JP2012251696A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工数を低減させて製造コストの低減化、省スペース化を図ることができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】複数の低圧冷媒通路２４１１を並設させて成り、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２を通じて流入して低圧冷媒通路２４１１を通過する低圧冷媒を周囲空気と熱交換させ、低圧冷媒通路２４１１を通過した低圧冷媒を低圧冷媒出口ヘッダー管２４３から流出させる低圧冷媒通路管２４１と、複数の高圧冷媒通路２４４１を並設させて成るとともに低圧冷媒通路管２４１に隣接する態様で設けられ、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５を通じて流入して高圧冷媒通路２４４１を通過する高圧冷媒を周囲空気と熱交換させ、高圧冷媒通路２４４１を通過した高圧冷媒を高圧冷媒出口ヘッダー管２４６から流出させる高圧冷媒通路管２４４を備え、低圧冷媒通路管２４１と高圧冷媒通路管２４４の入口ヘッダー管および出口ヘッダー管をそれぞれ二重管で構成したものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器に関し、より詳細には、例えば自動販売機等において商品を所望の温度に調整するために用いられる冷媒回路装置に適用される熱交換器に関するものである。

従来、例えば自動販売機等に適用される冷媒回路装置として冷媒回路を備えたものが知られている。かかる冷媒回路としては、冷却経路と加熱経路とを備えているのが一般的である。冷却経路は、蒸発器、圧縮機、凝縮器および膨張機構を冷媒配管にて順次接続して構成されたものである。

蒸発器は、自動販売機の商品収容庫の内部に配設されている。該蒸発器は、供給された冷媒が所定の流路を通過して蒸発することにより、自身の周囲空気（商品収容庫の内部空気）を冷却するものである。圧縮機は、自動販売機本体内であって商品収容庫の外部となる機械室に配設されており、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮するものである。凝縮器は、圧縮機と同様に機械室に配設されており、圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を導入して凝縮させるものである。膨張機構は、凝縮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。

加熱経路は、庫内熱交換器を有して成る経路である。庫内熱交換器は、商品収容庫の内部に配設されている。より詳細には、加熱対象となる商品を収容する商品収容庫の内部に配設されている。この庫内熱交換器は、冷却経路を構成する圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管から分岐した分岐配管に入口側が接続されているとともに、凝縮器と膨張機構とを接続する冷媒配管に合流する態様で設けられた戻配管に出口側が接続されている。かかる庫内熱交換器は、分岐配管を通じて圧縮機で圧縮された冷媒（高圧冷媒）を導入し、導入した冷媒が凝縮することにより自身の周囲空気（自身が配設された商品収容庫の内部空気）を加熱するものである。

このような冷媒回路装置においては、冷却運転を行う場合には、冷却経路のみに冷媒が流れるようにし、冷却加熱運転を行う場合には、加熱経路と、冷却経路の一部とに冷媒が流れるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上述した特許文献１に提案されているような冷媒回路装置においては、加熱経路を構成する庫内熱交換器と、この庫内熱交換器と同じ商品収容庫に配設された蒸発器とが一体に構成された熱交換器を用いるのが一般的である。

かかる熱交換器は、上記特許文献１には明示されていないが、図９に示すように低圧冷媒通路管６４１と高圧冷媒通路管６４４とを備えて構成されている。

低圧冷媒通路管６４１は、複数の低圧冷媒通路６４１１が並設された扁平状を成し、蛇行状に延在する態様で設けられている。この低圧冷媒通路管６４１の一端部には低圧冷媒通路６４１１に連通する低圧冷媒入口ヘッダー管６４２が接続されており、かかる低圧冷媒入口ヘッダー管６４２は、膨張機構の出口側に接続された冷媒配管に連結され、膨張機構で断熱膨張された低圧冷媒を低圧冷媒通路６４１１に流入させるものである。また、この低圧冷媒通路管６４１の他端部には低圧冷媒通路６４１１に連通する低圧冷媒出口ヘッダー管６４３が接続されており、かかる低圧冷媒出口ヘッダー管６４３は、圧縮機の吸入口側に接続された冷媒配管に連結され、低圧冷媒通路６４１１を通過した冷媒を圧縮機に向けて流出させるものである。

かかる低圧冷媒通路管６４１では、低圧冷媒通路６４１１を通過する低圧冷媒を自身に熱的に接続されたフィン部材６４７を介して周囲空気（商品収容庫の内部空気）と熱交換させて該周囲空気を冷却するものである。

高圧冷媒通路管６４４は、複数の高圧冷媒通路６４４１が並設された扁平状を成しており、蛇行状に延在する態様で設けられている。この高圧冷媒通路管６４４は、低圧冷媒通路管６４１と同じ高さレベルで該低圧冷媒通路管６４１に隣接する態様で設けられている。この高圧冷媒通路管６４４の一端部には高圧冷媒通路６４４１に連通する高圧冷媒入口ヘッダー管６４５が接続されており、かかる高圧冷媒入口ヘッダー管６４５は、分岐配管に連結され、圧縮機で圧縮された高圧冷媒を高圧冷媒通路６４４１に流入させるものである。また、この高圧冷媒通路管６４４の他端部には高圧冷媒通路６４４１に連通する高圧冷媒出口ヘッダー管６４６が接続されており、かかる高圧冷媒出口ヘッダー管６４６は、戻配管に連結され、高圧冷媒通路６４４１を通過した冷媒を冷却経路に向けて流出させるものである。

かかる高圧冷媒通路管６４４では、高圧冷媒通路６４４１を通過する高圧冷媒を自身に熱的に接続されたフィン部材６４７を介して周囲空気（商品収容庫の内部空気）と熱交換させて該周囲空気を加熱するものである。

このような熱交換器では、低圧冷媒通路管６４１、低圧冷媒入口ヘッダー管６４２および低圧冷媒出口ヘッダー管６４３が冷却経路の蒸発器を構成し、高圧冷媒通路管６４４、高圧冷媒入口ヘッダー管６４５および高圧冷媒出口ヘッダー管６４６が加熱経路の庫内熱交換器を構成しており、蒸発器として適用される場合には、低圧冷媒通路に低圧冷媒を通過させて周囲空気を冷却する一方、庫内熱交換器として適用される場合には、高圧冷媒通路６４４１に高圧冷媒を通過させて周囲空気を加熱するようにしていた。

特開２０１０−１７５１１９号公報

ところで、上述したような熱交換器においては、低圧冷媒通路管６４１と高圧冷媒通路管６４４とが同じ高さレベルで互いに隣接する態様で設けられているので、入口ヘッダー管６４２，６４５や出口ヘッダー管６４３，６４６が重なることになってしまう。そのため、高圧冷媒通路管６４４の端部に曲げ加工を施して入口ヘッダー管６４２，６４５、および出口ヘッダー管６４３，６４６が重ならないようにしたり（図９（ａ）参照）、高圧冷媒通路管６４４を、低圧冷媒通路管６４１より水平方向で大きくして入口ヘッダー管６４２，６４５、および出口ヘッダー管６４３，６４６が重ならないようにする必要があった（図９（ｂ）参照）。つまり、上述した熱交換器では、低圧冷媒通路管６４１および高圧冷媒通路管６４４のいずれか一方に曲げ加工を施したり、低圧冷媒通路管６４１および高圧冷媒通路管６４４のいずれか一方の冷媒通路管を、他方の冷媒通路管に対し水平方向で大きくしてヘッダー管位置をずらす必要があり、製造工数の増加による製造コストの増大化、熱交換器の大型化を招来していた。

本発明は、上記実情に鑑みて、製造工数を抑制させて製造コストの低減化、小型化による省スペース化を図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、複数の低圧冷媒通路を並設させて成るとともに蛇行状に延在するよう設けられ、自身の一端部に接続された低圧冷媒入口ヘッダー管を通じて流入して前記低圧冷媒通路を通過する低圧冷媒を自身に熱的に接続されたフィン部材を介して周囲空気と熱交換させ、該低圧冷媒通路を通過した低圧冷媒を自身の他端部に接続された低圧冷媒出口ヘッダー管を通じて流出させる低圧冷媒通路管と、複数の高圧冷媒通路を並設させて成るとともに前記低圧冷媒通路管と同一の高さレベルであって、当該低圧冷媒通路管と前後方向に隣接する態様で蛇行状に延在するよう設けられ、自身の一端部に接続された高圧冷媒入口ヘッダー管を通じて流入して前記高圧冷媒通路を通過する高圧冷媒を自身に熱的に接続されたフィン部材を介して周囲空気と熱交換させ、該高圧冷媒通路を通過した高圧冷媒を自身の他端部に接続された高圧冷媒出口ヘッダー管を通じて流出させる高圧冷媒通路管とを備え、冷却器として適用される場合には、前記低圧冷媒通路に低圧冷媒を通過させて周囲空気を冷却する一方、加熱器として適用される場合には、前記高圧冷媒通路に高圧冷媒を通過させて周囲空気を加熱する熱交換器において、前記低圧冷媒通路管の低圧冷媒入口ヘッダー管と前記高圧冷媒通路管の高圧冷媒入口ヘッダー管、および前記低圧冷媒通路管の低圧冷媒出口ヘッダー管と前記高圧冷媒通路管の高圧冷媒出口ヘッダー管を少なくとも一部が重なる二重管により形成し、当該二重管を前後方向に平行に配設するとともに、前記低圧冷媒入口ヘッダー管と前記高圧冷媒入口ヘッダー管、および前記低圧冷媒出口ヘッダー管と前記高圧冷媒出口ヘッダー管の冷媒流出入部を上下方向でずらし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、前記二重管のうち、外管側を前記低圧冷媒入口ヘッダー管と前記低圧冷媒出口ヘッダー管とし、内管側を前記高圧冷媒入口ヘッダー管と前記高圧冷媒出口ヘッダー管としたことを特徴とする。

本発明によれば、ひとつの熱交換器で複数の冷媒通路管を有する熱交換器において、低圧冷媒通路管と高圧冷媒通路管の低圧冷媒入口ヘッダー管と高圧冷媒入口ヘッダー管、および低圧冷媒出口ヘッダー管と高圧冷媒出口ヘッダー管をそれぞれ二重管で構成したことにより、低圧冷媒入口ヘッダー管と高圧冷媒入口ヘッダー管、および低圧冷媒出口ヘッダー管と高圧冷媒出口ヘッダー管が同軸上で管径が異なり（二重管）、お互いが干渉することがないため、低圧冷媒通路管および高圧冷媒通路管のいずれかに曲げ加工等を施す必要はなく、また低圧冷媒通路管および高圧冷媒通路管のいずれかを水平方向でずらす必要もないので、製造工数抑制による製造コストの低減化、熱交換器の幅縮小による省スペース化を図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１である熱交換器を有する冷媒回路装置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説明図である。 図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、商品収容庫の断面側面図である。 図３は、図１および図２に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。 図４は、図３に示した左庫内熱交換器（本実施の形態１および本実施の形態２である熱交換器）を前方側から見た正面図である。 図５（ａ）は、本実施の形態１である熱交換器におけるヘッダー管と冷媒通路管を示す概略平面図であり、図５（ｂ）はその側面図である。 図６（ａ）は、本実施の形態１である図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図６（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 図７（ａ）は、本実施の形態２である熱交換器におけるヘッダー管と冷媒通路管を示す概略平面図であり、図７（ｂ）はその側面図である。 図８は、本実施の形態２である図７（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図９（ａ）、図９（ｂ）は、従来の熱交換器を示す概略図である。

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。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である熱交換器を有する冷媒回路装置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説明図である。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ものであり、右側の商品収容庫３の断面側面図である。尚、ここでは右側の商品収容庫３（以下、適宜右庫３ａとも称する）の内部構造について示すが、中央の商品収容庫３（以下、適宜中庫３ｂとも称する）および左側の商品収容庫３（以下、適宜左庫３ｃとも称する）の内部構造も右庫３ａと略同じような構成である。尚、本明細書における右側とは、自動販売機を正面から見た場合の右方を示し、左側とは、自動販売機を正面から見た場合の左方を示す。

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および内扉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および搬出シュータ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。

図３は、図１および図２に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷媒回路装置は、内部に冷媒（例えば二酸化炭素等）を封入した冷媒回路１０を有しており、主経路２０、高圧冷媒導入配管３１、放熱配管３２および戻配管３３を備えて構成してある。

主経路２０は、圧縮機２１、庫外熱交換器２２、膨張機構２３および庫内熱交換器２４を冷媒配管２５にて順次接続して構成してある。

圧縮機２１は、図２にも示すように機械室９に配設してある。機械室９は、本体キャビネット１の内部であって商品収容庫３と区画され、かつ商品収容庫３の下方側の室である。この圧縮機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（高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。

本実施の形態１における圧縮機２１は、２回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機である。より詳細に説明すると、圧縮機２１は、１回目の圧縮動作を行う第１圧縮機２１１と、２回目の圧縮動作を行う第２圧縮機２１２とを有し、これらの間に図示せぬ中間熱交換器が設けてある。中間熱交換器は、第１圧縮機２１１による１回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を冷却（放熱）させて第２圧縮機２１２に送出するものである。このような圧縮機２１としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機、あるいはこれらの圧縮能力を調整可能なインバータ圧縮機等を適用することができる。

庫外熱交換器２２は、図２にも示すように圧縮機２１と同様に機械室９に配設してある。この庫外熱交換器２２は、圧縮機２１で圧縮された冷媒が自身の流路を通過する場合には該冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。この庫外熱交換器２２と圧縮機２１とを接続する冷媒配管２５には、三方弁２６が設けてある。かかる三方弁２６については後述する。

膨張機構２３は、例えば膨張弁やキャピラリーチューブにより構成してあり、自身の入口に連通する態様で接続された冷媒配管２５から供給された冷媒を減圧して断熱膨張させて低圧冷媒にするものである。

庫内熱交換器２４は、複数（図示の例では３つ）設けてあり、それぞれが各商品収容庫３の内部低域であって背面ダクトＤ（図２参照）の前面側に配設してある。これら庫内熱交換器２４と膨張機構２３とを接続する冷媒配管２５は、その途中に配設された分配器２７により３つに分岐され、右庫３ａに配設された庫内熱交換器２４（以下、右庫内熱交換器２４ａとも称する）、中庫３ｂに配設された庫内熱交換器２４（以下、中庫内熱交換器２４ｂとも称する）、並びに左庫３ｃの内部に配設され、かつ本発明の実施の形態１の熱交換器である庫内熱交換器２４（以下、左庫内熱交換器２４ｃとも称する）の入口側にそれぞれ接続してある。

また、この冷媒配管２５においては、分配器２７から右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂおよび左庫内熱交換器２４ｃのそれぞれに至る途中に低圧電磁弁２８１，２８２，２８３がそれぞれ設けてある。低圧電磁弁２８１，２８２，２８３は、開閉可能な弁体であり、図示せぬ制御手段から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。また、かかる冷媒配管２５においては、低圧電磁弁２８１，２８２，２８３の下流側に、通過する冷媒を減圧させるキャピラリーチューブが配設されていてもよい。各庫内熱交換器２４の出口側に接続された冷媒配管２５は、第１合流点Ｐ１で合流して圧縮機２１の吸引口に連通する態様で該圧縮機２１に接続してある。

尚、このような主経路２０において、図３中の符号Ｈ、Ｆ１、Ｆ２およびＮは、それぞれヒータ、庫内送風ファン、庫外送風ファンおよび内部熱交換器である。ヒータＨは、中庫３ｂに配設してあり、駆動して通電状態となることにより中庫３ｂの内部空気を加熱する加熱手段である。庫内送風ファンＦ１は、各商品収容庫３に配設してあり、駆動することにより庫内熱交換器２４等の周囲を通過した空気を商品収容庫３の内部で循環させるものである。庫外送風ファンＦ２は、庫外熱交換器２２の近傍に配設してあり、駆動することにより庫外熱交換器２２の周囲に外気を通過させるものである。内部熱交換器Ｎは、庫外熱交換器２２を通過した高圧冷媒と、庫内熱交換器２４を通過した低圧冷媒との間で熱交換させるものである。

高圧冷媒導入配管３１は、三方弁２６に連結してあり、かつ左庫内熱交換器２４ｃの入口側に接続してある。この高圧冷媒導入配管３１は、圧縮機２１で圧縮された冷媒（高圧冷媒）を導入するものである。

ここで三方弁２６は、圧縮機２１で圧縮した冷媒を庫外熱交換器２２へ送出する第１送出状態と、圧縮機２１で圧縮した冷媒を高圧冷媒導入配管３１へ送出する第２送出状態との間で択一的に切り換え可能なバルブ手段である。かかる三方弁２６の切換動作は、制御手段から与えられる指令に応じて行われる。

放熱配管３２は、一端が左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続してあり、他端が加熱側熱交換器３４の入口側に接続してある。この放熱配管３２は、左庫内熱交換器２４ｃを通過した冷媒を加熱側熱交換器３４に送出するためのものである。加熱側熱交換器３４は、庫外熱交換器２２に隣接する態様で機械室９に配設してある。この加熱側熱交換器３４は、自身の流路を通過する冷媒と周囲空気との間に熱交換させて該冷媒を放熱させるものである。

戻配管３３は、一端が加熱側熱交換器３４の出口側に接続してあり、他端が主経路２０を構成する冷媒配管２５、すなわち庫外熱交換器２２と膨張機構２３（内部熱交換器Ｎ）との間の冷媒配管２５の第２合流点Ｐ２に接続してある。この戻配管３３は、加熱側熱交換器３４を通過した冷媒を主経路２０に戻すためのものである。

図４および図５は、それぞれ図３に示した左庫内熱交換器２４ｃ（本実施の形態１である熱交換器）を示すものであり、図４は前方側から見た場合を示す正面図、図５（ａ）は図４の各ヘッダー管と冷媒通路管を示す概略平面図であり、図５（ｂ）はその左側面図である。ここで例示する左庫内熱交換器２４ｃは、低圧冷媒通路管２４１、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２、低圧冷媒出口ヘッダー管２４３、高圧冷媒通路管２４４、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５、高圧冷媒出口ヘッダー管２４６、およびコルゲートフィン（フィン部材）２４７を備えて構成してある。

低圧冷媒通路管２４１は、複数の低圧冷媒通路２４１１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。

低圧冷媒入口ヘッダー管２４２は、低圧冷媒通路管２４１の入口側端部２４１２に接続してあり、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この低圧冷媒入口ヘッダー管２４２には、低圧電磁弁２８３が設けられた冷媒配管２５が接続してある。これにより低圧冷媒入口ヘッダー管２４２は、膨張機構２３で断熱膨張した冷媒（低圧冷媒）を各低圧冷媒通路２４１１に流入させるものである。

低圧冷媒出口ヘッダー管２４３は、低圧冷媒通路管２４１の出口側端部２４１３に接続してあり、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に連通する態様で設けてある。この低圧冷媒出口ヘッダー管２４３には、第１合流点Ｐ１で合流する冷媒配管２５が接続してある。これにより低圧冷媒出口ヘッダー管２４３は、各低圧冷媒通路２４１１を通過した冷媒を圧縮機２１に向けて流出させるものである。

高圧冷媒通路管２４４は、複数の高圧冷媒通路２４４１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。この高圧冷媒通路管２４４は、低圧冷媒通路管２４１の後方側に設けてある。

高圧冷媒入口ヘッダー管２４５は、高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２に接続してあり、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に連通する態様で設けてある。この高圧冷媒入口ヘッダー管２４５には、高圧冷媒導入配管３１が接続してある。これにより、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５は、圧縮機２１で圧縮された冷媒（高圧冷媒）を各高圧冷媒通路２４４１に流入させるものである。

高圧冷媒出口ヘッダー管２４６は、高圧冷媒通路管２４４の出口側端部２４４３に接続してあり、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に連通する態様で設けてある。この高圧冷媒出口ヘッダー管２４６には、放熱配管３２が接続してある。これにより高圧冷媒出口ヘッダー管２４６は、各高圧冷媒通路２４４１を通過した冷媒を加熱側熱交換器３４に向けて流出させるものである。

コルゲートフィン２４７は、波形状に屈曲されて形成してあり、その屈曲部外部をロウ付け等により低圧冷媒通路管２４１および高圧冷媒通路管２４４の水平延在部位２４１ａ，２４４ａ間に接合して配設してある。このコルゲートフィン２４７は、自身の後方側端部（空気上流側端部）が高圧冷媒通路管２４４の後端部（空気上流側端部）よりも後方側へ突出する態様で、並びに自身の前方側端部（空気下流側端部）が低圧冷媒通路管２４１の前端部（空気下流側端部）よりも前方側へ突出する態様で配設してある。また、このコルゲートフィン２４７は、低圧冷媒通路管２４１および高圧冷媒通路管２４４の水平延在部位２４１ａ，２４４ａどうしを跨る態様で配設してある。

尚、図には明示していないが、コルゲートフィン２４７の表面には、細片状のルーバーが切り起こし形成されていてもよい。このようなルーバーは、コルゲートフィン２４７における後方側端部および前方側端部を除く領域に多数形成される。

このような左庫内熱交換器２４ｃにおける高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）は、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の管内径よりも小さい円筒管であり、前面は開口し、背面は閉塞されている。

そして低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の円筒管の内部に挿通され、係止部材等で低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の略中央部に配されている。

さらに低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）は、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の外郭全体を覆う円筒管とし、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）と同様に前面は開口し、背面は閉塞されているとともに、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）に接続される冷媒配管２５と、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）に接続される高圧冷媒導入配管３１（放熱配管３２）とが干渉しないように、略Ｌ形状の円筒管２４２１（２４３１）により上下方向でずらしてある。

この低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）と、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）で構成された二重管において、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）と、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）には、入口側端部２４１２（２４４２）、出口側端部２４１３（２４４３）と接続するための差込孔２５０１（２５０２、２５０３）が水平方向に重なる位置（同一高さレベル）にそれぞれ設けられており、その差込孔２５０１（２５０２、２５０３）に入口側端部２４１２２４４２）、出口側端部２４１３（２４４３）を嵌合、差し込んだのち、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）と入口側端部２４１２（２４４２）、出口側端部２４１３（２４４３）との嵌合部をろう付け接合する。

ここで、二重管の内管である高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）とのろう付けにおいては、図６（ｂ）に示したように、あらかじめリングろうを高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の差込孔２５０３の外周に沿って仮止め剤などで仮固定しておく。それにより低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）と、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）で構成された二重管における高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）と高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２、出口側端部２４４３とが、ろう付け炉内で熱溶融し、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）と高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２、出口側端部２４４３をろう付け接合することができる。

また、上述したろう付け後、二重管の外管である低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の前面の開口部と二重管の内管である高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の外管表面を全周ろう付けし、二重管の外管内側と内管外側の前面隙間を密閉する。（図５（ａ）または図５（ｂ）参照）
かかる左庫内熱交換器２４ｃを有する冷媒回路装置は、次のようにして商品収容庫３に収容された商品を冷却、あるいは加熱することができる。

まず、ＣＣＣ運転（すべての商品収容庫３の内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、制御手段は三方弁２６を第１送出状態にさせ、低圧電磁弁２８１，２８２，２８３に対して開指令を与える。

これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第１送出状態にある三方弁２６を通過して庫外熱交換器２２に至る。庫外熱交換器２２に至った冷媒は、該庫外熱交換器２２を通過中に、周囲空気（外気）に放熱して凝縮する。庫外熱交換器２２で凝縮した冷媒は、膨張機構２３で断熱膨張し、分配器２７を介して右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂおよび左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出される。

左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出された冷媒（低圧冷媒）は、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２に進入した後、低圧冷媒通路管２４１の各低圧冷媒通路２４１１に流入する。そして、各低圧冷媒通路２４１１を通過する冷媒は、コルゲートフィン２４７を介して左庫内熱交換器２４ｃの周囲空気（左庫３ｃの内部空気）と熱交換して蒸発し、周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により冷却される。各低圧冷媒通路２４１１を通過して蒸発した冷媒は、低圧冷媒出口ヘッダー管２４３に進入して冷媒配管２５に流出する。

右庫内熱交換器２４ａおよび中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出された冷媒も、左庫内熱交換器２４ｃに送出された冷媒と同様に、各庫内熱交換器２４の図示せぬ冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して蒸発し、該周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａおよび中庫３ｂに収容された商品は、循環する空気により冷却される。冷媒流路を通過して蒸発した冷媒は、出口より冷媒配管２５に流出する。

各庫内熱交換器２４から流出した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。

次に、ＨＣＣ運転（左庫３ｃの内部空気を加熱し、右庫３ａおよび中庫３ｂの内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、制御手段は、三方弁２６を第２送出状態にさせ、低圧電磁弁２８３に対して閉指令を与え、低圧電磁弁２８１，２８２に対して開指令を与える。

これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、第２送出状態である三方弁２６を通過し、高圧冷媒導入配管３１を通じて左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出される。

左庫内熱交換器２４ｃに向けて送出された冷媒（高圧冷媒）は、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５に進入した後、高圧冷媒通路管２４４の各高圧冷媒通路２４４１に流入する。そして、各高圧冷媒通路２４４１を通過する冷媒は、コルゲートフィン２４７を介して左庫内熱交換器２４ｃの周囲空気（左庫３ｃの内部空気）と熱交換して凝縮し、周囲空気を加熱する。加熱された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により加熱される。各高圧冷媒通路２４４１を通過した冷媒は、高圧冷媒出口ヘッダー管２４６に進入して放熱配管３２に流出する。

放熱配管３２に流出された冷媒は、該放熱配管３２を通過して加熱側熱交換器３４に至り、該加熱側熱交換器３４で周囲空気（外気）に放熱する。加熱側熱交換器３４を放熱した冷媒は、戻配管３３を通過した後に第２合流点Ｐ２に至り、かかる第２合流点Ｐ２で主経路２０に進入する。主経路２０に進入した冷媒は、内部熱交換器Ｎを通過した後に膨張機構２３に至り、膨張機構２３で断熱膨張する。

膨張機構２３で断熱膨張した冷媒（低圧冷媒）は、分配器２７を介して開成する低圧電磁弁２８１，２８２を通過して右庫内熱交換器２４ａおよび中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出される。

右庫内熱交換器２４ａおよび中庫内熱交換器２４ｂに向けて送出された冷媒は、各庫内熱交換器２４の冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して蒸発し、該周囲空気を冷却する。冷却された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａおよび中庫３ｂに収容された商品は、循環する空気により冷却される。冷媒流路を通過して蒸発した冷媒は、出口より冷媒配管２５に流出する。

右庫内熱交換器２４ａおよび左庫内熱交換器２４ｃから流出した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。

このように左庫内熱交換器２４ｃは、ＣＣＣ運転を行う場合には冷却器として適用される一方、ＨＣＣ運転を行う場合には加熱器として適用される。そして、冷却器として適用される場合には、低圧冷媒通路２４１１に低圧冷媒を通過させて周囲空気を冷却する一方、加熱器として適用される場合には、高圧冷媒通路２４４１に高圧冷媒を通過させて周囲空気を加熱している。

以上説明したように、本実施の形態１である熱交換器（左庫内熱交換器２４ｃ）では、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）は、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の管内径よりも小さい円筒管とし、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の内部に挿通し、さらに低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）は、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の外郭全体を覆う態様で構成された二重管構造であり、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２と高圧冷媒入口ヘッダー管２４５、および低圧冷媒出口ヘッダー管２４３と高圧冷媒出口ヘッダー管２４６は同軸上で管径が異なり（二重管）お互いが干渉することがないため、低圧冷媒通路管２４１および高圧冷媒通路管２４４のいずれかに曲げ加工等を施す必要はなく、また、低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）は略Ｌ形状の円筒管２４２１、（２４３１）と一体的に形成され、高圧冷媒導入配管３１、放熱配管３２との接続時も上下方向で干渉しないため、低圧冷媒通路管２４１、および高圧冷媒通路管２４４のいずれかを水平方向でずらす必要もなくなり、製造工数抑制による製造コストの低減化、熱交換器の幅縮小による省スペース化を図ることができる。

さらに、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）を低圧冷媒入口ヘッダー管２４２（低圧冷媒出口ヘッダー管２４３）の内部に配することにより、二重管の内管が高圧状態、外管が低圧状態となり、外管を内管全体を覆う形態で構成しているため、内管の内部と外部の圧力差は、単一管のように管の外部が無負荷の状態よりも相対的に小さくなり、耐圧に必要とされるヘッダー管（内管）の肉厚を小さくすることが可能であるため、材料費を安くでき部品コストの低減にもつながる。
＜実施の形態２＞
図７は、図３に示した左庫内熱交換器２４ｃ（本実施の形態２である熱交換器）を示すものであり、図７（ａ）は各ヘッダー管と冷媒通路管を示す概略平面図であり、図７（ｂ）はその側面図である。なお、本実施の形態２である熱交換器は、上述した本実施の形態１と同様に冷媒回路装置における左庫内熱交換器２４ｃに相当するものであり、本実施の形態１と前方側から見た正面図（図４）は同じである。

かかる本実施の形態２における低圧冷媒入口ヘッダー管３４２（低圧冷媒出口ヘッダー管３４３）は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように低圧冷媒通路管２４１と高圧冷媒通路管２４４の略中間位置まで、つまり低圧冷媒通路管２４１と対峙する管長で構成されていること以外は本実施の形態１と同じであるため、上述した本実施の形態１における左庫内熱交換器２４ｃと同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態２において、低圧冷媒入口ヘッダー管３４２（低圧冷媒出口ヘッダー管３４３）は、低圧冷媒通路管２４１と高圧冷媒通路管２４４の略中間位置まで、つまり低圧冷媒通路管２４１と対峙する管長で構成された円筒管であり、その円筒部背面は、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の外郭表面との隙間を全周ろう付けにより閉塞し(図７（ａ）、図７（ｂ）参照)、また低圧冷媒入口ヘッダー管３４２（低圧冷媒出口ヘッダー管３４３）に接続される冷媒配管２５と、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）に接続される高圧冷媒導入配管３１、放熱配管３２とが干渉しないように、略Ｌ形状の円筒管３４２１（３４３１）により上下方向でずらしてある。

そのため、本実施の形態２では、本実施の形態１に対し高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２（出口側端部２４４３）が、低圧冷媒入口ヘッダー管３４２（低圧冷媒出口ヘッダー管３４３）の外部に露出している。それにより、図８に示すように高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２（出口側端部２４４３）と高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の差込孔２５０３への嵌合（差し込み）、嵌合部へのろう付け作業は、本実施の形態１に対し、容易となる。また、本実施の形態１のように、低圧冷媒入口ヘッダー管３４２（低圧冷媒出口ヘッダー管３４３）が、高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）全体を覆う管長ではないため、本実施の形態１における図６（ｂ）に示すように、高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２（出口側端部２４４３）の逃がし用に設けてある差込孔２５０２と、高圧冷媒通路管２４４の入口側端部２４４２（出口側端部２４４３）に接続する高圧冷媒入口ヘッダー管２４５（高圧冷媒出口ヘッダー管２４６）の差込孔２５０３との嵌合位置調整が不要となるため、組み付け作業が本実施の形態１に対して簡易であるという利点を有する。

また、本実施の形態２においても本実施の形態１と同様、低圧冷媒入口ヘッダー管３４２と高圧冷媒入口ヘッダー管２４５、および低圧冷媒出口ヘッダー管３４３と高圧冷媒出口ヘッダー管２４６が同軸上で管径が異なり（二重管）お互いが干渉することがないため、低圧冷媒通路管２４１および高圧冷媒通路管２４４のいずれかに曲げ加工等を施す必要はなく、また、低圧冷媒入口ヘッダー管３４２（低圧冷媒出口ヘッダー管３４３）は略Ｌ形状の円筒管３４２１、（３４３１）と一体的に形成され、高圧冷媒導入配管３１、放熱配管３２との接続時も上下方向で干渉しないため、低圧冷媒通路管２４１、および高圧冷媒通路管２４４のいずれかを水平方向でずらす必要もなくなり、製造工数抑制による製造コストの低減化、熱交換器の幅縮小による省スペース化を図ることができる。

以上のように、本発明に係る熱交換器は、例えば自動販売機等において商品を所望の温度に調整するために用いられる冷媒回路装置に有用である。

１・・・本体キャビネット、３・・・商品収容庫、３ａ・・・右庫、３ｂ・・・中庫、３ｃ・・・左庫、１０・・・冷媒回路、２０・・・主経路、２１・・・圧縮機、２２・・・庫外熱交換器、２３・・・膨張機構、２４・・・庫内熱交換器、２４ａ・・・右庫内熱交換器、２４ｂ・・・中庫内熱交換器、２４ｃ・・・左庫内熱交換器、２４１・・・低圧冷媒通路管、２４１１・・・低圧冷媒通路、２４１２・・・入口側端部、２４１３・・・出口側端部、２４１ａ・・・水平延在部位、２４２・・・低圧冷媒入口ヘッダー管、２４３・・・低圧冷媒出口ヘッダー管、２４４・・・高圧冷媒通路管、２４４１・・・高圧冷媒通路、２４４２・・・入口側端部、２４４３・・・出口側端部、２４４ａ・・・水平延在部位、２４５・・・高圧冷媒入口ヘッダー管、２４６・・・高圧冷媒出口ヘッダー管、２４７・・・コルゲートフィン、２５０１、２５０２、２５０３・・・差込孔、２５・・・冷媒配管、３１・・・高圧冷媒導入配管、３２・・・放熱配管、３３・・・戻配管

Claims (2)

1. 複数の低圧冷媒通路を並設させて成るとともに蛇行状に延在するよう設けられ、自身の一端部に接続された低圧冷媒入口ヘッダー管を通じて流入して前記低圧冷媒通路を通過する低圧冷媒を自身に熱的に接続されたフィン部材を介して周囲空気と熱交換させ、該低圧冷媒通路を通過した低圧冷媒を自身の他端部に接続された低圧冷媒出口ヘッダー管を通じて流出させる低圧冷媒通路管と、
   複数の高圧冷媒通路を並設させて成るとともに前記低圧冷媒通路管と同一の高さレベルであって、当該低圧冷媒通路管と前後方向に隣接する態様で蛇行状に延在するよう設けられ、自身の一端部に接続された高圧冷媒入口ヘッダー管を通じて流入して前記高圧冷媒通路を通過する高圧冷媒を自身に熱的に接続されたフィン部材を介して周囲空気と熱交換させ、該高圧冷媒通路を通過した高圧冷媒を自身の他端部に接続された高圧冷媒出口ヘッダー管を通じて流出させる高圧冷媒通路管と
   を備え、
   冷却器として適用される場合には、前記低圧冷媒通路に低圧冷媒を通過させて周囲空気を冷却する一方、加熱器として適用される場合には、前記高圧冷媒通路に高圧冷媒を通過させて周囲空気を加熱する熱交換器において、
   前記低圧冷媒通路管の低圧冷媒入口ヘッダー管と前記高圧冷媒通路管の高圧冷媒入口ヘッダー管、および前記低圧冷媒通路管の低圧冷媒出口ヘッダー管と前記高圧冷媒通路管の高圧冷媒出口ヘッダー管を少なくとも一部が重なる二重管により形成し、当該二重管を前後方向に平行に配設するとともに、前記低圧冷媒入口ヘッダー管と前記高圧冷媒入口ヘッダー管、および前記低圧冷媒出口ヘッダー管と前記高圧冷媒出口ヘッダー管の冷媒流出入部を上下方向でずらしたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記二重管のうち、外管側を前記低圧冷媒入口ヘッダー管と前記低圧冷媒出口ヘッダー管とし、内管側を前記高圧冷媒入口ヘッダー管と前記高圧冷媒出口ヘッダー管とし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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