JPH01306795A - 分離型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば空気調和機のように冷媒を作動流体と
する熱交換器に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の熱交換器は、第４図に示すように、フィ
ン１ａを一定間隔で平行に並べたフィンｎ１と、このフ
ィン群１に直交し内部を冷媒が流動する伝熱管群２とか
ら構成されたものが知られている。なお、３，４は伝熱
管入口および伝熱管出口である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら第４図に示すような構成では、例えば熱交
換器を放熱器として使用する場合には、過熱又は飽和蒸
気状態の高温・高エンタルピーの冷媒は伝熱管人口３か
ら熱交換器に入り、伝熱管群２の中で放熱することによ
って状態変化して、低温・低エンタルピーの冷媒となり
、伝熱管出口４から出てい（。この場合、第４図におい
てフィン１ｍに注目すると、矢印で示す気流風下側の伝
熱管入口３付近は（冷媒の温度が高温のため）温度が高
く、気流風と側の伝熱管出口４付近は（冷媒の温度が低
温のため）温度が低い。このように同一のフィン１−に
おいて、高温部と低温部が存在するため、特に冷媒の状
態が過冷却液状態の部分の冷媒は、伝熱管群２とフィン
群１を介して空気側に放熱するとともに、逆にフィン群
１の高温部分から吸熱するため必要な過冷却度が取れな
いという欠点があった。

第５図は、横軸に伝熱管群２の流れ方向に対する距離を
とり、縦軸にその時の冷媒の温度を示したものである。

と記説明及び第５図かられかるように過冷却度ｄｔが小
さいことがわかる。

第４図に示す従来の熱交換器で過冷却度を大きくとるた
めには、第６図に示すように伝熱管群２の中の冷媒の圧
力を大きくしなければならなかった。第６図は、横軸に
伝熱管出口４の冷媒の過冷却度をとり、縦軸にその時の
熱交換器の放熱量をとる。第６図において、曲線りおよ
びＬｌは冷媒の凝縮圧力がそれぞれＰｃおよびＰｃ１　
（Ｐａ＞Ｐｃ１）一定とした場合に、過冷却度を変化さ
せた時の熱交換器の放熱量の変化を示したものである、
今、必要放熱量をＱ、必要過冷却度をＳとすると、第６
図において、凝縮圧力Ｐｃ１では放熱量Ｑを放熱するた
めには過冷却度はＳ１シか取れず必要過冷却度より少な
い。このため、凝縮圧力をＰｃ１より大きいＰｃにする
とちょうど必要放熱量Ｑを放熱するときに過冷却度はＳ
となる。

結局、従来の熱交換器は、凝縮圧力を高くする必要があ
り、そのため、空気調和機等の装置の耐圧上の問題から
空気調和機等の装置の運転範囲が制限されたり材料費が
上昇するという欠点があった。又、圧力が高いというこ
とは熱交換器以外の部分の温度も高く、そのため放熱損
失が大きいため効率が悪いという欠点も有していた。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、熱交換器
の動作圧力を下げることによって、低コスト、高効率、
運転範囲の拡大を目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の分離型熱交換器は一
定間隔で平行に並べられた第１のフィン群と、この第１
のフィン群に直交し内部を冷媒が流動する第１の伝熱管
群とから成る第１の熱交換器と、一定間隔で平行に並べ
られた第２のフィン群と、この第２のフィン群に直交し
内部を冷媒が流動する第２の伝熱管群とから成る第２の
熱交換器とを、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換
器と熱交換する気流に対して前記第２の熱交換器の方が
前記第１の熱交換器よりも風と側に位置するように前記
第１及び第２の熱交換器を直列に結合するという構成を
備えたものである。

作　　用 本発明はと記した構成によって、高温部のフィン群と低
温部のフィン群を分割することで、高温部から低温部へ
のフィンを介しての熱伝導をなくすことによって、熱交
換器の動作圧力′を下げることができるものである。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

第１図において、第１の熱交換器１は、一定間隔で平行
に並べられた第１のフィン群２とこの第１のフィン群２
に直交し内部を冷媒が流動する第１の伝熱管群３とから
成り、又、第２の熱交換器４は、一定間隔で平行に並べ
られた第２のフィン群５とこの第２のフィン群５に直交
し内部を冷媒が流動する第２の伝熱管群６とから成り立
っている。そして、この第１の熱交換器１および第２の
熱交換器４と熱交換する気流（矢印）に対して、第２の
熱交換器４の方を第１の熱交換器１よりも風上側に位置
するように第１の熱交換器１と第２の熱交換器４を接続
管７で直列に結合するように構成されている。なお、８
，９は伝熱管入口及び伝熱管出口である。

上記構成において、例えば熱交換器を放熱器として使用
する場合には、過熱又は飽和蒸気状態の高温・高エンタ
ルピーの冷媒は伝熱管入口８から第１の熱交換器１に入
り、第１の伝熱管群３の中で放熱することによって湿り
度の大きな気液二相状態又は飽和液状態まで状態変化す
る。そして、この状態変化した冷媒は第１の熱交換器１
と第２の熱交換器４とを直列に接続する接続管７を通っ
て第２の熱交換器４に入り、第２の伝熱管群６の中で放
熱することによって、さらに状態変化して低温・低エン
タルピーの過冷却液状態の冷媒となって伝熱管出口９か
ら出ていく。このように冷媒が状態変化するために、第
１の熱交換器１の第１のフィン群２も第１の伝熱Ｗ群３
も高温であるが、第２の熱交換器４の第２のフィン群５
と第２の伝熱管群６は低温となる。

第２図は、横軸に第１の伝熱管群３と第２の伝熱管群６
の流れ方向に対する距離をとり、縦軸にその時の冷媒の
温度を示したものである。同図において、−点鎖線は第
４図における従来例の場合であり、実線は本発明の場合
である。本発明の場合には、高温の第１の熱交換器１と
低温の第２の熱交換器４とを分離しているため、高温部
から低温部への熱の移動（放熱をさまたげることになる
）がなく、さらに、低温部である第２の熱交換器４を気
流に対して風と側に配置しているので、伝熱管出口９に
おける過冷却度は第２図のｄｔとなり、従来例の場合の
ｄｔ’よりもかなり大きくとることができる。

又、第３図は横軸に伝熱管出口９の冷媒の過冷却度をと
り、縦軸にその時の第１及び第２の熱交換器１，４の放
熱量をとり、冷媒の凝縮圧力を一定として伝熱管出口９
の冷媒の過冷却度を変化させた時の熱交換器の放熱量の
変化を示したものである。今、必要放熱量をＱ、必要過
冷却度をＳとすると、この条件を満たすためには、本発
明の場合には同図実線りとなり、従来例の場合には一点
鎖線し′となる。この時の冷媒の凝縮圧力はそれぞれＰ
ａおよびＰｃ’（Ｐａ（Ｐａ’）である。

以上第２図および第３図かられかるように本発明の場合
は従来例の場合よりも伝熱管出口９の冷媒の過冷却度を
取り易いため、その分だけ必要放熱量を得るためには、
熱交換器の凝縮圧力を下げることができるという効果が
ある。

発明の効果 以上のように本発明の分離型熱交換器によれば次の効果
が得られる。

（１）熱交換器の高温部と低温部とを分離して、伝熱管
出口での冷媒の過冷却度を大きく取り易くしているため
、冷媒の凝縮圧力を低くできるので、装置保護用につい
ている圧力スイッチが働く回数が少なくなり、運転範囲
が広くなるという効果がある。

（２）同様に、熱交換器の動作圧力を低くできることに
よって、耐圧強度を低くすることが可能となるので、材
料費が安くなるといら効果がある。

（３）　　さらに、熱交換器の動作圧力つまり動作温度
を下げることになるので、熱交換器以外の部分からの放
熱損失も少なくなり、空気調和機等の装置の効率も上昇
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分離型熱交換器の構成
図、第２図は同交換器の伝熱管の流れ方向に対する距離
変化における冷媒の温度を示す特性図、第３図は同交換
器の冷媒の過冷却度変化における放熱量を示す特性図、
第４図は従来の熱交換器の構成図、第５図は同従来例の
伝熱管の流れ方向に対する距離変化における冷媒の温度
を示す特性図、第６図は同従来例の冷媒の過冷却度変化
における放熱量を示す特性図である。 １・・・・・・第１の熱交換器、２・・・・・・第１の
フィン群、３・・・・・・第１の伝熱管群、４・・・・
・・第２の熱交換器、５・・・・・・第２のフィン群、
６・・・・・・第２の伝熱管群。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 ：會媒の過冷却浅 第　４　図 第５図 第６図 浄媒の過冷却度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一定間隔で平行に並べられた第１のフィン群と、この
   第１のフィン群に直交し内部を冷媒が流動する第１の伝
   熱管群とから成る第１の熱交換器と、一定間隔で平行に
   並べられた第２のフィン群と、この第２のフィン群に直
   交し内部を冷媒が流動する第２の伝熱管群とから成る第
   ２の熱交換器とを、前記第１の熱交換器と前記第２の熱
   交換器と熱交換する気流に対して前記第２の熱交換器の
   方が前記第１の熱交換器よりも風上側に位置するように
   前記第１及び第２の熱交換器を直列に結合する構成とし
   た分離型熱交換器。