JP5989961B2 - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- JP5989961B2 JP5989961B2 JP2010227526A JP2010227526A JP5989961B2 JP 5989961 B2 JP5989961 B2 JP 5989961B2 JP 2010227526 A JP2010227526 A JP 2010227526A JP 2010227526 A JP2010227526 A JP 2010227526A JP 5989961 B2 JP5989961 B2 JP 5989961B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frost
- heat exchanger
- heat
- convex
- width
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本発明は、空気から熱を吸収して着霜が生じうる熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger that can absorb heat from air and cause frost formation.
従来から、空気と熱交換を行うヒートポンプ式の空調機や冷凍機が提供されている。このようなヒートポンプでは、例えば空調機であれば冬期には冷たい空気からさらに熱を吸収することになり、着霜を生じる。また冷凍機であれば目的の低温を生成するために氷点下まで熱交換器を冷却するため、やはり熱交換器には着霜を生じる。霜層は熱伝導率が低いために断熱材となり、ヒートポンプの動作効率が低下する原因となる。このため、着霜すると除霜する必要がある。 Conventionally, heat pump type air conditioners and refrigerators that exchange heat with air have been provided. In such a heat pump, for example, in the case of an air conditioner, heat is further absorbed from cold air in winter and frost formation occurs. Further, in the case of a refrigerator, the heat exchanger is cooled to below freezing point in order to generate a desired low temperature, so that the heat exchanger also forms frost. Since the frost layer has a low thermal conductivity, it becomes a heat insulating material, which causes a reduction in the operating efficiency of the heat pump. For this reason, it is necessary to defrost if it forms frost.
従来のヒートポンプの除霜運転は、着霜の程度を冷媒圧力等で検知すると、いったん動作を停止し、冷凍サイクルを逆に動作させ、ホットガスにより解氷している。また、冷媒を逆回転させることによって蒸発器を凝縮器として動作させることにより解氷している場合もある。特許文献１には、四方切替弁によって熱交換器の機能を逆転させるように冷媒の流れ方向を切り替えて除霜運転を行う冷凍サイクル装置が開示されている。 In the conventional defrosting operation of the heat pump, when the degree of frost formation is detected by the refrigerant pressure or the like, the operation is once stopped, the refrigeration cycle is operated in reverse, and the ice is defrosted by hot gas. In some cases, the ice is melted by operating the evaporator as a condenser by rotating the refrigerant in the reverse direction. Patent Document 1 discloses a refrigeration cycle apparatus that performs a defrosting operation by switching the flow direction of refrigerant so that the function of a heat exchanger is reversed by a four-way switching valve.
また空気から熱を吸収する装置として、ＬＮＧ気化器がある。ＬＮＧ気化器では、空気から熱を吸収することによって液化ＬＮＧを気化させている。液化ＬＮＧは天然ガスを−１６２℃まで冷却して液化したものであり、これを気化させるための顕熱および潜熱、断熱膨張で低下しようとする温度を上回って昇温させるための熱が必要である。この熱を空気から吸収すると、ＬＮＧ気化器の熱交換器では氷点下まで温度が低下し、その表面に季節を問わず着霜を生じる。特に、熱交換器のサイズ縮小のためには単位面積あたりの熱流束を大きくする必要があり、そのためには空気と熱交換器の温度差を大きく取る必要があるため、着霜させない構成とすることは難しい。 An LNG vaporizer is a device that absorbs heat from air. In the LNG vaporizer, liquefied LNG is vaporized by absorbing heat from the air. Liquefied LNG is a natural gas cooled to -162 ° C and liquefied, and sensible heat and latent heat to vaporize it and heat to raise the temperature above the temperature to be lowered by adiabatic expansion are required. is there. When this heat is absorbed from the air, the temperature of the heat exchanger of the LNG vaporizer drops to below freezing point and frost forms on the surface regardless of the season. In particular, in order to reduce the size of the heat exchanger, it is necessary to increase the heat flux per unit area, and for that purpose, it is necessary to take a large temperature difference between the air and the heat exchanger, so that the structure does not cause frost formation. It ’s difficult.
従来のＬＮＧ気化器の除霜は、散水して解氷したり、並列に接続した２つの熱交換器を交互に使用して解氷を待ったりしていた。特許文献２には、低温液体を２つの熱交換器のいずれか一方に流して大気と熱交換させて気化させてホットガスとし、この低温液体のホットガスを他方の熱交換器に流すことで他方の熱交換器の除霜を行う気化器の構成が開示されている。 In the conventional LNG vaporizer, defrosting is performed by sprinkling water to defrost, or by alternately using two heat exchangers connected in parallel to wait for defrosting. Patent Document 2 discloses that a low-temperature liquid is allowed to flow through one of two heat exchangers to exchange heat with the atmosphere to be vaporized into hot gas, and this low-temperature liquid hot gas is allowed to flow through the other heat exchanger. The structure of the vaporizer which defrosts the other heat exchanger is disclosed.
しかし、ヒートポンプの除霜運転に際して特許文献１のように冷媒を逆回しする場合には、本来の動作を間欠的に停止する必要があり、連続運転できないという問題がある。また、除霜のための熱を本来の動作の相手方から吸収することはできないため（例えば、暖房運転中の除霜運転で、室内空気の熱を吸収するわけにはいかない）、除霜するための熱量はもっぱらポンプ仕事に頼ることになる。このときのＣＯＰ（Coefficient Of Performance：成績係数）は１であるため、ヒートポンプの全体的なＣＯＰが低下する要因となっている。 However, when the refrigerant is rotated backward as in Patent Document 1 during the defrosting operation of the heat pump, it is necessary to intermittently stop the original operation, and there is a problem that continuous operation cannot be performed. Also, because the heat for defrosting cannot be absorbed from the other party of the original operation (for example, the defrosting operation during heating operation cannot absorb the heat of room air), to defrost The amount of heat depends entirely on the pump work. Since the COP (Coefficient Of Performance) at this time is 1, it is a factor that decreases the overall COP of the heat pump.
またＬＮＧ気化器の除霜運転に際して散水する場合には、散水のための設備が必要であり、コスト増大の原因となる。また散水により除霜できたとしても、次には散水した水が氷結するため、熱交換器の表面に容易には溶かせない氷の板が形成されてしまう。また特許文献２のようにホットガスの熱で除霜を行うようにすると、連続運転が可能であることは確かであるが、解氷に用いる熱は空気から吸収した熱であるから、気化のために利用できる熱が減ってしまうという問題がある。 Further, when water is sprayed during the defrosting operation of the LNG vaporizer, a facility for watering is necessary, which causes an increase in cost. Even if the water can be defrosted, the sprinkled water will freeze, and an ice plate that cannot be easily melted will be formed on the surface of the heat exchanger. Moreover, when defrosting is performed with the heat of hot gas as in Patent Document 2, it is certain that continuous operation is possible, but the heat used for de-icing is the heat absorbed from the air. Therefore, there is a problem that available heat is reduced.
ところで、着霜は熱伝導率を低下させるという問題はあるものの、凝固熱を取得できるという点においては価値がある。暖房時のヒートポンプは、空気および湿分の顕熱のほか、湿分の凝縮熱及び凝固熱（いずれも潜熱）を使っている。発明者らが行った試験では、この潜熱は全交換熱量の最大40％を占めるという結果になった（相対湿度50〜80%時に0〜40％）。 By the way, although frosting has the problem of reducing thermal conductivity, it is valuable in that it can acquire heat of solidification. The heat pump during heating uses sensible heat of air and moisture, as well as moisture condensation heat and solidification heat (both latent heat). Tests conducted by the inventors have shown that this latent heat accounts for up to 40% of the total exchange heat (0-40% at 50-80% relative humidity).
このことから、仮に着霜を全く生じないとすると、ヒートポンプが得られる熱も不足してしまうと考えられる。逆に、熱で解氷するのではなく、機械的（物理的）に着霜を除去することができれば、エネルギーの損失がなく、凝固熱を最大限有効に利用できる可能性がある。しかし凝固した氷の結晶は固く、機械的に除去することは容易ではないことは周知の通りである。 For this reason, if no frost formation occurs at all, it is considered that the heat obtained by the heat pump is also insufficient. Conversely, if frosting can be removed mechanically (physically) instead of defrosting with heat, there is no possibility of energy loss, and there is a possibility that the heat of solidification can be used to the maximum extent possible. However, it is known that solidified ice crystals are hard and difficult to remove mechanically.
そこで本発明は、機械的に霜を除去しやすくすることにより、凝固熱を利用しつつ、長時間の連続運転が可能な熱交換器を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of continuous operation for a long time while utilizing solidification heat by making it easy to remove frost mechanically.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱交換器の代表的な構成は、空気から熱を吸収しうる熱交換器であって、表面に微細な凸部および凹部を有し、前記凸部の上面に最小の幅が１００μｍ以上５００μｍ以下の平面部を有し、凹部の最小の幅が１００μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a typical configuration of a heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger that can absorb heat from air, and has fine convex portions and concave portions on a surface, and the convex portions It has a flat part with a minimum width of 100 μm or more and 500 μm or less on the upper surface of the part, and a minimum width of the recess is 100 μm or more and 1000 μm or less.
熱交換器の表面に上記のような凸部および凹部を設けることにより、凸部の上面の平面部の上に垂直方向に霜結晶を成長させることができる。すると、凸部の上は霜結晶が成長し、凹部の上は間隙となるため、全体として櫛歯状の霜結晶が形成される。このような形状は構造的に弱いため、機械的な除去手段で容易に払い落とすことができる。機械的な除去手段としては、例えばブラシやスクレーパーなどを挙げることができる。これにより、凝固熱を利用しつつ、長時間の連続運転が可能な熱交換器を提供することができる。 By providing the convex part and the concave part as described above on the surface of the heat exchanger, frost crystals can be grown in the vertical direction on the flat part on the upper surface of the convex part. Then, since frost crystals grow on the convex portions and become gaps on the concave portions, comb-shaped frost crystals are formed as a whole. Since such a shape is structurally weak, it can be easily removed by mechanical removal means. Examples of the mechanical removal means include a brush and a scraper. Thereby, it is possible to provide a heat exchanger capable of continuous operation for a long time while utilizing the heat of solidification.
なお、霜結晶は凸部の上面に対して法線方向に成長するため、上面にはほぼ平坦な平面部を有していることが必要である。また、平面部の幅は、過冷却液滴の大きさより大きい１００μｍ以上であることが好ましく、機械的除去のための剛性を考慮して５００μｍ以下であることが好ましい。また凹部への着霜を抑制するために凹部の幅は１０００μｍ以下であることが好ましく、凸部の上の霜結晶同士が結合することを抑制するために凹部の幅は１００μｍ以上であることが好ましい。 In addition, since the frost crystal grows in a normal direction with respect to the upper surface of the convex portion, it is necessary that the upper surface has a substantially flat plane portion. In addition, the width of the flat portion is preferably 100 μm or more, which is larger than the size of the supercooled droplet, and is preferably 500 μm or less in consideration of rigidity for mechanical removal. Moreover, in order to suppress frost formation to a recessed part, it is preferable that the width | variety of a recessed part is 1000 micrometers or less, and in order to suppress that the frost crystals on a convex part couple | bond together, the width of a recessed part is 100 micrometers or more. preferable.
凹部の深さは３０μｍ以上であることが好ましい。凹部は熱伝達への寄与が少なく、霜結晶の分断に主な役割を有している。そして凹部への着霜を抑制するためには、凹部の深さが３０μｍ以上であることが好ましいためである。 The depth of the recess is preferably 30 μm or more. The concave portion has little contribution to heat transfer and has a main role in the division of frost crystals. And in order to suppress the frost formation to a recessed part, it is because it is preferable that the depth of a recessed part is 30 micrometers or more.
凸部の平面部の縁の角度は７０度以上１２０度以下であることが好ましい。７０度より小さくなると、凹部の空気が断熱層となり熱伝達を阻害してしまうためである。一方、平面部に対する側面の角度が１２０度以上になると、凸部の側面に着霜してしまうためである。 It is preferable that the angle of the edge of the planar portion of the convex portion is 70 degrees or more and 120 degrees or less. This is because if the angle is less than 70 degrees, the air in the recesses becomes a heat insulating layer and inhibits heat transfer. On the other hand, when the angle of the side surface with respect to the flat portion is 120 degrees or more, frost forms on the side surface of the convex portion.
凸部はリブ形状であって、凹部は線状の溝であることが好ましい。この場合において霜結晶は、リブ形状の薄板が配列した構造となる。これにより霜結晶は凸部の上から折れやすくなり、機械的な除去手段で容易に払い落とすことができる。 The convex portion is preferably a rib shape, and the concave portion is preferably a linear groove. In this case, the frost crystal has a structure in which rib-shaped thin plates are arranged. As a result, the frost crystals are easily broken from the top of the convex portion, and can be easily removed by mechanical removal means.
凹部は空気の流れ方向に向かって斜め下方に傾斜していることが好ましい。これにより、停止時に溶けた水を空気の運動エネルギーによって効率よく除去することができる。 The recess is preferably inclined obliquely downward toward the air flow direction. Thereby, the water dissolved at the time of a stop can be efficiently removed by the kinetic energy of air.
凸部は島状に点在しており、凹部は線状の溝を交差させた碁盤目状（格子状）であってもよい。この場合において霜結晶は、細い柱が縦横に配列した構造となる。これにより霜結晶はさらに凸部の上から折れやすくなり、圧縮空気でも除去することが可能となる。 The convex portions may be scattered in an island shape, and the concave portions may have a grid shape (lattice shape) in which linear grooves intersect. In this case, the frost crystal has a structure in which thin columns are arranged vertically and horizontally. As a result, the frost crystals are more easily broken from the top of the convex portion, and can be removed even with compressed air.
空気の流れ方向の上流側に霜を掻き取るためのブラシを備えていることが好ましい。空気が熱交換器を通過するとき、上流側（一次側）で冷却と凝縮がおきて着霜し、熱交換器１００の内部でさらに冷却され、下流側（二次側）では乾燥空気となっている。したがって上流側のみにブラシを備えていれば足り、一方側にのみブラシを備えていることで装置構成の簡略化を図ることができる。 It is preferable that a brush for scraping frost is provided on the upstream side in the air flow direction. When air passes through the heat exchanger, it cools and condenses on the upstream side (primary side), forms frost, further cools inside the heat exchanger 100, and becomes dry air on the downstream side (secondary side). ing. Therefore, it is sufficient if the brush is provided only on the upstream side, and the apparatus configuration can be simplified by providing the brush only on one side.
本発明によれば、機械的に霜を除去しやすくすることができ、凝固熱を利用しつつ、長時間の連続運転が可能な熱交換器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be made easy to remove frost mechanically, and the heat exchanger which can be operated continuously for a long time can be provided, utilizing the heat of solidification.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
［第１実施形態］
図１は第１実施形態にかかる熱交換器１００の構成を説明する図である。熱交換器１００は空気（外気）と熱交換を行うものであって、不図示のファンなどによって気流が通過するフィンチューブ式の熱交換器である。チューブ１０２には、冷媒が不図示のポンプ、凝縮器、膨張弁を通って循環している。フィン１０４は銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い金属によって形成され、チューブ１０２に拡管接合されており、表面積を増やすことによって空気との熱伝導率を高めている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a heat exchanger 100 according to the first embodiment. The heat exchanger 100 exchanges heat with air (outside air), and is a fin-tube heat exchanger through which airflow passes by a fan (not shown) or the like. In the tube 102, the refrigerant circulates through a pump, a condenser, and an expansion valve (not shown). The fin 104 is formed of a metal having high thermal conductivity such as copper or aluminum, and is expanded and joined to the tube 102. The fin 104 is increased in thermal conductivity with air by increasing the surface area.
そしてフィン１０４の表面には、微細な凸部１０６および凹部１０８が交互に形成されている。図１およびその拡大断面図に示すように、凸部１０６はリブ形状であって、凹部１０８は凸部同士の間の線状の溝である。凸部１０６および凹部１０８は空気の流方向に向かって斜め下方に傾斜しており、停止時に溶けた水を空気の運動エネルギーによって効率よく除去可能になっている。なお図１ではチューブ１０２の表面には凸部および凹部を描いていないが、これらの表面にも凸部および凹部を形成してもよい。すなわち凸部および凹部は空気に触れる表面に設けるとよく、例えばフィン１０４のような板状の構造物に対してはその両面に設けると好適であり、チューブ１０２のような中空の構造物に対してはその外面に設ければよい。 Fine protrusions 106 and recesses 108 are alternately formed on the surface of the fin 104. As shown in FIG. 1 and its enlarged sectional view, the convex portion 106 has a rib shape, and the concave portion 108 is a linear groove between the convex portions . The convex part 106 and the concave part 108 are inclined obliquely downward toward the air flow direction, so that water dissolved at the time of stopping can be efficiently removed by the kinetic energy of the air. In FIG. 1, convex portions and concave portions are not drawn on the surface of the tube 102, but convex portions and concave portions may also be formed on these surfaces. In other words, the convex portion and the concave portion are preferably provided on the surface that comes into contact with air. May be provided on the outer surface.
凸部１０６および凹部１０８は、放電加工やサンドブラスト、切削、エッチングなどによって形成してもよいし、型を用いて転写（プレス）してもよい。また、凹凸形状を形成した樹脂フィルム（熱伝導率の良いもの）を貼り付けたり、フィン１０４の表面にコーティングした樹脂皮膜にフォトレジスト等によって凹凸形状を形成したりしてもよい。 The convex portion 106 and the concave portion 108 may be formed by electric discharge machining, sand blasting, cutting, etching, or the like, or may be transferred (pressed) using a mold. Alternatively, a resin film (having a good thermal conductivity) with a concavo-convex shape may be attached, or a concavo-convex shape may be formed with a photoresist or the like on the resin film coated on the surface of the fin 104.
また図１の拡大断面図ではフィン１０４の両面で凸部１０６と凹部が同じ位置にあるが、凸部１０６の裏側に凹部１０８が位置するように成型してもよい。その場合、フィン１０４は全体的に角張った波板となり、プレスによって好適に成型することができる。詳しくは、プレスによって成型されたフィンの場合、一方の面においての凸形状（凸部１０６）が、他方の面においては凹形状（凹部１０８）となり、一方の面と他方の面とが回転対象の構造となる。 In the enlarged cross-sectional view of FIG. 1, the convex portion 106 and the concave portion are located at the same position on both surfaces of the fin 104, but it may be molded so that the concave portion 108 is located on the back side of the convex portion 106. In that case, the fin 104 becomes a corrugated sheet as a whole, and can be suitably molded by pressing. Specifically, in the case of a fin molded by pressing, a convex shape (convex portion 106) on one surface becomes a concave shape (concave portion 108) on the other surface, and one surface and the other surface are to be rotated. It becomes the structure of.
図２は凸部１０６および凹部１０８の三面図と霜結晶１２０の様子を模式的に示す図である。図２に示すように、凸部の上面には平面部１０６ａが形成されている。平面部１０６ａの縁の角度は、ほぼ直角（９０度）に切り立っている。また凸部１０６は長く連続したリブ形状、凹部１０８は長く連続した線状の溝に形成されている。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a three-sided view of the convex portion 106 and the concave portion 108 and the appearance of the frost crystal 120. As shown in FIG. 2, a flat portion 106a is formed on the upper surface of the convex portion. The angle of the edge of the flat surface portion 106a is substantially perpendicular (90 degrees). The convex portion 106 is formed in a long and continuous rib shape, and the concave portion 108 is formed in a long and continuous linear groove.
上記のような凸部１０６と凹部１０８が形成されていることにより、ここに着霜するときには、凸部１０６の上面の平面部１０６ａにもっぱら付着し、かつ、平面部１０６ａの法線方向に結晶が成長する。したがって図２に示すように、霜結晶１２０は凸部１０６を延長したようなリブ形状の薄板が配列した構造となる。なお、仮に凸部１０６の上面が丸く形成されていると、霜結晶１２０も放射状に成長する。したがって、霜結晶１２０を上方に向かって成長させるために（薄板状に成長させるために）、凸部１０６の上面に平面部１０６ａを形成することが重要である。 By forming the convex portion 106 and the concave portion 108 as described above, when frosting occurs, the flat portion 106a on the upper surface of the convex portion 106 adheres exclusively, and crystals are formed in the normal direction of the flat portion 106a. Will grow. Accordingly, as shown in FIG. 2, the frost crystal 120 has a structure in which thin rib-shaped plates extending from the convex portions 106 are arranged. In addition, if the upper surface of the convex part 106 is formed roundly, the frost crystal 120 will also grow radially. Therefore, in order to grow the frost crystal 120 upward (in order to grow it into a thin plate shape), it is important to form the flat portion 106 a on the upper surface of the convex portion 106.
このような霜結晶１２０が形成されるメカニズム（理由）については、まだ未解明な部分も多い。推論も含めて説明すれば、まず空気中の湿分はフィン１０４の間を通る間に過冷却液滴となり、凸部１０６の平面部１０６ａに付着する。その過冷却状態が解除されると、液滴の内部で氷の結晶化が開始される（なお、約−４０度以下の低温になると、空気中で結晶化する）。結晶の上に次の過冷却液滴が付着すると、氷の結晶がエピタキシャル成長し、既存結晶の結晶構造を継承して新しい結晶が形成される。これにより結晶方向が揃った霜結晶１２０が形成され、平面部１０６ａの法線方向に向かって成長すると考えられる。 About the mechanism (reason) in which such a frost crystal 120 is formed, there are still many unclear parts. To explain the reason including inference, moisture in the air first becomes supercooled droplets while passing between the fins 104 and adheres to the flat portion 106 a of the convex portion 106. When the supercooled state is released, crystallization of ice is started inside the droplet (note that crystallization occurs in the air at a low temperature of about −40 ° C. or less). When the next supercooled droplet is deposited on the crystal, the ice crystal grows epitaxially and inherits the crystal structure of the existing crystal to form a new crystal. As a result, it is considered that frost crystals 120 with uniform crystal directions are formed and grow in the normal direction of the flat surface portion 106a.
なお霜が凸部１０６の上面に付着して凹部１０８の内部に付着しないのは、凸部１０６の上面に過冷却液滴が付着することによって空気が乾燥してしまって、凹部１０８の内部には湿分がほとんど到達しないためと考えられる。 The reason why the frost adheres to the upper surface of the convex portion 106 and does not adhere to the inside of the concave portion 108 is that the supercooled liquid droplets adhere to the upper surface of the convex portion 106 and the air is dried. This is probably because moisture hardly reaches.
上記のようにして形成された霜結晶１２０は、薄板であるから構造的に弱く、凸部１０６との接合面から折れやすいため、ブラシなどの機械的な除去手段によって容易に除去することができる。そこで図１に示すように、本実施形態にかかる熱交換器１００では、ブラシ１１０を備えている。ブラシ１１０は円柱形の回転ブラシであって、空気の流れ方向の上流側（一次側）に備えられている。ブラシ１１０はフィン１０４を上から下に掃きながら、上から下に向かって移動する。ブラシ１１０の毛先は、フィン１０４の間に入り込むように配置され、フィン１０４の側面に付着した霜を払い落とすことができる。 Since the frost crystal 120 formed as described above is a thin plate, it is structurally weak and can be easily broken from the joint surface with the convex portion 106, so that it can be easily removed by a mechanical removal means such as a brush. . Therefore, as shown in FIG. 1, the heat exchanger 100 according to the present embodiment includes a brush 110. The brush 110 is a cylindrical rotary brush and is provided on the upstream side (primary side) in the air flow direction. The brush 110 moves from top to bottom while sweeping the fins 104 from top to bottom. The bristles of the brush 110 are arranged so as to enter between the fins 104, and frost attached to the side surfaces of the fins 104 can be removed.
図３はブラシの形状を説明する図である。図３（ａ）に示すように、ブラシ１１０の形状としては、円柱の軸１１０ａにらせん状に毛１１０ｂをつけたものが望ましい。これにより、除去した霜を毛と毛の列間に捕獲し、水車のように掻きだすことができる。また図３（ｂ）に示すように、軸１１０ａの接線に対する毛１１０ｂの回転方向上流側の角度αが鋭角（９０度以下）であることが好ましく、さらには６０度以下であることが好ましい。これにより、毛１１０ｂが霜をフィン１０４の奥に押し込んでしまうことを防止し、確実に掻きだすことが可能となる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the shape of the brush. As shown in FIG. 3A, the shape of the brush 110 is preferably a cylindrical shaft 110a with bristles 110b spirally attached. As a result, the removed frost can be captured between the rows of hairs and scraped out like a water wheel. Further, as shown in FIG. 3B, the angle α on the upstream side in the rotation direction of the bristles 110b with respect to the tangent to the shaft 110a is preferably an acute angle (90 degrees or less), more preferably 60 degrees or less. Thereby, it is possible to prevent the hair 110b from pushing the frost into the back of the fin 104 and to scrape it out reliably.
なお機械的な除去手段の他の例としては、ブラシの他にスクレーパーを用いたり、フィンに振動や衝撃を与えたりすることでもよい。 As another example of the mechanical removing means, a scraper may be used in addition to the brush, or vibration or impact may be applied to the fin.
なお空気が熱交換器１００を通過するとき、上流側（一次側）で冷却と凝縮がおきて着霜し、熱交換器１００の内部でさらに冷却され、下流側（二次側）では乾燥空気となっている。したがって着霜するのは主として上流側であるから、上流側のみにブラシ１１０を備えていれば足り、一方側にのみブラシ１１０を備えていることで装置構成の簡略化を図ることができる。 When the air passes through the heat exchanger 100, cooling and condensation occur on the upstream side (primary side) to form frost, further cooling inside the heat exchanger 100, and dry air on the downstream side (secondary side). It has become. Therefore, since it is mainly upstream that forms frost, it is sufficient if the brush 110 is provided only on the upstream side, and the apparatus configuration can be simplified by providing the brush 110 only on one side.
ただし結晶が成長するにつれて方向性には乱れが生じ、霜結晶１２０の個々の薄板は幅が太くなっていき、やがて隣接する薄板と結合してしまう。そうなると相互に補完しあって剛性が高くなってしまうために、ブラシ１１０では除去しにくくなってしまう。そこで、霜結晶１２０の成長速度に応じて、ある程度こまめにブラシ１１０を稼働させることが好ましい。 However, the directionality is disturbed as the crystal grows, and the individual thin plates of the frost crystal 120 become wider and eventually combine with the adjacent thin plates. In this case, they complement each other and increase in rigidity, so that the brush 110 is difficult to remove. Therefore, it is preferable to operate the brush 110 frequently to some extent according to the growth rate of the frost crystals 120.
次に、上記のような霜結晶１２０を形成するために、凸部１０６と凹部１０８の寸法関係について説明する。まず結論から先に述べると、平面部１０６ａの最小の幅が１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、凹部１０８すなわち凸部１０６同士の間隔の最小の幅が１００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。最小の幅とは、凸部１０６および凹部１０８の長手方向の幅（リブまたは溝の長さ）ではなく、短手方向の幅を意味している。なお、凹部１０８の深さとは、言い換えると凸部１０６の高さのことである。 Next, in order to form the frost crystal 120 as described above, the dimensional relationship between the convex portion 106 and the concave portion 108 will be described. First, from the conclusion, the minimum width of the flat portion 106a is preferably 100 μm or more and 500 μm or less, and the minimum width of the recesses 108, that is, the interval between the protrusions 106 is preferably 100 μm or more and 1000 μm or less. The minimum width means not the width in the longitudinal direction (the length of the rib or groove) of the convex portion 106 and the concave portion 108 but the width in the short direction. The depth of the concave portion 108 is the height of the convex portion 106 in other words.
図４は寸法関係に関する実験を説明する図である。試験片である銅板に、放電加工によって線状の溝である凹部１０８を６本形成することにより、下記寸法の凸部１０６および凹部を形成した。図４（ａ）に示すように、平面部１０６ａの幅をＷ［μｍ］、凹部１０８の幅をＬ［μｍ］、凹部１０８の深さをＺ［μｍ］とする。そして図４（ｂ）に示すように、実施例１〜３は凹部の幅Ｌを２５０μｍに固定し、平面部の幅Ｗをそれぞれ１００μｍ、２５０μｍ、５００μｍとした。凹部の深さＺは、枝番ａ〜ｅを付して、３００μｍ〜７００μｍまで１００μｍ刻みで変化させた。実施例４〜６は、平面部の幅Ｗを２５０μｍ、凹部の深さを７００μｍに固定し、凹部の幅Ｌをそれぞれ５００μｍ、７５０μｍ、１０００μｍとした。また比較例として、無加工の銅板に対する着霜の様子を観察した。 FIG. 4 is a diagram for explaining an experiment relating to the dimensional relationship. By forming six concave portions 108, which are linear grooves, on a copper plate as a test piece by electric discharge machining, convex portions 106 and concave portions having the following dimensions were formed. As shown in FIG. 4A, the width of the flat portion 106a is W [μm], the width of the recess 108 is L [μm], and the depth of the recess 108 is Z [μm]. And as shown in FIG.4 (b), Examples 1-3 fixed the width L of the recessed part to 250 micrometers, and set the width W of the plane part to 100 micrometers, 250 micrometers, and 500 micrometers, respectively. The depth Z of the recesses was changed in increments of 100 μm from 300 μm to 700 μm with branch numbers a to e. In Examples 4 to 6, the width W of the flat portion was fixed to 250 μm, the depth of the concave portion was fixed to 700 μm, and the width L of the concave portion was set to 500 μm, 750 μm, and 1000 μm, respectively. Moreover, the mode of frost formation with respect to the unprocessed copper plate was observed as a comparative example.
図５は着霜の様子を説明する顕微鏡写真である。図５において基準面とは、実施例では凸部１０６の上面の平面部１０６ａであり、比較例では銅板の表面である。図５に示す着霜の実験では、図４に示した試験片を−１０℃まで冷却して、大気下で霜結晶の成長過程を撮影した。 FIG. 5 is a photomicrograph illustrating the state of frost formation. In FIG. 5, the reference surface is the flat surface portion 106 a on the upper surface of the convex portion 106 in the embodiment, and the surface of the copper plate in the comparative example. In the frosting experiment shown in FIG. 5, the test piece shown in FIG. 4 was cooled to −10 ° C., and the growth process of frost crystals was photographed in the atmosphere.
図５（ａ）は平面部の幅Ｗを比較する図である。比較例では基準面に一様に着霜していることがわかる。一方、実施例１−ｅ（幅Ｗが１００μｍ）、実施例２−ｅ（幅Ｗが２５０μｍ）では、凸部１０６の上に着霜して法線方向に結晶成長し、凹部１０８にはほとんど着霜していないことがわかる。図示しないが実施例３（幅Ｗが５００μｍ）でも、同様に平面部１０６ａの表面に着霜し、平面部１０６ａの法線方向に結晶が成長していた。これらのことから、１００μｍ以上５００μｍ以下が好ましいことが確認できた。 FIG. 5A is a diagram for comparing the width W of the planar portion. In the comparative example, it can be seen that the reference surface is uniformly frosted. On the other hand, in Example 1-e (width W is 100 μm) and Example 2-e (width W is 250 μm), it forms frost on the convex portion 106 and grows in the normal direction. It can be seen that there is no frost formation. Although not shown, in Example 3 (width W is 500 μm), frost was formed on the surface of the flat portion 106a in the same manner, and crystals grew in the normal direction of the flat portion 106a. From these facts, it was confirmed that 100 μm or more and 500 μm or less were preferable.
平面部の幅Ｗが１００μｍ未満の場合について説明する。空気中の湿分がフィン１０４に付着するとき、過冷却液滴として付着し、その過冷却状態が解除されると、液滴の内部で氷の結晶化が開始される。ここで平面部の幅Ｗが過冷却液滴の大きさよりも狭いと、凸部１０６の先端に球状に液滴が付着し、放射状に結晶が成長してしまう。すなわち平面部１０６ａの法線方向に結晶を成長させるためには、過冷却液滴の直径よりも平面部の幅Ｗを大きくする必要がある。この過冷却液滴の大きさは、別途の実験を行ったところ、親水処理をしたもので７２μｍ、撥水処理をしたもので２８μｍであった。そこで、若干のばらつきを考慮して、平面部の幅Ｗが１００μｍ以上であればほぼ確実に平面部１０６ａの法線方向に結晶成長させられると考えられる。 A case where the width W of the flat portion is less than 100 μm will be described. When moisture in the air adheres to the fins 104, it adheres as supercooled droplets, and when the supercooled state is released, crystallization of ice is started inside the droplets. Here, if the width W of the flat portion is smaller than the size of the supercooled droplet, the droplet adheres to the tip of the convex portion 106 and the crystal grows radially. That is, in order to grow a crystal in the normal direction of the flat portion 106a, it is necessary to make the width W of the flat portion larger than the diameter of the supercooled droplet. The size of the supercooled droplets was 72 μm for the hydrophilic treatment and 28 μm for the water repellent treatment when a separate experiment was conducted. Therefore, in consideration of slight variations, it is considered that if the width W of the planar portion is 100 μm or more, the crystal can be grown almost certainly in the normal direction of the planar portion 106a.
平面部の幅Ｗが５００μｍより大きい場合について考える。このとき結晶の成長方向は法線方向になるが、平面部１０６ａと霜結晶１２０との接合面が大きくなる（結晶の根元の幅が太くなる）ため、機械的強度が増してしまい、機械的に除去することが困難になってしまう。したがってこの上限については除去手段との兼ね合いにもなるが、５００μｍ以下であれば上記のブラシ１１０によっても容易に除去可能であった。 Consider a case where the width W of the flat portion is greater than 500 μm. At this time, the crystal growth direction is a normal direction, but the bonding surface between the flat portion 106a and the frost crystal 120 becomes large (the width at the base of the crystal becomes thick), so that the mechanical strength increases and the mechanical strength increases. It will be difficult to remove. Therefore, although this upper limit also works with the removing means, if it is 500 μm or less, it can be easily removed by the brush 110.
図５（ｂ）は凹部の幅Ｌを比較する図である。実施例２−ｅ（幅Ｌが２５０μｍ）では凹部１０８の中にはほとんど着霜していないが、実施例６（幅Ｌが１０００μｍ）では凹部１０８の中にも若干着霜してしまっている。また図５（ａ）に示しているように、実施例１−ｅ（幅Ｌが１００μｍ）の場合にも、凹部１０８の中にはほとんど着霜していない。 FIG. 5B is a diagram for comparing the widths L of the recesses. In Example 2-e (width L is 250 μm), almost no frost is formed in the recess 108, but in Example 6 (width L is 1000 μm), it is also slightly frosted in the recess 108. . Further, as shown in FIG. 5A, in the case of Example 1-e (width L is 100 μm), the dent 108 is hardly frosted.
凹部の幅Ｌが１００μｍ未満の場合、凹部１０８の中への着霜は生じない。しかし、霜結晶１２０の薄板は結晶成長に伴って幅が太くなっていくため、隣接する霜の薄板が近すぎると早期に相互に結合して堅牢な構造を形成してしまう。そのため、凹部の幅Ｌは１００μｍ以上であることが好ましい。 When the width L of the concave portion is less than 100 μm, frosting does not occur in the concave portion 108. However, since the thin plate of the frost crystal 120 becomes wider as the crystal grows, if the adjacent thin plates of frost are too close to each other, they are quickly coupled to each other to form a robust structure. Therefore, the width L of the recess is preferably 100 μm or more.
凹部の幅Ｌが１０００μｍより大きくなると、さらに凹部１０８の中への着霜が大きくなり、凹凸を形成していることの意義が失われてしまう。幅Ｌが１０００μｍの場合も凹部１０８の中への着霜が見られるが、この状態でも上記のブラシ１１０による除去は可能であった。そのため、凹部の幅Ｌは、１０００μｍ以下が好ましいことが確認された。 When the width L of the concave portion is larger than 1000 μm, frosting into the concave portion 108 is further increased, and the significance of forming the concave and convex portions is lost. Even in the case where the width L is 1000 μm, frost formation into the recess 108 is observed, but even in this state, the removal by the brush 110 was possible. Therefore, it was confirmed that the width L of the recess is preferably 1000 μm or less.
繰り返しになるが、平面部の幅Ｗが１００μｍ以上５００μｍ以下、凹部の幅Ｌが１００μｍ以上１０００μｍ以下という数値範囲の限界的意義は、この範囲であれば本発明を実施可能であることが確認できていることを意味している。換言すれば、この範囲をわずかでも超えたら実施不可能になることを意味するものではない。 Again, the critical significance of the numerical range where the width W of the planar portion is 100 μm or more and 500 μm or less and the width L of the concave portion is 100 μm or more and 1000 μm or less can be confirmed as long as it is within this range. It means that In other words, it does not mean that even if this range is exceeded, it becomes impossible to implement.
なお、図１の拡大断面図ではフィン１０４の端面にも凸部１０６と凹部１０８を形成している。しかし平面部１０６ａの幅と同様に、フィン１０４の端面の幅が５００μｍ以下である場合には、フィン１０４の端面は平坦であってもよい（図８参照）。望ましくは、フィン１０４の幅が３００μｍ以上となったときには、フィン１０４の端面にも凸部１０６と凹部１０８を形成するとよい。また、プレスによって角張った波板状に成型されたフィンの場合、一方の面における凸部１０６が、他方の面においては凹部１０８を形成する。この場合、凹部１０８の幅は、凸部１０６の平面部１０６ａの幅からフィンの厚み分を差し引いた値になる。この場合であっても、本実施形態における凸部１０６および凹部１０８は、凸部１０６の平面部１０６ａが幅１００μｍ以上５００μｍ以下となる範囲内においてフィンの厚み分を算入することで、それぞれ適宜設けることが可能である。 In the enlarged cross-sectional view of FIG. 1, a convex portion 106 and a concave portion 108 are also formed on the end surface of the fin 104. However, similarly to the width of the flat portion 106a, when the width of the end face of the fin 104 is 500 μm or less, the end face of the fin 104 may be flat (see FIG. 8). Desirably, when the width of the fin 104 is 300 μm or more, the convex portion 106 and the concave portion 108 are also formed on the end face of the fin 104. Further, in the case of a fin molded into a corrugated corrugated shape by pressing, a convex portion 106 on one surface forms a concave portion 108 on the other surface. In this case, the width of the concave portion 108 is a value obtained by subtracting the fin thickness from the width of the flat portion 106 a of the convex portion 106. Even in this case, the convex portion 106 and the concave portion 108 in this embodiment are appropriately provided by adding the thickness of the fin within a range where the flat portion 106a of the convex portion 106 has a width of 100 μm or more and 500 μm or less. It is possible.
図５（ｃ）は凹部の深さＺを比較する図である。実施例２−ａ（深さＺが３０μｍ）でも、実施例２−ｅ（深さＺが７０μｍ）でも、凹部１０８の中には着霜せず、空隙が形成されていることがわかる（写真の黒い部分）。凹部は熱伝達への寄与が少なく、霜結晶の分断に主な役割を有している。これらのことから、凹部の深さＺが３０μｍ以上であれば、平面部１０６ａの上に霜結晶１２０が形成されることが確認された。なお凹部１０８が深いことについては、熱的な制限はほとんどなく、凹部１０８を形成するための加工技術上の制限によってその深さＺが決定されると考えられる。 FIG. 5C is a diagram for comparing the depth Z of the recess. In Example 2-a (depth Z is 30 μm) and Example 2-e (depth Z is 70 μm), it can be seen that cavities are not formed in the recess 108 (photograph). Black part). The concave portion has little contribution to heat transfer and has a main role in the division of frost crystals. From these things, it was confirmed that the frost crystal 120 was formed on the plane part 106a if the depth Z of a recessed part was 30 micrometers or more. It should be noted that there is almost no thermal restriction on the depth of the recess 108, and it is considered that the depth Z is determined by the limitation on the processing technique for forming the recess 108.
図６は平面部１０６ａの縁の角度を説明する図である。図６（ａ）は平面部１０６ａの縁の角度をほぼ直角（９０度）に形成した例であり、上記実施例でも説明した形状である。図６（ｂ）は９０度よりも鋭角に形成した例であり、エッチングによって凹部１０８を形成した場合になりやすい形状である。図６（ｃ）は９０度よりも鈍角に形成した例であり、切削加工によって凹部１０８を形成した場合になりやすい形状である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the angle of the edge of the flat portion 106a. FIG. 6A shows an example in which the edge angle of the flat portion 106a is formed at a substantially right angle (90 degrees), which is the shape described in the above embodiment. FIG. 6B shows an example in which it is formed at an acute angle of more than 90 degrees, which is a shape that tends to occur when the recess 108 is formed by etching. FIG. 6C is an example in which the obtuse angle is formed at an angle of 90 degrees or more, and the shape is likely to be formed when the concave portion 108 is formed by cutting.
図６（ｂ）に示すように平面部１０６ａの縁の角度βが９０度より小さくなると、凹部１０８の中の間隙が大きくなる。すると空気が断熱層の作用を有するようになり、熱伝達を阻害する。このため、角度βは７０度以上であることが好ましい。一方、図６（ｃ）に示すように角度βが９０度より大きくなると側面が次第に傾斜していき、角度βが１２０度以上になると顕著に着霜してしまう。このため、平面部１０６ａの縁の角度βは７０度以上１２０度以下であることが好ましい。 As shown in FIG. 6B, when the angle β of the edge of the flat portion 106a becomes smaller than 90 degrees, the gap in the recess 108 becomes larger. Then, air comes to have an action of a heat insulating layer, and inhibits heat transfer. For this reason, the angle β is preferably 70 degrees or more. On the other hand, as shown in FIG. 6 (c), when the angle β is larger than 90 degrees, the side surface gradually inclines, and when the angle β is 120 degrees or more, frost is formed remarkably. For this reason, it is preferable that the angle β of the edge of the flat portion 106a is 70 degrees or more and 120 degrees or less.
なお、霜結晶１２０の平面部１０６ａに対する接合強度を低減させるために、フィン１０４の表面には表面に撥水塗料の塗布を行うと良い。これにより霜結晶１２０の根元部分が微細化するためさらに構造的に弱くなり、崩れるように砕けるため、さらに容易に除去することができる。 In order to reduce the bonding strength of the frost crystal 120 to the flat portion 106a, it is preferable to apply a water-repellent coating to the surface of the fin 104. As a result, the root portion of the frost crystal 120 becomes finer, so that it becomes structurally weaker and breaks down so that it can be more easily removed.
図７は熱流束について説明する図である。図７は図４に示した比較例と実施例２−ｅの熱流束を測定した結果を示しており、横軸は冷却面温度［℃］、縦軸は熱流束［Ｗ／ｍ２］である。なお冷却面初期温度ｔｗ０＝−１９０℃、空気温度ｔａ＝２５℃、冷却面姿勢θ＝９０度、空気湿度ｘａ＝０．０１１９ｋｇ／ｋｇである。 FIG. 7 is a diagram for explaining the heat flux. FIG. 7 shows the measurement results of the heat fluxes of the comparative example and Example 2-e shown in FIG. 4, where the horizontal axis is the cooling surface temperature [° C.] and the vertical axis is the heat flux [W / m 2 ]. is there. The cooling surface initial temperature tw0 = −190 ° C., the air temperature ta = 25 ° C., the cooling surface posture θ = 90 degrees, and the air humidity xa = 0.119 kg / kg.
図７に示すように、熱流束については、無加工の銅板である比較例と実施例２−ｅとの間で、ほとんど差が見られなかった。このことから、凸部１０６および凹部１０８を形成しても熱交換器１００としての能力の低下はないことが確認された。 As shown in FIG. 7, with respect to the heat flux, there was almost no difference between the comparative example, which was an unprocessed copper plate, and Example 2-e. From this, it was confirmed that even if the convex portion 106 and the concave portion 108 were formed, the ability as the heat exchanger 100 was not lowered.
上記説明したように、熱交換器１００の表面に上記のような凸部１０６および凹部１０８を設けることにより、凸部１０６の上面の平面部１０６ａの上に薄板が配列した櫛歯状の構造の霜結晶１２０を形成することができる。このような霜結晶１２０は構造的に弱く、機械的な除去手段で容易に払い落とすことができるため、凝固熱を利用しつつ、長時間の連続運転が可能な熱交換器を提供することができる。 As described above, by providing the convex portion 106 and the concave portion 108 as described above on the surface of the heat exchanger 100, a comb-like structure in which thin plates are arranged on the flat portion 106a on the upper surface of the convex portion 106 is provided. A frost crystal 120 can be formed. Since such frost crystals 120 are structurally weak and can be easily removed by mechanical removal means, it is possible to provide a heat exchanger capable of continuous operation for a long time while utilizing heat of solidification. it can.
本発明は、従来の熱による除霜（ヒートポンプにおける冷媒の逆回しや、散水による除霜）を必ずしも除外するものではなく、併用して利用可能である。例えば、熱による除霜を従来は２０分に１回程度行っていたところを、本発明を併用することによって１時間に１回程度の頻度にすることができれば、十分に利益を得ることができる。 The present invention does not necessarily exclude conventional defrosting by heat (reverse rotation of refrigerant in a heat pump or defrosting by watering), and can be used in combination. For example, if defrosting by heat is conventionally performed about once every 20 minutes, it can be sufficiently profitable if the frequency of about once per hour can be obtained by using the present invention together. .
［第２実施形態］
図８は第２実施形態にかかる熱交換器１３０の構成を説明する図、図９は凸部１３２および凹部１３４の三面図と霜結晶１４０の様子を模式的に示す図であって、上記第１実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。上記第１実施形態においては、凸部１０６はリブ形状、凹部１０８は線状の溝として説明した。これに対し第２実施形態では、凸部１３２は島状に点在した四角柱であり、凸部１３２同士の間の凹部１３４は線状の溝を交差させた碁盤目状（格子状）に形成している。なお図では凹部１３４はほぼ直交する溝によって格子状にしているが、溝をある程度の角度を持って交差させることにより、凸部１３２を菱形の柱にしてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the heat exchanger 130 according to the second embodiment, and FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the three-sided view of the convex portion 132 and the concave portion 134 and the appearance of the frost crystal 140. Portions that are the same as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the first embodiment, the convex portion 106 is described as a rib shape, and the concave portion 108 is described as a linear groove. On the other hand, in 2nd Embodiment, the convex part 132 is a quadrangular prism dotted in the shape of an island, and the recessed part 134 between the convex parts 132 is a grid pattern (lattice | cross-shaped) which crossed the linear groove | channel. Forming. In the figure, the concave portions 134 are formed in a lattice pattern by grooves that are substantially orthogonal to each other. However, the convex portions 132 may be formed in a rhombus shape by intersecting the grooves with a certain angle.
図９に示すように、上記構成においても、霜結晶１４０は凸部１３２の上面の平面部１３２ａの上に、法線方向に結晶が成長する。したがって霜結晶１４０は、細い柱が縦横に配列した構造となる。これにより、薄板の集合であった霜結晶１２０（図２参照）よりもさらに構造的に弱くなり、さらに凸部１３２の上から折れやすくなる。 As shown in FIG. 9, even in the above configuration, the frost crystal 140 grows in the normal direction on the flat portion 132 a on the upper surface of the convex portion 132. Therefore, the frost crystal 140 has a structure in which thin columns are arranged vertically and horizontally. Thereby, it becomes structurally weaker than the frost crystal 120 (see FIG. 2) that is a collection of thin plates, and is more likely to break from above the convex portion 132.
そこで本実施形態では、図１に示したブラシ１１０に代えて、機械的な除去手段として圧縮空気を例示している。具体的には、図８に示すようにフィン１０４の空気の流れ方向の上流側（一次側）にノズル１３６を配置し、着霜を除去する際には不図示のコンプレッサーから圧縮空気を噴出する。これによって、十分に着霜を除去することが可能である。なおブラシ１１０を用いた場合と比較すると、可動部分がないために構造が簡単であり、また汚れに対するメンテナンスが発生しないことから維持費の低廉化も可能である。 Therefore, in this embodiment, instead of the brush 110 shown in FIG. 1, compressed air is illustrated as a mechanical removal unit. Specifically, as shown in FIG. 8, a nozzle 136 is arranged on the upstream side (primary side) of the fin 104 in the air flow direction, and compressed air is ejected from a compressor (not shown) when frost formation is removed. . Thereby, it is possible to sufficiently remove frost formation. Compared with the case where the brush 110 is used, the structure is simple because there is no movable part, and maintenance for dirt is not generated, so that the maintenance cost can be reduced.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、空気から熱を吸収して着霜が生じうる熱交換器として利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a heat exchanger that can absorb heat from air and cause frost formation.
１００…熱交換器、１０２…チューブ、１０４…フィン、１０６…凸部、１０６ａ…平面部、１０８…凹部、１１０…ブラシ、１１０ａ…軸、１１０ｂ…毛、１２０…霜結晶、１３０…熱交換器、１３２…凸部、１３２ａ…平面部、１３４…凹部、１３６…ノズル、１４０…霜結晶 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Heat exchanger, 102 ... Tube, 104 ... Fin, 106 ... Convex part, 106a ... Flat part, 108 ... Concave part, 110 ... Brush, 110a ... Shaft, 110b ... Hair, 120 ... Frost crystal, 130 ... Heat exchanger 132 ... convex portion, 132a ... flat portion, 134 ... concave portion, 136 ... nozzle, 140 ... frost crystal
Claims (5)
表面に複数の微細なリブ形状の凸部および線状の溝である凹部を交互に有し、
前記凸部の上面に幅が１００μｍ以上５００μｍ以下の平面部を有し、
前記凹部の幅が１００μｍ以上２５０μｍ以下であり、
前記凸部の高さは３０μｍ以上であることを特徴とする熱交換器。A heat exchanger capable of absorbing heat from air,
The surface alternately has a plurality of fine rib-shaped convex portions and concave portions that are linear grooves ,
A flat portion having a width of 100 μm or more and 500 μm or less on the upper surface of the convex portion;
The width of the recess is 100 μm or more and 250 μm or less,
The height of the said convex part is 30 micrometers or more, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
表面に、島状に点在する凸部と、該凸部同士の間に形成された碁盤目状の溝である凹部 Convex portions that are dotted in islands on the surface and a grid-like groove formed between the convex portions とを有し、And
前記凸部の上面に最小の幅が１００μｍ以上５００μｍ以下の平面部を有し、 A flat portion having a minimum width of 100 μm or more and 500 μm or less on the upper surface of the convex portion;
前記凹部の最小の幅が１００μｍ以上２５０μｍ以下であり、 The minimum width of the recess is 100 μm or more and 250 μm or less,
前記凸部の高さは３０μｍ以上であることを特徴とする熱交換器。 The height of the said convex part is 30 micrometers or more, The heat exchanger characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010227526A JP5989961B2 (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010227526A JP5989961B2 (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012082989A JP2012082989A (en) | 2012-04-26 |
| JP5989961B2 true JP5989961B2 (en) | 2016-09-07 |
Family
ID=46242050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010227526A Active JP5989961B2 (en) | 2010-10-07 | 2010-10-07 | Heat exchanger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5989961B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180057487A (en) | 2016-11-22 | 2018-05-30 | 도쿄 덴료쿠 홀딩스 가부시키가이샤 | Heat exchanger |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3059541B1 (en) | 2013-10-15 | 2022-06-22 | NATOMICS Co., Ltd. | Method of preserving heat exchange surface and method of cooling moist air |
| JP2015193922A (en) * | 2014-03-24 | 2015-11-05 | 三菱重工業株式会社 | Liquid repellent surface fine structure, production method thereof, heat exchanger, and component of air conditioner |
| JP6458347B2 (en) * | 2014-03-24 | 2019-01-30 | 大日本印刷株式会社 | Heat exchanger with metal mesh |
| JP2015183933A (en) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 大日本印刷株式会社 | Freezer with defrosting device |
| JP6391969B2 (en) * | 2014-03-31 | 2018-09-19 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | Heat exchanger and air conditioner |
| JP6617019B2 (en) * | 2015-12-22 | 2019-12-04 | 株式会社前川製作所 | Heat exchanger and heat exchanger defrosting method |
| JP6022099B1 (en) * | 2016-05-17 | 2016-11-09 | 株式会社Ｎａｔｏｍｉｃｓ | Condensation or frost control carrier and heat exchanger having the carrier |
| CN108281686B (en) * | 2018-03-15 | 2023-07-18 | 吉林大学 | Bionic fuel cell with self-temperature control function |
| JP2020037239A (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | 日本ペイント・サーフケミカルズ株式会社 | Water-repellent member, and heat exchanger |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199781U (en) * | 1981-06-12 | 1982-12-18 | ||
| JPH0415492A (en) * | 1990-05-10 | 1992-01-20 | Mitsubishi Electric Corp | Air conditioning heat exchanger |
| JP2001174181A (en) * | 1999-10-06 | 2001-06-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fin-and-tube heat exchanger and air conditioner equipped with the same |
| JP4483536B2 (en) * | 2004-11-10 | 2010-06-16 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
| JP4849086B2 (en) * | 2008-03-24 | 2011-12-28 | 三菱電機株式会社 | Refrigeration cycle equipment, refrigeration / air conditioning equipment, hot water supply equipment |
| JP2009243769A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Daikin Ind Ltd | Heat exchanger |
-
2010
- 2010-10-07 JP JP2010227526A patent/JP5989961B2/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180057487A (en) | 2016-11-22 | 2018-05-30 | 도쿄 덴료쿠 홀딩스 가부시키가이샤 | Heat exchanger |
| JP2018084354A (en) * | 2016-11-22 | 2018-05-31 | 東京電力ホールディングス株式会社 | Heat exchanger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012082989A (en) | 2012-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5989961B2 (en) | Heat exchanger | |
| JP5405168B2 (en) | Ice making unit of a flow-down type ice machine | |
| Ganesan et al. | Air-side heat transfer characteristics of hydrophobic and super-hydrophobic fin surfaces in heat exchangers: A review | |
| CN104344608A (en) | Heat exchanger and method and apparatus for manufacturing the same | |
| JP6466631B1 (en) | Heat exchanger and air conditioner equipped with the same | |
| JP6940270B2 (en) | Heat exchanger | |
| KR20140145504A (en) | Heat exchanger and outdoor unit for air-conditioner having the same | |
| JP2019163909A (en) | Fin tube type heat exchanger | |
| WO2021130952A1 (en) | Heat exchanger, outdoor unit, and refrigeration cycle device | |
| JP5940226B2 (en) | Heat exchange surface maintenance method and humid air cooling method | |
| JP2004077039A (en) | Evaporation type condenser | |
| Chang | Performance analysis of frostless heat exchanger by spreading antifreeze solution on heat exchanger surface | |
| JP2003240487A (en) | Frosting-preventive member, and heat-exchanger | |
| JP4486369B2 (en) | Outdoor unit of air conditioner and air conditioner equipped with the same | |
| JP3860598B2 (en) | Equipment provided with heat exchanger and refrigeration apparatus having this heat exchanger | |
| JP2017150756A (en) | Heat exchanger and manufacturing method of fin | |
| JP2014114979A (en) | Outdoor heat exchanger for heat pump refrigeration cycle | |
| JP6347558B2 (en) | Condensation or frost control carrier | |
| JP2006242394A (en) | Heat source unit of air conditioner and air conditioner having this unit | |
| JP6608946B2 (en) | Air conditioner and outdoor unit of air conditioner | |
| CN216693800U (en) | Outdoor air conditioner | |
| JP2006132847A (en) | Heat exchanger, and outdoor unit for air conditioner equipped with the same | |
| JP6052494B2 (en) | Air conditioner | |
| JP6022099B1 (en) | Condensation or frost control carrier and heat exchanger having the carrier | |
| JP2005308252A (en) | Heat exchanger and air-conditioner outdoor unit equipped therewith |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130906 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140731 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140805 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141003 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150421 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150625 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150717 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20150810 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20151009 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160622 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160622 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160812 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5989961 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |