(57)【要約】【課題】ブラシを用いた除霜装置において、ブラシによる除霜時に、該ブラシによって霜をフィン奥側へ押し込むことなく手前側へ掻き出すようにすることで、霜の残留量を可及的に減少させて高い除霜効果を得る。【解決手段】冷凍装置における熱源側熱交換器のフィン表面に付着した霜を、ブラシを備え且つフィンの縁方向に沿って移動されるブラシ除霜手段によって掻き落して除去するようにした除霜装置において、ブラシ除霜手段の上記ブラシを、そのブラシ毛がフィンの縁方向に直交する直線に対して所定の掬い角を有するようにして配置する。係る構成によれば、上記ブラシをフィン縁に沿って移動させながら該ブラシによって着霜を掻き落す場合、例えブラシ毛の先端部が移動方向後方側へ撓んだとしても、上記掬い角によって霜にはこれをフィンの手前側へ掻き出す作用が働くことから、フィンの奥側へ押込まれて残留する霜の量が可及的に減少し、それだけ除霜効果が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍装置における熱源側熱交換器のフィン表面に付着した霜を、ブラシを備え且つフィンの縁方向に沿って移動されるブラシ除霜手段によって掻き落して除去するようにした除霜装置において、
上記ブラシ除霜手段は、上記ブラシを、そのブラシ毛が上記フィンの縁方向に直交する直線に対して所定の掬い角を有するようにして配置したことを特徴とする熱交換器の除霜装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記ブラシの掬い角は、除霜時における霜の性状に応じて変更設定可能とされていることを特徴とする熱交換器の除霜装置。
【請求項３】
請求項２において、
上記ブラシの掬い角は、上記ブラシの上昇移動時と下降移動時の何れにおいても確保されるように、該ブラシの移動方向に対応して変更設定可能とされていることを特徴とする熱交換器の除霜装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３において、
上記ブラシの掬い角の可変機構を用いて該ブラシを加振する加振手段が備えられていることを特徴とする熱交換器の除霜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ブラシを用いた熱交換器の除霜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特に寒冷地仕様の空気調和機においては、その暖房運転時における室外熱交換器のフィン表面への着霜による送風抵抗の上昇とかフィンの伝熱効率の低下に起因する暖房能力の低下が問題となる。このため、室外熱交換器のフィン表面への着霜を除去する必要があり、そのための除霜手法として、暖房運転時において、一時的に冷房運転に切り換えて圧縮機から吐出される高温冷媒を室外熱交換器へ循環させてフィン表面の着霜を融解させて除去する、いわゆる逆サイクルによる除霜運転が従来一般的であった。しかし、逆サイクルによる除霜運転を行う場合、除霜運転中は暖房運転が停止することから、室内における暖房の快適性が損なわれるという問題があった。
【０００３】
係る問題を解決する一つの手法として、熱交換器のフィン表面の着霜を、冷媒熱を利用することなく、外部から機械的に除霜し、これによって暖房の快適性を維持する技術が提案されている（特許文献１  参照）。
【０００４】
この特許文献１に示された除霜装置は、ブラシを用いた除霜装置であって、ブラシを熱交換器の表面に沿って昇降移動させ、フィン間に挿入されたブラシ毛によってフィン表面の着霜を掻き落して除去するように構成されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３５３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ブラシ毛は、これを必要以上に硬くするとフィン表面を傷付けることになるため、ある程度の撓みを生じるような硬さに設定されている。
【０００７】
しかし、係るブラシ毛の特性は、該ブラシ毛による霜の掻き落とし時には、逆に不都合を生じる。即ち、図４に示すように、例えば、ブラシ１３４を下方へ降下移動させながらそのブラシ毛１３７によって、フィン１０２の表面１０２ａを払拭して上記ブラシ毛１３７によってフィン表面１０２ａに付着した付着霜Ｆａを掻き落す場合、該ブラシ毛１３７の毛先側が付着霜Ｆａとの間の接触圧を受けて移動方向後方側へ撓みを生じることになる。このとき、掻き落された霜の一部がブラシ毛１３７の毛先側の曲がり部分によってフィン１０２の奥側へ押込まれ、その結果、隣接する伝熱管１０３間に残留する残留霜Ｆｂの量が多くなり、除霜効果が減殺されるという問題があった。
【０００８】
そこで本願発明は、ブラシによる除霜時に、該ブラシによって霜をフィン奥側へ押し込むことなく手前側へ掻き出すようにすることで、霜の残留量を可及的に減少させて高い除霜効果を得ることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１０】
本願の第１の発明では、冷凍装置における熱源側熱交換器のフィン表面に付着した霜を、ブラシを備え且つフィンの縁方向に沿って移動されるブラシ除霜手段によって掻き落して除去するようにした除霜装置において、上記ブラシ除霜手段は、上記ブラシを、そのブラシ毛が上記フィンの縁方向に直交する直線に対して所定の掬い角を有するようにして配置したことを特徴としている。
【００１１】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る熱交換器の除霜装置において、上記ブラシの掬い角を、除霜時における霜の性状に応じて変更設定可能としたことを特徴としている。
【００１２】
本願の第３の発明では、上記第２の発明に係る熱交換器の除霜装置において、上記ブラシの掬い角を、上記ブラシの上昇移動時と下降移動時の何れにおいても確保されるように、該ブラシの移動方向に対応して変更設定可能としたことを特徴としている。
【００１３】
本願の第４の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係る熱交換器の除霜装置において、上記ブラシの掬い角の可変機構を用いて該ブラシを加振する加振手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明では次のような効果が得られる。
【００１５】
（ａ）本願の第１の発明に係る熱交換器の除霜装置によれば、上記ブラシ除霜手段が、上記ブラシを、そのブラシ毛が上記フィンの縁方向に直交する直線に対して所定の掬い角を有するようにして配置しているので、上記ブラシをフィン縁に沿って移動させながら該ブラシによって着霜を掻き落す場合、例えばブラシ毛の先端部が移動方向後方側へ撓んだとしても、上記掬い角によって霜にはこれをフィンの手前側へ掻き出す作用が働くことから、フィンの奥側へ押込まれて残留する霜の量が可及的に減少し、それだけ除霜効果が向上することになる。
【００１６】
（ｂ）本願の第２の発明に係る熱交換器の除霜装置によれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記ブラシの掬い角を、除霜時における霜の性状に応じて変更設定可能としている。
【００１７】
ここで、熱交換器のフィン表面に付着する霜の性状は一定ではなく、霜生成時の環境条件、例えば、フィンの周囲温度とか周囲湿度、フィンの表面温度等の影響を受けて、異なった性状となる。例えば、外気温度が氷点下以上である場合には、フィン表面に付着した水分が徐々に凍って大きな氷となり、この氷の上に霜が生成されることから、係る生成条件の下における霜はフィン表面への固着力が強くなる。これに対して、外気温度が氷点下以下である場合には、フィン表面に付着した水分が短時間で凍って小さな氷となり、この氷の上に霜が生成されることから、係る生成条件の下における霜はフィン表面への固着力が弱いものとなる。また、上記ブラシの掬い角は、これが大きいほど掻き落した霜に対する手前側への掻き出し作用が高くなる。
【００１８】
従って、上記ブラシの掬い角を、除霜時における霜の性状に応じて変更設定することで、より効果的な除霜が実現され、除霜効果の更なる向上が期待できる。
【００１９】
（ｃ）本願の第３の発明に係る熱交換器の除霜装置によれば、上記（ｂ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記ブラシの掬い角を、上記ブラシの上昇移動時と下降移動時の何れにおいても確保できるように、該ブラシの移動方向に対応して変更設定可能としているので、上記ブラシの移動方向に影響されることなく、その上昇移動時にも下降移動時にも効果的な除霜が可能となり、常時高い除霜効果を得ることができる。
【００２０】
（ｄ）本願の第４の発明に係る熱交換器の除霜装置によれば、上記（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記ブラシの掬い角の可変機構を用いて該ブラシを加振する加振手段を備えているので、該ブラシの振動によってフィン表面に対する着霜の固着力が低下され、その上で該ブラシによる掻き落し作用が働くため、この掻き落し作用がより促進され、それだけ除霜効果の更なる向上が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００２２】
図１には、本願発明の実施形態に係る除霜装置Ｚを示している。この除霜装置Ｚは、所定間隔をもって順次対向配置された多数枚のフィン２と、該各フィン２を貫通した状態で複数本の伝熱管３を多段に平行配置してなるクロスフィン型の熱交換器１の上記各フィン２の表面に付着した霜を機械的に除去するブラシ除霜手段４を備えて構成されるものであって、特にこのブラシ除霜手段４を、固定ブラシ３４を備えて構成したものである。
【００２３】
上記ブラシ除霜手段４は、図１〜図３に示すように、上記熱交換器１のフィン２の表面を払拭してここに付着した霜を掻き落して除去する固定ブラシ３４と該固定ブラシ３４を上記熱交換器１に通風面１ａに沿って上下方向へ昇降駆動する駆動手段５０を備えて構成される。
【００２４】
上記固定ブラシ３４は、上記熱交換器１の横幅と略同等の長さ寸法をもつ棒状の支持体３５の一面に、多数のブラシ毛３７を植設して構成される。また、上記支持体３５の両端にはそれぞれ回転軸３６が設けられている。なお、上記ブラシ毛３７の種類、形状等は除去対象とされる霜の性状等に応じて適宜選択される。
【００２５】
上記駆動手段５０は、図１に示すように、上記熱交換器１の幅方向の両側にそれぞれ立設されたスライドガイド５１，５２を備える。これら各スライドガイド５１，５２のうち、一方のスライドガイド５１内には、例えば、ボール・スクリュ式のスライドアクチュエータ（図示省略）が内蔵されている。このスライドアクチュエータは、上記スライドガイド５１の上端に配置された可逆回転式のモータ５３によって駆動され、スライダ５５を上下方向に昇降させることができるようになっている。なお、このスライダ５５には軸受５７が取付けられる。これに対して、他方のスライドガイド５２には、軸受５７を備えたスライダ５６が取付けられている。
【００２６】
上記固定ブラシ３４は、その一方の回転軸３６が上記スライドガイド５１側の軸受５７に、他方の回転軸３６が上記スライドガイド５２側の軸受５７に、それぞれ回転自在に支承されるとともに、上記スライドガイド５１側に配置されたステッピングモータ５８によって回動される（図２参照）。この回動によって、上記固定ブラシ３４の上記熱交換器１に対する掬い角（α、β）が変更可能とされる。
【００２７】
なお、上記熱交換器１の通風方向における該熱交換器１と上記固定ブラシ３４の相対間隔は、図２及び図３に示すように、上記フィン２の前縁２ａ側に配置された固定ブラシ３４のブラシ毛３７の先端が少なくとも上記熱交換器１の伝熱管３の軸心近傍に達し得るような寸法に設定される。
【００２８】
以上の構成によって、上記固定ブラシ３４は、上記モータ５３によって乗降移動しながら上記熱交換器１のフィン２の表面２ａに付着した霜を掻き落して除去するとともに、その移動方向に対応して上記ステッピングモータ５８により上記熱交換器１に対する掬い角が変更設定される。
【００２９】
この場合、上記固定ブラシ３４の回動方向と進行方向との関係は以下のように設定されている。即ち、このブラシ除霜手段４においては、上記固定ブラシ３４を降下移動及び上昇移動させて上記固定ブラシ３４によって上記熱交換器１のフィン表面２ｃの着霜を掻き落して除去するものであり、これら何れの場合にも所要の掬い角が確保できるようにしている。
【００３０】
具体的には、図２の中段に記載のように、上記固定ブラシ３４が降下移動（矢印Ｄ方向）する場合には、中立状態（図２の下段に実線図示する状態）から矢印ｍ方向に回動させて掬い角（α）を確保する。一方、上記固定ブラシ３４が上昇移動（矢印Ｕ方向）する場合には、図２の上段に記載のように、中立状態から矢印ｎ方向に回動させて掬い角（β）を確保するようになっている。
【００３１】
また、これら各掬い角（α）、（β）の大きさは、後述のように着霜時の環境条件に応じて増減設定される。
【００３２】
ここで、上記固定ブラシ３４を用いた除霜作用について、図２及び図３を参照して説明する。
【００３３】
図２に示すように、上記固定ブラシ３４が降下移動する場合、該固定ブラシ３４のブラシ毛３７はフィン間に進入した状態で降下移動し、フィン表面２ｃに付着した付着霜Ｆａを順次掻き落す。この場合、上記固定ブラシ３４は、図２の中段に記載のように、掬い角（α）をもった状態で掻き落しを行なうことから、該固定ブラシ３４によってフィン表面の付着霜Ｆａから順次掻き落される霜は、進行方向前方下方（矢印Ｐ参照）への排出作用を受ける。従って、隣接する伝熱管３の間に残る残留霜Ｆｂの量が少なくなり、それだけ除霜効率が高められる。
【００３４】
一方、上記固定ブラシ３４が上昇移動する場合、該固定ブラシ３４のブラシ毛３７はフィン間に進入した状態で上昇移動し、フィン表面２ｃに付着した付着霜Ｆａを順次掻き落す。この場合、上記固定ブラシ３４は、図２の上段に記載のように、掬い角（β）をもった状態で掻き落しを行なうことから、該固定ブラシ３４によってフィン表面の付着霜Ｆａから順次掻き落される霜は、進行方向前方上方（矢印Ｑ参照）への排出作用を受ける。従って、隣接する伝熱管３の間に残る残留霜Ｆｂの量が少なくなり、それだけ除霜効率が高められる。
【００３５】
そして、上記掬い角の大きさは、例えば、フィン２の周囲温度に応じて変更される。即ち、既述のように、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以下である場合には着霜のフィン表面に対する固着力が強く、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以上である場合には着霜のフィン表面に対する固着力が弱いものとなる。従って、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以下の場合には、該フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以上である場合よりも上記掬い角を小さな値に設定しておいても、十分に着霜を除去することができ、延いては、上記固定ブラシ３４の駆動入力を抑えつつ高い除霜効果を得ることができることになる。
【００３６】
上述のフィン２の周囲温度は、着霜の性状（主としてフィン表面２ｃへの固着力）を左右するものであるが、これと同様に着霜の性状を左右するものとして、フィン２の周囲湿度とかフィン表面温度があり、従って、これらフィン２の周囲湿度とかフィン表面温度に基づいて上記掬い角を変更することもできる。これらフィン２の周囲温度とか周囲湿度、あるいはフィン表面温度は、次述のように上記固定ブラシ３４の移動速度及び動作頻度の設定においても用いられる。
【００３７】
即ち、上記掬い角の変更は上記固定ブラシ３４の動作形態の変更の一つであるが、この固定ブラシ３４の動作形態としては、このほかに、上記固定ブラシ３４の移動速度及び動作頻度があり、これら固定ブラシ３４の移動速度及び動作頻度の設定の適否によっても除霜効率が左右されるものである。
【００３８】
ここで、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以下である場合には着霜のフィン表面に対する固着力が強く、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以上である場合には着霜のフィン表面に対する固着力が弱いものとなることは既述の通りである。
【００３９】
そして、固定ブラシ３４を昇降移動させてフィン表面２ｃの除霜を行なう場合、固定ブラシ３４の移動速度は、該固定ブラシ３４による着霜への衝撃力に対応するものであって、この移動速度が高いほど着霜に加えられる衝撃力も高くなる。
【００４０】
また、固定ブラシ３４の動作頻度は、着霜に加えられる衝撃力の累積に対応するものであって、これが高いほど着霜に加えられる累積衝撃力が大きくなる。
【００４１】
従って、上記固定ブラシ３４を備えた上記ブラシ除霜手段４においては、例えば、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以下である場合には、着霜のフィン表面２ｃに対する固着力が弱いため、上記固定ブラシ３４の移動速度を低く設定し、あるいは該固定ブラシ３４の動作頻度を低く設定しても、高い除霜効果を得ることができることになる。
【００４２】
一方、フィン周囲温度が氷点近傍の所定温度以上である場合には、着霜のフィン表面２ｃに対する固着力が強いが、上記固定ブラシ３４の移動速度を高く設定するとか、該固定ブラシ３４の動作頻度を高く設定することで、高い除霜効果を得ることができることになる。
【００４３】
このように高い除霜効果が得られることで、上記フィン２における伝熱効率が回復するとともに、フィン間の通風抵抗が低下し、これらの相乗効果によって、上記熱交換器１は高い熱交換をもつことになる。
【００４４】
なお、掬い角の変更と、固定ブラシ３４の移動速度と、固定ブラシ３４の動作頻度は、これらの何れかを単独で採用するとか、組み合わせて採用するなど、着霜側の条件に応じて任意に選択できるものである。
【００４５】
ところで、上述のように、上記固定ブラシ３４は上記ステッピングモータ５８によって適宜回動されるものである。従って、このステッピングモータ５８による上記固定ブラシ３４の回動駆動を小刻みに行なうことで、所定の掬い角を確保しつつ、上記固定ブラシ３４に振動を与えることができ、この固定ブラシ３４の振動がブラシ毛３７を介して着霜に伝達されることで該着霜のフィン表面２ｃに対する固着力が低下される。このように、フィン表面２ｃに対する固着力を低下させながら上記ブラシ毛３７によって着霜を掻き落すことで、この掻き落し作用がより一層促進され、延いては上記ブラシ除霜手段４に夜除霜効果がさらに向上することになる。なお、この実施形態では、上記ステッピングモータ５８が特許請求の範囲中の「加振手段」に相当する。
【００４６】
以上のように、この実施形態に係る除霜装置Ｚにおいては、上記固定ブラシ３４への掬い角の付与と、該掬い角の変更設定、及び上記固定ブラシ３４の加振作用が相乗的に働くことで、極めて高い除霜効果が実現されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本願発明の実施の形態に係る熱交換器の除霜装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示した除霜装置の除霜状態説明図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】従来の除霜装置の除霜状態説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１      ・・熱交換器
２      ・・フィン
３      ・・伝熱管
４      ・・ブラシ除霜手段
３４    ・・固定ブラシ
３５    ・・支持体
３６    ・・回転軸
３７    ・・ブラシ毛
５０    ・・駆動手段
５１    ・・スライドガイド
５２    ・・スライドガイド
５３    ・・昇降用モータ
５５    ・・スライダ
５６    ・・スライダ
５７    ・・軸受
５８    ・・ステッピングモータ
Ｆａ    ・・付着霜
Ｆｂ    ・・残留霜
Ｚ      ・・除霜装置
【図１】
2009243746.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009243746.tif 000006