JPH10220989A - 熱交換器及びその除霜方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器の霜を短時間に均一に除去すること
が出来、且つ霜の除去に熱が有効に利用され除霜効率が
良好である。 【解決手段】 略水平方向に互いに平行に設けられ、内
側に冷媒ｒを流す多数の扁平管１１によって、外側を流
れる空気を冷却する熱交換器１において、複数の扁平管
１１を有する流通管群７、８と、流通管群７、８の両側
に設けられ冷媒ｒを分配し集合するヘッダーパイプ１４
ａ〜１４ｃ、１４ｄ〜１４ｆとを有する熱交換ユニット
３、４を備え、熱交換ユニット３の冷媒出口１７ｂと熱
交換ユニット４の冷媒入口１６ｂとを接続する接続流路
１９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水平方向に互いに
平行に設けられ、且つ内側に冷却媒体を流す多数の流通
管によって、外側を流れる空気を冷却するパラレルフロ
ー型熱交換器及びその除霜方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来技術に係る熱交換器の１例
を示す正面図である。この熱交換器１００は、例えば室
内を空調するヒートポンプにおいて、室内を暖房する時
に室外機側に配置される蒸発器に相当する。冷媒入口ノ
ズル１１６より流入した冷媒ｒは、破線１２２で示すよ
うに、ヘッダーパイプ１１４ａから流通管１１１ａを流
通しヘッダーパイプ１１４ｂに至る。次に、ヘッダーパ
イプ１１４ｂから流通管１１１ｂを流通しヘッダーパイ
プ１１４ｃに至る。以下同様に、流通管１１１ｃ、ヘッ
ダーパイプ１１４ｄ、流通管１１１ｄ、ヘッダーパイプ
１１４ｅへと流れ、冷媒出口ノズル１１７より流出す
る。

【０００３】ところで、ヒートポンプの室外機に使用さ
れた上記熱交換器１００において、暖房運転を継続して
いると、霜が熱交換器伝熱部に付着する、所謂着霜が見
られる。この霜の着霜量が多くなると熱交換効率が低下
し、極端には熱交換が殆ど不可能になるので、定期的或
いは着霜量がある程度に達した段階で、自動的に冷媒の
ホットガスＧを冷媒流通管に通して除霜する等の方法が
とられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、除霜す
る際には、冷媒ｒと同様に、ホットガスＧを熱交換器の
冷媒入口ノズル１１６から供給し、冷媒出口ノズル１１
７から排出すようにしているので、２点鎖線１２５ａで
示す冷媒入口ノズル１１６近傍から霜が融け始め、順次
２点鎖線１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ、１２５ｅの方
向に移動していく。従って、熱交換器１００の上側に２
点鎖線１２６で示す部分の霜は融けにくいという傾向が
あった。

【０００５】更に、熱交換器１００の２点鎖線１２５ａ
〜１２５ｅで示した部分で融けた融水ｗは、１０゜Ｃ程
度の温度であり、かなりの除霜可能な顕熱を有してお
り、この顕熱を有したまま排出されるので、除霜効率が
損なわれる虞れがあった。

【０００６】本発明の課題は、冷却媒体によって空気を
冷却する熱交換器及びその除霜方法において、熱交換器
伝熱部に付着した霜を伝熱部全体に渡って短時間に均一
に除去することが出来、且つ霜の除去に熱が有効に利用
され除霜効率が良好なことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、略水平方向に互いに平行に設けられ、内側に
冷却媒体を流す多数の流通管によって、該流通管の外側
を流れる空気を冷却する熱交換器において、複数の前記
流通管を有する流通管群と、該流通管群の両側に設けら
れ前記冷却媒体を分配し集合する分配集合管とを有する
熱交換ユニットを複数備え、最上段の前記熱交換ユニッ
トの冷却媒体出口と前記最上段の熱交換ユニットの下に
位置する少なくとも一つの前記熱交換ユニットの冷却媒
体入口とを接続する接続流路を設けたことである。

【０００８】熱交換器に付着した霜を除去するために、
上記最上段の熱交換ユニットに高温流体を供給すると、
この高温流体によって最上段の熱交換ユニットの流通管
が加熱され、加熱された流通管に付着している霜は融け
て除霜される。霜が融けて発生した融水は、最上段の熱
交換ユニットの下に位置する熱交換ユニットの流通管外
表面に落下し、そこに付着している霜を融かすので、融
水の顕熱は有効に利用される。更に、最上段の熱交換ユ
ニットを通過した高温流体は、接続流路を介して、下に
位置する少なくとも一つの熱交換ユニットに流入し、こ
こで、この一つの熱交換ユニットの流通管を加熱するの
で、加熱された流通管に付着している霜は融かされ除去
される。従って、熱交換器伝熱部に付着している霜を伝
熱部全体に渡って短時間に均一に除去され、且つ霜の除
去に熱が有効に利用され除霜効率が良好である。

【０００９】更に、上記熱交換器において、前記接続流
路は、前記分配集合管と独立に設けたことである。接続
流路が分配集合管と独立に設けられることにより、上記
熱交換器の作用に加え、分配集合管の構造が単純化され
熱交換器の製作が容易となる。更に、最上段の熱交換ユ
ニットから下の所要の熱交換ユニットに簡単に容易に接
続することが出来る。

【００１０】そして、上記熱交換器において、前記接続
流路は、前記分配集合管の内部に設けたことである。接
続流路が分配集合管の内部に設けられることにより、上
記先の熱交換器の作用に加え、分配集合管周りの構造が
単純化され、堅牢になる。更に、熱交換器の部品数が少
なくなり経済的になる。

【００１１】又、略水平方向に互いに平行に設けられた
多数の流通管を有し、前記流通管の内側を流れる冷却媒
体によって前記流通管の外側を流れる空気を冷却する熱
交換器であって、前記流通管を介して前記冷却媒体によ
って前記空気を冷却した時に前記流通管の外側に付着し
た霜を除去する熱交換器の除霜方法において、複数の前
記流通管を有する一つの流通管群の霜を除去することに
よって発生する融水を前記一つの流通管群の下に位置す
る別の流通管群の外表面に流して霜を除去することであ
る。一つの流通管群の霜を除去することによって発生す
る融水を下に位置する別の流通管群の外表面に落下させ
て利用することにより、融水の保有熱が十分に有効に利
用され除霜効率が良好である。

【００１２】そして、上記熱交換器の除霜方法におい
て、前記一つの流通管群に高温流体を流した後に、該高
温流体を前記別の流通管群に流すことである。高温流体
を一つの流通管群から別の流通管群に流すことにより、
上記熱交換器の除霜方法の作用に加え、熱交換器伝熱部
に付着した霜を伝熱部全体に渡って短時間に均一に除去
することが出来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱交換器及び
その除霜方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明
する。

【００１４】図１は、本発明に係る熱交換器の一実施の
形態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の I−I
線断面図である。本実施の形態の熱交換器１は、内側に
冷媒（冷却媒体）ｒを流す多数の流通管、例えば扁平管
１１が水平方向に互いに平行に設けられ、この扁平管１
１の外側を流れる空気を冷却する。扁平管１１同士の間
にはコルゲートフィン２３が設けられ、冷媒ｒと空気と
の熱交換を促進する。図１において、コルゲートフィン
２３は一部のみを図示している。

【００１５】更に、熱交換器１は、その伝熱部の上側半
分に、上記扁平管１１を複数、この実施の形態において
は図１の右側方向に冷媒ｒを流す５本の扁平管１１及び
図１の左側方向に冷媒ｒを流す５本の扁平管１１の計１
０本を有する流通管群７と、この流通管群７の両側に設
けられ冷媒ｒを分配し集合する分配集合管であるヘッダ
ーパイプ１４ａ、１４ｂ及び１４ｃとを有する熱交換ユ
ニット３を備え、同様に伝熱部の下側半分に、図１の右
側方向に冷媒ｒを流す５本の扁平管１１及び図１の左側
方向に冷媒ｒを流す５本の扁平管１１の計１０本を有す
る流通管群８と、この流通管群８の両側に設けられ冷媒
ｒを分配し集合する分配集合管であるヘッダーパイプ１
４ｄ、１４ｅ及び１４ｆとを有する熱交換ユニット４を
備える。

【００１６】更に、最上段の熱交換ユニットに相当する
熱交換ユニット３のヘッダータンク１４ｃに設けられた
冷媒出口１７ｂと熱交換ユニット３の下に位置する一つ
の熱交換ユニットに相当する熱交換ユニット４のヘッダ
ータンク１４ｄの冷媒入口１６ｂとを接続し、ヘッダー
パイプ１４ａ、１４ｃ及びヘッダーパイプ１４ｄ、１４
ｆと独立に接続流路１９を設けている。そして、ヘッダ
ーパイプ１４ａとヘッダーパイプ１４ｂ、ヘッダーパイ
プ１４ｆとヘッダーパイプ１４ａ、ヘッダーパイプ１４
ｄとヘッダーパイプ１４ｆ、ヘッダーパイプ１４ｅとヘ
ッダーパイプ１４ｂの各間には仕切板１５が設けられ、
これらのヘッダーパイプ同士の間では冷媒ｒが直接流れ
ないようになっている。

【００１７】このような熱交換器１において、冷媒入口
１６ａから流入し冷媒ｒは、ヘッダーパイプ１４ａに入
り、ここで流通管群７の下側半分の流通管１１に分配さ
れ、流通管１１内を通ってヘッダーパイプ１４ｂに至り
集合され、再度ヘッダーパイプ１４ｂで分配され流通管
群７の上側半分を通ってヘッダーパイプ１４ｃに至る。
更に、冷媒ｒは、接続流路１９を通って冷媒入口１６ｂ
からヘッダーパイプ１４ｄに入り分配され、流通管群８
の下側半分を通ってヘッダーパイプ１４ｅに至り集合さ
れる。次に、ヘッダーパイプ１４ｅで再度分配され流通
管群８の上側半分を通ってヘッダーパイプ１４ｆに至
り、冷媒出口１７ａから流出する。

【００１８】又、上記熱交換器１を構成するヘッダータ
ンク１４ａ〜１４ｆ、扁平管１１、コルゲートフィン２
３、仕切板１５等は、アルミニウム又はアルミニウム合
金で形成される。特に、ヘッダータンク１４ａ〜１４
ｆ、扁平管１１は押出形材で、コルゲートフィン２３は
板材から形成されることが多い。又、各部品を組み立て
た後、ろう付け接合されることが通常であるが、この場
合、接合部材同士の少なくともどちらかにろう材を付け
ておくと都合が良い。

【００１９】上記構造を有する熱交換器１は、次のよう
に作用する。即ち、熱交換器１に付着した霜を除去する
ために、熱交換ユニット３に高温流体としてホットガス
Ｇを供給すると、熱交換ユニット３の霜は融けて除霜さ
れる。霜が融けて発生した２点鎖線で示す融水ｗは、熱
交換ユニット３の下に位置する熱交換ユニット４の伝熱
部外表面に落下し、そこに付着している霜を融かすの
で、融水の顕熱は有効に利用される。

【００２０】更に、熱交換ユニット３を通過したホット
ガスＧは、接続流路１９を介して、熱交換ユニット４に
流入し、ここで、熱交換ユニット４の伝熱部に付着した
霜を融かし伝熱部全体に渡って短時間に均一に除去する
ことが出来、且つ霜の除去に熱が有効に利用され除霜効
率が良好である。

【００２１】更に、接続流路１９がヘッダーパイプと独
立に設けられることにより、ヘッダーパイプの構造が単
純化され熱交換器１の製作が容易になると共に、熱交換
ユニット３から下の熱交換ユニット４に簡単に容易に接
続することが出来る。

【００２２】図２は、本発明に係る熱交換器ヘッダーパ
イプの他の実施の形態を示す断面図である。このヘッダ
ーパイプ１４は、内部を二つの流路に仕切る仕切壁２２
を有しており、この仕切壁２２によって形成される一方
の流路は、先に説明した接続流路１９となる。仕切壁２
２によって形成される他方の流路は、扁平管１１への冷
媒分配又は扁平管１１からの冷媒集合として用いられる
ヘッダー流路部２１となる。接続流路１９がヘッダーパ
イプ１４の内部に設けられることにより、ヘッダーパイ
プ１４周りの構造が単純化され、且つヘッダーパイプ１
４が堅牢になる。更に、熱交換器の部品の数が少なくな
り経済的である。

【００２３】図３は、本発明に係る熱交換器１に適用可
能な丸管と板状フィンを有する熱交換部の正面図であ
る。本熱交換部は、先の扁平管１１に相当する複数の丸
管１２と、先のコルゲートフィン２３に相当する多数の
板状フィン２４とを有するものである。このような熱交
換部を有する熱交換器においても、伝熱部に付着した霜
を伝熱部全体に渡って短時間に均一に除去することが出
来、且つ霜の除去に熱が有効に利用され除霜効率が良好
である。

【００２４】図４は、図３と同様に、本発明に係る熱交
換器１に適用可能な扁平管と板状フィンを有する熱交換
部を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の II−II
線断面図である。本熱交換部は、図１、２で使用した扁
平管１１と、図３の板状フィン２４とを有するものであ
る。扁平管１１は、（Ｂ）に示すように、内部に多数の
孔を有している。このような熱交換部を有する熱交換器
においても、上記の熱交換器と同様の作用、効果を奏す
る。

【００２５】尚、上記熱交換器１において、熱交換ユニ
ットは、二つの場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されず、三つ或いは四つ以上の熱交換ユニットを
備えていても良く、この場合、接続流路１９は、最上段
の熱交換ユニットから、この下に位置する複数の熱交換
ユニットのどれかに又は複数に接続しても良い。

【００２６】次に、本発明の熱交換器の除霜方法につい
ては、上記熱交換器１の作用説明の個所にほとんど記載
されているが、その他の部分を補足する。本実施の形態
の熱交換器の除霜方法は、複数の流通管を有する一つの
流通管群の除霜によって発生する融水を一つの流通管群
の下に位置する別の流通管群の外表面に流して除霜する
ことである。即ち、図１で説明するならば、一つの流通
管群は、熱交換ユニット３に相当し、別の流通管群は、
熱交換ユニット４に相当する。更に、一つの流通管群に
高温流体としてホットガスＧを流した後に、このホット
ガスＧを別の流通管群に流すことである。

【００２７】一つの流通管群の除霜によって発生する融
水を下に位置する別の流通管群の外表面に落下させるこ
とにより、融水の顕熱を十分に有効に利用することが出
来、除霜効率を良好にする。更に、冷媒ｒのホットガス
を一つの流通管群から別の流通管群に流すことにより、
熱交換器伝熱部に付着した霜を伝熱部全体に渡って短時
間に均一に除去する。

【００２８】

【発明の効果】本発明の熱交換器及びその除霜方法によ
れば、熱交換器伝熱部に付着した霜を伝熱部全体に渡っ
て短時間に均一に除去することが出来、且つ霜の除去に
熱が有効に利用され除霜効率が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱交換器の一実施の形態を示し、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の I−I 線断面図であ
る。

【図２】本発明に係る熱交換器ヘッダーパイプの他の実
施の形態を示す断面図である。

【図３】本発明に係る熱交換器に適用可能な丸管と板状
フィンを有する熱交換部の正面図である。

【図４】図３と同様な扁平管と板状フィンを有する熱交
換部を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の II−I
I 線断面図である。

【図５】従来技術に係る熱交換器の１例を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ３、４ 熱交換ユニット ７、８ 流通管群 １１ 扁平管（流通管） １２ 丸管（流通管） １４、１４ａ〜１４ｆ ヘッダーパイプ（分配集合管） １６ａ、１６ｂ 冷媒入口（冷却媒体入口） １７ａ、１７ｂ 冷媒出口（冷却媒体出口） １９ 接続流路 Ｇ ホットガス（高温流体） ｒ 冷媒（冷却媒体） ｗ 融水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 昭自 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 久保田 悦郎 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原熱交製品工場内 (72)発明者 古牧 正行 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原熱交製品工場内 (72)発明者 田中 庸彦 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本軽 金属株式会社蒲原熱交製品工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略水平方向に互いに平行に設けられ、内
   側に冷却媒体を流す多数の流通管によって、該流通管の
   外側を流れる空気を冷却する熱交換器において、複数の
   前記流通管を有する流通管群と、該流通管群の両側に設
   けられ前記冷却媒体を分配し集合する分配集合管とを有
   する熱交換ユニットを複数備え、最上段の前記熱交換ユ
   ニットの冷却媒体出口と前記最上段の熱交換ユニットの
   下に位置する少なくとも一つの前記熱交換ユニットの冷
   却媒体入口とを接続する接続流路を設けたことを特徴と
   する熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記接続流路は、前
   記分配集合管と独立に設けたことを特徴とする熱交換
   器。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記接続流路は、前
   記分配集合管の内部に設けたことを特徴とする熱交換
   器。
4. 【請求項４】 略水平方向に互いに平行に設けられた多
   数の流通管を有し、前記流通管の内側を流れる冷却媒体
   によって前記流通管の外側を流れる空気を冷却する熱交
   換器であって、前記流通管を介して前記冷却媒体によっ
   て前記空気を冷却した時に前記流通管の外側に付着した
   霜を除去する熱交換器の除霜方法において、複数の前記
   流通管を有する一つの流通管群の霜を除去することによ
   って発生する融水を前記一つの流通管群の下に位置する
   別の流通管群の外表面に流して霜を除去することを特徴
   とする熱交換器の除霜方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記一つの流通管群
   に高温流体を流した後に、該高温流体を前記別の流通管
   群に流すことを特徴とする熱交換器の除霜方法。