JPH08152228A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非共沸混合冷媒を用いた場合にも、熱交換能
力に優れるとともに、製造が容易で且つコストの低減を
図ることができる熱交換器を提供する。 【構成】 熱交換器９に積層される各フィン２２におい
て、入口側部１７では、表面が連続したコルゲート形状
部２１（またはフラット形状部２３）に形成されている
ので、外気の湿気が凝縮した水滴は、連続した表面を伝
わってスムーズに滴下し、フィン２２表面における着霜
を防止しつつ、熱交換能力を高める。一方、出口側部１
８ではスリット形状部２５が形成されているので、外気
の湿気が凝縮した水滴は、スリット２７に捕捉されやす
いが、ここでの冷媒温度が入口側部１７より高いため凍
結しにくい。従って、熱交換器全体９として、着霜を防
止しつつ熱交換能力に優れる。しかも、コルゲート形状
部２１及びスリット形状部２５は一枚のフィン２２に一
体に形成されているから、製造が容易で且つコストの低
減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷媒として非共沸混合
冷媒を用いた冷媒回路の熱交換器に関し、特に冷媒回路
において蒸発器として作用する熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ヒートポンプ型の空気調和機で
は、冷房運転時には、圧縮機、利用側熱交換器、流量制
御弁、熱源側熱交換器、四方弁の順序で冷媒が循環さ
れ、暖房運転時には冷房運転時と逆方向に冷媒が循環さ
れるが、この暖房運転時には熱源側熱交換器が蒸発器と
して作用する。

【０００３】このような空気調和機において、冷媒とし
て単一冷媒（例えば、Ｒ−２２）が使用されている場合
には、熱源側熱交換器における冷媒流路の入口側から出
口側にいたる流路管内の温度は殆どかわらない。

【０００４】一方、近年においては、オゾン破壊を防止
する目的等から、特開昭５４ー２５６１号公報に開示さ
れているように、冷媒として、高沸点冷媒と低沸点冷媒
とからなる非共沸混合冷媒（以下、単に「混合冷媒」と
もいう）を用いるものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冷媒回路の
冷媒として、高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる非共沸混
合冷媒を用いる場合には、蒸発器では、沸点の低い低沸
点冷媒が先に蒸発して高沸点冷媒が後に蒸発することか
ら、蒸発器の冷媒流路における入口側部と出口側部とで
温度グライドが生じる。

【０００６】この温度グライドでは、絞りがある蒸発器
の入口側部で最も温度が低く、出口側部で最も温度が高
くなり、入口と出口とで温度の高低差が発生する。この
ような温度グライドにより、熱交換能力を高めるために
蒸発器の熱交換温度を低くしようとすると、入口側部で
は外気中の湿気がフィンに結露した後凍結して、着霜し
てしまうという不都合がある。従って、蒸発器における
蒸発温度を低くとるにも限界があり、十分な熱交換能力
を得ることができないという問題点がある。

【０００７】一方、熱交換器の製造においては、製造が
容易で且つコストの低減が要求されている。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、非共沸混合冷媒を用いた場合にも、熱
交換能力に優れるとともに、製造が容易で且つコストの
低減を図ることができる熱交換器を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒
が流れる冷媒回路の熱交換器において、前記熱交換器は
多数のフィンを積層してなり、各フィンは、冷媒の入口
から出口に至る冷媒流路の入口側部に表面が連続したコ
ルゲート形状部またはフラット形状部が形成され、出口
側部に表面に切り欠きを有するスリット形状部が一体に
形成されているものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、高沸点冷媒と低
沸点冷媒とからなる非共沸混合冷媒が流れる冷媒回路の
熱交換器において、前記熱交換器は多数のフィンを積層
してなり、各フィンは、冷媒の入口から出口に至る冷媒
流路の出口側部に位置する部分が入口側部に位置する部
分より熱交換効率の高い別形状に形成されているもので
ある。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、熱交換器の入
口側部では、表面が連続したコルゲート形状部またはフ
ラット形状部が形成されているので、外気と冷媒との熱
交換により、外気の湿気がフィン部に凝縮すると凝縮し
た水滴は、フィン部の連続した表面を伝わってスムーズ
に滴下し、フィン表面における着霜を防止する。従っ
て、この部分における熱交換能力を高めることができ
る。

【００１２】一方、熱交換器の出口側部では、入口側部
よりも冷媒温度が高いため外気の湿気がフィンに凝縮す
ると凝縮した水滴は、切り欠きの形成されたスリット形
状部のスリットに捕捉されやすいが、出口側部では冷媒
温度が入口側部より高いため凍結しにくく、スリット形
状部の表面における着霜が防止される。しかも、出口側
部では熱交換能力の優れたスリット形状部が形成されい
るから、この部分での冷媒温度は入口よりも高いものの
熱交換能力に優れる。従って、熱交換器全体として着霜
を防止しつつ熱交換能力に優れる。

【００１３】しかも、コルゲート形状部（またはフラッ
ト形状部）及びスリット形状部は一枚のフィンに一体に
形成されているから、各フィンをそのまま積層するだけ
で熱交換器の製造ができ、製造が容易で且つコストの低
減を図ることができる。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、冷媒温度
の高い熱交換器の出口側部では、熱交換能力の優れたフ
ィン形状部を備えているから、出口側部での冷媒温度は
高いものの十分に外気と熱交換できる一方、冷媒温度の
低い熱交換器の入口側部では、熱交換率の低いフィンを
用いているものの、冷媒温度が十分に低いから、入口側
部における着霜を防止しつつ、全体として熱交換能力を
高めることができる。

【００１５】この請求項２に記載の発明においても、熱
交換効率の異なる形状が一枚のフィンに一体に形成され
ているから、各フィンをそのまま積層するだけで熱交換
器の製造ができ、製造が容易で且つコストの低減を図る
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。

【００１７】図５は、本発明の実施例にかかる空気調和
機の冷媒回路図である。この空気調和機は、冷媒回路を
循環する冷媒として、高沸点冷媒と低沸点冷媒からなる
非共沸混合冷媒を用いている。

【００１８】図５の冷媒回路１において、圧縮機３、利
用側熱交換器５、減圧装置７、熱源側熱交換器（熱交換
器）９、流路切り換え弁としての四方弁１１、アキュム
レータ１３が、冷媒管にて接続されている。

【００１９】熱源側熱交換器９と利用側熱交換器５は、
それぞれファン５ａ、９ａを備えていて、室外空気また
は室内空気と冷媒との熱交換を行なわしめている。

【００２０】四方弁１１は、冷房運転時には、破線矢印
で示す方向に冷媒を流すように流路を構成し、暖房運転
時には実線矢印で示す方向に冷媒を流すように流路を構
成する。このように四方弁１１を切り換えることによ
り、冷房時と暖房時の冷媒流路を切り換える。

【００２１】非共沸混合冷媒としては、例えば、Ｒ１３
４ａを５２Ｗt ％、Ｒ１２５を２５Ｗt ％、Ｒ３２を２
３Ｗt ％で混合した混合冷媒が用いられる。一般に、Ｒ
１３４ａの沸点は摂氏−２６度、Ｒ１２５の沸点は摂氏
−４８度、Ｒ３２の沸点は摂氏−５２度である。このよ
うな組成の混合冷媒では、蒸発時には、沸点の低いＲ３
２やＲ１２５から先に蒸発しやすく、熱交換器内で組成
が変化するために、減圧装置７から遠ざかるほど温度が
高くなるという温度グライドが生じやすい。即ち、冷媒
温度は、熱交換器の入口側部が最も温度が低く、出口側
部ほど温度が高くなる傾向にある。

【００２２】熱源側熱交換器９は、暖房運転時に蒸発器
として作用するもので、減圧装置７により減圧された冷
媒が導入されて熱交換する冷媒流路１５が蛇行して配置
されている。

【００２３】この熱源側熱交換器９は、図１に示すよう
に、暖房時に冷媒が流入される入口側部１７と出口側部
１８とに区画されており、熱交換器が縦半分が入口側部
１７であり、残りの半分が出口側部１８となっている。
また、熱源側熱交換器９には、多数のフィン２２を積層
して形成されており、これらのフィン２２に冷媒管（冷
媒流路）１５が挿通されている。

【００２４】入口側部１７には、積層された各フィンの
表面が連続したコルゲート形状部２１またはフラット形
状部２３（図３参照）に形成されている。

【００２５】具体的には、コルゲート形状部２１は、図
２に示すように、折り曲げられて蛇腹形状に形成され、
または表面に凹凸が形成されているもので、熱交換面積
の向上を図っている。その一方、表面が連続面であるた
め、外気中の湿気が表面に凝縮して結露となっても、結
露は表面を伝わってスムーズに落下する。従って、この
部分における着霜を防止し、熱交換能力の向上が図られ
ている。

【００２６】入口側部分にフラット形状部２３を形成し
た場合のフィンは、図３に示すように、その表面は連続
した面であり且つ平坦に形成されている。このフラット
形状部２３を用いることによってコルゲート形状部２１
と同様に着霜を防止しつつ熱交換能力の向上を図ること
ができる。

【００２７】熱源側熱交換器９の残り半分である出口側
部１８には、スリット形状部２５が形成されている。こ
のスリット形状部２５は、図２及び図３に示すように、
表面に多数の切り欠きが形成されており、熱交換効率の
向上が図られている。スリット２７の形状は、特に限定
されるものでなく、通常用いられる種々の形状が可能で
ある。このスリット形状部２５は、一般には、熱交換効
率に優れるが、スリット２７に凝縮水が捕捉しやすいと
いう特性を有するものである。このため結露が発生しや
すいが、入口側部より温度の高い熱交換器の出口側部に
使用しているため、結露が霜になりにくく、着霜のおそ
れはほとんどない。

【００２８】このように、本実施例では、熱源側熱交換
器９において、入口側部にコルゲート形状部２１または
フラット形状部２３を形成し、出口側部にスリット形状
部２５を形成しているので、着霜を防止しながら全体と
して熱交換能力に優れている。

【００２９】しかも、一枚のフィン２２にコルゲート形
状部２１またはフラット形状部２３を形成し、出口側部
にスリット形状部２５を形成しているので、フィン２２
の製造工程ではプレス成型等により従来と同様に成型す
ることができる。

【００３０】熱源側熱交換器（熱交換器）９の製造時に
は、同一形状の一枚のフィンを積層するだけであるか
ら、製造が容易であり、且つ製造コストは従来とほとん
ど変わらず、コストの低減を図ることができる。

【００３１】次に、本実施例の作用を説明する。

【００３２】図５に示す冷媒回路１においては、冷房運
転時には、図５の四方弁１１が破線で示すように位置
し、圧縮機３、熱源側熱交換器９、減圧装置７、利用側
熱交換器５、四方弁１１、アキュムレータ１３の順序で
冷媒が循環される。一方、暖房運転時には、図１の実線
で示すように四方弁１１が位置し、圧縮機３、利用側熱
交換器５、減圧装置７、熱源側熱交換器９、四方弁１
１、アキュムレータ１３の順序で冷媒が循環される。

【００３３】暖房運転時には、熱源側熱交換器９は蒸発
器として作用することになる。この場合、減圧装置７に
より絞られた冷媒は、図１に示すように、熱交換器９の
入口側部から導入され出口側部から導出される。

【００３４】熱源側熱交換器９の入口側部１７では、コ
ルゲート形状部２１またはフラット形状部２３が形成さ
れており、外気の湿気がフィンに凝縮すると凝縮した水
滴は、連続した表面を伝わってスムーズに滴下するの
で、フィン表面における着霜を防止する。従って、この
部分における熱交換能力を高めることができる。また、
換言すれば、この入口側部１７では出口側部１８のスリ
ット形状部２５よりも熱交換効率の劣る形状部が形成さ
れているため、冷媒温度が低いものの着霜が防止され
る。

【００３５】一方、熱源側熱交換器９の出口側部１８で
は、外気の湿気がフィンに凝縮すると凝縮した水滴は、
切り欠きの形成されたスリット２７に捕捉されるが、熱
交換器の出口側部では、温度グライドにより冷媒温度が
入口側部より高いため凍結しにくい。従って、フィン表
面における着霜が防止される。しかも、出口側部１８で
は熱交換能力の優れたスリット形状部２３が形成されて
いるから、冷媒温度は入口側部１７よりも高いものの熱
交換能力に優れる。

【００３６】即ち、図４に、熱源側熱交換器９における
冷媒流路と冷媒温度との関係を示すように、入口側部１
７の冷媒温度が出口側部１８の冷媒温度よりも低いとい
う温度グライドを生じているが、冷媒温度の低い入口側
部１７にコルゲート形状部２１またはフラット形状部２
３を用い、冷媒温度の高い出口側部１８にスリット形状
部２５を用いており、換言すれば冷媒温度に応じたフィ
ンを用いているので着霜を防止しながら、熱交換器全体
として熱交換能力に優れているのである。

【００３７】本発明は、上述した実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。

【００３８】例えば、表面が連続した形状部（コルゲー
ト形状部２１またはフラット形状部２３）と表面に切り
欠きが形成された形状部（スリット形状部）との配置
は、図１に示すような熱交換器全体を２つの部分に分け
るものに限らず、図６に示すように、４つの部分に分け
るものであってもよい。この場合には、図７に示すよう
に、一枚のフィン２２に、フラット形状部２３、コルゲ
ート形状部２１、フラット形状部２３、スリット形状部
２５の順序で配置される。尚、必ずしもこの順序で各形
状を配置することに限らず、すくなくとも入口側部１７
がコルゲート形状部２１またはフラット形状部２３で、
出口側部１８がスリット形状部２５であれば、同様な効
果を得ることができる。

【００３９】更に、図８に示すように、冷媒流路の入口
側部１７と出口側部１８とを上下に配置するものであっ
ても同様な効果を得ることができる。この場合には、図
９または図１０に示すように、各フィン２２は上下に異
なる形状部を形成する。

【００４０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、熱交換
器の入口側部では、表面が連続したコルゲート形状部ま
たはフラット形状部を用いているので、外気の湿気がフ
ィンに凝縮した水滴は、連続した表面を伝わってスムー
ズに滴下し、形状部表面における着霜を防止しつつ、こ
の部分における熱交換能力を高める。一方、熱交換器の
出口側部では、外気の湿気が形状部に凝縮すると凝縮し
た水滴は、切り欠きの形成されたスリットに捕捉されや
すいが、ここでの冷媒温度が入口側部より高いため捕捉
された水滴は凍結しにくい。従って、熱交換器全体とし
て、着霜を防止しつつ熱交換能力に優れる。

【００４１】しかも、コルゲート形状部（またはフラッ
ト形状部）及びスリット形状部は一枚のフィンに一体に
形成されているから、各フィンをそのまま積層するだけ
で熱交換器の製造ができ、製造が容易で且つコストの低
減を図ることができる。

【００４２】請求項２に記載の発明によれば、冷媒温度
の高い熱交換器の出口側部では、熱交換能力の優れた形
状部を備えているから、冷媒温度は高いものの十分に外
気と熱交換でき、冷媒温度の低い熱交換器の入口側部で
は、熱交換率の低い形状部を用いているものの、冷媒温
度が十分に低いから入口側部における着霜を防止しつ
つ、全体として熱交換能力を平均化させ、コストバラン
スのよい熱交換器を構成することができる。更に、熱交
換効率の異なる形状が一枚のフィンに一体に形成されて
いるから、各フィンをそのまま積層するだけで熱交換器
の製造ができ、製造が容易で且つコストの低減を図るこ
とができる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる熱交換器の斜視図であ
る。

【図２】図１に示す熱交換器に用いられる各フィンの斜
視図である。

【図３】図１に示す熱交換器に用いられる他のフィンの
斜視図である。

【図４】図１に示す熱源側熱交換器の熱交換器の冷媒流
路と温度との関係を示すグラフある。

【図５】本発明の実施例にかかる空気調和機の冷媒回路
図である。

【図６】発明の他の実施例を示す熱交換器の斜視図であ
る。

【図７】図６に示す熱交換器に用いられるフィンの斜視
図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す熱交換器の斜視図で
ある。

【図９】図８に示す熱交換器に用いられるフィンの斜視
図である。

【図１０】図８に示す熱交換器に用いられる他のフィン
の斜視図である。

【符号の説明】 １ 冷媒回路 ９ 熱源側熱交換器（熱交換器） １５ 冷媒流路 １７ 入口側部 １８ 出口側部 ２１ コルゲート形状部 ２２ フィン ２３ フラット形状部 ２５ スリット形状部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向田 英明 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共
   沸混合冷媒が流れる冷媒回路の熱交換器において、前記
   熱交換器は多数のフィンを積層してなり、各フィンは、
   冷媒の入口から出口に至る冷媒流路の入口側部に表面が
   連続したコルゲート形状部またはフラット形状部が形成
   され、出口側部に表面に切り欠きを有するスリット形状
   部が一体に形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 高沸点冷媒と低沸点冷媒とからなる非共
   沸混合冷媒が流れる冷媒回路の熱交換器において、前記
   熱交換器は多数のフィンを積層してなり、各フィンは、
   冷媒の入口から出口に至る冷媒流路の出口側部に位置す
   る部分が入口側部に位置する部分より熱交換効率の高い
   別形状に形成されていることを特徴とする熱交換器。