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公開番号2025112266
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024205981,2024541211
出願日2024-11-27,2024-01-18
発明の名称熱交換器、空気調和装置及び空気調和装置の運転方法
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人きさ特許商標事務所
主分類F28F 1/32 20060101AFI20250724BHJP(熱交換一般)
要約【課題】着霜耐力向上と除霜運転時の残氷抑制を可能にし、除霜性能の低下を抑制する熱交換器、空気調和装置を提供する。
【解決手段】熱交換器は複数の扁平伝熱管、コルゲートフィンを備え、蒸発器として機能する際にコルゲートフィンに着霜した霜をホットガス冷媒により除霜し、コルゲートフィンの前縁部が複数の伝熱管の管前端部よりも風上側に突出、フィン部は複数の伝熱管とコルゲートフィンの最も風上に位置するロウ付け部よりも風上側の前縁突出部とルーバースリットと傾斜した板部とを有する複数のルーバーを含み、複数の伝熱管の管軸方向に見た場合、空気流通方向のフィン部の寸法をフィン長さL_Fとし、前縁部の位置と管前端部の位置との間の最小線分長さをL_tと定義した場合、L_t/L_Fの関係が、0<L_t/L_F<0.22の式を満たし、外気が0℃未満で、かつ熱交換器に対して風が吹く場合の除霜運転時にフィンの先端部の残氷発生を抑制する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
断面が扁平形状に形成され、貫通孔で形成された複数の流路を有し、上下方向に立てて配置されて互いに間隔を空けて並設された複数の扁平伝熱管と、前記複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に配置されたコルゲートフィンと、を備え、蒸発器として機能する際に前記コルゲートフィンの表面に霜が形成される場合に、形成された前記霜を、ホットガス冷媒を流すことにより除く除霜運転が行われる熱交換器であって、
前記コルゲートフィンは、
板状のフィン部が前記複数の扁平伝熱管の管軸方向に波形状に連なるように形成されており、前記管軸方向と前記複数の扁平伝熱管の並設方向である管並設方向とに対して直交する方向を空気流通方向とした場合に、前記空気流通方向において、前記複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に流入する空気の流れに対して前記コルゲートフィンの風上側の先端部である前縁部が、前記複数の扁平伝熱管の風上側の先端部である管前端部よりも風上側に位置するように突出しており、
前記フィン部は、
前記複数の扁平伝熱管と前記コルゲートフィンとの最も風上に位置する部分のロウ付け部よりも風上側に延設した部分を構成する前縁突出部と、
前記管並設方向に延びるルーバースリットと前記フィン部の平板状の平板部に対して傾斜した板部とを有する複数のルーバーと、
を含み、
前記複数の扁平伝熱管の前記管軸方向に見た場合において、前記空気流通方向における前記フィン部の寸法をフィン長さＬ
Ｆ
とし、前記空気流通方向における前記前縁部の位置と前記管前端部の位置との間の最小線分長さをＬ
ｔ
と定義した場合に、
前記フィン部と前記複数の扁平伝熱管とにおけるＬ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
の関係が、
０＜Ｌ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
＜０．２２の式を満たすように構成されていることで、外気温度が０℃未満で、かつ、熱交換器に対して風が吹く条件下での除霜運転時に前記フィン部の先端部に残氷が発生することが抑制された熱交換器。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記フィン部と前記複数の扁平伝熱管とにおけるＬ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
の関係が、
０．０６<Ｌ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
＜０．２２の式を満たすように構成されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記複数のルーバーの内、前記前縁部に最も近い位置に設けられたルーバーであって最も風上側の位置に設けられたルーバーの前記板部は、
前記フィン部に付着した結露水を前記空気流通方向において前記前縁部とは反対側の前記コルゲートフィンの後縁部側に導水する傾斜面を有する請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フィン部には、
前記空気流通方向における前記複数の扁平伝熱管の幅の中央部の位置において、前記フィン部の上面の結露水を落下させて排水する少なくとも１つの排水スリットが前記管並設方向に延びるように形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記前縁突出部には、
前記フィン部の上面の結露水を落下させて排水する少なくとも１つの排水スリットが前記管並設方向に延びるように形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記前縁突出部には、
前記平板部から上方に突出した形状の壁を構成する凸部又は前記平板部の上面に形成された窪んだ形状の壁である凹部が前記管並設方向に延びるように設けられている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の扁平伝熱管は、
前記管並設方向に見た場合に、前記管軸方向の中央部が両端部に対して突出するように前記空気流通方向に湾曲して形成されおり、
前記管並設方向に見た場合における、前記空気流通方向において前記コルゲートフィンが前記複数の扁平伝熱管から突出した長さを突出長さδとした場合に、
前記管軸方向における前記コルゲートフィンの下端部付近における下部突出長さδ
１
が、前記管軸方向における前記コルゲートフィンの中央部における中央部突出長さδ
２
よりも小さくなるように構成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記前縁突出部は、
前記フィン部の上面側に折り曲げられて前記平板部に重ねられた第１縁折部を含み、
前記第１縁折部の縁は、
前記平板部に対して段差を形成している請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記前縁突出部は、
前記フィン部の下面側に折り曲げられて前記平板部に重ねられた第２縁折部を含み、
前記第２縁折部の縁は、
前記平板部に対して段差を形成しており、
前記コルゲートフィンは、
前記管軸方向において、前記第１縁折部と前記第２縁折部とが交互に形成されている請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記コルゲートフィンは、
前記空気流通方向において、前記複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に流入する空気の流れに対して前記コルゲートフィンの風下側の先端部である後縁部が、前記複数の扁平伝熱管の風下側の先端部である管後端部よりも風下側に位置するように突出しており、
前記フィン部は、
前記複数の扁平伝熱管と前記コルゲートフィンとの最も風下に位置する部分のロウ付け部よりも風下側に延設した部分を構成する後縁突出部を含む請求項１又は２に記載の熱交換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、コルゲートフィンを有する熱交換器、空気調和装置及び空気調和装置の運転方法に関するものである。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、低温外気にて蒸発器として機能する熱交換器において、コルゲートフィンの前縁を扁平管先端よりも突き出す構造にした熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の熱交換器は、このような構造にすることによって、フィンの前縁部のフィン効率を落とし、先端部の温度を相対的に上昇させることで、熱交換器のフィンの前縁部の着霜量を抑制して、着霜耐力を向上させることができ、また、変形による破損等を防ぐことができるとされている。なお、フィン効率とは、実際にフィンから放熱された熱エネルギー量と、フィンの温度とが全域で一様であるときの放熱量の比である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１３／０３５４３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の熱交換器は、扁平管を鉛直方向に延伸するように配置し、扁平管の間にコルゲートフィンを挟み込んだ熱交換器である。特許文献１の熱交換器のように、着霜耐力を向上させようとし、フィンを扁平管よりも突き出して形成しようとすると、熱交換器は、着霜運転時には着霜耐力が向上するものの、除霜運転時にはフィンの先端部ほど霜が溶けにくく、残氷を発生させることがある。特に、熱交換器が外風にさらされているような条件下では、フィンの先端で融解した水が排水されにくく、扁平管から突き出たフィンの突出部では再び外風によって再氷結し、除霜性能の大幅低下を引き起こす、という課題がある。
【０００５】
本開示は、上記のような問題点を解決するため、着霜耐力向上と除霜運転時の残氷の発生抑制とを両立可能にし、除霜性能の低下を抑制する熱交換器、空気調和装置及び空気調和装置の運転方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係る熱交換器は、断面が扁平形状に形成され、貫通孔で形成された複数の流路を有し、上下方向に立てて配置されて互いに間隔を空けて並設された複数の扁平伝熱管と、複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に配置されたコルゲートフィンと、を備え、蒸発器として機能する際にコルゲートフィンの表面に霜が形成される場合に、形成された霜を、ホットガス冷媒を流すことにより除く除霜運転が行われる熱交換器であって、コルゲートフィンは、板状のフィン部が複数の扁平伝熱管の管軸方向に波形状に連なるように形成されており、管軸方向と複数の扁平伝熱管の並設方向である管並設方向とに対して直交する方向を空気流通方向とした場合に、空気流通方向において、複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に流入する空気の流れに対してコルゲートフィンの風上側の先端部である前縁部が、複数の扁平伝熱管の風上側の先端部である管前端部よりも風上側に位置するように突出しており、フィン部は、複数の扁平伝熱管とコルゲートフィンとの最も風上に位置する部分のロウ付け部よりも風上側に延設した部分を構成する前縁突出部と、管並設方向に延びるルーバースリットとフィン部の平板状の平板部に対して傾斜した板部とを有する複数のルーバーと、を含み、複数の扁平伝熱管の管軸方向に見た場合において、空気流通方向におけるフィン部の寸法をフィン長さＬ
Ｆ
とし、空気流通方向における前縁部の位置と管前端部の位置との間の最小線分長さをＬ
ｔ
と定義した場合に、フィン部と複数の扁平伝熱管とにおけるＬ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
の関係が、０＜Ｌ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
＜０．２２の式を満たすように構成されていることで、外気温度が０℃未満で、かつ、熱交換器に対して風が吹く条件下での除霜運転時にフィン部の先端部に残氷が発生することが抑制されたものである。
【０００７】
また、本開示に係る空気調和装置は、上記の熱交換器を有するものである。
【０００８】
また、本開示に係る空気調和装置の運転方法は、蒸発器として機能する熱交換器を備えた空気調和装置の運転方法であって、熱交換器は、断面が扁平形状に形成され、貫通孔で形成された複数の流路を有し、上下方向に立てて配置されて互いに間隔を空けて並設された複数の扁平伝熱管と、複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に配置されたコルゲートフィンと、を備え、コルゲートフィンは、板状のフィン部が複数の扁平伝熱管の管軸方向に波形状に連なるように形成されており、管軸方向と複数の扁平伝熱管の並設方向である管並設方向とに対して直交する方向を空気流通方向とした場合に、空気流通方向において、複数の扁平伝熱管の内、隣接する扁平伝熱管同士の間に流入する空気の流れに対してコルゲートフィンの風上側の先端部である前縁部が、複数の扁平伝熱管の風上側の先端部である管前端部よりも風上側に位置するように突出しており、フィン部は、複数の扁平伝熱管とコルゲートフィンとの最も風上に位置する部分のロウ付け部よりも風上側に延設した部分を構成する前縁突出部と、管並設方向に延びるルーバースリットとフィン部の平板状の平板部に対して傾斜した板部とを有する複数のルーバーと、を含み、複数の扁平伝熱管の管軸方向に見た場合において、空気流通方向におけるフィン部の寸法をフィン長さＬ
Ｆ
とし、空気流通方向における前縁部の位置と管前端部の位置との間の最小線分長さをＬ
ｔ
と定義した場合に、フィン部と複数の扁平伝熱管とにおけるＬ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
の関係が、０＜Ｌ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
＜０．２２の式を満たすように構成され、外気温度が０℃未満で、かつ、熱交換器に対して風が吹く条件下で、コルゲートフィンの表面に形成された霜を熱交換器にホットガス冷媒を流すことにより除く除霜運転において、フィン部の先端部に霜が残らないように除霜するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に係る熱交換器、空気調和装置及び空気調和装置の運転方法は、熱交換器のフィン部が、複数の扁平伝熱管とコルゲートフィンとの最も風上に位置する部分のロウ付け部よりも風上側に延設した部分を構成する前縁突出部を含む。また、熱交換器は、フィン部と複数の扁平伝熱管とにおけるＬ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
の関係が、０＜Ｌ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
＜０．２２の式を満たすように構成されている。熱交換器は、上記構成を有することで、着霜耐力向上と除霜運転時の残氷の発生抑制とを両立可能にし、除霜性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施の形態１に係る熱交換器の構成を説明する図である。
実施の形態１に係る熱交換器の一部の概略斜視図である。
実施の形態１に係るコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態１に係る熱交換器の一部の概略平面図である。
比較例に係る熱交換器の空気流通方向におけるフィン部の温度分布を示す概念図である。
実施の形態１に係る熱交換器の空気流通方向におけるフィン部の温度分布を示す概念図である。
フィン部の突出長さ比（Ｌ
ｔ
／Ｌ
Ｆ
）と、暖房低温能力［％］との関係を示す図である。
実施の形態２に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
比較例に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態３に係る熱交換器の一部の概略平面図である。
実施の形態３に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態４に係る熱交換器の一部の概略平面図である。
実施の形態４に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態５に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態６に係る熱交換器の一部の概略平面図である。
実施の形態７に係る熱交換器の一部の第１例の概略平面図である。
実施の形態７に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した第１例の概略断面図である。
実施の形態７に係る熱交換器の一部の第２例の概略平面図である。
実施の形態７に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した第２例の概略断面図である。
実施の形態８に係る熱交換器の概略側面図である。
実施の形態８に係る熱交換器の管軸方向における端部の一部の概略平面図である。
実施の形態８に係る熱交換器の管軸方向における中央部の一部の概略平面図である。
実施の形態９に係る熱交換器の管軸方向における端部の一部の概略平面図である。
実施の形態１０に係る熱交換器の一部の概略平面図である。
実施の形態１０に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態１１に係る熱交換器のコルゲートフィンの平板部を空気流通方向に切断した概略断面図である。
実施の形態１２に係る熱交換器の一部の概略平面図である。
実施の形態１３に係る空気調和装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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