JP2002340441A

JP2002340441A - 熱交換器および冷却システム

Info

Publication number: JP2002340441A
Application number: JP2001150519A
Authority: JP
Inventors: Michiyoshi Kusaka; 道美日下; Kazuo Nakatani; 和生中谷
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】可燃性冷媒の充填量を大幅に削減する。【解決手段】凝縮器２０３を構成する伝熱管１０２
が、一定の長さの棒状の挿入部材１０３を管内に挿入
し、蛇行形状を成し、伝熱管１０２の入口から出口まで
を継ぎ目のない１本の配管で構成されており、挿入部材
１０３が伝熱管１０２の略断面中央に位置するように、
伝熱管１０２の内面に当接し挿入部材１０３を支持する
支持部材１０４を有するものであり、挿入部材１０３の
体積に相当する容積の可燃性冷媒の充填量を削減でき、
伝熱管１０２は溶接不良による冷媒漏洩を低減でき、伝
熱性能を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン層破壊や地
球温暖化など地球環境に悪影響を与えない冷媒として、
炭化水素冷媒や自然冷媒などの可燃性冷媒を用いた冷却
システムと、その冷却システムに適した熱交換器に関す
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、冷凍冷蔵庫、自動販売機、空調機
などの冷凍空調機器においては、その冷却システムにオ
ゾン層を破壊しない冷媒として主にＨＦＣ系冷媒への転
換が推進されている。

【０００３】近年、更に地球温暖化を防止すべく、特に
欧州では、冷凍冷蔵庫に地球温暖化係数の小さい炭化水
素冷媒を使用している。

【０００４】しかし、この炭化水素冷媒は、可燃性を有
するため、冷媒漏洩時の引火による被害を軽減するため
に、冷凍サイクルヘの充填量は、できるかぎり少なくす
ることが望ましい。

【０００５】従来の冷凍サイクルヘの冷媒充填量を削減
した冷却システムとしては、特開平８−１７０８５９号
公報に示されるようなものがある。

【０００６】以下、図面を参照しながら上記従来の冷却
システムを説明する。図６は、従来の冷却システムの冷
凍サイクルを示している。

【０００７】図６において、１は圧縮機、２は圧縮機吐
出側の振動吸収継ぎ手、３は凝縮器、４は減圧装置、５
は蒸発器、６は圧縮機吸入側の振動吸収継ぎ手であり、
これらを順次環状に連接して冷凍サイクルを構成してい
る。

【０００８】以上のような構成において、以下その動作
を説明する。

【０００９】まず、圧縮機１で圧縮された冷媒ガスは、
振動吸収継ぎ手２を介し、凝縮器３に流入し凝縮液化さ
れ、減圧装置４により減圧されたのち蒸発器５に流入す
る。その後、蒸発器５により蒸発ガス化された冷媒は、
振動吸収継ぎ手６を介して、再び圧縮機１に流入する。

【００１０】このとき、圧縮機１の吸入側および吐出側
には、振動吸収継ぎ手２および振動吸収継ぎ手６が接続
されているため、配管接続構成の自由度の増大により、
配管長さを短くすることができ冷媒充填量を削減でき
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成は、振動吸収継ぎ手２および振動吸収継ぎ手６
は、ガス冷媒部に設置されているため、冷媒密度が小さ
く、配管長を短くできたにしても大幅な冷媒量の削減は
困難であるという欠点があった。

【００１２】本発明は、従来の課題を解決するもので、
冷却システムの冷媒充填量を大幅に削減することを目的
としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の熱交換器の発明は、伝熱管内を流れる流体と前記伝熱
管の外部を流れる流体とが熱交換する熱交換器であっ
て、前記伝熱管は、一定の長さの中実又は両端を閉塞し
た中空の棒状の挿入部材を管内に挿入したＳ字形状を繰
り返す蛇行形状を成し、前記伝熱管の入口から出口まで
を継ぎ目のない１本の配管で構成したものであり、この
熱交換器を冷凍サイクルに用いた場合は、前記伝熱管内
において、前記挿入部材の体積に相当する容積を削減で
きるため、充填冷媒量を削減することができる。また、
前記伝熱管は、溶接などの継ぎ目がないため、溶接不良
による冷媒漏洩を低減できる。

【００１４】本発明の請求項２に記載の熱交換器の発明
は、請求項１に記載の発明における挿入部材は、前記挿
入部材が前記伝熱管の略断面中央に位置するように、前
記伝熱管の内面に当接する支持部材を有するものであ
り、支持部材により挿入部材を伝熱管内のほぼ中央に配
置することができるため、接触による有効な伝熱面積の
減少を抑制すると共に伝熱管内壁と前記挿入部材との間
隔を前記挿入部材全周に亘り均一にすることができるた
め管内熱伝達率の向上を図ることができる。

【００１５】本発明の請求項３に記載の冷却システムの
発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を配管接続
して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器と前記蒸発器の
少なくともどちらか一方は、請求項１または請求項２に
記載の熱交換器を用い、前記冷凍サイクルに可燃性冷媒
を充填したものであり、凝縮器と蒸発器のどちらか一方
もしくは両方において、挿入部材の体積に相当する内容
積を削減できるため、冷却システムの可燃性冷媒の充填
量を大幅に削減することができ、万一の冷媒漏洩時の影
響を低減できる。更に、挿入部材が挿入されている伝熱
管は、溶接などの継ぎ目がないため、溶接不良による可
燃性冷媒の漏洩を低減できる。

【００１６】本発明の請求項４に記載の冷却システムの
発明は、請求項３に記載の発明において、凝縮器の伝熱
管の管内に挿入される挿入部材は、前記凝縮器の出口付
近に配置され、蒸発器の伝熱管の管内に挿入される挿入
部材は、前記蒸発器の入口付近に配置されるものであ
り、挿入部材は、凝縮器の液相領域、もしくは蒸発器の
略液相領域に配置されることから圧カ損失が小さい状態
で冷媒流速を増大でき、伝熱性能の向上を図るとともに
挿入部材の体積に相当する内容積を削減できるため、冷
却システムの可燃性冷媒の充填量を大幅に削減すること
ができ、万一の冷媒漏洩時の影響を低減できる。更に、
挿入部材が挿入されている伝熱管は、溶接などの継ぎ目
がないため、溶接不良による可燃性冷媒の漏洩を低減で
きる。

【００１７】本発明の請求項５に記載の冷却システムの
発明は、請求項３または請求項４に記載の発明におい
て、圧縮機を、容量可変型圧縮機とし、減圧装置を、絞
り量可変型の膨張弁とするものであり、冷凍能力制御運
転時に、凝縮器または蒸発器において挿入部材が配置さ
れた部分の冷媒状態を凝縮器の場合は単相液冷媒となる
ように、蒸発器の場合は液冷媒に富んだ冷媒状態になる
ように適正化することができ、高効率な運転を行うこと
ができるとともに、冷却システムの可燃性冷媒の充填量
を更に大幅に削減することができる。

【００１８】本発明の請求項６に記載の冷却システムの
発明は、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の
発明において、圧縮機を、低圧シェルタイプとしたもの
であり、圧力に対する可燃性冷媒の冷凍機油への溶解量
の変化特性から、冷凍機油への可燃性冷媒の溶け込み量
を低減でき、更に大幅な冷却システムの可燃性冷媒の充
填量を削減することができる。

【００１９】本発明の請求項７に記載の自動販売機の発
明は、請求項３から請求項６に記載のいずれか一項に記
載の冷却システムを用いたものであり、地球温暖化防止
を図るとともに、充填する可燃性冷媒の絶対量が少ない
ため、可燃性冷媒の漏洩量を大幅に削減でき、より安全
な自動販売機を提供することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による熱交換器及び
それを用いた冷却システムの実施の形態について、図を
参照しながら説明する。

【００２１】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１によるフィン付き熱交換器の伝熱管中心線上の断
面図、図２は図１のＡ−Ａ線での断面図、図３は伝熱管
ヘアピン部の斜視図である。

【００２２】図１、図２および図３において、１０１は
多数平行に並べられたフィン、１０２はフィン１０１に
直角に挿通される伝熱管、１０３は伝熱管１０２内に挿
入される挿入部材であり、一定の長さの中実又は両端を
閉塞した中空の棒状のものである。１０４は挿入部材１
０３の支持部材であり、伝熱管１０２の内面に当接し、
挿入部材１０３を伝熱管１０２の略断面中央に位置させ
る。

【００２３】伝熱管１０２は、挿入部材１０３を挿入し
た後、挿入部材１０３と共に曲げ加エを行う簡単な曲げ
エ程で加エされている。

【００２４】この時、挿入部材１０３は、図２に示すよ
うに伝熱管１０２の略断面中央に位置するように支持部
材１０４で支持されている。ここで、この支持部材１０
４は、伝熱管１０２の曲げ加工後に伝熱管の直管部に位
置するように挿入部材１０３に取り付けられている。

【００２５】また、曲げ加工された伝熱管１０２は、図
３に示すような形態で、長穴を有す一定の間隔に配列さ
れたフィン１０１群に挿入されている。

【００２６】また、図１における矢印は、冷媒の流れ方
向を示し、実線矢印は凝縮器として使用した場合、破線
矢印は蒸発器として使用した場合を示す。

【００２７】以上のように構成されたフィン付き熱交換
器について、以下その動作を説明する。

【００２８】はじめに、本熱交換器を凝縮器として使用
する場合、冷媒の流れ方向は、図１において実線で示す
矢印の方向であり、即ち、伝熱管１０２の端部Ｂより流
入する。

【００２９】流入する冷媒は、単一気相冷媒であり、伝
熱管１０２の外周に設けられたフィン１０１を介して、
その周囲を流れる流体と熱交換する。この熱交換によ
り、流入した単一気相冷媒は、凝縮液化され、気液二相
冷媒となる。その後、更に熱交換が行われ、伝熱管１０
２の出口部においては、単一液冷媒となり、伝熱管１０
２の端部Ｃより流出する。

【００３０】この様な、伝熱管１０２内の冷媒の流動と
その状態変化において、挿入部材１０３は、伝熱管１０
２の出口付近、即ち、伝熱管１０２内の冷媒が単一液冷
媒状態の部分に位置することになる。

【００３１】従って、伝熱管１０２内の出口付近におい
て、挿入部材１０３が占める容積の液冷媒を削減できる
ことになる。即ち、充填冷媒量を削減することができ
る。

【００３２】また、伝熱管１０２の単一液冷媒部分に挿
入部材１０３が配置されるように位置しているため、圧
力損失が小さい状態で液冷媒の流速を大きくすることが
でき、熱伝達率を向上し、伝熱性能の向上を図ることが
できる。

【００３３】また、この時、挿入部材１０３は支持部材
１０４を備えているため、図２に示すように伝熱管１０
２の略断面中央に位置し、伝熱管１０２の内壁との接触
面積を低減することができ、伝熱性能の向上に寄与する
ことができる。

【００３４】また、伝熱管１０２は入口から出口まで継
ぎ目のない１本の配管で構成したものであるが、図３に
示すように、長穴を有する一定の間隔に配列されたフィ
ン１０１群に挿入する形態とし、Ｓ字形状を繰り返す従
来の蛇行形状の熱交換器形状を有しつつ、伝熱管１０２
のヘアピン部分における溶接箇所をなくすことができる
ため、溶接不良による冷媒漏洩を低減できる。

【００３５】次に、本熱交換器を蒸発器として使用する
場合、冷媒の流れ方向は、図１において破線で示す矢印
の方向であり、即ち、伝熱管１０２の端部Ｃより流入す
る。

【００３６】流入する冷媒は、液成分に富んだ気液二相
冷媒であり、伝熱管１０２の外周に設けられたフィン１
０１を介して、その周囲を流れる流体と熱交換する。こ
の熱交換により、流入した液冷媒に富んだ気液二相冷媒
は、蒸発ガス化され、ガス冷媒に富んだ気液二相冷媒と
なる。その後、更に熱交換が行われ、伝熱管１０２の出
口部においては、単一ガス冷媒となり、伝熱管１０２の
端部Ｂより流出する。

【００３７】この様な、伝熱管１０２内の冷媒の流動と
その状態変化において、挿入部材１０３は、伝熱管１０
２の入口付近、即ち、伝熱管１０２内の冷媒が液冷媒に
富んだ気液二相冷媒状態の部分に位置することになる。

【００３８】従って、伝熱管１０２内の入口付近におい
て、ほぼ挿入部材１０３が占める容積の液冷媒を削減で
きることになる。即ち、充填冷媒量を削減することがで
きる。

【００３９】また、伝熱管１０２の液冷媒に富んだ気液
二相冷媒部分に挿入部材１０３が配置されるように位置
しているため、比較的、圧力損失が小さい状態で冷媒の
流速を大きくすることができ、熱伝達率を向上し、伝熱
性能の向上を図ることができる。

【００４０】また、この時、挿入部材１０３は支持部材
１０４を備えているため、図２に示すように伝熱管１０
２の略断面中央に位置し、伝熱管１０２の内壁との接触
面積を低減することができ、伝熱性能の向上に寄与する
ことができる。

【００４１】また、伝熱管１０２は入口から出口まで継
ぎ目のない１本の配管で構成したものであるが、図３に
示すように、長穴を有する一定の間隔に配列されたフィ
ン１０１群に挿入する形態としているため、Ｓ字形状を
繰り返す従来の蛇行形状の熱交換器形状を有しつつ、伝
熱管１０２のヘアピン部分における溶接箇所をなくすこ
とができるため、溶接不良による冷媒漏洩を低減でき
る。

【００４２】（実施の形態２）図４は、本発明の実施の
形態２による冷却システムの冷凍サイクル図である。本
実施の形態は、凝縮器として実施の形態１による熱交換
器を用いた冷凍サイクルであるため、凝縮器における構
成部分については同じ符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００４３】図４において、２０１は圧縮機、２０２は
吐出配管、２０３は凝縮器、２０４は高圧液配管、２０
５は減圧装置、２０６は蒸発器、２０７は吸入配管であ
り、これらを順次環状に連接して冷凍サイクルを構成し
ている。また、この冷凍サイクルには、可燃性のＨＣ
（炭化水素）冷媒が充填されている。

【００４４】以上のように構成された冷却システムにつ
いて、以下その動作を説明する。

【００４５】まず、圧縮機２０１により圧縮された高温
高圧ガスのＨＣ冷媒は、吐出配管２０２を通じて凝縮器
２０３に流入する。凝縮器２０３に流入した高圧ガスの
ＨＣ冷媒は、伝熱管１０２の外周に設けられたフィン１
０１を介して、その周囲を流れる流体と熱交換する。

【００４６】この熱交換により、流入した単一気相のＨ
Ｃ冷媒は、凝縮液化され気液二相のＨＣ冷媒となる。そ
の後、更に熱交換が行われ、伝熱管１０２の出口部、即
ち、凝縮器２０３出口部においては、単一液相のＨＣ冷
媒となり流出する。

【００４７】流出した単一液相のＨＣ冷媒は、液配管２
０４を通じ、減圧装置２０５により減圧され、液成分に
富んだ低圧気液二相のＨＣ冷媒となり、蒸発器２０６に
流入する。

【００４８】流入した気液二相のＨＣ冷媒は、蒸発器２
０６内で蒸発ガス化され、吸入配管２０７を通じて、再
度、圧縮機２０１に吸入され圧縮される。

【００４９】ここで、凝縮器２０３においては、凝縮液
化された単一液相のＨＣ冷媒が存在する出口付近に挿入
部材１０３を有するため、挿入部材１０３が占める容積
の液相のＨＣ冷媒を削減できることになる。即ち、冷凍
サイクルにおけるＨＣ冷媒の充填量を削減することがで
き、万一のＨＣ冷媒漏洩時の影響を低減することができ
る。

【００５０】また、伝熱管１０２の単一液相のＨＣ冷媒
部分に挿入部材１０３が配置されるように位置している
ため、圧力損失が小さい状態で液相のＨＣ冷媒の流速を
大きくすることができ、熱伝達率を向上し、伝熱性能の
向上を図ることができる。

【００５１】また、この時、挿入部材１０３は支持部材
１０４を備えているため、図２に示すように伝熱管１０
２の略断面中央に位置し、伝熱管１０２の内壁との接触
面積を低減することができ、伝熱性能の向上に寄与する
ことができる。

【００５２】さらに、伝熱管１０２は入口から出口まで
継ぎ目のない１本の配管で構成したものであるが、図３
に示すように、長穴を有す一定の間隔に配列されたフィ
ン１０１群に挿入する形態とし、Ｓ字形状を繰り返す従
来の蛇行形状の熱交換器形状を有しつつ、伝熱管１０２
のヘアピン部分における溶接箇所をなくすことができる
ため、溶接不良によるＨＣ冷媒の漏洩を低減できる。

【００５３】なお、本実施の形態において、圧縮機２０
１と絞り装置２０５の形式については、特に記していな
いが、インバータ制御などによる容量可変型圧縮機と絞
り量可変型電動膨張弁を用いることで、冷却負荷に応じ
た適正な運転が可能であるとともに、凝縮器２０３にお
ける出口付近の過冷却度、即ち、液相のＨＣ冷媒の領域
を適正に制御することができるため、更にＨＣ冷媒の充
填量の削減を図ることができる。

【００５４】また、圧縮機２０１を低圧シェルタイプと
することで、圧縮機２０１内の冷凍機油へのＨＣ冷媒の
溶け込み量を低減することができるため、更にＨＣ冷媒
の充填量の削減を図ることができる。

【００５５】また、本実施の形態においては、凝縮器２
０３にのみ実施の形態１による熱交換器を適用したが、
蒸発器２０６に適用してもよく、凝縮器２０３とともに
適用した場合、更にＨＣ冷媒の充填量を大幅に削減する
ことができるとともに、溶接不良によるＨＣ冷媒の漏洩
についても更に低減することができる。ただし、この場
合は、蒸発器２０６における挿入部材１０３は、実施の
形態１に記したごとく、蒸発器２０６の入口部に配置さ
れることになる。

【００５６】（実施の形態３）図５は、本発明の実施の
形態３による自動販売機の冷却加温システムを示す概略
内部構成図である。

【００５７】図５において、３０１は自動販売機本体で
あり、上部に中央と左右に各収納庫３０２，３０３，３
０４、下部に機械室３０５を有している。３０６は圧縮
機、３０７は凝縮器、３０８，３０９，３１０は減圧装
置、３１１，３１２，３１３は蒸発器であり、これらは
環状回路に配管接続され、冷凍サイクルを構成し、ＨＣ
冷媒が充填されている。

【００５８】ここで、上記冷凍サイクルは、実施の形態
２による冷却システムを基本構成とし、凝縮器３０７
は、出口付近において挿入部材１０３を有している。３
１４は庫外ファン、３１５，３１６，３１７は庫内ファ
ンである。また、３１８，３１９，３２０は加温ヒータ
である。３２１は、販売商品である。

【００５９】以上のように構成された、自動販売機３０
１の加温冷却システムについて、以下その動作を説明す
る。

【００６０】なお、上記冷凍サイクルにおいて、減圧装
置３０８と蒸発器３１１、減圧装置３０９と蒸発器３１
２、減圧装置３１０と蒸発器３１３の組合せにおいて、
それぞれ並列に接続され同様の動作をするため、減圧装
置３０８と蒸発器３１１の組合せ、即ち、収納庫３０２
における加温冷却動作を以て、以下説明を行う。

【００６１】まず、収納庫３０２内の販売商品３２１を
冷却する場合、圧縮機３０６より圧縮された高温高圧ガ
スのＨＣ冷媒は、凝縮器３０７に流入する。

【００６２】凝縮器３０７に流入した高圧ガスのＨＣ冷
媒は、凝縮器３０７における伝熱管（図示せず）の周囲
に設けられたフィン（図示せず）を介して、庫外ファン
３１４により送風される周囲の空気と熱交換する。

【００６３】この熱交換により、流入した単一気相のＨ
Ｃ冷媒は、凝縮液化され、気液二相のＨＣ冷媒となる。
その後、更に熱交換が行われ、伝熱管１０２の出口部、
即ち、凝縮器３０７出口部においては、単一液相のＨＣ
冷媒となり流出する。

【００６４】流出した液相のＨＣ冷媒は、減圧装置３０
８により減圧され、液成分に富んだ低圧気液二相のＨＣ
冷媒なり、蒸発器３１１に流入する。

【００６５】流入した気液二相のＨＣ冷媒は、蒸発器３
１１における伝熱管（図示せず）の周囲に設けられたフ
ィン（図示せず）を介して、庫内ファン３１５により送
風される周囲の空気と熱交換し、蒸発器３１１内で蒸発
ガス化され、再度、圧縮機３０６に吸入され圧縮され
る。

【００６６】即ち、庫内ファン３１５により送風される
空気は冷却され、収納庫３０２内を循環しながら、販売
商品３２１の冷却を行う。

【００６７】次に、収納庫３０２内の販売商品３２１を
加温する場合、圧縮機３０６を停止、または、減圧装置
３０８を全閉し、蒸発器３１１にＨＣ冷媒が流れない状
態とし、加温ヒータ３１８を運転することで、庫内ファ
ン３１５により送風される空気は暖められ、収納庫３０
２循環しながら、販売商品３２１の加温を行う。

【００６８】ここで、凝縮器３０７においては、凝縮液
化された単一液相のＨＣ冷媒が存在する出口付近に挿入
部材（図示せず）を有するため、挿入部材（図示せず）
占める容積の液相のＨＣ冷媒を削減できることになる。

【００６９】即ち、上記冷凍サイクルにおけるＨＣ冷媒
の充填量を削減することができ、加温運転時に、収納庫
３０２内で、万一、ＨＣ冷媒が漏洩し、加温ヒータ３１
８が着火源となり引火した場合においても、漏洩する冷
媒の絶対量が少ないため、被害を低減することができ
る。

【００７０】また、機械室３０５内においても、凝縮器
３０７は、入口から出口まで継ぎ目のない１本の配管で
構成されているため、ヘアピン部分における溶接箇所を
なくすことができ、溶接不良によるＨＣ冷媒の漏洩を低
減できる。

【００７１】また、冷媒として地球温暖化係数の小さい
ＨＣ冷媒を使用しているため、万一、漏洩した場合にお
いても、その影響は小さく地球温暖化防止を図ることが
できる。

【００７２】なお、本実施の形態においては、凝縮器３
０７にのみ実施の形態１による熱交換器を適用したが、
蒸発器３１１、３１２、３１３に適用してもよく、凝縮
器３０７とともに適用した場合、更に冷却システムのＨ
Ｃ冷媒の充填量を大幅に削減することができるととに、
溶接不良によるＨＣ冷媒の漏洩についても更に低減する
ことができる。

【００７３】ただし、この場合は、蒸発器３１１，３１
２，３１３における挿入部材（図示せず）は、実施の形
態１に記したごとく、蒸発器３１１，３１２，３１３の
入口部に配置されることになる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明の熱交換器は、伝熱管が、一定の長さの中実又は両端
を閉塞した中空の棒状の挿入部材を管内に挿入したＳ字
形状を繰り返す蛇行形状を成し、前記伝熱管の入口から
出口までを継ぎ目のない１本の配管で構成されているの
で、この熱交換器を冷凍サイクルに用いた場合は、伝熱
管内において、挿入部材の体積に相当する容積を削減で
きるため、充填冷媒量を削減することができる。また、
伝熱管は、溶接などの継ぎ目がないため、溶接不良によ
る冷媒漏洩を低減できる。

【００７５】また、請求項２に記載の発明の熱交換器
は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、挿入部材が
伝熱管の略断面中央に位置するように、伝熱管の内面に
当接し挿入部材を支持する支持部材を有するので、接触
による有効な伝熱面積の減少を抑制すると共に伝熱管内
壁と挿入部材との間隔を挿入部材全周に亘り均一にする
ことができるため、管内熱伝達率の向上を図ることがで
き、伝熱性能を向上することができる。

【００７６】また、請求項３に記載の発明の冷却システ
ムは、可燃性冷媒を充填した冷凍サイクルを構成する凝
縮器と蒸発器の少なくともどちらか一方に、請求項１ま
たは請求項２に記載の熱交換器を用いたことにより、挿
入部材の体積に相当する可燃性冷媒の充填量を削減でき
るため、冷却システムの可燃性冷媒の充填量を大幅に削
減することができ、万一の冷媒漏洩時の影響を低減で
き、更に、挿入部材が挿入されている伝熱管は、溶接な
どの継ぎ目がないため、溶接不良による可燃性冷媒の漏
洩を低減できる。

【００７７】また、請求項４に記載の発明の冷却システ
ムは、請求項３に記載の発明において、凝縮器の伝熱管
の管内に挿入される挿入部材は、前記凝縮器の出口付近
に配置され、蒸発器の伝熱管の管内に挿入される挿入部
材は、前記蒸発器の入口付近に配置されるものであるの
で、圧カ損失が小さい状態で冷媒流速を増大でき、伝熱
性能の向上を図るとともに挿入部材の体積に相当する内
容積の液状の可燃性冷媒を削減できるため、冷却システ
ムの可燃性冷媒の充填量を大幅に削減することができ、
万一の冷媒漏洩時の影響を低減できる。更に、挿入部材
が挿入されている伝熱管は、溶接などの継ぎ目がないた
め、溶接不良による可燃性冷媒の漏洩を低減できる。

【００７８】また、請求項５に記載の発明の冷却システ
ムは、請求項３または請求項４に記載の発明において、
圧縮機を、容量可変型圧縮機とし、減圧装置を、絞り量
可変型の膨張弁としたので、冷凍能力制御運転時に、凝
縮器または蒸発器において挿入部材が配置された部分の
冷媒状態を凝縮器の場合は単相液冷媒となるように、蒸
発器の場合は液冷媒に富んだ冷媒状態になるように適正
化することができ、高効率な運転を行うことができると
ともに、冷却システムの可燃性冷媒の充填量を更に大幅
に削減することができる。

【００７９】また、請求項６に記載の発明の冷却システ
ムは、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の発
明において、圧縮機を、低圧シェルタイプとしたので、
冷凍機油への可燃性冷媒の溶け込み量を低減でき、更に
大幅な冷却システムの可燃性冷媒の充填量を削減するこ
とができる。

【００８０】また、請求項７に記載の発明の自動販売機
は、請求項３から請求項６に記載のいずれか一項に記載
の冷却システムを用いたので、地球温暖化防止を図ると
ともに、充填する可燃性冷媒の絶対量が少ないため、可
燃性冷媒の漏洩量を大幅に削減でき、より安全な自動販
売機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の熱交換器の伝熱管中心
線上の断面図

【図２】の図１のＡ−Ａ線断面図

【図３】同実施の形態の伝熱管ヘアピン部の斜視図

【図４】本発明の実施の形態２の冷却システムの冷凍サ
イクル図

【図５】本発明の実施の形態３の自動販売機の内部構成
図

【図６】従来の冷媒充填量削減手段を備えた冷凍サイク
ル図

【符号の説明】

１０２伝熱管１０３挿入部材１０４支持部材２０１圧縮機２０３凝縮器２０５減圧装置２０６蒸発器３０６圧縮機３０７凝縮器３０８，３０９，３１０減圧装置３１１，３１２，３１３蒸発器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伝熱管内を流れる流体と前記伝熱管の外
部を流れる流体とが熱交換する熱交換器であって、前記
伝熱管は、一定の長さの中実又は両端を閉塞した中空の
棒状の挿入部材を管内に挿入したＳ字形状を繰り返す蛇
行形状を成し、前記伝熱管の入口から出口までを継ぎ目
のない１本の配管で構成した熱交換器。
【請求項２】前記挿入部材は、前記挿入部材が前記伝
熱管の略断面中央に位置するように、前記伝熱管の内面
に当接する支持部材を有する請求項１に記載の熱交換
器。
【請求項３】圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を配
管接続して冷凍サイクルを構成し、前記凝縮器と前記蒸
発器の少なくともどちらか一方は、請求項１または請求
項２に記載の熱交換器を用い、前記冷凍サイクルに可燃
性冷媒を充填した冷却システム。
【請求項４】前記凝縮器の伝熱管の管内に挿入される
挿入部材は、前記凝縮器の出口付近に配置され、前記蒸
発器の伝熱管の管内に挿入される挿入部材は、前記蒸発
器の入口付近に配置される請求項３に記載の冷却システ
ム。
【請求項５】前記圧縮機は、容量可変型圧縮機とし、
前記減圧装置は、絞り量可変型の膨張弁とした請求項３
または請求項４に記載の冷却システム。
【請求項６】前記圧縮機は、低圧シェルタイプとした
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の冷却シス
テム。【請求頃７】請求項３から請求項６のいずれか一項に
記載の冷却システムを用いた自動販売機。