JP2021139568A - 熱交換器および熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、輸送用コンテナ(1)である。図1及び図2に示すように、輸送用コンテナ(1)は、コンテナ本体(2)と、コンテナ本体(2)に設けられる輸送用冷凍装置(10)とを備える。輸送用コンテナ(1)は、海上輸送に用いられる。輸送用コンテナ(1)は、船舶などの海上輸送体によって搬送される。
コンテナ本体(2)は、中空の箱状に形成される。コンテナ本体(2)は、横長に形成される。コンテナ本体(2)の長手方向の一端には、開口が形成される。コンテナ本体(2)の開口は、輸送用冷凍装置(10)によって塞がれる。コンテナ本体(2)の庫内には、輸送対象物品を収容するための収容空間(5)が形成される。収容空間(5)には、輸送対象物品が収容される。収容空間(5)の空気(庫内空気ともいう)の温度は、輸送用冷凍装置(10)によって調節される。
輸送用冷凍装置(10)は、コンテナ本体(2)の開口に取り付けられる。輸送用冷凍装置(10)は、ケーシング(11)と冷媒回路(C)とを備える。
図2に模式的に示すように、ケーシング(11)は、隔壁(12)と仕切板(15)とを備える。
冷媒回路(C)は、それに充填される冷媒を有する。冷媒回路(C)は、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。冷媒回路(C)は、圧縮機(31)、庫外熱交換器(32)、膨張弁(33)、庫内熱交換器(60)、及びこれらを接続する冷媒配管を含む。
輸送用冷凍装置(10)は、1つの庫外ファン(34)を備える。庫外ファン(34)は、庫外室(S)の第2空間(S2)に配置される。庫外ファン(34)は、4面式の庫外熱交換器(32)の内側に配置される。庫外ファン(34)は、プロペラファンである。
輸送用冷凍装置(10)は、2つの庫内ファン(35)を備える。庫内ファン(35)は、庫内流路(20)の上部流路(23)に配置される。庫内ファン(35)は、庫内熱交換器(60)の上側に配置される。庫内ファン(35)は、庫内熱交換器(60)よりも空気流れの上流側に配置される。庫内ファン(35)は、プロペラファンである。庫内ファン(35)の数量は1つ又は3つ以上であってもよい。
輸送用冷凍装置(10)は、ヒータ(H)を備える。ヒータ(H)は、庫内熱交換器(60)の下側に配置される。ヒータ(H)は、庫内熱交換器(60)の下部に取り付けられる。ヒータ(H)が動作すると、庫内熱交換器(60)が加熱される。ヒータ(H)の熱により、庫内熱交換器(60)に付着した霜が融ける。ヒータ(H)は、庫内熱交換器(60)の除霜のために用いられる。
図1に示すように、輸送用冷凍装置(10)は、電装品箱(36)を有する。電装品箱(36)は、庫外室(S)の第2空間(S2)に配置される。電装品箱(36)の内部には、リアクトル、電源回路基板、制御基板などが収容される。
図3を参照しながら冷媒回路(C)の詳細を説明する。図3において、破線で囲んだ部分は庫内側を示し、それ以外の部分は庫外側を示す。
輸送用冷凍装置(10)の基本的な運転動作について説明する。輸送用冷凍装置(10)の運転時には、圧縮機(31)、庫外ファン(34)、庫内ファン(35)が運転する。第1開閉弁(46)が開く。第2開閉弁(48)が閉じる。膨張弁(33)の開度が調節される。インジェクション弁(50)の開度が調節される。
庫外熱交換器(32)の構造について説明する。庫外熱交換器(32)の構造の説明における「上」「下」「右」「左」「前」「後」は、それぞれ輸送用コンテナ(1)の外部に露出した輸送用冷凍装置(10)の面を正面から見たときの方向を意味する。
図4及び図5に示すように、庫外熱交換器(32)は、正面から見て矩形の筒状に形成される。庫外熱交換器(32)には、四つの平坦部(101〜104)と、三つの湾曲部(111〜113)とが形成される。各平坦部(101〜104)は、平らな部分である。冷媒管(120)のうち平坦部(101〜104)に位置する部分は、直線状となっている。各湾曲部(111〜113)は、正面から見て1/4円弧状に湾曲した部分である。冷媒管(120)のうち湾曲部(111〜113)に位置する部分は、1/4円弧状に湾曲している。
冷媒管(120)は、銅製の円管である。図5に示すように、冷媒管(120)は、フィン(141,142)を貫通する部分である伝熱管部(121)と、二つの伝熱管部(121)を連通させる連結管部(122)とを複数ずつ備える。冷媒管(120)を構成する複数の伝熱管部(121)は、それぞれの軸方向が実質的に平行である。冷媒管(120)は、一端と他端の両方が第1平坦部(101)の右端から突出する。第1平坦部(101)は、冷媒管(120)が上記フィン(141,142)を貫通して延びる方向における一端を含む。各冷媒管(120)の一端には、ガス側ヘッダ(136)が接続される。各冷媒管(120)の他端には、液側ヘッダ(137)が接続される。
庫外熱交換器(32)に設けられたフィン(141,142)は、第1フィン(141)と第2フィン(142)とを含む。第1フィン(141)及び第2フィン(142)の材質は、銅である。なお、第1フィン(141)及び第2フィン(142)の材質は、純銅である必要は無く、銅合金であってもよい。
図4及び図5に示すように、庫外熱交換器(32)は、端部管板(160)、第1管板(165)、第2管板(170)、第3管板(180)、第4管板(185)、及び閉塞板(195)を備える。これらの管板(160,165,170,180,185)及び閉塞板(195)は、ステンレス製の板材を板金加工によって所定の形状に成型した部品である。これらの管板(160,165,170,180,185)及び閉塞板(195)の材質は、日本工業規格JIS G 4304:2012に規定されたSUS304Lである。
図4及び図5に示すように、端部管板(160)は、第1平坦部(101)の右端に設けられる。
図4及び図5に示すように、第1管板(165)は、第1平坦部(101)に設けられる。第1管板(165)は、第1平坦部(101)の左端付近に位置する。第1平坦部(101)において、第1管板(165)は、第1フィン(141)が設けられた領域と第2フィン(142)が設けられた領域の境に配置される。第1平坦部(101)では、第1管板(165)と端部管板(160)の間の領域に第1フィン(141)が設けられ、第1管板(165)よりも左側の領域(すなわち、第1管板(165)よりも端部管板(160)とは反対側の領域)に第2フィン(142)が設けられる。
図4及び図5に示すように、第2管板(170)は、第2平坦部(102)に設けられる。第2管板(170)は、流入側管保持部材(171)と、流出側管保持部材(172)と、第2連結板(173)とを二つずつ備える。第2管板(170)は、庫外熱交換器(32)を輸送用冷凍装置(10)のケーシング(11)に固定するための支持部材である。
図4及び図5に示すように、第3管板(180)は、第3平坦部(103)に設けられる。第3管板(180)は、三つの管保持部材(181)を備える。第3管板(180)を構成する管保持部材(181)は、第2管板(170)の管保持部材(171,172)と同じ形状の部材である(図10を参照)。第3管板(180)は、一つの本体板部(181a)と、二つの側板部(181b)とを備える。
図4及び図5に示すように、第4管板(185)は、第4平坦部(104)に設けられる。第4管板(185)は、三つの管保持部材(186)を備える。第4管板(185)を構成する管保持部材(186)は、第2管板(170)の管保持部材(171,172)と同じ形状の部材である(図10を参照)。第4管板(185)は、一つの本体板部(186a)と、二つの側板部(186b)とを備える。
図4に示すように、閉塞板(195)は、板状の部材である。閉塞板(195)は、端部管板(160)と第4管板(185)に取り付けられる。閉塞板(195)は、第1平坦部(101)の右端と第4平坦部(104)の下端の隙間を覆うように設けられ、矩形の筒状に形成された庫外熱交換器(32)の内側と外側を仕切る。
庫外熱交換器の製造方法について説明する。図11に示すように、本実施形態の製造方法では、準備工程と、配列工程と、挿通工程と、拡管工程と、曲げ工程と、ロウ付け工程、と、溶接工程と、取付工程と、洗浄工程と、塗装工程と、焼付乾燥工程とが順に行われる。
準備工程では、第1フィン(141)を準備する工程と、第3フィン(143)を準備する工程とが行われる。また、準備工程では、管板(160,165,170,180,185)の構成部品と、閉塞板(195)とを準備する工程が行われる。更に、準備工程では、ヘアピン管(125)を準備する工程が行われる。
配列工程では、第1フィン(141)と、第3フィン(143)と、管板(160,165,170,180,185)の構成部品とを配列する作業が行われる。
挿通工程では、配列工程において形成されたフィン群(200)に、複数のヘアピン管(125)を挿し通す作業が行われる。挿通工程では、フィン群(200)とヘアピン管(125)とによって、図15に示す組立体(210)が形成される。上述した配列工程と、この挿通工程とが、第1工程である。
拡管工程では、組立体(210)を構成するフィン(141,142)をヘアピン管(125)に固定する作業が行われる。この拡管工程は、第2工程である。
曲げ工程では、拡管工程を経た組立体(210)に曲げ加工を施して湾曲部(111〜113)を形成する作業が行われる。この曲げ工程は、第3工程である。
ロウ付け工程では、組立体(210)のヘアピン管(125)に、U字管(128)と、ガス側ヘッダ(136)と、液側ヘッダ(137)とを、ロウ付けによって取り付ける作業が行われる。ロウ付け工程を経た組立体(210)を図20に示す。
溶接工程では、第2管板(170)と第3管板(180)と第4管板(185)とについて、それぞれの構成部品を溶接によって接合する作業が行われる。この溶接工程は、第4工程である。
取付工程では、溶接工程を経た組立体(210)に閉塞板(195)を取り付ける作業が行われる。閉塞板(195)は、ボルトによって端部管板(160)及び第4管板(185)に固定される。取付工程を経た組立体(210)は、図5に示す状態になる。
洗浄工程では、溶接工程を経た組立体(210)を洗浄する作業が行われる。この洗浄工程は、第5工程である。
塗装工程では、洗浄工程を経た組立体(210)に塗料を付着させる作業が行われる。この塗装工程は、第6工程である。
焼付乾燥工程では、塗装工程を経た組立体(210)を加熱することによって、組立体(210)の乾燥と、塗膜の焼成とが行われる。焼付乾燥工程が終了すると、庫外熱交換器(32)が完成する。
本実施形態の庫外熱交換器(32)には、複数の管列(131〜133)が形成される。また、庫外熱交換器(32)には、湾曲した湾曲部(111〜113)が形成される。庫外熱交換器(32)の第2管板(170)は、一つの管列(131)を構成する伝熱管部(121)が貫通する本体板部(171a)と、他の一つの管列(133)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通する本体板部(172a)とを備える。これらの本体板部(171a,172a)は、互いに連結される。また、第2管板(170)は、輸送用冷凍装置(10)のケーシング(11)に固定される延出部(174))が形成された第2連結板(173)を備える。
本実施形態の庫外熱交換器(32)では、流入側管保持部材(171)の本体板部(171a)に、庫外熱交換器(32)の流入面(32a)に最も近い第1管列(131)を構成する上記伝熱管部(121)が挿し通され、流出側管保持部材(172)の本体板部(172a)に、庫外熱交換器(32)の流出面(32b)に最も近い第3管列(133)を構成する伝熱管部(121)が挿し通される。
本実施形態の第2管板(170)は、各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)と別体に形成された第2連結板(173)を備える。各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)は、第2連結板(173)によって連結される。そのため、各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)が互いに離れていても、これらの本体板部(171a,172a)を連結できる。
本実施形態の第2管板(170)では、各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)が、溶接によって第2連結板(173)と接合される。そのため、各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)を、第2連結板(173)によって連結できる。
本実施形態の庫外熱交換器(32)では、第1管列(131)の伝熱管部(121)の一端から流入側管保持部材(171)の本体板部(171a)までの距離と、第3管列(133)の伝熱管部(121)の一端から流出側管保持部材(172)の本体板部(172a)までの距離とが等しい(図14及び図15を参照)。そのため、庫外熱交換器(32)を製造する過程では、各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)の位置を容易に確定することができ、庫外熱交換器(32)の製造に要する時間を短縮できる。
本実施形態の庫外熱交換器(32)において、管板(160,165,170,180,185)の材質は、耐食性の高いステンレスである。そのため、管板(160,165,170,180,185)の腐食を抑えることができ、庫外熱交換器(32)の信頼性を高めることができる。
本実施形態の庫外熱交換器(32)の製造方法では、配列工程と、挿通工程と、拡管工程と、曲げ工程と、溶接工程とが行われる。曲げ工程において組立体(210)を湾曲させると、各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)の位置が、冷媒管(120)がフィン(141,142)を貫通する方向へ相対的に変化する。溶接工程では、曲げ工程において変位した各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)が、第2連結板(173)を介して、溶接によって連結される。このため、曲げ工程において変位する各管保持部材(171,172)の本体板部(171a,172a)を連結することができる。
本実施形態の庫外熱交換器(32)の第2管板(170)は、流入側管保持部材(171)の側板部(171b)と流出側管保持部材(172)の側板部(172b)とが溶接によって直接に接合される構造であってもよい。例えば、各管保持部材(171,172)の側板部(171b,172b)を大型化し、曲げ工程を経た組立体(210)において各管保持部材(171,172)の側板部(171b,172b)が互いに接する状態にすれば、第2連結板(173)を介さずに、各管保持部材(171,172)の側板部(171b,172b)を直接に接合することができる。
本実施形態の庫外熱交換器(32)の第2管板(170)は、第1管列(131)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材と、第2管列(132)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材とを備えていてもよい。また、本実施形態の第2管板(170)は、第2管列(132)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材と、第3管列(133)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材とを備えていてもよい。また、本実施形態の第2管板(170)は、第1管列(131)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材と、第2管列(132)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材と、第3管列(133)の伝熱管部(121)が挿し通された管保持部材とを備えていてもよい。
本実施形態の庫外熱交換器(32)の第2管板(170)は、流入側管保持部材(171)と、流出側管保持部材(172)と、第2連結板(173)とを一つずつ備えていてもよい。本変形例の庫外熱交換器(32)では、その第2平坦部(102)に、流入側管保持部材(171)と流出側管保持部材(172)とが一つずつ配置される。
本実施形態の庫外熱交換器(32)の第2管板(170)は、第2連結板(173)を一つだけ備えていてもよい。本変形例の庫外熱交換器(32)において、第2連結板(173)は、庫外熱交換器(32)の前側と後側のどちらか一方に設けられる。
本実施形態の輸送用コンテナ(1)は、陸上輸送に用いられてもよい。この場合、輸送用コンテナ(1)は、車両などの陸上輸送体によって搬送される。具体的には、輸送用コンテナ(1)は、トレーラに搭載される。
2 コンテナ本体
10 輸送用冷凍装置
C 冷媒回路
32 庫外熱交換器(熱交換器)
32a 流入面
32b 流出面
120 冷媒管
121 伝熱管部
131 第1管列
132 第2管列
133 第3管列
141 第1フィン
142 第2フィン
151 第1孔列
152 第2孔列
153 第3孔列
170 第2管板(支持部材)
171a 本体板部(第1板状部)
172a 本体板部(第2板状部)
173 第2連結板(連結部材)
174 延出部(固定部)
210 組立体
Claims (12)
- 冷媒が流れる冷媒管(120)と板状のフィン(141,142)と支持部材(170)とを備え、輸送用冷凍装置(10)に設けられ、流入面(32a)から流出面(32b)へ向かって流れる空気を冷媒と熱交換させる熱交換器であって、
上記冷媒管(120)は、上記フィン(141,142)を貫通して互いに平行に配置される複数の伝熱管部(121)を備え、
上記熱交換器の流入面(32a)に沿って並んだ複数の上記伝熱管部(121)によって構成される管列(131〜133)が、上記熱交換器の流入面(32a)から流出面(32b)に向かう方向に複数形成される一方、
上記冷媒管(120)が上記フィン(141,142)を貫通して延びる方向における上記熱交換器の一端と他端の間に、湾曲した湾曲部(111〜113)が少なくとも一つ形成され、
上記支持部材(170)は、
板状に形成されて複数の上記管列のうちの一つの管列(131)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通する第1板状部(171a)と、
板状に形成されて複数の上記管列のうちの他の一つの管列(133)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通する第2板状部(172a)と、
上記輸送用冷凍装置(10)の構造体(11)に固定される固定部(174)と有し、
上記第1板状部(171a)と上記第2板状部(172a)とが互いに連結される
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1において、
上記第1板状部(171a)は、複数の上記管列のうち上記熱交換器の流入面(32a)に最も近い一つの管列(131)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通し、
上記第2板状部(172a)は、複数の上記管列のうち上記熱交換器の流出面(32b)に最も近い一つの管列(133)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通する
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1又は2において、
上記支持部材(170)は、上記第1板状部(171a)及び上記第2板状部(172a)と別体に形成されて上記第1板状部(171a)と上記第2板状部(172a)を連結する連結部材(173)を備える
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1又は2において、
上記第1板状部(171a)と上記第2板状部(172a)は、直接に、又は上記第1板状部(171a)及び上記第2板状部(172a)と別体の連結部材(173)を介して、溶接によって連結される
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項3において、
上記支持部材(170)は、上記第1板状部(171a)及び上記第2板状部(172a)と別体の連結部材(173)を備え、
上記第1板状部(171a)と上記第2板状部(172a)のそれぞれが上記連結部材(173)と溶接によって連結される
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
上記第1板状部(171a)に対応する上記管列(131)の上記伝熱管部(121)の一端から上記第1板状部(171a)までの距離と、上記第2板状部(172a)に対応する上記管列(133)の上記伝熱管部(121)の一端から上記第2板状部(172a)までの距離とが等しい
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1乃至6のいずれか一つにおいて、
上記支持部材(170)の材質は、ステンレスである
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項7において、
上記支持部材(170)の材質は、日本産業規格(JIS)に規定されたSUS304Lである
ことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1乃至8のいずれか一つの熱交換器(32)と、
上記熱交換器(32)が接続されて冷凍サイクルを行う冷媒回路(C)とを備える
ことを特徴とする輸送用冷凍装置。 - 請求項9に記載の輸送用冷凍装置(10)と、
コンテナ本体(2)とを備える
ことを特徴とする輸送用コンテナ。 - 冷媒が流れる冷媒管(120)と、該冷媒管(120)の伝熱管部(121)を挿し通すための挿通孔(144)が複数形成された長方形板状のフィン(141,142)とを備える熱交換器(32)の製造方法であって、
製造される上記熱交換器(32)には、平行に配置されて上記フィン(141,142)の長辺方向に並んだ複数の上記伝熱管部(121)によって構成される管列(131〜133)が、上記フィン(141,142)の短辺方向に複数形成され、
製造される上記熱交換器(32)に設けられる支持部材(170)が、板状に形成されて複数の上記管列のうちの一つの管列(131)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通する第1板状部(171a)と、板状に形成されて複数の上記管列のうちの他の一つの管列(133)を構成する上記伝熱管部(121)が貫通する第2板状部(172a)と、上記熱交換器(32)の取り付け対象物に固定される固定部(174)とを少なくとも有しており、
上記フィン(141,142)の上記挿通孔(144)に直線状の上記伝熱管部(121)を挿し通すと共に、一つの上記管列(131)を構成する上記伝熱管部(121)の一端と他端の間に上記第1板状部(171a)を配置し、他の一つの上記管列(133)を構成する上記伝熱管部(121)の一端と他端の間に上記第2板状部(172a)を配置することによって、上記フィン(141,142)の短辺方向に複数の上記管列(131〜133)が形成された組立体(210)を組み立てる第1工程と、
上記組立体(210)に設けられた上記伝熱管部(121)を拡径させ、該伝熱管部(121)を上記フィン(141,142)に固定する第2工程と、
上記第2工程を経た上記組立体(210)を湾曲させることによって湾曲部(111〜113)を形成する第3工程と、
上記第3工程を経た上記組立体(210)において、上記第1板状部(171a)と上記第2板状部(172a)を、直接に、又は上記第1板状部(171a)及び上記第2板状部(172a)と別体の連結部材(173)を介して、溶接によって連結することによって上記支持部材(170)を形成する第4工程とを備える
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。 - 請求項11において、
上記第4工程において上記支持部材(170)の表面に形成された酸化皮膜を除去する第5工程と、
上記第5工程を経た上記組立体(210)の上記支持部材(170)にカチオン塗装を施す第6工程とを備える
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
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