JP2019100580A

JP2019100580A - 冷凍回路の凝縮器

Info

Publication number: JP2019100580A
Application number: JP2017229418A
Authority: JP
Inventors: 黒柳　正行; Masayuki Kuroyanagi; 正行黒柳; 秀行田代; Hideyuki Tashiro
Original assignee: Hoshizaki Corp
Current assignee: Hoshizaki Corp
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP7043234B2

Abstract

【課題】冷蔵庫や製氷機等の冷却機器における冷凍回路には、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器が設けられている。この凝縮器において、冷媒が通過する中空管体を螺旋状に巻回させたスパイラル構造体を使用する場合、冷却ファンからの風はスパイラル構造体における相互の中空管体の隙間を素通りしてしまうため、得られる冷却効率が低かった。【解決手段】スパイラル構造体２０をケーシング２２で囲むと共に、該ケーシング２２に開設した円形開口部３０に冷却ファンＦＡを臨ませることにより、冷却ファンＦＡが回転して外部から取り込んだ空気は、ケーシング２２の限定空間内で風向きが整えられて、スパイラル構造体２０に集中的に接触する。このため、スパイラル構造体２０を効率良く冷却できる。【選択図】図１

Description

この発明は、冷凍回路の凝縮器に関し、更に詳細には、冷媒が通過する中空管体を所要回数だけ螺旋状に巻回させたスパイラル構造体からなる凝縮器を冷却ファンで空冷するに際し、冷却ファンからの風を該スパイラル構造体に効率良く接触させると共に、該冷却ファンのモータを確実に支持し得るようにした凝縮器構造に関するものである。

冷蔵庫の冷却室や製氷機の製氷室のような冷却部(冷却対象)を強制的に冷却するため、これら冷蔵庫等の冷却機器は冷凍回路を備えている。この冷凍回路は、動作流体である冷媒を中空管体の閉ループ内で循環させ、該冷媒の相変化により前記冷却部を強制冷却するようにしたものである。

本発明は、この冷凍回路における凝縮器の構造に関するので、該冷凍回路の概略を図４を参照して説明する。図４は、前記冷却部を製氷室とする噴射式製氷機の冷凍回路１０を示している。冷凍回路１０は、気化冷媒を圧縮する圧縮機ＣＭと、該圧縮機ＣＭから到来する冷媒を凝縮させて液化する凝縮器ＣＤと、該凝縮器ＣＤから到来する液化冷媒を減圧して膨張させる膨張手段ＥＶと、前記冷却部である製氷室１２の上面に配置され、前記膨張手段ＥＶで膨張気化した冷媒を通過させて該製氷室１２を冷却する蒸発器ＥＰとから基本的に構成され、これらの各部材は中空管体１４により連通接続されて閉ループを構成している。また、前記圧縮機ＣＭの出口側と前記蒸発器ＥＰの入口側とは、ホットガス弁ＨＶを介在させたバイパス管１６により接続されている。前記凝縮器ＣＤには、これと近接して冷却ファンＦＡが配置され、該冷却ファンＦＡはファンモータＦＭにより回転して該凝縮器ＣＤを空冷するようになっている。なお、前記膨張手段ＥＶは、電磁式の切換弁や、キャピラリーチューブが機種に応じて選択的に使用される。更に、前記製氷室１２の内部には、下向きに開放する多数の製氷小室１８が画成され、該製氷小室１８に噴射供給された製氷水が内壁に氷結して角氷が製造される。

前記凝縮器ＣＤの基本構造には、冷蔵庫や製氷機の機種に応じて複数の形式があり、要求される冷却能力に最適な形式のものが選択される。例えば凝縮器ＣＤには、冷媒が通過する中空管体を幾重にも蛇行させると共に、該中空管体を多数の放熱用の冷却フィンに挿通したフィンアンドチューブ型のものと、冷媒が通過する中空管体を螺旋状に巻回させてスパイラル構造体にしたものとが存在する。前記フィンアンドチューブ型の凝縮器およびスパイラル構造体の凝縮器は、前述したように、冷蔵庫や製氷機に要求される仕様に応じて選定されるが、本発明は後者のスパイラル構造体を採用した凝縮器に関するものである。

特開２０１４−７４５４９号公報特開２００５−３２６０３９号公報

前記のスパイラル構造体の凝縮器は、比較的小容量の冷却対象(冷却部や製氷室)を有する機器に採用され、使用する冷媒の量を低減させることができコスト的なメリットがある。この冷媒の使用量を低減させるために、冷媒が通過する中空管体の内径は小さいものが使用される。しかし、中空管体の内径を小さくすると、冷媒が該中空管体を通過する際の圧力損失が必然的に大きくなり、冷却能力の低下や圧縮機を起動する際の圧力上昇を生じてしまう。また、中空管体の内径を小さくすると、所要の冷却能力を引き出すために該中空管体の配管長を長くせざるを得ない。このように中空管体を長くすることは、凝縮器におけるスパイラル構造体の容積が大きくなることを意味し、スペース的にもコスト的にも不利である。

凝縮器の冷却効率を向上させるために、ファンモータで駆動される冷却ファンの風を、該凝縮器に強制的に接触させて空冷することが一般に実施されている。この場合において、前述したフィンアンドチューブ型の凝縮器では、所要の間隔で多数積層された冷却フィンに中空管体が接触しているため、効率的に冷却ファンの風を該凝縮器に集中的に当てることが可能である。しかし、前記スパイラル構造体の凝縮器では、冷却ファンからの風を該スパイラル構造体に当てても、大部分の風は中空管体の間を素通りしてしまうので冷却効率(凝縮効率)は余り良くなかった。このためスパイラル構造体の凝縮器は、冷却ファンを使用しなくても充分に自然冷却がなされる機種の冷却・製氷機器に使用される場合が多い。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、
気化冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からの冷媒を凝縮して液化する凝縮器と、前記凝縮器からの液化冷媒を減圧膨張させる膨張手段と、冷却部に配置され、前記膨張手段で膨張気化させた冷媒を通過させて該冷却部を冷却する蒸発器と、前記凝縮器を空冷する冷却ファンとからなる冷凍回路において、
前記凝縮器は、凝縮されるべき冷媒が流通する中空管体を巻回させたスパイラル構造体と、前記スパイラル構造体を囲うケーシングとからなり、
前記冷却ファンのモータは前記ケーシングに取り付けられていると共に、該ケーシングに開設した開口部に該冷却ファンが臨んで前記スパイラル構造体へ空気を吹き付け得る構成になっていることを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、冷却ファンの回転によりケーシング内へ取り込んだ風が、該ケーシングの限定空間内を流通してスパイラル構造体の全体に集中的に接触するので、凝縮器としての冷却効率(凝縮効率)を向上させることができる。また、冷却ファンを回転させるファンモータをケーシングにより、剛固に支持することができる。

スパイラル構造体の凝縮器をケーシングで囲むことで、冷却ファンからの送風をスパイラル構造体に集中的に接触させることができ、該凝縮器の強制冷却が有効になされて凝縮効率が向上する。また、前記ケーシングは冷却ファンのファンモータを支持する構造物になると共に、スパイラル構造体の剛性を全体として向上させることができる。

本発明の実施例に係るスパイラル構造体を有する凝縮器の分解斜視図である。本発明の実施例に係るスパイラル構造体に係る凝縮器ユニットの全体斜視図である。図２に示すスパイラル構造体からなる凝縮器ユニットの側面図である。冷凍回路の概略構成図である。

本発明が実施される冷凍回路の凝縮器は、前述したように、冷媒が通過する中空管体を所要回数だけ巻回させた所謂スパイラル構造体を採用したものである。本発明の実施例に係るスパイラル構造体では、図１に示すように、中空管体は平面視で長楕円になっているが、特開２００５−３２６０３９号公報の図２や図３に示すように、平面視において円形のドラム形状になっていてもよい。また、前記中空管体には、放熱効果を促進するためにリング状の放熱フィンを付帯させてもよい。

(実施例)
図１は、本発明の実施例に係る凝縮器を３つの機械要素に分解した状態の斜視図であり、図２は図１に示す３つの要素を合体させた凝縮器ユニットの全体斜視図である。図１および図４において、前記凝縮器ＣＤはスパイラル構造体２０から構成されている。すなわち前記スパイラル構造体２０は、先に述べたように、冷媒が通過する中空管体１４を螺旋状に巻回させたものであって、この実施例では平面視において長楕円になっている。また、実施例に係るスパイラル構造体２０は、中空管体１４を巻回してなる２つのユニットが前後に並列状態で立設されると共に、両ユニットの中空管体１４は相互に図２のニップル３８を介して連通接続されている。また、図１には示さないが、前記スパイラル構造体２０の入口側は、図２の冷媒流入ニップル３４を介して前記圧縮機ＣＭの出口側に接続されると共に、該スパイラル構造体２０の出口側は、図２の冷媒流出ニップル３６を介して前記膨張手段ＥＶの入口側に接続されている。

図１において参照符号２２は、前記スパイラル構造体２０の上方、側方および前方を所要の空間を保持して全体的に囲うケーシングを示している。すなわち前記ケーシング２２は、天板２４、左右の側板２６(但し、図３では、右側の側板２６の図示を省略してある)および前板２８からなる矩形状の箱体になっている。前板２８には、上下に２つの円形開口部３０，３０が開設され、これら円形開口部３０に後述する冷却ファンＦＡが臨むようになっている。なお、図１に示すように、前板２８の右端縁には上下に３つの切欠き３２が形成されている。これは、図２に示すように前記スパイラル構造体２０を前記ケーシング２２で囲った際に、該スパイラル構造体２０における中空管体１４の冷媒流入ニップル３４、冷媒流出ニップル３６および２つの中空管体ユニットを連通するニップル３８を、該ケーシング２２における各切欠き３２へ対応的に臨ませて前面へ延出させるためのものである。

図１において符号４０は、前記冷却ファンＦＡを回転させるファンモータＦＭの支持体を示している。実施例のモータ支持体４０は、縦に長い板体からなり、上下に２つのファンモータＦＭが所定間隔で固定されるようになっていると共に、各ファンモータＦＭを挟んで上下に矩形の通風口４２が開設されている。また、前記モータ支持体４０に上下の関係で固定されるファンモータＦＭに軸支した冷却ファンＦＡは、該モータ支持体４０を前記ケーシング２２に取り付けた際に、図２に示すように該ケーシング２２に開設した円形開口部３０に同心的に臨み得る寸法に設定されている。図２に示すように前記モータ支持体４０は、両側端縁４４を９０度折り曲げて剛性を確保すると共に、下方には左右に延出する脚部４６が形成してある。また、前記モータ支持体４０の上方には、ファンモータＦＭが取付けてある側へ９０度折り曲げた庇部４８が形成してある。この庇部４８は、前記モータ支持体４０を前記ケーシング２２へ取り付ける際に、該ケーシング２２の天板２４の上に位置させて固定するのに使用される。

図１に分解状態で示した３つの機械要素は、図２に示すように、前記スパイラル構造体２０の全体をケーシング２２が囲むと共に、冷却ファンＦＡのファンモータＦＭを取り付けた前記モータ支持体４０を該ケーシング２２の前面に配置することで纏った凝縮器ユニットになる。このとき、夫々のファンモータＦＭに軸支した冷却ファンＦＡは、前記ケーシング２２に開設した円形開口部３０に対応的に臨むようになっている。
このため、図３に示した凝縮器ユニットの側面から判明するように、前記ファンモータＦＭを駆動して冷却ファンＦＡを回転させれば、外気は前記円形開口部３０を介してケーシング２２の内部へ取り入れられ、該ケーシング２２の内部に位置しているスパイラル構造体２０に接触する。しかもケーシング２２とスパイラル構造体２０との間には限定空間が存在しているから、円形開口部３０から取り入れられた外気は該ケーシング２２の内部でだけ流通するため、前記スパイラル構造体２０の全体に満遍なく接触して効率の良い熱交換を行う。

このようにスパイラル構造体２０を囲うケーシング２２は、冷却ファンＦＡによる風を有効に該スパイラル構造体２０に接触させると共に、ファンモータＦＭの支持構造にもなって剛性を確保し得る。しかも、前記ケーシング２２は風の通り途を限定空間内に規制する一種の風洞として機能するものであるから、スパイラル構造体２０の外観形状の変化に応じて、該ケーシング２２の形状を変化させることができ、最も適切な風洞効果を得ることができる。なお、図３に示すように、冷却ファンＦＡは前方(図面の左側)から空気を吸い込んで、ケーシング２２の内部でスパイラル構造体２０へ冷却風を当てるようにしたが、これとは逆にスパイラル構造体２０側から空気を吸い込んで前方へ吐き出すようにしてもよい。

１０冷凍回路，１２製氷室(冷却部)，１４中空管体，２０スパイラル構造体，
２２ケーシング，３０円形開口部(開口部)，ＣＭ圧縮機，ＣＤ凝縮器，
ＥＶ膨張手段，ＥＰ蒸発器，ＦＡ冷却ファン，ＦＭファンモータ(モータ)

Claims

気化冷媒を圧縮する圧縮機(CM)と、前記圧縮機(CM)からの冷媒を凝縮して液化する凝縮器(CD)と、前記凝縮器(CD)からの液化冷媒を減圧膨張させる膨張手段(EV)と、冷却部(12)に配置され、前記膨張手段(EV)で膨張気化させた冷媒を通過させて該冷却部(12)を冷却する蒸発器(EP)と、前記凝縮器(CD)を空冷する冷却ファン(FA)とからなる冷凍回路(10)において、
前記凝縮器(CD)は、凝縮されるべき冷媒が流通する中空管体(14)を巻回させたスパイラル構造体(20)と、前記スパイラル構造体(20)を囲うケーシング(22)とからなり、
前記冷却ファン(FA)のモータ(FM)は前記ケーシング(22)に取り付けられていると共に、該ケーシング(22)に開設した開口部(30)に該冷却ファン(FA)が臨んで前記スパイラル構造体(20)へ空気を吹き付け得る構成になっている
ことを特徴とする冷凍回路の凝縮器。