JPH09318209A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、凝縮器及び加熱器の目詰まりにより
放熱能力が低下したり、内燃機関の冷却温度が基準水温
を越えることによるオーバヒート等が発生することなく
省エネルギ、サービス性向上及び信頼性向上を図る。 【解決手段】送風機７の回転により凝縮器４、放熱器５
に送風が行われ、このときに凝縮器４、放熱器５の入口
及び出口の平均空気圧力を、熱交換器の上流側と下流側
のファンシュラウド壁面とにそれぞれ設けられた第１及
び第２の圧力センサ２０、２１により検出し、これら圧
力から判定部２２により差圧を演算し、この差圧が警報
設定値ｃ以上のときに熱交換器が目詰まりしたと判定
し、警報部２３からその警報を発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用などの空気
調和機や冷凍装置の凝縮器（補助内燃機関付の場合には
放熱器を含む）、陸上や海上輸送用を含む冷凍冷蔵装
置、家庭用空調装置、業務用空調装置、乗用車やバス、
トラックなどの内燃機関付車両用の放熱器に対する性能
向上を図った熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は補助内燃機関式空調装置の系統構
成図であり、図５は内燃機関付の車両等の冷却系の系統
構成図である。内燃機関１には、図示しない連結継手を
介して圧縮機２が接続されている。この圧縮機２は、内
燃機関１により連結継手を介して駆動され、冷媒を圧縮
する。

【０００３】この圧縮機２には、吐出管３が接続され、
圧縮機２により圧縮された高圧高温のガス状冷媒は、吐
出管３を通って凝縮器４に流入する。この凝縮器４に
は、放熱器５が並設され、かつこの放熱器５に対してフ
ァンシュラウド６が設けられている。

【０００４】又、内燃機関１には、送風機（ファン）７
が連結され、この送風機７が内燃機関１により駆動する
と、凝縮器４から放熱器５、ファンシュラウド６を通し
て空気が送風される。

【０００５】従って、凝縮器４は、流入した高圧高温の
ガス状冷媒を、送風機５によりファンシュラウド６を介
して送風される空気と熱交換し、放熱凝縮して低温液状
する。

【０００６】この低温液状となった冷媒は、レシーバ
８、ドライヤストレーナ９を通って膨脹弁１０に流入
し、断熱膨脹し低圧低温となって蒸発器１１に流入す
る。そして、この蒸発器１１において、送風機１２によ
り室内空気と熱交換して吸熱蒸発することにより室内は
冷房される。

【０００７】この蒸発器１１から出力された冷媒は、再
び圧縮機２に流入し、ここで圧縮されて高圧高温のガス
状冷媒となって凝縮器４に流入する。一方、凝縮器４の
後流側には、図５に示すように内燃機関１の放熱器５を
配設し、かつ水ポンプ１３を備えた各接続ホース１４
ａ、１４ｂを接続してある。

【０００８】従って、内燃機関１の図示しない水ジャケ
ットで過熱された冷却水が水ポンプ１３により各接続ホ
ース１４ａ、１４ｂを通して循環され、室内空気と熱交
換して冷却される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空調装
置や内燃機関付車両等を長時間使用すると、上記構成の
装置では、凝縮器４及び加熱器５の冷却フィン等に対し
て、大気中の窒素酸化物、塩化カルシウム等の融雪剤、
泥水、ゴミ、虫等の死骸等の異物が付着する。

【００１０】このように凝縮器４及び加熱器５の冷却フ
ィン等に大気中の窒素酸化物や異物などが付着すると、
これら凝縮器４及び加熱器５が目詰まり状態となって通
風を妨げ、図６に示すように凝縮器（熱交換器）４への
通風量が減少し、放熱能力低下となる。

【００１１】このため、図７に示すように圧縮機２の吐
出圧力ＨＰが過度に上昇し、このことにより運転効率の
低下、高圧スイッチの設定値（イ）を越える運転点とな
り、空調装置が停止し、空調不能となってしまう。

【００１２】又、内燃機関１においても同様に、放熱器
５の異物の目詰まりにより内燃機関１の冷却温度Ｔｗが
過度に上昇し、内燃機関１の摺動部潤滑不良、効率低下
による燃費増大、又、図７に示すように内燃機関１の冷
却温度Ｔｗが基準水温（ロ）を越えることによるオーバ
ヒート等の問題が発生する。

【００１３】なお、凝縮器４の目詰まりではないが、蒸
発器１１に着霜した場合、この蒸発器１１の前流と後流
との差圧を検出し、この差圧が所定値以上になったとき
に除霜する技術が例えば特開昭５９−１６７６６９号公
報、特開平４−１５５１３７号公報に開示されている。

【００１４】このような着霜による蒸発器１１の目詰ま
りの検知を、凝縮器４の目詰まりに転用することは可能
ではあるが、これらの技術は局所的な差圧を検出するも
のであり、その検出端の設定位置によっては必ずしも適
切な検出ができるとは限らない。

【００１５】そこで本発明は、凝縮器及び加熱器の目詰
まりにより放熱能力が低下したり、内燃機関の冷却温度
が基準水温を越えることによるオーバヒート等が発生す
ることなく省エネルギ、サービス性向上及び信頼性向上
を図れる熱交換装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、熱交
換器、この熱交換器の下流側に設けられたファン及びフ
ァンシュラウドにより成る熱交換装置において、熱交換
器の上流側と下流側のファンシュラウド壁面とにそれぞ
れ設けられた圧力検出手段と、これら圧力検出手段によ
り検出された熱交換器の上流側と下流側との各圧力から
差圧を演算し、この差圧が設定値以上のときに熱交換器
が目詰まりしたと判定する判定手段と、この判定手段に
より熱交換器が目詰まりしたと判定されたとき警報を発
する警報手段と、を備えた熱交換装置である。

【００１７】このような熱交換装置であれば、例えば空
調装置又は内燃機関付車両等におけるファンを有する凝
縮器、放熱器（熱交換器）において、ファンの回転によ
り凝縮器、放熱器に送風が行われ、このときに凝縮器、
放熱器の入口及び出口の平均空気圧力又はこれらの熱交
換器の出口平均空気圧力を、熱交換器の上流側と下流側
のファンシュラウド壁面とにそれぞれ設けられた圧力検
出手段により検出する。

【００１８】そして、これら圧力検出手段により検出さ
れた熱交換器の上流側と下流側との各圧力から差圧を演
算し、この差圧が設定値以上のとき、判定手段により熱
交換器が目詰まりしたと判定する。この判定の結果、熱
交換器が目詰まりしたと判定されたとき、警報手段によ
り警報を発する。

【００１９】請求項２によれば、請求項１記載の熱交換
装置において、判定手段の設定値をファン回転数に応じ
て補正する補正手段を備えた。このような熱交換装置で
あれば、ファン回転数の増減に応じて熱交換器新品状態
の圧力損失変化を補正演算して判定手段の設定値を変更
し、この設定値を用いて熱交換器に目詰まりが発生した
と否かを判定する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部
分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。図
１は熱交換装置を適用した補助内燃機関式空調装置の系
統構成図である。

【００２１】この補助内燃機関式空調装置は、凝縮器４
と熱交換器５とを一体或いはシリーズに配置した例を示
している。凝縮器４及び熱交換器５の送風入口側（上流
側）には、第１の圧力センサ２０が配置されている。こ
の第１の圧力センサ２０は、凝縮器４及び熱交換器５の
送風入口側における空気圧力を検知する機能を有してい
る。

【００２２】又、凝縮器４及び熱交換器５の送風出口側
（下流側）におけるファンシュラウド６の壁面には、第
２の圧力センサ２１が設けられている。この第２の圧力
センサ２１は、凝縮器４及び熱交換器５の送風出口側に
おける空気圧力を検知する機能を有している。

【００２３】一方、判定部２２は、第１及び第２の圧力
センサ２０、２１からそれぞれ出力される各圧力検知信
号を入力し、これら圧力検知信号に基づいて熱交換器、
すなわち凝縮器４及び熱交換器５の上流側と下流側との
各圧力から差圧を演算し、この差圧が設定値以上のとき
に熱交換器が目詰まりしたと判定する機能を有してい
る。

【００２４】すなわち、図２は凝縮器４、放熱器５の目
詰まりに対する熱交換器の風圧特性を示し、これら凝縮
器４、放熱器５への目詰まりによる入口付近圧力と出口
側空気圧力との風圧差の上昇曲線ａを示している。

【００２５】同図においてｂは清掃すべき最適範囲の目
詰まり量を示し、ｃは警報設定値を示す。従って、判定
部２２は、例えば凝縮器４及び熱交換器５の上流側と下
流側との差圧の上昇曲線ａが清掃すべき最適範囲ｂに入
ると、清掃すべき旨を警報部２３に送出し、かつ上昇曲
線ａが警報設定値ｃを越えると、ブザー等により警報を
発する旨を警報部２３に送出する機能を有している。

【００２６】この警報部２３は、判定部２２より熱交換
器が目詰まりしたと判定されたことの旨を受けたときに
警報を発する、例えばコントロールパネル等に清掃・点
検表示をしたり、又はブザー等により報知する機能を有
している。

【００２７】又、設定部２４は、判定部２２の警報設定
値ｃを設定する機能を有するもので、この警報設定値ｃ
は補正部２５を通して設定部２に設定されている。この
補正部２５は、内燃機関１に連結された送風機（ファ
ン）７の回転数の増減に応じて熱交換器新品状態の圧力
損失変化を補正演算して判定部２２の警報設定値ｃを変
更する機能を有している。

【００２８】次に上記の如く構成された熱交換装置を適
用した補助内燃機関式空調装置の作用について説明す
る。圧縮機２は、冷媒を圧縮し、この圧縮した高圧高温
のガス状冷媒を吐出管３を通って凝縮器４に流入する。

【００２９】この凝縮器４は、流入した高圧高温のガス
状冷媒を、送風機５によりファンシュラウド６を介して
送風される空気と熱交換し、放熱凝縮して低温液状とす
る。この低温液状となった冷媒は、レシーバ８、ドライ
ヤストレーナ９を通って膨脹弁１０に流入し、断熱膨脹
し低圧低温となって蒸発器１１に流入する。そして、こ
の蒸発器１１において、送風機１２により室内空気と熱
交換して吸熱蒸発することにより室内は冷房される。

【００３０】この蒸発器１１から出力された冷媒は、再
び圧縮機２に流入し、ここで圧縮されて高圧高温のガス
状冷媒となって凝縮器４に流入する。一方、凝縮器４
は、放熱器５に接続された各接続ホース１４ａ、１４ｂ
を通して冷却水が循環するので、室内空気との熱交換に
より冷却される。

【００３１】このようにして空調装置や内燃機関付車両
等が長時間使用されると、凝縮器４及び加熱器５の冷却
フィン等に対して、大気中の窒素酸化物、塩化カルシウ
ム等の融雪剤、泥水、ゴミ、虫等の死骸等の異物が付着
する。

【００３２】このように凝縮器４及び加熱器５の冷却フ
ィン等に大気中の窒素酸化物や異物などが付着すると、
これら凝縮器４及び加熱器５は、次第に目詰まり量が増
大し、熱交換器における空気抵抗が大きくなり、この熱
交換器通過後の空気圧力が低下する。すなわち、熱交換
器出入口風圧差が増大する。

【００３３】このような状態において、第１の圧力セン
サ２０は、凝縮器４及び熱交換器５の送風入口側におけ
る空気圧力を検知し、その空気圧力に応じた圧力検知信
号を出力する。

【００３４】又、第２の圧力センサ２１は、凝縮器４及
び熱交換器５の送風出口側における空気圧力を検知し、
その空気圧力に応じた圧力検知信号を出力する。ここ
で、第２の圧力センサ２１は、熱交換器出口側のファン
シュラウド６の壁面に取り付けてあるので、局所的に目
詰まりしても平均的な圧力変化として検知できる。

【００３５】判定部２２は、これら第１及び第２の圧力
センサ２０、２１からそれぞれ出力される各圧力検知信
号を入力し、これら圧力検知信号に基づいて熱交換器、
すなわち凝縮器４及び熱交換器５の上流側と下流側との
各圧力から差圧を演算し、この差圧が設定値以上のとき
に熱交換器が目詰まりしたと判定する。

【００３６】すなわち、判定部２２は、図２に示すよう
に凝縮器４及び熱交換器５の上流側と下流側との差圧の
上昇曲線ａが清掃すべき最適範囲ｂに入ると、清掃すべ
き旨を警報部２３に送出し、かつ上昇曲線ａが警報設定
値ｃを越えると、ブザー等により警報を発する旨を警報
部２３に送出する。

【００３７】この警報部２３は、判定部２２より熱交換
器が目詰まりしたと判定されたことの旨を受けたときに
警報を発する、例えばコントロールパネル等に清掃・点
検表示をしたり、又はブザー等により報知する。

【００３８】ところで、補正部２５は、内燃機関１に連
結された送風機７の回転数の増減に応じて熱交換器新品
状態の圧力損失変化を補正演算し、判定部２２の警報設
定値ｃを変更する。

【００３９】この判定部２２は、設定変更された警報設
定値ｃを用いて、上記同様に、凝縮器４及び熱交換器５
の上流側と下流側との差圧の上昇曲線ａが清掃すべき最
適範囲ｂに入ると、清掃すべき旨を警報部２３に送出
し、かつ上昇曲線ａが警報設定値ｃを越えると、ブザー
等により警報を発する旨を警報部２３に送出する。

【００４０】このように上記第１の実施の形態において
は、送風機７の回転により凝縮器４、放熱器５に送風が
行われ、このときに凝縮器４、放熱器５の入口及び出口
の平均空気圧力又はこれらの熱交換器の出口平均空気圧
力を、熱交換器の上流側と下流側のファンシュラウド壁
面とにそれぞれ設けられた第１及び第２の圧力センサ２
０、２１により検出し、これら圧力から差圧を演算し、
この差圧が警報設定値ｃ以上のときに熱交換器が目詰ま
りしたと判定し、その警報を発するようにしたので、凝
縮器４及び加熱器５、すなわち熱交換器の目詰まりによ
り放熱能力が低下したり、内燃機関の冷却温度が基準水
温を越えることによるオーバヒート等が発生することな
く、清掃のタイミング時期を的確に報知して、空調装置
及び内燃機関の省エネルギ、サービス性向上及び信頼性
向上を図ることができる。

【００４１】そのうえ第２の圧力センサ２１は、熱交換
器出口側のファンシュラウド６の壁面に取り付けてある
ので、局所的に目詰まりしても平均的な圧力変化として
検知でき、より的確な清掃のタイミング時期の報知がで
きる。

【００４２】又、凝縮器４及び熱交換器５の上流側と下
流側との差圧が警報設定値ｃを越えた場合には、ブザー
等により警報を発して報知できる。さらに内燃機関１に
連結された送風機７の回転数の増減に応じて熱交換器新
品状態の圧力損失変化を補正演算して判定部２２の警報
設定値ｃを変更するので、凝縮器４や熱交換器５に対す
る警報も最適なときに発することができる。

【００４３】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図３は熱交換装置を適用した補助内燃機関式空
調装置の構成図である。なお、この補助内燃機関式空調
装置は、凝縮器４と加熱器５とをそれぞれ別々に用いた
構成であり、補助内燃機関式空調装置全体の系統図は図
１と同一構成であるのでその説明は省略する。

【００４４】凝縮器４又は加熱器５の送風入口側（上流
側）には、第１の圧力センサ２０が配置され、かつこれ
ら凝縮器４又は熱交換器５の送風出口側（下流側）にお
けるファンシュラウド６の壁面には、第２の圧力センサ
２１が設けられている。

【００４５】一方、判定部２２は、上記同様に、図２に
示す凝縮器４又は熱交換器５の上流側と下流側との差圧
の上昇曲線ａが清掃すべき最適範囲ｂに入ると、清掃す
べき旨を警報部２３に送出し、かつ上昇曲線ａが警報設
定値ｃを越えると、ブザー等により警報を発する旨を警
報部２３に送出する機能を有している。

【００４６】この警報部２３は、判定部２２より熱交換
器が目詰まりしたと判定されたことの旨を受けたときに
警報を発する、例えばコントロールパネル等に清掃・点
検表示をしたり、又はブザー等により報知する機能を有
している。

【００４７】又、設定部２４は、判定部２２の警報設定
値ｃを設定する機能を有するもので、この警報設定値ｃ
は補正部２５を通して設定部２に設定されている。この
補正部２５は、内燃機関１に連結された送風機７の回転
数の増減に応じて熱交換器新品状態の圧力損失変化を補
正演算して判定部２２の警報設定値ｃを変更する機能を
有している。

【００４８】次に上記の如く構成された熱交換装置を適
用した補助内燃機関式空調装置の作用について説明す
る。空調装置や内燃機関付車両等が長時間使用される
と、凝縮器４又は加熱器５の冷却フィン等に対して、大
気中の窒素酸化物、塩化カルシウム等の融雪剤、泥水、
ゴミ、虫等の死骸等の異物が付着する。

【００４９】このように凝縮器４又は加熱器５の冷却フ
ィン等に大気中の窒素酸化物や異物などが付着すると、
凝縮器４又は加熱器５は、次第に目詰まり量が増大し、
熱交換器における空気抵抗が大きくなり、凝縮器４又は
加熱器５通過後の空気圧力が低下する。

【００５０】このような状態において、第１の圧力セン
サ２０は、凝縮器４又は熱交換器５の送風入口側におけ
る空気圧力を検知し、その空気圧力に応じた圧力検知信
号を出力する。

【００５１】又、第２の圧力センサ２１は、凝縮器４又
は熱交換器５の送風出口側における空気圧力を検知し、
その空気圧力に応じた圧力検知信号を出力する。判定部
２２は、これら第１及び第２の圧力センサ２０、２１か
らそれぞれ出力される各圧力検知信号を入力し、これら
圧力検知信号に基づいて凝縮器４又は熱交換器５の上流
側と下流側との各圧力から差圧を演算し、この差圧の上
昇曲線ａが清掃すべき最適範囲ｂに入ると、清掃すべき
旨を警報部２３に送出し、かつ上昇曲線ａが警報設定値
ｃを越えると、ブザー等により警報を発する旨を警報部
２３に送出する。

【００５２】この警報部２３は、判定部２２より凝縮器
４又は熱交換器５が目詰まりしたと判定されたことの旨
を受けたときに警報を発する、例えばコントロールパネ
ル等に清掃・点検表示をしたり、又はブザー等により報
知する。

【００５３】なお、補正部２５は、内燃機関１に連結さ
れた送風機７の回転数の増減に応じて熱交換器新品状態
の圧力損失変化を補正演算し、判定部２２の警報設定値
ｃを変更する。

【００５４】このように上記第２の実施の形態によれ
ば、凝縮器４と加熱器５とをそれぞれ別々に用いた補助
内燃機関式空調装置に適用しても、上記第１の実施の形
態と同様に、凝縮器４及び加熱器５、すなわち熱交換器
の目詰まりにより放熱能力が低下したり、内燃機関の冷
却温度が基準水温を越えることによるオーバヒート等が
発生することなく、清掃のタイミング時期を的確に報知
して、空調装置及び内燃機関の省エネルギ、サービス性
向上及び信頼性向上を図ることができる。

【００５５】そのうえ第２の圧力センサ２１は、熱交換
器出口側のファンシュラウド６の壁面に取り付けてある
ので、局所的に目詰まりしても平均的な圧力変化として
検知でき、より的確な清掃のタイミング時期の報知がで
きる。

【００５６】又、凝縮器４及び熱交換器５の上流側と下
流側との差圧が警報設定値ｃを越えた場合には、ブザー
等により警報を発して報知できる。さらに内燃機関１に
連結された送風機７の回転数の増減に応じて熱交換器新
品状態の圧力損失変化を補正演算して判定部２２の警報
設定値ｃを変更するので、凝縮器４や熱交換器５に対す
る警報も最適なときに発することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１、
２によれば、凝縮器及び加熱器の目詰まりにより放熱能
力が低下したり、内燃機関の冷却温度が基準水温を越え
ることによるオーバヒート等が発生することなく、清掃
のタイミング時期を的確に報知でき、空調装置及び内燃
機関の省エネルギ、サービス性向上及び信頼性向上を図
れる熱交換装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる熱交換装置の第１の実施の形態
を適用した補助内燃機関式空調装置の系統構成図。

【図２】凝縮器の目詰まりに対する凝縮器出入口風圧差
を示す図。

【図３】本発明に係わる熱交換装置の第２の実施の形態
を示す構成図。

【図４】従来の補助内燃機関式空調装置の系統構成図。

【図５】内燃機関付の車両等の冷却系の系統構成図。

【図６】凝縮器（放熱器）への異物付着による風圧特性
を示す図。

【図７】凝縮器（放熱器）の目詰まり量に対する圧縮機
吐出口圧力と内燃機関冷却水温の関係を示す図。

【符号の説明】

１…内燃機関、 ２…圧縮機、 ４…凝縮器、 ５…放熱器、 ６…ファンシュラウド、 ７…送風機（ファン）、 １０…膨脹弁、 １１…蒸発器、 ２０…第１の圧力センサ、 ２１…第２の圧力センサ、 ２２…判定部、 ２３…警報部、 ２４…設定部、 ２５…補正部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 一博 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁目 １番地 三菱重工業株式会社エアコン製作 所内 (72)発明者 西村 勝 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の１ 中菱エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器、この熱交換器の下流側に設け
   られたファン及びファンシュラウドにより成る熱交換装
   置において、 前記熱交換器の上流側と下流側の前記ファンシュラウド
   壁面とにそれぞれ設けられた圧力検出手段と、 これら圧力検出手段により検出された前記熱交換器の上
   流側と下流側との各圧力から差圧を演算し、この差圧が
   設定値以上のときに前記熱交換器が目詰まりしたと判定
   する判定手段と、 この判定手段により前記熱交換器が目詰まりしたと判定
   されたとき警報を発する警報手段と、を具備したことを
   特徴とする熱交換装置。
2. 【請求項２】 前記判定手段の設定値を前記ファン回転
   数に応じて補正する補正手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の熱交換装置。