JP2012032111A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】除霜作業で融解し、かつコルゲートフィンに貯留する水量を低減させて、伝熱特性の低下を抑制することができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】冷媒の流路２４１ａを構成し、かつ蛇行状に延設された冷媒通路管２４１と、波形状に屈曲されて形成され、かつ自身の空気上流側端部２４５が冷媒通路管２４１の空気上流側端部２４１ｂよりも空気上流側へ突出する態様で、冷媒通路管２４１における上流側部位と下流側部位との相互間に屈曲部外部２４４１が接合されて配設されたコルゲートフィン２４４とを備えた蒸発器２４において、コルゲートフィン２４４は、下流側部位に接合される屈曲部内部２４４２に貯留する水を排出する排水用スリット２４７を備えたものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器に関し、より詳細には、自動販売機等において商品を冷却等するのに用いられる冷凍サイクルやヒートポンプサイクルを構成する蒸発器に関するものである。

従来、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を販売する自動販売機では、自動販売機本体である本体キャビネットの商品収容庫の内部（庫内）に冷凍サイクルやヒートポンプサイクルの構成機器である蒸発器（熱交換器）が設けられている。

このような蒸発器は、冷媒の流路が複数並設された扁平な冷媒通路管が蛇行する態様で延設され、これら冷媒通路管の入口側には入口側ヘッダが、冷媒通路管の出口側には出口側ヘッダが接続されている。そして、冷媒通路管の水平延在部位間にコルゲートフィンが接合配設されている。より詳細には、コルゲートフィンは波形状に屈曲されて形成されており、上記冷媒通路管の水平延在部位間に屈曲部外部が接合されて配設されている。ここで、コルゲートフィンは、自身の空気上流側端部が冷媒通路管の空気上流側端部よりも空気上流側へ突出する態様で配設されている。

このような蒸発器では、コルゲートフィンの空気上流側端部が冷媒通路管の空気上流側端部よりも空気上流側に突出しているので、かかるコルゲートフィンの空気上流側に着霜を徐々に発生させ、これによりコルゲートフィンの空気流路が着霜により急激に詰まって空気流れを阻害することを抑制している（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−２９０１６号公報

ところが、上述した特許文献１に提案されている蒸発器（熱交換器）では、波形状のコルゲートフィンが、屈曲部外部が冷媒通路管の水平延在部位に接合されて配設されていることから、付着した霜を取り除く除霜作業を行った場合に、融解した水がコルゲートフィンの屈曲部内部に貯留してしまうことがあった。このようにコルゲートフィンの屈曲部内部に水が貯留してしまうと、次に冷却運転等で貯留した水が再氷結してしまい、フィン表面と空気との間での熱抵抗の増加、再氷結による空気流路が閉塞されることにより風量低下を招来し、結果的に伝熱特性が低下してしまう問題があった。

本発明は、上記実情に鑑みて、除霜作業で融解し、かつコルゲートフィンに貯留する水量を低減させて、伝熱特性の低下を抑制することができる熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る熱交換器は、冷媒の流路を構成し、かつ蛇行状に延設された冷媒通路管と、波形状に屈曲されて形成され、かつ自身の空気上流側端部が前記冷媒通路管の空気上流側端部よりも空気上流側へ突出する態様で、前記冷媒通路管における上流側部位と下流側部位との相互間に屈曲部外部が接合されて配設されたコルゲートフィンとを備えた熱交換器において、前記コルゲートフィンは、前記下流側部位に接合される屈曲部内部に貯留する水を排出する排水用スリットを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る熱交換器は、上述した請求項１において、前記コルゲートフィンは、自身の空気下流側端部が前記冷媒通路管の空気下流側端部よりも空気下流側へ突出する態様で配設されており、前記排水用スリットは、前記コルゲートフィンの空気上流側端部及び空気下流側端部の少なくとも一方の近接個所に配設されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る熱交換器は、上述した請求項１又は請求項２において、前記冷媒通路管は、複数設けてあって、それぞれが空気の流れる方向に沿って並ぶ態様で延設してあり、前記排水用スリットは、前記複数の冷媒通路管間の間隙に対応する個所に配設されたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る熱交換器は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記排水用スリットは、自身を形成する空気上流側部分と空気下流側部分の少なくとも一方を変形させることにより、空気の流れる方向と直交する方向に沿って開口幅を有することを特徴とする。

本発明によれば、コルゲートフィンの排水用スリットが、下流側部位に接合される屈曲部内部に貯留する水を排出するので、該屈曲部内部における水の貯留量を低減させることができる。これにより貯留した水が再氷結してしまうことによる伝熱特性の低下を最小限に抑制することができる。従って、除霜作業で融解し、かつコルゲートフィンに貯留する水量を低減させて、伝熱特性の低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である熱交換器が蒸発器として適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。 図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示す断面側面図である。 図３は、図２に示した蒸発器（本発明の実施の形態である熱交換器）を模式的に示す背面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図３及び図４に示したコルゲートフィンの要部を空気下流側から見た場合を示す拡大断面正面図である。 図６は、図５に示したコルゲートフィンの要部を斜め前方側から見た説明図である。 図７は、図５及び図６に示した排水用スリットを模式的に示す断面平面図である。 図８は、本実施の形態である熱交換器（蒸発器）の変形例を示す断面側面図である。 図９は、本実施の形態である熱交換器の変形例を構成するコルゲートフィンの要部を空気下流側から見た場合を示す拡大断面正面図である。 図１０は、図９に示したコルゲートフィンの要部を斜め前方側から見た説明図である。 図１１は、本実施の形態である熱交換器の変形例を構成するコルゲートフィンの要部を空気下流側から見た場合を示す拡大断面正面図である。 図１２は、図１１に示したコルゲートフィンの要部を斜め前方側から見た説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る熱交換器の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である熱交換器が蒸発器として適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。

本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット１には、その内部に例えば２つの断熱仕切板２によって仕切られた３つの独立した商品収容庫３が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫３は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのもので、断熱構造を有している。

図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示す断面側面図である。かかる図２に示すように、本体キャビネット１の前面には、外扉４及び内扉５が設けてある。外扉４は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものであり、内扉５は、商品収容庫３の前面を開閉するためのものである。この内扉５は、上下に分割してあり、上側の扉５ａは商品を補充する際に開閉するものである。

上記商品収容庫３には、商品収納ラック６、搬出機構７及び搬出シュータ８が設けてある。商品収納ラック６は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群の最下位にある商品を１つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉４に設けられた商品取出口４ａに導くためのものである。

そして搬出シュータ８の下方域には蒸発器２４及びヒータＨが配設してある。蒸発器２４は背面ダクトＤの前面側に配設してあり、機械室９に配設された圧縮機２１、凝縮器２２、膨張機構２３と冷媒配管２５を通じて順次接続されて冷凍サイクル２０を形成している。圧縮機２１は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態（高温高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。凝縮器２２は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機２１で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管２５を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。膨張機構２３は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

これら冷凍サイクル２０で冷媒を循環させることにより、圧縮機２１で圧縮された冷媒が凝縮器２２で凝縮され、その後に膨張機構２３で断熱膨張されて蒸発器２４を通過する。冷媒が蒸発器２４を通過する際に、該蒸発器２４が配設された商品収容庫３の内部空気との間で熱交換が行われて、自身が蒸発して内部空気を冷却する。蒸発した冷媒は圧縮機２１に吸引される。

冷却された内部空気は庫内送風ファンＦ１の駆動により商品収容庫３の内部を移動し、これにより該商品収容庫３の商品収納ラック６に収納された商品は所望の温度（例えば５℃）に冷却されることになる。

ヒータＨは、庫内送風ファンＦ１の前方域に配設してある。このヒータＨは通電状態となることにより周囲空気を加熱するものである。ヒータＨにより加熱された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により商品収容庫３の内部を移動し、これにより該商品収容庫３の商品収納ラック６に収納された商品は所望の温度（例えば５５℃）に加熱されることになる。

図３及び図４は、それぞれ図２に示した蒸発器２４（本発明の実施の形態である熱交換器）を模式的に示すものであり、図３は背面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。ここで例示する蒸発器２４は、冷媒通路管２４１と、入口側ヘッダ２４２と、出口側ヘッダ２４３と、コルゲートフィン２４４とを備えて構成してある。冷媒通路管２４１は、複数の冷媒の流路２４１ａが並設された扁平状の管であり、左右に蛇行して形成してある。本実施の形態である冷媒通路管２４１は、複数（図示の例では２つ）設けてあって、それぞれが空気の流れる方向に沿って並ぶ態様で左右に蛇行して形成してある。

入口側ヘッダ２４２は、冷媒通路管２４１の上端に接続してあり、冷媒通路管２４１の各流路２４１ａに連通する態様で設けてある。この入口側ヘッダ２４２は、膨張機構２３で断熱膨張され、かつ冷媒配管２５を通じて供給された冷媒を各流路２４１ａに送出するためのものである。

出口側ヘッダ２４３は、冷媒通路管２４１の下端に接続してあり、冷媒通路管２４１の各流路２４１ａに連通する態様で設けてある。この出口側ヘッダ２４３は、各流路２４１ａを通過した冷媒、すなわち熱交換を行って蒸発した冷媒を圧縮機２１に接続された冷媒配管２５に送出するためのものである。

コルゲートフィン２４４は、波形状に屈曲されて形成してあり、その屈曲部外部２４４１をロウ付け等により冷媒通路管２４１における水平延在部位間に接合して配設してある。つまり、コルゲートフィン２４４は、波形状に屈曲されて形成され、かつ冷媒通路管２４１における上流側部位と下流側部位との相互間に屈曲部外部２４４１が接合されて配設してある。

このコルゲートフィン２４４は、自身の空気上流側端部２４５が空気流れの上流側に位置する冷媒通路管２４１の空気上流側端部２４１ｂよりも空気上流側へ突出する態様で、並びに自身の空気下流側端部２４６が空気流れの下流側に位置する冷媒通路管２４１の空気下流側端部２４１ｃよりも空気下流側へ突出する態様で配設されている。

尚、図中の符号２４４ａは、コルゲートフィン２４４の表面から切り起こし形成された細片状のルーバーである。このようなルーバー２４４ａは、コルゲートフィン２４４における空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６を除く領域に多数形成してある。すなわち、空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６にはルーバー２４４ａが形成されていない。

このようなコルゲートフィン２４４の端部近傍、すなわち空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６には排水用スリット２４７が形成してある。排水用スリット２４７は、該コルゲートフィン２４４の下方側における冷媒通路管２４１の水平延在部位、すなわち下流側部位に接合される屈曲部内部２４４２に貯留する水を排出するためのものである。このような排水用スリット２４７は、該排水用スリット２４７を形成する部分のうち、図５に示すように空気下流側となる前方側部分２４７ａを例えば内方に屈曲させることにより、空気の流れる方向（前後方向）と直交する方向に沿って開口幅ｄを有している。

以上のような構成による本実施の形態である熱交換器（蒸発器２４）においては、排水用スリット２４７が形成してあるので、除霜作業後に屈曲部内部２４４２に貯留する水を外部に排出することができる。

しかも、排水用スリット２４７が空気の流れる方向（前後方向）と直交する方向に沿って開口幅ｄを有しているので、図６及び図７に示すように、該排水用スリット２４７の形成部分である前方側部分２４７ａの外面に除霜作業等による融解水の水滴が付着する場合、この水滴３０が呼び水となって屈曲部内部２４４２に貯留する水３１を外部に導かせることができる。

以上説明したように、本実施の形態である熱交換器（蒸発器２４）によれば、排水用スリット２４７を通じて屈曲部内部２４４２に貯留する水を外部に排出することができるので、該屈曲部内部２４４２における水の貯留量を低減させることができる。これにより貯留した水が再氷結してしまうことによる伝熱特性の低下を最小限に抑制することができる。従って、除霜作業で融解し、かつコルゲートフィン２４４に貯留する水量を低減させて、伝熱特性の低下を抑制することができる。

また、コルゲートフィン２４４における空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６は、一般的に着霜量が多いために除霜作業による融解水量も多くなるが、上記熱交換器では、排水用スリット２４７が空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６に設けてあるので、有効に融解水を外部に排出することができ、排出量を増大させて屈曲部内部２４４２に貯留する水量を低減させることができる。

更に、上記熱交換器によれば、排水用スリット２４７が空気の流れる方向（前後方向）と直交する方向に沿って開口幅ｄを有していることで、有効に融解水を外部に排出することができ、排出量を増大させて屈曲部内部２４４２に貯留する水量を低減させることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明これに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態では、コルゲートフィン２４４は空気下流側端部２４６が空気流れの下流側に位置する冷媒通路管２４１の空気下流側端部２４１ｃよりも空気下流側へ突出する態様で配設されていたが、本発明においては、コルゲートフィンは、空気下流側端部が該冷媒通路管の空気下流側端部よりも空気下流側に突出する態様で配設されていなくてもよい。

また、上述した実施の形態では、排水用スリット２４７は、コルゲートフィン２４４の空気上流側端部２４５及び空気下流側端部２４６に設けてあったが、本発明では、図８に示すように、冷媒通路管２４１間の間隙Ｓに対応する個所に排水用スリット２４８が更に設けてあってもよい。このように冷媒通路管２４１間の間隙Ｓに対応する個所に排水用スリット２４８が設けてあることにより、屈曲部内部２４４２に貯留する水の排出速度を上昇させることができる。

また、上述した実施の形態では、排水用スリット２４７は、該排水用スリット２４７を形成する部分のうち空気下流側となる前方側部分２４７ａを内方に屈曲させることにより、空気の流れる方向（前後方向）と直交する方向に沿って開口幅ｄを有していたが、本発明では、前方側部分２４７ａを外方に屈曲させてもよいし、次のように形成してもよい。すなわち、図９及び図１０に示すように、排水用スリット２４７を形成する部分のうち空気上流側となる後方側部分２４７ｂを側方に屈曲させ、かつ空気下流側となる前方側部分２４７ａを内方に屈曲させてもよい。また、図１１及び図１２に示すように、排水用スリット２４７を形成する部分のうち空気上流側となる後方側部分２４７ｂを側方に屈曲させるとともに、下方に向けても屈曲させてもよい。このような構成によっても、有効に融解水を外部に排出することができ、排出量を増大させて屈曲部内部２４４２に貯留する水量を低減させることができる。尚、本発明においては、排水用スリットは、必ずしも空気の流れる方向と直交する方向に沿って開口幅を有していなくてもよい。

以上のように、本発明に係る熱交換器は、自動販売機等において商品を冷却等するのに用いられる冷凍サイクル等を構成する蒸発器に有用である。

１ 本体キャビネット
３ 商品収容庫
２４ 蒸発器
２４１ 冷媒通路管
２４１ａ 流路
２４２ 入口側ヘッダ
２４３ 出口側ヘッダ
２４４ コルゲートフィン
２４４１ 屈曲部外部
２４４２ 屈曲部内部
２４４ａ ルーバー
２４５ 空気上流側端部
２４６ 空気下流側端部
２４７ 排水用スリット
２４８ 排水用スリット
ｄ 開口幅

Claims (4)

1. 冷媒の流路を構成し、かつ蛇行状に延設された冷媒通路管と、
   波形状に屈曲されて形成され、かつ自身の空気上流側端部が前記冷媒通路管の空気上流側端部よりも空気上流側へ突出する態様で、前記冷媒通路管における上流側部位と下流側部位との相互間に屈曲部外部が接合されて配設されたコルゲートフィンと
   を備えた熱交換器において、
   前記コルゲートフィンは、前記下流側部位に接合される屈曲部内部に貯留する水を排出する排水用スリットを備えたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記コルゲートフィンは、自身の空気下流側端部が前記冷媒通路管の空気下流側端部よりも空気下流側へ突出する態様で配設されており、
   前記排水用スリットは、前記コルゲートフィンの空気上流側端部及び空気下流側端部の少なくとも一方の近接個所に配設されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記冷媒通路管は、複数設けてあって、それぞれが空気の流れる方向に沿って並ぶ態様で延設してあり、
   前記排水用スリットは、前記複数の冷媒通路管間の間隙に対応する個所に配設されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記排水用スリットは、自身を形成する空気上流側部分と空気下流側部分の少なくとも一方を変形させることにより、空気の流れる方向と直交する方向に沿って開口幅を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の熱交換器。

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