JPH11264629A - クロスフィンコイル型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ式空気調和機で冷房運転時・暖
房運転時のどちらにおいても十分な熱交換性能を確保で
きるようにする。 【解決手段】 冷媒が流通する複数列の伝熱管８，８・
・と、該伝熱管８，８・・に対して直交配置されたフィ
ン９とからなり、空気Ｗを熱源とするクロスフィンコイ
ル型熱交換器において、前記伝熱管８，８・・の冷媒出
口部を、風上側に位置させて、ヒートポンプ式空気調和
機において冷房運転時あるいは暖房運転時のいずれにお
いても出口側における冷媒温度と空気温度との温度差を
大きくできるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、クロスフィンコ
イル型熱交換器に関し、さらに詳しくはヒートポンプ式
空気調和機における室内熱交換器および室外熱交換器と
して使用するに適したクロスフィンコイル型熱交換器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、非共沸混合冷媒を用いたヒート
ポンプ式空気調和機の室内および室外熱交換器として、
クロスフィンコイル型熱交換器を使用した場合、冷房運
転時あるいは暖房運転時において両熱交換器における冷
媒出口温度と空気温度との温度差が小さくなり、熱交換
性能が低下する。

【０００３】例えば、ヒートポンプ式空気調和機は、図
２に示すように、圧縮機１、四路切換弁２、室外熱交換
器３、電子膨張弁４および室内熱交換器５を順次接続
し、前記四路切換弁２の切換作動により、冷媒を冷房運
転時には実線矢印方向に、暖房運転時には点線矢印方向
に流通させることとなっている。符号６は室外ファン、
７は室内ファンである。

【０００４】上記室内および室外熱交換器３，５とし
て、図３に示すクロスフィンコイル型熱交換器が用いら
れることが多い。

【０００５】このクロスフィンコイル型熱交換器は、例
えば、冷媒が流通する２列の伝熱管８，８・・と、該伝
熱管８，８・・に対して直交配置されたフィン９とから
なっており、冷媒入口１０が風上側に位置され、冷媒出
口１１が風下側に位置されている。符号Ｗは空気流であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のクロスフィ
ンコイル型熱交換器の場合、蒸発器として作用させたと
きには、図４（イ）に示すように、熱交換器における風
上側部分の空気温度Ｔ₁に比べて風下側部分の空気温度
Ｔ₂が低くなるとともに、冷媒温度Ｔは熱交換器の冷媒
入口１０から冷媒出口１１に向かうにしたがって高くな
って、冷媒温度Ｔと空気温度Ｔ₂との温度差が小さくな
る。特に過熱域が必要な場合、当該領域での冷媒温度Ｔ
と空気温度Ｔ₂との温度差がより一層小さくなり、熱交
換性能が低下してしまうし、凝縮器として作用させたと
きには、図４（ロ）に示すように、熱交換器における風
上側部分の空気温度Ｔ₁に比べて風下側部分の空気温度
Ｔ₂が高くなるとともに、冷媒温度Ｔは熱交換器の冷媒
入口１０から冷媒出口１１に向かうにしたがって低くな
って、冷媒温度Ｔと空気温度Ｔ₂との温度差が小さくな
る。特に過冷却域が必要な場合、当該領域での冷媒温度
Ｔと空気温度Ｔ₂との温度差がより一層小さくなり、熱
交換性能が低下してしまう。

【０００７】ところで、ヒートポンプ式空気調和機にお
いては、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流通方向が
逆になるところから、上記した熱交換性能の低下は、冷
房運転時あるいは暖房運転時において回避することがで
きない。

【０００８】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、ヒートポンプ式空気調和機で冷房運転時・暖房運
転時のどちらにおいても十分な熱交換性能を確保できる
ようにすることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明の基本構成で
は、上記課題を解決するための手段として、冷媒が流通
する複数列の伝熱管８，８・・と、該伝熱管８，８・・
に対して直交配置されたフィン９とからなり、空気Ｗを
熱源とするクロスフィンコイル型熱交換器において、前
記伝熱管８，８・・の冷媒出口部を、風上側に位置させ
ている。

【００１０】上記のように構成したことにより、冷媒出
口部が風上側に位置しているため、ヒートポンプ式空気
調和機において冷房運転時あるいは暖房運転時のいずれ
においても出口側における冷媒温度と空気温度との温度
差を大きくすることできることとなり、冷房運転時ある
いは暖房運転時のいずれにおいても過熱域、過冷却域に
よる熱交換性能の低下を抑えることができる。

【００１１】請求項２の発明におけるように、前記伝熱
管８，８・・に、複数のパスで冷媒を流通させた場合、
１パスが受け持つ蒸発量あるいは凝縮量を最大限活用で
きることとなり、熱交換性能がより一層向上する。

【００１２】請求項３の発明におけるように、前記冷媒
として、非共沸混合冷媒を用いた場合、非共沸混合冷媒
では、冷媒入口から冷媒出口に向かうに従って冷媒温度
が変化するところから、より効果的である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の好適な実施の形態について詳述する。

【００１４】このクロスフィンコイル型熱交換器は、図
２に示すヒートポンプ式空気調和機の室内熱交換器３あ
るいは室外熱交換器５として用いられるものであり、図
１に示すように、非共沸混合冷媒が流通する複数列（例
えば、２列）の伝熱管８，８・・と、該伝熱管８，８・
・に対して直交配置されたフィン９とからなっている。

【００１５】そして、前記伝熱管８，８・・には、二つ
のパスＰ₁，Ｐ₂で非共沸混合冷媒が流通せしめられるこ
ととなっている。

【００１６】また、前記伝熱管８，８・・の冷媒入口部
および冷媒出口部は、風上側に位置せしめられている。
つまり、冷房運転時においては実線矢印で示すように、
配管１０が冷媒入口部となり、配管１１が冷媒出口部と
なるし、暖房運転時においては点線矢印で示すように、
配管１１が冷媒入口部となり、配管１０が冷媒出口部と
なるのである。

【００１７】上記のように構成したことにより、ヒート
ポンプ式空気調和機において冷房運転時あるいは暖房運
転時のいずれにおいても出口側における冷媒温度と空気
温度との温度差を大きくすることできることとなり、冷
房運転時あるいは暖房運転時のいずれにおいても過熱
域、過冷却域による熱交換性能の低下を抑えることがで
きる。

【００１８】特に、非共沸混合冷媒では、冷媒入口から
冷媒出口に向かうに従って冷媒温度が変化するところか
ら、より効果的である。

【００１９】また、伝熱管８，８・・に、複数のパスで
冷媒を流通させるようにしているため、１パスが受け持
つ蒸発量あるいは凝縮量を最大限活用できることとな
り、熱交換性能がより一層向上する。

【００２０】ちなみに、上記構成のクロスフィンコイル
型熱交換器と、他のタイプのクロスフィンコイル型熱交
換器（例えば、冷媒の入口側を風下側に出口側を風上側
に位置された対向流タイプのもの、冷媒の入口側を風上
側に出口側を風下側に位置された並行流タイプのもの、
蒸発器として作用させるときには冷媒の入口側を風上側
に出口側を風下側に位置させ、凝縮器として作用させる
ときには冷媒の入口側を風下側に出口側を風上側に位置
させたＺ型のもの）との熱交換器単体としての能力評価
をしたところ、図５（イ）および（ロ）に示す結果が得
られた。図５（イ）は蒸発器として作用させた場合の能
力評価を、図５（ロ）は凝縮器として作用させた場合の
能力評価を示し、図５（ハ）に示すように、□は本実施
の形態の熱交換器における能力評価を、△はＺ型の熱交
換器における能力評価を、●は並行流タイプの熱交換器
における能力評価を、○は対向流タイプの熱交換器にお
ける能力評価である。

【００２１】上記結果によれば、対向流タイプの熱交換
器が蒸発器および凝縮器として作用させた場合において
高い能力評価となっているが、ヒートポンプ式空気調和
機においては、冷房運転時と暖房上とで冷媒の流通方向
が逆になるため、どちらかでは並行流タイプの熱交換器
と同じとなり、大きく能力が低下する。また、Ｚ型の熱
交換器の場合、蒸発器および凝縮器として作用させた場
合において本実施の形態にかかる熱交換器とほぼ同じ能
力評価となっているが、Ｚ型の熱交換器の場合、冷媒の
流通方向を逆に変えるための機器（例えば、四路切換
弁）が必要となる。これに対して、本実施の形態にかか
る熱交換器の場合、パス取りを変えるという簡単な手段
で、蒸発器および凝縮器として作用させた場合において
Ｚ型の熱交換器とほぼ同等の能力評価が得られる。

【００２２】

【発明の効果】本願発明（請求項１の発明）によれば、
冷媒が流通する複数列の伝熱管８，８・・と、該伝熱管
８，８・・に対して直交配置されたフィン９とからな
り、空気Ｗを熱源とするクロスフィンコイル型熱交換器
において、前記伝熱管８，８・・の冷媒出口部を、風上
側に位置させて、ヒートポンプ式空気調和機において冷
房運転時あるいは暖房運転時のいずれにおいても出口側
における冷媒温度と空気温度との温度差を大きくするこ
とできるようにしたので、簡単なパス取りの変更で、冷
房運転時あるいは暖房運転時のいずれにおいても過熱
域、過冷却域による熱交換性能の低下を抑えることがで
きるという優れた効果がある。

【００２３】請求項２の発明におけるように、前記伝熱
管８，８・・に、複数のパスで冷媒を流通させた場合、
１パスが受け持つ蒸発量あるいは凝縮量を最大限活用で
きることとなり、熱交換性能がより一層向上する。

【００２４】請求項３の発明におけるように、前記冷媒
として、非共沸混合冷媒を用いた場合、非共沸混合冷媒
では、冷媒入口から冷媒出口に向かうに従って冷媒温度
が変化するところから、より効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態にかかるクロスフィンコ
イル型熱交換器の斜視図である。

【図２】一般のヒートポンプ式空気調和機の冷媒回路図
である。

【図３】従来公知のクロスフィンコイル型熱交換器の斜
視図である。

【図４】（イ）は従来公知のクロスフィンコイル型熱交
換器を蒸発器として使用した場合の空気温度および冷媒
温度の変化を示す特性図であり、（ロ）は従来公知のク
ロスフィンコイル型熱交換器を凝縮器として使用した場
合の空気温度および冷媒温度の変化を示す特性図であ
る。

【図５】（イ）は本願発明の実施の形態にかかるクロス
フィンコイル熱交換器と他のタイプのクロスフィンコイ
ル型熱交換器とを蒸発器として使用した場合における熱
交換器単体としての能力評価を示す特性図であり、
（ロ）は本願発明の実施の形態にかかるクロスフィンコ
イル熱交換器と他のタイプのクロスフィンコイル型熱交
換器とを凝縮器として使用した場合における熱交換器単
体としての能力評価を示す特性図であり、（ハ）は各熱
交換器における能力評価を表す記号表である。

【符号の説明】

８は伝熱管、９はフィン、Ｐ₁，Ｐ₂はパス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が流通する複数列の伝熱管（８），
   （８）・・と、該伝熱管（８），（８）・・に対して直
   交配置されたフィン（９）とからなり、空気（Ｗ）を熱
   源とするクロスフィンコイル型熱交換器であって、前記
   伝熱管（８），（８）・・の冷媒出口部を、風上側に位
   置させたことを特徴とするクロスフィンコイル型熱交換
   器。
2. 【請求項２】 前記伝熱管（８），（８）・・には、複
   数のパスで冷媒を流通させたことを特徴とする前記請求
   項１記載のクロスフィンコイル型熱交換器。
3. 【請求項３】 前記冷媒として、非共沸混合冷媒を用い
   たことを特徴とする前記請求項１および請求項２のいず
   れか一項記載のクロスフィンコイル型熱交換器。