JP2007139278A - Heat exchanger, and cold instrument using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば冷凍・冷蔵ショーケース、空気調和装置等の冷熱機器に用いられる熱交換器及びこれを用いた冷熱機器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used in a cooling / heating apparatus such as a refrigeration / refrigeration showcase or an air conditioner, and a cooling / heating apparatus using the heat exchanger.
従来、コンビニエンスストア等の店舗で冷凍または冷蔵の商品陳列用に用いられるショーケースとしては、前面を開口したショーケース本体と、ショーケース本体内の上面側、背面側及び底面側に沿って形成された通風路と、通風路内に配置された蒸発器及び送風機とを備え、ショーケース本体の前面開口部の下端側から通風路内に吸入した空気を蒸発器によって冷却し、前面開口部の上端側から吐出するようにしたものが一般的である。 Conventionally, as a showcase used for display of frozen or refrigerated products in a store such as a convenience store, it is formed along a showcase body with an open front, and a top surface side, a back surface side, and a bottom surface side in the showcase body. The air that has been sucked into the ventilation path from the lower end side of the front opening of the showcase body is cooled by the evaporator, and the upper end of the front opening is provided. In general, the liquid is discharged from the side.
前記ショーケースの蒸発器に用いられる熱交換器としては、蛇行状に屈曲した冷媒流通用のチューブと、チューブと接触するように互いに間隔をおいて設けられた複数の伝熱用フィンとからなるのものが知られている(例えば、特許文献1の図1参照)。 The heat exchanger used in the showcase evaporator includes a refrigerant circulation tube bent in a serpentine shape and a plurality of heat transfer fins spaced from each other so as to come into contact with the tube. Are known (for example, see FIG. 1 of Patent Document 1).
また、他の熱交換器として、互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された中空円筒状の一対のヘッダと、各ヘッダ間に互いにヘッダの長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状のチューブと、各チューブと接触するように互いに間隔をおいて設けられた複数の伝熱用フィンとを備え、各チューブの両端を各ヘッダにそれぞれ接続したものが知られている(例えば、特許文献1の図2参照)。
しかしながら、前者の熱交換器では、その構造上、熱交換効率を向上させるためにフィンの面積を大きくしなければならず、その分だけ熱交換器全体が大型化し、特にショーケースの背面側通風路に配置する場合は、ショーケースの奥行き寸法を増大させるという問題点があった。また、後者の熱交換器では、多数のチューブとその間のフィンによって効率よく熱交換することができるため、熱交換器全体を薄型化することができ、ショーケースの背面側通風路に配置する場合でも占有スペースを少なくすることができるが、扁平状のチューブとフィンとの間の狭い空間を空気が流通するため、着霜による目詰まりを生じ易く、冷凍ショーケースには適さないという問題点があった。 However, because of the structure of the former heat exchanger, the fin area has to be increased in order to improve the heat exchange efficiency, and the heat exchanger as a whole becomes larger by that amount. When arranged on the road, there is a problem of increasing the depth dimension of the showcase. In the latter heat exchanger, heat can be exchanged efficiently with a large number of tubes and fins between them, so that the entire heat exchanger can be thinned and placed in the ventilation path on the back side of the showcase. However, the occupied space can be reduced, but air circulates in a narrow space between the flat tube and the fins, so clogging due to frost formation is likely to occur and it is not suitable for a freezer showcase. there were.
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熱交換器全体を薄型化することができ、しかも着霜による目詰まりを生ずることのない熱交換器及びこれを用いた冷熱機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is a heat exchanger capable of reducing the thickness of the entire heat exchanger and causing no clogging due to frost formation. The object is to provide a cooling / heating apparatus using the above.
本発明は前記目的を達成するために、互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された一対のヘッダと、各ヘッダ間に互いにヘッダの長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状の熱交換チューブとを備え、各熱交換チューブの両端を各ヘッダにそれぞれ接続するようにした熱交換器において、前記各ヘッダの間にヘッダの長手方向に流通する外部流体と熱交換可能な熱交換部を設け、熱交換部を各熱交換チューブのみによって形成している。 In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of headers that are spaced apart from each other in a direction orthogonal to the longitudinal direction, and a plurality of headers that are spaced from each other in the longitudinal direction of the header. A heat exchanger that has a flat heat exchange tube and connects both ends of each heat exchange tube to each header. Heat exchange is possible between the headers and the external fluid that flows in the longitudinal direction of the header. A heat exchange part is provided, and the heat exchange part is formed only by each heat exchange tube.
これにより、各ヘッダの間に設けた熱交換部がヘッダの長手方向に流通する外部空気と熱交換することから、熱交換器全体を薄型化することができる。また、熱交換部が各熱交換チューブのみによって形成されていることから、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることもない。 Thereby, since the heat exchange part provided between each header exchanges heat with the external air which distribute | circulates to the longitudinal direction of a header, the whole heat exchanger can be reduced in thickness. Moreover, since the heat exchange part is formed only by each heat exchange tube, clogging of frost due to air flowing in a narrow space between the heat transfer fins as in the conventional case does not occur. .
本発明によれば、熱交換器全体を薄型化することができるので、例えば冷熱機器としてのショーケースの背面側通風路内に配置する場合にショーケースの奥行き寸法を小さくすることができる。この場合、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることがないので、冷蔵ショーケースのみならず、冷凍ショーケースの蒸発器としても用いることができる。 According to the present invention, since the entire heat exchanger can be reduced in thickness, the depth dimension of the showcase can be reduced, for example, when the heat exchanger is disposed in the rear-side air passage of the showcase as a cooling device. In this case, since there is no clogging of frost due to air flowing through a narrow space between the heat transfer fins as in the conventional case, not only as a refrigerator showcase but also as an evaporator for a freezer showcase. Can also be used.
図1乃至図5は本発明の第1の実施形態を示すもので、図1は熱交換器の全体斜視図、図2は本発明の熱交換器を用いたショーケースの側面断面図、図3は熱交換チューブの一部断面斜視図、図4は熱交換器の要部分解側面断面図、図5はその要部一部断面側面図である。 1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall perspective view of a heat exchanger, FIG. 2 is a side sectional view of a showcase using the heat exchanger of the present invention, and FIG. 3 is a partial cross-sectional perspective view of the heat exchange tube, FIG. 4 is an exploded side cross-sectional view of the main part of the heat exchanger, and FIG. 5 is a partial cross-sectional side view of the main part.
図2に示すショーケースは、前面を開口したショーケース本体1と、ショーケース本体1内の上面側、背面側及び底面側に沿って形成された通風路2と、通風路2内に配置された蒸発器3及び送風機4とを備えた周知の構成からなり、ショーケース本体1の前面開口部の下端側から通風路2内に吸入した空気を蒸発器3によって冷却し、前面開口部の上端側から吐出することにより、前面開口部にエアカーテンを形成するようになっている。
The showcase shown in FIG. 2 is arranged in the
本発明の熱交換器は、例えば前記ショーケースの蒸発器3として用いられるもので、互いに長手方向と直交する方向に間隔をおいて配置された一対のヘッダ10と、各ヘッダ10間に互いにヘッダ10の長手方向に間隔をおいて配置された複数の扁平状の熱交換チューブ11とから構成されている。
The heat exchanger of the present invention is used as, for example, the
各ヘッダ10は軸方向(長手方向)に延びる中空円筒状のアルミニウム合金からなり、その周面には各熱交換チューブ11の端部が挿入される複数の挿入孔10aが互いにヘッダ10の軸方向に間隔をおいて設けられている。この場合、各挿入孔10aは熱交換チューブ11の断面形状(扁平状)に対応するように長孔状に形成され、その長手方向がヘッダ10の軸方向に延びるように設けられている。
Each
各熱交換チューブ11は扁平状に形成されたアルミニウム合金の押出成形品からなり、その内部には冷媒通路11aが互いに熱交換チューブ11の断面長手方向に複数設けられている。各熱交換チューブ11は、その断面長手方向が各ヘッダ10の長手方向に沿って延びるように配置される。尚、熱交換チューブ11には冷媒通路11aが断面四角形状のものを示したが、冷媒通路が断面円形状のものや、断面長手方向に幅の広い冷媒流通路内に波形に屈曲した仕切部材を挿入したものを用いてもよい。
Each heat exchange tube 11 is made of an aluminum alloy extruded product formed in a flat shape, and a plurality of refrigerant passages 11 a are provided in the longitudinal direction of the cross section of the heat exchange tube 11 inside thereof. Each heat exchange tube 11 is disposed such that the longitudinal direction of the cross section extends along the longitudinal direction of each
各熱交換チューブ11の両端はそれぞれ各ヘッダ10の挿入孔10aに挿入され、ろう付けによって各ヘッダ10に接合されている。また、各ヘッダ10の間にはヘッダ10の長手方向に流通する外部流体(図中白抜き矢印)と熱交換可能な熱交換部12が設けられ、熱交換部12は各熱交換チューブ11のみによって形成されている。
Both ends of each heat exchange tube 11 are inserted into the insertion holes 10a of each
以上のように構成された熱交換器は、ショーケースの蒸発器3として背面側通風路2内に配置され、各熱交換チューブ11内を流通する冷媒と通風路2内を流通する空気とを熱交換する。その際、熱交換器10の周囲を通風路2内の空気がヘッダ10の長手方向に流通することから、通風路2内における熱交換器(蒸発器3)の占有スペースが通風路2の奥行き方向に大きくなることはない。また、通風路2内の空気は各熱交換チューブ11のみと熱交換されることから、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を流通して着霜を発生させることもない。
The heat exchanger configured as described above is arranged in the rear
このように、本実施形態によれば、各ヘッダ10の間に設けた熱交換部12をヘッダ10の長手方向に流通する外部空気と熱交換させるようにしたので、熱交換器全体を薄型化することができ、ショーケースの背面側通風路2内に配置する場合にショーケースの奥行き寸法を小さくすることができる。この場合、熱交換部12を各熱交換チューブ11のみによって形成するようにしたので、従来のように伝熱用フィンとの間の狭い空間を空気が流通することによる着霜の目詰まりを生ずることもなく、冷蔵ショーケースのみならず、冷凍ショーケースの蒸発器としても用いることができる。また、一対のヘッダ10と複数の熱交換チューブ11のみから製造することができるので、部品点数を少なくすることができるとともに、例えば自動車の空気調和装置に用いられる熱交換器の部品を流用することもでき、製造コストの低減を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
尚、前記実施形態では、熱交換チューブ11を一本ずつヘッダ10の長手方向に配列したものを示したが、熱交換チューブ11を外部流体の流通方向と直交する方向に複数ずつ配置するようにすれば、熱交換能力を向上させることができる。例えば、図6に示すようにヘッダ10の周方向複数箇所に挿入孔10bを設け、複数の熱交換チューブ11を各挿入孔10bにそれぞれ接続するようにしてもよい。また、図7に示すようにヘッダ10に周方向に幅の広い挿入孔10cを設け、複数の熱交換チューブ11を挿入孔10bに接続するようにしてもよい。この場合、中央の熱交換チューブ11を除く他の熱交換チューブ11の両端側を厚さ方向に屈曲させることにより、各熱交換チューブ11の間に隙間が設けられる。
In the above embodiment, the heat exchange tubes 11 are arranged one by one in the longitudinal direction of the
図8及び図9は本発明の第2の実施形態を示すもので、図8は熱交換器の全体斜視図、図9はその要部一部断面側面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。 8 and 9 show a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is an overall perspective view of the heat exchanger, and FIG. 9 is a partial sectional side view of the main part thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the component equivalent to the said embodiment.
本実施形態の熱交換器は、各熱交換チューブ13の両端側に中央側に対して捻られた捻り部13aを設け、両端側の捻り部13a除く部分の断面長手方向が各ヘッダ10の長手方向に対して45°よりも小さい所定の傾斜角θ(例えば30°)をなすように形成されている。この場合、各熱交換チューブ13は互いに傾斜方向が反対になるようにヘッダ10の長手方向に交互に配置されている。
In the heat exchanger of this embodiment, twist portions 13a twisted with respect to the center side are provided on both ends of each
即ち、各熱交換チューブ13の傾斜により、熱交換部12に沿って流れる空気の流通抵抗を増加させて熱交換チューブ13との接触時間を長くすることができ、熱交換効率を向上させることができる。
That is, the inclination of each
この場合、互いに傾斜方向が反対になるように各熱交換チューブ13を交互に配置したので、熱交換部12の厚さ方向両側に均一な空気の流れを形成することができ、熱交換効率をより向上させることができる。
In this case, since the
更に、各熱交換チューブ13の傾斜角θを45°よりも小さくしたので、熱交換部12に沿って流れる空気の流通抵抗を無用に増加させることがなく、風速の低下を防止することができる。
Furthermore, since the inclination angle θ of each
また、熱交換チューブ13の両端側に中央側に対して捻られた捻り部13aを設けることにより、熱交換チューブ13を傾斜させるようにしたので、第1の実施形態のように各熱交換チューブ11を傾斜させないように構成した熱交換器のヘッダ10を用いることができ、部品の共通化を図ることができる。尚、ヘッダ10に傾斜した挿入孔(図示せず)を設けることにより、捻り部を有しない熱交換チューブ11を用いるようにしてもよい。
In addition, since the
図10及び図11は本発明の第3の実施形態を示すもので、図10は熱交換器の全体斜視図、図11はその要部一部断面側面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。 10 and 11 show a third embodiment of the present invention. FIG. 10 is an overall perspective view of the heat exchanger, and FIG. 11 is a partial sectional side view of the main part thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the component equivalent to the said embodiment.
本実施形態の熱交換器は、断面長手方向が各ヘッダ10の長手方向に沿って延びるように設けられた複数の熱交換チューブ11と、両端側を除く部分の断面長手方向が各ヘッダ10の長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成された複数の熱交換チューブ13とを備え、これらの各熱交換チューブ11,13はヘッダ10の長手方向に交互に配置されている。
In the heat exchanger according to the present embodiment, a plurality of heat exchange tubes 11 provided so that a cross-sectional longitudinal direction extends along the longitudinal direction of each
これにより、熱交換チューブ13の傾斜により、熱交換部12に沿って流れる空気の流通抵抗を増加させて熱交換チューブ13との接触時間を長くすることができ、熱交換効率を向上させることができる。その際、傾斜した各熱交換チューブ13の間には、傾斜を有しない熱交換チューブ11が配置されることから、熱交換部12に沿って流れる空気の流れを円滑にすることができ、風速の低下を防止する上で極めて有利である。
Thereby, by the inclination of the
図12及び図13は本発明の第4の実施形態を示すもので、図12は熱交換器の全体斜視図、図13はその要部一部断面側面図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。 12 and 13 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is an overall perspective view of the heat exchanger, and FIG. 13 is a partial sectional side view of the main part thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the component equivalent to the said embodiment.
本実施形態の熱交換器は、外部流体の流通方向と直交する方向に幅の広い扁平状の一対のヘッダ14と、両端側を除く部分の断面長手方向が各ヘッダ10の長手方向に対して所定の傾斜角をなすように形成された複数の熱交換チューブ13とから構成され、各熱交換チューブ13は外部流体の流通方向と直交する方向に複数列に配置されている。
In the heat exchanger according to the present embodiment, the pair of
これにより、熱交換部12が複数列の熱交換チューブ13によって形成されることから、熱交換能力を向上させることができる。この場合、各ヘッダ14をそれぞれ外部流体の流通方向と直交する方向に幅の広い扁平状に形成したので、各熱交換チューブ13を複数列に配置した場合でも、熱交換器全体が幅方向に大型化することがないという利点がある。
Thereby, since the
尚、図14に示すように各ヘッダ14への熱交換チューブ13の接続位置を千鳥状に配置することにより、各熱交換チューブ13の列を互いに各熱交換チューブ13がヘッダ14の長手方向にずれるように構成してもよい。
As shown in FIG. 14, the connection positions of the
図15乃至図17は本発明の第5の実施形態を示すもので、図15は熱交換器の全体斜視図、図16は熱交換ユニットを並列に接続した概略構成図、図17は熱交換ユニットを直列に接続した概略構成図である。尚、第1の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。 FIGS. 15 to 17 show a fifth embodiment of the present invention. FIG. 15 is an overall perspective view of a heat exchanger, FIG. 16 is a schematic configuration diagram in which heat exchange units are connected in parallel, and FIG. It is the schematic block diagram which connected the unit in series. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the component equivalent to 1st Embodiment.
本実施形態の熱交換器は、一対のヘッダ10及び複数の熱交換チューブ13からなる熱交換ユニット20を複数備え、各熱交換ユニット20は外部流体の流通方向と直交する方向に配列されている。この場合、各熱交換ユニット20は、図16に示すように互いに並列に接続され、または図17に示すように互いに直列に接続されている。
The heat exchanger of the present embodiment includes a plurality of
これにより、任意の数の熱交換ユニット20を用いて熱交換器を構成することができるので、共通の部品により多種類の熱交換器を製造することができ、製造コストの低減を図ることができる。
Thereby, since a heat exchanger can be comprised using arbitrary number of
また、熱交換器をショーケースの冷凍回路の蒸発器3として用いる場合、冷凍能力に応じた数だけ熱交換ユニット20を設けるようにすれば、冷却能力の異なるショーケースを製造する場合でも熱交換ユニット20を共通の部品として用いることができ、生産効率の向上を図ることができる。
Further, when the heat exchanger is used as the
尚、前記実施形態では、ショーケースに用いられる熱交換器を示したが、空気調和装置等、他の冷熱機器にも用いることが可能である。 In the above embodiment, the heat exchanger used for the showcase is shown, but it can also be used for other cooling and heating equipment such as an air conditioner.
10…ヘッダ、11…熱交換チューブ、12…熱交換部、13…熱交換チューブ、13a…捻り部、14…ヘッダ、20…熱交換ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記各ヘッダの間にヘッダの長手方向に流通する外部流体と熱交換可能な熱交換部を設け、熱交換部を各熱交換チューブのみによって形成した
ことを特徴とする熱交換器。 A pair of headers arranged at intervals in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and a plurality of flat heat exchange tubes arranged between the headers at intervals in the longitudinal direction of the headers, In a heat exchanger in which both ends of the heat exchange tube are connected to each header,
A heat exchanger in which a heat exchanging portion capable of exchanging heat with an external fluid flowing in the longitudinal direction of the header is provided between the headers, and the heat exchanging portion is formed only by the heat exchanging tubes.
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein each of the heat exchange tubes is provided so that a longitudinal direction of the cross section extends along a longitudinal direction of each header.
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 2. The heat exchanger according to claim 1, wherein a portion excluding both ends of each heat exchange tube is formed such that a longitudinal direction of the cross section forms a predetermined inclination angle with respect to a longitudinal direction of each header.
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 A plurality of heat exchange tubes formed so that the longitudinal direction of the cross section of the portion excluding both end sides forms a predetermined inclination angle with respect to the longitudinal direction of each header are alternately arranged in the longitudinal direction of the header so that the inclination directions are opposite to each other. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is disposed in
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 The heat exchange tube provided so that the cross-sectional longitudinal direction extends along the longitudinal direction of each header, and the cross-sectional longitudinal direction of the portion excluding both ends form a predetermined inclination angle with respect to the longitudinal direction of each header The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchange tubes are alternately arranged in the longitudinal direction of the header.
ことを特徴とする請求項3、4または5記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 3, 4 or 5, wherein the inclination angle is smaller than 45 °.
ことを特徴とする請求項3、4、5または6記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 3, 4, 5, or 6, wherein a twisted portion twisted with respect to the center side is provided at both ends of the heat exchange tube.
ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6または7記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein a plurality of the heat exchange tubes are arranged in a direction orthogonal to a flow direction of the external fluid.
ことを特徴とする請求項8記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 8, wherein each header is formed in a flat shape having a wide width in a direction orthogonal to a flow direction of the external fluid.
ことを特徴とする請求項8または9記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 8 or 9, wherein the connection positions of the heat exchange tubes to the headers are arranged in a staggered manner.
ことを特徴とする1、2、3、4、5、6、7、8、9または10記載の熱交換器。 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 characterized in that a plurality of heat exchange units comprising a pair of headers and a plurality of heat exchange tubes are provided, and the headers of each heat exchange unit are connected in parallel or in series with each other. , 8, 9 or 10.
冷凍回路の能力に応じた数だけ前記熱交換ユニットを設けた
ことを特徴とする冷熱機器。 The heat exchanger according to claim 11 is provided as an evaporator of a refrigeration circuit,
The cooling / heating apparatus, wherein the number of the heat exchange units corresponding to the capacity of the refrigeration circuit is provided.
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