a内を順に対流(循環)させる
ことにより、熱交換器のチューブ内の冷媒の温度を均一
に上昇せしめ、冷媒の凍結を効果的に防止する。
【0014】この場合において、対流(循環)の効果を
高めるために、通常はソケット5aはソケット3aより
下方に、また、ソケット3bはソケット3aより上方に
位置するように熱源ボックス4及びソケット3a,3b
の位置決めをすることが望ましいが、ソケット3bはヘ
ッダ2bの最高位置に設ける必要はなく、ソケット3a
より上方位置で、チューブ1c内の冷媒の温度分布が最
小となるように位置決めをすることがさらに望ましい。
【0015】また、冷媒の温度制御は、温度計12によ
り測定した冷媒の温度及び外気の温度等に基づいて、電
気ヒータ7をON−OFF又は比例制御することにより
きわめて容易かつ迅速に、また正確に行うことができ
る。
【0016】なお、熱源ボックス4の電気ヒータ7に通
電する場合には、配管11a,11bに配設したバルブ
10a,10bを手動又は自動的に閉じることにより、
冷・温水発生機器8側への熱伝導によるエネルギのロス
を防止することができる。また、冷・温水発生機器8を
稼働し、冷・暖房を行う場合には、分岐管6a,6bに
配設したバルブ13aを手動又は自動的に閉じることに
より、分岐管6a,6b及び熱源ボックス4を経由する
冷媒の循環(ショートサーキット)を遮断して熱交換器
1の能力低下を防止することができる。
【0017】なお、上記の場合、チューブ1cと熱源ボ
ックス4とを接続する分岐管6a,6bの一方を省略し
て1本の分岐管で構成することも可能である。この場
合、冷媒の対流(循環)による加熱は期待しにくいが、
伝熱によりチューブ1c内の冷媒の温度を冷媒の凍結を
防止する温度まで高めることができる。
【0018】図3は、フィン・チューブ式熱交換器1の
凍結防止装置の他の実施例を示し、チューブ1cの熱交
換器1における出入口両端部に設けたヘッダ2a,2b
の上下端には、配管分岐用のソケット3a,3b,3
c,3dを設け、ソケット3a,3cをバルブ13a,
13cを介して分岐管6aにより熱源ボックス4のソケ
ット5aに接続し、ソケット3b,3dをバルブ13
b,13dを介して分岐管6bにより熱源ボックス4の
ソケット5bに接続する。なお、それ以外の構成は、上
述のものと同様であるので説明は省略する。
【0019】上記のように構成されたフィン・チューブ
式熱交換器1は、熱交換器1内のチューブ1cの適宜箇
所に配設した冷媒の温度を測定するための温度計(図示
省略)の測定値等に基づいて、電気ヒータ7をON−O
FF又は比例制御することにより、熱交換器のチューブ
内での冷媒の温度分布が図1に示す装置のものより小さ
くなり、冷媒の凍結をより効果的に防止する。また、冷
・温水発生機器8を稼働し、冷・暖房を行う場合には、
分岐管6a,6bに配設したバルブ13a,13b,1
3c,13dを手動又は自動的に閉じることにより、分
岐管6a,6b及び熱源ボックス4を経由する冷媒の循
環(ショートサーキット)を遮断して熱交換器1の能力
低下を防止することができる。
【0020】図4は、フィン・チューブ式熱交換器1の
凍結防止装置の他の実施例を示し、チューブ1cの熱交
換器1における入口端部に設けたヘッダ2aに熱源ボッ
クス4を直結し、チューブ1cの熱交換器1における出
口端部に設けたヘッダ2bには、配管分岐用のソケット
3bを設け、ソケット3bと冷媒を加熱する熱源ボック
ス4のソケット5bとを分岐管6bにより接続する。な
お、それ以外の構成は、上述のものと同様であるので説
明は省略する。
【0021】上記のように構成されたフィン・チューブ
式熱交換器の凍結防止装置は、部品数を少なくでき、ま
た構造を簡単にすることができる。なお、本実施例の場
合も、分岐管6bを省略し、伝熱による冷媒の加熱によ
り冷媒の凍結を防止することも可能である。
【0022】熱源ボックス4の発熱源としては、上記の
電気ヒータ7のほか、温水又は蒸気発生装置(図示省
略)を付設し、図5に示すように、熱源ボックス4の内
部空間に配設したパイプ7aに温水又は蒸気を流通する
ようにして構成することもできる。
【0023】
【発明の効果】本発明のフィン・チューブ式熱交換器の
凍結防止装置は、構造が簡単でコンパクトであり、冷媒
を直接加熱するため、熱交換器のチューブ内の冷媒の温
度制御が容易で、熱効率がよくかつ空気調和機の周囲の
温度が冷媒の凍結温度以下になる場合でも十分な凍結防
止効果を奏することができる。また、本発明のフィン・
チューブ式熱交換器の凍結防止装置は、既設の空気調和
機に対しても、熱交換器のチューブ、ヘッダ又は配管に
ソケットを配設し、熱源ボックスを設けるのみで容易に
付設することができる。さらに、熱源ボックスの発熱源
としては、電気ヒータのほか、温水又は蒸気発生装置を
用いることができ、熱源ボックスを交換するのみで容易
に変更することができる。
【0024】また、本第2発明によれば、熱源ボックス
により加熱された冷媒を熱交換機のチューブを対流(循
環)させることができ、熱交換器のチューブ内での冷媒
の温度分布を小さくして冷媒の凍結をより効果的に防止
することができる。
【0025】また、本第3発明によれば、電気ヒータを
ON−OFF又は比例制御することにより熱源ボックス
による冷媒の温度制御をきわめて容易かつ迅速に、また
正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフィン・チューブ式熱交換器の凍結防
止装置の一実施例を示す図である。
【図2】本発明のフィン・チューブ式熱交換器の凍結防
止装置を用いた空気調和器の一実施例を示す図である。
【図3】本発明のフィン・チューブ式熱交換器の凍結防
止装置の一実施例を示す図である。
【図4】本発明のフィン・チューブ式熱交換器の凍結防
止装置の一実施例を示す図である。
【図5】本発明のフィン・チューブ式熱交換器の凍結防
止装置の熱源ボックスの一例を示す図である。
【図6】従来の熱交換器の凍結防止装置を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 フィン・チューブ式熱交換器 1b フィン 1c チューブ 2a ヘッダ 2b ヘッダ 3a ソケット 3b ソケット 3c ソケット 3d ソケット 4 熱源ボックス 4a 熱源ボックス 6a 分岐管 6b 分岐管 7 電気ヒータ 7a パイプ 11a 配管 11b 配管 14 空気調和機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 弘高 愛知県名古屋市中区栄四丁目6番15号(名 古屋日産生命館) 株式会社大西熱学中部 支店内 (72)発明者 三田 剛 愛知県名古屋市中区栄四丁目6番15号(名 古屋日産生命館) 株式会社大西熱学中部 支店内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィン・チューブ式熱交換器の凍結防止
    装置において、水等の冷媒が流通するチューブ、ヘッダ
    又は配管に配管分岐用のソケットを配設し、該ソケット
    と冷媒を加熱する熱源ボックスとを分岐管により接続
    し、凍結による前記チューブの破損を防止することを特
    徴とするフィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置。
  2. 【請求項2】 前記ソケットをチューブ、ヘッダ又は配
    管のフィン・チューブ式熱交換器における出入口両側に
    設けるとともに該ソケットを分岐管により接続し、該分
    岐管の途中に冷媒を加熱する熱源ボックスを介在してな
    ることを特徴とする請求項1記載のフィン・チューブ式
    熱交換器の凍結防止装置。
  3. 【請求項3】 前記熱源ボックスの発熱源に電気ヒータ
    を用いてなることを特徴とする請求項1又は2記載のフ
    ィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置。
JP21342393A 1993-08-04 1993-08-04 フィン・チューブ式熱交換器の凍結防止装置 Pending JPH0749195A (ja)

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