JP2014137199A - Heat exchanger and cooling system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家庭用あるいは業務用冷蔵庫、さらにはショーケース等において、冷却器(蒸発器)として用いられる、所謂ドッグボーン型フィンアンドチューブ式熱交換器及びそれを用いた冷却システムに関するものである。 The present invention relates to a so-called dogbone type fin-and-tube heat exchanger used as a cooler (evaporator) in a household or commercial refrigerator, a showcase or the like, and a cooling system using the same. .
近年、例えば家庭用冷蔵庫においては本体の外寸を固定し、庫内容量を大きくする傾向にあり、これに起因して冷却システム関連部品は、年々コンパクト化が要求されている。 In recent years, for example, home refrigerators tend to fix the outer dimensions of the main body and increase the internal capacity, and as a result, cooling system-related parts are required to be more compact year by year.
また、業務用冷蔵庫においては、省エネルギーモデルの発売が本格化し、これに起因して冷却システム関連部品のさらなる高効率化が要求されている。 In commercial refrigerators, the launch of energy-saving models has begun in earnest, and as a result, higher efficiency of cooling system-related parts is required.
そのような中で、熱交換器もコンパクト化や高効率化の要求が高まっている。 Under such circumstances, there is an increasing demand for compactness and high efficiency of heat exchangers.
一方で、原材料高騰により部品材料の合理化の要求も高まり、熱交換器性能を高めることと併せて、材料の薄肉合理化が求められている。 On the other hand, the demand for rationalization of component materials has increased due to soaring raw materials, and in addition to improving the performance of heat exchangers, there has been a demand for rationalization of thin materials.
その一例として、プレートフィンに加工された、所謂ドッグボーン型の長孔に、サーペンタイン状の冷媒チューブを挿入してなり、且つ、経済的なアルミニウムパイプを用いることが可能で、高効率化要素を備えた、ドックボーン型熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。 For example, a serpentine refrigerant tube is inserted into a so-called dogbone-shaped long hole processed into a plate fin, and an economical aluminum pipe can be used. A dock bone type heat exchanger provided is known (for example, see Patent Document 1).
図12から図20は、上記特許文献1に記載された従来の熱交換器を示すものである。
12 to 20 show a conventional heat exchanger described in
図12は、従来の熱交換器の正面図、図13は、A−A断面を表す側面断面図、図14は、B−B断面を表す平面断面図であり、図15と図16は、従来のフラットフィンを表す正面図で、図17は、従来のフラットフィンの端部切断状況を表す断面図である。 12 is a front view of a conventional heat exchanger, FIG. 13 is a side sectional view showing an AA section, FIG. 14 is a plan sectional view showing a BB section, FIG. 15 and FIG. FIG. 17 is a front view illustrating a conventional flat fin, and FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating an end cutting state of the conventional flat fin.
また、図18と図19は、従来のコルゲートフィンを表す正面図で、図20は、従来のコルゲートフィンの端部切断状況を表す断面図である。 18 and 19 are front views showing a conventional corrugated fin, and FIG. 20 is a cross-sectional view showing an end cutting state of the conventional corrugated fin.
上記従来の熱交換器101の構成は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブ102と、矩形部104aおよび矩形部104aの両側短辺に設けた円弧部104bからなる長孔104を板面に複数設け、且つ、少なくとも2列ごとに独立したプレートフィン103を具備し、プレートフィン103を複数相互に間隔を有して配置している。さらに、プレートフィン103の表面には、稜線105aが列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート105成形を施し、且つ、長孔104周縁部には、平らなフラット座106を形成し、且つ、コルゲート105の稜線105aと略垂直になるように、段方向に細長く平らなフラット縁107をプレートフィン103の端部に形成した熱交換器である。
The configuration of the
また、プレートフィン103は切断刃108により切断され端部が形成される。
Further, the
以上のように構成された熱交換器101について、以下その動作を説明する。
The operation of the
まず、プレートフィン103の表面には、稜線105aが列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート105成形を施したことにより、熱交換器に付着する水滴の
落下方向に対してコルゲート105形状が阻害しないようにすると共に、空気との熱交換面積を増やすことで、熱交換器の高効率化が図られている。
First, on the surface of the
且つ、長孔104周縁部には、平らなフラット座106を形成したことにより、冷媒チューブ102と接触する長孔104の円弧部104bの成形を容易にすると共に、矩形部104aの存在による強度不足を長孔104周縁部のフラット化により補うことでき、冷媒チューブ102とプレートフィン103の接触熱抵抗が低減することで、熱交換器の高効率化が図られている。
In addition, since a flat
且つ、コルゲート105の稜線105aと略垂直になるように、段方向に細長く平らなフラット縁107をプレートフィン103の端部に形成したことにより、フィンの反りやねじれを低減し、通風抵抗が低減されることで、熱交換器の高効率化が図られている。
In addition, the flat and
しかしながら、前記従来の熱交換器101の構成では、プレートフィン103をプレス成形する際に、段方向に波形のコルゲート105成形を施しているので、プレートフィン103成形における連続プレス加工後の切断工程では、波形に合わせた切断刃108を使用する。
However, in the configuration of the
しかし、図18、図19に示すプレートフィン103の波形の形状やサイズが変わる場合、または、図15、図16に示すプレートフィン103のような表面がフラットである場合、図17、図20に示すように切断刃108の形状を変更する必要がある。
However, when the shape and size of the
よって、金型を形状ごとに製作することとなるか、金型交換等の切換作業が増えることとなり、コストアップになるという課題を有していた。 Therefore, there is a problem that the mold is manufactured for each shape, or switching work such as mold replacement is increased, resulting in an increase in cost.
本発明は前記従来の課題を解決するもので、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器とそれを用いた冷却システムを提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems. Regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the cost of the mold is reduced, and a highly efficient and economical heat exchanger is provided. It aims at providing the used cooling system.
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、矩形部および前記矩形部の両側短辺に設けた円弧部からなる長孔を板面に複数設けたプレートフィンを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させたものであって、前記プレートフィンの表面には、稜線が列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート成形を施し、且つ、前記長孔周縁部には、平らなフラット座を形成し、且つ、前記プレートフィンの全周縁部をフラット成形したものである。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the heat exchanger of the present invention is bent in a meandering manner at a predetermined pitch so that a plurality of rows and stages are formed in a staggered manner in which a straight pipe portion and a curved pipe portion are continuously formed. A plate fin provided with a processed refrigerant tube and a plurality of long holes formed on the plate surface, each having a rectangular portion and a circular arc portion provided on both short sides of the rectangular portion, and the plate fins are spaced apart from each other. The refrigerant tube is passed through the long hole, and on the surface of the plate fin, corrugated molding is applied in the step direction so that the ridge line is parallel to the row number direction, In addition, a flat flat seat is formed at the peripheral edge of the long hole, and the entire peripheral edge of the plate fin is formed by flat molding.
これにより、プレートフィンの全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃(サイドカット、列間スリット、カットオフ等)の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、微細コルゲート形状の採用による表面積アップによる高性能化を行うことができるとともに、金型費用の抑制をはかることが可能となる。 As a result, the entire peripheral edge of the plate fins is flat molded, so that the cutting blades (side cuts, slits between rows, cut-offs, etc.) of the parts in the mold can be shared. It is possible to increase the thickness by increasing the fin strength and to improve the performance by increasing the surface area by adopting a fine corrugated shape, and it is possible to reduce the mold cost.
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器とそれを用いた冷却システムを提供することができる。 Therefore, regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the die cost can be reduced, and a highly efficient and economical heat exchanger and a cooling system using the heat exchanger can be provided.
本発明の熱交換器とそれを用いた冷却システムは、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器とそれを用いた冷却システムを提供することができる。 The heat exchanger of the present invention and the cooling system using the heat exchanger are designed to reduce the mold cost regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, and to achieve a highly efficient and economical heat exchanger. A cooling system using the same can be provided.
請求項1に記載の発明は、直管部及び曲管部が連続して複数の列および段が千鳥状に形成されるよう所定のピッチで蛇行状に曲げ加工された冷媒チューブと、矩形部および前記矩形部の両側短辺に設けた円弧部からなる長孔を板面に複数設けたプレートフィンを具備し、前記プレートフィンを複数相互に間隔を有して配置し、前記長孔に前記冷媒チューブを貫通させたものであって、前記プレートフィンの表面には、稜線が列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート成形を施し、且つ、前記長孔周縁部には、平らなフラット座を形成し、且つ、前記プレートフィンの全周縁部をフラット成形したものである。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a refrigerant tube bent in a meandering manner at a predetermined pitch so that a plurality of rows and stages are formed in a staggered manner in which a straight pipe portion and a curved pipe portion are continuously formed, and a rectangular portion And a plate fin provided with a plurality of long holes made of arc portions provided on both short sides of the rectangular portion on the plate surface, and a plurality of the plate fins are arranged at intervals, and the long holes are The refrigerant tube is penetrated, and the corrugated corrugation is formed in the step direction so that the ridge line is parallel to the row number direction on the surface of the plate fin. A flat flat seat is formed, and the entire peripheral edge of the plate fin is formed by flat molding.
これにより、プレートフィンの全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃(サイドカット、列間スリット、カットオフ等)の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、金型費用の抑制をはかることが可能となる。 As a result, the entire peripheral edge of the plate fins is flat molded, so that the cutting blades (side cuts, slits between rows, cut-offs, etc.) of the parts in the mold can be shared. It is possible to increase the thickness of the fin by increasing the fin strength and to control the mold cost.
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる
。
Therefore, regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the die cost can be reduced, and a highly efficient and economical heat exchanger can be provided.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の熱交換器において、波形のコルゲートピッチは、前記冷媒チューブの直径を複数分割する程度のピッチとしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the heat exchanger according to the first aspect, the corrugated corrugated pitch is a pitch that divides the diameter of the refrigerant tube into a plurality of portions.
これにより、請求項1に記載の発明と同様の効果に加え、微細コルゲート形状の採用による表面積アップによる高性能化を行うことができる。 Thereby, in addition to the effect similar to that of the first aspect of the invention, high performance can be achieved by increasing the surface area by adopting a fine corrugated shape.
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、より高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。 Therefore, regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the die cost can be reduced, and a more efficient and economical heat exchanger can be provided.
請求項3に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、前記蒸発器に強制通風させる送風機とを備えている冷却システムにおいて、請求項1または請求項2に記載した熱交換器を蒸発器として用いた冷却システムである。
The invention according to
これにより、冷却システムとして、省エネ特性に優れたものとなり、高効率且つ経済的な冷却システムを提供することができる。 Thereby, it becomes what was excellent in the energy-saving characteristic as a cooling system, and can provide a highly efficient and economical cooling system.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における熱交換器の正面図、図2は、図1のA−A線による熱交換器の側面からの断面図、図3は、図1のB−B線による熱交換器の平面側からの断面図である。
(Embodiment 1)
1 is a front view of a heat exchanger according to
また、図7は、本発明の実施の形態1におけるコルゲートフィンの正面図である。図8は、本発明の形態1におけるコルゲートフィン端部切断状況の断面図である。 FIG. 7 is a front view of the corrugated fin according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the corrugated fin end cutting state in the first embodiment of the present invention.
図1、図2及び図3において、熱交換器1は、内部を冷媒が流動する冷媒チューブ2と、所定間隔毎に配置された複数のプレートフィン3を具備している。
1, 2, and 3, the
なお、プレートフィン3は、アルミ製あるいはアルミ合金製の材料である。
The
冷媒チューブ2は、アルミ製あるいはアルミ合金製の一本の管体を、直管部と曲管部が連続し、段(左右)方向Xおよび列(上下)方向Yにおいて千鳥状に複数となるよう蛇行状に曲げ加工されたサーペンタインチューブであり、曲管部を形成する接続管を用いることなく一本の冷媒流路を形成している。
The
そして、少なくとも2列ごとに独立したプレートフィン3に形成された長孔4を冷媒チューブ2の曲管部が貫通することにより、冷媒チューブ2の直管部がプレートフィン3と密着した構成となっている。
And the straight pipe part of the refrigerant |
図7において、プレートフィン3の表面は波形のコルゲート成形が施され、そのコルゲートフィン3aに加工された長孔4は、矩形部4aと円弧部4bを有し、矩形部4aの両側短辺に円弧部4bがそれぞれ連続して長穴状に形成されている。
In FIG. 7, the corrugated corrugated molding is applied to the surface of the
また、プレートフィン3の表面には、稜線5aが列数方向に平行になるように、段方向に波形のコルゲート5が加工されており、且つ、長孔4の周縁部には、平らなフラット座
6が形成され、且つ、プレートフィンの全周縁部に細長く平らなフラット縁7も形成されている。
Further, a
以上のように構成された熱交換器1について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、コルゲートフィン3aの金型は、一般的にロール状に巻かれたアルミニウムシートが送り込まれ、コルゲート成形工程で、波状のコルゲートとフラット座6及びフラット縁7が形成され、ピアス成形工程で長孔4の下孔が加工され、バーリング工程で長孔4の矩形部4aや円弧部4bに縁立加工が施される。
First, a
次に、サイドカット工程でアルミニウムシートの両サイドが切断され(図示せず)、列間スリット工程で所定の列数に切断される(図示せず)。 Next, both sides of the aluminum sheet are cut (not shown) in the side cutting step, and are cut into a predetermined number of rows (not shown) in the inter-row slitting step.
そして最後に、送り機構を通り、カットオフ工程で連続したフィンシートを所定のフィン高さに切断して加工が終了となる。 Finally, the fin sheet that has passed through the feed mechanism in the cut-off process is cut to a predetermined fin height, and the processing is completed.
図8は、カットオフ工程における切断状況断面を示している。 FIG. 8 shows a cross section of the cutting state in the cut-off process.
コルゲートフィン3aのコルゲート形状が変われば、コルゲート成形工程のパンチ・ダイを切り替えることになる。
If the corrugated shape of the
その際、コルゲートフィン3aの全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃(サイドカット、列間スリット、カットオフ等)の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、金型費用の抑制をはかることが可能となる。
At that time, the entire peripheral edge of the
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。 Therefore, regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the die cost can be reduced, and a highly efficient and economical heat exchanger can be provided.
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2における熱交換器の正面図、図5は、図4のA−A線による熱交換器の側面からの断面図、図6は、図4のB−B線による熱交換器の平面側からの断面図である。
(Embodiment 2)
4 is a front view of a heat exchanger according to
なお、先の実施の形態1と同様の構成要件については、同一の符号を付して説明する。 The same constituent elements as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
以上のように構成された熱交換器1の動作、作用を、以下に説明する。
The operation and action of the
まず、プレートフィン3は列数方向に分断されていない一体フィンである。このようなプレートフィン3の成形金型は、一般的にフィン幅寸法同等または若干大きめのロール状に巻かれたアルミニウムシートが送り込まれ、コルゲート成形工程で、波状のコルゲートとフラット座6及びフラット縁7が形成され、ピアス成形工程で長孔4の下孔が加工され、バーリング工程で長孔4の矩形部4aや円弧部4bに縁立加工が施される。
First, the
次に、サイドカット工程でアルミニウムシートの両サイドが切断される。そして最後に、送り機構を通り、カットオフ工程で連続したフィンシートを所定のフィン高さに切断して加工が終了となる。 Next, both sides of the aluminum sheet are cut in the side cutting step. Finally, the fin sheet that has passed through the feed mechanism in the cut-off process is cut to a predetermined fin height, and the processing is completed.
コルゲート形状が変われば、コルゲート成形工程のパンチ・ダイを切り替えることにな
る。
If the corrugated shape changes, the punch and die in the corrugating process are switched.
その際、プレートフィン3の全周縁部をフラット成形したことにより、金型内パーツの切断刃(サイドカット、カットオフ等)の共通化を図ることができるので、フィン仕様のラインナップを増やし、フィン強度アップによる薄肉化や、金型費用の抑制をはかることが可能となる。
At that time, the entire peripheral edge of the
よって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。 Therefore, regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the die cost can be reduced, and a highly efficient and economical heat exchanger can be provided.
(実施の形態3)
図9は、本発明の実施の形態3における微細コルゲートフィン3bの正面図、図10は、本発明の実施の形態3における微細コルゲートフィン3b端部切断状況の断面図である。 なお、先の実施の形態1と同様の構成要件については、同一の符号を付して説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a front view of the fine
以上のように構成された微細コルゲートフィン3bを使った熱交換器1の動作、作用を、以下に説明する。
The operation and action of the
まず、微細コルゲートフィン3bのコルゲートピッチは、冷媒チューブ2の直径を複数分割する程度のピッチとしたもので、非常に微細なコルゲート形状となっている。
First, the corrugated pitch of the fine
よって、微細コルゲート形状の採用による表面積アップによる高性能化を行うことができる。 Therefore, high performance can be achieved by increasing the surface area by adopting a fine corrugated shape.
したがって、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、より高効率且つ経済的な熱交換器を提供することができる。 Therefore, regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, the die cost can be reduced, and a more efficient and economical heat exchanger can be provided.
(実施の形態4)
図11は、実施の形態4における冷却システムの模式図である。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a schematic diagram of a cooling system in the fourth embodiment.
本冷却システムは、圧縮機9と、凝縮器10と、減圧装置11と、蒸発器12と、蒸発器12に強制通風させる送風機13とを備えている。さらに、実施の形態1から実施の形態3に記載した熱交換器を蒸発器12として用いた冷却システムである。
The present cooling system includes a
熱交換器1は高いコストパフォーマンスを持つものであり、本冷却システムに搭載することにより、省エネ特性に優れたものとなり、高効率且つ経済的な冷却システムを提供することができる。
The
また、本冷却システムを家庭用冷蔵庫に搭載することにより、省エネ特性に優れたものとなり、高効率且つ経済的な冷蔵庫を提供することができる。 Moreover, by mounting this cooling system on a household refrigerator, the refrigerator has excellent energy saving characteristics, and a highly efficient and economical refrigerator can be provided.
同様に、本冷却システムを業務用冷蔵庫、自動販売機に搭載することにより、同様の効果が得られる。 Similarly, the same effect can be obtained by installing this cooling system in a commercial refrigerator or vending machine.
本発明の熱交換器とそれを用いた冷却システムは、ドッグボーン型熱交換器におけるプレートフィン表面形状のラインナップに関わらず、金型コストの低減を図り、高効率且つ
経済的なものなので、冷蔵庫、自販機等のように家庭用から産業用に亘る冷凍機器の冷却器、あるいは放熱器として幅広く利用することができるものである。
The heat exchanger of the present invention and the cooling system using the heat exchanger are designed to reduce the cost of the mold regardless of the plate fin surface shape lineup in the dog bone type heat exchanger, and are highly efficient and economical. It can be widely used as a cooler or radiator for refrigeration equipment ranging from household use to industrial use such as vending machines.
1 熱交換器
2 冷媒チューブ
3 プレートフィン
3a コルゲートフィン
3b 微細コルゲートフィン
4 長孔
4a 矩形部
4b 円弧部
5 コルゲート
5a 稜線
6 フラット座
7 フラット縁
8 切断刃
9 圧縮機
10 凝縮器
11 減圧装置
12 蒸発器
13 送風機
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
CN105588373A (en) * | 2016-02-03 | 2016-05-18 | 合肥太通制冷科技有限公司 | Novel two-sheet skew finned evaporator |
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2013
- 2013-01-18 JP JP2013006906A patent/JP2014137199A/en active Pending
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