JP2012093030A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒配管との接続部分の破損を防止することができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】他の要素と冷媒配管２５で接続されて冷媒回路２０を構成し、自身の冷媒通路を通過する冷媒を周囲空気と熱交換させる庫内熱交換器２４において、耐水性材料からなり、かつ冷媒配管２５との接続部分２６を覆う態様で密着固定されたチューブ材３０を備えてなるものである。このチューブ材３０は、熱収縮機能を有し、加熱されることにより接続部分２６を覆う態様で密着固定されることが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器に関し、より詳細には、冷凍サイクル等の冷媒回路を構成する熱交換器に関するものである。

従来、冷凍サイクル等の冷媒回路は、庫内熱交換器、圧縮機、庫外熱交換器及び膨張機構が冷媒配管で順次接続されて環状に構成されている。庫内熱交換器は、対象となる室の内部に配設されている。圧縮機は、庫内熱交換器を通過した冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。庫外熱交換器は、圧縮機で圧縮した冷媒を導入して凝縮させるものである。膨張機構は、庫外熱交換器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

このような冷媒回路においては、圧縮機で圧縮された冷媒が庫外熱交換器で凝縮し、凝縮した冷媒が膨張機構で断熱膨張され、庫内熱交換器で蒸発する。この庫内熱交換器で蒸発した冷媒は、圧縮機により吸引されて再び圧縮されて循環することになる。これにより庫内熱交換器が配設された室の内部空気は冷却されることになる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３０４３９７号公報

ところで、上記冷媒回路を構成する庫内熱交換器（庫外熱交換器）は、自身の入口側部分と冷媒配管との接続、並びに自身の出口側部分と冷媒配管との接続は、ロウ付けにより行われており、しかもロウ付けのバラツキ等により接続部分に凹み等が発生してしまう。

上記庫内熱交換器では、膨張機構で断熱膨張した０℃以下の冷媒が流れるため、接続部分表面に結露が生じ、凹み部分にも結露水が進入し氷結してしまうことがある。また、庫内熱交換器等については定期的に除霜作業が行われており、除霜作業時には氷結していた水分が融解する。つまり、接続部分においても結露水の氷結・融解が経時的に繰り返されることになり、これにより凹み部分が拡大し、最終的に接続部分が破損してしまうことがあった。

本発明は、上記実情に鑑みて、冷媒配管との接続部分の破損を防止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、他の要素と冷媒配管で接続されて冷媒回路を構成し、自身の冷媒通路を通過する冷媒を周囲空気と熱交換させる熱交換器において、耐水性材料からなり、かつ前記冷媒配管との接続部分を覆う態様で密着固定されたチューブ材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、前記チューブ材は、熱収縮機能を有し、加熱されることにより前記接続部分を覆う態様で密着固定されたことを特徴とする。

本発明によれば、耐水性材料からなるチューブ材が、冷媒配管との接続部分を覆う態様で密着固定されているので、接続部分にロウ付けのバラツキ等で生ずる凹み部分への結露水の進入を防止でき、これにより結露水の氷結・融解が繰り返されても凹み部分が拡大してしまうことがない。従って、冷媒配管との接続部分の破損を防止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に示した庫内熱交換器を示す斜視図である。 図４は、図３に示した入口側ヘッダと冷媒配管との接続状態を模式的に示す説明図である。

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の下方域には庫内熱交換器２４及びヒータＨが配設してある。庫内熱交換器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、庫外熱交換器２２、膨張機構２３と冷媒配管２５を通じて順次接続されて冷媒回路（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。庫外熱交換器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。

これら冷媒回路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庫外熱交換器２２で凝縮され、その後に膨張機構２３で断熱膨張されて庫内熱交換器２４を通過する。冷媒が庫内熱交換器２４を通過する際に、該庫内熱交換器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は、図２に示した庫内熱交換器２４を示す斜視図である。ここで例示する庫内熱交換器２４は、いわゆるシングルフロー型の熱交換器であり、冷媒通路管２４１と、入口側ヘッダ２４２と、出口側ヘッダ２４３と、フィン部材２４４とを備えて構成してある。

冷媒通路管２４１は、複数の冷媒通路（図示せず）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。

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の各冷媒通路に連通する態様で設けてある。この入口側ヘッダ２４２には、膨張機構２３の出口側に連結された冷媒配管２５がロウ付けにより接続してあり、その接続部分を覆う態様でチューブ材３０が密着固定してある。これについては後述する。

このように入口側ヘッダ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冷媒通路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の各冷媒通路に連通する態様で設けてある。この出口側ヘッダ２４３には、圧縮機２１の吸引口側に連結された冷媒配管２５がロウ付けにより接続してあり、その接続部分を覆う態様でチューブ材３０が密着固定してある。このように出口側ヘッダ２４３は、冷媒通路管２４１の各冷媒通路を通過した冷媒、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。

フィン部材２４４は、冷媒通路管２４１における水平方向に延在する部分に熱的に接続する態様で立設してある。このフィン部材２４４は、冷媒通路管２４１における冷媒通路を通過する冷媒と、自身の周囲を通過する商品収容庫３の内部空気との熱交換を促進させるためのものである。

図４は、図３に示した入口側ヘッダ２４２と冷媒配管２５との接続状態を模式的に示す説明図である。尚、ここでは入口側ヘッダ２４２と冷媒配管２５との接続状態について説明するが、出口側ヘッダ２４３と冷媒配管２５との接続状態も同じであり、出口側ヘッダ２４３と冷媒配管２５との接続状態についての説明は割愛する。

図４の（ａ）に示すように、入口側ヘッダ２４２と冷媒配管２５とを互いに近接させ、図４の（ｂ）に示すように、冷媒配管２５の端部を入口側ヘッダ２４２に挿入させた状態でロウ付けして入口側ヘッダ２４２と冷媒配管２５とを接続させる。これにより接続部分２６には、ロウ付けのバラツキ等により図示せぬ凹み等が形成される。

その後に図４の（ｃ）に示すように、接続部分２６を覆う態様でチューブ材３０を配置する。このチューブ材３０は、耐水性材料であって、熱収縮機能を有するもので、特に内径収縮率が７５％以上のものであることが好ましい。このようなチューブ材３０を加熱することにより、図４の（ｄ）に示すように、チューブ材３０が接続部分２６に密着固定される。

このように庫内熱交換器２４では、冷媒配管２５との接続部分２６にチューブ材３０が密着固定されることにより、凹み部分への結露水の進入を防止でき、これにより結露水の氷結・融解が繰り返されても凹み部分が拡大してしまうことがない。従って、本実施の形態である熱交換器（庫内熱交換器２４）によれば、冷媒配管２５との接続部分２６の破損を防止することができる。

また、庫内熱交換器２４と冷媒配管２５との材質が異なる場合であっても、接続部分２６に水分が付着することがないので、該接続部分２６における電気分解的腐食（電食）の発生を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は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、庫内熱交換器２４における冷媒配管２５との接続部分２６についてチューブ材３０を密着固定させているが、本発明においては、庫内熱交換器２４だけに限られず、庫外熱交換器２２における冷媒配管２５との接続部分についてもチューブ材を密着固定させても良い。つまり、上記冷媒回路が例えばヒートポンプサイクルを構成して庫外熱交換器に０℃以下の冷媒を通過させる場合には、接続部分の凹み部分に結露水等が進入して氷結・融解を繰り返すことによる接続部分の破損を防止することができる。

また、上述した実施の形態では、庫内熱交換器２４は、冷媒配管２５と直接接続されて接続部分２６を構成していたが、本発明においては、庫内熱交換器が例えばアルミニウム等の材質から形成され、冷媒配管が例えば銅等の材質から形成される場合には、両者の電位差が大きいので、例えばＳＵＳ等からなる円筒状の中間管を介在させて庫内熱交換器と冷媒配管とを接続しても良い。このような場合、チューブ材は、冷媒配管と中間管との接続部分、並びに中間管と庫内熱交換器（入口側ヘッダ及び出口側ヘッダ）との接続部分を覆う態様で密着固定される。このような構成によっても、冷媒配管との接続部分の破損を防止することができる。

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媒回路等を構成する冷媒回路に有用である。

１ 本体キャビネット
２０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２３ 膨張機構
２４ 庫内熱交換器
２４１ 冷媒通路管
２４２ 入口側ヘッダ
２４３ 出口側ヘッダ
２４４ フィン部材
２５ 冷媒配管
２６ 接続部分
３０ チューブ材

Claims (2)

1. 他の要素と冷媒配管で接続されて冷媒回路を構成し、自身の冷媒通路を通過する冷媒を周囲空気と熱交換させる熱交換器において、
   耐水性材料からなり、かつ前記冷媒配管との接続部分を覆う態様で密着固定されたチューブ材を備えたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記チューブ材は、熱収縮機能を有し、加熱されることにより前記接続部分を覆う態様で密着固定されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。

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