JP2011163638A - 熱交換器およびその熱交換器を備えた物品貯蔵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍空調機器等に用いられる熱交換器に関し、高性能で、かつ除霜効率の高い冷却器を提供する。
【解決手段】多数平行に並べられ、その間を気流が通過するプレートフィン３と、プレートフィン３に略直角に貫通され、内部を流体が流動する冷媒管２を具備し、冷媒管２は、気流に対して千鳥状に配設され、プレートフィン３は、冷媒管２に対して列ごとに分断された構成の完全独立フィンチューブ型熱交換器において、前記プレートフィンには、略水平に突出するリブ３ｈを略垂直に一定間隔で複数個設けたものである。これにより、熱交換器１の高性能化をはかり、また除霜時の残水を防止し除霜回数を低減することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、完全独立フィンチューブ型の熱交換器、およびその熱交換器を具備した冷蔵庫等の物品貯蔵装置に関するものである。

近年、地球資源の有効活用、家庭用電化製品における消費電力（量）の抑制等の観点から、冷凍機器に用いられる熱交換器においては、小型化かつ高効率化や耐着霜性能の向上、さらには除霜効率の向上、あるいは耐埃性の向上等がより一層求められている。

一般的に、冷蔵庫等には、境界層前縁効果によって高い熱交換性能を達成し易いことから、列ごとに分断された一枚のプレートフィンに、一本もしくは二本の冷媒管を貫通した所謂完全独立フィンチューブ型の熱交換器が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、同様に境界層前縁効果が期待できる構成の所謂スパイラルフィンチューブ型の熱交換器も知られている（例えば、特許文献２参照）。

図１２は、上記特許文献１に記載される完全独立フィンチューブ型熱交換器の斜視図である。

同図の如く、完全独立フィンチューブ型の熱交換器５１は、列ごとに分断されたプレートフィン５２に、一本の冷媒管５３を貫通させ、その冷媒管５３を蛇行上に曲げ加工した構成となっている。

したがって、矢印方向の気流と交差するプレートフィン５２の端縁面積が多いことから、境界層前縁効果が大きく、熱交換器５１の性能を向上することができる。

図１３は、上記特許文献２に記載されるスパイラルフィンチューブ型熱交換器の正面図である。

同図の如く、スパイラルフィンチューブ型の熱交換器６１は、一般的に冷媒管６２に帯状のフィン６３を旋回しながら巻きつけ、その後冷媒管６２を蛇行状に曲げ加工した構成となっている。

したがって、冷媒管６２に巻きつけられたフィン６３は、冷媒管６２の軸方向から見ると小径の円形となり、加えて冷媒管６２の曲げ径も小さくできることから、コンパクトかつフレシキブルな形状に形成することができ、省スペースの設置が可能となる。

また、冷媒管６２に巻きつけるフィン６３が円形となるため、列または段方向において隣り合うフィン６３の隙間を十分に確保することができ、塵埃の堆積をし難くして耐埃性に優れた構成とすることもできる。

特開昭６０−２４０９８７号公報 特開２００４−１２１１９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される完全独立フィンチューブ型の熱交換器５１は、プレートフィン５２が矩形であることに伴って、周縁における冷媒管５３からの距離が一様ではない構成となっている。

その結果、この熱交換器５１を冷却器として用いた場合、境界層前縁効果によりフィン端面（端縁部）に多く着霜が生じる。

しかも、その着霜は、風上側から発生し、相互のプレートフィン５２の通風間隔を遮断するように成長するため、目詰まり状態となって通風が阻害され、その結果、風下側での熱交換作用が得られなくなる。

かかることから、風下側では着霜が少なく、熱交換作用が得られる状態にありながら、除霜運転を行なわざるを得ない事態が伴うものであった。

その除霜運転は、除霜ヒータ等によって冷媒管５３を加熱し、冷媒管５３からの伝熱効果および冷媒管５３内の冷媒の対流効果（以下、この対流効果を、サーモサイフォン効果と称す）によってプレートフィン５２を加熱し、着霜を溶融する動作であるが、上述の如くプレートフィン５２の冷媒管５３を中心とする周縁距離が一様でないため、溶融斑が生じ易く、再度冷却運転を行った場合に、冷却能力が発揮できず、消費電力（量）が多くなることに加え、除霜運転を行なう頻度が高いものであった。

また、除霜時間を延長することにより、上述の除霜を確実に行うことはできるが、当然除霜ヒータの運転が長くなることに伴い、冷凍機器（除霜ヒータ等）の消費電力（量）が上がり、また、冷却運転の中断時間が長くなり、被冷却物の温度が上昇して貯蔵物品の品質を損なう可能性が生じるという課題を有していた。

また、除霜運転によって融解された霜はドレン水となり、プレートフィン５２の表面を伝って自然落下して下部へ排水される。この時、プレートフィン５２はほぼ垂直に設置され、かつフラット形状であるためドレン水は非常に速く流れ落ちる。流れ落ちる速度が速いと流れ落ち初期では連続して繋がって流れている水でも途中で途切れてしまい、取り残されてしまう水が発生するため、除霜運転が終了した時でも、プレートフィン５２の表面に島状の孤立した残水が発生しやすい。その結果、冷却運転が再開された後、残水が凍りとなりそこから霜が成長しやすくなることから、短時間で目詰まり状態となり、耐着霜能力が劣化する、また、それに伴い除霜運転回数が多くなることから消費電力（量）が多くなるという問題があった。

なお、島状の孤立した残水を防止するために、プレートフィン５２表面にコーティング処理として親水性または撥水性のプレコート処理または塗装処理をするという対策があるが、ともにコスト高くなるという問題がある。

さらに、上記特許文献２に開示されるスパイラルフィンチューブ型の熱交換器６１は、フィン６３の端縁が冷媒管６２に近く、かつフィン６３の端縁と冷媒管６２との距離が略一様であることから、冷媒管６３からの伝熱効果、およびサーモサイフォン効果による除霜効果は高いものの、列方向および段方向に隣り合うフィン６３の間隔が広いことに起因して、冷媒管６３を中心に異常に着霜することが多く、また、フィン表面積が、フィンチューブ型熱交換器と比べて小さいため、高性能化が困難ということから、冷却器に適さないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷却器として使用した場合の熱交換性能の向上と除霜時の残水を防止し除霜回数を低減をはかり、冷凍機器の消費電力（量）を大幅に低減できる熱交換器を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、完全独立フィンチューブ型の熱交換器において、冷媒管を気流に対して千鳥状に配設し、さらに、プレートフィンには、略水平に突出するリブを一定間隔で複数個設け、さらに、前記プレートフィンにおける気流と交差するフィン端縁を、前記気流と略直角に交差する線を基軸に気流方向において距離が異なる略波形状としたものである。

これによって、フィンの境界層前縁効果と気流の乱流促進をはかり、空気側熱伝達率を向上することができる。したがって、熱交換器の性能を向上し、この熱交換器を搭載した冷凍機器の消費電力量を低減することができる。

また、冷媒管からの伝熱効果、およびサーモサイフォン効果による除霜性能（特性）を向上することが可能となり、除霜時の冷凍機器の消費電力量を低減することができる。

さらに、前記リブによって、ドレン水の表面張力を破壊するとともに落下速度を低減することができることから、除霜運転によって融解されたドレン水が途切れて島状の残水になるのを防ぎ、連続的に繋がった状態でドレン水を流すことができる。その結果、目詰まりによる熱交換効率低下や除霜回数増加による消費電力量を低減することができる。

さらに、本発明の物品貯蔵装置は、物品貯蔵室を冷却する冷凍サイクルの蒸発器に、上記完全独立フィンチューブ型の熱交換器を用いたものである。

かかることにより、冷却性能の向上をはかり、物品貯蔵装置における消費電力（量）の低減をはかることができる。

本発明の熱交換器は、冷媒管を気流に対して千鳥状に配設するとともに、プレートフィンにはリブを一定間隔で複数個設けたことにより、除霜運転時の残水を防止させることよって、除霜効率を向上させることができる。また、リブにより気流の乱流促進をはかることによって、空気側総括熱伝達率を向上させることができる。さらに、プレートフィンの端縁を、略波形状とすることにより、フィンの境界層前縁効果を生じる面積を大きくし、熱交換器の性能を向上することができる。

また、本発明の物品貯蔵装置は、前記熱交換器を蒸発器として搭載したことにより、冷却能力の向上と除霜性能の向上を可能にし、消費電力（量）を低減することができる。

本発明の実施の形態１における完全独立フィンチューブ型熱交換器の斜視図 同実施の形態１における熱交換器の図１のＡ−Ａ線による断面図 同実施の形態１における熱交換器を構成するプレートフィンの拡大図 同実施の形態１における熱交換器を構成するプレートフィンの図３のＢ−Ｂ線による断面図 同実施の形態１における熱交換器を構成するプレートフィンの図３のＣ−Ｃ線による断面図 本発明の実施の形態２における完全独立フィンチューブ型熱交換器の斜視図 同実施の形態２における熱交換器の図５のＤ−Ｄ線による断面図 同実施の形態２における熱交換器を構成するプレートフィンの拡大図 同実施の形態２における熱交換器を構成するプレートフィンの図８のＥ−Ｅ線による断面図 同実施の形態２における熱交換器を構成するプレートフィンの図８のＦ−Ｆ線による断面図 本発明の実施の形態３における物品貯蔵装置の構成を示す模式図 従来例を示す完全独立フィンチューブ型熱交換器の斜視図 従来例を示すスパイラルフィンチューブ型熱交換器の正面図

請求項１に記載の発明は、多数平行に並べられ、その間を気流が通過する矩形のプレートフィンと、前記プレートフィンを略直角に貫通し、かつ内部を流体が流動する冷媒管を具備し、前記冷媒管は、気流に対して千鳥状に配設され、前記プレートフィンは、前記冷媒管に対して列ごとに分断された構成の完全独立フィンチューブ型の熱交換器において、前記プレートフィンには、略水平に突出するリブを略垂直方向に一定間隔で複数個設けたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒管の千鳥配置に伴って熱交換器を流れる気流を乱し、その乱流効果とプレートフィンの境界層前縁効果により、熱交換性能を向上することができる。

さらに、前記プレートフィンには、前記プレートフィンには略水平に突出するリブを一定間隔で複数個設けたことにより、一般的なフラットフィンに比べフィンの強度を向上させることができる。その結果、フィン板厚を薄くでき、低コスト化をはかることができる。

また、除霜運転によって融解されたドレン水が表面張力によって途切れて島状の残水になるのを防ぎ、連続的に繋がった状態でドレン水を排出できるため完全に除霜および離水ができることにより、また除霜時の残水を防止し除霜回数を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、多数平行に並べられ、その間を気流が通過するプレートフィンと、前記プレートフィンを略直角に貫通し、かつ内部を流体が流動する冷媒管を具備し、前記冷媒管は、気流に対して千鳥状に配設され、前記プレートフィンは、前記冷媒管に対して列ごとに分断された構成の完全独立フィンチューブ型の熱交換器において、前記プレートフィンには、略水平に突出するリブを略垂直方向に一定間隔で複数個設け、さらに、前記プレートフィンにおける気流と交差するフィン端縁を、前記気流と略直角に交差する線を基軸に気流方向において距離が異なる略波形状としたものである。

かかる構成とすることにより、冷媒管の千鳥配置に伴って熱交換器を流れる気流を乱し、その乱流効果と端縁を略波形状に形成したプレートフィンの境界層前縁効果により、熱交換性能を向上することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記冷媒管と前記プレートフィン端縁間の距離を略一定としたものである。

かかることにより、冷媒管の熱や、その内部を流れる冷媒の熱を、前記プレートフィンの周縁へ略一様に伝達することができ、熱伝達の斑を抑制することができる。その結果、この熱交換器を冷却器として使用した場合の除霜時において、加熱された冷媒管の熱、およびその冷媒管内を流れる冷媒のサーモサイフォン効果の熱を、プレートフィンの周端縁へ略一様に伝達することができ、その結果、効率的に除霜ができ、除霜時間の短縮化をは
かることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記プレートフィンを、気流方向に複数配置し、該プレートフィンの略波形状を形成する凹部端縁に、後段の該プレートフィンの略波形状を形成する凸部端縁を突合せて配置したものである。

かかることにより、気流方向におけるプレートフィンの間隔を合理的に確保することができ、熱交換器をコンパクトに構成することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から２のいずれか一項に記載の発明において、前記リブを、前記プレートフィンの両面に設けたものである。

かかることにより、プレートフィンの表裏の２面ともに、除霜ドレン水が島状となる残水を防止できる。したがって、より除霜回数を低減できることから、この熱交換器を搭載した機器の消費電力（量）を低減することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から２のいずれか一項に記載の発明において、前記リブを、略垂直方向に千鳥状に配置したものである。

かかることにより、前記リブにより除霜ドレン水の流路がバランスよく形成されることからドレン水の水切れ性を向上できる。

請求項７に記載の発明は、断熱空間で形成される物品貯蔵室と、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を、配管を介して環状に連結した冷凍サイクルと、前記蒸発器による冷却気流を前記物品貯蔵室内に送り込む送風機を具備した貯蔵装置において、前記蒸発器を、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器とした物品貯蔵装置である。

かかることにより、除霜回数を少なくして安定した熱交換作用を得ることができ、効率のよい冷却運転を行うことができる。これに伴い、消費電力（量）を抑制した物品貯蔵装置を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における完全独立フィンチューブ型熱交換器の斜視図である。図２は、同実施の形態１における熱交換器の図１のＡ−Ａ線による断面図である。図３は、同実施の形態１における熱交換器を構成するプレートフィンの拡大図である。図４は、同実施の形態１における熱交換器を構成するプレートフィンの図３のＢ−Ｂ線による断面図である。図５は、同実施の形態１における熱交換器を構成するプレートフィンの図３のＣ−Ｃ線による断面図である。

図１乃至図５において、完全独立フィンチューブ型の熱交換器１は、熱伝導率の高いアルミニウムや銅を素材とする冷媒管２と、同様の材料からなる多数のプレートフィン３によって構成されている。

プレートフィン３は、同一形状、同一大きさの矩形（長方形）に形成され、矢印Ｘで示す気流方向（列方向）に分断されて配置されている。このプレートフィン３には、冷媒管２が貫通する孔３ａと、この孔３ａの周囲で軸方向に突出するフィンカラー部３ｂ（図４）と、プレートフィン３の両面に、金型加工に略水平（気流方向に略直角）かつ、略垂直
（気流方向に略平行）に千鳥状に配置する一定間隔で軸方向に複数個突出したリブ３ｈが設けられている。

そして、プレートフィン３における気流方向の分断配置は、該プレートフィン３を上下交互に反転させた配置構成としている。

その結果、気流方向における冷媒管２の配置関係は、気流方向に連続して重ならない千鳥状の配置となっている。

上記構成からなる熱交換器１の組み立ては、周知の工程手順で組み立てることができるため、説明を省略する。

次に、上記構成の熱交換器１を、冷却器として使用した場合について説明する。

まず、冷却運転により気流は、矢印Ｘで示す方向に流れ、プレートフィン３と接触して熱交換が始まる。このとき、プレートフィン３の縁３ｄによって境界層前縁効果が得られ、熱交換作用が促進されて冷却効果を得ることができる。

また、本実施の形態１においては、冷媒管２が気流に対して千鳥状に配設されていることから、冷媒管２に当たる気流は、矢印Ｙで示す如く円形断面をもつ冷媒管２によって分断され、風下の冷媒管２に当たるため、さらに効率の良い熱交換が可能となる。

また、冷媒管２に当たる気流は、図２の矢印Ｙに示す如く円形断面をもつ冷媒管２にて分断され、流れが乱される。そして、冷媒管２を通過した後、再び合流する流れとなることから、冷媒管２の気流の当たる反対面である冷媒管後部には、気流の止水域αが形成される。

さらに、本実施の形態１においては、略水平に突出するリブ３ｈを千鳥状に略垂直に一定間隔で複数個設けていることから、プレートフィン３の表面近くを通過する気流は、図２の矢印Ｚで示す如く、プレートフィン３の表面に突出して形成したリブ３ｈに衝突し、乱流となって冷媒管２の後部の止水域αに回りこむ。したがって、冷媒管２による気流の分断と、リブ３ｈの乱流に伴い、気流は、止水域αへ多く回り込むことができ、その結果、冷媒管２との熱交換が促進され、冷却能力を増大させることができる。

また、プレートフィン３にはリブ３ｈを有しているため、従来のフラットなプレートフィンと比べ、フィン強度を向上させることができる。そのため、製造工程や冷凍機器組込工程などにおいて、熱交換器の取扱いによるプレートフィン３の変形等を低減することができる。

また、プレートフィン３の板厚を薄くしても、従来のフラットなプレートフィンと同等の強度を確保することができるため、熱交換器の材料費の低減が可能となることから、製造費の低コスト化をはかることができる。

次に、冷却運転時が継続されると熱交換器１の全体に着霜が生じ、特に冷媒管２の周縁および気流が当たるプレートフィン３の縁３ｄに多く着霜する。これに伴い、気流Ｘにおける前段側からプレートフィン３間の目詰まりが生じ、徐々に後段への通風（量）が抑制され傾向となる。

さらに着霜が進み、除霜ヒータ等（図示せず）によって、例えば、熱交換器１の下部から冷媒管２やプレートフィン３を加熱し、霜を溶融する場合についても、その加熱に伴う
熱伝導、サーモサイフォン効果（冷媒の対流効果）、および加熱された気流の対流等によって各部の除霜が行われる。

なお、除霜ヒータから遠方になるにしたがい、熱交換器の熱升（熱容量）が大きいこと、また霜の潜熱が大きくなること、および除霜初期は対流がほとんどないということから、サーモサイフォン作用が占める除霜効果は大きい。

さらに、着霜した縁３ｄは、除霜ヒータによって暖められた冷媒管２や、その内部を流れる加熱された冷媒によるサーモサイフォン効果によって、熱が冷媒管２からプレートフィン３の縁３ｄへと伝わり、除霜を行う。

このとき、除霜運転によって融解された霜はドレン水となり、自然落下によりプレートフィン３の表面を伝って下部へ排水されるが、本実施の形態１においては、略水平に突出するリブ３ｈを一定間隔で複数個設けていることから、リブ３ｈによって、ドレン水の表面張力が破壊され、図５に示すように想像線Ｓで示す水玉を形成することなくプレートフィン３の表面に、想像線Ｔで示すように広がる。さらに、広がったドレン水はプレートフィン３の千鳥状に配置されたリブ３ｈで囲まれた水路を通って、自重によってゆっくり下部へ流れるようになる。すなわち、除霜され融解されたドレン水はプレートフィン３の表面を、ゆっくりではあるがプレートフィン３の下部端部へ連続して繋がった状態で確実に流れ、その結果、ドレン水が島状に残ることがない。

また、プレートフィン３同士の軸方向の隙間（以下、フィンピッチと称す）が狭い場合、ドレン水の表面張力によって、プレートフィン３同士にブリッジを形成し、残水となることがあるが、ドレン水はプレートフィン３の千鳥状に配置されたリブ３ｈで囲まれた水路を通り、自重によってゆっくり下部へ流れるようになため、毛細管現象およびそれに伴う誘引作用によってブリッジしているドレン水も排出することができる。

その結果、冷却運転が再開された後、残水が凍り、そこから霜が成長して短時間で目詰まり状態になるのを防止することができる。したがって、熱交換効率低下や除霜回数増加による消費電力量を低減することができる。

ここで、リブ３ｈの配置は、ドレン水の表面張力を破壊し水玉の形成を防止できるものかつリブ３ｈによるドレン水の水路を形成できるものであれば直線状に限るものではなく、一部湾曲した形状のものであってもよい。また、リブ３ｈの断面形状も同様にドレン水の表面張力を破壊し水玉の形成を防止できるものかつリブによるドレン水の水路を形成できるものであれば、略三角に限定せず、略四角または略多角形またはＲをつけたものであってもよい。

また、リブ３ｈの長さ（略水平方向）、リブ３ｈ同士の隙間（略水平方向および略垂直方向）やリブ３ｈの高さ（軸方向）を調節、設定することにより、ドレン水の落下速度をコントロールすることができることから、搭載する機器の除霜量に適した熱交換器を構成することができ、冷凍機器の運転効率の改善を可能にして消費電力（量）の低減化をはかることができる。

以上のように本実施の形態１における完全独立フィンチューブ型の熱交換器１は、高性能化を可能にし、かつ除霜時の残水を防止し耐着霜性能を向上させるとともに除霜回数を低減できるものである。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における完全独立フィンチューブ型熱交換器の斜視図で
ある。図７は、同実施の形態２における熱交換器の図６のＤ−Ｄ線による断面図である。図８は、同実施の形態２における熱交換器を構成するプレートフィンの拡大図である。図９は、同実施の形態２における熱交換器を構成するプレートフィンの図８のＥ−Ｅ線による断面図である。図１０は、同実施の形態２における熱交換器を構成するプレートフィンの図８のＦ−Ｆ線による断面図である。、
図６乃至図１０において、完全独立フィンチューブ型の熱交換器１１は、熱伝導率の高いアルミニウムや銅を素材とする冷媒管１２と、同様の材料からなる多数のプレートフィン１３によって構成されている。

プレートフィン１３は、同一形状、同一大きさのもので、矢印Ｘで示す気流方向（列方向）に分断されて配置されている。このプレートフィン１３には、冷媒管１２が貫通する孔１３ａと、この孔１３ａの周囲で軸方向に突出するフィンカラー部１３ｂ（図８）と、プレートフィン１３の両面に、金型加工に略水平（気流方向に略直角）かつ、略垂直（気流方向に略平行）に千鳥状に配置する一定間隔で軸方向に複数個突出したリブ１３ｈが設けられている。

さらに、プレートフィン１３は、気流方向に対して略直角関係にある縁１３ｄが略波形（以下、波形と称す）に形成されている。

この波形は、孔１３ａを中心とする複数の円１３ｅを基調とした形状であるため、矢印Ｘで示す気流と略直角に交差する線Ｌを基軸に、気流方向における距離ａ１、ａ２が円弧を描きながら異なる形状となっている。したがって、縁１３ｄには、線Ｌに最も近い距離ａ１の凸部端縁１３ｆと、線Ｌから最も離れた距離ａ２の凹部端縁１３ｇを交互に有し、また各孔１３ａの中心Ｏから縁１３ｄの輪郭までの距離ｒは、（各円１３ｅが交わる部分を除いては）一定の寸法となっている。

そして、プレートフィン１３における気流方向の分断配置は、図７に示す如く該プレートフィン１３を上下交互に反転させ、縁１３ｄにおける凸部端縁１３ｆに、隣のプレートフィン１３における縁１３ｄの凹部端縁１３ｇを所定の距離を介して突合せるように配置した構成となっている。

その結果、気流方向における冷媒管１２の配置関係は、気流方向に連続して重ならない千鳥状の配置となっている。さらに、前述の凸部端縁１３ｆと凹部端縁１３ｇの突合せ配置により、気流方向における寸法を小さくし、熱交換器１１のコンパクト化をはかっている。

上記構成からなる熱交換器１１の組み立ては、周知の工程手順で組み立てることができるため、説明を省略する。

次に、上記構成の熱交換器１１を、冷却器として使用した場合について説明する。

まず、冷却運転により気流は、矢印Ｘで示す方向に流れ、プレートフィン１３と接触して熱交換が始まる。このとき、プレートフィン１３の縁１３ｄは、凸部端縁１３ｆと凹部端縁１３ｇが交互に連続する波形状に形成されているため、従来の縁が直線的なプレートフィンに比べて気流との接触部（面積）が多く形成されていることから、境界層前縁効果が大きくなり、熱交換作用が促進されて冷却能力を増大させることができる。

また、冷媒管１２に当たる気流は、矢印Ｙで示す如く円形断面をもつ冷媒管１２にて分断されることから、冷媒管１２の気流の当たる反対面である冷媒管後部には気流の止水域αが形成される。

しかしながら、本実施の形態２においては、冷媒管１２が気流に対して千鳥状に配設されていることから、前述の分断された気流が風下の冷媒管１２に当たるため、さらに効率の良い熱交換が可能となる。

さらに、本実施の形態２においては、略水平に突出するリブ１３ｈを略垂直に千鳥状に一定間隔で複数個設けていることから、プレートフィン１３の表面近くを通過する気流は、図２の矢印Ｚで示す如く、プレートフィン１３の表面に突出して形成したリブ１３ｈに衝突し、乱流となって冷媒管１２の後部の止水域αに回りこむ。したがって、冷媒管１２による気流の分断と、リブ１３ｈの乱流に伴い、気流は、止水域αへ多く回り込むことができ、その結果、冷媒管１２との熱交換が促進され、冷却能力を増大させることができる。

また、プレートフィン１３は略水平方向に突出するリブ１３ｈを有しているため、従来のフラットなプレートフィンと比べ、フィン強度を向上させることができる。そのため、製造工程や冷凍機器組込工程などにおいて、熱交換器の取扱いによるプレートフィン１３の変形等を低減することができる。

また、プレートフィン１３の板厚を薄くしても、従来のフラットなプレートフィンと同等の強度を確保することができるため、熱交換器の材料費の低減が可能となることから、製造費の低コスト化をはかることができる。

次に、冷却運転時が継続されると熱交換器１１の全体に着霜が生じ、特に冷媒管１２の周縁および気流が当たるプレートフィン１３のフィン端部、すなわち波形状の縁１３ｄに多く着霜する。これに伴い、気流Ｘにおける前段側からプレートフィン１３間の目詰まりが生じ、徐々に後段への通風（量）が抑制される傾向となる。

さらに着霜が進み、除霜ヒータ等（図示せず）によって、例えば、熱交換器１１の下部から冷媒管１２やプレートフィン１３を加熱し、霜を溶融する場合についても、その加熱に伴う熱伝導、サーモサイフォン効果（冷媒の対流効果）、および加熱された気流の対流等によって各部の除霜が行われる。

なお、除霜ヒータから遠方になるにしたがい、熱交換器の熱升（熱容量）が大きいこと、また霜の潜熱が大きくなること、および除霜初期は対流がほとんどないということから、サーモサイフォン作用が占める除霜効果は大きい。

さらに、着霜した波形状の縁１３ｄは、除霜ヒータによって暖められた冷媒管１２や、その内部を流れる加熱された冷媒によるサーモサイフォン効果によって、熱が冷媒管１２からプレートフィン１３の波形状の縁１３ｄへと伝わっていくが、このとき本実施の形態２においては、プレートフィン１３における冷媒管１２から縁１３ｄまでの距離ｒを略一様としているため、波形状の縁１３ｄを略一様に加熱することができ、縁１３ｄにおける除霜を略一様に行って除霜斑を抑制することができる。

なお、プレートフィン１３における縁１３ｄの波形状は、冷媒管１２からの距離を略一様として除霜斑を少なくする点では、円を基調とする形状が望ましいが、フィンプレス金型の都合やプレートフィン１３の強度等によっては、三角形、あるいは多角形で形成される直線的な波形としてもよい。

また、除霜運転によって融解された霜はドレン水となり、自然落下によりプレートフィン１３の表面を伝って下部へ排水されるが、本実施の形態２においては、略水平に突出す
るリブ１３ｈを千鳥状に一定間隔で複数個設けていることから、リブ１３ｈによって、ドレン水の表面張力が破壊され、図１０に示すように想像線Ｓで示す水玉を形成することなくプレートフィン１３の表面に、想像線Ｔで示すように広がる。さらに、広がったドレン水は、プレートフィン１３の千鳥状に配置されたリブ１３ｈで囲まれた水路を通って、自重によってゆっくり下部へ流れるようになる。すなわち、除霜され融解されたドレン水はプレートフィン１３の表面を、ゆっくりではあるがプレートフィン１３の下部端部へ連続して繋がった状態で確実に流れ、その結果、ドレン水が島状に残ることがない。

また、プレートフィン１３同士の軸方向の隙間（フィンピッチ）が狭い場合、ドレン水の表面張力によってプレートフィン１３同士にブリッジを形成し、残水となることがあるが、ドレン水はプレートフィン１３の千鳥状に配置されたリブ１３ｈで囲まれた水路を通り、自重によってゆっくり下部へ流れるようになため、毛細管現象およびそれに伴う誘引作用によってブリッジしているドレン水も排出することができる。

その結果、冷却運転が再開された後、残水が凍り、そこから霜が成長して短時間で目詰まり状態になるのを防止することができる。したがって、熱交換効率低下や除霜回数増加による消費電力量を低減することができる。

ここで、リブ１３ｈの配置は、ドレン水の表面張力を破壊し水玉の形成を防止できるものかつリブ３ｈによるドレン水の水路を形成できるものであれば直線状に限るものではなく、一部湾曲した形状のものであってもよい。また、リブ１３ｈの断面形状も同様にドレン水の表面張力を破壊し水玉の形成を防止できるものかつリブによるドレン水の水路を形成できるものであれば、略三角に限定せず、略四角または略多角形またはＲをつけたものであってもよい。

また、リブ１３ｈの長さ（略水平方向）、リブ１３ｈ同士の隙間（略水平方向）やリブ１３ｈの高さ（軸方向）を調節、設定することにより、ドレン水の落下速度をコントロールすることができることから、搭載する機器の除霜量に適した熱交換器を構成することができ、冷凍機器の運転効率の改善を可能にして消費電力（量）の低減化をはかることができる。

以上のように本実施の形態２における完全独立フィンチューブ型の熱交換器１１は、高性能化を可能にし、かつ除霜時の残水を防止し耐着霜性能を向上させるとともに除霜回数を低減できるものである。

（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における物品貯蔵装置の構成を示す模式図である。なお、ここでは、実施の形態２の熱交換器１１を蒸発器（冷却器）に採用した構成として説明する。

図１１において、貯蔵装置本体２１は、内部に、前面が開口し、断熱材によって囲われた第一貯蔵室２２ａと第二貯蔵室２２ｂを具備し、前面に、第一貯蔵室２２ａおよび第二貯蔵室２２ｂに対応して前記開口を開閉する断熱性を有する第一扉２３ａおよび第二扉２３ｂを具備している。

また、第一貯蔵室２２ａと第二貯蔵室２２ｂは、連絡通路２４ａ、２４ｂを介して連通している。

さらに、貯蔵装置本体２１の内部には、圧縮機２５、凝縮器２６、減圧装置２７、熱交換器（蒸発器）１１を配管により環状に連結した冷凍サイクルが設けられており、熱交換
器１１は、第一貯蔵室２２ａに配置されている。また、第一貯蔵室２２ａには、熱交換器１１で冷却された冷気を、矢印ａで示す如く積極的に第一貯蔵室２２ａ内を循環させる送風機２８が設けられている。第二貯蔵室２２ｂは、矢印ｂで示す如く連絡通路２４ａ、２４ｂを介して流入した第一貯蔵室２２ａの一部の冷気の循環によって冷却される。

したがって、貯蔵装置２１は、実施の形態２で説明したように、熱交換器１１の高性能化による冷却時間の短縮化ができる。また、除霜運転時の残水を防止することができるため、短時間で除霜運転に入ることを抑制し、除霜回数の少ない冷却運転を行い、効率のよい冷却運転を行うことができる。これらに伴い、消費電力（量）を抑制した物品貯蔵装置を得ることができる。

なお、本実施の形態３においては、蒸発器に実施の形態２の熱交換器１１を採用した構成について説明したが、実施の形態１の熱交換器１を採用した構成としても同様の作用効果が期待できる。

以上のように、本発明にかかるフィンチューブ型の熱交換器は、小型化および高性能化が可能であり、耐着霜性能を向上させるとともに除霜回数を低減させて省エネをはかることができるもので、冷蔵庫、自販機などの冷凍機器に広く適用できる。

１ 熱交換器
２ 冷媒管
３ プレートフィン
３ｈ リブ
１１ 熱交換器
１２ 冷媒管
１３ プレートフィン
１３ｄ 縁
１３ｆ 凸部端縁
１３ｇ 凹部端縁
１３ｈ リブ
２１ 貯蔵装置本体
２２ａ 第一貯蔵室
２２ｂ 第二貯蔵室
２３ａ 第一扉
２３ｂ 第二扉
２５ 圧縮機
２６ 凝縮器
２７ 減圧装置
２８ 送風機

Claims (7)

1. 多数平行に並べられ、その間を気流が通過する矩形のプレートフィンと、前記プレートフィンを略直角に貫通し、かつ内部を流体が流動する冷媒管を具備し、前記冷媒管は、気流に対して千鳥状に配設され、前記プレートフィンは、前記冷媒管に対して列ごとに分断された構成の完全独立フィンチューブ型の熱交換器において、前記プレートフィンには、略水平に突出するリブを略垂直に一定間隔で複数個設けた熱交換器。
2. 多数平行に並べられ、その間を気流が通過するプレートフィンと、前記プレートフィンを略直角に貫通し、かつ内部を流体が流動する冷媒管を具備し、前記冷媒管は、気流に対して千鳥状に配設され、前記プレートフィンは、前記冷媒管に対して列ごとに分断された構成の完全独立フィンチューブ型の熱交換器において、前記プレートフィンには、略水平に突出するリブを一定間隔で複数個設け、さらに、前記プレートフィンにおける気流と交差するフィン端縁を、前記気流と略直角に交差する線を基軸に気流方向において距離が異なる略波形状とした熱交換器。
3. 前記冷媒管と前記プレートフィン端縁間の距離を略一定とした請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記プレートフィンを、気流方向に複数配置し、該プレートフィンの略波形状を形成する凹部端縁に、後段の該プレートフィンの略波形状を形成する凸部端縁を突合せて配置した請求項２または３に記載の熱交換器。
5. 前記リブを、前記プレートフィンの両面に設けた請求項１から２いずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記リブを、略垂直方向に千鳥状に配置した請求項１から２のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 断熱空間で形成される物品貯蔵室と、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を、配管を介して環状に連結した冷凍サイクルと、前記蒸発器による冷却気流を前記物品貯蔵室内に送り込む送風機を具備した貯蔵装置において、前記蒸発器を、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器および熱交換器を備えた物品貯蔵装置。